专利名称：移动通信系统和无线通信方法
技术领域：
本发明涉及一种移动通信系统和无线通信方法，其中通过使用通信协议执行无线通信，例如与无线接口第二层的重发控制一同使用TCP(传输控制协议)。
背景技术：
日本专利申请No.11-4236公开了一种传统的移动通信系统和无线通信方法。而且，当将无线通信系统视为层结构时，在本说明书中的无线接口层是具体的层(在说明书中同样简称“层”)，该具体的层执行为每个层预定的协议处理。
图1是示出传统移动通信系统的结构方框图。
如图1所示的移动通信系统包括终端2、网络3、基站4和移动台5；该终端2，如个人计算机等，带有用来执行TCP协议处理的TCP部分1；该网络3，可以是电话、专用信道或因特网，与终端2相连；该基站4与网络3相连接；该移动台105，如蜂窝电话，执行与基站104的无线通信。此外，终端2包括IP处理部分6，按照因特网协议(IP)执行数据包的发送和接收。
基站4带有IP处理部分11、第二层处理部分12、第一层发送部分13、第一层接收部分14、多路复用器15和天线16。
IP处理部分11按照因特网协议(IP)执行数据包的发送和接收。第二层处理部分12通过基于ARQ(自动误差校正设备)的重发控制，在无线通信期间执行校正数据差错的处理。第一层发送部分13执行发送处理，诸如CDMA(码分多址)中所需的调制和扩频、发射功率控制等。第一层接收部分14执行接收处理，诸如解扩频、解调等。多路复用器15控制天线16的发射和接收。
移动台5带有TCP部分20、第二层处理21、第一层发送部分22、第一层接收部分23、多路复用器24和天线25。
TCP部分20执行TCP协议处理。第二层处理部分21通过基于ARQ的重发控制，在无线通信期间执行校正数据差错的处理。第一层发送部分22执行发送处理，诸如CDMA所需的调制和扩频、发射功率控制等。第一层接收部分23执行接收处理，诸如解扩频、解调等。多路复用器24控制天线25的发射和接收。
此外，在第三代移动通信中，使用3GPP TS 25.322规定的RLC(无线链路控制)协议作为第二层处理部分12的协议。
将在下面解释无线发射系统的操作，在该操作中，共同地使用TCP和第二层重发控制以执行通信。
首先，将说明在数据从终端2发送至移动台5时的操作。
终端2的数据首先在TCP部分1中接受TCP协议的处理，于是，提供一个序列号以便检测丢失数据。TCP部分1通过IP处理部分6、网络3和基站4执行与移动台5的TCP部分20的通信，并且通过重发执行TCP部分1和20之间的差错校正。
然后，从TCP部分1输出的数据接受重发协议处理，以便校正在无线通信期间、在基站4和移动台5之间、在基站4的第二层处理部分12内的差错，这样提供序列号以检测丢失数据。在下面的解释中，假设使用RLC协议。
将由第二层处理部分12输出的数据发送至第一层发送部分13，执行如下处理，诸如执行基于W-CDMA(宽带码分多址)通信所需的调制和扩频、发送功率控制等。在此之后，通过多路复用器15和天线16向移动台5发送数据。
移动台5的天线25接收该发送的数据，并通过多路复用器24输入第一层接收部分23。在第一层接收部分中，执行W-CDMA的处理，诸如解调、解扩频等。
将经过上述处理的数据输入第二层处理部分21，并执行差错校验。即，第二层处理部分21执行处理，以从遗漏的序列号检测丢失数据，该序列号在相对的(opposed)第二层处理部分12提供给该数据。因此，如果检测到丢失数据，将相应的号存储在重发请求帧(ACK/NACK帧)中，并且向相对的基站4中的第二层处理部分12发送该ACK/NACK帧。此处，ACK表示接收正确(OK)，同时NACK表示接收不正确(NG)。
当基站4的第二层处理部分12接收ACK/NACK帧时，将相应号的数据再次向移动台5发送。
第二层处理部分12和21通过重复操作共同校正无线通信期间的丢失数据，直到丢失数据消失。
