隨著節(jié)能減排意識(shí)的不斷深入人心，移動(dòng)通信系統(tǒng)在提供更高的頻譜利用率、更高速率、更豐富多媒體業(yè)務(wù)的同時(shí)，終端電能功耗將直接影響用戶的服務(wù)滿意度。為了最大程度地支持終端移動(dòng)性，保證優(yōu)良的用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)，需要在保證用戶服務(wù)質(zhì)量的前提下，盡可能延長(zhǎng)用戶終端的續(xù)航時(shí)間。非連續(xù)接收機(jī)制(DRX)作為從無(wú)線通信系統(tǒng)鏈路層優(yōu)化能量效率的一項(xiàng)重要方法被大多數(shù)無(wú)線通信系統(tǒng)所采納，其基本思想是允許終端在沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)刻關(guān)閉無(wú)線收發(fā)單元，進(jìn)入睡眠模式，以降低額外能量開銷。DRX周期的參數(shù)涉及省電和時(shí)延之間的折中。長(zhǎng)的DRX周期對(duì)省電有利，短的DRX周期對(duì)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的快速反應(yīng)更加有利，為了滿足這些沖突的需求，本文詳盡分析了DRX機(jī)制的各種定時(shí)器并設(shè)計(jì)了一種可適應(yīng)的DRX調(diào)度算法。

1 DRX機(jī)制原理分析
    為了達(dá)到節(jié)省用戶設(shè)備UE(User Eguipment)功耗的目的，UE會(huì)在某些時(shí)候采取非連續(xù)接收（DRX）的方式監(jiān)聽PDCCH。下面分析連接態(tài)下的DRX。
    對(duì)于RRC連接態(tài)下的DRX，RRC通過(guò)配置幾個(gè)定時(shí)器和DRX周期相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)DRX的功能。定時(shí)器有OnDurationTimer、Drx-InactiveTimer、DrxShortCycleTimer、HARQ-RTT-Timer和Drx-RetransmissionTimer等，只要理解這些定時(shí)器的使用，連接態(tài)下的DRX機(jī)制基本上也就清楚了。下面簡(jiǎn)要介紹這幾個(gè)定時(shí)器。
    On Duration Timer：指定在一個(gè)DRX周期開始的連續(xù)PDCCHsubframe 的個(gè)數(shù)（1、2、3、4、5、6、8、10、20、30、40、50、60、80、100、200）。
    Drx-InactiveTimer：指定成功解碼一個(gè)指示初始UL/DL用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)腜DCCH后連續(xù)PDCCH subframe 的個(gè)數(shù)，其值可為（1、2、3、4、5、6、810、20、30、40、50、60、80、100、200、300、500、750、1 280、1 920、2 560）。
    Drx-RetransmissionTimer：UE預(yù)期接收DL Retransmission的時(shí)間的最大PDCCH subframe的個(gè)數(shù)其值可為1、2、4、6、8、16、24、33。
    DrxShortCycleTimer：指定短DRX周期的個(gè)數(shù)。
    HARQ-RTT-timer：在DL HARQ重傳之前最少的子幀個(gè)數(shù)，也就是UE預(yù)期DL Retransmission到達(dá)的最少間隔時(shí)間。
    下面用一個(gè)圖例，詳細(xì)說(shuō)明DRX中幾個(gè)定時(shí)器的操作過(guò)程。
    如圖1所示，不論是短DRX周期還是長(zhǎng)DRX周期，都要啟動(dòng)On Duration Timer定時(shí)器，在這個(gè)定時(shí)器內(nèi)，終端都會(huì)不停地監(jiān)聽是否有數(shù)據(jù)傳輸。在時(shí)刻1時(shí)，監(jiān)聽到有指示上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腜DCCH，此時(shí)將開啟非激活定時(shí)器Drx-InactiveTimer，在這個(gè)定時(shí)器超時(shí)前，在時(shí)刻2又監(jiān)聽到了一個(gè)指示下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腜DCCH，此時(shí)重啟非激活定時(shí)器Drx-InactiveTimer。不論此時(shí)PDCCH指示的下行數(shù)據(jù)是重傳數(shù)據(jù)還是新數(shù)據(jù)，都啟動(dòng)定時(shí)器HARQ RTT Timer，等待著下一次數(shù)據(jù)的重傳。而在時(shí)刻3又監(jiān)聽到了指示上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腜DCCH，然后再次重啟非激活定時(shí)器Drx-InactiveTimer，直到這個(gè)定時(shí)器超時(shí)，然后在時(shí)刻4進(jìn)入休眠期。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在時(shí)刻5進(jìn)入到下一個(gè)短DRX周期內(nèi)，又一次啟動(dòng)定時(shí)器OnDuration Timer。在時(shí)刻6定時(shí)器HARQ-RTT-Timer超時(shí)，然后啟動(dòng)定時(shí)器HARQ Retransmission Timer，在這個(gè)定時(shí)器期間內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的重傳，這一次數(shù)據(jù)解碼正確，在時(shí)刻7又檢測(cè)到新的上行數(shù)據(jù)的傳輸，此時(shí)啟動(dòng)非激活定時(shí)器Drx-InactiveTimer，在其超時(shí)后在時(shí)刻8再次進(jìn)入到休眠期。在等待一段時(shí)間后，此時(shí)定時(shí)器DrxShortCycleTimer超時(shí)，這個(gè)定時(shí)器超時(shí)意味著所有短DRX周期的結(jié)束，然后在時(shí)刻9進(jìn)入到長(zhǎng)DRX周期內(nèi)，其的目的是更加節(jié)省終端的功耗。一般情況下，若配置了短DRX周期，都將先進(jìn)入短DRX周期內(nèi)，這樣就不會(huì)因?yàn)樾菝咂谶^(guò)長(zhǎng)而監(jiān)聽不到數(shù)據(jù)的傳輸，給用戶帶來(lái)很不好的體驗(yàn)。在經(jīng)歷若干個(gè)短DRX周期之后，就會(huì)進(jìn)入到長(zhǎng)DRX周期內(nèi)，長(zhǎng)短DRX周期的結(jié)合能更好地提高DRX的效果。

