Система и способ предотвращения тупиковой ситуации с использованием таймера для системы высокоскоростного нисходящего пакетного доступа

Система и способ предотвращения тупиковой ситуации с использованием таймера для системы высокоскоростного нисходящего пакетного доступа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение имеет отношение к радиосвязи вообще и более конкретно к системе и способу повышения эффективности передачи пакетных данных, получаемых приемником в системе мобильной радиосвязи.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Универсальная мобильная телекоммуникационная система (UMTS) представляет собой систему мобильной связи третьего поколения, которая стала результатом эволюции стандарта, известного как глобальная система мобильной связи (GSM). Этот стандарт является европейским стандартом, целью которого является предоставление услуг мобильной связи повышенного качества на основе базовой сети GSM и технологии широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (W-CDMA). В декабре 1998 года Европейский институт стандартов в области телекоммуникаций (ETSI) (Европа), Ассоциация радиопромышленности и бизнеса/Центр подготовки специалистов в области телекоммуникаций (ARIB/TTC) (Япония), Комитет Т1 Института стандартов США и Ассоциация технических специалистов по телевидению (ТТА) (Корея) образовали Проект партнерства по созданию системы радиосвязи третьего поколения (3GPP) с целью подготовки технических требований для стандартизации UMTS.

Работа по стандартизации UMTS, выполняемая в рамках 3GPP, привела к созданию пяти технических групп спецификаций, каждая из которых руководит формированием элементов сети, имеющих независимые функции. Более конкретно, каждая техническая группа разрабатывает, утверждает и координирует технические требования стандарта в определенной области. Среди них группа сети радиодоступа (группа TSG-RAN) разрабатывает технические требования для функционирования, состав базы данных (необходимые элементы) и интерфейс универсальной наземной сети радиодоступа (UTRAN) универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS), которая является новой сетью радиодоступа (RAN), предназначенной для поддержки технологии широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (W-CDMA) в универсальной мобильной телекоммуникационной системе (UMTS).

Группа TSG-RAN включает в себя пленарную группу и четыре рабочие группы. Рабочая группа 1 (WG1) разрабатывает технические требования на физическом уровне (первый уровень). Рабочая группа 2 (WG2) разрабатывает спецификации функций канального уровня (второй уровень) и сетевого уровня (третий уровень). Рабочая группа 3 (WG3) определяет спецификацию интерфейса между базовой станцией в наземной сети радиодоступа (UTRAN), контроллером радиосети (RNC) и базовой сетью. Наконец, рабочая группа 4 (WG4) рассматривает требования, необходимые для оценки характеристик радиоканалов, и элементы, необходимые для управления ресурсом радиосвязи.

На фиг.1 изображена структура сети радиодоступа UTRAN системы радиосвязи третьего поколения (3GPP). Эта сеть 110 включает в себя одну или несколько радиосетевых подсистем (RNS) 120 и 130. Каждая подсистема 120 и 130 включает в себя контроллер радиосети 121 и 131 для управления радиосетью и один или несколько В-узлов 122 и 123, 132 и 133 (например, базовых станций), управляемых контроллерами радиосети. Контроллеры радиосети 121 и 131 соединены с мобильным центром 141 коммутации (MSC), который осуществляет коммутируемую связь с сетью системы мобильной связи (GSM). Контроллеры радиосети также соединены с общим обслуживающим узлом 142 поддержки пакетной радиосвязи (SGSN), который осуществляет пакетную коммутируемую связь с сетью пакетной радиосвязи общего пользования (GPRS).

В-узлы управляются контроллерами радиосети (RNC), получают информацию, переданную физическим уровнем терминала 150 (например, мобильной станцией, пользовательским устройством и/или абонентским устройством) посредством восходящей связи, и передают данные на терминал 150 посредством нисходящей связи. Таким образом, для терминала 150 В-узлы функционируют в качестве пунктов доступа сети радиодоступа UTRAN.

