CN100406900C - 用于分组交换蜂窝网络中的上行链路宏分集的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在分组交换网络中提供上行链路宏分集的方法和设备，所述方法和设备允许有选择地将分组和/或诸如帧之类的分组部分从无线通信设备或移动终端之类的端节点(200)经由物理层或链路层连接之类的多个通信连接的集合发送到一个或多个接入节点(300)，例如基站。举例来说，在某种程度上，上行链路宏分集是根据物理层信道状态和/或高层策略并且借助于在多个通信连接(402～404)上执行的智能选择性转发来加以实现的。转发判定是在快速时标上执行的，由此可以适应于通信连接(402，404)集合的动态运送状态，其中举例来说，所述判定可以基于各个分组而被执行。

Description

用于分组交换蜂窝网络中的上行链路宏分集的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求针对2002年5月6日提交的名为“METHODS ANDAPPARATUS FOR UPLINK MACRO-DIVERSITY INPACKET-SWITCHED CELLULAR NETWORKS THROUGHINTELLIGENT，MULTILINK-INTERFACE PACKET FORWARDING”的美国临时申请60/380,082而享有优先权，在这里特意将其引入以作为参考。

技术领域

本发明涉及通信系统，尤其涉及那些用于分组交换蜂窝网络中的上行链路宏分集的方法和设备。

背景技术

基于码分多址(CDMA)的现有蜂窝网络技术是使用众所周知的“软切换”机制来实现通常所说的上行链路宏分集的。在软切换机制中，用户的无线通信设备或移动终端在链路层或介质访问控制(MAC)子层上传送的上行链路帧是在多个受控于单独的控制部件的基站收发信机上接收的，其中举例来说，所述控制部件可以是无线电网络控制器(RNC)或基站控制器(BSC)，一般来说，该部件更多位于无线电接入网络的中心位置。接收基站的收发信机集合将上行链路帧转发到控制部件，控制部件则在尝试重建和正确接收用户无线通信设备发送的帧的过程中使用了诸如帧选择或软组合之类的技术以及自动重发请求(ARQ)机制。这种设计主要是在支持语音之类的电路交换应用中发展的，他并不是非常适合分组交换连网/网间互连。通过控制部件来集中信息，这将会降低网络的可扩展性并且增大控制部件的可靠性需要和成本。此外，该设计还在基站收发信机之间和/或基站收发信机与控制部件之间加入了定时、同步和通信等待时间方面的要求。

这些要求为网络/互联网络技术带来了过多的限制。在基于网际协议(IP)的网络这种无连接分组交换网络/互联网络中，从源节点发送到目的地节点的分组序列(或分组流)不必在网络/互联网络中沿用同一路径。此外，一般来说，较为理想的是将特定的空中链路接口技术的动态特性限制在接口本身，由此允许将网络层的智能置前到固定的基础架构边缘。

网际协议概述

IP技术的目的在于启用异构计算机通信网络集合的分组交换互连。在网络和链路层技术中可能出现的不同集合是通过那些提供分组转发服务的网关(或路由器)互连的。信息则是作为名为数据报的数据块而被从信源传送到目的地的，其中信源和目的地(或主机)是通过定长地址识别的。实际上，IP互联网络中的路由选择是无连接的，在路由器之间，数据报是通过使用其内包含的目的地地址而被逐段转发的。每一个路由器都使用自身内部的转发表来判定下一个跳点。此外，IP还顾及了长数据报的分段和重组，如有必要，它还会对经由“小分组”网络的传送加以考虑。在某些IP互联网络中，主机与路由器之间的区别相对较小。在这里，如果不需要区分，那么将会使用术语“节点”。一个通常适用的区别在于：任何IP节点都可以发送和接收数据报，而路由器则只能转发数据报。

通常情况下，主机与互联网络只有一个连接(或接口)。当所述接口实际是点到点的类型的时候，对从主机发送的数据报的下一跳所进行的判定并不重要。通常，缺省路由将点到点链路的远端指定为来自主机的所有输出数据报的下一跳。作为替换，当所述接口实际进行广播的时候，例如当其使用一个连至局域网(LAN)的直接连接来进行广播的时候，对主机来说，下一跳点的判定将会更为复杂。在这种情况下，邻接地址集合通常与经由接口直连的节点(“子网”)相关联。因此，如果将输出数据报指定到直连子网的一个节点(例如接口地址空间内部的目的地地址)，那么所述数据报将会直接发送到相应节点，否则必须将其发送到直连子网上的一个路由器，以便进行转发。一般来说，在所述子网上存在一个以上的路由器，主机可以根据数据报的目的地地址将不同路由器用作下一跳点。然而在大多数情况下，主机将只指定一个路由器用作缺省的下一跳点并且将所有输出数据报(也就是并非指定给直接连接的子网上的节点的数据报)指引到缺省路由器。最后，所述主机可以具有多重初始地址，这样它就具有了一个以上的用于提供互联网络连接的接口。每个接口都可以具有一个与直连节点相对应的相关地址集合。去往直连节点的输出数据报则是经由相关接口发送到所述节点的。此外还可以将其他输出数据报依照其目的地地址引导到特定的下一跳路由器或是缺省路由器。对路由器来说，下一跳的判定与针对多重初始地址主机所进行的描述基本上相同。其主要区别在于：路由器必须为源自路由器的数据报以及路由器转发的数据报做出这种判定。

经由无线通信和网络技术的IP网间互连

在IP互联网络中，节点之间的连接可以通过有线和无线通信和网络技术来加以提供。无线通信和网络技术可以用于在具有无线通信设备接口的IP节点之间直接提供连接，也可以通过非IP无线链路层设备来提供连接，其中所述无线链路层设备可以是一个充当无线LAN与硬布线LAN之间的网桥的无线接入点。无论出现哪种情况，信道条件、空间关系以及其他因素都会对物理和链路层连接产生重大的影响，这样则会使得这些链路连接比硬布线网络更加动态和时变。

