專利名稱：無線通信系統(tǒng)中傳輸組幀的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及無線通信系統(tǒng)，尤其涉及無線通信系統(tǒng)中準備傳輸時消息壓縮的 方法和裝置。
背景對于無線通信系統(tǒng)上的分組數(shù)據(jù)服務的需求正在日益增長。由于傳統(tǒng)的無線通信 系統(tǒng)是為了語音通信而設計的，將其延伸為支持數(shù)據(jù)服務將面臨很多難題。對大多數(shù)設計 者來說，帶寬保存是至關重要的。雙向通信中使用的傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)準備方法對于諸如廣播服務等單向服務來說 可能不是最佳的，其中雙向通信中要求單向傳輸中未使用的信息。因此，需要無線通信系統(tǒng) 中單向傳輸?shù)挠行Ф_的方法。概述這里所公開的實施例通過提供數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分組的組幀方法來滿足上述需求。一方面，在支持廣播傳輸?shù)臒o線傳輸系統(tǒng)中分組數(shù)據(jù)組幀方法包括生成用于傳 輸?shù)囊徊糠忠蛱鼐W(wǎng)協(xié)議(IP)分組、在該部分IP分組后添加幀起始指示符、對該部分IP分 組應用差錯檢測機制、準備用于傳輸?shù)膸?、具有幀起始指示符、部分IP分組、以及差錯檢測 機制、并且在沒有協(xié)議信息時傳輸幀。另一方面，通過載波傳輸?shù)耐ㄐ判盘?，具有對應于?shù)字信息的至少一部分因特網(wǎng) 協(xié)議(IP)分組的負載部分、對應于該負載部分的幀起始部分，并且識別IP分組數(shù)據(jù)內負載 部分的狀態(tài)，以及檢驗該負載部分的差錯檢測部分。又一方面，在支持廣播傳輸?shù)臒o線傳輸系統(tǒng)中接收組幀的分組的方法包括接收 分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?，該幀具有幀起始部分、負載部分和差錯檢測部分，該幀不包括協(xié)議信 息；將該幀標識為分組數(shù)據(jù)傳輸中的起始幀；用幀的差錯檢測部分來檢驗該幀；以及處理 幀的負載部分。再一方面，一種存儲在計算機可讀存儲單元上的計算機程序，該計算機程序用于 在支持廣播傳輸?shù)臒o線傳輸系統(tǒng)中接收組幀的分組，該計算機程序包括用來接收分組數(shù) 據(jù)傳輸幀的第一組指令，幀具有幀起始部分、負載部分和差錯檢測部分，該幀不包括協(xié)議信 息；將該幀標識為分組數(shù)據(jù)傳輸中的起始幀的第二組指令；用幀的差錯檢測部分檢驗該幀 的第三組指令；以及處理幀的負載部分的第四組指令。附圖簡述

圖1是支持多個用戶的擴頻通信系統(tǒng)的示意圖。圖2是支持廣播傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)框圖。圖3是對應于無線通信系統(tǒng)中廣播服務選項的協(xié)議棧模型。圖4是應用于協(xié)議棧各層的協(xié)議表，協(xié)議棧支持無線通信系統(tǒng)中的廣播服務選 項。圖5是用于無線通信系統(tǒng)拓撲結構中廣播服務的消息流程的流程圖。圖6是無線通信系統(tǒng)中的廣播流。圖7是無線通信系統(tǒng)中的頭部壓縮映射。圖8是頭部壓縮信息的周期性廣播。圖9是頭部壓縮協(xié)議。圖10是用于無線通信系統(tǒng)中廣播服務的頭部壓縮協(xié)議。圖11是用于無線通信系統(tǒng)中廣播服務的頭部壓縮流程圖。
圖12是用于無線通信系統(tǒng)中廣播服務的頭部解壓縮流程圖。圖13和14是支持廣播傳輸?shù)慕尤刖W(wǎng)絡。圖15-17說明了組幀協(xié)議。詳細描述詞語“示例性”在此處使用專指“作為示例、實例、或說明”。此處描述的任何作為 “示例性”的實施例并不需要被解釋為比其它實施例更優(yōu)選或者更有優(yōu)勢。與無線通信系統(tǒng)中所期望的廣播服務一致的系統(tǒng)優(yōu)化用于保存一關鍵資源可用 帶寬?？捎脦挼挠行褂糜绊懙较到y(tǒng)的性能和幅寬。為此，應用了各種技術來減小與數(shù) 據(jù)或內容信息同時傳輸?shù)拈_銷信息的尺寸，同樣也減小了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的尺寸。例如，在數(shù)字 傳輸中，數(shù)據(jù)以幀的形式傳輸。幀可能是部分數(shù)據(jù)分組、部分數(shù)據(jù)消息、或者信息流中的連 續(xù)幀，信息流如音頻和/或視頻流。每個數(shù)據(jù)幀(以及每個分組或消息)都附加了包含處 理信息的頭部，它允許接收機理解包含在幀內的信息。該頭部信息被認為是開銷，即，與信 息內容同時傳輸?shù)奶幚硇畔?。信息內容被認為是負載。雖然每個單獨頭部一般比給定的負 載小得多，但傳輸頭部的累積效果影響了可用帶寬。無線通信系統(tǒng)的示例性實施例采用了一種組幀方法，它減小幀的尺寸并同時滿足 系統(tǒng)的精確性和傳輸要求。該示例性實施例支持單向廣播服務。廣播服務向多個用戶提供 視頻和/或音頻流。廣播服務的訂戶“調諧到”指定信道以接入廣播傳輸。由于視頻廣播 高速傳輸所需的帶寬很大，因此需要減小與這類廣播傳輸相關的任何開銷的尺寸。下面的討論進一步發(fā)展了示例性實施例，首先一般地給出擴頻無線通信系統(tǒng) ’然 后介紹廣播服務；其中服務被稱為高速廣播服務(HSBS)，此討論包括示例性實施例的信道 分配。接下來給出訂購模型，包括付費訂購、免費訂購以及混合訂購計劃的選項，類似于電 視傳輸目前可用的那些選項。