CN112398527B - 一种卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法和系统。该卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法和系统，根据获取得到的距离确定信号传输中单向链路的时延，然后根据时延和获取的下行发送数据的速率确定门限值，进而依据卫星数据缓冲区的剩余数据与门限值间的关系判断是否生成MAC控制单元信号，以根据MAC控制单元信号控制UE快速进入休眠，达到节省电能的目的。

Description

一种卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法和系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法和系统。

背景技术

近年来，随着地面第五代移动通信(5G)进入商用，3GPP工作组也开始研究卫星通信与地面5G的融合，致力于用5G技术解决NTN(Non-Terrestrial Network，非地面网络)问题。

目前5G终端的耗电量是一个很大的问题，如何降低耗电量是通信业需要进一步改善的地方。这样不得不提到Drx(Discontinuous Reception，不连续接收)这个概念，这种方法可以让UE(UserEquipment，用户设备)周期性的在某些时候进入睡眠状态，不去监听PDCCH(Physical Downlink Control Channel，指的是物理下行控制信道子帧)而需要监听的时候，则从睡眠状态中唤醒，这样就可以使UE达到省电的目的。虽然这样做对数据传输的时延有一定的影响，但如果这种时延并不影响用户体验，那么考虑到UE更为重要的功率消耗，执行Drx是很有意义的。

但是，由于卫星离开地面UE距离远，卫星通信本身具有高时延的特性，而现有技术并没有考虑这一时延因素，使得某些关停定时器的消息到达终端的时候，定时器已经超时，实现不了协议的初衷，不能及时进入睡眠状态，进而增加功耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法和系统，以使卫星能够快速离开Drx On_Duration状态进入睡眠，从而达到节约电能的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法，包括：

获取卫星与UE间的距离；

根据所述距离确定信号传输中单向链路的时延；

获取每一UE在每个slot中下行发送数据的速率；

根据所述时延和所述下行发送数据的速率确定门限值；

当卫星数据缓冲区的剩余数据等于所述门限值时，生成MAC控制单元信号，根据所述MAC控制单元信号控制UE进入休眠。

优选的，所述根据所述时延和所述下行发送数据的速率确定门限值，具体包括：

根据所述下行发送数据的速率确定平均速率；

根据所述平均速率和所述时延确定门限值。

优选的，所述门限值为：

K＝V*T；

其中，K为门限值，V为平均速率，T为时延。

优选的，所述门限值为：

其中，K为门限值，T为时延，V_n为下行发送数据的速率，N≥M，M∈[80,160]。

对应于上述提供的控制方法，本发明还对应提供了一种如下系统：

一种卫星系统快速进入睡眠状态的控制系统，包括：

距离获取模块，用于获取卫星与UE间的距离；

时延确定模块，用于根据所述距离确定信号传输中单向链路的时延；

速率获取模块，用于获取每一UE在每个slot中下行发送数据的速率；

门限值确定模块，用于根据所述时延和所述下行发送数据的速率确定门限值；

休眠模块，用于当卫星数据缓冲区的剩余数据等于所述门限值时，生成MAC控制单元信号，根据所述MAC控制单元信号控制UE进入休眠。

优选的，所述门限值确定模块具体包括：

平均速率确定单元，用于根据所述下行发送数据的速率确定平均速率；

门限值确定单元，用于根据所述平均速率和所述时延确定门限值。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法和系统，根据获取得到的距离确定信号传输中单向链路的时延，然后根据时延和获取的下行发送数据的速率确定门限值，进而依据卫星数据缓冲区的剩余数据与门限值间的关系判断是否生成MAC控制单元信号，以根据MAC控制单元信号控制UE快速进入休眠，达到节省电能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为Drx周期示意图；

图2为增加Drx-Inactivity定时器后的Drx传输机制示意图；

图3为增加MAC控制单元信号后的Drx传输机制示意图；

图4为本发明提供的卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法的流程图；

图5为specific TA和common TA的计算原理图；

图6为本发明实施例中终端从唤醒到休眠的流程图；

图7为本发明提供的卫星系统快速进入睡眠状态的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法和系统，以使卫星能够快速离开Drx On_Duration状态进入睡眠，从而达到节约电能的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

