CN104247323A - 基于下层反馈的跨层调度 - Google Patents

基于下层反馈的跨层调度 Download PDF

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Abstract

本发明提供了用于重传数据分组的系统、方法、装置和技术。生成无线电链路控制(RLC)层数据分组，并且将所述RLC层数据分组转换成一个或多个物理(PHY)层数据分组。发送所述一个或多个PHY层数据分组。响应于发送所述一个或多个PHY层数据分组从接收器接收混合自动发送请求(HARQ)确认(ACK)消息和HARQ否认确认(NACK)消息中的至少一个。确定所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的至少一个是否表示自动发送请求(ARQ)ACK消息或ARQ NACK消息。

Description

基于下层反馈的跨层调度
相关申请的交叉引用
本专利文献要求于2012年2月24日提交的第61/603,050号美国临时申请的权益和优先权，该美国临时申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及实现通信系统中的发送器与接收器之间的可靠通信的重传技术，例如自动重传请求(ARQ)和混合自动发送请求(HARQ)技术。
背景技术
当前的蜂窝系统例如第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)和全球微波接入互操作性(WiMAX)采用ARQ和HARQ重传方案。ARQ以较长的重传超时周期在协议栈的高层(例如，无线电链路控制(RLC)层)实现，而HARQ在协议栈的低层(例如，媒体访问控制(MAC)层和物理(PHY)层)实现。另外，ARQ和HARQ利用分离且独立的机制来从通信系统的接收器向发送器提供反馈，使得发送器可了解接收分组的通过或失败状态。针对ARQ和HARQ过程使用分离的反馈是基于蜂窝系统中的数据发送的分层方法。
发明内容
提供了用于重传数据分组的系统、方法、装置和技术。生成RLC层数据分组，并且将所述RLC层数据分组转换成一个或多个PHY层数据分组。发送所述一个或多个PHY层数据分组。响应于发送所述一个或多个PHY层数据分组而从接收器接收HARQ确认(ACK)消息和HARQ否认确认(NACK)消息中的至少一个消息。确定所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的至少一个消息表示自动发送请求(ARQ)ACK消息还是ARQ NACK消息。
在一些配置中，响应于确定所述HARQ ACK消息和所述HARQNACK消息中的至少一个消息表示所述ARQ NACK消息，将所述RLC层数据分组重新转换成一个或多个附加的PHY层数据分组。在一些配置中，基于(i)分组大小参数、(ii)调制类型参数和(iii)编码方案参数将所述RLC层数据分组转换成一个或多个PHY层数据分组，在所述转换之后，改变(i)所述分组大小参数、(ii)所述调制类型参数和(iii)所述编码方案参数中的至少一个，并且基于所述改变将所述RLC层数据分组重新转换成一个或多个附加的PHY层数据分组。
在一些配置中，所述RLC层数据分组是当前的RLC层数据分组，并且响应于确定所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的至少一个消息表示所述ARQ ACK消息，生成新的RLC层数据分组。在一些配置中，所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的至少一个消息包括至少两个HARQ ACK消息或至少两个HARQ NACK消息。在一些配置中，禁止RLC轮询状态消息的发送。在一些配置中，禁止RLC状态报告。
在一些配置中，响应于接收到预先规定数量的连续HARQ NACK消息确定所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的至少一个消息表示所述ARQ NACK消息。在一些配置中，近似每45毫秒(ms)确定一次所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的至少一个消息表示所述ARQ ACK消息还是所述ARQ NACK消息。在一些配置中，根据3GPP LTE或WiMAX标准发送HARQ ACK消息和HARQ NACK消息。
附图说明
结合附图考虑下面的详细描述，本发明的上面和其它的方面和优点将变得明显，在附图中相似的参考标号指向相似的部件并且在附图中：
图1描绘了根据一些实现的上行链路发送中的在各个协议层实现的发送器的功能；
图2示出了根据一些实现的当发送器发起ARQ重传时随时间变化的ARQ和HARQ发送；以及
图3示出了根据一些实现的当接收器发起ARQ重传时的ARQ和HARQ发送；以及
图4示出了根据一些实现的跨层过程，通过该过程发送器基于HARQ ACK和NACK消息推断出RLC ACK和NACK消息并且重传RLC层分组。
具体实施方式
