CN104782072B - 采用可靠停等混合自动重传请求协议的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种通信系统和一种用于传送数据的方法。所述方法在具有第一和第二网络设备的通信系统中实施。所述第一网络设备用于通过媒体接入控制(MAC)层向所述第二网络设备发送帧的编码版本和第一状态变量。所述第二网络设备用于接收所述帧的所述编码版本和所述第一状态变量并且向所述第一网络设备发送第二状态变量。所述第一网络设备和所述第二网络设备基于所述第一和第二状态变量使用状态机并实施混合自动重传请求(HARQ)协议。

Description

采用可靠停等混合自动重传请求协议的系统和方法
技术领域
本发明通常涉及无线通信系统和方法，以及在特定实施例中，涉及采取可靠停等混合自动重传请求协议的系统和方法。
背景技术
在无线通信系统中，由于信道损害，无线链路要求自动重传请求(ARQ)协议以确保在网络设备中的发射器和接收器之间可靠地发送数据。在ARQ协议中，发射器发送帧、或帧的编码部分，发送次数与接收器对帧进行正确解码所需的次数一样。帧是指数据比特，其被限定在物理层或高层的明确的顶端和底端。高层中的帧通常称为包，而低层中的帧有时称为传送块(TB)。本文中的三个术语：帧，包和TB可互换使用。
ARQ协议可分类为纯ARQ协议和混合ARQ协议。在纯ARQ协议中，发射器在每次重传中重传原始发送的帧，而接收器独立于其它接收到的帧对每个接收到的帧进行解码。在混合ARQ(HARQ)协议中，接收器使用软合并对接收到的一组帧进行联合解码。在一种版本的HARQ协议中，发射器在每次重传中发送相同帧，在这种情况下接收器使用追赶合并(CC)对帧进行解码。在另一版本的HARQ协议中，发射器使用增量冗余(IR)发送帧，其中原始帧被编码为比原始帧长得多的编码比特序列。每个发送的帧使用不同的编码比特集发送。接收器使用所有接收到的编码比特来恢复原始数据。CC和IR方法的组合是可能的。
在当前第三代合作伙伴计划长期(LTE)演进标准中，MAC HARQ(3GPP，2012)不提供上层包的可靠传递。无线链路控制(RLC)层(3GPP，2010)提供了包的可靠和有序传递。两层方法引进大量信令开销并且还可能会增加TB传输的延迟。
在LTE标准中，HARQ使用单个比特ACK来指示TB在接收器处被成功解码。相同的比特还用作NACK以指示TB未被成功解码。在检测到ACK之后，发射器继续发送新的TB。另一方面，当接收到NACK之后，发射器发送原始TB的下一可用增量冗余(IR)版本。发射器继续发送TB的IR版本直到其接收到来自接收器的ACK。在具有可靠传递的协议中，在接收器成功地解码当前TB之后发射器应当仅继续发送下一TB。然而，当前LTE标准中的HARQ协议无法保证TB的可靠传递。
在LTE HARQ的情况下，即使接收器未成功解码前一TB，发射器也可继续发送下一TB。未成功解码的TB称为“丢失”TB。因此，LTE HARQ协议需要高层中的二级ARQ以确保丢失数据比特实际上被传递。无线链路控制(RLC)层中提供了上层自动重传请求(ARQ)。该方案存在包括在RLC层内的不必要开销，以及额外处理所导致的不必要延迟。虽然LTE的协议设计使用物理层中的频谱有效控制信令，但是两层方法大幅增加了上层中控制信令的数量以可靠地传递上层包。
TB丢失的一种方法是当信道损害将指示失败传输(NACK)的比特变为指示成功传输(ACK)的比特时。发射器将接收到的ACK理解为接收器处的成功解码的指示并继续发送下一帧。接收器被要求继续到下一TB，且对于高层，数据比特丢失。在当前HARQ协议中，发射器无法检测是否发生了上述事件且因此无法保证可靠传递所有上层包。我们注意到，由于信道损害，发送的ACK可被理解为发射器处的NACK，这将导致不必要的帧重传和频谱效率下降，但将不会导致数据比特丢失。
TB丢失的另一方法是如果信道损害导致帧的发射器将接收器的不连续传输理解为ACK。例如，由于物理下行控制信道(PDCCH)中的资源分配信息的错误解码，接收器可能不尝试解码TB并且不发送任何消息以响应下行帧。发射器应将接收器的响应缺失理解为不连续传输(DTX)并且因此检测到丢失的PDCCH信息。随后可重传TB。然而，由于发射器DTX处的噪音实际上可被理解为ACK，从而导致发射器继续移动到下一TB。正如ACK到NACK错误一样，使用RLC层中的高层ARQ解决该问题。类似地，帧的发射器还可将DTX检测为NACK，在这种情况下，发射器将发送帧的下一IR版本。虽然该事件不会导致丢失帧，但增加了解码TB的延迟。
发明内容
