UE节电模式之自适应CDRX

通过动态C-DRX配置来适应流量以实现节能。典型的机制是通过RRC信令配置多组C-DRX参数，每个参数都与FTP、即时消息、VoIP、视频等不同的流量特性相匹配。然后，gNB可以指示UE在这些配置组之间动态切换参数。然而，这一机制存在若干问题。大多数情况下，这些服务的流量是混合的，这使得很难选择合适的参数。此外，gNB是否能够准确识别业务模式以匹配不同的C-DRX参数集的可行性还需要进一步论证，尤其是在参数集动态变化的基础上，因为业务模式可能在比gNB识别业务所需时间更短的时间内变化。此外，从节能-延迟权衡的角度来看，也很难知道哪些C-DRX参数更适合不同的服务类型。即使对于当前的半静态DRX配置，也不清楚哪些参数更适合哪种服务。

更现实的C-DRX增强方法是从MAC-PHY的角度考虑调整C-DRX配置。对于特定UE，由于gNB通过来自UE的BSR报告了解下行缓冲器状态/大小以及上行缓冲器状态/尺寸，因此gNB知道下行或上行缓冲器何时具有流量以及传输缓冲数据可能需要多长时间。如果gNB确定剩余的活动时间足以传输缓冲数据，则最好不要重新启动inactivityTimer，以避免在没有任何授权的情况下使用不必要的仅PDCCH时隙。

根据当前规范，当UE处于活动时间时，当PDCCH指示新的数据传输时，UE肯定会启动或重新启动inactive timer，即，为新传输授予DCI隐含地指示inactive timer的重新启动。定时器的确定重启行为可能并不总是最佳的。

除了缓冲区大小之外，还有一些其他因素有助于gNB预测活动时间的持续时间，如流量包到达行为、信道条件和网络拥塞。gNB获得这样的值可能是可行的。如果gNB预测缓冲区可能会在当前剩余的inactivityTimer内清空，它将通过不重新启动Inactivity Timer来节省电量。

RRC连接态的UE可以配置C-DRX以节省功率。配置C-DRX时，UE在活动时间内监控PDCCH，包括onDurationTimer, inactivityTimer 和retransmissionTimer等，通过在非活动时间不监控PDCCH来实现节能。gNB向UE配置C-DRX参数，例如DRX cycle, onDurationTimer value, inactivityTimer value, HARQ-RTT-timer value, and retransmissionTimer value。C-DRX参数的配置将影响UE功率消耗和调度的网络灵活性。

节电信号可以在DRX ON duration之前或开始时指示“wake-up”。为了便于描述，唤醒信号（WUS：wake-up signal）用于表示携带唤醒信息的节电信号。如图1所示，唤醒信号预计在配置的C-DRX周期之前或开始时传输。如果检测到唤醒信号，则UE应唤醒并监视PDCCH情况，如传统C-DRX中的情况。如果未检测到唤醒信号，则UE可以跳过整个C-DRX周期，并且不检测任何PDCCH。

作为唤醒信号，希望仅传送少量信息以降低唤醒信号的检测功率。否则，如果携带大量比特，则唤醒信号的检测可能会引入功耗开销，这可能会降低唤醒信号的节电增益。唤醒信号可以基于RS，也可以基于DCI。

基于RS的wake-up signal

使用基于RS的唤醒信号的好处是低检测复杂度和低功耗。现有的参考信号模式可以重用并设计为携带唤醒信息，同时RS还可以用于CSI测量、波束管理和时频跟踪等。

例如，图2说明了基于TRS的节能信号的使用。如果参考信号可用于传送唤醒信息，当在相应的一个或多个“On Duration”周期中存在UL/DL调度时，将发送指示“wake-up”的参考信号。否则，不需要发送TRS。本文使用“DTX”表示未传输Wake-Up，并且资源可用于其他UE的其他信道，例如PDSCH。

如果UE检测到TRS在C-DRX周期之前存在，则UE需要在相应的C-DRX周期中唤醒。如果未检测到TRS，即应假设DTX，则UE应在C-DRX周期中保持睡眠。通过检测TRS的存在，UE将唤醒以处理相应的PDCCH，并且还可以使用参考信号跟踪时频偏移，调整AGC等，如NR Rel-15系统中的情况。

在Rel-15中，当UE在C-DRX周期之前处于深度睡眠时，UE需要基于SSB或TRS进行时频跟踪。即使UE在C-DRX周期之前处于轻度睡眠的情况下，如果睡眠周期长度大于阈值，UE也需要在接收PDCCH/PDSCH之前获得时频跟踪，否则PDCCH/PDSCH接收的性能将受到显著影响。无论如何，考虑到UE可能需要在C-DRX周期之前接收用于时频跟踪的参考信号，在适当的配置中，由于基于TRS的节能信号而导致的额外接收时间可能是有限的。因此，由于基于TRS的节能信号接收而导致的能量消耗也可以是边际的。

基于DCI的wake-up signal

基于DCI的解决方案如图3所示，如果携带指示“wake-up”信息的DCI的PDCCH，在相应的C-DRX周期之前或开始时发送，则UE需要在相应的C-DRX循环中唤醒。如果未检测到指示唤醒信息的DCI，则UE不应监视相应C-DRX周期中的PDCCH时机，并且可以减少活动时间，因此UE可以节省功率。

