IMT-2020(5G)推进组-2022-适配RedCap终端的网络升级方案研究报告

适配RedCap终端的5G网络升级方案

研究报告

IMT-2020（5G）推进组5G试验工作组

适配RedCap终端的5G网络升级方案研究报告

1.RedCapUE应用场景与网络需求

1.1视频监控

视频监控应用广泛，中国每年销售超过1.2亿只摄像头，目前摄像头无线化比例低于3%。

但从公安部门统计，城市安防的有线传输摄像头在线率在70%~90%之间，离线的原因主要是

光纤不可达、传输损坏等，摄像头无线化是刚性需求。不同场景的视频监控对网络的性能需

求如下：

表1-1不同场景的视频监控对网络的性能需求

单摄像头上行通信带

典型场景分辨率帧率时延移动速度覆盖

宽（H.265压缩）

固定监控100万像素25fps2Mbps400ms/室外覆盖

临时布控400万像素25fps8Mbps400ms/室外覆盖

高点巡防1600万像素25fps32Mbps400ms/室外覆盖

普通巡防400万像素25fps8Mbps400ms/室外覆盖

移动执法200万像素30fps4Mbps400ms/室外覆盖

室外、室内

疫情防控200万像素25fps4Mbps400ms/

覆盖

车内监控200万像素25fps4Mbps400ms120km/h室外覆盖

运钞车监控200万像素25fps4Mbps150ms80km/h室外覆盖

电力变电站

200万像素25fps4Mbps400ms/室外覆盖

巡检

地面机器人

400万像素25fps8Mbps400ms1m/s室外覆盖

巡检

无人机巡检2000万像素25fps40Mbps400ms15m/s低空覆盖

矿下安全生

400万像素25fps8Mbps400ms/井下覆盖

产

移动机器人

30万像素30fps10Mbps20ms/室内覆盖

（AMR）

1.2智能可穿戴设备

智能可穿戴设备主要包括智能手表、智能手环、医疗监控设备等，普遍要求设备体积小、

功耗低。其典型业务需求包括：下行参考速率为5-50Mbps、上行参考速率为2-5Mbps，下行

峰值速率为150Mbps、上行峰值速率为50Mbps；电池的理想工作续航为数天甚至1-2周。

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随着5G网络的规模商用，个人消费类产品正逐步由4G向5G升级换代，其中可穿戴领域

