CN1327321A - 通信系统和在其中传送数据的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在通信系统中传送数据的方法。接收方根据接收方的信道环境变化确定最佳数据传输速率,并将确定的数据传输速率提供给发送方。发送方根据最佳数据传输速率处理所要发送的数据,并将处理的数据发送到接收方。发送方根据确定的数据传输速率向所要发送的数据应用不同的数据编码率或调制类型。由于根据接收方的信道环境变化确定最佳数据传输速率,可以以降低的延迟获得改善的数据通过量和重新发送概率。并解决了接收方存储容量不足。

Description

通信系统和在其中传送数据的方法
本发明涉及通信系统和在其中传送数据的方法。
通常，在通信系统的信道中，通信环境根据用户的位置或移动速度而瞬时变化，并且信道环境的变化造成整个通信环境的显著恶化。
当前，因特网在全世界范围内处于一种爆炸性发展的趋势。因此，正在准备用于向无线电通信用户提供数据通信服务的无线电数据通信服务标准。即，正在准备将IMT—2000系统的标准作为一种新的移动通信系统。
同时，当前的无线电通信环境极度恶化，这种恶化限制了数据传输速度。已经使用各种方法来克服环境的恶化和提供用户所需的优良呼叫质量。
上述方法中的一种是数据速率调整方法。根据该数据速率调整方法，以如下方式选择性地改变数据调制类型：即在通信环境良好的情况下使用高速数据传输(例如正交调幅(QAM))，而在通信环境恶劣的情况下使用对干扰噪声具有较强抵抗力但是传输速度较低的相移键控(PSK)。
另一种方法是通过根据通信环境改变编码率来有效地使用有限的无线电信道。这种编码率改变方法通过给予信息数据一定的冗余度来降低差错率。
根据该编码率改变方法，通过在通信环境显著恶化的情况下增加数据的冗余度来降低编码率。通过使用该编码方法，降低了数据传输速度。反之，在通信环境良好的情况下，通过降低数据的冗余度来提高编码率。通过使用该编码方法，提高了数据传输速度。
根据上述用于通信系统的常规数据传输方法，通信服务的数据传输速率仅由所要发送的数据量确定，而并不分析用户的信道环境。
因此，在执行通信服务时的呼叫质量变差，甚至在重新发送有差错的数据时会产生传输延迟。结果是，在通信服务中产生极大的损失。
同时，利用循环冗余校验码来检验每个数据帧，以确定通过无线电通信环境从发送方发送到接收方的数据中是否出现差错。
这种使用循环冗余校验码(CRC)的差错检验方法检测一个帧中的关于所有比特的比特差错。
根据该方法，发送方将整个帧看作是第一个数，并且在所传送数据的帧检验序列(FCS)上携带通过将该第一个数除以具有与接收方预先商定的码型的第二个数(例如100100000100010011)所得到的余数。
接收方将对应于所接收帧的数除以具有该相同码型的第二个数，并将其余数与所接收的帧检验序列进行比较。根据该比较结果检测所接收的帧中出现的比特差错。
上述使用循环冗余校验码的差错检验方法通过在通信环境恶化的情况下增加比特码型的序列来改善比特差错检测的可靠性。
同时，如果出现差错，接收方可要求发送方重新发送出现差错的帧。
为了降低要重新发送的帧的差错率，接收方将重新发送的数据与所存储的最先发送的数据进行软组合(soft-combines)。这改善了发送到接收方的数据的差错率。
但是，使用该软组合方法必然需要一个存储器。如果在重新发送的数据中再次出现差错，那么需要额外的存储器容量。在执行数据的重新发送时，还会产生数据传输延迟。
因此，本发明的一个目的是解决现有技术中遇到的问题，并提供一种通信系统和在其中传送数据的方法，能够通过根据接收方的信道状态确定数据传输速率来改善传输效率。
本发明的另一个目的在于，提供一种通信系统和在其中传送数据的方法，能够在接收方请求重新传送数据时改善重新传送数据的接收概率。
