CN105553877A - 一种同步harq机制动态复用ir数据缓存的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，根据子帧的承载能力开辟IR数据缓存空间，根据HARQ进程数开辟子帧空间，每个上行子帧到来时均将数据保存到目的空间起始地址指针所指向的子帧空间，对应的将IR数据空间使用情况保存到结构体中，通过交换源空间起始地址指针与目的空间起始地址指针，同时交换源空间和目的空间对应的保存IR数据空间使用情况的结构体指针，实现IR数据缓存空间按子帧循环使用。本发明的方法能够节省存储空间，并提高数据处理速度和重传合并成功率。

Description

一种同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法
技术领域
本发明属于无线通信领域，尤其是涉及无线通信系统中同步HARQ机制的IR数据的存取方式。
背景技术
在蜂窝通信系统中,由于无线信道时变特性和多径衰落对信号传输带来的影响，以及一些不可预测的干扰会导致信号传输的失败，通常将前向纠错(ForwardErrorCorrection，FEC)编码技术与自动重传请求(AutomaticRepeat-reQuest，ARQ)技术混合使用，即采用HARQ机制来进行差错控制。其中，通过FEC在信息比特中增加一定的校验比特来降低误码率，减少重传；通过ARQ将重传数据与之前接收错误的数据合并后再译码。也即，在纠错能力范围内自动纠错，超出纠错范围的则要求发送端重新发送，二者结合既增加了系统的可靠性，又提高了传输效率。而同步HARQ是指一个HARQ进程的传输与重传发生具有固定的时序关系，由于接收端预先已知重传传输发生的时刻，HARQ进程的序号可以从子帧号获得，考虑到它不需要额外的信令开销标识HARQ进程的序号以及额外的重传控制信令，在上行链路通常使用同步HARQ技术。
HARQ技术中，最重要的部分就是对大量的接收数据的存取，此处所指的接收数据为编码后的数据，当采用1/3码率的编码方案时，每个用户的接收数据量为原始数据的三倍多，以LTE系统为例，每个码块最大为6144Bit(参考协议3GPP36.212-5.1.2)，传输块最大为75376Bit(20M小区满带宽配置，参考协议3GPP36.213-7.1.7.2.1)，单用户最多可以利用13个编码块承载一个传输块，那么对于支持8位软比特输入的译码器来说，一个用户的接收数据最多大约为：13*[(6144+4)*3]≈240KB。
由于各用户、各HARQ进程是并行的(不同时隙配比时，上下行HARQ进程最大个数见协议3GPP36.213-Table7.1和Table8.1)，因此传统的方案中一般依据支持的用户数、最大HARQ进程数和一个用户的最大接收数据量来定义IR空间，需要合并时则根据用户索引，HARQ进程号，码块索引来确定HARQ合并的源地址和目的地址(不需要合并时则只根据这些参数来确定HARQ合并的目的地址)。那么，IR数据占用的空间大小＝用户数*最大HARQ进程数*一个用户的最大接收数据量，以上行举例，即用户数*1.64M，一个20M小区若要支持200用户，就需要至少320M空间，这对DSP芯片的要求非常高，另外，这种IR缓存的开辟与使用方式也是非常浪费的。虽然也有方案提出“在某用户达到最大重传次数时将重传数据占用的空间释放”，释放的空间也非常有限。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种适用于同步混合自动重传请求(HybridAutomaticRepeatRequest，HARQ)机制中的动态复用增量冗余(IncrementalRedundancy，IR)数据缓存的方法，解决IR数据缓存占用空间大和系统支持用户数受限于芯片存储空间的问题，以达到节省存储空间并提高处理速度的目的。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，根据子帧的承载能力开辟增量冗余IR数据缓存空间，根据混合自动重传请求HARQ进程数开辟子帧空间，在每个上行子帧到来时均将数据保存到目的空间起始地址指针所指向的子帧空间，对应的将IR数据空间使用情况保存到结构体中，通过交换源空间起始地址指针与目的空间起始地址指针，同时交换源空间和目的空间对应的保存IR数据空间使用情况的结构体指针，实现IR数据缓存空间按子帧循环使用。
