CN1431784A - 高速无线通信系统中基于定时器的阻塞避免机制 - Google Patents

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Abstract

本发明在发射机上使用定时器跟踪发送的数据块，以改善现有技术中的基于定时器的阻塞避免机制。此外，本发明使用一种多定时器机制在接收机上来管理重新排序缓冲器。多定时器机制提供给接收机每个重新排序缓冲器一个定时器，或每个丢失数据块使用一个定时器，或每个丢失数据块使用一个定时器，但连续TSN丢失数据块的间隔内能共享一个定时器。多定时器机制能有效跟踪丢失数据块和为所有的重新排序缓冲器监控重新排序传送进程。

Description

高速无线通信系统中基于定时器的阻塞避免机制
参照引用申请
本申请要求享有2002年1月3日公开的美国临时专利申请No.60/345,676的优先权。
背景
在一种无线通信系统中，高速下行分组接入(HSDPA)进程使用自适应调制、混合ARQ(自动重复请求)和其他的技术以获得高通过量，减小时延和在UTRAN(通用陆地无线接入网)和UE(用户设备)之间获得高峰值速率。这依靠一个新的传送信道，HS-DSCH(高速下行链路复用信道)，来为HSDPA进程处理数据交换。
混合ARQ和HSDPA的新功能包含在MAC(媒体访问控制)层称为MAC-hs(用于高速通信的MAC)的新实体中。如图1A和1B所示，通过在相同的传输信道允许不同的优先级，和在一个优先级内通过使用传输序列号(TSN)在UE上跟踪接收数据块的顺次传送，MAC-hs支持优先处理。使用用于每个优先级的重新排序缓冲器支持按序传送。
在HSDPA的一端，UTRAN使用一个调度程序安排所有的UE在一个小区内。这个调度程序确定HARQ实体(每个UE一个)和使用的优先级队列，从而安排新的传输和相应的重传。一个新的传输能在一个HARQ进程的任何时间开始。基于使用的队列优先级，UTRAN使用HARQ实体来设置优先级标识符。在相同的HS-DSCH和优先级内，也为每个新的数据块增加TSN。TSN以0值开始。HARQ也处理来自UE的状态报告，并把所有的状态传给调度程序，状态报告包括来自接收机的ACK/NACK。
在HSDPA的另一端，UE使用三个功能单元来保证HARQ协议，在图1C中示出。首先，HARQ实体处理HARQ进程标识符。基于HARQ过程标识符，分配接收数据块给不同的HARQ处理。第二，HARQ进程将处理新的数据指针，进行误差检测处理，并发送状态报告。最后，有一个重新排序实体用于每个优先级和在UE端配置的传输信道。根据接收数据块自身的TSN在队列中插入适当位置。如果接收数据块是下一个将被传送到更高层的一个，那么直到第一个没被接收的数据块，具有连续TSN的所有数据块都被传送到更高层。
因此，在传送到更高层以前，通过在重新排序缓冲器中存储正确的接收数据块，UE才能提供按顺序传送到更高层。逻辑上，每个优先级的一个缓冲器需要提供按顺序传送每个优先级。按顺序把数据块传送到更高层，也就是，当TSN达到和包含SN-1的所有数据块已经被正确接收时，TSN(传输序列号)＝SN的一个数据块仅仅被传送到更高层。在缓冲器中当一个具有低序列号的数据块丢失(也就是没有被正确接收)时，具有更高TSN的所有接收数据块被保存在重新排序缓冲器中。原理在图2中示出。数据块0、1、2被正确接收并立即被传送到更高层。因为数据块3丢失，所以数据块4、6、7被存储在重新排序缓冲器中。
