CN112292825A - 具有两阶段反馈的下行链路传输:基于预测的物理下行链路共享信道早期反馈和混合自动重复请求反馈 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种在基站与用户设备之间的数据传输方法。对于所述基站,所述方法包括:在所述基站处,接收要传送给所述用户设备的数据;向所述用户设备传输所述数据;接收来自所述用户设备的早期预测反馈的指示信号。根据所述早期预测反馈的指示信号,如果所述早期预测反馈的指示信号指示不连续传输(DTX),向所述用户设备重新传输所述数据,并从所述接收早期预测反馈的指示信号的步骤开始,重复所述方法。如果所述早期预测指示信号指示负确认(NAK),确定是否存在足够的延迟预算。如果所述预算可用,在接收混合自动重复请求(HARQ)反馈的步骤中继续所述方法。如果所述预算不可用,则将所述数据重新传输给所述用户设备,并从所述接收早期预测反馈的指示信号的步骤开始,重复所述方法。所述方法还包括:接收HARQ反馈;以及如果所述HARQ反馈指示NAK,则向所述用户设备重新传输所述数据,并从所述接收早期预测反馈的指示信号的步骤开始,重复所述方法。对于所述用户设备,所述方法包括:在所述用户设备处,接收来自所述基站的数据;基于至少一部分接收到的所述数据,估计错误概率;基于估计的所述错误概率,生成早期预测反馈的指示信号;以及向所述基站发送所述早期预测反馈的指示信号。本申请还提供了用于分别执行上述方法的基站和用户设备。
Description
技术领域
本申请涉及一种具有两阶段反馈的下行链路传输:基于预测的物理下行链路共享信道(Physical Downlink Shared Channel,PDSCH)早期反馈和混合自动重复请求(HybridAutomatic Repeat Request,HARQ),尤其是一种传输方案,该方案将基于预测的早期反馈和传统的混合自动重复请求反馈结合在一起,利用这两种技术的优点并减轻其缺点。
背景技术
无线通信系统,例如第三代(Third Generation,3G)移动电话标准和技术已广为人知。这种3G标准和技术是由第三代合作伙伴计划(Third GenerationPartnershipProject,3GPP)制定的。第三代无线通信普遍发展成用于支持宏小区移动电话通信。通信系统和网络已经向宽带和移动系统发展。
图1是由三个基站组成的一个蜂窝网络的示意图。在蜂窝无线通信系统中,用户设备(UE)通过无线链路与无线接入网(Radio Access Network,RAN)连接。RAN包括一组基站,以及一个接通核心网(Core Network,CN)的接口,其中基站为位于基站所覆盖的小区中的UE提供无线链路,CN提供整体的网络控制。容易理解的,RAN和CN各自执行于整体网络有关的功能。为方便起见,术语“蜂窝网络”指代RAN与CN的组合,并且可以理解的是,该术语用于指代执行所公开功能的各自系统。
3GPP开发了所谓的长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统,即演进的通用移动通信系统陆地无线电接入网(Evolved Universal Mobile Telecommunication SystemTerritorial RadioAccess Network,E-UTRAN),用于一种移动接入网,其中一个或多各宏小区由称为eNodeB或eNB(evolved NodeB)的基站支持。最近,LTE正进一步向所谓的5G或新无线电(new radio,NR)系统发展,其中一个或多个小区由称为下一代节点B(GenerationNodeB,gNB)的基站支持。NR拟采用正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexed,OFDM)物理传输格式。
无线通信的一个趋势是提供低延迟和高可靠性服务。例如,NR旨在支持高可靠和低延迟的通信(Ultra-reliable and low-latency communications,URLLC),大规模机器型通信(massive Machine-Type Communications,mMTC)旨在为小数据包(通常为32字节)提供低延迟和高可靠性。目前的技术已经提出了1ms的用户面延迟和99.99999%的可靠性,并在物理层提出了10-5或10-6的丢包率。
mMTC服务的目的是在一个较长的寿命期内用高能效的通信信道支持大量的设备。在这种情况下,与每个设备之间的数据传输是零星和不频繁地进行的。例如,一个小区可能要支持成千上万的设备。
本申请涉及5G NR系统的URLLC的控制和数据的下行链路(DL)传输方案。URLLC对可靠性和延迟有严格的要求,比传统4G系统LTE的要求严格得多。这导致控制和数据信道的设计面临挑战,因为通常要在可靠性和延迟之间进行权衡。为了实现低延迟,传输的数据包很短,但会造成信道编码的退化,可靠性下降。另一方面,为了达到可靠性,当传输一个较长的、带有较多奇偶校验位的数据包时,会消耗更多的资源,可能会有多次重传。由于延迟的约束,重传的次数是有限的,可能不足以达到指定的可靠性。这就意味着,需要有一种机制帮助gNB做出更快的重传数据包的决定,从而增加重传机会。
联网自动驾驶汽车、自动工业控制以及增强和虚拟现实等新范式的出现,促使无线标准化机构将这些因素考虑在内。为此,3GPP为5G定义了三种服务范式。这些服务包括用于高数据速率传输的增强型移动宽带(Enhanced Mobile Broadband,eMBB)、用于需要低延迟和高链路可靠性的设备的URLLC,以及支持大量低功耗设备,且用于长寿命、需要高能效通信的mMTC。这些业务对延迟、可靠性、海量连接密度和能效有多样化的要求,因此在5G NR的Rel-15中引入了许多新技术。
