爱立信创新的5G终端节电技术时域-BWP

信观察

如何让5G手机功耗更低，待机时间更长，是业界普遍关注的问题。通常人们认为终端电量消耗是手机自己的事情，和网络侧关系不大。其实不然，手机电量的消耗，尤其是手机中基带和射频部分的电量消耗，和网络侧有很大的关系。

终端基带和射频部分电能的消耗量主要取决于处理信号的带宽（频域）以及工作时长（时域）：信号带宽越大，工作时间越长，手机消耗的电量就越大。这就像自来水龙头，水管（频域带宽）越粗，水流量（耗电量）就会越大；同时水龙头打开的时间（时域）越长，水流量也越大。所以有两种方法来降低水流量：让水管变细或者让水龙头打开的时间变短。窄带BWP类似于让水管变细，爱立信的TD-BWP类似于在不影响用户体验的情况下需要的时候才让水龙头打开，这样总开启时长就会变短。

在5G网络中，大部分的业务并不需要手机一直和网络有信号交互，比如在打VoNR电话时，语音包是每隔若干毫秒（或者几十毫秒）传输一次的，在没有语音包传输时，网络可以指示手机不接收网络侧信号。因此在需要的时候“打开水龙头”，不需要的时候“关闭水龙头”，就可以显著减少终端能耗，延长终端待机时间。

爱立信创新的TD-BWP (Time Domain-BandWidth Part) 功能正是基于这一原理，在低数据量业务期间，通过配置使终端减少不必要的网络侧信号接收，来达到既不影响手机用户的业务体验，又能节省终端能耗的目的。因为终端在连接态下，在下行时隙都会通过盲检(Blind Decoding)的方式监测接收、解析处理来自于网络侧的PDCCH Search Space信号，以判断后续是否有该终端的数据需要处理。在这个频繁接收处理的过程中，会消耗相当多的电能。

从3GPP Release 15开始，支持给不同的BWP配置不同的PDCCH参数，包括单位时间内终端监测PDCCH的次数。正是这个终端监测PDCCH的次数决定了终端在时域上的能耗：次数多（相当于水龙头常开），支持的业务数据量高，能耗也大，可以用于常规BWP；次数少（相当于水龙头断续开关），支持的数据业务量低，能耗也小，可以用于节电BWP。网络可以通过PDCCH DCI命令（时延很小）的方式，根据实际数据量让终端在这两种不同的BWP之间自适应切换，来达到在不影响用户体验的情况下节电的目的，如图一所示。

图一：TD-BWP 原理

爱立信的这个TD-BWP功能相当于以BWP为载体，通过BWP的切换来巧妙地达到改变PDCCH配置参数的目的。在3GPP Release 17中，可以不再依赖于BWP切换，而是可以直接让终端在不同的PDCCH配置参数集之间切换，这就意味着爱立信的方案可以平滑升级支持Release 17的功能。

爱立信的这种实现方案除了可以达到节电的目的，还有其他的优势（图二所示）：

1. 在节电BWP中PDCCH和小区容量不受限制：在节电BWP中单个终端只会在若干时隙中的一个时隙监测PDCCH，这样可以把不同的终端配置在不同的时隙。在多终端场景下，所有这些终端可以使用整个小区的时频资源，这样节电BWP的容量和常规BWP的容量是一样的。也就意味着可以让更多有节电需求的终端在不影响用户体验的情况下切换到节电BWP，达到节电的目的。
2. 在节电BWP中PDCCH的覆盖不受影响：在100MHz的带宽中，在一个时隙可以以最大16 CCE聚合度同时调度2个终端。意味着即便在小区边缘，终端也能达到符合预期的接收效果，和常规BWP的覆盖一致。
3. 当有大量的终端处于节电BWP中时，所产生的上行干扰离散地分布于整个小区载波带宽之内，不会对KPI造成影响。

图二：TD-BWP优势 （节电效果和业务模型以及参数配置强相关）

综上，爱立信的节电方案既达到了终端节电的目的，又避免了对网络性能和用户体验的影响。让二者灵活互补，扬长避短，体现了爱立信的行业领导力。

致谢：

在成稿过程中，Kitty Zhou和Liyu Liu提供了很多非常有益的建议和见解。