一種新型5G非授權(quán)頻段非連續(xù)接收機(jī)制

裴旭明 錢 驊 王海峰 康 凱*④

①(中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院 上海 201210)

②(中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 北京 100049)

③(中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所 上海 200050)

④(中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所無線傳感網(wǎng)與通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 200050)

1 引言

移動(dòng)通信業(yè)務(wù)需求不斷增長(zhǎng)，授權(quán)頻譜資源短缺日益明顯。非授權(quán)頻譜的使用是第5代移動(dòng)通信技術(shù)(5th Generation, 5G)發(fā)展的重要方向，第3代合作伙伴計(jì)劃(3rd Generation Partnership Project, 3GPP)在R16階段啟動(dòng)5G新空口(New Radio,NR)的非授權(quán)頻段版本(New Radio-Unlicensed,NR-U)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。NR-U通過先聽后說(Listen Before Talk, LBT)機(jī)制與非授權(quán)頻段上的其他通信制式設(shè)備共存。NR-U的5個(gè)部署場(chǎng)景包括：NR和NR-U載波聚合、長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)(Long Term Evolution, LTE)和NR-U雙連接、NR-U獨(dú)立部署、下行非授權(quán)頻段-上行授權(quán)頻段的NR, NR和NR-U雙連接[1]。獨(dú)立部署不依賴授權(quán)頻段輔助，控制接入、數(shù)據(jù)傳輸僅通過非授權(quán)頻段，使NR-U部署更靈活，適用更多實(shí)際場(chǎng)景[2]。移動(dòng)設(shè)備的節(jié)能是設(shè)計(jì)時(shí)的重要考慮因素，有研究者對(duì)NR-U接入階段時(shí)延功耗性能進(jìn)行研究[3]。3GPP在LTE和NR中都引入非連續(xù)接收機(jī)制(Discontinuous Reception, DRX)[4]，利用數(shù)據(jù)包間歇性到達(dá)的特點(diǎn)，允許用戶終端設(shè)備(User Equipment, UE)在無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)進(jìn)入休眠模式，從而降低終端能耗[5]。

5G NR-U的DRX基于NR的DRX演進(jìn)。非授權(quán)頻段設(shè)備用先聽后說(LBT)機(jī)制競(jìng)爭(zhēng)信道，NR-U中DRX面臨的主要問題是：在需要發(fā)送時(shí)無法保證可以競(jìng)爭(zhēng)到信道[4]，導(dǎo)致傳輸時(shí)延增加；喚醒窗口長(zhǎng)度固定，因此為滿足時(shí)延要求，終端需消耗更多能量。研究者基于3GPP DRX機(jī)制提出授權(quán)頻段DRX的性能模型和改進(jìn)方案：基于馬爾可夫鏈的LTE DRX性能分析模型[6]；結(jié)合馬爾可夫鏈和生滅過程的LTE DRX平均排隊(duì)時(shí)延模型[7]；自相似業(yè)務(wù)下的LTE DRX性能分析[8]；在5G云化接入網(wǎng)(Cloud-Radio Access Network, Cloud-RAN)聯(lián)合傳輸(joint transmission)條件下DRX參數(shù)優(yōu)化方法[9]；增加預(yù)授權(quán)信號(hào)提升NR DRX性能[10,11]；5G毫米波頻段DRX機(jī)制[12]；信道容量預(yù)測(cè)對(duì)車載終端DRX性能的影響[13]。非授權(quán)頻段非獨(dú)立部署場(chǎng)景DRX分析模型和改進(jìn)方案：授權(quán)頻譜輔助接入(Licensed-Assisted Access, LAA)場(chǎng)景下DRX性能模型，通過授權(quán)頻段信令控制非授權(quán)頻段DRX[14]。3GPP仍在討論非授權(quán)頻段獨(dú)立部署場(chǎng)景的DRX方案，已有提案涉及，暫時(shí)沒有完整的解決方案和對(duì)性能的定量分析。文獻(xiàn)[15]提出延長(zhǎng)喚醒狀態(tài)或縮短休眠周期，以功耗代價(jià)來保證時(shí)延性能。文獻(xiàn)[16]提出增加信道獲得指示信號(hào)(channel acquisition indication signal)來改善性能。