将经移动台5的第二层处理部分21处理的数据发送至TCP部分20。TCP部分20从在相对的TCP部分1中提供给数据的序列号，辨识所接收的数据，并且将带有所接收的数据的序列号的ACK帧发送至相对的TCP部分1。
对应终端2的TCP部分1从存储于ACK帧的序列号辨识数据的号，尽管数据已经被发送，但移动台5还没有接收到该数据，并且带有相应的号的数据被再一次向移动台5发送。
通过重复操作直到丢失数据消失，TCP部分1和20共同保证端对端数据通信的可靠性。
通过执行与将数据从移动台5发送至终端2的情况下相同的操作，数据通讯的可靠性也可保证。
然而，在这种传统的移动通信系统中，无线信道的质量是差的，因此假如将第二层处理部分12和21之间的发送重复许多次，数据从终端2的TCP部分1到达移动台5的TCP 20所需的周期将增加，这导致与相应的数据有关的ACK到达终端2的TCP部分1所需的时间的增加。
也就是说，如图2的时序图所示，终端2的TCP部分1带有发送确认的ACK等待定时器，并如箭头31所示，该定时器在数据发送时启动，并在相应的数据的ACK到达时停止。
假如相应的数据的ACK没有到达并发生时间溢出，TCP部分1认定网络3拥挤并且通过减少发送窗口以减少发送。
例如，如图2所示参照标号32至34，假设从终端2的TCP部分1发送数据1至3之后，如标号35和36所示数据1没有到达移动台5的第二层处理部分21，并且如标号37至39(在图2，三次)所示重复基站4的第二层处理部分12和移动台5的第二层处理部分21之间的重发。
在这种情况下，尽管网络3不拥挤，仍然存在问题，如标号40所示数据1到达TCP部分20是晚的，因此如标号41所示ACK到达TCP部分1是晚的，在TCP部分1发生时间溢出，并且降低吞吐量。
而且，如图3的标号51所示，在从移动台5的第二层处理部分21发送的ACK/NACK帧丢失的情况下，尽管如标号52所示重发次数是一次，但仍存在在第二层处理部分12和21之间的发送时间增加的问题，ACK到达移动台5的TCP部分20是晚的，于是，终端2的TCP部分1引起发生时间溢出，并且降低吞吐量。
发明内容
本发明的目的是提供一种移动通信系统和无线通信方法，用来通过抑制在第二层处理部分之间的数据丢失和用于重发的重复请求帧的丢失，降低在基站和移动台的第二层处理部分之间重发所需的延迟时间；并且，通过抑制在较高层的TCP中的时间溢出的发生，可相应地防止吞吐量的降低。
根据本发明的一个方面，基站设备使用来自在无线接口第一层之上的上无线接口层(upper radio interface layer)的优先级信息，以执行无线接口第一层的处理。
根据本发明的另一个方面，基站设备使用来自在无线接口第二层之上的上无线接口层的优先级信息，以执行无线接口第二层的处理。
根据本发明的另一个方面，基站设备包括无线接口第二层处理部分，设定下行链路无线信道中的数据的优先级的程度，该下行链路无线信道指向移动台设备；和无线接口第一层处理部分，根据由所述的无线接口第二层处理部分设定的优先级的程度，对所述的数据执行无线接口第一层处理。
根据本发明的另一个方面，移动台设备使用来自在无线接口第一层之上的上无线接口层的优先级信息，以执行无线接口第一层的处理。
根据本发明的另一个方面，移动台设备使用来自在无线接口第二层之上的上无线接口层的优先级信息，以执行无线接口第二层的处理。
根据本发明的另一个方面，移动台设备包括无线接口第二层处理部分，设定上行链路无线信道中的数据的优先级的程度，该上行链路无线信道指向基站设备；和无线接口第一层处理部分，根据由所述的无线接口第二层处理部分设定的优先级的程度，对所述的数据执行无线接口第一层处理。
根据本发明的另一个方面，移动通信系统包括基站设备和移动台设备；其中所述的基站设备包括第一无线接口第二层处理部分，设定指向所述的移动台设备的下行链路无线信道中的数据的优先级的程度；和第一无线接口第一层处理部分，根据由所述的第一无线接口第二层处理部分设定的优先级的程度，在所述的下行链路无线信道中对数据执行无线接口第一层处理；并且，所述的移动台设备包括第二无线接口第二层处理部分，设定指向所述的基站设备的上行链路无线信道中的数据的优先级的程度；和第二无线接口第一层处理部分，根据由所述的第二无线接口第二层处理部分设定的优先级的程度，在所述的上行链路无线信道中对数据执行无线接口第一层处理。
