Устройство и способ для поддержания автоматического запроса повторения в высокоскоростной беспроводной системе передачи пакетных данных

Устройство и способ для поддержания автоматического запроса повторения в высокоскоростной беспроводной системе передачи пакетных данных

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится в целом к высокоскоростной беспроводной системе передачи пакетных данных и, в частности, касается устройства и способа для поддержания автоматического запроса повторения.

Беспроводные системы связи были разработаны для того, чтобы дать возможность пользователям поддерживать непрерывную связь во время их перемещения. Разработка технологии беспроводной связи дала импульс к исследованиям в области технологии передачи пользователям больших объемов данных.

Для поддержки услуги передачи только речи и относительно низкоскоростной услуги передачи пакетных данных была разработана широкополосная беспроводная система связи с множественным доступом и кодовым разделением каналов (W-CDMA), в типовом варианте - система CDMA2000 1х. Однако на фоне развития технологии связи и расширения запросов пользователей были проведены исследования беспроводных систем связи, поддерживающих услугу высокоскоростной передачи пакетных данных. Среди прочих, примером таких систем является система IS-2000 1xEV-DV (эволюция передачи данных и речи), которая представляет собой новый стандарт CDMA, разработанный под эгидой проекта 3GPP2 (Проект 2 сотрудничества 3-го поколения). Эта система считается предпочтительной для поддержки не только услуги передачи речи, но также и услуги высокоскоростной передачи пакетных данных. Чтобы реализовать систему, способную поддерживать как услугу высокоскоростной передачи данных, так и услугу передачи речи, необходимо разработать базовую станцию (BS) и мобильную станцию (MS), способные к обработке операций высокоскоростной беспроводной передачи пакетных данных.

В беспроводной канальной среде, отличающейся большим разнообразием канальных параметров и сосуществованием разных каналов графика для услуг различных типов, для повышения эффективности или пропускной способности передачи при высокоскоростной передаче данных используют автоматический запрос повторения (далее называемый «ARQ»). Согласно протоколам ARQ приемник запрашивает повторную передачу при появлении ошибки в принятых данных, а передатчик повторно передает данные в ответ на этот запрос, так что приемник может обеспечить качество приема на заранее установленном уровне.

В типовой беспроводной системе связи запрос ARQ не может рассматриваться как услуга речевого вызова, поскольку услуга речевого вызова запрашивается при обработке в реальном времени.

Таким образом, запрос ARQ поддерживался ограниченно на верхнем уровне только для услуги передачи данных на основе коммутации каналов. Для увеличения пропускной способности передачи было предложено поддерживать запрос ARQ не на верхнем, а на физическом уровне, причем это предложение обсуждается как часть стандарта для высокоскоростной беспроводной системы передачи пакетных данных (например, системы 1xEV-DV), которая разрабатывается в настоящее время.

В обсуждаемой системе приемник исправляет ошибку, существующую в принятых данных, в рамках своих возможностей исправления ошибок, и посылает на передатчик сообщение с запросом на повторную передачу, когда он не может исправить ошибку: эта технология называется гибридным запросом ARQ (далее называется «H-ARQ»). Поскольку услуга высокоскоростной передачи данных скоро станет коммерчески доступной, были проведены исследования и анализ технологии эффективного применения нового запроса H-ARQ в действующей системе, где используется код с исправлением ошибок с переменной скоростью кодирования, в отличие от существующего гибридного H-ARQ, где используется код с исправлением ошибок с фиксированной скоростью кодирования. Кроме того, было выполнено по меньшей мере одно исследование способа применения в указанной системе модуляции высокого уровня, например, 8-ричной фазовой манипуляции (8-PSK), 16-ричной квадратурной амплитудной модуляции (16 QAM), двоичной фазовой манипуляции (BPSK) и квадратурной фазовой манипуляции (QPSK), для канальной структуры, обеспечивающей высокоскоростную передачу.

Новый стандарт CDMA, система IS-2000 1xEV-DV, заимствует схему кодирования, где используются квазикомплементарные турбокоды (QCTC). Коды QCTC поддерживают переменную скорость кодирования для H-ARQ для высокоскоростных данных и гарантируют повышение эффективности гибкого объединения посредством H-ARQ. В системе 1xEV-DV передача и прием пакетных данных выполняется посредством H-ARQ или быстродействующего H-ARQ физического уровня.

