CN104836649B - 卫星移动通信中对多业务数据状态报告的轮询方法 - Google Patents
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Abstract
卫星移动通信中对多业务数据状态报告的轮询方法，卫星移动通信系统下行分组共享信道中，多TBF复用时的状态报告轮询优先级调度策略；卫星移动通信系统下行分组共享信道中，多TBF复用时的状态报告轮询时的UUG与USF状态设置；当下行突发中复用了多个使用RLC确认模式传输的数据块，并且有两个或两个以上的RLC数据块在本次发送中触发了状态报告轮询机制时，这些数据块的报头会携带UUG为“1”的比特字段，分别向接收端请求立即回复ACK/NACK消息；卫星移动通信系统下行分组共享信道中，终端对突发中UUG和USF状态的一致性解析。
Description
一、技术领域
本发明卫星移动通信发明技术领域，尤其是涉及卫星移动通信协议、无线链路控制(RLC)、无线通信MAC层技术。
二、背景技术
在卫星移动通信系统中，单个终端在电路域(话音业务)工作时为资源独占方式，即在话音业务发起、连接、通话、释放等整个流程中，该终端在点波束内被分配以单独的、非共享的时频资源。而当终端工作于分组域(数据业务)时，基于分组业务实时性与时效性特点，为了在有限的时频资源中支持尽可能多的终端同时进行分组数据业务交换，系统会将多个终端类型相同的业务或速率需求相近的业务复用在同一个时频资源里。此时该时频资源被称为分组共享信道。在分组共享信道内的终端享有相同的信道类型、突发格式以及调制编码方案。
在共享信道的下行方向(信关站→终端)，信关站具有将信道内多个终端的多个分组业务复用至同一个突发载荷上的能力，处于该共享信道内的所有终端都会收到信关站发送的下行突发载荷并解析属于自己的业务数据。在共享信道的上行方向(终端→信关站)，每个终端会根据下行收到的业务数据向信关站发送对等数据或数据确认状态报告(ACK或NACK)。由于上行信道是多终端时分复用的，因此，某一时刻该上行信道内只允许某一个终端以特定频率进行上行数据发送，这一过程是由信关站来分配调度的。
分组共享信道中，与对等层通信的数据块传输遵循相应的RLC模式，即确认模式(Acknowledged Mode)、非确认模式(Unacknowledged Mode)和透明模式 (TransparentMode)。基于确认模式的数据块通信依靠轮询和重传机制来保证其传输可靠性。具体地讲，发送端通过在数据块报头中周期性设置轮询比特来向接收端请求ACK/NACK消息，该ACK/NACK消息表征了接收端对每个数据块的正确接收状况，发送端将依据接收端状态报告发起缓存区数据块的重传。
根据共享信道内多终端多业务复用特性，下行突发载荷中可能包含多个来自不同业务的数据块(RLC数据分段)，当这些数据块同时使用RLC确认模式传输时，信关站可能会对该共享信道内复用的多个下行数据块发起轮询确认请求。这将导致在该共享信道下一个上行发送时机里，同时会有多个终端以相同的频率和时隙向基站发送ACK/NACK消息。显然这将会使信关站无法正确解调上行突发脉冲，因此在下行共享信道中，为保证多业务确认模式下数据传输可靠性的同时又不违背多终端在上行共享信道中的时分复用准则，信关站需要设计一套多业务数据轮询确认机制，以达到合理高效地对下行分组共享信道中复用的数据块进行状态报告轮询请求的目的。
中国专利：CN102740487A 提出一种上报状态报告的方法、终端、基站和通信系统。主要方法是：终端在接收到基站的状态报告请求消息之后，根据终端标识确定状态报告时机，并在该时机上发送状态报告。该发明与本发明的最大区别在于，本发明主要关注的是基站如何对共享信道中的多个终端/业务进行状态报告请求，以及如何构造带有轮询指示的脉冲格式，而该发明主要关注的是终端在收到基站的报告请求消息后的处理机制。
中国专利：CN101541099A 公开了一种缓冲区状态报告方法及装置、数据量设置方法，该发明缓冲区状态报告方法及系统，以及缓冲区状态报告数据量设置方法。主要发明内容是：在一定的预设条件下，提供了一种缓冲区状态报告方法，用于终端向基站进行缓冲区状态报告。该发明与本发明的主要区别在于它是在基站完成上行链路分配的情况下由终端根据本端数据接收量及定时器状态进行状态报告设置和发送，而本发明中，信关站是下行状态报告的主动请求和发起者，并且会按优先级策略来轮询多个终端的状态报告。
