CN1275483C - 自适应链路适配 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于支持分组数据的移动电信网的一种自适应链路适配方法和系统。数据分组通过一条或多条无线链路来发送，每个分组都利用一种给定编码方案来编码。对统计数据进行累计，该统计数据包括：信道质量估计；有关成功/未成功接收到的数据分组的信息；和有关所用编码方案的信息。根据累计统计数据来确定一种或多种编码方案的块差错率，每一块差错率是编码方案和信道质量估计的函数。根据所确定的块差错率，为准备要通过具有当前信道质量的给定无线链路发送的当前数据分组选择性能最好的编码方案。

Description

自适应链路适配

技术领域

本发明涉及电信。本发明尤其涉及用于支持分组数据的(packetdata enabled)移动电信网的一种新颖的改进型自适应链路适配方法和系统。

背景技术

最近，移动电信网除了为用户提供传统的电路交换业务之外已开始为用户提供分组数据业务。电路交换业务是指，在连接期间将物理通路专用于网络中的两个端点之间单一连接的业务类型。例如，普通语音电话业务是电路交换的。分组交换数据业务是指，根据每个分组中所含的目标地址通过网络来对相对较小的数据单元(称为分组)选择路由的业务类型。以下，将可交换地使用术语“分组交换数据”和“分组数据”，除非另有说明。

移动电信网的分组数据业务的一个例子是通用分组无线业务(GPRS)。GPRS专门用来支持基于GSM(全球移动通信系统)标准的数字移动电信网。然而，GPRS并不只局限于GSM网，而是还可以支持例如基于3GPP(第三代合作项目)系统的数字移动电信网。最近的增强型GPRS被称作为EGPRS(EDEG通用分组无线业务，这里EDEGE代表GSM演变的增强型数据速率)。

支持GPRS的移动电信网包括两个附加的网络单元或节点。它们是服务GPRS支持节点(SGSN)和网关GPRS支持节点(GGSN)。另外，GPRS需要对现有网络单元作一些修改。分组控制单元(PCU)通常与基站或基站控制器相关联地实现。分组控制单元控制与分组交换数据传送有关的功能性。此外，移动终端需要支持分组交换数据传送。

将PCU与移动终端连接的无线链路是支持GPRS和EGPRS的移动电信网的最关键部分之一。例如因快衰落、阴影、噪声和同信道干扰所带来的无线信号扰动可能造成数据分组丢失从而需要重发。因此，可采用各种编码方案来避免传输差错。

当数据分组被编码时，将一些冗余信息加到源数据中。当同一分组稍后被解码时，利用这一冗余信息来纠正和/或检测传输期间出现的比特差错。

通过增加数据分组中的冗余信息量可以使纠错得到改善，但同时降低了净比特率。因此，在无线环境差时最好使用健壮编码方案，而在无线环境好时最好使用具有高净比特率的编码方案。GPRS提供了4种不同的编码方案，而EGPRS提供了9种不同的编码方案。

可利用不同的链路适配(LA)算法来为特定的无线链路选择最佳编码方案。在典型的链路适配方法中，接收机(通常是移动终端)根据信号强度、比特差错率、分组差错率或适用于此目的的其他某些度量来测量所用无线链路的信道质量。然后，将信道质量估计提供给链路适配算法，该算法通过将估计的信道质量与某些阈值进行比较来判定是改变还是不改变当前的编码方案。

现有技术的链路适配技术例如如US 5,359,607、US 5,701,294、US 5,862,171、US 6,072,990、US 6,134,220、US 6,385,462、US6,308,082、US 6,122,293和WO 023700中所公开。

然而，这些现有技术的链路适配技术存在一些重大的缺陷。它们都需要一些用来与估计的信道质量作比较的预定阈值。通常，这些预定阈值是在各种无线环境下通过事先测量每一编码方案的性能所获得的。这可以通过计算机模拟或者只凭经验的测量方法来完成。不过，在这种情况下，计算机模拟和只凭经验的测量方法远远不是理想的解决方案。

