CN101060386A - 混合自动重传请求实体及其数据块的上报方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信领域，公开了一种混合自动重传请求实体及其数据块的上报方法，使得HARQ在发生异常情况时，减少数据块的重排时延，从而快速触发ARQ的重传。本发明中，如果HARQ接收端的重排缓存提前收到序号在后的第一数据块，则启动定时器，此后，如果在该定时器超时前，序号在该第一数据块之前的每一个缺失数据块分别已被确认丢失或正确接收，则将重排缓存内除丢失数据块外已连续正确接收的数据块上报至上层。

Description

混合自动重传请求实体及其数据块的上报方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别涉及混合自适应重传请求(HybridAutomatic Repeat Request，简称“HARQ”)技术。

背景技术

宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称“WCDMA”)是目前全球三种主要的第三代移动通信(The Third Generation，简称“3G”)体制之一。WCDMA***由三部分组成，即核心网(Core Net，简称“CN”)、通用移动通信***地面无线接入网(UMTS Terrestrial RadioAccess Network，简称“UTRAN”)和用户设备(User Equipment，简称“UE”)组成。

WCDMA最早的协议版本是Release 99(R99)，在该版本中，上行和下行业务的承载都是基于专用信道，能够达到的最大数据传输速率均384Kbps。随着用户对数据传输速率要求的增高，WCDMA标准制定组织随后陆续推出了Release 4(R4)、Release 5(R5)、Release 6(R6)三个阶段的网络协议。

为了实现呼叫控制与承载控制的分离，WCDMA标准制定组织在R4中将移动业务交换中心(Mobile services Switching Center，简称“MSC”)分割为MSC服务器(G MSC Server)和媒体网关(Media Gateway，简称“MGW”)，其中(G)MSC Server完成呼叫控制、移动性管理功能，MGW完成承载控制和传输功能。随后在Release 5引入了IP多媒体核心网子***(IP Multimedia Subsystem，简称“IMS”)，并在无线接入技术上引入了高速下行分组接入(High Speed Downlink Packet Access，简称“HSDPA”)使得下行传输速率可以达到14.4Mbps。接着，在Release 6中引入了高速上行分组接入(High Speed Uplink Packet Access，简称“HSUPA”)技术，使得上行传输速率能达到5.76Mbps。

在现有技术中，无论上行或下行的分组业务数据的传输都涉及无线接口协议的3层结构，如图1所示，层3为无线资源控制层(Radio ResourceController，简称“RRC”)，层2是数据链路层，层1是物理层。其中，层2又进一步分为四个子层，分别为分组数据会聚协议(Packet Data ConvergenceProtocol，简称“PDCP”)层，广播/组播控制(Broadcast/Multicast Control，简称“BMC”)层，无线链路控制(Radio Link Controller，简称“RLC”)层和媒体访问控制(Medium Access Control，简称“MAC”)层。当发送端有数据需要传输时，将其上/下行的分组业务数据通过发送端的高层传送到PDCP/BMC层，再由PDCP/BMC层传至RLC层，之后再传至MAC层，最后到达发送端的物理层，由物理层通过物理通道将数据发送到接收端的物理层，再在接收端逆向地上传，即将接收到的数据由物理层传到其MAC层，再由MAC层传到RLC层，最后达到接收端PDCP/BMC层，并通过PDCP/BMC层向其高层传输。在从高层到低层的数据传递过程中，每经过一层数据都会被加上本层的数据头，到了对端对等层，数据头被去除，数据内容传给高层。比如说，在数据传输过程中，RLC层将上一层传送来的RLC业务数据单元(Service Data Unit，简称“SDU”)分割/级联，产生大小相等的数据块，并加上头信息，生成大小相等的RLC协议数据单元(Protocol Data Unit，简称“PDU”)送往MAC层；并在MAC层以同样的方式加上头信息，生成MACPDU传给物理层；由物理层将其分割/级联组成大小合适的物理帧发送到接收端。

