CN1361957A - 用于数据接收确认的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于在具有接收机接收数据报并能确定哪一串数据报已被错误接收的数据传输系统中生成确认消息的方法,该方法包括生成多个数据单元,每个数据单元包括:指示该数据单元状态的一个状态位;以及多个间隔位,这些间隔位一起形成一个数的二元表示,至少部分指示一个错误接收的数据报和一个后续错误接收的数据报之间的间隔。

Description

用于数据接收确认的方法和系统
技术领域
本发明涉及数据确认，尤其涉及提供一种错误地接收数据的指示。
背景技术
在许多数据传输系统中，数据以多个数据报(例如，分组)的形式发送。这些数据报典型地为二进制信息的形式。一个数据报可表示独立信息，或可表示通过组合许多接收的数据报到一起可在接收机恢复的一个较大消息部分。一个消息的这些分组在该发射机和该接收机之间可沿不同路由通过一个数据传输网络，但当它们正确到达时仍能重组。除了消息(有效载荷)数据，数据报常包含控制信息(例如，以信头的形式)。控制信息典型地包括：
1.识别该数据报将指向的接收机的信息；
2.例如通过一个序号识别该数据报的信息，以及
3.误差校验信息，如校验和，其使得接收机一接收到该数据报就检查其完整性，以确定在传输期间该数据报是否已被破坏。
由于数据报在传输期间能被破坏，尤其是通过嘈杂的数据链路，如由无线电连接传送的数据链路时，通常实施一种确认(ARQ)方案这样接收机就能指示发射机已错误地接收了哪些分组。数据报接收完毕后，接收机利用这些数据报的信头的误差校验数据，或其他手段，来检查每个数据报是否已完整无误地接收。接着，接收机周期性地或根据发射机的请求发送确认消息给发射机，指示已错误地接收哪些数据报。
有两种通用的确认消息。在位映像(bitmap)确认系统中，一个确认消息包括一组比特，每个比特对应一个数据报。一个比特的一种状态(例如，1)指示相应的数据报已正确接收。一个比特的另一状态(例如，0)指示相应的数据报已错误地接收。因此，在这个方案中，每个接收的数据报不管是否被正确接收，都需要一个比特的确认消息数据。在列表确认方案中，一个确认消息列出了每个错误接收的数据报的标识符(例如，序号)。在这个方案中，确认消息数据所需的比特数为错误接收的数据报数与数据报标识符位长数的乘积。
这些方案的效率取决于错误接收的数据报的比例。如果许多数据报被错误接收则该位映像系统更为有效，因为列表系统将需要相对高的带宽来重新发送大量的数据报标识符。如果错误接收的数据报极少则列表系统更为有效，因为位映像系统即使对每个正确接收的数据报也将采用一个比特的确认数据。
为减少确认所需的带宽量，另外推荐一种混合系统，其中接收单元选择位映像系统或列表系统哪一个将更为有效，接着在确认消息中指示正使用哪种方法。
在下一代通信系统中，将使用高数据率，但有效载荷对信头尺寸比以及纠错分辨率都高的数据报的最佳尺寸可能相当小。这可能导致必须利用单个确认消息确认大量的数据报。由于这个和其他原因，希望进一步减小确认消息所需的带宽。
发明内容
根据本发明一方面，提供一种用于在具有一个接收机接收数据报并能确定哪一串数据报已错误接收的数据传输系统中生成确认消息的方法，该方法包括生成多个数据单元，每个数据单元包括：指示该数据单元状态的一个状态位；以及多个间隔位，一起形成一个数的二元表示，其至少部分指示在一个错误接收的数据报和一个后续错误接收的数据报之间的间隔。
一个确认消息适合包括多个所述数据单元，而且可通过随意组合多个所述数据单元与诸如路由或误差校验信息的流量控制信息生成。
根据本发明第二方面，提供一种接收机用于从一个发射机接收一串数据报，包括：用于确定那些数据报已错误接收的一个数据报校验单元；以及用于生成确认消息的一个确认消息生成器，每个确认消息包括多个数据单元，每个数据单元包括：指示该数据单元状态一个状态位；以及多个间隔位，一起形成一个数的二元表示，其至少部分指示在一个错误接收的数据报和一个后续错误接收的数据报之间的间隔。
最好状态位的一个值指示其相应的数据单元，而不是一组连续数据单元的最后一个数据单元，其间隔位一起表示一个数，指示一个错误接收的数据报和一个后续错误接收的数据报之间的间隔。因此，一个间隔可由如下指示：
