专利名称：在点对多点无线电传输系统中由用户终端设备对关于数据块的接收信息(nack)的发送的制作方法
由用户终端设备对关于数据块的接收信息(NACK)的发送本发明涉及一种用于在无线电通信系统中、特别是在移动无线电系统中传数据的方法。此外，本发明涉及一种用于执行本发明方法的无线电通信系统、基站以及用户终端设备。
在无线电通信系统中，例如在第二代欧洲移动无线电系统GSM(全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications))中，信息(例如语音、图像信息或者其他数据)借助电磁波经由无线电接口传输。无线电接口指基站和用户终端设备之间的连接，其中，用户终端设备可以是移动站或者位置固定的无线电站。在此，电磁波的发射用载频实现，该载频位于针对各个系统所设置的频带中。用于传输较高数据速率的、基于GSM系统的扩展方案(公知为概念GPRS或者EDGE)被称为第2.5代。第三代无线电通信系统、诸如UMTS(通用移动电信系统(Universal Mobile Telecommunication System))或者其他系统与第二代相比还被设计用于更高的数据速率。对于第三代移动无线电设置两种模式，其中一种模式是FDD操作(频分复用(Frequency Division Duplex))而另一种模式是TDD操作(时分复用(Time Division Duplex))。这两种模式被用于各不同的频带，其中这两种模式分别支持所谓的CDMA用户分离方法(码分多址(Code Division Multiple Access))。
在通过3GPP(第三代合作伙伴计划(3rdGeneration Partnership Project))对UTRAN(UMTS陆地无线接入网(UMTS Terrestrial Radio Access Network))和GERAN(GSM EDGE无线接入网(GSM EDGE Radio Access Network))的网络功能进行标准化的范围中，定义对所谓的MBMS(多媒体广播/组播服务(Multimedia Broadcast/Multicast Service))的支持。对此更详细的说明可从技术规范3GPP TS 22.146 V6.2.0(2003-03)和3GPP TS 23.246 V1.1.0(2003-07)中得到。MBMS的目的是，多媒体数据以通常的高数据速率借助单向点对多点传输通过共同使用的信道同时可供多个用户使用，其中，优选地每个无线电小区只应用一个MBMS无线电信道。由此有利地避免在多个点对点连接或信道上多次传输相同的数据。
MBMS区分多媒体数据传输的两种应用、即组播和广播。在此，组播业务表示一种单向点对多点业务，其中唯一地由(例如由于预订)具有相应的接收该业务的权限的一组用户来接收数据。与此相反，在广播业务中，位于该业务的辐射范围中的所有用户都可以接收该业务的数据。此外，该区别的其他的定义和说明可从上述TS 22.146的第3.1、4.1和4.2章中得到。
数据的无误差接收通过发送侧的所谓的前向纠错(FEC，Forward ErrorCorrection)、也就是通过插入冗余以及大的发送功率来保证。尽管有这些预防措施，可是尤其是在远离进行发送的基站或者其接收通过屏蔽或者高干扰受影响的用户中仍然出现不能正确接收到或检测到数据块的情况。这尤其是从为一种组播业务付费的用户的观点看来是不可接受的。此外不利的是，前向纠错独立于变化的接收情况来实现，并且因此不能有效利用传输资源，而且由于恒定的大发送功率会出现对并行信号传输的强干扰影响。
因此，本发明的任务在于，给出一种方法以及系统部件，该方法和这些系统部件能够在有效利用传输资源的情况下改善地接收数据。该任务通过按照独立权利要求的特征所述的方法、无线电通信系统、基站以及用户终端设备来解决。有利的扩展方案可由各个从属权利要求得知。