接下來詳細說明了接入廣播服務的細節(jié)，給出服務選項的使 用來定義給定傳輸?shù)募毠?jié)。廣播系統(tǒng)中的消息流程關于系統(tǒng)的拓撲結構(即，基本結構) 來討論。最后，討論了示例性實施例中使用的頭部壓縮。需要注意的是，在討論中該示例性實施例是作為范例被提供的；然而，其它實施例 可以結合各個方面而不背離本發(fā)明的范圍。特別是，本發(fā)明可應用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、無線通 信系統(tǒng)、單向廣播系統(tǒng)、以及期望信息的有效傳輸?shù)娜魏纹渌到y(tǒng)。無線通信系統(tǒng)示例性實施例采用了支持廣播服務的擴頻無線通信系統(tǒng)。無線通信系統(tǒng)被廣泛采 用以提供各種類型的通信，譬如語音，數(shù)據(jù)等等。這些系統(tǒng)可以基于碼分多址(CDMA)、時分 多址(TDMA)、或一些其它調制技術。CDMA系統(tǒng)相比其它類型的系統(tǒng)提供了某些優(yōu)勢，包括 增加的系統(tǒng)容量。系統(tǒng)可以被設計為支持一種或多種標準，比如“TIA/EIA/IS-95-B雙模寬帶擴頻 蜂窩系統(tǒng)的移動站一基站兼容性標準”(“TIA/EIA/IS-95-B Mobile Station-BaseStation Compatibility for Wideband Spread Spectrum Cellular System，，)，此處禾爾為 IS—95 標 準，該標準由稱為“第三代合伙人計劃”(此處稱為3GPP)的協(xié)會提出，并被收錄在一系列的 文件中包括文件號 3G TS 25. 21U3G TS 25. 212、3G TS 25. 213 和 3G TS 25. 214、3G TS 25. 302，此處稱為W-CDMA標準，該標準由稱為“第三代合伙人計劃2” (此處稱為3GPP2)的 協(xié)會提出，TR-45. 5在此處被稱為cdma2000標準，以前稱為IS-2000MC。上面引用的標準通過引用被結合于此。每個標準都特別定義了從基站到移動站的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶幚?，反之亦然。如一示?性實施例，下面的討論考慮符合CDMA2000協(xié)議標準的擴頻通信系統(tǒng)。其它實施例可以結合 另一種標準。再一實施例可以對其它類型的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)應用這里所公開的壓縮方法。圖1是通信系統(tǒng)100的示例，它支持多個用戶并能實施本發(fā)明的至少某些方面和 實施例。可以用各種算法和方法的任一種來安排系統(tǒng)100中的傳輸。系統(tǒng)100為多個小區(qū) 102A到102G提供通信，每個小區(qū)分別由對應的基站104A到104G提供服務。在示例性實 施例中，某些基站104具有多根接收天線，而其它基站僅有單根接收天線。類似地，某些基 站104具有多根發(fā)射天線，而其它基站僅有單根發(fā)射天線。發(fā)射天線和接收天線的組合并 沒有限制。因此，基站104可能有多根發(fā)射天線和單根接收天線，或者有多根接收天線和單 根發(fā)射天線，或者有單根或多根的發(fā)射和接收天線。覆蓋區(qū)域內的終端106可以是固定的(即，靜止的)或者是移動的。如圖1所示， 各個終端106散布在整個系統(tǒng)中。在任何給定時刻，每個終端106與至少一個并且可能與 多個基站104在下行鏈路和上行鏈路上進行通信，這取決于是否采用軟切換，或者終端是 否用于(并發(fā)或順序地)從多個基站接收多個傳輸。CDMA通信系統(tǒng)中的軟切換是本領域 熟知的，它在美國專利號5101501中詳述，該專利題為“CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中提供軟切換的 方法禾口系統(tǒng)”(“Method and system for providinga Soft Handoff in a CDMA Cellular Telephone System”)，該專利被轉讓給本發(fā)明的受讓人。下行鏈路是指從基站到終端的傳輸，上行鏈路是指從終端到基站的傳輸。在示例 性實施例中，某些終端106有多根接收天線而其它終端僅有單根接收天線。圖1中，基站 104A在下行鏈路上把數(shù)據(jù)發(fā)送到終端106A和106J，基站104B把數(shù)據(jù)發(fā)送到終端106B和 106J，基站104C把數(shù)據(jù)發(fā)送到終端106C，等等。對無線數(shù)據(jù)傳輸日益增長的需求和可用服務通過無線通信技術的擴展導致特定 數(shù)據(jù)服務的發(fā)展。一種這樣的服務被稱為高數(shù)據(jù)速率(HDR)?！癊IA/TIA-IS856cdma2000高 速率分組數(shù)據(jù)空中接口規(guī)范”(“EIA/TIA-IS856cdma2000High RateData Packet Data Air Interface Specification”)中提出了示例性HDR服務，該規(guī)范被稱為“HDR規(guī)范”。HDR服 務一般覆蓋了語音通信系統(tǒng)，語音通信系統(tǒng)提供了在無線通信系統(tǒng)中發(fā)射數(shù)據(jù)分組的有效 方法。由于所發(fā)送的數(shù)據(jù)數(shù)量和傳輸次數(shù)增加，可用于無線電傳輸?shù)挠邢迬挸蔀橐环N關 鍵資源。因此，需要一種在通信系統(tǒng)中安排傳輸?shù)挠行夜降姆椒ǎ軆?yōu)化可用帶寬的 使用。