在数据叠加语音通信系统中有效重发数据的方法和设备的制作方法

专利名称：在数据叠加语音通信系统中有效重发数据的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及无线通信，更具体地涉及在数据叠加语音(Voice-over-data)通信系统中，用于重发数据帧的有效方法和设备。
II、背景技术无线通信领域有许多应用，包括无绳电话、寻呼、无线本地回路和卫星通信系统。尤其重要的应用是移动用户的蜂窝式电话系统(这里使用的术语“蜂窝式”系统包含蜂窝网和PCS的频率)。对这种蜂窝式电话系统，包含频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)，已研制了各种空中接口。与此关联，已建立了各种本国和国际标准，包括高级移动电话业务(AMPS)、全球移动通信系统(GSM)和临时标准95(IS-P5)。尤其，电信工业协会(TIA)和其它熟知的标准部门颁布了IS-95及其派生的标准，诸如IS-95A、IS-95B(通常统称为IS-95)、J-STD-008、IS-99、IS-67、IS-707等等。
根据用IS-95标准构建的蜂窝式电话系统，用CDMA信号处理技术提供高效和增强的蜂窝电话业务。在专利号为No.510359、题为“在CDMA蜂窝式电话系统中用于产生信号波形的系统的方法(System and Method for GeneratingSignal Waveforms in a CDMA Cellular Telephone System)”的美国专利中，揭示了一种基本上使用IS-95标准构建的典型蜂窝式电话系统，该专利转让给本发明的受让人并通过引用与本申请结合。上述专利说明CDMA基站中的发送或前向链路的信号处理。在1997年12月9日递交的题为“我信道解调器(MULTICHANNEL DEMODULATOR)”的美国专利申请No.08/987172中，叙述了CDMA基站中典型接收或反向链路的信号处理，该专利申请转让给本发明的受让人并通过引用与本申请结合。在CDMA系统中，空中功率控制是极重要的问题，在题为“CDMA蜂窝式移动电话系统中控制发射功率的方法和装置(Method andAppartus for Controlling Transmission Power in A CDMA Celluler MobileTelephone System)”的美国专利No.5056109中，揭示了一种CDMA系统中控制功率的典型方法，该专利转让给本发明的受让人并通过引用与本申请相结合。
使用CDMA空中接口的主要优点是可在同一RF频带中同时进行通信。例如，一给定蜂窝式电话系统中的各移动用户单元(典型的是蜂窝电话)，通过在相同的1.25MHz的RF频谱中发送反向链路信号而与同一基站通信。同样，这种系统中的各基站可通过在另一1.25MHz的RF频谱中发送正向链路信号而与移动单元通信。
在相同RF频带上发送信号提供各种好处，包括增加蜂窝式电话系统的频率重复使用和在两个或更多基站间进行软切换的能力。增加频率重复使用允许在给定数量的频谱中进行更多呼叫。软切换是移动单元在两台或更多基站区域间过渡的稳健方法，它包括与两个或更多基站同时接口(反之，硬切换在建立与第2基站接口前终止与第1基站接口)，在题为“CDMA蜂窝通信系统的移动台辅助软切换(Mobile Station Assisted Soft Handoff in a CDMA CellularCommunications System)”的美国专利No.5267261中，揭示了一种执行软切换的典型方法，该专利转让给本发明的受让人并通过引用与本申请结合。
在IS-99和IS-657(以后统称为IS-707)标准下，符合IS-95的通信系统可提供语音和数据两种通信业务。数据通信业务使发射机和一个或多个接收机间可在无线接口交换数字数据。通常用IS-707标准发送的数字数据的例子包含计算机文件和电子邮件。
根据IS-95和IS-707标准，在发射机和接收机间交换的数据以帧或预定时间周期进行处理。为增大数据传输期间成功传送帧的可能性，IS-707应用无线电链路协议(RLP)跟踪成功发送的帧并在帧不能成功发送时进行帧重发。在IS-707中重发多达3次，更高层协议要求采取附加步骤以确保帧被成功接收。
为跟踪哪些帧已成功接收，IS-707在各发送帧中包含8位序号作为多帧首标。该序号对各帧从0至256递增，然后重置回零。在接收到序号不按顺序的帧，或用CRC检查和信息或其它检错方法检测到错误时，就检测为不成功传输的帧。一旦检测到不成功接收的帧，接收机即向发送系统发送包含接收帧序号的否定确认消息(NAK)。发送系统接着重发包含序号的帧作为原始发送。若重发帧未被成功接收，则由两个NAK组成的第2重发请求发送至发射系统，这次要求该帧重发两次，若仍未成功接收该帧，则由3个NAK构成的第3重发请求发送至发送系统，这次要求该帧发送3次。如果在第3次发送请求后，仍未成功接收该帧，则不再请求重发，接收机忽略该帧用于重构成原始数据。
