CN102255714A - 重传的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信系统中的重传。公开了一种通过引入节点B的上行链路MAC ARQ层来降低无线电通信系统的上行链路重传延迟的方法和系统。此外，还引入了一种用于节点B中软组合控制和RLC PDU重新排序的MAC PDU数据指示符。

Description

重传的方法和系统

本发明申请是本发明申请人于2003年4月10日提交的、申请号为03826599.0、发明名称为“重传的方法和系统”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及通信系统中的重传，并且更特别地涉及一种蜂窝移动无线电系统，尤其是通用移动电信系统UMTS或WCDMA系统。

背景技术

去向或来自移动台MS或用户设备UE数据的重传在以前是已知的。在专用信道的确认模式中使用UMTS协议结构的介质访问控制和无线电链路控制层也是已知的。

在确认模式中，重传是在检测的传输错误没有通过前向差错控制恢复的情况下进行的。这也称作自动重传请求ARQ。利用ARQ，如果没有(肯定地)确认所发射的消息，则可以进行重传。重传还可以在所发射消息的明确的否定确认的时候启动。通常，对于要考虑的相应的肯定和否定确认存在时间限制。

在本专利申请中，无线电网络控制器RNC被理解为包括无线资源控制器的网络单元。节点B是负责在一个或多个小区内向用户设备进行无线电发射/从用户设备进行无线电接收的逻辑节点。基站BS是代表节点B的物理实体。

在象通用分组无线电业务GPRS和UMTS的无线电通信系统内使用了介质访问控制MAC和无线电链路控制RLC。

美国专利US5570367公开了一种配置用来发射重传消息的确认和请求的无线通信系统。在微区内从终端用户设备接收的数据被转发到小区站点。由小区站点接收的数据被发射到蜂窝交换机。基站向终端用户设备发送轮询消息来询问先前从基站发射的未确认消息的状态。

而且，定义了基站发射机窗口。低端指针识别发射到基站并由基站确认的编号最低的分组。高端指针识别由基站发射的编号最高的分组。因此，该窗口表示由基站发射且终端用户设备没有确认的分组。

国际专利申请WO02096044披露了一种在通信系统中通过建立下行链路传输状态的图像来降低或消除在稀有通信链路资源上的发射的方法和系统。

国际专利申请PCT/SE02/02186包括一种在切换时用来按顺序把在下行链路方向发射的RLC PDU传送到用户设备的方法和系统。

第三代合作伙伴计划(3GPP)：Technical Specification Group RadioAccess Network，Physical Layer Procedures，3G TS 25.301 v3.6.0，France，September 2000在第5章中规定了UMTS系统的无线电接口协议体系结构。存在三个协议层：

-物理层，层1或L1

-数据链路层，层2或L2，以及

-网络层，层3或L3。

层2、L2和层3、L3被分成控制和用户平面。层2由用于控制平面的RLC和MAC两个子层以及用于用户平面的四个子层BMC、PDCP、RLC和MAC组成。首字母缩写词BMC、PDCP、RLC和MAC分别表示广播/多播控制、分组数据收敛协议、无线电链路控制和介质访问控制。

图1说明用于在用户设备UE和通用地面无线电接入网络UTRAN之间的Uu层UuS或无线电层的简化UMTS层1和2协议结构。

无线电接入承载RAB使得无线电资源(和业务)可用于用户的应用。对于每个移动台来说，可以存在一个或多个RAB。来自RAB的数据流(以段的形式)被传递到相应的无线电链路控制RLC实体，该实体除了其它许多任务之外还缓冲所接收的数据段。对于每个RAB存在一个RLC实体。在RLC层，RAB被映射到相应的逻辑信道。介质访问控制MAC实体接收在逻辑信道中所发射的数据，并进一步将逻辑信道映射到一组传输信道。根据3GPP技术规范的分节5.3.1.2，MAC应当支持业务复用例如以便将RLC业务映射到相同的传输信道上。在此情况下，复用的标识被包含在MAC协议控制信息中。

