CN1335002A

CN1335002A - 在冗余度增量通信系统中可以对数据块进行合并的信令方法

Info

Publication number: CN1335002A
Application number: CN99815884A
Authority: CN
Inventors: 朱塞·塞波拉
Original assignee: Nokia Networks Oy
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2002-02-06
Also published as: JP2002536873A; AU2425299A; EP1145476A1; BR9916993A; WO2000045543A1; US6594791B2; US20020129312A1

Abstract

本发明披露了一种在包括发射机设备和接收机设备的冗余度增量通信系统内可以将数据块合并的方法,该方法包括步骤:将所述块(B1、B2、…、Bn)从发射机设备发送到接收机设备(S11),其中各发送数据块含有指出各数据块是第一次发送还是是重发块的信息(T);在所述接收机设备校验发送各数据块(B1)的过程是否失败(S12、S13);如果所述各块的发送过程失败,则请求发射机设备重发所述数据块(S16),并且根据发射机设备端接收的所述重发请求,将所述信息(T)置位为表示所述各数据块为重发块的数值(S17),并且至少将一个头标附加到待重发的所述数据块(S17),所述头标表示发送块序列内较早发送的所述块的物理位置基准。利用所建议的方法以及相应通信系统中的适应发射机设备和接收机设备,就可以不需要在各数据块内发送块号,因此在通信系统中减少了发送数据的开销并增加了用户数据吞吐量。

Description

在冗余度增量通信系统中可以对数据块进行合并的信令方法

技术领域

本发明涉及一种在包括发射机设备和接收机设备的通信系统中将数据块合并在一起的信令方法。具体地说，本发明涉及一种应用于在冗余度增量通信系统中发送的可合并块的方法。

背景技术

在本申请中使用的术语“合并”应理解为代码合并。这意味着将在初始发送期间通过信道接收的数据(例如：数据位)与在重发数据期间通过信道接收的数据(数据位)合并。这种数据合并过程完成后，根据两个发送过程获得的信息进行信道解码，然后仅在此时对接收数据块的错误进行校验。

此外，术语冗余度增量是指一种适应码率的方法，即在具有发送状况不断变化的信道的通信的通信系统中采用的编码量。

参考一个一般例子，假定以1/2码率对数据块进行编码。然后，在起始(初始)发送期间将此编码数据的一半进行发送。在接收机端，接收数据被视为具有1/1码率的数据。在重发时(如果在初始发送时出现故障需要重发)，发送另一半编码数据，并与数据块的第一半合并，然后在接收机端识别1/2的码率。这种合并过程会增加冗余度增量系统中的总编码量。

图1示出用参考编号1表示的传统发送系统。通常，通信系统1包括发射机设备1A和相应的接收机设备1B。通过在这些设备之间建立的发送信道1C，在这些设备之间进行数据发送过程。

以下将参考图1对这种通信系统采用的通信方法进行说明，在图1中，由参考编号(1)至(4)表示各步骤。根据这种传统的通信方法，通过具有特定信道编码的信道，以块为单位来发送数据(也称为分组化数据)。即如步骤(1)所示，将含有数据X的(第一)数据块#1从发射机设备1A发送到接收机设备1B。如果接收机设备1B不能接收发送的块#1，则将分别指出此发送出现错误或故障的相应的通知返回发射机设备1A。此通知还被称为否定确认并代表接收失败时进行的重发请求(步骤(2))。因此，在步骤(3)，发射机设备1A发送另一个含有与在(先前)数据块#1内含有的数据X相同的数据X的块(数据块#2)。对于此发送过程，可以使用另一个编码。现在，接收机设备1B将迄今接收的数据块合并(步骤(4))，就是将数据块#1与数据块#2合并，并试图重新解码重发的块。正如以上结合一般实例已经说明的那样，此合并过程可以有效增加总编码量并可以有效降低再出错的概率。

