CN1910853A

CN1910853A - 分组数据多播通信系统、站和操作该系统的方法

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Publication number: CN1910853A
Application number: CN200580002922.5A
Authority: CN
Inventors: O·J·-M·胡斯; M·P·J·贝克; T·J·穆尔斯利; P·布克内尔
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2025-01-20
Also published as: GB0416475D0; CN1910853B

Abstract

一种操作包括网络或NodeB(BS)与多个移动站(MS1，MS2，MS3)的分组数据多播通信系统的方法。该网络和移动站具有用于在网络与移动站之间在下行链路上传输数据分组和在上行链路上传输反馈信令(ACK/NACK)的收发信机设备(14，34)。移动站具有用于接收由第一站发送的数据分组的装置、用于测量接收质量的装置(46)，和用于确定所测量的质量属于至少三个预定质量范围中哪一个范围的装置(30，48)。该至少三个预定的质量范围的每个范围表示第一站的发射机的相应的行为，以及相应于这些质量范围的至少两个非相邻的范围的发射机行为是相同的。

Description

分组数据多播通信系统、站和操作该系统的方法

本发明涉及分组数据多播(multicast)通信系统、其中使用的站和操作该系统的方法。更具体地，本发明涉及在重发方案中需要用于反馈信令的应答机制的通信系统。本发明对于诸如UMTS(全球移动电信系统)的蜂窝电话系统具有特定的、但不排他的应用。

在多播结构，即点对多点结构中，用于可靠的数据传递的重发方案是诸如UMTS(全球移动电信系统)的通信系统所需要的。这样的方案通常意味着使用在用户设备(UE)与网络(NodeB)之间的某种形式的反馈机制，这会在UE的数量很大时引起大量反馈信令。

具有上行链路反馈机制的下行链路重发方案的概念和工作模式是容易理解的。典型地，NodeB在下行链路信道上发送数据到属于特定的多播组的UE。在UE中的上行链路反馈机制可以取两种形式，第一，当UE正确地接收多播的分组时的“肯定”应答(ACK)，表示不需要重发，以及第二，当UE检测到某些分组错误或丢失时的“否定”应答(NACK)，表示需要或请求重发该段数据。在接收到NACK后，NodeB可以评估是否必须数据重发。

当查看该判决处理以确定是否要执行重发时出现一个问题。例如，如果特定的UE受到坏的射频信道影响，则它总是请求重发。这样，来自其它UE的任何其它反馈信令，不管是否表示相同的重发请求，都是冗余的，因为它只是表示对特定重发相同的需要。当UE的数目很大时，这潜在地也是信道资源的浪费。更一般而言，如果一个特定的UE组是坏的接收机并且触发重发，则其它UE重复相同的请求是冗余的，除非它们提供某些附加信息。如果只有一小部分UE在请求重发，则浪费很多的下行链路资源来重发分组到这些UE可能是不希望的。

本发明的目的是提高多播通信网的运行效率。

按照本发明的第一方面，提供了操作包括第一站与多个第二站的分组数据多播通信系统的方法，第一和第二站具有用于在第一和第二站之间通信的收发信机设备，该方法包括第一站发送数据分组和多个第二站的至少一个第二站接收数据分组，其特征在于，多个第二站的该至少一个第二站测量接收到的数据分组的接收质量，和确定所测量的质量属于至少三个预定的质量范围的哪一个范围，其中第一站根据该至少三个预定的质量范围的每个范围采取发射机以后相应的行为，以及其中发射机以后的相应于这些质量范围的至少两个非相邻质量范围的行为是相同的。

按照本发明的第二方面，提供了包括第一站与多个第二站的分组数据多播通信系统，第一和第二站具有用于在第一和第二站之间通信的收发信机设备，第一站具有用于发送数据分组的装置和第二站具有用于接收数据分组的装置，其特征在于，第二站具有用于测量接收质量的装置，和用于确定所测量的质量属于至少三个预定的质量范围的哪一个范围的装置，以及第一站具有用于根据该至少三个预定的质量范围的每个范围采取发射机以后的相应行为的装置，发射机以后的相应于这些质量范围的至少两个非相邻质量范围的行为是相同的。