根据本发明，从基站向多个用户终端设备按照点对多点传输发送至少一个数据块。本方法的特征在于，由基站发送发信号通知关于该多个进行接收的用户终端设备的所选出的一组用户终端设备分别接收数据块的信息的请求，和由该基站根据所选出的该组用户终端设备的接收到的信息启动至少再一次传输该数据块。
该信息在此可对应于状态信息。由此有利地采用了一种机制，该机制能够在网络侧检测、分析用户终端设备的状态信息，和必要时引出例如用于匹配数据传输的措施。
特别有利地，本方法被用于在被分配给广播业务和/或组播业务的信道(如开头所述的那样)中传输数据块。
如果接收数据块的用户终端设备的数目过大或超过规定的阈值(该数目已经在建立MBMS时在网络侧至少粗略地被确定)，则根据本发明，借助基站的信令、例如借助明确的请求(英语为polling(轮询))来请求对发信号通知关于由所选出的一组其接收状况应被分析的用户终端设备接收该数据块的信息。当由于进行接收的用户终端设备的数目很多而使得在传输所请求的信息时冲突的概率高时，这是尤其有利的。
根据所选出的该组用户终端设备的信息至少再一次传输数据块有利地使得，在基站的无线电供电范围中的所有进行接收的用户终端设备能够以较大的可靠性正确接收到或检测到该数据块。在再次传输时，在此按照有利的改进方案例如提高基站的防错保护(Fehlerschutz)或者发送功率。此外可有利地采用如所谓的增量冗余(Incremental Redundancy)的公知方法。
根据本发明的改进方案，在由多个用户终端设备共同使用的信道中向基站发信号通知关于数据块的接收的信息。
与公知的其中例如采用ARQ机制(自动重发请求(Automatic RepeatRequest))的点对点连接相反，通过按照本发明利用共同的信道的方法，不必要建立对应于用户终端设备数目的数目的信道来传输信息，由此能够有利地有效利用有限数目的无线电资源。在此，例如一般的信令信道(英语为公共信道(Common Channel))或者专用信道(英语为Dedicated Channel，DCH)被用作信道，其中专用信道有利地避免一般的信令信道的干扰或者过载。在该信道上发信号通知的信息例如在位于基站之上的基站控制装置中、特别是在所谓的无线电连接控制装置(英语为Radio Link Control，RLC)中被分析。
根据本发明的其他扩展方案，作为信息，从用户终端设备向基站传输接入无线电块或者具有接入无线电块的至少多个特性的信令无线电块。
这样的接入无线电块(英语为Access Burst(接入突发))具有下面的优点，即即使由于同时访问共同信道而出现信令的冲突时，由于长的训练序列该接入无线电块也能在接收机侧被良好地检测到。此外，这样构造这样的接入无线电块，使得不必要使进行发送的用户终端设备精确地匹配到基站的时间结构上。特别是在基于TDMA的系统中采用本发明时，即使由于当前不存在双向通信而无法通过基站在时间上同步(所谓的定时提前(Timing Advance))用户终端设备，由此也能有利地采用本方法。在基于CDMA的系统的情况下，例如通过利用不同的扩频码能够在接收侧分开多个用户终端设备的信息，其中该扩频码例如由用户终端设备随机控制地来选择。
根据本发明的其他扩展方案，所述信息发信号通知未正确接收到数据块或未接收到数据块。只有在未正确接收到或未检测到数据块的情况下，该信令才有利地减小了信息的信令负载。基站或系统例如只接收能够例如以上述接入无线电块的形式来实施的状态信息。相反，如果想要代替未正确接收的状态信息或者除了未正确接收的状态信息之外发信号通知其他的信息、例如对于每个数据块的正确接收的信息，则这例如可以通过将信令资源在时间上划分成时隙来控制，所述时隙被分配给各一定数目的用户终端设备。
