Уменьшенное время ожидания для восстановления после ошибок коммуникаций - RU2327221C2

Чертежи

Описание

Связанные заявки

Настоящая заявка испрашивает приоритет ранее поданной заявки № 60/391985 от 25 июня 2002 г.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области передачи информации. Более конкретно, изобретение относится к сокращению времени ожидания для восстановления после ошибок при передаче информации.

Предшествующий уровень техники

В любой системе связи (передачи информации) при передаче информации от одного местоположения к другому могут быть внесены ошибки во время процесса обмена информацией. В результате системы связи обычно разрабатываются с одним или более функциональными средствами, которые обеспечивают возможность исправлять или иным образом восстанавливать такие ошибки. Эти способы восстановления после ошибок обеспечивают больший уровень целостности данных.

Двумя общими способами защиты от ошибок и восстановления, используемыми в системах связи, являются коррекция с прямым исправлением ошибок (КПИО, FEC) и автоматический запрос повторения (АЗП, ARQ). В способе FEC биты коррекции ошибок передают вместе с полезными данными. Эти биты коррекции ошибок позволяют принимающему устройству исправлять некоторое количество ошибок, внесенных во время процесса передачи, таким образом восстанавливая первоначальные данные. Однако из-за накладных расходов, связанных с FEC, эта методология обычно ограничивается такими сценариями системы связи, в которых повторная передача невозможна или непрактична. Способ ARQ восстановления после ошибок обычно использует обнаружение ошибки в принятых данных, и вследствие этого запрашивая, чтобы данные были повторно переданы. Способы FEC и ARQ могут также использоваться в комбинации, например, когда используется ARQ (то есть, повторная передача данных, принятых с ошибками), чтобы преодолеть ошибки, которые не могли быть исправлены способами FEC.

Чтобы облегчать понимание способов защиты от ошибок, таких как ARQ, полезно обратиться к хорошо известной модели взаимодействия открытых систем (OSI), которая была опубликована Международной организацией по стандартизации (ISO). Модель OSI включает в себя семь уровней, которые названы следующим образом: физический уровень, уровень линии передачи данных, сетевой уровень, транспортный уровень, сеансовый уровень, уровень представления и прикладной уровень. Семиуровневая модель OSI определяет стандарты так, чтобы гибкие системы взаимодействовали друг с другом. В модели OSI физический уровень определяет стандарты, требуемые для физических межсоединений, в то время как уровень линии передачи данных определяет протоколы для обмена кадрами данных по физическому уровню, а сетевой уровень имеет дело с маршрутизацией частей информации их предназначенным получателям. При обычном использовании те части системы, которые реализуют функциональные возможности, заданные уровнем модели OSI, названы именем этого уровня. Например, аппаратное обеспечение или комбинация аппаратного/программного обеспечения, которая достигает функциональных возможностей уровня линии передачи данных, часто просто называется уровнем линии передачи данных.

Используя модель взаимодействия открытых систем в качестве инфраструктуры для описания управления ошибками, можно сказать, что ARQ выполнен на уровне линии передачи данных модели OSI. Уровень линии передачи данных, помимо прочего, ответственен за обеспечение того, чтобы данные, принятые от физической линии связи, были свободны от ошибок. Выполняя эту функцию, уровень линии передачи данных гарантирует, что данные, переданные к сетевому уровню, свободны от ошибок. Следующий пример относится к блоку - источнику кадров и блоку - приемнику кадров, каждый с его соответствующими физическим, линией передачи данных, сетевым и другими уровнями. Следует отметить, что и блок - источник кадров и блок - приемник кадров в этом примере каждый способен к передаче и приему. Обычно уровень линии передачи данных блока - источника кадров обеспечивается данными от своего сетевого уровня и компонует эти данные в кадры для передачи. Уровень линии передачи данных блока - источника кадров обычно также формирует информацию обнаружения ошибок, такую как биты, в соответствии с проверкой циклическим избыточным кодом (ЦИК, CRC) для каждого кадра данных, подлежащего передаче. Кадр вместе с битами CRC затем передают на физический уровень для передачи. В блоке - приемнике кадров на физическом уровне принимают кадр и биты CRC, которые затем передают на уровень линии передачи данных блока - приемника кадров. Уровень передачи данных блока - приемника кадров вычисляет ожидаемый CRC на основании принятого кадра и сравнивает вычисленное значение CRC с битами CRC, принятыми с кадром. Если два значения CRC не совпадают, то уровень передачи данных блока - приемника кадров запрашивает, чтобы передающий уровень линии передачи данных повторно передал соответствующий(ие) кадр(ы).

