专利名称：错误控制方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及独立于还未被确认的在先数据分组，即已被传输但还未被确认为正确接收的数据分组的序列号进行控制，从而允许通过传输信道传输数据分组的错误控制方法和设备。在诸如GSM(全球移动信道系统)或GPRS(通用无线电分组服务)网络中具备这种传输信道。
当检查传输错误时，存在两种控制错误的方法。一种称为ARQ(自动重复请求)，它使用反馈控制请求重发受损数据。另一种方法称为FEC(前馈错误校正)，它使用前馈控制来控制错误。
在分组数据网络中，使用不同的传输协议通过传输信道从源(发射器)向目的地(接收器)传输数据。通常以这样的方式安排传输协议，使要传输的数据被分成一系列称为分组数据单元(PDU)的数据分组，PDU随后被个别地传送给目的地，最后在目的地根据传输协议重新组合这些PDU。
每个PDU具有一个标题和一个数据部分。标题包含对传输协议来说必不可少的信息，例如规定目的地的要素和/或识别PDU的序列号，而数据部分包含正被传送的一段实际数据分组。
为了实现可靠的数据传输，传输协议必须确保传输的所有PDU都被接收器正确接收。为此，接收器向发射器发送确认消息，发射器再按照指定的ARQ方案，重发未被确认的或者被否认的PDU。一种广泛使用的ARQ方案是所谓的倒退N(Go-Back-N)方法，在该方法中，接收器确认直到某一序列号N的所有PDU。具体地说，接收器按顺序正确地发送它接收的直到序列号N的所有PDU。在收到这样的确认消息之后，发射器从指定的序列号N开始继续该传输。在所谓的往返延迟中，接收器可能已传输了序列号大于N的PDU。然而，当接收这样的确认消息时，发射器仍然通过(重新)传输序列号为N、N+1、N+2、…的PDU继续所述传输。
在所谓的选择性重发ARQ方案中，接收器发送确认消息，这里根据PDU的序列号确定成功接收的PDU。当接收这样的确认消息时，发射器只需重发丢失的或者被消除的PDU，从而节约了传输资源。这样，这种方案的效率最高。选择性重发ARQ方案通常和所谓的滑动窗口方法一起使用。按照这种方法，允许发射器只发射或重发序列号在规定的传输窗口内的那些PDU。传输窗口开始于还未被确认的第一个PDU，并且扩展K个PDU，其中K表示窗口的大小。接收器具有相应的接收窗口，并且只接受序列号在所述接收窗口内的那些PDU。接收窗口开始于未被接收的第一个PDU，并且扩展K个PDU。可证明利用在窗口大小为K的情况下，对于从0-(2K-1)的序列号来说，可唯一地识别传输的PDU。
在确认消息中，具体说明被成功接收的PDU。当位于传输窗口开始的第一个未被确认的PDU被确认时，发射器可向前移动其传输窗口，直到发现下一个未被确认的窗口为止。从而，可使传输略过随后可被传输的新PDU。
但是，在使用选择性重发ARQ方案和滑动窗口方法的发射器能够在传输信道的往返延迟内，即传输PDU和接收相应的确认消息之间的延迟内发射传输窗口中的大量PDU的情况下，在传输过程中传输窗口可能被停止，导致通过量降低。这种情况下，该传输窗口内的所有PDU至少已被发射一次，并且在传输窗口可向前滑动之前，发射器不得不等待。传输窗口被停止的概率随着所有被传输PDU内被消除PDU的比率(分组消除率，PER)的增大而增大。
发明内容
于是本发明的目的是提供一种错误控制方法和设备，借助所述方法和设备，可增大滑动窗口方法中的传输通过量。
该目的是由一种用于传输信道的错误控制方法实现的，其中不受未被确认的在先数据单元的序列号的限制，控制通过传输信道进行的数据单元的传输，所述错误控制方法包括下述步骤根据还未被确认的先前数据单元的序列号确定传输窗口；只有当数据单元的序列号位于传输窗口内时，才允许传输所述数据单元；估计传输信道的传输质量；和根据估计的传输信道的传输质量，改变确认消息的传输率。
