CN1274217A - 应用可变长度序列号高效地自动重复请求的方法 - Google Patents

Abstract

一种可变长度序列号被应用来标识通信信道中的数据单元。序列号与已经成功地接收到的最近的数据相关联,对于要接收的下一个新数据消息所期望的序列进行检查,以确定出必需的最小大小序列号,用来向发射机清楚地标识出不正确地接收到的数据,必须在后面的消息中再传输它。接收机向发射机提供两个序列号,一个与最后成功地接收到的数字字节相关联,另一个与下次期望的数据字节相关联。接收机应用NAK控制消息将此信息告知发射机。

Description

应用可变长度序列号 高效地自动重复请求的方法

本发明涉及通信，更具体地涉及一种高效率自动重复请求的方法。

图1示明了发射机10和接收机20。数据消息的通信是从发射机10到接收机20上，而数据消息接收的反馈是从接收机20提供给发射机10。数据消息中的字节被顺序地编号，用在发射机和接收机上独特地标识出各字节。从发射机10到接收机20的数据消息中通常包括一个首标字段、一个序列号字段、一个数据字节字段和一个CRC(循环冗余校验码)字段。首标字段给出这样的信息，诸如指明数据消息内是否包含新数据的信息，或者指明是在先前的传输中受到破坏的数据再传输的信息。序列号字段中包含一个序列号，它标识出在消息内所包含的数据字节。例如，序列号可标识出数据字段中数据的第一字节的序列号。数据字段中数据的第二字节至最后字节它们的序列号是从第一字节的序列号起逐次加1，连续进行下去，直至到达与最后一个数据字节相关联的序列号。数据字段中包含有从发射机传输至接收机的数据字节，而CRC字段中包含一种码，用来对数据消息中的误码进行检测并往往予以纠正。接收机20接收到数据消息时，它应用CRC字段来判定是否发生了误码。如果发生了误码，则接收机20利用相继传输中的序列号字段来标识出与不正确地接收的数据字节(一个或多个)相关联的序列号。接收机20通过向发射机10传送出一个ACK(确认)消息或NAK(不确认)消息提供出反馈信息。NAK消息通常包括两个字段：一个首标字段，以及一个序列号和长度字段。首标字段给出这样的信息，诸如指明该NAK消息标识出所接收的数据字节不正确的信息，或者指明该NAK消息在向发射机提供出控制信息。序列号和长度字段中包括一个序列号，它标识出不正确地接收到数据第一字节，而长度部分标识出在未接收到或错误地接收到的序列号之后中的字节数目。发射机10利用NAK消息中的序列号和长度来标识出在另一个数据消息中要向接收机20再传输的信息字节。在包含有再传输数据的一个数据消息中，首标字段将指明，该数据消息是接收机20未正确地接收到的先前数据的再传输。再传输字节的序列号是与原来传输给接收机20的数据字节所用的序列号相同的。又，序列号字段中包含一个序列号，它标识出在该消息中包含的再传输数据的字节，例如，序列号为第一字节的序列号。其余的字节依次接连下去。

图2示明高速率和低速率数据消息。高速率数据消息中有一个首标字段、一个序列号字段、一个数据字段和一个CRC字段。应当指出，序列号字段中通常包括三个字节，并在高数据率传输的情况下，一个数据字段中可包括多到4000字节。从效率的观点看，对于4000字节信息应用3字节的序列号可认为其传输是高效率的。与之相反，低速率消息效率不高；此种场合下，在一个数据传输消息中每个序列号的3字节仅仅应用来标识出21字节。结果，在自动重复请求方案中应用的、提供出序列号的当前方案，不适合于传输与可变速率传输相关联的协议，其可变速率传输的消息中可包括或是大量字节或是小量字节。

本发明通过提供出可变长度的序列号(sequence number)来解决上述问题。它对成功地接收到的最新数据所关联的序列号以及对下一个要接收的数据消息所期望的序列号进行检查，以确定清楚地标识出不正确接收到的、要在后面的消息中再传输的数据所必需的最小大小的序列号。接收机定期地向发射机提供与成功地接收到的最后的数据字节相关联的序列号及与期望的下一个数据字节相关联的序列号。接收机应用一个控制消息将此消息传输给发射机。然后，发射机利用要传输的下一个数据字节的序列号以及从接收机的控制消息中接收到的信息，确定出表示数据传输以及接收机未正确地接收到的数据的再传输两者的序列号所必需的最小比特数。

