專利名稱：雙向arq設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字傳輸系統(tǒng)，例如通用分組無線服務(wù)系統(tǒng)(GPRS)的差錯(cuò)控制設(shè)備和方法，前述系統(tǒng)配備了傳輸媒質(zhì)以實(shí)現(xiàn)第一和第二方向上的傳輸。
在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，因?yàn)樵肼暫褪д娑霈F(xiàn)傳輸差錯(cuò)。傳輸差錯(cuò)有兩種類型隨機(jī)差錯(cuò)和脈沖串差錯(cuò)。隨機(jī)差錯(cuò)由熱噪聲引起。脈沖串差錯(cuò)則出現(xiàn)在傳輸信道的衰落期間。
傳輸差錯(cuò)可以通過在信息信號中增加冗余信號(校驗(yàn)比特)來檢測。在檢測出傳輸差錯(cuò)之后，有兩種方式可以控制差錯(cuò)。一種被稱為ARQ(自動重復(fù)請求)，它使用反饋控制來請求壞數(shù)據(jù)的重傳。另一種被稱為FEC(前向糾錯(cuò))，它利用前向控制來控制差錯(cuò)。
采用ARQ方案的系統(tǒng)請求重傳錯(cuò)誤接收的數(shù)據(jù)。ARQ策略有3種(i)停止—等待，(ii)回退N，(iii)選擇重復(fù)。
在停止—等待ARQ系統(tǒng)中，接收機(jī)發(fā)送ACK信號以確認(rèn)正確接收，發(fā)送NAK信號以請求重傳檢測出錯(cuò)誤的編碼信號塊的重傳。但是，傳輸效率低下，因?yàn)樾枰獮槊總€(gè)數(shù)據(jù)塊發(fā)送一個(gè)接收信號證實(shí)。
在回退NARQ系統(tǒng)中，連續(xù)發(fā)送編碼數(shù)據(jù)塊。如果發(fā)射機(jī)接收到請求重傳的NAK信號，則發(fā)射機(jī)回退N個(gè)數(shù)據(jù)塊，從該數(shù)據(jù)塊開始重傳。數(shù)據(jù)塊的重傳和NAK信號的接收之間的時(shí)延必須少于N個(gè)數(shù)據(jù)塊的發(fā)送時(shí)間。這種系統(tǒng)的空閑時(shí)間少于停止一等待ARQ系統(tǒng)。但是，它仍然浪費(fèi)時(shí)間，因?yàn)槊看沃貍鞫及l(fā)送N個(gè)數(shù)據(jù)塊，而這N個(gè)數(shù)據(jù)塊中可能包括差錯(cuò)數(shù)據(jù)塊。
在選擇重復(fù)ARQ系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)塊連續(xù)發(fā)送，只重傳差錯(cuò)數(shù)據(jù)塊。因此，該系統(tǒng)的效率最高。與其他系統(tǒng)比較，這種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)塊次序和緩沖器的管理更為復(fù)雜。
此外，在已知的一種方法中，存儲差錯(cuò)塊，在進(jìn)行重傳時(shí)用作分集。但是，差錯(cuò)塊需要存儲器。
還有其它的技術(shù)，所謂的混合ARQ系統(tǒng)，其中組合ARQ方案和前向糾錯(cuò)。在這種情況下，已知類型II混合ARQ，其中首先以強(qiáng)收縮方式發(fā)送數(shù)據(jù)塊，在需要重傳時(shí)，發(fā)送收縮比特。這使得一個(gè)傳輸方向上性能良好，但卻需要另一方向上大量的確認(rèn)消息，降低了該方向上可能的數(shù)據(jù)速率。
因此，出現(xiàn)了這樣的問題，即一個(gè)方向上，例如下行方向上的數(shù)據(jù)傳送速率未得到優(yōu)化，需要另一方向，即上行方向上大量的ACK/NAK消息交互。這導(dǎo)致同一用戶或其他用戶上行方向上可用的可能數(shù)據(jù)速率降低。
本發(fā)明的目的是提供一種差錯(cuò)控制設(shè)備和方法，利用它們可以優(yōu)化兩個(gè)傳輸方向上的總數(shù)據(jù)吞吐量。
該目標(biāo)通過數(shù)字傳輸系統(tǒng)的差錯(cuò)控制設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，前述系統(tǒng)的傳輸媒質(zhì)在第一和第二方向上進(jìn)行傳輸，該系統(tǒng)包括檢錯(cuò)裝置，用于檢測通過所述傳輸媒質(zhì)在所述第一方向上發(fā)送的數(shù)字信號的差錯(cuò)；發(fā)送裝置，通過所述傳輸媒質(zhì)在所述第二方向上發(fā)送控制消息，從而在所述檢錯(cuò)裝置檢測到所述數(shù)字信號中的差錯(cuò)時(shí)，能夠請求重傳所述數(shù)字信號，以及控制裝置，根據(jù)所述第二方向上所述傳輸媒質(zhì)的使用和/或接收裝置中可用于接收所述數(shù)字信號的可用存儲量，控制所述控制消息的發(fā)送速率。
