無線通信系統中傳輸組幀的方法和裝置的製作方法

2023-05-02 02:43:11 1

專利名稱：無線通信系統中傳輸組幀的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及無線通信系統，尤其涉及無線通信系統中準備傳輸時消息壓縮的 方法和裝置。
背景對於無線通信系統上的分組數據服務的需求正在日益增長。由於傳統的無線通信 系統是為了語音通信而設計的，將其延伸為支持數據服務將面臨很多難題。對大多數設計 者來說，帶寬保存是至關重要的。雙向通信中使用的傳輸協議和數據準備方法對於諸如廣播服務等單向服務來說 可能不是最佳的，其中雙向通信中要求單向傳輸中未使用的信息。因此，需要無線通信系統 中單向傳輸的有效而精確的方法。概述這裡所公開的實施例通過提供數據處理系統中數據分組的組幀方法來滿足上述需求。一方面，在支持廣播傳輸的無線傳輸系統中分組數據組幀方法包括生成用於傳 輸的一部分網際網路協議(IP)分組、在該部分IP分組後添加幀起始指示符、對該部分IP分 組應用差錯檢測機制、準備用於傳輸的幀、具有幀起始指示符、部分IP分組、以及差錯檢測 機制、並且在沒有協議信息時傳輸幀。另一方面，通過載波傳輸的通信信號，具有對應於數字信息的至少一部分網際網路 協議(IP)分組的負載部分、對應於該負載部分的幀起始部分，並且識別IP分組數據內負載 部分的狀態，以及檢驗該負載部分的差錯檢測部分。又一方面，在支持廣播傳輸的無線傳輸系統中接收組幀的分組的方法包括接收 分組數據傳輸的幀，該幀具有幀起始部分、負載部分和差錯檢測部分，該幀不包括協議信 息；將該幀標識為分組數據傳輸中的起始幀；用幀的差錯檢測部分來檢驗該幀；以及處理 幀的負載部分。再一方面，一種存儲在計算機可讀存儲單元上的電腦程式，該電腦程式用於 在支持廣播傳輸的無線傳輸系統中接收組幀的分組，該電腦程式包括用來接收分組數 據傳輸幀的第一組指令，幀具有幀起始部分、負載部分和差錯檢測部分，該幀不包括協議信 息；將該幀標識為分組數據傳輸中的起始幀的第二組指令；用幀的差錯檢測部分檢驗該幀 的第三組指令；以及處理幀的負載部分的第四組指令。附圖簡述

圖1是支持多個用戶的擴頻通信系統的示意圖。圖2是支持廣播傳輸的通信系統框圖。圖3是對應於無線通信系統中廣播服務選項的協議棧模型。圖4是應用於協議棧各層的協議表，協議棧支持無線通信系統中的廣播服務選 項。圖5是用於無線通信系統拓撲結構中廣播服務的消息流程的流程圖。圖6是無線通信系統中的廣播流。圖7是無線通信系統中的頭部壓縮映射。圖8是頭部壓縮信息的周期性廣播。圖9是頭部壓縮協議。圖10是用於無線通信系統中廣播服務的頭部壓縮協議。圖11是用於無線通信系統中廣播服務的頭部壓縮流程圖。
圖12是用於無線通信系統中廣播服務的頭部解壓縮流程圖。圖13和14是支持廣播傳輸的接入網絡。圖15-17說明了組幀協議。詳細描述詞語「示例性」在此處使用專指「作為示例、實例、或說明」。此處描述的任何作為 「示例性」的實施例並不需要被解釋為比其它實施例更優選或者更有優勢。與無線通信系統中所期望的廣播服務一致的系統優化用於保存一關鍵資源可用 帶寬。可用帶寬的有效使用影響到系統的性能和幅寬。為此，應用了各種技術來減小與數 據或內容信息同時傳輸的開銷信息的尺寸，同樣也減小了傳輸的數據的尺寸。例如，在數字 傳輸中，數據以幀的形式傳輸。幀可能是部分數據分組、部分數據消息、或者信息流中的連 續幀，信息流如音頻和/或視頻流。每個數據幀(以及每個分組或消息)都附加了包含處 理信息的頭部，它允許接收機理解包含在幀內的信息。該頭部信息被認為是開銷，即，與信 息內容同時傳輸的處理信息。信息內容被認為是負載。雖然每個單獨頭部一般比給定的負 載小得多，但傳輸頭部的累積效果影響了可用帶寬。無線通信系統的示例性實施例採用了一種組幀方法，它減小幀的尺寸並同時滿足 系統的精確性和傳輸要求。該示例性實施例支持單向廣播服務。廣播服務向多個用戶提供 視頻和/或音頻流。廣播服務的訂戶「調諧到」指定信道以接入廣播傳輸。由於視頻廣播 高速傳輸所需的帶寬很大，因此需要減小與這類廣播傳輸相關的任何開銷的尺寸。下面的討論進一步發展了示例性實施例，首先一般地給出擴頻無線通信系統 』然 後介紹廣播服務；其中服務被稱為高速廣播服務(HSBS)，此討論包括示例性實施例的信道 分配。接下來給出訂購模型，包括付費訂購、免費訂購以及混合訂購計劃的選項，類似於電 視傳輸目前可用的那些選項。接下來詳細說明了接入廣播服務的細節，給出服務選項的使 用來定義給定傳輸的細節。廣播系統中的消息流程關於系統的拓撲結構(即，基本結構) 來討論。最後，討論了示例性實施例中使用的頭部壓縮。需要注意的是，在討論中該示例性實施例是作為範例被提供的；然而，其它實施例 可以結合各個方面而不背離本發明的範圍。特別是，本發明可應用於數據處理系統、無線通 信系統、單向廣播系統、以及期望信息的有效傳輸的任何其它系統。無線通信系統示例性實施例採用了支持廣播服務的擴頻無線通信系統。無線通信系統被廣泛採 用以提供各種類型的通信，譬如語音，數據等等。