專利名稱：用于具有時變?nèi)萘康男诺赖淖詣又匦掳l(fā)射請求協(xié)議的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明通常涉及一種用于從無線電發(fā)射機向接收機傳輸數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)。更特定地，本發(fā)明涉及一種用于在站之間(諸如無線本地環(huán)路系統(tǒng)中的無線電基站和用戶站等等)可靠地傳輸數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)傳輸被分組為協(xié)議單元，其有效負載部分隨數(shù)據(jù)承載容量變化。
背景技術(shù)：
在2001年4月30日提交的并轉(zhuǎn)讓至本申請的受讓人的加拿大專利申請No.2,345,507公開了一種用于在站之間(諸如無線本地環(huán)路系統(tǒng)中的無線電基站和用戶站等等)傳輸數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)傳輸以具有固定持續(xù)時間的幀的形式發(fā)送，該申請的整體內(nèi)容在此處引入作為參考。每個用戶站間歇地向基站報告由基站發(fā)射的信號的接收質(zhì)量。每個傳輸塊包括相同的預(yù)定數(shù)目的業(yè)務(wù)碼元，并且包括報頭部分和有效負載部分。每個塊的報頭部分被分組用于以穩(wěn)健性的方式傳輸，增強了每個用戶站能夠?qū)⑵浠謴?fù)的概率，并且報頭部分包括所需用于恢復(fù)該有效負載部分的信息。根據(jù)由預(yù)計的接收用戶站報告的接收質(zhì)量，對有效負載部分進行分組用以有效地利用傳輸資源，同時確保預(yù)計的接收用戶站能夠恢復(fù)該有效負載的合理概率。報頭部分可以包括用于對有效負載進行分組的調(diào)制、前向糾錯和重復(fù)的指示，并且可以指示有效負載的長度。結(jié)果是，由于用戶站處的接收質(zhì)量的變化，可用于向用戶站發(fā)射數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)承載容量可以從幀到幀發(fā)生變化。
數(shù)據(jù)傳輸錯誤將不可避免地出現(xiàn)在無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中。一種用于糾錯的方法通常被稱作“自動重復(fù)請求”或者“ARQ”。在該方法中，當(dāng)以協(xié)議單元的形式發(fā)射數(shù)據(jù)時，如果接收的協(xié)議單元被接收機確定為不可靠的，則其不能由接收機接受。該接收機以顯式方式或者隱含方式請求重新發(fā)射該可疑的協(xié)議單元。如果呈現(xiàn)出該協(xié)議單元已丟失，則也可以請求重新發(fā)射。
諸如加拿大專利申請No.2,345,507中公開的系統(tǒng)中的ARQ實現(xiàn)不如其中協(xié)議單元的數(shù)據(jù)承載容量是固定的系統(tǒng)中的ARQ實現(xiàn)來得直接。重新發(fā)射應(yīng)優(yōu)選地在發(fā)射機接收到重新發(fā)射請求時盡快發(fā)生，但是如果幀的數(shù)據(jù)承載容量發(fā)生變化，則可能出現(xiàn)由于協(xié)議單元過大以致不適合下一幀或者可能甚至不適合多個連續(xù)的幀，因此丟失的或者受損的協(xié)議單元的重新發(fā)射是不可行的。在要求低的等待時間的情況中，這是不能夠被接受的。一種用于處理該情況的方法是，限制協(xié)議單元的有效負載部分的大小，由此即使在可利用的數(shù)據(jù)承載容量減小時，也可以重新發(fā)射協(xié)議單元。然而，由于發(fā)送相同數(shù)量的數(shù)據(jù)需要更多的協(xié)議單元，由此需要更多的報頭，因此這樣做增加了開銷，降低了數(shù)據(jù)通過量。需要一種方法和系統(tǒng)，用于在其中幀的數(shù)據(jù)承載容量發(fā)生變化的系統(tǒng)中提供ARQ，但是其保持低的開銷和高的通過量。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于在數(shù)據(jù)鏈路上以幀的形式向接收機發(fā)射有序數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，該幀的數(shù)據(jù)承載容量可以從幀到幀發(fā)生變化。該數(shù)據(jù)以在至少一個塊序列中發(fā)射的以隱含方式順序編號的塊中發(fā)射，每個序列具有至少一個塊。該塊具有確定的長度，使得接收機可以使用每個塊序列的第一塊的序列編號，通過序列編號來識別該塊，并且可以獨立地請求重新發(fā)射丟失或者受損的塊。優(yōu)選地，序列中順序編號的塊的每一個均具有固定的長度，但序列的最末塊除外，或者僅具有一個塊的序列的唯一的塊除外，其可以是較短的?？捎糜跒閴K編號的序列編號的總數(shù)目可以是預(yù)先選擇的，使得理想條件下的數(shù)據(jù)鏈路的帶寬延遲積除以可用于為塊編號的序列編號的總數(shù)目的所得結(jié)果不大于最低的數(shù)據(jù)承載容量，該最低的數(shù)據(jù)承載容量是在數(shù)據(jù)鏈路的正常操作過程中用于在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射塊序列的幀中很有可能是可利用的最低數(shù)據(jù)承載容量。該固定的長度在開始時可被設(shè)置為大于數(shù)據(jù)鏈路正常操作過程中的數(shù)據(jù)鏈路的帶寬延遲積除以可用于為塊編號的序列編號的總數(shù)目，并且小于最大的數(shù)據(jù)承載容量，該最大的數(shù)據(jù)承載容量是在數(shù)據(jù)鏈路的正常操作過程中用于在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射塊序列的幀中很有可能是可利用的最大數(shù)據(jù)承載容量。如果數(shù)據(jù)鏈路的帶寬延遲積發(fā)生變化，則該固定長度可被重置，使得該固定長度處于數(shù)據(jù)鏈路的帶寬延遲積除以可用于為塊編號的序列編號的總數(shù)目的所得結(jié)果的預(yù)定容差內(nèi)，或者處于用于在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射塊序列的幀中可利用的最大數(shù)據(jù)承載容量內(nèi)。每個塊序列優(yōu)選地連同報頭一起封裝在協(xié)議單元中，該報頭包括塊序列的第一塊的序列編號。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，當(dāng)使得幀中的數(shù)據(jù)承載容量是可利用的時候，在一個或者多個協(xié)議單元中發(fā)射數(shù)據(jù)。每個離散的協(xié)議單元具有數(shù)據(jù)有效負載部分，其以隱含方式分為順序編號的塊，該每個塊具有相同的固定長度，但序列的最末塊除外，或者，如果協(xié)議單元僅具有一個塊，則該唯一的塊除外，如果數(shù)據(jù)有效負載部分不是該固定長度的整數(shù)倍，則該塊是較短的。每個協(xié)議單元還具有報頭部分，其包括其數(shù)據(jù)有效負載部分中的第一塊的序列編號。選擇該序列編號，使得在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射的所有塊可被接收機通過序列編號進行識別。如果接收機確定其確實未接收到先前發(fā)射的協(xié)議單元的未受損復(fù)本，如果在下一可利用的幀中存在足夠的數(shù)據(jù)承載容量，則發(fā)射機在待發(fā)射的下一可利用的幀中重新發(fā)射該先前發(fā)射的協(xié)議單元。如果在下一可利用的幀中不存在足夠的數(shù)據(jù)承載容量，則發(fā)射機由該先前發(fā)射的協(xié)議單元的塊形成新的協(xié)議單元，其開始于先前發(fā)射的協(xié)議單元的第一塊，且貫穿先前發(fā)射的協(xié)議單元順序地進行，將塊添加到新形成的協(xié)議單元中，直至下一可利用的幀的數(shù)據(jù)承載容量被使用或者遇到了不具有該固定長度或者大于剩余的可利用的數(shù)據(jù)承載容量的塊。如果(1)存在剩余的可利用的數(shù)據(jù)承載容量，(2)先前發(fā)射的協(xié)議單元的最末塊具有該固定長度，且(3)待重新發(fā)射的下一個先前發(fā)射的協(xié)議單元與該先前發(fā)射的協(xié)議單元相連續(xù)，則添加來自下一個先前發(fā)射的協(xié)議單元的連續(xù)的塊，直至(1)待添加的最末塊不具有該固定長度，(2)待添加的下一塊大于剩余的可利用的數(shù)據(jù)承載容量，或者(3)已添加了該下一個先前發(fā)射的協(xié)議單元的所有的塊。