专利名称：用于传输数据包的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于传输数据包的方法。
本发明涉及一种用于在无线电系统中传输数据包的方法以及相应的通信设备、基站和相应的无线电系统。
为在移动台和提供高传输容量的基站之间的UMTS(通用移动通信系统)增强型上行链路、即上行连接规定，将多个数据流、即所谓的MAC-D流组合成一个所谓的MAC-E流。然后，不仅在第一次传输或者首次传输中也在可能的重复传输中以确定的发射功率传输该MAC-E流。在此情况下没有规定用不同的功率和用不同的检测概率传输在MAC-E包内的各个MAC-D包。这就要求额外的耗费，因为所有的MAC-D包必须可以独立地被解码并且必须分别获得独立的校验和。此外必须独立地用信号通知包含多少个长度为多少的MAC-D包。
各个数据流可以被分配给不同的业务，例如视频传输或者语音传输。各个业务要求部分不同的业务质量或者“quality of service”Qos，所述业务质量例如在比特或者帧差错率或者延迟方面来定义。为确保足够的业务质量，从用于分别各个业务的发射功率中选择最大值作为组合的MAC-E流的发射功率。由此，现在可以保证，对于每个单个MAC-D流达到所要求的服务质量。
本发明的任务是，实现所述现有技术的替代方案。
规定在发射机和接收机之间传输数据包时，为了传输的目的而将多个、也就是说至少两个数据包组合成一个传输数据包。
现在，为了理解和不限制本发明的应用范围，在继续解说本发明之前应该注意以下方面为了能够以事先规定的概率正确地处理数据包，对于每个所传输的数据包尤其要求确定的总能量或者额定能量。所述总能量现在可以通过以高发射功率的一次传输或者以低发射功率的多次传输实现。在第一种情况下，产生小的延迟，直到达到事先规定的概率为止，然而其中由于高的发射功率大多必须忍受不期望的干扰。因此在仅一次传输时“总能量条件”的满足只在高质量要求、特别是对小延迟的高要求情况下才被考虑。在第二种情况下，在同时较大延迟情况下产生较低的干扰。因此多次传输在质量要求不是这么高的情况下被考虑。通过优化用于传输的发射功率可以找到最优的曲线图(Profil)，该曲线图表示在接收概率和延迟以及所产生的干扰之间的尽可能好的折衷。通常，对于不同业务的要求不同，使得最佳的发射功率不仅与所传输的业务有关而且与传输(或者传输数、即首次传输、第二、第三...)有关。
因此，根据本发明，对于每一单个数据包需要单独的发射功率，该发射功率根据在接收数据包时的质量要求确定。
由至少两个数据包构成的传输数据包的首次传输以首次传输发射功率进行。该发射功率例如由接收机向发射机用信号发送或者由发射机例如确定为各个数据包的单独的发射功率的最大值。
为了准备可能需要的重复传输，现在确定重复传输功率。这种确定在考虑所需要的总能量以及已经传递的能量的情况下进行，所述已经传递的能量通过传输数据包的先前传输的发射功率来定义。
这具有以下优点，即对于可能所需要的重复传输仅仅耗费如实际上所需要的那么多能量。由此提高数据传输的容量和避免不必要的干扰。
特别是对于接收质量对一个或者多个数据包不足够的情况，这由接收机通知发射机，然后该发射机以重复传输功率发射传输数据包。
此外，本发明涉及一种用于实施这种方法的通信设备以及中央网元和无线电系统。
本发明的其它优点将根据所选出的实施例来说明，所述实施例根据图来解说。
图1示出在无线电系统中数据包的传输；图2示出MAC-E和MAC-D的复用结构(在左侧)和相应的数据包的组合(在右侧)。
在图1中示出在无线电系统FS中在作为发射机的移动台UE和作为接收机的基站BS之间的数据包传输。数据包DP被组合成传输数据包DP并且通过数据连接DV传递。
无线电系统FS或者通信网络或者通信系统是用于交换数据的结构。在此例如可以是蜂窝式移动无线电网络，例如GSM网络(GSM全球移动通信系统(Global system of MobileCommunications))或者UMTS网络(UMTS通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System))。
