CN101809921B - 多播系统中的重传触发方法及实现该方法的装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一方面，提出了一种多播系统中的重传触发方法，包括步骤：基站eNB根据信道状态指示来设置重传条件，并将所设置的重传条件发送到用户设备UE；当UE接收到差错块时，将当前UE的信道状态指示与接收到的重传条件进行比较，当满足重传条件时，UE向eNB反馈否定应答NACK信令，以便触发重传。当UE接收到差错块时，通过限制UE反馈NACK信令的条件，限制了NACK信令的触发。因此，限制了上行链路信道中的反馈信令，并且按照与Re16 HSDPA类似的方式将重传概率限制在适当的区域中，从而实现了效率与功率的最优比。由于限制了NACK信令的数目，避免了上行链路过载。同时，由于限制了重传概率，实现了效率与功率的最优比。

Description

多播系统中的重传触发方法及实现该方法的装置

技术领域

本发明涉及一种多播系统，更具体地，涉及一种多播系统中的重传触发方法及实现该方法的系统。

背景技术

E-MBMS是3GPP LTE中多媒体广播和多播业务的一种演进。可以按照以下两种方式来执行MBMS传输：多小区传输和单小区传输。本发明主要涉及单小区传输模式。

在单小区传输的情况下，即，小区专用于多点传输，每一个小区中多播业务的内容彼此独立。无需同步地传输来自多个小区的MBMS数据。在3GPP规范中，可以将MTCH(MBMS Traffic Channel)映射到DL-SCH(Downlink SynchronizationChannel)。

在E-UTRAN中，主要通过专用业务信道(DTCH)来映射DL-SCH。为了改进UE单播业务的峰值速率以及系统吞吐量，DL-SCH采用了诸如HARQ、自适应调制编码和传输功率、动态或半静态资源分配、以及反馈CQI等技术。

当将MTCH映射到DL-SCH时，应当在整个小区中广播这一部分DL-SCH。为了提供小区边缘处所需的数据率和误块率(BLER)，3GPP应用了与DL-SCH的单播业务所使用的相似的过程，例如HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)。

与HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)相似，物理HARQ可以减小接收机的误块率，从而实现更高的传输性能。但代价在于降低了部分传输效率。根据HSDPA部署的经验，第一次传输的BLER在10％到30％之间，能够实现最优的性能-效率比。

然而，当将HARQ应用于多播系统时，由于多个UE同时接收下行多播业务，原则上只要有一个UE接收到差错块并返回NACK信令，基站(eNB)应当重传该数据块。

根据概率理论，如果n个用户位于同一个小区中，在第一次传输中对于所有UE的差错概率是α，则至少一个UE接收到差错块的概率是1-(1-α)ⁿ。如果UE的数目较多，该概率变得非常大。因此，应当将某些机制用于限制NACK信令的反馈，或触发数据块的重传。

目标在于，首先限制BLER小于30％的UE可反馈NACK，其次，限制eNB的重传概率，例如，限制为50％。另一方面，如果UE反馈的NACK过多，则上行链路会过载，因此应当在UE接收到差错块时限制NACK信令的数目。

本发明的技术涉及将HARQ应用于多播系统时触发重传的方法，与UE反馈NACK信令的方式和eNB重传的方式无关。

发明内容

根据本发明的一方面，提出了一种多播系统中的重传触发方法，包括步骤：基站eNB根据信道状态指示来设置重传条件，并将所设置的重传条件发送到用户设备UE；当UE接收到差错块时，将当前UE的信道状态指示与接收到的重传条件进行比较，当满足重传条件时，UE向eNB反馈否定应答NACK信令，以便触发重传。

根据本发明的另一方面，提出了一种重传触发系统，包括：基站eNB处的重传条件设置装置，根据信道状态指示来设置重传条件，并将所设置的重传条件发送到用户设备UE；用户设备UE处的重传条件比较装置，当UE接收到差错块时，将当前UE的信道状态指示与接收到的重传条件进行比较，当满足重传条件时，UE向eNB反馈否定应答NACK信令，以便触发重传。

