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聚焦ICT趋势 大唐移动5G终端节能技术促进可持续发展

2020年5月18日 09:14  CCTIME飞象网  

飞象网讯 今年,国际电信联盟(ITU)将517电信日的主题确定为:“连通目标2030:利用ICT促进可持续发展目标(SDG)的实现”,希望借此促使国际电联成员思考ICT在向智能和可持续发展过渡方面取得的进展,聚焦ICT驱动的解决方案和新趋势,以促进经济、环境和社会的可持续性,推进实现《连通目标2030议程》的五个战略目标,即增长、包容、可持续、创新及合作。

第五代移动通信系统(5G)的目标不仅是提供更大的系统容量和更高的数据速率,而且是确保更好的用户体验和能源效率。与LTE相比5G移动通信支持更大的带宽,更多的发射/接收链路,更高的数据传输速率,更多的业务类型,这对终端功耗提出严峻挑战。因此确保5G终端节能效率优于LTE,延长电池寿命、提高用户体验,对5G网络顺利部署且得到广泛应用至关重要。

5G终端节能方案助力可持续发展目标

5G终端节能技术,可以通过基站发送的节能信号辅助终端大大降低监听控制信道的功耗,进一步结合时/频/天线域随业务变化自适应调整技术,使得终端能耗显著降低。

1. PDCCH监听降低节能方案

实际传输中,绝大多数时间内终端并没有数据传输,却需要持续监听PDCCH,导致终端功耗被极大浪费。对于配置非连续接收的终端,节能信号除了可以触发终端在激活期外自适应唤醒接收机,还可以指示终端在激活期内执行睡眠操作,从而大幅度减少PDCCH监听机会。统计结果还表明,两个连续调度的下行数据分组间往往存在多个时隙没有PDCCH/PDSCH传输,因此可以利用节能信号触发终端跳过某些PDCCH检测机会,或者改变PDCCH监听参数如监听周期,降低PDCCH监听功耗。评估结果表明,节能信号辅助的PDCCH 监听降低节能方案与不采用节能信号基准相比,可以获得高达60%以上的功耗节省增益。

2. 时域自适应节能方案

移动通信中,基站往往采用本时隙调度,即PDCCH与PDSCH复用同一个时隙。采用本时隙调度的终端,即使当前时隙没有PDCCH/PDSCH传输,终端必须需要快速解码PDCCH,同时缓存整个时隙内的数据。与之对应的是跨时隙调度方案,如果终端预先知道当前采用跨时隙调度,终端可以降低处理速度,更长的处理时间会耗费更少的电量;另一方面,终端知道当前时隙属于跨时隙调度也不需要在当前时隙进行数据存储,从而获得更高的节能增益。

3. 频域自适应节能方案

在射频和基带处理中,终端功耗与工作带宽成比例。在Rel-15中,RRC信令为每个载波配置多个BWP(Bandwidth Part),支持快速的动态BWP切换,允许UE对系统带宽进行自适应,从而达到节能目的。NR考虑利用节能信号动态指示BWP的切换或辅小区的PDCCH监听行为;此外,利用节能信号可在激活期外触发非周期参考信号发送,用于信道测量与上报,从而基站可以获得及时、准确的信道信息用于后续的数据调度。

4. MIMO天线数自适应节能方案

随着接收天线数的增多,终端的功耗也会相应增加。为了节约功耗,基站可以指示终端调整MIMO层/面板/天线的数目,将不需要使用的天线面板暂时关闭,降低接收数据天线数目,节约终端功耗。终端可以向基站报告其倾向的MIMO参数,供基站参考。3GPP节能项目对自适应调整 MIMO天线数的功耗进行了评估。当采用物理层信令动态调整天线数时,评估结果显示可以获得3%—30%节能增益。

5. RRM测量节能方案

RRM测量放宽可以从时域或频域维度进行放宽,此外还可以考虑引入额外的参考信号,来辅助RRM测量,实现节电的效果。从时域角度,在特定的条件下,可通过某段时间内减少测量采样点数、增大RRM测量周期等方式减少不必要的RRM测量。对于同频或异频的小区测量都可以进行RRM测量放宽。在频域上,某些特定情况下,主要通过减少需要同频测量的邻小区数,或减少异频测量的频点数的方式,在不影响小区选择或移动性的情况下,放宽RRM测量。对处于空闲态的终端放宽RRM测量可以显著降低终端功耗。

主导5G终端节能技术及标准化进程

中国信科集团旗下的大唐移动在终端节能方面有着深厚的技术积累与研究经验,率先在3GPP提出利用基站发送低功耗的节能信号辅助5G终端进行高效节能。基站发送节能信号将终端接收机从节能模式“唤醒”进入高功耗的网络接入模式,如果终端没有被唤醒,终端将一直保持处于节能模式。另一方面,没有业务传输时,网络可以帮助终端从“网络接入”模式切换到节能的“ 睡眠”状态。网络通过仅在有业务到达时才唤醒终端,在无业务传输时通知终端进行睡眠,可以显著降低5G终端功耗。大唐移动的提案得到众多终端与基站厂家的广泛支持,并于2018年6月在美国拉荷亚召开3GPP RAN Meetings #80上成功立项“New SID: Study on UEPower Saving in NR”,大唐移动成为该项目的报告人,主导了后续3GPPNR Rel-16 终端节能项目的研究。

3GPP首先开展了物理层在节能项目上的研究工作,并从2018年8月到2019年3月RAN1召开了四次会议完成研究项目阶段的研究与评估工作。在研究项目阶段,大唐移动主导了节能方案识别与评估工作。完成了基于时域、频域、空域的节能方案研究与识别,搭建了终端功耗模型并对节能方案进行了节能增益评估,输出了大唐移动起草的NR终端节能技术报告TR38.840为后续的标准化打下了坚实的基础。

2019年3月,大唐移动在深圳召开的3GPP RAN#83会议上成功推动该项目研究项目阶段的结题,并一致通过了由大唐移动提出的题为“New WID:UE Power Saving in NR” 的WI立项,开始了5G终端节能标准化的进程。

在大唐移动及其它3GPP公司的共同努力下,节能信号在激活期外触发非连续接收自适应“睡眠”行为、节能信号在激活期内辅助终端执行跨时隙调度节能技术、终端最大多输入多输出层数自适应节能技术、基站辅助终端放宽无线资源管理测量等节能技术被成功的纳入NR Rel-16标准。并于2019年12月在西班牙锡切斯召开的3GPP RAN#86会议上通过了大唐提交的结项报告完成了Rel-16 NR终端节能标准化。大唐移动主导的5G终端节能技术使得终端在不损害用户体验的前提下,相比Rel-15终端大幅度降低功耗,延长终端续航时间,赋能5G的全面商业化。

在当今世界,能源的发展、能源和环境的关系,是全世界共同关心的问题。5G终端的节能,不仅能够降低运营成本,更能够节约有限的宝贵资源。节约能源,就是爱护我们的家园,就是爱护我们自己。

编 辑:孙秀杰
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