CN104735703B - 一种主基站、用户终端和通信系统 - Google Patents

Abstract

一种主基站、用户终端和通信系统，其中，主基站判断从基站是否完成数据发送，当从基站完成数据发送时，主基站向用户终端发送第一控制指令，使得用户终端进入第一状态从而停止对从基站载波的监听。本发明充分利用了用户平面架构的数据转发特点，通过利用主基站对用户终端的从基站载波接收机进行开关操作，使得在从基站下行数据发送完毕后用户终端能够关闭从基站载波接收机，从而降低了用户终端的功耗。

Description

一种主基站、用户终端和通信系统

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体地说，涉及一种主基站、用户终端和通信系统。

背景技术

近年来，随着全球移动通信业务量急剧增长，用户的多业务需求以及快速增长的数据量需求给通讯网络带来了越来越大的压力。而小小区的异构网络则能够有效缓解上述压力，同时还能够更好地实现网络的无缝覆盖，从而提高频谱效率以及用户和系统的数据吞吐量，所以该异构网络也得到了越来越广泛的部署。

然而，小小区的异构网络也带来了用户需要在小小区之间频繁切换的问题。为了更加灵活地实现小区间的负载均衡，并解决频繁切换的问题，3GPP提出了双连接(DualConnectivity)这一关键技术。如图1所示，在双连接技术中，单个用户终端可以利用至少两个不同网络节点的无线资源，这些节点间通过非理想回传链路(Non-ideal backhaul)相连，并且每个节点可以在双连接中承担不同的角色(主从关系)。其中控制平面功能主要基于主基站(MeNB)完成，用户平面功能(即数据传输功能)由从基站(SeNB)完成或由主基站与从基站共同完成。

双连接技术的具体实现方案体现在控制平面和用户平面架构的设计。对于控制平面，3GPP的主流观点是所有RRC控制消息均由MeNB发送，即控制平面只建立在MeNB上。而对于用户平面，3GPP重点研究了1A和3C这两种架构方案。

对于架构方案1A，MeNB与SeNB都与核心网进行连接，这种连接方式的优点是MeNB与SeNB之间的数据传输可以不通过X2接口，从而减小了用户面数据时延。然而这种连接方式会造成核心网的信令负荷增大。

对于用户平面架构3C，只有MeNB与核心网进行连接。这种连接方式因为在接入网来进行数据分流与聚合，所以可以有效减少核心网的信令负荷。

3GPP对于两种不同的方案，根据不同的用途、场景采用不同的分流方式。1A架构方案和3C架构方案的用户平面的协议架构分别如图2a和图2b所示。

双连接使得终端与两个不同的基站同时进行连接，需要分别同时在MeNB和SeNB的载波进行数据接收，终端的功耗相比于传统LTE终端明显增大，需要在MeNB和SeNB的接收载波进行节省功率的操作。因此，3GPP得出的结论是MeNB和SeNB需要支持独立的非连续接收(DRX)操作以节省终端能量。图3示出了现有的DRX接收机制中MeNB DRX与SeNB DRX的状态示意图。

由于终端需要在至少两个不同的载波进行数据接收，因此这也就导致接收机功耗明显增加。虽然在MeNB和SeNB均支持DRX操作，但是总体功耗依然增加。且由于MeNB和SeNB载波分别进行单独的DRX操作，没有充分利用用户平面架构的特点进行协调，对于终端的能量节省有限。

发明内容

本发明的目的是对现有密集小基站部署场景下双连接用户终端节省能量的工作机制进行增强，优化用户终端进行非连续接收的方法，从而达到降低终端功耗、增加终端能量利用率的目的。为解决上述问题，本发明提供了一种主基站，所述主基站判断从基站是否完成数据发送，当所述从基站完成数据发送时，所述主基站向用户终端发送第一控制指令，使得所述用户终端进入第一状态从而停止对从基站载波的监听。

根据本发明的一个实施例，当所述主基站向从基站转发数据时，所述主基站向所述用户终端发送第二控制指令，使得所述用户终端进入第二状态从而准备接收来自从基站的数据。

根据本发明的一个实施例，所述第二控制指令包括从基站开始传输标识。

根据本发明的一个实施例，所述主基站通过PDCP层的确认消息来判断所述从基站是否完成数据发送。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制指令包括从基站数据传输结束标识。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制指令使得处于所述第一状态中的用户终端保持从基站DRX计时器正常运行。

