CN1515098B - 多任务安排的二进制树方法 - Google Patents

Abstract

一种于一被分割为多地址位置的一单一通信频道上的来自多来源的信息区块的多任务安排方法。来自每一来源的信息区块具有一重复周期及并被分割为数个区段。该方法包括决定该频道上将被安排的位置的总数；于非连续次序中对应相对于一二进制树的点的位置，由此该二进制树的每一层对应一重复周期；通过重复周期排列这些区块，自最小重复周期开始；基于该次序指定每一区块的区段至未被指定的位置；以及于指定对应该重复周期的层中的点的所有子点时进行识别及标记。

Description

多任务安排的二进制树方法 

技术领域

本发明是关于周期性安排(scheduled)信息的多区块需求以存取单一频道的实体层。尤其是，本发明与达成单一频道的实体层的有效率并使单一频道的存取安排为最佳有关。 

背景技术

在无线通信系统中，存在着许多来自多重来源并需要为单一频道的周期性的存取而被安排的信息的多重区块。由于频道实体层的限制，例如受限的传输速率或功率准位，信息的每一区块需要被分隔为数个区段，每一区段被安排于一存取该频道的位置。 

于安排信息的不同来源时，需要考虑多种需求。此单一频道被分割为多重被指定给或安排给信息区段的地址或位置。因为信息的多重来源具有其相关的沿频道位置而被安排的信息区块区段，该被安排的信息被视为频道上的多任务。因此，必须避免信息的不同区段之间的位置冲突，亦即，一频道位置不能由二不同信息区块的区段共享。所以，首要需求在于每一位置只能被指定给信息的单一区段。 

其次，既然每一信息来源所需的重复周期系以与信息相关的功能为基础，不同的信息来源需要存取单一频道用的不同周期。例如，在3G UMTS中，不同周期的具有系统信息区块(system information blocks SIBs)的广播频道(Broadcast Channel，BCCH)表示系统功能的不同延迟(latency)，如功率控制或基地台。较短的重复周期导致较短的延迟，因为使用者设备(UserEquipment，UE)接收系统信息的速度比执行系统功能所需者快。然而，此需求会妨碍频道限制频宽的使用效率。较短的重复周期也暗示对单一频道的较重 的负载，并限制配置频宽给其它使用者的可能性。 

第三，为使频道效率为最大，频道上未被指定的位置应该被维持在最小以使频道的使用率为最大。 

第四，相同信息区块的区段应该尽可能地被连续安排，因为信息通常不能被读取直到相同信息来源的全部区段到达接收器为止。 

关于此问题的一种解决方法是使用先到先服务分配(first come firstservice(FCFS)assignment)方法。于此方法中，安排者以信息的第一来源区块开始安排。一旦第一信息来源被安排之后，安排者随后指定信息的第二来源的信息区块的位置至单一频道上。当信息的第二来源被安排之后，安排者需要避免指定已被指定给第一来源的信息区块的频道位置。因此，在对后续的被安排的信息区块安排时，安排者需要保持已经被指定先前被安排的信息区块的所有位置的追踪。 

图1A及1B表示三信息来源被安排以对一单一频道存取的实施例。三信息区块来源1，来源2以及来源3被表示为具有不同的区段数以及重复周期。图1B表示红，蓝及绿信息基于区段数及来源1，来源2以及来源3所需的重复周期在频道A上的位置的安排。如图1B所示的频道A中所显示，在来源1，来源2以及来源3信息区块(8，9，18，19，20，…)的安排之后剩余一些未被指定的位置。当更多具有不同区段数及重复周期限制的信息区块为了频道A上的安排而被增加，无法与上述一或更多需求妥协的安排方法变得难以达成。使用FCFS方法产生许多妥协，例如属于相同来源的信息区块不能被连续安排，因为此方法并未预留能满足具有大区段数的信息所需的足够的连续位置。对来源3的折衷方式表示于图1B，当绿信息区段并未在频道A上被连续安排。这延迟信息的来源3区块的读取，当接收器等待信息的所有区块到达时。同时，由于安排的周期本性，二信息来源可能在相同的未来位置上产生冲突，因此在每次一信息区段被指定至一位置以避免可能的冲突时，产生执行全体搜寻的需求。 

所需者是一种在有效进行上述需求时可决定所需的一组预定信息区块的频宽以及有效安排信息的方法及系统。

发明内容

本发明包括一种在一被分割为多地址位置的一单一通信频道上的来自多来源的信息区块的多任务安排方法，来自每一来源的信息区块具有一重复周期及数个区段，包括步骤： 

决定该频道上将被安排的位置的总数；以及在重复周期的次序中指定区块，从具有最小重复周期的区块开始，其中每一区块的区段被指定至对应一二进制的点的未被指定位置。 

附图说明

图1A及1B表示已知在单一频道上的三个不同信息区块的多任务； 

图2表示四层二进制树； 

图3A及3B表示使用一二进制树于一多任务单一频道上安排多信息来源的方法的流程图； 

图4表示来自将被安排于一多任务单一频道上的信息来源的多信息区块的样本； 

图5A至5H表示对应图4的信息区块至一二进制树上的被指定位置的发展。

具体实施方式

本发明将参照附图而详细描述，其中相同的标号始终代表相同的组件。 

依据本发明，有R个信息区块，以INFO1，INFO2，...INFOR指示，每一信息区块与一信息来源相关。每一信息区块INFO具有具有其本身的重复周期RP，其指出该信息对对单一频道存取的频率，并且被分为区段数SC的区段SEGs，其为区段SEGs对一信息区块的数目。一单一频道被分为地址位置P，其中信息区段SEGs被指定至该处。 

以下的程序决定是否有适合的频宽使一预定信息来源组被一单一频道存取。 

$\underset{r=1}{\overset{R}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{INFO}}_R\left(\mathrm{sc}\right)}{{\mathrm{INFO}}_r\left(\mathrm{RP}\right)}\≤1|$ 程序1 

如果程序1一直维持为真，则存在适合的频道。 

图2表示具有N层的一二进制树并于底层具有2^N个位置。N的选择使2^N为所有信息区块INFOs中的最大重复周期RP。此重复周期RP通常依整体系统需求而定，并且最好是对某些自然数而言是等于2N。这避免在任何特定位置上的不同信息区块INFOs的冲突。 

回到图2，每一层n的点，其中n，N可以代表具有参数0或1的n维向量(an，an-1，...a1)。一二进制树被定义，因此在每一层，参数an从左到右在0与1之间选择。层n的每一点系与代表向量的二进制的值相关。例如，在层的值n＝4的点A，向量(a₄，a₃，a₂，a₁)具有二进制表示(1011)，其等于11(11)。对图二具有4层(N＝4)的二进制树而言，有16个次序为0，8，4，12，2，...7，15的位置(24)，如底层列所示。每一点具有相关的母点及二子点。 

图3表示依据本发明安排多信息区块至一单一通信频道上的方法150的流程图。首先，使用程序1(步骤100)确定预定的信息区块组的适合的频宽。其次，安排者必须决定允许所有信息区段被安排所需的位置的数目(步骤101)。PMAX代表允许全部区段被安排所需的位置的最大数目，并以下列的式表示： 

P_MAX＝2^N-1程序2 

其中 

N＝log₂(maxINFOr(RP))程序3 

对每一信息区块INFO而言，位置P(i)，其中i＝(0，1，...SC)，系从P＝0至P＝2^N-1的位置中所选择。 

其次，在步骤102，一信息表，表1为所有以其重复周期RP的上升次序而被储存的信息区块INFOs而产生。某些系统可能需要某种型态的信息的特定位置。例如，当信息区块INFO系控制信息，例如管理信息基底(managementinformation base，MIB)，其被视为一标头(header)INFO，并被放置于表A的顶部。当储存信息区块INFOs于表A中时，非标头INFOs依据RP的上升次序被储存，直接在LIST A的标头INFO之下。此安排者参照LIST 1的次序以 指定信息区段至单一频道上。使用如图2所示的格式，具有N层及0至2^N-1位置的一二进制树被产生(步骤103)。一位置指定表B随后在步骤104产生，其中每一信息区块INFO的信息区段SEG被指定至一单一位置P。下一安排的步骤，步骤105，包括决定二进制树的层将被用于第一信息区块INFO1。对层m而言，m系由程序4所定义： 

m＝log₂(INFO1(RP))≤N程序4 

在步骤106，第一信息区块INFO1的位置使用从P＝0至P＝(SC-1)的连续数字而被选择。在m层上的代表第一信息区块INFO1的被指定位置的点于步骤107中实际上被标示于二进制树上。M层上在实际标示的点下方的所有子点也被标示为已指定并且被移除于指定位置给其余信息区块INFOs的任何区段SEG的考虑之外。在步骤108，下一INFO从表A中被取出。层k代表任何后续被安排的信息区块INFOs，并且由程序5所定义： 

k＝log₂(INFOr(RP))≤N程序5 

当指定INFO的信息区段SEGs至位置P时，在步骤109中有二标准被检查：1)INFO是否立即处理标头INFO(亦即，INFO为LIST A中的第一个非标头INFO)；以及2)是否k＜m如果步骤109中的二标准都已满足，随后在步骤111中，INFO SEGs被指定给k层中具有最大数值以及从P(0)至P(SC-1)的可用位置中的最小可能范围的可用位置P。否则，如果在步骤109中的标准并未被满足，则INFO SEGs被指定给层k上的具有最小数值以及可用的位置P中的最小可能范围的位置P(步骤110)。 

在步骤112，所有被指定的P点被实际标示并且，如步骤107，所有在k层的被标示P点之下的点被标示为已指定并从其它剩余的INFOs的考虑中被移除。最后，步骤108至112被重复直到所有信息区块INFOs被安排为止(步骤113)。 

图4表示具有11信息区块(MIB，INFO1-INFO10)的例，每一信息区块具有其本身的区段数SC以及重复周期RP。使用程序1，步骤100中的合适频宽的检查被执行如下： 

$\left.\begin{array}{c}\frac{5}{16}+\frac{2}{32}+3\left(\frac{1}{32}\right)+2\left(\frac{10}{128}\right)+\frac{1}{32}+2\left(\frac{5}{64}\right)+\frac{1}{8}\≤1\\ 0.9375\≤1\end{array}\right|$

因此，存在合适的频宽且频宽的使用率是93.75％。 

在11信息区块中的最大重复周期RP为128，对应图4的INFO5与INFO6。使用程序3，其使用N＝7。因此，在广播频道上的安排的位置P将在0与127的范围中，依据程序2(步骤101)。非标头区块INFO1-INFO10信息随后以RP的上升次序被重新安排(步骤102)，如表一所示。因为管理信息基底MIB为标头INFO并包含接收信息区块的通信系统用的控制信息，MIB的第一区段将被指定在P＝0，因此此信息首先由接收器所读取。因此，MIB系位于表一的表A的第一列，不论MIB的RP不是信息区块中的最少者。 

表一--表A 

信息区块	区段数	重复周期RP	层值
				MIB	5	16	4
INFO10	1	8	3
				INFO1	2	32	5
INFO4	1	32	5
				INFO7	1	32	5
INFO3	1	32	5
				INFO2	1	32	5
INFO9	5	64	6
				INFO8	5	64	6
INFO5	10	128	7
				INFO6	10	128	7

以被建立的数目的层为N＝7，具有7层及从P＝0至P＝127的位置的二进制树被产生(如图5A所示的步骤103)。为了追踪每一信息区块的被指定位 置P(i)，表B被产生为位置指定表(步骤104)。使用程序4，信息区块MIB的层值被计算(步骤105)： 

m＝log₂(INFO1(RP)) 

＝log₂(16) 

＝4 

MIB的5区段随后被指定(步骤106)给位置P(0)至P(4)的连续的位置P＝0，1，2，3，4，如表二所示。当每一信息区块INFO被安排时，对应的位置P被记录在表B。 

表二--表B 

信息  区块

P(0)

P(1)

P(2)

P(3)

P(4)

P(5)

P(6)

P(7)

P(8)

P(9)

P  范  围

MIB

0

1

2

3

4

5

INFO  10

INFO  1

INFO  4

INFO  7

INFO  3

INFO  2

INFO  9

  

INFO8

  

INFO5

INFO6

参照图5B的二进制树，所有在层4之下的P＝0，1，2，3及4的点被排除当成剩余信息区段的可指定位置(步骤107)。例如，在层4的点B，其中P＝0，以下的点被去除并将不包函信息区段：在层5的2点(P＝0，16)，层6的4点(P＝0，32，16，48)以及层7的8点(P＝0，64，32，96，80，48，112)。图5B中的点B下的阴影区域表示这些子点的删除。同样地，与P＝1，2，3，4相关的子点被标示并被指定，如图5B中的层4下方的阴影区域。 

将被安排之下一信息区块为INFO10，因为其于LIST A中紧随于MIB之后(步骤108)。基于程序5，INFO10的层k值为k＝3。检视图5B的二进制树的k＝3的层，可能的选择为P＝5，6，或7，因为P＝0至P＝4已被指定给MIB。这些选择中的最大者，P＝7的位置，如图5C中所示的点C，依据步骤109及111被选择，因为k<m且INFO10为表A的第一个非标头INFO。在点C下的阴影区域表示k＝3层的p＝7的所有子点的去除(步骤112)。 

以INFO10被安排，表A为下一信息区块的安排而被查询。如表一所示，INFO1系线上之下一个被安排的信息。与INFO1相关的k＝5层值从程序5被计算(步骤108)。参照图5C，在层5的可使用点系指那些未被INFO区块MIB及INFO10的安排所去除的点。以第一个非标头INFO被安排，所有剩余的INFOs依据步骤109及110被安排至具有最少数值且尽量相互连续的位置。因此，INFO1的二区段被指定至位置P＝5，6，如图5D所示。 

重复步骤108，109，110及112，信息区块INFO4及INFO7随后依据表A中所示的次序被安排。类似INFO1，信息区块INFO4及INFO7具有k＝5的层值，且此下一可用的连续位置的P＝8及P＝9分别被指定至INFO4及INFO7。这些位置的标示如图5E所示。 

信息区块INFO2及INFO3具有相同的RP为32的重复周期U4且因此层值为k＝5。查询图5E，在层5的位置P＝10，11是可用的并被选择，如图5F所示。 

表A中所示之下一安排的信息区块为INFO9，其具有k＝6的层值。INFO9的5信息区段被安排于层6可用的具有最少数值的5个连续的位置，P＝24，25，26，27，28。这些位置被记录于LIST B且层7中这些点下方的位置从未来考虑中被去除，如图5G所示。同样地，信息区块INFO8具有5信息区段并且与层6相关。为5个连续位置搜寻层6的可用位置产生P＝56，57，58，59，60。这些位置被记录于表B，且层7中的对应的子位置如前述信息区块的情况被排除于考虑之外(图5G)。剩下的信息区块，INFO5及INFO6据具有k＝7的层值以及10信息区段。回到图5H，10的位置从层7中的剩余可用位置中为INFO5而被选出，其具有最小范围可能：P＝12，13，14，21，22，29，30，44，45，46。同样地，INFO6区段被安排至层7可用的位置并被记录于表B中，如表3所示，其表示系统10的完成的表B。 

表三--表B 

信息  区块	P(0)	P(1)	P(2)	P(3)	P(4)	P(5)	P(6)	P(7)	P(8)	P(9)	P范围
												MIB	0	1	2	3	4						5
INFO  10	7										1
												INFO  1	5	6									2
INFO  4	8										1
												INFO  7	9										1
INFO  3	10										1

  

INFO2	11										1
												INFO9	24	25	26	27	28						1
INFO8	56	57	58	59	60						5
												INFO5	12	13	14	21	22	29	30	44	25	46	5
INFO6	76	77	78	85	86	93	94	108	109	110	34

表三的最后一行表示每一信息区块的P范围。对每一具有10区段的信息区块INFO5及INFO6而言，位置值的范围是34。这表示脱离128位置，INFO5及INFO6的信息区段的完整组被有效率地接收，当这些区段被指定给沿单一频道的相当紧密的一群位置时。因此，相较于其信息区段沿128个可用位置被分散于大范围，于接收器可以较快及较有效率地读取INFO5及INFO6。所有其它信息区块INFOs具有确实等于区段数SC的P范围，其为最大可能的效率。 

对熟悉本领域的技术人员的而言，本发明的方法明显地可通过具有内存的微处理器实施。二进制树的对应可以存于内存。当信息区段被安排，微处理器更新此对映以反映出信息区段已被指定至对应的二进制树中的其个别的位置以及对应的子点位置。 

本领域的技术人员也应了解B树(B-tree)或扩展树(splay tree)也可同样地依据本发明被对映。

Claims (6)

1.一种在一被分割为多地址位置的一单一通信频道上的来自多来源的信息区块的多任务安排方法，来自每一来源的信息区块具有一重复周期及数个区段，包括：

确定预定的信息区块的适合频宽；

决定该频道上将被安排的位置的总数等于2^N-1，其中N等于log₂(maxINFOr(RP))及maxINFOr(RP)等于该信息区块的该最大重复周期；

对映该频道上的该位置对应一二进制树的点，从而该二进制树的每一层对应该重复周期以及该二进制树中的层数目是该信息区块的最大重复周期的函数；

根据程序m＝log₂(INFO_r(RP))≤N来决定该二进制树将被用于信息区块的标头区块的一m层；

通过该重复周期排列该区块，从最小重复周期开始；以及

在重复周期的次序中指定区块，从具有最小重复周期的区块开始，从而每一区块的区段被指定至对映该二进制的点的未被指定位置以及从而该指定是根据该排列与根据每一区段组的位置的一通过指定尽量连续的位置而最小化的范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该信息的标头区块是优先次序中的第一，以及该标头信息区块的区段被指定给数字连续的初始频道位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，后续的信息区块的区段被指定给具有最小数值及尽量连续的未被指定位置。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，后续的信息区块的区段被指定给具有最大数值及尽量连续的未被指定位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一指定区块对应至与该区块的重复周期相关的二进制树的一层的二进制树点被指定。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，更包括在所有相关的被指定层点的子点被指定时进行标记。

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