CN102047600A

CN102047600A - 发射机和接收机之间基于帧的尤其是具有帧中止或重发指示能力的通信方法以及通信节点

Info

Publication number: CN102047600A
Application number: CN2009801055795A
Authority: CN
Inventors: 彼得·范登哈默; 安德烈·勒杜列斯库
Original assignee: ST Ericsson SA
Current assignee: ST Ericsson SA
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2011-05-04
Also published as: EP2241044B1; WO2009090255A2; WO2009090255A3; US20110041025A1; EP2241044A2; US8335958B2

Abstract

提供了一种发射机和接收机之间基于帧的通信方法。发射机在每个待传输的帧中加入检错码。发射机发送待传输的帧且接收机接收所发送的帧。接收机基于所接收到的帧重新计算检错码。根据每帧中的检错码与已收到的每帧的经重新计算的检错码的比较而被正确接收到的至少一帧被确认。当基于比较结果检测出错误时，接收机发送错误指示帧。如果发射机通过从接收机接收到错误指示帧而检测到重新传输的条件，或者如果在预定时间间隔内发射机没有从接收机处接收到确认帧，则当前传输的帧被中止，并且发射机插入帧尾。除了插入帧尾，另一个可采用的方式是可以通过使用重新传输指示符来指示重新传输的开始。

Description

发射机和接收机之间基于帧的尤其是具有帧中止或重发指示能力的通信方法以及通信节点

技术领域

本发明涉及一种发射机和接收机之间基于帧的通信方法以及通信节点。

背景技术

移动行业处理器接口联盟(MIPI)规定了一种芯片间高速串联连接的网络连接的标准，也就是，统一协议(Unified Protocol)UniPro(www.mipi.org)。所述统一协议涉及一种通用目标协议，用于处理高速互联事宜，例如类似错误处理、流控制、路由和仲裁。

所述统一协议可作为数字连接的通信协议，例如具有双芯片调制方案的电子设备中介于射频RF芯片和基带BB芯片之间的数字连接。这样的双芯片方案更适宜被用于移动设备中。调制方案可包括802.11调制WiFi，移动视频TVoM或者WiMAX协议。

在所述统一协议中，例如运行于通常较为嘈杂的可能会产生诸多错误的环境中、类似于移动电话的移动设备必须具备错误处理能力。这样的错误可包括比特错误(所传输的比特之一被置反)、突发错误(一串比特被错误地接收)、滞位错误(接收到一串具有同一个值的比特串)以及同步错误(一个或多个比特被删除或复制从而导致符号分界的丢失)。

可能发生的错误率有可能相对比较高，例如MIPI D-Phy层的比特错误率预计达到10-12，或者换句话说，在每15至20分钟内会有一个比特是错的。因此，为保证可靠的通信，必须提供一种从错误中恢复的机制。

在UniPro中，错误处理是在数据链路层L2实现的。这一层的传输是基于传输单元或帧而实现的。图1示出了根据所述统一协议UniPro的数据帧结构的一种基本形式。所述帧包括保留比特RB，以及帧序列号FSN。

在每个UniPro帧中，提供了16位CRC循环冗余校验。CRC字位由帧的发射机添加。在接收机一侧，通过对CRC进行计算和验证，以确定在帧传输过程中是否发生任何错误。如果所接收到的帧中的CRC与接收机通过计算所获得的相同，则没有检测出错误，也就是，所传输和接收到的帧相互对应。进一步地，5位的序列号FSN被引入帧，以标识数据包。如果传输一个TC帧，所传输帧的拷贝将存储在发射机端的重现缓存中。

接收机将通过转发确认和流控制帧(Acknowledgement and Flow Control frame)AFC中的帧序列号来向发射机确认已收到正确的数据包。图2中描述了该确认和流控制帧的结构。需要注意的是，如果一个帧序列号被视为确认了其序列号等于或小于当前所传输序列号的所有帧，那么能够同时确认多个帧。如果发射机接收到一个确认和流控制帧AFC，该发射机能够从重现缓存中去除经由该AFC帧得以确认的所有帧。

