专利名称：用于由无线通信网络中的移动设备控制非连续接收(drx)的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种无线通信网络(如，蜂窝网络)，更具体地涉及一种用于由能 够接收基于互联网协议的语音(VoIP)数据分组的网络移动设备控制非连续接收(DRX)的 方法。
背景技术：
蜂窝网络是由多个小区组成的无线通信系统，其中每个小区由固定发射机提供服 务，被称为蜂窝站点或基站。网络中的每个蜂窝站点典型地与其他蜂窝站点重叠。蜂窝网 络的最常见形式是移动电话(蜂窝电话)系统。基站连接至蜂窝电话交换局或“交换机”， 该蜂窝电话交换局或“交换机”进而连接至公共电话网或蜂窝公司的另一交换机。第3代伙伴计划(3GPP)是创建全球适用第三代(3G)移动电话系统的规范的世界 性团体。3GPP的规划当前在长期演进(LTE)的名义下进行开发。3GPP LTE计划是要改进通 用移动电信系统(UMTS)陆地无线电接入移动电话标准，以应对未来的需要。3GPP LTE的目 标包括提高效率、降低成本、改进服务、利用新频谱机会以及更好地与其他开放式标准相集 成。3GPP LTE技术规范是在一组参考文献中描述的，该组参考文献包括3rd Generation Partnership Project ；Technical Specification Group Radio Access Network ； Physical Channelsand Modulation(Release 8)，3GPP TS 36.211 V0.4.0 (2007-02)；和 3rdGeneration Partnership Project ；Technical Specification Group RadioAccess Network ；Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network(E-UTRAN) ；Overall description ；Stage 2 (Release 8)，3GPP TS 36.300 V8. 1. 0(2007-06) 在 3GPP LTE (E-UTRA 和 E-UTRAN)术语 中，基站称作“eNode B”(eNB)，移动终端或设备被称作“用户设备”(UE)。移动设备(UE)需要电池功率来进行操作。E-UTRA和E-UTRAN的目标之一是为UE 提供节电的可能性。非连续接收(DRX)是一种用于移动通信中以节约移动设备电池的方 法。移动设备和网络协商进行数据传送的阶段。在其他时间内，移动设备关闭其接收机并 进入低功率状态。在3GPP LTE中，移动设备必须能够发送和接收给予互联网协议的语音(VoIP)数据分组。VoIP业务模式具有固定间隔的周期性小数据分组并具有周期性的静默指示(SID) 分组。此外，3GPP LTE使用混合自动重传请求(HARQ)方法(公知的自动重传请求ARQ方法 的变型)来发送VoIP分组。HARQ需要要由接收机发送回到发射机以指示已接收到或未接 收到VoIP分组的肯定应答信号(ACK)或否定应答信号(NACK)。如果发射机接收到NACK， 则重传VoIP分组。
唯一的VoIP业务模式以及对ACK/NACK传输和VoIP分组重传的要求对使用DRX 使移动设备中的功率消耗最小提出了特殊的挑战。必须打开移动设备的接收机以接收周期 性的VoIP分组和SID、以及ACK/NACK信号和重传的VoIP分组。所需要的是一种用于在移 动设备中控制DRX的系统和方法，实现以这些要求进行操作，但同时使功率消耗最小。
发明内容
本发明涉及一种用于在支持基于互联网协议的语音(VoIP)且使用自动重传请求 (ARQ)方法(如，混合自动重传请求(HARQ)方法)的无线通信网络中的移动设备中控制非 连续接收(DRX)的方法和系统。该移动设备在初始VoIP业务设置之后具有自主DRX控制， 这意味着该移动设备不需要来自基站的信令来控制DRX。移动设备对接收进行激活(打开)以接收周期性的VoIP分组和周期性的SID分 组，并在接收到周期性的VoIP分组和SID分组之后对接收进行去激活(关闭)。如果移 动设备发送指示未成功接收到VoIP分组的否定应答信号(NACK)，则在预定延迟时间后该 移动设备自主地打开，使得该移动设备可以接收来自基站的对VoIP分组的第一次重传，其 中，预定延迟时间与基站处理NACK并准备用于重传的VoIP分组的时间有关。