[4G&5G专题-52]：物理层-手机终端能力等级Category

江南才子

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。
5.4  UE 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。