专利名称：广播通信系统中用于帧重发的系统和方法
广播通信系统中用于帧重发的系统和方法本申请是申请日为2002年7月2日、申请号为02816530.6、发明名称为"广 播通信系统中用于帧重发的系统和方法"的发明专利申请的分案申请。发明背景I. 发明领域本发明涉及有线或无线通信系统中的广播通信，也称为点到多点或组通信。 本发明尤其涉及在这种广播通信系统中用于提供帧重发的系统和方法。II. 相关技术描述无线通信领域包括许多应用，包括无绳电话、寻呼、无线本地环路以及卫星 通信系统。 一个特别重要的应用是移动订户的蜂窝电话系统。(这里所使用的术语 "蜂窝"系统包括蜂窝和PCS频率两者。)已经为这种蜂窝电话系统开发了各种空 中接口，包括频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)以及码分多址(C躍A)。与之相连， 已经建立了各种本国和国际的标准，包括高级移动电话服务(AMPS)、全球数字移动 电话系统(GSM)和临时标准95(IS-95)。特别是，电信工业联盟(TIA)及其它著名标 准实体公布了 IS-95及其衍生标准，譬如IS-95A、IS-95B(通常总称为IS-95)、ANSI J-STD-008、 IS-99、 IS-2000、 IS-657、 IS-707等等。 一般而言，在这种系统内发 送的信息被格式化成离散分组，也称为数据分组或数据帧，简称为帧。为了增加在 传输期间成功发送帧的似然性，已经研发了各种重发方案。例如，己经开发了无线 电链路协议(RLP)在未成功接收一个或多个帧时执行帧重发。RLP协议控制帧怎样 和何时从一发送系统被重发到一接收机。为了确定使用RLP未成功接收到哪些帧，在每个被发送的帧内包括了一个八 位顺序号作为帧头部。该顺序号为每个帧从0增至256，然后重置回0。当接收到 具有不按顺序的顺序号的帧时即检测到未成功接收的帧，或者用CRC校验和信息或 其他检错方法检测到差错。 一旦检测到未成功接收到的帧，接收机就向发射系统发 送一个否定确认消息(NAK)，该消息包括未正确接收的帧的顺序号。然后，发射系
统重发包括原始发送的顺序号的帧。如果重发的帧仍未被成功接收，则向发射系统 发送第二重发请求，此时请求发送该帧两次。如果该帧仍未被成功接收，则向发射 系统发送第三重发请求，此时请求发送该帧三次。如果在第三重发请求后该帧仍未 被成功接收，则不再请求进一步的重发，并且在接收机处用于重构原始数据时忽略 该帧。刚才描述的帧重发方案是发射系统和接收机之间点到点通信所使用的方案的 一例。由于可能存在来自各个接收机的几乎无限次数的重发请求，因此这种重发系 统在广播通信系统中是不切实际的。特别是，对于任何给定的帧而言，在广播传输 系统中错误接收到帧(或根本未接收到帧)的概率大大高于点到点广播系统中的概 率。随着接收机数目的增加，所需重发的概率也大大增加。同样，随着重发次数的 增加，发送新信息的延时(即等待时间)也增至一点，该点处显著影响了使用接收机 处信息的应用。例如，语音中大于几百毫秒的延时可能导致接收机处不可接受的语 音质量。而且，这个重发方案还取决于反馈信道的存在。也就是，为了使该方案很 好地起作用，发射机和接收机之间需要有双向通信。在某些系统中，这种双向链路 也许不可用。需要在广播通信系统中用于帧重发的方法和装置，该方法和装置能避免等待 时间的问题。发明概述本发明说明了用于提供高速广播通信的方法和装置。 一实施例中，本发明说 明了一种装置，该装置包括一接收机，用于接收表示被无线通信设备错误接收到的 帧的消息，该消息包括帧的标识。存储器用于存储一预定数，用于确定何时重发各 帧。处理器用于确定错误接收到帧的累积次数，且如果累积次数大于预定数还用于 命令帧重发。另一实施例中，本发明说明了一种方法，该方法包括以下步骤接收表示被 无线通信设备错误接收到的帧的消息，该消息包括一数据帧标识；确定所述数据帧 已经被错误接收的累积次数；以及如果所述累积次数大于预定数则重发所述数据 帧。附图简述通过下面提出的结合附图的详细描述，本发明的特征、性质和优点将变得更 加明显，附图中相同的元件具有相同的标识，其中图l是一无线通信系统的说明，其中无线通信设备与一基站进行通信；图2说明了