计算机模拟包括例如关于无线信道类型的假定。就其本质而言，这些假定并不能覆盖所有的现实情况，因此会带来错误结果。例如，在计算机模拟的情况下，TU3idealFH是指信道模拟的通用类型。TU3idealFH中的TU是指典型城市。在现实情况下，无线信道特性在市中心、在市郊区和在农村是不同的。然而通常将同一TU3idealFH信道模拟用于所有这些情况，因此将导致不精确性。此外，TU3idealFH中的3是指假定以平均3km/h的速度移动的移动终端。然而，如果基站沿着高速公路设置，那么这种假定将再次导致不精确性。此外，TU3idealFH中的idealFH是指理想的跳频，理想意味着在属于跳频序列的所有时隙上有一个干扰移动终端。然而，如果网络中的业务负荷低，那么这种假定将再次导致不精确性。

另一方面，只凭经验的测量方法所得到的结果与测量的时间和地点有关。此外，实际上，难以在所有可能的各种无线环境下测量不同编码方案的性能。

因此，显然需要这样的链路适配：它不需要预定阈值，并且能动态地适应当前的无线环境。

发明内容

本发明涉及用于支持分组数据的移动电信网的一种自适应链路适配方法和系统。支持分组数据的移动电信网包括含有基站和一个或多个移动终端的小区。移动终端通过无线链路与基站链接。

这种系统包括发射机，用于通过一条或多条无线链路来发送数据分组。一条或多条无线链路具有可变的信道质量，即其信道质量由于无线环境而随时间变化。每个分组都利用一组预定编码方案中的一种给定编码方案来编码。

这种系统还包括存储装置，用于在给定时段上累计统计数据。统计数据包括定期提供的信道质量估计。统计数据还包括定期提供的有关成功接收到哪些数据分组和未成功接收到哪些数据分组的信息。统计数据还包括定期提供的有关所用编码方案的信息。

这种系统还包括链路适配器，用于根据累计统计数据来确定一种或多种编码方案的块差错率。每一块差错率被确定为编码方案和信道质量估计的函数。链路适配器还用来根据所确定的块差错率，为准备要通过具有当前信道质量的给定无线链路发送的当前数据分组选择性能最好的编码方案。

在本发明的一种实施方式中，存储装置还包括第一表，该表含有指示成功接收到的数据分组的数量并根据编码方案和信道质量估计进行索引的条目。在本发明的所述实施方式中，存储装置还包括第二表，该表含有指示未成功接收到的数据分组的数量并根据编码方案和信道质量估计进行索引的条目。

在本发明的一种实施方式中，存储装置还包括复位装置，用于当一个或多个条目超过给定阈值时将表复位。

在本发明的一种实施方式中，系统还包括测量装置，用于在通过一条或多条无线链路发送数据分组期间，测量无线链路的信道质量，以便得到所要提供的信道质量估计。信道质量是用来描述无线链路的质量的一个众所周知的术语。信道质量可以例如根据信号强度、比特差错率、分组差错率或其他某些适当的度量来估计。

在本发明的一种实施方式中，与基站相关联地安排发射机。在本发明的另一种实施方式中，与一个或多个移动终端相关联地安排一个或多个发射机。

在本发明的一种实施方式中，与一个或多个移动终端相关联地安排一个或多个测量装置。在本发明的另一种实施方式中，与基站相关联地安排测量装置。

在本发明的一种实施方式中，与基站相关联地安排链路适配器。在本发明的另一种实施方式中，与一个或多个移动终端相关联地安排一个或多个链路适配器。

在本发明的一种实施方式中，与基站相关联地安排存储装置。在本发明的另一种实施方式中，与一个或多个移动终端相关联地安排一个或多个存储装置。

在本发明的一种实施方式中，支持分组数据的移动电信网是一种支持GPRS的移动电信网。在本发明的另一种实施方式中，支持分组数据的移动电信网是一种支持EGPRS的移动电信网。

在本发明的一种实施方式中，数据分组是RLC块(无线链路控制协议，RLC)。

在本发明的一种实施方式中，系统还包括与基站相关联地安排的分组控制单元。与分组控制单元相关联地安排存储装置和链路适配器。

在本发明的一种实施方式中，数据分组被安排为按未确认的数据传输方式发送。在本发明的另一种实施方式中，数据分组被安排为按确认的数据传输方式发送。

在本发明的一种实施方式中，RLC确认消息用来为存储装置提供所得到的信道质量估计。

在本发明的一种实施方式中，RLC确认消息中所含的给定位图用来为存储装置提供有关成功/未成功接收到的数据分组的信息，这些位图指定哪些RLC块被成功/未成功接收到。

本发明使得可以在没有预定输入信息的前提下选择编码方案。然而，本发明还使得可以选择平均来说最适合当前无线环境的编码方案。此外，本发明还使得可以在没有任何关于网络拓扑、小区拓扑、移动速度、通信量特性或编码方案性能等输入信息的前提下，适应给定小区的无线信道特性。此外，本发明还可适用于信道质量估计取决于所用编码方案的情况，例如对于EGPRS就是这种情况。此外，本发明既适用于确认又适用于未确认的数据传输方式。此外，本发明还非常容易实现。