При реализации H-ARQ вдобавок к пропускной способности передачи необходимо учитывать множество факторов с точки зрения сложности системы, таких как размер буфера и нагрузка передатчика и приемника, связанная с обменом сигналами. Соответственно, имеется потребность в алгоритме управления, обеспечивающем более эффективное управление H-ARQ, для повышения эффективности системы и качества обслуживания в высокоскоростной беспроводной системе передачи пакетных данных.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа для управления протоколом H-ARQ в высокоскоростной беспроводной системе передачи пакетных данных.

Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа для передачи ответа на пакет, принятый в соответствии с протоколом H-ARQ, в высокоскоростной беспроводной системе передачи пакетных данных.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа для раздельной обработки первоначально переданного пакета и повторно переданного пакета, которые приняты согласно протоколу H-ARQ, в высокоскоростной беспроводной системе передачи пакетных данных.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предлагается способ автоматического запроса повторения (ARQ) для создания пакета кодера путем приема управляющей информации, включающей в себя: идентификатор субпакета (SP_ID), представляющего очередность субпакета; размер (EP_SIZE) пакета кодера и идентификатор очередности (AI_SN), который переключается каждый раз, когда передается новый пакет кодера, при приеме одного из множества субпакетов, созданных путем сегментирования битового потока, полученного путем кодирования пакета кодера передачи, в беспроводной системе передачи пакетных данных. Способ ARQ содержит: создание пакета кодера путем выполнения процесса декодирования принятого субпакета, вызванного начальной передачей, если как AI_SN, так и ЕР_SIZE не идентичны ранее принятым AI_SN и ЕР_SIZE; определение того, установлено ли значение SP_ID равным значению, представляющему начальную передачу, если как AI_SN, так и EP_SIZE идентичны ранее принятым AI_SN и EP_SIZE и если в ответ на ранее принятый субпакет передается сигнал подтверждения (АСК); создание пакета кодера путем выполнения процесса декодирования принятого субпакета, вызванного начальной передачей или повторной передачей, в соответствии с SP_ID; и создание пакета кодера путем выполнения процесса декодирования принятого субпакета, вызванного повторной передачей, если как AI_SN, так и EP_SIZE идентичны ранее принятым AI_SN и EP_SIZE и если в ответ на ранее принятый субпакет АСК не передается.

Вышеуказанные и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего подробного описания вместе с сопроводительными чертежами, на которых:

фиг.1 - схематическое представление структуры передатчика F-PDCH для услуги передачи пакетных данных;

фиг.2 - схематическое представление структуры приемника F-PDCH, соответствующего передатчику F-PDCH по фиг.1;

фиг.3 - блок-схема, иллюстрирующая взаимосвязь между верхним уровнем и физическим уровнем для типовой обработки Н-ARQ;

фиг.4 - блок-схема, иллюстрирующая улучшенную взаимосвязь между верхним уровнем и физическим уровнем для типовой обработки H-ARQ;

фиг.5 - блок-схема, иллюстрирующая иерархическую структуру мобильной станции согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения;

фиг.6 - блок-схема, иллюстрирующая операцию обнаружения ответа H-ARQ базовой станцией, которая использует типовую схему обнаружения одного из трех состояний;

фиг.7 - блок-схема, иллюстрирующая выполнение операции Н-ARQ базовой станцией с использованием MAC_ID, ARQ_ID, SP_ID и ЕР_SIZE согласно варианту настоящего изобретения;

фиг.8 - блок-схема, иллюстрирующая выполнение операции Н-ARQ мобильной станцией с использованием MAC_ID, ARQ_ID, SP_ID и ЕР_SIZE согласно варианту настоящего изобретения;

фиг.9 - блок-схема, иллюстрирующая выполнение операции Н-ARQ базовой станцией с использованием MAC_ID, ARQ_ID, SP_ID, EP_SIZE и AI_SN согласно варианту настоящего изобретения;

фиг.10 - блок-схема, иллюстрирующая выполнение операции Н-ARQ мобильной станцией с использованием MAC_ID, ARQ_ID, SP_ID, EP_SIZE и AI_SN согласно варианту настоящего изобретения;

фиг.11 - блок-схема, иллюстрирующая выполнение операции Н-ARQ базовой станцией согласно другому варианту настоящего изобретения;

фиг.12 - блок-схема, иллюстрирующая выполнение операции Н-ARQ мобильной станцией согласно другому варианту настоящего изобретения;

фигуры с 13А по 13D - диаграммы прохождения сигналов для нормальных ситуаций согласно протоколу H-ARQ;

фигуры с 14А по 14Е - диаграммы прохождения сигналов для ненормальных ситуаций согласно протоколу H-ARQ; и

фиг.15 - блок-схема, иллюстрирующая выполнение операции H-ARQ мобильной станцией согласно дополнительному варианту настоящего изобретения.

Далее со ссылками на прилагаемые чертежи подробно описывается несколько предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения. На чертежах одинаковые или похожие элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями, даже если они изображены на разных чертежах. В последующем тексте подробное описание включенных сюда известных функций и конфигураций для удобства опущено.

Далее описываются основные каналы, необходимые для предоставления услуги высокоскоростной передачи пакетных данных согласно настоящему изобретению. Используемый здесь термин «прямой канал» относится к каналу, сконфигурированному в направлении от базовой станции к мобильной станции, а термин «обратный канал» относится к каналу, сконфигурированному в направлении от мобильной станции к базовой станции. В большинстве случаев большие объемы пакетных данных передаются от базовой станции к мобильной станции, так что настоящее изобретение будет описано со ссылкой на прямую передачу данных. Таким образом, знакомясь с последующим описанием, следует иметь в виду, что передатчик относится к базовой станции, а приемник относится к мобильной станции. Конечно, настоящее изобретение можно применить к системам всех типов, которые осуществляют беспроводную передачу и прием данных, не ограниваясь передачей данных от базовой станции к мобильной станции.

Прямые каналы для услуги передачи пакетных данных делятся на общий канал, канал управления и канал трафика. В последующем описании префикс «F-» для конкретного канала означает прямую линию связи, сконфигурированную в направлении от базовой станции к мобильной станции, в то время как префикс «R-» для конкретного канала означает обратную линию связи, сконфигурированную в направлении от мобильной станции к базовой станции.

Общий канал представляет канал (PICH) пилот-сигнала и обеспечивает опорное изменение амплитуды и фазы для синхронной демодуляции на мобильной станции. Канал трафика включает в себя канал (PDCH) пакетных данных для действительной передачи пакетных данных, а канал управления включает в себя канал управления (F-PDCCH) прямой передачей пакетных данных для передачи управляющей информации, относящейся к приему канала пакетных данных.

Управляющая информация включает в себя информацию следующих типов: идентификатор (MAC_ID) управления доступом к среде передачи, представляющий мобильную станцию-адресат, на которую направлен пакет передачи; идентификатор (SP_ID) субпакета, представляющий номер повторной передачи пакета передачи; идентификационный порядковый номер (AI_SN) для ARQ, который периодически переключается при каждой передаче нового пакета, указывая, является ли пакет передачи пакетом с четным номером либо пакетом с нечетным номером; идентификатор ARQ (ARQ_ID), представляющий канал, по которому выполняется передача, из числа одновременно передаваемых каналов ARQ; размер (EP_SIZE) пакета кодера, представляющий размер пакета передачи; индикатор пространства Уолша, представляющий коды Уолша, используемые для PDCH, и идентификатор (CDM) кодового разделения каналов.

Далее описывается типовая схема для приема и передачи прямого канала (F-PDCH) пакетных данных для услуги передачи пакетных данных.

На фиг.1 схематически представлена структура передатчика F-PDCH для услуги передачи пакетных данных. Здесь передатчик F-PDCH относится к базовой станции.

Обратимся к фиг.1, где входная последовательность F-PDCH подается на сумматор 10 с циклическим избыточным кодом (CRC), и сумматор CRC 10 добавляет 16-разрядный CRC к входной последовательности. Входная последовательность с добавленным CRC кодируется канальным кодером 11. Здесь входную последовательность называют «пакетом кодера» (ЕР), поскольку она кодируется канальным кодером 11. Канальный кодер 11 имеет заранее установленную скорость кодирования R для кодирования пакета кодера. Если скорость кодирования R равна k/n (n и k - взаимно простые числа), канальный кодер 11 выдает n бит для k-разрядного входного пакета кодера. Скорость кодирования может составлять, например, 1/2 или 3/4.

В канальном кодере 11 используют турбокодирование, которое считается наиболее подходящим типом кодирования для надежной высокоскоростной передачи мультимедийных данных в системе мобильной связи следующего поколения. Пакет кодера, закодированный с использованием турбокодирования, делится на систематическую часть и часть для контроля по четности. Систематическая часть означает саму информацию, подлежащую передаче, а часть для контроля по четности относится к информации для исправления ошибок, добавляемой в передатчике во время кодирования, для исправления ошибки, появившейся во время передачи.

