CN1305272C - 高速率分组数据传送中快速闭环速率自适应的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

在能够进行可变速率传送的高数据速率通信系统中，可用闭环速率控制来调节开环速率控制，以使吞吐量最大。访问点生成交错的多时隙分组，以允许访问终端能够根据最近接收的在所述多时隙分组的时隙中载送的数据，来向访问点传送指示消息。

Description

高速率分组数据传送中快速闭环速率自适应的方法和设备
                    发明背景
一、发明领域
本发明涉及数据通信。本发明尤其涉及用于在高速率分组数据传送中进行快速闭环速率自适应的新颖和改进的方法和设备。
二、相关技术说明
移动计算和数据存取正不断变得可用于数目日益增长的用户。将提供连续数据连接和对信息的全存取的新的数据服务和技术的发展和引进正在出现。用户现在能够使用各种电子设备来检索存储于其它电子设备或数据网络上的话音或数据信息。这些电子设备中的一些能够通过导线连接到数据源，而一些能够通过无线解决方案连接到数据源。如这里所使用的，接入终端是向用户提供数据连接的设备。可把接入终端耦合至诸如台式计算机、膝上型计算机或个人数字助理(PDA)之类的计算设备，或者可以物理上把它结合于任何这样的设备之中。接入点是在分组交换数据网络和接入终端之间提供数据连接的设备。
可用于提供无线连接的接入终端的一个例子是移动电话机，它是能够支持各种应用的通信系统的一部分。这样的一个通信系统是码分多址(CDMA)系统，它符合下文中称为IS-95标准的“TIA/EIA/IS-95 Mobile Station-Base StationCompatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum CellularSystem”。CDMA系统允许在地面链路上的用户间的话音和数据通信。在转让给本发明的受让人并通过引用而结合于此的名为“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESSCOMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS”的美国专利号4,901,307，以及名为“SYSTEM AND METHOD FOR GENNERATING WAVEFORMS INCDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”的美国专利号5,103,459中揭示了多址通信系统中CDMA技术的使用。应该理解到本发明同样可适用于其它类型的通信系统。利用诸如TDMA和FDMA之类的其它著名的传输调制方案的系统，以及其它扩展频谱系统可采用本发明。
由于对无线数据应用的增长的需求，对非常有效的无线数据通信系统的需要已变得日益显著。IS-95标准能够在前向和反向链路上传送话务数据和话音数据。在转让给本发明的受让人并通过引用而结合于此的，名为“METHOD AND APPARATUSFOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION”的美国专利号5,504,773中描述了一种在固定大小的编码信道帧中传送话务数据的方法。根据IS-95标准，把话务数据或话音数据划分成具有高达14.4Kbps的数据速率的20毫秒宽的编码信道帧。
话音服务和数据服务之间的一个显著差异是这样的一个事实，即前者利用严格的以及固定的延迟要求。典型地，语音帧的总的单向延迟必须小于100毫秒。相反，数据延迟可成为一用于优化数据通信系统效率的可变参数。特别地，可利用要求比那些话音服务所能容忍的延迟大得多的延迟的更有效的纠错编码技术。在转让给本发明的受让人并通过引用而结合于此的，1996年11月6日提交的名为“SOFT DECISION OUTPUT DECODER FOR DECODING CONVOLUTIONALLY ENCODEDCODEWORDS”的美国专利申请序列号08/743,688中揭示了一种示例性的有效的数据编码方案。
话音服务和数据服务之间的另一个显著差异是，前者要求对所有用户固定的和公共的服务等级(GOS)。典型地，对于提供话音服务的数字系统，这转换为对所有用户固定和相等的传送速率，以及语音帧的差错率的最大容许值。相反，对于数据服务，GOS在用户与用户之间可不相同，并可以是一优化来增加数据通信系统的总效率的参数。典型地把数据通信系统的GOS定义为在预定量的数据(下文中称为数据分组)的传送中遭受的总延迟。
话音服务和数据服务之间的又一显著差异是，前者要求可靠的通信链路，在示例性CDMA通信系统中由软越区切换来提供所述通信链路。软越区切换导致从两个或多个基站的冗余传送，以提高可靠性。然而，对于数据传送，不要求该额外的可靠性，因为可重新传送错误接收的数据分组。对于数据服务，用于支持软越区切换的发射功率可更有效地用于传送附加数据。
传送数据分组要求的传送延迟和通信系统的平均吞吐率是测量数据通信系统的质量和有效性的参数。在数据通信中，传送延迟不具有其对于话音通信的相同的影响，但是它是用于测量数据通信系统的质量的重要度量。平均吞吐率是通信系统的数据传送能力的效率的量度。
众所周知，在蜂窝网通信系统中，任何给定用户的信号对干扰和噪声比(SINR)是覆盖区域内用户的位置的函数。为了保持给定的服务级别，时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)采用频率复用技术，即不是所有的频率信道和/或时隙都用于各基站中。在CDMA系统中，在系统的每个小区中复用相同的频率分配，从而提高总效率。在任何给定用户的移动站处测量的SINR确定对该从基站至用户的移动站的特定链路所能支持的信息速率。给定用于传送的具体调制和纠错方法，可在对应的SINR级别上实现给定的性能级别。对于具有六角形小区布局以及每个小区中利用一公共频率的理想化的蜂窝网系统，可计算在理想化的小区中实现的SINR的分布。
