CN1777084A - 调整混合自动重传请求系统功率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调整混合自动重传请求系统功率的方法，所述方法包括：所述发送端获取当前数据块的重传次数；判断是否需要重新发送所述数据块；当需要重新发送所述数据块时，通过预定功率重新发送所述数据块。利用本发明，可以提高系统发送功率的效率，降低系统的平均发射功率，有效地提高系统容量。

Description

调整混合自动重传请求系统功率的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种调整混合自动重传请求系统功率的方法。

背景技术

CDMA系统是一个自干扰系统，所有移动用户都占用相同带宽和频率，移动台的发射功率对小区内通话的其他用户而言就是干扰，“远近效应”问题特别突出。所谓远近效应是指距基站远近不同的手机一起使用时，离基站距离较近的大功率无用信号会抑制离基站较远的小功率有用信号。为此，要尽可能使每个移动台的发射功率维持在满足通信要求的最低水平上，并保证无论它们距离基站远近以及信道条件如何变化，都能在基站侧获取基本相同的功率。功率控制技术就是CDMA系统用来克服“远近效应”的一种技术，可以降低平均发射功率，减小系统间和系统内干扰。

功控分为开环和闭环两种，其中闭环又分为内环和外环，外环根据质量目标(通常是业务信道的BLER)来慢速调整内环功控使用的目标信噪比值。内环功控是通过快速调节保证接收信号信噪比收敛到外环设置的目标值。

随着移动通信技术的发展，对高速数据业务，如视频、流媒体和下载等的需求量增加，需要系统提供更高的容量和传输效率。因此，作为3G标准之一的WCDMA(宽带码分多址)系统中引入了HSDPA(高速下行分组接入)技术，使得下行数据吞吐量大大增加，满足了用户的下行高速业务需求。

在HSDPA系统中将HARQ(混合自动重传请求)作为其关键技术之一。HARQ技术是在基于ARQ(自动重传请求)技术进行差错控制的基础上的一种物理层的快速重传合并机制，ARQ技术的主要特征是：发送方在发送的信息中加一定的冗余比特使其具有一定的检错能力，接收端按照对应的规则对接收信号进行检错，并将检错结果形成应答信号反馈给发送端，发送端根据应答信号把接收端认为有错的那组信息进行重传，直到码组无错码或达到允许的最大重传次数为止。HARQ技术中，将同一数据块多次传输的信息在物理层进行解码前的合并(称为软合并)，以得到合并后信噪比提高的增益。在传送过程中，当基站收到移动台的肯定应答ACK后，不管是否已经传送的次数达到最大数，立即开始发送下一分组。在引入HARQ技术时，并未考虑现有CDMA系统中的功率控制技术。

目前，为了增强上行数据吞吐量，类似于HSDPA技术，引入了上行增强链路技术。在上行增强链路技术中，由于考虑到版本的前向兼容性，上行增强信道仍会采用前面提到的传统的功率控制技术。

在3GPP协议提案《3gpp R1-041154，Fast power offset control for EDCH，Huawei》(《3gpp R1-041154，上行增强链路链路技术中的快速功率偏置控制，华为》)中提出了一种WCDMA上行增强链路的功率控制方法。在该方法中，发送端可以根据接收端的反馈信息得知所发送数据块的重传次数，然后根据重传次数调整发送功率。通常重传次数越多，说明信道条件越差，发送端可以根据重传次数多少调整自己的发射功率。该方法的处理流程如图2所示，主要包括以下步骤：

(1)发送端发射数据包D_n，并定义重传次数R＝0；

(2)接收端接收数据块D_n，并根据解调结果反馈确认信令：如果解调正确，则反馈ACK，如果解调错误则反馈NACK；

(3)发送端根据接收的反馈信息决定是重传数据块D_n还是传输新块。

如果收到ACK，则判断重传次数是否小于某个预先定义的值N1，如果R＜N1，则发射功率减小Δ₁，传输新块D_n+1(即n＝n+1)；然后返回(1)；

如果发送端收到NACK，则更新计数器R＝R+1，如果R大于某个预先定义的值N2，则发射功率增加Δ2，发送下一个数据包。如果R达到最大重传次数Rmax，则更新n＝n+1，返回(1)，以新功率发送新包；否则发送重传包。

