CN1270466C - 用于组播通信的无线系统和无线站以及组播通信的方法 - Google Patents

Abstract

一个组播无线数据通信系统包括一个主站(1)和多个从站(2、3、4)，并且使用一个重发协议。数据由主站发送并由从站接收。一个从站被指定为主要从站，而所有其它的从站被指定为次要从站。任一从站可以发送一个否定应答而只有该主要从站才可以发送一个肯定应答。肯定和否定应答被同时发送。否定应答破坏主站对肯定应答的接收，因此确保该数据被重发。主要从站被选定成具有最低质量无线链路，这一点可以由来自主站的一个功率控制命令来确保。

Description

用于组播通信的无线系统和无线站以及组播通信的方法

技术领域

本发明涉及一个用于组播数据通信的无线系统，以及组播数据通信的方法，并涉及在一个组播无线网中使用的主站和从站，并且本发明具有特定的，但不排除其它的，对音视频数据流进行分发的应用。

背景技术

在一个无线链路上的数字信息点到点的通信中，惯例通常是将数字信息分成数据分组并使用一个重发协议形式的差错防止，在该协议中接收设备对接收到的每一个数据分组都发送一个应答。如果一个数据分组被正确接收，那么应答就是一个肯定应答(ACK)，在这种情况下，发送设备继续发送下一个数据分组。如果接收到的数据分组被差错损坏，那么应答就是一个否定应答(NACK)，在这种情况下，发送设备通常重发该数据分组。

在组播无线通信中有一个单个无线站，通常称为一个主站，它向多个接收站发送数据，该接收站通常称为从站。有3种基本的可供选择的方法来实现这种通信。

第一，数字信息被广播给所有的从站，而从站不发送应答。这样做的缺点是当数据分组被破坏时，不能请求重发。这种方法在例如由英国无线通信机构于1991年11月发表的MPT1327规范中被定义。

第二，数字信息被依次发送给每一个从站，而每一个从站依次对接收进行应答。这种操作方法就象是一组点到点的通信链路。这样做的缺点是：需要用累加的时间来服务于所有的从站，或如果增加数据发送速率以补偿时延或如果每一条链路工作于不同的频率，那么需要增加频谱。

第三，数字信息被广播给所有的从站，之后每个从站被依次询问以确定是否该信息被接收到。这样做的缺点是需要累加的时间以询问所有的从站。该方法也在英国无线通信机构于1991年11月发表的MPT1327规范中被定义。

对于时间关键的数据例如音视频流信息，时延尤其是一个问题。对于一个音视频数据流传输的一个组播无线通信应用的例子是无线扬声器。作为一种减少有线安装的方式无线扬声器是人们所期望的。需要不同的扬声器来接收不同的信息，例如双通路立体声的左、右声道，或在环绕声应用中的几个通道。

从主站到每个无线扬声器的无线链路可以作为一组点到点的链路来同时操作。这样做的缺点是主站需要比单个点到点链路更多的带宽，并且可能需要多个无线收发器。此外，不同的音频通道在作为单个多通道混合通过无线链路传输之前是典型可用的，所述的多通道混合引入音频编码和压缩，并且有时引入如在MPEG联合立体声模式中所使用的信道联合编码。希望将不同的通道作为单个流多通道混合来发送以避免在发送之前将不同通道分离开的复杂性以及避免对不同的接收设备接收到的这样分离开的通道进行同步的需求。

发明内容

本发明的目的是提供对组播无线通信的改进。

按照本发明的一个方面，提供了一种操作一个组播无线网络的方法，该网络包括一个主无线站和多个从无线站，所述方法包括从一个主站发送数据，在多个从站中的每一个站接收数据，在每一个从站处，确定接收到的数据是可解码的还是不可解码的，如果接收到的数据是不可解码的，就发送一个否定应答，如果接收到的数据是可解码的并且从站处于第一状态，就发送一个肯定应答，如果接收到的数据是可解码的并且从站处于第二状态，就不发送应答，其中多个从站中只有一个站处于第一状态。

按照本发明的第二个方面，提供了一个组播无线系统，该系统包括一个主无线站和多个从无线站，所述的主站包括用于发送数据的装置以及用于接收来自从站的应答消息的装置，每个从站包括用于接收来自主站的数据的装置，用于确定接收到的数据是可解码的还是不可解码的装置，用于在接收到的数据不可解码时发送一个第一应答消息的装置，用于在接收到的数据可解码时发送一个第二应答消息的装置，以及用于将从站设置成第一状态的装置，在该状态中响应接收到可解码数据的第二应答消息的发送被允许，以及用于将从站设置成第二状态的装置，在该状态中响应接收到可解码数据的第二应答消息的发送被禁止，其中多个从站中只有一个站处于第一状态并且其中从站发送的所述多个消息至少部分是并发的。