本文公开了用于减少执行无线通信系统中的发送器与接收器之间的数据发送的开销的量(例如，与提供反馈相关联的数据的量和时间延迟)的跨层技术。为了提供效率增益，在一些实现中，所公开的技术组合或合并了传统上在协议栈的RLC、MAC和PHY层中的两个或更多个中执行的一些功能。
图1描绘了根据一些实现的上行链路发送中的各个协议层处实现的发送器100的功能。特别地，发送器100的功能可分成与RLC层110、MAC层120和PHY层130相关联的功能。在输入105处接收与许多逻辑信道对应的数据。作为RLC层110的功能的一部分，对数据进行分段或连接(concatenate)和以其它方式准备数据以用于基于ARQ的发送。
特别地，在ARQ下，整个数据分组中的在接收器处被错误接收(或在超时之前未被接收到)的信息被重传。然而，在重传时，数据分组自身可通过发送器处的处理被修改以给出不同形式的数据分组。所述不同形式旨在增加数据分组在接收器处被成功接收的概率。例如，数据可在重传时被分段成较小的分组(以增加有效的信噪比)。附加地或可替换地，数据分组的调制类型或编码方案可在重传时被修改。
ARQ重传典型地仅在一个或多个基于HARQ的重传失败之后被采用(下面结合MAC层120进一步描述HARQ)。具体地，不同于HARQ分组，在初始ARQ分组的初始ARQ分组重传版本之间不执行组合。此外，ARQ重传以比HARQ重传慢的时间尺度发生。例如，在一些实现中，ARQ分组在35-45ms的超时周期之后被重传，而HARQ分组每8-10ms被重传一次。一般地，ARQ重传可由发送器或接收器发起(尽管在一些实现中ARQ发送由发送器和接收器中的确切一个发起)。具体地，发送器可轮询接收器以询求“状态报告”，其中“状态报告”提供通过分组序号枚举的丢失的(或未)接收分组的列表。附加地或可替换地，接收器可在分组的超时周期到期之后发送给定分组序号的ARQ NACK。
作为MAC层120的功能的一部分，准备从RLC层110接收的数据以用于基于HARQ的发送。特别地，在HARQ下，数据分组被一次或多次地重传，使得数据分组的所有接收副本可在接收器处被组合以提高解码性能。此外，为了便于重传的数据分组在接收器处的组合，在每个HARQ重传中保持分组大小和内容。接收器使用ACK和NACK信令来通知发送器数据分组是否被成功地接收或者数据分组是否应当进行HARQ重传。
图2示出了根据一些实现的当发送器发起ARQ重传时随时间变化的ARQ和HARQ发送。具体地，列210列出了在发送器225内部生成的命令和/或数据，列220列出了通过物理信道从发送器225向接收器235或从接收器235向发送器225发送的命令和/或数据。
在时间222，发送器225生成用于初始发送的RLC层分组。发送器225处理RLC层分组以产生一个或多个相应的PHY层分组。在时间224，从发送器225向接收器235发送PHY层分组。然而，接收器235不能恰当地解码PHY层分组。例如，接收器235可能接收到PHY层分组但是不能恰当地解码PHY层分组的信息，或者接收器235可能未接收到PHY层分组或可能未检测到PHY层分组的接收。
在时间226，因为接收器235不能恰当地解码PHY层分组，所以将与在时间224发送的PHY层分组对应的HARQ NACK消息发送至发送器225。作为响应，在时间228，发送器225重传在时间224最初发送的PHY层分组。具体地，因为使用HARQ，所以使用相同或不同的长度、调制和编码方案重传PHY层分组，以使其可与在时间224处的先前发送中接收的PHY层分组的任意副本组合。
在时间230，假设接收器235不能基于在时间224和228接收的PHY层分组的任意组合来恰当地解码PHY层分组，则接收器235将与在时间224(以及时间228)发送的PHY层分组对应的第二HARQNACK消息发送至发送器225。从接收器235向发送器225发送重复的HARQ NACK的过程继续进行，直到PHY层分组能够在接收器235处被恰当地解码(此情形未在图2中明确示出)或者直到发送器235宣布轮询超时。特别地，对于每个PHY层分组，发送器225维护相关联的计数器以测量时间直到与PHY层分组对应的HARQACK被接收到。如果在相应的计数器到期之前未接收到给定的PHY层分组的HARQ ACK，则宣布轮询超时。
在时间232，宣布与在时间224第一次发送的PHY层分组对应的轮询超时。由此，在时间234，当发送器225生成用于发送的下一RLC层分组时，它将轮询指示请求包括在该RLC层分组中。然后发送器225处理RLC层分组以产生一个或多个相应的PHY层分组。在时间236，从发送器225向接收器235发送包括轮询指示请求的PHY层分组。在时间238，响应于接收到轮询指示请求，接收器235将RLC状态报告发送至发送器225。具体地，RLC状态报告包括接收器未接收到的所有RLC层分组的列表并且提供这些RLC层分组中的每个的ARQ(而非HARQ)NACK消息。因此，在接收到RLC状态报告之后，发送器210接收到在时间224第一次发送的PHY层分组的ARQ NACK。
