分组传输系统和分组传输方法 【技术领域】
本发明涉及用于分组传输通信中的数据传输系统和分组传输方法。
背景技术
典型地，在分组通信中，通过重发检测到错误的分组的方法(ARQ：自动重复请求)来保证期望的质量级别。下面简要描述用在使用ARQ的典型的分组传输系统中的装置之间的信号的交换。在下面的描述中，发送ARQ数据地装置被称为发送侧装置，而接收ARQ数据的装置被称为接收侧装置。
首先，发送侧装置以当时可获得的最大速率向接收侧装置发送数据，而当接收到数据时，接收侧装置执行错误检测处理。
当检测到一个错误时，接收侧装置就向发送侧装置发送请求数据重发的信号(下面称为“NACK信号”)。另一方面，当未检测到错误时，接收侧装置就向发送侧装置发送请求发送下一个数据的信号(下面称为“ACK信号”)。
当接收到NACK信号时，发送侧装置以当时可获得的最大速率向接收侧装置重发与上次相同的数据。另一方面，当接收到ACK信号时，发送侧装置以当时可获得的最大速率向接收侧装置重发下一个数据。
如这样描述的，在典型的分组传输系统中，当接收侧装置依据在接收的数据中检测错误而产生重发请求时，就重发相同的数据，并且发送侧装置接收重发请求。
然而，由于在这种典型的分组传输系统中，发送侧装置在重发时和新发送时选择发送方案并使用相同的标准，所以，如果在重发时信道的状态仍旧是恶化的，就将发生错误。结果，重发次数增加而发送效率下降。在诸如16QAM(16正交幅度调制)之类的多值调制中，当多路径情形存在时恶化特别地严重，并且，增加发送功率不能有效地提高每一个比特的似然性(likelyhood)。由于继之而来的衰落而不能以如此高的速度执行正常切换发送方案，因此，象上述的情形经常会出现。
【发明内容】
本发明一个目的是提供一种分组传输系统和分组传输方法，该系统和方法可以减少发送器与接收器之间发生的数据重发的次数，并能提高发送效率。
通过在重发时和在新发送时应用不同的标准以及通过这种方式选择具有最佳的错误比率特征的发送方案，可以达到上述目的。
【附图说明】
图1示出了根据本发明的第一实施例在分组传输系统中的发送侧装置的结构的方框图；
图2示出了根据本发明的第一实施例在分组传输系统中的接收侧装置的结构的方框图；
图3示出了用于描述根据本发明的第一实施例的分组传输系统中的调制方案与发送分组的接收结果之间的关系的图；
图4示出了根据本发明的第二实施例的分组传输系统中的发送侧装置的结构的方框图；
图5示出了根据本发明的第二实施例的分组传输系统中的接收侧装置的结构的方框图；
图6示出了根据本发明的第三实施例的分组传输系统中的发送侧装置的结构的方框图；以及
图7示出了根据本发明的第三实施例的分组传输系统中的接收侧装置的结构的方框图；
【具体实施方式】
现在参考附图，将要在下面描述本发明的实施例，下面的每个实施例都将描述一种情况，在其中，调制方案得到了控制，是一个发送方案。
[第一实施例]
图1示出了根据本发明的第一实施例在分组传输系统中的发送侧装置的结构的方框图。
图1中所示的发送侧装置包括：错误检测位添加部分101、错误纠正编码部分102、缓冲器103、发送信号切换部分104、调制方案确定部分105、调制部分106、发送无线部分107、天线108、天线共享部分109、接收无线部分110、解调部分111、和分离部分112。
错误检测位添加部分101将用于错误检测的比特增加到经过ARQ的发送数据。错误纠正编码部分102对错误检测位添加部分101的输出信号执行错误纠正编码处理。缓冲器103临时地累积来自错误纠正编码部分102的输出信号。
当从分离部分112输入请求下一个数据发送的信号(下面称为“ACK(正确应答)信号”)时，发送信号切换部分104将错误纠正编码部分102中编码的信号输出到调制部分106。另一方面，当从分离部分112输入请求数据的重发的信号(下面称为“NACK(非正确应答)信号”)时，发送信号切换部分104将缓冲器103中累积的信号输出到调制部分106。
