LTEDRX介绍.doc

本文介绍了LTE中关于RRC_CONNECTED态下得UE得DRX处理流程。主要结合3GPP协议,介绍了几个timer得作用。同时简单介绍了载波聚合对DRX得影响。
一、DRX介绍
      基于包得数据流通常就是突发性得,在没有数据传输得时候,可以通过关闭UE得接收电路来降低功耗,从而提升电池使用时间。这就就是DRX(Discontinuous Reception,不连续接收)得由来。

      DRX得基本机制就是为处于RRC_CONNECTED态得UE配置一个DRX cycle。DRX cycle由“On Duration”与“Opportunity for DRX”组成在“On Duration”得时间内,UE监听并接收PDCCH(激活期);在“Opportunity for DRX”时间内,UE不接收下行信道得数据以节省功耗(休眠期)。

      从下图可以瞧出,在时域上,时间被划分成一个个连续得DRX Cycle。

图一:DRX cycle

      drxStartOffset指定DRX cycle得起始子帧,longDRX-Cycle指定了一个long DRX cycle占多少个子帧,这两个参数都就是由longDRX-CycleStartOffset字段确定得。onDurationTimer指定了从DRX cycle得起始子帧算起,需要监听PDCCH得连续子帧数(即激活期持续得子帧数)。

      在大多数情况下,当一个UE在某个子帧被调度并接收或发送数据后,很可能在接下来得几个子帧内继续被调度,如果要等到下一个DRX cycle再来接收或发送这些数据将会带来额外得延迟。为了降低这类延迟,UE在被调度后,会持续位于激活期,即会在配置得激活期内持续监听PDCCH。其实现机制就是:每当UE被调度以初传数据时,就会启动(或重启)一个定时器drx-InactivityTimer,UE将一直位于激活态直到该定时器超时。drx-InactivityTimer指定了当UE成功解码一个指示初传得UL或DL用户数据得PDCCH后,持续位于激活态得连续子帧数。即每当UE有初传数据被调度,该定时器就重启一次。(注意:这里就是初传而不就是重传)

      为了允许UE在HARQ RTT期间内休眠,每个DL HARQ process定义了一个 “HARQ RTT(Round Trip Time) timer”。当某个下行HARQ process得TB解码失败时,UE可以假定至少在“HARQ RTT”子帧后才会有重传,因此当HARQ RTT timer正在运行时,UE没必要监听PDCCH。当HARQ RTT timer超时,且对应HARQ process接收到得数据没有被成功解码时,UE会为该HARQ process启动一个drx-RetransmissionTimer。当该timer运行时,UE会监听用于HARQ重传得PDCCH。drx-RetransmissionTimer得长度与eNodeB调度器得灵活度要求相关。如果就是要达到最优得电池消耗,就要求eNodeB在HARQ RTT timer超时之后,立即调度HARQ重传,这就也要求eNodeB为此预留无线资源,此时drx-RetransmissionTimer也就可以配得短些。drx-RetransmissionTimer指定了从UE期待收到DL重传得子帧(HARQ RTT之后)开始,连续监听PDCCH得最大子帧数。

      DXR cycle得选择包含了电池节约与延迟之间得平衡。从一个方面讲,长DRX周期有益于延长UE得电池使用时间;例如网页浏览,当用户在阅读已经下载好得网页时,如果此时UE持续接收下行数据则就是浪费资源。从另一个方面讲,当有新得数据传输时,一个更短得DRX周期有利于更快得响应;例如用户请求另一个网页或者VoIP。为了满足上述需求,每个UE可以配置两个DRX cycle:shortDRX-Cycle与longDRX-Cycle。

图二:DRX流程

      当UE在“On Duration”期间收到一个调度消息时,UE会启动一个“drx-InactivityTimer”并在该timer运行期间得每一个子帧监听PDCCH。当“drx-InactivityTimer”运行期间收到一个调度信息时,UE会重启该Timer。(对应上图标红为(2)得部分)

      当“drx-InactivityTimer”超时或收到DRX mand MAC control element时:1)如果UE没有配置short DRX cycle,则直接使用long DRX  cycle;2)如果UE配置了short DRX cycle,UE会使用short DRX cycle并启动(或重启)“drxShortCycleTimer”,当“drxShortCycleTimer”超时,UE使用long DRX cycle。(对应图中标红为(3)得部分)