В этой области термин "время ожидания" (задержка) в целом относится к периоду времени между первым, инициирующим, событием и вторым, ответным, событием. Используемый здесь термин "время ожидания" относится к периоду времени, ограниченному началом передачи кадра и началом запроса о повторной передаче.

Время ожидания, связанное с вышеописанным процессом ARQ, зависит от множества параметров конструкции системы. Рассмотрим иллюстративную систему, в которой протокол находится в использовании, что обеспечивает каждому пользователю возможность передавать кадр, в свою очередь, один раз каждые 300 миллисекунд. Дополнительно, на уровне линии передачи данных этой иллюстративной системы протокол вызывает отслеживание кадров данных посредством порядковых номеров. В соответствии с этим протоколом уровень линии передачи данных определяет, что кадр отсутствует, когда принят кадр, имеющий неожидаемый порядковый номер. Прием кадра с неожидаемым порядковым номером указывает, что по меньшей мере один ранее переданный кадр не был принят должным образом. В этом примере истекут по меньшей мере 300 миллисекунд с момента передачи отсутствующего кадра, поскольку уровень линии передачи данных должен ожидать должным образом принятый кадр с неожидаемым порядковым номером, чтобы распознать пропущенный кадр.

Требуемое время, или время ожидания, для начала операции по исправлению ошибок в вышеописанном примере ограничено требованием приема кадра данных, который может быть интерпретирован вслед за одним или более кадров, которые были приняты с ошибкой.

Таким образом, необходимы способы и устройство для повышения эффективности систем связи посредством снижения времени ожидания при операции восстановления после ошибки.

Сущность изобретения

Способы и устройство для сокращения времени ожидания для восстановления после ошибок в системах связи включают в себя распознавание того, что поступающее сообщение является требуемым, и запрашивание повторной передачи, если это сообщение или не принято, или принято с ошибками. В соответствии с настоящим изобретением сообщение передают по меньшей мере двумя частями сообщения, включающими в себя первую часть сообщения, переданную с первым уровнем мощности, и вторую часть сообщения, которая связана с первой частью сообщения и передается со вторым, более низким, уровнем мощности. Первый уровень мощности выбран так, чтобы обеспечить заранее определенную вероятность, что первая часть сообщения будет успешно принята. В первый момент времени принимают первую часть сообщения. Во второй момент времени, причем второй момент времени имеет известное соотношение с первым моментом времени, принимают сигнал, у которого вторая часть сообщения надежно не получена. Приемное устройство распознает, что вторая часть сообщения не была принята должным образом, и запрашивает повторную передачу по меньшей мере второй части сообщения.

Передающий блок в соответствии с настоящим изобретением передает сообщение по меньшей мере двумя частями. Первая часть передается с первым уровнем мощности, а вторая часть передается со вторым уровнем мощности, который является более низким, чем первый уровень мощности. Первая часть сообщения может включать в себя часть данных, подлежащих передаче, или содержимое первой части сообщения может быть независимым от данных, подлежащих передаче. В некоторых вариантах осуществления передающий блок также способен к приему и обработке сигналов.

Принимающий блок в соответствии с настоящим изобретением приспособлен для приема первой части сообщения в первый момент времени, причем первая часть сообщения имеет первую энергию, приходящуюся на бит. Принимающий блок также приспособлен для приема сигнала во второй момент времени, который имеет известное соотношение к первому моменту времени. В случае, если вторая часть сообщения не получена надежно из сигнала, который ожидается во второй момент времени, принимающим блоком делается запрос по меньшей мере второй части, которую нужно повторно передать. Вторая часть сообщения связана с первой частью сообщения. В альтернативном варианте осуществления в ответ на неприем второй части сообщения принимающим блоком выдается сигнал отрицательного подтверждения (сигнал отсутствия приема). Отрицательное подтверждение обычно передается к передающему блоку, из которого была сделана попытка передать вторую часть сообщения. Если вторая часть сообщения принята без ошибок, то процедура восстановления после ошибок не инициируется.

В некоторых альтернативных вариантах осуществления энергия на бит для принятых первой и второй частей сообщения определяется, по меньшей мере частично, способом кодирования и модуляции вместо определения, исключительно исходя из передаваемой мощности.

Краткое описание чертежей

Признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из приведенного ниже подробного описания при рассмотрении совместно с чертежами, на которых аналогичные ссылочные позиции обозначают сквозным образом аналогичные элементы.

Фиг.1 иллюстрирует систему связи, к которой применимо настоящее изобретение.

