专利名称：用于动态选择rf资源分配中的调度策略的方法和装置的制作方法
技术领域：
在此讨论的实施方式涉及无线通信，诸如多无线电或认知无线电。
背景技术：
多无线电或认知无 线电是指用于无线通信的架构，其中网络或无线节点改变其发送和/或接收参数以通过避免干扰其他许可的或未许可的节点或用户而更为高效地通信。改变发送或接收参数可以基于活跃的监测内部和外部无线电环境中的若干因素，包括无线电频谱、用户行为以及网络状态。完全认知无线电是这样的一类认知无线电，其中在确定发送和接收改变时要考虑网络或无线节点可观测的每个可能的参数。频谱感测认知无线电是这样的一类认知无线电，其中在确定发送和接收改变时仅考虑无线电频谱。此外，可基于可用的频谱部分来区分认知无线电。例如，经许可的频带认知无线电是指能够使用分配给许可用户的频带的认知无线电；而非许可频带认知无线电是指仅能利用无线电频谱的未许可部分的认知无线电。如上所述，认知无线电的一个功能是利用频谱感测技术来检测未使用的频谱以及在使用它的同时避免对其他节点或用户的有害干扰。认知无线电的另一功能是通过捕获最佳可用频带以满足通信需求(例如，服务治理需求)来提供频谱管理功能。认知无线电还通过允许认知无线电用户交换其工作频率来支持频谱流动性。而且，认知无线电可以通过提供公平的频谱调度方法来提供频谱共享。
发明内容
一个实施方式的目的是一种在资源分配中动态选择调度策略的方法。该方法包括测量多无线电射频硬件调度工作负载，将测量的多无线电射频硬件调度工作负载与阈值相比较，以及基于比较的结果动态选择更优的共享硬件组件调度策略。另一个实施方式的目的是一种装置。该装置包括至少一个处理器，以及包括计算机程序代码的至少一个存储器。该至少一个存储器和计算机程序代码与所述至少一个处理器一起，用于使所述装置至少测量多无线电射频硬件调度工作负载，将测量的多无线电射频硬件调度工作负载与阈值相比较，以及基于比较的结果动态选择更优的共享硬件组件调度策略。另一个实施方式的目的是一种实现在计算机可读存储介质上的计算机程序。该计算机程序用于控制处理器执行操作，包括测量多无线电射频硬件调度工作负载，将测量的多无线电射频硬件调度工作负载与阈值相比较，以及基于比较的结果动态选择更优的共享硬件组件调度策略。
为了正确理解本发明，现在参考附图，其中图I图示了根据一个实施方式的作业的生命周期的时间线的示例；
图2图示了根据一个实施方式的调度策略选择原则的示例图；图3图示了根据一个实施方式的资源调度方法的流程图的示例；以及图4图示了根据一个实施方式的装置的示例。
具体实施例方式本发明的实施方式涉及多无线电或认知无线电，以及嵌入控制软件和所附硬件中控制移动设备中复杂的无线电应用的方法。更具体地，实施方式可涉及形式为具有共同射频(RF)平台的多无线电设备中的配置调度的资源分配，其中RF资源是共享的，例如当多个协议使用同时使用相同射频资源时。射频资源包括用于形成RF处理管道的无存储器的模拟组件。根据一些实施方式，实际硬件实现例如可以是粗略粒度可重配置RF或者软件定义的无线电(SDR)管道的模拟 部分。当使用共享硬件资源执行多个无线电协议时，每个协议需要的资源被分配。这样，避免了资源使用冲突。为了使硬件利用率高，可应用精细粒度的动态资源分配，其中资源仅在必需时被分配。因为系统是动态的，在分配的绝限之前存在有限的时间窗口，在该时间窗口期间存在用于分配决策的信息。配置调度是一种用于找到正确资源配置和在无线电任务之间仲裁资源的机制。因此，在一个实施方式中，配置调度涉及在某些时间段中为某些任务分派资源。在这个上下文中，分配请求被称为分配作业或者简称作业。图I图示了一个作业的生命周期的时间线的示例。作业的生命周期在无线电任务(例如无线电协议)请求分配时开始。按照调度术语说，作业被释放I。在作业被释放I之后，执行调度决策，其中找到配置并且为该配置分配资源。该调度决策的时间窗口(称为决策窗口 3)处于释放I和冻结2之间。作业在应开始之前被冻结在某个点，并且这个时间被称为冻结提前量4。这主要是因为硬件的重配置通常由被称为分派器的另一组件执行，并且可能存在一定的传输延迟。可选地，调度程序已知的分配作业集合可以在执行之前被优化，这需要一定的附加计算代价，这给冻结提前量增加了进一步的时间。在冻结2之后，原始请求者不能再修改该作业。在冻结2之后，作业被转移到执行5，其可包括将作业转移到分派器。在一个实施方式中，分派器可以在不同的芯片上。