CN113395733A - 基于优化harq缓存利用率的提升基站用户容量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法，包括：在基站的物理层建立多个不同优先级的HARQ缓存队列；利用物理层根据下发的上行共享信道的接收命令对队列进行管理和维护，具体包括：从接收命令中解析出当前用户的缓存数据的唯一标识和优先级，并尝试在对应的优先级的队列中查找匹配的HARQ缓存；根据查找结果，进行HARQ合并或者基于优先级尝试分配一个对应的HARQ缓存。本发明的方法通过设置不同优先级的HARQ缓存队列，并且基于优先级来尝试分配HARQ缓存，以通过优化HARQ缓存利用率提供用户容量，从而解决用户容量受限于HARQ缓存不足的问题。

Description

基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法
技术领域
本发明属于信息技术领域，具体涉及一种基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法，适用于3GPP无线NR系统。
背景技术
3GPP(第三代合作伙伴计划)无线NR系统中定义UE(用户设备)可支持多个进程的HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request，混合自动重传请求)重传功能，基站侧需要为处于激活态的UE的所有HARQ进程预留相应缓存，且为了便于物理层进行HARQ软合并，HARQ缓存还应放置在读写速率较快的内部存储中，受限于成本控制，该部分存储大小往往受限。
而3GPP无线NR系统主要用于热点覆盖，需要同时接入多个用户，如表1所示，当50用户同时在线时，最大需要1481.6Mbyte存储容量用于HARQ进程缓存；当300用户同时在线时，最大需要8898.8Mbyte存储容量，这会极大提升基站实现成本和难度。
表1基站的配置要求
Figure BDA0003188912510000011
现有技术的不足在于：
如图1和图2所示，现有技术大多是基于滑动窗口机制，采用物理层自行静态分配并定时清除的策略：HARQ缓存以HARQ缓存队列的形式组织，每个HARQ缓存队列具有M个HARQ缓存(即长度为M，M个HARQ缓存分别记为HARQ#1、HARQ#2、…、HARQ#M)，每个HARQ缓存对应于其中一个用户设备的一个HARQ进程，用户设备可同时处理多个HARQ进程。每个HARQ缓存队列对应于长度为N个时隙的滑动窗口内的其中一个时隙(slot)，所述时隙分别记为slot#(T0+0)、slot#(T0+1)、slot#(T0+2)、…、slot#(T0+N)。对于长度为N个时隙的滑动窗口内的每一个时隙(slot)，关联唯一的HARQ缓存队列，如图2所示，当准备接收时隙slot#(T0+N+1)的上行信号时，就清空时隙slot#(T0+1)关联的HARQ缓存队列，将其作为时隙slot#(T0+N+1)的关联HARQ缓存队列使用。
上述基于滑动窗口机制的现有技术的优点是实现简单，缺点是无法及时删除已经退网用户的HARQ缓存，进而导致HARQ缓存利用率低下，用户有概率无法获取HARQ合并增益。一般而言，为避免该情况发生(无HARQ合并增益可能导致误包和多次重传降低频率利用率)，基站大多会在协议栈侧主动限制同时在线用户数，以牺牲用户容量的代价换取传输可靠性。
发明内容
本发明提供了一种基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法，以解决用户容量受限于HARQ缓存不足的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法，其用于3GPP无线NR系统的基站的物理层，包括：
S1：在基站的物理层建立多个不同优先级的HARQ缓存队列；
S2：利用所述物理层根据协议栈下发的命令对所述HARQ缓存队列进行管理和维护；
所述命令包括上行共享信道的接收命令；当命令是上行共享信道的接收命令时，所述步骤S2包括：
S21：从接收命令中解析出当前用户的HARQ缓存数据的唯一标识和优先级，并尝试在对应的优先级的HARQ缓存队列中查找匹配的HARQ缓存；
S22：根据匹配的HARQ缓存的查找结果，进行HARQ合并或者基于优先级尝试分配一个对应的HARQ缓存。
在所述步骤S1中，在基站的物理层设置M个不同优先级的HARQ缓存队列，将其按照优先级依次编号，每个HARQ缓存队列的长度是可变的，将第i个HARQ缓存队列的长度记为Ni。