另外，上述目的是由独立于未被确认的先前数据单元的序列号进行控制，从而允许通过传输信道传输数据单元的错误控制设备实现的，所述错误控制设备包括检测传输信道的传输质量的检测装置；根据检测装置检测到的传输质量，改变确认消息的传输率的控制装置。
因此，在较差的信道状况下，使重发协议更快，而在较好的信道状况下，降低用于确认消息的资源量。据此，使重发延迟和用于确认消息的资源量适应于信道状况，从而优化ARQ方案。从而可使用于选择性重发ARQ方案和滑动窗口方法的确认策略适应于可能的且逐渐变化的PER值，并且在无需传输过多的确认消息的情况下提供较好的通过量。当PER较高时，更频繁地产生确认消息，而当PER值较低时降低确认率。据此，可在不降低主传输的通过量的情况下，节约传输资源和处理能力。
可根据在传输信道的接收端检测到的数据单元消除或丢失，改变确认消息的传输率。这样，可计数已成功接收的数据单元的数目，当检测到分组消除或丢失时，使计数值增大预定的数值，并且当计数值超过预定的阈值时，可传输一个确认消息。另一方面，当检测到数据单元消除或丢失时，可降低预定的阈值，而不是使计数值增大预定的数值。
从而，接收器确定确认消息的传输时刻，并且能够计数传输过程中丢失的或者被消除的数据单元。
另一方面，可独立于被否定确认的数据单元的重发，改变确认消息的传输率。这样，可计数通过传输信道传输的未被确认的数据单元的数目，当已重发被否定确认的数据单元时，计数值被增大预定的数值，并且当计数值超过预定的阈值时，可轮询确认消息的传输。或者，当被否定确认的数据单元被重发时，可降低预定的阈值，而不是使计数值增大预定的数值。
从而，发射器命令或轮询接收器发送确认消息。例如通过在传输的数据单元的标题中设置提供或规定的预定轮询位，可实现这一点。
从而象接收器一侧的错误控制一样，在发射器一侧的错误控制中，也可提供一种易于实现的简单算法。
最好根据数据单元的传输速率、传输窗口的大小和/或传输信道的往返延迟，调整预定值和/或预定阈值。从而，可根据传输信道的特征优化错误控制。
检测装置可被安排成在传输信道的接收端检测数据单元消除或丢失，或者被安排成在传输信道的发射端检测接收的否定确认消息。
就接收器一侧的控制来说，可配置计数已被成功接收的数据单元的数目的计数装置，和比较得自于计数装置的计数值和预定阈值的比较装置，其中控制装置可被安排成当检测装置检测到数据单元消除或丢失时，使计数装置的计数值增大预定的数值，或者降低预定的阈值，并且当比较装置的比较结果指示计数值已超过预定阈值时，开始传输确认消息。
就发射器一侧的控制来说，可配置计数通过传输信道传输的未被确认的数据单元的数目的计数装置，和比较计数装置的计数值和预定阈值的比较装置，其中控制装置被安排成当重发被否定确认的数据单元时，使计数值增大预定的数值，或者降低预定的阈值，并且当比较装置的比较结果指示计数值已超过预定的阈值时，关于确认消息的传输进行轮询。
控制装置最好被安排成根据数据单元的传输速率、传输窗口的大小和/或传输信道的往返延迟，调整预定值和/或预定阈值。
RLC连接由两个对等实体组成。每个RLC端点具有一个接收RLC数据块的接收器。每个RLC端点还具有一个传输RLC数据块的发射器。各个端点的接收器具有一个接收窗口。在RLC确认模式下，按照这样的方式规定接收窗口，使未被收到的最陈旧的数据分组，即RLC数据块的序列号和预期将收到的下一数据块的序列号之间的差值小于或等于预定的窗口大小。接收窗口内满足该标准的所有接收数据块都有效。
此外，各个端口的发射器具有一个传输窗口。在RLC确认模式下，传输窗口被规定为使先前未被确认的最陈旧数据块的序列号和将要发射的下一数据块的序列号之间的差值小于或等于预定的窗口大小。在传输窗口内，满足该标准的所有数据块都有效。
在目前的GPRS网络中，一个连接端点可以是移动站，另一连接端点可以是诸如PCU(分组控制器)之类的网络部件。
