Βασικά Τεχνικά Σημεία της Ομάδας Ραδιοφώνου 5G RAN1 στο R18

3GPPΈκδοση 18 είναι η πρώτη 5G-Advanced έκδοση, εστιάζοντας στην ενσωμάτωση AI/ML, την απόλυτη απόδοση σε XR/Industrial IoT, το mobile IAB, την βελτιωμένη τοποθέτηση και την αποδοτικότητα του φάσματος έως 71GHz.RAN1 προωθεί περαιτέρω τις βελτιώσεις AI/ML στην βελτιστοποίηση RAN και την τεχνητή νοημοσύνη (PHY/AI) μέσω της εξέλιξης του φυσικού επιπέδου.

I. Βασικά Χαρακτηριστικά του RAN1 (Φυσικό Επίπεδο και Καινοτομίες AI/Machine Learning)

1.1 Εξέλιξη MIMO: Uplink πολλαπλών πλαισίων (Επίπεδο 8), MU-MIMO με έως 24 θύρες DMRS, πλαίσιο multi-TRP TCI.

• Αρχή Λειτουργίας: Επεκτείνει την αναφορά CSI τύπου I/II μέσω ενός ενοποιημένου πλαισίου TCI σε πολλαπλά πλαίσια TRP. Το gNB προγραμματίζει έως και 24 θύρες DMRS για MU-MIMO (12 στην Rel-17), επιτρέποντας σε κάθε UE να χρησιμοποιεί συνδέσμους Uplink (UL) επιπέδου 8. Το DCI υποδεικνύει την κοινή κατάσταση TCI. Το UE εφαρμόζει φάση/προκωδικοποίηση σε όλα τα πλαίσια.
• Πρόοδος: Η έλλειψη ενοποιημένης σηματοδοσίας στην multi-TRP Rel-17 οδήγησε σε απώλεια φασματικής απόδοσης 20-30% σε πυκνές αναπτύξεις. Οι περιορισμοί επιπέδου περιόρισαν τη διακίνηση UL κάθε UE σε επίπεδα 4-6, επιτυγχάνοντας έτσι αύξηση 40% στην χωρητικότητα uplink (UL) για στάδια/μουσικά φεστιβάλ.

1.2 Εφαρμογές AI/ML για συμπίεση ανατροφοδότησης CSI, διαχείριση δέσμης και τοποθέτηση.

• Αρχή Λειτουργίας: Το νευρωνικό δίκτυο χρησιμοποιεί ένα εκπαιδευμένο εκτός σύνδεσης κωδικοβιβλίο για να συμπιέσει το CSI τύπου II (32 θύρες → 8 συντελεστές). Το gNB αναπτύσσει το μοντέλο μέσω RRC. Το UE αναφέρει την συμπιεσμένη ανατροφοδότηση. Η πρόβλεψη δέσμης χρησιμοποιεί τη λειτουργία L1-RSRP για την προ-τοποθέτηση δεσμών πριν από την παράδοση.
• Πρόοδος Έργου: Η επιβάρυνση CSI κατανάλωνε το 15-20% των πόρων DL. Σε σενάρια υψηλής κινητικότητας (π.χ., αυτοκινητόδρομοι), τα ποσοστά αποτυχίας διαχείρισης δέσμης έφτασαν το 25%.
• Αποτελέσματα Βελτίωσης: Η επιβάρυνση Πληροφοριών Κατάστασης Καναλιού (CSI) μειώθηκε κατά 50%, το ποσοστό επιτυχίας παράδοσης βελτιώθηκε κατά 30%.

1.3 Βελτιωμένη Κάλυψη (Μετάδοση πλήρους ισχύος Uplink, σήμα αφύπνισης χαμηλής ισχύος).

• Αρχή Λειτουργίας: Το gNB στέλνει ένα σήμα στο UE, επιτρέποντάς του να εφαρμόσει έξοδο πλήρους ισχύος σε όλα τα επίπεδα uplink (χωρίς κλιμακωτή μείωση ισχύος). Ένας ανεξάρτητος δέκτης αφύπνισης χαμηλής ισχύος (ελεγχόμενος κύκλος λειτουργίας, ευαισθησία -110dBm) λαμβάνει το σήμα αφύπνισης (WUS) πριν από τον κύριο κύκλο λήψης. Το WUS μεταφέρει 1 bit πληροφοριών ένδειξης (παρακολούθηση PDCCH ή ύπνος).
• Πρόοδος Έργου: Η κάλυψη uplink Rel-17 περιορίζεται από την κλιμακωτή μείωση ισχύος (απώλεια MIMO 4ης τάξης 3dB). Ο κύριος δέκτης καταναλώνει το 50% της ισχύος του UE κατά την παρακολούθηση DRX.
• Βελτιώσεις: Η κάλυψη Uplink επεκτάθηκε κατά 3dB. Οι εφαρμογές IoT/video streaming εξοικονόμησαν 40% ισχύ.

1.4 Συσσώρευση φορέων Sidelink (CA) της ζώνης ITS και Δυναμική Κοινή Χρήση Φάσματος (DSS) με LTE CRS.