如果最终统计的重传次数N1＜＝R＜＝N2，则发送方维持发射功率不变，同时，在R的统计尚未达到N1时，也维持发射功率不变。

该方法根据每个传输层数据块的传输次数，对接收的物理层数据块(可能为新块，也可能为重传块)进行功率调整，通常调整的步长Δ1和Δ2为固定值，即功率每次增加的幅度或减小的幅度是固定不变的。对于重传块来说，发送功率不是维持就是增加。但实际上，在同时采用HARQ技术的系统中，重传是会带来接收信噪比的增加的。比如，在3GPP协议提案《3gpp R1-041190，EDCHHARQ with power offset，Siemens》(《3gpp R1-041190，带有功率偏置的上行增强链路技术，西门子》)中提出，通常一次软合并可使接收信噪比提高3dB，而大多情况下传错的数据包不需要3dB的信噪比提升就能达到误码性能要求，因而重传块功率可以设置得比初传块低，进而可以在满足接收性能要求的情况下降低平均发射功率。

由此可见，上述功率控制方法并没有考虑HARQ重传可能带来的增益。因而在达到同样性能要求时会使用更多发射功率，以致造成功率的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种调整混合自动重传请求系统功率的方法，以克服现有技术中未考虑HARQ重传可能带来的增益，从而造成功率浪费的缺点，充分利用功控过程和HARQ软合并各自的效用，降低系统的平均发射功率。