本发明还提供了一种用户终端，其特征在于，当从基站完成数据发送时，用户终端切换为第一状态，在所述第一状态中，所述用户终端停止对从基站载波的监听。

根据本发明的一个实施例，在所述第一状态中，所述用户终端关闭从基站载波接收机从而停止对所述从基站载波的监听。

根据本发明的一个实施例，在所述第一状态中，所述用户终端保持从基站DRX计时器正常工作。

根据本发明的一个实施例，所述用户终端根据所述第一控制指令切换为第一状态，所述第一控制指令是主基站在从基站完成数据发送时生成的。

根据本发明的一个实施例，所述用户终端接收到所述第一控制指令后，判断从基站载波重传计时器是否正在运行，如果不是，则直接切换为第一状态，否则在所述从基站载波计时器停止后切换为第一状态。

根据本发明的一个实施例，当从基站接收到主基站发送来的数据时，所述用户终端根据主基站发送来的第二控制指令切换为第二状态以准备接收来自从基站的数据。

本发明还提供了一种通信系统，所述通信系统包括：

如上任一项所述的主基站；

从基站；

以及，如上任一项所述的用户终端。

本发明充分利用了用户平面架构的数据转发特点，通过主基站对用户终端的从基站载波接收机进行开关操作，使得在从基站下行数据发送完毕后用户终端能够关闭从基站载波接收机，从而进一步降低了用户终端的功耗。

同时，本发明所提供的通信系统并没有对传统的DRX计时器做出改变，这样使得用户终端的DRX调整对于从基站来说是完全透明的，从而在降低信令负荷的同时有效节省了用户终端的能量。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是双连接系统的架构示意图；

图2a和图2b分别是1A架构方案和3C架构方案的用户平面的协议架构示意图；

图3是现有的DRX接收机制中MeNB DRX与SeNB DRX的状态示意图；

图4是根据本发明一个实施例的通信系统的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的用户终端由第二状态切换为第一状态的流程图；

图6是根据本发明一个实施例的用户终端由第一状态切换为第二状态的流程图；

图7是根据本发明一个实施例的通信系统的结构示意图；

图8是根据本发明一个实施例的主基站载波和从基站载波的DRX周期配置示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

为了克服现有的双连接用户终端功耗大、能量利用率低的缺陷，本发明提供了一种新的通信系统，来使得该通信系统中的双连接用户终端对于主基站(即MeNB)载波和从基站(即SeNB)载波的非连续接收操作进行协调，从而降低自身功耗，并提高能量利用率。

本发明旨在充分利用双连接的用户平面架构特点，通过MeNB对用户终端的SeNB接收载波的DRX操作进行控制，以达到优化终端的DRX操作、节省终端能量的目的。

图4示出了本实施例所提供的通信系统的结构示意图。

如图4所示，本实施例所提供的通信系统包括主基站(即MeNB)、从基站(SeNB)和用户终端(即UE)。其中，对于用户平面协议架构3C，SeNB不直接连接核心网，其接收到的数据是经过MeNB转发而来的，因此MeNB对于SeNB的下行数据完全已知。本发明便是利用上述特点来对用户终端的DRX操作进行优化。

对于双连接的用户终端，其需要同时在MeNB载波和SeNB载波上接收数据，因此需要两套独立的DRX机制。用户终端对于MeNB载波的接收方式与LTE中的DRX类似，即采用短周期和长周期配合的方式来实现对MeNB载波的接收，在此便不作赘述。

然而对于SeNB载波来说，本实施例中，用户终端在接收该载波的过程中，将SeNB载波的DRX状态至少增加了一种，该状态为完全关闭状态(本实施例中，第一状态也就是完全关闭状态)。当SeNB存在下行数据时，用户终端处于第二状态(本实施例中，第二状态包括激活状态和休眠状态)。在该状态下，用户终端对从基站载波的接收过程与对主基站载波的接收过程类似。而在SeNB没有数据到来时，用户终端会将其从基站载波接收机完全关闭，这样用户终端也就不再对从基站载波进行监听，从而进一步节省终端能量。

图5示出了用户终端由第二状态切换为第一状态的流程图。

如图5所示，当用户终端处于第二状态时，与LTE中DRX周期类似，用户终端采用短周期和长周期配合的方式来对从基站载波进行监听。

在步骤S501中，主基站持续监测从基站的下行数据，并在步骤S502中判断从基站是否完成下行数据的发送。对于用户平面架构3C来说，由于从基站的数据完全由主基站转发而来，因此主基站对从基站的数据完全已知。因此也就可以利用主基站对用户终端的DRX操作进行控制，以此来控制终端进行从基站载波的接收。本实施例中，主基站通过PDCP层的确认消息来判断从基站的下行数据是否已经完全发送完毕。当然，在本发明的其他实施例中，主基站还可以通过其他合理方式来判断从基站是否完成下行数据的发送，本发明不限于此。