最近，用IS-707数据协议发送语音信息的需求增长。例如，在保安通信系统中，经加密算法处理的语音信息可能更易于用数据协议发送。在这种应用中，希望仍使用已有数据协议，从而不必改变现有基础设施。但是，在发送使用数据协议的语音时，由于语音特性的本质会产生问题。
发送使用数据协议的语音等声音信息产生的一个主要问题是与帧重发关联的延迟。话音中大于几百毫秒的延时可产生不可接受的语音质量。在发送基于声音的数据时，由于数据非实时性，时延易于承受。结果，IS-707协议可使用上述帧重发方案，从而产生几秒以上的发送延时或等待期间。这种等待期间对发送语音信息是不可接受的。
用数据协议传输声音信息的另一缺点是迫使目前的移动通信装置必须响应来自例如基站的重发请求。目前，根据IS-707，移动通信装置必须遵循基站的重发请求。例如，如果基站未正确接收11号帧，则基站将向移动通信装置发送NAK信号，请求单次重发帧11。根据IS-707，移动通信装置必须作出响应单次重发帧11。如果基站仍未收到重发帧，则向移动通信装置发送两个NAK信号，请求重发帧11两次。移动通信装置接着作出响应，重发帧11两次。在某些情况下，希望移动通信装置以更为智能的方式响应NAK。
使用数据协议发送语音信息的有关缺陷是基站在其响应移动通信装置发送的NAK信号的能力方面也受限制。设计用于符合IS-95标准的通信系统的基站，对每个接收的NAK只能发送一个请求帧的拷贝。希望基站也能以更智能的方式响应NAK。
需要的是一种重发接收差错帧的方法和设备，同时把与重发关联的时延引起的问题减至最小。进而，该重发方法和设备应与目前基础向下兼容，以免对该系统的昂贵升级。

发明内容
本发明是在已有数据网络上重发含声音信息的数据帧的方法和设备。本发明完全驻留在移动通信装置中，从而可避免对已有基础设施作昂贵的修改。
当第1无线通信装置接收帧有差错时，从该第1无线通信装置向发送该帧的发射机发送若干否定确认消息(NAK)，各否定确认消息相互贴近发送。NAK使位于第2无线通信装置(通常是基站)中的发射机发送接收出差错的帧的多个拷贝，从而增大在短时间中正确接收该帧的概率，减少声音等待时间。或者，第1无线通信装置接收帧出差错时，第1无线通信装置忽略差错且不发送NAK。这仅稍降低语音质量，但因避免集中重发过程而显著减少语音等待时间。
在产生NAK并由第2无线通信装置发送及由第1无线通信装置接收时，第1无线通信装置发送若干NAK标记的帧的拷贝，各拷贝相互紧接发送。再次使用多帧重发增大该帧成功接收的概率。或者，第1无线通信装置接收单个NAK时，以两个阶段发送若干拷贝。在接收单个NAK时立即发送标识帧的一个拷贝。仅在无新数据要发送时才重发余下的拷贝。


图1是无线通信系统的框图。
图2用于图1所示无线通信系统的发射机和接收机的框图。
图3是图2所示发射机产生的典型帧的说明图。
图4是发射的数据帧的顺序示图。
图5是流程图，详细说明根据本发明的技术教导在前向链路发送期间图2所示发射机和接收机的动作。
图6是根据本发明的技术教导在反向链路发送期间第2发射机和第2接收机工作说明图。
较佳实施例的详细说明对于用IS-707和IS-95标准的CDMA信号处理技术工作的无线通信系统，说明实施例。虽然本发明特别适用于这种通信系统，但应理解，本发明可用于经帧或数据包发送数据的、包含无线和有线通信系统的各种其它类型的通信系统及卫星通信系统。此外，在整个说明中，以框图的型式说明各种熟知的系统，这样做是为了简明。
各种无线通信系统应用通过空中接口与移动单元通信的固定基站。这种无线通信系统包含AMPS(模拟)、IS-54(北美TDMA)、GSM(全球移动通信系统TDMA)和TS-95(CDMA)。在一个较佳实施例中，无线通信系统是CDMA系统。
如图1所示，CDMA无线通信系统通常包括多个第1无线通信装置10、多个第2无线通信装置或基站12、基站控制器(BSC)14和移动交换中心(MSC)16。第1无线通信装置10通常是无线电话，但无线通信装置10也可包含备有无线调制解调器的计算机，或可向另外无线通信装置发送和接收声音或数据信息的任何其它装置。第2无线通信装置12虽然如图1所示为一固定基站，但也可包含移动通信装置、卫星或可与第1无线通信装置10通信的任何其它装置。为清楚起见，第1无线通信装置10这里称为移动单元10，第2无线通信装置12称为基站12。