无线电系统FS包含至少两个连接节点，因此所谓的点到点连接也属于这个概念。在无线电系统FS中通常设有移动台UE，所述移动台通过无线电接口相互建立连接。在UMTS中，无线电系统FS至少具有这里也称作B节点的基站、以及用于连接各个基站的无线电网络控制单元或者无线电网络控制器(RNCRadio NetworkController)。陆地无线电接入网或者“通用陆地无线电接入网(Universal Terrestrial Radio Access Network)”UTRAN是UMTS网络的无线电技术部分，其中例如也提供无线电接口。无线电接口总是标准化的并且定义用于数据交换的在物理上的和协议上的协定的总体，例如调制方法、带宽、频移、接入方法、保护流程或者交换技术。因此UTRAN至少包含基站以及至少一个RNC。
除了RNC等等，基站可以被理解为通信网CN中的中央单元，所述中央单元在蜂窝式移动无线电网的情况下通过一个或者多个无线电信道操作在一个小区(Zelle)(例如第一小区或者第二小区)内的移动台或者通信设备。基站提供在基站和移动台之间的空中接口，为此该基站包含至少一个发射或者/和接收单元。
通信设备UE、特别是移动台或者终端可以是任意的通信终端设备，用户通过该通信终端设备在无线电系统FS中通信。例如如移动电话或者带有无线电模块的可携带的计算机之类的移动无线电终端设备属于此。在UMTS中，移动台也经常被称作用户设备。
在移动无线电中，在两种连接方向之间进行区分。下行连接或者下行链路(DL)表示从基站向移动台的传输方向。相反的方向、即上行连接或者上行链路(UL)表示从移动台向基站的相反传输方向。
在宽带传输系统(例如UMTS移动无线电网)中，信道是可供使用的总传输容量(例如频率范围)的部分范围。在本申请的范畴内，无线通信路径称作无线电信道或者信道。
在移动无线电系统(例如UMTS)中，为数据传输设置两种信道固定分配的信道或者“专用信道”和公共使用的信道或者“公共信道”。在专用信道的情况下，物理资源仅仅为确定的移动台的信息传输而被预留。在公共信道的情况下，可以传输被考虑用于所有终端的信息，例如在下行链路中基本公共物理控制信道PCCPCH或者所有移动台分享该物理资源。
E-DCH可以被视为一种混合形式，其中如果移动台从基站获得传输许可，则该移动台允许经由所述E-DCH向基站发送数据。该E-DCH一方面是专用信道，因为它正是连接一个移动台和一个或者多个基站。另一方面，如在公共信道的情况下那样由基站授予传输许可。该传输许可是需要的，以便在基站处的信号电平不会变得如此高，以致于所述基站不能无缺点地解码从不同的移动台所接收到的信号。
因此，传输数据包DP由多个、也即至少两个单个数据包DP组成。所述单个数据包DP可以被分配给不同的业务和因此可以被分配给不同的MAC-D流。由此产生对传输质量的不同的要求。
为了获得确定的传输质量或者确定的接收概率，数据包必须以确定的“总能量”到达接收机。该总能量也可以在多个传输中作为单个传输的能量之和来获得，原因在于这里其出发点是，为了对包解码，接收机合并所有单个传输。也将该处理称作软合并(soft-combining)，其中在执行解码之前合并接收数据。以这种方式可以达到比在仅仅分别考虑单个传输时明显较好的性能。然而，在解码已是不可能的期间，对此当然必须存储过去的传输。这种存储例如在所谓的软缓冲器中进行，在所述软缓冲器中缓存接收信号。
