专利名称：基于业务质量的harq方法
技术领域：
本发明属于无线通信领域，具特别涉及在高速下行分组接入(HSDPA)系统中混合自动重传请求(HARQ)方法。
背景技术：
在HSDPA(High Speed Download Packet Access，高速下行分组接入)系统中，HARQ(混合自动重传请求)实体能够很好地在系统规定的时延内补偿链路传输错误。由于信道的时变特性，确认信息“ACK(确认)”或“NACK(非确认)”会发生误判。如果接收端将NACK判为ACK，发射端不但不会重传没有正确接收的包，而且相反会将该包的备份删除；而接收端则会等待包的重新传输，这将导致不必要的功率和存贮浪费。NACK被误判为ACK导致的错误只能触发外层ARQ，从而恢复丢失的数据包，这将降低频谱利用率和增加时延。如果接收端将ACK判为NACK，发射端将重传已经正确接收的包，从而导致频谱利用率降低。
图1为现有发射端的包状态机。当包得到机会传输时，包的状态从“未传”状态转移到“显著”状态，同时发射端设置重传定时器T1和包生命定时器T2，并开始计时。
发射端收到的确认信息为ACK且在定时器T1超时前收到，包的状态转移到“成功”状态，即收到状态；并将包标识为正确接收；当收到的确认信息为NACK或T1超时，则进入“等待重传”状态。当“等待重传”状态的包得到机会传输时，转移到“显著”状态，发射端重新设置定时器T1，并开始计时；当定时器T2超时时，包状态转移为“丢弃”状态，然后转移为“成功”状态，同时重传定时器T1和包生命定时器T2都将被重置，随后新包就有可能得到机会传输。
表1分别描述了游戏、VoIP(视频点播)、Ftp(文件传输)三种业务的时延要求、时延抖动、信息丢失率、数据率等信息。
表一现有的HARQ方法将ACK的判决门限DACK和NACK的判决门限DNACK都设定为50％。其判决过程也没有针对不同业务进行区分。事实上，确认信息ACK/NACK的误判对不同业务将产生不同的影响。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于业务质量的HARQ方法，通过增加确认信息ACK/NACK的软信息，同时考虑误判对业务质量的影响，来补偿确认信息ACK/NACK的误判错误，以优化HARQ方法。
其中，确认信息的软信息用于衡量硬判决的可靠性。该软信息可以为确认信息ACK与NACK的后验概率，也可以是确认信息ACK与NACK的比值，本发明中以后验概率为进行说明。当软信息在不可靠区域时，发射端将采取相应的处理来满足业务质量的要求对于时延不敏感的业务，可通过控制信道发射指示信息，包括HARQ进程号和旧包标识信息，以确认确认信息ACK/NACK的正确性，当然也可用定时的方法来确认ACK/NACK的正确性；对时延和质量都较敏感的业务，发射端将重传相应的数据包；对质量不敏感的业务，发射端将不重传相应的数据包。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案一种基于业务质量的HARQ方法，包括以下步骤1)设定不可靠区间；2)根据业务类别判决所述不可靠区间内的确认信息为ACK或NACK。
其中，所述步骤1)之间，还包括以下步骤设定ACK的判决门限DACK和NACK的判决门限DNACK步骤，确定可靠区间和所述不可靠区别，所述不可靠区间为判决门限DACK和NACK的判决门限DNACK之间的区间。所述判决门限DACK和DNACK大于50％，其中，当业务为时延和可靠性都敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为NACK。
其中，当业务为时延敏感，可靠性不敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为ACK。
其中，当业务为时延不敏感，可靠性敏感的业务时，在不可靠区间对确认信息不作判决，保持包状态。
其中，当业务为时延和可靠性都敏感的业务时如果包接收机发射ACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为NACK，并将重传该包，无论包接收机是否正确接收，包接收机将发射ACK；如果包接收机发射ACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为NACK，无论包接收机是否正确接收，包接收机将发射ACK；如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为NACK，重传该包；如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为NACK，重传该包。