在将一个数据块划分成多个无线电块(按照GPRS例如划分成四个无线电块)时，为此可以将相应的四个无线电块用于从例如四个不同的用户终端设备或者用户终端设备组向基站发信号通知该信息，以致进一步有利地减小冲突的概率。可替换地，例如按照公知的ALOHA协议随机控制地对资源进行防问。根据其他的替换方案，把物理点对多点信道的相应的无线电块分配给共同构成逻辑MBMS信道的多个物理点对多点信道。也就是说，在四个物理点对多点信道上接收数据块的用户终端设备发信号通知关于在共同的反馈信道(Rueckkanal)的四个子资源中的数据块的分别接收的信息。由此，有利地不必为每个所建立的物理点对多点信道建立分开的反馈信道，并能够再次有效利用有限的无线电资源。此外有利地，当从两个传输方向的物理信道的总和的由系统决定的上限出发时，在向用户终端设备的下行方向中进行传输的传输速率相对于反馈信道的传输速率能被扩展。
如果例如由于多个用户终端设备的信息的冲突应不能由基站接收或检测该信息，则在反馈信道上检测到提高的信令负载已经被解释如下，即所发送的数据块未由多个用户终端设备正确接收到，并且启动该数据块的重新传输。提高的信令负载的检测在此例如可以借助测量反馈信道中的信号电平来实现。
根据本发明的其他扩展方案，数据块的再次传输的启动取决于业务和/或被分配给该业务的参数进行。这样的参数例如可以涉及业务质量(英语为Quality ofService，QoS)，也就是例如关于最大允许延迟(英语为Delay)或者误码率或误组率的预给定。
所谓的实时业务(英语为Realtime)和非实时业务(英语为Non-Realtime)在此对于传输提出不同请求，这些请求在控制重复传输时必须加以考虑。这样在实时业务的情况下，例如只能一次或者较少次再次传输数据块，因为否则不能遵守预定的最大传输时间，而在非实时业务的情况下，较高数目或任意数目的重复传输直到由所有进行接收的用户终端设备能够正确地检测到完全是可能的。如果关于误码率或者误组率的请求很小，则补充地或者可替换地预给定阈值是有意义的。该阈值例如表示用户终端设备的接收到的信息的绝对数目或者相对数目，必须超过该数目，以便启动数据块的重复传输。随着每次的重复传输，该阈值必要时可被改变。
根据本发明的其他扩展方案，随后的数据块的传输在预定的时间间隔之后进行，在该时间间隔中能够接收用户终端设备的信息。也就是说，在数据块的传输时刻和在其允许向用户终端设备发送所属信息的时刻之间存在确定的时间关系。
通过该时间间隔，该时间间隔例如根据基站的无线电小区的大小取决于传输信息的最大可能的延迟来确定大小，可以有利地不考虑否则必要的对数据块或与此相关的信息进行编号，因为传输数据块的时间序列不被改变并且数据块和所属状态信息的相对位置优选地保持不变。如果基站接收到一个或者多个例如关于未正确接收该数据块的信息，则重复地传输该数据块，直到没有或者只有一定数目的信息被接收到，并接着才发送随后的数据块。
根据其他的扩展方案，基站的发送功率取决于关于数据块的接收的接收到的信息被控制。在例如建立MBMS信道之后首先以一定的发送功率进行数据块的传输。如果随后未接收到用户终端设备的信息，则减小发送功率。对于随后的数据块，该方法可以一直继续进行，直到用户终端设备的多个或者一定数目的信息被接收到。如果该数目超过预定的阈值，则相应地再次提高发送功率。通过应用两个阈值，在此可以定义一范围，在该范围中发送功率调节可以在下限和上限之间运动，其中该阈值可以根据由用户终端设备的运动决定的可变的接收状况来灵活地匹配或者固定配置。与开头所述的恒定的基站发送功率相比，通过这一扩展方案可以有利地减小并行信号传输的干扰影响。基于该发送功率控制的结果、该多个状态信息或者反馈信道上的接收电平，用户终端设备的发送功率同样可以(例如通过给出最大要应用的发送功率)借助基站的信令来控制，由此再次有利地减小了对无线电接口的干扰。
无线电通信系统、基站以及用户终端设备各具有根据本发明的装置，利用这些装置能够以所有上述改进方案来执行本方法。
下面根据实施例详细说明本发明。在此，
图1示出示例性的无线电通信系统的方框图，以及图2示出根据本发明的方法的流程图。