Контроллеры радиосети (RNC) выполняют функции, включающие распределение ресурсов радиосвязи и управление ими. Контролер радиосети, который непосредственно управляет В-узлом, называется управляющим контроллером радиосети (CRNC). Управляющий контроллер радиосети CRNC управляет общими ресурсами радиосвязи. С другой стороны, обслуживающий контроллер радиосети (SRNC) управляет выделенными ресурсами радиосвязи, назначенными соответствующему терминалу. Управляющий контроллер радиосети (CRNC) может совпадать с обслуживающим контроллером радиосети (SRNC). Однако, когда терминал выходит из области одного обслуживающего контроллера радиосети (SRNC) и перемещается в область другого контроллера радиосети (RNC), управляющий контроллер радиосети (CRNC) может отличаться от обслуживающего контроллера радиосети (SRNC). Поскольку физическое местоположение различных элементов сети универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS) может быть разным, необходим интерфейс для соединения элементов. В-узлы и контроллеры радиосети (RNC) соединяются друг с другом посредством интерфейса lub (логическое устройство В). Два контроллера радиосети RNC соединяются друг с другом посредством интерфейса lur (логическое устройство R). Интерфейс между RNC и базовой сетью называется "lu" (логическое устройство).

На фиг.2 показана структура интерфейсного протокола радиодоступа между терминалом, функционирующим на основе спецификации радиодоступа для 3GPP, и сетью UTRAN. Интерфейсный протокол радиодоступа по горизонтали формируется из физического уровня (PHY), уровня канала передачи данных и сетевого уровня, а по вертикали разделяется на плоскость управления для передачи управляющей информации и пользовательскую плоскость для передачи данных. Пользовательская плоскость представляет собой область, в которую передается поток информационного обмена пользователя, например, голос или IP-пакет.Плоскость управления представляет собой область, в которую передается управляющая информация, например, интерфейс сети или информация для обслуживания вызова и управления им.

На фиг.2, уровни протоколов можно разделить на первый уровень (L1), второй уровень (L2) и третий уровень (L3) на основе трех нижних уровней стандартной модели взаимодействия открытых систем (OSI), хорошо известной в системе связи.

Первый уровень (L1) функционирует в качестве физического уровня (PHY) для интерфейса радиосвязи и соединяется с верхним уровнем управления доступом к среде (MAC) посредством одного или нескольких каналов переноса. Физический уровень передает данные, доставленные на физический уровень (PHY), посредством канала переноса к приемнику с использованием различных методов кодирования и модуляции, подходящих для условий радиосвязи. Канал переноса между физическим уровнем (PHY) и уровнем управления доступом к среде (MAC) подразделяется на выделенный канал переноса и общий канал переноса, в зависимости от того, используется ли он исключительно одним терминалом или совместно несколькими терминалами.

Второй уровень L2 функционирует в качестве уровня канала передачи данных и позволяет различным терминалам совместно использовать ресурсы радиосвязи сети с широкополосным множественным доступом с кодовым разделением (W-CDMA). Второй уровень L2 подразделяется на уровень управления доступом к среде (МАС)с, уровень управления радиоканалом (RLC), уровень протокола сходимости пакетных данных (PDCP) и уровень управления радиовещательной/широковещательной передачей (ВМС).

Уровень управления доступом к среде (MAC) доставляет данные посредством соответствующего преобразования между логическим каналом и каналом переноса. Логические каналы соединяют вышерасположенные уровни с уровнем управления доступом к среде (MAC). В соответствии с типом передаваемой информации предоставляются различные логические каналы. В общем, при передаче информации плоскости управления используется канал управления. При передаче информации пользовательской плоскости используется канал трафика. В соответствии с выполняемыми функциями уровень MAC подразделяется на два подуровня. Это подуровень MAC-d, который расположен в обслуживающем контроллере радиосети (SRNC) и управляет выделенным каналом переноса, и подуровень MAC-c/sh, который расположен в управляющем контроллере радиосети (CRNC) и управляет общим каналом переноса.

Уровень управления радиоканалом (RLC) формирует соответствующий уровню (RLC) блок данных протокола (PDU), пригодный для передачи с использованием функций сегментации и объединения из служебного блока данных (SDU) уровня управления радиоканалом (RLC), полученных с верхнего уровня. Кроме того, уровень управления радиоканалом (RLC) выполняет функцию автоматического запроса на повтор (ARQ), с помощью которой повторно передается протокольная единица обмена (PDU), потерянная во время передачи. Уровень управления радиоканалом (RLC) работает в трех режимах - прозрачном режиме (ТМ), режиме без подтверждения приема (UM) и режиме с подтверждением приема (AM). Выбранный режим зависит от способа, используемого для обработки полученного с верхнего уровня служебного блока данных (SDU) уровня управления каналом (RLC). На уровне управления радиоканалом (RLC) находится буфер, в котором хранятся полученные с верхнего уровня служебные блоки данных (SDU) либо блоки данных протокола (PDU).

