СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА В СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
METHODS AND DEVICES IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение относится к области беспроводной связи и, в частности, к автономным повторным передачам HARQ системы беспроводной связи.
Уровень техники
Универсальная мобильная система телекоммуникаций (UMTS), также называемая системой третьего поколения (3G) или системой широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (WCDMA), разработана, чтобы стать преемником GSM. Наземная сеть радиодоступа UMTS (UTRAN) - это сеть радиодоступа системы UMTS. В архитектуре UTRAN, пользовательские оборудования (UE) 150 конкретной соты 110 беспроводным образом соединены к NodeB (NB) 130, который, в свою очередь, соединен с контроллером радиосети (RNC) 100, как показано на Фиг.1.
Развитие UTRAN и других стандартов радиоинтерфейса сильно ориентировано на технологии пакетного доступа для поддержки услуг передачи пакетных данных, например VoIP, основной принцип которых состоит в том, что малые единицы данных или пакеты переносят данные по среде связи, и каждый пакет содержит заголовок, описывающий данные. Для поддержки использования услуг передачи пакетных данных, чувствительных к задержке, требуется увеличение скорости передачи данных и снижение времени прохождения сигнала в прямом и обратном направлении (RTT). RTT определяется как время, необходимое пакету для прохождения от первой машины на вторую машину и обратно. Для обеспечения уменьшения RTT и увеличения скорости передачи данных в UTRAN интервал времени передачи (TTI) сокращается от 10, 20, 40 или 80 мс до 2 мс. TTI определяется как длительность передачи данных с учетом кодирования и перемежения.
Хотя короткий TTI, в общем случае, благоприятен для протоколов и приложений более высокого уровня, также есть и недостаток: достоверность передаваемых данных (и, таким образом, покрытие) уменьшается при сокращении TTI, поскольку сокращение TTI означает снижение энергии на бит информации. Одним решением этой проблемы является увеличение мощности передачи и, таким образом, увеличение энергии на бит информации. Таким образом, передача данных с использованием TTI, равного 2 мс, требует относительно более высокой мощности передачи, но в случае ограниченной мощности передачи передача будет в большей степени подвержена ошибкам, чем передача данных с использованием TTI 10, 20, 40 или 80 мс. Таким образом, при TTI 2 мс трудно гарантировать схожее покрытие, как при более длинном TTI. Покрытие особенно ограничивается на восходящей линии связи (в направлении от мобильного устройства к стационарному), поскольку карманное UE не может иметь столь же высокую мощность передатчика, как сетевая сторона.
Общеизвестное решение этой проблемы покрытия состоит в использовании протоколов повторной передачи, согласно которым принимающая сторона запрашивает повторные передачи у передающей стороны, пока пакет не будет успешно принят (или не будет достигнуто максимальное число повторных передач). Дополнительное усовершенствование состоит в объединении протокола повторной передачи с функцией мягкого комбинирования, согласно которой приемники не отбрасывают ошибочно принятые пакеты, но буферизуют их значения мягких битов и комбинируют эти значения со значениями мягких битов повторно переданных пакетов. Это часто называют гибридным автоматическим запросом повторения (HARQ) с мягким комбинированием.
HARQ - это комбинация кодирования с прямой коррекцией ошибок (FEC) и автоматического запроса повторения (ARQ). При кодировании FEC, в передаваемый сигнал вводится избыточность. Биты четности добавляются к информационным битам до передачи, и биты четности вычисляются из информационных битов с использованием способа, который определяется применяемой структурой кодирования. В схеме ARQ, приемник использует код обнаружения ошибок для определения, содержит принятый пакет ошибку или нет. Если ошибок не обнаружено, на передатчик передается положительное подтверждение (ACK), а если ошибка обнаружена, передается отрицательное подтверждение (NAK). Получив NAK, передатчик снова передает ту же информацию. Таким образом, HARQ использует коды FEC для коррекции подмножества всех ошибок и опирается на обнаружение ошибок с повторной передачей для обработки оставшихся ошибок.
