CN101064665A - 基于业务质量的harq方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于业务质量的HARQ方法，包括以下步骤：设定不可靠区间；根据业务类别判决所述不可靠区间内的确认信息为ACK或NACK。其中，当业务为时延和可靠性都敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为NACK。当业务为时延敏感，可靠性不敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为ACK。当业务为时延不敏感，可靠性敏感的业务时，在不可靠区间对确认信息不作判决，保持包状态，包发射机将发射空包的指示信息，包接收机收到该指示信息后，将重新发射确认信息ACK或NACK。本发明增强了现有HARQ方法对ACK/NACK误判的鲁棒性，同时使包调度器具有一定的自由度来保证业务的质量。减少了游戏业务因误判决触发外层ARQ重传时延和内层ARQ的信息丢失，提高了VoIP、Ftp业务系统的吞吐量。

Description

基于业务质量的HARQ方法
技术领域
本发明属于无线通信领域，具特别涉及在高速下行分组接入(HSDPA)系统中混合自动重传请求(HARQ)方法。
背景技术
在HSDPA(High Speed Download Packet Access，高速下行分组接入)系统中，HARQ(混合自动重传请求)实体能够很好地在系统规定的时延内补偿链路传输错误。由于信道的时变特性，确认信息“ACK(确认)”或“NACK(非确认)”会发生误判。如果接收端将NACK判为ACK，发射端不但不会重传没有正确接收的包，而且相反会将该包的备份删除；而接收端则会等待包的重新传输，这将导致不必要的功率和存贮浪费。NACK被误判为ACK导致的错误只能触发外层ARQ，从而恢复丢失的数据包，这将降低频谱利用率和增加时延。如果接收端将ACK判为NACK，发射端将重传已经正确接收的包，从而导致频谱利用率降低。
图1为现有发射端的包状态机。当包得到机会传输时，包的状态从“未传”状态转移到“显著”状态，同时发射端设置重传定时器T1和包生命定时器T2，并开始计时。
发射端收到的确认信息为ACK且在定时器T1超时前收到，包的状态转移到“成功”状态，即收到状态；并将包标识为正确接收；
当收到的确认信息为NACK或T1超时，则进入“等待重传”状态。当“等待重传”状态的包得到机会传输时，转移到“显著”状态，发射端重新设置定时器T1，并开始计时；
当定时器T2超时时，包状态转移为“丢弃”状态，然后转移为“成功”状态，同时重传定时器T1和包生命定时器T2都将被重置，随后新包就有可能得到机会传输。
表1分别描述了游戏、VoIP(视频点播)、Ftp(文件传输)三种业务的时延要求、时延抖动、信息丢失率、数据率等信息。
    游戏     VoIP Ftp
  时延要求     ＜200ms     ＜150ms ＜10s
  时延抖动     无限制     ＜1ms 无限制
  信息丢失率     0     ＜3％ 0
  数据率     ＜1kbps     464kbps 10kbps-10Mbps
                                   表一
现有的HARQ方法将ACK的判决门限DACK和NACK的判决门限DNACK都设定为50％。其判决过程也没有针对不同业务进行区分。事实上，确认信息ACK/NACK的误判对不同业务将产生不同的影响。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于业务质量的HARQ方法，通过增加确认信息ACK/NACK的软信息，同时考虑误判对业务质量的影响，来补偿确认信息ACK/NACK的误判错误，以优化HARQ方法。
其中，确认信息的软信息用于衡量硬判决的可靠性。该软信息可以为确认信息ACK与NACK的后验概率，也可以是确认信息ACK与NACK的比值，本发明中以后验概率为进行说明。当软信息在不可靠区域时，发射端将采取相应的处理来满足业务质量的要求：对于时延不敏感的业务，可通过控制信道发射指示信息，包括HARQ进程号和旧包标识信息，以确认确认信息ACK/NACK的正确性，当然也可用定时的方法来确认ACK/NACK的正确性；对时延和质量都较敏感的业务，发射端将重传相应的数据包；对质量不敏感的业务，发射端将不重传相应的数据包。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于业务质量的HARQ方法，包括以下步骤：
1)设定不可靠区间；
2)根据业务类别判决所述不可靠区间内的确认信息为ACK或NACK。
其中，所述步骤1)之间，还包括以下步骤：
设定ACK的判决门限DACK和NACK的判决门限DNACK步骤，确定可靠区间和所述不可靠区别，所述不可靠区间为判决门限DACK和NACK的判决门限DNACK之间的区间。所述判决门限DACK和DNACK大于50％，
