專利名稱：非均等保護的無線數(shù)據(jù)傳輸方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)中的無線數(shù)據(jù)傳輸技術，更確切地說是涉及一種非均等保護的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，當所要傳輸?shù)耐粋€碼流中具有時序關系的數(shù)據(jù)有不同的安全等級時，采用不同的處理方法進行傳輸，從而提高數(shù)據(jù)的整體傳輸效率。
背景技術：
在移動通信過程中，如何利用有限的頻譜資源傳輸更多的用戶數(shù)據(jù)是一個十分重要的課題。目前數(shù)據(jù)傳輸技術中包括的鏈路自適應(LALinkAdaptation)技術，由于在提高數(shù)據(jù)傳輸速率和頻譜利用率方面有很強的優(yōu)勢，已成為目前和未來移動通信系統(tǒng)的關鍵技術之一。高速下行分組接入(HSDPAHigh Speed Down Provide Access)作為一種新的高速分組傳輸技術，是其中一個典型的代表。
HSDPA采用的關鍵技術是自適應調(diào)制編碼(AMC)和混合自動重復(HARQ)。其中AMC技術是根據(jù)信道的質量情況，選擇最合適的調(diào)制和編碼方式進行數(shù)據(jù)傳輸。信道編碼采用1/3Turbo碼以及通過相應的碼率匹配后產(chǎn)生其它速率的Turbo碼。通過編碼和調(diào)制方式的組合，可以產(chǎn)生不同的傳輸速率。而HARQ技術是基于信道條件提供精確的編碼速率調(diào)節(jié)，可自動適應瞬時信道條件。
以上所介紹的鏈路自適應技術，關心的只是鏈路狀態(tài)，強調(diào)的是如何根據(jù)鏈路狀況的變化來自適應地調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸中的控制參數(shù)，比如編碼方式、調(diào)制方式、優(yōu)選小區(qū)等，來達到最大的數(shù)據(jù)傳輸速率，也即鏈路自適應技術是不考慮數(shù)據(jù)本身特性的，即不根據(jù)數(shù)據(jù)本身的特性來調(diào)整傳輸。
HSDPA技術中涉及有優(yōu)先級的概念(Priority class)，有優(yōu)先級控制，但HSDPA中的優(yōu)先級控制僅僅是用來確定數(shù)據(jù)傳輸時的先后次序，相同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)塊邏輯地安排為一個碼流，高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)碼流優(yōu)先傳輸，每一個這樣的優(yōu)先級碼流都有自己獨立的傳輸序列號(TSN)。系統(tǒng)會根據(jù)信道的狀態(tài)自適應地對數(shù)據(jù)采用不同的編碼、調(diào)制、以及重傳策略，但是HSDPA重傳策略判決的依據(jù)是信道狀態(tài)而不是數(shù)據(jù)的重要性特征。HSDPA中也有服務質量(QOS)的區(qū)別，但該QOS是對應不同的應用，比如話音、視頻、數(shù)據(jù)等的不同QOS，而不是同一個碼流中、彼此間具有時序關系的數(shù)據(jù)的重要性。由于沒有定義數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕浜蠊褪遣荒鼙ＷC高優(yōu)先級數(shù)據(jù)的差錯率就比低優(yōu)先級數(shù)據(jù)的小，即不保證高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)得到更高的傳輸正確率。
實際上，在數(shù)據(jù)通信的過程中，并非所有的數(shù)據(jù)都有相同的重要性。比如話音編碼產(chǎn)生的一幀數(shù)據(jù)就分為A，B，C三個部分，它們具有不同的安全性特征。傳輸時如果僅僅考慮鏈路自適應，而不考慮數(shù)據(jù)本身的安全性特征、從而單純采用相同的傳輸策略，就會使重要的數(shù)據(jù)得不到應有的傳輸保障，而不重要的數(shù)據(jù)又可能被給予過多的保護，從而造成整體資源的浪費，降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼w效率。