如果主基站判断出从基站完成了下行数据的发送，那么在步骤S503中，主基站将向用户终端发送第一控制指令。如果主基站判断出从基站没有完成下行数据的发送，那么此时将返回步骤S502以继续监测从基站的下行数据。

当主基站通过PDCP层的确认消息得知从基站的下行数据已经完全发送完毕后，此时用户终端也就不再需要从从基站接收数据。因此，为了进一步节省用户终端的能量，主基站就需要通过RRC信令来通知用户终端来使得用户终端对从基站载波的接收完全关闭(即从基站切换为第一状态)。为此，本实施例中，引入了新的RRC信令(即第一控制指令)，该信令为RRC-SeNBReceptionMuting指令(本实施例中，该信令可以为从基站数据传输结束标识)。

用户终端接收到主基站发送来的第一控制指令后，在步骤S504中判断其内部的从基站载波重传计时器是否正在运行。如果此时从基站载波重传计时器正在运行，用户终端则在步骤S505中继续对从基站载波进行监听，直至该重传计时器停止。在从基站载波重传计时器停止后，用户终端在步骤S506中停止对从基站载波的监听(即切换为第一状态)。而如果在步骤S504中，用户终端判断出当时从基站载波重传计时器没有在运行，那么用户终端则直接执行步骤S506从而停止对从基站载波的监听。

用户终端在步骤S506中关闭从基站载波接收机来停止对从基站载波的监听。然而，本实施例中，用户终端在关闭从基站载波接收机的同时，会保持其内部的从基站DRX计时器正常运行，这样可以维持传统的DRX周期不变。

当然，在本发明的其他实施例中，用户终端还可以采用其他合理方式来停止对从基站载波的监听，本发明不限于此。

本实施例中，主基站通过第一控制指令来控制用户终端关闭其从基站载波接收机。然而，主基站并不会将“用户终端的接收机已经关闭”这一状态通知给从基站。这样可以降低主基站与从基站之间的信令交互负担。

主基站对用户终端的DRX操作控制对于从基站来说是透明的，所以主基站不需要通过回程链路通知从基站其对用户终端的DRX周期进行了调整。然而对于用户终端而言，其需要维持一致的从基站DRX参数配置不变。因此，相较于现有的用户终端，本实施例所提供的用户终端在这种状态下便进入了一种新的从基站载波接收状态(即第一状态)。

从上述描述中可以看出，本发明充分利用了用户平面架构的数据转发特点，通过主基站对用户终端的从基站载波接收机进行开关操作，使得在从基站下行数据发送完毕后用户终端能够关闭从基站载波接收机，从而进一步降低了用户终端的功耗。

同时，本发明所提供的技术方案中，并没有对传统的DRX计时器做出改变，这样使得用户终端的DRX调整对于从基站来说是完全透明的，从而在降低信令负荷的同时有效节省了用户终端的能量。

图6示出了本实施例中用户终端由第一状态切换为第二状态的流程图。

如图6所示，当从基站没有下行数据时，用户终端的从基站载波接收机处于关闭状态，其从基站DRX计时器处于正常运行状态。对于用户平面架构3C而言，在步骤S601中，主基站持续监测从基站的下行数据，并在步骤S602中判断从基站是否存在下行数据。

本实施例中，主基站通过判断是否有数据通过其相应端口(例如X2口)转发到从基站来判断从基站是否存在下行数据。如果有数据从主基站的相应端口转发到从基站，那么主基站这时便可以判断出此时从基站存在下行数据；否则便可以判断出此时从基站不存在下行数据。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，主基站还可以通过其他合理方式来判断从基站是否存在下行数据，本发明不限于此。

当主基站发现有数据通过相应端口(例如X2口)转发到从基站时，即从基站存在下行数据时，用户终端就需要接收从基站传来的下行数据。因此，主基站就需要控制用户终端将从基站载波接收机打开，以备进行下行数据的接收。

具体地，本实施例中，主基站发现有数据转发到从基站时，主基站便会在步骤S603中向用户终端发送第二控制指令来通知用户终端准备进行从基站下行数据的接收。其中，第二控制指令为RRC信令中的RRC-SeNBReceptionUnMuting信令。当然，在本发明的其他实施例中，第二控制指令还可以为其他合理信令，本发明不限于此。

