CN110475326A - 一种支持波束搜索的动态非连续接收方法、装置以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及一种支持波束搜索的动态非连续接收方法、装置以及系统；所述方法将用户划分为激活状态、短睡眠状态、长睡眠状态以及波束搜索状态；UE在每次从睡眠状态醒来后，会进入波束搜索状态进行波束搜索和反馈，建立了波束对准对后会监听物理下行控制信道上是否有数据包到来，通过单独设立的波束搜索状态来保证UE在实时通信中与基站保持波束对准。同时由于单独设立的波束搜索状态会减少UE的有效睡眠时间，增加UE的功耗，本发明引入了长睡眠时长增长因子，如果UE从长睡眠状态醒来后没有接收到数据则会再次进入长睡眠状态，且睡眠时长将会增加，从而能够弥补波束搜索状态所造成的能耗的增加。

Description

一种支持波束搜索的动态非连续接收方法、装置以及系统

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及到支持波束搜索且长睡眠时长可动态调整的非连续接收(Discontinuous Reception,简称DRX)机制，具体为一种支持波束搜索的动态非连续接收方法、装置以及系统。

背景技术

毫米波技术可以为5G提供更大的带宽，但是却有着路径损耗和穿透损耗比较大的缺点，5G系统中将波束赋形技术和毫米波通信技术相结合，在弥补毫米波本身缺陷的同时，也可以进一步提升系统的传输速率。

DRX技术是长期演进(Long Term Evolution,简称LTE)系统当中用于节省用户设备(User Equipment,简称UE)功率消耗的重要技术。DRX通过控制UE周期性地进入睡眠模式，关闭无线收发单元来节省能量消耗。5G系统由于其更大的计算量将会给UE带来更高的功率消耗，因此DRX技术对于5G系统下的UE来说将更加重要。但是将传统的DRX机制应用于支持波束赋形的系统当中时，UE周期性地进入睡眠模式会导致频繁的波束失准，从而影响通信质量。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种支持波束搜索的动态非连续接收方法、装置以及系统；将DRX机制划分为了四个状态，包括激活状态，短睡眠状态，长睡眠状态，以及波束搜索状态。UE在每次从睡眠状态醒来后，会进入波束搜索状态进行波束搜索和反馈，建立了波束对准对后会监听物理下行控制信道(Physical Downlink Control Channel，PDCCH)上是否有数据包到来，通过单独设立的波束搜索状态来保证UE在实时通信中与基站保持波束对准。同时由于单独设立的波束搜索状态会减少UE的有效睡眠时间，增加UE的功耗，本发明引入了长睡眠时长增长因子，如果终端从长睡眠状态醒来后没有接收到数据则会再次进入长睡眠状态，且睡眠时长将会增加，从而能够弥补波束搜索状态所造成的能耗的增加。

本发明的一种支持波束搜索的动态非连续接收方法，所述方法包括：

用户设备UE将非连续接收机制DRX的连接状态划分为多个状态，分别为激活状态、短睡眠状态以及长睡眠状态；

进一步的，还包括波束搜索状态；

进一步的，在激活状态下，用户设备开启无线收发单元以及非激活定时器t_i，监听物理下行控制信道上是否传输有数据，若在t_i运行期间内接收到数据包，则与基站进行通信，并重启t_i保持在激活状态；

进一步的，若用户设备在t_i运行期间内没接收到数据包，则进入短睡眠状态，用户设备关闭无线收发单元；开启短睡眠定时器t_sc，当t_sc超时后，用户设备进入波束搜索状态；

进一步的，在波束搜索状态下，用户设备开启无线收发单元，用户设备测量参考信号的质量，选择出最优波束对，建立波束对齐；用户设备还开启波束定时器t_on，监听物理下行控制信道上是否传输有数据，若在t_on运行期间内接收到数据包，则返回激活状态与基站进行通信；若没有，则进入短睡眠状态或者进入长睡眠状态；

进一步的，在长睡眠状态下，用户设备关闭无线收发单元，开启长睡眠动态定时器t_lc；当t_lc超时后，重新返回波束搜索状态。

进一步的，本发明的一种支持波束搜索的动态非连续接收装置，所述动态非连续接收装置包括：

数据检测模块：用于监听物理下行控制信道上是否传输有数据包；

无线收发单元：用于接收物理下行控制信道上的数据包以及与基站进行通信；

收发控制模块：用于控制用户设备的无线收发单元的开闭；

定时器模块：包括非激活定时器t_i、短睡眠定时器t_sc、波束定时器t_on以及长睡眠动态定时器t_lc；

状态控制切换模块：用于进行状态调整，根据定时器模块中的各个定时器，结合数据检测单元的检测结果，在激活状态、短睡眠状态、波束搜索状态以及长睡眠状态之间进行切换。

另外，本发明还提出了一种支持波束搜索的动态非连续接收系统，该系统用于支撑上述设备的一种实现，该系统中包括用于进行支持波束搜索的用户设备侧和基站侧，该用户设备侧中包括上述支持波束搜索的动态非连续接收装置。

