5G(NR)网络中DRX介绍

1.简介

与LTE相似5G(NR)网络中不连续接收(DRX)有两种类型:空闲模式和连接模式DRX。在空闲模式的DRX中终端UE周期性地唤醒,以监听寻呼消息；如果寻呼消息不是针对它的,终端(UE)返回休眠模式。

在5G(NR)或LTE中没有C-DRX时,终端(UE)必须在每个子帧中监视PDCCH,以便接收下行链路随时可能到达的数据。这样将会消耗终端(UE)大量功率。

在5G&LTE中引入C-DRX(Conncted-Drx)后,通过允许终端(UE)定期进入“休眠”(接收机关闭时间)来降低终端电池的功耗,在此期间无需监视PDCCH。

为了监视PDCCH中可能的下行链路和上行链路数据,允许UE定期唤醒并在再次进入“休眠”之前保持“清醒”(持续时间)一定的时间。另外可能会要求UE偶尔唤醒以监视PDCCH--这是为了接收可能的重传。

gNodeB为终端(UE)配置了一组C-DRX参数;这些DRX参数是根据应用程序类型选择的,从而最大程度节省功率和资源。启用C-DRX后终端(UE)电池的功耗会减少,但这会增加延迟。这是在接收数据时可能会有较长的延迟,因为在数据到达gNodeB时UE可能处于DRX休眠状态,并且gNodeB必须等待直到UE变为活动状态。延迟随着DRX周期长度增加而增加,即DRX周期长度越长延迟就越高,因此必须谨慎选择DRX参数以使数据包延迟最小化并且省电最大化。

从网络侧来看DRX也是有益的;如果没有DRX,则UE将非常频繁地发送周期性CSI或SRS(基于配置)。使用DRX后在OFF期间不允许UE发送周期CSI或SRS,gNodeB可以将这些资源分配给其他UE以最大程度地利用资源。

上行链路通常不受DRX的影响,因为不连续接收仅适用于下行链路。只要上行链路缓冲区中有可用数据,UE就可以发送调度请求(SR)而与活动或休眠状态无关,即当需要传输上行链路数据时,UE可以中断“休眠”状态。

2.C-DRX详细介绍

在DRX模式下,当不接收或发送的数据包时;终端(UE)会关闭其大部分电路的电源。期间UE偶尔会监听下行链路PDCCH--这称为活动状态或DRX ON周期;而UE不监听PDCCH的时间称为DRX休眠状态或DRX OFF周期。

每个DRX周期中包括:DRX ON周期和OFF周期。目前定义了两种类型DRX周期:长DRX和短DRX周期。

Case1:仅配置长DRX周期

每个长DRX周期中包括:一个ON和一个OFF周期。以毫秒为单位定义的ON时段也称为“ ON Duration”；这是UE将保持唤醒并可解码PDCCH时段。ON和OFF持续时间共同构成一个长DRX持续时间，并在由RRC配置的每个长DRX周期时间重复一次。

网络通过RRC参数"drx-LongCycleStartOffset"控制长DRX周期开始位置。以毫秒为单位定义该偏移值，即使得长DRX周期可以在子帧边界处开始的方式定义偏移。

此外网络可以在子帧内以"时隙"级别的粒度配置“持续时间”的开始。参数"drx-SlotOffset"定义了“持续时间”相对于子帧边界开始的位置。

一旦长DRX周期开始,UE会在"drx-onDurationTimer”持续时间内保持活动状态,如果在这段时间内没有收到PDCCH,则UE会进入DRX休眠状态,直到下一个“开启持续时间”开始，下图简要说明这种情况。

假设在“持续时间”期间有一些PDCCH活动,很有可能会重新调度。如果UE进入DRX休眠状态,则它无法接受调度授权/分配。因此3GPP定义了一个参数用在调度后使UE保持活动状态。该计时器称为DRX不活动计时器。通过RRC配置为“drx-InactivityTimer”。每当PDCCH指示新的UL或DL传输时UE都会“启动/重新启动此计时器”，并且UE保持活动状态并继续监视PDCCH，直到“drx-InactivityTimer”到期为止；下图这种情况的说明：

Case2:长DRX+短DRX周期配置

正如上面所讨论，长DRX周期中包括活动状态和休眠状态,并且如果存在某些数据活动时则设备扩展“活动状态”和"不活动持续时间"的长度。长DRX周期不适用于某些需要一段时间进行数据传输,然后再进行无活动的业务。在这种情况下,gNodeB可以灵活配置长DRX周期和比长周期短的"附加DRX周期"。这第二种周期称为“短DRX周期”。

如gNodeB配置了短DRX周期,则意味同时配置了长周期和短周期。短DRX周期配置是可选的;如果未配置则UE会照常遵循长DRX周期。而当gNodeB配置“短DRX周期”时,应确保“长DRX周期”持续时间是“短DRX周期”持续时间的整数倍。这意味着短周期持续时间通常比长周期持续时间短。

如果长周期的“开启持续时间”内没有数据活动,则设备会遵循长DRX周期,就像未配置短DRX周期一样。如果存在任何数据活动则UE将切换到短DRX周期，并在一定时间内使用短周期。如果在此期间没有数据活动,则UE将切换到长DRX周期依此类推。