按照本发明的第三个方面，提供了一个用于一个组播无线网络的主站，该主站包括装置用于发送第一命令以指示一个从站采用第一状态，在该状态中响应接收到可解码数据的应答消息的发送被允许，以及发送第二命令以指示该从站采用第二状态，其中响应接收到可解码数据的应答消息的发送被禁止。

按照本发明的第四个方面，提供了一个用于一个组播无线网络的从无线站，该网络包括一个主站和多个从站，所述从站包括用于接收数据的装置，用于确定接收到的数据是可解码的还是不可解码的装置，用于在接收到的数据不可解码时发送一个第一应答消息的装置，用于在接收到的数据可解码时发送一个第二应答消息的装置，以及用于将从站设置成第一状态的装置，在该状态中响应接收到可解码数据的第二应答消息的发送被允许，以及用于将从站设置成第二状态的装置，在该状态中响应接收到可解码数据的第二应答消息的发送被禁止。

在本说明书和权利要求中，对一个主站或一个从站的参考并不排除一个站具有双重功能，该站可以按照主要的通信需求充当主站或者充当从站。此外，在本说明书和权利要求中，一个无线站支持对本发明必须的无线通信，并且该无线站可能也包括涉及传送数据至或自的设备的功能性。一个主无线站的例子是家用光盘播放机，它包括了涉及实现本发明的无线功能性还有播放光盘的功能性。一个从无线站的例子是一个无线扬声器，它包括涉及实现本发明的无线功能性还包括一个扬声器。

按照本发明的系统的一个实施方案，有一个包括一个主无线站和多个从无线站的无线网络。数据分组由主站发送并由从站接收。从站被配备成发送一个肯定应答和一个否定应答。使用该肯定和否定应答的一个重发协议按下文所述来工作。如果主站接收到一个来自从站的肯定应答，它就继续发送下一个数据分组，如果有下一个数据分组的话。如果主站接收到一个来自从站的否定应答，或没有应答，它就重发前面发送的数据分组。

为了防止不同从站基本上同时发送肯定应答从而导致彼此破坏，使得主站接收不到任何肯定应答，只有一个被指定为主要从站的从站才被允许发送一个肯定应答，其它从站被禁止发送一个肯定应答。被禁止发送肯定应答的从站被指定为次要从站。可以由用户来控制一个从站被指定为主要还是次要。

所有的从站被允许发送一个否定应答。不同从站基本上同时发送否定应答会导致彼此破坏，从而阻碍主站的接收，但是这种破坏会导致主站重发前面发送过的数据分组，就象主站接收到一个否定应答采取的动作一样。如果由次要从站发送的否定应答基本上与由主要从站发送的一个肯定应答同时，那么否定应答就会破坏肯定应答，导致主站重发前面发送过的数据分组。这种实施方案可在，例如，当主站和每一个从站之间的无线链路的质量相似时使用。

按照本发明的系统的第二个实施方案，主站被配备成发送命令给从站以选定多个从站中哪一个站将被指定为主要从站。这种实施方案可用于例如避免用户动作。

按照本发明的系统的第三个实施方案，主站通过评估主站和每一个从站之间无线链路的质量，并选择具有最低质量链路的从站为主要从站而选定多个从站中哪一个站将被指定为主要从站。这种实施方案可在例如当对所有的从站来说，到从站的无线链路的质量不相似时使用，以便改善主要从站发送的肯定应答被次要从站发送的否定应答所破坏的概率。

在本发明的第四个实施方案中，一个从站响应主站发送的一个命令而改变它的发送功率电平。这种实施方案可使用以便例如改善主要从站发送的肯定应答被次要从站发送的否定应答所破坏的概率。

如果希望，主站和/或每个从站可以在一个集成电路中实现。

附图简述

本发明将通过例子，并参考附图被描述，其中附图如下：

图-1是一个包括一个主站和3个从站的系统方框图，

图-2是一个举例说明的系统运行阶段图，

图-3是一个举例说明的在无差错通信条件下系统中数据通信消息的流动图，以及

图-4是一个举例说明的当通信差错发生时系统中数据通信消息的流动图。

在这些附图中使用同样的参考数字来指示相应的特征。

实现本发明的模式

图-1示出一个无线网络，该网络包括一个主站1，例如一个机顶盒，以及第一、第二和第三个从站2、3和4，例如无线扬声器。主站1接收来自数据源5的一个同步数字音频数据流以便分发给从站2、3和4。对每一个无线扬声器来说，该数字音频数据流是不同音频的一个多通道混合。