当UE接收到差错块时，通过限制UE反馈NACK信令的条件，限制了NACK信令的触发。因此，限制了上行链路信道中的反馈信令，并且按照与Rel 6 HSDPA类似的方式将重传概率限制在适当的区域中，从而实现了效率与功率的最优比。由于限制了NACK信令的数目，避免了上行链路过载。同时，由于限制了重传概率，实现了效率与功率的最优比。

附图说明

图1是以BLER为例说明本发明的示意图；

图2是用于说明根据本发明的阈值定义的示意图；

图3是根据本发明的重传触发方法的流程图；

图4是根据本发明的重传触发系统的示意方框图。

具体实施方式

对于E-MBMS，其技术的目的在于扩展小区边缘或提高吞吐量。对于HARQ，主要点在于扩展小区边缘，在小区边缘提供符合误块率要求的传输性能。在图1中，当不使用HARQ时，小区边缘由实线表示，作为示例，BLER为0.01，覆盖率为70％。在覆盖率达到90％的边界处，BLER为0.3。使用HARQ的目的在于将小区边缘从70％扩展到90％，或者是说将90％覆盖的小区边界处的BLER从0.3减小为0.01。

当进行重传时，如果小区中UE的接收是错误的，假设小区中存在数十个预订的UE，则导致100％的重传。在Rel 6 HSDPA中，重传的概率小于30％，从而实现了效率和功率的最优比。下文中给出了采用eNB来有条件地触发重传的方法。

图4是根据本发明的重传触发设备的方框图。如图4所示，根据本发明的重传触发系统400可以包括：位于eNB处的反馈条件设置装置401和位于UE处的反馈条件比较装置402。其中，反馈条件设置装置401包括静态阈值设置模块403、动态阈值设置模块405以及输出模块407。输出模块407将由静态阈值设置模块403和动态阈值设置模块405产生的阈值通过控制信道发送到反馈条件比较装置402的接收模块408。动态阈值设置模块405在静态域值方案中是可选的。反馈条件比较装置402还包括随机数产生模块410、阈值比较模块412、概率计算模块414和NACK反馈模块416。当UE接收到差错块时，阈值比较模块412将接收到的阈值与UE当前的瞬时信道状态参数进行比较，以便确定是否向eNB反馈NACK信令，以便触发重传。

下面将参考图1-4来详细描述根据本发明的重传触发方法。

首先，在步骤301，设置当UE接收到差错块时反馈NACK信令的条件。该条件可以是两个阈值A和B。可以将阈值限定为：

1)物理层中的误比特率(BER)；或

2)层2中的误块率(BLER)。

这里，可以由eNB来配置阈值A和阈值B。如图2所示，例如，阈值A和阈值B的实际意义可以是对应于小区中覆盖的边界。还可以使用其它信道状态指示来设置阈值，例如信噪比等。

假设一个测量值或统计值为X，X可以是不同情况下的BER或BLER。于是，可以采用以下详细步骤：

当用户接收到差错块时，X被定义为BER或BLER，则

如果X＞A，则UE不反馈NACK信令；

如果X＜B，则UE不反馈NACK信令

如果X＜＝A且X＞＝B，则UE可能会反馈NACK信令。

因此，如图2所示，远离eNB的UE位于阈值A的外部(例如UE3)，则无需反馈NACK信令。因为假设在同等信道条件下，即使重传，正确接收之前错误块的概率也很低。由于已满足BLER要求(小于1％)，靠近eNB的UE位于阈值B的内部(例如UE1)，则无需反馈NACK信令。由于HARQ会校正该区域中UE接收到的差错块，只有位于阈值A和阈值B之间的UE(例如UE2)才应当反馈NACK信令。