本发明的再一个目的是提供一种通信系统和在其中传送数据的方法，能够通过防止在传送数据中重复出现差错来降低存储器的所需容量。
在本发明的一个方面中，接收方测量从发送方接收的信号的接收质量，并利用测量的接收质量确定要在发送方使用的数据传输速率。发送方根据所确定的数据传输速率有区别地应用所要传送数据的数据编码率或调制类型，并将数据发送到接收方。
优选地，数据传输速率可以被确定为来自一映射表的、映射到所测量的接收质量上的数据传输速率，该映射表由一种固定类型算法准备，具有根据所接收信号的数据传输速率固定的接收质量范围。
优选地，数据传输速率可以被确定为来自一映射表的、映射到所测量的接收质量上的数据传输速率，该映射表由一种可变类型算法准备，具有根据所接收信号的数据传输速率而变化的接收质量范围。
在根据固定类型算法的映射表中，将属于一定数据传输速率的接收质量范围划分为预定的步长。因此，如果在接收方的接收信号中出现帧(或CRC)差错，那么将对应于所测量的接收质量的步长降低一个步长。同时，如果在接收方的接收数据中未出现帧(或CRC)差错，那么将对应于所测量的接收质量的步长提高一个步长。然后，将映射表上的、对应于该提高或降低的接收质量的数据传输速率提供给发送方作为所确定的数据传输速率。
在可变类型算法中，假设将接收质量的提高间隔定义为“Δ”，将接收质量的降低间隔定义为“Г”。如果在接收方的接收数据中出现帧(或CRC)差错，那么通过使接收质量范围降低“Г”来改变映射表。同时，如果在接收方的接收数据中未出现帧(或CRC)差错，那么通过将接收质量范围提高“Δ”来改变映射表。然后，将映射到新测量的接收质量范围上的数据传输速率从改变后的映射表提供给接收方。
优选地，为了测量接收质量，可以使用在接收方接收的数据的以下参数之一：导频信号电平，信号/干扰比，误码率，和误帧率。
优选地，如果在接收方接收的数据出现差错，那么发送方可以给数据分配更多的功率，并将所得数据重新传送到接收方。而且，发送方可以利用由固定类型或可变类型算法所确定的数据传输速率来重新传送数据。
在参照附图阅读了以下的详细说明后，可以对本发明的上述目的和其它特征和优点有更清楚的理解，在附图中：
图1是表示根据本发明的使用数据传输速率的自适应算法的数据传送方法的示意图；
图2a是表示使用一种固定类型算法的映射表示例的示意图，其中该算法是一种数据传输速率的自适应算法；
图2b是表示使用一种可变类型算法的映射表示例的示意图，其中该算法是一种数据传输速率的自适应算法；
图3a，3b和3c是表示根据接收方接收数据的帧(或CRC)差错存在与否，在使用固定类型算法准备的映射表上确定数据传输速率的示例的示意图；
图4是表示固定类型算法的流程图，其是一种传输速率的自适应算法；
图5a，5b和5c是表示根据接收方接收数据的帧(或CRC)差错的存在与否，在使用可变类型算法准备的映射表上确定数据传输速率的示例的示意图；
图6是表示可变类型算法的流程图，其是一种传输速率的自适应算法。
下面将参照附图中显示的优选实施例对根据本发明的在通信系统中传送数据的方法进行说明。
在本发明的实施例中，接收方测量从发送方发送的数据的接收质量，并根据接收质量确定最佳数据传输速率。然后，接收方将所确定的数据传输速率提供给发送方。这种算法称为数据传输速率的自适应算法。
此处，可以通过使用各种参数例如：所接收的导频信号的电平，信号/干扰比(SIR)，误码率(BER)，误帧率(EFR)等等，获得导频信号的接收质量。
根据本发明，在检测到帧差错时，接收方可以请求数据的重新传送。在此情况下，提出一种用于改善在接收方的数据接收概率的算法。
下面，将参照附图对本发明优选实施例的结构和效果进行说明。
图1是表示根据本发明的使用数据传输速率的自适应算法的数据传送方法的示意图。