如智能手表、手环、AR/VR等穿戴设备对小尺寸及低功耗要求较高，采用常规的5GeMBB芯

片和终端无法有效满足上述需求，产业也同样期待5G终端能够具备差异化能力，能在尺寸、

功耗和性能之间进行折中，通过剪裁设计，减小终端尺寸，解决可穿戴领域的痛点需求。

表1-2智能可穿戴设备应用场景的关键指标需求

应用场景数据速率电池寿命

参考速率：下行5-50Mbps，上行2-5Mbps

可穿戴设备几天（甚至1-2周）

峰值速率：下行150Mbps，上行50Mbps

1.3工业设备

1.3.1工业无线传感器

工业无线传感器通过内置5G模组或外接5G终端设备采集运行数据，产品形态主要包括

DTU、CPE、工业网关等，如下列举了采矿、电力、港口、工厂等场景工业网关设备典型数

据采集的通信性能要求。

表1-3工业无线传感器典型应用场景通信性能需求

应用场景带宽时延可靠性

采矿设备数采上行速率：<30Mbps<50ms99.99%

用电信息采集（台区）上行速率：2Mbps100ms99.9%

龙门吊远控操作（视频回传）30-100Mbps（注1）50ms99.9%

工厂数据采集上行速率：<30Mbps100ms99.9%

注1：需考虑FDD频段或TDD频段特殊上下行配比，以满足较高上行速率需求。

1.3.2面向电力等控制类设备

控制类场景可分为三类场景：远程操控、逻辑控制、运动控制，RedCap的目标场景聚焦

远程操控场景。如下列举在采矿、电力、港口场景的远程操控场景对通信的要求，总体上保

持20ms时延、99.99%可靠性可满足远程操控场景的性能要求。

表1-4控制类设备典型应用场景通信性能需求

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应用场景特性带宽时延可靠性

控制台与设备间L2高密4K摄像头实时

采矿行业设备远控互通、上行大带宽回监控，总容<50ms99.999%

传量：>30Mbps（注2）

（电网）精准负荷控数据隔离实现生产大

上行速率<2Mbps<50ms99.99%

制区和管理大区隔离

数据隔离实现生产大

区和管理大区隔离、

配网差动保护上行速率>3Mbps<15ms99.99%

提供12us级时钟同步

信号

控制台与设备间L2

港口龙门吊远控50-100Kbps<20ms99.99%

互通

注2：需考虑FDD频段或TDD频段特殊上下行配比，以满足较高上行速率需求。

2.支持RedCapUE关键技术分析

2.1支持RedCapUE的关键特性

2.1.1接入控制与RedCapUE识别

RedCapUE是否可以接入一个小区，主要是根据3GPPTS38.300、38.304和38.331协议中

相关的参数和规则确定。

SIB1中的参数cellBarredRedCap1Rx/cellBarredRedCap2Rx指示本小区是否允许1Rx/2Rx

天线的RedCapUE接入。参数halfDuplexRedCapAllowed指示本小区是否允许仅支持半双工的

RedCapUE接入，此参数只适用于FDD制式。SIB1中的参数intraFreqReselectionRedCap指示

当小区为barred状态时，RedCapUE是否可以在300秒后选择或重选本小区，以及如何在同频

段搜索其他可接入的邻区。如果SIB1中没有出现intraFreqReselectionRedCap，本小区禁止

RedCap终端接入。

RedCapUE应判断上述指示信息，当满足允许接入的要求时，才可以在小区驻留和发起

随机接入。

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RedCapUE的识别策略是，基站在UE的接入阶段尽早识别出该终端为RedCapUE。在随

机接入过程中，SIB1中配置RedCapUE专用PRACH导频序列，基站通过检测到MSG1/MSGA

使用的专用PRACH导频序列识别RedCapUE。SIB1中还可以配置RedCapUE专用的PRACH

时机，基站通过检测到MSG1/MSGA所在的专用PRACH时机识别RedCapUE。

在随机接入过程中，RedCapUE发送MSG3/MSGA需要使用特定LCID标识CCCH（CCCH

或CCCH1），网络可以通过RedCapUE使用的LCID来识别RedCapUE。

UE能力上报信息中redCapParameters-r17参数给出了终端的RedCap特性支持情况的信息。

2.1.2独立初始BWP

相比non-RedCapUE，RedCapUE的最大带宽能力大幅降低（如FR1从100MHz降低至

20MHz），所以在网络侧通过SIB1配置的初始上下行BWP大于RedCapUE带宽能力的情况下，

RedCapUE无法与non-RedCapUE共享该初始上下行BWP，即这种情况下RedCapUE没有有

效的上下行资源来执行后续接入。由此，引入了RedCapUE的独立初始上下行BWP。

针对RedCapUE的初始BWP，有两种配置方式：

方式一：RedCapUE和non-RedCapUE共享相同的初始上下行BWP。

方式二：为RedCapUE配置独立初始BWP。

由于RedCapUE支持的带宽较窄，与non-RedCapUE共享相同初始上下行BWP资源可能

导致过多的用户聚集在相同的窄带资源内造成拥塞，引入独立初始BWP可避免该情况。网络

设备可以给RedCapUE配置１个独立的初始上行BWP或1个独立初始下行BWP，或同时配置

１个独立的初始上行BWP与1个独立初始下行BWP。具体又分为两种情形，一是独立初始下

行BWP包含CD-SSB/CORESET0，二是独立初始下行BWP不包含CD-SSB/CORESET0。

RedCapUE的接入具体流程见图2-1。

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图2-1RedCap接入流程图

为了避免RedCapUE引起的上行资源碎片化问题，协议中针对独立初始BWP引入了

RedCap场景下公共PUCCH不跳频的配置，详见图2-2。

图2-2RedCapUE与nod-RedCapUE上行资源示意图

2.1.3激活BWP

RedCapUE默认支持BWP包含NCD-SSB（Non-CellDefiningSSB：非定义小区的SSB）的

功能，该功能为RedCapUE激活BWP的选择提供了较大的灵活性。

对于RedCapUE激活BWP的部署建议，期望根据网络中RedCap用户规模、业务量等因素

按需增加或减少专用BWP的数量。

一种可能的部署方式如下所述（具体见图2-3）：

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（a）网络中RedCapUE数较少、业务量较低的情况下

建议RedCap的专用BWP包含CD-SSB（CellDefiningSSB：定义小区的SSB）。

（b）网络中RedCapUE数较多和/或业务量较高，或者业务出现拥塞的情况下

建议配置1个包含CD-SSB的专用BWP+1个或多个包含NCD-SSB的专用BWP。

图2-3RedCapUE专用BWP的配置示意图

2.1.4RRM测量与切换

在R15/R16标准定义中，UE对服务小区的测量都是基于CD-SSB（CellDefiningSSB：定

义小区的SSB）进行的。RedCapUE由于最大支持20MHz带宽，为了网络侧的负载均衡，

RedCap引入了独立初始BWP，支持了包含NCD-SSB的专用BWP的配置，需要RedCapUE支

持在连接态基于NCD-SSB进行服务小区测量。同时也对服务小区测量配置、同频/异频测量

的定义以及切换流程进行了相应的设计和增强。

测量配置方面，在BWP配置参数中新增了servingCellMO信息，可以用于指示该专用BWP

上NCD-SSB的频域位置。当激活BWP中配置了该参数，RedCapUE使用该参数指示的SSB作

为参考SSB进行服务小区的测量；如果没有配置该参数，则继续使用小区公共参数中的

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servingCellMO作为参考SSB进行服务小区的测量。

