WO2011079448A1 - 一种提高自动重传请求性能的方法及系统 - Google Patents

一种提高自动重传请求性能的方法及系统 Download PDF

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WO2011079448A1
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service connection
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current
transmission window
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曾汉军
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中兴通讯股份有限公司
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/12—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel
    • H04L1/16—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel in which the return channel carries supervisory signals, e.g. repetition request signals
    • H04L1/18—Automatic repetition systems, e.g. Van Duuren systems
    • H04L1/1825—Adaptation of specific ARQ protocol parameters according to transmission conditions
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L1/18—Automatic repetition systems, e.g. Van Duuren systems
    • H04L1/1867—Arrangements specially adapted for the transmitter end
    • H04L1/187—Details of sliding window management

Definitions

  • the present invention relates to a technique for adjusting an automatic repeat request (ARQ), and more particularly to a method and system for improving ARQ performance in a broadband wireless communication system.
  • ARQ automatic repeat request
  • the broadband wireless communication system W refers to an abstraction of all broadband wireless communication systems that meet the following conditions:
  • a broadband wireless communication system with limited system resources The system resources here include: system hardware resources and physical air interface resources.
  • Quality of Service guarantees a broadband wireless communication system that dynamically allocates resources to individual users' business connections.
  • System design or protocol a broadband wireless communication system that supports multiple users to enable the ARQ protocol of the support window on the service connection, and can dynamically adjust the size of the ARQ transmission and reception window for each service connection.
  • a broadband wireless communication system that performs scheduling in units of data frames at regular intervals.
  • Typical representatives are broadband wireless communication systems defined by the IEEE 802.16 standard. comply with
  • the IEEE 802.16 standard system if a mechanism for dynamically adjusting the ARQ transmission and reception window size can be added in the future, is a typical wideband wireless communication system W that fully conforms to the above definition.
  • ARQ is a more mature mechanism in communication systems to provide reliable communication links.
  • ARQ is widely used in wireless communication systems because it can effectively suppress the jitter caused by the continuous change of channel conditions in wireless communication systems. Since ARQ uses a retransmission mechanism, if a large number of retransmission packets occur in a wireless communication system due to congestion, a large retransmission overhead is caused, which is an inherent defect of ARQ.
  • the channel conditions of the wireless communication system change frequently, so that the use of ARQ in the wireless communication system actually enlarges the inherent defects of the ARQ. Any connection enabled by the ARQ In the case where the above channel conditions are changed, the communication link transmits data at a predetermined configured rate, which increases the burden on the system, resulting in further degradation of performance.
  • the system processing capability is wasted. If the above channel conditions are not good or exceed the load capacity, the rate at which data is transmitted needs to be reduced. Conversely, if the above channel conditions of the service connection become better, the system should be allowed to process more data on this connection.
  • the main purpose of the present invention is to provide a method and system for improving ARQ performance, which can meet the above new requirements, and realize dynamic adjustment of the size of the ARQ transmission window, thereby improving ARQ performance.
  • a method for improving the performance of an automatic retransmission request comprising:
  • the analyzing and collecting the data in the scheduling result set includes: obtaining the length of the service data unit (SDU) scheduled to be sent out on the service connection in the current time interval, and the team time of the SDU; according to the length of the SDU And the actual scheduling rate of each service connection in the current time interval is obtained by the team time of the SDU;
  • SDU service data unit
  • the theoretical scheduling rate on each service connection is statistically obtained
  • the size of the theoretical ARQ transmission window on each service connection is statistically obtained.
  • the dynamic adjustment further includes: adjusting the size of the currently used ARQ sending window on the current service connection to: The size of the ARQ transmission window on the service connection that is suitable for the current state of the broadband wireless communication system.
  • the dynamic adjustment further includes: adjusting the size of the currently used ARQ sending window on the current service connection to: current service connection The size of the theoretical ARQ send window.
  • the dynamic adjustment further includes: adjusting the size of the currently used ARQ transmission window on the current service connection to: the size of the ARQ transmission window on the current service connection suitable for the current state of the broadband wireless communication system.
  • a system for improving the performance of an automatic retransmission request comprising: an analysis feedback unit and a dynamic adjustment unit;
  • An analysis feedback unit is configured to analyze and collect data in the scheduling result set, and feed back to the dynamic adjustment unit;
  • a dynamic adjustment unit for analyzing statistical results based on feedback, for each service connection
  • the size of the ARQ send window is dynamically adjusted.
  • the system further includes: a data collection unit, configured to collect data in the scheduling result set, and use the collected data as original data and provide the data to the analysis feedback unit.
  • a data collection unit configured to collect data in the scheduling result set, and use the collected data as original data and provide the data to the analysis feedback unit.
  • the analysis feedback unit is further configured to obtain the length of the SDU scheduled to be sent out on the service connection in the current time interval, and the time of the SDU; and according to the length of the SDU and the time of the SDU, The actual scheduling rate of each service connection in the current time interval; according to the actual scheduling rate of each service connection in the current time interval, the size of the ARQ transmission window in which each service connection is suitable for the current state of the broadband wireless communication system is statistically obtained; The QoS configured on the connection is obtained, and the theoretical scheduling rate on each service connection is statistically obtained. According to the theoretical scheduling rate on each service connection, the size of the theoretical ARQ transmission window on each service connection is obtained.
  • the dynamic adjustment unit is further configured to use, in each service connection, an ARQ sending window that is suitable for a current state of the broadband wireless communication system on the current service connection, which is larger than a size of an ARQ sending window currently used on the current service connection;
  • an ARQ sending window that is suitable for a current state of the broadband wireless communication system on the current service connection, which is larger than a size of an ARQ sending window currently used on the current service connection;
  • the dynamic adjustment unit is further configured to use, in each service connection, an ARQ sending window that is suitable for a current state of the broadband wireless communication system on the current service connection, which is larger than a size of an ARQ sending window currently used on the current service connection;
  • an ARQ sending window that is suitable for a current state of the broadband wireless communication system on the current service connection, which is larger than a size of an ARQ sending window currently used on the current service connection;
  • the dynamic adjustment unit is further configured to: in each service connection, when the size of the ARQ transmission window suitable for the current state of the broadband wireless communication system on the current service connection is smaller than the size of the currently used ARQ transmission window on the current service connection, The size of the ARQ transmission window currently used on the current service connection is adjusted to: the size of the ARQ transmission window on the current service connection suitable for the current state of the broadband wireless communication system.
  • the invention analyzes and statistics the data in the scheduling result set; according to the result of the analysis and statistics, dynamically adjusts the size of the ARQ sending window on each connection.
  • the data in the scheduling result set is first analyzed and counted, and then the result of the analysis and statistics is used to dynamically adjust the size of the ARQ transmission window on each service connection, thereby improving the ARQ-enabled broadband wireless communication system. performance.
  • FIG. 1 is a schematic flowchart of an implementation process of an example 1 of the present invention
  • Example 2 is a schematic flowchart of an implementation process of Example 2 of the present invention.
  • Example 3 is a schematic flowchart of an implementation process of Example 3 of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic structural view of an embodiment of a system of the present invention. detailed description
  • the basic idea of the present invention is: analyzing and counting data in a set of scheduling results; As a result of the statistics, the size of the ARQ transmission window on each connection is dynamically adjusted.
  • C wnd value of the size and the round trip time (RTT, Round Trip Time) in ARQ transmitting window determines the maximum speed V max of the ARQ enabled communication link, V max obtained by the following formula (1):
  • V C wnd I RTT Equation ( 1 ) where RTT-packet acknowledgement time - packet transmission time, RTT represents the delay of a packet during transmission.
  • the broadband wireless communication system W has a characteristic that the wireless communication channel does not change sharply for a short period of time within a short time interval O interval , and it can be assumed that the RTT is relatively stable and fluctuates within a certain range. In an actual system, it is also possible to maintain the RTT continuously within a small range by adjusting various transmission parameters. It can be concluded from equation (1) that for an ARQ-enabled connection, the size of the ARQ transmission window, Cwnd , can be used to adjust the maximum transmission rate Vmax on the connection.
  • a bandwidth-based wireless communication system W can be defined as a function that accepts inputs from multiple parameter sets and produces a single result set output.
