CN101512953B - 基站装置及无线通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基站装置，其具备：重传请求检测单元，其检测来自无线通信终端的重传请求；频带分配单元，其分配用于数据包通信中的通信频带；调制等级获取单元，其根据与所述频带分配单元所分配的所述通信频带相关的频带信息和有所述重传请求的数据包的数据量，计算重新发送时的调制等级，以使被重新发送的数据包的个数与上次发送时的数据包的个数相同；调制等级判断单元，其判断所述调制等级是否为比上次数据包发送时的调制等级更低的调制等级；和重传单元，其按照所述调制等级的判断结果，重新发送具有所述重传请求的数据包。

Description

基站装置及无线通信方法
技术领域
本发明涉及一种基站装置及无线通信方法。 
本申请对2006年9月8日申请的特愿2006-244568号公报主张优先权，并将其内容引用于此。 
背景技术
在数据传输线路的状态时时刻刻发生变化的移动通信中，作为重要的差错控制技术，存在ARQ(Automatic Repeat reQuest，自动重传请求)、即自动重传控制或FEC(Forward Error Correction，向前纠错)等的纠错码。ARQ主要设计为MAC(Media Access Control，媒体存取控制)层的一个机能。ARQ的方式中存在停等(Stop-and-wait)方式、倒退N(Go-back-N)方式、选择重复(Selective-repeat)方式等。 
停等(Stop-and-wait)方式中，发送方每发送一个数据包接收方就发送一个NACK(Negative ACKnowledgement，拒绝确认)信号或ACK(ACKnowledgement，确认)信号。另外，接收方在接收到NACK信号(重传请求)的情况下，重传上次发送的数据包，在接收到ACK信号的情况，发送下一个数据包。倒退N(Go-back-N)方式中，发送方连续发送N个数据包。另外，发送方在从接收方接收到重传请求(NACK信号)的情况下，重传被重传请求的数据包以后的全部数据包。选择重复(Selective-repeat)方式中，发送方连续发送N个数据包。接收方在从发送方接收到重传请求(NACK信号)的情况下，只重传被重传请求的数据包。 
[专利文献1]日本特开2003-319464号公报 
上述MAC-ARQ中，有时变更为传输率低的调制方式如BPSK(BinaryPhase Shift Keying，二进制相移键控)等后重传数据包，以便在重传数据包时可靠地发送到接收方。这种情况下，虽然重传数据包被可靠地发送到 接收方的概率较高，但存在着因为传输率降低而导致吞吐量降低的问题。 
发明内容
本发明是鉴于上述情况而进行的发明，其目的在于防止采用MAC-ARQ的数据包重传时的数据率降低。进而，本发明的目的在于，防止数据包通信中的吞吐量降低。 
为了实现上述目的，本发明例如具有以下方式。 
第一种方式是一种基站装置，其与无线通信终端进行数据包通信，且具备：重传请求检测单元，其检测来自上述无线通信终端的重传请求；频带分配单元，其分配用于上述数据包通信中的通信频带；调制等级获取单元，其根据与上述频带分配单元所分配的上述通信频带相关的频带信息和有上述重传请求的数据包的数据量，计算重新发送时的调制等级，以使被重新发送的数据包的个数与上次发送时的数据包的个数相同；调制等级判断单元，其判断上述调制等级是否为比上次数据包发送时的调制等级更低的调制等级；和重传单元，其按照上述调制等级的判断结果，重新发送具有上述重传请求的数据包。 
另外，第二种方式是上述第一种方式的基站装置，上述通信频带是用于OFDMA方式的子信道，该OFDMA方式以由多个子载波构成的子信道为单位处理通信中使用的通信频带。 
另外，第三种方式是上述第一种方式或第二种方式的基站装置，上述调制等级判断单元的判断结果是：在上述调制等级比上次数据包发送时的调制等级低的情况下，上述重传单元重新发送具有上述重传请求的数据包。 
