CN101032112A - 具有完整链接的umts无线电链路控制 - Google Patents

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Abstract

通过在基于UMTS的系统的协议数据单元内使用SDU、SDU片断、以及STATUS PDU的完整链接，来实现增加的吞吐量。

Description

具有完整链接的UMTS无线电链路控制
技术领域
本发明通常涉及无线通信，更具体而言，涉及用于在无线电话系统中传递数据的技术和结构。
背景技术
通用移动电信业务(UMTS)是第三代(3G)宽带蜂窝无线标准。UMTS标准的无线链路控制(RLC)子层包括操作的确认模式(AM)，其支持自动重复请求(ARQ)功能，该功能用于重发丢失或出错的数据单元。按照其现有的形式，RLC子层的确认模式包括在使用可用带宽资源时无效。需要提高UMTS标准和类似通信协议的RLC子层效率的技术和结构。
附图说明
图1是说明用于处理一系列RLC AMD PDU内STATUS PDU的一个技术的信号图；
图2是说明用于处理一系列RLC AMD PDU内STATUS PDU的另一技术的信号图；
图3是说明根据本发明实施例利用完整链接方案来处理一系列RLC AMD PDU内STATUS PDU的信号图；
图4是说明用于将STATUS PDU搭载(piggyback)到RLC AMD PDU内SDU片断上的技术的信号图；
图5～7是说明根据本发明实施例用于实现S DU片断和STATUS PDU的完整链接的技术的信号图；
图8是说明根据本发明实施例的示例通信系统的框图；以及
图9是说明根据本发明实施例用于提高无线通信系统内吞吐率的流程图。
具体实施方式
在下面详细说明中，参照附图，通过例示的方式，示出了可以实现本发明的具体实施例。足够详细地描述了能够使本领域技术人员实施本发明的这些实施例。应该理解的是，本发明的各种实施例虽然不同，但不必互相排斥。例如，结合一个实施例在此描述的具体特征、结构、或特性，在不脱离本发明精神和范围的前提下，可以在其他实施例内实现。另外，应该理解，在不脱离本发明精神和范围的前提下，可以修改在每个公开的实施例内单个元件的位置或布置。因此，下列详细说明没有限制之意，并且本发明的范围仅由所附权利要求连同等同于权利要求所授予的全部范围一起来定义、解释。在附图中，相同的数字在若干视图中始终指的是相同或相似的功能。
通用移动电信业务(UMTS)是第三代(3G)宽带蜂窝无线标准。UMTS标准包括了包含三层的无线电接口协议堆栈。该堆栈的第二层被分成4个主协议子层；即广播多点传送控制(BMC)、分组数据压缩协议(PDCP)、无线电链路控制(RLC)、以及媒体访问控制(MAC)。RLC子层的基本功能将源于上层的RLC业务数据单元(SDU)分成用于向媒体访问控制(MAC)子层传递的固定长度的RLC协议数据单元(PIDU)。RLC子层也将来自MAC子层的RLC PDU重新组合成用于向上层传递的RLC SDU。RLC子层包含三种工作方式；即透明模式(TM)、未确认模式(UM)、以及确认模式(AM)。在TM中，RLC功能限于分段和重新组合。在UM中，按序传递和漏失RLC PDU检测的功能被添加给基本功能。AM是最高级的模式，还实现自动重复请求(ARQ)机制，以支持丢失或出错的RLC PDU的重发。
在RLC AM中，RLC PDU被称为RLC AMD PDU(确认模式的数据PDU)。RLC AM ARQ机制是SR-ACK(选择性重复确认)机制，其中AMD PDU的接收方向发送方发送回具体的STATUS PDU。这些STATUS PDU要么是确认一组接收的AMD PDU的ACK，要么是请求重发漏失或出错的AMDPDU的NACK(非ACK)。通常通过与正常业务相同的数据通道发送STATUSPDU(尽管也规定通过分离的通道发送它们)。