参见图1，接收方使用从发送方发送的导频信号(步骤S10)测量接收信道环境，即接收方的接收质量(步骤S11)。接收质量是使用如下参数获得的，例如：所接收导频信号的功率电平，信号/干扰比(SIR)，误码率(BER)，误帧率(FER)等等。
使用测量的接收质量，接收方通过预定的映射表确定数据的传输速率(步骤S12)。例如，在使用SIR作为接收质量参数的情况下，由根据数据传输速率的最佳SIR范围构成映射表。
接收方将如上确定的最佳数据传输速率传送到发送方(步骤S13)。
发送方将对应于接收方所请求的数据传输速率的调制类型或编码率应用到数据上，并将数据发送到接收方(步骤S14)。
接收方接收对应于修改后的调制类型或编码率的数据，并再次判定所传送的数据是否有差错，然后重新调整数据传输速率(步骤S15)。
然后，接收方再次将重新调整后的数据传输速率传送到发送方。发送方根据重新调整的数据传输速率再次改变调制类型或编码率，并相应地将数据发送到接收方(步骤S16)。
通常，由于通信系统的环境是可变环境，并且地形条件根据用户的位置而改变，因此重新定义的映射表不能成为最优的。
因此，在当前接收的数据的接收质量的测量值与映射表之间总是存在误差，并且这会导致通信系统的性能变差。
下面，将对使用数据传输速率的自适应算法改善系统性能的过程进行详细说明。
在使用SIR作为接收质量参数的情况下，可以使用一种固定类型算法作为数据传输速率的自适应算法，这种算法具有相对于数据传输速率的固定范围的SIR。
同时，可以使用一种可变类型算法，其SIR范围相对于一定的数据传输速率而变化。
如图2a所示，利用固定类型算法准备一映射表，映射表由数据传输速率和相对于数据传输速率具有固定范围的接收数据SIR构成。
同时，如果利用CRC码检验接收方接收的数据帧的差错存在与否的结果是未出现帧(或CRC)差错，那么将根据图2a的映射表映射到数据传输速率上的SIR步长提高，并且利用高于当前传输速率的数据传输速率执行从发送方向接收方的数据传输。
反之，如果利用CRC码检验接收方接收的数据帧的差错存在与否的结果是出现帧(或CRC)差错，那么将根据图2a的映射表映射到数据传输速率上的SIR步长降低，并且利用低于当前传输速率的数据传输速率执行从发送方向接收方的数据传输。
将相对于一定数据传输速率的SIR范围划分为预定步长。
例如，在接收方的SIR是如图3a所示的9dB的情况下，发送方的数据传输速率是480Kbps。此处，如果利用CRC码检验接收方接收的数据帧的差错存在与否的结果是未出现差错，那么如图3b所示将SIR步长提高一个步长。
但是，如图3b所示，由于在该提高后的步长的数据传输速率仍然是480Kbps，因此数据传输速率不变化。
反之，如果利用CRC码检验接收方接收的数据帧的差错存在与否的结果是出现差错，那么将SIR降低一个步长。
此时，如图3c所示，由于在该降低后的步长的数据传输速率仍然是480Kbps，因此数据传输速率不变化。
作为另一个示例，如果接收方的SIR是6dB，并且检验接收方接收的数据的差错存在与否的结果是未出现差错，那么将SIR步长提高一个步长。在此情况下，如图3c所示，原先利用240Kbps的数据传输速率发送的数据现在改用480Kbps的数据传输速率发送。
同时，如果接收方的SIR是7dB，并且检验接收方接收的数据的差错存在与否的结果是出现差错，那么将SIR步长降低一个步长。在此情况下，原先利用480Kbps的数据传输速率发送的数据现在改用240Kbps的数据传输速率发送。
如上所述，该固定类型算法根据接收方的信道环境的变化而改变从发送方发送到接收方的数据的传输速率。因此，改善了传送到接收方的数据的接收概率。
图4是表示固定类型算法的流程图，该算法是一种数据传输速率的自适应算法。
参见图4，如果利用CRC码检验接收方接收的数据帧的差错存在与否(步骤S40)的结果是出现差错(步骤S41)，那么将根据映射表上的数据传输速率的SIR步长降低一个步长(步骤S43)。