MSC16构成为与常规公用交换电话网(PSTN)18或直接与因特网20等计算机网络接口。MSC16也可构建成与BSC14接口。BSC14经回程线路与各基站12耦联。该回程线路可根据任何已知接口(包含E1/T1、ATM或IP)构成。应理解，在系统中可有一个以上BSC14。各基站12最好包含至少一个扇区(未图示)，各扇区包含以从基站12径向向外的特定方向指向的天线。或者，各扇区可包含用于分集接收的两个天线。各基站12最好设计成支持多种频率分配(各频率分配包含1.25MHz频谱)。扇区和频率分配的逻辑“与”可称为CDMA信道。基站12众所周知也可是基站收发信机子系统(BTS)12。或者，“基站”可用于本行业中，通指BSC14和一个或多个BTS12，该BTS12也指“区站”12(或者，给定BTS12的各扇区可称为区站)。移动用户单元10通常是无线电话10，无线通信系统最好是CDMA系统，构成为使用IS-95标准。
在蜂窝式电话系统通常工作期间，基站12从移动单元群10接收一组反向链路信号。移动单元10发送和接收语音和/或数据通信。在基站12中处理给定基站12接收的反向链路信号。产生的数据发送至BSC14。BSC14提供呼叫资源分配和移动性管理功能，包含基站12间软切换的协调。BSC14也向MSC16转送接收的数据，后者提供附加转送服务以与PSTN18接口。类似地，PSTN18和因特网20与MSC16接口，MSC16与BSC14接口，后者又控制基站12向一组移动单元10发送一组正向链路信号。
按照IS-95的技术教导，图1的无线通信系统通常设计成允许在移动单元10间并经PSTN18对有线通信装置进行语音通信。但是，已建立各种标准，包括例如IS-707，允许经PSTN18或因特网20，在移动用户单元10和数据通信装置间进行数据传输。要求传输数据而非语音的应用例子包括电子邮件、各种可下载应用及寻呼业务。IS-707规定数据如何在CDMA通信系统中工作的发射机和接收机间传输。
由于各数据类型有关的特性，IS-707中包含的发送数据的协议与IS-95规定的用于发送声音信息的协议不同。例如，因人耳的限制，传送声音信息时允许差错率可相对较高。在符合IS-95的CDMA通信系统中，典型的允许帧差错率是百分之一，意指可错误接收百分之一帧而声音质量不会有可觉察的损失。
数据通信系统中的差错率必须远低于语音通信系统的差错率，因为错误接收的单个数据位可对传输中的信息产生很大影响。在这种数据通信系统中典型的差错率(规定为比特差错率(BER))是10-9量级或每接收10亿位错误接收1位。
在符合IS-707的数据通信系统中，以20毫秒帧传输信息。接收包含1个或多个差错的帧时，向发送数据帧的发射机发送否定确认消息即NAK，通知该发射机与错误接收的帧有关的帧号。已错误接收的帧也可叫做差错帧或坏帧，并可定义为包含差错的接收帧或预定接收机从不接收的帧。发射机接收NAK时，从存储缓冲器检索数据帧的复本，然后向接收机重发。
按照IS-707的教导，如果在发送初始NAK后的预定时间未成功接收同一帧，则以两个NAK的形式向发射机发送第2次请求，各NAK规定要重发的同一帧，对每次NAK发送进行一次重发。多个NAK的目的是增大成功接收帧的概率。
如果在发送第2次重发请求时在第2预定时间中仍未接收到数据帧，则接收机以3个NAK的形式发送第3重发请求，每个NAK指定同一要重发的帧，对每次NAK发送进行一次重发。如果在发送第3次重发请求时在第3个预定时间中仍未收到该帧，则不再发送重发请求，在接收机中忽略该帧用于重构成原数据。响应用的原预定时间期间、第2预定时间和第3预定时间可彼此相等，或设定成不同的值。此外，可根据信道传输质量动态调节3个预定时间的长短。通过监测接收数据的差错率进行测量。
刚才叙述的重发方案在正确接收原已错误接收的帧中引入时延。由于多次请求重发帧及接收机等待以观察第1、第2或第3重发请求是否连续所费的时间，引起时延。通常发送数据时该时延不具有负面影响，但是，在数据通信系统中传输声音信息时，与重发请求有关的时延因其对听众引入显著音质损失而变得不可接受。
本发明允许移动单元10以与现有基础设施及传输协议兼容的方式请求重发，同时把与重发请求关联的时延减至最小。此外，本发明允许移动单元10以减小重发时延的方式响应重发请求。
图2说明根据框图形式的典形实施例构成的发射机和接收机。在发射机50和接收机52间进行通信。在多数无线通信系统中，至少一个发射机50和至少一个接收机52(一起叫做调制解调器)位于基站(BTS)12中，一个发射机50和一个接收机52位于移动单元10中以在BTS12和移动单元10间进行双向通信。下述讨论依据前向链路(即数据从BTS12向移动单元10传输)叙述本发明。因而，任何涉及发射机50的说明均针对BTS12中的发射机，任何涉及接收机52的说明均针对移动单元10中的接收机，除非另有说明。本发明对于反向链路的讨论与本发明对前向链路的讨论一致。
本发明完全驻留在移动单元10，从而避免对已有基础设施进行昂贵和不希望的变更。此外，实施本发明无需修改已有的产业标准(诸如IS-95、IS-707)管理的语音和数据协议。