进一步的，本发明的同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，所述保存IR数据空间使用情况的结构体，包括存储用户数据的空口子帧号、存储的用户数、存储空间的地址偏移和存储用户IR数据信息的结构体。
进一步的，本发明的同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，所述存储用户IR数据信息的结构体，包括存储数据的用户ID号、用户IR源数据的起始地址、用户IR目的数据的起始地址、用户码块个数和用户码块长度。
进一步的，本发明的同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，所述子帧空间个数为HARQ进程数加1。
进一步的，本发明的同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，数据的重传周期是固定的。
进一步的，本发明的同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，所述重传周期为HARQ进程数。
进一步的，本发明的同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，对子帧空间进行乒乓备份，以存储连续两个周期传输的数据，用来应对启动测量间隙(MeasurementGAP)丢失传输的场景。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明中交换地址指针的做法为HARQ合并指定了源地址和目的地址，省去了数据搬移的过程，大大提高了处理速度；
2、本发明的IR数据缓存空间按子帧承载能力划分且动态复用，节省了存储空间，突破了存储空间对系统支持用户数的限制；
3、本发明对子帧空间进行乒乓备份，提高了子帧数据丢失传输时(如启动测量间隙场景)的重传合并成功率。
附图说明
图1是本发明中上下行配比1时循环利用子帧空间的原理示意图，(a)至(e)为一个循环中子帧空间的使用情况，(f)为再一个循环后子帧空间的使用情况；
图2是上下行配比1时的数据流程图，(a)至(d)为第一个上行无线帧的子帧对空间的使用情况，(e)至(f)为第二个上行无线帧的子帧对空间的使用情况；
图3是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图3所示，本方法主要基础是依据子帧的最大承载能力和最大HARQ进程数(也就是重传周期)来开辟一个小区的IR数据空间。由于需要重传时，重传数据的优先级高，而且同步HARQ机制中重传的周期是固定的，即本子帧译错的数据在重传周期到来时一定会传输，一个子帧空间的数据保留一个HARQ周期即可，因此从原理上讲，按照子帧的最大承载能力和最大HARQ进程数来存储数据即可将所有必要的IR数据保存完整。
本发明以LTE系统接收侧为例，一个子帧的最大承载能力为110PRB(20M小区满带宽)，传输块最大为75376Bit，按码块最大6144Bit可划分为13个码块，因此形成的编码块最大为13*[(6144+4)*3]≈240KB，以此作为一个子帧空间。
每个子帧空间内，各用户的数据紧凑排列，需定义结构体以保存各IR数据空间的使用情况，结构体包含：某IR空间存储用户数据的空口子帧号，该空间存储的用户数，存储空间的地址偏移，存储用户IR数据信息的结构体[按系统规定一个子帧最多支持的用户数开]；而存储每个子帧空间用户IR数据信息的结构体包含：存储数据的用户ID号，用户IR源数据的起始地址，用户IR目的数据的起始地址，用户码块个数，用户码块长度；这样就在上行数据到来时，详尽地保留了本次作为HARQ合并目的空间的子帧空间内各用户数据的排列情况，进而随着各上行数据逐子帧到来，每个子帧空间内存储的用户数据信息也就都保存下来了；而当某用户数据需要进行HARQ合并时，则要根据存储本次HARQ合并源空间的IR数据信息的结构体中唯一标识用户的用户ID来确定该用户上一次的IR数据的地址偏移，再从本次HARQ合并的源空间中寻找到该用户上一次的IR数据，与本次接收的数据进行IR合并，最后存储到本次HARQ合并的目的空间中的指定地址(该用户数据HARQ合并的目的地址已于之前计算目的空间中各用户数据的排列情况时计算得到)。