调制方案确定部分105，基于从分离部分112输入的ACK信号/NACK信号和显示接收信号的质量的信号(下面称为“接收质量信号”)来确定调制方案，并相应地控制调制部分106。稍后将描述调制方案确定部分105中的调制方案确定方法的细节。
调制部分106使用基于调制方案确定部分105的控制的调制方案将发送信号切换部分104的输出信号进行调制。发送无线部分107对调制部分106的输出进行诸如上变换之类的预定的无线处理。
天线共享部分109通过从天线无线发送来自发送无线部分107的输出信号，并将通过天线108接收的信号输出到接收无线部分110。
接收无线部分110对天线共享部分109的输出信号执行诸如下变换之类的预定的无线处理。解调部分111对接收无线部分110的输出信号进行解调。
分离部分112将解调部分111的输出信号分离成三路，也就是说，分离成接收的数据、ACK信号/NACK信号、和接收质量信号，并且，将接收的数据输出到后级(later stage)的未示出的接收处理电路、将ACK信号或NACK信号输出到发送信号切换部分104和调制方案确定部分105、以及将接收质量信号输出到调制方案确定部分105。
图2示出了根据本发明的第一实施例的分组传输系统中的接收侧装置的结构的方框图。
图2中所示的接收侧装置150包括：天线151、天线共享部分152、接收无线部分153、解调部分154、错误纠正解码部分155、错误检测部分156、接收质量测量部分157、发送帧产生部分158、调制部分159、和发送无线部分160。天线共享部分152通过从天线151无线发送来自发送无线部分160的输出信号，并且，将通过天线151接收的信号输出到接收无线部分153。
接收无线部分153对天线共享部分152的输出信号执行诸如下变换之类的预定的无线处理。解调部分154将接收无线部分153的输出信号进行解调。错误纠正解调部分155对解调部分154输出的解调的数据执行用于错误纠正的解码处理。
错误纠正解码部分156对解调部分155输出的解调数据执行用于错误纠正的解码处理。当检测不到错误时，错误检测部分156就向发送帧产生部分158输出ACK信号，而当检测到错误时，就向帧产生部分158输出NACK信号。
接收质量测量部分157通过测量SIR(信扰比)或接收的电场强度获得接收信号的质量，并将显示该接收信号的质量的接收质量信号输出到发送帧产生部分158。
发送帧产生部分158执行成帧处理(framing)，即将ACK信号/NACK信号和接收质量信号复用到发送数据中，并将发送帧信号，即，经成帧处理的信号输出到调制部分159。
调制部分159将发送帧信号进行调制。发送无线部分160对调制部分159的输出信号执行诸如上变换之类的预定的无线处理。
接下来，将描述在发送侧装置100与接收侧装置150之间执行的数据发送处理的流程。经ARQ的发送数据首先在发送侧装置100的错误检测位添加部分101中增加用于错误检测的比特，并在错误纠正编码部分102中接受错误纠正编码处理。经错误纠正编码处理的发送信号被累积到缓冲器103中，同时，经由发送信号切换部分104而输出到调制部分106。
在调制部分106中，使用通过调制方案确定部分105控制的当时最大的速率的调制方案，来调制发送信号，并且，在发送无线部分107中对调制的发送信号进行预定的无线处理，然后经由天线共享部分109通过从天线108进行无线发送。
通过从发送侧装置100无线发送的信号，被接收侧装置150的天线151接收，然后经由天线共享部分152输出到接收无线部分153。在接收无线部分153中，对射频的接收信号执行预定的无线处理，然后，将基带的接收信号输出到接收质量测量部分157和解调部分154。在接收质量测量部分157中获得接收信号的质量，并且，将用于该接收信号的接收质量信号输出到发送帧产生部分158。
而且，在解调部分154中对接收信号进行解调。在错误纠正解码部分155中对解调的数据进行用于错误检测的解码处理，并且，在错误检测部分156中执行错误检测。如果在此检测到了错误，就从错误检测部分156向发送帧产生部分158输出NACK信号。
