非連續接收控制方法

2023-07-31 10:32:51

專利名稱：非連續接收控制方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術領域，特別涉及一種非連續接收控制方法。
背景技術：
隨著移動通信技術的迅速發展，移動終端的處理能力迅速增強，提供的功能迅速增多。未來移動通信系統在提供更高的頻譜利用率、更高的數據速率、更豐富多彩的多媒體業務的同時，其終端的功耗問題也更為嚴峻。而非連續接收技術(Discontinuous Reception, DRX)作為終端節能的一項關鍵技術，一直是業界關注的焦點問題，並且該項技術已經在各個移動通信系統中得到了廣泛的使用。在全球移動通信系統(GlobalSystem for Mobile Communications, GSM)系統中移動臺每隔幾個「多幀」(大約相當於八分之一秒的時間段)醒來一次，其它時間持續處於睡眠狀態。系統可以指示移動臺每秒醒來4次檢查是否有來電，或大約每秒醒來1次檢查是否有來電。在非連續接收機制的操作中，處理器將關閉接收機進入低功耗的睡眠模式。 內部定時器在經過適當的睡眠時間之後重新啟動處理器。在802. 16e系統的非連續接收標準中，支持休眠模式的移動臺(Mobile Station, MS)具有兩種狀態激活狀態與休眠狀態。在激活狀態下，MS能夠正常地接收和發送數據， 而在休眠狀態下，則無法發送和接收數據。休眠模式由多個休眠周期組成，其中每個休眠周期包括一個休眠間隔和一個監聽間隔。MS如果在休眠模式的監聽間隔期間檢測到數據分組到達，則進入激活狀態接收數據，否則，再次進入休眠間隔。並且，MS可以隨時終止休眠狀態進入激活狀態。在通用移動通信系統(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)系統的非連續接收標準中，用戶終端(User Equipment, UE)被劃分為三種相關的活動狀態 休眠狀態(Sle印period)、激活狀態(Busy period)和去激活狀態(Inactivity period)。 其中，休眠狀態為節能狀態，由交替出現的睡眠階段與喚醒階段組成，在睡眠階段，UE將關閉收發單元以減少功耗，而在喚醒階段，UE將打開無線收發單元並監聽尋呼信道，以確定是否有新的下行尋呼信息。如果收到尋呼信息，則UE轉為激活狀態接收消息；如果沒有收到尋呼信息，則在當前喚醒階段結束時開啟一個新的睡眠階段實現持續節能。激活狀態和去激活狀態都是正常接收狀態，UE的接收機處於開啟狀態，當網絡側有該UE數據尚未發送時，UE持續處於激活狀態，當網絡側的該UE數據發送完畢時，UE進入去激活狀態監聽是否會有新數據到達。如果有新數據到達，則回到激活狀態，反之，則在去激活狀態結束後關閉無線收發單元，進入休眠狀態。在LTE系統的非連續接收標準中，UE所處的狀態被劃分為休眠狀態、激活狀態與重傳狀態，對應的定義如下所示1、休眠狀態類似於UMTS的休眠狀態，該狀態由交替出現的睡眠階段與喚醒階段組成。在睡眠階段，UE關閉無線收發單元以減少功耗，而在喚醒階段，UE打開無線收發單元監聽物理下行控制信道(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)信息，並且可以