根据本发明的另一个方面，提供一种移动通信方法，该方法是一种在基站设备或移动台设备中的通信方法，包括无线接口第二层处理步骤，用来设定在指向对应的设备的无线信道中的数据的优先级的程度；和无线接口第一层处理步骤，用来根据在所述的无线接口第二层处理步骤中设定的优先级的程度，对所述的数据执行无线接口第一层处理。
图1是示出传统移动通信系统的结构方框图；图2是解释传统移动通信系统的时序图；图3是另一个解释传统移动通信系统的时序图；图4是根据本发明的一个实施例的移动通信系统的结构方框图；和图5是根据本发明的实施例，解释移动通信系统的时序图。
具体实施例方式
在下文，将参照附图具体地说明本发明的实施例。此外，如上所述，当将无线通信系统当作层结构(在说明书中同样简称“层”)时，无线接口层(radio interface layer)是具体的层，并且执行为每个层预定的协议处理。
图4是示出按照本发明的一个实施例的移动通信系统的配置的方框图。
如图4所示的移动通信系统包括终端102、网络103、基站104和移动台105；该终端102，如个人计算机等，带有用来执行TCP协议处理的TCP部分101；该网络103，诸如电话、专用信道或因特网，与终端102相连；该基站104与网络103相连接；该移动台105，如蜂窝电话，执行与基站104的无线通信。此外，终端102包括IP处理部分106，该IP处理部分106按照因特网协议(IP)执行数据包的发送和接收。
基站104带有IP处理部分111、第二层处理部分112、第一层发送部分113、第一层接收部分114、多路复用器115和天线116。
IP处理部分111按照因特网协议(IP)执行数据包的发送和接收。
第二层处理部分112通过基于ARQ的重发控制，在无线通信期间执行校正数据差错的处理，并且当向第一层发送部分113输出数据131时，第二层处理部分112也向第一层发送部分113输出相应数据131的重发次数的数目，该数目作为优先级信息(priority information)132。
第一层发送部分113基于优先级信息132执行发送处理，诸如CDMA中所需的调制和扩频、发射功率控制等。第一层接收部分114执行接收处理，诸如解扩频、解调等。多路复用器115控制天线116的发射和接收。
移动台105带有TCP部分120、第二层处理部分121、第一层发送部分122、第一层接收部分123、多路复用器124和天线125。
TCP部分120执行TCP协议处理。第二层处理部分121通过基于ARQ的重发控制，在无线通信期间执行校正数据差错的处理，并且当向第一层发送部分122输出数据133时，第二层处理部分121也向第一层发送部分122输出相应数据133的重发次数的数目，该数目作为优先级信息(priorityinformation)134。
第一层发送部分122基于优先级信息134执行发送处理，诸如CDMA中所需的调制和扩频、发射功率控制等。第一层接收部分123执行接收处理，诸如解扩频、解调等。多路复用器124控制天线125的发射和接收。
将在下面解释无线发射系统的操作，在该无线发射系统中，同时使用TCP和第二层重发控制以执行通信。
首先，将说明当数据从终端102发送到移动台105时的操作。
终端102的数据首先在TCP部分101中接受TCP协议的处理，于是，提供一个序列号以便检测丢失数据。TCP部分101通过IP处理部分106、网络103和基站104执行与移动台105中的TCP部分120通信，并且通过重发执行TCP部分101和120之间的差错校正。
然后，从TCP部分101输出的数据接受重发协议处理，以便校正在无线通信期间、在基站104和移动台105之间、在基站104中的第二层处理部分112内的差错，这样提供序列号以检测丢失数据。在下面的解释中，假设使用RLC协议。