当在两个无线通信设备之间传送IP数据报之类的分组之前，有必要建立可行的通信连接。这个建立无线通信连接的过程可能会经过如下所述的一系列可能阶段。

1.在可称为“物理层同步”的第一个阶段，设备通常会根据物理层机制来进行相互检测并与对方进行同步，从而允许进一步通信。

2.在可称为“物理层接入交换”的第二个阶段，设备通常会交换一系列物理层信号或控制信息，以便能够接入空中链路资源。在这个阶段之后，设备可以收发链路层控制信息。

3.在可称为“链路层交换”的第三个阶段，设备通常会交换一系列链路层控制信息。这其中包括很多任务，例如用于加密和解密链路业务量的密钥的验证、授权、注册和建立。在这个阶段之后，设备可以收发链路层数据报文。因此，所述连接能够支持网络层和高层的控制和数据分组的交换(例如IP数据报)。

4.在可称为“网络层交换”的第四个阶段，设备通常会交换网络层和高层控制信息。这其中包括如下任务，例如地址解析、网络层许可控制、网间连接路由以及服务质量协商。根据网络/互联网络方案的细节，在对常见的IP数据业务量交换提供支持之前，有可能需要第四个阶段中的不同控制业务量的交换(尤其是必须遍历一个以上的网络跳点的数据业务量)。

应该注意的是，某些信息交换可能直接或间接包含了诸如验证、授权和记帐(AAA)服务器之类的不同于无线通信设备的实体以及围绕这些实体的实体(尤其是在以上的第三和第四个阶段)。

在某些情况下，可以明确地将通信连接描述为物理层连接或链路层连接。虽然具体的属性和差别可能会随着特定的通信技术和/或通信协议而发生变化，但是前者非常宽松地对应于第二阶段的末端，后者则对应于第三阶段的末端。由于链路层连接通常会与报文组帧以及ARQ之类的链路层的功能相关联，而这些功能又不必紧密结合特定物理层连接，因此在某些通信系统中，链路层连接可以包括多个物理层连接或者在多个物理层连接上运作。在通过物理层或链路层连接传送高层分组的时候，这些分组通常会分割成一个或多个帧，其中每个帧都可以包含某些附加报头信息。根据基础技术和/或通信协议，这些帧可以是固定长度的，也可以是可变长度的。

附图说明

图1描述的是本发明适用的示范性通信系统的网络图示。

图2描述的是依照本发明实施的示范性端节点。

图3描述的是依照本发明实施的示范性接入节点。

图4描述的是依照本发明示范性实施例而在执行上行链路宏分集的时候，基于分组并经由与不同接入节点之间的多个连接而从一个端节点向另一个网络节点发送分组流的操作。

图5描述的是依照本发明示范性实施例而在执行上行链路宏分集的时候，基于分组并经由与相同接入节点之间的多个连接而从一个端节点向另一个网络节点发送分组流的操作。

图6描述的是依照本发明示范性实施例而在执行上行链路宏分集的时候，基于帧并经由与相同接入节点之间的多个连接而从一个端节点向另一个网络节点发送分组流的操作。

发明内容

通过某些无线技术，有可能同时与多个无线通信设备保持连接，由此可以得到多种性能上的益处。假设有一种支持多个同时通信连接的无线技术，无线通信设备可以只限于同时在一个这样的连接上进行传送和接收，但是也可以不局限于此。在蜂窝网络环境中，这种技术能使无线通信设备或移动终端与一个或多个基站保持同时通信连接。在IP网间互联环境中，无线IP节点可以与多个无线接入点或无线接入路由器保持同时的链路层连接。即使IP节点只具有单独的无线通信设备或是网络接口卡(NIC)并且由此所述IP节点只具有单个IP接口，这种连接也还是可能的。此外还可以开发出通过使用诸如IEEE802.11b和正交频分复用(OFDM)之类的多种无线通信和连网技术来支持同时链路层连接的单个NIC。

这里描述的发明能在分组交换蜂窝网络中执行一种上行链路宏分集。它允许有选择地将分组和/或诸如帧之类的分组部分从无线通信设备或移动终端之类的端节点经由例如物理层或链路层连接的多个通信连接集合发送到一个或多个基站之类的接入节点。在某种程度上，这种全新的上行链路宏分集方法是在多个通信连接上借助用于智能选择转发的创新机制来实现的，其中转发判定基于物理层信道条件和/或高层策略等多种因素而受到端节点的控制。并且转发判定是根据一个快速时标执行的，例如基于各个分组，由此适应于通信连接集合的动态变化条件。

非常有利的是，所述发明方法与无连接联网的范例相一致。此外，本发明尤其适合在蜂窝网络架构中使用，因为端节点通常可以在网络/互联网络中经过可用接入链路和/或接入节点集合中的任何一个而与其他节点进行通信，所述其他节点可以是其他端节点和/或应用服务器节点。本发明能使端节点根据受现行信道条件、空中链路资源可用性及其他约束条件影响的各个分组来选择优选上行链路，由此实现了上行链路宏分集。这在通信连接受到独立或是部分相关的信号强度和干扰中的时间变化影响的时候非常重要。最后，本发明提高了通信鲁棒性和效率、空中链路资源的总利用率以及端节点所经历的服务质量。

从第一方面来看，本发明针对的是一种用于在通信网络中提供上行链路宏分集的方法。更准确地说，本发明的方法是在一个端节点与至少两个不同接收机之间保持多个通信连接；监视这些通信连接上的信道状态；作为受监视信道状态的函数，在多个通信连接之间进行选择，以便传送分组的至少一部分，并且使用选定的通信信道来传送分组的至少一部分；以及重复以上步骤。

非常有利的是，本方法可以在诸如无线网络之类的多种结构中使用，以便监视源自物理层连接、链路层连接或高层连接的特性。此外，通过使用相同或不同的接入节点，以及控制与信道状态有关的分组大小以及在未曾切换下行链路的情况下多次切换上行链路，可以同时为多个通信协议提供支持。

从另一个方面来看，本发明针对的是一种用于在通信网络中提供上行链路宏分集的设备。特别地，在这里描述的是这样一个通信系统，其中包括一个端节点和至少两个与端节点进行通信的不同接收机，其中所述端节点具有一个用于保持端节点与接收机之间的多个通信连接的装置；一个用于监视通信连接的信道状态的装置，一个用于在通信连接之间进行选择的装置，以及一个使用选定连接来传送分组的至少一部分的装置。

该设备的其他方面还包括为无线连接提供支持；用于改变与受监视信道状态有关的分组大小的装置；用于在维持单个下行链路连接的同时多次选择一个通信连接的装置，以及用于确定分组内容、分组类型和/或分组所对应的协议的装置。

具体实施方式

图1描述的是本发明适用的示范性通信系统100，例如蜂窝通信网络。这个示范性通信系统100包括多个经由通信链路相互连接的节点。在示范性通信系统100中，节点可以使用基于IP等通信协议的报文之类的信号来交换信息。举例来说，可以使用光纤电缆之类的线路和/或无线通信技术来实现系统100的通信链路。示范性通信系统100包括多个端节点134、136、144、146、154、156，这些端节点经由多个接入节点130、140、150接入通信系统。举例来说，端节点134、136、144、146、154、156可以是无线通信设备或移动终端，并且举例来说，接入节点130、140、150可以是无线接入路由器或基站。示范性通信系统100还包括提供互连性或是提供特定服务或功能所需要的多个其他节点。特别地，示范性通信系统100包括移动代理节点108，例如为接入节点之间的端节点的移动性提供支持所需要的移动IP本地代理节点，并且包括会话信令服务器节点106，例如为端节点之间的通信会话的建立和保持提供支持的SIP代理服务器，此外还还包括应用服务器节点104，例如为特定的应用层服务提供支持所需要的多媒体服务器。

图1所示的示范性系统100描述的是一个网络102，该网络包括应用服务器节点104、会话信令服务器节点106以及移动代理节点108，其中每一个设备分别通过相应网络链路105、107、109连接到中间网络节点110。此外在网络102中，中间网络节点110经由网络链路111提供对那些从网络102的角度来看处于外部的网络节点的相互连接。网络链路111与另一个中间网络节点112相连，该节点分别经由网络链路131、141、151提供针对多个接入节点130、140、150的其他连接性。

在这里将各个接入节点130、140、150描述为分别经由相应接入链路(135，137)、(145，147)、(155，157)来提供针对多个N端节点(134，136)、(144，146)、(154，156)的连接性。在示范性通信系统100中，各个接入节点130、140、150都被描述成使用无线接入链路之类的无线技术来提供接入。对诸如各个接入节点130、140、150的通信小区138、148、158之类的无线电覆盖区域而言，在这里将其描述成一个围绕相应接入节点的环形空间。此外在这里还将关联于其中一个接入节点150的无线电覆盖区域158描述成细分为三个由虚线159、159′、159″表示的子部分或扇区，其中举例来说，在这里可以将其描述成在三个扇区结构中部署了一个蜂窝基站的情况。

接下来将基于示范性通信系统100来描述本发明的不同实施例。本发明的替换实施例包含了不同的网络拓扑结构，其中网络节点的数目和类型、链路的数目和类型以及节点之间的相互连接性可以不同于图1所述的示范性通信系统100。

图2提供的是根据本发明实施的示范性端节点200的详细例示。现在参考图2，示范性端节点200是可以用作图1所述的端节点134、136、144、146、154、156中任何一个端节点的设备的详细表示。在图2的实施例中，端节点200包括经由总线206耦合在一起的主处理器204、用户输入/输出接口220、一个或多个无线通信接口230、280以及主存储器210。因此，端节点200的不同组件可以经由总线206交换信息、信号和数据。此外，端节点200的组件204、220、230、280、210、206全都处于外壳202的内部。

示范性端节点200包括数字键盘之类的用户输入设备222以及显示器之类的用户输出设备224，这些设备经由用户输入/输出接口220耦合到总线206。因此，用户输入/输出设备222、224可以经由用户输入/输出接口220以及总线206而与端节点200的其他组件交换信息、信号和数据。用户输入/输出接口220以及相关设备222、224提供用户操作端节点200完成某些任务的机制。特别地，用户输入设备222和用户输出设备224提供能使用户对端节点200以及在端节点200的主存储器210中执行的模块、程序、例程和/或函数之类的应用进行控制的功能。

主处理器204受控于主存储器210中包含的例程之类的不同模块，它对端节点200的操作进行控制，从而执行以下论述的不同信令和处理任务。而主存储器210中包含的模块则是在启动时或是被其他模块调用时执行的。在执行时，该模块可以交换数据、信息和信号。此外该模块还可以在执行时共享数据和信息。

这里包含的各个无线通信接口230、280都提供了一种供端节点200的内部组件向/从接入节点之类的外部设备和网络节点发送和接收信号的机制。图2包含了第一示范性无线通信接口230的一个详细例示，该接口包括接口处理器240、接口存储器250以及一个或多个接收机发射机部件260、270。接口处理器240受控于接口存储器250所包含的例程之类的不同模块，它对无线通信接口230的操作进行控制，从而执行以下论述的不同信令和处理任务。接口存储器250中包含的模块则在启动或由其他模块调用的时候执行。该模块可以在执行时交换数据、信息和信号。此外该模块还可以在执行时共享数据和信息。接口处理器240以及接口存储器250中包含的模块可以经由总线206而与主处理器204、主存储器210中包含的模块以及端节点200的其他组件交换信息、信号和数据。而象280这样的包含在端节点中的附加无线通信接口则不必支持相同的通信技术或通信协议，由此可以不包含相同的组件、子组件、模块、固件或软件。

图2还包括第一示范性无线通信接口230所包含的第一示范性接收机发射机部件260的详细例示。第一示范性接收机发射机部件260包括一个具有相应接收天线266的接收电路262和一个具有相应发射机天线268的发射机电路264，以便将端节点200经由例如无线通信信道耦合到其他网络节点。而象270这种包含在无线通信接口中的附加接收机发射机部件则不必支持相同的通信技术或协议，由此可以不包含相同的组件、子组件、模块、硬件、固件或软件。

根据本发明实施的端节点的一个特征是能够建立和保持其与接入节点之类的一个或多个其他节点的多个同时通信连接，其中每一个连接都可用于发送和接收报文之类的控制和数据信号。在某些实施例中，这种能力是由包含单个接收机发射机部件的单个无线通信接口提供的，其他实施例也可以使用各自具有一个或多个接收机发射机部件的一个或多个无线通信接口，在本发明的某些实施例中，无线通信接口包括多个基带收发信机。

在本发明的图2的实施例中，端节点200的主存储器210包括具有对端节点200的操作进行控制所需要的相应操作系统数据213的操作系统模块212、具有为端节点200的移动性或其他特性提供支持所需要的相应高层协议数据215的高层协议模块214以及具有执行某些任务所需要的相应应用数据217的应用模块216。这些模块和数据旨在表示典型的端节点计算系统，并且在这里包含了这些模块和数据，以便简化关于本发明及其操作的后续描述。

第一无线通信接口230的接口存储器250包含了可以用于实现本发明的不同方面的模块和数据。特别地，图2实施例的接口存储器250包括连接控制/监视模块252、上行链路宏分集控制模块254、分组大小控制模块256、高层协议代理模块258以及无线通信接口数据251。

连接控制/监视模块252对那些与建立和保持接入链路之类的通信连接相关联的无线通信接口230和/或端节点200的操作进行控制。特别地，连接控制/监视模块252对那些与基站之类的可用接入节点的检测以及是否建立、保持或断开接入链路之类的通信连接的判定相关联的处理和信令进行控制。在某些实施例中，连接控制/监视模块252使用一个可配置参数集来监视、评定和比较可用接入节点以及通信连接，其中所述参数可以包括但不局限于导频功率、导频功率平均持续时间、所需要的和/或影响扇区间和/或小区间干扰的最小的端节点发射功率。连接控制/监视模块252通常与一个或多个接入节点保持一个或多个接入链路之类的通信连接，其中这些连接是为针对网络的可靠接入提供相对于动态信道状态的足够适应性所必需的。随着时间的流逝，连接控制/监视模块252建立、保持或断开通信连接，从而保持一个适当的交替上行链路集合。一般来说，端节点200和接入节点可以限制迁移的数目和/或频率。同时通信连接的数目可以服从无线通信接口230和/或端节点200的硬件、软件及其他实施方式限制。在本发明的某些实施例中，连接控制/监视模块252接入无线通信接口数据251，以便保存、检索和/或修改配置信息，例如关于不同通信连接的当前状态的参数和操作信息。

为了描述本发明，在这里可以将双向通信连接视为包含两个单向通信连接，其中在任何一个方向发送帧或分组之类的业务量的能力是作为时间函数而变化的。如果需要加以区分或者有益于说明本发明，我们会将端节点到接入节点的连接称为“上行链路”，而从接入节点到端节点方向上的连接则称为“下行链路”。

当端节点200与一个或多个接入节点具有诸如接入链路之类的多个同时上行链路通信连接时，上行链路宏分集控制模块254会对由无线通信接口230和/或端节点200执行并与来自端节点200的报文之类的信号的选择性转发相关联的操作进行控制。特别地，上行链路宏分集控制模块254对从连接控制/监视模块252保持和监视的可用通信连接集合中选择用于发送诸如帧之类的分组和/或分组部分的特定上行链路通信连接所涉及的处理进行控制。对执行发送的特定上行链路通信连接来说，为其进行的选择处理或判定是以一个或多个因素为基础的，这些因素可以是物理层信道状态、链路层特性、分组和/或分组一部分的内容和/或大小、与分组相关联的相应协议、分组类型、相应接入节点和/或高层策略。在本发明的某些实施例中，上行链路宏分集控制模块254对无线通信接口数据251进行访问，以便保存、检索和/或修改配置信息，例如关于不同通信连接的当前状态的参数和操作信息。

分组大小控制模块256对由无线通信接口230和/或端节点200执行并与可用通信连接上传送的分组的大小适配相关联的操作进行控制。特别地，举例来说，分组大小控制模块256根据连接控制/监视模块252监视和/或报告的动态的物理层和/或链路层的状态，对那些与分组大小适配相关联的处理和信令进行控制。对用于传送的分组大小所做出的判定是以一个或多个因素为基础的，例如物理层信道状态、链路层特性、分组内容、与分组相关联的相应通信协议、分组类型和/或高层策略。在本发明的某些实施例中，分组大小控制模块256使用IP分段之类的分组分段机制而在传送之前动态控制和调整分组大小。在替换实施例中，分组大小控制模块256可以动态地将优选分组大小用信号告知发送应用(例如应用模块216)或操作系统(例如操作系统模块212)，这样一来，所述发送应用或操作系统可以根据需要来调整分组大小并且避免进行分段。在本发明的某些实施例中，分组大小控制模块256对无线通信接口数据251进行访问，以便保存、检索和/或修改配置信息，例如关于不同通信连接的当前状态的参数和操作信息。