在能够以高速率传送数据的系统中，将把这种系统称为高数据速率(HDR)系统，使用开环速率自适应算法来调节前向链路的数据速率。在转让给本发明的受让人，并通过引用而结合于此的题为“METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATEPACKET DATA TRANSMISSION”的美国专利申请号08/963,386中描述了一种示例性的HDR系统。开环速率自适应算法根据一般在无线环境中发现的变化的信道条件，来调节数据速率。一般地，访问终端在前向链路上导频信号传送的周期期间测量接收到的SINR。访问终端使用所测量的SINR信息，来预测下一数据分组持续期间上的未来的平均SINR。在转让给本发明的受让人，并通过引用而结合于此的题为“SYSTEM AND METHOD FOR ACCURATELY PREDICTING SIGNAL TO INTERFERENCE ANDNOISE RATIO IMPROVE COMMUNICATIONS SYSTEM PERFORMANCE”的共同待决的美国专利申请号09/394,980中讨论了一种示例性的预测方法。所预测的SINR确定以给定的成功概率而在前向链路上能支持的最大数据速率。因此，开环速率自适应算法是这样一种机制，借此访问终端请求访问点以预测的SINR所确定的数据速率发送下一分组。开环速率自适应方法已证明即使在诸如移动环境之类的不利的无线信道条件中，也能非常有效地提供高吞吐率分组数据系统。
然而，对开环速率自适应方法的使用受到与对访问点的速率请求的传送的反馈相关联的隐含的反馈延迟的损害。当信道条件快速变化时，就加重了该隐含的延迟问题，从而要求访问终端每秒若干次地更新其请求的数据速率。在一典型的HDR系统中，访问终端可能进行每秒大约600次更新。
对于不实施纯粹的开环速率自适应方法，还存在其它原因。例如，开环速率自适应方法非常依赖于SINR估计的精确性。因此，不完善的SINR测量将阻止访问终端进行对基础的信道统计的精确表征。将导致不精确信道统计的一个因素是上面所讨论的反馈延迟。由于反馈延迟，访问终端必须使用过去的和当前的有噪声的SINR估计来预测不久的将来可支持的数据速率。将导致不精确的信道统计的另一因素是所接收的数据分组的不可预测的、突发的特性。在分组数据蜂窝网系统中，这样的突发引起在访问终端处所见的干扰电平中的突然变化。由纯粹的开环速率自适应方案不能有效地解决干扰电平的不可预测性。
不实施纯粹的开环速率自适应方法的另一原因是不能将误差的影响减至最低。例如，当对估计的SINR的预测误差大时，如在某些移动环境中，访问终端将传送保守的数据速率请求，以便确保低的分组差错概率。低的分组差错概率将在传送中提供低的总延迟。然而，访问终端能够成功接收到较高数据速率分组是可能的。在开环速率自适应方法中没有一种机制来在数据分组的传送期间以基于实际信道统计的数据速率更新基于估计的信道统计的数据速率请求。因此，当对估计的SINR的预测误差大时，开环速率自适应方法不会提供最大化的吞吐率。
开环速率自适应方法不能使误差的影响降至最低的另一个例子是这样的例子，即访问终端错误地解码了所接收的分组。当访问终端错误地解码分组时，无线电链路协议(RLP)要求一重传请求，但是仅在所接收的序号间隔中检测到间隙之后才生成所述重传请求。因此，RLP协议要求对在错误解码的分组之后随后接收的分组的处理。该过程增加了总传送延迟。需要某种机构来对包含于数据分组中的一些或所有编码码元实现快速重传，其中该机构将使访问终端能够正确地解码分组而不遭受过度的延迟。
因此，当前存在对修改开环速率自适应方法的需要，以便如上所讨论的那样将传送延迟降至最低并将吞吐率最大化。
                                概述
本发明针对用于修改开环速率自适应算法以产生混合的开环/闭环速率自适应方案的一种新颖和改进的方法和设备。访问点有利地对数据分组中的时隙生成时间交错结构，使访问终端能够在与插入于所述交错结构中的间隙相关联的周期期间向访问点传送指示消息。
在本发明的一个方面中，与交错的间隙相关联的周期是具有足够的持续时期的，以使访问终端能够对时隙中载送的数据进行解码，并根据所解码的数据发送指示消息。在本发明的一备择方面中，所述指示消息是基于所估计的信号对干扰和噪声比级别。
在本发明的另一方面中，所述指示消息是1比特长，由访问点根据该比特的到达的定时来解释该比特。
                              附图简述
从下面结合附图的详细描述中，本发明的特征、目的和优点将显而易见，附图中用相同的标号标识相应的部分。
图1是一示例性的对于多时隙分组的一时隙间隙交错结构的示图；
图2是一示例性的对于多时隙分组的均匀N时隙间隙交错结构的示图；
图3是一示例性的对于多时隙分组的非均匀N时隙间隙交错结构的示图；
图4是对于多时隙分组的示例性“停止”控制指示的示图；
图5是对于多时隙分组的示例性“延长”控制指示的示图；
图6是本发明的示例性实施例的框图。
                        较佳实施例的详细描述
在数据通信系统的示例性实施例中，从一个访问点到一个或多个访问终端，以由访问终端请求的数据速率发生前向链路数据传送。从一个访问终端到一个或多个访问点，发生反向链路数据通信。把数据划分成数据分组，其中在一个或多个时隙上传送各个数据分组。在各时隙，访问点能够将数据传送对准与该访问点进行通信的任何访问终端。