另外，第四种方式是上述第三种方式的基站装置，上述重传单元在按照上述调制等级的判断结果重新发送具有上述重传请求的数据包时，上述频带分配单元分配比上次数据包发送时分配的子信道数更多的上述子信道数。 
另外，第五种方式是上述第二种方式的基站装置，上述调制等级的判断结果为比上次数据包发送时的调制等级更低的情况下，上述频带分配单元判断是否能开放分配给其他通信的子信道，在存在能开放的子信道的情 况下开放该子信道。 
另外，第六种方式是一种无线通信方法，用于使基站装置与无线通信终端进行数据包通信，该方法具备：重传请求检测步骤，检测来自上述无线通信终端的重传请求；频带分配步骤，自适应地分配用于所述数据包通信的通信频带；调制等级获取步骤，根据与上述频带分配步骤所分配的上述通信频带相关的频带信息和有上述重传请求的数据包的数据量，计算重新发送时的调制等级，以使被重新发送的数据包的个数与上次发送时的数据包的个数相同；调制等级判断步骤，判断上述调制等级是否为比上次数据包发送时的调制等级更低的调制等级；和重传步骤，按照上述调制等级的判断结果，重新发送具有上述重传请求的数据包。 
按照上述的方式，在采用了MAC-ARQ的数据包重传时，能够防止重传数据率的降低，且能可靠地发送到对方。结果，能够防止吞吐量的降低。 
附图说明
图1是一实施方式的无线通信系统的构成概略图。 
图2是表示一实施方式的无线通信系统的频率与TDMA时隙与子信道的关系的图。 
图3是一实施方式的基站CS的构成框图。 
图4是一实施方式的调制部8的构成框图。 
图5是一实施方式的基站CS的动作流程图。 
图中：CS-基站，PS-无线通信终端，1-QoS控制部，2-程序机，3-通信管理部，4-频带分配部，5-MAC-PDU构筑部，6-PHY-PDU构筑部，7-纠错编码部，8-调制部，9-发送部，10-接收部，11-解调部，12-纠错译码部，13-PHY-PDU分析部，13a-MAC-ARQ响应判断部，14-重传控制部，15-数据重构筑部。 
具体实施方式
以下，参照附图对本发明优选的实施方式进行说明。其中，本发明不限于以下的实施方式，例如也可以将以下的实施形式的构成要素之间适当地进行组合等。
以下，对采取OFDMA(Orthogonal Frequency Division MultipleAccess，正交频分多址接入)方式的无线通信系统的一实施方式进行说明。 
众所周知，所谓OFDMA技术是指以下技术，即：全部无线通信终端PS共有正交关系的所有子载波(sub-carrier)，将任意的多个子载波的集合作为一个组进行定位，通过向各无线通信终端PS适当地分配一个或多个组来实现多元连接。在本实施方式的无线通信系统中，在上述的OFDMA技术之上又结合了时分多址接入(TDMA：Time Division MultipleAccess)及分时双工(TDD：Time Division Duplex)技术。即，将各组作为TDD在时间轴方向上划分为上行链路和下行链路，并且将这些上行链路和下行链路又分别分分割为四个TDMA时隙。并且，在本实施方式中，将各组在时间轴方向上被分别划分为TDMA时隙的一个单位称为子信道。图2表示本实施方式的无线通信系统的频率与TDMA时隙与子信道的关系。纵轴表示频率，横轴表示时间。如图2所示，频率方向上的28个与时间方向上的4个(时隙)相乘得到112条子信道(sub-channel)。并且，向上行链路与下行链路分别分配112条子信道。 
在本实施方式的无线通信系统中，如图2所示，将全部子信道中的频率方向上最边上的子信道作为控制信道(CCH)使用。另外，将图2所示的剩余的子信道作为通信子信道(TCH)使用。并且，从分别属于上行链路和下行链路的全部通信子信道(这种情况，除CCH之外的27×4时隙的108条子信道)中选择任意一条或多条通信子信道并分配给进行无线通信的基站CS和无线通信终端PS。另外，向作为通信信道的上行链路用和下行链路用的通信子信道分配同样的通信子信道。 
