TWI432044B - 無線通訊裝置、其標頭壓縮方法及其標頭解壓縮方法 - Google Patents

無線通訊裝置、其標頭壓縮方法及其標頭解壓縮方法 Download PDF

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Description

無線通訊裝置、其標頭壓縮方法及其標頭解壓縮方法
本發明係關於無線通訊裝置、其標頭壓縮方法及其標頭解壓縮方法。更具體而言，本發明之無線通訊裝置、其標頭壓縮方法及其標頭解壓縮方法採用一取代機制(replacement mechanism)及/或一跳過機制(skip mechanism)以壓縮/解壓縮一封包中之標頭。
目前，無線通訊技術已得到廣泛應用。第1A圖顯示一習知無線通訊系統1之一示意圖，無線通訊系統1包含一使用者設備(user equipment)11、一中繼台(relay station)13、一基地台(base station)15及一伺服閘道器(serving gateway)17。使用者設備11以無線方式連接至中繼台13，中繼台13以無線方式連接至基地台15，基地台15則以有線方式連接至伺服閘道器17。中繼台13用以擴展伺服閘道器17之伺服覆蓋範圍，俾使不處於基地台15之覆蓋範圍內、但處於中繼台13之覆蓋範圍內之一使用者設備(例如使用者設備11)可存取伺服閘道器17所提供之服務。
儘管引入中繼台13能擴展伺服閘道器17之伺服覆蓋範圍，然中繼台13與基地台15間之無線電鏈路須負擔過多之標頭。第1B圖顯示由中繼台13自使用者設備11接收之一封包102，第1C圖則顯示由中繼台13傳送至基地台15之一封包104。封包104包含一中繼台標頭及封包102。因無線電資源之稀缺，封包104之中繼台標頭會增大中繼台13與基地台15間之無線電鏈路之負擔。
當所傳送之一封包係為一網際網路語音(Voice over Internet Protocol；VoIP)封包時，中繼台13所增加之一標頭之負擔加重。第1D圖顯示中繼台13所傳送之一VoIP封包106之一示意圖。VoIP封包106包含一外標頭集合106a、一內標頭集合106b及一語音資料負載(payload)106c。中繼台13將外標頭集合106a加至內標頭集合106b及自使用者設備11接收之語音資料負載。語音資料負載106c係為僅30個位元組。內標頭集合106b係為40個位元組或60個位元組，其中網際網路協定(Internet Protocol；IP)標頭貢獻20個位元組(IPv4)或40個位元組(IPv6)，使用者資料報協定(User Datagram Protocol；UDP)標頭貢獻8個位元組，且即時協定(Real Time Protocol；RTP)標頭貢獻12個位元組。外標頭集合106a係為36個位元組或56個位元組，其中網際網路協定(IP)標頭貢獻20個位元組(IPv4)或40個位元組(IPv6)，UDP標頭貢獻8個位元組，且GPRS穿隧協定(GPRS Tunneling Protocol；GTP)標頭貢獻8個位元組。顯然，外標頭集合106a與內標頭集合106b二者皆於VoIP封包106中佔據很大之比例。
通常使用一種強健式標頭壓縮(Robust Header Compression；RoHC)方法壓縮一封包之一標頭或一標頭集合，以減輕一無線電鏈路之負擔。RoHC方法係與一簡檔(profile)配合使用，該簡檔定義哪一種標頭應由哪一種方法進行壓縮。第1E圖顯示藉由一RoHC方法壓縮VoIP封包106後所得之一壓縮封包110。壓縮封包110包含一壓縮之外標頭集合108、內標頭集合106以及語音資料負載106c，其中壓縮之外標頭集合108包含一RoHC標頭108a、一與外標頭集合106a之IP標頭及UDP標頭相關之壓縮標頭108b、以及外標頭集合106a之GTP-U標頭。在壓縮之後，壓縮之外標頭集合108具有13個位元組(RoHC標頭108a具有3個位元組，壓縮標頭108b具有2個位元組，GTP-U標頭具有8個位元組)。需注意者，壓縮比並不夠佳。另外，當前之RoHC方法僅可壓縮一個標頭集合，故無法壓縮內標頭集合以進一步減小標頭之長度。