传输信道最终被映射到单个物理信道，这种物理信道具有网络分配给它的总带宽。在频分双工模式中，物理信道由码、频率以及在上行链路中的相对相位(I/Q)来定义。在时分双工模式中，物理信道由码、频率和时隙来定义。例如DSCH(下行链路共享信道)被映射到一个或多个物理信道以便使用下行链路资源的指定部分。如在3GPP技术规范的分节5.2.2中进一步描述的那样，L1层负责传输信道上的错误检测并向更高层指示，FEC负责传输信道的编码/解码和交织/解交织。

PDCP提供在诸如因特网协议之类的网络协议的网络PDU(协议数据单元)和RLC实体之间的映射。PDCP压缩和解压缩冗余的网络PDU控制信息(报头压缩和解压缩)。

对于在点到多点逻辑信道上的传输来说，BMC在UTRAN侧存储从RNC接收的广播消息，计算所需的传输速率并请求合适的信道资源。它从RNC接收调度(scheduling)信息，并产生调度消息。为了传输，该消息被映射到点到多点逻辑信道上。在UE侧，BMC估计该调度消息，并将广播消息传送到UE中的上层。

3G TS 25.301还描述了协议终止，即无线电接口协议终止于UTRAN的哪个节点，或相当地，在UTRAN中的什么地方可以接入各个协议业务。

第三代合作伙伴计划(3GPP)：Technical Specification Group RadioAccess Network，Physical Layer Procedures，3G TS 25.322 v3.5.0，France，December 2000规定了RLC协议。RLC层向更高层提供三种服务：

-透明数据传送服务，

-未确认数据传送服务，以及

-确认数据传送服务。

在分节4.2.1.3中描述了确认模式实体即AM实体(参见3GPP技术规范的图4.4)。在确认模式下，使用自动重传请求ARQ。RLC子层提供与所使用的无线电传输技术紧密联系的ARQ功能。3GPP技术规范还披露了用于要发射的状态报告的各种触发器。如果接收机接收到轮询请求，则它就会总是发送状态报告。还存在三种状态报告触发器，它们可以被配置为：

1、丢失PU检测，

2、定时器启动状态报告，以及

3、估计PDU计数器。

对于触发器1来说，如果检测到净荷单元PU丢失，则接收机将触发向发送者发射状态报告。(一个PU被包括在一个RLC PDU中。)。利用触发器2，接收机根据定时器来周期性地触发状态报告的发射。最终，触发器3简而言之涉及与在接收到所请求的PU之前所接收的PU的估计数量对应的定时器。3GPP技术规范规定了用于在两个RLC AM(“确认模式”)实体之间报告状态的状态PDU。

第三代合作伙伴计划(3GPP)：Technical Specification Group RadioAccess Network，High Speed Downlink Packet Access(HSDPA)，OverallDescription，3G TS 25.308 v5.3.0，France，December 2002描述了在UTRA中对于高速下行链路分组接入的全面支持。图5.1-1和5.1-2说明了HSDSCH的协议体系结构。第6章规定了下行链路的HS-DSCHMAC的体系结构。

第三代合作伙伴计划(3GPP)：Technical Specification Group RadioAccess Network，UTRAN Overall Description，3G TS 25.401 v4.5.0，France，December 2002描述了UTRAN的整体结构，包括内部接口和无线电上的假定和Iu接口。第11.2.5节展现了DSCH传输信道。DSCH调度是由CRNC中的MAC-c/sh执行的。

第三代合作伙伴计划(3GPP)：Technical Specification Group RadioAccess Network，Physical layer aspects of UTRA High Speed DownlinkPacket Access，3G TS 25.848 v4.0.0，France，March 2001除了其它许多东西之外还描述了在高速下行链路分组接入(HSDPA)概念的后面的技术的物理层方面。第6.3.1节展示了对下行链路混合ARQ的双信道停止等待协议的复杂分析。

第三代合作伙伴计划(3GPP)：Technical Specification Group RadioAccess Network，Physical layer aspects of UTRA High Speed DownlinkPacket Access，3G TS 25.950 v4.0.0，France，March 2001描述了有助于高速下行链路分组接入的多个技术。第8章描述了停止等待混合ARQ的各种特性。