如图1所示，本实施方式的无线通信系统由基站CS、无线通信终端PS及未图示的网络构成。基站CS和无线通信终端PS将时分多址接入与分时双工以及正交频分多址接入(OFDMA)作为多元连接技术进行通信。基站CS以一定的距离间隔设置多个，和多台无线通信终端PS进行多路连接，以进行无线通信。以下，以基站CS为发送方、无线通信终端PS为接收方的情况为例，对作为MAC-ARQ而采用了停等(Stop-and-wait)方式的情况进行说明。 
图3是表示本实施方式的基站CS的主要部分构成的框图。如图3所示，基站CS备有：QoS(Quality OfService)控制部1、程序机(scheduler)2、通信管理部3、频带分配部4、MAC-PDU(Media Access Control-ProtocolData Unit)构筑部5、PHY-PDU(PHYsical-Protocol Data Unit)构筑部6、纠错编码部7、调制部8、发送部9、接收部1O、解调部11、纠错译码部12、PHY-PDU分析部13、重传控制部14及数据重构筑部15。另外，上述PHY-PDU分析部13具有MAC-ARQ响应判断部13a。 
此外，基站CS中，QoS控制部1、程序机2、通信管理部3、频带分配部4、MAC-PDU构筑部5、PHY-PDU构筑部6、PHY-PDU分析部13、重传控制部14及数据重构筑部15是MAC(Media Access Control，媒体存取控制)层的功能构成要素。另外，纠错编码部7、调制部8、发送部9、接收部10、解调部11及纠错译码部12是物理层的功能构成要素。此外，图3中省略关于MAC层的高位层的构成的记述。 
QoS控制部1基于在高位层运行的应用程序或被通信连接的无线通信终端PS的用户优先度，对从高位层输入的数据(有效负荷)分配优先度。进而，QoS控制部1控制程序机2，以便进行由该数据构成的数据包(即MAC-PDU)的发送接收定时的分配。 
程序机2进行从QoS控制部1输入的MAC-PDU的流程控制。进而，程序机2在上述QoS控制部1的控制之下，基于分配给被通信连接的无线通信终端PS的服务等级、或基站CS和无线通信终端PS之间的数据包(MAC-PDU)的等待队列的状态，决定应发送的数据包的发送顺序。另外，该程序机2基于重传控制部14的指示决定重传数据包的发送顺序。通信管理部3根据被通信连接的无线通信终端PS之间的通信品质，进行数据包的编码率或与该数据包对应的调制方法的分配。并且，被发送的数据包和与分配给该数据包的调制方式之间的关系，被存储在通信管理部3内未图示的存储部中。 
此外，所谓调制方式是指BPSK(Binary Phase Shift Keying)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)或者16QAM(Quadrature AmplitudeModulation)等。通过适当地变更调制方式，从而能变更所发送的数据包的数据率。另外，将与数据率对应的这些调制方式也称为调制等级。另外， 该通信管理部3基于与通过后面叙述的频带分配部4发送的发送数据量相关的信息或与子信道的使用状况相关的信息，决定调制方式。 
频带分配部4基于与来自控制部1的优先度相关的信息、与来自程序机2的发送数据量相关的信息或与能通信的频带相关的信息以及来自上述通信管理部3的调制方式的信息，决定对各数据包分配的子信道。将该子信道的分配信息称为MAP信息。另外，该频带分配部4保持与子信道的使用状况相关的信息，即哪个子信道被分配了通信，哪个子信道空闲。另外，频带分配部4按照要求将该信息送到通信管理部3。MAC-PDU构筑部5经由上述频带分配部4向从程序机2输入的数据包附加MAC首部及CRC(Cyclic Redundancy Checking)代码，以构筑MAC-PDU，并将MAC-PDU输出到PHY-PDU构筑部6。 
