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CN1210886C - 用于信息通信的方法和使用该方法的装置 - Google Patents

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CN1210886C CN01803258.3A CN01803258A CN1210886C CN 1210886 C CN1210886 C CN 1210886C CN 01803258 A CN01803258 A CN 01803258A CN 1210886 C CN1210886 C CN 1210886C
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Abstract

用于在通信链路中传送信息的一种方法和装置包含以第一功率电平发送信息、对发送信息的正确接收进行监测，以及若未能正确接收就以不同于用于原来发送的一个第二功率电平发送更多信息。该更多信息允许确定原来发送信息的内容且在一种实施方案中该更多信息构成原来发送信息的重发。通过以不同功率电平重发，可提高正确接收的概率，尤其是在无线通信链路时。通过使用闭环功率控制可管理第一和第二发送功率电平使得可控制发送功率电平以便达到链路接收端的接收质量参数要求。在一种方案中接收质量参数是信号干扰比。

Description

用于信息通信的方法和使用该方法的装置
技术领域
本发明涉及数字通信系统且更特定地涉及可变质量的无线数字通信链路中的信息交换。与有线链路相比，无线链路中通常观察到更大的质量变化，无线链路比如是可在一个蜂窝移动无线电电话系统中找到的处于移动电话与基站间的无线链路。本发明特别但并非排除其它，涉及用于所谓的第三代移动电信系统如通用移动电信系统(UMTS)中的码分多址接入(CDMA)系统。
背景技术
包含移动电信系统和网络的通信系统正越来越多的使用数字技术。这种网络要求在移动终端与基站(或固定终端)之间建立无线的无线电通信链路。第二和第三代移动电话系统都是在无线的无线电通信链路中交换数字信号。
使用数字系统可提供的无线电通信链路的频谱效率比模拟系统供给的要高并且数字处理常能最小化干扰的影响。
在依赖无线链路的通信系统如移动通信系统中，这些链路的质量会发生相当大的变化。多个因素影响链路的质量且系统必须容忍任何的这种变化。使用模拟链路的系统中，链路质量的下降仅仅会导致建立有噪声但却是可容忍的链路。然而，使用数字链路的系统中，链路中发送的信息能在接收端如实地恢复是很重要的，即便链路质量很差时也是如此。不正确接收信息产生的影响取决于应用。比如，在使用无线的无线电链路的数字蜂窝移动无线电电话系统的情况下，在电话通话时，不正确接收和链路中的信息丢失可能只会导致声音的暂时静音。然而，随着移动计算的出现，移动电话蜂窝网络越来越多地用作数据的通信而在此情况下任何数据丢失都是无法接受的。
用于协助媒介范围中数字信息的正确通信的各种技术已为人熟知，并且这些技术中的一些属于差错检测和纠正的类别。一种技术是前向纠错(FEC)，它涉及在传输前以这样的方式对信息进行编码，即通信中发生的任何差错在接收时都可识别和纠正。另一种技术是使用自动重发请求(ARQ)的差错控制方案，它涉及对被认为已错误接收了的或根本没收到的信息进行重发。基本的ARQ方案有各种变型，而它们的使用取决于链路的发送/接收端提供缓冲空间的可实现性和有效利用链路的要求。实际上一些ARQ方案并不只是重发相同信息。这些方案中重发涉及只重发或发送一部分信息、发送适当的FEC信息或它们的任意组合。各种ARQ方案对于本领域内的技术人员来说是很熟悉的，因为事实上，在没有确认表明信息已正确或甚至非正确接收时就可启动重发。这与一个显式的重发请求送到发射机的状况形成对比。当FEC和ARQ技术组合起来时，它们可提供一个有力的差错检测和纠正机制而且在特定实现中只有在FEC无法恢复信息时才激活ARQ操作。然而在由于可由例如同轴电缆提供而使链路质量更可预测和一致时，这两种技术都是最有效的，尽管有线双绞线链路容易受到噪声和干扰的影响。相比而言，无线的无线电通信链路，如在移动终端与固定终端间使用的那些链路，具有一直在变化的链路质量，这是因为如移动(若终端在移动)、建筑物造成的阻挡、地区地理状况、天气状况和无线链路的距离而引起。干扰的攻击也会影响链路质量。特别差的状况下ARQ技术将导致发生多次重发，这会造成数据通信中的时延和系统功耗总量的增加。在系统元件如移动终端依赖电池功率的地方，这是极不期望的。
在因为大的信号起伏如深衰落的出现而使无线电链路质量恶化的地方，已提出了各种当前技术补救方法来对付接收失败，包括调低发送速率和增加总发送功率的措施。
