CN101030842A - 移动通信系统中数据的重排方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动通信系统中数据的重排方法及其装置，所述方法包括：A、接收端的混合自动重传实体接收到正确解码的传输块后送往自动请求重发实体；B、接收端的自动请求重发实体对接收到的传输块进行解封装，并将解封装后的高层协议数据单元进行重排和重组，得到业务数据单元。所述装置包括：第一重传单元，用于将接收到的传输块直接发送到第二重传单元；第二重传单元，与第一重传单元相连，通过对接收到的传输块进行解封装，得到高层协议数据单元，并对所述高层协议数据单元进行重排和重组，得到业务数据单元，将其发送到高层。本发明通过减少协议层间数据的重排次数，简化数据头信息，来降低数据的传输时延及减少数据的开销。

Description

移动通信系统中数据的重排方法及其装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种移动通信系统中数据的重排方法及装置。

背景技术

在20世纪90年代初，在欧洲开始有通信公司和一些研究组织开始了宽带码分多址WCDMA的研究工作，从98年开始到现在，WCDMA系统的技术规范已经走过了Release 99，Release 4，Release 5，Release 6这几个阶段，对于所述的这几个阶段已经非常成熟，目前关于Release 7的标准化工作已经开始实施。与此同时，长期演进LTE(Long Term Evolution)的研究也已经逐渐成为标准化工作的新热点，是一种能够降低时延、提高用户数据速率、改进的系统容量和覆盖的低成本的网络。所述LTE将从系统框架到物理层都将是全新的，旨在为用户提供更高速率，更好性能的服务。目前LTE中的陆地无线接入网UTRAN被称为演进无线陆地接入网(E-UTRAN)，包括演进接入网和演进基站。但是，针对目前的演进基站中还没有提出对需要传输数据的进行怎样的重排，才能减少协议层间的重排次数，以及传输时延等问题，下面以演进前基站中的无线接口协议为例来说明存在的问题。具体为：

所述无线接口协议的结构框架分为3层，层3为无线资源控制RRC层，层2分为分组数据会聚协议PDCP与广播/多播控制BMC层、无线链路控制RLC层和媒体接入控制MAC层，层1是物理层PHY，具体如图1所示。上下行的分组业务数据传输过程依次通过PDCP/BMC层、RLC层、MAC层和物理层，然后进入对端的物理层PHY、对端MAC层、对端RLC层和对端PDCP/BMC层的流向进行传输，其信令则是直接从RRC层到RLC层。在上述数据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，到了对端的对等层，通过解析该数据，除去该数据的数据头，再将该数据的内容传递给高层。在数据传输过程中，RLC层和MAC层会对高层过来的数据进行分割/级联，其中RLC层将高层送来的数据(RLC SDU)分割为大小相等的数据块，加上头信息，组成RLC PDU送往MAC层；在物理层，将MAC层过来的数据分割/级联组成大小合适的物理帧发送出去。接收端执行分割/级联的逆过程，MAC层根据传输序列号的顺序对MAC PDU进行重排，比如，传输序列号为1、2、3之类的序列号，该序列号是根据接收到数据块的先后顺序进行排序的。并把有序接收正确的数据送RLC层；在RLC层，根据发送端加的头信息(序列号)对RLC PDU进行重排，当组成一个SDU的所有数据都接收正确之后，将此RLC SDU向高层传递，其中，MAC层重排的是MAC PDU，而每个MAC PDU可能包括多个RLC PDU，MAC PDU重排好之后送到RLC层，RLC很容易根据其中不连续的(部分经过HARQ重传还是没有传输正确)数据判断RLC PDU的丢失，请求ARQ重传。经过ARQ重传之后RLC PDU又会乱序，因此还应对RLC PDU进行排序。

由此可见，在现有协议中MAC层和RLC层都需要进行数据的重排。即：在RLC层，RLC SDU按照高层配置的RLC PDU大小来进行数据分割，对分割得到的PDU统一编号，用作接收和重传的标识，需重传的数据存于ARQ缓存中，在目前协议中RLC PDU的编号称为序列号(SN，Sequence Number)，确认模式的序列号长度为12bit，非确认模式的序列号为7bit。在目前协议中一种业务在配置其对应的RLC实体时就给定了RLC PDU的大小，在进行RLC SDU分割时，在数据不足PDU大小时对RLC PDU添加填充bit，保证PDU大小恒定。在接收端RLC层根据SN对RLC PDU进行重排并重组。再如对于HSDPA/HSUPA系统中，RLC PDU经过MAC-d实体添加MAC数据头后形成MAC-d PDU之后，在MAC-hs/MAC-e实体进行级联，添加数据头，其中包括传输序列号(TSN)，形成物理帧，并缓存于HARQ缓存中，在接收端MAC层HARQ根据TSN对MAC PDU进行重排，并把有序接收正确的数据送往RLC层。

