CN102292927B - 混合自动重传请求方法和演进基站 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于合作移动通信系统的演进基站，包括：合作通信子系统，用于根据合作移动通信协议，执行正常的合作移动通信，传输合作传输数据分组；和混合自动重传请求(HARQ)重传子系统，用于在用户设备反馈回未成功接收某一合作传输数据分组的指示时，执行HARQ重传操作，其中所述HARQ重传子系统包括：叠加处理单元，用于基于叠加技术，将来自所述合作通信单元的正常的合作传输数据分组处理为第一数据格式，而将未成功接收的合作传输数据分组处理为第二数据格式；以及叠加数据传输单元，用于利用相同的时间/频率资源，同时传输经所述叠加处理单元叠加处理后的所述正常的合作传输数据分组和所述未成功接收的合作传输数据分组。

Description

混合自动重传请求方法和演进基站
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其是，合作移动通信，更具体地，涉及一种用于合作移动通信系统的、基于叠加技术的混合自动重传请求(HARQ)方法和一种实现上述HARQ方法的演进基站。
背景技术
混合自动重传请求(HARQ)技术是一种补偿无线移动通信信道的时变和多径衰落的有效手段，在诸如3GPP LTE和IMT-Advanced等无线移动通信系统中，HARQ技术也是一种重要的重传技术。随着移动通信系统的不断革新，IMT-Advanced系统中引入了一些合作通信增强方案，如合作多输入多输出(MIMO)和合作单小区点到多点(SC-PTM)演进多媒体广播组播业务(eMBMS)传输等，以改善系统性能。如何在这些合作通信方案下实现有效的HARQ重传操作仍然是一个广为讨论的问题。
在诸如合作MIMO和合作SC-PTM eMBMS传输等合作通信方案中，也存在一些需要应用HARQ操作来改善系统性能的情形。例如，图1A和图1B分别示出了合作SC-PTM方案实例和合作MIMO方案实例。
参考图1A，在合作SC-PTM eMBMS传输方案中，存在一些位于小区中心区域的用户不能获得来自合作小区(邻小区)的合作通信增益。这些用户有可能经历快速深度阴影衰落的影响，例如，被建筑物所遮挡，有时，这些用户无法正确解码所接收到的数据分组。因此，对于这些SC-PTM传输用户而言，需要HARQ重传操作以改善其性能。
参考图1B，在合作MIMO方案中，合作接收用户有时会经历瞬时最差信道条件，在这种情况下，甚至不能正确接收合作MIMO信号。因此，对于这些合作MIMO单播传输用户而言，也需要HARQ重传操作以改善其性能。
如果能够将合作通信方案和HARQ重传操作有效地结合起来，将有助于解决某些最坏情况，并能够通过HARQ增益和合作合并增益有效改善系统性能。
虽然有多个基站(BS)参与合作通信，但用户设备仅向其服务基站响应前一个分组的接收状态指示符——ACK/NACK信息，这一ACK/NACK信息将用于HARQ重传操作。合作传输所涉及的其他邻基站并未获得上述信息。如果希望HARQ重传操作也采用合作通信，则需要在所涉及的各个BS间交换这些接收状态指示信息，而这样做将导致更多的信令业务和延迟，无法满足HARQ的要求。另一方面，在合作通信方案中，还存在对内容同步的限制：需要在所涉及的所有BS中，同时处理相同的内容分组数据。用于合作通信方案的HARQ重传操作不应当破坏这种内容同步。
为这些合作通信方案设计适当的HARQ重传操作的困难在于：
●在相邻的BS中，缺少接收状态指示符——ACK/NACK信息；
●在执行HARQ重传操作时，必须保持所有合作BS间的原始内容同步；
●在执行HARQ重传操作时，必须尽量降低对正常合作通信传输的影响；
●HARQ重传操作的低等待时间；
●使合作通信增益和HARQ增益尽可能地大。
发明内容
在本发明中，发明人提出了一种用于合作移动通信系统(如合作MIMO系统和合作SC-PTM eMBMS传输系统)的HARQ重传操作方案。根据本发明，仅在服务小区中，采用叠加技术，如分层调制(HierarchicalModulation，HM)、功率叠加、不同的码率叠加等，对重传与合作通信传输进行组合。根据本发明的HARQ重传操作方案，能够很好地解决上述针对合作通信方案的HARQ重传操作设计中的困难，使HARQ重传操作与合作通信良好协作，并能够更为有效地利用无线资源。
根据本发明的第一方案，提出了一种用于合作移动通信系统的演进基站，包括：合作通信子系统，用于根据合作移动通信协议，执行正常的合作移动通信，传输合作传输数据分组；和混合自动重传请求重传子系统，用于在用户设备反馈回未成功接收某一合作传输数据分组的指示时，执行混合自动重传请求重传操作，其中所述混合自动重传请求重传子系统包括：叠加处理单元，用于基于叠加技术，将来自所述合作通信子系统的正常的合作传输数据分组处理为第一数据格式，而将未成功接收的合作传输数据分组处理为第二数据格式；以及叠加数据传输单元，用于利用相同的时间/频率资源，同时传输经所述叠加处理单元叠加处理后的所述正常的合作传输数据分组和所述未成功接收的合作传输数据分组。
优选地，所述叠加技术是分层调制技术，所述第一数据格式为基本层，而所述第二数据格式为增强层。
优选地，所述叠加技术是功率叠加技术，所述第一数据格式为具有系统预设功率，而所述第二数据格式为具有系统预留功率。
优选地，所述叠加技术是码率叠加技术，所述第一数据格式为具有第一码率，而所述第二数据格式为具有大于所述第一码率的第二码率。
优选地，所述混合自动重传请求重传子系统在与所述未成功接收的合作传输数据分组所处的混合自动重传请求子进程相同编号的混合自动重传请求子进程中，执行所述未成功接收的合作传输数据分组的重传。
优选地，所述混合自动重传请求重传子系统的最大混合自动重传请求重传次数为1次。
优选地，所述合作移动通信系统是合作多输入多输出移动通信系统或合作单小区点到多点演进多媒体广播组播业务移动通信系统。
根据本发明的第二方案，提出了一种用于合作移动通信系统的、基于叠加技术的混合自动重传请求方法，包括：在服务小区和合作小区中，根据合作移动通信协议，执行正常的合作移动通信，传输合作传输数据分组；当用户设备反馈回未成功接收某一合作传输数据分组的指示时，仅在所述用户设备所属的服务小区中，执行混合自动重传请求重传操作，其中基于叠加技术，将正常的合作传输数据分组处理为第一数据格式，而将未成功接收的合作传输数据分组处理为第二数据格式，以利用相同的时间/频率资源，同时传输所述正常的合作传输数据分组和所述未成功接收的合作传输数据分组；而在其他服务小区和/或合作小区中，执行所述正常的合作传输数据分组的合作传输。
优选地，所述叠加技术是分层调制技术，所述第一数据格式为基本层，而所述第二数据格式为增强层。
优选地，所述叠加技术是功率叠加技术，所述第一数据格式为具有系统预设功率，而所述第二数据格式为具有系统预留功率。
优选地，所述叠加技术是码率叠加技术，所述第一数据格式为具有第一码率，而所述第二数据格式为具有大于所述第一码率的第二码率。
优选地，在与所述未成功接收的合作传输数据分组所处的混合自动重传请求子进程相同编号的混合自动重传请求子进程中，执行所述未成功接收的合作传输数据分组的重传。
优选地，最大混合自动重传请求重传次数为1次。
优选地，所述合作移动通信系统是合作多输入多输出移动通信系统或合作单小区点到多点演进多媒体广播组播业务移动通信系统。
根据本发明的基于叠加技术的HARQ重传操作方案的优点在于：
-对正常的合作通信传输没有影响；
-节约了用于HARQ重传和正常合作通信传输的总资源；
-使HARQ重传与合作通信良好协作；
-低实现复杂度；以及
-在一些情况下，实现了HARQ重传的额外合作合并增益。
附图说明
根据以下结合附图对本发明非限制实施例(基于分层调制技术的具体实施例)的详细描述，本发明的以上和其他目的、特征和优点将变得更加清楚，其中：
图1A是示出了合作SC-PTM方案实例的示意图；
图1B是示出了合作MIMO方案实例的示意图；
图2A是基于合作SC-PTM eMBMS方案、示出了本发明的基本操作流程的时序图；
图2B是示出了根据本发明的演进基站(eNB)的功能方框图；
图3～5是结合HARQ操作子进程示出了本发明进行HARQ重传过程的情况以及SC-PTM方案中对于HARQ重传次数限制的示意图。
具体实施方式
下面，将根据附图来详细描述本发明(以分层调制技术为例)。在以下描述中，一些具体的实施例只用于描述的目的，不应该将其理解为对于本发明的任何限制，而只是示例。当可能导致使本发明的理解发生模糊时，将省略传统结构或构造。
本发明提出了一种基于叠加技术的HARQ重传方法，采用的不同的叠加技术对于重传数据与正常合作传输数据的处理略有不同，但其基本思想是一致的，都希望用户设备能够将组合的重传数据和正常合作传输的数据分别正确地解出来。例如对于基于分层调制技术(HM)，其中将正常的合作传输数据作为基本层(BL)，而将HARQ重传数据作为增强层(EL)，并在服务小区中，以相同时频资源进行同时传输。仅在发生HARQ操作时，才执行上述分层调制。
因为只有服务BS能够接收到用户设备关于接收状态指示符ACK/NACK的反馈，而其他合作通信所涉及的BS没有上述信息，为了满足HARQ重传操作对等待时间的要求，不能在所有涉及到的BS间交换此接收状态信息ACK/NACK。所以，理论上，仅考虑在服务小区内执行HARQ重传操作，且对HARQ重传操作无合作要求。
但是，本发明并不是简单的服务小区内使用另一额外资源块(如时频资源等)的独立HARQ重传操作。如果采用额外的独立资源在服务小区内单独传输HARQ重传分组，则在执行HARQ重传操作时，需要两倍的资源，其中之一用于HARQ重传，而另一部分用于正常的合作传输。这样做效率较低。
为了保持所有合作涉及小区间的原始内容同步，并降低对正常合作传输的影响，发明人在HARQ重传和正常的合作传输间采用叠加技术，如分层调制(HM)是一种可选的叠加技术。这里，采用了异步/自适应HARQ重传操作。
图2A基于合作SC-PTM eMBMS方案，示出了本发明的基本操作流程。本发明的基本思想在于：在HARQ重传操作期间，保持服务小区和所有合作小区内的正常合作传输，而执行HARQ重传的服务小区将采用分层调制技术，在相同的资源块中，将HARQ重传数据调制为增强层(EL)，将正常的合作传输数据调制为基本层(BL)。其他小区不受HARQ操作的影响。合作传输中并不涉及HARQ重传数据分组，因此这些HARQ重传数不影响内容同步。
在服务小区中，当发生HARQ操作时，对HARQ重传分组和正常的合作传输分组应用分层调制(HM)，基本层(BL)用于传输正常的合作传输分组，而增强层(EL)用于传输HARQ重传分组。基本层(BL)和增强层(EL)是分层调制(HM)的，并且位于相同的时频资源块上。因为在应用异步/自适应HARQ时，需要在每次进行重传时传输控制信令，可以将HM配置信息集成到控制信令中，一并通知给用户设备。这样，用户设备可以从其服务小区同时接收分层调制的重传数据和正常的合作传输分组，而从邻小区(合作小区)中仅接收正常的合作传输分组。由于正常的合作传输分组将具有合作多径合并增益，可以首先将其作为BL进行解码，然后对作为EL的HARQ重传分组进行HM解码。
