专利名称：IEEE802.16e休眠模式的省电方法
技术领域：
本发明属于无线信息传输领域，适用于采用IEEE802. 16e标准的无线通信系统。
背景技术：
宽带无线接入技术标准IEEE802. 16e支持高速率、高移动性的多媒体业务。填补了高速率的无线局域网和高移动性的蜂窝通信系统之间的空白，具有很大的市场潜力。系统中移动终端主要由电池供电，故如何降低移动终端的能量消耗是IEEE802. 16e系统应用面临的一个重要问题。针对这一问题，IEEE802. 16e标准定义了休眠模式，在低业务量的情况下，终端与基站协商后进入休眠周期。处于休眠模式的终端将暂时中断与基站的联系来减小基带和射频电路的接通时间以达到减小能量消耗的目的。目前，根据标准中规定的休眠模式，处于休眠模式的终端，当基站发送提示有下行数据的信令时，终端需要退出休眠模式进入正常模式收发数据。而移动终端的能量消耗取决于终端接通基带和射频电路的总时间。频繁的在普通模式和休眠模式之间切换，会增大能量消耗。并且每个休眠周期发送提示是否有下行数据的信令，增大了基站空口资源占用。其实质上，休眠周期由休眠窗口和监听窗口组成。在监听窗口，终端能够像正常模式一样接收下行数据。这样在低业务量期间利用监听窗口进行数据的接收，处理速度能够满足数据到达的速率，即可以避免终端在普通模式与监听模式之间的频繁切换。而当数据量较大时，终端会连续在多个监听窗口处理数据。可以利用这一特征，通过在基站与终端分别设置计数器CBS、CMS来统计连续有数据到达终端的休眠周期个数。当统计值超过预先设定的门限值时，表征当前终端有较大业务量。终端自动从休眠状态转入普通模式进行数据的正常接发。相比于标准中的休眠模式算法，本发明提出省电方法不仅降低了终端的信令开销；同时能够同通过合理设置计数器的门限值达到省电量30%的效果；并且实现方法简单易于工程实施。[I]Enjie Liu, Jie Zhang, Weili Ren. A Counter-Driven Adaptive Sleep ModeScheme for 802. 16e Networks. IEEE73rd Vehicular Technology Conf. (VTC2011-Spring), Budapest, Hungary, May, 201
发明内容
本发明的目的在于提供一种易于工程实现并且能够增加终端能量节省的IEEE802. 16e休眠模式的省电方法。标准IEEE802. 16e的休眠模式的思想是终端的能量消耗主要取决于基带和射频 电路导通的总时长。处于普通模式的终端基带和射频电路一直处于导通状态，能量消耗过大。IEEE802. 16e标准中为了减少终端的能量消耗并降低对服务基站空口资源的使用规定了休眠模式。休眠模式即终端在低业务量时期暂时将基带和射频电路关闭中断与基站的联系。其中省电类I适用于非实时轮询业务与尽力而为的数据业务，该类连接能够忍受一定的数据传输延时。采用省电类I的终端可以主动发送休眠请求消息给基站请求进入休眠模式。请求消息中包括参数初始休眠窗口(图2(a)中的休眠窗口 I)，最大休眠窗口，监听窗口和第一个休眠窗口开始帧号。基站收到终端的请求消息回复响应消息对参数进行确认。之后终端在响应消息中标识的第一个休眠窗口开始帧号进入休眠模式。在休眠模式下，终端有两个状态休眠状态与监听状态。终端在休眠窗口(对应休眠状态)为不可用状态，基站将无法与终端建立通信连接。此时间段内终端关闭一个或者多个硬件设备，以达到省电目的。在每个休眠窗口结束后会有一个一定时长的监听窗口(对应监听状态)，在监听窗口时间内终端处于可用状态能够接收基站的下行消息。休眠窗口与监听窗口交替出现，一个休眠窗口与一个监听窗口组成一个休眠周期。终端在每个监听窗口接收来自于基站发送的流量提示消息，该消息用来指示基站是否有发送给终端的下行数据。若流量提示消息中的流量提示消息为积极，证明基站有下行数据发送给终端，那么终端将退出休眠模式进入普通模式，进行数据的收发。若流量提示消息中的流量提示消息为消极，则基站无数据业务发送给终端，那么下一个休眠窗口的大小将是上一个的两倍，但是不能超过指定的最大休眠窗口长度。若增长超过最大休眠窗口，那么之后的休眠窗口将保持该值不变。整个休眠过程如图2(a)图所不。