這些系統可以基於碼分多址(CDMA)、時分 多址(TDMA)、或一些其它調製技術。CDMA系統相比其它類型的系統提供了某些優勢，包括 增加的系統容量。系統可以被設計為支持一種或多種標準，比如「TIA/EIA/IS-95-B雙模寬帶擴頻 蜂窩系統的移動站一基站兼容性標準」(「TIA/EIA/IS-95-B Mobile Station-BaseStation Compatibility for Wideband Spread Spectrum Cellular System，，)，此處禾爾為 IS—95 標 準，該標準由稱為「第三代合伙人計劃」(此處稱為3GPP)的協會提出，並被收錄在一系列的 文件中包括文件號 3G TS 25. 21U3G TS 25. 212、3G TS 25. 213 和 3G TS 25. 214、3G TS 25. 302，此處稱為W-CDMA標準，該標準由稱為「第三代合伙人計劃2」 (此處稱為3GPP2)的 協會提出，TR-45. 5在此處被稱為cdma2000標準，以前稱為IS-2000MC。上面引用的標準通過引用被結合於此。每個標準都特別定義了從基站到移動站的數據傳輸的處理，反之亦然。如一示例 性實施例，下面的討論考慮符合CDMA2000協議標準的擴頻通信系統。其它實施例可以結合 另一種標準。再一實施例可以對其它類型的數據處理系統應用這裡所公開的壓縮方法。圖1是通信系統100的示例，它支持多個用戶並能實施本發明的至少某些方面和 實施例。可以用各種算法和方法的任一種來安排系統100中的傳輸。系統100為多個小區 102A到102G提供通信，每個小區分別由對應的基站104A到104G提供服務。在示例性實 施例中，某些基站104具有多根接收天線，而其它基站僅有單根接收天線。類似地，某些基 站104具有多根發射天線，而其它基站僅有單根發射天線。發射天線和接收天線的組合併 沒有限制。因此，基站104可能有多根發射天線和單根接收天線，或者有多根接收天線和單 根發射天線，或者有單根或多根的發射和接收天線。覆蓋區域內的終端106可以是固定的(即，靜止的)或者是移動的。如圖1所示， 各個終端106散布在整個系統中。在任何給定時刻，每個終端106與至少一個並且可能與 多個基站104在下行鏈路和上行鏈路上進行通信，這取決於是否採用軟切換，或者終端是 否用於(並發或順序地)從多個基站接收多個傳輸。CDMA通信系統中的軟切換是本領域 熟知的，它在美國專利號5101501中詳述，該專利題為「CDMA蜂窩電話系統中提供軟切換的 方法禾口系統」(「Method and system for providinga Soft Handoff in a CDMA Cellular Telephone System」)，該專利被轉讓給本發明的受讓人。下行鏈路是指從基站到終端的傳輸，上行鏈路是指從終端到基站的傳輸。在示例 性實施例中，某些終端106有多根接收天線而其它終端僅有單根接收天線。圖1中，基站 104A在下行鏈路上把數據發送到終端106A和106J，基站104B把數據發送到終端106B和 106J，基站104C把數據發送到終端106C，等等。對無線數據傳輸日益增長的需求和可用服務通過無線通信技術的擴展導致特定 數據服務的發展。一種這樣的服務被稱為高數據速率(HDR)。「EIA/TIA-IS856cdma2000高 速率分組數據空中接口規範」(「EIA/TIA-IS856cdma2000High RateData Packet Data Air Interface Specification」)中提出了示例性HDR服務，該規範被稱為「HDR規範」。HDR服 務一般覆蓋了語音通信系統，語音通信系統提供了在無線通信系統中發射數據分組的有效 方法。由於所發送的數據數量和傳輸次數增加，可用於無線電傳輸的有限帶寬成為一種關 鍵資源。因此，需要一種在通信系統中安排傳輸的有效且公平的方法，它能優化可用帶寬的 使用。在示例性實施例中，圖1所述的系統100與具有HDR服務的CDMA類型系統相一致。高速廣播系統(HSBS)圖2說明了無線通信系統200，其中視頻和音頻信息被提供給分組數據服務網絡 (PDSN)202。視頻和音頻信息可以來自電視節目或無線電傳輸。該信息以諸如IP分組這樣 的分組數據被提供。PDSN 202處理IP分組，用於分布在接入網絡(AN)內。如圖所示，AN 被定義為系統的若干部分，包括與多個MS 206通信的BS 204。PDSN202與BS 204相耦合。 對於HSBS服務而言，BS 204從PDSN 202接收信息流並且在指定信道上把信息提供給系統 200內的訂戶。在給定的扇區中，有幾種方式可以採用HSBS廣播服務。設計系統時涉及的因素包 括、但不限於所支持的HSBS會話數量、頻率分配的數量、以及所支持的廣播物理信道的數量。HSBS是在無線通信系統內的空中接口上提供的信息流。「HSBS信道」是指由廣播 內容定義的單個邏輯HSBS廣播會話。需要注意的是，給定的HSBS信道的內容可以隨時間 改變，例如，早上7點新聞，早上8點天氣，早上9點電影，等等。