图1的基站的一部分，包括数据发送和重发请求处理所需的逻辑元件；图3是说明用于在广播通信系统中提供帧重发的方法的一个实施例的流程图；以及图4是说明当接收到否定确认消息(NAK)时用于确定是否重发所请求的帧的一 个实施例的流程图。详细描述本发明说明了一种用于在广播通信系统中提供帧重发的方法和装置。尽管参 照基于陆地的无线通信系统描述了实施例，然而应该理解，本发明也可以用于其他 有线和无线的通信系统中，譬如在卫星通信系统中。还应该理解，这里所描述的实 施例也可以用在许多替代的无线通信系统中，譬如在码分多址(CDMA)系统、全球数 字移动电话系统(GSM)、或其他公知的无线通信系统中。图1是无线通信系统100的说明，其中无线通信设备(WCD)102、 104与基站 108通信。基站108又与移动交换中心(MSC)110通信。MSC IIO与公共交换电话网 112和因特网114相接从而向WCD 102、 104和106提供双向的语音和数据通信。 每个WCD都能在前向广播控制信道(F-BCCH)上，即在从基站108到WCD的逻辑通信 信道上，接收指向多个受信者的广播消息。F-BCCH上的消息广播一般是低速的数 据消息， 一般包括文本消息。WCD在F-BCCH上接收广播消息在本领域中有许多公 知方法。这些方法一般包括WCD监视预定义的频率、时隙和/或编码(如CDMA系 统的Walsh码)以接收一寻呼消息，该消息指示被引导至WCD的广播消息的可用性。 对接收广播消息的指令可能通过前向公共控制信道(F-CCCH)被发送至WCD， F-CCCH 是被通信系统100中每个WCD所接收的通信信道。通信系统100可能提供某些形式的点到点高速通信。例如，在cdma2000A通 信系统中，定义了前向辅助信道(F-SCH)，它允许从基站108到单个WCD的高达307 kbs的数据速率。低速数据通过F-SCH、前向基本信道(F-FCH)或被分配给特定WCD 的前向专用控制信道(F-DCCH)可供使用。通信系统100引入了前向高速广播信道，即F-HSBCH，用于发送高速数据(一 个实施例中为64kbs或更高)，譬如因特网协议(IP)数据报。F-HSBCH允许用户接 收流化的音频和视频信息。此外，F-HSBCH可用于通过空中传输大的计算机文件。 最后，这种系统会允许或数据或语音应用的按键通话通信。一实施例中，使用F-HSBCH把高速数据从一个或多个基站发送到多个WCD。每 个WCD还可能监视一个或多个寻呼或控制信道以接收来自基站的信令和指令，例 如，以便接收点到点语音呼叫、在不同频率/时隙/编码上接收高速数据、接收SMS 或其他低速组消息等等。例如，WCD可能监视前向寻呼信道(F-PCH)。 一实施例中， 每个WCD都监视这种信息的F-BCCH和F-CCCH信道。另 一实施例中，通过监视F-DCCH 而接收该信息，F-DCCH是向WCD逐个地发送信息所使用的信令信道。F-HSBCH可能使用重发方案来确保到WCD的信息的接收。在点到点无线通信系 统中，通过从WCD向基站提供反馈而实现重发。例如，C腿A通信系统中所使用的 著名无线电链路协议(RLP)使用否定确认消息(NAK)来指示未接收到一个或多个数 据帧。然而，由于可能有来自接收信息的各个WCD的无止境的重发请求，因此这种 方案不能用在广播通信系统中。也就是，随着WCD数目的增加，任何要求发送的帧 的概率也大大增加。本发明说明了广播通信系统中所使用的一种重发方案。一实施例中，仅当预定数目或百分比的WCD使用NAK、 ACK(应答消息)或本领域已知的任何其他信令方法请求重发时才会发生数据帧重发。预定数目的重发请求可能包括一固定数或者它基于通信系统的一个或多个工作条件可能是动态的。例如， 一实施例中，随着由于帧重发的增加引起的从基站发送新帧的延时的增加，触发帧重发所需的预定数目的重发请求减少，反之亦然。可以通过测量电子存储器或 缓冲器内等待被发送的新帧的数目来测量发送新帧的延时。另一实施例中，帧重发根据接收指定广播的WCD的数目而发生。例如，如果 仅有2个WCD正在接收流化的音频供给并且从一个WCD中接收到单个NAK，基站就 会重发必要的帧。然而，如果有100个WCD正在接收数据文件，触发帧重发所需的 预定重发请求次数就会较高，例如，在重发发生前需要接收IO个NAK。正在接收 特定广播的WCD的数目可能通过以下步骤来确定访问本地位置寄存器(HLR)或者 与特定基站或基站扇区相关联的被访者位置寄存器(VLR)，并且对所寄存的WCD数 目进行计数以接收这种广播。该信息可以单独使用，或者结合来自WCD的指示一起 使用，这些指示通过请求参与特定广播的反向信令链路而到来。一般而言，当WCD错误接收到一个帧时(或如果根本没接收到帧)，WCD就会向 基站发送一个NAK，指示需要重发哪个(哪些)帧。该NAK可能在任何数量的反向通 信信道上被发送。例如，在CDMA2000A适应的通信系统中，NAK必须在反向接入信