最初，访问终端使用预定的访问过程来建立与访问点的通信。在该连接状态中，访问终端能够接收来自访问点的数据消息和控制消息，并能够向访问点传送数据消息和控制消息。然后，访问终端对来自访问终端的活动组中的访问点的传送监控前向链路。所述活动组包括与所述访问终端通信的访问点列表。特别地，访问终端测量在访问终端接收的来自活动组中的访问点的前向链路导频的信号对干扰和噪声比(SINR)。如果所接收的导频信号在预定增加阈值之上，或在预定下降阈值之下，则访问终端向访问点报告该情况。来自访问点的随后的消息指导访问终端分别把访问点加到其活动组或从中删除。
如果没有数据要发送，则访问终端返回到空闲状态，并间断对访问点的数据速率信息的传送。当访问终端处于空闲状态中时，访问终端周期性地监控来自所述活动组中的一个或多个访问点的控制信道，以监控寻呼消息。
如果有数据要传送到访问终端，由中央处理器把数据发送到所述活动组中的所有访问点，并存储于各访问点处的队列中。然后由一个或多个访问点在各自的控制信道上向访问终端发送寻呼消息。访问点可跨越若干访问点同时传送所有这样的寻呼消息，以便即使当访问终端在访问点中切换时，也能确保接收。访问终端对一条或多条控制信道上的信号解调和解码，以接收所述寻呼消息。
一当解码了寻呼消息，访问终端对每个时隙测量在该访问终端处接收的来自所述活动组中的访问点的前向链路信号的SINR，直到完成数据传送为止。可通过测量各自的导频信号来获得前向链路信号的SINR。然后访问终端根据一组参数来选择最佳的访问点。该组参数可包括当前和先前的SINR测量以及比特差错率或分组差错率。例如根据最大SINR测量结果来选择最佳的访问点。然后访问终端标识最佳访问点，并在数据速率控制信道(下文中称为DRC信道)上向所选择的访问点传送数据速率控制消息(下文中称为DRC消息)。该DRC消息可包含所请求的数据速率，或作为替代可包括前向链路信道的质量(如其SINR测量、比特差错率或分组差错率)。在该示例性实施例中，访问终端可通过使用唯一标识访问点的Walsh码，将DRC消息的传送对准一特定的访问点。把DRC消息码元与所述唯一的Walsh码求“异或”(XOR)。由于由唯一的Walsh码标识访问终端的活动组中的各访问点，只有选定的执行与该访问终端所执行的等同的与正确的Walsh码的XOR操作的访问点才能正确地解码DRC消息。访问点使用来自各访问终端的速率控制信息，来以最高可能的速率传送前向链路数据。
在各时隙，访问点可选择所寻呼的任何访问终端来进行数据传送。然后，访问点根据所接收的来自访问终端的DRC消息的最当前值来确定数据速率，以该速率向所选择的访问终端传送数据。此外，访问点通过在送往访问终端的数据分组上附加标识前导，来唯一地标识对某一特定访问终端的传送。在该示例性实施例中，使用唯一地标识访问终端的Walsh码来扩展所述前导。
在该示例性实施例中，由访问终端的数据速率请求来确定数据传送系统的前向链路容量。可通过使用定向天线和/或自适应空间滤波器来实现额外的增益。在待决的1995年12月20日申请的题为“METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING THETRANSMISSION DATA RATE IN A MULTI-USER COMMUNICATION SYSTEM”的美国专利申请序列号08/575,049，和1997年9月8日申请的题为“METHOD AND APPARATUSFOR PROVIDING ORTHOGONAL SPOT BEAMS，SECTORS，AND PICOCELLS”的美国专利申请序列号08/925,521中揭示了一种提供定向传送的示例性方法和设备，上述两个专利申请都转让给本发明的受让人，并通过引用而结合于此。
快速闭环(FCL)速率控制自适应
在HDR系统中，开环速率自适应方案使用快速反馈信道，来允许从访问终端到访问点的DRC消息的传送，而访问点同时在前向数据链路上向访问终端传送数据分组。因此，访问终端能根据接收访问终端处的实际SINR条件来命令访问点或者终止或者延长当前的传送。在一示例性实施例中，如下所述，快速反馈信道用于载送额外的信息。
HDR系统中的前向链路数据速率在38.4kbps至2.456Mbps范围内变化。表1中以时隙数以及其它调制参数描述了各分组传送的持续期。在该实施例中，一时隙对应于1.666ms的时期，或相当于以1.2288Mcps的码片速率传送2048个码片。
  数据速率号   数据速率(kbps)   时隙数   每分组比特数   码率   调制
  1   38.4   16   1024   1/4   QPSK
  2   76.8   8   1024   1/4   QPSK
  3   102.4   6   1024   1/4   QPSK
  4   153.6   4   1024   1/4   QPSK
  5   204.8   3   1024   1/4   QPSK
  6   307.2   2   1024   1/4   QPSK
  7   614.4   1   1024   1/4   QPSK
  8   921.6   2   3072   3/8   QPSK
  9   1228.8   1   2048   1/2   QPSK
  10   1843.2   1   3072   1/2   8PSK
  11   2457.6   1   4096   1/2   16QAM
                    表1前向链路调制参数