Drx机制在空闲态和连接态下的实现是不同的，相对而言，连接态下的Drx机制要复杂的多。本发明专门介绍连接态下的Drx机制，而空闲态下的Drx机制即寻呼机制，不做赘述。本发明中描述的Drx均特指UE处于连接态时使用的Drx。

一个典型的Drx周期如图1所示，标识“Drx-onDurationTimer”的这段时间是UE监控下行PDCCH子帧的时间，在这段时间里，UE是处于唤醒状态的。Drx Cycle至Drx-onDurationTimer(Drx持续时间定时器)的这段时间是Drx睡眠时间，即UE为了省电，进入了睡眠而不监控PDCCH子帧的时间。从图1可以看到，用于Drx睡眠的时间越长，UE的功率消耗就越低，但相应的，业务传输的时延也会跟着增加。其中，图1中的SFN的英文全称为SystemFrameNumber，中文全称为系统帧号。

例如存在以下场景：0号子帧是唤醒时间On_Duration的最后一个子帧，此时网侧刚好有一个较大字节的数据需要发给UE，这些数据无法在1号子帧全部发送完。如果按照图1的Drx周期，那么UE将在1号子帧进入Drx睡眠状态，不会再去接收来自网侧的任何下行PDSCH数据。网侧也只能等到Drx周期结束，并在下一个On_Duration时刻到来时，继续向UE发送没有传完的数据。这种处理机制虽然没有错，但显然增加了整个业务的处理时延。为了避免这种情况的出现，Drx机制中增加了Drx静止定时器，如图2所示。

如果Drx-inactivityTimer(Drx静止定时器)正在运行，那么即便原本配置的On_Duration时间已经结束，UE仍然需要继续监听下行PDCCH子帧，直到Drx InactivityTimer超时。增加了Drx-InactivityTimer机制之后，显然会减少数据的处理时延，但这将会引入下文描述的另一个问题。

图2描述了Drx-InactivityTimer的作用是为了降低数据的处理时延，但如果Drx-InactivityTimer的时长设置的过长，当网侧的数据发送完之后定时器还没有超时，则UE不得不继续监听下行子帧，无法及时的进入睡眠状态。

为了尽量快速的让UE进入睡眠状态，本发明引入了一个与Drx相关的MAC控制单元Drx command，也可形象的称为Go-To-Sleep CE。

当网侧检测到已经没有下行数据可传时，可以向该UE发送一个MAC PDU，这个PDU里携带一个Drx command控制单元(即MAC控制单元)。当UE收到这个Drx command控制单元之后，将停止On Duration Timer和Drx-Inactivity Timer，尽快的进入睡眠状态，如图3所示。

基于上述技术构思，本发明提供了一种卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法，如图4所示，该控制方法包括：

步骤100：获取卫星与UE间的距离；

步骤101：根据所述距离确定信号传输中单向链路的时延；

步骤102：获取每一UE在每个slot中下行发送数据的速率；

步骤103：根据所述时延和所述下行发送数据的速率确定门限值，具体包括：

根据所述下行发送数据的速率确定平均速率；

根据所述平均速率和所述时延确定门限值。所述门限值可以通过公式K＝V*T确定，也可以通过公式

确定。

式中，K为门限值，V为平均速率，T为时延，V_n为下行发送数据的速率，N≥M，M∈[80,160]。

其中，在初始随机接入过程中，UE负责补偿specific TA，卫星负责补偿commonTA。随机过程结束后，卫星已经得知总的时延补偿，即Common TA和specific TA的和值。specific TA和common TA的计算原理如图5所示，specific TA＝2*(d1-d0)/c，common TA＝2*d0/c。卫星根据UE与卫星的距离，计算出单向链路的时延T，T＝(CommonTA+specificTA)/2。

步骤104：当卫星数据缓冲区的剩余数据等于所述门限值时，生成MAC控制单元信号，根据所述MAC控制单元信号控制UE进入休眠。

下面提供一个具体实施案例进一步说明本发明的方案，本发明具体实施案例中以如图6所示的终端唤醒和休眠过程为例进行阐述，在具体应用时，本发明的方案也适用于其他终端唤醒和休眠的过程。