1.已将其状态位设置为不同于所述一个值的另一值的单个数据单元的间隔位；或
2.已将它们的状态位设置为所述一个值的多个(适合连续的)数据单元的间隔位与已将其状态位设置为所述另一值的一个后续(适合后续第一个)数据单元的间隔位一起。
已将其状态位设置为所述另一值以及其间隔位表示一个预定数量(适合但不必为0)的一个数据报最好指示相邻(适合后续)数据单元，表示几个连续错误接收的数据报的数量。因此，多个连续错误接收的数据报可由一个将其状态位设置为所述另一值以及其间隔位表示该预定数量的数据报，再加上一个或多个表示连续错误接收的数据报数量的数据单元指示。该数量可通过上面规定的指示间隔方式由一个或多个数据报指示。
所指示的间隔和/或连续错误接收的数据报数在任何情况下可直接指示实际间隔和/或数量，或通过一个作为实际间隔和/或数量函数的数间接指示，例如这个数是一个小于实际间隔和/或数量的预定数。
一个确认消息适合包括识别接收由该消息描述的该组数据报的数据，例如由该消息描述的首和/或末数据报的识别和/或接收由该消息描述的数据报数量。该确认消息可采用一个或多个数据报或数据分组的形式。
每个数据单元适合由4位或多位构成，最好是4位或8位的整数倍。最好是每个数据单元由4位构成。
该方法最好包括：生成一个包括该多个数据单元的确认消息，并发送该消息到该数据报的发射机的步骤。
该接收机最好包括一个连接到该数据报校验单元的存储器，用于存储指示哪些数据报已错误接收的信息。该存储器也可连接到一个确认生成器。
每个数据报可包括校验和或其他误差校验信息。该接收机，最好是所述的数据报校验单元，最好能为接收的数据报计算校验和并比较该校验和与该数据报中包含的校验和信息以确定该数据报是否被正确接收。
该确认生成器最好用硬件实现。
从发射机到接收机的通信链路最好包括一个无线电链路，它可管理这二者之间的所有或部分通路。接收机适合为无线电接收机。该接收机适合为一个蜂窝无线电终端。该无线电链路适合为一个蜂窝电话无线电链路。该无线电链路适合为一个宽带码分多址链路。
附图说明
现在通过举例参考附图描述本发明，其中：
图1示意了一个数据传输系统。
具体实施方式
图1所示的数据传输系统有一个发射机1和接收机2，通过电信系统4的一个双向通信链路3连接。通信链路3有一个前向信道5和一个反向信道6。发射机能通过前向信道发送数据报(在7、8示意)到接收机。每个数据报包括一个有效载荷7a，8a和一个信头7b，8b，表示该分组的分组序号和校验和。如果该通信链路实现为专用信道(例如，一个电路交换连接)，则该链路本身能指示该接收机的身份。如果该通信链路(或其部分)实现为公共或共用信道，则该接收机的身份最好在该分组指示，在该分组的信头指示更适宜。
在电信系统4，该发射机和接收机之间的信道专用和/或在信头中给出该接收机身份的信息用于路由该分组到该接收机。
在该接收机校验单元9分析接收的数据报被。该校验单元计算接收的数据报的校验和并比较计算的校验和与在该数据报的信头中接收的校验和。如果这两个校验和匹配，则该校验单元接收该数据报并将其传送到数据报处理器10。如果数据报处理器确定该数据报为一个控制数据报，则根据该数据报的内容驱动要求的动作实施。如果该数据报的有效载荷表示消息数据，则如果必要的话，该数据报处理器将该有效载荷与其他数据报的有效载荷重新组合起来以重现完整消息，接着将其存储到存储器11中。
如果校验单元确定计算的校验和不与接收的校验和匹配，则通知确认单元12该数据报已错误接收——例如，通过传递给该确认单元错误接收的数据报的序号。该确认单元能通过反向信道6发送确认消息13、14到发射机以指示该发射机哪些数据报已错误接收。如果发射机已接收到一个数据报已被错误接收的指示，则能重新发送该数据报到该接收机。
如果某一段时间后在该接收机还未接收到一个预期的数据报，则数据报处理器也能通知确认单元一个数据报已错误接收。为此，数据报处理器可确定预期数据报的序号并发送其到确认单元。如果例如数据报处理器仅接收到一条10个数据报消息中的6个数据报，则可能发生这种没有接收到数据报的情况。
错误接收数据报的原因包括传输期间的破坏，例如由于链路嘈杂或其他干扰，或因电信系统故障或过载引起的损耗或传输时延过长。