参考图-2，在无线网络建立起来后，有一个评估阶段10。在评估阶段中，主站1评估它与无线网络中每一个从站2、3和4之间的无线链路的质量。主站1通过发送一个评估命令13给第一个从站2指示该从站发送一个信号14，接着发送一个评估命令15给第二个从站3指示该从站发送一个信号16，再接着发送一个评估命令17给第三个从站4指示该从站发送一个信号18，而做到这一点。主站接收到这三个信号14、16和18，并且，通过信号电平测量和评估设备7来测量各个信号的接收电平，并评估哪一个信号具有最低电平从而提供最低质量的无线通信。

主站1选定具有最低质量通信的从站为主要从站。有可能对所有这三个从站2、3和4来说通信质量是相似的，那么在这种情况下，主站1就任意选定从站2、3和4中的任何一个站作为主要从站。在本例中，第一个从站2被选定作为主要从站。第二和第三个从站3、4将作为次要从站。

在评估阶段后面接着是一个分配阶段11，在分配阶段11中主站1指示每一个从站2、3和4采用或者主要从站状态或者次要从站状态。它通过发送一个分配命令19给第一个从站2指示它成为一个主要从站，发送一个分配命令21给第二个从站3指示它成为一个次要从站，以及发送一个分配命令23给第三个从站4指示它成为一个次要从站，而做到这一点。每一个从站响应它们的分配命令发送一个应答20、22和24。主要从站和次要从站之间的差别是只有主要从站才能响应接收到的一个可解码的数据分组而发送一个肯定应答，但是主要从站和次要从站都能响应接收到的一个不可解码的数据分组而发送一个否定应答。

当对所有这三个从站2、3和4来说通信质量相似时，主站1可以在指示一个从站成为一个主要从站的分配命令中有选择地包括一个指令以将发送的功率电平减少到一个指定的电平，或减少一个指定的数量，该数量典型地最多为20dB。如下面将描述的，指定的减少是一个折衷。

在分配阶段后面接着是一个数据通信阶段25。它可以紧接在分配阶段11后面，或者如果不立即需要数据通信的话可以有一个延时26。后面的数据通信阶段可以间隔出现，如通信需求所确定的那样。

在数据通信阶段25中消息的流动举例示于图-3。参考图-3，数字音频数据流30以每秒R比特的速率到达主站1以便分发给从站2、3和4。主站通过将数据写入一个缓冲器中并按段31从该缓冲器中读取数据而将数字音频数据流30分割成段31。

主站1通过用于差错检测并可选地进行纠错的校验比特去编码来自每个段31的数据，从而形成一个编码的段32。一个头标6被加上从而形成一个数据分组33。该数据分组33由主站1发送并由从站2、3和4接收。

每个从站2、3和4解码数据分组33。如果数据分组被无差错地接收，或者所有的差错可以通过校验比特来纠正，那么该数据分组就被认为是可解码的。如果该数据分组被不能纠正的差错所破坏，由此该数据不能被无差错地恢复，但是如果差错是可接受的，那么该数据分组就被认为是可解码的。如果该数据分组被不能纠正的差错所破坏，由此该数据不能被无差错地恢复，并且如果差错是不可接受的，由此差错将引起数据中不可接受的劣化，那么该数据分组就被认为是不可解码的。

主要从站响应接收到的一个数据分组33而发送一个应答消息35给主站1。

如果主要从站接收到的数据分组33是可解码的，那么主要从站发送的应答消息35就是一个肯定应答。主要从站还从数据分组33中提取出被编码的数据36。校验比特被从编码数据36中删除从而恢复该数据段37，通过将段37存储到一个缓冲器中并以每秒R比特的速率从该缓冲器中读取数据从而使其重新构成一个数字音频数据流38。重新构成的数字音频流相对于接收到的数据分组来说是有延时的，以便如果需要的话，允许如下面所描述的那样重发数据分组。接下来在数字音频数据流中的多个通道被解复用，但是在此不描述该细节因为它们对于理解本发明是不需要的。

主站1响应接收到的肯定应答，并且如果还有更多的数据需要发送的话，那么它就生成并发送下一个数据分组。

如果主要从站接收到的数据分组33是不可解码的，那么主要从站发送的应答消息35就是一个否定应答，并且该数据分组将被该主要从站丢弃。

次要从站响应接收到的数据分组33，如果该数据分组是可解码的，那么它就不发送一个应答消息，如果该数据分组是不可解码的，那么它就发送一个否定应答消息。对数据分组33接下来的处理，不论该分组是可解码的还是不可解码的，都与主要从站相同。

