基於業務質量的harq方法
2023-06-09 20:09:46
專利名稱：基於業務質量的harq方法
技術領域：
本發明屬於無線通信領域，具特別涉及在高速下行分組接入(HSDPA)系統中混合自動重傳請求(HARQ)方法。
背景技術：
在HSDPA(High Speed Download Packet Access，高速下行分組接入)系統中，HARQ(混合自動重傳請求)實體能夠很好地在系統規定的時延內補償鏈路傳輸錯誤。由於信道的時變特性，確認信息「ACK(確認)」或「NACK(非確認)」會發生誤判。如果接收端將NACK判為ACK，發射端不但不會重傳沒有正確接收的包，而且相反會將該包的備份刪除；而接收端則會等待包的重新傳輸，這將導致不必要的功率和存貯浪費。NACK被誤判為ACK導致的錯誤只能觸發外層ARQ，從而恢復丟失的數據包，這將降低頻譜利用率和增加時延。如果接收端將ACK判為NACK，發射端將重傳已經正確接收的包，從而導致頻譜利用率降低。
圖1為現有發射端的包狀態機。當包得到機會傳輸時，包的狀態從「未傳」狀態轉移到「顯著」狀態，同時發射端設置重傳定時器T1和包生命定時器T2，並開始計時。
發射端收到的確認信息為ACK且在定時器T1超時前收到，包的狀態轉移到「成功」狀態，即收到狀態；並將包標識為正確接收；當收到的確認信息為NACK或T1超時，則進入「等待重傳」狀態。當「等待重傳」狀態的包得到機會傳輸時，轉移到「顯著」狀態，發射端重新設置定時器T1，並開始計時；當定時器T2超時時，包狀態轉移為「丟棄」狀態，然後轉移為「成功」狀態，同時重傳定時器T1和包生命定時器T2都將被重置，隨後新包就有可能得到機會傳輸。
表1分別描述了遊戲、VoIP(視頻點播)、Ftp(文件傳輸)三種業務的時延要求、時延抖動、信息丟失率、數據率等信息。
表一現有的HARQ方法將ACK的判決門限DACK和NACK的判決門限DNACK都設定為50％。其判決過程也沒有針對不同業務進行區分。事實上，確認信息ACK/NACK的誤判對不同業務將產生不同的影響。
發明內容
本發明的目的在於提出一種基於業務質量的HARQ方法，通過增加確認信息ACK/NACK的軟信息，同時考慮誤判對業務質量的影響，來補償確認信息ACK/NACK的誤判錯誤，以優化HARQ方法。
其中，確認信息的軟信息用于衡量硬判決的可靠性。該軟信息可以為確認信息ACK與NACK的後驗概率，也可以是確認信息ACK與NACK的比值，本發明中以後驗概率為進行說明。當軟信息在不可靠區域時，發射端將採取相應的處理來滿足業務質量的要求對於時延不敏感的業務，可通過控制信道發射指示信息，包括HARQ進程號和舊包標識信息，以確認確認信息ACK/NACK的正確性，當然也可用定時的方法來確認ACK/NACK的正確性；對時延和質量都較敏感的業務，發射端將重傳相應的數據包；對質量不敏感的業務，發射端將不重傳相應的數據包。
為達上述目的，本發明採用如下技術方案一種基於業務質量的HARQ方法，包括以下步驟1)設定不可靠區間；2)根據業務類別判決所述不可靠區間內的確認信息為ACK或NACK。
其中，所述步驟1)之間，還包括以下步驟設定ACK的判決門限DACK和NACK的判決門限DNACK步驟，確定可靠區間和所述不可靠區別，所述不可靠區間為判決門限DACK和NACK的判決門限DNACK之間的區間。所述判決門限DACK和DNACK大於50％，其中，當業務為時延和可靠性都敏感的業務時，在不可靠區間將確認信息譯為NACK。
其中，當業務為時延敏感，可靠性不敏感的業務時，在不可靠區間將確認信息譯為ACK。
其中，當業務為時延不敏感，可靠性敏感的業務時，在不可靠區間對確認信息不作判決，保持包狀態。
其中，當業務為時延和可靠性都敏感的業務時如果包接收機發射ACK，軟信息大於(ACK)50％，小於DACK，則包發射機將確認信息譯為NACK，並將重傳該包，無論包接收機是否正確接收，包接收機將發射ACK；如果包接收機發射ACK，軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK，則包發射機將確認信息譯為NACK，無論包接收機是否正確接收，包接收機將發射ACK；如果包接收機發射NACK，軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK，則包發射機將確認信息譯為NACK，重傳該包；如果包接收機發射NACK，軟信息大於(ACK)50％，小於DACK，則包發射機將確認信息譯為NACK，重傳該包。
