5G手机更费电？别慌，UAI会出手！

文章来源：中兴文档
作者：中兴文档

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，小编的心就悬了起来，总觉得缺乏安全感。

而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。

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：

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。

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。

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：

1. 基站给终端下发UE能力查询消息。

2. 终端回复基站，告知其支持哪些节能能力。
3. 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。
4. 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。
5. 基站根据终端的推荐配置进行针对性调整，为终端节能。
6. 不再需要节能时，终端向基站上报UAI，通知基站恢复配置。

7. 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。

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。

06RRC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。

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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不代表中科院半导体所立场
编辑：了之