CN102196540B - 非连续接收控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非连续接收控制方法，涉及无线通信技术领域，包括以下步骤：S1：网络侧根据无线通信标准，配置终端初始的非连续接收机制的参数，参数包括：非连续接收参数自适应调整触发时间T_trig、若干CQI阈值，并且参数中的去激活计时器长度为若干长度值；S2：按照无线通信标准，终端测量自身的信道状况指示信息CQI，将CQI反馈给网络侧，并根据CQI调整自身的去激活计时器长度；S3：网络侧根据终端反馈的CQI，监测终端的非连续接收机制参数的变化，调整网络侧存储的相应终端的非连续接收机制参数，从而保持网络侧与终端侧的非连续接收机制参数一致。本发明减少了非连续接收机制中的用户平均能量开销，明显的提升了能量效率。

Description

非连续接收控制方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种非连续接收控制方法。 

背景技术

随着移动通信技术的迅速发展，移动终端的处理能力迅速增强，提供的功能迅速增多。未来移动通信***在提供更高的频谱利用率、更高的数据速率、更丰富多彩的多媒体业务的同时，其终端的功耗问题也更为严峻。而非连续接收技术(Discontinuous Reception，DRX)作为终端节能的一项关键技术，一直是业界关注的焦点问题，并且该项技术已经在各个移动通信***中得到了广泛的使用。 

在全球移动通信***(Global System for Mobile Communications，GSM)***中移动台每隔几个“多帧”(大约相当于八分之一秒的时间段)醒来一次，其它时间持续处于睡眠状态。***可以指示移动台每秒醒来4次检查是否有来电，或大约每秒醒来1次检查是否有来电。在非连续接收机制的操作中，处理器将关闭接收机进入低功耗的睡眠模式。内部定时器在经过适当的睡眠时间之后重新启动处理器。 

在802.16e***的非连续接收标准中，支持休眠模式的移动台(Mobile Station，MS)具有两种状态：激活状态与休眠状态。在激活状态下，MS能够正常地接收和发送数据，而在休眠状态下，则无法发送和接收数据。休眠模式由多个休眠周期组成，其中每个休眠周期包括一个休眠间隔和一个监听间隔。MS如果在休眠模式的监听间隔期间检测到数据分组到达，则进入激活状态接收数据，否则，再次进入休眠间隔。并且，MS可以随时终止休眠状态进入激活状态。 

在通用移动通信***(Universal Mobile Telecommunications  System，UMTS)***的非连续接收标准中，用户终端(User Equipment，UE)被划分为三种相关的活动状态：休眠状态(Sleep period)、激活状态(Busy period)和去激活状态(Inactivity period)。其中，休眠状态为节能状态，由交替出现的睡眠阶段与唤醒阶段组成，在睡眠阶段，UE将关闭收发单元以减少功耗，而在唤醒阶段，UE将打开无线收发单元并监听寻呼信道，以确定是否有新的下行寻呼信息。如果收到寻呼信息，则UE转为激活状态接收消息；如果没有收到寻呼信息，则在当前唤醒阶段结束时开启一个新的睡眠阶段实现持续节能。激活状态和去激活状态都是正常接收状态，UE的接收机处于开启状态，当网络侧有该UE数据尚未发送时，UE持续处于激活状态，当网络侧的该UE数据发送完毕时，UE进入去激活状态监听是否会有新数据到达。如果有新数据到达，则回到激活状态，反之，则在去激活状态结束后关闭无线收发单元，进入休眠状态。 

在LTE***的非连续接收标准中，UE所处的状态被划分为休眠状态、激活状态与重传状态，对应的定义如下所示： 

1、休眠状态：类似于UMTS的休眠状态，该状态由交替出现的睡眠阶段与唤醒阶段组成。在睡眠阶段，UE关闭无线收发单元以减少功耗，而在唤醒阶段，UE打开无线收发单元监听物理下行控制信道(Physical Downlink Control Channel，PDCCH)信息，并且可以接收下行数据。如果没有下行数据传输，则UE再次进入睡眠阶段；如果有下行数据传输，则UE转为激活状态。休眠状态中，唤醒阶段的起始时刻是一系列固定值，与UE是否进入过其它状态无关。 