  • R S ( P resource , Pconn , P , P load ) Function ( 1 ) where the function input parameters are described:
  • P c . Nn represents the attributes of all connections of the broadband wireless communication system to the current access users.
  • ⁇ . 3 indicates the current QoS configuration of the broadband wireless communication system.
  • P 1 ⁇ d represents the load condition of all connections of the current broadband access wireless communication system W, including the number of data to be transmitted, the probability distribution of the data size, and the like.
  • R denotes a result set generated by the broadband wireless communication system W for scheduling each connection, that is, a scheduling result set.
  • the scheduling result set R is subject to four input parameter sets, Pco..., P Q . S , the impact.
  • the scheduling result set R reflects the scheduling situation on each connection.
  • the scheduling result set R can be analyzed, and the parameters required for its operation can be optimized by adjusting each input parameter set, thereby enabling control of the scheduling output.
  • the present invention is to meet the new requirements introduced above.
  • the broadband wireless communication system can be made according to changes in the use environment. Make adjustments.
  • ARQ is enabled on multiple connections at the same time, the ARQ performance on each connection can be improved, and the performance of the system is correspondingly improved.
  • a method for improving the performance of the ARQ may include: collecting data in the scheduling result set R; analyzing and collecting the collected data; and performing various services on the broadband wireless communication system according to the result of the analysis and statistics
  • the size of the ARQ send window on the connection is dynamically adjusted.
  • the data in the R is analyzed and counted, and specifically includes the following contents:
  • the length of the SDU that is scheduled to be sent out and the time of the SDU are in the queue time.
  • the team time of the SDU refers to the time of the SDU in the buffer queue. According to the length of the SDU and the team time of the SDU, all ARQ-enabled services are obtained.
  • the short time interval O mtCTVal is actually a predefined acquisition time of the scheduling result set R.
  • the size of the ARQ transmission window suitable for the current state of the broadband wireless communication system on the current ARQ-enabled service connection is greater than the ARQ currently used on the current ARQ-enabled service connection.
  • the size of the transmission window; and the size of the ARQ transmission window suitable for the current state of the broadband wireless communication system on the current ARQ-enabled service connection is less than or equal to the size of the theoretical ARQ transmission window on the current ARQ-enabled service connection.
  • dynamically adjusting the size of the ARQ sending window on each connection includes: adjusting the size of the currently used ARQ sending window on the current ARQ-enabled service connection to: The current ARQ is enabled.
  • the size of the ARQ transmission window on the service connection that is suitable for the current state of the broadband wireless communication system.
  • the size of the transmission window; and the size of the ARQ transmission window suitable for the current state of the broadband wireless communication system on the current ARQ-enabled service connection is greater than the size of the theoretical ARQ transmission window on the current ARQ-enabled service connection.
  • dynamically adjusting the size of the ARQ sending window on each connection includes: adjusting the size of the currently used ARQ sending window on the current ARQ-enabled service connection to: The current ARQ is enabled. The size of the theoretical ARQ send window on the business connection.
  • the third case In the ARQ-enabled service connection, the size of the ARQ transmission window suitable for the current state of the broadband wireless communication system on the current ARQ-enabled service connection is smaller than the ARQ currently used on the current ARQ-enabled service connection.
  • the case of the size of the send window In the ARQ-enabled service connection, the size of the ARQ transmission window suitable for the current state of the broadband wireless communication system on the current ARQ-enabled service connection is smaller than the ARQ currently used on the current ARQ-enabled service connection.
  • dynamically adjusting the size of the ARQ sending window on each connection includes: adjusting the size of the currently used ARQ sending window on the current ARQ-enabled service connection to: The current ARQ is enabled.
  • the size of the ARQ transmission window on the service connection that is suitable for the current state of the broadband wireless communication system.
  • the present invention is applicable to any particular implementation of any broadband wireless communication system.
  • the general scheme proposed by the present invention performs real-time analysis and statistics on the scheduling result set R on each connection.
  • the input parameter set P c of the system is dynamically and differentially determined. Nn to make adjustments.
  • the broadband wireless communication system can receive real-time feedback and dynamically adjust the ARQ window size, so that the system is in a dynamic equilibrium state for efficient operation for a long time.
  • the performance of the broadband wireless communication system when ARQ is enabled on multiple connections can be improved, and a certain QoS guaranteed service can be provided for multiple users.
  • the broadband wireless communication system defined herein is a wireless communication system generally conforming to the four conditional constraints used in the abstraction of the broadband wireless communication system originally defined herein, covering broadband wireless communication including 3G, WiMAX, LTE and subsequent evolution. system.
  • the technical solution adopted by the present invention includes: first analyzing and collecting the scheduling result set R in a period of time, and obtaining an ARQ-enabled service data unit (SDU, Service Data Unit) in the connected buffer queue.
  • the average time is the team time T avg ;
  • the size of the transmission window of the ARQ on each connection is adjusted, and the packet round trip time RTT of the ARQ is kept in a small interval fluctuation.
  • the size of the ARQ transmission window is adjusted, so that the transmission rate of the SDUs on each connection can be adjusted according to the congestion of the system, thereby improving the wireless broadband communication system on multiple connections. Performance when ARQ is enabled.
  • the SDU is used to mark the service flow data carried by the broadband wireless communication system W.
  • the technical solution of the present invention includes the following contents:
  • b Scheduling a service connection of the broadband wireless communication system W.
  • the connection receives an SDU, it first puts the current system timestamp and then puts it into the connected buffer queue.
  • the current time stamp is used to subtract the timestamp when the SDU is put into the cache queue, and the SDU is in the team time.
  • d Record the length of the SDU scheduled to be sent out in a short interval of the service connection, and the SDU in the queue queue time, and calculate the actual scheduling rate of the service connection in a short time interval.
  • the QoS configured on this service connection can be used to calculate the theoretical scheduling rate on this service connection. From the above formula (1), we can calculate the large ARQ transmission window of this service connection theory. small.
  • the size of the optimal ARQ transmission window for this service connection that is suitable for the current state of the system is larger than the size of the ARQ transmission window used by this service connection and less than or equal to the size of the theoretical ARQ transmission window of this service connection, the system is currently congested. The degree is lower than the previous time, and the size of the ARQ transmission window used for this service connection is set to the size of the optimal ARQ transmission window of this service connection suitable for the current state of the system.
  • the size of the ARQ transmission window of this service connection suitable for the current state of the system is set, that is, it is equivalent to telling the ARQ state machine on this connection to increase the transmission rate of the SDU.
  • this service should be The size of the ARQ send window used by the connection is increased to the size of the theoretical ARQ send window for this service connection. This is equivalent to increasing the transmission rate of data on this service connection, while at the same time making the scheduling rate on this service connection converge on the rate of QoS guarantees on this service connection.
  • the optimal ARQ transmission window size of this service connection that is suitable for the current state of the system is smaller than the ARQ transmission window used by this service connection, then the system is congested. At this time, the ARQ send window value of this service connection should be adjusted to the size of the optimal ARQ send window for this service connection in the current state of the system. This is equivalent to reducing the scheduling rate of the SDU on the service connection of the scheduler, so that the system does not waste resources due to a large number of ARQ retransmission packets, resulting in performance degradation.
  • the one-frame scheduling of the broadband wireless communication system W ends. At the beginning of the next frame, go to a for processing.
  • a ⁇ f is the part that analyzes and statistics the data of the scheduling result set R; g ⁇ i is based on The result of the analysis is analyzed, and the result is fed back to the broadband wireless communication system W, and the part of the decision is performed by the dynamic adjustment unit of the system.
  • the above solution can be used in the same manner for all ARQ-enabled service connections in the broadband wireless communication system W.
  • the system described above adjusts the system load to reduce the system load and return it to normal operation.
  • the connection throughput can be appropriately increased to make full use of system resources. This mechanism will minimize the performance damage caused by the inherent defects of ARQ, making the wireless communication system W in a state of high efficiency and dynamic balance for a long time.
  • the present invention for improving ARQ performance in a broadband wireless communication system first defines a more general-purpose broadband wireless communication system based on the current general technology of broadband wireless communication. It then abstracts its scheduler into a function S that takes input and produces output, defining and using the concept of the dispatch result set R.
