CN1430345A - 用于高速无线通信系统中的防止延迟的窗口化机械装置 - Google Patents

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Abstract

本发明将根据接收机的容量和配置的系统参数计算窗口尺寸大小，而不是使用固定尺寸的窗口。此外，本发明改变了关于在发射机中如何变换发送窗口和在接收机中如何变换接收窗口的操作，以及接收机如何按次序传送接收到的数据块的操作，因此解决了现有技术中的问题。

Description

用于高速无线通信系统中的防止延迟的窗口化机械装置
交叉引用申请
该申请的权利要求是以申请日为2002年1月3号的美国临时专利申请第60/345,682号为优先权的。
背景
本发明涉及无线系统HARQ中的防止延迟的窗口化机械装置。尤其是，本发明提供了动态计算窗口尺寸并且提供了一套定义明确的规则以改进系统性能并解决现有技术中的问题。
高速下行链线路分组接入(HSDPA)使用HARQ(混合ARQ)以及其它技术以处理高速流量。同时，通过使用传送序列号(TSN)来跟踪数据块，并且通过根据数据块的TSN和它们的优先等级在不同的重新排序缓冲器中暂时存储接收到的数据块，接收机具有按顺序将接收的数据块传送至高层的能力。但是，在一个特定的重新排序缓冲器中较高TSN的数据块被保持并且不能被传送至上层的时候会发生延迟(stall)的情况，原因是在这个重新排序缓冲器中一个或更多的较低TSN的数据块丢失。很多原因可以导致在重新排序缓冲器中的数据块丢失。首先，在正确接收解码数据块之前，一些数据块比其它的数据块需要更多的重传。第二，数据块的传送可能被发送较高优先等级的数据块的请求打断。当不再有发送较高优先等级的数据块的请求时，中断的数据块可被重新启动。第三，发射机可能错误地接收到由接收机返回的对于发送数据块的确认而不是否定回答。于是，发射机从它的重传缓冲器(即，节点B)删除特定的数据块，这就导致接收机端数据块的TSN出现“永久的”丢失间隙。最后，经过预定的最大数量的数据块重传后，发射机可能从重传缓冲器中删除数据块，这就导致接收机端出现“永久的”丢失间隙。
此外，因为分配用来表示一个TSN的比特数是有限长的，例如，在6-比特TSN系统中，TSN具有在0-63之间的值。在高速下行链路HARQ配置中，发射机可以在很短的一段时间中以相同的优先等级传送许许多多的数据块。因此，TSN数值0-63将会重复使用。用有限长比特表示TSN的绕回会导致模糊。没有适当的机械结构的话，接收机很难区别接收到的数据是属于相同周期还是不同周期。
总之，为了克服延迟和绕回的问题，有两种主要的防止延迟的机械结构，一种是窗口化机械结构，另一种是计时器化机械结构，以防止延迟的问题。当然，存在一些互补的防止延迟的机械装置。即，使用“带内确认序列号(ASN)”的机械装置以及使用带内MRW比特以指示传送窗口的下边缘的机械装置。
简言之，参照图1-窗口化防止延迟机械装置现有技术逻辑流程图，现有技术设置了TSN窗口，其中窗口的范围小于TSN的整体可能范围。通常如步骤5所示，系统设定窗口尺寸“WINDOW”等于指定发送序列号空间的一半。在具有0-63值域的6-比特TSN情况下，系统设定WINDOW＝32。在理想状态下，在任何一个既定时间，发射机发送具有在其窗口范围内的TSN的数据块，同时，接收机接收具有在其窗口范围内的TSN的数据块。在发射机发送具有TSN＝SN的数据块之后，发射机将不会在发送任何具有TSN≤SN-WINDOW的数据块，以避免如步骤10，15，20以及25中指示的序列号模糊。理论上，在发射机和接收机中发送和接收在更小的窗口中的数据块将减少由TSN绕回导致的模糊。
