CN1132363C

CN1132363C - 数据块发送方法及实现该方法的中心站、基站和无线电***

Info

Publication number: CN1132363C
Application number: CN008013233A
Authority: CN
Inventors: 弗兰克·海格勒; 塞缪尔·孔尔斯
Original assignee: Alcatel NV
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2020-07-04
Also published as: WO2001003358A1; EP1069724B1; DE59900771D1; JP2003503947A; EP1069724A1; ATE212491T1; JP4226819B2; ES2168840T3; CN1317186A; KR100679584B1; KR20010073117A; US6484287B1; AU6154800A

Abstract

在移动无线电***中，多个基站通过不同的无线电路径从一个移动站并行接收无线电信号，并把包含于该无线电信号中的表现为数据块(TB1至TBn)的形式的用户数据转发给一个中心站。传输是以数据帧(见图1b)的形式进行的。在中心站接收器中，错误数据块被用通过另外一条无线电路径正确地接收到的数据所替换。错误数据块(TB1)是利用一个相关的校验域(GID1)中的一项检查出来的。为了加速读取校验域(CID1至CIDn)和访问数据块(TB1至TBn)，一种具有全新结构的数据帧(见图1b中的F)被建议出来。数据块(TB1至TBn)被严格地一个挨一个地排列起来，每个数据块中都包含着大量的比特，其数量是8的倍数，所有校验域(CID1至CIDn)都被写入一个为此目的而提供的检查块(CB)中。这一独特的面向字节的结构使得访问单个数据块的速度变得非常快。这里还揭示新颖的发送数据块(TB1至TBn)的方法。一个移动无线电***、一个中心站和一个实现此方法的基站。

Description

数据块发送方法及实现该方法的中心站、基站和无线电***

技术领域

本发明涉及一种从至少两个无线电基站利用宏分集通过至少两条分集链路向一个中心站发送数据块的方法。

另外，本发明涉及一种数据帧、一种移动无线电***，一个中心站和一个用来实现上述方法的基站。

背景技术

存在着具有下述这些基站的移动无线电***，这些基站通过不同的无线电路径并行地从一个移动站接收无线电信息并把包含于无线电信号中的用户数据转发给一个中心站。在该中心站的接收器处，通过上述无线电路经中的一条路径接收来的错误用户数据可以被用通过另一条路径接收到的正确用户数据替换。换句话说，用户数据在彼此相分离的多条链路并行地发送出去以便在接收端获得尽可能多的正确的用户数据，即实现可能得到的最高的分集收益。

有关这一点，具有标号为“TS 25.427.V0.2.1”的文件应被提及，它是未来移动无线电***UMTS(通用移动电信***)的技术说明书的一部分还被标准化实体3GPP(第三代Patnership项目)用“DCH数据流的UTRAN Iub/Iur接口用户平面协议”为标题于1999年6月发表在网址为 http：//www.3gpp.org的主页上。该文件的第7章描述了一种用于发送数据块的方法，这里的数据块就是所谓的传递块，它们包含用户数据并被从基站，即所谓的结点B发送到一个中心站，即所谓的无线电网络控制器RCN上。正如在第7章中参考图1和表1所描述的那样，数据块被***一个数据帧中，每个数据块的前头都有一个相关的校验域，即所谓的校验和指示符。该校验域的内容指明后面的数据是否正确。上述各基站通过不同的分集链路把数据块并行地发送给上述中心站，随后它分析每条分集链路的校验域并把一个通过一条分集链路收到的错误的数据块用一个相应的通过另一条分集链路收到的正确的数据块替代。另外，上述3GPP文件描述了一种从至少两个无线电基站利用宏分集通过至少两条分集链路向一个中心站发数据块的方法，在这种方法中，上述基站中的每一个都把数据帧内的数据块连同校验域一起发送给上述中心站，每个数据块都被赋上一个校验域，中心站分析每条分集链路的校验域，识别出那些被正确接收的数据块，中心站把一个通过一条分集链路收到的错误的数据块用一个通过另一条分集链路收到的正确的数据块替换。除上述方法及数据帧的结构外，3GPP文件还描述了一个移动无线电***，一个中心站和一个能实现上述方法的基站。

