CN102300294B - 用于控制无线电信终端操作活动模式的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制电信用户设备(UE)中的非连续接收(DRX)模式的方法，以改进在RRC_CONNECTED状态中运行DRX模式的无线通信系统的UE的系统功率消耗为目的。在LTE通信系统中，为了减少UE的功率消耗，DRX功能被应用于介质访问控制(MAC)层来在某些时间段中停止监视物理下行链路控制信道(PDCCH)。典型的物理的UE实现方式具有运行于多个能够独立地进入省电模式的硬件模块上的栈控制器和物理层(PHY)。该方法包括栈控制器和PHY层之间功能的分割，其在保证UE仍然以遵循该网络标准工作的同时允许栈控制器实体在最少的时间内处于活动状态。

Description

用于控制无线电信终端操作活动模式的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制属于无线电信网络的电信终端的操作活动模式的方法。
发明背景
3GPP LTE(第三代合作伙伴计划长期演进)是即将到来的第4代无线接入网的标准。设计者们持续面临的一个重大挑战在于减少移动终端的系统功率消耗，移动终端在LTE术语中也被称为用户设备(UE)。在最近的像UMTS和即将出现的LTE系统这样的通信方案中，UE采用非连续接收(DRX)模式。
DRX意味着UE对明确定义的子帧停止监视物理下行链路控制信道(PDCCH)(例如每20ms中2ms)，并且被允许进入省电模式。图1示出了DRX功能的基本原理。DRX过程由通过无线资源控制(RRC)信令来配置的一组特定于UE的参数定义。RRC协议具有两种状态：RRC_IDLE和RRC_CONNECTED。RRC_CONNECTED状态意味着相应的UE对网络是可知的，在小区级UE的位置可知，移动性由网络控制，单播数据传送是可能的，并且为了省电支持DRX模式。
DRX过程基本上由具有一个“开启”持续时间和一个DRX时间段的DRX周期组成，在“开启”持续时间内UE将为了动态调度而监视PDCCH，在DRX时间段内，UE被允许停止监视PDCCH并且可以进入省电模式。
图2示出了就逻辑层的OSI(开放系统互联)模型而言的根据LTE标准规范的UE的协议栈。正如现有技术中所公知的，非接入层(NAS)协议为了如网络连接、认证、承载的建立和移动性管理这样的控制目的，负责UE和网络之间的信令和业务。层3的无线资源控制(RRC)协议负责UE和网络之间的控制面信令，即诸如但不限于系统信息的广播；RRC连接的建立、维护和释放；信令和数据无线承载的建立、配置、维护和释放；包括密钥管理的安全功能；诸如UE小区选择/重选控制的移动性功能；寻呼；UE测量配置、处理和报告；切换；服务质量(QoS)管理功能；UE测量报告和对该报告的控制这样的任务。层3与层2接口并且还直接与层1接口。协议栈的层2包括一个负责(解)压缩用户面IP包包头的分组数据控制协议(PDCP)子层，一个用来格式化并传送业务的无线链路控制(RLC)子层，和一个提供寻址和信道接入控制机制的介质访问控制(MAC)子层。层3与层2和层1接口。层1，也被称为物理层(PHY)，将逻辑通信请求转换为诸如调制、位同步、复用、均衡、前向纠错等等具体硬件操作，。在该背景下需要注意的是，在典型的物理UE实施方式中，栈控制器和物理层(PHY)运行在能够独立进入省电模式的单独硬件模块上。换句话说，前面提到的一个单独UE的逻辑层典型地作为分离的的片上系统(SoCs)而实现在硬件上，这些片上系统甚至可能由不同供应商提供。
根据LTE协议标准规范，DRX功能由MAC层控制，即，MAC层负责控制DRX周期。为了唤醒层1，必须在“开启”持续时间前唤醒。
但是，当按照该标准中的定义在MAC层上实现时，在功率消耗方面的一些低效性是系统固有的：
-MAC层对物理层(PHY)的定时了解得并不精确，并且因此必须提前在“开启”持续时间前调度好唤醒模式来保证及时的完整的操作。
-由于MAC层和物理层之间的延时，物理层并且尤其是其中的收发器，以与在空中接口来看的时机相比明显的延时被关闭。
