CN1586048A - 无线通信系统 - Google Patents

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Abstract

一种无线通信系统包括将数据分组从主站发送到次站的通信信道。在操作中，当检测到数据分组时次站发送(408)一个确认信号到主站以指示所接收数据分组的状态，并重置(406)定时器。当定时器运行时，次站修改上行链路传输的特性。在一个实施例中，该修改包括：对于应该已经发送数据分组的每个时间，如果没有接收到数据分组的指示，则次站发送(412)一个否定确认。在另一个实施例中，该修改包括次站改变与发送信道质量信息给主站有关的参数。

Description

无线通信系统
技术领域
本发明涉及一种无线通信系统，并进一步涉及一种用于这种系统的主站和次站以及操作这种系统的方法。尽管本说明书具体参考通用移动电信系统(UMTS)来描述一种系统，但是应该明白，这些技术可以同样适用于其他的移动无线系统。
背景技术
在移动通信领域中，正越来越需要一个具备能力来以合理速率按需下载大块数据到移动站(MS)的系统。这种数据可以例如是来自因特网的网页，它们可能包括视频剪辑或类似的内容。典型地，一个特定的MS将只间歇地要求这种数据，因此有固定带宽的专用链路是不合适的。为了满足UMTS中的这种要求，正在开发高速下行链路分组接入(HSDPA)方案，该方案可能便于以多达4Mbps传送分组数据到移动站。
一种分组数据传输系统的传统组成部分是ARQ(自动重复请求)过程，用于处理错误接收的数据分组。例如，考虑在HSDPA中下行链路分组从基站(BS)发送到移动站(MS)的情况。当MS接收数据分组时，它例如使用循环冗余校验(CRC)信息来判定该分组是否已经被破坏。然后，它在为此目的而分配的域中发送一个信号到BS，使一个用作确认(ACK)的第一信号指示成功地接收了该分组，以及使一个用作否定确认(NACK)的第二信号指示该分组被接收到但被破坏了。该信号可以例如是以不同功率发送的不同代码字或相同代码字。BS要求给判决门限设置一个适当位置以便它能够正确地解码ACK/NACK消息。
由于分组传输典型为间歇的，因此通常可以应用不连续传输(DTX)，使MS在ACK/NACK域中不发送任何东西，除非已经接收到一个数据分组。在典型的情况下，MS未能检测出已发送的数据分组的概率可能为1％。在这种情况下，BS期望对DTX进行解释，就好象它是NACK一样，这样使得分组可以被重新发送给MS。通过在BS处使判决门限向ACK信号偏移，或通过不论是否检测到一个分组都使MS在每一个不对应于带有正确CRC的分组的ACK/NACK域中发送一个NACK，而可能实现将DTX解释为NACK。
MS在每个ACK/NACK域中发送所存在的问题是，上行链路干扰显著增加，另外减少了MS的电池寿命。当分组业务突发(情况经常是这样)时，这是一个值得注意的问题，它导致了当没有发送任何分组到MS时，MS也被要求在许多ACK/NACK域中发送。
对用于在ACK和NACK命令之间判决的门限进行偏移的问题是，需要增加ACK命令的发送功率(如下文所讨论的)，以便达到一个将ACK解释为NACK的可接受地低的概率。由于在合理设计的通信系统中，MS发送ACK的概率应大大高于发送NACK的概率，所以增加ACK的发送功率将显著地增加ACK/NACK域中所需的平均发送功率。
考虑一个典型的通信系统，其要求错误解释ACK为NACK的概率低于1％而错误解释NACK为ACK的概率低于0.01％。假设MS没有检测到一个分组的概率是1％，那么将DTX错误解释为NACK的概率应该低于1％(这样MS未接收一个分组且它的DTX被解释为ACK的组合概率与将NACK错误解释为ACK的概率相同，即都低于0.01％)。对典型移动通信信道的仿真已经显示出：使判决门限向ACK进行足够的偏移以保证错误解释DTX为ACK的概率低于1％所具有的效果是，要求ACK功率大于NACK功率。所以，这意味着偏移BS判决门限便导致了ACK/NACK域的峰值功率要求是由ACK信号而不是由NACK信号来确定的。