上面所引用的任何一个文献都没有公开通过引入节点B的上行链路MAC ARQ层来降低无线电通信系统的上行链路重传延迟的方法和系统。另外，所引用的任何一个文献都没有提到用于节点B中的软组合控制的MAC PDU数据指示符。

发明内容

所引用的现有技术参考文献描述了在UE和RNC之间的重传。根据本发明的优选实施例，传输和重传部分地终止于节点B，从而使后续传输的软组合成为可能。如果存在传输，则在UE中终止相应的确认(肯定或否定)。

目前的WCDMA上行链路连接具有在大约100-150ms范围内的等待时间。这种数量的等待时间对一些人来说被认为是令人讨厌的，例如当在该连接上使用交互业务时。

还有，当前的WCDMA版本提供384kbps的上行链路数据速率的广域覆盖。所建议的或最近出现的应用在上行链路上需要高峰值速率。

因此，一个目的是降低在诸如无线电接口之类的稀有资源上的传输延迟和等待时间。

另一个目的是在节点B中产生ARQ状态报告并使后续(重新的)传输的软组合成为可能。

又一个目的是将RLC PDU分段成适于在一个传输时间间隔内传输的MAC PDU，所述传输时间间隔可以短于当前WCDMA版本所允许的传输时间间隔。

最后，一个目的在于引入RNC的重排序实体来处理以混乱次序接收的RLC-PDU，以改进在RNC处的混乱次序的处理。

这些目的可以由本发明来满足，本发明尤其适于发展的通用移动电信系统的高速上行链路分组接入信道。

参考下面的附图通过例子来描述本发明的优选实施例。

附图说明

图1显示根据现有技术在无线电通信系统中的分层协议结构。

图2显示根据本发明在无线电通信系统中的分层协议结构。

图3显示根据本发明在RNC和UE之间的连接中所涉及的UE和基站之间的通信。

图4示意性说明根据本发明在多层协议结构中的MAC和RLC协议层。

图5给出根据本发明优选实施例的上行链路协议结构的概观。

图6显示根据本发明优选实施例的MAC PDU。

图7说明根据本发明在独立信道上发射数据和相关控制字段。

图8说明根据本发明优选实施例用于N信道停止等待的N个时分复用信道。

图9显示根据本发明的RNC。

图10显示根据本发明的节点B。

图11显示根据本发明的用户设备。

具体实施方式

图2显示根据本发明的优选分层协议结构，即协议栈。图1的L2MAC层已经被扩展并划分成两个子层，即一个新的L2MAC子层和一个新的MAC-ARQ子层。实质上，新的L2MAC子层相应于图1的现有技术的L2MAC子层。MAC-ARQ加MAC层可以被看作是单个MAC层，其被扩展以便还包括混合ARQ功能。但是，为了进行解释，它们优选地被看作分离的子层。另外，在网络侧，将它们视作分离协议子层在物理上更好地与它们所驻留的物理实体对应。如在图2中所示的那样，在UTRAN侧(或网络侧)上，L2MAC子层优选地位于RNC中，而L2MAC-ARQ子层位于节点B中。混合ARQ协议组合连续接收的重传。让混合ARQ协议靠近物理层有很大的好处，尤其是在节点B中。在由此所实现的好处中，例如与在RNC中的位置相比降低了往返行程延迟。在本专利申请中，除了如刚刚解释的L2MAC和L2MAC-AQR之外的协议层与图1中的那些协议层对应。

参考图3，无线电通信系统的节点B1和节点B2是负责在一个或多个小区内向用户设备UE进行无线电发射/从用户设备UE进行无线电接收的逻辑节点。BS1和BS2是分别代表节点B1和节点B2的物理实体。节点B1和节点B2端接在UE和朝向无线电网络控制器RNC的相应节点B之间在UMTS内称作Uu接口的空中接口。在UMTS中，在节点B和RNC之间的接口被称作Iub接口。

