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CN111542002B - 超高可靠低时延通信的数据传输方法、基站及终端 - Google Patents

超高可靠低时延通信的数据传输方法、基站及终端 Download PDF

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CN111542002B
CN111542002B CN202010326575.8A CN202010326575A CN111542002B CN 111542002 B CN111542002 B CN 111542002B CN 202010326575 A CN202010326575 A CN 202010326575A CN 111542002 B CN111542002 B CN 111542002B
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陈晓伟
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Zhejiang University City College ZUCC
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Abstract

本发明公开了一种在满足高可靠低时延通信需求下减少系统控制信令开销的数据传输方法、基站及终端，该方法应用于新一代移动通信网络中对时延和可靠性性能要求极高的小数据包传输的特殊应用场景，该方法包括：基站按照终端设备的时延约束将终端设备分组，并为组内的终端设备配置初始传输资源和重传资源；基站通过控制信令半静态配置初始传输资源；基站根据每个分组内初始传输出错的终端设备数配置该组的重传资源，传输出错的终端设备在重传资源上重新传输数据，基站配置的重传资源通过控制信令周期性地通知终端设备。本发明能够减少大量小数据包业务传输时的控制信令，缓解系统信令风暴问题，实现终端设备与基站之间低时延、高可靠的数据传输。

Description

超高可靠低时延通信的数据传输方法、基站及终端
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及实现新一代移动通信系统中对时延和可靠性能要求较高的数据传输方法、基站及终端。
背景技术
5G网络作为面向2020年以后人类信息社会需求的信息通信网络，除要为传统通信网络中的人与人(Human to Human，H2H)宽带移动通信提供服务外，还要支持人与机器(Human to Machine，H2M)以及机器间通信(Machine Type Communication，MTC)。国际电信联盟(International Telecommunication Union，ITU)无线管理部门在2015年召开的第22次会议上明确了5G的三大应用场景：增强移动宽带(enhanced Mobile Broadband，eMBB)、大规模机器通信(massive Machine Type Communications，mMTC)和超高可靠低延时通信(Ultra-Reliable and Low Latency Communications，URLLC)。
多样化的应用场景对5G网络的建设提出了严峻的挑战，使5G网络不仅要为eMBB等业务提供极致的网络速率和无线宽带体验，还要支持广覆盖下低功耗的大连接mMTC业务和超高可靠低时延的URLLC业务，面向触觉互联网、物联网等领域，与工业控制、医疗器械、交通运输等深度融合，全面实行万物互联，有效满足工业、医疗、交通、物流等垂直行业的信息化服务需求。因此，与传统4G等通信网络追求大容量的单一目标不同，5G网络更强调可靠性、时延以及能效等多方面系统性能的综合提升。
URLLC应用是5G网络的新兴应用，根据国际电信联盟ITU的规定，URLLC应用的空口时延要低至1ms，可靠性要高达99.999％。如何利用有限的无线资源，设计满足苛刻的URLLC新应用需求的传输方案，设计可靠性更高、传输时延更短、调度方式更灵活的资源协调机制，是5G网络亟待解决的关键问题。
在蜂窝网络中，数据收发一般采用基于中心式调度数据传输方式，即完成数据收发操作，用户一般需要先接收并解码控制信令物理下行控制信道(PhysicalDownlinkControl CHannel，PDCCH)，然后根据PDCCH的指示进行数据收发。因此，承载控制信令的无线资源至关重要。然而，现有蜂窝移动通信系统基于调度授权的数据传输方式仅适合于传输大数据包(如eMBB业务等)；对于URLLC业务而言，其数据包和控制信令中包含的数据量接近，当URLLC终端设备较多时，使用基于调度授权的数据传输方式，会耗尽蜂窝网络中的控制信令，不利于其它大数据报业务的传输。
