CN100358255C - 自动重传请求系统确认信息功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信系统功率控制技术，特别提供自动重传请求系统控制确认信息功率的方法。包括下列步骤：接收端接收当前帧接收的数据，并判断前一帧发送的确认信息是否被误码；接收端根据判断结果选择执行下列操作：如果该判断结果为是时，接收端增加与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率；如果该判断结果为否时，接收端降低与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率；所述方法还可以以确认信息的误码率和误码率门限为依据进一步判断是否需要改变其发射功率。

Description

自动重传请求系统确认信息功率控制方法

技术领域

本发明涉及数据通信系统功率控制技术，特别涉及自动重传请求系统确认信息的功率控制方法。

背景技术

在数据通信系统中，常采用ARQ(Automatic Repeat Request，自动重传请求)技术进行差错控制，这种技术在发射的信息中加一定的冗余比特使其具有一定的检错能力，在接收端按照对应的规则对接收信号进行检错，并将检错结果形成应答信号反馈给发端，发端根据应答信号把接收端认为有错的那组信息进行重传，直到码组无错码位置，ARQ技术在对时延要求不高的业务中获得了广泛的应用。如果发端发送的码组同时具有纠错和检错的能力，则称为H-ARQ(H-ARQ：Hybrid ARQ，混合自动重传请求)。近来，在第三代移动通信系统的HSDPA(High Speed Downlink Packet Access，高速下行分组接入)和上行增强技术中，也采用H-ARQ技术进行差错控制，提高系统性能。

在ARQ系统中，接收端送给发送端的确认信息包括ACK(Acknowledgment，确认)和NACK(Not Acknowledgment，不确认)，ACK表示接收端正确接收数据，发端可以发送新数据；NACK表示接收端检测到数据有误，请求发端重传上一次的数据，发端根据接收到的确认消息进行下一步动作。如图1所示，发送端向接收端发送数据，如果接收端认为接收到的数据无误，则向发送端发ACK信令，ACK信令到达发送端后，被发送端正确译码，发端根据接收到的ACK信令，认为接收端已经正确接收上一次的数据，于是启动新的数据。如果接收端检测接收数据后认为接收到的数据有不可纠正的错误，则向发送端发NACK信令。NACK信令到达发端，被发送端正确译码，发端根据就收到的NACK信令，认为接收端没有正确接收上一次的数据，于是重传上一次的数据。

综上所述，如果确认信息出错，则会对系统性能带来严重的影响。如果ACK被误译为NACK，则发端将启动一次无效的重传，降低系统的吞吐率；如果NACK被误译为ACK，则会造成丢包，因此，确认信息必须以较低的误码率传输。

为了可靠的传输ACK/NACK，一般采用的方式是提升确认信息ACK/NACK的发射功率和增加确认信息ACK/NACK的冗余比特数，增加信令ACK/NACK的冗余比特数，相当于用于发送ACK/NACK的总功率提高，我们统称为提高ACK/NACK的发射功率，即提高ACK/NACK的信噪比。但ACK/NACK的发射功率过高，占用系统的功率过高，一方面使系统可以同时支持的H-ARQ信道数降低，另一方面对其它信道的干扰加大，因此，ACK/NACK的发射功率也不可过高。

为了降低ACK/NACK的发射功率，在HSDPA(High Speed DownlinkPacket Access，高速下行分组接入)和E-UL(Enhanced Uplink，上行增强技术)中，将ACK/NACK的发射功率设置为DPCH(Dedicated Physical Channel，专用物理信道)的发射功率加上一固定的功率偏置，这个固定的功率偏置可以通过高层信令进行更改。因为DPCH的发射功率控制方法为采用其Pilot导频信号的SIR进行实时调整发射功率的闭环功率控制，DPCH的发射功率随信道状态变化动态调整，也相当于ACK/NACK的发射功率随信道状态变化动态调整。这种方案的优点是实现简单，不需要额外的信令，缺点是不够灵活。而为了达到一定的ACK/NACK误码率(在HSDPA中，ACK的误码率为1％，NACK的误码率为0.1％)，ACK/NACK与DPCH之间的功率偏置每帧相差很大，现有的方案中设定为固定的功率偏置，则可能有时会浪费发射功率，有时又达不到ACK/NACK的误码率要求。此外，在某些情况下，DPCH信道不存在，而此时又需要控制ACK/NAK功率时，现有技术的这种方案就不适合了。

