专利名称：用于无线通信系统中动态回程资源管理的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及无线通信系统，特别地，涉及动态管理回程资源。
背景技术：
在通用分组无线电服务(GPRS)系统中，分组控制单元实现GPRS空中接口协议。PCU典型地位于基站收发信机台(BTS)远端的位置，通常位于基站控制器(BSC)或者移动交换中心(MSC)的位置。在PCU和BTS之间需要恒定的且非常低延迟的回程，以允许PCU经由BTS在空中接口中实时地传输无线电链路控制(RLC)块。该回程典型地被实现为租用E1线路，并且对于运营商通常是非常昂贵的。
在GPRS中，只要空中接口时隙在电路交换和GPRS服务之间是可交换的，则该回程是预先存在的，并且对于运营商不存在额外的回程成本。然而，随着GPRS的GSM增强型数据演进(EDGE)协议(Enhanced Data for GSM evolution(EDGE)protocol)的出现，该协议还被称为EGPRS，随着每个空中接口时隙的数据速率高达59.2Kbps，大致需要每个空中时隙的4X回程。关于EDGE的该额外回程需要为运营商带来了非常大的运营成本。
现有的“TRAU”回程是低延迟的和恒定延迟的，但不是有效率的。(严格地讲，TRAU帧是码型/速率适配单元(Transcoder/Rate AdaptorUnit)帧，但是此处使用的“TRAU”还包括在信道编码器和PCU之间传送的帧，原因在于这些帧以相似的方式被格式化为码型/速率适配单元帧)。现有的“TRAU”回程通过将可变长度(～30字节至～160字节)的RLC块分组为160字节的固定长度的TRAU帧，浪费了带宽。相反地，分组回程是有效率的且低延迟的，但不是恒定延迟的。而且，异步传输模式(ATM)回程可以是有效率的且低延迟的，但不是恒定延迟的，或者ATM回程可以是低延迟的和恒定延迟的，但不是有效率的(取决于所使用的适配层和数据分组)。这样，通常，基于分组的语音/ATM系统是有效率的，并且近似是恒定延迟的，但是牵涉了现有“TRAU”回程上的某些额外的延迟。然而，该额外的延迟对于GPRS协议性能是不可忍受的，并且对于GPRS的高度可变分组长度，非常难于使其保持为小的。
因此，需要一种装置和方法，用于动态管理回程资源，以便于降低EDGE运营商的回程成本，同时维持所需用于支持远端PCU位置的低延迟和恒定延迟特性。
图1是根据本发明的多个实施例的无线通信系统的框图。
图2是框图，说明了示例性的将“TRAU”或回程时隙分配给目标为在特定空中接口时隙中传输的数据部分。
图3是根据本发明的多个实施例的由PCU执行的功能的逻辑流程图。
具体实施例方式
下文描述了多种实施例，用于针对降低EGPRS运营商回程成本同时维持他们所需要的低的和恒定的延迟特性的需要。仍使用20msec的TRAU帧用于回程，以维持低的和恒定的延迟。然而，为了消除TRAU时隙对空中时隙的一一映射的限制，TRAU时隙被共同视为关于针对BTS的空中时隙组中一个大的20msec的TRAU帧。空中时隙数据可以有效率地分组为该巨型TRAU帧，忽略回程时隙边界。这样，可以分配适当的回程量，并且空中接口时隙数据更加有效地分组到回程中。通常，本发明的实施例调节RLC块的编码方案，由此所有的RLC块将适合于该巨型TRAU帧。如果需要，可以针对每20msec的巨型TRAU帧相异地执行该操作。最后，具有最低QoS优先级的移动设备可以首先降低其编码方案，而当移动设备具有相同的QoS优先级时，以循环(round robin)方式共享。
本发明的实施例包括一种用于无线通信系统中的动态回程资源管理的方法。所述方法包括，假设根据当前的无线信道条件、无线单元的编码方案是最大化的，由分组控制单元(PCU)确定用于传送待在发射周期期间发射的数据的回程链路的链路容量，和确定数据业务水平，该数据业务水平是在发射周期期间需要由用于传输的回程链路所传送的数据量。当所述数据业务水平大于所述链路容量时，所述方法进一步包括，减少发射周期期间至少一个无线单元的编码方案，以便于减少所述数据业务水平，以适应于不超出所述回程链路的数据容量。