RoHC方法可經改良以壓縮外標頭集合與內標頭集合二者。為達此目的，須設計一新簡檔，以包含外標頭集合與內標頭集合中之所有標頭類型。第1F圖顯示藉由一改良之RoHC方法壓縮VoIP封包106後所得之一壓縮封包114。壓縮封包114包含一壓縮標頭集合112及語音資料負載106c。壓縮標頭集合112包含一RoHC標頭112a、一壓縮外標頭112b及一壓縮內標頭112c。在壓縮之後，RoHC標頭112a具有3個位元組，壓縮外標頭112b具有4個位元組，壓縮內標頭具有2個位元組。儘管壓縮標頭112之尺寸減小至9個位元組，然而需要設計一新簡檔，此會帶來一額外開銷。
綜上所述，亟需一種標頭壓縮方法、一種相應之標頭解壓縮方法及使用該等方法之無線通訊裝置。
本發明之一目的在於提供一種用於一無線通訊裝置之標頭壓縮方法。該無線通訊裝置包含一處理單元及一收發器。該標頭壓縮方法包含以下步驟：(a)令收發器為一使用者設備建立一通道；(b)令處理單元接收一第一封包；(c)令處理單元產生一第二封包，第二封包包含一外標頭集合及該第一封包，外標頭集合係與無線通訊裝置相關；(d)令處理單元以一取代標頭取代第二封包之外標頭集合，取代標頭係短於外標頭集合並記錄一身份，該身份對應於使用者設備之一資料流；以及(e)令收發器根據取代標頭中所記錄之身份，藉由通道傳送第二封包。
本發明之另一目的在於提供一種用於一無線通訊裝置之標頭壓縮方法。該無線通訊裝置包含一處理單元及一收發器。該標頭壓縮方法包含以下步驟：(a)令收發器為一使用者設備建立一通道；(b)令處理單元接收一第一封包；(c)令處理單元產生一第二封包，第二封包包含一外標頭集合及該第一封包，外標頭集合係與無線通訊裝置相關並包含一第一標頭及一GTP-U標頭，GTP-U標頭記錄一身份，該身份對應於使用者設備之一資料流；(d)令處理單元藉由強健式標頭壓縮(Robust Header Compression；RoHC)方法壓縮第一標頭；以及(e)令收發器根據GTP-U標頭中所記錄之身份，藉由通道傳送第二封包。
本發明之另一目的在於提供一種用於一無線通訊裝置之標頭解壓縮方法。該無線通訊裝置包含一處理單元及一收發器。該標頭解壓縮方法包含以下步驟：(a)令收發器為一使用者設備建立一通道；(b)令處理單元自一PDCP層之一下層接收一封包，該封包包含一取代標頭，該取代標頭記錄使用者設備之一資料流之一身份；(c)令處理單元讀取取代標頭中所記錄之身份；以及(d)令處理單元根據該身份，自取代標頭產生該封包之一外標頭集合，其中取代標頭係短於外標頭集合。
本發明之又一目的在於提供一種用於一無線通訊裝置之標頭解壓縮方法。該無線通訊裝置包含一處理單元及一收發器。該標頭解壓縮方法包含以下步驟：(a)令收發器為一使用者設備建立一通道；(b)令處理單元自一PDCP層之一下層接收一封包，該封包包含一RoHC標頭、一壓縮之外標頭集合、一GTP-U標頭，GTP-U標頭記錄一身份，該身份對應於使用者設備之一資料流；以及(c)令處理單元根據RoHC標頭解壓縮該壓縮之外標頭集合。
本發明之再一目的在於提供一種無線通訊裝置，該無線通訊裝置包含一收發器以及一處理單元。收發器用以為一使用者設備建立一通道。處理單元用以：接收一第一封包；產生一第二封包，第二封包包含該第一封包及一外標頭集合，外標頭集合係與無線通訊裝置相關；以及以一取代標頭取代第二封包之外標頭集合，其中取代標頭係短於外標頭集合並記錄一身份，該身份對應於使用者設備之一資料流。收發器更用以根據取代標頭中所記錄之該身份，藉由通道傳送第二封包。
本發明之再一目的在於提供一種無線通訊裝置，該無線通訊裝置包含一收發器以及一處理單元。收發器用以為一使用者設備建立一通道。處理單元用以接收一第一封包，以及產生一第二封包，第二封包包含一外標頭集合及該第一封包，其中外標頭集合係與無線通訊裝置相關並包含一第一標頭及一GTP-U標頭，GTP-U標頭記錄一身份，該身份對應於使用者設備之一資料流。處理單元更用以藉由RoHC方法壓縮第一標頭，且收發器更用以根據GTP-U標頭中所記錄之該身份，藉由通道傳送第二封包。
本發明之又一目的在於提供一種無線通訊裝置，該無線通訊裝置包含一收發器以及一處理單元。收發器用以為一使用者設備建立一通道。處理單元用以自一PDCP層之一下層接收一封包，其中該封包包含一取代標頭，且該取代標頭記錄使用者設備之一資料流之一身份。處理單元更用以讀取取代標頭中所記錄之身份以及根據該身份，自取代標頭產生該封包之一外標頭集合，其中取代標頭係短於外標頭集合。