2、激活状态：当UE成功解码PDCCH信息后，用户设备开启去激活计时器，进入激活状态。激活状态是指去激活计时器进行计时的状态。此时的UE，其收发单元处于开启状态。如果在去激活计时器溢出前又有新的下行数据到达，则通过重新启动去激活计时器延长激活状态，否则UE进入休眠状态； 

3、重传状态：该状态针对于混合自动重传请求机制(Hybrid Auto Repeat Request，HARQ)。当UE接收到的数据解码失败后，会向eNB(enhanced NodeB，增强型NodeB)反馈NACK，然后进入对应HARQ进程的重传状态。重传状态由两个阶段组成：一个阶段是往返时延阶段，另一个阶段是重传阶段。在UE收到数据时，启动往返时延计时器，进入往返时延阶段。往返时延阶段的UE无需开启无线收发单元。在往返时延计时器溢出时，UE启动重传计时器进入重传阶段，重传阶段的UE将打开其无线收发单元以接收重传数据，并在其接收到数据的时刻停止重传计时器。如果收到的重传数据解码仍然失败，则向eNB反馈NACK，重新启动对应的重传状态，否则结束重传状态。 

文献[1]提出了一种基于两比特信令开销以实现UMTS***中DRX周期自适应调整的方法。文献[2]通过定义一个能量节省因子与延时因子实现动态地调整UMTS的DRX周期以及去激活计时器长度。文献[3]通过将所有的用户划分为三类，以按类调度的方式改善了IEEE802.16e***的能量效率并提升了***所能保证的用户最小速率。文献[4]中首先构建了一种能量计算模型，并有相应的提案R2-071285提交至3GPP(3^rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴项目)，然后通过仿真比较了去激活计时器的有无以及开启持续时间的长短对***性能的影响，找出了各自的优缺点。 

上述方法都在***节能性以及***的服务质量方面有所创新，在某些场景下能够带来***性能的提升。然而它们都没能考虑到非连续接收机制的引入对调度机制的影响：引入非连续接收机制后，虽然能减少每个用户的能量开销(图1)，但***效用值同时也会下降。***效用值定义为： 

$\mathrm{Utility}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\log \left(R_i\right)$

其中i表示用户编号，R_i表示用户i的平均速率，n表示***中总的用户数。 

该***效用其体现了对***吞吐量与公平性的综合考虑，是***吞吐量与公平性的最佳折中。图2示出了长期演进(Long Term Evolution，LTE)***采用不同的非连续接收节能机制后，***效用值的变化。由图2可见，在非连续接收机制中，用户能量开销的减少总是以***效用值的降低为代价的，因此能量的利用效率并没有得到明显的改善。 

以上引用的参考文献如下： 

[1]Suckchel Yang，Myungsik Yoo，Yoan Shin，“An Adaptive Discontinuous Reception Mechanism Based on Extended Paging Indicator for Power Saving in UMTS”，VTC Fall 2006. 

[2]Shun-Ren Yang，“Dynamic Power Saving Mechanism for 3G UMTS System”，Mobile Network Application 2007. 

[3]Jinglin Shi，Gengfa Fang，Yi Sun，Jihua Zhou，Zhongcheng Li，Eryk Dutkiewicz.“Improving Mobile Station Energy Efficiency in IEEE802.16e WMAN by Burst Scheduling”，IEEE GLOBECOM 2006proceedings. 

[4]Troels Kolding，Jeroen Wigard，Lars Dalsgaard，“Balancing Power Saving and Single User Experience with Discontinuous Reception in LTE”，IEEE ISWCS 2008. 