然而，由于仅在先前块被成功发送或被成功重发后，才发送含有下一个数据的后续数据块，所以从某种程度上说，整个通信过程被延迟并降低了可以发送的数据率。

为了减少延迟并增加发送速率，另一个现有技术方法和相应的系统被提议，根据这种方法，顺序发送多个块而无需等待各确认。然而，在这种情况下，重发的数据块不能紧跟在初始数据块之后。

因此，通信系统的接收机设备1B不能自动知道哪些数据块可以互相合并。

图2图解说明已经开发的用于解决此问题的现有技术方法。

根据此公知方法，对发送的数据块序列内的各数据块B0、B1、…、Bn指定序列号或块号Bn。如果在发送过程出现错误或在主题数据块的初始(第一次)或原始发送过程中发生接收故障并请求出现发送，则对重发指定的序列号与初始发送过程的序列号相同。须更鲁棒地对块号进行编码，即具有更高的冗余度，这样就可以将接收机不能对块号进行解码或识别的概率降低到最低。

因此，如果接收机设备已经接收了块号，则可以将具有相同块号的块互相合并。

具体地说，参考图2所示的例子，在瞬时0、1、2和3发送含有数据X、Y和/或Z的4个数据块的序列。对于此特定实例，假定其块号BN被指定为546的第一块B0未正确接收，因此必须重复其发送过程。

在瞬时“2”对利用BN＝546识别的所述数据块进行重发。此时，与在瞬时“2”利用相同块号BN＝546指出的相同，重发块，并且数据块含有与在瞬时“0”的初始发送中的数据X相同的数据X。

然而，此公知技术的缺点在于，由于采用必须与各数据块B0、…、Bn一起以块号BN的形式发送的块编号引起附加开销，所以减少了可以发送的数据量。

此外，即使是信道的发送质量如此的高以致不会出现此外，但是块编号仍降低了在通信系统内可以发送的用户数据量。

本发明概述

因此，本发明的一个目的是提供一种在含有发射机设备和接收机设备的冗余度增量通信系统内可以将各数据块合并的信令方法，该方法避免了上述缺点并可以增加数据吞吐量。此外，本发明的另一个目的是提供一种相应的通信系统。

根据本发明，利用一种在包括发射机设备和接收机设备的冗余度增量通信系统内可以将各数据块合并的信令方法可以实现此目的，该方法包括步骤：将所述块从发射机设备发送到接收机设备，其中各发送的数据块含有指出各数据块是第一次发送还是是重发数据块的信息；在所述接收机设备校验发送各数据块的过程是否失败；如果所述各块的发送过程失败，则请求发射机重发所述数据块，并且根据发射机设备端接收的所述重发请求，将所述信息置位为表示所述各数据块为重发块的数值，至少将一个头标附加到待重发的所述数据块，所述头标表示发送块序列内较早发送的所述块的物理位置基准。

此外，利用每次适应于实现上述方法的包括发射机设备和接收机设备的通信系统可以实现此目的。

在从属权利要求中对本发明的有利改进进行了定义。

因此，根据本发明的优势在于，可以不需要用于包含块编号信息的各初始块。所以，可以明显地降低先前由于块编号产生的开销，并因此提高通信系统内用户数据的吞吐量。在初始发送各数据块过程唯一需要的开销为一个可以仅由一位表示的标志。如果不需要进行重发，则在建议的冗余度增量系统中，可以将开销降低到可以忽略不计的最小开销。