因此在現(xiàn)有的鏈路自適應傳輸方法中，對一個各部分數(shù)據(jù)具有不同重要性的應用碼流，采用相同的差錯保護機制和相同的傳輸保護策略，顯然是不合理的，其結果是等效于降低了帶寬的利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設計一種非均等保護的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，當所要傳輸?shù)耐粋€碼流中具有時序關系的數(shù)據(jù)有不同的安全等級時，采用不同的處理方法進行傳輸，從而提高數(shù)據(jù)的整體傳輸效率。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是這樣的一種非均等保護的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，適用于同一個碼流中具有時序關系的數(shù)據(jù)包有不同重要級別的情況下，其特征在于包括
A.發(fā)送端將待發(fā)送的數(shù)據(jù)包根據(jù)其不同的重要級別特征賦予不同的重要級別參數(shù)值，重要級別參數(shù)值越高的數(shù)據(jù)包越重要；B.發(fā)送端依據(jù)數(shù)據(jù)包的重要級別參數(shù)值和信道條件來共同判決，產(chǎn)生一組配置參數(shù)，該配置參數(shù)使不同重要級別的數(shù)據(jù)包獲得相應安全等級的傳輸策略，該配置參數(shù)隨數(shù)據(jù)包一起傳輸；C.接收端獲得所述的配置參數(shù)，按配置參數(shù)對接收的數(shù)據(jù)包進行解包處理和執(zhí)行混合自動重復HARQ過程。
所述步驟B中的配置參數(shù)包括最大重傳次數(shù)、信道編碼方案和調(diào)制方案，并按編碼方案、調(diào)制方案對待發(fā)送數(shù)據(jù)包進行編碼、調(diào)制處理，獲得所述的相應安全等級的傳輸策略；所述步驟C中，是按所述的編碼方案、調(diào)制方案對接收的數(shù)據(jù)包進行解碼、解調(diào)處理，和在混合自動重復HARQ過程中，服從配置參數(shù)中給出的最大重傳次數(shù)。
所述步驟B中的共同判決，包括對于重要級別參數(shù)值高或者信道條件差的數(shù)據(jù)包采用低的調(diào)制速率、低的編碼速率和高的最大重傳次數(shù)，對于重要級別參數(shù)值低或者信道條件好的數(shù)據(jù)包采用高的調(diào)制速率、高的編碼速率和低的最大重傳次數(shù)，甚至最大重傳次數(shù)為零。
本發(fā)明的非均等保護的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，發(fā)送端將待發(fā)送的數(shù)據(jù)包根據(jù)其不同的重要性特征在數(shù)據(jù)包包頭中賦予不同的重要級別參數(shù)值；發(fā)送端依據(jù)數(shù)據(jù)包的重要級別參數(shù)值及信道條件共同判決，產(chǎn)生包括最大重傳次數(shù)、信道編碼方案、調(diào)制方案的一組配置參數(shù)，并按配置參數(shù)對待發(fā)送數(shù)據(jù)包進行編碼、調(diào)制處理，該配置參數(shù)隨處理后的數(shù)據(jù)包一起傳輸；接收端獲得所述的配置參數(shù)，并按配置參數(shù)對接收的數(shù)據(jù)包進行解調(diào)、解碼，和在混合自動重復HARQ過程中，按所給定的最大重傳次數(shù)執(zhí)行重傳，即不超過指定的最大重傳次數(shù)。
由于通信中所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)往往并不具有相同的重要性，而現(xiàn)有的高速數(shù)據(jù)傳輸技術對所有的數(shù)據(jù)采用相同的傳輸策略，這不是一種優(yōu)化的方案。本發(fā)明假設所要傳輸?shù)木哂袝r序關系的同一個碼流中的數(shù)據(jù)分為不同安全等級，并在傳輸過程中分別采用相應安全等級的傳輸策略，從而提高了數(shù)據(jù)的整體傳輸效率。
本發(fā)明是根據(jù)數(shù)據(jù)的安全等級，在HARQ的過程中進行相應處理的方法，即對安全等級高的數(shù)據(jù)采用更為可靠、更為安全的傳輸手段，選擇編碼速率和調(diào)制方式較低的傳輸模式，對安全等級低的數(shù)據(jù)則采用編碼速率和調(diào)制方式較高的傳輸模式。傳輸控制過程中，信道狀態(tài)參數(shù)與數(shù)據(jù)的“重要性級別”共同參與AMC的判決。
本發(fā)明不僅僅根據(jù)信道狀態(tài)來決定MCS，而是讓數(shù)據(jù)“重要級別”與信道狀態(tài)參數(shù)共同參與AMC的判決。本發(fā)明在對數(shù)據(jù)之間具有時序關系的同一個數(shù)據(jù)流中，對傳輸具有不同重要性的數(shù)據(jù)采用不同的保護策略，即重要級別高的數(shù)據(jù)的傳輸保護策略比重要級別低的數(shù)據(jù)的傳輸保護策略更為安全、可靠。