高层协议代理模块258对那些由无线通信接口230和/或端节点200执行、并能在某种程度上使得上行链路宏分集的选择性转发基于分组内容和/或尺寸、关联于分组的相应通信协议、分组类型、相应接入节点和/或高层策略的操作进行控制。特别地，高层协议代理模块258对那些与影响到选择性转发判定的高层状态和/或策略判定相关联的处理及信令进行控制。例如，对从主存储器210中包含的高层协议模块214告知的特定的高层协议来说，它可能需要经过特定通信连接来对其信息进行引导，或是将其信息引导到一个特定接入节点，由此不适合上行链路宏分集控制模块254所执行的动态选择性转发。举例来说，在某些实施例中，高层协议模块214可以借助应用编程接口(API)直接将其要求告知上行链路宏分集控制模块254。作为选择，高层协议模块214也可以借助现有通信协议机制、信号和/或报文将其要求直接告知无线通信接口230所包含的高层协议代理模块258。这种方法具有在实施本发明时把相对于主存储器210所包括的预先存在的协议模块的变化减至最小的优点。在另一个替换实施例中，高层协议代理模块258能以透明方式截取高层协议模块214发送的报文之类的信号，以便确定所需要的信息。这种处理具有在实施本发明时不必改变主存储器210中预先存在的协议模块的益处。在本发明的某些实施例中；高层协议代理模块258对无线通信接口数据251进行访问，以便保存、检索和/或修改配置信息，例如关于不同通信连接的当前状态的参数和操作信息。

在本发明的某些实施例中，某些或全部模块252、254、256、258以及数据251都是作为补充或是替换而被包含在主存储器210中的。当端节点200包含了一个以上的无线通信接口并且特定模块所提供的功能是在由不同无线通信接口所支持的通信连接上运作的时候，在主存储器210中包含一个诸如上行链路宏分集控制模块254这样的模块将是非常有益的。并且作为选择，在无线通信接口不包括接口处理器和/或接口存储器的实施例中，某些或全部模块252、254、256、258以及数据251也可以包含在主存储器210中。

图3提供的是根据本发明实施的示范性接入节点300的详细例示。图3描述的示范性接入节点300是可以用作图1所述的接入节点130、140、150中的任何一个节点的设备的详细表示。在图3的实施例中，接入节点300包括主处理器304、网络/互联网络接口320、一个或多个无线通信接口330、340、350以及主存储器310，其中这些设备是通过总线306耦合在一起的。因此，接入节点300的不同组件可以经由总线306来交换信息、信号和数据。此外，接入节点300的组件304、320、330、340、350、306全都处于外壳302的内部。

网络/互联网络接口320提供了一种供接入节点300的内部组件向/从外部设备和网络节点发送和接收信号的机制。网络/互联网络接口320包括接收机电路322和发射机电路324，以便经由例如铜线、光纤线路或无线链路而将节点300耦合到其他网络节点。

这里包含的各个无线通信接口330、340、350全都提供了一种供接入节点300的内部组件向/从诸如端节点之类的外部设备和网络节点发送和接收信号的机制。例如，各个无线通信接口330、340、350分别包含了一个接收机电路332、342、352，而这些接收机电路则分别具有相应的接收天线336、346、356，此外这些无线通信接口还分别包含了发射机电路334、344、354，并且这些发射机电路分别具有相应的发射天线338、348、358，由此经由例如无线通信信道而将接入节点300耦合到其他网络节点。

主处理器304受控于主存储器310中包含的例程之类的不同模块，它对接入节点300的操作进行控制，以便执行以下描述的不同信令和处理任务。主存储器310中包含的模块是在启动时或是在由其他模块调用的时候执行的。这些模块可以在执行时交换数据、信息和信号。此外这些模块还可以在执行时共享数据和信息。

在图3的实施例中，接入节点300的主存储器310包括具有控制接入节点300执行操作所需要的相应操作系统数据313的操作系统模块312、具有对经由接入节点300的分组转发进行控制所需要的相应分组路由转发数据315的分组路由转发模块314、以及具有对在不同通信连接上经由一个或多个无线通信接口330、340、350接收的诸如帧之类的分组部分进行重组所需要的相应分组重组数据317的分组重组模块316。

图4、5、6描述的是在示范性通信系统100的环境中根据本发明执行的上行链路宏分集的操作。与图1相比，从本质上讲，图4～6中的例示更多涉及的是逻辑方面而不是物理方面，因此在这里只对示范性通信系统100中的节点的一个相关子集进行描述，由此将会省略很多物理节点和链路，如果是在两个实体之间显示信令或是分组传递的，那么假设这种信号或分组是根据需要并通过物理互连这两个实体的中间节点和/或链路传送的。图4～6中的例示包括应用服务器节点104、依照本发明实施的两个接入节点300、300′以及一个依照本发明实施的单独的端节点200。端节点200以及图4～6所示的接入节点300、300′则分别是图2和3中所述节点的简化表示。

图4～6描述的是不同情况下的上行链路宏分集的不同方面，图4描述的是在两个诸如接入链路之类的具有两个接入节点并且同时得到保持的通信连接上对分组执行选择性转发的上行链路宏分集的操作。图5描述的是在两个接入链路之类的具有相同接入节点并且同时得到保持的通信连接上对分组执行选择性转发的上行链路宏分集操作。图6描述的是在两个接入链路之类的具有相同接入节点并且同时得到保持的通信连接上对诸如帧之类的分组部分执行选择性转发的上行链路宏分集操作。图4～6描述的示范性情况的集合旨在帮助描述本发明。此外还存在本发明适用的数目不限的其他方案以及网络/互联网络拓扑结构，其中某些方案和结构是可以通过组合所述情况而被预见的。应该注意的是，虽然图4～6描述的都是具有两个通信连接的情况，但是本发明更为普遍地适合那些与一个或多个接入节点具有两个或更多通信连接的情况。

