CN101132260A - 增强上行链路异步混合自动重传请求的重传控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增强上行链路异步混合自动重传请求的重传控制方法，涉及一种时分同步码分多址系统中增强上行链路中HARQ重传控制的方法。本发明增强上行链路异步混合自动重传请求的重传控制方法的目的在于确保MAC层重传时延、收发两端状态一致，包括：(1)网络侧在用户终端的各专用媒体接入控制实体流的混合自动重传请求属性中增加重发定时器参数，用户终端依据该重发定时器参数设置增强媒体接入控制实体协议数据单元的重发定时器值；(2)用户终端利用该重发定时器值并配合最大重发次数进行重传控制。本发明利用重发定时器值、最大重传次数和功率偏移相配合，实现无线承载的QOS时延要求和收发两侧协同工作。

Description

增强上行链路异步混合自动重传请求的重传控制方法
技术领域
本发明涉及一种时分同步码分多址系统中异步混合自动重传请求的重传控制方法，尤其涉及一种时分同步码分多址系统中增强上行链路异步HARQ(混合自动重传请求)重传控制的方法。
背景技术
2006年3月，3GPP(第三代移动通讯伙伴项目)通过了低码片TD-SCDMA(时分同步码分多址)系统增强上行链路的立项申请。增强上行链路一般被称为HSUPA(High Speed UplinkPacket Access，高速上行分组接入)，旨在通过先进的技术提高上行链路的效率，以有效的支持像web浏览、视频、多媒体信息和其他基于IP的业务。
目前3GPP的TD-SCDMA尚未形成完整的技术报告，但基本的技术框架已经显现，与TD-CDMA(时分码分多址)系统基本保持一致，可以参考3GPP 5月上海会议的提案和会议报告，与本发明相关的技术框架如下面描述。
HSUPA中新增了一个传输信道E-DCH(增强上行链路专用传输信道)，增强上行数据承载在该传输信道上，E-DCH的TTI(传输时间间隔)为5ms。
新增的物理信道有：
E-AGCH信道(上行增强绝对授权信道)，是控制信道，用于NodeB(节点B)传输授权信息；
E-PUCH信道(上行增强物理信道)，是业务信道，用于UE(User Equipment，用户终端)承载E-DCH类型的编码组合传输信道，辅助调度相关的信息也在该信道上传输；
E-RUCCH信道(上行增强随机接入控制信道)，是物理层控制信道，用于UE在无授权的情况下，传输辅助调度相关的信息，E-RUCCH使用随机接入物理信道资源；
E-HICH信道(上行增强混合自动重传请求指示信道)，是控制信道，用于NodeB传输HARQ指示信息。
HSUPA业务按调度方式的不同分为调度业务和非调度业务，其中非调度业务的资源由SRNC(服务无线网络控制器)为UE分配，分配方式同现有的专用信道分配方式；调度业务是基于NodeB的调度，NodeB通过E-AGCH信道向UE发送绝对授权信息，其中包括功率授权信息和物理信道分配信息。但授权信息并不在每个TTI(传输时间间隔)中向UE发送，完全由NodeB的调度功能实体根据网络情况和UE的QOS(Quality of Service，服务质量)参数来决定是否发送以及何时发送。UE对一组E-AGCH信道进行侦听，一旦解码成功就读取其中的授权信息，并在协议规定的时间后通过授权的E-PUCH信道(增强上行物理信道)发送数据。
增强上行链路使用的另外一个关键技术是并行停等HARQ技术，实现错误数据包的快速重传。处理HARQ功能的实体位于UE侧的MAC-es/e实体(增强媒体接入控制子实体/增强媒体接入控制实体)和NodeB中的MAC-e(增强媒体接入控制实体)实体中，一个HARQ实体支持多个停等HARQ协议实例，每个实例称为一个HARQ进程，目前尚未确定一个HARQ实体中并行的进程数，但不会低于4个进程，一个HARQ进程与一个物理层缓冲区相关联，该缓冲区在发送端用于缓存数据，便于重发；在接收端，用于软组合和解码。UE侧的HARQ实体负责MAC-ePDU(协议数据单元)的存储和重发；NodeB侧的HARQ实体负责对单个MAC-e PDU产生ACK(确认)或NACK(不确认)指示，并在E-HICH信道上将指示发送给UE。