基於時間的安排類似於單 個TV頻道。「廣播信道」是指單個前向鏈路物理信道，即，攜帶廣播話務的給定Walsh碼。 廣播信道BCH對應於單個CDM信道。單個廣播信道能攜帶一個或多個HSBS信道；在這種情況下，在單個廣播信道內， HSBS信道將以時分復用(TDM)的方式進行多路復用。在一實施例中，在扇區內的不止一個 廣播信道上提供單個HSBS信道。在另一實施例中，在不同頻率上提供單個HSBS信道從而 為那些頻率上的訂戶進行服務。按照該示例性實施例，圖1所示的系統100支持稱為高速廣播服務(HSBS)的高速 多媒體廣播服務。服務的廣播能力針對以足以支持視頻和音頻通信的數據速率提供節目。 例如，HSBS的應用可以包括電影、體育節目等的視頻流。HSBS服務是基於網際網路協議(IP) 的分組數據服務。按照該示例性實施例，服務提供者稱為內容伺服器(CS)，其中CS向系統用戶通告 這種高速廣播服務的可用性。任何希望接收HSBS服務的用戶可以訂購CS。訂戶接下來可 以通過由CS提供的各種方式搜索廣播服務時間表。例如，可以通告下列方式傳遞廣播內 容廣告、短管理系統(SMS)消息、無線應用協議(WAP)、和/或一般符合且便於移動無線通 信的某些其它方法。移動用戶被稱為移動站(MS)。基站(BS)在開銷消息中傳輸與HSBS有 關的參數，比如在為控制和信息指定的信道和/或頻率上發送的，即，非負載消息。負載是 指傳輸的信息內容，其中對於廣播會話，負載就是廣播內容，即視頻節目等等。當廣播服務 訂戶希望接收廣播會話(即特定廣播安排的節目)時，MS讀取該開銷消息並得知適當的配 置。然後，MS調諧到包含HSBS信道的頻率，並且接收廣播服務內容。示例性實施例的信道結構符合cdma2000標準，其中前向補充信道(F-SCH)支持數 據傳輸。一實施例包括大量前向基本信道(F-FCH)或前向專用控制信道(F-DCCH)，來實現 數據服務的較高數據速率要求。示例性實施例使用F-SCH作為支持64kbps負載(不包括 RTP開銷)的基礎。也可以修改F-BSCH以支持其它負載速率，例如，將64-kbps負載速率分 成較低速率的子流。一實施例還通過幾種不同方式支持群組呼叫。例如，通過在前向前向和反向鏈路 上使用現有的F-FCH(或F-DCCH)單點傳送信道，即，沒有共享的每MS —條前向鏈路信道。 在另一示例中，使用前向鏈路上的F-SCH(由同一扇區內的群組成員共享)和F-DCCH(大多 數時間沒有幀而是前向功率控制子信道)以及反向鏈路上的R-DCCH。在又一個示例中，使 用前向鏈路上的高速率F-BSCH和反向鏈路上的接入信道(或者增強接入信道/反向公共 控制信道的組合)。由於具有高數據速率，示例性實施例的F-BSCH可能會使用基站前向鏈路功率中 的很大一部分來提供足夠的覆蓋。因此，對HSBC物理層的設計就集中在廣播環境的效率改 進上。為了對視頻服務提供足夠的支持，系統設計既要考慮用發射信道的各種方法所要 求的基站功率又要考慮相應的視頻質量。設計的一方面是在覆蓋區域邊緣和接近小區地點的可觀察的視頻質量之間取得主觀折衷。由於降低了負載速率，因此增加了糾正編碼速率 的有效差錯，給定水平的基站發射功率會在小區邊緣處提供較好的覆蓋。對於更接近於基 站的移動站而言，信道的接收保持無差錯，且視頻質量會由於降低了的源速率而降低。這種 同樣的折衷也應用於F-BSCH能支持的其它非視頻應用。降低信道所支持的負載速率增加 了覆蓋範圍，代價是這些應用的下載速度降低。視頻質量與數據吞吐量相對覆蓋之間的相 對重要性的平衡是客觀的。所選擇的配置尋找一種專用的優化配置，在所有可能的配置中 良好折衷。F-BSCH的負載速率是一重要的設計參數。以下的假設可以用於設計按照示例性實 施例支持廣播傳輸的系統(1)目標負載速率是64kbps，它可以為SKT提供可接受的視頻質 量；(2)對於視頻服務流而言，假定負載速率包括RTP分組的每分組12個8位字節的開銷； (3)RTP和物理層間所有層的平均開銷大約為64，MUXPDU頭部使用每分組8位字節加上每 F-SCH幀開銷的8位。在該示例性實施例中，對於非視頻廣播服務而言，所支持的最大速率是64kbps。然 而，許多其它可能的低於64kbps的負載速率也是可實現的。訂購樽型HSBS有幾種可能的訂購/收入模型，包括免費接入、控制接入、以及部分控制的接 入。對於免費接入而言，不需要訂購來接收服務。BS不加密地廣播內容，感興趣的移動站 可以接收該內容。服務提供者的收入可以通過也可以在廣播信道中傳輸的廣告來產生。例 如，可以發送即將到來的電影，演播室將為該電影而付費給服務提供者。對於控制接入而言，MS用戶訂購服務並支付相應的費用以接收該廣播服務。未訂 購的用戶不能接收HSBS服務。控制接入能通過對內容加密來實現，它使訂戶能解密內容。 這可能用空中加密密鑰交換程序。這種方案提供了高度的安全性並且防止了服務被竊。混合接入方案也稱為部分控制的接入，它提供HSBS服務作為基於訂購的服務，該 服務用間斷未加密的廣告傳輸進行加密。這些廣告可以用來鼓勵訂購加密的HSBS服務。這 些未加密片斷的安排可以通過外部裝置被MS知曉。