用于提供分布式结构数字无线通信系统的方法和装置的制作方法

专利名称：用于提供分布式结构数字无线通信系统的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及无线通信系统，更具体地说，本发明涉及用于提供分布式结构数字无线通信系统的方法和装置。
利用FCSS的挑战在于，在第一BTS排队的MS分组数据必须在第二BTS有效，因此流向MS的分组数据是无缝的。连续分组流中的任何延迟均会导致系统容量或吞吐量的损失，并且接收分组的过程会导致系统容量的损失并增加干扰。FCSS成功的关键在于，使分组从网络转移到对两个BTS均有效的MS，并这样保持分组队列同步，以尽可能使FCSS无缝。
现有技术的系统采用了集中式结构，在这种集中式结构中，中央控制器对数据分组进行调度，并执行自动请求重发(ARQ)的功能。这种集中式结构产生的延迟要比FCSS(或采用软越区切换的任何方案)的理想延迟大。因此，数字无线通信系统需要一种新型结构，这种新型结构可以减小在现有技术的集中式系统中观测到的调度延迟和ARQ延迟。
附图的简要说明

图1示出典型现有技术蜂窝式系统的示意图；图2示出现有技术分层网络的方框图；图3示出提供快速小区选址的现有技术分层网络；图4示出根据本发明的分布式网络结构的第一实施例；图5示出队列同步问题；图6示出根据本发明的分布式网络结构的第二实施例；图7示出根据本发明的消息序列图；图8示出根据本发明的快速小区选址信令和数据传送过程；图9示出根据本发明的FCSS测量过程和选择过程的时限；图10示出根据本发明、与正向链路数据传送和FCSS有关的移动状态的时限；图11示出ARQ窗口内调度程序的3个可能起始点；图12示出根据本发明使用的反向导频信道(R-PICH)和反向发送扇区指示符信道(R-TSICH)的结构；图13示出根据本发明的双信道混合式ARQ模型的方框图；图14示出根据本发明利用回程多点传播使ARQ同步的交错方法；图15示出根据本发明利用OTA信令使ARQ同步的连续方法；图16示出根据本发明的BTS 602的典型电气原理图；图17示出根据本发明的移动台402的典型电气原理图；图18示出根据本发明的分布式结构数字无线通信系统的运行过程的流程图；参考附图的详细说明本说明书说明了两种新型分布式网络结构，它们具有几项优势。第一种结构将数据分组调度过程转移到网络边缘以消除回程延迟，这是自适应调制与编码(AMC)方法的一个重要步骤。对于此分布式结构，提供了两种分组队列同步的主要方法。第二种结构对自动请求重发(ARQ)和数据分组调度过程进行分布以减小ARQ反馈延迟。第二种结构可以降低实现混合ARQ方法的ARQ存储成本。在这种情况下，还可以提供几种其它ARQ同步方法。
描述快速小区选址(FCSS)使用的术语和语言与软越区切换所使用的术语和语言相同。移动台(MS)和网络对MS的有效集和邻近集进行跟踪。对于给定的帧间隔，移动台可以选择MS有效集内的任何一个收发信机基站(BTS)以进行发送。网络通知基于两个移动台的当前有效集并给出考虑附加到移动台有效集内的新候选BTS(一个或多个BTS)的收发信机基站(BTS)的邻站表。利用导频强度更新消息，MS将这种候选有效集位置和当前有效集位置的导频强度通知有效集BTS。当MS检测到邻站表导频具有足够强度以致将它们认为是有效集候选时，发送此导频强度更新消息。邻近集也可以根据MS位置以及系统拓扑知识更新。网络保证在有效集内的所有BTS都能得到发往该移动台的数据，并且MS根据信道测量过程从有效集选择BTS，并通过反向链路发送其选择。FCSS与软越区切换之间的主要差别在于，必须对进入软越区切换还是退出软越区切换进行判定，因此，在信道故障的情况下，MS会在很长时间内处于软越区切换状态。实现FCSS的系统容量成本或干扰低并被固定，而软越区切换成本是个未知数并且平均值高，尤其是对于固定用户。利用FCSS，来自旧BTS的正向链路停止，而来自新BTS的正向链路开始进入确定性的方式。
图1所示的典型现有技术蜂窝式系统示出7个三扇形小区。小区1-b内的数据用户102与扇形小区3-c和4-a进行三方软越区切换。换句话说，扇形小区1-b、3-c以及4-a在数据用户的有效集内。图2示出如何利用包括位于各小区位置、与收发信机基站(BTS)208相连的中央基站位置控制器(CBSC)202在内的现有技术分层网络为这些用户提供服务。CBSC 202包括ARQ功能块204和调度程序206。利用软越区切换，通过根据当前信道状况选择传输率并通过将数据业务量分割为在选择传输率适于空中接口的大小，CBSC 202产生全格式无线电帧。然后，CBCS 202将相同的无线电帧分布到有效集内的所有提供服务的BTS 208(在此例中为BTS#1、BTS#3和BTS#4)。之后，这些BTS 208联播预格式化无线电帧。
