CN115087026A

CN115087026A - 一种提高卫星移动通信系统无线链路传输可靠性的方法

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Publication number: CN115087026A
Application number: CN202210995567.1A
Authority: CN
Inventors: 王波; 马立波; 李焕焕; 肖跃; 孙亮亮
Original assignee: Cec Defense Technology Co ltd
Current assignee: Cec Defense Technology Co ltd
Priority date: 2022-08-19
Filing date: 2022-08-19
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2042-08-19
Also published as: CN115087026B

Abstract

一种提高卫星移动通信系统无线链路传输可靠性的方法，基于NR RLC确认模式，传输时，RLC的接收端将RLC确认模式状态报告statusPDU的NACK_SN组合中最后一个比特定义为E4比特，来指示该NACK_SN组合对应序号数据分段至ACK_SN之间的数据部分是否需要重传，RLC的发送端对收到回传的statusPDU进行解析。本发明通过定义的E4比特，RLC对等层通信只需要在statusPDU中增加一些简单的比特设置与解析，就可以避免因NACK_SN组合被截断而导致的数据漏重传现象发生；该方法对于提高卫星移动通信系统空中接口无线链路传输可靠性具有良好的应用价值。

Description

一种提高卫星移动通信系统无线链路传输可靠性的方法

技术领域

本发明涉及卫星移动通信领域，具体涉及一种提高卫星移动通信系统无线链路传输可靠性的方法。

背景技术

现有卫星移动通信系统空中接口技术，在借鉴2G/3G时代的陆地移动通信系统协议体制的基础上，根据卫星通信实际信道承载性能，综合考虑融合形成了适用于多波束卫星移动通信的无线链路控制层（RLC）传输体制，RLC确认模式使用端对端自动重传请求（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）模型来实现数据传输的高可靠性，两端RLC之间通过构造设置状态报告（statusPDU）来通知对端数据中的完整或部分内容，哪些已丢失需要重传。

目前，卫星移动通信系统空中接口RLC状态报告statusPDU构造设置策略主要是对无线链路中丢失的RLC块序号进行位图（bitmap）映射，举例来说，发送端RLC向接收端RLC发送了序号0～9的RLC块,收端如果只收到0～3、7～9。则认为4～6在空中接口链路丢失，于是构造设置bitmap为1111000111（0～９按序号映射，收到为１，丢失为０），作为statusPDU的一部分回传给发端，发端根据statusPDU的bitmap指示，按需重传丢失的数据包。

随着5G移动通信技术的正式商用，NR协议栈新体制架构受到关注。同时，随着卫星移动通信向宽带化，低轨化方向融合发展，我国更长远卫星移动通信系统的空中接口体制更新升级也是必然趋势。NR空中接口技术RLC协议，在4G的基础上做了更高效改进，相对2G/3G移动通信的RLC是全面革新，更加适合下一代高通量、高速率的卫星移动通信系统借鉴。

相比卫星移动通信现有技术体制，NR空中接口RLC在数据块编号、状态变量定义和状态报告构造与解析等方面做了全面革新，非常适合高带宽和高速率物理信道下移动通信系统，就NR RLC技术融合应用于卫星移动通信系统空中接口场景中，探索一种具有高可靠性的无线链路传输方法具有重要意义。

NR空中接口RLC对等层通信中，发端将收到的上层业务数据单元（Service DataUnit,SDU）进行统一编号SN、SN+1、SN+2...，按照RLC协议规则，在实际向对端发送RLC数据包前，会根据MAC层指示的逻辑信道block块大小，对SDU进行分段、加RLC报头等处理流程。RLC报头含有SN、SI和SO等信息，SN指示该数据包属于哪一个编号的SDU，SI指示该数据包是承载一个完整的SDU还是承载了一个SDU的头分段、中间分段还是尾分段，SO信息指示该数据包承载的数据分段相对于整个SDU的起始映射位置，如果数据包承载一个完整SDU时，则不存在SO信息。

接收端依次收到带有报头的RLC数据块后，根据报头中的P（Polling）字段指示，构造状态报告statusPDU并回传给发送端，告知发送端数据块实际接收情况，包括哪些序号的哪些分段丢失需要重传等信息。一种通用的statusPDU格式如图1所示。