在傳輸?shù)倪^程中，除了HSDPA中現(xiàn)有的處理策略之外，把HARQ“允許重傳次數(shù)”也作為一個可以調(diào)整的參數(shù)，即安全級別高的數(shù)據(jù)允許被更多次地重傳。
本發(fā)明的方法，不但可以根據(jù)信道的狀態(tài)來選擇編碼、調(diào)制策略，還可以對數(shù)據(jù)之間具有時序關系的同一個數(shù)據(jù)流中的具有不同重要級別的數(shù)據(jù)采用不同的保護策略，即自適應地采用不同的編碼、調(diào)制方法和執(zhí)行不同的重傳次數(shù)，使無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼w效率得到提高。


圖1是數(shù)據(jù)發(fā)送端(基站)的處理過程示意圖；圖2是數(shù)據(jù)接收端(用戶終端)的處理過程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所描述的技術，在采用鏈路自適應技術的基礎上，加入數(shù)據(jù)“重要性級別”這一因素。為了方便敘述，以下簡稱為V-參數(shù)，使之與鏈路狀態(tài)參數(shù)一起參與對AMC以及HARQ參數(shù)的調(diào)節(jié)。數(shù)據(jù)的V-參數(shù)值越高表示數(shù)據(jù)越重要。體現(xiàn)在HARQ的過程中，對不同V-參數(shù)值的數(shù)據(jù)采用不同的傳輸參數(shù)配置。
通常，同一個數(shù)據(jù)流中的應用層數(shù)據(jù)也分為不同的重要等級。這是本發(fā)明的假設，也是客觀存在的事實，例如在AMR(Adaptive Multi Rate)，Mpeg4，H26L等編碼器產(chǎn)生的碼流中都可以產(chǎn)生不同重要等級的數(shù)據(jù)，他們往往可以劃分為A，B，C三個等級。這些數(shù)據(jù)可以形成具有不同V-參數(shù)值的用戶數(shù)據(jù)包(SDU)。
本發(fā)明的方法是在數(shù)據(jù)的無線傳輸處理過程中，不僅根據(jù)信道狀態(tài)來確定調(diào)制編碼方案(MCS)，還考慮數(shù)據(jù)的V-參數(shù)，對不同V-參數(shù)值的數(shù)據(jù)采取不同的編碼、調(diào)制和重傳(HARQ)策略。
參見圖1，數(shù)據(jù)發(fā)送端(Node B端)的處理過程。其主要特點是數(shù)據(jù)的V-參數(shù)也做為AMC判決模塊的輸入之一。
由于由不同應用層軟件所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)具有不同的存儲方式，因此需要對SDU的格式進行規(guī)范化，定義統(tǒng)一的數(shù)據(jù)包格式。為了方便敘述，將本發(fā)明的非均等保護的無線數(shù)據(jù)傳輸技術簡稱為UPw技術(Unequal Protectedwireless data transmission)，將這種按規(guī)范化格式統(tǒng)一的用戶數(shù)據(jù)包SDU簡稱為UPw-SDU。在UPw-SDU包頭中賦有V-參數(shù)，包的長度可變。
步驟11，進行UPw-SDU規(guī)范或格式轉換。對于現(xiàn)有應用程序已經(jīng)產(chǎn)生的劃分了等級的數(shù)據(jù)包需要進行格式的轉換，即轉換為UPw-SDU；對于尚沒有考慮數(shù)據(jù)等級劃分的應用程序，可以建議這些應用程序按照規(guī)范的UPw-SDU格式來封裝數(shù)據(jù)包。
Node B端，從用戶傳送下來的每個用戶數(shù)據(jù)包UPw-SDU的包頭都攜帶V-參數(shù)信息，該V-參數(shù)信息反映了對應數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)重要性級別。Node B端對傳送來的UPw-SDU的具體處理過程可分為以下幾個步驟步驟12，首先解析每個用戶數(shù)據(jù)包UPw-SDU的包頭，從中提取出每個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)重要性級別——V-參數(shù)，并將從每個UPw-SDU包頭中提取的V-參數(shù)，送給AMC(自適應調(diào)制編碼)判決模塊作為判決的依據(jù)之一，經(jīng)解析后的用戶數(shù)據(jù)包SDU送媒體訪問控制(MAC)層及物理層處理。
步驟13，將信道狀態(tài)信息(信道條件)也傳送給AMC判決模塊作為判決的另一依據(jù)，信道狀態(tài)信息有多種來源，例如下層的測量信息、HARQ的統(tǒng)計信息等。AMC判決模塊同時根據(jù)信道狀態(tài)參數(shù)和V-參數(shù)，或者通過計算或者通過查表來生成編碼調(diào)制(MCS)方案，送媒體訪問控制(MAC)層及物理層處理。