7种上下行配置中上行HARQ进程数最大为7，但由于每个子帧的IR空间是根据该子帧用户的占用情况动态划分紧凑排列的，且译错用户的IR数据需要保留，若每个子帧用户HARQ合并的源数据和合并后的数据采用同一块空间，那么可以释放的空间有可能会被需要保留的空间隔成零散的几段，极有可能导致该子帧可以释放的不间断空间不够用来存放新的用户数据，因此，需要增加1个子帧空间用来存放本子帧HARQ合并后的数据(暂时作为目的空间，起始地址为pBak)，1个子帧的流程完成后，再将本子帧HARQ合并的源空间(本子帧HARQ合并的源空间是根据上行HARQ进程的周期在“用到的”子帧空间中循环指定的，而某种上下行配置下“用到的”子帧空间个数为该配置中上行HARQ进程数+1)的起始地址与pBak交换，也即：令本子帧数据存放的目的空间(起始地址为pBak)作为需要该子帧数据用于合并时的源空间(此空间数据需要保留)，令本子帧数据的源空间(此空间数据无须保留)作为下一个上行子帧存放HARQ合并数据的目的空间。
交换地址指针的做法为每次HARQ合并直接指定了源地址和目的地址，省去了数据搬移的过程；另外需要说明的是，在交换指针的机制下，各个子帧空间是循环使用的，空口子帧号与子帧空间的对应关系不固定。
综上，1个20M小区需要8个子帧空间，约8*240KB＝1.875MB。
可以将循环使用的8个子帧空间看作一个环形结构，且环形结构包含的子帧空间个数为最大HARQ进程数+1，以上下行配置为1举例，最大HARQ进程数为4，则环形结构包括5个子帧空间，即这种上下行配置下，有5个子帧空间将被循环使用。
如图1所示，是本发明中上下行配比1时循环利用子帧空间的原理示意图，(a)至(e)描述了一个循环中(一个无线帧内)对子帧空间的使用情况，其中p4即上文中的pBak。可以看出，一个循环后，p0-p3均逆时针移动了一个子帧空间，而p4顺时针移动了4个子帧空间。(f)为再一个循环过后子帧空间的使用情况，可以看出，p0-p3均再次逆时针移动了一个子帧空间，p4也再次顺时针移动了4个子帧空间。这就把5块子帧空间循环利用了起来，极大程度地节省了IR空间。
此外，在动态复用数据空间的方案下，当启动测量GAP功能时(对于物理层来讲，GAP指出现6ms无上下行数据调度的间隙)，若GAP间隙与某次重传时刻冲突，则会丢失该次传输的数据，而子帧空间仍会保持循环，那么下一次重传时刻到来时，会因找不到“上一次”数据而认为是新传数据，就需要更多一次重传合并，若达到了最大重传次数仍未译对，则会导致数据丢失，由高层再次发起重传，降低了数据传输速率，对切换场景影响尤其大。在实际测试中发现，保留首传数据时，一次合并即可译码正确，而当首传丢失时，需要二次合并才可译码正确，而当GAP与第一次重传时刻冲突而导致丢失该次传输、既而找不到首次传输时，在最大重传次数限制内就只可以做到一次合并，当信道条件较差(切换场景往往信道条件较差)时，就会因为在规定时间内未译码成功而导致切换失败。对于这个问题，在上述基础方案中稍作改进便可解决，即将上述提到的1组动态空间(对于20M小区是8个子帧空间)进行乒乓备份，这样就存储了连续两个周期传输的数据，当需要寻找合并数据时，若找不到“上一次”数据，还可以从另一份备份空间中找到“上上一次”数据，从而做到以最少的传输次数进行正确译码的目的，最大程度上保证切换成功率。而此改进方案在保证功能的前提下，实现了占用空间最优配置和处理速度的最大优化。
如图2，采用3GPP的LTE上行无线通信系统，上下行配比为1，有4个上行子帧，HARQ进程数为4，用到5块子帧空间，p0-p4是空间的起始地址，使用时要按编码块偏移，图2是上下行配比1时的数据流程图，(a)至(d)为第一个上行无线帧的子帧2、3、7、8对空间的使用情况。首传时，p0-p3是各子帧的源地址(新数据不需要源地址，实用中只是为逻辑清楚而指定)，p4是各子帧的目的地址(每个子帧都以p4为目的地址，但p4指向的地址是不同的，循环指向每一个空间)，四个子帧分别承载3、2、1、1个用户的数据，且用户数据按码块顺序存放，同时，将目的子帧空间的用户数据信息保存在与该子帧空间对应的结构体中，每子帧完成后分别将各子帧的源空间起始地址指针p0-p3与目的空间起始地址指针p4进行交换，同时也要将两个空间对应的结构体指针进行交换，以使其重新对应。每次在交换地址指针后，p4指向的空间也即交换前的源地址空间的数据都不需再保留，p4指向的空间用作下一个上行子帧保存该子帧用户数据的目的空间。
