CN1663197A - 传输数据的方法和通信站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过多跳通信系统的接口(V11、V13、V21、V23)进行用误差监视地方式传输数据(D)的方法，其中数据从发射站(SS)通过在传输彼此并行地接收和转接的中继站(HS1、HS2、HS3)的数据的这些站之间连通的至少2个中继站传输到接收数据的站(RS)，并且在由于收端的请求和/或由于缺少收端的确认(ACK)而不足以传输时，数据重新传输。为在系统中提高功率和节省能源，建议只由接收站产生请求或确认，并且返回发射到发射站。由此，中继站不产生自身的确认或请求。

Description

传输数据的方法和通信站
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的通过多跳通信系统的并行接口进行用误差监视方式传输数据的方法，或涉及实施这样一种方法的通信站。
在多跳通信系统中(也称之为Multi-Hop通信系统)，从一个发射站开始到最近的接收站不是直接地通过中间站或中继站就是通过多个转接的中间站或中继站传输数据。除通过唯一转接的中继站传输数据外，也可通过多个前后连接的中继站传输数据，这也称之为多跳。此外，特别是在共用波网络(SFN：单频网)通信系统中，一个和同一类信号以及由此一个和同一类数据都可由多个中继站同时或很少时间移位地进行接收，并且共同地、也即同时或相当短地时间移位和以相同频率方式直接传输到接收站或传输到另一个中继站。在此，在中继站内可采用预加重方法或去加重方法，以提高效率。为保障无误差地进行数据传输，从此种类型的或其它的通信系统中，就本身而言使用已知的误差识别方法和纠错方法，譬如自动请求重复传输原始的或更新的数据分组(ARQ：自动请求重发)。已知还使用一种所谓的循环冗余检验(CRC：循环冗余校验)。在此，这些方法对每个单一的传输来说都可重新得到应用，也即对从发射站到一个相邻的中继站的每个传输、从一个中继站到另一个中继站的每个传输和从一个中继站到接收站的每个传输。这些措施虽然保障了，数据通过尽可能多地的路径尽可能无误差地到达接收站，但是缺点是与此相关的计算花费高和时间花费高。此外，能耗高也与这种方法措施有关，因为一方面在中继站内对接收的数据进行拆开分组、译码和检验，以及请求重新递送或重新编码和转发都耗能，并且最后重复传输重新发射的数据分组同样耗能。
本发明任务在于，改进方法以通过多跳通信系统的并行接口用误差监视方式传输数据，特别是面临整个系统的处理花费改进方法，以及建议采用实施这样一种方法的通信站。
这个任务可用权利要求1所述的特征，通过多跳通信系统的并行接口以误差监视方式传输数据的方法，或用权利要求9所述的特征的一个通信站来解决。
优选的实施方案是从属权利要求的内容。
通过只由接收站、也即通常所说的传输链中最后的站产生重新进行数据传输的确认或请求，这个站也必须以符合要求的接收质量只监视接收到的数据。在识别符合要求的接收质量时，这个站也只有朝原来发射数据的站的方向发射出一个如此产生的确认或请求。中间连接的中继站在最简单的情况下只用来转接接收的数据或转接接收的确认或请求。在这种简单的情况下相应地可取消在中继站内转接接收数据的检验，这就使得快速转接和较少的能耗成为可能。
一个中继站，它为转接接收的数据，检验接收质量不足，并且不转接或转接与此有关的数据，或根据这个接收质量保持或断开该数据通信连接，该中继站虽然需要能量并且需要检验接收数据的时间，但是通过中断转接和请求重新进行数据传输最后同样节省能量。由于在这种类型的通信系统中通过许多并行的数据路径传输原发射的数据，所以就存在一个足够高的概率，即在传输路径上出现数据损耗的情况下和随后实现的对这个数据路径的去激活的情况下，尽管原数据通过至少一条或多条其它的并行传输路径，但还是到达了预想的目的地站或接收站。由此，优选一种通信系统或一种方法措施，其中只通过中继站传输数据，该中继站很好地符合要求或用足以符合要求的无误差的方式接收数据。
当优选中继站独立地判断是否转接收到的数据有一个足够好的质量，以便转接，在此期间特别要优选一种方法措施，其中为进行判断还要考虑并行传输路径上的中继站的信息。如果在平行路径上的一个中继站通知，它可用很好地或高质量地转接方式转接接收到的数据进行传输，则通知此的并行的中继站不需进行附加的传输可能的甚至是差地接收的数据。这在当并行的数据路径彼此交叉或由每个中继站在其周围环境中可接收其它中继站的转接的数据。
可优选使用在中继站中许多本身已知的纠错方法或误差识别方法，其中这种方法只用来识别需转接的接收数据的质量，但不是用来在接收质量差的情况下识别重新发射请求。