在当前的RLC标准中，RLC SDU可以在多个PDU中分开，并在这些PDU中链接。另一方面，STATUS PDU必须：(a)作为分开的AMD PDU被发送，或者(b)搭载在AMC PDU的填充部分中(如果存在充足填充的话)。因为STATUS PDU一般非常短(例如，在ACK情况下大约3字节)，所以上述两种解决办法可以导致带宽资源的低效使用。图1和2是针对要传输的相同序列的数据元素来说明上述STATUS PDU情况的操作的信号图。图1说明了将STATUS PDU作为分开的AMD PDU进行传输的情况。如所示，第一SDU 10在第一PDU 12、第二PDU 14和第三PDU16之间分段。第一SDU 10的最后片断仅占用第三PDU 16的小部分。然而，因为下一个要发送的项目是STATUS PDU 18，所以在第三PDU16内没有执行链接。相反，第三PDU 16的剩余部分被填充，并且STATUSPDU 18被放置在第四PDU 20的开始。不允许在固定长度PDU内将SDU片断放置在STATUS PDU的末尾之后。因此，第四PDU 20的剩余部分也被填充。STATUS PDU通常大约为3字节(例如，ACK)，AMD PDU一般约40字节。因此，第四PDU 20具有37字节的浪费空间，其能够用于传输可用数据。第二SDU 22在第五PDU 24和第六PDU 26之间分段，其中第六PDU 26的末尾被填充。第二STATUS PDU 28被放置在第七PDU 30的开始，并且第七PDU 30的剩余部分被填充，等等。
图2说明了将STATUS PDU搭载到AMD PDU填充部分内的情况。如所示，第一SDU 40在第一PDU 42、第二PDU 44和第三PDU 46之间分段。然后，在第三PDU 46内第一SDU 40最后一片断之后搭载第一STATUS PDU 48。如前所述，不允许在AMD PDU内将SDU片断放置在S TATUS PDU末尾之后。因此，第三PDU 46的剩余部分也被填充。第二SDU 50在第四PDU 52和第五PDU 54之间分段，而在第五PDU 54内第二SDU 50的最后一片断之后搭载第二STATUS PDU 56。第五PDU54的剩余部分被填充。第三SDU 58在第六PDU 60和第七PDU 62之间分段。利用搭载来传递STATUS PDU——如图2所示，一般比利用分开的PDU更有效。然而，在高通信量条件下，已经发现在可用于承载STATUS PDU的PDU中创建极少的填充。因此，图1的分开PDU的情况倾向于成为主流。
在本发明的至少一个实施例中，通过在AMD PDU内提供SDU片断和STATUS PDU的完整链接来实现效率增大。图3是根据本发明实施例说明了利用完整链接方案的信号图。图3的信号图使用了与图1和2所示相同的数据元素序列。如前所述，第一SDU 70在第一PDU 72、第二PDU 74和第三PDU 76之间分段。然后，将第一STATUS PDU 78链接在第三PDU 76内第一SDU 70最后片断之后。然后，将第二SDU 80的第一片断链接在第三PDU 76内第一STATUS PDU 78之后。然后，将第二SDU 80的最后片断放置在第四PDU 82的开始。然后，将第二STATUS PDU 86链接在第四PDU 82内第二SDU 80的最后片断之后。然后，将第三SDU 88的第一片断链接在第四PDU 82内第二STATUSPDU86之后。第五PDU 84包含第三SDU 88的第二片断，而第六PDU 90包含第三SDU 88的第三片断。如图3所示，使用完整链接可导致在高通信量期间不使用填充(即，利用100％的可用吞吐量)。
图4是说明用于将STATUS PDU搭载到RLC AMD PDU内SDU片断上的技术的信号图。图5～7是根据本发明实施例说明用于实现SDU片断和STATUS PDU的完整链接的技术的信号图。每个图例示了单个的RLC AMD PDU。在本发明的至少一个实施例中，先前未用的由UMTS标准预留的长度指示符(LI)值被用于启用链接。在标准中，LI可以具有两个不同长度的其中之一，取决于对应AMD PDU的长度。对于长度为或低于127字节的AMD PDU，LI长7比特。对于更长的AMD PDU，LI长15比特。图4说明了根据UMTS标准在SDU 102的最后片断之后使用STATUS PDU 100的标准搭载布置的AMD PDU 98。如所示，AMD PDU98的剩余部分104被填充。第一长度指示符106(LI1)和第二长度指示符108(LI2)处于RLC AMD PDU 98的报头内。第一长度指示符106包含标识SDU片断102末尾的信息。第二长度指示符108包括指示在RLC AMD PDU 98内存在搭载的STATUS PDU的指示。
图5说明了根据本发明实施例的RLC AMD PDU 110示例，其中，STATUS PDU 112链接在SDU 114的最后片断之后。RLC AMD PDU 110在已链接的STATUS PDU 112之后的剩余部分122被填充。第一长度指示符116(LI1)、第二长度指示符118(LI2)和第三长度指示符120(LI3)位于RLC AMD PDU 110的报头内。第一长度指示符116包括标识SDU片断114末尾位置的信息(例如，在一个实施例中，它可以等于在报头的末尾之间八位字节的数量，直到并且包含SDU片断114的最后八位字节)。第二长度指示符118包括在RLC AMD PDU 110内存在已链接的STATUS PDU的指示。可以选择预定的数据模式来表示已链接的STATUS PDU指示符。例如，对于7比特的LI，模式可以是1111101。对于15比特的LI，模式可以是111111111111101。其他模式可替换使用。已链接的STATUS PDU 112包括可用于确定STATUS PDU112末端位置的信息(例如，长度信息)。第三(和最后的)长度指示符120包括指示在已链接的STATUS PDU 112之后存在填充的指示。预定的数据模式用于表示填充指示符。填充指示符指示接收方不再必须对AMD PDU进行语法分析。
图6说明了根据本发明实施例的RLC AMD PDU 130示例，其中，在第一SDU 134的最后片断之后链接STATUS PDU 132。另外，在STATUSPDU 132的末尾之后链接第二SDU 136的第一片断。第一长度指示符138(LI1)和第二长度指示符140(LI2)位于RLC AMD PDU 130的报头内。第一长度指示符138包括标识第一SDU片断134末尾的信息。第二长度指示符140包括在RLC AMD PDU 130内存在已链接的STATUSPDU的指示。此外，可以选择预定的数据模式来表示已链接的STATUSPDU指示符。已链接的STATUS PDU 132包括可用于确定STATUS PDU 132末端位置的信息。因为没有填充指示，所以在接收期间假设在已链接的STATUS PDU 132的末尾之后存在SDU片断。
图7说明了根据本发明实施例的RLC AMD PDU 150示例，其中，在第一SDU 154的最后片断之后链接STATUS PDU 152。另外，在STATUSPDU 152的末尾之后链接完整的第二SDU 156，而在第二PDU 156的末尾之后链接第三PDU 158的第一片断。第一长度指示符160(LI1)、第二长度指示符162(LI2)和第三长度指示符164、(LI3)位于RLCAMD PDU 150的报头内。第一长度指示符160包括标识第一SDU片断154的末尾的信息。第二长度指示符162包含了链接的STATUS PDU位于RLC AMD PDU 150内的指示。链接的STATUS PDU 152可以包含了可用于确定STATUS PDU 152末端位置的信息。第三长度指示符164包含了标识第二SDU 156末尾的信息。因为没有填充指示，所以在接收期间假设在第二SDU 156的末尾之后存在SDU片断。在至少一个实施例中，如果空间允许，则可以在STATUS PDU之后链接多个完整的SDU。在这种实施例中，可以在报头内提供长度指示符，以便标识每一个完整SDU的末尾。