下文将描述如何选择阈值以及如何实现根据本发明的方法，其中以BLER为例进行描述。

假设在小区中存在n个UE接收多播业务，瞬时BLER是α₁，α₂，...，α_n，则在一次分组传输期间，至少一个UE接收到差错块的概率是：

$P=1-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}(1-{\mathrm{\α}}_i)$

不失一般性，设α₁≤α₂≤...α_n。

如果eNB能够接受的、在RRC CONNECTTION中可同时用于UE进行反馈的上行链路(时隙)的数目是m，则应满足条件：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_i\≤m$

因此，可以将UE收到差错块时反馈NACK信令的条件设置为：

1)将重传概率限制在50％以下；

2)限制为30％以下的UE反馈NACK；

3)限制同时传输的NACK信令的数目。

即，可以将条件和阈值限制为：

$\left\{\begin{array}{c}1-\underset{i=j}{\overset{k}{\mathrm{\Π}}}(1-{\mathrm{\α}}_i)\≤0.5\\ \mathrm{Th}\_A={\mathrm{\α}}_k\≤0.3\\ \mathrm{Th}\_B={\mathrm{\α}}_j\≥0.05\\ \underset{i=j}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_i\≤m\end{array}\right.$

这里，j≤i≤k。

在步骤302，当接收到差错块时，满足以上条件的这些UE反馈NACK信令。这里，将下限从0.1扩展到0.05，反馈NACK信令的有效UE处于0.05～0.3的区域内。当然，不必将重传概率局限为50％和30％的UE反馈NACK，该值取决于实际的业务性能要求和所提供的无线电资源。

根据上述条件，本发明提出了两种方案来实现上述目标：

方案1：静态阈值，但UE接收机的动态反馈概率因子为ρ；

方案2：动态阈值，但eNB应当已知每一个反馈NACK的UE的瞬时BLER并设置阈值。

对于方案1，eNB通过静态阈值设置模块403将静态阈值分别设为Th_A＝0.3且Th_B＝0.05，并将其通过控制信道传送到UE。对于UE反馈NACK信令，设置概率因子ρ。一旦UE检测到差错块，则基于该概率因子反馈响应HARQ的NACK信令。概率因子的值可以根据UE测量或BLER进行变化。例如，如果UE靠近eNB，测量到的BLER较小，则可以利用概率计算模块414来设置较高的概率因子ρ。如果UE远离eNB，测量到的BLER较大，则可以设置较低的概率因子ρ。详细步骤如下所述：

当UE接收到差错块时，当UE的瞬时BLER大于Th_A或小于Th_B时，UE不反馈NACK信令。当UE的瞬时BLER处于Th_A和Th_B之间时，随机数产生模块410产生0和1之间的随机数x，其中

如果x＜ρ，则UE不反馈NACK信令；

如果x＞ρ，则UE通过NACK反馈模块416反馈NACK信令。

如何选择概率因子ρ：

通常，将根据本发明的方法应用于小区内存在大量UE的情况。为了避免由于反馈导致的上行链路过载，即使UE检测到差错块，也应当尝试基于概率因子来反馈响应HARQ的NACK信令。假设UE反馈NACK信令的概率是ρ_i，eNB至少接收到一个NACK的概率是

$P=1-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}(1-{\mathrm{\α}}_i{\mathrm{\ρ}}_i)$

如果eNB能够接受的、在RRC CONNECTTION中同时用于UE进行反馈的上行链路(时隙)的数目是m，则条件是

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_i{\mathrm{\ρ}}_i=m$

考虑到重传概率，期望P是最小值。根据Cauchy不等式，仅在α₁ρ₁＝α₂ρ₂＝...＝α_nρ_n的情况下，P取最小值。

通过限制ρ_i≤1，则反馈概率因子ρ应当为

${\mathrm{\ρ}}_i=\left\{\begin{array}{cc}\frac{m}{{\mathrm{\α}}_i\·n},& {\mathrm{\α}}_i>\frac{m}{n}\\ 1,& {\mathrm{\α}}_i\≤\frac{m}{n}\end{array}\right.$