在TD-SCDMA上行增强技术中，对属于一个UE的、具有相同QOS属性的一组逻辑信道映射到同一个MAC-d(专用媒体接入控制)流上，一个UE最多支持16条逻辑信道、8个MAC-d流，高层允许在一个MAC-e PDU中复用多个MAC-d流，它对各MAC-d流配置MAC-d流复用列表，复用列表中的MAC-d流的QOS与该MAC-d流相近。对MAC-e PDU进行组装时，按照逻辑信道优先级进行数据复用，同时需要考虑高层配置的最高优先级逻辑信道所在MAC-d流的复用列表。高层为每个MAC-d流设置一个HARQ Profile(服务属性)，体现各MAC-d流的QOS属性，其中包括最大重传次数(也可以是“最大发送次数”，此时“最大重传次数”为“最大发送次数”减1)和功率偏移。
一个MAC-e PDU的HARQ Profile中的最大重传次数按照以下规则产生：
最大重传次数是复用到该MAC-e PDU中的所有MAC-d流的最大重传次数的最大值；
最大重传次数体现了MAC-e PDU的时延要求和残留比特率要求。在一个新的传输开始时，HARQ实体提供给HARQ进程MAC-e PDU和它的HARQ profile，其中最大重传次数用于HARQ进程在该PDU重传超过最大重传次数时放弃重传。
图1是UE侧的MAC-es/e实体，其中E-TFC(增强传输格式集合)选择实体根据授权信息为新数据选择传输块长度；复用和TSN(发送序列号)设置实体根据E-TFC选择实体的选择结果，负责将来自一个逻辑信道的多个MAC-d PDU放入MAC-es(增强媒体接入控制子实体)PDU中，并将一个或多个MAC-es PDU复用到一个MAC-e PDU中，并产生HARQ Profile；调度接入实体负责获得和规整与调度相关的信令信息；HARQ实体负责HARQ协议相关的处理，包括对MAC-e PDU的存储和重发。
数据发送流程如图2所示，接收到授权后，优先考虑重传，选择合适的重传分组，通知相应的HARQ进程进行重传，HARQ进程的重传处理：为物理层提供重传序列号和功率偏移等信息，进行重传，对重传计数器自动加1；如果超过该MAC-e PDU的最大重传次数则丢弃该分组，清空该HARQ进程，以后不再对该分组进行重传。如果接收到授权后，没有重传分组或该授权资源不适合当前的重传分组，通知E-TFC选择实体选择传输格式；复用和TSN设置实体组装MAC-e PDU，并产生HARQ profile；HARQ实体选择空闲的进程进行新数据传输，HARQ进程的处理：为物理层提供传输格式、重传序列号、进程号和功率偏移等信息，重传计数器清0。
NodeB为每一个使用增强上行链路的UE创建一个MAC-e实体，并有一个调度器，负责对UE进行调度控制、对单个MAC-e PDU产生ACK和NACK指示、对MAC-e PDU解复用为MAC-es PDU；SRNC(服务无线网络控制器)中为每一个使用增强上行链路的UE创建一个MAC-es实体，负责对MAC-es PDU进行重排序和解复用，其中重排序和现有的HSDPA中的重排序机制相似。
TD-SCDMA增强上行链路中的调度业务，采用的是同步确认、异步重传的HARQ机制，以调度业务为例，其定时关系如附图3所示：UE收到E-AGCH授权信息后，在定时时间T1后在E-PUCH信道发送数据，发送数据后在定时时间T2后收到NodeB在E-HICH信道上传来的HARQ指示，如果收到的是NACK，UE将等待绝对授权到来后再重传数据，等待时间是T3；如果收到的是ACK，UE将丢弃此数据块，清空相关的HARQ进程，等待下一次授权再进行新数据的传输。其中T1、T2有明确的定时关系，T3是可变的，取决于NodeB的调度。
目前采用HARQ异步重传机制，使得MAC-e PDU的重传时间得不到保证，仅仅依赖重传次数的设置无法确保满足无限承载中QOS的时延要求，且在上层RLC(无线链路控制)层使用确认模式的传输机制下，也不允许UE的MAC层无限期的等待重传资源。