中国专利：CN101636957A 公开了用于在无线通信系统中进行轮询的方法和装置，该发明以3GPP的层2规范为基础背景，提出了一种用于在减少数据传输的情况下从本地发射机向远程接收机进行可靠传输的方法，即无线链路控制(RLC) 层自动重传请求机制的多种可能的实现方法。本发明在3GPP通用的RLC自动重传请求机制演化的基础上，提出了一种适用于卫星移动通信共享信道中对多个接收机进行ACK/NACK(无线通信系统中,ACK是在控制信道中发送的一种确认信息) 消息请求的方法。本发明侧重多个业务复用于同一资源时的状态报告轮询优先级策略。
现有技术局限于以下两点：一、发送端和接收端都处于独占资源模式下，对无线链路中单个业务RLC数据块的状态轮询描述；二、发送端和接收端都处于共享资源模式下，对透明模式和非确认模式的业务RLC(无线链路控制协议)层数据块复用描述。由于卫星移动通信系统与陆地通用移动通信系统在频谱资源及时延指标等各方面存在着差异，现有技术的轮询确认机制无法直接很好地应用于卫星移动通信系统分组共享信道的数据块复用模式中。本技术提案正是基于卫星移动通信系统资源分配状况，提出一种适用于下行多业务复用数据状态报告的轮询方法。实现了多数据块复用时，信关站对下行数据接收状态报告的实时调度。有效地解决了同一分组信道中与多业务相关的信令和数据共享传输的问题。
参考文献
1、ETSI TS 101 376-4-12 V3.2.1(2011-02)GEO-Mobile Radio InterfaceSpecifications(Release 3)；Third Generation Satellite Packet Radio Service；Part 4:Radio interface protocol specifications；Sub-part 12: Mobile EarthStation(MES)-Base Station System(BSS)interface；Radio Link Control/MediumAccess Control(RLC/MAC)protocol；GMR-13G 44.060
2、ETSI TS 101 376-4-14 V3.2.1(2011-02)Technical Specification GEO-Mobile Radio Interface Specifications(Release 3)；Third Generation SatellitePacket Radio Service；Part 4:Radio interface protocol specifications；Sub-part14:Mobile Earth Station(MES)-Base Station System(BSS)interface；Radio LinkControl/Medium Access Control (RLC/MAC)protocol；Iu Mode；GMR-1 3G 44.160。
三、发明内容
本发明目的是，提出一种卫星移动通信中对多业务数据状态报告的轮询方法，有效地解决了多终端多业务ACK/NACK消息接收冲突的问题。
本发明的技术方案是：卫星移动通信中对多业务数据状态报告的轮询方法，步骤如下：1)卫星移动通信系统下行分组共享信道中，多TBF复用时的状态报告轮询优先级调度策略；
2 )卫星移动通信系统下行分组共享信道中，多TBF复用时的状态报告轮询时的UUG与USF状态设置；
当某一时刻信道内的TBF同时有下行数据发送需求时，其中TBFa、TBFb、…TBFi代表着不同业务这一时刻需要发送的下行RLC数据块；PUI(公共信息比特)为突发报头，它的编码格式如下：
| MCS | USF | Spare | CRC |
其中，MCS为突发在物理信道中采用的编码调制方式；USF为本次下行突发中携带的上行链路传输允许标记。Spare和CRC分别为表示空比特和物理层校验码；由于共享信道的上行方向采用时分复用方式，因此每一次上行数据的发送都会由上一个下行突发中的USF字段指示，只有当USF向某个终端指示了数据调度请求或状态报告轮询请求，该终端才会在给定的时机向信关站发送上行数据；
当下行突发中复用了多个使用RLC确认模式传输的数据块，并且有两个或两个以上的RLC数据块在本次发送中触发了状态报告轮询机制时，这些数据块的报头会携带UUG为“1”的比特字段，分别向接收端请求立即回复ACK/NACK消息；如图4所示数据块复用时的UUG轮询。
该下行突发中复用了三个临时块流TBFa、TBFb、TBFc，假设它们对应的上行临时块流的USF值分别为i、j、k。当下行突发中的三个TBF都进行数据块状态报告轮询时，为了在下一个上行帧中获取对最迫切需求数据确认的TBF的 ACK/NACK消息，下行突发PUI中的USF设置需对应于复用TBF中优先级最高的那个上行TBF；