本文提出一種適用于NR-U獨(dú)立部署場(chǎng)景的DRX機(jī)制。與在非授權(quán)頻段直接應(yīng)用現(xiàn)有機(jī)制相比，新機(jī)制在滿足同樣的時(shí)延要求的前提下可節(jié)約更多能量。通過建立數(shù)學(xué)模型和仿真，對(duì)以上兩種機(jī)制性能進(jìn)行分析和比較。本文其余部分安排如下：第2節(jié)介紹現(xiàn)有的DRX機(jī)制；第3節(jié)提出新型非授權(quán)頻段DRX機(jī)制，建立性能分析模型；第4節(jié)通過理論分析和仿真，對(duì)新舊機(jī)制進(jìn)行性能比較；第5節(jié)總結(jié)全文。

2 移動(dòng)通信中的非連續(xù)接收機(jī)制

2.1 授權(quán)頻段中的非連續(xù)接收機(jī)制

授權(quán)頻段中的DRX機(jī)制[17]如圖1。終端從休眠狀態(tài)下周期喚醒，打開接收機(jī)監(jiān)聽下行控制信道，檢查是否有數(shù)據(jù)包需要接收。若有數(shù)據(jù)包需要接收，終端保持接收機(jī)開啟，轉(zhuǎn)入活躍模式(power active mode)，完成數(shù)據(jù)傳輸。如沒有數(shù)據(jù)包需要接收，終端關(guān)閉接收機(jī)，轉(zhuǎn)入休眠模式(sleep mode)。相關(guān)參數(shù)包括：從活躍模式進(jìn)入休眠模式等待的時(shí)間TI；短休眠周期TDS；進(jìn)入長(zhǎng)休眠周期前的短休眠周期個(gè)數(shù)NDS；長(zhǎng)休眠周期TDL；每個(gè)休眠周期中UE監(jiān)聽信道的時(shí)間TON。終端在接收到數(shù)據(jù)包后處于活躍模式，若TI時(shí)間內(nèi)沒有再接收到數(shù)據(jù)包，則轉(zhuǎn)入淺休眠模式(light sleep mode)。淺休眠模式中使用短休眠周期TDS，每TDS時(shí)間內(nèi)，終端喚醒TON時(shí)間監(jiān)聽下行控制信道，若連續(xù)NDS個(gè)短休眠周期沒有接收到數(shù)據(jù)包，終端轉(zhuǎn)入深休眠模式。深休眠模式中使用長(zhǎng)休眠周期TDL，每TDL時(shí)間內(nèi)，終端喚醒TON時(shí)間監(jiān)聽下行控制信道。終端的喚醒狀態(tài)也稱ON狀態(tài)?；?Base Station, BS)為UE配置DRX參數(shù)，使其時(shí)延與功耗間達(dá)到平衡[15]。NR與LTE中的DRX機(jī)制是相似的[18]。在授權(quán)頻段中，DRX參數(shù)決定UE的業(yè)務(wù)包接收時(shí)延和功耗。當(dāng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)間歇產(chǎn)生時(shí)，若不使用DRX機(jī)制，UE在數(shù)據(jù)到達(dá)的間隙中(圖1的兩次包到達(dá)之間)仍保持活躍狀態(tài)，導(dǎo)致能量浪費(fèi)。使用DRX機(jī)制，UE在業(yè)務(wù)包到達(dá)間隙中休眠以降低功耗；同時(shí)UE周期喚醒檢查是否有數(shù)據(jù)需要接收，保證接收時(shí)延低于一定的閾值。