本发明的有益效果：

本发明针对在支持波束赋形的5G通信系统下，传统DRX机制会造成频繁波束失准的问题，提出了单独划分出波束搜索状态的DRX机制，利用单独设立的波束搜索状态来克服波束失准问题，同时由于单独划分出波束搜索状态会导致UE的有效睡眠时间降低，本发明又引入了长睡眠时长增长因子来降低终端的功耗。本发明提出的DRX机制能够在避免频繁波束失准的同时，获得较好的功耗节省性能。

附图说明

图1为本发明的一种波束搜索的动态非连续接收的优选实施例流程图；

图2为本发明提出的DRX机制中各个状态的状态转移图；

图3为本发明提出的DRX机制的流程示意图；

图4为本发明提出的一种波束搜索的动态非连续接收装置的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，作为一种优选实施例，本发明的一种支持波束搜索的动态非连续接收方法，所述方法可以包括以下步骤：

步骤101、将DRX机制的连接状态Connected-DRX划分为四个状态，包括激活状态S1、短睡眠状态S2、波束搜索状态S3以及长睡眠状态S4；

其中，各个状态的切换方式可参考如图2所示，状态S1可以由状态S3切换而来，也可由继续保持该状态；状态S2可以从状态S1切换而来，也可从状态S3切换而来，状态S3可以从状态S2和状态S4切换而来；而状态S4只能从状态S3切换而来。

步骤102、处于状态S1下，开启无线收发单元以及非激活定时器t_i，持续监听PDCCH上可能出现的数据包；

步骤103、UE在t_i运行期间内收到了数据包，则会重启t_i并继续保持在激活状态；

步骤104、UE在t_i运行期间没有收到数据包，则进入状态S2，进入后则关闭无线收发单元来减少能量消耗，并开启短睡眠定时器t_sc进行休眠；

步骤105、t_sc超时后，UE被唤醒，并进入状态S3；

步骤106、UE通过测量参考信号的质量选择出最佳波束对，并向基站反馈通信，从而建立波束对齐；

在一个实施例中，最优波束对的选取方式包括用户设备利用N个接收波束去测量M个发送波束的质量，遍历扫描M×N个波束对，选择出最先满足预设门限的波束对作为最佳波束对。

步骤107、建立波束对齐后，UE开启波束定时器t_on，用户监听PDCCH上是否传输有数据；

步骤108、若在步骤107中用户监听到数据，则跳转至激活状态与基站进行通信，否则返回状态S2，判断返回状态S2的次数是否达到阈值；

步骤109、若达到步骤108的阈值，则进入状态S4，否则仍然返回状态S2；

步骤110、在状态S4下，设置长睡眠动态定时器t_lc；若UE经历了长睡眠时长，则被唤醒，返回状态S3，若在状态S3中接收到数据，则跳转至状态S1，否则在状态S3后继续保持状态S4。

在一个实施例中，图3给出了一个完整的状态切换过程，包括在最初的激活状态S1时，包含有数据包到达的过程，当在非激活定时器t_i设定的时长内没有接收到数据包，则进入短睡眠状态S2，进入短睡眠定时器t_sc设定的睡眠时长进行睡眠；超时后，被自动唤醒，进入波束搜索状态S3，进行波束搜索过程，开启无线收发单元，测量参考信号的质量选择出最佳波束对，并向基站反馈通信，从而建立波束对齐；波束对齐后，则开启波束定时器t_on，监听物理下行控制信道上是否传输有数据，由于在这个过程中没有监听到有数据传输，所以再进入状态S2，与上述状态S2的过程一致，循环多次后，进入短睡眠状态的次数达到阈值后，则只能进入长睡眠状态S4；用户设备首先以t_min(i＝1)进行睡眠，关闭无线收发单元，长睡眠完成后，进入波束搜索状态S3，打开无线收发单元，监测PDCCH上是否传输有数据，若仍然没有监测到，则继续进行长睡眠，此时的长睡眠时长则为2a×t_min(i＝2)；当然在S₄状态后进入的S₃状态下依旧没有收到PDCCH上的数据，则终端继续进入S₄状态且睡眠时长为上一次的2a倍，即(2a)²×t_min，若当前长睡眠时长已经达到了预设的最大值t_max，则长睡眠时长保持t_max不变，反之如果在S₃下收到了PDCCH上的数据，则下一次进入的S₄状态的睡眠时长重新回到t_min。