如果移动设 备发送指示未成功接收到第一次重传的第二 NACK，则在其最后一次接收之后预定往返时间 (RTT)后，该移动设备自主地打开，使得该移动设备可以接收来自基站的对VoIP分组的第 二次重传，其中，RTT是发送VoIP分组、接收NACK并重传VoIP分组的最小可能时间。表示 预定延迟时间和RTT的值存储于移动设备中。当移动设备向基站发送或重传VoIP分组时， 对接收进行去激活，但在所述预定延迟时间后自主地对接收进行激活，使得该移动设备可 以接收来自基站的ACK或NACK。所述预定延迟时间可以用于将来自移动设备的上行(UL)传输和来自基站的下行 (DL)传输进行对准，例如，在DL传输之前预定延迟时间进行UL传输。这种对准的结果是 如果当调度VoIP分组用于由基站传输时需要由基站传输ACK/NACK，则基站以相同的传输 时间间隔(TTI)传输VoIP分组和ACK/NACK。这就避免了移动设备必须单独对接收进行激 活(打开)接收以接收VoIP分组，从而在移动设备处节省功率。为了更全面地理解本发明的特性和优点，应当参照结合附图的以下详细描述。
图1是由3GPP LTE E-UTRAN提出的无线通信系统等的图并示出了三个eNB (基 站)和五个UE (移动设备)。图2是典型eNB和典型UE的控制平面的协议栈的一部分的图。图3是无线通信网络中的双向的基于互联网的语音(VoIP)通信的典型业务模式 的图示。
图4是根据本发明的双向VoIP通信的图示并示出了上行(UL)和下行(DL)传输 的对准，其中在DL传输之前预定延迟时间进行UL传输。 图5是根据本发明的双向VoIP通信的图示并示出了上行(UL)传输和下行(DL) 传输的对准，其中在UL传输之前预定延迟时间进行DL传输。
具体实施例方式本发明涉及由无线通信网络(特别是基于演进通用陆地无线接入(E-UTRA)的网 络和演进通用陆地无线接入网(E-UTRAN))中的移动设备进行的非连续接收(DRX)。采用 DRX,以利用在网络内传送数据的特征并节省UE的有限电池寿命。尽管是关于E-UTRA和 E-UTRAN描述的，但本发明也可以适用于其他网络和其他规范或标准。通常，可以经由带内信令(其为经由层2 (L2)数据单元或协议数据单元)来发送 要由UE应用的DRX参数(例如，DRX周期或循环期)。可以包含对应用哪个DRX参数的指 示，作为报头格式的一部分、有效载荷的一部分和/或同时作为这两部分。此处描述的DRX 过程和特征被设计为加强而不是替代例如如包括E-UTRA和E-UTRAN在内的3GPP LTE所定 义的现有DRX过程。图1是由3GPP LTE E-UTRAN提出的无线通信系统100等的图。该系统包括多个 eNB (基站)152、156、158以及多个UE (移动电话或终端)，例如移动电话或终端104、108、 112、118和122、124。eNB152、156、158经由链路142、146和148彼此连接，并连接至向公共 电话网提供系统连接的中央网关(未示出)。eNB 152、156、158向UE提供E-UTRA用户平面和控制平面协议终止。eNB是适于 向小区发送数据并从小区接收数据的单元。通常，eNB通过无线电接口处理实际通信，无线 电接口覆盖被称为小区的特定地理区域。根据分区，一个或多个小区可以由一个eNB提供 服务，相应地，根据移动设备(UE)所处的位置，一个eNB可以支持一个或多个UE。eNB 152、156、158可以执行多种功能，这些功能可以包括但不限于无线资源管 理、无线承载控制、无线接纳控制、连接移动性控制、动态资源分配或调度、和/或寻呼消息 和广播信息的调度和传输。每个eNB 152、156、158还适于确定和/或定义DRX参数的集合 以及发送这样的参数，其中对于由该eNB管理的每个UE，该集合包括初始集合。在图1的示例中有三个eNB 152、156、158。第一 eNB 152管理三个UE 104,108, 112，这包括向三个UE 104、108、112提供服务和连接。另一 eNB 158管理两个UE 118、122。 UE的示例包括移动电话、个人数字助理(PDA)、计算机以及适于与移动通信系统100进行通 信的其他设备。如3GPP LTE中定义的，eNB 152、156、158可以经由X2接口，经由链路142、146、 148来与彼此进行通信。每个eNB还可以与移动管理实体(MME)和/或系统架构演进(SAE) 网关(未示出)进行通信。如3GPP LTE中的演进分组核心规范中定义的，MME/SAE网关与 eNB之间的通信是经由Sl接口进行的。图2是典型eNB 210和典型UE 240的控制平面的协议栈的一部分的图。