所述HARQ缓存队列中的HARQ缓存均由用户设备的ID和HARQ进程号进行唯一标识。
在所述步骤S2中，基站的物理层基于基站的协议栈所下发的命令来逐次对每一用户设备进行处理以实现管理和维护，每个命令仅仅对应于其中一个用户设备的一个HARQ进程。
在所述步骤S21中，每个当前用户的HARQ缓存数据由用户设备的ID和HARQ进程号进行唯一标识。
在所述步骤S22中，若成功查找到匹配的HARQ缓存，则将该HARQ缓存移动到其所在的HARQ缓存队列的队首位置，用于该HARQ缓存的存储数据和当前用户的HARQ缓存数据的合并存储；否则，尝试为当前用户的HARQ缓存数据分配一个当前用户的HARQ缓存，以对当前用户的HARQ缓存数据进行存储。
在尝试分配一个当前用户的HARQ缓存时，若分配成功，则将分配的HARQ缓存置于当前用户的HARQ缓存数据的优先级所对应的HARQ缓存队列的队首位置，并更新该HARQ缓存队列的长度；
在尝试分配一个当前用户的HARQ缓存时，若分配失败，则执行抢占处理。
所述抢占处理包括：从最后一个HARQ缓存队列开始，按照降序的顺序找到首个不为空的HARQ缓存队列，将其序号记为M’，当前用户的HARQ缓存数据的序号记为k；在k＝M’时，将序号为M’的HARQ缓存队列的队尾的HARQ缓存进行抢占，将其作为当前用户的HARQ缓存，并更新其位置到序号为M’的HARQ缓存队列的队首；在k<M’时，对序号为M’的HARQ缓存队列的队尾的HARQ缓存进行抢占，将其作为当前用户的HARQ缓存，并将其移动到序号为k的HARQ缓存队列的队首，且更新HARQ缓存队列的长度。
所述命令还包括HARQ缓存释放命令；当物理层收到的命令是协议栈下发的HARQ缓存释放命令时，所述步骤S2包括：
S21’：物理层从所述HARQ缓存释放命令中解析出用户设备的ID和HARQ进程号，并以此找到与所述唯一标识匹配的HARQ缓存和其所在HARQ缓存队列，将匹配的HARQ缓存从其所在的HARQ缓存队列汇总移除，并更新移除了匹配的HARQ缓存的HARQ缓存队列的长度。
本发明的基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法通过设置不同优先级的HARQ缓存队列实现HARQ缓存的分配和管理，并且基于优先级来尝试分配HARQ缓存，以通过优化HARQ缓存利用率提高用户容量，从而解决用户容量受限于HARQ缓存不足的问题。此外，该方法通过还通过设置抢占机制，来进一步提高提高HARQ缓存利用率。
附图说明
图1和图2是现有技术中的基于滑动窗口机制的HARQ缓存的原理图，其中图1示出了HARQ缓存队列的结构，图2示出了清空HARQ缓存队列的具体方式。
图3是本发明的基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法的HARQ缓存队列的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
本发明的基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法主要适用于基站的物理层，尤其是适用于3GPP无线NR系统的基站的物理层，其用于解决用户容量受限于HARQ缓存不足的问题。
本发明的基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法包括如下步骤：
步骤S1：如图3所示，在基站的物理层建立多个不同优先级的HARQ缓存队列；
在所述步骤S1中，在基站的物理层设置M个不同优先级的HARQ缓存队列，将其按照优先级依次编号(即将HARQ缓存队列的序号依次记为1-M，序号越小，优先级越高)，每个HARQ缓存队列的长度是可变的，将第i个HARQ缓存队列的长度记为Ni。
所述优先级的作用在于使得物理层在分配和抢占HARQ缓存时，可以基于优先级将得到的HARQ缓存设置在优先级对应的HARQ缓存队列处；或者在抢占HARQ缓存时可以基于优先级，优先抢占低优先级的HARQ缓存。
需要说明的是，每个用户设备可以同时处理多个HARQ进程，且HARQ缓存与HARQ进程一一对应，因此，所述HARQ缓存队列中的HARQ缓存均由用户设备的ID和HARQ进程号进行唯一标识，从而在之后的步骤中便于对匹配的缓存进行查找。HARQ缓存由物理层从HARQ缓存池中动态分配得到，具体的分配HARQ缓存的条件和过程在下文详述。
步骤S2：利用所述物理层根据协议栈下发的命令对所述HARQ缓存队列进行管理和维护。