根据本发明的HARQ操作，需要额外的功率资源来实现以相同的时频资源同时传输分层调制后的HARQ重传分组和正常的合作传输分组。与采用独立的额外资源的简单HARQ重传操作相比，本发明仅使用了相同的时频资源来同时传输HARQ重传分组和正常的合作传输分组，虽然需要一定量的额外功率，但与简单的独立HARQ重传操作相比，所需的功率要小得多。
对于其他候选的叠加技术，如功率叠加技术，可以考虑在进行HARQ重传时，将一部分功率分配给正常合作传输的数据，而将保留或剩余的功率分配给重传数据。并且，为了能够正确接收和解码，往往对于正常合作传输的数据分配较高的功率，而重传数据分配较低的功率，从而实现叠加组合。同样，对于码率叠加技术，可以分配较低的码率给正常合作传输的数据，而分配较高的码率给HARQ重传的数据，然后进行组合。
图2B示出了可以实现本发明的HARQ重传操作的演进基站(eNB)的结构方框图。
如图2B所示，根据本发明的演进基站eNB 200包括：合作通信子系统210，用于根据合作移动通信协议，执行正常的合作移动通信，传输合作传输数据分组；和HARQ重传子系统220，用于在UE反馈回未成功接收某一合作传输数据分组的指示时，执行HARQ重传操作。如图2B所示，HARQ重传子系统220包括：叠加处理单元221，用于基于分层调制技术，将来自合作通信子系统210的正常的合作传输数据分组处理为BL层数据，而将未成功接收的合作传输数据分组处理为EL层数据；以及叠加数据传输单元222，用于利用相同的时间/频率资源，同时传输经叠加处理单元221叠加处理后的所述正常的合作传输数据分组和所述未成功接收的合作传输数据分组。
HARQ重传子系统220在与所述未成功接收的合作传输数据分组所处的HARQ子进程相同编号的HARQ子进程中，执行所述未成功接收的合作传输数据分组的重传。优选地，尤其是对于合作SC-PTM eMBMS移动通信系统，HARQ重传子系统220的最大HARQ重传次数为1次。
根据本发明的eNB 200可以应用于合作MIMO移动通信系统、或合作SC-PTM eMBMS移动通信系统。
接下来，结合图2A和图2B，对本发明具体描述如下：
在服务小区和合作小区中，eNB 200的合作通信子系统210根据合作移动通信协议，执行正常的合作移动通信，传输合作传输数据分组。
当UE反馈回未成功接收某一合作传输数据分组的指示时，发生HARQ重传操作。
根据本发明，仅在所述UE所属的服务小区中，执行HARQ重传操作。在HARQ重传操作中，基于分层调制技术，将正常的合作传输数据分组处理为BL层数据，而将未成功接收的合作传输数据分组处理为EL层数据，以利用相同的时间/频率资源，同时传输所述正常的合作传输数据分组和所述未成功接收的合作传输数据分组(即HARQ重传数据分组)。而在其他服务小区和/或合作小区中，执行所述正常的合作传输数据分组的合作传输。
这样，UE可以从其服务小区同时接收分层调制的重传数据和正常的合作传输分组，而从邻小区(合作小区)中仅接收正常的合作传输分组。由于正常的合作传输分组将具有合作多径合并增益，可以首先将其作为BL进行解码，然后对作为EL的HARQ重传分组进行HM解码。
此外，根据本发明，在与所述未成功接收的合作传输数据分组所处的HARQ子进程相同编号(第j个HARQ子进程，稍后详细描述)的HARQ子进程中，执行所述未成功接收的合作传输数据分组的重传。
优选地，尤其是对于合作SC-PTM eMBMS移动通信系统，HARQ重传子系统220的最大HARQ重传次数为1次。稍后，将对这种配置的原因进行详细解释。