由此可见，在数据传输过程中，当经过接收端不同的协议层时，比如经过接收端的MAC层和RLC层，分别根据添加序列号对接收端的数据进行重排，从而增加了系统的开销，且MAC层与RLC层分别处于基站与RNC，通过这两次重排，会增大数据传输的时延。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种移动通信系统中数据的重排方法及其装置，通过减少协议层间数据的重排次数，简化数据头信息，来降低数据的传输时延及减少数据的开销。

为解决上述问题，本发明提供一种移动通信系统中数据的重排方法，所述方法包括步骤：

A、接收端的混合自动重传实体接收到正确解码的传输块后送往自动请求重发实体；

B、接收端的自动请求重发实体对接收到的传输块进行解封装，并将解封装后的高层协议数据单元进行重排和重组，得到业务数据单元。

步骤A和步骤B之间还包括：

如果接收到的传输块由多个自动请求重发实体的协议数据单元组成，则对传输块进行分解，并把分解后的子传输块发送到相应的自动请求重发实体。

步骤A中所述混合自动重传实体收到乱序的正确解码的传输块不作重排，直接将其送往上层。

所述步骤A中如果传输块的重传次数超过预设的最大重传次数，则混合自动重传实体通过层间源语告知自动请求重发实体该传输块中数据已丢失。

步骤B中所述自动请求重发实体得到高层协议数据单元后，不发送状态报告，并将其存放在重排缓存中。

状态报告的产生由周期触发、混合自动重传实体中由最大重传次数引起的触发或者由自动重传实体自动产生。

步骤B的具体实现过程为：

接收端的重排实体根据序列号及分段序列号对接收到的高层协议数据单元进行重排，并去掉重排后高层协议数据单元的信息头后进行重组，得到业务数据单元。

另外，本发明还提供一种移动通信系统中数据的重排装置，所述装置包括：第一重传单元和第二重传单元，其中，

所述第一重传单元，用于将接收到的传输块直接发送到第二重传单元；

所述第二重传单元，用于接收第一重传单元发送的传输块，并对该传输块进行解封装，得到高层协议数据单元，以及对所述高层协议数据单元进行重排和重组，得到业务数据单元，将其发送高层。

所述装置还包括：分解单元，分别与第一重传单元和第二重传单元相连，用于分解由多个自动请求重发实体的协议数据单元组成的传输块，并把分解后的子传输块发送到相应的自动请求重发实体。

所述第一重传单元包括：

混合自动重传子单元，用于将接收的传输块进行重传；

判断子单元，用于判断所述传输块的重传次数是否超过预设的最大重传次数，如果超过最大的重传次数，则通知第二重传单元该传输块中数据丢失。

所述第二重传单元包括：

一个或多个自动请求重发子单元，与混合自动重传子单元或分解单元相连，用于对接收到传输块或子传输块进行解封装并发送解封装后得到的高层协议数据单元；

一个或多个重排子单元，与自动请求重发子单元相连，根据序列号或分段序列号对接收到的高层协议数据单元进行重排，并发送重排后的高层协议数据单元；

一个或多个重组子单元，与重排子单元相连，用于将接收到的高层协议数据单元去掉信息头后进行重组，得到业务数据单元。

所述重排装置位于演进基站或用户设备中。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过将无线链路控制层下移至基站或合并到媒体接入控制层中，将大大减少两层之间数据的交互时延，甚至可以忽略。而且由于这两层同位于基站，因此反馈给基站的信息可以共享，为两层之间的交互提供了良好的条件，有利于数据传输效率的提高。通过将两层的重排简化为一次重排，不但简化了协议层将数据层的封装，取消了HARQ传输序列号(TSN)，减少数据的开销，同时也降低了在HARQ时带来的数据重排的时延，提高了数据传输效率，对于那些具有无序递交属性的业务数据单元尤其有利。