  • the scheduling result set R can be regarded as an output of the broadband wireless communication system W, that is, the overall consideration of the currently owned resources, the users accessed, the various types of service connections established and the load conditions thereon, and even The only output produced after the current number of SDUs to be scheduled on all connections and the probability distribution of their length.
  • This indicator can be used to adjust the size of the ARQ transmission window in a timely and appropriate manner, so that multiple broadband wireless communication systems connected to ARQ can run for a long time at the peak of their design performance.
  • the above-mentioned more general broadband wireless communication system W is defined, namely: four conditionally constrained broadband wireless communication systems used in accordance with the abstraction of the broadband wireless communication system originally defined herein.
  • the scheduler for the above broadband wireless communication system W is a function of this abstraction, and In the case of using the scheduling result set R, the mathematical abstraction performed by any one of the schedulers of the entire wireless communication system W of the present invention is not mathematically described for some scheduling algorithm employed internally by the scheduler; The broadband wireless communication system W will generate a corresponding scheduling result set R after the scheduling of each frame ends.
  • the invention is illustrated by way of example below.
  • This embodiment is a complete process for improving ARQ performance, and the process includes the following steps:
  • Step 101 The user accesses the broadband wireless communication system W, and the ARQ-enabled service connection is established, and the initial value of the scheduled number of frames on the connection O intoval is assigned to a predefined collection interval, in units of data frames.
  • Step 102 a frame scheduling starts, when.
  • O intoval go to step 106 for processing;
  • Step 103 Any one of the service connections C of the broadband wireless communication system W is scheduled.
  • the connection C is the system that selects it according to a certain strategy.
  • Step 104 After extracting the SDU in the buffer queue Q sdu on the service connection C and scheduling it, subtract the frame number F queue of the scheduled SDU into the queue with the current frame number F current , and multiply by The data frame scheduling interval T framMnterval of the broadband wireless communication system W, obtains the SDU at the team time T,
  • T pame-interval refers to the interval of the scheduled data frames, which belongs to the inherent attributes of the system.
  • Step 105 Record, in a predefined short interval O interval , the total length Lt of all SDUs scheduled to be sent on the service connection C. t ⁇ du , and the total team time of all SDUs T t . Ta ueue .
  • Step 106 In the case that the actual scheduling rate V CUMVg of the service connection C within a short interval 0 interval is obtained, the optimal ARQ transmission of the service connection C suitable for the current state of the system can be calculated by the above formula (1).
  • the size of the window C Cosmetic nd V cur _ avg x RTT.
  • Step 107 The rate value VQ of the QoS configured on the connection. s , can calculate the theoretical scheduling rate V the on the service connection C.
  • Ry V QoS / ( 1 / T frame _ interval ) x O interval .
  • the number of frames is counted as counter count 0.
  • Step 108 ARQ transmitting window if the service connection on the current C, for the current state of the system the size of the C "d, C theoretical current service connection transmits an ARQ window size C theory _ wnd ARQ connection to the current service used by C
  • the short interval of the previous period O lntCTVal is calculated as C wnd _ ln _ use is low.
  • the ARQ transmission window C wnd-in-use currently used by the service connection C should be adjusted and set to
  • Step 109 If on the current service connection C, the size of the ARQ transmission window suitable for the current state of the system C Manual d , the size of the theoretical ARQ transmission window CtheOT ⁇ wnd and the size of the currently used ARQ transmission window Cwnd use The following relationship is satisfied: C CUMVnd > C wnd4n-use and C CUMVnd > C theory _ wnd , then the system is currently transmitting smoothly, basically no congestion, and the ARQ transmission window C wnd _ currently used by the service connection C should be adjusted and set.
  • C wnd * use C theory _ wnd + C delta , where C delta is a preset smaller value, for example, no more than 1/10 of C theOT ⁇ wnd . This can be used when the transmission environment is good. To compensate for the QoS of the service connection C, and to make it converge to the QoS guaranteed rate as much as possible.
  • Step 110 If the current service connection C is on, the ARQ is suitable for the current state of the system.
  • the size of the send window C clergy d is the same as the current service connection C.
  • the size of the ARQ send window C wnd _ satisfies the following relationship: C Cosmetic d ⁇ C wnd ⁇ use , then the system's congestion level begins to increase, and should be connected to the current service C.
  • Use the ARQ transmission window C wncWn to adjust, set
  • S ⁇ is C wn d-in-use - C cur — wn d.
  • Step 111 After the adjustment is completed, re-use the set c wnd _ in _ use value in the service connection C in the new short interval O intCTVal .
  • Step 112 Perform the above steps again, and calculate and set the ARQ sending window size of each service connection.
  • Step 113 The next frame scheduling starts.
  • the next stage of the scheduling result set R is analyzed to adjust the C wnd * use of all service connections of the broadband wireless communication system.
  • FIG. 1 is a life cycle diagram of a data connection of a broadband wireless communication system W in the method for improving ARQ performance in a broadband wireless communication system according to the present invention.
  • the process of this example includes the following steps:
  • Step 201 Connection establishment.
  • Step 204 Determine whether the established connection is removed. If yes, execute step 205;
  • Step 205 Remove the established connection.
  • Step 206 Perform a connection to obtain a scheduled flow.
  • step 301 analyzing and counting the scheduling result set R of each connection, and calculating an ARQ transmission window C Volunteer d In step 301, the connection is scheduled.
  • Step 302 judge. Whether administrat is equal to o interval , if yes, go to step 3 (; otherwise, go to step 309.
  • Step 304 Ccur-wnd - Vcur-avgXRTT.
  • Step 305 I ( 1/T frame-interval ) XOinterval.
  • Step 308 Enter an ARQ sending window adjustment process; after performing the ARQ sending window adjustment, perform step 310.
  • Step 309 0 counter— Ocoimter+ 1 °
  • Step 310 one SDU extracted from the queue Q sdu.
  • Step 311 to obtain the length L sdu SDU.
  • Step 313 Obtain an enrollment timestamp of the SDU queue °
  • Step 314, T ⁇ queue _ ( ⁇ F 1 '' current " Fqueue ) XT frame -interval c
  • Step 316 the end of the scheduling
  • FIG. 3 is a flowchart of an algorithm for dynamically adjusting an ARQ transmission window C wn ⁇ in the method for improving ARQ performance in a broadband wireless communication system according to the present invention.
  • the process of this example includes the following steps:
  • Step 401 the adjustment starts.
  • Step 402 Determine whether ⁇ is greater than Cwnd * use . If it is greater, perform step 403; otherwise, perform step 404.
  • Step 403 it is determined whether or less ⁇ C theOTy _ wnd, if yes, execute step 404; otherwise, step 405 is performed.
  • Step 406 the adjustment ends.
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of a specific embodiment of a system for improving ARQ performance according to the present invention.
  • the system includes: a data collection unit, an analysis feedback unit, a dynamic adjustment unit, and any scheduling. And scheduling result sets.
  • the data collection unit is configured to collect data in the scheduling result set R, and use the collected data as original data, and provide the data to the analysis feedback unit for analysis and statistics.
  • the analysis feedback unit is configured to analyze and collect data in the scheduling result set R and feed back to the dynamic adjustment unit.
  • the dynamic adjustment unit is configured to dynamically adjust the size of the ARQ sending window on each service connection enabled by the ARQ on the broadband wireless communication system according to the analysis and statistics result of the feedback.
  • the data acquisition unit refers to: It can identify the data of the scheduling result set generated by the connection of the broadband wireless communication system, and extract information related to the working state of the wireless broadband communication system, and save it in a certain format. Execution unit. The data collected by the data acquisition unit will be used as input to the analysis feedback unit.
  • the analysis feedback unit is further configured to acquire the length of the SDU scheduled for all ARQ-enabled service connections in a short time interval O intoval and the team time of the SDU, where the SDU The time of the team is the time of the SDU in the cache queue; according to the length of the SDU and the team time of the SDU, the actual scheduling rate of all ARQ-enabled service connections in the current short interval O intoval is obtained; And determining, according to the actual scheduling rate of each ARQ-enabled service connection in the current short time interval O intCTVal , the size of the ARQ transmission window in which each service connection is suitable for the current state of the broadband wireless communication system;
  • the analysis feedback unit submits the analyzed statistical data to the dynamic adjustment unit for dynamic adjustment processing.