在步骤S604中，用户终端接收到主基站发送来的第二控制指令后，会打开从基站载波接收机从而进入正常的从基站载波的DRX周期(即由第一状态切换为第二状态)。

需要说明的是，本实施例中，用户终端在接收到主基站发送来的第二控制指令后，并不一定立即打开其内部的从基站载波接收机，而是从第一状态中恢复，并按照已知的从基站各项参数进行传统的DRX操作。待计时器进入从基站载波接收机需要打开的状态后，用户终端才打开从基站载波接收机来进行从基站下行数据的接收。

需要指出的是，上述“RRC-SeNBReceptionMuting信令”以及“RRC-SeNBReceptionUnMuting信令”均是用来描述相关协议的功能，其并不对应实际标准协议中的具体消息名。

以下结合图7示出的通信系统来对本发明作进一步地说明。

在图7所示的通信系统中，用户终端UE1为双发双收终端，其既与主基站(即MeNB1)连接，也与从基站(即SeNB1)连接，并在主基站和从基站之间进行双连接操作。用户终端UE2和用户终端UE3为传统的终端，它们只能与一个基站保持连接，其中，用户终端UE2仅与从基站连接，用户终端UE3仅与主基站连接，这两个用户终端均不进行双连接操作。

当用户终端UE1位于宏小区与小小区双重覆盖范围内时，用户终端UE1采用用户面3C方案，其与MeNB1和SeNB1保持双连接。发送给用户终端UE1的下行数据通过核心网发送给MeNB1，MeNB1经过PDCP层处理之后进行无线承载分离。部分PDCP PDU由MeNB1通过Xn接口发给SeNB1并由SeNB1进行空口传输，其余PDCP PDU由MeNB1通过空口进行传输。

当MeNB1通过PDCP层的确认消息得知SeNB1的下行数据已经全部成功发送后，会通过向用户终端UE1发送RRC-SeNBReceptionMuting信令来通知用户终端UE1关闭从基站载波接收机。当MeNB1发现新的下行数据到达SeNB1后，会向用户终端UE1发送RRC-SeNBReceptionUnMuting信令来通知用户终端UE1恢复传统的DRX操作。

在上述过程中，用户终端UE1对主基站载波的DRX处理流程与LTE中类似，对从基站载波的DRX调整则由主基站控制。

具体地，用户终端UE1对于主基站载波与LTE下运行的条件相同。即，检测当前子帧是否为DRX周期开始的子帧，如果是，用户终端UE1则开始监听主基站的PDCCH信道。

而对于从基站载波，由主基站向用户终端UE1发送RRC-SeNBReceptionUnMuting信令使得用户终端UE1对于从基站载波的接收进入正常的DRX周期。在正常的DRX周期，用户终端UE1会检测当前子帧是否为DRX周期开始的子帧。如果是，用户终端UE1则开始监听从基站载波的PDCCH信道，即执行与对主基站载波类似的DRX操作。

对于主基站载波，与传统LTE中相同，如果用户终端UE1接收到DRX Command MACCE指令，用户终端则进入休眠状态(若重传计时器正在运行，则等到重传计时器停止后进入休眠状态)并继续维持DRX周期进行非连续接收。对于从基站载波，如果用户终端UE1接收到DRX Command MAC CE则进入休眠状态(若重传计时器正在运行，则等到重传计时器停止后进入休眠状态)并继续维持DRX周期进行非连续接收。而当用户终端UE1接收到主基站发送的RRC-SeNBReceptionMuting信令时，用户终端UE1则完全关闭从基站载波接收机而进入第一状态。

当用户终端UE1对从基站载波的接收完全关闭时，每当SeNB1有下行数据(该下行数据时由MeNB1通过X2口转发而来的)，MeNB1将相应的RRC信令(即RRC-SeNBReceptionUnMuting)发送给用户UE1，来提示UE1开始在从基站载波接收数据。此时，用户终端UE1对从基站载波的接收开始进入正常的DRX周期(但用户终端UE1对从基站载波的接收不一定马上进入激活状态)，且该周期的配置为SeNB1已知的周期配置。

图8示出了本实施例中主基站载波(即MeNB载波)和从基站载波(即SeNB载波)的周期配置。

如图8所示，在位置1处，MeNB1通过PDCP层的确认消息得知SeNB1的下行数据发送完毕，MeNB1向用户终端UE1发送从基站数据传输结束标识，用户终端UE1会将其从基站载波接收机切换为完全关闭状态。

