CN1780198B - 根据译码结果判定数据包编码、译码方式的方法 - Google Patents

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Abstract

一种根据译码结果判定数据包编码、译码方式的方法，包括步骤：发送端根据一个时间相关的参数和上一相关数据包的应答信息判定发送数据包的编码方式；发送端判定发送端编码方式与接收端译码方式是否失步；接收端根据传输格式指示信息、一个时间相关的物理层参数、上一个相关数据包的译码结果判定接收数据包的译码方式；接收端判定接收端译码方式与发送端编码方式是否失步。本发明的发送端不直接发送信令指明发送数据包所采用的编码方式，发送端根据一个时间相关的参数和上一相关数据包的应答信息判定发送数据包的编码方式。接收端根据一个时间相关的参数和上一相关数据包的译码结果判定接收数据的译码方式。

Description

根据译码结果判定数据包编码、译码方式的方法
技术领域
本发明涉及无线通信系统中数据传输的技术领域，特别涉及根据译码结果判定数据包编码、译码方式的方法。
背景技术
无线通信系统数据业务中采用的一种链路自适应技术是增加冗余混合自动重复请求(简称IR HARQ)。首次传输数据包时采用纠错能力较低的编码方式，如果接收端能够正确译码，则能得到较高的信息码速率。如果传输失败，重传将开始。重传的数据包不是首次所传数据包的简单重复，而是增加了其中的冗余部分。接收端根据每次传输所采用的编码方式(冗余版本，Redundancy version简称RV)对所有接收到的数据包合并后的结果进行解码。发送端通过上行信令通知接收端当前发送数据块所采用的冗余版本。
为了减小上行信令的开销，无线通信系统数据业务中已有的方法是：接收端根据接收数据的连接帧号(Connection Frame Number，简称CFN)，结合HARQ过程的最大个数、冗余版本的最大个数，利用不同的算法计算接收数据所采用的冗余版本，如公式(1)、(2)所示：
方法一：
else RV＝CFN modNRV
方法二：
其中，NARQ为N等&停HARQ(简称N S&W HARQ)中HARQ过程的个数；NRV是增加冗余HARQ机制所采用冗余版本的个数；RV是根据计算所得到的冗余版本；CFN是连接帧号。
表1给出了NARQ＝5，NRV＝4时，给定CFN，根据方法一、方法二计算所得的RV。
表1NARQ＝5，NRV＝4时，给定CFN根据方法一、方法二计算所得的RV。
CFN ARQ  RV(方法一)  RV(方法二)
  0   0   0   0
  1   1   1   0
CFN ARQ  RV(方法一)  RV(方法二)
  2   2   2   0
  3   3   3   0
  4   4   0   0
  5   0   1   1
  6   1   2   1
  7   2   3   1
  8   3   0   1
  9   4   1   1
  10   0   2   2
  11   1   3   2
  12   2   0   2
  13   3   1   2
  14   4   2   2
  15   0   3   3
  16   1   0   3
表一
已有的方法存在以下问题：
1)根据公式(1)、公式(2)，结合表1可以看出，利用CFN，采用方法一、方法二计算RV，任意一个HARQ过程不会连续地使用同一个RV。考虑下面的情况：发送端利用某一个HARQ过程发送一个数据包，第一次传输接收端即成功译码。接下来发送端将利用该HARQ过程发送新的数据包，但该HARQ过程不能采用与上次传输相同的RV。因此方法一、方法二不能应用于完全增加冗余HARQ(Full Increased Redundancy HARQ，简称Full IR HARQ)机制。因为FullIR HARQ要求每个数据包的第一次传输采用固定的RV(可自解码)。
2)考虑下面的情况：发送端利用某一个HARQ过程发送一个数据包，第一次传输，接收端没有正确接收，发送端重传该数据包，在达到最大重传次数前，接收端正确接收该数据包。接下来发送端将利用该HARQ过程发送新的数据包。由于方法一、方法二完全利用CFN计算RV，没有考虑实际的传输过程，不能根据上次传输的结果调整RV的输出。