其中，當業務為時延敏感，可靠性不敏感的業務時，當包接收機發射ACK，其軟信息大於(ACK)50％，小於DACK，則包發射機將確認信息譯為ACK，包發射機將發射新包；當包接收機發射ACK，其軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK，則包發射機將確認信息譯為ACK，不重傳該數據包；如果包接收機發射NACK，軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK，則包發射機將確認信息譯為ACK，譯為正確接收，不重傳該包，發射機發射新包，包接收機忽略舊包的錯誤，將舊包向高層遞交，如果包接收機發射NACK，軟信息大於(ACK)50％，小於DACK，則包發射機將確認信息譯為ACK，譯為正確接收，不重傳該包，發射機發射新包，包接收機忽略舊包的錯誤，將舊包向高層遞交。
其中，當業務為時延不敏感，可靠性敏感的業務時，在以下任一條件下，包發射機對確認信息不作判決，包的狀態保持不變；包發射機將發射空包的指示信息，包括HARQ進程號和舊包標識信息，包接收機收到該指示信息後，將重新發射確認信息ACK或NACK，當包接收機發射ACK，其軟信息大於(ACK)50％，小於DACK；當包接收機發射ACK，其軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK；如果包接收機發射NACK，軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK；如果包接收機發射NACK，軟信息大於(ACK)50％，小於DACK。
其中，當確認信息ACK/NACK在所述可靠區間時，ACK/NACK的接收機作硬判決。
本發明提出的基於業務質量的HARQ方法，ACK/NACK接收端採用不同的處理策略來減輕ACK/NACK誤判對業務質量的影響，增強了現有HARQ方法對ACK/NACK誤判的魯棒性，同時使包調度器具有一定的自由度來保證業務的質量。對於遊戲業務，減少了因誤判決觸發外層ARQ重傳時延和內層ARQ的信息丟失。對於VoIP(視頻點播)、Ftp業務，提高了系統的吞吐量。
以下結合附圖及實施例進一步說明本發明。
圖1為現有發射端的包狀態機；圖2為本發明遊戲業務可靠區間和不可靠區間的劃分及其處理策略；圖3為本發明VoIP業務可靠區間和不可靠區間的劃分及其處理策略；圖4為本發明Ftp業務可靠區間和不可靠區間的劃分及其處理策略；圖5為本發明遊戲業務接收端的包狀態機；圖6為本發明VoIP業務接收端的包狀態機；圖7為本發明Ftp業務接收端的包狀態機。
具體實施例方式
一種基於業務質量的HARQ方法，包括以下步驟1)設定ACK的判決門限DACK和NACK的判決門限DNACK，所述判決門限DACK和DNACK大於50％；確定可靠區間和所述不可靠區間，2)根據業務類別判決所述不可靠區間內的確認信息為ACK或NACK。
其中，不可靠區間為判決門限DACK和NACK的判決門限DNACK之間的區間。
其中，所述步驟2)中，當業務為時延和可靠性都敏感的業務時，在不可靠區間將確認信息譯為NACK。當業務為時延敏感的業務時，在不可靠區間將確認信息譯為ACK。當業務為可靠性敏感業務時，在不可靠區間對確認信息不作判決，保持包狀態。
表二給出了本發明實施例中遊戲、VoIP和ftp的確認信息ACK/NACK在不可靠區間的處理策略，以該處理策略對吞吐量、信息丟失及時延的影響。
表二以下對表二中的信息作進一步分析。
1、遊戲是一種對時延和可靠性要求都很高的業務。ACK被誤判為NACK將導致內層ARQ的重複，由於遊戲的低數據率，ACK被誤判為NACK基本不會降低頻譜利用率。而NACK被誤判為ACK將觸發外層ARQ的包恢復功能，因此會導致大時延，同時會降低用戶體驗。因此遊戲業務對ACK判為NACK不敏感。
2、VoIP業務是一種對時延要求較高，而對可靠性要求不高的業務。ACK被判為NACK導致在內層ARQ的重複，降低頻譜利用率和增加時延抖動；而NACK被誤判為ACK將觸發外層ARQ的包恢復功能，但這不會降低VoIP的業務質量。因此VoIP業務對確認信息ACK/NACK的誤判不敏感，但會降低系統頻譜利用率。
3、Ftp是一種對可靠性要求高，而對時延要求不高的業務。ACK被判為NACK導致在內層ARQ的重複，由於ftp業務的數據率較高，因此會降低無線資源的利用率；而NACK被誤判為ACK將觸發外層ARQ的包恢復功能，增加傳輸時延。因此ftp業務對確認信息ACK/NACK的誤判不敏感，但會降低系統頻譜利用率。
