用於無線通信的物理和鏈路層的自動重發請求協議合作的製作方法
2023-10-05 13:58:49
專利名稱：用於無線通信的物理和鏈路層的自動重發請求協議合作的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及蜂窩無線網，並且更具體而言涉及在這種蜂窩無線網中分組化通信的服務。
背景技術：
無線網是眾所周知的。蜂窩無線網支持在世界上許多居住區的無線通信業務。儘管無線網最初被構建成為電路交換語音通信，但是它們現在也被用於支持分組交換數據通信。
在無線網中分組化數據通信的傳輸對於網絡的要求不同於語音通信傳輸對於這種網絡的要求。語音通信需要具有最小信噪比(SNR)和連續性需求的持續不變的帶寬。另一方面，數據通信典型地是延遲容忍的，但是具有更高的總吞吐量需求。傳統的電路交換無線網被設計來支持眾所周知的語音通信需求。這樣，無線網(以及傳統的電路交換電話網)被調整來服務於數據通信，這種調整提供混合的結果。這樣，未來的有限和無線網可能完全是分組交換的。
網際網路、內聯網、廣域網和區域網都是分組交換網。在這種分組交換網中，所有從一個源到一個目的地的通信在傳輸之前都被分組化並且在接收時重新組裝。這些網絡能夠服務於數據通信和通過網際網路協議的語音(VOIP)通信。因為不同提供商設備之間的互操作性需求，各種互通標準被開發用於分組交換網。許多這種類型的操作標準都是基於分層的協議系統，例如行業標準組織(ISO)七層開放系統互連(OSI)模型、TCP/IP模型等。OSI模型從最低協議層到最高協議層包括(1)物理層，(2)數據鏈路層，(3)網絡層，(4)傳輸層，(5)會話層，(6)表示層和(7)應用層。一個相應的TCP/IP參考模型包括(1)物理層，(2)網絡接口層，(3)網際網路層，(4)傳輸層和(5)應用層。網絡設備，即根據這些標準操作的計算機終端、無線網移動臺等支持無差錯的數據傳送通信。因此，幾乎所有支持數據通信的設備都根據這些操作標準的一個或多個變體操作。
為了保證在傳輸中丟失的分組被重發，操作標準有時候採用自動重發請求(ARQ)操作。一般而言，ARQ操作被採用來自動請求已經被發送但是未被成功接收的數據分組(例如丟失的數據分組、錯誤的數據分組等)的重發。
例如，在客戶計算機和網伺服器之間通過網際網路建立的數據會話中，客戶計算機請求一個文件的下載。網伺服器訪問文件，將被請求的文件再劃分成為多個數據分組，並且唯一地標識每個數據分組。然後，網伺服器將數據分組的每一個發送到客戶計算機。一旦接收到所有數據分組，客戶計算機就將數據分組以正確順序組合來重構文件。不過，由於丟失的/錯誤的傳輸，客戶計算機可能不能成功接收來自網計算機的所有數據分組。當這種情況發生時，客戶計算機自動向網伺服器發送一個對於重發丟失的/錯誤接收的分組的請求。ARQ操作繼續直到客戶計算機正確接收到組成文件的所有數據分組為止。
ARQ操作在無線網中尤其重要，所述無線網是例如包括在基站和被服務的移動臺之間的無線鏈路的蜂窩網。無線鏈路易於受到幹擾、衰落和通常阻止數據成功傳輸的其它因素。因此，在這種系統中，ARQ操作尤其重要並且在被服務的移動臺和服務基站之間被實現。這些ARQ操作不同於上述ARQ操作，這是因為基站不是作為到被服務的通信的一個端點。不過，現有ARQ方案要求重大的開銷並且至今還無法在不帶來重大的額外開銷以及通常導致不被需要的重發的情況下提供要求的健壯性。
因此，本領域中需要在無線網中通過無線鏈路提供健壯的操作並且消耗很少的額外開銷的ARQ操作。
發明內容
為了克服這些缺點，基站、移動臺和/或其它終端設備特別包括提供自動錯誤校正操作的物理層(層1)協議和鏈路層(層2)協議增強。不過，根據本發明，這些增強不會互相干擾以引起不必要的重發請求。這種好處是通過在層2制止對於仍然在物理層未決校正的分組數據單元的自動重發請求(ARQ)操作來達到的。通過包括兩級ARQ操作，層1的ARQ操作通過物理層幀的重發來提供對於丟失的或者錯誤接收的物理層幀的快速恢復。第二級(RLP)ARQ操作在RLP層提供一個更健壯的恢復。
根據本發明的第一組操作，一個或多個分組數據單元被從例如基站或移動臺的發送機的鏈路層傳送到物理層，在物理層所述分組數據單元被插入到物理層幀。然後，發送機的物理層幀將物理層幀通過無線鏈路發送到例如移動臺或者基站的接收機。如果接收的物理層無錯誤地接收到物理層幀，則接收的物理層通過無線鏈路發送一個肯定的確認到發送的物理層。不過，如果接收的物理層沒有無錯誤地接收到物理層幀，則接收的物理層通過無線鏈路發送一個否定確認到發送的物理層。
在物理層幀傳輸時，發送的物理層等待一個延遲周期，然後等待確認。如果接收到一個否定確認或者沒有確認，則發送的物理層通過嘗試物理層幀的N次重發來啟動錯誤校正操作。
在接收機，鏈路層協議接收來自物理層的分組數據單元，其中的每一個都被一個唯一的序號標識。當鏈路層接收到具有一個失序序號的分組數據單元時，它就檢測到一個丟失的分組數據單元。不過，因為錯誤校正操作在接收機的物理層仍然未決，所以鏈路層啟動一個延遲定時器並且制止其ARQ操作直到或者丟失的分組數據單元被成功接收或者物理層的錯誤校正操作失敗為止。在後一種情況中，接收機的鏈路層啟動其自己的ARQ操作來恢復丟失的分組數據單元。