典型地， eNB 210和UE 240分别包含专用处理器和/或微处理器(未示出)以及关联存储器(未示 出)。协议栈在eNB 210与UE240之间提供无线电接口架构。控制平面通常包括层1 (Li) 栈，包括物理PHY层220、230 ；层2(L2)栈，包括媒体访问控制(MAC) 218、228层和无线链路控制(RLC)层216、226 ；以及 层3(L3)栈，包括无线资源控制(RRC)层214、224。在E-UTRA 和E-UTRAN中有被称为分组数据汇聚协议(PDCP)层的另一层(未示出)。3GPP尚未决定 在控制平面中包括PDCP层。PDCP层很可能被认为是L2协议栈。RRC层214、224是处理UE与E-UTRAN之间的L3控制平面信令的L3无线电接口，并 执行连接建立和释放、系统信息广播、无线承载建立/重配置和释放、RRC连接移动性过程、 寻呼通知和释放以及外环功率控制的功能。RRC层还将DRX参数从eNB 210传送至UE240， 以及提供RRC连接管理。典型地，由UE应用的DRX周期(或循环期)与eNB侧的非连续发 送(DTX)周期相关联，以确保在适当的时段由eNB发送数据并由UE接收数据。RLC 216、226是L2无线电接口，适于提供透明的、不确认的和确认的数据传送服 务。MAC层218、228是无线电接口层，在逻辑信道上提供不确认的数据传送服务，并提供对 传输信道的访问。典型地，MAC层218、228还适于提供逻辑信道与传输信道之间的映射。PHY层220、230向MAC 218,228和其他更高层216、214、226、224提供信息传送服 务。典型地，PHY层传输服务是由其传输方式来描述的。此外，典型地，PHY层220、230适于 提供多个控制信道。UE 240适于监控该控制信道集合。此外，如图所示，每个层与其兼容层 244、248、252、256进行通信。在3GPP LTE规范文献中详细描述了每个层的规范和功能。在3GPP LTE中，基于互联网协议的语音(VoIP)将用于承载语音数据，这是对移动 设备来说最重要的应用。存在VoIP业务模式的特定独特特征，包括使用由先进语音编码 /解码(编解码)方案(如自适应多速率(AMR))产生的周期性小数据分组(以每20ms — 个的固定间隔)和周期性静默指示(SID)分组。AMR是针对话音编码而优化的音频数据压 缩方案，并已被3GPP采用作为标准话音编解码方案。AMR每160ms产生SID分组。此外，3GPP LTE使用混合自动重传请求(HARQ)方法来发送VoIP分组。HARQ是公 知的自动重传请求ARQ方法的变型，其中，接收机向发射机发送肯定应答信号，以指示接收 机已正确接收到数据分组。HARQ通过在发送之前利用纠错码(如里德-所罗门码)对加 有检错信息(如循环冗余校验CRC)的数据分组进行编码，来将前向纠错与ARQ相结合。当 接收到编码数据分组时，接收机首先对纠错码进行解码。如果信道质量足够好，则所有传输 差错应当是可纠正的并且接收机可以获得正确的分组，因此接收机向发射机发送肯定应答 信号(ACK)。如果信道质量差并且不能纠正所有传输差错，则接收机将使用检错码来检测该 情况，并且，丢弃接收到的编码数据分组。然后，将否定应答信号(NACK)从接收机发送至发 射机，这导致发射机重传数据分组。在3GPP LTE提议中，上行(UL)HARQ重传是同步的，但 下行(DL)HARQ重传是异步的。为了移动设备(UE)处的功率节省，重要的是，能够在VoIP期间使用DRX。一个提 议是使用与VoIP分组的20ms固定间隔相对应的20ms的固定DRX循环期。然而，该方案并 未充分利用唯一的VoIP业务模式。在本发明中，通过考虑UL与DL分组之间的双向VoIP 业务特性和交互以及HARQ所需的UL和DL ACK/NACK传输，来优化DRX。图3示出了双向VoIP通信的典型业务模式。对于双向语音通信，常见的是，当一方 正在谈话时，另一方将收听。因此，例如，DL话音突发(有时称为“谈话进发(talkspurt) ”) 将与UL静默时段同时出现。这意味着，为了接收将需要激活或“唤醒”UE，以在DL谈话进 发期间接收DL VoIP分组，并接收响应于UL VoIP分组而发送的DLACK/NACK信号，即便DL ACK/NACK信号是在DL静默时段期间发送的也是如此。