各个RLC端点发射器具有指示传输窗口内以前的RLC数据块的确认状态的相关确认状态阵列。相对于最陈旧的未被确认的数据块(未被确认的数据块)或者相对于开始的序列号对该阵列编索引。根据接收的分组确认消息的内容更新要传输的下一数据块的序列号。如果接收的分组确认消息已指出必须重发某些数据块，则RLC端口发射器首先从被否认的最陈旧数据块开始，重发被否认的数据块，随后恢复初始的传输顺序。如果传输窗口被停止，则在传输窗口可向前滑动之前，RLC端点发射器可从最陈旧的未被确认的数据块开始，重发未被确认的数据块。
在上行链路方向，分组上行链路确认消息由GPRS网络发送给移动站，以便指出接收的RLC数据块的状态。该消息还可更新计时超前(timing advance)和功率控制参数。在下行链路方向，从移动站向网络发送分组下行链路确认消息，以指出接收的下行链路RLC数据块的状态，并且报告下行链路信道的信道质量。
各个RLC端点接收器具有未被接收的最陈旧数据块的相关序列号。可在每次传输的开始把该序列号设置为值0，在所述传输中，RLC端点是接收器。如果接收窗口内的所有RLC数据块已被正确接收，则把未被接收的最陈旧数据块的序列号设置为预期要接收的下一数据块的序列号。
各个RLC端点接收器具有指示接收窗口内先前RLC数据块的接收状态的相关接收状态阵列。相对于预期将接收的下一数据块的序列号，对该阵列编制索引。当接收具有位于接收窗口内的序列号的RLC数据块时，接收状态阵列的相应元素被设定为数值RECEIVED。当元素落在有效接收窗口之外时，相应的元素被设置为数值INVALID。从而，在传输过程中，使传输窗口向前移动。
根据优选实施例，实现产生确认消息的策略，其中根据传输信道，即RLC连接的传输质量，改变传输确认消息的速率。具体地，当PER高时，更频繁地产生确认消息，当PER低时，降低确认速率。
下面说明实现上述策略的两个备选例子。
按照第一个例子，进行接收器侧错误控制，其中RLC端点接收器确定何时将发送确认消息，并且能够计数传输过程中丢失的或者被消除的数据块。这意味着即使数据块在传输过程中受到损坏，接收器也必须知道要接收的数据块，或者必须能够检测已传输给它的数据块。
图1表示了位于RLC连接的一个端点的接收器的方框图。要注意的是图1中只表示了对本发明来说必不可少的那些接收器部件。
根据图1，接收器包括接收通过RLC连接传输的数据块，并发射由确认消息发生器16产生的确认消息的收发器(TRX)10。接收的数据块被提供给用于检查丢失的或者被消除的数据块的错误检测器11。基于接收的数据块的序列号，接收的数据块的接收计时，接收状态阵列等等可实现这种检测。接收的数据块随后被提供给解码器12，解码器12按照用于把数据提供给数据收集器(sink)的(更高级)协议译解数据块。
此外，接收器包括在传输开始时被初始化的分组计数器14。错误控制器13控制分组计数器14，从而每当指出成功接收数据块的信息从错误检测器11提供给错误控制器13时，分组计数器14加1。可通过向分组计数器14提供计数脉冲等实现分组计数器14的控制。每当错误检测器11检测到丢失或者被消除的数据块时，相应的信息被提供给错误控制器13，错误控制器13随后控制分组计数器14，从而使之增加(1+W)，这里W表示大于0的加权参数。
此外，设置了比较器15，分组计数器14的计数值被提供给所述比较器15，比较器15比较计数值和来自错误控制器13的预定阈值T。比较结果被提供给错误控制器13。
按照上述安排，设置了由部件11、13、14和15组成的错误处理器1，错误处理器1检测丢失或者被消除的数据块，并且控制确认消息发生器16，从而当分组计数器14的计数值超过预定阈值T时，确认消息发生器16产生确认消息。为此，把错误控制器13与确认消息发生器16相连，以便提供指示产生确认消息的控制信号。
对于不同的系统，可根据它们的传输速率、窗口大小和往返延迟，分别调整参数W和T。这可根据相应的外部信息或者错误控制器13的初始编程，由错误控制器13完成。
下面将基于图2中所示的流程图，说明根据优选实施例的第一例子的错误控制操作。