這些特定的操作可以被實現為方法步驟、軟體指令、基站的操作、移動臺的操作或者另一種類型終端的操作。通過以下結合附圖的本發明的詳細描述可以顯而易見本發明的其它特徵和優點
通過以下結合附圖對優選實施例的詳細描述可以更好地理解本發明，其中圖1是說明根據本發明構建的蜂窩無線網的一部分的系統圖；圖2是說明根據本發明的第一實施例駐留在基站和/或移動臺上的開放系統互連(OSI)組件的框圖；圖3A是說明根據本發明的第二實施例駐留在網絡基礎結構組件和/或移動臺上的OSI層組件的框圖；圖3B是說明無線鏈路協議分組數據單元被打包到物理層幀中的方法的框圖；圖4是說明根據本發明的發送側物理層操作的邏輯圖；圖5是說明根據本發明的接收側物理層操作的邏輯圖；
圖6是說明根據本發明的發送側鏈路層操作的邏輯圖；圖7是說明根據本發明的接收側鏈路層操作的邏輯圖；圖8是說明根據本發明第一方面的操作的數據流圖；圖9是說明根據本發明第二方面的操作的數據流圖；圖10是說明根據本發明第三方面的操作的數據流圖；圖11是說明根據本發明構建的基站的框圖；以及圖12是說明根據本發明構建的移動臺的框圖。
具體實施例方式
圖1是說明根據本發明構建的蜂窩無線網的一部分的系統圖。蜂窩無線網包括無線網基礎結構102、基站104和基站106。蜂窩無線網根據可能被根據本發明修改的操作標準操作，例如HSDPA、1xEV等。不過，本發明的操作可以在不修改現有標準的某些情況中被實現。無線網基礎結構102耦合到網際網路114並且還耦合到公共交換電話網(PSTN)110。在本發明的另一個實施例中，網絡基礎結構102是電路交換的，直接耦合到PSTN 110，並且通過網關(G/W)112耦合到網際網路114。在本發明的另一個實施例中，網絡基礎結構是分組交換的，直接耦合到網際網路114，並且通過互通功能(IWF)108耦合到PSTN。
傳統的語音終端120耦合到PSTN 110。VoIP終端122和個人計算機124耦合到網際網路114。移動臺116、118、126、128、130、132、134和136通過與基站104和106的無線鏈路無線耦合到無線網。如圖所示，移動臺可以包括蜂窩電話116和118、膝上型計算機126和134、臺式計算機128和136和數據終端130和132。不過，無線網也支持與其它類型移動臺的通信。
基站104和106中的每一個服務於扇區中的一個單元/組，在其中它支持無線通信。包括前向鏈路組件和反向鏈路組件的無線鏈路支持基站和它們所服務的移動臺之間的無線通信。這些無線鏈路支持數據通信和多媒體通信，如VoIP。本發明的教義同樣可以應用於任何類型的分組化通信。
基站106和108中的每一個和移動臺116、118、126、128、130、132、134和136中的至少一些支持層1(物理層)ARQ和層2(鏈路層)ARQ操作。此外，根據本發明，層1ARQ操作與層2ARQ操作合作工作來避免不必要的重發請求。一般而言，層1ARQ操作執行在嘗試校正丟失的物理層數據幀中的多個嘗試。此外，層2在層1ARQ操作的未決期間延遲啟動其用於校正丟失的鏈路層分組數據的ARQ操作。這些操作將參考圖4-10而被描述。
在圖1的特定實施例中，鏈路層是執行ARQ操作的無線鏈路協議(RLP)層。無線鏈路協議是在無線網中相當廣泛使用的鏈路層協議。RLP層提供通過無線鏈路的健壯操作。本發明的層1可以被根據實現ARQ操作的任何無線操作標準來實現。通過包括兩級ARQ操作，層1ARQ操作通過物理層幀的重發來提供對於丟失的或者錯誤接收的物理層幀的快速校正。第二級(RLP)ARQ操作在RLP層提供一個更健壯的校正。
圖2是說明根據本發明的第一實施例駐留在基站和/或移動臺上的開放系統互連(OSI)組件的框圖。如圖所示，移動臺支持所有七個ISO協議層。基站也支持所有七個ISO協議層。不過，在圖2的例子中，基站只支持服務於移動臺和有線終端之間的通信的物理層和鏈路層。在這個操作方案中，基站只在移動臺和參加與移動臺的通信會話的有線終端之間中繼層2分組。
圖2的協議層操作遵循多個各種標準中的一種，如1xEV、HSDPA或者其它各種標準。這些標準典型地包括層1和層2組件。層1通常被稱作物理層，層2通常被使用依賴於標準而使用的各種術語、特定術語，例如無線鏈路協議(RLP)等來命名。本發明的教義可以應用於其中層1和層2支持ARQ操作的任何操作標準。
本發明的教義也可以應用於各種ARQ操作。例如，某些ARQ操作採用「停止-等待」(SAW)方法，其中分組被按照順序校正。不過，某些其它的ARQ操作不按照順序校正分組，特別是例如摩託羅拉的雙信道SAW、1xEV-DO的4信道SAW、朗訊的異步增加冗餘和北電的NCP(非完整鑿孔)。本發明的教義應用於任何這些方法中。