在发送帧产生部分158中，执行成帧处理，即将接收质量信号和NACK信号复用到发送数据中，并将发送帧信号输出到调制部分159。
发送帧信号在调制部分159中进行调制，并且，在发送无线部分160中经预定的无线处理之后，经由天线共享部分152通过从天线151无线发送。
通过从接收侧装置150无线发送的信号，通过发送侧装置100的天线108接收，然后经由天线共享部分109输出到接收无线部分110。然后，信号在接收无线部分110中接受预定的无线处理，并在解调部分111中进行解调，然后被输出到分离部分112。
在分离部分112中，解调的信号被分离成三路，即被分离成接收的数据、NACK信号、和接收质量信号，并将接收数据输出到后级的未示出的接收处理电路，将NACK信号输出到发送信号切换部分104和调制方案确定部分105，以及将接收质量信号输出到调制方案确定部分105。
当从发送信号切换部分104中的NACK信号中识别出重发请求时，就将缓冲器103中累积的信号(下面称为“重发信号”)经由发送信号切换部分104输出到调制部分106。
另一方面，当从调制方案确定部分105中的NACK信号中识别出重发请求时，确定用于重发的调制方案。在调制部分106中，使用通过调制方案确定部分105的控制的用于重发的调制方案来调制重发信号，然后，调制的重发信号在发送无线部分107中接受预定的无线处理，然后，经由天线共享部分109通过从天线108无线发送。
通过无线从发送侧装置100发送的重发信号，被接收侧装置150的天线151接收，然后，经由天线共享部分152输出到接收无线部分153。在接收无线部分153中，对射频的接收的重发信号执行预定的无线处理，然后，将基带的接收的重发信号输出到接收质量测量部分157和解调部分154。
在接收质量测量部分157中获得接收重发信号的质量，并且，将用于该接收重发信号的接收质量信号输出到发送帧产生部分158。在解调部分154中解调接收的重发信号。
解调的重发数据在错误纠正解码部分155中接受用于错误检测的解码处理，并在错误检测部分156中执行错误检测。如果在此未检测到错误，就将ACK信号从错误检测部分156输出到发送帧产生部分158，并将接收的解调的数据输出到后级的未示出的接收处理电路。
在发送帧产生部分158中，执行成帧处理，即将ACK信号和接收质量信号复用到发送数据中，然后，经由调制部分159、发送无线部分160、和天线共享部分152通过从天线151无线发送。通过发送侧装置100的天线108接收的信号，经由天线共享部分109、接收无线部分110、和解调部分111输出到分离部分112，而分离的ACK信号被输出到发送信号切换部分104和调制方案确定部分105，同时，分离的接收质量信号被输出到调制方案确定部分105。
其后，通过发送信号切换部分104的切换控制，将新发送信号从错误纠正编码部分102输出到调制部分106，并将新发送信号累积到缓冲器103中。在调制部分106中，使用通过调制方案确定部分105控制的、当时最大速率的调制方案来调制发送信号，然后，调制的发送信号在发送无线部分107中接受预定的无线处理，并然后经由天线共享部分109通过从天线108无线发送。
如这样描述的，在根据本发明的第一实施例的分组传输系统中，在新发送时和在重发时使用不同的调制方案。
接下来，将描述调制方案确定部分105中的调制方案确定方法。首先，基于接收质量信号，调制方案确定部分105获得最大速率调制方案，通过该方案可以实现期望的接收质量。例如，当接收质量好时，就使用诸如16QAM或64QAM之类的高速率调制方案，而当接收质量差时，就使用诸如QPSK(四相移键控)之类的低速率调制方案。
当输入ACK信号时，调制方案确定部分105以此方式控制调制部分106，即，使用所获得的最大速率调制方案来执行调制。另一方面，当输出NACK信号时，调制方案确定部分105以此方式控制调制部分106，即，使用用于重发的调制方案来执行调制。
