芯耀
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不知道大家是不是跟文檔君一樣，從小被囑咐出門必帶三件套：鑰匙、錢包和身份證。
而如今，大家出門可以就帶一樣：手機(jī)。如果還要再加一樣，那得是充電寶。
在5G時(shí)代，咱有了5G智能手機(jī)，隨時(shí)隨地可以高速上網(wǎng)、查資料、導(dǎo)航、辦公、收付款、購物、看視頻、玩游戲、聊天......可謂“手機(jī)在手，天下我有”。
但這么多的高速應(yīng)用也意味著手機(jī)電量嘩嘩地跑啊！走出去后，最怕的就是人未到家，手機(jī)的電就沒了.....
手機(jī)是否省電，成為影響用戶體驗(yàn)和是否開啟5G服務(wù)的一個(gè)重要因素。為了提升5G手機(jī)的續(xù)航能力，業(yè)界紛紛從應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)、屏幕、芯片、更大容量的電池等方方面面著手，卷到飛起。
3GPP作為5G標(biāo)準(zhǔn)的制定者，自然也制定出一系列特性來使5G終端設(shè)備（包括5G手機(jī)）節(jié)能省電。
那么，在已凍結(jié)的R15~R17版本中，3GPP為5G終端省電都提供了哪些特性？文檔君為您一一道來。
R15版本
在R15版本，針對終端省電未設(shè)置專門的工作項(xiàng)，但實(shí)際已經(jīng)具備了終端省電相關(guān)的特性：非連續(xù)接收（DRX）和部分帶寬自適應(yīng)。
1、非連續(xù)接收（DRX）
盡管手機(jī)很好玩，文檔君也并不是時(shí)時(shí)刻刻都玩著，而是時(shí)不時(shí)會(huì)停下來，讓眼睛休息一下，也讓手機(jī)“歇一歇”。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，咱們的終端在一段時(shí)間內(nèi)有數(shù)據(jù)傳輸，在接下來一段時(shí)間內(nèi)沒有數(shù)據(jù)傳輸。那么，讓終端時(shí)不時(shí)“打盹”一下，不要時(shí)刻都處于“高度專注”的工作狀態(tài)，是否可行呢？本著這個(gè)想法，3GPP設(shè)計(jì)了非連續(xù)接收特性。
非連續(xù)接收（Discontinuous Reception，DRX）：給終端劃分DRX周期，一個(gè)周期內(nèi)設(shè)有喚醒期和休眠期。喚醒期到來時(shí)，終端醒來，時(shí)刻查看有沒有自己的任務(wù)；喚醒期結(jié)束時(shí)，如果沒接收到新的數(shù)據(jù)傳輸指令，則進(jìn)入休眠。因?yàn)榻K端不再一直處于喚醒狀態(tài)，就減少了耗電。
2、部分帶寬自適應(yīng)
部分帶寬（Bandwidth Part，BWP），指在全帶寬的基礎(chǔ)上劃分出一些小帶寬。
部分帶寬自適應(yīng)：當(dāng)數(shù)據(jù)量大時(shí)，終端在大BWP帶寬上工作；當(dāng)數(shù)據(jù)量小時(shí)，終端切換到小BWP帶寬上工作。在小帶寬上工作時(shí)終端處理的數(shù)據(jù)量大大降低，便能起到省電的作用。
舉個(gè)例子：終端接入網(wǎng)絡(luò)后，可配置多個(gè)BWP，如下圖的BWP1、BWP2、BWP3。隨著時(shí)間變化，終端處理的業(yè)務(wù)在變化，終端工作的BWP會(huì)自適應(yīng)切換，從而省電。
BWP自適應(yīng)的省電效果如何呢？
以20 MHz和100 MHz作對比，不同的廠家評估的省電的效果有差異，但是大概都會(huì)有20%~30%的省電效果，這樣的省電效果文檔君覺得相當(dāng)不錯(cuò)了！
R16版本
R16版本，開始重視省電，專門設(shè)立了一個(gè)工作項(xiàng)“UE Power Saving”來研究終端省電技術(shù)，從多方面入手研究終端省電。這個(gè)特性省一些，那個(gè)技術(shù)省一些，方方面面加起來，省電效果就大幅提升啦。
1、DRX自適應(yīng)（WUS）
在R15版本，不管有沒有數(shù)據(jù)傳輸，只要到了DRX喚醒期，終端都要醒來。如果能在沒數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，即使到了DRX喚醒期終端也不用醒來，不就可以進(jìn)一步節(jié)能嗎？于是，在R16版本，引入DRX自適應(yīng)（又叫WUS，Wake-up Signaling）特性。
DRX自適應(yīng)：在每個(gè)DRX周期到來前，給終端發(fā)一個(gè)WUS信號，提前告知終端在接下來的喚醒期是否需要醒來。如果WUS指示不需要醒來，那么終端就在DRX喚醒期也保持休眠。這樣就進(jìn)一步減少終端醒來的時(shí)間了，因此進(jìn)一步省電了。
