专利名称：确定通信系统中的反馈的方法
技术领域：
本发明涉及一种确定通信系统中的反馈的方法，其中将数据从发射机发送到接收机，并且响应于所述接收机端的数据接收，基于已接收的数据产生反馈以便回传至所述发射机。而且，本发明涉及相应的接收机和发射机以及适合于执行这种方法的通信系统。
虽然本发明不限于无线多播传输系统，但是其特别适用于需要来自多个多播接收机之一的多播反馈信息的系统。
如
图1所示，具有多播传输的无线通信系统通常包括一个数据发射机和从所述多播发射机接收数据的多个数据接收机。使用相同的无线资源(例如，逻辑数据信道、物理数据信道)将所述数据同时发送至所有接收机，但是对于所有的接收机来讲，所述已接收的信号的质量通常是不相同的。可以从所述多播接收机向所述多播发射机提供某种反馈。
在无线和TCP/IP多播情况之间存在许多相似之处。对于有关多播的更多信息，可以参照Murhammer、Atakan、Bretz、Pugh、Suzuki、Wood“TCP/IPTutorial and Technical Overview”，6th edition，Prentice-Hall，Upper Saddle River，New Jerseychapter 2.1.4.2。
多播无线系统中的反馈可以用于各种方面，例如·所述反馈可以表示对所述数据接收的肯定的和否定的确认；·所述接收机传送关于所述无线链路质量的信息；·所述接收机要求来自所述发射机的用于数据传输的特定操作或过程，例如增加发射功率、提高编码增益、降低数据率等。
例如从美国2001/0046875和欧洲1 143 635所公知，可以从每个多播接收机或者仅从一个指定的多播接收机发送这样的反馈。
反馈的发送当然取决于所述通信系统的设计。作为一个示例，可以在经过特定时间间隔之后周期性发送反馈。或者，可以将所述反馈作为对诸如一些连续差错一样的特定事件的反应而发送。本领域的技术人员将易于识别前述模式之外的大量可能的情况。
有时所有接收机不必都无差错地接收所述多播数据以便使客户满意。例如，在传输视频数据中，只要将足够数目的视频帧以良好的条件接收，就仍然可以满足客户。也存在这样的传输系统，其中一部分数据比其它数据重要。一个示例是MEPG标准，其中通常所谓的I-画面比P-或者B-画面重要(对于进一步的细节，参看Mitchell，Pennebaker，Fogg，LeGall，“MEPG VideoCompression Standards”，Chapman&Hall，New York NY，1997，chapter2.3.1)。
而且，大量反馈是从接收机将其发信号至发射机的，其通常会降低数据的通过率。因此，需要将反馈降低到充分满足客户的特定服务质量(QoS)的绝对最小量。
另外，通过关注重要数据的传递，可以更有效的使用链路预算(例如，功率分配、差错弹性)。这将对整个网络(例如无线网络中的蜂窝)具有积极的影响，例如，可以减小干扰。
所以本发明的目的在于提供一种方法、接收机、发射机和通信系统，所述通信系统能够减小反馈量而导致全部数据通过率的增加。另一个目的在于提供一种方法，接收机、发射机和通信系统，所述通信系统能够通过率。可以通过根据独立权利要求的方法、接收机、发射机和通信系统来达到这些目的。
为了方便起见，以下，词汇“重要性”和“服务需要”用于下面的含义。
“重要性”是对属于业务的数据的粗分类，取决于该数据对于由给定服务所满足的接收机来讲有多重要而将该数据分为一个或多个等级。
“服务要求”表示用于将要提供给接收机从而满足用户的一组服务要求。例如对于给定服务可以将其预先确定，或者也可以对于给定连接在发射机和接收机之间对其进行协商/将其发信号。作为一个示例，视频传输服务的服务要求可以包括在160×100的视频像素分辨率下的每秒10幅图像的最小显示速率，其中，音频和视频数据之间的偏移不大于10毫秒。
本发明提出在通信系统中如何确定反馈，其中数据由多个重要性等级组成。为此，将数据分成不同重要性等级的数据实体，并且基于一个重要性等级的至少一个数据实体来确定反馈。优选地，对数据实体进行分类的步骤包括确定哪种数据实体是必需的和/或可选择的以便满足客户的特定服务要求。
根据优选实施例，预先确定或者在建立传输的过程中传递重要性的等级。
根据所述方法的变形，在传输过程中动态地改变重要性的等级，并且将其从发射机发信号至接收机。这在诸如链路条件、数据率、或服务要求一样的参数在传输过程中改变时特别重要。
优选地，为不同重要性等级的数据实体指定数据传输的分级部分。这样，只将较重要的部分用于确定反馈，数据传输的分级部分意欲表示数据部分的分层结构，在分层结构中，第二数据部分取决于第一数据部分。换言之，没有第一数据部分的信息就不能评估第二数据部分的信息。
根据本发明优选的实施例，所述通信系统是多播传输系统，包括至少一个数据发射机和多个数据收发射机。
