還覺得5G手機費電不敢用？其實省電技術已經(jīng)卷到飛起！

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。如果還要再加一樣，那得是充電寶。

在5G時代，咱有了5G智能手機，隨時隨地可以高速上網(wǎng)、查資料、導航、辦公、收付款、購物、看視頻、玩游戲、聊天......可謂“手機在手，天下我有”。

但這么多的高速應用也意味著手機電量嘩嘩地跑??！走出去后，最怕的就是人未到家，手機的電就沒了.....

手機是否省電，成為影響用戶體驗和是否開啟5G服務的一個重要因素。為了提升5G手機的續(xù)航能力，業(yè)界紛紛從應用程序、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標準的制定者，自然也制定出一系列特性來使5G終端設備（包括5G手機）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，針對終端省電未設置專門的工作項，但實際已經(jīng)具備了終端省電相關的特性：非連續(xù)接收（DRX）和部分帶寬自適應。

1、非連續(xù)接收（DRX）

盡管手機很好玩，文檔君也并不是時時刻刻都玩著，而是時不時會停下來，讓眼睛休息一下，也讓手機“歇一歇”。因此，在實際應用中，咱們的終端在一段時間內(nèi)有數(shù)據(jù)傳輸，在接下來一段時間內(nèi)沒有數(shù)據(jù)傳輸。那么，讓終端時不時“打盹”一下，不要時刻都處于“高度專注”的工作狀態(tài)，是否可行呢？本著這個想法，3GPP設計了非連續(xù)接收特性。

非連續(xù)接收（Discontinuous Reception，DRX）：給終端劃分DRX周期，一個周期內(nèi)設有喚醒期和休眠期。喚醒期到來時，終端醒來，時刻查看有沒有自己的任務；喚醒期結(jié)束時，如果沒接收到新的數(shù)據(jù)傳輸指令，則進入休眠。因為終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

部分帶寬（Bandwidth Part，BWP），指在全帶寬的基礎上劃分出一些小帶寬。

部分帶寬自適應：當數(shù)據(jù)量大時，終端在大BWP帶寬上工作；當數(shù)據(jù)量小時，終端切換到小BWP帶寬上工作。在小帶寬上工作時終端處理的數(shù)據(jù)量大大降低，便能起到省電的作用。

舉個例子：終端接入網(wǎng)絡后，可配置多個BWP，如下圖的BWP1、BWP2、BWP3。隨著時間變化，終端處理的業(yè)務在變化，終端工作的BWP會自適應切換，從而省電。

BWP自適應的省電效果如何呢？

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，但是大概都會有20%~30%的省電效果，這樣的省電效果文檔君覺得相當不錯了！

R16版本

R16版本，開始重視省電，專門設立了一個工作項“UE Power Saving”來研究終端省電技術，從多方面入手研究終端省電。這個特性省一些，那個技術省一些，方方面面加起來，省電效果就大幅提升啦。

1、DRX自適應（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，即使到了DRX喚醒期終端也不用醒來，不就可以進一步節(jié)能嗎？于是，在R16版本，引入DRX自適應（又叫WUS，Wake-up Signaling）特性。

DRX自適應：在每個DRX周期到來前，給終端發(fā)一個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。這樣就進一步減少終端醒來的時間了，因此進一步省電了。

2、跨時隙調(diào)度

跨時隙調(diào)度：下行PDCCH和PDSCH不在同一個時隙內(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)務數(shù)據(jù)進行解碼，而不是立即解碼。

對于終端來說，相當于活兒可以慢慢干，不趕時間，便不需額外緩存PDSCH。終端可選擇性地關掉部分射頻和基帶模塊，從而達到省電的效果。

3、最大MIMO層自適應

MIMO技術可大大提升數(shù)據(jù)的傳輸效率，但相應也帶來更大的功耗。

最大MIMO層自適應指最大MIMO層數(shù)可動態(tài)調(diào)整。也就是說，在一些情況下，終端可關閉部分接收機，降低終端的功耗。

結(jié)合部分帶寬自適應特性，當終端工作在較小的BWP上時，因為對數(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，轉(zhuǎn)入連接態(tài)的時延較高。

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，就主動地要求退出連接狀態(tài)，進入非激活狀態(tài)或空閑狀態(tài)，這樣必定會降低功耗，省電。

5、輔小區(qū)休眠

在輔載波場景，有多個激活載波時，主小區(qū)（Pcell）和輔小區(qū)（Scell）可同時向終端發(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，設計了輔小區(qū)休眠特性：如果某輔小區(qū)沒數(shù)據(jù)，便進入休眠，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)需要進行較高頻次的RRM測量，在空閑態(tài)或非激活態(tài)時，還保持高頻次的RRM測量就沒必要了，完全是浪費能耗。

空閑態(tài)和非激活態(tài)減少RRM測量：當終端處于空閑態(tài)或非激活態(tài)，將RRM測量的頻次降低，不要測得那么密集，便能達到終端省電的效果。

7、終端輔助信息上報（UAI）

終端運行過程中可能由于業(yè)務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，于是向基站上報節(jié)能輔助信息（UE Assistance Information，UAI）?；靖鶕?jù)終端上報的信息進行針對性調(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)務量較小或終端電量受限時，終端向基站上報UAI，并攜帶推薦的節(jié)能配置。

基站根據(jù)終端的推薦配置進行針對性調(diào)整，為終端節(jié)能。

不再需要節(jié)能時，終端向基站上報UAI，通知基站恢復配置。

基站下發(fā)RRC重配消息恢復終端配置，提高終端業(yè)務速率。

R17版本

R17版本在R16版本基礎上，更加重視節(jié)能省電，設立了專門的工作項“UE Power Saveing Enhancements”，對終端省電技術進一步增強。

在每個尋呼周期內(nèi)，終端需要在自己的尋呼時機（Paging Occasion，PO）到來時，去監(jiān)聽該尋呼時機上是否存在對自己的尋呼。歸屬于同一個尋呼時機的終端會被分到同一組。在時間跨度為一個或多個PO，網(wǎng)絡側(cè)用一個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，這就相當于，每個工人，都有一個領任務的時間表。時間一到，就去操場聽點名，被點到就領任務干活；沒被點到就回去休息。對于領任務時間表一致的工人，就分到同一組，時間一到就通知整組工人都去聽點名。對于那些按時跑到操場卻沒領到任務的工人來說，這不是白跑一趟嗎？如果有人能把消息打探好，有任務的工人才去操場領任務，無任務的工人就好好歇著，不是更好嗎？按這個思路，設計了一個特性：尋呼提前喚醒指示（Early Paging Indication，EPI）。

在終端的PO到達之前，EPI指示會告知終端，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)的終端會醒過來，與網(wǎng)絡側(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波束映射關系映射到PO去監(jiān)聽尋呼。監(jiān)聽尋呼消息接收的整個過程，持續(xù)時間比較長，導致終端被喚醒的時間會比較長，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長，從而達到省電的目的。

SSSG （Search Space Set Group）指搜索空間集合組。網(wǎng)絡對不同的SS搜索空間進行分組，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，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，網(wǎng)絡側(cè)會通知終端，不進行PDCCH監(jiān)聽，待有數(shù)據(jù)發(fā)送時，再進行PDCCH監(jiān)聽。網(wǎng)絡側(cè)通過RRC配置來告訴終端應該跳過多長時間的PDCCH解調(diào)。

結(jié)語

現(xiàn)代通信技術飛速發(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，各種省電技術在悄悄升級，手機省電效果必將越來越強大?？萍既栽诓粩噙M步，文檔君跟大家一起期待未來！