参考图-4，接收一个数据分组33和发送一个应答之间的时延是预定的，使得由次要从站发送的否定应答消息39基本上与由主要从站发送的响应同一数据分组的应答消息35是同时发生的，这样后一个消息将不会被主站1成功地解码。

上面描述的在分配阶段指定的发射机功率电平减少是一个在确保当每个次要从站都没有发送应答时由主要从站发送的肯定应答被主站1成功地接收，以及确保当任一次要从站发送一个否定应答时由主要从站发送的肯定应答没被主站1成功地解码之间的折衷。

主站1响应接收到的一个否定应答，或者如果应答消息没被成功地解码，那么它就重发数据分组40，除非该数据的有效性已经到期。

从站2、3和4按照上面描述的对于响应数据分组33的初始发送的规则来响应接收到重发的数据分组40。如果从站2、3和4中任一个站接收到了前面已经成功接收到的一个数据分组的副本，那么该副本就被丢弃。

一个可解码的、非复制的重发数据分组的编码数据36被从数据分组中提取出来并且通过将该数据段存储到一个缓冲器中并以每秒R比特的速率从该缓冲器中读取数据从而使该段重新构成数字音频数据流38。重构自一个重发数据分组的数据符合与重构自新数据分组的数据同样的定时。

主站1按照上面描述的规则响应与初始应答消息相关的其它应答消息。主站1间隔地发送新的数据分组，所述的间隔足以允许在一个间隔内重发一个数据分组而不延迟下一个新数据分组的发送。

可选地，主站可以间隔地重新评估它与从站的无线通信质量，并且如果它确定一个不同的从站应成为主要从站，那么主站就运行一个分配阶段。

尽管被描述的实施方案与一个覆盖较小区域的有较少数量从站的无线网络相关，但是本发明也适用于更广阔区域的网络以及更多数量的从站。

尽管在描述的实施方案中通过测量接收到的信号电平来评估一条无线链路的质量，但是其它的质量测量也可以使用，例如误比特率或校验和失效率。

尽管在描述的实施方案中具有一个专门评估无线链路质量的阶段，但是该评估阶段可以与其它链路规程例如在无线网络建立中的寻呼规程相组合。

尽管被描述的实施方案在新数据分组的发送之间有一个间隔，该间隔足以重发单个分组，但是该间隔可以拉大到重发多个分组以增进通信可靠性，代价是减少了吞吐量。

尽管上面参考附图描述的实施方案具有一个分配命令，该命令可以包括一个指令以减小被发送的功率电平，但是所述用于减小被发送的功率电平的指令可以在一个单独的命令中被发送。

尽管本发明被描述成与一个用于分发流数据的系统相关，但是它也适用于非流数据。

可选地，对一个简化的系统，从站可以被手动设置成主要或次要从站。

在本规范和权利要求中，在组件之前的单词“一个”并不排除存在多个这种组件。另外，单词“包括”并不排除存在其它组件或存在除了列举的步骤之外的其它步骤。

通过阅读本说明书，对本领域的技术人员来说其它的修改将是很明显的。这种修改可以包含其它在组播无线通信领域中已知的特征以及包含除了在此已经描述的特征之外或代替在此已经描述的特征的其它特征。

工业实用性

组播数据通信设备。

Claims (3)

1.一种操作一个组播无线网络的方法，该网络包括一个主无线站和多个从无线站，所述方法包括从一个主站发送数据，在多个从站中的每一个从站接收该数据，在每一个从站处，确定接收到的数据是可解码的还是不可解码的，如果接收到的数据是不可解码的，就发送一个第一应答，如果接收到的数据是可解码的并且从站处于一个第一状态，就发送一个第二应答，如果接收到的数据是可解码的以及从站处于一个第二状态，就不发送应答，其中多个从站中只有一个从站处于第一状态，并且该第一应答与该第二应答至少部分并发地发送，其特征为，响应主站发送的一个命令而调整多个从站中至少一个从站的发送功率电平。

2.如权利要求1中的方法，包括响应接收到主站发送的一个命令而将多个从站中的至少一个从站设置成第一和第二状态中的一个状态。

3.如权利要求1或2中的方法，还包括将多个从站中与主站之间具有最低质量无线通信的一个从站设置成多个从站中仅有的一个处于第一状态的从站。

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