如圖2所示，移動臺和基站的層1和層2被根據本發明修改。特別地，層1包括L1-L2修改，而層2包括L2-L1修改。如所修改的，層1報告利用其ARQ操作未決的分組的數量。利用每個有效數據分組到層2的呈現來執行這種報告，所述每個分組具有到層2的刪除指示。根據L2-L1修改，在層1ARQ操作仍然對於數據塊未決時，層2不啟動對於具有丟失的數據分組的數據塊的ARQ操作。這些操作將結合圖4-8而被描述。
圖3A是說明根據本發明的第二實施例駐留在網絡基礎結構的多個組件和/或移動臺的OSI層組件的框圖。如圖3A所示，ISO協議組件包括網際網路協議(IP)層302、點到點協議(PPP)層304、無線鏈路協議(RLP)層306、媒體接入控制(MAC)層308和物理層310。如圖2中的實施例那樣，RLP層306包括一個L2-L1修改312。此外，物理層310包括一個L2-L1修改314，其中的每一個都根據本發明的原理操作。
圖3B是說明無線鏈路協議分組數據單元被打包到物理層幀中的方法的框圖。每個物理層幀都包括物理層頭和物理層幀有效負載。物理層幀有效負載中的每一個可以包括一個或多個RLP分組數據單元。在圖3B的特定實例中，物理層幀包括用於RLP層的兩個獨立實例的RLP分組數據單元。如這裡將進一步描述的，本發明的原理可以在一個或多個獨立的RLP實例共享一個物理層用於它們的傳輸時被應用。
RLP分組數據單元的每一個包括一個RLP頭和一個RLP有效負載。RLP分組數據單元的每一個被唯一標識，具有分組數據單元序號。根據本發明，RLP層的ARQ操作使用這些序號。
圖4是說明根據本發明的發送側物理層操作的邏輯圖。圖4所示的操作被對於由物理層從鏈路層接收的每個分組數據單元重複。操作開始，其中物理層接收到來自鏈路層的至少一個分組數據單元(步驟402)。一旦接收到來自鏈路層的分組數據單元，物理層就將分組數據單元打包到物理層幀中(步驟404)。然後，物理層將物理層幀通過無線鏈路發送到接收機(步驟406)。注意，在另一個其中較低數據速率被支持的實施例中，每個分組數據單元可以被打包到多個物理層幀中。在不偏離本發明範圍的情況下，這裡描述的原理可以應用於這種在本發明的使用的一個特定實例中，支持諸如圖1的基站104的一個基站和諸如圖1的無線終端130的一個無線移動臺之間的操作。特別如圖2所示並參考該圖所描述的，本發明的原理可以包括在基站104和/或移動臺130中。在這裡參考圖4-10所描述的特定實例中，基站104被考慮為發送機而移動臺130被考慮為接收機。不過，基站104和移動臺130中的每一個可以支持發送側和接收側的操作。
一旦發送側物理層發送了物理層幀，它就等待來自接收側物理層的接收的確認(步驟408)。不過，發送側物理層在假設接收側物理層沒有成功接收到物理層幀之前，只等待一個時間周期。特別地，考慮圖1的基站104是發送設備而移動臺130是接收設備。在這種情況下，基站發送物理層幀並且等待來自移動臺130的確認。如果移動臺確認物理層幀沒有被正確接收(步驟412)或者發送側物理層滿足一個超時條件(步驟414)，則操作繼續到步驟416。不過，如果發送側物理層接收到一個肯定確認(步驟410)，則對於特定物理層幀的操作完成。
如果一個否定確認被接收或者如果一個超時條件出現(步驟412或414)，則發送側物理層考慮物理層幀的當前傳輸是否是第N次傳輸嘗試(步驟416)。根據本發明，發送側物理層將在停止其ARQ操作之前嘗試任何物理層幀的N次傳輸。因此，如果由發送側物理層對物理層幀的當前傳輸不是物理層幀的第N次傳輸，則操作繼續到步驟410，其中發送側物理層通過無線鏈路重發物理層幀。然後，操作返回到步驟408，其中發送側物理層等待來自接收物理層的接收的確認。如果在步驟410接收到一個肯定確認或者如步驟416所確定的，物理層幀的N次傳輸不成功，則對於特定物理層幀的操作結束。
圖5是說明根據本發是的接收側物理層操作的邏輯圖。接收側物理層操作等待物理層幀從發送側到達(步驟502)。當接收側物理層接收到來自發送側物理層的一個物理層幀時(步驟504)，它就確定所接收的物理層幀是否是一個好的物理層幀(步驟506)。這個確定是基於由物理層利用校驗和操作或者由發送側和接收側物理層採用的另一個錯誤檢查算法而支持的前向糾錯操作。
如果在步驟506，接收側物理層確定物理層幀不是好的物理層幀，則接收側物理層將一個否定確認發送到發送側物理層(步驟514)。然後，操作返回到步驟502，接收側物理層等待另一個物理層幀。
如果在步驟506確定物理層幀是一個好的物理層幀，則接收的物理層將一個肯定確認發送到發送側物理層(步驟508)。然後，接收側網絡層從物理層幀中提取鏈路層分組數據單元(步驟510)。然後，接收側物理層將提取的鏈路層分組數據單元傳送到由物理層服務的一個或多個鏈路層(步驟512)。
物理層的ARQ操作依賴於從接收側到發送側的快速反饋。在一個實施例中，肯定或否定確認(ACK)信號被在一個快速反向反饋信令信道上發送。ACK信令的一個特定實現是使用一個比特來指示好或壞的接收。例如，值1可以被用於指示一個好的接收的物理層幀而值0用於指示一個壞的接收的物理層幀。在快速反向反饋信令信道的一個特定實現中，ACK比特被鑿孔到由移動臺使用的反向物理信道之一上。例如，反嚮導頻信道可以被使用，以便ACK比特被鑿孔到反嚮導頻信道中並且被在發送側提取。另一個可能的實現是使用反向專用控制信道(R-DCCH)來攜帶這個一比特ACK信息。