对于URLLC服务要求,3GPP TR 38.802中对可靠性一词的定义如下:“可靠性可通过在一定延迟内传输X个字节的成功概率来评估,延迟是指在一定信道质量(如覆盖边缘)下,从无线电接口的无线电协议层2/3SDU入口点到无线电协议层2/3SDU出口点传送一个小数据包所需的时间。”
物理层的延迟可以用4项之和来表示:
TL=Tttt+Tprop+Tproc+TreTx(1)
其中:
·Tttt:传输延迟,是指传输一个数据包所需的时间。
·Tprop:传播延迟,是指信号从发射机到接收机的时间。
·Tproc:信道估计、编码、第一次传输解码的处理时间。
·TreTx:重传时间。
在3GPP TR 38.802中也指出,在试图实现可靠性目标时,也应考虑频谱效率和能源消耗。
在3GPP TR 38.913中规定了URLLC的可靠性要求:“一个数据包一次传输的一般URLLC可靠性要求为10-5(32个字节),用户平面延迟为1ms”。
在单发传输中,成功传输的概率由下式计算。
其中:
·P为传输成功概率。
由这个公式可知,传输的错误概率为:
根据URLLC的要求,错误概率要小于10-5。由式(3)可知,为了达到该概率,要求PDCCH和PDSCH的误码概率低于10-6。为了达到这个值,控制信道和数据信道的设计是很复杂的,要消耗大量的时间和频率资源,以提高信道的可靠性。
可以采用两次传输的方案,以放宽信道设计的复杂性。在中兴通讯的R1-1701595中,计算了一次传输的成功概率。
P=PcPd1+(1-Pc)PDTXPcPd1+(1-Pd1)PNPcPd2(4)
其中:
·第一项为UE成功接收到初始传输的概率。Pc是指PDCCH传输成功的概率。Pd1是指在接收端没有任何HARQ组合的情况下,单数据传输成功的概率。
·第二项是在UE未能检测到初始传输的PDCCH的情况下,第二次传输被UE成功接收的概率。此处,PDTX=Prob{DTX或NAK被检测到|UE不发送ACK/NACK}(DTX表示不连续传输;NAK表示负确认)。
·而第三项是在UE成功检测到初始传输的PDCCH,但未能解码初始传输的PDSCH的情况下,第二次传输被UE成功接收的概率。此处,PN=Prob{DTX或NACK被检测到|UE发送NAK},Pd2是指重传成功解码PDSCH的概率。
由式(4)可知,URLLC的可靠性可以通过R1-1701595中计算的信道可靠性组合之一来实现。
·组合1:Pc=PDTX=PN=Pd1=Pd2=0.999。
·组合2:Pc=0.9999,PN=Pd1=Pd2=0.999,PDTX=0.99。
·组合3:Pc=PN=Pd2=0.9999,PDTX=Pd1=0.99。
与一次传输相比,此处对控制和数据信道设计的要求明显放宽。但是,这些数值仍然高于LTE的0.99概率,需要采用新的技术来提高信道的性能,使URLLC的可靠性目标能够在时间限制下以最少的重传次数实现。
上文已经指出,与URLLC用户相关的信息对延迟和可靠性有极其严格的要求。目前,可以从三个方向来提高NR中的可靠性。
·MIMO:空间分集、波束成形、干扰消除。
·降低PDCCH的码率:
·在PDCCH传输中使用较高的聚合级别,增加奇偶校验位。
·提供一种新的下行控制信息(DCI)格式,该格式遵循紧凑的格式以减少信息位数。
·多次传输。
对于与硬件有关的方面,如为发射机和接收机提供更多的天线,是有实际限制的。为控制信道分配更多的功率也是如此,因为网络不能超出管理限制。
NR的Rel-15针对以下策略来提高PDCCH的可靠性,以满足URLLC的要求:
为了保证URLLC的NR-PDCCH的可靠性要求,至少应支持以下几个方面:
·定义一个紧凑的DCI格式,目标是低块错误率(BLER)操作。
·最高的聚合级别应该以这种紧凑的DCI格式的BLER(设为Y)为目标:
·FFS Y,Y<1%
·FFS最高聚合级别,如16、32级
·FFS其他增强。
图2示出了根据现有技术实例说明高AL和紧凑型下行控制信息(DCI)的PDCCH性能的图200。图3示出了使用PDCCH的URLLC操作的实例。图201、202、203、204、205、206、207、208、209和210表示各自的BLER性能。在NR中,PDCCH的AL可以达到16或32。这样可以保证PDCCH的可靠性,将BLER性能提高约1~2dB,但在控制资源集(CORSET)中也会消耗很多时间和频率资源。如果使用AL 32发送一个DCI,则在1个符号上需要32×6=192个物理资源块(physical resourceblocks,PRB)。对于30kHz的子载波间距Δf,1个PRB占用30kHz×12=360kHz的带宽。如果系统的带宽为40MHz,则每个符号约有100个PRB。在CORESET占用2个符号的情况下,总共有200个PRB,而1个AL 32的DCI所需的PRB个数已经是192。此外,还必须注意到,一个CORESET中的PRB只有一部分是搜索空间中的PDCCH候选者,所以PDCCH的可用PRB甚至少于200个。为此,其他UE、甚至被考虑的UE都没有资源。因此,如果一个PDCCH传输已经消耗了CORESET中的所有资源,那么它将阻止其他URLLC UE的PDCCH的传输。这意味着这些UE必须等到下一个有可用CORESET的传输场合才能进行传输,低延迟的要求可能无法满足。
以上讨论了URLLC用户的延迟和可靠性要求、实现这些要求的技术以及相关的权衡。从上面已经讨论过的内容来看,应该特别注意的是,基于重复的传输对于URLLC是必要的。gNB根据HARQ反馈决定重传数据包。然而,在HARQ过程中,由于传输时间和处理时间的关系,HARQ往返时间(roundtrip time,RTT),即从接收到初始传输到重传的时间间隔很大。由于这个原因,当延迟要求较小时(例如,URLLC服务的延迟只有1毫秒),HARQ RTT可能是DLURLLC性能的瓶颈。大的HARQ RTT可能会阻止gNB在延迟预算内进行足够数量的必要重传,导致无法满足目标要求。图4显示了一种盲目重传方案,以供比较。