基于如上原则，重新定义同频/异频测量如下：

同频测量：邻小区测量配置中的SSB的中心频点及子载波间隔与服务小区参考SSB的

中心频点及子载波间隔相比，两者都相同。

异频测量：邻小区测量配置中的SSB的中心频点及子载波间隔与服务小区参考SSB的

中心频点及子载波间隔相比，其中至少有一项不同。

在切换流程方面，如下4种切换场景都是支持的，但前提是网络发送给UE的切换消息中

携带的目标小区的firstActiveUplinkBWP上应关联用于随机接入的RACH资源。

1）在原小区上工作于包含CD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含CD-SSB的BWP(现

R15/R16已支持流程)。

2）在原小区上工作于包含CD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含NCD-SSB的BWP。

3）在原小区上工作于包含NCD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含CD-SSB的BWP。

4）在原小区上工作于包含NCD-SSB的BWP，切换到目标小区包中含NCD-SSB的BWP。

2.2RedCapUE相关的其它NR特性

2.2.1VoNR语音

RedCap的三大应用场景包括视频监控、智能可穿戴设备、工业无线传感器等工业设备。

面向2C领域，可穿戴设备如智能手表对语音业务有较强的要求，随着VoNR业务的全面

商用，RedCap终端支持VoNR可减少终端NR/LTE的频繁切换，提高语音业务的连续性，

RedCap终端建议支持VoNR以保障用户高品质语音通信需求。

面向2B领域，视频监控和工业场景，RedCap终端可根据需求选择支持VoNR。

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2.2.2NR/LTE双模

RedCap终端的主要典型应用场景包括工业传感器、视频监控等行业应用，以及穿戴类设

备的消费类应用。面向行业应用的RedCap终端大部分是无人值守场景，需要通过远程升级

和维护，因此，终端对网络覆盖和连接的可靠性要求较高。

RedCap设备的规模化应用依赖于5G网络的大范围覆盖，鉴于5G商用网络覆盖要达到4G

商用网络的广度和深度覆盖还尚需时日，并且支持RedCap终端的接入也需要对5G现有商用

网络适配和升级。可以预见，4G、5G连接将成为蜂窝物联网的发展主力，因此，在5G网络

未完全实现广度和深度覆盖时，对网络覆盖连续性和移动性要求较高的应用场景，建议

RedCap终端兼容支持4G模式接入，一方面可以提高RedCap终端的更广泛的业务接入和处理

能力、以及远程升级和维护的可靠性，另一方面也可以通过更广泛的接入能力带动规模化发

展，来进一步降低终端的成本。

2.2.3小数据包传输

对于RedCap终端的工业无线传感器和可穿戴设备应用场景，存在大量的小包业务传输，

例如可穿戴设备的即时通信、心跳/保活、推送通知等业务，传感器的定期或者事件触发数据

传输、温度/压力读数等业务。因此间歇性小包业务传输特性对于RedCap的这些场景有着重

要应用价值。

5GR15/R16版本中RRC_INACTIVE状态并不支持数据传输，处于该状态的终端在进行任

何上行或下行数据传输之前，必须恢复连接，转换到RRC_CONNECTED状态，数据传输完

成后再释放连接。这些过程带来了不必要的信令开销。

为了更高效地支持间歇性小数据的传输，R17引入了基于RA（随机接入）的SDT（小数

据包传输）以及基于CG（配置授权）的SDT（二者同时配置时，CG的SDT优先），可以让

终端在RRC_INACTIVE状态进行数据传输，减少信令开销和降低终端能耗。对于基于RA或

CG的SDT传输有时间限制,定时器从由SDT触发的RRC层RRCResumeRequest或者

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RRCResumeRequest1发送开始计时，到SDT传输完成后的RRCRelease结束。

下面分别介绍基于RA的SDT与基于CG的SDT：

（一）基于RA的SDT

1）小包业务传输条件

对于小包业务传输，有一定的使用条件：（1）所有承载上等待传输的数据量小于数据量

门限（协议参数）；（2）DLRSRP高于配置门限(协议参数）；（3）有可用的有效SDT资源。

2）资源配置

对于RA资源，协议给出了用于SDT的特定PreambleID段配置，可配置该特性的起始

PreambleID以及连续PreambleID数目。除此以外，如果每个SSB映射的RO个数大于1

（ssbPerRachOccasionAndCbPreamblesPerSsb<1),则可以通过索引配置用于SDT的RO。

对于SDT，协议支持配置专用的搜索空间，用于上下行动态调度。

3）小包业务传输过程

（1）终端通过在配置的RA资源上发起RACH；

（2）终端会通过Msg2的授权携带一部分上行SDT数据；

（3）如果Msg2的授权量不足以进行数据传输或者有下行SDT业务，通过在SDT的专用

搜索空间进行上下行动态调度来完成后续的小包业务传输。

（二）基于CG的SDT

SDT-CG，即小业务时的上行免授权，UE处于RRC_INACTIVE状态下，可以通过上行免

授权方式发送PUSCH。

1）SDT-CG免授权发送时刻与SSB的关系

SDT-CG免授权发送方式：类似RO（PRACHOccasion）到SSB映射方法去发送PRACH。

即SSB与PO（PUSCHOccasion）也有映射关系，可以是一个SSB映射多个PO，也可以是多个

SSB映射一个PO。通过SSB的周期和CG的周期，共同决定一个联合周期，联合周期的定义是

所有的SSB都至少有一个PO可以映射。

在一个联合周期下，多个SSB映射一个PO时，可以通过DMRS端口和序列区分开。例如，

8个SSB映射一个PO，其中每两个SSB映射一个PUSCH的DMRS端口，且该两个DMRS的序列

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是不同的。于是当UE所属某个最强SSB波束时，即可在对应的PO上用对应的DMRS进行

PUSCH免授权发送。

2）SDT-CG免授权传输过程

在确定SDT-CG的传输周期和所使用的DMRS信息后，SDT-CG免授权在无需任何上行动

态授权下，在所属的周期点周期性的发送PUSCH。其中SDT-CG授权的PUSCH的相关的调度

授权信息，如RB/MCS等信息，通过基于Type1的免授权RRC配置确定。

2.2.4终端节能

绿色低碳，节能减排是全社会全行业持续追求的目标。终端节能可以降低能耗，延长待

机时间，提升用户体验，是终端最重要的功能之一。5GeMBB终端从诞生之初，由于大带宽、

多天线、峰值速率高，带来的功耗也随之升高。3GPP从R15到R17，针对终端节电特性（UE

powersaving），一直持续进行标准化的设计工作。RedCap终端相对于eMBB终端虽然带宽和

天线数目有所减少，仍对节电有着强烈的需求。

下面给出RedCap终端支持节电特性的建议。

（一）R15的终端节电特性

1）连接态非连续接收（C-DRX）

UE在连接态进行非连续接收可以降低对PDCCH控制信道的监听，使得UE可以进入休眠

态，从而大幅降低UE的功耗。C-DRX特性非常成熟，是UE节电的一个最基本的功能。

2）小带宽BWP

R15的eMBB终端在连接态可以支持最大4个专用BWP。RedCap终端最大带宽20MHz，相

比eMBB终端带宽降低很多。但考虑到RedCap终端也会工作在较低速率的情况下，如果能基

于网络配置工作在更小的BWP带宽（比如10MHz）下，可进一步降低终端耗电，但会增加网

络的复杂度。

（二）R16的终端节电特性

1）UE唤醒信号（Wakeupsignal）

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处于连接态的UE可以由网络配置唤醒信号从而进一步达到节电目的。对于配置了连接

态DRX的UE，网络可以给其配置唤醒信号。在唤醒信号的指示下，UE可以监听或者不监听

对应DRX激活期内的PDCCH。

对于实际很多业务传输场景下，数据包到达并不是连续的，在数据传输比较稀疏的时间

窗口内，网络可以通过唤醒信号指示UE不需要进入DRX激活期，从而有效降低终端对

PDCCH信道的监听时机。

图2-4唤醒信号（WUS）示意图

2）终端辅助的节能信息上报（UAI）

为了更好地辅助网络为终端配置合适的参数，以达到终端节能的目的，网络可以为终端

配置节能相关的终端辅助信息上报。NRR16标准中引入了多种类型的节能相关的终端辅助

信息，考虑到RedCap终端不支持载波聚合（CA）以及双连接（DC），如下几种终端辅助的

节能指示上报可适应于RedCap终端：

•终端期望的RRC状态转换。

•终端期望的下行最大MIMO层数。

•终端期望的DRX参数配置，包括长短DRX周期，DRX非活动定时器等。

对于每种类型的终端辅助节能信息上报，最终由网络决策配置哪种相应的节能参数给终

端。

3）下行MIMO层数限制

减少终端工作的接收天线通道数目可有效的节省终端的功耗。对于RedCap终端而言，支

持最大接收天线数为2。如果网络判断在下行传输的业务速率不高的情况下，可以指示终端

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最大传输的MIMOlayer数降为1，这样终端可以关闭掉一个接收通路来降低功耗。R16支持

的下行BWP级别的最大MIMOLayer配置功能，通过DCI触发的BWP切换可以实现动态的

MIMO层数切换，来降低终端功耗。

（三）R17的终端节电特性

1）寻呼提早指示PEI（pagingEarlyIndication）

基于大数据对智能手机的使用情况的统计，全天24小时中有大约12小时终端是处于空闲

状态下。而终端在空闲状态下主要的功耗是用于定期的进行寻呼消息的监听，因为UE需要

在每次寻呼周期到来时自动醒来，获取SSB信号进行下行时频同步，完成对寻呼消息的接收

处理。R17针对空闲态的终端节能引入了寻呼提早指示（PDCCHDCI2-7），网络侧可以在每

个寻呼周期到来时提前通知UE本次寻呼时机（PagingOccasion）中是否包含对本UE的有效

寻呼，从而降低空闲态UE对寻呼消息不必要的接收。同时，PEI特性可以结合对小区中的待

寻呼UE进行分组（sub-grouping），可以进一步降低UE定时被唤醒监听寻呼的概率，更大程

度降低空闲态下终端的功耗。

图2-5寻呼提早指示（PEI）示意图

2）控制信道监听降低自适应（PDCCHMonitoringAdaptation）

在连接态下的终端节能，R16已经针对C-DRX功能增强了唤醒信号WUS，可以针对业务

量稀疏情况下，降低进入DRX激活期的概率。考虑到未来需要支持例如VR/AR这种数据包到

达比较密集型的业务，UE在业务过程中可能一直工作在C-DRX的激活期（onduration）。针

对这种数据量大且数据包到达间隔短的场景，R17引入了控制信道监听降低自适应（PDCCH

MonitoringAdaptation）的功能，来进一步减少对PDCCH监听和盲检的频率。PDCCH

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Adaptation又支持了两种方案，分别是PDCCH监听跳过（PDCCHskipping）和搜索空间集合

组的切换（SSSGSwitching）。

图2-6PDCCH监听跳过示意图

PDCCH监听跳过：网络侧基于对下行业务量的预测情况，判断在一段时间间隔内没有

数据包需要调度时，通过PDCCH专用DCI通知UE可以在接下来的若干时隙内不需要进行

PDCCH的监听。

图2-7搜索空间集合组切换示意图

搜索空间集合组切换：网络会给UE配置的不同的PDCCH监听密度的搜索空间的组合，

在业务传输过程中网络侧基于对下行业务量的饱满和稀疏情况，通过PDCCH专用DCI触发

UE对不同的搜索空间的组合进行切换，数据包集中到达时工作在PDCCH密集监听的状态下，

数据包稀疏到达时工作在PDCCH监听放松的状态下。

可见，PDCCH监听自适应包含的PDCCHskipping和SSSGSwitching两种方案技术原理

相同，都是基于业务包疏密来精细化控制DRX激活期的PDCCH监听频度，来实现最大化终

端节能目标。

3）扩展的非连续接收（extendedDRX）

在空闲态，终端周期性监听寻呼是主要的能量消耗。针对RedCap终端而言，很多场景下

对寻呼响应的及时性要求并不高，比如工业传感器和视频监控场景。因此R17RedCap标准化

项目中对非连接态下的DRX周期进行了扩展，延长了终端监听寻呼的周期，使得终端能更长

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时间处于休眠状态以节能。空闲态（RRC_IDLE）下eDRX周期扩展到最大10485.76秒（2.91