每个上行子帧到来时，都需要将本次HARQ合并的目的空间中将要存储的用户IR数据信息(包含该空间存储的用户数、每个用户ID和每个用户数据的偏移地址等，详见第四节第2点)存于该空间对应的结构体中，在本子帧结束时将源空间与目的空间对应的结构体指针进行交换。
可以看出，一个无线帧过后，5个子帧空间的使用情况如下：其中标号为4，0，1，2的子帧空间分别存放子帧2,3,7,8的HARQ合并目的数据，标号为3的子帧空间起始地址作为下一个无线帧的pBak。每个上行子帧指向目的空间起始地址的指针pBak的标号是固定的，也即此例中的p4，但p4指向的地址是不同的，循环指向每一个空间；而不同上行子帧指向源空间的指针p0-p3的标号是不同的，根据上行子帧的到来次数而循环，另外，随着指针的交换，p0-p3也是循环指向每一个空间的。
图2中，(e)至(f)为第二个上行无线帧的子帧2、3对空间的使用情况。假设子帧2有首传有重传，则p0是重传的源空间起始地址(该子帧各用户的重传数据的存放方式已于上次传输时存于该源空间对应的结构体中)，p4是目的地址(4个用户，3个重传，按码块顺序存放，目的空间存放的各用户数据的信息也相应存于该空间对应的结构体中)；本子帧完成后交换源与目的空间指针和结构体；假设子帧3为新数据(即上一次子帧3的数据不需要重传)，则p1是源空间起始地址，p4是目的空间起始地址(1个用户，按码块顺序存放)，本子帧完成后交换地址指针和对应的结构体指针。
在某用户需要重传时，则要根据唯一标识用户的用户ID从本次HARQ合并源空间对应的结构体中找到该用户的IR数据偏移地址等信息，进而找到该用户的重传数据，将其与本次传输的数据进行HARQ合并，最终保存至该用户本次IR数据应该存储的位置(该位置信息已于计算本次HARQ合并的目的空间的数据排列情况时得出)。
之后继续照此流程对空间进行循环使用，既保证了用户有用数据的存储，又极大程度地节省了存储空间。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，其特征在于，根据子帧的承载能力开辟增量冗余IR数据缓存空间，根据混合自动重传请求HARQ进程数开辟子帧空间，在每个上行子帧到来时均将数据保存到目的空间起始地址指针所指向的子帧空间，对应的将IR数据空间使用情况保存到结构体中，通过交换源空间起始地址指针与目的空间起始地址指针，同时交换源空间和目的空间对应的保存IR数据空间使用情况的结构体指针，实现IR数据缓存空间按子帧循环使用。
2.根据权利要求1所述的同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，其特征在于，所述保存IR数据空间使用情况的结构体，包括存储用户数据的空口子帧号、存储的用户数、存储空间的地址偏移和存储用户IR数据信息的结构体。
3.根据权利要求2所述的同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，其特征在于，所述存储用户IR数据信息的结构体，包括存储数据的用户ID号、用户IR源数据的起始地址、用户IR目的数据的起始地址、用户码块个数和用户码块长度。
4.根据权利要求1所述的同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，其特征在于，所述子帧空间个数为HARQ进程数加1。
5.根据权利要求1所述的同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，其特征在于，数据的重传周期是固定的。
6.根据权利要求5所述的同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，其特征在于，所述重传周期为HARQ进程数。
7.根据权利要求1所述的同步HARQ机制动态复用IR数据缓存的方法，其特征在于，对子帧空间进行乒乓备份，以存储连续两个周期传输的数据，用来应对启动测量间隙丢失传输的场景。
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