Уровень протокола сходимости пакетных данных (PDCP) является верхним уровнем для уровня управления радиоканалом (RLC), позволяющим передавать данные посредством сетевого протокола, такого как IPv4 или IPv6. Для эффективной передачи IP-пакета может использоваться методика сжатия заголовка, предусматривающая сжатие и передачу информации заголовка в пакете.

Уровень управления радиовещательной/широковещательной передачей (ВМС) позволяет передавать через интерфейс радиосвязи сообщения из соты центр радиовещания (СВС). Основной функцией уровня управления радиовещательной/широковещательной передачей (ВМС) является планирование и передача асинхронного пакета радиосообщения на терминал. Обычно данные передаются через уровень управления радиоканалом (RLC), работающим в режиме без подтверждения приема.

Уровень протокола сходимости пакетных данных (PDCP) и уровень управления радиовещательной/широковещательной передачей (ВМС) соединены с узлом поддержки пакетной радиосвязи (SGSN), поскольку используется метод коммутации пакетов, и они расположены только в пользовательской плоскости, поскольку передают только пользовательские данные. В отличие от уровня протокола сходимости пакетных данных (PDCP) и уровня управления радиовещательной/широковещательной передачей (ВМС), уровень управления радиоканалом (RLC) может быть включен в пользовательскую плоскость и плоскость управления в соответствии с уровнем, соединенным с верхним уровнем. Когда уровень управления радиоканалом (RLC) принадлежит к плоскости управления, данные принимаются с уровня управления ресурсом радиосвязи (RRC). В других случаях уровень управления радиоканалом RLC принадлежит к пользовательской плоскости. В общем, предоставляемые вторым уровнем (L2) услуги по передаче пользовательских данных с пользовательской плоскости на вышерасположенный уровень называются однонаправленным радиоканалом (RB). Предоставляемые вторым уровнем (L2) услуги по передаче управляющих данных с плоскости управления на вышерасположенный уровень называются сигнальным однонаправленным радиоканалом (SRB). Как показано на фиг.2, на уровнях управления радиоканалом (RLC) и протокола сходимости пакетных данных (PDCP) может существовать множество объектов. Это происходит потому, что терминал имеет множество однонаправленных радиоканалов (RB), и для одного однонаправленного радиоканала (RB) обычно используются один или два элемента управления радиоканалом (RLC) и только один элемент протокола сходимости пакетных данных (PDCP). Элементы управления радиоканалом (RLC) и протокола сходимости пакетных данных (PDCP) могут функционировать независимо на каждом уровне.

Уровень управления ресурсами радиосвязи (RRC), расположенный в самой нижней части третьего уровня (L3), определен только в плоскости управления и управляет логическими каналами, каналами переноса и физическими каналами в отношении наладки, переконфигурации и отключения радиоканалов (RB). В настоящее время создание радиоканала (RB) подразумевает задание характеристик уровня протокола и канала, которые требуются для предоставления определенных услуг, и задание соответствующих подробных параметров и способов функционирования. Существует возможность передавать полученные с верхнего уровня управляющие сообщения через управление ресурсами радиосвязи (RRC).

Вышеупомянутая система широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (W-CDMA) пытается достигнуть скорости передачи 2 Мбит/с в помещении и в условиях сверхмалой соты и скорости передачи 384 Кбит/с - в обычных условиях радиопередачи. Однако по мере более широкого распространения беспроводного Интернета и роста числа абонентов будут предоставляться более разнообразные услуги. Ожидается, что для поддержки этих услуг потребуются более высокие скорости передачи данных. В нынешнем консорциуме 3GPP проводятся исследования с целью обеспечения более высоких скоростей передачи данных путем разработки сети системы широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (W-CDMA). Одним из примеров такой системы является система высокоскоростного нисходящего пакетного доступа (HSDPA).

Система HSDPA основана на широкополосном множественном доступе с кодовым разделением (W-CDMA). Она поддерживает максимальную скорость передачи данных 10 Мбит/с на нисходящей линии связи, и ожидается, что эта система будет обеспечивать меньшие задержки и большую емкость, чем существующие системы. Для повышения скорости передачи данных и емкости к системе высокоскоростного нисходящего пакетного доступа (HSDPA) были применены следующие технологии: адаптация канала (LA), гибридный автоматический запрос на повтор (HARQ), быстрый выбор соты (FCS) и антенна типа MIMO ("несколько входов - несколько выходов").

