CN101431394B - 下行隧道混合自动重传请求方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下行链路混合自动重传请求方法，包括以下步骤：基站通过隧道链路向接入中继站发送包括多个终端的协议数据单元的隧道数据，并接收来自中继站的反馈直到接入中继站正确接收数据；接入中继站从隧道数据解析出各个终端的协议数据单元，将各个终端的协议数据单元发送给相应终端，接收来自各个终端的反馈后做相应处理。其中，隧道链路由多跳中继站组成，接入基站的中继站为第1跳中继站，接入终端的中继站为第n跳中继站，其中，第1跳、第2跳、...、第n-1跳中继站收到隧道数据后不立即向基站发送接收确认消息。接入中继站接收来自各个终端的反馈后的相应处理为将终端反馈上传到基站或者不上传反馈而是根据终端反馈申请重传带宽。

Description

下行隧道混合自动重传请求方法

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地涉及一种多跳中继系统中的下行隧道混合自动重传请求方法。

背景技术

为了扩大通信系统覆盖范围并增加系统容量，一个或者多个中继站(Relay Station，简称RS)可以设置在支持多跳中继的基站(Multi-hop Relay Base Station，简称MR-BS)和终端(MobileStations，简称MS)之间。在集中式中继系统中，信道资源分配必须由MR-BS完成，因此采用集中式调度RS的中继系统的混合自动重传请求(Hybrid Automatic Repeat Request，简称HARQ)的设计较为复杂。

由于RS的引入，HARQ的形式也会相应增加，典型的有端到端HARQ和每跳反馈HARQ。对于集中式中继端到端HARQ，上游控制站在RS发送某个HARQ突发(也称子突发)前已经给各个RS分配相应的反馈信道转发ACK/NACK。现有技术中，RS收到要转发的突发后，通过计算知道自己被分配的反馈信道，然后在相应的资源上发送反馈。由于集中式调度必须由MR-BS分配空口资源，一旦中继突发失败，重传延时也会由于漫长的反馈时间变得很大。

此外，如图1所示，当一个RS接入多个MS时，该接入RS和MR-BS之间可以建立一条中继隧道(tunnel)。多个MS的协议数据单元(Protocol Data Unit，简称PDU)可以由MR-BS组成一个隧道突发，作为HARQ的基本单位在一帧中传输。当该隧道突发成功到达接入RS之后，该RS将各个MS的PDU还原出来，在接入链路上继续完成HARQ。

目前，IEEE802.16j标准草稿中规定所述隧道数据可以分成两种模式：隧道分组模式(Tunnel Packet Mode)和隧道突发模式(TunnelBurst Mode)。在隧道分组模式中，各个MS的PDU被组合成一个隧道分组进行传输。隧道分组有自己的分组头(包含隧道连接标识(Tunnel CID，简称TCID))和循环冗余校验码(Cyclic RedundancyCheck，简称CRC)。一个突发中可以有不同隧道的隧道分组。在隧道突发模式中，TCID在下行位图信息元(DL MAP IE)给出，因此隧道数据可以看作物理层的一个突发，一个突发只能包括同一隧道的MS的PDU，每个PDU的压缩连接标识(RCID)被同一个TCID取代。

但是，现有技术并没有规定完整的包含隧道数据传输的HARQ方法。例如，使用隧道分组或者隧道突发传输时，每一个MS的ACK无法单独在隧道中转发。如果隧道数据不加TCID而每一个MS的数据突发单独反馈，则失去了隧道传输的优点，因为此时可以看作是若干个MS在独立进行HARQ。