          V(S)-V_T(R)＜2^m                        (1)

式(1)规定了一个最小的比特数m，它可以用来表示正被传输至接收机上的新数据的序列号。V(S)表示将由发射机使之与要传输的下一个数据字节相关联的序列号，V_T(R)表示在控制消息中接收到的序列号，它标识出接收机所期望接收到的下一个数据字节。

          V(S)-V_T(N)＜2ⁿ                  (2)

式(2)指明了最小的n值，它可以用来表示一个序列号，使用于向接收机再传输数据。式(2)中，V_T(N)是从接收机的控制消息中接收到的序列号，它标识出由接收机成功地接收到的最后一个数据字节。

图1示明一个自动重复请求方案；

图2示明一个高速率和低速率数据消息；

图3示明在发射机上和接收机上可见到的序列号空间；

图4示明在几个控制变量与序列号空间之间的关系情况；以及

图5示明一个数据消息和具有可变大小序列号字段的一个NAK消息。

图3示明用于发射机和接收机的序列号空间(sequence numberspace)。每一垂直线条表示从0计数到2^k-1数字序列，k是用来表示序列号的最大比特数。垂直线条表示一种连续重发的序列号样式，这里，在数字2^k-1之后计数从零重新开始并继续下去。人们知道，这是计数模2^k。在接收机一侧，对变量V(N)和V(R)进行监测。变量V(N)表示先前无误码地接收到的全部数据字节的最大序列号。先前无误码地接收到的字节中包括有两类字节，即在初次尝试中无误码地接收到的字节以及再传输后无误码地接收到的字节。变量V(R)表示从发射机上期望接收到的下一个新数据字节的序列号。变量V_T(N)、V_T(R)和V(S)都是保持于发射机上的变量。变量V_T(N)的值就是从接收机传送到发射机的控制消息中自接收机上最新接收到的V(N)的值。类似地，变量V_T(R)是控制消息中从接收机传输至发射机的变量V(R)的最新近值。变量V(S)是将分配给下一个数据字节以用于从发射机传输至接收机的序列号。

图4示明对于图3所讨论的变量的相对值。由于序列号数的计数为模2^k，所以每当号数超过2^k时，便发生“环绕(wrap-around)”。对于包括有环绕的算术运算，对环绕过的数字必须加上2^k；例如，如果在A之后的B发生环绕，则A＜B，因为A＜B+2^k。可以看到，由于变量V_T(N)是由接收机提供给发射机的变量V(N)的最新更新值，所以变量V_T(N)应小于或等于变量V(N)。结果，变量V(N)会增大，因为最近的更新值也即变量V_T(N)会小于变量V(N)。类似地，由于变量V_T(R)是由接收机提供给发射机的变量V(R)的最新更新值，所以变量V_T(R)小于或等于变量V(R)。因为发射机仅仅接收变量V_T(R)的定期更新值，所以有可能在最近的更新值之后变量V(R)已增加，结果，变量V_T(R)会等于或小于变量V(R)。由于发射机与接收机之间的通信中存在某种延时，所以变量V(S)将大于变量V(R)。结果，变量V(R)将小于或者至多等于变量V(S)；这里，变量V(R)是接收机下一次期望的序列号，变量V(S)是要从发射机传输至接收机而分配给下一个数据字节的下一个序列号。

对图4的审查表明，如果序列号中包含足够的比特来规定出处于V(S)与V_T(R)之间的序列号，则从发射机传输至接收机的新数据能清楚地将它标识明白。式(3)表明，由m规定好最小比特数的原理规定出了处于V(S)V_T(R)之间的一个序列号。应当指出，本文件中，对于序列号所作的所有加法和减法运算都是模2^k算法。

              V(S)-V_T(R)＜2^m                 (3)

当数据被不正确地接收时，在随后的数据消息中进行再传输。现传输数据由原来对该传输使用的序列号作出标识。对图4的观察表明，要再传输的数据应具有一个处于V_T(N)与V(S)之间的序列号。结果，在清楚地标识出再传输数据中为规定一个序列号所必需的比特数，由式(4)来规定。式(4)中，n规定了提供出一个序列号所需的最小比特数，由它清楚地标识出再传输数据。

           V(S)-V_T(N)＜2ⁿ                     (4)