从本发明宣称中，人们认识到，现有技术的方法如果被用传统的数据帧结构来实现，则每个数据帧都必须被按其整个长度来读取，即从第一个比特读到最后一个比特，以便找到个别的校验域。校验域的排列在读取操作的过程引起了巨大的困难，这种排到使每个数据块的开始处向后移了一比特，即数据块前面的校验域的长度。因此就不可能用面向字节的寻址方法来读取数据块，数据处理的速度也就降低了。

发明内容

从这一认识出发，为了达到改进在本文开始处所参考的方法的目的，本发明建议了一种具有全新结构的数据帧以便加快对校验域的分析和对数据块的访问。另外，一种可实现上述经改进的方法的移动无线电***，一个中心站和一个基站也被提供出来。

这一目的是通过以下方法和一种数据帧，一个移动无线电***，一个中心站和一个基站来实现的：一种从至少两个基站利用宏分集，通过至少两条分集链路向一个中心站发送数据块的方法，它包括：把数据块连同数据帧中的校验域一起从基站发送到中心站，每个数据块都被分配一个校验域；在中心站分析每条分集链路的校验域以便识别出那些被正确接收的数据块；在中心站处，把通过分集链路中的一条(a)接收到的错误数据块替换为通过另一条分集链路(b)接收到的正确数据块，其特征在于，在每个数据帧中，数据块被严格地一个挨一个地排列在一起，每个数据块中都包含大量的比特，其数量是8的倍数，其特征在于每个数据帧都包含一个校验块，校验域就插在这一校验块中。

另外，本申请书建议数据块在数据帧中应严格地一个接一个地排列，每个数据块都包含大量的比特，其数量是8的倍数，校验域的比特应一起写入数据帧所提供的检验块中，所以在发明中一种具有新结构的数据帧得到了运用，它的特点是数据块被严格连续地排列在一起，每个数据块都包含一个或多个字节。由此产生了一种面向字节的结构，加快了访问个别数据块的速度。通过使用按照本发明的数据帧结构和本发明修改的新方法，使得在中心站的接收器中进行数字信号处理的速度得到了极大的加快。

通过本发明的权利要求，本发明的进一步的优良特性可以被很清楚地看出来。

尤为有利的是，每个校验域都包含至少一个比特，所有校验域中的比特都被集中写入校验块中，如果有必要，可用填充比特来填充校验块，使得校验块中的比特数也是8的倍数，这就使得校验块能作为一个整体被寻址，并被以极高的速度读取。

另外还有其尤为有利之处，就是利用校验域的比特为每个数据帧构造一个校验字，把此校验字与一个为某条分集链路而设的第一参考字相比较，以便检测通过此分集链路收到的错误数据块，接下来再把该相应的校验字与一个为另一条分集链路所设的第二参考字相比较，以便决定通过此分集链路收到的数据块是否正确。通过这些措施，只需对必要的校验字进行分析，通过有选择的访问，正确的数据块就能被在很短的时间内收集起来。

关于这一点，下述操作尤为有益，把校验字和第一参考字进行AND运算得到一个第一结果，把该第一结果与第一参考字的非进行OR运算得到一个第一中间值，对此第一中间值进行非运算得到第二参考字。

如果至少有一个错误数据块不能被用相应的正确数据块替换，则当一个预设的时间周期到来时就终止此过程，这样做会得到极大的好处。

附图说明

通过以下结合着附图对本发明的一个实施例所进行的描述，本发明将会变得更加清楚。

其中：

图1a所示的是一个数据帧的传统结构；

图1b所示的是一个按照本发明的数据帧的结构；

图2所示的是一个按照本发明的移动无线电***的结构的示意图；

图3所示的是一种按照本发明的方法的流程图；

图4所示的是运用上述方法对校验字进行处理的示意图。

具体实施方式

图1a中所示的是从已有技术中得知的数据帧的结构。此数据帧以一个报头H开始，报头H的长度可以是几个字节，比如4个字节，其中包含了关于该数据帧的结构的信息。在许多事情中，上述信息指明了该数据帧中的数据块TB1到TBn的数量和这些数据块的长度。该数据帧以一个校验和域CS结束，其长度也是4个字节。传统上，每个数据块TB1到TBn的前面都有一个校验域(“校验和指示符”)CID1到CIDn，其中包含一个比特。校验域(例如CID1)中的这个比特指出后接的数据块(TB1)中的用户数据是否被正确地接收到。由此，校验域CID1到CIDn就有了一个被设为逻辑0或逻辑1的标志的功能。

