CN101047475A - Harq技术数据缓存的设计方法及其电路 - Google Patents

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一种时分同步码分多址系统(简称TD-SCDMA系统)中UE端混合自动重传请求技术(简称为HARQ)数据缓存的设计方法及其电路。为克服现有技术的不足,本发明提出一种提高HARQ芯片内部存储空间利用率,且使用HARQ芯片外部存储器存储HARQ数据处理过程中的部分数据,以满足HARQ数据处理过程所需存储量的设计方法及电路。采用本发明设计方法及电路可以有效提高HARQ芯片内部存储空间的利用率,同时,使用HARQ芯片外部存储器暂存部分数据,解决了HARQ数据处理过程中需要大量存储空间而HARQ芯片内部存储空间不足的矛盾,保证了系统能够正常运行。

Description

HARQ技术数据缓存的设计方法及其电路
技术领域
本发明涉及到第三代移动通讯时分同步码分多址系统(简称TD-SCDMA系统)中UE端混合自动重传请求技术(简称为HARQ)数据缓存的设计方法及其电路。
背景技术
在TD-SCDMA系统中,由于无线传输环境、信号干扰等等的影响,无线移动终端(简称UE)接收、处理数据的过程往往不是一次就可以完成的,在出现解码不成功的时候,还需要发送端重新发送数据,由UE再次接收、处理,上述过程通常被称为数据重传。为减少无谓的数据重传,TD-SCDMA系统中设置有最大重传次数,即当数据重传达到最大重传次数时就不再继续进行,结束整个数据发送、接收和处理过程。
TD-SCDMA系统中的混合自动重传请求技术(简称为HARQ)实质上是自动重传技术(简称为ARQ)和前向纠错技术(简称为FEC)相结合的一种译码纠错方法。在HARQ技术中,发送端发送的码不仅能够检错,而且还具有一定的纠错能力。UE接收到码后,自动检查错误情况,如果在码的纠错能力以内,则自动进行纠错,如果错误较多,超出了码的纠错能力,UE会要求发送端重发数据,并将解码错误的数据保存下来,在接收到重传数据后进行合并译码。这种方式在一定程度上避免了FEC需要复杂的译码设备和ARQ信息连贯性差且重传数据量大的缺点,并能使TD-SCDMA系统的数据传输误码率得到有效降低。
3GPP协议中规定采用HARQ技术进行高速下行链路分组接入业务(简称HSDPA业务)时,UE接收的数据在Turbo译码器前必需进行两级串联的解速率匹配以提高译码的成功率。通常,两级串联的解速率匹配分为解比特合并、解第二阶段速率匹配、软比特加权合并、数据缓存、解第一阶段速率匹配和解比特分离等阶段。解第二阶段速率匹配的主要任务是使输入比特数与虚拟缓存(简称为virtual IR buffer)的容量相匹配(virtual IR buffer的大小由高层信令指示),以便和已存储在virtual IR buffer中的上一次解码错误的数据进行合并译码,合并后的数据需要再次存入虚拟缓存中。而对于第一次接收的数据(通常将其称为首传数据)也需要先存储在虚拟缓存中后再进行译码。
由前述可知,HARQ数据处理过程需要不断的存储、读取数据,并且随着HARQ数据处理过程的不断进行,需要存储数据量还可能越来越大。特别是对于多进程情况,可能有多组合并译码的数据需要同时存储。显然,为保证系统的正常运行,必须保证有足够的存储空间。
而随着UE越做越小、越做越薄,UE的空间资源越来越紧张,另一方面,随着多媒体等数据业务的增加,需要HARQ数据处理的数据量也在增加,需要存储(或者是缓存)的数据量也在增加,势必造成HARQ芯片体积的增大,或者说不能够有效减小,对UE的设计带来困难。如果UE的存储空间不够将会导致数据的覆盖或丢失,导致发送端需要大量的重传,大大加大了网络负载,最终将可能导致系统的堵塞或瘫痪。
发明内容
为克服现有技术的上述不足,本发明提出一种提高HARQ芯片内部存储空间利用率,且使用HARQ芯片外部存储器存储HARQ数据处理过程中的部分数据,以满足HARQ数据处理过程所需存储量的设计方法及电路。采用本发明设计方法及电路可以有效提高HARQ芯片内部存储空间的利用率,同时,使用HARQ芯片外部存储器暂存部分数据,解决了HARQ数据处理过程中需要大量存储空间而HARQ芯片内部存储空间不足的矛盾,保证了系统能够正常运行。
本发明设计方法将HARQ芯片中的存储空间定义为可复用区,用于存储在HARQ数据处理过程中某一阶段需要保存并在下一阶段就可被覆盖的数据,将HARQ芯片外部的存储器定义为不可复用区,用于存储在HARQ数据处理过程中需要一直被保留直到译码正确或达到最大重传次数才可被覆盖的数据。
本发明设计的可复用区可进一步划分为3个存储区,可复用区1用于存储接收到的数据(包括首传数据或重传数据)或解比特分离输出的数据,可复用区2用于存储软比特加权合并后的数据或解第二阶段速率匹配输出的数据,可复用区3用于存储从HARQ芯片外部的存储器读入的将与重传数据合并的数据。
本发明设计方法采用HARQ芯片外部的同步动态随机存储器(简称为SDRAM)作为不可复用区,HARQ芯片通过SDRAM控制器及数据传输总线与至少一个SDRAM相连接,不可复用区可进一步划分为8个存储区,用于存储各个进程待合并的数据。
本发明设计方法连接HARQ芯片和SDRAM的处理数据传输总线的传输效率至少应达到10.3Mbit/s。
本发明电路包括:两个可复用存储器(RAM1,RAM3)、一个双口可复用存储器(RAM2)和进程数据处理单元,还包括完成HARQ数据接收、处理所需的解比特合并和解第二阶段速率匹配的功能模块、软比特加权合并模块、解第一阶段速率匹配和解比特分离的功能模块和进程数据处理单元模块。
本发明电路进程数据处理单元包括:一个SDRAM控制器、数据传输总线和至少一个设置在HARQ芯片外部的SDRAM。
附图说明
图1TD-SCDMA系统中现有技术HARQ过程示意框图