Технология адаптации канала (LA) использует схему кодирования и модуляции (MCS), соответствующую состоянию канала. Когда состояние канала хорошее, используется модуляция высокой степени, такая как квадратурная амплитудная модуляция 16QAM или 64QAM. Когда состояние канала плохое, используется модуляция низкой степени, такая как фазовая модуляция с четвертичными (фазовыми) сигналами (QPSK).

В целом, использование модуляции низкой степени поддерживает меньший объем графика передачи, чем использование модуляции высокой степени. Однако при использовании модуляции низкой степени доля успешных попыток передачи при нежелательном состоянии канала высока, и, таким образом, этот вид модуляции выгодно использовать при значительном влиянии замирания или помех. С другой стороны, эффективность использования частот лучше при использовании модуляции высокой степени, чем при использовании модуляции низкой степени. При использовании модуляции высокой степени, например, в системе широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (W-CDMA), используя полосу частот шириной 5 МГц, можно достигнуть скорости передачи 10 Мбит/с. Однако способы модуляции высокой степени весьма чувствительны к шуму и помехам. Таким образом, в случае, когда пользовательский терминал расположен поблизости от В-узла, можно повысить эффективность передачи с помощью квадратурной амплитудной модуляции 16QAM или 64QAM. А в случае, когда терминал расположен на границе соты либо когда велико влияние замирания, полезен метод модуляции низкой степени, такой как фазовая модуляция с четвертичными (фазовыми) сигналами (QPSK).

Гибридный автоматический запрос на повтор HARQ представляет собой способ повторной передачи, который отличается от существующих способов повторной передачи, используемых на уровне управления ресурсом радиосвязи (RLC). Способ гибридного автоматического запроса на повтор (HARQ) используется в соединении с физическим уровнем, и более высокая доля успешных попыток декодирования гарантируется комбинированием повторно переданной с ранее полученной информацией. То есть неудачно переданный пакет не удаляется, а записывается. Записанный пакет комбинируется с повторно переданным пакетом на этапе, предшествующем декодированию, и декодируется. Таким образом, в случае, когда метод гибридного автоматического запроса на повтор (HARQ) используется совместно с адаптацией канала (LA), есть возможность значительно увеличить эффективность передачи пакета.

Метод последовательной проверки кадров (FCS) аналогичен переходу в другую соту с сохранением соединения согласно существующей технологии. То есть терминал может получать данные из различных сот. Однако, с учетом состояния канала каждой соты, терминал получает данные из единственной соты, имеющей наилучшее состояние канала. Методы перехода в другую соту с сохранением соединения повышают долю успешных попыток передачи с использованием разнесенного приема, а конкретнее, приема данных из различных сот. Тем не менее, в методе последовательной проверки кадров (FCS) данные принимаются из определенной соты, чтобы сократить взаимные помехи между сотами.

Относительно системы с антенной типа MIMO ("несколько входов - несколько выходов"), скорость передачи данных повышается использованием различных независимых радиоволн, распространяющихся в условиях значительной изменчивости состояния канала. Система с антенной типа MIMO обычно состоит из нескольких передающих антенн и нескольких принимающих антенн таким образом, чтобы преимущество от разнесения достигалось путем уменьшения взаимозависимости между радиоволнами, получаемыми каждой из антенн.

Таким образом, в системе высокоскоростного нисходящего пакетного доступа (HSDPA) должна быть принята новая технология на базе сети широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (WCDMA). Однако для внедрения новых технологий неизбежной является модификация. В качестве символического примера совершенствуется функционирование В-узла. То есть, хотя большая часть функций управления сетью широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (WCDMA) расположена в контроллере радиосети (RNC), новые технологии для системы широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (HSDPA) находятся под управлением В-узла, чтобы ускорить подстройку под состояние канала и сократить задержку в контроллере радиосети (RNC). Однако расширение функций В-узла не означает замену функций контроллера радиосети (RNC), a скорее предназначено для того, чтобы дополнить эти функции для высокой скорости передачи данных, с точки зрения контроллера радиосети (RNC).