  • the dynamic adjustment unit all the ARQ-enabled service connections in the wireless broadband communication system W for the dynamic adjustment unit.
  • the specific implementation includes three cases, which are explained below.
  • the size of the ARQ transmission window suitable for the current state of the broadband wireless communication system on the current ARQ-enabled service connection is greater than the ARQ currently used on the current ARQ-enabled service connection.
  • the size of the transmission window; and the size of the ARQ transmission window suitable for the current state of the broadband wireless communication system on the current ARQ-enabled service connection is less than or equal to the size of the theoretical ARQ transmission window on the current ARQ-enabled service connection.
  • the dynamic adjustment unit is further configured to adjust the size of the currently used ARQ transmission window on the current ARQ-enabled service connection to: an ARQ transmission window suitable for the current state of the broadband wireless communication system on the current ARQ-enabled service connection. size.
  • the size of the ARQ transmission window suitable for the current state of the broadband wireless communication system on the current ARQ-enabled service connection is greater than the ARQ currently used on the current ARQ-enabled service connection.
  • the size of the transmission window; and the ARQ transmission window on the current ARQ-enabled service connection that is suitable for the current state of the broadband wireless communication system Small, larger than the size of the theoretical ARQ send window on the current ARQ-enabled service connection.
  • the dynamic adjustment unit is further configured to adjust the size of the currently used ARQ transmission window on the current ARQ-enabled service connection to: The theory of the current ARQ-enabled service connection
  • the size of the ARQ send window is the size of the ARQ send window.
  • the third case In the ARQ-enabled service connection, the size of the ARQ transmission window suitable for the current state of the broadband wireless communication system on the current ARQ-enabled service connection is smaller than the current
  • the ARQ-enabled service connection is the size of the ARQ send window currently in use.
  • the dynamic adjustment unit is further configured to connect the currently ARQ-enabled service to the current use.
  • the size of the ARQ transmission window is adjusted to: The size of the ARQ transmission window suitable for the current state of the broadband wireless communication system on the current ARQ-enabled service connection.

Abstract

本发明公开了一种提高自动重传请求性能的方法，该方法包括：对调度结果集中的数据进行分析统计；根据分析统计的结果，对各个业务连接上的自动重传请求（ARQ）发送窗口的大小进行动态调整。本发明还公开了一种提高自动重传请求性能的系统，该系统中，分析反馈单元用于对调度结果集中的数据进行分析统计，并向动态调整单元进行反馈；动态调整单元用于根据反馈的分析统计结果，对各个业务连接上的ARQ发送窗口的大小进行动态调整。采用本发明的方法及系统，实现了对ARQ发送窗口的大小的动态调整，从而提高了ARQ性能。

Description

一种提高自动重传请求性能的方法及系统 技术领域
本发明涉及调整自动重传请求 ( ARQ, Automatic Repeat Request )的技 术， 尤其涉及一种提高宽带无线通信系统中 ARQ性能的方法及系统。 背景技术
针对宽带无线通信系统 W而言，宽带无线通信系统 W是指符合下面条 件的所有的宽带无线通信系统的一种抽象：
1、 系统资源具有有限性的宽带无线通信系统。 这里的系统资源包括： 系统硬件资源和物理空口资源。
2、 能够同时接入多个用户， 根据某种策略或者是遵守服务质量（QoS,
Quality of Service ) 的保证， 对各个用户的业务连接进行动态资源分配的宽 带无线通信系统。
3、 系统的设计或者协议， 支持多个用户在业务连接上使能支持窗口的 ARQ协议， 且可以动态地对各个业务连接上 ARQ的发送和接收窗口的大 小进行调整的宽带无线通信系统。
4、相隔一定时间间隔，以数据帧为单位进行调度的宽带无线通信系统。 具有典型代表的是 IEEE 802.16 标准定义的宽带无线通信系统。 遵守
IEEE 802.16标准的系统， 如果未来能够加入对 ARQ发送和接收窗口大小 进行动态调整的机制， 那么它就是一个完全符合上述定义的一个典型的宽 带无线通信系统 W。
针对 ARQ而言， ARQ是通讯系统中较成熟的一种机制， 用来提供可 靠的通讯链路。 ARQ在无线通信系统中的应用尤其广泛， 因为其能有效的 抑制无线通信系统 W因信道条件不断变化而引起的抖动。 由于 ARQ采用的是重传机制，如果无线通信系统因发生拥塞而出现大 量的重传包， 则会引起很大的重传开销， 这是 ARQ的固有缺陷。 而无线通 信系统的信道条件会经常性的发生变化，这样在无线通信系统中使用 ARQ, 实际上是放大了 ARQ的固有缺陷。 ARQ使能的任何连接在上述信道条件 发生改变的情况下， 通信链路还是按照预定配置的速率发送数据， 会加重 系统的负担， 导致性能进一步下降。 在上述信道条件变好的情况下， 而业 务数据还是保持原来的发送速率， 则会浪费系统处理能力。 如果上述信道 条件不好或者超出负载能力， 则需要降低发送数据的速率。 反之， 如果业 务连接的上述信道条件变好， 则应该让系统处理更多的此连接上的数据。
就宽带无线通信系统 W而言， 因为其是个宽带系统， 一般能同时处理 多个业务连接。 当多个连接同时使能 ARQ时， 系统面临的状况比只在单个 连接上使能 ARQ时变得更加复杂多变。如果系统在信道条件和系统负荷发 生变化时无力进行调整， 那么 ARQ的固有缺陷可能被再次放大。 因此， 新 的需求就是： 要求宽带无线通信系统 W系统有动态调整 ARQ发送窗口的 大小 Cwnd的能力，使得系统内部的每个连接的 ARQ状态机均能感知外部条 件的变化并调整其发包的速率， 从而改善系统系能。 发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种提高 ARQ性能的方法及系 统， 能满足上述新的需求， 实现了对 ARQ发送窗口的大小的动态调整， 从 而提高了 ARQ性能。
