一種AMRLC對於重傳數據的優化的接收處理方法與流程
2023-05-16 21:33:01 2
本發明涉及一種LTE協議棧中的數據優化處理方法，尤其涉及一種AM RLC對於重傳數據的優化的接收處理方法。
背景技術：
無線鏈路控制(RLC)協議是LTE協議棧中的一層，負責無線鏈路控制，在LTE中發送方和接收方均有對等的RLC層來完成發送和接收的任務。也就是發送時RLC對於上層分組數據匯聚層(PDCP)投遞過來的數據(SDU)根據每次發送時隙中指定的授權大小，對SDU進行分段或者串接並加上包頭之後組成協議數據單元(PDU)發給下層(MAC)；接收時RLC對於MAC發上來的數據(PDU)，根據解包頭中的序列號等信息進行重組，然後按序遞交數據(SDU)給上層PDCP。
RLC的傳輸模式分為透明模式(TM)、非確認模式(UM)和確認模式(AM)，其中TM和UM是沒有保證機制來保證對端RLC一定能成功接收的，但是AM中引入了狀態報告這種控制PDU，保證了對端RLC的接收情況。具體流程為，接收端的RLC根據當前的接收情況在滿足發送狀態報告條件的情況下發送狀態報告給發送端的RLC，然後發送端的RLC收到狀態報告後根據狀態報告中指示的丟失PDU進行重發(在狀態報告中由NACK_SN指出)。
由於在LTE空口無線資源環境中，每次的授權大小是動態變化的，這就造成有可能RLC在第一次發送PDU時授權比較大，在收到狀態報告指示這個PDU需要重發時，授權不夠大，這時就需要RLC對這個需要重發的PDU進行重分段，分多段多次重發給接收端的RLC。所以接收端的RLC要接收同一個PDU中多個可能有覆蓋的重分段。
在網絡狀況不好的情況下：比如小區邊緣信號差、無線信號幹擾較為強烈、高速移動中以及小區內用戶較多時，這時基站因為無線信道質量不高或者用戶太多的原因不會給UE分配大的授權，通常一個授權只有幾十個字節，而且物理層此時的傳輸會比信號強時多出很多傳輸失敗，這時就需要RLC進行重發和重 分段。此時受限於授權較小，所以授權中十幾個字節的利用率的高低都會影響到最終的用戶使用體驗。
現有技術中RLC進行重發和重分段的處理方式，如圖1所示，假設發送端發送一個PDU(包括PDU包頭和100個字節的PDU承載數據)，在空口發送中此PDU發送失敗，導致接收方未能收到，需要在狀態報告中指示此PDU需要重發，其中狀態報告中填寫整個此PDU需要重發。發送端在收到接收端的狀態報告後開始對這個PDU進行重發，假設此時授權較小，需要分4段才能發送出去：其中第2段(31～60位元組內容)和第4段(81～100位元組內容)因為種種原因，在空口發送中傳輸失敗，這時接收端需要再組一個新的狀態報告發給發送端，裡面需要填寫此PDU的第31到60位元組和第81到100位元組需要重發。發送端收到新的狀態報告後根據指示重發第2段和第4段：接收端在收到重分段2和重分段4後完成此PDU的接收，接下來就可以在下一個狀態報告中指示發送端此PDU已經成功接收。至此完成此PDU的接收。這種方式在網絡狀況不好的情況下，並不能有效利用空口資源，邏輯處理也較為複雜。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種在網絡狀況不好的情況下，能有效利用空口資源，邏輯處理也較為簡單，且與現有協議完美適配的AM RLC對於重傳數據的優化的接收處理方法。
本發明的AM RLC對於重傳數據的優化的接收處理方法，包括以下步驟：
S1連續判斷：接收端收到一個PDU的重分段時，判斷該重分段是否與在先收到的重分段連續，
若是則將其合併後進入步驟S2，
若否則直接進入步驟S2；
S2首尾部判斷：判斷步驟S1得到的重分段或合併後重分段，所包含的數據是否包含原PDU的第一字節或最後一個字節，
若是則進入步驟S4，
若否則進入步驟S3；
S3標記判斷：判斷該重分段或合併後重分段所包含的數據長度是否小於等 於閾值X，
若是則將該重分段或合併後重分段標記為未收到、並保存在內存中以便後續接收使用，然後進入步驟S4；
若否則將該重分段或合併後重分段標記為收到，並進入步驟S4；
S4狀態報告發送：接收端根據步驟S3中重分段或合併後重分段標記的收到或未收到信息，組出狀態報告隨後該狀態報告被發送至發送端；
所述閾值X根據最近n秒網絡狀況的丟包率、最近m次的授權平均值以及步驟S3當前處理的重分段或合併後重分段的長度得出。
進一步的，閾值X的計算公式：
X＝7+LSegHead+Mmiss×TBavg