在第一说明性实施例中，在通信系统中实施一种用于传送数据的方法包括第一网络设备和第二网络设备。所述第一网络设备用于通过媒体接入控制(MAC)层向第二网络设备发送帧的编码版本和第一状态变量。所述第二网络设备用于接收所述帧的所述编码版本和所述第一状态变量并且向所述第一网络设备发送第二状态变量。所述第一网络设备和所述第二网络设备基于所述第一和第二状态变量使用状态机并实施混合自动重传请求(HARQ)协议。
在第二说明性实施例中，在第一网络设备中实施一种用于在通信系统中传送数据的方法。在所述方法中，所述第一网络设备通过媒体接入控制(MAC)层向第二网络设备发送所述帧的增量冗余(IR)版本、序列号和修订号。所述第一网络设备开启应答定时器。所述第一网络设备确定所述应答定时器是否终止。如果所述第一网络设备在所述应答定时器终止之前接收到应答，那么所述第一网络设备基于应答序列号(ASEQ)设置变量VS,S并且在ASEQ等于1–VS,S时取消所述应答定时器。
在本发明的第三说明性实施例中，在网络设备中实施一种用于在通信系统中传送数据的方法。在所述方法中，所述网络设备通过媒体接入控制(MAC)层接收所述帧的IR版本、序列号和修订号。所述网络设备基于所述接收到的序列号和修订号确定所述接收到的帧是否可被解码和应答。如果所述帧被解码，那么所述网络设备将状态变量VS,R设置为1–VS,R并将VRV,R设置为–1。
在第四说明性实施例中，通信系统包括具有处理器和内存存储器的网络设备。所述网络设备用于：通过媒体接入控制(MAC)层发送帧的增量冗余(IR)版本、序列号和修订号；开启应答定时器；以及确定所述应答定时器是否终止。如果所述网络设备在所述应答定时器终止之前接收到应答，那么所述网络设备基于应答序列号(ASEQ)设置变量VS,S并且在ASEQ等于1–VS,S时取消所述应答定时器。
在第五说明性实施例中，通信系统包括具有处理器和内存存储器的网络设备，所述网络设备用于：通过所述MAC层接收帧的IR版本、序列号和修订号；基于所述接收到的序列号和修订号确定所述接收到的帧是否可被解码和应答；以及如果所述帧被解码，将状态变量VS,R设置为1–VS,R并将VRV,R设置为–1。
附图说明
为了更好地理解本发明，现参考下文结合附图进行的描述，在附图中：
图1A示出了根据本文所述的示例实施例的示例通信系统；
图1B示出了根据本文所述的示例实施例的示例协议时序；
图2示出了根据本文所述的示例实施例的用于在第一网络设备处建立连接的示例流程图；
图3示出了根据本文所述的示例实施例的用于在网络设备处建立连接的示例流程图；
图4示出了根据本文所述的示例实施例的用于在第一网络设备处传送数据的示例流程图；
图5示出了根据本文所述的示例实施例的用于在网络设备处传送数据的示例流程图；以及
图6示出了根据本文所述的示例实施例的状态机中的示例状态转换。
具体实施方式
下文将详细讨论对当前示例实施例的实施和使用。但应了解，本发明提供的许多适用发明概念可以实施在多种具体环境中。所论述的具体实施例仅为说明性的，而不限制本发明的范围。
将结合特定背景中的示例实施例来描述本发明，该特定背景是指无线通信系统，例如符合3GPP LTE的通信系统。然而，本发明还可应用于其它正交频分多址接入(OFDMA)通信系统，例如符合3GPP高级LTE、WiMAX、IEEE 802.16等的通信系统。
为了减少RLC层中的上层信令，我们公开了可靠的HARQ，其除了一比特信令以外还使用第一网络设备和第二网络设备上的状态变量以保证上层包的可靠、有序传递。我们的方案提出了创新机制以使MAC HARQ可靠，因此不需要上层中的可靠ARQ。
图1A示出了通信系统的实施例，该通信系统具有与第二网络设备150通信的第一网络设备100。第一网络设备100可以是通信系统中的基站或用户设备(UE)。类似地，第二网络设备150可以是基站或用户设备。例如，第一网络设备100可以是包括若干网络设备中的一个或多个的基站(或是)若干网络设备中的一个或多个，若干网络设备包括基站收发信台(BTS)、Node-B(NodeB)、演进型NodeB(eNodeB)、家庭NodeB、家庭eNodeB、站点控制器、接入点(AP)或无线路由器。第二网络设备150可以是UE，该UE表示任意合适的终端用户设备并且可包括一个或多个终端用户设备，例如无线发送/接收单元(WTRU)、移动台、固定或移动订户单元、寻呼机、移动电话、个人数字助理(PDA)、平板电脑、电子阅读器、智能手机、笔记本电脑、电脑、触摸板、无线传感器或消费者电子设备。通信系统可包括任意数目的任意合适配置的网络设备。