Фиг.2 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа передачи сообщения по меньшей мере двумя частями, причем каждая часть передается с отличным уровнем мощности в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг.3 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа передачи в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг.4 иллюстрирует блок-схему последовательности операций, показывающую обработку приемным устройством переданного сообщения.

Фиг.5 иллюстрирует блок-схему последовательности операций, выполняемых приемным устройством, когда вторая часть сообщения успешно принята.

Фиг.6 иллюстрирует блок-схему последовательности операций, выполняемых приемным устройством, когда вторая часть сообщения принята с ошибками.

Фиг.7 иллюстрирует блок-схему последовательности операций, выполняемых приемным устройством, когда вторая часть сообщения принята с ошибками.

Подробное описание

В общем случае способы и устройство для сокращения времени ожидания, присущему запросу повторной передачи данных, которые приняты с ошибками или не приняты вообще, обеспечивают распознавание того, что потребуется повторная передача данных быстрее, чем это происходит в обычных системах радиосвязи. В соответствии с настоящим изобретением первая часть сообщения передается таким образом, что она имеет более высокую вероятность того, что будет успешно принята, чем связанная вторая часть сообщения. Прием первой части сообщения информирует приемное устройство, что вторая часть сообщения, которая имеет известное временное соотношение с первой частью сообщения, должна быть принята. Если вторая часть сообщения не принята или принята с ошибками, то может быть сделан запрос о повторной передаче.

Различные иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны ниже. Хотя описаны конкретные этапы, конфигурации и конструкции, должно быть понятно, что это сделано только для иллюстративных целей. Специалисту понятно, что могут использоваться другие этапы, конфигурации и конструкции без отрыва из объема и формы настоящего изобретения.

Упоминаемые здесь ссылки на "один вариант осуществления", "вариант осуществления" или подобные формулировки означают, что конкретный признак, структура, операция или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления, включена в по меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, наличие таких фраз или формулировок не обязательно является всем, что касается одного и того же варианта осуществления. Кроме того, различные конкретные признаки, структуры, операции или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом в одном или более вариантах осуществления.

Примерная операционная среда

Различные варианты осуществления находят применение в системах радиосвязи, включая и наземные, и установленные на спутниках системы радиосвязи.

На фиг.1 изображен шлюз 110, передающий данные прямого канала на устройства 130, 140 пользователя через спутник 120 связи. Термины "базовая станция" и "шлюз" иногда используются взаимозаменяемым образом в данной области со шлюзами, воспринимаемыми как специализированные базовые станции, которые направляют данные обмена через спутники, в то время как базовые станции используют наземные антенны, чтобы направлять передачу данных обмена в пределах окружающей географической области. Устройства пользователя также иногда называются как абонентские блоки, терминалы пользователя, терминалы доступа, мобильные устройства, мобильные станции или просто "пользователи", "мобильные блоки", "абоненты" и т.п. Устройства 130, 140 пользователя передают данные обратного канала к шлюзу 110 через спутник 120. Спутники связи формируют лучи, обозначенные как 135 и 145, которые освещают (образуют) "пятно", или область, сформированную посредством проецирования сигналов связи от спутников на поверхность Земли. Типовой шаблон спутникового луча для пятна содержит множество лучей, присутствующих в заранее определенном шаблоне зоны охвата. Как правило, каждый луч содержит множество так называемых под-лучей, охватывающих общую географическую область.

С целью обеспечения иллюстративного описания обеспечивается ссылка на первую форматированную структуру данных, называемую "пакет", и вторую форматированную структуру данных, называемую "кадр", причем кадр включает в себя один или более пакетов. Пакеты являются меньшими единицами данных, и каждый пакет обычно связывается с единственным передающим устройством. Следует заметить, что условное обозначение, используемое для ссылки на по-разному организованные, или форматированные группировки данных, не ограничивает изобретение каким-либо образом.

В контексте беспроводным образом передаваемых данных, форматированных так, что данные имеют известные характеристики организации (на которые ссылаются для использования таких терминов как кадры или пакеты), ошибки могут быть категоризированы на два больших типа. Первым типом ошибок является тот, в котором сигнал принимают приемным устройством, из которого получают по меньшей мере один пакет данных, и в котором этот пакет содержит ошибку. Этот первый тип ошибки обычно обрабатывается такими способами как FEC и/или ARQ. Вторым типом ошибки является тот, в котором качество сигнала может быть настолько плохим, что приемное устройство не распознает, что была сделана попытка доставить данные. Этот второй тип ошибки обычно обрабатывается посредством ARQ только после того как принята последующая передача, из которой может быть определено, что пакет или кадр отсутствует.