特别优选在通信系统中使用这种类型的方法，其中不同发射站和接收站以及中继站都以唯一的一个频率进行通信联络。这些条件特别存在于分散配置的也即自建的通信网中，如这些条件对专门的通信系统来说是典型的。
在收端的接收站中以优选的方式叠加和共同处理在通过不同的并行的路径彼此并行地和叠加地接收的数据，以便通过统计的平均值构成等等可获得另一个质量改进。
特别是在中继站内对与条件有关的转接数据来说，在收端可得到一个高的总数据率、也即一个高的重发质量，方式是可通过收端接收的数据在所通知的总数上质量有改进。
实施这样一种方法的通信站可能是一个发射站、一个接收站或一个中继站，但也可能是以合并地方式具有2种或全部3种功能。一个这样的通信站除接收以外按照其目的具有发射设备、还具有一个分析设备，该分析设备可能是站本身控制设备的组成部分，并且根据其接收质量设计它用来分析接收的数据。
下面将就附图详细说明对此所述的一个实施例和改进方案。图中：
图1以方框图的形式示出了具有多个通过并行的数据通信连接进行通信联络的站的一个通信系统，并且
图2以方框图的形式示出了在中继站内处理转接接收的数据的不同的途径。
如这从图1所看到的，一个作为例子的通信系统MHSFN具有许多彼此通连的站。譬如作为通信系统表示的是一种多段或多跳(MH)通信系统，该多段或多跳(MH)通信系统构成为共用波无线电网络(SFN：单频网)。但是，在其它通信系统上的传输、特别是在专用通信系统上的传输却是可能的。
显示出一种状况，其中一个发射站SS发射数据D到一个接收站RS。在此，假定一个发射站SS和一个接收站RS之间的距离如此大，以致于在这两种站之间通过直接的通信连接进行直接的传输是不可能的。发射站SS通过多个通信接口V11、V12、V13发射其数据D到不同的转接站，这些不同的转接站为简单区分起见下面称之为中继站HS1、HS2、HS3。中继站HS1、HS2、HS3譬如在接收到的数据分组的数据头(报头)上就可识别出，所指的是需转接的接收数据D，并且将这个接收到的数据D按照目的地站的方向也即通过其它的通信接口V21、V23按照接收站的方向进行转接。优选通信接口V11、V12、V13、V21、V23是无线接口，这些接口都用相同的或唯一的频率进行工作。对于接收站RS早已处于中继站HS1、HS3的发射范围内的情况，则需转接的接收数据D可直接传输到接收站RS。在其它情况下可通过其它的中间连接的中继站实现传输。
在收到数据D以后，由接收站RS进行检验，是否足以无误差地接收这些数据。对于检验使用通常的本身已知的误差识别和纠错方法譬如ARQ和/或CRC。按照这样一种分析，接收站RS发射一个关于足以符合要求的接收质量的确认ACK，和/或发射一个在原发射站SS的方向上关于重新传输或更新传输原发射的数据D的请求。确认ACK或请求可重新通过直接通信连接或多条彼此并行的通信连接V21、V11、V23、V13、V22、V12在中继站HS1、HS2、HS3转接的情况下进行传输。发射站SS在下面视确认ACK和请求而定来递送新的数据D或新的数据分组，或促使重复地递送和有选择地更新递送原数据。
按照优选的实施方案以优选的方式在中继站HS1、HS2、HS3中为转接接收的数据D不能简单地在不检验地情况下就进行转接，而应在转接前根据接收的质量或数据质量进行检验。如果中继站HS2确定，转接接收的数据D的数据质量并不能符合要求，或这些数据D接收有误差，则中继站HS2就不建立转接接收数据D的通信连接V22。由此，相应的数据路径V12、V22中断，建立该数据路径V12、V22原本就是从发射站SS通过第二中继站HS2到接收站RS。特别是第二中继站HS2也促使不重新传输原来的或更新原来的数据D。
在中转的中继站HS1-HS3内，除接收设备R和发射设备S、以及通常要求用于操作的控制设备和存储器以外，还相应地提供检验转接接收数据的设备和功能。特别是对此提供了分析设备A，该分析设备A是中继站HS1-HS3的中央控制设备的组成部分。
其它的设备和/或功能以优选的方式用来实施预加重或去加重方法，通过该种方法譬如可使设计的信号的叠加到达接收站RS和到达有选择地其它的进行中转的中继站。譬如使用本身已知的方法如相位或等增益、最大比或选择失真。还有合并或扩大以及其它预加重技术都是可能的。
按照另一个实施方案，使用不同的中继站HS2、HS3的通信彼此也是可能的。通过相应的接口VH也可进行通信，该接口VH可优选构成为无线接口、但是原则上也可构成为线路连接的接口。因此，可传输关于转接接收到的数据D的或关于其接收质量的信息。这样一来就可能，使第三中继站HS3在接收数据D以后用一个很好的接收质量传递这个事实给第二中继站HS，该第二中继站HS作为并行站并行地接收这同一个数据D，但这却具有很差的接收质量进行接收的。在这样一种情况中，中继站HS可用很差的接收质量阻止转接所转接的数据D，因为通过并行的数据路径SS-HS3-RS可传输具有较好的转接质量的同样的数据D。