在时间222，发送器225生成RLC层分组以用于重传在时间224第一次生成的RLC层分组。此外，发送器225然后处理在时间240生成的RLC层分组以产生一个或多个相应的PHY层分组。具体地，与在时间224生成的PHY层分组相比，在时间242生成的PHY层分组可在重传时被分段成较小或较大的分组(以增加有效的信噪比)，和/或与PHY层分组相关联的调制类型或编码方案可在重传时被改变。在时间242，将与在时间240生成的RLC层分组对应的PHY层分组发送至接收器235。假设接收器235正确地接收并且能够解码接收的PHY层分组，则接收器在时间244发送与在时间224、228和242发送的分组相对应的序号的HARQ ACK消息。
图3示出了根据一些实现的当接收器发起ARQ重传时的ARQ和HARQ发送。具体地，列310列出了在发送器325内部生成的命令和/或数据。列320列出了通过物理信道从发送器325向接收器335或从接收器335向发送器325发送的命令和/或数据。列337列出了在接收器325内部生成的命令和/或数据。流程图300示出了开始与图2的流程图200的场景类似的场景。
与流程图300的时间322、324、326、328和330相关联的动作或数据命令分别和与流程图200的时间222、224、226、228和230相关联的动作或数据命令相同。具体地，在时间322，发送器325生成用于初始发送的RLC层分组。发送器325然后处理RLC层分组以产生一个或多个相应的PHY层分组。在时间324，从发送器325向接收器335发送PHY层分组。然而，接收器335不能恰当地解码PHY层分组。例如，接收器335可能接收到PHY层分组但是不能恰当地解码PHY层分组的信息，或者接收器335可能未接收到PHY层分组或可能未检测到PHY层分组的接收。
在时间326，因为接收器335不能恰当地解码PHY层分组，所以将与在时间324发送的PHY层分组对应的HARQ NACK消息发送至发送器325。作为响应，在时间328，发送器325重传在时间324最初发送的PHY层分组。具体地，因为使用HARQ，所以使用相同或不同的长度、调制和解码方案来重传PHY层分组，以使其可与在时间324处的先前发送中接收的PHY层分组的任意副本组合。在时间330，如果接收器335不能基于在时间324和328接收的PHY层分组的任意组合恰当地解码PHY层分组，则接收器335将与在时间324(以及在时间328)发送的PHY层分组对应的第二HARQ NACK消息发送至发送器325。
与流程图200相对照，流程图300示出了接收器(而非发送器)发起ARQ重传的情况。由此，从接收器335向发送器325发送重复的HARQ NACK的过程继续进行，直到分组能够在接收器335被恰当地解码(此场景未在图3中明确示出)或者直到发送器325宣布超时。特别地，对于每个RLC层分组，发送器325维护相关联的计数器以测量时间直到RLC层分组被接收到。如果在相应的计数器到期之前未接收到RLC层分组，则接收器335宣布超时。在此情况下，如图3的时间332处的动作所示，接收器335针对未接收到的RLC层分组发布ARQ超时。
在时间338，接收器335将RLC状态报告发送至发送器325。具体地，RLC状态报告包括接收器未接收到的所有RLC层分组的列表并且提供针对这些RLC层分组中的每个分组的ARQ NACK消息。因此，在接收到RLC状态报告之后，发送器325接收在时间324第一次发送的PHY层分组的ARQ NACK。
在时间322，发送器325生成RLC层分组以用于重传在时间324第一次生成的RLC层分组。此外，发送器325然后处理在时间340生成的RLC层分组以产生一个或多个相应的PHY层分组。具体地，与在时间324生成的PHY层分组相比，在时间324生成的PHY层分组可在重传时被分段成较小或较大的分组(以增加有效的信噪比)，和/或与PHY层分组相关联的调制类型或编码方案可在重传时被改变。在时间342，将与在时间340生成的RLC层分组对应的PHY层分组发送至接收器335。假设接收器335正确地接收并且能够正确地解码接收的PHY层分组，则接收器在时间344发送与在时间324、328和342发送的分组对应的序号的HARQ ACK消息。
上面关于图2和图3描述的发送技术采用独立的(高级别)HARQ和(低级别)ARQ协议并且未规定利用用于ARQ操作的HARQ反馈的任意机制。如此，在关于图2和图3描述的技术中，包括用于RLC层分组的ACK/NACK反馈的RLC状态报告基于超时参数(而不是基于HARQ发送)被生成并且用于搞清楚哪些RLC层分组需要根据ARQ协议被重传。下面关于图4描述了发送器可基于物理层HARQ ACK和NACK反馈来推断出RLC层分组的状态的技术。关于图4描述的技术不使用RLC轮询状态命令或RLC状态报告。例如，根据图4的技术，发送器不触发RLC轮询状态命令，即使相应的轮询定时器到期(这种定时器在发送器处被有效地忽略)。此外，当接收器处的ARQ定时器被禁用(例如，被设为大的数值)时，接收器不发送RLC状态报告。在这些技术中，作为发送器的一部分而包括在内的调度器存储分段、连接、多路复用和映射信息。所建议的方法的优点包括：通过消除轮询和状态报告生成节省了RLC控制开销以及减少了发送器处与ARQ重传决定相关联的延迟。