发明内容
本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念,这些概念将在之后的详细说明中进一步描述。本发明内容不是为了确定本申请的发明主体的关键特征或基本特征,也不是为了确定本申请的保护范围。
在第一方面,本申请提供了一种在基站与用户设备之间的数据传输方法。所述方法包括:在所述基站处,接收要传送给所述用户设备的数据;向所述用户设备传输所述数据;接收来自所述用户设备的早期预测反馈的指示信号。根据所述早期预测反馈的指示信号,如果所述早期预测反馈的指示信号指示不连续传输(DTX),向所述用户设备重新传输所述数据,并从所述接收早期预测反馈的指示信号的步骤开始,重复所述方法。如果所述早期预测指示信号指示负确认(NAK),确定是否存在足够的延迟预算。如果所述预算可用,在接收混合自动重复请求(HARQ)反馈的步骤中继续所述方法。如果所述预算不可用,则将所述数据重新传输给所述用户设备,并从所述接收早期预测反馈的指示信号的步骤开始,重复所述方法。所述方法还包括:接收HARQ反馈;以及如果所述HARQ反馈指示NAK,则向所述用户设备重新传输所述数据,并从所述接收早期预测反馈的指示信号的步骤开始,重复所述方法。
在第二方面,根据第一方面,所述向所述用户设备传输所述数据,或重新传输所述数据的步骤包括:使用物理下行控制信道(PDCCH)和物理下行共享信道(PDSCH)传输所述数据。
在第三方面,根据前述任意一项,所述接收HARQ反馈的步骤还包括:如果所述HARQ反馈指示ACK,且重新传输所述数据的步骤已被触发,则停止重新传输所述数据。
在第四方面,根据前述任意一项,如果存在足够的所述延迟预算,所述接收HARQ反馈的步骤包括:等待所述HARQ反馈。
在第五方面,根据前述任意一项,所述确定是否存在足够的延迟预算的步骤是基于高可靠和低延迟通信(URLLC)的要求。可选地,所述URLLC要求包括可靠性测量、延迟测量、信道质量测量、可用资源测量;和/或流量测量。
在第六方面,本申请提供了一种在基站与用户设备之间的数据传输方法。所述方法包括:在所述用户设备处,接收来自所述基站的数据;基于至少一部分接收到的所述数据,估计错误概率;基于估计的所述错误概率,生成早期预测反馈的指示信号;以及向所述基站发送所述早期预测反馈的指示信号。本申请还提供了用于分别执行上述方法的基站和用户设备。
在第七方面,根据第六方面,在PDSCH上的所述数据的至少一部分被接收后,所述估计错误概率的步骤立即被触发。
在第八方面,根据第六方面或第七方面,所述方法还包括对从所述基站接收的所述数据进行解码。可选地,估计的所述错误概率指示在所述对从所述基站接收的所述数据进行解码的步骤中发生的错误概率。
在第九方面,根据第六方面至第八方面中任意一项,所述估计错误概率的步骤包括:
确定所述数据的码字中每个位的对数似然比(LLR)为:
Lk为所述码字中第k位的LLR,bk为所述码字中第k位的解码位,rk为所述码字中第k位的接收信号。
在第十方面,根据第八方面或第九方面,所述估计错误概率和所述解码数据是并行执行的。
在第十一方面,根据第六方面至第十方面中任意一项,解码位的错误概率确定为:
L’k为第k位的LLR。
在第十二方面,根据前述方面,所述估计错误概率还基于块错误率(BLER),通过:
M是所述数据的一个码字的长度,用于预测在所述解码数据的步骤中的错误概率。
在第十三方面,根据前述方面,基于所述BLER估计估计错误概率的步骤,还包括:设置阈值(th),并生成指示ACK或NAK的所述早期预测反馈,通过:
在第十四方面,根据前述方面和在第八方面,,还包括:调整所述阈值,以控制假阳性(FP)和假阴性(FN)的比率;其中,所述假阳性指示的情况是:早期预测指示码字的正确解码,而所述解码步骤失败;和/或假阴性指示的情况是:所述早期预测指示码字的不正确解码,而所述解码步骤成功。
在第十五方面,根据前述方面,适应所述阈值是基于系统级需求;所述阈值由所述用户设备确定;和/或所述阈值是根据所述基站发出的命令确定的。
在第十六方面,根据第六方面至第十五方面中任意一项,所述估计错误概率的步骤还基于先前接收到的作为已解码下行链路控制信息(DCI)的信号。
在第十七方面,本申请提供了一种基站,被配置为执行第一方面至第五方面中任意一项所述的方法。
在第十八方面,本申请提供了一种用户设备,被配置为执行第六方面至第十五方面中任意一项所述的方法。
在另一方面,本申请还提供一种非暂时性计算机可读介质。所述非暂时性计算机可读介质可以包括以下组中的至少一种:硬盘、光盘、光存储装置、磁存储装置、只读存储器、可编程只读存储器、可擦除可编程只读存储器、EPROM、电子可擦除可编程只读存储器和闪存。
附图说明
本申请将仅通过举例的方式参照附图来描述本申请的细节、方面和实施例。图中的元素是为了简单和清晰而说明,不一定按比例绘制。类似的参考数字已包括在各个附图中,以方便理解。
图1示出了一种由3个基站组成蜂窝网络。
图2示出了高AL和紧凑型DCI的PDCCH性能。
图3示出了PDCCH的URLLC操作。
图4示出了一种盲目重传方案。
图5示出了TFB对常规HARQ反馈的延迟和基于预测反馈的时间节省量的影响。
图6示出了基于预测的反馈和常规HARQ反馈的时间分析。
图7示出了缺少早期反馈如何触发早期传输。
图8示出了早期反馈的下行链路传输和gNB感知延迟预算。
图9示出了gNB在收到ACK HARQ反馈后如何停止由早期NAK触发的重传。
图10示出了早期预测反馈的下行链路传输过程的流程。
图11示出了预测错误率。
图12示出了假阳性的错误率。
具体实施方式
本领域技术人员可以认识并理解,所描述的示例的具体细节仅仅为了说明一些实施例,本申请所阐述的技术启示适用于各种替代场景。