发明内容
本发明的一个目的在于解决上面所确定的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种无线通信系统，该系统具有通信信道，用于将数据分组从主站发送到次站，该次站具有用于接收数据分组的接收装置和发送信号到主站以指示所接收数据分组的状态的确认装置，其中次站包括装置，用于在检测到数据分组已经被发送到次站的一个指示时重置定时器并用于修改上行链路传输的特性，直到定时器到期。
重置定时器可以包括：如果定时器尚未在运行中则启动定时器，或重新启动一个已运行的定时器。在一个实施例中，所述修改包括：对于应该已经发送了数据分组的每一时间，如果未检测到数据分组的指示，那么次站发送一个否定确认。在另一个实施例中，该修改包括次站改变一个与发送信道质量信息给主站有关的参数。这些修改使得能够根据对上行链路干扰、峰值功率电平和电池寿命的要求来优化上行链路信道特性。该定时器将典型地被实施为按预定单位计数的计数器，例如按照毫秒、帧、时隙、消息或其他合适的单位来计数。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于无线通信系统的主站，该系统具有通信信道，用于将数据分组从主站发送到次站，在主站中提供了装置，用于发送数据分组到次站，用于从次站接收一个信号以指示已接收数据分组的状态，用于当接收到该次站接收数据分组的确认时重置定时器，以及用于修改其上行链路传输的处理，直到定时器到期。
根据本发明的第三方面，提供一种用于无线通信系统的次站，该系统具有通信信道，用于将数据分组从主站发送到次站，在次站中提供了用于从主站接收数据分组的接收装置，且提供了用于发送一个信号到主站以指示所接收数据分组的状态的确认装置，其中提供了装置，用于当检测到数据分组已被发送到次站的指示时重置定时器以及用于修改上行链路传输的特性，直到定时器到期。
在本发明的另一实施例中，定时器还可以用于控制向主站报告信道质量信息的频率。
根据本发明的第四方面，提供了一种操作无线通信系统的方法，该系统具有通信信道，用于将数据分组从主站发送到次站，该方法包括次站接收一个数据分组并发送一个确认信号到主站，以指示所接收数据分组的状态，其中次站当检测到数据分组已被发送到次站的指示时重置定时器并修改上行链路传输的特性，直到定时器到期。
附图说明
现在将参考附图，通过示例的方式描述本发明的实施例，其中：
图1为无线通信系统的方框示意图；
图2示例了已知的停止并等待ARQ方案的操作；
图3示例了已知的n信道ARQ方案的操作；以及
图4示出了根据本发明操作分组数据传输系统的方法的流程图。
在图中相同的参考数字用于表示相应的特征。
具体实施方式
参考图1，一种无线通信系统包括主站(BS)100和多个次站(MS)110。BS100包括微控制器(μC)102，连接到天线装置106的收发装置(Tx/Rx)104，用于改变发送功率电平的功率控制装置(PC)107，以及用于连接到PSTN或其他合适网络的连接装置108。每个MS110包括微控制器(μC)112，连接到天线装置116的收发装置(Tx/Rx)114，用于改变发送功率电平的功率控制装置(PC)118。从BS100到MS110的通信在下行链路信道122上发生，而从MS110到BS100的通信在上行链路信道124上发生。
在图2中示例了操作已知的停止并等待ARQ方案的一个实例。标识为Pn的数据分组202在下行链路信道(DL)122的分配时隙中被从BS 100发送到MS 110，其中n为一比特的序号。MS 110接收到处于被破坏状态的序号为0的第一数据分组P0，它因此而在被保留用于发送肯定和否定确认的域中发送一个否定确认(N)204。响应于此，BS100重新发送该第一数据分组202，这次该第一数据分组由MS100正确地接收，  MS因而发送一个确认(A)206。BS100然后发送下一个序号为1的分组。如果在预定的超时周期内BS没有接收到任何确认(如果MS110根本未接收到分组或者该确认被丢失)，则BS100仍重新发送数据分组202。如果MS110确实实际上接收了先前发送的分组202，则它可以确定该接收的分组202是重新发送的，因为它具有与先前分组相同的序号。