关于确定用于重发的调制方案的方法，可能的方法可以包括：使用通过将最大速率乘以一个预定的固定的数字(例如，0.5)而获得的速率的一种方法；以及固定地使用诸如BPSK(二相移键控)和QPSK之类的相位调制方案的一种方法。
通过将重发速率设置为低于最大速率，可以提高错误纠正解码的精确度并改善重发之后的接收质量。尤其是，当使用BPSK或QPSK来执行调制时，错误比率特征变好，这使得重发之后的最有效的接收质量的提高成为可能。
不过，如果在新发送时的多值数大时，使用BPSK或QPSK来重发则要求相当多的数据删截。所以，在一些错误纠正编码中，使用有更多位数的8PSK(八相移键控)会更有利，尽管有这样的事实，即在某种程度上8PSK比BPSK和QPSK在错误比率特征方面差。至于turbo编码和卷积编码等，在有些情况中，重发高似然性比特比反复重发低似然性比特会导致更高的性能，所以，好的调制方案是那些对每一比特用少的能量都有效的调制方案，诸如QPSK和BPSK或诸如8PSK之类的低多值数的调制方案。
图3示出了用于描述根据本发明的本实施例的分组传输系统中的调制方案与发送分组的接收结果之间的关系的图。在图3中，说明了一种情况，在该情况中，分组A和分组D(NG)中检测到错误，而其它分组被正确接受(OK)。另外，在图3中，在间隔201中的最大速率调制方案是16QAM，然而，在间隔202中的最大速率调制方案是8PSK。
在图3中说明的情况中，接收侧装置向发送侧装置发送NACK信号，以便请求分组A和分组D的重发。发送侧装置在重发分组A和分组D时，使用用于的重发的调制方案，即QPSK来代替最大速率调制方案，来执行调制。
如上所述，通过在重发时使用不同于用于新发送的标准，和通过这种方法选择好的错误比率特征的调制方案，可以减少发送器与接收器之间发生重发的次数，并提高发送效率。
在此，输入到调制方案确定部分105的最大速率调制方案在一定时间(具体时刻)中是一种，并且随着时间连续变化。考虑到这一点，也可以长时间观测最大速调制方案，并基于观测的结果而确定用于重发的调制方案。
关于实施长时间观测和确定调制方案的特定方法，一种可能的方法是将调制方案变成数值，该数值是来自低数值的哪些(例如，将BPSK变成0、QPSK变成1、8PSK变成2、16QAM变成3、等等)，在长时间中将它们进行平均，然后，使用最接近平均值的数值的方案。在这种情况下，也可以将在时间上旧的调制方案的权值减小，然后在将它们进行平均。另外，另一可能的方法是在设置的时间中使用柱状图，并使用最大数字的调制方案。
如这样描述的，即使是由于继之而来的衰落而不能以如此的高速度来执行切换发送方案，通过基于长时间观察最大速率调制方案的结果而确定在重发时的调制方案，可以使用最合适的调制方案来重发数据，并进一步地提高发送效率。
尽管在上述的描述中，接收质量是在接收侧装置中测量的，本发明并不限于此，并且，也可以是这样，即在TDD方案等中，发送侧装置测量反向信道的质量，以猜测在接收侧装置中的接收质量。
[第二实施例]
在此，将通过第二个实施例来描述接收侧装置确定调制方案的情况。图4示出了根据本发明的第二实施例在分组传输系统中的发送侧装置的结构的方框图。图5示出了根据本发明的第二实施例的分组传输系统中的接收侧装置的结构的方框图。图4中所示的发送侧装置中的与上述的图1中相一致的部分，分配有与图1中相同的标号，并且省略对它们的详细解释。图5中的接收侧装置中的与上述的图2中相一致的部分，分配有与图2中相同的标号，并且省略对它们的详细解释。
图4中所示的发送侧装置300使用了一种结构，在该结构中，调制方案确定部分从图1所示的发送侧装置100中去除。图5所示的接收侧装置350使用了一种结构，在该结构中，在图2所示的接收侧装置150中增加了调制方案确定部分351。