3接收下行數據。如果沒有下行數據傳輸，則UE再次進入睡眠階段；如果有下行數據傳輸，則 UE轉為激活狀態。休眠狀態中，喚醒階段的起始時刻是一系列固定值，與UE是否進入過其它狀態無關。2、激活狀態當UE成功解碼PDCCH信息後，用戶設備開啟去激活計時器，進入激活狀態。激活狀態是指去激活計時器進行計時的狀態。此時的UE，其收發單元處於開啟狀態。 如果在去激活計時器溢出前又有新的下行數據到達，則通過重新啟動去激活計時器延長激活狀態，否則UE進入休眠狀態；3、重傳狀態該狀態針對於混合自動重傳請求機制(Hybrid Auto Repeat Request, HARQ)。當UE接收到的數據解碼失敗後，會向eNB (enhanced NodeB，增強型NodeB) 反饋NACK，然後進入對應HARQ進程的重傳狀態。重傳狀態由兩個階段組成一個階段是往返時延階段，另一個階段是重傳階段。在UE收到數據時，啟動往返時延計時器，進入往返時延階段。往返時延階段的UE無需開啟無線收發單元。在往返時延計時器溢出時，UE啟動重傳計時器進入重傳階段，重傳階段的UE將打開其無線收發單元以接收重傳數據，並在其接收到數據的時刻停止重傳計時器。如果收到的重傳數據解碼仍然失敗，則向eNB反饋NACK， 重新啟動對應的重傳狀態，否則結束重傳狀態。文獻[1]提出了一種基於兩比特信令開銷以實現UMTS系統中DRX周期自適應調整的方法。文獻[2]通過定義一個能量節省因子與延時因子實現動態地調整UMTS的DRX 周期以及去激活計時器長度。文獻[3]通過將所有的用戶劃分為三類，以按類調度的方式改善了 IEEE802. 16e系統的能量效率並提升了系統所能保證的用戶最小速率。文獻[4]中首先構建了一種能量計算模型，並有相應的提案R2-071285提交至3GPP(3rf Generation Partnership ftx)ject，第三代合作夥伴項目)，然後通過仿真比較了去激活計時器的有無以及開啟持續時間的長短對系統性能的影響，找出了各自的優缺點。上述方法都在系統節能性以及系統的服務質量方面有所創新，在某些場景下能夠帶來系統性能的提升。然而它們都沒能考慮到非連續接收機制的引入對調度機制的影響 引入非連續接收機制後，雖然能減少每個用戶的能量開銷(圖1)，但系統效用值同時也會下降。系統效用值定義為
ηUtility = Z log(代)
i=l其中i表示用戶編號，Ri表示用戶i的平均速率，η表示系統中總的用戶數。該系統效用其體現了對系統吞吐量與公平性的綜合考慮，是系統吞吐量與公平性的最佳折中。圖2示出了長期演進(Long Term Evolution,LTE)系統採用不同的非連續接收節能機制後，系統效用值的變化。由圖2可見，在非連續接收機制中，用戶能量開銷的減少總是以系統效用值的降低為代價的，因此能量的利用效率並沒有得到明顯的改善。以上引用的參考文獻如下[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 GL0BEC0M 2006proceedings.[4]Troels Kolding,Jeroen ffigard,Lars Dalsgaard,"Balancing Power Saving and Single User Experience with Discontinuous Reception in LTEIEEE ISffCS 2008.

發明內容
(一)要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是如何在不影響系統效用值的前提下減少了非連續接收機制中的用戶平均能量開銷，明顯的提升了能量效率。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，本發明提供了一種非連續接收控制方法，包括以下步驟Sl 網絡側根據無線通信標準，配置終端初始的非連續接收機制的參數，所述參數包括非連續接收參數自適應調整觸發時間乙^^8、若干CQI閾值，並且所述參數中的去激活計時器長度為若干長度值；S2:按照無線通信標準，終端測量自身的信道狀況指示信息(Channel Quality Indicator, CQI)，將所述CQI反饋給網絡側，並根據所述CQI調整自身的去激活計時器長度；S3 網絡側根據終端反饋的CQI，監測終端的非連續接收機制參數的變化，調整網絡側存儲的相應終端的非連續接收機制參數，從而保持網絡側與終端側的非連續接收機制