В системах радиосвязи сигнал, содержащий данные, может быть подвержен различным видам воздействий между передатчиком и приемником, которые делают данные невосстанавливаемыми из сигнала. Такие эффекты могут включать в себя, но не ограничиваться ими, шум и ослабление. Если эти виды воздействия делают невозможным должным образом демодулировать приемником переданный сигнал, то приемник традиционно будет обнаруживать эту ошибку на уровне линии передачи данных, когда будет замечен отсутствующий кадр. Другими словами, в случаях сильного ухудшения сигнала, физический уровень не может получить данные из поступающего сигнала, и следовательно, данные из этого ухудшенного сигнала не передаются уровню линии передачи данных. Когда последующий сигнал с качеством, достаточным для обработки приемником физического уровня, прибывает и демодулируется, результирующая информация, которая подается на уровень линии передачи данных, может использоваться в нем, чтобы определить, что некоторые ранее переданные данные не поступили. В обычных системах требуется время, чтобы сделать запрос на повторную передачу отсутствующих данных. Время ожидания (задержка), вовлеченное в запрос на повторную передачу данных таким обычным способом, накладывает некоторые ограничения на работу системы.

Как отмечено выше, варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают сокращение времени ожидания, вовлеченного в запрос повторной передачи данных, которые приняты с ошибками или не приняты вообще. В соответствии с одним вариантом осуществления первая часть сообщения имеет более высокую вероятность того, что будет успешно принята, чем вторая часть сообщения. Прием первой части сообщения информирует приемное устройство, что связанная вторая часть сообщения, которая имеет известное временное соотношение с первой частью сообщения, должна быть принята. Если вторая часть сообщения не принята или принята с ошибками, то делают запрос о повторной передаче.

Более конкретно, в соответствии с настоящим изобретением используют физический уровень, чтобы определить, имеется ли потребность в запросе повторной передачи. Со ссылками на фиг.1 приведен краткий обзор операционных аспектов различных вариантов осуществления настоящего изобретения. В иллюстративной системе радиосвязи принимающий блок делает попытку демодулировать сигнал. В одном варианте осуществления шлюз 110 действует в качестве принимающего блока для данных, переданных по обратной линии связи устройством 130 пользователя. Шлюз 110 принимает первый сигнал от устройства 130 пользователя. Первый сигнал может содержать информацию, или он может быть сигналом, не модулированным данными. Первый сигнал может быть назван отличительным информационным сигналом или сигналом первой части сообщения. Как правило, первый сигнал передан таким образом, что он имеет более высокую вероятность быть принятым шлюзом 110, чем связанный второй сигнал. Обеспечение более высокой вероятности успешного приема может содержать передачу первого сигнала с более высоким уровнем мощности, чем уровень второго сигнала. Альтернативно, первый сигнал может модулироваться схемой модуляции более низкого порядка. В качестве других альтернативных вариантов могут использоваться различные комбинации скорости передачи данных, модуляции и мощности передачи, чтобы обеспечить более высокую вероятность успешного приема в шлюзе 110 для первого сигнала по сравнению с вторым сигналом. В одном варианте осуществления отличительный информационный сигнал передают с достаточным уровнем мощности (или с достаточной энергией на бит), таким, что вероятность будет менее чем 10^-9, что отличительный информационный сигнал не будет обнаружен в шлюзе 110.

Обычно первый сигнал имеет, но не обязательно, меньшую продолжительность, чем второй сигнал. Прием первого сигнала указывает, что второй сигнал должен также быть принят шлюзом 110. Если второй сигнал не принят в пределах известного временного соотношения к первому сигналу, или второй сигнал принят, но обнаружены ошибки в данных, полученных из него, то шлюз 110 может инициировать запрос повторной передачи второго сигнала устройством 130 пользователя. Запрос повторной передачи обычно делается шлюзом 110, передающим сообщение на устройство 130 пользователя, указывая, что должна быть выполнена повторная передача. Таким образом, устройство 130 пользователя способно повторно осуществлять передачу ранее, чем это выполняется обычно, потому что нет необходимости ожидать, пока более высокий уровень, например уровень линии передачи данных, распознает, что информация отсутствует.

Отличительный информационный сигнал может быть любым сигналом, который передается в связи с первичным сигналом. Как используется в настоящем описании, отличительный информационный сигнал обычно называется первым сигналом, а первичный сигнал обычно называется вторым сигналом. В одном варианте осуществления отличительный информационный сигнал содержит первую часть сообщения, которое должно быть передано, а второй сигнал содержит вторую часть этого сообщения. В другом варианте осуществления отличительный информационный сигнал содержит административную информацию или служебную информацию. В еще одном варианте осуществления отличительный информационный сигнал является немодулированным данными.