同时，在接收机端，具有总窗口尺寸为WINDOW的接收机初始化它的窗口上边缘等于WINDOW-1，以及它的下边缘等于0(步骤30)。当在步骤35和40中接收到TSN＝SN的数据块，如果数据块的SN在接收窗口之内(步骤40)，并且该数据块在之前未接收到过(步骤45)，数据块被放置在重新排序缓冲器中由其TSN指示的位置上(步骤55)。但是如果该数据块之前曾收到过，则该数据块将被删除(步骤50)。于是如步骤60指示的，如果SN在接收窗口之外，接收到的数据块将被放置在重新排序缓冲器中最高接收的TSN之上，在SN指示的位置上。接收窗口将增长，这样SN形成了接收窗口的上边缘，同时如步骤60规定的，TSN≤SN-WINDOW的数据块将从重新排序缓冲器中删除。经过步骤55或步骤60后，所有接收的具有连续TSN到第一次未接收到的数据块被传送至上层(步骤65)。
窗口化机械结构现有技术存在几个潜在的问题。首先，6-比特TSN现有技术系统具有固定的窗口尺寸32。实际的窗口尺寸应当能根据UE的容量灵活地配置。此外，当使用更大窗口时，接收数据块的等待时间将下降。例如，如果系统使用固定窗口大小WINDOW＝32，如果接收机的数据块TSN＝0的否定确认被发射机错误地认作肯定确认，接收机在删除数据块TSN＝0和传送其它数据块至上层之前，需要连续接收TSN＝1至32的数据块。其次，在发射机中使用的判别式“TSN≤SN-WINDOW”(步骤15，20，25)是模糊的，同时如何在发射机中更新发送窗口也没有明确定义。例如，在WINDOW＝32的6比特TSN系统中，如果TSN＝SN＝63被发送了，根据现有技术，TSN≤SN-WINDOW＝31(即，TSN＝0至31)不能被重传。但是，没有规定新的数据块TSN＝0至31是否能被发送。
此外，在现有技术中，接收窗口仅在接收到具有在接收窗口之外的SN的数据块时增长(无条件地)。该规则具有无需从发射机发送显信号至接收机就能改变发射机发送窗口的优点。但是，该规则将导致潜在的TSN模糊的问题。在随后的实例4中，使用具有WINDOW＝4的3比特TSN系统进行说明，接收机丢失了TSN＝0和1的数据块，接收到了TSN＝2和3的数据块。接着，接收到了TSN＝4和5的数据块。上边缘被更新至TSN＝5，下边缘被更新至TSN＝2。此时当接收窗口范围在TSN＝2至TSN＝5之间时，TSN＝2，3，4和5的数据块被传送至上层。如果接收机接收TSN＝2的数据块(下一个周期的)同时丢失了TSN＝6，7，0，1的数据块。如果TSN＝6数据块的NACK被发射机错误当作ACK，以至于TSN＝2数据块在发送窗口之内的情况是可能发生的(此时TSN＝7，0，1和2是发送窗口)。根据现有技术，接收机将把下一个周期的TSN＝2数据块作为先前当前周期的TSN＝5数据块接收，识别出TSN＝2的数据块已经接收到了，然后将其删除。过早地删除这样的数据块将会使系统的性能降低。实际上，在该实例中(实例A)接收机应更新它的窗口上边缘至TSN＝2。现有技术无法实现这种校正功能。此外，在TSN被破坏但是被没有被CRC检测到的情况下，现有技术是不健壮的。另一个实例可被用来说明现有技术中的问题，在实例B中，使用6比特系统，数据块TSN＝0丢失，接收到了TSN＝1，2，3的数据块。数据块TSN＝4被破坏，并被译码成的数据块TSN＝44。接着在被破坏的数据块TSN＝44之后接收到丢失的数据块TSN＝0。通过现有技术的规则，当接收到TSN＝44，接收机将增长接收窗口上边缘到TSN＝44以及下边缘到TSN＝13。数据块TSN＝1，2，3被传送至上层。当接收到数据块TSN＝0，因为它在接收窗口之外，接收机将增长接收窗口的上边缘至TSN＝0。这样，最终，在接收到数据块TSN＝1，2，3之后数据块TSN＝0被传送至上层。出现了没有按顺序传送的错误。