所建议方法的进一步优势在于，几乎可以应用于所有以块或所谓的分组为单位发送数据的通信系统中。

附图的简要说明

通过参考附图，可以更好地理解本发明，附图包括：

图1用图解法示出传统通信系统的方框图和传统通信系统完成的各通信步骤；

图2示出根据本技术领域内公知的进一步通信方法发送数据块时使用的基本数据格式的原理；

图3示出根据本发明方法的流程图；

图4示出根据本发明实施例发送数据块使用的基本数据格式的原理；

图5A示出根据本发明的两个进一步实施例发送数据块时使用的基本数据格式的原理；

图5B示出根据通过将说明的各实施例合并获得的本发明的又一个变换实施例发送数据块时使用的基本数据格式的原理；以及

图5C示出根据表示本发明附加实施例的另一个调整发送数据块时使用的基本数据格式的原理。

本发明实施例的详细说明

根据本发明，块号的优势在于不再需要利用额外冗余度进行发送。换句话说，对于代码合并功能不需要块号，然而，如果对于在更高层实现的功能需要块号，仍可以保留块号。

通信系统的发射机设备和接收机设备一致采用编号方案，此编号方案基于发送数据块序列内各块的物理位置。例如，在接收机设备与发射机设备之间实现的初始“握手”过程中可以实现一致的编码方法。另外，在设计和说明通信系统的过程中可以以优选方式实现一致，从而去除了握手过程需要的信令。

例如，通过将数据块发送序列的各数据块的发送时间映射到编号方案的编号，可以获得编号方案。在这种情况下，数据块的发送时间表示发送块序列内所述重发块的物理位置。

另外，除了时间之外，还可以将发送时使用的发送频率映射到相应的编号方案，这样所使用的频率表示发送块序列内所述重发块的物理位置。

作为又一个变换实施例，还可以将发送时使用的传输码映射到相应的编号方案，因此所使用的代码表示发送块序列内所述重发块的物理位置。

此外，还可以采用上述说明的编号方案的任意组合，因此编号反映数据块的多个物理位置的组合，即例如频域内、码域以及时域内的位置。

另外，还可以设想采用块嵌套方案或分级结构。例如，对i个发送块(还被称为子块或基本块)进行组织形成更高级块(被称为“块”)，而且还可以再对k个这种“块”(其本身含有子块)进行组织以形成例如称为“超级块”的块排列。对于由表示各块的物理位置的物理参数表示的各单个上述域或对于多个域的组合，可以这样对基本块进行组织。

此外，对于上述变换实施例，还存在在重发时使用以重发时间/频率/代码为基准的差分基准的可能性。换句话说，就是不存在对重发过程中包括的初始发送过程的绝对物理位置基准，但是存在指向初始发送的差分(和/或相对)基准，差分基准指出对重发的当前物理位置的差值。此基准不仅适合于有限个数的瞬时时间，而且适合于无限个数的瞬时时间，因为正如以下例子说明的那样，实际上存在无限个数的瞬时时间。

根据基于块物理位置的编号方案，在各块中仅要求一位T指出各块是新块或是初始块(第一次发送的块)，T＝0，或指出各块是否是重发的块，T＝1，重发的块可以与(含有相同数据的)先前发送的还未收到或收到具有错误的块合并。

仅在T＝1时，在块内出现附加头标。此头标内包含的信息表示初始(或更一般地说是较早)发送块的物理编号(位置)。根据此编号，接收机可以可以找到初始(较早)发送块并将这两个块互相合并。

具体地说，存在的(置位的)位T用于对接收机设备指出存在(附加)头标。

通过发送信道进行发送时对头标和位T进行编码，这样就可以在几乎所有信道状况下无差错地接收头标和位T。

对于块嵌套编号方案，位T对一个块内的所有子块(和/或超级块内的所有块)通用。在这种情况下，请注意，头标含有多个基准，例如如下基准顺序：hyper_block_reference、block_reference、sub_block_reference，分别用相应的编号来表示它们。更确切地说，假定一种情况是8个子块组成一个块、4个块组成一个超级块，然后顺序发送超级块。头标可以含有如下信息(5、3、7)，这意味着在第五个超级块内的第三个块的第七个子块内进行初始发送。

