CN102342060B - 一种混合自动重传请求多进程数据管理的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合自动重传请求多进程数据管理的方法和装置，所述方法包括：所述HSUPA终端设备的物理层L1维护各个用于发送HSUPA上行进程传输数据即MAC-e数据的进程，当L1收到一进程对应的非确认NACK信息时，则L1自主选择缓存中的该进程的MAC-e数据进行重传；当L1收到一进程对应的确认ACK信息时，则L1通知媒体接入控制MAC层组装新的MAC-e数据，以及，L1从MAC层获得并发送所述新的MAC-e数据。本发明利用L1的快速调度来实现高速的HSUPA的重传，使得终端能够完成上行数据的快速调度和组装。

Description

一种混合自动重传请求多进程数据管理的方法和装置

技术领域

本发明涉及高速上行分组接入(high speed uplink packet access，简称HSUPA)终端设备，尤其涉及一种HSUPA终端设备中混合自动重传请求(Hybrid Automatic Repeat Request，简称HARQ)多进程数据管理的方法和装置。

背景技术

为了满足用户日益增长的对高速分组数据业务的需求，也为了能够更好地与其他无线技术对数据业务的支持相竞争，3GPP在Rel7引入了HSUPA技术，对于单载波的TD-SCDMA终端来说最高峰值处理速度可以达到2.2Mbps。HSUPA的引入，目的就在于快速的处理高速上行数据量，在下行采用高速数据传输技术的基础上，进一步提供稳定高速的上行传输速率，提升用户体验满意度。

HSUPA中高速稳定上行数据的调度是通过混合自动重传请求(简称HARQ)实体来维护的。其3GPP标准中规定的工作原理如下：HSUPA中HARQ实体在媒体接入控制(Medium Access Control，简称MAC)层中实现，负责多进程数据的管理等，主要完成以下几个功能：缓存HSUPA上行进程传输数据(简称MAC-e数据)；提供HARQ进程ID；提供增强传输信道格式组合(简称E-TFC)选择ID及MAC-e数据组装；提供重传序列号(RSN)和物理层(简称L1)使用的一个功率偏移指示等。

网络端利用确认指示信道(简称E-HICH)携带的确认或非确认(简称ACK/NACK)信息指示终端上某一个进程上发送的MAC-e数据的网络接收情况，正确(编码为ACK)或是错误(编码为NACK)。对于某一进程的数据收到ACK/NACK并且在有资源许可的条件下，终端分别发送新数据(覆盖缓存中的旧数据)/重传携带RSN信息的旧数据(保存缓存中的旧数据)。多个进程同时进行，从而达到提高上行吞吐量的目的。已经收到ACK数据的进程ID可以用来传输新数据，NACK数据的进程ID必须始终维护直到网络端正确收到此进程数据或是达到了最大重传次数/时间为止；对于收到ACK的进程将会触发的E-TFC选择功能，选择新的MAC-e数据大小并在一定的时间限制内组装MAC-e数据(极限情况下从接收网络端授权信息开始到2.2Mbps即11160bit数据量经由MAC层组装后传送给L1进行信道编码、调制扩频等，必须在7个时隙内完成)；对于收到NACK的进程，将不会触发MAC的E-TFC选择功能，MAC将会利用缓存中的旧数据重新发送。

上述过程中关键是得到某一个进程对应的ACK/NACK信息，终端根据上行发送的MAC-e数据和接收到的E-HICH的定时关系间接的获得进程号和ACK/NACK对应信息，通常情况下先发送的数据先得到网络确认，这个信息只有L1知道。在以上实现方法中，这个对应关系L1获得后上报给MAC层，由MAC层来维护，并且对于重传和新数据传输MAC层都需要参与工作。随着业务形式的多样化发展(如HSDPA/HSUPA等)及高速业务量的增长，MAC处理无论从数据量处理和流程控制来说都非常复杂，有可能最终导致协议栈处理器总线资源耗尽。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是提出一种HSUPA终端设备中HARQ多进程数据管理的方法和装置，解决现有技术中HARQ多进程数据管理仅由MAC层完成，使MAC层处理负担过重的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种高速上行分组接入HSUPA终端设备中混合自动重传请求HARQ多进程数据管理的方法，包括：

