一种基于HARQ的URLLC带宽优化方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于HARQ的URLLC带宽优化方法、装置、设备及介质，该方法包括：步骤S1：建立URLLC有限块长模型；步骤S2：在所述URLLC有限块长模型下，建立时延模型和可靠性模型，分别得到总时延和解码失败概率；步骤S3：对所述总时延和所述解码失败概率分别进行约束，得到HARQ最大重传次数η；步骤S4：基于所述HARQ最大重传次数η，得到系统带宽下限w

【技术实现步骤摘要】
一种基于HARQ的URLLC带宽优化方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种基于HARQ的URLLC带宽优化方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]第五代移动通信网络(the 5th Generation Mobile Communication Network，5G)预期使能的核心服务
‑‑
高可靠低时延通信(Ultra
‑
Reliable and Low
‑
Latency Communication，URLLC)在传输大小为32比特的数据包时，需要为用户提供毫秒级的端到端时延和接近99.999％的业务可靠性保证(即丢包率小于10
‑5)。与LTE(Long
‑
Term Evolution，长期演进)技术类似，混合自动重传请求(Hybrid Automatic Repeat reQuest，HARQ)技术也可以应用于新空口(New Radio，NR)技术，以提高可靠性。但一味地追求可靠性，可能会造成端到端时延超限，因此，合理地设计重传方案，是保障URLLC毫秒级低时延、高可靠性需求所面临的巨大挑战。大多数现有技术只关注实现高可靠性的方法，或者只关注实现低时延的方法，而缺乏与可靠性、重传和带宽相关的延迟分析。
[0003]C.
‑
P.Li,J.Jiang,W.Chen,T.Ji,and J.Smee在其发表的论文“5G Ultra
‑
Reliable and Low
‑
Latency Systems Design(5G超可靠低时延系统设计)”(EuCNC)，提出了一种通过缩短传输时间间隔(Transmission Time Interval，TTI)和重传数据包所需的时间的方法，来实现URLLC时延需求。该方法存在的不足之处是，没有对传输所需的带宽资源进行分析，可能会造成带宽资源的浪费。
[0004]A.Anand andG.de Veciana在其发表的论文“Resource allocation andHARQ optimization for URLLC traffic in 5G wireless networks(5G无线网络中URLLC业务的资源分配和HARQ优化)”(IEEE J.Sel.AreasCommun)中，提出了一种利用平方根配置规则(回归平方和算法(Sum ofSquares due to Regression algorithm，SSRO))控制最大传输数和最小化带宽的方案。该方法存在的不足之处是，没有基于URLLC业务的排队时延分析，也没有考虑URLLC数据包可以按需传输的场景。当有多个URLLC用户时，例如控制无人机群或自动车辆排队时，必须考虑这些因素。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于HARQ的URLLC带宽优化方法、装置、设备及介质，用以解决上述至少一个技术问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种基于HARQ的URLLC带宽优化方法，包括：
[0007]步骤S1：建立URLLC有限块长模型；
[0008]步骤S2：在所述URLLC有限块长模型下，建立时延模型和可靠性模型，分别得到总时延和解码失败概率；
[0009]步骤S3：对所述总时延和所述解码失败概率分别进行约束，得到HARQ最大重传次数η；
[0010]步骤S4：基于所述HARQ最大重传次数η，得到系统带宽下限w
m
，并将系统所需带宽w与所述w
m
进行比较，在w>w
m
时，将所述w作为系统最小带宽；在w≤w
m
时，将所述w
m
作为系统最小带宽，其中m＝0,1,
……
,4，表示与子载波间隔对应的序号。
[0011]上述技术方案，通过对5G gNB(next generationNodeB，下一代基站)控制的可靠性、时延和分配带宽进行了数学分析，在保障了URLLC业务低时延和高可靠性的同时，也优化了带宽，达到节省资源的目的。
[0012]可选地，步骤S1进一步包括：
[0013]使用信道因子为r的信道进行有限块长度的数据包传输，其中r计算公式如下：