然而，如果接收机例如通过CRC的方式检测到所接收的帧与所发送的帧不对应，接收机将发送否定确认帧(Negative Acknowledgement Frame)NAC。图3为否定确认帧NAC结构的示意图。否定确认帧NAC可确认所有已被正确接收到的帧，但可发信号告知已经检测到错误。在这种情况下，接收机可以从其重现缓存中去除所有已经确认的帧，并重新传输所有未经确认的帧。

然而，也可能会发生由于链路传输期间的错误，未能正确地接收到AFC或者NAC帧。需要注意的是，这些帧并不受到帧序列号的保护。因此，有必要提供一种方法，能够在数据帧发射机侧重新找回与帧序列号相关的信息。如果开始帧的重新传输，AFC帧被传输以更新之前任何潜在的误通信。此后，如果很长时间内没有收到肯定的或否定的确认信息，重现计时器将触发重新传输，并假定在数据帧或者在AFC帧的传输中发生了错误。

此外，需要注意到，所述统一协议UniPro允许几乎在任何时间重新传输，例如，帧之间，数据帧的中间，可能抢占低优先级帧。但是，在AFC或者NAC帧的中间，是不允许重新传输的。另外，所述统一协议UniPro没有提供供接收机检测重新传输的机制。

换句话说，重新传输能够在任何给定的时刻处开始，并且无法被接收机检测到，举个例子，当帧开始时，接收机无法获知这是来自于抢占的部分还是重新传输的帧。因此，接收机无法检验是否收到正确的符号序列，这会导致错误检测的延迟。另外，由于传输错误仅在大量的状态转换之后才能被捕获，而大量的状态转换会带来对大量且长时间的激励的需要，因此，接收机执行正确性的校验也是非常困难的。

发明内容

因此，本发明的技术目的在于提供一种具有改善的错误处理能力的通信方法。

该技术目标通过以下方法得以实现，即根据本发明第一方面的发射机与接收机之间的通信方法，以及根据本发明第二和第三方面的通信节点。

因此，提供了一种发射机与接收机之间基于帧的通信方法。发射机在每个待传输的帧中加入检错码。发射机发送帧且接收机接收所发送的帧。基于接收机所接收到的帧来对检错码进行重新计算。根据每个帧中的检错码与已收到每个帧中经重新计算的检错码的比较，确认已经正确接收到的至少一个帧。当基于比较结果检测出错误时，接收机发送错误指示帧。如果发射机通过接收到来自于接收机的错误指示帧而检测到重新传输条件，或者如果在预定时间间隔内发射机没有从接收机处接收到确认帧，发射机中止当前传输的帧并插入帧尾。

据此，限制重新传输的可能性，使得根据本发明所述通信方法变得更加简单。

根据本发明的一个方面，发射机向帧的帧尾中插入错误的检错码，以指示帧中止。因而，接收机能够容易地检测帧的中止。

根据本发明的另一方面，发射机向帧的帧尾中插入一种特定码，以指示帧中止。此处，也更有利于接收机对帧中止的检测。

根据本发明的优选方面，所述通信基于统一协议(UniPro)。

根据本发明的另一方面，发射机用于帧中止的所述特定码是根据所述统一协议(UniPro)的未使用的转义值(escape value)。因此，在统一协议中既存的值也能够用于指示帧中止。

根据本发明的另一方面，发射机用于帧中止的所述特定码是根据所述统一协议的未使用的控制ID的值。

根据本发明的另一方面，当接收机检测到错误或中止的帧时，丢弃当前接收到的帧。

根据本发明的另一方面，每一帧包括序列号。所述接收机使用所述序列号来确认至少一帧被正确地接收。据此，接收机能够通过仅使用最后一个确认帧的序列号，来确认其已经接收了多个帧。然后，发射机将获知所有此前发送的帧被正确地接收。