所述HSUPA终端设备的物理层L1维护各个用于发送HSUPA上行进程传输数据即MAC-e数据的进程，

当L1收到一进程对应的非确认NACK信息时，则L1自主选择缓存中的该进程的MAC-e数据进行重传；

当L1收到一进程对应的确认ACK信息时，则L1通知媒体接入控制MAC层组装新的MAC-e数据，以及，L1从MAC层获得并发送所述新的MAC-e数据。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

L1根据进程的MAC-e数据发送时间和收到ACK或NACK的定时关系，获知ACK或NACK对应的进程。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

当L1收到一进程对应的NACK信息且有传输资源许可时，L1才选择缓存中的该进程的MAC-e数据进行重传；

当所述HSUPA终端设备收到一进程对应的ACK信息且有传输资源许可时，L1才通知MAC层进行E-TFC选择和组装新的MAC-e数据。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

MAC层根据L1的通知，组装新的MAC-e数据后，将所述新的MAC-e数据缓存到L1相应的进程对应的缓存中；

L1选择该进程对应缓存中的新的MAC-e数据进行发送。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

MAC层在组装新的MAC-e数据之前，还进行增强传输信道格式组合E-TFC选择。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

L1的控制模块根据接收到的进程对应的NACK或ACK信息，记录该进程的数据状态，并使用传输状态表维护各进程的数据状态和传输资源许可信息；

当一进程的数据状态为ACK且具有传输资源许可时，控制模块通知MAC层的功能模块组装新的MAC-e数据；所述功能模块将所述新的MAC-e数据缓存到L1的存储器模块中，控制模块选择所述新的MAC-e数据进行发送；

当一进程的数据状态为NACK且具有传输资源许可时，L1的控制模块直接从L1的存储器模块中取出该进程的MAC-e数据进行重传。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

L1的存储器模块使用传输状态表维护各进程的数据的重传次数和重传时间，当到达最大重传次数或最大重传时间后，释放该进程的数据，并通知控制模块将该进程的数据状态改为ACK。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种混合自动重传请求多进程数据管理的装置，包括控制模块，功能模块和存储器模块，其中：

所述控制模块位于L1，用于维护各个发送MAC-e数据的进程，当收到一进程对应的NACK信息时，则自主选择存储器模块中的该进程对应的MAC-e数据进行重传；当收到一进程对应的ACK信息时，则通知功能模块组装新的MAC-e数据，并从所述存储器模块获得并发送所述新的MAC-e数据；

所述功能模块位于MAC层，用于根据控制模块的通知，组装新的MAC-e数据，并将所述新的MAC-e数据存储到存储器模块中；

所述存储器模块位于L1，用于缓存各个进程的MAC-e数据。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：

所述控制模块用于根据进程的MAC-e数据发送时间和收到ACK或NACK的定时关系，获知ACK或NACK对应的进程。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：

所述控制模块包括进程状态子模块和进程维护子模块，

所述进程状态子模块用于根据接收到的进程对应的NACK或ACK信息，记录该进程的数据状态，并将进程的数据状态存储到进程维护子模块中；

进程维护子模块用于通过传输状态表维护着各个进程的数据状态及传输资源许可信息；当一进程的数据状态为ACK且具有传输资源许可时，则使用中断通知功能模块组装新的MAC-e数据，以及，从存储器模块取出该进程对应的新的MAC-e数据发送出去；当一进程的数据状态为NACK且具有传输资源许可时，则直接从存储器模块取出该进程的数据进行重传。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：

所述存储器模块包括存储控制子模块和存储数据子模块，

所述存储数据子模块用于缓存各个进程的MAC-e数据；

所述存储控制子模块用于通过传输状态表维护各个进程的存储数据子模块的缓存数据的重传次数和重传时间，当传输状态表中记录的进程到达最大重传次数或最大重传时间后，通知存储数据子模块释放该进程的数据，并通知进程维护子模块将该进程的数据状态改为ACK。