附图说明

为进一步理解本发明所提供的且构成本说明书的一部分的附图举例说明了本发明的一些实施方式，并且结合描述有助于解释本发明的原理。在这些图中：

图1是说明根据本发明的一种实施方式的用于支持分组数据的移动电信网的一种自适应链路适配方法的流程图；

图2是说明根据本发明的一种实施方式的用于支持分组数据的移动电信网的一种自适应链路适配系统的框图；和

图3说明了一些根据本发明的一种实施方式用于存储累计统计数据的表。

具体实施方式

下面，将详细说明本发明的实施方式，其中的例子如附图中所示。

图1说明了用于支持分组数据的移动电信网的一种自适应链路适配方法，该移动电信网包括一种含有基站和一个或多个移动终端的小区，移动终端根据本发明的一种实施方式通过信道质量可变的无线链路与基站链接。

在图1所示的本发明的实施方式中，通过一条或多条无线链路发送数据分组，每个分组都利用一组预定编码方案中的一种给定编码方案来编码，如阶段10。在给定时段上累计统计数据，如阶段11。统计数据包括：定期提供的信道质量估计；定期提供的有关成功/未成功接收到的数据分组的信息；和定期提供的有关所用编码方案的信息。在图1所示的本发明的实施方式中，在所述的通过一条或多条无线链路发送数据分组期间，通过测量所述无线链路的信道质量，来获得所要提供的信道质量估计。此外，在图1所示的本发明的实施方式中，安排两个表，用于累计统计数据。第一表含有指示成功接收到的数据分组的数量并根据编码方案和信道质量估计进行索引的条目。第二表含有指示未成功接收的数据分组的数量并根据编码方案和信道质量估计进行索引的条目。

在图1所示的本发明的实施方式中，根据累计统计数据来确定一种或多种编码方案的块差错率，如阶段12。每一块差错率被确定为编码方案和信道质量估计的函数。根据所确定的块差错率，为准备要通过具有当前信道质量的给定无线链路发送的当前数据分组选择性能最好的编码方案，如阶段13。最后，当前数据分组利用所选择的编码方案进行编码并被发送，即根据图1中所示的本发明的方法的实施方式返回到阶段10。

图2说明了根据本发明的一种实施方式的用于支持分组数据的移动电信网的一种自适应链路适配系统。在图2所示的本发明的实施方式中，支持分组数据的移动电信网是一种支持GPRS的移动电信网，而数据分组是RLC块。支持分组数据的移动电信网包括一种含有基站BS和两个移动终端MT1和MT2的GPRS小区。在图2所示的本发明的实施方式中，该系统还包括与基站相关联地安排的分组控制单元PCU。移动终端通过信道质量可变的无线链路RL1、RL2与基站链接。

在图2所示的本发明的实施方式中，该系统还包括发射机TR，用于通过一条或多条无线链路来发送数据分组。每个分组都利用GPRS所提供的4种编码方案中的一种给定编码方案来编码。在图2所示的本发明的实施方式中，与基站相关联地安排发射机。然而，在本发明的另一种实施方式中，可以与一个或多个移动终端相关联地安排发射机。

在图2所示的本发明的实施方式中，该系统还包括存储装置STR，用于累计统计数据。统计数据包括：定期提供的信道质量估计；定期提供的有关成功/未成功接收到的数据分组的信息；和定期提供的有关所用编码方案的信息。在图2所示的本发明的实施方式中，与基站相关联地安排存储装置。然而，在本发明的另一种实施方式中，可以与一个或多个移动终端相关联地安排存储装置。