按照本发明的第三方面，提供了在包括第一站与多个第二站的分组数据多播通信系统中使用的第二站，第二站具有用于在第一与第二站之间通信的收发信机设备和用于接收由第一站发送的数据分组的装置，其特征在于，第二站具有用于测量接收质量的装置，和用于确定所测量的质量属于至少三个预定的质量范围的哪一个范围的装置，其中该至少三个预定的质量范围的每个范围表示第一站的发射机以后的相应行为，以及其中相应于这些质量范围的至少两个非相邻质量范围的发射机以后的行为是相同的。

例如，通过按照信号接收质量通知重发请求，按照本发明的该方法由UE或第二站建立一个选择机制以影响发射机行为。为了做到这一点，必须使用由各个UE或第二站的“良好的”或“坏的”接收的不同水平的某种形式的知识。

选择机制利用在上行链路反馈信令中各种应答的发送，例如ACK或NACK。

按照本发明的方法利用这样的事实，即UE将经历在小区中的信号或分组接收的不同的质量，以及实施具有反映该差别的优先次序的应答系统。

不同的UE或第二站可以采用不同的阈值，这样，不同的优先次序的应答，例如ACK或NACK，可以表明在对ACK的“良好的”接收或对NACK的“坏的”接收的尺度上它们适配的位置。

在典型的实施例中，由不同的UE或第二站按照数据分组的接收质量发送不同的优先次序的应答。第一站，例如网络，按照适当的算法处理该应答，并相应地适配发射机行为。例如，当应答表示良好的接收时，不进行重发。当应答表示经常坏的接收时也可以是这种情形。在接收质量是经常坏时不重发数据分组的优点在于，网络或第一站能够通过避免尝试发送数据到正经受不可接受的坏质量信号的第二站的必要性而节省许多能量。在这两个极端之间，第一站可以决定一次或多次重发。另外，可以调节一个或多个发射机参数。这样的参数的例子是重发次数、发射功率、扩频因子、码速率和调制方案。

现在参照附图作为例子描述本发明，其中：

图1是按照本发明所作的多播通信系统的示意性框图，

图2显示其中接收的数据分组的测量的质量处在三个质量范围之一时的本发明的实施例，以及

图3是当实施按照本发明方法的实施例时所包括的操作流程图。

参照图1，图上显示射频通信系统，例如UMTS系统，包括由基站BS和多个用户设备(UE)或移动站MS1，MS2，MS3表示的网络。移动站能够在基站的射频覆盖区域内漫游，并且通过在来自基站的下行链路和来自移动站的上行链路上的扩频信令保持射频通信。正如扩频信令的通常的情形，几个信号可以同时发送，每个信号具有它自己的签名，或从一组签名中选择的扩频码。另外，必须实施功率控制，以防止较弱的信号被更强大的信号淹没。因此，基站可以在由它自由处理的传输参数的范围中规定移动站在上行链路上可以发送的最大功率。

参照图1，基站BS由包括控制器12的控制模块10进行控制，控制器12执行在系统的维护和信号的发送和接收中牵涉的许多功能。收发信机14被耦合到天线16，用于发送和接收扩频信号。外部数据源18被耦合到控制器12，在其中数据被格式化成为分组。数据分组在控制器12的控制下通过在乘法器20中将它们与从代码存储装置22得到的一个签名(例如一个伪随机码)相乘而准备好用于发送。扩频信号被传送到收发信机14，用于调制和发送。为了说明方便起见，控制模块10被显示为包括被耦合到控制器12的发送参数存储装置26和发送协议存储装置28；然而，这些装置可以合并到控制器本身。