发明内容

(一)要解决的技术问题 

本发明要解决的技术问题是：如何在不影响***效用值的前提下减少了非连续接收机制中的用户平均能量开销，明显的提升了能量效率。 

(二)技术方案 

为解决上述技术问题，本发明提供了一种非连续接收控制方法，包括以下步骤： 

S1：网络侧根据无线通信标准，配置终端初始的非连续接收机制的参数，所述参数包括：非连续接收参数自适应调整触发时间T_trig、若干CQI阈值，并且所述参数中的去激活计时器长度为若干长度值； 

S2：按照无线通信标准，终端测量自身的信道状况指示信息(Channel Quality Indicator，CQI)，将所述CQI反馈给网络侧，并根据所述CQI调整自身的去激活计时器长度； 

S3：网络侧根据终端反馈的CQI，监测终端的非连续接收机制参数的变化，调整网络侧存储的相应终端的非连续接收机制参数，从而保持网络侧与终端侧的非连续接收机制参数一致。 

其中，所述步骤S1中的参数还包括：终端执行DRX所需的周期长度、启动偏移时间。 

其中，所述步骤S2中，终端根据所述CQI自动调整自身的去激活计时器长度的原则为：终端当前的信道状况若优于该终端上一次调整测得的信道状况，则为该终端配置的去激活计时器长度不大于上一次调整时为该终端配置的去激活计时器长度；若劣于该终端上一次调整测得的信道状况，则为该终端配置的去激活计时器长度大于上一次调整时为该终端配置的去激活计时器长度。 

其中，将终端的信道状况与若干CQI阈值比较，比较后将终端的信道状况划分为离散的若干状态，不同的状态分别对应不同的去激活计时器长度，在不同的状态下，根据所述原则调整该状态时终端的去激活计时器长度。 

其中，所述若干CQI阈值采用不同的载干比值。 

其中，所述步骤S2中，终端的CQI在T_rig时间内持续的低于相应的CQI阈值或高于相应的CQI阈值时触发对所述去激活计时器长度的调整。 

其中，所述步骤S3具体包括： 

网络侧根据终端的信道状况进行判定，处于状态i的终端， 

若i=1，其平均载干比低于CQI阈值的持续时间超过T_trig，则判定该终端已经自动的转换至状态i+1，否则保持原状态； 

若i=n，其平均载干比高于CQI阈值的持续时间超过T_trig，则判定该终端已经自动的转换至状态i-1，否则保持原状态，n为划分的终端状态总数； 

若i=2,3…n-1，其平均载干比低于CQI阈值的持续时间超过T_trig，则判定该终端已经自动的转换至状态i+1；其平均载干比高于CQI阈值的持续时间超过T_trig，则判定该终端已经自动的转换至状态i-1，不同的状态i有不同的CQI阈值； 

网络侧根据终端所处状态的不同参数，调整网络侧存储的相应终端非连续接收机制参数，从而保持网络侧与终端侧非连续接收机制参数的一致性。 

（三）有益效果 

本发明根据安置在接收端的CQI测量及反馈装置所得信道条件对用户进行判定归类，通过非连续接收控制装置为不同信道条件的用户设置不同的去激活计时器长度，从而利用计时器长度的自适应变化调整用户被调度的机会，因此，减小了用户平均能量开销，明显的提升了能量效率。 

附图说明

图1示出了LTE***采用不同的非连续接收节能机制后，用户的能量开销； 

图2示出了LTE***采用不同的非连续接收节能机制后，***效用值的变化； 

图3是本发明具体实现方式中，网络侧与终端侧的自适应非连续接收机制所需的控制装置图； 

图4是本发明实施例的一种非连续接收控制方法流程图； 

图5是本发明具体实现方式中，自适应非连续接收机制执行过程中的状态转移图； 

图6是本发明具体实现方式中，终端侧随信道状况变化的实时非连续接收机制状态变化曲线； 

图7是采用了本发明后，***效用值与用户平均能量开销之间的比较结果。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 

本发明主要是通过分析影响***效用值的因素，设计出一种自适应地调整去激活计时器长度的非连续接收机制，在不降低***效用值的前提下减少了用户的平均能量开销，明显的提升了能量效率。 