其中，当业务为时延敏感，可靠性不敏感的业务时，当包接收机发射ACK，其软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为ACK，包发射机将发射新包；当包接收机发射ACK，其软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为ACK，不重传该数据包；如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为ACK，译为正确接收，不重传该包，发射机发射新包，包接收机忽略旧包的错误，将旧包向高层递交，如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为ACK，译为正确接收，不重传该包，发射机发射新包，包接收机忽略旧包的错误，将旧包向高层递交。
其中，当业务为时延不敏感，可靠性敏感的业务时，在以下任一条件下，包发射机对确认信息不作判决，包的状态保持不变；包发射机将发射空包的指示信息，包括HARQ进程号和旧包标识信息，包接收机收到该指示信息后，将重新发射确认信息ACK或NACK，当包接收机发射ACK，其软信息大于(ACK)50％，小于DACK；当包接收机发射ACK，其软信息大于(NACK)50％，小于DNACK；如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK；如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK。
其中，当确认信息ACK/NACK在所述可靠区间时，ACK/NACK的接收机作硬判决。
本发明提出的基于业务质量的HARQ方法，ACK/NACK接收端采用不同的处理策略来减轻ACK/NACK误判对业务质量的影响，增强了现有HARQ方法对ACK/NACK误判的鲁棒性，同时使包调度器具有一定的自由度来保证业务的质量。对于游戏业务，减少了因误判决触发外层ARQ重传时延和内层ARQ的信息丢失。对于VoIP(视频点播)、Ftp业务，提高了系统的吞吐量。
以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
图1为现有发射端的包状态机；图2为本发明游戏业务可靠区间和不可靠区间的划分及其处理策略；图3为本发明VoIP业务可靠区间和不可靠区间的划分及其处理策略；图4为本发明Ftp业务可靠区间和不可靠区间的划分及其处理策略；图5为本发明游戏业务接收端的包状态机；图6为本发明VoIP业务接收端的包状态机；图7为本发明Ftp业务接收端的包状态机。
具体实施例方式
一种基于业务质量的HARQ方法，包括以下步骤1)设定ACK的判决门限DACK和NACK的判决门限DNACK，所述判决门限DACK和DNACK大于50％；确定可靠区间和所述不可靠区间，2)根据业务类别判决所述不可靠区间内的确认信息为ACK或NACK。
其中，不可靠区间为判决门限DACK和NACK的判决门限DNACK之间的区间。
其中，所述步骤2)中，当业务为时延和可靠性都敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为NACK。当业务为时延敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为ACK。当业务为可靠性敏感业务时，在不可靠区间对确认信息不作判决，保持包状态。
表二给出了本发明实施例中游戏、VoIP和ftp的确认信息ACK/NACK在不可靠区间的处理策略，以该处理策略对吞吐量、信息丢失及时延的影响。
表二以下对表二中的信息作进一步分析。
1、游戏是一种对时延和可靠性要求都很高的业务。ACK被误判为NACK将导致内层ARQ的重复，由于游戏的低数据率，ACK被误判为NACK基本不会降低频谱利用率。而NACK被误判为ACK将触发外层ARQ的包恢复功能，因此会导致大时延，同时会降低用户体验。因此游戏业务对ACK判为NACK不敏感。
2、VoIP业务是一种对时延要求较高，而对可靠性要求不高的业务。ACK被判为NACK导致在内层ARQ的重复，降低频谱利用率和增加时延抖动；而NACK被误判为ACK将触发外层ARQ的包恢复功能，但这不会降低VoIP的业务质量。因此VoIP业务对确认信息ACK/NACK的误判不敏感，但会降低系统频谱利用率。
3、Ftp是一种对可靠性要求高，而对时延要求不高的业务。ACK被判为NACK导致在内层ARQ的重复，由于ftp业务的数据率较高，因此会降低无线资源的利用率；而NACK被误判为ACK将触发外层ARQ的包恢复功能，增加传输时延。因此ftp业务对确认信息ACK/NACK的误判不敏感，但会降低系统频谱利用率。
