TWI343731B - Subscriber of wireless system and operation method thereof - Google Patents

Description

P62950026TW 21755twf.doc/e 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種無線系統終端機，且特別是有關 於一種無線系統終端機操作方法。 【先前技術】 全球互通微波存取（Worldwide Interoperability for MieiOwave Access，WiMAX)是一個新興的無線寬頻網路 系統’系統的運作主要採用國際電機電子學會（IEEE)制 訂802.16相關標準。WiMAX基地台（Base Station)與終 端機（Subscriber Station )之間的聯繫是透過一連串的訊框 (Frame)送收來達成。 在無線通訊的分時雙工（Time Division Duplex, TDD) 模式下’ 一個TDD訊框期間（Frame duration)是固定的， 正父多工分頻（Orthogonal Frequency Division Multiplex ’ OFDM )技術訊框期間可允許的值是2.5毫秒 (millisecond，ms)、4ms、5ms、10ms、12.5ms 和 20ms， 正父多工分頻多重存取（Orthogonal Frequency Division Multiple Access ’ OFDMA)技術訊框可允許的值是2ms、 2.5ms、4ms、5ms、8ms、10ms、12.5ms 和 20ms ° 而 WiMAX 規範是採用OFDM與OFDMA兩套技術，目前移動式的 WiMAX的訊框期間為5ms。

一個TDD訊框由一個下傳子訊框(Downlink Subframe, DL Subframe)和一個上傳子訊框（Uplink Subframe，UL

Subframe)所組成’而下傳子訊框與上傳子訊框期間是可調 P62950026TW 21755twf,doc/e 接收到來自上層單元101的資料。在進行步驟S2〇2時， MAC將資料分類至各連接中。MAC於步驟§203中將經 過分類之後的資料存放於緩衝器105中等待上 。 在步驟S204中，MAC計算緩衝器1〇5之的資料量，二便 之後排程使用。

於圖2中’時間T202表示傳統無線系統終端機1〇〇 自收到UL-MAP到基地台所指定上傳叢發uL_B 的日守間範圍。也就是說，習知技術必須在時間T2〇2這短 暫期間中及時完成步驟S205到S209等工作。在WiMAX 無線行動通訊系統，UL-B的傳送時間可能與UL MAp屬 於同一個訊框期間，或是在UL-MAP的下一個訊框期間。 當傳統無線系統終端機1〇〇接收到基地台UL MA]p訊息 後，MAP解碼器1〇3將UL-ΜΑΡ解碼，顯示有上傳空間 ，告知傳統排程器102 (步驟S205)。傳統排程器1〇2計 算出指定時間内可用的頻寬空間（可上傳資料量）大小。 視需求而定，傳統排程器102可以進行步驟S2〇6以向基 地台發送初始頻寬要求。傳統排程器1〇2在步驟S2〇7中 擷取各連接的QoS參數。根據各連接的Q〇s參數及目前 得到可上傳的頻寬空間，傳統排程器1〇2排出等待資料上 傳之各連接的優先順序（步驟S2〇8)。 傳統排程器102再於步驟S209中告知PDU建構器1〇6 組合出上傳封包（即建立資料叢發）。最後，pDU建構器 106在UL-MAP所指定的時槽中，將傳送資料封包經由調 變解調單元104送至基地台（步驟S21〇)。 P62950026TW 21755twf.doc/e 對傳統無線系統終端機100而言，傳統無線系統終端 機1〇〇需在短暫的時間Τ2〇2内將資料封包準備妥當，以 便及時在適當的時槽内傳送出去，從而確保q〇s。上述圖 1之傳統排程器102負責處理QoS的傳輸要求，如約定速 率、最高速率及最大傳輸延遲等都包含在WiMAX傳統無 線系統終端機100與基地台間的連線建立參數中。如果傳 統無線系統終端機1〇〇無法在時間T202内及時將資料安 排到適當的時槽内傳送，將失去這次上傳資料的機會，這 將延遲到有即時性要求服務類型之上傳資料的傳送，亦即 無法確保QoS。 然而，在2005年新制訂的IEEE 802.16e標準中定義 了五種QoS類型：固定速率服務（Unsolicited Grant Service， UGS)、即時可變速率服務（reai_time p〇uing Service， rtPS )、擴展的即時可變速率服務（Extende(j rtps，ErtPS )、 非即時可變速率服務（non-real-time Polling Service，nrtPS ) 以及盡力而為服務（Best Effort, BE)等五種類型，期能對 於即時通訊的應用上會更有效率。而美國專利第6459687 號在2002年提出的此種作法’已經無法因應當今網路應用 的越來越多元化。因為除了傳統的數據資料外，語音、影 像等多媒體資料都將在WiMAX無線通訊上傳遞。 傳統無線系統終端機100如網路遊戲、數位音樂串 流、電視與其他娛樂服務、視訊會議、影像監視、以及多 種即時數位資訊等，會因負荷過大無法於限定時間T202 内即時排好各連接資料的優先順序及分配頻寬等動作。 P62950026TW 21755twf.doc/e 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂’下文特舉較佳實施例’並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 、° 【實施方式】 在下述諸實施例中’當元件被指為「連接」或「輕接」

