CN1182737C - 用于把两个数据流复用在无线通信信道上的方法和相应的发射机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于把至少两个数据流(111,112)复用在无线通信网的一个无线通信信道(12)上的方法,所述数据流(111,112)的每一个包括要在所述无线通信信道(12)上发射的数据分组,属于在此被称为高优先级数据流(111)的第一数据流的数据分组与属于在此被称为低优先级数据流(112)的第二数据流的数据分组相比,具有更高的发射优先级,该方法包括如下步骤:当自从属于低优先级数据流(112)的最近数据分组发射以来发射的属于该高优先级数据流(111)的连续数据分组的数目已经达到一个预定的数据分组数目(Count max)时如果有属于所述低优先级数据流(112)的至少一个数据分组,则发射所述的至少一个数据分组,其中所述预定的数据分组数目(Count max)取决于用于在所述无线通信信道(12)上发射之前对所述低优先级数据流进行编码的编解码器。本发明还公开了一种相应的无线通信网的发射机。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信网,并且更具体地涉及一种用于把两个数据流复用在一个无线通信信道上的方法。
背景技术
无线通信网的发射机通常不得不同时发射好几个数据流。这些数据流可以包括具有多个优先权的多种类型的业务数据,或者包括信令消息。示意性地,发射机可以被表示为支持与同时发射的数据流一样多的队列。
在某些无线通信系统中,可以在独立的通信信道上并行地发射数据流。可是,在某些其它的无线通信网中,不同的数据流不得不共享同一个无线通信信道或者至少在发射机中被顺序地进行处理,所以不同数据流的完全并行处理是不可能的。
根据这一事实,不得不在发射机处定义一个策略来确定不同的数据流如何被复用在单个无线通信信道上。一些通常的策略是可以想象的。通常,每个数据流被分为连续的数据分组,在数据分组级应用多路复用策略。
一种被称为循环法的非常简单的策略是按照预定的顺序相继地检查每个数据流。如果有数据分组可用于发射,则在相应的时隙中在无线通信信道上发射一个数据分组,如果没有,则检查下一数据流。
另外一种策略是给不同的数据流标志不同的优先级,具有较高优先级的数据流的数据分组比具有较低优先级的数据流的数据分组以更高的优先级被发射。
通常,具有最高优先级的数据流对应于作为语音业务或视频的要求实时限制条件的业务数据。具有较低优先级的数据流对应于非实时的业务数据。
信令消息,特别是为在业务数据发射阶段期间出现的无线链路维护所需要的信令消息(例如切换消息)应该在无线通信信道上被给予最高优先级。例如,一个切换过程应该被给予一个比业务数据(甚至实时业务数据)更高的优先级,是因为只要切换没有被执行,业务数据就将不再被正确地接收。
可是,在像GSM/EDGE或UMTS之类的新近无线通信系统中,某些信令消息不能被包含在单个数据分组中,并且不得不被分段在好几个信令数据分组中。具有最高优先级的完整信令消息(即N个信令数据分组)的发射导致属于具有较低优先级的其他数据流的数据分组的发射被停止直到该信令消息已经被正确地发射为止。如果其它数据流正携带有实时数据,则此数据流发射的长时间中断导致实时数据分组发射中不可恢复的延迟或者长时间的静音。
在GERAN A/Gb模式中,通过使用LAPDm作为信令层的第2层通信协议,自动地解决了这个问题。事实上,仅当在发射机处已经接收到前一分组的确认时,此通信协议才启动又一个数据分组的发射。这是由于发射窗口尺寸局限于一的这一事实。然后,自动地,两个高优先级数据分组的发射之间的延迟至少等于一个来回行程延迟,它是发射机发送一个数据分组和从接收实体中接收它的确认所需要的最小时间。在这时间期间,属于具有较低优先级的业务数据流的数据分组可以被发射,使得实时数据分组发射的延迟或者抢占(pre-emption)持续时间达到最小。在这种解决方案中,发射分段在好几个数据分组中的一个信令消息所需要的总的时间非常长。
可是,当对于信令消息的发射使用一种像在TS 3GPP 44.060中规定的无线链路控制协议一样的、支持大的发送和接收窗户的更有效的第2层协议(即,不等待前面数据分组的确认就发射下一个)时,上述的问题依然未解决。
本发明的一个特定目的是提供一种用于复用两个数据流的方法,它保证具有最高优先级的数据流尽可能快地被发射,同时使得具有较低优先级但具有实时限制条件的数据流的发射没有太多的延迟或静音。
本发明的另外一个目的是提供一种满足在上面列出的两种条件的无线通信网的发射机。
发明内容
本发明的上述目的可以通过一种用于把至少两个数据流(111,112)复用在无线通信网的一个无线通信信道(12)上的方法来实现,所述数据流(111,112)的每一个包括将要在所述无线通信信道(12)上发射的数据分组,属于在此被称为高优先级数据流(111)的第一所述数据流的数据分组与属于在此被称为低优先级数据流(112)的第二所述数据流的数据分组相比具有更高的发射优先级,所述方法包括如下步骤:
当自从属于所述低优先级数据流(112)的最近数据分组的发射以来发射的属于所述高优先级数据流(111)的连续数据分组的数目已经达到一个预定的数据分组数目(Count_max)时,如果有属于所述低优先级数据流(112)的至少一个数据分组,则发射所述的至少一个数据分组,所述方法的特征在于:所述预定的数据分组数目(Count_max)取决于用于在所述无线通信信道(12)上发射之前对所述低优先级数据流进行编码的编解码器。
本发明的上述目的还可以通过一种无线通信网的发射机(11)来实现,该发射机包括:用于把至少两个数据流(111,112)复用在一个无线通信信道(12)上的装置(113),所述数据流(111,112)的每一个包括将要在所述无线通信信道(12)上发射的数据分组,属于在此被称为高优先级数据流(111)的第一所述数据流的数据分组与属于在此被称为低优先级数据流(112)的第二所述数据流的数据分组相比具有更高的优先级,所述发射机(11)的特征在于所述的用于复用两个数据流的装置(113)包括:
-用于对自从属于所述低优先级数据流(112)的最近数据分组的发射以来发送的属于所述高优先级数据流(111)的连续数据分组的数目进行计数的装置(42);
-用于如果属于所述高优先级数据流(111)的连续数据分组的数目已经达到一个预定的数据分组数目(Count_max)、并且如果有属于所述低优先级数据流(112)的至少一个数据分组则启动所述至少一个数据分组的发射的装置(41),其中所述预定的数据分组数目(Count_max)取决于用于在所述无线通信信道(12)上发射之前对所述低优先级数据流进行编码的编解码器。
按照本发明,两个数据流以这样一种方式被复用,以使属于高优先级数据流的连续数据分组的数目被限制为一个预定的数据分组数目。
本发明具有这样的优点,即,加快属于高优先级数据流的数据分组发射,同时保证属于低优先级数据流的数据分组有足够的发射机会,从而避免使属于低优先级的数据流的数据分组的发射中断一个会引起实时应用不可恢复的延迟或长时间静音的太长时间。
在优选实施例中,在属于高优先级数据流的又一个数据分组被发射之前,把一个最小时间间隔提供给要被发射的属于低优先级数据流的数据分组。
这使得能很好地调整实时数据流的需要,是因为此时间间隔可以被调整为适合于低优先级数据流背后的实时应用的具体需求。
附图说明
通过结合附图阅读下面以非限制性方式给出的优选实施例的描述,本发明的其它特性和优点将更明显,在附图中:
图1示出了一个简化的无线通信系统,其中能够使用根据本发明的方法;
图2说明了根据本发明的方法的实现;
图3说明了由根据本发明的发射机产生的无线通信信道的内容;
图4示出了根据本发明的发射机的实施例。
具体实施方式
图1表示了一个简化的无线通信系统,其中能够使用根据本发明的方法。无线通信系统包括发射机11、无线通信信道12和接收机13。发射机11是无线通信网的基站或者无线终端,接收机13正好反过来。然而,本发明还可以被使用于作为无线终端的发射机中。
简化的无线通信网最好是一个支持具有实时限制条件的语音业务的、以电路交换方式(即,通过A或者说lu-cs接口连接到移动交换中心)工作的GERAN(GSM/EDGE无线接入网)。
可替代地,简化的无线通信网可以是一个支持像语音或视频服务之类的实时服务的、以分组交换模式(即通过Iu-ps接口连接到服务GPRS支持节点)工作的GERAN。
发射机11包括包含数据分组的两个独立的数据流111,112。这两个数据流在通过无线通信信道12被发射之前根据本发明的方法在多路复用器113处被复用。两个数据流111、112每一个都被看作是由多路复用器113利用一个先进先出机制处理的数据队列。
数据流111在此被称为高优先级数据流,而数据流112在此被称为低优先级数据流。优选地,高优先级数据流111包括由第3层协议产生的信令消息,该信令消息被分段在好几个数据分组中,而且被排列在高优先级数据流111中。这样的信令消息例如有在业务数据发射阶段期间发生的“handover complete”(切换完成)或者“handover command”(切换命令)消息。
优选地,低优先级数据流112包括如语音或视频数据分组之类的具有实时限制条件(即短发射延迟且抖动很低)的业务数据分组。
多路复用器113可以选择数据流111或112,即选择哪一个数据流中的数据分组将在下一帧中在无线通信信道12上被发射。这种算法是本发明的一部分,并且将在随后准确地描述。
图2说明了根据本发明的方法的实现。
定义了一个变量“Count”(计数)。它存储在无线通信信道12上发射的属于高优先级数据流111的连续数据分组的数目。
还定义了一个参数“Count_max”(最大计数),它表示允许在无线通信信道12上发射的属于高优先级数据流111的连续分组的最大数目。此参数或者是在无线通信网的控制信道上广播的一个系统参数,或者可以由发射机11在链路建立时协商,或者取决于低优先级数据流112的特性(例如,编码类型和语音流的模式)来预先确定,或者与低优先级数据流112的特性无关地来预先确定。
在设置和期满之间具有预定的持续时间T的定时器“t”也被定义为在无线通信网的控制信道上广播的一个系统参数,或者由发射机11在链路建立时协商,或者取决于或者不取决于低优先级数据流112的特性来预先确定。此定时器在属于高优先级数据流的又一个数据分组在无线通信信道上被发射之前,为要被发射的属于低优先级数据流的数据分组保证一个最小持续时间T。在本发明的框架中此参数的使用是可选的,但是被使用在本发明的优选实施例中。
在下面将描述在多路复用器113中执行的根据本发明方法的优选实现。每个步骤是一个检查或者一个动作。
-步骤20包括:在两个数据流111、112都将被复用在无线通信信道12上的发射阶段的开始,或者当定时器t已经期满并且有高优先级数据分组可用于发射时,或者当低优先级数据流没有更多分组可用于发射时,初始化变量“Count=0”。
-步骤21包括:检查高优先级数据流111是否为空。如果为真,则执行步骤25,如果为假,则执行步骤22。
-步骤22包括:在下一帧中在无线通信信道12上发射来自高优先级数据流中的一个数据分组。
-步骤23包括:递增变量Count(计数)。
-步骤24包括:检查变量Count(计数)是否已经达到Count_max(最大计数)。如果为真,则执行步骤25,如果为假,则执行步骤21。
-步骤25包括:(重新)设置并开始定时器t。
-步骤26包括:检查低优先级数据流112是否为空。如果为真,则执行步骤20,如果为假,则执行步骤27。
-步骤27包括:在下一帧中在无线通信信道12上发射来自低优先级数据流中的一个数据分组。
-步骤28包括:检查定时器t是否已经期满。如果为真,则执行步骤29。如果为假,则执行步骤26。
-步骤29包括:检查高优先级数据流111是否为空。如果为真,则执行步骤26。如果为假,则执行步骤20。
图3表示在时间轴上的连续帧FN1,…,FN8,并且说明了当使用根据本发明的方法时无线通信信道12的内容的一个例子。
在此示例中,假定高优先级数据流111包含3个数据分组(例如表示被分段的信令消息),而低优先级数据流112包含足够的数据分组要发射以使数据流112从不为空。这些数据分组优选地是语音分组。属于高优先级数据流的连续数据分组的最大数目(Count_max)(最大计数)等于2,属于低优先级数据流的数据分组发射的最小时间间隔T被选择等于两帧的持续时间(在此示例中为40ms)。
按照在图2中所述的算法,属于高优先级数据流的前两个数据分组在帧FN1和FN2中被发射。然后在至少2帧(40ms)期间,属于低优先级数据流的数据分组被发射,即在帧FN3和FN4中。然后,高优先级数据流被再一次检查,并且在帧FN5中发射第三数据分组。由于在高优先级数据流中不再有更多的数据分组剩余,所以来自低优先级数据流中的数据分组可以在帧FN6到FN8以及随后帧中被发射。
可以想象,除非上一次中断在不足T秒之前发生,否则进入高优先级数据流111的任何新数据分组都会中断属于低优先级数据流112的数据分组的发射。这在本领域被称为“抢占”或者“盗窃”模式。
不偏离本发明的总的优点,本领域的技术人员能够设想出该方法的进一步修改。
最好取决于仿真结果来设置Count_max(最大计数)和定时器持续时间T的值,通过仿真可以确定当实时低优先级流112被属于高优先级数据流的数据分组的发射中断时(即当携带实时流的逻辑信道被携带信令的逻辑信道抢占(pre-empted)时,或者在GERAN的情况下,当一个快速存取信道(FACCH)抢占(pre-empted)一个业务信道(TCH)时)实时低优先级流112的可接受的质量恶化。
在语音呼叫的情况下,通话质量恶化尤其取决于编解码器类型、编解码器方式、编解码器速率(全速率,半速率,四分之一速率)等,因此,最好在无线通信信道上发射之前取决于用于编码语音的编解码器来选择Count_max(最大计数)和T的值。
根据本发明的方法允许减轻实时数据流质量恶化而不必增加分段在好几个数据分组中的第3层信令消息的传送时间。事实上,倘若在发送窗口中不再有未完成的、未确认的数据分组,则在分段之后比Count_max(最大计数)数据分组更短的消息将被在一个回合中发送。对于此类消息,在全速率高优先级数据流的情况下,传送时间因此被限制为最大Count_max*20 msec+one single-trip delay(最大计数*20毫秒+一个单程延迟)(与利用现有技术中所述的LAPDm方法的Count_max*(40msec+来回行程的延迟(round trip delay))相比)。对于在分段之后比Count_max(最大计数)数据分组更长的消息,传送时间也被降低了,是因为T能够被选择为比一个来回行程的延迟更短。
在GERAN的情况下,根据本发明的方法的应用将包括:修改如规范3GPP TS 44.060中定义的当前所使用的RLC(无线链路控制)协议。最好引入两个新的参数来修改RLC协议:Count_max(最大计数)和T。在一个可能的实施例中,Count_max(最大计数)的值被设置为等于使用于RLC协议中的窗口尺寸,而T被设置为等于一个来回行程的延迟。
正如对本领域的技术人员来说很明显,本发明可以被一般地用到任何第2层协议而不仅仅是RLC。
图4示出了根据本发明的发射机的实施例。正如图1中已经指出的,根据本发明的发射机包括一个高优先级数据流111,一个低优先级数据流112,一个多路复用器113和一个用于在无线通信信道12上发射数据分组的天线114。多路复用器113包括具有两个可能位置的开关41。开关41使高优先级数据流或者低优先级数据流能够在无线通信信道12上发射数据分组。开关41由一个控制模块来控制,该控制模块包括装置42,用于计数自从属于所述低优先级数据流的最近的数据分组的发射以来属于高优先级数据流的连续数据分组的数目。该控制模块还包括一个定时器43,用于保证在属于高优先级数据流的又一个数据分组发射之前属于低优先级数据流的可用数据分组发射的最小时间间隔。
Claims (11)
1.用于把至少两个数据流(111,112)复用在无线通信网的一个无线通信信道(12)上的方法,所述数据流(111,112)的每一个包括将要在所述无线通信信道(12)上发射的数据分组,属于在此被称为高优先级数据流(111)的第一所述数据流的数据分组与属于在此被称为低优先级数据流(112)的第二所述数据流的数据分组相比具有更高的发射优先级,所述方法包括如下步骤:
当自从属于所述低优先级数据流(112)的最近数据分组的发射以来发射的属于所述高优先级数据流(111)的连续数据分组的数目已经达到一个预定的数据分组数目(Count_max)时,如果有属于所述低优先级数据流(112)的至少一个数据分组,则发射所述的至少一个数据分组,所述方法的特征在于:所述预定的数据分组数目(Count_max)取决于用于在所述无线通信信道(12)上发射之前对所述低优先级数据流进行编码的编解码器。
2.如权利要求1所述的用于把至少两个数据流复用在无线通信网的一个无线通信信道上的方法,其特征在于还包括如下步骤:
当属于所述高优先级数据流(111)的连续数据分组的数目已经达到一个预定的数据分组数目(Count_max)时对于属于所述低优先级数据流(112)的可用数据分组的发射保证一个最小的时间间隔(T)。
3.如权利要求1或2所述的用于把至少两个数据流复用在无线通信网的一个无线通信信道上的方法,其特征在于:所述最小的时间间隔(T)取决于用于在所述无线通信信道(12)上发射之前对所述低优先级数据流进行编码的编解码器。
4.如权利要求1所述的用于把至少两个数据流复用在无线通信网的一个无线通信信道上的方法,其特征在于:所述高优先级数据流使用一种用于发射所述数据分组的重发协议。
5.如权利要求4所述的用于把至少两个数据流复用在无线通信网的一个无线通信信道上的方法,其特征在于:所述重发协议是在TS 3GPP 44.060中规定的无线链路控制协议。
6.如权利要求4所述的用于把至少两个数据流复用在无线通信网的一个无线通信信道上的方法,其特征在于:所述最小时间间隔(T)至少等于为属于将在发射机(11)处被所述重发协议确认的所述高优先级数据流(111)的一个或多个数据分组所需要的一个来回行程的延迟。
7.如权利要求1所述的用于把至少两个数据流复用在无线通信网的一个无线通信信道上的方法,其特征在于:所述最小时间间隔(T)和所述预定的数据分组数目(Count_max)是在链路建立时由发射机(11)协商的。
8.如权利要求1所述的用于把至少两个数据流复用在无线通信网的一个无线通信信道上的方法,其特征在于:所述高优先级数据流(111)包括信令消息,而所述低优先级数据流(112)包括实时业务数据。
9.如权利要求1所述的用于把至少两个数据流复用在无线通信网的一个无线通信信道上的方法,其特征在于:该方法被用于一个使用可以具有一个比1更大的窗口尺寸的第2层协议的通用分组无线业务或者增强数据速率的GSM演化无线接入网中。
10.无线通信网的发射机(11),包括:用于把至少两个数据流(111,112)复用在一个无线通信信道(12)上的装置(113),所述数据流(111,112)的每一个包括将要在所述无线通信信道(12)上发射的数据分组,属于在此被称为高优先级数据流(111)的第一所述数据流的数据分组与属于在此被称为低优先级数据流(112)的第二所述数据流的数据分组相比具有更高的优先级,所述发射机(11)的特征在于所述的用于复用两个数据流的装置(113)包括:
-用于对自从属于所述低优先级数据流(112)的最近数据分组的发射以来发送的属于所述高优先级数据流(111)的连续数据分组的数目进行计数的装置(42);
-用于如果属于所述高优先级数据流(111)的连续数据分组的数目已经达到一个预定的数据分组数目(Count_max)、并且如果有属于所述低优先级数据流(112)的至少一个数据分组则启动所述至少一个数据分组的发射的装置(41),其中所述预定的数据分组数目(Count_max)取决于用于在所述无线通信信道(12)上发射之前对所述低优先级数据流进行编码的编解码器。
11.如权利要求10所述的发射机,其特征在于还包括:
-一个定时器(43),用于当属于所述高优先级数据流(111)的连续数据分组的数目已经达到一个预定的数据分组数目(Count_max)时对于属于所述低优先级数据流(112)的可用数据分组的发射保证一个最小的时间间隔(T);
-用于当所述定时器(43)被启动时禁止属于所述高优先级数据流(111)的数据分组的发射的装置(41);和
-用于在所述定时器(43)期满时如果有属于所述高优先级数据流(111)的数据分组可用于发射则再一次启动属于所述高优先级数据流(111)的数据分组的发射的装置(41)。
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