此外，在图2所示的本发明的实施方式中，存储装置还包括第一表TB1，该表含有指示成功接收到的数据分组的数量并根据编码方案和信道质量估计进行索引的条目。

此外，在图2所示的本发明的实施方式中，存储装置还包括第二表TB2，该表含有指示未成功接收的数据分组的数量并根据编码方案和信道质量估计进行索引的条目。

此外，在图2所示的本发明的实施方式中，存储装置还包括复位装置RST，用于当一个或多个条目超过给定阈值时将表复位。

在图2所示的本发明的实施方式中，该系统还包括链路适配器LA，用于根据累计的统计数据来确定一种或多种编码方案的块差错率(每一块差错率都是编码方案和信道质量估计的函数)，并用于根据所确定的块差错率，为准备要通过具有当前信道质量的给定无线链路发送的当前数据分组选择性能最好的编码方案。在图2所示的本发明的实施方式中，与基站相关联地安排链路适配器。然而，在本发明的另一种实施方式中，可以与一个或多个移动终端相关联地安排链路适配器。此外，在图2所示的本发明的实施方式中，与分组控制单元相关联地安排存储装置和链路适配器。

在图2所示的本发明的实施方式中，该系统还包括测量装置MSR，用于在通过一条或多条无线链路发送数据分组期间，测量无线链路的信道质量，以便得到所要提供的信道质量估计。在图2所示的本发明的实施方式中，与移动终端相关联地安排测量装置。然而，在本发明的另一种实施方式中，可以与基站相关联地安排测量装置。

图3说明了根据本发明的一种实施方式用于存储统计数据的表。表1用于存储指示成功接收到的数据分组的数量并根据编码方案和信道质量估计进行索引的条目。列表示例如GPRS所用的4种不同的编码方案，即CS1、CS2、CS3和CS4。行表示信道质量估计。在图3所示的本发明的实施方式中，信道质量估计用3比特来表示，因此，信道质量估计有8个不同的值，即CQ1、CQ2、CQ3、CQ4、CQ5、CQ6、CQ7和CQ8。最初，每个条目被初始化为例如值1或0。每当基站被提供有指示例如将编码方案CQ2与相应的信道质量估计一同使用成功接收到分组的统计数据时，表1中相应的条目的值增加1。在图3的例子中，所述值已达到21。

相应地，图3中的表2用于存储指示未成功接收的数据分组的数量并根据编码方案和信道质量估计进行索引的条目。列表示例如GPRS所用的4种不同的编码方案，即CS1、CS2、CS3和CS4。行表示信道质量估计。在图3所示的本发明的实施方式中，信道质量估计用3比特来表示，因此，信道质量估计有8个不同的值，即CQ1、CQ2、CQ3、CQ4、CQ5、CQ6、CQ7和CQ8。最初，每个条目被初始化为例如值1或0。每当基站被提供有指示例如将编码方案CS2与相应的信道质量估计为CQ3一同使用未成功接收到分组的统计数据时，表1中相应的条目的值增加1。在图3的例子中，所述值已达到2。利用图3中的表1和2，可以判断哪种编码方案为当前信道质量给出了最佳性能。

对熟练技术人员而言，显然，随着技术的进步，本发明的基本思想可以用各种方法来实现。因此，本发明及其实施方式并不局限于上述例子，而可以在权利要求书的范围内变化。

Claims (31)

1.一种用于支持分组数据的移动电信网的自适应链路适配方法，该移动电信网包括含有基站和一个或多个移动终端的小区，移动终端通过无线链路与基站链接，一条或多条无线链路具有可变的信道质量，其中该方法包括下列步骤：

通过一条或多条无线链路发送数据分组，每个分组都利用一组预定编码方案中的一种给定编码方案来编码，

累计统计数据，该统计数据包括：定期提供的信道质量估计、定期提供的有关成功/未成功接收到的数据分组的信息和定期提供的有关所用编码方案的信息，

根据累计的统计数据来确定一种或多种编码方案的块差错率，每一块差错率都是编码方案和信道质量估计的函数，和

根据所确定的块差错率，为要通过具有当前信道质量的给定无线链路发送的当前数据分组选择性能最好的编码方案。

2.如权利要求1所述的方法，其中为所述累计安排两个表；第一表含有指示成功接收到的数据分组的数量并根据编码方案和信道质量估计进行索引的条目；而第二表含有指示未成功接收到的数据分组的数量并根据编码方案和信道质量估计进行索引的条目。