至另一元件時，其可為直接連接或耦接至另一元件，或可J 能存在介於其間之元件。相對地，當元件被指為「直接連 接」或「直接耦接」至另一元件時，則不存在有介於其 之元件。 ^ 3 由於無線系統終端機從收到UL-MAP訊息到送出上 傳協定資料單元這段時間很短，往往不到一個訊框 (Frame)時間，傳統排程器要同時處理上傳資料排序的 優先順序與頻寬分配工作，但在遇到負荷過大的時候，勢 必會有超過限定時間的壓力，無法及時送出上傳資料及有 效利用頻覓。因此本發明提出無線系統終端機及其操作方 法，無線系統终端機在時間内及時排程、分配資源、送出 上傳資料及有效利用頻寬滿足所有服務品質（Quality 〇f Service，QoS)，而且是在小於丨個訊框期間（例如5脱） 内完成送收資料。以下便以實施例說明本發明。 請參照圖3’其缚示為依照本發明實施例之無線系統 終端機架構圖。此無線系統終端機3〇〇包括緩衝器3〇5、 排程器302、調變解調單元3〇4、MAp解碼器3〇β3、頻寬 分配器307及協定資料單元建構器306。 1343731 P62950026TW 21755twf.d〇c/e :緩衝器305肖來接收其上層單元3〇1所輪出之資料。 排私益302。轉接至緩衝$ 3〇5。在MAp進行解碼之前 間，排程器302對於暫存在緩衝器3〇5中每一連接

(_eCti〇n)之資料進行分類排程㈣’並且將已經分類 好的各連接資料暫存於緩衝器3〇5中。調變解調單元綱 用於提供無線系統終端機30〇與基地台（未繪示）之間 信號調變解調介面。MAP解碼器303耦接至調變解調^元 304，用來接收來自基地台之map並進行解碼。。 頻寬分配器307耦接至MAP解碼器303，用來依據 MAP之解碼結果，分配頻寬給各連接。協定資料單元 (Protocol Data Unit，PDU)建構器306耦接至頻寬分配器 307、缓衝器305與調變解調單元304之間，來、° 接之頻寬分配結果，並且自緩衝器305讀;=3 料，建立資料叢發（burst)。其中調變解調單元3〇4將: 疋資料單元建構器306所建立之資料burst進行調變，並 且傳送給基地台。 ° '