3)方法一、方法二没有考虑HARQ和基站控制的调度间的相互作用。采用部分异步HARQ(Partial asynchronous HARQ)机制时，发送端的传输受基站调度的影响，在某些系统帧对应的时间间隔内，发送端不能传输数据。此时，每个数据包在传输过程中所采用的冗余版本不再有规律可循，不能应用于Full IR HARQ，并且可能对接收端的译码产生影响。
4)CFN是一个媒体接入控制(Medium Access Control，简称MAC)层的参数，具体地讲它是一个帧计数器，用于用户设备(User Equipment，简称UE)和接入网(Universal Terrestrial Radio Access Network，简称UTRAN)之间传输信道的同步。在发送端的MAC层，CFN与每个传输块集(TransportBlock Set，简称TBS)相关联，CFN和TBS一起传被递给物理层(Physicallayer，简称PHY)。不通过空中接口传输CFN，接收端的PHY根据系统帧号(System Frame Number，简称SFN)与CFN的映射关系，通过系统帧号获得每个TBS的CFN，并传递给MAC层。接收端根据接收数据包的冗余版本信息进行译码，这是一个L1的操作，如采用方法一、方法二，则需要利用一个L2的参数(CFN)，这将引入额外的时延。
发明内容
本发明的目的是提供一种根据译码结果判定数据包编码、译码方式的方法。
为实现上述目的，一种根据译码结果判定数据包编码、译码方式的方法，包括步骤：
发送端根据一个时间相关的参数连接帧号和上一相关数据包的应答信息判定发送数据包的编码方式；
发送端判定发送端编码方式与接收端译码方式是否失步；
接收端根据传输格式指示信息、一个时间相关的物理层参数系统帧号、上一个相关数据包的译码结果判定接收数据包的译码方式；
接收端判定接收端译码方式与发送端编码方式是否失步。
本发明的发送端不直接发送信令指明发送数据包所采用的编码方式，发送端根据一个时间相关的参数和上一相关数据包的应答信息判定发送数据包的编码方式。接收端根据一个时间相关的参数和上一相关数据包的译码结果判定接收数据的译码方式。
附图说明
图1是发送端判定发送数据包的编码方式的流程；
图2是发送端RV失步检测及处理模块流程；
图3是接收端判定接收数据包的译码方式的流程；
图4是接收端RV失步检测及处理模块流程。
具体实施方式
本发明针对无线通信系统的数据业务，提出了一种根据译码结果判定数据包编码、译码方式的方法(冗余版本，简称RV)。发送端不直接通过信令指明数据包的RV，接收端利用一个时间相关的物理层参数、根据上一接收数据包的译码结果和最新的调度信息，结合HARQ过程的最大个数、RV的最大个数判定接收数据包的RV。
接收端直接利用一个时间相关的物理层参数计算接收数据包的RV，而不是通过系统帧号(简称SFN)映射得到连接帧号(简称CFN)后再根据CFN计算RV，降低了时延；判定数据包的编码、译码方式时考虑了数据包的实际传输过程。接受端利用上一相关数据包的译码结果判定接收数据包的译码方式，发送端根据上一相关数据包的应答信息调整发送数据包的编码方式，可应用于部分增加冗余(Partial IR)HARQ机制和完全增加冗余(FullIR)HARQ机制。
发送端判定发送数据包的编码方式时利用了最新的调度信息，考虑了基站调度的影响，每个数据包传输时所采用的编码、译码方式有一定规律，不受基站调度的影响，不增加译码设备的复杂度。
采用本发明所提供的方法，可以在减少信令开销的同时，降低传输过程中丢包的几率。由于判定数据包的编码、译码方式时考虑了实际的传输过程和调度的影响，适用范围更广，可很好地应用于Full IR HARQ和Partial IR HARQ机制，Partial Asynchronous HARQ和同步HARQ(Synchronous HARQ)机制。
发送端计算RV的方法
发送端不直接发送冗余版本信息。发送端根据发送数据包的连接帧号(简称CFN)，利用最新接收的上一相关数据包的应答信息(ACK/NAK)和调度信息，结合HARQ过程的最大个数和冗余版本的最大个数，计算发送数据包的RV。