圖6是說明根據本發明的發送側鏈路層操作的邏輯圖。如圖6所示，發送側鏈路層保持在空閒狀態直到多個特定事件之一出現為止(步驟602)。當然，額外事件可能出現以使得接收側鏈路層操作和執行多種操作。這裡只有涉及本發明的操作才被參考圖6描述。
在第一操作中，發送側鏈路層接收來自高層的數據。例如，如圖2所示，鏈路層可以接收來自協議棧中任何更高層的數據。此外還如圖3A所特別示出的，發送側鏈路層可以接收來自IP/PPP層的數據。一旦接收到來自高層的數據，發送側鏈路層就創建含有更高層數據的分組數據單元(步驟606)。然後，所創建的分組數據單元被緩存在發送緩存器中(步驟608)。在創建這些分組數據單元中，發送側唯一地用一個序號來標識每個分組數據單元。典型地，序號被發送側鏈路層按照順序建立。如參考圖7到10所進一步描述的，這些序號被根據本發明採用來支持雙層ARQ操作。
作為由發送側鏈路層從空閒狀態的第二操作，發送側鏈路層與發送側物理層交互來將分組數據單元傳送到物理層(步驟610)。通過這個交互，發送側鏈路層確定發送側物理層需要數據。然後，根據一個交互，發送側鏈路層選擇分組數據單元以傳送到物理層(步驟612)。在選擇之後，發送側鏈路層將分組數據單元傳送到物理層(步驟614)。
在根據本發明的另一個操作中，發送側鏈路層接收來自其相應物理層的一個否定確認(NAK)(步驟616)。這個NAK被創建並且由接收側鏈路層發送。根據這個NAK的內容，發送側鏈路層將標識一個或多個分組數據單元用於重發(步驟618)。在一個實施例中，NAK包括在接收側丟失的以及物理層數據糾正操作對其失敗的鏈路層分組數據單元的一個或多個序號。當這種情況發生時，發送側鏈路層將丟失的或者錯誤的分組數據單元傳送到物理層用於重發(步驟620)。
圖7是說明根據本發明的接收側鏈路層操作的邏輯圖。如圖7所示，接收側鏈路層操作也駐留在一個空閒狀態直到特定操作開始(步驟702)。但是，也如圖6中的情況所示，接收側鏈路層將執行除了參考圖7所描述的那些之外的操作。此外，如上所述，任何無線設備都可以在發送側和接收側實現本發明的教義。這樣，圖4、5、6和7的操作的描述將全部實現在單獨一個無線設備上。
接收側鏈路層接收來自其相應物理層的分組數據單元。在這種情況下，接收側鏈路層每次考慮其從物理層接收的一個分組數據單元(步驟704)。一旦接收到一個分組數據單元，接收側鏈路層就確定任何分組數據單元是否被丟失(步驟706)。因為接收側鏈路層保留它接收的分組數據單元序號的歷史記錄，所以它利用它從物理層接收的分組數據單元的序號中的間隙或者中斷來檢測分組數據單元的丟失。接收側鏈路層當考慮到來自物理層的任何特定分組數據單元的接收時，檢測一個單獨的丟失的分組數據單元或者多個丟失的分組數據單元。
如果在步驟706沒有檢測到丟失，則接收側鏈路層將分組數據單元緩存到其再排序緩存器中。不過，如果在步驟706檢測到丟失，則接收側鏈路層設置一個定時器用於它檢測到的每個丟失的分組數據單元(步驟710)。
當由接收側鏈路層檢測到一個丟失時，物理層ARQ操作可能仍然嘗試恢復已經被丟失並且含有一個或多個丟失的鏈路層分組數據單元的物理層幀。為了避免不必要的NAK的產生以及作為結果而發生的鏈路層重發，一個定時器被設置來延遲NAK的產生直到一個允許物理層恢復丟失的物理層幀的時間周期已經過去。在本發明的一個特定實施例中，為丟失的一個或多個分組數據單元設置的延遲定時器的值對應於由物理層ARQ操作執行的N次重發的等待時間。
當為丟失的數據分組單元設置的任何定時器期滿時(步驟714)，接收側鏈路層發送一個NAK到物理層用於通過無線鏈路傳輸(步驟716)。這個NAK將如步驟616所述的由發送側鏈路層接收並且因此將被服務。
圖8是說明根據本發明第一方面的操作的數據流圖。圖8表示如參考圖4和5所述的物理層ARQ機制。不過，閱讀器將理解圖8的操作只是可以根據本發明而被執行的一個例子。
如圖所示，物理層幀1被通過在發送側和接收側之間的無線鏈路發送。注意，物理層幀沒有被加標籤並且這裡提供的標籤只是用於說明的目的。一旦接收到物理層幀1，接收側物理層就確定物理層幀是無錯誤的並且將一個肯定確認(ACK1)通過無線鏈路發送到發送側協議層。
一旦物理層幀1發送，發送側物理層就啟動一個如T-ACK所指示的延遲周期。在這個延遲周期T-ACK結束時，發送側物理層期望接收對於物理層幀1的確認。發送側物理層期望在T-ACK結束時在窗口T-WIN中接收一個確認。T-ACK和T-WIN被根據在向接收側的發送中固有的延遲、由接收側的處理和從接收側到發送側的ACK的傳輸而被選擇。
發送、接收、ACK產生和ACK傳輸過程不是立即的，而是隨著時間而出現。ACK過程中的延遲部分包括從發送側到接收側的物理層幀的傳輸中的固有延遲、在接收側的物理層幀的接收、確定物理層幀是由接收側接收的好或壞幀、由接收側產生ACK以及在ACK到發送側的傳輸中的固有延遲。因此，在一個例如T-ACK的特定時間周期期滿之前，對於一個特定層幀的一個有效ACK將不被發送側接收到。此外，在例如(T-ACK+T-WIN)的特定時間周期之後，對於一個特定物理層幀的有效ACK將不被發送側接收到。