概述
通过使用最优的窗口尺寸以及一套定义明确的关于发送窗口和接收窗口如何在HARQ进程中运作的规则，本发明改进了系统在发送等待时间中的性能。此外，本发明提供了用于解决现有技术中存在的潜在问题的方法。
附图说明
随后的附图以及附图标记和示范性实施例是为了说明解释的目的而提及的。
图1说明了现有技术的窗口化防止延迟的机械结构的逻辑流程图；
图2说明了执行本发明的窗口化防止延迟的机械结构的一个实例的逻辑流程图；
发明描述
本发明的发射机的上层根据UE的容量动态地计算窗口尺寸大小，例如重新排序序列的配套序号以及与留给每个重新排序序列的存储器大小，而不是严格定义发送和接收窗口的尺寸等于TSN空间的一半。另外，窗口尺寸大小应当基于有关一个数据块的多路传输的最大数量的参数M的值，以及配置给UE的有效HARQ进程的数量。特别是，作为一个例子，公式为(N-1)*M+1。发射机将设定WINDOW等于(N-1)*M+1和W中的较小值，其中，W是接收机支持的最大窗口尺寸。在节点B的发射窗口尺寸以及在UE的接收窗口尺寸应当具有相同值。所有的TSN的算术操作与按模计算(TSN空间)一起执行。算术比较使用窗口的下边缘作为比较基准。
因此，只要WINDOW的值在发射机和接收机之间被同步，6比特系统的窗口大小可以小于32以提高系统的性能。总之，窗口尺寸应当小于或等于TSN空间的一半同时大于或等于配置给接收机UE的HARQ进程数量。
图2是说明本发明如何实现的逻辑流程图。在发射机端，在步骤100和105确定WINDOW的值，初始的发送窗口范围设置为0至WINDOW-1，即，发送窗口的下边缘设置为0，上边缘设置为WINDOW-1。同时，WINDOW的值在发射机和接收机之间同步)步骤102)。在步骤108，110和115中，发射机发送数据块，数据块的TSN在其窗口范围内。如果发射机接收到接收机对于发送的其TSN等于当前发送窗口下边缘的数据块而返回的ACK(步骤120和125)，下边缘更新至还未被肯定确认的下一个数据块(TSN＝X)的TSN；同时，上边缘更新至(X+WINDOW-1)，其中X是如在步骤130中说明的已更新的下边缘。
接下来，如果TSN等于下边缘的数据块已经从重传缓冲器中删除(步骤132)，下边缘更新成还未被肯定确认的下一个数据块(TSN＝X)的TSN；上边缘更新至(X+WINDOW-1)，其中X是已更新的下边缘(步骤135)。当然，任何在发送窗口之外的数据块不会被发送或重传。
与此同时，在接收机端，根据由发射机发送的WINDOW值，接收机初始化它的窗口范围为0至WINDOW-1，即，在步骤140接收窗口下边缘＝0，接收窗口上边缘＝(WINDOW-1)。当接收到TSN＝SN的数据块(步骤145)，如果SN如步骤150所示在接收窗口之内，将数据块放置在重新排序缓冲器中由TSN指示的位置上(步骤155)。然后，所有接收到的一直到第一个丢失数据块的具有连续TSN的数据块，都被传送至上层(步骤160)。接下来，在步骤165中，接收窗口的下边缘更新至第一个丢失数据块(TSN＝X)的TSN。接收窗口的上边缘更新至(X+WINDOW-1)，其中X是已更新的下边缘。