Для уменьшения задержки, вносимой повторными передачами HARQ, одно решение состоит в том, чтобы передавать заранее определенное число повторных передач, не ожидая ACK или NAK между ними. Эти так называемые автономные повторные передачи можно передавать в последовательных TTI или в определенных заранее сконфигурированных TTI, не передаваемых последовательно. В случае, когда заранее определенного числа автономных повторных передач недостаточно для получения пакета данных, UE принимает NAK, после чего ему придется повторно передавать (например, либо обычные повторные передачи HARQ, либо другой набор автономных повторных передач), пока не получит ACK от NodeB в ответ на успешный прием пакета данных (или до достижения максимального числа повторных передач).
Хотя автономные повторные передачи HARQ могут в некоторой степени сглаживать вышеописанные проблемы покрытия, фиксированное число автономных повторных передач в ряде случаев будет приводить к чрезмерному числу повторных передач, когда UE находится в благоприятных условиях в соте. В общем случае, чрезмерное число повторных передач HARQ является недостатком, поскольку требования к ресурсам приемника ужесточаются на сетевой стороне, что приводит к увеличению стоимости. Если количество UE всегда осуществляет большое число повторных передач HARQ, стоимость предоставляемого обслуживания возрастает. Большое число повторных передач HARQ также увеличивает задержку, что нежелательно для услуг, действующих в реальном времени, например речевых услуг. С другой стороны, фиксированного числа автономных повторных передач иногда недостаточно для получения правильно принятого пакета данных, и, таким образом, требуется несколько дополнительных передач. Это также увеличивает задержку.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является обеспечение способов и устройств, которые устраняют некоторые из вышеописанных недостатков и увеличивают покрытие восходящей линии связи за счет повторных передач HARQ в системе беспроводной связи при одновременном уменьшении стоимости и задержки.
Это достигается посредством решения на основании непрерывного адаптивного контроля числа автономных повторных передач HARQ. UE и базовая радиостанция используют число автономных повторных передач HARQ, которое можно регулировать на основании наблюдений на UE и/или базовой радиостанции. Наблюдению подлежит количество повторных передач HARQ, необходимое базовой радиостанции для правильного декодирования самого(ых) последнего(их) принятого(ых) пакета(ов) данных.
Таким образом, согласно первому аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ повторных передач HARQ восходящей линии связи на базовой радиостанции системы беспроводной связи. Базовая радиостанция принимает пакеты данных от, по меньшей мере, одного пользовательского оборудования, приспособленного использовать автономные повторные передачи HARQ для передачи пакетов данных, принятых на базовой радиостанции. Способ содержит, для каждого приема нового пакета данных от, по меньшей мере, одного пользовательского оборудования, этапы, на которых наблюдают количество повторных передач HARQ, необходимое для правильного декодирования самого последнего, по меньшей мере, одного принятого пакета данных, и регулируют число автономных повторных передач HARQ на основании наблюдаемого количества повторных передач HARQ.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ повторных передач HARQ восходящей линии связи на пользовательском оборудовании системы беспроводной связи. Пользовательское оборудование передает пакеты данных на, по меньшей мере, одну базовую радиостанцию и приспособлено использовать автономные повторные передачи HARQ для передачи пакета данных. Способ содержит, для каждой передачи нового пакета данных на, по меньшей мере, одну базовую радиостанцию, этап, на котором регулируют число автономных повторных передач HARQ на основании наблюдаемого количества повторных передач HARQ.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, предусмотрена базовая радиостанция системы беспроводной связи. Базовая радиостанция приспособлена принимать пакеты данных от, по меньшей мере, одного пользовательского оборудования, приспособленного использовать автономные повторные передачи HARQ для передачи пакетов данных, принятых на базовой радиостанции. Базовая радиостанция содержит средство для наблюдения количества повторных передач HARQ, необходимого для правильного декодирования самого последнего, по меньшей мере, одного принятого пакета данных. Она также содержит средство для регулировки числа автономных повторных передач HARQ на основании наблюдаемого количества повторных передач HARQ.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, предусмотрено UE системы беспроводной связи. UE приспособлено передавать пакеты данных на, по меньшей мере, одну базовую радиостанцию и использовать автономные повторные передачи HARQ для передачи пакета данных. UE содержит средство для регулировки числа автономных повторных передач HARQ на основании наблюдаемого количества повторных передач HARQ.