附图说明

图1是现有技术中无线接口协议的结构框架示意图；

图2是演进无线陆地接入系统的架构示意图；

图3是本发明所述移动通信系统中数据重排装置的示意图；

图4是本发明所述移动通信系统中数据重排方法的流程图；

图5A是本发明所述移动通信系统中数据重排方法的具体实现过程；

图5B是本发明所述移动通信系统中数据重排方法中协议层的示意图；

图6是本发明所述移动通信系统中数据重排方法中接收端的重排缓存的实施例。

具体实施方式

本发明的核心主要是在演进无线陆地接入(E-UTRAN)系统中，通过减少演进基站中协议层间数据的重排次数，简化数据头信息，来有效降低数据传输的时延及减少数据的开销。也就是说，将现有技术中的无线链路控制层下移到基站，或与基站中的媒体接入控制层合并(以有效的减少媒体接入控制层和无线链路控制层间的接口时延)，形成演进基站中的演进媒体接入控制层，当所述演进基站的发送端接收需要传输的数据包时，先对所述数据包进行灵活的分割级联，以便于演进基站的接收端对该数据包进行重传、重排及重组。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，在描述本发明之前先简要的介绍一下本发明所基于的演进无线陆地接入(E-UTRAN)系统。

请参考图2，为演进无线陆地接入(E-UTRAN)系统的架构示意图。所述E-UTRAN包括：演进接入网关1(E-AGW)和演进基站2(E-NodeB)两层架构，所述E-NodeB又管理多个用户设备UE3。所述E-Node与E-AGW可以直接建立连接，也可以通过IP网络相连。其中，所述E-AGW位于演进核心网演进核心网Evolved CN中，其功能与R6协议中的无线网络控制器RNC的功能类似，用于管理不同的E-NodeB，而各个E-NodeB直接与E-AGW相连，管理所述小区内的用户。对于E-UTRAN的协议栈，所述E-NodeB包括：演进媒体接入控制层MAC和演进物理层PHY，所述E-AGW包括演进分组数据会聚协议层。

通过对上面技术的了解，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参阅图3，为本发明所述移动通信系统中数据重排装置的架构示意图，所述装置可以位于演进基站中也可以位于用户设备UE中。所述装置包括：第一重传单元11和第二重传单元12，还可以包括分解单元13(如图中虚线所示)。其中，所述第一重传单元11，用于将接收到的传输块直接发送到第二重传单元；所述第二重传单元12，与第一重传单元11相连，通过对接收到的传输块进行解封装，得到高层协议数据单元，并对所述高层协议数据单元进行重排和重组，得到业务数据单元，将其发送到高层。所述分解单元13，分别与所述第一重传单元11和所述第二重传单元12相连，用于分解由多个自动请求重发实体的协议数据单元组成的传输块，并把分解后的子传输块发送到相应的自动请求重发实体。

所述第一重传单元11包括：混合自动重传子单元111和判断子单元112，所述混合自动重传子单元111用于将接收的传输块进行重传；所述判断子单元112，用于判断所述传输块的重传次数是否超过预设的最大重传次数，如果超过最大的重传次数，则通知第二重传单元该传输块中数据丢失。

所述第二重传单元12包括：一个或多个自动请求重发子单元121、一个或多个重排子单元122、一个或多个重组子单元123。其中，所述一个或多个自动请求重发子单元121，与混合自动重传子单元111或分解单元13相连，用于对接收到传输块或子传输块进行解封装并发送解封装后得到的高层协议数据单元；所述一个或多个重排子单元122，与自动请求重发子单元121相连，根据序列号或分段序列号对接收到的高层协议数据单元进行重排，并发送重排后的高层协议数据单元；所述一个或多个重组子单元123，与重排子单元122相连，用于将接收到的高层协议数据单元去掉信息头后进行重组，得到业务数据单元。

由上述装置可知，针对演进后的移动通信系统，将无线链路控制层RLC与媒体接入控制层MAC合并，从而减少了协议层之间接口的传输时延，甚至可以忽略接口时延。对于需要传输的业务数据单元(即IP数据包)，有两种实现方式：一种实现方式是重排装置位于用户设备中：另一种实现方式是重排装置位于演进基站中。下面分别对这两种实现过程进行描述：

一种实现方式：演进基站中发送端媒体接入控制层对其进行分割或/和级联，得到协议数据单元，并对其封装信息头，组成传输块(TB)后经物理层传输到用户设备UE的接收端，所述用户设备接收端的媒体接入控制层MAC接收到该传输块后，通过接收端混合自动重传(HARQ，Hybrid AutomaticRepeat Request)层对所述传输块的重传后得到正确的解码传输块，并将其发送给接收端的自动请求重发(ARQ，Automatic Repeat Request)层，所述自动请求重发ARQ层对接收到的传输块进行解封装后得到乱序的协议数据单元，然后在根据序列号或分段序列号对所述协议数据单元进行重排和重组，得到有序的业务数据单元，并将其发送给高层。