在一示例性实施例中，修改多时隙分组的结构，来在预定的数据时隙中但不是在预定的间隔时隙中载送数据。当根据所述示例性实施例来构造多时隙分组时，接收多时隙分组的访问终端能利用预定间隔时隙的持续期，以用于其它目的。例如，访问终端能使用数据时隙之间的时间，来确定是否可用累计至今的软编码码元来正确解码分组。访问终端能使用各种方法，来确定是否已正确解码数据时隙，这些方法包括但不限于检查与所述数据相关联的CRC比特，或根据所接收的导频和通信码元的SINR来估计预测的SINR。
图1是一示例性的对于多时隙分组的一时隙间隙交错结构的示图，其中以交替的方式交错预定的数据时隙和预定的间隔时隙。下文中将把该实施例称为一时隙间隙模式。从访问点向访问终端传送带有包含于交替的时隙中的数据的多时隙分组100。例如，如果访问终端根据表1的数据速率2来传送，那么在一多时隙分组中有8个数据时隙，并且将在时隙1、3、5、7、9、11、13和15中传送数据。时隙2、4、6、8、10、12和16不会用于传送多时隙分组的部分。可在与空时隙相关联的时间期间向访问点传送来自访问终端的DRC消息。在上面的例子中，应该清楚的是，访问点可在与8时隙分组的传送例子相关联的间隔时隙期间向同一或不同的访问终端传送另一数据分组。
除了DRC消息之外，该实施例允许从访问终端向访问点的指示消息的传送，该消息指示出访问终端的接收状态，这样的指示消息包括但不限于“停止”指示消息或“延长”指示消息。应注意，这里对本发明描述的指示消息的使用可适用于下面的其它实施例。
在HDR系统中，以307.2kbps及以下的数据速率传送的编码码元是以614.4kbps在一分组中传送的编码码元的重复。一般地，在给定时隙中传送的大多数编码码元是该分组的第1时隙中传送的编码码元的移位的重复。对于给定的低的分组差错概率，较低的数据速率要求较低的SINR。因此，如果访问终端确定信道条件是不利的，则访问终端将传送一请求低于614.4kbps的数据速率的DRC消息。然后，访问点将根据图1中所描述的结构来传送多时隙分组。然而，如果实际信道条件改善，使得访问终端需要比由开环速率自适应算法最初指定的较少的重复编码码元，则图1中所描述的结构将允许访问终端在反向链路反馈信道上传送诸如“停止”指示消息之类的指示消息。
图2是说明对“停止”指示消息的使用的示图。访问点根据图1的交错结构传送数据分组200。时隙n、n+2和n+4是载送数据的时隙。在时隙时期n-1期间接收DRC消息210，使得根据所请求的数据速率而调度时隙n、n+2、n+4和n+6中的数据用于传送。由访问终端发送“停止”指示消息220，因为访问终端已接收了时隙n、n+2和n+4中的编码码元的足够的重复，来确定完整的数据而无需接收由n+6所载送的任何更多的重复。因此，访问终端准备好接收新数据。由访问点在时隙n+5期间接收“停止”指示消息220。一当接收“停止”指示消息220，访问点将终止在剩下的分配的数据时隙n+6中传送重复，并开始在时隙n+6中进行对新数据分组的传送。可把未使用的分配的时隙重新分配给对准访问终端的另一分组传送。如此，当实际信道条件允许比基于估计的信道条件的原始DRC消息中指定的数据速率高时，可执行闭环速率自适应，来优化资源。在上述例子中，通过发送“停止”指示，实现了比原始请求的数据速率高4/3倍的有效数据速率。
在本实施例的另一方面中，只要实际信道条件比估计的信道条件差，就可从访问终端向访问点发送指示消息，以允许编码码元的更多重复。可把该指示消息称为“延长”指示消息。当访问终端错误地解码了一个时隙分组时，产生对“延长”指示消息的另一种使用。在该情况中，访问终端可传送“延长”指示消息，请求在指定时隙中载送的数据的重传。图1的结构允许访问点能在“延长”指示消息的解码之后，在恰好下一时隙重传数据，这里把该时隙称为延长的数据时隙。图3是“延长”指示消息的这种使用的图示。根据图1的结构构造数据分组300，使得交替的时隙是指定的间隔时隙。由访问点接收DRC消息310，该消息对数据时隙n中传送的数据提供较佳的速率。数据还按照所请求的数据速率在时隙n+2中传送。然而，由访问点接收“延长”指示消息320，由于在对时隙n+2中载送的数据解码中的差错，该指示消息在数据时隙n+4命令数据重复。
在该实施例的另一方面，当估计的SINR指示出减少的分组成功概率时，例如80-90％的分组成功概率，可请求单时隙分组。基于所接收的单时隙分组，如果未正确地解码第1个单时隙分组，则访问终端能向访问点传送“延长”指示，请求该分组的重传。本实施例的该方面具有提高的数据吞吐率的优点，这通过高数据速率的原始传送而实现。根据该实施例，可根据实际信道条件来调节高数据速率传送。图3也说明了本发明的这个方面。如果DRC消息310载送307.2kbps的数据请求，那么以所请求的速率在时隙n和n+2中传送数据。然而，如果访问终端检测到信道条件中的改善，则访问终端能发送携带1.2Mbps的数据请求的DRC消息。然后，访问点将在时隙n+5中以1.2Mbps传送一单时隙分组。在与间隔时隙n+6相关联的时间期间，访问终端检测信道条件中的恶化，这使得时隙n+5中的数据的重传成为必要。传送“延长”消息340，并且访问点在时隙n+7中重传时隙n+5的数据。
在一个实施例中，可允许访问终端每帧发送达NEXT(i)个“延长”指示消息，其中i＝1、2、...、11，对应于表1中说明的数据速率之一。
上述对闭环速率自适应的过程是传输中的示例，其中数据分组包括一个或两个时隙。应注意延长的数据时隙载送作为先前传送的编码码元的重复的编码码元，并因此在解码步骤之前，可有利地把延长的数据时隙中的编码码元与先前接收的编码码元软组合，以提高可靠性。对于要在延长的数据时隙中传送地哪些编码码元的标识是实施细节，并且不影响本发明的范围。
可实施上述快速闭环速率自适应方法，以依靠由开环速率自适应方案使用的同一快速反馈信道，但是应该注意到还可以使用另一单独的信道，来实现闭环速率自适应方法，而不改变本发明的范围。