Преимущество вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что вместо конфигурирования фиксированного числа автономных повторных передач HARQ для всех UE и для всех сот число автономных повторных передач HARQ можно регулировать, насколько это необходимо в конкретных условиях покрытия UE. Таким образом, отрегулированное оптимизированное число автономных повторных передач HARQ используется для каждого UE и для каждой повторной передачи.
Другое преимущество вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что регулировка числа автономных повторных передач HARQ позволяет снизить стоимость, задержку и служебную нагрузку, поскольку число повторных передач никогда не бывает чрезмерно большим. Она также улучшает покрытие благодаря тому, что удается избежать слишком малых автономных повторных передач HARQ. Это особенно важно в случае, когда UE использует услугу, чувствительную к задержке, например, VoIP, которая имеет короткий TTI.
Еще одно преимущество вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что число повторных передач более высокого уровня управления линией радиосвязи (RLC) (используемых, когда повторные передачи HARQ не приводят к правильно принятому пакету данных) сокращается благодаря тому, что удается избежать слишком малых повторных передач HARQ более низкого уровня. Это также влияет на полную задержку.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематично показывает часть UTRAN, где можно реализовать настоящее изобретение.
Фиг.2a и 2b - блок-схемы способов для NodeB и UE, соответственно, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3a и 3b - блок-схемы способов для NodeB и UE, соответственно, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4a и 4b - логические блок-схемы способов для NodeB и UE, соответственно, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5a и 5b - схемы NodeB и UE согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание
Ниже приведено более подробное описание изобретения со ссылкой на определенные варианты осуществления и прилагаемые чертежи. В целях объяснения, но не ограничения, представлены конкретные детали, например конкретные сценарии, способы и т.д., для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Однако специалисту в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение можно осуществлять на практике в других вариантах осуществления, которые отклоняются от этих конкретных деталей.
Кроме того, специалисту в данной области техники очевидно, что описанные ниже функции и средства можно реализовать с использованием программного функционирования совместно с программируемым микропроцессором или компьютером общего назначения и/или с использованием специализированной интегральной схемы (ASIC). Также очевидно, что, хотя настоящее изобретение, в основном, описано в виде способов и устройств, изобретение также можно реализовать в виде компьютерного программного продукта, а также в виде системы, содержащей компьютерный процессор и память, подключенную к процессору, причем в памяти хранятся одна или несколько программ, которые могут осуществлять раскрытые здесь функции.
Настоящее изобретение описано здесь со ссылкой на конкретные альтернативные сценарии. В частности, изобретение описано в неограничительном общем контексте применительно к UTRAN с автономными повторными передачами HARQ. Заметим, что изобретение и его иллюстративные варианты осуществления также можно применять к другим технологиям радиодоступа с характеристиками повторных передач, аналогичными UTRAN.
В настоящем изобретении, согласно Фиг.1, UE 150 и NodeB 130, 140 используют регулируемое число автономных повторных передач HARQ для передачи восходящей линии связи. UE 150 и обслуживающий NodeB 130 должны знать фактически используемое число автономных повторных передач HARQ. В ходе мягкого хэндовера из одной соты 110 в другую соту 120, необслуживающий NodeB 140 также должен знать фактическое число автономных повторных передач HARQ, поскольку они также принимают пакеты данных. Для каждой начальной передачи пакета данных восходящей линии связи число автономных повторных передач HARQ можно регулировать на основании наблюдений на UE 150 и/или NodeB 130. Наблюдению подлежит количество повторных передач HARQ, необходимое NodeB 130 для правильного декодирования ранее принятого(ых) пакета(ов) данных. Если для предыдущего пакета данных потребовалось больше повторных передач HARQ, чем фактически указанное число автономных повторных передач HARQ, разумно предположить, что условия покрытия UE 150 таковы, что необходимо большее количество автономных повторных передач HARQ. Таким образом, число автономных повторных передач HARQ можно соответственно увеличивать.