图2TD-SCDMA系统中现有技术单进程HARQ解速率匹配数据流示意图
图3本发明设计方法HARQ模块电路实施例示意图
图4发明设计方法的进程数据处理单元电路实施例示意图
图5本发明设计方法设计的HARQ模块电路在TD-SCDMA系统中实施例示意框图
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
图1是TD-SCDMA系统中现有技术HARQ过程示意框图。由图可知,在重传数据Turbo译码前必需进行两级串联的解速率匹配,即需要经过解比特合并(比特分离)、解第二阶段速率匹配、解第一阶段速率匹配和解比特分离(比特合并)等处理。
图2是TD-SCDMA系统中现有技术单进程HARQ解速率匹配数据流示意图。图中,101-105分别表示数据存储区,其中:101存储接收到的数据Ndata,102存储解比特合并后的数据,101和102的大小相等,103存储每个进程解第二次速率匹配后的数据,104、105大小都为NTTI,分别存储解第一次速率匹配的数据和解比特分离后的数据,NTTI是Turbo译码器输入软信息的数据量。由图可知,HARQ数据处理过程需要多块较大的存储空间。当为多进程处理时,每个进程的HARQ数据处理分时交叉进行,每个进程的数据都需要在101~105中存储。但是,101存储的数据在解比特合并后就可被覆盖,102保存的数据在解第二阶段速率匹配后就可被覆盖,104存储的数据在解比特分离后就可被覆盖,105存储的数据是整个速率匹配输出的数据,在Turbo译码后就可被覆盖。而103中存储的数据需要保存并与该进程新接收的重传数据合并译码,直到解码正确或达到最大重传次数。根据3GPP协议最大进程数量是8个的相关规定,对于多进程的情况需要8个大小与103相同的存储空间分别存储每个进程的数据,这样存储空间加上数据流处理所需空间总共需要9个大小与103相同的存储空间。
图3是本发明设计方法HARQ数据处理电路实施例示意图,其中:
RAM1_A:存储器(即可复用区1),用于存储接收到的HS-PDSCH信道传输的解速率匹配前的软比特数据,相当于附图2中的存储区101;
MC1:RAM1_A存储器的控制单元;
FUNC1:解比特合并和解第二阶段速率匹配的功能模块,将数据从RAM1中读出,运算结果写入RAM2;
RAM2:双口存储器(即可复用区2)用于存储解第二阶段速率匹配后的数据和软比特加权合并后的数据;
MC2_A:RAM2 A口存储器的控制单元;
MC2_B:RAM2 B口存储器的控制单元;
FUNC2:软比特加权合并模块,从RAM2中读取当前解第二阶段速率匹配后的数据,从RAM3中读取同一进程的用于加权合并的数据进行合并,合并后的数据写入RAM2和RAM3。
RAM1_B:存储器(即可复用区1),用于存储解第一阶段速率匹配和解比特分离输出数据,相当于附图2中的存储区105。;
MC3:RAM1_B存储器的控制单元;
FUNC3:解第一阶段速率匹配和解比特分离的功能模块,从RAM2中读取合并后的数据进行解速率匹配、比特合并,然后将结果写入RAM1_B;
FUNC4:进程数据处理单元,在多进程中对不同进程的数据进行存储处理,根据高速下行控制信道(简称HS-SCCH)中的进程号(简称Process ID)对存储数据及对应的存储区进行管理;
RAM3:存储器(即可复用区3),用于存储进行FUNC2软比特加权合并功能时所需的该进程对应的从虚拟缓存中读出的数据及软比特加权合并后的数据。
由图可知,RAM1_A存储的数据经过FUNC1后就不再有用将其和RAM1_B复用,在输出解第一阶段速率匹配和解比特分离输出的数据缓存时覆盖原有数据。RAM2设计为双口RAM既作为FUNC1输出的数据的缓存器,又作为FUNC2合并后数据的存储器。可见RAM1_A与RAM1_B实现了复用(即附图2中的101和105的复用),RAM2也实现了复用。
图4是本发明设计方法的进程数据处理单元电路实施例示意图。由图可知,进程数据处理单元包括SDRAM控制器、数据传输总线和至少一个设置在HARQ模块外部的SDRAM。进程数据处理单元针对HARQ多进程处理需要同时保存多块不可复用的数据而设计,每一个进程和一块存储区域对应。每一次HS-PDSCH的数据属于哪个进程,在HS-SCCH信道中由Process ID标识出来,此ID就作为选择合并数据地址的基础。多个进程的数据存储在HARQ模块外部的存储区中(如SDRAM中),当HS-SCCH解调完毕后根据Process ID将需要合并的进程数据传输到RAM3中待用,当数据合并完成后又将其传输到HARQ模块外部的同一个Process ID对应的存储区中。这样可以充分利用资源又可以使HARQ模块的体积减小。进程数据处理单元专门设计了一个用于数据传输的总线,为了处理极限情况下一个进程处理2.8Mbps的数据量,总线的传输效率需要达到10.3Mbit/s。
图5是本发明设计方法设计的HARQ模块电路在TD-SCDMA系统中实施例示意框图。图中HARQ模块中的virtual IR buffer放在了ARM芯片的SDRAM中,通过单独设计的数字信号处理器(简称DSP)的AMBA(嵌入式系统的高性能总线)总线可进行读写操作,进行HARQ数据合并之前将缓存中的数据读入到DSP芯片内部,将数据合并后共同译码,如果译码的结果校验错误则需要将此进程的数据再搬移到SDRAM中去缓存等待该进程另一次接收数据来进行合并。如果此进程正确译码,则网络端针对此进程会发新的数据,此时SDRAM相应进程对应的数据区将会被覆盖。如果针对某一个进程多次合并译码错误,并且此时已经达到了网络端的最大重传次数,网络端针对此进程也会发新的数据,此时SDRAM相应进程对应的数据区将会被覆盖。
本发明还可有其他多种实施例,在不背离本发明设计方法的精神及其实质的情况下,本领域技术人员当可相据本发明设计方法作出各种相应的改变或变形,但这些相应的改变或变形均属于本发明设计方法的权利要求保护范围。

Claims (7)

1、一种HARQ技术数据缓存的设计方法,其特征在于:将HARQ芯片中的存储空间定义为可复用区,用于存储在HARQ数据处理过程中某一阶段需要保存并在下一阶段就可被覆盖的数据,将HARQ芯片外部的存储器定义为不可复用区,用于存储在HARQ数据处理过程中需要一直被保留直到译码正确或达到最大重传次数才可被覆盖的数据。
2、根据权利要求1所述设计方法,其特征在于:可复用区可进一步划分为3个存储区,可复用区1用于存储接收到的数据(包括首传数据或重传数据)或解比特分离输出的数据,可复用区2用于存储软比特加权合并后的数据或解第二阶段速率匹配输出的数据,可复用区3用于存储从HARQ芯片外部的存储器读入的将与重传数据合并的数据。
3、根据权利要求1所述设计方法,其特征在于:采用HARQ芯片外部的同步动态随机存储器(简称为SDRAM)作为不可复用区,HARQ芯片通过SDRAM控制器及数据传输总线与至少一个SDRAM相连接,不可复用区可进一步划分为8个存储区,用于存储各个进程待合并的数据。
4、根据权利要求1所述设计方法,其特征在于:连接HARQ芯片和SDRAM的处理数据传输总线的传输效率至少应达到10.3Mbit/s。
5、一种HARQ技术数据缓存电路,其特征在于:缓存电路包括两个可复用存储器(RAM1,RAM3)、一个双口可复用存储器(RAM2)和进程数据处理单元模块,还包括完成HARQ数据接收、处理所需的解比特合并和解第二阶段速率匹配的功能模块、软比特加权合并模块、解第一阶段速率匹配和解比特分离的功能模块和进程数据处理单元模块。
6、根据权利要求5所述数据缓存电路,其特征在于:进程数据处理单元模块包括:一个SDRAM控制器、数据传输总线和至少一个设置在HARQ芯片外部的SDRAM。
7、根据权利要求5所述数据缓存电路,其特征在于:连接HARQ芯片和SDRAM的处理数据传输总线的传输效率至少应达到10.3Mbit/s。
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