发送端采用以下方法计算发送数据包的RV：
1)发送端首先根据连接帧号计算发送数据包所属的HARQ过程ID；
n＝CFNmodNHARQ
其中n为HARQ过程ID；CFN为连接帧号；NHARQ为N S&W HARQ中HARQ过程的个数。
2)根据调度指令，如果发送端可以发送数据包，则根据上一相关数据包的应答信息和RV计算发送数据包的RV。
RV(n)＝FA/N(n)·[RV(n)+1]modNRV
其中FA/N(n)是标志位，指示上一相关数据包的应答信息。如果收到肯定应答信息(简称ACK)，则FA/N(n)＝0，如果接收到否定应答信息(简称NAK)，则FA/N(n)＝1；RV(n)是HARQ过程n发送数据包的冗余版本；NRV是IR HARQ机制所采用RV的个数。
3)根据调度指令，如果发送端不能发送数据包，则没有RV输出。
发送端判定发送数据包编码方式的流程如图1所示。
接收端计算RV的方法
接收端根据当前的SFN和传输格式指示(TFCI)信息，利用上一接收数据包的译码结果和当前的传输格式指示信息，结合HARQ过程的最大个数和冗余版本的最大个数，计算当前接收数据包的RV。接收端采用以下方法计算当前接收数据包的RV：
1)接收端首先通过TFCI判断当前系统帧内是否有数据包到达；
2)如果当前系统能够帧内有数据包到达，则根据系统帧号判断接收数据包所属的HARQ过程ID；
n＝SFNmodNHARQ
其中n为HARQ过程ID；SFN为系统帧号；NHARQ为N S&W HARQ中HARQ过程的个数。
3)根据上一相关数据包的译码结果和RV计算当前接收数据包的RV。
RV(n)＝FA/N(n)·[RV(n)+1]modNRV
其中FA/N(n)是标志位，指示上一接收数据包的译码结果。如果上一接收数据包正确译码，则FA/N(n)＝0，否则FA/N(n)＝1。RV(n)是HARQ过程n接收数据包的RV；NRV是IR HARQ机制所采用RV的个数。
4)如果当前系统帧内没有数据包到达，则没有RV输出
接收端判定接收数据包译码方式的流程如图3所示。
ACK/NAK错误接收的处理方法
接收端根据上一相关数据包的译码结果计算当前接收数据包的RV，发送端根据接收到的上一相关数据包的应答信息计算发送数据包的RV。绝大多数情况下，应答信息正确传输，发送端的RV与接收端的RV保持同步，接收端可以根据计算所得的RV正确译码。
极个别情况下，应答信息的传输可能出现以下几种错误：
①接收端译码不正确，发送NAK，发送端收到ACK。(简称NAK传输错误)
②接收端正确译码，发送ACK，发送端收到NAK。(简称ACK传输错误)
③接收端发送ACK或NAK，发送端没有收到应答信息。
发送端没有收到应答信息则默认接收端没有正确译码。如果接收端实际发送的应答信息为ACK，此时情况③对传输的影响同情况②，发送端重传，接收端接收到重复的数据包，再次传输ACK/NAK。数据包中含有序列号信息，指明该数据包在重排队序列中的位置，接收端可以根据该信息去除重复的数据包。
情况①，发生NAK传输错误时，发送端错误地接收到ACK，开始发送新的数据包，导致接收端上一个数据包的缺失，最终高层将要求发送端重传“失序”队列中所有的数据包，引入较大的时延。
情况①对传输的影响要远远大于情况②、③对传输的影响。因此在实际系统中，对NAK的保护要远高于对ACK的保护。一般要求发生ACK传输错误的概率PACK→NAK＝10-2～10-3，发生NAK传输错误的概率PNAK→ACK比PACK→NAK小一个数量级。
应答信息传输错误的概率是很小的，但是如果不做相应的处理，将对本发明产生较大的影响。表2、表3分析了应答信息传输错误对数据传输的影响。
表2ACK传输错误对数据传输的影响(NRV＝3)
接收端RV   接收端产生的应答信息   发送端接收的应答信息 发送端RV
0(同步) ACK   NAK(错误接收) 0
  0(失步)   NAK   NAK   1
  1(失步)   NAK   NAK   2
接收端RV   接收端产生的应答信息   发送端接收的应答信息 发送端RV