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提供了一种下行链路混合自动重传请求方法。

根据本发明实施例的下行链路混合自动重传请求方法，包括以下步骤：基站通过隧道链路向接入中继站发送包括多个终端的协议数据单元的隧道数据；接入中继站判断其自身对包括多个终端的协议数据单元的隧道数据的接收情况，通过隧道链路向基站发送反馈(接收确认消息或重发请求消息)，或接收各终端通过接入链路发送给其的对相应协议数据单元的接收情况的反馈，根据各终端的反馈申请重传带宽或通过隧道链路将各终端的反馈集中发送至基站，其中，接入中继站成功接收包括多个终端的协议数据单元的隧道数据后，解析出各终端的协议数据单元，通过接入链路将各终端的协议数据单元发送给各终端，隧道链路由多跳中继站组成，接入基站的中继站为第1跳中继站，接入终端的中继站为第n跳中继站，其中，第1跳、第2跳、...、第n-1跳中继站收到隧道数据后不立即向基站发送反馈。

其中，基站在发送隧道数据之前，为各跳中继站分配相应的数据传输和反馈信道。各跳中继站通过自身的计算获知基站分配给其的反馈信道。

其中，当隧道链路中的第t跳中继站没有成功接收包括多个终端的协议数据单元的隧道数据时，第t跳中继站在基站分配给其的反馈信道上通过第t-1跳、第t-2跳、...、第1跳中继站向基站发送重发请求消息。

如果隧道终点(即，接入中继站)成功接收包括多个终端的协议数据单元的隧道数据，则立刻上行反馈接收确认消息。如果接入中继站没有成功接收包括多个终端的协议数据单元的隧道数据，则立刻上行反馈重发请求消息。重传请求消息可以编码以通知基站隧道数据接收错误发生在哪一跳。

如果第t跳中继站在第i帧正确接收包括多个终端的协议数据单元的隧道数据，则在第i+m帧向基站转发来自下游中继站的反馈，其中，m＝M*q+(M+1)*k，M是第t跳中继站距离隧道终点中继站的跳数，q是各跳中继站对于隧道数据的固定延迟帧数，k是各跳中继站对隧道数据的混合自动重传请求的反馈延迟。如果收到的反馈是接收确认消息，则第t跳中继站不作任何改变上行转发，如果收到的反馈是重发请求消息，则第t跳中继站可以对其编码以通知基站隧道数据接收错误发生在哪一跳。

如果第t跳中继站没有成功接收包括多个终端的协议数据单元的隧道数据，则在基站分配给其的反馈信道上行反馈重发请求消息。重传请求消息可以编码以通知基站隧道数据接收错误发生在哪一跳。

如果包括多个终端的协议数据单元的隧道数据是隧道突发，则收到隧道突发的第t跳中继站根据各终端的协议数据单元自带的循环冗余校验码判断其是否成功接收了各终端的协议数据单元。经过编码的重发请求消息中包括有关第t跳中继站的信息和有关第t跳中继站的没有成功接收协议数据单元的连接的信息。

如果包括多个终端的协议数据单元的隧道数据是隧道分组，则收到隧道突发的第t跳中继站根据包括多个终端的协议数据单元的隧道数据的循环冗余校验码判断其是否成功接收了包括多个终端的协议数据单元的隧道数据。经过编码的重发请求消息中包括有关第t跳中继站的信息和没有接收成功的隧道分组连接的信息。

如果接入中继站成功接收了包括多个终端的协议数据单元的隧道数据，则将各终端的协议数据单元分别发送至各终端。

此时，各终端可以将其对相应的协议数据单元的接收情况发送至接入中继站，即中止接入链路的混合自动重传请求。接入中继站通过预先调度的空口资源向未成功接收相应的协议数据单元的终端重传所述相应的协议数据单元。在预先调度的空口资源不足以向未成功接收相应的协议数据单元的终端重传相应的协议数据单元的情况下，接入中继站重新向基站申请用于重传的空口资源。

此外，接入中继站也可以以集中上报的方式将多个终端对协议数据单元的接收情况上报至基站，完成接入链路的混合自动重传请求。此时，接入中继站通过基站预先分配的反馈信道，将多个终端对协议数据单元的接收情况上报给基站。。接入中继站可以通过预先调度的空口资源向未成功接收相应的协议数据单元的终端重传相应的协议数据单元。在预先调度的空口资源不足以向未成功接收相应的协议数据单元的终端重传相应的协议数据单元的情况下，接入中继站重新向基站申请用于重传的空口资源。