为了补偿ACK/NACK误判对业务质量的影响和提高系统频谱利用率，图2，图3和图4分别给出了游戏、VoIP和ftp业务的确认信息ACK/NACK的可靠性和不可靠性区间的划分。其中，译为ACK或NACK的区间表示可靠区间，ACK与NACK之间的区间表示不可靠区间。当判决门限DACK和DNACK为50％时，本发明实施例提出的基于业务质量的HARQ方法就退化为传统的HARQ方法。
当确认信息ACK/NACK在可靠区间时，ACK/NACK的接收机将作硬判决，同时作相应的状态转移，因此在可靠区间，包接收端和发射端没有采取任何特殊处理。
当确认信息ACK/NACK在不可靠区间时，信令接收机将根据业务的不同，采取不同的策略来保证业务的质量和提高系统频谱利用率。对于游戏业务，包发射机将确认信息ACK/NACK译为NACK，从而保证业务质量。对于VoIP业务，包发射机将确认信息ACK/NACK译为ACK，从而保证业务质量和提高系统频谱利用率。对于ftp业务，包发射机对确认信息ACK/NACK不作判决，同时通过控制信道使包接收机再发射包的确认信息ACK/NACK，以上处理只会增加ftp业务的时延，不会降低系统频谱利用率。
本实施例中的基于业务质量的HARQ方法，当确认信息ACK/NACK在可靠区间时，它与现有的HARQ方法的工作流程一样。当确认信息ACK/NACK在不可靠区间时，按如下具体流程工作一、时延和可靠性都敏感的业务从表1可以看出，游戏是时延和可靠性都十分敏感的业务，同时它的传输数据率比较低。图5给出了游戏业务的接收机状态机。当包状态为初始接收，收到数据包，若包译码为错误，则包接收机发射确认信息NACK，同时设定包生命周期T3，包状态转移到显著，若包译码为正确，则包接收机发射确认信息ACK，包状态转移到成功接收；包状态为显著，若包译码为错误，则包接收机发射确认信息NACK，包状态保持不变，若包译码为正确，则包接收机发射确认信息ACK，包状态转移到成功接收，若包生命周期T3超时，则包状态转移到丢失，发射确认信息ACK，同时无条件转移到成功接收状态；当包在成功接收状态，则无条件转移到初始接收状态；当包在初始接收状态，收到重复包，无论包是否正确，包接收机发射ACK。当确认信息ACK/NACK的软判决在不可靠区间时，包接收机将确认信息译为NACK，同时包状态转移为显著状态，因此无论该包是否被正确接收，它都将被重传。判决门限可以根据确认信息ACK/NACK误判对业务质量的影响来设定，对时延和可靠性都敏感的业务，DNACK可以在60％～80％之间取值，DACK设为60％～70％之间取值，从而减轻误判NACK对业务质量的影响。该方法工作流程如下1)如果包接收机发射ACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，传统的HARQ方法将译之为ACK。而优化的HARQ方法将其译为NACK，并将重传该包，无论是否正确接收，包接收机将发射ACK。由于游戏为低数据率业务，因此优化的HARQ方法浪费的带宽可以忽略。
2)如果包接收机发射ACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，传统的HARQ方法和优化的HARQ方法的工作流程一样，包接收机将忽略包的重复，包发射机发射ACK确认信息。
3)如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，传统的HARQ方法和优化的HARQ方法的工作流程一样，包发射机将发射旧包。
4)如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，优化的HARQ方法将重传该包来保证业务的低时延和高可靠性要求，然而传统的HARQ方法将发生误判，因此不会重传该数据包，该类包丢失只能通过外层ARQ恢复，将增加空口传输时延，破坏用户体验。
从以上的叙述和图5可以看出，优化的HARQ方法将保证业务的低时延和高可靠性要求，而其牺牲的传输带宽可以忽略。优化的HARQ方法将在一定程度避免误触发外层ARQ。
二、时延敏感的业务VoIP为时延敏感的业务。当确认信息ACK/NACK在不可靠区间时，包接收机将其译为ACK，包状态转移为已接收。图6为VoIP业务接收端的包状态机，与图5相比较，无在初始接收状态，重复传输的处理；同时若在显著状态收到传输的包为新包，开始记录新包的状态，同时将旧包提交高层，旧包的状态转移到成功接收。判决门限可以根据确认信息ACK/NACK误判对业务质量的影响来设定，对时延敏感的业务，DNAXK可以在55％～65％之间取值，DACK设为55％～65％之间取值，从而减轻误判NACK对业务质量和频谱利用率的影响。该方法的工作流程如下当包接收机发射ACK，其软信息大于(ACK)50％，小于DACK，传统的HARQ方法和优化的HARQ的工作流程一样，包发射机将发射新包。