如果仍然存在剩余的可利用的數(shù)據(jù)承載容量，則重復(fù)該過程。然后，在數(shù)據(jù)鏈路上，在下一可利用的幀中發(fā)射新形成的協(xié)議單元。而且，直到必須被重新發(fā)射的所有先前發(fā)射的協(xié)議單元的所有塊均被成功重新發(fā)射之前，每當(dāng)幀中的數(shù)據(jù)承載容量是可利用的時，就以相同的方式形成并發(fā)射新的協(xié)議單元。每個新形成的協(xié)議單元具有報頭，其包括其數(shù)據(jù)有效負載部分中的第一塊的序列編號。如果在重新發(fā)射的先前發(fā)射的塊中有任何幀的數(shù)據(jù)承載容量未被充分利用，則任何剩余的數(shù)據(jù)承載容量被填補有由先前未被發(fā)射的數(shù)據(jù)形成的新的協(xié)議單元。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括接收機和發(fā)射機。該接收機具有微處理器、調(diào)制解調(diào)器、無線電裝置和天線，并且能夠接收在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射的幀。該幀的數(shù)據(jù)承載容量可以隨時間變化。該發(fā)射機包括微處理器、調(diào)制解調(diào)器、無線電裝置和天線，并且可操作用于在數(shù)據(jù)鏈路上向接收機發(fā)射幀。該幀包括一個或者多個協(xié)議單元。每個離散的協(xié)議單元具有數(shù)據(jù)有效負載部分，其以隱含方式分為順序編號的塊，該每個塊具有固定的長度，如果該有效負載部分中承載的字節(jié)數(shù)目不是該固定長度的整數(shù)倍，則最末塊除外(或者，如果該有效負載部分中的字節(jié)數(shù)目小于該固定長度，則該唯一的塊除外)，該最末塊或該唯一塊短于該固定長度。該協(xié)議單元還具有報頭部分，其包括數(shù)據(jù)有效負載部分中的第一塊的序列編號。選擇序列編號使得可以通過序列編號識別在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射的所有塊。如果確定接收機未接收到先前發(fā)射的協(xié)議單元的未受損復(fù)本，則，如果在下一可利用的幀中存在足夠的數(shù)據(jù)承載容量，則發(fā)射機在待發(fā)射的下一可利用的幀中重新發(fā)射該先前發(fā)射的協(xié)議單元。然而，如果在下一可利用的幀中存在不足夠的數(shù)據(jù)承載容量，則發(fā)射機由該先前發(fā)射的協(xié)議單元的塊形成新的協(xié)議單元，其開始于該先前發(fā)射的協(xié)議單元的第一塊，并且貫穿該先前發(fā)射的協(xié)議單元順序進行，將塊添加到新形成的協(xié)議單元中，直至下一可利用的幀的數(shù)據(jù)承載容量被使用。然后，在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射該新形成的協(xié)議單元。如果在新的協(xié)議單元中未能發(fā)射先前發(fā)射的協(xié)議單元的所有的塊，則直到先前發(fā)射的協(xié)議單元的所有塊均被成功重新發(fā)射之前，每當(dāng)幀中的數(shù)據(jù)承載容量是可利用的時，就形成并發(fā)射另外的新的協(xié)議單元。每個新形成的協(xié)議單元具有報頭，其包括其數(shù)據(jù)有效負載部分中的第一塊的序列編號。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于在數(shù)據(jù)鏈路上以幀的形式向接收機發(fā)射數(shù)據(jù)的協(xié)議單元，該幀的數(shù)據(jù)承載容量可以從幀到幀發(fā)生變化。該協(xié)議單元包括數(shù)據(jù)有效負載部分，其以隱含方式分為順序編號的塊，該每個塊具有固定的長度，如果該有效負載部分中承載的字節(jié)數(shù)目不是該固定長度的整數(shù)倍，則該最末塊除外(或者，如果該有效負載部分中的字節(jié)數(shù)目小于該固定長度，則該唯一的塊除外)，該最末塊或該唯一塊短于該固定長度。該協(xié)議單元還具有報頭部分，其包括數(shù)據(jù)有效負載部分中的第一塊的序列編號。選擇序列編號使得接收機可以通過序列編號識別在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射的所有塊。
附圖簡述現(xiàn)在，通過參考附圖，將僅借助于示例描述本發(fā)明的實施例，在附圖中

圖1是示例性網(wǎng)絡(luò)的示意圖，其中可以提供用于提供根據(jù)本發(fā)明的實施例的ARQ的系統(tǒng)和方法；圖2是圖1所示的基站的示意圖；圖3是圖1所示的一個用戶站的示意圖；圖4a、4b和4c是使用三個不同的擴頻因子在圖1所示的網(wǎng)絡(luò)上用于傳輸?shù)木哂袛?shù)據(jù)塊的幀的示意圖；圖5是圖4a的幀中的塊的示意圖6是構(gòu)建圖5的塊的方法的流程圖；圖7是流程圖，示出了如果發(fā)射的幀的數(shù)據(jù)承載容量發(fā)生變化，如何在圖1所示的網(wǎng)絡(luò)中提供ARQ。
發(fā)明詳述現(xiàn)在參考圖1，用于傳輸數(shù)據(jù)的示例性無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常由參考數(shù)字20表示。下文詳細描述了系統(tǒng)20，由此讀者可以理解隨后描述的關(guān)于本發(fā)明的實施例的內(nèi)容。然而，下面的系統(tǒng)20的描述不應(yīng)被理解為限制了本發(fā)明的范圍，其在廣泛的電信網(wǎng)絡(luò)的范圍中是有利的，其中所需的是，以協(xié)議單元發(fā)射數(shù)據(jù)，該協(xié)議單元的數(shù)據(jù)承載容量可以隨時間變化。
網(wǎng)絡(luò)20包括無線電基站24和多個用戶站28a，28b…28n。無線電基站24通過適當(dāng)?shù)木W(wǎng)關(guān)以及一個或多個回程(未示出)，諸如T1、T3、E1、E3、OC3或其他適當(dāng)?shù)年懢€鏈路，或者可以是衛(wèi)星或其他的無線電或微波信道鏈路，或者如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所想到的任何其他的適合作為回程進行操作的鏈路，連接到至少一個數(shù)據(jù)電信網(wǎng)絡(luò)(未示出)，諸如基于陸線的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)、分組網(wǎng)絡(luò)等。
基站24同用戶站28進行通信，該用戶站28安裝在用戶住宅附近，如無線本地環(huán)路系統(tǒng)中常見的。由基站24服務(wù)的用戶站數(shù)目“n”可以取決于可利用的無線電帶寬量和/或用戶站28的配置和要求而變化。
通過無線電裝置在基站24和每個用戶站28之間建立數(shù)據(jù)信道32。數(shù)據(jù)信道32依據(jù)需要承載用于從基站24傳輸?shù)礁髯杂脩粽?8a，28b…28n的信息?？梢酝ㄟ^使用多種多路接入技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信道32，該多路接入技術(shù)包括TDMA、FDMA、CDMA或者諸如GSM的混合系統(tǒng)等。在示例性系統(tǒng)20中，在數(shù)據(jù)信道32上發(fā)射的數(shù)據(jù)以封裝在幀中的分組的形式進行發(fā)射，其細節(jié)將在下文中得到更加詳細的討論。
用戶站28適當(dāng)?shù)亟邮障蚱浒l(fā)射的信號的能力，其在下文中被稱為信號的“接收質(zhì)量”，可以取決于多種因素。可以根據(jù)所使用的用于發(fā)射信號的多路接入技術(shù)，以不同的方式確定接收質(zhì)量的測量。例如，在TDMA或者FDMA系統(tǒng)中，接收信號強度是最常用的測定。在CDMA系統(tǒng)中，接收比特功率與接收參考功率的比(通常表達為Es/No，其中Es是每個碼元的容量，而No是接收的干擾容量)是相關(guān)的測定。在任何情況下，每個用戶站28處的信道32的接收質(zhì)量可以取決于多種因素而發(fā)生變化，包括多徑干擾(由于附近建筑物的存在，等等)、無線電噪聲源(包括由其他用戶或者無線電噪聲源進行的傳輸)、地理特征、用戶站28離開基站24的距離、用戶站28處的接收機的質(zhì)量、等等，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的。典型地，信號隨著距離而衰減為1/rN，其中r是用戶站28和基站24之間的距離，且N＞1。例如，在IS-95 CDMA系統(tǒng)中，N典型地是處于3＜N＜5的范圍中。
如圖1所說明的，用戶站28相對于基站24的地理分布不需要是對稱的，而且由于多種因素，物理上位置彼此接近的用戶站將不必經(jīng)歷相同或者相似的接收質(zhì)量，這些因素包括地理環(huán)境(存在或缺乏可以反射或者屏蔽信號的建筑物)、無線電環(huán)境(存在或者缺乏無線電噪聲源)等。因此，在大部分情況中，由基站24服務(wù)的用戶站28可具有顯著不同的接收質(zhì)量，并且這些接收質(zhì)量可隨時間變化。
在圖1中，在某一時間，用戶站28a和28f可以經(jīng)歷非常好的接收質(zhì)量，而用戶站28b和28g經(jīng)歷中等的接收質(zhì)量，且用戶站28c、28d和28e可以經(jīng)歷低的接收質(zhì)量。在隨后的時間，用戶站28a、28d和28e可以具有非常好的接收質(zhì)量，用戶站28c、28e和28f可以經(jīng)歷中等的接收質(zhì)量，而用戶站28b可以經(jīng)歷低的接收質(zhì)量，等等。
每個用戶站28以適當(dāng)?shù)臅r間間隔或者在預(yù)定的事件處，向基站24報告其當(dāng)前的接收質(zhì)量?；?4進行操作用于保持具有最近的報告接收質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫，并對有待在數(shù)據(jù)信道32上發(fā)射到每個用戶站28的數(shù)據(jù)進行適當(dāng)?shù)胤纸M。
如此處使用的，術(shù)語“分組”、“被分組的”和“分組的”指分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼麄€布置，用于在預(yù)計的目標(biāo)接收機處該分組數(shù)據(jù)的接收。數(shù)據(jù)的分組可以包括，但不限于，應(yīng)用不同等級的前向糾錯(FEC)碼(從未編碼到高級編碼和/或不同的編碼方法)，使用多種等級的碼元重復(fù)，使用不同的調(diào)制方案(4-QAM、16-QAM、64-QAM等)以及用于布置數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜魏纹渌夹g(shù)和方法，其選擇適合該傳輸?shù)乃璧臒o線電(或者其他物理層)資源量、數(shù)據(jù)速率和傳輸錯誤的概率。例如，數(shù)據(jù)可以通過速率1/4 FEC編碼(每一個數(shù)據(jù)比特在4比特信息中傳輸)和16-QAM調(diào)制進行分組，用以傳輸?shù)降谝活A(yù)計接收機，并且通過速率1/2 FEC編碼和64-QAM調(diào)制進行分組，用以傳輸?shù)降诙A(yù)計接收機，其具有比第一預(yù)定接收機更好的接收質(zhì)量。
圖2更加詳細地示出了基站24的示例?；?4包括天線40，或者多個天線，用于在通信信道32上接收和發(fā)射無線電通信。接下來，天線40連接到無線電裝置44和調(diào)制解調(diào)器48。調(diào)制解調(diào)器48連接到微處理器-路由器組件52，諸如由SUN Microsystem制造的SPARC處理器系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)理解，組件52按照需要可以包括多個微處理器，并且/或者，如果需要，可以將路由器作為分立的單元提供。微處理器-路由器組件52中的路由器以任何適當(dāng)?shù)姆绞竭B接到回程56，其接下來將基站24連接到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(未示出)。
現(xiàn)在參考圖3，更加詳細地示出了用戶站28的示例。用戶站28包括天線60，或者多個天線，用于在通信信道32上接收和發(fā)射無線電通信。天線60接下來連接到無線電裝置64和調(diào)制解調(diào)器68，其接下來連接到微處理器組件72。
微處理器組件72可以包括，例如，由Intel制造的StrongARM處理器，其執(zhí)行多種功能，包括實現(xiàn)A/D-D/A轉(zhuǎn)換、濾波器、編碼器、解碼器、數(shù)據(jù)壓縮器、解壓縮器和/或分組分解。如圖3中所示，微處理器組件72使調(diào)制解調(diào)器68同數(shù)據(jù)端口76互連，用于將用戶站28連接到數(shù)據(jù)客戶端設(shè)備(未示出)，諸如個人電腦，個人數(shù)字助理等等，其可操作用于使用在通信信道32上接收的數(shù)據(jù)。因此，微處理器組件72可操作用于處理數(shù)據(jù)端口76和調(diào)制解調(diào)器68之間的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在參考圖4a至4c，用于在信道32上傳輸?shù)膸ǔＴ?00處標(biāo)出。數(shù)據(jù)在信道32上在幀100中傳輸需要10毫秒的傳輸時間，盡管如果需要，還可以選擇關(guān)于幀100的更長或者更短的傳輸時間。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，幀100可以依據(jù)持續(xù)時間進行測量。接下來，該持續(xù)時間可以承載給定數(shù)目的用于傳輸?shù)拇a元。接下來，這些碼元可以表示數(shù)據(jù)，由碼元所表示的實際的數(shù)據(jù)量取決于如何將數(shù)據(jù)分組到碼元中。在CDMA實施例中，可以使用CDMA擴頻因子、調(diào)制、重復(fù)和編碼的組合對碼元進行分組。因此，應(yīng)當(dāng)認識到，盡管幀100的持續(xù)時間保持恒定，但是在幀中傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)量將取決于數(shù)據(jù)的分組。下文將更加詳細地討論這些概念針對示例性系統(tǒng)的應(yīng)用。
在示例性系統(tǒng)中，配置幀100用以發(fā)送多個數(shù)據(jù)塊B1至Bi，其中每個塊Bi承載固定數(shù)目的業(yè)務(wù)碼元，并且因此幀100中的塊數(shù)目取決于CDMA擴頻因子、碼片速率和幀的傳輸持續(xù)時間、以及前向糾錯編碼量和調(diào)制類型。在示例性系統(tǒng)中，使用了具有3,840,000碼片每秒(3.84Mcps)的碼片速率的CDMA系統(tǒng)，并且使用了具有1200個業(yè)務(wù)碼元的塊Bi。
圖4a示出了所使用的具有CDMA擴頻因子為4的幀100，由此在幀100中包括8個塊(B1至B8)，并且因此幀100包括9600個業(yè)務(wù)碼元。在圖4b中，使用的CDMA擴頻因子為8，因此幀100包括4個塊(B1至B4)和4800個業(yè)務(wù)碼元，且在圖4c中，使用的CDMA擴頻因子為16，因此幀100包括2個塊(B1和B2)，用于2400個業(yè)務(wù)碼元。通過使塊B中的業(yè)務(wù)碼元的數(shù)目維持恒定并使幀的持續(xù)時間維持恒定，可以避免調(diào)制解調(diào)器68處的不需要的復(fù)雜性，盡管可以預(yù)見到，如果需要，可以使用具有不同數(shù)目的業(yè)務(wù)碼元的幀結(jié)構(gòu)。
每個塊Bi具有圖5所示的結(jié)構(gòu)，包括報頭104和有效負載108。預(yù)計報頭104可由具有至少預(yù)定最小接收質(zhì)量的系統(tǒng)20中的全部用戶站28接收。因此，報頭104以穩(wěn)健性的方式進行分組，用以增加用戶站28將能夠接收它的概率(即，用于用戶站接收和理解報頭的幀誤碼率或者FER小于系統(tǒng)20的運營商所選擇的等級)。在示例性系統(tǒng)20中，報頭104包括10個報頭信息比特，其最終以這樣的方法分組為120個業(yè)務(wù)碼元對用于前向糾錯(FEC)的信息比特進行編碼以產(chǎn)生30個編碼比特(速率1/3 FEC碼)；使用為8的重復(fù)因子使結(jié)果比特重復(fù)8次以獲得240個比特；然后使用QPSK調(diào)制對這些比特進行調(diào)制以產(chǎn)生報頭104的120個業(yè)務(wù)碼元。盡管當(dāng)前該分組對于報頭104而言是優(yōu)選的，但是可以預(yù)見，對于報頭104，可以使用廣泛的其他分組，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到的。
當(dāng)前，使用報頭104的10個信息比特中的5個比特表示“長度”(Length)值，而剩余的5個比特用于表示“塊格式”(Block Format)。