MCS方案是一組傳輸配置參數(shù)，這些參數(shù)包括最大重傳次數(shù)(ARQ)、信道編碼方案、調(diào)制方案，以及其他輔助參數(shù)。
步驟14，媒體訪問控制(MAC)層及物理層對于重要級別—V-參數(shù)值高的數(shù)據(jù)包或者在信道狀態(tài)差的情況下，都采用更為可靠的編碼和調(diào)制的方案、即采用較低的編碼速率以及較低的調(diào)制速率(當然傳輸速率要降低)，相反，對于重要級別—V-參數(shù)值低的數(shù)據(jù)包或者在信道狀態(tài)好的情況下，則采用較高的編碼速率以及較高的調(diào)制速率。另外，在HARQ過程中，對V-參數(shù)值高的數(shù)據(jù)包所允許的最大重傳次數(shù)也高。
實施時，ARQ采用多通道停等方案(N-channel-SAW-HARQ)，考慮到減小傳輸延遲，最好將最大重傳次數(shù)控制在某一固定值以內(nèi)，比如4次以內(nèi)。重傳中采用Chase合并的方法來解碼。具體某一次HARQ過程所允許的最大重傳次數(shù)與數(shù)據(jù)包的V-參數(shù)有關，但都不能超過這個固定值。
編碼方式可采用Turbo編碼，基本速率為1/3，通過打孔和重復生成多種碼率的傳輸數(shù)據(jù)。調(diào)制方式可以選用多種調(diào)制方式，包括QPSK，8-PSK，16QAM，甚至64QAM。
Node B端還將上述MCS方案的相關參數(shù)通過共享控制信道與經(jīng)過編碼調(diào)制處理后的SDU數(shù)據(jù)包一起傳送給用戶終端UE(信道編碼中的其他步驟，以及HARQ的具體算法，均為成熟技術且與本發(fā)明的方法無關，不在此一一列出)。
數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中，根據(jù)其原有的先后次序傳輸，以保證數(shù)據(jù)之間原有的時序關系。
參見圖2，UE端的數(shù)據(jù)接收過程。
步驟21，UE端通過共享控制信道得到當前傳輸時間間隔(TTI)的MCS方案，即配置的傳輸參數(shù)，包括信道狀態(tài)參數(shù)和V-參數(shù)。
步驟22，然后根據(jù)MCS參數(shù)—調(diào)制方案、編碼方案等，對接收的數(shù)據(jù)包進行解調(diào)、解碼、以及按最大重傳次數(shù)實施HARQ過程。
一個例子是在某次傳輸中，對于重要級別(安全等級)最高的A類數(shù)據(jù)包，采用8-PSK調(diào)制、1/3Turbo編碼和最多重傳二次；對于重要級別(安全等級)次高的B類數(shù)據(jù)包，采用8-PSK調(diào)制、1/2Turbo編碼和最多重傳一次；對于重要級別(安全等級)最低的C類數(shù)據(jù)包，采用8-PSK調(diào)制、1/2Turbo編碼和不進行重傳。
本發(fā)明的方法，不但可以根據(jù)信道的狀態(tài)來選擇編碼、調(diào)制策略，還可以對數(shù)據(jù)之間具有時序關系的同一個數(shù)據(jù)流中的具有不同重要級別的數(shù)據(jù)采用不同的保護策略，即自適應地采用不同的編碼、調(diào)制和重傳方法，使無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼w效率得到提高。
權利要求
1.一種非均等保護的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，適用于同一個碼流中具有時序關系的數(shù)據(jù)包有不同重要級別的情況下，其特征在于包括A.發(fā)送端將待發(fā)送的數(shù)據(jù)包根據(jù)其不同的重要級別特征賦予不同的重要級別參數(shù)值，重要級別參數(shù)值越高的數(shù)據(jù)包越重要；B.發(fā)送端依據(jù)數(shù)據(jù)包的重要級別參數(shù)值和信道條件來共同判決，產(chǎn)生一組配置參數(shù)，該配置參數(shù)使不同重要級別的數(shù)據(jù)包獲得相應安全等級的傳輸策略，該配置參數(shù)隨數(shù)據(jù)包一起傳輸；C.接收端獲得所述的配置參數(shù)，按配置參數(shù)對接收的數(shù)據(jù)包進行解包處理和執(zhí)行混合自動重復HARQ過程。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟A中的賦值是將每個數(shù)據(jù)包的重要級別參數(shù)值賦在每個數(shù)據(jù)包的包頭中。