本发明的实施例还包括一种PCU，其包括PCU网络接口，该PCU网络接口适于使用多种通信协议发送和接收消息传递；和控制器，其以可通信方式联接到PCU网络接口。所述控制器适于，假设根据当前的无线信道条件、无线单元的编码方案是最大化的，确定用于传送待在发射周期期间发射的数据的回程链路的链路容量，以及所述控制器适用于确定数据业务水平，该数据业务水平是在发射周期期间需要由用于经由PCU网络接口传输的回程链路所传送的数据量。所述控制器还适于，当所述数据业务水平大于所述链路容量时，减少发射周期期间至少一个无线单元的编码方案，以便于减少所述数据业务水平，以适应于不超出所述回程链路的数据容量。
通过参考图1～3，可以更加全面地理解所公开的实施例。图1是根据本发明的多个实施例的无线通信系统100的框图。通信系统100是公知的有EDGE能力的GPRS系统。系统100基于适用的3GPP(第三代伙伴项目)标准，被适当地修改以实现本发明。然而，本发明的实施例不必限于GPRS系统，而且还可以包括使用同GPRS相似的其他技术的通信系统。
本领域的技术人员应认识到，图1未示出用于系统100操作的所有必需的网络设备，而是仅示出了那些与本发明的实施例的描述特别相关的系统部件和逻辑实体。特别地，系统100的网络设备包括这样的部件，诸如BTS 121、MSC 171、BSC/PCU 131、和服务GPRS支持节点(SGSN)181。通常，BTS、BSC/PCU、MSC和SGSN在本领域中是已知的。例如，公知BSC/PCU包括诸如控制器和网络接口的部件。而且，BTS、BSC/PCU、MSC和SGSN之间的接口在本领域中是已知的。例如，BSC/PCU 131同各个部件BTS 121、MSC 171和SGSN 181之间的Abis、A和Gb接口是公知的。而且，MSC 171和SGSN 181之间的Gs接口是公知的。
最后，尽管图1示出了通过BSC实现的系统100的PCU，但是本发明不限于该实施例。例如，可替换地，可以通过SGSN、MSC实现PCU，或者将其实现为独立的系统部件。该系统架构的变化方案并非与本发明特别相关，并且并非限制本发明。
图1中示出的BSC/PCU 131包括控制器135和网络接口137。通常，诸如控制器和网络接口的部件是公知的。例如，已知该控制器包括基本部件，诸如但不限于，微处理器、微控制器、存储器设备、和/或逻辑电路。而且，该部件典型地适于实现使用高级设计语言或描述表达的、使用计算机指令表达的、使用消息传递流程图表达的、和/或使用逻辑流程图表达的算法和/或协议。因此，如果给定了算法、逻辑流程、消息传递流程、和/或协议规范，则本领域的技术人员了解可用于实现执行给定逻辑的控制器的许多设计和研发技术。因此，BSC/PCU131表示根据此处的描述，适于实现本发明的多种实施例的已知的BSC/PCU。
BTS 121使用GPRS空中接口111～118，用于分别同远端单元101～108通信。GPRS术语涉及作为移动站(MS)的远端单元；然而远端单元不必是移动的或能够移动。这样，本领域中已知的远端单元/MS平台包括诸如移动电话、计算机、个人数字助理、游戏机等的设备。
根据本发明的实施例的操作基本上如下。图2是框图，说明了示例性的将“TRAU”或回程时隙分配给目标为在特定空中接口时隙中传输的数据部分。作为用于说明本发明的特定方面的示例，图200的细节以许多假设为基础。首先，空中接口时隙211～218对应于8个20msec的时隙，这些时隙被同时发射到各个MS 101～108中的每一个。其次，回程时隙(或TRAU时隙)221～226表示6个20msec的E1时隙，这些时隙同时地自PCU 131向BTS 121传送数据。
在现有的系统中，通过单一的专用TRAU时隙传送每个空中接口时隙的数据，并且每个TRAU时隙传送单一空中接口时隙的数据。然而，本发明的实施例提供了动态回程资源管理，以更加有效率地使用回程时隙。对于给定的发射周期(即，20msec的空中接口时隙周期)，控制器135确定在空中接口上发射的、向BTS 121传送数据的回程链路容量。具体地，控制器135确定PCU-BTS链路(即Abis链路)的承载部分上的可用回程时隙(或20msec TRAU帧)的数目。在由图200说明的示例中，(除非发生硬件故障)将总是存在6个可用的TRAU时隙。然而，在可替换的实施例中，TRAU时隙可以是动态分配的而非专用的，并且因此容量将变化。因此，通过所确定的可用64Kbps的TRAU时隙的数目，可以了解链路的容量。
控制器135还确定给定发射周期的数据业务水平。这是在发射周期期间需要用于由BTS 121传输的回程链路所传送的数据量。首先通过假设每个MS 101～108使用每个MS的无线信道条件所允许的最大编码方案，执行业务水平确定。当该数据业务水平大于链路容量时，控制器135减少一个或多个MS 101～108在给定发射周期中的编码方案。该减少可能仅牵涉减少针对一个或多个MS的传输数据速率，或者其可能不牵涉给定发射周期期间的针对一个或多个MS的数据传送。
