檢測無線傳輸差錯的方法

2023-09-22 20:26:50

專利名稱：檢測無線傳輸差錯的方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測無線傳輸差錯的方法。
背景技術：
第三代移動通信系統採用寬帶碼分多址(Wideband Code Division MultipleAccess, WCDMA)的無線接入方式，可提供高頻譜使用率、無遠弗屆的覆蓋率及高品質、高速率的多媒體數據傳輸，能同時滿足各種不同要求的服務品質(Quality of Service, QoS),提供具有彈性的多樣化雙向傳輸服務，並提供較佳的通信品質以有效地降低掉話率(CallDrop)ο關於多媒體廣播及組播服務，第三代移動通信聯盟(the 3rd Generationpartnership Project, 3GPP)已在相關規範中詳細定義其運作方式，以下僅簡單說明。首·先，以通用移動通信系統(Universal Mobile Telecommunications System, UMTS)而言，第三代移動通信系統包含用戶設備(User Equipment, UE)、UMTS陸地無線接入網絡(UMTSTerrestrial Radio Access Network, UTRAN)及核心網絡(Core Network, CN)三大部分。在WCDMA系統中，無線接口的協議結構包含了物理層(Physical Layer)LI，數據鏈路層(Data Link Layer) L2,以及網絡層(Network Layer) L3。在其第二層數據鏈路層L2使用的通信協議包括接入層(Access Stratum, AS)和非接入層(Non-Access Stratum, NAS)。接入層包含無線資源控制(Radio Resource Control, RRC)、無線鏈路控制(Radio LinkControl, RLC)、媒體接入控制(Media Access Control, MAC)、分組數據匯聚協議(PacketData Convergence Protocol, PDCP)、廣播及多播控制(Broadcast/Multicast Control,BMC)等數個功能不同的子層。數據在各個子層中進行相對應的封裝，子層從上層收到的數據視為此子層的服務數據單元(Service Data Unit, SDU)，經過子層封裝後成為協議數據單元(Protocol Data Unit, PDU),再傳遞給下一個子層。接收端接收的處理程序大致與傳送端反向，子層會對數據進行相對應的處理以解封裝。上述相關各子層的功能與運作為業界所公知，在此不另加贅述。RLC通信協議的主要功能為提供第三代移動通信系統不同的傳輸品質處理，依據不同的傳輸品質要求，針對所傳輸的數據或控制指令，進行不同的切割、傳送、重傳與組合處理。在第三代移動通信系統中，定義了會話(Conversational)、流(Streaming)、交互(Interactive)與背景(Background)等四種不同的傳輸品質等級。RLC層以下列3種方式來進行分組的切割分封處理，以滿足不同傳輸品質要求I、透明模式(Transparent Mode,TM):根據分組長度直接進行切割分封,不做任何其他處理。透明模式適用於對即時傳輸要求較高的服務，如語音電話。2、非確認模式(Unacknowledged Mode, UM):除了切割分封外,在每個分組前另加適當的標頭(Header)，以協助接收端進行分組次序的檢查與差錯分組的丟棄。非確認模式適用於對即時傳輸及分組次序皆有要求的服務，如網絡協議語音(Voice over InternetProtocol, VoIP)通信或視頻電話(Video Phone)等。
3、確認模式(Acknowledged Mode, AM):除了切割分封與附加分組次序標頭外,在接收端更需針對每個分組進行次序檢查、重複檢測及重傳處理，以確保所有封包都能正確地到達接收端。確認模式適用於對即時傳輸要求不高，但數據正確性要求很高的服務，如網頁瀏覽、電子郵件或文件傳輸等服務。在無線傳輸的過程中，用戶數據與某些信令信息容易受幹擾而發生差錯，因此必須透過數據加密來保護。在公知的第三代移動通信系統中，在行動裝置(MobileEquipment)與無線網絡控制器(Radio Network Controller)間會透過加密(Ciphering)運算來對相關數據進行加密。圖I為公知的第三代移動通信系統進行數據加密與解密的示意圖。虛線左側代表傳輸端，其首先將加密金鑰(Ciphering Key)CK、計數(Count)C0UNT-C、承載標識(Bearer Identifier) BEARER、方向標識(Direction Identifier) DIRECTION及長度指示(Length Indicator) LENGTH等參數透過F8算法求出多個金鑰串區塊(KeystreamBlock)KEYSTREAM，再對金鑰串區塊 KEYSTREAM 與明文(Plain Text)區塊 PLAIN-TEXT 進行異或(exclusive-0R)運算以得到密文(Cipher Text)區塊CIPHER-TEXT。虛線右側代表接收端，其可對金鑰串區塊KEYSTREAM與所接收的密文區塊CIPHER-TEXT進行異或運算以解密出原始明文區塊PLAIN-TEXT。在語音通話時，無線通信裝置是在透明模式下，此時加密數據後所產生的協議數據單元僅包含語音數據，而無其它附加信息，接收端無法驗證收到的數據是否正確。若在傳送過程中受到幹擾，或是用戶端和網絡端之間有不同步的情形，使用者在通話時可能會一直聽到噪音。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種檢測無線傳輸差錯的方法，以改善通信品質。為解決上述技術問題，本發明提供一種檢測無線傳輸差錯的方法，包含在特定傳輸模式下，處理特定數據以產生加密數據；依據該特定傳輸模式產生驗證碼；依據該加密數據和該驗證碼來提供協議數據單元；以及在傳輸該協議數據單元後，解碼該協議數據單元，並判斷該協議數據單元的解碼數據和該驗證碼是否相符合。本發明可應用於寬帶碼分多址系統中，RLC層會在協議數據單元內另加入幀校驗序列域，用來儲存與加密數據有關的信息，以供接收端驗證傳輸數據的內容是否正確，因此能在檢測到無線傳輸差錯時執行相對應的差錯控制程序，進而改善通信品質。


圖I是公知的第三代移動通信系統進行數據加密與解密的示意圖。圖2是本發明中一種檢測無線傳輸差錯的方法的流程圖。圖3A 3C是本發明寬帶碼分多址中RLC層運作時的示意圖。其中，附圖標記說明如下TM_PDU 透明模式協議數據單元UM_PDU 非確認模式協議數據單元AM_PDU 確認模式協議數據單元
210 250 步驟
具體實施例方式圖2為本發明中一種檢測無線傳輸差錯的方法的流程圖，其包含下列步驟步驟210 :傳輸端處理特定數據以產生加密數據。步驟220 :傳輸端依據加密數據和驗證碼提供協議數據單元，再將協議數據單元傳送至接收端。步驟230 :在收到協議數據單元後，接收端解碼協議數據單元，並判斷解碼數據的 內容是否符合其驗證碼；若是，執行步驟240 ;若否，執行步驟250。步驟240 :接收端執行差錯控制程序。步驟250:結束。在本發明中，傳輸端和接收端可分別為用戶端或網絡端。也即，本發明可檢測用戶端和用戶端之間、網絡端和網絡端之間，或用戶端和網絡端之間的無線傳輸差錯。在步驟210中，傳輸端可依據運作模式來對特定數據進行處理，以產生相對應的加密數據。舉例來說，在透明模式下，數據處理可包含對上一層傳來的服務數據單元進行切割分封以產生加密數據；在非確認模式下，數據處理可包含對上一層傳來的服務數據單元進行切割分封以產生加密數據，以及序列號碼(sequence number)、長度指示、補位(padding, PAD)等相對應的附加信息；在確認模式下，數據處理可包含對上一層傳來的服務數據單元進行切割分封以產生加密數據，以及序列號碼、長度指示、補位或狀態協議數據單元(status PDU)等相對應的附加信息。在步驟220中，傳輸端會依據加密數據和驗證碼來提供協議數據單元。在本發明實施例中，可依據循環冗餘校驗(Cyclic Redundancy Check, CRC)來產生巾貞校驗序列(Frame Check Sequence, FCS)以作為驗證碼。巾貞校驗序列可依據不同運作模式的數據加密方式來產生，例如包含加密數據內容、長度指示或補位等信息。幀校驗序列通常為多比特的循環冗餘校驗碼，可用來驗證協議數據單元的數據域或標頭域是否正確。循環冗餘校驗的詳細運算為相關領域具有通常知識者所熟知，在此不另加贅述。依據第三代移動通信聯盟所制定的規範，透明模式的協議數據單元包含數據域，而非確認模式和確認模式的協議數據單元包含數據域和標頭域。圖3A 3C是本發明中RLC層運作時的示意圖。圖3A顯示了透明模式協議數據單元TM_PDU，圖3B顯示了非確認模式協議數據單元UM_PDU，而圖3C顯示了確認模式協議數據單元AM_PDU。在圖3A中，步驟220傳送的透明模式協議數據單元TM_PDU包含數據域DATA和幀校驗序列域FCS。在透明模式下接收到上一層傳來的服務數據單元後，會將數據切割分封后的加密數據存入數據域DATA，並將包含數據加密信息的驗證碼存入幀校驗序列域FCS。在圖3B中，步驟220傳送的非確認模式協議數據單元UM_PDU包含數據域DATA、標頭域UMJfeader和巾貞校驗序列域FCS。在非確認模式下接收到上一層傳來的服務數據單元後，會將數據切割分封后的加密數據存入數據域DATA，將序列號碼、長度指示或補位等附加信息存入相對應的標頭域UMJfeader，並將包含數據加密信息的驗證碼存入幀校驗序列域FCS。在圖3C中，步驟220傳送的確認模式協議數據單元AM_PDU包含數據域DATA、標頭域AMJfeader和幀校驗序列域FCS。在確認模式下接收到上一層傳來的服務數據單元後，會將數據切割分封后的加密數據存入數據欄位域DATA，將序列號碼、長度指示、補位或狀態協議數據單元等附加信息存入標頭域AMJfeader，並將包含數據加密信息的驗證碼存入幀校驗序列域FCS。在步驟230中，接收端會解碼協議數據單元，並判斷解碼數據的內容是否符合其驗證碼。在透明模式下，接收端可依據MAC層通信協議來解碼協議數據單元；在非確認模式或確認模式下，接收端可依據RLC層通信協議來解碼協議數據單元。若判定協議數據單元的解碼數據和驗證碼彼此不符時，接收端會執行步驟240以執行差錯控制程序。本發明可使用無線通信領域常見的差錯控制程序，例如前向糾錯(Forward Error Correction,FEC)、自動重傳請求(Automatic Repeat Request,ARQ)或混合式自動重傳請求(Hybrid Automatic Repeat Request, HARQ)等。前向糾錯是單一方向的差錯控制機制，當接收端收判定數據錯時會將其自行糾正，如果無法糾正回來時則將其丟棄，並不會通知傳輸端。自動重傳請求則為雙向傳輸的差錯控制機制，當接收端發現數據差錯時，會通知傳輸端並要求重傳此數據，因此可以提供較高的可靠度。混合式自動重傳請·求則結合前述兩者的優點，在確保傳輸可靠度的同時，也能避免在無線環境中因過度的重傳而降低整體系統效能。本發明可應用於寬帶碼分多址系統中，RLC層會在協議數據單元內另加入幀校驗序列域，用來儲存與加密數據有關的信息，以供接收端驗證傳輸數據的內容是否正確，因此能在檢測到無線傳輸差錯時執行相對應的差錯控制程序，進而改善通信品質。以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種檢測無線傳輸差錯的方法，包含 在特定傳輸模式下，處理特定數據以產生加密數據； 依據該特定傳輸模式產生驗證碼； 依據該加密數據和該驗證碼來提供協議數據單元；以及 在傳輸該協議數據單元後，解碼該協議數據單元，並判斷該協議數據單元的解碼數據和該驗證碼是否相符合。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，包含 使用循環冗餘校驗來產生幀校驗序列以作為該驗證碼。
3.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，該驗證碼包含依據該特定傳輸模式所產生的加密數據內容、長度指示或補位的信息。
4.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，包含 若該解碼數據和該驗證碼不符合時，執行差錯控制程序。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，該差錯控制程序包含糾正該解碼數據或要求重傳數據。
6.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，該特定傳輸模式是依據無線鏈路控制層通信協議的透明模式、非確認模式或確認模式。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，當該特定傳輸模式是該透明模式時，該方法依據媒體接入控制層通信協議來解碼該協議數據單元。
8.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，當該特定傳輸模式是該非確認模式或該確認模式時，該方法依據該無線鏈路控制層通信協議來解碼該協議數據單元。
全文摘要
本發明公開了一種檢測無線傳輸差錯的方法，包含傳輸端依據特定傳輸模式來處理特定數據以產生加密數據；依據該特定傳輸模式來產生驗證碼；再依據該加密數據和該驗證碼來提供協議數據單元；在傳輸協議數據單元後，接收端解碼協議數據單元，並判斷該協議數據單元的解碼數據和該驗證碼是否相符合，進而檢測無線傳輸差錯。
文檔編號H04L1/00GK102938679SQ201110232568
公開日2013年2月20日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者鄭宗佑 申請人:宏碁股份有限公司