现在参照图2，在发射机50中，控制系统54从输入/输出(I/0)56接收数据帧并向编码器58提供数据帧。控制系统54代表可在发射机50中对传送至I/056及来自I/056的帧信息进行控制及具有许多其它功能的熟知的数字计算装置。数据帧可包含声音信息或数据，但是本发明主要用于发送含声音信息的数据帧。编码器58进行卷积编码，产生码元，由数字调制器60接收。数字调制器60用一个或多个二进制信道码和一个或多个二进制扩展码，对码元进行直接序列调制，产生分成码片的码元，由射频(RF)发射机62接收。RF发射机把分成码片的码元上变频成载波频段经双工器66从天线系统64发射。
可用各种进行数字调制和RF上变频的方法和设备。在下列专利文献中叙述了一组特别有用的方法和设备1995年4月28日递交的题为“在使用统计复用的通信系统中提供可变速率数据的方法和设备(METHOD AND APPARATUS FORPROVIDING VARIABLE RATE DATA IN A COMMUNICATIONS SYSTEM USINGSTATISTICAL MULTIPLEXING)”的美国专利申请No.08/431180；1995年2月28日递交的题为“在使用非正交溢出信道的通信系统中提供可变速率数据的方法和设备(METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING VARIABLE ARTE IN ACOMMUNICATIONS SYSTEMS USING NON-ORTHOGONAL OVERFLOW CHANNELS)”的美国专利申请No.08/395960；1997年1月15日递交的题为“CDMA电信系统的高数据速率补充信道(HIGH DATA RATE SUPPLEMENTAL CHANNEL FOR CDMATELECOMMUNICATIONS SYSTEM)”的美国专利申请No.08/784281。这些专利申请均转让给本发明的受让人并通过引用与本申请结合。应理解，上述某些专利申请针对前向链路，因而更适用于发射机50，而另一些则计对反向链路，因而更适用于接收机52。
图3说明从天线系统64发送的包含8位序列字段(SEQ号)72及数据字段76的典型数据帧70。已有技术中熟知帧70可包含其它字段，因为它们与本发明并非特别有关，因而未加以显示。在较佳实施例中，基本根据IS-707标准规定的帧结构构成帧。
参照图2，按制系统54顺序地向编码器58提供数据帧，该控制系统在帧缓存器55中存储帧并更新索引值L_V(S)，两者均存储在存储器57中。在一较佳实施例中，索引值L_V(S)是12位序号，在每帧置入缓冲器55后递增。在帧存入缓存器55时，索引值L_V(S)的最低有效8位置于帧70的顺序字段72。
在接收机52，来自发射机50的RF信号由天线82接收，然后由双工器66转送至RF接收机80，数字解调器86用必要的二进制码解调下变频信号或“基带”信号，产业软判决数据，由解码器88接收。解码器88进行最大似然格网解码(或Viterbi解码)，得到硬判决数据，向控制器91提供。
控制器91用该领域熟知的技术由硬判决数据90重新形成帧70并判定该帧是否以与已接收帧有关的顺序加以接收。控制器91代表任何熟知的可控制接收机52整体功能的数字计算装置。一般使用该领域熟知的常规CRC差错检验格式对数据字段76所含数据进行检验，以确定数据是否已无误地接收。如果帧70的接收超出序列，或虽适当序列中接收，但数据字段76仍错误接收，则根据本发明的技术，控制器91产生重发请求并向发射机50发送，请求至少重发一次错误接收的帧。对下面的讨论，若检测到超出帧序列或若接收帧但数据字段76中的数据不可用，则认为帧错误接收。
在本发明第1实施例中，控制器91立即产生固定个数n的NAK，向发射机50发送，请求多次重发帧70。在一较佳实施例中，控制器91发送的NAK个数n等于3，在变换实施例中也可发送更多或更少的NAK。各产生的NAK包含未被正确接收的特定帧的识别信息，例如相应于差错接收的帧70的SEQ号72。
相互紧接地发送多个NAK。可立即连续发送NAK或在NAK间插入正常数据来完成发送。或者，属于不同帧的NAK相互交错，从而使属于相同帧的NAK问有短的时间周期。通过把属于相同帧的NAK与其它NAK相间隔，可增大可靠性，产生NAK间的时间分集。
在用正常数据帧间插NAK的稍作变化的情况下，分两步重发多个NAK。在第1步，识别错误接收帧的第1NAK插入等待发送的帧流(或叫做发送流)。第1NAK取代要发送的下一正常的数据帧。这样，正常数据帧延迟一帧。仅在可获得空时隙，即如果无正常数据帧立即出现在发送数据帧的位置时，与同一错误帧有关的第2和后继的NAK插入发送数据流。通常，如果在第1NAK发送后的预定时间周期中不产生空时隙，则对于特定的错误帧不发送另外的NAK。控制系统54确定是否可获得空时隙。