上述采用的长睡眠时长公式可以表示为

其中，t_min＜(2a)ⁿt_min＜t_max；a表示长睡眠时长增长因子；a≥0.5；n表示用户设备的长睡眠时长达到最大值t_max前进入长睡眠状态的最大次数；i表示用户设备连续从波束搜索状态切换至长睡眠状态的次数；i＝{1,2,...,n}。

由于业务数据的到达过程在短时间内有较强的相关性，在当前业务并不繁忙时根据睡眠增长因子a成比例地延长睡眠时间可以节省更多的功率，从而弥补由波束搜索状态造成的功耗的增加。同时由于t_max的限制，用户设备不会在长睡眠状态下停留过长时间，从而避免时延的剧烈增加。

a的取值应大于等于0.5，且a是一个根据业务要求而变化的参数，对时延比较敏感的业务可以设置较小的值来减低系统的时延，而对时延不敏感的业务则可以配置较大的值来降低系统的功耗。

在一个实施例中，用户的激活过程一般是通过间歇式工作，包括交替进行的波束搜索过程和休眠过程，主要是进行波束对监测，再休眠若干时间，再进行波束对监测，直至监测到波束对后再向基站进行反馈。

具体的，波束搜索过程一般是周期性地工作，每次对波束的搜索过程完成后进入睡眠，睡眠结束后再次进行波束搜索过程，每次波束搜索过程若发现最佳波束对即向基站进行反馈。如图3所示，UE首先处于S1状态，在激活状态下收到了数据重启t_i定时器，t_i超时后进入S2状态，开启t_sc定时器进行睡眠，t_sc超时后进入S3状态，首先进行波束搜索过程，寻找到最佳波束对后向基站进行波束反馈，之后开启t_on监听PDCCH，假设当前没有数据包，UE再次进入S2状态进行睡眠，之后再次进入S3状态进行波束搜索及反馈过程。

其中，开启波束定时器t_on，监听物理下行控制信道上是否传输有数据的这个过程类似于激活状态过程。

另外，本发明中的一种支持波束搜索的动态非连续接收装置如图4所示，包括：

数据检测模块：用于监听物理下行控制信道上是否传输有数据包；

无线收发单元：用于接收物理下行控制信道上的数据包以及与基站进行通信；

收发控制模块：用于控制用户设备的无线收发单元的开闭；

定时器模块：包括非激活定时器t_i、短睡眠定时器t_sc、波束定时器t_on以及长睡眠动态定时器t_lc；

状态控制切换模块：用于进行状态调整，根据定时器模块中的各个定时器，结合数据检测单元的检测结果，在激活状态、短睡眠状态、波束搜索状态以及长睡眠状态之间进行切换。

所述状态控制切换模块具体包括在激活状态下，用户设备开启无线收发单元以及非激活定时器t_i，监听物理下行控制信道上是否传输有数据，若在t_i运行期间内接收到数据包，则与基站进行通信，状态控制切换模块重启t_i保持在激活状态；若用户设备在t_i运行期间内没接收到数据包，状态控制切换模块切换至短睡眠状态，用户设备关闭无线收发单元；开启短睡眠定时器t_sc，当t_sc超时后，状态控制切换模块切换至波束搜索状态；在波束搜索状态下，用户设备开启无线收发单元，用户设备测量参考信号的质量，选择出最优波束对，建立波束对齐；用户设备还开启波束定时器t_on，监听物理下行控制信道上是否传输有数据，若在t_on运行期间内接收到数据包，状态控制切换模块则切换回激活状态与基站进行通信；若没有，状态控制切换模块则切换至短睡眠状态或者切换至长睡眠状态；在长睡眠状态下，用户设备关闭无线收发单元，开启长睡眠动态定时器t_lc；当t_lc超时后，状态控制切换模块重新切换至波束搜索状态。

另外，基于上述装置，本发明的一种支持波束搜索的动态非连续接收系统，其包括用户设备侧和基站侧，而在用户设备侧中，安装有上述装置，能够有效实现用户设备与基站之间支持波束搜索的动态非连续接收。

可以理解的是，上述方法、装置以及系统的部分特征可以相互引用，本发明为了节省篇幅，就不再一一列举。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种支持波束搜索的动态非连续接收方法，所述方法包括：

用户设备UE将非连续接收机制DRX的连接状态划分为多个状态，分别为激活状态、短睡眠状态以及长睡眠状态；

其特征在于，还包括波束搜索状态；

在激活状态下，用户设备开启无线收发单元以及非激活定时器t_i，监听物理下行控制信道上是否传输有数据，若在t_i运行期间内接收到数据包，则与基站进行通信，并重启t_i保持在激活状态；