在转移到执行之前，可以执行全局的作业优化，由此，冻结2与执行5之间的时间被称为优化窗口 6。例如，2个兼容的作业可共享同一个低噪声放大器(LNA)，因此这两个作业的配置和资源使用可以部分地合并。作业开始7和完成8，并且开始与完成之间的时间称为作业的持续间隔9。分配的资源例如可被用于接收长期演进(LTE)子帧或发送广阔局域网(WLAN)帧。请求者可以确定如何使用资源。在作业完成之后(即，经过了结束)，它被撤销10。撤销发生在完成8之后的某个时间。撤销可简单地表示从调度程序的数据结构中清理了作业的所有信息。在一个实施方式中，如图I所示，优化窗口 6可以是0. 5ms并且执行提前量11可以是0.5ms。在这个实施方式中，冻结提前量4可以是lms。作业可以在冻结提前量4之前的任何时间被释放I。如果作业在开始7之前5ms被释放，则决策窗口 3将是4ms。用于优化窗口 6和执行提前量11的确切时间可以取决于系统。释放提前量的确切时间或者说作业在开始前被释放的时间取决于作业。注意，对于较简单的系统，优化窗口 6和/或执行提前量11可以是0，并且因此被退化。本发明的实施方式也可应用于这些系统，因为仍然存在决策窗口。被称为调度决策的资源分配可以在作业被释放I时马上执行，在实际上刚好在冻结2之前；或者在二者之间的任何时间。在作业被释放就马上执行调度决策时，被称为急切调度策略。由此，在急切调度策略中，在资源请求已知时就立刻执行资源分配。当恰好在冻结之前执行调度决策时，被称为懒惰调度策略。换句话说，在懒惰调度策略下，资源分配被延迟使得尽可能晚地执行。 根据一个实施方式，资源分配包括解析上下文，这包括找到可用于执行该作业的可用资源的资源组合。资源分配还可包括分配资源，以及通知请求者获得了上下文。当然，也有可能没有可用资源的资源组合与作业需求相匹配。在这种情况下，可以做出否定通知并且该作业可以被立即撤销。急切调度策略通常可产生较好的调度，而懒惰策略的优点是配置调度程序使用较少的处理器和存储器资源。对处理器和存储器资源的使用的增加意味着能耗增加，因此可导致移动设备中电池寿命的缩短。因此，懒惰调度策略可以实现较少的处理器周期，使用较少的存储器，以及消耗较少的能量。由此，当这个策略产生的质量是足够的时，懒惰调度策略可以是优选的。根据某些实施方式，急切和懒惰调度策略在做出调度决策的时间上是不同的。然而，急切和懒惰调度策略没必要改变真实上下文解析算法工作的方式。在这个实施方式中，上下文解析是指在可重新配置的阵列中指派数据路径上下文。这样，急切和懒惰调度策略与调度的决策窗口相关，其中决策窗口是局部的或针对每个调度作业的。可以认为急切和懒惰调度策略是系统级模式。这样，在某些实施方式中，它们被应用于每个作业。此外，在某些实施方式中，决策窗口的大小是针对每个作业的。一些作业比其他作业相对于其开始时间更早被释放。而且，在急切和懒惰调度策略之间改变并不暗示对系统操作的中止；如上所述，它仅仅改变分配决策的时间。支持急切和懒惰调度策略二者可以不导致过于复杂的实现。这仅仅是何时处理释放作业的队列的问题。而且，在一些实施方式中，可能只有急切实现需要队列。本发明的实施方式提供一种用于使多无线电系统能够为轻工作负载和重工作负载适配射频资源调度的机制。在一个实施方式中，此机制改变做出资源分配(即决策)的时间。根据一个实施方式，当分配射频资源时，使用率阈值被用以确定何时在懒惰和急切调度策略之间切换。图2图示了根据本发明的一个实施方式的调度策略选择原则的示例图。如图2所示，当共享资源的负载小于阈值150时可以使用懒惰调度策略140。这可以在无线电协议相对于平台能力处于低性能模式时应用。如上所述，使用懒惰调度策略还可减少对处理器和存储器资源的使用，并且因此降低能耗。还如图2所示，当共享资源的负载超过阈值150时，不使用懒惰调度策略。在这种情况下，使用急切调度策略产生较高质量的分配调度。在一个实施方式中，可根据实现者的愿望选择阈值。此外，在一些实施方式中，阈值可特定于射频平台和其上执行的协议。例如，对于大多数协议，可以接受因资源冲突而丢失1%的帧。但是，对于一些协议，例如蜂窝协议，可能期望不要丢帧。根据某些实施方式，可以通过实验确定阈值，例如通过使用可包括在设计自动化工具中的模拟过程。例如，平台设计可用通过或失败的一组测试用例或场景来测试。这个过程可用于得到可被急切和懒惰调度策略执行的组合的一个表或另一表示。在其他实施方式中，可以使用当前或未来的用于确定阈值的分析方法。这可能需要可调度性或对调度算法的调度可行性研究。根据一个实施方式，用于在急切和懒惰调度策略之间选择的一般过程可以如下1.测量多无线电射频硬件调度工作负载。例如，测量可以基于被拒绝的作业率，无线电协议模式包括离线、空闲、扫描、活跃、多输入多输出(MIMO)等等；或者射频硬件组件的利用率。这里提到的无线电协议模式是示例以及其他模式可能取决于实现，例如ad-hoc、基础和用于WLAN的节电，以及连接的无线电资源控制或对LTE的无线电资源控制空闲。2.对多无线电射频硬件调度工作负载与阈值进行比较。3.基于比较步骤的结果，对在急切和懒惰调度策略之间交替做出决策。这个过程可以定期地、持续地执行或者可由一些事件触发，例如无线电协议的模式改变。基于实验，发现对非约束性设置(即，在无线电协议之间不发生资源竞争)使用懒惰调度策略需要的最大分配表大小要小89%并且对分配表的查找数目减少4%，同时产生与急切调度策略相等质量的调度。如果分配表被组织成每个结点2个子节点的树，则在这种情况下，较小的结构尺寸还将导致对具有最大结构尺寸的分配表的查找所需要的操作减少53%。但是，当资源为约束性时(即，发生资源竞争)，懒惰调度策略倾向于优先级倒置。这导致丢失较高优先级的无线电协议的分配请求的5%，有利于低优先级协议。当使用急切调度策略时，不存在优先级倒置异常。图3图示了根据一个实施方式的资源调度方法的流程图的示例。如图3所示，所述方法包括在300，测量调度工作负载，以及在310，将测量的调度工作负载与利用阈值相比较。在一个实施方式中，调度工作负载是多无线电射频硬件调度工作负载。该方法继而能够基于在测量的调度工作负载与利用率阈值之间比较的结果而动态选择更优的共享硬件组件调度策略。更具体地，在320，确定调度工作负载是否超过阈值。如果调度工作负载超过阈值，则在330选择急切调度策略。但是如果调度工作负载未超过阈值，则在340选择懒惰调度策略。根据某些实施方式，上述方法可以存储为计算机可读介质上且被处理器执行的指令。计算机可读介质可以是可被用信息编码的非暂时介质，当在硬件中执行时，执行对应于图3所示过程的过程，或者这里讨论的任何其他过程。非暂时介质的示例包括计算机可读介质、计算机分发介质、计算机可读存储介质和计算机程序产品。此外，上述计算机可读介质可以至少部分通过传输线、光盘、数字视频盘、磁带、Bernoulli驱动器、磁盘、全息盘或带、闪存、磁阻存储器、集成电路或任何其他数字处理装置存储器设备。在一个实施方式中，在急切和懒惰选择策略之间的选择可以实现在例如网络连接管理器或移动设备的网络堆栈中的类似组件中或被例如网络连接管理器或移动设备的网络堆栈中的类似组件执行。此外，可以说明不同的无线电协议的操作模式。操作模式的示例包括离线、空闲、扫描网络、低性能、高性能以及多种MMO模式。根据一个实施方式，基于操作模式，对资源使用的粗略利用率估计是根据无线电协议而计算的。总的系统利用率估计可以通过各个无线电协议的组合利用率估计来计算。所以，根据这个实施方式，当总的系统利用率估计超过某个平台专用的阈值时，使用急切调度策略。否则，使用懒惰调度策略。
此外，在一些实施方式中，调度度量也可用于选择急切策略。例如，当无线电协议之间的分配冲突率超过某个水平时，也可以使用急切策略。分配冲突率可以这样来计算将某些时间间隔上接受的资源请求的数目与拒绝的资源请求的数目进行比较。图4图示了根据一个实施方式的装置100，可用于最优地选择共享硬件组件调度策略。在一些实施方式中，装置100实现在电子设备中，例如计算系统、电话、无线通信设备、游戏系统、音乐或媒体播放器、个人数字助理(PDA)，或者任何其他能无线通信的设备或系统。装置100可包括通信接口 12，例如总线或其他通信机制，用于在装置100的组件之间传递信息。可替换地，装置100的组件可以互相直接通信，不使用通信接口 12。装置100还可包括处理器22，耦合到通信接口 12，用于接收、管理和/或处理用户输入或信息，以及用于执行指令或操作。处理器22可以是任何类型的通用或专用处理器。在一个实施方式中，处理器22可以包括在专用集成电路(ASIC)中。装置100还包括存储器14用于存储处理器22要执行的信息和指令。存储器14可以由随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、静态存储例如磁或光盘或者任何其他类型的机器或计算机可读介质的任意组合组成。计算机可读介质可以是处理器22可存取的任何可用的介质以及可包括易失和非易失介质、可移除或不可移除介质以及通信介质。通信介质可包括计算机程序代码或指令、数据结构、程序模块或其他数据，以及包括任何信息递送介质。处理器22还可通过通信接口 12或直接耦合到图形用户界面或显示器24，例如薄膜晶体管(TFT)液晶显示器(LCD)，用于向用户显示信息。在一些实施方式中，显示器24可以是触屏显示器，使用户能通过使用其手指、手、触针或另一无源物体与显示器24上所呈现的直接交互。但是，在其他实施方式中，显示器24可以是标准显示器，例如LCD，可通过小键盘26或光标控制设备28，例如计算机鼠标与之交互。装置100还可包括传感器或检测器20，用于检测和接收例如由用户通过显示器24、小键盘26和/或光标控制设备28提供的一些输入。检测器20可以是装置100的单独组件，或者可替换地，检测器20可以被包括作为处理器22的功能。在一个实施方式中，存储器14存储当被处理器22执行时提供功能性的软件模块或应用。所述模块可包括为装置100提供操作系统功能性的操作系统15。存储器14还可存储应用16，例如文本编辑或消息应用、游戏、网页浏览器等。根据某些实施方式，处理器22和存储器14 一起，可控制装置100以测量调度工作负载，以及将测量的调度工作负载与利用阈值相比较。在一个实施方式中，调度工作负载是多无线电射频硬件调度工作负载。然后，装置被控制以基于在测量的调度工作负载与利用阈值之间比较的结果动态选择更优的共享硬件组件调度策略。更具体地，处理器22和存储器14用于控制装置100以确定调度工作负载是否超过阈值。如果调度工作负载超过阈值，则装置100被控制以选择急切调度策略。但是如果调度工作负载不超过阈值，则装置100被控制以选择懒惰调度策略。由此，本发明的实施方式提供用于资源分配的被优化以获得较少的处理器周期，使用较少的存储器，以及消耗较少的能量的机制。应注意，本说明书中所述的一些功能特征已被呈现为模块、功能或应用，以便更具体地强调其实现独立性。例如，模块、功能或应用可以实现为包括定制VLSI电路或门阵列的硬件电路、成品半导体例如逻辑芯片、晶体管或其他离散组件。模块、功能或应用还可以实现在可编程硬件设备中，例如场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等。模块、功能或应用还可以部分或全部实现在被多种处理器执行的软件中。可执行代码的识别模块可以，例如，包括计算机指令的一个或多个物理或逻辑块，其可以，例如，被组织为对象、过程或函数。但是，标识模块的可执行代码不需要物理地定位在一起，但是可以包括存储在不同位置的完全不同的指令，当被逻辑地结合在一起时，组成模块以及实现其规定的用途。实际上，可执行代码的模块可以是单个指令或很多指令，以及甚至可以被分布在几个不同的代码段，在不同的程序之间，以及跨几个存储器设备。类似地，在这里，操作数据可被标识和图示在模块中，以及可以实现为任何合适的形式以及组织在任何合适类型的数据结构中。操作数据可以被集中成单个数据组，或可被分布在不同的位置，包括不同的存储设备，以及可以至少部分地仅作为系统或网络上的电子信号存在。本发明的所述特征、优点和特性可以在一个或多个实施方式中按任何合适的形式组合。相关领域技术人员将认可本发明可以被实现为不具有特定实施方式的一个或多个具体特征或优点。在其他实例中，可以认为 某些实施方式中其他特征和优点可以不出现在本发明的所有实施方式中。因此，本领域技术人员将易于理解如上所述的发明可以实现为不同顺序的步骤，可以实现为具有不同于所公开的配置中的硬件元件，以及实施方式可以按任何适当的方式组合。因此，虽然基于这些优选实施方式说明了本发明，显然对于本领域技术人员某些修改、变更和备选构造将是明显的，同时保持在本发明的精神和范围中。为了确定本发明的界限，因此，应参考所附权利要求。
权利要求
1.一种用于通信的方法，包括 测量多无线电射频硬件调度工作负载； 将测量的所述多无线电射频硬件调度工作负载与阈值进行比较；以及 基于所述比较的结果动态选择更优的共享硬件组件调度策略。