在无线电系统如UMTS中提供ARQ方案的主要目的是使吞吐量最大化而使使用的系统无线电频率(RF)资源如发送功率和持续时间最小化。还期望最小化一些参数如对其它用户的干扰、传输的端到端时延、实现复杂度和网络传输容量的额外消耗。这些都是长期存在的问题。
已出版的以Koninkli jke Philips Electronics N.V.名义提出的国际专利申请WO-A-00/19634描述了一种ARQ方案，其中重发信息分组的发送功率电平可以相对用于相应的早些(原先)分组发送时的发送功率电平增加。这样做的动机是减少重发信息分组未成功接收的概率。这就允许初始发送信息分组时可以用比未从此方案受益的安排要低的功率电平进行发送，而仍保持给定的总分组接收失败概率。为此，还可能减少总发送能量，即来自第一次发送和任何重发的能量之和。在特定情况下这意味着能减小对其它用户的干扰。该方案还减小了发生多次重发的概率，这就对于包括信息传送时延的很多原因构成通信的一种次优方式。
虽然上述方案以某种方式提供了一种方法，能增加重发时正确数据接收的概率而同时寻求去控制对其它用户的干扰，但本发明的一个目的是改进这种操作，特别是有关CDMA系统如UMTS的操作。
发明内容
按照本发明的第一方面，提供了在发送站与接收站之间的无线数字通信链路中按单元传送信息的一种方法，该方法包含以下步骤：
以第一功率电平发送第一信息单元；
监测所发送单元的正确接收是否发生；
和
对于监测并不表示发生正确接收的第一信息单元，以基于该第二信息单元的目标接收质量参数与实际接收质量参数间的差异来控制的第二功率电平，发送与该第一信息单元相关联的第二信息单元，其中该第二信息单元的目标接收质量参数与该第一信息单元的目标接收质量参数不同，该第二信息单元允许确定第一信息单元的内容。
第二信息单元的目标接收质量参数可比第一信息单元的目标接收质量参数大。因而，通过力图达到接收的第二信息单元具有的接收质量参数优于第一信息单元的接收质量参数，而使成功接收第二信息单元的概率相对于成功接收第一信息单元的概率增加。在第一信息单元若被错误接收就要丢弃的地方，第二信息单元目标接收质量参数的提高一般是很受欢迎的。在第一信息单元错误接收时并不丢弃而是与接收到的第二信息单元进行组合的那些方案中，第二信息单元的目标接收质量参数就不一定比第一信息单元的目标接收质量参数大。
可选择能预置的第一信息单元接收质量参数以在接收站依靠第一信息单元接收到的业务信息中达到要求的比特差错率或块差错率等。
接收质量参数可以是接收站接收到的传输信号干扰比(SIR)。在无线链路如无线电频率链路的情况下，该参数可通过接收到的信号(无线电信号)来确定而并不一定根据要传送的实际信息的传输成功来考虑。为了确定该接收质量参数，可能要发送已为接收站熟知的特定信息。然后接收站可分析实际接收到的形式的该特定信息的特性从而评估链路的质量。这种发送的信息被称为“引导”信息。
预置(或目标)的接收质量参数可与接收到的信息单元传输的实际接收质量参数进行比较。若接收到的信息单元传输的接收质量参数比目标接收质量参数要大，则可减少信息单元的发送功率电平。可替代地，若接收到的信息单元传输的接收质量参数比目标接收质量参数要小，则可增加信息单元的发送功率电平。这样，应该可能维持达到接收站接收到的业务信息中要求的比特差错率或块差错率所需的接收质量参数。同时，因为发送功率是作为接收到的信号质量的函数进行管理的，故应该可能避免出现发送功率很高，超出了为获得给定接收质量参数所需的要求的发送功率的情况。这也限制了过度的对其它用户的干扰电平。比较、或分析接收到的信息单元传输的实际接收质量参数与目标接收质量参数之间的差异(或不同)的步骤可以在接收站处进行。
信息单元的发送功率电平可由接收站指导。
在通信链路按照基于UMTS规范的通信协议操作的地方，通信链路可建立在至少一个物理信道上。这种情况下，接收站可在控制信道的发送功率控制(TPC)域中发送功率调整命令到发送站。
可选择第一信息单元的目标接收质量参数与失败的第一信息单元传输和随后的第二信息单元传输的已定义概率相对应。
第二信息单元的内容可与第一信息单元的内容相同。该单元可以是数据帧或数据分组。发送站可基于接收站提供的信息进行监测。
按照本发明的第二方面，提供了一种数字无线通信系统，该系统包含至少一个具有能以第一功率电平发送第一信息单元的装置的发射机；
至少一个具有接收发送的信息单元的装置的接收机；
控制发射机输出功率的控制装置；和
对接收机处是否发生发送单元的正确接收进行监测的监测装置，
其中对于监测装置并不表示已发生正确接收的第一信息单元，发送装置发送与该第一信息单元相关联的第二信息单元，该第二信息单元以基于该第二信息单元的目标接收质量参数与实际接收质量参数间的差异来控制的第二功率电平发送，其中该第二信息单元的目标接收质量参数与该第一信息单元的目标接收质量参数不同，该第二信息单元允许确定第一信息单元的内容。
