R18 5G Wireless Group RAN1 Τεχνικά Σημεία

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

I. Βασικά Χαρακτηριστικά του RAN1 (Φυσικό Επίπεδο και Καινοτομία Τεχνητής Νοημοσύνης/Μηχανικής Μάθησης)

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

• Αρχή λειτουργίας: Επεκτείνει την αναφορά CSI τύπου I/II μέσω ενός ενοποιημένου πλαισίου TCI σε πολλαπλά πάνελ TRP. Το gNB προγραμματίζει έως και 24 θύρες DMRS για MU-MIMO (12 στην Rel-17), επιτρέποντας σε κάθε UE να χρησιμοποιεί 8 στρώσεις συνδέσμων UL. Το DCI υποδεικνύει την κοινή κατάσταση TCI. Το UE εφαρμόζει φάση/προκωδικοποίηση σε όλα τα πάνελ.
• Πρόοδος: Το multi-TRP Rel-17 δεν είχε ενοποιημένη σηματοδοσία, με αποτέλεσμα απώλεια 20-30% στην αποδοτικότητα του φάσματος σε πυκνές αναπτύξεις. Οι περιορισμοί στρώσεων περιόρισαν τη διακίνηση UL κάθε UE σε 4-6 στρώσεις, επιτυγχάνοντας αύξηση 40% στην χωρητικότητα uplink (UL) για στάδια/μουσικά φεστιβάλ.

1.2 AI/ML εφαρμόζεται στη συμπίεση ανατροφοδότησης CSI, στη διαχείριση δέσμης και στην τοποθέτηση.

• Αρχή λειτουργίας: Τα νευρωνικά δίκτυα χρησιμοποιούν κωδικοβιβλία εκπαιδευμένα εκτός σύνδεσης για τη συμπίεση CSI τύπου II (32 θύρες → 8 συντελεστές). Το gNB αναπτύσσει το μοντέλο μέσω RRC. Το UE αναφέρει την συμπιεσμένη ανατροφοδότηση. Η πρόβλεψη δέσμης χρησιμοποιεί μοτίβα L1-RSRP για την προ-τοποθέτηση δεσμών πριν από την μεταβίβαση.
• Πρόοδος έργου: Η επιβάρυνση CSI καταναλώνει 15-20% των πόρων DL. Το ποσοστό αποτυχίας διαχείρισης δέσμης είναι τόσο υψηλό όσο 25% σε σενάρια υψηλής κινητικότητας (π.χ., αυτοκινητόδρομοι).
• Βελτιωμένα αποτελέσματα: 50% μείωση της επιβάρυνσης Πληροφοριών Κατάστασης Καναλιού (CSI), 30% αύξηση του ποσοστού επιτυχίας μεταβίβασης.

1.3 Ενίσχυση κάλυψης (Μετάδοση πλήρους ισχύος Uplink, σήμα αφύπνισης χαμηλής ισχύος).

• Αρχή λειτουργίας: Το gNB στέλνει ένα σήμα στο UE για να εφαρμόσει έξοδο πλήρους ισχύος σε όλες τις στρώσεις uplink (χωρίς υποχώρηση ισχύος σε επίπεδο στρώσης). Ένας ανεξάρτητος δέκτης αφύπνισης χαμηλής ισχύος (ελεγχόμενος κύκλος λειτουργίας, ευαισθησία -110dBm) λαμβάνει το σήμα αφύπνισης (WUS) πριν από τον κύριο κύκλο λήψης. Το WUS φέρει πληροφορίες ένδειξης 1 bit (παρακολούθηση PDCCH ή ύπνος).
• Πρόοδος έργου: Η κάλυψη uplink Rel-17 περιορίζεται από την ιεραρχική υποχώρηση ισχύος (απώλεια 3dB για MIMO 4 στρώσεων). Ο κύριος δέκτης καταναλώνει το 50% της ισχύος του UE κατά την παρακολούθηση DRX.
• Βελτιωμένο αποτέλεσμα: Η κάλυψη Uplink επεκτάθηκε κατά 3dB, 40% εξοικονόμηση ενέργειας για εφαρμογές IoT/video streaming.

