CN108834435A - 用于5g多连通性的集中式多节点流控制 - Google Patents

用于5g多连通性的集中式多节点流控制 Download PDF

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Abstract

本文描述了包括用于向无线接收机发送数据的多个从节点(300)的多点传输系统。将多个从节点(300)连接到主节点(200)的外部反馈回路和多个内部反馈回路(100)使用从节点(300)提供的测量数据来控制每个从节点(300)的定时偏斜，以在无线接收机处基本上同步对发送数据的接收。在这样做时，本文提出的解决方案为任何数量的传输点提供了改进的多点控制，这提高了容量，并且解决了与超稀薄传输相关联的潜在流控制问题。

Description

用于5G多连通性的集中式多节点流控制
技术领域
本文给出的解决方案总体上涉及多节点流控制，更具体而言，涉及控制多个节点的数据传输定时，以便最小化接收发送数据的接收机所经受的定时路径之间的定时偏斜(timing skew)。
背景技术
无线系统通常被设计为以标准通信频率(例如，1-2GHz)高效地处理单个网络节点(例如，基站)与单个终端(例如，用户设备(UE))之间的数据传递。然而，对较高容量的需求正导致转移到较高载波频率和/或由多个网络节点进行的传输，这通常被称为多点传输。
转移至较高载波频率通常会降低接收机所经受的有用功率。具体而言，较高射频导致无线电传播从漫射散射转变为更像波束的传播。由此产生的剧烈的衍射效应和增加的无线电遮蔽(例如，在障碍物后面)使得更加难以由单个基站实现均匀覆盖。从多个非共址传输点向接收机(例如，从多个基站向单个移动台)发送数据的多点传输可以用于提供较为均匀的覆盖。这种多点传输可以用于各种无线系统，例如4G和5G系统。
传统的多点系统通常涉及少量的传输点，例如两个传输点。然而，较新系统的较高频率和较高容量要求预计需要大量的传输点。然而传统系统和解决方案不能充分地控制同步误差(特别是那些太大而不能由现有协议处理的同步误差)和/或这种大型多点系统所期望的大量传输点。因此，仍然需要控制多点系统的新方法。
发明内容
本文提出的解决方案控制来自多个传输点的数据的发送定时，以在接收机处同步数据接收。在这样做时，本文提出的解决方案为任何数量的传输点提供了改进的多点控制，这提高了容量，并且解决了与超稀薄传输相关联的潜在流控制问题。
一个示例性实施例包括在主节点中实现的控制通信网络中的第一从节点和多个第二从节点的发送定时的方法。所述方法包括从所述第一从节点获得第一延迟，以及针对所述多个第二从节点中的每个第二从节点，从对应的第二从节点获得第二延迟。所述第一延迟表示所述主节点与所述第一从节点之间的传输时间，并且每个第二延迟表示所述主节点与对应的第二从节点之间的传输时间。所述方法还包括从每个所获得的第二延迟中减去所获得的第一延迟，以确定每个第二从节点的偏斜定时。此外，所述方法包括使用设定点定时误差确定第一参考值，并且针对每个第二从节点，使用对应的偏斜定时与参考偏斜定时之间的差来确定第二参考值。所述方法还包括使用所述第一参考值控制所述第一延迟，以及使用对应的第二参考值控制每个第二延迟。
另一示例性实施例包括与通信网络的第一从节点和多个第二从节点通信的主节点。所述主节点包括接口电路/模块、第一组合器电路/模块和外部回路控制电路/模块。所述接口电路/模块被配置为从所述第一从节点获得第一延迟，以及针对所述多个第二从节点中的每个第二从节点，从对应的第二从节点获得第二延迟。所述第一延迟表示所述主节点与所述第一从节点之间的传输时间，并且所述第二延迟中的每一个表示所述主节点与对应的第二从节点之间的传输时间。所述第一组合器电路/模块被配置为从每个所获得的第二延迟中减去所获得的第一延迟，以确定每个第二从节点的偏斜定时。所述外部回路控制电路/模块被配置为使用设定点定时误差确定第一参考值，并且针对每个第二从节点，使用对应的偏斜定时与参考偏斜定时之间的差来确定第二参考值。所述外部回路控制电路/模块还被配置为使用所述第一参考值控制所述第一延迟，以及使用对应的第二参考值控制每个第二延迟。
另一示例性实施例包括存储在非暂时性计算机可读介质中的计算机程序产品，用于控制与第一从节点和多个第二从节点通信的主节点。所述计算机程序产品包括软件指令，当在所述主节点中的处理电路上运行时，所述软件指令使得所述处理电路从所述第一从节点获得第一延迟，并且针对所述多个第二从节点中的每个第二从节点，从对应的第二从节点获得第二延迟。所述第一延迟表示所述主节点与所述第一从节点之间的传输时间，并且每个第二延迟表示所述主节点与对应的第二从节点之间的传输时间。当在所述主节点中的所述处理电路上运行时，所述软件指令还使得所述处理电路从每个所获得的第二延迟中减去所获得的第一延迟，以确定每个第二从节点的偏斜定时。当在所述主节点中的所述处理电路上运行时，所述软件指令还使得所述处理电路使用设定点定时误差确定第一参考值，并且针对每个第二从节点，使用对应的偏斜定时与参考偏斜定时之间的差来确定第二参考值。当在所述主节点中的所述处理电路上运行时，所述软件指令还使得所述处理电路使用所述第一参考值控制所述第一延迟，以及使用对应的第二参考值控制每个第二延迟。
另一示例性实施例包括在与通信网络中的主节点通信的从节点中实现的方法。所述方法包括：以由数据速率控制信号设置的速率接收数据，并将接收到的数据存储在发送队列中。所述数据速率控制信号由所述主节点响应于所述主节点确定的参考值来导出。所述方法还包括：根据检测到的由时间戳标记的数据以及对所述由时间戳标记的数据的接收产生回程延迟，以及响应于所述数据速率控制信号估计用于控制所述参考值的队列延迟。所述队列延迟表示接收到的数据存储在所述发送队列中的时间量。所述方法还包括组合所述回程延迟和所述队列延迟以产生从节点延迟。所述方法还包括通过经由第一接口向所述主节点提供所述队列延迟并且经由第二接口向所述主节点提供所述从节点延迟来控制所述数据速率控制信号。
另一示例性实施例包括与通信网络中的主节点通信的从节点。所述从节点包括接口电路/模块、发送队列、处理器电路/模块和组合器电路/模块。所述接口电路/模块被配置为以由数据速率控制信号设置的速率接收数据，并且所述发送队列被配置为存储接收到的数据。所述数据速率控制信号由所述主节点响应于所述主节点确定的参考值来导出。所述处理器电路/模块被配置为根据检测到的由时间戳标记的数据以及对所述由时间戳标记的数据的接收产生回程延迟，以及响应于所述数据速率控制信号估计用于控制所述参考值的队列延迟。所述队列延迟表示接收到的数据存储在所述发送队列中的时间量。所述组合器电路/模块被配置为组合所述回程延迟和所述队列延迟以产生从节点延迟。所述从节点被配置为通过经由第一接口向所述主节点提供所述队列延迟并且通过经由第二接口向所述主节点提供所述从节点延迟来控制所述数据速率控制信号。
另一示例性实施例包括存储在非暂时性计算机可读介质中的计算机程序产品，用于控制与主节点通信的从节点。所述计算机程序产品包括软件指令，当在所述从节点中的处理电路上运行时，所述软件指令使得所述处理电路以由数据速率控制信号设置的速率接收数据，并将接收到的数据存储在发送队列中。所述数据速率控制信号由所述主节点响应于所述主节点确定的参考值来导出。当在所述主节点中的所述处理电路上运行时，所述软件指令还使得所述处理电路根据检测到的由时间戳标记的数据以及对所述由时间戳标记的数据的接收产生回程延迟，并响应于所述数据速率控制信号估计用于控制所述参考值的队列延迟，所述队列延迟表示接收到的数据存储在所述发送队列中的时间量。当在所述主节点中的所述处理电路上运行时，所述软件指令还使得所述处理电路组合所述回程延迟和所述队列延迟以产生从节点延迟，并通过经由第一接口向所述主节点提供所述队列延迟并通过经由第二接口向所述主节点提供所述从节点延迟来控制所述数据速率控制信号。
附图说明
图1示出了示例性多点传输系统。
图2示出了闭环控制系统的总体框图。
图3示出了根据一个示例性实施例的多点传输系统的框图。
图4示出了根据一个示例性实施例的主节点和从节点之间的内部回路控制的框图。
图5示出了根据一个示例性实施例的主节点的控制方法。
图6示出了根据一个示例性实施例的从节点的控制方法。
图7示出了根据一个示例性实施例的多点传输系统的主节点和从节点的框图。
图8示出了根据一个示例性实施例的主节点的第一组合器的框图。
图9示出了根据一个示例性实施例的主节点的外部回路控制器的框图。
图10示出了根据一个示例性实施例的主节点的第二组合器的框图。
图11示出了示例性主节点电路的框图。
图12示出了示例性主节点模块的框图。
图13示出了示例性从节点电路的框图。
图14示出了示例性从节点模块的框图。
具体实施方式
本文提出的解决方案解决了与在多点传输系统(特别是那些具有大量传输点的多点传输系统)中发送的数据的同步相关联的许多问题。在描述该解决方案的细节之前，下面首先提供关于多点传输和相关系统的一些基本信息。
在接收机接收由大量传输点发送的数据的大型多点传输系统(例如那些预期用于5G系统的多点传输系统)中，每个涉及的传输点需要被允许访问该数据的全部或部分，以便通过无线接口进行发送。在此应该注意，不同的传输点可以发送不同的数据、用于分集增益的相同数据、或者这些备选方案的混合。在许多应用中，例如当数据是视频数据时，来自一些传输点的数据可能与同时从其他传输点发送的数据密切相关。在这种情况下，针对视频的特定部分，接收设备(例如，UE)需要同时接收从不同传输点发送的所有数据(例如，以在某个预定的误差裕度内)。
还需注意的是，5G技术包括超稀薄传输(ultra-lean transmission)的概念。这样，用户数据以捎带的方式携带控制信道数据和系统信息。因此，常常需要连续发送来保持多点传输路径是活跃的。
图1示出了根据3G宽带码分多址(WCDMA)系统的示例性多点传输系统。4G和5G中的类似架构可能涉及来自无线电接入网(RAN)和核心网(CN)两者的节点。下面解释针对这种多点传输系统的操作使用的术语。
首先，介绍了动态过程的许多表示。动态过程是输出具有存储器且因此不仅取决于当前输入信号还取决于先前的输入和输出的过程。最基本的动态过程是线性动态过程，其可以用微分方程描述为：
y(N)(t)+a1y(N-1)(t)+...+aN＝b0u(M)(t)+...+bMu(t)，(1)
其中，y(t)表示输出信号，u(t)表示输入信号，t表示时间，(N)表示对时间的N阶微分，并且ak和b1表示常数参数，其中k＝1，...，N并且l＝1，...，M。方程(1)是具有一个输入信号和一个输出信号的N阶微分方程。为简单起见，以下说明源自该单输入单输出方程，但是应当理解，本领域技术人员可以容易地将以下内容扩展到多个输入和/或多个输出。
进行方程(1)的拉普拉斯变换并将初始值设置为零得到以下转移函数H(s)，其中s表示拉普拉斯变换变量。
因此，输出信号拉普拉斯变换Y(s)与输入信号拉普拉斯变换U(s)之间的关系为：
Y(s)＝H(s)U(s)， (3)
其中，此过程的极点(pk，k＝1，...，N)可以由A(s)＝0给出。为简单起见，在此仅考虑所有极点在复平面的左半部分中的严格稳定(例如，开环)过程。然而，通常，极点是实共轭对或复共轭对。应当理解，也可以针对复频率值函数Y(jω)、H(jω)和U(jω)在频域中研究动态过程的特性，其中ω表示角频率，其满足ω＝2πf，并且其中f表示以Hz为单位的频率。
图2示出了与方程(3)相关的闭环控制系统的总体框图。在图2中，Fy，(s)表示反馈增益，并且W(s)表示扰动(disturbance)，例如噪声。于是闭环系统可以用下式表示：
Y(s)＝W(s)+H(s)Fy(s)(Yref(s)-Y(s))，(4)
这得出：
方程(5)示出了参考信号Yref(s)和扰动W(s)对输出的影响。控制系统的闭环带宽ωCL可以用下式表示：
控制系统的闭环静态误差可以由下式给出：
控制系统的静态扰动抑制可以由静态灵敏度函数给出：
控制系统的动态扰动抑制可以由灵敏度函数给出：
控制系统的互补灵敏度函数T(jω)＝1-S(jω)确定了控制系统相对于非建模动态的鲁棒性。
应当理解，与图1-2和方程(1)-(9)相关联的讨论对应于多传输点系统的一个传输点以及对这种传输点的控制。应当理解，随着传输点数量的增加，多传输点系统的控制的复杂性增加。
多点传输系统的一个问题涉及在接收机处(例如，UE处)对接收到的数据的同步。例如，在最佳情况下，由图1的分流器接收的数据将会是应该向UE发送的有序分组集合。由于各个流中不一致且变化极大的延迟，UE接收的分组通常将会是无序的。这种延迟变化的示例性原因可以包括但不限于基站中变化的排队延迟、变化的传输网络延迟(例如，由于拥塞)、变化的无线电链路质量(导致例如不同基站中的不同缓冲器大小)和/或重传的存在(或缺乏)。应当理解，因为较高的载波频率，例如5G系统所期望的载波频率，导致无线电遮蔽增加，处理这种无线电链路变化对于这种高载波频率系统而言变得越来越重要。
当前的多点传输系统例如通过对分组进行重新排序来自动地处理小的定时误差，以同步接收到的数据。然而，在一些情况下，定时误差太大，因此这种重新排序技术难以胜任。当传统的重新排序技术难以胜任时，传统系统可以登记误差并请求重传一个或多个分组。这样的重传请求可能会导致对已经接收到的失序分组的重传以及对仍然在空中的分组的重传。因此，这种重传请求可能会导致重大误差，并进一步加剧已经有问题的定时问题。
多点传输系统的另一个问题是，与当前的4G系统相比，预计5G系统的用户数量(且因此数据量)增加。这种大的增加意味着例如用方程(1)-(9)描述的控制器算法实例的数量也将显著增加。这种增加可能会不利地影响用于控制多点传输系统的整个控制系统的复杂性。
另一个问题是，与当前的4G系统相比，5G系统的某些类型的应用(例如，通过无线进行的机器人控制)要求明显更少的时延。结果，为了对UE处的数据进行时间对准，较快的发送路径需要等待较慢的发送路径，这意味着会允许最差的连接路径支配较好的连接路径，一般而言这对于容量、稳定性和性能是不利的。
另一个问题涉及5G系统的超稀薄传输，这要求在所有期望的传输路径上进行某种连续传输，以连续地提供必要控制信息的信令。如果不在所有传输路径上维持某种连续传输，则由于可能会丢失关键控制状态(例如，信道状态信息和/或同步)，受数据饥饿影响的多点无线传输路径将变得不活跃。
至少出于这些原因，显然需要用于多点传输系统的新解决方案。
本文提出的解决方案提供了对多点传输系统的控制，以针对任意数量的传输点在UE处同步数据接收并且简化控制器而不会不利地影响5G系统的超稀薄传输。为此，本文提出的解决方案控制多个发送节点的发送定时偏斜，使得发送定时偏斜落在预先指定的范围内。为了简化讨论，下面关于包括主节点和多个从节点在内的多个发送节点来描述本文提出的解决方案。虽然本文使用的术语“主”节点和“从”节点可以表示传统上称为主节点和从节点的那些节点，但是本领域技术人员将理解，本文所使用的术语“主节点”表示通信网络中为相关联的从节点以及与本文提出的定时控制解决方案相关联的设备提供主控制功能的实体，术语“从节点”表示通信网络中为与本文提出的定时控制解决方案相关联的设备提供从属控制功能的实体。因此，虽然本文提及的主节点可以驻留在服务小区基站中，但这不是必需的。此外，虽然每个主节点和从节点可以驻留在不同的网络节点中，但是应当理解，这不是必需的。在一些实施例中，例如主节点和至少一个从节点都可以包括在无线电基站中。一般而言，本文提出的解决方案假设每个从节点表示多点传输系统的一个传输点。
图3示出了包括主节点200和多个从节点300的示例性多点通信系统5，其中有阴影的从节点300表示参考从节点300。应当理解，被指定为“从节点”的任何节点可被用作参考从节点300。从节点300各自表示多传输点系统的传输点，因此每个从节点300向无线接收机(未示出)(例如，移动设备)发送无线数据。主节点200经由一个通信信道10(例如，一个回程信道)与参考从节点300通信，而主节点200经由其他个体通信信道20与剩余的从节点300通信。应当理解，主节点200与从节点300之间的通信信道10、20可以包括无线和/或有线回程通信信道。此外，如图3所示，主节点200可以直接与一个或多个从节点300通信，或者可以经由中间节点290与一个或多个从节点300通信，其中，通信信道20a在主节点200与中间节点290之间，并且通信信道20b在中间节点290与从节点300之间。当中间节点290被用于方便主节点200与从节点300之间的通信时，中间节点290从从节点300(或从主节点200)向主节点200(或者向从节点300)传送下面进一步讨论的信息。
为了在接收机处基本上同步对来自每个从节点的传输的接收，从而解决与传统多点系统相关联的许多问题，本文提出的解决方案在主节点200与从节点300之间使用两个反馈回路：内部反馈回路和外部反馈回路，如图4所示。主节点200和从节点300使用这些反馈回路来控制与来自每个从节点300的数据传输相关联的定时偏斜，如本文中关于图5-图10进一步讨论的。一般而言，内部反馈回路400提供实际定时偏斜并向外部反馈回路提供测量数据，并且外部反馈回路使用所提供的测量数据来控制每个从节点的实际定时偏斜。如示出了一个主节点200与一个从节点300之间的交互的一般和基本框图的图4所示，内部回路400是主节点200和从节点300的一部分。例如，如图4所示，内部回路400包括主节点200中的组合器250和内部回路控制器260以及从节点300的接口310、发送队列320和处理器330(图7)。图4所示的一般控制扩展到多个传输点，如图7所示。内部回路400根据已知方式进行操作，并且在本文中仅仅为了完整性而提供该内部回路400。通常，内部回路400的从节点部分使用慢速控制过程和快速控制过程来提供级联控制。慢速控制过程响应于内部回路控制而输出从节点300用于数据传输的实际偏斜定时。快速控制过程提供第一延迟Tfirst和第二延迟Tsecond,i，其如本文所讨论的便于外部回路的操作并且由内部回路控制。应当理解，内部回路可以用转移函数表示，其可以由下式给出：
其中，ak(k＝1，...，N)和bl(l＝1，...，M)表示转移函数的系数，如上面关于方程(1)和(2)所说明的，并且其中，s表示拉普拉斯变量。
图5和图6示出了根据本文提出的解决方案分别由主节点200和从节点300实现的示例性方法500、600。为了控制多个从节点300的发送定时，主节点200从第一(例如，参考)从节点300获得第一延迟Tfirst(框510)，其中第一延迟Tfirst表示主节点200与参考从节点300之间的传输时间。对于i=1，...，n个剩余(例如，第二)从节点300中的每个从节点，主节点200从对应的第二从节点300获得第二延迟Tsecond,i(框520)，其中，每个第二延迟Tsecond，i表示主节点200与对应的第二从节点300之间的传输时间。如本文所使用的，每个“传输时间”表示从主节点200传输数据开始直到该数据准备好从对应的从节点300无线传输为止所经过的时间。因此，第一延迟表示从主节点200传输数据开始直到该数据准备好从参考从节点300无线传输为止所经过的时间。类似地，每个第二延迟表示从主节点200传输数据开始直到该数据准备好从对应的第二从节点300无线传输为止所经过的时间。
再参考图5，主节点200从所获得的每个第二延迟Tsecond，i中减去所获得的第一延迟Tfirst，以确定每个第二从节点300的偏斜定时Tskew，i(框530)，并使用设定点定时误差Tset确定第一参考值(框540)。对于每个第二从节点300，主节点200使用对应的偏斜定时Tskew，i与参考偏斜定时之间的差来确定第二参考值(框550)。然后，主节点200使用第一参考值控制第一延迟Tfirst(框560)，并使用对应的第二参考值控制每个第二延迟Tsecond，i(框570)。
在图6所示的补充方法600中，从节点300从主节点200以数据速率控制信号ui设置的数据速率接收数据，其中，主节点200响应于由主节点200确定的参考值 导出数据速率控制信号ui(框610)。然后，从节点300将接收到的数据存储在发送队列中(框620)。从节点300根据检测到的由时间戳标记的数据和对由时间戳标记的数据的接收来产生回程延迟(框630)，并响应于数据速率控制信号ui估计用于控制参考值的队列延迟Ti、Tr(框640)。队列延迟Ti、Tr表示接收到的数据被存储在从节点300的发送队列320中的时间量。从节点300组合回程延迟和队列延迟Ti、Tr以产生从节点延迟(框650)。从节点300通过经由第一接口向主节点200提供队列延迟Ti、Tr并且经由第二接口向主节点200提供从节点延迟来影响数据速率控制信号ui(框660)。
图7示出了根据图5和图6的方法500、600来控制多点传输系统的一般性框图，该多点传输系统包括主节点200以及第一从节点和第二从节点300。图8-图10示出了主节点组件的更详细的框图。图7中的阴影框表示系统的内部回路400，其具有主节点和从节点中的电路元素，如图4所示。为简单起见，图7将内部回路400基本上示出为主节点200与从节点300之间的接口。应当理解，主节点200的一个或多个元素和每个从节点300的一个或多个元素可以是内部回路400的一部分，例如如图4所示。本文提出的解决方案引入了外部反馈回路，其中下面针对i=1，...，n个第二传输点、一个参考传输点r以及一个承载来描述该系统。然而，应当理解，本领域技术人员可以容易地将本文提出的解决方案扩展到多于一个承载，其中承载表示对通常属于IP连接的数据分组流的支持。
包括参考从节点300的从节点300执行向接收机(例如，移动设备)(未示出)的无线传输。因此，每个从节点300表示多点系统中的一个传输点。如图7所示，每个从节点300包括接口310、发送队列320、处理器330和组合器340。接口310接收数据，其中接收到的数据具有由数据速率控制信号ui(图4)设置的数据速率，该数据速率控制信号由主节点200响应于参考值而导出，其中表示参考从节点300的参考值，并且表示i=1，...，n个剩余的(第二)从节点300的参考值。这些参考值用于控制内部反馈回路400。可以是如图7所示的接口310的一部分或者可以包括与接口310分开的硬件元素的发送队列320存储接收到的数据。应当理解，每个从节点300通过无线接口发送处于发送队列中的数据，其中通常每个承载(例如，数据源与最终用户之间的每个IP连接)有一个发送队列。处理器330根据检测到的由时间戳标记的数据以及对这种由时间戳标记的数据的接收产生回程延迟其中表示参考从节点300的回程延迟并且表示i＝1，...，n个剩余的(第二)从节点300的回程延迟。例如，处理器330可以通过确定由时间戳标记的数据的到达时间与实际时间戳(由主节点200提供)之间的差来产生回程延迟
处理器330还响应于数据速率控制信号ui估计用于控制参考值 的队列延迟Ti、Tr(图4)，其中Tr表示参考从节点300的队列延迟，并且Ti表示i=1，...，n个剩余的(第二)从节点300的队列延迟。如本文所使用的，队列延迟Ti、Tr表示接收到的数据被存储在对应的发送队列320中的时间量。因此，处理器330可以通过测量从分组进入对应的发送队列320时开始到离开对应的发送队列320时为止所经过的时间来估计队列延迟Ti、Tr。备选地，处理器330可以通过计算对应发送队列320的数据量与无线数据速率之间的商来估计队列延迟Ti、Tr。在又一备选方案中，处理器330可以通过计算数据量的平均值与无线数据速率之间的商来估计队列延迟Ti、Tr。
组合器340将回程延迟与对应的队列延迟Ti、Tr组合以产生从节点延迟其中表示参考从节点300的从节点延迟，表示i=1，...，n个剩余的从节点300的从节点延迟。每个从节点300例如经由信道接口向主节点200提供其从节点延迟对于参考从节点300可以用来表示该信道接口，对于i=1，...，n个剩余的(第二)从节点300可以用来表示该信道接口。在此，指数是底层接口延迟的公知的拉普拉斯变换。结果，信道接口提供从参考从节点300到主节点200的第一延迟Tfirst以及从i=1，...，n个剩余的(第二)从节点300中的每个从节点到主节点200的第二延迟Tsecond，i，其中第一延迟Tfirst表示主节点200与参考从节点300之间的传输时间，并且每个第二延迟Tsecond，i表示主节点200与i=1，...，n个剩余的(第二)从节点300中的对应从节点之间的传输时间。每个从节点300还向主节点200回送(即，向内部回路400的与主节点200相关联的部分回送)其队列延迟Ti、Tr(图4)。
还如图7所示，主节点200包括接口210、第一组合器220和外部回路控制器230、以及可选的第二组合器240。接口210从参考从节点300获得第一延迟Tfirst，并从i＝1，...，n个剩余的(第二)从节点300中的每个从节点获得第二延迟Tsecond，i。第一组合器220从每个第二延迟Tsecond，i中减去第一延迟Tfirst，以确定i=1，...，n个从节点300中的每个从节点的偏斜定时Tskew，i，如图8所示。设定点定时误差Tset被输入到外部回路控制器230，其是参考偏斜定时与i=1，...，n个第二从节点300中的每个第二从节点的对应偏斜定时Tskew，i之间的差xi。如本文所使用的，表示时间偏斜的参考值，其在一些情况下可以是0。外部回路控制器230使用设定点定时误差Tset确定第一参考值并使用差值xi确定i=1，...，n个第二从节点300中的每个第二从节点的第二参考值然后，外部回路控制器230使用第一参考值控制从参考从节点300获得的第一延迟Tfirst，并使用对应的第二参考值控制从对应的第二从节点300获得的每个第二延迟Tsecond，i。
在一些实施例中，第一组合器220还可以组合第一延迟Tfirst和第二延迟Tsecond，i以确定总和延迟Tsum，如图8所示。在这种情况下，主节点200还可以可选地包括第二组合器240，其不仅根据参考偏斜定时和对应的偏斜定时Tskew，i产生差xi，而且还根据总和延迟Tsum和输入参考总和延迟产生设定点定时误差Tset，如图10所示。在该实施例中，表示下行链路时间延迟的总和的参考值。该参考总和延迟允许调节所有路径的绝对时延，从而解决5G的超稀薄要求。例如，可以增大参考总和延迟以确保数据可用于在所有活跃链路上传输，这使得系统能够潜在地避免在超稀薄场景下丢弃链路，在超稀薄场景中，在传输时捎带上控制信息。当设定点定时误差Tset足够高时，例如当参考总和延迟足够高时，所有链路的下行链路延迟将大于链路的回程延迟。因此，发送队列必须添加延迟，这需要所有发送队列中的数据量非零。
图9示出了用于主节点200的一个示例性外部回路控制器230的框图。在该实施例中，外部回路控制器230包括反馈控制滤波器232和对应的组合器233、以及总和反馈控制滤波器234和对应的组合器235。每个反馈控制滤波器232被配置为根据对应的第二从节点300的控制信道的转移函数对输入的差xi进行滤波以产生已滤波偏斜定时类似地，总和反馈控制滤波器234根据延迟求和信道的转移函数对设定点定时误差Tset进行滤波，以产生已滤波设定点定时误差为此，每个反馈控制滤波器232使用Cskew，i对输入的差xi进行滤波，而总和反馈控制滤波器234使用Csum对设定点定时误差Tset进行滤波。如本文所述，外部回路控制器230使用设定点定时误差和对应的总和反馈控制滤波器以确保数据可用于在所有活跃链路上传输，这防止了预计超稀薄传输所具有的潜在数据饥饿问题。然后，外部回路控制器230使用对应的已滤波偏斜定时确定每个第二参考值并使用已滤波设定点定时误差确定第一参考值例如，每个组合器233可以通过将已滤波偏斜定时与对应的回程延迟组合来产生对应的第二参考值应当理解，虽然在一些实施例中滤波器232、234包括线性滤波器，但这不是必需的。因此，滤波器232、234中的一个或多个可以包括更先进的非线性滤波器。
如图7所示，控制偏斜定时的每个回路取决于所有其他控制回路的偏斜时序。这种耦合可能使控制器设计复杂化和/或降低性能。为了解决这个问题，外部回路控制器230可以可选地包括解耦电路/模块236，其将解耦矩阵M应用于输入的经滤波信号。解耦矩阵M被配置为将偏斜定时和参考值解耦，并且可以根据对总和和偏斜定时的计算来导出。请考虑以下内容，它表示xi/Tset和Tskew，i/Tsum之间的矩阵关系。
其中F表示描述对总和和偏斜定时的计算的矩阵，DUL表示上行链路延迟算子的对角矩阵，DDL表示拉普拉斯变换后的下行链路延迟(不是延迟算子)的矢量，G表示下行链路内部回路转移函数的对角矩阵，并且C表示控制器滤波器的对角矩阵。忽略回程延迟并假设完美的内部回路，例如G(s)＝I，其中I表示单位矩阵，方程(11)可以简化为
方程(12)指示静态扰动解耦应该利用关系FM＝I，因此M＝F-1。使用图7，可以理解F可以由下式表示：
对F求逆，因此得到解耦矩阵M，其由下式表示：
因此，外部回路控制器230可以将方程(14)的解耦矩阵M应用于xi和Tset信号以对总和和偏斜定时进行解耦。
本文提出的解决方案的附加实施例还可以包括例如从每个从节点300到主节点200或从主节点200到每个从节点300的信令消息。这样的信令消息可以提供对应的从节点的标识号、第一承载标识号以及包括对应的第一延迟的第一信元。在一些实施例中，信令消息还可以包括用于测量另一延迟(例如，上行链路延迟)的第一时间标签。例如，从主节点200到从节点300的内部回路接口可以包括数据项，例如以数据速率ui发送的分组。从主节点200到至少一些从节点300的内部回路接口还可以包括时间戳。例如，这样的内部回路接口可以提供带有数据分组的信元，该数据分组带有多个可选字段，其中可选字段可以包括时间戳、承载ID、主节点ID和/或从节点ID，并且其中，通过图7的接口210承载的信元包括第一延迟Tfirst和第二延迟Tsecond,i。在一个实施例中，从从节点300到主节点200的内部回路接口可以包括具有一个或多个可选字段的信元，该一个或多个可选字段例如针对于队列时间、承载ID、从节点ID、用于前馈控制和/或队列时间计算的无线速率、队列数据量(用于计算队列时间)和/或主节点ID。在从从节点300到主节点200的内部回路接口的一个示例性实施例中，信元可以包括针对队列时间、承载ID、从节点ID和主节点ID的字段。在从从节点300到主节点200的内部回路接口的另一示例性实施例中，信元可以包括针对队列数据量、用于队列时间计算的无线速率、承载ID、从节点ID和主节点ID的字段。对于外部回路信令，连同从节点定时信息、承载ID、从节点ID和主节点ID一起，可以向主节点200提供新的接口号，该接口号指定和接口。
应当理解，在一些实施例中，本文公开的各种元素包括某种电路。例如，主节点200和从节点300的接口、组合器、外部回路控制器、发送队列、处理器、组合矩阵、内部回路控制器和/或滤波器元素可以实现为例如接口电路、组合器电路、外部回路控制器电路、处理电路、发送队列电路、组合矩阵电路、内部回路控制器电路、滤波器电路等。这样，主节点200可以包括主节点电路200，主节点电路包括接口电路210、第一组合器电路220、外部回路控制器电路230(包括滤波器电路232、234、组合器电路233、235和可选的解耦电路236)、以及可选的第二组合器电路240，如图11所示。类似地，图7的从节点300可以包括从节点电路300，从节点电路包括接口电路310、发送队列电路320、处理电路330和组合电路340，如图13所示。这些电路中的每个可以体现在控制器或处理器(包括专用集成电路(ASIC))上执行的硬件和/或软件(包括固件、常驻软件、微代码等)中。
还应当理解，在其他实施例中，本文公开的各种元素包括被配置为执行所描述的功能的某种模块。例如，主节点200和从节点300的接口、组合器、外部回路控制器、发送队列、处理器、组合矩阵、内部回路控制器和/或滤波器元素可以实现为例如接口模块、组合器模块、外部回路控制器模块、处理模块、发送队列模块、组合矩阵模块、内部回路控制器模块、滤波器模块等。这样，主节点200可以包括被配置为执行图5的方法500的主节点模块200，其中主节点模块200包括接口模块210、第一组合器模块220、外部回路控制器模块230(包括滤波器模块232、234、组合器模块233、235和可选的解耦模块236)、以及可选的第二组件组合器模块240，如图12所示。类似地，图7的从节点300可以包括被配置为执行图6的方法600的从节点模块300，其中从节点模块300包括接口模块310、发送队列模块320、处理模块330、和组合模块340，如图14所示。
本文提出的解决方案使用间隔偏斜定时流控制提供例如用于当前4G系统以及未来的5G系统的改进的多点控制。这种控制允许增强的容量(例如，任何数量的传输点)以及符合超稀薄传输的流控制。
当然，在不脱离本解决方案的基本特性的情况下，本文提出的解决方案可以以不同于本文具体阐述的那些方式的其它方式来实施。实施例在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的，并且落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有改变旨在被包含在其中。

Claims (30)

1.一种在主节点(200)中实现的控制通信网络中的第一从节点(300)和多个第二从节点(300)的发送定时的方法，所述方法包括：
从所述第一从节点(300)获得第一延迟(Tfirst)，所述第一延迟(Tfirst)表示所述主节点(200)与所述第一从节点(300)之间的传输时间；
针对所述多个第二从节点(300)中的每个第二从节点，从对应的第二从节点(300)获得第二延迟(Tsecond，i)，所述第二延迟(Tsecond，i)中的每一个表示所述主节点(200)与对应的第二从节点(300)之间的传输时间；
从每个所获得的第二延迟(Tsecond，i)中减去所获得的第一延迟(Tfirst)，以确定每个第二从节点(300)的偏斜定时(Tskew，i)；
使用设定点定时误差(Tset)确定第一参考值
针对每个第二从节点(300)，使用对应的偏斜定时(Tskew，i)与参考偏斜定时之间的差来确定第二参考值
使用所述第一参考值控制所述第一延迟(Tfirst)；以及
使用对应的第二参考值控制每个第二延迟(Tsecond，i)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述第一延迟(Tfirst)是根据第一队列延迟(Tr)以及所述主节点(200)与所述第一从节点(300)之间的第一信道(10)的第一回程延迟的组合导出的，所述第一队列延迟表示由遍历所述第一从节点(300)中的队列引起的延迟；
针对对应的第二从节点(300)的每个第二延迟(Tsecond，i)是根据第二队列延迟(Ti)以及所述主节点(200)与对应的第二从节点(300)之间的第二信道(20)的第二回程延迟的组合导出的，所述第二队列延迟表示由遍历对应的第二从节点(300)中的队列引起的延迟。
3.根据权利要求1-2所述的方法，其中，确定所述第二参考值包括：
产生多个控制器输入信号(xi)，其中，每个控制器输入信号(xi)包括对应的偏斜定时(Tskew，i)与所述参考偏斜定时之间的差；以及
每个控制器输入信号(xi)在用于对应的第二从节点的控制信道的对应反馈控制滤波器(232)中进行滤波，以产生已滤波偏斜定时
其中，确定所述第二参考值包括：针对每个第二从节点(300)，使用对应的已滤波偏斜定时来确定所述第二参考值
4.根据权利要求1-3所述的方法，还包括：
对所获得的第一延迟(Tfirst)和第二延迟(Tsecond，i)求和以确定总和延迟(Tsum)；以及
从参考总和延迟中减去所述总和延迟(Tsum)以确定所述设定点定时误差(Tset)。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：在用于延迟求和信道的反馈控制滤波器(234)中对所述设定点定时误差(Tset)进行滤波，以产生已滤波设定点定时误差其中，确定所述第一参考值包括使用已滤波设定点定时误差确定所述第一参考值
6.根据权利要求1-5所述的方法，还包括：使用根据对所述总和以及偏斜定时的计算导出的解耦矩阵(236)将所述偏斜定时和所述参考值解耦。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，根据下式得出所述解耦矩阵：
其中，M表示所述解耦矩阵，且n表示所述多个第二从节点(300)的数量。
8.根据权利要求1-7所述的方法，其中：
获得所述第一延迟包括接收第一信令消息，所述第一信令消息包括所述第一从节点(300)的标识号、第一承载标识号以及包括所述第一延迟的第一信元；以及
获得所述第二延迟包括接收第二信令消息，所述第二信令消息包括对应的第二从节点(300)的标识号、第二承载标识号以及包括对应的第二延迟的第二信元。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一信令消息还包括用于度量另一第一延迟的第一时间标签，且所述第二信令消息还各自包括用于度量另一第二延迟的第二时间标签。
10.根据权利要求1-9所述的方法，其中：
确定所述第一参考值包括：使用所述设定点定时误差(Tset)和所述第一回程延迟确定所述第一参考值以及
确定所述第二参考值包括：针对每个第二从节点(300)，使用对应的第二从节点(300)的第二回程延迟以及对应的偏斜定时(Tskew，i)与参考偏斜定时之间的差确定所述第二参考值
11.根据权利要求1-10所述的方法，其中，从所述第一从节点(300)获得所述第一延迟包括：经由中间节点(290)从所述第一从节点(300)获得所述第一延迟。
12.根据权利要求1-11所述的方法，其中，从对应的第二从节点(300)获得所述第二延迟包括：经由中间节点(290)从至少一个第二从节点(300)获得所述第二延迟。
13.一种与通信网络的第一从节点(300)和多个第二从节点(300)通信的主节点(200)，所述主节点(200)包括：
接口电路(210)，被配置为：
从所述第一从节点(300)获得第一延迟(Tfirst)，所述第一延迟(Tfirst)表示所述主节点(200)与所述第一从节点(300)之间的传输时间；以及
针对所述多个第二从节点(300)中的每个第二从节点，从对应的第二从节点(300)获得第二延迟(Tsecond，i)，所述第二延迟(Tsecond，i)中的每一个表示所述主节点(200)与对应的第二从节点(300)之间的传输时间；
第一组合器电路(220)，被配置为从每个所获得的第二延迟(Tsecond，i)中减去所获得的第一延迟(Tfirst)，以确定每个第二从节点(300)的偏斜定时(Tskew，i)；
外部回路控制电路(230)，被配置为：
使用设定点定时误差(Tset)确定第一参考值
针对每个第二从节点(300)，使用对应的偏斜定时(Tskew，i)与参考偏斜定时之间的差(xi)来确定第二参考值
使用所述第一参考值控制所述第一延迟(Tfirst)；以及
使用对应的第二参考值控制每个第二延迟(Tsecond，i)。
14.根据权利要求13所述的主节点(200)，其中：
所述第一延迟(Tfirst)是根据第一队列延迟(Tr)以及所述主节点(200)与所述第一从节点(300)之间的第一信道(10)的第一回程延迟的组合导出的，所述第一队列延迟表示由遍历所述第一从节点(300)中的队列引起的延迟；以及
针对对应的第二从节点(300)的每个第二延迟(Tsecond，i)是根据第二队列延迟(Ti)以及所述主节点(200)与对应的第二从节点(300)之间的第二信道(20)的第二回程延迟的组合导出的，所述第二队列延迟表示由遍历对应的第二从节点(300)中的队列引起的延迟。
15.根据权利要求13-14所述的主节点(200)：
还包括第二组合器电路(240)，被配置为通过分别从所述参考偏斜定时减去所述偏斜定时(Tskew，i)来产生多个控制器输入信号(xi)；
其中，所述外部回路控制电路(230)包括滤波器电路，所述滤波器电路包括多个反馈控制滤波器(232)，每个反馈控制滤波器(232)被配置用于对应的第二从节点(300)的控制信道，并被配置为对对应的控制器输入信号(xi)进行滤波以产生已滤波偏斜定时以及
其中，所述外部回路控制电路(230)通过以下方式确定所述第二参考值使用对应的已滤波偏斜定时来针对每个第二从节点确定所述第二参考值
16.根据权利要求13-15所述的主节点(200)，其中，所述第一组合器电路(220)还被配置为对所获得的第一延迟(Tfirst)和第二延迟(Tsecond，i)求和以确定总和延迟(Tsum)，且所述第二组合器电路(240)还被配置为从参考总和延迟中减去所述总和延迟(Tsum)以确定所述设定点定时误差(Tset)。
17.根据权利要求16所述的主节点(200)，其中，所述滤波器电路还包括用于延迟求和信道的总和反馈控制滤波器(234)，所述总和反馈控制滤波器(234)被配置为对所述设定点定时误差(Tset)进行滤波以产生已滤波设定点定时误差所述外部回路控制电路(230)通过以下方式确定所述第一参考值使用已滤波设定点定时误差确定所述第一参考值
18.根据权利要求13-17所述的主节点(200)，其中，所述外部回路控制电路(230)还包括根据对所述总和以及偏斜定时的计算导出的解耦矩阵(236)，所述解耦矩阵被配置为将所述偏斜定时和所述参考值解耦。
19.根据权利要求18所述的主节点(200)，其中，根据下式得出所述解耦矩阵：
其中，M表示所述解耦矩阵，且n表示所述多个第二从节点的数量。
20.根据权利要求13-19所述的主节点(200)，其中，所述接口被配置为通过以下操作获得所述第一延迟和所述第二延迟：
接收第一信令消息，所述第一信令消息包括所述第一从节点(300)的标识号、第一承载标识号以及包括所述第一延迟的第一信元；以及
接收第二信令消息，所述第二信令消息包括对应的第二从节点(300)的标识号、第二承载标识号以及包括对应的第二延迟的第二信元。
21.根据权利要求20所述的主节点(200)，其中，所述第一信令消息还包括用于度量另一第一延迟的第一时间标签，且所述第二信令消息还各自包括用于度量另一第二延迟的第二时间标签。
22.根据权利要求13-21所述的主节点(200)，其中，所述外部回路控制电路(230)还被配置为：
使用所述设定点定时误差(Tset)和所述第一回程延迟确定所述第一参考值以及
针对每个第二从节点(300)，使用对应的第二从节点(300)的第二回程延迟以及对应的偏斜定时(Tskew，i)与参考偏斜定时之间的差确定所述第二参考值
23.根据权利要求13-22所述的主节点(200)，其中，所述主节点(200)和至少一个所述从节点(300)被部署在基站中。
24.根据权利要求13-22所述的主节点(200)，其中，所述主节点(200)被部署在网络节点中，且所述多个从节点(300)中的一个或多个从节点被部署在无线电基站中。
25.根据权利要求13-22所述的主节点(200)，其中，所述接口电路(210)通过以下方式从所述第一从节点(300)获得所述第一延迟：经由中间节点(290)从所述第一从节点(300)获得所述第一延迟。
26.根据权利要求13-25所述的主节点(200)，其中，所述接口电路(210)通过以下方式从对应的第二从节点(300)获得所述第二延迟：经由中间节点(290)从至少一个第二从节点(300)获得所述第二延迟。
27.一种存储在非暂时性计算机可读介质中的计算机程序产品，用于控制与第一从节点(300)和多个第二从节点(300)通信的主节点(200)，所述计算机程序产品包括软件指令，当在所述主节点(200)中的处理电路上运行时，所述软件指令使得所述处理电路：
从所述第一从节点(300)获得第一延迟(Tfirst)，所述第一延迟(Tfirst)表示所述主节点(200)与所述第一从节点(300)之间的传输时间；
针对所述多个第二从节点(300)中的每个第二从节点，从对应的第二从节点(300)获得第二延迟(Tsecond，i)，所述第二延迟(Tsecond，i)中的每一个表示所述主节点(200)与对应的第二从节点(300)之间的传输时间；
从每个所获得的第二延迟(Tsecond，i)中减去所获得的第一延迟(Tfirst)，以确定每个第二从节点(300)的偏斜定时(Tskew，i)；
使用设定点定时误差(Tset)确定第一参考值
针对每个第二从节点，使用对应的偏斜定时(Tskew，i)与参考偏斜定时之间的差来确定第二参考值
使用所述第一参考值控制所述第一延迟(Tfirst)；以及
使用对应的第二参考值控制每个第二延迟(Tsecond，i)。
28.一种在与通信网络中的主节点(200)通信的从节点(300)中实现的方法，所述方法包括：
以由数据速率控制信号(ui)设置的速率接收数据，所述数据速率控制信号(ui)由所述主节点(200)响应于所述主节点(200)确定的参考值来导出；
将接收到的数据存储在发送队列中；
根据检测到的由时间戳标记的数据以及对所述由时间戳标记的数据的接收产生回程延迟
响应于所述数据速率控制信号(ui)来估计用于控制所述参考值的队列延迟(Ti、Tr)，所述队列延迟(Ti、Tr)表示接收到的数据存储在所述发送队列中的时间量；
组合所述回程延迟和所述队列延迟(Ti、Tr)以产生从节点延迟
通过经由第一接口向所述主节点(200)提供所述队列延迟(Ti、Tr)并且经由第二接口向所述主节点(200)提供所述从节点延迟来控制所述数据速率控制信号(ui)。
29.一种与通信网络中的主节点(200)通信的从节点(300)，所述从节点包括：
接口电路(310)，被配置为以由数据速率控制信号(ui)设置的速率接收数据，所述数据速率控制信号(ui)由所述主节点(200)响应于所述主节点(200)确定的参考值来导出；
发送队列(320)，被配置为存储接收到的数据；
处理器电路(330)，被配置为：
根据检测到的由时间戳标记的数据以及对所述由时间戳标记的数据的接收产生回程延迟以及
响应于所述数据速率控制信号(ui)来估计用于控制所述参考值的队列延迟(Ti、Tr)，所述队列延迟表示接收到的数据存储在所述发送队列(320)中的时间量；
组合器电路(340)，被配置为组合所述回程延迟和所述队列延迟(Ti、Tr)以产生从节点延迟以及
其中，所述从节点(300)被配置为通过经由第一接口向所述主节点(200)提供所述队列延迟(Ti、Tr)并且通过经由第二接口向所述主节点(200)提供所述从节点延迟来控制所述数据速率控制信号(ui)。
30.一种存储在非暂时性计算机可读介质中的计算机程序产品，用于控制与主节点(200)通信的从节点(300)，所述计算机程序产品包括软件指令，当在所述从节点(300)中的处理电路上运行时，所述软件指令使得所述处理电路：
以由数据速率控制信号(ui)设置的速率接收数据，所述数据速率控制信号(ui)由所述主节点(200)响应于所述主节点(200)确定的参考值来导出；
将接收到的数据存储在发送队列中；
根据检测到的由时间戳标记的数据以及所述由时间戳标记的数据的接收产生回程延迟
响应于所述数据速率控制信号(ui)来估计用于控制所述参考值的队列延迟(Ti、Tr)，所述队列延迟(Ti、Tr)表示接收到的数据存储在所述发送队列中的时间量；
组合所述回程延迟和所述队列延迟(Ti、Tr)以产生从节点延迟
通过经由第一接口向所述主节点(200)提供所述队列延迟(Ti、Tr)并且经由第二接口向所述主节点(200)提供所述从节点延迟来控制所述数据速率控制信号(ui)。
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