另外网络侧MAC-es实体进行重排序时，为了避免重排序缓冲区阻塞和序号混淆，往往采用定时器机制和窗口机制。定时器机制用于在非顺序传输下，为了避免过长等待低序号分组而设置；窗口机制是为了避免序号的混淆，因为分组的序号空间是有限的，在有重传机制的系统中，新老分组的序号会重复，容易造成接收端的序号混淆。目前3GPP组织已明确这部分不作标准化，属于SRNC内部处理机制，但这一机制需要UE侧的配合，目的是不作无谓的重传。比如，若没有UE侧的配合，就会出现网络侧重排序定时器已经超时，但UE侧没有超过最大重传次数的情况，这样UE侧发出的重传数据，在网络侧将得不到任何处理，造成无谓的重传。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明增强上行链路异步混合自动重传请求的重传控制方法的目的在于确保MAC层重传时延和收发两端状态一致。
为达到上述发明目的，本发明增强上行链路异步混合自动重传请求的重传控制方法包括：
(1)网络侧在用户终端的各专用媒体接入控制实体流的混合自动重传请求属性中增加重发定时器参数，用户终端依据复用到增强媒体接入控制实体协议数据单元中的各专用媒体接入控制实体流的重发定时器参数，设置增强媒体接入控制实体协议数据单元的重发定时器值；
(2)用户终端利用增强媒体接入控制实体协议数据单元的重发定时器值和最大重发次数进行重传控制。
其中，所述步骤(1)具体为：
(11)网络侧为用户终端配置增强上行链路无线承载时，在各专用媒体接入控制实体流的混合自动重传请求服务属性中增加重发定时器参数；
(12)用户终端在设置增强媒体接入控制实体协议数据单元的混合自动重传请求服务属性时，取复用到该增强媒体接入控制实体协议数据单元的各专用媒体接入控制实体流的重发定时器参数中最大的一个值，作为该增强媒体接入控制实体协议数据单元的重发定时器值。
其中，所述步骤(2)具体为：
(21)用户终端发出新数据；
(22)用户终端在相应的上行增强混合自动重传请求指示信道上接收到指示信息，如果该指示信息为不确认信息，执行步骤(23)；如果该指示信息为确认指示，则流程结束；
(23)用户终端判断当前重传次数是否小于该分组的最大重传次数，如果是，执行步骤(24)，如果当前重传次数等于或大于该分组的最大重传次数，则流程结束；
(24)用户终端判断当前是否是第一次收到所述新数据的不确认信息，若是第一次收到不确认信息则启动该增强媒体接入控制实体协议数据单元的重发定时器，执行步骤(25)；若不是第一次收到不确认信息，执行步骤(25)；
(25)增强媒体接入控制实体协议数据单元在重发定时器未超时前，用户终端允许重发该数据；重发定时器超时后，用户终端丢弃该数据。
其中，所述步骤(25)具体为：
(251)用户终端获得重传资源后，如果重发定时器未超时，用户终端重新发送该数据，并将重发次数加1，返回执行步骤(22)；如果重发定时器超时，则流程结束。
本发明增强上行链路异步混合自动重传请求的重传控制方法中，网络侧在用户终端的各专用媒体接入控制实体流(MAC-d流)的属性中新增重发定时器参数，用户终端依据各专用媒体接入控制实体流的重发定时器参数设置增强媒体接入控制实体协议数据单元(MAC-ePDU)的重发定时器，并通过增强媒体接入控制协议数据单元的重发定时器与最大重传次数相配合进行重传控制，实现了无线承载QOS中的重传时延要求，也实现了网络侧和用户终端协同工作，避免了用户终端无谓的重传。本发明同时适用于TD-CDMA系统和TD-SCDMA系统。
附图说明
图1是UE侧的MAC-es/e实体结构图；
图2是原方案中数据发送流程图；
图3是同步确认、异步重传方式下的HARQ时序图；
图4是本发明增强上行链路异步混合自动重传请求的重传控制方法新增重发定时器后的HARQ数据发送流程图。
具体实施方式
本发明增强上行链路异步混合自动重传请求的重传控制方法，通过为UE的各MAC-d流增加重发定时器的配置参数，与最大重传次数一起，来确保异步HARQ重传机制下无线承载的时延要求、残留比特率要求。下面以TD-SCDMA系统中的HSUPA技术为例进行介绍。
步骤一、网络侧为UE配置E-DCH类型的无线承载时，结合重传次数的配置，综合考虑该MAC-d流的时延要求和残留比特率要求；同时考虑网络侧重排序队列的定时器设置情况，在各MAC-d流的HARQ服务属性中新增配置参数：重发定时器T_Retrans，用于控制各MAC-d流的最大重发时间。