图4示出了根据一些实现的跨层过程，通过该过程，发送器基于HARQ ACK和NACK消息推断出RLC ACK和NACK消息并且重传RLC层分组。在405，发送器生成当前的RLC层分组。在410，发送器使用一组分组参数来发送当前的RLC层分组。具体地，RLC层分组在发送之前基于分组参数被转换成一个或多个PHY层分组。分组参数规定了PHY层分组的数据格式或类型，并且分组参数可包括PHY层分组长度、调制类型和编码方案参数中的一个或多个。420、430、440和450中的每一个可由发送器的调度器部件执行。调度器可使用合适的电路、软件或它们的组合来实现。
在420，发送器(例如，调度器)接收与当前RLC层分组的最近发送对应的HARQ ACK或HARQ NACK消息。在430，发送器(例如，调度器)确定是否可从接收的与当前的RLC层分组的最近发送对应的所有HARQ ACK和HARQ NACK推断出RLC ACK或RLCNACK。也就是说，除了在430的最近实例处接收的HARQ ACK或HARQ NACK以外，发送器还可使用在430的先前迭代期间、但是在当前RLC层分组的最近发送之后接收的所有其它HARQ ACK和HARQ NACK来确定是否可推断出RLC ACK或RLC NACK。
在一些实现中，如果连续接收到预先规定数量的HARQ ACK，则在430推断出RLC ACK，其中预先规定数量可以是1。类似地，在一些实现中，如果连续接收到预先规定数量的HARQ NACK，则在430推断出RLC NACK，其中预先规定数量可以是1。如果可在430推断出RLC ACK或RLC NACK，则在430做出推断，并且过程400进入440。
另一方面，如果在430不能推断出RLC ACK或RLC NACK，则过程400回到步骤420以收集与当前的RLC层分组的最近发送对应的至少一个附加的HARQ ACK或HARQ NACK样本。
在440，确定是否推断出RLC ACK(与RLC NACK相反)。如果在440推断出RLC ACK，则过程400进入450。在450，生成下一RLC层分组并且将该RLC层分组作为当前的RLC层分组进行发送，并且过程400返回420。另一方面，如果在440推断出RLC NACK，则过程400进入450。在450，更新分组参数。例如，可更新PHY层分组长度、调制类型和编码方案参数中的一个或多个。过程400然后返回410并且发送器再次发送当前的RLC层分组，这次使用更新的一组分组参数。
在图4的技术中，发送器(例如，调度器)推断出RLC层分组ACK和NACK消息，因此调度器不生成轮询状态请求(与在图2的时间232实施的行为相反)。然而，在一些实现中，为了遵守3GPPLTE标准，调度器仍然维持且增加轮询计数器。在过程400的一些实现中，接收器不将RLC状态报告发送给发送器(因为在过程400中未使用这种状态报告)。为了禁用接收器的此特征，在一些实现中，ARQ超时计数器被禁用或者被设为有效值“无穷大”以防止从接收器发送RLC状态报告。
为了说明目的而非限制目的给出了上述的实现。其它实施方式是可能的并且上述技术的一个或多个部分可以不同的次序(或同时)执行且仍然实现期望的结果。另外，本公开的技术可在硬件(例如，在专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA))中实现。本公开的技术还可在软件中实现。

Claims (20)

1.一种用于重传数据分组的系统，所述系统包括：
处理电路，被配置为生成无线电链路控制(RLC)层数据分组；
发送电路，被配置为：
将所述RLC层数据分组转换成一个或多个物理(PHY)层数据分组，以及
发送所述一个或多个PHY层数据分组；以及
调度电路，被配置为：
响应于所述一个或多个PHY层数据分组的发送而从接收器接收混合自动发送请求(HARQ)确认(ACK)消息和HARQ否定确认(NACK)消息中的至少一个消息，以及
确定所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的所述至少一个消息表示自动发送请求(ARQ)ACK消息还是ARQNACK消息。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述发送电路被进一步配置为响应于确定所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的所述至少一个消息表示所述ARQ NACK消息，将所述RLC层数据分组重新转换成一个或多个附加的PHY层数据分组。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述发送电路被进一步配置为：
基于(i)分组大小参数、(ii)调制类型参数和(iii)编码方案参数将所述RLC层数据分组转换成一个或多个PHY层数据分组，
在所述转换之后，改变(i)所述分组大小参数、(ii)所述调制类型参数和(iii)所述编码方案参数中的至少一个参数，以及