优选地，将反馈从至少一个指定的多播接收机发送，这使得进一步减小发送回多播系统的反馈的量。
在优选的实施例中，本发明应用于具有多个移动接收机的无线移动通信系统，所述移动接收机所接收的数据的质量不同。在这样的系统中，优选地，反馈由经历最差无线链路条件的多播接收机来确定。
而且，本发明优选地使用MPEG数据压缩技术来发送包括具有不同重要性等级的帧或画面的数据。因此，只有那些具有特定重要性等级的帧或画面可以用于产生反馈。
根据本发明的再一个优选的实施例，反馈既表示数据接收的肯定的或否定的的确认，也要求控制包括传输功率、编码增益、调制、数据率或差错概率的传输参数中的至少一个参数。这是有益的，例如，用于将无线通信系统中的传输功率保持在最小值，以便减小诸如CDMA一样的无线接入方案中的干扰。
将参照附图进一步详细描述本发明。
图1描述本发明可以适用于其的无线多播系统的通常布局；图2是不同重要性数据的多播传输的通常图解；图3通过提供对于MPEG来讲的重要性分类和设置的示例来示出本发明的方法；图4示出使用64-QAM分级调制方案的MPEG画面的映射；和图5示出使用分级调制方案的数据传输的映射。
图6示出使用均匀分布的16-QAM的分级调制方案。
图7示出使用非均匀分布的16-QAM的分级调制方案。
通常，只要存在由一个或多个必需的/必要的(required/necessary)数据实体或者一个或多个附加的/可选择的(additional/optional)数据实体而组成的大量数据实体，任何数据传输都适合本发明。
举一个说明性的示例，在下面的传输中考虑MPEG视频数据。在MPEG数据传输中，典型地存在所谓的I-、P-、和B-画面。按照定义，独立于其他画面而压缩I-画面。参照其它I-和P-画面而压缩P-和B-画面。一般I-画面比P-和B-画面重要，依次P-画面比B-画面重要。在本发明中，我们使用词汇“最少所需数据”来定义哪部分数据传递最少所需数据，以便满足数据服务或接收机所需的服务要求。
在图2中，多播发射机1通过信道将数据发送至多个多播接收机10、20、30。图中，只完整示出多播接收机10和分别经受差错概率1、2、3的各个信道1到3。剩余的接收机和各自的信道由堆叠的方框指示。
在图中，将I-、P-、和B-画面中的每个经信道发送，并且在多播接收机中，对所接收的数据分开进行处理。尽管信道1到3可以基于相同的无线条件，它们还是可能表现出由于变化的传输参数而导致的差错概率的不同，其中，传输参数，例如，诸如所使用的调制或发射功率。
图3示出如何将画面分类成必要的/必需的和附加的/可选择的画面的示例。这里，将I-画面定义为“必需的/必要的”并且因此收到重要性等级1。将P-和B-画面定义为“附加的/可选择的”并且分别收到重要性等级2、3。
根据本发明，多播接收机只根据定义为“必需的/必要的”的数据来确定它们的反馈信息，这意味着I-画面具有重要性等级1。
一般，可以由一组要求来定义每个重要性等级数据，为了方便起见，将这组要求称为服务质量(QoS)。因此通常根据能否满足给定的QoS来确定反馈。作为QoS组中的要求的示例，只列举了几个，如分组差错率、比特差错率、传输延迟、数据率或分组丢失率。
作为一个示例，反馈既可以表示对于已接收数据分组的肯定的确认(ACK)，也可以表示对于已接收数据分组的否定的确认(NACK)。这里，对于反馈只评估I-画面，即，只存在I-画面ACK和I-画面NACK。
作为再一个示例，反馈可以是发射功率改变的请求。接收机确定例如I-画面的具有重要性等级(1)的数据的差错率。如果该差错比超过某一上限域值，那么接收机发送“提高功率”作为反馈。相反，如果所述差错比超过某一下限域值，那么发送“降低功率”作为反馈。参看具有先前定义的图2，由于“差错概率1”对I-画面有影响，所以多播接收机只评估“差错概率1”。
作为再一个示例，反馈可以用于引起不同重要性等级的数据实体之间的功率比的变化。将用已增加的功率发送属于“必需的/必要的”类的那些数据实体，而将用已下降的功率发送属于“附加的/可选择的”类的数据实体，发送的方式是两类数据实体的组合发射功率保持不变。通过这样，使传输所产生的干扰的量保持不变，而提高了“必需的/必要的”类的数据的接收质量。这将增加对于服务的全面用户满意度。以相同的方式，可以将反馈用于减小“必需的/必要的”数据的发射功率，而增加“附加的/可选择的”数据的发射功率。这在“必需的/必要的”数据的接收质量超过要求时特别有用。值得注意的是，对数据实体进行的重要性等级的分类不限于图2所示的定义明确的数据实体等级。作为一个说明性的示例，可以将对于重要性等级(1)的分类定义为“所有I-画面和那些紧跟I-画面的3个P-画面”。由于分类应当是不含糊的，所以这暗示着重要性等级(2)一定不包含“那些紧跟I-画面的3个P-画面”。