针对URLLC业务的下行数据传输，为了减少控制信令开销，可以使用半静态调度(Semi-Persistent Scheduling，SPS)方式周期性地为URLLC终端设备配置资源。然而，该方式下，一旦终端设备的数据传输出错，仍需要采取基于调度授权的动态调度方式传输数据。因此，该方案不能从根本上解决蜂窝系统中小数据包传输消耗大量信令开销的问题。
针对URLLC业务的上行数据传输，为了降低时延，目前提出使用免调度授权的数据传输方式。由于该方式下多个终端设备在基站分配的固定时频位置的多个可用资源上随机选择资源进行数据传输，一方面减少了终端设备的等待时延，另一方面节省了终端设备和基站进行交互所产生的信令开销。然而，由于多个终端设备共享同样的时频资源，当多个终端设备选择同样的时频资源传输数据时，终端设备的数据传输会有冲突，会使基站无法成功解调出终端设备的数据。尤其在终端设备的业务请求较多时，冲突概率大，终端设备可能需要多次发起随机接入尝试，数据传输时延长，不能满足低时延高、可靠的URLLC业务发展需要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种超高可靠低时延通信的数据传输方法、基站及终端，该方法可以应用于新一代网络中对时延和可靠性要求极高的特殊应用场景，如车联网、智慧工业和智慧医疗等，能够减少基站与终端设备之间的信令交互，同时满足业务数据传输所需要的时间，提升无线链路数据传输的可靠性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一方面，本发明提出了一种超高可靠低时延通信的数据传输方法，包括：
基站按照终端设备的时延约束将终端设备分组，并为组内的终端设备配置初始传输资源和重传资源；
所述基站可以宏基站，也可以是微基站、小基站等；
所述基站通过控制信令半静态配置初始传输资源；
所述控制信令可以是物理层周期性配置消息或高层周期性配置消息，所述物理层周期性配置消息包括物理下行控制指示、广播消息等；
所述基站根据每个分组内初始传输出错的终端设备数，配置该组的重传资源，传输出错的终端设备在基站配置的重传资源上重新传输数据，其中，基站配置的重传资源通过控制信令周期性地通知终端设备，基站配置的重传资源根据终端设备的时延和可靠性要求动态配置。
进一步地，所述终端设备根据基站半静态配置的资源进行初次数据传输，其中，基站半静态配置的资源的时频位置由终端设备解析基站的控制信令获得。
进一步地，所述终端设备有数据到达后在解析的基站分配给该终端设备的固定时频资源位置发送数据。
进一步地，上行数据传输过程中，基站在为终端设备半静态配置的资源的时频位置解调终端设备的数据，并进行反馈，包括：
若成功解调出终端设备的数据，则基站反馈确认(ACK)接收消息；
若未能成功解调出终端设备的数据，则基站反馈非确认(NACK)接收消息。
进一步地，上行数据传输过程中，终端设备接收基站的反馈消息，包括：
若终端设备接收到基站的ACK消息，则数据传输结束；
若终端设备接收到基站的NACK消息，则终端设备等待基站配置的重传时频资源，在基站配置的多个重传时频资源上随机选择一个重新发送数据。
进一步地，下行数据传输过程中，用户在基站为其半静态配置的资源的时频位置解调终端设备的数据，并进行反馈，包括：
若成功解调出终端设备自己的数据，则向基站反馈确认(ACK)接收消息；
若未能成功解调出终端设备自己的数据，则向基站反馈非确认(NACK)接收消息。
进一步地，下行数据传输过程中，基站接收终端设备的反馈消息，包括：
若基站接收到终端设备反馈的ACK消息，则数据传输结束；
若基站接收到终端设备反馈的NACK消息，则基站重新配置重传时频资源，在基站配置的多个重传时频资源上随机选择一个为终端设备重新发送数据。
进一步地，所述基站通过数据到达时刻、传输子帧长度和数据重传次数这些时延约束对终端设备进行分组；
所述基站将通过配置每个分组的大小即包含的时隙数目K来保证每个用户组内的终端设备都满足业务传输的时隙约束，即：
Figure BDA0002463426790000041
其中，TI是终端设备初次传输数据的时长；TR是终端设备初次数据传输出错后重新传输数据所需的时长；
Figure BDA0002463426790000042
是终端设备n初次传输数据失败的时刻到下一次重新发送数据时刻之间的时间间隔；NTot是一个终端设备分组中的总的终端设备数；TThreshold是业务的数据传输时延约束；
所述基站按照同一个分组内的终端设备数目为每个终端设备分配独立的初次数据传输资源；所述同一个分组内的终端设备在初次数据传输失败后，等待所述基站配置的重传资源时刻再重新传输数据；
所述时隙数目K设置为：
Figure BDA0002463426790000043