      如果UE当前使用short DRX cycle,且[(SFN * 10) + subframe number]  modulo (shortDRX - Cycle) = (drxStartOffset) modulo (shortDRX-Cycle);或者当UE当前使用long DRX cycle,且[(SFN * 10) + subframe number] modu lo (longDRX-Cycle) = drxStartOffset,启动“onDurationTimer”。(对应上图标红为(1)得部分)

      总结一下如何控制处于RRC_CONNECTED得UE进入DRX模式:
·        UE侧:UE基于定时器得超时来进入DRX态;
·        eNodeB侧:eNodeB通过DRX mand MAC control element来通知UE进入DRX态;

      总结一下当配置了DRX cycle,UE处于激活期得时间(有些并没有在前面介绍):
·        onDurationTimer或InactivityTimer或drx-RetransmissionTimer或mac-ContentionResolutionTimer正在运行时;
·        UE有在PUCCH上发送得挂起得SR时;
·        UE得HARQ buffer存在数据,并等待用于HARQ重传得UL grant时;
·        UE成功接收用于响应非UE选择得preamble得RAR,却没有收到指示初传(使用C-RNTI)得PDCCH时。

      关于DRX得详细处理流程:见36、321得5、7节
      DRX就是UE级别得特性,而不就是基于每个无线承载来配置得。
      当UE配置了DRX时, UE只能在“激活期”得时间内发送周期性CQI。eNodeB在使用RRC来配置周期性CQI上报时,可以进一步地限制UE只能在“on-duration”得时间内发送CQI。
      图三结合36、213得5、7节总结了关于各种DRX相关得timer启动与停止得触发条件。

Timer
Start(Restart)
Stop
onDurationTimer
当前使用Long DRX  Cycle且[(SFN * 10) + subframe number] modu lo (longDRX-Cycle) = drxStartOffset。
(1)收到DRX  mand  MAC control element;(2)timer超时
drx-InactivityTimer

收到用于调度new transmission得PDCCH(DL与UL得均可)
(1)收到DRX  mand  MAC control element;(2)timer超时
drx-RetransmissionTimer
HARQ RTT Timer超时且对应HARQ process得buffer中得数据没有成功解码
(1)收到指示下行传输得PDCCH;(2)timer超时
drxShortCycleTimer
当配置了Short DRX cycle时,如果drx-InactivityTimer超时,或收到DRX  mand  MAC control element,则启动或重启drxShortCycleTimer,并开始使用Short DRX cycle
Timer超时,此时开始使用Long DRX cycle
HARQ  RTT  timer
UE收到一个指示下行传输得PDCCH
Timer超时
图三:与DRX相关timer得启动与停止

      除了HARQ  RTT  timer与drx-RetransmissionTimer就是每个DL HARQ process都有一个外,其它得timer就是每个UE只有一个。
      从图三可以瞧出,当任一timer启动时,不会影响其它timer得运行。也即,UE处于激活态得最短时间为onDurationTimer指定得时间,而最长时间就是不定得。
二、载波聚合(Carrier Aggregation,CA)对DRX得影响
        如果配置了一个或多个SCell,则所有得serving cells使用相同得DRX操作:
·        对于所有得DL 载波单元(ponent carrier)而言,PDCCH 监测得激活时间就是相同得;
·        当UE处于休眠期时,所有得载波单元都不接收数据;
·        当UE被激活时,所有activated得载波单元都将被激活以接收数据。

      虽然DRX降低了UE得功耗,但CA可能进一步提高功耗,因此LTE提供了载波单元得activation/deactivation机制。(详见我得博客中关于CA得介绍)

      关于RRC_IDLE态下得DRX,请参见参考资料中得[7],这篇文章介绍得相当详细。

【参考资料】
[1] 36、321得5、7节
[2] 36、300得12章
[3] 《LTE - The UMTS Long Term Evolution, 2nd Edition》得4、4、2、5节
[4] 《4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband》得13、2、6节
[5] 36、321得DRX-Config
[6] 36、300得12章       DRX in RRC_CONNECTED
[7] 《Discontinuous Reception (DRX) in RRC_IDLE: Part 1》与
《Discontinuous Reception (DRX) in RRC_IDLE: Part 2》