在天线16处接收到信号的情形下，信号被解调，并通过把解调的信号与适当的签名相乘而被解扩频。此后，解扩频的信号被传送到控制器12。

移动站MS1，MS2，MS3基本上是相同的，为了说明方便起见，将只描述移动站MS1。移动站MS1由包括微处理器32的控制级30控制。控制级执行在包括信号发送和接收的移动站操作中牵涉的许多功能。收发信机34被耦合到天线36，分别用于接收和发送来自和到基站BS的下行链路和上行链路扩频信号Sd和Sup。人/机接口38包括基带数据格式化和去格式化级、用于输入数据的装置和用于输出数据的装置。该人/机接口38被耦合到微控制器32。在发送模式，数据分组被传送到乘法器40，在微控制器32的控制下，从代码存储装置得到的签名，例如伪随机码，也送到乘法器40。要在上行链路上发送的信号被扩频并传送到收发信机34，以便进行调制和发送。控制级被显示为包括用于存储数据的RAM 44、用于测量接收到数据分组的接收质量的级46、和用于确定所测量的质量属于至少三个预定的质量范围中哪个范围的级48，所有这些级被耦合到微控制器32或可被合并在微处理器中。级46通过比较接收到的数据分组质量的度量与预定的质量度量而确定接收数据分组的接收质量。

在天线36处接收的下行链路信号Sd的情形下，该信号被解调，并通过把解调的信号与适当的签名相乘而被解扩频。此后，解扩频的信号被传送到人/机接口38。

参照图1，基站BS不时地使用下行链路，把用于多媒体广播和多播业务(MBMS)的数据分组发送到多个移动站。每个移动站MS根据例如循环冗余检验(CRC)估计的结果，测量接收数据分组的接收质量。移动站MS1的微控制器32确定所测量的质量属于至少三个预定的质量范围中哪个范围。所确定的质量范围的指示，如果适当的话，可被转发到基站BS。该指示可包括一个应答，诸如肯定应答ACK，或不同水平的否定应答NACK1，NACK2...NACKn。如果适当的话，应答可以在各个数据分组发送后在预定的时间间隔内作为上行链路信号Sup被发送，这样，基站可以把应答与数据分组相联系。在某些情形下，如下所述，实际上在某些质量范围方面发送应答是多余的，因为发射机的行为是相同的。

在大数目的UE或移动站MS的情形下，从基站BS到每个移动站的发送的接收质量对于每个移动站MS将是不同的，以及可以覆盖从好到坏的范围。在非常坏的射频信道的情形下，常常有重发数据分组的请求，这些会导致信道资源的浪费。

按照本发明的方法通过在上行链路反馈信令中采用应答(例如ACK或NACK)的选择性优先权化机制而更有效地使用信道资源。选择过程是基于在各个移动站MS中的信号接收质量。

在典型的实施例中，不同的优先权的应答，例如ACK或NACK，可以由不同的移动站MS按照它们的接收质量被发送。

图2显示具有分别按在第一阈值TH1以上、在第二阈值TH2以上但在第一阈值TH1以下、和在第二阈值TH2以下规定的三个信号质量范围R1，R2，R3。范围R1涉及可接受的，范围R2涉及不经常的坏的接收(或当前坏的接收)以及范围R3涉及经常的坏的接收(或当前非常坏的接收)。在显示的方案中，对于范围R1的反馈信号是ACK，对于范围R2的反馈信号是NACK2，和对于范围R3的反馈信号是NACK1。

不同的移动站可以使用一个或多个以下的质量度量的一个或多个值作为用于判定信号质量的范围的阈值：

-在某个预定的时间间隔内(例如对于最近接收到的发送)的E_b/N_c(每个比特的能量除以噪声密度)；

-在预定的时间窗口中前面成功地接收的分组的数目；

-在预定数目分组的一个组中前面正确地接收的分组的比例；

-诸如以恒定的功率电平发送的导引信道(例如，在UMTS中的CPICH(公共导引信道))的数据或另一个接收信号的接收信号对干扰之比(SIR)或信号对噪声之比(SNR)。

这可提供下行链路信道的接收质量的指示。在与用于在NACK1与NACK2之间作出决定的阈值进行比较之前，预定的偏移可以加到CPICH的接收到的SIR上。这样的阈值可以由网络，也就是基站BS通知，并且它相应于CPICH的发射功率与要给出应答的分组的发射功率之间的差值。

由于ACK信号并不请求基站BS重发以前发送的数据分组，协议可允许移动站不发送ACK，由此减小总的信号业务量。NACK1和NACK2信号可以用许多方式来区别，例如通过在不同的时间发送，通过使用不同的码字，或通过使用不同的信道(也就是信道化代码和/或扰码和/或频率)。