另外一种方案是在ACK/NACK中增加Pilot信号，收端检测这个Pilot信号的SIR，从而确定是否提升或降低ACK/NACK的发射功率，并将提升或降低命令反馈给发端。这种方案的优点是：能够根据信道变化实时调整ACK/NACK的发射功率使其满足ACK/NACK的误码率要求；缺点是：占用太多的信令，需要增加接收端到发送端的Pilot信号和发送端到接收端的功率控制信号，额外信号的增加大大降低了系统的性能。

针对上述方案的缺点，我们提出一种根据ACK/NACK的误码情况控制ACK/NACK的发射功率的方法，这种方法首先要求接收端根据前一次发送的ACK/NACK信令和当前收到的数据，判定发端是否正确译码ACK/NACK，从而估计发端的ACK/NACK误码率，并根据ACK/NACK的误码情况或/和所估计的误码率，动态调整ACK/NACK的发射功率，实现ACK/NACK发射功率的优化。这种方法不需要额外的物理层信令而实现了ACK/NACK发射功率的动态调整，使ACK/NACK的发射功率和ACK/NACK的误码率要求一致，提高了系统容量。

发明内容

本发明利用确认信息的误码情况及误码率，动态控制在ARQ系统中的确认信息确认信令/不确认信令的发射功率，使其发射功率在满足确认信令/不确认信令的误码率要求同时尽可能的降低，以提高系统容量。

为实现上述构思，提供一种利用确认信息的误码发生情况，控制确认信息功率的方法，包括下列步骤：

接收端接收当前帧数据，判断前一帧发送的确认信息是否被误码；

接收端根据判断结果选择执行下列操作：如果该判断结果为是时，接收端增加与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率；如果该判断结果为否时，接收端降低与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率。

本发明还提供一种利用确认信息的误码率控制其发射功率的方法，包括：

接收端接收当前帧数据，判断前一帧发送的确认信息是否被误码；

接收端确认与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息在设定时间阈值内的误码率；

接收端判断该误码率与其上门限的大小关系；并当接收端在该误码率大于其上门限时，增加与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率，反之接收端判断该误码率与其下门限的大小关系；并当接收端在该误码率小于其下门限时，降低与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率；其他情况时接收端保持与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率。

本发明提供的另一种利用确认信息的误码率控制其发射功率的方法，包括下列步骤：

接收端接收当前帧数据，判断前一帧发送的确认信息是否被误码；

接收端根据所述判断结果选择执行下列操作：如果该判断结果为是时，接收端增加与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率；如果该判断结果为否时，接收端确认与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息在设定时间阈值内的误码率，当所述误码率低于其最低门限时降低与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率，反之则保持与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率。

本发明可以采用下述步骤检测前一帧发送的确认信息的误码发生情况：

接收端接收并译码当前帧数据时，确认所述数据为新数据还是重传数据；

接收端确认其记录的前一帧确认信息为确认信令还是不确认信令；

接收端在出现下列情况时，判定所述确认信息被误码：所述确认信息为确认信令，而所述数据为重传数据；或者，所述确认信息为不确认信令，而所述数据为新数据。

需要统计误码率时，接收端记录每次确认信息的误码判定结果，根据所述的判定结果统计所述设定时间阈值内确认信息的误码率。

采用本发明所提到的估计ACK/NACK的误码率进行功率调整，不需要增加额外的发射端和接收端的信令就可以实现动态功率调整的目的，节省了系统资源，同时，通过功率调整，使用最小的发射功率实现ACK/NACK的误码率要求，满足系统的需要，降低了系统干扰，提高了系统吞吐量。

附图说明

下面以具体实施例并结合附图详细说明。

图1本发明ARQ过程示意图；

图2本发明实施例一流程图；

图3本发明实施例二流程图；

图4本发明实施例三流程图。

具体实施方式

首先，接收端需要判断上一ACK/NACK的信令是否被发送端正确解读，并能够统计出错次数，统计ACK/NACK的信令的误码率，根据ACK/NACK的信令的误码信息进行动态功率调整。

如果接收端向发送端发ACK信号，但ACK信号到达发端后，由于受信道衰落、噪声和干扰等影响，发送端将ACK译为NACK，则发端认为接收端没有正确接收上一次的数据，故重传上一次的数据。如果接收端认为接收到的数据有不可纠正的错误，则向发送端发NACK信号请求发端重传，但受信道衰落、噪声和干扰的影响，发送端将NACK译为ACK，发端认为接收端已经正确译码，故启动新数据的传输。

在上述过程中，如果接收端向发送端发了ACK，但在下一帧收到了重传数据，则接收端可以判定出在信令传输过程中发生了ACK到NACK的误判；如果接收端向发送端发了NACK，但在下一帧收到了新数据，则接收端可以判定出在信令传输过程中发生了NACK到ACK的误判。如表1所示，接收端根据前一帧发送的确认信息和当前帧收到的数据属性判定ACK/NACK译码结果。

前一帧发送的确认信息	当前帧收到的数据
			新数据	重传旧数据
	ACK	ACK信令传输正确			发生ACK到NACK的信令错误
NACK			发生NACK到ACK的信令错误	NACK信令传输正确

表1：接收端判断发送端是否正确译码ACK/NACK信令规则

通过以上的方法可以得到控制ACK/NACK的信令功率所需的误码检测结果，并可以利用检测结果统计任意时间段的确认信令的误码率，为具体实施ACK/NACK的信令的功率控制提供依据。

实施例一：根据误码率控制确认信息的发射功率的方法

一种功率调整方案是统计最近一段时间内(例如10s)的ACK和NACK的信令误码率，如果ACK的信令误码率超过某一设定的门限值，例如1％，则提高ACK的发射功率，例如提高1dB；反之，如果ACK的信令误码率低于某一设定的门限值，例如0.5％，则降低ACK的发射功率，例如降低1dB。如果NACK的信令误码率超过某一设定的门限值，例如0.1，则提高NACK的发射功率，例如提高1dB；反之，如果NACK的信令误码率低于某一设定的门限值，例如0.05％，则降低NACK的发射功率，例如降低1dB。综上所述，给出采用本发明进行ACK/NACK发射功率控制的一种实施例的实现流程图。

下面，结合图2，详细描述该实施例的具体实现步骤。

1、接收机接收到新一帧数据后，判定当前帧的数据是新数据还是重传数据，转入2；

2、根据保存的前一帧所发出的ACK/NACK信今，和当前帧的数据属性(是新数据还是重传的旧数据)，按照表1，判断ACK或NACK信令是否出错，转入3；

3、判断前一帧保存的信令是ACK还是NACK，如果是ACK，则转入4，否则转入9；

4、统计在最近一段时间内ACK的误码率，转入5；

5、判定ACK误码率，如果ACK误码率大于某一设定的目标上限值，例如1％，则转入6，否则，转入7；

6、增加ACK的发射功率，例如提高1dB，转入14；

7、判定ACK的误码率，如果ACK误码率低于某一设定的目标下限值，例如0.5％，则转入8，否则转入14；

8、降低ACK的发射功率，例如降低1dB，转入14；

9、统计NACK的误码率，转入10；

10、判定NACK误码率，如果NACK误码率大于某一设定的目标上限值，例如0.1％，则转入11，否则，转入12；

11、增加NACK的发射功率，例如提高1dB，转入14；

12、判定NACK的误码率，如果NACK误码率低于某一设定的目标下限值，例如0.05％，则转入13，否则转入14；

13、降低NACK的发射功率，例如降低1dB，转入14；

14、根据当前帧数据的译码结果，确定确认信令是ACK还是NACK，并保存它，转入1。

为方便理解，在其他实施例的流程图中，对应标注所有步骤的编号。现就所有实施例的参数设定进行说明，设定实施例一中的上门限和下门限以及实施例二的最低门限时，原则上可以在0～100％之间，上门限大于下门限，一般较优的取值为：ACK信令误码率的上门限为1％，下门限为0.5％，最低门限可设定为1％；NACK信令的误码率上门限为0.1％，下门限为0.05％，最低门限可设定为0.1％。时间阈值并不固定，根据不同的系统进行设定，一般优选的设定为10s。接收端增加或降低确认信息的发射功率时，每一次调节量根据不同系统需求具体设置，例如0.01dB～3dB的范围内均可，而且，增加和降低的功率调节步长可以不同，较优的设定为1dB。

实施例二：另一种根据误码率控制确认信息的发射功率的方法

如图3所示，接收端在检测到ACK或NACK的信令被发送端误读，立即提高ACK或的发射功率。如果没有被误读，统计最近一段时间内ACK或NACK的误码率，如果ACK或NACK的误码率低于某一设定的误码率最低门限，例如1％或0.1％，则降低ACK或NACK的发射功率，从而提高系统容量。

实施例一和二的差别在判定ACK/NACK的功率提升的条件上，实施例一是在“ACK的误码率大于ACK误码率上限”或“NACK的误码率大于NACK误码率上限”时提高ACK或NACK的功率，而实施例二的方法是当前帧的“ACK信令出错”或“NACK的信令出错”时提高ACK或NACK的功率。这两种判定方法的差别在于实施例二的方法对于信令的误码反应更为及时，可以很好的保证信令的误码率，但比实施例一的中总的发射功率要高一些。

实施例三：根据误码检测结果控制确认信息发射功率的方法

如图4所示，该实施例与第一、第二实施例的区别在于：接收端检测到ACK或NACK的信令误码的情况下，立即提高ACK或NACK的发射功率，否则降低ACK或NACK的发射功率，不考虑误码率的大小，接收端每次调节步长可以为任意值，且功率提高和下降的步长可以设置为不同值，较优选的值为每次调节1dB。

本发明所述根据ACK/NACK的信令误码情况进行功率调整的方案，可以单独采用，也可以与其它功率调整方案共同使用，例如用在HSDPA或E-UL中，与DPCH的内环功控同时采用。

采用本发明所提到的估计ACK/NACK的误码率进行功率调整，不需要增加额外的发射端和接收端的信令就可以实现动态功率调整的目的，节省了系统资源，同时，通过功率调整，使用最小的发射功率实现ACK/NACK的误码率要求，满足系统的需要，降低了系统干扰，提高了系统吞吐量。本文给出了几种实施例，但不限定保护范围。

Claims (7)

1、一种自动重传请求系统确认信息功率控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

接收端接收当前帧数据，判断前一帧发送的确认信息是否被误码；

接收端根据判断结果选择执行下列操作：如果该判断结果为是时，接收端增加与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率；如果该判断结果为否时，接收端降低与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率。

2、一种自动重传请求系统确认信息功率控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

接收端接收当前帧数据，判断前一帧发送的确认信息是否被误码；

接收端确认与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息在设定时间阈值内的误码率；

接收端判断该误码率与其上门限的大小关系；并当接收端在该误码率大于其上门限时，增加与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率，反之接收端判断该误码率与其下门限的大小关系；并

当接收端在该误码率小于其下门限时，降低与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率；

其他情况时，接收端保持与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收端判断前一帧发送的确认信息被误码的具体步骤为：

接收端接收并译码当前帧数据时，确认所述数据为新数据还是重传数据；

接收端确认其记录的前一帧确认信息为确认信令还是不确认信令；

接收端在出现下列情况时，判定所述确认信息被误码：所述确认信息为确认信令，而所述数据为重传数据；或者，所述确认信息为不确认信令，而所述数据为新数据。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：

接收端记录每次确认信息的误码判定结果；

接收端根据所述的判定结果统计所述设定时间阈值内确认信息的误码率。

5、一种自动重传请求系统确认信息功率控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

接收端接收当前帧数据，判断前一帧发送的确认信息是否被误码；

接收端根据所述判断结果选择执行下列操作：

如果该判断结果为是时，接收端增加与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率；

如果该判断结果为否时，接收端确认与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息在设定时间阈值内的误码率，当所述误码率低于其最低门限时降低与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率，反之则保持与前一帧发送的确认信息类型相同的确认信息的发射功率。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收端判断前一帧发送的确认信息被误码的具体步骤为：

接收端接收并译码当前帧数据时，确认所述数据为新数据还是重传数据；

接收端确认其记录的前一帧确认信息为确认信令还是不确认信令；

接收端在出现下列情况时，判定所述确认信息被误码：所述确认信息为确认信令，而所述数据为重传数据；或者，所述确认信息为不确认信令，而所述数据为新数据。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：

接收端记录每次确认信息的误码判定结果；

接收端根据所述的判定结果统计所述设定时间阈值内确认信息的误码率。

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