圖1 3GPP DRX機(jī)制

2.2 非授權(quán)頻段中的非連續(xù)接收機(jī)制

非授權(quán)頻段DRX基于授權(quán)頻段DRX機(jī)制演進(jìn)發(fā)展[17]，基本方法是直接應(yīng)用授權(quán)頻段DRX機(jī)制。授權(quán)頻段由單一無線接入技術(shù)(如LTE或NR)獨(dú)占，BS完全控制信道資源的分配和使用。BS有數(shù)據(jù)發(fā)送給UE時(shí)，可在UE的喚醒時(shí)間段TON內(nèi)發(fā)送。非授權(quán)頻段由多種無線接入技術(shù)(如NR-U和Wi-Fi)共享，BS失去了對(duì)信道資源的絕對(duì)控制。BS有數(shù)據(jù)發(fā)送給UE，若在UE的喚醒時(shí)間段內(nèi)信道被其他設(shè)備占用，BS無法在TON內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)到信道，數(shù)據(jù)包至少要推遲到下一個(gè)休眠周期的ON中發(fā)送，平均接收時(shí)延增大[4]。

有3GPP提案提出針對(duì)授權(quán)頻段DRX機(jī)制的擴(kuò)展方法。文獻(xiàn)[15]指出，無法保證UE在被調(diào)度時(shí)信道空閑，應(yīng)延長(zhǎng)TON或縮短TDS和TDL，增加UE活躍時(shí)間的比例，保證UE平均接收時(shí)延小于某一閾值，這類方法以功耗增加為代價(jià)來保證時(shí)延性能。文獻(xiàn)[16]提出，若BS在臨近ON結(jié)束時(shí)才競(jìng)爭(zhēng)到信道，剩余時(shí)間不夠發(fā)送數(shù)據(jù)包，則先發(fā)送信道獲得指示信號(hào)，通知UE延長(zhǎng)TON，完成接收，這類方法引入額外的信號(hào)，UE需要在ON狀態(tài)處理該信號(hào)，實(shí)現(xiàn)難度增大，且?guī)淼男阅芨纳朴邢蕖?/p>

綜上，與授權(quán)頻段DRX相比，非授權(quán)頻段DRX中UE平均接收時(shí)延受到信道忙閑狀態(tài)影響?，F(xiàn)有DRX改進(jìn)方案，以功耗為代價(jià)保證時(shí)延或增加額外信號(hào)以降低某些特殊情況的時(shí)延，尚有性能提升空間。

3 新型非授權(quán)頻段非連續(xù)接收機(jī)制

3.1 新型的非連續(xù)接收機(jī)制

LBT過程中，設(shè)備對(duì)信道進(jìn)行能量檢測(cè)(Energy Detection, ED)來判斷信道的忙閑狀態(tài)。NR-U設(shè)備具有能量檢測(cè)能力，可根據(jù)能量檢測(cè)結(jié)果自適應(yīng)調(diào)整TON長(zhǎng)度，優(yōu)化DRX性能。

DRX過程中，ON持續(xù)時(shí)間由ON狀態(tài)定時(shí)器(on-duration timer)決定，進(jìn)入ON狀態(tài)后啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)器到期即退出ON狀態(tài)。新機(jī)制中，進(jìn)入ON狀態(tài)時(shí)，定時(shí)器到期時(shí)間初始化為TON; UE打開接收機(jī)，嘗試解物理下行控制信道(Physical Downlink Control CHannel, PDCCH)的同時(shí)，不間斷地進(jìn)行能量檢測(cè)，判斷信道忙閑，據(jù)此實(shí)時(shí)調(diào)整定時(shí)器到期時(shí)間。設(shè)一次能量檢測(cè)耗時(shí)μT，設(shè)備每檢測(cè)到一次信道忙，就將定時(shí)器到期時(shí)間增加μT。設(shè)備重復(fù)“能量檢測(cè)––延長(zhǎng)到期時(shí)間”過程，直至定時(shí)器到期。ON內(nèi)檢測(cè)到信道越繁忙，ON結(jié)束時(shí)間越推后?？梢詾槎〞r(shí)器到期時(shí)間設(shè)置一個(gè)上限值TON-MAX，實(shí)際的ON持續(xù)時(shí)間根據(jù)信道繁忙程度在TON和TON-MAX之間動(dòng)態(tài)變化。UE根據(jù)信道繁忙程度調(diào)整喚醒時(shí)間，獲取更多的接收機(jī)會(huì)，減少業(yè)務(wù)包傳輸時(shí)延。BS也同樣執(zhí)行上述的操作，以同步跟蹤UE的喚醒時(shí)間變化。