在图7的RLC AMD PDU 150中，第三SDU 158的第一片断可用填充来替换。如果是这种情况，则第三长度指示符(LI3)164仍将需要指示第二SDU 156的结束点。另外，将添加第四长度指示符(LI4)来指示填充的存在。在一些AMD PDU中，已链接的STATUS PDU可首先进入AMD PDU。如果AMD PDU包括已链接的STATUS PDU及其后的PDU片断，并且PDU片断填满了AMD PDU的全部剩余部分，那么在报头部分中将不需要LI，因为不用任何补充信息就可以对AMD PDU进行语法分析。如果AMD PDU包括已链接的STATUS PDU及其后的SDU片断并然后填充，那AMD PDU的报头部分中的第一LI必须指示SDU片断的末尾，而第二LI必须指示填充的出现。
图8是说明根据本发明实施例的示例通信系统170的框图。如所示，系统170包括基站172和至少一个用户设备174。用户设备174可以包括任一类型的无线设备，例如包括蜂窝电话或其他手持无线通信装置、具有无线能力的膝上型电脑、掌上型电脑、台式电脑、或书写板计算机(tablet computor)；具有无线能力的个人数字助理(PDA)；寻呼机；和/或其他。基站172可以包括收发机176和控制器178。收发机176可以耦合于一个或多个天线180，以便于发射和接收无线信号。用户设备174可以包括收发机182和控制器184。收发机182可以耦合于一个或多个天线186，以便于发射和接收无线信号。任何类型的一个(或多个)天线可被用于基站和用户设备，所述天线例如包括：偶极天线、接线天线(patch antenna)、螺旋型天线、天线阵、和/或其它。
基站172内的收发机176和用户设备174内的收发机182是可操作地用于支持两个结构之间的无线通信。如果在基于UMTS的系统内实现，则基站172内的收发机176和用户设备174内的收发机182每个都可以被设计成在范围为1900～2200兆赫(MHz)之间的频率上发射。例如，实际的发射频率可以取决于收发机是上行链路还是下行链路的收发机，收发机是卫星还是陆地的收发机，和/或取决于其他的因素。基站172内的控制器178和用户设备174内的控制器184是可操作地用于控制各自收发机176、182的操作，产生将由各自收发机176发射的发射信号，以及处理各自收发机176、182接收到的接收信号。控制器178、184每个都可以使用一个或多个数字处理设备来实现(例如，通用微处理器、数字信号处理器(DSP)，精简指令集计算机(RISC)、复杂指令集计算机(CISC)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)，和/或其它，并包括上述设备的组合)。在本发明的至少一个实施例中，第一控制器178和第二控制器184以类似于图3所示的方式进行编程，以便在AMD PDU内链接SDU片断和STATUS PDU。在至少一个实施中，结合图5、6和7，专用技术描述如下。控制器178、182还可以被编程成接收和重新组合已链接的信号，例如如图3、5、6和7中所述的那些信号。
图9是说明根据本发明实施例用于提高无线通信系统中吞吐率的方法190的流程图。方法190可以并入UMTS标准，以便提高标准的RLC子层的效率。方法190还可以在其他无线系统中使用，这些系统使用固定长数据单元来传送数据，而且当一个或多个数据单元未被正确接收时，这些系统支持数据单元的重传。首先，在固定长度的PDU内放置STATUS PDU，用于向远程实体进行传输(方框192)。如图6和7所示，STATUS PDU可以链接在先前业务数据单元(SDU)的最后片断之后。在另一情况中，STATUS PDU可以放置在固定长度PDU的开始，仅在报头之后。然后，将SDU的至少一个片断链接在固定长度PDU内的STATUS PDU之后(方框194)。例如，图6说明了将SDU 136的一片断链接在STATUS PDU 132之后处的情况。类似地，图7说明了将完整的SDU 156链接在STATUS PDU 152之后处的情况。然后，另一SDU158的一个片断可以链接在完整SDU 156之后。