在圖8的例子中，物理層幀1的確認是肯定的並且在周期T-WIN中被接收到，所述周期T-WIN是在對應於物理層幀1的延遲周期T-ACK之後開始的。這個特定實例表示一個物理層幀的成功發送、接收和確認。
發送側物理層如圖所示發送物理層幀2。不過，物理層幀2在其向接收側的傳輸中被破壞並且被錯誤接收。在這種情況下，接收側物理層將一個對於物理層幀2的確認發送到發送側物理層。這個確認是否定的以指示物理層幀2沒有被接收側物理層正確接收到。
一旦物理層幀2通過無線鏈路發送，發送側物理層還啟動一個T-ACK延遲周期，然後等待在周期T-ACK期滿之後在周期T-WIN中的一個確認。在圖8的例子中，發送側物理層在窗口T-WIN中接收一個否定確認並且確定物理層幀2必須再次被發送，這是因為它沒有被正確接收到。因此，這個特定實例表示一個不成功的傳輸以及不成功傳輸的成功的否定確認。
當物理層幀2被發送並且被接收側物理層正確接收之後，物理層幀3被發送。因此，接收側物理層將一個肯定確認發送到發送側物理層。不過，肯定確認在傳輸中被丟失並且沒有達到發送側物理層。當發送側物理層發送物理層幀3時，它啟動一個延遲周期T-ACK，然後在T-ACK期滿之後在周期T-WIN中等待一個確認。因為發送側物理層在T-WIN中沒有接收到任何確認，所以它也啟動對於物理層幀3的錯誤糾正。這樣，這個特定實例表示一個成功的傳輸以及成功傳輸的不成功肯定確認。
圖9是說明根據本發明第二方面的操作的數據流圖。在圖9的操作中，在發帝側和接收側的物理層和鏈路層的ARQ操作交互引起錯誤糾正操作。在圖9的特定實例中，作出一個過分簡單化的假設，即單獨一個分組數據單元對應於單獨一個物理層幀。不過，如前面所描述的，這種操作並非總是這種情況，多個分組數據單元可以被包括在單獨一個物理層幀中。在傳輸開始，發送側鏈路層將分組數據單元1傳送到發送側物理層。發送側物理層將分組數據單元1打包到物理層幀1並且將物理層幀1通過無線鏈路發送到接收側。接收側物理層接收到物理層幀1，將一個肯定確認發送到發送側物理層並且還將分組數據單元傳送到接收側鏈路層。
發送側鏈路層將分組數據單元2傳送到發送側物理層，發送側物理層將分組數據單元2打包到物理層幀2。然後，發送側物理層將物理層幀2發送到接收側物理層。不過，物理層幀2在被接收時是壞的物理層幀，並且對於該幀的一個否定確認被接收側物理層發送。
在發送側，發送側鏈路層將分組數據單元3傳送到發送側物理層，發送側物理層將分組數據單元3放置到物理層幀3中並且將物理層幀3通過無線鏈路發送到接收側物理層。接收側物理層在一個好的條件中接收物理層幀3，然後將物理層幀3中包含的分組數據單元3傳送到接收側鏈路層。當接收到分組數據單元3時，接收側鏈路層檢測到一個丟失，因為它期望接收到分組數據單元2。因此，RLP啟動對應於分組數據單元2的定時器。
根據對於物理層幀2的否定確認，發送側物理層幀重發物理層幀2並且它被接收側物理層成功接收到。然後，接收側物理層從重發的物理層幀中提取分組數據單元2並且將分組數據單元2傳送到接收側鏈路層。因為在為分組數據單元2設置的定時器期滿之前，分組數據單元2被接收側鏈路層接收，所以接收側鏈路層不發送一個請求分組數據單元2的重發的NAK。
因此，圖9的操作說明一個例子，其中在物理層的錯誤糾正和在鏈路層的延遲的錯誤糾正操作排除由鏈路層的不需要的錯誤糾正。因此，錯誤糾正是迅速的、正確的並且不消耗開銷的。
圖10是說明根據本發明第三方面的操作的數據流圖。如圖10所示，發送側鏈路層將分組數據單元3傳送到發送側物理層，發送側物理層將分組數據單元3放置到物理層幀3中。物理層幀3被成功地通過無線鏈路傳送到接收側物理層。接收側物理層從物理層幀3中提取分組數據單元3並且將分組數據單元3傳送到接收側RLP層。不過，因為接收側RLP期望分組數據單元2，所以它檢測到丟失並且啟動對應於分組數據單元2的定時器。
發送被以發送側鏈路層將分組數據單元4傳送到發送側物理層而繼續。發送側物理層將分組數據單元4放置到物理層幀中並且成功地將物理層幀4通過無線鏈路傳送到接收側物理層。然後，接收側物理層從物理層幀4中提取分組數據單元4並且將分組數據單元4傳送到接收側鏈路層。
在一個時間周期之後，為分組數據單元2設置的定時器期滿，在分組數據單元2的成功接收之前，該期滿發生。在這種情況下，接收側RLP層發送一個NAK，其中它利用分組數據單元2的序號來識別分組數據單元2。NAK被通過接收側物理層傳送到發送側物理層，然後發送到發送側鏈路層。響應於標識分組數據單元2的NAK，發送側鏈路層將分組數據單元2的一個拷貝傳送到發送側物理層。根據圖10中的這個例子，鏈路層只在物理層的ARQ操作失敗之後才啟動其ARQ操作。