但是，如果接收到的数据块的TSN在接收窗口之外，检验是否是((SN-接收窗口的上边缘)＞N)(步骤170)，其中，N是配置给UE的有效HARQ进程的数量。如果是，数据块将被删除(步骤180)。另一方面，如果((SN-接收窗口的上边缘)≤N)如步骤175所示，接收到的数据块在重新排序缓冲器中应当放置在最高的接收到的数据块TSN之上，该位置由数据块的TSN指示。然后，接收窗口应当增长，以使SN变为接收窗口的上边缘，接收窗口的下边缘更新至(SN-WINDOW+1)。任何接收到得在已更新的接收窗口之外的数据块将被传送至上层；所有接收到的直到第一个丢失数据块的具有连续TSN的数据块，都被传送至上层。此后，接收窗口的下边缘进一步更新至第一个丢失数据块(TSN＝X)的TSN；接收窗口的上边缘进一步更新至(X+WINDOW-1)，其中X是已更新的下边缘。
最后，对以上讨论过的实例A应用本发明的规则。当接收到TSN等于4和5的数据块，接收窗口被更新至2至5之间的范围。TSN等于2，3，4和5的数据块被传送至上层。接收窗口进一步更新至在6至1(下一个周期的)之间的范围。当接收到下一个TSN等于2的数据块，接收窗口上边缘被更新至2，下边缘相应地更新至7。数据块TSN＝5于是被传送至上层。因为TSN＝7(接收窗口的下边缘)的数据块位接收到，接收窗口不进一步更新。因此，下一个周期中的TSN＝2不会象在现有技术中一样被删除。
同样，在实例B中，假定有效HARQ的进程数为6，即N＝6，窗口上边缘为31。当接收到TSN＝SN＝44时，因为SN-上边缘＝44-31＝13＞N，数据块TSN＝44被识别为被破坏了，并被删除。系统的健壮性提高了。

Claims (21)

1.一种用于在无线通信系统的高速下行链路分组接入(HSDPA)接收机中，避免重新排序缓冲器按序发送数据块延迟的窗口化方法，该系统中发射机给每个发送的数据块指定一个传送序列号(TSN)，其中该方法包括步骤：
在发射机中：
根据接收机的容量以及多个配置的系统参数计算发送窗口的尺寸(WINDOW)；
将WINDOW与接收机同步；
初始化发送窗口，将发送窗口的下边缘(TWLE)设置为第一常数c1，发送窗口的上边缘(TWUE)设置为(c1+WINDOW-1)；
只有当数据块的TSN在发送窗口的范围之内时，发送该数据块；
接收来自接收机的对发送数据块的确认；
如果确认的数据块的TSN等于当前的发送窗口下边缘，更新发送窗口的边界；以及
如果从重传缓冲器中删除了一个数据块，更新发送窗口的边界。
2.如权利要求1中的方法；其中第一常数c1＝0。
3.如权利要求1中的方法；其中根据接收机的容量以及多个配置的系统参数计算发送窗口的尺寸(WINDOW)进一步包括步骤：
设置M＝数据块多路传输的最大数量；
设置N＝配置给接收机的有效HARQ的数量；以及
设置WINDOW＝(N-1)*M+1。
4.如权利要求1中的方法；其中根据接收机的容量以及多个配置的系统参数计算发送窗口的尺寸(WINDOW)进一步包括步骤：
设置M＝数据块多路传输的最大数量；
设置N＝配置给接收机的有效HARQ进程的数量；
设置W＝接收机支持的最大窗口尺寸；以及
设置WINDOW等于(N-1)*M+1或W，其结果取决于哪一个具有更小值。
5.如权利要求1中的方法；其中如果确认的数据块的TSN等于当前的发送窗口下边缘，更新发送窗口的边界进一步包括步骤a-b：
a.定位x＝还未确认的下一个数据块的TSN；并且