开始传输时，分组计数器14被初始化(S100)，随后在步骤S101开始传输。之后，在步骤S102中，错误控制器13确定错误检测器11是否已指示数据块的成功接收。如果是，则错误控制器13向分组计数器14提供控制信号，以使计数值加1(S103)。如果错误检测器11检测到丢失或被消除的数据块，即控制器13在步骤S102中确定未成功地接收该数据块，则控制器13借助相应的控制信号控制分组计数器14，以使计数值增加1+W。
之后，错误控制器13在步骤S105中检查比较器15指示阈值T是否已被超过。如果是，则控制器13开始借助确认消息发生器16传输确认消息(S106)，并且重置计数器14(S107)。如果否，则控制流进行到步骤S108，在步骤S108检查传输是否已完成。如果传输还未完成，则控制流返回步骤S102，以便检查新数据块的成功接收。否则，终止控制程序。
根据优选实施例的第二例子，可在RLC连接的发射端执行错误控制，其中发射器轮询接收器发送确认消息。
图3表示了位于RLC连接的一个端点的发射器的基本方框图。要注意的是图3中只表示了对本发明来说必不可少的那些发射器部件。
根据图3，发射器包括把来自编码器22的数据块传输给RLC连接，并接收来自于位于RLC连接另一端的接收器的确认消息的收发器(TRX)20。编码器22被安排成根据提供的输入数据，例如更高传输协议的PDU，产生RLC数据分组。接收的确认消息被提供给错误检测器21，错误检测器21被安排成检测要重发的被否认数据分组。可根据包含在接收的确认消息中的状态信息、确认状态阵列等等进行这种检测。错误检测器21把相应的检测信息提供给错误控制器23，错误控制器23被安排成通过根据检测结果提供相应的控制信息，例如控制脉冲，控制分组计数器24。此外，把错误控制器23和编码器22相连，以便接收指示传输新的，即未被确认的数据分组的信息。
具体地说，错误控制器23以这样的方式进行错误控制，使得每当TRX20传输一个未被确认的新数据分组时，分组计数器24被加1。但是，每当错误检测器21检测到否定的确认消息，并且重发被否认的数据块时，错误控制器23控制分组计数器24，以使计数值增大(1+W)。另外，提供一个比较器25，分组计数器24的计数值被提供给比较器25，比较器25比较该计数值和来自错误控制器23的预定阈值T。比较结果被提供给错误控制器23，当分组计数器24的计数值超过指定的阈值T时，错误控制器23控制编码器22，以便轮询来自位于另一连接端的接收器的确认消息。此外，错误控制器23被安排成在每次轮询操作之后重置分组计数器24。可通过控制编码器22，从而在发射数据块的标题中设置规定的预定轮询位来完成轮询。
从而，构成由部件21、23、24和25组成的错误处理器1，所述错误处理器1通过根据接收的确认消息命令或轮询接收器，改变来自位于另一连接端的接收器的确认消息的传输率。
另一方面，可在按照上述选择性传输方案把数据块提供给编码器的一种排程器(scheduler)中提供错误检测功能。这种情况下，排程器知道实际的传输是被否认数据块的重发，还是未被确认的新数据块的传输。每当传输数据块时，可把该信息提供给错误控制器23。
下面将按照图4中所示的流程图，说明根据第二例子的错误控制操作。
根据图4，在传输开始时在步骤S200中初始化分组计数器。随后，在步骤S201中开始所述传输。
在步骤S202中，错误控制器23根据来自错误检测器21和编码器22的信息，检查是否重发被否认的数据分组。如果否，即在发射未被确认的数据分组的情况下，在步骤S203中使分组计数器24加1。否则，在重发被否认的数据分组的情况下，错误控制器23控制分组计数器24，从而使计数值增大(1+W)。
随后，在步骤S205中，错误控制器23检查计数值是否已超过预定阈值T。如果是，则错误控制器23控制编码器22，从而轮询接收器发送确认消息(S206)。随后，错误控制器23控制分组计数器24，以便重置其计数值(S207)。
如果在步骤S206中计数值未超过阈值T，则流程前进到步骤S208，在步骤S208中检查发射端。如果传输还未被终止，则流程返回步骤S202，在步骤S202中，再次检查被否定确认的分组的重发。否则终止控制程序。
在第二例子中，对于不同的系统，错误控制器23同样可根据不同系统的传输速率、窗口大小和/或往返延迟，分别地或者配合地调整参数W和T。相应的系统信息可从外部提供给错误控制器23或者被编程写入错误控制器23中。
作为在第一和第二例子中进行的上述错误控制的备选方案，每当检测到丢失的或者被消除的数据分组时，或者每当重发被否定确认的数据分组时，控制器13和23可被安排成使预定阈值T降低预定的量值。这种情况下，分组计数器14或24不一定必须被增大(1+W)。
因此，根据信道质量安排在连续的确认消息间传输的帧数。当信道质量较差时，更频繁地传输确认消息，而当信道质量较高时，降低确认消息的传输率。
要注意的是也可借助存储在程序存储器中，并由布置在发射器和接收器中的相应微处理器(CPU)执行的对应软件例程实现图1和3中描绘的错误处理器1的相应部件执行的错误控制功能。
总之，本发明涉及一种独立于未被确认的在先数据单元的序列号执行控制，从而允许通过传输信道传输数据单元的错误控制方法和设备，其中根据估计的传输信道的传输质量，改变确认消息的传输率。从而在较差的信道状况下，使重发协议更快，而在较好的信道状况下，降低用于确认消息的资源量。可在发射器一侧完成错误控制，其中发射器命令或轮询接收器发送确认消息。通过检测被否定确认的数据单元的重发，可确定信道质量。另一方面，可在发射器一侧进行错误控制，其中接收器确定何时应发送确认消息，并且能够计数在传输过程中丢失的或者被消除的数据单元，据此估计或检测信道质量。
要明白上述说明和附图只是对本发明的举例说明。从而，根据本发明的错误控制方法和设备还可用在其它蜂窝或非蜂窝数据网络中。此外，可根据其它参数，例如SIR(信号干扰率)、Eb/N0比率，或者来源于接收的数据单元的相应消息估计信道质量或传输质量。此外，所述数据单元可以是可被确认的任意数据分组、帧、信元、八位位组或者数据分组的一部分(例如，TCP数据单元)。因此，本发明可在所附权利要求的范围内变化。
权利要求
1.一种用于传输信道的错误控制方法，其中不受未被确认的在先数据单元的序列号的限制，控制通过所述传输信道进行的数据单元的传输，所述错误控制方法包括下述步骤a)根据还未被确认的在先数据单元的所述序列号确定传输窗口；b)只有当数据单元的序列号位于所述传输窗口内时，才允许传输所述数据单元；c)估计所述传输信道的传输质量；和d)根据所述传输信道的所述估计传输质量，改变确认消息的传输率。
2.按照权利要求1所述的方法，其中根据在所述传输信道的接收端检测到的数据单元消除或丢失，改变所述确认消息的所述传输率。
3.按照权利要求2所述的方法，还包括下述步骤计数已被成功接收的数据单元的数目；当检测到分组消除或丢失时，使计数值增大预定数值；并且当所述计数值超过预定阈值时，传输确认消息。
4.按照权利要求2所述的方法，还包括下述步骤计数已被成功接收的数据单元的数目；当计数值超过预定阈值时传输所述确认消息；并且当检测到数据单元消除或丢失时，降低所述预定阈值。
5.按照权利要求1所述的方法，其中独立于被否定确认的数据单元的重发，改变所述确认消息的传输率。
6.按照权利要求5所述的方法，还包括下述步骤计数通过所述传输信道传输的未被确认的数据单元的数目；当被否定确认的数据单元被重发时，使计数值增大预定的数值；并且当所述计数值超过预定阈值时，轮询确认消息的传输。
7.按照权利要求5所述的方法，还包括下述步骤计数通过所述传输信道传输的未被确认的数据单元的数目；当计数值超过预定阈值时，对于确认消息的传输进行轮询；并且当被否定确认的数据单元被重发时，降低所述预定阈值。
8.按照权利要求3或6所述的方法，其中根据所述数据单元的传输速率、所述传输窗口的大小和/或所述传输信道的往返延迟，调整所述预定值。
9.按照权利要求3-8任一所述的方法，其中根据所述数据单元的传输速率、所述传输窗口的大小和/或所述传输信道的往返延迟，调整所述预定阈值。
10.按照前述任意一个权利要求所述的方法，其中所述传输信道是沿GPRS网络的上行链路或下行链路方向传输RLC数据块的RLC连接。
11.一种独立于未被确认的先前数据单元的序列号进行控制，从而允许通过传输信道传输数据单元的错误控制设备，所述错误控制设备包括a)检测所述传输信道的传输质量的检测装置(11；21)；b)根据所述检测装置检测的传输质量，改变确认消息的传输率的控制装置(13；23)。
12.按照权利要求11所述的设备，其中所述检测装置(11)被安排成在所述传输信道的接收端检测数据单元消除或丢失。
13.按照权利要求11所述的设备，还包括计数已成功接收的数据单元的数目的计数装置(14)，以及比较从所述计数装置(14)得到的计数值和预定阈值的比较装置(15)，其中所述控制装置(13)被安排成当所述检测装置(11)检测到数据单元消除或丢失时，使所述计数装置(14)的计数值增大预定数值，并当所述比较装置(15)的比较结果指示计数值已超过所述预定阈值时，开始确认消息的传输。
14.按照权利要求12所述的设备，还包括计数已成功接收的数据单元的数目的计数装置(14)，以及比较从所述计数装置(14)得到的计数值和预定阈值的比较装置(15)，其中所述控制装置(13)被安排成当所述检测装置(11)检测到数据单元消除或丢失时，降低所述预定阈值，并当所述比较装置(15)的比较结果指示计数值已超过所述预定阈值时，开始确认消息的传输。
15.按照权利要求11所述的设备，其中所述检测装置(21)被安排成在所述传输信道的发射端检测接收的否定确认消息。
16.按照权利要求15所述的设备，还包括计数通过所述传输信道传输的未被确认数据单元的数目的计数装置(24)；以及比较所述计数装置(24)的计数值和预定阈值的比较装置(25)，其中所述控制装置(23)被安排成当被否定确认的数据单元被重发时，使计数值增大预定的数值，并且当所述比较装置(25)的比较结果指示计数值已超过所述预定阈值时，对于确认消息的传输进行轮询。
17.按照权利要求15所述的设备，还包括计数通过所述传输信道传输的未被确认数据单元的数目的计数装置(24)；以及比较所述计数装置(24)的计数值和预定阈值的比较装置(25)，其中所述控制装置(23)被安排成当所述检测装置(21)检测到否定的确认消息时，降低所述预定阈值，并且当所述比较装置(25)的比较结果指示计数值已超过所述预定阈值时，关于确认消息的传输进行轮询。
18.按照权利要求13或16所述的设备，其中所述控制装置(13；23)被安排成根据所述数据单元的传输速率、所述传输窗口的大小和/或所述传输信道的往返延迟，调整所述预定值。
19.按照权利要求13-18任一所述的设备，其中所述控制装置(13；23)被安排成根据所述数据单元的传输速率、所述传输窗口的大小和/或所述传输信道的往返延迟，调整所述预定阈值。
20.按照权利要求16或27所述的设备，其中所述控制装置(23)被安排成执行控制，从而在要传输的数据单元的标题中设置轮询位。
21.按照权利要求11-20任一所述的设备，其中所述错误控制设备被布置在GPRS网络的移动站和/或网络部件中。
全文摘要
本发明涉及一种独立于未被确认的在先数据单元的序列号进行控制,从而允许通过传输信道传输数据单元的错误控制方法和设备,其中根据传输信道的估计传输质量,发送确认消息的传输率。从而,在较差的信道状况下,使传输协议更快,而在较好的信道状况下,降低用于确认消息的资源量。可在发射机一侧进行错误控制,其中发射器命令或轮询接收器发送确认消息。可通过检测被否定确认的数据单元的重发,确定信道质量。另一方面,可在接收机一侧进行错误控制,其中接收器确定何时应发送确认消息,并且能够计数在传输过程中丢失的或者被消除的数据单元,从而据此估计或检测信道质量。
文档编号H04L1/18GK1367964SQ99816909
公开日2002年9月4日 申请日期1999年9月20日 优先权日1999年9月20日
发明者贾斯·拉贾拉, 派垂·格罗恩伯格 申请人:诺基亚公司