Таким образом, в системе высокоскоростного нисходящего пакетного доступа (HSDPA) В-узлы модифицированы, чтобы выполнять некоторые функции управления доступом к среде (MAC), в отличие от системы широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (WCDMA). Модифицированный уровень, который выполняет некоторые функции управления доступом к среде (MAC), называется подуровнем MAC-hs.

Подуровень управления доступом к среде (MAC-hs) располагается над физическим уровнем и может выполнять функции планирования передачи пакетов и адаптации канала (LA). Кроме того, подуровень управления доступом к среде (MAC-hs) управляет новым каналом переноса, известным как HS-DSCH (высокоскоростной нисходящий совместно используемый/мультиплексный канал), который используется для передачи данных в системе широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (HSDPA). Канал HS-DSCH используется при обмене данными между подуровнем управления доступом к среде (MAC-hs) и физическим уровнем.

На фиг.3 показана структура протокола интерфейса радиосвязи, предназначенного для поддержки системы широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (HSDPA). Как показано на чертеже, уровень управления доступом к среде (MAC) подразделяется на подуровень MAC-d, подуровень MAC-c/sh и подуровень MAC-hs. Подуровень MAC-hs располагается над физическим уровнем (PHY) В-узла. Подуровни MAC-c/sh и MAC-d расположены в управляющем контроллере радиосети (CRNC) и в обслуживающем контроллере радиосети (SRNC). В системе HSDPA для обмена данными между контроллером радиосети (RNC) и В-узлом либо между различными контроллерами радиосети (RNC) используется новый протокол передачи, называемый протоколом кадрирования высокоскоростного нисходящего совместно используемого канала (FP HS-DSCH).

Подуровень MAC-c/sh, подуровень MAC-d и уровень управления радиоканалом (RLC), расположенные над подуровнем MAC-hs, выполняют те же функции, что и ныне существующая система. Таким образом, небольшая модификация современных контролеров радиосети (RNC) может полностью поддерживать систему широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (HSDPA).

На фиг.4 показана структура уровня управления доступом к среде (MAC), используемая в системе широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (HSDPA). Уровень управления доступом к среде (MAC) подразделяется на подуровень MAC-d 161, подуровень MAC-c/sh 162 и подуровень MAC-hs 163. Подуровень MAC-d, расположенный в обслуживающем контроллере радиосети (SRNC), управляет выделенными каналами переноса для определенного терминала. Подуровень MAC-c/sh, расположенный в управляющем контроллере радиосети (CRNC), управляет общими каналами переноса. Подуровень MAC-hs, расположенный в В-узле, управляет высокоскоростным нисходящим совместно используемым каналом (HS-DSCH). В этой структуре сокращены функции, выполняемые подуровнем MAC-c/sh 162 в системе широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (HSDPA). То есть в традиционной системе подуровень MAC-c/sh распределяет общие ресурсы, совместно используемые различными терминалами, и обрабатывает общие ресурсы. Однако в системе широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (HSDPA) подуровень MAC-c/sh просто выполняет функцию управления потоком при обмене данными между подуровнем MAC-d 161 и подуровнем MAC-hs 163.

Обращаясь к фиг.4, опишем, каким образом на уровне управления доступом к среде (MAC) в высокоскоростном нисходящем совместно используемом канале (HS-DSCH) обрабатываются и передаются данные, полученные с уровня управления каналом (RLC). Во-первых, путь протокольного блока данных управления радиоканалом (PDU RLC), доставленного с уровня управления радиоканалом (RLC) по выделенному логическому каналу (то есть выделенному каналу графика (DTCH) или выделенному каналу управления (DCCH)), определяется функцией коммутации каналов на уровне MAC-d. Когда протокольный блок данных управления радиоканалом (PDU RLC) доставляется в выделенный канал передачи данных (DCH), на подуровне MAC-d 161 к блоку (PDU RLC) присоединяется соответствующий заголовок, и блок (PDU RLC) доставляется по выделенному каналу передачи данных (DCH) на физический уровень. Когда используется высокоскоростной нисходящий совместно используемый канал (HS-DSCH) системы широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (HSDPA), протокольный блок данных управления радиоканалом (PDU RLC) доставляется на подуровень MAC-c/sh 162 функцией коммутации каналов. Когда множество логических каналов используют один канал переноса, протокольный блок данных управления радиоканалом (PDU RLC) проходит по каналу переноса модуля уплотнения. В ходе этого процесса добавляется идентификационная информация (поле управления/трафика (С/Т)) логического канала, к которому принадлежит каждый блок (PDU RLC). Кроме того, каждый логический канал снабжен приоритетом. Данные логического канала имеют тот же приоритет.

