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5G 空域和功率域節(jié)能

2023-07-13 09:03 作者:余網(wǎng)優(yōu)化  | 我要投稿

為了降低gNB的能耗,通過調(diào)整TR 38.864中評估/觀察到的活動TxRU和下行鏈路(DL)傳輸功率的數(shù)量,這個方法有效。根據(jù)功率模型和發(fā)現(xiàn),在不同的時間粒度上有兩種類型的適應。一種是動態(tài)自適應,另一種是半靜態(tài)自適應。

  • 動態(tài)自適應(每個OFDM符號/時隙)。在該方法中,gNB適應/確定每個OFDM符號/時隙的TxRU數(shù)量和DL傳輸功率。該自適應可以基于UE報告的信道狀態(tài)和干擾狀況和UE所需的實際業(yè)務負載。

  • 動態(tài)自適應可被視為“先測量后關(guān)閉”。在這種情況下,UE測量對應于不同TxRU關(guān)閉模式和不同功率回退值的多個CSI。然后,UE將這些測量報告給gNB,gNB將基于這些報告確定適合UE的TxRU關(guān)閉模式和DL傳輸功率。

  • 半靜態(tài)自適應(每幾十/幾百毫秒)。在這種方法中,gNB在幾十/幾百毫秒期間保持一種節(jié)能狀態(tài),例如關(guān)閉部分TxRU和減少DL傳輸功率。與動態(tài)自適應相比,gNB不能基于每個時隙中的實際信道狀態(tài)、干擾條件和業(yè)務負載來做出TxRU和DL傳輸自適應決策,從而導致覆蓋和UPT的丟失。此外,為了補償前述通信性能的損失,gNB需要多次執(zhí)行諸如重復傳輸?shù)牟僮?。結(jié)果,基站的功耗可能增加。

  • 半靜態(tài)自適應可被視為“先停機后測量”。在這種情況下,gNB直接啟用/更新TxRU關(guān)閉模式和DL傳輸功率。然后,它向UE動態(tài)地指示被改變的相關(guān)配置,例如CSI報告配置,UE繼而相應地進行測量。

  • 以空域自適應為例。圖3分別顯示了TDD和FDD情況下30%RU的動態(tài)TxRU自適應和半靜態(tài)TxRU自適應的相對功率?;诜抡娼Y(jié)果,與半靜態(tài)TxRU自適應情況相比,動態(tài)調(diào)整TxRU數(shù)量可以在TDD和FDD中獲得18.5%和13.9%的節(jié)能增益,而無UPT損失。同時,在一定程度上容忍UPT損耗的情況下,仍然可以獲得可觀的節(jié)能增益。在95%UPT損耗的情況下,動態(tài)自適應對于TDD和FDD具有約14.7%和15.5%的節(jié)能增益。在90%UPT損耗的情況下,動態(tài)自適應對于TDD和FDD具有約10.5%和8.8%的節(jié)能增益。而且,根據(jù)半靜態(tài)TxRU自適應的功耗趨勢,如果半靜態(tài)TxRUs自適應嘗試實現(xiàn)與動態(tài)TxRU自適應相似的能耗(沒有性能損失),則在TDD和FDD情況下,它分別導致超過10%和5%的UPT損失。對于功率域自適應,可以得到類似的結(jié)論。

另一方面,對于半靜態(tài)自適應,由于實際需要的配置與CSI報告/CSI-RS的舊配置之間的不匹配,CSI測量將受到影響。可能有解決方案來緩解這個問題,但這似乎是無效的。例如,一種可能的方式是CSI資源/報告激活/停用,即快速激活/重新配置CSI資源或報告。然而,這仍然是一次性更新的單個CSI,而沒有在gNB做出適當?shù)脑刈赃m應決策之前捕獲準確的實時CSI,或者在應用關(guān)閉模式之后沒有擬合實時流量。

此外,每個BWP的P/SP/A-CSI報告配置的數(shù)量受UE能力的限制,并且每個BWP最多為4個P/SP/A-C SI報告配置。一些CSI報告配置被用于半靜態(tài)自適應(例如,對于多個候選TxRU關(guān)閉模式和候選DL傳輸功率偏移),導致在支持正常操作模式時CSI報告靈活性降低。另一種可能的方式是通過BWP切換來切換CSI報告。然而,在當前規(guī)范/實施中,BWP切換具有幾毫秒的延遲,例如3ms。在BWP切換延遲期間,UE不能進行CSI測量或數(shù)據(jù)傳輸。顯然,這導致頻譜效率降低。

Type 1?和?Type 2 TxRUs?關(guān)斷

TxRU的適應分為以下兩種類型。

  • Type?1:啟用/禁用與邏輯天線端口(例如CSI-RS資源的端口子集)相關(guān)聯(lián)的所有空間元素/TxRU。在Type?1 TxRU關(guān)閉之后,CSI-RS資源的邏輯端口的數(shù)量減少,而CSI-RS源的每個邏輯端口的波束(CSI-RS波束)保持相同。圖4(a)顯示了Type?1 TxRU關(guān)閉的示例。