HSUPA中一个MAC-d流中映射的逻辑信道的QOS属性是相同的，因而本发明以MAC-d流为单位设置重发定时器。
高层在配置“T_Retrans”时，应与网络侧的重排序队列的定时器相匹配，避免收发两端工作的不一致。如果窗口机制也被用于HSUPA系统，高层为UE配置发送窗口参数时，应与“T_Retrans”参数相匹配，实现发送端的高效工作。
表1是MAC-d流的部分配置参数信息元素，除了原有的功率偏移、最大重传次数外，新增“T_Retrans”元素，其使用方法是，当UE在授权的E-PUCH上发出新数据后，在之后的E-HICH上如果收到NACK指示，则启动该定时器，超时后丢弃该分组。表中“存在”一栏中，MP表示该元素是必选的；OP表示该元素是可选的。
表1
  信息元素   存在   类型
  E-DCH MAC-d flow identity(E-DCH MAC-d流标识)   MP
  E-DCH MAC-d flow power offset(E-DCH MAC-d流功率偏移)   OP   Integer(整数)
  E-DCH MAC-d flow maximum number ofretransmissions(E-DCH MAC-d流最大重传次数)   OP   Integer(整数)
  T_Retrans(重发定时器)   OP   Integer(整数)
  E-DCH MAC-d flow multiplexing list(E-DCHMAC-d流复用列表)   OP   Bitstring(比特串)
  ......
步骤二、UE在设置MAC-e PDU的HARQ Profile时，其重发定时器是MAC-e PDU中复用的各MAC-d流的重发定时器中最大的一个值。
UE接收到NodeB的授权后，根据逻辑信道优先级原则，首先考虑优先级最高的逻辑信道中的数据，然后考虑该逻辑信道所在MAC-d流的复用列表，这样，最终得到的MAC-e PDU中可能包含多个MAC-d流的数据，该MAC-e PDU的最大重传次数将从这些复用的MAC-d流的HARQProfile中选择最大的一个，重发定时器也将选择最大的一个值。高层在配置MAC-d流的复用列表时，应考虑将QOS属性相近的一组MAC-d流进行复用。
步骤三、UE发出新数据后如果在相应的E-HICH上接收到NACK就启动该MAC-e PDU的重发定时器，在重传次数未达到最大重传次数且重发定时器未超时前允许重发；达到最大重传次数或重发定时器超时后，丢弃该分组。
UE发出新数据后如果接收到NACK，意味着该PDU需要重传，此时判断当前重传次数是否已达到该分组的最大重传次数，如果已达到(这种情况下，该分组的最大重传次数为0)，则不再重发，清除该HARQ进程，该HARQ进程将为其它新数据服务；如果没有达到最大重传次数，则启动重发定时器。此时如果没有合适的授权资源供重发，该重传分组继续保存在HARQ缓冲器中，等待授权。当接收到合适的授权资源后，对该分组进行重发，重发计数器自动加1。
当重发后再次接收到NACK，则在当前重传次数未达到最大重传次数的情况下，继续等待重发资源，维持原有的重发定时器。
UE在处理增强上行业务过程中，如果接收到来自高层的无线承载重配置命令，且重配置命令中包含了“T_Retrans”元素，UE在该消息中指定的激活时间后启用新的配置参数，在激活时间到来时，不改变正在运行的重发定时器，在之后启动重发定时器时才使用新的配置信息。
附图4是增加本发明方法后一个HARQ进程完整的工作流程图，下面结合附图4描述本发明的一个具体实施方式：
(401)HARQ进程从HARQ实体处接收新MAC-e PDU及其HARQ服务属性，其中包含该MAC-ePDU的最大重传次数、功率偏移和重发定时器，其中重发定时器是复用到该MAC-e PDU中各MAC-d流的重发定时器的最大值；
(402)HARQ进程要求物理层发送新数据，并提供必要的物理层参数，同时初始化自己的内部变量：重发定时器T_Retrans和重发计数器N_Retrans。T_Retrans处于复位状态；N_Retrans清0。
(403)UE在E-HICH信道上接收到来自NodeB的HARQ指示；
