专利名称：用于蜂窝移动通信系统的自适应差错检测方法
技术领域：
本发明属于移动通信领域，具体是一种用于蜂窝移动通信系统的差错检测方法。
背景技术：
新一代移动通信系统的演进思路主要是通过采用高阶调制方式和各种有效的信 道编码技术，不断增强空中接口的数据传输能力，最终使无线接口和核心网络全部走向 IP (Internet Protocol)化。由于移动通信网络的无线接口部分采用无线传输方式，同有线网络相比，无线通 信具有误码率高的特点，这将增加数据分组的丢失率，并引起突发丢包。高丢包率将劣化 高层协议的性能，从而影响数据业务的质量，尤其是会降低传输层的传输控制协议(TCP， Transmission Control Protocol)的性能。为此，蜂窝移动通信系统的空中接口通常会采 用具有强纠错能力的纠错编码，以降低无线接口的丢包率。但纠错编码会带来额外的开销， 且纠错能力越强，这种开销越昂贵。同时，由于无线信道的特征是随时间变化，要求编码和 调制随着信道的状态动态变化，因此，新一代移动通信系统的空中接口的物理层采用自适 应的编码和调制技术(AMC，Adaptive Modulation and Coding)。AMC能适应无线信道质量的动态变化，在降低空中无线接口的误码率的同时，提高 无线频谱的利用率。然而，即使采用AMC技术，蜂窝移动通信系统的空中无线接口仍有较高 的丢包率，不能满足高层协议。为此，新一代蜂窝移动通信系统在无线接口的链路层采用自 动重传请求(ARQ，Automatic Repeat reQuest)技术，来进一步降低无线接口的丢包率。在宽带码分多址(WCDMA，WidebandCode Division Multiple Access)的演进版 本(R5 R9)中，其无线接口的媒体接入控制(MAC，Medium Access Control)层和无线链 路控制协议(RLC，Radio Link Control)层均采用了 ARQ技术。其中MAC层将传统的前向 纠错(FECJorward Error Correction)和ARQ技术结合，发送方通过接收方反馈的肯定确 认 / 否定确认(ACK/NACK，ACKnowledgement/Non-ACKnowledgement)决定是否重传，并在重 传时采用递增冗余(IR=Incremental Redundancy)的方法自适应各种信道条件，提升系统 性能。RLC层采用选择重传机制(SR-ARQ :Selective Repeat ARQ)，接收方通过ACK/NACK 告诉发送方正确接收到的分组序号和错误的分组序号，而发送方只重传错误的分组。WCDMA的演进版本在RLC层采用SR-ARQ的主要目的在于纠正混合自动重传请求 (HARQ, Hybrid ARQ)的残余错误，以进一步降低丢包率。为了能对HARQ的残余错误进行纠 正，接收方的SR-ARQ必须首先判断哪些分组在MAC层的HARQ中没有被正确重传。为此，RLC 的SR-ARQ联合使用失序检测和重排定时器(t-Reordering)超时机制来检测在MAC层丢失 的分组，如图1所示在图1中的、时刻，接收方(可以是用户设备(UE:USer equipment) 或演进基站(eNB :evolved Node-B)，对应的发送方为eNB或UE，下同)接收到序号(SN Sequence Number)为5的分组，由于序号为4的分组已经丢失，因此，此时VR(R) < VR(H) (VR(R)期望收到的下一按序分组的序号；VR(H)已接收分组的最大序号加1)。当发现 VR(R) <VR(H)后，接收方启动重排定时器(t-Reordering)，等待MAC层的HARQ重传，在、时刻，重传定时器超时，t2-、即为重传定时器的值。当t-Reordering超时，接收方向发送 方发送状态报告(STATUS)分组，并将ACK序号(ACK-SN)和NACK序号(NACK-SN)分别设置 为6和4，接收方收到STATUS分组后，选择重传序号为4的分组，从而实现差错恢复。上述SR-ARQ过程表明，t-Reordering定时器的值实际上是RLC层等待MAC层通 过HARQ重传机制重传丢失的分组的时间。t-Reordering定时器的值对系统的性能有很大 的影响，具体分析如下1) t-Reordering定时器的值过小。如果t-Reordering定时器的值设置过小，将导 致RLC接收方提前发送STATUS分组，即在HARQ重传丢失的分组ρ的过程中发送STATUS，而 RLC发送方在收到STATUS后会重传ρ。因此，过小的定时器值将导致不必要的重传，这不仅 会在接收方出现重复分组，同时会浪费信道资源，增加发送方的能量消耗。^t-Reordering定时器的值过大。如果t-Reordering定时器的值设置过大，将导 致RLC接收方延迟发送STATUS，从而使RLC发送方不能及时重传丢失的分组，这会增加分组 的在空中接口的时延，及分组的重装(reassemble)时延，而增加时延会影响上层传输协议 和实施业务的性能。
发明内容
发明目的针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种用于蜂窝 移动通信系统的自适应差错检测方法，该方法能准确、及时地检测无线链路丢包。技术方案为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种用于蜂窝移动 通信系统的自适应差错检测方法，包括如下步骤(1)分别在无线链路控制协议层实体中进行用于计算接收到的相邻两个协议数据 单元的时间间隔的T1抽样、用于实现滤波的T1平滑，在媒体接入控制层中进行用于获取每 个协议数据单元的往返时延的RTT抽样、用于实现滤波的RTT平滑和用于获取每个差错协 议数据单元的重传次数的k抽样、用于实现滤波的k平滑；(2)设置重排定时器的超时值；所述步骤(1)中的T1抽样、T1平滑包括如下步骤DT1抽样无线链路控制协议层实体每收到一个新序号为χ的无线链路控制协议 层协议数据单元，记录该协议数据单元的接收时间tpri，收到下一个无线链路控制子层协议 数据单元时，如果该协议数据单元的序号为χ+1，则记录该协议数据单元的接收时间，同 时计算T1的一个样本为；2) T1平滑根据下式计算平滑的T1值巧(《+ 1)=々.『(《) + (1-々).7；( + 1),巧(0) = 0 0 ^ β ^ 1,