第一网络设备100包括与存储器120连接的处理器110。存储器可包括瞬时内存存储器和非瞬时内存存储器。处理器连接到收发器140，该收发器用于通过天线142发送和接收数据帧。第一网络设备100还可包括编解码器(CODEC)130，该编解码器用于对数字数据帧进行编码和解码。类似地，第二网络设备150包括与存储器170连接的处理器160。存储器120可包括瞬时内存存储器和非瞬时内存存储器。处理器160连接到收发器180，收发器180用于通过天线182发送和接收数据帧。第二网络设备150还可包括编解码器190，编解码器190用于对数字数据帧进行编码和解码。编解码器130或190可由软件程序、含数字信号处理器和缓冲器的硬件芯片或硬件和软件的组合实施。编解码器130和190可为前向纠错(FEC)、信道安全或其它目的实施编码方案。收发器140和180都包括发射器和接收器。收发器140和180还可包括任意合适的硬件结构，用于生成无线传输的信号和/或处理无线接收到的信号。
在实施例中，第一网络设备100可使用编解码器130中的编码器向接收自上层的帧添加前向纠错。对于接收自上层的d个数据比特，编码器返回待发送的d+k个比特的编码数据。第一网络设备100将编码比特分成M组编码比特，它们大小不必相同。第一网络设备100向第二网络设备发送这些比特组。我们将M组编码比特中的每一组称为原始帧的“增量冗余”(IR)版本。取决于信道状况和噪声，第二网络设备150需要接收多组编码比特以对原始数据进行解码。第二网络设备150使用存储器170来缓冲接收到的帧的IR版本或它们的比特的软版本直到该帧被成功解码。如果不止一次接收到编码比特组，那么第二网络设备150可使用这些重复的比特来提升使用追赶合并解码原始数据比特的可能性。
消息和变量
与帧的每个IR版本关联，第一网络设备100中的发射器发送1比特序列号(DSEQ)和m比特修订(RV)号。DSEQ用于区分帧，而RV用于区分同一帧的增量冗余版本。RV来自一个数字序列v0,..,vM，其中M＝2m–1，0≤vi≤M。由于RV号可用的比特数，M是最高可能的修订标识符。例如，一种识别RV序列号的方法是设置vi＝i，但其它编号方案也是可能的。RV可用在第二网络设备150的接收器中以标引其缓冲器中的不同IR版本。
对于帧的肯定应答，第二网络设备使用1比特应答序列号(ASEQ)。
在实施例中，第一网络设备100使用变量VRV,S跟踪帧的最高发送版本和变量VS,S跟踪最后一个应答帧。第二网络设备150使用变量VRV,R跟踪帧的最后接收版本和变量VS,R跟踪最后一个发送的应答序列号。
定时器
在实施例中，可靠停等混合自动重传请求协议依赖于四个定时器以供正确操作，这些定时器存在于第一网络设备100和第二网络设备150上。以下定时器可由处理器110或160实施。这些定时器还可由含全球定位卫星(GPS)接收器和其它硬件定时器的多个硬件设备实施。
第一定时器是用于检测失败建立过程的连接定时器。在建立过程期间开启连接定时器。连接定时器终止之后，第一网络设备100和第二网络设备150初始化以下变量使得VRV,S＝0、VS,S＝0、VRV,R＝–1、VS,R＝0，第二网络设备150刷新编解码器130中的软缓冲器。
第二定时器是用于检测空闲连接的连接重置定时器。在成功传输帧之后设置连接重置定时器。重置定时器终止之后，第一网络设备100和第二网络设备150初始化以下变量使得VRV,S＝0、VS,S＝0、VRV,R＝–1、VS,R＝0，第二网络设备150刷新其软缓冲器。
第三定时器是用于检测帧无法被解码的应答定时器。在第一网络设备100发送帧的IR版本之后设置应答定时器。应答定时器终止之后，第一网络设备100发送帧的下一IR版本。
第四定时器是用在第二网络设备150上检测发送包的时间是否过长的丢帧定时器。该定时器终止之后，第二网络设备150将第二网络设备150的状态变量更新为VS,S←1–VS,S和VRV,R＝–1；在合适的时间向第一网络设备100发送具有ASEQ←VS,S的应答；以及刷新其软缓冲器。终止定时器的影响是第一网络设备100放弃接收包且从上层的角度来看该包被丢弃。
将应答定时器时间Tack设置为给予第二网络设备150足够时间来处理信号并发回其应答以及用于第一网络设备100来处理应答。图1B示出了根据示例实施例的示例协议时序。在图1B中，TR是第二网络设备150在发送其应答之前等待的时间。该时间由协议时序定义，例如第一网络设备100可等待由底层物理层定义的下一传输机会。Tp是第二网络设备150上的处理时间，其是第二网络设备150决定包是否可被解码所需的时间。TA是第一网络设备100接收和处理应答所需的时间。对于协议的合适操作，应答时间应当是Tack>Tp+TR+TA。
连接建立