Существует несколько альтернативных способов информирования UE об отрегулированном числе автономных повторных передач HARQ. NodeB информирует UE либо напрямую через радиоинтерфейс, либо через посредство RNC, т.е. RNC информирует UE об отрегулированном числе в сообщении, ретранслируемом через NodeB. Другая альтернатива состоит в том, что UE использует заранее определенные или стандартные правила, используя свои собственные наблюдения в качестве ввода, для определения как регулировать число повторных передач. То же самое заранее определенное или стандартное правило затем используется NodeB, таким образом, UE и NodeB получают одно и то же отрегулированное число повторных передач без какой-либо сигнализации.
Таким образом, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, NodeB наблюдает количество повторных передач HARQ, необходимое для правильного декодирования самого последнего принятого пакета или пакетов данных, и инициирует регулировку числа автономных повторных передач HARQ на основании своих наблюдений.
Согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, для регулировки сначала регулируют число автономных повторных передач HARQ на NodeB и затем передают запрос на регулировку на UE. Затем UE соответственно регулирует число автономных повторных передач HARQ. Преимущество такого варианта осуществления в том, что регулировка сигнализируется через радиоинтерфейс экономичным по времени способом. В одном альтернативном варианте осуществления, запрос передается посредством распоряжения по высокоскоростному каналу управления общего пользования (HS-SCCH). В другом альтернативном варианте осуществления запрос передается по каналу абсолютного предоставления E-AGCH усовершенствованного выделенного канала (E-DCH).
В третьем варианте осуществления, этот второй вариант осуществления дополняется передачей информации об отрегулированном числе автономных повторных передач HARQ на RNC, чтобы RNC мог информировать все NodeB мягкого хэндовера о регулировке. Это полезно в случае, когда UE совершает мягкий хэндовер.
Согласно четвертому варианту осуществления, альтернативному второму и третьему вариантам осуществления, для регулировки сначала регулируют число автономных повторных передач HARQ на NodeB и затем передают запрос на регулировку на RNC. Это позволяет RNC транслировать запрос на регулировку через NodeB на UE и информировать все NodeB мягкого хэндовера о регулировке. Таким образом, этот вариант осуществления также поддерживает случай, когда UE совершает мягкий хэндовер. Запрос RNC на регулировку может передаваться на UE посредством сигнализации управления радиоресурсами (RRC). RNC может использовать сигнализацию по интерфейсу lub для информирования подключенных к нему NodeB или по интерфейсу lur для информирования NodeB, подключенных через другой RNC.
В любом из второго, третьего и четвертого вариантов осуществления, NodeB может сигнализировать увеличение или уменьшение в виде числа автономных повторных передач HARQ. Сигнализируемое значение увеличения или уменьшения может, например, быть единственной повторной передачей, но возможны и другие значения. Согласно альтернативному варианту осуществления NodeB непосредственно указывает абсолютное значение для регулировки числа автономных повторных передач HARQ.
В пятом варианте осуществления, UE и NodeB используют заранее определенное правило для получения отрегулированного числа автономных повторных передач HARQ. Наблюдение числа повторных передач HARQ, используемого для правильного декодирования самого последнего пакета или пакетов, осуществляемое на UE и на NodeB, используется в качестве ввода для этого заранее определенного правила. В этом пятом варианте осуществления, отпадает необходимость в сигнализации между UE и NodeB для получения отрегулированного числа повторных передач HARQ для использования. Кроме того, этот пятый вариант осуществления можно дополнить передачей информации об отрегулированном числе автономных повторных передач HARQ на RNC, чтобы RNC мог информировать все NodeB мягкого хэндовера о регулировке.