为此，本发明提供如下的技术方案：

一种调整混合自动重传请求系统功率的方法，所述混合自动重传请求系统包括数据块发送端和接收端，所述方法包括：

A、所述发送端获取当前数据块的重传次数；

B、判断是否需要重新发送所述数据块；

C、当需要重新发送所述数据块时，通过预定功率重新发送所述数据块。

所述步骤B包括：

设定数据块最大重传次数；

当所述发送端收到所述接收端发送的不确认消息，并且所述获取的重传次数小于所述数据块最大重传次数时，需要重新发送所述数据块；

否则，需要发送下一个新的数据块。

所述步骤C中所述的预定功率满足条件：所述数据块的重发块功率小于其初发块功率。

当接收端采用软合并解调接收的数据块时，设定所述的预定功率满足条件：所述数据块的重发块功率小于其初发块功率。

所述步骤C中所述的预定功率满足条件：所述数据块的重发块功率等于其初发块功率。

所述方法还包括：

D、当不需要重新发送所述数据块时，则根据所述获取的重传次数调整下一个新数据块的发送功率；

E、通过调整后的功率发送下一个数据块。

所述步骤D包括：

D1、当所述发送端收到所述接收端发送的确认消息时，根据所述获取的重传次数调整下一个数据块的发送功率；

D2、当所述获取的重传次数达到所述数据块最大重传次数时，根据所述获取的重传次数调整下一个数据块的发送功率。

所述步骤D中根据所述获取的重传次数调整下一个数据块的发送功率包括：

设定重传次数最低门限和重传次数最高门限，所述重传次数最低门限小于重传次数最高门限；

当所述获取的重传次数低于所述重传次数最低门限时，按照第一预定步长降低所述下一个数据块的发送功率；

当所述获取的重传次数高于所述重传次数最高门限时，按照第二预定步长降低所述下一个数据块的发送功率。

根据所述获取的重传次数的值设定所述第一预定步长的值和所述第二预定步长的值。

所述数据最大重传次数大于或等于所述重传次数最高门限。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明利用发送方自己统计的重传信息，动态控制在HARQ系统中信号的发射功率。当一个数据块的传输未结束时，保持原设定的功率进行重传，考虑到软合并带来的增益，也可以降低原设定功率进行重传。当一个数据块的传输结束时，不论是由于收到ACK还是达到最大重传次数，统计该数据块一共重传多少次。当数据块的重传次数小于某一预定的最低门限值时，降低下一新数据块初传块和重传块的发送功率；当数据块的重传次数大于某一预定的最高门限值时，提高下一新数据块初传块和重传块的发送功率。根据重传次数设定调整的步长，同时使同一数据块的初传块和重传块的功率发生同比变化，即保证同一数据块的初传和重传功率与各自原有设定值有相同比例的改变。因此，有效地降低了系统的平均发射功率，进一步提高了系统的容量。本发明还可将HARQ的软合并带来的增益作为发射功率调整的一个因素引入HARQ系统的功率控制过程，使重传块功率原有设定值可以比初传块低，并通过功率控制同比改变初传和重传功率，进而在功控跟踪信道变化的同时，兼顾了HARQ带来的信噪比上的增益，进一步降低了系统的平均发射功率。

附图说明

图1是现有技术中WCDMA上行增强链路功率控制流程图；

图2是ARQ的工作过程示意图；

图3是本发明方法的流程图；

图4是本发明方法中设定的调整参数关系示意图；

图5是本发明方法的具体实现流程图。

具体实施方式

本发明的核心在于在HARQ系统中由发送方自己统计已完成传输的数据块的重传次数，当一个数据块的传输未结束时，即收到NACK并且未达到最大重传次数时，保持原设定的功率对该数据块进行重传，考虑到软合并带来的增益，也可以降低原设定功率进行重传，使得初传块和重传块同比变化，也即维持重传块功率比初传块低的特性。。并且根据重传次数调整下一新数据块的发射信号功率。如果当前已完成传输的数据块的重传次数小于某一预定的最低门限时，则降低下一个数据块的发送功率(包括其初传和可能的重传)；如果当前已完成传输的数据块的重传次数大于某一预定的最高门限时，则提高下一个数据块的发送功率(包括其初传和可能的重传)，根据统计的重传次数的不同，功率调整的幅度可以不同。

为了更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

ARQ(自动重传请求)中，一次数据传输失败就要求重传。接收方通过对数据块中添加的检错码的判决，确定数据块是否出错。

其工作过程如图2所示：

发送端UE(移动台)向接收端NodeB(基站)发送数据，如果NodeB认为接收到的数据无误，则向UE发ACK(确认)信号，ACK信号到达UE后，UE根据接收到的ACK信号，认为NodeB已经正确接收上一次的数据，于是启动新的数据发送过程；如果NodeB经检测接收数据后认为接收到的数据有不可纠正的错误，则向UE发NACK(不确认)信号。NACK信号到达UE后，UE根据接收到的NACK信号，认为Node B没有正确接收上一次的数据，于是重传上一次的数据。

在HARQ系统中，重传会带来接收信噪比的增加，通常一次软合并可使接收信噪比提高3dB，而大多情况下传错的数据包不需要3dB的信噪比提升就能达到误码性能要求，因此，对于发送端来说，无需将数据块重发的功率设置到初传块的功率调整水平，即可使接收端接收的数据达到所要求的信噪比。

因此，本发明基于上述原理，根据一个数据块的重传次数对下一个数据块的发送功率进行调整，根据调整结果设置下一个数据块的初传块和重传块所需的发送功率，使得在发送下一个数据块时初传块和重传块可以基于各自预先设置的功率同比变化，这里初传块和重传块各自预先设置的功率可以相等，也可以不等，特别地，重传块功率可以小于初传块，以利用HARQ的增益进一步降低平均发射功率。

参照图3，图3示出了本发明方法的流程，包括以下步骤：

步骤301：设定数据块最大重传次数、重传次数最低门限和重传次数最高门限，其中，重传次数最低门限小于重传次数最高门限。两个门限值都不超过最大重传次数。

步骤302：发送端获取当前数据块的重传次数。发送端可以是移动台，也可以是基站。也就是说本发明对于上行链路和下行链路都同样适用。

在HARQ系统中，发送端在发送一个新的数据块时，开始对该数据块的发送计数，如果收到接收端对该数据块的NACK(不确认)消息，则重传该数据块，相应地，对该数据块的重传次数加1；如果收到接收端对该数据块的ACK(不确认)消息，则不需要再传送该数据块，而是传送下一个新的数据块，相应地，对该新数据块的发送开始计数。因此，发送端可以很容易地统计出当前数据块的重传次数。