图3中(1)示出了本发明在用户设备侧的DRX控制装置。包括接收机模块、CQI测量及反馈模块与非连续接收控制模块。终端首先对信道条件进行判定，因此需要定义信道状况阈值(CQI_threshold)。另一方面，为防止信道状况的抖动带来的状态频繁变迁现象，引入了一个非连续接收参数自适应调整触发时间(T_trig)。信道状况阈值是小区基站根据所有用户反馈的信道状况值进行比较折中所得，由网络侧在初始化时通知终端；非连续接收参数自适应调整触发时间需要根据信道质量指示(CQI)反馈的时间间隔而定，CQI反馈间隔越长，则T_trig越大，CQI反馈间隔越短，则T_trig越小。这样取值的原因，是为保证在T_trig时间内，有足够多的CQI值参与比较，降低信道快衰落带来的状态变化可能性。优选地，取自适应调制编码技术要求的载干比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)门限值为信道状况阈值，根据该门限值划定用户的去激活计时器长度。 

图3中(2)示出了本发明在网络侧的DRX控制装置。包括CQI检测及分析模块、终端状态跟踪记录模块和发射机模块。基站时刻监测终端的CQI变化，采用与终端相同的DRX调整方式，通过终端状态跟 踪记录模块保持网络侧与终端侧DRX激活时间的同步性，实现无额外信令开销的自适应调整。 

图4示出了利用上述装置实现的非连续接收控制方法流程图，包括： 

步骤S401，网络侧根据无线通信标准，配置终端初始的非连续接收机制的参数，所述参数包括：非连续接收参数自适应调整触发时间T_trig、若干CQI阈值，并且所述参数中的去激活计时器长度为若干长度值。针对每一个终端，首先由网络侧根据该用户的业务需求对其非连续接收机制的参数进行配置。配置的参数里除上述参数外还包含用户执行DRX所需的周期长度(DRX Cycle)、启动偏移时间(DRXStart Offset)等。在本发明中，以信道状况指示信息(CQI)作为终端用户载干比(SINR)的表征。CQI值越高，代表终端当前的SINR越高，即信道状况越好。随着终端CQI的升高，为该终端配置的去激活计时器长度越短。 

步骤S402，按照无线通信标准，终端测量自身的信道状况指示信息CQI，将所述CQI反馈给网络侧，并根据所述CQI调整自身的去激活计时器长度。调整原则为：终端当前的信道状况若优于该终端上一次调整所述参数时测得的信道状况，则为该终端配置的去激活计时器长度不大于上一次调整时为该终端配置的去激活计时器长度；若劣于该终端上一次调整所述参数时测得的信道状况，则为该终端配置的去激活计时器长度大于上一次调整时为该终端配置的去激活计时器长度。 

在终端的信道状况与若干CQI阈值比较后，将终端的信道状况划分为离散的若干状态，不同的状态分别对应不同的去激活计时器长度，在不同的状态下，根据所述原则调整该状态时终端的去激活计时器长度。调整时机为：终端的CQI在T_trig时间内持续的低于相应的CQI阈值或高于相应的CQI阈值时触发对去激活计时器长度的调整。 

步骤S403，网络侧根据终端反馈的CQI，监测终端非连续接收机 制参数的变化，调整网络侧存储的相应终端非连续接收机制参数，从而保持网络侧与终端侧非连续接收机制参数一致。 

网络侧根据终端的信道状况进行判定的具体方式为：处于状态i的终端， 

若i＝1，其平均载干比低于CQI阈值的持续时间超过T_trig，则判定该终端已经自动的转换至状态i+1，否则保持原状态； 

若i＝n，其平均载干比高于CQI阈值的持续时间超过T_trig，则判定该终端已经自动的转换至状态i-1，否则保持原状态，n为划分的终端状态总数； 

若i＝2，3...n-1，其平均载干比低于CQI阈值的持续时间超过T_trig，则判定该终端已经自动的转换至状态i+1；其平均载干比高于CQI阈值的持续时间超过T_trig，则判定该终端已经自动的转换至状态i-1， 