在详细描述图4～6的独有操作方面之前，以下先对适合所有这三个附图的特征和操作进行描述。根据本发明，端节点200中包含的连接控制/监视模块252对来自不同接入节点的信号进行监视，并且可以将这个信息与无线通信接口数据251中保存的信息结合使用，以便确定是否应该建立、保持或断开通信连接。在图4、5、6的各个附图中，端节点200分别是结合了两个通信连接(402，404)、(502，504)、(602，604)而被描述的。假设端节点200与接入节点300、300′已经经过前述必要阶段实施了进行通信连接(402，404)、(502，504)、(602，604)所需要的操作，由此能够对链路层数据报文进行交换(并且由此能够交换高层分组)。这个操作可以使用已知技术实现。如何完成所述操作的细节则是特定的无线技术和/或通信协议所特有的，由于可以使用已知方法，因此在这里并未对此进行描述。然而，为了能使端节点200建立多个同时通信连接，所述端节点应该能与多个实体独立交换链路层控制报文，并且根据需要而将控制信息引导到一个特定实体。

此外在这里还假设各个通信连接(402，404)、(502，504)、(602，604)都能支持链路层数据报文(例如帧)以及高层分组(例如IP数据报)的双向交换，但是这并不是在每一个时刻都是必需的。在任何时刻，信道状态、空间关系以及其他时变的动态因素都有可能妨碍一个或两个方向上的交换链路层信消息的能力(由此将会妨碍交换高层分组的能力)。一般来说，物理层、MAC层和链路层提供了某种能力，以便在不切断和重建通信连接的情况下适应某种程度的动态特性，并且经过这种程度的动态特性而持续存在。

在图4的例示中，端节点200具有多个同时通信连接402、404，即具有第一接入节点300的第一通信连接402以及具有第二接入节点300′的第二通信连接404。图4还描述了一个具有序列号i到i+8的分组序列450、451、452、453、454、455、456、457、458，它是一个从端节点200发送到应用服务器节点104的分组流。带有箭头410、412、420、422的虚线描述了从端节点200将分组传递到应用服务器节点104的两条可能路径。从端节点200经第一通信连接402发送的分组是经由第一接入节点300并沿着第一路径(由箭头410和412表示)传递的，从端节点200经第二通信连接404发送的分组则是经由第二接入节点300′并沿着第二路径(由箭头420和422表示)传递的。

依照本发明，端节点200所包含的上行链路宏分集控制模块254选择上行链路之类的特定通信连接402，404，并且经由所述连接来发送那些源自连接控制/监视模块252保持和监视的通信连接集合的各个分组。针对进行发送的特定通信连接所进行的选择处理或是判定则以一个或多个因素为基础，其中所述因素可以是连接控制/监视模块252监视或报告的物理层信道状态和/或高层的策略。应该注意的是，在这里可以独立选择用于传送上行链路和下行链路的优选通信连接，由此在任何一个时间点，所述连接都可以是不同的。依照本发明，端节点200能以快速时标而在通信连接集合上有选择地转发上行链路业务量，以便适应于物理层和/或链路层的动态特性。然而，转发指定给端节点200的下行链路业务量则通常是以接入节点300、300′和/或移动代理节点108之类的网络基础架构节点所保持的路由信息为基础而被指引的。对那些使用传统技术来为下行链路业务量执行相应路由信息的动态适应或重新配置来说，与之关联的控制循环与信令的等待时间可能需要很长时间来会聚，由此通常会超出物理层以及链路层的动态特性的时标。为了对此加以强调，在这里使用了带有箭头430的实线来对从应用服务器节点104将分组传递到端节点200所经由的单个示范性路径进行描述。

为了对端节点200执行的动态的迭择性转发进行描述，在这里将来自分组序列450、451、452、453、454、455、456、457、458的单独分组描述成沿着两条路径中的一条路径。特别地，在这里将那些具有序列号i(450)、i+1(451)、i+5(455)以及i+8(458)的分组显示成是沿着第一路径，由此这些分组是通过第一通信连接402发送并经由第一接入节点300传递的，而带有序列号i+2(452)、i+3(453)、i+4(454)、i+6(456)和i+7(457)的分组则被显示成了沿着第二路径，由此这些分组是通过第二通信连接404发送并经由第二接入节点300′传递的。

在图5的例示中，端节点200具有多个同时通信连接502、504，其中第一通信连接502和第二通信连接504都具有一个单独的接入节点300′，并且在这里将这个节点称为第二接入节点300′。图5还描述了一个具有序列号i到i+8的分组序列550、551、552、553，554、555、556、557、558，该序列是从端节点200发送到应用服务器节点104的分组流的一部分。带有箭头510、512、520的虚线描述的是从端节点200将分组传递到应用服务器节点104的可能路径。在这种情况下则存在两条路径，分组可以从端节点200经由所述路径传递到第二接入节点300′，并且只有一条单独的路径是从第二接入节点300′到达应用服务器节点104的。从端节点200经过第一通信连接502发送的分组是沿着第一路径(由箭头510表示)传递到第二接入节点300′的，从端节点200经过第二通信连接504发送的分组则沿着第二路径(由箭头520表示)传递到第二接入节点300′。此外，从端节点200经过任何一条通信连接502、504发送的分组也是沿着从第二接入节点300′到应用服务器节点104的相同路径。

依照本发明，端节点200所包含的上行链路宏分集控制模块254选择上行链路之类的特定通信连接502、504，并且经由所述连接来发送那些源自连接控制/监视模块252保持和监视的通信连接集合中的各个分组。针对执行发送的特定通信连接所进行的选择处理或是判定则以一个或多个因素为基础，例如由连接控制/监视模块252所监视或报告的物理层信道状态和/或高层的策略。与图4一样，在这里使用了带有箭头530的实线来对从应用服务器节点104将分组传递到端节点200的单个示范性路径进行描述。

为了描述端节点200所执行的动态的选择性转发，在这里将来自分组序列550、551、552、553、554、555、556、557、558的个别分组描述成了沿着从端节点200到第二接入节点300′的两条路径中的一条路径。特别地，在这里显示带有序列号i+5(555)和i+8(558)的分组是沿着第一路径，由此这些分组是经由第一通信连接502发送的，而带有序列号i+6(556)和i+7(557)的分组则被显示成沿着第二路径，由此这些分组是在第二通信连接504上发送的。而带有序列号i(550)、i+1(551)、i+2(552)、i+3(553)和i+4(554)的分组则被描述成沿着从第二接入节点300′到应用服务器节点104的路径。