相反，FCSS仅选择有效集内的一个BTS 208来发送(在此例中是进行单播)无线电帧。(在以下的展开说明中，在小区之间进行切换与在扇区之间进行切换不加以区别。对于扇区到扇区的越区切换，回程延迟接近0)当信道状况发生变化时，FCSS将在有效集内的各BTS208之间进行切换。通常，在移动中对选择过程进行控制并且选择过程非常快。图3示出提供FCSS的现有技术分层网络。由于在BTS内提供了门控功能以致可以通过有效集内的一个BTS 302就可以发送无线电帧，并且该无线电帧被所有其它BTS删除，所以图3所示的系统与图2不同。
建议支持FCSS的两种新型分布式网络结构将调度过程、或调度过程与ARQ一起转移到BTS。FCSS允许将调度过程转移到BTS，因为无线电帧是被单播的，而不是象软越区切换那样进行联播。不再要求单播无线电帧必须与有效集内的其它BTS一致或时间一致，这样就可以使分组调度过程转移到网络边缘。
图4示出根据本发明的分布式网络结构的第一实施例，其中调度功能块410常驻在各BTS内。由于在此结构中要求各相邻BTS之间保持连通性，所以将回程表示为共用总线拓扑408。对有效集内的所有BTS 412联播分组(例如来自因特网的)和未格式化无线电帧。(术语“分组”可以指任何唯一有序协议单元，无论是无线电链路控制块、字节，还是IP分组)从理论上说，仍然需要诸如CBSC 404的中央管理机构来管理有效集并设置ARQ功能块406。然而，可以将这些功能块与网关功能块组合到一起或集成到与因特网相关的边缘路由器内。
将调度过程转移到BTS的优势在于，可以消除回程延迟。如果没有回程延迟，则在调度过程中，BTS可以使用最近的信道信息。降低反馈延迟在采用“粗管道”(fat-pipe)技术的系统中特别重要，“粗管道”技术采用可变扩展系数和/或自适应调制与编码，因为低反馈延迟有助于对信道和干扰进行跟踪。通过选择匹配最近信道和干扰估计值的传输率以及有效发射功率，可以将链路吞吐量和系统容量增加到最大。然而，各小区内的不同业务量分布情况以及不同的信道和干扰情况会使有效集内的各BTS以不同速率传送数据。因此，分布式结构要求位于各BTS的队列同步，因此当移动台在有效集内的各个BTS之间切换时不必复制这些分组。以下将进一步建议与此问题有关的几种解决方案。
对于分布式调度程序结构来说，使服务BTS的队列同步是一个关键问题。有效集内的各BTS 412(图4所示的BTS#1、BTS#3以及BTS#4)是从CBSC接收的所有移动台分组的多点传播组群的一部分，并且各BTS保持目标是该移动台的相同分组队列。通过发送各帧的快速上行链路传输过程，MS 402优选从有效集BTS 412中选择服务BTS 412。根据当前信道状况和有效功率，BTS 412的调度程序每次选择发送一帧、任意无线电帧内的一个或多个分组。图5示出上述说明的队列同步问题。当BTS 504发送了分组(例如分组#2)并从MS 402收到确认时，需要通知有效集内的其它BTS 502，这样它们就可以使其队列与BTS 504的队列同步。以下将对使队列、回程以及通过空间的频谱同步的两种主要方法进行说明。
在第一实施例中，所有分组优选含有对通信协议的第二层可见的唯一序列号。此外，选择重发ARQ利用网络内的ARQ功能。当ARQ反馈延迟(以及窗口尺寸)大时，中央定位ARQ比较合理。请注意，在此实施例中，只要含有此传输反馈的ACK使它进入网络，接收与切换之前的传输过程有关的ACK(如果存在)的小区位置并不重要。因为CBSC将重发插入分组流，所以不需要将ARQ越区切换到新小区。
除了允许将调度过程转移到BTS外，FCSS还允许将ARQ功能转移到BTS。图6示出根据本发明的网络结构的第二实施例。在第二实施例中，在BTS 602内配置调度程序606和ARQ功能块604。降低功能后保留CBSC 608。对于FCSS，通过对有效集的成员进行定义并通过对多点传播组群进行调整，CBSC 608可以对移动性进行管理。直接对有效集内的BTS 602多点传播IP分组。
将ARQ功能转移到网络边缘的优势在于，可以明显降低ARQ反馈延迟。降低ARQ延迟可以明显减少传统选择重发ARQ方法所需的MS存储容量，特别是建议混合ARQ的传统选择重发ARQ方法尤其明显。降低此延迟还使得该系统可一般性地支持包括未来实时业务在内的、具有业务质量限制的IP业务量。然而，除了队列同步之外，现在，在有效集内的各BTS之间也要求ARQ同步。对于选择重发ARQ和混合ARQ，以下将对队列与选择重发ARQ同步是如何综合在一起的进行说明。
在一个实施例中，通过回程多点传播，将BTS队列状态从服务BTS 602发送到有效集内的所有BTS 602。每个调度间隔进行一次此发送(例如每帧发送一次)。图7示出根据本发明在有效集内的MS 402与BTS 602之间通信的消息序列图(MSD)。对于前4个分组，BTS#3是服务BTS。与各分组传输过程同步，BTS#3将发送的分组通知有效集内的其它BTS 602。第三分组传输过程之后，MS 402选择新服务BTS 602。根据先前通过回程接收的信息，新服务BTS#1可以无缝连续进行分组排序。