本发明的技术和结构可以用任何各种不同的形式来实现。例如，本发明的特征可以在如下设备内实施：蜂窝电话或其他手持无线通信装置；具有无线能力的个人数字助理；具有无线能力的膝上型电脑、掌上型电脑、台式电脑、或书写板计算机；寻呼机；卫星通信装置；具有无线能力的照相机；具有无线能力的音频/视频设备；网络接口卡(NIC)及其他网络接口结构；集成电路；如同存储在机器可读介质上的指令和/或数据结构；和/或其他形式的设备。可以使用的不同类型的机器可读介质示例包括：软盘、硬盘、光盘、致密盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦除编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁或光卡、闪存、和/或适于存储电子指令或数据的其他类型介质。在至少一个形式中，本发明被体现为调制到载波上用于通过传输介质进行传输的一组指令。
在前述的详细说明中，出于简化公开内容的目的，将本发明的各种特征集中在一个或多个独立实施例中。公开的此方法不应被解释为反应如下意图，即所主张的本发明要求比每个权利要求中所明确叙述的特征更多的特征。相反，如下列权利要求所反映的，本发明的这些方面可以少于每个公开实施例的所有特征。
虽然本发明已经结合某些实施例进行了描述，但是应该理解的是，可以在不脱离本发明精神和范围的前提下采取修改和变化，而本领域技术人员很容易理解这一点。这种修改和变化被认为处于本发明和所附权利要求的权限和范围之内。

Claims (24)

1.一种设备，包括：
无线收发机；以及
控制器，产生要由所述无线收发机发射的发射信号，所述控制器被编程成以产生作为一系列固定长度的协议数据单元的发射信号，所述控制器具有将用于在所述固定长度的协议数据单元内传递的业务数据单元分段，以及还在所述固定长度的协议数据单元内传递状态协议数据单元的功能，所述控制器被编程成在公共的固定长度协议数据单元内的状态协议数据单元之后链接业务数据单元的至少一个片断。
2.权利要求1的设备，其中：
所述状态协议数据单元包括指示远程无线实体是否需要执行重发的信息。
3.权利要求1的设备，其中：
所述控制器被编程成在固定长度的协议数据单元内存在已链接的状态协议数据单元时，在所述固定长度协议数据单元的报头部分内包括一个指示，其指示在所述固定长度协议数据单元内存在已链接的状态协议数据单元。
4.权利要求1的设备，其中：
所述控制器被编程成在固定长度的协议数据单元包括在已链接的状态协议数据单元之后的填充时，在所述固定长度协议数据单元的报头部分内包括填充指示。
5.权利要求1的设备，其中：
所述控制器被编程成在固定长度协议数据单元包括已链接的状态协议数据单元之后的完整业务数据单元和在所述完整业务数据单元之后的业务数据单元的一个片断时，将指示所述固定长度协议数据单元内完整业务数据单元的结尾位置的长度指示符包括在所述固定长度协议数据单元的报头部分内。
6.权利要求1的设备，其中：
所述无线收发机被配置成在1900～2200兆赫(MHz)之间的一个或多个频率处发射。
7.权利要求1的设备，其中：
所述设备与无线通信系统的基站相关联。
8.权利要求1的设备，其中：
所述设备与供在无线通信系统内使用的客户设备相关联。
9.一种方法，包括：
在要从通信设备发射的固定长度协议数据单元内放置状态协议数据单元；以及
在所述固定长度协议数据单元内的所述状态协议数据单元之后链接业务数据单元的至少一个片断。
10.权利要求9的方法，其中：
放置状态协议数据单元包括仅在所述固定长度协议数据单元的报头之后放置所述状态协议数据单元。
11.权利要求9的方法，其中：
