降低5G UE功耗
UE中至少有兩種睡眠模式,正常睡眠模式和微睡眠模式。當沒有接收超過1ms時,UE可以關(guān)閉其大部分接收電路。UE可以或不可以在睡眠期間維持定時和同步。睡眠模式可以顯著節(jié)省UE能量。在QoS沒有顯著降低的情況下,優(yōu)選能夠使UE睡眠更多的設(shè)計。
為了進一步降低UE功耗,引入了微睡眠,其中一旦在PDCCH解碼之后沒有找到許可,UE可以在子幀的其余部分期間關(guān)閉其一些接收電路。由于幾個原因,微睡眠模式?jīng)]有得到廣泛應用。如果在PDCCH解碼后沒有太多時間用于睡眠,則微睡眠的節(jié)電增益并不顯著。接收中斷可能會降低信道估計的性能。對于ePDCCH,由于沒有剩余的睡眠時間,因此不能使用微睡眠。
除了通過休眠來節(jié)省功率之外,對于處于 inactive 狀態(tài)的UE,由于一些組件(可能包括ADC/DAC、FFT、緩沖和DL/UL處理塊)中較低的基帶處理要求,減少接收帶寬提供了功耗的降低。例如,窄帶接收可用于小區(qū)搜索。
處于RRC_CONNECTED 狀態(tài)的LTE UE將監(jiān)視PDCCH,以獲取無線資源,以便UE在PDSCH上接收數(shù)據(jù)或在PUSCH上發(fā)送數(shù)據(jù)。為了節(jié)省UE功耗,配置了DRX功能。DRX周期由“On Duration”和“DRX?period’”組成。在“On Duration”期間,UE應監(jiān)控PDCCH。在“DRX?period’”期間,UE可進入睡眠模式以節(jié)省功耗。UE持續(xù)監(jiān)控PDCCH,直到計時器“Inactivity Timer”過期或被MAC命令停止。LTE中引入了兩個DRX周期,以平衡節(jié)能和低時延要求,如圖1所示。

可以使用更短的“On Duration”來降低UE功耗。傳統(tǒng)的連接模式DRX設(shè)計和典型的參數(shù)設(shè)置會導致PDCCH監(jiān)控花費大量的功率。
此外,處于RRC_CONNECTED 狀態(tài)的LTE UE需要監(jiān)控相鄰小區(qū)以維持UE移動性性能。UE需要通過小區(qū)搜索找到鄰小區(qū),并從鄰小區(qū)的RS中獲取鄰小區(qū)的信號質(zhì)量。
處于空閑模式的UE執(zhí)行小區(qū)選擇和重選,監(jiān)視尋呼信道,并獲取系統(tǒng)信息等。
在LTE中,當服務小區(qū)的信號質(zhì)量低于閾值時,UE需要選擇一個要駐留的小區(qū)并重選到另一個小區(qū)。在小區(qū)選擇/重選期間,UE需要檢測同步信號以找到小區(qū)并接收用于駐留的系統(tǒng)信息。為了節(jié)省小區(qū)搜索上的UE功率,優(yōu)選更密集的同步信號和MIB/SIB1。但對周期性SIB1的頻繁監(jiān)視將增加UE功耗。更密集的同步信號也會增加系統(tǒng)開銷和網(wǎng)絡功耗。
在空閑態(tài),UE需要周期性地在特定于UE的子幀處監(jiān)視PDCCH以接收尋呼信息。在其它時間期間,UE可以進入睡眠模式以節(jié)省功耗。為了節(jié)省UE能量,首選更長的尋呼周期。
當UE在小區(qū)上駐留時,它需要接收駐留小區(qū)上的系統(tǒng)信息。一些系統(tǒng)信息消息是固定的,如MIB和SIB1,而其他系統(tǒng)信息消息的時域調(diào)度是動態(tài)和靈活的。當SI消息改變時,UE需要監(jiān)視SI窗口中的PDCCH以查找發(fā)送SI的子幀。當UE接收到SI消息時,如果沒有其他原因?qū)ζ溥M行監(jiān)視,則可以停止PDCCH監(jiān)視。因此,從UE節(jié)能的角度來看,SI窗口越小,SI消息傳輸越早越好。較小的SI窗口意味著更多的SI傳輸,這增加了信令開銷。
對于周期性MIB/SIB接收,更長的周期允許UE睡眠更長時間。但較長的周期將增加小區(qū)選擇/重選時間。
在不接收任何授權(quán)的情況下持續(xù)監(jiān)控PDCCH會顯著消耗UE功率,所以,應在物理層考慮減少PDCCH監(jiān)測的可能性,并盡快停止連續(xù)PDCCH監(jiān)測。例如,某些超低功耗終端可能不需要監(jiān)控PDCCH進行尋呼。網(wǎng)絡可以向UE發(fā)送動態(tài)信令,以在沒有到UE的業(yè)務時停止連續(xù)PDCCH監(jiān)視。例如,在最后一次授予中附加了一個停止指示器。
為了實現(xiàn)微睡眠的可能性,下行鏈路信令接收所消耗的時間應該很短。以下是節(jié)省PDCCH解碼時間的一些可能方法:
1.?在計劃間隔開始處放置用于PDCCH解調(diào)的PDCCH和RS
2.?頻率第一次第二次PDCCH映射
3.?具有較少盲解碼次數(shù)的低復雜度PDCCH
4.?可配置的時間和頻率資源
請注意,這些功率降低技術(shù)可能會降低PDCCH性能。如果調(diào)度間隔太小,則下行鏈路信令解碼后剩余的時間太短,無法啟用微睡眠。在這種情況下,處于微睡眠模式可能不是一個好的選擇,特別是考慮到接收中斷可能導致的性能損失。物理層應確定UE功率降低PDCCH設(shè)計的用例。
下行同步與捕獲時間、檢測概率、虛警率和同步精度等諸多因素有關(guān)。短的捕獲時間可能意味著UE的信號處理或在Inactive狀態(tài)下的時間較少,這有利于UE的節(jié)能。因此,為了在UE中更好地節(jié)能,頻繁地發(fā)送同步信號是有益的。然而,這是一種折衷,因為它引入了大量開銷,并且對基站中的節(jié)能機會不太有利。
窄帶接收可以節(jié)省UE功率。假設(shè)NR支持大帶寬,但與載波上的其他信道相比,可以使用更小的同步信號傳輸帶寬,前提是帶寬減少不會導致同步性能損失,并且不會增加小區(qū)搜索時間。
若在NR中使用基于下行的RRM,則為了節(jié)省測量時的UE功耗,用于測量的下行RS應在時域中更密集。然而,密集的RS意味著巨大的開銷。測量RS的設(shè)計應考慮減少測量時間而不降低測量性能和沒有顯著開銷的手段。
UE獲取下行數(shù)據(jù)信道上的廣播數(shù)據(jù)和UE特定數(shù)據(jù)。廣播信息(如MIB/SIB消息和尋呼消息)的傳輸可以以節(jié)能的方式設(shè)計。從UE節(jié)能方面來看,優(yōu)選更長的接收周期。NR應考慮減少系統(tǒng)信息和尋呼消息的接收時間以節(jié)省UE功率的方法,例如,將MIB和SIP1合并在一個分組中,增加MIB接收持續(xù)時間并降低SI消息變化的概率。這些方法可能會增加開銷和小區(qū)搜索時間。
對于某些大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)場景,可以使用更長的尋呼周期。在某些使用情況下,不必尋呼UE。物理層可以增加尋呼接收持續(xù)時間,甚至不向UE尋呼,以在某些用例中節(jié)省UE功率。