3.2 性能分析前提與指標(biāo)

設(shè)非授權(quán)頻段上存在NR-U和其他通信制式設(shè)備。任何設(shè)備對(duì)信道的占用都對(duì)所有設(shè)備可見，無隱藏節(jié)點(diǎn)。新型和傳統(tǒng)DRX機(jī)制都只采用一種休眠周期TDL，短休眠周期和長(zhǎng)休眠周期相等。BS不定期的有下行業(yè)務(wù)包發(fā)送給UE，業(yè)務(wù)包間隔大于TI，業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)刻落在休眠模式中。DRX機(jī)制性能指標(biāo)有兩個(gè)。業(yè)務(wù)包平均時(shí)延(packet average delay)：下行業(yè)務(wù)包到達(dá)BS的時(shí)刻與BS成功接入信道并開始通過空口發(fā)包的時(shí)刻之間的平均時(shí)間。節(jié)能因子(power-saving factor): UE純休眠時(shí)間占DRX休眠模式總時(shí)間的比例。

3.3 信道忙閑模型

非授權(quán)頻段信道的占用情況可用忙-閑狀態(tài)模型描述[19]，如圖2。忙閑狀態(tài)交替出現(xiàn)，忙狀態(tài)持續(xù)時(shí)間為隨機(jī)變量tb，概率密度函數(shù)為fb(y), y＞0，任意2次忙狀態(tài)持續(xù)時(shí)間獨(dú)立同分布。同樣地，閑狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間為隨機(jī)變量tf，概率密度函數(shù)為ff(x),x＞0，任意2次閑狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間也為獨(dú)立同分布。忙狀態(tài)持續(xù)時(shí)間與閑狀態(tài)持續(xù)時(shí)間相互獨(dú)立，可以是參數(shù)不同或相同的指數(shù)分布，如式(1)和式(2)

圖2 非授權(quán)頻段信道忙閑模型[19]

信道處于閑和忙的平均時(shí)間分別為E[tf]＝1/λf,E[tb]＝1/λb。長(zhǎng)時(shí)間觀察，信道忙的總時(shí)間占總觀察時(shí)間的比例稱為信道繁忙程度，如式(3)。在任意時(shí)刻，信道處于閑和忙的概率分別為1–ρ和ρ

將一次閑的持續(xù)時(shí)間及與其相鄰的下一個(gè)忙的持續(xù)時(shí)間之和，視作一個(gè)新的隨機(jī)變量：tc＝tf+tb。當(dāng) λf不等于λb時(shí)，tc的概率密度函數(shù)和期望，如式(4)和式(5)[20]；當(dāng)λf等于λb時(shí)，tc服從參數(shù)為(2, λf)的伽馬分布[21,22]，它的概率密度函數(shù)和期望如式(6)和式(7)[21]。綜上，tc的期望可以統(tǒng)一用式(5)表示

3.4 性能指標(biāo)推導(dǎo)

設(shè)備執(zhí)行3GPP規(guī)定的CAT 2類別無隨機(jī)退避LBT流程[23]。須檢測(cè)到信道連續(xù)保持足夠長(zhǎng)時(shí)間的閑狀態(tài)后設(shè)備才可接入信道。設(shè)此時(shí)間閾值為TCCA，信道連續(xù)保持在閑狀態(tài)的時(shí)間大于TCCA的概率為