图2示出了根据示例实施例的用于在第一网络设备处建立连接的示例流程图200。在开始发送帧之前，第一网络设备和第二网络设备可显式地同步彼此的状态机。在连接建立开始时，在步骤210中，第一网络设备初始化以下变量使得VRV,S＝0、VS,S＝0，发送ESTABLISH_CONNECTION_REQUEST消息和开启终止值为Tconnect秒的连接定时器。在步骤212中，第一网络设备等待来自第二网络设备的ESTABLISH_CONNECTION_CONFIRM或等待直到连接定时器终止。在步骤214中，如果第一网络设备接收到ESTABLISH_CONNECTION_CONFIRM，那么第一网络设备开始发送帧。在步骤216中，如果在第一网络设备接收到ESTABLISH_CONNECTION_CONFIRM消息之前第一网络设备上的连接定时器终止，那么第一网络设备再次发送ESTABLISH_CONNECTION_REQUEST消息并再次开启建立连接定时器。在步骤218中，如果在重复该过程MAX_CONNECTION_ESTABLISH次之后第一网络设备未接收到ESTABLISH_CONNECTION_CONFIRM消息，那么其声明该连接终止并通知上层。
图3示出了根据示例实施例的用于在第二网络设备处建立连接的示例流程图300。在步骤302中，第二网络设备等待接收来自第一网络设备的请求：ESTABLISH_CONNECTION_REQUEST。在步骤304中，在接收到ESTABLISH_CONNECTION_REQUEST消息之后，第二网络设备发送ESTABLISH_CONNECTION_CONFIRM消息并取消连接定时器。在步骤306中，在发送ESTABLISH_CONNECTION_CONFIRM消息之后，第二网络设备设置VRV,R＝–1、VS,R＝0，刷新其软缓冲器接收器，以及开启连接定时器，该连接定时器被设置为Tconnect秒后终止。在步骤308中，第二网络设备等待帧的IR版本或ESTABLISH_CONNECTION_REQUEST消息。如果第二网络设备接收到帧的IR版本或ESTABLISH_CONNECTION_REQUEST消息，那么第二网络设备取消连接定时器。如果第二网络设备接收到ESTABLISH_CONNECTION_REQUEST消息，那么其发送ESTABLISH_CONNECTION_CONFIRM消息和再次开始该过程。如果连接定时器终止且第二网络设备没有接收到帧的IR版本或ESTABLISH_CONNECTION_REQUEST消息，那么第二网络设备返回步骤302。
数据传送
第一网络设备和第二网络设备遵循停等协议以发送和接收帧，带有实现帧的不同IR版本的发送和接收的新颖修改。
图4示出了根据示例实施例的用于在第一网络设备处传送数据的示例流程图400。示例中的方法可在硬件、软件或硬件和软件的许多不同组合中以许多不同方式实施。在步骤402处，第一网络设备确定是否存在可用于传送的数据。步骤402可涉及第一网络设备中的处理器和其它合适硬件。在步骤404处，第一网络设备从上层获取新的数据帧并生成编码数据和该数据帧的IR版本。在实施例中，第一网络设备一次处理一个帧，其中当前正被处理的帧被存储在编解码器130的缓冲器中。例如，编解码器130可包括纠删码的缓冲器。
第一网络设备保持发送帧的IR版本(纠删码的缓存区的重叠或非重叠部分)直到接收到帧被解码的应答。第二网络设备仅在帧被解码时发送应答以提醒第一网络设备发送下一帧，第二网络设备发送应答取决于第一网络设备如何对帧进行解码。第一网络设备使用定时器检测第二网络设备没有对帧进行解码。
第一网络设备访问当前发送的帧的所有IR版本。在步骤406中，第一网络设备发送具有关联的信号DSEQ＝VS,S和RV＝vi的帧的IR版本VRV,S，其中i＝VRV,S mod(M+1)。发送帧之后，在步骤408中，第一网络设备开启配置为在Tack秒后终止的应答器。如前所述，Tack的值取决于时序约束。
在步骤410中，第一网络设备等待具有ASEQ＝1–VS,S的应答包或应答定时器终止。在步骤414中，在接收到应答之后，原始帧的第一网络设备检查ASEQ等于1–VS,S是否为真。如果满足了该条件，那么该帧在第二网络设备处被成功解码，第一网络设备设置VS,S＝ASEQ、取消应答定时器以及如上发送下一可用帧。如果未满足该条件，或应答定时器终止，那么第一网络设备确定该帧未被第二网络设备成功解码。在步骤412中，第一网络设备设置VRV,S←VRV,S+1、发送帧的下一IR版本以及取消应答定时器。
在步骤416中，第一网络设备确定VRV,S是否等于MAX_RETRIES。如果第一网络设备观察到VRV,S等于MAX_RETRIES，那么其检测到第二网络设备极不可能接收其它帧并且可能在步骤418中重新初始化连接。