在接收侧装置350中，当未检测到错误时，错误检测部分156向发送帧产生部分158和调制方案确定部分351输出ACK信号，而当检测到错误时，向发送帧产生部分158和调制方案确定部分351输出NACK信号。接收质量测量部分157向调制方案确定部分351输出接收质量信号。
调制方案确定部分351基于ACK信号/NACK信号和接收质量信号来确定调制方案，并将表示确定的调制方案的调制方案信号输出到发送帧产生部分158。关于在调制方案确定部分351中确定调制方案的方法，参考第一实施例的调制方案确定部分105而描述的所有的那些方法都是可用的。而且，在重发时(当输入NACK信号时)，调制方案确定部分351也可以从接收质量测量部分157所测量的SIR中减去一个预定的常数，并将在减法值处的最大速率调制方案确定为用于重发的调制方案。
发送帧产生部分158执行成帧处理，从而将ACK信号/NACK信号和调制方案信号复用到发送数据中。发送帧信号经由调制部分159、发送无线部分160、和天线共享部分152通过从天线151无线发送。
然后，通过发送侧装置300的天线108接收的信号经由天线109、接收无线部分110、和解调部分111输出到分离部分112，而分离的ACK信号/NACK信号被输出到发送信号切换部分104，以及分离的调制方案信号被输出到调制方案确定部分105。
当输入ACK信号时，发送信号切换部分104将在错误纠正编码部分102中编码的信号输出到调制部分106，以及，当输入NACK信号时，将存储在缓冲器103中的信号输出到调制部分106。调制部分106使用基于调制方案信号的调制方案，将发送信号切换部分104的输出信号进行调制，并将调制的输出信号输出到发送无线部分107。
如这样描述的，可以在接收侧装置中基于接收质量而确定用于重发的调制方案。
[第三实施例]
当使用turbo编码等执行错误纠正编码时，单独提高特定编码的质量使错误纠正的影响更大。于是，最近，混合ARQ引起了人们的注意，由此，在重发时，发送侧装置选择特定的比特，并将其发送到接收侧装置，并且，在接收侧装置中，将重发信号和已经接收的信号进行结合以提高性能。在此将用第三实施例描述一种情形，在该情形中，将本发明应用到混合ARQ。
图6示出了根据本发明的第三实施例的分组传输系统中的发送侧装置的结构的方框图。图7示出了根据本发明的第三实施例在分组传输系统中的接收侧装置的结构的方框图。在图6中所示的发送侧装置中与上述的图1中一致的部分分配有与图1中相同的标号，并省略对它们的详细解释。在图7中所示的接收侧装置中与上述的图2中一致的部分分配有与图2中相同的标号，并省略对它们的详细解释。
图6中所示的发送侧装置400保持图1中所示的发送侧装置100的结构，并在其中增加了删截部分401。而且，图7中所示的发送侧装置450使用了一种结构，在该结构中，将数据保持部分451增加到了图2中所示的接收侧装置150中。
分离部分112将NACK信号输出到发送信号切换部分104、调制方案确定部分105、和删截部分401。
当输入NACK信号时，删截部分401从累积在缓冲器103中的信号中只提取特定的比特，然后将这些比特输出到发送信号切换部分104。
当输入ACK信号时，发送信号切换部分104将在错误纠正编码部分102中编码的信号输出到调制部分106，以及，当输入NACK信号时，将在删截部分401中提取的信号输出到调制部分106。
错误纠正解码部分155，对从解调部分154输出的解调数据执行用于错误纠正的解码处理，并将解码的数据输出到错误检测部分156和数据保持部分451。而且，当NACK信号从错误纠正部分156输入时，错误纠正解码部分155，通过将从解调部分154输出的解调数据和在数据保持部分451中保持的数据进行结合，来执行用于错误纠正的解码处理。
当在解码的数据中检测到错误时，错误检测部分156将NACK信号输出到发送帧产生部分158和错误纠正解码部分155。
数据保持部分451，通过将输出数据写于已经保持的数据之上，来保持错误纠正解码部分155的输出数据。