反之，如果未出现差错(步骤S41)，那么将根据一定数据传输速率的SIR步长提高一个步长(步骤S42)。
根据对应于(或者映射到)映射表上被提高或降低的SIR步长的数据传输速率(步骤S44)，发送方有区别地应用所要发送的数据的编码率或调制类型。
下面对可变类型算法进行说明。
假设已经准备了根据如上所述固定类型算法的映射表。
通过利用CRC码检验差错来提高或降低数据传输速率和对应于数据传输速率的SIR范围。根据SIR范围来改变利用固定类型算法准备的映射表。因此，这种映射表被称为可变类型算法。
首先，假设已经准备了如图2b所示的映射表。
根据该可变类型算法，可以通过利用CRC码的差错检验来改变映射到一定数据传输速率上的第一SIR范围。
具体地说，利用CRC码对接收方接收的数据的差错存在与否进行一次检验。如果检验结果是数据中出现差错，那么将SIR范围提高ΔSIRup。
反之，如果利用CRC码对接收方接收的数据的差错存在与否进行一次检验的结果是数据中未出现差错，那么将SIR范围降低ΔSIRdown。
假设ΔSIRup＝0.5dB，ΔSIRdown＝0.1dB，并且接收数据的SIR是如图5a所示的9dB。在此情况下，从发送方发送的数据的数据传输速率是480Kbps。
此处，如果利用CRC码的连续10次差错检验的结果是无差错发生，那么将映射表中的SIR提高“0.1*10＝1dB”。
如图5b所示，以如下方式将映射表改变成与可变类型算法相应的映射表：将对应于240Kbps的SIR范围改变为2～5dB，将对应于480Kbps的SIR范围改变为6～9dB，将对应于960Kbps的SIR范围改变为10～13dB。
此时，如果再次测量到接收信号的SIR是10dB，那么通过可变映射表选择的最佳数据传输速率变为960Kbps。作为参考，映射到根据固定算法的映射表(先于可变映射表)中新测量的SIR上的数据传输速率是480Kbps。
反之，如图5a所示，如果利用CRC码执行四次差错检验，并且在接收方接收的数据上连续出现4次差错，那么将可变映射表中的SIR范围降低“4*0.5＝2dB”。
因此，如图5c所示，以如下方式将映射表改变成与可变类型算法相应的映射表：对应于240Kbps的SIR范围改变为5～8dB，对应于480Kbps的SIR范围改变为9～12dB，对应于960Kbps的SIR范围改变为13～16dB。
在利用这种可变映射表的情况下，即使估计的SIR是10dB，数据传输速率也变为480Kbps。
图6是表示可变类型算法的流程图，该算法是一种数据传输速率的自适应算法。
参见图6，如果利用CRC码检验接收方接收的数据的差错存在与否(步骤S60)的结果是出现了差错，那么将根据映射表上数据传输速率的SIR范围降低“差错出现次数*ΔSIRdown”(步骤S63)。
反之，如果未出现差错，那么将根据一定数据传输速率的SIR范围提高“ΔSIRup”(步骤S62)。
因此，将可变算法的初始映射表改变为一个包括提高或降低的接收质量范围的改变后的映射表(步骤S64)。
然后，将新测量的SIR与改变后的映射表上的数据传输速率进行比较(步骤S65)。
根据比较结果，在改变后的映射表上确定对应于新测量的SIR的数据传输速率(步骤S66)。
同时，利用CRC码检验接收方接收的数据的差错存在与否。如果出现差错，接收方可以向发送方请求数据的重新传送。
在此情况下，发送方重新发送出现差错的数据。
此时，最好提高从发送方重新发送的数据的接收概率。对此，可以使用如下两种方法。
第一种方法是以额外提高的所传送数据的功率来传送数据。
第二种方法是以降低的传送数据的传输速率来传送数据。
第一种数据传送方法向重新发送的数据分配额外的功率。这种功率控制方法通过向重新发送的数据分配更多的传输功率来直接提高接收质量和增加发送概率。
