【5G RedCap】基础信息汇总
名词解释
Reduced Capability，降低能力，3GPP标准化组织定义的一种5G技术，属于新技术标准NR light，5G RedCap 归属于5G Rel-17。
标准要求
- 在FR1（Sub 6GHz频段），Rel-17定义的RedCap最大带宽为20MHz，旨在替换LTE Cat.4
- 在2023年的Rel-18，再定义一个版本，届时RedCap最大带宽为5MHz，旨在替换LTE Cat.1
5G RedCap存在的原因
- 4G有成本更低的LTE Cat-1、Cat-3、Cat4中速率物联标准，但没有面向5G NR的平滑升级路径
- 5G还没有与4G相对应的中速率物联标准，现有支持5G eMBB的模块价格较高
- 为扩大5G时代的物联网市场，行业亟需定义更简化、成本更低的5G中速率物联标准。
5G NR与5G RedCap横向对比
5G NR
- RRC_IDLE状态下的DRX周期为最大为2.56秒。
- RRC_INACTIVE状态下的DRX周期最大为2.56秒。
5G Redcap
- RRC_IDLE状态下的DRX周期扩展到长达10485.76秒（即大约3小时）
- RRC_INACTIVE状态下的DRX周期扩展到10.24秒
5G RedCap主要特点
1.低成本
在R17中RedCap主要裁剪了以下功能，从而将终端复杂度和成本下降50%至65%。
（1）RedCap引入了一些节省功耗的手段，例如增强的非连续接收特性（eDRX），采用更长的休眠模式，让终端减小功耗，获得更高的续航能力。
（2）最大带宽从NR的100MHz缩减为20MHz
- RedCap所需的频谱带宽更小：在Sub-6GHz频段，RedCap的带宽为20MHz，小于传统5G的100MHz
（3）最小天线配置从NR的2T4R减少到1T1R或1T2R
- RedCap减少了收发天线的数量，并且降低了MIMO层数
- 对于Sub-6GHz频段，RedCap终端的接收链路可减少为1个或2个，相应下行MIMO降低为1层或2层接收。这样一来，就降低了对终端射频收发器和基带处理模块的能力要求。
（4）最小下行MIMO层数减少至1
（5）最大调制阶数最低可支持64QAM
- RedCap采用了64QAM调制方式，相对更加简单，同样意味着可大幅降低射频和基带的要求
（6）引入了半双工模式
- RedCap采用半双工FDD（HD-FDD），可以在不同时间和不同频率上进行收发，而不需要双工器
2.降低技术复杂度
- 减少终端接收分支的数量
- 减少终端带宽
- 实现FDD半双工操作
- 宽松的终端处理时间
- 宽松的MIMO最大连接
- 宽松的最大调制顺序
- 降低终端特性复杂度的各种组合
3.RedCap在R17中引入了两大可延长电池寿命的节能技术：eDRX和RRM测量放松。
- 相比5G NR的DRX，RedCap引入eDRX
NR中，RRC_IDLE和RRC_INACTIVE状态下的DRX周期最大为2.56秒。
RedCap引入eDRX机制，顾名思义就是扩展的DRX机制，其将RRC_IDLE状态下的DRX周期扩展到长达10485.76秒（即大约3小时），将RRC_INACTIVE状态下的DRX周期扩展到10.24秒，从而终端休眠时间更长，更加节省功耗，更能延长电池寿命。
- 相比5G NR，redcap 针对RRM测量放松机制，进一步延长了放宽时间
终端在RRC-IDLE和RRC_INACTIVE状态下，会频繁执行RRM（无线资源管理）测量，以确保终端驻留在最佳的可用小区。RRM测量主要测量服务小区和相邻小区的RSRP和RSRQ值。RRM测量尽管可以确保终端能获得最佳的连接质量，但会导致即使终端与网络之间没有数据传输时也会耗费电池电量。
对此，在R16版本中，针对低速移动和非小区边缘场景定义了RRM测量放松机制，当满足低速率条件一定时间或同时满足低速率和非小区边缘条件时，允许设备放宽相邻小区测量，比如通过加大RRM测量周期来降低邻区测量次数和小区测量数，从而减少终端耗电。而在R17版本中，针对RedCap终端进一步延长了放宽时间。
5G RedCap应用场景
1.5G 常规应用场景
增强型移动宽带（eMBB，Enhanced Mobile Broadband）
支持载波带宽100MHz以上，峰值速率可达10Gbps
超可靠低延迟通信（URLLC，Ultra-reliable and Low Latency Communications）
支持毫秒级时延和超高可靠性
海量机器类通信（mMTC，Massive Machine Type Communication）
由4G时代的NB-IoT和eMTC演进而来，主要支持带宽小于1.4MHz、速率低于1Mbps的低速率、低成本、低功耗的物联网连接
2.5G RedCap应用场景
为了匹配对速率、设备成本和电池寿命等要求介于eMBB、uRLLC和mMTC之间
- 速率要求中等、性能要求中等、功耗要求中等、成本要求中
- RedCap在FR1频段范围内可支持约20Mbps-100Mbps范围的上下行理论峰值速率，足以满足大多数的中速物联需求。
时间敏感通信（TSC，Time Sensitive Communication）。
- 工业无线传感器领域
压力传感器、湿度传感器、温度计、运动传感器、加速度计和执行器等
- 视频监控领域
应用于智慧城市、工厂和其他工业场所
- 可穿戴设备领域
智能手表、电子健康相关设备、医疗监控设备、AR/VR眼镜等