接下來請同時參照圖3和圖4 ’圖4繪示為依照本發 明實施例之無線系統終端機的操作流程圖。圖中時間T4〇1 表示無線系統終端機300在獲得UL-ΜΑΡ之前的時間，而 時間Τ402表示無線系統終端機3〇〇從收到UL_MAp至送 出上傳叢發UL-B之間的¥間。因應不同型態資料流的 機制’本實施例將降低時間Τ402的工作量，以便在短暫 的時間Τ402内能完成頻寬分配工作’進而提升系統的服 1343731 P62950026TW 21755twf.d〇c/e 務品質。例如，與UL-MAP訊息無關之工作便可以在收到 UL-MAP訊息之前（時間T401)就先完成。 現在來繼續說明圖4之操作流程圖。於本實施例中， 步驟S401〜S407可以在收到UL_MAP訊息之前（時間 T401)就提早完成。於媒體存取資料控制層（mac)中， 緩衝器305接收到來自上層單元3〇1的資料（步驟s4〇1)。 藉由排程器3〇2之控制，媒體存取資料控制層可以將資料 # 分類至各連接中（步驟S402)，並且將經過分類之後的資 料存放於緩衝器305中等待上傳的機會（步驟以〇3)。另 外，排权器302可以計算緩衝器3〇5之的資料量，以便之 後排％使用（步驟S404)。在收到UL-MAP訊自之前（時 間T4〇1)，排程器302可以先擷取緩衝器3〇5 ;每一連接 之資料的QoS參數（步驟S405)。根據各連接的Q〇s參 數，排程器302可以先行排定各連接的優先順序（步驟 S406)，並且計昇在每一個上傳期間中各連接所要傳送的 f料量的最大健最小值（步驟s術）。所屬領域具有通 攀 f知識者可職據本發明之精神與諸實制狀教示，而視 其需^擇用各種資料排程演算法來實現上述排程器302。 〒無線系統終端機300之MAp解碼器3〇3經由調變 解調單元3〇4接收到基地台傳送來的訊息後（即 時間T402) ’便立刻將UL_MAp解碼（步驟。此 UL-MAP載有基地自在當:欠上傳子訊框巾分配給無線系統 終端機300頻見空間之資訊。因此，頻寬分配器挪依照 MAP解碼H 303之解碼結果，立即計算出可㈣頻寬空間 13 P62950026TW 21755twf.doc/e 可以送出多少的上傳資料量，並將頻寬分配給必要的管理 訊息、頻寬要求訊息以及各連接欲上傳之資料（步驟 S409)。頻寬分配器307可以視需要而向基地台送出初始 頻寬要求（initiates BW request)(步驟S410)。依據頻 寬分配器307之頻寬分配結果，協定資料單元建構器306 自緩衝器305讀取對應資料並組合出上傳資料封包（即建 立資料叢發）（步驟S411)。最後，協定資料單元建構器 306在基地台所分配之時槽UL-B中經由調變解調單元304 傳送資料封包至基地台（步驟S412)。 我們來比較圖1與圖3的差異。圖1之傳統排程器1〇2 必須在短暫的時間T202内決定各連接之優先順序、排程、 頻寬分配與建立資料封包（即建立資料叢發）。在各種多 媒體繁重流量之應用環境中，使得傳統無線系統終端機 100會因負荷過大無法於限定時間内及時完成上傳資料之 準備動作。本實施例是將與UL_MAP無關之工作交由排程 器302執行’在接獲UL-MAP之前（即圖4之時間T401) 便可以先行完成資料排程、計算每一連接的最大上傳量與 最小上傳量等工作。與UL-MAP息息相關之工作則交由頻 寬分配器307完成’在接獲UL-MAP之後（即圖4之時間 T402)便可以依據UL-MAP而將頻寬分配給各連接。 請參照圖5 ’其續·示為依照本發明實施例之排程器302 的排程方法流程圖。本實施例是更詳細說明排程器302的 流程方法，根據移動式的全球互通微波存取（m〇bile WiMAX)的服務品質需求，將所需傳輸的資料盡量集中分 1343731 P62950026TW 2!755twf.d〇c/e 配到同-個訊框之中，_亦配合各個歸要求所能忍受 =延遲時間，在砂響其⑽的前提下，將服務資源做出 最佳的排程。其中，上述的無線系統終端機例如是手機或 個人數位助理，並不限制其範圍g

首先，當排程器302被喚起開始（步驟S5〇1)，便會 將數據資料、語音或影像等多媒體資料建立至少一個相關 =連接（步驟S502)。排程器302檢查各連接的相關Q〇s 而求參數，如資料流量、延遲、封包、等待時間等等。計 •ΤΓ各連接^料，依服務要求所能容忍之流量速率、延遲時 間、封包數目、等待時間，由小至大進行排序（步驟S503)。 接下來將排序後的各個連接，刪除已經逾時或則不需再傳 送的資料封包（步驟S504)。此時排程器302會依序取出 延遲時間較短之服務要求，計算出各個連接在有傳送機會 時最少應該及最多可以傳送多少資料量（最小傳輪資料量