在发射机50，以与接收机52相似的方式接收多个NAK。控制系统54确定NAK是否被接收，如果是，则按照使用的数据协议(在本情况中是IS-707)的技术教导，重发识别的帧。即，对每个接收的NAK，重发一帧。在较佳实施例中，向接收机52三次重发NAK识别的帧。重发帧的定时通常根据接收的NAK定时。例如，如果以相互紧接的方式接收多个NAK，则也以相互紧接的方式重发同样次数。如果各NAK间有时延地接收NAK，则发送重发帧时通常其间插入同样时延。
在本发明第2实施例中，响应错误帧而产生的NAK个数n，随进行通信的信道质量变化。测量信道质量的一种途径是测量NAK产生率。第2实施例允许移动单元10根据曾经错误接收帧的成功接收的似然改变重发请求数n。一旦确定NAK率，即可接着计算每次错误接收帧时产生的NAK数n并用于以后的重发请求。
NAK率可定义为对于预定发送或接收帧数，无线通信装置或固定站发送或接收的NAK数，也可定义为产生但尚未发送的NAK数。虽然NAK率可以多种不同方法中的一种确定，但这里讨论三种方法。
第1种确定NAK率的方法是简单地用预定接收帧数除发送NAK数。在这种方法中，在存储器93中存储变量，对每次NAK发送递增。存储在存储器93中的第2变量对每个接收帧递增。在接收预定帧数，例如100帧时，发送至该点的NAK数除以预定帧数，确定NAK率。在每次接收预定帧数时修正该确定NAK率的方法。当已接收预定帧数时，存储器93中的发送NAK数和接收帧数置成零，处理重新开始。
确定NAK率的第2种方法是使用“滑动窗口”方式。即，对各接收帧确定新NAK率如下。窗口定义为预定接收帧数，例如100帧。接着用存储器93跟踪在前一窗口期间(在本例中为接收前100帧期间)发送的NAK数。接收新帧时，控制器91评估在上一窗口包含新帧的发送的NAK数。以这种方式对每个接收帧确定新NAK率。
确定NAK率的第3种方法是使用递增方法。在本实施例中，根据上一NAK率和当前接收帧的状态计算当前NAK率。在接收帧时对其进行评估，以确定该帧是否无误接收。错误接收的帧通过递增增大NAK率，而正确接收帧时，通过等量递增减小NAK率。增量可是任何预定数，在一个典型实施例中，NAK率递增百分之一。可由下式说明该方法 式中，1/N等于预定增量。根据上式，假定前一NAK率为0.5且1/N等于0.01，若无误接收帧，则当前帧状态等于0，当前NAK率为(99/100)×0.5＝0.495。若下一帧未正确接收，则当前帧状态为1，当前NAK率为(99/100)*0.495+(1/100)＝0.5001。
在上述任一叙述中，一旦确定NAK率，则可计算每次错误接收帧时发送的NAK数n。例如，若NAK率大于多个预定阈值之一，则每当错误接收时发送的NAK数n可相应递增。类似地，NAK率低于各预定阈值时，可递减每次错误接收帧时发送的NAK数n。
上述两个实施例通过数据帧错误接收时发送多个NAK从而减小声音信息延迟。这避免了重复重发请求过程。为把延迟减至最小，在一变换实施例中，错误接收数据帧时，无线通信装置不发送重发请求。在该实施例中，以降低语音质量为代价把语音等待时间减至最小，但是即使大量数据帧错误接收，语音质量降低通常也是唯以觉察的。
以上叙述的是对于前向链路，即从BTS12至移动单元10传输数据，本发明的重发方案。在该讨论中，移动单元请求从BTS12多次重发错误接收的数据帧，如现在将要讨论的，本发明也可用于反向链路。下述讨论针对当第2收发信机例如BTS12要求重发时，移动单元如何重发数据帧。
在反向链路(在移动单元10与BTS12间传输)中，类似于上述讨论的前向链路，移动单元10向BTS12发送含声音信息的数据帧。再参照图2，在这种情况下，发射机50位于移动单元10中且接收机52位于BTS12中。
在BTS12初始错误接收含声音信息的数据帧时，根据IS-707，向移动单元10发送NAK信号，请求重发错误接收的数据信号。以与前向链路工作中相同方式用SEQ号72完成坏帧或错误数据帧的识别。
移动单元10从BTS12接收单个NAK时，根据本发明，移动单元10立即重发NAK标识的数据帧的多个拷贝。这个动作对IS-707标准下工作的典型移动单元是不适宜的，后者每次接收NAK，移动单元仅重发一次。
响应于BTS12发送的NAK，移动单元10发送的多个数据帧可是固定数或变数。在典型实施例中，固定帧数等于3且立即发送，但也可变换为发送多于或少于该数的数据帧。在可变重复系统中，接收NAK时重发的帧数根据信道质量变化，通过上述讨论的确定NAK率的方法可测量信道质量。在另一些实施例中，信道质量可通过其它准则，例如移动单元进行发送的功率电平，或一些准则的组合加以确定。信道质量改进时，理论上只需重发较少数据帧。信道质量降低时，需要发较多的数据帧以确保成功重发。