网络侧根据终端所处状态的不同参数，调整网络侧存储的相应终端非连续接收机制参数，从而保持网络侧与终端侧非连续接收机制参数的一致性。 

通过CQI的反馈机制，网络侧与终端侧都拥有自适应调整的全部参数值，因而不需要其它信令开销便可实现同步。当终端完成非连续接收机制的配置后，按照现有的***标准进行非连续接收。然后终端根据自己所反馈的CQI信息，对自身状态进行调整；网络侧根据终端所反馈的CQI信息，对终端状态进行跟踪。 

表1自适应调制编码方案(AMC，Adaptive Modulation and Coding)的示例表 

以表1所示的自适应调制编码方式为例，则图5中的状态转移关系为DRX变化的具体细节，其中的弧线代表状态变迁的条件，并且要求这个条件是一段时间(触发侦听间隔，及上述T_trig)的连续比较，以防止去激活计时器长度变化过于频繁，从而对***稳定性造成影响。为处于每一种状态当中的终端赋予不同的去激活计时器长度值，该状态对应的平均信道载干比越低，则其去激活计时器长度越长，通过这种方式，终端之间的公平性能够得到更好的保障。对于信道状况最差的用户，实际上这部份用户对应的传输速率是0，不会受到调度，因此其去激活计时器不会启动，可以将这部份用户划入状态十以减少一个状态。其实施要点如下：基站根据终端反馈的信道状况，计算出终端在所有资源块上的平均载干比，根据平均载干比进行图5所示的判定。若处于状态一的终端的平均载干比低于CQI阈值的持续时间超过触发侦听间隔，则判定该终端已经自动的转换至状态二；若处于状态十的终端的平均载干比高于阈值的持续时间超过触发侦听间隔，则 判定该终端已经自动的转换至状态九；处于状态i(i＝2，3...9)的终端，其平均载干比低于阈值的持续时间超过触发侦听间隔，则判定该终端已经自动的转换至状态i+1；处于状态i(i＝2，3...9)的终端，其平均载干比高于阈值的持续时间超过触发侦听间隔，则判定该终端已经自动的转换至状态i-1。在终端侧，各个终端根据自己向基站侧反馈的信道状况调整自己的非连续接收状态。如果本终端处于状态一并且平均载干比低于阈值的持续时间超过触发侦听间隔，则调整本终端状态进入状态二；如果本终端处于状态十并且平均载干比高于阈值的持续时间超过触发侦听间隔，则调整本终端状态进入状态九；如果本终端处于状态i(i＝2，3...9)并且平均载干比高于阈值的持续时间超过触发侦听间隔，则调整本终端状态进入状态i-1；如果本终端处于状态i(i＝2，3...9)并且平均载干比低于阈值的持续时间超过触发侦听间隔，则调整本终端状态进入状态i+1。通过这种方式，可以保证终端与基站间的严格同步，即基站能明确终端所处的状态，并且即使出现失同步，***也能迅速的恢复同步。需注意的是若状态转移过程中低于或者高于阈值的持续时间少于触发侦听间隔，则忽略这段时间对状态的影响。 

图6示出了本发明的一个实现方式的示例。该图说明了在取1.295、3.4625、3.6543、4.7432、5.4524、6.509、9.2851、10.889和11.738的多阈值情形下的，当某个用户从小区边缘向小区中心移动，经历了图6(上)的SINR值的变化过程，在200ms触发侦听间隔下，用户由最长去激活计时器的状态十最终稳定到最短去激活计时器的状态一的具体实施方式。从图6(下)中可以看出，按照本发明内容自适应改变的终端，能够根据当前信道的实际情况正确的调整自己的状态，并且能实现网络侧与终端侧的同步。在变化的过程中，由于衰落抖动的影响，可能存在一些反复(例如图中60多秒处的一个状态往复)，但不影响总体趋势，并且反复是在相邻的两个状态进行，不会产生跳 跃。 

