DRX介绍 （转）

sharpw11

本文介绍了LTE中关于RRC_CONNECTED态下的UE的DRX处理流程。主要结合3GPP协议，介绍了几个timer的作用。同时简单介绍了载波聚合对DRX的影响。

一、DRX介绍

      基于包的数据流通常是突发性的，在没有数据传输的时候，可以通过关闭UE的接收电路来降低功耗，从而提升电池使用时间。这就是DRX（DiscontinuousReception，不连续接收）的由来。

      DRX的基本机制是为处于RRC_CONNECTED态的UE配置一个DRX cycle。DRX cycle由“On Duration”和“Opportunity for DRX”组成：在“On Duration”的时间内，UE监听并接收PDCCH（激活期）；在“Opportunity for DRX”时间内，UE不接收下行信道的数据以节省功耗（休眠期）。

      从下图可以看出，在时域上，时间被划分成一个个连续的DRX Cycle。

图一：DRX cycle

      drxStartOffset指定DRX cycle的起始子帧，longDRX-Cycle指定了一个long DRX cycle占多少个子帧，这两个参数都是由longDRX-CycleStartOffset字段确定的。onDurationTimer指定了从DRX cycle的起始子帧算起，需要监听PDCCH的连续子帧数（即激活期持续的子帧数）。

      在大多数情况下，当一个UE在某个子帧被调度并接收或发送数据后，很可能在接下来的几个子帧内继续被调度，如果要等到下一个DRX cycle再来接收或发送这些数据将会带来额外的延迟。为了降低这类延迟，UE在被调度后，会持续位于激活期，即会在配置的激活期内持续监听PDCCH。其实现机制是：每当UE被调度以初传数据时，就会启动（或重启）一个定时器drx-InactivityTimer，UE将一直位于激活态直到该定时器超时。drx-InactivityTimer指定了当UE成功解码一个指示初传的UL或DL用户数据的PDCCH后，持续位于激活态的连续子帧数。即每当UE有初传数据被调度，该定时器就重启一次。（注意：这里是初传而不是重传）

      为了允许UE在HARQ RTT期间内休眠，每个DL HARQ process定义了一个 “HARQ RTT(Round Trip Time) timer”。当某个下行HARQ process的TB解码失败时，UE可以假定至少在“HARQ RTT”子帧后才会有重传，因此当HARQ RTT timer正在运行时，UE没必要监听PDCCH。当HARQ RTT timer超时，且对应HARQ process接收到的数据没有被成功解码时，UE会为该HARQ process启动一个drx-RetransmissionTimer。当该timer运行时，UE会监听用于HARQ重传的PDCCH。drx-RetransmissionTimer的长度与eNodeB调度器的灵活度要求相关。如果是要达到最优的电池消耗，就要求eNodeB在HARQ RTT timer超时之后，立即调度HARQ重传，这就也要求eNodeB为此预留无线资源，此时drx-RetransmissionTimer也就可以配得短些。drx-RetransmissionTimer指定了从UE期待收到DL重传的子帧（HARQ RTT之后）开始，连续监听PDCCH的最大子帧数。

     DXR cycle的选择包含了电池节约和延迟之间的平衡。从一个方面讲，长DRX周期有益于延长UE的电池使用时间；例如网页浏览，当用户在阅读已经下载好的网页时，如果此时UE持续接收下行数据则是浪费资源。从另一个方面讲，当有新的数据传输时，一个更短的DRX周期有利于更快的响应；例如用户请求另一个网页或者VoIP。为了满足上述需求，每个UE可以配置两个DRX cycle：shortDRX-Cycle和longDRX-Cycle。

图二：DRX流程

      当UE在“On Duration”期间收到一个调度消息时，UE会启动一个“drx-InactivityTimer”并在该timer运行期间的每一个子帧监听PDCCH。当“drx-InactivityTimer”运行期间收到一个调度信息时，UE会重启该Timer。（对应上图标红为(2)的部分）

      当“drx-InactivityTimer”超时或收到DRX Command MACcontrol element时：1）如果UE没有配置short DRX cycle，则直接使用long DRX  cycle；2）如果UE配置了short DRX cycle，UE会使用short DRX cycle并启动（或重启）“drxShortCycleTimer”，当“drxShortCycleTimer”超时，UE使用long DRX cycle。（对应图中标红为(3)的部分）

