CN101622832A - 无线网络中的冗余多播服务 - Google Patents
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Abstract
在基站具有全双工功能(可以在下行链路信道上发送并同时在上行链路信道上接收)，但是移动站只具有半双工功能(每个都可以在上行链路信道上发送和下行链路信道上接收，但不能同时进行)的无线网络中，基站可以在两个或者多个帧中发送多播数据的复制副本。一些被寻址的移动站可以被调度成接收第一帧，并在第二帧期间发送，而其余被寻址的移动站可以被调度成在第一帧期间发送，并接收第二帧。
Description
背景技术
在利用半频分双工(HFDD)的无线网络中，例如WiMAX网络中所许可的，基站可以具有全双工功能，即基站可以在一个频率上发送下行链路通信量同时在另一个频率上接收上行链路通信量。然而，网络中一些或者所有的移动站可能只具有半双工功能，即他们可以在一个频率上发送而在另一个频率上接收，但二者不能同时进行。为了整个网络在这种情况下有效运行，基站应当谨慎进行通信量调度，这样就可以向一些移动站发送同时从其他移动站接收，在某种程度上努力使上行链路和下行链路的空闲时间最小化。在这点上，多播通信量，尤其是多播和广播服务(MBS)通信量，可能带来特殊问题，因为大量(可能是所有)移动站可能需要能够同时接收相同的下行链路通信量，将因此可能无法在此期间向基站发送上行链路通信。这使得不能够充分利用网络的上行链路能力。
附图说明
通过参考以下描述和用于说明本发明实施例的附图，可以理解本发明的一些实施例。附图中：
图1示出根据本发明实施例的上行链路和下行链路通信量的示意图。
图2示出根据本发明实施例，由基站调度移动站的方法流程图。
图3示出根据本发明实施例基站重传数据的方法流程图。
图4示出根据本发明实施例由移动站接收重复数据组的方法流程图。
图5示出根据本发明实施例的无线网络。
具体实施方式
在以下的说明中，阐述多个特殊细节。然而，应理解在没有这些特殊细节的情况下也可以实现本发明的实施例。其他情况下，为了不混淆对本说明书的理解，没有详细示出众所周知的电路、结构和技术。
提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”、“各种实施例”等表示如此描述的本发明实施例可以包括特定的特征、结构或者特性，但不是每个实施例必须包括这些特定的特征、结构或者特性。此外，一些实施例可以具有一些、所有或者不具有其他实施例的特征。
在以下说明书和权利要求中，可能使用到术语“耦合”和“连接”以及他们的派生词。应当理解这些术语相互并不是作为同义词。相反，在特定实施例中，“连接”用于表示两个或者多个元件相互直接物理或电接触。“耦合”用于表示两个或者多个元件相互合作或者相互作用，但是他们可以直接物理或者电接触，或者不直接接触。
如权利要求中所使用的，除非另有定义，否则使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来描述一般元件，仅仅是表示类似部件的不同实例被提及，并不旨在表示如此描述的部件必须具有时间、空间上的排序、等级或者任何其他形式。
本发明各种施例可实现在硬件、固件和软件中的一种或者任意组合中。本发明还可实现为机器可读介质中或上包含的指令，该指令可以由一个或多个处理器读取并执行来实现在此所述的操作的性能。机器可读介质可以包括用于存储、发送、和/或接收可由机器(如计算机)读取的形式的信息的任何机构。例如，机器可读介质可以包括存储介质，例如但不局限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存存储器设备等。机器可读介质还可以包括已经调制而对指令进行编码的传播信号，例如但不局限于电磁、光或声学载波信号。
术语“无线”及其派生词可以用于描述利用调制的电磁辐射通过非固体媒介来发送通信数据的电路、设备、***、方法、技术、通信信道等。该术语并不意味着相关设备不包括任何线路，虽然在某些实施例中他们不包括。术语“移动无线设备”用于描述在通信时具有运动能力的无线设备。