小时），非激活态(RRC_INACTIVE)下eDRX周期扩展到最大10.24秒。可以使得RedCap终端

在空闲态和非激活态下以更低的频率监听寻呼，降低终端待机电流，延长待机时间。

4）RRM测量放松（RRMRelaxation）

考虑到RedCap终端应用在工业传感器和视频监控场景下，终端大都是固定位置的，并没

有移动性，因此RedCap终端在R16的测量放松基础上进一步进行了增强。

针对空闲态和非激活态，网络通过系统信息配置UE满足静止（Stationary）条件和非小区

边缘位置(not-at-cell-edge)条件对应的门限和准则。UE通过对服务小区参考信号在一定周期

内的信号强度以及波动情况进行测量，判断满足静止条件，或同时满足静止条件和位于非小

区边缘位置条件时，终端可以放松空闲态和非激活态下的RRM测量，以达到节省终端功耗

的目的。

在连接态下，网络可以通过专用信令给UE配置满足静止条件的RSRP门限和准则。UE在

连接态下进行测量，如果静止条件的准则满足，UE通过UE辅助信息（UAI）消息上报给网

络，由网络决策配置相应的测量参数来放松UE在连接态的下的测量，比如减少测量邻小区

个数，拉长测量上报周期等。

2.2.5覆盖增强技术

对于移动通信，覆盖能力是最重要的关键指标。RedCap终端应用的三个典型场景，有工

业传感器，视频监控，可穿戴设备。其中工业传感器主要应用在工厂的室内场景，可以认为

覆盖问题不是瓶颈。但视频监控类设备虽然是固定安装，但存在着位于小区边缘或者室外覆

盖室内的场景。特别是对于可穿戴设备，一方面是存在移动性，另外可穿戴设备的尺寸一般

比较小，天线效率会随之降低。因此当可穿戴设备类终端工作在较高频段，处于小区边缘位

置时，覆盖增强技术对于RedCap可穿戴类设备是是至关重要。

3GPP在R17开展了覆盖增强项目（CoverageEnhancement），考虑到无线基站的射频天线

单元可以实现大功率和多天线，但终端相比基站的天线数目少，发送功率低，因此蜂窝通信

中都是上行方向的覆盖能力受限，3GPP研究表明上行方向相比下行有11dB的覆盖差异。R17

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为上行物理信道的传输引入了多个覆盖增强特性，包括增加PUSCH和PUCCH信道的重复传

输次数，多时隙传输一个传输块（TB），PUSCH/PUCCH信道的多时隙的联合信道估计，以

及消息3（Msg3PUSCH）重复传输等。所有这些覆盖增强的功能都是可以结合实际的场景，

应用在RedCap终端中。

（一）PUSCH信道覆盖增强

1)PUSCH信道重复传输（PUSCHrepetition）

为了提高上行业务信道传输的可靠性，在R16的低时延高可靠项目中已经支持了PUSCH

信道的重传传输。R17在此基础上，增强了PUSCH类型A（PUSCHTypeA）的最大重复传输

次数到32次，支持动态调度（DynamicGrant）和半静态资源授权（ConfiguredGrant）两种方

式，且重复传输次数可以被动态指示。通过PUSCH的重复传输，网络侧可以获得时间分集增

益以及冗余信息的译码增益，提升上行业务信道的覆盖信道。

图2-8PUSCH信道重复传输示意图

2)多时隙承载传输块(TBoMS)

多时隙承载传输块（TBoMS：TBprocessingovermulti-slot）功能是将一个大的传输块

映射到多个时隙的物理资源上进行发送。相比于单时隙的数据传输方式，TBoMS可以获得

两个方面的增益。一方面是由于可用的时域资源增加，可以获得更大的信道编码的增益，从

而可以提高接收端译码的可靠性。另一方面是，一次传输一个大数据包相比多次传输几个小

数据包，可降低MACPDU的开销，从而降低了占用的频域资源，等效提高了单位频率资源

上的发送功率。

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图2-9多时隙承载传输块（TBoMS）示意图

当然，TBoMS也可以应用重复传输的方式来提高传输块的合并译码增益，前提是配置的

TBoMS多次重复传输的总时隙数目要小于等于32。

3)多时隙联合信道估计(JCE)

多时隙联合信道估计（JCE：Jointchannelestimation）是基站对PUSCH多次重复传输的

时隙中的解调导频参考信号（DMRS）进行联合信道估计，以提升低信噪比条件下的上行信

道估计的性能，从而提升上行业务信道的解调性能。

图2-10多时隙联合信道估计（JCE）示意图

当然，基站侧多时隙联合信道估计功能对终端能力也有更高的要求，即在联合信道估计

的时间周期内，需要终端能保证上行发送的相位连续性和功率一致性，也即对应终端需要具

备导频捆绑（DMRSbundling）的能力，否则基站侧的联合信道估计性能增益就无法保证。

具体的，联合信道估计还包含如下四种PUSCH资源的联合传输方式:

