隨著節(jié)能減排意識的不斷深入人心，移動通信系統(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，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性，保證優(yōu)良的用戶業(yè)務(wù)體驗，需要在保證用戶服務(wù)質(zhì)量的前提下，盡可能延長用戶終端的續(xù)航時間。非連續(xù)接收機制(DRX)作為從無線通信系統(tǒng)鏈路層優(yōu)化能量效率的一項重要方法被大多數(shù)無線通信系統(tǒng)所采納，其基本思想是允許終端在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r刻關(guān)閉無線收發(fā)單元，進入睡眠模式，以降低額外能量開銷。DRX周期的參數(shù)涉及省電和時延之間的折中。長的DRX周期對省電有利，短的DRX周期對數(shù)據(jù)傳輸時的快速反應(yīng)更加有利，為了滿足這些沖突的需求，本文詳盡分析了DRX機制的各種定時器并設(shè)計了一種可適應(yīng)的DRX調(diào)度算法。

1 DRX機制原理分析
    為了達到節(jié)省用戶設(shè)備UE(User Eguipment)功耗的目的，UE會在某些時候采取非連續(xù)接收（DRX）的方式監(jiān)聽PDCCH。下面分析連接態(tài)下的DRX。
    對于RRC連接態(tài)下的DRX，RRC通過配置幾個定時器和DRX周期相結(jié)合的方式來實現(xiàn)DRX的功能。定時器有OnDurationTimer、Drx-InactiveTimer、DrxShortCycleTimer、HARQ-RTT-Timer和Drx-RetransmissionTimer等，只要理解這些定時器的使用，連接態(tài)下的DRX機制基本上也就清楚了。下面簡要介紹這幾個定時器。
    On Duration Timer：指定在一個DRX周期開始的連續(xù)PDCCHsubframe 的個數(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的時間的最大PDCCH subframe的個數(shù)其值可為1、2、4、6、8、16、24、33。
    DrxShortCycleTimer：指定短DRX周期的個數(shù)。
    HARQ-RTT-timer：在DL HARQ重傳之前最少的子幀個數(shù)，也就是UE預(yù)期DL Retransmission到達的最少間隔時間。
    下面用一個圖例，詳細說明DRX中幾個定時器的操作過程。
    如圖1所示，不論是短DRX周期還是長DRX周期，都要啟動On Duration Timer定時器，在這個定時器內(nèi)，終端都會不停地監(jiān)聽是否有數(shù)據(jù)傳輸。在時刻1時，監(jiān)聽到有指示上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腜DCCH，此時將開啟非激活定時器Drx-InactiveTimer，在這個定時器超時前，在時刻2又監(jiān)聽到了一個指示下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腜DCCH，此時重啟非激活定時器Drx-InactiveTimer。不論此時PDCCH指示的下行數(shù)據(jù)是重傳數(shù)據(jù)還是新數(shù)據(jù)，都啟動定時器HARQ RTT Timer，等待著下一次數(shù)據(jù)的重傳。而在時刻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器Drx-InactiveTimer，直到這個定時器超時，然后在時刻4進入休眠期。經(jīng)過一段時間后，在時刻5進入到下一個短DRX周期內(nèi)，又一次啟動定時器OnDuration Timer。在時刻6定時器HARQ-RTT-Timer超時，然后啟動定時器HARQ Retransmission Timer，在這個定時器期間內(nèi)進行數(shù)據(jù)的重傳，這一次數(shù)據(jù)解碼正確，在時刻7又檢測到新的上行數(shù)據(jù)的傳輸，此時啟動非激活定時器Drx-InactiveTimer，在其超時后在時刻8再次進入到休眠期。在等待一段時間后，此時定時器DrxShortCycleTimer超時，這個定時器超時意味著所有短DRX周期的結(jié)束，然后在時刻9進入到長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，都將先進入短DRX周期內(nèi)，這樣就不會因為休眠期過長而監(jiān)聽不到數(shù)據(jù)的傳輸，給用戶帶來很不好的體驗。在經(jīng)歷若干個短DRX周期之后，就會進入到長DRX周期內(nèi)，長短DRX周期的結(jié)合能更好地提高DRX的效果。

2 DRX機制算法設(shè)計        
2.1 連接下的DRX算法設(shè)計

    一般來說，對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，非激活定時器被廢棄。其優(yōu)勢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)量動態(tài)監(jiān)聽數(shù)據(jù),導(dǎo)致部分數(shù)據(jù)丟失。(2)自適應(yīng)DRX。此DRX機制主要是通過動態(tài)地配置DRX周期、On-Duration Timer、Drx-InactivityTimer等實現(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、長的DRX cycle。(2)資源利用和信號的質(zhì)量。為此，需要配置長的On Duration Timer、長的Drx-InactivityTimer、短的DRX cycle，但是如果網(wǎng)絡(luò)配置UE的DRX周期過長，用戶體驗會有很大的下降。基于這種情況，一種自適應(yīng)DRX調(diào)度的機制被提出，此機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)計如圖2所示。

2.2 自適應(yīng)DRX機制算法優(yōu)勢
    非連續(xù)接收機制在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。主要通過是否在接收數(shù)據(jù)來區(qū)別Active模式中的狀態(tài)，通過是否監(jiān)聽控制信道來區(qū)別Save模式的狀態(tài)。為了闡明DRX算法的優(yōu)勢，假設(shè)兩種模式出現(xiàn)各種狀態(tài)的概率為0.5，通過計算得單位幀內(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)傳輸時的功耗為500 mW/TTI，無數(shù)據(jù)傳輸時的功耗為255.5 mW/TTI。UE在可適應(yīng)的DRX調(diào)度機制下的功率節(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延，結(jié)果顯示，DRX周期和時延越長，用戶體驗就越差、且返回工作模式前睡眠周期的個數(shù)越少、時延越短。為了解決時延和功率的矛盾，在用戶可接受的情況下，通過圖3和圖4，此機制能夠確定出最佳周期長度的值。所以本文研究的自適應(yīng)調(diào)度算法在LTE系統(tǒng)中有一定的參考價值。
參考文獻
[1] 3GPP  TS 36.321 V9.1.0，Evolved  Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA) Medium Access Control(MAC) protocol specification[S].2010(3).
[2] 3GPP  TS 36.331 V9.1.0，Evolved  Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA) Radio Resource Control(RRC)[S]. 2010(3).
[3] KOLDING T E，WIGARD J，DALSGAARD L.Balancing power saving and single user experience with discontinuous reception in LTE[C].ISWCS’08，Reykajvik，2008.
[4] BONTU C，ILLIDGE E.DRX mechanism for power saving  in LTE[J]，J.IEEE CommunicationMagazine,2009,47(6)：48-55.
[5] WIGARD J.On the user performance of LTE UE power  savings schemes with discontinuous reception in LTE[C]. ICC Dresden,2009.
[6] 張春業(yè)，寧祥峰，李仁波.一種基于LTE系統(tǒng)DRX裝置及其控制方法：中國，201010178840.9[P].2010-05-21.