[0014][0015][0016][0017]其中，L为有限块长度的数据包所包含的比特数；为用户的信号与干扰加噪声比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)；为解码失败概率；为信道容量；为信道色散；Q
‑1(p)为Q关于p的逆函数。
[0018]可选地，步骤S2进一步包括：
[0019]所述总时延T
total
计算公式如下：
[0020][0021]其中，T
queue
为排队时延；T
trans
为传输时延；T
UE
为包在UE处的处理时间；T
gNB
为包在gNB处理的延时；为HARQ重传次数；t
A
为数据包准备好传输后到下一个TTI开始所需的等待时间；
[0022]在采用CC
‑
HARQ传输时，第k次传输解码失败概率计算公式如下：
[0023][0024]其中，g为根据调制与编码策略(Modulation and Coding Scheme，MCS)导出的参数；为解码失败概率为1时最大的SINR；为第k次传输时用户的SINR。
[0025]可选地，当采用CC
‑
HARQ进行传输时，接收方采用最大比联合(Maximum Ratio combinatio，MRC)对第k个包进行解码时，
[0026]可选地，在迷你时隙传输URLLC业务时，所述排队时延T
queue
计算公式如下：
[0027][0028]其中，T
gNB
为包在gNB中的处理时间；TTI为动态调度资源的基本时间单位；t
A
为数据包准备好传输后到下一个TTI开始所需的等待时间。
[0029]可选地，步骤S3进一步包括：
[0030]T
total
<T
d
；
[0031][0032]其中，T
total
为总时延，T
d
为约束时延；δ为可靠性约束。
[0033]可选地，步骤S4进一步包括：
[0034][0035]其中，
[0036][0037][0038]其中，m＝0,1,...,4，表示与子载波间隔对应的序号；λ
down
为总平均下行链路到达率；α为有限块长度为L比特的包的个数；p
i
为第k次传输时的第i个解码失败率。
[0039]第二方面，本专利技术还提供一种基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于HARQ的URLLC带宽优化方法，其特征在于，包括：步骤S1：建立URLLC有限块长模型；步骤S2：在所述URLLC有限块长模型下，建立时延模型和可靠性模型，分别得到总时延和解码失败概率；步骤S3：对所述总时延和所述解码失败概率分别进行约束，得到HARQ最大重传次数η；步骤S4：基于所述HARQ最大重传次数η，得到系统带宽下限w
m
，并将系统所需带宽w与所述w
m
进行比较，在w>w
m
时，将所述w作为系统最小带宽；在w≤w
m
时，将所述w
m
作为系统最小带宽，其中m＝0,1,...,4，表示与子载波间隔对应的序号。2.根据权利要求1所述的基于HARQ的URLLC带宽优化方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：使用信道因子为r的信道进行有限块长度的数据包传输，其中r计算公式如下：使用信道因子为r的信道进行有限块长度的数据包传输，其中r计算公式如下：使用信道因子为r的信道进行有限块长度的数据包传输，其中r计算公式如下：其中，L为有限块长度的数据包所包含的比特数；为用户的SINR；为解码失败概率；为信道容量；为信道色散；Q
‑1(p)为Q关于p的逆函数。3.根据权利要求1所述的基于HARQ的URLLC带宽优化方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：所述总时延T
total
计算公式如下：其中，T
queue
为排队时延；T
trans
为传输时延；T
UE
是包在UE处的处理时间；T
gNB
是包在gNB处理的延时；是HARQ重传次数；t
A
为数据包准备好传输后到下一个TTI开始所需的等待时间；在采用CC
‑
HARQ传输时，第k次传输解码失败概率计算公式如下：其中，g为根据调制与编码策略MCS导出的参数；为解码失败概率为1时最大的SINR；为第k次传输时用户的SINR。4.根据权利要求3所述的基于HARQ的URLLC带宽优化方法，其特征在于，当采用CC
‑
HARQ进行传输时，接收方采用最大比联合MRC对第k个包进行解码时，5.根据权利要求3所述的基于HARQ的URLLC带宽优化方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张治中，曹丽媛，冯姣，程方，胡正操，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：