CN1572095A - 在移动无线电系统中传输数据包的方法以及相应的移动无线电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在一个移动无线电系统中传输数据包的方法，以及一个相应的移动无线电系统。该方法允许在向一个新的发送站B2转交一个沿在发送站B1和接收站UE之间的传输路径1组成的连接后，立即通过一个新传输路径2向接收站UE传输数据包DPm’。在此，新发送站B2不掌握关于在该连接被转交前已经传输的数据包DPm的传输状态的任何信息。

Description

在移动无线电系统中传输数据包 的方法以及相应的移动无线电系统
本发明涉及在移动无线电系统中传输数据包的方法以及相应的移动无线电系统。
在移动无线电系统中，像GSM(全球移动通信系统)和UMTS(通用移动通信系统)，数据和数据包从固定网络通过发送站经由空中接口向接收站传输。在图1中原理性地和简化地表示出常规UMTS。固定网络CN借助数据线Iu与UTRAN(通用地面无线电接入网络)连接。该UTRAN由多个子系统RNS(无线电网络子系统)组成，它们各有一条通往固定网络CN的数据线Iu。在每一数据线Iu上连接的总有一个控制器RNC(无线电网络控制器)，它又通过连接线Iub连接到多个基站B。每一基站B可以(例如通过扇形天线)分配给该移动无线电系统的多个小区(cell)。在UTRAN和用户设备UE(其在GSM中作为移动站表示)之间的接口，经过接口Uu借助一个无线电连接实现。不同子系统RNS的控制器RNC一般通过一个另外的接口Iur连接。这一另外的接口Iur通常为所谓的移交(小区切换)所需要。
在一个软移交期间，用户设备UE与至少两个基站B同时连接，这两个基站可以各分配不同的控制器RNC。因为为在用户设备UE和固定网络CN之间交换数据只需要一个连接Iu，因此该数据流只由一个称为SRNC(服务RBC)的控制器RNC控制。如果给这两个基站B分配不同的控制器RNC的话，则也就是说控制器RNC中只有一个表示为SRNC，而第二个控制器作为DRNC(漂移RBC)表示。称为DRNC的控制器通过该另外的接口Iur并因此通过控制器SRNC执行它从和向固定网络CN的数据传输。
在每一控制器RNC中借助一个存储器RS执行连接控制RLC(无线电链路控制)，在存储器RS中除数据包外存储已发送的数据、要新发送的数据或者必须还要发送的数据。然而在软移交时数据传输的这些状态信息只在控制器SRNC中存储。用户设备UE还使用一个用于状态信息和数据包的相似的存储器US来存储它成功解码的数据和它在新一轮传输中需要的数据。在成功解码数据的场合，用户设备UE给负责的控制器RNC的连接控制RLC发送一个确认ACK(acknowledge)。如果解码不成功，则代之为发送NACK(non acknowledge)。
尽管在软移交时用户设备UE的一个连接同时指向至少两个基站B，但在硬移交时仅在当对第一基站B的连接事先结束时该连接才从一个基站B向另一个基站B转交。同样如在软移交的场合，这一连接转交既在同一控制器RNC的基站B之间执行，也在不同控制器RNC的基站B之间执行。不过在移交后必须执行已存储的在用户设备UE和负责的控制器RNC之间数据传输的状态信息的校正，并在可能时一定要把旧控制器RNC的存储器内容向新控制器RNC传输。数据传输的状态信息的校正需要时间，并推迟了在一次硬移交后的数据传输的再次接收。因此不能实现高的数据速率。
关于在快速选择被用户设备UE用以驱动一个连接的无线电小区时的数据速率同样适用。用户设备UE有一个可供选择的无线电小区的记录，通过这些无线电小区它可以进行对固定网络CN的连接。用户设备UE现在确定具有最好特性的无线电小区，并在向上的方向上(上行链路)用信号通知它希望预先考虑哪一个小区。这一原理称为快速小区选择(FCS)。如果在连接期间所选择的小区改变的话，则在进行FCS时会遇到和硬移交同样的问题。在进行FCS时也必须和在上一段说明的那样对数据传输的存储状态信息进行校正。因此在进行FCS时也不能实现高的数据速率。