该终端唤醒和休眠过程基于以上控制方法进行，其具体包括：

步骤1：UE开机，驻留在NTN网络。

步骤2：一个典型的Drx周期中，依次开启了OnDurationTimer和Drx-InactivityTimer。

步骤3：卫星根据UE与卫星的距离，计算出单向链路的时延T。

步骤4：卫星本地动态维护一张表格(如表1所示)，统计每个UE在每个slot中下行发送数据的速率；取第(N-M)个slot到(N-1)个slot共计M个slot中本UE发送数据的速率，计算其平均值V。

步骤5：当卫星数据缓存区剩余数据等于V*T时候，发送Drx Command MAC CE。

步骤6：UE收到这个Drx控制单元之后，将停止OnDurationTimer和Drx-InactivityTimer，尽快的进入睡眠状态，达到节能效果。

表1

SlotNum	N-M	N-(M-1)	……	N-1
					本UE下行发送数据的速率	V<sub>N-M</sub>	V<sub>N-(M-1)</sub>	……	V<sub>N-1</sub>

其中，M取值范围[80，160]。

例如，在沙漠地区，UE开机驻留卫星网络。NTN网络通过RRC消息配置Drx参数。终端启用Drx机制。在唤醒时间On_Duration的最后一个子帧，网侧有一个较大字节的数据发给UE，UE在接收到PDCCH且指示为新数据窗数的时候开启Drx-Inactivity定时器。当卫星数据缓存区剩余数据等于门限值时候，发送Drx Command MAC CE。UE收到这个Drx控制单元之后，将停止OnDurationTimer和Drx-InactivityTimer，进入睡眠状态。

此外，对应于上述提供的控制方法，本发明还对应提供了一种如下系统：

一种卫星系统快速进入睡眠状态的控制系统，如图7所示，包括：距离获取模块1、时延确定模块2、速率获取模块3、门限值确定模块4和休眠模块5。

其中，距离获取模块1用于获取卫星与UE间的距离；

时延确定模块2用于根据所述距离确定信号传输中单向链路的时延；

速率获取模块3用于获取每一UE在每个slot中下行发送数据的速率；

门限值确定模块4用于根据所述时延和所述下行发送数据的速率确定门限值；

休眠模块5用于当卫星数据缓冲区的剩余数据等于所述门限值时，生成MAC控制单元信号，根据所述MAC控制单元信号控制UE进入休眠。

优选的，上述门限值确定模块4具体包括：

平均速率确定单元，用于根据所述下行发送数据的速率确定平均速率；

门限值确定单元，用于根据所述平均速率和所述时延确定门限值。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的控制系统而言，由于其与实施例公开的控制方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的控制方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法，其特征在于，包括：

获取卫星与UE间的距离；

根据所述距离确定信号传输中单向链路的时延；

获取每一UE在每个slot中下行发送数据的速率；

根据所述时延和所述下行发送数据的速率确定门限值；

当卫星数据缓冲区的剩余数据等于所述门限值时，生成MAC控制单元信号，根据所述MAC控制单元信号控制UE进入休眠。

2.根据权利要求1所述的卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法，其特征在于，所述根据所述时延和所述下行发送数据的速率确定门限值，具体包括：

根据所述下行发送数据的速率确定平均速率；

根据所述平均速率和所述时延确定门限值。

3.根据权利要求2所述的卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法，其特征在于，所述门限值为：

K＝V*T；

其中，K为门限值，V为平均速率，T为时延。

4.根据权利要求2所述的卫星系统快速进入睡眠状态的控制方法，其特征在于，所述门限值为：

其中，K为门限值，T为时延，V_n为下行发送数据的速率，N-1和N-M均为slot的序号，N≥M，M∈[80,160]。

5.一种卫星系统快速进入睡眠状态的控制系统，其特征在于，包括：

距离获取模块，用于获取卫星与UE间的距离；

时延确定模块，用于根据所述距离确定信号传输中单向链路的时延；

速率获取模块，用于获取每一UE在每个slot中下行发送数据的速率；

门限值确定模块，用于根据所述时延和所述下行发送数据的速率确定门限值；

休眠模块，用于当卫星数据缓冲区的剩余数据等于所述门限值时，生成MAC控制单元信号，根据所述MAC控制单元信号控制UE进入休眠。

6.根据权利要求5所述的卫星系统快速进入睡眠状态的控制系统，其特征在于，所述门限值确定模块具体包括：

平均速率确定单元，用于根据所述下行发送数据的速率确定平均速率；

门限值确定单元，用于根据所述平均速率和所述时延确定门限值。

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