2.根据权利要求I所述的方法，其中所述动态选择包括选择急切调度策略或懒惰调度 策略之一。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述选择包括当所述比较的结果是测量的所述多无线电射频硬件调度工作负载超过所述阈值时，选择所述急切调度策略。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述选择包括当所述比较的结果是测量的所述多无线电射频硬件调度工作负载未超过所述阈值时，选择所述懒惰调度策略。
5.根据权利要求I所述的方法，其中所述测量包括基于以下至少一个来测量所述多无线电射频硬件调度工作负载被拒绝作业率、无线电协议模式以及射频硬件组件的利用率。
6.根据权利要求5所述的方法，其中无线电协议模式包括以下至少一个离线、空闲、扫描、活跃、多输入多输出MIMO、ad-hoc、基础模式、节电、连接的无线电资源控制以及无线电资源控制空闲。
7.根据权利要求I所述的方法，其中所述比较包括将测量的所述多无线电射频硬件调度工作负载与由用户选择的所述阈值进行比较。
8.一种用于通信的装置，包括 至少一个处理器；以及 包括计算机程序代码的至少一个存储器； 所述至少一个存储器和所述计算机程序代码由所述至少一个处理器配置用于使所述装置至少执行 测量多无线电射频硬件调度工作负载； 将测量的所述多无线电射频硬件调度工作负载与阈值进行比较；以及 基于所述比较的结果动态选择更优的共享硬件组件调度策略。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码由所述至少一个处理器进一步配置用于使所述装置至少动态选择急切调度策略或懒惰调度策略之一。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码由所述至少一个处理器进一步配置用于使所述装置至少当所述比较的结果是测量的所述多无线电射频硬件调度工作负载超过所述阈值时，选择所述急切调度策略。
11.根据权利要求9所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码由所述至少一个处理器进一步配置用于使所述装置至少当所述比较的结果是测量的所述多无线电射频硬件调度工作负载未超过所述阈值时，选择所述懒惰调度策略。
12.根据权利要求8所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码由所述至少一个处理器进一步配置用于使所述装置至少基于以下至少一个来测量所述多无线电射频硬件调度工作负载被拒绝作业率、无线电协议模式以及射频硬件组件的利用率。
13.根据权利要求12所述的装置，其中无线电协议模式包括以下之一离线、空闲、扫描、活跃、多输入多输出MIMO、ad-hoc、基础模式、节电、连接的无线电资源控制以及无线电资源控制空闲。
14.根据权利要求8所述的装置，其中所述阈值是由用户选择的。
15.根据权利要求8所述的装置，其中所述急切调度策略和所述懒惰调度策略与调度的决策窗口有关，并且其中所述急切调度策略和所述懒惰调度策略在做出调度决策的时间方面是不同的。
16.一种用于通信的设备，包括 用于测量多无线电射频硬件调度工作负载的装置； 用于将测量的所述多无线电射频硬件调度工作负载与阈值进行比较的装置；以及 用于基于所述比较的结果动态选择更优的共享硬件组件调度策略的装置。
17.根据权利要求16所述的设备，其中用于动态选择的装置包括用于选择急切调度策略或懒惰调度策略之一的装置。
18.根据权利要求17所述的设备，其中用于选择的装置包括用于当所述比较的结果是所述测量的所述多无线电射频硬件调度工作负载超过所述阈值时选择所述急切调度策略的装置。
19.根据权利要求17所述的设备，其中用于选择的装置包括用于当所述比较的结果是测量的所述多无线电射频硬件调度工作负载未超过所述阈值时选择所述懒惰调度策略的装置。
全文摘要
本发明涉及用于动态选择RF资源分配中的调度策略的方法和装置。实施方式的目的是一种在资源分配中动态选择调度策略的装置和/或方法。所述方法包括测量多无线电射频硬件调度工作负载，将测量的多无线电射频硬件调度工作负载与阈值进行比较，以及基于比较结果动态选择更优的共享硬件组件调度策略。
文档编号H04W72/12GK102625453SQ20121002282
公开日2012年8月1日 申请日期2012年1月20日 优先权日2011年1月28日
发明者A·O·伊莫南, S·O·J·基曼基, V·L·I·伊尔维萨洛 申请人:诺基亚公司