LTE：DRX介绍

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 一 DRX 介绍介绍 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 Discontinuous Reception 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 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 图二 DRX 流程流程 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 MAC control 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 TimerStart Restart Stop onDurationTimer 当前使用 Long DRX Cycle 且 SFN 10 1 收到 DRX Command MAC subframe number modu lo longDRX Cycle drxStartOffset 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 与图三 与 DRX 相关相关 timer 的启动和停止的启动和停止 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 二 载波聚合 Carrier Aggregation CA 对 对 DRX 的影的影 响响 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 参考资料参考资料 1 36 321 的 5 7 节 2 36 300 的 12 章 3 LTE The UMTS Long Term Evolution 2nd E