虽然一般可以由所有多播接收机发送反馈，但是优选地，只允许一个确定的多播接收机发送反馈。根据优选的实施例，这个多播接收机是具有最差无线链路条件的多播接收机。
尽管在以上的示例中，已经关注了MEPG数据传输，本发明决不限于此。值得注意的是，对“必需的/必要的”和“附加的/可选择的”的分类本身是取决于系统或服务的，因此不是本发明的一部分。本领域的技术人员将找到适当的分类而没有很大困难。然而将这种适当的分类应用到系统或服务是本发明的一部分。
如上所述，根据以多播提供的数据服务对不同重要性等级的数据进行分类。这个定义既可以为给定服务(即，对于MPEG来讲的I-画面)而指定，也可以根据变化的链路参数而从发射机到接收机动态地定义、设置并且将其发信号。
图4示出使用64QAM分级调制方案的MPEGI-、P-、B-画面的映射。更具体地讲，将I-画面数据比特d1、d2、P-画面数据比特d3、d4和B-画面数据比特d5、d6输入到使用64QAM分级调制方案的调制器14中，其中，将6个比特调制到一个数据符号d上。随后，所述符号在由发射机经信道输出之前，经历使用64-QAM信号星座方案的符号映射。
对几个重要性等级进行定义的分类不必要限制于如对于使用MPEG数据传输的多播传输所概述的几个数据实体中的一个或多个数据实体。在图5中，示出在数字视频广播(DVB)的通信系统中使用多级调制格式下的分级传输模式的可选择的传输方案，其中DVB是根据欧洲通信标准ITS 300744而进行标准化的。
如图5中更详细所示，对于16-QAM分级调制方案和64-QAM分级调制方案，将两个数据输入流X’0、X’1、X’2、…和X”0、X”1、X”2输入到解复用器50，解复用器50输出一系列比特，将这些比特通过多个比特交织器(10到15)发送，所述比特交织器使它们的输出施加到符号交织器70，然后再施加到映射单元80。
为了将本发明应用到所描述的传输模式，只选择传输数据的最高等级部分用于产生反馈，图中将传输数据的最高等级部分表示为X’0、X’1、X’2。然后，对具有传输数据的最高等级部分的数据实体产生反馈。
特别对于这种分级调制模式，可以将先前描述的改变发射功率比的方法包括在调制星座中。作为一个说明性的示例，对于图5中示出的16-QAM分级调制方案，假设将“必需的/必要的”数据表示为X’0、X’1、X’2、…，而将“附加的/可选择的”数据表示为X”0、X”1、X”2。进行映射从而将X’数据映射到y0，0和y1，0，而将X”数据映射到y2，0和y3，0。
假设如图6所示的均匀分布的16-QAM星座，在X’和X”数据之间已经存在差错弹性中的内在差别。这个差别可以通过修改所述星座来进一步增加，例如图7所示。这将相对多的发射功率放到X’数据，而将相对少的发射功率放到X”数据。本领域的技术人员将容易识别如何安排所述星座以便达到期望的发射功率比。
更显然，可以优先于由于发射机可利用的其它消息而导致的反馈，而选择这种具有诸如以上所概述的星座的修改的非均匀分布星座。
而且，对于本领域的技术人员来说，显然这种分级调制方案中的可用数据量不必要对应于已标识的重要性等级的数据量。在这样的情况下，优选的解决方法是修改对重要性等级的分类，从而使每个重要性等级的数据的量和每个分级调制等级中的可用数据量相匹配。或者，可以将诸如信息的穿孔(puncturing)或重复、或已修改的信道编码一样的方法用于匹配各自的数据量。
权利要求
1.一种确定通信系统中的反馈的方法，其中，将数据从发射机发送到接收机，并且响应于所述接收机端的数据接收，基于所述已接收的数据产生反馈，所述方法包括以下步骤将所述数据分类成不同重要性等级的数据实体；并且基于一个重要性等级的至少一种数据实体而确定反馈。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述数据实体进行分类的步骤包括确定哪种数据实体是必需和/或可选择的以便满足服务要求。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，预先确定或在建立所述传输的过程中传送所述重要性等级。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在传输的过程中动态地改变所述重要性等级并且将其从所述发射机发信号到所述接收机。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，为所述不同重要性等级的数据实体指定多级调制格式下的分级传输模式。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，为所述不同重要性等级的数据实体指定所述传输数据的分级部分。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述通信系统是包括至少一个数据发射机和多个数据接收机的多播传输系统。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，至少从一个指定的多播接收机发送所述反馈。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述通信系统是具有多个移动接收机的无线移动通信系统，所述移动接收机所接收的数据的质量不同。