响应NAK由移动通信装置发送的多个数据帧通常可以相互贴近的方式连续发送，其方式为紧挨连续发送数据帧或在重发数据帧中间插“正常”数据帧(尚未发送的新数据帧)以得到时间分集。在一个变换实施例中，多避免上述任一种情况下延迟正常数据帧的重发，以两部分过程响应NAK重发多个帧。在收到NAK时立即发送要发送的多个数据帧中的数据帧。仅当再无其它正常数据帧等待发送时才发送其它的帧，控制系统54确定是否存在空时隙。在本实施例中，正常数据不会因重发过程而不必要地被延迟，图4说明该概念。
图4中，帧表示为时隙并进行如图所示从左至右的发送。正常帧F1首先发送，随后是正常帧F2，在发送第3正常帧前，移动通信装置接收NAK，请求重发帧FR1。移动通信装置插入重发帧FR1作为待发送的第3帧以代替正常作为第3帧发送的帧F3。这一替代在正传送的声音信息中产生小的延迟。在FR1后立即发送正常帧F3，随后是正常帧F4和F5。帧F5后无等待发送的正常数据，从而允许剩余容量存在于传输流中。在本发明该实施例中，在正常帧F5后的紧接的时隙中发送帧FR1，从而可不向传输流入附加延迟而进行多次重发。
对上述实施例稍加变换，如果在第1重发帧FR1发送后在预定时间周期后无空时隙，则不打算重发该帧。
在图5中，流程图说明根据本发明进行通信期间驻留在固定站或BTS12中的发射机50和驻留在移动单元10中的接收机52的动作。图5流明BTS12错误接收数据帧时移动单元12的动作。
如步骤510所示，移动单元10通过向BTS12发送含声音信息的数据帧70开始发送过程。帧70包括SEQ号72，识别帧70以进行重发且置于索引L_V(S)的8位最低有效位。
在步骤520，BTS12接收帧70，但是，未成动接收帧70或相对于先前发送的帧接收混乱，这种帧认为错误接收。
在步骤530，BTS12向移动单元10发送单个NAK请求移动单元10重发帧70。BTS12发送的NAK按照IS-707和IS-95进行发送，这两个标准是针对帧首次错误接收时BTS12发送单个NAK这种情况的。
在步骤540，移动单元10接收NAK并进行解调以确定哪帧错误接收。帧中的SEQ号识别缓存器55中哪帧待重发。在步骤550，控制系统54从缓存器55检索帧70并重发该帧预定次数n，在典型实施例中，n等于3。各重发帧与原发送帧相同。在第2实施例中，如上所述，重发帧数随预定格式变化。在任一实施例的情况下，如上所述，这些重发帧在传输流中都一个接一个发送，间插正常数据帧或只要在传输流中存在空时隙就插入。在其它实施例中，忽略NAK而不进行重发。
在步骤560，BTS12接收并解调重发帧。如果成功接收任一重发帧，则忽略成功接收的附加重发帧。通过重发相互紧连的若干帧可显著增加成功接收一个重发帧的概率，从而减少重发声音帧的等待周期，这时于声音信息使用IS-707数据协议是决定性的。
图6说明在按照本发明进行通信期间，驻留在移动单元10的发射机50与驻留在BTS12的接收机52的工作。图6说明移动单元10未成功接收数据帧时移动单元10的工作。
如步骤610所示，通过向移动单元10发送含声音信息的数据帧70开始发送过程。帧70包含SEQ号72，识别帧70以进行重发并且置于索引L_V(S)的最低有效8位。
在步骤620，移动单元10接收帧70。但是，帧70未被成功接收或对于以前发送的帧接收混乱。这种帧认为是错误接收。
在步骤630，移动单元10向BTS12发送预定数n的NAK，请求BTS12对移动单元10重发的各NAK重发一次帧70。这点与遵循IS-707协议对每个错误接收的帧只发送一个NAK的现今移动单元不同。移动单元10发送的每个NAK以SEQ号72识别被错误接收的帧70。在第2实施例中，如上所述，接收错误帧时移动单元10发送的NAK数n随预定格式变化。在任一实施例的情况下，NAK都一个接着一个发送，间插正常数据帧，或只要在传输流中存在空时隙就间插正常数据帧。
在步骤640，BTS12接收并解调多个NAK以确定哪帧错误接收。各NAK中的SEQ号标识缓存器55中哪帧待重发，各NAK标识同一帧70。在步骤650，控制系统54从缓存器55检索帧70并对每个接收的NAK重发一次，在典型实施例中重发3次，每个重发帧70是原发送帧70的相同拷贝。
在步骤660，移动单元10接收并解调各重发帧。如果成功接收任一重发帧，则忽略成功接收的任何附加帧。通过以相互紧连的方式重发若干次相同帧再次显著增加其中一个重发帧成功接收的概率。
已经显示并叙述了本发明较佳实施例。但是，本领域技术人员明白，不脱离本发明的精神或范围可对这里揭示的实施例作出各种变换。因而，本发明不限于下述权利要求外的其它范围。
权利要求