在示例性實施例中，圖1所述的系統(tǒng)100與具有HDR服務的CDMA類型系統(tǒng)相一致。高速廣播系統(tǒng)(HSBS)圖2說明了無線通信系統(tǒng)200，其中視頻和音頻信息被提供給分組數(shù)據(jù)服務網(wǎng)絡 (PDSN)202。視頻和音頻信息可以來自電視節(jié)目或無線電傳輸。該信息以諸如IP分組這樣 的分組數(shù)據(jù)被提供。PDSN 202處理IP分組，用于分布在接入網(wǎng)絡(AN)內。如圖所示，AN 被定義為系統(tǒng)的若干部分，包括與多個MS 206通信的BS 204。PDSN202與BS 204相耦合。 對于HSBS服務而言，BS 204從PDSN 202接收信息流并且在指定信道上把信息提供給系統(tǒng) 200內的訂戶。在給定的扇區(qū)中，有幾種方式可以采用HSBS廣播服務。設計系統(tǒng)時涉及的因素包 括、但不限于所支持的HSBS會話數(shù)量、頻率分配的數(shù)量、以及所支持的廣播物理信道的數(shù)量。HSBS是在無線通信系統(tǒng)內的空中接口上提供的信息流?！癏SBS信道”是指由廣播 內容定義的單個邏輯HSBS廣播會話。需要注意的是，給定的HSBS信道的內容可以隨時間 改變，例如，早上7點新聞，早上8點天氣，早上9點電影，等等?；跁r間的安排類似于單 個TV頻道?！皬V播信道”是指單個前向鏈路物理信道，即，攜帶廣播話務的給定Walsh碼。 廣播信道BCH對應于單個CDM信道。單個廣播信道能攜帶一個或多個HSBS信道；在這種情況下，在單個廣播信道內， HSBS信道將以時分復用(TDM)的方式進行多路復用。在一實施例中，在扇區(qū)內的不止一個 廣播信道上提供單個HSBS信道。在另一實施例中，在不同頻率上提供單個HSBS信道從而 為那些頻率上的訂戶進行服務。按照該示例性實施例，圖1所示的系統(tǒng)100支持稱為高速廣播服務(HSBS)的高速 多媒體廣播服務。服務的廣播能力針對以足以支持視頻和音頻通信的數(shù)據(jù)速率提供節(jié)目。 例如，HSBS的應用可以包括電影、體育節(jié)目等的視頻流。HSBS服務是基于因特網(wǎng)協(xié)議(IP) 的分組數(shù)據(jù)服務。按照該示例性實施例，服務提供者稱為內容服務器(CS)，其中CS向系統(tǒng)用戶通告 這種高速廣播服務的可用性。任何希望接收HSBS服務的用戶可以訂購CS。訂戶接下來可 以通過由CS提供的各種方式搜索廣播服務時間表。例如，可以通告下列方式傳遞廣播內 容廣告、短管理系統(tǒng)(SMS)消息、無線應用協(xié)議(WAP)、和/或一般符合且便于移動無線通 信的某些其它方法。移動用戶被稱為移動站(MS)?；?BS)在開銷消息中傳輸與HSBS有 關的參數(shù)，比如在為控制和信息指定的信道和/或頻率上發(fā)送的，即，非負載消息。負載是 指傳輸?shù)男畔热?，其中對于廣播會話，負載就是廣播內容，即視頻節(jié)目等等。當廣播服務 訂戶希望接收廣播會話(即特定廣播安排的節(jié)目)時，MS讀取該開銷消息并得知適當?shù)呐?置。然后，MS調諧到包含HSBS信道的頻率，并且接收廣播服務內容。示例性實施例的信道結構符合cdma2000標準，其中前向補充信道(F-SCH)支持數(shù) 據(jù)傳輸。一實施例包括大量前向基本信道(F-FCH)或前向專用控制信道(F-DCCH)，來實現(xiàn) 數(shù)據(jù)服務的較高數(shù)據(jù)速率要求。示例性實施例使用F-SCH作為支持64kbps負載(不包括 RTP開銷)的基礎。也可以修改F-BSCH以支持其它負載速率，例如，將64-kbps負載速率分 成較低速率的子流。一實施例還通過幾種不同方式支持群組呼叫。例如，通過在前向前向和反向鏈路 上使用現(xiàn)有的F-FCH(或F-DCCH)單點傳送信道，即，沒有共享的每MS —條前向鏈路信道。 在另一示例中，使用前向鏈路上的F-SCH(由同一扇區(qū)內的群組成員共享)和F-DCCH(大多 數(shù)時間沒有幀而是前向功率控制子信道)以及反向鏈路上的R-DCCH。在又一個示例中，使 用前向鏈路上的高速率F-BSCH和反向鏈路上的接入信道(或者增強接入信道/反向公共 控制信道的組合)。由于具有高數(shù)據(jù)速率，示例性實施例的F-BSCH可能會使用基站前向鏈路功率中 的很大一部分來提供足夠的覆蓋。因此，對HSBC物理層的設計就集中在廣播環(huán)境的效率改 進上。為了對視頻服務提供足夠的支持，系統(tǒng)設計既要考慮用發(fā)射信道的各種方法所要 求的基站功率又要考慮相應的視頻質量。設計的一方面是在覆蓋區(qū)域邊緣和接近小區(qū)地點的可觀察的視頻質量之間取得主觀折衷。由于降低了負載速率，因此增加了糾正編碼速率 的有效差錯，給定水平的基站發(fā)射功率會在小區(qū)邊緣處提供較好的覆蓋。對于更接近于基 站的移動站而言，信道的接收保持無差錯，且視頻質量會由于降低了的源速率而降低。這種 同樣的折衷也應用于F-BSCH能支持的其它非視頻應用。降低信道所支持的負載速率增加 了覆蓋范圍，代價是這些應用的下載速度降低。視頻質量與數(shù)據(jù)吞吐量相對覆蓋之間的相 對重要性的平衡是客觀的。所選擇的配置尋找一種專用的優(yōu)化配置，在所有可能的配置中 良好折衷。F-BSCH的負載速率是一重要的設計參數(shù)。以下的假設可以用于設計按照示例性實 施例支持廣播傳輸?shù)南到y(tǒng)(1)目標負載速率是64kbps，它可以為SKT提供可接受的視頻質 量；(2)對于視頻服務流而言，假定負載速率包括RTP分組的每分組12個8位字節(jié)的開銷； (3)RTP和物理層間所有層的平均開銷大約為64，MUXPDU頭部使用每分組8位字節(jié)加上每 F-SCH幀開銷的8位。