图1示出了由三个基站(例如,取决于特定的蜂窝标准和术语的eNB或gNB)组成的一个蜂窝网络的示例。通常情况下,每个基站将由一个蜂窝网络运营商部署,以为该地区的UE提供地理覆盖。这些基站形成一个无线区域网(RAN)。每个基站为其区域或小区中的UE提供无线覆盖。基站通过X2接口互连,并通过S1接口连接到核心网。可以理解的是,只展示了基本的细节,目的是为了说明蜂窝网络的主要特征。
每个基站都包括实现RAN功能的硬件和软件,包括与核心网和其他基站的通信,核心网和UE之间控制信号和数据信号的传送,以及维持与每个基站相关的UE的无线通信。核心网包括实现网络功能的硬件和软件,如整体网络管理和控制,以及呼叫和数据的路由。
HARQ过程允许gNB在规定的时间约束下进行重传,以提高传输的整体可靠性。当初始传输和重传中的码字结合在一起,生成一个具有更好信噪比和/或更低码率的新码字。然而,由于HARQ延迟和URLLC的延迟要求,重传的次数是有限的。因此,必须降低HARQ延迟,以创造更多的重传场合。
HARQ延迟包括:
τ:传播延迟;
TTTI:传输时间间隔的持续时间;
TFB:产生反馈的时间,包括整个接收信号的解码时间;
TA/N:ACK/NAK的传输时间;
TTx:反馈在gNB的处理时间。
在这些项中,TFB可以降低HARQ延迟。其他项由于固有的特性是固定的,或者很难降低。τ取决于gNB和UE之间的距离,不能改变。同样,TA/N和TTTI也是固定的。TTx很难提高,因为通常反馈只包含1位,所以gNB的解码器已经能够快速解码HARQ反馈。
为了比较,图5示出了本发明的一个实施例中,TFB对常规HARQ反馈的延迟的影响和基于预测的反馈所节省的时间量。从图5中可以看出,TFB的贡献很大,它来自于发射机传输数据包期间的传输时间和接收机进行接收处理期间的处理时间。接收处理包括但不限于均衡、解调和信道解码。其中,在解码器处的信道解码是一项相当繁重的任务。它阻碍了在时间限制下有用的重传机会。
为了优化HARQ反馈时序,在一定的延迟目标内创造更多的(再)传输机会,优选采用两阶段反馈。第一阶段的反馈是基于对PDSCH上解码数据成功/失败的预测。这种基于预测的早期反馈被设计成可以很快地被接收器传送,甚至可能在PDSCH完全接收之前。它通过智能估计的方式将信道解码器的结果告知发射机,而不需要经过整个解码过程。预测器通过使用已传输的传输块的一部分根据对数似然比(Log likelihood Ratio,LLR)估计来评估错误概率,而不是像解码器那样对整个码字使用消息传递算法。这种方案降低了预测器的计算复杂度,使决策时间相对于完整的解码过程明显减少。
图6示出了本发明实施例中基于预测的反馈和常规HARQ反馈的时间分析。为了减少HARQ RTT中TTI持续时间的影响,该方案提出接收机只使用传输块信号的一部分来预测结果。这意味着,接收机不需要等到TTI结束时才开始处理(即解码或预测)码字,而是可以在接收到传输块的一部分后就开始预测计算,远远早于传输块的完整接收。如图6所示,数据在TTI中传输,包含4个OFDM符号。在HARQ过程中,从数据到达UE到产生反馈的时间由以下公式计算。
T=TTTI+TFB(5)
另一方面,在早期反馈的过程中,从gNB中数据传输开始到UE中产生反馈的时间可由如下公式计算:
T′=rp×TTTI+T预测器(6)
其中rp指代用于预测的代码与整个传输代码之间的比率。
公式(5)和(6)表明,当反馈生成时间中只计算TTTI的一部分时,T’比T小得多。另一个原因是,当预测器的计算比解码器的计算复杂度低时,T预测器也比TFB小。因此,在UE从gNB接收到整个传输信号之前就可以产生早期反馈,重传可能比常规HARQ反馈的方案更早开始。
在一个实施例中,UE在刚刚接收到PDSCH上的部分数据后,就开始根据LLR估计解码过程的错误概率,并产生早期反馈给gNB。gNB可以利用早期反馈触发立即重传。
为了进一步提高预测的可靠性,UE可以利用早期解码信号推导出的参数。例如,在PDCCH上成功解码DCI后,UE拥有关于给定发射功率和噪声的信道质量和码字的块错误率的信息,它可以利用这些信息来补充解码PDSCH的预测。
在另一个实施例中,UE可以使用早期信号的其他指标作为解码DCI来支持预测的可靠性。
下面分析计算早期预测所节省的符号数。假设数据以SCS 60kHz的4个OFDM符号传输。解码器的最大处理时间为0.125ms,相当于7个SCS 60kHz的OFDM符号(1个SCS 60kHz的槽位在0.25ms内有14个OFDM符号传播)。预测器为了估计解码器的错误概率,只使用了一半的传输位,所以只使用了2个符号,节省了相当于2个符号的时间。此外,预测器只处理一小部分比特,与整个密码和解码器的全部迭代相比,信息传递算法的运行次数很少。因此,预测器提供估计所需的时间较少。如果预测器的迭代次数是解码器的五分之一,预测器的处理时间是0.025ms,近似于2个符号。这意味着节省了5个符号。总共节省了相当于7个符号的时间,如果有必要,这个数量可以转化为未来的一次重传。如果UE继续多次解码数据失败,每次NAK反馈后累计节省的时间甚至会导致时间约束中的多次重传机会。
图7示出了根据本发明的实施例,缺少早期反馈如何触发早期传输。早期预测反馈不仅可以非常有助于向gNB指示潜在的PDSCH故障,而且可以指示PDCCH故障。如图7所示,gNB在下行链路(C1和D1)中传输PDCCH和PDSCH。然而,UE未能解码PDCCH,因此它不知道PDSCH的位置。因此,在这种情况下,由于UE甚至不知道是否已经被调度,所以它既不会发送基于预测的早期反馈,也不会发送第二阶段的传统反馈。由于没有向gNB传送预测,而gNB检测到这个不连续的信号,随后gNB立即重发PDCCH和PDSCH(C2和D2),而不是等待UE的HARQ反馈(F2)。预测甚至可以在URLLC传输结束之前传输,因此使用这种策略可以帮助系统节省很多时间,并产生更多的重传次数。因此,这种基于预测的早期反馈将将使传输更不易受到PDCCH错误的影响,因为在gNB上没有预测反馈将直接表明错过了PDCCH。没有基于预测的反馈可能是以下两个因素造成的:(1)UE错过了PDCCH,(2)gNB错过了基于预测的早期反馈。由于这里的传输是针对URLLC应用,其有严格的延迟和可靠性目标,可以提出gNB在没有收到早期反馈的情况下进行快速重传。在另一种方法中,为了排除gNB错过早期反馈的情况,如果有足够的延迟预算,gNB可以决定等待第二阶段的传统反馈后再进行重传。