在示例性系統(tǒng)20中，當(dāng)對報頭104進行分組用以使其可由所有的用戶站28接收時，當(dāng)在向預(yù)計接收用戶站28發(fā)送信息時，對有效負載108進行分組以提供對無線電信道32的有效使用。因此，有效負載108的調(diào)制、FEC編碼、碼元重復(fù)等將取決于預(yù)計接收用戶站28及其接收質(zhì)量而從塊B到塊B發(fā)生變化。
在示例性系統(tǒng)20中，可以使用的碼元重復(fù)因子為4、3、2或1；可以使用的調(diào)制方案為64-QAM；16-QAM；4-QAM；并且可以使用8個不同的FEC刪余掩碼(puncturing mask)(用以獲得1/3至4/5的碼速率)。而且，對于接收機而言，要求可以獲得長度乘數(shù)，由此其可以正確地解釋有效負載108的內(nèi)容，并且在示例性系統(tǒng)20中，可以使用乘數(shù)值8、16、32、64和128。這樣，可以由2個比特的信息表示特定的調(diào)制方案(從4個可能的調(diào)制中選擇)；由2個比特表示碼元重復(fù)因子(從4個可能的重復(fù)速率中選擇)；由3個比特表示FEC刪余掩碼(從8個可能的刪余掩碼中選擇)；由3個比特表示長度乘數(shù)(從5個可能的乘數(shù)值中選擇)。然而，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到的，這些參數(shù)的許多組合是冗余的、矛盾的或者在系統(tǒng)20中不太可能用到的。例如，在系統(tǒng)20中，不太可能需要以64-QAM調(diào)制的、不具有碼元重復(fù)的、和具有低等級的FEC編碼的傳輸。
因此，為了減少所需用于發(fā)射有效負載108的開銷(報頭104)，選擇了調(diào)制、FEC刪余掩碼、長度乘數(shù)和碼元重復(fù)因子的、被認為是最有用的32種選擇組合，并且將這些組合定義為查找表中的條目，其對基站24和用戶站28而言是已知的，并且該查找表的條目可以通過包括“塊格式”的5比特的信息進行訪問。所選擇的用于包含在查找表中的因素的實際組合沒有特定地限制，并且可以預(yù)見，將由基站24和用戶站28的制造商根據(jù)系統(tǒng)20的操作條件的預(yù)期范圍來選擇它們。
報頭104的剩余的5個信息比特表示“長度”參數(shù)，其表示有待與來自“塊格式”的長度乘數(shù)相乘的值，用以確定有效負載108中的信息比特的數(shù)目，因為該數(shù)目是接收機在嘗試解釋有效負載108之前所必須知道的。實際上，使用“長度”和長度乘數(shù)參數(shù)確定有效負載108是否小于全部是有效比特的情況(該情況取決于用于發(fā)射的FEC編碼、調(diào)制和重復(fù)等級以及待發(fā)送的數(shù)據(jù)量而出現(xiàn))。由于塊B總是具有相同數(shù)目的業(yè)務(wù)碼元，因此，如果需要，向有效負載108添加填充碼元(pad symbol)，用以將其填補并且用以節(jié)約計算復(fù)雜度，這些填充比特是在針對有效負載碼元執(zhí)行FEC編碼、重復(fù)和交織之后添加的(如下文所述)。因此，接收機需要有關(guān)有效負載108的實際長度的信息，用以允許針對有效負載108正確地執(zhí)行解交織、FEC解碼等等。
圖6示出了構(gòu)建用于傳輸?shù)膲KB的過程的流程圖。如所示出的，報頭信息的10個信息比特首先在200處進行FEC編碼，用以產(chǎn)生關(guān)于速率1/3 FEC碼的30個編碼比特。在示例性系統(tǒng)20中，使用了二階Reed-Muller編碼器，盡管本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將想到其他的適當(dāng)?shù)木幋a器，該二階Reed-Muller編碼器還執(zhí)行8階碼元重復(fù)，用以獲得240個編碼比特。下一步，在204處，該編碼比特被映射到用于傳輸?shù)倪m當(dāng)?shù)拇a元并且使用QPSK調(diào)制，由此該240個編碼比特映射到用于傳輸?shù)?20個業(yè)務(wù)碼元。
盡管可以在完成報頭比特的處理之后執(zhí)行有效負載比特的處理，但是為了減小處理等待時間，有效負載比特的處理與報頭比特的處理并行執(zhí)行。
如圖中所示，在208處首先針對有效負載信息比特計算循環(huán)冗余校驗(CRC)值，并且該值連同有效負載信息比特一起被包括作為待發(fā)送的比特的一部分。在示例性系統(tǒng)20中，通過由產(chǎn)生16比特CRC碼的gCRC16(D)函數(shù)產(chǎn)生的系統(tǒng)碼來確定該CRC值，盡管其他的適當(dāng)?shù)腃RC函數(shù)也為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解。
下一步，在212處對信息比特和CRC比特進行FEC編碼，在示例性系統(tǒng)20中，這是通過具有后繼碼刪余的Turbo編碼器實現(xiàn)的。如上文所提及的，根據(jù)正在構(gòu)建的塊B的預(yù)計接收者的接收質(zhì)量，選擇對該結(jié)果碼進行刪余的程度。在216處，在示例性系統(tǒng)20中使用Relative Prime交織器對該結(jié)果比特進行交織。
在進行此編碼和交織之后，在224處，根據(jù)所選擇的M-ary調(diào)制方案，將比特映射到碼元，其中M可以是4、16或者64(即，4-QAM、16-QAM、64-QAM)。此外，根據(jù)正在構(gòu)建的塊B的預(yù)計接收者的接收質(zhì)量，選擇所使用的調(diào)制方案。如果待映射的比特數(shù)目不能由log2(M)除盡，則在220處，添加碼元速率填充比特，用以在224處進行碼元映射之前填補可利用的比特空間。
下一步，在228處，以所需的重復(fù)速率(如果存在)執(zhí)行碼元重復(fù)。在示例性系統(tǒng)20中，逐個碼元地執(zhí)行該重復(fù)，例如，給出了比特序列s1、s2、s3、s4且重復(fù)速率是2，則結(jié)果序列將是s1、s1、s2、s2、s3、s3、s4、s4。
此刻，如果待發(fā)送的碼元數(shù)目小于有效負載108可利用的業(yè)務(wù)碼元的數(shù)目，其在示例性系統(tǒng)20中是1080個業(yè)務(wù)碼元，則在232處，將DTx填充碼元附加到信道碼元。最后，在236處，使用Relative Prime交織器對信道碼元和DTx填充碼元(如果存在)進行交織，并且在240處，將結(jié)果業(yè)務(wù)碼元置于塊B中在報頭比特(其未進行交織，即，報頭總是出現(xiàn)在塊B的起點)后面。然后，可以由用于傳輸?shù)奈锢硇诺捞幚韥硖幚斫Y(jié)果塊B。
在操作中，每個用戶站28向基站24報告其接收質(zhì)量。在示例性系統(tǒng)20中，用戶站24向基站40報告其接收信道32的幀100處的信噪比和/或幀誤碼率。由于在報告頻率、最后報告信息的關(guān)聯(lián)性/準確性、以及用戶站28和基站24之間的用于報告該信息的傳輸資源的使用之間存在平衡，因此可以按照由系統(tǒng)20的運營商選擇的適當(dāng)?shù)臅r間間隔執(zhí)行該報告。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所將認識到的，塊B在用戶站處的接收采用了相反的操作集合。應(yīng)當(dāng)注意，業(yè)務(wù)碼元的解交織可以與報頭比特的解碼并行執(zhí)行，用以減小接收機處的整體等待時間。
如上文所提及的，在信道32上發(fā)送幀100時，報頭104總是以穩(wěn)健性的方式被分組為塊B，用以提供由所有用戶站28a，28b…28n進行恢復(fù)的相對高等級的把握。該穩(wěn)健性分組的目的在于，允許每個由基站24服務(wù)的用戶站28恢復(fù)報頭104。即使有效負載108被分組成使得接收用戶站28通常不能將其恢復(fù)，但每個用戶站28仍嘗試對其接收的每個塊B進行解碼。在該情況中，在208處包含在有效負載108中的CRC碼將是不正確的，并且該用戶站28將丟棄該塊B。如果該塊B是預(yù)計用于該用戶站的，則系統(tǒng)20中使用的協(xié)議棧的更高層面將負責(zé)在后繼的塊B中向該用戶站28重新發(fā)射該有效負載108的數(shù)據(jù)，如下文所詳細講述的。
塊B的有效負載108可以是在基站24處接收的任何類型的數(shù)據(jù)。例如，有效負載108可以是一個或者多個傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(“TCP/IP”)分組(下文稱為“IP分組”)，或者可以是分段分組的一部分，其中所需的是向用戶站28發(fā)射IP分組。有效負載108可以特定地尋址至特定的用戶站28a，28b…28n，該每個用戶站都具有其唯一的地址，并且/或者，可以為具有相似的接收質(zhì)量的用戶站定義一個或者多個廣播地址?？商鎿Q地，可以針對關(guān)于所有預(yù)計接收機的預(yù)期最差接收質(zhì)量來對廣播分組進行分組。有效負載108中的數(shù)據(jù)可以按照需要組合或者分段，用以適合塊B中的有效負載上的大小限制。