本发明还涉及一种发射机和接收机之间基于帧的通信方法。在每个待传输的帧中由发射机加入检错码。发送所述帧且所发送的帧被接收机接收。接收机基于其所接收到的帧对检错码进行重新计算。根据每帧中的检错码与已收到的每帧中经重新计算的检错码的比较结果，确认至少一帧信号被正确接收到。当基于比较结果检测出错误时，接收机发送错误指示帧。如果发射机例如通过接收到来自接收机的错误指示帧而检测到重新传输条件，或者如果在预定时间间隔内发射机没有从接收机接收到确认帧，则使用重新传输指示符指示帧的重新传输的开始。未确认的帧被重新传输。

本发明还涉及一种通信节点，该通信节点包括发射单元，用于发射多个帧，用于向每个帧内插入检错码。发射单元还适用于当从另外的通信节点接收到错误指示帧或者另外的通信节点没有接收到确认帧时检测重新传输条件。如果检测到重新传输条件，则插入帧尾以指示帧中止，并重新传输未确认的帧。

本发明还涉及一种通信节点，该通信节点包括接收单元。接收单元接收所传输的帧，并基于所接收到的帧重新计算检错码。将所接收到的帧的检错码与重新计算的检错码相比较。如果未检测到错误，确认至少一帧数据被正确地接收。如果检测到错误，发送错误指示帧。

一种根据本发明的电子设备，也可以基于通信节点之间的通信，从而包含上述发射单元和上述接收单元。

本发明涉及对重新传输能够开始的可能性进行限制、和/或当重新传输开始时明确地通知接收机的发明思路。

本发明的其他方面以优选实施例为依据。

附图说明

下面将根据附图对本发明的优势和实施例进行详细阐述。

图1示出了统一协议中帧结构的示意图；

图2示出了根据现有技术的统一协议UniPro中AFC帧结构的示意图；

图3示出了根据现有技术的统一协议UniPro中NAC帧结构的示意图；

图4示出了根据第一实施例的AFC帧的基本示意图；

图5示出了根据第二实施例的消息序列表的基本示意图；

图6示出了根据第三实施例的消息序列表的基本示意图；

图7示出了根据第四实施例的接收机状态机的示意图；

图8示出了根据第五实施例的发射机状态机的示意图；

图9示出了根据第六实施例的发射机状态机的基本示意图。

具体实施方式

图4示出了根据第一实施例的AFC帧的示意图。根据第一实施例的通信基于由移动行业处理器接口联盟MIPI所设计的统一协议UniPro。根据第一实施例，帧结构将能够在数据的重新传输开始时对接收机进行明确通知。帧包含了帧序列号FSN、保留比特RB和信用度值CV。

为了允许较早的帧结束并从而允许数据帧的重新传输，接收机可明确地通知开始或将要开始重新传输。这样的通知可通过任何既存帧中的特殊的线状态、转义字符或比特而实现。

在统一协议中，AFC帧可在开始重新传输之前被发送。因此，AFC帧中的一个比特能够被用于在重新传输开始时区别AFC帧。从而，接收机仅只需检查AFC中的该比特，以确定重新传输是否已开始。重新传输比特RB能够被用于分辨AFC帧。如图4所述，所述重新传输比特RB可对应于AFC帧中保留比特之一。

此外，可替换的，第二转义字符ESC_DL2或者CTRL_ID全新的未使用的值可用于重新传输。

根据本发明第二实施例，可能会开始重新传输的时间点可限于没有帧被传输时的情况，即在两帧之间开始重新传输。另一方面，由于数据不得不等待直到当前传输的帧传输完成后才重新传输，即重新传输需等到帧传输结束后开始，这样的方案是不利的。