Заранее определенное правило, которым пользуются UE и NodeB, может, например, утверждать, что отрегулированное число автономных повторных передач HARQ равно наблюдаемому числу повторных передач HARQ, необходимому для правильного декодирования самого последнего пакета, отрегулированному числом повторных передач N (N может, например, принимать значения 0, +/-1, +/-2 и т.д.).
Правила можно описывать как функцию f(·) по числу повторных передач HARQ, необходимому для самых последних M пакетов. Например, функцию f(·) можно задать как среднее число повторных передач, которое было необходимо для самых последних M пакетов. Когда S соответствует суммарному числу повторных передач HARQ, необходимому для самых последних M пакетов, эта функция описывается как f(·) = (1/M)·S.
i
i
i
i
1
1
2
2
M
M
В другом примере функция f(·) определяется как средняя функция (или любая другая подходящая статистическая функция) с параметрами a·R, где, для предыдущего пакета i, параметр a обозначает весовой коэффициент вещественного значения, действующий для пакета i, и параметр R обозначает число повторных передач HARQ, необходимое для правильного декодирования пакета i. Весовые коэффициенты известны как на UE, так и на NodeB, и могут сообщаться UE, например, посредством распоряжений HS-SCCH, или могут конфигурироваться RNC. Таким образом, f(·) = f(a·R, a·-R, …, a·R).
На Фиг.2a показана блок-схема способа для базовой радиостанции, согласно вышеописанному первому варианту осуществления настоящего изобретения. На этапе 210, базовая радиостанция наблюдает, сколько повторных передач необходимо для правильного декодирования одного или нескольких ранее принятого(ых) пакета(ов) данных. На основании этого наблюдения, базовая радиостанция может регулировать число автономных повторных передач HARQ на этапе 220. Число повторных передач, таким образом, регулируется в соответствии с условиями покрытия UE в данный момент времени.
Кроме того на Фиг.2b показана блок-схема способа для пользовательского оборудования, согласно вышеописанному первому варианту осуществления настоящего изобретения. На этапе 230, UE регулирует число автономных повторных передач HARQ, на основании наблюдений либо на базовой радиостанции, либо на UE.
Сверх того на Фиг.3a показана блок-схема способа для базовой радиостанции, согласно вышеописанным второму и третьему варианту осуществления. На этапе 310, базовая радиостанция наблюдает, сколько повторных передач необходимо для правильного декодирования одного или нескольких ранее принятого(ых) пакета(ов) данных. На основании этого наблюдения, базовая радиостанция может регулировать свое собственное число автономных повторных передач HARQ на этапе 320 и затем передавать запрос на регулировку на UE на этапе 330. На этапе 340, информация о регулировке передается также на RNC, чтобы RNC мог информировать NodeB мягкого хэндовера о регулировке. NodeB мягкого хэндовера также принимают повторные передачи от UE и нуждаются в информации о том, было ли отрегулировано число автономных повторных передач HARQ.
На Фиг.3b показана логическая блок-схема способа для базовой радиостанции, согласно вышеописанному четвертому варианту осуществления. Первые два этапа 310 и 320 такие же, как в вариантах осуществления, проиллюстрированных на Фиг.3a, но в этом варианте осуществления запрос на регулировку на этапе 350 передается на UE посредством RNC. В этом варианте осуществления вместо прямой передачи на UE, как на этапе 330, показанном на Фиг.3a.
Кроме того, на Фиг.3c показана логическая блок-схема способа для пользовательского оборудования, согласно второму или четвертому варианту осуществления. На этапе 360 UE принимает запрос на регулировку, либо напрямую от NodeB (второй вариант осуществления), либо посредством RNC (четвертый вариант осуществления), и на этапе 370 UE соответственно регулирует число автономных повторных передач HARQ.