設(shè)ON窗口大小為ton，從ON的起始時(shí)刻到業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)刻經(jīng)歷的時(shí)間為β，從業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)刻到ON的結(jié)束時(shí)刻的時(shí)間為ton–β。在業(yè)務(wù)包的到達(dá)時(shí)刻，信道可能處于忙或閑狀態(tài)，以下分別討論這兩種情況。

(1) 業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)刻信道為閑狀態(tài)。若ton–β＜TCCA，則ON剩余時(shí)間不夠完成一次LBT，發(fā)送設(shè)備無法在當(dāng)前休眠周期內(nèi)完成信道接入。

若ton–β ≥TCCA，則在ON剩余時(shí)間內(nèi)有可能完成一次LBT。如圖3，業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)刻是啟動(dòng)LBT的機(jī)會(huì)；剩余時(shí)間內(nèi)可能有信道由忙到閑的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)刻也是啟動(dòng)LBT的機(jī)會(huì)。LBT機(jī)會(huì)越多，成功接入概率越大。轉(zhuǎn)換時(shí)刻距ON結(jié)束大于TCCA時(shí)，LBT可能成功；小于TCCA時(shí)，LBT一定會(huì)失敗。設(shè)ton–β–TCCA內(nèi)，LBT機(jī)會(huì)數(shù)為隨機(jī)變量X’。相鄰閑狀態(tài)起始時(shí)刻的間隔是tc，期望為E[tc]。不考慮起始時(shí)刻的閑狀態(tài)，在ton–β–TCCA內(nèi)出現(xiàn)忙閑轉(zhuǎn)換的平均次數(shù)為λ＝(ton–β-TCCA)/E[tc]。根據(jù)適合用泊松分布建模的隨機(jī)變量需要滿足的條件[24]，可假設(shè)X’近似服從泊松分布，如式(9)。設(shè)ON的剩余時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)LBT的機(jī)會(huì)數(shù)為X，在X’的基礎(chǔ)上，計(jì)入業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)刻信道閑引入的一次機(jī)會(huì)，得到X的概率分布函數(shù)如式(10)

圖3 業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)刻信道為閑狀態(tài)且ton-β ≥TCCA時(shí)的示意圖

綜上，已知λf和λb，且業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)刻信道為閑，ON內(nèi)成功接入概率是ton和β的函數(shù)，如式(11)。在ON內(nèi)能夠成功接入時(shí)的平均時(shí)延也是ton和β的函數(shù)，如式(12)

(2) 業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)刻信道為忙狀態(tài)。設(shè)從業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)刻起，忙狀態(tài)持續(xù)時(shí)間為α。則可用于LBT的ON剩余時(shí)間為ton–β–α，且在剩余時(shí)間的起始時(shí)刻信道處于閑狀態(tài)。可利用(1)得到的式(11)和式(12)進(jìn)行推導(dǎo)。

若ton–β–α＜TCCA，則ON剩余時(shí)間不夠完成一次LBT，發(fā)送設(shè)備無法在當(dāng)前休眠周期內(nèi)完成信道接入。

若ton–β–α≥TCCA，在ON剩余時(shí)間內(nèi)有可能完成LBT。在以閑起始的ON剩余時(shí)間內(nèi)成功接入概率是PsF(ton–β–α,0)；遍歷α，求PsF(ton–β–α,0)的期望，得到業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)刻信道為忙時(shí)，成功接入概率如式(13)

業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)刻信道為忙狀態(tài)時(shí)成功接入信道的平均時(shí)延如式(14)。在給定α?xí)r，時(shí)延由α和業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)為空閑狀態(tài)的成功接入平均時(shí)延組成；基于此遍歷所有可能的α取值求時(shí)延期望，得到最終結(jié)果