图8在一个时序图中示出根据本发明的FCSS信令和数据传送过程。在正向链路上，数据信道802传送分组数据。回程多点传播804将当前调度发送到有效集内的各BTS 602。FCSS 806事先选择最佳小区两帧。在此图的上部，示出正向链路数据和三个BTS传输过程的回程多点传播的时序。在此图的下部，示出说明移动的FCSS判定的反向链路时序。被编号的时隙表示从FCSS判定到正向链路传输过程的映射(FSCH)，因此在FCSS判定后有两帧。显然，如果将MS选址过程与调度过程合并到一帧内，延迟就小于两帧。对于图8，假定多点传播进行更新，并且假定在当前传输过程中进行下一个传输过程的调度过程，对于10+Mbps回程，这是合理假定。
图9示出根据本发明的FCSS测量过程和在帧N内发送数据的选择过程的时限。在帧N-3内，移动台测量有效集内的所有BTS的导频强度并选择最佳导频强度(产生预定迟滞)。然后，在帧N-2，MS402通过反向FCSS信道发送其BTS选择。在帧N-1，要求的BTS 602选择调制与编码方案(MCS)等级并计算时间表。最后，要求的BTS 602通过正向数据信道发送数据。(显然，另一方面，还可以对通过FCSS信道的传输过程和BTS调度过程进行压缩，以致在同一个帧内进行这两个过程，将整个处理过程降低到3个帧而非4个帧。)调度程序同步过程的回程多点传播技术的优势在于，可以对BTS同步过程提供简单、良好的解决方案。BTS 602保持同步而无需任何分组重发过程和分组间隙。然而，该技术却需要低等待时间的高回程带宽。
另一方面，通过空中(OTA)可以将移动台的状态传送到有效集内的各BTS 602。在此实施例中，BTS 602根据MS 402输出的反馈来确定最后传送什么分组。MS 402优选通知关于当前传输过程的几条不同辅助信息，例如最后接收的分组、所有正确接收的包括间隙的分组、当前MCS等级、以及(在具有同步小区的系统中)旧小区与新小区之间的差分定时偏差。显然，为了降低开销，需要将每次传送的频率信息和量信息降低到最少。在小区选择消息期间或以分离消息形式进行此传送过程。在一个实施例中，仅在小区切换过程中发送这些消息。小区选址定时与旧服务BTS的最后分组传输过程同步或超前旧服务BTS的最后分组传输过程。因此，在小区选择期间传送的移动状态内，所传送的信息不是当前的，而是具有一帧的移动状态滞后。
图10示出根据本发明、与正向链路数据传送和FCSS有关的移动状态的时限。数据信道1002示出通过正向链路的分组数据。FCSS1004表示移动台事先进行的最佳小区两帧选择过程。移动状态1006通知MS 402接收的最后分组。利用垂直线1008表示小区切换。请注意，移动状态1006总是滞后于正向链路一帧(假定忽视相邻的解调时间)。由于对先前MCS等级的要求MS 402，指定旧服务BTS 602发送的最后一帧，所以对于新MCS等级的要求MS 402，或对于全部其它MS 402，新服务BTS 602不能确定开始进行传输的精确分组。新服务BTS 602需要附加信息来克服模糊性并避免重复传输和丢失分组。此问题的一种解决方案是，新服务BTS 602对在移动状态滞后期间旧BTS 602发送的分组数进行估计，调度不能从旧BTS 602复制分组的分组，然后，使ARQ协议识别跳过的分组(例如从在下一个选择重发ACK映射中的无信号区中)。
图11示出ARQ窗口内调度程序606的3个可能起始点。(请注意，通常没有图中所示的8个选择重发ARQ窗口和16个序列间隔这么少，这里只是为了说明问题。)1.调度程序606首先对最早的未确认分组(即pkt#0、pkt#1、pkt#2、pkt#3)进行调度。几乎可以完全确保此“典型”调度程序发送复制的传输。
2.MS 402接收最后确认后，新BTS 602计算旧BTS 602的最佳情况的进展。然后新服务BTS 602可以跳到旧BTS 602在移动状态滞后期间可能已经提供了服务的最大数目的分组前面。如果新BTS 602具有旧BTS使用的MCS等级的知识，则可以进行精确计算。在其它情况下，难以进行此计算过程和/或者计算过程不准确。
3.新服务BTS 602从ARQ窗的末端开始反向工作(即pkt#7、pkt#6、pkt#5等)，并且当它接收ACK时，它就重新开始从窗口的底部进行工作。对于大窗口，这会引起不必要的长的重新排序缓冲时间，并且会导致延迟发生变化并对支持实时业务的能力发生影响。
以下将对两个特定的OTA设备的选择过程进行说明。
1)完成状态传送过程—在服务小区选择过程中每次发生变化时，移动台将完全确认(ACK)发送到新服务BTS 602。完全ACK优选包括单一分组序列号和用于识别在与提供的序列号有关的当前ARQ窗口内接收的所有分组的位图。此技术的优势在于，不需要对缓冲进行更新。缺点在于，完全ACK消息相当大以致不能被频繁发送。