数据帧被一个中心站接收，并在该站中被分析，从该数据帧中读出正确的数据块。然而，图1a所示的传统的数据帧结构都需要读取数据帧的全部长度，即从第一个比特读到最后一个比特，以便从校验域CID1到CIDn中找到某个校验域。在读取过程中，校验域的排列给这一过程带来了巨大的困难，因为它使数据块的开始处向后移了一个比特，此即校验域前的长度。这意味着，例如第一个数据块TB1不是紧跟在报头H的末端，而是隔了一个比特。由于其前面有校验域CID2，后续数据块TB2也要后移一个比特。所以如果第一个数据块TB1的长度比方是10个字节，则第二个数据块TB2的开始点就位于距报头H的末端的10字节加上二比特处。所以，以面向字节的方式读取数据块是不可能的，数据处理的速度也大为降低。从这一认识出发，一种新颖的数据帧被建议出来。

图1b所示的数据帧具有按照本发明的结构。此数据帧包含一个附加的校验块CB此校验块紧接在报头H之后，而其后又紧跟着连续排列的数据块TB1到TBn。在所附加的校验块CB中，所有校验域CID1到CIDn都被写在一个不间断的序列。校验块CB中还包括填充比特PAD，这可确保校验块的长度对应于一个可被8整除的数。由此，校验块CB就有了一个面向字节的长度。在此例中是2字节。校验块也由此可被以一种简单的方式作为一个整体来访问和读取。因为数据块TB1到TBn是被严格地一个挨一个地排列的，这样就得到了一种面向字节的结构，它可使快速而有选择地访问某个数据块。图1b中所示的结构极大地提高了中心站的接收器中的数字信号处理的速度。

图2示意性地示出了一个发送的象图1b中所示的那种数据帧移动无线电***的结构。此移动无线电***被设计得能够实现下述按照本发明的方法，它包括一个中心站RNC，大量的基站与此中心站相连，这些基站中的两个Nba和NBb被作为例子示于图2。这两个基站处于一种宏分集状态，即它们同时从一个移动站UE接收无线电信号，并向上述中心站RNC以图1b中所示的那种数据帧结构的形式转发上述无线电信号中所包含的用户数据。接下来，该中心站RNC试图把从一个站接收来的错误数据块替换为从另一个基站接收到的相应的正确的数据块。由此，存在着两条宏分集链路，a和b，通过它们，同样的用户数据被平行发送出去，这样任何错误都能得到相互补偿。此处的“平行传输”是指在不同的传输链路上传输同样的用户数据的分组传输，由于是分组传输，链路就不需要同步。

图2示出了一个具有按照本发明的结构的数据帧F被从第一基站NBa传输到中心站RNC的传输和一个相应的数据帧F’被从第二基站NBb传输到中心站RNC的平行传输。第一基站Nba所发送的数据帧F中包含着一个错误的数据块TB1，它是在中心站被用下述的按照本发明的方法检测出来的，并被用一个包含在第二基站NBb所发送的数据帧F’中的相应的正确的数据块TB1’所替换。中心站RNC用正确的数据块TB1’替换错误的数据块TB1”，TB1’中包含着与TB1中相同的用户数据。以同样的方式，由第二基站所发送的错误数据块(例如第三数据块)也被用相应的由第一基站发送的数据块所替换。由此，在数据帧F和F’中的同样的用户数据块被平行地通过两个宏分集链路a和b发送，任何一方发生错误都可得到相互的补偿。通过使用按照本发明的方法，上述补偿可以被很快地执行，本方法将在下面进行描述。

图3示出了从至少两个使用宏分集的基站向一个中心站发送数据块的方法100的流程图。此方法包括步骤110到130。步骤110被分为两个分步骤111和112，步骤120被分为分步骤121到127。现在通过举例的方式，同时也参考图1b和图2对数据块被从第一基站传输到中心站的过程进行详细描述。在方法100开始之后，将被发送的数据帧被在基站NBa中进行处理和发送(步骤110)。在第一分步骤111中，将发送的数据块TB1到TBn被严格地一个挨一个地排列起来，并***到数据帧F中。在将被发送的数据块前面，一个校验块CB也被***到上述数据帧F中。校验块CB中包含着与数据块相关的校验域CID1到CIDn以及大量填充比特PAD。数据帧F由此就有了图1b中所示的结构。在分步骤612中，该数据帧被从基站NBa发送到中心站RNC。