在图6的例示中，端节点200具有多个同时通信连接602、604，其中第一通信连接602以及第二通信连接604都与单个接入节点300′相连，在这里将这个节点称为第二接入节点300′。图6还描述了一个具有序列号i到i+8的分组序列650、651、652、653、654、655、656、657、658，由此这个序列是从端节点200发送到应用服务器节点104的分组流的一部分。图6还描述了为从端节点200到第二接入节点300′的传送所执行的分组细分。因此，在这里分别将带有序列号i+5(655)、i+6(656)、i+7(657)和i+8(658)的分组描述成细分为诸如帧之类的两个部分，其中第一个部分用(a)标记，第二个部分用(b)标记。应该注意的是，用于各个经过细分的分组的第二部分的参考数字也是由一个′符号表示的。针对这两个细分的选择是任意的，一般来说，一个分组是可以细分为任意数量的分组的。

带有箭头610、612、620的虚线描述了从端节点200将分组传递到应用服务器节点104的可能路径。在这个方案中存在两条路径，分组可以从端节点200经由所述路径传递到第二接入节点300′，并且只有一条单独路径是从第二接入节点300′到达应用服务器节点104的。来自端节点200并经过第一通信连接602发送的分组沿着第一路径(由箭头610表示)传递到第二接入节点300′，来自端节点200并经过第二通信连接604发送的分组则沿着第二路径(由箭头620表示)传递到第二接入节点300′的。此外，来自端节点200并经过通信连接602、604之一发送的分组同样是沿着从第二接入节点300′到应用服务器节点104的相同路径(由箭头612表示)。

依照本发明，端节点200所包含的上行链路宏分集控制模块254从连接控制/监视模块252保持和监视的通信连接集合中选择用以发送诸如帧之类的分组的各个部分的特定通信连接602，604，其中所述连接可以是上行链路。虽然在图4和5中将选择性转发描述成是针对整个分组执行的，例如分组边界，但是在图6中则将选择性转发描述成是针对分组部分执行的，例如帧边界。针对用于发送的特定上行链路通信连接所进行的选择处理或是判定则以一个或多个因素为基础，例如连接控制/监视模块252监视或报告的物理层信道状态和/或高层的策略。与图4和5一样，在这里使用了带有箭头630的实线来描述可以将分组从应用服务器节点104传递到端节点200的单个示范性路径。

为了描述了端节点200所执行的动态选择性转发，在这里将来自分组序列650、651、652、653、654、655、656、657、658的分组的个别部分描述成沿着从端节点200到第二接入节点300′的两条路径之一。特别地，在这里将带有序列号i+5(b)(655′)、i+7(a)(657)、i+8(a)(658)以及i+8(b)(558′)的分组部分显示成沿着第一路径，由此这些分组部分是经由第一通信连接602发送的，而那些带有序列号i+5(a)(655)、i+6(a)(656)、i+6(b)(656′)和i+7(b)(557′)则被显示成沿着第二路径，由此这些分组是经由第二通信连接604发送的。此外，在这里将带有序列号i(650)、i+1(651)、i+2(652)、i+3(653)以及i+4(654)的分组描述成沿着从第二接入节点300′到应用服务器节点104的路径。

根据本发明的示范性实施例，在分组路由/转发模块314′执行后续转发之前，第二接入节点300′所包含的分组重组模块316′将会对那些来自端节点200并经由不同通信连接602，604接收的分组部分进行重组。特别地，分组重组模块316’能够从那些经由不同通信连接接收的部分中重组一个分组。

在本发明的某些实施例中，节点之间的通信完全或部分基于IP网间互连。因此，网络节点之间的数据和/或控制信令的通信可以使用数据报之类的IP分组。在使用IP分组的本发明实施例中，所述IP分组可以通过使用单播或多播寻址递送机制而被传递到预定的目的地节点。在从一个节点向多个其他节点发送相同信息的时候，使用IP多播尤其有利。

本发明的方法和设备可以与CDMA、(OFDM)、或是用于在接入节点与端节点之间提供无线通信的其他不同类型的通信技术结合使用。因此在某些实施例中，接入节点是作为使用OFDM或CDMA而与端节点建立通信链路的基站实现的。在不同实施例中，端节点是作为笔记本计算机、个人数据助理(PDA)或是包含了接收机/发射机电路以及用于实施本发明的方法的逻辑电路和/或例程的其他便携设备来实现的。

本发明的不同特征是通过使用模块来加以实现的。这些模块可以通过使用软件、硬件或是软件与硬件的组合来实现。很多上述方法或方法步骤都可以通过使用存储器设备之类的机器可读介质中包含的软件之类的机器可执行指令来加以实现，从而控制一台设备，以便实现上述方法的全部或一部分步骤，其中所述机器可读介质可以是RAM、软盘等等，所述设备可以是有或没有附加硬件的通用计算机。因此，本发明尤其涉及一种机器可读介质，其中该介质包含了机器可执行指令，以使处理器和相关硬件之类的设备能够执行一个或多个上述方法的一个或多个步骤。

对本领域技术人员来说，根据以上关于本发明的描述，很容易就可以了解到上述发明方法和设备的多种附加变化。这些变化都被视为是落入本发明的范围以内。

Claims (40)