确认单元有两种工作模式。在自发模式中，其周期性地发送确认消息到发射机1——例如已从发射机接收(或应该已接收)的一个消息的每100个数据报后。在请求模式中，其根据请求，或当确定这个请求过期时(例如，在一个接收消息的结束)发送确认消息到发射机1。
从该确认单元发送到发射机1的确认消息13、14以包含有效载荷13a、14a和信头13b、14b的数据报的形式发送。该确认数据报13、14的信头格式可与信头7b、8b的格式相同，或可不同，但两者最好兼容。
每个确认数据报的有效载荷包括一串4位元素。每个4位元素能指示有关至少一个错误接收的数据报的信息。每个4位元素包括两个概念部分。在大部分情况下，该元素的头三位被解释为“偏置部分”，它表示从0到7的数的二元形式，而该数据报的最后一位被解释为“状态部分”，表示逻辑状态1或0。
由于信号是从校验单元或数据报处理器接收的，该确认设备在一个本地存储器15存储这些错误接收的数据报的序号。当确认单元确定将发送一个确认消息时，其分析该存储列表以便生成4位元素通过发送单元16发送到发射机。
  为传播确认消息，4位元素用于表示一串数。一个数由如下过程表示：
1.二元表示的数被分为从三个最低有效位开始的三个连续位的块(chunk)。如果必要的话，最后、最高有效块填上前导0以便占用3位。
2.如果要表示的数大于7，则将有一个以上块。每个块除最高有效位以外形成连续4位元素，其中相应块形成偏置部分而状态位设为0。
3.最高有效块形成最后4位元素，其中该块形成偏置部分而状态位设为1。
例如，下面的表格示出了一些数值和通过上述方法形成的等效4位元素：
数值           等效4位元素
4              1001
7              1111
12             0010 1001
149            0100 0100 1011
为通过4位元素表示错误地接收了一串数据报，确认单元执行下述步骤：
1.确定该串首先被错误接收的数据报的数量。该数量被编码为确认消息的有效载荷。
2.对每个后续错误接收的数据报，确定该数据报和该串前一错误接收的数据报之间的数据报数量的偏置。该数量如上所述被编码为4位元素。
通过这种方式生成的这串4位元素形成一个比特流，并在一个或多个数据报中发送到发射机。在该接收机，这些4位元素被一个反向过程解码以确定哪些数据报没有被正确接收。这些数据报接着被重新发送到接收机。
首先错误接收的数据报数量可表示为该数据报的数量(例如，如果第5个数据报为首先错误接收的数据报，则该数量为5)。
在上述方案中，由于确认单元没有理由表示一个错误接收的数据报和下一个之间的偏置为0，因此无法生成4位元素0001。元素0001因此可用于帮助表示一个数据报突发。一个数据报突发可由在正常方式下指示该突发的第一个错误接收的数据报的元素(通过其偏置)，加上元素0001，再加上以上述方式表示后续连续错误接收的数据报数量的元素表示。
当每个元素的长度为4位时，后一方法最好只用于表示有4个或多个错误接收的数据报的突发，否则就无法提供高效率。如果知道这个方法只用于有4个或多个数据报的突发，那么由元素0001后的元素表示的数值可以是1、2、3或4，小于该突发的长度，以减小在一些情况下所需的元素数量。
表示突发的另一可选方式是通过在正常方式下指示该突发的第一个错误接收的数据报的一串元素，加上元素0001，再加上一个以常规二进制符号利用元素的所有4位表示后续连续错误接收的数据报数量的元素。通过这种方式可由3个元素表示的最大突发长度为20(假设该方法不用于突发少于4个连续错误接收的数据报，而且假设后一数据报表示的数量为4，小于总突发长度)。然而，在错误接收的数据报突发长情况相对很少的系统(例如推荐的快速功率控制下的W-CDMA/UMTS系统)中，这种限制不可能引起效率的显著降低。
为完整起见，一个确认消息最好也指示其涉及的数据报范围。这能使发射机从确认消息的遗失或破坏中恢复。确认消息能指示其涉及的接收数据报数量和/或涉及的首和/或末数据报的识别/序号。在一个最为优选的方案中，每个确认数据报包括在该确认数据报涉及的分组范围内第一个错误分组的序号，再加上描述该范围内后续错误分组的一串4位元素。