为达到上述目的， 本发明的技术方案是这样实现的：
一种提高自动重传请求性能的方法， 该方法包括：
对调度结果集中的数据进行分析统计；
根据分析统计的结果， 对各个业务连接上的自动重传请求（ARQ )发 送窗口的大小进行动态调整。 其中， 所述对调度结果集中的数据进行分析统计， 具体包括： 获取当前时间间隔内业务连接上调度出去的服务数据单元（SDU ) 的 长度，和 SDU的在队时间；根据所述 SDU的长度和所述 SDU的在队时间， 统计得到在当前时间间隔内各个业务连接的实际调度速率；
根据所述当前时间间隔内各个业务连接的实际调度速率， 统计得到各 个业务连接适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小；
根据各个业务连接上配置的服务质量（QoS ), 统计得到各个业务连接 上的理论调度速率；
根据所述各个业务连接上的理论调度速率， 统计得到各个业务连接上 的理论 ARQ发送窗口的大小。
其中， 各个业务连接中， 当前业务连接上的适合宽带无线通信系统当 前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大于当前业务连接上当前使用的 ARQ发 送窗口的大小； 且当前业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 小于或等于当前业务连接上的理论 ARQ发送窗口 的大小时， 所述动态调整进一步包括： 将当前业务连接上当前使用的 ARQ 发送窗口的大小调整为： 当前业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状 态的 ARQ发送窗口的大小。
其中， 各个业务连接中， 当前业务连接上的适合宽带无线通信系统当 前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大于当前业务连接上当前使用的 ARQ发 送窗口的大小； 且当前业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大于当前业务连接上的理论 ARQ发送窗口的大小 时， 所述动态调整进一步包括： 将当前业务连接上当前使用的 ARQ发送窗 口的大小调整为： 当前业务连接上的理论 ARQ发送窗口的大小。
其中， 各个业务连接中， 当前业务连接上的适合宽带无线通信系统当 前状态的 ARQ发送窗口的大小， 小于当前业务连接上当前使用的 ARQ发 送窗口的大小时， 所述动态调整进一步包括： 将当前业务连接上当前使用 的 ARQ发送窗口的大小调整为： 当前业务连接上的适合宽带无线通信系统 当前状态的 ARQ发送窗口的大小。
一种提高自动重传请求性能的系统， 该系统包括： 分析反馈单元和动 态调整单元； 其中，
分析反馈单元， 用于对调度结果集中的数据进行分析统计， 并向动态 调整单元进行反馈；
动态调整单元， 用于根据反馈的分析统计结果， 对各个业务连接上的
ARQ发送窗口的大小进行动态调整。
其中， 该系统还包括： 数据采集单元， 用于对调度结果集中的数据进 行采集， 将采集的数据作为原始数据并提供给所述分析反馈单元。
其中， 所述分析反馈单元， 进一步用于获取当前时间间隔内业务连接 上调度出去的 SDU的长度， 和 SDU的在队时间； 根据所述 SDU的长度和 所述 SDU的在队时间， 统计得到在当前时间间隔内各个业务连接的实际调 度速率； 根据所述当前时间间隔内各个业务连接的实际调度速率， 统计得 到各个业务连接适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小； 根据各个业务连接上配置的 QoS, 统计得到各个业务连接上的理论调度速 率； 根据所述各个业务连接上的理论调度速率， 统计得到各个业务连接上 的理论 ARQ发送窗口的大小。
其中， 所述动态调整单元， 进一步用于各个业务连接中， 当前业务连 接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大于当前 业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小；且当前业务连接上的适合宽 带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 小于或等于当前业务连 接上的理论 ARQ发送窗口的大小时， 将当前业务连接上当前使用的 ARQ 发送窗口的大小调整为： 当前业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状 态的 ARQ发送窗口的大小。
其中， 所述动态调整单元， 进一步用于各个业务连接中， 当前业务连 接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大于当前 业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小；且当前业务连接上的适合宽 带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大于当前业务连接上的 理论 ARQ发送窗口的大小时， 将当前业务连接上当前使用的 ARQ发送窗 口的大小调整为： 当前业务连接上的理论 ARQ发送窗口的大小。
其中， 所述动态调整单元， 进一步用于各个业务连接中， 当前业务连 接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 小于当前 业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小时，将当前业务连接上当前使 用的 ARQ发送窗口的大小调整为： 当前业务连接上的适合宽带无线通信系 统当前状态的 ARQ发送窗口的大小。
本发明对调度结果集中的数据进行分析统计； 根据分析统计的结果， 对各个连接上的 ARQ发送窗口的大小进行动态调整。
采用本发明， 首先对调度结果集中的数据进行分析统计， 然后利用分 析统计的结果， 对各个业务连接上的 ARQ发送窗口的大小进行动态调整， 从而提高了 ARQ使能的宽带无线通信系统 W的性能。 附图说明
图 1为本发明实例一的实现流程示意图；
图 2为本发明实例二的实现流程示意图；
图 3为本发明实例三的实现流程示意图；
图 4为本发明系统一实施例的结构示意图。 具体实施方式
本发明的基本思想是： 对调度结果集中的数据进行分析统计； 根据分 析统计的结果， 对各个连接上的 ARQ发送窗口的大小进行动态调整。
以下对现有技术中涉及到的 ARQ发送窗口的大小 Cwnd等参数的含义， 逐一进行解释说明。 并对无线宽带通信系统 W的调度器进行数学抽象。
ARQ发送窗口的大小 Cwnd和往返时间 （RTT, Round Trip Time ) 的值 决定了使能 ARQ的通信链路上的最大的速率 Vmax, Vmax由以下公式（ 1 ) 计算得到：
V = Cwnd I RTT 公式（ 1 ) 其中， RTT-包的确认时间-包的发送时间， RTT代表了一个包在传输过 程中的延迟。
宽带无线通信系统 W在一段较短的时间间隔 Ointerval内， 由无线通信信 道短时内不会发生急剧变化这个特性， 可以假定 RTT是相对稳定在一定的 范围内波动的的。 在实际的系统中， 也可以通过调整各种传输参数， 而将 RTT持续保持在一个较小的范围内波动。 由公式（1 ) 可以得出， 对于一个 使能 ARQ的连接而言， ARQ发送窗口的大小 Cwnd是可以用来调节连接上 的最大传输速率 Vmax的。
对于宽带无线通信系统 W而言， 由于系统资源的有限性， 必然需要实 现基于某种策略的调度器， 使得各个用户的需求均得到一定程度， 比如由 系统的 QoS所指定的满足。可以将宽带无线通信系统 W基于某种策略的调 度器， 定义为一个接受多个参数集的输入， 产生单个结果集输出的函数。
以下对上述描述的宽带无线通信系统 W基于某种策略的调度器进行定 义和说明：
R = S ( P resource , Pconn , P , P load ) 函数 ( 1 ) 其中， 对函数输入参数进行说明：
表示宽带无线通信系统 W拥有的资源， 包括 CPU , 内存等硬件资 源和空口带宽等等物理资源。 Pc。nn表示宽带无线通信系统 W当前各个接入用户的所有连接的属性。 ^。3表示宽带无线通信系统 W当前的 QoS配置情况。
P1∞d表示宽带无线通信系统 W当前各个接入用户的所有连接上的负载情 况， 包括待传送数据的多少， 数据快的大小概率分布等等情况。
再对函数输出结果进行说明：
R表示宽带无线通信系统 W针对各个连接进行调度后生成的结果集，即 调度结果集。
从函数（1 )得出， 对于宽带无线通信系统 W而言， 调度结果集 R受四 个输入参数集 ， Pco„„ , PQ。S , 的影响。 调度结果集 R反映的是各个 连接上的调度情况。 对于任一确定的宽带无线通信系统 W的实现而言， 可 以对调度结果集 R进行分析， 通过调整各个输入参数集， 优化其工作所需 参数， 从而能够控制调度输出。
就本发明而言， 本发明正是为了满足上述引入的新的需求， 根据前面 进行的数学抽象， 通过动态调整 ARQ发送窗口的大小 Cwnd, 宽带无线通信系 统 W能根据使用环境的变化而做出调整。 在多个连接上同时使能 ARQ的情 况下， 能够提高各个连接上的 ARQ性能， 系统的性能也就随之相应得到提 高。
以下对本发明所采用的提高 ARQ性能的技术方案进行具体阐述。 一种提高 ARQ性能的方法， 该方法的具体处理过程可以包括： 对调度 结果集 R中的数据采集； 对采集到的数据进行分析统计； 根据分析统计的 结果，对宽带无线通信系统的各个业务连接上的 ARQ发送窗口的大小进行 动态调整。
这里， 针对以上对调度结果集 R中的数据进行分析统计而言， 对 R中 的数据进行分析统计， 具体包括以下内容：