本發明之又一目的在於提供一種無線通訊裝置，該無線通訊裝置包含一收發器以及一處理單元。收發器用以為一使用者設備建立一通道。處理單元用以自一PDCP層之一下層接收一封包，其中該封包包含一RoHC標頭、一壓縮之外標頭集合、一GTP-U標頭，該GTP-U標頭記錄一身份，該身份對應於使用者設備之一資料流。處理單元更用以根據RoHC標頭解壓縮該壓縮之外標頭集合。
本發明找出外標頭集合中可在建立一通道後立即獲得之欄位或可在接收到一壓縮之封包後立即推斷出之欄位。然後，本發明以一取代標頭取代該外標頭集合。本發明中之取代標頭忽略此等種類之資訊，而是僅包含必要之資訊。本發明之另一種替代方法不使用取代標頭，而是藉由RoHC方法壓縮外標頭集合。儘管外標頭集合被壓縮，GTP-U標頭卻因其載送必要之資訊而未被壓縮。本發明亦提供一種跳過機制，以跳過外標頭集合並隨後壓縮內標頭集合。因此，可減輕中繼台與基地台間之無線電鏈路之負擔。
在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，該技術域具有通常知識者便可瞭解本發明之其他目的，以及本發明之技術手段及實施態樣。
本發明係關於無線通訊裝置、其標頭壓縮方法及其標頭解壓縮方法。該無線通訊裝置可係為一中繼台、一基地台或類似裝置。以下將透過實施例來解釋本發明內容。然而，本發明的實施例並非用以限制本發明需在如實施例所述之任何環境、應用或方式方能實施。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以直接限制本發明。需說明者，以下實施例及圖示中，與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示。
第2A圖顯示本發明之一第一實施例，其係為一種無線通訊系統2。無線通訊系統2包含一使用者設備21、一中繼台23、一基地台25及一伺服閘道器27。使用者設備21以無線方式連接至中繼台23，中繼台23以無線方式連接至基地台25，基地台25則以有線方式連接至伺服閘道器27。如第2B圖所示，中繼台23包含一處理單元23a及一收發器23b，而基地台25包含一處理單元25a及一收發器25b。處理單元23a、25a可係為各種處理器、中央處理單元(central processing unit；CPU)、微處理器或熟習此項技術者所知之其他計算裝置中之任一種。另外，收發器23b、25b可係為熟習此項技術者所知之各種收發器中之任一種。無線通訊系統2符合第3代夥伴計劃(the 3rd Generation Partnership Project；3GPP)長期演進(Long Term Evolution；LTE)標準。
在本實施例中，自上行鏈路及下行鏈路之觀點闡述標頭壓縮及解壓縮。首先，闡述上行鏈路之細節。首先，中繼台23之收發器23b及基地台25之收發器25b相互配合地為使用者設備21建立一通道，俾可由伺服閘道器27透過中繼台23及基地台25伺服使用者設備21。因無線通訊系統2符合LTE標準，故該通道係為一GTP-U通道。在創建該通道之後，中繼台23與基地台25二者皆獲得某些靜態資訊。以下，將闡述靜態資訊之細節。
接下來，中繼台23之收發器23b在一封包資料彙聚協定(Packet Data Convergence Protocol；PDCP)層之一下層自使用者設備21接收一第一封包，其中該第一封包包含一壓縮之內標頭集合及一負載。該壓縮之內標頭集合係經一強健式標頭壓縮(Robust Header Compression；RoHC)方法壓縮，故處理單元23a藉由RoHC方法解壓縮第一封包中之壓縮之內標頭集合。然後，中繼台23之處理單元23a接收第一封包，並產生一第二封包，該第二封包包含與中繼台23相關之一外標頭集合及該第一封包。在本實施例中，該外標頭集合包含一網際網路協定版本4(Internet Protocol version four；IPv4)標頭202、一使用者資料報協定(User Datagram Protocol；UDP)標頭204及一GPRS穿隧協定(GPRS Tunneling Protocol；GTP)標頭206，如第2C圖所示。需注意者，外標頭集合可包含其他類型之標頭，本發明並不限制外標頭集合中之標頭數目。
各該IPv4標頭202、UDP標頭204及GTP-U標頭206包含複數欄位(field)。存在四種類型之欄位：未使用(not used)之欄位、靜態(static)欄位、推斷(inferred)欄位及動態(dynamic)欄位。未使用之欄位包括IPv4標頭202中之選項(options)欄位202a及填充(padding)欄位202b、以及GTP-U標頭206中之序號(sequence number)欄位206a、N-PDU編號欄位206b及下一擴展標頭類型(next extension header type)欄位206c。在LTE標準中未使用該等欄位。靜態欄位係為在通道建立後可立即獲得之欄位，其以灰色顯示於第2C圖中。換言之，中繼台23與基地台25二者在通道創建之後獲得之上述靜態資訊係為IPv4標頭202、UDP標頭204及GTP-U標頭206中之靜態欄位。推斷欄位記錄在接收到一壓縮封包後可推斷之資訊。推斷欄位包括IPv4標頭中之總長度(total length)欄位202x、標識(identification)欄位202y及標頭校驗和(header checksum)欄位202z、UDP標頭中之長度(length)欄位204x及校驗和(checksum)欄位204y、以及GTP-U標頭206中之長度欄位206x。動態欄位係記錄因封包而異之資訊，且僅有GTP-U標頭206中之訊息類型(message type)欄位206m係為一動態欄位。
綜上所述，外標頭集合(即，在本實施例中為IPv4標頭202、UDP標頭204及GTP-U標頭206)之大多數欄位係記錄在一通道建立後即可獲得之資訊或在接收到一壓縮封包後即可推斷之資訊。因此，本實施例中之中繼台23將不傳送該等種類之資訊，以減輕中繼台23與基地台25間無線電鏈路之負擔。而是，中繼台23以一取代標頭取代第二封包之外標頭集合，該取代標頭短於外標頭集合並記錄一身份，該身份對應於使用者設備之一資料流。以下將給出取代標頭之二實例。
第2D圖顯示取代標頭之一實例，為方便起見，該取代標頭被命名為一多工標頭(multiplex header)208。多工標頭208具有六個欄位，包括一3位元之版本(version)欄位208a、一1位元之序號旗標(sequence number flag)208b、一4位元之預留(reserved)欄位208c、一2位元組之長度(length)欄位208d、一1至4位元組之身份(identity)欄位208e以及一2位元組之序號(sequence number)欄位208f。若序號旗標208b被設定為‘0’，則不存在序號欄位208f；反之，則存在序號欄位208f。預留欄位208c係供將來使用。長度欄位208d表示多工標頭208之長度。身份欄位208e對應於使用者設備21；具體而言，其記錄使用者設備21與伺服閘道器27間之一資料流。序號欄位208f記錄一序號，俾可按順序保存所接收之封包。藉由使用序號欄位208f，基地台25可直接使用序號來為每一資料流創建一新序號。
在中繼台23以取代標頭取代第二封包之外標頭集合後，處理單元23a判斷第二封包是否包含一未壓縮之內標頭集合。若包含，則處理單元23a根據取代標頭中所記錄之長度而跳過第二封包之取代標頭，然後壓縮第二封包之內標頭集合。此後，收發器23b根據取代標頭中所記錄之身份，經通道傳送第二封包至基地台25。另外，收發器23b傳送一載送訊息類型之無線電資源控制(Radio Resource Control；RRC)訊號至基地台25。若第二封包不包含一未壓縮之內標頭集合，則收發器23b直接傳送第二封包及RRC訊號至基地台25。第2E圖顯示當取代標頭係為多工標頭時之一協定堆疊，其中協定堆疊211、231、251及271分別對應於使用者設備21、中繼台23、基地台25及伺服閘道器27。需注意者，中繼台23及基地台25中PDCP層之上層被變更為多工層。
取代標頭之另一實例係為一如上文所述之GTP-U標頭。GTP-U標頭之通道末端辨識符(Tunnel End Identifier；TEID)欄位可用以記錄對應於使用者設備21之資料流之身份。GTP-U標頭具有與多工標頭相同之作用。不同之處在於，GTP-U標頭具有訊息類型欄位206m，故當取代標頭係為GTP-U標頭時，收發器23b無需傳送載送訊息類型之RRC訊號。第2F圖顯示當取代標頭係為GTP-U標頭時之一協定堆疊，其中協定堆疊211、231’、251'及271分別對應於使用者設備21、中繼台23、基地台25及伺服閘道器27。需注意者，中繼台23及基地台25中PDCP層之上層被變更為GTP-U層。
在本實施例中，第一封包係由中繼台23自使用者設備21接收，故存在由使用者設備添加之一壓縮內標頭集合。在本實施例中，中繼台23將該壓縮之內標頭集合解壓縮，並接著再次壓縮之。在其他實施例中，中繼台23可不對內標頭作任何處理；亦即，中繼台23可只是添加外標頭集合至第一封包，然後以一取代標頭取代外標頭集合。亦有可能的是，中繼台23須產生其自身之封包並傳送其自身之封包至基地台。對於此種種類之封包，不存在內標頭集合，故中繼台23亦只是添加外標頭集合至該封包、然後以一取代標頭取代外標頭集合。
自基地台25之觀點，收發器25b自中繼台23接收第二封包及RRC訊號。處理單元25a自PDCP層之一下層接收第二封包。需注意者，第二封包包含一取代標頭、一壓縮之內標頭集合及一負載。該取代標頭記錄使用者設備之一資料流之一身份以及該取代標頭之一長度。
處理單元25a讀取該取代標頭中所記錄之長度及身份，確定第二封包包含壓縮之內標頭集合，然後根據該取代標頭之長度跳過該取代標頭，並將第二封包中之壓縮之內標頭集合解壓縮。此後，處理單元25a更根據該身份，自該取代標頭產生(即重新創建)第二封包之一外標頭集合。需注意者，處理單元25a之所以可自該取代標頭產生(即重新創建)外標頭集合，係因為如上文所述，外標頭集合之大多數欄位可在建立通道之後立即獲得或者可在接收到第二封包後立即推斷出。若第二封包不包含壓縮之內標頭集合，則處理單元25a將不執行與內標頭集合相關之操作，而是直接產生外標頭集合。在產生第二封包之外標頭集合後，收發器25b根據使用者設備之一資料流之身份，經通道傳送第二封包至伺服閘道器27。
對於下行鏈路情形，基地台25所執行之操作類似於中繼台23在上行鏈路情形中所執行之操作，中繼台23所執行之操作則類似於基地台25在上行鏈路情形中所執行之操作。
綜上所述，第一實施例以一取代標頭取代一封包之一外標頭集合。該取代標頭可係為一多工標頭或一GTP-U標頭。因取代標頭之長度遠短於外標頭集合，故可減輕無線電鏈路之負擔。
本發明之一第二實施例係為使用另一方法來壓縮及解壓縮一封包之標頭之無線通訊系統2。無線通訊系統2符合LTE標準。下文亦將自上行鏈路及下行鏈路之觀點來闡述標頭壓縮及解壓縮。
首先，闡述上行鏈路之細節。首先，中繼台23之收發器23b與基地台25之收發器25b相互配合地為使用者設備21建立一通道，俾使伺服閘道器27可透過中繼台23及基地台25伺服使用者設備21。因無線通訊系統2符合LET標準，故該通道係為一GTP-U通道。接下來，中繼台23之收發器23b在一PDCP層之一下層自使用者設備21接收一第一封包30。如第3A圖所示，第一封包30包含一壓縮之內標頭集合304及一負載302。該壓縮之內標頭集合係經一種強健式標頭壓縮(RoHC)方法壓縮，並具有一RoHC標頭及一壓縮標頭。處理單元23a藉由RoHC方法將第一封包30中之壓縮之內標頭集合304解壓縮。該解壓縮之內標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭及一即時協定(RTP)標頭。
然後，中繼台23之處理單元23a接收第一封包。此後，處理單元23a產生一第二封包32，第二封包32包含一外標頭集合326及第一封包30’(第一封包30’之內標頭集合已被解壓縮)，如第3B圖所示。外標頭集合326包含一GTP-U標頭及二其他標頭。因無線通訊系統2符合LTE標準，外標頭集合326中之二其他標頭係為一IP標頭及一UDP標頭。需注意者，GTP-U標頭記錄對應於使用者設備21之一身份及GTP-U標頭之一長度。