本发明可以分别利用L1和MAC层各自的优势均衡实现HSUPA中HARQ多进程的管理功能，使得终端能够完成上行数据的快速调度和组装。

附图概述

图1为现有技术3GPP标准中的HARQ实现示意图；

图2为本发明实施例的HARQ多进程管理方法的示意图；

图3为本发明实施例的HARQ多进程管理装置的示意图；

图4为本发明应用示例的HARQ多进程管理装置的示意图。

本发明的较佳实施方式

本发明的基本思想是：将HARQ模块多进程数据管理功能由原来的MAC层集中控制分散为L1和MAC层联合控制，L1为主控，利用L1的快速调度来实现高速的HSUPA的重传，尽量预留MAC层资源集中处理新数据生成过程及组装。

具体来说，L1根据一个或多个进程MAC-e数据发送时间和收到ACK/NACK的定时关系，判断ACK/NACK是对应哪个进程；各个进程的数据缓存下移到L1实现，进程ID和进程数据缓存一一对应，根据进程的数据状态(ACK/NACK)维护进程数据的缓存；当收到某一进程对应的NACK信息并且有传输资源许可时，L1自主选择缓存中的数据进行重传并设置重传数据的RSN等，不通知MAC层；当收到某一进程对应的ACK信息并且有传输资源许可时，L1立即发中断通知MAC层组装新的MAC-e数据。

下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

图1是目前3GPP标准中HARQ的实现示意图，其中SAP为业务接入点(Service Access Point)。按照标准规定MAC层完全承担了HARQ等多进程数据管理的功能，包括多进程数据缓存，进程数据维护，MAC-e数据的组装等。这种进程管理方式的弊端是功能过于集中，没有充分利用L1的快速调度的优势。当MAC-e数据量达到单载波的极限速率2.2Mbps时，需要进行11160个比特的存取、移位、加包头等组装操作使得MAC层处理总线处理出现瓶颈，而L1层相对空闲。

图2是本发明实施例的采用分散机制的HARQ多进程数据管理方法示意图。图中将HARQ功能及部分MAC层中和HSUPA多进程数据管理相关的功能分散在L1和MAC层分别实现。图中L1实现的HARQ功能有进程维护，数据缓存，数据重传及判决工作；MAC实现的HARQ功能主要是新数据组装。

如图2所示，本发明实施例的方法包括如下步骤：

步骤201，L1维护各个用于发送MAC-e数据的进程，当收到一进程对应的ACK信息时，表明网络端已经正确收终端设备发送的该进程的数据，该进程可以释放用来传输新数据，作为步骤202中新数据传输的备选进程，如果获得网络传输资源许可则进行步骤202新数据的生成；当收到一进程对应的NACK信息时，表明网络端非正确收终端设备发送的该进程的数据，该进程不能被释放需要继续重传该进程对应的数据；

其中，L1根据进程的MAC-e数据发送时间和收到ACK或NACK的定时关系，判断ACK或NACK对应的进程；

具体来说，根据发送的MAC-e数据和接收到的E-HICH信道数据之间的定时关系一对一得到进程与ACK/NACK对应关系；

所述进程一般最多为8个，其中调度模式4个，非调度模式4个；

优选地，当一进程的数据发送出去后，该进程的数据状态为Null(即未收到网络确认状态)；当收到该进程对应的ACK信息时，则该进程的数据状态为ACK(即正确收到网络确认状态)，该进程可以释放作为步骤202中新数据传输的备选进程；当收到该进程对应的NACK信息时，则该进程的数据状态为NACK(即非正确收到网络确认状态)，该进程不能被释放，需要继续用来重传数据。

步骤202，MAC层对根据网络给予的功率信息等进行新数据(即新的MAC-e数据)大小的E-TFC选择及新数据的组装，并将组装后的MAC-e数据缓存到L1相应的进程对应的缓存空间中；