參數一致。其中，所述步驟Sl中的參數還包括終端執行DRX所需的周期長度、啟動偏移時間。其中，所述步驟S2中，終端根據所述CQI自動調整自身的去激活計時器長度的原則為終端當前的信道狀況若優於該終端上一次調整測得的信道狀況，則為該終端配置的去激活計時器長度不大於上一次調整時為該終端配置的去激活計時器長度；若劣於該終端上一次調整測得的信道狀況，則為該終端配置的去激活計時器長度大於上一次調整時為該終端配置的去激活計時器長度。其中，將終端的信道狀況與若干CQI閾值比較，比較後將終端的信道狀況劃分為離散的若干狀態，不同的狀態分別對應不同的去激活計時器長度，在不同的狀態下，根據所述原則調整該狀態時終端的去激活計時器長度。其中，所述若干CQI閾值採用不同的載幹比值。其中，所述步驟S2中，終端的CQI在T_rig時間內持續的低於相應的CQI閾值或高於相應的CQI閾值時觸發對所述去激活計時器長度的調整。其中，所述步驟S3具體包括網絡側根據終端的信道狀況進行判定，處於狀態i的終端，若i = 1，其平均載幹比低於CQI閾值的持續時間超過T_trig，則判定該終端已經自動的轉換至狀態i+Ι，否則保持原狀態；
若i = n，其平均載幹比高於CQI閾值的持續時間超過T_trig，則判定該終端已經自動的轉換至狀態i_l，否則保持原狀態，η為劃分的終端狀態總數；若i = 2，3. . . n-1，其平均載幹比低於CQI閾值的持續時間超過T_trig，則判定該終端已經自動的轉換至狀態i+Ι ；其平均載幹比高於CQI閾值的持續時間超過T_trig，則判定該終端已經自動的轉換至狀態i_l ；網絡側根據終端所處狀態的不同參數，調整網絡側存儲的相應終端非連續接收機制參數，從而保持網絡側與終端側非連續接收機制參數的一致性。(三)有益效果本發明根據安置在接收端的CQI測量及反饋裝置所得信道條件對用戶進行判定歸類，通過非連續接收控制裝置為不同信道條件的用戶設置不同的去激活計時器長度，從而利用計時器長度的自適應變化調整用戶被調度的機會，因此，減小了用戶平均能量開銷， 明顯的提升了能量效率。


圖1示出了 LTE系統採用不同的非連續接收節能機制後，用戶的能量開銷；圖2示出了 LTE系統採用不同的非連續接收節能機制後，系統效用值的變化；圖3是本發明具體實現方式中，網絡側與終端側的自適應非連續接收機制所需的控制裝置圖；圖4是本發明實施例的一種非連續接收控制方法流程圖；圖5是本發明具體實現方式中，自適應非連續接收機制執行過程中的狀態轉移圖；圖6是本發明具體實現方式中，終端側隨信道狀況變化的實時非連續接收機制狀態變化曲線；圖7是採用了本發明後，系統效用值與用戶平均能量開銷之間的比較結果。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。本發明主要是通過分析影響系統效用值的因素，設計出一種自適應地調整去激活計時器長度的非連續接收機制，在不降低系統效用值的前提下減少了用戶的平均能量開銷，明顯的提升了能量效率。圖3中(1)示出了本發明在用戶設備側的DRX控制裝置。包括接收機模塊、CQI 測量及反饋模塊與非連續接收控制模塊。終端首先對信道條件進行判定，因此需要定義信道狀況閾值(CQIjhreshold)。另一方面，為防止信道狀況的抖動帶來的狀態頻繁變遷現象，引入了一個非連續接收參數自適應調整觸發時間(T_trig)。信道狀況閾值是小區基站根據所有用戶反饋的信道狀況值進行比較折中所得，由網絡側在初始化時通知終端；非連續接收參數自適應調整觸發時間需要根據信道質量指示(CQI)反饋的時間間隔而定，CQI 反饋間隔越長，則T_trig越大，CQI反饋間隔越短，則T_trig越小。