第二种数据发送方法降低了从发送方发送的数据的传输速率。
第二种方法通过利用如上所述的固定类型或可变类型算法改变从发送方发送的数据的传输速率来增加接收方中数据的接收概率。
因此，通过对传送数据额外地分配ΔdB的功率来从发送方传送数据，或者利用小于所传送数据的速率的传输速率来重新传送数据。
上述描述例示了在接收方准备映射表的情况。反之，可以在发送方准备映射表。在此情况下，接收方将接收质量信息发送到发送方。
同时，发送方可以根据该接收质量信息改变映射表，并在改变后的映射表上确定新的数据传输速率。
例如，利用固定或可变类型算法在发送方中准备一个具有数据传输速率的接收质量范围的映射表。接收方测量导频信号的接收质量，并将对应于所测量接收质量的信息发送到发送方。发送方利用对应于所测量接收质量的信息和映射表确定数据传输速率。然后，发送方根据确定的数据传输速率对所要发送的数据编码，并将处理后的数据发送到接收方。
其它处理过程与在接收方准备映射表的情况中的处理过程相同，在此省略对它们的详细说明。
如上所述，本发明具有以下优点。
首先，由于由接收方测量接收质量，并且相应地确定最佳数据传输速率，因此降低了差错出现概率，并且增加了实际数据通过量。
其次，当接收方接收的数据中出现差错时，接收方可以向发送方请求数据的重新发送。此时，本发明相对地提高接收概率。因此，增加了数据通过量，降低了由重新发送造成的延迟，并且解决了用于存储出现差错的数据的存储器容量的不足。
虽然已经出于例示目的公开了本发明的优选实施例，本领域技术人员可以理解，在不偏离所附权利要求中公开的本发明范围和精神的情况下，可以进行各种修改，添加和替代。

Claims (25)

1.一种在通信系统中传送数据的方法，包括以下各步骤：
接收方测量所接收导频信号的接收质量，并根据测量的接收质量确定数据传输速率；
接收方将确定的数据传输速率传送到发送方；以及
发送方根据确定的数据传输速率对所要发送的数据进行编码，并将编码数据发送到接收方。
2.根据权利要求1的方法，其中利用对应于确定的数据传输速率的编码率和调制类型处理要从发送方发送的数据。
3.根据权利要求1的方法，其中利用以下参数之一测量接收质量：接收方接收的信号中包含的导频信号功率电平，信号/干扰比，误码率和误帧率。
4.根据权利要求1的方法，进一步包括以下步骤：
发送方以如下方式补偿接收质量：
如果接收方接收的数据帧出现差错，发送方向信号分配更多的功率；和
发送方将接收质量被补偿的数据重新发送到接收方。
5.根据权利要求1的方法，进一步包括以下步骤：
如果接收方接收的数据帧出现差错，发送方根据确定的数据传输速率处理信号；和
发送方将处理后的信号重新发送到接收方。
6.根据权利要求1的方法，其中根据固定类型算法和可变类型算法中的一种算法，利用所测量的接收质量获得所确定的数据传输速率。
7.一种在通信系统中传送数据的方法，包括以下各步骤：
利用一固定类型算法准备一映射表，该映射表具有相对于所接收信号的数据传输速率的固定接收质量范围；
接收方测量所接收信号的接收质量，并利用映射表、根据所测量的接收质量确定数据传输速率；
接收方将确定的数据传输速率传送到发送方；以及
发送方根据确定的数据传输速率对所要发送的数据进行编码，并将编码数据发送到接收方。
8.根据权利要求7的方法，其中确定数据传输速率的步骤包括以下步骤：
如果接收方接收的数据中出现差错，在映射表上将SIR步长降低一个步长；
确定对应于映射表上降低的接收质量的数据传输速率，作为对应于所接收信号的数据传输速率。
9.根据权利要求8的方法，其中利用循环冗余校验码检验差错。
10.根据权利要求7的方法，其中确定数据传输速率的步骤包括以下步骤：
如果接收方接收的数据中未出现差错，在映射表上将SIR步长提高一个步长；以及