當(dāng)基站24接收到用于傳輸?shù)揭粋€或者多個用戶站28的數(shù)據(jù)時，該數(shù)據(jù)被緩沖直至接收到足夠的數(shù)據(jù)量以填補一個幀100，或者直至超出了預(yù)定的最大等待時間。如目前本領(lǐng)域的技術(shù)人員所認識的，足夠用于填補一個幀100的數(shù)據(jù)量取決于所選擇的用于構(gòu)建幀100中的每個塊Bi的“塊格式”。可以預(yù)見，由于幀100中的不同的塊Bi預(yù)計用于不同的接收機，因此它們通常將具有不同的“塊格式”。這樣，假設(shè)最佳的(即最大的數(shù)據(jù)速率效率)編碼和調(diào)制操作來完成對足夠的數(shù)據(jù)量的接收的確認，或者，在自最早數(shù)據(jù)的接收開始已超出了預(yù)定的最大等待時間時，使用該后一參數(shù)，用以確保在超出了預(yù)先選擇的最大等待時間周期之前幀100被匯編和發(fā)射。由于“塊格式”具有較小的數(shù)據(jù)速率效率而不能置于匯編幀100中的任何接收數(shù)據(jù)被緩沖，并且在適當(dāng)?shù)臅r候匯編到下一待匯編的幀100中。
當(dāng)接收到足夠的數(shù)據(jù)量以填補幀100時，該幀100包括自先前幀100緩沖的任何數(shù)據(jù)，使用每個預(yù)計接收機最近報告的接收質(zhì)量選擇關(guān)于每個塊B的適當(dāng)“塊格式”，然后該塊B匯編并插入到幀100中。
目前匯編的幀100在信道32上發(fā)射到用戶站28a，28b…28n。該發(fā)射可以以常見的方式，使用已知的技術(shù)進行。
可以預(yù)見，如果需要，系統(tǒng)20可以包括多于一個信道32。在該情況中，每個信道32可以具有相同的擴頻因子，或者針對不同的信道32使用不同的擴頻因子。例如，一個信道32可以具有為4的擴頻因子，用以針對給定的發(fā)射功率電平增強在具有差的接收質(zhì)量的用戶站處的接收，而其他的信道32可以具有8、16的擴頻因子等，用于為具有較好的接收質(zhì)量的用戶站提供有效的數(shù)據(jù)傳輸。
上文對示例性系統(tǒng)20的描述解釋了，在下行鏈路信道的情況中，可變數(shù)據(jù)量可以在數(shù)據(jù)鏈路上以幀的形式發(fā)送的理由。如下文將變得顯而易見的，本發(fā)明同樣適用于經(jīng)歷了大小調(diào)整的上行鏈路信道。在其中實現(xiàn)了本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)用戶站28要求的上行鏈路數(shù)據(jù)和阻塞管理算法，重新調(diào)整用于該用戶站28的上行鏈路信道的大小。
系統(tǒng)20已經(jīng)在協(xié)議棧的鏈路層的最低層面處得到了描述。在鏈路層中的較高的層面處提供ARQ。上文提及的幀100中的塊Bi是切換到協(xié)議棧的物理層的用于傳輸?shù)膫鬏攭K。在本發(fā)明的當(dāng)前的優(yōu)選實施例中，每個塊Bi具有如上文所述的報頭，并且承載一個或者多個作為有效負載的媒體接入控制(“MAC”)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(“PDU”)。接下來，每個MAC PDU具有MAC報頭(其描述超出了本申請的范圍)，并且承載作為有效負載的無線鏈路控制(“RLC”)PDU，或者MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元(“SDU”)。接下來，每個RLC PDU具有RLC報頭和有效負載，其在下文被稱為RLC SDU。每個RLC SDU(其可能被壓縮)是由物理層提供給鏈路層的用于傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)議(“IP”)分組的分段。
廣義地說，在本發(fā)明的當(dāng)前的優(yōu)選實施例中，通過以隱含方式將每個RLC SDU中的數(shù)據(jù)分為序列編號塊并且以隱含方式為這些塊編號，提供了ARQ。提供了對被報告為丟失的或者受損的RLC SDU的序列編號塊的重新發(fā)射。為了確定序列編號塊是丟失的或者受損的，接收用戶站(在下文和權(quán)利要求中被稱為“接收機”)尋找其所接收的未受損的序列編號塊的序列編號中的空隙，并且向基站(在下文和權(quán)利要求中被稱為“發(fā)射機”)提供丟失的序列編號。發(fā)射機將需要重新發(fā)射的序列編號塊的記錄為概念重新發(fā)射隊列。處理待重新發(fā)射數(shù)據(jù)的細節(jié)對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是熟知的，并且可以通過多種方法實現(xiàn)。必要的是，發(fā)射機能夠記錄在序列編號塊中發(fā)送的數(shù)據(jù)。每當(dāng)發(fā)射機在用于數(shù)據(jù)的幀中具有空間時，由待重新發(fā)射的序列編號塊隊列和由先前仍未發(fā)送的數(shù)據(jù)隊列中的出隊的數(shù)據(jù)形成RLC PDU。
圖7示出了在本發(fā)明的當(dāng)前的優(yōu)選實施例中如何提供ARQ的細節(jié)。在圖7中以及在下面的說明和權(quán)利要求中，RLC PDU被簡單地稱作“協(xié)議單元”，RLC報頭被簡單地稱作“報頭部分”，而RLC SDU被簡單地稱作“有效負載部分”。而且，由于不在本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此忽略了將RLC PDU封裝在MAC PDU中的細節(jié)以及將MAC PDU封裝在幀的塊中的細節(jié)。假設(shè)一旦形成了幀，則其切換到協(xié)議棧中的較低的層面(不在本發(fā)明的范圍內(nèi))，并且發(fā)射到在接收機上運行的協(xié)議棧的較低的層面。然后，確定是否應(yīng)重新發(fā)射協(xié)議單元，如果是，則將命令發(fā)送回發(fā)射機以重新發(fā)射該協(xié)議單元。
每個離散的協(xié)議單元，不論是由初次發(fā)射的數(shù)據(jù)形成還是由重新發(fā)射的數(shù)據(jù)形成，均具有數(shù)據(jù)有效負載部分，其以隱含方式被分為一個或者多個順序編號的塊(“序列編號塊”)，該每個塊具有相同的固定的長度，可能每個協(xié)議單元第一個或者最末的序列編號塊除外，其可能是較短的。如果第一序列編號塊是唯一的序列編號塊(事實上，其也是最末的序列編號塊)，則其可能是較短的。如果待發(fā)射幀中協(xié)議單元可利用的數(shù)據(jù)承載容量或者待發(fā)送的剩余數(shù)據(jù)不是該固定長度的整數(shù)倍，則初次發(fā)射的協(xié)議單元的最末序列編號塊將是較短的。如果結(jié)束于短的序列編號塊的協(xié)議單元在一個或者多個新的協(xié)議塊中重新發(fā)射，如下文將詳細討論的，則新的協(xié)議塊的最末一個(或者，如果僅存在一個，則是第一個)將結(jié)束于該短的序列編號塊。事實上，序列編號塊是用于重新發(fā)射的“原子”單位；其是可以單獨重新發(fā)射的最小的數(shù)據(jù)量，并且可以從一個字節(jié)到高達最大的序列編號塊大小的范圍內(nèi)變化。一旦數(shù)據(jù)被分配到序列編號塊，則其保持分配到該序列編號塊，即使是在重新發(fā)射的時候。其結(jié)果是，如將在下文中看到的，如果對于數(shù)據(jù)隊列中的下一個序列編號塊，在幀中沒有剩余足夠的空間用于重新發(fā)射，則可利用的空間被用于發(fā)射先前未被發(fā)射的數(shù)據(jù)，并且下一序列編號塊必須等待具有足夠空間的幀。
每個離散的協(xié)議單元還具有報頭部分，其包括該協(xié)議單元的數(shù)據(jù)有效負載部分中的第一個塊的序列編號。該報頭具有固定的長度。選擇序列編號，使得接收機可以在接收時有效地識別和排序在任何時間在數(shù)據(jù)鏈路上傳輸?shù)乃械男蛄芯幪枆K。在本發(fā)明的當(dāng)前實施例中，向序列編號塊分配整數(shù)序列編號，其范圍是從0至2M-1，包括0和2M-1，其中M是11。(當(dāng)系統(tǒng)使用重置程序啟動時)序列編號以從0開始的升序進行分配，并且在序列編號到達2M-1循環(huán)返回0。由于每個協(xié)議單元包括報頭部分，該報頭部分包括該協(xié)議單元的有效負載部分中的第一序列編號塊的序列編號，并且有效負載部分由具有已知長度的序列編號塊形成，因此接收機可以確定丟失或者受損的一個或者多個連續(xù)協(xié)議單元的每個串的開始序列編號和結(jié)束序列編號。然后，可以將這些開始序列編號報告回發(fā)射機，并且以下文所述的方式將其重新發(fā)射。