然而将来的移动通信系统必须要求和支持高的数据速率。为此的一个例子是高速下行链路包接入(HSDPA)，目前在讨论UTRA FDD和TDD(通用地面无线电接入频分双工和时分双工)的第三代伙伴关系项目(3GPP)。为实现高的数据速率，从控制器RNC向基站转移对数据传输的控制，亦即在基站B中另外设置存储器BS，它存储数据包和数据传输的状态信息。以这种方式节省时间，因为在控制数据传输时，没有在控制器RNC和基站B之间的传输路径。还使用在基站B中的这一新存储器BS执行硬移交，如前所述。为此建议参阅摩托罗拉的文章，题目为“Fast Cell Selection and Handovers in HSDPA”(R2一A010017)，产生于2000年1月15到19日在爱丁堡召开的TSG-RAN工作组第二次会议。如上所述，当新基站B被通知数据传输的状态信息时，亦即当旧基站B的存储器内容已向新基站B传输时，重新接收数据传输。在旧和新基站B之间的数据传输的状态信息的同步在此要么通过控制器RNC的连接Iub、可能的话还通过另一接口Iur执行，和/或通过经由无线电接口的用户设备UE执行。也就是说对HSDPA的限制通过有限的时间产生，该有限时间是为向新基站B的存储器BS传输旧基站B的存储器内容(数据包和数据包的发送状态)所需要的。
本发明的任务在于提供一种简单的方法，借助该方法在用户设备UE所属的小区改变时(硬移交或者FCS)可以保障比迄今所可能的更高的数据速率。
该任务通过根据权利要求1的方法和根据权利要求7的移动无线电系统解决。
本发明的有利的改进和发展结构是从属权利要求的对象。
在根据本发明的在一个移动无线电系统中从一个第一发送站向一个移动接收站传输数据包的方法中，在第一发送站和接收站之间通过一个第二发送站建立一个连接，并且为向该接收站传输而从第一发送站向第二发送站传输第一数据包。关于该第一数据包未经由第二发送站向接收站成功传输的信息将在第二发送站和/或接收站内被得出。该信息因此给出数据传输状态信息。随之发生向一个第三发送站转交连接，并在该连接转交后从第一发送站向该第三发送站传输第二数据包，并从那里向接收站传输。关于未经由第二发送站向接收站成功传输的那些第一数据包的信息仅在传输第二数据包后才向第一发送站和/或第三发送站传送。这种方法允许在变换连接时，如由于移交或者快速小区选择时执行的，立即传输数据包，无需第三发送站和/或第一发送站了解关于事先发送的数据包的成功或不成功的信息，亦即掌握由第二发送站和/或接收站求出的数据传输的状态信息。根据本发明的方法可以保证在变换连接时实现比当在继续传输前首先从第二发送站向第三发送站和/或第一发送站传输数据传输的状态信息时所可能实现的数据速率更高的数据速率。该方法特别适用于以高数据速率传输，像高速下行链路包接入(HSDPA)。
在本发明的第一实施例中，本方法在蜂窝移动无线电系统中执行。这里，第一发送站是控制器，第二和第三发送站是基站和接收站是用户设备。
本发明的第二实施例在特别(Ad-hoc)网络(也称为自组织网络)中执行。在特别网络中，亦即可以纯粹由移动站建立的通信网络中，第一发送站是移动站或者是接入站。接入站在这里可以理解为是一个固定站，它允许向固定网络接入。第二和第三发送站以及接收站是移动站。
优选第二数据包与第一数据包全不一致。以这种方式可以保证，不会多次传输任何数据包。这当连接变换时又一次提高了数据速率。
在本发明的另一个可选择的改进结构中，第二数据包与这样的第一数据包一致，其虽然从第一发送站向第二发送站传输，但是在转交连接前不再从第二发送站向接收站传输。通过这一改进结构，在转交连接时数据包立即传输，它应该包含用户设备在通过第一发送站进行数据传输期间已经具有的数据。该数据包现在第一次达到用户设备，并且还在第三发送站之前了解该数据传输的状态。这样再次提高数据速率。