其中，如果最近m次的授權平均值大於此重分段或合併後重分段所包含的數據長度，則LSegHead為4，否則LSegHead為0；Mmiss為最近n秒中RLC統計的網絡狀況的丟包率；TBavg為m次的授權平均值。
進一步的，m和n的值均為10。
進一步的，所述步驟S3中保存在內存中的重分段或合併後重分段，用於接收端下一次收到的PDU重分段的連續判斷。
藉由上述方案，本發明至少具有以下優點：1)更有效的利用空口資源，節省狀態報告長度，節省重分段PDU的頭信息；2)更簡單的邏輯處理；3)與協議中的方法完美適配。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例並配合附圖詳細說明如後。
附圖說明
圖1是現有技術中AM RLC對於重傳數據的接收處理方法示意圖；
圖2是本發明對於重傳數據的優化的接收處理方法流程圖；
圖3是本發明中發送端授權較大情況的PDU重分段示意圖；
圖4是本發明中發送端授權較小情況的PDU重分段示意圖；
圖5是RLC協議中狀態報告的具體格式；
圖6是RLC協議中PDU重分段的具體格式。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
參見圖2，本發明的AM RLC對於重傳數據的優化的接收處理方法，包括以下步驟：
S1連續判斷：接收端收到一個PDU的重分段時，判斷該重分段是否與在先收到的重分段連續，
若是則將其合併後進入步驟S2，
若否則直接進入步驟S2；
S2首尾部判斷：判斷步驟S1得到的重分段或合併後重分段，所包含的數據是否包含原PDU的第一字節或最後一個字節，
若是則進入步驟S4，
若否則進入步驟S3；
S3標記判斷：判斷該重分段或合併後重分段所包含的數據長度是否小於等於閾值X，
若是則將該重分段或合併後重分段標記為未收到、並保存在內存中以便後續接收使用，然後進入步驟S4；
若否則將該重分段或合併後重分段標記為收到，並進入步驟S4；
S4狀態報告發送：接收端根據步驟S3中重分段或合併後重分段標記的收到或未收到信息，組出狀態報告隨後該狀態報告被發送至發送端；
所述閾值X根據最近n秒網絡狀況的丟包率、最近m次的授權平均值以及步驟S3當前處理的重分段或合併後重分段的長度得出。
應當說明的是，步驟S3中保存在內存中的重分段或合併後重分段，用於接收端下一次收到的PDU重分段的連續判斷。
合理的閾值X能起到更好利用空口資源的目的，由於每減少一個重分段就可以省下6、7個字節的狀態報告，如果授權足夠大可以將三段放到一個重分段 PDU中發送那麼還能節省4個字節的PDU重分段頭長度(詳見本說明書3.1部分)，閾值X的計算公式：
X＝7+LSegHead+Mmiss×TBavg
其中，如果最近m次的授權平均值大於此重分段或合併後重分段所包含的數據長度，則LSegHead為4，否則LSegHead為0；Mmiss為最近n秒中RLC統計的網絡狀況的丟包率；TBavg為m次的授權平均值。m和n的值通常取值為10。TB的概念為傳輸塊(transport block)，授權的空口物理資源表現即為傳輸塊，一個傳輸塊就是包含MAC PDU的一個數據塊，這個數據塊會在一個傳輸時間間隔(TTI)上傳輸，也是HARQ(混合自動重複請求)重傳的單位。LTE規定：對於每個終端一個TTI最多可以發送兩個傳輸塊。在物理層與MAC間信息交換的基本單元為傳輸塊，典型的傳輸塊為RLC的一個協議數據單元(PDU)。
1、接收端狀態報告的生成
為了詳細說明上述步驟，具體實施過程，根據圖1中所示的4段PDU重分段為例進行進一步說明：
1.1在先已接收到第2段重分段，接收端當前接收到第1段重分段，那麼步驟S1判定為連續，將第1段和第2段合併，步驟S2判定為包含PDU第一個字節，直接進行步驟S4，接收端發送狀態報告顯示第61～100位元組未收到；
1.2在先已接收到第3段重分段，接收端當前接收到第1段重分段，那麼步驟S1判定為不連續，步驟S2判定為包含PDU第一個字節，直接進行步驟S4，接收端發送狀態報告顯示第31～61位元組和81～100位元組未收到；
1.3在先已接收到第2段重分段，接收端當前接收到第3段重分段，那麼步驟S1判定為連續，將第2段和第3段合併，步驟S2判定為不包含PDU首尾字節，步驟S3對合併後的第2段和第3段與閾值X進行判定：
1.3a、若判定小於等於閾值X，那麼接收端發送狀態報告顯示第1～100位元組未收到；
1.3b、若判定大於閾值X，那麼接收端發送狀態報告顯示第1～30位元組和 81～100位元組未收到；
1.4在先已接收到第1段重分段，接收端當前接收到第3段重分段，那麼步驟S1判定為不連續，步驟S2判定為不包含PDU首尾字節，步驟S3對第3段與閾值X進行判定：