步骤203，L1选择进程对应的MAC-e数据并发送；

在本步骤中，L1判断待发某一进程是新数据传输还是重传数据；如果是新数据则数据源于步骤202并且把新数据缓存于203的缓存中，如果是重传数据则直接从进程对应的203缓存中取数发送；

其中，若进程的数据状态为NACK，则L1直接选择该进程对应缓存中的MAC-e数据进行发送，并为发送数据选择相应的RSN值，重传数据不会有MAC层参与；

若进程的数据状态为ACK，则L1选择该进程对应缓存中的新的MAC-e数据进行发送。

从图2中可以看出，本发明将MAC HARQ功能根据MAC和L1各自在信号处理中的特点进行了分散处理，L1主控，有利于数据的快速调度。

如图3所示，为本发明实施例的装置包括控制模块(harq_control)，功能模块(harq_func)和存储器模块(harq_memory)，

其中，所述控制模块和存储器模块位于L1，功能模块位于MAC层；

所述控制模块用于维护各个发送MAC-e数据的进程，当收到一进程对应的NACK信息时，则自主选择存储器模块中的该进程对应的MAC-e数据进行重传；当收到一进程对应的ACK信息时，若该进程具有传输资源许可，则通知功能模块进行E-TFC选择和组装新的MAC-e数据，并从所述存储器模块获得并发送所述新的MAC-e数据；

所述功能模块用于根据控制模块的通知，进行E-TFC选择和组装新的MAC-e数据，并将所述新的MAC-e数据存储到存储器模块中；

所述存储器模块用于缓存各个进程的MAC-e数据。

优选地，控制模块中使用如表1所示的进程状态表来维护进程ID、进程的数据状态和传输资源许可的关系，该表包括三项：进程ID、进程的数据状态和进程的传输资源许可，如下表所示：

表1进程状态表

该进程状态表可使用8组寄存器单元来维护，对应8个进程；

其中，数据状态分为ACK/NACK/Null三个状态，用于指示该进程数据正确收到网络确认/非正确收到网络确认/未收到网络确认；某个进程在Null状态时存储器模块中该进程的数据不能在此时进行任何处理；新数据传输使用的进程只能选择标示为ACK的进程，新数据缓存也只能选择标示为ACK的进程对应的存储器模块的空间；传输资源许可的值表示网络是否对该进程数据发送许可，任何数据的传输必须要有传输资源许可才能进行。

具体地，功能模块用于根据网络给予的功率信息(parameter information)等进行E-TFC选择(新数据块大小的选择)，并跟据终端缓存的各个逻辑信道优先级状态进行数据复用组合，最终进行数据选择组装，把来自于各个逻辑信道的数据组装成新的MAC-e数据，以及，将所述新的MAC-e数据存储到存储器模块中。

具体地，存储器模块中还存储有传输状态表，该表用于维护各进程数据的重传次数和重传时间，如表2所示：

表2传输状态表

以单载波为例，8个进程，大小为11160bit；对于每个进程，存储器模块有一组存储器控制寄存器与之对应，该存储器控制寄存器用于维护传输状态表，见表2，TxNum记录本次进程数据对应的重传次数，每次重传加1，当收到ACK时，复位该进程对应的寄存器TxNum＝0/F_Time＝0，当达到最大重传次数后刷新对应进程的数据存储器，控制模块中该进程对应的进程状态表的数据状态变为ACK，进程释放可以被其它待传数据使用；当某个进程首次收到网络端NACK时，开启重传时间(F_Time)定时器，记录重传时间，当达到最大重传时间后刷新对应进程的数据存储器，复位该进程对应的寄存器F_Time＝0/TxNum＝0，控制模块中该进程对应的进程状态表的数据状态变为ACK，释放该进程的数据；若控制模块中所有可用进程的数据状态都为NACK，则刷新F_Time最大的进程对应的数据存储器，控制模块中该进程对应的进程状态表的数据状态变为ACK，该释放进程的数据，该进程对应的寄存器F_Time＝0/TxNum＝0。