-MAC层以及因此实现层2的整个硬件模块或整个栈控制器在整个期间内均没有任何活动的“开启”持续时间内都是激活的。
本发明的一般目的在于改进在RRC_CONNECTED状态运行DRX模式的无线通信系统的用户设备(UE)的系统功率消耗。
发明概述
本发明提供了一种用于控制属于无线电信网络的电信终端的操作活动模式的方法。当在终端的协议栈的无线资源控制层与网络连接时终端从网络接收配置数据。该方法的特征在于，配置数据从RRC层通信至终端的物理层，并且物理层根据这些配置数据以及根据任何检测到的活动事件控制终端的栈控制器进入或脱离省电模式。
配置数据可以包括配置非连续接收(DRX)配置数据，所述DRX配置数据配置“开启”持续时间DRX，在该“开启”持续时间内终端监视物理下行链路控制信道。在另一个实施例中，配置数据包括半静态调度(SPS)配置数据。
在一个优选的实施例中，控制栈控制器的步骤包括，如果物理层在DRX“开启”持续时间内没有检测到任何活动，则保持栈控制器在省电模式。同样，控制MAC层的步骤包括由物理层决定何时进入下一个DRX时间段。
因此本发明通过在如下的意义上在栈控制器和PHY层之间重新分配任务解决了前面提到的问题：PHY层接管了对DRX过程的控制。于是终端可以(1)最优地调度唤醒时间；(2)以最小延时关闭PHY部件，尤其是收发器；并且(3)在“开启”持续时间内没有动作时将栈控制器保持在省电模式。
PHY层的活跃时间(awake time)同样能够被优化，由于PHY层比栈控制器对空中接口上的定时有好得多的了解，使得唤醒和进入休眠状态的时机能够被更准确地调度。
在一个实施例中，如果在层1接收到的数据传输不成功，则控制栈控制器的步骤包括由层1根据混合自动响应和请求(HARQ)协议继续进行下行链路重传，并且将栈控制器保持在省电模式直到数据传输成功。此外，该方法可以进一步包括层1在HARQ协议的重传往返时间内进入不活跃的DRX时间段。
和该标准中提出的以及在众所周知的协议栈控制器硬件解决方案上实现的用于DRX和SPS功能的任务分配形成对比，根据本发明的方法实现了在无线终端的栈控制器和PHY层之间的任务重分配，因此当DRX功能被配置时最小化了两个实体的活跃时间。
本发明的解决方案提供了一种方式，其与遵循MAC和物理层之间的标准任务分配的解决方案相比，优化了配置了DRX的终端的功率消耗。
附图说明
从下面仅作为示例给出的并且在其中参考附图的具体操作实施例的详细描述中，本发明的其他特征以及优点将会变得明显，其中：
图1示出了DRX功能的基本原理；
图2示出了一个LTE用户设备的协议架构；
图3示出了根据现有技术的RRC连接建立过程；
图4示出了根据现有技术的RRC连接重配置过程；
图5示出了根据本发明的DRX配置过程；
图6示出了根据本发明的SPS配置过程；
图7示出了根据本发明在栈控制器和PHY层之间进入省电模式的过程；
图8示出了根据本发明从栈控制器唤醒PHY的过程；
图9示出了根据本发明来处理一个空的“开启”持续时间的DRX过程；
图10示出了在“开启”持续时间内通过动态调度来唤醒系统的过程；以及
图11示出了处理包括HARQ重传的下行链路传输的过程。优选实施例的详细描述
图2的协议栈示出了发明点的环境，即，将DRX控制功能分配给层1(PHY)而非部分MAC层。
图3和图4分别示出了LTE标准中规定的无线终端和电信网之间的RRC连接建立过程和连接重配置过程。响应于来自UE发送给网络(LTE术语中的EUTRAN，演进的UMTS陆地无线接入网)的RRC连接请求，网络发送RRC连接建立消息给UE，该消息中除了别的内容之外还包括DRX配置参数。在另一个实施例中，RRC连接建立消息还可以包括用于半静态调度(SPS)的配置参数。LTE支持半静态调度以减少周期传输业务的信令开销。为了这个目的，上行链路和下行链路资源被配置为在特定时间间隔发生。举例来说：在IP语音电话中，基站可以配置UE严格地每20ms发送分组，上述配置在呼叫开始阶段就被用信号传送给UE。仅仅第一次分配/许可需要通过信号传送；随后的传送使用与第一次传送相同的资源。