作为上述方法的一个例子，如果在100个数据报中，标号5～14、31、33和36的数据报被错误接收，那么下面的表格示出了这些数以及可由该确认单元生成并发送到发射机的相应的4位元素：
数        4位元素        解释
5         0000     0000  第一错误数据报的偏置
          1011           假定标号为12位的序列
          0001           指示该突发开始
9         0010 0011      突发长度(不包含该突发的第一
                         个数据报)
17        0100 0011      下一错误数据报的偏置
2         0101           下一错误数据报的偏置
3         0111           下一错误数据报的偏置
一般来说，根据上述方法的确认编码可包括：
·指示该确认消息涉及的数据报窗口的开始或结束在全部消息中的位
  置的数据部分；
·指示在该窗口中第一个错误接收的数据报的位置的数据部分；
·指示后续错误接收的数据报和/或错误接收的数据报突发的偏置的
  一串数据部分。这些部分可以任何适当顺序排列。在该消息中也可包含其他数据。
在一些情况下通过确认单元考虑错误接收的数据报之间间隔首先确定该组数据报的最小间隔可另外减小带宽。这个间隔可在确认消息中发送到发射机，而且可从所有发送的偏置中扣除以减少(在一些情况下)表述它们所需的位数。
这些元素可有其他位数而不是4位——或小于4或最好大于4。在一个n位的元素中，状态部分仍可包括1位而偏置部分为(n-1)位。对一个特定应用能给予最高效率的最佳位数可通过模拟确定。为有效封装和调整这些元素，也最好使该元素长度为该系统字节长度的整数倍或整除该系统的字节长度。例如在基于8位字节的系统中，这些元素的位长最好为4或8个字节或8个字节的整数倍。这就便于这些元素的字节调整以高效编码和传输。
上述的确认方法由于下述原因使数字无线通信系统，例如数字蜂窝电话系统，尤其是推荐的第三代W-CDMA(宽带码分多址)或3GPP系统有特别的效率优势。
1.在一些系统中，通过反向链路的带宽使用可能相对不重要，例如如果反向链路分配一个固定、相对大的带宽。然而，在W-CDMA系统中，在反向链路上带宽的使用将对同一频带上的其他传输造成干扰，使得其他传输的信噪比降低。因此，一种有效的确认方案特别重要。
2.使用4位元素便于适应推荐的W-CDMA系统的位/帧方案，允许字节调整。这使得4位元素发送便利。
3.为实现高数据率，优选生成确认消息的确认单元以极低电平在一个终端，可能在硬件而不是在软件中实现。上述的确认方法逻辑上不复杂，尤其适合低电平实现。选择便于适应现有协议的帧结构的元素长度也有助于低电平实现。
4.在无线电系统中，错误接收的数据报在突发中出现相对频繁，这是由于例如暂时的干扰或功率控制滞后。上述方法提供了一种描述错误接收的数据报突发的一种方式。
在3GPP/W-CDMA系统中，本方法最好用于来自接收单元确认数据传送模式的USTAT(自发状态)和/或STAT(请求状态)报告，适合状态PDU(协议数据单元)的形式。上述的确认数据报可用于AMD(确认的模式数据)PDU和/或UMD(未经确认的模式数据)PDU。这些PDU可传送后续编号的包含RLC(无线链路控制)SDU(业务数据单元)数据的协议单元。(参见3GPP RLC草案TS 25.322 V1.0.0)
在模拟中发现上述的确认方法比位映像、列表或混合系统更为有效。下述表格示出了为来自一组100个数据报中指示的错误接收的数据报发送确认消息所需的位数，以及在W-CDMA系统中推荐的确认消息的基本数据结构。
错误接收的数据报  位需求
 列表方案 位映像方案  混合方案  本方法
None  24 100  14  12
51到64  168 100  36  32
 3，7，11，16，33，44，55，66，78，82，91  156  100  120  88
 5到14，31，33，36  180  100  62  48