大体上，在传输中几种情况能引起数据块丢失：(1)NACK被检测为一个ACK。在一个正常情况下，UTRAN发送一个数据块，如果数据块被正确接收，UE将返回一个ACK，相反。UE将返回一个NACK。然而在应答进程的传输过程中可能发生错误，UTRAN可能误把一个NACK作为一个ACK。因此，在这种情况下，UTRAM丢弃数据块，而不是重新传输特定缓冲数据块。在HARQ进程中，UTRAM以新的数据重新开始。重传留给了更高层。(2)由于特定数据块的重传数量达到预先设定的最大数量，或者存在更高优先级的数据，一个数据块的重传被中断。这样的话，UTRAN稍后可以任选的恢复数据块的重传或开始一个新的数据块传输，并丢弃被中断的数据块。(3)因为检测到在HS-SCCH上的一个CRC误差，UE既不接收数据，也不发出状态报告。根据检测到缺少状态报告，UTRAN将重传该数据块。(4)接收机不能正确编码一个数据块，给发射机返回一个NACK。这种情况希望有一个重传。
当然，上面所述的情形(3)和情形(4)经常引起一些数据块重传，反过来，引起存在于接收TSN的间隔。既然这样，重新排序实体能保存重新排序缓冲器中的接收数据块，直到具有较低的TSN的所有数据块都已被接收。
然而，当上面所述的情形(1)和情形(2)发生时，丢失数据块永久丢失或者在一个预知时间内不能被接收。在这种情形下，一个丢失数据块将不再被接收，再迟也不可能被接收。如果在重新排序实体中不引入特殊机制，协议被阻塞，并且由于在同一个重新排序缓冲器中下面的丢失数据块，很多正确接收数据块将不被传送到更高层。
因此，在重新排序缓冲器中使用延迟避免机制对于避免协议阻塞是必需的。这种机制能基于定时器、发射机/接收机窗口或者它们的一个组合。在现有技术中，一个定时器仅具有一个上层配置的定时器T1，用于UE的重新排序缓冲器阻塞避免的控制，这种基于延迟避免机制的定时器描述如下：如果没有定时器T1激活，当一个具有TSN＝SN的数据块被正确接收，但由于这个具有较低TSN的数据块丢失，又不能被传送到更高层的时候，定时器启动。如果一个定时器T1已经激活，并且没有另外的定时器能被启动，也就是，最大量一个定时器T1能在一个给定时间激活。如果在定时器终止前，用于启动定时器的数据块能被传送到更高层，则停止定时器T1。
当定时器终止时，直到包括TSN-1的所有数据块将从重新排序缓冲器中移走。另外，直到第一个丢失数据块的所有数据块将被传送到更高层。当定时器T1停止或终止，并且仍存在一些能被传送到更高层的接收数据块时，启动定时器T1，用于这些数据块中不能被传送更高层的具有最低TSN的数据块。
总而言之，在上面的所述基于定时器的机制中至少存在两个潜在的缺点。(1)效率低的级连定时器进程可能降低数据传输等待时间；(2)不明确的问题，由于可能出现有限位长的TSN(传输序列号)的自然系数，所以没有实现按顺序传送请求，并且导致上层协议错误。
其次，参照图3。如果TSN＝0和7已经被发射机丢弃，那是因为由于通信误差从接收机返回的NACK被误认为ACK。在接收机上，定时器将首先被激活用于TSN＝0、1、2的间隔。在终止定时器以前，TSN＝1和2的数据块被接收。这样，当终止定时器时，TSN＝0的被丢弃，TSN＝1直到6的被传送到更高层。然后，将再次激活定时器用于TSN＝7的间隔。因为级连的定时器进程，用于TSN＝8的等待时间被减少。
再次，参照图4。使用了一个4位的TSN。接收机在TSN＝0和TSN＝4的两个间隔接收具有TSN＝1、2、3和5的数据块。当终止定时器时，第一间隔TSN＝0(第一个零TSN)被从重新排序缓冲器移走，同时三个数据块TSN＝1、2和3被传送到更高层以满足按顺序传送的请求。现在期望接收机接收多个连续TSN的数据块，例如TSN＝4、6、7、8...14、15、0、1、2等等。注意期望的TSN＝0(第二个零TSN)与在先移走的第一个零是不同的。
现在，如果第一个零TSN被发射机重传，并且被接收机接收，基于现有技术的机制，接收机将错误的混淆这个新到达的第一个零TSN作为第二个TSN循环的零TSN。当用于TSN＝4间隔的定时器时间到了以后，或者TSN＝4的数据块被接收以后，并且TSN＝6直到15都被接收，TSN＝0的数据块将被传送到上层。在这种情形下，实际上数据块没有按顺序被传送到上层，并且可能引起上层协议错误。