此外，对于两个T值，数据单元数或分组数(在由物理位置表示的子块内或块内)不必相同。这意味着，位T＝1标识的(子)块可以含有几个被重发数据单元(分组)以及相应数量的头标。

关于位T，可以将此位作为系统内其它信令信息的一部分进行编码。根据进一步的调整，如果接收机设备对两个T值进行独立解码，则可以不需要位T。例如，如果不发送位T而是放弃位T，则接收机设备可以首先利用头标的循环冗余校验CRC来检验是否存在头标。如果CRC一致，则接收机设备认为T＝1并且存在头标，否则认为T＝0，而且不存在头标。

此外，应该注意，当添加包括基准表示的附加头标时，为此目的需要窃用一些数据位以保持各(子)块的物理长度不变，这样就可以避免出现同步问题。可以无需鉴别选取一些位，因为重发的各位与初始发送的数据块的各位合并。

另外，尤其是关于上述代码物理基准/频率物理基准，应该指出，当然永远不可能同时发送初始数据块和重发的数据块。因此，总是存在某种类型的时间基准，可以商定此时间基准并可以事先相对于重发定义为例如固定块数。

以下将参考附图详细说明本发明。

图3示出在(例如上述握手过程完成之后)接收机和发射机分别商定基于数据块或分组的物理位置的上述编号方案之一后，根据本发明方法的流程图。

在步骤S10，程序启动。在下一步骤S11，发射机设备发送数据块序列。然后，如后续步骤S12所指出的那样，接收机设备接收发送的数据块并对发送故障进行校验。

经过执行步骤S13，确定在特定数据块的接收过程中是否发生故障。如果接收机设备未检测到故障(在步骤S13中为“否”)。则方法流程转移到左侧，而且将确认接收从接收机设备返回发射机设备，步骤S14。(然而，在调整中，不必转发确认，因为没有重发请求可以被看作确认。另外，没有确认也可以被看作重发请求。)步骤S14之后，流程进入步骤S22，在步骤S22，对于各块，程序终止。当然，可以重复执行该方法并对在块序列内发送的各块进行校验。

然而，如果在步骤S13检测到有意义的当前数据块的接收过程发生故障(在步骤S13中为“是”)，则流程转移到右侧，并执行步骤S15至S22。

即在步骤S15接收机设备将否定确认返回发射机设备，因此请求重发初始(第一次)发送出现故障的数据块。

在后续步骤S16，在发射机设备端接收重发请求。根据重发请求，将与各数据块有关的标志T置位为数值“1”，然后产生头标并将头标附加到其有关标志T被置位为“1”的各数据块。在步骤S17，重发标志T＝1识别的各数据块和头标。

随后，在步骤S18，接收机读取头标包含的信息，然后将重发的块(即包含在数据块内的数据)与初始发送的含有相同数据的块合并。利用头标内的信息并指出对发送的块序列内的所述初始(较早)块的物理位置基准值，进行此合并过程。

因此，在后续步骤S19，在接收端对错误进行校验。即，校验是否成功接收合并的初始块和重发块。换句话说，校验是否可以无差错地对合并的初始块和重发块进行解码。如果在对这些块进行合并后，出现差错(在步骤S20中为是)，则在后续步骤S21将否定确认转发到发射机设备并请求进行另一次重发。因此，流程进入步骤S17并再一次重发该块。

然而，如果合并的块不含有特定的差错(在步骤S20中为否)，则流程进入步骤S22。

然后，在步骤S22，就所处理的块和块内所包含的数据来说，流程结束。

图4示出根据本发明实施例发送数据块所使用的基本数据格式。图4中所示的例子基于与图2所示的例子相似的假定。

即顺序发送分别具有数据X、Y和Z的块B0、B1、…、Bn。此外，假定发送块B0失败。

具体地说，如图4所示，对各块去除块号头标开销而用一位T代替。位T＝0表示块和块中的数据第一次发送，而在将位T置位为T＝1之后(在收到否定确认后)，这表示有关块为重发块。此外，只有在假定位T为T＝1时，产生附加头标并将头标附加到块。头标含有初始发送块的物理位置基准REF。在所示的例子中，在瞬时0、1、2和3发送4个块。第一块B0没有被正确接收，必须得重发。在瞬时2重发此块。此时，在重发过程中，初始值为T＝0的位T的值然后变成T＝1。此外，附加头标含有表示初始发送块时的时间值的基准信息REF(REF＝0)。

