专利名称：在用于无线通信的物理和链路层的自动重发请求协议的合作的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及蜂窝无线网，并且更具体而言涉及在这种蜂窝无线网中分组化通信的服务。
在无线网中分组化数据通信的传输对于网络的要求不同于语音通信传输对于这种网络的要求。语音通信需要具有最小信噪比(SNR)和连续性需求的持续不变的带宽。另一方面，数据通信典型地是延迟容忍的，但是具有更高的总吞吐量需求。传统的电路交换无线网被设计来支持众所周知的语音通信需求。这样，无线网(以及传统的电路交换电话网)被调整来服务于数据通信，这种调整提供混合的结果。这样，未来的有限和无线网可能完全是分组交换的。
互联网、内联网、广域网和局域网都是分组交换网。在这种分组交换网中，所有从一个源到一个目的地的通信在传输之前都被分组化并且在接收时重新组装。这些网络能够服务于数据通信和通过互联网协议的语音(VOIP)通信。因为不同提供商设备之间的互操作性需求，各种互通标准被开发用于分组交换网。许多这种类型的操作标准都是基于分层的协议系统，例如行业标准组织(ISO)七层开放系统互连(OSI)模型、TCP/IP模型等。OSI模型从最低协议层到最高协议层包括(1)物理层，(2)数据链路层，(3)网络层，(4)传输层，(5)会话层，(6)表示层和(7)应用层。一个相应的TCP/IP参考模型包括(1)物理层，(2)网络接口层，(3)互联网层，(4)传输层和(5)应用层。网络设备，即根据这些标准操作的计算机终端、无线网移动台等支持无差错的数据传送通信。因此，几乎所有支持数据通信的设备都根据这些操作标准的一个或多个变体操作。
为了保证在传输中丢失的分组被重发，操作标准有时候采用自动重发请求(ARQ)操作。一般而言，ARQ操作被采用来自动请求已经被发送但是未被成功接收的数据分组(例如丢失的数据分组、错误的数据分组等)的重发。
例如，在客户计算机和网服务器之间通过互联网建立的数据会话中，客户计算机请求一个文件的下载。网服务器访问文件，将被请求的文件再划分成为多个数据分组，并且唯一地标识每个数据分组。然后，网服务器将数据分组的每一个发送到客户计算机。一旦接收到所有数据分组，客户计算机就将数据分组以正确顺序组合来重构文件。不过，由于丢失的/错误的传输，客户计算机可能不能成功接收来自网计算机的所有数据分组。当这种情况发生时，客户计算机自动向网服务器发送一个对于重发丢失的/错误接收的分组的请求。ARQ操作继续直到客户计算机正确接收到组成文件的所有数据分组为止。
ARQ操作在无线网中尤其重要，所述无线网是例如包括在基站和被服务的移动台之间的无线链路的蜂窝网。无线链路易于受到干扰、衰落和通常阻止数据成功传输的其它因素。因此，在这种系统中，ARQ操作尤其重要并且在被服务的移动台和服务基站之间被实现。这些ARQ操作不同于上述ARQ操作，这是因为基站不是作为到被服务的通信的一个端点。不过，现有ARQ方案要求重大的开销并且至今还无法在不带来重大的额外开销以及通常导致不被需要的重发的情况下提供要求的健壮性。
因此，本领域中需要在无线网中通过无线链路提供健壮的操作并且消耗很少的额外开销的ARQ操作。
发明内容
为了克服这些缺点，基站、移动台和/或其它终端设备特别包括提供自动错误校正操作的物理层(层1)协议和链路层(层2)协议增强。不过，根据本发明，这些增强不会互相干扰以引起不必要的重发请求。这种好处是通过在层2制止对于仍然在物理层未决校正的分组数据单元的自动重发请求(ARQ)操作来达到的。通过包括两级ARQ操作，层1的ARQ操作通过物理层帧的重发来提供对于丢失的或者错误接收的物理层帧的快速恢复。第二级(RLP)ARQ操作在RLP层提供一个更健壮的恢复。
根据本发明的第一组操作，一个或多个分组数据单元被从例如基站或移动台的发送机的链路层传送到物理层，在物理层所述分组数据单元被插入到物理层帧。然后，发送机的物理层帧将物理层帧通过无线链路发送到例如移动台或者基站的接收机。如果接收的物理层无错误地接收到物理层帧，则接收的物理层通过无线链路发送一个肯定的确认到发送的物理层。不过，如果接收的物理层没有无错误地接收到物理层帧，则接收的物理层通过无线链路发送一个否定确认到发送的物理层。
在物理层帧传输时，发送的物理层等待一个延迟周期，然后等待确认。如果接收到一个否定确认或者没有确认，则发送的物理层通过尝试物理层帧的N次重发来启动错误校正操作。
在接收机，链路层协议接收来自物理层的分组数据单元，其中的每一个都被一个唯一的序号标识。当链路层接收到具有一个失序序号的分组数据单元时，它就检测到一个丢失的分组数据单元。不过，因为错误校正操作在接收机的物理层仍然未决，所以链路层启动一个延迟定时器并且制止其ARQ操作直到或者丢失的分组数据单元被成功接收或者物理层的错误校正操作失败为止。在后一种情况中，接收机的链路层启动其自己的ARQ操作来恢复丢失的分组数据单元。
这些特定的操作可以被实现为方法步骤、软件指令、基站的操作、移动台的操作或者另一种类型终端的操作。通过以下结合附图的本发明的详细描述可以显而易见本发明的其它特征和优点。
通过以下结合附图对优选实施例的详细描述可以更好地理解本发明，其中图1是说明根据本发明构建的蜂窝无线网的一部分的系统图；图2是说明根据本发明的第一实施例驻留在基站和/或移动台上的开放系统互连(OSI)组件的框图；图3A是说明根据本发明的第二实施例驻留在网络基础结构组件和/或移动台上的OSI层组件的框图；图3B是说明无线链路协议分组数据单元被打包到物理层帧中的方法的框图；图4是说明根据本发明的发送侧物理层操作的逻辑图；图5是说明根据本发明的接收侧物理层操作的逻辑图；
图6是说明根据本发明的发送侧链路层操作的逻辑图；图7是说明根据本发明的接收侧链路层操作的逻辑图；图8是说明根据本发明第一方面的操作的数据流图；图9是说明根据本发明第二方面的操作的数据流图；图10是说明根据本发明第三方面的操作的数据流图；图11是说明根据本发明构建的基站的框图；以及图12是说明根据本发明构建的移动台的框图。
具体实施例方式
图1是说明根据本发明构建的蜂窝无线网的一部分的系统图。蜂窝无线网包括无线网基础结构102、基站104和基站106。蜂窝无线网根据可能被根据本发明修改的操作标准操作，例如HSDPA、1xEV等。不过，本发明的操作可以在不修改现有标准的某些情况中被实现。无线网基础结构102耦合到互联网114并且还耦合到公共交换电话网(PSTN)110。在本发明的另一个实施例中，网络基础结构102是电路交换的，直接耦合到PSTN 110，并且通过网关(G/W)112耦合到互联网114。在本发明的另一个实施例中，网络基础结构是分组交换的，直接耦合到互联网114，并且通过互通功能(IWF)108耦合到PSTN。
传统的语音终端120耦合到PSTN 110。VoIP终端122和个人计算机124耦合到互联网114。移动台116、118、126、128、130、132、134和136通过与基站104和106的无线链路无线耦合到无线网。如图所示，移动台可以包括蜂窝电话116和118、膝上型计算机126和134、台式计算机128和136和数据终端130和132。不过，无线网也支持与其它类型移动台的通信。
基站104和106中的每一个服务于扇区中的一个单元/组，在其中它支持无线通信。包括前向链路组件和反向链路组件的无线链路支持基站和它们所服务的移动台之间的无线通信。这些无线链路支持数据通信和多媒体通信，如VoIP。本发明的教义同样可以应用于任何类型的分组化通信。
基站106和108中的每一个和移动台116、118、126、128、130、132、134和136中的至少一些支持层1(物理层)ARQ和层2(链路层)ARQ操作。此外，根据本发明，层1ARQ操作与层2ARQ操作合作工作来避免不必要的重发请求。一般而言，层1ARQ操作执行在尝试校正丢失的物理层数据帧中的多个尝试。此外，层2在层1ARQ操作的未决期间延迟启动其用于校正丢失的链路层分组数据的ARQ操作。这些操作将参考图4-10而被描述。
在图1的特定实施例中，链路层是执行ARQ操作的无线链路协议(RLP)层。无线链路协议是在无线网中相当广泛使用的链路层协议。RLP层提供通过无线链路的健壮操作。本发明的层1可以被根据实现ARQ操作的任何无线操作标准来实现。通过包括两级ARQ操作，层1ARQ操作通过物理层帧的重发来提供对于丢失的或者错误接收的物理层帧的快速校正。第二级(RLP)ARQ操作在RLP层提供一个更健壮的校正。
图2是说明根据本发明的第一实施例驻留在基站和/或移动台上的开放系统互连(OSI)组件的框图。如图所示，移动台支持所有七个ISO协议层。基站也支持所有七个ISO协议层。不过，在图2的例子中，基站只支持服务于移动台和有线终端之间的通信的物理层和链路层。在这个操作方案中，基站只在移动台和参加与移动台的通信会话的有线终端之间中继层2分组。
图2的协议层操作遵循多个各种标准中的一种，如1xEV、HSDPA或者其它各种标准。这些标准典型地包括层1和层2组件。层1通常被称作物理层，层2通常被使用依赖于标准而使用的各种术语、特定术语，例如无线链路协议(RLP)等来命名。本发明的教义可以应用于其中层1和层2支持ARQ操作的任何操作标准。
本发明的教义也可以应用于各种ARQ操作。例如，某些ARQ操作采用“停止-等待“(SAW)方法，其中分组被按照顺序校正。不过，某些其它的ARQ操作不按照顺序校正分组，特别是例如摩托罗拉的双信道SAW、1xEV-D0的4信道SAW、朗讯的异步增加冗余和北电的NCP(非完整凿孔)。本发明的教义应用于任何这些方法中。
如图2所示，移动台和基站的层1和层2被根据本发明修改。特别地，层1包括L1-L2修改，而层2包括L2-L1修改。如所修改的，层1报告利用其ARQ操作未决的分组的数量。利用每个有效数据分组到层2的呈现来执行这种报告，所述每个分组具有到层2的删除指示。根据L2-L1修改，在层1ARQ操作仍然对于数据块未决时，层2不启动对于具有丢失的数据分组的数据块的ARQ操作。这些操作将结合图4-8而被描述。
图3A是说明根据本发明的第二实施例驻留在网络基础结构的多个组件和/或移动台的OSI层组件的框图。如图3A所示，ISO协议组件包括互联网协议(IP)层302、点到点协议(PPP)层304、无线链路协议(RLP)层306、媒体接入控制(MAC)层308和物理层310。如图2中的实施例那样，RLP层306包括一个L2-L1修改312。此外，物理层310包括一个L2-L1修改314，其中的每一个都根据本发明的原理操作。
图3B是说明无线链路协议分组数据单元被打包到物理层帧中的方法的框图。每个物理层帧都包括物理层头和物理层帧有效负载。物理层帧有效负载中的每一个可以包括一个或多个RLP分组数据单元。在图3B的特定实例中，物理层帧包括用于RLP层的两个独立实例的RLP分组数据单元。如这里将进一步描述的，本发明的原理可以在一个或多个独立的RLP实例共享一个物理层用于它们的传输时被应用。
RLP分组数据单元的每一个包括一个RLP头和一个RLP有效负载。RLP分组数据单元的每一个被唯一标识，具有分组数据单元序号。根据本发明，RLP层的ARQ操作使用这些序号。
图4是说明根据本发明的发送侧物理层操作的逻辑图。图4所示的操作被对于由物理层从链路层接收的每个分组数据单元重复。操作开始，其中物理层接收到来自链路层的至少一个分组数据单元(步骤402)。一旦接收到来自链路层的分组数据单元，物理层就将分组数据单元打包到物理层帧中(步骤404)。然后，物理层将物理层帧通过无线链路发送到接收机(步骤406)。注意，在另一个其中较低数据速率被支持的实施例中，每个分组数据单元可以被打包到多个物理层帧中。在不偏离本发明范围的情况下，这里描述的原理可以应用于这种在本发明的使用的一个特定实例中，支持诸如图1的基站104的一个基站和诸如图1的无线终端130的一个无线移动台之间的操作。特别如图2所示并参考该图所描述的，本发明的原理可以包括在基站104和/或移动台130中。在这里参考图4-10所描述的特定实例中，基站104被考虑为发送机而移动台130被考虑为接收机。不过，基站104和移动台130中的每一个可以支持发送侧和接收侧的操作。
一旦发送侧物理层发送了物理层帧，它就等待来自接收侧物理层的接收的确认(步骤408)。不过，发送侧物理层在假设接收侧物理层没有成功接收到物理层帧之前，只等待一个时间周期。特别地，考虑图1的基站104是发送设备而移动台130是接收设备。在这种情况下，基站发送物理层帧并且等待来自移动台130的确认。如果移动台确认物理层帧没有被正确接收(步骤412)或者发送侧物理层满足一个超时条件(步骤414)，则操作继续到步骤416。不过，如果发送侧物理层接收到一个肯定确认(步骤410)，则对于特定物理层帧的操作完成。
如果一个否定确认被接收或者如果一个超时条件出现(步骤412或414)，则发送侧物理层考虑物理层帧的当前传输是否是第N次传输尝试(步骤416)。根据本发明，发送侧物理层将在停止其ARQ操作之前尝试任何物理层帧的N次传输。因此，如果由发送侧物理层对物理层帧的当前传输不是物理层帧的第N次传输，则操作继续到步骤410，其中发送侧物理层通过无线链路重发物理层帧。然后，操作返回到步骤408，其中发送侧物理层等待来自接收物理层的接收的确认。如果在步骤410接收到一个肯定确认或者如步骤416所确定的，物理层帧的N次传输不成功，则对于特定物理层帧的操作结束。
图5是说明根据本发明的接收侧物理层操作的逻辑图。接收侧物理层操作等待物理层帧从发送侧到达(步骤502)。当接收侧物理层接收到来自发送侧物理层的一个物理层帧时(步骤504)，它就确定所接收的物理层帧是否是一个好的物理层帧(步骤506)。这个确定是基于由物理层利用校验和操作或者由发送侧和接收侧物理层采用的另一个错误检查算法而支持的前向纠错操作。
如果在步骤506，接收侧物理层确定物理层帧不是好的物理层帧，则接收侧物理层将一个否定确认发送到发送侧物理层(步骤514)。然后，操作返回到步骤502，接收侧物理层等待另一个物理层帧。
如果在步骤506确定物理层帧是一个好的物理层帧，则接收的物理层将一个肯定确认发送到发送侧物理层(步骤508)。然后，接收侧网络层从物理层帧中提取链路层分组数据单元(步骤510)。然后，接收侧物理层将提取的链路层分组数据单元传送到由物理层服务的一个或多个链路层(步骤512)。
物理层的ARQ操作依赖于从接收侧到发送侧的快速反馈。在一个实施例中，肯定或否定确认(ACK)信号被在一个快速反向反馈信令信道上发送。ACK信令的一个特定实现是使用一个比特来指示好或坏的接收。例如，值1可以被用于指示一个好的接收的物理层帧而值0用于指示一个坏的接收的物理层帧。在快速反向反馈信令信道的一个特定实现中，ACK比特被凿孔到由移动台使用的反向物理信道之一上。例如，反向导频信道可以被使用，以便ACK比特被凿孔到反向导频信道中并且被在发送侧提取。另一个可能的实现是使用反向专用控制信道(R-DCCH)来携带这个一比特ACK信息。
图6是说明根据本发明的发送侧链路层操作的逻辑图。如图6所示，发送侧链路层保持在空闲状态直到多个特定事件之一出现为止(步骤602)。当然，额外事件可能出现以使得接收侧链路层操作和执行多种操作。这里只有涉及本发明的操作才被参考图6描述。
在第一操作中，发送侧链路层接收来自高层的数据。例如，如图2所示，链路层可以接收来自协议栈中任何更高层的数据。此外还如图3A所特别示出的，发送侧链路层可以接收来自IP/PPP层的数据。一旦接收到来自高层的数据，发送侧链路层就创建含有更高层数据的分组数据单元(步骤606)。然后，所创建的分组数据单元被缓存在发送缓存器中(步骤608)。在创建这些分组数据单元中，发送侧唯一地用一个序号来标识每个分组数据单元。典型地，序号被发送侧链路层按照顺序建立。如参考图7到10所进一步描述的，这些序号被根据本发明采用来支持双层ARQ操作。
作为由发送侧链路层从空闲状态的第二操作，发送侧链路层与发送侧物理层交互来将分组数据单元传送到物理层(步骤610)。通过这个交互，发送侧链路层确定发送侧物理层需要数据。然后，根据一个交互，发送侧链路层选择分组数据单元以传送到物理层(步骤612)。在选择之后，发送侧链路层将分组数据单元传送到物理层(步骤614)。
在根据本发明的另一个操作中，发送侧链路层接收来自其相应物理层的一个否定确认(NAK)(步骤616)。这个NAK被创建并且由接收侧链路层发送。根据这个NAK的内容，发送侧链路层将标识一个或多个分组数据单元用于重发(步骤618)。在一个实施例中，NAK包括在接收侧丢失的以及物理层数据纠正操作对其失败的链路层分组数据单元的一个或多个序号。当这种情况发生时，发送侧链路层将丢失的或者错误的分组数据单元传送到物理层用于重发(步骤620)。
图7是说明根据本发明的接收侧链路层操作的逻辑图。如图7所示，接收侧链路层操作也驻留在一个空闲状态直到特定操作开始(步骤702)。但是，也如图6中的情况所示，接收侧链路层将执行除了参考图7所描述的那些之外的操作。此外，如上所述，任何无线设备都可以在发送侧和接收侧实现本发明的教义。这样，图4、5、6和7的操作的描述将全部实现在单独一个无线设备上。
接收侧链路层接收来自其相应物理层的分组数据单元。在这种情况下，接收侧链路层每次考虑其从物理层接收的一个分组数据单元(步骤704)。一旦接收到一个分组数据单元，接收侧链路层就确定任何分组数据单元是否被丢失(步骤706)。因为接收侧链路层保留它接收的分组数据单元序号的历史记录，所以它利用它从物理层接收的分组数据单元的序号中的间隙或者中断来检测分组数据单元的丢失。接收侧链路层当考虑到来自物理层的任何特定分组数据单元的接收时，检测一个单独的丢失的分组数据单元或者多个丢失的分组数据单元。
如果在步骤706没有检测到丢失，则接收侧链路层将分组数据单元缓存到其再排序缓存器中。不过，如果在步骤706检测到丢失，则接收侧链路层设置一个定时器用于它检测到的每个丢失的分组数据单元(步骤710)。
当由接收侧链路层检测到一个丢失时，物理层ARQ操作可能仍然尝试恢复已经被丢失并且含有一个或多个丢失的链路层分组数据单元的物理层帧。为了避免不必要的NAK的产生以及作为结果而发生的链路层重发，一个定时器被设置来延迟NAK的产生直到一个允许物理层恢复丢失的物理层帧的时间周期已经过去。在本发明的一个特定实施例中，为丢失的一个或多个分组数据单元设置的延迟定时器的值对应于由物理层ARQ操作执行的N次重发的等待时间。
当为丢失的数据分组单元设置的任何定时器期满时(步骤714)，接收侧链路层发送一个NAK到物理层用于通过无线链路传输(步骤716)。这个NAK将如步骤616所述的由发送侧链路层接收并且因此将被服务。
图8是说明根据本发明第一方面的操作的数据流图。图8表示如参考图4和5所述的物理层ARQ机制。不过，阅读器将理解图8的操作只是可以根据本发明而被执行的一个例子。
如图所示，物理层帧1被通过在发送侧和接收侧之间的无线链路发送。注意，物理层帧没有被加标签并且这里提供的标签只是用于说明的目的。一旦接收到物理层帧1，接收侧物理层就确定物理层帧是元错误的并且将一个肯定确认(ACK 1)通过无线链路发送到发送侧协议层。
一旦物理层帧1发送，发送侧物理层就启动一个如T-ACK所指示的延迟周期。在这个延迟周期T-ACK结束时，发送侧物理层期望接收对于物理层帧1的确认。发送侧物理层期望在T-ACK结束时在窗口T-WIN中接收一个确认。T-ACK和T-WIN被根据在向接收侧的发送中固有的延迟、由接收侧的处理和从接收侧到发送侧的ACK的传输而被选择。
发送、接收、ACK产生和ACK传输过程不是立即的，而是随着时间而出现。ACK过程中的延迟部分包括从发送侧到接收侧的物理层帧的传输中的固有延迟、在接收侧的物理层帧的接收、确定物理层帧是由接收侧接收的好或坏帧、由接收侧产生ACK以及在ACK到发送侧的传输中的固有延迟。因此，在一个例如T-ACK的特定时间周期期满之前，对于一个特定层帧的一个有效ACK将不被发送侧接收到。此外，在例如(T-ACK+T-WIN)的特定时间周期之后，对于一个特定物理层帧的有效ACK将不被发送侧接收到。
在图8的例子中，物理层帧1的确认是肯定的并且在周期T-WIN中被接收到，所述周期T-WIN是在对应于物理层帧1的延迟周期T-ACK之后开始的。这个特定实例表示一个物理层帧的成功发送、接收和确认。
发送侧物理层如图所示发送物理层帧2。不过，物理层帧2在其向接收侧的传输中被破坏并且被错误接收。在这种情况下，接收侧物理层将一个对于物理层帧2的确认发送到发送侧物理层。这个确认是否定的以指示物理层帧2没有被接收侧物理层正确接收到。
一旦物理层帧2通过无线链路发送，发送侧物理层还启动一个T-ACK延迟周期，然后等待在周期T-ACK期满之后周期T-WIN中的一个确认。在图8的例子中，发送侧物理层在窗口T-WIN中接收一个否定确认并且确定物理层帧2必须再次被发送，这是因为它没有被正确接收到。因此，这个特定实例表示一个不成功的传输以及不成功传输的成功的否定确认。
当物理层帧2被发送并且被接收侧物理层正确接收之后，物理层帧3被发送。因此，接收侧物理层将一个肯定确认发送到发送侧物理层。不过，肯定确认在传输中被丢失并且没有达到发送侧物理层。当发送侧物理层发送物理层帧3时，它启动一个延迟周期T-ACK，然后在T-ACK期满之后在周期T-WIN中等待一个确认。因为发送侧物理层在T-WIN中没有接收到任何确认，所以它也启动对于物理层帧3的错误纠正。这样，这个特定实例表示一个成功的传输以及成功传输的不成功肯定确认。
图9是说明根据本发明第二方面的操作的数据流图。在图9的操作中，在发送侧和接收侧的物理层和链路层的ARQ操作交互引起错误纠正操作。在图9的特定实例中，作出一个过分简单化的假设，即单独一个分组数据单元对应于单独一个物理层帧。不过，如前面所描述的，这种操作并非总是这种情况，多个分组数据单元可以被包括在单独一个物理层帧中。在传输开始，发送侧链路层将分组数据单元1传送到发送侧物理层。发送侧物理层将分组数据单元1打包到物理层帧1并且将物理层帧1通过无线链路发送到接收侧。接收侧物理层接收到物理层帧1，将一个肯定确认发送到发送侧物理层并且还将分组数据单元传送到接收侧链路层。
发送侧链路层将分组数据单元2传送到发送侧物理层，发送侧物理层将分组数据单元2打包到物理层帧2。然后，发送侧物理层将物理层帧2发送到接收侧物理层。不过，物理层帧2在被接收时是坏的物理层帧，并且对于该帧的一个否定确认被接收侧物理层发送。
在发送侧，发送侧链路层将分组数据单元3传送到发送侧物理层，发送侧物理层将分组数据单元3放置到物理层帧3中并且将物理层帧3通过无线链路发送到接收侧物理层。接收侧物理层在一个好的条件中接收物理层帧3，然后将物理层帧3中包含的分组数据单元3传送到接收侧链路层。当接收到分组数据单元3时，接收侧链路层检测到一个丢失，因为它期望接收到分组数据单元2。因此，RLP启动对应于分组数据单元2的定时器。
根据对于物理层帧2的否定确认，发送侧物理层帧重发物理层帧2并且它被接收侧物理层成功接收到。然后，接收侧物理层从重发的物理层帧中提取分组数据单元2并且将分组数据单元2传送到接收侧链路层。因为在为分组数据单元2设置的定时器期满之前，分组数据单元2被接收侧链路层接收，所以接收侧链路层不发送一个请求分组数据单元2的重发的NAK。
因此，图9的操作说明一个例子，其中在物理层的错误纠正和在链路层的延迟的错误纠正操作排除由链路层的不需要的错误纠正。因此，错误纠正是迅速的、正确的并且不消耗开销的。
图10是说明根据本发明第三方面的操作的数据流图。如图10所示，发送侧链路层将分组数据单元3传送到发送侧物理层，发送侧物理层将分组数据单元3放置到物理层帧3中。物理层帧3被成功地通过无线链路传送到接收侧物理层。接收侧物理层从物理层帧3中提取分组数据单元3并且将分组数据单元3传送到接收侧RLP层。不过，因为接收侧RLP期望分组数据单元2，所以它检测到丢失并且启动对应于分组数据单元2的定时器。
发送被以发送侧链路层将分组数据单元4传送到发送侧物理层而继续。发送侧物理层将分组数据单元4放置到物理层帧中并且成功地将物理层帧4通过无线链路传送到接收侧物理层。然后，接收侧物理层从物理层帧4中提取分组数据单元4并且将分组数据单元4传送到接收侧链路层。
在一个时间周期之后，为分组数据单元2设置的定时器期满，在分组数据单元2的成功接收之前，该期满发生。在这种情况下，接收侧RLP层发送一个NAK，其中它利用分组数据单元2的序号来识别分组数据单元2。NAK被通过接收侧物理层传送到发送侧物理层，然后发送到发送侧链路层。响应于标识分组数据单元2的NAK，发送侧链路层将分组数据单元2的一个拷贝传送到发送侧物理层。根据图10中的这个例子，链路层只在物理层的ARQ操作失败之后才启动其ARQ操作。
本发明的原理可以应用于当一个移动台从一个小区地点移动到另一个小区地点或者从一个发送机到另一个发送机时的移动性情况。在这种情况下，移动台可以设置其中的一个定时器，以允许物理层恢复操作来在切换到新的基站之前完成。可替代地，移动台也可以切换到新的基站，而无需等待物理层帧从先前的基站到达。在这种情况下，链路层重发被在一个延迟超时之后触发，以便恢复没有被移动台接收的任何链路层分组数据单元。
如前面所描述的，当多个链路层实例共享相同的物理层时，本发明的原理也可以被应用。在这种情况下，一个特定的物理层帧对应于多个用户的链路层分组数据单元。在这个特定操作中，移动台中的每个都发送一个对应于物理层帧的ACK。当肯定ACK被从所述移动台中的每一个接收到时，没有额外的重发被要求。不过，当一个否定确认被从所述移动台中的任何一个接收到时，基站必须决定是否以及如何重发物理层帧。在一个操作中，只要至少一个ACK是否定的，基站就重发整个物理层帧。这个方案可以被扩展到覆盖任何确认被在其传输中丢失的情况。
在一个替代操作中，基站只重发对应于发送否定ACK或者未用ACK响应的移动台的链路层分组数据单元的那些物理层子块。物理层帧的其它部分可能是空的或者可以被使用于物理层子块的重复编码。此外，物理层帧的未用部分可以被与其它新的链路层分组数据单元复用。
作为另一个实现，只要特定部分或者特定比例的被服务的用户用肯定确认来响应，基站就不重发物理层帧。在这种情况下，错误纠正被通过链路层动作而执行。用确认来响应的那部分用户将被根据由物理层服务的总数和其它要考虑的事项而选择。
图11是说明根据本发明构建的基站1102的框图。基站1102支持一个操作协议，如IS-95A、IS-95B、IS-2000、GSM-EDGE和/或与本发明的教义兼容的经过修改或者没有经过修改的各种3G和4G标准。不过，在其它实施例中，基站1102支持其它操作标准。基站1102支持协议层操作，如那些参考图2和/或3A所描述的。
基站1102包括处理器1104、动态RAM 1106、静态RAM 1108、EPROM1110和诸如硬盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器等的至少一个数据存储装置1112。(包含在外围处理卡或者模块中的)这些部件通过本地总线1117互相耦合并且通过接口1118耦合到外围总线1120(它可以是底板)。各种外围卡都耦合到外围总线1120。这些外围卡包括网络基础结构接口卡1124，其将基站1102耦合到无线网络基础结构1150。数字处理卡1126、1128和1130分别耦合到射频(RF)单元1132、1134和1136。这些数字处理卡1126、1128和1130中的每一个执行对于由基站1102服务的相应扇区，例如扇区1、扇区2或扇区3的数字处理。这样，数字处理卡1126、1128和1130中的每一个将执行参考图4-7所描述的处理操作中的一些或者全部。RF单元1132、1134和1136分别耦合到天线1142、1144和1146，并且支持基站1102和移动台(其结构在图12中示出)之间的无线通信。基站1102可能还包括其它卡1140。
混合自动重发请求指令(HARQI)1116存储在存储器1112中。象HARQI 1114那样，HARQI 1116被下载到处理器1104和/或DRAM 1106中用于由处理器1104处理。虽然HARQI 1116被示为驻留在包括在基站1102中的存储器1112中，但是HARQI 1116也可以被加载到诸如磁介质、光介质或电介质的便携式介质中。此外，HARQI 1116电子地通过数据通信路径从一台计算机发送到另一台计算机上。HARQ I的这些实施例都在本发明的精神和范围内。
在执行HARQI 1114时，基站1102执行根据先前这里参考图1-10描述的本发明的操作。HARQI 1116也可以部分地由数字处理卡1126、1128和1130和/或基站1102的其它部件执行。此外，所示出的基站1102的结构只是可以被根据本发明的教义操作的多个变化的基站结构中的一个。
图12是说明根据本发明构建的执行这里先前描述的操作的移动台1202的框图。移动台1202支持一个操作协议，如IS-95A、IS-95B、IS-2000、GSM-EDGE和/或与本发明的教义兼容的经过修改或者没有经过修改的各种3G和4G标准。不过，在其它实施例中，移动台1202支持其它操作标准。
移动台1202包括RF单元1204、处理器1206和存储器1208。RF单元1204耦合到位于移动台1202外壳内部或者外部的天线1205。处理器1206可以是特定用途集成电路(ASIC)或者能够根据本发明操作移动台1202的另一种类型的处理器。存储器1208包括静态和动态部分，如DRAM、SRAM、ROM、EEPROM等。在某些实施例中，存储器1208可以部分地或者全部地包含在一个还包括处理器1206的ASIC上。用户接口1210包括显示器、键盘、扬声器、麦克风和数据接口，并且可以包括其它用户接口部件。RF单元1204、处理器1206和存储器1208和用户接口1210通过一条或者多条通信总线/链路耦合。电池1212还耦合到RF单元1204、处理器1206、存储器1208和用户接口1210并且为它们供电。
混合自动重发请求指令(HARQI)1216被存储在存储器1208中。HARQI 1216被象HARQI 1214那样下载到处理器1206中用于由处理器1206执行。在某些实施例中，HARQI 1216还可以部分地由RF单元1204执行。在制造时、在诸如通过空中的业务提供操作的业务提供操作期间或者在参数更新操作期间，HARQI 1216可以被编程到移动台1202中。在它们被执行时，HARQI 1214促使移动台1202执行根据先前参考图1-8描述的本发明的操作。
所示出的移动台1202的结构只是一个移动台结构的例子。许多其它变化的移动台结构可以被根据本发明的教义操作。在HARQI 1214执行时，移动台1202执行根据先前这里描述的本发明的服务于数据通信的操作。
这里公开的本发明容许各种修改和替代。因此，特定的实施例被在附图和详细描述中举例描述。但是，应当理解附图及其详细描述并非用于将本发明限制到所公开的特定形式，而是相反，本发明覆盖落在由所附权利要求定义的本发明精神和范围内的所有修改、等同物和替代。
权利要求
1.一种用于操作接收机通过无线链路接收来自发送机的数据的方法，该方法包括由操作在接收机上的物理层通过无线链路接收来自发送机的物理层帧，其中接收物理层帧包括确定所述物理层帧是否是无错误的；当所述物理层帧无错误时，向发送机确认一个成功的接收，从物理层帧中提取分组数据单元，并且将所述分组数据单元传送到操作在接收机上的链路层；以及当所述物理层帧不是无错误的时，向发送机否定确认一个成功接收；以及由操作在接收机上的链路层接收一个分组数据单元，其中接收分组数据单元包括确定一个分组数据单元是否被丢失；以及当所述分组数据单元丢失时，将对于一个丢失分组数据单元的自动重发请求延迟一个延迟周期，该周期对应于在物理层对于丢失的分组数据单元的错误纠正操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中延迟周期对应于成功地接收含有丢失的数据单元的物理层帧的N次尝试，并且其中N是一个整数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中发送机是基站；并且接收机是移动台。
4.根据权利要求1所述的方法，其中发送机是移动台；并且接收机是基站。
5.根据权利要求1所述的方法，其中确定一个分组数据单元是否被丢失包括将一个接收到的分组数据单元的序号与一个期望的分组数据单元的序号相比较。
6.一种用于操作发送机通过无线链路向接收机发送数据的方法，该方法包括将一个分组数据单元从操作在发送机上的链路层传送到操作在发送机上的物理层；将所述分组数据单元打包到一个物理层帧中；将所述物理层帧通过无线链路发送到接收机；等待来自接收机的对于所述物理层帧的成功接收的一个指示；当所述物理层帧的成功接收的一个指示没有被接收到时，启动物理层帧的重发；如果在至少一次重发尝试之后，所述物理层帧的成功接收的指示没有被接收到，则通知链路层所述分组数据单元丢失；以及链路层启动对于丢失的分组数据单元的错误纠正操作。
7.根据权利要求6所述的方法，其中物理层帧的N-1次重发尝试被尝试，并且其中N是一个整数。
8.根据权利要求6所述的方法，其中发送机是基站；并且接收机是移动台。
9.根据权利要求6所述的方法，其中发送机是移动台；并且接收机是基站。
10.根据权利要求6所述的方法，其中链路层包括无线链路协议层。
11.一种操作来通过无线链路接收来自无线发送机的数据的无线接收机，该无线接收机包括一个天线；耦合到所述天线的一个射频单元；以及至少一个数字处理器，其耦合到执行促使无线接收机进行如下操作的软件指令的射频单元通过无线链路接收来自无线发送机的物理层帧，其中接收物理层帧包括确定所述物理层帧是否是无错误的；当所述物理层帧无错误时，向无线发送机确认一个成功的接收，从物理层帧中提取分组数据单元，并且将所述分组数据单元传送到操作在无线接收机上的链路层；以及当所述物理层帧不是无错误的时，向无线发送机否定确认一个成功接收；以及由操作在无线接收机上的链路层接收一个分组数据单元，其中接收分组数据单元包括确定一个分组数据单元是否被丢失；以及当所述分组数据单元丢失时，将对于一个丢失分组数据单元的自动重发请求延迟一个延迟周期，该周期对应于在物理层对于丢失的分组数据单元的错误纠正操作。
12.根据权利要求11所述的无线接收机，其中延迟周期对应于成功接收含有丢失的分组数据单元的一个物理层帧的N次尝试，并且其中N是一个整数。
13.根据权利要求11所述的无线接收机，其中确定一个分组数据单元是否丢失包括将一个接收的分组数据单元的序号与一个期望的分组数据单元的序号相比较。
14.根据权利要求11所述的无线接收机，其中链路层包括一个无线链路协议层。
15.根据权利要求11所述的无线接收机，其中无线接收机是移动电话；并且无线发送机是基站。
16.根据权利要求11所述的无线接收机，其中无线接收机是基站；并且无线发送机是移动台。
17.一种操作来将数据通过无线链路发送到无线接收机的无线发送机，该无线发送机包括一个天线；耦合到所述天线的一个射频单元；以及至少一个数字处理器，其耦合到执行促使无线接收机进行如下操作的软件指令的射频单元将一个分组数据单元从操作在其上的链路层传送到操作在其上的物理层；将所述分组数据单元打包到一个物理层帧中；将所述物理层帧通过无线链路发送到无线接收机；等待来自无线接收机的对于所述物理层帧的成功接收的一个指示；当所述物理层帧的成功接收的指示没有被接收到时，启动所述物理层帧的重发；如果在至少一个重发尝试之后没有接收到所述物理层帧的成功接收的指示，则通知链路层所述分组数据单元被丢失；以及促使链路层启动对于所述丢失的分组数据单元的错误纠正操作。
18.根据权利要求17所述的无线发送机，其中物理层帧的N-1次重发尝试被尝试，并且其中N是一个整数。
19.根据权利要求17所述的无线发送机，其中链路层包括一个无线链路协议层。
20.根据权利要求17所述的无线发送机，其中无线发送机是基站；并且无线接收机是移动台。
21.根据权利要求17所述的无线发送机，其中无线发送机是移动台；并且无线接收机是基站。
全文摘要
一个基站、移动台和/或其它终端设备包括物理层(层1)协议和链路层(层2)协议，所述协议都包括自动重发请求(ARQ)操作。物理层和链路层包括增强，即互相交互以便当错误纠正操作在物理层未决时促使链路层制止ARQ操作。一个发送机将链路层分组数据单元打包到物理层帧中并且将发送该物理层帧。一个接收机进行响应以指示成功或者不成功的发送。发送的物理层等待响应并且当需要时启动错误纠正操作。当接收的链路层检测到丢失的数据分组时，它就制止其ARQ操作以便允许物理层错误纠正操作完成。
文档编号H04L1/16GK1437807SQ01811337
公开日2003年8月20日 申请日期2001年4月17日 优先权日2000年4月17日
发明者M·H·方, L·L·斯特劳茨恩斯基, G·吴, W·童 申请人:北方电讯网络有限公司