控制器135执行该编码方案减少，以便于减少总数据业务水平，以适应于不超出回程链路的数据容量。可以取决于所需要优化的性能度量，以多种方式确定选择哪个MS用于编码方案减少和每个编码方案减少多少。例如，在需要优化的数据吞吐量的情况中，可以使用“最佳适应”算法确定如何为数据块确定“大小”(即，调节编码方案)，以最有效率地分组可用TRAU时隙。
在图200中，通过注意到确定块大小对于有效率地分组回程时隙221～226的重要性，可以认识到这一点的作用。例如，如果MS 108的信道条件允许其以最大编码方案接收数据，则可以减少该MS 108编码方案，以便于减少空中时隙218的所需用于传送到BTS 121的数据量。这样，该数据速率的减少允许减少的数据量同TRAU时隙226的剩余部分相适应。
除了数据吞吐量之外，还可以调整“最佳适应”算法，以考虑MS的一个或多个服务质量(QoS)参数。因此，可以基于MS的QoS参数确定这些MS的优先次序，并且可以选择一个或多个最低优先级的MS用于编码方案减少。在图2的示例中，MS 102和MS 108均具有允许它们以最大编码方案接收数据的信道条件。然而，MS 108具有MS101～108中的最低的QoS。因此，可以选择MS 108而不是MS 102，用于当前时隙的编码方案减少。
如上文所提及的，在现有的系统中，由单一的专用TRAU时隙传送每个空中接口时隙的数据，并且每个TRAU时隙传送单一空中接口时隙的数据。在本发明的实施例中，控制器135经由网络接口137，可以经由多个TRAU时隙传送目标为单一空中接口时隙的数据，或者可以经由单一的TRAU时隙传送目标为多个空中接口时隙的数据。这样，除了确定是否需要减少编码方案以外，控制器135动态地管理回程时隙资源，以向与回程链路容量所允许的数目相同的MS传送数据。换言之，本发明的实施例不限于简单地由可用TRAU时隙数目同时支持的MS的数目。
例如，图200还说明了不需要编码方案减少的情况。不同的是，存在多于TRAU时隙(6个)的MS空中时隙(8个)。在现有技术中，仅可以同时支持8个空中接口时隙中的6个。然而，在本发明的实施例中，动态地管理回程时隙资源，由此这两个额外的MS(例如，MS 107和108)的数据被分配给已指配的TRAU时隙(例如，时隙223～226)。这样，相比于现有技术，可以同时支持更多的MS空中时隙。
图3是根据本发明的多个实施例的由PCU执行的功能的逻辑流程图。当逻辑流程300开始(302)时，对于给定的发射周期(即，对于空中接口时隙)，PCU确定(304)用于传送待在空中时隙期间发射的数据的回程链路容量。PCU还确定(306)数据业务水平，该数据业务水平是在空中时隙期间需要由用于传输的回程链路所传送的数据量。该数据业务确定假设，根据无线单元编码方案当前的无线信道条件来使这些无线单元编码方案最大化。
如果(308)数据业务水平大于链路容量，则PCU减少(310)空中时隙期间一个或多个无线单元的编码方案，以便于减少数据业务水平，以适应于不超出回程链路的数据容量。而且，如果(312)在发射周期期间存在比用于传送数据的回程时隙更多的用于发射的空中时隙，则PCU将传送(314)数据，由此至少一个回程时隙包含多于一个空中时隙的数据。在其他情况下，在本发明的某些但不是全部实施例中，PCU将在单一的回程时隙中传送(316)每个空中时隙的数据，并且逻辑流程结束(318)。
如此处描述的，本发明的实施例提高了EDGE回程的效率，同时维持了极其低的和恒定的延迟的基本回程特定，如为了支持PCU的远端位置所需要的。目前的TRAU回程解决方案的低效率之处在于，其将可变长度的RLC块分组为固定长度的TRAU帧。本发明的实施例允许将RLC块有效率地分组为空中时隙组的一个巨型TRAU帧。考虑到给定载波上的所有RLC块之间的平均RLC块大小典型地是最大RLC块大小的60％，约40～60％量级的整体回程节约是可能的。使用本发明的实施例，运营商还可以实现回程成本与系统中EGPRS用户的峰值吞吐量之间的折衷。例如，运营商可以通过降低其EGPRS用户的平均峰值吞吐量，有意地选择更大的回程节约。