若用户设备在t_i运行期间内没接收到数据包，则进入短睡眠状态，用户设备关闭无线收发单元；开启短睡眠定时器t_sc，当t_sc超时后，用户设备进入波束搜索状态；

在波束搜索状态下，用户设备开启无线收发单元，用户设备测量参考信号的质量，选择出最优波束对，建立波束对齐；用户设备还开启波束定时器t_on，监听物理下行控制信道上是否传输有数据，若在t_on运行期间内接收到数据包，则返回激活状态与基站进行通信；若没有，则进入短睡眠状态或者进入长睡眠状态；

在长睡眠状态下，用户设备关闭无线收发单元，开启长睡眠动态定时器t_lc；当t_lc超时后，重新返回波束搜索状态。

2.根据权利要求1所述的一种支持波束搜索的动态非连续接收方法，其特征在于，最优波束对的选取方式包括用户设备利用N个接收波束去测量M个发送波束的质量，遍历扫描M×N个波束对，选择出最先满足预设门限的波束对作为最佳波束对。

3.根据权利要求1所述的一种支持波束搜索的动态非连续接收方法，其特征在于，在波束搜索状态下，若在t_on运行期间内没有接收到数据包，用户设备判断当前波束搜索状态的前一状态，若为长睡眠状态，则继续返回长睡眠状态；若为短睡眠状态，则判断用户设备进入短睡眠状态的次数是否达到阈值，若未达到阈值，则进入短睡眠状态，否则进入长睡眠状态。

4.根据权利要求1所述的一种支持波束搜索的动态非连续接收方法，其特征在于，所述长睡眠动态定时器t_lc的长睡眠时长初始值为t_min，若用户设备在长睡眠状态进入波束搜索状态后，继续进入长睡眠状态，则动态定时器的长睡眠时长为上一次的2a倍，直至达到预设的最大值t_max并保持不变；若用户设备在长睡眠状态进入波束搜索状态后，进入短睡眠状态，则将长睡眠状态的长睡眠时长初始化为t_min。

5.根据权利要求4所述的一种支持波束搜索的动态非连续接收方法，其特征在于，t_min＜(2a)ⁿt_min＜t_max；a表示长睡眠时长增长因子；a≥0.5；n表示用户设备的长睡眠时长达到最大值t_max前进入长睡眠状态的最大次数。

6.一种支持波束搜索的动态非连续接收装置，其特征在于，所述动态非连续接收装置包括：

数据检测模块：用于监听物理下行控制信道上是否传输有数据包；

无线收发单元：用于接收物理下行控制信道上的数据包以及与基站进行通信；

收发控制模块：用于控制用户设备的无线收发单元的开闭；

定时器模块：包括非激活定时器t_i、短睡眠定时器t_sc、波束定时器t_on以及长睡眠动态定时器t_lc；

状态控制切换模块：用于进行状态调整，根据定时器模块中的各个定时器，结合数据检测单元的检测结果，在激活状态、短睡眠状态、波束搜索状态以及长睡眠状态之间进行切换。

7.根据权利要求6所述的一种支持波束搜索的动态非连续接收装置，其特征在于，所述状态控制切换模块具体包括在激活状态下，用户设备开启无线收发单元以及非激活定时器t_i，监听物理下行控制信道上是否传输有数据，若在t_i运行期间内接收到数据包，则与基站进行通信，状态控制切换模块重启t_i保持在激活状态；若用户设备在t_i运行期间内没接收到数据包，状态控制切换模块切换至短睡眠状态，用户设备关闭无线收发单元；开启短睡眠定时器t_sc，当t_sc超时后，状态控制切换模块切换至波束搜索状态；在波束搜索状态下，用户设备开启无线收发单元，用户设备测量参考信号的质量，选择出最优波束对，建立波束对齐；用户设备还开启波束定时器t_on，监听物理下行控制信道上是否传输有数据，若在t_on运行期间内接收到数据包，状态控制切换模块则切换回激活状态与基站进行通信；若没有，状态控制切换模块则切换至短睡眠状态或者切换至长睡眠状态；在长睡眠状态下，用户设备关闭无线收发单元，开启长睡眠动态定时器t_lc；当t_lc超时后，状态控制切换模块重新切换至波束搜索状态。

8.根据权利要求6所述的一种支持波束搜索的动态非连续接收装置，其特征在于，所述长睡眠动态定时器t_lc为基于长睡眠时长增长因子a的定时器，其采用的长睡眠时长为其中，n表示用户设备的长睡眠时长达到最大值t_max前进入长睡眠状态的最大次数；i表示用户设备连续从波束搜索状态切换至长睡眠状态的次数。

9.一种支持波束搜索的动态非连续接收系统，包括用于进行支持波束搜索的用户设备侧和基站侧，其特征在于，所述用户设备侧包括如权利要求6～8任一所述的一种支持波束搜索的动态非连续接收装置。