图5示出表示初始发送块的物理位置的基准信息REF的此原理的变换实施例。

图5A中的图I.)示出根据不是将发送时间映射到编号方案，而是将发送频率映射到编号方案的进一步实例。假定在一种情况中，发射机和接收机商定一种编号方案(例如：在握手运行过程中)，以这样的方式发送待发送的块序列以致可以对各新块采用另一种发送频率(一种“跳频”)。具体地说，以这样的方式发送块以致可以采用映射到0、1、2、3编号的频率F1、F2、F3、F4的频率序列。如果以频率F1发送的块没有被正确接收，则以频率F3将位T置位为“1”对它进行重发，并且头标含有表示这是对以频率F1初始发送块的重发过程的基准REF＝0(频率序列号为“0”)。

同样，图5A中的图II.)示出类似的情况，然而，在这种情况下，是将各块的传输码映射到编号方案。即发射机和接收机商定一种编号方案(一种“跳码”)，以这样的方式发送待发送的块序列以致可以对各新块采用另一种传输码。除了图II.)中的代码(而不是频率)表示初始发送块的物理位置基准之外，上述结合图I.)所作的说明适用于图II.)。

图5B(图III.)示出采用编号方案的进一步调整，在此调整中，将根据频域、码域和时域的初始发送块的物理位置基准进行合并。请注意，这仅代表一个例子，同样还可以设想各种其它调整。

具体地说，图III.)示出一种编号方案(0、…、15)，在这种编号方案中，发射机设备和接收机设备商定采用两个频率(F1、F2)、两个代码(C1、C2)以及4个瞬时(0、…、3)。更具体地说，当选择频率F1(编号0、…、7)、选择第一代码C1并且在选择F1和C1期间，在4个后续瞬时(0、…、3)期间发送各块，即编号方案中的编号0至3。然后，当频率保持不变(F1)，代码变更为C2并且在选择F1和C2期间，在4个后续瞬时(0、…、3)期间发送各块，即编号方案中的编号4至7。接着，频率由F1变更为F2时，并重复对应于编号方案中编号8至15的相同过程(图5B中最左侧的一列)。

在这种情况下，0至15范围的数值内的信息REF在重发块头标中指出初始发送块的物理位置基准。

另外，还可以设想将相同的物理顺序定义为嵌套子块(时域)、块(码域)、超级块(频域)排列(对照图5B右侧的内容)。然后，在重发块头标由信息REF指出初始发送块的物理位置基准，REF可以设定为下列格式：REF＝(h、b、s)，其中h表示超级块编号(在图5B所示的例子中为0或1)、b表示块编号(在图5B所示的例子中为0或1)、s表示子块编号(在图5B所示的例子中为0至3)。

请注意，嵌套块方案并不局限于不同的域，而且还适用于一种域，例如：时域。例如(附图中未示出)，八位字节的子块构成块，八位字节的块构成超级块。然而，不要求构成块的子块的数目与构成超级块的块的数目相同(如图5B所示)。此外，嵌套块分级的深度并不局限于3级，通过定义其它块级，位还可以更深(例如包括超级块的“兆块”等)。

此外，图5C示出又一个调整。如上所述，对于两个T值，数据单元数或分组数(例如在物理位置表示的子块或块内)不必相同。正如图5C所示的那样，参考根据时间已经映射到编号方案的例子，在瞬时“2”，因为位T(T＝1)的值，将(子)块表示为重发块。然而，尽管已经指定T＝0值的各块仅含有一个数据单元(分别含有数据分组或数据项X、Y和/或Z)，但重发块含有不止一个数据单元以及相应数目的附加头标，每个(子)块中每个数据分组有一个头标。