接下来应该描述UMTS系统的例子。对此首先根据图2解说层结构，所述层结构被设置用于实现快速上行信道E-DCH在图2中示出了从移动台到基站的UMTS增强型上行链路的复用结构。在此，多个数据流(也称作MAC-D流(或flow))被组合成一个所谓的MAC-E流，然后所述MAC-E流以确定的发射功率不仅在首次传输中而且在可能的重复传输中被传输。在图2中示出了物理层L1，在所述物理层上存在“原始数据格式”的数据“DATA”。为了UMTS增强型上行链路的目的，所谓的“媒体访问控制(mediumaccess control)”层(MAC)被划分成所谓的MAC-d层和MAC-es/MAC-e层。MAC-e层是为了改善UMTS上行链路传输(上行链路(Uplink)＝上行方向)而被加入的。该MAC-e层执行所谓的HARQ(混合ARQ)协议。此外，如此频繁地重复数据包，只要否定的应答(NACK，不确认)出现或者直到肯定的应答(ACK)出现为止。
开始所述的具有MAC-E和MAC-D流的例子的本发明扩展方案在于，考虑当MAC-D流在过去时、也就是说在传输数据包的较早传输时分配给该MAC-D流的数据包已经获得了比用以达到其Qos目标或者质量要求所必要的更多的能量。如果质量要求对于分别组合在一个MAC-D流的各个业务不同，则这可以通过组合所述流来实现。
该额外的或者太多获得的能量在接下来的重复传输时被考虑。对此，不根据预先规定的用于当前重复传输的能量、而是根据直到等待处理的重复传输为止要使用的能量的预先规定的累积能量(或者所力求的累积传输功率)来确定当前所使用的能量。为了计算累积能量，使用来自传输数据包的过去传输中的能量。
该能量从发射功率和数据包的发射时间来确定。
当例如由于在一个流的情况下应该降低用于重复传输的能量，但对于其它的不降低，所以不同的MAC-D流相对于首次传输(第一个包)或者相对于其它的重复传输具有对重复传输的不同的能量要求时，该实施在相同的业务质量的情况下尤其产生比较好的结果、也即较少的干扰。
尤其规定下列的实施用于确定不同传输的发射功率1.所有MAC-D流的预先规定的发射功率的最大值被用作首次传输k＝1的发射功率P(1)P(1)=maxi{Pt(1,i)},]]>其中i表示各个不同的MAC-D流。在MAC-D流内的额定发射功率Pt(1，i)对于所有属于该MAC-D流的数据包总是同一个。
2.对于重复传输k＞1，为每个MAC-D流i计算在k次传输之后所力求的总功率Pt(k，i)对在传输m(m从1到k-1)中经过所有迄今的传输P(m)的(实际迄今的)累积功率的差ΔP(k，i)ΔP(k,i)=Pt(k,i)-Σm=1k-1P(m)]]>
3.第k次传输的传输数据包的要用的发射功率或者第k个重复传输发射功率计算为差功率ΔP(k，i)的最大值，其中经过所有MAC-D流来构成最大值。
P(k)=maxi{ΔP(k,i)}]]>4.此外，对于第k次传输的发射功率还可以考虑修正。该修正在最简单的和优选的情况下不存在。然而在通常的情况下，修正因子可以补偿由于改变的时间分集、以及由于能量偏移和递增冗余的同时使用(考虑改善编码增益)的相互作用的影响。
顺序地为增加的传输号k＝2、...、K执行步骤2.、3.和4.，其中K说明了传输的最大数目。
这种解决方案的优点是，不使用太多的功率并且因此避免降低系统功率的不必要的干扰。特别地，通过匹配发射功率来延长在终端设备处的蓄电池的运行时间，而不会未达分别需要的业务质量。这些优点在没有更多开销的情况下得以获得。根据其它的例子应该说明在根据现有技术和根据本发明的实施形式的实施之间的区别。
表格1和2为具有两个MAC-D流的例子示出在得到的MAC-E流中的分别所使用的功率。在MAC-D流的行中分别列出当前传输的额定发射功率、以及在下面在括号中分别列出先前传输的所有额定发射功率的从中得出的累积功率。
对于单个MAC-D流的额定发射功率在此仅仅是理论的并且本身不被使用，因为用于传输的属于单个MAC-D流的数据包被组合成属于MAC-E流的传输数据包。仅仅一个(公共的)功率可以被应用于这样的传输包。
所述功率以标准化方式被说明，也就是说第一MAC-D流的首次传输的额定发射功率被置为1。根据迄今的实施，正如在表格1)中所示，达到每一传输分别最高的功率要求，并且尽管仅仅需要累积功率1.25，但在两次传输之后已发送出标准化的累积功率1.5(MAC-E的行累积功率)。因此20％太多功率被消耗。在第三次传输中也使用太多的功率，使得标准化的累积功率是2.0而不是1.5，也就是有33％太多。
表格1按照迄今的方法的标准化的MAC-D和所得出的MAC-E流功率
表格2按照新方法的标准化的MAC-D和所得出的MAC-E流功率
在表格2中示出了本发明的扩展方案，其中没有使用修正因子(见上第4项)。在此，在每一传输中刚好使用该MAC-E流功率，该MAC-E流功率刚好满足所有MAC-D流的累积功率准则。因此，所发射的功率被最小化。尽管如此，达到了针对所有信道和在每一重复传输时所力求的Qos要求。
换言之，根据现有技术，从各个包的所设置的(额定)发射功率的最大值中为传输计算发射功率。而按照本发明，从在各次传输时各个包的所设置的发射功率中计算在各次传输时各个包的力求的累积发射功率。然后，将整个包的发射功率构成为各个包的所设置的累积发射功率的最大值，并且从该累积发射功率与先前的传输的累积发射功率的差中计算用于该传输的发射功率。如果为每个单个包计算(对于MAC-D包)先前的总累积发射功率与对于该包(该MAC-E流)的所设置的累积发射功率的差并且然后使用所述差的最大值，则得到同样的结果。应该注意，单个差在此也可能出现负的，差的最大值在这种情况下是最大正的差，绝不是在数值上的最大差，其当然也可能是负的。
此外应该注意以下方面完全可能发生MAC-D流通过与其它的流共同复用而经历如此大的能量增加，使得重复传输的累积功率准则在发送该重复传输之前就已得以满足。因此按照累积功率准则根本不必发送这样的流，这另一方面也不会达到目的，因为从而必须进行传输包的重新建立，这意味着额外的耗费。
但是，在将多个MAC-D流组合成一个MAC-E流的情况下，这不能同时在所有的MAC-D流中发生，因为于是总是有一个流，其累积功率准则在先前的(首次或者重复)传输中刚好已被满足，也就是说在当前重复传输时必须至少以该流的额定功率发射，原因在于对于该流在先前的传输中没有耗费多余的能量。
根据另一个实施例，另外还为每个重复发送规定最小功率，其中至少必须以该最小功率进行发送。于是使用来自按照上面的方法的能量计算和MAC-D流的各个最小功率的最大值。可以为每个重复发送相同地选择该最小功率。可替代地，可以为该重复发送选择最小功率作为MAC-D流的所设置的传输功率的一小部分。
应该注意，不同的流和从而所属的数据包可以或者属于同一业务，但也可以属于不同的业务。基本上仅仅重要的是，对在传输数据包内的各个数据包提出不同的质量要求。
业务在本申请范畴内被理解为确定的应用，如语音传输或者视频传输。
为了确定重复数据包用的发射功率，十分简单的实施在于，使用相对于仍缺的部分的差，正如上面按照表格所示的。
此外规定方法，其中构成在迄今的实施和该差之间的折衷，例如差与一半额定功率或者类似的函数的最小值。
额定功率在本申请范畴内被理解为当仅仅在MAC-E中传输MAC-D包时在重复传输时对该包的所使用的功率。
在本发明的描述范畴内，迄今特别谈到待选择的发射功率，而该发射功率可以通过各种修正值修改。可替代地，也可以使用发射能量。如果传输持续时间对于所有包相同，那么功率与能量总是成固定的比例，否则必须考虑传输持续时间。此外，替代发射功率也可以使用接收机处的接收功率。这也应用于UMTS的情况。在此，发送所谓的导频信道，该导频信道通过从接收机向发射机传输的功率调节命令来调节其功率。由此实现以确定的功率接收控制信道。现在这样地达到用于数据信道所设置的接收功率，即如此在发射机中调整数据信道与控制信道的功率比，使得在接收机达到所希望的接收功率。如果选择此方法，那么相对于导频信道的发射功率应该被理解为本发明意义上的发射功率。
权利要求
1.用于在无线电系统(FS)中在发射机(UE)和接收机(BS)之间传输数据包(DP)的方法，其中为每个数据包(DP)和每次传输根据在接收机(BS)处接收的质量要求预先规定额定能量，具有以下步骤a.根据数据包(DP)的接收的质量要求确定对每个数据包(DP)所需要的发射功率；b.由多个数据包(DP)构成传输数据包(DP)；c.根据单个数据包(DP)的所确定的发射功率来确定用于首次传输所述传输数据包(DP)的首次传输发射功率；d.以首次传输发射功率来首次传输所述传输数据包(DP)；e.根据从额定能量中所推导的用于所述传输数据包的额定传输功率和用于所述传输数据包(DP)的至少一次先前传输的发射功率来推导重复传输发射功率。
2.按照权利要求1的方法，其中在步骤c)中对用于所述传输数据包(DP)的发射功率的确定基于用于各个数据包(DP)的所需要的发射功率的最大值来实现。
3.按照权利要求1或者2的方法，其中在步骤e)从用于所述传输数据包(DP)的额定传输功率与所述传输数据包(DP)的先前的传输的发射功率之和之间的差来构成重复传输发射功率。
4.按照前面所述的权利要求之一的方法，其中在步骤e)的推导时，所力求的累积传输功率通过对单个数据包(DP)的单次传输所需的传输功率之和来构成。
5.按照权利要求3和4的方法，其中通过ΔP(k,i)=Pt(k,i)-Σm=1k-1P(m)]]>构成差ΔP(k，i)，其中k说明重复传输，i是一组数据包，所述数据包遭受同一质量要求，并且Pt(k，i)说明针对第k次传输和第i组的所力求的累积功率。
6.按照前面所述的权利要求之一的方法，其中质量要求说明最大允许延迟时间或/和接收机侧的解码概率。
7.按照前面所述的权利要求之一的方法，其中在步骤d)的推导时，累积传输功率由对传输数据包(DP)所要求的发射功率构成。
8.按照前面所述的权利要求之一的方法，其中在无线电系统(FS)中提供多个业务，并且质量要求在步骤a)中根据业务来确定。
9.按照前面所述的权利要求之一的方法，其中为每个业务分配数据流，其中各个数据包以时间顺序表示数据流中的数据。
10.按照权利要求5至9之一的方法，其中组分别被分配给确定的业务。
11.按照前面所述的权利要求之一的方法，其中额定累积传输功率或者用于确定其的至少一个参数由接收机(BS)信令化。
12.按照前面所述的权利要求之一的方法，具有以下另外的步骤f.接收关于从所述传输数据包的接收机(BS)对所述传输数据包(DP)的接收的质量的信息(ACK/NACK)；g.根据该信息重新发送所述传输数据包。
13.按照权利要求12的方法，其中根据额定传输功率和先前的传输的发射功率来重新推导至少一个另外的重复传输发射功率。
14.通信设备(UE)，具有用于发射或/和接收数据包的发射/接收单元和处理器单元，所述处理器单元被设立来执行根据权利要求1至13之一的用于传输数据包的方法。
15.无线电系统(FS)中的中央单元(BS)，尤其是基站，具有用于发射或/和接收数据包的发射/接收单元和处理器单元，所述处理器单元被设立用于执行具有以下步骤的方法a.传递额定累积传输功率或者用于确定其的至少一个参数；b.接收传输数据包(DP)；c.解码所述传输数据包；d.将所述传输数据包(DP)划分成数据包(DP)。
16.无线电系统(FS)，具有至少一个根据权利要求14的通信设备(UE)和根据权利要求15的中央单元(BS)。
全文摘要
本发明涉及一种用于在无线电系统(FS)中在发射机(UE)和接收机(BS)之间传输数据包(DP)的方法，其中根据在接收机(BS)处接收的质量要求为每个数据包(DP)和每次传输预先规定额定能量，具有以下步骤a)根据数据包(DP)的接收的质量要求来确定对每个数据包(DP)所需要的发射功率；b)由多个数据包(DP)构成传输数据包(üDP)；c)根据用于单个数据包(DP)的所确定的发射功率来确定用于传输数据包(üDP)的首次传输的首次传输发射功率；d)以首次传输发射功率来首次传输传输数据包(üDP)；e)根据用于传输数据包的从额定能量所推导的额定传输功率和用于传输数据包(üDP)的至少一个先前传输的发射功率来推导重复传输发射功率。
文档编号H04L1/08GK101088230SQ200580044542
公开日2007年12月12日 申请日期2005年12月20日 优先权日2004年12月22日
发明者M·多特林, J·米歇尔, B·拉夫 申请人:西门子公司