在现有技术中，基站的协议栈在每个slot均向基站的物理层下发各种命令，每个命令可能针对于一个或多个用户设备(UE)。在本发明中，协议栈下发的用于对所述HARQ缓存队列进行管理和维护的每个命令仅仅针对一个用户设备(UE)。也就是说，在所述步骤S2中，基站的物理层基于基站的协议栈所下发的命令来逐次对每一用户设备(UE)进行处理以实现管理和维护，每个命令仅仅对应于其中一个用户设备(UE)的一个HARQ进程。
在所述步骤S2中，所述命令包括ULSCH(上行共享信道)的接收命令和HARQ缓存释放命令。
当物理层收到的命令是ULSCH(上行共享信道)的接收命令时，所述步骤S2包括：
步骤S21：从接收命令中解析出当前用户的HARQ缓存数据的唯一标识(即HARQ缓存所对应的用户设备的ID、HARQ进程号)和优先级，并尝试在对应的优先级的HARQ缓存队列中查找匹配的HARQ缓存。
在所述步骤S21中，每个当前用户的HARQ缓存数据由用户设备的ID和HARQ进程号进行唯一标识，从而在之后的步骤中便于查找是否存在与当前用户的HARQ缓存数据匹配的HARQ缓存。
在所述步骤S21中，如果解析出的当前用户的HARQ缓存数据的优先级为k，则需要在序号为k的HARQ缓存队列中查找。此外，在其他实施例中，也可以尝试在所有的HARQ缓存队列中查找匹配的HARQ缓存，只是这样查找速度更慢。
步骤S22：根据匹配的HARQ缓存的查找结果，进行HARQ合并或者基于优先级尝试分配一个对应的HARQ缓存。
具体来说，若成功查找到匹配的HARQ缓存，则将该HARQ缓存移动到其所在的HARQ缓存队列的队首位置，用于该HARQ缓存的存储数据和当前用户的HARQ缓存数据的合并存储；否则，无法找到匹配的HARQ缓存，则尝试为当前用户的HARQ缓存数据分配一个当前用户的HARQ缓存，以对当前用户的HARQ缓存数据进行存储。其中，由物理层尝试从HARQ缓存池中动态分配来尝试分配HARQ缓存。
1)在所述步骤S22中，在尝试分配一个当前用户的HARQ缓存时，若分配成功，则将分配的HARQ缓存置于当前用户的HARQ缓存数据的优先级所对应的HARQ缓存队列的队首位置，并更新该HARQ缓存队列的长度(即长度自加1)。例如，若分配成功，且当前用户的HARQ缓存数据的优先级为k，则将分配的HARQ缓存置于第k个HARQ缓存队列的队首位置，并将第k个HARQ缓存队列的长度Nk自加1(Nk＝Nk+1)。
2)在尝试分配一个对应的HARQ缓存时，若分配失败，则执行抢占处理：从最后一个HARQ缓存队列(序号为M)开始，按照降序的顺序找到首个不为空的HARQ缓存队列，将其序号记为M’，当前用户的HARQ缓存数据的序号记为k；
⑴在k＝M’时，将序号为M’的HARQ缓存队列的队尾的HARQ缓存进行抢占，将其作为当前用户的HARQ缓存，并更新其位置到该序号为M’的HARQ缓存队列的队首；
⑵在k<M’时，对序号为M’的HARQ缓存队列的队尾的HARQ缓存进行抢占，将其作为当前用户的HARQ缓存，并将其移动到序号为k的HARQ缓存队列的队首，且更新HARQ缓存队列的长度。其中，序号为k的HARQ缓存队列的长度Nk更新为Nk＝Nk+1，序号为M’的HARQ缓存队列的长度NM’更新为NM’＝NM’-1。
⑶此外，由于是按照降序的顺序找到首个不为空的HARQ缓存队列，因此不可能存在k>M’的情况。
此外，当物理层收到的命令是协议栈下发的HARQ缓存释放命令时，所述步骤S2包括：
步骤S21’：物理层从所述HARQ缓存释放命令中解析出唯一标识(即用户设备(UE)的ID和HARQ进程号)，并以此找到与所述唯一标识匹配的HARQ缓存和其所在HARQ缓存队列(其序号记为k)，将匹配的HARQ缓存从其所在的HARQ缓存队列汇总移除，并更新移除了匹配的HARQ缓存的HARQ缓存队列的长度。
其中，如果匹配的HARQ缓存的序号为k，则移除了匹配的HARQ缓存的HARQ缓存队列的长度Nk更新为Nk＝Nk-1。
本发明的基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法通过设置不同优先级的HARQ缓存队列实现HARQ缓存的分配和管理，以通过优化HARQ缓存利用率提供用户容量，从而本发明解决了解决多用户同时在线场景下，基站用户容量受限于HARQ缓存大小的问题。此外，该方法通过还通过设置抢占机制，来进一步提高提高HARQ缓存利用率。通过本方案优化HARQ缓存利用率，可有效提升基站用户容量的方案，有助于降低物理网应用场景下的基站的实现成本，促进其大规模商用。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未未详尽描述的均为常规内容。

Claims (10)