其中TS是一个数据传输时隙的长度。
进一步地，所述传输子帧长度可以是LTE系统的子帧，也可以是5G新空口(NewRadio，NR)中新定义的子帧结构，或者其它形式的子帧结构；
所述数据重传次数可以根据终端设备的时延约束来确定，比如为保证终端设备的数据传输时延，URLLC终端设备的数据传输次数一般为2。
进一步地，所述基站根据终端设备的时延和可靠性要求的优化问题来动态配置重传资源R；所述优化问题表示如下：
Figure BDA0002463426790000044
Figure BDA0002463426790000045
Figure BDA0002463426790000046
其中，U表示为使系统中资源利用率最大的目标函数；σ是数据传输可靠性约束；P1,s和P2,s分别是初次传输数据和第二次重传数据时数据成功传输的概率；若终端设备初始传输成功，P1,s＝1，否则P1,s＝0；P2,s由信道质量条件和调制编码方式得到。
另一方面，本发明还提供了一种通信设备，该通信设备为基站或终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的数据传输方法。
另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的数据传输方法。
本发明的有益效果是：本发明中，基站周期性地为终端设备配置初始传输资源，达到一次分配，多次使用的效果，所以终端设备的初始传输信令开销极小；终端设备的数据传输/接收失败后，基站为失败的终端设备分配公共的重传资源，控制信令开销进一步降低，所以，重传无需控制信令。由于基站按照终端设备的时延约束将其分组，因而终端设备的时延特性可以得到保证。又由于基站根据终端设备的可靠性约束为其配置重传资源，因而终端设备的可靠性可以得到保证。在初始传输和重传过程中，针对小数据包特性的业务，例如URLLC业务，控制信令开销小，可以节省控制信令。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的应用场景的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种下行数据传输的方法的交互图；
图3是本发明实施例提供的一种上行数据传输的方法的交互图；；
图4是本发明实施例提供的一种组内用户数据资源分配的示意图；
图5是本发明实施例提供的一种基站的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种基站的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
参见图1，是本发明实施例的应用场景的示意图。如图1所示，蜂窝通信系统可以是2G、3G、4G或来5G中的一种。终端设备可以是传统的手机用户，也可以是机器通信中的机器设备，或者用于采集数据的传感器节点。以未来5G通信系统为例，终端设备可以代表大带宽需求的增强移动宽带(enhanced Mobile Broadband，eMBB)应用、海量接入需求的大规模机器通信(massive Machine Type Communications，mMTC)和超高可靠低延时通信(Ultra-Reliable and Low Latency Communications，URLLC)应用。
在原来的设计中，蜂窝移动通信一般都针对大带宽的人人通信应用，即eMBB应用。蜂窝移动通信系统中一般采用集中调度方式为用户传输数据。即基站通过物理下行控制信道(Physical Downlink Control Chanel，PDCCH)上承载的下行调度指示(DownlinkControl Indicator，DCI)信息通知终端设备何时在哪些频率子信道上传输数据。
对于下行数据传输，PDCCH和承载下行数据的(Physical Downlink ShareChanel，PDSCH)是在同一个子帧发送的，即一个下行子帧中，控制信令在前，数据传输在后。因此，一个用于传输终端设备的下行资源块的时域比一个子帧的长度要短。终端设备通过解调DCI可以确定某个子帧是否有该终端设备的下行数据。
对于上行数据传输，PDCCH和承载上行数据的(Physical Uplink Share Chanel，PUSCH)不是在同一个子帧发送的，即PDCCH一般先于PUSCH发送。类似地，对于终端设备的上行数据传输，控制信令在前，数据传输在后。然而，与下行数据传输不同，一个用于传输终端设备的上行资源块时域长度等于一个子帧的长度。终端设备通过解调DCI可以确定某个子帧是否有该终端设备的上行数据。