一般来说，在中继站HS1-HS3中转接之前可对转接接收到的数据进行数据处理。在此，继续处理和转接或转发的类型可低于不同的参数。譬如可在中转的中继站HS1-HS3的输入端分析计算信噪比(SNR)。还可能确定在维特比译码器中的校正比特的数量，或考虑循环冗余校验CRC的结果。作为处理技术，特别优选均衡和放大转接接收的信号的方法而不进行另一种附加的解调。在检验转接接收数据的中继站HS1-HS3内，接收数据D以适当的方式进行解调和译码，以便能进行实际的分析。不仅分析的数据D或数据分组重新编码和调制，随即进行转接的实施方案是可能的，而且在暂存器中保存原转接接收的数据D，以便如果双倍的数据组在解调、译码和分析后足以视为转接，则从暂存器中以不变化的方式进行转接，这样的实施方案也是可能的。当接收数据D的站不是目的地站而只是一个中继站时，以优选的方式可去激活重新传输有误差的或不足以接收的数据分组的方法。
在转发或转接的范围内，除重新编码和调制数据D或数据分组外，还可能进行预加重。特别是，在进行去加重、放大和甚至于预加重以后，可进行转接接收到的信号或接收的数据D。
原则上不仅在集中式的而且在分散的或自建方式组建的网络中应用是可能的。在各个站之间、特别是在彼此并行的数据路径上的中继站之间交换开头所述的参数可特别优选使用，如这些在文章开头所述那样。但是，为进行分析也可只使用在自己的站中所使用的参数，譬如借助本身就已知的误差识别和纠错方法。在此，纠错方法的使用在转接中继站的情况下可只限于误差识别的部分，其中只在对此不需要重新传输的情况下使用纠错部分，而是数据的传输通过足够数量的并行的数据通信连接可得到保障。同样的情况也适用于误差识别方法，该误差识别方法在有中继站的情况下优选限于用在误差的识别上，其中要阻止相应的误差识别通知。
在相邻的站之间、特别是中继站HS2、HS3之间的通信情况下，一方面可只将分析结果直接传输给相邻的站，但是，也可能在这样相邻的站之间采用谈判或协商分析结果或计算结果，这样相邻的站为结束这种类型的协商可判断，通过哪个所协商的站HS3转接数据。
图2用来以图表说明所示实施例的不同改进型方案。在此，重点在于分析计算方法的结构。简单来说可假定，譬如只使用唯一的一种参数，该参数是一种循环冗余检验的结果。此外，在简单例子中以在中间站或中继站HS1-HS3上转接接收到的信号可完全进行解调和译码为基础。在此，在2跳SFN通信系统中以纠错方法为基础，其中实施纠错ARQ的端对端的通信连接。纠错如它对单个通信连接来说本身都是已知道的那样，按照现述的方案可进行挑选。由此，原发站SS没有收到对数据或数据分组的确认，该数据或数据分组由中转的中继站HS1-HS3正确接收。相应地对第一跳的保险装置不分开。只有接收站RS确认正确地接收分组，由此在缺少确认时，由发射站SS重复地传输具有一个缺少接收确认的分组。
对于中转的中继站HS来说，具有处理数据D或数据分组的各种可能性。按照特别简单的实施方案a)，在中继站HS中可进行无条件的转接。在此，可能发生转接接收的数据分组有误差或转接的信号信噪比很差。在这种情况下就去消了计算参数等等。
因此，优选与条件结合在一起的或与条件有关的转接b)接收的数据D。这些条件可彼此无关地在单个不同的并行的中继站HS中或借助所有或多个彼此通连的中继站HS2、HS3的信息进行分析计算。相应地还有2种改进型方案。在较简单的情况c)中，只进行转接接收数据D的站内分析。如果分析数据有足够好的数据质量，则可促使向接收站RS的方向转接。如果数据质量达不到要求，则会阻止向接收站RS的方向转接。还可用优选的方式停止回答确认或请求重新传输。
按照其它的实施方案d)，可进行根据第二和第三中继站HS2、HS3所述的通信，其中至少第二中继站HS2的一个访问至少另一个第三中继站HS3的信息，以便根据其转接的情况根据可能的方式不能最佳地接收数据D作出判断。
以令人惊奇的方式，甚至优选无条件地转接a)数据D已经与分析无关和由此在中继站HS中与符合要求或未符合要求的接收质量无关。如果以所有的数据路径SS-HS1-RS；SS-HS2-RS；SS-HS3-RS有一个大约相同的平均的分组误码率PER0为根据，则总共K个彼此并行设置的中继站的正好n个中继站，能正确地接收一个已发射的数据分组的概率可构成公式，如下：
p ( n ) = K n · ( 1 - PER 0 ) n · PER 0 K - n .