10.根据权利要求8和9所述的方法，其中，只有当不满足一个重要性等级的至少一种数据实体的QoS标准时，才由所述多播接收机发送所述反馈。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，使用MPEG数据压缩来发送包括具有不同重要性等级的帧或画面的所述数据。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反馈表示已接收的数据分组的肯定的或否定的确认。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反馈要求控制包括传输功率、编码增益、调制、数据率和差错概率的所述传输参数中的至少一个参数。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述不同重要性等级的数据实体之间的功率比进行调整。
15.根据权利要求2和14所述的方法，其中，以增加的功率发送所述所需要的数据实体，而以减小的功率发送所述可选择的数据，从而保持所组合的发射功率不变。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，对于不同的重要性等级的数据实体，选择不同调制方案。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，对于不同的重要性等级的数据实体，选择均匀分布和非均匀分布的信号星座。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，选择调制所采用的所述信号星座，从而将期望的所述数据实体的差错弹性转换成所述信号星座点的布置。
19.一种通信系统中的接收机，其中，将数据从发射机发送到接收机，并且响应于数据接收，所述接收机产生用于向所述收发射机重发的反馈，所述接收机包括用于将所接收的数据分类成不同重要性等级的数据实体的部件；和用于基于一个重要性等级的至少一种数据实体而确定反馈的部件。
20.根据权利要求19所述的接收机，其中，所述分类的部件包括用于确定哪种数据实体是必需的和/或可选择的以便满足服务要求的部件。
21.根据权利要求19所述的接收机，还包括用于存储确定所述重要性等级的标准，或用于存储从所述发射机将其发信号的所述重要性等级的部件。
22.一种通信系统中的发射机，其中，将数据从所述发射机发送到接收机，并且响应于所述接收机端的数据接收，基于已接收的数据产生反馈，所述发射机包括用于将所述数据分类成不同重要性等级的数据实体的部件；和将确定所述重要性等级的标准发信号至所述接收机或将所述重要性等级发信号至所述接收机。
23.根据权利要求22所述的发射机，其中，所述分类的部件包括用于确定哪种数据实体是必需的和/或可选择的以便满足服务要求的部件。
24.根据权利要求22所述的发射机，其中，根据包括传输功率、编码增益、调制、数据率和差错概率的所述传输参数中的至少一个参数来动态地改变确定所述重要性等级的标准和所述重要性等级。
25.根据权利要求22到24所述的发射机，其中，所述发射机使用包括具有不同重要性等级的帧或画面的MPEG数据压缩。
26.一种通信系统，包括根据权利要求22到25之一的发射机和根据权利要求19到21之一的接收机。
27.根据权利要求26所述的通信系统，其中，所述通信系统是多播传输系统，包括至少一个数据发射机和多个数据接收机。
28.根据权利要求26或27所述的通信系统，其中，所述通信系统是具有多个移动接收机的无线移动通信系统，所述移动接收机所接收的数据的质量不同。
全文摘要
本发明提供一种确定通信系统中的反馈的方法，其中，将数据从发射机发送到接收机，并且响应于所述接收机端的数据接收，基于所述已接收的数据产生反馈，所述方法包括以下步骤将所述数据分类成不同重要性等级的数据实体；并且基于一个重要性等级的至少一种数据实体而确定反馈。本发明还涉及相应的接收机、发射机和各自的通信系统。
文档编号H04N7/24GK1723651SQ02830143
公开日2006年1月18日 申请日期2002年11月7日 优先权日2002年11月7日
发明者亚历山大·戈利茨奇克埃德勒冯埃尔伯沃特, 艾科·塞德尔, 克里斯琴·温格特 申请人:松下电器产业株式会社