2)状态的增量传送过程-MS 402将最后接收的分组号周期性地通知BTS 602，而不仅仅在小区切换期间进行通知。可以在每个帧，有时是多个帧或者与ACK消息一致接收这些周期性更新。此消息必须被有效集内的各BTS 602接收。存储(高速缓存)该更新，并在发生小区切换时，利用更新建立状态。此技术的优势还在于，不需要回程更新。此外，如果发送状态消息比发送ACK消息更频繁，则对于各反向链路消息它们仅占用几位，而对于丢失的上行链路消息，它们的鲁棒性过强了。此技术的缺点在于，为了到达有效集内的所有BTS602，要求此消息具有更高的能量，可以将回程解决方案与OTA解决方案组合在一起来提高总体性能。在短时间内，利用OTA解决方案，可以克服回程延迟问题，而在长时间内，利用回程多点传播可以克服回程延迟问题。例如，每隔N个帧可以发送一次回程。在互补方式中，通过回程更新减小要求的信令带宽。在回程更新期间要求序列号是唯一的并且以更少位来表示顺序号。此外，回程更新可以对由于丢失或大量移动状态传输过程产生的任何差错进行校正。
回程消息还可以用于对上述移动状态滞后进行校正。旧服务BTS602将完成的最后分组通知新服务BTS 602。假定新BTS向前跳转以避免分组复制过程，然后，新BTS发送在旧BTS最后完成的分组与FCSS越区切换之后发送的初始分组之间的任何跳过的分组。
在Cudak等人于1999年11月17日提交的第09/442,250号美国专利申请中披露了一种双信道混合ARQ。其中心思想是将停-等型混合ARQ的强度(容量增益、低存储量要求)与全信道利用率结合。要求具有快速反馈时，需要采用分布式结构。
简而言之，在一个实施例中，MS 402与各BTS 602采用CDMA空中接口通过空中互相通信。在CBSC 608对数据分组进行排队，然后将它们分布到与CBSC相连接的适当BTS 602。图12示出反向导频信号(R-PICH)的结构和反向发送扇区指示符信道(R-TSICH)的结构。R-TSICH 1206是一个用于表示所需扇区的反向链路信号，利用此反向链路信号，网络直接将其数据传送到移动台。在输出端口1202，利用与R-TSICH对应的代码来将各功率控制组群的最后256个R-PICH 1204(即1.25毫秒)掩码。利用唯一代码来标识网络内的各扇区。这些代码是从一组256个正交沃尔什—哈达马代码选择的。通过检测扇区特定R-TSICH代码，网络识别通过其请求数据的扇区。对于各功率控制组群(PCG)重复一次R-TSICH掩码过程。通过在空闲信道内并行运行停-等型协议并有效运行ARQ协议的分立的例示，双信道停-等型ARQ提供了一种解决方案。因此，不存在系统容量浪费问题，因为，一个算法实例通过正向链路发送数据块的同时，另一个算法实例通过反向链路发送确认。在分组系统中，经常会发现一个用户在一串时隙内占用整个信道。
图13示出根据本发明的双信道混合ARQ模型的方框图，并示出单个用户正在使用信道的情况。图13模拟的系统包括通过时分数据信道相关的单个源端和目标端。该模型将数据信道划分为偶时隙和奇时隙以识别ARQ协议的独立实例。直接通过正向数据信道(F-DCH)发送偶状态或奇状态。数据块通过网络到达并在源端以队列1302的形式排队。然后，源端利用双信道排序器1304使数据块或者到达偶发送器1306或者到达奇发送器1308。一旦允许，通过经过数据信道发送数据块并经过相关控制信道发送序列位，发送器1306和1308分别在偶时隙1310和奇时隙1312进行传统的停-等型ARQ算法。与源端类似，目标设备含有奇接收机1320和偶接收机1314，用于从相应的偶时隙1310和奇时隙1312(a.k.a.5毫秒帧)接收数据块。接收机1320、1314分别与独立的混合ARQ解码器1316、1318相连。通过独立反馈信道，混合ARQ解码器发送发送数据块成功(失败)的信号。混合ARQ解码的1316、1318为当前序列号储存所有的来自不成功尝试的码元。偶混合ARQ解码器1316和奇混合ARQ解码器1318最多分别存储一组偶码元和一组奇码元。独立反馈信道支持停-等型的各实例。在下行链路传输之后，立即通过反向链路以帧形式调度反馈信道。在运行过程中，根据其有效集内的链路质量，MS 402优选选择希望通过其在正向信道接收分组数据的扇区。利用唯一代码来识别网络内的各扇区。通过检测扇区特定R-TSICH代码，BTS 602识别MS 402通过其请求数据的扇区。在CBSC 608排队的分组被划分为奇分组数据流和偶分组数据流。在BTS 602的发送时隙也被划分为奇时隙和偶时隙，并且在排队分组数据与发送时隙之间存在一对一的对应关系；即总是由偶时隙发送偶排队数据(反之亦然)。注意到，偶分组可以包括一个或并置的几个偶分组，并且奇分组可以包括一个或并置的几个奇分组。当奇分组或偶分组之一被正确解码时，MS 402将立即ACK发送到相应的BTS 602，否则，在下一个相应的奇时隙或偶时隙，由BTS 602重新发送该分组。还注意到，可以以高功率发送ACK，以致可以在多个BTS 602对它进行解码。如果MS 402发送了ACK，但是BTS却未收到该ACK，则在下一个实例中选择的BTS 602重新发送同一个分组。然而，正在接收此分组的MS 402会删除此分组。