优选地，为了获得显著的性能，无线电通信系统的所有节点B都根据本发明进行工作。然而，本发明还可以应用在也包含不根据本发明进行工作的节点B的系统中。

图4比图2稍微更详细地描述了在协议栈的子层之间的信息传输。在示例情况下并参考图3，UE在与BS1相关的无线电链路上进行通信。在两个方向上以协议数据单元PDU来发送分组交换数据。每个PDU至少以一个传输块TB在传输信道上传输，如图4所示。优选地，对于每个PDU有一个TB。如上所述，由层1纠正和检测在传输信道上的传输差错。图4中的每个传输块TB在物理信道上进行传输之前可以为其提供各自的CRC差错检测校验和。但是，优选地，为携带一个或多个TB的传输单元仅仅提供一个CRC差错检测校验和。如果在接收侧检测到传输单元出现差错，那么就将其报告给L2MAC层。

L2MAC层可以请求错误接收的传输单元的重传。检测到出现错误的传输单元仍然携带不应该浪费的信息。优选地在L2MAC层请求重传之前使用混合ARQ，其通过与最近的重传的适当组合来利用传输单元先前传输的可用信息。

优选地，混合ARQ终止于节点B。如果L2RLC位于RNC，则RLC层不应该负责混合ARQ。根据本发明的优选实施例，L2MAC-ARQ子层负责混合ARQ。在UTRAN侧，L2MAC-ARQ子层位于节点B中。

在节点B中终止混合ARQ的一个原因在于与在RNC中终止它相比降低了往返行程的延迟。另一个原因是节点B能够使用多个所发射的数据分组的软组合，而RNC通常只接收硬量化的比特。

在接收端，差错检测也由图4的L2RLC层执行。如果RLC协议数据单元PDU被错误地接收或PDU丢失，那么就在由RLC层建立状态报告的时间点请求重传。RLC PDU被传输到MAC层SDU/由MAC层SDU来传输。MAC PDU(业务数据单元)可能包括没有包括在RLCPDU中的报头。如对于图2所解释的那样，根据本发明，优选地存在两个UTRAN MAC子层，即L2MAC子层和L2MAC-ARQ子层。在本发明的优选实施例，L2MAC子层位于RNC中，以及L2MAC-ARQ子层位于节点B中。如前所述，RLC PDU以传输块TB的形式在物理信道上进行传输。在上行链路方向上，可能在组合各个TB的多次(重新)传输之后，L2MAC-ARQ层把指示为无差错的TB传送到L2MAC层。

网络层PDU或L3PDU可以包括若干RLC PDU，如图4中所示。在传送到更高层PDU之前，RLC PDU被重新组装成RLC业务数据单元RLC SDU。L3协议例如可以是因特网协议IP。一旦从L3接收到，则RLC SDU就被分段成RLC PDU。

图5给出根据本发明优选实施例的上行链路协议结构的概观。已经相对于图3描述了《RNC》、《节点B1》、《节点B2》和《UE》。《MAC-ARQ1》和《MAC-ARQ2》分别是根据本发明的节点B《节点B1》和《节点B2》的MAC-ARQ协议层。在用户设备《UE》中，整数个RLC PDU《1》、《2》、…、《i》被分段成适于在一个传输时间间隔TTI内进行上行链路传输的MAC层PDU《MAC PDU》。优选地，上行链路传输是在增强上行链路信道上使用短于现有技术的传输时间间隔的传输时间间隔来执行的。每个节点B《节点B1》、《节点B2》(肯定地)确认成功接收的MAC PDU的《ARQ状态》。可选地，它可以否定性地确认没有成功接收的MAC PDU的《ARQ状态》。这些确认在下行链路方向上传输给用户设备《UE》。在仅仅肯定确认的情况下，如果在预定的时间内没有接收到确认，那么《UE》就重传未得到确认的MAC PDU，否则《UE》从存储还没有得到确认的MAC PDU的缓冲器中删除该MAC PDU。在可选的否定确认情况下，预定的时间周期变得不那么关键。但是，由于存在将否定确认错误解释为肯定确认的风险，所以需要为各种信道环境考虑这种错误解释的信道相关可能性以进行最佳选择。

