好的，我们继续解读TR 21.918的后续章节。
深度解析 3GPP TR 21.918：8.3 NR support for UAV (NR对无人机的支持) & 8.4 Enhanced LTE Support for UAV (增强的LTE对无人机的支持)
本文技术原理深度参考了3GPP TR 21.918 V18.0.0 (2025-03) Release 18规范中，关于“8.3 NR support for UAV”和“8.4 Enhanced LTE Support for UAV”的核心章节。本文将合并解读这两个章节，旨在为读者深入剖析5G NR（新空口）和4G LTE在无线接入网（RAN）层面，为支持无人机（UAV）这一特殊的“空中用户”所进行的深度优化与能力增强。
在前两篇文章中，我们从系统架构（SA）的宏观视角，探讨了5G如何为无人机（UAV）构建A2X通信框架和UAE应用使能层。然而，当一架无人机腾空而起，它首先面对的，是与地面基站之间那条看不见却又至关重要的无线链路。无人机独特的飞行特性——高速、三维移动、视距传输——给传统的、为地面用户设计的蜂窝网络带来了前所未有的挑战。
今天，我们的主角，是一家领先无人机制造商的首席射频工程师，刘工。他正在测试公司最新款的5G无人机，这款无人机同时搭载了NR和LTE两种制式的通信模组。他的任务是确保无人机在各种复杂的飞行场景下，都能与地面网络保持稳定、可靠的连接。为此，他必须深入理解8.3和8.4章节，看看NR和LTE的无线接入网（RAN）到底做了哪些“魔改”，才能驯服这些“空中精灵”。
1. 无人机飞行的“原罪”：对地面网络的挑战
在深入技术细节之前，刘工首先回顾了无人机给蜂窝网络带来的两大核心挑战：
…the interference issues that may be generated by aerial UEs have to be considered in order not to disrupt the operation of a network designed for terrestrial UEs. …since LTE was designed for terrestrial UEs, without considering aerial UEs at the very beginning, some inherent limitations, e.g. higher latency, reduced MIMO capabilities imply that some requirements for aerial services still cannot be met.
- 干扰问题：无人机在高空飞行，与地面基站之间几乎是无遮挡的视距（Line-of-Sight）路径。这使得它的信号可以“看”得很远，不仅能接收到主服务基站的信号，还能接收到大量邻近甚至远距离基站的强信号，造成严重的下行干扰。反之，它向主基站发射的上行信号，也可能对很远距离的、使用相同频率的其他基站造成上行干扰。
- 移动性问题：无人机不仅速度快，而且是三维移动。传统的基于二维的切换策略不再适用。同时，由于高空信号环境复杂，频繁且不必要的切换（乒乓切换）时有发生，严重影响连接稳定性。
Rel-18的RAN增强，正是围绕这两大核心挑战展开的。由于NR和LTE的增强在很多方面是共通的，我们将合并进行解读。
2. 增强的移动性与干扰报告：让网络“看懂”天空
要解决问题，首先要让网络能够“感知”问题。因此，增强的测量与报告机制是第一步。
Mobility and Interference Reporting: The core features supporting event triggered reporting of altitude, i.e., events H1 and H2, and measurement events, i.e., measurement events A3, A4, and A5, triggered by multiple cells for interference reporting were ported to NR from LTE.
Rel-18将LTE中已经验证成熟的无人机测量报告机制，完整地移植并增强到了NR中。
- 高度触发事件（H1/H2）: 这是最基础的无人机识别机制。网络可以配置一个高度门限，当无人机飞越这个门限时（H1事件：升高穿过；H2事件：降低穿过），就会向网络上报一个事件。这让网络能够第一时间识别出“这家伙是个无人机”，从而可以为其启用特殊的控制策略。
- 多小区干扰测量事件（A3/A4/A5增强）: 传统的切换测量事件（如A3：邻区比服务小区好）只关心最强的几个邻区。而针对无人机，Rel-18增强了这些事件，允许UE报告由多个小区（而不仅仅是一个邻区）共同触发的事件。例如，当UE同时检测到3个以上的邻区信号强度都高于某个门限时，就触发一次报告。这能帮助网络精准地识别出无人机正处于一个“下行强干扰”区域。
2.1 “高度”维度的新玩法：高度相关的测量
仅仅知道无人机的高度还不够，还需要根据高度来调整测量行为。
Support was added for altitude-dependent measurement report triggering through the introduction of new events A3H1, A3H2, A4H1, A4H2, A5H1, and A5H2, which enable altitude dependency for events A3, A4, and A5.