概要
现有技术的一种基于定时器的阻塞避免机制有几个固有的缺点。本发明提供了修改这些缺点的解决方案。本发明在发射机上使用多个定时器跟踪所有的传送数据块来改善基于阻塞避免机制的定时器。此外，因为处理器功率的增加和存储成本的下降，而不是象现有技术所建议的，在接收机上由所有的重新排序缓冲器仅共享使用一个定时器，在接收机上通过使用不止一个的定时器，管理重新排序缓冲器来增加系统性能是可行的。是否本发明提供给接收机每个重新排序缓冲器一个定时器，或每个丢失数据块使用一个定时器，或每个丢失数据块使用一个定时器，但丢失数据块的连续TSN的一个间隔能共享一个定时器，通过有效跟踪丢失数据块和监控重新排序传送进程，多定时器机制改善了系统性能。
附图简述
具有附图标记和代表性的实施例的以下附图被参考用于说明。
图1A图解具有MAC-sh配置的HSDPA无线接口协议结构，；
图1B图解没有MAC-sh配置的HSDPA无线接口协议结构，；
图1C图解UE端MAC-sh结构框图；
图2图解其中数据块TSN＝0、1、2、4、6和7被接收和其余重新排序缓冲器空的一个4位重新排序缓冲器；
图3图解其中数据块TSN＝3、4、5、6和8被接收和其余重新排序缓冲器空的一个3位重新排序缓冲器；
图4图解其中数据块TSN＝1、2、3和5被接收和其余重新排序缓冲器空的一个重新排序缓冲器；
发明详述
本发明修改了现有技术的基于定时器的阻塞避免机制以消除其固有的缺点。除了在接收机上，仅使用定时器监控在重新排序缓冲器中丢失的数据块，本发明还在发射机上利用多个定时器监控数据块的传送。发射机为每个具有新TSN的发送数据块激活一个相应的定时器，当发射机为发送的数据块从接收机接收到一个应答，停止发射机上用于该发送数据块的相应的定时器。另外，在发射机接收这种为每个数据块的相应应答以前，如果定时器终止，发射机丢弃来自从重传缓冲器的相应数据块，并且将不再重传。在发射机中的定时器持续时间，最好配置成相同或短于，在接收机上的重新排序缓冲器使用的这些定时器的持续时间。
总体上，在发射机上的新定时器实现了几个功能。第一，因为一旦相应定时器终止，发射机将不重传数据块，接收机将不再为了一个具有新TSN的特定丢失数据块无限期地等待。而且，在发射机上装有新定时器，通过发送将被接收机丢失的数据块，发射机将不再浪费系统资源。第二，本发明在接收机和发射机之间提供了一种正反馈机制。因此，为每个来自接收机的返回应答，发射机等待一个预定的响应时间。强制限制等待时间将有助于避免发射机自身的阻塞的情形。
同时，接收机使用多定时器来管理重新排序缓冲器，而不是在一个给定时间，为所有不同的优先级重新排序缓冲器运行一个定时器。毕竟，独立定时器利用多任务性能来管理重新排序缓冲器。例如本发明给每个重新排序缓冲器分配自有的定时器，当一个定时器正在运行等待在一个特定重新排序缓冲器一个丢失的数据块时，因为另一个重新排序缓冲器的监控定时器被终止，所以另一个缓冲器传送其数据块到上层。每个重新排序缓冲器进行自身传送和丢弃并行和独立的数据块。一个管理重新排序缓冲器的多定时器的性能比一个定时器的要更有效。
另外，另一个管理重新排序缓冲器可选择的方式是在接收机上使用多定时器机制。只要发现一个丢失的数据块，接收机就将激活(开始)一个相应的定时器。如图3所示，具有这种修改，这种独特的重新排序缓冲器将有4个单独的定时器分别来监控4个丢失的数据块0、1、2和7。当丢失数据块被接收时，停止其相应的定时器。否则，当在数据块被接收以前定时器终止，就丢弃/移走重新排序缓冲器中的丢失数据块。