优选根据预测的从第一发送站向第二发送站或者向接收站的传输持续时间求出这样的第一数据包，其虽然从第一发送站向第二发送站传输，但是在转交连接前不再从第二发送站向接收站传输，这一点是适宜的。根据预测的传输持续时间，亦即根据一个数据包为在通过第一发送站发送后由第二发送站或者由接收站接收所需要的时间，第一发送站可以确定哪一些数据包永不能达到接收站，即使它在执行连接转交前曾由第一发送站发送。该数据包然后从第三发送站传输，无需该发送站掌握数据传输的状态信息。
移动无线电系统配有为执行所述方法所需要的部件。
下面根据在附图中表示的实施例详细说明本发明，附图中：
图1表示根据现有技术的UMTS，
图2表示根据本发明的一个蜂窝移动无线电系统的一部分，
图3到图7表示在连接变换时的数据传输的运行图，
图8表示根据本发明的移动无线电系统的特别网络形式的另一个实施例。
下面根据UMTS说明本发明。当然，本发明也适用与其它移动无线电系统。它特别适合GSM、特别网络(参见图8)和第四代的移动无线电系统。
图1和2中相同的参考符号表示相同的物体。
在图2中表示的UMTS的一段中通过控制器RNC、第一基站B1和第二基站B2表示出第一、第二、和第三发送站。在形式为用户设备UE的接收站和第一基站B1之间存在一个经由传输路径1的连接。通过该连接第一数据包DPm从固定网络CN借助接口Iu和Iub1向用户设备UE传输。控制器RNC具有一个存储器RS。具有存储器BS的基站B1、B2和具有存储器US的用户设备UE各具有一个处理器P，使用该处理器可以获得下面要说明的信息I。存储器RS、BS、US用于存储数据包和关于每一包的数据传输的状态的信息。
在第一基站B1中，从控制器RNC传输的数据包DPm在存储器BS中存储，并从那里向用户设备UE传输。在第一基站B1和用户设备UE中，将通过处理器获得说明第一数据包DPm的哪些未通过第一基站B1向用户设备UE成功传输的信息I。因此该信息I说明了对于该第一数据包DPm的哪些已经从用户设备UE向第一基站B1发送一个NACK信号，以及该第一数据包DPm的哪些虽然从控制器RNC向第一基站B1传输，但是尚未发送到用户设备UE。控制器RNC可以根据它的存储器RS的内容确定，哪一些数据包它已经向第一基站B1传输和哪一些数据包尚未从它向第一基站B1传输。
如果通过传输路径1的连接的连接质量降低到最低限度以下，而同时存在经过第二基站B2的一个可能的传输路径2可能改善连接质量的话，则执行传输路径的改变，亦即执行从第一基站B1向第二基站B2的连接的转交。紧接这一移交后，第二数据包DPm’从控制器RNC向第二基站B2传输，并从那里向用户设备UE传输。该第二数据包DPm’事先不向第一基站B1传输。控制器RNC通过下述措施保证这一点，它根据它的存储器RS的传输状态只把具有标识号码m’的第二数据包DPm’从其存储器RS传输，这些数据包它事先未向第一基站B1传输。以这种方式，允许在移交后立即再次向用户设备UE进行数据传输。仅在该第二数据包DPm’向用户设备UE传输后或在传输期间，才向第二基站B2通知那些第一数据包DPm，它们先前未成功通过第一基站B1向用户设备UE传输，亦即对于这些数据包用户设备UE曾向第一基站B1发送NACK信号，或者它们在第一基站B1中存储，但是尚未向用户设备UE传输。这些信息I为此从用户设备UE通过空中接口和从第一基站B1通过接口Iub1和Iub2向第二基站B2传输。在通过接口Iub1和Iub2传输信息I和同时传输通过信息I表示的数据包后，补做该数据包的传输，移动无线电系统继续正常的数据传输。
图3到7说明在从第一基站B1向第二基站B2转交连接前和其后不久的数据传输的时间运行图。图中的表表示参与的站的存储器RS、BS、US在不同时间点的内容。在控制器RNC的存储器RS的第一列(新的)中填充控制器RNC从固定网络CN获得的但是尚未向第一基站B1或者第二基站B2的存储器BS传输的数据包的标识号码。在第一基站B1或者第二基站B2的存储器BS的每一第一列(新的)中填充其从控制器RNC接收的、但是尚未向用户设备UE发送的数据包的标识号码。在存储器RS、BS的各第二列(已发送)给出已经发送的数据包的标识号码，而在第三列(重传)中存在有在NACK信号后重新传输的数据包的标识号码。在用户设备UE的存储器US中，第一列(ACK)说明，哪一些数据包被成功解码，而在第二列(NACK)中存在其所属数据包不能被成功解码并要求重新传输的标识号码。下面的文字“数据包n”表示具有标识号码n的数据包。