实现的另一方面是指示消息的公式化。在一实施例中，其中在系统中只指定两个指示消息，“停止”指示消息和“延长”指示消息，该系统仅需要1个比特来载送指示消息。DRC消息载送用于速率选择和访问点标识的多个比特，但是如果系统基于使用情况来区分比特的上下文，则仅需要1个比特来指示“停止”指示消息或“延长”指示消息。例如，可把指示比特指定为FCL比特。如果访问点在时隙n中检测到来自访问终端的FCL比特的存在，那么如果对在时隙n+1中的传送调度针对该访问终端的多时隙分组的数据时隙，则访问点将把FCL比特解释为“停止”指示消息。然而，如果调度给该访问终端的以及按照所请求的数据速率的分组在时隙n-1中恰好终止，则访问点将把FCL比特解释为“延长”指示消息。另一方面，如果前一“延长”指示消息造成恰好在时隙n-1中指定分组的一时隙的重传，以及已对该分组处理了少于NEXT个指示消息，则访问点也可把FCL比特解释为“延长”指示消息。如果这些情况都不适用，则可把该比特作为误警而删除。
在另一实施例中，可使用保留的DRC编码字之一，在为开环DRC消息保留的同一反馈信道上传送指示消息。然而，在该实施例中，访问终端不能同时传送DRC消息和诸如“停止”消息之类的指示消息，因为一次仅可传送一个消息。因此，将阻止访问终端在发送了“停止”指示消息之后释放的第1时隙期间服务另一分组。然而，其它访问终端可在该第1时隙释放中得到服务。如果访问点服务许多访问终端，由于降低了将连续调度对给定访问终端的分组的概率，则使该实施例的效率最大化。
在另一个实施例中，可在单独指定的信道上传送指示消息，可在反向链路上使用附加的Walsh函数来建立该信道。该方法具有额外的优点，允许访问终端能够把FCL信道的可靠性控制到希望的级别。在上述的实施例中，应观测到在任何给定时刻仅一个访问终端应正在传送。因此，增加分配以传送指示消息的功率，而不影响反向链路的容量使可行的。
如前面注意到的那样，访问点可通过在间隔时隙期间向其它访问终端传送数据来使效率最大化。
图4是对于多时隙分组的示例性交错结构的示图，其中以均匀的N时隙模式交错预定数据时隙和预定间隔时隙。下文中将把该实施例称为均匀N时隙模式。从访问点把多时隙分组400传送到访问终端，其中每第N个时隙包含数据。N-1个时隙是间隔时隙，其中访问终端可使用与间隔时隙相关联的延迟来试图对在前一数据时隙中接收的数据解码。如本领域中众所周知，可利用编码来传送数据比特块，以使数据的接收能够确定数据传送中任何差错的存在。这样的编码技术的一个例子是循环冗余校验(CRC)码元的生成。在本实施例的一方面中，由间隔的均匀插入引起的延迟使访问终端能够解码CRC比特，并能确定是否成功地解码了数据时隙。访问终端可根据解码数据时隙地实际成功或失败，来发送指示消息，而不是根据SINR估计来发送指示消息。应注意到解码数据所需地时间通常与包含于分组中地信息比特数成正比例。从而，如表1中所见，较高的数据速率分组要求较多的解码时间。当确定N的最优值时，当选择交错周期时必须考虑最差情况下的延迟。
在该实施例的另一方面中，由间隔的均匀插入引起的延迟使访问终端能够在数据时隙的接收期间确定估计的SINR，并有利地传送DRC消息。
此外，可把延迟的额外时隙插入多时隙分组中，以使访问终端能够向访问点传送额外的消息。
以类似于一时隙间隔模式实施例的指示消息的传送的方式，在均匀N时隙间隔模式中可使用“停止”指示消息和“延长”指示消息。此外，如果系统基于使用情况来区分比特的上下文，则可仅使用一个比特来实现指示消息的公式化。例如，可把指示比特指定为FCL比特。如果访问点在时隙n中检测到来自访问终端的FCL比特的存在，那么如果对在时隙n+1中的传送调度针对该访问终端的多时隙分组的数据时隙，则访问点将把FCL比特解释为“停止”指示消息。然而，如果按照所请求的数据速率调度给该访问终端的分组在时隙n-p+1中恰好终止，则访问点将把FCL比特解释为“延长”指示消息，其中p是对访问终端分配的数据时隙的周期。另一方面，如果前一“延长”指示消息造成恰好在时隙n-p+1中指定分组的一时隙的重传，以及已对该分组处理了少于NEXT个“延长”指示消息，则访问点也可把FCL比特解释为“延长”指示消息。如果这些情况都不适用，则可把该比特作为误警而删除。
图5是对于多时隙分组的另一示例性交错结构的示图，其中以非均匀的时隙模式交错预定的数据时隙和预定的间隔时隙。下文中将把本发明的该实施例称为非均匀N时隙间隔模式。这样构造多时隙分组500，使得在数据时隙之间交错的延迟是数据速率的函数。以速率i的分组的数据时隙之间要求的间隔时隙数即N(i)是固定的，并且由所有的访问终端和访问点所已知。虽然，该实施例允许把每个数据速率分组的等待时间降至最低，但是当调度分组进行传送时访问点必须满足某些数量的约束条件。这样的约束之一是对重叠数据时隙的预防。
作为一个非均匀时隙模式的例子，可使用图5的DRC消息来以交错的模式传送数据。在该实施例中，DRC消息510请求以204.8kbps传送在时隙n-2、n+2和n+6中传送的数据。DRC消息520请求以921.6kbps在时隙n+1和n+3中传送数据。DRC消息530请求以1.2Mbps在时隙n+8中传送数据。虽然个别DRC消息是用于周期性传送的，但是组合所述周期性传送来建立非周期的非均匀模式。应注意存在关于由DRC消息520发起的数据模式的约束。可能已调度一2时隙数据分组，该2时隙数据分组在数据时隙对之间具有一个时隙间隔，在时隙n+1或n-1处，但不是在时隙n处，开始传送。如果该模式已在n处开始，那么可能已在时隙n+2处传送了当前时隙n+3数据，这将与DRC消息510调度的数据时隙模式重叠。