这种每个丢失数据块一个定时器的机制还能进一步扩展。基本原理还是每个数据块使用一个定时器，可是，如果多个丢失数据块是连续的连接在一起的，这些连续的丢失数据块作为一组用一个定时器监控。因此，无论何时有一个间隔，就激活(启动)使用这种机制的一个定时器，无论何时发现这个间隔，该间隔可以包含一个或几个连续传输序列号(TSNs)的丢失数据块。
不过，之前已经激活一个定时器的前一个间隔不应该包含这个间隔。如图3所示，第一个间隔包括三个连续丢失数据块0、1和2。分配定时器T1给第一个间隔。第二个间隔仅仅有一个数据块TSN＝7和定时器T2被分配给第二个间隔。如果后来TSN＝1被接收，新形成的TSN＝0将不激活另一个定时器，因为TSN＝0被包含在已经激活了定时器的TSN＝0、1、2的“在前间隔”中。同样地，TSN＝2新形成的间隔也将不激活另一个定时器。当然，定时器正在运行时，当间隔中所有的丢失数据块都被接收，则停止定时器。最后，当定时器终止时，从重新排序缓冲器中丢弃/移走间隔中仍丢失的数据块。

Claims (14)

1.一种基于定时器的方法，在无线通信系统的高速下行分组接入(HSDPA)中，用于避免接收机上重新排序缓冲器按顺序传送的阻塞，该系统中发射机分配一个传输序列号(TSN)给一个新的发送数据块，其中该方法包括步骤：
在发射机上：
当发送一个具有新TSN的数据块时，启动一个定时器运行于第一个预定时间段；
如果在定时器终止以前，接收到一个响应发送数据块的肯定应答，则停止定时器；和
如果定时器终止，则从重传缓冲器中移走特定数据块。
2.如权利要求1中所述的方法，其中启动一个定时器运行于第一个预定时间段还包括步骤：
设置一个配置时间，等于或大于第一个预定时间段；
发送该配置时间给一个接收机。
3.一种基于定时器的方法，在无线通信系统的高速下行分组接入(HSDPA)中，用于避免接收机上重新排序缓冲器按顺序传送的阻塞，在该系统中分配一个传输序列号(TSN)给每个新的发送数据块，同时基于接收数据块的优先级和在传送它们到上层以前，它们在重新排序缓冲器中的TSN顺序，通过临时存储正确接收的数据块，接收机具有按接收数据块发送的顺序提供优先权的能力，其中该方法包括步骤：
在接收机上：
接收分配了TSN的数据块；
基于数据块的优先级和它们TSN的顺序，在一个重新排序缓冲器中存储正确接收到的数据块；
当由于在重新排序缓冲器中丢失了至少一个具有较低TSN(TSN＜X)的数据块，一个接收数据块(TSN＝X)不能被传送到上层时，就为每个重新排序缓冲器初始化至少一个定时器，使该定时器运行于一个第二预定时间段；
如果由于重新排序缓冲器中所有具有较低TSN(TSN＜X)的数据块都被接收，数据块(TSN＝X)能被传送到上层，则停止定时器；和
当定时器终止时，从重新排序缓冲器移走至少一个丢失数据块。
4.如权利要求3中所述的方法，其中为每个重新排序缓冲器初始化至少一个定时器就是初始化每个重新排序缓冲器的一个定时器，当定时器终止时，从重新排序缓冲器中移走丢失数据块，还包括传送特定重新排序缓冲器的接收数据块(TSN＜X-1)到上层；和从重新排序缓冲器中移走所有丢失数据块(TSN＜X)。
5.如权利要求3中所述的方法，其中为每个重新排序缓冲器初始化至少一个定时器，就是为重新排序缓冲器中的每个丢失数据块初始化一个定时器，当定时器终止时，从重新排序缓冲器中移走至少一个丢失数据块，还包括从重新排序缓冲器中移走监控定时器的丢失数据块。
6.如权利要求5中所述的方法，其中为每个重新排序缓冲器中的每个丢失数据初始化一个定时器，还包括使用一个定时器来监控一个具有连续TSN的多个丢失数据块的丢失间隔，当丢失数据块没有从重新排序缓冲器中移走时，在这个丢失间隔内，没有其他的定时器被分配给任何丢失数据块，和当定时器终止时，从重新排序缓冲器中移走至少一个丢失数据块，也就是从重新排序缓冲器中移走监控定时器的一个或多个丢失数据块。