如图4所示，如果发生RRC连接重配置，例如，在小区到小区切换时，DRX功能和SPS功能，如果可用的话，同样在RRC层上由网络重配置。
图5示出了根据本发明在UE中的DRX配置过程。如图5所示，根据本发明实现DRX功能的UE的RRC层将使用L1R_DRX_CONFIG_REQ消息，将从网络接收到的RRC连接建立消息或者RRC连接重配置消息中的drx-Config信息单元(IE)传递到UE的层1。
图6示出了根据本发明实施例的SPS配置过程。为了优化操作，层1被通知有关半静态调度(SPS)的配置信息是必要的，根据LTE标准规范这也是MAC的功能。基站将会同步DRX和SPS功能，使得SPS活动总会落入一个DRX“开启”持续时间内。所以如果SPS配置参数被包括在来自网络的RRC消息中，则使用图6中被指定为L1R_SPS_CONFIG_REQ的一个单独的消息将sps-Config IE从RRC层传送到层1。
层1将会继续进行这些DRX和SPS配置，如针对MAC层中的这些功能的相应的标准所指定的那样进行。DRX和SPS配置可以彼此独立地发生，并且其中的顺序不是一个问题。
图7示出了根据本发明在栈控制器和PHY层之间进入省电模式的过程。如图7所示，进入DRX时间段后，在71处，层1通知栈控制器UE现在能够使用包括提出省电模式的消息的L1R_SLEEP_IND进入省电模式。省电模式描述了在例如层1的时钟和电源域的方面哪些资源在休眠阶段被关闭。当接收到这个消息时，栈控制器，例如其MAC层，最终决定省电模式并且使用一个L1R_SLEEP_CMD命令消息来命令层1进入省电模式。接着，在72处，子系统均进入这个模式。自此以后层1将负责唤醒定时。即，层1设定一个DRX时间段定时器并且当定时器超时的时候唤醒。在已经将休眠命令消息(L1R_SLEEP_CMD)发送到层1后，栈控制器必须假设与层1的消息接口不可用，除非它接收到来自层1的消息，该消息在附图中被称为L1M_TTI_INFO_IND。典型地，这个触发时间间隔信息指示消息和每一个数据子帧一起发送，并且它用于本发明作为用于栈控制器的表明物理层活跃状态的指示，并且用来发送信号唤醒栈控制器。
图8示出了根据本发明从栈控制器唤醒层1的过程。分别在81和82处，如果层1和栈控制器在省电模式，并且如果在栈控制器，典型的在MAC层，检测到一个内部活动或者一个上层请求，即来自应用的请求，则由该事件触发栈控制器需要唤醒层1。因此如图8所示，在83处，栈控制器醒来，并且通过一个专门的中断L1_EVENT_WAKEUP发起层1的唤醒。在84处，层1醒来并且使用L1M_TTI_INFO_IND消息发信号通知栈控制器它已醒来。
通过将栈控制器和PHY层的活跃时间最小化来减少功率消耗将通过两个示例性的操作过程来得到更彻底的理解，这两个示例性的操作过程即如图9所示的空的“开启”持续时间，和如图11所示以及下面描述的下行链路数据传输，例如SPS传输。在这些应用场合中，采用标准任务分配的栈控制器的活跃时间显著地长于采用本发明提出的解决方案中的栈控制器的活跃时间。
图9示出了根据本发明处理一个空的“开启”持续时间的DRX过程。在91和92处，层1和栈控制器分别处于省电模式中。如图7所示在DRX时间段定时器超时后，在93处，层1将为了下一个“开启”持续时间而醒来。如果在直到一个“开启”持续时间定期器超时的时间段内都没有检测到活动，在94处，层1将重新进入DRX时间段，并且在95处，将进入省电模式，中间不唤醒栈控制器。
但是，如图10所示，如果在“开启”持续时间内在层1处检测到一个外部活动，该活动可以包括来自PDCCH的动态许可，或者由参考图6描述的SPS配置来配置的半静态许可，则层1将使用L1M_TTI_INFO_IND消息来唤醒栈控制器。
图11示出了处理下行链路数据传输，即，包括重传的半静态下行链路许可的操作过程。在110和120处，层1和栈控制器分别处于省电模式中。如图7所示在DRX时间段定时器超时后，在111处，层1将为了下一个“开启”持续时间而醒来。如果仅有下行链路活动，即，从服务基站到UE的业务，则层1将仅在成功接收时唤醒栈控制器。在图11的操作示例中，在“开启”持续时间，下行链路数据由层1从服务基站接收，根据LTE术语，该服务基站在附图中被指定为eNB(增强型节点B)。