Rel-18创造性地引入了一系列“高度依赖”的测量事件。例如，网络可以这样配置：
- 在500米以下低空，使用A3事件的门限A进行切换决策。
- 当无人机飞越500米（触发H1事件）后，自动切换到使用A3H1事件，其门限变为更严格的B。
这使得网络可以为不同高度层的无人机，配置差异化的移动性策略，例如在高空时更“懒”于切换，以避免乒乓效应。
Eventually, the measurement object (MO) was enhanced to support altitude-dependent SSBs (i.e. ssb-ToMeasure)…
更进一步，网络甚至可以配置无人机在不同高度层，去测量不同的SSB波束集。例如，在低空时测量基站的水平波束，在高空时则去测量基站专门为高空覆盖优化的“仰天波束”。
3. “遵从航线”：飞行路径信息的利用
商业无人机的飞行通常都有预先规划好的航线。如果网络能提前知道这条航线，无疑能做出更优化的切换和资源预留决策。
Flight Path Information: Flight path information reporting was ported from LTE, and NR supports all of the core UAV LTE features… a flight path can be invalidated by transmitting an empty flight path. Transmission of the flight path from the source to the target gNB is supported during handover.
Rel-18增强了飞行路径报告机制：
- UE上报航线: 刘工的无人机可以在起飞前，将包含一系列三维坐标航点（Waypoint）的飞行计划上报给网络。
- 网络间的传递: 当无人机沿着航线飞行，从基站A切换到基站B时，基站A会通过Xn接口，将无人机剩余的飞行计划“接力”给基站B。
- 智能决策: 基站B拿到这个“未来剧本”后，就可以提前做出决策：
- 预判切换: 提前为无人机在下一个目标小区（基站C）预留资源，实现更平滑的切换。
- 避免无效切换: 如果基站B发现无人机只是短暂地掠过其覆盖边缘，它就可以决策不发起切换，避免不必要的乒乓。
4. 空口上的“电子车牌”与“防撞雷达”
我们在8.1章节讨论的BRID和DAA，最终都需要在空口层面得到实现。8.3和8.4章节正是为此定义了具体的RAN层支持。
Broadcast Remote Identification (BRID) and Detect and Avoid (DAA) : NR Sidelink can be used for A2X communications via NR Sidelink Mode 2… The resource pool can indicate support for BRID only, DAA only, or both BRID and DAA.
- Sidelink（PC5）资源池: RAN为BRID和DAA通信，在Sidelink（即PC5）上划分了专属的资源池（Resource Pool）。
- 专属“车道”: 网络可以通过广播，明确告知无人机：“这个资源池仅用于广播BRID”，“那个资源池可用于DAA通信”。这就像在空中划分了不同的“通信车道”，确保不同类型的安全消息之间不会相互干扰，保障了空口传输的有序性。对于LTE，则采用了Sidelink Mode 1（网络调度）的方式来实现。
5. 遵从“空中交规”：特殊的无线参数配置
无人机在空中飞行，除了要遵守航空法规，也必须遵守无线电管理的法规。
5.1 身份识别 (Subscription-based Aerial UE identification)
监管机构要求网络必须能够识别出哪些连接是来自无人机的。
The Aerial UE’s subscription information can be provided by the AMF to the NG-RAN node via the NGAP.
核心网（AMF）在用户的签约数据中，会有一个“Aerial UE”的标志。当无人机接入时，AMF会通过NGAP接口，将这个“无人机身份”标签通知给gNB。gNB收到后，就知道这个UE需要被“特殊照顾”，并为其启用上述一系列的增强移动性和干扰管理策略。
5.2 发射功率控制 (Aerial UE-Specific NS Values)
为了避免对邻国或卫星等其他无线电系统造成干扰，航空无线电法规对无人机的发射功率和带外泄露（OOBE）有极其严格的规定。
Aerial UE-Specific NS Values: To comply with out of band emission (OOBE) requirements, NR supports the aerial UE-specific NS values.