Case1:在一个时隙内的背靠背（back-to-back）PUSCH传输（mappingtypeB）

Case2:在一个时隙内的非背靠背（nonback-to-back）PUSCH传输（mapping

typeB）

Case3:跨多个连续时隙的背靠背（back-to-back）PUSCH传输（mappingtype

A）

Case4:跨多个连续时隙的非背靠背（nonback-to-back）PUSCH传输（mapping

typeA）

对于非背靠背传输，两次传输之间的间隔需要小于等于13个符号，否则就违背了DMRS

bundling的条件。另外，多时隙承载传输块(TBoMS)也可以与DMRSbundling联合应用。终端

针对DMRSbundling，非背靠背传输模式，TBoMS叠加DMRSbundling等，都是有单独的UE

能力上报指示给网络的。

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（二）PUCCH信道覆盖增强

为了提高上行控制信道覆盖性能，覆盖增强项目也对PUCCH信道进行了增强，包括

PUCCH重复传输，以及支持PUCCH信道导频捆绑（DMRSbundling）功能。

针对PUCCH重复传输增强，仅支持整时隙级别的重复传输，为了提高重复传输资源的利

用效率，可以支持重复传输次数的动态指示。

针对PUCCH信道DMRSbundling功能，与PUSCH信道支持的DMRSbundling功能类似。

但PUCCH信道不支持时隙内的DMRSbundling，仅支持连续时隙间的背靠背和非背靠背的

DMRSbundling传输。同样，是否支持PUCCH信道的非背靠背DMRSbundling有单独的UE能

力上报给网络。

（三）Msg3(消息3)覆盖增强

为了提高随机接入过程中Msg3的覆盖性能，覆盖增强项目支持了Msg3的重复传输功能。

Msg3仅支持时隙级别（PUSCHmappingTypeA）的重复传输，不支持mappingTypeB的时

域资源映射方式。

Msg3是随机接入过程中的公共消息，为了使得终端能向网络发起Msg3重复传输的请求，

网络在广播消息中给UE配置满足Msg3重传请求的RSRP门限值和相应的PRACH专用资源。

终端在初始接入过程测量到的RSRP（从终端侧反映的是路损信息）低于配置的门限值，则

会选择专用的PRACH资源来发送Msg1。网络侧在RA专用资源检测到Msg1后，可以在随机

接入响应消息中（Msg2）指示终端Msg3的重复发送的次数，终端基于网络指示在上行可用

的时隙上进行Msg3的重复发送。网络对多次重复的Msg3消息进行合并接收，从而可以增强

Msg3消息的覆盖性能。

考虑到Msg3的初始重复传输不能保证正确接收的情况，网络还可用通过动态指示

（DCI0_0withCRCscrambledbyTC-RNTI）的方式支持对Msg3的重复传输进行重传调度。

具体的重传调度的MCS等级和重传次数，都在DCI消息中进行指示。基站可以基于Msg3的重

传调度进一步提升Msg3的接收性能。

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2.2.6网络切片

考虑到RedCap有丰富的业务场景，不同业务对网络的需求存在明显差异。基于QoS的传

统网络无法按照不同的业务需求进行独立运营和安全隔离，实际也无法为所有业务提供高效

的SLA保障。

为了满足这些业务可保障的SLA（ServiceLevelAgreement）需求，以及独立运营、安全

隔离的诉求，RedCap也需要切片，使得运营商能够在一个物理网络上构建多个端到端（无线

接入网、传输网和核心网）的、虚拟的、隔离的、按需定制的专用逻辑网络，实现一网多用，

以满足不同行业客户对网络能力的不同要求（时延、带宽、连接数、可靠性等）。

端到端的切片解决方案，需要拉通无线接入网、传输网和核心网的网络切片能力。

图2-11端到端网络切片示意图

对于无线接入网，切片的切分对象为无线时频资源，切分方式包含硬切（载波隔离）、

软切（基于QoS调度、基于RB资源预留）等方案。

当前5G网络已普遍支持切片能力，RedCapUE可借助5G网络现有的能力，较低成本地支

持端到端的切片能力。在实现中，网络侧需要综合考虑RedCap的带宽能力、业务需求、网络

负载等因素，综合考虑切片的切分配置策略。

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3.网络适配RedCapUE方案分析

3.1网络基本参数分析

3.1.1承载频段分析

RedCap目标应用场景多样化，不同业务对于网络有不同的需求，例如，可穿戴业务对覆

盖连续性要求较高，需要保证5G网络的连续性；视频监控业务在多用户并发场景下对网络

有大容量多并发需求，对系统容量需求较高，需要5G大带宽能力提供保障；工业无线传感器

有低时延高可靠业务需求等。RedCap部署承载频段，需要考虑不同频段覆盖、容量对业务体

验的影响。

1、TDD频段（n41/n78/n79等）引入RedCap的影响分析

（1）TDD频段RedCap和NR的终端能力对比

TDD频段RedCap终端和普通NR终端的主要能力对比如下表所示：

表3-1TDD频段RedCap和普通NR终端的能力对比

参数普通NR终端RedCap终端

频段N78(3.5G)/N41(2.6G)/N79（4.9G）等

UE带宽100MHz(273PRBs,30kHzSCS)20MHz(51PRBs,30kHzSCS)