HSBS服務選項HSBS服務選項定義如下⑴協議棧；(2)協議棧中的選項；以及(3)建立並同步 服務的程序。圖3和4說明了按照示例性實施例的協議棧。如圖3所示，協議棧對於基礎 結構元件是特定的，基礎結構元件即示例性實施例中的MS、BS、PDSN和CS。繼續看圖3，對於MS的應用層而言，協議指定了音頻編解碼器、虛擬編解碼器、以 及任何視覺外形。另外，當使用RTP時，協議指定了無線傳輸協議(RTP)負載類型。對於MS 的傳輸層而言，協議指定了用戶數據報協議(UDP)埠。MS的安全層由協議指定，其中當安 全性起初與CS相關聯時，通過頻帶外信道提供安全參數。網絡層指定了 IP頭部壓縮參數。消息流程圖5說明了給定系統拓撲結構的示例性實施例的呼叫流程。系統包括MS、BS、PDSN 和CS，在橫軸上列出。縱軸表示時間。用戶或MS是HSBS服務的訂戶。在時刻tl，MS和CS 協商廣播服務的訂購安全性。協商包括交換並維持加密鑰等等，加密密鑰用於接收廣播信 道上的內容。在接收到加密信息後，用戶建立與CS的安全關聯。加密信息可以包括來自CS 的廣播接入密鑰(BAK)或密鑰的組合等等。按照示例性實施例，在一個分組數據會話期間，CS通過PPP、WAP或其它頻帶外方法在專用信道上提供加密信息。在時刻t2，MS調諧到廣播信道並開始接收分組數據。在這個時間點上， 因為IP/ ESP頭部通過R0HC壓縮，因此MS不能處理接收到的分組數據，且MS的解壓縮器還沒有進行 初始化。在時刻t3，PDSN提供頭部壓縮信息(下面詳細描述)。從R0HC分組頭部開始，MS 檢測並獲得從PDSN周期性地發往廣播信道的R0HC初始化和刷新(IR)分組。ROHC IR分 組用於初始化MS內解壓縮器的狀態，允許它對接收分組的IP/ESP頭部進行解壓縮。然後， MS能夠處理接收分組的IP/ESP頭部，然而，由於負載是用CS處的短期密鑰(SK)加密的，因 此MS要求進一步的信息來處理ESP負載。SK與BAK配合工作，其中SK在接收機處用BAK 來進行解密。CS提供進一步的加密信息，例如更新的密鑰信息或者在時刻t4處的當前SK。 需要注意的是，CS把該信息周期性地提供給MS以確保廣播正在進行的安全性。在時刻t5， MS接收來自CS的廣播內容。需要注意的是，其它實施例可以使用其它壓縮和解壓縮方法 來提供頭部信息的有效傳輸。另外，其它實施例可以實施各種安全性方案來保護廣播內容。 還有其它實施例可以提供非安全的廣播服務。MS用像SK這樣的解密信息來解密並顯示廣 播內容。MM按照示例性實施例，在專用廣播信道上傳輸廣播內容。傳輸層提供加密開銷用於 在IP分組中攜帶廣播內容。系統支持數據壓縮，尤其是頭部壓縮。壓縮數據的決定取決於 所需的平均吞吐量(包括傳輸/加密開銷、數據鏈路層開銷、以及物理層開銷)以及用戶觀 察到的廣播質量。在每個IP分組數據內攜帶更多的廣播內容會降低開銷並由此降低廣播 信道的帶寬。相反，壓縮增加了影響用戶觀察的分組數據差錯率(PER)。這是由於每個長 IP分組的傳輸會跨越多個物理層幀，這樣就會引起幀差錯率(FER)的上升。如果通信公司 決定使用小的IP分組以改善廣播質量，則通信公司可以選擇頭部壓縮來降低IP分組的傳 輸和加密開銷。RTP/UFP/IP協議用於將廣播內容從CS傳輸到MS，且內容由傳輸模式中的封裝安 全性負載(ESP)提供保護。所傳輸的開銷是RTP/UDP/IP頭部，並且每IP分組有40位元組。 加密頭部的形式為ESP頭部、初始向量(IV)、和ESP尾部。ESP頭部和IV插入到IP頭部和 UDP頭部之間。ESP頭部包括安全性參數索引(SPI) (4位元組)和序列號(4位元組)。IV的長 度對於所使用的加密算法是特定的。對於AES密碼算法而言，IV的長度是16位元組。ESP尾 部附加到UDP數據報的結尾處並且由填充位、下一頭部(1位元組)和填充長度(1位元組)組 成。由於AES算法的密碼塊大小是16位元組，因此填充大小範圍從0到15位元組。取上限函 數，平均填充的大小是8位元組。對於IP分組而言，由傳輸和加密產生的總開銷在66到81 字節的範圍之間，其平均值是74位元組，不包括從PDSN到MS的數據鏈路層開銷。諸如穩健頭部壓縮(R0HC)這樣的頭部壓縮可以用於把ESP頭部的IP頭部和SPI 欄位從24位元組降至2位元組。ESP頭部的序列號未被壓縮，因為它用於對壓縮的分組排序。 IV未被壓縮，因為它對於每個分組是隨機改變的。UDP/RTP頭部和ESP尾部不能被壓縮，因 為它們是加密的。因此，如果R0HC用於壓縮IP/ESP頭部，則每由傳輸和加密產生的平均開 銷從74位元組每分組降低到52位元組每分組。按照示例性實施例，諸如穩健頭部壓縮(R0HC)這樣的頭部壓縮用於避免傳播解 壓縮差錯。如圖7所述，頭部信息從24位元組被壓縮至2位元組。頭部500包括IP頭部502和SPI部分504。壓縮算法在壓縮後產生2位元組的結果。相對於常規的頭部壓縮，其中在 MS和PDSN或其它基礎結構元件之間需要某些類型的協商，該示例性實施例提供了壓縮信 息的單向傳輸。