基于所述改变将所述RLC层数据分组重新转换成一个或多个附加的PHY层数据分组。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述RLC层数据分组是当前的RLC层数据分组，并且其中所述处理电路被进一步配置为响应于确定所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的所述至少一个消息表示所述ARQ ACK消息，生成新的RLC层数据分组。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的所述至少一个消息包括至少两个HARQACK消息或至少两个HARQ NACK消息。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述发送器被进一步配置为禁止RLC轮询状态消息的发送。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述接收器被进一步配置为禁止RLC状态报告的发送。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述调度电路被进一步配置为响应于接收到预先规定数量的连续HARQ NACK消息来确定所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的所述至少一个消息表示所述ARQ NACK消息。
9.根据权利要求1所述的系统，其中近似每45毫秒(ms)确定一次所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的所述至少一个消息表示所述ARQ ACK消息还是所述ARQ NACK消息。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述接收器被配置为根据第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)或全球微波接入互操作性(WiMAX)标准来发送HARQ ACK消息和HARQ NACK消息。
11.一种用于重传数据分组的方法，所述方法包括：
生成无线电链路控制(RLC)层数据分组；
将所述RLC层数据分组转换成一个或多个物理(PHY)层数据分组；
发送所述一个或多个PHY层数据分组；
响应于所述一个或多个PHY层数据分组的发送而从接收器接收混合自动发送请求(HARQ)确认(ACK)消息和HARQ否定确认(NACK)消息中的至少一个消息；以及
确定所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的所述至少一个消息表示自动发送请求(ARQ)ACK消息还是ARQ NACK消息。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括响应于确定所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的所述至少一个消息表示所述ARQ NACK消息，将所述RLC层数据分组重新转换成一个或多个附加的PHY层数据分组。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
基于(i)分组大小参数、(ii)调制类型参数和(iii)编码方案参数将所述RLC层数据分组转换成一个或多个PHY层数据分组，
在所述转换之后，改变(i)所述分组大小参数、(ii)所述调制类型参数和(iii)所述编码方案参数中的至少一个参数，以及
基于所述改变将所述RLC层数据分组重新转换成一个或多个附加的PHY层数据分组。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述RLC层数据分组是当前的RLC层数据分组，并且所述方法进一步包括响应于确定所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的所述至少一个消息表示所述ARQ ACK消息来生成新的RLC层数据分组。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的所述至少一个消息包括至少两个HARQACK消息或至少两个HARQ NACK消息。
16.根据权利要求11所述的方法，进一步包括禁止RLC轮询状态消息的发送。
17.根据权利要求11所述的方法，进一步包括禁止RLC状态报告的发送。
18.根据权利要求11所述的方法，进一步包括响应于接收到预先规定数量的连续HARQ NACK消息来确定HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的所述至少一个消息表示所述ARQ NACK消息。
19.根据权利要求11所述的方法，进一步包括近似每45毫秒(ms)确定一次所述HARQ ACK消息和所述HARQ NACK消息中的所述至少一个消息表示所述ARQ ACK消息还是所述ARQ NACK消息。
20.根据权利要求11所述的方法，进一步包括根据第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)或全球微波接入互操作性(WiMAX)标准来发送HARQ ACK消息和HARQ NACK消息。
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