其中，ACK_SN对应没有在statusPDU中上报为丢失的，下一个还未接收到的RLC数据包的SN值。NACK_SN对应接收端认为已丢失RLC数据块（或分段）的SN值。NACK_SN+E1+E2+E3简称为一个NACK_SN组合。E1用于指示“ACK_SN+E1”或一个“NACK_SN组合”之后是否紧跟另一个“NACK_SN组合”，值为0时表示不存在，为1时表示存在（下同）。E2用于指示“NACK_SN组合”之后是否紧跟一个“SOstart+SOend”。E3用于指示是否存在一串连续的未接收到RLC数据包，值为0表示不存在且该“NACK_SN组合”中不会存在NACK range字段。值为1表示存在且该“NACK_SN组合”中会存在NACK range字段。NACK range指示了从NACK_SN对应的RLC数据包开始（包括该NACK_SN在内），连续丢失的RLC数据包的数量。

NR RLC确认模式应用于卫星移动通信系统中，考虑到卫星通信相比地面5G通信，无论是物理信道单帧可容纳数据量还是物理信道丢帧率都处于较大劣势，考虑这样一种场景，发收两端在信道吞吐量较小且具有较高丢帧率的环境下的通信状况，发送端在一次通信中依次发出序号为SN-3、SN-2、SN-1和序号为SN、长度为70的数据包及其分段，接收端依次收到序号为SN-3、SN-2、SN-1数据包的若干数据分段以及SN的部分数据分段中的{0~10}、{20~30}、{40~50}、{60~70}，如图2所示。

为方便说明，这里数据分段的边界不区分实际起始字节，仅以分段边界值为示意，即接收端认为序号为SN数据包的{10~20}、{30~40}和{50~60}这两个分段是丢失的。当接收端构造设置statusPDU过程中，随着指示SN-3、SN-2和SN-1丢失情况的NACK_SN组合的不断填充，在构造对应SN丢失情况{50，60}的NACK_SN组合时，超出了statusPDU预设长度，这种情况下，按照5G RLC标准的状态报告构造逻辑，应设ACK_SN=SN+1，E1=1，分别紧跟NACK_SN=SN-3、NACK_SN=SN-2、NACK_SN=SN-1的组合（设置方法不再详细阐述），然后紧跟一个NACK_SN=SN，E1=1，E2=1，E3=0，SOstart=10，SOend=20的组合，后面再紧跟一个NACK_SN=SN，E1=1，E2=1，E3=0，SOstart=30，SOend=40的组合，此时，statusPDU已没有剩余空间再填充一个NACK_SN组合来指示{50，60}的丢失情况，填充中止。

接收端将此statusPDU回传给发送端后，发送端根据标准状态报告设置方法进行反向解析，即ACK_SN=SN+1序号之前的所有数据包或其分段，除了在NACK_SN组合中明确指示已丢失的，其它数据包或其分段都已被接收端正确收到。如图3，实际上已丢失的SN{50，60}数据分段会被发送端误判为未丢失。因此发送端不会再重传该数据分段，最终造成接收端数据缺失，导致无线链路传输失败。

发明内容

本发明的目的在于提高一种提高卫星移动通信系统无线链路传输可靠性的方法，解决背景技术中由于默认规则下的RLC状态报告设置方式，导致的接收端缺失数据的潜在通信故障问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种提高卫星移动通信系统无线链路传输可靠性的方法，基于NR RLC确认模式，传输时，RLC的接收端将RLC确认模式状态报告statusPDU的NACK_SN组合中最后一个比特定义为E4比特，来指示该NACK_SN组合对应序号数据分段至ACK_SN之间的数据部分是否需要重传，RLC的发送端对收到回传的statusPDU进行解析。

进一步地，传输时，接收端将RLC确认模式状态报告statusPDU的NACK_SN组合中最后一个比特定义为E4比特，取值为“1”表示向发送端指示该NACK_SN组合对应序号数据分段至ACK_SN之间的数据部分是“接收状态未知”，需要对端进行重传。