MS需要請求壓縮信息，即，足以對MS處的接收信息進行解壓縮的頭部壓縮 參數。而且，如圖8所述，PDSN周期性地提供壓縮信息。PDSN在布滿廣播內容的廣播信道 上提供壓縮信息。由於不要求分開的信道，因此數據流內控制信息的提供被稱為「頻帶內」 的。如圖所示，廣播流600包括廣播內容部分604和解壓縮信息，即壓縮信息602。所提供 的解壓縮信息的周期為TDEroMPKESSMN。其它實施例可能在發生預定事件時而非周期性地提供 解壓縮信息。由於MS不要求解壓縮信息，因此PDSN使信息有一頻率，能防止接入廣播內容 時的延遲。換句話說，PDSN應該經常提供該信息，使得MS能在任何時間接入廣播而不必等 待解壓縮信息。需要注意的是，R0HC可以工作在單向模式，其中，分組數據僅在一個方向上傳輸； 從壓縮器到解壓縮器。因此，在這種模式中，使R0HC在解壓縮器到壓縮器的返迴路徑不可 用或不期望的鏈路上是可用的。在MS能解壓縮從廣播信道接收到的分組之前，初始化解壓 縮器的狀態。為此而使用初始化和刷新(IR)分組。R0HC的初始化有兩種選擇。訂戶「調諧」到廣播信道並等待由PDSN中的R0HC壓縮器周期性發送的R0HCIR分 組。MS可能需要頻繁的ROHC IR分組以開始快速解壓縮接收到的分組。頻繁R0HC分組會 使用廣播信道中太多的帶寬。一個IP/ESP壓縮外形的IR分組數據大約是30位元組。如果 每250ms發送一次IR分組數據，則該過程需要消耗廣播信道中的約lkbps。空中丟失IP分 組會進一步延遲MS以獲得R0HC初始化。如果由於分組丟失、或接收到的壓縮頭部中的殘餘差錯、或失敗等而造成解壓縮 不同步，則所產生的解壓縮差錯會傳播直到解壓縮重新同步或重新初始化。R0HC壓縮的頭 部包含循環冗餘校驗(CRC)，它是在壓縮前對整個頭部計算的。該CRC允許解壓縮進行本地 環境修復，它使環境變成同步(在分組丟失和殘餘差錯的事件中)。當解壓縮從失敗中恢復 時，周期性的IP分組數據有效地重新初始化解壓縮過程。數據鏈路層數據鏈路層組幀協議或傳輸層協議應用於PDSN和MS之間以描繪從廣播信道接收 到的分組數據。參考圖3，傳輸層中的信息被標識為LINK LAYER(鏈路層)，該信息在PDSN 和MS之間提供。組幀信息是在PDSN處產生的，並且通過BS被提供給MS。PDSN接收來自 CS的IP流，並且按照預定的組幀協議對IP流進行組幀。如示例性實施例所示，PDSN應用 了高級別數據鏈路控制(HDLC)的組幀協議型式。ISO標準中指定的HDLC對應於國際標準 組織(IS0)7層結構中的第2層，其中第2層是指數據鏈路層。HDLC協議設法在網絡節點間 提供數據的無差錯移動。為此，設計HDLC層以確保傳遞到下一層的數據的完整性。換句話 說，組幀協議設法使接收到的數據像原始發出的那樣精確再現，其中沒有差錯、沒有丟失信 息、並且是以正確的順序。該示例性實施例應用一種使用HDLC組幀型式，它使用HDLC定義的參數子集。圖 9說明了 HDLC組幀的一實施例，其中幀700包括由RFC 1662概述的HDLC協議所定義的多 個欄位。欄位702定義了幀起始的FLAG(標記)或指示。FLAG具有指定的比特長度並且由 預定的比特形式所定義。由於HDLC是通用標準化的協議，因此它能方便地應用。完全HDLC 組幀協議的一個不足是在發射機處產生幀並且在接收機處檢取幀所需的處理時間。
特別是，HDLC協議被認為是處理器密集的，因為使用進一步的處理以確保負載不 包括與FLAG相同的比特序列。在發射機處，如果在負載中檢測到FLAG比特序列，就在負載 中插入退出字符從而把該FLAG標識為負載的一部分而不指示幀起始。加入退出字符的過 程被稱為「退出」巾貞負載中0x7E和0x7D的十六進位型式。下面描述了被稱為有效組幀協議 的另一方法，它比HDLC型的組幀較不處理器密集。圖9說明了使用HDLC組幀傳輸PPP幀 的選項。對於HSBS操作而言，可以通過刪除不需要的、具有極小意義的和/或為單向廣播 提供極少信息的欄位而降低HDLC型的組幀開銷。如上所述，FLAG是指示HDLC幀起始的預 定比特序列。示例性實施例使用FLAG或幀指示符802的其它開始，如圖10的格式800內 所示。相對於圖9中所示的格式，該示例性實施例中未用開銷信息指明幀的結尾。由于格 式700的地址和控制欄位具有靜態值，因此這些就不包括在格式800中。繼續看圖10，由於協議欄位708 (圖9)的目的是標識負載類型，比如LCP控制分 組、R0HC分組、IP分組等等，由於廣播信道中的所有分組都屬於同一類型，因此廣播操作並 不需要該鑑別符。例如，如果分組傳輸使用R0HC壓縮，則廣播信道中的所有分組都被壓縮 為R0HC分組。R0HC分組類型(比如IR分組、壓縮分組等等)由R0HC分組頭部中的分組 數據類型欄位進行區分。因此，協議欄位不包括在格式800中。而且，格式800包括位於負 載804之後的差錯檢測欄位806。差錯檢測欄位806向接收機提供信息以允許接收機檢驗 接收到的負載內的差錯。示例性實施例使用幀檢驗和(FCS)，它可以被指定為空、16比特或 32比特。