随着节能减排意识的不断深入人心，移动通信系统在提供更高的频谱利用率、更高速率、更丰富多媒体业务的同时，终端电能功耗将直接影响用户的服务满意度。为了最大程度地支持终端移动性，保证优良的用户业务体验，需要在保证用户服务质量的前提下，尽可能延长用户终端的续航时间。非连续接收机制(DRX)作为从无线通信系统链路层优化能量效率的一项重要方法被大多数无线通信系统所采纳，其基本思想是允许终端在没有数据传输的时刻关闭无线收发单元，进入睡眠模式，以降低额外能量开销。DRX周期的参数涉及省电和时延之间的折中。长的DRX周期对省电有利，短的DRX周期对数据传输时的快速反应更加有利，为了满足这些冲突的需求，本文详尽分析了DRX机制的各种定时器并设计了一种可适应的DRX调度算法。

1 DRX机制原理分析
    为了达到节省用户设备UE(User Eguipment)功耗的目的，UE会在某些时候采取非连续接收（DRX）的方式监听PDCCH。下面分析连接态下的DRX。
    对于RRC连接态下的DRX，RRC通过配置几个定时器和DRX周期相结合的方式来实现DRX的功能。定时器有OnDurationTimer、Drx-InactiveTimer、DrxShortCycleTimer、HARQ-RTT-Timer和Drx-RetransmissionTimer等，只要理解这些定时器的使用，连接态下的DRX机制基本上也就清楚了。下面简要介绍这几个定时器。
    On Duration Timer：指定在一个DRX周期开始的连续PDCCHsubframe 的个数（1、2、3、4、5、6、8、10、20、30、40、50、60、80、100、200）。
    Drx-InactiveTimer：指定成功解码一个指示初始UL/DL用户数据传输的PDCCH后连续PDCCH subframe 的个数，其值可为（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预期接收DL Retransmission的时间的最大PDCCH subframe的个数其值可为1、2、4、6、8、16、24、33。
    DrxShortCycleTimer：指定短DRX周期的个数。
    HARQ-RTT-timer：在DL HARQ重传之前最少的子帧个数，也就是UE预期DL Retransmission到达的最少间隔时间。
    下面用一个图例，详细说明DRX中几个定时器的操作过程。
    如图1所示，不论是短DRX周期还是长DRX周期，都要启动On Duration Timer定时器，在这个定时器内，终端都会不停地监听是否有数据传输。在时刻1时，监听到有指示上行数据传输的PDCCH，此时将开启非激活定时器Drx-InactiveTimer，在这个定时器超时前，在时刻2又监听到了一个指示下行数据传输的PDCCH，此时重启非激活定时器Drx-InactiveTimer。不论此时PDCCH指示的下行数据是重传数据还是新数据，都启动定时器HARQ RTT Timer，等待着下一次数据的重传。而在时刻3又监听到了指示上行数据传输的PDCCH，然后再次重启非激活定时器Drx-InactiveTimer，直到这个定时器超时，然后在时刻4进入休眠期。经过一段时间后，在时刻5进入到下一个短DRX周期内，又一次启动定时器OnDuration Timer。在时刻6定时器HARQ-RTT-Timer超时，然后启动定时器HARQ Retransmission Timer，在这个定时器期间内进行数据的重传，这一次数据解码正确，在时刻7又检测到新的上行数据的传输，此时启动非激活定时器Drx-InactiveTimer，在其超时后在时刻8再次进入到休眠期。在等待一段时间后，此时定时器DrxShortCycleTimer超时，这个定时器超时意味着所有短DRX周期的结束，然后在时刻9进入到长DRX周期内，其的目的是更加节省终端的功耗。一般情况下，若配置了短DRX周期，都将先进入短DRX周期内，这样就不会因为休眠期过长而监听不到数据的传输，给用户带来很不好的体验。在经历若干个短DRX周期之后，就会进入到长DRX周期内，长短DRX周期的结合能更好地提高DRX的效果。

2 DRX机制算法设计        
2.1 连接下的DRX算法设计

    一般来说，对DRX算法的研究，考虑两种不同的方法：(1)静态DRX。在这种模式中，只保存了一些基本的参数如DRX周期、On Duration Timer，非激活定时器被废弃。其优势是不用更新配置信令，在省电方面能满足要求。但是不能根据业务量动态监听数据,导致部分数据丢失。(2)自适应DRX。此DRX机制主要是通过动态地配置DRX周期、On-Duration Timer、Drx-InactivityTimer等实现的。关于DRX周期的配置，一般有两种考虑：(1)节省能量，它需要配置短的On Duration Timer、短的Drx-InactivityTimer、长的DRX cycle。(2)资源利用和信号的质量。为此，需要配置长的On Duration Timer、长的Drx-InactivityTimer、短的DRX cycle，但是如果网络配置UE的DRX周期过长，用户体验会有很大的下降。基于这种情况，一种自适应DRX调度的机制被提出，此机制能够最大化能量效率并满足系统的需求。自适应DRX算法具体设计如图2所示。

2.2 自适应DRX机制算法优势
    非连续接收机制在LTE系统中有Active、Save两种不同的模式。Active相当于正常模式，Save相当于节省模式。主要通过是否在接收数据来区别Active模式中的状态，通过是否监听控制信道来区别Save模式的状态。为了阐明DRX算法的优势，假设两种模式出现各种状态的概率为0.5，通过计算得单位帧内功率比Esleep：Eawake=1：68，其中深睡功耗为0 mW/TTI，浅睡功耗为11 mW/TTI，激活状态下有数据传输时的功耗为500 mW/TTI，无数据传输时的功耗为255.5 mW/TTI。UE在可适应的DRX调度机制下的功率节省公式如下：


    假设tmax：tl= 4：1，K的取值为2、4、6。图4描述了不同周期的时延，结果显示，DRX周期和时延越长，用户体验就越差、且返回工作模式前睡眠周期的个数越少、时延越短。为了解决时延和功率的矛盾，在用户可接受的情况下，通过图3和图4，此机制能够确定出最佳周期长度的值。所以本文研究的自适应调度算法在LTE系统中有一定的参考价值。
参考文献
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