2 DRX機(jī)制算法設(shè)計(jì)        
2.1 連接下的DRX算法設(shè)計(jì)

    一般來(lái)說(shuō)，對(duì)DRX算法的研究，考慮兩種不同的方法：(1)靜態(tài)DRX。在這種模式中，只保存了一些基本的參數(shù)如DRX周期、On Duration Timer，非激活定時(shí)器被廢棄。其優(yōu)勢(shì)是不用更新配置信令，在省電方面能滿足要求。但是不能根據(jù)業(yè)務(wù)量動(dòng)態(tài)監(jiān)聽數(shù)據(jù),導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失。(2)自適應(yīng)DRX。此DRX機(jī)制主要是通過(guò)動(dòng)態(tài)地配置DRX周期、On-Duration Timer、Drx-InactivityTimer等實(shí)現(xiàn)的。關(guān)于DRX周期的配置，一般有兩種考慮：(1)節(jié)省能量，它需要配置短的On Duration Timer、短的Drx-InactivityTimer、長(zhǎng)的DRX cycle。(2)資源利用和信號(hào)的質(zhì)量。為此，需要配置長(zhǎng)的On Duration Timer、長(zhǎng)的Drx-InactivityTimer、短的DRX cycle，但是如果網(wǎng)絡(luò)配置UE的DRX周期過(guò)長(zhǎng)，用戶體驗(yàn)會(huì)有很大的下降?；谶@種情況，一種自適應(yīng)DRX調(diào)度的機(jī)制被提出，此機(jī)制能夠最大化能量效率并滿足系統(tǒng)的需求。自適應(yīng)DRX算法具體設(shè)計(jì)如圖2所示。

2.2 自適應(yīng)DRX機(jī)制算法優(yōu)勢(shì)
    非連續(xù)接收機(jī)制在LTE系統(tǒng)中有Active、Save兩種不同的模式。Active相當(dāng)于正常模式，Save相當(dāng)于節(jié)省模式。主要通過(guò)是否在接收數(shù)據(jù)來(lái)區(qū)別Active模式中的狀態(tài)，通過(guò)是否監(jiān)聽控制信道來(lái)區(qū)別Save模式的狀態(tài)。為了闡明DRX算法的優(yōu)勢(shì)，假設(shè)兩種模式出現(xiàn)各種狀態(tài)的概率為0.5，通過(guò)計(jì)算得單位幀內(nèi)功率比Esleep：Eawake=1：68，其中深睡功耗為0 mW/TTI，淺睡功耗為11 mW/TTI，激活狀態(tài)下有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的功耗為500 mW/TTI，無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的功耗為255.5 mW/TTI。UE在可適應(yīng)的DRX調(diào)度機(jī)制下的功率節(jié)省公式如下：


    假設(shè)tmax：tl= 4：1，K的取值為2、4、6。圖4描述了不同周期的時(shí)延，結(jié)果顯示，DRX周期和時(shí)延越長(zhǎng)，用戶體驗(yàn)就越差、且返回工作模式前睡眠周期的個(gè)數(shù)越少、時(shí)延越短。為了解決時(shí)延和功率的矛盾，在用戶可接受的情況下，通過(guò)圖3和圖4，此機(jī)制能夠確定出最佳周期長(zhǎng)度的值。所以本文研究的自適應(yīng)調(diào)度算法在LTE系統(tǒng)中有一定的參考價(jià)值。
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