在第三个实施例中,早期预测反馈被用作解码PDCCH成功或失败的指标。在早期反馈缺失的情况下,gNB检测到DTX并立即开始重传,而不是等待正常时间间隔的HARQ反馈。
早期反馈是由以下过程产生的。当PDSCH到达UE时,UE在接收到一部分码字(TTI的一部分)后,开始预测解码过程的错误概率。其余的码字仍由UE并行接收,作为解码器的输入。随后,UE计算预测器中每个比特的LLR为:
其中,
Lk:码字中第k位的LLR
bk:码字中第k位的解码位
rk:码字中第k位的接收信号。
利用3GPP标准中定义的基础图,UE知道预测器中使用的比特之间的联系,所以它运行消息传递算法进行少量的迭代,使码字收敛,提高预测的准确性。解码位的错误概率计算方法为:
L’k:第k位在某些信息传递迭代后的LLR。
在计算出解码位的错误概率后,UE通过以下方式估计块错误率(BLER):
其中,
M:预测器中使用的码字长度。
从BLER估计中,UE可以通过设置阈值(th)来预测解码器的错误概率,并产生早期ACK/NAK,具体如下:
预测可以让接收机向发射机传输一个非常快的响应。在接收到传输块的完整数据之前,就会收到关于传输块成功/失败的信息。这有助于gNB有更多的机会重发数据包,提高可靠性。然而,预测器也使系统受到错误预测的影响。错误预测有两种:假阴性(FN)和假阳性(FP)。当解码器正确解码密码时,却发送了一个早期的NAK,就会出现假阴性。它由于不必要的重发而造成资源的浪费,但它并不直接影响可靠性。当发送了早期预测ACK,但事实上,解码器未能解码数据时,就会出现假阳性。这意味着没有重传,数据包丢失。它影响了URLLC的传输性能。因此,假阳性比假阴性更严重。假阴性和假阳性的概率可以通过改变适当的阈值来预测ACK或NAK。假阳性和假阴性之间的比例根据系统的要求和容忍度而改变。阈值是根据规范和信道的状态、可用资源和能量来调整的。如果资源和能源丰富,可靠性优先,系统能够接受由于假阴性造成的不必要的重发,所以阈值调整为使假阴性发生的多而假阳性发生的少。反之,如果资源需要在多个UE之间共享,有严格的延迟和可靠性要求,阈值调整为使假阴性发生的少而假阳性发生的多。
在第四个实施例中,反馈预测中的阈值经过调整,按照系统层面的要求控制假阴性和假阳性的概率。
为了避免错误预测的有害影响,并利用早期反馈的优点,提出了一种结合早期反馈和常规HARQ反馈的方案。gNB能够使用HARQ反馈,当需要快速重传以达到可靠性要求时,再切换到早期反馈。从单阶段传统HARQ反馈切换到由第一阶段早期预测反馈和第二阶段传统反馈组成的两阶段反馈的时刻由gNB决定。当两阶段反馈被激活时,gNB必须告知用户两个阶段的反馈资源。为了简单化,在用户处考虑基于早期预测的反馈类似于传统反馈的编码目的是合理的。因此,用户可以对基于早期预测的反馈采用与传统HARQ反馈相同的编码和传输处理。
对于敏感的URLLC流量,当gNB认为延迟预算对满足可靠性目标至关重要时,可以从gNB中激活两阶段反馈,并可对这种URLLC流量激活两阶段反馈。这种激活可以在上层信令中发送给用户。
如果有一些服务需要动态控制以达到反馈的目的,或者在零星流量的情况下,在某些场合延迟预算可能非常关键,那么对反馈的性质进行动态控制将是有利的。在这种情况下,在DCI中为用户提供关于激活两阶段反馈的指示将是非常有用的。在一种方法中,这种指示可以是一个单位标志,它指示两阶段反馈的激活/去激活。UE可能在激活时传送基于早期预测的反馈的资源,其可能已经在上层信令中预先分配给UE。
图8示出了根据本发明实施例的具有早期反馈的下行链路传输和gNB感知延迟预算。从图8中可以看出,在第一次传输中,gNB发送PDCCH和PDSCH(分别为C1和D1),然后UE预测解码器失败,并发送早期NAK(P1),但gNB仍然等待HARQ反馈(F1)来确认该失败,并重传数据包(C2和D2),因为它感知到剩余的延迟预算,并认识到它仍然有足够的时间来达到传统HARQ反馈的目标可靠性。在重传中,UE继续预测解码器的失败(P2)。这时,gNB感知到已经没有足够的延迟预算了,因此,如果等待传统的HARQ反馈(F2),在时间约束下不可能进行有用的重传。为此,万一数据实际上没有正确解码,数据包将丢失。因此,gNB对这种早期反馈快速反应,以触发立即重传(C3和D3),以增加UE能够正确解码数据的机会,系统的可靠性得到提升。
在第五个实施例中,gNB在URLLC要求后感知延迟预算,从而决定使用早期反馈或HARQ反馈。gNB只有在延迟预算不足以等待HARQ反馈时才使用早期反馈,以便决定是否触发重传。这种组合为下行链路传输带来了2个好处:在常规HARQ过程中,由于HARQ RTT而降低了时延,并提高了可靠性,如下所述;当实施选择使用早期反馈或常规HARQ反馈的策略时,早期反馈的错误预测的有害影响得到了缓解,如下所述。
这种方案不仅提高了系统的可靠性,而且降低了假阴性特别是假阳性在大部分时间内的影响。当仍有足够的延迟预算时,gNB不考虑早期反馈来决定重发,所以假预测对系统没有影响。当延迟预算不足以进行常规HARQ反馈时,则采用早期反馈。但是,在这种情况下,假阳性不会像一开始使用早期反馈那样造成不利影响,因为无论是否使用早期反馈,由于执行重传的时间不足,错误仍然会发生。在URLLC中优先考虑延迟和可靠性的情况下,假阴性造成的资源消耗可能只在传输结束时发生一次,在特定的限制下是可以接受的。
