5G网络long DTX

现在全球每个运营商都在追求极致的网络效能，且TR 38.913中也包含与NR网络能效相关的要求和设计目标。指出在没有数据传输且保持网络可用性的情况下，提供足够粒度的网络不连续传输的能力。

当没有用户面数据要传输时，最大网络DTX持续时间直接影响网络的睡眠功耗。与当没有活动用户被服务时网络的最大DTX比率一起，DTX持续时间是一个标准参数，对整个网络能耗有重大影响。

网络能效被选为IMT-2020的十三项技术性能要求之一。

综合能效评估非常复杂，因为网络能效在很大程度上取决于网络中的系统负载以及高负载和低负载下的设备行为。[“Working document towards a Preliminary Draft New Report ITU-R M.[IMT-2020.TECH PERF”, Attachment 5.12 to Document 5D/234.]提供了一种示例方法。该方法的关键部分是设备功率行为和能耗模型。

然而，设备能耗在很大程度上是一个实施问题，因此超出了无线标准的范围。然而，更深入的分析表明，能源效率主要受与标准相关的两种能力的影响：

1） 当有数据要传输时有效地传输

2） 当没有数据要发送时，不发送那么多。

特别是（2）很重要，因为它为设备睡眠模式的设计设定了限制，这对于低能耗运行至关重要。

本质上，（2）意味着网络节点应该能够具有大的睡眠比率。此外，重要的是睡眠期的持续时间足够长。其动机是，停用和重新激活某些组件需要一些时间，考虑到这一点，睡眠持续时间越长，可以让更多的组件进入睡眠状态，睡眠功耗也就越低。

更详细地说，期望支持睡眠模式的过渡时间（去激活加再激活），对于这些时间有显著的增益，并且能够有效地使用这些时间，对其他性能指标的影响相当小。

在[B. Debaillie, C. Desset, and F. Louagie, “A Flexible and Future-Proof Power Model for Cellular Base Stations,” IEEE VTC Spring, Glasgow, Scotland, UK, 2015.]中，对具有不同过渡时间的睡眠模式中的功率节省进行了分析。摘要如图1所示。可以看出，在转换时间为10ms的情况下，支持睡眠模式（sleep mode 3）的效果显著。在1000ms的过渡时间内，睡眠模式确实也有明显的增加，但由于对其他性能指标的影响，这些模式的吸引力较小。

转换时间为10ms的组件需要连续静音，表示为“睡眠持续时间”，超过10ms才能获得任何睡眠。睡眠时间为20ms时，它可以睡50%的时间，而睡眠时间为100ms时，可以睡90%的时间。这在图2中进行了说明，其中可以看到，为了有效地利用sleep mode 3，需要几个10ms的睡眠持续时间。

睡眠时间过长会对其他性能指标产生负面影响。这些包括小区搜索和初始传输的延迟。支持这些功能的信号的合理周期为100ms，同时实现节能，这将产生相同数量级的延迟影响。

注意，NR可以被配置为以不同的睡眠持续时间运行，并且其中至少一个应该满足提供大约100ms DTX的目标，从而能够有效利用具有10ms过渡时间的睡眠模式（即图1中的睡眠模式3）。

当同步信号开销对于较长的周期性与对于较短的周期性相同时，对于较长的同步信号周期性可以实现相同的漏检概率。

5 ms vs longer SS periodicity

可以比较具有不同同步信号（SS）周期的基站平均空闲模式功耗。见表1

就基站功耗而言，2至4倍的因素可能是大问题，也可能不是大问题。然而，这种差异将直接转化为备用电池容量、太阳能大小、柴油使用量或运营商能源账单等方面的巨大差异。

SS周期应选择得足够大，以支持高度的空间重复。如果选择5ms作为SS周期，并且希望支持64个波束上的波束扫描，则每个脉冲串将被限制为5/64 78µs，或者在实践中，15 KHz numerology中的1个OFDM符号。在今天的LTE中，PSS+SSS+PBCH跨越6个OFDM符号或subframe 0中的0.4ms。如果希望在每个波束中扫描0.4毫秒的传输时间，那么只能扫描5/0.4=12.5。为了有效寻址，希望波束数为2的幂，然后最大波束数变为8。最多8波束是不够的，建议SS周期性应设计为可支持64波束。

当UE在覆盖范围之外时，它需要在每个频率上搜索SS传输。在PSS/SSS周期设置为5ms的LTE中，UE通常尝试在50ms期间收集PSS/SSSS能量。该时间表示为UE“停留时间”，并且在50ms的情况下，UE可以在10次连续PSS/SSSs传输上进行累积。这些累积中的大部分将是非相干的，如果将在一个具有50ms周期的突发中发送所有PSS/SSS，则UE将能够相干地累积所有能量。

就UE在覆盖范围之外时的功耗而言，不仅每个频率的驻留时间非常重要，而且UE需要搜索的频率总数也非常重要。具有无限复杂度，UE可以在一个驻留时间内搜索所有相关频率，但是对于现实的UE，我们应该假设它们一次只能搜索一个频率。

在LTE中，PSS/SSS搜索网格是100KHz。然而，UE利用CRS的功率来确定在哪里搜索。由于NR基于超瘦设计，因此没有CRS可以指导UE仅在最可能的位置搜索SS。仍然，可以显著减少UE需要考虑的搜索位置的数量。例如，100MHz频带将不需要超过10个潜在SS位置。NR的总最坏情况搜索时间不应超过LTE的搜索时间，因此如果可以减少UE需要考虑的频率的数量。

当在UE驻留时间期间在一个burst中发送SS时，与几个较小的burst相比，可能会丢失一点分集。因此，可以考虑在SS设计中利用发射分集的可能性，以便再次获得一些丢失的分集。

与SS设计相关的最后一个观察结果是，需要避免分割网络DTX间隙，因为这将减少网络节点进入深度睡眠水平的可能性。在设计其他信号（如PBCH、MRS、PRS等）时，避免网络DTX碎片化同样重要。由于这一点非常重要，我们建议在设计空闲模式信号时优先考虑避免网络DTX碎片化。