以类似于一时隙间隔模式实施例的指示消息的传送的方式，在非均匀N时隙间隔模式中可使用“停止”指示消息和“延长”指示消息。此外，如果系统基于使用情况来区分比特的上下文，则可仅使用一个比特来实现指示消息的公式化。例如，可把指示比特指定为FCL比特。如果访问点在时隙n中检测到来自访问终端的FCL比特的存在，那么如果对在时隙n+1中的传送调度针对该访问终端的多时隙分组的数据时隙，则访问点将把FCL比特解释为“停止”指示消息。然而，如果按照所请求的数据速率调度给该访问终端的分组在时隙n-N(i)中恰好终止，则访问点将把FCL比特解释为“延长”指示消息，其中N(i)是数据时隙之间所要求的间隔时隙数，以及i指示出数据速率索引号。另一方面，如果前一“延长”指示消息造成恰好在时隙n-N(i)指定分组的一时隙的重传，以及已对该分组处理了少于NEXT个“延长”指示消息，则访问点也可把FCL比特解释为“延长”指示消息。如果这些情况都不适用，则可把该比特作为误警而删除。
当使用均匀时隙间隔模式时，可获得优于非均匀时隙间隔模式的各种优点，并且反之亦然。使用均匀时隙间隔模式的系统能通过在所有时隙上交错周期模式来实现最大的时隙效率。例如，在均匀模式中，其中把时隙n、n+4、n+8、...分配给一个访问终端，可向第2访问终端分配时隙n+1、n+5、n+9、...，可向第3访问终端分配时隙n+2、n+6、n+10、...，可向第4访问终端分配时隙n+3、n+7、n+11、...。以这样的方式，充分利用了所有时隙来增加网络的效率。然而，在某些情况下，可能更希望实施非均匀时隙间隔模式。例如，在高速数据传送中，仅一个数据时隙是带有大量编码码元而传送的。在这样的情况下，访问终端将要求相对较长的持续时期来对接收的编码码元解码。因此，均匀时隙模式的实现将要求相应的带有大量的间隔时隙的大的周期，这将不是有效的。在这些情况下，非均匀间隔时隙模式可能较佳。
图6是在HDR系统中执行FCL速率控制的设备的框图。访问终端701根据所接收的来自访问点700的前向链路信号的强度，在SINR估计元件722上进行SINR估计和预测。把从SINR估计元件722产生的结果发送给开环速率控制元件723，该元件实施开环速率控制算法，以便根据来自SINR估计元件722的结果来选择数据速率。开环速率控制元件723生成要在反向链路上发送到访问点700的DRC消息。该DRC消息在DRC解码器713处得到解码，并且把结果发送到调度器712，使得访问点700能够在DRC消息的解码之后的时隙中以指定的所请求的速率调度数据传送。应注意迄今描述的元件正执行上述的开环速率控制算法。FCL速率控制处理由调度器712利用如上所述的交错的分组的生成和闭环速率控制元件725来实施，闭环速率控制元件725操作上允许访问终端701能够实现FCL速率自适应。
在图6中，由调度器712实施1时隙间隔模式，以同时服务两个访问终端。从而，访问点700保持两个独立的缓冲器，发送缓冲器A 710和发送缓冲器B 711，以便保持生成新的时隙重复或时隙延长所需编码码元。应注意根据这里所述的实施例，可利用更多的发送缓冲器。
访问点700向访问终端701传送数据分组。当接收该数据分组时，访问终端701可将来自SINR估计元件的结果反馈给闭环速率控制元件725，或另一方面，访问终端701可把来自解码器720的结果反馈给闭环速率控制元件725。可插入缓冲器721，以对来自解码器720的解码的信息对上层协议的有序传递提供帮助，这里将不作描述。闭环速率控制元件725能使用来自解码器720或SINR估计元件722的结果，以确定是否要生成指示消息。在反向链路上把指示消息传送到访问点700，其中FCL指示消息解码器714对指示消息解码，并把解码的指示消息馈入调度器712。可用分开的元件或可使用单个处理器或存储器来实现访问点700处的调度器712、DRC解码器713和FCL实施解码器714。同样地，可用分开的元件或在单个处理器上与存储器组合来实现在访问终端701处的解码器720、缓冲器721、SINR估计元件722、开环速率控制元件723以及闭环速率控制元件725。
可插入外环速率控制元件724，来计算长期差错统计。这样的统计计算的结果可用于确定可用于调节开环速率控制元件723和闭环速率控制元件725的一组参数。
如这里所讨论的那样，FCL速率自适应方法可确定向访问点发送诸如“停止”指示消息或“延长”指示消息之类的指示消息。该方法提供快速校正机制，以补偿开环速率控制方案的不精确性。当有足够的信息来解码分组时，可停止多时隙传送。另一方面，当不能保证成功解码时，可重复正在进行的多时隙分组传送的一个时隙。
由于如果不能成功解码高速率分组，则FCL速率自适应方法允许延长的数据时隙的传送，FCL速率自适应方法还通过允许开环速率控制方案主动请求以较高速率的1时隙分组，来提高吞吐率。当FCL速率自适应方法比由开环速率控制算法预期为早地停止多时隙分组时，也提高了吞吐量。
例如，可这样设计开环速率控制方案，使得开环速率控制在第1时隙的结束之后使用1时隙分组选择高速率，该1时隙分组具有在第1时隙的结束之后大约15％的分组差错率(PER)以及在延长的时隙的结束处的最多1％的PER。除了任何时间分集增益和收缩损耗降低，延长的时隙将增加至少3dB的平均SINR。对于多时隙分组，开环速率控制算法能够在分组的正常结束处以1％的PER为目标。因此，可能存在以减少数量的时隙的分组成功的大的可能性，这对应于比预期的高的速率。此外，延长的时隙将为成功解码按需提供额外的容限，从而降低了经延迟的重传的要求。应注意，对于最优效率的SINR值将按网络中实施的各种调制技术而变化，使得作为阈值的各种SINR值的可能实现不限制这里所述的实施例的范围。
此外，根据SINR计算，对是否生成“停止”、“延长”或无FCL指示应不是非常主动的，否则闭环速率控制算法将错误地假设可成功地解码分组的概率将支配分组差错的概率。
给出较佳实施例的上述描述，使本领域的技术人员能够制造和使用本发明。对本领域的技术人员而言，对这些实施例的各种修改都将是相当显而易见的，并且在此所定义的一般原理可以应用于其它实施例，而不使用创造能力。因此，本发明并不限于在此所示的实施例，而是符合在此所揭示的原理和新颖特性最宽泛的范围。