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于將重要級別參數(shù)值賦在每個數(shù)據(jù)包的包頭中，是將現(xiàn)有應用程序已經(jīng)產(chǎn)生的劃分重要級別的數(shù)據(jù)轉換為具有統(tǒng)一格式的非均等保護傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，在數(shù)據(jù)包包頭中含有所述的劃分的重要級別參數(shù)值。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于將重要級別參數(shù)值賦在每個數(shù)據(jù)包的包頭中，是由現(xiàn)有尚未考慮數(shù)據(jù)重要級別劃分的應用程序，按照非均等保護傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的統(tǒng)一格式來封裝數(shù)據(jù)包，在數(shù)據(jù)包包頭中含有重要級別參數(shù)值。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟B中的配置參數(shù)包括最大重傳次數(shù)、信道編碼方案和調(diào)制方案，并按編碼方案、調(diào)制方案對待發(fā)送數(shù)據(jù)包進行編碼、調(diào)制處理，獲得所述的相應安全等級的傳輸策略；所述步驟C中，是按所述的編碼方案、調(diào)制方案對接收的數(shù)據(jù)包進行解碼、解調(diào)處理，和在混合自動重復HARQ過程中，服從配置參數(shù)中給出的最大重傳次數(shù)。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于所述步驟B中的共同判決，包括對于重要級別參數(shù)值高或者信道條件差的數(shù)據(jù)包采用低的調(diào)制速率、低的編碼速率和高的最大重傳次數(shù)，對于重要級別參數(shù)值低或者信道條件好的數(shù)據(jù)包采用高的調(diào)制速率、高的編碼速率和低的最大重傳次數(shù)，甚至最大重傳次數(shù)為零。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于還包括將所述的最大重傳次數(shù)控制在一個固定值內(nèi)。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述的判決，是利用重要級別參數(shù)值和信道條件進行計算，或者根據(jù)重要級別參數(shù)值和信道條件進行查表，來獲得所述的傳輸策略。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟B中的傳輸，是按數(shù)據(jù)包的原有先后次序傳輸?shù)?，來保證每個數(shù)據(jù)包間的時序關系。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟C中，接收端獲得的配置參數(shù)，是由發(fā)送端通過共享控制信道傳送給接收端的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非均等保護的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，當所要傳輸?shù)耐粋€碼流中具有時序關系的數(shù)據(jù)有不同的重要級別時，采用相應安全等級的傳輸策略，從而提高數(shù)據(jù)的整體傳輸效率。包括發(fā)送端將待發(fā)送的數(shù)據(jù)包根據(jù)其不同的重要級別特征賦予不同的重要級別參數(shù)值，重要級別參數(shù)值越高的的數(shù)據(jù)包越重要；發(fā)送端依據(jù)數(shù)據(jù)包的重要級別參數(shù)值和信道條件來共同判決，產(chǎn)生包括最大重傳次數(shù)、信道編碼方案、調(diào)制方案的一組配置參數(shù)，并按配置參數(shù)對待發(fā)送數(shù)據(jù)包進行編碼、調(diào)制處理，該配置參數(shù)隨處理后的數(shù)據(jù)包一起傳輸；接收端獲得配置參數(shù)，按配置參數(shù)對接收的數(shù)據(jù)包進行解調(diào)、解碼；在混合自動重復HARQ過程中，服從配置參數(shù)中給出的最大重傳次數(shù)。
文檔編號H04L1/18GK1780255SQ20041009161
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月24日 優(yōu)先權日2004年11月24日
發(fā)明者賈振堂 申請人:大唐移動通信設備有限公司