通过使用多信道ARQ方案能够获得改进的吞吐量。在图3中示例了一个以已知方式操作的4-信道ARQ方案的实例。标识为Pn的数据分组202在下行链路信道(DL)上按顺序被从BS100发送到MS110，其中n为序号。从第一分组开始，每个分组202进而又被指配给一个逻辑信道(CH)。因此，分组P1被指配给信道1，分组P2被指配给信道2，依次类推。ARQ是对每个信道单独地执行的。
在示例的情况下，第一数据分组P1通过第一逻辑信道发送并且MS110正确地接收该数据分组，MS在上行链路信道124上发送一个确认(A1)206。因此，当信道1下一次被调度用于发送时，选择下一个等待发送的分组P5并将发送到MS110。同样，通过第二逻辑信道发送第二数据分组P2。但是，MS110没有正确地接收该分组，因此发出一个否定确认(N2)204。所以，当信道2下一次被调度用于发送时，再次发送分组P2。这次分组被正确接收，并在上行链路信道124上发送一个确认206，籍此释放信道2以发送其他分组202。
假定分组数据发送有典型的间歇特性，则对于大多数应用而言，有可能是，在大部分的时间里将在ACK/NACK域中应用DTX。另外，对于合理配置的系统而言，NACK204的发送应该远没有ACK206的发送那么频繁。但是，如上面已简洁地讨论的，存在与安排BS100来将DTX解释为NACK相关联的问题。
在根据本发明做出的系统中、通过安排MS110来以下面的两种状态工作而解决了这些问题，即：预期分组发送的第一状态；以及不预期分组发送的第二状态。由定时器来控制这两种状态之间的转移。定时器将典型地被实施为按预定的单位计数的计数器，例如按照毫秒、帧、时隙、消息或其他合适的单位。
以下将参考图4中所示的流程图说明这种系统的操作。该方法在步骤402开始，此时MS110准备好接收数据分组202。与MS110有关的测试404确定给它的数据分组是否是在这种分组能被发送的一个时隙中发送的。如果数据分组202被检测到通过了测试404，则在步骤406重置定时器，在步骤408发送一个确认206，并且MS110返回到测试404以检查用于数据分组202的下一个合适的时隙。重置该定时器可以包括如果定时器尚未运行则启动一个定时器，或重新启动一个已运行的定时器。
如果没有检测到分组，则测试404失败并且进行其他测试410以确定定时器是否在运行。如果定时器正在运行，则通过该测试410，并且在步骤412MS110在相应的ACK/NACK域中发送一个否定确认204，然后返回到测试404。如果定时器不在运行，则测试410失败并且MS110直接返回到测试404。
取决于MS110的所规定的能力，MS110能够假定分组可以在任何时隙发送给它，或者在已接收分组202之后可以存在一个周期(显著地短于定时器的周期)，在该周期中没有分组能被发送到MS110，且因此该MS将不在ACK/NACK域中发送。当定时器停止时，MS110停止在ACK/NACK域中发送，直到接着检测到分组202。
这种方案使BS100能够调整其判决门限，从而可以优化MS110的发送功率。在本发明的一个实施例中，对于一个序列的第一分组P0而言，BS100向ACK信号偏移其判决门限，以增加DTX被解释为NACK的概率。这样还具有的效果是：增加了第一分组的ACK206被解释为NACK204的概率。只要BS100检测到有关第一分组P0的ACK206，它就退回、向着DTX水平来重新设置随后的判决门限，并且BS100启动其自己的定时器，该定时器对应于在MS110中运行的定时器。
作为结果，除了每个序列中的第一P0以外，对于所有分组202都避免了将DTX解释为ACK206的问题，籍此使得能够根据要求来优化ACK/NACK功率电平以减少干扰或增加小区范围或电池寿命。