由於HDLC幀可能跨越廣播信道中的多個物理層幀，因此推薦使用16位的FCS。RFC 1662中定義的八位組填充過程也應用於示例性實施例中，其中在FCS計算 後，PDSN中的HDLC發射機檢驗HDLC幀中的每一位(不包括FLAG)是否有0x7E和0x7D形 式。0x7E形式將被編碼成0x7D和0x5E，0x7D形式將被編碼成0x7D和0x5D，HDLC發射機 將不對任何其它形式進行編碼。這意味著RFC 1662中定義的異步控制字符映射表(ACCM) 被設為全零。HDLC組幀開銷為3位元組加上八位組填充開銷。假設字節形式是均勻分布的，在平 均八位組填充開銷是每128位元組HDLC幀有1位元組。例如，如果負載是256位元組，則HDLC組 幀開銷平均是5位元組。圖11是發射機處執行的組幀方法900的流程圖。在步驟902，發射機通過確定分 組數據的負載部分並且生成標記開始(Start of Flag, S0F)來形成廣播幀。然後，發射機 檢驗幀是否有包含在負載904中的任何S0F序列。如果在負載中找到S0F序列，則在步驟 912，發射機添加一退出符號。否則，發射機在步驟906中將S0F附加到負載後並且在步驟 908中提供差錯檢驗機制。幀在步驟910中被發送。被發送幀具有圖10中的格式800。其 它實施例可以實現組幀格式中的其它欄位並且可使用任何形式的分類符來定位負載內的 SOD序列。圖12是接收機處執行的解幀方法920的流程圖。過程在步驟922中接收到廣播 幀後開始。接收機在步驟924中標識S0F，並且在判決菱形926中檢驗負載中的退出字符。 如果在負載中發現退出字符或其它S0F序列標識符，接收機就在步驟932中去除退出字符。 否則，接收機在步驟928中進行差錯檢驗並且在步驟930中處理幀。其它實施例使用一個組幀協議，該協議不使用基於八位組的HDLC型組幀方法，從 而設法避免使用八位組填充(稱為「退出」)的處理器密集操作。相反，該實施例使用了基於分組的組幀層，它較不處理器密集並在此被稱為「有效組幀協議」。圖15說明了從IP層 分組2002、完整性層分組、和壓縮層分組形成組幀層分組2016的過程和協議2000。組幀層 處理2000對從較上層，諸如IP層接收到的可變長度分組壓縮為固定長度分組2016，並將所 產生的組幀層分組2016傳遞到較低層，即物理層(未示出)。組幀層允許接收機確定較上 層分組的邊界並且驗證較上層分組的完整性。如圖所示，過程2000包括幾個處理子層，包括完整性層和壓縮層。完整性層從IP 層分組2002形成完整性層負載部分2006並且附加尾部2008。在一實施例中，完整性層負 載部分2006包括IP層分組2002 ；然而，其它實施例可以包括一部分IP層分組2002或多 個IP層分組2002，或任何它們的組合。尾部2008可以是完整性檢驗機制。完整性層向每個IP層分組2002 (該情況下即從較上層接收到的IP層分組)附加 完整性檢驗欄位即尾部2008。然後，完整性層將所產生的完整性層分組2006、2008傳遞到 較低層，在這種情況下是壓縮層。分組被進一步處理以形成組幀層分組數據2016並通過物 理層被發送。在接收機處，分組通過物理層接收並被提供給較高層。接收機處的完整性層 進行完整性檢驗機制，即，尾部，從而允許接收機在把從較低層接收到的分組傳遞到較上層 之前驗證它們的完整性。下面討論了圖16所述的完整性層的結構。繼續看圖5，完整性層將完整性層分組2006、2008傳遞到壓縮層以形成壓縮層分 組。壓縮層形成一分組，具有至少一個壓縮頭部(即分組頭部)2010、至少一個壓縮負載(即 壓縮負載)2012、以及填充2014。所示實施例包括多個分組負載2012，每個都具有相關的分 組頭部2010。其它實施例可以使用任何數量的分組負載2012和分組頭部2010。然後，處 理2000從壓縮層產生組幀層分組2016以提供給物理層(未示出)。壓縮層把從較上層(比如完整性層)接收到的可變長度分組壓縮成固定長度壓縮 層分組2016，並將所產生的壓縮層分組傳遞2016到較低層(比如物理層)。壓縮層允許接 收機確定較上層分組邊界。圖16說明了完整性層分組(圖15的分組2006、2008)的格式2050。如圖所示的 格式2050包括兩部分負載欄位2052和幀檢驗序列(FCS)欄位2054。負載欄位部分2052 是可變長度的欄位，僅包含一個較上層分組的八位組。FCS部分2056是32位的欄位，包含 負載的FCS。FCS部分是在負載欄位上計算的32位CRC。其它實施例可以實施其它差錯檢 驗機制。圖17說明了按照一實施例的壓縮層分組的格式2060。格式2060包括4個欄位 連續、長度、負載和填充。連續欄位2062和長度欄位2064組成頭部部分。連續欄位2062是 1位欄位，指明了相應的負載欄位2066是較上層分組的起始還是延續。其它實施例可以實 現具有相對於負載欄位2066的有效性的任何數量的比特。在圖17所示的實施例中，當設定 了連續欄位後，相應的負載欄位就是較上層分組的延續。否則，接下來的負載欄位就是較上 層分組的開始。這樣，每個壓縮負載2012 (圖15)可以包括一個完整的IP層分組2002 (或 完整性層負載2006)、一部分IP層分組2006、多個IP層分組2002。