进一步地，所述RLC的发送端对收到回传的statusPDU进行解析时，如果发现有NACK_SN组合设置E4=1，则对于该NACK_SN组合及之前的NACK_SN组合进行正常解析；则标记该NACK_SN组合指示的SN分段至ACK_SN之间的所有数据部分为“接收状态未知”，在下一次发送时机到来时，将该部分数据依次重传给接收端。

进一步地，所述RLC的发送端对收到回传的statusPDU进行解析时，如果发现有NACK_SN组合设置E4=1，在下一次发送时机到来时，将发送数据报头的Polling字段置1，向接收端轮询最新接收情况。

进一步地，所述RLC的发送端对收到回传的statusPDU进行解析时，如果发现有NACK_SN组合设置E4=1，在后续发送时机中对截断区指示的“接收状态未知”数据进行重传过程中，对第一个和最后一个重传数据报头的Polling字段置1，向接收端轮询最新接收情况。

进一步地，所述RLC的发送端对收到回传的statusPDU进行解析时，如果发现有NACK_SN组合设置E4=1，并且NACK_SN等于ACK_SN，即截断区长度为0，该情况下，接收端对E4比特的处理优先级应小于ACK_SN，即忽略E4比特，标记属于该NACK_SN的整个数据分段接收状态为“未接收”。

进一步地，所述RLC接收端在构造statusPDU过程中，当多个NACK_SN组合存在且填充长度超过statusPDU预设长度时，最后一个填充进statusPDU且符合长度的NACK_SN组合中设置E4比特为1，之后不再填充任何NACK_SN组合，将填充好的statusPDU回传给发送端。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在卫星移动通信系统的某些应用场景中，NR-RLC确认模式状态报告的设置缺陷会导致发送端对接收端构造的状态报告产生误判，导致接收端不会收到某些数据分段的重传，本发明在RLC确认模式状态报告的NACK_SN组合中定义E4比特，来指示该NACK_SN组合对应序号数据分段至ACK_SN之间的数据部分是否需要重传，通过定义的E4比特，RLC对等层通信只需要在statusPDU中增加一些简单的比特设置与解析，就可以避免因NACK_SN组合被截断而导致的数据漏重传现象发生；该方法对于提高卫星移动通信系统空中接口无线链路传输可靠性具有良好的应用价值。

附图说明

图1为一种5G通用的statusPDU格式图。

图2为接收端接收数据包及数据包分段丢失情况图。

图3为statusPDU因空间不足中止填充图。

图4为NACK_SN组合中的R比特图。

图5为接收端statusPDU中的E4比特定义图。

图6为发送端对statusPDU的特殊处理方法图。

具体实施方式

该实施方式以发收两端在信道吞吐量较小且具有较高丢帧率的环境下的通信场景为例，本方法在不修改和扩充NR原有状态报告statusPDU格式的前提下，利用NACK_SN组合中的保留字段R比特来避免卫星移动通信系统特定环境下的RLC接收端出现丢失数据问题，如图4。

一种提高卫星移动通信系统无线链路传输可靠性的具体方法如下：

接收端设置状态报告时，将NACK_SN组合中的最后一个R比特定义为E4比特，指示本次statusPDU填充过程中是否存在NACK_SN组合截断情况，值为0表示不存在截断，值为1表示存在截断。

场景中，接收端收到序号为SN-3、SN-2、SN-1数据包的若干数据分段以及SN的部分数据分段中的{0，10}、{20，30}、{40，50}、{60，70}，按照标准5G RLC状态报告构造设置方法，依次填充ACK_SN=SN+1、分别指示SN-3、SN-2、SN-1数据包丢失状态的NACK_SN组合后，继续填充一个NACK_SN=SN，E1=1，E2=1，E3=0，SOstart=10，SOend=20的组合，后面再紧跟一个NACK_SN=SN，E1=1，E2=1，E3=0，SOstart=30，SOend=40的组合，此时statusPDU已无剩余空间再填充下一个NACK_SN=SN、SOstart=50，SOend=60的组合，我们需要对其进行截断，中断填充操作，返回到最后填充的一个NACK_SN组合，设置该组合中的E4=1，结束。将填充好的statusPDU回传给发送端，如图5。