  2(失步)   NAK   NAK   0
  …   …   …   …
表3NAK传输错误对数据传输的影响(NRV＝3)
接收端RV   接收端产生的应答信息   发送端接收的应答信息 发送端RV
0(同步) NAK   ACK(错误接收) 0
  1(失步)   NAK   NAK   0
  2(失步)   NAK   NAK   1
  0(失步)   NAK   NAK   2
  …   …   …   …
通过表2、表3可以看出，接收端、发送端根据译码信息计算RV，如不采取一定的防范措施，当出现应答信息错误接收时，将导致接收端RV与发送端RV的“失步”，最终引起连续的译码失败。
为此，本发明给出了如下解决方法，如表4、表5所示：发送端连续接收到NRV个“NAK”，则将相应HARQ过程发送数据包的RV值设置为“0”并连续发送首次传输的数据包(可自解码)，直到收到一个“ACK”，继续以步骤一中所述的算法计算RV。发送端RV失步的检测与处理方法如图2所示。
接收端连续检测到NRV个“NAK”，则将相应HARQ过程接收数据包的RV值设置为“0”，直到失步后的第一次正确译码为止，继续以步骤二中所述的算法计算RV。接收端RV失步的检测与处理方法如图4所示。
表4发生ACK传输错误后的同步恢复过程(NRV＝3)
接收端RV   接收端产生的应答信息   发送端接收的应答信息 发送端RV
0(同步) ACK   NAK(错误接收) 0
  0(失步)   NAK   NAK   1
1(失步) NAK   NAK(连续3次) 2
2(失步)   NAK(连续3次) NAK 0
  0(同步)   …   …   0
表5发生NAK传输错误后的同步恢复过程(NRV＝3)
接收端RV   接收端产生的应答信息   发送端接收的应答信息 发送端RV
0(同步) NAK   ACK(错误接收) 0
  1(失步)   NAK   NAK   0
2(失步)   NAK(连续3次) NAK 1
0(失步) NAK   NAK(连续3次) 2
  0(同步)   …   …   0
降低丢包几率的方法
通过步骤三的分析可知，NAK传输错误而导致的丢包对传输的影响要远远大于ACK传输错误而导致的包重复对传输的影响。本发明给出如下方法来降低由于NAK传输错误而导致丢包的几率。
在实际无线通信系统的数据传输过程，由于采用N S&W HARQ和其它一系列抗干扰措施，同一个数据包出现连续译码错误的几率是非常低的。采用本发明提供的RV计算方法，当出现NAK传输错误时，接收端的RV与发送端的RV失步，发送端发送新的数据不会成功，发送端连续几次收到NAK，则判定发送端RV与接收端RV失步，而这种失步是由于应答信息传输错误而导致的。发送端可以根据最近接收到的一系列应答信息判断失步的原因是否为NAK传输错误，重传相应的数据包，从而降低丢包的几率。具体方法如表6所示：
表6降低丢包几率的方法(NRV＝3)
发送端RV 接收端RV   接收端产生的应答信息   发送端接收的应答信息
  0   0(同步)   NAK   NAK
1 1(同步) NAK   ACK(错误接收)
0 2(失步)   NAK(连续3次) NAK
  1   0(失步)   NAK   NAK
2 0(失步) NAK   NAK(连续3次)
  0   0(同步)   …   …
由表6可以看出由于第一次重传时的NAK传输错误，导致接下来发送端连续收到NRV个NAK，从而判定发送端RV与接收端RV失步，而导致失步的原因是三次NAK前接收到的ACK信息是错误的，从上一数据包开始同步发送。
表7降低丢包几率的方法(NRV＝3)
发送端RV 接收端RV   接收端产生的应答信息   发送端接收的应答信息
  0   0(同步)   NAK   NAK
发送端RV 接收端RV   接收端产生的应答信息   发送端接收的应答信息
  1   1(同步)   NAK   NAK
2 2(同步)   NAK(连续三次)   ACK(错误接收)
  0   0(同步)   ACK   ACK
表7所示的情况，NAK传输错误发生在第NRV-1次重传(最大传输次数为NRV)，此时发送端开始发送新数据包，存在下面两种情况：