3.如权利要求2所述的方法，其中当一个或多个条目超过给定阈值时将表复位。

4.如权利要求1所述的方法，其中在所述的通过一条或多条无线链路发送数据分组期间，通过测量所述无线链路的信道质量，来获得所要提供的信道质量估计。

5.如权利要求1所述的方法，其中支持分组数据的移动电信网是一种支持通用分组无线业务的移动电信网。

6.如权利要求1所述的方法，其中支持分组数据的移动电信网是一种支持GSM演变的增强型数据速率通用分组无线业务的移动电信网。

7.如权利要求5或6所述的方法，其中数据分组是无线链路控制协议块。

8.如权利要求7所述的方法，其中数据分组按未确认的方式发送。

9.如权利要求7所述的方法，其中数据分组按确认的方式发送。

10.如权利要求9所述的方法，其中利用无线链路控制协议确认消息中所含的给定位图来提供有关成功/未成功接收到的数据分组的信息，所述位图指定哪些无线链路控制协议块成功/未成功接收到。

11.如权利要求9所述的方法，其中利用无线链路控制协议确认消息来提供信道质量估计。

12.一种用于支持分组数据的移动电信网的自适应链路适配系统，该移动电信网包括含有基站和一个或多个移动终端的小区，移动终端通过无线链路与基站链接，一条或多条无线链路具有可变的信道质量，其中该系统包括：

发射机，用于通过一条或多条无线链路来发送数据分组，每个分组都利用一组预定编码方案中的一种给定编码方案来编码，

存储装置，用于累计统计数据，该统计数据包括：定期提供的信道质量估计、定期提供的有关成功/未成功接收到的数据分组的信息和定期提供的有关所用编码方案的信息，和

链路适配器，用于根据累计的统计数据来确定一种或多种编码方案的块差错率，每一块差错率都是编码方案和信道质量估计的函数；并用于根据所确定的块差错率，为要通过具有当前信道质量的给定无线链路发送的当前数据分组选择性能最好的编码方案。

13.如权利要求12所述的系统，其中存储装置包括：

第一表，它含有指示成功接收到的数据分组的数量并根据编码方案和信道质量估计进行索引的条目，和

第二表，它含有指示未成功接收到的数据分组的数量并根据编码方案和信道质量估计进行索引的条目。

14.如权利要求13所述的系统，其中存储装置还包括：

复位装置，用于当一个或多个条目超过给定阈值时将表复位。

15.如权利要求12所述的系统，其中该系统还包括：

测量装置，用于在所述的通过一条或多条无线链路发送数据分组期间测量所述无线链路的信道质量，以获得所要提供的信道质量估计。

16.如权利要求12所述的系统，其中与基站相关联地安排发射机。

17.如权利要求12所述的系统，其中与一个或多个移动终端相关联地安排一个或多个发射机。

18.如权利要求15所述的系统，其中与一个或多个移动终端相关联地安排一个或多个测量装置。

19.如权利要求15所述的系统，其中与基站相关联地安排测量装置。

20.如权利要求12所述的系统，其中与基站相关联地安排链路适配器。

21.如权利要求12所述的系统，其中与一个或多个移动终端相关联地安排一个或多个链路适配器。

22.如权利要求12所述的系统，其中与基站相关联地安排存储装置。

23.如权利要求12所述的系统，其中与一个或多个移动终端相关联地安排一个或多个存储装置。

24.如权利要求12所述的系统，其中支持分组数据的移动电信网是一种支持通用分组无线业务的移动电信网。

25.如权利要求12所述的系统，其中支持分组数据的移动电信网是一种支持GSM演变的增强型数据速率通用分组无线业务的移动电信网。

26.如权利要求24或25所述的系统，其中数据分组是无线链路控制协议块。

27.如权利要求26所述的系统，其中系统还包括：

与基站相关联地安排的分组控制单元，所述存储装置和链路适配器与所述分组控制单元相关联地安排。

28.如权利要求26所述的系统，其中数据分组被安排为按未确认的方式发送。

29.如权利要求26所述的系统，其中数据分组被安排为按确认的方式发送。

30.如权利要求29所述的系统，其中无线链路控制协议确认消息被安排来为存储装置提供所得到的信道质量估计。

31.如权利要求29所述的系统，其中无线链路控制协议确认消息中所含的给定位图被安排来为存储装置提供有关成功/未成功接收到的数据分组的信息，所述位图指定哪些无线链路控制协议块成功/未成功接收到。

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