這樣取值的原因，是為保證在T_trig時間內，有足夠多的CQI值參與比較，降低信道快衰落帶來的狀態變化可能性。優選地，取自適應調製編碼技術要求的載幹比(Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR)門限值為信道狀況閾值，根據該門限值劃定用戶的去激活計時器長度。圖3中(2)示出了本發明在網絡側的DRX控制裝置。包括CQI檢測及分析模塊、 終端狀態跟蹤記錄模塊和發射機模塊。基站時刻監測終端的CQI變化，採用與終端相同的 DRX調整方式，通過終端狀態跟蹤記錄模塊保持網絡側與終端側DRX激活時間的同步性，實現無額外信令開銷的自適應調整。圖4示出了利用上述裝置實現的非連續接收控制方法流程圖，包括步驟S401，網絡側根據無線通信標準，配置終端初始的非連續接收機制的參數，所述參數包括非連續接收參數自適應調整觸發時間T_trig、若干CQI閾值，並且所述參數中的去激活計時器長度為若干長度值。針對每一個終端，首先由網絡側根據該用戶的業務需求對其非連續接收機制的參數進行配置。配置的參數裡除上述參數外還包含用戶執行DRX 所需的周期長度(DRX Cycle)、啟動偏移時間(DRXStart Offset)等。在本發明中，以信道狀況指示信息(CQI)作為終端用戶載幹比(SINR)的表徵。CQI值越高，代表終端當前的SINR 越高，即信道狀況越好。隨著終端CQI的升高，為該終端配置的去激活計時器長度越短。步驟S402，按照無線通信標準，終端測量自身的信道狀況指示信息CQI，將所述 CQI反饋給網絡側，並根據所述CQI調整自身的去激活計時器長度。調整原則為終端當前的信道狀況若優於該終端上一次調整所述參數時測得的信道狀況，則為該終端配置的去激活計時器長度不大於上一次調整時為該終端配置的去激活計時器長度；若劣於該終端上一次調整所述參數時測得的信道狀況，則為該終端配置的去激活計時器長度大於上一次調整時為該終端配置的去激活計時器長度。在終端的信道狀況與若干CQI閾值比較後，將終端的信道狀況劃分為離散的若干狀態，不同的狀態分別對應不同的去激活計時器長度，在不同的狀態下，根據所述原則調整該狀態時終端的去激活計時器長度。調整時機為終端的時間內持續的低於相應的CQI閾值或高於相應的CQI閾值時觸發對去激活計時器長度的調整。步驟S403，網絡側根據終端反饋的CQI，監測終端非連續接收機制參數的變化，調整網絡側存儲的相應終端非連續接收機制參數，從而保持網絡側與終端側非連續接收機制參數一致。網絡側根據終端的信道狀況進行判定的具體方式為處於狀態i的終端，若i = 1，其平均載幹比低於CQI閾值的持續時間超過T_trig，則判定該終端已經自動的轉換至狀態i+Ι，否則保持原狀態；若i = n，其平均載幹比高於CQI閾值的持續時間超過T_trig，則判定該終端已經自動的轉換至狀態i_l，否則保持原狀態，η為劃分的終端狀態總數；若i = 2，3. . . n-1，其平均載幹比低於CQI閾值的持續時間超過T_trig，則判定該終端已經自動的轉換至狀態i+Ι ；其平均載幹比高於CQI閾值的持續時間超過T_trig，則判定該終端已經自動的轉換至狀態i_l，網絡側根據終端所處狀態的不同參數，調整網絡側存儲的相應終端非連續接收機制參數，從而保持網絡側與終端側非連續接收機制參數的一致性。通過CQI的反饋機制，網絡側與終端側都擁有自適應調整的全部參數值，因而不需要其它信令開銷便可實現同步。當終端完成非連續接收機制的配置後，按照現有的系統標準進行非連續接收。然後終端根據自己所反饋的CQI信息，對自身狀態進行調整；網絡側根據終端所反饋的CQI信息，對終端狀態進行跟蹤。 表1自適應調製編碼方案(AMC，Adaptive Modulation and Coding)的示例表