情况一：第一次传输接收端不能正确接收。
由于接收端已经判定接收端RV与发送端RV失步，此时仍将保持RV值为0，直到收到ACK为止。接收端RV与发送端RV失步，仍可通过上述方法避免丢包。
情况二：第一次传输接收端即正确接收。
由于发送端RV与接收端RV始终保持同步，无法利用上述方法避免丢包。需要指出的是：即使在第NRV-1次重传时未发生NAK传输错误，由于已经达到了最大重传次数，发送端将不再发送该数据包，而是继续发送下一个数据包，接收端仍将缺失该数据包。
通过上述分析可以看出，采用本发明后，丢包的几率小于原有丢包几率的
Figure G2004100946202D00111
实施例
为便于理解，这里给出了应答信息正确传输时的实施例。出现应答信息传输错误时的情况，请参见步骤三、步骤四给出的处理方法。
例1，NHARQ＝3(HARQ过程的最大个数)，相应HARQ过程的标示号(简称ID)分别为0、1、2。NRV＝2(冗余版本的最大个数)，相应冗余版本的ID分别为0、1(X代表没有RV输出)。表8给出了根据步骤一、步骤二计算所得各HARQ过程的RV，由于不考虑应答信息传输错误的情况，接收端的RV与发送端的RV保持同步。
表8RV值(NHARQ＝3，NRV＝2)
SFN  HARQProcessID F<sub>Sch</sub> F<sub>A/N</sub> RV
  0   0   1   0   0
  1   1   1   0   0
SFN  HARQProcessID F<sub>Sch</sub> F<sub>A/N</sub> RV
  2   2   1   0   0
  3   0   1   1   1
  4   1   1   0   0
5 2 1 1 1
  6   0   0   0   X
  7   1   1   0   0
  8   2   1   0   0
  9   0   1   0   0
  10   1   1   1   1
  11   2   1   0   0
  12   0   1   1   1
  13   1   1   0   0
  14   2   1   0   0
  15   0   1   1   0
  16   1   0   1   X
下面以ID为0的HARQ过程的RV计算为例
SFN＝0，
对于每个HARQ的过程的初始传输，预先定义FA/N＝0，RV0(0)＝0。
SFN＝3，
FA/N＝1，RV3(0)＝[RV0(0)+1]modNRV＝1
SFN＝6，
FSch＝0，受调度的影响，在该时间段内没有数据包发送。相应地没有RV输出。
SFN＝9，
此时FA/N的值同SFN＝6时FA/N的值，RV9(0)＝0。
SFN＝12，
FA/N＝1.RV12(0)＝[RV9(0)+1]mod NRV＝1
SFN＝15，
FA/N＝1.RV15(0)＝[RV12(0)+1]modNRV＝0
例2，NHARQ＝5，HARQ的ID分别为0、1、2、3、4。NRV＝4，冗余版本的ID分别为0、1、2、3(X代表没有RV输出)。表9给出了根据步骤一、步骤二计算所得各HARQ过程的RV，由于不考虑应答信息传输错误的情况，接收端的RV与发送端的RV保持同步。各HARQ过程RV的计算过程可参见例1。
表9RV值(NHARQ＝5，NRV＝4)
SFN  HARQProcessID F<sub>Sch</sub> F<sub>A/N</sub> RV
  0   0   1   0   0
  1   1   1   0   0
  2   2   1   0   0
  3   3   1   0   0
  4   4   1   0   0
  5   0   1   1   1
  6   1   0   0   X
  7   2   1   0   0
  8   3   1   1   1
  9   4   1   0   0
  10   0   1   1   2
  11   1   1   0   1
  12   2   1   1   1
  13   3   1   0   0