在本发明的一个实施例中，最小化对ACK/NACK域的平均功率要求。这在期望最小化上行链路干扰或最大化MS110的电池寿命的系统中可以是有用的。在该实施例中，判决门限被移动到更接近于DTX水平，以及减少了ACK功率并增加了NACK功率。我们的共同未决的未公布的英国专利申请0126421.7(申请人参考资料PHGB 010185)公开了可以在本实施例中应用的、在解码ACK和NACK中通过改变各个发送功率而控制相对错误概率的技术。
在本发明的另一个实施例中，最小化对ACK/NACK域的峰值功率要求。这在分组接入的小区范围受到ACK/NACK域的峰值功率要求限制的系统中可以是有用的。在这种情况下，ACK和NACK发送功率将被设置为相等，并且定位BS100的门限以给出想要的错误率。
在本发明的优选实施例中，MS110增加一个序列的第一ACK 206的发送功率，使得由于BS100对第一分组P0施加判决门限中的偏移而将ACK被错误解释为NACK的概率并不被增加这么多。
在本发明的另一优选实施例中，定时器运行预定数量的时隙，在该预定数量的时隙中将没有其他分组被发送到MS110。在该周期中，ACK206或NACK204在适当的情况下、在每个时隙中重复。当定时器停止时，ACK206的发送也停止(以防止MS110未能检测下一个分组、但继续发送ACK而使BS100相信MS110未能检测的分组已经被正确接收的情况)。但是，NACK204的发送不会停止，并且可以继续进行而不产生问题，一直到正确接收一个分组为止。
在实践中，为了节省发送功率和限制干扰，将期望去限制重复NACK204的最大数量。这种限制可由第二定时器确定，该第二定时器的最大值或者根据BS100用信号通知的更高层参数来预先确定、设置，或者在BS100和MS110之间协商。典型地，在发送特定数量的NACK之后，第二定时器被设置为停止。使用这种限制的好处是，BS100知道它在决定是否已经正确接收一个分组之前能够等待多长时间。第二定时器可以取与该定时器不同的值，如果需要的话还可以按不同的单位来计数。
本实施例还能够结合其他实施例使用，在该实施例中为ACK和NACK信号设置不同的功率电平。BS100能够确定是否用不同的方法来发送ACK206或NACK204，这包括若干ACK/NACK重复的相干合并，选择最强的信号和对接收信号进行多数表决。为了获得特定的服务质量，可以根据要处理的ACK/NACK的数量来动态地调整其判决门限。
当MS110发送ACK206时(这可能是重复发送的)，其随后的动作可以是或者在最后ACK之后发送DTX，或者返回去发送NACK，直到接收到下一个分组或NACK定时器到期。后一选项通常为优选的，因为它避免了DTX状态的发送，籍此避免了BS100偏移其检测门限的需要并且使得能够减少ACK发送的功率(尽管也应当考虑增加的干扰电平和MS110的功率消耗)。
除了NACK信号以外，本发明还可以被应用于上行链路信令方面。在其最通用的形式中，该技术与取决于在上行链路信令之前的预定周期中是否已经检测到一个分组而改变上行链路信令的特性相关。
作为此更通用实用性的一个实例，在本发明的另一实施例中，MS110根据接收一个分组202的可能期望来改变信道质量信息(CQI)的传输。CQI可以通过测量下行链路的信道质量来确定，例如通过测量信噪比(SIR)来确定。对CQI传输的改变可以包括改变发送CQI的频率，以及改变使用的发送格式(比特数目)和发送功率电平。例如，MS110可以在接收分组202之后由定时器所规定的周期内、在每个可用的CQI域中发送CQI。在预定的时间周期后，MS110可以减少发送CQI的频率直到接收到另一个分组202。
在一个同时改变NACK和CQI信令的实施例中，，用于控制报告CQI频率的定时器以及控制NACK发送的定时器可以是相同的或者具有不同的值。这些值可以预先定义(例如作为MS能力)，或者由更高协议层用信号通知到MS110。
上述讨论涉及MS110确定它是否已经接收到一个分组202。在一些实施例中，例如在UMTS中，在分组指示符信道和/或与分组发送信道不同的控制信道上，由分组指示符消息用信号通知：存在预定给MS110的分组。在这种实施例中，对于开启定时器的触发除了要求检测分组指示符以外，还要求正确解码一个关联的下行链路控制信道(包括CRC)。这应当有助于避免由于错误地检测一个分组指示符而引起的定时器的假触发。
