專利名稱：質(zhì)量相關(guān)的數(shù)據(jù)通信信道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般而言，本發(fā)明涉及用于從無線電發(fā)射機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到接收機(jī)的方法和系統(tǒng)。具體而言，本發(fā)明涉及用于在站之間傳送數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)，比如在無線本地回路(WLL)系統(tǒng)或類似系統(tǒng)中的無線基站和用戶站之間，其中接收機(jī)有不同的接收質(zhì)量，而數(shù)據(jù)傳輸被對(duì)應(yīng)地打包。
比如，用于CDMA網(wǎng)絡(luò)的IS-95標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)所選擇的服務(wù)的不同，能提供的9.6Kbps(kbps)或14.4Kbps的最大數(shù)據(jù)速率。但是，正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的那樣，該速率通常太慢而不能適應(yīng)有意義的現(xiàn)代數(shù)據(jù)應(yīng)用，比如網(wǎng)絡(luò)瀏覽、流媒體和/或文件傳輸。曾在IS-95中試圖增加最大數(shù)據(jù)速率。比如，授予Odenwalder的美國專利5,930,230講述了高數(shù)據(jù)速率CDMA無線通信系統(tǒng)，它提供了對(duì)IS-95的某些改進(jìn)。但是，Odenwalder的目標(biāo)是CDMA環(huán)境，他主要關(guān)注從用戶站到基站的數(shù)據(jù)傳輸(通常稱為“上行鏈路”或“反向”信道)而沒有解決從基站到用戶站增加數(shù)據(jù)傳輸量的需求(通常稱為“下行鏈路”或“前向”信道)。
IS-95類型的網(wǎng)絡(luò)存在的另一個(gè)困難在于它們指定基站和用戶單元之間的專用通信信道，因此該專用信道的帶寬不能用于網(wǎng)絡(luò)中的其它用戶，即使當(dāng)基站和用戶單元之間沒有數(shù)據(jù)被傳輸時(shí)。因此對(duì)于無連接業(yè)務(wù)比如網(wǎng)際協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)，通常該系統(tǒng)沒有提供對(duì)有限共用帶寬的有效使用，而這正是服務(wù)于大量用戶時(shí)必需的。
另外，數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶卣魍ǔＪ仟?dú)立于接收機(jī)的接收級(jí)別的。因此，傳輸特征被設(shè)置為最低的公分母，后者被選擇以確保在最壞或接近最壞的情況和條件下能被接收，并對(duì)所有傳輸都保持不變。盡管這樣簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和操作，但是它沒有充分利用帶寬或其他系統(tǒng)資源。
同樣授予Odenwalder的美國專利5,949,814(“Odenwalder #2”)講述的系統(tǒng)為CDMA通信系統(tǒng)提供了高數(shù)據(jù)速率增補(bǔ)信道。在該方案中，發(fā)送系統(tǒng)包含同相信道組和正交相信道組。同相信道組提供一組正交中等速率的控制和業(yè)務(wù)信道，而正交相信道組提供高速率增補(bǔ)信道和一組擴(kuò)展的中等速率信道，這些擴(kuò)展的中等速率信道彼此之間正交。
盡管Odenwalder #2能增加下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸速率，但是它通常不適合于傳輸數(shù)據(jù)到多個(gè)具有不同接收數(shù)據(jù)傳輸能力的用戶站。而且，Odenwalder #2需要在基站和移動(dòng)用戶之間進(jìn)行某些開銷控制通信以便開始兩者之間的高數(shù)據(jù)速率通信。該系統(tǒng)不適合于如基于包發(fā)送的通信系統(tǒng)那樣的可能需要傳輸小量的數(shù)據(jù)給用戶的系統(tǒng)，因?yàn)楸匾拈_銷相對(duì)較小的數(shù)據(jù)傳輸量而言導(dǎo)致了系統(tǒng)較差的效率。類似的，該系統(tǒng)不適合于多種用戶需要傳送給他們的數(shù)據(jù)時(shí)的情況。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供新穎的方法、系統(tǒng)和設(shè)備，用于在站之間傳送數(shù)據(jù)，該發(fā)明排除或減輕了至少一個(gè)上面提到的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了發(fā)送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)用戶站，可操作來從基站接收信號(hào)，其接收質(zhì)量至少與其它一個(gè)用戶站不同；基站，可操作來發(fā)送無線電信號(hào)到所述用戶站；包含具有固定持續(xù)時(shí)間的幀的信號(hào)，該幀由至少一個(gè)數(shù)據(jù)塊組成，每個(gè)數(shù)據(jù)塊包含頭和有效負(fù)載部分，其中頭被基站打包以便能被所有用戶站無論其特定的接收質(zhì)量如何都能恢復(fù)，有效負(fù)載部分被基站打包以便能夠被至少目的接收用戶站恢復(fù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了數(shù)據(jù)塊，用于發(fā)送到多個(gè)用戶站，每個(gè)用戶站有對(duì)應(yīng)恢復(fù)該數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Φ慕邮召|(zhì)量。數(shù)據(jù)塊包含有效負(fù)載和頭，頭被打包，無論用戶站接收質(zhì)量如何都能恢復(fù)它，并且數(shù)據(jù)塊包括恢復(fù)有效負(fù)載所需要的信息，有效負(fù)載被打包來充分利用數(shù)據(jù)傳送資源，并根據(jù)用戶站的接收質(zhì)量增強(qiáng)所述目的接收用戶站的接收。
圖4a，4b，4c是用于以三種不同的擴(kuò)展因子在

圖1中示出的網(wǎng)絡(luò)上傳輸一幀數(shù)據(jù)塊的示意圖；圖5是圖4a的幀中的數(shù)據(jù)塊的示意圖；以及圖6是構(gòu)造圖5的數(shù)據(jù)塊的方法的流程圖。
發(fā)明詳述參見圖1，發(fā)送數(shù)據(jù)的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用20指示。系統(tǒng)20包含無線基站24和多個(gè)用戶站28a，28b...28n。在本優(yōu)選實(shí)施例中，通過合適的網(wǎng)關(guān)以及一個(gè)或多個(gè)回程線路(未示出)，諸如T1、T3、E1、E3、OC3或其它合適的陸線鏈路，或是衛(wèi)星或其它無線或微波信道鏈路，或者是會(huì)被本領(lǐng)域的技術(shù)人員所想到的其它任何作為回程線路的適當(dāng)?shù)逆溌?，無線基站24連接到至少一個(gè)數(shù)據(jù)電信網(wǎng)絡(luò)(未示出)，諸如基于陸線的交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、分組網(wǎng)絡(luò)等。
基站24與用戶站28通信，在本實(shí)例中，用戶站28是安裝在用戶基地，這在無線本地環(huán)路(WLL)系統(tǒng)中是普通的?；?4服務(wù)的用戶站數(shù)量‘n’可以根據(jù)可獲得的無線帶寬和/或用戶站28的配置和需求而變化。
數(shù)據(jù)信道32通過無線電建立在基站24和每個(gè)用戶站28之間。數(shù)據(jù)信道32攜帶要從基站24根據(jù)需要傳輸?shù)礁鱾€(gè)用戶站28a，28b...28n的信息。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信道32的網(wǎng)絡(luò)可以采用各種多路訪問技術(shù)，包括TDMA、FDMA、CDMA或如GSM的混合系統(tǒng)等。在本實(shí)施例中，在數(shù)據(jù)信道32上傳送的數(shù)據(jù)以封裝在幀中的包的形式傳輸，其細(xì)節(jié)在下面進(jìn)行描述。
用戶站28正確接收發(fā)送給它的信號(hào)的能力，文中稱為信號(hào)的“接收質(zhì)量”，依賴于各種因素。根據(jù)所采用的發(fā)送信號(hào)的多路訪問技術(shù)可以按照不同的方式確定接收質(zhì)量的測定。例如，在TDMA或FDMA系統(tǒng)中，最常使用的確定是所接收的信號(hào)的強(qiáng)度。在CDMA系統(tǒng)中，接收的比特功率和接收的干擾功率的比率(通常用Es/No表達(dá)，其中Es是每個(gè)符號(hào)的能量，No是接收的干擾能量)是相對(duì)確定值。在任何情況下，在每個(gè)用戶站28信道32的接收質(zhì)量都可以根據(jù)各種因素變化，包括多徑干擾(來自附近建筑物的存在等)，無線噪聲源(包括其它用戶的發(fā)送信號(hào)以及無線噪聲源)，地理特征，用戶站28和基站24之間的距離，用戶站28中的接收機(jī)的質(zhì)量等，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的那樣。根據(jù)距離不同，通常信號(hào)以 衰減，其中r是用戶站28和基站24之間的距離，且N＞1。在IS-95 CDMA系統(tǒng)中，例如，N的范圍通常是3＜N＜5。
如圖1所示，用戶站相對(duì)基站24的地理分布不必是對(duì)稱的，在物理上相互接近的用戶站并不必然具有相同的或類似的接收質(zhì)量，原因在于包括地理環(huán)境(能夠反射或屏蔽信號(hào)的建筑物的存在或不存在)，無線環(huán)境(無線噪聲源的存在或不存在)等各種因素。因此，在絕大部分情況下，基站24服務(wù)的用戶站28具有顯著不同的接收質(zhì)量，而且該接收質(zhì)量可能根據(jù)時(shí)間而改變。
在圖1中，在某個(gè)時(shí)刻用戶站28a和28f可能具有非常好的接收質(zhì)量，而用戶站28b和28g具有中等的接收質(zhì)量，而用戶站28c、28d和28e具有較低的接收質(zhì)量。在后續(xù)的時(shí)刻，用戶站28a、28d和28g可能具有非常好的接收質(zhì)量，而用戶站28c、28e和28f具有中等的接收質(zhì)量，而用戶站28b具有較低的接收質(zhì)量等。
在本發(fā)明中，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔內(nèi)或以預(yù)先確定的事件的形式，每個(gè)用戶站28將向基站24報(bào)告其目前的接收質(zhì)量。基站24維護(hù)一個(gè)最近報(bào)告的接收質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫，并合適的打包要在數(shù)據(jù)信道32上發(fā)送到每個(gè)用戶站28的數(shù)據(jù)。
此處使用的術(shù)語“包”“打包的”“打包”指發(fā)送打包的數(shù)據(jù)到其目的接收地的整個(gè)安排。對(duì)數(shù)據(jù)打包含但不限于應(yīng)用不同級(jí)別的前向糾錯(cuò)(FEC)碼(從沒有編碼到高層編碼和/或不同的編碼方法)，采用各種級(jí)別的符號(hào)重復(fù)，采用不同的調(diào)制方式(4-QAM，16-QAM，64-QAM等)以及其它任何技術(shù)或方法來根據(jù)選擇的無線(或其它物理層)資源的數(shù)量、數(shù)據(jù)速率和適于該發(fā)送的發(fā)送差錯(cuò)的概率等安排數(shù)據(jù)發(fā)送。比如，數(shù)據(jù)用比率1/4 FEC編碼(每1個(gè)數(shù)據(jù)比特用4個(gè)信息比特發(fā)送)和16-QAM調(diào)制來打包發(fā)送到第一目的接收機(jī)，以及用比率1/2 FEC編碼和64-QAM調(diào)制來打包發(fā)送到比第一目的接收機(jī)的接收質(zhì)量更好的第二目的接收機(jī)。
圖2更詳細(xì)的示出了基站24的實(shí)例?；?4包含天線40，或多個(gè)天線，來在通信信道32上接收和發(fā)送無線通信信號(hào)。依次的，天線40被連接到無線電設(shè)備44和調(diào)制解調(diào)器48。調(diào)制解調(diào)器48被連接到微處理器-路由器組合52，比如SUN Microsystems公司制造的SPARC處理器系統(tǒng)。應(yīng)該理解組合52可以根據(jù)需要包括多個(gè)微處理器，和/或該路由器可以作為單獨(dú)的單元被提供，如果需要的話。在微處理器-路由器組合52中的路由器被用任何適當(dāng)?shù)姆绞竭B接到回程線路56，并進(jìn)而把基站24連接到包交換數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(未示出)。
參照?qǐng)D3，它更詳細(xì)的示出了用戶站28。用戶站28包括天線60，或多個(gè)天線，來在通信信道32上接收和發(fā)送無線通信信號(hào)。依次的，天線60被連接到無線電設(shè)備64和調(diào)制解調(diào)器68，調(diào)制解調(diào)器68進(jìn)而被連接到微處理器組合72。
微處理器組合72可包括，舉例而言，Intel制造的StrongARM處理器，它執(zhí)行各種功能，包括執(zhí)行A/D-D/A轉(zhuǎn)換，濾波器，編碼器，解碼器，數(shù)據(jù)壓縮器，數(shù)據(jù)解壓縮器和/或包分解器。如圖3所示，微處理器組合72連接調(diào)制解調(diào)器68和數(shù)據(jù)端口76，用于將用戶站28連接到某個(gè)智能設(shè)備，比如個(gè)人計(jì)算機(jī)，個(gè)人數(shù)字助理等，它們可以使用從通信信道32接收的數(shù)據(jù)。因此，微處理器組合72可操作來處理數(shù)據(jù)端口76和調(diào)制解調(diào)器68之間的數(shù)據(jù)。
參照?qǐng)D4a到4c，在信道32上傳送的幀用100表示。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)據(jù)在信道32上以幀100發(fā)送，該幀100需要10毫秒的傳送時(shí)間，盡管對(duì)幀100而言更長或更短的發(fā)送時(shí)間也可以選擇，如果需要的話。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的那樣，幀100可以按持續(xù)時(shí)間來測量。而在該持續(xù)時(shí)間內(nèi)能攜帶給定數(shù)量的符號(hào)供發(fā)送。而這些符號(hào)可代表數(shù)據(jù)，符號(hào)代表的實(shí)際數(shù)據(jù)量與數(shù)據(jù)被打包到符號(hào)的方式有關(guān)。在CDMA實(shí)施例中，通常用CDMA擴(kuò)展因子、調(diào)制、重復(fù)和編碼的組合來打包。因此，最好是盡管幀100的持續(xù)時(shí)間保持不變，但是在幀中發(fā)送的有效數(shù)據(jù)速率根據(jù)數(shù)據(jù)打包的不同而不同。這些概念在本發(fā)明的應(yīng)用將在下面更詳細(xì)討論。
在本發(fā)明中，幀100被配置成發(fā)送許多數(shù)據(jù)塊B1到Bi，其中每個(gè)數(shù)據(jù)塊Bi攜帶固定數(shù)量的業(yè)務(wù)符號(hào)，因此在幀100中的數(shù)據(jù)塊的數(shù)量依賴于CDMA擴(kuò)展因子，位(chip)速率和幀的發(fā)送持續(xù)時(shí)間。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，采用了具有3,840,000位(chip)每秒(3.84Mcps)的位(chip)速率的CDMA系統(tǒng)，采用了具有1,200個(gè)業(yè)務(wù)符號(hào)的數(shù)據(jù)塊Bi。
圖4a示出的幀100采用的CDMA擴(kuò)展因子是4，因此8個(gè)數(shù)據(jù)塊(B1到B8)被包含在幀100中，因此幀100包含9,600個(gè)業(yè)務(wù)符號(hào)。在圖4b，采用的CDMA擴(kuò)展因子是8，因此4個(gè)數(shù)據(jù)塊(B1到B4)被包含在幀100中，因此幀100包含4,800個(gè)業(yè)務(wù)符號(hào)。在圖4c，采用的CDMA擴(kuò)展因子是16，因此2個(gè)數(shù)據(jù)塊(B1到B2)被包含在幀100中，因此幀100包含2,400個(gè)業(yè)務(wù)符號(hào)。本發(fā)明人確定，保持?jǐn)?shù)據(jù)塊B中的業(yè)務(wù)符號(hào)固定以及幀持續(xù)時(shí)間固定，就可以避免不希望在調(diào)制解調(diào)器68發(fā)生的復(fù)雜性，但是應(yīng)該考慮到帶有不同數(shù)量業(yè)務(wù)符號(hào)的幀結(jié)構(gòu)也可以采用，如果需要的話。
每個(gè)數(shù)據(jù)塊Bi具有在圖5中示出的結(jié)構(gòu)，包括頭104和有效負(fù)載108。希望頭104可以被在系統(tǒng)20中的所有用戶站28接收，這些用戶站具有預(yù)先確定的最低接收質(zhì)量。因此，頭104按照穩(wěn)健的方式被打包來增加用戶站28能夠接收它的概率(即，用于用戶站接收和理解頭104的幀誤碼率，或FER，不大于系統(tǒng)20的操作者選擇的水平)。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，頭104包含10個(gè)頭信息比特，它們被最終打包進(jìn)120個(gè)業(yè)務(wù)符號(hào)，其方式是對(duì)這些用于前向糾錯(cuò)(FEC)的信息比特進(jìn)行編碼來產(chǎn)生30個(gè)編碼的比特(比率1/3 FEC編碼)；使用值為8的重復(fù)因子對(duì)結(jié)果比特進(jìn)行8次重復(fù)來獲得240個(gè)比特；然后使用QPSK調(diào)制方法來調(diào)制這些比特來產(chǎn)生頭104的120個(gè)業(yè)務(wù)符號(hào)。盡管目前優(yōu)選該打包方法對(duì)頭104打包，但是應(yīng)該考慮到可以對(duì)頭104采用廣泛的其它打包方法，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。
在頭104的10個(gè)頭信息比特中，目前采用5個(gè)比特來代表長度值，而剩余的5個(gè)比特代表數(shù)據(jù)塊格式。
在本發(fā)明中，盡管對(duì)頭104打包目的在于讓所有用戶站28可以接收，但是對(duì)有效負(fù)載108打包目的在于發(fā)送信息到目的接收用戶站28時(shí)，提供對(duì)無線信道32的高效利用。因此，有效負(fù)載108的調(diào)制、FEC編碼；符號(hào)重復(fù)等對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊B而言都可以根據(jù)目的接收站28及其接收質(zhì)量而不同。
在本發(fā)明的本實(shí)施例中，符號(hào)重復(fù)因子可以采用4，3，2或1；調(diào)制方案可以采用64-QAM；16-QAM；4-QAM；可以采用8個(gè)不同的FEC擊穿屏蔽碼(來獲得從1/3到4/5的編碼速率)。另外，接收機(jī)需要獲得長度乘數(shù)以便能夠正確的解釋有效負(fù)載108的內(nèi)容，在本發(fā)明的本實(shí)施例中，乘數(shù)值可以采用8，16，32，64和128。因此，特定的調(diào)制方案可以用2個(gè)比特信息代表(從4個(gè)可能的調(diào)制中選擇)；符號(hào)重復(fù)因子可以用2個(gè)比特信息代表(從4個(gè)可能的重復(fù)率中選擇)；FEC擊穿屏蔽碼可以用3個(gè)比特信息代表(從8個(gè)可能的擊穿屏蔽碼中選擇)；長度乘數(shù)可以用3個(gè)比特信息代表(從5個(gè)可能的乘數(shù)值中選擇)。但是，這些參數(shù)的許多組合是冗余的、沖突的或不可能在系統(tǒng)20中使用的。例如，在系統(tǒng)20中不可能要求以64-QAM調(diào)制發(fā)送的沒有符號(hào)重復(fù)的低水平FEC編碼，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。
因此，為了減少發(fā)送有效負(fù)載108帶來的開銷(頭104)，選擇了被認(rèn)為最有用的32種有關(guān)調(diào)制、FEC擊穿屏蔽碼、長度乘數(shù)和符號(hào)重復(fù)因子的組合，這些組合被定義為查找表的條目，這對(duì)基站24和用戶站28是已知的，這些條目可以用包括數(shù)據(jù)塊格式的5個(gè)比特信息來存取。在查找表中包含的所選擇的實(shí)際的因子組合沒有特別的限制，應(yīng)該考慮到這些因子可以由基站24和用戶站28的制造商根據(jù)系統(tǒng)20的運(yùn)行條件的期望范圍加以選擇。
頭104的剩余5個(gè)信息比特代表長度參數(shù)，該參數(shù)代表了從數(shù)據(jù)塊格式被長度乘數(shù)乘的值，用來確定有效負(fù)載108中的信息比特的數(shù)量，接收機(jī)必須預(yù)先了解該數(shù)值才能嘗試解釋有效負(fù)載108。本質(zhì)上，采用長度和長度乘數(shù)參數(shù)來以有效比特確定有效負(fù)載108是否小于完整(這可根據(jù)用于發(fā)送的FEC編碼、調(diào)制、和重復(fù)級(jí)別以及被發(fā)送的數(shù)據(jù)的數(shù)量而發(fā)生)。由于數(shù)據(jù)塊B總是具有相同數(shù)量的業(yè)務(wù)符號(hào)，因此需要增加填充符號(hào)來填滿有效負(fù)載108，如果必要而且為了減少計(jì)算的復(fù)雜度，這些填充比特在對(duì)有效負(fù)載符號(hào)執(zhí)行FEC編碼、重復(fù)和交叉之后(如下所述)再填充。因此，有關(guān)有效負(fù)載108的實(shí)際長度的信息被接收機(jī)要求以允許它正確的對(duì)有效負(fù)載108執(zhí)行解交叉，F(xiàn)EC解碼等。
圖6示出了構(gòu)造用于發(fā)送的數(shù)據(jù)塊B的過程的流程圖。如圖所示，頭信息的10個(gè)比特首先在步驟200被FEC編碼，產(chǎn)生30個(gè)用于比率1/3 FEC編碼的編碼比特。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，采用2階Reed-Muller編碼器，盡管本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)想到其它合適的編碼器，它還執(zhí)行8階符號(hào)重復(fù)以獲得240個(gè)編碼比特。接著，在步驟204編碼比特被映射到適當(dāng)?shù)姆?hào)供發(fā)送，在本發(fā)明的本實(shí)施例中，QPSK調(diào)制被采用，以使240個(gè)編碼比特被映射為120個(gè)業(yè)務(wù)符號(hào)供發(fā)送。
盡管可以在處理頭比特的過程完成之后再處理有效負(fù)載比特，但是在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，有效負(fù)載的處理過程與頭比特的處理過程并行以減少處理延遲。
如圖所示，在步驟208首先計(jì)算有效負(fù)載信息比特的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)值，該值與有效負(fù)載信息比特一起作為被發(fā)送的比特的一部分。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，CRC值由gCRC16(D)函數(shù)產(chǎn)生的系統(tǒng)編碼來確定，它產(chǎn)生16比特CRC編碼，盡管對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯然還可以采用其它適當(dāng)?shù)腃RC函數(shù)。
接著，在步驟212信息比特和CRC比特被FEC編碼，在本發(fā)明的本實(shí)施例中，這由帶后續(xù)編碼擊穿的Turbo編碼器完成。如上面提到的，結(jié)果編碼被擊穿的程度由目前正構(gòu)造的數(shù)據(jù)塊B的目的接收機(jī)的接收質(zhì)量來選擇。在步驟216，結(jié)果比特使用本發(fā)明實(shí)施例中的相對(duì)首要交叉器(Relative Prime Interleaver)進(jìn)行交叉操作。
在編碼和交叉之后，在步驟224比特被映射到符號(hào)，根據(jù)所選擇的M級(jí)調(diào)制方案，其中M可以是4，16或64(即4-QAM，16-QAM或64-QAM)。再一次，根據(jù)目前正構(gòu)造的數(shù)據(jù)塊B的目的接收機(jī)的接收質(zhì)量來選擇采用的調(diào)制方案。如果要被映射的比特的數(shù)量不能被Log2(M)整除，那么就在步驟220增加符號(hào)速率填充比特來填滿可用的比特空間，然后再在步驟224映射符號(hào)。
接著，在步驟228以所需的重復(fù)率執(zhí)行符號(hào)重復(fù)，如果有的話。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，執(zhí)行符號(hào)重復(fù)是以符號(hào)為基礎(chǔ)的，即給定比特序列S1，S2，S3，S4，和重復(fù)率2，那么結(jié)果序列是S1，S1，S2，S2，S3，S3，S4，S4。
此時(shí)，如果要發(fā)送的符號(hào)數(shù)量小于有效負(fù)載108可獲得的業(yè)務(wù)符號(hào)，在本發(fā)明的特定實(shí)施例中該值是1080個(gè)業(yè)務(wù)符號(hào)，那么就在步驟232把DTx填充符號(hào)附加到信道符號(hào)。最后，信道符號(hào)和附加的DTX填充符號(hào)，如果有的話，在步驟236使用相對(duì)首要交叉器(Relative Prime Interleaver)進(jìn)行交叉操作，其結(jié)果業(yè)務(wù)符號(hào)在步驟240被放置到數(shù)據(jù)塊B，位于頭比特(頭比特沒有被交叉，即頭比特總是出現(xiàn)在數(shù)據(jù)塊B的開始)。然后，結(jié)果數(shù)據(jù)塊B被物理信道程序處理以便發(fā)送。
在操作中，每個(gè)用戶站28向基站24報(bào)告其接收質(zhì)量。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用戶站24向基站40報(bào)告其信噪比和/或它從信道32接收幀100的幀誤碼率。該報(bào)告可以按照系統(tǒng)20的操作者選擇的適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔被執(zhí)行，這是因?yàn)閳?bào)告的頻率、最近報(bào)告的信息的關(guān)聯(lián)度/準(zhǔn)確度以及用于在用戶站28和基站24之間報(bào)告該信息的傳送資源的利用率方面存在折衷。
數(shù)據(jù)塊B在用戶站的接收遵循相反的一組操作，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。應(yīng)該注意到業(yè)務(wù)符號(hào)的解交叉可以與頭比特的解碼并行執(zhí)行，以減少在接收機(jī)的總延遲。
如上所述，當(dāng)幀100在信道32上被傳送時(shí)，頭104總是以穩(wěn)健的方式打包進(jìn)數(shù)據(jù)塊B，為所有的用戶站28a，28b...28n提供相對(duì)高級(jí)別的恢復(fù)置信度。這種穩(wěn)健打包方式目的在于允許基站24服務(wù)的每個(gè)用戶站28都可以恢復(fù)頭104。每個(gè)用戶站28嘗試解碼它接收的每個(gè)數(shù)據(jù)塊B，即使有效負(fù)載108能被打包以使正在接收的用戶站28能正?；謴?fù)它。在這種情況下，在步驟208被包含到有效負(fù)載108的CRC編碼將不正確，用戶站28將拋棄數(shù)據(jù)塊B。如果數(shù)據(jù)塊B的目的在于該用戶站，在系統(tǒng)20中采用的較高層協(xié)議棧將負(fù)責(zé)在后續(xù)的數(shù)據(jù)塊B中重新發(fā)送有效負(fù)載108的數(shù)據(jù)到用戶站28。
數(shù)據(jù)塊B的有效負(fù)載108可以是基站24接收的任何類型的數(shù)據(jù)。例如，有效負(fù)載108可以是一個(gè)或多個(gè)TCP/IP包，或者分段包的一部分，它被期望發(fā)送IP包到用戶站28。有效負(fù)載108可以被指定發(fā)送到特定的用戶站28a，28b...或28n，每個(gè)用戶站有自己的獨(dú)立地址和/或一個(gè)或多個(gè)廣播地址，該廣播地址可以為具有類似接收質(zhì)量的用戶站定義。另外，廣播包能被打包用于所有目的接收機(jī)的最差的接收質(zhì)量。有效負(fù)載108中的數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要被組合或分段，來滿足在數(shù)據(jù)塊B中對(duì)有效負(fù)載大小的限制。
由于被基站24接收的數(shù)據(jù)用于發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)用戶站28，因此該數(shù)據(jù)被緩存直到有足夠數(shù)量的數(shù)據(jù)被接收來填滿幀100或直到預(yù)先定義的最大等待時(shí)間被超過。如足夠填滿幀100的數(shù)據(jù)數(shù)量依賴于在幀100中所選擇的構(gòu)造每個(gè)數(shù)據(jù)塊Bi的數(shù)據(jù)塊格式，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。應(yīng)該考慮到在幀100中的不同的數(shù)據(jù)塊Bi經(jīng)常有不同的數(shù)據(jù)塊格式，因?yàn)樗鼈兊哪康牡厥遣煌慕邮諜C(jī)。因此，確定接收足夠數(shù)量的數(shù)據(jù)的前提是假設(shè)是最好的(即數(shù)據(jù)速率最有效)編碼和調(diào)制操作，或者當(dāng)預(yù)先確定的從接收最早的數(shù)據(jù)開始的最大等待時(shí)間已經(jīng)到期，采用后者的參數(shù)來確保幀100被裝配并在選擇的最大延遲時(shí)段超過之前被發(fā)送。由于其數(shù)據(jù)塊格式是效率較低的數(shù)據(jù)速率而不能被放置到組裝好的幀100的任何接收的數(shù)據(jù)都緩存起來并及時(shí)組裝到下一個(gè)要組裝的幀100。
當(dāng)足夠數(shù)量的數(shù)據(jù)被接收來填滿幀100時(shí)，包括來自以前的幀100的任何被緩沖的數(shù)據(jù)，使用每個(gè)目的接收機(jī)最近報(bào)告的接收質(zhì)量為每個(gè)數(shù)據(jù)塊B選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)塊格式，然后該數(shù)據(jù)塊B被組裝和插入到幀100。
組裝好的幀100在信道32上被發(fā)送到用戶站28a，28b...28n。該發(fā)送可以使用通常的方法和已知的技術(shù)。
應(yīng)該考慮到系統(tǒng)20可以包含不止一個(gè)信道32，如果需要的話。在這種情況下，每個(gè)信道32可有相同的擴(kuò)展因子，或?qū)Σ煌男诺?2采用不同的擴(kuò)展因子。例如，1個(gè)信道32可以有值為4的擴(kuò)展因子，來對(duì)給定的發(fā)送功率級(jí)別提高具有比較低的接收質(zhì)量的用戶站接收的可能性，而其它信道32的擴(kuò)展因子值可以是8、16等，來給具有較好接收質(zhì)量的用戶站提供有效的數(shù)據(jù)發(fā)送。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可以在不偏離本發(fā)明的情況下對(duì)上述方法做修改。例如，采用不同數(shù)量的頭比特，不同的幀持續(xù)時(shí)間，不同的位(chip)速率等。
盡管此處討論的實(shí)例關(guān)注在無線網(wǎng)上傳輸?shù)亩嗦吩L問方案，并使用CDMA作為多路訪問技術(shù)，但是應(yīng)該理解本發(fā)明可以被應(yīng)用到各種物理鏈路，比如在雙絞線或同軸鏈路上，而且可以使用各種多路訪問方法，比如TDMA、FDMA、OFDM或CDMA。
本發(fā)明提供了網(wǎng)絡(luò)中的新穎的數(shù)據(jù)信道，該網(wǎng)絡(luò)至少有一個(gè)基站和多個(gè)用戶站。該數(shù)據(jù)信道可由具有許多的數(shù)據(jù)塊的多個(gè)幀組成，每個(gè)數(shù)據(jù)塊具有相同的數(shù)量的業(yè)務(wù)符號(hào)。每個(gè)數(shù)據(jù)塊頭采用任何適當(dāng)?shù)姆绞椒€(wěn)健打包，來確保和/或有助于所有用戶站能夠高成功率的(低幀誤碼概率)恢復(fù)該頭信息，而數(shù)據(jù)塊的有效負(fù)載以對(duì)目的接收機(jī)有效的方式被打包，其確定方式是接收機(jī)報(bào)告的接收質(zhì)量。
上面描述的本發(fā)明的實(shí)施例目的在于作為本發(fā)明的實(shí)例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不偏離所附權(quán)利要求中定義的本發(fā)明范圍的情況下對(duì)其做出修改或變更。
權(quán)利要求
1.用于發(fā)送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括多個(gè)用戶站，可操作來以不同于至少一個(gè)其它用戶站的接收質(zhì)量接收來自基站的信號(hào)；基站，可操作來發(fā)送無線電信號(hào)到所述用戶站，所述信號(hào)包括幀，所述幀具有固定持續(xù)時(shí)間并包括至少一個(gè)數(shù)據(jù)塊，每個(gè)數(shù)據(jù)塊包括頭和有效負(fù)載部分，所述頭被所述基站打包以便能被所有所述用戶站無論其特定的接收質(zhì)量如何都能恢復(fù)，所述有效負(fù)載部分被所述基站打包并能被至少目的接收用戶站恢復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)所述數(shù)據(jù)塊包含同樣數(shù)量的要被發(fā)送的符號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述的頭包含指明對(duì)所述的有效負(fù)載采用的打包方式的部分以及指明所述的有效負(fù)載的長度的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述的對(duì)所述有效負(fù)載采用的打包方式包括執(zhí)行所述有效負(fù)載的前向糾錯(cuò)編碼來創(chuàng)建編碼的有效負(fù)載，執(zhí)行所述編碼的有效負(fù)載的重復(fù)以及交叉所述重復(fù)的符號(hào)。
5.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)用戶站以約定的時(shí)間間隔將其接收質(zhì)量報(bào)告給所述基站。
6.用于傳輸?shù)蕉鄠€(gè)用戶站之一的數(shù)據(jù)塊，每個(gè)所述用戶站具有對(duì)應(yīng)恢復(fù)所述數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Φ慕邮召|(zhì)量，所述的數(shù)據(jù)塊包含有效負(fù)載和頭，所述頭被打包以便無論所述用戶站的所述接收質(zhì)量如何都可以恢復(fù)，并包含恢復(fù)所述有效負(fù)載所需要的信息，所述有效負(fù)載被打包以便充分利用傳送資源，并根據(jù)目的用戶站的接收質(zhì)量增強(qiáng)所述目的接收用戶站的接收。
7.從發(fā)射機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到多個(gè)接收機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)的數(shù)據(jù)信道，每個(gè)所述接收機(jī)間歇的向所述發(fā)射機(jī)報(bào)告其對(duì)所述發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)的接收質(zhì)量；所述發(fā)射機(jī)以幀的形式發(fā)送數(shù)據(jù)，所述幀包括至少一個(gè)數(shù)據(jù)塊，每個(gè)所述數(shù)據(jù)塊包含相同的預(yù)先定義的數(shù)量的業(yè)務(wù)符號(hào)，并且每個(gè)數(shù)據(jù)塊包含頭部分和有效負(fù)載部分，其中每個(gè)數(shù)據(jù)塊的所述頭部分以穩(wěn)健的方式打包發(fā)送，由此增強(qiáng)每個(gè)接收機(jī)能夠恢復(fù)它的概率，所述頭部分包含恢復(fù)所述有效負(fù)載部分所需要的信息，根據(jù)所述目的接收機(jī)報(bào)告的所述接收質(zhì)量，所述有效負(fù)載部分被打包以便高效利用發(fā)送資源，同時(shí)確保所述目的接收機(jī)能恢復(fù)所述有效負(fù)載的合理的概率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)信道，其中頭部分可包含調(diào)制、前向糾錯(cuò)和重復(fù)等用來打包所述有效負(fù)載的指示，并可指明所述有效負(fù)載的長度。
全文摘要
從發(fā)射機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到多個(gè)接收機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)的數(shù)據(jù)信道，每個(gè)接收機(jī)間歇的向發(fā)射機(jī)報(bào)告其對(duì)發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)的接收質(zhì)量。發(fā)射機(jī)以幀的形式發(fā)送數(shù)據(jù)，該幀至少包括一個(gè)數(shù)據(jù)塊。每個(gè)數(shù)據(jù)塊包含相同的預(yù)先定義好數(shù)量的業(yè)務(wù)符號(hào)，并包含頭部分和有效負(fù)載部分。每個(gè)數(shù)據(jù)塊的頭部分以穩(wěn)健的方式被打包發(fā)送，從而提高每個(gè)接收機(jī)能夠恢復(fù)它的概率，并且頭部分包含恢復(fù)有效負(fù)載部分所需要的信息。根據(jù)目的接收機(jī)報(bào)告的接收質(zhì)量，有效負(fù)載部分被打包以便高效利用發(fā)送資源，同時(shí)確保目的接收機(jī)能恢復(fù)該有效負(fù)載的合理的概率。頭部分可包括關(guān)于調(diào)制、前向糾錯(cuò)和重復(fù)等用來打包有效負(fù)載的指示，并可指明有效負(fù)載的長度。
文檔編號(hào)H04L1/00GK1430845SQ01810029
公開日2003年7月16日 申請(qǐng)日期2001年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月25日
發(fā)明者拉梅什·曼特 申請(qǐng)人:索馬網(wǎng)絡(luò)公司