在下面的步骤120中，数据帧F在分步骤121到127中被中心站接收和处理。这一数据处理将在下面结合着图4进行描述。为了简便，假设将要发送的数据帧F中只包含4个数据块(n＝4)，并且相应地检验域也有相应数目的CID1到CID4。这些每个都包含一个比特的校验域被与12个填充比特一起写入校验块CB中，所以校验块包含两个字节。

如图4所示，四个校验域CID1到CID4已被组合入一个校验字CWa＝“0111”中。标识a表明这些校验域和与之相关的数据块是被从第一基站NBa向中心站发送的。按照本发明的方法，如图3所示，在第一分步骤129中，一个被设为0的计数器的计数值加1，这意味着首先通过第一分集链路a接收到的数据已被估计。在下面的步骤122中，每个校验域CID1到CID4被读取并被作为一个校验字CWa而暂时存储起来。在下面的步骤123中，这一校验字CWa＝“0111”被与一个第一参考字MI＝“1111”进行AND运算。第一参考字对应着一个掩码，该掩码被用于判定在校验字CWa中哪些比特被设为逻辑0，哪些被设为逻辑1。在分步骤124中，上述AND运算的输出，即第一结果R1被暂时存储起来。在本例中，第一结果R1＝“0111”表明除第一个校验域CID1＝“0”例外之外，所有校验域，即CID2到CID4都被设为逻辑1。这意味着只有第一个数据块TB1是错误的。所有其它数据块TB2到TB4都被正确地接收并输入一个用户数据存储器(分步骤125)。

为了把通过第一分集链路a接收到的错误数据块TB1替换为通过另一条分集链路b接收到的相应的正确的数据块TB1’，需要生成一个新的参考字M2，它被用来分析从第二基站收到的校验字CWb＝“1101”。在下面的分步骤126中，结果R1＝“0111”被如第一参考字的非“0000”做OR运算。由此产生了第一中间值PR1＝“0111”，它被取非成为字“1000”。这一被取非的中间值被当作第二掩码M2＝“1000”与上述通过分集链路b接收到的第二校验字进行AND运算。由此得出了第二结果R2，在本例中它对应着逻辑字“1000”，并因此表明第二基站NBb是正确的。这一第二结果也被输入到上述用户数据存储器中。

如各图，尤其是图4所示，按照本发明的方法，所有通过一条分集链路所收到的正确数据块都被收集和存储起来，而通过此分集链路所收到的错误的数据块则被用通过其它分集链路接收到的正确的数据块所替代。按照本发明对校验域CID1到CIDn的所进行排列及数据块在数据帧中的严格连续(见图1b)使得多数据块能被极快地寻址，某个单个的数据块被极快地访问。换句话讲，面向字节的数据帧结构能使个别错误数据块被以极快的速度检测到并被用相应的正确的数据块所替换。

在下一分步骤127中进行了一次校验，看看最后被使用的参考字是否至少包含一个逻辑0。若确如此，就表明至少还有一个需要被替换的错误数据块。在这种情况下，分步骤121到126必须重新执行一次，计数器的计算值n也要加1。计数值n的增加使得下一个分集链路b被使用，对所接收到的数据帧进行分析。如果在步骤127中判决的结果是最后生成的参考字(此处是M3＝“0000”)不包含一个逻辑1，这表明不再有需要被替换的错误数据块。所以过程进到步骤130，在这里，所有被正确接收和被暂时存储起来的数据块都被组合起来并被当作用户数据来处理。过程至此结束。

为了处理通过任何现存的分集链路都没有接收到正确的数据块的情况，专门提供了一个计时器，它在一个预设的时间，比如10ms被超过时，就终止上述过程。此计时器在图3的分步骤121中开始工作，当预设的时间被超过时，图3中的循环就被终止执行，过程进到步骤130，这样就避免了在执行图3所示的循环时的不必要的等待。