而在接收端，各层执行分割/级联的逆过程，首先由物理层将接收到的数据传输给MAC层，由MAC层的HARQ实体对来自物理层的数据块进行接收，如果HARQ实体正确接收了数据块，则返回确认消息(ACK)，并根据数据块的传输序列号对MAC PDU进行HARQ重排，把连续接收的正确的数据块送到RLC层；如果MAC层没有正确接收数据块，比如发生数据丢失或解码错误，则HARQ实体返回不确认消息(NACK)，请求对端的HARQ实体重传相应数据块，并在正确接收到序号在该数据块之后的其他数据块时，启动定时器，将序列号在该数据块之后的其他数据块放入重排缓存中等待，当定时器超时或者该原先缺失的数据块被正确接收后，HARQ实体才把该数据块以及重排缓存中连续正确接收的数据块传送给RLC层。同样，RLC层的自动重发请求(Automatic Repeat Request，简称“ARQ”)实体根据数据块头部的序列号对RLC PDU进行重排，如果HARQ实体是在定时器超时时，跳过丢失的数据块，直接将重排缓存中的其他数据块传送到RLC层，则RLC层在对接收到的数据块执行分割/级联的逆过程得到RLC PDU后，根据其不连续的序列号可判断出丢失的RLC PDU，进而请求ARQ重传。由于经过ARQ重传之后RLC PDU又会乱序，因此RLC层还将对RLC PDU进行再次排序。当组成一个RLC SDU的所有数据块都接收正确之后，RLC层将此RLC SDU向高层传递，本次传输完成。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：现有的数据传输方法中仍存在不必要的时延。

造成这种情况的主要原因在于，由于在现有技术中接收端的MAC层对接收到的数据块进行HARQ重排时，如果发现序列号在前的数据块未被正确接收，则将序列号在其后的数据块放入重排缓存中等待并启动定时器，直到正确接收到原先缺失的数据块或定时器超时，才将重排缓存中的数据块传送到RLC层，因此，在HARQ重传时出现漏警情况时，即在发送端未收到接收端的NACK消息，或把收到的NACK消息误判为ACK，不再重传该数据块的情况下，接收端将会持续等待，直到定时器超时，才将重排缓存中的数据块传送到RLC层，给数据传输带来不必要的等待时延。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种混合自动重传请求实体及其数据块的上报方法，使得HARQ在发生异常情况时，减少数据块的重排时延，从而快速触发ARQ的重传。

为实现上述目的，本发明提供了一种混合自动重传请求实体内数据块的上报方法，包含以下步骤：

接收端的混合自动重传请求实体将每个进程正确接收的数据块放至重排缓存中进行排序，并将已连续正确接收的数据块上报至上层，如果该重排缓存提前收到了序号在后的第一数据块，则启动定时器；

在所述定时器超时前，如果序号在所述第一数据块之前的原先缺失的每一个数据块分别已被确认丢失或被正确接收，则将所述重排缓存内除这些丢失数据块外已连续正确接收的数据块上报至上层。

其中，所述接收端根据所述进程中的数据块接收情况判断所述原先缺失的数据块是否已丢失。

此外在所述方法中，还包含以下步骤：

当所述接收端未正确接收到所述进程中的数据块时，向发送端的混合自动重传请求实体的相应进程反馈表示失败的信令，如果所述接收端在该进程中随后接收到的是新数据块，且所述未正确接收的数据块未达到最大重传次数时，则所述接收端判定该未正确接收的数据块已丢失。

此外在所述方法中，还包含以下步骤：

当所述接收端未正确接收到所述进程中的数据块时，向发送端的混合自动重传请求实体的相应进程反馈表示失败的信令；

如果所述接收端在该进程中所接收到的重传数据块已达到最大重传次数，但该重传的数据块仍然解码错误时，所述接收端判定该数据块已丢失。

此外在所述方法中，还包含以下步骤：

当所述定时器超时时，所述接收端将重排缓存内序号在所述第一数据块之前已正确接收的数据块、第一数据块、和序号在所述第一数据块之后已连续正确接收的数据块上报至上层。

此外在所述方法中，所述原先缺失的每一个数据块分别已被确认丢失或被正确接收，包含以下三种情况：

所述原先缺失的数据块都被确认丢失；

所述原先缺失的数据块都被正确接收；或者

所述原先缺失的数据块中一部分被正确接收，其余被确认丢失。

本发明还提供了一种混合自动重传请求实体，包含重排缓存模块、至少一个混合自动重传请求进程、以及定时器，还包含：

确认模块，用于确认未正确接收的数据块是否已丢失；

所述混合自动重传请求进程将其正确接收的数据块送入所述重排缓存模块中，由该重排缓存模块将已连续正确接收的数据块上报至上层，并在提前收到序号在后的第一数据块时，启动定时器，如果在所述定时器超时前，所述确认模块确认所述第一数据块之前的未正确接收的数据块已丢失，则指示所述重排缓存模块将除丢失数据块外已正确接收的数据块连续上报至上层。