本发明的一些实施例在独立帧中多次发送特定的一组多播数据通信量。此处所述的多播通信量，指的是其中多个已知的目的地设备(例如无线移动站)被配置为在传输中识别同一目的地地址并接收与该目的地地址相关的数据的传输。这与单播(每个目的地地址只由一个目的地设备识别)和广播(传输针对信道上能够接收它的任何设备)不同。为此，“多播”也包括其中已知的一组特定移动设备打算基于传输中的某个标识符而不是目的地地址来接收传输的传输。
对于不能同时接收和发送的移动站，多次发送相同的多播通信量允许那些移动站中的一些在第一下行链路帧期间建立上行链路传输，并在后续的下行链路帧期间接收单播通信量，同时其他移动站可以在第一个下行链路帧期间接收单播通信量并在后续下行链路帧期间建立上行链路传输。因此，所有预期的移动站都具有接收多播通信量的机会，同时来自于某些移动站的传输可以发生于两帧期间，因此更有效地利用网络可用的上行链路带宽。如果基站控制每个移动站何时发送，基站就可以针对整个网络的效率来调度该通信量的混合。虽然传统基站可以在被请求时向相同目的地设备再次发送相同的数据(例如，如果数据在接收时损坏，移动站请求重传)，但是在此所述的实施例不用目的地设备请求就将相同的数据发送两次。注意：在本文件的上下文中，除非另有说明，所有涉及的传输、接收、通信量、信道、帧、上行链路和下行链路都是关于无线通信的。
图1示出根据本发明实施例的上行链路和下行链路通信量的示意图。该附图不是按比例显示的，不应基于附图中的相对尺寸推断出传输的不同部分的相对长度或者持续时间。在示意性实施例中，垂直轴表示两个信道，用于从基站到各移动设备的下行链路传输的一个无线信道，用于从移动设备到基站的上行链路传输的另一个无线信道。在各实施例中，“信道”可以表示单个频率、频带或者一起用于发送数据分组的频率或频带的集合。可以使用各自调制技术，例如但不局限于以下一种或多种：1)码分多址(CDMA)，2)频分多址(FDMA)，3)正交频分多址(OFDMA)，4)超宽带(UWB)，或5)任何其他可行的调制技术。水平轴表示时间。t1指示发送第一下行链路帧的时间，而t2指示发送第二下行链路帧的后续时间。如图所示，上行链路传输可以在时间上与下行链路帧相对应。
在一些实施例中，每个下行链路帧可以开始于允许接收设备同步后续数据的前同步码1，定义下行链路帧的内容的MAP 2和包含想要用于多个特定移动站的数据的多播部分3。第一个下行链路帧的剩余部分4，和第二个下行链路帧的剩余部分5可以包括其他数据，例如寻址到单个移动站的单播数据。每个MAP可以指示各种内容，例如但不局限于：1)哪些目的地地址在当前下行链路帧中，以及与他们相关的数据位于帧中哪个位置，和2)哪个设备被授权在上行链路信道上发送，以及他们何时被授权用于他们的特定传输。在某些实例中，特定的下行链路帧可以包括授权一个或者多个特定移动设备在随后的下行链路帧期间发送的MAP信息。
还示出两个上行链路时间段。区域6指示某些特定的移动站计划通过上行链路信道发送的时间。这个时间段t1可在时间上对应于第一个指示的下行链路帧。区域7指示某些其他的指定移动站计划通过上行链路信道发送的时间。这个第二个时间段t2可在时间上对应于第二个指示的下行链路帧。
很多移动站虽然能够通过下行链路信道接收并通过上行链路信道发送，但不能够同时发送和接收。因此，如果特定移动站通过上行链路信道发送，在自己发送期间将不能够通过下行链路信道接收任何数据。虽然特定移动站可能不会在整个下行链路帧期间发送，但是为了在该下行链路帧期间接收任何数据，它必须能够接收前同步码(用于同步后续数据)和MAP(用于找出数据，如果存在，在帧中所处位置)。因此在下行链路帧的前同步码和/或MAP期间进行发送的移动站在该下行链路帧期间不能够接收任何数据。
因为基站为每个移动站调度通信，所以基站可以确定特定移动站是否需要接收特定下行链路帧的任何部分。例如，如果下行链路帧不包括通过单播地址、多播地址或广播指向那个特定移动站的任何数据，那么那个移动站就不需要接收或者甚至知道该特定下行链路帧的存在。如果基站确定特定移动站不需要接收下行链路帧的任何部分，则可以将那个特定移动站调度为在该下行链路帧期间发送。