• Αρχή Λειτουργίας: Το Sidelink υποστηρίζει CA στις ζώνες n47 (5.9GHz ITS) + FR1. Υποστηρίζει αυτόνομη επιλογή πόρων για συντονισμό τύπου 2c μεταξύ των UEs. Λόγω του χρόνου αμφίδρομης διαδρομής (RTT) μεγαλύτερου από 500 χιλιοστά του δευτερολέπτου, το NTN IoT απενεργοποιεί το HARQ (υποστηρίζει μόνο επανάληψη ανοιχτού βρόχου). Η προ-αντιστάθμιση εφαρμόζεται για το φαινόμενο Doppler στο DMRS.
• Πρόοδος Έργου: Το Sidelink Rel-17 υποστηρίζει μόνο έναν φορέα (απώλεια 50% της διακίνησης). Τα χρονικά όρια HARQ NTN IoT έχουν ως αποτέλεσμα απώλεια πακέτων 30%.
• Βελτιώσεις: Η διακίνηση sidelink σχηματισμού V2X αυξάνεται κατά 2x και η αξιοπιστία NTN IoT φτάνει το 95%.

1.5 Επαυξημένη Πραγματικότητα (XR)/Επικοινωνία Πολλαπλών Αισθητήρων (Υψηλή Αξιοπιστία, Υποστήριξη Χαμηλής Καθυστέρησης).

• Αρχή Λειτουργίας: Νέα διαδικασία QoS, προϋπολογισμός καθυστέρησης μικρότερος από 1 χιλιοστό του δευτερολέπτου, υποστηρίζει την επισήμανση πακέτων πολλαπλών αισθητήρων (ροή βίντεο + απτικής + ήχου). Το gNB δίνει προτεραιότητα στα δεδομένα μέσω ενός μηχανισμού προεκχώρησης. Το UE αναφέρει δεδομένα στάσης/κίνησης για προγνωστικό προγραμματισμό.
• Πρόοδος Έργου: Η υποστήριξη XR Rel-17 υποστηρίζει μόνο unicast. Η καθυστέρηση απτικής ανάδρασης υπερβαίνει τα 20 χιλιοστά του δευτερολέπτου (μη χρησιμοποιήσιμη για απομακρυσμένη λειτουργία).
• Βελτιώσεις: Η καθυστέρηση από άκρο σε άκρο του AR/VR + απτικής στον βιομηχανικό τηλεχειρισμό είναι μικρότερη από 5 χιλιοστά του δευτερολέπτου.

1.6 Βελτίωση Λειτουργικότητας NTN (Κάλυψη Uplink Smartphone, Απενεργοποίηση HARQ για συσκευές IoT).

• Πώς λειτουργεί: Η Rel-18 βελτιώνει την κάλυψη uplink των smartphone σε μη επίγεια δίκτυα (NTNs) βελτιστοποιώντας τη μετάδοση φυσικού επιπέδου, επιτρέποντας υψηλότερη ισχύ εκπομπής και καλύτερη διαχείριση προϋπολογισμού συνδέσμου για την προσαρμογή των δορυφορικών καναλιών. Για συσκευές IoT σε NTNs, η παραδοσιακή ανατροφοδότηση HARQ είναι αναποτελεσματική λόγω των μεγάλων χρόνων αμφίδρομης διαδρομής (RTT) δορυφόρων, επομένως η ανατροφοδότηση HARQ απενεργοποιείται και υιοθετείται αντ' αυτού ένα σχήμα επανάληψης ανοιχτού βρόχου.
• Πρόοδος Έργου: Προηγουμένως, λόγω ανεπαρκούς ελέγχου ισχύος και περιθωρίου συνδέσμου, η κάλυψη uplink των smartphone σε NTNs ήταν περιορισμένη, με αποτέλεσμα κακή συνδεσιμότητα. Η ανατροφοδότηση HARQ προκάλεσε μείωση της διακίνησης και προβλήματα καθυστέρησης για συσκευές IoT λόγω της καθυστέρησης των δορυφόρων. Η απενεργοποίηση του HARQ εξαλείφει την καθυστέρηση ανατροφοδότησης και βελτιώνει την αξιοπιστία των περιορισμένων συσκευών IoT. Αυτό επιτρέπει ισχυρή παγκόσμια συνδεσιμότητα για IoT και smartphone πέρα ​​από τα επίγεια δίκτυα.

II. Εφαρμογές Έργου RAN1

• Πυκνό αστικό XR (Η τεχνολογία Multi-TRP MIMO μειώνει την καθυστέρηση AR/VR σε λιγότερο από 1 χιλιοστό του δευτερολέπτου).
• Βιομηχανικός Αυτοματισμός (Η πρόβλεψη δέσμης AI/ML μειώνει το ποσοστό αποτυχίας παράδοσης κατά 30%).
• V2X/High Mobility (Το Sidelink CA βελτιώνει την αξιοπιστία).

III. Εφαρμοποίηση Έργου RAN1

• gNB PHY (Φυσικό Επίπεδο Σταθμού Βάσης): Ενσωματώνει ένα μοντέλο AI για συμπίεση CSI (π.χ., τα νευρωνικά δίκτυα προβλέπουν CSI τύπου II με βάση το CSI τύπου I, μειώνοντας την επιβάρυνση κατά 50%). Αναπτύσσει Multi-TRP TCI μέσω RRC/DCI και χρησιμοποιεί 2 TAs για χρονισμό uplink.
• Τερματικός Εξοπλισμός (UE): Υποστηρίζει δέκτες αφύπνισης χαμηλής ισχύος (ανεξάρτητοι από τον κύριο σύνδεσμο RF) για σηματοδότηση ευθυγράμμισης DRX.