為了補償ACK/NACK誤判對業務質量的影響和提高系統頻譜利用率，圖2，圖3和圖4分別給出了遊戲、VoIP和ftp業務的確認信息ACK/NACK的可靠性和不可靠性區間的劃分。其中，譯為ACK或NACK的區間表示可靠區間，ACK與NACK之間的區間表示不可靠區間。當判決門限DACK和DNACK為50％時，本發明實施例提出的基於業務質量的HARQ方法就退化為傳統的HARQ方法。
當確認信息ACK/NACK在可靠區間時，ACK/NACK的接收機將作硬判決，同時作相應的狀態轉移，因此在可靠區間，包接收端和發射端沒有採取任何特殊處理。
當確認信息ACK/NACK在不可靠區間時，信令接收機將根據業務的不同，採取不同的策略來保證業務的質量和提高系統頻譜利用率。對於遊戲業務，包發射機將確認信息ACK/NACK譯為NACK，從而保證業務質量。對於VoIP業務，包發射機將確認信息ACK/NACK譯為ACK，從而保證業務質量和提高系統頻譜利用率。對於ftp業務，包發射機對確認信息ACK/NACK不作判決，同時通過控制信道使包接收機再發射包的確認信息ACK/NACK，以上處理只會增加ftp業務的時延，不會降低系統頻譜利用率。
本實施例中的基於業務質量的HARQ方法，當確認信息ACK/NACK在可靠區間時，它與現有的HARQ方法的工作流程一樣。當確認信息ACK/NACK在不可靠區間時，按如下具體流程工作一、時延和可靠性都敏感的業務從表1可以看出，遊戲是時延和可靠性都十分敏感的業務，同時它的傳輸數據率比較低。圖5給出了遊戲業務的接收機狀態機。當包狀態為初始接收，收到數據包，若包解碼為錯誤，則包接收機發射確認信息NACK，同時設定包生命周期T3，包狀態轉移到顯著，若包解碼為正確，則包接收機發射確認信息ACK，包狀態轉移到成功接收；包狀態為顯著，若包解碼為錯誤，則包接收機發射確認信息NACK，包狀態保持不變，若包解碼為正確，則包接收機發射確認信息ACK，包狀態轉移到成功接收，若包生命周期T3超時，則包狀態轉移到丟失，發射確認信息ACK，同時無條件轉移到成功接收狀態；當包在成功接收狀態，則無條件轉移到初始接收狀態；當包在初始接收狀態，收到重複包，無論包是否正確，包接收機發射ACK。當確認信息ACK/NACK的軟判決在不可靠區間時，包接收機將確認信息譯為NACK，同時包狀態轉移為顯著狀態，因此無論該包是否被正確接收，它都將被重傳。判決門限可以根據確認信息ACK/NACK誤判對業務質量的影響來設定，對時延和可靠性都敏感的業務，DNACK可以在60％～80％之間取值，DACK設為60％～70％之間取值，從而減輕誤判NACK對業務質量的影響。該方法工作流程如下1)如果包接收機發射ACK，軟信息大於(ACK)50％，小於DACK，傳統的HARQ方法將譯之為ACK。而優化的HARQ方法將其譯為NACK，並將重傳該包，無論是否正確接收，包接收機將發射ACK。由於遊戲為低數據率業務，因此優化的HARQ方法浪費的帶寬可以忽略。
2)如果包接收機發射ACK，軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK，傳統的HARQ方法和優化的HARQ方法的工作流程一樣，包接收機將忽略包的重複，包發射機發射ACK確認信息。
3)如果包接收機發射NACK，軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK，傳統的HARQ方法和優化的HARQ方法的工作流程一樣，包發射機將發射舊包。
4)如果包接收機發射NACK，軟信息大於(ACK)50％，小於DACK，優化的HARQ方法將重傳該包來保證業務的低時延和高可靠性要求，然而傳統的HARQ方法將發生誤判，因此不會重傳該數據包，該類包丟失只能通過外層ARQ恢復，將增加空口傳輸時延，破壞用戶體驗。
從以上的敘述和圖5可以看出，優化的HARQ方法將保證業務的低時延和高可靠性要求，而其犧牲的傳輸帶寬可以忽略。優化的HARQ方法將在一定程度避免誤觸發外層ARQ。
二、時延敏感的業務VoIP為時延敏感的業務。當確認信息ACK/NACK在不可靠區間時，包接收機將其譯為ACK，包狀態轉移為已接收。圖6為VoIP業務接收端的包狀態機，與圖5相比較，無在初始接收狀態，重複傳輸的處理；同時若在顯著狀態收到傳輸的包為新包，開始記錄新包的狀態，同時將舊包提交高層，舊包的狀態轉移到成功接收。判決門限可以根據確認信息ACK/NACK誤判對業務質量的影響來設定，對時延敏感的業務，DNAXK可以在55％～65％之間取值，DACK設為55％～65％之間取值，從而減輕誤判NACK對業務質量和頻譜利用率的影響。該方法的工作流程如下當包接收機發射ACK，其軟信息大於(ACK)50％，小於DACK，傳統的HARQ方法和優化的HARQ的工作流程一樣，包發射機將發射新包。