根据所示的例子，在瞬时0和1接收的数据分组X和Y不是无差错接收。在瞬时“2”重发这些数据分组，并且重发的块(如果具有定义的嵌套块排列则为子块)含有在开头包括基准REF＝0的头标的数据分组X、含有在开头包括基准REF＝1的头标的数据分组Y。与先前的实例相同，各头标包括初始(较早)发送物理位置基准。

因此，如上所述，本发明建议了一种在包括发射机设备和接收机设备的冗余度增量通信系统中可以将各数据块合并在一起的信令方法，该方法包括步骤：将所述块从发射机设备发送到接收机设备，其中各发送的数据块含有指出各数据块是第一次发送还是是重发数据块的信息；在所述接收机设备校验发送各数据块的过程是否失败；如果所述各块的发送过程失败，则请求发射机设备重发所述数据块，并且根据发射机设备端接收的所述重发请求，将所述信息置位为表示所述各数据块为重发块的数值，至少将一个头标附加到待重发的所述数据块，所述头标表示发送块序列内较早发送的所述块的物理位置基准。利用所建议的方法以及相应通信系统中适应的发射机设备和接收机设备，就可以不需要在各数据块内发送块号，因此在通信系统中减少了发送数据的开销并增加了用户数据吞吐量。

应理解，上述说明和附图仅为了利用实例说明本发明。在所附权利要求所述的本发明范围内，可以对本发明的优选实施例进行变化。

Claims

1.一种在包括发射机设备和接收机设备的冗余度增量通信系统内可以将各数据块合并在一起的信令方法，该方法包括步骤：

将所述块(B1、B2、…、Bn)从发射机设备发送到接收机设备(S11)，其中各发送数据块含有指出各数据块是第一次发送还是是重发块的信息(T)；

在所述接收机设备校验发送各数据块(B1)的过程是否失败(S12、S13)；

如果所述各块的发送过程失败，则请求发射机设备重发所述数据块(S16)，并且

根据发射机设备端接收的所述重发请求，

将所述信息(T)置位为表示所述各数据块为重发块的数值(S17)，并且

至少将一个头标附加到待重发的所述数据块(S17)，所述头标表示发送块序列内较早发送的所述块的物理位置基准。

2.根据权利要求1所述的方法，其中

通过将各块的发送时间映射到编号方案，可以表示各块的所述物理位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中

通过将各块的发送频率映射到编号方案，可以表示各块的所述物理位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其中

通过将发送各块所使用的代码映射到编号方案，可以表示各块的所述物理位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其中

通过将发送频率、以各频率进行发送所使用的代码以及以各频率利用各代码进行发送的时间进行合并再映射到编号方案，可以表示各块的所述物理位置。

6.根据权利要求1所述的方法，其中

所述各块由多个子块构成，并且头标表示所发送块序列内重发子块的物理位置基准。

7.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括步骤：

利用所述头标包含的信息，将重发块与其它块合并(S21、S22)。

8.根据上述权利要求2至权利要求6之任一所述的方法，其中在初始握手步骤中在所述通信系统的所述发射机与所述接收机之间对所述采用的编号方案达成一致。

9.根据权利要求1所述的方法，其中利用一个标志(T)表示所述信息。

10.根据权利要求1所述的方法，其中利用头标的循环冗余校验和表示所述信息。

11.根据上述权利要求1至权利要求10之任一所述的方法，其中为了进行安全发送，至少对所述信息(T)和所述头标之一进行编码。

12.一种包括发射机设备和接收机设备的通信系统，发射机设备和接收机设备各自适应于实现根据上述权利要求1至权利要求11之任一所述的方法。