Наконец, на Фиг.4a и Фиг.4b показана блок-схема способа для базовой радиостанции и UE, соответственно, согласно вышеописанному пятому варианту осуществления. В этом варианте осуществления базовая радиостанция и UE наблюдают, сколько повторных передач необходимо для правильного декодирования одного или нескольких ранее принятых/переданных пакетов данных (этап 410 для базовой радиостанции и этап 430 для UE), и регулируют число автономных повторных передач HARQ согласно заранее определенному правилу (этап 420 и 440). Поскольку наблюдение и заранее определенное правило одинаковы на базовой радиостанции и UE, они оба получают одно и то же отрегулированное число повторных передач без какой-либо сигнализации между собой. Кроме того, этот вариант осуществления содержит этап 340, такой же этап, как на Фиг.3a, где показан третий вариант осуществления, для информирования RNC о регулировке. Это позволяет RNC информировать NodeB мягкого хэндовера о регулировке.
Схематично показанная на Фиг.5a и согласно вышеописанным первому, второму, третьему и четвертому вариантам осуществления, базовая радиостанция 130 содержит средство для наблюдения 131 количества повторных передач HARQ, необходимого для правильного декодирования самого последнего, по меньшей мере, одного принятого пакета данных, и средство для регулировки 132 числа автономных повторных передач HARQ на основании наблюдаемого количества повторных передач HARQ (первый вариант осуществления). Средство для регулировки 132 дополнительно содержит средство для регулировки 133 числа автономных повторных передач HARQ, и средство для передачи 134 запроса на регулировку числа автономных повторных передач HARQ на пользовательское оборудование, и средство для передачи 134 информации о регулировке числа автономных повторных передач HARQ на RNC (третий вариант осуществления).
На Фиг.5a также показано UE 150. Оно содержит средство для регулировки 151 числа автономных повторных передач HARQ на основании наблюдаемого количества повторных передач HARQ (первый вариант осуществления). Средство для регулировки 151 дополнительно содержит средство для приема 152 запроса на регулировку числа автономных повторных передач HARQ и средство для регулировки 153 числа автономных повторных передач HARQ согласно принятому запросу (третий вариант осуществления).
Согласно схеме на Фиг.5b и согласно вышеописанному пятому варианту осуществления, базовая радиостанция 130 содержит средство для наблюдения 131 количества повторных передач HARQ, необходимого для правильного декодирования самого последнего, по меньшей мере, одного принятого пакета данных, и средство для регулировки 132 числа автономных повторных передач HARQ на основании наблюдаемого количества повторных передач HARQ. Средство для регулировки 132 дополнительно содержит средство для регулировки 133 числа автономных повторных передач HARQ и средство для передачи 134 информации о регулировке числа автономных повторных передач HARQ на RNC.
На Фиг.5b также показано UE 150. Оно содержит средство для регулировки 151 числа автономных повторных передач HARQ на основании наблюдаемого количества повторных передач HARQ. В этом пятом варианте осуществления, наблюдение количества повторных передач HARQ, которое используется как основание для регулировки на UE, также производится на UE. Таким образом, средство для регулировки 151 дополнительно содержит средство для наблюдения 154 количества повторных передач HARQ, необходимого для правильного декодирования одного или нескольких предыдущих пакетов, и средство для регулировки 153 числа автономных повторных передач HARQ согласно заранее определенному правилу.
Заметим, что средства, показанные на Фиг.5a и 5b, можно реализовать в виде физических или логических объектов с использованием программного функционирования совместно с программируемым микропроцессором или компьютером общего назначения и/или с использованием специализированной интегральной схемы (ASIC).
Вышеописанные варианты осуществления приведены исключительно в порядке примера и не призваны ограничивать настоящее изобретение. Специалистам в данной области техники будут очевидны другие решения, варианты использования, задачи и функции в объеме изобретения, как заявлено в формуле изобретения.