道(R-ACH)、扩展反向接入信道(R-EACH)、反向专用控制信道(R-DCCH)或反向公共 控制信道(R-CCCH)上被发送。图2说明了基站108的一部分，包括数据发送和重发请求处理所需的逻辑元 件。通常，预先格式化的数据在被处理器210调制之前被送入缓冲器200用于临时 存储。缓冲器200包括可重写的电子存储器，譬如随机存取存储器(R細)。然后把 缓冲器200内存储的数据提供给调制器202，在那里按照所选的通信系统类型来调 制该数据。调制器202可能包括离散电子组件、VLSI微型芯片、定制的ASIC、执 行一系列可执行计算机指令的处理器、或者上面几者的组合，用于调制来自缓冲器 200的数据。调制器202按照所选的通信系统类型调制数据，通信类型如CDMA、 TDMA或GSM。调制器202是本领域公知的。调制器202 —般以恒定的速率调制来自缓冲器200的数据帧，并且把已调数 据帧提供给发射机204，已调的数据帧在发射机204处被上变频并且被无线地发送 至基站108的覆盖区域内的一个或多个WCD。如果WCD未正确接收到一个或多个数据帧(或根本未接收到)，WCD可能产生一 请求，使基站108重发"丢失的"帧。该请求一般称为重发请求，在一个实施例中 成为否定确认消息，即NAK。 NAK—般标识了哪些帧丢失，以使基站108能重发必 要的帧。当WCD发送一 NAK时，接收机206在基站108处接收到该NAK。接收机206 对NAK进行下变频并将其提供给解调器208。解调器208按照所使用的通信系统类 型对NAK进行解调，例如，按照CDMA、 TDMA、 GSM等等。然后把NAK提供给处理器 210。处理器210包括微型计算机，它执行被存储在像只读存储器(R0M)212这样的 非易失性电子存储器中的一组可执行计算机指令。ROM 212或者可以包括任何数量 的己知电子存储器，包括电可擦除可编程的只读存储器(EEPROM)、可擦除的可编程 只读存储器(EPROM)或闪存。当处理器210接收到一NAK时，处理器210评估重发请求了哪些帧。这些帧 可以用本领域已知的任何技术来标识，例如，通过在发送数据帧时编号。在处理 NAK之后，处理器210把NAK的有关细节存储在可擦除存储器214中。可擦除存储 器214 —般包括随机存取存储器(RAM)或用于非永久性电子数据存储的其他电子存 储器器件。处理器210可能存储与接收到的NAK有关的信息，譬如重发所请求的数 据帧的标识以及/或者NAK的接收时间。也可能存储发送该NAK的WCD的标识。这 种标识一般与每个NAK同时发生，这在本领域是公知的。
然后，处理器210确定是否要重发NAK内所请求的数据帧的一个或多个。重 发会在某些特定条件下发生，这在下面详述。如果处理器210确定帧重发是必要的， 它就指示调制器202从缓冲器200选择期望的数据帧。然后，调制器202调制所标 识的帧并把已调帧提供给发射机204用于发送至一个或多个WCD。图3是说明用于在广播通信系统中提供帧重发的方法的一个实施例的流程图。 步骤300中，从基站108向一个或多个WCD发送一个或多个数据帧。步骤302中， 从WCD接收到第一 NAK，它标识了未被成功接收到的一个或多个数据帧。步骤304 中，处理器210根据前面接收到的NAK确定是否要重发所请求的数据帧。步骤306 中，如果处理器210确定需要重发，处理器210就指示调制器202重发所标识数量 的数据帧。如果处理器210确定不需要重发，则处理器210不采取与帧重发有关的 任何行动，这在步骤308中示出。图4是在接收到NAK时用于确定是否要重发所请求的帧的一个实施例的流程 图。步骤400中，从WCD接收一NAK。步骤402中，处理器210检验该NAK以确定 重发请求哪些数据帧，并且确定WCD标识。步骤404中，处理器210检验存储器 214以确定所请求数据帧的一个或多个是否已经被另一WCD所请求，这依据存储器 214内所存储的WCD标识。