为了解决这个问题，当需要开始重新传输数据时，将强行中止数据帧。

通过立刻发送帧尾符号EOF，可开始帧的传输，而无需等到帧结束条件。此后，错误的CRC被发送了出去。这么做使得已接收帧的重新计算的CRC将与发射机的CRC不对应，从而确保人为中止的数据帧被丢弃。中止帧有可能彻底被丢弃或至少部分被缓存或存储，直到该帧剩余部分被重新传输或直到开始重新传输该帧。

可选的，不同于会带来错误CRC的帧尾符号EOF的传输，采用第二转义字符(ESC_DL2)或采用CTRL_ID预定值之一来对这种帧的突然中止予以指示。在这两种情况下，将获得正确的CRC，但接收机将获知，接收到的数据帧仅仅为部分并且将被丢弃。需要注意的是，第二转义字符ESC_DL2可与之前提到的AFC所使用的ESC_DL2相同或不同。

图5示出了根据第二实施例的消息序列表的基本示意图。此处描述了在第一节点N1和第二节点N2之间的消息互换。每个节点N1、N2包括发射机Tx和接受机Rx。具有帧起始符号SoF、CPortID和DeviceID符号、若干数据符号、帧尾符号EoF和CRC符号的第一数据帧DF1从第一节点N1传输至第二节点N2。当该帧被正确地接收时，正确的CRC CCRC被计算出来，并且AFC与CRC符号一起由第二节点N2传输至第一节点N1。同时，第二数据帧DF2由第一节点N1传输至第二节点N2。然而，错误的CRC ECRC由第二节点N2计算出来，并且第二节点N2将NAC与CRC一起传输至第一节点N1。当第一节点N1接收来自于第二节点N2的NAC时，第三数据帧的传输通过例如故意引入错误的CRC ECRC而中止F1。当第二节点N2接收错误的CRC时，第三帧DF3被丢弃。第一节点N1将标记AFC，并且通过发送帧AFC1开始序列重放。因而，第二数据帧DF2将从第一节点N1重新传输至第二节点N2。如果第二数据帧DF2被正确地接收，并且计算获得正确的CRC，第二节点N2可转发AFC。

图6示出了根据第三实施例的消息序列表的基本示意图。根据第三实施例的消息序列表基本对应于根据第二实施例的消息序列表。因此，第一数据帧DF1由第一节点N1发送出来，并且被第二节点N2正确地接收，第二节点N2随后向第一节点N1发送AFC。但是，如果第二数据帧DF2并未被第二节点N2正确接收，第二节点N2将向第一节点N1发送NAC。如果第一节点N1接收到NAC，当前正在传输的帧将中止F1，所述中止将通过例如第二帧尾部符号EoF2向第二节点标示出来。重新传输序列以被标示为帧重放开始的AFC帧开始。此处，第二节点N2可接收到正确的CRC CCRC，但是由于其接收到第二帧尾符号EoF2，因此第二节点N2将放弃当前接收到的帧。

图7示出了根据第四实施例的接收机状态机的示意图。在第一步骤R1，接收机等待帧。如果步骤R6接收到正确的数据帧，将在步骤R2传递该帧。如果检测到错误(步骤R9)，在步骤R3中发送NAC。如果接收到NAC帧，一些已传输的帧将被确认(步骤R5)，并且在步骤R10中，将从第一个未被确认的帧开始重新传输。如果在步骤R7中接收到正确的AFC帧，则在步骤R4中，接收机的信用度以及序列号也将被更新。