因此，无论是上行数据传输还是下行数据传输，现有蜂窝系统中的调度方式都需要消耗控制信令PDCCH。但是，蜂窝系统中控制信令是非常宝贵且有限的，比如，在4G LTE系统中，控制信令只在一个下行子帧的最多前三个OFDM符号上承载。因此，对于小数据包业务的传输而言，使用集中调度方式的数据传输方式会存在以下的问题：
(1)、终端设备的数据到达后，可能没有足够的控制信令为其分配资源，该终端设备只能等待，而对于时延要求苛刻的终端设备而言，基站有可能在该终端设备的数据时延约束内无法为该终端设备分配资源，造成终端设备的满意度低下。
(2)、小数据包的终端设备中数据比特和控制信令的开销相当，如果使用集中调度方式的数据传输方式，会造成系统控制信令开销大，整体系统的资源利用率低。
为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种数据传输的方法、基站以及系统，通过将终端设备进行分组，能够在满足终端设备的时延，通过动态配置终端设备的重传资源，保证终端设备的数据传输可靠性，提升系统的资源利用率。而且，减少基站与终端设备之间建立无线承载所需要的时间，实现快速建立无线承载，节约控制信令开销。下面将分别详细进行介绍。
参见图2，图2是本明实施例提供的一种下行数据传输的方法的交互图。所述方法由蜂窝通信系统中的基站和终端设备交互执行。如图2所示，所述方法包括但不限于以下步骤。
201：基站根据终端设备的数据到达信息对分组的终端设备进行半静态调度的资源配置。
在本申请实施例中，步骤201的具体执行过程可以如下所述：
第一步：基站估计系统中的URLLC用户数，根据URLLC用户的时延需求将连续多个子帧的URLLC用户分成一组。为了保证URLLC业务的数据传输时延，业内普遍的共识是URLLC业务的数据最多只能传输两次。因此，虽然本发明对于时延不敏感的业务而言也通用，但本发明仍以时延敏感的URLLC业务为例进行说明，发明中考虑URLLC业务数据的初始传输和重传。
在本申请实施中，终端设备的分组方法如下：
所述基站通过数据到达时刻、传输子帧长度和数据重传次数这些时延约束对终端设备进行分组；所述基站将通过配置每个分组的大小(即包含的时隙数目K)来保证每个用户组内的终端设备都满足业务传输的时隙约束，即：
Figure BDA0002463426790000081
其中，TI是终端设备初次传输数据的时长，即终端设备业务到达时刻到初次传输结束时刻(基站反馈ACK/NACK)之间的时间长度，包含了终端设备数据到达后的处理、封装、调制、传输、解调和确认等时长；TR是终端设备初次数据传输出错后重新传输数据所需的时长，即初次传输出错的终端设备重新发送数据时刻到重传结束时刻(基站反馈ACK/NACK)之间的时间长度，包含了终端设备重传数据的处理、封装、调制、传输、解调和确认等时长；TThreshold是URLLC业务的数据传输时延约束；
Figure BDA0002463426790000082
是终端设备n初次传输数据失败的时刻到下一次重新发送数据时刻之间的时间间隔；NTot是一个终端设备分组中的总的终端设备数，满足：
Figure BDA0002463426790000083
其中，Nk是终端设备分组内的第k(1≤k≤K)个时隙上包含的终端设备数。
具体地，同一个分组内的终端设备在初次数据传输失败后，要等待所述基站配置的重传资源时刻再重新传输数据。具体地，在每个用户分组内第一个时隙上发送数据出错的终端设备等待重传资源的时间长度最长，在组内最后一个时隙上发送数据出错的终端设备等待重传资源的时间长度最短。即：
Figure BDA0002463426790000084
其中，TS是一个数据传输时隙的长度。
为了使每个用户组内的终端设备都满足业务传输的时隙约束，基站可以通过数值计算得到：
TI+TR+(K-1)TS≤TThreshold
所述基站通过运算可以得出，K≤[TThreshold-(TI+TR)]/TS。重传时聚合的用户数越多，控制信令的开销越少。为尽可能降低控制信令开销，K的取值可以设置为：
Figure BDA0002463426790000091
其中，
Figure BDA0002463426790000092
表示向下取证运算。
在本申请实施中，重传资源的配置方法如下：所述基站按照同一个分组内的终端设备数目为每个终端设备分配独立的初次数据传输资源。
在本申请实施中，重传资源的配置方法如下：
基站根据终端设备的时延和可靠性要求的优化问题来动态配置重传资源R；所述优化问题表示如下：
Figure BDA0002463426790000093
Figure BDA0002463426790000094
Figure BDA0002463426790000095
其中，U表示为使系统中资源利用率最大的目标函数；σ是数据传输可靠性约束；P1,s和P2,s分别是初次传输数据和第二次重传数据时数据成功传输的概率。在实际系统中，若终端设备的初始传输成功，P1,s＝1，否则P1,s＝0；P2,s由信道质量条件和调制编码方式可以得到。