在另一模拟中，通过估计随机帧损耗为一个选择的帧误差率以及假设丢失帧内的所有数据报被错误接收，模拟通过W-CDMA数据信道的数据报传输。为具有USTAT功能的NRT数据业务执行该模拟，每第三帧生成USTAT报告，而且会话时间为100个单位。生成了18,000个数据报。FSN(第一序号)和MSN(最大序号)字段是必需的。结果如下表所示：
确认方案 确认数据报的最大尺寸 每个确认数据报的平均位需求
位映像 144  42.97
列表 288  92.3
混合 140  46.23
本方法 60  20.03
这些数据报的长度可固定也可以改变。发射机和接收机之间的所有或部分通信链路可以是无线电链路。发射机和/或接收机可以是无线电终端。
数据报可以是分组或协议数据单元。
该数据传输系统或其部分系统适合为或为部分移动通信网络，例如移动电话网络，如推荐的UMTS系统或其衍生系统。
本申请人注意到，本发明可包括在此隐含或明确公开的任何特征或特征组合或任何一般化特征，而不限制本权利要求书的范围。通过前面的描述，本领域的技术人员知道在本发明的范围内可对本发明进行各种改进。

Claims (22)

1.一种在数据传输系统中生成确认消息的方法，其中该数据传输系统具有一个用于接收数据报的接收机，并且能确定哪一串数据报已被错误地接收，该方法包括生成多个数据单元，每个数据单元包括：
指示该数据单元状态的一个状态位；以及
多个间隔位，这些间隔位一起形成一个数的二元表示，至少部分指示一个错误接收的数据报和一个后续错误接收的数据报之间的间隔。
2.根据权利要求1的方法，其中一个确认消息包括多个所述数据单元。
3.根据权利要求1或2的方法，其中状态位的一个值指示其相应数据单元不是一组连续数据单元的最后一个数据单元，这些连续数据单元的间隔位一起表示一个数，这个数指示一个错误接收的数据报和一个后续错误接收的数据报之间的间隔。
4.根据前述任何一个权利要求的方法，其中在间隔位表示一个预定数的数据报中，状态位的另一值指示相邻数据单元表示一个指示多个连续错误接收的数据报数量的数。
5.根据权利要求4的方法，其中所述预定数量为0。
6.根据前述任何一个权利要求的方法，其中一个确认消息包括识别接收由该消息描述的该组数据报的数据。
7.根据前述任何一个权利要求的方法，其中每个数据单元由4位或更多位构成。
8.根据权利要求7的方法，其中每个数据报由4位构成。
9.根据前述任何一个权利要求的方法，包括生成一个包含多个数据单元的确认消息、并发送该消息到这些数据报的接收机的步骤。
10.根据前述任何一个权利要求的方法，其中从发射机到接收机的通信链路包括一个无线电链路。
11.根据权利要求10的方法，其中该无线电链路为蜂窝电话无线电链路。
12.根据权利要求10或11的方法，其中该无线电链路为宽带码分多址链路。
13.一种用于从发射机接收一串数据报的接收机，包括：
用于确定哪些数据报已被错误接收的数据报校验单元；以及
用于生成确认消息的确认消息生成器，每个确认消息包括多个数据单元，每个数据单元包括：
指示该数据单元状态的一个状态位；以及
多个间隔位，这些间隔位一起形成一个数的二元表示，至少部分指示一个错误接收的数据报和一个后续错误接收的数据报之间的间隔。
14.根据权利要求13的接收机，包括一个用于发送确认消息到发射机的发送单元。
15.根据权利要求13或14的接收机，包括一个连接到数据报校验单元的存储器，用于存储指示哪些数据报已被错误接收的信息。
16.根据权利要求13到15中任何一个的接收机，其中每个数据报包括校验和信息，而且数据报校验单元能为接收的数据报计算校验和，并比较该校验和与该数据报中包含的校验和信息，以确定该数据报是否被正确接收。
17.根据权利要求13到16中任何一个的接收机，其中每个数据单元由4位构成。
18.根据权利要求13到17中任何一个的接收机，其中确认生成器由硬件实现。
19.根据权利要求13到18中任何一个的接收机，其中接收机为无线电接收机。
20.根据权利要求13到19中任何一个的接收机，其中接收机为蜂窝无线电终端。
21.一种用于生成确认消息的方法，在此实质上参考附图描述。
22.一种接收机，在此实质上参考附图描述。
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