在步骤420中，如果第一网络设备没有发送任何帧，那么其开启设置为Treset秒后终止的重置定时器。在步骤422中，第一网络设备等待重置定时器终止或新数据。重置定时器终止之后，在步骤418中重置连接。如果第一网络设备接收到新数据，那么其前进到步骤404。
图5示出了根据示例实施例的用于在第二网络设备处传送数据的示例流程图500。示例中的方法可在硬件、软件或硬件和软件的许多不同组合中以许多不同方式实施。在步骤502中，第二网络设备等待帧的新IR版本或丢帧定时器和连接重置定时器中的一个定时器终止。
在接收到帧的IR版本之后，第二网络设备使用与包一起接收到的RV和DSEQ决定是否应解码和应答该包。在步骤504中，第二网络设备确定接收到的第一帧的IR版本是否是帧(VRV,R＝–1)的第一次接收。步骤504可涉及第二网络设备中的处理器和其它合适硬件。在步骤542中，如果VRV,R等于–1，那么第二网络设备将其丢帧定时器设置为在Tdrop秒后终止。在步骤506中，第二网络设备检查DSEQ是否等于VS,R。如果DSEQ不等于VS,R，那么在步骤540中，第二网络设备发送具有ASEQ＝VS,R的应答。如果DSEQ等于VS,R，那么步骤508中，第二网络设备发现RV＝vi的i并且检查RV是否大于i。如果该条件为真，那么第二网络设备将新接收到的比特与其缓冲器中的比特组合、设置VRV,R←i以及在步骤510中尝试对组合的软比特进行解码。如果未满足第二条件，那么第二网络设备组合接收到的比特和其软缓冲器中的比特并且使用追赶合并尝试对缓冲器中的比特进行解码。
如果包被成功解码，那么在步骤512中，第二网络设备确定帧是否是第一次被解码。在步骤514中，第二网络设备将状态变量VS,R设置为等于1–VS,R并将VRV,R设置为等于–1，并且第二网络设备在合适的时间向第一网络设备发送具有ASEQ←VS,R的应答。在步骤516中，第二网络设备将解码的数据帧转发给上层。在步骤518中，第二网络设备开启设置为Treset秒后终止的连接重置定时器。在步骤520中，第二网络设备发送具有ASEQ＝VS,R的应答。
否则，如果包未被成功解码，那么第二网络设备使用其获取的软比特替换其软缓冲器，该软比特通过获取接收到的帧的增量冗余和缓冲器中之前的软比特获得；以及等待帧的下一增量冗余版本。
在步骤530中，如果丢帧定时器终止，那么第二网络设备发送具有ASEQ＝VS,R的应答。在步骤532中，如果连接重置定时器终止，那么第二网络设备将VRV,R设置为等于–1，将VS,R设置为等于0，并且刷新其软缓冲器。
误差情况的检测和处理
在实施例中，协议的操作可被视为全局状态机。图6示出了根据示例实施例的状态机中的示例状态转换。在图6中，特定状态对应于三元组(VS,S，VRV,S mod M+1，VS,R)。在第二网络设备上，状态转换由帧的新IR版本的接收发起，而在第一网络设备上，状态转换由ACK的接收发起。我们使用状态机来展示系统如何能够检测和纠正控制信道信令中的错误。为了便于表达，该图假设每个帧仅存在两个IR版本(m＝1，M＝1)。
1.具有无错控制信令的操作
例如，在无错情况下，状态机在状态(0，0，–1)下开启。当第一网络设备发送具有DSEQ＝0和RV＝0的第一帧的第一IR。第二网络设备接收该帧且状态变为(0，0，0)。如果发送了帧的下一IR版本(DSEQ＝0，RV＝1)，那么状态变为(0，0，1)。当帧被解码时，状态变为(0，1，–1)且第二网络设备发送具有ASEQ＝1的ACK。当第一网络设备接收到ACK时，状态变为(0，1，–1)。很容易看出当下一帧被成功解码和应答时，状态机将返回状态(0，0，–1)。
“丢失的”帧
第二示例示出了协议如何处理“丢失的”帧，这在第二网络设备处未接收到通知帧的IR版本的控制信息时发生。假设全局状态机处于状态(0，0，–1)且帧DSEQ＝0，RV＝0的通知丢失。第一网络设备上的应答定时器终止并且第一网络设备发送帧DSEQ＝0，RV＝1的下一IR版本，因此新状态变为(0，0，1)。如果帧未被解码，那么第二网络设备不发送任何消息且第一网络设备上的应答定时器再次终止，那么其发送DSEQ＝0，RV＝1。如果帧被解码，那么状态变为(0，1，–1)且第二网络设备发送具有ASEQ＝1的应答。
“翻转的”NACK
第三示例示出了协议如何处理“翻转的”NACK，这是原始协议无法处理的问题。只凭单个比特，第一网络设备无法知晓接收到的比特是否是原本发送的比特，在这种情况下，该比特在第一网络设备处被错误地检测到。在原始协议中，即使第二网络设备没有正确地将前一帧解码，也总是存在第一网络设备继续发送下一帧的可能。我们现在显示不仅这在本协议中很少发生，而且第二网络设备还具有检测ACK已翻转的方法，并且因此可改变ACK重传的方法以增加其在第一网络设备处正确解码的机会。