其中，所述混合自动重传请求进程还用于，在没有达到最大重传次数并请求对端重传后，如果收到的是新数据块，则通知所述确认模块待重传的数据块已丢失。

此外，所述混合自动重传请求进程还用于，在达到最大重传次数并且当前传输的数据块解码错误时，通知所述确认模块该数据块已丢失。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，在HARQ接收端的重排缓存由于提前收到序号在后的第一数据块，因而启动定时器后，如果在该定时器超时前该第一数据块之前的每一个缺失数据块分别已被确认丢失或正确接收(包括三种情况：缺失数据全部丢失、全部正确接收、或一部分正确接收其余丢失)，则将重排缓存内除丢失数据块外已连续正确接收的数据块上报至上层。通过在确认未正确接收的数据块已丢失时，立即将重排缓存内除丢失数据块外已连续正确接收的数据块上报至上层，而无需等待定时器超时，减少了HARQ实体由于发生异常情况(例如HARQ发送端误将NACK当作ACK，从而删除本该重传的数据块)而引起的重排时延，使得ARQ重传能快速触发，提高了数据传输效率。同时，通过HARQ接收端快速递交重排缓存内的已正确接收的数据块，减轻了基站中数据块的缓存负担。

本发明还提出了两种实用的判定数据块是否已丢失的方案：一种是HARQ接收端在某个进程中反馈的是失败信令，但该进程随后接收到的却是新数据块，且预期的待重传的数据块并未达到最大重传次数，则判定该数据块已丢失；另一种是在每个进程中记录数据块的重传次数，当重传的数据块已达到最大重传次数，但该重传的数据块仍然解码错误时，判定该数据块已丢失。

附图说明

图1是现有技术中无线接口协议示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的HARQ实体内HARQ进程接收数据块的方法流程图；

图3是根据本发明第一实施方式的HARQ实体内重排缓存上报数据块的方法流程图；

图4是根据本发明第二实施方式HARQ实体的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明的核心在于，接收端的HARQ实体通过各HARQ进程接收来自发送端的数据块，并将正确接收的数据块放至重排缓存进行排序，重排缓存将排序后连续正确接收的数据块上传至上层，当重排缓存提前收到序号在后的第一数据块时，启动定时器。当序号在第一数据块之前的原先缺失的每一个数据块均已被确认丢失或被正确接收时，重排缓存无需等待定时器超时，立即将除丢失的数据块外，已连续正确接收的数据块上报至上层。

下面根据发明原理对本发明第一实施方式HARQ实体内数据块的上报方法进行说明。

如图2所示，当接收端的HARQ实体的HARQ进程接收到来自发送端的数据块时，进入步骤201，判断本进程是否已正确接收了上一次的数据块，也就是说，判断本进程上一次向发送端的HARQ实体反馈的消息是否为正确接收数据块的确认消息。

具体地说，由于HARQ进程在对接收到的数据块解码正确时，向发送端的HARQ实体的相应进程反馈表示正确接收数据块的确认消息，发送端的HARQ实体的相应进程根据该确认消息发送新的数据块；反之，HARQ进程在对接收到的数据块解码错误时，向发送端的HARQ实体的相应进程反馈表示未正确接收数据块的失败消息，发送端的HARQ实体的相应进程收到该失败消息后，如果当前的重次次数还没有达到最大重传次数，则重传该数据块，否则传输下一个数据块。因此，在本步骤中，HARQ进程通过判断上一次发送的反馈信息是否为确认消息，可以得知在正常情况下，该HARQ进程当前接收到的数据块应为重传数据块或新数据块。

如果该HARQ进程上一次发送的是确认消息，则该HARQ进程当前接收到的应该是新数据块，直接进入步骤205，反之，如果该HARQ进程上一次发送的是失败消息，即该HARQ进程未正确接收上一次的数据块，则进入步骤202。

由于HARQ进程未正确接收上一次的数据块，在步骤202中，该HARQ进程判断当前接收到的数据块是否为重传的数据块，如果是，则进入步骤206，反之，如果当前收到的数据块是来自发送端的新数据块，则进入步骤203。

由于之前HARQ进程向接收端发送失败消息，请求对端重传数据块，却接收到新的数据块，因此在步骤203中，该HARQ进程判断该未正确接收的数据块是否已达到最大重传次数，如果是则直接进入步骤205，反之，则表明发送端发生了异常情况，例如发送端可能误判了反馈消息从而删除需要重传的数据块，此时进入步骤204，该HARQ进程判定该未正确接收的数据块已丢失，立即通知重排缓存该数据块丢失。

在HARQ进程正确接收了上一次的数据块，或虽未正确接收但该未正确接收的数据块已达到最大重传次数，或判定该未正确接收的数据块丢失时，进入步骤205，HARQ进程对接收到的新数据块进行解码，如果解码正确，则表示该进程本次正确接收了该新数据块，该HARQ进程立即将该正确接收的数据块放至重排缓存，并向发送端HARQ实体的相应进程反馈正确接收数据块的确认消息，如果解码错误，则向发送端HARQ实体反馈失败消息，请求其重传该数据块。