b.更新TWLE＝x以及TWLE＝(x+WINDOW-1)。
6.如权利要求1中的方法；其中如果从重传缓冲器中删除了一个数据块，更新发送窗口的边界进一步包括步骤c-d：
c.定位x＝还未确认的下一个数据块的TSN；并且
d.更新TWLE＝x以及TWLE＝(x+WINDOW-1)。
7.一种用于在无线通信系统的高速下行链路分组接入(HSDPA)接收机中，避免重新排序缓冲器按序发送数据块延迟的窗口化方法，该系统中发射机给每个发送的数据块指定一个传送序列号(TSN)，同时基于接收数据块的优先级和在传送它们到上层以前，它们在重新排序缓冲器中的TSN顺序，通过临时存储正确接收的数据块，接收机具有按接收数据块发送的顺序提供优先级的能力，其中该方法包括步骤：
在接收机中：
设定WINDOW_R＝发射机配置的接收窗口大小；
设置N＝配置给接收机的有效HARQ进程的数量；
初始化接收窗口，将接收窗口的下边缘(RWLE)设置为第二常数c2，接收窗口的上边缘(RWUE)设置为(c2+WINDOW_R-1)；
接收由发射机发送的TSN＝SN的数据块；
如果SN在当前接收窗口的范围之外并且((SN-RWUE)＞N)，删除数据块；以及
更新接收窗口边界。
8.如权利要求7中的方法；其中第二常数c2＝0。
9.如权利要求7中的方法；其中更新接收窗口边界进一步包括：
如果接收的数据块的TSN在当前接收窗口范围之内然后执行下述步骤e-g：
e.根据数据块的TSN在重新排序缓冲器中存储接收到的数据块；
f.发送具有连续TSN的数据块到上层，直到的第一个丢失数据块的TSN号为X；
g.更新接收窗口的边界；
如果接收到的数据块的TSN在当前接收窗口的范围之外，并且如果((SN-RWUE)≤N)，则执行下述步骤h-1：
h.根据接收到的数据块的TSN在重新排序缓冲器的最高TSN之上存储接收到的数据块；
i.更新接收窗口的边界；
j.发送在窗口范围之外的所有接收到的数据至上层；
k.传送在接收窗口范围之内的具有连续的TSN至上层，直到第一个丢失的数据块的TSN＝x；以及
l.进一步更新接收窗口的边界。
10.如权利要求9中的方法；其中更新接收窗口边界的步骤g进一步包括：
设置RWLE＝x，x是第一个丢失的数据块的TSN；以及
设置RWUE＝x+WINDOW-1。
11.如权利要求9中的方法；其中更新接收窗口边界的步骤i进一步包括：
设置RWUE＝SN；以及
设置RWLE＝SN-WINDOW+1。
12.如权利要求9中的方法；其中进一步更新接收窗口的边界的步骤l进一步包括：
设置RWLE＝x，x是第一个丢失的数据块的TSN；以及
设置RWUE＝x+WINDOW-1。
13.一种发射机，具有用于在无线通信系统的高速下行链路分组接入(HSDPA)接收机中，避免重新排序缓冲器按序发送数据块延迟的窗口化装置，该系统中发射机给每个发送的数据块指定一个传送序列号(TSN)，其中该发射机包括：
根据接收机的容量以及多个配置的系统参数计算发送窗口的尺寸(WINDOW)的装置；
将WINDOW与接收机同步的装置；
初始化发送窗口，将发送窗口的下边缘(TWLE)设置为第一常数c3，发送窗口的上边缘(TWUE)设置为(c3+WINDOW-1)的装置；
只有当数据块的TSN在发送窗口的范围之内时，发送该数据块的装置；
接收来自接收机的对发送数据块的确认的装置；
如果确认的数据块的TSN等于当前的发送窗口下边缘，更新发送窗口的边界的装置；以及
如果从重传缓冲器中删除了一个数据块，更新发送窗口的边界的装置。