图5示明一个数据消息的格式，它包括有一个首标字段、一个可变大小序列号字段、一个数据字段和一个用于误码检测与校正的CRC字段。首标字段规定出这样的情况，即该数据消息是否是一个新数据，或者是接收机未接收到的或不正确地接收到的再传输数据。可变大小序列号字段中的可变大小序列号应用了由式(3)或式(4)中规定的至少m比特(对于新数据)或n比特(对于再传输数据)。可变大小序列号是用于数据字段中第一数据字节的序列号，这里，数据字段中随后的数据字节由此后接连的序列号予以标识，尽管标识出随后的数据字节的序列号并不在数据消息中传输。当接收机接收到带有可变大小序列号的数据消息时，接收机通过将可变大小序列号加到接收机变量V(R)的当前值上，使可变大小序列号映射至全部序列号空间上。这个加法是应用模2^k算法实现的，因而2^k-1之后的下一个值为零。至少再传输数据，数据消息中的首标字段指明该数据为再传输数据，又可变大小序列号字段中包含一个可变大小序列号，它具有在式(4)中规定的至少n比特。用来标识再传输数据的序列号通过简单地将可变大小序列号加到接收机变量V(N)的当前值上而映射至全部序列号空间上。如果所得到的值大于V(R)，则接收机须放弃接收到的数据。

可变大小序列号还可以应用于从接收机到发射机提供出的NAK消息中。NAK消息标识出了接收机不正确地接收到的或者根本来接收到的数据。一个典型的NAK消息格式示明于图4中，其中，有一个首标字段、一个可变大小序列号和一个长度字段。还可能包括有其它字段，诸如用于误码检测和纠正的CRC信息方面的一个字段。首标字段中可包括这样的信息，它指明控制消息是否是一个标识出要再传输数据的NAK消息，以及它是否是一个包含控制信息比如V(N)和V(R)的控制消息。控制消息中可以简单地包括一个首标字段，它标识出作为一个控制消息的消息，并指明该消息中是否包含有值V(N)和值V(R)。结果，提供出一种显明的方法向发射机给出的值V_T(N)和值V_T(R)。在接收到值V(N)或值V(R)之后，发射机将它的变量V_T(N)设定为等于V(N)，变量V_T(R)设定为等于V(R)。如果首标指明，控制消息标识出用于再传输的数据，则在可变大小序列号字段中提供出该可变大小序列号，且一个长度字段指明在可变大小序列号标识出的字节之外不被确认的字节数目。还可以使NAK控制消息包括一个V(N)字段。这种方式中，每当接收到一个标识出用于再传输的NAK消息时，发射机通过使其V_T(N)设定为等于V(N)，能更新它的V_T(N)值。结果，控制消息不必定是对值V_T(N)进行更新的独一方法。应当指出，如果一个NAK控制消息中可变大小序列号与长度之和指明，其值处在由发射机现时使用的值V_T(R)之外，则它将指明，由接收机现时使用的值V(R)也处在值V_T(R)之外。结果，发射机便设定其值V_T(R)等于这样的序列号，它对应于由NAK消息中规定的可变大小序列号与长度之和。此外，如果NAK消息中规定的、用于数据再传输的值V(N)规定了一个大于V_T(R)的值，则发射机将它的值V_T(R)设定为等于在NAK消息中接收到的值V(N)。

当接收机传送出的NAK消息规定了用于再传输的数据时，根据式(5)来选择可变大小序列号。

            F_SEQ-V(N)＜2^j                  (5)

值F_SEQ是NAK消息中所规定的数据第一字节的序列号，值V(N)是在接收机上使用着的V(N)的现行值。这两个值之差是清楚地标识出用于再传输之数据所需要的最大数目。结果，j是在可变大小序列号中能应用的最小比特数，由它清楚地标识出用于再传输的字节。发射机接收到一个NAK消息时，它通过简单地将NAK消息中提供的可变大小序列号和值V(N)进行相加，使可变大小序列号字段中的可变大小序列号映射至全部序列号空间上。如果在消息中未规定值V(N)，则将可变大小序列号加到V_T(N)的最新值上，以使该序列号映射至全部序列号空间上。

控制消息可应用于不同时间；例如，当发射机检测到由发射机提供出的可变大小序列号长于必需值时，接收机可向发射机传送一个控制消息以更新变量V_T(N)和V_T(R)。此外，当从发射机到接收机只有极小的或者没有新数据传输时，发射机可向包含有最新近的V(S)值的接收机传输一个控制消息。控制消息的首标字段指明了在该消息中包含的一个用于V(S)的更新值。然后，接收机应用V(S)的最新近值来更新值V(R)，使值V(R)设定为等于接收到的V(S)。