一：获取在当前一段较短的时间间隔 OintCTVal内所有 ARQ使能的业务连 接上调度出去的 SDU的长度和 SDU的在队时间， 这里， SDU的在队时间 指 SDU在緩存队列中的时间； 根据 SDU的长度和 SDU的在队时间， 统计 得到所有 ARQ使能的业务连接在当前较短的时间间隔 Ointerval内的实际调度 速率。 其中， 所述较短的时间间隔 OmtCTVal, 其实是预定义的对调度结果集 R 的采集时间。
二：根据当前较短时间间隔 OintCTVal内各个 ARQ使能的业务连接的实际 调度速率， 统计得到各个业务连接适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ 发送窗口的大小。
三：根据各个 ARQ使能的业务连接上配置的 QoS ,统计得到各个 ARQ 使能的业务连接上的理论调度速率。
四： 根据各个 ARQ使能的业务连接上的理论调度速率， 统计得到各个 ARQ使能的业务连接上的理论 ARQ发送窗口的大小。
这里，针对以上对各个业务连接上的 ARQ发送窗口的大小进行动态调 整而言， 包括三种情况， 对于宽带无线通信系统的所有 ARQ使能的业务连 接， 均执行以下技术方案， 以下分别阐述。
第一种情况： 各个 ARQ使能的业务连接中， 当前 ARQ使能的业务连 接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大于当前 ARQ使能的业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小； 且当前 ARQ使 能的业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大 小， 小于或等于当前 ARQ使能的业务连接上的理论 ARQ发送窗口的大小 的情况。
此时， 根据分析统计的结果， 对各个连接上的 ARQ发送窗口的大小进 行动态调整具体包括： 将当前 ARQ使能的业务连接上当前使用的 ARQ发 送窗口的大小调整为： 当前 ARQ使能的业务连接上的适合宽带无线通信系 统当前状态的 ARQ发送窗口的大小。 第二种情况： 各个 ARQ使能的业务连接中， 当前 ARQ使能的业务连 接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大于当前 ARQ使能的业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小； 且当前 ARQ使 能的业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大 小，大于当前 ARQ使能的业务连接上的理论 ARQ发送窗口的大小的情况。
此时， 根据分析统计的结果， 对各个连接上的 ARQ发送窗口的大小进 行动态调整具体包括： 将当前 ARQ使能的业务连接上当前使用的 ARQ发 送窗口的大小调整为： 当前 ARQ使能的业务连接上的理论 ARQ发送窗口 的大小。
第三种情况： 各个 ARQ使能的业务连接中， 当前 ARQ使能的业务连 接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 小于当前 ARQ使能的业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小的情况。
此时， 根据分析统计的结果， 对各个连接上的 ARQ发送窗口的大小进 行动态调整具体包括： 将当前 ARQ使能的业务连接上当前使用的 ARQ发 送窗口的大小调整为： 当前 ARQ使能的业务连接上的适合宽带无线通信系 统当前状态的 ARQ发送窗口的大小。
综上所述， 本发明针对任一宽带无线通信系统 W的任何一个具体的实 现均适用。 本发明提出的这种通用方案， 对各个连接上的调度结果集 R进 行实时的分析统计。 根据各个连接上的分析统计结果， 动态地、 差异化地 对系统的输入参数集 Pc。nn进行调整。这样宽带无线通信系统 W就能接收到 实时的反馈， 动态地进行 ARQ窗口大小的调整， 使系统长期处于一种高效 运行的动态平衡状态。 用这种反复的动态反馈， 结合根据该反馈动态调整 的方式， 能提高宽带无线通信系统 W在多个连接上使能 ARQ时的性能， 为多个用户提供有一定 QoS保证的服务。
本发明的这种通用方案， 是针对任何一个宽带无线通信系统 W的任一 实现而言的。 且本文定义的宽带无线通信系统 W, 是泛指符合本文最初定 义宽带无线通信系统抽象时所用到的 4个条件约束的无线通信系统， 涵盖 了包括 3G, WiMAX, LTE及后续演进的宽带无线通信系统。
筒单来说， 本发明采用的技术方案包括： 首先对一段时间内的调度结 果集 R进行分析统计， 获取 ARQ使能的服务数据单元（ SDU, Service Data Unit )在连接的緩冲队列中的平均在队时间 Tavg; 然后利用各个连接上获取 的在队时间 Tavg, 分别对各个连接上的 ARQ的发送窗口的大小进行调整， 将 ARQ的包往返时间 RTT保持在较小的区间波动。 在具体实现上， 是通 过对 ARQ发送窗口的大小进行调整， 使得各个连接上 SDU的发送速率， 能根据系统拥塞的情况做出相应的调整， 从而可以提高无线宽带通信系统 W在多个连接上使能 ARQ时的性能。 其中， SDU用来标志宽带无线通信 系统 W承载的业务流数据。
具体来说， 本发明的技术方案包括以下内容：
a: 宽带无线通信系统 W的一帧调度开始。
b: 调度宽带无线通信系统 W 的一个业务连接， 当此连接接收到一个 SDU时， 先打上当前系统时间戳， 再放入连接的緩冲队列中。
c: 当系统的调度器把此业务连接上的 SDU调度出去后， 用当前时间 戳减去 SDU挂入緩存队列时的时间戳， 得到 SDU在队时间。
d: 记录此业务连接上一段较短时间间隔内调度出去的 SDU的长度， 和 SDU在緩存队列的在队时间， 运算得到此业务连接在较短时间间隔内的 实际调度速率。
e: 知道此业务连接实际调度速率情况下， 由上述公式 （1 ) 能计算出 适合系统当前状态的此业务连接的最优 ARQ发送窗口的大小。
f: 由此业务连接上配置的 QoS , 能够算出此业务连接上的理论调度速 率。 再由上述公式（1 )可以算出此业务连接理论上的 ARQ发送窗口的大 小。
g: 如果适合系统当前状态的此业务连接的最优 ARQ发送窗口的大小 大于此业务连接使用的 ARQ发送窗口的大小，且小于或等于此业务连接的 理论 ARQ发送窗口的大小， 说明系统目前拥塞程度较前段时间低， 将此业 务连接使用的 ARQ发送窗口的大小设置为适合系统当前状态的此业务连接 的最优 ARQ发送窗口的大小。 这里， 设置好适合系统当前状态的此业务连 接的 ARQ发送窗口的大小， 也就是说， 相当于告诉此连接上的 ARQ状态 机可以加大 SDU的发送速率。
h: 如果适合系统当前状态的此业务连接的最优 ARQ发送窗口的大小 大于此业务连接当前使用的 ARQ发送窗口的大小，且大于此业务连接的理 论 ARQ发送窗口的大小， 那么应该将此业务连接使用的 ARQ发送窗口大 小增至此业务连接的理论 ARQ发送窗口的大小。这样相当于提高此业务连 接上的数据的发送速率， 同时使此业务连接上的调度速率收敛于此业务连 接上 QoS保证的速率。
i:如果适合系统当前状态的此业务连接的最优 ARQ发送窗口的大小小 于此业务连接使用的 ARQ发送窗口， 那么说明系统发生拥塞。 这时候应该 调整此业务连接的 ARQ发送窗口值为适合系统当前状态的此业务连接的最 优 ARQ发送窗口的大小。 这样相当于减少调度器对此业务连接上的 SDU 的调度速率， 使系统不会因为大量的 ARQ重传包而浪费资源， 导致性能下 降。
j: 如果宽带无线通信系统 W还有其它业务连接有数据需要调度， 则转 至&。 否则转至 。
k: 宽带无线通信系统 W 的一帧调度结束。 在下一帧开始时， 转至 a 进行处理。
其中， a~f为对调度结果集 R的数据进行分析统计的部分； g~i为根据 分析统计的结果， 将结果反馈至宽带无线通信系统 W, 由系统的动态调整 单元执行决策的部分。
以上各项内容虽然是针对单个 ARQ使能的业务连接进行的描述，但实 际上可以将上述方案同时用于宽带无线通信系统 W中所有的 ARQ使能的 业务连接。 这样， 通过对各个 ARQ使能的业务连接上的参数进行上述方案 所描述的调整， 在发生拥塞时减轻系统负载， 使其回到正常工作状态。 而 当系统没有发生拥塞时， 则可以适当提高连接的吞吐量， 以充分利用系统 资源。 这种机制将能把 ARQ的固有缺陷带来的性能损害降至最低， 使得无 线通信系统 W长期处于一种兼顾各个用户的高效的动态平衡状态。
综上所述， 与现有技术相比较， 本发明这种提高宽带无线通信系统中 ARQ性能的方案， 首先基于目前宽带无线通信的通用技术， 定义了一种较 通用的宽带无线通信系统 W, 然后将其调度器抽象成一个接受输入并产生 输出的函数 S, 定义并使用了调度结果集 R这个概念。 调度结果集 R可以 看作是宽带无线通信系统 W的一种输出， 即通盘考虑了当前拥有的资源、 接入的用户、 所建立的各种类型的业务连接及其上的负载情况、 甚至是当 前所有连接上的待调度的 SDU个数及其长度的概率分布等等情况后产生的 唯一输出。 然后定义了 SDU在队时间这个概念， 并分析指出其实际上是能 调度结果集 R中提取出的， 最能精确反映当前系统拥塞程度的指标。 利用 这个指标能对 ARQ发送窗口的大小进行适时适度的调整，从而使得多个连 接上使能 ARQ的宽带无线通信系统 W, 能长期运行在其设计性能的峰值 上。
针对上面阐述的宽带无线通信系统而言， 定义了上述较通用的宽带无 线通信系统 W, 即为： 符合本文最初定义宽带无线通信系统的抽象时所用 到的 4个条件约束的宽带无线通信系统。
针对上述宽带无线通信系统 W的调度器是个函数的这个抽象， 以及定 义并使用了调度结果集 R而言， 本发明针对的整个无线通信系统 W的任何 一个调度器而进行的数学抽象， 并非对调度器的内部采用的某种调度算法 而进行数学描述； 这个抽象使得宽带无线通信系统 W会在每帧的调度结束 后均会产生相应的调度结果集 R。