綜合考慮(1)和(2)兩種情況，設(shè)備在當(dāng)前休眠周期內(nèi)成功接入信道的概率如式(15)

同樣地，設(shè)備在當(dāng)前休眠周期成功接入信道而產(chǎn)生的平均時(shí)延如式(16)

根據(jù)式(11)可以得到，在當(dāng)前休眠周期接入失敗的概率如式(17)

若在當(dāng)前休眠周期中接入失敗，設(shè)備會(huì)在下一個(gè)休眠周期的ON中繼續(xù)嘗試接入，相當(dāng)于業(yè)務(wù)包在下一個(gè)周期的0時(shí)刻到達(dá)，直到最終成功接入信道。在后續(xù)休眠周期中消耗的平均時(shí)間，如式(18)

考慮在業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)刻所在休眠周期接入和在后續(xù)休眠周期中接入的情況，總平均接入時(shí)延如式(19)

設(shè)業(yè)務(wù)包在一個(gè)休眠周期內(nèi)的到達(dá)時(shí)刻的概率密度函數(shù)為fp(β)，遍歷所有到達(dá)時(shí)刻的可能取值，可得到DRX機(jī)制對(duì)應(yīng)的總平均時(shí)延，如式(20)。節(jié)能因子是ON窗口長(zhǎng)度的函數(shù)，如式(21)

4 性能評(píng)估

本節(jié)通過理論模型數(shù)值分析和蒙特卡羅仿真來驗(yàn)證和比較傳統(tǒng)機(jī)制與新機(jī)制的性能。設(shè)傳統(tǒng)機(jī)制ON窗口大小固定為tonl；新機(jī)制ON窗口初始值為tonp, ON窗口在信道繁忙程度為ρ的條件下自動(dòng)擴(kuò)展后的平均值如式(22)，其中tonpm是新機(jī)制中ON定時(shí)器的上限值，不做額外限制時(shí)tonpm＝TDL

參數(shù)從標(biāo)準(zhǔn)[25]中提供的可選值中選取，具體設(shè)置如下，時(shí)間相關(guān)參數(shù)的單位均為秒，λb＝200,TDL＝0.064, TCCA＝0.000079, ρ∈[0.1, 0.8]；并假設(shè)業(yè)務(wù)包到達(dá)在一個(gè)休眠周期時(shí)長(zhǎng)內(nèi)為均勻分布，如式(23)

(1)傳統(tǒng)機(jī)制與新機(jī)制(ON窗口延長(zhǎng)時(shí)間無限制)的時(shí)延及功耗性能比較。參數(shù)配置：tonl＝0.02或tonl＝0.03, tonp＝0.02且tonpm＝TDL，理論模型分析和仿真結(jié)果基本吻合，如圖4和圖5。傳統(tǒng)機(jī)制ON窗口長(zhǎng)度不變，節(jié)能因子模型分析值與仿真值相同。根據(jù)式(22)，當(dāng)ρ＝1/3≈0.33時(shí)，新機(jī)制ON窗口長(zhǎng)度平均值等于0.03，性能與tonl＝0.03的傳統(tǒng)機(jī)制一致。因此曲線在ρ≈0.33附近交匯，交匯點(diǎn)位置與參數(shù)選取有關(guān)。由tonl＝0.02和tonl＝0.03結(jié)果知：傳統(tǒng)機(jī)制應(yīng)用于非授權(quán)頻段，功耗因子不隨信道繁忙程度變化；信道越繁忙，平均時(shí)延越大。延長(zhǎng)ON狀態(tài)時(shí)間可以降低平均時(shí)延，但要消耗更多能量。由tonl＝0.02和tonp＝0.02結(jié)果知：新機(jī)制平均時(shí)延隨信道繁忙程度提高而降低，始終優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī)制；在ρ＝0.7之后小幅上升的原因是ON窗口擴(kuò)展到與休眠周期相等。新機(jī)制功耗隨信道繁忙程度增加而提高。