最近数据活动之后的短DRX周期可能很有用,因为在最近的活动之后的一定时间内再次进行调度的可能性会比较高。短DRX配置包含两个参数：

----drx-ShortCycle:短DRX周期持续时间。

----drx-ShortCycleTimer:配置为整数,该整数定义UE在短周期开始后应遵循的短周期数。

如果在drx-ShortCycleTimer x drx-ShortCycle定义时间段内没有数据活动,则UE进入长周期;即在短周期的drx-ShortCycleTimer数目之后UE进入长DRX周期。

在短DRX周期内“长持续时间”的开始是使用长周期参数drx-StartOffset和drx-SlotOffet来确定与长周期类似。下图显示配置了短周期和长周期应用：

3.C-DRX配置

MAC实体由RRC层配置。DRX配置参数以MAC-CellGroupConfig结构中的drx-Config IE发送。在3GPP Release15中此DRX配置适用于所有NR服务小区。在 R16版本中引入了结构drx-ConfigSecondaryGroup-r16来为第二个DRX组（服务小区）配置DRX相关参数。

当服务小区不止一个时，网络可以在具有单独DRX参数的两个DRX组中配置DRX。当RRC未配置辅助DRX组时只有一个DRX组，并且所有服务小区都属于该DRX组，这被称为“默认DRX组”。当配置了两个DRX组时每个服务小区都被唯一地分配给两个组中的任何一个。

MAC-CellGroupConfig的IE结构如下所示;请注意使用drx-Config提供默认DRX组配置,并通过drx-ConfigSecondaryGroup-r16提供辅助DRX组配置。

为每个DRX组分别配置DRX参数是:drx-onDurationTimer,drx-InactivityTimer。这意味着网络可以灵活地控制每个服务小区的活动时间。DRX组(或服务小区)共有DRX参数是:drx-SlotOffset,drx-RetransmissionTimerDL,drx-RetransmissionTimerUL,drx-LongCycleStartOffset,drx-ShortCycle(可选),drx-ShortCycleTimer(可选),drx-HARQ -RTT-TimerDL和drx-HARQ-RTT-TimerUL。

默认DRX组配置

gNodeB为DRX配置了以下RRC参数，其在R16中新引入的参数将在后面部分进行讨论。

-----drx-onDurationTimer指定每个DRX周期(DRX ON)开始时间，以在进入省电模式(DRX OFF)之前每个DRX周期内解码PDCCH。

----drx-InactivityTimer指定在成功解码指示新传输(UL或DL)的PDCCH后,UE应处于活动状态的时间段。在接收到用于新传输(UL或DL)的PDCCH时(重新)启动该定时器。在此计时器到期后UE应进入DRX模式(更多详细信息,参见第4节)。此计时器的值以毫秒(子帧级别)配置。

----drx-LongCycleStartOffset配置两个参数drx-LongCycle(以ms为单位)和drx-StartOffset(以1 ms的倍数为单位)。drx-LongCycle定义长DRX周期长度，而drx-StartOffset用于确定DRX周期内的起始子帧号。

----drx-RetransmissionTimerUL和drx-HARQ-RTT-TimerUL用于上行数据重传处理。同样drx-RetransmissionTimerDL和drx-HARQ-RTT-TimerDL用于下行数据重传处理。

----drx-ShortCycle是在某些数据活动之后需要遵循第一类DRX周期(如已配置)。IE指示短周期的长度(以毫秒为单位),其中包括ON时间和OFF(睡眠)时间。

----drx-ShortCycleTimer表示为drx-ShortCycle的倍数。计时器值可以在1到16(较短的DRX周期)之间变化。此计时器指示一旦进入短DRX周期并进入长DRX周期,接下来要跟随的短DRX周期数。

----drx-SlotOffset定义“持续时间”开始,而不是子帧开始。

   注1:相同onDurationTimer值适用于长DRX周期和短DRX周期。

   注2:如果配置shortDRX-Cycle,则longDRX-Cycle值应为shortDRX-Cycle值倍数。

辅DRX组配置

如此前讨论在3GPP第16版中引入了drx-ConfigSecondaryGroup-r16作为辅DRX组参数配置。网络将drx-InactivityTimer和drx-onDurationTimer作为该配置的一部分。换句话说该网络可以灵活地控制每个服务小区的“持续时间”和“不活动时间”。

注意，如网络配置了辅drx-config,则第二个DRX组的drx-InactivityTimer和drx-onDurationTimer值小于IE DRX-Config中的默认DRX组配置的相应值。下面为drx-ConfigSecondaryGroup-r16的IE结构。

服务小区启用辅DRX-Config

如配置了drx-ConfigSecondaryGroup-r16,则gNodeB可以指示SCellConfig IE结构中哪些服务小区属于辅助组。

secondaryDRX-GroupConfig-r16字段用于指示相应SCell是否属于辅助DRX组。如果不包括该字段,则意味着SCell属于默认DRX组:

辅DRX组中的所有服务小区应属于一个频率范围(FR),默认DRX组中的所有服务小区应属于另一频率范围。