如上所述，通过这种在重发时只提取和发送特定的比特，可以弥补由于使用好的错误比率特征的发送方案而导致的在数据速率方面的下降。例如，当在新发送时的调制方案是16QAM，而在重发时的调制方案是QPSK，重发所有数据需要的时间是新发送的两倍，可是，如果通过删截的方法，用于重发的数据量变为一半，那么，就可以使用于重发和用于新发送的时间相等。
附带地，尽管在上述的每个实施例中，将调制方案单独处理为发送方案，并且在新发送与重发之间产生了不同，但是，本发明并不限于此，而是适用于在发送速率与接收质量之间建立了一种折中(trade-off)关系的任何参数，诸如在CDMA(码分多址)中的扩展速率、用于错误纠正编码的编码速率、或删截的比率之类。尽管通过删截，减少了比特数目，但是，这种方法仍然有效，就象在有些情况中，通过一半数目的高似然性比特比通过多值调制发送所有信号对接收侧装置的贡献更多。
如上所述，根据本发明，在重发时，可以使用好的错误比率特征的发送方案来执行发送，这使得可以减少发送器与接收器之间发生重发的次数并提高发送效率。
本说明书是基于日本专利申请号：2001-078467，提交于2001年3月19日，其整篇内容被清楚地合并在此，以作为参考。
工业应用性
本发明适用于在分组传输通信的基站装置和通信终端装置中。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)第1页
1.一种在使用自动重复请求(ARQ)的分组传输系统中的发送侧装置，包括：
数据选择部分，按照接收侧装置的请求选择发送数据或重发数据；
速率设置部分，基于在所述的接收侧装置中的接收质量，当发送新数据或重发数据时，设置发送速率；以及
调制部分，将在所述的数据选择部分中选择的数据，调制到在所述的速率设置部分中设置的发送速率。
2.如权利要求l的发送侧装置，其中，当重发数据时，所述的速率设置部分设置一个低于最佳速率的速率，所述的最佳速率在所述的接收侧装置中达到期望的质量。
3.如权利要求2的发送侧装置，其中，当重发数据时，所述的速率设置部分设置一个速率，该速率是通过将在所述的接收侧装置中达到期望的质量的最佳速率乘以一个预定的常数而计算出的。
4.一种在使用混合自动重复请求的分组传输系统中的发送侧装置，包括：
错误纠正部分，对数据执行错误纠正处理；
删截部分，对已经接受所述的错误纠正处理的重发数据进行删截并提取特定的比特；
数据选择部分，按照接收侧装置的请求，选择已经经过所述的错误纠正处理的新发送数据或删截的重发数据；
速率设置部分，基于在所述的接收侧装置中的接收质量，当发送新数据或重发数据时，设置发送速率；以及
调制部分，将在所述数据选择部分中选择的数据，调制到在所述速率设置部分中设置的速率。
5.如权利要求4的发送侧装置，其中，当对重发的调制方案的多值数目低于新发送的数目时，所述的删截部分以这种方式执行所述的删截处理，即，使得对重发的数据发送时间与对新发送的数据发送时间相等。
6.一种用在使用自动重复请求的分组传输系统中且包括一个发送侧装置的基站装置，所述的发送侧装置包括：
数据选择部分，按照接收侧装置的请求选择新发送数据和重发数据；
速率设置部分，基于在所述的接收侧装置中的接收质量，当发送新数据或重发数据时，设置发送速率；以及
调制部分，将在所述数据选择部分中选择的数据，调制到在所述速率设置部分中设置的发送速率。
7.一种用在使用混合自动重复请求的分组传输系统中且包括一个发送侧装置的通信终端装置，所述的发送侧装置包括：
数据选择部分，按照接收侧装置的请求选择新发送数据或重发数据；
速率设置部分，基于在所述的接收侧装置中的接收质量，当新数据发送或数据重发时设置发送速率；以及，
调制部分，将在所述的数据选择部分中选择的数据，调制到在所述的速率设置部分中设置的速率。
8.一种分组传输方法，当在数据接收侧装置中的数据中检测到错误时，所述的数据发送侧装置以低于最佳速率的速率重发所述的数据，所述的最佳速率在所述的接收侧装置中达到期望的质量。