基于顯式指示的5G節(jié)能技術(shù)
在NR中,有新的技術(shù)以支持需要更高功耗的更高數(shù)據(jù)速率應(yīng)用程序(eMBB)。為了克服功耗的增加,R15中引入了BWP(頻域)和周期PDCCH監(jiān)測(cè)(時(shí)域)等技術(shù)。蘋(píng)果公司提出了基于網(wǎng)絡(luò)到UE的顯式指示的增強(qiáng)。
在R15 MTC和NB-IoT中,同意引入節(jié)能喚醒型信號(hào),以節(jié)省UE功率。由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大多處于空閑狀態(tài)以延長(zhǎng)電池壽命,因此重點(diǎn)在于空閑模式節(jié)能增強(qiáng)。從這個(gè)意義上講,上下文不同于NR UE節(jié)能,eMBB是最流行的NR用例。因此,NR中節(jié)能信號(hào)的方法可能與MTC/NB-IoT中的方法非常不同。
為了獲得有意義的節(jié)能增益,NR需要連接模式的節(jié)能技術(shù)。考慮到與連接模式相比,空閑模式的總功率貢獻(xiàn)相對(duì)較小,因此連接模式的節(jié)電技術(shù)可能比空閑模式更有效。因此,它應(yīng)該成為NR UE節(jié)能研究的重點(diǎn)。
當(dāng)gNB調(diào)度處于RRC?CONNECTED 模式的UE接收DL/UL數(shù)據(jù)時(shí),到UE授權(quán)傳輸時(shí)間可能是隨機(jī)的。這是因?yàn)閬?lái)自應(yīng)用服務(wù)器的UE業(yè)務(wù)是隨機(jī)的,并且gNB應(yīng)該服務(wù)于小區(qū)中的多個(gè)UE。圖1顯示了LTE中視頻和網(wǎng)頁(yè)瀏覽的授權(quán)到達(dá)時(shí)間的示例。據(jù)觀察,視頻流量的平均授權(quán)到達(dá)時(shí)間為5ms,網(wǎng)絡(luò)瀏覽為6.2ms。對(duì)于視頻,分布的尾部達(dá)到~20ms,對(duì)于網(wǎng)頁(yè)瀏覽,尾部達(dá)到~40ms。這表明可能存在毫秒到幾十毫秒的時(shí)間間隔,在此期間UE可以進(jìn)入睡眠狀態(tài)以節(jié)省功率。

為了利用這種授權(quán)之間的時(shí)間間隔,可以考慮顯式的基于睡眠指示的UE節(jié)能機(jī)制,如圖2所示。由于流量到達(dá)的動(dòng)態(tài)變化,配置靜態(tài)PDCCH監(jiān)控周期或CDRX參數(shù)可能不足以以節(jié)能方式有效處理動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸/接收。通過(guò)顯式信令方法,網(wǎng)絡(luò)可以動(dòng)態(tài)處理這種情況,同時(shí)最大限度地提高節(jié)能增益。

為了評(píng)估,考慮了隨機(jī)調(diào)度到達(dá)的統(tǒng)計(jì)模型。該模型很簡(jiǎn)單,但足以捕捉睡眠和流量負(fù)載之間的相互作用。為了進(jìn)行簡(jiǎn)單分析,做出以下假設(shè)。
流量模式:使用帶有參數(shù)p的Bernoulli 隨機(jī)變量對(duì)授權(quán)到達(dá)事件進(jìn)行建模,即任何給定時(shí)隙的授權(quán)到達(dá)以概率p方式發(fā)生。因此,授權(quán)時(shí)間到達(dá)時(shí)間可以建模為具有幾何分布的隨機(jī)變量D,如圖3所示。

睡眠指示:假設(shè)gNB可以向UE發(fā)送Genie 睡眠指示,以指示睡眠持續(xù)時(shí)間D。這表明在睡眠周期結(jié)束后,授權(quán)以概率1到達(dá)。由于這一假設(shè),在下面生成的結(jié)果應(yīng)理解為性能增益的上限。
BLER和ACK/NACK:為簡(jiǎn)單起見(jiàn),假設(shè)BLER=0和ACK/NACK可以在與接收到的授權(quán)相同的時(shí)隙(即自包含時(shí)隙)中發(fā)送,而不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。
具有睡眠指示的平均功耗
圖4顯示了長(zhǎng)度為1+D的單個(gè)持續(xù)時(shí)間內(nèi)的功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換示例,包括一個(gè)授權(quán)時(shí)隙和一個(gè)后續(xù)睡眠持續(xù)時(shí)間D。請(qǐng)注意,授權(quán)間時(shí)間D可以等于或大于0。P0表示正常PDCCH監(jiān)控和PDSCH解碼的功耗(P0=300)。PDi是第i個(gè)持續(xù)時(shí)間Di的睡眠功率。請(qǐng)注意,PDi是Di的函數(shù),即不同的睡眠時(shí)間長(zhǎng)度具有不同的睡眠功率。隨機(jī)變量△Di考慮了狀態(tài)轉(zhuǎn)換的能量成本。


無(wú)睡眠時(shí)的平均功率
在沒(méi)有睡眠部署的情況下,基于僅PDCCH狀態(tài)的部分和PDSCH+PDCCH解碼狀態(tài)的部分確定平均功率。由于授權(quán)以概率p到達(dá),因此具有PDSCH的時(shí)隙部分被給出為p。因此,僅監(jiān)控PDCCH的時(shí)隙取1-p的部分。然后,平均功率如下所示:
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Pavg?= (1-p)×PPDCCH-only?+ p×PPDCCH-PDSCH?= (1-p) ×100+p×300 = 100+200p.
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圖5和圖6顯示了基于上述中描述的統(tǒng)計(jì)模型的睡眠指示的節(jié)能性能。從結(jié)果可以看出,通過(guò)動(dòng)態(tài)指示睡眠持續(xù)時(shí)間,可以獲得顯著的增益,特別是當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)率較低時(shí)(例如,在p=0.1時(shí)約55%)。功率節(jié)省增益取決于授權(quán)到達(dá)概率p。當(dāng)p接近0時(shí),沒(méi)有睡眠保持的UE監(jiān)控平均功耗為100的PDCCH。然而,具有睡眠指示機(jī)制的UE可以長(zhǎng)時(shí)間睡眠,因此平均功耗接近0。當(dāng)p靠近1時(shí),兩個(gè)UE幾乎每個(gè)時(shí)隙都接收授權(quán),沒(méi)有時(shí)間進(jìn)入睡眠。因此,功耗收斂到300。