图9示出了根据本发明的实施例,gNB如何在接收到ACK HARQ反馈后停止由早期NAK触发的重传。当造成资源浪费但比上述方案产生更多的重传场合时,也考虑采用另一种方案。如果gNB接收到早期ACK,则不考虑该反馈,继续等待HARQ反馈以决定终止或重传数据。因此,系统避免了因假阳性而造成的丢包。另一方面,如果gNB收到早期NAK(P1),如图9所示,则立即进行重传(C2和D2)。之后,如果HARQ反馈为NAK,则该重传仍继续进行。这意味着,如果数据继续没有被正确解码,早期的重传可以转化为更多的传输场合。相反,如果HARQ反馈是ACK(F1),那重传就不再需要了。如图9所示,gNB在收到ACK HARQ反馈后会立即停止该重传(C2和D2),以防止浪费资源,并将资源留给其他UE。在UE多路复用的情况下,这些可用资源非常重要。
在第六个实施例中,gNB只考虑到早期NAK。在收到早期NAK后立即进行重传。如果gNB以后收到NAK HARQ反馈,则继续进行这种重传。另一方面,如果gNB收到ACK HARQ反馈,意味着早期反馈的假阴性,gNB立即停止重传,以减少不必要的重传浪费资源,传输完成。
图10示出了根据本发明实施例的带有早期预测反馈的下行链路传输过程的流程图。图10的流程图示出了具有两阶段反馈的下行链路传输,包括第五实施例中讨论的基于LLR估计PDSCH的一部分的早期反馈。当传输开始时,gNB在下行链路中传输PDCCH和PDSCH。UE接收到信号后,开始对它们进行并行估计和解码。
如果UE不能对PDCCH进行解码,它就不知道PDSCH的资源分配情况,因此无法进行估计和解码。由于这个原因,没有向gNB发送预测。因此,gNB发现不连续信号后,立即重发PDCCH和PDSCH,而不是等待常规的HARQ反馈。
如果UE正确解码PDCCH,就可以开始估计和解码数据。如果向gNB发送了ACK预测,gNB仍然等待HARQ反馈来确认传输状态。如果HARQ反馈为ACK,则传输完成。如果HARQ反馈为NAK,gNB将重传PDCCH和PDSCH。
如果向gNB发送NAK预测,gNB将感知延迟预算,以决定它是否有足够的时间来等待HARQ反馈。如果剩余时间足够,则等待HARQ反馈,并根据反馈的值采取适当的行动。如果反馈为ACK,则完成传输。如果反馈不是ACK,gNB重新传输控制和数据。相反,如果延迟预算的剩余时间不足以在HARQ处理后进行有用的重传,当UE还有一次解码数据的机会时,gNB立即采取措施进行重传,以增加成功传输的机会。
具体地,图10示出了基站gNB和用户设备UE之间的数据传输方法100,该方法适用于基站和用户设备。对于基站,该方法包括以下步骤。典型地,当接收要传送到用户设备的数据时,基站处于空闲状态110。在步骤120中,使用PDCCH和PDSCH将数据传输到用户设备。在步骤140中,基站接收来自用户设备的早期预测反馈的指示信号,并如上文描述的方式进行。基于早期预测反馈的指示信号,如果该早期预测的指示信号指示DTX(参考152),则立即将数据重传(参考步骤120)给用户设备,并从步骤140中再次重复该方法。如果早期预测的指示信号指示NAK(参考154),则基站确定是否有足够的延迟预算,如上文详细描述。如果预算可用,则基站在接收HARQ反馈的步骤166处(见下文)继续方法100。如果预算不可用,则基站再次将数据重传(参考步骤120)给用户设备,并重复从步骤140开始的接收早期预测反馈的指示信号的方法。在步骤166中,接收HARQ反馈(包括等待HARQ反馈)。如果HARQ反馈指示NAK(参考178),则基站再次向用户设备重发数据(参考步骤120),并重复从步骤140开始的接收早期预测反馈的指示信号的方法。
对于用户设备,该方法100包括以下步骤。实质上,对应于上述步骤120(基站传送数据),用户设备从基站接收数据。在步骤130中,用户设备基于接收到的数据的至少一部分估计错误概率。然后,用户设备根据估计的错误概率产生早期反馈的指示信号,如上文所详细描述的。对应于步骤140(基站接收早期预测反馈的信号),用户设备向基站发送早期预测反馈的指示信号。
图11示出了根据本发明的实施例的预测错误率。在所示的模拟中,大小为1280的输入码字由3GPP标准中约定的LDPC码的基图2编码。编码后的码字经QPSK调制后在AWGN信道中传输。解码器采用消息传递算法,通过最小和计算对输入的码字进行解码。解码器的最大迭代次数为25次。预测器也采用与解码器相同的算法,但迭代次数较少,为5次,预测估计的迭代次数可以调整,以选择预测-处理时间和预测可靠性之间的最佳工作点。仿真测试了速率为1/4和1/5的码字。在预测器中,考虑了两种情况。在第一种情况下,被传输的码字的一半被用来估计结果。在另一种情况下,三分之一的被传输码字被用于预测。当整个码字的块误差率(BLER)近似为10-2时,计算包括假阴性和假阳性的预测误差。在较低的速率下,预测器的效果要好得多,原因是在较低的速率下,码字更长,所以用于估计错误概率的码字部分也更长。预测器拥有更多的信息,预测器中的子码字具有更高的收敛概率。在码率为1/5时,预测错误率小于0.06,而在码率为1/4时,预测错误率约为0.1。在BLER为10-2、预测器处理时间较低的情况下,为了保证错误预测率低于0.1,用于预测的码率与整个传输码率之比应在1/3~1/2之间。
图12示出了根据本发明的实施例,对于图11所示的相同模拟,假阳性的错误率。如图所示,假阳性的错误率比总体预测错误率小得多(约10倍)。这意味着假阴性的发生比假阳性更多。但是,正如A部分所分析的那样,假阳性比假阴性更严重。此外,B部分中提出的两个方案也减少了假阴性的影响,即gNB通过感知延迟预算或在收到ACK后停止重传,决定使用NAK预测。假阳性有危害性,但发生的概率非常小。此外,在这两种策略中,它对系统的性能也没有影响。