Когда управлением доступа к среде (MAC-d) передается протокольный блок данных (PDU), подуровень MAC-d 161 передает приоритет протокольного блока данных (PDU MAC-d). Подуровень MAC-c/sh 162, который получил блок протокольных данных (PDU MAC-d), просто передает данные, полученные с подуровня MAC-d 161, на подуровень MAC-hs 163. Блок протокольных данных (PDU MAC-d), доставленный на подуровень MAC-hs 163, записывается в буфер передачи, расположенный в модуле планирования. Для каждого уровня приоритета имеется один буфер передачи. Каждый служебный блок данных (SDU MAC-hs) (блок протокольных данных PDU MAC-d) последовательно записывается в буфер передачи, соответствующий его приоритету.

В зависимости от состояния канала функция планирования выбирает подходящий размер блока данных. Соответственно, один или несколько служебных блоков (SDU MAC-hs) образуют блок данных.

К каждому блоку данных добавляется идентификатор класса приоритета и порядковый номер передачи, и каждый блок данных доставляется в модуль гибридного автоматического запроса на повтор (HARQ).

В модуле гибридного автоматического запроса на повтор (HARQ) существует до 8 процессов HARQ. Блок данных, полученный от модуля планирования, доставляется подходящему процессу HARQ. Каждый процесс HARQ реализует метод автоматического запроса на повтор ARQ "остановка и ожидание" (SAW). В рамках этого метода следующий блок данных не передается до тех пор, пока не будет успешно передан текущий блок данных. Как упомянуто выше, поскольку в пределах интервала времени передачи (TTI) передается только один блок данных, в пределах одного TTI задействуется только один процесс гибридного автоматического запроса на повтор (HARQ).

Другие процессы гибридного автоматического запроса на повтор (HARQ) ждут своей очереди. Каждый процесс HARQ имеет идентификатор процесса HARQ. Соответствующий идентификатор процесса HARQ заранее становится известен терминалу посредством нисходящего сигнала управления, таким образом, определенный блок данных проходит через один и тот же процесс HARQ в передатчике (UTRAN) и приемнике (терминал). Процесс HARQ, который передал блок данных, также сохраняет этот блок данных, чтобы обеспечить возможность повторной передачи в будущем. Процесс HARQ повторно передает блок данных, когда от терминала приходит отрицательное подтверждение приема (NACK).

Когда от терминала приходит подтверждение приема (АСК), процесс HARQ удаляет соответствующий блок данных и готовит передачу новых блоков данных. Когда передается блок данных, модуль формата передачи и использования ресурсов (TFRC) выбирает соответствующую комбинацию транспортного формата (TFC) для высокоскоростного нисходящего совместно используемого канала (HS-DSCH).

На фиг.5 показана структура уровня управления доступом к среде (MAC) терминала, используемая в системе широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (HSDPA). Этот уровень MAC подразделяется на подуровень MAC-hs 171, подуровень MAC-c/sh 172 и подуровень MAC-d 173. В отличие от сети UTRAN вышеприведенные три уровня размещены в одном месте. Подуровень MAC-d и подуровень MAC-c/sh в терминале почти совпадают с аналогичными уровнями системы UTRAN, однако подуровень MAC-hs 171 немного отличается, поскольку подуровень MAC-hs в системе UTRAN выполняет только передачу, а подуровень MAC-hs в терминале (в системе HSDPA) выполняет только прием.

Теперь рассмотрим способ, которым уровень управления доступом к среде (MAC) получает данные с физического уровня и доставляет их на уровень управления каналом (RLC). Блок данных, доставленный на подуровень MAC-hs 171 через высокоскоростной нисходящий совместно используемый канал (HS-DSCH), сначала записывается в одном из процессов гибридного автоматического запроса на повтор (HARQ) модуля HARQ. В каком из процессов сохраняется блок данных, можно узнать по идентификатору процесса HARQ, который содержится в нисходящем сигнале управления.