其中，当业务为时延和可靠性都敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为NACK。
其中，当业务为时延敏感，可靠性不敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为ACK。
其中，当业务为时延不敏感，可靠性敏感的业务时，在不可靠区间对确认信息不作判决，保持包状态。
其中，当业务为时延和可靠性都敏感的业务时：
如果包接收机发射ACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为NACK，并将重传该包，无论包接收机是否正确接收，包接收机将发射ACK；
如果包接收机发射ACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为NACK，无论包接收机是否正确接收，包接收机将发射ACK；
如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为NACK，重传该包；
如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为NACK，重传该包。
其中，当业务为时延敏感，可靠性不敏感的业务时，
当包接收机发射ACK，其软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为ACK，包发射机将发射新包；
当包接收机发射ACK，其软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为ACK，不重传该数据包；
如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为ACK，译为正确接收，不重传该包，发射机发射新包，包接收机忽略旧包的错误，将旧包向高层递交，
如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为ACK，译为正确接收，不重传该包，发射机发射新包，包接收机忽略旧包的错误，将旧包向高层递交。
其中，当业务为时延不敏感，可靠性敏感的业务时，在以下任一条件下，包发射机对确认信息不作判决，包的状态保持不变；包发射机将发射空包的指示信息，包括HARQ进程号和旧包标识信息，包接收机收到该指示信息后，将重新发射确认信息ACK或NACK，
当包接收机发射ACK，其软信息大于(ACK)50％，小于DACK；
当包接收机发射ACK，其软信息大于(NACK)50％，小于DNACK；
如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK；
如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK。
其中，当确认信息ACK/NACK在所述可靠区间时，ACK/NACK的接收机作硬判决。
本发明提出的基于业务质量的HARQ方法，ACK/NACK接收端采用不同的处理策略来减轻ACK/NACK误判对业务质量的影响，增强了现有HARQ方法对ACK/NACK误判的鲁棒性，同时使包调度器具有一定的自由度来保证业务的质量。对于游戏业务，减少了因误判决触发外层ARQ重传时延和内层ARQ的信息丢失。对于VoIP(视频点播)、Ftp业务，提高了系统的吞吐量。
以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
附图说明
图1为现有发射端的包状态机；
图2为本发明游戏业务可靠区间和不可靠区间的划分及其处理策略；
图3为本发明VoIP业务可靠区间和不可靠区间的划分及其处理策略；
图4为本发明Ftp业务可靠区间和不可靠区间的划分及其处理策略；
图5为本发明游戏业务接收端的包状态机；
图6为本发明VoIP业务接收端的包状态机；
图7为本发明Ftp业务接收端的包状态机。
具体实施方式
一种基于业务质量的HARQ方法，包括以下步骤：
1)设定ACK的判决门限DACK和NACK的判决门限DNACK，所述判决门限DACK和DNACK大于50％；
确定可靠区间和所述不可靠区间，
2)根据业务类别判决所述不可靠区间内的确认信息为ACK或NACK。
其中，不可靠区间为判决门限DACK和NACK的判决门限DNACK之间的区间。
其中，所述步骤2)中，当业务为时延和可靠性都敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为NACK。当业务为时延敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为ACK。当业务为可靠性敏感业务时，在不可靠区间对确认信息不作判决，保持包状态。
表二给出了本发明实施例中游戏、VoIP和ftp的确认信息ACK/NACK在不可靠区间的处理策略，以该处理策略对吞吐量、信息丢失及时延的影响。
游戏 VoIP Ftp
确认信息ACK/NACK在不可靠区间的处理策略 译为NACK 译为ACK 不作判决，保持包状态