将由第二层处理部分112输出的数据发送至第一层发送部分113，并且执行基于W-CDMA执行通信所需的处理，诸如调制、扩频、发送功率控制等。在此之后，通过多路复用器115和天线116向移动台105发送数据。
移动台105的天线125接收该发送的数据，并通过多路复用器124输入第一层接收部分123。在第一层接收部分123中，执行W-CDMA的处理，诸如解调、解扩频等。
将经过上述处理的数据输入第二层处理部分121，并执行差错校验。此外，第二层处理部分121执行处理，以从遗漏的序列号检测在无线通信期间丢失的数据，该序列号在对应的第二层处理部分112中提供给该数据。因此，当检测到丢失数据时，将该数据的相应号存储在重发请求帧(ACK/NACK帧)中，并且向一方基站104中的第二层处理部分112发送该ACK/NACK帧。
当基站104的第二层处理部分112接收该ACK/NACK帧时，将相应号的数据131再次向移动台105发送。下面，将具体地解释该重发的操作。
当第二层处理部分112向第一层发送部分113传输数据131时，将相应的数据131的重发的次数作为优先级信息132传输。第一层发送部分113通过加强调制和发射功率发送带有高优先级的数据，该高优先级也就是重发的次数是大的。这里，加强的调制是指，例如在复合调制情况(multiplemodulation case)下，从16-QPSK(四相移相键控)转换为8-QPSK。
将参照如图5所示的时序图解释该操作。
如图5所示，终端102的TCP部分101带有发送确认的ACK等待定时器，并如箭头201所示，该定时器在数据发送时启动，并在相应数据的ACK到达时停止。
作为范例，在图5中，假设将500ms定为终端102的TCP部分101的ACK等待定时器的操作时间。此外，假设第二层处理部分112和121中的每一个都通过向对应的第一层发送部分113和122传输优先级信息132和134请求发送数据131和133，其中假如重发的次数超过两次，该数据是高优先级。
尽管在基站104的第二层处理部分112中执行重发处理之后，发送从终端102的TCP部分101输出的如标号202所示的数据1，但是因为如标号203所示的在无线信道上的差错，所以假定该数据丢失。
然后，从基站104发送如标号204所示的数据2，该数据2来自终端102的TCP部分101，并且如标号205所示，假定该数据2无差错地到达移动台105的第二层处理部分121。
第二层处理部分121从缺乏提供给数据2的序列号发现数据1丢失，并且，如标号206所示，向基站104的第二层处理部分112发送装在ACK/NACK帧中的数据1的重发请求和数据2的接收确认。
此时，移动台105的第二层处理部分121将ACK/NACK帧设定为高优先级，并向第一层发送部分122请求发送。第一层发送部分122执行发送处理，如提高高优先级ACK/NACK帧的发射功率，以便在无线信道上不会发生ACK/NACK帧差错。
结果，在一次发送中，将如标号206所示的ACK/NACK帧无差错地发送至基站104，并且传输到基站104的第二层处理部分112。
接收ACK/NACK帧的第二层处理部分112识别数据1丢失。因为基于该识别的重发的下一次重发的次数是第二次，所以将数据1的优先级设为高并要求向第一层发送部分113发送。
然而，在第二层处理部分112，执行对重发次数和阈值的决定，并且向第一层发送部分113传输表示超过/没超过阈值的一比特信息以替代优先级信息。
第一层发送部分113执行发射处理，如提高向移动台l05发射的高优先级数据1的发射功率，以便在无线信道上不会发生差错。
结果，如标号207所示，在第二次发送，将数据1无差错地发送至移动台105，并且如标号208所示，然后从第二层处理部分112将该数据1传输到TCP部分120。