在图6所示的实施例中，第一网络设备在接收到前一帧的应答之前不发送新帧。新帧仅在状态(0，0，–1)和(1，1，–1)下发送，仅在第一网络设备接收到ASEQ＝1和VS,S＝0，或在第一网络设备接收到ASEQ＝0和VS,S＝1时进入状态(0，0，–1)和(1，1，–1)。协议中的该变化纠正了由“翻转的”ACK引起的带有原始HARQ的问题。例如，如果系统处于状态(0，0，0)或(0，0，1)中的一种状态且第二网络设备正确地对帧进行解码，那么全局状态机进入状态(0，1，–1)且仅在第一网络设备接收到ASEQ＝1时变为状态(1，1，–1)。这是因为第二网络设备一直发送ASEQ＝1直到第一网络设备接收到它，这时系统进入状态(1，1，–1)并且新帧被发送。
更为重要的是，第二网络设备可检测ACK是否被翻转。当全局状态机处于状态(0，1，–1)并且第二网络设备接收到具有DSEQ＝0的帧时，第二网络设备可使用该条件检测具有ASEQ＝1的ACK已丢失。这使得第二网络设备动态影响ACK不翻转的未来机会。提高机会的一种方法是逐渐增加用于发送ACK直至其被接收的功率。
“虚假的”ACK
在不存在第二网络设备进行的传输的情况下传送协议中的否定应答，这有时被称为不连续传输(DTX)。尽管不存在传输，但是第一网络设备可将噪声检测为ACK消息。系统在以下两种情况下处理DTX。
在第一种情况下，第一网络设备错误地接收到ASEQ＝VS,S，在这种情况下，第一网络设备意识到错误。然而，错误没有改变协议的操作且第一网络设备可以继续和发送相同帧的下一IR版本，好像一切正常。第一网络设备可跟踪该事件发生的次数，且如果该事件发生次数太多，则重置连接或增加其噪声阈值以降低该事件再次发生的可能性。
在第二种情况下，第一网络设备检测到ASEQ＝1–VS,S，在这种情况下，第一网络设备无法检测到错误，而第二网络设备可以检测到错误。由于第一网络设备接收到ASEQ，ASEQ被视为帧被成功解码的确认，因此第一网络设备发送下一帧。第二网络设备检测到DSEQ＝1–ASEQ，这是一种错误条件。第一网络设备可以以下方式处理该错误：
首先，第一网络设备可使用VS,S←DSEQ更新状态变量并刷新接收缓冲器。这将导致丢失上层包。
其次，第一网络设备可将其自身与第一网络设备断连并等待重连。第二网络设备可通过向第一网络设备发送带外消息或只是不对第一网络设备作出响应来这样做直到其接收到ESTABLISH_CONNECTION_REQUEST消息(在发送帧的IR版本MAX_RETRIES次之后第一网络设备将放弃连接)。
第三，第一网络设备可向第一网络设备发送该协议以外的消息以指示发现错误。
简而言之，在不向LTE标准引入新字段的情况下，所公开的协议可以应用于LTE标准。例如，所公开的协议可用在LTE通信系统的网络设备中，这样网络设备可靠地进行通信。在下行链路上，基站等第一网络设备使用新数据指示符(NDI)1比特字段来传送DSEQ。在上行链路上，UE等第二网络设备使用PUCCH中的ACK/NACK来传送ASEQ。基站和用户设备可遵循所公开的协议以互相通信。
所提出的机制包括由第一网络设备和第二网络设备执行的动作以确保第一网络设备可以检测丢失的帧并且重传这些丢失的帧。第一网络设备和第二网络设备使用状态变量和帧序列号、增量冗余(IR)号和应答号以确保所有帧在第二网络设备处被成功解码。第一网络设备和第二网络设备处的变量联合创建全局状态机，该全局状态机跟踪哪些帧在第二网络设备处被正确解码和发现损坏的控制信息。数据和应答序列号用作状态机的驱动并且当包在第二网络设备处被成功解码，或在第一网络设备处接收正确的应答时仅改变其状态。因此，所公开的协议能够可靠地检测第一网络设备是否无法对传送块(TB)进行解码并且因此发送额外信息以实现在第二网络设备处进行解码的更高可能性。该机制在第一网络设备和第二网络设备处使用状态机器检测到丢失的应答。
另一方面，所公开的协议使用跨多个包的编码并识别传送块缓冲器中的包的每个段，这通过使用RV字段完成。所公开的协议没有假设丢失的ACK包被正确地接收或完全丢失，因为在不进行任何编码或CRC的情况下ACK包在HARQ协议中发送。因此，所提出的协议包括检测丢失包的特殊机制。
所公开的协议可包括同步和异步停等ARQ协议，其使用具有不同增量冗余的多个子重传来提高第二网络设备使用软合并恢复帧的可能性。在第一网络设备处使用变量VRV,S和VS,S实施状态机，在第二网络设备处使用变量VRV,R和VS,R实施状态机。所公开的协议包括在上述协议中初始化状态机和打破死锁所需的信令和行为。