通过本发明，可以完善包括隧道数据传输的混合自动重传请求的方法。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的无线透明中继网络配置的示意图；

图2是根据本发明实施例的下行链路混合自动重传请求方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的下行隧道数据重传的示意图；

图4是根据本发明实施例的下行链到链隧道HARQ并采用一个接入链路预调度的示意图；

图5是根据本发明实施例的下行隧道HARQ的示意图；

图6是根据本发明实施例的下行隧道HARQ并采用一个接入链路预调度的示意图；

图7是根据本发明实施例的下行隧道HARQ的示意图；

图8是根据本发明实施例的集中反馈编码示例的示意图；

图9是根据本发明实施例的隧道数据CID的分类；

图10是根据本发明实施例的隧道分组反馈的编码示例的示意图；

图11是根据本发明实施例的空突发模式定义的示意图；

图12是根据本发明实施例的空突发格式定义的示意图；

图13是根据本发明实施例的反馈延时通知模式定义的示意图；以及

图14是根据本发明实施例的反馈延时通知格式的示意图。

具体实施方式

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

参考图1，说明根据本发明实施例的无线透明中继网络的配置。如图1所示，RS3接入多个MS，相应地，RS3和MR-BS之间可以建立一条中继隧道(tunnel)。多个MS的协议数据单元(PDU)可以由MR-BS组成一个隧道突发，作为HARQ的基本单位在一帧中传输。当该隧道突发成功到达RS3之后，RS3将各个MS的PDU还原出来，在接入链路上继续完成HARQ。

参考图2，说明根据本发明实施例的下行链路混合自动重传请求方法。如图2所示，该方法包括以下步骤：S202，基站通过隧道链路向接入中继站发送包括多个终端的协议数据单元的隧道数据，并接收来自中继站的反馈直到接入中继站正确接收数据；S204，接入中继站从隧道数据解析出各个终端的协议数据单元，将各个终端的协议数据单元发送给相应终端，并在接收到来自各个终端的反馈后做相应处理。其中，隧道链路由多跳中继站组成，接入基站的中继站为第1跳中继站，接入终端的中继站为第n跳中继站，其中，第1跳、第2跳、...、第n-1跳中继站收到隧道数据后不立即向基站发送接收确认消息。其中，接入中继站接收来自各个终端的反馈后的相应处理为将终端反馈上传到基站或者不上传反馈而是根据终端反馈申请重传带宽。

以下将详细描述上述各个步骤的处理。

在步骤S202中，如图3所示，RS收到隧道数据后并不需要立刻给出反馈，而是继续将数据中转。MR-BS在各个RS发送某个隧道数据前已经给各个RS分配相应的反馈信道转发反馈(隧道数据ACK/NAK)。各个RS可以通过自己的计算知道自己被分配的反馈信道，然后在相应的资源上发送反馈。此时，RS3的反馈不是从MS收到，而是自己本地产生。所有RS反馈时刻的计算无需考虑接入链路。

计算端到端隧道突发HARQ反馈延时的规则由下面公式给出：m＝M*q+(M+1)*k。其中，M是RS离开隧道终点的跳数；q是RS对于隧道突发的固定延迟帧数；k是系统定义对于隧道突发的HARQ反馈延迟，可以根据情况在系统广播消息中给出。

其中，具体实现可以采用但不限于以下方法：在隧道数据的子突发信息元(IE)的跳数(hop depth)域中加入各站距离隧道终点的跳数。隧道中各站利用这个数值(M)代入上述公式自己计算转发隧道反馈时刻。

此外，如果RS中转隧道突发失败，则必须在预先安排的反馈信道上反馈这个失败。MR-BS重新开始调度下一次中转。当且仅当隧道数据成功达到接入RS，本步骤才结束。相应地，应该定义编码反馈以表示隧道数据传输的不同情况。

当隧道数据在链路传输中失败时，如图4所示，编码的隧道数据NAK应该按照MR-BS事先的调度反馈到MR-BS。MR-BS根据编码判断出传输失败的RS，并调度相应的资源来重传失败的隧道数据。