对于合作MIMO方案的情形，仅存在一个服务BS，并且仅在其服务小区内执行HARQ重传操作。在HARQ重传和正常的合作传输间不存在冲突，而且HARQ重传也不会对其他小区造成干扰。因此，消除了上述对原始HARQ操作的限制。当然，对于HARQ操作而言，也不存在来自邻小区(合作小区)的合作增益。
对于合作SC-PTM方案的情形，如果在SC-PTM传输中存在多个服务BS，则每一个服务BS都根据其自身的状态独立地执行HARQ重传操作。HARQ操作仅发生在其原始的HARQ子进程中，因此这些BS在同一小区中并不存在冲突。但是，考虑到可能存在的针对相同分组的多小区多HARQ重传操作，这一操作有时将引起干扰。如果在不同的服务小区中存在相同数据分组的HARQ重传，则对于这一HARQ重传而言，将获得合作合并增益。
例如，在SC-PTM eMBMS通信系统中，有3个服务小区参与合作通信。每个小区具有一个用户设备，例如，小区1中的用户设备1，小区2中的用户设备2，以及小区3中的用户设备3。对于每个服务小区中的HARQ操作，存在6个HARQ操作子进程(图3)。对于第1个传输时隙，在每个服务小区的同编号HARQ子进程中传输相同的分组。BL_i，j表示第j个HARQ子进程中传输的第i个传输时隙正常合作传输数据分组。
假设每个小区的用户设备具有各自的接收错误，并需要独立的HARQ重传操作。例如，小区1中的用户设备1反馈BL_1，1和BL_1，3的NACK；小区2中的用户设备2反馈BL_1，1和BL_1，4的NACK；以及小区3中的用户设备3反馈BL_1，1和BL_1，5的NACK。因为HARQ重传仅发生在原始的子进程中，所以在下一个传输时隙(第2个传输时隙)，6个HARQ子进程如图4所示。在图4中，BL_2，j(j＝1，...，6)表示新的正常的合作传输数据分组，而BL_2，j+BL_1，j表示HARQ重传分组BL_1，j与正常的合作传输分组BL_2，j的叠加。从图4中可以看出，哪个HARQ子进程发生了NACK反馈，基于叠加技术的HARQ重传操作仍将且仅将发生在该子进程中。从用户设备这一侧看来，一些子进程(如子进程1)还具有针对HARQ重传的合作传输增益。用户设备也可以利用HM解调技术对正常的合作传输和HARQ重传进行解调。
如果用户设备未能正确接收第一次HARQ重传，则需要针对该相同数据的第二次HARQ重传，而这时，在其他小区中，可能出现针对新数据分组的新HARQ请求。例如，延续图3和图4，图5示出了第3个传输时隙的传输状态。在图5中，在第1、3和4个HARQ子进程中，存在干扰，因为在不同小区中的相同HARQ子进程中，同时传输不同的HARQ重传分组数据。为了消除这种不同小区的HARQ子进程间的冲突，可以将最大HARQ重传次数限定为1次，则由于不同小区的相同HARQ子进程间不发生冲突(或者传输相同的数据；或者其中的一部分仅传输BL，而另一部分传输BL+EL)，这些服务小区间不再发生干扰。如果仅存在单一的服务小区，则不存在上述由于多次重传而导致的干扰问题。
以上实施例只是用于示例目的，并不倾向于限制本发明。本领域普通技术人员应该理解的是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以存在对该实施例的各种修改和代替，并且这些修改和代替落在所附权利要求所限定的范围中。

Claims (16)

1.一种用于合作移动通信系统的演进基站，包括：
合作通信子系统，用于根据合作移动通信协议，执行正常的合作移动通信，传输合作传输数据分组；和
混合自动重传请求重传子系统，用于在用户设备反馈回未成功接收某一合作传输数据分组的指示时，执行混合自动重传请求重传操作，