相应地，移动台105的TCP部分120立即地向终端102发送数据1的接收确认ACK，如标号209所示。因此，在ACK等待计时器进入计时溢出状态之前，终端102的TCP部分101可接收数据1的ACK。这样，终端102的TCP部分101可以次继续通信而不减少吞吐量。
根据本发明的实施例的移动通信系统，当从第二层处理部分将数据传输到第一层发送部分时，将相应的数据的重发次数作为优先级信息传输，并且在加强具有多的重发次数的数据的调制和发射功率后，在第一层发送部分执行发送。这样，因为可以减少在基站和移动台之间的重发数据的差错(丢失)，所以有可能控制在基站的第二层处理部分和移动台之间所需的延迟时间，并且可抑制在较高层TCP发生的计时溢出，因此，抑制吞吐量的减少。
而且，当将数据从第二层处理部分传输到第一层发送部分时，表示重发请求的ACK/NACK帧用高优先级传输，并且在加强ACK/NACK帧的调制和发射功率之后，在第一层发送部分执行发送。
因此，由于可减小基站和移动台之间的ACK/NACK帧的差错，所以有可能控制在基站的第二层处理部分和移动台之间的重发请求的ACK/NACK帧的丢失(缺少)；并且在对应的第二层处理部分，立即执行丢失数据的重发是可能的。因为有可能减少在第二层处理部分之间的重发所需的延迟时间，所以可抑制在在较高层TCP发生的计时溢出，因此，抑制吞吐量的减少。
此外，尽管如上所述的范例使ACK/NACK帧的优先级高，但是也可能使其它的控制帧(窗口控制帧等)的优先级高。
此外，在上面的解释中，数据从基站104发送到移动台105，ACK/NACK帧从移动台105发送到基站104，并且执行重发，但是也可相似地实现相反方向的情况。
此外，在上面的解释中，解释将无线接口第二层处理部分设在基站104中的情况，但是并不局限于此并且可将无线接口第二层处理部分安装在其它任何设备中。此外，在上面的解释中，解释将TCP部分安装在终端102内的情况，但是并不局限于此并且可将TCP部分安装在其它任何设备中如基站等，不包括终端102。
此外，在上面的解释中，解释从无线接口第二层处理部分向第一层发送部分通知优先级的情况；但是可从执行较高层处理的IP处理部分或TCP部分，而非无线接口第二层处理部分，向无线接口第二层处理部分通知优先级；并且，无线接口第二层处理部分根据优先级的程度，可以执行发送命令控制或重发控制。
此外，在上面的解释中，对从无线接口第二层处理部分向第一层发送部分通知优先级的情况作了解释；但是可从执行较高层处理的IP处理部分或TCP部分，而非无线接口第二层处理部分，向无线接口第一层处理部分通知优先级；并且，无线接口第一层处理部分根据优先级的程度，可以执行调制处理或发射功率控制。
本申请基于2001年1月5日申请的日本专利申请号2001-000459，该专利的全部内容明确地合并于此以作参考。
工业应用性本发明可应用于移动通信系统和移动通信系统中的基站设备和移动台设备。
权利要求
1.一种基站设备，该基站设备使用来自在无线接口第一层之上的上无线接口层(upper radio interface layer)的优先级信息，以执行无线接口第一层的处理。
2.一种基站设备，该基站设备使用来自在无线接口第二层之上的上无线接口层的优先级信息，以执行无线接口第二层的处理。
3.一种基站设备设备包括无线接口第二层处理部分，用来设定指向移动台设备的下行链路无线信道中的数据的优先级；和无线接口第一层处理部分，用来根据由所述的无线接口第二层处理部分设定的优先级，对所述的数据执行无线接口第一层处理。
4.如权利要求3所述的基站设备，其中所述的无线接口第二层处理部分将重发的次数设定为优先级。
5.如权利要求3所述的基站设备，其中假如在从所述移动台设备接收的数据中检查到丢失的数据，所述的无线接口第二层处理部分为将被发送至所述移动台设备的重发请求信号设定优先级；和其中根据由所述的无线接口第二层处理部分设定的优先级，所述的无线接口第一层处理部分对所述的重发请求信号执行无线接口第一层处理。