如果接收不成功，层1在不与栈控制器交互的情况下根据HARQ(混合自动响应和请求)协议继续执行下行链路重传直到接收成功。如本领域技术人员所知，为了高度可靠的传输，LTE支持HARQ协议。根据HARQ规范，层1对传输块采用CRC保护，丢弃错误的传输块，并且通过一个否定应答(NACK)消息来发起错误传输块的重传。
在图11的操作示例中，在112处层1检测错误传输，返回一个错误数据分组需要重传的NACK消息，并且在115处检测到成功的重传。与此同时，在“开启”持续时间超时后，UE被允许立即再次进入省电模式。通过这种方式，层1和层2或者整个栈控制器的活跃时间分别被高度优化。除开在120处让栈控制器处于省电模式中之外，直到下行链路数据被成功接收，在113处，在重传往返时间(RTT)内，层1如规范允许的那样，利用这个机会进入DRX。紧跟在下行链路数据的传递之后，在116处，层1与栈控制器发起关闭电源过程，并且在121处和117处两个实体分别进入省电模式。
在任何上行链路或下行链路活动后，层1基于在相应的协议规范中定义的规则决定何时进入下一个DRX时间段，并且如图7所示与栈控制器对此进行通信。
DRX与SPS过程的重配置和释放通过如图3所示的RRC连接重配置在RRC层上通过信号传送，并且如图5和图6所示传送给层1。然后层1适当地将更改应用于配置。
因此公开了如下的一种方法：通过以保证UE仍然遵循网络标准工作的同时允许栈控制器实体在最少的时间内处于活跃状态的方式，在栈控制器和PHY层之间分配对DRX功能的控制，来改进用户设备的系统功率消耗。虽然该方法是参考LTE标准规范和术语来描述的，但该方法不限于此；更确切地，DRX功能在UMTS中也得到支持，因此该方法的特征能够相应地被应用于UMTS方案中。
对该公开的方法特征的改进以及合并对于本领域的技术人员将是显而易见的，并将落入由所附的权利要求所限定的本发明的范围之内。

Claims (7)

1.一种用于控制属于无线电信网络的电信终端的操作活动模式的方法，包括当在所述终端的协议栈的无线资源控制（RRC）层与所述网络连接时从所述网络接收配置数据的步骤；所述方法在RRC_CONNECTED状态下的特征在于进一步包括以下步骤：
将所述配置数据从所述终端的所述RRC层传送到物理层实体；以及
所述物理层实体根据所述配置数据以及根据任何检测到的活动事件，控制所述终端的栈控制器实体进入和脱离省电模式；
其中所述栈控制器实体执行在物理层实体之上的层的功能。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述配置数据包括非连续接收（DRX）配置数据，所述DRX配置数据配置DRX“开启”持续时间，在所述DRX“开启”持续时间期间所述终端监视物理下行链路控制信道（PDCCH）。
3. 如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述配置数据包括半持久性调度（SPS）配置数据。
4. 根据权利要求2所述的方法，其中所述控制所述栈控制器的步骤包括，如果在DRX“开启”持续时间期间，所述物理层未检测到任何活动，则保持所述栈控制器处于省电模式中。
5. 根据权利要求2所述的方法，其中所述控制所述栈控制器的步骤包括通过所述物理层决定何时进入下一个DRX时间段。
6. 根据权利要求4至5中任意一项所述的方法，其中所述控制所述栈控制器的步骤包括，如果在层1接收的数据传输不成功，则层1根据混合自适应响应和请求（HARQ）协议继续下行链路重传并且直到数据传输成功前都保持所述栈控制器处于省电模式中。
7. 如权利要求6所述的方法，进一步包括层1在HARQ协议的重传往返时间期间进入不活跃的DRX时间段的步骤。
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