CN109661021B

CN109661021B - 一种复用唤醒信号的方法

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Publication number: CN109661021B
Application number: CN201811415347.7A
Authority: CN
Inventors: 李勇; 乔雪梅
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-09-01
Anticipated expiration: 2038-11-26
Also published as: CN109661021A

Abstract

本发明公开了一种复用唤醒信号的方法，该方法包括：基站为每个用户设备UE组中的N²个用户设备分配2N个WUS信号，并将2N个WUS信号分为两组：WUS[1]‑WUS[n]，WUS[n+1]‑WUS[2n]；对于其中一个用户设备，从两组WUS信号中分别选取1个WUS信号组成信号对与该用户设备进行对应，N²个用户设备与N²个WUS信号对一一映射；基站将所管理的WUS信号对与用户设备的映射关系通知给每个UE组中的N²个用户设备；n∈N，N为自然数，且N≥4。采用本发明能够有效地降低虚警概率，从而进一步降低用户设备能耗的问题。

Description

一种复用唤醒信号的方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种复用唤醒信号的方法。

背景技术

在移动通信系统中，空闲状态下，UE采用非连续接收(DRX)的方法接收来自网络侧的寻呼消息。在一个DRX周期内，UE只在预先定义好的PO时刻醒来监听寻呼消息，在其他时间可以保持休眠状态，这样能够降低功耗，提升电池的使用时间。一个PO时刻同时有16个UE监听PDCCH信道，因此16个UE组成一个UE组，在一个DRX周期内，一个PO时刻与一个UE组相对应。

空闲状态下采用DRX方法，在没有寻呼消息到来的情况下，每个UE仍要在PO时刻醒来监听并解码PDCCH信道，由于PDCCH信道的解码比较复杂，UE的能耗仍然较高。因此，3GPP通过了一种在寻呼时刻到来前由基站向用户发送WUS信号以进一步降低UE能耗的方法。空闲状态下，如果即将有寻呼消息到来，则在PO时刻到来之前的k0个子帧处，由基站向与该PO时刻对应的UE组发送一个WUS信号，通知该UE组中的16个用户设备在PO时刻醒来监听并解码PDCCH信道；若没有寻呼消息到来，则不必由基站向UE发送WUS信号，用户设备在PO时刻仍然处于睡眠状态，不需要醒来监听并解码PDCCH信道。WUS信号采用ZC序列，并使用加扰序列进行加扰。由于WUS信号结构简单，容易进行检测，检测WUS信号比解码PDCCH信道要简单的多，并且在无寻呼消息到来时，UE在PO时刻不需要醒来监听并解码PDCCH信道，因此由基站向UE发送WUS信号的方法可以进一步降低UE的能耗。

图1显示了WUS信号与寻呼时刻(PO)，以及UE组之间的对应关系。基站在PO时刻到来之前的k0个子帧处，向用户设备发送WUS信号的时刻被称为WO时刻。在默认情况下，WUS信号与PO时刻一一映射，在一个DRX周期内，一个PO时刻与一个UE组相关联，可以得出，WUS信号与UE组之间存在一一映射关系。也就是说，一个WUS信号对应于16个UE。

基站在距PO时刻K0个子帧之前的WO时刻向UE组发送WUS信号时，该UE组内的所有UE都需要在该WO时刻检测WUS信号。若一个UE组中只有1个用户设备即将有寻呼消息到来，而其余15个UE都将不会在PO时刻被寻呼到，则在PO时刻到来之前，当基站在WO时刻向该UE组发出WUS信号后，没有寻呼消息到来的15个用户也会在WO时刻检测到该WUS信号，并且会在PO时刻醒来监测并解码PDCCH信道，从而造成不必要的能耗，这种现象被称为由WUS信号引起的虚警。

为了降低虚警概率，现有技术2还提出了将一个UE组分成若干个子组，为每个UE子组分配一个WUS信号的方法。一个PO时刻对应于若干个UE子组，每个PO时刻对应的WUS信号的个数与子组的个数相同。这种方案虽然能够在一定程度上降低虚警概率，但是根据划分子组的个数不同，虚警概率的变化范围也较大，如何划分子组，成为这个方案的关键。并且，当一个PO时刻对应的用户设备数量大量增加时，为了有效降低虚警概率，为一个PO时刻分配的WUS信号的数量相应地也会大量增加，从而增加用户设备检测WUS信号的复杂度。

因此，如何有效实现多个用户设备复用WUS信号，降低WUS信号引起的虚警概率，从而进一步降低设备能耗，成为本发明的关注点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复用唤醒信号的方法，解决多个用户设备复用WUS信号时，如何设计一种UE与WUS信号之间的映射方案来有效地降低虚警概率，从而进一步降低用户设备能耗的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种复用唤醒信号的方法，该方法包括：基站为每个用户设备UE组中的N2个用户设备分配2N个WUS信号，并将2N个WUS信号分为两组：WUS[1]-WUS[n]，WUS[n+1]-WUS[2n]；对于其中一个用户设备，从两组WUS信号中分别选取1个WUS信号组成信号对与该用户设备进行对应，N²个用户设备与N²个WUS信号对一一映射；基站将所管理的WUS信号对与用户设备的映射关系通知给每个UE组中的N²个用户设备；n∈N，N为自然数，且N≥4。

