專利名稱：一種用于無線局域網(wǎng)的混合自動重發(fā)請求方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于無線局域網(wǎng)的混合自動重發(fā)請求方法及裝置。
背景技術(shù)：
無線局域網(wǎng)(WLAN)是一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，因為它可以通過無線電波發(fā)射和接收數(shù)據(jù)，減少對有線連接的需要，同時混合了數(shù)據(jù)連接性和用戶移動性的優(yōu)點，且部署簡單，所以它作為有線局域網(wǎng)的擴(kuò)展或替代品可以廣泛應(yīng)用在大樓或校園內(nèi)。
無線局域網(wǎng)是一種基于幀(數(shù)據(jù)分組)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，它的一個主要性能要求是可靠的傳輸服務(wù)。但是，無線局域網(wǎng)中的無線鏈接是非常容易發(fā)生與位置相關(guān)的時變和突發(fā)的錯誤。為了減少無線鏈接的錯誤以獲取可靠的傳輸服務(wù)，在無線局域網(wǎng)中廣泛使用自動重發(fā)請求(ARQ)方法。
自動重發(fā)請求(ARQ)的工作原理為當(dāng)接收到來自發(fā)送方無線終端的一個數(shù)據(jù)幀時，接收方無線終端通過錯誤校驗碼(比如循環(huán)冗余校驗碼(CRC))檢查該數(shù)據(jù)幀的可靠性，即所傳送的數(shù)據(jù)幀是否滿足通信質(zhì)量的要求。如果該數(shù)據(jù)幀不可靠，拒絕接收該數(shù)據(jù)幀，并且通過反饋信道要求發(fā)送方無線終端重新發(fā)送該數(shù)據(jù)幀，或者不向發(fā)送方無線終端發(fā)送確認(rèn)消息以使它經(jīng)過一定時間后重新發(fā)送該數(shù)據(jù)幀；如果該數(shù)據(jù)幀可靠，接收方無線終端接收該數(shù)據(jù)幀并向發(fā)送方無線終端發(fā)送一個確認(rèn)消息。


圖1是自動重發(fā)請求方法對數(shù)據(jù)幀的處理方法的示意圖。如圖所示，首先，接收方無線終端接收到數(shù)據(jù)幀10，對該數(shù)據(jù)幀包含的錯誤校驗碼(比如循環(huán)冗余校驗碼(CRC))進(jìn)行校驗但校驗失敗，該接收方無線終端于是拋棄數(shù)據(jù)幀10并要求發(fā)送方無線終端重新發(fā)送該數(shù)據(jù)幀。然后，該接收方無線終端接收到第一次重發(fā)的數(shù)據(jù)幀20，對其包含的錯誤校驗碼(比如循環(huán)冗余校驗碼(CRC))進(jìn)行校驗但校驗還是失敗，該接收方無線終端拋棄數(shù)據(jù)幀20并要求發(fā)送方無線終端再次重新發(fā)送該數(shù)據(jù)幀。最后，該接收方無線終端接收到第二次重發(fā)的數(shù)據(jù)幀30，對該數(shù)據(jù)幀包含的錯誤校驗碼(比如循環(huán)冗余校驗碼(CRC))進(jìn)行校驗，校驗成功，該接收方無線終端接受數(shù)據(jù)幀30。
在信道傳輸質(zhì)量良好時，因不可靠而要求重傳的數(shù)據(jù)幀很少，無線局域網(wǎng)單位時間內(nèi)傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)量很大，在這種情況下自動重發(fā)請求(ARQ)方法能同時保證無線局域網(wǎng)可靠的傳輸服務(wù)和很高的有效數(shù)據(jù)吞吐量。在信道傳輸質(zhì)量很惡劣時，因不可靠而要求重傳的數(shù)據(jù)幀很多，無線局域網(wǎng)單位時間內(nèi)傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)量很小，在這種情況下自動重發(fā)請求(ARQ)方法雖然能保證無線局域網(wǎng)可靠的傳輸服務(wù)，但是不能提供無線局域網(wǎng)很高的有效數(shù)據(jù)吞吐量。
為了在各種信道傳輸質(zhì)量下，無線局域網(wǎng)都能獲得可靠的傳輸服務(wù)和很高的有效數(shù)據(jù)吞吐量，有必要為無線局域網(wǎng)提出一種更先進(jìn)的自動重發(fā)請求(ARQ)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于無線局域網(wǎng)的混合自動重發(fā)請求方法及裝置。在該方法及裝置中，保留不可靠的數(shù)據(jù)幀，并和后續(xù)收到的重新發(fā)送的傳輸相同數(shù)據(jù)內(nèi)容的數(shù)據(jù)幀通過時間分極進(jìn)行合并得到可靠的數(shù)據(jù)幀，以此來減少重發(fā)數(shù)據(jù)幀的數(shù)量，保證在給無線局域網(wǎng)提供可靠的傳輸服務(wù)的同時，能大幅度地提高無線局域網(wǎng)的有效數(shù)據(jù)的吞吐量。