1.4 ITS band Sidelink Carrier Aggregation (CA) και δυναμική κοινή χρήση φάσματος (DSS) με LTE CRS.

• Αρχή λειτουργίας: Το Sidelink υποστηρίζει CA σε ζώνες n47 (5.9GHz ITS) + FR1. Υποστηρίζει συντονισμένη αυτόνομη επιλογή πόρων UE-to-UE τύπου 2c. Λόγω του χρόνου διαδρομής (RTT) μεγαλύτερου από 500 χιλιοστά του δευτερολέπτου, το HARQ είναι απενεργοποιημένο για NTN IoT (υποστηρίζεται μόνο επανάληψη ανοιχτού βρόχου). Η προ-αντιστάθμιση του φαινομένου Doppler εκτελείται στο DMRS.
• Πρόοδος έργου: Το Sidelink Rel-17 υποστηρίζει μόνο έναν φορέα (50% απώλεια διακίνησης). Το χρονικό όριο HARQ NTN IoT έχει ως αποτέλεσμα απώλεια πακέτων 30%.
• Βελτιωμένο αποτέλεσμα: Η διακίνηση sidelink V2X platooning αυξήθηκε κατά 2 φορές, η αξιοπιστία NTN IoT φτάνει το 95%.

1.5 Εκτεταμένη πραγματικότητα (XR)/Επικοινωνία πολλαπλών αισθητήρων (υποστήριξη υψηλής αξιοπιστίας χαμηλής καθυστέρησης).

• Αρχή λειτουργίας: Νέα διαδικασία QoS, προϋπολογισμός καθυστέρησης μικρότερος από 1 χιλιοστό του δευτερολέπτου, υποστηρίζει σήμανση πακέτων δεδομένων πολλαπλών αισθητήρων (ροές βίντεο + απτικής + ήχου). Το gNB δίνει προτεραιότητα μέσω 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).
• Βελτιωμένο αποτέλεσμα: Η καθυστέρηση από άκρο σε άκρο του AR/VR + απτικής στον βιομηχανικό τηλεχειρισμό είναι μικρότερη από 5 χιλιοστά του δευτερολέπτου.

1.6 Ενίσχυση λειτουργίας NTN (κάλυψη uplink smartphone, απενεργοποίηση HARQ για συσκευές IoT).

• Αρχή λειτουργίας: Το Rel-18 βελτιώνει την κάλυψη uplink για smartphone σε μη επίγεια δίκτυα (NTNs) βελτιστοποιώντας τη μετάδοση φυσικού επιπέδου, επιτρέποντας υψηλότερη ισχύ μετάδοσης και καλύτερη διαχείριση προϋπολογισμού συνδέσμου για την προσαρμογή των δορυφορικών καναλιών. Για συσκευές IoT σε NTNs, η παραδοσιακή ανατροφοδότηση HARQ είναι αναποτελεσματική λόγω του μεγάλου χρόνου διαδρομής δορυφόρου (RTT), επομένως η ανατροφοδότηση HARQ είναι απενεργοποιημένη και χρησιμοποιείται ένα σχήμα επανάληψης ανοιχτού βρόχου.
• Πρόοδος έργου: Προηγουμένως, περιορισμένη κάλυψη uplink για smartphone σε NTNs λόγω ανεπαρκούς ελέγχου ισχύος και περιθωρίου συνδέσμου είχε ως αποτέλεσμα κακή συνδεσιμότητα. Η ανατροφοδότηση HARQ προκάλεσε υποβάθμιση της διακίνησης και προβλήματα καθυστέρησης για συσκευές IoT λόγω καθυστερήσεων δορυφόρων. Η απενεργοποίηση του HARQ εξαλείφει τις καθυστερήσεις ανατροφοδότησης και βελτιώνει την αξιοπιστία για περιορισμένες συσκευές IoT. Αυτό επιτρέπει ισχυρή παγκόσμια συνδεσιμότητα για IoT και smartphone πέρα ​​από 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 μεταβίβασης κατά 30%).
• V2X/Υψηλή κινητικότητα (Το Sidelink CA βελτιώνει την αξιοπιστία).

III. Εφαρμοποίηση έργου RAN1

• gNB PHY (Φυσικό επίπεδο σταθμού βάσης): Ενσωματώνει μοντέλα 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.
• Τερματικό (UE): Υποστηρίζει δέκτη αφύπνισης χαμηλής ισχύος (ανεξάρτητο από τον κύριο σύνδεσμο RF) για σήμανση ευθυγράμμισης DRX.