在前面的说明中，通过参考特定的实施例描述了本发明。然而，本领域的普通技术人员应认识到，在不偏离如所附权利要求中叙述的本发明的精神和范围的前提下，可以进行多种修改和变化。因此，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的，并且所有该修改方案应涵盖于本发明的范围内。此外，本领域的普通技术人员应认识到，为了简化和清楚的目的说明了附图中的元件，并且没有必要依照比例绘制这些元件。例如，附图中的某些元件的大小可以相对于其他元件放大，以帮助改善对本发明的多种实施例的理解。
上文针对本发明的具体实施例描述了益处、优点和对问题的解决方案。然而，该益处、优点、对问题的解决方案、以及可以引起或导致该益处、优点、或解决方案或者使该益处、优点、或解决方案变得更加显著的任何因素，不应被解释为任何或全部权利要求的关键的、必需的或基本的特征或因素。如此处和附属权利要求中使用的术语“包括”、“包括的”或其任何其他的变化形式的目的在于表示非排它性的包含，由此包括元素列表的过程、方法、制造物品、或装置，不仅包括列表中的元素，而且可以包括未明确列出的或者对于该过程、方法、制造物品、或装置是固有的其他的元素。
如此处使用的术语“一个”或“一”被定义为一个或多于一个。如此处使用的术语“多个”被定义为2个或多于2个。如此处使用的术语“另一个”被定义为至少第二个或更多的。如此处使用的术语“包含”和/或“具有”，被定义为包括(即开放性语言)。如此处使用的术语“联接”被定义为连接，尽管没有必要是直接连接，也不必是机械连接。如此处使用的术语“程序”、“计算机程序”和“计算机指令”被定义为设计用于在计算机系统上执行的指令序列。该指令序列可以包括，但不限于，子程序、函数、过程、对象方法、对象实现方案、可执行应用程序、applet、servlet、共享库/动态负载库、源代码、对象代码和/或汇编代码。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种用于无线通信系统中的动态回程资源管理的方法，包括由分组控制单元(PCU)确定用于传送待在发射周期期间发射的数据的回程链路的链路容量；假设根据当前的无线信道条件、无线单元的编码方案是最大化的，由所述PCU确定数据业务水平，该数据业务水平是在所述发射周期期间需要由用于传输的所述回程链路所传送的数据量；当所述数据业务水平大于所述链路容量时，减少所述发射周期期间至少一个无线单元的编码方案，以便于减少所述数据业务水平，以适应于不超出所述回程链路的所述数据容量。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述发射周期包括下述周期在该周期中同时发射多个空中接口时隙。
3.如权利要求1所述的方法，其中减少所述发射周期中至少一个无线单元的所述编码方案包括在所述发射周期中不向至少一个无线单元传送数据。
4.如权利要求1所述的方法，其中减少所述发射周期中至少一个无线单元的所述编码方案包括减少所述发射周期期间将被发射到所述至少一个无线单元的数据的所述数据速率。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括经由多个回程链路时隙，在所述发射周期中传送目标为空中接口时隙的数据。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述多个回程链路时隙中的每个回程链路时隙还用于传送目标为至少一个其他空中接口时隙的数据。
7.如权利要求5所述的方法，其中当回程链路时隙的可用数目少于目标空中接口时隙的数目时，执行经由多个回程链路时隙传送目标为空中接口时隙的数据的步骤。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个无线单元相比于目标为所述发射周期中的数据的其他无线单元，具有最低的QoS优先级。
9.一种分组控制单元(PCU)，用于无线通信系统中的动态回程资源管理，所述PCU包括PCU网络接口，其适于使用多种通信协议发送和接收消息传递；控制器，其以可通信方式联接到所述PCU网络接口，所述控制器适于确定用于传送待在发射周期期间发射的数据的回程链路的链路容量，适于在假设根据当前的无线信道条件、无线单元的编码方案是最大化的情况下，确定数据业务水平，该数据业务水平是在所述发射周期期间需要由用于经由所述PCU网络接口传输的所述回程链路所传送的数据量；以及适于当所述数据业务水平大于所述链路容量时，减少所述发射周期期间至少一个无线单元的编码方案，以便于减少所述数据业务水平，以适应于不超出所述回程链路的所述数据容量。
10.如权利要求9所述的PCU，其中所述回程链路包括PCU和基站收发信机台(BTS)之间的PCU-BTS承载链路。
11.如权利要求9所述的PCU，其中所述控制器进一步适于，通过所述PCU网络接口，经由多个回程链路时隙，在所述发射周期中传送目标为空中接口时隙的数据。
12.如权利要求11所述的PCU，其中所述多个回程链路时隙中的每个回程链路时隙还用于传送目标为至少一个其他空中接口时隙的数据。
13.如权利要求11所述的PCU，其中当回程链路时隙的可用数目少于目标空中接口时隙的数目时，所述控制器经由多个回程链路时隙，传送目标为空中接口时隙的数据。
14.如权利要求9所述的PCU，其中所述至少一个无线单元相比于目标为所述发射周期中的数据的其他无线单元，具有最低的QoS优先级。
权利要求
1.一种用于无线通信系统中的动态回程资源管理的方法，包括由分组控制单元(PCU)确定用于传送待在发射周期期间发射的数据的回程链路的链路容量；假设根据当前的无线信道条件、无线单元的编码方案是最大化的，由所述PCU确定数据业务水平，该数据业务水平是在所述发射周期期间需要由用于传输的所述回程链路所传送的数据量；当所述数据业务水平大于所述链路容量时，减少所述发射周期期间至少一个无线单元的编码方案，以便于减少所述数据业务水平，以适应于不超出所述回程链路的所述数据容量。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述发射周期包括下述周期在该周期中同时发射多个空中接口时隙。
3.如权利要求1所述的方法，其中减少所述发射周期中至少一个无线单元的所述编码方案包括在所述发射周期中不向至少一个无线单元传送数据。
4.如权利要求1所述的方法，其中减少所述发射周期中至少一个无线单元的所述编码方案包括减少所述发射周期期间将被发射到所述至少一个无线单元的数据的所述数据速率。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括经由多个回程链路时隙，在所述发射周期中传送目标为空中接口时隙的数据。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述多个回程链路时隙中的每个回程链路时隙还用于传送目标为至少一个其他空中接口时隙的数据。
7.如权利要求5所述的方法，其中当回程链路时隙的可用数目少于目标空中接口时隙的数目时，执行经由多个回程链路时隙传送目标为空中接口时隙的数据的步骤。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个无线单元相比于目标为所述发射周期中的数据的其他无线单元，具有最低的QoS优先级。
9.一种分组控制单元(PCU)，用于无线通信系统中的动态回程资源管理，所述PCU包括PCU网络接口，其适于使用多种通信协议发送和接收消息传递；控制器，其以可通信方式联接到所述PCU网络接口，所述控制器适于确定用于传送待在发射周期期间发射的数据的回程链路的链路容量，适于在假设根据当前的无线信道条件、无线单元的编码方案是最大化的情况下，确定数据业务水平，该数据业务水平是在所述发射周期期间需要由用于经由所述PCU网络接口传输的所述回程链路所传送的数据量；以及适于当所述数据业务水平大于所述链路容量时，减少所述发射周期期间至少一个无线单元的编码方案，以便于减少所述数据业务水平，以适应于不超出所述回程链路的所述数据容量。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述回程链路包括PCU和基站收发信机台(BTS)之间的PCU-BTS承载链路。
全文摘要
描述了多种实施例，用于针对降低EGPRS运营商的回程成本，同时维持他们所需要的低的和恒定的延迟特性。对于回程，仍使用20msec的TRAU帧(221～226)，用于维持低的和恒定的延迟。然而，为了消除TRAU时隙到空中时隙(211～218)的一一映射的限制，TRAU时隙被共同视为空中时隙组的一个大的20msec的TRAU帧。空中时隙的数据可以有效率地分组为该巨型TRAU帧，忽略回程时隙边界。这样，可以分配载波的适当回程量，并且空中接口时隙的数据更加有效地分组到回程中。
文档编号H04W92/12GK1930820SQ200580007321
公开日2007年3月14日 申请日期2005年2月22日 优先权日2004年3月11日
发明者杰弗里·C·斯莫林斯克, 乔蒂·N·布莱克 申请人:摩托罗拉公司(在特拉华州注册的公司)