其中，所述ARQ是指通过重传来保证传输的可靠性，当前一次尝试传输失败时，就要求重传数据包的传输机制。HARQ协议是ARQ协议的改进，就是在ARQ系统中引入了一个FEC子系统，这个FEC子系统是用来纠正错误以减少重传的次数。在HARQ中，发送端只在发送的数据块被正确接收到之后才开始对下一个数据块进行操作，系统使用1比特的序列号区分当前的数据块和下一个待传输的数据块，接收端用于指示传输块是否被正确解码的确认信息(使用应答ACK或错误应答NACK)使用一个比特。

另一种实现方式是上述实现方式的逆过程，其实现过程基本与上述方式相同，其不同之处是，用户设备中发送端设备先对需要传输的业务数据单元进行分割或/和级联，并将分割或/和级联后的协议数据单元封装信息头后组成传输块通过物理层发送到演进基站中，所述演进基站与上述用户设备接收端的处理过程相同，具体详见上述，在此不再赘述。

其中，所述物理层的功能是对接收到的数据包进行调制、编码、时频同步等操作；MAC层进行媒体接入控制，动态调度，处理UE数据流的优先级等操作。自动请求重发ARQ的功能是在混合自动重传HARQ之上的重传，防止HARQ失败造成数据差错，ARQ还具有将乱序的数据包进行分段、重组、分割级联、顺序递交到高层、复制检测、流控等功能。

另外，本发明还提供一种通信系统中数据的重排方法，该方法的流程图详见图4，所述方法包括步骤：

步骤S11：接收端的混合自动重传实体接收到正确解码的传输块后送往自动请求重发实体；

步骤S12：接收端的自动请求重发实体对接收到的传输块进行解封装，并将解封装后的高层协议数据单元进行重排和重组，得到业务数据单元。

在步骤S11和步骤S12之间还包括步骤：如果接收到的传输块由多个自动请求重发实体的协议数据单元组成，则对传输块进行分解，并把分解后的子传输块发送到相应的自动请求重发实体。

为了便于理解，下面以用户设备为发送端，而演进基站为接收端为例来说明本发明，反之也成立。

再请参阅图5A和5B，分别为本发明所述方法中数据传输具体过程的实施例。如图所示，发送端媒体接入控制MAC层的分割和/或级联功能实体对高层业务数据单元SDU(即IP包)进行分割和/或级联，并设置相应的序列号(比如图中所示1、2和3)，组成协议数据单元PDU后送自动请求重发ARQ实体；而MAC层的生成传输块功能实体对接收到的PDU加上必要的头信息(TB头)(如业务优先级队列号等)后进行复用，组成传输块(TB)后送混合自动重发HARQ功能实体，所述接收端的HARQ经重传后收到正确解码的TB，并向ARQ递交正确接收的TB，不作重排。所述ARQ实体通过分解及解封装得到乱序的协议数据单元PDU后不发状态报告，只把所述PDU放在重排缓存中，重排功能实体根据序列号SN及分段序列号SSN对PDU进行重排。其中，所述SN为首次传输的PDU的序列号，SSN为各分段在首次传输PDU中的序列号，这样在接收端可以通过SN及SSN就可以进行重传、重排及重组。重组功能实体去掉PDU中的信息头后，进行重组，得到正确且有序业务数据单元SDU，并将其送往高层。此外，接收端数据块的重传次数超过最大重传次数时，在接收端HARQ可以通过层间源语告知ARQ该传输块已丢失，所述状态报告的触发可以是周期性触发、由自动请求重发实体自动产生或者由HARQ的最大重传次数触发。

请参考本发明所述方法的又一应用实施例。如果发送端有2个UDP(即IP包)，经分割级联后分成3个PDU，序列号(SN)分别为1，2，3，形成TB后在HARQ进行重传，接收端收到TB后通过解封装后，将其送到重排实体，重排实体根据序列号或分段序列号进行重排，然后去掉信息头后对所述协议数据单元进行重组。在该实现过程中，如果传输块的重传次数超过预定的最大重传次数，HARQ则通知ARQ进行重传，再次重传PDU时，可以再次对其进行分割级联，比如1号PDU可以再次分成1.1及1.2号PDU，即SN＝1，SSN＝1及SN＝1，SSN＝2这2个PDU。这样在接收端的重排缓存中顺序如图6所示。