1)當包接收機發射ACK，其軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK，優化的HARQ方法將確認信息譯為ACK，不會重傳該數據包。然而傳統的HARQ方法將重傳該包，因此傳統的HARQ方法將浪費傳輸帶寬。
2)如果包接收機發射NACK，軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK，傳統的HARQ方法將重傳該包，而優化的HARQ將不會重傳該包，譯為正確接收，新包將被發射；在接收端如果收到新包，錯誤包或舊包將提交給高層。由於VoIP業務對可靠性要求不高，該類誤判不會影響VoIP業務的質量和用戶體驗。
3)如果包接收機發射NACK，軟信息大於(ACK)50％，小於DACK，傳統的HARQ方法和優化的HARQ方法的工作流程一樣。
從以上的工作流程和圖6可以看出，優化的HARQ方法能充分保證業務的低時延要求，導致的信息丟失用戶可以忍受。
三、可靠性敏感的業務Ftp業務對時延要求不高，但要求無信息丟失傳輸。當確認信息ACK/NACK的軟信息在不可靠區間，解碼器將不作判決，同時保持包的狀態，信令接收機或包發射機將通過控制信道，發射空負荷的指示信息，指示信息包括HARQ進程號和舊包指示，要求包發射機重新發射ACK或NACK。圖7為本發明Ftp業務接收端的包狀態機，與圖5相比較，圖7有以下不同在初始接收狀態，若收到舊包指示，則發射確認信息ACK；同時若在顯著狀態收到舊包指示，則包發射機發射確認信息NACK。判決門限可以根據確認信息ACK/NACK誤判對業務質量的影響來設定，對可靠性敏感的業務，DNACK可以在60％～80％之間取值，DACK設為60％～80％之間取值，從而減輕誤判NACK對業務質量和頻譜利用率的影響。它的具體工作流程如下1)當包接收機發射ACK，其軟信息大於(ACK)50％，小於DACK，傳統的HARQ方法將其譯為ACK。而優化的HARQ方法將不會作判決，包的狀態將保持不變，包也不會被重傳。舊包的指示將在控制信道傳輸，包接收機收到該控制信息，包接收機將重新發射ACK信令。由於Ftp業務對時延不敏感，優化的HARQ方法不會破壞用戶體驗。
2)當包接收機發射ACK，其軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK，傳統的HARQ方法將重傳該包，因此會浪費傳輸帶寬。若應用的優化的HARQ方法，包接收機將不會作判決，包狀態將保持，該包不會被重傳，無負荷的指示將通過控制信道被發射，包接收機將再發射ACK信令。因此優化的HARQ方法將節約傳輸帶寬。
3)如果包接收機發射NACK，軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK，傳統的HARQ方法將重傳該包，而優化的HARQ將不會重傳該包，包接收機將不會作判決，包狀態將保持，該包不會被重傳，空包且無負荷的指示將通過控制信道被發射，包接收機將再發射NACK信令。因此優化的HARQ方法將導致時延增加和較小的信令開銷。
4)如果包接收機發射NACK，軟信息大於(ACK)50％，小於DACK，傳統的HARQ方法將其譯為ACK，該誤判導致的包丟失只能通過外層ARQ來恢復。而優化的HARQ將不會重傳該包，包接收機將不會作判決，包狀態將保持，該包不會被重傳，空包且無負荷的指示將通過控制信道被發射，包接收機將再發射NACK信令。因此優化的HARQ將不會因誤判觸發外層ARQ方法。
從以上的工作流程和圖7可以看出，基於業務質量的軟HARQ方法能夠較好地保證ftp業務的質量要求，同時能在一定程度避免因誤判觸發外層ARQ。
權利要求
1.一種基於業務質量的HARQ方法，其特徵在於包括以下步驟1)設定不可靠區間；2)根據業務類別判決所述不可靠區間內的確認信息為ACK或NACK。
2.根據權利要求1所述的一種基於業務質量的HARQ方法，其特徵在於所述步驟1)之間，還包括以下步驟設定ACK的判決門限DACK和NACK的判決門限DNACK步驟，確定可靠區間和所述不可靠區別，所述不可靠區間為判決門限DACK和NACK的判決門限DNACK之間的區間。
3.根據權利要求2所述的一種基於業務質量的HARQ方法，其特徵在於所述判決門限DACK和DNACK大於50％。