PHY-PDU构筑部6向从上述程序机2以规定的定时(下行链路用时隙)输出的MAC-PDU附加含有MAP信息、编码率及调制方式等的控制信息的物理层首部，构筑下行链路用PHY-PDU、即向无线通信终端PS发送的PHY-PDU。PHY-PDU构筑部6将该PHY-PDU的比特序列向纠错编码部7输出。纠错编码部7例如是FEC(Forward Error Correction)编码器，其基于通过上述通信管理部3分配的编码率，在PHY-PDU的比特序列中附加作为冗余信息的纠错码，并输出到调制部8。 
图4是调制部8的概略构成图。如图4所示，调制部8具有：交织器8a、串行-并行变换部8b、数字调制部8c、IFFT(Inverse Fast FourierTransform)部8d及GI(Guard Interval，保护间隔)附加部8e。 
交织器8a对由上述纠错编码部7附加了纠错码的PHY-PDU的比特序列实施交织处理。串行-并行变换部8b使上述交织处理后的PHY-PDU比特序列，与由频带分配部4分配的子信道所含有的子载波对应，以比特为单位进行分割。并且，串行-并行变换部8b将该被分割后的比特数据输出到数字调制部8c。数字调制部8c设置为与子信道相同的数量。数字调制部8c输入与子载波对应地被分割的比特序列。数字调制部8c采用与该比特序列对应的子载波，对被分割的比特序列进行数字调制，并将调制信号向IFFT部8d输出。此外，数字调制部8c利用由上述通信管理部3分配的调制方式、如BPSK(Binary Phase Shift Keying)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)、64QAM等进行数字调制。 
IFFT部8d将从各数字调制部8c部输入的调制信号进行逆傅里叶变换，通过进行正交多路复用而生成OFDM信号。IFFT部8d将该OFDM信号输出到GI附加部8e。GI附加部8e向从上述IFFT部8输入的OFDM信号附加保护间隔(GI)后输出到发送部9。 
返回图3继续说明。发送部9将从上述GI附加部8e输入的OFDM信号变换为RF信号后发送到无线通信终端PS。接收部10接收从无线通信终端PS发送的RF信号，并将该RF信号频率变换为OFDM信号后输出到解调部11。 
解调部11对从接收部10输入的OFDM信号(即接收信号)进行解调。具体地，该解调部11通过进行与上述调制部8相反的处理，从而进行接收信号的解调。即，解调部11首先从接收信号中去除保护间隔，并通过实施FFT处理而分割为每个子载波的调制信号。然后，解调部11对各调制信号进行数字解调，得到比特数据。解调部11对该比特数据进行并行-串行变换。进而，解调部11进行去交织处理，重新构筑比特序列。并且，该重新构筑后的比特序列是表示从无线通信终端PS接收到的PHY-PDU的比特序列。 
纠错译码部12例如是FEC译码器，进行从上述解调部11输入的接收PHY-PDU的比特序列的纠错译码，并将该纠错后的比特序列输出到PHY-PDU分析部13。PHY-PDU分析部13分析接收PHY-PDU的比特序列，进行物理层首部或MAC层首部中含有的各种控制信息的提取、作为数据信息的有效负荷的提取、MAC-PDU的提取等，然后输出到重构筑部15。另外，PHY-PDU分析部13的MAC-ARQ响应判断部13a进行接收PHY-PDU的分析。MAC-ARQ响应判断部13a基于该分析结果，判断该接收PHY-PDU是与MAC-ARQ相关的ACK信号还是NACK信号，并将该判断结果输出到重传控制部14。 
重传控制部14从MAC-ARQ响应判断部13a输入判断结果。重传控制部14在接收PHY-PDU是与MAC-ARQ相关的NACK信号的情况下，控制程序机2，以便以MAC-ARQ的方式从无线通信终端PS重传有重传 要求的数据包(MAC-PDU)。另外，重传控制部14在接收PHY-PDU是与MAC-ARQ相关的ACK信号的情况下，控制程序机2，以便将下个数据包(MAC-PDU)发送到无线通信终端PS。 
数据重构筑部15进行从PHY-PDU分析部13输入的MAC-PDU的1组份的顺序整理。然后，数据重构筑部15除去该1组份的各MAC-PDU的MAC首部及CRC代码，得到高位层用的数据(有效负荷)。进而，数据重构筑部15将高位层用的数据输出到高位层。 