2、跨時(shí)隙調(diào)度
跨時(shí)隙調(diào)度：下行PDCCH和PDSCH不在同一個(gè)時(shí)隙內(nèi)調(diào)度。終端接收PDCCH控制信號后，在一定的間隔后再對PDSCH中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，而不是立即解碼。
對于終端來說，相當(dāng)于活兒可以慢慢干，不趕時(shí)間，便不需額外緩存PDSCH。終端可選擇性地關(guān)掉部分射頻和基帶模塊，從而達(dá)到省電的效果。
3、最大MIMO層自適應(yīng)
MIMO技術(shù)可大大提升數(shù)據(jù)的傳輸效率，但相應(yīng)也帶來更大的功耗。
最大MIMO層自適應(yīng)指最大MIMO層數(shù)可動(dòng)態(tài)調(diào)整。也就是說，在一些情況下，終端可關(guān)閉部分接收機(jī)，降低終端的功耗。
結(jié)合部分帶寬自適應(yīng)特性，當(dāng)終端工作在較小的BWP上時(shí)，因?yàn)閷?shù)據(jù)量要求不高，可以減小上行和下行流數(shù)。這種情況下，省電效果就強(qiáng)大了。
4、退出RRC連接
5G NR終端有3種RRC（Radio Resource Control，無線資源控制）狀態(tài)：連接、空閑、非激活。
連接：終端和基站、基站和核心網(wǎng)之間都建立了連接，可以隨時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，但終端功耗高。
空閑：終端和基站、基站和核心網(wǎng)之間的連接都切斷，終端功耗低，但無法做業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)入連接態(tài)的時(shí)延較高。
非激活：終端和基站之間連接切斷，基站和核心網(wǎng)之間的連接保留，終端功耗低，如果有業(yè)務(wù)到來可以快速轉(zhuǎn)入連接態(tài)。
如果終端需要處理的數(shù)據(jù)量不多，或者不需要發(fā)送數(shù)據(jù)了，就主動(dòng)地要求退出連接狀態(tài)，進(jìn)入非激活狀態(tài)或空閑狀態(tài)，這樣必定會(huì)降低功耗，省電。
5、輔小區(qū)休眠
在輔載波場景，有多個(gè)激活載波時(shí)，主小區(qū)（Pcell）和輔小區(qū)（Scell）可同時(shí)向終端發(fā)送數(shù)據(jù)，以提升數(shù)據(jù)傳輸速率。
可如果輔小區(qū)沒有數(shù)據(jù)傳輸，終端也要持續(xù)監(jiān)測，那是在做無用功啊。
于是，設(shè)計(jì)了輔小區(qū)休眠特性：如果某輔小區(qū)沒數(shù)據(jù)，便進(jìn)入休眠，從而降低功耗。
6、空閑態(tài)和非激活態(tài)減少RRM測量
RRM（Radio Resource Management，無線資源管理）測量主要用于小區(qū)重選。理論上，終端在連接態(tài)需要進(jìn)行較高頻次的RRM測量，在空閑態(tài)或非激活態(tài)時(shí)，還保持高頻次的RRM測量就沒必要了，完全是浪費(fèi)能耗。
空閑態(tài)和非激活態(tài)減少RRM測量：當(dāng)終端處于空閑態(tài)或非激活態(tài)，將RRM測量的頻次降低，不要測得那么密集，便能達(dá)到終端省電的效果。
7、終端輔助信息上報(bào)（UAI）
終端運(yùn)行過程中可能由于業(yè)務(wù)量較小或終端電量受限，希望通過降低配置的方式盡量節(jié)約終端電量，于是向基站上報(bào)節(jié)能輔助信息（UE Assistance Information，UAI）。基站根據(jù)終端上報(bào)的信息進(jìn)行針對性調(diào)整，以降低終端能耗。具體過程如下：
基站給終端下發(fā)UE能力查詢消息。
終端回復(fù)基站，告知其支持哪些節(jié)能能力。
基站通過RRC（Radio Resource Control，無線資源控制）重配消息為終端配置不同的節(jié)能配置。
業(yè)務(wù)量較小或終端電量受限時(shí)，終端向基站上報(bào)UAI，并攜帶推薦的節(jié)能配置。
基站根據(jù)終端的推薦配置進(jìn)行針對性調(diào)整，為終端節(jié)能。
不再需要節(jié)能時(shí)，終端向基站上報(bào)UAI，通知基站恢復(fù)配置。
基站下發(fā)RRC重配消息恢復(fù)終端配置，提高終端業(yè)務(wù)速率。
R17版本
R17版本在R16版本基礎(chǔ)上，更加重視節(jié)能省電，設(shè)立了專門的工作項(xiàng)“UE Power Saveing Enhancements”，對終端省電技術(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)。