在图1中示出公知的无线电通信系统的结构的方框图，诸如在所说明的GSM或者UMTS移动无线电系统中所实现的那样。上述技术规范3GPP TS23.246 V1.1.0(2003-07)在第4.2章示出示例性的架构参考模型，本发明可被用于其中。与其不同地，该系统的单个部件在图1中根据公知的GSM术语表来表示。
照射至少一个无线电小区C的基站BS(基站收发信站(Base TransceiverStation))通过基站控制装置BSC(Base Station Controller)与未示出的移动交换中心(MSC，Mobile Switching Center)连接。此外，基站控制装置BSC执行集中分配多个所连接的基站BS的无线电资源。基站BS和基站控制装置BSC的组合也被称为基站系统BSS(Base Station System)。每个基站BS可以借助所分配的无线电资源来建立和触发到用户终端设备MS(移动站(MobileStation))的连接，所述用户终端设备MS例如是移动的或者静止的终端设备。在此，在通过所谓的无线电接口传输时区分上行方向UL(Uplink)和下行方向DL(Downlink)。
此外，基站控制装置BSC通过所谓的SGSN(GPRS服务支持节点(ServingGPRS Support Node))以及GGSN(GPRS网关支持节点(Gateway GPRS SupportNode))与BM-SC(广播组播服务中心(Broadcast-Milticast Service Center))连接。此外，该设备的功能性在技术规范3GPP TS 23.246 V1.1.0(2003-07)的第5.1和5.4章中被说明。在此，BM-SC例如用作业务提供商CP(服务或内容提供商)的接入接口并用于启动MBMS信道的建立以及用于在时间上控制在该信道上的数据传输。相反，SGSN为传输MBMS数据而履行网络控制功能。其他的、这里未详细说明的系统部件同样可被用于实现MBMS业务。
MBMS业务的建立过程按照在技术规范3GPP TS 23.246 V1.1.0(2003-07)中的第8章中所说明的方法来执行，并且在下面的说明中不再对附图另外说明。在图1和2中简化示出，单个的数据块db如何从基站系统BSS(由示例性的基站控制装置BSC和基站BS组成)向多个用户终端设备MS传输。在通过SGSN或BM-SC建立MBMS信道之后进入基站控制装置中的、业务的数据块db在存储器M中被存储，并向给用户终端设备MS供电的基站BS转发。如在图中示例性说明的那样，该存储器M为存储数据块db可以相同方式在SGSN、BM-SC和/或也在基站BS中存储，其中在高等级层上存储有利地节省了在下层中的存储器成本，而在下层上存储节省通过多个网络部件的再次传输。在布置存储器时，应在各个优缺点之间权衡。数据块db的存储一直进行，直到由用户终端设备MS成功检测到，或者直到预定的时间间隔结束，在该时间间隔中可以执行重复传输或实现预定的最大数目的重复。
从基站BS把数据块db在所建立的专用的MBMS信道MBMSCH中通过无线电接口向该多个用户终端设备MS传输，并由该多个用户终端设备MS接收和检测。如在图1和2中所示，如果一个或者多个进行接收的用户终端设备MS识别出，数据块db没有被正确接收到或被检测到，或者尽管在建立MBMS时宣告仍没有接收到任何数据块，则各个用户终端设备MS将此在被分配给MBMS信道MBMSCH的反馈信道MBMSFCH(MBMS反馈信道(MBMSFeedback Channel))中发信号通知。未正确接收的信令在此例如借助由ARQ方法公知的否定确认信令NACK(Non-Acknowledgement)进行。在此，该否定确认信令NACK可以有利地以无线电块的形式进行，这些无线电块对应于接入块(所谓的RACH突发)或者具有接入块的特性。这样的特性例如是长的训练序列，用于改善出现与其他信令冲突时的检测以及短的总长度，以致只有与进行发送的基站BS的时间结构粗略的同步性是必要的。唯一的否定确认信令NACK具有这样的优点，即信令负载被限制在反馈信道中，并且随之减小随机控制地对反馈信道进行访问的用户终端设备的信令的冲突的概率。