以下对本发明进行举例阐述。
方法实施例： 本实施例为提高 ARQ性能的一个完整流程， 该流程包括 以下步骤：
步骤 101、用户接入宽带无线通信系统 W, ARQ使能的业务连接建立， 连接上的调度帧数初始值 Ointoval赋给一个预定义的采集间隔， 以数据帧为 单位。
这里， 连接上的调度帧数计数值 Ocounter = 0。
步骤 102、 一帧调度开始， 当 。unter= Ointoval时， 转到步骤 106进行处 理； 当 Oc。unter= Olnterval + 1时， 转到步骤 103进行处理。
步骤 103、 宽带无线通信系统 W的任意一个业务连接 C得到调度， 当 接收到上层协议发送的一个 SDU时， 先给 SDU打上一个系统当前的调度 帧号， 记为入队时间戳 Fqueue, 再放入连接的緩冲队列 Qsdu中。 其中的连接 C是系统根据某种策略， 而将其选择出来的。
步骤 104、 取出业务连接 C上的緩冲队列 Qsdu中的 SDU, 并将其调度 出去之后，用当前帧号 Fcurrent减去这个调度出去的 SDU入队时的帧号 Fqueue, 再乘以宽带无线通信系统 W的数据帧调度间隔 TframMnterval, 得到这个 SDU 在队时间 T,
Figure imgf000014_0001
同时还需要记录这个 SDU的长度 Lsdu, 同时计算 Lt。t^du = Ltotal_sdu + Lsdu。其 中 T pame-interval指调度的数据帧的间隔， 属于系 w统固有属性。
步骤 105、在预定义的一段较短的时间间隔 Ointerval内，记录业务连接 C 上调度出去的所有的 SDU的总长度 Lt。t^du, 以及所有 SDU的总在队时间 Tt。ta ueue。可以计算出业务连接 C在一段较短时间间隔 Ointerval内的针对 SDU 的实际调度速率 V,avg = Lt otal-sdu I Ttotal-queue °
步骤 106、 获得了业务连接 C在一段较短时间间隔 0interval内的实际调 度速率 VCUMVg的情况下， 由上述公式（ 1 ) 能计算出适合系统当前状态的， 业务连接 C的最优 ARQ发送窗口的大小 C„nd = Vcur_avg x RTT。
步骤 107、 由在连接上配置的 QoS的速率值 VQ。s, 能够算出业务连接 C上的理论调度速率 Vthe。ry = VQoS / ( 1 / Tframe_interval) x Ointerval。再由上述公式 ( 1 )可以算出理论上的业务连接 C上的 ARQ发送窗口的大小 CtheOT^wnd = Vtheory RTT。 同时将调度帧数计数值 Ocounter = 0。
步骤 108、 如果在当前的业务连接 C上， 适合系统当前状态的 ARQ发 送窗口的大小 C„d, 当前业务连接 C 理论上的 ARQ发送窗口的大小 Ctheory_wnd与当前业务连接 C使用的 ARQ发送窗口的大小 C wnd-in-use满足如下 关系： Ccur-wnd > Cwnd-in-Use且 Ccur-wnd <= Ctheory_wnd, 那么说明系统目前传输较 为顺畅， 拥塞程度较前段较短时间间隔 OlntCTVal内计算出 Cwnd_ln_use时低。 这 时应该对业务连接 C当前使用的 ARQ传输窗口 C wnd-in-use进行调整，设置为
Cwnd-in-use— Ccur— Wnd。
步骤 109、 如果在当前的业务连接 C上， 适合系统当前状态的 ARQ发 送窗口的大小 C„d,理论上的 ARQ发送窗口的大小 CtheOT^wnd与当前使用 的 ARQ发送窗口的大小 Cwnd use满足如下关系： CCUMVnd> Cwnd4n-use且 CCUMVnd > Ctheory_wnd, 那么说明系统目前传输顺畅， 基本上没有拥塞， 应该对业务连 接 C 当前使用的 ARQ传输窗口 Cwnd_进行调整， 设置为 Cwnd*use = Ctheory_wnd + Cdelta。 其中的 Cdelta为预设定的一个较小的值， 例如不超过 CtheOT^wnd的 1/10。 这样能在传输环境好的时候用来对业务连接 C的 QoS进 行补偿， 同时使之尽量的收敛于 QoS保证的速率。
步骤 110、 如果在当前的业务连接 C上， 适合系统当前状态的 ARQ发 送窗口的大小 C„d与当前业务连接 C 使用的 ARQ 发送窗口的大小 Cwnd_满足如下关系： C„d < Cwnd^use, 那么说明系统的拥塞程度开始 加重， 应该对业务连接 C当前使用的 ARQ传输窗口 CwncWn 进行调整， 设
S~为 Cwnd-in-use - Ccur— wnd。
步骤 111、 调整完毕后， 重新在新的一段较短时间间隔 OintCTVal内， 在业 务连接 C使用上述的设定好的 cwnd_in_use值。
步骤 112、 重新进行上述步骤， 对每个业务连接的 ARQ发送窗口大小 进行计算和设置。
步骤 113、 下一帧调度开始。 分析下一阶段的调度结果集 R, 对宽带无 线通信系统的所有业务连接的 Cwnd*use进行调整。
实例一：
如图 1 所示为本发明这种提高宽带无线通信系统中 ARQ性能的方法 中， 宽带无线通信系统 W的数据连接的生命周期图。 本实例的流程包括以 下步骤：
步骤 201、 连接建立。
步骤 202、 Ointerval =预定义的较短的时间间隔。
步骤 203、 Ocounter = 0
步骤 204、 判断建立的连接是否拆除， 如果是， 则执行步骤 205; 否贝 执行步骤 206。
步骤 205、 将建立的连接拆除。
步骤 206、 执行连接得到调度的流程。
这里， 连接得到调度的流程详见以下实例二的具体描述。
实例二：
如图 2所示为本发明这种提高宽带无线通信系统中 ARQ性能的方法 中，对各个连接的调度结果集 R进行分析统计，计算 ARQ发送窗口 C„d 步骤 301、 连接得到调度。
步骤 302、 判断 。unter是否等于 ointerval, 如果是， 则执行步骤 3( ; 否则, 执行步骤 309。
步骤 303、
Figure imgf000017_0001
I /τ丄 t,otal-queue
步骤 304, Ccur-wnd— Vcur-avgXRTT。
步骤 305、
Figure imgf000017_0002
I ( 1/T frame-interval )XOinterval。
步骤 306. Ctheory-wnd= VtheoryXRTT。
步骤 307. ◦counter— 0。
步骤 308 进入 ARQ发送窗口调整流程； 执行完该 ARQ发送窗口调 程后执行步骤 310。
这里， 进入 ARQ发送窗口调整流程， 详见以下实例三的具体描述。 步骤 309、 0 counter— Ocoimter+ 1 °
步骤 310、 从队列 Qsdu中取出一个 SDU。
步骤 311、 获得 SDU的长度 Lsdu。
步骤 312、 Ltotal-sdu=Ltotal-sdu十 Lsdu。
步骤 313、 获得 SDU的入队时间戳 queue °
步骤 314、 T丄 queue = _ ( ^ F 1 ' ' current" Fqueue ) XT frame -interval c
步骤 315、
Figure imgf000017_0003
步骤 316、 调度结束
实例三：
如图 3所示为： 本发明这种提高宽带无线通信系统中 ARQ性能的方法 中，对 ARQ发送窗口 Cwn 々大小进行动态调整的算法流程图。 本实例的流 程包括以下步骤：
步骤 401、 调整开始。 步骤 402、 判断 ^^是否大于 Cwnd*use, 如果大于， 则执行步骤 403; 否则， 执行步骤 404。
步骤 403、判断^^^是否小于等于 CtheOTy_wnd,如果是， 则执行步骤 404; 否则， 执行步骤 405。
步骤 404、 Cwnd_in_use = Ccur_wnd; 执行步骤 406。
步骤 405、 Cwnd_in_use = Ctheory_wnd + Cdelta; 执行步骤 406。
步骤 406、 调整结束。
系统实施例：
图 4为本发明提高 ARQ性能的系统的一具体实施例的组成结构示意 图，如图 4所示，本实施例中， 该系统包括： 数据采集单元、分析反馈单元、 动态调整单元、 任一调度器和调度结果集。 其中， 数据采集单元， 用于对 调度结果集 R中的数据进行采集， 将采集的数据作为原始数据， 并提供给 分析反馈单元作分析统计使用。 分析反馈单元， 用于对调度结果集 R中的 数据进行分析统计并反馈给动态调整单元。 动态调整单元， 用于根据反馈 的分析统计结果， 对宽带无线通信系统上 ARQ使能的各个业务连接上的 ARQ发送窗口的大小进行动态调整。
这里需要指出的是： 数据采集单元是指： 能甄别宽带无线通信系统的 针对连接产生的调度结果集中的数据， 提取出能反映无线宽带通信系统工 作状态相关的信息， 并以一定格式进行保存的执行单元。 数据采集单元采 集到的数据将作为分析反馈单元的输入。
这里， 针对分析反馈单元而言， 分析反馈单元进一步用于获取在一段 较短的时间间隔 Ointoval内所有 ARQ使能的业务连接上调度出去的 SDU的 长度和 SDU的在队时间， 这里， SDU的在队时间指 SDU在緩存队列中的 时间； 根据 SDU的长度和 SDU的在队时间， 统计得到所有 ARQ使能的业 务连接在当前较短的时间间隔 Ointoval内的实际调度速率； 以及，根据当前较短时间间隔 OintCTVal内各个 ARQ使能的业务连接的实 际调度速率， 统计得到各个业务连接适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小；
以及， 根据各个 ARQ使能的业务连接上配置的 QoS , 统计得到各个 ARQ使能的业务连接上的理论调度速率；