小的假阳性对提高URLLC的QoS要求有非常积极的影响。以上图为例,对于目标BLER为10-2的传输,假阳性预测误差为10-3是可以实现的。这意味着在一般的传输设计中,gNB需要重传1%的数据包。在早期预测的情况下,假阳性预测误差为10-3,这意味着在错误情况下,早期预测已经会向gNB请求重传,只有在0.1%的情况下,gNB才需要在第二阶段传统反馈后触发重传。这当然是以提高两阶段反馈的资源利用率为代价的,但对于关键的URLLC流量,当有要求在一定延迟内满足一定的可靠性时,可以提供非常有用的手段来实现这样的目标。
根据本发明的实施例,该过程至少包含以下方面:
UE根据LLR估计,利用接收信号的一部分来估计解码过程的错误概率,并产生早期反馈给gNB。gNB可以利用早期反馈触发立即重发。
早期预测反馈作为PDCCH解码成功或失败的指标。如果早期反馈缺失,gNB检测到DTX并立即开始重传,而不是等待正常时间间隔的HARQ反馈。
UE可以使用早期信号的其他指标作为解码DCI来支持预测的可靠性。反馈预测中的阈值是为了控制假阴性和假阳性的概率而调整的。
gNB在URLLC要求后感知延迟预算,以便决定使用早期反馈或HARQ反馈。gNB只有在延迟预算不足以等待HARQ反馈时才使用早期反馈,以便决定是否重传。
gNB只考虑到早期NAK。在收到早期NAK后立即进行重传。如果gNB后来收到NAKHARQ反馈,则继续进行这种重传。另一方面,如果gNB收到ACKHARQ反馈,这意味着早期反馈的假阴性,gNB立即停止重传,以减少不必要的重传浪费资源,完成传输。
本申请没有详细示出构成网络一部分的任何设备或装置可以包括至少处理器、存储单元和通信接口,其中处理单元、存储单元和通信接口被配置为执行本申请所述的任意方法。下面描述了进一步的选择。
本发明实施例特别是gNB和UE的信号处理功能可以使用本领域技术人员熟知的计算系统或架构来实现。可以使用例如,台式机、笔记本电脑或计算机、手持式计算设备(PDA、手机、掌上电脑等)、大型机、服务器、客户端或任何其他类型的特殊或通用计算设备,因为这些设备可能是可取或适合于特定应用或环境。计算系统可以包括一个或多个处理器,其可以使用通用或特殊用途的处理引擎,例如,微处理器、微控制器或其他控制模块来实现。
计算系统还可以包括主存储器,例如随机存取存储器(RAM)或其他动态存储器,用于存储由处理器执行的信息和指令。所述主存储器还可用于存储临时变量或其他在处理器执行指令期间的中间信息。计算系统同样可以包括用于存储处理器的静态信息和指令的只读存储器(ROM)或其他静态存储设备。
计算系统还可以包括信息存储系统,其可以包括例如介质驱动器和可移动存储接口。介质驱动器可包括支持固定或可移动存储介质的驱动器或其他机构,例如硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、光盘(CD)或数字视频驱动器(DVD)、读取或写入驱动器(R或RW),或其他可移动或固定介质驱动器。存储介质可以包括例如硬盘、软盘、此单、光盘、CD或DVD,或其他固定的或可移动的介质,由介质驱动器读取和写入。存储介质可以包括具有存储在其中的特定计算机软件或数据的计算机可读存储介质。
在其他实施例中,信息存储系统可以包括其他类似的组件,用于允许计算机程序或其他指令或数据被加载到计算系统中。所述组件可以包括,例如,可移动存储单元和接口(例如,程序盒和盒式接口),可移动存储器(例如,闪存或其他可移动存储器模块)和存储器插槽,以及允许软件和数据从可移动存储单元转移到计算系统的其他可移动存储单元和接口。
计算系统还可以包括通信接口。所述通信接口可用于允许软件和数据在计算机系统和外部设备之间传输。通信接口的实例可以包括调制解调器、网络接口(例如,以太网或其他NIC卡)、通信端口(例如通用串行总线(USB端口)、PCMCIA插槽和卡等。通过通信接口传输的软件和数据是以信号的形式传输的,这些信号可以是电子信号、电磁信号和光信号或其他能够被通信接口介质接收的信号。
本申请中,术语“计算机程序产品”、“计算机可读介质”等可泛指有形介质,例如,存储器、存储设备或存储单元。这些和其他形式的计算机可读介质可以存储一个或多个指令,供包括计算机系统的处理器使用,以使处理器执行指定的操作。所述指令一般称为“计算机程序代码”(其可以以计算机程序或其它分组的形式),当被执行时使计算系统能够执行本申请实施例的功能。需要注意的是,代码可以直接使处理器执行指定的操作,被编译来执行,和/或与其他软件、硬件和/或固件元件(例如,用于执行标准功能的库)结合来执行。
非暂时性计算机可读介质可以包括以下组中的至少一种:硬盘、光盘、光存储装置、磁存储装置、只读存储器、可编程只读存储器、可擦除可编程只读存储器、EPROM、电子可擦除可编程只读存储器和闪存。在使用软件实现元件的实施例中,软件可以存储在计算机可读介质中,并使用例如可移动存储驱动器加载到计算系统中。当计算机系统中的处理器执行控制模块(在本例中,软件指令或可执行计算机程序代码)时,处理器执行本申请的所述功能。
此外,本申请的概念可以应用于在网络元件内执行信号处理功能的任何电路。进一步设想,例如,半导体制造商可以在独立设备的设计中采用该概念,例如数字信号处理器(DSP)的微控制器,或特定应用集成电路(ASIC)和/或任何其他子系统元件。
可以理解的是,为了清楚起见,上述描述已经参照单一处理逻辑描述了本申请的实施例。然而,本申请概念同样可以通过多个不同的功能单元和处理器来实现,以提供信号处理功能。因此,对特定功能单元的引用仅被视为对提供所述功能的合适手段的引用,而不指示严格的逻辑或物理结构或组织。
本申请的各个方面可以以任何合适的形式实施,包括硬件、软件、固件或这些形式的任何组合。本申请可以任选至少部分地实施为运行在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器或可配置模块组件如FPGA设备上的计算机软件。