Claims (23)

1.一种增加通信网络的数据吞吐率的方法，其特征在于包括以下步骤：
在访问点生成多个数据时隙和多个间隔时隙，其中把所述多个数据时隙与所述多个间隔时隙交错，以形成多个分组，其中在数据时隙但不在间隔时隙中载送数据；
以一数据速率向访问终端传送所述多个分组；
在所述访问终端检测所述多个分组，其中所述访问终端在与至少一个间隔时隙相关联的时间周期期间向所述访问点传送至少一个指示消息，以指示接收状态，其中间隔时隙的数量由所述数据速率来确定；以及
根据所述访问点接收的指示消息修改对所述访问终端的随后的数据分组的传送。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于以交替的模式把所述多个数据时隙与所述多个间隔时隙相交错。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于把所述多个数据时隙与所述多个间隔时隙相交错，使得每个第N个时隙是间隔时隙。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于按非周期结构把所述多个数据时隙与所述多个间隔时隙相交错。
5.一种增加从访问点到访问终端的传送的数据吞吐率的方法，其特征在于包括以下步骤：
在所述访问点对至所述访问终端的传送生成多个数据分组，其中所述多个数据分组的每一个包括至少一个时隙，并且所述访问点把所述多个数据分组中的每一个中的每个时隙指定为数据时隙或间隔时隙，其中在数据时隙但不在间隔时隙中载送数据；
以原始数据速率向所述访问终端传送所述多个数据分组；
在所述访问终端确定一组估计的信道参数；
根据该组估计的信道参数向所述访问点传送数据请求消息，其中根据所述数据请求消息执行所述向所述访问终端传送所述多个数据分组的步骤；
在所述访问终端确定一组实际的信道参数；
如果该组实际的信道参数超过一预定质量，则向所述访问点传送指示消息以指示接收状态，其中在与至少一个间隔时隙相关联的时间周期期间执行所述传送指示消息的步骤，该时间周期中间隔时隙的数量由所述数据速率来确定，以及
根据在所述访问点接收的指示消息，修改对所述访问终端的随后的数据分组的传送。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于如果所述一组实际信道参数指示出一噪声电平低于与所述一组估计的信道参数相关联的噪声电平，则所述指示消息是停止指示消息。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于如果所述一组实际信道参数指示出一噪声电平高于与所述一组估计的信道参数相关联的噪声电平，则所述指示消息是延长指示消息。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述指示消息包括在时隙n期间接收的1比特，并且所述访问点按交替模式指定所述多个数据分组中的每个时隙，其中所述修改对所述访问终端的随后的数据分组的传送包括以下步骤：
如果多个数据分组之一的重传已被调度用于时隙n+1，则确定该比特是对传送的终止的请求；
如果已传送的分组在时隙n-1中结束传送，则确定该比特是对重传的请求；
如果前一指示比特造成已传送的分组在时隙n-1中重传，并且已对所述多个数据分组处理了少于预定数量的重传，则确定该比特是对重传的请求；以及
如果不满足上述任何条件，则确定该比特为误警。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述指示消息包括在时隙n期间接收的1比特，并且所述访问点按周期p指定所述多个数据分组中的每个时隙，其中所述修改对所述访问终端的随后的数据分组的传送包括以下步骤：
如果已对时隙n+1调度了对所述多个数据分组之一的重传，则确定该比特是对传送的终止的请求；
如果已传送的分组在时隙n-p+1中结束传送，则确定该比特是对重传的请求；
如果前一指示比特造成已传送的分组在时隙n-p+1中重传，并且已对所述多个数据分组处理了少于预定数量的重传，则确定该比特是对重传的请求；以及
如果不满足上述任何条件，则确定该比特为误警。
10.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述指示消息包括在时隙n期间接收的1比特，其中所述修改对所述访问终端的随后的数据分组的传送包括以下步骤：
如果已对时隙n+1调度了对所述多个数据分组之一的重传，则确定该比特是对传送的终止的请求；
如果已传送的分组在时隙n-N(i)中结束传送，则确定该比特是对重传的请求，其中N(i)是数据时隙之间的间隔时隙数，以及i是数据速率索引号；
如果前一指示比特造成已传送的分组在时隙n-N(i)中重传，并且已对所述多个数据分组处理了少于预定数量的重传，则确定该比特是对重传的请求；以及
如果不满足上述任何条件，则确定该比特为误警。
11.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述一组实际的信道参数包括信号对干扰和噪声比。
12.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述确定一组实际信道参数的步骤包括在所述访问终端对所述多个数据分组解码，以确定分组差错事件的步骤，其中所述分组差错事件指示出好的数据分组接收或坏的数据分组接收。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于在所述访问终端对所述多个数据分组解码的所述步骤包括以下步骤：