尽管已详细描述本发明及其优点，但应理解，在不脱离所附权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下，可在本文中进行各种改变、替代和更改。
此外，本发明的范围不应限于说明书中描述的过程、机器、制造工艺、物质成分、构件、方法和步骤的特定实施例。所属领域的一般技术人员将从本发明的披露内容中容易了解到，可根据本发明利用执行与本文本所述对应实施例大致相同的功能或实现与本文本所述对应实施例大致相同的效果的过程、机器、制造工艺、物质成分、构件、方法或步骤，包括目前存在的或以后将开发的。因此，所附权利要求书既定在其范围内包括此类过程、机器、制造工艺、物质成分、构件、方法或步骤。

Claims (25)

1.一种用于在通信系统中传送数据的方法，其特征在于，包括：
第一网络设备通过媒体接入控制(MAC)层向第二网络设备发送帧的编码版本和第一状态变量；其中，所述第一状态变量包括：序列号和用于区分帧的增量冗余(IR)版本的修订号；
所述第一网络设备接收所述第二网络设备发送的第二状态变量；
其中所述第一网络设备基于所述第一和第二状态变量使用状态机并实施混合自动重传请求(HARQ)协议；
所述状态机基于以下状态变量中的至少一个状态变量改变状态：帧的IR版本、序列号和用于区分帧的IR版本的修订号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
所述第一网络设备开启应答定时器，使用变量VS,S跟踪最后一个应答帧；以及
所述第一网络设备确定所述应答定时器是否终止，其中如果所述第一网络设备在所述应答定时器终止之前接收到应答，并且在应答序列号(ASEQ)等于1–VS,S时，所述第一网络设备基于ASEQ设置所述变量VS,S并且取消应答定时器。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一网络设备使用变量VRV,S跟踪发送的所述帧的最高版本，如果所述ASEQ不等于1–VS,S，或所述应答定时器终止，那么所述第一网络设备将变量VRV,S加1，通过所述MAC层发送所述帧的下一IR版本，以及取消所述应答定时器。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果所述第一网络设备确定VRV,S等于允许的最大重试次数的预定阈值，那么所述第一网络设备重新初始化所述第一网络设备和第二网络设备之间的连接。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述序列号包括用于区分帧的1比特序列号(DSEQ)；以及
所述修订号包括用于区分所述帧的IR版本的m比特修订号(RV)。
6.一种用于在通信系统中传送数据的方法，其特征在于，包括：
第一网络设备通过媒体接入控制(MAC)层向第二网络设备发送帧的增量冗余(IR)版本、序列号和用于区分帧的IR版本的修订号；
所述第一网络设备开启应答定时器，使用变量VS,S跟踪最后一个应答帧；以及
所述第一网络设备确定所述应答定时器是否终止，其中如果所述第一网络设备在所述应答定时器终止之前接收到应答并且在应答序列号(ASEQ)等于1–VS,S时，所述第一网络设备基于ASEQ设置所述变量VS,S并且取消应答定时器。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一网络设备使用变量VRV,S跟踪发送的所述帧的最高版本，如果ASEQ不等于1–VS,S，或所述应答定时器终止，那么所述第一网络设备将变量VRV,S加1，通过所述MAC层发送所述帧的下一IR版本，以及取消所述应答定时器。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，如果无帧发送，那么所述第一网络设备开启设置为Treset秒后终止的重置定时器。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，如果所述第一网络设备确定VRV,S等于允许的最大重试次数的预定阈值，所述第一网络设备重新初始化所述第一网络设备和第二网络设备之间的连接。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述序列号包括用于区分帧的1比特序列号(DSEQ)。
11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述修订号包括用于区分所述帧的IR版本的m比特修订号(RV)。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一网络设备使用所述变量VRV,S跟踪发送的所述帧的最高版本和使用所述变量VS,S跟踪最后一个应答帧，以及所述第一网络设备基于所述变量VRV,S和所述变量VS,S实施状态机。