本發明的原理可以應用於當一個移動臺從一個小區地點移動到另一個小區地點或者從一個發送機到另一個發送機時的移動性情況。在這種情況下，移動臺可以設置其中的一個定時器，以允許物理層恢復操作來在切換到新的基站之前完成。可替代地，移動臺也可以切換到新的基站，而無需等待物理層幀從先前的基站到達。在這種情況下，鏈路層重發被在一個延遲超時之後觸發，以便恢復沒有被移動臺接收的任何鏈路層分組數據單元。
如前面所描述的，當多個鏈路層實例共享相同的物理層時，本發明的原理也可以被應用。在這種情況下，一個特定的物理層幀對應於多個用戶的鏈路層分組數據單元。在這個特定操作中，移動臺中的每個都發送一個對應於物理層幀的ACK。當肯定ACK被從所述移動臺中的每一個接收到時，沒有額外的重發被要求。不過，當一個否定確認被從所述移動臺中的任何一個接收到時，基站必須決定是否以及如何重發物理層幀。在一個操作中，只要至少一個ACK是否定的，基站就重發整個物理層幀。這個方案可以被擴展到覆蓋任何確認被在其傳輸中丟失的情況。
在一個替代操作中，基站只重發對應於發送否定ACK或者未用ACK響應的移動臺的鏈路層分組數據單元的那些物理層子塊。物理層幀的其它部分可能是空的或者可以被使用於物理層子塊的重複編碼。此外，物理層幀的未用部分可以被與其它新的鏈路層分組數據單元復用。
作為另一個實現，只要特定部分或者特定比例的被服務的用戶用肯定確認來響應，基站就不重發物理層幀。在這種情況下，錯誤糾正被通過鏈路層動作而執行。用確認來響應的那部分用戶將被根據由物理層服務的總數和其它要考慮的事項而選擇。
圖11是說明根據本發明構建的基站1102的框圖。基站1102支持一個操作協議，如IS-95A、IS-95B、IS-2000、GSM-EDGE和/或與本發明的教義兼容的經過修改或者沒有經過修改的各種3G和4G標準。不過，在其它實施例中，基站1102支持其它操作標準。基站1102支持協議層操作，如那些參考圖2和/或3A所描述的。
基站1102包括處理器1104、動態RAM 1106、靜態RAM 1108、EPROM1110的諸如硬碟驅動器、光碟驅動器、磁帶驅動器等的至少一個數據存儲裝置1112。(包含在外圍處理卡或者模塊中的)這些部件通過本地總線1117互相耦合併且通過接口1118耦合到外圍總線1120)它可以是底板)。各種外圍卡都耦合到外圍總線1120。這些外圍卡包括網絡基礎結構接口卡1124，其將基站1102耦合到無線網絡基礎結構1150。數字處理卡1126、1128和1130分別耦合到射頻(RF)單元1132、1134和1136。這些數字處理卡1126、1128和1130中的每一個執行對於由基站1102服務的相應扇區，例如扇區1、扇區2或扇區3的數字處理。這樣，數字處理卡1126、1128和1130中的每一個將執行參考圖4-7所描述的處理操作中的一些或者全部。RF單元1132、1134和1136分別耦合到天線1142、1144和1146，並且支持基站1102和移動臺(其結構在圖12中示出)之間的無線通信。基站1102可能還包括其它卡1140。
混合自動重發請求指令(HARQI)1116存儲在存儲器1112中。象HARQI 1114那樣，HARQI 1116被下載到處理器1104和/或DRAM 1106中用於由處理器1104處理。雖然HARQI 1116被示為駐留在包括在基站1102中的存儲器1112中，但是HARQI 1116也可以被加載到諸如磁介質、光介質或電介質的可攜式介質中。此外，HARQI 1116電子地通過數據通信路徑從一臺計算機發送到另一臺計算機上。HARQI的這些實施例都在本發明的精神和範圍內。
在執行HARQI 1114時，基站1102執行根據先前這裡參考圖1-10描述的本發明的操作。HARQI 1116也可以部分地由數字處理卡1126、1128和1130和/或基站1102的其它部件執行。此外，所示出的基站1102的結構只是可以被根據本發明的教義操作的多個變化的基站結構中的一個。
圖12是說明根據本發明構建的執行這裡先前描述的操作的移動臺1202的框圖。移動臺1202支持一個操作協議，如IS-95A、IS-95B、IS-2000、GSM-EDGE和/或與本發明的教義兼容的經過修改或者沒有經過修改的各種3G和4G標準。不過，在其它實施例中，移動臺1202支持其它操作標準。
移動臺1202包括RF單元1204、處理器1206和存儲器1208。RF單元1204耦合到位於移動臺1202外殼內部或者外部的天線1205。處理器1206可以是特定用途集成電路(ASIC)或者能夠根據本發明操作移動臺1202的另一種類型的處理器。存儲器1208包括靜態和動態部分，如DRAM、SRAM、ROM、EEPROM等。在某些實施例中，存儲器1208可以部分地或者全部地包含在一個還包括處理器1206的ASIC上。用戶接口1210包括顯示器、鍵盤、揚聲器、麥克風和數據接口，並且可以包括其它用戶接口部件。RF單元1204、處理器1206和存儲器1208和用戶接口1210通過一條或者多條通信總線/鏈路耦合。電池1212還耦合到RF單元1204、處理器1206、存儲器1208和用戶接口1210並且為它們供電。