Когда в блоке данных имеются ошибки, процесс HARQ, в котором сохраняется блок данных, передает информацию NACK в сеть UTRAN и запрашивает повторную передачу блока данных. Когда ошибки отсутствуют, процесс HARQ доставляет блок данных в буфер переупорядочения и передает в сеть UTRAN информацию АСК. Буфер переупорядочения имеет тот же приоритет, что и буфер передачи в сети UTRAN. Процесс HARQ доставляет блок данных в соответствующий буфер переупорядочения с помощью идентификатора класса приоритета, который содержится в блоке данных. Важной характеристикой буфера переупорядочения является то, что он поддерживает очередность доставки данных.

Блоки данных последовательно доставляются на верхний уровень в соответствии с порядковым номером передачи (TSN). Более конкретно, когда блок данных получен, в то время как один или несколько предыдущих блоков данных отсутствуют, блок данных записывается в буфер переупорядочения и не доставляется на верхний уровень. Предпочтительно записанный блок данных доставляется на верхний уровень только тогда, когда все предыдущие блоки данных получены и доставлены на верхний уровень. Так как функционируют несколько процессов гибридного автоматического запроса на повтор (HARQ), буфер переупорядочения может получить блоки данных вне очереди. Поэтому для буфера переупорядочения используется функция поочередной доставки, так что блоки данных могут последовательно доставляться на верхний уровень.

Единственной разницей между буфером переупорядочения терминала и буфером передачи сети UTRAN является то, что буфер переупорядочения хранит данные в ячейках блока данных, состоящих из одного или нескольких служебных блоков данных (SDU) подуровня MAC-hs, тогда как буфер передачи хранит данные в ячейках по одному служебному блоку данных (SDU) подуровня MAC-hs (=одному блоку протокольных данных (PDU) подуровня MAC-d). Поскольку подуровень MAC-d 173 обрабатывает данные в ячейках блока протокольных данных (PDU) подуровня MAC-d, в случае, когда буфер переупорядочения подуровня MAC-hs 171 терминала доставляет блок данных на подуровень MAC-d 173, буфер переупорядочения сначала должен разобрать блок данных на блоки протокольных данных (PDU) подуровня MAC-d, а затем доставить их на подуровень MAC-d. Подуровень MAC-c/sh 172 передает блоки протокольных данных (PDU) MAC-d, полученные с подуровня MAC-hs 171, на подуровень MAC-d. Подуровень MAC-d 173, который получил блоки протокольных данных (PDU) MAC-d, проверяет идентификатор логического канала (поле управления/трафика (С/Т)), включенный в каждый блок протокольных данных (PDU) MAC-d в блоке уплотнения канала переноса, и доставляет блок протокольных данных (PDU) MAC-d в управление радиоканалом (RLC) посредством соответствующего логического канала.

На фиг.6 изображены процессы передачи и приема блока данных в системе широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (HSDPA). Блоки протокольных данных (PDU) MAC-d фактически хранятся в буфере передачи 180. Однако для удобства он показан в виде блока данных (=одного или нескольких блоков протокольных данных (PDU) MAC-d). Размеры соответствующих блоков данных могут быть различными. Однако для иллюстративных целей размеры блоков данных показаны одинаковыми. Кроме того, предполагается, что существуют восемь ячеек процессов гибридного автоматического запроса на повтор (HARQ) 181-188.

Процесс включает в себя передачу блоков данных приемнику применительно к блокам данных в буфере передачи, имеющих порядковые номера передачи (TSN) от TSN=13 до TSN=22. Блок данных с меньшим TSN первым направляется незаполненной ячейке процесса HARQ. Например, как показано на чертеже, блок данных TSN=13 направляется в ячейку 181 процесса HARQ #1, а блок данных TSN=14 направляется в ячейку 188 процесса HARQ #8. Из этого объяснения понятно, что порядковый номер передачи (TSN) не имеет отношения к номеру процесса HARQ.

Когда процесс гибридного автоматического запроса на повтор (HARQ) получает произвольный блок данных, процесс HARQ в определенный интервал времени передачи (TTI) передает блок данных приемнику и записывает блок данных для повторной передачи, которая может быть выполнена позднее. В определенный интервал времени передачи (TTI) может быть передан только один блок данных. Соответственно, в пределах одного TTI задействуется только один процесс HARQ. Процесс HARQ, который передал блок данных, сообщает приемнику о своем номере посредством нисходящего сигнала управления, который передается по другому каналу, нежели блок данных.