1.4a、若判定小於等於閾值X，那麼接收端發送狀態報告顯示第31～100位元組未收到；
1.4b、若判定大於閾值X，那麼接收端發送狀態報告顯示第31～60位元組和81～100位元組未收到。
2、發送端接收狀態報告後的處理
在上述1.4a情況下，接收端發送狀態報告顯示第31～100位元組未收到，隨後發送端存在兩種情況，一種是授權較大的情況，另一種為授權較小的情況。
2.1授權較大的情況
如圖3所示，在授權較大的情況下，第2、3、4段重分段可能一次性到達：此時接收端在收到這個數據後就將原先收到的第3個重分段刪除，保留當前收到的5號重分段，完成這個PDU的接收。
2.2授權較小的情況
如圖4所示，在授權較小的情況下，請求重發的第31到100位元組可能會分多段重發，這裡假設如下情況：
此時因為授權較小，所以需要分兩段來發送，不過後面的重分段7假設還是沒有收到。此時因為之前的重分段3已經收到，所以在跟重分段6合併後接收端給發送端發送的新的狀態報告中指示，此PDU的第81到100位元組需要重發。
最後在收到81到100位元組的重分段PDU後確認此PDU接收成功。
3、本發明改進後的優點
3.1更有效的利用空口資源
通過1.4a中的對比，我們可以看到改進後的方法比起原先的做法在空口中 多傳輸了一次PDU重分段3，這看起來是對空口資源的浪費而不是節省，但是實際上改進後的方法有如下節約之處。
a)節省狀態報告長度
在原來協議中描述的方法下，接收端需要在狀態報告中填寫此PDU的第31到60位元組和第81到100位元組需要重發。而在改進後的方法中，只需要在狀態報告中填寫一段也就是此PDU的第31到100位元組需要重發。如圖5所示，是RLC協議中狀態報告的具體格式。
其中，每描述PDU中的一個需要重發的分段都需要用到NACK_SN、E1、E2、SOstart和SOend這些信息域。可見改進後的方法，節省了NACK_SN、E1、E2、SOstart和SOend所佔的資源，共42個bit。對於8bit的數據來說，可節省6到7個字節。
b)節省重分段PDU的頭信息
在原來協議中的描述方法下，發送端需要重發PDU重分段2和4，在改進後的方案中，如果授權足夠大那麼只需要一個PDU重分段5就可以完成接收。此時節省了一個PDU重分段的頭長度。在協議中PDU重分段的具體格式如圖6所示，其中Data域之前的部分均為PDU重分段的頭部分。最小的情況下佔據4個字節，最長的情況下甚至可以長達幾十個字節(跟Data域的數據內容有關，一般來說Data域越長PDU的頭長度就有可能越大)。
這樣改進後的方法至少能減少4個字節的PDU重分段的頭長度。
而對於授權較小的情況時，對於兩個方法都會有可能增加多個重分段來發送，新的改進後的方法與原方法比在發送PDU重分段頭長度上基本保持一致。
惡劣無線環境下，如果收到的不連續重分段3的數據長度較短，那麼相比於節省出的十幾個字節的狀態報告和重分段的PDU頭就可以更高效的利用小的授權來傳輸需要的內容。從而在惡劣的無線環境中更高效的利用本來就不大的授權來通信。
3.2更簡單的邏輯處理
因為改進後的方法在接收端無需在狀態報告中填寫多個分段，所以在處理過程中可以採用更簡單的邏輯代碼來完成。對於發送端因為也只需要對狀態報 告中指示的一個分段處理重發，所以在處理過程中也比之前的方法要簡單，降低了處理邏輯的複雜度，也減小了相應數據結構的內存開銷。
對於終端晶片來說，由於LTE支持DRX功能來實現在空閒態和連接態下非連續監聽下行物理信道，所以當物理層處於非監聽狀態時，可以將晶片進入省電睡眠狀態，當需要監聽時再喚起進入正常狀態來節省功耗。對於物理層之上的高層協議來說，有處理任務要做時處於正常工作狀態，沒有任務要做時就處於睡眠狀態，當有新的工作任務到達時再喚起，也就是越高效的處理就越能增加晶片的睡眠時間，從而降低了晶片的整體功耗。
3.3與協議中的方法完美適配
對於實際網絡中移動終端和基站來說，如果一方採用改進的方法，一方採用協議的方法，因為通信的PDU包格式沒有任何變化，所以也是可以正常通信的。此時改進方法的接收端RLC會繼續按照改進後的方法來發送狀態報告以及接收PDU重分段，改進方法的發送端RLC會很自然的處理協議方法中的狀態報告。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，並不用於限制本發明，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護範圍。