对吞吐量的影响 缺点：对系统频谱利用率的影响可以忽略不计(低数据率业务) 优点：提高系统吞吐量 优点：提高系统吞吐量
对信息丢失的影响 优点：减少内层ARQ的  缺点：增加少量信息丢 无影响
信息丢失 失(VoIP对可靠性要求不高)
对时延的影响 优点：减少因误判决触发外层ARQ和内层ARQ重传时延 优点：减少内层ARQ重传时延 缺点：增加内层ARQ重传时延和接收端存储空间；优点：减少因误判决触发外层ARQ
                                             表二
以下对表二中的信息作进一步分析。
1、游戏是一种对时延和可靠性要求都很高的业务。ACK被误判为NACK将导致内层ARQ的重复，由于游戏的低数据率，ACK被误判为NACK基本不会降低频谱利用率。而NACK被误判为ACK将触发外层ARQ的包恢复功能，因此会导致大时延，同时会降低用户体验。因此游戏业务对ACK判为NACK不敏感。
2、VoIP业务是一种对时延要求较高，而对可靠性要求不高的业务。ACK被判为NACK导致在内层ARQ的重复，降低频谱利用率和增加时延抖动；而NACK被误判为ACK将触发外层ARQ的包恢复功能，但这不会降低VoIP的业务质量。因此VoIP业务对确认信息ACK/NACK的误判不敏感，但会降低系统频谱利用率。
3、Ftp是一种对可靠性要求高，而对时延要求不高的业务。ACK被判为NACK导致在内层ARQ的重复，由于ftp业务的数据率较高，因此会降低无线资源的利用率；而NACK被误判为ACK将触发外层ARQ的包恢复功能，增加传输时延。因此ftp业务对确认信息ACK/NACK的误判不敏感，但会降低系统频谱利用率。
为了补偿ACK/NACK误判对业务质量的影响和提高系统频谱利用率，图2，图3和图4分别给出了游戏、VoIP和ftp业务的确认信息ACK/NACK的可靠性和不可靠性区间的划分。其中，译为ACK或NACK的区间表示可靠区间，ACK与NACK之间的区间表示不可靠区间。当判决门限DACK和DNACK为50％时，本发明实施例提出的基于业务质量的HARQ方法就退化为传统的HARQ方法。
当确认信息ACK/NACK在可靠区间时，ACK/NACK的接收机将作硬判决，同时作相应的状态转移，因此在可靠区间，包接收端和发射端没有采取任何特殊处理。
当确认信息ACK/NACK在不可靠区间时，信令接收机将根据业务的不同，采取不同的策略来保证业务的质量和提高系统频谱利用率。对于游戏业务，包发射机将确认信息ACK/NACK译为NACK，从而保证业务质量。对于VoIP业务，包发射机将确认信息ACK/NACK译为ACK，从而保证业务质量和提高系统频谱利用率。对于ftp业务，包发射机对确认信息ACK/NACK不作判决，同时通过控制信道使包接收机再发射包的确认信息ACK/NACK，以上处理只会增加ftp业务的时延，不会降低系统频谱利用率。
本实施例中的基于业务质量的HARQ方法，当确认信息ACK/NACK在可靠区间时，它与现有的HARQ方法的工作流程一样。当确认信息ACK/NACK在不可靠区间时，按如下具体流程工作：
一、时延和可靠性都敏感的业务
从表1可以看出，游戏是时延和可靠性都十分敏感的业务，同时它的传输数据率比较低。图5给出了游戏业务的接收机状态机。当包状态为初始接收，收到数据包，若包译码为错误，则包接收机发射确认信息NACK，同时设定包生命周期T3，包状态转移到显著，若包译码为正确，则包接收机发射确认信息ACK，包状态转移到成功接收；包状态为显著，若包译码为错误，则包接收机发射确认信息NACK，包状态保持不变，若包译码为正确，则包接收机发射确认信息ACK，包状态转移到成功接收，若包生命周期T3超时，则包状态转移到丢失，发射确认信息ACK，同时无条件转移到成功接收状态；当包在成功接收状态，则无条件转移到初始接收状态；当包在初始接收状态，收到重复包，无论包是否正确，包接收机发射ACK。当确认信息ACK/NACK的软判决在不可靠区间时，包接收机将确认信息译为NACK，同时包状态转移为显著状态，因此无论该包是否被正确接收，它都将被重传。判决门限可以根据确认信息ACK/NACK误判对业务质量的影响来设定，对时延和可靠性都敏感的业务，DNACK可以在60％～80％之间取值，DACK设为60％～70％之间取值，从而减轻误判NACK对业务质量的影响。该方法工作流程如下：
1)如果包接收机发射ACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，传统的HARQ方法将译之为ACK。而优化的HARQ方法将其译为NACK，并将重传该包，无论是否正确接收，包接收机将发射ACK。由于游戏为低数据率业务，因此优化的HARQ方法浪费的带宽可以忽略。
2)如果包接收机发射ACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，传统的HARQ方法和优化的HARQ方法的工作流程一样，包接收机将忽略包的重复，包发射机发射ACK确认信息。
3)如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，传统的HARQ方法和优化的HARQ方法的工作流程一样，包发射机将发射旧包。