按照本發(fā)明的一種在無線局域網(wǎng)中由無線終端執(zhí)行的混合自動重發(fā)請求方法，包括步驟(a)接收數(shù)據(jù)幀，并檢測所收到的數(shù)據(jù)幀是否滿足通信質(zhì)量的要求；(b)若該收到的數(shù)據(jù)幀不滿足通信質(zhì)量的要求，則存儲該數(shù)據(jù)幀；(c)接收一個重發(fā)的數(shù)據(jù)幀，并從存儲的數(shù)據(jù)幀中選擇與該重發(fā)數(shù)據(jù)幀傳送相同內(nèi)容的數(shù)據(jù)幀；(d)將所述選出的數(shù)據(jù)幀和該重發(fā)的數(shù)據(jù)幀合并，以得到一個滿足通信質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)幀。
附圖簡述圖1是現(xiàn)有自動重發(fā)請求方法對數(shù)據(jù)幀的處理方法的示意圖；圖2是本發(fā)明混合自動重發(fā)請求方法的原理示意圖；圖3是本發(fā)明混合自動重發(fā)請求方法的基本狀態(tài)機(jī)；圖4是本發(fā)明混合自動重發(fā)請求方法的流程圖；圖5是實現(xiàn)本發(fā)明混合自動重發(fā)請求方法的一個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明提出的混合自動重發(fā)請求方法的核心思想為保存收到的不可靠的數(shù)據(jù)幀，并把它和后續(xù)收到的重新發(fā)送的傳送相同數(shù)據(jù)內(nèi)容的數(shù)據(jù)幀各自與一個跟其可靠性相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)相乘，然后把加權(quán)后的各個數(shù)據(jù)幀按照最大比合并(MRCMaximum Ratio Combining)原則，即合并得到的數(shù)據(jù)幀的信噪比最大的原則，合成一個新的可靠的數(shù)據(jù)幀。
圖2是本發(fā)明混合自動重發(fā)請求方法的原理示意圖。如圖所示，對于來自發(fā)送方無線終端的循環(huán)冗余校驗碼(CRC)校驗失敗的數(shù)據(jù)幀40和第一次重發(fā)的數(shù)據(jù)幀50，接收方無線終端不拋棄它們，而是將它們以及與它們各自相應(yīng)的根據(jù)幀頭計算得到的合并系數(shù)(即加權(quán)系數(shù))保存在緩沖器T10中。在收到循環(huán)冗余校驗碼(CRC)校驗失敗的第二次重發(fā)的數(shù)據(jù)幀60后，首先根據(jù)數(shù)據(jù)幀60的幀頭，計算得到與其相應(yīng)的合并系數(shù)(即加權(quán)系數(shù))，然后從緩沖器T10中獲取數(shù)據(jù)幀40和50以及與它們相應(yīng)的合并系數(shù)(即加權(quán)系數(shù))，最后在最大比合并單元T20中數(shù)據(jù)幀40、50和60各自與它們相應(yīng)的合并系數(shù)(即加權(quán)系數(shù))相乘并按照最大比合并原則合并輸出一個循環(huán)冗余校驗碼(CRC)校驗成功的數(shù)據(jù)幀。
圖3是本發(fā)明混合自動重發(fā)請求方法的基本狀態(tài)機(jī)。如圖所示，本發(fā)明混合自動重發(fā)請求方法的缺省工作狀態(tài)為成功狀態(tài)，即A狀態(tài)。在收到一個數(shù)據(jù)幀后，混合自動重發(fā)請求方法對該數(shù)據(jù)幀的循環(huán)冗余校驗碼(CRC)進(jìn)行校驗，如果校驗成功，繼續(xù)在A狀態(tài)下工作；如果校驗失敗，轉(zhuǎn)到存儲狀態(tài)下工作，即在B狀態(tài)下工作。在B狀態(tài)下，混合自動重發(fā)請求方法存儲校驗失敗的數(shù)據(jù)幀并等待接收重發(fā)的數(shù)據(jù)幀；在收到重發(fā)的數(shù)據(jù)幀后，把存儲的校驗失敗的數(shù)據(jù)幀和所述收到的重發(fā)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行加權(quán)合并得到一個新的合并數(shù)據(jù)幀，如果該合并數(shù)據(jù)幀的循環(huán)冗余校驗碼(CRC)校驗成功，混合自動重發(fā)請求方法返回A狀態(tài)下工作；如果該合并數(shù)據(jù)幀的循環(huán)冗余校驗碼(CRC)校驗失敗，混合自動重發(fā)請求方法繼續(xù)工作在B狀態(tài)，保存所述收到的重發(fā)數(shù)據(jù)幀并等待接收下一個重新發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。
下面結(jié)合附圖4，以采用IEEE802.11協(xié)議的無線局域網(wǎng)為例，詳細(xì)說明本發(fā)明的混合自動重發(fā)請求方法。