此外，通过针对构成一个逻辑MBMS信道的多个物理MBMS信道设置共同的反馈信道，能够提高利用反馈信道MBMSFCH的效率。在本发明在GPRS系统中应用的示例性情况下，以四个无线电块来传输一个数据块。相应地，例如可以给四个物理MBMS信道的每个MBMS信道分别分配一个反馈信道的无线电块，该反馈信道在一个数据块的持续时间中同样具有四个无线电块，可是这四个无线电块中的一个分别足以传输用于发信号通知涉及数据块的状态信息的接入无线电块。可替换地或者补充地，在具有每个MBMS信道的反馈信道的配置中，同样随机控制地实现用户终端设备对单个无线电块的访问，由此进一步有利地减小冲突的概率。如果用户数目特别大，则无线电系统此外的责任是只请求一定数目的用户终端设备或用户终端设备组来发信号通知否定确认，以便如此减小冲突的概率和在反馈信道上的信令负载。该方法也被公知为概念轮询(Polling)。
在基站控制装置BSC中分析否定确认信令NACK之后，随后进行向基站BS再次传输所存储的数据块db并在MBMS信道MBMSCH中向用户终端设备MS发出。通过基站控制装置BSC中的无线电连接控制装置(RLC，Radio LinkControl)对用户终端设备的信息(在所述情况下即否定确认信令)的分析在此可以这样进行，使得首先从一定数目的接收到的、数据块的NACK启动再次发送该数据块。如果基站BS(例如由于在访问共同的反馈信道MBMSFCH时的冲突)不能接收到任何否定确认信令，则可替换地，简单地确定反馈信道上的接收电平也是足够的，以便确定用户终端设备对于重新传输该数据块的需求。在此有利的是，在每次传输数据块db之后，设置一定的时间间隔，在该时间间隔中用户终端设备能够向进行供电的基站BS发信号通知状态信息NACK。由此可以不考虑终端设备的信令中的数据块db的号码说明，因为在发出各个数据块和发出相应的状态信息之间的时间关系不变。
用于启动重复发出数据块db的接收到的否定确认信令NACK的数目可以有利地取决于业务或业务的请求来确定。于是，例如在用户必要时支付高额费用的组播业务中，即使只接收到一个否定确认，再次传输也是有意义的，以便防止顾客产生不满意。与此相反，在免费业务的情况下，再次传输例如首先从未正确进行接收的用户终端设备的一定的绝对部分或者相对部分起才有意义，以便不使延迟或传输时间过长。数据块的重复传输的最大数目以相同的方式可取决于业务或业务参数来配置。业务质量请求(英语为QoS，Quality of Service)、诸如最大容忍传输延迟或传输时间和误码率或者误组率在此和业务类型、实时业务或者非实时业务一样应同样被考虑。
用户终端设备MS的接收或确认信令的数目的实际情况可以有利地为在MBMS信道MBMSCH中的传输的发送功率调节加以考虑。如果基站系统在发出数据块db之后未接收到否定确认信令NACK，则减小基站BS为发出随后的数据块db的发送功率。这例如逐渐进行，直到接收到用户终端设备的第一或者一定数目的否定确认信令。如果信令数目再度超过一定的阈值，则逐渐再次提高发送功率。通过必要时可变定义下阈值和上阈值可以定义其中基站BS的发送功率可以变化的范围。另外可以取决于该分析或者也从反馈信道的一定的信号电平出发例如定义用户终端设备MS的最大发送功率，并向该用户终端设备MS发信号通知，由此能够有利地减小并行信号传输的干扰影响。
权利要求
1.一种用于在无线电通信系统中进行数据传输的方法，其中，从基站(BS)向多个用户终端设备(MS)按照点对多点传输发送至少一个数据块(db)，其特征在于，由该基站(BS)发送发信号通知关于该多个进行接收的用户终端设备(MS)的所选出的一组用户终端设备(MS)分别接收该数据块(db)的信息(NACK)的请求，和由该基站(BS)根据该所选出的该组用户终端设备(MS)的接收到的信息(NACK)启动至少再一次传输该数据块(db)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据块(db)被分配给单向广播业务和/或组播业务并且在被分配给该广播业务和/或组播业务的信道(MBMSCH)中被传输。