4)如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，优化的HARQ方法将重传该包来保证业务的低时延和高可靠性要求，然而传统的HARQ方法将发生误判，因此不会重传该数据包，该类包丢失只能通过外层ARQ恢复，将增加空口传输时延，破坏用户体验。
从以上的叙述和图5可以看出，优化的HARQ方法将保证业务的低时延和高可靠性要求，而其牺牲的传输带宽可以忽略。优化的HARQ方法将在一定程度避免误触发外层ARQ。
二、时延敏感的业务
VoIP为时延敏感的业务。当确认信息ACK/NACK在不可靠区间时，包接收机将其译为ACK，包状态转移为已接收。图6为VoIP业务接收端的包状态机，与图5相比较，无在初始接收状态，重复传输的处理；同时若在显著状态收到传输的包为新包，开始记录新包的状态，同时将旧包提交高层，旧包的状态转移到成功接收。判决门限可以根据确认信息ACK/NACK误判对业务质量的影响来设定，对时延敏感的业务，DNAXK可以在55％～65％之间取值，DACK设为55％～65％之间取值，从而减轻误判NACK对业务质量和频谱利用率的影响。该方法的工作流程如下：
当包接收机发射ACK，其软信息大于(ACK)50％，小于DACK，传统的HARQ方法和优化的HARQ的工作流程一样，包发射机将发射新包。
1)当包接收机发射ACK，其软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，优化的HARQ方法将确认信息译为ACK，不会重传该数据包。然而传统的HARQ方法将重传该包，因此传统的HARQ方法将浪费传输带宽。
2)如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，传统的HARQ方法将重传该包，而优化的HARQ将不会重传该包，译为正确接收，新包将被发射；在接收端如果收到新包，错误包或旧包将提交给高层。由于VoIP业务对可靠性要求不高，该类误判不会影响VoIP业务的质量和用户体验。
3)如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，传统的HARQ方法和优化的HARQ方法的工作流程一样。
从以上的工作流程和图6可以看出，优化的HARQ方法能充分保证业务的低时延要求，导致的信息丢失用户可以忍受。
三、可靠性敏感的业务
Ftp业务对时延要求不高，但要求无信息丢失传输。当确认信息ACK/NACK的软信息在不可靠区间，译码器将不作判决，同时保持包的状态，信令接收机或包发射机将通过控制信道，发射空负荷的指示信息，指示信息包括HARQ进程号和旧包指示，要求包发射机重新发射ACK或NACK。图7为本发明Ftp业务接收端的包状态机，与图5相比较，图7有以下不同：在初始接收状态，若收到旧包指示，则发射确认信息ACK；同时若在显著状态收到旧包指示，则包发射机发射确认信息NACK。判决门限可以根据确认信息ACK/NACK误判对业务质量的影响来设定，对可靠性敏感的业务，DNACK可以在60％～80％之间取值，DACK设为60％～80％之间取值，从而减轻误判NACK对业务质量和频谱利用率的影响。它的具体工作流程如下：
1)当包接收机发射ACK，其软信息大于(ACK)50％，小于DACK，传统的HARQ方法将其译为ACK。而优化的HARQ方法将不会作判决，包的状态将保持不变，包也不会被重传。旧包的指示将在控制信道传输，包接收机收到该控制信息，包接收机将重新发射ACK信令。由于Ftp业务对时延不敏感，优化的HARQ方法不会破坏用户体验。
2)当包接收机发射ACK，其软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，传统的HARQ方法将重传该包，因此会浪费传输带宽。若应用的优化的HARQ方法，包接收机将不会作判决，包状态将保持，该包不会被重传，无负荷的指示将通过控制信道被发射，包接收机将再发射ACK信令。因此优化的HARQ方法将节约传输带宽。
3)如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，传统的HARQ方法将重传该包，而优化的HARQ将不会重传该包，包接收机将不会作判决，包状态将保持，该包不会被重传，空包且无负荷的指示将通过控制信道被发射，包接收机将再发射NACK信令。因此优化的HARQ方法将导致时延增加和较小的信令开销。
4)如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，传统的HARQ方法将其译为ACK，该误判导致的包丢失只能通过外层ARQ来恢复。而优化的HARQ将不会重传该包，包接收机将不会作判决，包状态将保持，该包不会被重传，空包且无负荷的指示将通过控制信道被发射，包接收机将再发射NACK信令。因此优化的HARQ将不会因误判触发外层ARQ方法。
从以上的工作流程和图7可以看出，基于业务质量的软HARQ方法能够较好地保证ftp业务的质量要求，同时能在一定程度避免因误判触发外层ARQ。