第二步：基站将计算的一个终端设备分组内包含的时隙数K值和为组内每个时隙上的终端设备配置半静态配置的时域和频域资源同时通知终端设备。等待终端设备的下行资源到达时刻，在为其分配的时频资源上发送该终端设备的数据。
202：基站在为终端设备配置的固定的时频资源上发送终端设备的下行数据。
在本申请实施例中，步骤202的具体执行过程可以如下所述：基站检查每个终端设备的缓存区数据量，对于缓存区数据量非空的终端设备，基站等待该终端设备的下行资源到达时刻，在为其分配的时频资源上发送该终端设备的数据。
203：终端设备在基站为其分配的固定时频资源位置上接收该终端设备的数据，并判断数据接收是否成功。在终端设备的数据接收失败时，向基站反馈非正确接收(NACK)消息；否则，反馈数据正确接收(ACK)消息，终端设备的数据传输结束。
在本申请实施例中，基站若检测到终端设备发送的NACK消息，则开始执行步骤204和步骤205。
204：基站接收到终端设备的NACK消息后，在配置的重传资源上随机地选择一个重新发送该终端设备的数据。
在本申请实施例中，步骤204的具体执行过程可以如下所述：
第一步：基站根据一个用户分组内初始数据传输失败(反馈为NACK)的终端设备数目统计需要重新发送下行数据的终端设备总数目。
第二步：基站根据终端设备的时延和可靠性要求来配置重传资源R。
第三步：基站通过控制信令通知终端设备重传资源的配置。
第四步：基站在配置的重传资源上随机地选择一个重新发送某个初始传输出错的终端设备的数据。
205：终端设备在基站配置的重传资源上检测是否有终端设备的数据，并根绝检测到的结果进行反馈，比如，如果正确检测到自己的数据，则向基站反馈数据正确接收(ACK)消息；否则反馈数据非正确接收(NACK)消息。
需要说明的是，步骤204与步骤205与背景技术中描述的步骤203和步骤204方法完全相同，此处不再展开描述。
本申请的有益效果为：在背景技术所描述的下行数据传输方法中，终端设备需要先侦听基站的下行控制信道指示，再根据下行信道指示去接收下行数据。但是，在本申请实施例中，基站通过半静态地为终端设备配置资源，所以，终端设备只需要在初次接收数据时提前侦听基站周期性配置的下行数据传输资源，无需时刻侦听基站下发的下行控制信令，终端设备的初次数据传输失败后，使用免调度授权的数据传输方式再次发送数据；从而减少了基站下行控制信令的开销。同时，由于终端设备是按照分组进行数据传输，分组内的用户在满足终端设备可靠性的前提下配置重传资源，因此，终端设备的可靠性和时延也都可以得到保证。
参见图3，图3是本明实施例提供的一种上行数据传输的方法的交互图。所述方法由蜂窝通信系统中的基站和终端设备交互执行。如图3所示，所述方法包括但不限于以下步骤。
301：基站根据终端设备的数据到达信息对分组的终端设备进行半静态调度的资源配置。
在本申请实施例中，步骤301的具体执行过程可以如下所述：
第一步：基站估计系统中的URLLC用户数，根据URLLC用户的时延需求将连续多个子帧的URLLC用户分成一组。为了保证URLLC业务的数据传输时延，业内普遍的共识是URLLC业务的数据最多只能传输两次。因此，虽然本发明对于时延不敏感的业务而言也通用，但本发明仍以时延敏感的URLLC业务为例进行说明，发明中考虑URLLC业务数据的初始传输和重传。
在本申请实施中，终端设备的分组方法与下行数据传输中的用户分组方法类似，此处不再赘述。
第二步：基站将计算的一个终端设备分组内包含的时隙数K值和为组内每个时隙上的终端设备配置半静态配置的时域和频域资源同时通知终端设备。等待终端设备的下行资源到达时刻，在为其分配的时频资源上发送该终端设备的数据。
302：终端设备在基站为其配置的固定的时频资源上发送终端设备的上行数据。
在本申请实施例中，步骤302的具体执行过程可以如下所述：对于缓存区数据量非空的终端设备，等待基站为其分配的上行资源到达时刻，在为其分配的时频资源上发送该终端设备的上行数据。
303：基站在为终端设备分配的固定时频资源位置上接收该终端设备的数据，并判断数据接收是否成功。在终端设备的数据接收失败时，基站向终端设备反馈非正确接收(NACK)消息；否则，基站向终端设备反馈数据正确接收(ACK)消息，终端设备的数据传输结束。
在本申请实施例中，终端设备若检测到基站发送的NACK消息，则开始执行步骤304和步骤305。
304：基站接收到终端设备的NACK消息后，在配置的重传资源上随机地选择一个重新发送该终端设备的数据。
在本申请实施例中，步骤304的具体执行过程可以如下所述：
第一步：基站根据终端设备的数据传输失败概率估计需要重新发送下行数据的终端设备总数。
第二步：基站依据概率分析模型和优化算法计算终端设备达到目标要求所需要配置的重传资源。