在经常是坏的信道而引起许多重发请求的情形下，操作模式可以取这样的形式，其中NACK1消息或者使用与ACK消息完全相同的信号发送或者完全不发送。换句话说，为了响应处在非相邻质量范围R1和R3的测量信号质量，发射机行为是相同的。在这种情形下，NodeB或基站BS会忽略一些移动站MS，这些移动站MS在能够正确地把分组译码之前，由于把数据分组看作为处在范围R1的接收信号质量而多半需要大量重发。这使得在大多数(或某个预定的比例)移动站不需要重发时或在重发多半不能译码时能避免重发。通过采用这种措施，移动站可以通过避免尝试译码不能接受的质量的数据分组而节省能量。

取决于所接收的应答的类型，表示接收是多好或多坏，NodeB或基站BS可以根据多个任选项作出是否进行重发的判决。首先，当接收NACK1时，总是重发一次或预定的次数，有可能防止NACK2移动站发送它们的反馈，以便释放上行链路资源。第二，只在接收到NACK2消息时才重发。

如果NACK1消息作为独特的可识别的信号(即它不同于ACK消息)被发送，则NodeB或基站BS可以进一步使用NACK1消息来评估没有满意地接收多播业务的移动站的比例。这然后可被控制器12用来调节重发次数、发射机功率、扩频因子、代码比值、调制方案和分组发送的其它参数，从而相应地提高或降低总的可靠度。这些任选项被包含在发送参数存储装置26。典型地，保证小区中至少95％的移动站可以满意地接收这样的MBMS业务是所希望的。

其它的应答优先次序配置和重发任选项也是可能的。也可以创建三个以上的质量范围。然而，相应于至少两个非相邻的质量范围的发射机行为是相同的。

现在参照图3所示的流程图，方块50涉及在下行链路上发送数据分组的节点B或基站。方块52涉及在接收数据分组的移动站，以及在方块54移动站测量接收的数据分组的接收质量。方块56涉及确定测量的质量值属于至少三个预定的质量范围中的哪个范围。方块58涉及检验所选择的质量范围是否为预定的非相邻的范围之一。如果回答是肯定的(Y)，则在方块60，移动站设定工作在非相邻的范围的信令状态，例如图2上的范围R1或R3。信令状态包括发送反馈信号和不发送任何信号的任选项。在方块62，进行检验，以查看是否要发送反馈信号。如果回答是肯定的(Y)，则流程图进到方块64。如果回答是否定的(N)，则流程图进到方块68。

方块64涉及移动站发送包括表明质量范围的标记的反馈信号。标记可以具有任何适当的形式，例如预定的应答信号，诸如NACK2(图2)。方块66涉及基站BS接收反馈信号和分析接收的标记。流程图把来自方块66的输出和来自方块62的否定(N)输出加到方块68，方块68涉及基站确定它的发送行为。方块70涉及基站检验数据分组的重发是否为必须的。如果回答是否定的(N)，则流程图进到方块50。如果回答是肯定的(Y)，则流程图进到方块72，方块72涉及以所需次数重发数据分组。流程图此后进到方块52。

在本技术说明书和权利要求中，在单元前面的单字“一个”不排除多个这样的单元的存在。而且，单字“包括”不排除除了所列出的这些以外的其它单元或步骤的存在。

通过阅读本公开内容，本领域技术人员将会看到其它修改方案。这样的修改方案可以包括其它特征，这些特征在计算机系统及其部件的设计、制造和使用中是早已知道的，并且可以用来代替或除了这里已描述的特性以外其它特性。

Claims

1.一种操作包括第一站(BS)与多个第二站(MS1，MS2，MS3)的分组数据多播通信系统的方法，第一和第二站具有用于在第一和第二站之间通信的收发信机设备(14，34)，该方法包括第一站发送数据分组和多个第二站的至少一个第二站接收数据分组，其特征在于，多个第二站中的该至少一个第二站测量接收到的数据分组的接收质量，和确定所测量质量属于该至少三个预定的质量范围(R1，R2，R3)中的哪一个范围，其中第一站根据该至少三个预定的质量范围的每个范围采取发射机以后相应的行为，以及其中发射机以后的相应于这些质量范围的至少两个非相邻的质量范围的行为是相同的。

