专利名称：双向arq设备和方法
技术领域：
本发明涉及数字传输系统，例如通用分组无线服务系统(GPRS)的差错控制设备和方法，前述系统配备了传输媒质以实现第一和第二方向上的传输。
在数字传输系统中，因为噪声和失真而出现传输差错。传输差错有两种类型随机差错和脉冲串差错。随机差错由热噪声引起。脉冲串差错则出现在传输信道的衰落期间。
传输差错可以通过在信息信号中增加冗余信号(校验比特)来检测。在检测出传输差错之后，有两种方式可以控制差错。一种被称为ARQ(自动重复请求)，它使用反馈控制来请求坏数据的重传。另一种被称为FEC(前向纠错)，它利用前向控制来控制差错。
采用ARQ方案的系统请求重传错误接收的数据。ARQ策略有3种(i)停止—等待，(ii)回退N，(iii)选择重复。
在停止—等待ARQ系统中，接收机发送ACK信号以确认正确接收，发送NAK信号以请求重传检测出错误的编码信号块的重传。但是，传输效率低下，因为需要为每个数据块发送一个接收信号证实。
在回退NARQ系统中，连续发送编码数据块。如果发射机接收到请求重传的NAK信号，则发射机回退N个数据块，从该数据块开始重传。数据块的重传和NAK信号的接收之间的时延必须少于N个数据块的发送时间。这种系统的空闲时间少于停止一等待ARQ系统。但是，它仍然浪费时间，因为每次重传都发送N个数据块，而这N个数据块中可能包括差错数据块。
在选择重复ARQ系统中，数据块连续发送，只重传差错数据块。因此，该系统的效率最高。与其他系统比较，这种系统的数据块次序和缓冲器的管理更为复杂。
此外，在已知的一种方法中，存储差错块，在进行重传时用作分集。但是，差错块需要存储器。
还有其它的技术，所谓的混合ARQ系统，其中组合ARQ方案和前向纠错。在这种情况下，已知类型II混合ARQ，其中首先以强收缩方式发送数据块，在需要重传时，发送收缩比特。这使得一个传输方向上性能良好，但却需要另一方向上大量的确认消息，降低了该方向上可能的数据速率。
因此，出现了这样的问题，即一个方向上，例如下行方向上的数据传送速率未得到优化，需要另一方向，即上行方向上大量的ACK/NAK消息交互。这导致同一用户或其他用户上行方向上可用的可能数据速率降低。
本发明的目的是提供一种差错控制设备和方法，利用它们可以优化两个传输方向上的总数据吞吐量。
该目标通过数字传输系统的差错控制设备来实现，前述系统的传输媒质在第一和第二方向上进行传输，该系统包括检错装置，用于检测通过所述传输媒质在所述第一方向上发送的数字信号的差错；发送装置，通过所述传输媒质在所述第二方向上发送控制消息，从而在所述检错装置检测到所述数字信号中的差错时，能够请求重传所述数字信号，以及控制装置，根据所述第二方向上所述传输媒质的使用和/或接收装置中可用于接收所述数字信号的可用存储量，控制所述控制消息的发送速率。
此外，以上目的通过一种传输系统差错控制方法来实现，前述系统配备了传输媒质以实现第一和第二方向上的传输，该方法包括以下步骤检测通过所述传输媒质在所述第一方向上发送的数字信号的差错；通过所述传输媒质在所述第二方向上发送控制消息，从而在所述检错步骤中检测到差错时，能够请求重传所述数字信号，以及根据所述第二方向上所述传输媒质的使用和/或接收装置中可用于接收所述数字信号的可用存储量，控制所述控制消息的发送速率。
按照本发明，控制控制消息的发送速率，可以优化网络容量，从而实现较高的通过速率。例如，如果另一方向的使用率较低，则通过允许另一方向上更多的消息交互，即较高的控制消息速率，可以增加一个方向上的吞吐量。如果两个方向上都有数据传输，则按照各传输方向的使用改变控制消息速率，可以优化总数据输出量。
作为一种可选或附加方案，控制消息的发送速率可以基于接收机中的可用存储器来控制，使得在接收机有较大的存储器用于差错处理时，使用较低的发送速率。