1)当包接收机发射ACK，其软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，优化的HARQ方法将确认信息译为ACK，不会重传该数据包。然而传统的HARQ方法将重传该包，因此传统的HARQ方法将浪费传输带宽。
2)如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，传统的HARQ方法将重传该包，而优化的HARQ将不会重传该包，译为正确接收，新包将被发射；在接收端如果收到新包，错误包或旧包将提交给高层。由于VoIP业务对可靠性要求不高，该类误判不会影响VoIP业务的质量和用户体验。
3)如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，传统的HARQ方法和优化的HARQ方法的工作流程一样。
从以上的工作流程和图6可以看出，优化的HARQ方法能充分保证业务的低时延要求，导致的信息丢失用户可以忍受。
三、可靠性敏感的业务Ftp业务对时延要求不高，但要求无信息丢失传输。当确认信息ACK/NACK的软信息在不可靠区间，译码器将不作判决，同时保持包的状态，信令接收机或包发射机将通过控制信道，发射空负荷的指示信息，指示信息包括HARQ进程号和旧包指示，要求包发射机重新发射ACK或NACK。图7为本发明Ftp业务接收端的包状态机，与图5相比较，图7有以下不同在初始接收状态，若收到旧包指示，则发射确认信息ACK；同时若在显著状态收到旧包指示，则包发射机发射确认信息NACK。判决门限可以根据确认信息ACK/NACK误判对业务质量的影响来设定，对可靠性敏感的业务，DNACK可以在60％～80％之间取值，DACK设为60％～80％之间取值，从而减轻误判NACK对业务质量和频谱利用率的影响。它的具体工作流程如下1)当包接收机发射ACK，其软信息大于(ACK)50％，小于DACK，传统的HARQ方法将其译为ACK。而优化的HARQ方法将不会作判决，包的状态将保持不变，包也不会被重传。旧包的指示将在控制信道传输，包接收机收到该控制信息，包接收机将重新发射ACK信令。由于Ftp业务对时延不敏感，优化的HARQ方法不会破坏用户体验。
2)当包接收机发射ACK，其软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，传统的HARQ方法将重传该包，因此会浪费传输带宽。若应用的优化的HARQ方法，包接收机将不会作判决，包状态将保持，该包不会被重传，无负荷的指示将通过控制信道被发射，包接收机将再发射ACK信令。因此优化的HARQ方法将节约传输带宽。
3)如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，传统的HARQ方法将重传该包，而优化的HARQ将不会重传该包，包接收机将不会作判决，包状态将保持，该包不会被重传，空包且无负荷的指示将通过控制信道被发射，包接收机将再发射NACK信令。因此优化的HARQ方法将导致时延增加和较小的信令开销。
4)如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，传统的HARQ方法将其译为ACK，该误判导致的包丢失只能通过外层ARQ来恢复。而优化的HARQ将不会重传该包，包接收机将不会作判决，包状态将保持，该包不会被重传，空包且无负荷的指示将通过控制信道被发射，包接收机将再发射NACK信令。因此优化的HARQ将不会因误判触发外层ARQ方法。
从以上的工作流程和图7可以看出，基于业务质量的软HARQ方法能够较好地保证ftp业务的质量要求，同时能在一定程度避免因误判触发外层ARQ。
权利要求
1.一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于包括以下步骤1)设定不可靠区间；2)根据业务类别判决所述不可靠区间内的确认信息为ACK或NACK。
2.根据权利要求1所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于所述步骤1)之间，还包括以下步骤设定ACK的判决门限DACK和NACK的判决门限DNACK步骤，确定可靠区间和所述不可靠区别，所述不可靠区间为判决门限DACK和NACK的判决门限DNACK之间的区间。