此外，图3虽然对基站CS进行了说明，但通信终端PS也具备基站CS的构成要素(因此，没有特意示出)。只是，基站CS中的QoS控制部1、程序机2、通信管理部3及频带分配部4是基站CS固有的构成要素，无线通信终端PS不具备这些。因此，在无线通信终端PS将数据包重传请求发送到基站CS的情况下，重传时使用的子信道、调制方式及编码率的分配必须通知无线通信终端PS。 
其次，利用图5的流程图，对如上所述构成的基站CS的重传时的动作进行说明。并且，在以下的说明中，将基站CS作为发送方，将无线通信终端PS作为接收方。进而，假设基站CS在上次数据包发送时利用传输率高的调制方式(如16QAM)，无线通信终端PS将NACK信号发送到基站CS的情况。 
基站CS借助接收部10从无线通信终端PS接收NACK信号(步骤S1)。PHY-PDU分析部11借助解调部11及纠错译码部12输入上述NACK信号。在该PHY-PDU分析部11中，MAC-ARQ响应判断部13a进行表示上述NACK信号的接收PHY-PDU的分析。MAC-ARQ响应判断部13a判断为本该接收PHY-PDU是NACK信号，并将该判断结果输出到重传控制部14。重传控制部14基于MAC-ARQ响应判断部13a的判断结果，向程序机2请求从无线通信终端PS重传具有重传请求的数据包(步骤S2)。 
程序机2基于上述重传请求部14的指示，决定重传数据包的发送顺序，并按照该顺序将重传数据包向频带分配部4输出。频带分配部4将所所保持着的与子信道的使用状况相关的信息通知给通信管理部3(步骤S3)。 
通信管理部3以重传数据包的数据量和与分配给重传数据包的子信道相关的信息(这种情况下是能分配的子信道数)为基础，决定用于以上次数据包发送时的数据率不降低的方式进行重传的调制方式(步骤S4)。所谓不降低数据率是指，具体地，以相同的数据包数或者更少的数据包数，对被请求重传的数据包中含有的数据进行发送。即，可以根据能使用的子信道数(通信频带)和调制等级的比例关系来决定数据量。因此，在子信道数增加的情况下，只要不降低数据率，就可以降低调制等级。可是，在子信道数减少的情况下，为了不降低数据率，则必须提高调制等级。并且，通信管理部3判断所决定的调制方式是否为调制等级比上次数据包发送时的调制方式更低的调制方式(步骤S5)。 
上述步骤S5中，在用于以不降低前次数据包发送时的吞吐量的方式进行重传的调制方式，是等级比上次数据包发送时的调制方式更低的调制方式的情况下(“是”)，将能分配的子信道全部分配给重传用的子信道(步骤S6)。具体地，在上述重传用的子信道的分配数多的情况下，例如采用BPSK那样传输率低的调制方式，尽可能提高重传数据包被可靠发送的概率，且能确保数据率。 
另一方面，在步骤S5中，在所决定的调制方式是比上次的数据包发送时传输率更高的调制方式的情况下(“否”)，通信管理部3向频带分配部4询问与其他的无线通信终端PS之间的通信线路中是否有能开放的子信道。频带分配部4判断是否有能开放的子信道(步骤S7)。具体地，按照分配给各无线通信终端PS的QoS控制的服务等级来判断是否有能开放的子信道。例如作为服务等级的种类，按照优先度高的顺序被设定为：(1)Conversational Class(服务例：VoIP)，(2)Streaming Class(服务例：视频通信)，(3)Interactive Class(服务例：HTTP)，(4)Background Class(服务例：E-Mail)，服务等级与所对应的无线通信终端PS的关系，被存储在图中未显示的存储部中。因为优先向被设定为优先度高的服务等级的无线通信终端PS分配子信道，故不开放子信道。可是，被设定为Background Class等优先度低的服务等级的无线通信终端PS开放子信道。 