如果采用分集ARQ方法，则存储装置中可以存储数字信号的差错部分，该部分可用于在执行完重传之后，进行分集处理。之后，因为纠错效率得以改进，所以可以使用比特速率较高的传输方法，以增加通过速率。
在上例中，控制装置根据所述存储装置中可用的存储量调整发送速率，这样，可以防止分集处理所需的差错信号部分的丢失。
如果在第二传输方向上进行信号传输，则控制装置最好减小发送速率，选择差错数量较少的另一编码方案。
因此，减小控制消息的发送速率，选择差错数量较少的更好的编码方案，优化总通过率。
下面结合附图，通过优选实施例详细描述本发明，在附图中
图1示出了按照本发明优选实施例的差错控制设备的原理性框图；图2示出了按照本发明优选实施例的差错控制方法的流程图。
图1示出了本发明优选实施例的原理性框图，其中在GSM网络的基站10中进行GPRS系统的可适配ARQ差错控制方法。
按照图1，基站10包括组合装置7，用于传送通过上行无线信道和天线接收的从移动台到接收机5的上行信号，以及将发射机4中生成的下行信号传送到天线，通过下行无线信道传送到各移动台。
此外，检错器3用于按照上述已知的检错方法检错。检错器3连接到控制装置6，例如CPU或类似设备，向控制装置6提供指示出现差错的信号。控制装置6连接到发射机4，以检测发射方向的使用或吞吐量，向发射机4传送ACK消息或NAK消息，该消息将根据检错器3的检测结果按照已知的ARQ差错控制方案发送。
此外，基站10配备了编解码器2，后者按照连接到GSM网络的其他网元的线路传输信道进行信号的编解码。
按照该优选实施例，按照类型II混合ARQ方案或者ARQ差错控制方案进行纠错。前面提过，在ARQ差错控制方案中，将以前从接收机5接收的数据块用作分集。根据这些系统，混合ARQ方案提供了一个方向上的最佳性能，但是需要在另一方向上增加ACK/NAK消息。如果在数据传输中使用的编码方案具有较高的差错率和较高的吞吐量，则分集ARQ方法的重复具有最佳性能。但是，这也增加了重传的次数。因为按照这种方法，必须存储差错块，知道它被正确接收，如果所用的确认率较低，则需要大量的存储空间。因此，在这种情况下，如果提高确认率，或者减少所需的存储空间，则能够改进系统的性能(存储空间数量有限)。
按照该实施例，确认率根据另一方向上数据传输的使用而变化。在重复使用分集ARQ方法的情况下，消息速率可以按照移动台或基站中的可用存储空间量来调整。
图2示出了图1所示优选实施例中进行的差错控制方法的基本处理步骤。
在步骤S1中，接收机5接收到数据块，将接收到的数据块传送到检错器3以进行差错检测处理(步骤S2)。如果步骤S3中接收的数据块中检测到差错，则检错器3向控制装置6传送相应的信号，后者随后生成NAK消息(步骤S4)，发送该消息以请求差错数据块的重传。
之后，在基站10提供的存储器中存储差错数据块(步骤S5)。需要注意，只有在重复采用分集ARQ的方法时才需要步骤5。
如果接收数据块中没有检测出差错，则不执行，即跳过步骤4和5。
之后，控制装置6通过发射机4检测下行方向的使用或数据吞吐量，按照检测到的使用或吞吐量确定确认消息，即ACK或NAK消息的消息速率(步骤S6)。
然后，如果没有检测到差错，则以确定的消息速率发送ACK消息，如果检错器3检测到差错，则以确定的消息速率发送NAK消息，如步骤S7所示。
只要接收到数据块，则重复上述处理。
需要注意，同一方法和对应的装置还可以配置在GSM系统的移动台中。
如果采用重复分集ARQ方法，并在下行方向上传送数据，则选择比特速率较高(高压缩)的编码方案可以增加吞吐率，前述方案会导致大量的差错或丢失块。但是，较高的比特率补偿了这种丢失，并使其得到改进。
因为移动台中可用的存储空间有限，所以必须以足够高的速率传送确认消息，使得存储器容量足以存储差错块。因此，可以根据移动台中可用的存储量附加或可选地执行步骤S6中的确定过程，以优化总数据吞吐量。
