还觉得 5G 手机费电不敢用？其实省电技术已经卷到飞起

不知道大家是不是跟文档君一样，从小被嘱咐出门必带三件套：钥匙、钱包和身份证。

而如今，大家出门可以就带一样：手机。如果还要再加一样，那得是充电宝。

在 5G 时代，咱有了 5G 智能手机，随时随地可以高速上网、查资料、导航、办公、收付款、购物、看视频、玩游戏、聊天...... 可谓“手机在手，天下我有”。

但这么多的高速应用也意味着手机电量哗哗地跑啊！走出去后，最怕的就是人未到家，手机的电就没了.....

手机是否省电，成为影响用户体验和是否开启 5G 服务的一个重要因素。为了提升 5G 手机的续航能力，业界纷纷从应用程序、操作系统、屏幕、芯片、更大容量的电池等方方面面着手，卷到飞起。

3GPP 作为 5G 标准的制定者，自然也制定出一系列特性来使 5G 终端设备（包括 5G 手机）节能省电。

那么，在已冻结的 R15~R17 版本中，3GPP 为 5G 终端省电都提供了哪些特性？文档君为您一一道来。

在 R15 版本，针对终端省电未设置专门的工作项，但实际已经具备了终端省电相关的特性：非连续接收（DRX）和部分带宽自适应。

尽管手机很好玩，文档君也并不是时时刻刻都玩着，而是时不时会停下来，让眼睛休息一下，也让手机“歇一歇”。因此，在实际应用中，咱们的终端在一段时间内有数据传输，在接下来一段时间内没有数据传输。那么，让终端时不时“打盹”一下，不要时刻都处于“高度专注”的工作状态，是否可行呢？本着这个想法，3GPP 设计了非连续接收特性。

非连续接收（Discontinuous Reception，DRX）：给终端划分 DRX 周期，一个周期内设有唤醒期和休眠期。唤醒期到来时，终端醒来，时刻查看有没有自己的任务；唤醒期结束时，如果没接收到新的数据传输指令，则进入休眠。因为终端不再一直处于唤醒状态，就减少了耗电。

部分带宽（Bandwidth Part，BWP），指在全带宽的基础上划分出一些小带宽。

部分带宽自适应：当数据量大时，终端在大 BWP 带宽上工作；当数据量小时，终端切换到小 BWP 带宽上工作。在小带宽上工作时终端处理的数据量大大降低，便能起到省电的作用。

举个

：终端接入网络后，可配置多个 BWP，如下图的 BWP1、BWP2、BWP3。随着时间变化，终端处理的业务在变化，终端工作的 BWP 会自适应切换，从而省电。

BWP 自适应的省电效果如何呢？

以 20 MHz 和 100 MHz 作对比，不同的厂家评估的省电的效果有差异，但是大概都会有 20%~30% 的省电效果，这样的省电效果文档君觉得相当不错了！

R16 版本，开始重视省电，专门设立了一个工作项“UE Power Saving”来研究终端省电技术，从多方面入手研究终端省电。这个特性省一些，那个技术省一些，方方面面加起来，省电效果就大幅提升啦。

在 R15 版本，不管有没有数据传输，只要到了 DRX 唤醒期，终端都要醒来。如果能在没数据传输时，即使到了 DRX 唤醒期终端也不用醒来，不就可以进一步节能吗？于是，在 R16 版本，引入 DRX 自适应（又叫 WUS，Wake-up Signaling）特性。

DRX 自适应：在每个 DRX 周期到来前，给终端发一个 WUS 信号，提前告知终端在接下来的唤醒期是否需要醒来。如果 WUS 指示不需要醒来，那么终端就在 DRX 唤醒期也保持休眠。这样就进一步减少终端醒来的时间了，因此进一步省电了。

跨时隙调度：下行 PDCCH 和 PDSCH 不在同一个时隙内调度。终端接收 PDCCH 控制信号后，在一定的间隔后再对 PDSCH 中的业务数据进行解码，而不是立即解码。

对于终端来说，相当于活儿可以慢慢干，不赶时间，便不需额外缓存 PDSCH。终端可选择性地关掉部分射频和基带模块，从而达到省电的效果。

MIMO 技术可大大提升数据的传输效率，但相应也带来更大的功耗。

最大 MIMO 层自适应指最大 MIMO 层数可动态调整。也就是说，在一些情况下，终端可关闭部分接收机，降低终端的功耗。

结合部分带宽自适应特性，当终端工作在较小的 BWP 上时，因为对数据量要求不高，可以减小上行和下行流数。这种情况下，省电效果就强大了。

5G NR 终端有 3 种 RRC（Radio Resource Control，无线资源控制）状态：连接、空闲、非激活。

· 连接：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。

· 空闲：终端和基站、基站和核心网之间的连接都切断，终端功耗低，但无法做业务，转入连接态的时延较高。

· 非激活：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。

如果终端需要处理的数据量不多，或者不需要发送数据了，就主动地要求退出连接状态，进入非激活状态或空闲状态，这样必定会降低功耗，省电。

在辅载波场景，有多个激活载波时，主小区（Pcell）和辅小区（Scell）可同时向终端发送数据，以提升数据传输速率。

可如果辅小区没有数据传输，终端也要持续监测，那是在做无用功啊。

于是，设计了辅小区休眠特性：如果某辅小区没数据，便进入休眠，从而降低功耗。

RRM（Radio Resource Management，无线资源管理）测量主要用于小区重选。理论上，终端在连接态需要进行较高频次的 RRM 测量，在空闲态或非激活态时，还保持高频次的 RRM 测量就没必要了，完全是浪费能耗。

空闲态和非激活态减少 RRM 测量：当终端处于空闲态或非激活态，将 RRM 测量的频次降低，不要测得那么密集，便能达到终端省电的效果。

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（UE Assistance Information，UAI）。基站根据终端上报的信息进行针对性调整，以降低终端能耗。具体过程如下：

· 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。

R17 版本在 R16 版本基础上，更加重视节能省电，设立了专门的工作项“UE Power Saveing Enhancements”，对终端省电技术进一步增强。

在每个寻呼周期内，终端需要在自己的寻呼时机（Paging Occasion，PO）到来时，去监听该寻呼时机上是否存在对自己的寻呼。归属于同一个寻呼时机的终端会被分到同一组。在时间跨度为一个或多个 PO，网络侧用一个下行控制消息提前唤醒一组或多组终端来监听寻呼消息。

把终端比作工人，这就相当于，每个工人，都有一个领任务的时间表。时间一到，就去操场听点名，被点到就领任务干活；没被点到就回去休息。对于领任务时间表一致的工人，就分到同一组，时间一到就通知整组工人都去听点名。对于那些按时跑到操场却没领到任务的工人来说，这不是白跑一趟吗？如果有人能把消息打探好，有任务的工人才去操场领任务，无任务的工人就好好歇着，不是更好吗？按这个思路，设计了一个特性：寻呼提前唤醒指示（Early Paging Indication，EPI）。

在终端的 PO 到达之前，EPI 指示会告知终端，即将到来的 PO 中有没有对此终端的寻呼。如果有，处于空闲态的终端会醒过来，与网络侧建立连接；如果没有，终端不用醒过来，这样就起到省电的作用啦。

除了告知是否存在对终端的寻呼，EPI 还可以携带子分组信息，按寻呼率的高低将终端进一步划分子组，从而避免寻呼率低的子组终端被频繁唤醒。

与基本寻呼过程相比，EPI 可节省 17%~34% 的能量。如果 EPI 有补充子组信息，则可额外再节省 10% 的能量。

TRS，Tracking Reference Signal，跟踪参考信号。CSI-RS，Channel State Information Reference Signal，信道状态信息参考信号。

按照传统流程，空闲态和非激活态终端在接收 Paging 消息之前需要监听 SSB，来选择合适的波束，再根据 SSB 波束映射关系映射到 PO 去监听寻呼。监听寻呼消息接收的整个过程，持续时间比较长，导致终端被唤醒的时间会比较长，比较耗电。

有了 TRS / CSI-RS 特性后，基站通过 DCI 或者 Paging DCI 下发位图，告诉终端有没有当前配置的有效的 TRS / CSI-RS 参考信号的资源集合。终端根据 TRS / CSI-RS 获得解码寻呼消息的参考信号，不再监听 Pageing 消息，缩短终端被唤醒的时长，从而达到省电的目的。

SSSG （Search Space Set Group）指搜索空间集合组。网络对不同的 SS 搜索空间进行分组，不同组的监听密度不同。

Enhanced SSSG Switching：根据终端数据量大小动态调整终端的搜索空间集合组。终端数据量大，终端切换到 PDCCH 监听密度大的组；终端数据量小时，终端就切换到 PDCCH 监听密度小的组，以此来降低终端的 PDCCH 监听密度。终端监听总次数少了，自然就更省电了。

PDCCH Skipping：跳过一些 PDCCH 解调。

在没有数据发送时，网络侧会通知终端，不进行 PDCCH 监听，待有数据发送时，再进行 PDCCH 监听。网络侧通过 RRC 配置来告诉终端应该跳过多长时间的 PDCCH 解调。

现代通信技术飞速发展，哪里有需求，哪里就有大量人力去攻克难题、满足需求。在我们看不见的地方，各种省电技术在悄悄升级，手机省电效果必将越来越强大。科技仍在不断进步，文档君跟大家一起期待未来！

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