当隧道数据为隧道分组时，分组本身加上了CRC校验码。RS可以根据分组的CRC校验码判断接收是否成功。如果接收隧道分组失败，则可以重发整个隧道分组。MR-BS只需为隧道分组反馈分配一个半子信道作反馈信道。这样相当于把一个隧道分组看成一个普通的子突发，大大节省了反馈信道，代价是重传的数据信道总是占据隧道分组大小。隧道分组的NAK反馈只需反映失败发生在哪一跳，相应的编码可以如图8所示。反馈编码D0表示隧道分组发送成功，各个中继收到D0后不加改变将D0上传直到MR-BS。如果在x跳隧道数据发生失败，该跳起点RSx将上传D1，收到D1的RS(x-1)将编码加一，上传D2。如此循环，MR-BS收到编码为Dx的反馈就知道在x跳需要重新安排资源发送隧道分组。

此外，MR-BS也可以为隧道分组各个连接安排相应的反馈信道。此时，隧道分组的好处是，如果隧道突发传输成功，则可以利用分组自带的CRC一次检验出所有PDU发送成功，然后所有的连接在各自的反馈信道上都要反馈成功编码。相应地，如果隧道突发传输失败，则RS应该根据各PDU自带CRC校验码检验出传输错误连接，然后用现有16j标准中编码上传反馈。MR-BS收到现有标准中反馈编码后，将根据反馈安排隧道分组的重传。重传的分组将只携带上次传输出错的连接的PDU。这样虽然反馈信道增大，但是数据传输信道开销会减小。

当所述隧道数据为隧道突发时，突发本身没有携带CRC校验码。RS应该根据组成隧道突发的各个PDU自带的CRC校验码分别判断PDU接收是否成功，最后再判断整个突发是否接收成功。如果因为部分PDU接收失败导致接收隧道突发失败，只需重发相应的PDU即可。因此，隧道突发的反馈编码除开需要反映失败发生在哪一跳，还要反映失败发生在哪些连接的PDU。因此，隧道突发的反馈信道实际上是隧道中所有连接反馈信道的集联。每一个构成突发的子突发都可以利用如图8的编码反馈自己的接收情况。RS收集了隧道突发中各个子突发的反馈，在基站分配的反馈信道上集联上传反馈。MR-BS收到现有集联反馈编码后，将根据反馈安排隧道突发的重传。重传的突发将只携带上次传输出错连接的PDU对应的子突发。

此外，在现有的IEEE802.16j标准技术中，每一个MS(用RCID区别)最多只能携带16个连接，相应的有16个子信道，因此可以用4个bit构成反馈子信道标识(ACID)。但是隧道突发中，不同的子突发的RCID被同一个TCID取代，此时各个MS的ACID就有可能冲突，进而无法辨识出错的子突发是哪一个。因此，可以如图9所示，在TCID定义中将隧道分组TCID和隧道突发TCID突发分段定义。这样传输中就可以根据TCID区分隧道分组和隧道突发模式。隧道分组模式中相应子突发ACID仍然是4个bit。隧道突发模式中，定义相应子突发中ACID为8个bit并重新排序，这样就可以避免ACID的冲突。

在步骤S204中，接入RS(接入链路的起点)已经存储了各个接入链路的突发，MR-BS在接入链路上应该安排突发重传和反馈的信道。

实施例1的特点是链到链HARQ。所谓链到链(link by link)，如图1所示，指的是隧道HARQ是一个链路，隧道终点的接入RS到各个MS的各个接入链路是另外一个链路。数据以不同的组合方式在两个链路构成的传输链路分别传输。在两个链路上的传输分别采用端到端HARQ。这样只要隧道终端成功接收到隧道数据，新的数据就可以开始传输。相对MR-BS收到MS反馈才能传输新收据，本发明实施例显著提高了数据传输效率。

在实施例1中，接入链路的反馈只需传到接入RS。但是，如果接入链路中突发传输失败，接入RS必须向MR-BS申请带宽重传以及反馈。为了提高接入链路重传效率，可以考虑在接入链路采用预调度。