如图3所示，在每个方向(DL和UL)上，将有谈话进发和静默时段。语音编解码器在谈话进发期间每20ms发出VoIP分组一次，并在静默时段期间每160ms发出SID分组一 次。如典型的DL VoIP分组301所示，每个VoIP分组在一个传输时间间隔(TTI)内出现。 在图3的示例中，TTI是lms，因此VoIP分组之间的固定间隔是20个TTI。每个DL VoIP分 组之后紧跟分别指示成功或未成功接收到DLVoIP分组的UL肯定应答信号(ACK)或否定应 答信号(NACK)。例如，VoIP分组301的DL传输之后紧跟UL ACK 302。类似地，VoIP分组 401的UL传输之后紧跟DL ACK 402。图3还示出了 UL和DL静默时段及其关联UL和DL SID。UL SID450是来自前一 UL静默时段的最后一个SID，这是由于其后紧跟ULVoIP分组401，UL VoIP分组401出现在 UL SID 450之后不到160ms。UL SID 452是UL谈话进发之后的第一个SID，并指示了 UL 静默时段的开始。类似地，DL SID 350指示了 DL静默时段的开始，并且之后160ms紧跟DL SID 352。DL SID 354是来自该DL静默时段的最后一个SID，这是由于其后紧跟DL VoIP 分组311，DL VoIP分组311出现在DL SID 354之后不到160ms。图4和5在由图3所示的标度放大的时间标度上示出了本发明的方面。HARQ往 返时间(RTT)是发送VoIP分组、接收NACK并重传分组的最小可能时间。这在图4中是作 为UL分组431、DL NACK432和重传的UL分组433而示出的。在该示例中，假定HARQ RTT 是6ms。此外，基站(eNB)处理时间是eNB在接收到NACK之后处理该NACK并准备用于重传 的VoIP分组所需的时间。在该示例中，假定其为2ms。这在图4中是针对UL NACK 336和 DL分组337而示出的。在包含UL ACK 336的TTI结束之后直到重传DL分组337为止有 2ms (2个TTI)的处理时间。因此，从开始发送UL ACK到重传DL分组337的时间是3ms，这 被称作与eNB延迟相对应的第一延迟时间。类似地，如DL NACK 432以及UL分组433的重 传所示，假定UE处理时间是2ms且总UE延迟时间是3ms，这被称作第二延迟时间。在该示 例中，第一(eNB延迟)和第二(UE延迟)预定延迟时间是相同的，即，3ms。在开始发送VoIP之前，eNB向UE通知VoIP将到达，并且如图4中以固定的20ms 间隔出现的DL分组321、335以及以相同的固定20ms间隔出现的相应“RX开”区域521、 535所示，DRX循环期被配置为VoIP分组间隔。VoIP分组间隔和DRX循环期的20ms值是 由3GPP LTE确立的值，但本发明完全适用于其他间隔，例如IOms的VoIP间隔和DRX循环 期。然而，在本发明中，对于DL分组重传和对于DL ACK/NACK,不需要eNB与UE之间的信 令，使得UE自主地执行对DRX转换(RX开/RX关)的控制。UE基于其在本地所具有的信 息来激活接收(图4和5中的RX开)。该信息是存储于UE内以实现对DRX的自主控制的 eNB延迟时间和HARQ RTT。eNB可以典型地通过从eNB的RCC层214至UE的RRC层224的 RRC信令(图2)，来向UE发送延迟时间值，以存储于UE的存储器中。备选地，延迟时间值 可以是固定标准值，从而可以预先存储于UE的存储器中。在发送了 DL分组之后，对UE的接收进行去激活(图4和5中的RX关)。这在图 4中由DL分组321示出，在此期间，在RX开区域521对UE接收进行激活，然后紧接着RX 关。如果UE发送针对DL分组的NACK，则已对UE接收进行去激活(RX关)，如图4中NACK 336所示。但在发送了 NACK之后，在等于eNB延迟时间的时段，对UE接收进行激活以接收 DL分组的第一次重传。这在图4中是作为从NACK 336至RX开区域537的3ms时间而示出 的。UE在区域537对接收进行激活，以接收重传的DL分组337。然而，如果在DL分组337重传之后有第二个NACK 338，则由于DL HARQ是异步的，因此第二次DL重传339可以在 HARQ RTT之后的任何时间出现。因此，UE在区域539、在第一次DL重传337之后等于RRT 的时段后对接收进行激活(RX开)，并且接收保持激活直到接收到第二次重传为止。在图4 的该示例中，第二次DL重传339出现在第一次DL重传337之后7ms。因此，本发明允许针 对异步HARQ DL传输的3GPP LTE提议的自主DRX控制，但在HARQ DL传输是同步的情况下 也不完全适用。