综上所述，本发明实施例提出信号对的概念，基站管理WUS信号对与用户设备的映射关系。如果UE组中的一个用户设备即将在PO时刻被寻呼，则基站在距寻呼时刻K0个子帧之前的WO时刻向该UE组发送与该用户设备相关联的WUS信号对；该用户设备成功检测到与自身对应的信号对时，在PO时刻醒来监听解码PDCCH信道。那么，UE组中其他没有成功检测到与自身对应的信号对的用户设备，则不需要在PO时刻醒来监听解码PDCCH信道。从而有效地降低虚警概率，进一步降低用户设备能耗的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是PO时刻，WO时刻与UE组的对应关系图。

图2是本发明实施例提出的WUS信号与UE之间二维映射关系的示意图。

图3是1个WUS信号对应于16个UE方案的虚警概率曲线图。

图4是现有技术2提出的方案中三种子组划分的虚警概率比较曲线图。

图5是本发明提出的WUS信号与UE之间二维映射方法下的虚警概率曲线图。

图6是本发明提出的二维映射模型与现有技术2提出的方案中将UE划分为8个子组的虚警概率比较曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。

本发明提出了一种通信系统中多个用户设备复用WUS信号的方法。将本发明提出的方法具体地实施在LTE通信系统中，并将本发明提出的方法与传统方法以及现有技术2提出的方法进行比较，具体地分析在寻呼概率小的前提下，本发明提出的方法在有效降低虚警概率方面的优越性。

本发明基于以下假设：用户设备(如智能电表，智能水表，智能监控等物联网设备)被寻呼的概率小，以上行数据传输为主要业务场景。基于这个假设，本发明提出一种WUS信号与UE之间二维映射的复用方案：基站为每个UE组中的N²个用户设备(UE)分配2N个WUS信号(WUS[1]-WUS[2n])，并将2N个WUS信号分为两组：WUS[1]-WUS[n]，WUS[n+1]-WUS[2n]。从两组WUS信号中分别选取1个WUS信号组成信号对，一共构成N²个WUS信号对。N²个WUS信号对与UE组中的N²个用户设备(UE)一一映射，映射关系由基站分配管理，并通过RRC信令通知给相应的用户设备。共有N²个WUS对，N²个UE，因此，UE和WUS对之间共有(N²！)种映射关系。基站可以选择(N²！)种中的任意一种进行管理。其中，n∈N，N为自然数，且N≥4。

3GPP提出了使用ZC序列作为WUS信号，不同的WUS信号使用不同的加扰序列进行加扰的方法。因此，不同的WUS信号可以在同一时频资源位置上进行传输，也就是说，在同一WO时刻发送的WUS信号对在相同的子帧，相同资源块(PRB)上进行传输。若某个用户设备即将被寻呼，基站则在相应的WO时刻向UE组发送与该用户设备相关联的WUS信号对。相应地，在该WO时刻，UE组中的每个UE都会去检测WUS信号。只有成功检测到与其对应的WUS信号对，UE才会在PO时刻醒来监听解码PDCCH信道。如果一个UE组中的所有UE都将不会有寻呼消息到来，基站则不会在相应的WO时刻向UE组发送WUS信号，组中的所有用户设备将会在PO时刻保持睡眠状态。

本发明实施例中，LTE通信系统中，一个PO时刻同时有16个UE监听PDCCH信道，因此，在此实施例中，基站在WO时刻最多发送8个WUS信号，来通知UE组中相应的UE在PO时刻醒来监听解码PDCCH。8个WUS信号能够组成16个信号对，与16个UE一一对应，形成二维映射，如图2所示。图2只是4²！种映射关系中的一种。

虚警概率可以表示为，UE没有寻呼消息却被唤醒的概率与该UE没有寻呼消息的概率的比值。通过数学分析，可以得到本发明提出的UE与WUS信号二维映射模型下的虚警概率公式。设寻呼概率为p,虚警概率为q。

UE没有寻呼却被唤醒的概率：

(1-p)(1-2(1-p)³(3p(1-p)²+3p²(1-p)+p³)-(1-p)⁶) (1)

UE未被寻呼的概率：

1-p (2)

因此，虚警概率q:

同样地，可以得出LTE通信系统中，传统方法下1个WUS信号用来通知16个UE的虚警概率公式。

q＝1-(1-p)¹⁵ (4)

针对现有技术2提出的方案，在此实施例中，分别将一个UE组划分为2个子组，4个子组，8个子组，即对应于，1个WUS信号分别用来通知8个UE,4个UE，2个UE。

为说明本发明提出的方案可以在寻呼概率小的场景下能够显著降低虚警概率，可以做出仿真实验，并与另外两种方案的仿真结果进行比较。

仿真实验分析

仿真假设：设虚警概率为y，UE的寻呼概率为x，x的取值范围为(0,0.2)(仿真寻呼概率较小的场景)，x以0.01为步长从0向0.2递增。假设一共发生1000000次寻呼。