及最大傳輪資料量）’將所需傳輸的資料分配到其所對應 之訊框之中（步驟S505)。 接者’排程盗302予以重新排列各連接資料的優先順 序（步驟S506)。排程器302還需計算各連接還需要向基 地台要求多少的頻寬，再將這些計算的結果存入記憶體 中。步驟S507判斷是否所有服務要求的資料皆已經分配 元畢’若仍有服務要求的資料未分配，則返回步驟S502， 繼續排程下一個服務要求。最後若所有的資料皆已分配， 則排程器302完成服務資源的排程，等待上傳的機會（步 驟 S508)。 15 P62950026TW 21755twf.doc/e 口。請參照圖6，其繪示為依照本發明實施例之頻完分配 器=〇7的排&方歸朗。本實施例是更詳細說明頻寬分 S己器307的流程方法。首先，頻寬分配器3〇7收到來自 MAP解碼器所解出UL-ΜΑΡ之訊息（步驟S601)。頻寬 分配器307可以視需要而初始頻寬要求（步驟_2)。另 外，頻I分配器307亦可以視需要而先保留要送出的信號 頭（signaling header)的頻寬（步驟S6〇3)，以確保信號 頭可以送出去。另可以運用附送過程（piggyback)的方式 發送頻覓要求，這時相關的信號頭就不用發送。這種作法 可以節省發送頻寬要求所用掉的頻寬。 接著，頻寬分配器307可以不斷地檢查頻寬是否足夠 (步驟S6G4)。在頻寬足夠的情形下，綠照各個連接的 最低需求分配頻寬給各個連接（步驟s6〇5)，並在此時確 s忍疋否需要發送附送過程（piggyback)之頻寬要求。步驟 S605能滿足每一個連接之最小傳輸資料量的Q〇s。在步驟 S606時’如果此時頻寬有剩，就可以進行步驟S607再依 照各個連接的需求再次分配頻寬，但不可超過各個連接最 大許可的傳送資料量。上述分配順序是依照排程器3〇2計 算出來的連接優先順序。在進行步驟S6〇6時’如果頻寬 用完’就跳至步驟S608。在步驟S608，頻寬分配器307 可以視需要而決定是否執行步驟S608，以將信號頭 (signaling header )加入步驟S603所保留的頻寬中。最後， 要上傳的資料皆已安排好在被分配之時槽中（即已建立資 1343731 P62950026TW 21755twf.doc/e 料叢發）’則完成頻寬分配的排程，而在時槽UL-B中上 傳資料（步驟S609)。

综上所述，在本發明之無線系統終端機及其操作方法 中，因採用排程器將下次要上傳的各個連接資料的優先順 序事先排好’因此頻寬分配器在收到UL_MAP解碼訊息 後，有充足時間完成頻寬分配工作。無線系統終端機可以 完成排程、分配資源、送出上傳資料及有效利用頻寬來 達到提升系統的服務品質。最重要的是在限定時間不到— 個訊框期間内可以完成資料的送收。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不 脫離本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾， 因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者 為準。 【圖式簡單說明】

圖1繪示為習知無線系統終端機架構圖。 的操為美國專利第_87號之無線系統終端機 圖3繪不為依照本發明實施例之無線系統終端機架構 圖4繪不為依照本發明實施例之無線系統終端機 作流程圖。 ’' 程圖 圖5繪不為依照本發明實施例之排裎器的排程方法漭 17 1343731 P62950026TW 21755twf.doc/e 圖6繪示為依照本發明實施例之頻寬分配器的 法流程圖。 【主要元件符號說明】 100 :傳統無線系統終端機 101、301 :上層單元 102 :傳統排程器 103、 303 : MAP 解碼器 104、 304 :調變解調單元 105、 305 :緩衝器 106、 306 :協定資料單元建構器 300 :本發明實施例之無線系統終端機 302 :本發明實施例之排程器 307 :本發明實施例之頻寬分配器 S201〜S210:美國專利第6459687號之無線系統終端 機的操作流程步驟 S 4 01〜S 412 :依照本發明實施例之無線系統終端機的 操作流程步驟 S501〜S508 :依照本發明實施例之排程器的排程方法 流程步驟 S601〜S609 :依照本發明實施例之頻寬分配器的排程 方法流程步驟 T201、T401 :無線系統終端機在獲得UL-ΜΑΡ之前 的時間 1343731 P62950026TW 21755twf.d〇c/e T202、T402 :無線系統終端機從收到UL-MAP至送 出上傳叢發UL-B之間的時間 UL-B :上傳叢發

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Claims (1)

1343731 9 * ... Λ*'7· I 100-3-29 ； » · / 十、申請專利範圍： 1 ‘一種無線系統終端機之操作方法，該操作方法包括. —在將一資源分配映射表（以下稱M A p)進行解碼之前， 對母一連接進行資料排程； 自一基地台接收該MAP ; 將該MAP進行解碼； 依據該MAP之解碼結果以及每一連接之資 • 果，分配頻寬給各連接； 徘牷結 依據各連接之頻寬分配結果，建立資料叢發；以及 於邊MAP所指定之時間中，傳送資料叢發， 其中進行所述資料排程之步驟係由獨立之一 :而所述分配頻寬之步驟係由獨立之一頻寬分=來 之操作 之前， 2.如申請專利範圍第1項所述無線系統終

方法，其巾於所述對每-連接進行資料排程的 更包括： 接收欲傳送之資料； 依據所屬連接，將前述欲傳送之資料分類.、 將前述已分類資料暫存於一緩衝器二’ 排程。 仃所述資料 3.如申請專利範圍第i項所述無線系統 方法，其中對每-連接進行資料排程之步驟^機之操作 擷取各連接之服務品質（Q〇S)參數； . 排定各連接之優先順序；以及 20 1343731 100-3-29 计算各連接欲傳送之資料量。 4. 如申請糊朗第3項職無m 方法」ft計算各連接欲傳送資料量之步驟包括··呆 計算資料流量速率、延遲與封包等待時間.以 =據前料料果與該QgS錄，奴料^ 重與最大傳輸資料量。 寻輸貝枓 5, 如申請專利範圍第4項所述

方法，其中計算各連接欲傳送倾量之步驟更作 拋棄已經逾時之資料封包；以及 重新排定各連接之優先順序。 方、專利範㈣4項所述無線系祕端機之操作 方法，其中为配頻寬給各連接之步驟包括： 依據每一連接之該最小傳輸資料量，分配 接；以及 史

若尚有未被分配之頻寬，則依據各連接之優先順序， 將剩餘頻寬分配給各連接。 、7·如申μ專利範圍第1項所述無㈣統終端機之操作 方法，其中該MAP包括-上行鏈路資源分配映射表 稱 UL-MAP)。 8. —種無線系統之終端機，包括： 一緩衝器’用以接收其上層|元所輸出之資料； 一排程器，耦接至該緩衝器，用以在將MAp進行解 碼之前’對暫存於該緩衝器中每—連接之資料進行排程； 21 100-3-29 卿：=;用該終端機與-基地台之間提 來自：===解調單元，接收 触至該MAP解碼 /、*’α果’为配頻寬給各連接；以及 協疋資料單元建構器，耗接至該 元，用以依據二ί分S 表衝器喝取各連接之資料以建立資料叢發. 之該資====元_所建- ^申請專利範圍第8項所述無線系統之終端機，其 杖：排程器之控制’該緩衝器將其上層單元所輸出之 貝、所屬連接進行分類，並且暫存前述已分類之資料。 10.如申請專利範圍第8項所述無線系統之終端機，其 遠排程她由該緩衝器掏取各連接之服務品質（Q〇s) ，然後依觀qgS參數财各連狀優先順序 ，並且 计异各連接欲傳送之資料量。 1/.如申請專利範圍第1〇項所述無線系統之終端機， 其中。玄排S器更計算資料流量速率、延遲與封包等待時 間而依據别述计鼻結果與該Q〇S參數，設定每一連接之 最小傳輸資料量與最大傳輸資料量。 22 1343731 100-3-29 12. 如申請專利範圍第11項所述無線系統之終端機， 其中該排程器更拋棄已經逾時之資料封包，以及重新排定 各連接之優先順序。 13. 如申請專利範圍第11項所述無線系統之終端機， 其中該頻寬分配器依據每一連接之該最小傳輸資料量，分 配頻寬給各連接；若尚有未被分配之頻寬，則該頻寬分配 器依據各連接之優先順序，將剩餘頻寬分配給各連接，其 中各連接所分配到之頻寬總和不超過其最大傳輸資料量。 14. 如申請專利範圍第8項所述無線系統之終端機，其 中該MAP包括UL-MAP。 23