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5G 手机更费电?别慌,UAI 会出手

2023-05-16 10:14 已有人浏览 作者

信息化时代,我们工作、出行、购物、娱乐都越来越依赖于手机。特别是出门在外时,一旦手机显示电量低,文档君的心就悬了起来,总觉得缺乏安全感。

5G 的大带宽、多天线等特性在提升速率体验的同时,也导致了基带芯片和射频的功耗大幅增加,使得 5G 手机耗电更快,常常一天还未结束,手机电量却已所剩无几。

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要提升 5G 手机的续航能力,最简单的方法当然是增大电池容量,但在电池技术取得突破性进展之前,增大电池容量,手机也会更大更重,与轻薄便携的目标相背离。

正所谓开源节流,除了通过增大电池容量来提升手机续航能力,5G 在终端节电问题上会如何破局呢?

终端侧节电方案

屏幕是手机电量的消耗大户,手机厂商一方面从降低手机屏幕耗电入手:自动调节屏幕刷新率及“深色模式”,另一方面则是:开启智能网络选择。所谓的智能网络选择,就是根据用户的使用需求随时切换 5G 和 4G,以此来保证手机的续航。例如:

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上述省电策略本质上都是:在没有大流量业务,比如仅仅查看文字消息时,自动关闭 5G 网络,使用 4G 网络传输数据,从而让手机更省电。

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但以不使用 5G 网络来为 5G 终端节电,肯定不是最优解,毕竟办了更贵的 5G 套餐、买了更贵的 5G 手机,结果告诉我:还是用 4G 吧!不太合适~

那咋办呢?

实际上,终端节电不仅可以从终端本身入手,基站侧对网络配置的优化同样有效。

UAI 节电方案

UAI(UE Assistance Information,用户设备辅助信息),即终端辅助信息。上报 UAI 是一种准确有效的让基站获取终端需求的方法。

UAI 节电方案:终端为了降低自身能耗,将期待的网络配置上报给基站,帮助基站更好地了解每个终端的实际情况。基站会参考终端的建议调整资源配置,以达到帮助终端省电的目的。

3GPP R15 中就引入了 UAI,用于终端过热保护。5G 系统功耗大幅增加导致终端容易过热发烫,当终端检测到自身过热时,会主动向基站上报过热辅助信息,基站会根据辅助信息调整终端配置(例如:降低带宽),从而避免终端过热问题。

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为了进一步降低终端功耗,3GPP R16 增加了基于节能的 UAI,用于辅助终端节能。终端运行过程中可能由于业务量较小或终端电量受限,希望通过降低配置的方式尽量节约终端电量,于是向基站上报节能辅助信息,基站进行针对性调整,以降低终端能耗。具体过程如下:

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  • 基站给终端下发 UE 能力查询消息。

  • 终端回复基站,告知其支持哪些节能能力。

  • 基站通过 RRC(Radio Resource Control,无线资源控制)重配消息为终端配置不同的节能配置。

  • 业务量较小或终端电量受限时,终端向基站上报 UAI,并携带推荐的节能配置。

  • 基站根据终端的推荐配置进行针对性调整,为终端节能。

  • 不再需要节能时,终端向基站上报 UAI,通知基站恢复配置。

  • 基站下发 RRC 重配消息恢复终端配置,提高终端业务速率。

节能 UAI 有哪些?如何节能?

在终端上报给基站的 UAI 中,涉及终端能耗的有如下信息。

  • 过热辅助信息:最大聚合带宽、最大辅载波个数、最大 MIMO 层数。

  • 节能辅助信息:DRX(Discontinuous Reception,非连续接收)配置、最大聚合带宽、最大辅载波个数、最大 MIMO 层数、最小跨时隙调度间隔、RRC 状态。

各项 UAI 信息节能机制如下:

01、DRX   

非连续接收,即终端周期性对 PDCCH 进行检测和接收,减少终端唤醒时间。

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02、最大聚合带宽   

配置小带宽节能 BWP(Bandwidth Part,部分带宽),当业务量较小时,切换至较小带宽 BWP。相比于固定工作在 100 MHz 大带宽上,切换至小带宽 BWP,采样频率降低,终端功耗也随之下降。

03、最大辅载波个数   

载波聚合场景,Pcell(主小区)和 Scell(辅小区)可同时向终端发送数据,以提升数据传输速率,但是在 Scell 没有数据传输的情况下,终端也要持续监测,导致终端功耗增大。因此,业务量低时,可以去激活部分辅载波降低终端功耗。

04、最大 MIMO 层数   

调整 MIMO 天线的数目,将不需要使用的天线面板暂时关闭,减少接收数据的天线数目。

05、最小跨时隙调度间隔   

跨时隙调度即控制信道 PDCCH 和业务信道 PDSCH 不在相同时隙调度。终端盲检接收 PDCCH 控制信号后,不立即对 PDSCH 中的业务数据进行解码,而是在指示的调度间隔后再解码,以节省无数据传输时的解码功耗。

06、RRC 状态   

指示终端期望进入的节能状态。基站根据终端上报的节能状态,结合自身策略决策是否释放终端到 RRC_INACTIVE(去激活)态或 RRC_IDLE(空闲)态。

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小知识

5G NR 终端有 3 种 RRC 状态:CONNECTED、IDLE、INACTIVE。

  • CONNECTED:连接态,终端和基站、基站和核心网之间都建立了连接,可以随时传输数据,但终端功耗高。

  • IDLE:空闲态,终端和基站、基站和核心网之间的连接都切断,终端功耗低,但转入连接态时延较高。

  • INACTIVE:去激活态,终端和基站之间连接切断,基站和核心网之间的连接保留,终端功耗低,如果有业务到来可以快速转入连接态。

结语

除了 UAI,3GPP 还提供了许多其他终端节能方案,比如 DRX 自适应、最大 MIMO 层自适应等。但这些方案都是基站侧主动发起,UAI 的优势在于:由终端向基站提供其期望的节能配置,可以更贴合终端的实际情况,从而更有效地达到节能目的。

因此,随着 UAI 节能技术逐渐落地,手机可以根据自身业务和电量情况上报节能 UAI,基站可以根据每台手机的节能需求针对性调整资源配置为手机节电,我们也不用再担心 5G 手机更费电啦~

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