在位置2处，MeNB1通过X2口向SeNB1转发数据，SeNB1有下行数据需要发送，同时MeNB1向用户终端UE1发送从基站开始下行传输标识。用户终端UE1接收到该标识后开始进入正常的DRX操作(需要说明的是，此时用户终端UE1对于从基站载波的接收不一定马上进入激活状态)。MeNB1向SeNB1转发数据的时延要远大于MeNB1向用户终端UE1发送相关指令的时延，这样能够保证在SeNB1向用户终端UE1发送数据时，用户终端UE1已经准备好接收数据(即用户终端UE1已经进入正常的DRX操作)。

在位置3处，MeNB1向用户UE1发送DRX Command MAC CE指令，使得用户终端UE1对主基站载波的接收进入非连续接收状态，之后主基站载波继续进行正常的DRX操作。

在位置4处，同位置3的操作类似，SeNB1向用户终端UE1发送DRX Command MAC CE指令，使得用户终端UE1对从基站载波的接收进入非连续接收状态，之后从基站载波继续进行正常的DRX操作。

从上述描述中可以看出，本发明充分利用了用户平面架构的数据转发特点，通过主基站对用户终端的从基站载波接收机进行开关操作，使得在从基站下行数据发送完毕后用户终端能够关闭从基站载波接收机，从而进一步降低了用户终端的功耗。

同时，本发明所提供的技术方案中，并没有对传统的DRX计时器做出改变，这样使得用户终端的DRX调整对于从基站来说是完全透明的，从而在降低信令负荷的同时有效节省了用户终端的能量。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

为了方便，在此使用的多个项目、结构单元和/或组成单元可出现在共同列表中。然而，这些列表应解释为该列表中的每个元素分别识别为单独唯一的成员。因此，在没有反面说明的情况下，该列表中没有一个成员可仅基于它们出现在共同列表中便被解释为相同列表的任何其它成员的实际等同物。另外，在此还可以连同针对各元件的替代一起来参照本发明的各种实施例和示例。应当理解的是，这些实施例、示例和替代并不解释为彼此的等同物，而被认为是本发明的单独自主的代表。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (11)

1.一种主基站，其特征在于，所述主基站判断从基站是否完成数据发送，当所述从基站完成数据发送时，所述主基站向用户终端发送第一控制指令，使得所述用户终端进入第一状态从而停止对从基站载波的监听；

其中，基于用户平面架构3C，所述主基站通过PDCP层的确认消息来判断所述从基站是否完成数据发送。

2.如权利要求1所述的主基站，其特征在于，当所述主基站向从基站转发数据时，所述主基站向所述用户终端发送第二控制指令，使得所述用户终端进入第二状态从而准备接收来自从基站的数据。

3.如权利要求2所述的主基站，其特征在于，所述第二控制指令包括从基站开始传输标识。

4.如权利要求1所述的主基站，其特征在于，所述第一控制指令包括从基站数据传输结束标识。

5.如权利要求1所述的主基站，其特征在于，所述第一控制指令使得处于所述第一状态中的用户终端保持从基站DRX计时器正常运行。

6.一种用户终端，其特征在于，当从基站完成数据发送时，用户终端根据第一控制指令切换为第一状态，在所述第一状态中，所述用户终端停止对从基站载波的监听；

其中，所述第一控制指令是主基站在从基站完成数据发送时生成的，基于用户平面架构3C，所述主基站通过PDCP层的确认消息来判断所述从基站是否完成数据发送。

7.如权利要求6所述的用户终端，其特征在于，在所述第一状态中，所述用户终端关闭从基站载波接收机从而停止对所述从基站载波的监听。

8.如权利要求7所述的用户终端，其特征在于，在所述第一状态中，所述用户终端保持从基站DRX计时器正常工作。

9.如权利要求6所述的用户终端，其特征在于，所述用户终端接收到所述第一控制指令后，判断从基站载波重传计时器是否正在运行，如果不是，则直接切换为第一状态，否则在所述从基站载波计时器停止后切换为第一状态。

10.如权利要求6～9中任一项所述的用户终端，其特征在于，当从基站接收到主基站发送来的数据时，所述用户终端根据主基站发送来的第二控制指令切换为第二状态以准备接收来自从基站的数据。

11.一种通信系统，其特征在于，所述通信系统包括：

如权利要求1～5中任一项所述的主基站；

从基站；

以及，如权利要求6～10中任一项所述的用户终端。