按照其它實施例，連續 欄位2062不包括在壓縮層格式2060中，其中如果前面的組幀層分組在到達接收機的組幀 層之前被丟棄，接收機就可以用完整性層處理來確定完整性層分組的開始或延續狀態。然 而，這種實施例對完整性層增加了附加的處理負擔並擴大了完整性檢驗處理。還需要注意 到，在一實施例中，連續欄位2062是單個比特，其中該比特的有效性對應於該比特的極性。其它實施例可以採用其它極性，或如上所述，可以實施比特的組合以提供附加信息，比如序 列號，等等。繼續看圖17，頭部部分還包括長度欄位2064。在一實施例中，長度欄位2064是 15位的欄位，指明了表示從相應負載欄位2066中的第一八位組到下一個負載欄位中包含 的較上層分組中最後一個八位組之間的八位組數目。負載欄位2066是可變長度的欄位，它 包含來自單個完整性層分組2006、2008(圖15)的八位組。負載欄位2066中的八位組數目 或者是從負載欄位2006的開始到壓縮層分組2016結尾的八位組的長度或者是八位組的 數目，兩者取小者。填充欄位2068是可變長度的欄位，它包含足夠比特從而將壓縮層分組 2016的大小維持在物理層所支持的較低層負載的大小。填充欄位2068的組成反映了預定 的可辨認的形式，比如全零八位組，等等。發射機填充填充欄位2068，該欄位被接收機接收、 忽略或丟棄。接入網絡圖13說明了系統1000的一般接入網絡的拓撲結構，它具有CS 1002、PDSN1004和 兩個PCF :PCF1 1006和PCF2 1008。圖13包括指定系統1000所示的每個基礎結構元件的 傳輸的數據報。如圖所示，CS 1002準備IP信息分組並在至少一幀內發送該分組，該幀具 有負載和內頭部HI。內頭部具有源信息和目的信息，其中源信息標識CS 1002而目的信息 標識訂戶組。CS 1002把幀發送到PDSN 1004，PDSN 1004將目的訂戶組映射到一組活動用 戶中的單個訂戶。PDSN 1004確定目的訂戶組中活動組內的單個用戶數量，並為每個用戶複製從 CS 1002接收到的幀。PDSN 1004確定與訂戶組內每個用戶相對應的PCF(s)。然後，PDSN 1004向每個準備好的幀附加一個外頭部H2，其中H2標識PCF。然後，PDSN 1004把幀發送 到PCF(s)。自PDSN 1004的傳輸包括源負載、頭部HI和頭部H2。如圖所示，PDSN 1004把 N個幀發送到PCF1 1006並把M個幀發送到PCF2 1008。N個傳輸幀對應於通過PCF1 1006 服務的訂戶組內的N個用戶，而M個幀對應於通過PCF2 1008服務的訂戶組內的M個用戶。 在此情況下，PDSN 1004將接收到的幀複製任何數量用於傳輸到相應的訂戶。圖14說明了系統1020 —示例性實施例，它具有通過PDSN 1024與PCF1 1026和 PCF2 1028進行通信的CS 1022。如圖所示，CS 1022準備IP信息分組並在至少一個幀內發 送該分組，該幀具有負載和內頭部HI。內頭部具有源信息和目的信息，其中源信息標識CS 1022而目的信息標識訂戶組。CS 1022把幀傳送到PDSN 1024，其中PDSN 1024附加一外頭 部H2，H2將幀路由到至少一個PCF。然後，PDSN 1024把幀傳送到PCF (s)。自PDSN 1024的 傳輸包括源負載、頭部HI和頭部H2。如圖所示，PDSN 1024把1個傳輸幀發送到PCF1 1026 並把1個傳輸幀發送到PCF2 1028。PCF1 1026把1個傳輸幀發送到訂戶組內的N個用戶。 PCF2 1028把1個傳輸幀發送到訂戶組內的M個用戶。按照示例性實施例，廣播CS把包含加密廣播內容的IP分組發送到由D類多點傳 送IP位址標識的多點傳送組。該地址是在IP分組的目的地址欄位內使用的。給定的PDSN 1024參與這些分組的多點傳送路由。在頭部壓縮後，PDSN1024將每個分組放在一 HDLC幀 內用於傳輸。HDLC幀由普通路由封裝(GRE)分組進行封裝。GRE分組頭部的關鍵欄位使用 了特殊值來表示廣播載體連接。GRE分組後附加了 20位元組的IP分組頭部，該頭部具有標識 PDSN 1024的IP位址的源地址欄位、以及使用D類多點傳送IP位址的目的地址欄位。建議這個多點傳送IP位址和廣播CS所使用的地址不同。系統1020為相應的PCFs和PDSNs配 置至少一個多點傳送路由表。在廣播連接中傳送的分組數據按順序被提供；在示例性實施 例中，啟用GRE排序特徵。IP多點傳送分組的複製在能進行多點傳送的路由器中完成。在示例性實施例中，每個PCF還與BSC(未示出)相耦合，其中給定的BSC可以復 制分組並將它們發送給另一 BSC。BSC鏈能產生更好的軟切換性能。固定BSC能產生更好 的軟切換性能。固定BSC複製傳輸幀並且用相同時標將它發送到其相鄰的BSCs。時標信息 對於軟切換操作是關鍵的，因為移動站從不同的BSC接收傳輸幀。本領域的技術人員可以理解，信息和信號可以用多種不同技術和工藝中的任一種 來表示。