按照图3，控制器RNC在通过传输路径1的连接期间首先向第一基站B1传输作为第一数据包(参见图2)的数据包1到4(已发送)。另外的数据包5到9(新的)还在等待队列中等待它们的传输。第一基站B1已经发送数据包1到3(已发送)，而数据包4虽然已接收，但是尚未向用户设备UE传输。用户设备UE已经将数据包1和3(ACK)成功解码，但是数据包2错误接收(NACK)，请求更新。
为更好的概览，在下面的附图中并不总是与更新存储器内容并行地表示新数据包的继续传输。然而这种并行传输是可能的。
在图4中控制器RNC的存储器RS保持不变。在从用户设备UE向基站B1传输ACK信号和NACK信号后，数据包4继续在第一基站B1中做好传输准备，但是尚未发送。基站B1现在被告知，数据包2必须被重新传输(重传)。该数据包2尚未由用户设备UE成功接收，以致对于这一数据包继续存储状态“NACK”。关于数据包1和3的状态“ACK”的信息不再需要，而在这之间被删除。
如果在这一状态下执行移交，则产生图5表示的情形。第一基站B1和用户设备UE的存储器保持不变。然而从控制器RNC已经有新的数据包5到7(已发送)作为第二数据包DPm’(参见图2)向第二基站B2传输(参见那里的第一列)。第二基站B2的列中的问号表示第二基站B2在这一时间点不掌握关于迄今传输运行(图2中的传输路径1)的任何信息。
在图6中现在已经执行数据包5到7(已发送)由第二基站B2的传输，而同时或者接着这一传输，第一基站B1和用户设备UE的存储器用第二基站B2校正(状态同步)。在状态同步时既有在第一基站B1的存储器BS中存储的数据传输的状态信息作为信息I校正，也传输需要的数据包。在该例中亦即数据包2和4以及所属的状态信息(信息I)在状态同步时被传输。用户设备UE的存储器除在其中总存储的数据包2的状态信息外，在此当然包含关于数据包5到7传输成功的信息。
在更新第二基站B2的存储器以后在那里找到第一基站B1的相应的存储器状态(参见图7)，亦即在第一列中的数据包4和在第三列中的数据包2。同样在第三列中找到用户设备UE需要重新传输的数据包6。
根据本发明，在状态同步前首先通过第二基站B2传输第一数据包5到7。与此相比，根据现有技术数据包5到7的传输仅在状态同步后执行。
第一基站B1和第二基站B2在图示实施例中只分配给一个唯一的控制器RNC。然而根据本发明的方法可用于下面的情形，在这种情形下第一基站B1和第二基站B2属于不同的控制器RNC(参见图2)。在这种场合，在状态同步时另外需要接口Iur。
在另一个实施例中控制器RNC了解数据包到第一基站B1或者到用户设备UE的预测的传输时间。所以它可以计算或者估计数据包4是否在移交前是否能够被传输给用户设备UE。如果出现一个传输不能在移交前执行，如从图5中为数据包4显然看到的那样，则控制器RNC当然可以与数据包5到7一起传输数据包4，这样在连接变换期间另外提高了数据速率。这种情况通过在第二基站B2中的存储器BS中的括弧中放置的数字4表示。控制器RNC可以从第一数据包DPm从第一基站B1向用户设备UE传输的最大数据速率中和从第一数据包DPm从控制器RNC向第一基站B1的传输的延迟中确定预测的传输时间。向第一基站B1的传输的延迟对于控制器RNC通过迄今的传输是知道的，总计可以为大约10到100毫秒。在此特别当需要接口Iur传输数据包时，亦即当不同的控制器RNC参与数据传输时，达到大的延迟时间。如果例如预测传输时间为100毫秒，则控制器RNC可以由此得出，在移交前用80毫秒(100毫秒扣除在本例中20毫秒的可靠区间)向第一基站B1传输的数据包不再可能向用户设备UE传输。控制器RNC可以立即把该数据包与尚未向第一基站B1传输的数据包一起向第二基站B2传送。