在共同未决的未公布的国际专利申请PCT/IB02/02834(申请人的参考资料PHDE 010247)中公开了用于在BS将NACK204错误解释为ACK206的情况下进行恢复的物理层机制。此机制使用一个附加的代码字REVERT(回复)，该代码字用于通知BS100：当该MS110期望重新发送先前的分组时，它已经接收到发送的新分组202。在这种方案的变型中，使用两个REVERT代码字以便另外地提供与新分组有关的NACK或ACK。本发明可以结合这种REVERT命令使用，该命令可以使用一个从NACK命令的功率偏移来用信号通知，如在GB0126421.7中所公开的。
在本发明的另一个实施例中，当MS110以第一状态工作(当期望打包分组发送)时，它可以根据是否已检测到分组指示符来发送NACK204的两个不同电平。例如，如果没有检测到任何分组指示符，则MS110可以发送一个低功率NACK204，这样NACK被错误解释为ACK的概率为1％(结合MS110未接收分组指示符的1％的概率，这给出了BS100将NACK解释为ACK的0.01％的概率)。如果检测到一个分组指示符，那么MS110将发送一个高功率NACK204，这样NACK被错误解释为ACK的概率为0.01％。这些不同类型的NACK还可以通过发送不同的代码字来进行区分。
在另一实施例中，通过检测一个分组来修改上行链路功率控制的操作，直到定时器到期。在软切换状态中，当MS110可接收同时来自不止一个BS100(活动集的成员)的发送时，通过考虑来自活动集的所有BS的功率控制命令而正常地控制该上行链路传输的功率。但是，当从一个特定BS发送下行链路分组时，那么任何响应于该分组的上行链路信令都应该指向那个BS。因此，为了获得合适的用于那个无线链路的功率，上行链路传输的功率应该主要由来自BS的功率控制命令确定。所以，当从给定的BS 100接收一个分组时，设置一个定时器，并且通过来自同一BS的功率控制命令而确定ACK/NACK域、CQI域或整个控制信道的至少其中一个的功率，直到定时器到期。在从不同BS接收到随后的分组的情况下，那么可以重置该定时器并且BS可以控制上行链路功率电平。对上行链路功率控制的这些改变可以独立地发生或者结合其他的对ACK/NACK或CQI发送的改变而发生，正如上面所讨论的。
上面的描述所针对的是UMTS FDD(频分复用)模式。本发明还能够应用到TDD(时分复用)模式中。在这种情况下，上行链路和下行链路信道使用相同频率的不同时隙(即，互逆信道)的事实能够减少用信号通知信道信息的需求。
上面的描述涉及BS100执行各种与本发明相关的角色。在实践中，这些任务可以是固定的基础设施的各个部件的责任，例如在“节点B”中，节点B是直接与MS110相接口的固定基础设施的一部分，或者它位于无线网络控制器(RNC)中的更高层。在本说明书中，使用的术语“基站”或“主站”因此被理解为包括在本发明实施例范围内的网络固定基础设施的多个部分。
通过阅读本发明公开的内容，对于本领域的普通技术人员来说其他的修改也是显而易见的。这种修改可以涉及设计、制造和使用无线通信系统中及其组件部件中已知的其他特征，所述特征可以用来代替或者附加到这里已描述的特征。
在本发明的说明书和权利要求书中，元素之前的单词“一”或者一个”并不排除存在多个这样的组件的情况。而且，单词“包括”并不排除那些已列出的以外的其他元素或步骤存在的情况。

Claims (19)

1、一种无线通信系统，该系统具有通信信道，用于将数据分组从主站发送到次站，该次站具有用于接收数据分组的接收装置和用于发送信号到主站以指示一个已接收数据分组的状态的确认装置，其中该次站包括装置，用于当检测到数据分组已被发送到次站的指示时重置定时器，和用于修改上行链路传输的特性，直到定时器到期的。
2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，数据分组的发送指示是在与用于数据分组发送的信道不同的信道上发送的。