14.如权利要求13中的发射机；其中根据接收机的容量以及多个配置的系统参数计算发送窗口的尺寸(WINDOW)的装置进一步包括：
设置M＝数据块多路传输的最大数量的装置；
设置N＝配置给接收机的有效HARQ的数量的装置；以及
设置WINDOW＝(N-1)*M+1的装置。
15.如权利要求13中的发射机；其中根据接收机的容量以及多个配置的系统参数计算发送窗口的尺寸(WINDOW)的装置进一步包括：
设置M＝数据块多路传输的最大数量的装置；
设置N＝配置给接收机的有效HARQ的数量的装置；
设置W＝接收机支持的最大窗口尺寸的装置；以及
设置WINDOW等于(N-1)*M+1或W的装置，其结果取决于哪一个具有较小值。
16.如权利要求13中的发射机；其中如果确认的数据块的TSN等于当前的发送窗口下边缘，更新发送窗口的边界进一步包括：
a.定位x＝还未确认的下一个数据块的TSN的装置；并且
b.更新TWLE＝x以及TWLE＝(x+WINDOW-1)的装置。
17.如权利要求13中的发射机；其中如果从重传缓冲器中删除了一个数据块，更新发送窗口的边界的装置进一步包括：
定位x＝还未确认的下一个数据块的TSN的装置；并且
更新TWLE＝x以及TWLE＝(x+WINDOW-1)的装置。
18.一种接收机，具有用于在无线通信系统的高速下行链路分组接入(HSDPA)接收机中，避免重新排序缓冲器按序发送数据块延迟的窗口化装置，该系统中发射机给每个发送的数据块指定一个传送序列号(TSN)，同时基于接收数据块的优先级和在传送它们到上层以前，它们在重新排序缓冲器中的TSN顺序，通过临时存储正确接收的数据块，接收机具有按接收数据块发送的顺序提供优先权的能力，其中该接收机包括：
设定WINDOW_R＝发射机配置的接收窗口大小的装置；
设置N＝配置给接收机的有效HARQ进程的数量的装置；
初始化接收窗口，将接收窗口的下边缘(RWLE)设置为第二常数c4，接收窗口的上边缘(RWUE)设置为(c4+WINDOW_R-1)的装置；
接收由发射机发送的TSN＝SN的数据块的装置；
如果SN在当前接收窗口的范围之外并且((SN-RWUE)＞N)，删除数据块的装置；以及
更新接收窗口边界的装置。
19.如权利要求18中的接收机；其中更新接收窗口边界的装置进一步包括：
检验如果接收的数据块的TSN在当前接收窗口范围之内然后运行如下描述的装置：
根据数据块的TSN在重新排序缓冲器中存储接收到的数据块的装置；
发送具有连续TSN的数据块到上层，直到的第一个丢失数据块的TSN号为X；
更新接收窗口的边界的装置；
检验如果接收到的数据块的TSN在当前接收窗口的范围之外，并且如果((SN-RWUE)≤N)，则运行如下描述的装置：
根据接收到的数据块的TSN在重新排序缓冲器的最高TSN之上存储接收到的数据块的装置；
更新接收窗口的边界的装置；
发送在窗口范围之外的所有接收到的数据至上层的装置；
传送在接收窗口范围之内的，具有连续的TSN并直到TSN＝x的第一个丢失的数据块至上层的装置；以及
进一步更新接收窗口的边界的装置。
20.如权利要求18中的接收机；其中进—步更新接收窗口边界的装置还包括：
设置RWLE＝x，x是第一个丢失的数据块的TSN的装置；以及
设置RWUE＝x+WINDOW-1的装置。
21.如权利要求18中的接收机；其中更新接收窗口边界的装置进一步包括：
设置RWUE＝SN的装置；以及
设置RWLE＝SN-WINDOW+1的装置。
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