因此,本申请实施例的元件和组件可以以任何合适的方式在物理上、功能上和逻辑上实现。事实上,功能可以在单个单元、多个单元或作为其他功能单元的一部分来实现。尽管已经结合一些实施例描述了本申请,但本申请不局限于所述的具体实施例。相反,本申请的范围仅受所附的权利要求书的限制。此外,尽管特征是结合特定的实施例来描述的,但本领域技术人员可以认识到,所描述的实施例的各种特征可以根据本发明进行组合。在权利要求中,术语“包括”并不排除其他元素或步骤的存在。
此外,虽然单独列举,但多个手段、元素或方法步骤可以由例如单个单元或处理器实现。此外,虽然各个特征可以包括在不同的权利要求中,但这些特征可以组合。在不同的权利要求中包括并不意味着特征的组合不是可行的和/或有利的。此外,在一类权利要求中包含一个特征并不意味着对这一类的限制,而是表明该特征同样适用于其他权利要求类别,视情况而定。
此外,权利要求中特征的顺序并不意味着必须以任何特定的顺序来执行该特征,特别是方法权利要求中各个步骤的顺序并不意味着必须以该顺序来执行这些步骤。相反,各步骤可以以任何合适的顺序执行。此外,单数的引用并不排除多个。因此,对“一个”、“第一”、“第二”等的提及并不排除多个。
尽管已经结合一些实施例描述了本申请,但本申请不局限于所述的具体实施例。相反,本申请的范围仅受所附的权利要求书的限制。此外,尽管特征是结合特定的实施例来描述的,但本领域技术人员可以认识到,所描述的实施例的各种特征可以根据本发明进行组合。在权利要求中,术语“包括”并不排除其他元素或步骤的存在。
Claims (18)
1.一种在基站(gNB)与用户设备(UE)之间的数据传输方法(100),其特征在于,包括:
在所述基站处,接收要传送给所述用户设备的数据;
向所述用户设备传输(120)所述数据;
接收(140)来自所述用户设备的早期预测反馈的指示信号;
根据所述早期预测反馈的指示信号:
如果所述早期预测反馈的指示信号指示不连续传输(DTX)(152),向所述用户设备重新传输(120)所述数据,并从所述接收(140)早期预测反馈的指示信号的步骤开始,重复所述方法(100);
如果所述早期预测指示信号指示负确认(NAK)(152),确定是否存在足够的延迟预算,以及:
如果所述预算可用,在接收(166)混合自动重复请求(HARQ)反馈的步骤中继续所述方法;
如果所述预算不可用,则将所述数据重新传输(120)给所述用户设备,并从所述接收(140)早期预测反馈的指示信号的步骤开始,重复所述方法(100);
接收(166)HARQ反馈;以及
如果所述HARQ反馈指示NAK(178),则向所述用户设备重新传输(120)所述数据,并从所述接收(140)早期预测反馈的指示信号的步骤开始,重复所述方法(100)。
2.根据前述权利要求所述的方法(100),其特征在于,所述向所述用户设备传输(120)所述数据,或重新传输(120)所述数据的步骤包括:使用物理下行控制信道(PDCCH)和物理下行共享信道(PDSCH)传输(120)所述数据。
3.根据前述任意一项权利要求所述的方法(100),其特征在于,所述接收(166)HARQ反馈的步骤还包括:如果所述HARQ反馈指示ACK(176),且重新传输(120)所述数据的步骤已被触发,则停止重新传输(120)所述数据。
4.根据前述任意一项权利要求所述的方法(100),其特征在于,如果存在足够的所述延迟预算,所述接收(166)HARQ反馈的步骤包括:等待所述HARQ反馈。
5.根据前述任意一项权利要求所述的方法(100),其特征在于,所述确定是否存在足够的延迟预算的步骤是基于高可靠和低延迟通信(URLLC)的要求;其中,所述URLLC要求包括可靠性测量、延迟测量、信道质量测量、可用资源测量;和/或流量测量。
6.一种在基站(gNB)与用户设备(UE)之间的数据传输方法(100),其特征在于,包括:
在所述用户设备处,接收来自所述基站的数据;
基于至少一部分接收到的所述数据,估计(130)错误概率;
基于估计的所述错误概率,生成早期预测反馈的指示信号;以及
向所述基站发送所述早期预测反馈的指示信号。
7.根据前述权利要求所述的方法(100),其特征在于,在物理下行共享信道(PDSCH)上的所述数据的至少一部分被接收后,所述估计(130)错误概率的步骤立即被触发。
8.根据权利要求6或7所述的方法(100),其特征在于,还包括对从所述基站接收的所述数据进行解码(130);其中,估计的所述错误概率指示在所述对从所述基站接收的所述数据进行解码的步骤中发生的错误概率。
10.根据权利要求8和9所述的方法(100),其特征在于,所述估计(130)错误概率和所述解码(130)数据是并行执行的。
14.根据前述权利要求和权利要求8所述的方法(100),其特征在于,还包括:调整所述阈值,以控制假阳性(FP)和假阴性(FN)的比率;其中,所述假阳性指示的情况是:早期预测指示码字的正确解码,而所述解码步骤失败;和/或假阴性指示的情况是:所述早期预测指示码字的不正确解码,而所述解码步骤成功。
15.根据前述权利要求的方法(100),其特征在于,
适应所述阈值是基于系统级需求;
所述阈值由所述用户设备确定;和/或
所述阈值是根据所述基站发出的命令确定的。
16.根据权利要求6至15中任意一项所述的方法(100),其特征在于,所述估计(130)错误概率的步骤还基于先前接收到的作为已解码下行链路控制信息(DCI)的信号。
17.一种基站(gNB),被配置为执行权利要求1至5中任意一项所述的方法。
18.一种用户设备(UE),被配置为执行权利要求6至15中任意一项所述的方法。
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