确定对应于提高的接收质量的数据传输速率，作为对应于所接收信号的数据传输速率。
11.根据权利要求10的方法，其中利用所接收信号中的循环冗余校验码检验差错。
12.根据权利要求7的方法，其中利用以下参数之一测量接收质量：接收方接收的信号中包含的导频信号功率电平，信号/干扰比，误码率和误帧率。
13.根据权利要求7的方法，其中利用对应于所确定的数据传输速率的编码率和调制类型处理所要从发送方发送的数据。
14.一种在通信系统中传送数据的方法，包括以下各步骤：
利用一固定类型算法准备一映射表，该映射表具有相对于所接收信号的数据传输速率的固定接收质量范围；
接收方检验所接收信号中是否存在差错，并根据检验结果、利用一可变类型算法改变映射表；
接收方利用改变后的映射表确定对应于新测量的接收质量的数据传输速率；
接收方将确定的数据传输速率传送到发送方；以及
发送方根据确定的数据传输速率对所要发送的数据进行编码，并将编码数据发送到接收方。
15.根据权利要求14的方法，其中改变映射表的步骤包括以下步骤：如果在所接收信号中出现差错，将映射到映射表上的数据传输速率的接收质量范围提高“Г”，“Г”是接收质量范围的提高值。
16.根据权利要求14的方法，其中改变映射表的步骤包括以下步骤：如果在所接收信号中未出现差错，将映射到映射表上的数据传输速率的接收质量范围降低“Δ”，“Δ”是接收质量范围的降低值。
17.根据权利要求14的方法，其中利用以下参数之一测量接收质量：接收方接收的信号中包含的导频信号功率电平，信号/干扰比，误码率，和误帧率。
18.根据权利要求14的方法，其中利用所接收信号中的循环冗余校验码检验差错。
19.根据权利要求14的方法，其中利用对应于确定的数据传输速率的编码率和调制类型处理所要从发送方发送的数据。
20.一种在通信系统中传送数据的方法，包括以下步骤：
利用一固定类型算法在发送方中准备一映射表，该映射表具有根据数据传输速率的固定接收质量范围；
接收方测量所接收导频信号的接收质量，并将对应于所测量接收质量的信息传送到发送方；
发送方利用对应于所测量接收质量的信息和映射表确定数据传输速率；以及
发送方根据确定的数据传输速率对所要发送的数据进行编码，并将编码数据发送到接收方。
21.一种在通信系统中传送数据的方法，包括以下各步骤：
准备一映射表，该映射表具有相对于数据传输速率的接收质量范围；
接收数据并利用循环冗余校验码检验所接收数据中是否存在差错；
根据差错是否存在来调整映射表上的接收质量范围；
利用调整了接收质量范围的映射表，确定数据传输速率。
22.根据权利要求21的方法，进一步包括以下步骤：
在得到了已经调整过接收质量范围的映射表后，测量新的接收质量；
将已经调整过接收质量范围的映射表与新的接收质量进行比较；以及
根据比较结果，选择对应于新接收质量的新数据传输速率。
23.根据权利要求21的方法，其中接收质量是信号/干扰比(SIR)。
24.一种通信系统，包括：
用于利用一固定算法准备一映射表的装置，该映射表具有相对于所接收信号的数据传输速率的固定接收质量范围；
用于测量所接收信号的接收质量，并利用映射表、根据测量的接收质量确定数据传输速率的装置；以及
用于将确定的数据传输速率发送到发送方的装置。
25.一种通信系统，包括：
用于利用一固定类型算法准备一映射表的装置，该映射表具有相对于所接收信号的数据传输速率的固定接收质量范围；
用于检验所接收信号中是否存在差错，并根据检验结果、利用一可变类型算法改变映射表的装置；
用于测量具有一定数据传输速率的新接收的信号的接收质量的装置；
用于利用改变后的映射表确定对应于新测量的接收质量的数据传输速率的装置；以及
用于将确定的数据传输速率传送到发送方的装置。
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