正确接收和与此相应地转发分组或数据的中继站的平均数计算如下；
E ( n ) = Σ n = 0 K n · p ( n ) ≈ ( 1 - PER 0 ) · K .
当所有K个中间站在无条件地转接时在SFN通信系统中共同发射期间，在与条件有关的转接的情况下、也即按照优选的实施方案在中继站HS1-HS3中分析接收数据D的接收质量的情况下，只有数据D通过较少数量的数据路径SS-HS1-RS；SS-HS3-RS到达接收站。由此，在与条件有关的转接情况下，接收站RS的接收功率相比之下，比通过所有中继站在无条件转接数据D的情况下，可能是较小的。但是，在转接上部分地受到阻止的情况下，接收站RS收到的数据D有一个较高的数据质量或较小的信噪比，以致于可能全部记录了数据质量的改进。

Claims (9)

1、在一个通信系统(MHSFN)中传输数据(D)的方法，其中
-数据(D)通过至少2个分别接收数据和转接数据的中继站(HS1、HS2、HS)从发射站(SS)传输到接收数据(D)的接收站(RS)，并且
-数据(D)在根据收端的请求和/或根据缺少收端的确认(ACK)的情况下，不足以传传输时，可重新进行传输，
其特征在于，
请求或确认(ACK)只由接收站(RS)产生，并且返回发射到发射站(SS)。
2、按照权利要求1所述的方法，其中
至少中继站(HS2)的一个中继站可检验不足以接收的接收数据(D)，并且数据(D)在与检验结果有关的情况下，或者不转接或者进行转接，和/或在与检验结果有关的情况下，在发射站(SS)中无须重新请求，就可中断通过中继站(HS2)连通的数据通信连接(V22)。
3、按照权利要求1或2所述的方法，其中
只通过足够好地接收数据(D)的中继站(HS1、HS3)的一个中继站传输数据(D)。
4、按照权利要求2或3所述的方法，其中
在转接接收的接收数据(D)之前在至少中继站(HS2、HS3)的一个中继站内，为识别接收符合要求或不符合要求的数据，可使用纠错方法(ARQ、CRC)或误差识别方法。
5、按照上述权利要求之一所述的方法，其中
至少在一个中继站(HS2)内，在与自身的接收质量有关和与接收质量信息有关的情况下，实施或不实施将接收数据(D)转接到至少一个并行的中继站(HS3)上。
6、按照上述权利要求之一所述的方法，其中
发射站(SS)、接收站(RS)和至少中继站(HS1-HS3)的一部分都属于以单一频率进行通信联络的一个通信系统(MHSFN)。
7、按照上述权利要求之一所述的方法，其中
通过不同中继站(HS1；HS2；HS3)构成的不同并行的路径实现转接数据(D)，其中数据(D)在中继站内进行处理、特别是失真和/或校正、译码和/或编码。
8、按照上述权利要求之一所述的方法，其中
在收端叠加地接收并行地通过不同路径传输的数据(D)，并且共同进行处理。
9、按照权利要求1实施所述的方法的通信站(RS、SS、HS1、HS2、HS3)，其中
一个构成为中继站(HS1-HS3)的通信站具有
-一个接收设备(R)以接收需转接的数据(D)，
-一个分析设备(A)以根据其接收质量分析这个数据(D)，并且
-一个发射设备(S)以在与分析设备中的结果有关的情况下转接数据(D)。
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