В то время как может требоваться передавать сам первичный сигнал (то есть, вторую часть сообщения) с более высоким уровнем мощности, это может привести к недопустимому уровню потребляемой мощности, помехам, нелицензированной совокупной мощности передачи для системы связи или различных ее комбинаций. Однако, если отличительный информационный сигнал является малым, то есть короткой длительности по сравнению с первичным сигналом, то мощность, потребленная при передаче отличительного информационного сигнала с более высокой мощностью, является относительно низкой. Аналогично, избегаются проблемы помех и нелицензированной совокупной мощности, связанные с передачей как первой, так и второй частей сообщения с более высоким уровнем мощности.

В одном варианте осуществления, когда шлюз 110 отмечает присутствие отличительного информационного сигнала (например, первой части сообщения) без соответствующего первичного сигнала (например, второй части сообщения), шлюз 110 предпринимает шаги, чтобы запросить повторную передачу от устройства 130 пользователя. Чтобы облегчить идентификацию данных, которые нужно повторно передавать, система ассоциирует идентифицирующую информацию с данными сообщения. В одном варианте осуществления используются порядковые номера кадров, которые идентифицируют кадры данных, чтобы идентифицировать отсутствие или ошибочные кадры, которые должны быть повторно переданы.

В некоторых случаях шлюз 110 не может знать, какой порядковый номер или другой идентификатор передавался и не принят. Это может привести к тому, что часть сообщения, которая не была принята, может содержать этот порядковый номер. В одном варианте осуществления при использовании в системе множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР, CDMA) приемное устройство, например шлюз 110, синхронизирован во времени посредством использования информации о времени, полученной от Глобальной системы определения местоположения (GPS). Далее, каждый кадр, который передает шлюз 110, связан с системным номером кадра (SFN). Каждый элемент сигнала (PN (ПШ)-код), который передает шлюз, связан с псевдо-шумовым (PN) отсчетом. Таким образом, SFN и PN вместе определяют время с очень высокой степенью точности. SFN обычно передается в единицах нескольких миллисекунд. В примерной системе SFN задан как кратное 2.56 секунд по модулю 10 миллисекунд. PN-отсчет обычно задается в единицах микросекунд или наносекунд. В примерной системе PN-отсчет задан как кратное 10 миллисекунд по модулю 260 нс. Например, PN отсчет = 4 и SFN = 5 вместе точно задают момент времени как:

Время = SFN · 10 миллисекунд + PN · 260 нс = 50001040 нс, с точностью до 260 нс.

Это позволяет каждому передающему блоку иметь точную индикацию времени. В результате, в таком варианте осуществления, когда устройство 130 пользователя передает данные, оно имеет возможность хранить метку времени передачи наряду с данными. В этом иллюстративном варианте осуществления шлюз 110 знает время приема как кадров данных, так и отличительных информационных сигналов. Обычно шлюз 110 также знает задержку прохождения сигнала до терминала пользователя и обратно.

Используя время приема и задержку прохождения сигнала туда и обратно, шлюз 110 может определить время передачи отсутствующего кадра. В этом варианте осуществления в случае, когда шлюз 110 определяет, что кадр был послан, но не декодирован должным образом, шлюз 110 выдает две части информации на устройство 130 пользователя. Первой частью информации является время передачи последнего должным образом принятого кадра. Второй - время передачи кадра, который не был принят, но чей отличительный информационный сигнал был обнаружен. Таким образом, шлюз 110 выдает на устройство 130 пользователя пакет отрицательного подтверждения (NAK), который включает в себя времена передачи последних должным образом принятого кадра и кадра, который был пропущен.

В одном варианте осуществления, когда устройство 130 пользователя передает кадр к шлюзу 110, устройство 130 пользователя сохраняет кадр и записывает метку времени, указывающую, когда кадр был передан. Устройство 130 пользователя включает в себя буферную память для поддержания достаточной истории передачи кадров данных, чтобы дать возможность обеспечить разумное количество ранее переданных кадров. После приема пакета NAK, включающего в себя время передачи последнего должным образом принятого кадра от шлюза 110, устройство 130 пользователя просматривает историю передач кадров и определяет, какие кадры были переданы после последнего должным образом принятого кадра. Устройство 130 пользователя затем повторно передает к шлюзу 110 те кадры, которые не были приняты должным образом шлюзом 110. В одном варианте осуществления эти повторно предаваемые кадры посылают с более высоким отношением E_b/N₀, чем при первоначальной пропущенной передаче кадра. При такой реализации вероятность приема шлюзом 110 увеличивается.

