5G RedCap 标准化概述中国移动研究院 无线与终端技术研究所2023 年 12 月中移智库摘要随着移动物联网终端数量高速增长，如视频监控、工业传感器、可穿戴设备等典型物联网业务的市场规模潜力巨大。以可穿戴设备为例，预计 2023 年国内终端出货量超 1600 万，2025 年全球终端数量超过 8000 万，具备千万级市场潜力，而传感器的规模更是在千亿美元级别。为了满足物联网业务容量、时延及可靠性要求高，成本功耗敏感的需求，3GPP 立项了基于 NR 新空口的低能力 NR 终端（Reduced Capability NR Devices，RedCap 终端）课题，R17 和 R18 两个版本的 RedCap 标准设计通过降低 5G终端的能力实现终端成本降低，满足速率需求的同时通过技术手段保证 RedCap 终端与传统终端共存，通过早期识别和接入控制保证网络对不同能力的终端可管可控，未来将大大扩展 5G 的生态系统，提升 5G 在物联领域的竞争力。一、R17 RedCap1中移智库R17 RedCap 定义了面向物联网的第一款 5G NR 终端类型，其面向的是较高端的、与 LTE Cat4 性能可比的物联网用例。R17RedCap 终端成本降低的设计主要包括以下方面：1）带宽降低：标准支持 RedCap 终端在 FR1 和 FR2 的带宽能力分别从 100MHz 和 200MHz 降低为 20MHz 和 100MHz，成本降低主要来源于基带的模数/数模转换器、FFT/IFFT 模块和数据缓存模块。在满足速率要求的同时，不需要为 RedCap 终端进行新的初始接入流程设计，复用 5G 初始接入流程，从而避免市场分化。2）接收天线数和下行 MIMO 流数降低：RedCap 终端最小接收天线数从 FDD 2Rx、TDD 4Rx 降低为 1Rx 和 2Rx，成本降低主要来源于射频滤波器和收发机模块。综合智能可穿戴设备的产业现状和网络覆盖性能，接收天线数的选择保证了 RedCap 终端的弹性市场空间。3）最大调制阶数放松：下行最大调制阶数从 256QAM 放松为64QAM，成本降低主要来源于射频收发机和基带的模数/数模转换器。上行最大调制阶数不进行放松，一方面由于调制阶数降低带2中移智库来的成本降低有限，另一方面考虑 RedCap 的应用场景中上行业务较多，避免影响业务体验。4）半双工 FDD：半双工 FDD 指将终端的双工器替换为开关和滤波器，以半双工方式在 FDD 不同收发频段之间转换，不能同时接收信号和发送信号。该能力为可选能力，如果未上报该能力，在FDD 频段仍采用全双工 FDD。5）最大数据无线承载 DRB 数量降低：支持多个 DRB 一般针对终端有多个业务场景、业务类型的情况，考虑到 RedCap 适用场景相对有限，标准将 RedCap 终端支持的最大 DRB 数从 16 个降低为8 个，实现终端芯片缓存容量和内存设计的成本开销降低。6）序列号 SN 长度降低：SN 用于对 PDCP/RLC 服务数据单元进行编号，并确定重排序或发送/接收窗口的数值，其长度反映缓冲区大小的能力。考虑到 RedCap 终端所需的峰值数据速率较低，对 PDCP 的 SN 长度和 RLC 工作在 AM 模式下的 SN 长度从 18 比特减小为 12 比特。3中移智库上述带宽降低、接收天线数和 MIMO 流数降低、最大调制阶数放松、半双工技术等复杂度降低手段相结合可降低约 60%的 5G终端通信模块成本[1]。终端节能方面，考虑到物联网终端设备对电池使用寿命更加敏感，标准化针对新的终端形态引入了进一步降低终端能耗的技术特性，包括 eDRX 和 RRM 测量放松。1）eDRXeDRX 通过为 RedCap 终端配置较长的 DRX 周期，减少终端在空闲和非激活态下监听寻呼带来的功耗。CN eDRX 周期扩展为2.56s~10485.76s，RAN eDRX 周期扩展为 2.56s~10.24s。当 eDRX周期小于 10.24s，eDRX 周期作为寻呼周期。当 eDRX 周期大于10.24s，终端首先根据公式确定其需要侦听的寻呼超帧 PH，并确定 PH 中具体监听的寻呼时间窗 PTW，在 PTW 内基于现有 DRX 机制确定寻呼时机位置。2）RRM 测量放松4中移智库RRM 测量放松通过设计邻区的测量放松机制，在保证业务连续性的同时减少不必要的终端测量功耗。测量放松基本流程是，终端评估是否满足网络广播的放松准则，在满足放松准则的...