混合自動重發請求指令(HARQI)1216被存儲在存儲器1208中。HARQI 1216被象HARQI 1214那樣下載到處理器1206中用於由處理器1206執行。在某些實施例中，HARQI 1216還可以部分地由RF單元1204執行。在製造時、在諸如通過空中的業務提供操作的業務提供操作期間或者在參數更新操作期間，HARQI 1216可以被編程到移動臺1202中。在它們被執行時，HARQI 1214促使移動臺1202執行根據先前參考圖1-8描述的本發明的操作。
所示出的移動臺1202的結構只是一個移動臺結構的例子。許多其它變化的移動臺結構可以被根據本發明的教義操作。在HARQI 1214執行時，移動臺1202執行根據先前這裡描述的本發明的服務於數據通信的操作。
這裡公開的本發明容許各種修改和替代。因此，特定的實施例被在附圖和詳細描述中舉例描述。但是，應當理解附圖及其詳細描述並非用於將本發明限制到所公開的特定形式，而是相反，本發明覆蓋落在由所附權利要求定義的本發明精神和範圍內的所有修改、等同物和替代。
權利要求
1.一種用於從一個源無線設備傳送數據到一個目的地無線設備的方法，包括該目的地無線設備的物理層接收來自該源無線設備的物理層的物理層數據；當該目的地無線設備的物理層未正確地接收該物理層數據時，該源無線設備和該目的地無線設備執行物理層重發操作以試圖讓該目的地無線設備正確地重新接收該物理層數據；以及當該目的地無線設備的上層在預期的時候沒有接收到上層分組數據時，延遲為該上層分組數據啟動上層重發操作，直到用於載送該上層分組數據的物理層數據的物理層重發操作已經完成。
2.根據權利要求1所述的方法，其中該物理層數據包括多個子塊，每個子塊可單獨地從該源無線設備傳送到該目的地無線設備。
3.根據權利要求1所述的方法，還包括剛一成功接收該上層分組數據，該目的地無線設備的上層就發送一個肯定確認給該源無線設備的上層。
4.根據權利要求1所述的方法，還包括當該目的地無線設備的上層未在預期的時候接收到該上層分組數據時，該目的地無線設備的上層發送一個否定確認給該源無線設備的上層。
5.根據權利要求1所述的方法，其中該目的地無線設備的上層通過比較所接收上層分組數據的序號與預期的上層分組數據的序號來確定它在預期的時候未接收到由物理層數據載送的上層分組數據。
6.根據權利要求1所述的方法，其中該上層包括一個鏈路層。
7.根據權利要求1所述的方法，其中在執行物理層重發操作中，確認信號是在一個快速反向反饋信令信道上傳達的。
8.根據權利要求1所述的方法，其中延遲為該上層分組數據啟動上層重發操作、直到用於載送該上層分組數據的物理層數據的物理層重發操作已經完成包括設置一個啟動該延遲的定時器；以及該定時器剛一期滿便結束該延遲。
9.根據權利要求1所述的方法，其中該源無線設備啟動該上層重發操作的延遲。
10.根據權利要求1所述的方法，其中該目的地無線設備啟動該上層重發操作的延遲。
11.根據權利要求1所述的方法，其中該物理層重發操作包括基於ACK的通知。
12.根據權利要求1所述的方法，其中該物理層重發操作包括基於NACK的通知。
13.一種可操作來將數據傳送給一個目的地無線設備的無線設備，該無線設備包括一個天線；一個與該天線可通信地耦合的射頻單元；以及與該射頻單元可通信地耦合的至少一個數字處理器，且該數字處理器可操作以使該無線設備執行包括物理層重發操作的物理層操作；執行包括上層重發操作的上層操作；以及通過延遲為該上層分組數據啟動上層重發操作、直到用於載送該上層分組數據的物理層數據的物理層重發操作已經完成，而協調該物理層重發操作和該上層重發操作。
14.根據權利要求13所述的無線設備，其中該至少一個數字處理器還可操作以使該無線設備在執行上層操作中從該目的地無線設備接收一個否定確認，指示該目的地無線設備的上層未在預期的時候接收到該上層分組數據。
15.根據權利要求13所述的無線設備，其中該物理層數據包括多個子塊，每個子塊可單獨地從該源無線設備傳送到該目的地無線設備
16.根據權利要求13所述的無線設備，其中該上層包括一個鏈路層。
17.根據權利要求13所述的無線設備，其中在執行物理層重發操作中，該無線設備可操作以在一個快速反向反饋信令信道上傳達確認信號。
18.根據權利要求13所述的無線設備，其中該至少一個數字處理器還可操作來使該無線設備在執行該上層操作中，從該目的地無線設備接收一個肯定確認，指示該目的地無線設備的上層成功地接收到該上層分組數據。
19.根據權利要求13所述的無線設備，其中延遲為該上層分組數據啟動上層重發操作、直到用於載送該上層分組數據的物理層數據的物理層重發操作已經完成包括設置一個啟動該延遲的定時器；以及該定時器剛一期滿便結束該延遲。
20.一種用於從一個源無線設備傳送數據到一個目的地無線設備的方法，包括該目的地無線設備的物理層接收來自該源無線設備的物理層的物理層數據；當該目的地無線設備的物理層未正確地接收該物理層數據時，該源無線設備和該目的地無線設備執行物理層重發操作以試圖讓該目的地無線設備正確地重新接收該物理層數據；當該目的地無線設備的上層在預期的時候沒有接收到上層分組數據時，該目的地無線設備的上層向該源無線設備的上層發送一個否定確認；該源無線設備的上層從該目的地無線設備的上層接收該否定確認；以及該源無線設備的上層延遲為該上層分組數據啟動上層重發操作，直到用於載送該上層分組數據的物理層數據的物理層重發操作已經完成。