Работа передающего устройства

На фиг.2 изображен один из вариантов осуществления способа передачи отличительного информационного сигнала. Устройство 130 пользователя определяет, что оно имеет сообщение для передачи 210. Источник сообщения, которое устройство 130 пользователя желает передавать, не является предметом настоящего изобретения. Сообщение может быть принято от прикладной программы, может быть сформировано внутри устройства 130 пользователя, может быть принято от внешнего источника, или может стать доступным посредством любых других подходящих средств. После такого определения, что сообщение является готовым к передаче, устройство 130 пользователя передает первую часть сообщения с первым уровнем мощности 220. Уровень мощности передачи наряду с другими факторами определяет вероятность успешного приема первой части сообщения шлюзом 110. В дополнение к передаче первой части сообщения устройство 130 пользователя передает вторую часть сообщения со вторым уровнем мощности 230. Уровень мощности передачи второй части, наряду с другими факторами, задает вероятность успешного приема второй части сообщения. В одном варианте осуществления уровень мощности для передачи первой части сообщения больше, чем уровень мощности для передачи второй части сообщения. В другом варианте осуществления вероятность успешного приема приемным устройством выше для первой части сообщения, чем вероятность успешного приема второй части сообщения. Следует заметить, что хотя иллюстративный вариант осуществления по фиг.2 использует различные уровни мощности передачи, может использоваться любая подходящая схема, которая обеспечивает большую вероятность успешного приема для первой части сообщения, например обеспечивая большую энергию на бит.

Фиг.3 иллюстрирует последовательность операций иллюстративного способа передачи в соответствии с настоящим изобретением. Устройство 130 пользователя принимает сообщение от уровня линии передачи данных для передачи 310. Устройство 130 пользователя передает отличительное информационное сообщение при одном уровне мощности в качестве первой части сообщения 320. Кроме того, устройство 130 пользователя передает оставшуюся часть сообщения во второй части сообщения на втором уровне мощности 330. В этом иллюстративном варианте осуществления уровень мощности отрегулирован для первой части сообщения так, чтобы передавать с более высоким уровнем мощности, чем уровень для второй части сообщения. Эта передача с более высоким уровнем мощности приводит к более высокой вероятности успешного приема в приемном устройстве первой части сообщения, чем второй части сообщения. Первая часть сообщения имеет также меньшую длину, или длительность, чем у второй части сообщения. При наличии первой части сообщения, имеющей меньшую длину, требования к энергии передачи для первой части сообщения, в то же время с более высокой мощностью на бит, могут сохраняться низкими. В одном варианте осуществления передаваемая с большей мощностью первая часть сообщения является частью преамбулы для сообщения, принятого от уровня линии передачи данных. Несколько битов преамбулы передают в качестве первой части сообщения с более высоким уровнем мощности, чем для оставшейся части сообщения, которая является второй частью сообщения. В этом варианте осуществления, когда устройство передачи посылает сообщение, оно сохраняет копию сообщения в локальной памяти вместе с соответствующей меткой времени, или подобной идентифицирующей индикационной информацией. Устройство передачи поддерживает историю последних N кадров, посланных в устройство памяти вместе с переданными метками времени. Как проиллюстрировано в этом варианте осуществления, отличительный информационный сигнал может быть частью сообщения, принятого от уровня линии передачи данных. В других вариантах осуществления отличительный информационный сигнал может быть сигналом, передающим идентифицирующую информацию, не относящуюся к сообщению, принятому от уровня линии передачи данных.

После передачи первой и второй частей сообщения устройство 130 пользователя определяет, был ли принят NAK от приемного устройства 340. Если NAK не принят в течение заранее определенного промежутка времени, то устройство 130 пользователя успешно завершает передачу сообщения. Если, однако, в этом варианте осуществления, NAK принят, этот NAK будет содержать информацию от шлюза 110 об идентификационной информации последнего успешно принятого кадра и отсутствующего кадра 350. В одном варианте осуществления эта информация идентифицируется метками времени передачи последнего успешно принятого сообщения, а также отсутствующего кадра. Устройство 130 пользователя определяет, исходя из меток времени, посредством просмотра памяти, содержащей последние сохраненные N кадров и меток времени, последнее успешно принятое сообщение, а также пропущенное сообщение. Устройство 130 пользователя затем повторно передает сохраненные кадры к шлюзу 130, начиная с кадра после последнего успешно принятого сообщения до пропущенного кадра 360 включительно.