7.如权利要求3中所述的方法，其中为每个重新排序缓冲器，初始化至少一个定时器运行于一个第二预定时间段还包括步骤：
从发射机接收一个配置时间；和
设置一个等于或大于接收配置时间的第二预定时间段。
8.一种发射机，具有基于定时器的装置，在无线通信系统的高速下行分组接入(HSDPA)中，这种装置用于避免接收机处重新排序缓冲器的按顺序传送的阻塞，在系统中发射机分配了一个传输序列号(TSN)给新的发送数据块，其中发射机包括：
当发送一个具有一个新TSN的数据块时，用于启动一个定时器运行于一个第一预定时间段的装置；
如果在定时器终止以前，接收到一个响应发送数据块的肯定应答，用于停止定时器的装置；和
如果定时器终止，用于从重新排序缓冲器中移走特定数据块的装置。
9.如权利要求8中所述的发射机，其中用于启动一个定时器运行于一个第一预定时间段的装置还包括：
用于设置一个配置时间的装置，该配置时间等于或大于第一预定时间段；和
用于发送该配置时间到接收机的装置。
10.一种接收机，具有基于定时器的装置，在无线通信系统的高速下行分组接入(HSDPA)中，这种装置用于避免接收机上重新排序缓冲器按顺序传送的延迟，在该系统中分配一个传输序列号(TSN)给每个新的发送数据块，同时基于接收数据块的优先级和在传送它们到上层以前，它们在重新排序缓冲器中的TSN顺序，通过临时存储正确接收的数据块，接收机具有按接收数据块传送的顺序提供优先权的能力，其中该接收机包括：
用于接收分配了TSN的数据块的装置；
用于基于数据块的优先级和其TSN的顺序，在一个重新排序缓冲器中存储正确接收数据块的装置；
当由于在重新排序缓冲器中丢失了至少一个具有较低TSN(TSN＜X)的数据块，一个接收数据块(TSN＝X)不能被传送到上层时，就为每个重新排序缓冲器初始化至少一个定时器，使该定时器运行于一个第二预定时间段的装置；
用于如果由于重新排序缓冲器中所有具有较低TSN(TSN＜X)的数据块都被接收，数据块(TSN＝X)能被传送到上层，则停止定时器的装置；和
用于当定时器终止时，从重新排序缓冲器移走至少一个丢失数据块的装置
11.如权利要求10中所述的接收机，其中用于为每个重新排序缓冲器初始化至少一个定时器的装置，就是用于初始化每个重新排序缓冲器的一个定时器，和当定时器终止时，用于从重新排序缓冲器中移走丢失数据块的装置，还包括用于传送特定重新排序缓冲器的接收数据块(TSN＜X-1)到上层的装置；和用于从重新排序缓冲器中移走所有丢失数据块(TSN＜X)的装置。
12.如权利要求10中所述的接收机，其中用于为每个重新排序缓冲器初始化至少一个定时器的装置，就是用于为重新排序缓冲器中的每个丢失数据块初始化一个定时器，和当定时器终止时，用于从重新排序缓冲器中移走至少一个丢失数据块的装置，还包括用于从重新排序缓冲器中移走监控定时器的丢失数据块的装置。
13.如权利要求12中所述的接收机，其中用于为每个重新排序缓冲器中的每个丢失数据初始化一个定时器的装置，还包括用于使用一个定时器，来监控一个具有连续TSN的多个丢失数据块的丢失间隔的装置，当丢失数据块没有从重新排序缓冲器中移走时，在这个丢失间隔内，没有其他的定时器被分配给任何丢失数据块，和当定时器终止时，用于从重新排序缓冲器中移走至少一个丢失数据块的装置，还包括用于从重新排序缓冲器中移除监控定时器的一个或多个丢失数据块的装置。
14.如权利要求10中所述的接收机，其中用于为每个重新排序缓冲器，初始化运行至少一个定时器用于一个第二预定时间段的装置还包括步骤：
用于从发射机接收一个配置时间的装置；和
用于设置等于或大于接收配置时间的一个第二预定时间段的装置。
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