1.一种第1无线通信装置和第2无线通信装置之间在数据叠加语音通信系统进行有效数据重发的方法，所述第1无线通线装置包含第1发射机和第1接收机，所述第2无线通信装置包含第2发射机和第2接收机；其特征在于，该方法包括下述步骤所述第1发射机根据预定的数据传输协议发送一数据帧，所述帧包含声音信息；所述第2接收机根据所述预定数据传输协议接收所述帧；若所述第2接收机错误接收所述帧，则所述第2发射机按照所述预定数据传输协议发送否定确认消息NAK，该NAK标识所述帧；所述第1接收机接收所述NAK；响应所述NAK，所述第1发射机发送所述帧的n个拷贝，各拷贝相互贴近发送。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定数据传输协议选自IS-707、IS-99或IS-657。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送所述帧n个拷贝的步骤包括下述步骤立即发送所述帧的第1拷贝；仅当所述第1拷贝发送后的预定时间中不产生空时隙时才发送所述帧的第2拷贝。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送所述帧n个拷贝的步骤包括响应所述NAK发送固定个数所述帧拷贝的步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送所述帧n个拷贝的步骤包括响应NAK发送可变个数所述帧拷贝的步骤。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述发送可变个数所述帧拷贝的步骤包括下述步骤确定信道质量；根据所述信道质量发送所述帧的n个拷贝。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定所述信道质量的步骤包括确定与所述信道关联的NAK率的步骤。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述确定NAK率的步骤包括下述步骤确定所述第1接收机接收的帧的总数；确定所述第1接收机错误接收的帧数；在接收的帧的总数等于预定数时，通过把错误接收的帧数除以帧的总数，确定所述NAK率；把所述NAK率与至少一个预定阈值进行比较；每次所述NAK率超过一个所述阈值时增大n，每当所述NAK率低于一个所述阈值时减少n。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，确定所述NAK率的步骤包括下述步骤确定所述第1发射机发送的帧的总数；确定所述第1发射机发送的NAK数；在所述发送帧总数等于预定数时，通过把所述发送的NAK数除以发送的帧总数，确定所述NAK率；把所述NAK率与至少一个预定阈值进行比较；每当所述NAK率超过一个所述阈值时增大n，每当所述NAK率低于一个所述预定阈值时减少n。
10.一种第1无线通信装置和第2无线通信装置之间在数据叠加语音通信系统进行有效数据重发的方法，所述第1无线通线装置包含第1发射机和第1接收机，所述第2无线通信装置包含第2发射机和第2接收机；其特征在于，该方法包括下述步骤所述第2发射机根据预定的数据传输协议发送一数据帧，所述帧包含声音信息；所述第1接收机接收所述帧；确定所述第1接收机是否错误接收所述帧；若所述帧错误接收，则所述第1发射机发送n个否定确认消息NAK，各NAK相互贴近发送。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预定数据传输协议选自IS-707、IS-99或IS657。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述发送n个NAK的步骤包括若所述帧错误接收发送固定数NAK的步骤。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述NAK固定数等于零。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述发送n个NAK的步骤包括下述步骤立即发送标识所述帧的第1 NAK；仅当所述第1 NAK发送后预定时间周期中产生空时隙，才发送标识所述帧的第2 NAK。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述发送n个NAK的步骤包括若错误接收所述帧则发送可变个数NAK的步骤。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述发送可变个数NAK的步骤包括下述步骤确定信道质量；根据所述信道质量发送n个NAK。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述确定所述信道质量的步骤包括确定与所述信道关联的NAK率的步骤。