3)卫星移动通信系统下行分组共享信道中，终端对突发中UUG和USF状态的一致性解析；本发明通过一种基于优先级调度的策略，对多RLC数据块的状态报告进行实时有效地轮询，方法步骤如下：
首先，获取突发中TBF所属的业务类型ak，ak表征了该数据块在突发中的优
先级指数；使用RLC确认模式传输的业务分为两种优先级：
●a1，表征传输信令无线承载(SRB)的RLC数据块优先级；
●a2，表征传输业务无线承载(URB)的RLC数据块优先级；
其中，a1＞a2。
其次，计算突发中每个TBF的相对轮询等待时间Wi(i为突发中复用的TBF 编号，下同)，当本次突发完成对某一TBF的状态报告轮询时，该TBF的Wi恢复初始值1，突发中复用的其它TBF的Wi值累计加1。
再次，计算突发中每个TBF的相对轮询剩余时间ti，如果用Ti表示该TBF在 RLC确认模式下所能忍受的最大状态报告轮询延迟，那么ti＝Ti-Wi。
最后，根据公式：Pi 是计算得到的优先级，qi 是与信道相关的一个系数；
计算出每个TBF的下行状态报告轮询优先级；在本次下行突发构造中，将轮询优先级最高的TBF对应RLC数据块报头中的UUG设置为1，PUI中的USF值设置为 USF_ACK(0x1c)；突发载荷中参与复用的其它TBF对应RLC数据块报头中的UUG 重置为“0”，同时将这些TBF的下一次UUG状态设置为“1”。
本发明的有益效果是：基于优先级轮询策略，给出了一种适用于卫星移动通信系统中对多业务数据状态报告轮询的方法，有效地解决了多终端多业务 ACK/NACK消息接收冲突的问题，将共享信道中多个业务的数据调度和状态报告轮询机制结合到一起，为卫星移动通信系统中分组业务的数据状态确认方式以及链路重传效率的优化提供了一种新的思路。
附图说明
图1 共享信道中的TBF复用示意图；
图2 PDCH(5，5)的下行突发格式；
图3 PDCH(5，5)的下行PUI格式；
图4 数据块复用时的UUG轮询；
图5 计算出每个TBF的下行状态报告轮询优先级。
具体实施方式
在卫星移动通信系统协议栈中，高层业务在MAC层映射为临时块流(TBF)，业务承载与TBF为一一对应关系。当分组共享信道中复用了多个业务时，这些业务对应的TBF在信道中的描述如图1所示：图1以无线资源分配频率10～14(以基础频率带宽倍数示意)、时隙5～9为例，定义了一个占用频率带宽长度为5、占用时隙长度为5的下行分组共享信道，简称为PDCH(5，5)信道，该信道复用了来自不同业务的多个下行TBF。当某一时刻信道内的TBF同时有下行数据发送需求时，PDCH(5，5)的下行突发载荷的格式组成将如图2所示：图2PDCH(5，5)的下行突发格式，其中TBFa、TBFb、…TBFi代表着不同业务这一时刻需要发送的下行RLC数据块。PUI(公共信息比特)为突发报头，它的编码格式如图3所示：图3PDCH(5，5)的下行PUI格式。
其中，MCS为突发在物理信道中采用的编码调制方式。USF为本次下行突发中携带的上行链路传输允许标记。Spare和CRC分别为表示空比特和物理层校验码。由于共享信道的上行方向采用时分复用方式，因此每一次上行数据的发送都会由上一个下行突发中的USF字段指示，只有当USF向某个终端指示了数据调度请求或状态报告轮询请求，该终端才会在给定的时机向信关站发送上行数据。
当下行突发中复用了多个使用RLC确认模式传输的数据块，并且有两个或两个以上的RLC数据块在本次发送中触发了状态报告轮询机制时，这些数据块的报头会携带UUG为“1”的比特字段，分别向接收端请求立即回复ACK/NACK消息。如图4所示：图4为数据块复用时的UUG轮询。
该下行突发中复用了三个临时块流TBFa、TBFb、TBFc，假设它们对应的上行临时块流的USF值分别为i、j、k。当下行突发中的三个TBF都进行数据块状态报告轮询时，为了在下一个上行帧中获取对最迫切需求数据确认的TBF的 ACK/NACK消息，下行突发PUI中的USF设置需对应于复用TBF中优先级最高的那个上行TBF。
本发明通过一种基于优先级调度的策略，对多RLC数据块的状态报告进行实时有效地轮询，方法步骤如下：
首先，获取突发中TBF所属的业务类型ak，ak表征了该数据块在突发中的优先级指数。使用RLC确认模式传输的业务分为两种优先级：
●a1，表征传输信令无线承载(SRB)的RLC数据块优先级；
●a2，表征传输业务无线承载(URB)的RLC数据块优先级；
其中，a1＞a2。
其次，计算突发中每个TBF的相对轮询等待时间Wi(i为突发中复用的TBF 编号，下同)，当本次突发完成对某一TBF的状态报告轮询时，该TBF的Wi恢复初始值1，突发中复用的其它TBF的Wi值累计加1。
再次，计算突发中每个TBF的相对轮询剩余时间ti，如果用Ti表示该TBF在 RLC确认模式下所能忍受的最大状态报告轮询延迟，那么ti＝Ti-Wi。