因此，本发明根据数据块的重传次数来调整当前数据块发送功率，确切地说，根据前面设定的数据块最大重传次数、重传次数最低门限和重传次数最高门限来调整。这些值可以根据系统实际需要，综合考虑系统的各种影响因素来设定，可以通过系统仿真来确定使得平均发送功率最小的参数值。

进到步骤303：判断是否需要重新发送当前数据块。

判断的依据是：当发送端收到接收端发送的不确认消息，并且获取的重传次数小于数据块最大重传次数时，需要重新发送所述数据块；否则，需要发送下一个新的数据块。

如果需要重传当前数据块，则进到步骤304：通过预定功率重新发送所述数据块。

特别地，如果考虑HARQ软合并带来的增益，则还可以首先同比降低所述预先设置的重传功率一预定值；然后通过降低后的重传功率重新发送所述数据块。

如果不需要重传当前数据块，则进到步骤305：判断是否需要调整下一个数据块的发送功率。

在本发明方法中，只有满足预定条件时才对下一个数据块的发送功率进行调整。该预定条件包括：发送端收到接收端发送的确认消息、获取的重传次数达到设定的数据块最大重传次数。当满足该预定条件时，还要看当前数据块的重传次数与设定的重传次数最低门限和重传次数最高门限的关系如何来决定是否需要调整下一个数据块的发送功率。此时，如果当前数据块的重传次数小于设定的重传次数最低门限或大于设定的重传次数最高门限时，都需要对功率做相应的调整。

即进到步骤306：根据获取的重传次数调整下一个数据块的发送功率。

假设当前数据块的重传次数为i，设定的重传次数最低门限为i1、重传次数最高门限为i2，则本发明对发送功率的调整如下：

如果i＜i1，则将下次发送功率降低一预定值(第一预定步长)；如果i＞i2，则将下次发送功率提高一预定值(第二预定步长)。发送下一个新的数据块时，包括它的初传块和可能的重传块，将以调整后的功率发送。

如果不满上述条件，则下一个数据块的发送功率保持不变，即仍以预先设置的功率发送下一个新的数据块。

当发送端收到接收端回应的NACK消息后，接下来需要判断当前数据块是否已达到了设定的数据块最大重传次数。

如果达到了最大重传次数，则不能再重传该数据块，而是准备发送下一个新的数据块。此时，也需要根据统计的当前数据块的重传次数决定是否需要调整下次发送功率。调整方式与上述相同。功率调整完成后，发送下一个新的数据块时，将以调整后的功率发送。

如果还未达到最大重传次数，则还需要重传该数据块。这时，需要获取预先设置的重传功率，并以该功率重传该数据块。

功率调整完成后，进到步骤307：通过调整后的功率发送下一个数据块。

如果上述调整条件不满足，则进到步骤308：通过预先设置的功率发送下一个数据块。

下面将通过具体的例子对上述实现流程作进一步的说明：

假设数据块D_n根据它所采用的传输格式组合指示(TFCI)设定的功率是P_n，0，P_n，1…，P_n，Imax，这里第二个下标表示不同的重传次数，这些值可以不相等，比如考虑HARQ软合并增益而设置P_n，k＜P_n，0，k＝1，2，……，Imax。

设置i1＝1，i2＝5，Imax＝7；

发送数据块D_n后，发送端自己统计已完成该数据块的重传次数；

然后，根据是否收到ACK及是否重传次数是否达到Imax＝7次，判断是否重发D_n或者获取新块D_n+1功率调整值。如果重发D_n则第k次重发，就用功率P_n，k；