3.根据权利要求2所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于所述判决门限DACK和DNACK大于50％。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于当业务为时延和可靠性都敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为NACK。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于当业务为时延敏感，可靠性不敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为ACK。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于当业务为时延不敏感，可靠性敏感的业务时，在不可靠区间对确认信息不作判决，保持包状态。
7.根据权利要求3所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于当业务为时延和可靠性都敏感的业务时如果包接收机发射ACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为NACK，并将重传该包，无论包接收机是否正确接收，包接收机将发射ACK；如果包接收机发射ACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为NACK，无论包接收机是否正确接收，包接收机将发射ACK；如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为NACK，重传该包；如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为NACK，重传该包。
8.根据权利要求3所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于当业务为时延敏感，可靠性不敏感的业务时，当包接收机发射ACK，其软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为ACK，包发射机将发射新包；当包接收机发射ACK，其软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为ACK，不重传该数据包；如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK，则包发射机将确认信息译为ACK，译为正确接收，不重传该包，发射机发射新包，包接收机忽略旧包的错误，将旧包向高层递交，如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK，则包发射机将确认信息译为ACK，译为正确接收，不重传该包，发射机发射新包，包接收机忽略旧包的错误，将旧包向高层递交。
9.根据权利要求3所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于当业务为时延不敏感，可靠性敏感的业务时，在以下任一条件下，包发射机对确认信息不作判决，包的状态保持不变；包发射机将发射空包的指示信息，包括HARQ进程号和旧包标识信息，包接收机收到该指示信息后，将重新发射确认信息ACK或NACK，当包接收机发射ACK，其软信息大于(ACK)50％，小于DACK；当包接收机发射ACK，其软信息大于(NACK)50％，小于DNACK；如果包接收机发射NACK，软信息大于(NACK)50％，小于DNACK；如果包接收机发射NACK，软信息大于(ACK)50％，小于DACK。
10.根据权利要求2或3所述的一种基于业务质量的HARQ方法，其特征在于当确认信息ACK/NACK在所述可靠区间时，ACK/NACK的接收机作硬判决。
全文摘要
一种基于业务质量的HARQ方法，包括以下步骤设定不可靠区间；根据业务类别判决所述不可靠区间内的确认信息为ACK或NACK。其中，当业务为时延和可靠性都敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为NACK。当业务为时延敏感，可靠性不敏感的业务时，在不可靠区间将确认信息译为ACK。当业务为时延不敏感，可靠性敏感的业务时，在不可靠区间对确认信息不作判决，保持包状态，包发射机将发射空包的指示信息，包接收机收到该指示信息后，将重新发射确认信息ACK或NACK。本发明增强了现有HARQ方法对ACK/NACK误判的鲁棒性，同时使包调度器具有一定的自由度来保证业务的质量。减少了游戏业务因误判决触发外层ARQ重传时延和内层ARQ的信息丢失，提高了VoIP、Ftp业务系统的吞吐量。
文档编号H04L12/56GK101064665SQ20061002613
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月27日 优先权日2006年4月27日
发明者徐景, 陈伍军, 徐浩煜, 王斌, 张小东, 王海峰 申请人:上海无线通信研究中心