如圖所示，當(dāng)收到一個數(shù)據(jù)幀時，無線終端對包含在該數(shù)據(jù)幀的幀檢測序列(FCS)字段中的循環(huán)冗余校驗碼(CRC)進(jìn)行校驗(步驟S10)，若CRC校驗失敗，則將該數(shù)據(jù)幀順序存入一個緩沖器中(步驟S20)。其中在所存儲的數(shù)據(jù)幀中，不包含該數(shù)據(jù)幀的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)(導(dǎo)頻數(shù)據(jù)(preamble)是一個訓(xùn)練序列，用于數(shù)據(jù)的同步和信道估算)，導(dǎo)頻數(shù)據(jù)部分由信道估算結(jié)果替代，以在后續(xù)對該數(shù)據(jù)幀進(jìn)行合并加權(quán)時用作加權(quán)系數(shù)。除信道估算結(jié)果外，所存儲的數(shù)據(jù)幀中還包括PLCP頭(物理層匯聚協(xié)議頭)、MAC頭(媒體訪問控制頭)、幀主體以及FCS字段，其中的PLCP頭和MAC頭在后續(xù)對該數(shù)據(jù)幀進(jìn)行合并加權(quán)時用于識別該數(shù)據(jù)幀，上述的緩沖器中存儲的數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)可參見附圖5。
當(dāng)收到一個新的重發(fā)的數(shù)據(jù)幀時(步驟30)，無線終端首先校驗其CRC(步驟32)，若CRC校驗失敗，則從存儲在緩沖器內(nèi)的數(shù)據(jù)幀中選擇與該重發(fā)的數(shù)據(jù)幀具有相同傳送內(nèi)容的數(shù)據(jù)幀(步驟35)，并且將所選出的數(shù)據(jù)幀與當(dāng)前收到的數(shù)據(jù)幀，分別與其對應(yīng)的加權(quán)系數(shù)相乘(步驟40)，然后，對經(jīng)過加權(quán)后的各數(shù)據(jù)幀，采用最大比合并(MRC)的方法進(jìn)行合并，以得到一個經(jīng)過加權(quán)合并的數(shù)據(jù)幀(步驟50)。對該合并得到的數(shù)據(jù)幀，無線終端再次進(jìn)行CRC校驗(步驟60)，若CRC校驗仍舊失敗，則將該收到的新的重發(fā)的數(shù)據(jù)幀存儲到緩沖器中，并等待接收下一個新的重發(fā)的數(shù)據(jù)幀(步驟70)；若CRC校驗成功，則在輸出該合并得到的數(shù)據(jù)幀的同時，指示一個緩沖器管理單元，將所選出的數(shù)據(jù)幀從緩沖器中刪除(步驟80)。
在上述的混合自動重發(fā)請求方法中，采用了信道估算結(jié)果作為權(quán)重系數(shù)，對所收到的重發(fā)的數(shù)據(jù)幀和緩存的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行加權(quán)。由于信道估算模塊是所有無線局域網(wǎng)終端的必要組成部分，因而，不需要增加額外的硬件資源即可以得到本發(fā)明混合自動重發(fā)請求方法所需要的加權(quán)系數(shù)。
此外，實現(xiàn)該方法并不需要對現(xiàn)有無線局域網(wǎng)作任何更改，也不需要增加復(fù)雜的計算單元，僅僅需要增加若干幀的緩沖單元。
對于附圖4所述的混合自動重發(fā)請求方法，可以用軟件模塊實現(xiàn)，也可以用硬件模塊實現(xiàn)。當(dāng)用硬件模塊實現(xiàn)時，該混合自動重發(fā)請求裝置包括一個檢測單元，用于當(dāng)收到一個數(shù)據(jù)幀時，對包含在該數(shù)據(jù)幀的幀檢測序列(FCS)字段中的循環(huán)冗余校驗碼(CRC)進(jìn)行校驗；一個緩沖器單元，用于當(dāng)CRC校驗失敗時存儲該數(shù)據(jù)幀；一個幀識別單元，用于當(dāng)收到一個新的重發(fā)的數(shù)據(jù)幀時，從存儲在緩沖器內(nèi)的數(shù)據(jù)幀中選擇與該重發(fā)的數(shù)據(jù)幀具有相同傳送內(nèi)容的數(shù)據(jù)幀；一個加權(quán)單元，用于將所選出的數(shù)據(jù)幀與當(dāng)前收到的數(shù)據(jù)幀，分別與對應(yīng)的加權(quán)系數(shù)相乘；一個合并單元，用于對經(jīng)過加權(quán)后的各數(shù)據(jù)幀，采用最大比合并(MRC)的方法進(jìn)行合并，以得到一個經(jīng)過加權(quán)合并的數(shù)據(jù)幀；一個緩沖器管理單元，用于當(dāng)對合并得到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行CRC校驗且校驗成功時，從緩沖器中刪除上述選出的數(shù)據(jù)幀。
圖5示出了在無線終端中使用硬件模塊實現(xiàn)本發(fā)明混合自動重發(fā)請求方法的一個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，當(dāng)無線終端收到一個數(shù)據(jù)幀時，如果經(jīng)過檢測單元的校驗，該數(shù)據(jù)幀的幀檢測序列(FCS)字段中的循環(huán)冗余校驗碼(CRC)校驗失敗，則導(dǎo)頻估算單元200對該數(shù)據(jù)幀的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)進(jìn)行信道估算以得到信道估算結(jié)果，然后將信道估算結(jié)果作為加權(quán)系數(shù)替換該數(shù)據(jù)幀的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，最后將變換過的該數(shù)據(jù)幀保存在緩沖器210中。當(dāng)無線終端收到一個重發(fā)的數(shù)據(jù)幀時(1)首先，導(dǎo)頻估算單元200對該重發(fā)數(shù)據(jù)幀的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)進(jìn)行信道估算得到信道估算結(jié)果，并將信道估算結(jié)果作為加權(quán)系數(shù)替換該數(shù)據(jù)幀的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)；(2)接著，幀識別單元220從緩沖器210中選擇出PLCP頭和MAC頭與該重發(fā)數(shù)據(jù)幀的PLCP頭和MAC頭相同的數(shù)據(jù)幀(如圖中虛線箭頭L1和L2所示)；(3)然后最大比合并單元230將該重發(fā)數(shù)據(jù)幀的幀體以及從緩沖器210中選出來的數(shù)據(jù)幀的幀體(如圖中虛線箭頭L3所示)各自與其加權(quán)系數(shù)(如圖中虛線箭頭L4所示)相乘并按照最大比合并方法合并輸出一個數(shù)據(jù)幀；(4)最后，在校驗單元240中對該合并得到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行循環(huán)冗余校驗碼(CRC)校驗，如果校驗失敗，無線終端將該重發(fā)數(shù)據(jù)幀保存在緩沖器210中并等待新的重發(fā)數(shù)據(jù)幀；如果校驗成功，無線終端輸出該合并的數(shù)據(jù)幀，并且指示緩沖器管理單元250從緩沖器210中刪除所述選出的數(shù)據(jù)幀。
有益效果綜上所述，本發(fā)明的用于無線局域網(wǎng)的混合自動重發(fā)請求方法及裝置，通過保存接收到的不可靠的數(shù)據(jù)幀，并使它和后續(xù)收到的重新發(fā)送的傳輸相同數(shù)據(jù)內(nèi)容的數(shù)據(jù)幀按照一定的規(guī)則進(jìn)行組合得到可靠的數(shù)據(jù)幀，以此達(dá)到了減少重發(fā)數(shù)據(jù)幀數(shù)量，保證在給無線局域網(wǎng)提供可靠的傳輸服務(wù)的同時，大幅度地提高無線局域網(wǎng)的有效數(shù)據(jù)的吞吐量的目的。同時，實現(xiàn)該裝置并不需要對現(xiàn)有無線局域網(wǎng)做任何更改。此外，該裝置并不需要增加復(fù)雜的計算單元，僅僅增加若干幀的緩沖器單元。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所公開的用于無線局域網(wǎng)的自動重發(fā)請求方法及裝置，可以在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出各種改進(jìn)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容確定。
權(quán)利要求
1.一種在無線局域網(wǎng)中由無線終端執(zhí)行的混合自動重發(fā)請求方法，包括步驟(a)接收數(shù)據(jù)幀，并檢測所收到的數(shù)據(jù)幀是否滿足通信質(zhì)量的要求；(b)若該收到的數(shù)據(jù)幀不滿足通信質(zhì)量的要求，則存儲該數(shù)據(jù)幀；(c)接收一個重發(fā)的數(shù)據(jù)幀，并從存儲的數(shù)據(jù)幀中選擇與該重發(fā)數(shù)據(jù)幀傳送相同內(nèi)容的數(shù)據(jù)幀；(d)將所述選出的數(shù)據(jù)幀和該重發(fā)的數(shù)據(jù)幀合并，以得到一個滿足通信質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)幀。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟(e)檢測合并的數(shù)據(jù)幀是否滿足通信質(zhì)量的要求；(f)若合并的數(shù)據(jù)幀不滿足通信質(zhì)量的要求，則存儲所述重發(fā)的數(shù)據(jù)幀。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括步驟(g)若合并的數(shù)據(jù)幀滿足通信質(zhì)量的要求，則刪除所述選出的數(shù)據(jù)幀。
4.如權(quán)利要求1至3中任意權(quán)利要求所述的方法，其中步驟(d)包括(i)將所述選出的數(shù)據(jù)幀和重發(fā)的數(shù)據(jù)幀分別與估算的加權(quán)系數(shù)相乘；(ii)將加權(quán)后的所述選出的數(shù)據(jù)幀和加權(quán)后的重發(fā)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行合并，以得到一個滿足通信質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)幀。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的加權(quán)系數(shù)是根據(jù)數(shù)據(jù)幀中包含的與數(shù)據(jù)幀傳送質(zhì)量有關(guān)的信息而得到的。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述的加權(quán)系數(shù)是根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)計算的信道估算結(jié)果。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中的合并方法采用的是最大比合并方法。
8.如權(quán)利要求1至3中任意權(quán)利要求所述的方法，其中所存儲的數(shù)據(jù)幀至少包括數(shù)據(jù)幀識別信息和與數(shù)據(jù)幀傳送質(zhì)量有關(guān)的信息。
9.一種能夠執(zhí)行混合自動重發(fā)請求方法的無線終端，包括一個接收單元，用于接收數(shù)據(jù)幀；一個檢測單元，用于檢測所收到的數(shù)據(jù)幀是否滿足通信質(zhì)量的要求；一個存儲單元，用于當(dāng)該收到的數(shù)據(jù)幀不滿足通信質(zhì)量的要求時，存儲該數(shù)據(jù)幀；一個幀識別單元，用于從存儲的數(shù)據(jù)幀中選擇與收到的重發(fā)的數(shù)據(jù)幀傳送相同內(nèi)容的數(shù)據(jù)幀；一個合并單元，用于將所述選出的數(shù)據(jù)幀和該重發(fā)的數(shù)據(jù)幀合并，以得到一個滿足通信質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)幀。
10.如權(quán)利要求9所述的無線終端，還包括一個控制單元，用于當(dāng)合并的數(shù)據(jù)幀滿足通信質(zhì)量的要求時，刪除所述選出的數(shù)據(jù)幀。
11.如權(quán)利要求9或10所述的無線終端，其中所述合并單元還包括一個加權(quán)單元，用于將所述選出的數(shù)據(jù)幀和重發(fā)的數(shù)據(jù)幀分別與估算的加權(quán)系數(shù)相乘。
12.如權(quán)利要求11所述的無線終端，其中所述的加權(quán)系數(shù)是根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)計算的信道估算結(jié)果。
13.如權(quán)利要求9或10所述的無線終端，其中所存儲的數(shù)據(jù)幀至少包括數(shù)據(jù)幀識別信息和與數(shù)據(jù)幀傳送質(zhì)量有關(guān)的信息。
全文摘要
一種在無線局域網(wǎng)中由無線終端執(zhí)行的混合自動重發(fā)請求方法，包括步驟(a)接收數(shù)據(jù)幀，并檢測所收到的數(shù)據(jù)幀是否滿足通信質(zhì)量的要求；(b)若該收到的數(shù)據(jù)幀不滿足通信質(zhì)量的要求，則存儲該數(shù)據(jù)幀；(c)接收一個重發(fā)的數(shù)據(jù)幀，并從存儲的數(shù)據(jù)幀中選擇與該重發(fā)數(shù)據(jù)幀傳送相同內(nèi)容的數(shù)據(jù)幀；(d)將所述選出的數(shù)據(jù)幀和該重發(fā)的數(shù)據(jù)幀合并，以得到一個滿足通信質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)幀。
文檔編號H04L1/18GK1592244SQ0315567
公開日2005年3月9日 申請日期2003年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月2日
發(fā)明者李維 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司