图7比较了本发明的自适应非连续接收机制(ADRX)配置方法与现有DRX机制在***效用值以及用户平均能量开销上的表现。DRX的基本周期为512ms，唤醒持续时间计时器长度为2ms。图中的ADRX机制的具体配置如表2所示。从图7中可以看出，与去激活计时器长度为512ms的现有DRX机制相比，ADRX配置方式在保证***效用值不降低的前提下明显减少了用户的平均能量开销，使得每毫瓦能量提供的***效用值显著增加，即提高了能量效率。 

表2采用本发明的自适应非连续接收机制配置表 

用户状态	去激活计时器(ms)	用户状态	去激活计时器(ms)
				状态一	4	状态六	40
状态二	5	状态七	50
				状态三	10	状态八	60
状态四	20	状态九	80
				状态五	30	状态十	100

参考前述本发明示例性的描述，本领域技术人员可以清楚的知晓本发明具有以下优点：本发明提供的非连续接收控制方法和装置，通过用户测量的CQI自适应的调整自身的去激活计时器长度，不需要额外的信令开销。与现有非连续接收机制相比，本发明的方法能够在不降低***效用值的前提下减少用户的平均能量开销，使得能量效率得到显著提升。 

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。 

Claims (6)

1.一种非连续接收控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：网络侧根据无线通信标准，配置终端初始的非连续接收机制的参数，所述参数包括：非连续接收参数自适应调整触发时间T_trig、若干CQI阈值，并且所述参数中的去激活计时器长度为若干长度值；

S2：按照无线通信标准，终端测量自身的信道状况指示信息CQI，将所述CQI反馈给网络侧，并根据所述CQI调整自身的去激活计时器长度，调整原则为：终端当前的信道状况若优于该终端上一次调整测得的信道状况，则为该终端配置的去激活计时器长度不大于上一次调整时为该终端配置的去激活计时器长度；若劣于该终端上一次调整测得的信道状况，则为该终端配置的去激活计时器长度大于上一次调整时为该终端配置的去激活计时器长度；

S3：网络侧根据终端反馈的CQI，监测终端的非连续接收机制参数的变化，调整网络侧存储的相应终端的非连续接收机制参数，从而保持网络侧与终端侧的非连续接收机制参数一致。

2.如权利要求1所述的非连续接收控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的参数还包括：终端执行非连续接收所需的周期长度、启动偏移时间。

3.如权利要求1所述的非连续接收控制方法，其特征在于，将终端的信道状况与若干CQI阈值比较，比较后将终端的信道状况划分为离散的若干状态，不同的状态分别对应不同的去激活计时器长度，在不同的状态下，根据所述原则调整该状态时终端的去激活计时器长度。

4.如权利要求3所述的非连续接收控制方法，其特征在于，所述若干CQI阈值采用不同的载干比值。

5.如权利要求4所述的非连续接收控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，终端的CQI在T_trig时间内持续的低于相应的CQI阈值或高于相应的CQI阈值时触发对所述去激活计时器长度的调整。

6.如权利要求1所述的非连续接收控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

网络侧根据终端的信道状况进行判定，处于状态i的终端，

若i=1，其平均载干比低于CQI阈值的持续时间超过T_trig，则判定该终端已经自动的转换至状态i+1，否则保持原状态；

若i=n，其平均载干比高于CQI阈值的持续时间超过T_trig，则判定该终端已经自动的转换至状态i-1，否则保持原状态，n为划分的终端状态总数；

若i=2,3…n-1，其平均载干比低于CQI阈值的持续时间超过T_trig，则判定该终端已经自动的转换至状态i+1；其平均载干比高于CQI阈值的持续时间超过T_trig，则判定该终端已经自动的转换至状态i-1，不同的状态i有不同的CQI阈值；

网络侧根据终端所处状态的不同参数，调整网络侧存储的相应终端非连续接收机制参数，从而保持网络侧与终端侧非连续接收机制参数的一致性。

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