1.一种基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法，其用于3GPP无线NR系统的基站的物理层，其特征在于，包括：
步骤S1：在基站的物理层建立多个不同优先级的HARQ缓存队列；
步骤S2：利用所述物理层根据协议栈下发的命令对所述HARQ缓存队列进行管理和维护；
所述命令包括上行共享信道的接收命令；当命令是上行共享信道的接收命令时，所述步骤S2包括：
步骤S21：从接收命令中解析出当前用户的HARQ缓存数据的唯一标识和优先级，并尝试在对应的优先级的HARQ缓存队列中查找匹配的HARQ缓存；
步骤S22：根据匹配的HARQ缓存的查找结果，进行HARQ合并或者基于优先级尝试分配一个对应的HARQ缓存。
2.根据权利要求1所述的基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，在基站的物理层设置M个不同优先级的HARQ缓存队列，将其按照优先级依次编号，每个HARQ缓存队列的长度是可变的，将第i个HARQ缓存队列的长度记为Ni。
3.根据权利要求1所述的基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法，其特征在于，所述HARQ缓存队列中的HARQ缓存均由用户设备的ID和HARQ进程号进行唯一标识。
4.根据权利要求1所述的基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，基站的物理层基于基站的协议栈所下发的命令来逐次对每一用户设备进行处理以实现管理和维护，每个命令仅仅对应于其中一个用户设备的一个HARQ进程。
5.根据权利要求1所述的基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法，其特征在于，在所述步骤S21中，每个当前用户的HARQ缓存数据由用户设备的ID和HARQ进程号进行唯一标识。
6.根据权利要求1所述的基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法，其特征在于，在所述步骤S22中，若成功查找到匹配的HARQ缓存，则将该HARQ缓存移动到其所在的HARQ缓存队列的队首位置，用于该HARQ缓存的存储数据和当前用户的HARQ缓存数据的合并存储；否则，尝试为当前用户的HARQ缓存数据分配一个当前用户的HARQ缓存，以对当前用户的HARQ缓存数据进行存储。
7.根据权利要求6所述的基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法，其特征在于，在尝试分配一个当前用户的HARQ缓存时，若分配成功，则将分配的HARQ缓存置于当前用户的HARQ缓存数据的优先级所对应的HARQ缓存队列的队首位置，并更新该HARQ缓存队列的长度。
8.根据权利要求6所述的基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法，其特征在于，在尝试分配一个当前用户的HARQ缓存时，若分配失败，则执行抢占处理。
9.根据权利要求8所述的基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法，其特征在于，所述抢占处理包括：从最后一个HARQ缓存队列开始，按照降序的顺序找到首个不为空的HARQ缓存队列，将其序号记为M’，当前用户的HARQ缓存数据的序号记为k；
在k＝M’时，将序号为M’的HARQ缓存队列的队尾的HARQ缓存进行抢占，将其作为当前用户的HARQ缓存，并更新其位置到序号为M’的HARQ缓存队列的队首；
在k<M’时，对序号为M’的HARQ缓存队列的队尾的HARQ缓存进行抢占，将其作为当前用户的HARQ缓存，并将其移动到序号为k的HARQ缓存队列的队首，且更新HARQ缓存队列的长度。
10.根据权利要求1所述的基于优化HARQ缓存利用率的提升基站用户容量的方法，其特征在于，所述命令还包括HARQ缓存释放命令；当物理层收到的命令是协议栈下发的HARQ缓存释放命令时，所述步骤S2包括：
步骤S21’：物理层从所述HARQ缓存释放命令中解析出用户设备的ID和HARQ进程号，并以此找到与所述唯一标识匹配的HARQ缓存和其所在HARQ缓存队列，将匹配的HARQ缓存从其所在的HARQ缓存队列汇总移除，并更新移除了匹配的HARQ缓存的HARQ缓存队列的长度。
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