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述确定NAK率的步骤包括下述步骤确定所述第1接收机接收的帧的总数；确定所述第1接收机错误接收的帧数；在接收的帧的总数等于预定数时，通过把错误接收的帧数除以帧的总数，确定所述NAK率；把所述NAK率与至少一个预定阈值进行比较；每次所述NAK率超过一个所述阈值时增大n，每当所述NAK率低于一个所述阈值时减少n。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，确定所述NAK率的步骤包括下述步骤确定所述第1发射机发送的帧的总数；确定所述第1发射机发送的NAK数；在所述发送帧总数等于预定数时，通过把所述发送的NAK数除以发送的帧总数，确定所述NAK率；把所述NAK率与至少一个预定阈值进行比较；每当所述NAK率超过一个所述阈值时增大n，每当所述NAK率低于一个所述预定阈值时减少n。
20.一种第1无线通信装置和第2无线通信装置之间在数据叠加语音通信系统进行有效数据重发的设备，所述第1无线通线装置包含第1发射机和第1接收机，所述第2无线通信装置包含第2发射机和第2接收机；其特征在于，该设备包括所述第1接收机，具有接收所述第2发射机根据预定数据传输协议发送的否定确认消息NAK的装置，该NAK标识所述第2接收机错误接收的帧；所述第2发射机，响应所述NAK，发送所述帧的n个拷贝，各拷贝相互贴近发送。
21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述第2发射机包括把所述帧的第1拷贝立即插入传输流的装置；确定在所述传输流中产生空时隙且以所述帧的第2拷贝填充所述空时隙的装置。
22.如权利要求20所述的设备，其特征在于，还包括确定信道质量的装置；根据所述信道质量改变n的装置。
23.如权利要求22所述的设备，其特征在于，所述确定信道质量的装置包括确定所述第1发射机发送NAK率的装置。
24.如权利要求22所述的设备，其特征在于，所述确定信道质量的装置包括确定所述第1接收机接收NAK率的装置。
25.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述改变n的装置包括把所述信道质量与至少一个预定阈值进行比较的比较器装置；当所述信道质量超过至少一个预定阈值时增大n并且当所述信道质量低于至少一个预定阀值时减少n的装置。
26.如权利要求22所述的设备，其特征在于，所述预定数据传输协议选自IS-707、IS-99或IS-657。
27.一种第1无线通信装置和第2无线通信装置之间在数据叠加语音通信系统进行有效数据重发的设备，所述第1无线通线装置包含第1发射机和第1接收机，所述第2无线通信装置包含第2发射机和第2接收机；其特征在于，该设备包括第1接收机，用于根据预定数据传输协议接收帧；确定所述帧是否错误接收的装置；第1发射机，若所述帧错误接收则发送n个NAK，相互贴近地发送各NAK。
28.如权利要求27所述的设备，其特征在于，所述n是固定数据。
29.如权利要求27所述的设备，其特征在于，所述第1发射机包括立即把标识所述帧的第1 NAK插入传输流的装置；确定所述传输流中产生空时隙并以标识所述帧的第2 NAK填充所述空时隙的装置。
30.如权利要求27所述的设备，其特征在于，还包括确定信道质量的装置；根据所述信道质量改变n的装置。
31.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述确定信道质量的装置包括确定所述第1发射机发送NAK率的装置。
32.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述确定信道质量的装置包括确定所述第1接收机发送NAK率的装置。
33.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述改变n的装置包括把所述信道质量与至少一个预定阈值进行比较的比较器装置；当所述信道质量超过至少一个预定阈值时增大n并且当所述信道质量低于至少一个预定阀值时减少n的装置。
34.如权利要求29所述的设备，其特征在于，所述预定数据传输协议选自IS-707、IS-99或IS-657。
全文摘要
本发明揭示一种第1无线通信装置和第2无线通信装置之间在数据叠加语音通信系统有效重发数据而不影响已有基础设施的方法和设备。在第1无线通信装置错误接收含声音信息的数据帧时,从第1无线通信装置向发送该帧的第2无线通信装置发送n个否定确认消息,各否定确认消息相互贴近地发送;在第1无线通信装置从第2无线通信装置接收各否定确认消息时,第1无线通信装置发送该否定确认消息标识的帧的n个拷贝,相互贴近地发送各拷贝。
文档编号H04L1/00GK1349694SQ00806985
公开日2002年5月15日 申请日期2000年3月3日 优先权日1999年3月5日
发明者J·汤赛克, 姚育东 申请人:高通股份有限公司