21.根據權利要求20所述的方法，其中該物理層數據包括多個子塊，每個子塊可單獨地從該源無線設備傳送到該目的地無線設備。
22.根據權利要求20所述的方法，還包括該目的地無線設備的上層通過比較所接收上層分組數據的序號與預期的上層分組數據的序號來確定它在預期的時候未接收到該上層分組數據。
23.根據權利要求20所述的方法，其中該上層包括一個鏈路層。
24.根據權利要求20所述的方法，其中在執行物理層重發操作中，確認信號是在一個快速反向反饋信令信道上傳達的。
25.根據權利要求20所述的方法，其中延遲為該上層分組數據啟動上層重發操作、直到用於載送該上層分組數據的物理層數據的物理層重發操作已經完成包括設置一個啟動該延遲的定時器；以及該定時器剛一期滿便結束該延遲。
26.根據權利要求20所述的方法，其中該源無線設備啟動該上層重發操作的延遲。
27.根據權利要求20所述的方法，其中該目的地無線設備啟動該上層重發操作的延遲。
28.根據權利要求20所述的方法，其中該物理層重發操作包括基於ACK的通知。
29.根據權利要求20所述的方法，其中該物理層重發操作包括基於NACK的通知。
30.一種可操作來從一個源無線設備接收數據的無線設備，該無線設備包括一個天線；一個與該天線可通信地耦合的射頻單元；與該射頻單元可通信地耦合的至少一個數字處理器，且該數字處理器可操作以實現物理層和上層操作一個物理層可操作來從該源無線設備的物理層接收物理層數據；當未正確地接收該物理層數據時，執行物理層重發操作以試圖讓該目的地無線設備正確地接收該物理層數據；以及一個上層可操作來在它未在預期的時候接收該上層分組數據時，延遲為該上層分組數據啟動上層重發操作，直到用於載送該上層分組數據的物理層數據的物理層重發操作已經完成。
31.根據權利要求30所述的無線設備，其中該物理層數據包括多個子塊，每個子塊可單獨地從該源無線設備傳送到該目的地無線設備。
32.根據權利要求30所述的無線設備，其中該上層包括一個鏈路層。
33.根據權利要求30所述的無線設備，其中在執行物理層重發操作中，該無線設備可操作以在一個快速反向反饋信令信道上傳達確認信號。
34.一種用於從一個源無線設備傳送數據到一個目的地無線設備的方法，包括該目的地無線設備的物理層接收來自該源無線設備的物理層的物理層數據；當該目的地無線設備的物理層未正確地接收該物理層數據時，該源無線設備和該目的地無線設備執行物理層重發操作以試圖讓該目的地無線設備正確地重新接收該物理層數據；該源無線設備的上層檢測到該目的地無線設備未在預期的時候接收該上層分組數據；以及該源無線設備的上層延遲為該上層分組數據啟動上層重發操作，直到用於載送該上層分組數據的物理層數據的物理層重發操作已經完成。
35.根據權利要求34所述的方法，其中該物理層數據包括多個子塊，每個子塊可單獨地從該源無線設備傳送到該目的地無線設備。
36.根據權利要求34所述的方法，其中該源無線設備的上層檢測到該目的地無線設備未在預期的時候接收該上層分組數據包括從該目的地無線設備接收一個有關該上層分組數據的否定確認。
37.根據權利要求34所述的方法，其中該源無線設備的上層檢測到該目的地無線設備未在預期的時候接收該上層分組數據包括未能在預期的時候從該目的地無線設備接收一個有關該上層分組數據的肯定確認。
38.根據權利要求34所述的方法，其中該上層包括一個鏈路層。
39.根據權利要求34所述的方法，其中在執行物理層重發操作中，確認信號是在一個快速反向反饋信令信道上傳達的。
40.根據權利要求34所述的方法，其中延遲為該上層分組數據啟動上層重發操作、直到用於載送該鏈路層分組數據的物理層數據的物理層重發操作已經完成包括設置一個啟動該延遲的定時器；以及該定時器剛一期滿便結束該延遲。
41.根據權利要求34所述的方法，其中該物理層重發操作包括基於ACK的通知。
42.根據權利要求34所述的方法，其中該物理層重發操作包括基於NACK的通知。
全文摘要
一個基站、移動臺和/或其它終端設備包括物理層(層1)協議和鏈路層(層2)協議，所述協議都包括自動重發請求(ARQ)操作。物理層和鏈路層包括增強，即互相交互以便當錯誤糾正操作在物理層未決時促使鏈路層制止ARQ操作。一個發送機將鏈路層分組數據單元打包到物理層幀中並且將發送該物理層幀。一個接收機進行響應以指示成功或者不成功的發送。發送的物理層等待響應並且當需要時啟動錯誤糾正操作。當接收的鏈路層檢測到丟失的數據分組時，它就制止其ARQ操作以便允許物理層錯誤糾正操作完成。
文檔編號H04L29/06GK1968053SQ20061013555
公開日2007年5月23日 申請日期2001年4月17日 優先權日2000年4月17日
發明者M·-H·方, L·L·斯特勞茨恩斯基, G·吳, W·童 申請人:北方電訊網絡有限公司