由此可见，本发明所述方案中取消了接收端HARQ的重排，即在接收端HARQ收到正确的TB后立即送往ARQ，重排只在ARQ做，而对于HARQ传输序列号(TSN)可以取消，减少数据的开销。因此，本发明不但减少协议层间数据的重排次数，简化数据头信息，同时也降低了数据的传输时延和减少数据的开销。

此外，如果接收到的传输块由多个自动请求重发实体的协议数据单元组成，则先对接收到正确的传输块进行分解，然后把分解后的子传输块发送到相应的自动请求重发实体，所述各个自动请求重发实体的实现过程与上述接收到单一自动请求重发实体的协议数据单元的实现过程相同，具体详见前述，在此不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1、一种移动通信系统中数据的重排方法，其特征在于，包括步骤：

A、接收端的混合自动重传实体接收到正确解码的传输块后送往自动请求重发实体；

B、接收端的自动请求重发实体对接收到的传输块进行解封装，并将解封装后的高层协议数据单元进行重排和重组，得到业务数据单元。

2、根据权利要求1所述移动通信系统中数据的重排方法，其特征在于，步骤A和步骤B之间还包括：

如果接收到的传输块由多个自动请求重发实体的协议数据单元组成，则对传输块进行分解，并把分解后的子传输块发送到相应的自动请求重发实体。

3、根据权利要求1或2所述移动通信系统中数据的重排方法，其特征在于，步骤A中所述混合自动重传实体收到乱序的正确解码的传输块不作重排，直接将其送往上层。

4、根据权利要求1所述移动通信系统中数据的重排方法，其特征在于，所述步骤A中如果传输块的重传次数超过预设的最大重传次数，则混合自动重传实体通过层间源语告知自动请求重发实体该传输块中数据已丢失。

5、根据权利要求1或2所述移动通信系统中数据的重排方法，其特征在于，步骤B中所述自动请求重发实体得到高层协议数据单元后，不发送状态报告，并将其存放在重排缓存中。

6、根据权利要求5所述移动通信系统中数据的重排方法，其特征在于，状态报告的产生由周期触发、混合自动重传实体中由最大重传次数引起的触发或者由自动重传实体自动产生。

7、根据权利要求1或2所述移动通信系统中数据的重排方法，其特征在于，步骤B的具体实现过程为：

接收端的重排实体根据序列号及分段序列号对接收到的高层协议数据单元进行重排，并去掉重排后高层协议数据单元的信息头后进行重组，得到业务数据单元。

8、一种移动通信系统中数据的重排装置，其特征在于，包括：第一重传单元和第二重传单元，其中，

所述第一重传单元，用于将接收到的传输块直接发送到第二重传单元；

所述第二重传单元，用于接收第一重传单元发送的传输块，并对该传输块进行解封装，得到高层协议数据单元，以及对所述高层协议数据单元进行重排和重组，得到业务数据单元，将其发送高层。

9、根据权利要求8所述移动通信系统中数据的重排装置，其特征在于，所述装置还包括：分解单元，分别与第一重传单元和第二重传单元相连，用于分解由多个自动请求重发实体的协议数据单元组成的传输块，并把分解后的子传输块发送到相应的自动请求重发实体。

10、根据权利要求8或9所述移动通信系统中数据的重排装置，其特征在于，所述第一重传单元包括：

混合自动重传子单元，用于将接收的传输块进行重传；

判断子单元，用于判断所述传输块的重传次数是否超过预设的最大重传次数，如果超过最大的重传次数，则通知第二重传单元该传输块中数据丢失。

11、根据权利要求8或9所述移动通信系统中数据的重排装置，其特征在于，所述第二重传单元包括：

一个或多个自动请求重发子单元，与混合自动重传子单元或分解单元相连，用于对接收到传输块或子传输块进行解封装并发送解封装后得到的高层协议数据单元；

一个或多个重排子单元，与自动请求重发子单元相连，根据序列号或分段序列号对接收到的高层协议数据单元进行重排，并发送重排后的高层协议数据单元；

一个或多个重组子单元，与重排子单元相连，用于将接收到的高层协议数据单元去掉信息头后进行重组，得到业务数据单元。

12、根据权利要求8或9所述移动通信系统中数据的重排装置，其特征在于，所述重排装置位于演进基站或用户设备中。

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