下面通过本发明的一个具体应用示例来进一步理解上述技术方案，如图4所示：

控制模块包括两个子模块：进程状态子模块和进程维护子模块，进程状态子模块为单进程的模块，所述进程状态子模块用于根据接收到的进程对应的NACK或ACK信息，记录该进程的数据状态，并将进程的数据状态存储到进程维护子模块中；每个发送的上行增强物理信道(简称E-PUCH)和接收到的E-HICH的时间关系，由于TD-SCDMA中的HSUPA系统是一个上行异步下行同步的系统，各个进程的E-PUCH对应接收的E-HICH的时间是确定的，由此可以得到每个进程发送数据的被接收状态，称为该进程的数据状态；

进程维护子模块为多进程的模块，用于通过进程状态表维护着各个进程的数据状态及网络授权信息(即传输资源许可信息)；当一进程的数据状态为ACK且具有传输资源许可时，则使用中断通知功能模块进行E-TFC选择和组装新的MAC-e数据，以及，从存储器模块取出该进程对应的新的MAC-e数据发送出去；当一进程的数据状态为NACK且具有传输资源许可时，则直接从存储器模块取出该进程的数据进行重传；对于每个进程能否得到网络的传输资源许可(Grant)，由该进程维护子模块进行判断：

首先考虑重发数据，把传输资源许可分配到F_Time指示的最早的NACK对应的进程，如果从网络侧收到的传输资源许可不足支撑所有重发(逐一遍历NACK进程)进程所需要的功率资源或承载资源，则把传输资源许可分配给ACK对应的进程，利用此传输资源许可来组装需要发送的新数据，并更新进程状态表，把更新的进程状态表保存到进程维护子模块的控制寄存器中。

功能模块是本发明的装置中实现HARQ功能唯一在MAC层中实现的模块。

如图4所示，当控制模块维护的进程0的数据状态为ACK并且得到了网络的传输资源许可后，将会触发功能模块根据传输资源许可组装新数据的过程。

存储器模块包括两个子模块，存储控制子模块和存储数据子模块。存储数据子模块用于缓存各个进程的MAC-e数据；存储控制子模块用于通过传输状态表维护各个进程的存储数据子模块的缓存数据的重传次数和重传时间，当传输状态表中记录的进程到达最大重传次数或最大重传时间后，通知存储数据子模块释放该进程的数据，并通知进程维护子模块将该进程的数据状态改为ACK，表明该进程可以被释放使用。

如图4所示，进程0收到ACK并且得到的网络的传输资源许可(Grant)，进程维护子模块通知存储器模块设置该进程对应的重传次数和重传时间为0，则该进程对应的寄存器被复位(F_Time＝0/TxNum＝0)且存储数据子模块中进程0的缓存也被来自于功能模块产生新数据覆盖；而进程1用于重传需要将寄存器中的重传时间和重传次数(F_Time＝3/TxNum＝2)都进行累加，并且继续使用存储数据子模块中的进程1对应的数据。

尽管本发明结合特定实施例进行了描述，但是对于本领域的技术人员来说，可以在不背离本发明的精神或范围的情况下进行修改和变化。这样的修改和变化被视作在本发明的范围和附加的权利要求书范围之内。

工业实用性

本发明提供一种HSUPA终端设备中HARQ多进程数据管理的方法和装置，将HARQ模块多进程数据管理功能由原来的MAC层集中控制分散为L1和MAC层联合控制，L1为主控，利用L1的快速调度来实现高速的HSUPA的重传，使得终端能够完成上行数据的快速调度和组装。

Claims (11)