此外，以上目的通過一種傳輸系統(tǒng)差錯(cuò)控制方法來實(shí)現(xiàn)，前述系統(tǒng)配備了傳輸媒質(zhì)以實(shí)現(xiàn)第一和第二方向上的傳輸，該方法包括以下步驟檢測通過所述傳輸媒質(zhì)在所述第一方向上發(fā)送的數(shù)字信號的差錯(cuò)；通過所述傳輸媒質(zhì)在所述第二方向上發(fā)送控制消息，從而在所述檢錯(cuò)步驟中檢測到差錯(cuò)時(shí)，能夠請求重傳所述數(shù)字信號，以及根據(jù)所述第二方向上所述傳輸媒質(zhì)的使用和/或接收裝置中可用于接收所述數(shù)字信號的可用存儲量，控制所述控制消息的發(fā)送速率。
按照本發(fā)明，控制控制消息的發(fā)送速率，可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)容量，從而實(shí)現(xiàn)較高的通過速率。例如，如果另一方向的使用率較低，則通過允許另一方向上更多的消息交互，即較高的控制消息速率，可以增加一個(gè)方向上的吞吐量。如果兩個(gè)方向上都有數(shù)據(jù)傳輸，則按照各傳輸方向的使用改變控制消息速率，可以優(yōu)化總數(shù)據(jù)輸出量。
作為一種可選或附加方案，控制消息的發(fā)送速率可以基于接收機(jī)中的可用存儲器來控制，使得在接收機(jī)有較大的存儲器用于差錯(cuò)處理時(shí)，使用較低的發(fā)送速率。
如果采用分集ARQ方法，則存儲裝置中可以存儲數(shù)字信號的差錯(cuò)部分，該部分可用于在執(zhí)行完重傳之后，進(jìn)行分集處理。之后，因?yàn)榧m錯(cuò)效率得以改進(jìn)，所以可以使用比特速率較高的傳輸方法，以增加通過速率。
在上例中，控制裝置根據(jù)所述存儲裝置中可用的存儲量調(diào)整發(fā)送速率，這樣，可以防止分集處理所需的差錯(cuò)信號部分的丟失。
如果在第二傳輸方向上進(jìn)行信號傳輸，則控制裝置最好減小發(fā)送速率，選擇差錯(cuò)數(shù)量較少的另一編碼方案。
因此，減小控制消息的發(fā)送速率，選擇差錯(cuò)數(shù)量較少的更好的編碼方案，優(yōu)化總通過率。
下面結(jié)合附圖，通過優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明，在附圖中

圖1示出了按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的差錯(cuò)控制設(shè)備的原理性框圖；圖2示出了按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的差錯(cuò)控制方法的流程圖。
圖1示出了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的原理性框圖，其中在GSM網(wǎng)絡(luò)的基站10中進(jìn)行GPRS系統(tǒng)的可適配ARQ差錯(cuò)控制方法。
按照圖1，基站10包括組合裝置7，用于傳送通過上行無線信道和天線接收的從移動臺到接收機(jī)5的上行信號，以及將發(fā)射機(jī)4中生成的下行信號傳送到天線，通過下行無線信道傳送到各移動臺。
此外，檢錯(cuò)器3用于按照上述已知的檢錯(cuò)方法檢錯(cuò)。檢錯(cuò)器3連接到控制裝置6，例如CPU或類似設(shè)備，向控制裝置6提供指示出現(xiàn)差錯(cuò)的信號?？刂蒲b置6連接到發(fā)射機(jī)4，以檢測發(fā)射方向的使用或吞吐量，向發(fā)射機(jī)4傳送ACK消息或NAK消息，該消息將根據(jù)檢錯(cuò)器3的檢測結(jié)果按照已知的ARQ差錯(cuò)控制方案發(fā)送。
此外，基站10配備了編解碼器2，后者按照連接到GSM網(wǎng)絡(luò)的其他網(wǎng)元的線路傳輸信道進(jìn)行信號的編解碼。
按照該優(yōu)選實(shí)施例，按照類型II混合ARQ方案或者ARQ差錯(cuò)控制方案進(jìn)行糾錯(cuò)。前面提過，在ARQ差錯(cuò)控制方案中，將以前從接收機(jī)5接收的數(shù)據(jù)塊用作分集。根據(jù)這些系統(tǒng)，混合ARQ方案提供了一個(gè)方向上的最佳性能，但是需要在另一方向上增加ACK/NAK消息。如果在數(shù)據(jù)傳輸中使用的編碼方案具有較高的差錯(cuò)率和較高的吞吐量，則分集ARQ方法的重復(fù)具有最佳性能。但是，這也增加了重傳的次數(shù)。因?yàn)榘凑者@種方法，必須存儲差錯(cuò)塊，知道它被正確接收，如果所用的確認(rèn)率較低，則需要大量的存儲空間。因此，在這種情況下，如果提高確認(rèn)率，或者減少所需的存儲空間，則能夠改進(jìn)系統(tǒng)的性能(存儲空間數(shù)量有限)。
按照該實(shí)施例，確認(rèn)率根據(jù)另一方向上數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖褂枚兓?。在重?fù)使用分集ARQ方法的情況下，消息速率可以按照移動臺或基站中的可用存儲空間量來調(diào)整。
圖2示出了圖1所示優(yōu)選實(shí)施例中進(jìn)行的差錯(cuò)控制方法的基本處理步驟。
在步驟S1中，接收機(jī)5接收到數(shù)據(jù)塊，將接收到的數(shù)據(jù)塊傳送到檢錯(cuò)器3以進(jìn)行差錯(cuò)檢測處理(步驟S2)。如果步驟S3中接收的數(shù)據(jù)塊中檢測到差錯(cuò)，則檢錯(cuò)器3向控制裝置6傳送相應(yīng)的信號，后者隨后生成NAK消息(步驟S4)，發(fā)送該消息以請求差錯(cuò)數(shù)據(jù)塊的重傳。
之后，在基站10提供的存儲器中存儲差錯(cuò)數(shù)據(jù)塊(步驟S5)。需要注意，只有在重復(fù)采用分集ARQ的方法時(shí)才需要步驟5。
如果接收數(shù)據(jù)塊中沒有檢測出差錯(cuò)，則不執(zhí)行，即跳過步驟4和5。
之后，控制裝置6通過發(fā)射機(jī)4檢測下行方向的使用或數(shù)據(jù)吞吐量，按照檢測到的使用或吞吐量確定確認(rèn)消息，即ACK或NAK消息的消息速率(步驟S6)。
然后，如果沒有檢測到差錯(cuò)，則以確定的消息速率發(fā)送ACK消息，如果檢錯(cuò)器3檢測到差錯(cuò)，則以確定的消息速率發(fā)送NAK消息，如步驟S7所示。
只要接收到數(shù)據(jù)塊，則重復(fù)上述處理。
需要注意，同一方法和對應(yīng)的裝置還可以配置在GSM系統(tǒng)的移動臺中。
如果采用重復(fù)分集ARQ方法，并在下行方向上傳送數(shù)據(jù)，則選擇比特速率較高(高壓縮)的編碼方案可以增加吞吐率，前述方案會導(dǎo)致大量的差錯(cuò)或丟失塊。但是，較高的比特率補(bǔ)償了這種丟失，并使其得到改進(jìn)。
因?yàn)橐苿优_中可用的存儲空間有限，所以必須以足夠高的速率傳送確認(rèn)消息，使得存儲器容量足以存儲差錯(cuò)塊。因此，可以根據(jù)移動臺中可用的存儲量附加或可選地執(zhí)行步驟S6中的確定過程，以優(yōu)化總數(shù)據(jù)吞吐量。
此外，如果采用上述類型II混合ARQ差錯(cuò)控制方案，則下行吞吐量還可以改進(jìn)，但增加的確認(rèn)消息的數(shù)量會更多。此外，如果在上行方向上進(jìn)行傳輸，則確認(rèn)消息減少了上行方向上的可能的數(shù)據(jù)速率。這種情況下可以通過以下方式得到最大吞吐量減少消息速率，選擇差錯(cuò)塊數(shù)量較少的另一編碼方案，并減少移動臺的存儲需求。這樣，需要在設(shè)計(jì)確認(rèn)速率時(shí)將下行和上行傳輸中較高的數(shù)據(jù)速率需求考慮在內(nèi)。
應(yīng)當(dāng)理解，以上描述和附圖僅用于說明本發(fā)明。因此，按照本發(fā)明的差錯(cuò)控制設(shè)備和方法還可以用于其他網(wǎng)元和其他數(shù)字傳輸系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還可以在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)有所變化。
公開的差錯(cuò)控制設(shè)備和方法中，采用了控制消息請求重傳接收到的在第一方向上通過傳輸媒質(zhì)發(fā)送的差錯(cuò)數(shù)字信號。該控制消息在所述傳輸媒質(zhì)的第二方向上傳送，其中根據(jù)第二方向上傳輸媒質(zhì)的使用和/或接收所述數(shù)字信號的接收裝置中的可用存儲量控制控制消息的發(fā)送速率。這樣，通過改變控制消息的速率，可以優(yōu)化第一和第二方向上的總數(shù)據(jù)吞吐量。
權(quán)利要求
1.數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的差錯(cuò)控制設(shè)備，前述系統(tǒng)配備了傳輸媒質(zhì)以實(shí)現(xiàn)第一和第二方向上的傳輸，該系統(tǒng)包括a)檢錯(cuò)裝置(3)，用于檢測通過所述傳輸媒質(zhì)在所述第一方向上發(fā)送的數(shù)字信號的差錯(cuò)；b)發(fā)送裝置(4)，通過所述傳輸媒質(zhì)在所述第二方向上發(fā)送控制消息，從而在所述檢錯(cuò)裝置(3)檢測到所述數(shù)字信號中的差錯(cuò)時(shí)，能夠請求重傳所述數(shù)字信號，以及c)控制裝置(6)，根據(jù)所述第二方向上所述傳輸媒質(zhì)的使用和/或接收裝置(5)中可用于接收所述數(shù)字信號的可用存儲量，控制所述控制消息的發(fā)送速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的差錯(cuò)控制設(shè)備，其中將所述數(shù)字信號的差錯(cuò)部分存儲在存儲裝置中，用于進(jìn)行重傳之后的分集處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的差錯(cuò)控制設(shè)備，其中所述控制裝置(6)根據(jù)所述存儲裝置中可用的存儲量調(diào)整所述發(fā)送速率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任意一項(xiàng)的差錯(cuò)控制設(shè)備，其中如果在第二傳輸方向上進(jìn)行信號傳輸，則所述控制裝置(6)減小所述發(fā)送速率，選擇差錯(cuò)數(shù)量較少的另一編碼方案。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任意一項(xiàng)的差錯(cuò)控制設(shè)備，其中所述傳輸系統(tǒng)是GPRS系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任意一項(xiàng)的差錯(cuò)控制設(shè)備，其中所述控制消息是ARQ糾錯(cuò)方案的ACK消息。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的差錯(cuò)控制設(shè)備，其中所述第一方向是上行方向，所述第二方向是下行方向。
8.一種傳輸系統(tǒng)差錯(cuò)控制方法，前述系統(tǒng)配備了傳輸媒質(zhì)以實(shí)現(xiàn)第一和第二方向上的傳輸，該方法包括以下步驟a)檢測通過所述傳輸媒質(zhì)在所述第一方向上發(fā)送的數(shù)字信號的差錯(cuò)；b)通過所述傳輸媒質(zhì)在所述第二方向上發(fā)送控制消息，從而在所述檢錯(cuò)步驟中檢測到差錯(cuò)時(shí)，能夠請求重傳所述數(shù)字信號，以及c)根據(jù)所述第二方向上所述傳輸媒質(zhì)的使用和/或接收裝置中可用于接收所述數(shù)字信號的可用存儲量，控制所述控制消息的發(fā)送速率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的差錯(cuò)控制方法，其中根據(jù)所述第二方向的數(shù)據(jù)吞吐量改變所述發(fā)送速率。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的差錯(cuò)控制方法，其中所述數(shù)字信號按照具有較高比特速率的編碼方案編碼。
11.根據(jù)權(quán)利要求8到10中任意一項(xiàng)的差錯(cuò)控制方法，還包括以下步驟如果在第二方向上進(jìn)行傳輸，則選擇另一編碼方案發(fā)送數(shù)字信號，所述另一編碼方案所引起的差錯(cuò)塊的數(shù)量較少。
全文摘要
公開了一種差錯(cuò)控制設(shè)備和方法,其中采用了控制消息請求重傳接收到的在第一方向上通過傳輸媒質(zhì)發(fā)送的差錯(cuò)數(shù)字信號。該控制消息在所述傳輸媒質(zhì)的第二方向上傳送,其中根據(jù)第二方向上傳輸媒質(zhì)的使用和/或接收所述數(shù)字信號的接收裝置(5)中的可用存儲量控制控制消息的發(fā)送速率。這樣,通過改變控制消息的速率,可以優(yōu)化第一和第二方向上的總數(shù)據(jù)吞吐量。
文檔編號H04L1/18GK1277767SQ98810590
公開日2000年12月20日 申請日期1998年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月26日
發(fā)明者奧利·皮瑞南, 阿托·薩維加 申請人:諾基亞網(wǎng)絡(luò)有限公司