发送端收到statusPDU后，按标准状态报告构造设置进行反向解析，在解析到最后一个NACK_SN组合时，发现接收端设置了E4比特为1时，停止解析。将该NACK_SN组合指示丢失分段之后的全部数据定义为丢失，标记为等待重传。发送端在下一次发送时机到来时，将需要重传的数据依次发送给接收端，其中，对于第一个重传数据和最后一个重传数据，发送端可在其数据报头部分设置Polling字段为“1”，向接收端轮询重传数据的最新接收情况。

根据不同场景，发送端可能会对E4比特指示的截止线之后的实际上已被接收端收到的数据部分进行重传，根据RLC通信机制，接收端会对已接收的重复数据分段作丢弃操作，只接受未收到的数据分段，如图6。因此本方法可以保证应重传的数据分段被正确重传且不会因误判而丢失。

Claims

1.一种提高卫星移动通信系统无线链路传输可靠性的方法，基于NR RLC确认模式，其特征在于，传输时，接收端将RLC确认模式状态报告statusPDU的NACK_SN组合中最后一个比特定义为E4比特，来指示该NACK_SN组合对应序号数据分段至ACK_SN之间的数据部分是否需要重传，RLC的发送端对收到回传的statusPDU进行解析。

2.根据权利要求1所述的一种提高卫星移动通信系统无线链路传输可靠性的方法，其特征在于，所述RLC的接收端定义所述E4比特取值为1表示向发送端指示该NACK_SN组合对应序号数据分段至ACK_SN之间的数据部分是“接收状态未知”，需要对端进行重传。

3.根据权利要求2所述的一种提高卫星移动通信系统无线链路传输可靠性的方法，其特征在于，所述RLC的发送端对收到回传的statusPDU进行解析时，如果发现有NACK_SN组合中E4=1，则对该NACK_SN组合及之前的NACK_SN组合进行正常解析，标记该NACK_SN组合指示的SN分段至ACK_SN之间的所有数据部分为“接收状态未知”，在下一次发送时机到来时，将该部分数据依次重传给接收端。

4.根据权利要求3所述的一种提高卫星移动通信系统无线链路传输可靠性的方法，其特征在于，所述RLC的发送端在下一次发送时机到来时，对“接收状态未知”数据进行重传，对第一个和最后一个重传数据报头的Polling字段置1，并向接收端轮询最新接收情况。

5.根据权利要求2所述的一种提高卫星移动通信系统无线链路传输可靠性的方法，其特征在于，所述RLC的发送端对收到回传的statusPDU进行解析时，如果NACK_SN组合中E4=1，并且NACK_SN等于ACK_SN，即截断区长度为0时，接收端对E4比特的处理优先级应小于ACK_SN，即忽略E4比特，标记属于该NACK_SN的整个数据分段接收状态为“未接收”。

6.根据权利要求1所述的一种提高卫星移动通信系统无线链路传输可靠性的方法，其特征在于，所述RLC接收端在构造statusPDU过程中，当多个NACK_SN组合存在且填充长度超过statusPDU预设长度时，最后一个填充进statusPDU且符合长度的NACK_SN组合中设置E4比特为1，之后不再填充任何NACK_SN组合，将填充好的statusPDU回传给发送端。

7.根据权利要求6所述的一种提高卫星移动通信系统无线链路传输可靠性的方法，其特征在于，所述接收端收到序号为SN-3、SN-2、SN-1数据包的若干数据分段以及序号SN的数据分段中的{0，10}、{20，30}、{40，50}、{60，70}，按照5G RLC状态报告构造设置方法，依次填充ACK_SN=SN+1、分别指示SN-3、SN-2、SN-1数据包丢失状态的NACK_SN组合后，继续填充一个NACK_SN=SN，E1=1，E2=1，E3=0，SOstart=10，SOend=20的组合，后面再紧跟一个NACK_SN=SN，E1=1，E2=1，E3=0，SOstart=30，SOend=40的组合，此时statusPDU无剩余空间再填充下一个NACK_SN=SN、SOstart=50，SOend=60的组合，对其进行截断，中断填充操作，返回到最后填充的一个NACK_SN组合，设置该组合中的E4=1，结束。