假定根据ACK时限，0/1序列号用于表示隐偶/隐奇。另一方面，需要时还可以使用IP序列号。如果同步方法使得在还未完成旧分组传输时进行新分组传输(或者利用不同MCS重新进行发送)，则在接收机将与旧分组有关的混合ARQ状态清除。在这种情况下，必须特别关注组群分组。
除了提供混合ARQ增益之外，其优势还在于，双信道混合ARQ，对MCS选择具有鲁棒性；需要小序列间隔，可以降低移动台的存储量；需要的序列号比选择重发ARQ需要的序列号少；并且减少了复制检测(在信道解码之前，由独立编码头部来识别复制)。
有4种方法可以实现ARQ同步过程1.退出Abort-终止偶分组和奇分组并立即将偶ARQ和奇ARQ切换到新小区。
2.等待(Wait)-在将偶ARQ和奇ARQ切换到新小区之前，等待偶分组和奇分组传输终止(完成或者放弃)。
3.交错(Stagger)-在将ARQ切换到新小区之前等待分组传输终止，但是独立地将偶ARQ和奇ARQ切换。
4.继续(Continue)-立即切换偶ARQ和奇ARQ并在新小区内继续偶ARQ和奇ARQ。
上述4种方法可以与上述说明的混合回程方法和OTA方法合并从而实现队列和ARQ同步。以下将对采用上述“交错”方法的优选实施例进行说明。以下还将对采用“继续”方法的一种变换优选实施例进行说明。“退出”方法不是优选实施例，因为它浪费了传输、降低了系统容量并增加了干扰。“等待”方法也不是优选实施例，因为在一种ARQ(例如偶ARQ)终止而另一种ARQ(例如奇ARQ)还未终止时，它使信道空闲。最后，以下将对被称为ARQ镜像(ARQMirroring)的增量状态传送进行说明。
图14示出根据本发明采用回程多点传播的“交错”方法。数据信道1402表示通过正向信道的数据分组。回程多点传播1404表示发送到有效集内各BTS 602的当前调度。FCSS 1406事先选择最佳小区两帧。ACK 1408表示对偶数据和奇数据发送的确认。以下是“交错”方法运行过程1.在小区或扇区的切换期间，旧BTS 602和新BTS 602均侦听偶ACK和奇ACK。ACK将通知新BTSARQ已经终止并且信道空闲待使用。
2.新BTS 602转移到下一个分组。根据估计的组群以及成功的偶信道和奇信道来计算下一个分组。如果已经成功发送所计算的分组，则重发新分组。如果所计算的分组还在排队而旧小区将完成，则存在无信号区(几个跳过的分组)。
3.ARQ利用确认信息，结束触发从旧BTS 602到新BTS 602的附加回程消息。回程消息提供准确、非计算排队状态。
此方法的好处在于，它不比现有的确认反馈需要的OTA信令多。其缺点在于，ACK必须具有稍高的功率以在越区切换期间被两个BTS602接收，其缺点还在于，移动滞后增加了计算的不确定性。
图15示出根据本发明采用OTA信令的继续(Continue)方法。数据信道1502表示通过正向信道的分组数据。FCSS 1504事先选择最佳小区两帧。ACK 1506表示移动台确认奇信道和偶信道。移动状态1508表示移动台最后接收的分组的序列号。回波MCS 1510表示先前状态内的MCS分配。以下是“继续”方法的运行过程1.小区位置切换消息附带一个将最后接收的分组序列号和当前帧分配(例如MCS和多点传播数)通知新BTS 602的消息。新BTS可以利用此信息推测准备重发当前分组或新分组(向前跳转)。
2.在切换期间，ACK直接送到新BTS。在接收ACK时，ACK触发一种推测选择(重发或发新分组)。
3.一旦越区切换完成并接收了回程消息，则可以回填向前跳转产生的无信号区。
此方法的优势在于，可以立即终止利用旧BTS 602的通信，而在由于高山、建筑物、交叉等突然断开旧BTS情况下，不会降低性能。该方法的另一个优势在于，它不依赖于回程。该方法的第三个优势在于，在向前切换期间仅需要附加消息。该方法的缺点在于，任何不确定性均会产生与旧的、可能被丢失的分组不一致的新分配。
还有一种同步方法是ARQ镜像方法。在此方法中，通过进行回程更新，有效集内的所有BTS 602优选首先周期性地同步。通过使有效集内的各BTS反映当前BTS的无线电链路控制(RLC)。有效集内的所有BTS从成功分组接收ACK，并相应地更新其状态。只有当前BTS进行发送。必须使用更高功率ACK。利用众所周知的复制检测过程对同步丢失进行处理。