Например, если скорость кодирования представляет собой симметричную скорость кодирования 1/2, то канальный кодер 11 создает 2-разрядный кодированный выходной сигнал в ответ на 1-разрядную входную последовательность, причем кодированные биты включают 1-разрядную систематическую часть (информационный бит) и 1-разрядную часть для контроля по четности (бит контроля по четности). В другом примере, если скорость кодирования R представляет собой асимметричную скорость кодирования 3/4, то канальный кодер 11 создает 4-разрядный кодированный выходной сигнал в ответ на 3-разрядную входную последовательность, причем кодированные биты включают в себя 3-разрядную систематическую часть и 1-разрядную часть для контроля по четности.

В частности, при использовании H-ARQ кодированный поток битов, соответствующий каждому входному пакету кодера, делится на заранее установленное количество субпакетов, каждый из которых имеет разные конфигурации инкрементной избыточности (IR) путем выбора символов кодов QCTC, а канальный кодер 11 создает пакеты последовательно, один за другим, каждый раз, когда принимается запрос на повторную передачу пакета кодера. На практике передатчик при каждой повторной передаче передает разные субпакеты. Поскольку все эти субпакеты соответствуют одному и тому же пакету кодера, здесь предполагается, что передача субпакетов, соответствующих одному и тому же пакету кодера, эквивалентна повторной передаче пакета кодера. Субпакеты идентифицируются идентификатором SP_ID и передаются от базовой станции по каналу F-PDCCH. SP_ID представляет количество повторных передач одного и того же пакета кодера.

Способ создания субпакетов или последовательности, в которой предают субпакеты, определяется в соответствии с типом использованного H-ARQ. Следовательно, множество субпакетов, соответствующих одному и тому же пакету кодера, могут быть либо идентичны, либо отличаться друг от друга. Например, первый субпакет, или первоначально переданный субпакет, содержит (полностью либо частично) систематическую часть в кодированном потоке битов, а повторно переданные субпакеты могут включать в себя только часть для контроля по четности либо (полностью или частично) систематическую часть в соответствии с номером повторной передачи. В последующем описании первый пакет называют «новым субпакетом» (или пакетом начальной передачи), а последующие субпакеты называют «субпакетами продолжения» (субпакетами повторной передачи).

Кодированный выходной сигнал канального кодера 11 подвергается операции сопоставления по скорости в обнаружителе 12 совпадения скорости. Обычно сопоставление по скорости выполняется путем повторения и прореживания кодированного выходного сигнала, когда транспортный канал мультиплексируется либо количество кодированных выходных битов не совпадает с количеством битов, которые могут быть переданы по радио.

Выходной сигнал после сопоставления скорости подвергается перемежению в перемежителе 13. Перемежение выполняют таким образом, чтобы поврежденная часть битов передачи была рассеяна вместо того, чтобы оказаться сконцентрированной в определенном месте, в результате чего предотвращается возможность появления пакета ошибок, который часто возникает при передаче битов через канал с замиранием. Предотвращение появления пакета ошибок способствует минимизации потерь при передаче и повышает эффективность канального кодирования.

Выходной сигнал после перемежения преобразуется в символы модуляции в соответствии с конкретным порядком модуляции, выбираемым М-ричным модулятором 14 из следующих типов модуляции: QPSK, 8PSK, 16QAM и 64QAM. Порядок модуляции выбирают в соответствии с текущим состоянием беспроводного канала.

Хотя это на фиг.1 не показано, передатчик расширяет символы модуляции псевдошумовым (PN) кодом для идентификации базовой станции и множеством кодов Уолша для идентификации каналов передачи, так что приемник может идентифицировать каналы передачи данных и базовую станцию, которая передает данные.

На фиг.2 схематически показана структура приемника F-PDCH, соответствующего передатчику F-PDCH по фиг.1. Здесь приемник F-PDCH относится к мобильной станции.

Обратимся к фиг.2, где демодулятор 20 отменяет расширение принятых данных PN кодом для идентификации передающей базовой станции и множеством кодов Уолша для идентификации каналов передачи. Демодулятор 20 демодулирует принятые данные по схеме демодуляции, соответствующей схеме модуляции, использованной модулятором 14 передатчика. Обратный перемежитель 21 выполняет обратное перемежение демодулированного выходного сигнала в соответствии с правилом обратного перемежения, соответствующим правилу перемежения, использованному перемежителем 13 передатчика, в результате чего выдаются субпакеты. Здесь термин «субпакет» относится к каждому из множества блоков передачи, которые передаются для одного и того же пакета кодера, причем субпакет идентифицируется идентификатором SP_ID, переданным от базовой станции через канал F-PDCCH. Сумматор 22 объединяет субпакеты, накопленные в буфере 26 ARQ для одного и того же пакета кодера, с субпакетами, выданными обратным перемежителем 21, в соответствии с используемым типом H-ARQ. Если для одного и того же пакета кодера не накоплено ни одного субпакета, то субпакеты, выданные обратным перемежителем 21, поступают на выход без объединения. Выходной сигнал сумматора 22 подается в канальный декодер 23 и одновременно запоминается в буфере 26 ARQ, с тем чтобы его можно было объединить со следующим принимаемым субпакетом.

Канальный декодер 23 декодирует выходной сигнал сумматора 22 по заранее установленной схеме декодирования, в результате чего восстанавливается требуемый пакет кодера. Схему декодирования определяют на основе схемы кодирования, реализованной в канальном кодере 11 передатчика.

Проверочный блок 24 CRC выделяет CRC из пакета кодера, декодированного канальным декодером 23, и определяет на основе выделенного CRC, имеется ли в пакете кодера ошибка. В результате такого определения проверочный блок 24 CRC передает на базовую станцию по обратному каналу подтверждения (R-ACKCH) сигнал подтверждения (АСК), указывающий на правильный прием пакета кодера, либо сигнал отсутствия подтверждения (NAK), указывающий на необходимость запроса повторной передачи для этого пакета кодера.

Когда передано сообщение АСК, выполняется инициализация буфера для удаления субпакетов, хранящихся в буфере 26 ARQ для соответствующего пакета кодера. В противном случае, если передано сообщение NAK, то соответствующие субпакеты остаются в буфере 26 ARQ.

Информация о формате, необходимая для приема F-PDCH, сконфигурированного вышеупомянутым образом, может быть получена из управляющей информации, переданной по каналу F-PDCCH. Как упоминалось выше, управляющая информация включает в себя MAC_ID, SP_ID, AI_SN, ARQ_ID и EP_SIZE. Мобильная станция определяет, идентичен ли MAC_ID, полученный путем демодуляции F-PDCCH, ее собственному MAC_ID. Если полученный MAC_ID идентичен ее собственному MAC_ID, то мобильная станция активизирует приемник F-PDCH для приема данных F-PDCH, а затем передает результат декодирования для принятых данных на базовую станцию по каналу R-ACKCH.

Вышеописанные передатчик и приемник соответствуют физическим уровням базовой станции и мобильной станции соответственно. В типовой системе беспроводной связи с иерархической структурой запрос H-ARQ обеспечивается на верхнем уровне.

На фиг.3 представлена блок-схема, иллюстрирующая взаимосвязь между верхним уровнем и физическим уровнем для типовой обработки H-ARQ. Обратимся к фиг.3, где на физическом уровне 32 декодируют сигнал, переданный по беспроводному каналу, и декодированные данные доставляются на уровень 30 MAC, то есть верхний уровень вместе с результатом проверки CRC в виде мультиплексированного блока протокольных данных (MuxPDU). Уровень 30 MAC по результату проверки CRC определяет, имеется ли ошибка в декодированных данных от физического уровня 32. Если ошибка не появилась, то уровень 30 MAC запрашивает передачу новых данных. Далее уровень 30 MAC обрабатывает эти данные в соответствии с протоколом линии радиосвязи (RLP). Таким путем уровень 30 MAC определяет данные, действительно переданные от упомянутого передатчика.

В случае, когда обработка H-ARQ обеспечивается уровнем 30 MAC, данные, декодированные физическим уровнем 32, должны быть доставлены на уровень 30 MAC, то есть верхний уровень, что вызовет уменьшение скорости обработки данных для каждой повторной передачи и увеличение нагрузки на уровень 30 MAC во время высокоскоростной обработки данных.

Вдобавок, при выполнении обработки H-ARQ на верхнем уровне не может быть выполнено гибкое объединение для одних и тех же данных. Причина этого состоит в том, что, хотя физический уровень может сохранить гибкое значение для каждого принятого демодулированного символа, символы, доставленные на верхний уровень, преобразуются с присвоением жесткого значения, которое представляет собой двоичное значение со всеми нулями или всеми единицами. Таким образом, даже если кодированные символы для одного и того же пакета кодера принимаются повторно в результате повторной передачи, эти кодированные символы не могут быть подвергнуты «гибкому» объединению. Единственным доступным способом объединения символов является вычисление количества нулей или единиц для символов, имеющих двоичное значение; сравнение количества нулей с количеством единиц; и выбор тех символов, которых оказалось больше. Этот способ называют «голосованием путем простого большинства». Однако голосование путем простого большинства также практически не используется из-за требуемого объема вычислений. В противном случае, если обработку H-ARQ выполняют на физическом уровне, то кодированные символы для одного и того же пакета кодера можно подвергнуть гибкому объединению, обеспечив эффективное использование ресурсов.

По этим причинам согласно варианту изобретения предложена структура для обработки части операции H-ARQ на физическом уровне, как показано на фиг.4.

На фиг.4 представлена блок-схема, иллюстрирующая улучшенную взаимосвязь между верхним уровнем и физическим уровнем для обработки H-ARQ. Обратимся к фиг.4, где в целях быстрой обработки и реакции на H-ARQ часть операции H-ARQ, которая обычно выполнялась на уровне 30 MAC, выполняется теперь на физическом уровне 44 или подуровне 42, лежащем между уровнем 40 MAC и физическим уровнем 44. Здесь подуровень 42 называется далее подуровнем 42 управления H-ARQ. Подуровень 42 управления H-ARQ выполняет часть операции, которая обычно выполнялась на уровне 30 MAC по фиг.3. Подуровень 42 управления H-ARQ структурно включен в физический уровень 44, а функционально включен в уровень 40 MAC. Структура подуровня 42 управления Н-ARQ такова, что он должен выполнять только операцию определения того, следует ли повторно передавать данные от имени уровня 40 MAC, в результате чего сокращается время обработки H-ARQ для тех же данных.

Усовершенствованная структура на фиг.4 повышает скорость обработки H-ARQ по сравнению с известной структурой. Структура по фиг.3 принимает сигнал NAK посредством передачи одного пакета, и возникает задержка из-за подтверждения приема, составляющая, как минимум, порядка 200 мс, до момента времени, когда будет передан пакет повторной передачи. Однако в структуре по фиг.4 задержка из-за подтверждения приема укорачивается до нескольких миллисекунд. В случае, когда в канале F-PDCH используется адаптивная модуляция и кодирование (АМС), что изменяет схему модуляции и скорость кодирования в соответствии с состоянием канала, такая небольшая задержка из-за подтверждения приема является несомненным достоинством. Для того чтобы эффективно организовать запрос H-ARQ с использованием межуровневой структуры между верхним уровнем и физическим уровнем, потребуется протокол повторной передачи для передатчика в соответствии с запросом повторной передачи (то есть NAK, переданного от приемника). Для этого в системе CDMA2000 1х, специфицированной согласно проекту 3GPP2, используется асинхронная адаптивная инкрементная избыточность (AAIR). Согласно AAIR базовая станция выполняет асинхронную пакетную передачу на мобильную станцию в зависимости от информации о качестве прямого канала, сообщенной мобильной станции, а схема модуляции, скорость кодирования и длина тактового интервала (слота) для пакета передачи определяется адаптивно в соответствии с качеством канала. Если первоначальная передача пакета оказалась неудачной, его передают повторно, причем конфигурация кодовых символов (или субпакет), переданная при повторной передаче, может отличаться от конфигурации кодовых символов, переданной при первоначальной передаче. AAIR увеличивает отношение сигнал-шум (SNR) пакета данных в соответствии с увеличением количества повторных передач и повышает эффективность кодирования пропорционально уменьшению скорости кодирования, что улучшает эффективность передачи/приема пакетных данных.

На фиг.5 представлена блок-схема, иллюстрирующая иерархическую структуру мобильной станции согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения. На фиг.5 контроллер 50 H-ARQ соответствует подуровню 42 управления H-ARQ, а передатчик 52 R-ACKCH, приемник 54 F-PDCCH и приемник 56 F-PDCH соответствуют физическому уровню 44. Приемник 56 F-PDCH идентичен по своей структуре приемнику, описанному в связи с фиг.2.

Обратимся к фиг.5, где передатчик 52 R-ACKCH генерирует сигнал АСК или сигнал NAK, подлежащие передаче по каналу R-АСКСН, под управлением контроллера 50 H-ARQ. Приемник 54 F-PDCCH декодирует управляющую информацию, принятую по каналу F-PDCCH, и подает декодированный результат в контроллер 50 H-ARQ и приемник 56 F-PDCH. Приемник 56 F-PDCH, подсоединенный к межуровневому буферу 58 для принимаемых пакетов, принимает любые пакетные данные, принятые по каналу F-PDCH, и выполняет демодуляцию и декодирование принятых пакетных данных под управлением контроллера 50 H-ARQ. Данные, успешно декодированные приемником 56 F-PDCH, запоминаются в межуровневом буфере 58 под управлением контроллера 50 H-ARQ. Межуровневый буфер 58 под управлением контроллера 50 H-ARQ доставляет запомненные данные на верхний уровень с периодами, определенными таким образом, чтобы не перегружать верхний уровень.

Контроллер 50 H-ARQ определяет, будет ли он выполнять повторную передачу или начальную передачу пакетных данных, принятых приемником 56 F-PDCH, в зависимости от управляющей информации MAC_ID, ARQ_ID, SP_ID, EP_SIZE и AI_SN, принятой приемником 54 F-PDCCH, и осуществляет управление передатчиком 52 R-ACKCH в соответствии с результатом обработки, формируя в итоге сигнал АСК или NAK.

В качестве схемы обнаружения АСК и NAK можно использовать схему двоичного обнаружения либо схему обнаружения одного из трех состояний для выявления АСК, NAK или Silence (молчание), при реализации которой мобильная станция информирует базовую станцию об успешном декодировании пакета кодера по каналу R-АСКСН. Термин «Silence» означает действительное отсутствие ответа, когда канал R-ACKCH отключен.

На фиг.6 показана процедура для обнаружения АСК, NAK или Silence приемником R-АСКСН базовой станции в случае, когда применяется схема обнаружения одного из трех состояний. Обратимся к фиг.6, где базовая станция выделяет сигнал R-ACKCH путем отмены расширения принятого сигнала с помощью расширяющего кода, присвоенного R-ACKCH (шаг 60), а затем определяет уровень мощности (или энергии) путем разделения сигнала R-ACKCH на сигнал синфазного (I) канала и сигнал квадратурного (Q) канала и суммирования квадратов выделенных канальных сигналов (шаг 62). Обнаруженный уровень мощности сравнивают с заранее установленным порогом (шаг 64). Если обнаруженный уровень мощности ниже этого порога, это означает, что канал R-ACKCH отключен мобильной станцией, так что базовая станция обнаруживает Silence (шаг 66). Однако, если обнаруженный уровень мощности больше или равен порогу, то базовая станция декодирует сигнал R-ACKCH, определяет, соответствует ли результат декодирования АСК или NAK, а затем передает новый субпакет для того же пакета кодера (процесс повторной передачи) или передает субпакет начальной передачи для нового пакета кодера (процесс начальной передачи) в соответствии с результатом определения (шаг 68).

Как было описано выше, базовая станция может повторно передавать один и тот же пакет кодера в соответствии с ответом от мобильной станции. В этом случае мобильная станция должна определить, является ли принимаемый в данный момент пакет повторно переданным пакетом либо первоначально переданным пакетом, и выполняет процесс в соответствии с результатом этого определения. Если мобильная станция определяет, является ли принятый в данный момент пакет повторно переданным пакетом, только в зависимости от того, было ли передано ранее сообщение АСК или NAK, мобильная станция может неправильно интерпретировать реакцию на R-ACKCH. В результате мобильная станция может выполнить ненужную обработку либо ошибочно отбросить принятый пакет.

Следовательно, согласно варианту настоящего изобретения мобильная станция определяет, будет ли выполняться повторная передача или начальная передача для принятого в данный момент пакета в зависимости от предыдущей реакции на R-ACKCH и/или управляющей информации по каналу F-PDCCH. Информация, относящаяся к повторной передаче и включенная в управляющую информацию по F-PDCCH, содержит ARQ_ID, указывающий на канал ARQ, которому принадлежит пакет передачи; EP_SIZE, указывающий размер пакета кодера; SP_ID, указывающий очередность субпакета, и флаг AI_SN, указывающий на начальную передачу (NEW) или повторную передачу (CONTINUE) пакета передачи.

Далее со ссылками на сопроводительные чертежи описывается, каким образом базовая станция и мобильная станция выполняют обработку H-ARQ по одному из множества каналов ARQ на основе информации, относящейся к повторной передаче, по каналу F-PDCCH. Каждый канал ARQ обрабатывается одинаковым образом.

На фиг. с 7 по 12 показан процесс выполнения обработки Н-ARQ в случае, когда мобильная станция должна обязательно принимать первоначально переданный субпакет (SP_ID=0). Как упоминалось выше, первоначально переданный субпакет включает в себя (полностью либо частично) систематическую часть в кодированном потоке битов. Для успешного декодирования систематическая часть является относительно более важной, чем часть для контроля по четности. На фиг. с 7 по 12, когда мобильная станция упускает F-PDCCH или упускает первоначально переданный по F-PDCCH субпакет, то базовая станция повторно передает первоначально переданный субпакет для того, чтобы повысить долю успешных попыток декодирования пакета кодера. На фиг. с 7 по 12 показан процесс обработки H-ARQ в зависимости от элементов, выбранных из управляющей информации, переданной от базовой станции. В частности, на фиг.7 и 8 показан процесс обработки H-ARQ в зависимости от других элементов, за исключением AI_SN.

На фиг.7 и 8 представлены блок-схемы, иллюстрирующие операции H-ARQ, выполняемые базовой станцией и мобильной станцией в зависимости от MAC_ID, ARQ_ID, SP_ID и EP_SIZE согласно варианту настоящего изобретения. Здесь SP_ID=0 указывает начальную передачу (или первую передачу) для первого субпакета нового пакета кодера.

Обратимся к фиг.7, где базовая станция устанавливает номер передачи Tx_Num в 0 (шаг 100) и определяет, равен ли номер передачи Тх_Num нулю (0), чтобы запустить услугу передачи пакетных данных (шаг 102).

Если номер передачи Tx_Num равен 0 (путь «Да» от блока принятия решения, шаг 102), то базовая станция передает управляющую информацию, в том числе MAC_ID, ARQ_ID, SP_ID (здесь SP_ID установлен в 0) и EP_SIZE по каналу F-PDCCH при передаче субпакета начальной передачи нового пакета кодера на мобильную станцию по каналу F-PDCH (шаг 104), а затем ожидает ответ от мобильной станции (шаг 106). Далее базовая станция декодирует R-АСКСН от мобильной станции (шаг 108) и анализирует ответ на переданный субпакет от мобильной станции (шаг 110). Если ответ от мобильной станции представляет собой АСК (путь «Да» от блока принятия решения, шаг 110), то базовая станция возвращается к шагу 102 для передачи нового пакета кодера. В противном случае, если ответом мобильной станции является NAK или Silence, то базовая станция увеличивает номер передачи Tx_Num на 1 (путь «Нет» от блока принятия решения, шаг 110), чтобы повторно передать тот же пакет кодера (шаг 112), а затем возвращается к шагу 102.

Если на шаге 102 определяется, что номер передачи Тх_Num не равен 0 (путь «Нет» от блока принятия решения, шаг 102), то базовая станция определяет, является ли последний ответ от мобильной станции по каналу R-ACKCH ответом Silence (шаг 114). Если последним ответом от мобильной станции был ответ Silence, то есть, если не было предыдущего ответа (путь «Нет» из блока принятия решения, шаг 114), то базовая станция передает управляющую информацию, в том числе предыдущий SP_ID по каналу F-PDCCH при повторной передаче ранее переданного по каналу F-PDCH субпакета (шаг 118). Однако, если последним ответом от мобильной станции был ответ не Silence, то есть, если предыдущий ответ имеется (путь «Да» из блока принятия решения, шаг 114), то базовая станция увеличивает на 1 значение SP_ID управляющей информации, переданной по каналу F-PDCCH, при передаче следующего субпакета ранее переданного пакета кодера по каналу F-PDCH (шаг 116). SP_ID устанавливают равным значению, указывающему номер повторной передачи для того же самого пакета кодера. Например, SP_ID устанавливают равным '01' для первой повторной передачи и '10' для второй повторной передачи.

Далее базовая станция ожидает ответ от мобильной станции для субпакета, переданного на шаге 116 или 118 (шаг 120). Базовая станция декодирует R-ACKCH от мобильной станции (шаг 122) и анализирует ответ от мобильной станции для субпакета, переданного на шаге 116 или 118 (шаг 124). Если ответом от мобильной станции является ответ АСК (путь «Да» от блока принятия решения, шаг 124), то базовая станция сбрасывает номер передачи Тх_Num в '0', чтобы передать новый пакет кодера (шаг 130), а затем возвращается к шагу 102. Однако, если ответом от мобильной станции было NAK или Silence (путь «Нет» из блока принятия решений, шаг 124), то тогда базовая станция увеличивает номер передачи Tx_Num на 1 (шаг 126), а затем переходит к шагу 128.

На шаге 128 номер передачи Тх_Num сравнивают с ранее установленным максимальным номером передачи МАХ_TX_NUM. Максимальный номер передачи МАХ_ТХ_NUM предотвращает возможность повторной передачи базовой станцией одного и того же пакета данных бесконечное количество раз. Если номер перед