通过仿真假设，依次对1个WUS信号对应于16个UE的方案，现有技术2提出的将16个UE划分若干个子组并为每个子组分配1个WUS信号的方案，以及本发明所提出UE与WUS信号之间二维映射的方案进行仿真实验。

仿真结果与分析：

通过matlab仿真编码，得到三种方案的虚警概率曲线图。

传统方法中，1个WUS信号用于通知16个UE的虚警概率随寻呼概率变化的曲线如图3所示。仿真实验验证了传统方法虚警概率公式的正确性。可以看出，当寻呼概率为15％时，虚警概率大于90％，也就是说，某UE在某一PO时刻即使没有寻呼消息，若其相应的UE组在该PO时刻发生10次寻呼事件(均为其他UE被寻呼到)，该UE仍有9次会被唤醒。显然，1个WUS信号用于通知16个UE在PO时刻醒来的方法，会使UE产生很大程度上的不必要能耗。

现有技术2提出的方法中三种不同子组划分方式的虚警概率比较曲线如图4所示。通过三种不同子组划分方式的比较，可以看出，将一个UE组划分的子组个数越多，虚警概率越低，也就是说，虚警概率会随着一个PO时刻所对应WUS信号个数的增加而降低。相应的三种划分方式中，一个PO时刻使用8个WUS信号的虚警概率最低，与寻呼概率相等。可以得出，若一个PO时刻所对应的用户设备数量大量增加时，为保持较低的虚警概率，WUS信号的数量也需要相应地增加。

本发明提出的WUS信号与UE二维映射方法的虚警概率随寻呼概率变化的曲线如图5所示。仿真实验验证了本发明提出的UE与WUS信号二维映射方法虚警概率公式的正确性。可以看出，当寻呼概率为15％时，UE的虚警概率约为15％，与传统方法下1个WUS信号用于通知16个UE相比，本发明提出方法的虚警概率大致降低了75％。因此，可以得出，与传统方法相比，本发明提出的UE复用WUS信号的方案在降低虚警概率方面具有显著优势。

将本发明提出的二维映射方案与现有技术2提出的方法中将一个UE组分为8个子组的划分方式进行比较，得到两种方法的虚警概率比较曲线，如图6所示。可以看出，在使用同样数量WUS信号的前提下，当寻呼概率小于15％时，本发明提出的方法的虚警概率要小于现有技术2提出的方法的虚警概率。通常，智能电表，智能监控等设备的寻呼概率小于10％。因此可以得出结论，在寻呼概率小(小于15％)的场景下，本发明提出的UE复用WUS信号的方法在降低虚警概率方面具有优势。

综上所述，可以得出结论，在寻呼概率小(小于15％)的应用场景下(智能电表，智能监控等物联网设备)，与传统方案以及现有技术2方案相比，本发明提出的UE复用WUS信号的二维映射方法在降低虚警概率方面具有显著优势，在通信系统中采用本发明提出的UE复用WUS信号的方法，可进一步降低用户设备的能耗。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种复用唤醒信号的方法，其特征在于，该方法包括：

基站为每个用户设备UE组中的N²个用户设备分配2N个WUS信号，并将2N个WUS信号分为两组：WUS[1]-WUS[n]，WUS[n+1]-WUS[2n]；对于其中一个用户设备，从两组WUS信号中分别选取1个WUS信号组成信号对与该用户设备进行对应，N²个用户设备与N²个WUS信号对一一映射；

基站将所管理的WUS信号对与用户设备的映射关系通知给每个UE组中的N²个用户设备；n∈N，N为自然数，且N≥4；

如果UE组中的一个用户设备即将在寻呼PO时刻被寻呼，则基站在距寻呼时刻K0个子帧之前的WO时刻向该UE组发送与该用户设备相关联的WUS信号对；该用户设备成功检测到与自身对应的信号对时，在PO时刻醒来监听解码PDCCH信道；而UE组中其他没有成功检测到与自身对应的信道对的UE，则不需要在PO时刻醒来监听解码物理下行控制PDCCH信道。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

基站在距寻呼时刻K0个子帧之前的WO时刻向UE组发送WUS信号对时，该UE组内的每个UE在该WO时刻检测WUS信号对。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

如果UE组中的所有用户设备都将不会有寻呼消息到来，基站则不会在相应的WO时刻向该UE组发送WUS信号，该UE组中的所有用户设备将会在PO时刻保持睡眠状态。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在同一WO时刻发送的WUS信号对在同一时频资源位置上传输。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基站在距寻呼时刻K0个子帧之前的WO时刻，最多向UE组发送2N个WUS信号，来通知UE组中的N²个用户设备在PO时刻醒来监听解码PDCCH信道。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基站所管理的WUS信号对与用户设备的映射关系有N²！种。