Работа приемного устройства

Фиг.4 изображает блок-схему последовательности операций, выполняемых иллюстративным приемным устройством в соответствии с настоящим изобретением. Приемное устройство принимает 410 первую часть сообщения с первой энергией на бит. Приемное устройство принимает 420 вторую часть сообщения, связанную с первой частью сообщения и имеющую известную временную зависимость с первой частью сообщения, со второй энергией на бит. В одном варианте осуществления первая часть сообщения в дополнение к обеспечению индикации, что должна быть принята вторая связанная с сообщением часть, также включает в себя часть данных, передаваемых устройством пользователя. В таком варианте осуществления вторая часть сообщения содержит остаток соответствующих данных сообщения.

Следует заметить, что не имеется никакого временного требования, заключающегося в том, чтобы первый сигнал был принят до второго сигнала. Первый сигнал может быть передан вслед за или одновременно со вторым сигналом. Первый сигнал и второй сигнал могут быть доступны приемопередатчику посредством множественного доступа с временным разделением каналов, множественного доступа с частотным разделением каналов, множественного доступа с кодовым разделением каналов или любых других подходящих средств.

Фиг.5 изображает блок-схему последовательности операций, выполняемых иллюстративным принимающим блоком в соответствии с настоящим изобретением. В этом варианте осуществления принимающий блок, такой как шлюз 110, принимает 510 первую часть сообщения. Первая часть сообщения принимается с первой энергией на бит. Принимающий блок также принимает 520 вторую часть сообщения. В иллюстративном варианте осуществления на фиг.5 вторая часть сообщения связана с первой частью сообщения. Вторая часть сообщения принимается с более низкой энергией на бит по сравнению с первой частью сообщения. В ответ на прием второй части сообщения передается 530 подтверждение (ACK), указывающее, что вторая часть сообщения была успешно принята. В этом иллюстративном варианте осуществления предполагается, что подтверждение было принято устройством, от которого передавались первая и вторая части сообщения. В некоторых вариантах осуществления пакет подтверждения включает в себя метку времени. В различных вариантах осуществления метка времени может указывать время, в которое вторая часть сообщения была послана, или когда она была принята. В других вариантах осуществления передача подтверждения не требуется.

Фиг.6 изображает блок-схему последовательности операций, выполняемых примерным принимающим блоком в соответствии с настоящим изобретением, когда вторая часть сообщения надежно не принята. В этом иллюстративном примере принимающий блок принимает 610 первый сигнал, из которого первая часть сообщения принимается с первой энергией на бит. Однако принимающий блок может затем принимать второй сигнал, из которого вторая часть сообщения, связанная с первой частью сообщения, не может быть надежно получена. Например, если при попытке демодулировать сигнал, несущий вторую часть сообщения, принимающий блок не способен должным образом демодулировать сигнал из-за низкого соотношения сигнал/шум, вторая часть сообщения не может быть успешно получена. Выполняется определение 620 относительно того, был ли принят второй сигнал, связанный с первым сигналом с известным временным соотношением. Если определение в 620 подтверждается, то иллюстративный процесс на фиг.6 завершается. Однако если определение на этапе 620 дает отрицательный ответ, то посылают NAK на этапе 630 к устройству, от которого была принята первая часть сообщения.

Фиг.7 изображает блок-схему последовательности альтернативного набора операций, выполняемых принимающим блоком, когда вторая часть сообщения надежно не принята. Первый сигнал принимается 710, из которого первую часть сообщения получают с первой энергией на бит. Сигнал передается приемному устройству, от которого вторая часть сообщения не может быть получена 715 корректно. В этом примере после обнаружения, что вторая часть сообщения, которая связана с первой частью сообщения, не была успешно принята 720, пакет отрицательного подтверждения (NAK) посылают 730 устройству пользователя, от которого исходит сообщение. В этом иллюстративном варианте осуществления пакет NAK включает в себя индикатор, который идентифицирует кадр, который не был успешно принят. В дополнение к идентификации отсутствующего кадра, принимающий блок также идентифицирует последний успешно принятый кадр данных. Принимающий блок затем посылает 740 информацию, идентифицирующую последний успешно принятый кадр, на устройство передачи. Как описано выше, могут использоваться различные способы идентификации отсутствующего кадра. В этом варианте осуществления принимающий блок поддерживает запись последнего успешно принятого сообщения наряду с информацией идентификации кадра, которая является подходящей для интерпретации блоком, передающим исходящее сообщение. Таким образом, передающий блок может определять, какие данные требуются для повторной передачи, если они есть.