图3显示了C-DRX循环前的节电指示示例。基于DCI的节电指示可以通过CRC检查来保护，这可以实现低虚警率。唤醒信号预计携带少量信息，因此可以最小化由于唤醒信号检测而消耗的资源开销和功耗，以获得更大的节能增益。

基于DCI的节能信号也可适用于一个或多个C-DRX周期。

引入wake-up signal时C-DRX机制的改进

在传统的C-DRX机制中，配置了一个 on-duration timer ，在此期间，当存在要为UE调度的数据时，gNB可以调度UE。一旦为UE调度了新数据，另一个定时器（inactivity timer）启动并控制PDCCH的监视行为。然而，如果配置了long on-duration inactivity  timer，则当在C-DRX周期中没有要调度的数据时，UE可能会浪费PDCCH监控的功率。另一方面，如果on-duration timer的长度较短，则gNB需要在此较短持续时间内调度UE，考虑到有时多个UE可能在队列中等待调度，并且资源可能不够，这将是一个挑战。

如果引入wake-up signal，则当检测到唤醒信号时，UE可以知道在相关的C-DRX周期中调度有数据。因此，不再需要使用on-duration timer来触发inactivity timer。唤醒信号可以直接触发inactivity timer的启动。如图4所示，一旦检测到唤醒信号，UE应启动inactive timer。inactive timer重启可以基于新传输的调度DCI（即由NDI隐式确定）重用传统机制，或者可以在DCI中明确指示inactive timer是否重启，以减少仅PDCCH状态的功耗时间分布。

对于由唤醒信号触发的DRX自适应，对于大DRX周期（如160ms和320ms DRX周期），可以观察到约4%的节电增益，对于多UE场景，对于较小DRX周期宽度（如40ms DRX周期）可以观察到高达18%的节功增益。

当UE已经唤醒并且在C-DRX中处于活动时间时，或者当UE未配置C-DRX时，UE的传统行为是根据search space set的配置监视PDCCH时机。对于UE，可能在某个时间段内没有调度。如果信令指示UE在特定持续时间内跳过PDCCH监视，则可以节省功率。在时隙中跳过PDCCH已经被建模为微睡眠状态：PDCCH-only时隙消耗100个功率单位，微睡眠模式消耗45个功率单位。因此，跳过PDCCH监控可以带来节能效益。作为图5所示的示例，进入睡眠（GTS：Go-To-Sleep）信令可以指示UE在所指示的持续时间（称为GTS持续时间）内跳过PDCCH监控。所指示的GTS持续时间的长度可以由高层配置，并且可以是例如2ms、4ms、6ms和8ms等。有时，gNB可能知道没有数据要为DRX周期的UE调度。在这种情况下，进入睡眠信号可以直接指示UE停止inactive timer的运行，然后UE可以在inactive timer到期之前进入轻/深睡眠，而不是UE无法睡眠时。

对于进入睡眠信号的信令设计，考虑到UE已经开始PDCCH监控，基于DCI的信令是一种简单的方法。指示的GTS持续时间的长度应影响业务时延。当gNB可以更准确地预测UE流量时，预期时延影响较小。当所指示的GTS持续时间较长时，预测UE业务将更加困难。因此，为了获得更好的时延性能，gNB可能首选更短的GTS持续时间。然而，较短的GTS持续时间可能需要更频繁地传输GTS信号，这会导致更多的资源开销。

唤醒信令所需的资源汇总在表1中。

假设唤醒信令中有4位有效载荷。如果4位有效载荷用于多路复用4个UE的1位唤醒信息，则每个UE的唤醒信号的平均资源开销应计算为：由于DCI传输而产生的总资源除以预期在同一DCI中指示为唤醒UE的平均数量。平均有2个UE在同一DRX周期中醒来。因此，假设平均预期2个UE通过相同的基于DCI的唤醒信令被指示唤醒。因此，每个UE的唤醒信号的平均资源开销可在表2中获得。表2总结了不同SNR对应的资源开销。

如果在每个C-DRX周期之前采用基于TRS的唤醒信号来携带唤醒指示，则接收器的带宽不需要覆盖100MHz带宽。在大多数情况下，约24个RB带宽的TRS模式可以实现1‰的未命中检测目标，其中UE可以仅使用10MHz BWP处理唤醒信号。即使对于-6dB SNR，20M Hz BWP大小也足够，考虑到1个时隙内52RB的TRS模式可以满足1‰的漏检目标。

考虑4位有效负载和24位CRC，如果基于DCI的唤醒信号，则可以获得基于DCI唤醒信号的功耗。基于DCI的节能信号的BWP带宽是根据所需的CORESET 大小有关。CORESET 应至少支持具有AL16的PDCCH传输，以实现1‰的BLER。对于2符号PDCCH，CORESET 的带宽至少为48 RB，对应于20MHz BWP。此外，如果仅采用48RB CORESET ，则一个SNR为-6dB的弱覆盖UE的唤醒信号将消耗整个CORESET ，并阻止其他UE的醒来信号的传输。考虑到唤醒的阻塞将影响后续数据调度的传输，这可能是不可接受的。因此，较大尺寸的CORESET 更适合基于DCI的唤醒信号，例如通过使用40MHz BWP。基线配置假设4个Rx。

除了节电信号的检测功率外，还需要考虑从睡眠模式到唤醒信号的转换时间和能量。睡眠模式和WUS检测状态之间的转换能量可能小于正常PDCCH监测的转换能量。

表3还分析了基于DCI的进入睡眠信令的功耗。