最后，根据公式：
计算出每个TBF的下行状态报告轮询优先级。在本次下行突发构造中，将轮询优先级最高的TBF对应RLC数据块报头中的UUG设置为1，PUI中的USF值设置为 USF_ACK(0x1c)。突发载荷中参与复用的其它TBF对应RLC数据块报头中的 UUG重置为“0”，同时将这些TBF的下一次UUG状态设置为“1”。如图5所示：图5计算出每个TBF的下行状态报告轮询优先级：图中假设TBFb的轮询优先级高于TBFa和TBFc，因此，本次突发优先对TBFb的下行状态报告进行轮询调度，调度后将TBFb的轮询等待时间Wb重置为1，将TBFa和TBFc的轮询等待时间分别累计加1，同时将TBFa和TBFc的下一次UUG状态设置为1。这样，本次未给予轮询机会的TBF会在下一时刻被调度时优先发起下行状态报告请求。
处于该下行分组共享信道中的终端，对收到的下行共享突发进行解析。当解析出属于自己的RLC数据块报头中的UUG为1且PUI中的USF＝USF_ACK时，将会构造并发送对应于该TBF的ACK/NACK消息。
Claims (2)
1.卫星移动通信中对多业务数据状态报告的轮询方法，其特征是步骤如下：1)卫星移动通信系统下行分组共享信道中，多TBF复用时的状态报告轮询采用优先级调度策略；
2)卫星移动通信系统下行分组共享信道中，多TBF复用时的状态报告轮询时的UUG与USF状态设置；
当某一时刻信道内的TBF同时有下行数据发送需求时，其中TBFa、TBFb、…TBFi代表着不同业务这一时刻需要发送的下行RLC数据块；PUI公共信息比特为突发报头，它的编码格式如下：
其中，MCS为突发在物理信道中采用的编码调制方式；USF为本次下行突发中携带的上行链路传输允许标记；Spare和CRC分别为表示空比特和物理层校验码；由于共享信道的上行方向采用时分复用方式，因此每一次上行数据的发送都会由上一个下行突发中的USF字段指示，只有当USF向某个终端指示了数据调度请求或状态报告轮询请求，该终端才会在给定的时机向信关站发送上行数据；
当下行突发中复用了多个使用RLC确认模式传输的数据块，并且有两个或两个以上的RLC数据块在本次发送中触发了状态报告轮询机制时，这些数据块的报头会携带UUG为“1”的比特字段，分别向接收端请求立即回复ACK/NACK消息；
3)卫星移动通信系统下行分组共享信道中，终端对突发中UUG和USF状态的一致性解析；
4)通过所述优先级调度策略，对多RLC数据块的状态报告进行实时有效地轮询，所述优先级调度策略方法步骤如下：
首先，获取突发中TBF所属的业务类型ak，ak表征了该数据块在突发中的优先级指数；使用RLC确认模式传输的业务分为两种优先级：
●a1，表征传输信令无线承载(SRB)的RLC数据块优先级；
●a2，表征传输业务无线承载(URB)的RLC数据块优先级；
其中，a1＞a2；
其次，计算突发中每个TBF的相对轮询等待时间Wi、i为突发中复用的TBF编号，当本次突发完成对某一TBF的状态报告轮询时，该TBF的Wi恢复初始值1，突发中复用的其它TBF的Wi值累计加1；
再次，计算突发中每个TBF的相对轮询剩余时间ti，如果用Ti表示该TBF在RLC确认模式下所能忍受的最大状态报告轮询延迟，那么ti＝Ti-Wi；
最后，根据公式：
Pi 是计算得到的优先级，qi 是与信道相关的一个系数；计算出每个TBF的下行状态报告轮询优先级；在本次下行突发构造中，将轮询优先级最高的TBF对应RLC数据块报头中的UUG设置为1，PUI中的USF值设置为USF_ACK(0x1c)；突发载荷中参与复用的其它TBF对应RLC数据块报头中的UUG重置为“0”，同时将这些TBF的下一次UUG状态设置为“1”。
2.根据权利要求1所述的卫星移动通信中对多业务数据状态报告的轮询方法，其特征是假设TBFb的轮询优先级高于TBFa和TBFc，因此，本次突发优先对TBFb的下行状态报告进行轮询调度，调度后将TBFb的轮询等待时间Wb重置为1，将TBFa和TBFc的轮询等待时间分别累计加1，同时将TBFa和TBFc的下一次UUG状态设置为1；这样，本次未给予轮询机会的TBF会在下一时刻被调度时优先发起下行状态报告请求；处于该下行分组共享信道中的终端，对收到的下行共享突发进行解析；当解析出属于自己的RLC数据块报头中的UUG为1且PUI中的USF＝USF_ACK时，将会构造并发送对应于该TBF的ACK/NACK消息。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20180925 |
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