图8示出了根据第五实施例的发射机状态机的基本示意图。在步骤S1中，当发射机TX未进行帧传输时处于空闲状态，且当其处于数据帧传输时，处于数据帧状态或传输状态(步骤R11)。当发射机在空闲状态时，其能发送带有下列优先级的帧，即NAC(步骤S2)、重新传输(步骤S5)、转发AFC(步骤S3)，以及其可发送数据帧(步骤S4)。在步骤S3中，可发送AFC，但并不开始重新传输也不发送NAC。在步骤S4中，发送数据帧DF但是不发送AFC，不开始重新传输也不发送NAC。在步骤S5中，开始重新传输但并不发送NAC。如果在步骤S2中准备发送NAC，则该NAC将在步骤S6中被发送，并返回步骤S1。如果在步骤S3中准备发送AFC，则该AFC将在步骤S7中被发送，其中并不发送重放标识。如果在步骤S4中，准备发送数据帧，那么在步骤S8中发送帧起始符号SoF。如果在步骤S5中开始重新传输，将在步骤S9中发送AFC，其中设置重放标识。接着，流程继续到步骤S10，其中将对最后一个经确认的帧设置下一帧序列号。从而，在步骤S9和步骤S10中，AFC将指示数据帧的重放或重新传输。需要注意的是，AFC和NAC帧是不可抢占的，因此它们被描述为最小单元块(atomic block)。然而，数据帧可由NAC或AFC帧抢占。在使用多流量类(traffic class)的链接的情况下，数据帧也可由更高优先级的数据帧抢占。在NAC或AFC帧之后，数据帧以COF符号继续。

如果在帧传输过程中要求重新传输帧，帧的传输将被中断，并且开始重新传输。重新传输也可具有重新传输指示，即重放标识。

如果发射机位于数据帧状态(步骤S11)并且如果在步骤S12将要发送NAC，流程将转入步骤S16以发送NAC。此后，流程转入步骤S20，发送COF符号。

在步骤S13中，将要发送AFC(不发送NAC也不开始重新传输)，所述AFC将带着未设置的重放标识而被发送。此后，流程转入步骤S21，发送COF符号。

如果在步骤S14中，将要发送数据帧(不发送AFC和NAC也不开始重新传输)，流程将转入步骤S18，以确定是否到达数据包的尾部。如果未出现数据包的尾部，在步骤S22发送数据符号。但是，如果到达了数据包尾部，则在步骤S23发送帧尾符号EOF，并且流程转入步骤S27，发送CRC。

如果在步骤S15中开始重新传输且不发送NAC，流程将转入步骤S19，发送帧尾符号EOF。接着，流程将转入步骤S24，发送错误的CRC。因此，步骤S19和步骤S24将被用来中止帧。在步骤S24之后，流程继续转入步骤S25，发送AFC(其中设置了重放标识)。在步骤S25之后，流程继续执行步骤S26，对最后一个经确认的帧设置下一帧的序列号。因此，在步骤S25和步骤S26中，AFC被用于指示重放。

图9示出了根据第六实施例的发射机状态机的基本示意图。根据第六实施例的状态机基本对应于根据第五实施例的状态机，仅步骤S19、步骤S24、步骤S25和步骤S26被步骤S30-S33所取代。因此，如果在步骤S15中开始重新传输，流程将继续转入步骤S30，发送第二帧尾符号EOF2。接着，流程继续步骤S31，发送CRC。从而，步骤S30和步骤S31被用于中止帧。在步骤S31之后，流程将继续转入步骤S32(基本对应于图8中的步骤S25)。其后，流程继续转入步骤S33，步骤S33基本对应于图8所示步骤S26。

需要注意的是，上述实施例描述不是用于限制本发明，本领域技术人员能够在权利要求保护范围内设计许多可更替的实施例。在权利要求中，任何在括号内的参考标记不应对权利要求造成限制。所述“包括”并不排除除了列在权利要求中的元素或步骤之外的元素或步骤的存在。上述技术特征不采用量词或其单数形式并不排除该技术特征的复数形态。在列举多种方式的设备权利要求中，多个装置可由同一个硬件实现。某些措施各自记载在不同从属权利要求中的事实并不意味着这些措施的组合不能带来有益效果。