2R（2层DLMIMO）

UE天线能力4R（4层DLMIMO）

或1R（1层DLMIMO）

上行256QAM可选，64QAM必

选

UE调制上下行256QAM

下行256QAM可选，64QAM必

选

（2）TDD频段RedCap和NR的单用户峰值速率对比

TDD频段RedCap终端和普通NR终端的单用户峰值速率对比如下表所示：

表3-2TDD频段RedCap和普通NR终端的单用户峰值速率

终端类型制式配置峰值速率

下行：64/256QAM，20M带宽105/140Mbps

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RedCapTDD

上行：64/256QAM，20M带宽26/35Mbps

双周期

1T2R2.5ms

TDD下行：64/256QAM，20M带宽122/162Mbps

5ms单周期上行：64/256QAM，20M带宽17.5/23Mbps

下行：/，带宽/

RedCapTDD64256QAM20M5270Mbps

双周期上行：64/256QAM，20M带宽26/35Mbps

1T1R2.5ms

TDD下行：64/256QAM，20M带宽61/81Mbps

5ms单周期上行：64/256QAM，20M带宽17.5/23Mbps

TDD下行：256QAM，100M带宽1.5Gbps

NR

2.5ms双周期上行：256QAM，100M带宽380Mbps

2T4R

TDD下行：256QAM，100M带宽1.7Gbps

5ms单周期上行：256QAM，100M带宽250Mbps

下行：，带宽

NRTDD256QAM100M1.5Gbps

双周期上行：256QAM，100M带宽190Mbps

1T4R2.5ms

TDD下行：256QAM，100M带宽1.7Gbps

5ms单周期上行：256QAM，100M带宽125Mbps

（3）RedCap网络覆盖影响

以n78频段规划为例，如以上下行边缘速率5Mbps/100Mbps为覆盖目标，终端能力为

2T4R，以表3-3给出的链路预算参数表为依据，得到一般城区建议站间距规划为353m。

在此规划下，RedCap终端的上下行最大边缘速率为1.6Mbps/43.6Mbps（1T1R），或

1.6Mbps/71.8Mbps（1T2R）。

表3-35Gn78频段一般城区64TR链路预算参数表

参数取值

载频(GHz)3.5

基站天线数64TR

用户天线数2T4R→1T1R/1T2R

帧结构2.5ms双周期

带宽100MHz

基站功率320W设备

基站天线增益(dBi)24.5

终端发送功率(dBm)26

噪声系数(dB)(上/下)3.5/7

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馈线损耗(dB)0

人体损耗(dB)3

穿透损耗(dB)17

阴影衰落储备(dB)8

站高/街道宽度/建筑物高度/终

30/10/30/1.5

端高度(m)

（4）TDD频段引入RedCap对容量的影响

3GPPTR38.875分析了在城区TDD系统引入RedCapUE的影响，该仿真分别对比了１Rx

和２Rx20MHzRedCapUE(假设DL64QAM)，分析了RedCap终端的三种业务模型:

1)非全缓冲（Non-fullbuffer）业务模型：FTP业务模型3

2)非全缓冲（Non-fullbuffer）业务模型：即时信息IM业务模型

3)全缓冲（Fullbuffer）业务模型

表3-4TDD频段容量影响评估的仿真条件

参数FR1配置

单层

拓扑

宏蜂窝层：Hex.Grid

站间距500m

密集城区：

频段2.6GHz(TDD)

4GHz(TDD)

对2.6GHz：

DDDDDDDSUU(S:6D:4G:4U)

TDD帧结构

对4GHz：

DDDSUDDSUU(S:10D:2G:2U)

信道模型3D-UMa

20%室外（车内）：30km/h

用户分布

80%室内：3km/h

全缓冲（Fullbuffer）业务模型（可选）

业务模型非全缓冲（Non-fullbuffer）业务模型：参照UE采用FTP业务模型3，

RedCapUE采用即时信息IM业务模型

全缓冲业务模型（可选）：共10个用户，包括RedCapUE和参照UE

业务负载

非全缓冲业务模型：低负载(例如<30%)和中负载例如30%-50%)

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RedCap用户占全缓冲业务模型（可选）：0,20%,50%(例如每小区中0,2或5个

比RedCapUE),100%

非全缓冲业务模型：0,25%,50%,100%

通过仿真结果分析得出：

在RedCap终端采用即时信息（IM）业务，eMBB终端采用FTP业务模型3时：由于IM业

务的数据吞吐量小，RedCapUE对小区容量和频谱效率影响较小，１Rx和２Rx的RedCapUE

差别不大；

在RedCap终端和eMBB终端采用非全缓冲业务模型的FTP３业务时：当网络负荷轻载时，

RedCapUE对小区容量影响较小；当网络负荷和RedCapUE占比高时，RedCap２RxUE

（DL64QAM）可能导致TDD频谱效率最高降低30%；RedCap1RxUE（DL64QAM）可能导

致TDD频谱效率最高降低50%；

在RedCap终端和eMBB终端采用全缓冲业务模型时:当网络负荷轻载时，RedCapUE对

小区容量影响较小；当网络负荷和RedCapUE占比高时，RedCap２RxUE（DL64QAM）可

能导致TDD频谱效率最高降低50%；RedCap１RxUE（DL64QAM）最高降低70%。

2、FDD频段引入RedCap的影响分析

（1）FDD频段RedCap和NR的终端能力对比

FDD频段RedCap终端和普通NR终端的主要能力对比如下表所示：

表3-5FDD频段RedCap和普通NR终端的能力对比

参数NRRedCap

频段n1(2.1G)