所述业务数据单元是第二业务数据单元；以及
放置状态协议数据单元包括在所述固定长度协议数据单元内的第一业务数据单元的最后片断之后链接所述状态协议数据单元。
12.权利要求11的方法，还包括：
在所述固定长度协议数据单元的报头部分内，放置指示已链接的状态协议数据单元在所述固定长度协议数据单元内的长度指示符。
13.权利要求11的方法，其中：
链接业务数据单元的至少一个片断包括在所述固定长度协议数据单元内的所述状态协议数据单元之后链接所述第二业务数据单元的第一片断，其中所述固定长度协议数据单元的报头部分不包括长度指示符，其标识了所述第二业务数据单元的所述第一片断在所述固定长度协议数据单元内的开始位置。
14.权利要求11的方法，其中：
链接业务数据单元的至少一个片断包括在所述固定长度协议数据单元内的所述状态协议数据单元之后链接完整业务数据单元，其中所述固定长度协议数据单元的报头部分包括长度指示符，其标识了所述完整业务数据单元在所述固定长度协议数据单元内的末端位置。
15.权利要求14的方法，还包括：
在所述固定长度协议数据单元内的所述完整业务数据单元的末端之后链接第三业务数据单元的至少一个片断。
16.权利要求9的方法，还包括：
仅在报头之后、在另一固定长度协议数据单元开始处放置另一业务数据单元的最后片断；
在所述另一固定长度协议数据单元内的所述另一业务数据单元的所述最后片断之后链接另一状态协议数据单元；
在所述另一状态协议数据单元之后填充所述另一固定长度协议数据单元的一部分；以及
在所述另一固定长度协议数据单元的所述报头内放置长度指示符，其指示在所述另一状态协议数据单元之后存在填充。
17.权利要求9的方法，其中：
所述固定长度协议数据单元是第一固定长度协议数据单元；以及
所述方法还包括向无线发射机发送将要向远程无线实体发射的一系列固定长度的协议数据单元，所述系列的固定长度协议数据单元包括所述第一固定长度协议数据单元。
18.一种系统，包括：
至少一个偶极天线；
耦合于所述至少一个偶极天线的无线收发机；以及
控制器，用于产生所述无线收发机要发射的发射信号，所述控制器被编程成产生作为一系列固定长度协议数据单元的发射信号，所述控制器具有将用于在所述固定长度协议数据单元内传递的业务数据单元分段以及还在所述固定长度协议数据单元内传递状态协议数据单元的功能，所述控制器被编程成在公共的固定长度协议数据单元内的状态协议数据单元之后链接业务数据单元的至少一个片断。
19.权利要求18的系统，其中：
所述控制器被编程成在固定长度的协议数据单元内存在已链接的状态协议数据单元时，在所述固定长度协议数据单元的报头部分内包括一个指示，其指示在所述固定长度协议数据单元内存在已链接的状态协议数据单元。
20.权利要求18的系统，其中：
所述控制器被编程成在固定长度的协议数据单元包括已链接的状态协议数据单元之后的填充时，在所述固定长度协议数据单元的报头部分内包括填充指示。
21.一种包括存储介质的产品，所述存储介质具有存储在其上的指令，所述指令在通过计算平台执行时进行如下操作：
在要从通信设备发射的固定长度协议数据单元内放置状态协议数据单元；以及
在所述固定长度协议数据单元内的所述状态协议数据单元之后链接业务数据单元的至少一个片断。
22.权利要求21的产品，其中：
放置状态协议数据单元的操作包括仅在所述固定长度协议数据单元的报头之后放置所述状态协议数据单元的操作。
23.权利要求21所述的产品，其中：
所述业务数据单元是第二业务数据单元；以及
放置状态协议数据单元的操作包括在所述固定长度协议数据单元内的第一业务数据单元的最后片断之后链接所述状态协议数据单元的操作。
24.权利要求21的产品，其中，所述指令还进行如下操作：
在所述固定长度协议数据单元的报头部分内，放置一个长度指示符，其指示已链接的状态协议数据单元在所述固定长度协议数据单元内。
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