在每個(gè)尋呼周期內(nèi)，終端需要在自己的尋呼時(shí)機(jī)（Paging Occasion，PO）到來時(shí)，去監(jiān)聽該尋呼時(shí)機(jī)上是否存在對自己的尋呼。歸屬于同一個(gè)尋呼時(shí)機(jī)的終端會(huì)被分到同一組。在時(shí)間跨度為一個(gè)或多個(gè)PO，網(wǎng)絡(luò)側(cè)用一個(gè)下行控制消息提前喚醒一組或多組終端來監(jiān)聽尋呼消息。
把終端比作工人，這就相當(dāng)于，每個(gè)工人，都有一個(gè)領(lǐng)任務(wù)的時(shí)間表。時(shí)間一到，就去操場聽點(diǎn)名，被點(diǎn)到就領(lǐng)任務(wù)干活；沒被點(diǎn)到就回去休息。對于領(lǐng)任務(wù)時(shí)間表一致的工人，就分到同一組，時(shí)間一到就通知整組工人都去聽點(diǎn)名。對于那些按時(shí)跑到操場卻沒領(lǐng)到任務(wù)的工人來說，這不是白跑一趟嗎？如果有人能把消息打探好，有任務(wù)的工人才去操場領(lǐng)任務(wù)，無任務(wù)的工人就好好歇著，不是更好嗎？按這個(gè)思路，設(shè)計(jì)了一個(gè)特性：尋呼提前喚醒指示（Early Paging Indication，EPI）。
在終端的PO到達(dá)之前，EPI指示會(huì)告知終端，即將到來的PO中有沒有對此終端的尋呼。如果有，處于空閑態(tài)的終端會(huì)醒過來，與網(wǎng)絡(luò)側(cè)建立連接；如果沒有，終端不用醒過來，這樣就起到省電的作用啦。
除了告知是否存在對終端的尋呼，EPI還可以攜帶子分組信息，按尋呼率的高低將終端進(jìn)一步劃分子組，從而避免尋呼率低的子組終端被頻繁喚醒。
與基本尋呼過程相比，EPI可節(jié)省17%~34%的能量。如果EPI有補(bǔ)充子組信息，則可額外再節(jié)省10%的能量。
TRS，Tracking Reference Signal，跟蹤參考信號。CSI-RS，Channel State Information Reference Signal，信道狀態(tài)信息參考信號。
按照傳統(tǒng)流程，空閑態(tài)和非激活態(tài)終端在接收Paging消息之前需要監(jiān)聽SSB，來選擇合適的波束，再根據(jù)SSB波束映射關(guān)系映射到PO去監(jiān)聽尋呼。監(jiān)聽尋呼消息接收的整個(gè)過程，持續(xù)時(shí)間比較長，導(dǎo)致終端被喚醒的時(shí)間會(huì)比較長，比較耗電。
有了TRS/CSI-RS特性后，基站通過DCI或者Paging DCI下發(fā)位圖，告訴終端有沒有當(dāng)前配置的有效的TRS/CSI-RS參考信號的資源集合。終端根據(jù)TRS/CSI-RS獲得解碼尋呼消息的參考信號，不再監(jiān)聽Pageing消息，縮短終端被喚醒的時(shí)長，從而達(dá)到省電的目的。
SSSG （Search Space Set Group）指搜索空間集合組。網(wǎng)絡(luò)對不同的SS搜索空間進(jìn)行分組，不同組的監(jiān)聽密度不同。
Enhanced SSSG Switching：根據(jù)終端數(shù)據(jù)量大小動(dòng)態(tài)調(diào)整終端的搜索空間集合組。終端數(shù)據(jù)量大，終端切換到PDCCH監(jiān)聽密度大的組；終端數(shù)據(jù)量小時(shí)，終端就切換到PDCCH監(jiān)聽密度小的組，以此來降低終端的PDCCH監(jiān)聽密度。終端監(jiān)聽總次數(shù)少了，自然就更省電了。
PDCCH Skipping：跳過一些PDCCH解調(diào)。
在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)會(huì)通知終端，不進(jìn)行PDCCH監(jiān)聽，待有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，再進(jìn)行PDCCH監(jiān)聽。網(wǎng)絡(luò)側(cè)通過RRC配置來告訴終端應(yīng)該跳過多長時(shí)間的PDCCH解調(diào)。
結(jié)語
現(xiàn)代通信技術(shù)飛速發(fā)展，哪里有需求，哪里就有大量人力去攻克難題、滿足需求。在我們看不見的地方，各種省電技術(shù)在悄悄升級，手機(jī)省電效果必將越來越強(qiáng)大。科技仍在不斷進(jìn)步，文檔君跟大家一起期待未來！
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