6.一种移动台设备，该移动台设备使用来自在无线接口第一层之上的上无线接口层的优先级信息，以执行无线接口第一层的处理。
7.一种移动台设备，该移动台设备使用来自在无线接口第二层之上的上无线接口层的优先级信息，以执行无线接口第二层的处理。
8.一种移动台设备设备包括无线接口第二层处理部分，用来设定指向基站设备的上行链路无线信道中的数据的优先级；和无线接口第一层处理部分，用来根据由所述的无线接口第二层处理部分设定的优先级，对所述的数据执行无线接口第一层处理。
9.如权利要求8所述的移动台设备，其中所述的无线接口第二层处理部分将重发的次数设定为优先级。
10.如权利要求8所述的移动台设备，其中假如在从所述的基站设备接收的数据中检查到丢失的数据，所述的无线接口第二层处理部分在将被发送至所述基站设备的重发请求信号中设定优先级；和根据由所述的无线接口第二层处理部分设定的优先级，所述的无线接口第一层处理部分对所述的重发请求信号执行无线接口第一层处理。
11.一种移动通信系统，包括基站设备和移动台设备，其中所述基站设备包括第一无线接口第二层处理部分，设定指向所述的移动台设备的下行链路无线信道中的数据的优先级；和第一无线接口第一层处理部分，根据由所述的第一无线接口第二层处理部分设定的优先级，对在所述的下行链路无线信道中的数据执行无线接口第一层处理，和其中，所述的移动台设备包括第二无线接口第二层处理部分，设定指向所述的基站设备的上行链路无线信道中的数据的优先级；和第二无线接口第一层处理部分，根据由所述的第二无线接口第二层处理部分设定的优先级，对在所述的上行链路无线信道中的数据执行无线接口第一层处理。
12.如权利要求11所述的移动通信系统，其中所述第一无线接口第二层处理部分和所述第二无线接口第二层处理部分中的至少一个将重发的次数设定为优先级。
13.如权利要求11所述的移动通信系统，其中假如在从所述的对应的设备接收的数据中检查到丢失的数据，至少所述第一无线接口第二层处理部分和第二无线接口第二层处理部分之一设定将被发送至对应设备的重发请求信号的优先级；和其中根据由相应的无线接口第二层处理部分设定的优先级，无线接口第一层处理部分对所述的重发请求信号执行无线接口第一层处理，该无线接口第一层处理部分对应于在所述第一无线接口第一层处理部分和所述第二无线接口第一层处理部分中的所述第一和第二无线接口第二层处理部分中的至少一个。
14.一种在基站设备或移动台设备中的无线通信方法，包括无线接口第二层处理步骤，用来设定在指向对应的设备的无线信道中的数据的优先级；和无线接口第一层处理步骤，用来根据在所述的无线接口第二层处理步骤设定的优先级，对所述的数据执行无线接口第一层处理。
15.如权利要求14所述的无线通信方法，其中所述的无线接口第二层处理步骤将重发的次数设定为优先级。
16.如权利要求14所述的无线通信方法，其中如果在从所述对应的设备接收的数据中检查到丢失的数据，所述无线接口第二层处理步骤在将被发送至对应设备的重发请求信号中设定优先级；和其中根据在所述的无线接口第二层处理步骤中设定的优先级，所述的无线接口第一层处理步骤对所述重发请求信号执行无线接口第一层处理。
全文摘要
一种移动通信系统，在该系统中防止在基站和移动台的第二层处理单元之间发送的数据的丢失和重发请求的重发请求帧的丢失，减少由于在第二层处理单元之间的重发而产生的延时，由此防止在较高层TCP发生超时，并且抑制吞吐量的降低。在该系统中，基站(104)的第二层处理单元(112)确定通过下行无线链路向移动台(105)发送的数据的优先级。第一层发送部分(113)根据该优先级调制数据并控制发射功率。移动台(105)的第二层处理单元(121)确定要向基站(104)发送的重发请求帧(ACK/NACK帧)的优先级，并且调制ACK/NACK帧或控制发射功率。
文档编号H04L12/28GK1416659SQ01806141
公开日2003年5月7日 申请日期2001年12月27日 优先权日2001年1月5日
发明者福井章人 申请人:松下电器产业株式会社