Причина, по которой процесс гибридного автоматического запроса на повтор (HARQ) передатчика работает согласованно с процессом HARQ приемника, состоит в том, что каждая пара процессов HARQ использует метод ARQ "остановка и ожидание". То есть ячейка 181 с процессом HARQ #1, которая передала блок данных с порядковым номером TSN=13, не передает другой блок данных, пока этот блок данных не будет успешно передан. Поскольку процесс HARQ #1 (ячейка 191) приемника через нисходящий сигнал управления может узнать, что в соответствующий интервал времени TTI ему посланы данные, то процесс HARQ #1 приемника через восходящий сигнал управления передает передатчику информацию отрицательного подтверждения NACK в случае, когда блок данных не был успешно получен в течение определенного интервала времени передачи (TTI). С другой стороны, когда блок данных успешно получен, процесс HARQ #1 приемника передает передатчику информацию подтверждения АСК и одновременно доставляет соответствующий блок данных в буфер переупорядочения согласно приоритету.

Для каждого уровня приоритета имеется буфер переупорядочения. Процесс HARQ проверяет приоритет, содержащийся в информации заголовка блока данных, и доставляет блок данных в буфер переупорядочения согласно приоритету. Затем блок данных, доставленный в буфер переупорядочения, доставляется на верхний уровень, когда все предыдущие блоки данных доставлены на верхний уровень. Однако, когда один или несколько предыдущих блоков данных не доставлены на верхний уровень, блок данных записывается в буфер переупорядочения 190. То есть буфер переупорядочения должен поддерживать очередность доставки блоков данных на верхний уровень. Блок данных, который не доставлен на верхний уровень, записывается в буфер переупорядочения.

В качестве иллюстрации вышесказанного на фиг.6 изображено, что в случае, когда получен блок данных TSN=14, но не получен блок данных TSN=13, блок данных TSN=14 хранится в буфере переупорядочения до тех пор, пока не будет получен блок данных TSN=13. Когда получен блок данных TSN=13, оба блока данных доставляются на верхний уровень в таком порядке: TSN=13 и TSN=14. Когда блоки данных доставляются на верхний уровень, они разбираются на отдельные блоки протокольных данных (PDU MAC-d) и доставляются описанным выше образом.

Процесс доставки содержимого буфера переупорядочения допускает тупиковую ситуацию, которую можно описать следующим образом. Поскольку буфер переупорядочения поддерживает поочередную доставку блоков данных, то в случае, когда не получен определенный блок данных, блоки данных, имеющие более поздние TSN, не доставляются на верхний уровень, а хранятся в буфере переупорядочения. В случае, если определенный блок данных не получен в течение продолжительного времени или надолго, блоки данных из буфера переупорядочения не доставляются на верхний уровень. Более того, после короткого времени дополнительные блоки данных не могут быть получены, поскольку буфер заполняется, тем самым, ситуация становится тупиковой.

Когда наступает тупиковая ситуация и определенный блок данных не может быть доставлен в течение долгого времени или вообще никогда, эффективность передачи в системе широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (HSDPA) снижается. Более конкретно, когда из-за единственного потерянного блока данных в течение долгого времени в буфере управления доступом к среде (MAC-hs) хранится большое количество блоков данных, снижается общая эффективность передачи данных в системе. Это сводит на нет многие из преимуществ системы HSDPA, такие, например, как способность системы обеспечивать высокоскоростную передачу данных.

В попытке преодолеть эту проблему существующие в этой области методы используют следующим подходом. Когда приемник в течение определенного времени не сумел успешно получить блок данных, приемник прекращает ждать отсутствующий блок данных и доставляет полученные позднее блоки данных на верхний уровень. В результате все блоки данных, которые были успешно получены и записаны в буфере переупорядочения, теряются и, следовательно, качество связи и эффективность передачи снижаются.

Случайно было обнаружено, что блок данных может не быть получен вообще по одной из следующих двух причин:

1) сеть UTRAN неправильно воспринимает посланный терминалом сигнал NACK в качестве сигнала АСК; и

2) процесс гибридного автоматического запроса на повтор (HARQ) в сети UTRAN игнорирует определенный блок данных, поскольку было достигнуто максимальное число повторных попыток передачи этого блока данных, разрешенных системой, либо передача не была успешно выполнена в те