  • Type?2:啟用/禁用與邏輯天線端口相關(guān)聯(lián)的部分空間元素/TxRU。由于端口虛擬化,CSI-RS資源的邏輯端口的數(shù)量保持與非關(guān)閉情況相同,而CSI-RS源的每個邏輯端口的波束(CSI-RS波束)被加寬。圖4(b)顯示了Type?2 TxRU關(guān)閉的示例。

由于動態(tài)TxRU自適應,UE可以同時或在極短的持續(xù)時間內(nèi)測量與多個TxRU關(guān)閉模式相對應的多個CSI,然后將其報告給gNB。在這樣的測量持續(xù)時間期間,UE的物理位置幾乎不變,導致穩(wěn)定/不變的物理傳輸環(huán)境,然后最強傳輸路徑幾乎不變。

然后,由于最強傳輸路徑不變,對于Type 1和Type 2關(guān)閉,由對應于不同關(guān)閉模式的CSI-RS資源表示的高相關(guān)最佳CSI-RS波束可以如下推導。

對于Type 1關(guān)閉,如圖4(a)所示,由于最強傳輸路徑不變,每個邏輯天線端口的CSI-RS波束不變,因此即使在Type 1關(guān)閉后,最佳CSI-RS射束也保持不變。

對于Type 2關(guān)閉,如圖4(b)所示,由于如上所述Type 2關(guān)閉后CSI-RS波束變寬,非關(guān)閉情況下的最佳CSI-RS波束仍被停機情況下相同方向的加寬CSI-RS束覆蓋。然后,基于對不變最強傳輸路徑的分析,在非關(guān)閉情況下覆蓋最佳波束的加寬波束幾乎是關(guān)閉情況下的最佳波束。這導致UE經(jīng)由CRI報告的最佳CSI-RS波束的高相關(guān)性。

表1中的仿真結(jié)果表明,對于Type 2關(guān)閉,UE選擇表示與非關(guān)閉情況下的最佳CSI-RS波束相同方向的加寬CSI-RS射束的概率等于1。

由于針對不同關(guān)閉模式的CSI-RS波束之間的高相關(guān)性,可以大大降低多CSI測量和報告的計算復雜性和對UE能力的要求。此外,即使UE僅報告一個CRI,基于最佳CSI-RS波束之間的高相關(guān)性。

對應于不同關(guān)閉模式的最佳CSI-RS波束中PMI之間的高度相關(guān)性

在不同關(guān)閉模式的最佳CSI-RS波束內(nèi),與不同關(guān)閉模式相對應的最佳CSI/RS波束中的PMI也高度相關(guān),如圖5所示,因為PMI用于表征最佳CSI-RS波束中UE的最強傳輸路徑的方向。

對于Type 1關(guān)閉,始終可以找到Type 1關(guān)閉后CSI-RS端口數(shù)量較少的PMI,其方向與Type 1關(guān)閉前端口數(shù)量較多的PMI相似。然后,對于這兩個PMI,相關(guān)性很高。圖5(a)顯示了使用兩個高度相關(guān)PMI時可能的波束方向的示例,其中第一個PMI具有更多的端口(例如,沒有TxRU關(guān)閉的32個端口),第二個PMI具有更少的端口(如,Type 1 TxRU關(guān)閉一半的16個端口)。對于RI回退情況,PMI之間也存在相關(guān)性,因為具有不同秩的預編碼矩陣中的至少一個層的波束試圖指向最強路徑。

對于Type 2關(guān)閉,在不同的TxRU關(guān)機模式下使用具有相同端口數(shù)的PMI。由于端口虛擬化權(quán)重的變化,對于不同的TxRU關(guān)閉模式,相同的PMI表示不同的方向。幸運的是,基于典型的端口虛擬化權(quán)重設(shè)計和TxRU關(guān)閉模式設(shè)計,相同PMI方向之間的差異可以盡可能小。圖5(b)顯示,對于不同的TxRU關(guān)閉模式,相同PMI表示的方向可能幾乎相同,相同PMI的方向之間的差異可能很小。

功率域中的潛在增強(例如增強的多CSI報告)與空間域類似,可以共享統(tǒng)一框架。對應于不同功率控制偏移的多個CSI之間存在關(guān)系。

對應于不同功率控制偏移的CSI之間的相關(guān)性

功率控制偏移是當UE基于確定的PMI導出CQI時PDSCH EPRE與NZP CSI-RS EPRE的假設(shè)比率。PMI用于表示UE的最強傳輸路徑的空間角度信息。顯然,物理傳輸環(huán)境不會受到功率控制偏移的影響。因此,對應于不同功率控制偏移的最佳CSI-RS波束和PMI是相同的。即使在DL傳輸功率降低導致秩回退的情況下,具有不同秩的PMI也將具有強相關(guān)性。在秩回退情況下,UE在低秩情況下選擇的最強傳輸路徑大部分包括在UE在高秩情況下所選擇的傳輸路徑中。換句話說,這也意味著UE在低秩情況下選擇的最強傳輸路徑和UE在高秩情況下所選擇的傳輸路徑具有相同的總方向。因此,用于表征秩回退情況下最強傳輸路徑的PMI仍然具有很強的相關(guān)性。

通過以上分析以及評估,對于動態(tài)DL傳輸功率自適應和DL傳輸功率適應,在一個CSI報告中報告與不同的空間自適應模式或功率控制偏移相對應的多個CSI是可行且有吸引力的。


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