權利要求
1.一種非連續接收控制方法，其特徵在於，包括以下步驟51網絡側根據無線通信標準，配置終端初始的非連續接收機制的參數，所述參數包括非連續接收參數自適應調整觸發時間乙^^8、若干CQI閾值，並且所述參數中的去激活計時器長度為若干長度值；52按照無線通信標準，終端測量自身的信道狀況指示信息CQI，將所述CQI反饋給網絡側，並根據所述CQI調整自身的去激活計時器長度；53網絡側根據終端反饋的CQI，監測終端的非連續接收機制參數的變化，調整網絡側存儲的相應終端的非連續接收機制參數，從而保持網絡側與終端側的非連續接收機制參數一致。
2.如權利要求1所述的非連續接收控制方法，其特徵在於，所述步驟Sl中的參數還包括終端執行DRX所需的周期長度、啟動偏移時間。
3.如權利要求1所述的非連續接收控制方法，其特徵在於，所述步驟S2中，終端根據所述CQI自動調整自身的去激活計時器長度的原則為終端當前的信道狀況若優於該終端上一次調整測得的信道狀況，則為該終端配置的去激活計時器長度不大於上一次調整時為該終端配置的去激活計時器長度；若劣於該終端上一次調整測得的信道狀況，則為該終端配置的去激活計時器長度大於上一次調整時為該終端配置的去激活計時器長度。
4.如權利要求3所述的非連續接收控制方法，其特徵在於，將終端的信道狀況與若干 CQI閾值比較，比較後將終端的信道狀況劃分為離散的若干狀態，不同的狀態分別對應不同的去激活計時器長度，在不同的狀態下，根據所述原則調整該狀態時終端的去激活計時器長度。
5.如權利要求4所述的非連續接收控制方法，其特徵在於，所述若干CQI閾值採用不同的載幹比值。
6.如權利要求5所述的非連續接收控制方法，其特徵在於，所述步驟S2中，終端的CQI 在T_trig時間內持續的低於相應的CQI閾值或高於相應的CQI閾值時觸發對所述去激活計時器長度的調整。
7.如權利要求1所述的非連續接收控制方法，其特徵在於，所述步驟S3具體包括網絡側根據終端的信道狀況進行判定，處於狀態i的終端，若i = 1，其平均載幹比低於CQI閾值的持續時間超過T_trig，則判定該終端已經自動的轉換至狀態i+Ι，否則保持原狀態；若i = n，其平均載幹比高於CQI閾值的持續時間超過T_trig，則判定該終端已經自動的轉換至狀態i_l，否則保持原狀態，η為劃分的終端狀態總數；若i = 2，3. . . n-1，其平均載幹比低於CQI閾值的持續時間超過T_trig，則判定該終端已經自動的轉換至狀態i+Ι ；其平均載幹比高於CQI閾值的持續時間超過T_trig，則判定該終端已經自動的轉換至狀態i-1，網絡側根據終端所處狀態的不同參數，調整網絡側存儲的相應終端非連續接收機制參數，從而保持網絡側與終端側非連續接收機制參數的一致性。
全文摘要
本發明公開了一種非連續接收控制方法，涉及無線通信技術領域，包括以下步驟S1網絡側根據無線通信標準，配置終端初始的非連續接收機制的參數，參數包括非連續接收參數自適應調整觸發時間T_trig、若干CQI閾值，並且參數中的去激活計時器長度為若干長度值；S2按照無線通信標準，終端測量自身的信道狀況指示信息CQI，將CQI反饋給網絡側，並根據CQI調整自身的去激活計時器長度；S3網絡側根據終端反饋的CQI，監測終端的非連續接收機制參數的變化，調整網絡側存儲的相應終端的非連續接收機制參數，從而保持網絡側與終端側的非連續接收機制參數一致。本發明減少了非連續接收機制中的用戶平均能量開銷，明顯的提升了能量效率。
文檔編號H04W72/08GK102196540SQ20111015266
公開日2011年9月21日 申請日期2011年6月8日 優先權日2011年6月8日
發明者張軍, 張平, 田輝, 田鵬, 高松濤, 黃波 申請人:北京郵電大學