DRX不连续接收（2）

上一篇博文《LTE资源调度（7）-DRX不连续接收（1）》介绍的是RRC连接态时的DRX机制：eNB可以通过配置不同的DRX参数，控制UE监听C-RNTI、TPC-RNTI和SPS-RNTI加扰的PDCCH子帧。本文介绍另外一种DRX机制，这种DRX机制更多时候被称做“寻呼（Paging）过程”，它可以让eNB控制UE监听P-RNTI加扰的PDCCH子帧。寻呼过程适用于RRC空闲态的UE，也适用于RRC连接态的UE，为了避免与上一篇博文描述的CDRX机制相混淆，本文均以“寻呼过程”来描述这种DRX机制。

1.寻呼过程

从本质上讲，寻呼过程就是网侧在特定的时刻向UE发送寻呼消息，通知UE执行相应的操作或者更新相关的参数。无论UE处于IDLE态，还是连接态，都可以接收来自网侧的寻呼消息：处于RRC连接态的UE，可以通过解码寻呼消息来判断当前的系统信息是否有改变（system information change），UE一旦检测到系统信息有改变，就会重新去解读系统信息；而处于RRC空闲态的UE，除了可以获知当前的系统信息是否有改变外，还能知道当前是否有本UE的来电（incoming call），UE一旦检测到有来电，后续将会触发随机接入过程。关于随机接入的内容，请参考《LTE-TDD随机接入过程（1）-目的和分类》等相关博文。

除此之外，无论是IDLE态还是连接态，如果UE能力支持的话，还可以通过寻呼消息判断是否需要接收ETWS（Earthquake and Tsunami Warning System，地震海啸告警系统）和CMAS（Commercial Mobile Alert Service，商用移动警报业务）信息。寻呼消息的内容如图1所示，其中S-TMSI和IMSI都可以用来标识UE。S-TMSI的全称是SAE-Temporary Mobile Subscriber Identity，出于安全考虑，在寻呼过程中主要使用S-TMSI来标识UE。maxPageRec值固定等于16，表示一条寻呼消息最多可以寻呼16个UE，这个值在计算寻呼容量的时候需要考虑。

需要注意的是，由于寻呼消息是使用P-RNTI加扰的，同个小区内所有的UE都可以解码得到，不同的UE如果发现寻呼消息中包含了系统信息变更或者有ETWS、CMAS的消息指示，都需要进行相应的处理，这个时候UE是不需要将自己的S-TMSI或IMSI与寻呼消息中的标识进行比较的。

（图1）

既然寻呼过程属于DRX的一种，那么就表示UE只在需要接收寻呼消息的时候，才会去监听P-RNTI加扰的PDCCH子帧，达到省电的目的（reduce power consumption）。相应的，网侧也就没有必要在每个下行子帧都去发送寻呼消息，只需要在特定的寻呼时刻下发即可。如图2所示，eNB只可能在时刻1、2、3、4下发寻呼消息，而UE1只在自己的寻呼时刻即时刻1、3去盲检测寻呼消息，而UE2只在自己的寻呼时刻即时刻2、4去盲检测寻呼消息。UE并不会在自己的每个寻呼时刻都能检测到寻呼消息，因为eNB只有在存在寻呼消息的时候才会发送，但UE无法知道网侧什么时候会下发寻呼消息，因此需要周期的盲检测P-RNTI加扰的PDCCH子帧。

不同的UE有着各自的寻呼时刻，那怎么来确定不同UE的寻呼时刻呢？

（图2）

2.确定寻呼时刻

我们使用参数PF（Paging Frame）和PO（Paging Occasion）来标识UE的寻呼时刻。PF表示寻呼消息应该出现在哪个系统帧号上，PO则表示可能出现的子帧时刻。一个PF帧可能包括1个或多个PO子帧（参考下文的图7），每个DRX周期或者寻呼周期（Paging Cycle），UE只需要监听其中属于自己的那个PO子帧。

那怎么计算PF呢？满足下面公式A的系统帧号SFN即可作为一个PF帧：  

SFN mod T= (T div N)*(UE_ID mod N)   （公式A）

该公式说明如下：

T：表示UE的DRX周期或寻呼周期。如果将SIB2中携带的默认寻呼周期记为T_sib的话（图3所示），则：如果已经配置了UE的DRX值T_ue，那么 T = min(T_ue, T_sib)；如果没有配置T_ue，则使用SIB2中携带的默认值，T = T_sib。