  14   4   1   0   0
  15   0   1   1   3
SFN  HARQProcessID F<sub>Sch</sub> F<sub>A/N</sub> RV
  16   1   1   1   2
本发明针对无线通信系统的数据业务，提出了一种根据译码结果判断数据包编码方式的方法，并给出了具体的实现方法和规则。本发明具有下述效果：
1)发送端根据一个时间相关的参数判定发送数据包的编码方式，接收端根据一个时间相关的物理层参数判定接收数据包的译码方式，可应用于N等&停HARQ方式。
2)发送端不直接传输信令指明数据包所采用的编码方式。接收端根据TFCI和一个时间相关的物理层参数，利用上一相关数据包的译码结果和最新的传输格式指示判定接收数据包的译码方式，能够节省信令开销。
3)发送端根据一个时间相关的参数，利用最新接收到的应答信息和调度信息，判定发送数据包应采用的编码方式，不需要接收端发送额外的信息，能够节省信令开销。
4)接收端根据一个时间相关的物理层参数判定接收数据包的译码方式，降低了时延。
5)考虑了每个数据包的实际传输过程，发送端根据上一相关数据包的应答信息调整发送数据包的编码方式，接受端根据上一相关数据包的译码结果判定接收数据包的译码方式，可应用于部分冗余HARQ和完全冗余HARQ机制。
6)考虑了调度对数据传输的影响，利用最新的调度信息判定当前数据包的编码方式，每个数据包传输过程中所采用的编码方式有一定规律且不受调度的影响，不增加译码设备的复杂度，可应用于Full IR & PartialAsynchronous HARQ Scheme。
7)接收端遵循一定的机制判定接收端译码方式与发送端编码方式的失步，并采取一定的措施，确保出现应答信息传输错误后，接收端译码方式与发送端编码方式快速恢复同步。
8)发送端遵循一定的机制判定发送端编码方式与接收端译码方式的失步，并采取一定的措施，确保出现应答信息传输错误后，发送端编码方式与接收端译码方式快速恢复同步。
9)出现否定应答信息传输错误导致发送端编码方式与接收端译码方式失步时，发送端发送新的数据不会成功，发送端连续几次收到NAK后判定发送端编码方式与接收端译码方式失步。发送端根据最近接收到的一系列应答信息判断失步的原因是否为否定应答信息传输错误，重传相应的数据包，从而降低丢包的几率。

Claims (7)

1.一种根据译码结果判定数据包编码、译码方式的方法，包括步骤：
发送端根据一个时间相关的参数连接帧号和上一相关数据包的应答信息判定发送数据包的编码方式；
发送端判定发送端编码方式与接收端译码方式是否失步；
接收端根据传输格式指示信息、一个时间相关的物理层参数系统帧号、上一个相关数据包的译码结果判定接收数据包的译码方式；
接收端判定接收端译码方式与发送端编码方式是否失步。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于如果发送端连续收到指定个数的否定应答信息则判定发送端编码方式与接收端译码方式失步。
3.权利要求2所述的方法，其特征在于如果发送端判定编码方式与接收端译码方式失步，则根据最近接收到的一系列应答信息判断失步的原因。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于如果失步的原因是“否定应答信息”传输错误，则发送端重发相应的数据包。
5.按权利要求2所述的方法，其特征在于如果发送端判定编码方式与接收端译码方式失步，发送端连续发送首次传输的数据包直到收到肯定应答信息为止，以恢复发送端编码方式与接收端译码方式的同步。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于如果连续出现指定个数的译码错误，则接收端判定译码方式与发送端编码方式失步。
7.按权利要求6所述的方法，其特征在于如果接收端判定译码方式与发送端编码方式失步，则连续采用与首次接收数据包相同的译码方式直到失步后的第一次正确译码为止，以恢复接收端译码方式与发送端编码方式的同步。
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