      如果UE当前使用short DRX cycle，且[(SFN* 10) + subframe number]  modulo (shortDRX - Cycle) = (drxStartOffset)modulo (shortDRX-Cycle)；或者当UE当前使用long DRX cycle，且[(SFN* 10) + subframe number] modu lo (longDRX-Cycle) = drxStartOffset，启动“onDurationTimer”。（对应上图标红为(1)的部分）

      总结一下如何控制处于RRC_CONNECTED的UE进入DRX模式：

·        UE侧：UE基于定时器的超时来进入DRX态；

·        eNodeB侧：eNodeB通过DRX Command MAC control element来通知UE进入DRX态；

      总结一下当配置了DRX cycle，UE处于激活期的时间（有些并没有在前面介绍）：

·        onDurationTimer或InactivityTimer或drx-RetransmissionTimer或mac-ContentionResolutionTimer正在运行时；

·        UE有在PUCCH上发送的挂起的SR时；

·        UE的HARQ buffer存在数据，并等待用于HARQ重传的UL grant时；

·        UE成功接收用于响应非UE选择的preamble的RAR，却没有收到指示初传（使用C-RNTI）的PDCCH时。

      关于DRX的详细处理流程：见36.321的5.7节

     DRX是UE级别的特性，而不是基于每个无线承载来配置的。

      当UE配置了DRX时， UE只能在“激活期”的时间内发送周期性CQI。eNodeB在使用RRC来配置周期性CQI上报时，可以进一步地限制UE只能在“on-duration”的时间内发送CQI。

      图三结合36.213的5.7节总结了关于各种DRX相关的timer启动和停止的触发条件。

Timer	Start（Restart）	Stop
onDurationTimer	当前使用Long DRX   Cycle且[(SFN * 10) + subframe number] modu lo (longDRX-Cycle) = drxStartOffset。	（1）收到DRX  Command  MAC control  element；（2）timer超时
drx-InactivityTimer	收到用于调度new  transmission的PDCCH（DL和UL的均可）	（1）收到DRX  Command  MAC control  element；（2）timer超时
drx-RetransmissionTimer	HARQ RTT Timer超时且对应HARQ process的buffer中的数据没有成功解码	（1）收到指示下行传输的PDCCH；（2）timer超时
drxShortCycleTimer	当配置了Short DRX  cycle时，如果drx-InactivityTimer超时，或收到DRX  Command  MAC control  element，则启动或重启drxShortCycleTimer，并开始使用Short DRX cycle	Timer超时，此时开始使用Long DRX cycle
HARQ  RTT  timer	UE收到一个指示下行传输的PDCCH	Timer超时

图三：与DRX相关timer的启动和停止

      除了HARQ  RTT  timer和drx-RetransmissionTimer是每个DL HARQ process都有一个外，其它的timer是每个UE只有一个。

      从图三可以看出，当任一timer启动时，不会影响其它timer的运行。也即，UE处于激活态的最短时间为onDurationTimer指定的时间，而最长时间是不定的。

二、载波聚合（Carrier Aggregation，CA）对DRX的影响

        如果配置了一个或多个SCell，则所有的serving cells使用相同的DRX操作：

·        对于所有的DL 载波单元（component carrier）而言，PDCCH 监测的激活时间是相同的；

·        当UE处于休眠期时，所有的载波单元都不接收数据；

·        当UE被激活时，所有activated的载波单元都将被激活以接收数据。

      虽然DRX降低了UE的功耗，但CA可能进一步提高功耗，因此，LTE提供了载波单元的activation/deactivation机制。（详见我的博客中关于CA的介绍）

      关于RRC_IDLE态下的DRX，请参见参考资料中的[7]，这篇文章介绍得相当详细。

【参考资料】

[1] 36.321的5.7节

[2] 36.300的12章

[3] 《LTE - The UMTS LongTerm Evolution, 2nd Edition》的4.4.2.5节

[4] 《4G LTE/LTE-Advancedfor Mobile Broadband》的13.2.6节

[5] 36.321的DRX-Config

[6] 36.300的12章       DRX in RRC_CONNECTED

[7] 《DiscontinuousReception (DRX) in RRC_IDLE: Part 1》和

《DiscontinuousReception (DRX) in RRC_IDLE: Part 2》