专利名称：用于无线通信中的信道适配的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及一种用于对于与接入网的基站通信的移动终端所使用的无线信道的媒体层适配的方法和装置，用于改进所述通信的性能。
背景技术：
在移动终端与无线接入网的基站之间的IP (互联网协议)分组中的媒体的无线通信中，当在分组接收节点处检测到与质量有关的问题时，一般在分组发送节点处采用媒体层适配的构思。在该说明书中，分组发送节点和分组接收节点将简称为“发送器”和“接收器”，所讨论的通信可以是下行链路或上行链路。在接收侧处的质量问题可能归因于导致改变的数据速率的网络中的变化信道条件和/或拥塞而出现，这特别对于延迟敏感实时服务(例如VoIP (基于IP的语音)、视频和互动游戏应用)具有影响。媒体接收端用户可能将在所使用的无线信道上的降低的数据速率感知为受损的声音或图像，和/或当媒体播出时增加的延迟。在该说明书中，术语“性能”指代当在媒体接收端用户处播出媒体时可能在此情况下导致受损质量的所使用的信道的任何质量影响特性。如今的媒体层适配技术涉及在发送器处的不同适配，其典型地逐一尝试基于接收器基本上向发送器指示接收质量是良好还是不良的反馈机制来克服性能问题。可以在发送器处应用不同的适配方法，包括:1)通过减少的资源编码比特速率进行的“比特速率的回退”，2) “帧聚合”，其中，多个媒体帧聚合为公共物理帧，这减少了协议开销量；3)通过多于一次地发送相同信息进行的“冗余”。因此在发送器处逐一引入并且尝试这些方法，优选地开始于取决于系统使用什么方法而最有可能成功 的方法。例如，比特速率的回退在当其它干扰信号量很高时信道性能容易降级的干扰敏感系统(例如HSPA(高速分组接入)以及LTE(长期演进))中是有效的，而帧聚合在分组速率敏感系统(例如WLAN(无线局域网))中是最有帮助的。冗余典型地有助于改进这两种类型的系统的性能，但可能导致增加的网络负载，因此通常用作当比特速率回退和巾贞聚合都不成功时的最后措施。
图1示出媒体层适配如何基本上用于所传送的数据分组的发送器100与接收器102之间的语音通信(例如VoIP)。在该图中，分组通信由粗箭头表示，而控制消息传送由细箭头表示。对于对所传送的话音进行编码/解码，发送器100和接收器102可以使用公知的话音编解码器AMR-NB (自适应多速率-窄带)。协议RTP (实时协议)典型地用于在无线信道上传送数据分组。发送器100通过无线信道将分组发送到接收器102，接收器102临时将接收到的媒体数据存储在媒体缓冲器(未示出)中，然后解码以用于播出。接收器102还通过测量所接收到的分组的的合适质量指示参数(例如分组丢失率或分组延迟抖动)来监控信道性能。当所监控的性能落入可接受的级别之下时，接收器102选择多个可用方法1-3中的媒体层适配方法，并且将适配请求作为反馈发送到发送器100，建议所选择的适配方法。可以根据公知的协议RTCP(RTP控制协议)在控制消息中发送该请求。发送器100然后当将其它分组通过所使用的信道发送到接收器102时应用所建议的适配方法。如果所监控的性能仍然不可接受，则接收器102从可用方法1-3选择另一媒体层适配方法，并且相应地将新适配请求发送到发送器100，如此类推。如上所述，接收器102中的适配算法典型地被配置为取决于适配方法1-3的用于改进所使用的信道的性能的可能性而以特定预设顺序选择并且建议它们。在一个示例中，适配算法首先尝试采用比特速率的回退，如果不成功，则其然后尝试连同回退比特速率一起采用帧聚合。如果这仍然不足以改进性能，则适配算法尝试冗余。这种方案在干扰敏感系统HSPA和LTE中运作相当良好，因为最有可能在这些系统中成功的适配方法首先得以尝试(即比特速率的回退)。然而，对于减少的比特速率没有效果或具有非常有限的效果的系统，在性能变得可接受之前，这可能耗费一些时间，因此导致用户感知为拖延的不良质量以及过度反馈信令和处理。例如，虽然WLAN系统可能在其它情况下实际上对于减少的比特速率是可接受的(例如当分组相对大时(例如视频分组))，但WLAN系统主要是分组速率敏感的，并且对于减少的比特速率并不非常可接受，尤其是当在VoIP中使用相对少的分组时。由于上述测量和估计必须在尝试另一适配方法之前在充足数量的连续分组上进行，因此反馈机制也有些耗时，其被需要以确保用于分析的测量基础是稳定的，并且太短的分析时段对于应用非相关适配方法增加了风险。此外，如果仅将分组丢失率测量为质量指示参数，则甚至当基本上不存在分组丢失并且通过监控功能检测不到性能问题时，在接收侧处的输出质量有可能严重受损。例如，当网络容量仅允许有限/减少的数据吞吐量(其不足以支持所使用的服务所需的分组速率)时，这种情况可能出现。并非丢弃分组，发送器减少分组发送速率以符合所减少的网络容量。结果，接收器将比所期望的更不频繁地接收分组，并且其媒体 缓冲器中的分组出现短缺，被称为“缓冲器运行不足”(buffer under-run),这自然将干扰媒体的播出。图2示意性示出在用于通过无线信道来传送话音的VoIP服务的情况下帧聚合如何运作。在该示例中，RTP用于在物理层中传送数据分组，一般被称为RTP分组。200表示在应用层中所创建的媒体帧序列，一般被称为数据帧或内容帧，待在物理层中根据所发送的RTP分组1-16的帧方案202而封装，以用于在发送器处传输。话音编码器典型地每隔20ms (毫秒)生成一个媒体中贞。当应用帧聚合204时，每个RTP分组中的媒体帧的数量基本上增加，以减少每媒体帧的开销信息的传送，然而，这可能增加在发送器处的分组生成与在接收器处的分组接收之间的普通延迟。在该示例中，使用特定头大小H的第一所示分组206a包含两个媒体帧1-2，分组206a作为RTP分组3而从发送器发送，因此包含40ms的话音。通过应用帧聚合，纳入到下一所示分组206b的媒体帧的数量增加为使用相同头大小H的四个媒体帧3-6，分组206b作为下一 RTP分组10而被发送，因此包含80ms的话音。由此，接收器将更“密集地”得到媒体数据，也减少了以分组头的形式的总开销传送。US 7，460，524 B2公开了帧聚合可以如何应用于无线信道来处理过度分组延迟抖动。如上所述，一般的问题是，“最佳”媒体层适配或甚至可接受的媒体层适配并非一次被发现，但在不同方法被测试并且估计为达到可接受的性能之前可能耗费一些时间。当应用帧聚合时，少于优化数量的媒体帧可以在每个所发送的分组中被尝试，并且可以对于在达到最佳或至少可接受的性能之前在多个所发送的分组中尝试若干不同聚合方案是必须的。例如，如果当前使用I帧/分组，则典型适配方案将首先尝试2帧/分组的帧聚合，估计性能，然后尝试3帧/分组，估计性能，然后尝试4帧/分组，诸如此类，直到可以断定已经达到最佳或可接受的帧聚合。上述在已经确定有用的帧聚合之前尝试不同帧聚合的延迟可能是相当大的，如上所述，每次尝试需要充足的分析时段，因此导致在媒体接收端用户处的延时性能问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题中的至少一些。另外目的在于使得能够高效确定有用的帧聚合方案，而没有过度延迟。有可能通过使用所附独立权利要求中所限定的方法和装置来实现这些目的和其它目的。根据一方面，提供一种用于对于在分组发送节点与分组接收节点之间的无线信道上所传送的数据分组采用媒体层适配的方法。在该方法中，监控在所述接收节点处所接收到的分组的到达时间“AT”和生成时间“GT”。然后计算对于连续分组所监控的到达时间中的差“ATdiff”，并且还计算对于连续分组所监控的生成时间中的差“GTdiff”。所述方法还包括:计算指示所述到达 时间差ATdifT与对于多个连续分组所计算的生成时间差GTdiff之间的差或偏差的到达间测度“IA”，即:IA = ATdiff-GTdiff。当所述到达间测度IA超过预设阈值Th时，在所述分组通信中应用帧聚合方案，所述帧聚合方案是基于所计算的到达间测度IA而确定的。由此，可以直接确定有关的并且有可能甚至是“最佳”的每分组的媒体帧的数量，用在新帧聚合方案中，这无需尝试不同的替选并测量所得性能(更为耗时)。根据另一方面，提供一种在分组接收节点中的装置，被配置为对于在分组发送节点与分组接收节点之间的无线信道上所传送的数据分组采用媒体层适配。在所述接收节点装置中，性能监视器适用于监控所接收到的分组的到达时间和生成时间。此外，所述接收节点中的适配控制器适用于计算对于连续分组所监控的到达时间差ATdiff，计算对于连续分组所监控的生成时间差GTdiff，并且计算对于多个连续分组所计算的所述到达时间差ATdiff与所述生成时间差GTdiff之间的差或偏差的到达间测度IA，即:IA =ATdiff-GTdiff0当所述到达间测度超过预设阈值Th时，所述适配控制器进一步适用于基于所计算的到达间测度IA来确定帧聚合方案，并向分组发送节点发送适配请求，以在所述分组通信中使用所确定的帧聚合方案。可以根据不同可选实施例来配置并且实现上述方法和装置。在一个可能实施例中，所述分组接收节点计算到达时间差ATdiff、生成时间差GTdiff以及到达间测度IA，确定帧聚合方案，并向所述分组发送节点发送适配请求，以在分组通信中使用所述帧聚合方案。在另一替选实施例中，取决于实现，所述分组接收节点计算到达时间差ATdiff、生成时间差GTdiff和到达间测度IA，并且向所述分组发送节点报告所计算的到达间测度IA。然后，如果其超过所述预设阈值Th，所述分组发送节点能够根据所报告的到达间测度IA，确定所述巾贞聚合。所述到达间测度可以是根据多个连续分组上的所述到达时间差ATdiff和所述生成时间差GTdiff计算的平均到达间抖动。或者，所述到达间测度IA可以是以下项中的任一:最大到达间抖动IA (max)、中位数到达间抖动IA (med)、以及基于对于所述多个连续分组所计算的预设百分数的代表IA值。在其它可能实施例中，所述分组接收节点通过确定所接收到的分组的时间戳或媒体帧号来监控所接收到的分组的生成时间。可以通过将每分组的当前媒体帧数量CF的媒体帧的数量N计算为
权利要求
1.一种对于在分组发送节点(600)与分组接收节点(602)之间的无线信道上传送的数据分组采用媒体层适配的方法，所述方法包括: -监控(300)在所述接收节点处接收到的分组的到达时间AT和生成时间GT， -计算(302)对于连续分组所监控的到达时间差ATdiff， -计算(304)对于连续分组所监控的生成时间差GTdiff， -计算(306)指示对于多个连续分组所计算的所述到达时间差ATdiff与生成时间差GTdiff之间的差或偏差的到达间测度IA，即:IA = ATdiff-GTdiff,以及 -当所述到达间测度超过预设阈值(Th)时，在所述分组通信中应用(312)帧聚合方案，所述帧聚合方案是基于所计算的到达间测度IA而确定的。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述分组接收节点(702)计算所述到达时间差ATdiff、所述生成时间差GTdiff和所述到达间测度IA，确定所述帧聚合方案，并向所述分组发送节点(700)发送适配请求以在所述分组通信中使用所述帧聚合方案。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述分组接收节点(802)计算所述到达时间差ATdiff、所述生成时间差GTdiff和所述到达间测度IA，并向所述分组发送节点报告所计算的到达间测度IA，如果所报告的到达间测度IA超过所述预设阈值(Th)，则所述分组发送节点确定所述巾贞聚合。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，所述到达间测度是根据所述η个连续分组1-1，i上的所述到达时间差ATdiff和所述生成时间差GTdiff计算的平均到达间抖动
5.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，所述到达间测度IA是以下项中的任一项:最大到达间抖动IA (max)、中位数到达间抖动IA (med)、以及基于对于所述多个连续分组所计算的预设百分数的代表IA值。
6.如权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中，所述分组接收节点(702)通过确定所接收到的分组的时间戳或媒体帧号来监控(300)所接收到的分组的所述生成时间。
7.如权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，通过将用于改变每分组的当前媒体帧数量CF的媒体帧数量N计算为v _ IA _
8.如权利要求1-7中的任一项所述的方法，其中，通过以MA、AR或ARMA滤波器来滤出所计算的到达间测度IA的样本，来确定所述到达间测度是否超过所述预设阈值(Th)。
9.一种分组接收节点￠02)中的装置，被配置为对在分组发送节点￠00)与所述分组接收节点(602)之间的无线信道上传送的数据分组采用媒体层适配，包括:-性能监视器(602d)，适用于监控所接收到的分组的到达时间和生成时间， -适配控制器(602e)，适用于计算对于连续分组所监控的到达时间差ATdiff，计算对于连续分组所监控的生成时间差GTdiff，并且计算指示对于多个连续分组所计算的所述到达时间差ATdiff与生成时间差GTdiff之间的差或偏差的到达间测度IA:1A =ATdiff-GTdiff, -所述适配控制器^02e)进一步适用于:当所述到达间测度超过预设阈值(Th)时，基于所计算的到达间测度IA来确定帧聚合方案，并向所述分组发送节点发送适配请求，以在所述分组通信中使用所确定的帧聚合方案。
10.如权利要求9所述的装置，其中，所述适配控制器进一步适用于:根据所述η个连续分组i_l，i上的所述到达时间差ATdiff以及所述生成时间差GTdiff，将所述到达间测度IA计算为平均到达间抖动Zi:
11.如权利要求9或10所述的装置，其中，所述到达间测度IA是以下任一项:最大到达间抖动IA(max)、中位数到达间抖动IA(med)、以及基于对于所述多个连续分组所计算的预设百分数的代表IA值。
12.如权利要求9-11中的任一项所述的装置，其中，所述性能监视器^02d)进一步适用于:通过确定所接收到的分组的时间戳或媒体帧号来监控所接收到的分组的所述生成时间。
13.如权利要求9-12中的任一项所述的装置，其中，所述适配控制器^02e)进一步适用于:通过将用于改变每分组的当前媒体帧数量CF的媒体帧数量N计算为
14.如权利要求9-13中的任一项所述的装置，其中，所述适配控制器^02e)进一步适用于:通过以MA、AR或ARMA滤波器来滤出所计算的到达间抖动IA的样本，来确定所述到达间测度是否超过所述预设阈值(Th)。
全文摘要
一种用于在通过以有效并且精确的方式确定恰当的帧聚合方案而在从发送节点到接收节点的数据分组中的媒体的无线通信中采用媒体层适配的方法和装置。当在所述分组接收节点处接收到分组时，监控(300)分组的到达时间AT和生成时间GT。计算(302，304)连续分组的到达时间差ATdiff以及分组的生成时间差GTdiff。然后，将到达间测度IA计算(306)为所述到达时间差ATdiff与生成时间差GTdiff之间的偏差。当到达间抖动超过预设阈值(Th)时，基于所计算的到达间抖动IA而确定(310)帧聚合方案，并且在所述分组通信中应用(312)所述帧聚合方案。
文档编号H04W28/06GK103238349SQ201080070428
公开日2013年8月7日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者托马斯·弗兰吉拉, 左杨 申请人:瑞典爱立信有限公司