但这里存在一个问题，即，UE和eNB未必能知道小区内实际接收多播业务的UE的总数，即n。

如果不能知晓，为了解决该问题，提出了一种自适应选择ρ值的方法。

(1)在业务传输的开始处，UE设定初始κ值，例如，κ₀＝κ_init＝0.05；

(2)一旦第i个UE接收到κ，则UE通过概率计算模块414，根据以下等式计算适当的ρ_i：

${\mathrm{\ρ}}_i=\left\{\begin{array}{cc}\frac{\mathrm{\κ}}{{\mathrm{\α}}_i},& {\mathrm{\α}}_i>\mathrm{\κ}\\ 1,& {\mathrm{\α}}_i\≤\mathrm{\κ}\end{array}\right.$

其中α_i是当前UE测量的BLER。因此，当UE接收到差错块时，UE产生一个0和1之间的随机数x，其中：

如果x＜ρ_i，则UE不反馈NACK信令；

如果x＞ρ_i，则UE反馈NACK信令。

(3)在预配置期间，UE采用统计总重传分组，并调整κ：

${\mathrm{\&kappa;}}_{j+1}=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&lambda;\&kappa;}}_j\\ 1\mathrm{if}{\mathrm{\&lambda;\&kappa;}}_j>1\end{array}\right.,\frac{d_{\mathrm{error}}}{D}<0.5$

κ_j+1＝1/λ·κ_j，others

其中，D是这期间传输的分组数目，d_error是这期间的总重传分组的数据，λ是调节系数，且λ＞1。

(4)UE根据步骤(2)进行操作。

另外一种解决该UE和eNB不能知晓n的问题的最简单方法，是采用固定ρ值的方法，如ρ＝0.3。

方案2

eNB动态阈值设置模块405将动态阈值分别设置为Th_A和Th_B，并将其通过控制信道传送到UE。

由于eNB应当已知每一个UE中的瞬时BLER，在方案中，UE不仅会反馈NACK信令，还应当在上行链路中同时反馈BLER。下面将描述根据本发明的动态阈值方案：

(1)eNB分别将初始阈值设置为Th_A＝0.3，Th_B＝0.05并将其通过控制信道传送到UE；

(2)当UE接收到差错块时，当UE的瞬时BLER大于Th_A或小于Th_B时，UE不反馈NACK信令。当UE的瞬时BLER处于Th_A和Th_B之间时，UE反馈以下格式的NACK信令：

UE_id

NACK

BLER

(2)在预配置期间，eNB采用来自UE的所有BLER反馈的统计值α₁，α₂，...，α_l，并根据以下等式调整Th_A和Th_B：

$\underset{i=j}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_i\&le;m,{\mathrm{\&alpha;}}_j\&le;{\mathrm{\&alpha;}}_{j+1}\&le;...\&le;{\mathrm{\&alpha;}}_k$

如果 $\underset{i=1}{\overset{l}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_i\&GreaterEqual;m,$ 则

$\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{Th}\_A_{\mathrm{new}}={\mathrm{\&alpha;}}_k,& {\mathrm{\&alpha;}}_k={\mathrm{\&alpha;}}_l\\ \mathrm{Th}\_B_{\mathrm{new}}={\mathrm{\&alpha;}}_j,& \underset{i=j}{\overset{l}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_i\&le;m\end{array}\right.$

如果 $\underset{i=1}{\overset{l}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_i<m,$ 则

$\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{Th}\_A_{\mathrm{new}}={\mathrm{\&lambda;\&alpha;}}_k,& {\mathrm{\&alpha;}}_k={\mathrm{\&alpha;}}_l\\ \mathrm{Th}\_B_{\mathrm{new}}={\mathrm{\&alpha;}}_j,& {\mathrm{\&alpha;}}_j={\mathrm{\&alpha;}}_1\end{array}\right.$