1.一种高速上行分组接入HSUPA终端设备中混合自动重传请求HARQ多进程数据管理的方法，包括：

所述HSUPA终端设备的物理层L1维护各个用于发送HSUPA上行进程传输数据即MAC-e数据的进程，

当L1收到一进程对应的非确认NACK信息时，则L1自主选择缓存中的该进程的MAC-e数据进行重传；

当L1收到一进程对应的确认ACK信息时，则L1通知媒体接入控制MAC层组装新的MAC-e数据，以及，L1从MAC层获得并发送所述新的MAC-e数据。

2.如权利要求1所述的方法，其中：

L1根据进程的MAC-e数据发送时间和收到ACK或NACK的定时关系，获知ACK或NACK对应的进程。

3.如权利要求1所述的方法，其中：

当L1收到一进程对应的NACK信息且有传输资源许可时，L1才选择缓存中的该进程的MAC-e数据进行重传；

当所述HSUPA终端设备收到一进程对应的ACK信息且有传输资源许可时，L1才通知MAC层进行E-TFC选择和组装新的MAC-e数据。

4.如权利要求1所述的方法，其中：

MAC层根据L1的通知，组装新的MAC-e数据后，将所述新的MAC-e数据缓存到L1相应的进程对应的缓存中；

L1选择该进程对应缓存中的新的MAC-e数据进行发送。

5.如权利要求1～4中任意一项所述的方法，其中：

MAC层在组装新的MAC-e数据之前，还进行增强传输信道格式组合E-TFC选择。

6.如权利要求1所述的方法，其中：

L1的控制模块根据接收到的进程对应的NACK或ACK信息，记录该进程的数据状态，并使用传输状态表维护各进程的数据状态和传输资源许可信息；

当一进程的数据状态为ACK且具有传输资源许可时，控制模块通知MAC层的功能模块组装新的MAC-e数据；所述功能模块将所述新的MAC-e数据缓存到L1的存储器模块中，控制模块选择所述新的MAC-e数据进行发送；

当一进程的数据状态为NACK且具有传输资源许可时，L1的控制模块直接从L1的存储器模块中取出该进程的MAC-e数据进行重传。

7.如权利要求6所述的方法，其中：

L1的存储器模块使用传输状态表维护各进程的数据的重传次数和重传时间，当到达最大重传次数或最大重传时间后，释放该进程的数据，并通知控制模块将该进程的数据状态改为ACK。

8.一种混合自动重传请求多进程数据管理的装置，包括控制模块，功能模块和存储器模块，其中：

所述控制模块位于L1，用于维护各个发送MAC-e数据的进程，当收到一进程对应的NACK信息时，则自主选择存储器模块中的该进程对应的MAC-e数据进行重传；当收到一进程对应的ACK信息时，则通知功能模块组装新的MAC-e数据，并从所述存储器模块获得并发送所述新的MAC-e数据；

所述功能模块位于MAC层，用于根据控制模块的通知，组装新的MAC-e数据，并将所述新的MAC-e数据存储到存储器模块中；

所述存储器模块位于L1，用于缓存各个进程的MAC-e数据。

9.如权利要求8所述的装置，其中：

所述控制模块用于根据进程的MAC-e数据发送时间和收到ACK或NACK的定时关系，获知ACK或NACK对应的进程。

10.如权利要求8所述的装置，其中：

所述控制模块包括进程状态子模块和进程维护子模块，

所述进程状态子模块用于根据接收到的进程对应的NACK或ACK信息，记录该进程的数据状态，并将进程的数据状态存储到进程维护子模块中；

进程维护子模块用于通过传输状态表维护着各个进程的数据状态及传输资源许可信息；当一进程的数据状态为ACK且具有传输资源许可时，则使用中断通知功能模块组装新的MAC-e数据，以及，从存储器模块取出该进程对应的新的MAC-e数据发送出去；当一进程的数据状态为NACK且具有传输资源许可时，则直接从存储器模块取出该进程的数据进行重传。

11.如权利要求10所述的装置，其中：

所述存储器模块包括存储控制子模块和存储数据子模块，

所述存储数据子模块用于缓存各个进程的MAC-e数据；

所述存储控制子模块用于通过传输状态表维护各个进程的存储数据子模块的缓存数据的重传次数和重传时间，当传输状态表中记录的进程到达最大重传次数或最大重传时间后，通知存储数据子模块释放该进程的数据，并通知进程维护子模块将该进程的数据状态改为ACK。