个别错误且不可替换的数据块可通过在中心站的接收器中执行一个端到端的纠错操作来纠正。如果数据块中的用户数据是话音数据，在执行这样一个纠正操作时，通常不会带来语音质量的明显损失。在这种情况下，甚至相应于一个预设的，比方是10^-3的帧差错率的错误数据块的一个确定频率也是可以容忍的。这也同样适用于视频或传真数据。

在纯算术数据的形式传输非语音数据的过程中，通常中心站必须通过基站从移动站再一次请求不可重构数据块。

本发明不只限于所描述的实施例，还包括可想象的各种变体。例如，上述方法也可用于点到点的连接。还可想象，每个数据帧还包括两个或更多的校验块，每个校验块都分配给一个数据块组。通过这种方式可以构成特别长的数据帧。另外，(各)校验块在数据帧中(各自)的位置也是可变的。

Claims

1.一种从至少两个基站(NBa；NBb)利用宏分集，通过至少两条分集链路(a；b)向一个中心站(RNC)发送数据块(TB1，TB2，...，TBn)的方法，它包括：把数据块(TB，TB2，...，TBn)连同数据帧(F；F’)中的校验域(CID1，CID2，...，CIDn)一起从基站(NBa；NBb)发送到中心站(RNC)，每个数据块(TB1)都被分配一个校验域(CID1)；在中心站(RNC)分析每条分集链路(a；b)的校验域以便识别出那些被正确接收的数据块；在中心站(RNC)处，把通过分集链路中的一条(a)接收到的错误数据块(TB1)替换为通过另一条分集链路(b)接收到的正确数据块(TB1’)，其特征在于，在每个数据帧(F)中，数据块(TB1，TB2，...，TBn)被严格地一个挨一个地排列在一起，每个数据块(TB1)中都包含大量的比特，其数量是8的倍数，其特征在于，每个数据帧(F)都包含一个校验块(CB)，校验域(CID1，CID2，...，CIDn)就插在这一校验块中。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，上述校验域(CID1，CID2，...，CIDn)中的每一个都包含至少一个比特，在于上述校验域(CID1，CID2，...，CIDn)的所有比特都一起写入上述校验块(CB)中。

3.按照权利要求2的方法，其特征在于，校验块(CB)被用填充比特(PAD)填充，以便使校验块(CB)中所含的比特数也能被8整除。

4.按照权利要求2的方法，其特征在于，为每一个数据帧(F)利用校验域的比特构建了一个校验字(CWa；CWb)，在于相对于上述分集链路中的一条(a)校验字(CWa)被与一个第一参考字(M1)相比较以便检测出至少一个通过上述分集链路(a)接收到的错误数据块(TB1)，还在于相应于另一条分集链路(b)，校验字(CWb)随后被与一个第二参考字(M2)相比较，以便判定相应的数据块(TB1’)是否被通过上述另一条分集链路(b)正确地接收到。

5.按照权利要求4的方法(100)，其特征在于，通过把校验字(CWa)和第一参考字(M1)进行逻辑AND运算来得到一个第一结果(R1)，在于把上述第一结果(R1)与第一参考字的非进行逻辑OR得到一个第一中间值(PR1)，还在于通过对上述第一中间值取非来得到第二参考字(M2)。

6.按照权利要求1的方法，其特征在于，如果有至少一个错误数据块不能被相应的正确数块所替换，则在超过一个预设的时间周期后，本方法就被终止。

7.一种用于从一个第一无线电基站(NBa)通过一个分集链路(a)向一个中心站(RNC)发送数据块(TB1，TB2，...，TBn)的数据帧(F)，上述第一无线电基站处于一种至少具有一个第二无线电基站(NBb)的宏分集状态，其中每个数据块(TB1)都被分配一个校验域(CID1)，以便中心站(RNC)可以分析这些校验域，识别出那些被正确接收的数据块(TB2，...，TBn)，检测出错误数据块(TB1)并用通过另一条分集链路(b)收到的正确的数据块(TB1’)来替换这些错误数据块(TB1)，特征在于，在每个数据帧(F)中，数据块(TB1，TB2，...，TBn)被严格地一个挨一个地排列在一起，每个数据块(TB1)中都包含大量的比特，其数量是8的倍数，其特征在于，每个数据帧(F)都包含一个校验块(CB)，校验域(CID1，CID2，...，CIDn)就插在这一校验块中。