第三步：基站通过控制信令通知终端设备重传资源的配置。
第四步：初始传输出错的终端设备在基站为其配置的重传资源上随机地选择一个重新发送该终端设备的数据。
305：基站在为终端设备配置的重传资源上检测是否有终端设备的数据，并根绝检测到的结果进行反馈，比如，如果正确检测到自己的数据，则向基站反馈数据正确接收(ACK)消息；否则反馈数据非正确接收(NACK)消息。
需要说明的是，步骤304与步骤305与背景技术中描述的步骤303和步骤304方法完全相同，此处不再展开描述。
本申请的有益效果为：在背景技术所描述的上行数据传输方法中，终端设备需要先侦听基站的下行控制信道指示，再根据下行信道指示去发送上行数据。但是，在本申请实施例中，基站通过半静态地为终端设备配置资源，所以，终端设备只需要在初次接收数据时提前侦听基站周期性配置的下行数据传输资源，无需时刻侦听基站下发的下行控制信令；终端设备的初次数据传输失败后，使用免调度授权的数据传输方式再次发送数据；从而减少了基站下行控制信令的开销。同时，由于终端设备是按照分组进行数据传输，分组内的用户在满足终端设备可靠性的前提下配置重传资源，因此，终端设备的可靠性和时延也都可以得到保证。
参见图4，图4是本发明实施例提供的一种组内用户数据资源分配示意图。为减少控制信令开销，本发明中所提到的低时延高可靠业务应用使用半静态调度方式进行初次数据传输。为了减少数据重传时的信令开销，将连续K个时隙内的发送数据的终端设备分成了一组，组内终端设备的数据传输失败时，使用免调度授权的方式竞争使用配置的重传资源。
需要指出，需要重传资源的配置需要依据重传终端设备数目、系统信道利用率和时延要求等等来动态地确定再广播给终端设备。
参见图5，图5是本发明实施例提供的一种基站的示意框图。如图5所示，所述基站为蜂窝通信系统中的基站，所述基站包括：分组单元501、广播单元502、收发单元503以及处理单元504。所述的基站也可以是非授权频段的基站，如果费授权频段的基站则需要在基站上增加非授权频段接入模块单元。
分组单元501用于所述基站按照终端设备所进行业务的时延约束对终端设备进行分组，并为组内的终端设备配置初始传输资源和重传资源。
广播单元502用于基站将每个分组内的终端设备配置的初始传输资源和重传资源使用广播消息或其他配置的控制消息通知终端设备，其中，所述基站属于所述蜂窝通信系统的基站；
收发单元503用于基站接收和发送必要的信令及终端设备的数据以满足系统的正常运行，其中，必要的信令包含ACK/NACK等反馈信令；
处理单元504用于所述基站根据每个分组内初始传输出错的终端设备数，计算每个用户分组所需的重传资源，以便传输出错的终端设备可以在基站配置的重传资源上重新传输数据，其中，基站配置的重传资源结果由广播单元通过控制信令周期性地通知终端设备。
需要说明的，通过前述图2实施例的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道基站所包含的各个功能模块的实现方法，所以为了说明书的简洁，在此不再详述，具体请参见图2以及相关描述。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种基站，如图6所示，基站包括：发射器603、接收器604、分组器605、存储器602和与存储器602耦合的处理器601(处理器601的数量可以是一个或多个，图6中以一个处理器为例)。发射器603、接收器604、分组器605、存储器602和处理器601可通过总线或者其它方式连接(图6中以通过总线连接为例)。其中，发射器603用于向外部发送数据，接收器604用于从外部接收数据。存储器602用于存储程序代码以及分组器605确定的用户分组信息，处理器601用于调用并运行存储于存储器602中的程序代码。
存储器602中存储的程序代码具体用于实现图2实施例中的所述基站的功能。具体的，处理器601用于调用存储器602中存储的程序代码，并执行以下步骤：
基站通过处理器601用于确定配置的初始资源和重传资源，其中，所述基站属于所述蜂窝通信系统；
所述基站通过发射器603广播基站的必要控制信息，所述基站通过处理器601基于所述第二部分信息完成终端设备的数据收发。
所述基站通过分组器605确定每个分组内的用户数和为每个分组内的用户配置的资源(包括初始资源和重传资源)。
在一些可能的实施方式中，所述基站工作在免授权频段时接收器604对通过侦听技术对所述非授权频段进行侦听，以获得侦听结果；所述基站的处理器601在所述侦听结果满足免授权频段信道接入的条件下，确定可以抢占非授权频段。
需要说明的，处理器601的执行步骤以及处理器601涉及的其他技术特征还可参照图2和图3方法实施例中所述基站的相关内容，这里不再赘述。
另外，本发明实施例还提供了一种通信设备，该通信设备为基站或终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的数据传输方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的基站的内部存储单元，例如基站的硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是所述基站的外部存储设备，例如所述基站上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述计算机可读存储介质还可以既包括所述基站的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、基站和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种超高可靠低时延通信的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：
基站通过数据到达时刻、传输子帧长度和数据重传次数这些时延约束对终端设备进行分组，并为组内的终端设备配置初始传输资源和重传资源；
所述基站通过控制信令半静态配置初始传输资源；
所述基站根据每个分组内初始传输出错的终端设备数，配置该组的重传资源，传输出错的终端设备在基站配置的重传资源上重新传输数据，其中，基站配置的重传资源通过控制信令周期性地通知终端设备，基站配置的重传资源根据终端设备的时延和可靠性要求动态配置；
所述基站将通过配置每个分组的大小即包含的时隙数目K来保证每个用户组内的终端设备都满足业务传输的时隙约束，即：
Figure FDA0003170349650000013
其中，TI是终端设备初次传输数据的时长；TR是终端设备初次数据传输出错后重新传输数据所需的时长；
Figure FDA0003170349650000011
是终端设备n初次传输数据失败的时刻到下一次重新发送数据时刻之间的时间间隔；NTot是一个终端设备分组中的总的终端设备数；TThreshold是业务的数据传输时延约束；
所述基站按照同一个分组内的终端设备数目为每个终端设备分配独立的初次数据传输资源；所述同一个分组内的终端设备在初次数据传输失败后，等待所述基站配置的重传资源时刻再重新传输数据；
所述时隙数目K设置为：
Figure FDA0003170349650000012
其中TS是一个数据传输时隙的长度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端设备根据基站半静态配置的资源进行初次数据传输，其中，基站半静态配置的资源的时频位置由终端设备解析基站的控制信令获得。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述终端设备有数据到达后在解析的基站分配给该终端设备的固定时频资源位置发送数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上行数据传输过程中，基站在为终端设备半静态配置的资源的时频位置解调终端设备的数据，并进行反馈，包括：
若成功解调出终端设备的数据，则基站反馈确认ACK接收消息；
若未能成功解调出终端设备的数据，则基站反馈非确认NACK接收消息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，上行数据传输过程中，终端设备接收基站的反馈消息，包括：
若终端设备接收到基站的ACK消息，则数据传输结束；
若终端设备接收到基站的NACK消息，则终端设备等待基站配置的重传时频资源，在基站配置的多个重传时频资源上随机选择一个重新发送数据。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，下行数据传输过程中，用户在基站为其半静态配置的资源的时频位置解调终端设备的数据，并进行反馈，包括：
若成功解调出终端设备自己的数据，则向基站反馈确认ACK接收消息；
若未能成功解调出终端设备自己的数据，则向基站反馈非确认NACK接收消息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，下行数据传输过程中，基站接收终端设备的反馈消息，包括：
若基站接收到终端设备反馈的ACK消息，则数据传输结束；
若基站接收到终端设备反馈的NACK消息，则基站重新配置重传时频资源，在基站配置的多个重传时频资源上随机选择一个为终端设备重新发送数据。
8.一种通信设备，该通信设备为基站或终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的数据传输方法。
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