也就是说，频带分配部4基于上述存储部所存储的作为重传对象的无线通信终端PS和其他的无线通信终端所设定的服务等级的关系，判断是 否存在优先度比作为重传对象的无线通信终端PS更低的无线通信终端。在该步骤S7中，在有能开放的子信道的情况下(“是”)，频带分配部4开放能开放的子信道，将开放后的子信道作为重传用的子信道进行分配(步骤S8)。即，步骤S8处理的结果是，分配了比上次更多的子信道。并且，返回步骤S3，继续处理。 
另一方面，在步骤S7中，在没有能开放的子信道的情况下(“否”)，即无法确保尽量确保数据率的空置子信道或开放子信道的情况下，通信管理部3优先重传数据包发送成功概率，将低传输率的调制方式决定为重传用调制方式(步骤S9)。此外，在该步骤S9中，在优先数据率的确保的情况下，也可将高传输率的调制方式决定为重传用调制方式。 
接着，重传数据包经由MAC-PDU构筑部5、PHY-PDU构筑部6、纠错编码部7、调制部8、发送部9而被发送到无线通信终端PS(步骤S10)。 
综上所述，按照本实施方式，在MAC-ARQ的重传时，在使用传输率低的调制方式的情况下，通过尽可能地增加子信道的分配数(即确保宽频带)，从而能够抑制数据率的降低，并且能提高重传数据包的发送成功的概率。由此，能防止吞吐量的降低。 
此外，在上述的实施方式中，以采用时分多址接入(TDMA)、分时双工(TDD)以及正交频分多址接入(OFDMA)的无线通信系统中的基站CS为例进行了说明，但其并非限定事项。即使对于在无线通信装置间采用一个或多个通信信道以时分多址通信方式进行数据包通信的无线通信系统中的基站、或者在无线通信装置间采用可适当分配频率频带的多载体通信方式并以时分多址通信方式进行数据包通信的无线通信系统中的基站而言，也可以应用本发明。 
(工业上的可利用性) 
在采用MAC-ARQ的数据包重传时，能够防止重传数据包的数据率的下降，并且能可靠地发送到对方。结果，能够防止吞吐量的降低。 

Claims (6)

1.一种基站装置，其与无线通信终端进行数据包通信，且具备：
重传请求检测单元，其检测来自所述无线通信终端的重传请求；
频带分配单元，其分配用于所述数据包通信中的通信频带；
调制等级获取单元，其根据与所述频带分配单元分配的所述通信频带相关的频带信息和具有所述重传请求的数据包的数据量，计算重新发送时的调制等级，以使被重新发送的数据包的个数与上次发送时的数据包的个数相同；
调制等级判断单元，其判断所述调制等级是否为比上次数据包发送时的调制等级更低的调制等级；和
重传单元，其按照所述调制等级的判断结果，重新发送具有所述重传请求的数据包。
2.根据权利要求1所述的基站装置，其中，
所述通信频带是用于正交频分多址接入方式的子信道，该正交频分多址接入方式以由多个子载波构成的子信道为单位处理通信中使用的通信频带。
3.根据权利要求1所述的基站装置，其中，
所述调制等级判断单元判断的结果是：在所述调制等级比上次数据包发送时的调制等级低的情况下，所述重传单元重新发送具有所述重传请求的数据包。
4.根据权利要求3所述的基站装置，其中，
所述重传单元在按照所述调制等级的判断结果重新发送具有所述重传请求的数据包时，所述频带分配单元分配比上次数据包发送时分配的子信道数更多的子信道的个数。
5.根据权利要求2所述的基站装置，其中，
所述调制等级的判断结果是比上次的数据包发送时的调制等级更低的情况下，所述频带分配单元判断是否能开放分配给其他的通信的子信道，在存在能开放的子信道的情况下开放该子信道。
6.一种无线通信方法，用于使基站装置与无线通信终端进行数据包通信，该方法具备：
重传请求检测步骤，检测来自所述无线通信终端的重传请求；
频带分配步骤，分配用于所述数据包通信的通信频带；
调制等级获取步骤，根据与所述频带分配步骤所分配的所述通信频带相关的频带信息和具有所述重传请求的数据包的数据量，计算重新发送时的调制等级，以使被重新发送的数据包的个数与上次发送时的数据包的个数相同；
调制等级判断步骤，判断所述调制等级是否为比上次数据包发送时的调制等级更低的调制等级；和
重传步骤，按照所述调制等级的判断结果，重新发送具有所述重传请求的数据包。
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