T_sib其实就是defaultPagingCycle参数，如下面的图3所示，具体获取路径是SystemInformationBlockType2 -> radioResourceConfigCommon -> RadioResourceConfigCommonSIB -> PCCH-Config，单位是无线帧，比如rf128表示128个无线帧，即1280ms。

（图3  SIB2中携带的寻呼参数）

T_ue的值由NAS层消息 ATTACH REQUEST 或 ROUTING AREA UPDATE REQUEST 或 TRACKING AREA UPDATE REQUEST 消息里的 DRX parameter 信元携带，如图4所示。

（图4）

DRX parameter信元固定占3个字节，其中第三个字节的高4位（bit8~bit5）编码的就是T_ue值，如图5所示。从该图中可以看到，只有下面四种情况才会认为UE配置了DRX周期参数T_ue：bit8~bit5的值=（0110）时，T_ue=rf32；bit8~bit5的值=（0111）时，T_ue=rf64；bit8~bit5的值=（1000）时，T_ue=rf128；bit8~bit5的值=（1001）时，T_ue=rf256。此时，T = min(T_ue, T_sib)。

（图5）

N：取值等于min(T，nB)，取T和nB之间的小值。参数nB表示寻呼的密度，也是在SIB2中携带，见上文的图3，取值范围是{4T，2T，T，T/2，T/4，T/8，T/16，T/32}。所以N的取值范围是{T，T/2，T/4，T/8，T/16，T/32}。

UE_ID：取值等于（IMSI mod 1024）。IMSI的全称是International Mobile Subscriber Identity，即国际移动用户标识码，每个用户是唯一的。IMSI由数字0～9组成的一个序列表示，存储在SIM/USIM卡中。特别的，如果UE终端并没有插入SIM/USIM卡，那么就不存在IMSI，此时UE_ID固定取0。

IMSI由MCC、MNC和MSIN三个部分组成，分别对应着国家、运营商和用户三个不同的维度，具体结构如图6所示。MCC的全称是Mobile Country Code，即移动国家码，由3个数字组成，每个国家不同，中国的MCC=460。MNC的全称是Mobile Network Code，即移动网络码，由2～3个数字组成，同一个国家的不同运营商所分配的值是不同的。MSIN的全称是Mobile Subscriber Identification Number，即移动用户识别号，用于识别同个运营商内部的不同用户。如果460030912121001是一个IMSI号，则MCC=460，MNC=03，MSIN=0912121001。

（图6）

一旦T、N、UE_ID参数确定，就可以通过上文的公式（A）筛选出PF帧号，下面再描述PO子帧的获取过程。

PO子帧的位置由LTE制式类型（FDD还是TDD）、参数Ns和i_s共同决定。Ns表示每个PF中有多少个寻呼子帧，i_s表示寻呼子帧的索引，Ns = max(1, nB / T)，i_s = floor(UE_ID / N) mod Ns。如图7所示，Ns的取值只有1、2、4这三种值，比如当前是LTE-TDD制式，Ns=4，那么如果i_s=0，则PO=0，寻呼消息会在0号子帧发送；如果i_s=2，则PO=5，寻呼消息会在5号子帧发送。

(图7)

需要注意的是，由于寻呼消息是在PDSCH信道中传输的，因此对于TDD制式下Ns=4的场景，此时每个PF系统帧中有4个子帧（0、1、5、6子帧）可以发送寻呼消息，但子帧1和子帧6是特殊子帧，不一定能发送PDSCH数据，这需要依赖于当前的特殊子帧配置：如果特殊子帧配置是0、5，且下行CP类型是Normal，或者特殊子帧配置是0、4，且下行CP类型是Extended，那么不能在该特殊子帧中发送PDSCH数据（包括寻呼消息），具体原因请参考博文《LTE物理传输资源（1）-帧结构和OFDM符号》。

参考资料

（1）3GPP TS 36.331 V9.18.0 (2014-06) Radio Resource Control (RRC)

（2）3GPP TS 36.300 V9.10.0 (2012-12) Overall description

（3）3GPP TS 36.304 V9.11.0 (2012-06) User Equipment (UE) procedures in idle mode

（4）3GPP TS 24.008 V9.12.0 (2012-09) Core network protocols

（5）3GPP TS 24.301 V9.11.0 (2013-03) Non-Access-Stratum (NAS) protocol

（6）3GPP TS 23.003 V9.15.0 (2014-09) Numbering, addressing and identification

（7）《4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband》