用于处理接收数据的通信设备和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月31日提交的欧洲专利申请no.17164186.3的优先权，并且其全部内容通过引用并入本文。

本文描述的示例性实施方式总体涉及用于处理接收数据的通信设备和方法。

背景技术：

因为对于便携式设备而言的一个重要特征是长电池寿命，所以降低便携式通信设备(例如便携式电话)的功耗是典型目标。由于接收数据的协议栈处理需要大量功率，因此期望允许降低执行协议栈处理的硬件资源的功耗的方法。

附图说明

在附图中，相同的附图标记在不同视图中通常指代相同的部分。这些图不一定是按比例绘制的，而是通常将重点放在示出本发明的原理。在以下描述中，参考以下附图描述了各个方面，其中：

图1示出了通信系统，例如lte(长期演进)通信系统。

图2示出了用于在ue(用户设备)和对等实体之间提供端对端服务的lte承载服务架构。

图3示出了在协议层内运行的数据链路协处理器(dlc)的功能。

图4示出了例如图1的ue的ue系统架构。

图5示出了在基于qci(服务质量等级标识符)对接收数据的处理速度的控制的上下文中的图4的ue系统架构的操作流程。

图6示出了参考图5描述的操作的时序图。

图7显示了通信设备。

图8示出了说明用于处理接收数据的方法的流程图。

具体实施方式

以下详细描述参考了附图，附图通过图示的方式示出了可以实施本发明的本公开的具体细节和方面。可以利用其他方面，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下进行结构、逻辑和电气变化。本公开的各个方面不一定是相互排斥的，因为本公开的一些方面可以与本公开的一个或多个其他方面组合以形成新的方面。

图1示出了通信系统100，例如lte(长期演进)通信系统。

通信系统100包括无线电接入网络(例如，根据lte的演进umts(通用移动通信系统)地面无线电接入网络(e-utran))101和核心网络(例如，根据lte的演进分组核心(epc))102。无线电接入网络101可以包括基(收发器)站(例如，根据lte的enodeb(enb))103。每个基站103为无线电接入网络101的一个或多个移动无线电小区104提供无线电覆盖。

位于移动无线电小区104中的移动终端(也称为用户设备(ue)，或移动站(ms))105可以经由提供移动无线电小区中的覆盖(换言之，操作移动无线电小区)的基站与核心网络102和其他移动终端105通信。

基于多址方法通过空中接口106在基站103与位于由基站103操作的移动无线电小区104中的移动终端105之间发送控制和用户数据。

基站103通过第一接口107(例如x2接口)彼此互连。基站103还通过第二接口108(例如s1接口)连接到核心网络，例如连接到mme(移动性管理实体)109和服务网关(s-gw)110。例如，mme109负责控制位于e-utran的覆盖区域中的移动终端的移动性，而s-gw110负责处理移动终端105和核心网络102之间的用户数据的传输。

无线电接入网络101和核心网络可以支持根据各种通信技术(例如移动通信标准)的通信。例如，每个基站103可以根据lte、umts、gsm(全球移动通信系统)、edge(gsm演进的增强数据速率)无线电接入经由其自身与移动终端105之间的空中接口提供无线电通信连接。因此，无线电接入网络102可以作为e-utran、utran、gsm无线电接入网络或geran(gsmedge无线电接入网络)进行操作。类似地，核心网络102可以包括epc、umts核心网络或gsm核心网络的功能。

对于经由空中接口106的无线电通信，移动终端105包括无线电收发器111和一个或多个天线112以及一个或多个多订户识别模块113。移动终端105还包括用于运行应用的应用处理器114以及主存储器115。移动终端105还包括用于供电的电池116。移动终端105可以包括其他组件，诸如显示器、扬声器、麦克风等。

lteue架构数据平面处理分为物理层、协议栈层和应用层，例如，根据osi(开放系统互连)参考模型，其中协议栈层例如包括物理层和应用层之间的通信层，诸如数据链路层、网络层和传输层，例如，在lte的情况下的mac(介质访问控制)层和rrc(无线电资源控制)层。

这些层中的每一层的实施方式利用它们各自的(例如，对应于收发器111、应用处理器114和存储器115的或收发器111、应用处理器114和存储器115的)处理核心、存储器和硬件加速器，以便满足在应用处理器114上运行的端用户应用的延迟和服务质量(qos)等级标识符(qci)要求。虽然通常严格要求满足用户应用的qci(即服务质量)要求，但是通常应在严格的功耗要求下满足这些要求，以确保ue105处的更长的电池寿命。

根据下面描述的方法，使用如下方案：根据关于应用特定qci参数(例如，一个或多个qci)的可用信息来动态调整上述通信层中的数据传输速率。该方案(在下文中也称为qci感知控制方案)可以显著有助于ue105处的功率节省。

该方案例如包括在考虑用户应用qci要求的情况下动态地关闭硬件加速器并动态地控制(例如，应用处理器114或收发器111的基带处理器的)处理器核心时钟。

根据各种示例在下面更详细地描述的方案例如允许通过以下方式降低整体ue功耗：

-使用在协议栈层可用的qci信息(例如，表示接收数据的qci的信息)来高效地利用给定应用的允许数据延迟；

-基于从qci信息导出的允许的应用数据延迟，自适应地控制一个或多个处理器时钟(例如，时钟频率)；

-基于从qci信息导出的允许的应用数据延迟，自适应地关闭在数据处理层中使用的硬件加速器。

应当注意，可以在不会对控制信令产生负面影响并且不会对延迟容忍应用的性能产生负面影响的情况下实现该方案。

3gpp标准规定了用于将数据从网络(pdn)传输到ue的eps承载设置。eps承载可以具有多数据无线电承载(drb)，该多数据无线电承载经由具有包括qci(qos)等级的定义的drb特性的控制信令(rrcconnectionsetup和/或rrcconnectionreconfiguration)被配置给ue。

图2示出了用于在ue201和对等实体205(例如，ue或互联网中的另一服务器)之间提供端对端服务206(例如，诸如语音呼叫的通信连接)的lte承载服务架构。

端对端服务206被提供用于在ue201上运行的应用，并且通过eps承载207和外部承载208来提供。

e-rab209在ue201和包括s-gw203和p-gw(分组数据网络网关)204(其可以是核心网络102的一部分)的epc之间传输eps承载207的分组。当存在e-rab209时，在该e-rab209和eps承载207之间存在一对一映射。

数据无线电载波211在ue201和enb202之间传输eps承载207的分组。当存在数据无线电载波211时，在该数据无线电承载211与eps承载207和e-rab209之间存在一对一映射。

s1承载212在enodeb202和服务gw203之间传输e-rab209的分组。

s5/s8承载210在服务gw203和pdngw204之间传输eps承载207的分组。

根据各种示例，根据本文描述的qci感知控制方案：

-211drb的qci等级由例如实现为数据链路协处理器(以下称为dlc)或dlc模块的实体在协议栈层中使用；

-dlc使用qci等级来决定分组缓冲持续时间，并对准跨物理层、协议栈层和应用层的分组传输速率；

-dlc将来自延迟容忍应用的分组流聚集在一起(组合)，并且基于可容忍的缓冲持续时间，dlc根据缓冲持续时间动态地控制一个或多个处理器核心时钟并控制(ue)硬件资源的使用，例如，控制处理资源以在缓冲持续时间期间进入低功率模式，并在缓冲持续时间期间暂停处理协议栈层上的接收数据。硬件资源可以包括一个或多个硬件处理单元，例如硬件加速器，诸如专用处理器，例如数字信号处理器、加密处理器、解码器(例如turbo解码器)、fft(快速傅里叶变换)处理器。处理单元可以例如实现为可编程处理器或asic(专用集成电路)等。硬件资源可以形成通信设备(例如，ue)的基带处理器的至少一部分。硬件资源还可以包括一个或多个存储器、一个或多个直接存储器访问控制器以及接收数据的处理(例如，协议栈处理)中涉及的任何其他硬件。

这允许在全数据吞吐量期间优化ue201中的总体功耗，特别是当ue运行一个或多个延迟容忍应用时。

该方案可以包括利用qci信息来区分lte子帧(tti)等级的时间关键(低延迟)数据应用和正常(高延迟)数据应用，并且基于qci等级控制硬件(hw)资源使用，例如，根据qci等级动态地调整数据处理器核心的控制时钟。

图3示出了在协议层302内操作的数据链路协处理器(dlc)309的功能。

协议层302还包括协议栈核心304，该协议栈核心例如由收发器111(诸如基带处理器)的一个或多个组件实现。协议栈核心304经由第一下行链路数据接口305和第一下行链路控制接口306与物理层301的组件(诸如天线112和收发器111的物理层组件)耦接。此外，协议栈核心304借助于第二下行链路数据接口307和第二控制接口308与应用层303的组件(例如，应用处理器114)耦接。

dlc309可以执行dma(直接存储器访问)功率控制，并通过控制ue的各种组件来执行自适应数据传输控制。例如，dlc309可以通过协议栈核心304的相应控制来执行核心时钟控制和自适应rlc(无线电链路控制)/pdcp(分组数据汇聚协议)处理控制。

为此，dlc309可以

-基于下行链路(dl)载波配置，处理每个tti由物理层301提供的传输块(tb)相关控制信息(例如，tb头部信息)；

-如果分量载波上的qci等级映射到高延迟，则使tb控制信息与每个tti的相应drb的qci信息相关联以缩减数据链路接口使用；

-根据每个tti数据流入和适用于drb的qci等级，将dl数据接口305、307置于低功率模式；

-根据每个ttidl数据流入和适用于drb的qci等级，控制协议核心时钟和处理。

这些动作例如允许在其参与高吞吐量数据会话时改善关于ue功耗的性能。

具有qci感知dlc(即，具有采用例如图3所示的qci感知控制方案的lte子系统)的ue与传统设计(其中数据链路接口305、307根据有效dl数据载波而保持供电，并且协议层核心时钟域根据有效dl数据载波的数量而被配置)之间的电流消耗比较表明利用qci感知dlc可以实现显著的功率节省。

qos等级标识符(qci)是在3gpplte网络中用于确保将数据无线电承载211适当地分配给所需的服务质量(qos)的机制。不同的承载业务需要不同的qos，并且因此需要不同的qci值。qci值9通常用于非特权订户的ue/pdn的默认承载。lte网络中使用的qos概念定义了数据分组转发处理，其中每种承载类型由网络分配一个qos等级标识符(qci)。表1给出了具有与每个qci等级相关联的最大延迟的标准化qci特性的示例。

表1

根据各种实例，qci感知dlc设计基于ue架构中的不同数据链路接口(例如图3的下行链路数据接口305、307)上的qci等级将用户应用分类为多个组。

参考图3的数据接口305、307和表1，例如针对延迟容忍应用考虑以下情况用于功率优化：

-案例1:在分组延迟预算等于或大于300毫秒的情况下，根据qci感知dlc设计，引入了针对qci等级4、6、8和9的第一下行链路数据接口305处的4ms分组缓冲延迟和第二下行链路数据接口307处的8ms缓冲延迟。

-案例2:在分组延迟预算等于或大于100毫秒且小于300毫秒的情况下，根据qci感知dlc设计，引入了针对qci等级2和7的第一下行链路数据接口305处的2ms分组缓冲延迟和第二下行链路数据接口307处的4ms缓冲延迟。

在下行链路数据接口305、307处引入的缓冲延迟期间，协议栈处理(例如，通过协议栈核心304)被暂停(或至少以降低的处理速度执行)，协议栈核心时钟进入低功率模式(即时钟频率降低)，并且相关的dma硬件被关闭。在案例1和案例2中，这些措施对最终用户体验没有任何负面影响。

对于具有低于100ms的分组延迟预算的延迟敏感应用，并且对于rrc信令消息，qci感知dlc设计可以例如保持下行链路数据接口305、307处的流控制不变，即，不引入延迟。

在下文中，参照图4给出了根据qci感知dlc设计的各种示例、关于在完整dl吞吐量场景期间跨lte_phy和lte_host子系统的用户数据和控制数据的流的更多细节。特别地，描述了有助于改善功耗的这些子系统中的模块的角色和描述。

图4示出了例如图1的ue105的ue系统架构400。

ue架构400包括物理层401的lte_phy子系统，该lte_phy子系统包括phy核心404(包括dsp核心和phy控制器核心)、hw加速器和存储器和驱动器，特别是传输块(tb)数据存储器405。

ue架构400还包括协议层402的lte_host子系统，该lte_host子系统包括协议栈(ps)核心406、数据链路协处理器或数据链路控制器(dlc)407、psdma控制器408、pciedma控制器409以及存储器和驱动器，特别是分组数据存储器410。

ue架构400还包括应用层403上的lte_app子系统，该lte_app子系统包括例如对应于应用处理器114的应用核心411以及存储器和驱动器，特别是例如对应于存储器115的应用数据存储器412。

图5示出了在接收数据的处理速度的基于qci的控制的上下文中的ue系统架构400的操作流程。

dlc407实现跨层401、402、403的不连续数据处理和数据传输，以实现功率节省，因为hw资源不总是开启，而是基于可容忍的数据延迟进行调整。

在501中，phy核心404根据dl许可将每个tti的解码的传输块写入tb数据存储器405，该tb数据存储器在(即lte_host子系统访问的)lte_phy和lte_host子系统之间共享。

在502中，当传输块被写入tb数据存储器405时，phy核心404向lte_host子系统中的dlc407发信号通知。

在503中，dlc407接收数据可用中断并对此作出反应。dlc解析包括lcid(逻辑标识)的tb头部。lcid映射到qci(或者，换句话说是qci等级，例如由qci指定的服务质量级别)，使得dlc407可以基于lcid确定数据的qci。适用于当前数据传输会话的qci等级可用于dlc407，作为来自协议栈的半静态配置(在针对发送传输块所经由的相应连接的rrc连接设置处)。

在504中，dlc407基于qci等级识别数据延迟类别(例如，a类或b类)以暂停使用跨层的数据接口。

在505中，基于所识别的数据延迟类别，dlc407将协议核心406的时钟改变为低功率模式并停止rlc/mac头部处理。

同样在506中，dlc407将psdma控制器408降低到低功率模式以进行省电。

在507中，在来自dlc407的触发时，协议栈核心406将pciedma控制器409降低到低功率模式，直到再次需要打开电源为止。

在508中，在来自dlc407的触发时，协议栈核心406从所接收的传输块读取mac/rlc头部，并准备数据地址信息，并触发pciedma控制器409以进行数据传输。

图6示出了参照图5描述的操作的时序图600。

在图6中，时间从左向右流动。

第一子图601指示对应用数据存储器412的访问。

第二子图602指示pciedma控制器409的接通和断开时间。

第三子图603指示对分组数据存储器410的访问。

第四子图604指示psdma控制器408的接通和断开时间。

第五子图605指示协议栈核心406的时钟级别(其中锁定时钟周期对应于停止(即，暂停)接收数据的协议栈处理的时段，并且高时钟周期对应于执行接收数据的协议栈处理的时段)。

第六子图606指示由dlc407用作控制接收数据的处理速度的基础的qci(在该示例中qci＝9)。

第七子图607指示对传输块存储器405的访问。

第八子图608指示tti(并且因此定义时间参考)。

特别地，时序图800示出了基于qci(例如，qci＝9)的数据接口控制如何在满足qos要求的同时实现显著的功率节省。

总之，根据各种示例，提供了如图7所示的通信设备。

图7示出了通信设备700。

通信设备700包括接收器701，该接收器被配置为接收数据，该数据包括表示数据的传输所需的服务质量的信息。

此外，通信设备700包括被配置为执行数据的处理的硬件资源702。

通信设备700还包括控制器703，该控制器被配置为基于所确定的所需的服务质量来设置硬件资源702处理数据的速度。

根据各种实例，换句话说，基于接收数据传输所需的服务质量来设置接收数据的处理速度。这可能涉及以正常(或最大)处理速度进行处理(这可能对应于花费最大功率的处理)，或延迟处理，即低于正常(或最大)处理速度的处理(使用较少的功率并且在所需的服务质量允许时使用)。换句话说，通信设备基于所确定的数据传输质量要求来设置硬件资源的性能，并且例如在传输质量要求允许时(即当确定可以用降低的p实现传输质量要求时)，设置降低的(或低的)性能。

数据传输质量要求例如是数据传输的最大延迟，例如数据在应用层上从端点传送到端点可能花费的最大时间。应当注意，应用层上的端点到端点传输包括协议栈处理，使得协议栈处理的延迟是(应用层)数据传输延迟的一部分。

可以看出各种示例所基于的想法在于通信设备确定是否可能通过降低其硬件资源的性能来降低其功耗，例如，通过鉴于传输质量要求(或服务质量)允许暂停数据处理并且硬件资源可以进入低功率模式(或者至少是具有较低性能和较低功耗的模式)的时段来减少硬件资源随时间的平均性能。

通信设备700例如执行如图8所示的方法。

图8示出了流程图800，该流程图示出了用于处理接收数据的方法，该方法例如由通信设备执行。

在801中，通信设备接收数据，该数据包括表示数据的传输所需的服务质量的信息。

在802中，通信设备基于所确定的所需的服务质量来设置由硬件资源处理数据的速度。

通信设备的组件(例如，可以例如对应于如上所述的数据链路协处理器的接收器和控制器)可以例如由一个或多个电路实现。“电路”可以被理解为任何类型的逻辑实现实体，该逻辑实现实体可以是专用电路或执行存储在存储器、固件或其任何组合中的软件的处理器。因此，“电路”可以是硬连线逻辑电路或可编程逻辑电路，诸如可编程处理器，例如微处理器。“电路”也可以是执行软件的处理器，例如任何类型的计算机程序。将在下面更详细地描述的各个功能的任何其他类型的实施方式也可以被理解为“电路”。

以下示例涉及其他示例性实施方式。

示例1是如图7所示的通信设备。

在示例2中，根据示例1所述的主题可以可选地包括服务质量，该服务质量包括针对数据传输的数据传输延迟要求。

在示例3中，根据示例1-2中任一项所述的主题可以可选地包括控制器，所述控制器被配置为如果所需的服务质量高于预定阈值，则将处理速度设置为第一处理速度，并且如果所需的服务质量等于或低于预定阈值，则将处理速度设置为低于第一处理速度的第二处理速度。

在示例4中，根据示例1-3中任一项所述的主题可以可选地包括数据的处理包括数据的协议栈处理。

在示例5中，根据示例1-4中任一项所述的主题可以可选地包括所述控制器被配置为基于所需的服务质量来确定数据的处理的可允许延迟，并且基于可允许延迟来设置数据处理的速度。

在示例6中，根据示例1-5中任一项所述的主题可以可选地包括所述控制器被配置为通过基于可允许延迟设置数据的缓冲时间来设置数据处理的速度。

在示例7中，根据示例6所述的主题可以可选地包括所述控制器被配置为在缓冲时间期间暂停数据的处理。

在示例8中，根据示例6所述的主题可以可选地包括所述控制器被配置为在缓冲时间期间控制硬件资源进入低功率模式。

在示例9中，根据示例8所述的主题可以可选地包括控制硬件资源进入包括以下中的一个或多个的低功率模式：降低硬件资源的时钟的时钟频率，停用硬件加速器以及停用直接存储器访问硬件。

在示例10中，根据示例1-9中任一项所述的主题可以可选地包括：被配置为执行应用的应用处理器，其中，所述数据是针对应用接收的数据，并且服务质量是应用所需的服务质量。

在示例11中，根据示例10所述的主题可以可选地包括所述数据包括针对应用处理器执行的多个应用所接收的数据。

在示例12中，根据示例1-11中任一项所述的主题可以可选地包括表示所需的服务质量的信息是头部信息。

在示例13中，根据示例1-12中任一项所述的主题可以可选地包括表示所需的服务质量的信息对应于服务质量等级标识符。

在示例14中，根据示例1-13中任一项所述的主题可以可选地包括表示所需的服务质量的信息是与所述数据相关联的逻辑信道的逻辑信道标识。

在示例15中，根据示例1-14中任一项所述的主题可以可选地包括所述控制器被配置为基于表示所需的服务质量的信息来确定服务质量等级标识符。

在示例16中，根据示例1-15中任一项所述的主题可以可选地包括通信设备，所述通信设备是包括为硬件资源供电的电池的便携式通信设备。

在示例17中，根据示例1-16中任一项所述的主题可以可选地包括所述通信设备是通信终端。

在示例18中，根据示例1-17中任一项所述的主题可以可选地包括所述通信设备是蜂窝移动通信网络的订户终端。

示例19是如图8所示的用于处理接收数据的方法。

在示例20中，根据示例19所述的主题可以可选地包括服务质量包括针对数据传输的数据传输延迟要求。

在示例21中，根据示例19-20中任一项所述的主题可以可选地包括：如果所需的服务质量高于预定阈值，则将处理速度设置为第一处理速度，并且如果所需的服务质量等于或低于预定阈值，则将处理速度设置为低于第一处理速度的第二处理速度。

在示例22中，根据示例19-21中任一项所述的主题可以可选地包括所述数据的处理包括数据的协议栈处理。

在示例23中，根据示例19-22中任一项所述的主题可以可选地包括：基于所需的服务质量来确定数据处理的可允许延迟，并且基于可允许延迟来设置数据处理的速度。

在示例24中，根据示例19-23中任一项所述的主题可以可选地包括：通过基于可允许延迟设置数据的缓冲时间来设置数据处理的速度。

在示例25中，根据示例24所述的主题可以可选地包括在缓冲时间期间暂停数据的处理。

在示例26中，根据示例24-25中任一项所述的主题可以可选地包括在缓冲时间期间控制硬件资源以进入低功率模式。

在示例27中，根据示例26所述的主题可以可选地包括控制硬件资源进入包括以下中的一个或多个的低功率模式：降低硬件资源的时钟的时钟频率，停用硬件加速器以及停用直接存储器访问硬件。

在示例28中，根据示例19-27中任一项所述的主题可以可选地包括：执行应用，其中，所述数据是针对应用所接收的数据，并且服务质量是应用所需的服务质量。

在示例29中，根据示例28所述的主题可以可选地包括所述数据包括针对被执行的多个应用所接收的数据。

在示例30中，根据示例19-29中任一项所述的主题可以可选地包括表示所需的服务质量的信息是头部信息。

在示例31中，根据示例19-30中任一项所述的主题可以可选地包括表示所需的服务质量的信息对应于服务质量等级标识符。

在示例32中，根据示例19-31中任一项所述的主题可以可选地包括表示所需的服务质量的信息是与数据相关联的逻辑信道的逻辑信道标识。

在示例33中，根据示例19-32中任一项所述的主题可以可选地包括基于表示所需的服务质量的信息来确定服务质量等级标识符。

在示例34中，根据示例19-33中任一项所述的主题可以可选地由便携式通信设备执行，所述便携式通信设备包括为硬件资源供电的电池。

在示例35中，根据示例19-34中任一项所述的主题可以可选地由通信终端执行。

在示例36中，根据示例19-35中任一项所述的主题可以可选地由蜂窝移动通信网络的订户终端执行。

根据另一示例，提供了一种通信终端，所述通信终端包括：接收器，所述接收器被配置为接收数据；确定器，所述确定器被配置为确定数据接收所需的延迟；以及控制器，所述控制器被配置为如果数据接收所需的延迟允许则延迟数据的处理。

应注意，以上任何示例的一个或多个特征可以与任何一个其他示例进行组合。

虽然已经描述了特定方面，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的各方面的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，范围由所附权利要求指示，并且因此旨在涵盖落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变。