如果D_n发送完毕，则需要对新块D_n+1功率进行调整。

假如下一个数据块D_n+1根据它所采用的传输格式组合指示(TFCI)本来设定的功率是P_n+1，0，P_n+1，1，…，P_n+1，Imax，这里第二个下标表示不同的重传次数，这些值可以不相等，比如P_n+1，k＜P_n+1，0，k＝1，2，…，Imax。当然实际上数据块D_n+1不一定达到最大重传次数就可以传输成功，这些值不一定全部被用到。

当D_n传输完毕，并知道了D_n最终的重传次数i，则通过如下过程获取新块D_n+1功率调整值：

假如i＜1，则所有P_n+1，0，P_n+1，1，…，P_n+1，Imax下调Δ₁。当然，不同的重传对应的功率下调值可以不同。

假如i＞5，则所有P_n+1，0，P_n+1，1，…，P_n+1，Imax上调Δ2。同样，不同的重传对应的功率上调值也可以不同。

当2＜＝i＜＝4时，保持D_n+1原有设定功率不变。

然后，发送新数据块D_n+1。此时，i＝0。

通过上述流程可见，在本发明中，如果发送端收到接收端回应的NACK消息，并且获取的重传次数小于数据块最大重传次数时，需要重新发送数据块；否则，需要发送下一个新的数据块。本发明方法与现有技术的根本区别在于，只对下一个新数据块的发送功率根据数据块的重传次数进行调整，所述新数据块重传块的发送功率和初传块同比变化，并且可以将HARQ技术本身带来的增益结合到功率的调整过程中，初始即可设置重传块功率低于重传块功率，而且该关系在功控过程中继续维持。

前面已经提到，在本发明方法的实现过程中，需要设定数据块最大重传次数Imax、重传次数最低门限i1和重传次数最高门限i2，并且使i1＜i2＜＝Imax。

其关系及对应的各区段中功率的调整情况如图4所示：

当数据块的重传次数小于i1时收到ACK消息，需要降低发送功率发送下一个新的数据块；如果收到NACK消息，则获取预先设置的重传功率发送重传块，直到重传次数达到i2。

当数据块的重传次数大于i2且小于Imax时收到ACK消息，则需要增加发送功率发送下一个新的数据块；如果收到NACK消息，则获取预先设置的重传功率发送重传块。

当数据块的重传次数等于Imax时，收到ACK消息，则需要增加发送功率发送下一个新的数据块；如果收到NACK消息，则增加发送功率发送下一个新的数据块。

数据块的重传次数不可能大于Imax。

参照图5，图5示出了发明方法实现的详细流程，包括以下步骤：

步骤501：设置传送次数计数器i＝0，发送端按功率P_n，0初次发送数据块D_n。

接收端接收数据块D_n后，根据解调结果反馈确认信令。如果解调正确，则反馈ACK，如果解调错误则反馈NACK。发送端需要根据接收的反馈信息决定是重传数据块D_n还是传输新块D_n+1。