在該示例性實施例中，對于非視頻廣播服務而言，所支持的最大速率是64kbps。然 而，許多其它可能的低于64kbps的負載速率也是可實現(xiàn)的。訂購樽型HSBS有幾種可能的訂購/收入模型，包括免費接入、控制接入、以及部分控制的接 入。對于免費接入而言，不需要訂購來接收服務。BS不加密地廣播內容，感興趣的移動站 可以接收該內容。服務提供者的收入可以通過也可以在廣播信道中傳輸?shù)膹V告來產生。例 如，可以發(fā)送即將到來的電影，演播室將為該電影而付費給服務提供者。對于控制接入而言，MS用戶訂購服務并支付相應的費用以接收該廣播服務。未訂 購的用戶不能接收HSBS服務。控制接入能通過對內容加密來實現(xiàn)，它使訂戶能解密內容。 這可能用空中加密密鑰交換程序。這種方案提供了高度的安全性并且防止了服務被竊?；旌辖尤敕桨敢卜Q為部分控制的接入，它提供HSBS服務作為基于訂購的服務，該 服務用間斷未加密的廣告?zhèn)鬏斶M行加密。這些廣告可以用來鼓勵訂購加密的HSBS服務。這 些未加密片斷的安排可以通過外部裝置被MS知曉。HSBS服務選項HSBS服務選項定義如下⑴協(xié)議棧；(2)協(xié)議棧中的選項；以及(3)建立并同步 服務的程序。圖3和4說明了按照示例性實施例的協(xié)議棧。如圖3所示，協(xié)議棧對于基礎 結構元件是特定的，基礎結構元件即示例性實施例中的MS、BS、PDSN和CS。繼續(xù)看圖3，對于MS的應用層而言，協(xié)議指定了音頻編解碼器、虛擬編解碼器、以 及任何視覺外形。另外，當使用RTP時，協(xié)議指定了無線傳輸協(xié)議(RTP)負載類型。對于MS 的傳輸層而言，協(xié)議指定了用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)端口。MS的安全層由協(xié)議指定，其中當安 全性起初與CS相關聯(lián)時，通過頻帶外信道提供安全參數(shù)。網(wǎng)絡層指定了 IP頭部壓縮參數(shù)。消息流程圖5說明了給定系統(tǒng)拓撲結構的示例性實施例的呼叫流程。系統(tǒng)包括MS、BS、PDSN 和CS，在橫軸上列出。縱軸表示時間。用戶或MS是HSBS服務的訂戶。在時刻tl，MS和CS 協(xié)商廣播服務的訂購安全性。協(xié)商包括交換并維持加密鑰等等，加密密鑰用于接收廣播信 道上的內容。在接收到加密信息后，用戶建立與CS的安全關聯(lián)。加密信息可以包括來自CS 的廣播接入密鑰(BAK)或密鑰的組合等等。按照示例性實施例，在一個分組數(shù)據(jù)會話期間，CS通過PPP、WAP或其它頻帶外方法在專用信道上提供加密信息。在時刻t2，MS調諧到廣播信道并開始接收分組數(shù)據(jù)。在這個時間點上， 因為IP/ ESP頭部通過R0HC壓縮，因此MS不能處理接收到的分組數(shù)據(jù)，且MS的解壓縮器還沒有進行 初始化。在時刻t3，PDSN提供頭部壓縮信息(下面詳細描述)。從R0HC分組頭部開始，MS 檢測并獲得從PDSN周期性地發(fā)往廣播信道的R0HC初始化和刷新(IR)分組。ROHC IR分 組用于初始化MS內解壓縮器的狀態(tài)，允許它對接收分組的IP/ESP頭部進行解壓縮。然后， MS能夠處理接收分組的IP/ESP頭部，然而，由于負載是用CS處的短期密鑰(SK)加密的，因 此MS要求進一步的信息來處理ESP負載。SK與BAK配合工作，其中SK在接收機處用BAK 來進行解密。CS提供進一步的加密信息，例如更新的密鑰信息或者在時刻t4處的當前SK。 需要注意的是，CS把該信息周期性地提供給MS以確保廣播正在進行的安全性。在時刻t5， MS接收來自CS的廣播內容。需要注意的是，其它實施例可以使用其它壓縮和解壓縮方法 來提供頭部信息的有效傳輸。另外，其它實施例可以實施各種安全性方案來保護廣播內容。 還有其它實施例可以提供非安全的廣播服務。MS用像SK這樣的解密信息來解密并顯示廣 播內容。MM按照示例性實施例，在專用廣播信道上傳輸廣播內容。傳輸層提供加密開銷用于 在IP分組中攜帶廣播內容。系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)壓縮，尤其是頭部壓縮。壓縮數(shù)據(jù)的決定取決于 所需的平均吞吐量(包括傳輸/加密開銷、數(shù)據(jù)鏈路層開銷、以及物理層開銷)以及用戶觀 察到的廣播質量。在每個IP分組數(shù)據(jù)內攜帶更多的廣播內容會降低開銷并由此降低廣播 信道的帶寬。相反，壓縮增加了影響用戶觀察的分組數(shù)據(jù)差錯率(PER)。這是由于每個長 IP分組的傳輸會跨越多個物理層幀，這樣就會引起幀差錯率(FER)的上升。如果通信公司 決定使用小的IP分組以改善廣播質量，則通信公司可以選擇頭部壓縮來降低IP分組的傳 輸和加密開銷。RTP/UFP/IP協(xié)議用于將廣播內容從CS傳輸?shù)組S，且內容由傳輸模式中的封裝安 全性負載(ESP)提供保護。所傳輸?shù)拈_銷是RTP/UDP/IP頭部，并且每IP分組有40字節(jié)。 加密頭部的形式為ESP頭部、初始向量(IV)、和ESP尾部。ESP頭部和IV插入到IP頭部和 UDP頭部之間。ESP頭部包括安全性參數(shù)索引(SPI) (4字節(jié))和序列號(4字節(jié))。IV的長 度對于所使用的加密算法是特定的。對于AES密碼算法而言，IV的長度是16字節(jié)。ESP尾 部附加到UDP數(shù)據(jù)報的結尾處并且由填充位、下一頭部(1字節(jié))和填充長度(1字節(jié))組 成。由于AES算法的密碼塊大小是16字節(jié)，因此填充大小范圍從0到15字節(jié)。取上限函 數(shù)，平均填充的大小是8字節(jié)。對于IP分組而言，由傳輸和加密產生的總開銷在66到81 字節(jié)的范圍之間，其平均值是74字節(jié)，不包括從PDSN到MS的數(shù)據(jù)鏈路層開銷。諸如穩(wěn)健頭部壓縮(R0HC)這樣的頭部壓縮可以用于把ESP頭部的IP頭部和SPI 字段從24字節(jié)降至2字節(jié)。ESP頭部的序列號未被壓縮，因為它用于對壓縮的分組排序。 IV未被壓縮，因為它對于每個分組是隨機改變的。UDP/RTP頭部和ESP尾部不能被壓縮，因 為它們是加密的。因此，如果R0HC用于壓縮IP/ESP頭部，則每由傳輸和加密產生的平均開 銷從74字節(jié)每分組降低到52字節(jié)每分組。按照示例性實施例，諸如穩(wěn)健頭部壓縮(R0HC)這樣的頭部壓縮用于避免傳播解 壓縮差錯。如圖7所述，頭部信息從24字節(jié)被壓縮至2字節(jié)。頭部500包括IP頭部502和SPI部分504。壓縮算法在壓縮后產生2字節(jié)的結果。相對于常規(guī)的頭部壓縮，其中在 MS和PDSN或其它基礎結構元件之間需要某些類型的協(xié)商，該示例性實施例提供了壓縮信 息的單向傳輸。MS需要請求壓縮信息，即，足以對MS處的接收信息進行解壓縮的頭部壓縮 參數(shù)。而且，如圖8所述，PDSN周期性地提供壓縮信息。PDSN在布滿廣播內容的廣播信道 上提供壓縮信息。由于不要求分開的信道，因此數(shù)據(jù)流內控制信息的提供被稱為“頻帶內” 的。如圖所示，廣播流600包括廣播內容部分604和解壓縮信息，即壓縮信息602。所提供 的解壓縮信息的周期為TDEroMPKESSMN。其它實施例可能在發(fā)生預定事件時而非周期性地提供 解壓縮信息。由于MS不要求解壓縮信息，因此PDSN使信息有一頻率，能防止接入廣播內容 時的延遲。換句話說，PDSN應該經常提供該信息，使得MS能在任何時間接入廣播而不必等 待解壓縮信息。需要注意的是，R0HC可以工作在單向模式，其中，分組數(shù)據(jù)僅在一個方向上傳輸； 從壓縮器到解壓縮器。因此，在這種模式中，使R0HC在解壓縮器到壓縮器的返回路徑不可 用或不期望的鏈路上是可用的。在MS能解壓縮從廣播信道接收到的分組之前，初始化解壓 縮器的狀態(tài)。為此而使用初始化和刷新(IR)分組。R0HC的初始化有兩種選擇。訂戶“調諧”到廣播信道并等待由PDSN中的R0HC壓縮器周期性發(fā)送的R0HCIR分 組。MS可能需要頻繁的ROHC IR分組以開始快速解壓縮接收到的分組。頻繁R0HC分組會 使用廣播信道中太多的帶寬。一個IP/ESP壓縮外形的IR分組數(shù)據(jù)大約是30字節(jié)。如果 每250ms發(fā)送一次IR分組數(shù)據(jù)，則該過程需要消耗廣播信道中的約lkbps?？罩衼G失IP分 組會進一步延遲MS以獲得R0HC初始化。如果由于分組丟失、或接收到的壓縮頭部中的殘余差錯、或失敗等而造成解壓縮 不同步，則所產生的解壓縮差錯會傳播直到解壓縮重新同步或重新初始化。R0HC壓縮的頭 部包含循環(huán)冗余校驗(CRC)，它是在壓縮前對整個頭部計算的。該CRC允許解壓縮進行本地 環(huán)境修復，它使環(huán)境變成同步(在分組丟失和殘余差錯的事件中)。當解壓縮從失敗中恢復 時，周期性的IP分組數(shù)據(jù)有效地重新初始化解壓縮過程。數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層組幀協(xié)議或傳輸層協(xié)議應用于PDSN和MS之間以描繪從廣播信道接收 到的分組數(shù)據(jù)。參考圖3，傳輸層中的信息被標識為LINK LAYER(鏈路層)，該信息在PDSN 和MS之間提供。組幀信息是在PDSN處產生的，并且通過BS被提供給MS。PDSN接收來自 CS的IP流，并且按照預定的組幀協(xié)議對IP流進行組幀。如示例性實施例所示，PDSN應用 了高級別數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLC)的組幀協(xié)議型式。ISO標準中指定的HDLC對應于國際標準 組織(IS0)7層結構中的第2層，其中第2層是指數(shù)據(jù)鏈路層。HDLC協(xié)議設法在網(wǎng)絡節(jié)點間 提供數(shù)據(jù)的無差錯移動。為此，設計HDLC層以確保傳遞到下一層的數(shù)據(jù)的完整性。換句話 說，組幀協(xié)議設法使接收到的數(shù)據(jù)像原始發(fā)出的那樣精確再現(xiàn)，其中沒有差錯、沒有丟失信 息、并且是以正確的順序。該示例性實施例應用一種使用HDLC組幀型式，它使用HDLC定義的參數(shù)子集。圖 9說明了 HDLC組幀的一實施例，其中幀700包括由RFC 1662概述的HDLC協(xié)議所定義的多 個字段。字段702定義了幀起始的FLAG(標記)或指示。FLAG具有指定的比特長度并且由 預定的比特形式所定義。由于HDLC是通用標準化的協(xié)議，因此它能方便地應用。完全HDLC 組幀協(xié)議的一個不足是在發(fā)射機處產生幀并且在接收機處檢取幀所需的處理時間。
特別是，HDLC協(xié)議被認為是處理器密集的，因為使用進一步的處理以確保負載不 包括與FLAG相同的比特序列。在發(fā)射機處，如果在負載中檢測到FLAG比特序列，就在負載 中插入退出字符從而把該FLAG標識為負載的一部分而不指示幀起始。加入退出字符的過 程被稱為“退出”巾貞負載中0x7E和0x7D的十六進制型式。下面描述了被稱為有效組幀協(xié)議 的另一方法，它比HDLC型的組幀較不處理器密集。圖9說明了使用HDLC組幀傳輸PPP幀 的選項。對于HSBS操作而言，可以通過刪除不需要的、具有極小意義的和/或為單向廣播 提供極少信息的字段而降低HDLC型的組幀開銷。如上所述，F(xiàn)LAG是指示HDLC幀起始的預 定比特序列。示例性實施例使用FLAG或幀指示符802的其它開始，如圖10的格式800內 所示。相對于圖9中所示的格式，該示例性實施例中未用開銷信息指明幀的結尾。由于格 式700的地址和控制字段具有靜態(tài)值，因此這些就不包括在格式800中。繼續(xù)看圖10，由于協(xié)議字段708 (圖9)的目的是標識負載類型，比如LCP控制分 組、R0HC分組、IP分組等等，由于廣播信道中的所有分組都屬于同一類型，因此廣播操作并 不需要該鑒別符。例如，如果分組傳輸使用R0HC壓縮，則廣播信道中的所有分組都被壓縮 為R0HC分組。R0HC分組類型(比如IR分組、壓縮分組等等)由R0HC分組頭部中的分組 數(shù)據(jù)類型字段進行區(qū)分。因此，協(xié)議字段不包括在格式800中。而且，格式800包括位于負 載804之后的差錯檢測字段806。差錯檢測字段806向接收機提供信息以允許接收機檢驗 接收到的負載內的差錯。示例性實施例使用幀檢驗和(FCS)，它可以被指定為空、16比特或 32比特。由于HDLC幀可能跨越廣播信道中的多個物理層幀，因此推薦使用16位的FCS。RFC 1662中定義的八位組填充過程也應用于示例性實施例中，其中在FCS計算 后，PDSN中的HDLC發(fā)射機檢驗HDLC幀中的每一位(不包括FLAG)是否有0x7E和0x7D形 式。0x7E形式將被編碼成0x7D和0x5E，0x7D形式將被編碼成0x7D和0x5D，HDLC發(fā)射機 將不對任何其它形式進行編碼。這意味著RFC 1662中定義的異步控制字符映射表(ACCM) 被設為全零。HDLC組幀開銷為3字節(jié)加上八位組填充開銷。假設字節(jié)形式是均勻分布的，在平 均八位組填充開銷是每128字節(jié)HDLC幀有1字節(jié)。例如，如果負載是256字節(jié)，則HDLC組 幀開銷平均是5字節(jié)。圖11是發(fā)射機處執(zhí)行的組幀方法900的流程圖。在步驟902，發(fā)射機通過確定分 組數(shù)據(jù)的負載部分并且生成標記開始(Start of Flag, S0F)來形成廣播幀。然后，發(fā)射機 檢驗幀是否有包含在負載904中的任何S0F序列。如果在負載中找到S0F序列，則在步驟 912，發(fā)射機添加一退出符號。否則，發(fā)射機在步驟906中將S0F附加到負載后并且在步驟 908中提供差錯檢驗機制。幀在步驟910中被發(fā)送。被發(fā)送幀具有圖10中的格式800。其 它實施例可以實現(xiàn)組幀格式中的其它字段并且可使用任何形式的分類符來定位負載內的 SOD序列。圖12是接收機處執(zhí)行的解幀方法920的流程圖。過程在步驟922中接收到廣播 幀后開始。接收機在步驟924中標識S0F，并且在判決菱形926中檢驗負載中的退出字符。 如果在負載中發(fā)現(xiàn)退出字符或其它S0F序列標識符，接收機就在步驟932中去除退出字符。 否則，接收機在步驟928中進行差錯檢驗并且在步驟930中處理幀。其它實施例使用一個組幀協(xié)議，該協(xié)議不使用基于八位組的HDLC型組幀方法，從 而設法避免使用八位組填充(稱為“退出”)的處理器密集操作。相反，該實施例使用了基于分組的組幀層，它較不處理器密集并在此被稱為“有效組幀協(xié)議”。圖15說明了從IP層 分組2002、完整性層分組、和壓縮層分組形成組幀層分組2016的過程和協(xié)議2000。組幀層 處理2000對從較上層，諸如IP層接收到的可變長度分組壓縮為固定長度分組2016，并將所 產生的組幀層分組2016傳遞到較低層，即物理層(未示出)。組幀層允許接收機確定較上 層分組的邊界并且驗證較上層分組的完整性。如圖所示，過程2000包括幾個處理子層，包括完整性層和壓縮層。完整性層從IP 層分組2002形成完整性層負載部分2006并且附加尾部2008。在一實施例中，完整性層負 載部分2006包括IP層分組2002 ；然而，其它實施例可以包括一部分IP層分組2002或多 個IP層分組2002，或任何它們的組合。尾部2008可以是完整性檢驗機制。完整性層向每個IP層分組2002 (該情況下即從較上層接收到的IP層分組)附加 完整性檢驗字段即尾部2008。然后，完整性層將所產生的完整性層分組2006、2008傳遞到 較低層，在這種情況下是壓縮層。分組被進一步處理以形成組幀層分組數(shù)據(jù)2016并通過物 理層被發(fā)送。在接收機處，分組通過物理層接收并被提供給較高層。接收機處的完整性層 進行完整性檢驗機制，即，尾部，從而允許接收機在把從較低層接收到的分組傳遞到較上層 之前驗證它們的完整性。下面討論了圖16所述的完整性層的結構。繼續(xù)看圖5，完整性層將完整性層分組2006、2008傳遞到壓縮層以形成壓縮層分 組。壓縮層形成一分組，具有至少一個壓縮頭部(即分組頭部)2010、至少一個壓縮負載(即 壓縮負載)2012、以及填充2014。所示實施例包括多個分組負載2012，每個都具有相關的分 組頭部2010。其它實施例可以使用任何數(shù)量的分組負載2012和分組頭部2010。然后，處 理2000從壓縮層產生組幀層分組2016以提供給物理層(未示出)。壓縮層把從較上層(比如完整性層)接收到的可變長度分組壓縮成固定長度壓縮 層分組2016，并將所產生的壓縮層分組傳遞2016到較低層(比如物理層)。壓縮層允許接 收機確定較上層分組邊界。圖16說明了完整性層分組(圖15的分組2006、2008)的格式2050。如圖所示的 格式2050包括兩部分負載字段2052和幀檢驗序列(FCS)字段2054。負載字段部分2052 是可變長度的字段，僅包含一個較上層分組的八位組。FCS部分2056是32位的字段，包含 負載的FCS。FCS部分是在負載字段上計算的32位CRC。其它實施例可以實施其它差錯檢 驗機制。圖17說明了按照一實施例的壓縮層分組的格式2060。格式2060包括4個字段 連續(xù)、長度、負載和填充。連續(xù)字段2062和長度字段2064組成頭部部分。連續(xù)字段2062是 1位字段，指明了相應的負載字段2066是較上層分組的起始還是延續(xù)。其它實施例可以實 現(xiàn)具有相對于負載字段2066的有效性的任何數(shù)量的比特。在圖17所示的實施例中，當設定 了連續(xù)字段后，相應的負載字段就是較上層分組的延續(xù)。否則，接下來的負載字段就是較上 層分組的開始。這樣，每個壓縮負載2012 (圖15)可以包括一個完整的IP層分組2002 (或 完整性層負載2006)、一部分IP層分組2006、多個IP層分組2002。按照其它實施例，連續(xù) 字段2062不包括在壓縮層格式2060中，其中如果前面的組幀層分組在到達接收機的組幀 層之前被丟棄，接收機就可以用完整性層處理來確定完整性層分組的開始或延續(xù)狀態(tài)。然 而，這種實施例對完整性層增加了附加的處理負擔并擴大了完整性檢驗處理。還需要注意 到，在一實施例中，連續(xù)字段2062是單個比特，其中該比特的有效性對應于該比特的極性。其它實施例可以采用其它極性，或如上所述，可以實施比特的組合以提供附加信息，比如序 列號，等等。繼續(xù)看圖17，頭部部分還包括長度字段2064。在一實施例中，長度字段2064是 15位的字段，指明了表示從相應負載字段2066中的第一八位組到下一個負載字段中包含 的較上層分組中最后一個八位組之間的八位組數(shù)目。負載字段2066是可變長度的字段，它 包含來自單個完整性層分組2006、2008(圖15)的八位組。負載字段2066中的八位組數(shù)目 或者是從負載字段2006的開始到壓縮層分組2016結尾的八位組的長度或者是八位組的 數(shù)目，兩者取小者。填充字段2068是可變長度的字段，它包含足夠比特從而將壓縮層分組 2016的大小維持在物理層所支持的較低層負載的大小。填充字段2068的組成反映了預定 的可辨認的形式，比如全零八位組，等等。發(fā)射機填充填充字段2068，該字段被接收機接收、 忽略或丟棄。接入網(wǎng)絡圖13說明了系統(tǒng)1000的一般接入網(wǎng)絡的拓撲結構，它具有CS 1002、PDSN1004和 兩個PCF :PCF1 1006和PCF2 1008。圖13包括指定系統(tǒng)1000所示的每個基礎結構元件的 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報。如圖所示，CS 1002準備IP信息分組并在至少一幀內發(fā)送該分組，該幀具 有負載和內頭部HI。內頭部具有源信息和目的信息，其中源信息標識CS 1002而目的信息 標識訂戶組。CS 1002把幀發(fā)送到PDSN 1004，PDSN 1004將目的訂戶組映射到一組活動用 戶中的單個訂戶。PDSN 1004確定目的訂戶組中活動組內的單個用戶數(shù)量，并為每個用戶復制從 CS 1002接收到的幀。PDSN 1004確定與訂戶組內每個用戶相對應的PCF(s)。然后，PDSN 1004向每個準備好的幀附加一個外頭部H2，其中H2標識PCF。然后，PDSN 1004把幀發(fā)送 到PCF(s)。自PDSN 1004的傳輸包括源負載、頭部HI和頭部H2。如圖所示，PDSN 1004把 N個幀發(fā)送到PCF1 1006并把M個幀發(fā)送到PCF2 1008。N個傳輸幀對應于通過PCF1 1006 服務的訂戶組內的N個用戶，而M個幀對應于通過PCF2 1008服務的訂戶組內的M個用戶。 在此情況下，PDSN 1004將接收到的幀復制任何數(shù)量用于傳輸?shù)较鄳挠啈?。圖14說明了系統(tǒng)1020 —示例性實施例，它具有通過PDSN 1024與PCF1 1026和 PCF2 1028進行通信的CS 1022。如圖所示，CS 1022準備IP信息分組并在至少一個幀內發(fā) 送該分組，該幀具有負載和內頭部HI。內頭部具有源信息和目的信息，其中源信息標識CS 1022而目的信息標識訂戶組。CS 1022把幀傳送到PDSN 1024，其中PDSN 1024附加一外頭 部H2，H2將幀路由到至少一個PCF。然后，PDSN 1024把幀傳送到PCF (s)。自PDSN 1024的 傳輸包括源負載、頭部HI和頭部H2。如圖所示，PDSN 1024把1個傳輸幀發(fā)送到PCF1 1026 并把1個傳輸幀發(fā)送到PCF2 1028。PCF1 1026把1個傳輸幀發(fā)送到訂戶組內的N個用戶。 PCF2 1028把1個傳輸幀發(fā)送到訂戶組內的M個用戶。按照示例性實施例，廣播CS把包含加密廣播內容的IP分組發(fā)送到由D類多點傳 送IP地址標識的多點傳送組。該地址是在IP分組的目的地址字段內使用的。給定的PDSN 1024參與這些分組的多點傳送路由。在頭部壓縮后，PDSN1024將每個分組放在一 HDLC幀 內用于傳輸。HDLC幀由普通路由封裝(GRE)分組進行封裝。GRE分組頭部的關鍵字段使用 了特殊值來表示廣播載體連接。GRE分組后附加了 20字節(jié)的IP分組頭部，該頭部具有標識 PDSN 1024的IP地址的源地址字段、以及使用D類多點傳送IP地址的目的地址字段。建議這個多點傳送IP地址和廣播CS所使用的地址不同。系統(tǒng)1020為相應的PCFs和PDSNs配 置至少一個多點傳送路由表。在廣播連接中傳送的分組數(shù)據(jù)按順序被提供；在示例性實施 例中，啟用GRE排序特征。IP多點傳送分組的復制在能進行多點傳送的路由器中完成。在示例性實施例中，每個PCF還與BSC(未示出)相耦合，其中給定的BSC可以復 制分組并將它們發(fā)送給另一 BSC。BSC鏈能產生更好的軟切換性能。固定BSC能產生更好 的軟切換性能。固定BSC復制傳輸幀并且用相同時標將它發(fā)送到其相鄰的BSCs。時標信息 對于軟切換操作是關鍵的，因為移動站從不同的BSC接收傳輸幀。本領域的技術人員可以理解，信息和信號可以用多種不同技術和工藝中的任一種 來表示。例如，上述說明中可能涉及的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號、比特、碼元和碼片可以 用電壓、電流、電磁波、磁場或其粒子、光場或其粒子、或它們的任意組合來表示。本領域的技術人員能進一步理解，結合這里所公開的實施例所描述的各種說明性 的邏輯塊、模塊和算法步驟可以作為電子硬件、計算機軟件或兩者的組合來實現(xiàn)。為了清楚 說明硬件和軟件間的互換性，各種說明性的組件、框圖、模塊、電路和步驟一般按照其功能 性進行了闡述。這些功能性究竟作為硬件或軟件來實現(xiàn)取決于整個系統(tǒng)所采用的特定的應 用程序和設計。技術人員可以認識到在這些情況下硬件和軟件的交互性，以及怎樣最好地 實現(xiàn)每個特定應用程序的所述功能。技術人員可能以對于每個特定應用不同的方式來實現(xiàn) 所述功能，但這種實現(xiàn)決定不應被解釋為造成背離本發(fā)明的范圍。結合這里所描述的實施例來描述的各種說明性的邏輯塊、模塊和算法步驟的實現(xiàn) 或執(zhí)行可以用通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、場可編程門陣 列(FPGA)或其它可編程邏輯器件、離散門或晶體管邏輯、離散硬件組件、或為執(zhí)行這里所 述功能而設計的任意組合。通用處理器可能是微處理器，然而或者，處理器可以是任何常規(guī) 的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機。處理器也可能用計算設備的組合來實現(xiàn)，如，DSP和 微處理器的組合、多個微處理器、結合DSP內核的一個或多個微處理器、或任意其它這種配 置。結合這里所公開實施例描述的方法或算法的步驟可能直接包含在硬件中、由處理 器執(zhí)行的軟件模塊中、或在兩者當中。軟件模塊可能駐留在RAM存儲器、快閃(flash)存儲 器、ROM存儲器、EPR0M存儲器、EEPR0M存儲器、寄存器、硬盤、可移動盤、CD-ROM、或本領域中 已知的任何其它形式的存儲媒體中。示例性存儲媒體與處理器耦合，使得處理器可以從存 儲媒體讀取信息，或把信息寫入存儲媒體?；蛘撸鎯γ襟w可以與處理器整合。處理器和存 儲媒體可能駐留在ASIC中。ASIC可能駐留在訂戶單元中。或者，處理器和存儲媒體可能作 為離散組件駐留在用戶終端中。上述優(yōu)選實施例的描述使本領域的技術人員能制造或使用本發(fā)明。這些實施例的 各種修改對于本領域的技術人員來說是顯而易見的，這里定義的一般原理可以被應用于其 它實施例中而不使用創(chuàng)造能力。因此，本發(fā)明并不限于這里示出的實施例，而要符合與這里 揭示的原理和新穎特征一致的最寬泛的范圍。
權利要求
在支持廣播傳輸?shù)臒o線傳輸系統(tǒng)中的一種進行分組組幀的方法，該方法包括生成至少一個因特網(wǎng)協(xié)議(IP)層分組以進行傳輸，其中所述IP層分組是可變長度分組；向所述至少一個IP層分組附加尾部以形成至少一個完整性層分組，其中所述尾部用于驗證分組的完整性；將所述至少一個完整性層分組壓縮成固定長度壓縮層分組；以及傳送所述固定長度壓縮層分組。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述完整性層分組包括負載部分，包括一部分IP層分組、一 IP層分組或多個IP層分組；以及 所述尾部。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述尾部是差錯檢測部分。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述差錯檢測部分是幀檢測序列。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定長度壓縮層分組包括 至少一個壓縮頭部；至少一個壓縮負載，每個壓縮負載包括一部分IP層分組、一 IP層分組或多個IP層分 組；以及 填充。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，每個壓縮頭部包括 連續(xù)字段，指明相應壓縮負載是完整性層分組的起始還是延續(xù)；長度字段，指明從相應壓縮負載中的第一八位組到下一壓縮負載中包含的完整性層分 組中最后一個八位組的八位組數(shù)目。
7.在支持廣播傳輸?shù)臒o線傳輸系統(tǒng)中的一種進行分組組幀的設備，該設備包括用于生成至少一個因特網(wǎng)協(xié)議(IP)層分組以進行傳輸?shù)难b置，其中所述IP層分組是 可變長度分組；用于向所述至少一個IP層分組附加尾部以形成至少一個完整性層分組的裝置，其中 所述尾部用于驗證分組的完整性；用于將所述至少一個完整性層分組壓縮成固定長度壓縮層分組的裝置；以及 用于傳送所述固定長度壓縮層分組的裝置。
全文摘要
在支持廣播傳輸?shù)臒o線傳輸系統(tǒng)中進行組幀的方法和裝置。組幀格式包括對于單向傳輸特定的字段并降低系統(tǒng)的開銷。一實施例采用一種HDLC型式，該型式具有幀起始字段和附著在附加在每個幀的負載后的差錯檢測機制，其中協(xié)議信息并不和每個單獨幀一起傳輸。
文檔編號H04L1/00GK101835198SQ20101015712
公開日2010年9月15日 申請日期2002年3月28日 優(yōu)先權日2001年3月28日
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