(404)判断该HARQ指示是否为ACK，如果HARQ指示为ACK，执行步骤(405)；如果HARQ指示是NACK，执行步骤(406)
(405)清除数据，清除内部变量，清空HARQ进程，该HARQ进程可以用于新数据的传输，流程结束；
(406)判断当前重传次数是否小于该分组的最大重传次数，如果是，则执行步骤(407)；如果当前重传次数等于或大于该分组的最大重传次数，则执行步骤(405)
(407)该分组等待重传，判断是否是第一次收到NACK指示信息，若是第一次收到NACK指示信息，执行步骤(408)；若不是第一次收到NACK指示信息，执行步骤(409)；
(408)启动定时器T_Retrans；
(409)获得合适的重传资源；
(410)判断重发定时器是否已经超时，如果超时，则不再重发，返回执行步骤(405)；若没有超时，则执行步骤(411)；
(411)重传该分组，并且重传计数器N_Retrans自动加1，继续等待E-HICH的指示，返回步骤(403)。
上述具体实施方式中，如果分组已经被丢弃，则即使后续接收到E-HICH上针对该分组的重传指示也不再处理。
本发明增强上行链路异步混合自动重传请求的重传控制方法中，网络侧在用户终端的专用媒体接入控制实体流中新增重发定时器参数，用户终端依据各专用媒体接入控制实体流的定时器参数来设置增强媒体接入控制实体协议数据单元的重发定时器，并与最大重传次数相配合进行重传控制，实现了无线承载的QOS中的重传时延要求，也实现了网络侧和用户终端协同工作，避免了用户终端无谓的重传。如果窗口机制也用于HSUPA系统中，那么重发定时器和窗口机制一起配合使用，在HARQ异步重发机制下实现高效的分组传输，确保收发两端的状态一致。本发明同时适用于TD-CDMA系统和TD-SCDMA系统。

Claims (4)

1.一种增强上行链路异步混合自动重传请求的重传控制方法，其特征在于：包括：
(1)网络侧在用户终端的各专用媒体接入控制实体流的混合自动重传请求属性中增加重发定时器参数，用户终端依据复用到增强媒体接入控制实体协议数据单元中的各专用媒体接入控制实体流的重发定时器参数，设置增强媒体接入控制实体协议数据单元的重发定时器值；
(2)用户终端利用增强媒体接入控制实体协议数据单元的重发定时器值和最大重发次数进行重传控制。
2.按照权利要求1所述的增强上行链路异步混合自动重传请求的重传控制方法，其特征在于：所述步骤(1)具体为：
(11)网络侧为用户终端配置增强上行链路无线承载时，在各专用媒体接入控制实体流的混合自动重传请求服务属性中增加重发定时器参数；
(12)用户终端在设置增强媒体接入控制实体协议数据单元的混合自动重传请求服务属性时，取复用到该增强媒体接入控制实体协议数据单元的各专用媒体接入控制实体流的重发定时器参数中最大的一个值，作为该增强媒体接入控制实体协议数据单元的重发定时器值。
3.按照权利要求2所述的增强上行链路异步混合自动重传请求的重传控制方法，其特征在于：所述步骤(2)具体为：
(21)用户终端发出新数据；
(22)用户终端在相应的上行增强混合自动重传请求指示信道上接收到指示信息，如果该指示信息为不确认信息，执行步骤(23)；如果该指示信息为确认指示，则流程结束；
(23)用户终端判断当前重传次数是否小于该分组的最大重传次数，如果是，执行步骤(24)，如果当前重传次数等于或大于该分组的最大重传次数，则流程结束；
(24)用户终端判断当前是否是第一次收到所述新数据的不确认信息，若是第一次收到不确认信息则启动该增强媒体接入控制实体协议数据单元的重发定时器，执行步骤(25)；若不是第一次收到不确认信息，执行步骤(25)；
(25)增强媒体接入控制实体协议数据单元在重发定时器未超时前，用户终端允许重发该数据；重发定时器超时后，用户终端丢弃该数据。
4.按照权利要求3所述的增强上行链路异步混合自动重传请求的重传控制方法，其特征在于：所述步骤(25)具体为：
(251)用户终端获得重传资源后，如果重发定时器未超时，用户终端重新发送该数据，并将重发次数加1，返回执行步骤(22)；如果重发定时器超时，则流程结束。
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