如在图8中所示，本发明的方法也可以用在特别网络中。在这种情况下，第一数据包DPm或是从第一移动站MS1或是一个接入站ZS向第二移动站MS2传输，并从那里向另外一个作为接收站的移动站MS4传输。第二数据包DPm’向一个第三移动站MS3传输，并从那里向另外一个移动站MS4传输。接入站在此涉及一个固定站，它类似UMTS中的控制器RNC，允许特别网络的用户站接入固定网络。移动站MSi各有一个存储器S，用于数据包和数据传输的状态信息，和有一个处理器P，用于获取信息I。包括发送站和接收站的其它标记，在图8所示的特别网络中的本发明方法的运行过程和前面根据蜂窝系统说明的实施例(图2到7)相同。

Claims (7)

1.一种方法，用于在移动无线电系统中从第一发送站(RNC；MS1，ZS)向移动接收站(UE；MS4)传输数据包，其中，
-在第一发送站(RNC；MS1，ZS)和接收站(UE；MS4)之间的连接经由一个第二发送站(B1；MS2)构建，
-第一数据包(DPm)为向接收站(UE；MS4)传输而从第一发送站(RNC；MS1，ZS)向第二发送站(B1；MS2)传输，
-在第二发送站(B2；MS3)和/或接收站(UE；MS4)中获知关于未成功通过第二发送站(B1；MS2)向接收站(UE；MS4)传输的第一数据包的信息(I)，
-执行向第三发送站(B2；MS3)的连接转交，
-在连接转交后从第一发送站(RNC；MS1，ZS)向第三发送站(B2；MS3)传输第二数据包(DPm’)，并从那里向接收站(UE；MS4)传输，
-只在传输第二数据包(DPm’)后才向第一发送站(RNC；MS1，ZS)和/或第三发送站(B2；MS3)传输信息(I)。
2.根据权利要求1的方法，其中，
-在蜂窝移动无线电系统中执行所述方法，
-第一发送站是控制器(RNC)，
-第二和第三发送站是基站(B1，B2)，
-接收站是用户设备(UE)。
3.根据权利要求1的方法，其中，
-在一个特别网络中执行所述方法，
-第一发送站是移动站(MS1)或者接入站(ZS)，
-第二和第三发送站以及接收站是移动站(MS2，MS3，MS4)。
4.根据前述权利要求之一的方法，其中，第二数据包(DPm’)与第一数据包(DPm)全不一致。
5.根据权利要求1、2或者3的方法，其中，
-第二数据包(DPm’)与虽然从第一发送站(RNC；MS1，ZS)向第二发送站(B1；MS2)传输、但是在转交连接前不再从第二发送站(B1；MS2)向接收站(UE；MS4)传输的第一数据包(DPm)一致。
6.  根据权利要求5的方法，其中，
-根据从第一发送站(RNC；MS1，ZS)向第二发送站(B1；MS2)或者向接收站(UE；MS4)的预测的传输持续时间获知第二数据包(DPm’)。
7.一个移动无线电系统，具有第一、第二、和第三发送站(RNC，B1，B2；MS1，MS2，MS3，ZS)和一个移动接收站(UE；MS4)，
-其第一发送站(RNC；MS1，ZS)和第二发送站(B1；MS2)如此构建，使得一个连接的第一数据包(DPm)从第一发送站(RNC；MS1)向第二发送站(B1；MS2)传输，
-其第二发送站(B1；MS2)和接收站(UE； MS4)如此构建，使得关于未成功通过第二发送站(B1；MS2)向接收站(UE；MS4)传输的第一数据包(DPm)的信息(I)在第二发送站(B1；MS2)和/或接收站(UE；MS4)中被获知，
-具有设备，用于仅在向第三发送站(B2；MS3)执行转交连接和第二数据包(DPm’)已经从第一发送站(RNC；MS1，ZS)向第三发送站(B2；MS3)传输并从那里向接收站(UE；MS4)传输后，才向第一发送站(RNC；MS1，ZS)和/或一个第三发送站(B2；MS3)传送信息(I)。
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