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5G NR-Light,会是LTE CAT4+终端的“终结者”吗?

为了应对面向中端物联网用例的一系列优化需求,3GPP在5G Release 17版本中引入了RedCap(含义为“精简性能”)终端层级,也称为NR-Light。这一全新终端层级能够成本高效地支持150Mbps下行速率和50Mbps上行速率,大大超出了NB-IoT和eMTC(Cat-M1)的性能。

NR-Light类设备是R17新引入的轻量级5G终端,包括工业传感器、监控摄像头、智能电网相关设备、预测性维护、公用事业计量表和高分辨率监控等应用;以及高端可穿戴设备、高端物流跟踪设备、入门级终端(例如平板电脑和智能手机)的宽带接入、无界增强现实(AR)眼镜等。随着NR-Light终端的普及,更多应用将能够从终端侧AI和网络边缘侧智能中受益,从而扩展智能网联边缘,并进一步推动数据重心从大型区域云和中央云中转移出来。 

支持较低的复杂度和功耗是NR-Light类终端的特点。因此,NR-Light实施了多种策略来降低5G设备的复杂性、成本和功耗。 

降低成本的主要策略之一是在设备中使用更少的天线,也减少了多入多出(MIMO)层的最大数量。NR-Light设备的下行链路仅支持2×2 MIMO,而上行链路仅支持单入单出(SISO)。

NR-Light设备支持的带宽也比其他5G终端低。为了高效地支持这些设备,R17将5G NR设计带宽(100MHz)缩窄至Sub-7GHz频段的20MHz和毫米波频段的100MHz。在绝大部分Sub-7GHz新频段(比如n77、n78、n79、n41等频段),传统5G NR终端通常需要配备4根接收天线,但这一项目将NR-Light终端的接收天线数缩减至一根或两根,使得成本和功耗都大幅降低。

此外,NR-Light可以通过使用半双工FDD (HD-FDD)传输代替全双工FDD(FD-FDD),来防止设备在不同频率上同时发送和接收数据。由于不需要在支持双向即时通信设备中所需的收发隔离,半双工FDD操作有助于降低成本。这样,NR-Light设备就可以使用转换开关来代替双工器。  

而为了更有效地降低功耗,NR-Light减少了设备在物理下行控制信道(PDCCH)中监视的盲解码(BD)和控制信道开销(CCE)的数量,从而节省了用于执行这些任务的能耗。在设备处于非连接态或空闲态时,NR-Light还采用了系统帧号(SFN)技术来增加扩展非连续接收(eDRX)周期,从而大大延长设备的电池寿命。R17甚至还允许NR-Light设备在没联网的情况下传输数据。  

而之所以要引入NR-Light类设备,是从5G当前的实际应用情况来看,面向海量物联网服务,窄带物联网(NB-IoT)和增强型机器类型通信(eMTC)终端重点针对LPWA部署带来低功耗和最低复杂度特性;增强型超可靠低时延通信(eEURLLC)终端则能够满足业界最严苛的用例需求,但广泛的中端5G应用需求还仍未得到满足,需要采用中等性能为其提供更高效的支持。 

也就是说,作为全新类别的5G技术,NR-Light将承担起“填补高速连接移动宽带终端与极低带宽NB-IoT终端之间空白”的重任。

LTE Cat-1bis、LTE Cat-4是目前中端物联网终端实现广域无线连接和移动性的主要方式。但在高通技术公司产品市场总监杨思云看来,5G NR-Light则代表着未来——这类终端支持的带宽基本在20MHz,频率范围可以从传统的Sub-3GHz频段拓展至Sub-7GHz频段,吞吐峰值速率下行150Mbps或者上行50Mbps,未来有可能实现更高速率。   

NR-Light是5G路线图的持续演进和重要组成部分,我们从下图能够很清楚的看到这一趋势。3GPP Release 15是5G NR标准的名列前茅版规范,其支持面向海量物联网的两类终端层级,即支持1.4MHz信道带宽的eMTC或Cat-M1,以及支持200kHz信道带宽的NB-IoT。随着3GPP Release 16引入增强特性,具有这两类层级能力的终端能够在相同的5G NR信道中与其它5G终端共存。3GPP Release 16还面向eURLLC引入了另一类5G终端层级,以满足关键业务型物联网应用的严苛需求,支持毫秒级时延和99.9999%的可靠性。  

3GPP Release 17中的NR-Light终端能够在相同5G NR信道中与不同物联网层级的终端和eMBB终端共存。此外,随着5G NR标准的持续演进,NR-Light也将在Release 18中持续演进,并侧重于在定位方面满足性能需求并带来增强特性。通过5G直连通信接口实现端到端通信或将成为NR-Light在Release 18及未来版本中的另一个演进方向。   

骁龙X35是高通近日推出的全球为数不多的5G NR-Light调制解调器及射频系统。杨思云称,与传统的移动宽带终端相比,搭载骁龙X35的NR-Light终端外形更小巧、成本更低、续航更持久,从而为终端制造商提供了取代LTE CAT4+终端并向5G迁移的长期解决方案。除骁龙X35外,高通还推出了骁龙X32 5G调制解调器及射频系统,旨在助力打造复杂度更低、成本高效的NR-Light终端。

据介绍,骁龙X35在数据速率、能效、复杂度和占板面积方面带来了一系列独特性能,例如集成了优化的射频集成电路(RFIC)和电源管理集成电路(PMIC)模组、QET5100包络追踪、Smart Transmit™技术、5G超低时延套件、第四代高通5G PowerSave技术、支持VoNR和VoLTE语音、双频GNSS(L1+L5)以提供精准定位等,可以支持包括Sub-6GHz、FDD和TDD在内的几乎所有频段,从而满足不同市场的需求,包括入门级工业物联网终端、面向大众市场的固定无线接入CPE和联网PC,以及名列前茅代5G消费级物联网终端,如支持云连接的眼镜和拔尖可穿戴设备等。

杨思云十分看好RedCap市场规模与发展前景。“与eMBB终端相比,RedCap模组和终端更具成本优势,能够助力5G扩展到更多垂直行业和用例,例如XR眼镜、可穿戴设备等。”他认为RedCap代表了5G技术的演进方向之一,与eMBB相比,RedCap的复杂度和速率相对更低,但对于芯片的整体功耗有着更为严苛的要求,并且需要支持更多连接数。

骁龙X35和骁龙X32预计将于2023年上半年开始向客户出样,商用移动终端预计将于2024年上半年发布。

文章来自:https://www.eet-china.com/

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