其中所述混合自动重传请求重传子系统包括：
叠加处理单元，用于基于叠加技术，将来自所述合作通信子系统的正常的合作传输数据分组处理为第一数据格式，而将未成功接收的合作传输数据分组处理为第二数据格式；以及
叠加数据传输单元，用于利用相同的时间/频率资源，同时传输经所述叠加处理单元叠加处理后的所述正常的合作传输数据分组和所述未成功接收的合作传输数据分组。
2.根据权利要求1所述的演进基站，其特征在于，所述叠加技术是分层调制技术，所述第一数据格式为基本层，而所述第二数据格式为增强层。
3.根据权利要求1所述的演进基站，其特征在于，所述叠加技术是功率叠加技术，所述第一数据格式为具有系统预设功率，而所述第二数据格式为具有系统预留功率。
4.根据权利要求1所述的演进基站，其特征在于，所述叠加技术是码率叠加技术，所述第一数据格式为具有第一码率，而所述第二数据格式为具有大于所述第一码率的第二码率。
5.根据权利要求1～4之一所述的演进基站，其特征在于，所述混合自动重传请求重传子系统在与所述未成功接收的合作传输数据分组所处的混合自动重传请求子进程相同编号的混合自动重传请求子进程中，执行所述未成功接收的合作传输数据分组的重传。
6.根据权利要求1～4之一所述的演进基站，其特征在于，所述混合自动重传请求重传子系统的最大混合自动重传请求重传次数为1次。
7.根据权利要求1～4之一所述的演进基站，其特征在于，所述合作移动通信系统是合作多输入多输出移动通信系统。
8.根据权利要求1～4之一所述的演进基站，其特征在于，所述合作移动通信系统是合作单小区点到多点演进多媒体广播组播业务移动通信系统。
9.一种用于合作移动通信系统的、基于叠加技术的混合自动重传请求方法，包括：
在服务小区和合作小区中，根据合作移动通信协议，执行正常的合作移动通信，传输合作传输数据分组；
当用户设备反馈回未成功接收某一合作传输数据分组的指示时，
仅在所述用户设备所属的服务小区中，执行混合自动重传请求重传操作，其中基于叠加技术，将正常的合作传输数据分组处理为第一数据格式，而将未成功接收的合作传输数据分组处理为第二数据格式，以利用相同的时间/频率资源，同时传输所述正常的合作传输数据分组和所述未成功接收的合作传输数据分组；
而在其他服务小区和/或合作小区中，执行所述正常的合作传输数据分组的合作传输。
10.根据权利要求9所述的混合自动重传请求方法，其特征在于，所述叠加技术是分层调制技术，所述第一数据格式为基本层，而所述第二数据格式为增强层。
11.根据权利要求9所述的混合自动重传请求方法，其特征在于，所述叠加技术是功率叠加技术，所述第一数据格式为具有系统预设功率，而所述第二数据格式为具有系统预留功率。
12.根据权利要求9所述的混合自动重传请求方法，其特征在于，所述叠加技术是码率叠加技术，所述第一数据格式为具有第一码率，而所述第二数据格式为具有大于所述第一码率的第二码率。
13.根据权利要求9～12之一所述的混合自动重传请求方法，其特征在于，在与所述未成功接收的合作传输数据分组所处的混合自动重传请求子进程相同编号的混合自动重传请求子进程中，执行所述未成功接收的合作传输数据分组的重传。
14.根据权利要求9～12之一所述的混合自动重传请求方法，其特征在于，最大混合自动重传请求重传次数为1次。
15.根据权利要求9～12之一所述的混合自动重传请求方法，其特征在于，所述合作移动通信系统是合作多输入多输出移动通信系统。
16.根据权利要求9～12之一所述的混合自动重传请求方法，其特征在于，所述合作移动通信系统是合作单小区点到多点演进多媒体广播组播业务移动通信系统。
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