2.如在权利要求1中要求的方法，其特征在于，第二站发送表示不同于所述至少两个非相邻质量范围的质量范围的标记。

3.如在权利要求2中要求的方法，其特征在于，第二站对于至少两个非相邻的质量范围的每个质量范围发送相同的标记。

4.如在权利要求1，2或3中要求的方法，其特征在于，至少两个非相邻的质量范围是最好(R1)和最坏(R3)的质量范围。

5.如在权利要求1到4的任一项中要求的方法，其中接收到的数据分组接收质量的测量的特征在于，将接收到信号的预定的质量度量的测量值与至少三个质量范围进行比较。

6.如在权利要求5中要求的方法，其特征在于，这些质量范围是由各个第二站(MS)所施加的阈值规定的。

7.如在权利要求5中要求的方法，其特征在于，这些质量范围是由第一站通知第二站(MS)的阈值规定的。

8.如在权利要求5到7的任一项中要求的方法，其特征在于，预定的质量度量包括以下的至少一项：E_b/N_c(每个比特的能量/噪声密度)；在预定的时间窗口中成功地接收到的分组数目；以前正确地接收到的分组在预定数目分组的组中的比例；还包括另一个接收到信号的接收SIR(信号对干扰比)或SNR(信号对噪声比)。

9.如在权利要求8中要求的方法，其特征在于，接收到的数据分组的接收质量是在一个预定的持续时间期间确定的。

10.如在权利要求1到9的任一项中要求的方法，其特征在于，第一站调节一个或多个发送参数以保证至少预定的百分数的第二站满意地接收数据分组数据业务。

11.如在权利要求10中要求的方法，其特征在于，发送参数包括以下的一项或多项：重发次数；发射功率；扩频因子；码速率；和调制方案。

12.如在权利要求2或3中要求的方法，其特征在于，不同的标记(NACK1，NACK2)是通过不同次数的发送进行区分的。

13.如在权利要求2或3中要求的方法，其特征在于，不同的标记(NACK1，NACK2)是通过不同的码字进行区分的。

14.如在权利要求2或3中要求的方法，其特征在于，不同的标记(NACK1，NACK2)是通过不同的频率信道进行区分的。

15.一种包括第一站(BS)与多个第二站(MS1，MS2，MS#)的分组数据多播通信系统，第一和第二站具有用于在第一和第二站之间通信的收发信机设备(14，34)，第一站具有用于发送数据分组的装置(14)和第二站具有用于接收数据分组的装置(34)，其特征在于，第二站具有用于测量接收质量的装置(46)，和用于确定所测量的质量属于至少三个预定的质量范围(R1，R2，R3)中的哪一个范围的装置(30，48)，以及第一站(BS)具有用于根据该至少三个预定的质量范围的每个范围采取发射机以后相应的行为的装置(10)，相应于这些质量范围的至少两个非相邻的范围(R1，R3)的以后的发射机行为是相同的。

16.如在权利要求15中要求的系统，其特征在于，用于测量接收质量的装置(46)适配于将接收到信号的预定质量度量的测量值与至少三个质量范围进行比较。

17.如在权利要求15中要求的系统，其特征在于，第一站具有用于调节一个或多个发送参数以保证至少有预定百分数的第二站接收到数据分组的装置(26)。

18.如在权利要求17中要求的系统，其特征在于，发送参数包括以下的一项或多项：重发次数；发射功率；扩频因子；码速率；和调制方案。

19.在包括第一站(BS)与多个第二站(MS)的分组数据多播通信系统中使用的第二站(MS)，第二站具有用于在第一与第二站之间通信的收发信机设备(34)和用于接收由第一站发送的数据分组的装置(34)，其特征在于，第二站具有用于测量接收质量的装置(46)，和用于确定所测量的质量属于至少三个预定的质量范围中的哪一个范围的装置(30，48)，其中该至少三个预定的质量范围(R1，R2，R3)的每个范围表示第一站的发射机以后相应的行为，以及其中相应于质量范围的至少两个非相邻的范围(R1，R3)的以后的发射机行为是相同的。

20.如在权利要求19中要求的第二站(MS)，其特征在于，用于测量接收质量的装置(46)适配于将接收到数据分组质量的测量值与预定的质量度量进行比较。