3GPP为此引入了**“无人机专属的网络信令值（NS values）”**。网络可以通过广播或专用信令，为无人机配置一个特殊的NS值。无人机的射频芯片在收到这个NS值后，会自动加载一套更严格的发射功率谱模板，确保其无线发射行为符合航空法规的要求。
6. LTE与NR的协同与差异
虽然NR和LTE在支持无人机的大部分核心功能上（如高度报告、飞行路径、身份识别等）都进行了对齐，但两者依然存在差异。
- NR的优势: NR的低时延、高带宽和灵活的波束赋形能力，使其天然地更适合支持无人机的高级应用，如Direct C2的低时延遥控、DAA的高密度协同、高清视频的实时回传等。
8.3章节的重点，也在于如何将这些NR的原生优势，更好地应用于无人机场景。 - LTE的增强: Rel-18对LTE的支持（
8.4章节）更多的是一种“增强和对齐”。其核心目标是，让存量的、广覆盖的LTE网络也能够更好地支持基础的无人机监管和安全应用（如BRID和DAA），为无人机在更广阔的区域飞行提供了一张“兜底”网络。
对于刘工而言，这意味着他的双模无人机，可以在城市核心区利用NR网络执行高带宽、低时延的复杂任务，而在飞往偏远郊区时，可以平滑地切换到LTE网络，继续执行基础的监控和数据采集任务，实现了性能与覆盖的最佳结合。
总结
3GPP TR 21.918的8.3和8.4章节，为我们揭示了蜂窝网络为了拥抱“低空经济”，在无线接入网（RAN）层面所进行的深刻而细致的自我革命。这不再是简单地将无人机视为一个“飞得高一点的手机”，而是从根本上承认并适应其独特的无线信道和移动性模型。
通过引入高度相关的测量与移动性策略，网络学会了以“三维视角”来管理无人机。通过利用飞行路径信息，网络获得了“预知未来”的能力，实现了更智能的切换决策。通过为BRID和DAA划分专属Sidelink资源池，网络为低空安全应用构建了可靠的无线通道。而通过身份识别和专属功率控制，网络确保了无人机的飞行既受控，又合规。
对于刘工这样的无人机工程师而言，这些RAN层的增强，意味着他们设计的无人机，将不再是蜂窝网络中的“异类”，而是被网络充分理解和支持的“一等公民”。这使得他们可以更放心地利用5G/4G网络，去开发更安全、更智能、更强大的无人机产品。
FAQ - 常见问题解答
Q1：为什么无人机在高空飞行会对地面蜂窝网络造成严重的干扰？ A1：主要原因是视距（Line-of-Sight, LoS）传播。地面用户通常处于复杂的建筑和地形环境中，信号被大量遮挡和反射（NLOS传播），因此一个用户主要只接收到最近基站的强信号。而无人机在数百米高空，与地面基站之间几乎没有任何遮挡，它能同时“看到”并接收到来自四面八方、数十个基站的清晰信号。这对下行链路来说，除了主服务信号，其他都是强干扰。反之，无人机向主基站发射的上行信号，也同样能以LoS路径无衰减地传播到很远，对远处的、正在使用相同频率的其他小区造成上行干扰。
Q2：什么是“高度相关的测量事件”，例如A3H1？它相比传统的A3事件有什么优势？ A2：“高度相关的测量事件”是在传统测量事件的基础上，增加了一个高度作为触发条件。传统的A3事件是：“当邻区信号强度比服务小区好一个偏置值时，上报”。而A3H1事件则是：“当UE的高度高于H1门限时，并且邻区信号强度比服务小区好一个（可能不同的）偏置值时，上报”。其优势在于让网络可以实施差异化的三维移动性策略。例如，在高空，由于信号传播更远，乒乓切换更容易发生，网络可以为A3H1配置一个更“保守”的偏置值，让无人机不那么轻易地发起切换；而在低空，则使用传统的、更“激进”的A3门限，以保证及时的切换。
Q3：网络如何利用无人机上报的“飞行路径信息”来优化切换？ A3：网络利用飞行路径信息进行**“预判式”的移动性管理**。当基站A知道无人机接下来的航点将进入基站C的覆盖范围，而只是短暂地擦过基站B的边缘时，它可以：1）提前准备：提前通过Xn接口与基站C联系，为无人机预留切换资源，当无人机真正到达切换点时，可以实现近乎零中断的切换。2) 避免无效切换：基站A会“忽略”那个只是短暂出现的基站B，不会发起向B的切换准备，从而避免了一次毫无意义的“B→C”的快速连续切换（乒乓切换）。这大大提升了连接的稳定性和网络的效率。
Q4：NR Sidelink Mode 2 和 LTE Sidelink Mode 1 在支持无人机应用（如DAA）时有什么区别？ A4：主要区别在于资源分配的方式。LTE Sidelink Mode 1 是网络调度模式，即无人机每次要发送DAA信息前，都需要向基站申请资源，由基站为其分配具体的时频位置。这种方式控制精准，但存在一定的调度延迟。NR Sidelink Mode 2 是UE自主模式，即网络预先为DAA划定一个资源池，无人机在这个池子里，通过“感知-预约”的方式，自主选择一个空闲的资源块来发送信息，无需每次都向基站请求。这种方式更灵活、延迟更低，特别适合在没有网络覆盖或网络信号不佳的环境下，保证无人机之间基础的安全通信。
Q5：对无人机进行特殊的功率控制（Aerial UE-Specific NS Values）主要是为了什么？ A5：主要是为了遵守严格的航空无线电管理规定，避免对其他关键无线电系统造成有害干扰。无人机在高空飞行，其发射的信号几乎无衰减地向四周传播。这些信号可能会对其他合法的频谱使用者造成干扰，例如：1）卫星导航系统（GNSS）：带外泄露信号可能干扰无人机自身的GPS接收。2）航空通信和雷达系统：干扰民航飞机的通信和导航。3）邻国的蜂窝网络：在边境地区，无人机信号可能“越境”干扰邻国的网络。因此，监管机构（如FCC, EASA）对空中设备的发射功率和频谱模板有比地面设备更严格的要求。通过配置特殊的NS值，可以确保无人机的无线发射行为严格遵守这些“空中交规”，保障整个空域的电磁环境安全。