还有可能应用可变大小序列号这样的概念，其中，以设置的块大小(set block size)进行传输。在此场合下，一个块大小中包含一个固定数目的字节B。该固定的块大小B可选择为在一个特定数据率上的整个数据将负荷字段(例如是20字节或者4020字节)。数据消息首标可以应用来指明，一个固定的块大小传输是否在应用着并规定出该块的大小，或者，固定的块大小可假定为在发射机和接收机上是已知的，例如，这依赖于供传输应用着的特定的数据率。在固定的块大小传输的场合下，式(6)应用来规定出最小的比特数，借以对新数据规定一个序列号。

       V(S)-V_T(R)＜2^c·B                       (6)

式(6)规定了C比特，它是对于规定一个序列号所用的最小比特数，可清楚地标识出被传输的一个数据块。至于数据的传输，式(7)规定了d比特，它是能用来规定一个序列号的最小比特数，可清楚地标识出被再传输的数据。

         V(S)-V_T(N)＜2^d·B                   (7)

关于NAK消息，式(8)规定了可用来标识出数据的比特f的最小数目，该数据是不正确地接收到并应该再传输的。值F-SEQ是在NAK消息中所规定的数据之第一字节的序列号。

        F_SEQ-V(N)＜2^f·B                    (8)

应当指出，当应用大小为B的诸块时，对于环绕存在一种特别的情况。必须通过字节序列号而不是通过块序列号来显明地标识出下面的字节：

                LB，1B+1，……，2^k-1，这里，1是满足1B＜2^k的最大整数。

Claims (8)

1.一种在通信信道中用以标识出数据单元的方法，其特征在于包括步骤：

应用一个由k比特所规定的标识号空间；以及

使一个标识号与要传输的至少一个数据单元相关联，这里，该标识号由m比特规定，m小于k，并且m等于或大于表示要传输的下一个数据单元的标识号与接收机期望要接收的下一个数据单元的标识号之间的一个差值所需的比特数。

2.权利要求1的方法，其中，期望要接收的下一个数据单元的标识号是从接收机传输至发射机的。

3.权利要求1的方法，其中，m是这样规定的：

V(S)-V_T(R)＜2^m，这里，V(S)是要传输的下一个数据单元的标识号，V_T(R)是期望要接收的下一个数据单元的标识号，V_T(R)是从接收机传输至发射机的。

4.一种在通信信道中用以标识出数据单元的方法，其特征在于包括步骤：

应用一个由k比特所规定的标识号空间；以及

使一个标识号与要再传输给接收机的至少一个数据单元相关联，这里，该标识号由n比特规定，n小于k，并且n等于或大于表示要传输的下一个新数据单元的标识号与一个先前正确地接收到的数据单元的标识号之间的一个差值所需的比特数，这里具有处在先前正确地接收到的数据单元的标识号前面的标识号的所有接收到的数据单元已被正确地接收到。

5.权利要求4的方法，其中，由接收机所接收的先前正确地接收到的数据单元的标识号被从接收机传输至发射机上。

6.权利要求4的方法，这里，n是这样地规定的：

V(S)-V_T(N)＜2ⁿ，这里，V(S)是要传输的下一个新数据单元的标识号，V_T(N)是由接收机所接收的先前正确地接收到了的数据单元的标识号，V_T(N)是从接收机传输至发射机上的。

7.一种在通信信道中用以标识出数据单元的方法，其特征在于包括步骤：

应用一个由k比特所规定的标识号空间；以及

使一个标识号与未被正确地接收到的至少一个数据单元相关联，以便请求再传输该数据单元，这里，该标识号由j比特规定，j小于k，并且j等于或大于表示未被正确地接收到的数据单元的一个标识号与先前正确地接收到的数据单元的一个标识号之间的一个差值所需的比特数，这里具有处在先前正确地接收到的数据单元的标识号前面的标识号的所有接收到的数据单元已被正确地接收到。

8.权利要求7的方法，其中j是这样规定的：

F_SEQ-V(N)＜2^j，这里，F_SEQ是未被正确地接收到的数据单元的标识号，V(N)是先前正确地接收到的数据单元的标识号。

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