4.根據權利要求1或2所述的一種基於業務質量的HARQ方法，其特徵在於當業務為時延和可靠性都敏感的業務時，在不可靠區間將確認信息譯為NACK。
5.根據權利要求1或2所述的一種基於業務質量的HARQ方法，其特徵在於當業務為時延敏感，可靠性不敏感的業務時，在不可靠區間將確認信息譯為ACK。
6.根據權利要求1或2所述的一種基於業務質量的HARQ方法，其特徵在於當業務為時延不敏感，可靠性敏感的業務時，在不可靠區間對確認信息不作判決，保持包狀態。
7.根據權利要求3所述的一種基於業務質量的HARQ方法，其特徵在於當業務為時延和可靠性都敏感的業務時如果包接收機發射ACK，軟信息大於(ACK)50％，小於DACK，則包發射機將確認信息譯為NACK，並將重傳該包，無論包接收機是否正確接收，包接收機將發射ACK；如果包接收機發射ACK，軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK，則包發射機將確認信息譯為NACK，無論包接收機是否正確接收，包接收機將發射ACK；如果包接收機發射NACK，軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK，則包發射機將確認信息譯為NACK，重傳該包；如果包接收機發射NACK，軟信息大於(ACK)50％，小於DACK，則包發射機將確認信息譯為NACK，重傳該包。
8.根據權利要求3所述的一種基於業務質量的HARQ方法，其特徵在於當業務為時延敏感，可靠性不敏感的業務時，當包接收機發射ACK，其軟信息大於(ACK)50％，小於DACK，則包發射機將確認信息譯為ACK，包發射機將發射新包；當包接收機發射ACK，其軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK，則包發射機將確認信息譯為ACK，不重傳該數據包；如果包接收機發射NACK，軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK，則包發射機將確認信息譯為ACK，譯為正確接收，不重傳該包，發射機發射新包，包接收機忽略舊包的錯誤，將舊包向高層遞交，如果包接收機發射NACK，軟信息大於(ACK)50％，小於DACK，則包發射機將確認信息譯為ACK，譯為正確接收，不重傳該包，發射機發射新包，包接收機忽略舊包的錯誤，將舊包向高層遞交。
9.根據權利要求3所述的一種基於業務質量的HARQ方法，其特徵在於當業務為時延不敏感，可靠性敏感的業務時，在以下任一條件下，包發射機對確認信息不作判決，包的狀態保持不變；包發射機將發射空包的指示信息，包括HARQ進程號和舊包標識信息，包接收機收到該指示信息後，將重新發射確認信息ACK或NACK，當包接收機發射ACK，其軟信息大於(ACK)50％，小於DACK；當包接收機發射ACK，其軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK；如果包接收機發射NACK，軟信息大於(NACK)50％，小於DNACK；如果包接收機發射NACK，軟信息大於(ACK)50％，小於DACK。
10.根據權利要求2或3所述的一種基於業務質量的HARQ方法，其特徵在於當確認信息ACK/NACK在所述可靠區間時，ACK/NACK的接收機作硬判決。
全文摘要
一種基於業務質量的HARQ方法，包括以下步驟設定不可靠區間；根據業務類別判決所述不可靠區間內的確認信息為ACK或NACK。其中，當業務為時延和可靠性都敏感的業務時，在不可靠區間將確認信息譯為NACK。當業務為時延敏感，可靠性不敏感的業務時，在不可靠區間將確認信息譯為ACK。當業務為時延不敏感，可靠性敏感的業務時，在不可靠區間對確認信息不作判決，保持包狀態，包發射機將發射空包的指示信息，包接收機收到該指示信息後，將重新發射確認信息ACK或NACK。本發明增強了現有HARQ方法對ACK/NACK誤判的魯棒性，同時使包調度器具有一定的自由度來保證業務的質量。減少了遊戲業務因誤判決觸發外層ARQ重傳時延和內層ARQ的信息丟失，提高了VoIP、Ftp業務系統的吞吐量。
文檔編號H04L12/56GK101064665SQ20061002613
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月27日 優先權日2006年4月27日
發明者徐景, 陳伍軍, 徐浩煜, 王斌, 張小東, 王海峰 申請人:上海無線通信研究中心