第二信息单元的目标接收质量参数可比第一信息单元的目标接收质量参数大。
第二信息单元的内容可与第一信息单元的内容相同。
系统可按照基于通用移动电信系统的通信协议进行操作。
按照本发明的第三方面，提供了一种发射机站用来将业务信息数字无线传输到接收机，该发射机站具有：
以第一功率电平发送第一信息单元的发射机；
控制发射机输出功率的控制装置；和
对接收机处是否发生所发送单元的正确接收进行监测的监测装置，
其中对于监测装置并不表示已发生正确接收的第一信息单元，发射机以基于该第二信息单元的目标接收质量参数与实际接收质量参数间的差异来控制的第二功率电平发送与该第一信息单元相关联的第二信息单元，其中该第二信息单元的目标接收质量参数与该第一信息单元的目标接收质量参数不同，该第二信息单元允许确定第一信息单元的内容。
第二信息单元的目标接收质量参数可比第一信息单元的目标接收质量参数大。
控制装置可响应于发自接收机的控制信息。
第二信息单元的内容可与第一信息单元的内容相同。
发射机站可按照基于通用移动电信系统的通信协议进行操作。
根据本发明，提供一种在发送站与接收站之间的无线数字通信链路中按单元传送信息的方法包含以下步骤：
以第一功率电平发送第一信息单元；
对发送的单元是否发生正确接收进行监测；
和
对于监测并不表示发生正确接收的第一信息单元，以基于该第二信息单元的目标接收质量参数与实际接收质量参数间的差异来控制的第二功率电平，发送与该第一信息单元相关联的第二信息单元，其中该第二信息单元的目标接收质量参数与该第一信息单元的目标接收质量参数不同，该第二信息单元允许确定第一信息单元的内容，还包含分析接收到的信息单元传输的实际接收质量参数与目标接收质量参数间的差异的步骤，并且若接收到的信息单元传输的接收质量参数高于目标接收质量参数就减少信息单元发送功率电平，否则若接收到的信息单元传输的接收质量参数低于目标接收质量参数就增加信息单元发送功率电平。
其它方面和可选特性出现在附带的权利要求中，这里引入作为参考且现在可让读者参考。
附图说明
本发明现在将通过只参考附图的范例进行描述，其中
图1概念性示意了使用至少一个无线的无线电通信链路的一个典型蜂窝移动无线电电话通信系统；
图2概念性示意了图1系统的发射机级的部件；
图3示意了一个典型的熟知的自动重发请求(ARQ)差错控制方案的操作；
图4示意了使用功率控制的一个差错控制方案的实现时的操作；以及
图5示意了按照本发明操作的装置的发送功率与时间之间的关系。
具体实施方式
参考图1，蜂窝移动无线电电话系统形式的一个通信系统1包括与公共交换电话网络(PSTN)和如果需要则与其它数据网络相连的交换中心10。典型地，交换中心是多个交换中心中的一个而多个基站20与每个交换中心相连。基站20的主要功能是建立与终端40如移动电话(或UMTS中所谓的用户设备(UE))之间的无线电链路30，并且因此能允许移动终端40与系统剩余部分之间的通信。每个基站20通常能支持多个这种链路30和因此支持多个移动终端40。虽然基站30和交换中心10示意为分离的组件，但这是只示意起见，而交换中心和/或基站可执行各种功能，这取决于系统实现，本领域内的技术人员能理解这些。基站20有时指的是固定终端，且在特定情况下该术语可用来包括如交换中心10的组件或至少这样的与交换中心和其它固定的基础组件相关联的功能组件。基站20和终端40每个都提供了无线电发送和接收装置用于建立链路30。假设无线电链路30是数字的并且还可使用如时分多址接入(TDMA)、频分多址接入(FDMA)或码分多址接入(CDMA)的技术。
使用时，基站20与终端40间建立的链路30的质量会有相当大的变化而系统必须容许链路质量的起伏。在交换数字信息的地方，如本例中，这会导致数字信息的非正确接收。可使用纠错技术如前向纠错(FEC)，该技术允许从非正确接收的信息恢复正确信息。当链路30的质量恶化时，添加的FEC技术可能不足以恢复正确信息，而在这时没有替代办法只能对非正确接收的信息启动另外的发送。这些另外发送可以采取各种形式，尽管一个惯例是使用前述的ARQ方案。每种情况下，不管选择的方案是哪一种，该另外发送都可视为是发送与前面发送(失败)的第一信息单元一定程度上相关联的第二信息单元。如上所述，该另外的(第二信息单元的)发送可涉及直接重发信息、只(重)发一部分信息、发送适当的FEC信息、发送增强的FEC信息或它们的任何合理组合。然而，出于示意本发明的目的，且只通过范例，下面特定的描述涉及一个典型的ARQ方案，其中第二信息单元的发送实际上构成(失败的)第一发送单元的重复发送。
信息的重发在没有用户干预下发生且因此叫做自动重发请求(ARQ)。只通过范例，典型的ARQ方案可参考图3来理解，该图示意了一个所谓的选择性RQ方案ARQ实现的帧序列(这里帧是此例中经过数据链路30传送的信息的单位)。这一熟知的方案在Fred Halsall著、Addison-Wesley出版公司出版的出版物“Data Communications，Computer Networks and OSI(数据通信，计算机网络与OSI)”(第二版)中126-127页有详细的讨论。尽管信息在链路上常是双向流动的，图3还是示意了一种状况，其中信息以N个信息帧I的形式从发送者(S)发送到接收者(R)。每个发送帧包含可允许发送者S和接收者R跟踪单个帧的一个唯一标识符。发送者S和接收者R都提供了缓冲存储空间CS和CR分别用来记录已发送或接收的帧。比如当发送者S发送出用101表示的帧I(N)时，这记录在缓冲器CS中。帧连续发送而CS的内容构成一个(暂时的)重发列表。接收者R对每个正确接收的帧向S返回确认ACK并且在缓冲器CR中也记录正确接收的帧的列表。当发送者S从已正确接收到特定帧的接收者R接收到确认ACK时，发送者S从缓冲器CS中删除该已确认的帧对应的条目。每个I帧进行编码以使接收者R确定此I帧未受损伤。完成此功能有各种方法，包括使用循环冗余检验(CRC)的差错检验。现在仍参考图3，假设表示为102的帧I(N+1)在传输中受到损伤，示意为十字线。这将导致I帧N+1没有确认而示意的其它帧N、N+2、N+3...的确认ACK正常产生。发送者S检测到帧N+1没有得到确认，使得发送者S重发表示为103的帧。随后的重发可以进行直到帧的正确接收得到确认，这取决于ARQ方案的特定实现。
多次重发发生时，这会在特定系统中产生问题。首先，多次重发会造成很大的时延。第二个问题发生在较大消息传送时要求将其分裂为多个帧的系统中。因为在消息可恢复前这些帧必须按正确顺序重组，故这要求使用大的缓冲存储空间来暂时存储未按顺序接收的帧。这示意于上述范例中，其中在发送帧(N+4)后重发帧(N+1)。为了恢复原来消息，接收者R必需缓冲未按顺序接收的帧N+2、N+3和N+4。可替代地，或除了这一缓冲过程外，发射机还可缓冲准备好重发的帧。
在使用物理链路如同轴电缆的数据通信系统中，伪噪声或数据冲突经常导致信息非正确传送，其中简单的数据重发可能在第一次尝试时就成功。然而，在如移动终端40与基站20间使用的无线通信链路的情况下，到达链路接收端的信号微弱经常导致信息的非正确传输。此外由于变化的操作环境此信号强度可能一直变化而在这些状况下对非正确接收信息的简单重发可能是不够令人满意的。这种情况下，需要重发的信息可在链路30上以比原来发送该信息的发送功率要大的发送功率进行发送。这示意于图4，那里沿x轴示意了与图3相同的帧传输序列而沿y轴示意了发送功率。帧按功率P1正常发送而重发帧按功率PR发送。这就增加了重复信息重发时被正确接收的概率，特别是在信号强度很微弱或发生衰落的状况下。此外因第一次重发而得到成功通信的可能性的增加允许发射机和/或接收机使用较小的缓冲空间来存储帧或帧列表。因第一次重发而得到成功通信的可能性的增加还导致发送信息时的时延减少，这在携带实时信息如视频或音频时是很有优势的。当发送那些不能接受超过预设时间的发送时延的其它类型信息时，也会获得利益。重发帧(第二信息单元)的功率幅度比如可比原来发送帧(第一信息单元)使用的功率幅度高大约3dB，尽管也可选择其它幅度来提供不同的相对功率，而且上述数值并不打算限制本发明的范围。
图2示意了电信系统1的基站20中发射机级的组件。发射机50按控制装置60管理的功率发送如帧的信息单元。此例中控制装置60响应于监测装置70。如上所述，发射机50将按比原来发送该信息使用的发送功率要大的发送功率输出重发信息。尽管发射机50、控制装置60和监测装置70都示意为基站20中发射机级的组件，这并不意味着有所限制。比如监测装置在位置上可远离发射机级。某些情况下监测装置可位于无线链路的接收端。
上述方案允许重发数据以增加的信心级成功通信而这可在信息应优选在第一次重发时就成功传送的那些应用中得到采用。第一次发送尝试的发送功率电平是可变的。比如希望选择此初始发送功率电平P1以致特定比例的初始发送可能要求(以较高功率电平)重发。第一次发送尝试的发送功率电平的选择会影响重发的比例且因此会影响平均的发送功率电平。降低初始发送功率会减小信息成功接收的概率。然而，通过使用低发送功率，可减少发射机的功耗。这样，第一次尝试的发送功率可用来控制发送电路的平均功耗(当然必须考虑以较高功率的发送)，并且优选地保持最小的平均功耗。显然，特定应用比其它应用更能容忍重发的发生并且需要基于功率节约与发生重发之间的相对重要性建立平衡。实际上，过度重发可能使平均功耗比选择从较高功率电平初始发送从而减少重发次数的情况要高一些。本安排主要是准备在业务传输中使用，这些业务是比如用户视频、话音或者文件数据，而传输各种类型业务的要求已为本领域内的技术人员所熟知。发送功率总的减少会降低功耗。这在使用可用尽的功率源如使用电池时特别有利。在特定实现中，希望对考虑到节约功率和/或限制传输时延而允许的重发的次数加以限制。
此功率节约特性也示意于图4。信息最初按低于功率PK的功率P1发送，而PK是未从本方案受益的系统中发送和重发时可能使用的功率。正如将指出的那样，要重发的信息，这时是I帧(N+1)，以高于P1的功率PR进行重发。这种情况下，PR也高于PK，尽管不强制满足此要求。总功耗的减少可用来提供多个好处，如电池供电设备情况下的延长操作时间、使用较小较轻的电池或使用更经济的电池技术。
接收机中，实际通过每个发送的和相关的重发帧接收到的信息可进行组合以提高正确接收该信息携带的消息的概率。这一组合可使用最大比合并(尽管也可使用其它合并技术)在符号级进行。最大比合并是在组合时对每个接收数据帧单独应用适当的放缩因子，以便能最大化组合信息的总信号噪声比(或者信号干扰比)。对于在链路上传送的给定的一片信息，一般在总发送能量(即第一帧发送能量加上每个相关的随后重发帧发送能量而得到的能量)与正确接收概率间存在一个关系。若愿意最小化对系统其它用户的干扰，则发送的总能量应按总发送能量不多于正确接收消息所需能量的目标来控制。这样做的一个方法是基于路径损耗和接收机的噪声和干扰的估计选择初始发送能量。然后如果第一次发送失败，则可安排总能量随其后每次重发而逐步增加。然后，当实际接收的总能量足够达到要求的SNR(或SIR)时，信息就可正确解码，而这些比值是在全部组合时对初始发送和相关重发来计算的。比如，考虑到达并包含第n次发送时的总能量设置为E.kn-1的情况，这里E是第一次发送的能量，而k是常数。若总能量要增加，则k必须大于1。然后第n次(n＞1)发送的能量应该是E.kn-1-E.kn-2。若k接近于1，则总能量会以小步长增加直到SNR(或SIR)对于正确接收已足够。这意味着发送太多能量的概率很低。实际上大量重发是不愿意的，因为这需要信令开销。因此，k的选择可基于路径损耗和接收机干扰的估计中可能差错的知识，在重发的次数与可达到要求的SNR的精确度之间进行折中。K的合适选择是1.4，这时头几次发送的相对能量的序列大概是{1.0，0.4，0.6，0.8，1.2......}。
上述方案与当前技术构成反差，当前技术中重发是以相等功率进行发送的，以致第n次发送后的总能量为nE。这在第一次与第二次发送的总能量之间有个相对大的步长，随后逐步减少能量增量。
为避免疑问，必须指出对术语信号噪声比和信号干扰比的参考是可交换使用的，而对其中一个术语的参考可意味着对那个术语的参考、对另一术语的参考或者对此两比值组合的参考。
重发的能量通过设置发送功率就可方便地确定，但也可使用其它方法如改变调制方案或CDMA方案中的扩展因子，这在我们分别于2000年8月21日提交的和2000年10月9日提交的标题均为“Method forthe communication of information and a pparatus employing themethod(用于信息通信的方法和使用该方法的设备)”的共同未决英国专利申请GB0020597.1(申请人参考号PHGB000115)和GB0024698.3(申请人参考号PHGB000140)中有所描述。这些方法可单独或组合使用。
上面的描述主要涉及一个系统，其中任何重发信息基本上与第一次发送时的相同。然而，还有其它可能性。比如，重发可包含额外冗余。这种情况下可能安排冗余信息总量逐步地增加一定的量。这等效于编码速率的逐步降低。所以若第n次发送后有效编码速率是R.k1-n，这里R是初始编码速率，则第n次发送时加入的额外冗余的量应为B.kn-1-B.kn-2，这里B是第一次发送的总比特数。若每次重发的相同的额外冗余量与第一次发送的比特数相同，则第n次发送时的编码速率为R/n。
在某些状况下，比如在衰落信道和闭环功率控制时，考虑接收信号能量而非发送功率的一个参数会是很有利的。特别是，为每次重发调整目标SIR以便使总接收信号能量按上述对发送能量的类似公式进行指数增加，或者每次重发可调整目标SIR以便使总SIR指数增加。
另外一种技术可应用于同时使用控制和数据信道的系统中。闭环功率控制和SIR目标可适用于控制信道，数据信道的发送功率由从控制信道发送功率缩放而确定。这种状况下，每次重发间缩放因子可按与上述类似的公式进行调整。比如，若第一次发送的缩放因子为S，则第n次发送的缩放因子是S.kn-1-S.kn-2。
也可能使用这些方法的组合，比如在重发间调整SIR目标以及调整控制与数据信道间发送功率的缩放。
既然已经解释了重复发送时使用不同发送功率的基本概念，按照本发明的操作通过使用闭环功率控制来进行管理。在采用闭环功率控制的系统如以频分双工(FDD)模式操作的UMTS中，建议发送功率，至少是重发的功率，应参考至少一个链路接收端接收的传输质量的参数指示来进行管理。这样的一个参数是信号干扰(SIR)比。发送功率可能按需要调整使得在接收机检测到的传输中达到要求的SIR比(目标SIR比)。为了造成重发与原来发送相比在发送功率上变化，与原来发送时在接收机设置的目标SIR相比，可能在接收机处要提高或降低对于任何重发的目标SIR比。目标SIR设定的变化可通过固定终端与移动终端间的显式信令或者在物理层控制下来实现。已有用来设置目标SIR的一个规程，这在当前版本的UMTS规范3G TS25.433v3.2.0“URAN 1ub Interface NBAP signalling(URAN 1ub接口NBAP信令)”部分8.2.17中有定义，其示教在这里引入作为参考。
在类似UMTS的系统中，控制和数据信道上携带的信息的发送功率电平可以不同。因此数据重发的功率也可通过数据信道中数据信息与控制信道中引导信息之间的发送功率比的改变来进行有效调整。此外，作为控制信息一部分发送的引导信息的接收状况可用于功率控制操作中。
在UMTS上行链路(UL)情况下，可为上行链路专用信道(DCH)使用闭环功率控制规程。此规程在当前版本的UMTS规范3GTS25.214v3.3.0“Physical Layer Procedures(FDD)(物理层规程(FDD))”部分5.1.2中有规定，其示教在这里引入作为参考。该规程还可再分为并行操作的两个过程：外环功率控制和内环功率控制。
上行链路的外环功率控制在基站(BS)中操作，并负责设置BS从每个UE接收到的传输的目标SIR。此目标SIR的设置对每个UE是按照从该UE接收到的解码数据要求的块差错率(BLER)而单独进行的。一般地，若要求接收的解码数据的差错率低，则接收到未解码传输的SIR必需要相对高。在允许解码数据中存在较高差错率的应用中，接收具有较低SIR的传输是可以接受的。要求的BLER取决于携带的特定业务，并且因此比如对数据业务就可以比话音业务要高。外环功率控制可调整SIR目标直到要求的BLER被匹配。SIR可通过接收已知的引导信息来计算。
内环功率控制机制控制UE的发送功率以对抗无线电信道的衰落并满足BS处通过外环设置的SIR目标。
若内环功率控制未能足够对抗信道中的衰落，则BLER将增大而外环功率控制将增大SIR目标，以便增加来自UE的平均接收的SIR。
每个时隙(0.666ms)BS要将从UE接收的SIR与目标比较一次。若接收SIR高于目标SIR，BS就经由下行专用控制信道向UE发送TPC(“发送功率控制”)命令“0”。这样的一个命令指示发射机减少发送功率。若接收SIR低于目标，BS就向UE发送TPC命令“1”。这样的一个命令指示发射机增加发送功率。
在UMTS下行链路的情况下，内环和外环功率控制都以同上行链路类似的方式在专用信道上动作。
有关UMTS中使用的上行链路和下行链路功率控制系统的其它信息，可参见在2000年3月27到29日在英国伦敦召开的IEE 3G2000移动通信技术会议上、M P J Baker和T J Moulsley著的题为“Powercontrol in UMTS release’99(UMTS’99版中的功率控制)”的论文，该文章已出版于2000年3月27-29英国伦敦3G2000“MobileCommunication Technologies(移动通信技术)”国际会议论文集的36-40页，其中的示教在这里引入作为参考。
这里建议的特定安排中，DSCH(下行链路共享信道)可用来在下行链路上发送分组数据。上行链路和下行链路中可使用一对DCH(专用信道)来支持比如信令和功率控制这些功能。若分组被UE错误接收，则可改变下行链路功率控制环所使用的UE的目标SIR。新SIR是有效果的，即UE会要求网络应(经由闭环内部功率控制)以不同功率来发送。这一新目标可一直应用直到分组被正确接收，这时目标SIR可重新恢复为其原来数值。
这一操作示意于图5，该图y轴表示SIR而在x轴是时间。实线150示意了接收SIR值。对于信息单元的首次发送，目标SIR设置为值A。实际接收的SIR值会波动(因为上面已讨论的多个原因)。为了补偿这种波动，内环功率控制调整发送功率以达到要求的SIR比A。为了补偿这种波动，使用闭环功率控制以便接收机向发射机送出发送功率“上调”或功率“下调”命令从而使接收SIR以目标SIR值A为中心。
现在假设首次发送单元的接收已失败，接收机发送这样的指示给发射机，该指示的形式是否定确认命令(NACK)或没有肯定确认命令(ACK)，这取决于使用的ARQ方案的形式，这些对本领域内的技术人员来说是容易理解的。考虑一个方案的例子，这里接收到的首次信息单元出错的话，就丢弃它们。接收机现在还将目标SIR提高到值B，该值高于目标SIR值A。这用图5的151表示。接收到的发送SIR值低于目标SIR B，这会促使接收机向发射机送出功率“上调”命令，该命令一直发送直到达到新的目标SIR B。这示意于图5的152。较高的目标SIR B将保持直到重发成功地将失败的数据传送到达接收机。在信息单元正确接收的确认中，接收机将目标SIR设为较低值A，如153所示。因为接收到的发送SIR值现在高于目标SIR，接收机将向发射机发送功率“下调”命令，该命令一直发送直到目标SIR A达到接收信号的实际SIR值。这示意于图5的154。
上行链路通信可采用相同的原理。SIR目标的变化也可由发送站来指示或请求。
若错误分组重发前发送额外分组的话，操作就变得更复杂了，这要求使用缓冲器和装置来对接收到的数据分组正确排序。简化操作的一个方法是固定或限制任何重发的时延，以便目标SIR可在正确的时间(或大概到正确时间)处提高。
若首次信息单元没有丢弃，但与任意重发信息相组合，则要求的质量目标可能变成组合的SIR。合适的组合技术已为人熟知，比如可使用软判决信息逐个符号或逐个比特的进行。因此重发可以比第一次发送低的功率达到要求的SIR目标。这种情况下，重发信息的能量只需足够在首次发送时的接收SIR与正确接收的SIR目标间弥补差异即可。
除了上述设置目标SIR和只依靠内环功率控制来造成发送功率的变化的机制外，可能还要在开始重发时应用初始功率变化，以便更迅速地达到新目标SIR。这示意于图5的155，那里示意了通过依靠少数内环功率控制循环来达到要求的SIR，就可更快地达到新SIR值B。
上述原理还可应用于使用UMTS系统的其它信道来执行的通信，在需要时作适当修改，本领域内的技术人员很容易理解这一点。
本发明可按特定应用的要求来实现。在偶发传输差错可容忍的应用中，有可能显著减少初始发送功率或接收质量参数(比如SIR目标)从而造成功耗的大量减少，这依赖于成功传输很可能靠重发的事实。在功耗的节约需要与避免不必要的重发相平衡的应用中，初始发送功率并不减少到相同程度。
尽管描述本发明是参考了移动蜂窝无线电电话系统和所谓的第三道移动电信系统，但其它应用还包括其它无绳电话系统和无线局域网(如Hiperlan)，等等。
基本方案的变化可包括只在第一次或多次初始重发尝试已失败后才增加重发功率或接收质量参数(如SIR目标)，因而可提供功耗较大范围的减少。
基本方案的另一变化是对多于一次重发的信息提供功率的逐步增加。比如，目标SIR可逐步增加直到信息成功接收为止。这还减小了由于多次重发而使未成功发送信息被更多延迟的概率。一般情况下会有一个预设的SIR值序列，这取决于重发的数目。在某些情况下，更愿意对于给定初始传输限制允许的重发尝试最大次数。
本发明可结合一个概念来使用，即在载波上用于发送第二传输单元的调制方案不同于发送第一传输单元所用的调制方案，这是我们以Koninklijke Philips Electronics N.V.名义分别于2000年8月21日提交的和2000年10月9日提交的标题均为“用于信息通信的方法和使用该方法的设备”的共同未决英国专利申请GB0020597.1和GB0024698.3的主题，其申请人参考号分别为PHGB000115和PHGB000140。那些申请也涉及改变应用于发送数据的扩展因子的概念并涉及在第一次和第二次信息单元传输时使用不同的通信链路带宽。
虽然本发明在信息的可靠通信和减小功耗方面提供了直接的好处，但通过正确实现本发明还可享受到其它非直接的优点。较低的初始(因而是平均的)发送功率可导致减少的与其它传输间的干扰。可在蜂窝系统中观察到的一个例子是，因为高功率发送持续时间相对较短而使得总的共道干扰减少(以及其它类型干扰可能也减少)。这会导致对其它用户的干扰变小。
尽管本发明的描述是参考已知的ARQ方案，但这并不是力图指示有什么限制。正如描述的那样，本发明主要可视为一种特定的ARQ方案，其中信息一般是组织成帧或分组的数字数据。这种情况下本发明可视为一种自动重发请求差错控制方案，其中被认为已非成功传送的发送数据帧或分组以不同于原来发送该数据帧或分组时使用的功率的功率电平来实现进一步发送，或者针对达到的接收质量参数(如SIR比)比原来发送数据帧或分组时达到的要高。本发明还可保持与组合第一次和随后发送或重发来恢复信息的技术一致。在这样的技术中优选使用某一类型的平均，并且在此情况下也优选对以较高功率发送或以较高接收质量参数接收的信息给予更多的“权重”。虽然本发明在无线的无线电链路上有最大的作用，原理上它也可实现于使用其它媒质的链路如同轴电缆、双绞线等的系统中，尽管功耗的问题一般在有线通信链路中的重要性较小。此外，尽管本发明的描述是参考使用固定终端与便携式终端间传输的范例，但对本领域内的技术人员来说很显然本发明并不局限于此应用。即本发明可使用于通信链路上单向或双向的信息传送，而不管发送站和/或接收站是固定的还是移动的。对本领域内的技术人员来说也很显然在两路的通信系统中发送站可与接收站相组合。
通过阅读此公开内容，其它的修改对对本领域内的技术人员来说是很明显的。这些修改可涉及其它特性，即系统和设备及其组件部分的设计、生产和使用方面已为人熟知，以及可替代或补充这里已描述的特性来使用的其它特性。

Claims (16)

1.一种在发送站与接收站之间的无线数字通信链路中按单元传送信息的方法，包含以下步骤：
以第一功率电平发送第一信息单元；
对发送的单元是否发生正确接收进行监测；
和
对于监测并不表示发生正确接收的第一信息单元，以基于该第二信息单元的目标接收质量参数与实际接收质量参数间的差异来控制的第二功率电平，发送与该第一信息单元相关联的第二信息单元，其中该第二信息单元的目标接收质量参数与该第一信息单元的目标接收质量参数不同，该第二信息单元允许确定第一信息单元的内容，还包含分析接收到的信息单元传输的实际接收质量参数与目标接收质量参数间的差异的步骤，并且若接收到的信息单元传输的接收质量参数高于目标接收质量参数就减少信息单元发送功率电平，否则若接收到的信息单元传输的接收质量参数低于目标接收质量参数就增加信息单元发送功率电平。
2.按照权利要求1的方法，其中第二信息单元的目标接收质量参数比第一信息单元的目标接收质量参数大。
3.按照权利要求1或2的方法，其中第一信息单元接收质量参数的选择是基于接收站处通过第一信息单元接收到的信息中的目标比特差错率或块差错率。
4.按照权利要求1或2的方法，其中接收质量参数是信号干扰比(SIR)。
5.按照权利要求1或2的方法，其中通信链路的建立是通过按照基于通用移动电信系统的通信协议操作的设备。
6.按照权利要求5的方法，其中通信链路建立在至少一个物理信道上。
7.按照权利要求5的方法，其中接收站在通信链路中建立的控制信道上携带的发送功率控制(TPC)域中向发送站送出发送功率调整命令。
8.按照权利要求1或2的方法，其中选择第一信息单元的目标接收质量参数与失败的第一信息单元传输和随后的第二信息单元传输的已定义概率相对应。
9.按照权利要求1或2的方法，还包括选择第一功率电平来控制发射机平均功耗以维持考虑到第一功率电平和随之可能发送第二信息单元的第二功率电平时的最小平均功耗的步骤。
10.按照权利要求1或2的方法，其中发送第二信息单元是使用初始发送功率的增加而非参考接收质量参数来执行的。
11.一种数字无线通信系统，包含至少一个具有以第一功率电平发送第一信息单元的装置的发射机；
至少一个具有接收发送的信息单元的装置的接收机；
控制发射机输出功率的控制装置；和
对接收机处是否发生所发送单元的正确接收进行监测的监测装置，
其中对于监测装置并不表示已发生正确接收的第一信息单元，发送装置发送与该第一信息单元相关联的第二信息单元，该第二信息单元以基于该第二信息单元的目标接收质量参数与实际接收质量参数间的差异来控制的第二功率电平发送，其中该第二信息单元的目标接收质量参数与该第一信息单元的目标接收质量参数不同，该第二信息单元允许确定第一信息单元的内容。
12.按照权利要求11的通信系统，其中控制装置选择第一功率电平来控制发射机的平均功耗以维持考虑到第一功率电平和随之可能发送第二信息单元的第二功率电平时的最小平均功耗。
13.按照权利要求11或12的通信系统，其中发送第二信息单元是使用初始发送功率的增加而非参考接收质量参数来执行的。
14.一种用来将业务信息数字无线传输到接收机的发射机站，该发射机站具有：
以第一功率电平发送第一信息单元的发射机；
控制发射机输出功率的控制装置；和
监测装置，用于对在接收机处是否发生所发送单元的正确接收进行监测，
其中对于监测装置并不表示已发生正确接收的第一信息单元，发射机以基于该第二信息单元的目标接收质量参数与实际接收质量参数间的差异来控制的第二功率电平发送与该第一信息单元相关联的第二信息单元，其中该第二信息单元的目标接收质量参数与该第一信息单元的目标接收质量参数不同，该第二信息单元允许确定第一信息单元的内容。
15.按照权利要求14的发射机站，其中控制装置选择第一功率电平来控制发射机的平均功耗以维持考虑到第一功率电平和随之可能发送第二信息单元的第二功率电平时的最小平均功耗。
16.按照权利要求14或15的发射机站，其中发送第二信息单元是使用初始发送功率的增加而非参考接收质量参数来执行的。
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