3.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，关于接收所述数据块(db)的信息(NACK)在可由所述多个用户终端设备(MS)共同使用的信道(MBMSFCH)中向所述基站(BS)发信号通知。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，作为信息(NACK)，传输接入无线电块或者具有接入无线电块的至少多个特性的信令无线电块。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，关于接收所述数据块(db)的信息(NACK)发信号通知未正确或者未成功接收到该数据块(db)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，取决于业务和/或被分配给该业务的参数在网络侧启动再一次传输所述数据块(db)。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，传输随后的数据块(db)在接收所述多个用户终端设备(MS)之一的信息(NACK)的预定的时间间隔之后进行。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，取决于所述信息(NACK)或者由该信息在所述基站(BS)的位置上引起的接收强度来控制该基站(BS)的发送功率。
9.无线电通信系统，其具有至少一个基站，用于向在该基站(BS)的供电范围(C)中的多个用户终端设备(MS)按照点对多点传输来传输数据块(db)，并用于传输发信号通知关于该多个用户终端设备(MS)的所选出的一组用户终端设备(MS)分别接收该数据块(db)的信息(NACK)的请求，和至少一个设备(BSC，SGSN)，用于分析所选出的该组用户终端设备(MS)的接收到的信息(NACK)和用于根据该分析结果启动至少再一次将该数据块(db)传输到该多个用户终端设备(MS)。
10.根据上述权利要求所述的无线电通信系统，其中，所述设备(BSC，SGSN)具有存储设备(M)，用于维持所述数据块(db)，用于再一次传输到所述多个用户终端设备(MS)。
11.无线电通信系统的基站(BS)，其具有装置，用于向在基站(BS)的供电范围(C)中的多个用户终端设备(MS)按照点对多点传输发送至少一个数据块(db)，和用于发送发信号通知关于该多个用户终端设备(MS)的所选出的一组用户终端设备(MS)分别接收该数据块(db)的信息(NACK)的请求，和装置，用于接收所选出的该组用户终端设备(MS)的信息(NACK)，其中，用于发送的装置被构造用于根据所选出的该组用户终端设备(MS)的接收到的信息(NACK)再次发送该数据块(db)。
12.用户终端设备(MS)，其具有，装置，用于接收至少一个由无线电通信系统的基站按照点对多点传输所发送的数据块(db)和发信号通知关于该数据块(db)的接收的信息(NACK)的请求，装置，用于生成关于该数据块(db)的接收的信息(NACK)，和装置，用于向基站(BS)发信号通知关于该数据块(db)的接收的信息(NACK)。
全文摘要
根据本发明，从基站向多个用户终端设备按照点对多点传输发送至少一个数据块。本方法的特征在于，由基站发送发信号通知关于该多个进行接收的用户终端设备的所选出的一组用户终端设备分别接收数据块的信息的请求，和根据所选出的该组用户终端设备的接收到的信息由基站启动至少再一次传输该数据块。
文档编号H04L1/18GK1868223SQ200480028193
公开日2006年11月22日 申请日期2004年8月27日 优先权日2003年9月29日
发明者F·马德曼, J·-M·特雷纳, S·帕罗拉里 申请人:西门子公司, 西门子股份有限公司