5G NR DRX 唤醒模式
在LTE C-DRX中,UE的唤醒或休眠状态主要由 DRX Cycle, onDuration Timer, drx-Inactivity Timer, 和其他 timer控制。然而,该当前方案存在以下两个缺点:
1.即使在没有授权调度的情况下,long drx-Inactivity Timer也使UE保持唤醒。
2.当没有数据授权时,onDuration-Timer仍然触发UE唤醒并不必要地浪费功率。
因此,为了解决这两个缺点,提出了wake-up(WU)信令的概念和两种基于WU信令的C-DRX方案。
如上所述,onDuration Timer触发UE在每个DRX周期唤醒,即使没有授权,这也会导致不必要的功率浪费。为了解决这个缺点,提出了一个新的概念——唤醒信令。
引入了WU信令的概念来优化DRX中的UE功率。在每个DRX周期开始时,UE不是进入onDuration阶段,而是首先进入WU阶段,在此期间,eNB向UE发送WU指示,以仅通知UE是否应该在接下来的DRX周期中醒来以进行授权和数据接收。由于UE只需要解码此WU指示,而不是传统C-DRX方案的正常onDuration中的下行授权,因此此WU阶段可以持续更短的时间并消耗更少的功率。还应注意,WU阶段的斜升和斜降功耗与onDuration阶段相比可以显著更小。
然后在WU阶段之后,
如果UE没有接收到WU指示,则UE进入休眠状态直到下一个DRX周期。
或者UE处理所接收的WU指示以准备即将到来的唤醒时间。
接下来,将描述唤醒概念的两种变体。
盲WU方案
在该方案中,在每个DRX周期开始时,UE进入WU阶段。在此阶段:
如果eNB在缓冲器中具有上下行未决数据,eNB将通过发送WU指示来通知该UE在这个即将到来的DRX周期中醒来。然后,在处理该指示之后,UE唤醒“onDuration”长度以接收可能的授权到达。
如果eNB在缓冲器中没有上下行未决数据,则eNB将不会向UE发送WU指示,并且直到下一个DRX周期才会调度该UE。因此,UE在WU阶段之后进入休眠,直到下一个DRX周期。
类似于LTE中的传统C-DRX方案,一旦UE接收到上下行授权,它将重置DRX不活动定时器并遵循其他传统C-DRX过程。
智能WU方案
与先前的方案类似,UE在每个DRX周期开始时进入WU阶段。在此阶段:
如果eNB在缓冲器中具有上下行未决数据,并且它决定在即将到来的DRX周期中调度UE,则eNB将通过发送WU指示来通知该UE在该即将到来的RRX周期中醒来。然后,在处理指示之后,UE唤醒“onDuration”长度以接收授权。
否则,eNB将不向UE发送WU指示,并且直到下一个DRX周期才调度该UE。因此,UE仅在WU阶段之后进入休眠,直到下一个DRX周期。
类似于LTE中的传统C-DRX方案,一旦UE接收到上下行授权,它将重置DRX不活动定时器并遵循其他传统C-DRX过程。
可以使用网络模拟器来比较传统C-DRX方案和提出的基于WU的方案之间的性能。在这个模拟中,评估了以下两个指标,即突发下载的持续时间加上突发完成后20秒的不活动时间。
Metric I:功效
Metric II:总体时延
模拟设置和假设如下所示:
假设WU信号的接收的能量消耗比单个PDCCH的接收低一个数量级(10x)。这包括相应的斜升/斜降开销。

模拟结果如下图和表所示:

在频繁调度率的情况下(例如SR=50%)
4G C-DRX方案和5G WU方案的时延非常相似,因为drxInactivityTimer不会过期,这减少了WU信令对时延的影响。
由于WU阶段的功耗较低,5G WU方案的效率更好。
在稀疏调度率的情况下(例如SR=20%或10%)
智能WU方案实现了良好的效率,并且仅略微延长了时延,因为UE不会在没有得到调度的情况下浪费功率来唤醒。稍长的时延是由于WU信令所需的时间。
由于WU信令时间的原因,盲WU方案的效率略优于4G C-DRX方案,其时延略差。
处于连接模式的激活UE必须持续监视下行链路的控制信息DCI,以查看是否存在它们应该响应的下行链路分配或上行链路授权。省电功能连接模式DRX(C-DRX)允许UE在非活动时间后进入休眠模式,在该时间中,UE仅根据配置的每个C-DRX周期的持续时间唤醒以监控PDCCH,见图1。

当向UE发送DCI时,CRC被附加到每个DCI消息有效载荷。一个或多个设备的标识,即无线网络临时标识符RNTI,被包括在CRC计算中,并且没有被明确地发送。根据DCI的用途,使用不同的RNTI。当UE监视并尝试解码PDCCH时,UE将使用一组分配的RNTI来检查CRC。如果CRC校验通过,则该消息被声明为正确接收并打算用于UE。因此,消息所针对的设备的标识在CRC中隐式编码,而不是显式传输。
当UE在每个C-DRX周期中醒来时,它需要在On-Duration期间监视PDCCH。LTE C-DRX On-Duration的典型设置被观察到为几十毫秒量级,因此,即使没有为UE调度的数据,UE也必须在整个On-Duration内保持清醒。这可以被视为UE的功率浪费。
由于需要UE准备在On-Duration期间接收到有效DCI期间和之后立即接收和发送数据。UE在接收到有效DCI后不久对接收到的数据进行解码并提供HARQ反馈,这意味着UE为了在C-DRX中执行时延敏感处理(HARQ RTT等),需要激活更多的处理硬件,从而消耗更多的功率。在大多数情况下,不会接收到DCI,用于准备传输的能量将被浪费。
On-Duration计时器的长度影响UE的可达性和网络的调度灵活性,但On-Duration越长,UE中使用的能量越多。
由于在On-Duration期间的大多数调度场合将不包括UE的DCI,因此如果在不影响可达性和调度灵活性的情况下将监控时间保持在最小值将是有益的。
为了允许UE在每个C-DRX周期的整个持续时间内不监视PDCCH,可以通知UE何时应该准备监视包括调度分配的DCI的PDCCH。这可以通过向为C-DRX配置的UE分配“DRX”RNTI来实现。然后,当监视PDCCH上的公共搜索空间以查看任何DCI是否具有与计算中包括的分配的DRX-RNTI一起附加的CRC时,可以为每个UE允许非常短的唤醒持续时间。当UE监视并尝试解码PDCCH时,UE将使用分配的DRX-RNTI检查CRC。如果CRC检查,则该消息被声明为正确接收并针对UE,并且UE将知道它例如应该在下一个C-DRX周期根据持续时间开始监视PDCCH,见图2。

如果CRC检查失败,则该消息不打算作为UE的唤醒消息,并且它将能够根据C-DRX周期返回休眠状态,直到下一次唤醒,见图2。
这种唤醒方案具有增加时延的代价。然而,可以进行设计选择以通过使UE在接收到唤醒信号之后的预定义时间唤醒来限制延迟。
NR在与UE通信时将在很大程度上依赖于波束赋形。这意味着下行波束将在不同的时间点被转向不同的方向。因此,允许网络在一个或几个TTI内到达C-DRX中的一组UE可能是有益的,并且可以通过使用DRX-RNTI来实现。如果多个UE被分配了相同的DRX-RNTI,则所有这些UE都将在解码DRX-RNT1时唤醒。这可以通过进一步使用DCI格式来防止,该格式允许将需要唤醒的UE与没有唤醒的UE分开。例如,在公共搜索空间中发送的DRX-RNTI编码的DCI可以指示应该唤醒的UE ID。
该唤醒方案应被视为现有C-DRX框架的一个附加组件,并在节能最受关注时使用。