1.一种操作节点的方法，包括：

在所述节点与至少两个不同的接收机之间保持多个通信连接；

对通信连接上的信道状态进行监视；

作为所述受监视的信道状态的函数，在所述多个通信连接之间进行选择，以便传送至少一部分分组；

使用选定的通信信道来传送至少一部分分组；以及

重复所述监视、选择和传送步骤。

2.权利要求1的方法，

其中所述通信连接是无线的；以及

其中分组中的每一个被传送部分都是经由所述通信连接中的一个单独连接而被引导到所述接收机中的一个单独接收机的。

3.权利要求1的方法，其中所述通信连接是物理层连接。

4.权利要求1的方法，其中所述通信连接是链路层连接。

5.权利要求2的方法，

其中经由第一通信连接信道传送的分组部分是使用第一通信协议传送的，并且其中经由第二通信连接信道传送的分组部分是使用不同于第一通信协议的第二通信协议传送的。

6.权利要求5的方法，

其中所述第一通信协议是IEEE802.11b，第二通信协议是基于ODFM的通信协议。

7.权利要求2的方法，

其中所述选择步骤是相对于分组边界而被执行的。

8.权利要求7的方法，其中所述接收机位于不同的接入节点。

9.权利要求7的方法，其中所述接收机位于相同的接入节点。

10.权利要求2的方法，

其中分组的每个部分都包含在一个帧内，所述选择步骤是相对于帧边界而被执行的。

11.权利要求10的方法，其中所述接收机位于不同的接入节点。

12.权利要求10的方法，其中所述接收机位于相同的接入接点。

13.权利要求12的方法，其中第一分组的不同部分是经由不同的通信连接传送的。

14.权利要求13的方法，还包括：

对所述接入节点进行操作，以便组合经由不同通信信道传送的第一分组的不同部分，从而重组所述第一分组；以及

对所述接入节点进行操作，以便将所述经过重组的第一分组传送到另一个节点。

15.权利要求14的方法，其中所述接入节点是基站。

16.权利要求1的方法，还包括作为测得的信道状态的函数来控制所述分组大小的步骤。

17.权利要求16的方法，还包括以下步骤：

通过将所要传送的分组分成更小的分组来控制传送分组长度。

18.权利要求16的方法，还包括以下步骤：

通过告知所述分组的源来产生不同大小的分组，由此对传送分组长度进行控制。

19.权利要求1的方法，

其中所述节点是移动节点；以及

其中所述选择步骤是在独立于接入节点之间的移动节点切换的情况下执行的。

20.权利要求1的方法，其中通过多次执行所述选择，导致在与所述节点保持单个下行链路的时段中多次改变所述节点用作上行链路的通信连接。

21.权利要求1的方法，其中所述选择是根据物理层信道状态执行的。

22.权利要求1的方法，其中所述选择是根据链路层信道状态执行的。

23.权利要求1的方法，其中所述选择是根据不同于物理层特性或链路层特性的层特性而被执行的。

24.权利要求1的方法，其中所述选择进一步是作为分组内容、分组大小、分组类型、高层策略以及分组所对应的通信协议中的至少一项的函数而被执行的。

25.权利要求24的方法，

其中所述选择包括在一个时段中选择同一通信连接来传送对应于特定通信协议的分组部分；以及

其中所述选择包括在所述时段的不同部分之中对不同的通信连接进行选择，以便传送至少一些不与所述特定通信协议相对应的分组部分。

26.一种用在通信网络中的通信方法，该方法包括：

对通信设备进行操作，以便监视至少一个将所述通信设备耦合到至少一个其他通信网络组件的通信连接的质量；

对所述第一通信设备进行操作，以便动态改变经由所述通信连接传送的分组长度，由此响应于检测到的通信连接质量的下降而减小经由所述链路的分组的长度，并且响应于检测到的传送所述分组的通信连接的质量的改善而提高经由所述链路的分组的长度。

27.权利要求26的通信方法，其中分组长度在预先选择的最小与最大分组长度之间变化。

28.权利要求27的通信方法，其中所述通信设备是移动终端，所述另一个通信设备是基站，其中所述通信连接是在所述移动终端与至少一个所述基站之间同时保持的多个无线链路中的一条链路。

29.权利要求28的通信方法，还包括：

作为检测到的单个通信连接的质量的函数，在所述多个通信连接之间进行选择，以便传送对应于第一应用的分组部分；以及

作为所述选择操作的函数而在所述通信连接之间进行来回切换，以便传送对应于所述第一应用的分组部分，其中与所述第一应用相对应的分组的每个被传送部分都是在所述通信连接中的一个单独连接上传送的，分组的每一个被传送部分都包含在帧内，所述切换则是在帧边界上执行的。

30.权利要求29的方法，其中识别为移动IP分组的分组并未在同时保持的通信连接之间进行切换，而至少一些其他分组会在通信连接之间进行切换。

31.权利要求30的通信方法，其中所述多个同时保持的通信连接是与相同基站在一起的。

32.一种通信系统，包括：

一个端节点，该端节点包括：

用于在端节点与至少两个不同接收机之间保持多个通信连接的装置；

用于对通信连接上的信道状态进行监视的装置；

作为所述受监视信道状态的函数，用于在多个通信连接之间进行选择的装置；以及

使用选定通信连接来传送至少一部分分组的装置；以及

该通信系统还包括至少两个不同的接收机。

33.权利要求32的系统，其中所述通信连接是无线连接。

34.权利要求32的系统，其中所述选择装置还包括用于选择分组边界的装置。

35.权利要求32的系统，还包括一个或多个各自具有一个或多个接收机的接入节点。

36.权利要求32的系统，其中所述端节点还包括：

作为受监视信道状态的函数，用于控制分组大小的装置。

37.权利要求32的系统，其中所述端节点还包括：

用于在同时保持单个下行链路的同时多次选择通信连接的装置。

38.权利要求32的系统，其中所述端节点还包括：

用于确定以下各项中的至少一项的装置：分组内容、分组类型、分组大小以及分组对应的协议。

39.权利要求32的系统，其中所述端节点还包括：

用于改变分组长度的装置。

40.权利要求38的系统，其中所述选择装置基于至少一个选定判据来确定选择的一个或多个通信连接。

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