在步骤206中，HARQ进程对重传数据块进行解码，判断其解码是否正确，并将该数据块的重传次数加一。如果该重传数据块解码正确，则表示该进程正确接收了该重传数据块，进入步骤207，HARQ进程将正确接收的数据块放至重排缓存；反之，如果解码错误，则进入步骤208，该HARQ进程向发送端HARQ实体的相应进程反馈未正确接收该重传数据块的失败消息，接着进入步骤209。

在步骤209中，该HARQ进程进一步判断该数据块的重传次数是否已达到最大重传次数，如果该重传数据块既解码失败又已达到最大重传次数，则判定该数据块丢失，进入步骤210，该HARQ进程通知重排缓存该数据块丢失；反之，则结束本流程。

由于接收端的HARQ实体中包含多个进程，因此需要通过重排缓存对各进程接收到的数据块进行统一排序并将连续正确接收的数据块上报至上层。

如图3所示，在步骤310中，接收端的HARQ实体的重排缓存判断接收到的数据块的序号是否连续，如果不连续，即提前收到了序号在后的数据块(为了描述方便，下文中将该提前收到的数据块称为第一数据块)，则进入步骤330，反之进入步骤320，接收端的HARQ实体将重排缓存内的连续正确接收的数据块上报至上层。比如说，HARQ实体具有5个HARQ进程，如果当前重排缓存已从这五个进程中收到5个序号相连的数据块，则进入步骤320，重排缓存按照其序号对五个数据块进行排序，并将排序后的连续正确接收的数据块(如1-5号数据块)上报至上层；反之，如果当前重排缓存收到的是序号为1、2、3、5、6的五个数据块，即在未收到序号为4的数据块时，提前收到序号为5的数据块，则仅将序号为1、2、3的数据块上报至上层，序号为5的数据块保留在重排缓存中，并进入步骤330。

由于重排缓存提前接收到了序号在后的第一数据块，因此在步骤330中，重排缓存为序号在该第一数据块之前的缺失数据块启动一定时器，且将序号在该缺失数据块之后的其他数据块缓存起来。需要指出的是，该缺失数据块可以是一个或多个数据块，为了简化说明，这里只举了一个数据块缺失的情况，对于多个数据块缺失的情况处理方法类似。针对上述案例，当重排缓存提前收到了序号为5的数据块时，重排缓存为4号数据块启动一定时器，且将序号在4之后的5号和6号数据块缓存在重排缓存中。

接着进入步骤340，重排缓存判断序号在5之前的原先缺失的每一个数据块是否分别已被确认丢失或被正确接收。如果是则进入步骤370，反之则进入步骤350。

在步骤350中，由于存在既未正确接收又未确认丢失的数据块，重排缓存进一步判断定时器是否超时，如果超时则进入步骤360，重排缓存将当前缓存的除缺失数据块外，其他已连续正确接收的数据块上报至上层；反之则返回步骤340，重排缓存继续判断序号在5之前的原先缺失的每一个数据块是否分别已被确认丢失或被正确接收。

针对上述案例，如果重排缓存既未正确接收4号数据块，又未能确认4号数据块已丢失，则在步骤350中，重排缓存判断计时器是否超时，如果超时，则进入步骤360，重排缓存将除4号数据块外的5号和6号数据块上传至上层；反之，如果未超时，则返回步骤340，继续判断4号数据块是否被正确接收或是否能确认4号数据块已丢失。

由于原先缺失的每一个数据块都能被正确接收或被确认丢失，因此进入步骤370，重排缓存将其缓存的除丢失数据块外已连续正确接收的数据块上报至上层。

具体地说，如果重排缓存中原先缺失的数据块都被确认丢失，或原先缺失的数据块都被正确接收，或原先缺失的数据块中一部分被正确接收，其余被确认丢失，则重排缓存将缓存的除丢失数据块外已连续正确接收的数据块上报至上层。针对上述案例，如果重排缓存中正确接收到了4号数据块，那么，重排缓存将4号数据块以及原先缓存的5号与6号数据块上报至上层；如果重排缓存能确认4号数据块已丢失，则将5号与6号这两个连续的数据块上报至上层。

通过在确认未正确接收的数据块已丢失时，立即将重排缓存内除丢失数据块外已连续正确接收的数据块上报至上层，而无需等待定时器超时，减少了HARQ实体由于发生异常情况而引起的重排时延，使得ARQ重传能快速触发，提高了数据传输效率。并且，通过HARQ接收端快速递交重排缓存内的已正确接收的数据块，减轻了基站中数据块的缓存负担。