Работа системного уровня

Со ссылками на фиг.1, устройство 130 пользователя посылает первую и вторую часть сообщения шлюзу 110. В некоторых вариантах осуществления, если передачи успешно приняты, шлюз 110 посылает подтверждение (ACK) назад на устройство 130 пользователя, указывая успешный прием. Если, однако, передача успешно не принята шлюзом 110, и шлюз 110 обнаруживает неудачную передачу, шлюз 110 может запрашивать, чтобы устройство 130 пользователя повторно послало соответствующие сообщения. Шлюз 110 определяет, что кадр не принят успешно, когда он принимает первую часть сообщения, но не принимает соответствующую вторую часть этого же сообщения.

В показанном варианте осуществления после приема передач и определения, что вторая часть сообщения успешно не была принята, шлюз 110 выполняет действия, необходимые для передачи пакета NAK к отправителю сообщения. Вычислительные ресурсы, требуемые для выполнения такого определения, являются относительно малыми, и в одном варианте осуществления определение, что NAK должен быть послан, осуществляется в пределах десятков микросекунд второй пропущенной части. Шлюз 110 затем планирует пакет NAK для передачи по прямой линии связи. В системе пакетной передачи данных этот пакет NAK может быть помещен в очередь планирования наряду со всеми другими пакетами. В некоторых вариантах осуществления пакету NAK можно задавать более высокий приоритет для перемещения в начало очереди передачи.

Для сравнения, если система должна была ждать протокол уровня линии передачи данных, чтобы определить, что кадр данных отсутствует, время ожидания будет значительно большим. Например, как описано выше, в показанном варианте осуществления используется протокол, который обеспечивает передачу для пользователя каждые 300 миллисекунд. Это время ожидания в 300 миллисекунд является значительно более длинным, чем десятки микросекунд, которые требуются в настоящем изобретении для определения того, что кадр должен передаваться повторно.

Заключение

Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают сокращение времени, требуемого для запроса повторной передачи при отсутствии или приеме ошибочных данных. Инициированием процесса ARQ на более низком уровне процесса связи это время ожидания уменьшается. Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть включены во множество систем радиосвязи.

Посредством определения, что данные не были должным образом приняты, приемное устройство может запрашивать повторную передачу данных. Таким образом, время ожидания может быть уменьшено, сокращая задержку при уведомлении передающего блока о том, что данные должны передаваться повторно.

Настоящее изобретение может быть реализовано в форме способов, а также устройств для осуществления этих способов. Настоящее изобретение может также быть реализовано в форме программного кода, реализованного в материальных носителях информации, например перфокартах, магнитной ленте, дискетах, накопителях на жестких дисках, CD-ROM, платах флэш-памяти или любом другом считываемом компьютером носителе данных, в котором, когда программный код загружается и выполняется машиной, такой как компьютер, эта машина становится устройством для осуществления изобретения. Настоящее изобретение может также быть реализовано в форме программного кода, например, сохраненным на носителе данных, загруженным и/или выполняемым машиной, или передаваемым по некоторой среде передачи или несущей, например по электрическим проводам или кабелям, посредством волоконно-оптической связи или электромагнитного излучения, причем, когда программный код загружается в машину и выполняется машиной, например компьютером, эта машина становится устройством для осуществления изобретения. При реализации на процессоре общего назначения сегменты программного кода объединяются с процессором, чтобы обеспечить уникальное устройство, которое работает аналогично специализированным логическим схемам.

Должно быть понятно, что настоящее изобретение не ограничено вариантами осуществления, описанными выше, а охватывает любые и все варианты осуществления в объеме прилагаемой формулы изобретения.

Реферат

Изобретение относится к передачи информации. Способ включает распознавание, что поступающее сообщение является должным, и запрос повторной передачи, если это сообщение должным образом не принято. Сообщение передают двумя частями сообщения, при этом первую часть сообщения передают с первым уровнем мощности, а вторую часть сообщения, которая связана с первой частью сообщения, передают со вторым более низким уровнем мощности. Первый уровень мощности выбирают так, чтобы обеспечить заранее определенную вероятность, что первая часть сообщения будет успешно принята. Альтернативно, первые и вторые части сообщения передают так, что первая часть сообщения имеет большую энергию, приходящуюся на бит, чем вторая часть сообщения. В первый момент времени принимают первую часть сообщения. Во второй момент времени, при этом второй момент времени имеет известное соотношение к первому моменту времени, принимают сигнал, из которого вторая часть сообщения надежно не получена. Приемное устройство распознает, что вторая часть сообщения должным образом не была принята, и запрашивает повторную передачу по меньшей мере второй части сообщения. Техническим результатом является снижение времени ожидания при операции восстановления после ошибки. 8 н. и 30 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула