專利名稱：在用于無線通信的物理和鏈路層的自動重發(fā)請求協(xié)議的合作的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及蜂窩無線網(wǎng)，并且更具體而言涉及在這種蜂窩無線網(wǎng)中分組化通信的服務。
在無線網(wǎng)中分組化數(shù)據(jù)通信的傳輸對于網(wǎng)絡的要求不同于語音通信傳輸對于這種網(wǎng)絡的要求。語音通信需要具有最小信噪比(SNR)和連續(xù)性需求的持續(xù)不變的帶寬。另一方面，數(shù)據(jù)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(tǒng)的電路交換無線網(wǎng)被設計來支持眾所周知的語音通信需求。這樣，無線網(wǎng)(以及傳統(tǒng)的電路交換電話網(wǎng))被調整來服務于數(shù)據(jù)通信，這種調整提供混合的結果。這樣，未來的有限和無線網(wǎng)可能完全是分組交換的。
互聯(lián)網(wǎng)、內聯(lián)網(wǎng)、廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)都是分組交換網(wǎng)。在這種分組交換網(wǎng)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并且在接收時重新組裝。這些網(wǎng)絡能夠服務于數(shù)據(jù)通信和通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)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(fā)用于分組交換網(wǎng)。許多這種類型的操作標準都是基于分層的協(xié)議系統(tǒng)，例如行業(yè)標準組織(ISO)七層開放系統(tǒng)互連(OSI)模型、TCP/IP模型等。OSI模型從最低協(xié)議層到最高協(xié)議層包括(1)物理層，(2)數(shù)據(jù)鏈路層，(3)網(wǎng)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(wǎng)絡接口層，(3)互聯(lián)網(wǎng)層，(4)傳輸層和(5)應用層。網(wǎng)絡設備，即根據(jù)這些標準操作的計算機終端、無線網(wǎng)移動臺等支持無差錯的數(shù)據(jù)傳送通信。因此，幾乎所有支持數(shù)據(jù)通信的設備都根據(jù)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(fā)，操作標準有時候采用自動重發(fā)請求(ARQ)操作。一般而言，ARQ操作被采用來自動請求已經(jīng)被發(fā)送但是未被成功接收的數(shù)據(jù)分組(例如丟失的數(shù)據(jù)分組、錯誤的數(shù)據(jù)分組等)的重發(fā)。
例如，在客戶計算機和網(wǎng)服務器之間通過互聯(lián)網(wǎng)建立的數(shù)據(jù)會話中，客戶計算機請求一個文件的下載。網(wǎng)服務器訪問文件，將被請求的文件再劃分成為多個數(shù)據(jù)分組，并且唯一地標識每個數(shù)據(jù)分組。然后，網(wǎng)服務器將數(shù)據(jù)分組的每一個發(fā)送到客戶計算機。一旦接收到所有數(shù)據(jù)分組，客戶計算機就將數(shù)據(jù)分組以正確順序組合來重構文件。不過，由于丟失的/錯誤的傳輸，客戶計算機可能不能成功接收來自網(wǎng)計算機的所有數(shù)據(jù)分組。當這種情況發(fā)生時，客戶計算機自動向網(wǎng)服務器發(fā)送一個對于重發(fā)丟失的/錯誤接收的分組的請求。ARQ操作繼續(xù)直到客戶計算機正確接收到組成文件的所有數(shù)據(jù)分組為止。
ARQ操作在無線網(wǎng)中尤其重要，所述無線網(wǎng)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(wǎng)。無線鏈路易于受到干擾、衰落和通常阻止數(shù)據(jù)成功傳輸?shù)钠渌蛩?。因此，在這種系統(tǒng)中，ARQ操作尤其重要并且在被服務的移動臺和服務基站之間被實現(xiàn)。這些ARQ操作不同于上述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(xiàn)有ARQ方案要求重大的開銷并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(fā)的情況下提供要求的健壯性。
因此，本領域中需要在無線網(wǎng)中通過無線鏈路提供健壯的操作并且消耗很少的額外開銷的ARQ操作。

發(fā)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(xié)議和鏈路層(層2)協(xié)議增強。不過，根據(jù)本發(fā)明，這些增強不會互相干擾以引起不必要的重發(fā)請求。這種好處是通過在層2制止對于仍然在物理層未決校正的分組數(shù)據(jù)單元的自動重發(fā)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(fā)來提供對于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(jù)本發(fā)明的第一組操作，一個或多個分組數(shù)據(jù)單元被從例如基站或移動臺的發(fā)送機的鏈路層傳送到物理層，在物理層所述分組數(shù)據(jù)單元被插入到物理層幀。然后，發(fā)送機的物理層幀將物理層幀通過無線鏈路發(fā)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(fā)送一個肯定的確認到發(fā)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(fā)送一個否定確認到發(fā)送的物理層。
在物理層幀傳輸時，發(fā)送的物理層等待一個延遲周期，然后等待確認。如果接收到一個否定確認或者沒有確認，則發(fā)送的物理層通過嘗試物理層幀的N次重發(fā)來啟動錯誤校正操作。
在接收機，鏈路層協(xié)議接收來自物理層的分組數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)單元時，它就檢測到一個丟失的分組數(shù)據(jù)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并且制止其ARQ操作直到或者丟失的分組數(shù)據(jù)單元被成功接收或者物理層的錯誤校正操作失敗為止。在后一種情況中，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(shù)據(jù)單元。
這些特定的操作可以被實現(xiàn)為方法步驟、軟件指令、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(fā)明的詳細描述可以顯而易見本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點。


通過以下結合附圖對優(yōu)選實施例的詳細描述可以更好地理解本發(fā)明，其中圖1是說明根據(jù)本發(fā)明構建的蜂窩無線網(wǎng)的一部分的系統(tǒng)圖；圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施例駐留在基站和/或移動臺上的開放系統(tǒng)互連(OSI)組件的框圖；圖3A是說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例駐留在網(wǎng)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(xié)議分組數(shù)據(jù)單元被打包到物理層幀中的方法的框圖；圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送側物理層操作的邏輯圖；圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的接收側物理層操作的邏輯圖；
圖6是說明根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送側鏈路層操作的邏輯圖；圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的接收側鏈路層操作的邏輯圖；圖8是說明根據(jù)本發(fā)明第一方面的操作的數(shù)據(jù)流圖；圖9是說明根據(jù)本發(fā)明第二方面的操作的數(shù)據(jù)流圖；圖10是說明根據(jù)本發(fā)明第三方面的操作的數(shù)據(jù)流圖；圖11是說明根據(jù)本發(fā)明構建的基站的框圖；以及圖12是說明根據(jù)本發(fā)明構建的移動臺的框圖。
具體實施例方式
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明構建的蜂窩無線網(wǎng)的一部分的系統(tǒng)圖。蜂窩無線網(wǎng)包括無線網(wǎng)基礎結構102、基站104和基站106。蜂窩無線網(wǎng)根據(jù)可能被根據(jù)本發(fā)明修改的操作標準操作，例如HSDPA、1xEV等。不過，本發(fā)明的操作可以在不修改現(xiàn)有標準的某些情況中被實現(xiàn)。無線網(wǎng)基礎結構102耦合到互聯(lián)網(wǎng)114并且還耦合到公共交換電話網(wǎng)(PSTN)110。在本發(fā)明的另一個實施例中，網(wǎng)絡基礎結構102是電路交換的，直接耦合到PSTN 110，并且通過網(wǎng)關(G/W)112耦合到互聯(lián)網(wǎng)114。在本發(fā)明的另一個實施例中，網(wǎng)絡基礎結構是分組交換的，直接耦合到互聯(lián)網(wǎng)114，并且通過互通功能(IWF)108耦合到PSTN。
傳統(tǒng)的語音終端120耦合到PSTN 110。VoIP終端122和個人計算機124耦合到互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)。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(shù)據(jù)終端130和132。不過，無線網(wǎng)也支持與其它類型移動臺的通信。
基站104和106中的每一個服務于扇區(qū)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(shù)據(jù)通信和多媒體通信，如VoIP。本發(fā)明的教義同樣可以應用于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(jù)本發(fā)明，層1ARQ操作與層2ARQ操作合作工作來避免不必要的重發(fā)請求。一般而言，層1ARQ操作執(zhí)行在嘗試校正丟失的物理層數(shù)據(jù)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于校正丟失的鏈路層分組數(shù)據(jù)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(zhí)行ARQ操作的無線鏈路協(xié)議(RLP)層。無線鏈路協(xié)議是在無線網(wǎng)中相當廣泛使用的鏈路層協(xié)議。RLP層提供通過無線鏈路的健壯操作。本發(fā)明的層1可以被根據(jù)實現(xiàn)ARQ操作的任何無線操作標準來實現(xiàn)。通過包括兩級ARQ操作，層1ARQ操作通過物理層幀的重發(fā)來提供對于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(jù)本發(fā)明的第一實施例駐留在基站和/或移動臺上的開放系統(tǒng)互連(OSI)組件的框圖。如圖所示，移動臺支持所有七個ISO協(xié)議層?；疽仓С炙衅邆€ISO協(xié)議層。不過，在圖2的例子中，基站只支持服務于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(xié)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通常被使用依賴于標準而使用的各種術語、特定術語，例如無線鏈路協(xié)議(RLP)等來命名。本發(fā)明的教義可以應用于其中層1和層2支持ARQ操作的任何操作標準。
本發(fā)明的教義也可以應用于各種ARQ操作。例如，某些ARQ操作采用“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，特別是例如摩托羅拉的雙信道SAW、1xEV-D0的4信道SAW、朗訊的異步增加冗余和北電的NCP(非完整鑿孔)。本發(fā)明的教義應用于任何這些方法中。
如圖2所示，移動臺和基站的層1和層2被根據(jù)本發(fā)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(shù)量。利用每個有效數(shù)據(jù)分組到層2的呈現(xiàn)來執(zhí)行這種報告，所述每個分組具有到層2的刪除指示。根據(jù)L2-L1修改，在層1ARQ操作仍然對于數(shù)據(jù)塊未決時，層2不啟動對于具有丟失的數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)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(jù)本發(fā)明的第二實施例駐留在網(wǎng)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(xié)議組件包括互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)層302、點到點協(xié)議(PPP)層304、無線鏈路協(xié)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(jù)本發(fā)明的原理操作。
圖3B是說明無線鏈路協(xié)議分組數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)單元。在圖3B的特定實例中，物理層幀包括用于RLP層的兩個獨立實例的RLP分組數(shù)據(jù)單元。如這里將進一步描述的，本發(fā)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于它們的傳輸時被應用。
RLP分組數(shù)據(jù)單元的每一個包括一個RLP頭和一個RLP有效負載。RLP分組數(shù)據(jù)單元的每一個被唯一標識，具有分組數(shù)據(jù)單元序號。根據(jù)本發(fā)明，RLP層的ARQ操作使用這些序號。
圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送側物理層操作的邏輯圖。圖4所示的操作被對于由物理層從鏈路層接收的每個分組數(shù)據(jù)單元重復。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(shù)據(jù)單元(步驟402)。一旦接收到來自鏈路層的分組數(shù)據(jù)單元，物理層就將分組數(shù)據(jù)單元打包到物理層幀中(步驟404)。然后，物理層將物理層幀通過無線鏈路發(fā)送到接收機(步驟406)。注意，在另一個其中較低數(shù)據(jù)速率被支持的實施例中，每個分組數(shù)據(jù)單元可以被打包到多個物理層幀中。在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，這里描述的原理可以應用于這種在本發(fā)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所示并參考該圖所描述的，本發(fā)明的原理可以包括在基站104和/或移動臺130中。在這里參考圖4-10所描述的特定實例中，基站104被考慮為發(fā)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(fā)送側和接收側的操作。
一旦發(fā)送側物理層發(fā)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(fā)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(fā)送設備而移動臺130是接收設備。在這種情況下，基站發(fā)送物理層幀并且等待來自移動臺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(fā)送側物理層滿足一個超時條件(步驟414)，則操作繼續(xù)到步驟416。不過，如果發(fā)送側物理層接收到一個肯定確認(步驟410)，則對于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(xiàn)(步驟412或414)，則發(fā)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(jù)本發(fā)明，發(fā)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(fā)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(xù)到步驟410，其中發(fā)送側物理層通過無線鏈路重發(fā)物理層幀。然后，操作返回到步驟408，其中發(fā)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，則對于特定物理層幀的操作結束。
圖5是說明根據(jù)本發(fā)明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(fā)送側到達(步驟502)。當接收側物理層接收到來自發(fā)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)。這個確定是基于由物理層利用校驗和操作或者由發(fā)送側和接收側物理層采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(fā)送到發(fā)送側物理層(步驟514)。然后，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(fā)送到發(fā)送側物理層(步驟508)。然后，接收側網(wǎng)絡層從物理層幀中提取鏈路層分組數(shù)據(jù)單元(步驟510)。然后，接收側物理層將提取的鏈路層分組數(shù)據(jù)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操作依賴于從接收側到發(fā)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(fā)送。ACK信令的一個特定實現(xiàn)是使用一個比特來指示好或壞的接收。例如，值1可以被用于指示一個好的接收的物理層幀而值0用于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(xiàn)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，反向導頻信道可以被使用，以便ACK比特被鑿孔到反向導頻信道中并且被在發(fā)送側提取。另一個可能的實現(xiàn)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(jù)本發(fā)明的發(fā)送側鏈路層操作的邏輯圖。如圖6所示，發(fā)送側鏈路層保持在空閑狀態(tài)直到多個特定事件之一出現(xiàn)為止(步驟602)。當然，額外事件可能出現(xiàn)以使得接收側鏈路層操作和執(zhí)行多種操作。這里只有涉及本發(fā)明的操作才被參考圖6描述。
在第一操作中，發(fā)送側鏈路層接收來自高層的數(shù)據(jù)。例如，如圖2所示，鏈路層可以接收來自協(xié)議棧中任何更高層的數(shù)據(jù)。此外還如圖3A所特別示出的，發(fā)送側鏈路層可以接收來自IP/PPP層的數(shù)據(jù)。一旦接收到來自高層的數(shù)據(jù)，發(fā)送側鏈路層就創(chuàng)建含有更高層數(shù)據(jù)的分組數(shù)據(jù)單元(步驟606)。然后，所創(chuàng)建的分組數(shù)據(jù)單元被緩存在發(fā)送緩存器中(步驟608)。在創(chuàng)建這些分組數(shù)據(jù)單元中，發(fā)送側唯一地用一個序號來標識每個分組數(shù)據(jù)單元。典型地，序號被發(fā)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(jù)本發(fā)明采用來支持雙層ARQ操作。
作為由發(fā)送側鏈路層從空閑狀態(tài)的第二操作，發(fā)送側鏈路層與發(fā)送側物理層交互來將分組數(shù)據(jù)單元傳送到物理層(步驟610)。通過這個交互，發(fā)送側鏈路層確定發(fā)送側物理層需要數(shù)據(jù)。然后，根據(jù)一個交互，發(fā)送側鏈路層選擇分組數(shù)據(jù)單元以傳送到物理層(步驟612)。在選擇之后，發(fā)送側鏈路層將分組數(shù)據(jù)單元傳送到物理層(步驟614)。
在根據(jù)本發(fā)明的另一個操作中，發(fā)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(chuàng)建并且由接收側鏈路層發(fā)送。根據(jù)這個NAK的內容，發(fā)送側鏈路層將標識一個或多個分組數(shù)據(jù)單元用于重發(fā)(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(shù)據(jù)糾正操作對其失敗的鏈路層分組數(shù)據(jù)單元的一個或多個序號。當這種情況發(fā)生時，發(fā)送側鏈路層將丟失的或者錯誤的分組數(shù)據(jù)單元傳送到物理層用于重發(fā)(步驟620)。
圖7是說明根據(jù)本發(fā)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閑狀態(tài)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(zhí)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(fā)送側和接收側實現(xiàn)本發(fā)明的教義。這樣，圖4、5、6和7的操作的描述將全部實現(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)單元(步驟704)。一旦接收到一個分組數(shù)據(jù)單元，接收側鏈路層就確定任何分組數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)單元的序號中的間隙或者中斷來檢測分組數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)單元的接收時，檢測一個單獨的丟失的分組數(shù)據(jù)單元或者多個丟失的分組數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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于它檢測到的每個丟失的分組數(shù)據(jù)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(jīng)被丟失并且含有一個或多個丟失的鏈路層分組數(shù)據(jù)單元的物理層幀。為了避免不必要的NAK的產(chǎn)生以及作為結果而發(fā)生的鏈路層重發(fā)，一個定時器被設置來延遲NAK的產(chǎn)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(jīng)過去。在本發(fā)明的一個特定實施例中，為丟失的一個或多個分組數(shù)據(jù)單元設置的延遲定時器的值對應于由物理層ARQ操作執(zhí)行的N次重發(fā)的等待時間。
當為丟失的數(shù)據(jù)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(fā)送一個NAK到物理層用于通過無線鏈路傳輸(步驟716)。這個NAK將如步驟616所述的由發(fā)送側鏈路層接收并且因此將被服務。
圖8是說明根據(jù)本發(fā)明第一方面的操作的數(shù)據(jù)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(jù)本發(fā)明而被執(zhí)行的一個例子。
如圖所示，物理層幀1被通過在發(fā)送側和接收側之間的無線鏈路發(fā)送。注意，物理層幀沒有被加標簽并且這里提供的標簽只是用于說明的目的。一旦接收到物理層幀1，接收側物理層就確定物理層幀是元錯誤的并且將一個肯定確認(ACK 1)通過無線鏈路發(fā)送到發(fā)送側協(xié)議層。
一旦物理層幀1發(fā)送，發(fā)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(fā)送側物理層期望接收對于物理層幀1的確認。發(fā)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(jù)在向接收側的發(fā)送中固有的延遲、由接收側的處理和從接收側到發(fā)送側的ACK的傳輸而被選擇。
發(fā)送、接收、ACK產(chǎn)生和ACK傳輸過程不是立即的，而是隨著時間而出現(xiàn)。ACK過程中的延遲部分包括從發(fā)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(chǎn)生ACK以及在ACK到發(fā)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，對于一個特定層幀的一個有效ACK將不被發(fā)送側接收到。此外，在例如(T-ACK+T-WIN)的特定時間周期之后，對于一個特定物理層幀的有效ACK將不被發(fā)送側接收到。
在圖8的例子中，物理層幀1的確認是肯定的并且在周期T-WIN中被接收到，所述周期T-WIN是在對應于物理層幀1的延遲周期T-ACK之后開始的。這個特定實例表示一個物理層幀的成功發(fā)送、接收和確認。
發(fā)送側物理層如圖所示發(fā)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并且被錯誤接收。在這種情況下，接收側物理層將一個對于物理層幀2的確認發(fā)送到發(fā)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(fā)送，發(fā)送側物理層還啟動一個T-ACK延遲周期，然后等待在周期T-ACK期滿之后周期T-WIN中的一個確認。在圖8的例子中，發(fā)送側物理層在窗口T-WIN中接收一個否定確認并且確定物理層幀2必須再次被發(fā)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?shù)某晒Φ姆穸ù_認。
當物理層幀2被發(fā)送并且被接收側物理層正確接收之后，物理層幀3被發(fā)送。因此，接收側物理層將一個肯定確認發(fā)送到發(fā)送側物理層。不過，肯定確認在傳輸中被丟失并且沒有達到發(fā)送側物理層。當發(fā)送側物理層發(fā)送物理層幀3時，它啟動一個延遲周期T-ACK，然后在T-ACK期滿之后在周期T-WIN中等待一個確認。因為發(fā)送側物理層在T-WIN中沒有接收到任何確認，所以它也啟動對于物理層幀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?shù)牟怀晒隙ù_認。
圖9是說明根據(jù)本發(fā)明第二方面的操作的數(shù)據(jù)流圖。在圖9的操作中，在發(fā)送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(shù)據(jù)單元對應于單獨一個物理層幀。不過，如前面所描述的，這種操作并非總是這種情況，多個分組數(shù)據(jù)單元可以被包括在單獨一個物理層幀中。在傳輸開始，發(fā)送側鏈路層將分組數(shù)據(jù)單元1傳送到發(fā)送側物理層。發(fā)送側物理層將分組數(shù)據(jù)單元1打包到物理層幀1并且將物理層幀1通過無線鏈路發(fā)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(fā)送到發(fā)送側物理層并且還將分組數(shù)據(jù)單元傳送到接收側鏈路層。
發(fā)送側鏈路層將分組數(shù)據(jù)單元2傳送到發(fā)送側物理層，發(fā)送側物理層將分組數(shù)據(jù)單元2打包到物理層幀2。然后，發(fā)送側物理層將物理層幀2發(fā)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，并且對于該幀的一個否定確認被接收側物理層發(fā)送。
在發(fā)送側，發(fā)送側鏈路層將分組數(shù)據(jù)單元3傳送到發(fā)送側物理層，發(fā)送側物理層將分組數(shù)據(jù)單元3放置到物理層幀3中并且將物理層幀3通過無線鏈路發(fā)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，然后將物理層幀3中包含的分組數(shù)據(jù)單元3傳送到接收側鏈路層。當接收到分組數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)單元2。因此，RLP啟動對應于分組數(shù)據(jù)單元2的定時器。
根據(jù)對于物理層幀2的否定確認，發(fā)送側物理層幀重發(fā)物理層幀2并且它被接收側物理層成功接收到。然后，接收側物理層從重發(fā)的物理層幀中提取分組數(shù)據(jù)單元2并且將分組數(shù)據(jù)單元2傳送到接收側鏈路層。因為在為分組數(shù)據(jù)單元2設置的定時器期滿之前，分組數(shù)據(jù)單元2被接收側鏈路層接收，所以接收側鏈路層不發(fā)送一個請求分組數(shù)據(jù)單元2的重發(fā)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、正確的并且不消耗開銷的。
圖10是說明根據(jù)本發(fā)明第三方面的操作的數(shù)據(jù)流圖。如圖10所示，發(fā)送側鏈路層將分組數(shù)據(jù)單元3傳送到發(fā)送側物理層，發(fā)送側物理層將分組數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)單元3并且將分組數(shù)據(jù)單元3傳送到接收側RLP層。不過，因為接收側RLP期望分組數(shù)據(jù)單元2，所以它檢測到丟失并且啟動對應于分組數(shù)據(jù)單元2的定時器。
發(fā)送被以發(fā)送側鏈路層將分組數(shù)據(jù)單元4傳送到發(fā)送側物理層而繼續(xù)。發(fā)送側物理層將分組數(shù)據(jù)單元4放置到物理層幀中并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。然后，接收側物理層從物理層幀4中提取分組數(shù)據(jù)單元4并且將分組數(shù)據(jù)單元4傳送到接收側鏈路層。
在一個時間周期之后，為分組數(shù)據(jù)單元2設置的定時器期滿，在分組數(shù)據(jù)單元2的成功接收之前，該期滿發(fā)生。在這種情況下，接收側RLP層發(fā)送一個NAK，其中它利用分組數(shù)據(jù)單元2的序號來識別分組數(shù)據(jù)單元2。NAK被通過接收側物理層傳送到發(fā)送側物理層，然后發(fā)送到發(fā)送側鏈路層。響應于標識分組數(shù)據(jù)單元2的NAK，發(fā)送側鏈路層將分組數(shù)據(jù)單元2的一個拷貝傳送到發(fā)送側物理層。根據(jù)圖10中的這個例子，鏈路層只在物理層的ARQ操作失敗之后才啟動其ARQ操作。
本發(fā)明的原理可以應用于當一個移動臺從一個小區(qū)地點移動到另一個小區(qū)地點或者從一個發(fā)送機到另一個發(fā)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?？商娲?，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(fā)被在一個延遲超時之后觸發(fā)，以便恢復沒有被移動臺接收的任何鏈路層分組數(shù)據(jù)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(fā)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于多個用戶的鏈路層分組數(shù)據(jù)單元。在這個特定操作中，移動臺中的每個都發(fā)送一個對應于物理層幀的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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)對應于發(fā)送否定ACK或者未用ACK響應的移動臺的鏈路層分組數(shù)據(jù)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于物理層子塊的重復編碼。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(shù)據(jù)單元復用。
作為另一個實現(xiàn)，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(fā)物理層幀。在這種情況下，錯誤糾正被通過鏈路層動作而執(zhí)行。用確認來響應的那部分用戶將被根據(jù)由物理層服務的總數(shù)和其它要考慮的事項而選擇。
圖11是說明根據(jù)本發(fā)明構建的基站1102的框圖。基站1102支持一個操作協(xié)議，如IS-95A、IS-95B、IS-2000、GSM-EDGE和/或與本發(fā)明的教義兼容的經(jīng)過修改或者沒有經(jīng)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(xié)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(tài)RAM 1106、靜態(tài)RAM 1108、EPROM1110和諸如硬盤驅動器、光盤驅動器、磁帶驅動器等的至少一個數(shù)據(jù)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互相耦合并且通過接口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(wǎng)絡基礎結構接口卡1124，其將基站1102耦合到無線網(wǎng)絡基礎結構1150。數(shù)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(shù)字處理卡1126、1128和1130中的每一個執(zhí)行對于由基站1102服務的相應扇區(qū)，例如扇區(qū)1、扇區(qū)2或扇區(qū)3的數(shù)字處理。這樣，數(shù)字處理卡1126、1128和1130中的每一個將執(zhí)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，并且支持基站1102和移動臺(其結構在圖12中示出)之間的無線通信?；?102可能還包括其它卡1140。
混合自動重發(fā)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中用于由處理器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、光介質或電介質的便攜式介質中。此外，HARQI 1116電子地通過數(shù)據(jù)通信路徑從一臺計算機發(fā)送到另一臺計算機上。HARQ I的這些實施例都在本發(fā)明的精神和范圍內。
在執(zhí)行HARQI 1114時，基站1102執(zhí)行根據(jù)先前這里參考圖1-10描述的本發(fā)明的操作。HARQI 1116也可以部分地由數(shù)字處理卡1126、1128和1130和/或基站1102的其它部件執(zhí)行。此外，所示出的基站1102的結構只是可以被根據(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)明構建的執(zhí)行這里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(xié)議，如IS-95A、IS-95B、IS-2000、GSM-EDGE和/或與本發(fā)明的教義兼容的經(jīng)過修改或者沒有經(jīng)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耦合到位于移動臺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(jù)本發(fā)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(tài)和動態(tài)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(shù)據(jù)接口，并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并且為它們供電。
混合自動重發(fā)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中用于由處理器1206執(zhí)行。在某些實施例中，HARQI 1216還可以部分地由RF單元1204執(zhí)行。在制造時、在諸如通過空中的業(yè)務提供操作的業(yè)務提供操作期間或者在參數(shù)更新操作期間，HARQI 1216可以被編程到移動臺1202中。在它們被執(zhí)行時，HARQI 1214促使移動臺1202執(zhí)行根據(jù)先前參考圖1-8描述的本發(fā)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(jù)本發(fā)明的教義操作。在HARQI 1214執(zhí)行時，移動臺1202執(zhí)行根據(jù)先前這里描述的本發(fā)明的服務于數(shù)據(jù)通信的操作。
這里公開的本發(fā)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并非用于將本發(fā)明限制到所公開的特定形式，而是相反，本發(fā)明覆蓋落在由所附權利要求定義的本發(fā)明精神和范圍內的所有修改、等同物和替代。
權利要求
1.一種用于操作接收機通過無線鏈路接收來自發(fā)送機的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括由操作在接收機上的物理層通過無線鏈路接收來自發(fā)送機的物理層幀，其中接收物理層幀包括確定所述物理層幀是否是無錯誤的；當所述物理層幀無錯誤時，向發(fā)送機確認一個成功的接收，從物理層幀中提取分組數(shù)據(jù)單元，并且將所述分組數(shù)據(jù)單元傳送到操作在接收機上的鏈路層；以及當所述物理層幀不是無錯誤的時，向發(fā)送機否定確認一個成功接收；以及由操作在接收機上的鏈路層接收一個分組數(shù)據(jù)單元，其中接收分組數(shù)據(jù)單元包括確定一個分組數(shù)據(jù)單元是否被丟失；以及當所述分組數(shù)據(jù)單元丟失時，將對于一個丟失分組數(shù)據(jù)單元的自動重發(fā)請求延遲一個延遲周期，該周期對應于在物理層對于丟失的分組數(shù)據(jù)單元的錯誤糾正操作。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中延遲周期對應于成功地接收含有丟失的數(shù)據(jù)單元的物理層幀的N次嘗試，并且其中N是一個整數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中發(fā)送機是基站；并且接收機是移動臺。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中發(fā)送機是移動臺；并且接收機是基站。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中確定一個分組數(shù)據(jù)單元是否被丟失包括將一個接收到的分組數(shù)據(jù)單元的序號與一個期望的分組數(shù)據(jù)單元的序號相比較。
6.一種用于操作發(fā)送機通過無線鏈路向接收機發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，該方法包括將一個分組數(shù)據(jù)單元從操作在發(fā)送機上的鏈路層傳送到操作在發(fā)送機上的物理層；將所述分組數(shù)據(jù)單元打包到一個物理層幀中；將所述物理層幀通過無線鏈路發(fā)送到接收機；等待來自接收機的對于所述物理層幀的成功接收的一個指示；當所述物理層幀的成功接收的一個指示沒有被接收到時，啟動物理層幀的重發(fā)；如果在至少一次重發(fā)嘗試之后，所述物理層幀的成功接收的指示沒有被接收到，則通知鏈路層所述分組數(shù)據(jù)單元丟失；以及鏈路層啟動對于丟失的分組數(shù)據(jù)單元的錯誤糾正操作。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中物理層幀的N-1次重發(fā)嘗試被嘗試，并且其中N是一個整數(shù)。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中發(fā)送機是基站；并且接收機是移動臺。
9.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中發(fā)送機是移動臺；并且接收機是基站。
10.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中鏈路層包括無線鏈路協(xié)議層。
11.一種操作來通過無線鏈路接收來自無線發(fā)送機的數(shù)據(jù)的無線接收機，該無線接收機包括一個天線；耦合到所述天線的一個射頻單元；以及至少一個數(shù)字處理器，其耦合到執(zhí)行促使無線接收機進行如下操作的軟件指令的射頻單元通過無線鏈路接收來自無線發(fā)送機的物理層幀，其中接收物理層幀包括確定所述物理層幀是否是無錯誤的；當所述物理層幀無錯誤時，向無線發(fā)送機確認一個成功的接收，從物理層幀中提取分組數(shù)據(jù)單元，并且將所述分組數(shù)據(jù)單元傳送到操作在無線接收機上的鏈路層；以及當所述物理層幀不是無錯誤的時，向無線發(fā)送機否定確認一個成功接收；以及由操作在無線接收機上的鏈路層接收一個分組數(shù)據(jù)單元，其中接收分組數(shù)據(jù)單元包括確定一個分組數(shù)據(jù)單元是否被丟失；以及當所述分組數(shù)據(jù)單元丟失時，將對于一個丟失分組數(shù)據(jù)單元的自動重發(fā)請求延遲一個延遲周期，該周期對應于在物理層對于丟失的分組數(shù)據(jù)單元的錯誤糾正操作。
12.根據(jù)權利要求11所述的無線接收機，其中延遲周期對應于成功接收含有丟失的分組數(shù)據(jù)單元的一個物理層幀的N次嘗試，并且其中N是一個整數(shù)。
13.根據(jù)權利要求11所述的無線接收機，其中確定一個分組數(shù)據(jù)單元是否丟失包括將一個接收的分組數(shù)據(jù)單元的序號與一個期望的分組數(shù)據(jù)單元的序號相比較。
14.根據(jù)權利要求11所述的無線接收機，其中鏈路層包括一個無線鏈路協(xié)議層。
15.根據(jù)權利要求11所述的無線接收機，其中無線接收機是移動電話；并且無線發(fā)送機是基站。
16.根據(jù)權利要求11所述的無線接收機，其中無線接收機是基站；并且無線發(fā)送機是移動臺。
17.一種操作來將數(shù)據(jù)通過無線鏈路發(fā)送到無線接收機的無線發(fā)送機，該無線發(fā)送機包括一個天線；耦合到所述天線的一個射頻單元；以及至少一個數(shù)字處理器，其耦合到執(zhí)行促使無線接收機進行如下操作的軟件指令的射頻單元將一個分組數(shù)據(jù)單元從操作在其上的鏈路層傳送到操作在其上的物理層；將所述分組數(shù)據(jù)單元打包到一個物理層幀中；將所述物理層幀通過無線鏈路發(fā)送到無線接收機；等待來自無線接收機的對于所述物理層幀的成功接收的一個指示；當所述物理層幀的成功接收的指示沒有被接收到時，啟動所述物理層幀的重發(fā)；如果在至少一個重發(fā)嘗試之后沒有接收到所述物理層幀的成功接收的指示，則通知鏈路層所述分組數(shù)據(jù)單元被丟失；以及促使鏈路層啟動對于所述丟失的分組數(shù)據(jù)單元的錯誤糾正操作。
18.根據(jù)權利要求17所述的無線發(fā)送機，其中物理層幀的N-1次重發(fā)嘗試被嘗試，并且其中N是一個整數(shù)。
19.根據(jù)權利要求17所述的無線發(fā)送機，其中鏈路層包括一個無線鏈路協(xié)議層。
20.根據(jù)權利要求17所述的無線發(fā)送機，其中無線發(fā)送機是基站；并且無線接收機是移動臺。
21.根據(jù)權利要求17所述的無線發(fā)送機，其中無線發(fā)送機是移動臺；并且無線接收機是基站。
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(xié)議和鏈路層(層2)協(xié)議，所述協(xié)議都包括自動重發(fā)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(fā)送機將鏈路層分組數(shù)據(jù)單元打包到物理層幀中并且將發(fā)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(fā)送。發(fā)送的物理層等待響應并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(shù)據(jù)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H04L1/16GK1437807SQ01811337
公開日2003年8月20日 申請日期2001年4月17日 優(yōu)先權日2000年4月17日
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