由节点B《节点B1》、《节点B2》的相应MAC-ARQ协议层《MAC-ARQ1》、《MAC-ARQ2》接收的MAC PDU被传送到无线电网络控制器《RNC》，它将所接收的MAC PDU重新排序成连续的顺序。这是需要的，因为例如单个节点B可以成功获得由于改变需要重传的不同PDU的编号而以混乱次序发射和接收的MAC PDU。另一个典型原因在于在涉及多个节点B的切换时，RLC PDU的不同MAC PDU被接收并被(重新)传输到不同节点B的RNC以在RNC中进行组装，而对于下行链路传输来说，只有一个发射实体(节点B)和一个接收实体(UE)。

无线电网络控制器《RNC》中的重新排序实体将把在RNC中接收的RLC PDU《RLC PDU》按顺序传送到RLC层《RLC》。考虑两种可替换的用来重新排序的编号顺序：

-对于UM和AM RLC基于RLC顺序号进行重新排序；或

-MAC层上的专用顺序号。

MAC层上的专用顺序号用于下行链路HS-DSCH。然而，如果重新排序是在RNC中做出的，那么顺序号可以降低，如果重新排序基于RLC顺序号，那么就将传输开销保持为最小。

接收重复的RLC PDU的风险也需要考虑。重复的RLC PDU的删除也可以基于RLC顺序号。在使用否定确认的情况下，删除重复的RLCPDU还可以降低在UE中肯定确认被接收为否定确认的负面影响。

优选地使用混合ARQ，如果不止一个的话软组合连续接收的每个MAC PDU的(重新)传输。除了净荷《净荷》之外，进程标识(identity)的识别《进程ID》和新数据的指示符《新数据》还可以包括在根据如在图6中指示的HARQ协议的数据分组《MAC PDU》中，或者单独进行处理，但是与净荷数据相关，如图7所示。净荷字段《净荷》包括整数个RLC PDU。新数据的指示符《新数据》指示MAC PDU是否是重传，以及是否包括MAC PDU来控制软组合。这可以通过顺序号来明确指示或暗含指示，所述顺序号对于不是较早传输的MAC PDU的每次传输进行增加。

在进程标识和新数据指示符字段《进程ID》、《新数据》的传输中需要比净荷更高的可靠性。如果没有接收到控制数据，那么相应的净荷就不能与其它传输的数据软判决组合。因此，使用比传送净荷的数据信道更高的可靠性来传送控制字段《进程ID》和《新数据》。更高的可靠性可以例如通过更加抗差错的差错控制编码或增加的发射功率来实现。优选地，在从数据信道分离出的控制信道上传输进程标识《进程ID》和新数据指示符《新数据》的控制字段。该控制和数据信道是同步的。

除了上面提到的控制字段之外，还存在携带诸如净荷RLC PDU的数量和传输块尺寸之类的信息的现有技术中自然公知的控制字段。

公知的(一个信道)停止等待ARQ协议并没有为所研究的大多数相关情况提供足够的吞吐量。根据本发明，选择性重传或N信道停止等待ARQ是优选的。

对于N信道停止等待来说，节点B需要为每个UE存储高达N个不同MAC PDU的软采样。N个信道被时分复用，如图8所示。对于特定的信道来说，根据停止等待协议，直到接收到确认或确认的时间已经经过才可以进一步发射数据。即，对确认进行调度以便确认在第一信道《第一信道》中发射的数据的确认《第一确认》不迟于第一信道《第一信道》的下一个传输时刻到达。这同样适用于第二信道《第二信道》，一直到第N信道《第N信道》。

图9显示根据本发明的RNC。接收装置1接收第一协议数据单元，例如从一个或多个节点B传送来的MAC PDU。所接收的第一协议数据单元被缓冲装置2存储。该第一协议数据单元被分段装置3分段成第二协议数据单元，例如RLC PDU。重新排序装置4在分段的缓冲数据单元上进行工作，并按需要以根据顺序号的连续顺序重新排序第二协议数据单元。为了传送到更高层，重新组装装置5将第二协议数据单元重新组装成业务数据单元，该业务数据单元由传送装置6进行传送。