在圖7的框400中，在幀中使L字節(jié)的數(shù)據(jù)承載容量(所有“字節(jié)”均指8比特的字節(jié))的可利用的。(例如，L是可用于承載IP分組的數(shù)據(jù)承載容量。)然后，在框402中，確定重新發(fā)射隊列中是否存在任何序列編號塊。如果不存在，則在框404中確定在先前未發(fā)射的數(shù)據(jù)隊列(下文稱為“新數(shù)據(jù)隊列”)中是否存在數(shù)據(jù)。如果存在，則在圖7的框406中，L字節(jié)或者當(dāng)前正在發(fā)射的IP分組的剩余字節(jié)數(shù)目中的較小者被出列，并且從L中減去該出列的字節(jié)數(shù)目。可選地，可以忽略當(dāng)前正在發(fā)射的IP分組的邊界，但這是以使用擴展報頭為代價的，由此接收機可以確定IP分組何時被全部發(fā)射以及何時可以將其提供給協(xié)議棧的較高層。然后在框408中，計算關(guān)于待添加到幀中的協(xié)議單元的序列編號。如果這是自啟動以來在該鏈路上被發(fā)射的第一個協(xié)議單元，則選擇0。否則，關(guān)于待添加到幀中的協(xié)議單元的序列編號是所形成的最末協(xié)議單元的序列編號加上所形成的最末協(xié)議單元中字節(jié)數(shù)目除以固定序列塊長度所得結(jié)果的升限函數(shù)。然后，在框410中，形成待添加到幀中的協(xié)議單元，在其報頭部分中包括剛才確定的序列編號且在其有效負載部分中包括出列數(shù)據(jù)，并且將其添加到幀。然后，在框412中，測試L并且如果L大于0，則在框402中再次檢查重新發(fā)射隊列以確保其仍為空。如果其為空，則在框404中再次檢查新的數(shù)據(jù)隊列。如果新的數(shù)據(jù)隊列不為空(由于我們偶然遇到IP分組的邊界L或者其間有新的數(shù)據(jù)添加到隊列中)，則如上文所述，控制繼續(xù)進行到框406，并且在框410中形成來自該新的數(shù)據(jù)隊列的具有更多字節(jié)的另一協(xié)議單元。如上文所述，在框412中，測試L并且如果L大于0，則在框402中再次檢查重新發(fā)射隊列。重復(fù)該過程直至L到達0，并停止該處理直至在幀中再次出現(xiàn)可利用的空間。應(yīng)當(dāng)注意，在新的數(shù)據(jù)隊列達到IP分組的邊界時結(jié)束協(xié)議單元是可選的，并且本發(fā)明不限于這樣操作。這樣做的唯一原因是減小所需報頭的長度，這是因為，如果協(xié)議單元跨越IP分組的邊界，則報頭將不得不將該信息傳遞到接收機，以使得正確地形成IP分組。
在前面章節(jié)中描述的處理中，如果在某一時間，在框402中發(fā)現(xiàn)重新發(fā)射隊列為非空，則在框414中確定重新發(fā)射隊列中的第一序列編號塊中的字節(jié)數(shù)目，并且在框416中針對L進行測試。如果重新發(fā)射隊列中的第一序列編號塊中的字節(jié)數(shù)目大于L，則在框404中繼續(xù)前面章節(jié)中描述的處理，其中檢查新的數(shù)據(jù)隊列以確定在新的數(shù)據(jù)隊列中是否存在任何數(shù)據(jù)。如前文所述，當(dāng)L達到0或者在新的數(shù)據(jù)隊列中未余留數(shù)據(jù)并且不存在待重新發(fā)射的數(shù)據(jù)或者下一個序列編號塊大于L時，該處理結(jié)束，直至在另一幀中再次出現(xiàn)可利用的空間。
在上文描述的處理中，如果在某一時間，在框402中發(fā)現(xiàn)重新發(fā)射隊列為非空，并且在框416中重新發(fā)射隊列中的第一序列編號塊的長度小于或者等于L，則在圖7的框418中確定是否部分地形成了協(xié)議單元。如果情況不是這樣，則在框420中，發(fā)射隊列中的第一序列編號塊出列，L減少了出列的字節(jié)數(shù)目，并且通過報頭部分中的出列序列編號塊的序列編號和新的協(xié)議單元的有效負載部分中的出列數(shù)據(jù)，部分地形成新的協(xié)議單元。然后在框422中檢查重新發(fā)射隊列，用以確定其是否為空。如果重新發(fā)射隊列為空，則在框424中，完成新的協(xié)議單元并將其添加到幀中，并且控制返回在框402中的該處理的起始點。如果重新發(fā)射隊列不為空，則該控制返回框414，在該框中確定當(dāng)前作為重新發(fā)射隊列的第一塊的序列編號塊的長度，然后在框416中將其同L進行比較。如果該序列編號塊的長度不大于L，則控制前進至框418，其中如上文所述，確定是否部分地形成了協(xié)議單元。如果沒有部分地形成協(xié)議單元時所發(fā)生的處理在上文中已得到論述。如果部分地形成了協(xié)議單元，則在框426中，確定重新發(fā)射隊列頭部的序列編號塊的序列編號與添加到部分形成的協(xié)議單元的最末塊是否是連續(xù)的，以及添加到部分形成的協(xié)議單元的最末塊是否具有固定的序列塊長度。如果這兩個條件均為真，則在框428中，重新發(fā)射隊列頭部的序列編號塊出列并附加到部分形成的協(xié)議單元的尾部，并且L減少了出列的字節(jié)數(shù)目。如果這兩個條件均不為真，則在框424中，完成該部分形成的協(xié)議單元并將其添加到幀中，并且控制返回在框402中的該處理的起始點。
隨著關(guān)于接收機的信道容量由于接收機經(jīng)歷的接收質(zhì)量的變化或其他因素而改變，對于發(fā)送到接收機的數(shù)據(jù)，可以改變關(guān)于固定序列塊長度的最需要的值。然而，在相同的系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，對于從接收機發(fā)送的數(shù)據(jù)，使用在所有環(huán)境下均保持恒定的固定序列塊長度。下文的討論可以僅應(yīng)用于該情況中的發(fā)射到接收機的數(shù)據(jù)。
如果用于向接收機傳輸數(shù)據(jù)的信道容量發(fā)生變化，則(1)中止數(shù)據(jù)傳輸直至鏈路中不存在未傳遞的幀，(2)通知接收機關(guān)于固定序列塊長度的新的值，并且(3)如果接收機確認接收到關(guān)于固定序列塊長度的新的值，則重新開始傳輸。目前，本發(fā)明的發(fā)明人建議，當(dāng)傳輸塊的容量(在一個幀中可以發(fā)送到接收機的最大的數(shù)據(jù)量)下降到低于某一閾值時，即被確定為“充分接近”固定序列塊長度時，或者當(dāng)傳輸塊容量增加使得可以使用新的固定序列塊長度時，選擇關(guān)于固定序列塊長度的新的值。例如，如果傳輸塊容量變?yōu)槿缦虑闆r，則可以計算新的固定序列塊長度(1)大于計算當(dāng)前固定序列塊長度時的傳輸塊容量；或者(2)小于計算當(dāng)前的固定序列塊長度時的傳輸塊容量和當(dāng)前的固定序列塊長度的加權(quán)平均，其中當(dāng)前固定序列塊長度的加權(quán)被給定為計算當(dāng)前的固定序列塊長度時的傳輸塊容量的加權(quán)的兩倍。
可替換地，如果傳輸塊容量變得大于當(dāng)前固定序列塊長度的(1+β)倍，或者小于當(dāng)前固定序列塊長度的[1/(1-α)]，則可以計算新的固定序列塊長度，其中α被配置為0.33并且可以在0.1至0.5的范圍中變化，而β被配置為1.0并且可以在1.0至2.0的范圍中變化。
可以通過下面的方式確定新的固定序列塊長度。顯然，固定序列塊長度不能大于傳輸塊容量。除此之外，一個約束條件是，(對于給定的序列編號空間)僅存在有限數(shù)目的可以分配給序列編號塊的序列編號。如果用盡了序列編號，則另外的傳輸必須等待直至序列編號可以重新使用。這由本領(lǐng)域的技術(shù)人員稱為“確認鐘控(ack-clocked)”，意味著傳輸速率受到接收自發(fā)射機返回的確認的速率的限制。對于給定的序列編號空間，發(fā)射機是否被確認鐘控的取決于帶寬延遲積，其是發(fā)射機和接收機之間的空中的數(shù)據(jù)總量。如果帶寬延遲積是X個字節(jié)，并且存在Y個可能的序列編號，則序列編號塊應(yīng)不小于X/Y，或者將不存在足夠序列編號來避免確認鐘控。因此，X/Y是關(guān)于給定的序列編號空間的最小固定序列塊長度。
由于較大的序列編號空間在協(xié)議單元報頭中需要更多的空間用于第一序列編號塊的序列編號，因此，通過使序列編號空間保持盡可能地小并且增加固定序列塊長度，但應(yīng)滿足該固定序列塊長度不會變得大于傳輸塊容量，協(xié)議單元有效負載部分中承載的數(shù)據(jù)可以被發(fā)射的峰值速率(被稱為數(shù)據(jù)傳輸速率)可以增加。然而，必須考慮在操作過程中帶寬延遲積發(fā)生變化的可能性。
如果數(shù)據(jù)傳輸速率是最大化的，則首先考慮固定序列塊長度的絕對最優(yōu)選擇。如果可以假設(shè)帶寬延遲積是恒定的，則這可以實現(xiàn)。這樣，固定序列塊長度可被配置為等于傳輸塊容量，并且基于帶寬延遲積除以固定序列塊長度的所得結(jié)果設(shè)置序列編號空間。該固定序列塊長度和序列編號空間的選擇將是不可取的，這是因為，帶寬延遲積的下降將使得部分序列編號塊被發(fā)射，增加了所需的序列編號空間，并且引起了確認鐘控。甚至更糟的情況是，如果在帶寬延遲積下降時，在重新發(fā)射隊列中存在具有固定序列塊長度的序列編號塊，則重新發(fā)射隊列將被阻塞，實際上阻塞了信道上的所有傳輸，直至重置該固定序列塊長度。所有這些對數(shù)據(jù)傳輸速率有不利的影響。另一方面，將固定序列塊長度設(shè)置為最小值也會降低數(shù)據(jù)傳輸速率，這是因為序列編號空間以及因此導(dǎo)致的報頭必須比所需要的更大。某些大于最小值但是小于傳輸塊容量的固定序列塊長度將是所需的。
針對上文所述的兩難問題的一種解決方案是，考慮在正常條件下，帶寬延遲積中可能出現(xiàn)多大的變化。設(shè)想將固定序列塊長度設(shè)置為正常條件下可以預(yù)期的處于最低帶寬延遲積的傳輸塊容量，并且基于假設(shè)該固定序列塊長度的正常條件下可以預(yù)期的帶寬延遲積的最優(yōu)情況來計算序列編號空間。其結(jié)果將是，該固定序列塊長度大于所需用于最優(yōu)情況的最小值，但是序列編號空間對于處理最高的可能帶寬延遲積是足夠大的。
在本發(fā)明的當(dāng)前實施例中，考慮到上文所討論的因素以及其他因素(諸如具有終止于8位字節(jié)邊界的報頭和對于多種可能情況中的上行鏈路和下行鏈路傳輸是足夠大的該序列編號空間)序列編號空間在最初時是固定的。一旦固定了序列編號空間，則基于正常條件下可以預(yù)期的最低帶寬延遲積來設(shè)置固定序列塊長度，并且檢查該序列編號空間以確保在正常條件下可以預(yù)期的最高帶寬延遲積處，不會出現(xiàn)確認鐘控。如果需要，重新調(diào)節(jié)序列編號空間。一旦選擇了序列編號空間，則其保持固定；如果傳輸塊容量改變則僅調(diào)節(jié)固定序列塊長度。如上文所討論的，本發(fā)明的當(dāng)前實施例中的序列編號空間是0至2M-1，包括0和2M-1，其中M是11。
上文所述的本發(fā)明的實施例的目的是成為本發(fā)明的示例。在不偏離由附屬權(quán)利要求唯一限定的本發(fā)明的范圍的前提下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對其進行變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于在數(shù)據(jù)鏈路上以幀的形式向接收機傳輸數(shù)據(jù)的方法，該幀的數(shù)據(jù)承載容量可以從幀到幀發(fā)生變化，該方法包括該數(shù)據(jù)以在至少一個塊序列中發(fā)射的以隱含方式順序編號的塊中發(fā)射，該每個序列具有至少一個塊，該塊具有確定的長度，使得接收機可以使用每個塊序列的第一塊的序列編號，通過序列編號來識別該塊，并且可以獨立地請求重新發(fā)射丟失或者受損的塊。
2.權(quán)利要求1的方法，其中序列中順序編號的塊的每一個均具有固定的長度，但序列的最末塊除外，或者僅具有一個塊的序列的唯一的塊除外，其可以是較短的。
3.權(quán)利要求2的方法，其中可用于為塊編號的序列編號的總數(shù)目是預(yù)先選擇的，使得理想條件下的數(shù)據(jù)鏈路的帶寬延遲積除以可用于為塊編號的序列編號的總數(shù)目的所得結(jié)果不大于最低的數(shù)據(jù)承載容量，該最低的數(shù)據(jù)承載容量是在數(shù)據(jù)鏈路的正常操作過程中用于在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射塊序列的幀中很有可能是可利用的最低數(shù)據(jù)承載容量。
4.權(quán)利要求3的方法，其中該固定的長度在開始時可被設(shè)置為大于數(shù)據(jù)鏈路正常操作過程中的數(shù)據(jù)鏈路的帶寬延遲積除以可用于為塊編號的序列編號的總數(shù)目的所得結(jié)果，并且小于最大的數(shù)據(jù)承載容量，該最大的數(shù)據(jù)承載容量是在數(shù)據(jù)鏈路的正常操作過程中用于在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射塊序列的幀中很有可能是可利用的最大數(shù)據(jù)承載容量，并且如果數(shù)據(jù)鏈路的帶寬延遲積發(fā)生變化，則該固定長度被重置，使得該固定長度處于數(shù)據(jù)鏈路的帶寬延遲積除以可用于為塊編號的序列編號的總數(shù)目的所得結(jié)果的預(yù)定容差內(nèi)，或者處于用于在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射塊序列的幀中可利用的最大數(shù)據(jù)承載容量內(nèi)。
5.權(quán)利要求2至4的任何一個權(quán)利要求的方法，其中塊序列優(yōu)選地連同報頭一起被封裝在協(xié)議單元中，該報頭包括塊序列的第一塊的序列編號。
6.一種用于在數(shù)據(jù)鏈路上以幀的形式向接收機發(fā)射數(shù)據(jù)的方法，該幀的數(shù)據(jù)承載容量可以從幀到幀發(fā)生變化，該方法包括當(dāng)使得幀中的數(shù)據(jù)承載容量是可利用的時候，在一個或者多個協(xié)議單元中發(fā)射數(shù)據(jù)，每個離散的協(xié)議單元具有數(shù)據(jù)有效負載部分，其以隱含方式分為順序編號的塊，該每個塊具有固定長度，但最末塊除外，或者如果協(xié)議單元僅具有一個塊，則該唯一的塊除外，如果數(shù)據(jù)有效負載部分不是該固定長度的整數(shù)倍，則該塊是較短的；以及報頭部分，其包括數(shù)據(jù)有效負載部分中的第一塊的序列編號，其中選擇該序列編號，使得在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射的所有塊可被接收機通過序列編號進行識別。
7.權(quán)利要求6的方法，其中可用于為塊編號的序列編號的總數(shù)目是預(yù)先選擇的，使得理想條件下的數(shù)據(jù)鏈路的帶寬延遲積除以可用于為塊編號的序列編號的總數(shù)目的所得結(jié)果不大于最低的數(shù)據(jù)承載容量，該最低的數(shù)據(jù)承載容量是在數(shù)據(jù)鏈路的正常操作過程中用于在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射僅具有一個塊的協(xié)議單元的幀中很有可能是可利用的最低數(shù)據(jù)承載容量。
8.權(quán)利要求7的方法，其中該固定的長度在開始時可被設(shè)置為大于數(shù)據(jù)鏈路正常操作過程中的數(shù)據(jù)鏈路的帶寬延遲積除以可用于為塊編號的序列編號的總數(shù)目的所得結(jié)果，并且小于最大的數(shù)據(jù)承載容量，該最大的數(shù)據(jù)承載容量是在數(shù)據(jù)鏈路的正常操作過程中用于在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射僅具有一個塊的協(xié)議單元的幀中很有可能是可利用的最大數(shù)據(jù)承載容量，并且如果數(shù)據(jù)鏈路的帶寬延遲積發(fā)生變化，則該固定長度被重置，使得該固定長度處于數(shù)據(jù)鏈路的帶寬延遲積除以可用于為塊編號的序列編號的總數(shù)目的所得結(jié)果的預(yù)定容差內(nèi)，或者處于用于在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射僅具有一個塊的協(xié)議單元的幀中可利用的最大數(shù)據(jù)承載容量內(nèi)。
9.權(quán)利要求6至8的任何一個權(quán)利要求的方法，其中如果確定接收機未接收到先前發(fā)射的協(xié)議單元的未受損復(fù)本并且在待發(fā)射的下一可利用幀中存在足夠的數(shù)據(jù)承載容量，則在發(fā)射先前未被發(fā)射的數(shù)據(jù)之前，在下一可利用的幀中重新發(fā)射該先前發(fā)射的協(xié)議單元。
