[發明專利]移動通信系統里傳輸分組交換數據的方法

無效

• 申請號: 98804551.6
• 申請日: 1998-04-27
• 公開（公告）號: CN1253682A
• 公開（公告）日: 2000-05-17
• 發明（設計）人: M·拉伊托拉;H·哈基南;O·薩洛納霍;M·J·林尼;K·阿馬瓦爾拉
• 申請（專利權）人: 諾基亞流動電話有限公司
• 主分類號: H04L1/18
• 分類號: H04L1/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄒光新,陳景峻

發明領域

本發明涉及一種方法，用于移動通信系統里的發射機-接收機對之間利用ARQ協議傳遞分組交換數據，該移動通信系統包括一個網絡部分和至少一個用戶終端以及網絡部分和用戶終端之間的一個雙向無線電連接，其中的發射機-接收機對是由網絡部分和用戶終端構成的，要在雙向無線電連接上傳遞的數據被插入在傳輸單位之間。

發明背景

電路交換是通過為連接提供預定傳輸容量在用戶之間建立連接的一種方法。在整個連接期間，當前連接排它性地占用整個傳輸容量。因此現有技術里的移動通信系統都是電路交換系統，例如基于全球移動通信系統(GSM)的GSM?900/DCS(數字通信系統)，1800/PCS(個人通信系統)和1900系統，以及利用碼分多址(CDMA)技術的美國無線電系統。分組交換是通過用數據包傳遞數據而在用戶之間建立連接的一種方法，除了實際的數據以外，這些數據包還包括地址信息和控制信息。幾個連接可以同時使用同樣的傳輸連接。在過去的許多年里，對分組交換無線電系統特別用于數據傳輸進行了研究，因為分組交換方法非常適合于例如交互式計算機程序所需要的數據傳輸，而且其中產生要傳輸的數據是突發性的。因此沒有必要在整個傳輸期間預約一個數據傳輸連接，而只是用它來傳輸數據包。在建立網絡和使用網絡時，這都會顯著地節省成本和容量。

1968年，在實施ALOHA計劃的時候，夏威夷大學就開始了對分組無線電網絡的研究，其中的遠端設備通過無線電連接跟中央計算機相連。在叫做GPRS(通用分組無線電業務)的GSM系統的進一步發展中，對分組無線電網絡給予了特別的重視。為第三代移動通信系統，例如UMTS(通用移動電話系統)，特別設計了允許分組傳輸的解決方案。這一GPRS要么使用ARQ協議的基本形式，要么使用它的更高級形式，下面將對此進行介紹。

ARQ(自動重復請求)協議指的是一種程序，按照這一程序要傳輸的信息的重新發送通過降低誤碼率，能夠提高要傳輸的數據的可靠性。根據這一協議，如果接收機認為收到的數據不可靠，它就向發射機發出重新發送已經發送的數據的請求。可以通過例如檢查收到數據包的檢驗和來發現數據的不可靠。到現在為止，這一協議主要用在固定網絡里。無線電網絡的主要問題是，用無線電連接進行傳輸的信道會出現衰落。衰落(瑞利衰落)指的是從多條路徑傳播的信號分量到達接收機時相位相反，從而部分地相互抵消。此時接收信號的功率和質量顯著降低。除了正常的背景噪聲以外，相同或相鄰無線電信道的無線電連接所引起的干擾也會阻礙接收。有時干擾和衰落的影響如此有害，以至于無線電信道出現信號減弱，也就是說，信號質量如此之差，使得這一信道上傳輸的信息根本就無法識別。當然，衰落信道有時也會有非常好的質量。

ARQ基本協議更先進的一種形式是綜合利用ARQ和FEC(前向糾錯)的混合ARQ。FEC指的是要發送的信息用糾錯碼進行編碼。根據從混合ARQ協議發展起來的改進II型混合ARQ協議，要發送的數據是這樣來編碼的，其中的數據被分成幾個數據塊，要首先發送的數據塊包括未編碼形式或略微編碼形式的要發送的數據。如果接收機認為第一個數據塊出現了誤碼，接收機就請求發送下一個數據塊。在隨后的數據塊里，要發送的數據用跟第一個數據塊的編碼方法不同的方法進行編碼。通過綜合這些數據塊的信息，接收機能夠譯出編碼并找出原始數據。要發送的數據可以用例如1/2卷積編碼方法進行編碼，因此數據量增加了一倍。遺憾的是，在移動通信系統里應用這一協議有幾個問題。數據塊是在解碼以后才組合的，因此不可能使用適合于非衰落信道的編碼方法和調制方法。而且，使用1/2卷積編碼時，只有第一次重發能夠改善對接收數據包的解碼。如果提高編碼的程度，例如應用1/4卷積編碼，那么在解碼之前不得不發幾個數據塊的可能性也增大了。

利用分組交換的應用要求誤碼率非常低，例如在某些數據傳輸業務中甚至要求誤碼率達到10^-9。這種情形的實例有，用于醫學目的的測量數據的無線傳輸，和用于控制某些裝置的命令的無線傳輸。用傳統的ARQ協議很難達到上述誤碼率。傳統的ARQ協議還會浪費系統容量，因為它沒有充分利用出了錯的數據塊。此外，這一協議需要大量的計算，因而需要更加昂貴的設備，因為能夠判斷是否請求發送包括相同數據的隨后的數據塊之前，總是必須先解出糾錯碼。