Claims (10)

1、一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于包括以下步骤：
1)设定不可靠区间；
2)根据业务类别判决所述不可靠区间内的确认信息为ACK或NACK。
2、根据权利要求1所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于：所述步骤1)之间，还包括以下步骤：
设定ACK的判决门限DACK和NACK的判决门限DNACK步骤，确定可靠区间和所述不可靠区别，所述不可靠区间为判决门限DACK和NACK的判决门限DNACK之间的区间。
3、根据权利要求2所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于：所述判决门限DACK和DNACK大于50％。
4、根据权利要求1或2所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于：当业务为时延和可靠性都敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为NACK。
5、根据权利要求1或2所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于：当业务为时延敏感，可靠性不敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为ACK。
6、根据权利要求1或2所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于：当业务为时延不敏感，可靠性敏感的业务时，在不可靠区间对确认信息不作判决，保持包状态。
7、根据权利要求3所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于：当业务为时延和可靠性都敏感的业务时
如果包接收机发射ACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为NACK，并将重传该包，无论包接收机是否正确接收，包接收机将发射ACK；
如果包接收机发射ACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为NACK，无论包接收机是否正确接收，包接收机将发射ACK；
如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为NACK，重传该包；
如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为NACK，重传该包。
8、根据权利要求3所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于：当业务为时延敏感，可靠性不敏感的业务时，
当包接收机发射ACK，其软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为ACK，包发射机将发射新包；
当包接收机发射ACK，其软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为ACK，不重传该数据包；
如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为ACK，译为正确接收，不重传该包，发射机发射新包，包接收机忽略旧包的错误，将旧包向高层递交，
如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为ACK，译为正确接收，不重传该包，发射机发射新包，包接收机忽略旧包的错误，将旧包向高层递交。
9、根据权利要求3所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于：当业务为时延不敏感，可靠性敏感的业务时，在以下任一条件下，包发射机对确认信息不作判决，包的状态保持不变；包发射机将发射空包的指示信息，包括HARQ进程号和旧包标识信息，包接收机收到该指示信息后，将重新发射确认信息ACK或NACK，
当包接收机发射ACK，其软信息大于(ACK)50％，小于DACK；
当包接收机发射ACK，其软信息大于(NACK)50％，小于DNACK；
如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK；
如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK。
10、根据权利要求2或3所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于：当确认信息ACK/NACK在所述可靠区间时，ACK/NACK的接收机作硬判决。
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