以及， 根据各个 ARQ使能的业务连接上的理论调度速率， 统计得到各 个 ARQ使能的业务连接上的理论 ARQ发送窗口的大小；
以及， 分析反馈单元将分析统计出的数据提交动态调整单元作动态调 整处理。
这里， 针对动态调整单元而言， 动态调整单元针对的无线宽带通信系 统 W中所有的 ARQ使能的业务连接。 其具体实现包括三种情况， 以下分 别阐述。
第一种情况： 各个 ARQ使能的业务连接中， 当前 ARQ使能的业务连 接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大于当前 ARQ使能的业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小； 且当前 ARQ使 能的业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大 小， 小于或等于当前 ARQ使能的业务连接上的理论 ARQ发送窗口的大小 的情况。
此时，动态调整单元进一步用于将当前 ARQ使能的业务连接上当前使 用的 ARQ发送窗口的大小调整为： 当前 ARQ使能的业务连接上的适合宽 带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小。
第二种情况： 各个 ARQ使能的业务连接中， 当前 ARQ使能的业务连 接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大于当前 ARQ使能的业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小； 且当前 ARQ使 能的业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大 小，大于当前 ARQ使能的业务连接上的理论 ARQ发送窗口的大小的情况。 此时，动态调整单元进一步用于将当前 ARQ使能的业务连接上当前使 用的 ARQ发送窗口的大小调整为： 当前 ARQ使能的业务连接上的理论
ARQ发送窗口的大小。
第三种情况： 各个 ARQ使能的业务连接中， 当前 ARQ使能的业务连 接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 小于当前
ARQ使能的业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小的情况。
动态调整单元进一步用于将当前 ARQ使能的业务连接上当前使用的
ARQ发送窗口的大小调整为： 当前 ARQ使能的业务连接上的适合宽带无 线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小。
以上所述， 仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用于限定本发明的保 护范围。

Claims

权利要求书
1、 一种提高自动重传请求性能的方法， 其特征在于， 该方法包括： 对调度结果集中的数据进行分析统计；
根据分析统计的结果， 对各个业务连接上的自动重传请求（ARQ )发 送窗口的大小进行动态调整。
2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述对调度结果集中的 数据进行分析统计， 具体包括：
获取当前时间间隔内业务连接上调度出去的服务数据单元（SDU ) 的 长度，和 SDU的在队时间；根据所述 SDU的长度和所述 SDU的在队时间， 统计得到在当前时间间隔内各个业务连接的实际调度速率；
根据所述当前时间间隔内各个业务连接的实际调度速率， 统计得到各 个业务连接适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小；
根据各个业务连接上配置的服务质量（QoS ), 统计得到各个业务连接 上的理论调度速率；
根据所述各个业务连接上的理论调度速率， 统计得到各个业务连接上 的理论 ARQ发送窗口的大小。
3、 根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 各个业务连接中， 当前 业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大 于当前业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小；且当前业务连接上的 适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 小于或等于当前 业务连接上的理论 ARQ发送窗口的大小时， 所述动态调整进一步包括： 将 当前业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小调整为： 当前业务连接上 的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小。
4、 根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 各个业务连接中， 当前 业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大 于当前业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小；且当前业务连接上的 适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大于当前业务连 接上的理论 ARQ发送窗口的大小时， 所述动态调整进一步包括： 将当前业 务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小调整为： 当前业务连接上的理论 ARQ发送窗口的大小。
5、 根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 各个业务连接中， 当前 业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 小 于当前业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小时，所述动态调整进一 步包括： 将当前业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小调整为： 当前 业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小。
6、 一种提高自动重传请求性能的系统， 其特征在于， 该系统包括： 分 析反馈单元和动态调整单元； 其中，
分析反馈单元， 用于对调度结果集中的数据进行分析统计， 并向动态 调整单元进行反馈；
动态调整单元， 用于根据反馈的分析统计结果， 对各个业务连接上的 ARQ发送窗口的大小进行动态调整。
7、 根据权利要求 6所述的系统， 其特征在于， 该系统还包括： 数据采 集单元， 用于对调度结果集中的数据进行采集， 将采集的数据作为原始数 据并提供给所述分析反馈单元。
8、根据权利要求 6或 7所述的系统，其特征在于，所述分析反馈单元， 进一步用于获取当前时间间隔内业务连接上调度出去的 SDU 的长度， 和 SDU的在队时间； 根据所述 SDU的长度和所述 SDU的在队时间， 统计得 到在当前时间间隔内各个业务连接的实际调度速率； 根据所述当前时间间 隔内各个业务连接的实际调度速率， 统计得到各个业务连接适合宽带无线 通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小； 根据各个业务连接上配置的 QoS, 统计得到各个业务连接上的理论调度速率； 根据所述各个业务连接上 的理论调度速率， 统计得到各个业务连接上的理论 ARQ发送窗口的大小。
9、 根据权利要求 8所述的系统， 其特征在于， 所述动态调整单元， 进 一步用于各个业务连接中， 当前业务连接上的适合宽带无线通信系统当前 状态的 ARQ发送窗口的大小， 大于当前业务连接上当前使用的 ARQ发送 窗口的大小； 且当前业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ 发送窗口的大小， 小于或等于当前业务连接上的理论 ARQ发送窗口的大小 时， 将当前业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小调整为： 当前业务 连接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小。
10、 根据权利要求 8所述的系统， 其特征在于， 所述动态调整单元， 进一步用于各个业务连接中， 当前业务连接上的适合宽带无线通信系统当 前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大于当前业务连接上当前使用的 ARQ发 送窗口的大小； 且当前业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的大小， 大于当前业务连接上的理论 ARQ发送窗口的大小 时， 将当前业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小调整为： 当前业务 连接上的理论 ARQ发送窗口的大小。
11、 根据权利要求 8所述的系统， 其特征在于， 所述动态调整单元， 进一步用于各个业务连接中， 当前业务连接上的适合宽带无线通信系统当 前状态的 ARQ发送窗口的大小， 小于当前业务连接上当前使用的 ARQ发 送窗口的大小时，将当前业务连接上当前使用的 ARQ发送窗口的大小调整 为： 当前业务连接上的适合宽带无线通信系统当前状态的 ARQ发送窗口的 大小。
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