江南才子 发表于 2021-7-26 22:31:07

[4G&5G专题-52]:物理层-手机终端能力等级Category

第1章 什么是终端的能力等级Category
UE Capability即UE能力,有称为Category。

手机芯片厂商在发布其新款的基带芯片时都会特别宣传其对应的Cat等级与速率,比如Intel XMM 7260芯片支持LTE CAT6 300Mbps。
这个Cat等级是什么?这个标识,指明了该款手机基带物理层(空口无线通信)最高通信能力的指示, 反应的是手机的无线接入能力,同时也是芯片公司产品设计、开发能力的标志。

第2章 为什么需要定义终端的能力等级(why)
2.1 为什么终端的能力等级Category会不同?
这是因为:
(1)3GPP的协议规范是一个逐渐发展的过程,终端发布时,符合的3GPP标准不同。
(2)终端也是一个逐渐演进的过程,不同阶段的终端,其基带芯片的能力不同。
(3)终端的客户群不同,低端、中端、高端手机,其价格不同,其物理层芯片的能力自然不同。
2.2 为什么需要定义需要定义终端的能力等级
LTE和NR是一个中央高度集权的通信系统,所有的通信过程,都是有基站集中、统一调度的,基站知道UE能力之后才能对UE做出正确的调度。
如果UE支持某个功能,那么基站可以给该UE配置该功能以及空口传输模式TM;
如果UE不支持某个功能,那么基站便不能给该UE配置该功能和相应的空口传输模式TM。

第3章 基站空口无线传输的能力
而这里谈到的基站的能力,主要是基站RF层和物理层的能力,包括:
(1)调制解调的能力:xPSK, xQAM
(2)多天线MIMO的层数:
(3)发送和接收分集
(4)波束赋形的波束
(5)物理业务信道最大的传输速率

第4章 终端终端的能力等级的内容(what)
UE Category采用了3GPP一贯的枚举的方式,通过index代表一系列相关的能力组合。
4.1 UE Category

(1)UE业务信道最大的下行传输速率
(2)UE业务信道最大的上行传输速率
(3)UE业务信道支持的MIMO层数 --- 用于基设置手机业务信道的传输模式
(4)UE业务信道支持的最高阶的调制方式 ---用于基设置手机业务信道的
这里主要是业务信道的能力,而小区广播信道和控制信道是通过广播的方式通知UE的。
4.2 UE DL Category

4.3 UE ULCategory


第5章 终端的能力上报的时机与过程(how and when and who)
5.1 基本流程

(1)对等实体:终端与基站的L3 RRC层
(2)上报实际:终端与基站基站RRC连接的时候
在UE开机后的入网附着(Attach)过程中,基站会向UE发送UE Capability Enquiry消息,查询UE能力,UE会向基站发送UE Capability Information消息,报告UE的能力信息。
(3)消息交互过程:根据38.331,UE Capability主要涉及两个RRC消息交互:UE Capability请求和UE Capability上报。

[*]当基站需要UE上报UE Capability时,基站会给UE下发UECapabilityEnquiry指令。
[*]当UE收到UECapabilityEnquiry指令后,UE根据指令上报UE能力UECapabilityInformation。
5.2 UECapabilityEnquiry的信令结构
UECapabilityEnquiry信令中的Filter字段会指示UE基站具体想知道哪些UE Capability。

5.3 UECapabilityInformation的信令结构
UECapabilityInformation中可以包含多个Container,每个Container可以包含NR,Eutra-NR 或者Eutra对应的UE Capability。
其中NR对应上报NR的UE Capability,Eutra-NR对应上报MR-DC的UE Capability,Eutra对应上报LTE侧的UE Capability。


支持为不同3GPP版本提供不同的能力。
5.4UE Capability信令结构
UE Capability分为不同级别的能力。
(1)UE specific的UE Capability:
每个UE可以有不同的能力,这种UE能力适用于UE支持的所有载波和载波组合。
(2)频段组合(Band Combination)级别的UE Capability:
每个Band Combination可以有不同的能力,比如Band3+Band77这个Band Combination支持某种UE能力,而Band1+Band78可能就不支持该UE能力。
载波(Band)级别的UE Capability:每个Band可以有不同的能力,比如Band 77支持某个UE能力,而Band 78可能就不支持该UE能力。
(3)UE能力分类的方法是按照协议栈来分类
UE Capability实际上报的时候也是按照协议栈分层来上报的。

从下图可以看出,UE Capability上报分为:

[*]PDCP-Parameters:PDCP层对应的UE Capability
[*]RLC-Parameters:RLC层对应的UE Capability
[*]MAC-Parameters:MAC层对应的UE Capability
[*]Phy-Parameters:PHY层对应的UE Capability
[*]RF-Parameters:RF(射频)相关的UE Capability

附录:
(1)UE Capability会涉及到3个主要的协议:


[*]38.306:查看每个UE Capability的详细介绍,表示什么意思,是不是必选UE Capability等;
[*]38.331:查看UE Capability查询和上报流程,信令结构等;
[*]38.822:查看UE feature。UE feature即是UE的业务和应用级的特征,UE Capability进一步把UE feature的规范化为特定的类型。


文档来源:51CTO技术博客https://blog.51cto.com/u_11299290/3185310
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