13.一种用于在通信系统中传送数据的方法，其特征在于，包括：
网络设备通过媒体接入控制(MAC)层接收帧的增量冗余(IR)版本、序列号和用于区分帧的IR版本的修订号；
所述网络设备基于所述接收到的序列号和修订号确定所述接收到的帧是否可被解码和应答，所述网络设备使用变量VRV,R跟踪所述帧的最后接收版本和变量VS,R跟踪最后一个发送的应答序列号；以及
如果所述帧被解码，那么所述网络设备将变量VS,R设置为1–VS,R并将VRV,R设置为–1。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括：
如果所述帧被解码，那么所述网络设备向另一网络设备发送应答序列号(ASEQ)等于VS,R的应答。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述序列号包括用于区分帧的1比特序列号(DSEQ)。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述修订号包括用于区分所述帧的IR版本的m比特修订号(RV)。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括：
所述网络设备确定DSEQ是否等于VS,R；以及
如果接收到的第一帧的IR版本是所述帧的第一次接收，那么所述网络设备将丢帧定时器设置为Tdrop秒后终止。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括：
RV来自一个数字序列v0,..,vM，其中M＝2m–1，0≤vi≤M；
所述网络设备获取RV等于vi的索引i；
所述网络设备确定RV是否大于i；
如果RV大于i，那么将新接收到的所述帧的IR版本与缓冲器中的比特组合和将VRV,R设置为等于i；以及
如果RV小于i，那么所述网络设备将所述接收到的所述帧的IR版本与所述缓冲器的对应部分的比特组合并使用追赶合并(CC)解码所述组合的比特。
19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述网络设备使用所述变量VRV,R跟踪所述帧的最后接收版本和使用所述变量VS,R跟踪最后发送的应答序列号，以及所述网络设备基于所述变量VRV,R和所述变量VS,R实施状态机。
20.一种通信系统，其特征在于，包括：
具有处理器和内存存储器的网络设备，所述网络设备用于：
通过媒体接入控制(MAC)层发送帧的增量冗余(IR)版本、序列号和用于区分帧的IR版本的修订号；
开启应答定时器，使用变量VS,S跟踪所述网络设备的最后一个应答帧；以及
确定所述应答定时器是否终止，其中如果所述网络设备在所述应答定时器终止之前接收到应答并且在ASEQ等于1–VS,S时，所述网络设备基于应答序列号(ASEQ)设置所述变量VS,S并且取消所述应答定时器。
21.根据权利要求20所述的通信系统，其特征在于，所述网络设备使用变量VRV,S跟踪发送的所述帧的最高版本，如果ASEQ不等于1–VS,S，或所述应答定时器终止，那么所述网络设备将变量VRV,S加1，通过所述MAC层发送所述帧的下一IR版本，以及取消所述应答定时器。
22.根据权利要求21所述的通信系统，其特征在于，所述网络设备使用所述变量VRV,S跟踪发送的所述帧的所述最高版本并使用所述变量VS,S跟踪所述最后一个应答帧，以及所述网络设备基于所述变量VRV,S和所述变量VS,S实施状态机。
23.一种通信系统，其特征在于，包括：
具有处理器和内存存储器的网络设备，所述网络设备用于：
接收来自MAC层的帧的增量冗余(IR)版本、序列号和用于区分帧的IR版本的修订号；
基于所述接收到的序列号和修订号确定所述接收到的帧是否可被解码和应答，所述网络设备使用变量VRV,R跟踪所述帧的最后接收版本和变量VS,R跟踪最后一个发送的应答序列号；以及
如果所述帧被解码，那么将变量VS,R设置为1–VS,R并将VRV,R设置为–1。
24.根据权利要求23所述的通信系统，其特征在于，所述序列号包括用于区分帧的1比特序列号(DSEQ)；所述修订号包括用于区分所述帧的IR版本的m比特修订号(RV)。
25.根据权利要求24所述的通信系统，其特征在于，所述网络设备使用所述变量VRV,R跟踪所述帧的最后接收版本并使用所述变量VS,R跟踪最后发送的应答序列号，以及所述网络设备基于所述变量VRV,R和所述变量VS,R实施状态机。
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