对多个循环冗余校验比特解码；以及
把所述解码的多个循环冗余校验比特与所估计的质量度量相比较，其中所述估计的质量度量是从所述一组估计的信道参数中计算的。
14.如权利要求5所述的方法，其特征在于向所述访问点传送所述指示消息的所述步骤包括以下步骤：
处理编码码元，以确定传送差错的概率值；以及
如果所述传送差错的概率值大于预定量，则传送延长指示消息。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述指示消息包括在时隙n期间接收的1比特，并且所述访问点按交替模式指定所述多个数据分组中的每个时隙，其中所述修改对所述访问终端的随后的数据分组的传送包括以下步骤：
如果多个数据分组之一的重传已被调度用于时隙n+1，则确定该比特是对传送的终止的请求；
如果已传送的分组在时隙n-1中结束传送，则确定该比特是对重传的请求；
如果前一指示比特造成已传送的分组在时隙n-1中重传，并且已对所述多个数据分组处理了少于预定数量的重传，则确定该比特是对重传的请求；以及
如果不满足上述任何条件，则确定该比特为误警。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述指示消息包括在时隙n期间接收的1比特，并且所述访问点按周期p指定所述多个数据分组中的每个时隙，其中所述修改对所述访问终端的随后的数据分组的传送包括以下步骤：
如果已对时隙n+1调度了对所述多个数据分组之一的重传，则确定该比特是对传送的终止的请求；
如果已传送的分组在时隙n-p+1中结束传送，则确定该比特是对重传的请求；
如果前一指示比特造成已传送的分组在时隙n-p+1中重传，并且已对所述多个数据分组处理了少于预定数量的重传，则确定该比特是对重传的请求；以及
如果不满足上述任何条件，则确定该比特为误警。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述指示消息包括在时隙n期间接收的1比特，其中所述修改对所述访问终端的随后的数据分组的传送包括以下步骤：
如果已对时隙n+1调度了对所述多个数据分组之一的重传，则确定该比特是对传送的终止的请求；
如果已传送的分组在时隙n-N(i)中结束传送，则确定该比特是对重传的请求，其中N(i)是数据时隙之间的间隔时隙数，以及i是数据速率索引号；
如果前一指示比特造成已传送的分组在时隙n-N(i)中重传，并且已对所述多个数据分组处理了少于预定数量的重传，则确定该比特是对重传的请求；以及
如果不满足上述任何条件，则确定该比特为误警。
18.一种增加从访问点到访问终端的传送的数据吞吐率的系统，其特征在于在，包括位于所述访问点的处理器，配置成以可选的方式生成多个交错的数据时隙和间隔时隙，形成多个数据分组用于至所述访问终端的传送，其中在数据时隙但不在间隔时隙中载送数据；所述间隔时隙的数量与数据吞吐速率相关，且所述处理器还用于根据由所述访问点接收的一指示消息修改后续的用于传送至所述访问终端的数据分组，其中所述指示消息是在至少与一个间隔时隙相关的时间周期内由所述访问终端传送。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于进一步包括在所述访问终端的处理器，该处理器配置成对所述多个交错的数据时隙和间隔时隙解码，确定与从所述访问点至所述访问终端的传送相关联的质量值，根据所述质量值生成对传送的数据速率请求消息，以及根据所述质量值生成指示消息，其中在与至少一个间隔时隙相关联的时间期期间生成并向所述访问点传送所述指示消息。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于所述质量值由信道噪声和干扰值确定。
21.如权利要求19所述的系统，其特征在于根据解码的多个数据时隙，由分组差错值来确定所述质量值。
22.一种调节开环速率控制处理的设备，其特征在于包括：
在访问点的调度器，用于以可选的方式调度多个交错的数据时隙和间隔时隙，以在特定的数据速率发送到一访问终端，其中间隔时隙的数量由数据速率确定，其中把所述调度器耦合至存储要在前向链路信道上传送的数据的至少一个缓冲器；其中多个交错的数据时隙和间隔时隙形成多个数据分组，且在数据时隙但不在间隔时隙中载送数据；
耦合至所述调度器的数据速率请求消息解码器，用于对在反向链路信道上接收的多个数据请求消息解码，以及用于向所述调度器输入数据速率请求信息；以及
耦合至所述调度器的指示消息解码器，用于对在所述反向链路信道上接收的多个指示消息解码，以及用于向所述调度器输入解码的指示消息；以及
后续的数据分组，根据所述在访问点接收到的指示消息传送至访问终端，其中所述指示消息是在至少与一个间隔时隙相关的时间周期内传送。
23.一种调节开环速率控制处理的设备，其特征在于包括：
在访问终端的估计元件，用于确定与前向链路信道相关联的质量值；
耦合至所述估计元件的开环速率控制元件，用于生成多个数据速率请求消息，其中所述开环速率控制元件使用所接收的来自所述估计元件的所述质量值来确定所述多个数据速率请求消息的内容；
耦合至所述估计元件和一解码器的闭环速率控制元件，用于根据来自所述估计元件的质量值或来自所述解码器的差错值来生成多个指示消息，其中所述解码器配置成对在所述前向链路信道上用可选的方式以特定的数据速率接收的多个交错的数据时隙和间隔时隙解码；其中多个交错的数据时隙和间隔时隙形成多个数据分组，且在数据时隙但不在间隔时隙中载送数据；其中间隔时隙的数量由所述数据速率来确定；
耦合至所述解码器和所述估计元件的控制器，用于根据一组阈值来使能所述闭环速率控制元件；以及
后续的数据分组，根据所述在访问点接收到的指示消息传送至访问终端。
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