本发明提出的休眠模式省电方法主要思想为标准中规定终端在休眠周期的监听窗口可接收基站发送的下行管理消息，此时刻基带与射频电路已经导通，开始消耗能量。那么可以利用该时间段接收或发送数据，取代流量提示消息。低业务量情形下处于休眠周期的终端数据业务量比较少时，即可利用监听窗口这个时间段，将数据业务处理完毕，而无需从休眠模式进入普通模式。如果终端有大量数据业务，会将数据处理分配在多个监听窗口。因此如果终端连续多个休眠周期传送数据，则应该退出休眠模式进入普通模式进行数据处理。基于该思想，在终端进入休眠模式后，基站与终端同时启动计数器CBS与CMS，当终端在某个休眠周期的监听窗口接收数据时，计数器值加I。要求连续有多个休眠周期有数据到达，终端将退出休眠模式进入普通模式。休眠模式省电方法的具体过程描述如图2(b)所
/Jn o需要对计数器设置门限值m来判断多少个休眠周期连续传输数据判定为忙碌时期。m值的大小将会影响到能量节省率。m值越大，终端处于休眠模式的时长越长，省电率越大，但相应的数据传输的时延也会相应增大。m值的具体计算方法如下首先对休眠模式省电方法建立分析模型，模型如图3.图中m值为计数器的门限值。Cin(KnSmax)表示从休眠周期n进入下一个休眠周期n+1的概率。a N表示从普通模式进入休眠模式的概率，^n(m^ n ^ max)表示从休眠周期n进入普通模式的概率。每个休眠周期由一个监听窗口和一个休眠窗口组成。监听窗口长度为定值L，初始休眠窗口大小为h，根据协议IEEE802. 16E有关休眠窗口计算的规定第n个休眠周期的休眠窗口的大小为
权利要求
1.一种IEEE802. 16e休眠模式的省电方法,其特征在于在基站与终端两侧各设置一个计数器，当终端在休眠周期的监听窗口接收或发送一次数据则计数器数值加一；计数过程必须为连续的，如果连续多个休眠周期有数据到达，但计数器的计数值未超过设定的门限值m，并且下一个周期无数据到达，则两计数器同时置O，重新开始计数，此过程称为计数中断；当计数器的统计值超过所设门限值m时，终端从休眠模式进入普通模式；对于不同的最小休眠窗口与最大休眠窗口，m的值通过建立马尔科夫分析模型计算得到； 实施步骤如下， 第一步两计数器设置门限值； 第二步终端通过与基站之间交换信令进入休眠模式； 第三步进入休眠状态，终端与基站启动计数器统计连续有数据传输的休眠周期数目；如果计数被中断则两计数器同时置O，重新开始计数； 第四步检测计数器记录值是否超过门限值； 第五步计数器未超过门限值终端继续保持休眠模式，重复第四步； 第六步计数器超过门限值，终端退出休眠模式进入普通模式； 其中门限值的确定步骤如下 设定m值为计数器的门限值；a n(l彡n彡max)表示从休眠周期n进入下一个休眠周期n+1的概率；a N表示从普通模式进入休眠模式的概率，^n(m ^ n ^ max)表示从休眠周期n进入普通模式的概率；每个休眠周期由一个监听窗口和一个休眠窗口组成；监听窗口长度为定值L，初始休眠窗口大小为h，根据协议IEEE802. 16E有关休眠窗口计算的规定第n个休眠周期的休眠窗口的大小为
全文摘要
一种IEEE802.16e休眠模式的省电方法属于无线信息传输领域。基站与终端两侧同时设置一个计数器，每当终端在休眠周期的监听窗口接收或发送一次数据则计数器数值加一。计数器的数值大小可以用来表征当前终端的业务繁忙程度。因此可以依照计数器的记录值来控制终端状态是否由休眠状态变为普通状态。本发明的软件设计过程简单易于实施，通过增加一组计数器减少不必要的状态转移，增长了终端处于休眠模式的时间。进一步减小了终端的能量消耗，增长了终端待机时间。
文档编号H04W52/02GK102761944SQ20121021269
公开日2012年10月31日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者吕海坤, 杨磊磊, 王国威, 黎海涛 申请人:北京工业大学