10.權(quán)利要求6至8的任何一個權(quán)利要求的方法，其中如果確定接收機未接收到先前發(fā)射的協(xié)議單元的未受損復(fù)本，并且在下一可利用的待發(fā)射的幀中存在足夠的數(shù)據(jù)承載容量，則通過先前發(fā)射的協(xié)議單元以及待重新發(fā)射的所有連續(xù)先前發(fā)射協(xié)議單元的連續(xù)塊，形成新的協(xié)議單元，其開始于先前發(fā)射的協(xié)議單元的第一塊，并且貫穿先前發(fā)射的協(xié)議單元或多個單元順序地進行，將塊添加到新形成的協(xié)議單元中，直至下一可利用的幀的數(shù)據(jù)承載容量被使用或者遇到了不具有該固定長度或者大于剩余的可利用的數(shù)據(jù)承載容量的塊，在數(shù)據(jù)鏈路上，在下一可利用的幀中發(fā)射新形成的協(xié)議單元，并且直到先前發(fā)射的協(xié)議單元或多個單元的所有塊均被成功重新發(fā)射之前，每當(dāng)幀中的數(shù)據(jù)承載容量是可利用的時，就以相同的方式形成并發(fā)射另外的新的協(xié)議單元，每個新形成的協(xié)議單元具有報頭，其包括其數(shù)據(jù)有效負載部分中的第一塊的序列編號。
11.一種用于在數(shù)據(jù)鏈路上以幀的形式向接收機發(fā)射分段為協(xié)議單元的IP分組的方法，該幀的數(shù)據(jù)承載容量可以從幀到幀發(fā)生變化，該方法包括，當(dāng)在幀中使得具有L字節(jié)的數(shù)據(jù)承載容量是可利用的時候，待發(fā)射的IP分組處于發(fā)射隊列中，并且任何待重新發(fā)射的協(xié)議單元處于重新發(fā)射隊列中，重復(fù)下列操作直至L為0(P)確定重新發(fā)射隊列是否為空(框402)，并且如果重新發(fā)射隊列為空，則(Q)確定發(fā)射隊列是否為空(框404)，并且如果發(fā)射隊列不為空，則使L字節(jié)或者來自發(fā)射隊列的IP分組的剩余字節(jié)中的較小者出列，并且使L遞減該出列的字節(jié)數(shù)目(框406)，計算下一個序列編號(框408)，并且形成協(xié)議單元，其具有報頭中的下一序列編號和有效負載中的出列數(shù)據(jù)，該出列數(shù)據(jù)以隱含方式分為順序編號的序列編號塊，其開始于當(dāng)前的序列編號，并且將該協(xié)議單元添加到待發(fā)射的幀中，每個序列編號塊具有固定的長度，如果出列字節(jié)的數(shù)目不是該固定長度的整數(shù)倍，則最末的塊除外，或者如果出列字節(jié)的數(shù)目小于該固定長度，則該唯一的塊除外，該最末塊或該唯一塊短于該固定長度(框410)，但是，如果重新發(fā)射隊列不為空，則(R)確定重新發(fā)射隊列頭部的序列編號塊的長度是否大于L(框414、416)并且如果重新發(fā)射隊列頭部的序列編號塊的長度大于L，則前進至上文標(biāo)注為Q的步驟，但是，如果重新發(fā)射隊列的頭部的序列編號塊的長度不大于L，則確定是否部分地形成了新的協(xié)議單元(框418)，并且如果沒有部分形成的新協(xié)議單元，則使重新發(fā)射隊列頭部的序列編號塊出列，使L遞減該出列的字節(jié)數(shù)目，開始形成新的協(xié)議單元，其具有報頭中的當(dāng)前序列編號和作為有效負載的出列序列編號塊(420)，并且(S)確定重新發(fā)射隊列是否為空(框422)，并且如果重新發(fā)射隊列為空，則(T)完成新的協(xié)議單元并將其添加到待發(fā)射的幀(框424)，并且前進至上文標(biāo)注為P的步驟，并且如果重新發(fā)射隊列不為空，則前進至上文標(biāo)注為R的步驟，如果部分地形成了新的協(xié)議單元，則如果(i)重新發(fā)射隊列頭部的序列編號塊具有與部分形成的協(xié)議單元尾部的序列編號塊相連續(xù)的序列編號，并且(ii)部分形成的協(xié)議單元的尾部塊的序列編號塊是固定長度(框426)，則使重新發(fā)射隊列頭部的序列編號塊出列，將該出列的序列編號塊附加到部分形成的新協(xié)議單元的尾部，并且使L遞減該出列的字節(jié)數(shù)目(框428)，并且前進至上文標(biāo)注為S的步驟，但是，否則，前進至上文標(biāo)注為T的步驟。
12.一種用于在數(shù)據(jù)鏈路上傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括(a)接收機，包括微處理器、調(diào)制解調(diào)器、無線電裝置和天線，其能夠接收在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射的幀，該幀的數(shù)據(jù)承載容量隨時間變化；和(b)發(fā)射機，包括微處理器、調(diào)制解調(diào)器、無線電裝置和天線，其可操作用于在數(shù)據(jù)鏈路上向接收機發(fā)射幀，該幀包括一個或者多個協(xié)議單元，每個離散的協(xié)議單元具有數(shù)據(jù)有效負載部分，其以隱含方式分為順序編號的塊，該每個塊具有固定的長度，如果該有效負載部分中承載的字節(jié)數(shù)目不是該固定長度的整數(shù)倍，則最末塊除外，或者如果該有效負載部分中的字節(jié)數(shù)目小于該固定長度，則該唯一的塊除外，該最末塊或該唯一塊短于該固定長度；和報頭部分，其包括數(shù)據(jù)有效負載部分中的第一塊的序列編號，其中選擇該序列編號使得可以通過序列編號識別在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射的所有塊，由此，如果確定接收機未接收到先前發(fā)射的協(xié)議單元的未受損復(fù)本，則，如果在下一可利用的幀中存在足夠的數(shù)據(jù)承載容量，則發(fā)射機在待發(fā)射的下一可利用的幀中重新發(fā)射該先前發(fā)射的協(xié)議單元，但是，否則，則發(fā)射機由該先前發(fā)射的協(xié)議單元的塊形成新的協(xié)議單元，其開始于該先前發(fā)射的協(xié)議單元的第一塊，并且貫穿該先前發(fā)射的協(xié)議單元順序地進行，將塊添加到新形成的協(xié)議單元中，直至下一可利用的幀的數(shù)據(jù)承載容量被使用，在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射該新形成的協(xié)議單元，并且直到先前發(fā)射的協(xié)議單元的所有塊均被成功重新發(fā)射之前，每當(dāng)幀中的數(shù)據(jù)承載容量是可利用的時，就形成并發(fā)射另外的新的協(xié)議單元，每個新形成的協(xié)議單元具有報頭，其包括其數(shù)據(jù)有效負載部分中的第一塊的序列編號。
13.一種用于在數(shù)據(jù)鏈路上以幀的形式向接收機發(fā)射數(shù)據(jù)的協(xié)議單元，該幀的數(shù)據(jù)承載容量可以從幀到幀發(fā)生變化，該協(xié)議單元包括數(shù)據(jù)有效負載部分，其以隱含方式分為順序編號的塊，該每個塊具有固定的長度，如果該有效負載部分中承載的字節(jié)數(shù)目不是該固定長度的整數(shù)倍，則該最末塊除外，或者如果該有效負載部分中的字節(jié)數(shù)目小于該固定長度，則該唯一的塊除外，該最末塊或該唯一塊短于該固定長度；和報頭部分，其包括該數(shù)據(jù)有效負載部分中的第一塊的序列編號，其中選擇序列編號使得接收機可以通過序列編號識別在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)射的所有塊。
全文摘要
一種用于在數(shù)據(jù)鏈路上以幀的形式向接收機傳輸數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)，該幀的數(shù)據(jù)承載容量可以從幀到幀發(fā)生變化。當(dāng)使得幀中的數(shù)據(jù)承載容量是可利用的時候，在一個或者多個協(xié)議單元中發(fā)送數(shù)據(jù)，每個離散的協(xié)議單元具有數(shù)據(jù)有效負載部分，其以隱含方式分為順序編號的塊，該每個塊具有相同的固定長度，如果該有效負載部分中承載的字節(jié)數(shù)目不是該固定長度的整數(shù)倍，則最末塊除外，或者如果該有效負載部分中的字節(jié)數(shù)目小于該固定長度，則該唯一的塊除外，該最末塊或該唯一塊短于該固定長度；和報頭部分，其包括數(shù)據(jù)有效負載部分中的第一塊的序列編號。如果確定接收機未接收到先前發(fā)射的協(xié)議單元的未受損復(fù)本并且在下一可利用的待發(fā)送的幀中存在足夠的數(shù)據(jù)承載容量，則在由先前發(fā)射的協(xié)議單元的塊形成的兩個或者更多的新協(xié)議單元中發(fā)射先前發(fā)射的協(xié)議單元。
文檔編號H04L1/16GK1685652SQ03823486
公開日2005年10月19日 申請日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者安托尼·N·格克斯 申請人:索馬網(wǎng)絡(luò)公司