RedCap原理与技术

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RedCap（Reduced Capability）即缩减能力，属于轻量化 5G 的重要组成部分。5G在 Rel-15/Rel-16 定义了增强型移动宽带（eMBB），海量机器类通信（mMTC）和超高可靠低时延通信（URLLC）三大典型应用场景。随着 5G 的不断部署和广泛应用，中低端物联网方案对设备复杂度、成本、尺寸和功耗等提出了更严苛的要求。
作为“轻量级”5G 技术，R17 版本 RedCap 是一种介于 5G eMBB 与 LTE Cat1/1bis之间，在成本与功能特性上取得平衡的技术。相较于 5G eMBB，RedCap 进行了多项功能特性裁减，如：
带宽：RedCap 要求支持的频谱带宽更窄，在 FR1 频段只要求最大 20MHz 带宽，远小于 5G eMBB 的 100MHz。
天线：RedCap 减少了发射和接收天线的数量，减少了 MIMO 层数，降低了终端RF 收发器和基带处理模块的能力要求。
功耗：RedCap 引入了多项省电措施，如 e-DRX 功能和 RRM 测量放松机制，使终端可以降低功耗从而获得更高的续航能力。
调制：RedCap 必选的最高阶调制方式从 256QAM 裁剪到 64QAM，但终端可以在承担一定的设计复杂度和成本提高的情况下，根据目标客户需要灵活支持上/下行 256QAM，以满足不同行业的上下行峰值速率需求。
双工：RedCap 从标准上支持了半双工 FDD 的通信方案。不过经业界充分讨论，当前基本仍采用全双工 FDD 的端网部署方案。主要理由是支持半双工 FDD 方案时基站调度处理会比较复杂，而半双工 FDD 的设计对终端成本降低也不够明显。另外，根据 3GPP 协议，RedCap 不需支持载波聚合（CA）、双连接（MR-DC）、双激活协议栈（DAPS）、条件主辅小区添加或改变机制（CPAC）、集成接入回传（IAB）的能力，进一步降低了终端的设计复杂度和成本。相较于 LTE，目前 1T2R 的 5G RedCap 产品与 LTE Cat4 双天线产品相比虽然理论速率能力接近，但是由于 RedCap 具备 5G NR 接入能力，在时延、可靠性、覆盖增强、节能、切片、授时、5G LAN、定位等方面具备特性优势，在实际使用体验上相较于 LTE Cat4会有大幅提高。目前 R17 标准冻结后的 5G RedCap 基本特性可对标 LTE Cat4，而 R18 标准推进的5G RedCap 将在峰值速率、带宽上进一步裁剪，可直接对标 LTE Cat1/Cat1 bis。


RedCap 终端的规模化应用依赖于 5G 网络的大范围覆盖。鉴于 5G 商用网络覆盖尚未达到 4G 商用网络覆盖的广度和深度，因而在一段时间内终端支持 4G、5G 将成为主要的连接方式。由此，RedCap 终端目前应支持 5G+4G 双模制式，以提高终端的连接能力。在数据速率上，RedCap 对 5G 的信号带宽、调制方式、MIMO 层数等方面进行了裁剪，不过相比于 LTE Cat4，性能方面仍保持优势，以 FDD 为例在同等带宽下峰值速率上行提升 20%、下行提升 13%。在时延可靠性上，RedCap 继承了 5G NR 的低时延高可靠特性，相比于 LTE Cat4和 Cat1/1bis，在低时延特性上可提升近 80%，及复杂工业场景下 RedCap 可保持较高的可靠性。


在功耗电流上，LTE Cat4 工作情况下为 120~160(mA)、待机情况下为 12~22(mA)。RedCap 通过支持新增的节电特性，对标 LTE Cat4 可进一步降低功耗。在 5G 原生特性方面，RedCap 相比 LTE Cat4 与 Cat1/1bis 拥有切片、5G LAN、高精度授时等新增特性，为特定业务的专用链路、专用局域网等需求提供保障。通过在终端上进行一定的兼容性设计，可以支持 5G 高精度定位的新特性，结合网络能力，提供室内、室外亚米级的高精度定位服务。

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