如果另一WCD已经请求了由刚才接收到的NAK所请求的 帧的至少一个，处理器210就把对已经为重发请求一个或多个数据帧的次数的计数 递增，如步骤406所示。然后，如步骤408所示，把该计数与所请求的数据帧结合 在一起存储在存储器214中。另一实施例中，处理器210为由NAK所标识的每个数据帧分配一计数，并且 把每个帧的标识及其相关计数存储在存储器214中。当接收到NAK时，处理器210 把NAK所标识的每个数据帧与存储器214内表明的已经为重发而请求每个数据帧的次数相比较。如果与特定数据帧相关的重发请求次数等于预定数，该数据帧就被重 发。另一实施例中，除非计数的相关帧被新的WCD所请求，否则计数不递增，新的 WCD即前面未请求该特定帧的WCD。在该实施例中，在接收到每个NAK时存储一 WCD 标识，以便能检验随后的重发请求以确保唯一性。如果另一 WCD前面未请求重发由刚才接收到的NAK所标识的数据帧，处理器 210就把与刚才接收到的NAK相关的信息存储在存储器214中，如步骤410所示。 这种信息至少包括为重发所请求的数据帧的标识。该信息可能还包括与已经为重发 请求所标识数据帧的次数相关联的计数。步骤412中，处理器210把与刚才接收到的NAK相关联的计数与预定数相比
较，以确定是否要重发期望的数据帧。如果该计数大于或等于预定数，处理器210就指示调制器202重发在刚才接收到的NAK内所标识的帧，如步骤414所示。如果 该计数小于预定数，处理器210就不命令重发，且处理器210等待接收另一NAK， 如步骤416所示。
所述预定数可能是一固定数或一可变数。如果它是一个固定数，则选择它以 避免过度的重发，因为这会中断新信息到WCD的传输。例如，预定数可能包括数 10,使得不会发生重发，直到至少10个WCD请求重发相同的帧为止。
如果预定数是一可变数，它可能按照由处理器210或由另一处理器(未示出) 所提供的外部信号所确定的一个或多个因数而变化。通常，该预定数会根据等待被 发送的数据帧的延时(即等待时间)而变化。 一实施例中，等待时间可能由被检验的 缓冲器200来测得。随着缓冲器200内等待发送的数据帧数目的增加，与那些数据 帧相关的等待时间也增加。因此，处理器210可能通过确定缓冲器200内所存储的 数据帧数目而测量当前的等待时间。如果缓冲器200内存储的数据帧的数目超出一 个或多个预定阈值，则重发所需的预定数也相应地增加，反之亦然。另一实施例中，该预定数可能根据正在接收组传输的WCD的数目而变化。在 该实施例中，接收传输的WCD越多，预定数越是增加，反之亦然。例如，如果仅有 两个正在WCD接收广播传输且这两个WCD之一发送了一个NAK，处理器210就可能 根据单个重发请求的接收而重发所标识的数据帧。在这种情况下，预定数等于o。 如果有一百个WCD在接收广播传输，处理器210就可能不命令重发，直到接收到标 识相同数据帧的更多NAK为止，譬如20个这样的NAK。
当然，其他实施例会使用刚才讨论的固定或可变技术的组合。例如，使预定 数基于正在接收广播传输的WCD的数目以及传输等待时间。在该例中，重发可能基 于可变的预定数，但受预定义的上限所限制，该上限是对接收WCD所容忍的等待时 间量的上限。当然其他组合也是可行的。在还有一实施例中，预定数是基于被广播至WCD的媒介的类型。在该实施例 中，如果媒介是非时间敏感的，则把预定数设为相对低的数，可能甚至为l。非时 间敏感的媒介可能包括像电子邮件和软件程序这样的数据文件，并且一般由来自 WCD用户观点的小的或不存在的影响所标识。时间敏感的媒介可能包括语音或音频 信息，并且一般用相对小的等待时间延时来分类，这种等待时间对WCD用户的应用 会产生显著的负面影响。例如，小的等待时间延迟一般在语音呼叫期间对用户的通 信质量具有显著的负面影响。
在任何情况下，预先定义了通信系统100中可用的各种媒介类型，使得处理 器210可能按照各个媒介类型来调整预定数。在呼叫建立期间， 一般通过从始发WCD发出一消息，指示组通信所期望的通信服务类型，而把媒介类型的指示传递至 处理器210。当处理器210接收该指示时，它按照指示所标识的媒介类型来调整预 定数。当然，预定数也可以结合上面讨论的任何其他固定或可变的技术而被调整。 提供了对优选实施例前面的描述，以使本领域的任何技术人员都能制造或使 用本发明。对这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员而言是显而易见的，且 这里所定义的基本原理可以应用于其他实施例而无须使用创造性。因此，本发明不 限于这里所示的实施例，而应该符合与这里所公开的原理和新颖性特征一致的最宽 泛的范围。
权利要求
1.一种用于在广播通信系统中提供帧重发的无线通信设备，包括用于接收表示无线通信设备错误接收到的数据帧的消息的装置，所述消息包括一数据帧标识并且包括所述无线通信设备的标识；用于确定所述数据帧从多个所述无线通信设备被错误接收到的累积次数的装置；以及用于在所述累积次数大于一预定数时重发所述数据帧的装置。
2. 如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述用于确定所述数据 帧从多个所述无线通信设备被错误接收到的累积次数的装置包括用于确定所述无线通信设备是否已请求过所述数据帧的重发的装置；以及 用于在所述无线通信设备未请求过所述数据帧的重发时递增所述累积次数的 装置。
3. 如权利要求2所述的无线通信设备，其特征在于，所述用于确定所述无线通信设备是否已请求过所述数据帧的重发的装置包括用于确定所述无线通信设备标识是否被存储在一电子存储器中的装置；用于确定所述数据帧标识是否和所述无线通信设备标识一起被存储在所述电子存储器中的装置；以及用于在所述无线通信设备标识被存储在所述电子存储器中且所述数据帧标识 和所述无线通信设备标识一起被存储在所述电子存储器中时、确定所述无线通信设 备是否己请求过所述数据帧的重发的装置。
4. 如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述标识包括否定确认 消息(NAK)。
5. 如权利要求l所述的无线通信设备，还包括用于确定与一广播传输相关的等待时间的装置；以及 用于按照所述等待时间调节所述预定数的装置。
6. 如权利要求5所述的无线通信设备，其特征在于，所述用于确定等待时间 的装置包括用于确定在一发送缓冲器中等待被发送的数据帧数目的装置。
7. 如权利要求5所述的无线通信设备，其特征在于，所述用于调节所述预定 数的装置包括用于在所述等待时间减少时增加所述预定数的装置；以及 用于在所述等待时间增加时减少所述预定数的装置。
8. 如权利要求1所述的无线通信设备，还包括 用于确定正在接收一广播传输的无线通信设备数目的装置；以及 用于根据所述正在接收所述广播传输的无线通信设备数目来调节所述预定数的装置。
9. 如权利要求8所述的无线通信设备，其特征在于，所述用于调节所述预定 数的装置包括用于在所述正在接收所述广播传输的无线通信设备数目增加时增加所述预定 数的装置；以及用于在所述正在接收所述广播传输的无线通信设备数目减少时减少所述预定 数的装置。
10. —种用于在广播通信系统中提供帧重发的无线通信设备，包括 用于接收表示无线通信设备错误接收到的帧的消息的装置，所述消息包括所述帧的标识并且包括所述无线通信设备的标识；用于在一存储器中存储用来确定何时重发所述帧的预定数的装置；以及 用于在一处理器中确定所述帧从多个所述无线通信设备被错误接收到的累积次数、并且用于在所述累积次数大于所述预定数时命令所述帧的重发的装置。
11. 如权利要求10所述的无线通信设备，其特征在于 所述用于接收所述消息的装置还包括一无线通信接收机标识； 所述用于在存储器中存储的装置还用于存储所述无线通信设备标识；所述用于在处理器中确定的装置还用于确定所述帧被错误接收到的累积次 数，每当所述帧被来自其他无线通信设备的后续消息标识时，所述累积次数就增加。
12.如权利要求ll所述的无线通信设备，其特征在于，所述消息包括一否定确认消息(NAK)。
全文摘要
广播通信系统中用于提供帧重发的方法和装置。仅当相对于多于一个数据帧的接收到预定数目的否定确认时完成帧重发。所述预定数目可能根据各种操作参数而变化，譬如传输等待时间和/或当前接收广播传输的无线通信设备的数目。
文档编号H04L1/16GK101159521SQ20071016827
公开日2008年4月9日 申请日期2002年7月2日 优先权日2001年7月2日
发明者E·G·蒂德曼, N·K·N·利恩, R·辛那拉加, T·陈 申请人:高通股份有限公司