在3GPP LTE中，VoIP分组仅有两次HARQ重传；如果第二次重传失败，则没 有对分组的附加重传。本发明的一方面在于，如果当调度VoIP分组以进行传输时需要发送ACK/NACK，则 在相同的TTI中发送VoIP分组和ACK/NACK。这一点的一个示例在图5中由在与ACK 352 相同的TTI中发送的ULVoIP分组445示出，其中，ACK 352是响应于DL分组351的。在与 VoIP分组相同TTI中发送ACK/NACK是以如图4和5所示的方式、使用eNB延迟时间(图 4)和UE延迟时间(图5)的已知值来对UL和DL传输进行特殊对准的结果。首先参照图4，在DL传输之前2ms进行UL传输，如UL SID 481出现在DL分组231 之前2ms所示。如上所述，这2ms (在该示例中其为2个TTI)对应于eNB延迟时间，并且是 UE本地已知的。UE在UE SID 481之后2ms对接收进行激活(RX开)，以接收DL ACK482。 由于UE已将接收激活，并且由于通过这2ms偏移将DL传输与UL传输进行对准，因此，在与 ACK 482相同的TTI中接收DL分组321。由于UL HARQ是同步的，因此将这两个DL传输 (DL分组和DL ACK/NACK)将始终出现在相同TTI中。这就避免了 UE必须单独对接收进行 激活以接收DL分组，从而在UE处节省功率。通过根据在VoIP业务设置时进行的对准来调 度传输，eNB可以通过与eNB延迟时间相对应的该偏移来对DL和UL传输执行对准。接下来参照图5，在UL传输之前2ms进行DL传输，如DL分组381出现在UL SID 471之前2ms所示。这2ms (在该示例中其为2个TTI)对应于UE延迟时间，并且是UE本地 已知的。如UL分组463和UL NACK 362所示，这允许在与UL ACK/NACK相同的TTI中发送 UL分组，其中UL NACK 362响应于DL分组361。此外，如果在HARQ RTT内发送DL重传，则 这2ms对准还将允许在与DLACK/NACK相同的TTI中发送DL分组重传。这是由DL重传分 组363和DL ACK 462示出的，其中DL ACK 462响应于UL分组463。可能出现eNB需要发送大的非VoIP数据分组(例如，用于控制信息的信令分组) 的罕见情况。在这样的情况下，这些数据分组不能在一个TTI内发送，因此上述对UE的自 主DRX控制就需要暂时中止以接收控制信息。如上所述，基站(eNB)和移动设备(UE)具有专用处理器和/或微处理器以及关联 存储器。因此，上述方法是可以在基站和移动设备中的存储器中存储的可执行代码的软件 模块或组件实现的。专用处理器和/或微处理器基于存储于存储器中的程序指令来执行逻 辑和算术运算，以执行本发明的方法。尽管以上针对具有以周期性分组为特征的业务模式的VoIP描述了本发明，但本 发明完全适用于除VoIP以外的、其中业务模式以小周期性分组为特征的应用。此外，本发 明适用于其他无线通信网络，例如基于IEEE 802. 16m标准的那些无线通信网络。尽管参照优选实施例具体示出和描述了本发明，但本领域技术人员将理解，在不 脱离本发明的精神和范围的前提下，可以作出形式和细节上的各种修改。相应地，所公开的 本发明应被视为仅是示意性的，并仅由如所附权利要求指定的范围限定。
权利要求
1.一种通信系统中的移动设备，在每个固定时间间隔期间执行发送和/或接收，所述 移动设备接收从基站发送的下行数据，并向基站通知是否已成功接收，以及 在从已接收到下行数据的时间间隔起经过第一数目个时间间隔之后，所述移动设备接 收从基站重传的重传下行数据，其中当在第一数目个时间间隔之后的时间间隔没有从基站接收到重传下行数据时，所述移 动设备保持接收直到接收到重传下行数据为止。
2.根据权利要求1所述的移动设备，其中，所述第一数目是基于从基站发送的信息来 确定的。
全文摘要
用于由无线通信网络中的移动设备控制非连续接收(DRX)的方法和系统，通信系统中的通信设备在各具有固定时间间隔的任何顺序时隙中执行发送和/或接收。该移动设备从基站接收下行数据，并向基站指示成功接收到或未成功接收到下行数据。在未成功接收的情况下，在已接收到下行数据的时隙之后等于或大于第一数目个时隙的时隙中，该移动设备从基站接收重传下行数据。在已接收到下行数据的时隙之后第一数目个时隙的时隙中，该移动设备对重传下行数据的接收进行激活。
文档编号H04L1/18GK102076100SQ20111002953
公开日2011年5月25日 申请日期2008年8月12日 优先权日2007年8月13日
发明者徐树公 申请人:夏普株式会社