例如，上述說明中可能涉及的數據、指令、命令、信息、信號、比特、碼元和碼片可以 用電壓、電流、電磁波、磁場或其粒子、光場或其粒子、或它們的任意組合來表示。本領域的技術人員能進一步理解，結合這裡所公開的實施例所描述的各種說明性 的邏輯塊、模塊和算法步驟可以作為電子硬體、計算機軟體或兩者的組合來實現。為了清楚 說明硬體和軟體間的互換性，各種說明性的組件、框圖、模塊、電路和步驟一般按照其功能 性進行了闡述。這些功能性究竟作為硬體或軟體來實現取決於整個系統所採用的特定的應 用程序和設計。技術人員可以認識到在這些情況下硬體和軟體的交互性，以及怎樣最好地 實現每個特定應用程式的所述功能。技術人員可能以對於每個特定應用不同的方式來實現 所述功能，但這種實現決定不應被解釋為造成背離本發明的範圍。結合這裡所描述的實施例來描述的各種說明性的邏輯塊、模塊和算法步驟的實現 或執行可以用通用處理器、數位訊號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、場可編程門陣 列(FPGA)或其它可編程邏輯器件、離散門或電晶體邏輯、離散硬體組件、或為執行這裡所 述功能而設計的任意組合。通用處理器可能是微處理器，然而或者，處理器可以是任何常規 的處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器也可能用計算設備的組合來實現，如，DSP和 微處理器的組合、多個微處理器、結合DSP內核的一個或多個微處理器、或任意其它這種配 置。結合這裡所公開實施例描述的方法或算法的步驟可能直接包含在硬體中、由處理 器執行的軟體模塊中、或在兩者當中。軟體模塊可能駐留在RAM存儲器、快閃(flash)存儲 器、ROM存儲器、EPR0M存儲器、EEPR0M存儲器、寄存器、硬碟、可移動盤、CD-ROM、或本領域中 已知的任何其它形式的存儲媒體中。示例性存儲媒體與處理器耦合，使得處理器可以從存 儲媒體讀取信息，或把信息寫入存儲媒體。或者，存儲媒體可以與處理器整合。處理器和存 儲媒體可能駐留在ASIC中。ASIC可能駐留在訂戶單元中。或者，處理器和存儲媒體可能作 為離散組件駐留在用戶終端中。上述優選實施例的描述使本領域的技術人員能製造或使用本發明。這些實施例的 各種修改對於本領域的技術人員來說是顯而易見的，這裡定義的一般原理可以被應用於其 它實施例中而不使用創造能力。因此，本發明並不限於這裡示出的實施例，而要符合與這裡 揭示的原理和新穎特徵一致的最寬泛的範圍。
權利要求
在支持廣播傳輸的無線傳輸系統中的一種進行分組組幀的方法，該方法包括生成至少一個網際網路協議(IP)層分組以進行傳輸，其中所述IP層分組是可變長度分組；向所述至少一個IP層分組附加尾部以形成至少一個完整性層分組，其中所述尾部用於驗證分組的完整性；將所述至少一個完整性層分組壓縮成固定長度壓縮層分組；以及傳送所述固定長度壓縮層分組。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述完整性層分組包括負載部分，包括一部分IP層分組、一 IP層分組或多個IP層分組；以及 所述尾部。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述尾部是差錯檢測部分。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述差錯檢測部分是幀檢測序列。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述固定長度壓縮層分組包括 至少一個壓縮頭部；至少一個壓縮負載，每個壓縮負載包括一部分IP層分組、一 IP層分組或多個IP層分 組；以及 填充。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，每個壓縮頭部包括 連續欄位，指明相應壓縮負載是完整性層分組的起始還是延續；長度欄位，指明從相應壓縮負載中的第一八位組到下一壓縮負載中包含的完整性層分 組中最後一個八位組的八位組數目。
7.在支持廣播傳輸的無線傳輸系統中的一種進行分組組幀的設備，該設備包括用於生成至少一個網際網路協議(IP)層分組以進行傳輸的裝置，其中所述IP層分組是 可變長度分組；用於向所述至少一個IP層分組附加尾部以形成至少一個完整性層分組的裝置，其中 所述尾部用於驗證分組的完整性；用於將所述至少一個完整性層分組壓縮成固定長度壓縮層分組的裝置；以及 用於傳送所述固定長度壓縮層分組的裝置。
全文摘要
在支持廣播傳輸的無線傳輸系統中進行組幀的方法和裝置。組幀格式包括對於單向傳輸特定的欄位並降低系統的開銷。一實施例採用一種HDLC型式，該型式具有幀起始欄位和附著在附加在每個幀的負載後的差錯檢測機制，其中協議信息並不和每個單獨幀一起傳輸。
文檔編號H04L1/00GK101835198SQ20101015712
公開日2010年9月15日 申請日期2002年3月28日 優先權日2001年3月28日
發明者R·T·休 申請人:高通股份有限公司