另外，权利要求中的任何参考标记不应对权利要求的范围造成限制。

Claims

1.一种发射机和接收机之间基于帧的通信方法，包括步骤：

发射机在待传输的每个帧中加入误码检测码(CRC)；

发射机发送帧，并且接收机接收所发送的帧；

基于接收机所接收到的帧来重新计算检错码(CRC)；

根据每个帧中的检错码与接收到的每个帧中经重新计算得到的检错码(CRC)的比较，接收机确认(ACK)正确接收到的至少一个帧；

当根据比较结果检测出错误时，由接收机发送错误指示帧(NAC)；以及

如果发射机通过接收到错误指示帧(NAC)而检测到重新传输的条件，或者如果在预定时间间隔内发射机没有从接收机处接收到确认帧(ACK)，则通过插入帧尾(EOF，CRC)来中止当前传输的帧，并且发射机重新传输未确认的帧。

2.如权利要求1所述的方法，包括步骤：

发射机向帧的帧尾中插入错误的检错码(CRC)，以表示帧中止。

3.如权利要求1所述的方法，包括步骤：

发射机向帧的帧尾中插入特定码，以表示帧中止。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，

所述通信基于统一协议(UniPro)。

5.如权利要求4中所述的方法，其中，

用于帧中止的所述特定码是根据所述统一协议(UniPro)的未使用的转义值(ESC_DL2)。

6.如权利要求4所述的方法，其中，

用于帧中止的所述特定码是根据所述统一协议(UniPro)的控制ID的未使用的值(CTRL_ID)。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，进一步包括步骤：

当接收机检测到错误或被中止的帧时，丢弃当前接收到的帧。

8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，

每个帧包括序列号，其中所述接收机利用所述序列号来确认至少一帧被正确地接收。

9.如权利要求8所述的方法，其中：

所述序列号被用于确认直到所述序列号的多个帧。

10.一种发射机和接收机之间基于帧的通信方法，包括步骤：

发射机在待传输的每个帧中加入检错码(CRC)；

发射机发送帧，并且接收机接收所发送的帧；

接收机基于所接收到的帧对检错码(CRC)进行重新计算；

当根据比较结果检测出错误时，接收机发送错误指示帧(NAC)；以及

如果发射机通过接收到错误指示帧(NAC)而检测到重新传输的条件，或者如果在预定时间间隔内发射机没有接收到确认帧(ACK)，则利用重新传输指示符(RB，ESC_DL2，CTRL_ID)指示重新传输的开始；并且重新传输未确认的帧。

11.如权利要求10所述的方法，其中，

所述通信基于统一协议(UniPro)。

12.如权利要求10或11所述的方法，其中，

利用确认和流控制帧中的一个字段来指示帧重新传输的开始。

13.如上述权利要求10或11所述的方法，其中，

利用至少一个未使用的转义值(ESC_DL2)来指示帧重新传输的开始。

14.如权利要求10-13中任一项所述的方法，其中，

如果发射机通过接收到错误指示帧(NAC)而检测到重新传输的条件，或者如果在预定时间间隔内发射机没有接收到确认帧(ACK)，则通过插入帧尾(EOF，CRC)中止当前传输的帧，并且重新传输未确认的帧。

15.一种通信节点，包括：

发射单元(TX)，用于发射多个帧，用于向每个帧插入检错码(CRC)，用于当如果错误指示帧(NAC)被另外的通信节点接收到或者如果没有从另外的通信节点处接收到确认帧(ACK)时检测到重新传输条件，以及用于插入帧尾以指示帧中止和用于重新传输未确认的帧。

16.一种通信节点，包括：

接收单元(RX)，用于接收所传输的帧，用于基于所接收到的帧重新计算检错码(CRC)，用于将所接收到的每个帧的检错码与所接收到的每个帧的重新计算的检错码(CRC)进行比较，用于对根据比较结果而正确接收到的至少一个帧进行确认，以及用于当根据比较结果检测到错误时发送错误指示帧(NAC)。

17.一种电子设备，包括至少一个如权利要求15所述的通信节点以及至少一个如权利要求16所述的通信节点。