3、一种用在无线通信系统中的主站，该系统具有通信信道，用于将数据分组从主站发送到次站，在该主站中提供装置，用于发送数据分组到次站、用于从次站接收一个信号来指示已接收数据分组的状态、用于当接收到次站接收数据分组的确认时重置定时器，以及用于修改其上行链路传输的处理，直到定时器到期。
4、根据权利要求3所述的主站，其特征在于，提供装置，用来对应当将数据分组发送到次站的每个时间、在未发送这样的数据分组的情况下接收一个否定确认；用于设置门限以确定接收的信号是肯定确认还是否定确认，以及用于在定时器正运行时将该门限设置为与定时器到期之后使用的值相比不同的值。
5、根据权利要求4所述的主站，其特征在于提供装置用于在定时器到期以及分组已经被发送到次站之后将该门限设置为与该否定确认信号相比更接近于该确认信号。
6、一种用在无线通信系统中的次站，该系统具有通信信道，用于将数据分组从主站发送到次站，在次站中提供了用于从主站接收数据分组的接收装置，并提供了用于发送一个信号到主站以指示已接收数据分组的状态的确认装置，其中提供装置，用于在检测到数据分组已被发送到次站的指示时重置定时器，以及用于修改上行链路传输的特性，直到定时器到期。
7、根据权利要求6所述的次站，其特征在于，提供了用于延迟定时器的重置直到成功接收到数据分组发送的另一指示的装置，该另一指示包括纠错信息。
8、根据权利要求6或7所述的次站，其特征在于，提供装置，用于对应该已发送一个数据分组的每个时间、在没有检测到数据分组的发送的情况下，发送一个否定确认，以及只是发送这种否定确认，直到定时器到期。
9、根据权利要求7或8所述的次站，其特征在于，提供装置，用于以比定时器运行时的随后分组的确认更高的功率来发送在定时器到期之后接收的第一分组的确认。
10、根据权利要求7到9中的任何一项所述的次站，其特征在于，提供用于以基本相同的功率来发送肯定和否定确认的装置。
11、根据权利要求7到9中的任何一项所述的次站，其特征在于，提供装置，用于在没有检测到数据分组发送的指示的情况下以第一较低的功率来发送该否定确认，以及在接收到数据分组发送的一个指示但未正确接收该数据分组的情况下以第二较高的功率来发送该否定确认。
12、根据权利要求6所述的次站，其特征在于，提供装置用于响应于已经发送数据分组的指示而重置另一个定时器，提供装置用于重复确认直到该定时器到期以及提供装置用于重复否定确认直到另一个定时器到期。
13、根据权利要求12所述的次站，其特征在于，该另一个定时器的持续时间大于该定时器的持续时间。
14、根据权利要求8到13中任何一项所述的次站，其特征在于，该可用的信号类型还包括回复信号，该信号指示对重新发送一个在最近接收的分组之前接收的分组的请求。
15、根据权利要求6到14中任何一项所述的次站，其特征在于，提供装置用于当定时器运行时修改与发送信道质量信息给主站相关的参数。
16、根据权利要求15所述的次站，其特征在于，该参数为以下中的一个或多个：发送信道质量信息给主站的速率；发送信道质量信息给主站的格式；发送信道质量信息给主站的功率。
17、根据权利要求15或16所述的次站，其特征在于，与发送否定确认相关的定时器和与发送信道质量信息相关的定时器是相同的。
18、根据权利要求6到17中任何一项所述的次站，其中提供装置，用于基本上同时与多个主站通信，用于从每个主站接收功率控制命令并且用于从任何一个主站接收数据分组，其特征在于，提供装置，用于根据当定时器运行时从发送该分组的主站接收的功率控制命令，以及根据当定时器到期时从所有主站接收的功率控制命令，来设置上行链路传输的功率。
19、一种操作无线通信系统的方法，该系统具有通信信道，用于将数据分组从主站发送到次站，该方法包括：次站接收一个数据分组并发送一个确认信号到主站，以指示已接收数据分组的状态，其中在检测到数据分组已被发送到该次站的指示时次站重置定时器，并修改上行链路传输的特性直到该定时器到期。
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