然而，存在某些类型的多播传输，例如多播和广播服务(MBS)传输，要用于与基站通信的所有或者大部分激活的移动站。在传统网络中，基站不能调度这些预期的接收者中的任一个在下行链路帧的前同步码、MAP或者多播部分期间发送。这可能使上行链路信道在下行链路帧的那些部分期间未使用或者未充分使用，导致网络容量未有效利用。在本发明的某些实施例中，多播部分可以在后续下行链路帧中再次发送。通过两次发送相同的多播部分，该多播传输的预期接收者可以分为两个组。第一组可被调度成在第一下行链路帧期间接收多播传输，并被调度成在第二下行链路帧期间发送，而第二组可被调度成在第一下行链路帧期间发送，并被调度成在第二下行链路帧期间接收多播传输。如此，在两个下行链路帧期间上行链路信道可以被有效利用，且多播传输的所有预期接收者都具有接收它的机会。
在某些实施例中，包括复制的多播部分的两个下行链路帧可以是从基站发送的连续帧，但在其他实施例中，其他下行链路帧可以在这两个下行链路帧之间发送。虽然前面的示例使用两个帧来携带多播数据的复制副本，但其他实施例可以通过在两个以上的帧中发送相同信息来扩展该原理，可以对应地将预期接收者划分为两个以上的组。虽然前面的示例只是复制了多播传输，但其他实施例可以复制其他类型的传输。
图2示出根据本发明实施例的由基站调度移动站的方法流程图。在所示的流程图200中，基站可以确定哪个接收者预期要接收寻址到多个接收者的传输(即，传输包含一个或者多个指示多个移动站预期要接收相同消息的地址)。
在220，基站可以将预期接收者分为两个(或多个)子集。当调度这些不同接收者将其数据通信量发送回基站时，在230，基站可以调度第一个子集的成员在针对来自基站的第一个下行链路帧调度的时间期间接收(即不发送)，并在针对来自基站的第二个下行链路帧调度的时间期间发送。类似的，在240，基站可以调度第二个子集的成员在针对来自基站的第一个下行链路帧调度的时间期间发送，并在针对来自基站的第二个下行链路帧调度的时间期间接收。
在250和260，基站可以发送第一和第二下行链路帧。第二下行链路帧可以包括复制了预期由第一和第二组的所有成员接收的第一下行链路帧中有效载荷部分的类似部分的某些部分。通过复制有效载荷的这一部分，之前确定的两组接收者的所有成员可以有机会接收下行链路帧中的至少一个中的该部分。如之前所述的，在各实施例中，两个下行链路帧可以是或者可以不是连续发送的帧。
这个相同的概念(在后续帧中再次发送帧的一部分)还可以有其他优点。在传统网络中，根据信道条件，帧的某些随机部分可能在接收时被破坏，接收设备可能不得不请求重新传输整个或者一部分帧。请求、调度和执行这样的重传可能对信道吞吐量带来严重的有害影响。然而，如果相同数据在两个独立帧中向相同接收者发送两次，一个帧的破坏部分可以在另一个帧中被正确接收，接收设备就能够通过将每个帧的正确部分组合来重建所有原始数据，因此避免了请求重传的需要。该技术可以提供基站能够提高调制速率(因此提高数据吞吐速率)这样的改进，即使这可能增加接收的数据差错，因为两次重新发送相同数据中的时间损失大于通过使用更高调制速率所节省的时间作出的补偿。
图3示出根据本发明实施例的由基站重传数据的方法流程图。流程图300示出利用重复传输来允许提高调制速率的方法，同时自动调节该调制速率来补偿信道条件的变化。在310，基站可以在第一帧中向特定移动站发送数据。在320，基站可以在第二帧中向相同移动站发送相同数据，这样移动站可以重建在第一帧中没有被正确接收的任何数据。
在330，基站可以确定由移动设备看到的差错率。在很多实施例中，这个确定可以发生于基站从移动设备接收传输中的差错率的时候，移动设备自己计算差错率。该差错率可能已经在某些合适的时间段确定，在某些实施例中，可能已经包括多个帧。差错率可以表示各种类型的差错，例如后面所述的。在340，将差错率与预定值“X”比较。如果差错率小于该值，则在350基站可以提高对该移动站的后续传输的调制速率。如果差错率超过“X”，则在360可以将其与更高的差错率“Y”进行比较。如果差错率超过“Y”，则在370基站可以降低对该移动站的后续传输的调制速率。如果差错率落入“X”和“Y”之间，对该移动站的后续传输的调制速率可以不变。X和Y的值可以基于不同准则来选择。在某些实施例中，“X”和/或“Y”的值可基于不同准则在网络运行期间动态改变。
图4示出根据本发明实施例，移动站接收重复数据组的方法流程图。在流程图400中，在410移动站接收包含寻址到该移动站的特定的一组数据的第一帧，并定位数据中任何不可校正的差错。不可校正的差错是那些不能够利用帧中的纠错信息——例如数据末尾的纠错码(ECC)——来校正的差错。最大的可能性，可以用ECC或者其他自带信息校正的任何差错都可以在此时校正。在420，移动站接收包括相同数据组的副本的第二帧，再次校正所有可校正的差错并定位任何不可校正的差错。由于无线通信中典型的差错的随机特性，有可能第一帧中不可校正的差错与第二帧中不可校正的差错位于数据中不同位置。如果在一个帧的特定点发现差错，很有可能其他帧中的相同点没有差错。在440，通过将一个帧中数据的破坏部分用来自其他帧的相同数据的正确接收部分来替换，有可能构建无差错数据组。如果差错发生于两个帧的相同点，则移动站可能需要采取其他校正措施，例如但不局限于请求数据重传(未示出)。
本发明的某些实施例可能试图通过提高调制速率来最大化全局吞吐量，直到作为结果的差错率变得很大以致于全局吞吐量降低。这可以通过在450确定差错率并在460将差错率的值发送给基站来实现。然后基站可以提高或者降低对该移动站的后续传输的调制速率，如前面的图3所示。可以以不同方式确定差错率，例如但不局限于只计算在步骤440的操作不能校正的差错。全局吞吐量可以由不同方式确定，例如但不局限于：1)单位时间内接收的不要求重传的帧的数量，2)单位时间内接收的不要求重传的接收多播块(或者其他特定数据子帧块)的数量，3)单位时间内不要求重传的所有数据量，4)等等。吞吐量的某些形式可以认为只是在一个以上的帧中发送的复制块的一个实例，但其他形式可能考虑两个(或者所有，如果数据发送次数多于两次)这样的块。
图5示出根据本发明实施例的无线网络。在所示的网络500中，基站510可以通过其天线512与多个移动站进行无线通信。为了说明，移动站被分为两组。第一组包括两个具有天线552的移动站551，而第二组包括三个具有天线562的移动站561。该区别仅仅是为了示出出于运行目的将网络中的移动站人工地划分成多个组。实际上，每个组可以包括比所示更多或者更少的移动站，给定移动站可以从一个组转移到另一个组，并且任何组中的任何移动站可以与任何组中的任何其他移动站不同或者相同。每个移动站可以是任何可用的移动无线设备，例如但不局限于：1)膝上型电脑或者笔记本计算机，2)个人数字助理，3)蜂窝电话，4)超级移动设备，5)等等。每个天线可以是任何可用的天线，例如但不局限于：1)偶极天线，2)单极天线，3)隙缝天线，4)等等。
前面的描述是说明性的而不是限制性的。本领域技术人员可以进行修改。各种修改都将包括在本发明不同实施例中，只由附加的权利要求书的精神和范围进行限制。
Claims (21)
1、一种方法，包括：
无线地发送包含寻址到至少一个接收者的一个组的特定数据块的第一下行链路帧；以及
无线地发送包含寻址到至少一个接收者的相同组的所述特定数据块的第二下行链路帧；
其中无需接收来自任何接收者的重传所述特定块的请求而发送所述第二下行链路帧。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组包括单个接收者。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组包括多个接收者。
4、根据权利要求3所述的方法，还包括：
在所述发送所述第一下行链路帧之前，调度所述组中的接收者的第一子集在所述第一下行链路帧期间发送；和
在所述发送所述第二下行链路帧之前，调度所述组中的接收者的第二子集在所述第二下行链路帧期间发送。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二下行链路帧各自包括可用于所述组中所有接收者的相同多播地址。