8.一种移动无线电***，它包括一个中心站(RNC)和至少两个利用宏分集的基站(NBa；NBb)，通过至少两条分集链路(a；b)把数据块(TB1，TB2，...，TBn)连同数据帧(F；F’)中的校验域(CID1，CID2，...，CIDn)一起发送给中心站(RNC)，每个数据块(TB1)都被赋予一个校验域(CID1)，中心站(RNC)包含一个接收器，该接收器接收数据块(TB1，TB2，...，TBn)及校验域(CID1，CID2，...，CIDn)并包括一个分析每条分集链路(a；b)的校验域以便识别出被正确接收的数据块的分集接收段(DHO)，它还把通过一条分集链路(a)接收到的错误的数据块(TB1)替换为通过另一条分集链路(b)接收到的正确的数据块(TB1’)，其特征在于，每个基站(NBa)都包括一个发射器，该发射器把每个数据帧(F)中的数据块(TB1，TB2，...，TBn)严格地一个挨一个地排列起来，每个数据块(TB1)都包含大量的比特，其数量是8的倍数，其特征还在于，每个数据帧(F)都包含一个发射器将校验域(CID1，CID2，...，CIDn)***其中的校验块(CB)。

9.一种通过至少两条分集链路(a；b)与至少两个地线电基站(NBa；NBb)连接起来的中心站(RNC)，上述至少两个无线电基站都使用宏分集，上述中心站(RNC)包含一个接收器，该接收器接收从无线电基站(NBa，NBb)向中心站(RNC)发送的数据块(TB1，TB2，...，TBn)以及数据帧(F；F’)中的校验域(CID1，CID2，...，CIDn)，每个数据块(TB1)都被赋予一个校验域(CID1)，上述接收器包括一个分析每条分集链路(a；b)的校验域以便识别出被正确接收的数据块的分集接收段(DHO)，它还把通过一条分集链路(a)接收到的错误的数据块(TB1)替换为通过另一条分集链路(b)接收到的正确的数据块(TB1’)，其特征在于，在每个数据帧(F)中，数据块(TB1，TB2，...，TBn)被严格地一个挨一个地排列在一起，每个数据块(TB1)都包含大量比特，其数量是8的倍数，其特征还在于，校验域(CID1，CID2，...，CIDn)被***一个校验块(CB)中，其特征还在于，分集接收段(DHO)包括一个用于分析校验块(CB)的分析单元和一个由上述分析单元控制并被在后面用于存储被正确接收的数据块(TB1，TB2’，...，TBn)的数据存储器。

10.一个无线电基站(NBa)，它至少还有一个无线电基站(NBb)与之相伴随使用，该基站处于一种宏分集状态，在这种状态下，无线电基站把数据帧(F；F’)内的校验域(CID1，CID2，...，CIDn)连同数据块(TB1，TB2，...，TBn)一起发送给中心站(RNC)，上述无线电基站(NBa)包括一个发送器，该发送器为每个数据块(DB1)赋予一个校验域(CDI1)，以便中心站(RNC)能够分析分集链路(a；b)中每一个的校验域，从而识别出被正确接收的数据块(TB1)并替换通过一条为分集链路接收的错误数据块(TB1)为通过另一条分集链路(b)接收到的正确的数据块(TB1’)，其特征在于，该无线电基站(NBa)的发送器把每个数据帧(F)中的数据块(TB1，TB2，...，TBn)严格地一个挨一个地排列起来，每个数据块(TB1)都包含着大量的比特，其数量是8的倍数，其特征还在于，该发送器把校验域(CID1，CID2，...，CIDn)插到一个校验块(CB)中。

11.按照权利要求10的无线电基站(NBa)，其特征在于，该无线电基站(NBa)包括一个用于从一个移动站(UE)接收用户数据并对此数据进行校验以便查找错误的接收器和一个与接收器和发送器相连接以便把用户数据写到数据块(TB1，TB2，...，TBn)中的计算机控制的单元，此计算机控制的单元通过相应的校验域(CID1)中的入口标出那些被写入了错误的用户数据的数据块(TB1)。