此外，如果采用上述类型II混合ARQ差错控制方案，则下行吞吐量还可以改进，但增加的确认消息的数量会更多。此外，如果在上行方向上进行传输，则确认消息减少了上行方向上的可能的数据速率。这种情况下可以通过以下方式得到最大吞吐量减少消息速率，选择差错块数量较少的另一编码方案，并减少移动台的存储需求。这样，需要在设计确认速率时将下行和上行传输中较高的数据速率需求考虑在内。
应当理解，以上描述和附图仅用于说明本发明。因此，按照本发明的差错控制设备和方法还可以用于其他网元和其他数字传输系统。此外，本发明还可以在所附权利要求书的范围内有所变化。
公开的差错控制设备和方法中，采用了控制消息请求重传接收到的在第一方向上通过传输媒质发送的差错数字信号。该控制消息在所述传输媒质的第二方向上传送，其中根据第二方向上传输媒质的使用和/或接收所述数字信号的接收装置中的可用存储量控制控制消息的发送速率。这样，通过改变控制消息的速率，可以优化第一和第二方向上的总数据吞吐量。
权利要求
1.数字传输系统中的差错控制设备，前述系统配备了传输媒质以实现第一和第二方向上的传输，该系统包括a)检错装置(3)，用于检测通过所述传输媒质在所述第一方向上发送的数字信号的差错；b)发送装置(4)，通过所述传输媒质在所述第二方向上发送控制消息，从而在所述检错装置(3)检测到所述数字信号中的差错时，能够请求重传所述数字信号，以及c)控制装置(6)，根据所述第二方向上所述传输媒质的使用和/或接收装置(5)中可用于接收所述数字信号的可用存储量，控制所述控制消息的发送速率。
2.根据权利要求1的差错控制设备，其中将所述数字信号的差错部分存储在存储装置中，用于进行重传之后的分集处理。
3.根据权利要求2的差错控制设备，其中所述控制装置(6)根据所述存储装置中可用的存储量调整所述发送速率。
4.根据权利要求1到3中任意一项的差错控制设备，其中如果在第二传输方向上进行信号传输，则所述控制装置(6)减小所述发送速率，选择差错数量较少的另一编码方案。
5.根据权利要求1到4中任意一项的差错控制设备，其中所述传输系统是GPRS系统。
6.根据权利要求1到5中任意一项的差错控制设备，其中所述控制消息是ARQ纠错方案的ACK消息。
7.根据权利要求5的差错控制设备，其中所述第一方向是上行方向，所述第二方向是下行方向。
8.一种传输系统差错控制方法，前述系统配备了传输媒质以实现第一和第二方向上的传输，该方法包括以下步骤a)检测通过所述传输媒质在所述第一方向上发送的数字信号的差错；b)通过所述传输媒质在所述第二方向上发送控制消息，从而在所述检错步骤中检测到差错时，能够请求重传所述数字信号，以及c)根据所述第二方向上所述传输媒质的使用和/或接收装置中可用于接收所述数字信号的可用存储量，控制所述控制消息的发送速率。
9.根据权利要求8的差错控制方法，其中根据所述第二方向的数据吞吐量改变所述发送速率。
10.根据权利要求8或9的差错控制方法，其中所述数字信号按照具有较高比特速率的编码方案编码。
11.根据权利要求8到10中任意一项的差错控制方法，还包括以下步骤如果在第二方向上进行传输，则选择另一编码方案发送数字信号，所述另一编码方案所引起的差错块的数量较少。
全文摘要
公开了一种差错控制设备和方法,其中采用了控制消息请求重传接收到的在第一方向上通过传输媒质发送的差错数字信号。该控制消息在所述传输媒质的第二方向上传送,其中根据第二方向上传输媒质的使用和/或接收所述数字信号的接收装置(5)中的可用存储量控制控制消息的发送速率。这样,通过改变控制消息的速率,可以优化第一和第二方向上的总数据吞吐量。
文档编号H04L1/18GK1277767SQ98810590
公开日2000年12月20日 申请日期1998年8月26日 优先权日1998年8月26日
发明者奥利·皮瑞南, 阿托·萨维加 申请人:诺基亚网络有限公司