6、一种物品，包括
包含指令的有形计算机可读媒介，当一个或者多个处理器执行所述指令时导致执行如下操作，包括：
发送包括寻址到至少一个接收者的一个组的特定数据块的第一下行链路帧；以及
发送包括寻址到至少一个接收者的相同组的所述特定数据块的第二下行链路帧；
其中无需接收来自任何接收者的重传所述特定块的请求而发送所述第二下行链路帧。
7、根据权利要求6所述的物品，其特征在于，所述组包括单个接收者。
8、根据权利要求6所述的物品，其特征在于，所述组包括多个接收者。
9、根据权利要求8所述的物品，其特征在于，所述操作还包括：
调度所述组中的接收者的第一子集在所述第一下行链路帧期间发送；和
调度所述组中的接收者的第二子集在所述第二下行链路帧期间发送。
10、根据权利要求6所述的物品，其特征在于，所述第一和第二下行链路帧各自包括可用于所述组中所有接收者的相同多播地址。
11、一种装置，包括：
无线地与多个移动站通信的基站，该基站用于：
无线地发送包含寻址到特定目的地地址的特定数据块的第一下行链路帧；以及
无线地发送包含寻址到相同特定目的地地址的相同特定数据块的第二下行链路帧；
其中无需接收来自与所述特定目的地地址相关的移动站的重传所述特定数据块的请求而发送所述第二下行链路帧。
12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述目的地地址包括单播地址。
13、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述目的地地址包括多播地址。
14、根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述基站进一步用于：
在所述无线地发送所述第一下行链路帧之前，调度第一组移动站在所述第一下行链路帧期间向该基站发送；和
在所述无线地发送所述第二下行链路帧之前，调度第二组移动站在所述第二下行链路帧期间向所述基站发送，
其中将所述第一组中的移动站和所述第二组中的移动站配置为接收与所述多播地址相关的数据。
15、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述基站还包括偶极天线。
16、一种方法，包括：
无线地接收包含特定数据块的第一副本的第一帧；
无线地接收包含相同特定数据块的第二副本的第二帧，而无需请求所述特定数据块的重传；
识别所述第一和第二副本的至少一个中的差错；以及
根据所述第一和第二副本重建所述特定数据块的无差错副本。
17、根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述重建包括将一个副本中不正确接收的数据替换为另一个副本中正确接收的数据。
18、根据权利要求16所述的方法，其特征在于：
所述无线地接收所述第一帧包括尝试利用所述第一帧中的纠错码来校正所述第一帧中的差错；
所述无线地接收所述第二帧包括尝试利用所述第二帧中的纠错码来校正所述第二帧中的差错；以及
所述识别差错包括识别利用所述第一和第二帧中的所述纠错码不可校正的差错。
19、一种物品，包括
包含指令的有形机器可读媒介，当一个或者多个处理器执行所述指令时导致执行如下操作，包括：
无线地接收包含特定数据块的第一副本的第一帧；
无线地接收包含相同特定数据块的第二副本的第二帧，而无需请求所述特定数据块的重传；
识别所述第一和第二副本的至少一个中的差错；以及
根据所述第一和第二副本重建所述特定数据块的无差错副本。
20、根据权利要求19所述的物品，其特征在于，所述重建操作包括将一个副本中不正确接收的数据替换为另一个副本中正确接收的数据。
21、根据权利要求19所述的物品，其特征在于：
无线地接收所述第一帧的操作包括尝试利用所述第一帧中的纠错码来校正所述第一帧中的差错；
无线地接收所述第二帧的操作包括尝试利用所述第二帧中的纠错码来校正所述第二帧中的差错；以及
识别差错的操作包括识别利用所述第一和第二帧中的所述纠错码不可校正的差错。
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