无线电网络进一步包括处理装置7，其根据差错检测码校验第二协议数据单元。优选地，在第二协议数据单元的状态报告中包括的确认由发射装置8进行发射。

图10显示根据本发明的节点B。节点B向UE发射响应，用来提供有关在无线电接口上从UE到节点B的数据传送的结果的信息。在一个示例情况中，接收装置9接收一个或多个第一协议数据单元，例如MAC PDU，所接收的第一协议数据单元被存储在缓冲装置10中，并在协议实体11中进行处理，其中确定所接收的数据单元是否是有效的代码字。发射装置12相应地向发射者(UE)确认所接收的数据单元。当需要多次传输以获得有效接收的协议数据单元时，(重新)传输的次数可以通过适当地组合传输来降低。可选的组合装置13优选地使用来自接收装置9的软判决信息执行这种组合。

图11显示根据本发明的用户设备UE。组装装置14将诸如RLCPDU之类的第二协议数据单元组装成诸如MAC PDU之类的第一协议数据单元。第一协议数据单元被缓冲装置15进行缓冲，并根据需要由发射装置16发射一次或多次。如果根据出现的或未出现的确认而认为传输成功，那么就由接收装置17接收第一协议数据单元的肯定或否定确认。第二协议数据单元的肯定或否定确认由可选地不同于接收装置17的接收装置18进行接收。

本领域熟练技术人员容易理解，BS或UE的接收机和发射机特性实质上是通用的。在本专利申请中使用诸如BS、UE或RNC的概念不打算将本发明仅仅限制在与这些首字母缩写词相关的设备。它涉及到所有相应工作的设备，或者根据本发明本领域熟练技术人员明显知道适用于此的设备。作为明确的非唯一的示例，本发明涉及没有用户识别模块SIM的移动台以及包括一个或多个SIM的用户设备。此外，协议和层被认为与UMTS术语密切相关。然而，这并不排除在具有其它类似功能的协议和层的其它系统中应用本发明。

本发明不打算仅仅限于上面详细描述的实施例。在不脱离本发明的情况下，可以做出变化和修改。它覆盖了在下面权利要求书的范围内的所有的修改。

Claims (12)

1.一种在用户设备中用于通过重传协议降低传输差错的影响的方法，所述方法包括：

将一个或多个第二协议数据单元组装成第一协议数据单元；

将所述第一协议数据单元传送到至少两个基站；并且

如果在预定时间内从所述基站中的一个或多个接收到肯定确认，则从存储未被确认协议数据单元的缓冲器中删除所述第一协议数据单元；或者，如果对于所述第一协议数据单元在预定时间内没有从所述基站中的任一个接收到肯定确认，则重传所述第一协议数据单元。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一协议数据单元是MACPDU。

3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所述第二协议数据单元是RLC PDU。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，还包括：接收所述第二协议数据单元的确认。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述用户设备是UMTS或WCDMA系统的用户设备。

6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述用户设备执行涉及从所述用户设备到与两个或多个基站连接的网络控制器的分组无线电传输的重传环路。

7.一种用户设备，包括：

组装装置，配置成将一个或多个第二协议数据单元组装成第一协议数据单元；

传送装置，配置成将所述第一协议数据单元传送到至少两个基站；

其中，所述用户设备还配置成：如果在预定时间内从所述基站中的一个或多个接收到肯定确认则从存储未被确认协议数据单元的缓冲器中删除所述第一协议数据单元，或者如果对于所述第一协议数据单元在预定时间内没有从所述基站中的任一个接收到肯定确认则重传所述第一协议数据单元。

8.如权利要求7所述的用户设备，其中，所述第一协议数据单元是MAC PDU。

9.如权利要求7-8中任一项所述的用户设备，其中，所述第二协议数据单元是RLC PDU。

10.如权利要求7-9中任一项所述的用户设备，其中，所述用户设备还配置成接收所述第二协议数据单元的确认。

11.如权利要求7-10中任一项所述的用户设备，其中，所述用户设备是UMTS或WCDMA系统的用户设备。

12.如权利要求7-11中任一项所述的用户设备，还配置成执行涉及从所述用户设备到与两个或多个基站连接的网络控制器的分组无线电传输的重传环路。

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