因此，进到步骤502：发送端判断是否收到ACK。

如果接收到ACK，则进到步骤504进一步判断是否需要调整发送功率。

如果未接收到ACK，则进到步骤503：判断是否达到最大重传次数I_max。

如果未达到最大重传次数I_max，则需要传送重传块，此时，进到步骤509：更新计数器i＝i+1，以功率P_n，i重传D_n。

如果已达到最大重传次数I_max，则需要传送新数据块D_n+1，此时需要进到步骤504进一步判断是否需要调整发送功率。

步骤504：判断i是否小于设定的重传次数最低门限i1；

如果i已小于i1，则根据i的值设置D_n+1的发送功率，即进到步骤605：设置下一块功率P_n+1，k＝P_n+1，k-Δ₁，k＝0，1，2，……，Imax；

否则，进到步骤506：进一步判断i是否大于设定的重传次数最高门限i2；

如果i已大于i2，则根据i的值设置D_n+1的发送功率，即进到步骤507：设置P_n+1，k＝P_n+1，k+Δ₂，k＝0，1，2，……，Imax；

发送功率经过上述步骤505或步骤507调整后，进到步骤508：获取下一个数据块；

然后，返回步骤501：计数器重新计数i＝0，以调整后的功率发送获取的下一个数据块。

如果i还未达到i2就已收到D_n的ACK，则保持设定的D_n+1的发送功率不变，

进到步骤608：获取下一个数据块，按设定后的功率开始新一轮的发送。

这里Δ₁和Δ₂为非负数，功率值为dB值。具体实现时，功率增减步长可以根据实际信道情况进行调整，比如从一组测试或仿真得到的经验值中选取。不同重传次数时(即i值不同时)也可以有不同的Δ₁和Δ₂。i1，i2的选取也可由仿真决定，比如可选取恰当的值，使最终的平均传输功率最小。

从上述处理流程可以看出，同一数据块的初传块和重传块的功率将会同比例变化，本块的重传次数较多时，会适当增加下一块的发射功率，本块的重传次数较少时，会适当降低下一块的发射功率。这种方式的功控不要求同一数据块的初传功率和各次重传功率相同。

为了进一步发挥HARQ技术本身带来的增益这一效用，在发送重传块时，还可以结合HARQ软合并产生的增益，降低重传块功率，即使其满足P_n，i＜P_n，1 i＝2，3，…I_max。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (10)

1、一种调整混合自动重传请求系统功率的方法，所述混合自动重传请求系统包括数据块发送端和接收端，其特征在于，所述方法包括：

A、所述发送端获取当前数据块的重传次数；

B、判断是否需要重新发送所述数据块；

C、当需要重新发送所述数据块时，通过预定功率重新发送所述数据块。

2、根据权利要求1所述的调整混合自动重传请求系统功率的方法，其特征在于，所述步骤B包括：

设定数据块最大重传次数；

当所述发送端收到所述接收端发送的不确认消息，并且所述获取的重传次数小于所述数据块最大重传次数时，需要重新发送所述数据块；

否则，需要发送下一个新的数据块。

3、根据权利要求1所述的调整混合自动重传请求系统功率的方法，其特征在于，所述步骤C中所述的预定功率满足条件：所述数据块的重发块功率小于其初发块功率。

4、根据权利要求3所述的调整混合自动重传请求系统功率的方法，其特征在于，当接收端采用软合并解调接收的数据块时，设定所述的预定功率满足条件：所述数据块的重发块功率小于其初发块功率。

5、根据权利要求1所述的调整混合自动重传请求系统功率的方法，其特征在于，所述步骤C中所述的预定功率满足条件：所述数据块的重发块功率等于其初发块功率。

6、根据权利要求1所述的调整混合自动重传请求系统功率的方法，其特征在于，所述方法还包括：

D、当不需要重新发送所述数据块时，则根据所述获取的重传次数调整下一个新数据块的发送功率；

E、通过调整后的功率发送下一个数据块。

7、根据权利要求6所述的调整混合自动重传请求系统功率的方法，其特征在于，所述步骤D包括：

D1、当所述发送端收到所述接收端发送的确认消息时，根据所述获取的重传次数调整下一个数据块的发送功率；

D2、当所述获取的重传次数达到所述数据块最大重传次数时，根据所述获取的重传次数调整下一个数据块的发送功率。

8、根据权利要求6或7所述的调整混合自动重传请求系统功率的方法，其特征在于，所述步骤D中根据所述获取的重传次数调整下一个数据块的发送功率包括：

设定重传次数最低门限和重传次数最高门限，所述重传次数最低门限小于重传次数最高门限；

当所述获取的重传次数低于所述重传次数最低门限时，按照第一预定步长降低所述下一个数据块的发送功率；

当所述获取的重传次数高于所述重传次数最高门限时，按照第二预定步长降低所述下一个数据块的发送功率。

9、根据权利要求8所述的调整混合自动重传请求系统功率的方法，其特征在于，根据所述获取的重传次数的值设定所述第一预定步长的值和所述第二预定步长的值。

10、根据权利要求8所述的调整混合自动重传请求系统功率的方法，其特征在于，所述数据最大重传次数大于或等于所述重传次数最高门限。

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