如图4所示，MR-BS可以根据接入链路的链路信息在接入链路预先调度适当的用于重传的空口资源。一旦MS上报RS3接入链路突发接收失败，RS3可以在预先调度的空口资源上立刻开始重传失败突发，而不用等待MR-BS安排新的空口资源。预调度的资源(即预调度可以重传的次数以及子信道)可以根据接入链路上报的信道信息调整。

如果在预调度的资源耗尽之前所有接入链路的突发都传输成功，接入RS无需再反馈。如果在预调度的资源耗尽之后仍有MS的突发未传输成功，接入RS必须向MR-BS重新申请资源重传未成功突发。这个申请可以使用现有技术中由IEEE802.16j标准定义的HARQ错误报告消息(HARQ error report message)。

实施例2的特点是链到链的传输且MS突发反馈可以传送到MR-BS。如图5所示，隧道链路数据传输成功后，MS突发传输才能开始。接入RS收集所有的MS的ACK/NAK，然后集中反馈到上游RS，最终转发到MR-BS。MR-BS根据收到的反馈调度资源安排失败的MS突发重传。

实施例3的特点是MS突发反馈可以传送到MR-BS且MR-BS可以预先安排从MR-BS到MS的传输链路(如图7所示)。如果隧道数据无重发地传送到RS3且成功被RS3接收，则RS3可以立刻把隧道数据中的MS突发取出并发送给MS。不过这样的代价是，一旦隧道数据发送失败，事先安排的资源将被浪费。

对于实施例2和实施例3，如图6所示，为了提高重传效率，MR-BS可以根据接入链路的链路信息在接入链路预先调度适当的用于重传的空口资源。一旦MS上报接入链路突发接收失败，重传可以在预先调度的空口资源上立刻开始，而不用等待MR-BS安排新的空口资源。预调度资源耗尽后，无论重传是否成功，接入RS必须把每个接入链路的预调度重传结果集中后上报给MR-BS。

对于实施例2和实施例3，集中反馈上报方式可以使用但不限于以下方式。MR-BS可以安排一个专用HARQ_ACKCH区域供接入RS上报集中反馈。区域中反馈的次序可以由MR-BS根据连接或者突发的顺序指定，也可以采用编码方式。一个集中反馈编码方式如图10所示。图中三个突发的反馈可以编成一组，由三个IEEE802.16j标准中定义的碎片(tile)表示。不同编码的tile组合彼此正交，代表不同的MS突发传输情况。例如反馈编码A0表示三个突发都正确收到，而反馈编码A1表示低位第一个突发在接入链路传输错误而其他两个突发都正确收到。

在集中反馈上报中，对于实施例2和实施例3，需要触发RS中转集中反馈。但是现有技术中，RS只有在收到要转发数据时才会被触发。如果是接入链路重发突发，RS并未收到数据，如何触发RS中转反馈在现有技术中并未定义。为解决这个问题，具体的可以有但不限于以下两种方法。

方法一是利用空数据触发。图11定义了空突发HARQ突发，图12定了空突发HARQ突发格式。

所谓空数据，指的是不传输数据的数据。对于实施例2和实施例3，一个空数据中有若干空突发。集中反馈即为对应空突发反馈的集合。收到该空数据的RS只会为转发该空数据的反馈开始计算延时。延时计算的公式如下。

假如RS在第i帧收到空数据，应该在第(i+n)帧反馈。其中n由公式(1)决定。

n＝H*p+(H+1)*j+s    (2)

公式(2)中的H是RS离开链路终端的跳数，p是RS的固定延迟帧数，j是系统定义的HARQ反馈延迟，在系统广播消息中给出，s是接入RS收集所有RS反馈的延时。

方法二是直接通知RS转发反馈所需时延。图13定义了反馈延时通知模式，图14定义了反馈延时通知格式。收到该通知的RS将根据通知中延时信息等待相应时间，到时直接转发指定连接的反馈。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (17)