根据本发明第二实施方式的HARQ实体如图4所示，包含重排缓存模块，多个HARQ进程，定时器，以及用于确认未正确接收的数据块是否已丢失的确认模块。

具体地说，各HARQ进程在正确接收到来自发送端的数据块后，将其送入重排缓存模块中，并在未正确接收到数据块时，要求发送端重传该未正确接收的数据块。如果在没有达到最大重传次数并请求对端重传后，该HARQ进程收到了新数据块，则通知确认模块待重传的数据块已丢失；如果在达到最大重传次数时，当前重传的数据块仍解码错误，则该HARQ进程同样通知确认模块重传的数据块已丢失。HARQ实体的重排缓存模块在接收到来自各进程的数据块后，将已连续正确接收的数据块上报至上层。如果某数据块缺失，即重排缓存模块提前收到序号在后的第一数据块，则启动定时器，如果在该定时器超时前，确认模块确认第一数据块之前的未正确接收的数据块已丢失，则指示重排缓存模块将除丢失数据块外已正确接收的数据块连续上报至上层。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种混合自动重传请求实体内数据块的上报方法，其特征在于，包含以下步骤：

接收端的混合自动重传请求实体将每个进程正确接收的数据块放至重排缓存中进行排序，并将已连续正确接收的数据块上报至上层，如果该重排缓存提前收到了序号在后的第一数据块，则启动定时器；

在所述定时器超时前，如果序号在所述第一数据块之前的原先缺失的每一个数据块分别已被确认丢失或被正确接收，则将所述重排缓存内除这些丢失数据块外已连续正确接收的数据块上报至上层。

2.根据权利要求1所述的混合自动重传请求实体内数据块的上报方法，其特征在于，所述接收端根据所述进程中的数据块接收情况判断所述原先缺失的数据块是否已丢失。

3.根据权利要求2所述的混合自动重传请求实体内数据块的上报方法，其特征在于，还包含以下步骤：

当所述接收端未正确接收到所述进程中的数据块时，向发送端的混合自动重传请求实体的相应进程反馈表示失败的信令，如果所述接收端在该进程中随后接收到的是新数据块，且所述未正确接收的数据块未达到最大重传次数时，则所述接收端判定该未正确接收的数据块已丢失。

4.根据权利要求2所述的混合自动重传请求实体内数据块的上报方法，其特征在于，还包含以下步骤：

当所述接收端未正确接收到所述进程中的数据块时，向发送端的混合自动重传请求实体的相应进程反馈表示失败的信令；

如果所述接收端在该进程中所接收到的重传数据块已达到最大重传次数，但该重传的数据块仍然解码错误时，所述接收端判定该数据块已丢失。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的混合自动重传请求实体内数据块的上报方法，其特征在于，还包含以下步骤：

当所述定时器超时时，所述接收端将重排缓存内序号在所述第一数据块之前已正确接收的数据块、第一数据块、和序号在所述第一数据块之后已连续正确接收的数据块上报至上层。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的混合自动重传请求实体内数据块的上报方法，其特征在于，所述原先缺失的每一个数据块分别已被确认丢失或被正确接收，包含以下三种情况：

所述原先缺失的数据块都被确认丢失；

所述原先缺失的数据块都被正确接收；或者

所述原先缺失的数据块中一部分被正确接收，其余被确认丢失。

7.一种混合自动重传请求实体，包含重排缓存模块、至少一个混合自动重传请求进程、以及定时器，其特征在于，还包含：

确认模块，用于确认未正确接收的数据块是否已丢失；

所述混合自动重传请求进程将其正确接收的数据块送入所述重排缓存模块中，由该重排缓存模块将已连续正确接收的数据块上报至上层，并在提前收到序号在后的第一数据块时，启动定时器，如果在所述定时器超时前，所述确认模块确认所述第一数据块之前的未正确接收的数据块已丢失，则指示所述重排缓存模块将除丢失数据块外已正确接收的数据块连续上报至上层。

8.根据权利要求7所述的混合自动重传请求实体，其特征在于，所述混合自动重传请求进程还用于，在没有达到最大重传次数并请求对端重传后，如果收到的是新数据块，则通知所述确认模块待重传的数据块已丢失。

9.根据权利要求7所述的混合自动重传请求实体，其特征在于，所述混合自动重传请求进程还用于，在达到最大重传次数并且当前传输的数据块解码错误时，通知所述确认模块该数据块己丢失。

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