其中，λ是调节系数，且λ＞1；

(4)动态阈值并没有局限eNB重传的概率。据此，可以设置eNB中的重传概率因子q，例如q＝50％，eNB尝试基于该概率因子来重传差错传输块。

当eNB接收到NACK信令时，eNB产生0和1之间的随机数x，其中：

如果x＜q，则eNB重传差错传输块；

如果x＞q，则eNB不重传差错传输块。

本发明提出了一种针对HARQ在多播系统中触发NACK并进行重传的方法。由于在多播系统中引入了HARQ，使用了条件重传机制，从而实现了较高的传输性能和效率。

当UE接收到差错块时，通过限制UE反馈NACK信令的条件，限制了NACK信令的触发。因此，限制了上行链路信道中的反馈信令，并且按照与Rel 6 HSDPA类似的方式将重传概率限制在适当的区域中，从而实现了效率与功率的最优比。由于限制了NACK信令的数目，避免了上行链路过载。同时，由于限制了重传概率，实现了效率与功率的最优比。

Claims (10)

1.一种多播系统中的重传触发方法，包括步骤：

基站eNB根据信道状态指示来设置重传条件，并将所设置的重传条件发送到用户设备UE；

当UE接收到差错块时，将当前UE的信道状态指示与接收到的重传条件进行比较，当满足重传条件时，UE向eNB反馈否定应答NACK信令，以便触发重传。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重传条件包括第一阈值和大于第一阈值的第二阈值，当当前UE的信道状态指示小于第一阈值或大于第二阈值时，UE不向eNB反馈NACK信令。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重传条件包括第一阈值和大于第一阈值的第二阈值，当当前UE的信道状态指示处于第一阈值和第二阈值之间时，如果小区内实际接收多播业务的UE的数目己知，则根据小区内实际接收多播业务的UE的数目、可用于反馈NACK信令的同时建立的最大上行链路数目以及当前UE的信道指示状态来确定是否反馈NACK信令；

如果小区内实际接收多播业务的UE的数目未知，则根据统计总重传分组的个数以及当前UE的信道指示状态来确定是否反馈NACK信令。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，UE利用小区内实际接收多播业务的UE的数目或统计总重传分组个数、以及可用于反馈NACK信令的同时建立的最大上行链路数目和当前UE的信道指示状态来得到一个概率值，产生一个介于0和1之间的随机数，并将所产生的随机数与所述概率值进行比较，当随机数大于概率值时，UE向eNB反馈NACK信令，以触发eNB重传，否则不反馈NACK信令。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重传条件包括第一阈值和大于第一阈值的第二阈值，当当前UE的信道状态指示处于第一阈值和第二阈值之间时，UE向eNB反馈NACK信令，向eNB通知UE当前的信道状态指示；

eNB根据接收到的NACK信令和信道状态指示来更新第一阈值和第二阈值，并将更新的阈值发送给UE；

UE根据更新的阈值来确定是否发送NACK信令。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当eNB接收到NACK信令时，根据预设的重传概率因子来确定是否重传差错传输块。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，eNB产生一个0到1之间的随机数，当预设的重传概率因子大于所述随机数时，eNB不重传差错传输块，否则，eNB向UE重传差错传输块。

8.根据权利要求1到7之一所述的方法，其特征在于，所述信道状态指示包括误码率、误块率或信噪比。

9.根据权利要求1到7之一所述的方法，其特征在于，eNB通过控制信道向UE发送重传条件。

10.一种重传触发系统，包括：

基站eNB处的重传条件设置装置，根据信道状态指示来设置重传条件，并将所设置的重传条件发送到用户设备UE；

用户设备UE处的重传条件比较装置，当UE接收到差错块时，将当前UE的信道状态指示与接收到的重传条件进行比较，当满足重传条件时，UE向eNB反馈否定应答NACK信令，以便触发重传。

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