圖4 傳統(tǒng)機(jī)制與新機(jī)制(ON窗口延長(zhǎng)時(shí)間無限制)的時(shí)延性能比較，基于式(20)

圖5 傳統(tǒng)機(jī)制與新機(jī)制(ON窗口延長(zhǎng)時(shí)間無限制)的功耗性能比較，基于式(21)

(2)傳統(tǒng)機(jī)制與新機(jī)制(ON窗口延長(zhǎng)時(shí)間有限制)的時(shí)延及功耗性能比較。參數(shù)配置：tonl＝0.03,tonp＝0.02, tonpm＝tonl，理論模型分析和仿真結(jié)果基本吻合，如圖6和圖7。根據(jù)式(22)，當(dāng)ρ＞1/3≈0.33時(shí)，新機(jī)制ON窗口長(zhǎng)度平均值恒等于tonpm，與tonl＝0.03的傳統(tǒng)機(jī)制性能一致。因此新機(jī)制曲線在ρ≈0.33附近出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)位置與參數(shù)選取有關(guān)。實(shí)際環(huán)境中不同時(shí)間段信道繁忙程度不同，例如0.1～0.8變化；終端要滿足服務(wù)質(zhì)量要求，例如平均時(shí)延小于Dmax。若使用傳統(tǒng)機(jī)制，ON窗口需要設(shè)為足夠長(zhǎng)，使在信道最繁忙時(shí)平均時(shí)延小于Dmax。傳統(tǒng)機(jī)制ON窗口固定，因此在信道不繁忙時(shí)浪費(fèi)了能量。若使用新機(jī)制，ON窗口隨信道繁忙程度自適應(yīng)調(diào)整，能在滿足時(shí)延要求前提下節(jié)約更多的能量。觀察圖6和圖7，ρ在0.1～0.8變化。令Dmax＝0.016，傳統(tǒng)機(jī)制ON窗口設(shè)為0.03，才能滿足所有ρ下平均時(shí)延小于0.016的要求，功耗因子為0.5238。新機(jī)制ON窗口在0.02到0.03之間自適應(yīng)變化，平均時(shí)延始終小于0.016，功耗因子在ρ為0.1～0.4時(shí)大于0.5238，在0.4～0.8等于0.5238。時(shí)延性能滿足要求，新機(jī)制節(jié)能因子高于傳統(tǒng)機(jī)制。若90%的時(shí)間ρ為0.1，其余時(shí)間ρ為0.8，傳統(tǒng)機(jī)制平均節(jié)能因子為0.5238，新機(jī)制平均節(jié)能因子為：0.6460×0.9+0.5238×0.1＝0.6338，較傳統(tǒng)機(jī)制提升11%。

圖6 傳統(tǒng)機(jī)制與新機(jī)制(ON窗口延長(zhǎng)時(shí)間有限制)的時(shí)延性能，基于式(20)

圖7 傳統(tǒng)機(jī)制與新機(jī)制(ON窗口延長(zhǎng)時(shí)間有限制)的功耗性能比較，基于式(21)

5 結(jié)束語

本文提出一種基于信道能量檢測(cè)的適用于NR-U獨(dú)立部署場(chǎng)景的非連續(xù)接收機(jī)制。新機(jī)制根據(jù)信道能量檢測(cè)結(jié)果，自適應(yīng)延長(zhǎng)ON狀態(tài)持續(xù)時(shí)間。通過理論分析和仿真，對(duì)比傳統(tǒng)和新型DRX機(jī)制的性能。新機(jī)制可以在不影響業(yè)務(wù)包時(shí)延的前提下，獲得更好的節(jié)能效果。且新機(jī)制不需引入額外信令交互，僅利用NR-U設(shè)備已有的信道能量檢測(cè)功能，可在對(duì)實(shí)際系統(tǒng)修改較少的同時(shí)獲得性能提升。