9式中，巧(《 + 1)巧(《)分别为η+1时刻和η时刻的平滑后的协议数据单元接收时
、
间间隔，β为T1的平滑因子，T1 (η+1)为η+1时刻测得的协议数据单元接收时间间隔的样 本；所述步骤(1)中的RTT抽样、RTT平滑包括如下步骤A) RTT抽样混合自动重传请求进程每发送一个肯定确认/否定确认，记录肯定确 认/否定确认的发送时间tDS，在收到下一个协议数据单元时，记录该协议数据单元的接收
5时间tpr，计算RTT的一个样本为tpr-tps，并将该RTT样本上传给混合自动重传请求实体；B)RTT平滑混合自动重传请求实体每收到一个步骤A)中的RTT样本，就利用下 式计算平滑的RTT值，并将计算结果上传给无线链路控制协议层实体RTT (n+ \) = a-Wr (n)+ (I-a)-RTT (n+ RTT(O) = O 0 ^ α ^ 1,
9式中，+ 1)分别为η+1时刻和η时刻的平滑往返时延，α为RTT
、
的平滑因子，RTT (η+1)为η+1时刻测得的往返时延的样本；所述步骤(1)中的k抽样、k平滑包括如下步骤a)k抽样当混合自动重传请求进程第一次检查到一个协议数据单元差错时，将 该协议数据单元对应的重传次数k置0，之后每收到该协议数据单元的一次重传，k加1，直 到该协议数据单元重传成功或达到最大重传次数Rmax后，将k值上传给混合自动重传请求 实体；b)k平滑混合自动重传请求实体每收到一个步骤a)中的k值，就利用下式计算 平滑的k值，并将计算结果上传给无线链路控制协议层实体k(n + l) = Y-k(n) + (l-Y)-k(n + l),石(0) = 1 0 ^ y ^ 1,
9式中，+分别为η+1时刻和η时刻的平滑的混合自动重传请求协议数
、
据单元重传次数，k(η+1)为η+1时刻测得的混合自动重传请求协议数据单元重传次数的样 本，Y为k的平滑因子；所述步骤O)包括当无线链路控制协议层实体检测到失序的协议数据单元时，根据下式计算并设置 重排定时器的超时值Γ !.Ki=I Vf · ι ITfiK I ^ .J!；； I ^ 1 < k(n) < Rmax ^式中，Γ; ( )为重排定时器的超时值。有益效果本发明通过自适应估计MAC层的协议数据单元(PDU，Protocol Data Unit)的重传时间，优化SR-ARQ的t-Reordering的值，从而准确、及时地检测MAC层丢失的 分组，从而避免RLC的不必要的重传，并降低分组的重传时延。本发明实现复杂度低，不增 加无线链路空中接口的开销。
图1为RLC的SR-ARQ示意图；图2为发送方和接收方的RLC实体和MAC实体的交互过程示意图；图3为t-Recording值的计算过程示意图；图4为本发明一个具体实施例的示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明 本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图2所示，4号PDU通过其中一个进程重传两次(传送三次)后成功到达接收 方。图2中《为接收方正确接收到4号PDU的时间，因此，为避免t-Reordering过早或延后 超时，在图2示例中，TR的最优值Tf为
权利要求
1. 一种用于蜂窝移动通信系统的自适应差错检测方法，其特征在于包括如下步骤(1)分别在无线链路控制协议层实体中进行用于计算接收到的相邻两个协议数据单元 的时间间隔的T1抽样、用于实现滤波的T1平滑，在媒体接入控制层中进行用于获取每个协 议数据单元的往返时延的RTT抽样、用于实现滤波的RTT平滑和用于获取每个差错协议数 据单元的重传次数的k抽样、用于实现滤波的k平滑；(2)设置重排定时器的超时值；所述步骤(1)中的T1抽样、T1平滑包括如下步骤DT1抽样无线链路控制协议层实体每收到一个新序号为χ的无线链路控制协议层协 议数据单元，记录该协议数据单元的接收时间tpri，收到下一个无线链路控制子层协议数据 单元时，如果该协议数据单元的序号为x+1，则记录该协议数据单元的接收时间，同时计 算T1的一个样本为tpri-tpr2 ；2) T1平滑根据下式计算平滑的T1值
全文摘要
本发明公开了一种用于蜂窝移动通信系统的自适应差错检测方法，包括如下步骤分别在无线链路控制协议层实体中进行用于计算接收到的相邻两个协议数据单元的时间间隔的TI抽样、用于实现滤波的TI平滑，在媒体接入控制层中进行用于获取每个协议数据单元的往返时延的RTT抽样、用于实现滤波的RTT平滑和用于获取每个差错协议数据单元的重传次数的k抽样、用于实现滤波的k平滑；设置重排定时器的超时值。本发明通过自适应估计MAC PDU的重传时间，优化SR-ARQ的t-Reordering值，从而准确、及时地检测MAC层丢失的分组，避免RLC的不必要重传，并降低分组的重传时延。本发明实现复杂度低，不增加无线链路空中接口的开销。
文档编号H04L1/16GK102111255SQ201110003920
公开日2011年6月29日 申请日期2011年1月10日 优先权日2011年1月10日
发明者刘楠, 尤肖虎, 李云, 潘志文 申请人:东南大学