图16示出根据本发明的BTS 602的典型电气原理图。BTS 602包括收发信机1602，用于接收MS 402发送的消息，该消息表示MS 402选择用于发送随后要发送到MS 402的数据帧的优选小区位置的选择过程。BTS 602进一步包括处理器1604，与收发信机1602相连，用于处理消息并用于对收发信机1602进行控制，处理器1604与用于存储数据队列1618的存储器1608相连。BTS 602进一步包括网络接口1606，与处理器1604相连，用于与CBSC 608进行通信。存储器1608存储调度程序1610，用于对处理器1604进行编程，以使在基站602是优选小区位置的基站时，调度数据帧的传输过程，其中根据通过众所周知的技术获得的最近测量的信道信息和干扰信息，处理器1604与收发信机1602共同确定传输参数。存储器1608还包括队列同步器1612，用于对处理器1604进行编程从而使数据队列1618同步，以在基站602不是优选小区基站、而是与移动台402相关的基站的有效集内的基站时，根据数据帧已经被移动台402接收的通知，反映数据帧的传输过程。在一个实施例中，存储器1608进一步包括自动重发程序1614用于对处理器1604编程，从而与收发信机1602和移动台402共同提供根据本发明的自动重发请求功能。存储器1608还包括BTS标识符1616用于唯一地识别基站602。
图17示出根据本发明的移动台402的典型电气原理图。MS 402包括收发信机1702，用于对多个小区位置发送的信号的传输质量进行测量，此测量过程是利用公知技术实现的。MS 402进一步包括处理器1704，与收发信机1702相连，用于对传输质量测量过程进行处理以选择用于发送随后要发送到移动台402的数据帧的优选小区位置，其中对处理器1704进行编程以将选择的小区位置发送到至少一个基站602有效集，基站602与位于多个小区位置之一的移动台402相关。MS 402还优选包括用户接口1706，用于利用公知技术与用户相连。MS 402还包括存储器1708，存储器1708与处理器1704相连，用于根据本发明存储所使用的软件和变量。存储器1708包括BTS选择器1710用于对处理器1704进行编程以选择最佳BTS 602，如上所述。存储器1708还包括ARQ处理程序1712，用于对处理器1704进行编程，以和收发信机共同实现自动重发请求功能，并根据正确解码的数据分组至少将确认发送到优选小区位置的基站。此外，MS 402还包括功率控制程序1714，用于对处理器1704进行编程，以足以被与移动台402相关的基站的至少一个有效集接收的功率，发送BTS 602的选择信号，并以足以被至少一个与移动台402相关的基站602的有效集接收的功率发送确认。存储器还包括MS标识符1716，以用于识别MS 402。
图18示出根据本发明的分布式结构数字无线通信系统的运行过程的流程图。流程是以移动台402选择优选小区位置用于发送随后要发送到移动台的数据帧(步骤1802)开始的。为此，移动台402优选对在当前数据帧期间与移动台相关的基站602的有效集的传输过程进行监视，以确定用于发送随后要发送到移动台的数据帧的优选小区位置；并通过从移动台到至少一个有效集内的基站的反向链路传输过程识别优选小区位置。
接着，优选小区位置内的基站602调度数据帧的传输过程(步骤1804)，其中基站根据最近测量的信道信息和干扰信息(例如载波干扰比、接收的信号确定或者误码率)，确定传输参数，例如传输速率、调制与编码方案等级以及多码数量。此后，基站602从优选小区位置发送数据帧(步骤1806)。利用各数据帧，实现ARQ功能。在一个实施例中，利用公知技术，将ARQ功能集成到CBSC 404，例如在CBSC 404内实现ARQ功能。在此实施例中，ARQ功能优选是选择重发ARQ功能。
在另一个实施例中，在基站602分布并提供ARQ功能，其优势在于可以缩短反馈延迟。在此实施例中，有效集内的各基站602优选对自移动台402的上行链路传输过程进行监视，以检测ARQ确认。在发送正向链路传输时，移动台402优选返回ARQ确认，该ARQ确认包括位于优选小区位置的基站602使用的调制与编码等级、多码数量以及分组数中至少之一的报告。在一个实施例中，移动台402返回ARQ确认，以足够功率发送此ARQ确认，以使可以被有效集内的所有基站602接收。
在基站实现ARQ功能的技术是，利用双信道混合ARQ技术实现ARQ功能，在双信道混合ARQ技术中，在分开的ARQ信道中对奇数据帧和偶数据帧进行处理，以实现偶ARQ功能和奇ARQ功能；并且，当从当前小区切换到新小区时，在相应的当前偶分组或奇分组之后独立完成偶ARQ功能与奇ARQ功能的切换，包括根据估计的组群和成功传输的当前小区计算新小区内的起始分组序列号。实现ARQ功能的另一种技术在于，利用双信道混合ARQ技术实现ARQ功能，在此双信道混合ARQ技术中，在分开的ARQ信道中对奇数据帧和偶数据帧进行处理，以实现偶ARQ功能和奇ARQ功能；并且，当从当前小区切换到新小区时，立即切换偶ARQ功能和奇ARQ功能，并在新小区内继续偶ARQ功能和奇ARQ功能。在基站602实现ARQ功能的又一种技术是，利用双信道混合ARQ技术实现ARQ功能，在此双信道混合ARQ技术中，在分开的ARQ信道对奇数据帧和偶数据帧进行处理，以实现偶ARQ功能和奇ARQ功能，并且利用回程更新首先周期性地使移动台402有效集内的基站同步，然后在回程更新之间，利用有效集内的基站来镜像位于优选小区位置的基站的无线电链路控制状态。
显然，对于控制多个移动台同时连接到一个基站的情况，利用n信道混合ARQ技术，基站可以实现ARQ功能，在此n信道混合ARQ技术中，在分开的ARQ信道内对n个数据帧进行处理以实现n个ARQ功能，并且当从当前小区切换到新小区时，在给定集的相应当前分组之后分别独立切换n个ARQ功能，包括根据估计的组群和成功传输的当前小区来计算新小区内的起始分组序列号。另一方面，通过利用n信道混合ARQ技术实现ARQ功能来提供ARQ功能，在此n信道混合ARQ技术中，在分开的ARQ信道内对n个数据帧进行处理以实现n个ARQ功能，并且当切换到新小区时，立即分别切换n个ARQ功能的每一个，并在新小区内继续n个ARQ功能。提供ARQ功能的又一种技术是，利用n信道混合ARQ技术实现ARQ功能，在此n信道混合ARQ技术中，在分开的ARQ信道内对n个数据帧进行处理，以实现n个ARQ功能，通过回程更新首先周期性地使移动台有效集内的基站同步，然后，在回程更新期间，利用有效集内的基站来镜像位于优选小区位置的基站的无线电链路控制状态。
参考图18，与移动台402相关的基站602的有效集使其数据队列同步以反映数据帧的传输过程(步骤1808)。在一个实施例中，通过利用位于优选小区位置的基站602的回程多点传播，将基站队列的状态通知移动台402有效集内的其它基站，来实现队列同步。在另一个实施例中，通过将关于移动台接收的当前传输的信息从移动台402通知移动台有效集内的至少一个基站602，来实现队列同步。MS 402校验是否到了对新数据帧选择BTS 602的时间(步骤1810)。如果还没有到对新数据帧选择BTS 602的时间，则MS继续进行校验。如果到了对新数据帧选择BTS 602的时间，则流程返回步骤1802。
根据上述披露的内容，应该明白，本发明涉及一种用于提供分布式结构数字无线通信系统的方法和装置。在一个实施例中，本发明的优势在于，可以将调度功能转移到网络边缘来估计回程延迟，从而使BTS利用最近信道信息进行调度。在另一个实施例中，本发明的优势在于，可以将ARQ功能转移到网络边缘，从而降低ARQ延迟，这样就可以显著降低传统选择重发ARQ方法所需的MS存储量，对于混合ARQ尤其明显。
根据上述说明，可以对本发明进行许多调整和变换。因此，显然，除了以上在此特定说明的情况之外，可以在所附权利要求所述的本发明范围内实现本发明。
权利要求
1.一种用于提供包括移动台和多个小区位置在内的分布式结构数字无线通信系统的方法，该方法包括如下步骤移动台选择优选小区位置，用于发送随后要发送到移动台的数据帧；位于优选小区位置的基站调度数据帧的传输过程，其中由基站根据最近测量的信道信息和干扰信息，确定传输参数；此后，从优选小区位置发送数据帧；以及使与移动台相关的基站的有效集的数据队列同步以反映数据帧的传输过程。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括提供集中式自动请求重发(ARQ)功能的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其中提供步骤包括提供选择重发ARQ功能的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，其中同步步骤包括如下步骤，通过回程多点传播，将基站队列的状态从位于优选小区位置的基站通知与该移动台相关的基站的有效集内的其它基站。
5.根据权利要求1所述的方法，其中同步步骤包括如下步骤，将有关移动台接收的最近传输的信息，从该移动台通知与该移动台相关的基站的有效集内的基站。
6.根据权利要求1所述的方法，其中选择步骤包括如下步骤在当前数据帧期间对与移动台相关的基站的有效集的传输过程进行监视，以确定用于发送随后要发送到移动台的数据帧的优选小区位置；以及通过反向链路传输过程识别优选小区位置。
7.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括如下步骤在基站提供自动请求重发(ARQ)功能，从而降低ARQ反馈延迟。
8.根据权利要求7所述的方法，该方法进一步包括如下步骤在基站有效集内，对来自移动台的上行链路传输进行监视，以检测ARQ确认。
9.根据权利要求7所述的方法，其中提供步骤包括如下步骤利用双信道混合ARQ技术实现ARQ功能，在此双信道混合ARQ技术中，在分开的ARQ信道内对奇数据分组和偶数据分组进行处理以实现偶ARQ功能和奇ARQ功能；以及当由当前小区切换到新小区时，在相应的当前偶分组或当前奇分组之后分别切换偶ARQ功能和奇ARQ功能。
10.根据权利要求9所述的方法，其中分开切换偶ARQ功能和奇ARQ功能的步骤包括如下步骤根据估计的组群和成功传输的当前小区，计算新小区内的起始分组序列号。
11.根据权利要求7所述的方法，其中提供步骤包括如下步骤利用双信道混合ARQ技术实现ARQ功能，在此双信道混合ARQ技术中，在分开的ARQ信道内对奇数据分组和偶数据分组进行处理以实现偶ARQ功能和奇ARQ功能；以及当由当前小区切换到新小区时，立即切换偶ARQ功能和奇ARQ功能，并在新小区内继续偶ARQ功能和奇ARQ功能。
12.根据权利要求7所述的方法，其中提供步骤包括如下步骤利用双信道混合ARQ技术实现ARQ功能，在此双信道混合ARQ技术中，在分开的ARQ信道内对奇数据分组和偶数据分组进行处理以实现偶ARQ功能和奇ARQ功能；通过回程更新，首先周期性地使与移动台相关的基站的有效集同步；以及在回程更新之间，利用有效集内的基站来镜像位于优选小区位置的基站的无线链路控制状态。
13.根据权利要求7所述的方法，其中提供步骤包括如下步骤利用n信道混合ARQ技术实现ARQ功能，在此n信道混合ARQ技术中，在分开的ARQ信道内对n个数据分组进行处理以实现n个ARQ功能；以及当由当前小区切换到新小区时，在给定集的相应当前分组完成之后分别切换n个ARQ的功能。
14.根据权利要求13所述的方法，其中分别切换n个ARQ功能中每一个的步骤包括如下步骤根据估计的组群和当前小区的成功传输，计算新小区内的起始分组序列号。
15.根据权利要求7所述的方法，其中提供步骤包括如下步骤利用n信道混合ARQ技术实现ARQ功能，在此n信道混合ARQ技术中，在分开的ARQ信道内对n个数据分组进行处理，以实现n个ARQ功能；以及当切换到新小区时，立即分别切换n个ARQ功能，并在新小区内继续n个ARQ功能。
16.根据权利要求7所述的方法，其中提供步骤包括如下步骤利用n信道混合ARQ技术实现ARQ功能，在此n信道混合ARQ技术中，在分开的ARQ信道内对n个数据分组进行处理，以实现n个ARQ功能；通过回程更新，首先周期性地使与移动台相关的基站的有效集同步；以及在回程更新之间，利用有效集内的基站来镜像位于优选小区位置的基站的无线链路控制状态。
17.根据权利要求7所述的方法，其中在发送传输时，移动台返回ARQ确认，该ARQ确认包括位于优选小区位置的基站使用的调制与编码等级、多码数量以及分组数中至少之一的报告。
18.根据权利要求7所述的方法，其中移动台返回ARQ确认，以足以被至少一个与移动台相关的基站的有效集接收的功率电平发送该ARQ确认。
19.一种在包括移动台和多个小区位置的分布式结构数字无线通信系统内使用的基站，该基站包括收发信机，用于接收移动台发送的消息，该消息表示移动台选择用于发送随后要发送到移动台的数据帧的优选小区位置；处理器，与收发信机相连，用于处理消息并用于对收发信机进行控制，处理器与用于存储数据队列的存储器相连；以及网络接口，与处理器相连，用于与无线通信系统的控制器进行通信，其中对处理器进行编程，以便在基站是位于优选小区位置的基站时，确定数据帧的传输的时间表，其中由处理器和收发信机根据最近测量的信道和干扰消息，共同确定传输参数；以及在基站不是位于优选小区位置的基站，而是与移动台相关的基站的有效集内的基站时，根据数据帧被移动台接收的通知，使数据队列同步，以反映数据帧传输。
20.根据权利要求19所述的基站，其中处理器还编程为与收发信机以及移动台共同提供自动请求重发功能。
21.一种在分布式结构数字无线通信系统内使用的移动台，该系统包括在多个小区位置进行通信的多个基站，该移动台包括收发信机，用于对从多个小区位置发送的信号的传输质量进行测量；以及处理器，用于对传输质量测量值进行处理，以选择用于发送随后要发送到移动台的数据帧的优选小区位置，其中对该处理器进行编程以将优选小区位置的选择发送到至少一个与移动台相关的基站的有效集。
22.根据权利要求21所述的移动台，其中该处理器还被编程为以足以被至少一个与移动台相关的基站的有效集接收的功率发送优选小区位置的选择。
23.根据权利要求21所述的移动台，其中该处理器还被编程为与收发信机共同实现自动请求重发功能，并根据正确解码的数据分组将确认至少发送到位于优选小区位置的基站。
24.根据权利要求23所述的移动台，其中该处理器还编程为以足以被至少一个与移动台相关的基站的有效集接收的功率发送确认。
全文摘要
移动台(402)选择优选小区位置,用于发送随后要发送到移动台的数据帧(步骤1802)。位于优选小区位置的基站(602)调度数据帧的传输过程(步骤1804),其中由基站根据最近测量的信道信息和干扰信息,确定传输参数。此后,基站从优选小区位置发送数据帧;并且与位于多个小区位置之一的移动台相关的基站的有效集使其数据队列同步以反映数据帧的传输。
文档编号H04L1/00GK1365469SQ01800638
公开日2002年8月21日 申请日期2001年3月12日 优先权日2000年3月23日
发明者马克·卡达克, 阿米塔瓦·高希, 布赖恩K·克拉松, 罗伯特T·洛夫, 卢易·贾卢尔, 罗伯特S·尼基德斯 申请人:摩托罗拉公司