1.一种下行链路混合自动重传请求方法，其特征在于，包括以下步骤：

基站通过隧道链路向接入中继站发送包括多个终端的协议数据单元的隧道数据；

所述接入中继站判断其自身对所述包括多个终端的协议数据单元的隧道数据的接收情况，并通过所述隧道链路向所述基站发送反馈，或接收各所述终端通过接入链路发送给其的对相应协议数据单元的接收情况的反馈，根据各所述终端的反馈申请重传带宽或通过所述隧道链路将各所述终端的反馈集中发送至所述基站，其中

所述接入中继站成功接收所述包括多个终端的协议数据单元的隧道数据后，解析出各所述终端的协议数据单元，通过接入链路将各所述终端的协议数据单元发送给各所述终端，

所述隧道链路由多跳中继站组成，接入所述基站的中继站为第1跳中继站，接入所述终端的中继站为第n跳中继站，其中，第1跳、第2跳、...、第n-1跳中继站收到所述隧道数据后不立即向所述基站发送反馈。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站在发送所述隧道数据之前，为所述各跳中继站分配相应的数据传输和反馈信道。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述各跳中继站通过自身的计算获知所述基站分配给其的反馈信道。 

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述隧道链路中的第t跳中继站没有成功接收所述包括多个终端的协议数据单元的隧道数据时，所述第t跳中继站在所述基站分配给其的反馈信道上通过第t-1跳、第t-2跳、...、第1跳中继站向所述基站发送重发请求消息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果第t跳中继站在第i帧收到所述包括多个终端的协议数据单元的隧道数据，则在第i+m帧向所述基站发送来自下游中继站的反馈，其中，m＝M*q+(M+1)*k，M是所述第t跳中继站距离所述接入中继站的跳数，q是所述各跳中继站对于所述包括多个终端的协议数据单元的隧道数据的固定延迟帧数，k是所述各跳中继站对所述包括多个终端的协议数据单元的隧道数据的混合自动重传请求的反馈延迟。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第t跳中继站对所述重发请求消息进行编码，并通过所述基站为其分配的反馈信道向所述基站发送经过编码的重发请求消息。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，如果所述接入中继站成功接收了所述包括多个终端的协议数据单元的隧道数据，则立刻向所述基站发送接收确认消息，否则立刻对所述重发请求消息进行编码，并向所述基站发送所述经过编码的重发请求消息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，如果所述包括多个终端的协议数据单元的隧道数据是隧道突发，则所述第t跳中继站根据各所述终端的协议数据单元自带的循环冗余校验码判断其是否成功接收了各所述终端的协议数据单元。 

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述经过编码的重发请求消息中包括有关所述第t跳中继站的信息和有关所述第t跳中继站中的没有成功接收所述协议数据单元的连接的信息。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述接入中继站通过预先调度的空口资源向未成功接收相应的协议数据单元的终端重传所述相应的协议数据单元。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述预先调度的空口资源不足以向未成功接收相应的协议数据单元的终端重传所述相应的协议数据单元的情况下，所述接入中继站重新向所述基站申请用于重传的空口资源。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述接入中继站通过所述隧道链路或专用的混合自动重传响应链路，将所述多个终端的反馈集中发送给所述基站。

13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，如果所述包括多个终端的协议数据单元的隧道数据是隧道分组，则所述第t跳中继站根据所述包括多个终端的协议数据单元的隧道数据的循环冗余校验码判断其是否成功接收了所述包括多个终端的协议数据单元的隧道数据。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述经过编码的重发请求消息中包括有关所述第t跳中继站的信息。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述接入中继站通过预先调度的空口资源向未成功接收相应的协议数据单元的终端重传所述相应的协议数据单元。 

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在所述预先调度的空口资源不足以向未成功接收相应的协议数据单元的终端重传所述相应的协议数据单元的情况下，所述接入中继站重新向所述基站申请用于重传的空口资源。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述接入中继站通过所述隧道链路或专用的混合自动重传响应链路，将所述多个终端的反馈发送给所述基站。 

Images