然後，處理單元23a藉由RoHC方法壓縮外標頭集合326中之該二其他標頭(即IP標頭及UDP標頭)。接下來，處理單元23a根據GTP-U標頭中所記錄之長度，跳過第二封包之外標頭集合(即經壓縮之二其他標頭及GTP-U標頭)。然後，處理單元23a藉由RoHC方法壓縮第二封包之內標頭集合。第3C圖顯示在處理單元23a壓縮內標頭集合與外標頭集合二者後之第二封包34。具體而言，經處理之第二封包34包含一壓縮之外標頭集合342、一GTP-U標頭344、一壓縮之內標頭集合346及負載348。此後，收發器23b根據GTP-U標頭中所記錄之身份，經通道傳送第二封包。
在本實施例中，第一封包30係由中繼台23自使用者設備21接收，故存在由使用者設備21添加之一壓縮之內標頭集合304。在本實施例中，中繼台23將該壓縮之內標頭集合解壓縮，然後再次壓縮之。在其他實施例中，中繼台23可不對壓縮之內標頭集合304作任何處理，並隨後只是添加外標頭集合至第一封包30並壓縮外標頭集合。亦有可能的是，中繼台23須產生其自身之封包並傳送其自身之封包至基地台25。對於此種類型之封包，不存在內標頭集合，故中繼台23亦只是添加外標頭集合至該封包並隨後壓縮該外標頭集合。
自基地台25之觀點，收發器25b自中繼台23接收第二封包34。處理單元25a令其PDCP層自PDCP層之一下層接收第二封包34。處理單元25a讀取GTP-U標頭中所記錄之長度及使用者設備21之身份，確定第二封包34包含壓縮之內標頭集合346，根據GTP-U標頭中所記錄之長度而跳過GTP-U標頭344，並將第二封包34中之壓縮之內標頭集合346解壓縮。然後，處理單元25a根據RoHC標頭將壓縮之外標頭集合342解壓縮。
對於下行鏈路情形，基地台25所執行之操作類似於中繼台23在上行鏈路情形中所執行之操作，中繼台23所執行之操作則類似於基地台25在上行鏈路情形中所執行之操作。
綜上所述，第二實施例以一取代標頭壓縮一封包中除一GTP-U標頭外之外標頭集合。壓縮之外標頭集合亦遠短於原始外標頭集合。
本發明之一第三實施例係為一種標頭壓縮方法，其可用於一無線通訊裝置，例如第一實施例中之中繼台23及基地台25。該無線通訊裝置包含一處理單元及一收發器。該標頭壓縮方法之流程圖顯示於第4A圖中。
首先，該標頭壓縮方法執行步驟S401，令收發器為一使用者設備建立一通道。接下來，執行步驟S403，令處理單元接收一第一封包。執行步驟S405，令處理單元判斷第一封包是否包含一壓縮之內標頭集合。若第一封包包含一壓縮之內標頭集合及一負載，則執行步驟S407，令處理單元將第一封包中之壓縮之內標頭集合解壓縮。此後，執行步驟S409，令處理單元產生一第二封包，該第二封包包含一外標頭集合及該第一封包，其中該外標頭集合係與無線通訊裝置相關。若步驟S405中之判斷結果為否，則該標頭壓縮方法直接進行步驟S409。
該標頭壓縮方法進行步驟S411，令處理單元以一取代標頭取代第二封包之外標頭集合，其中該取代標頭係短於外標頭集合並記錄一身份，該身份對應於使用者設備之一資料流。需注意者，該取代標頭可係為第一實施例中之多工標頭或GTP-U標頭。該取代標頭記錄該取代標頭之一長度。此後，該標頭壓縮方法執行步驟S413，令處理單元根據該取代標頭之長度，跳過第二封包之取代標頭。然後，執行步驟S415，令該處理單元壓縮第二封包之內標頭集合。之後，執行步驟S417，令收發器根據取代標頭中所記錄之身份，經該通道傳送第二封包。
當無線通訊系統符合LTE標準時，該通道係為一GTP-U通道，該外標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一GTP-U標頭、及其組合至少其中之一，且該內標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一RTP標頭、及其組合至少其中之一。
除了上述步驟，第三實施例亦能執行第一實施例所描述之所有壓縮操作。所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解第三實施例如何基於上述第一實施例以執行此等操作，故不贅述。
本發明之一第四實施例係為一種標頭解壓縮方法，其可用於一包含一處理單元及一收發器之無線通訊裝置，例如第一實施例中之中繼台23及基地台25。該標頭解壓縮方法對應於第三實施例之標頭壓縮方法。
該標頭解壓縮方法之流程圖顯示於第4B圖中。首先，執行步驟S431，令收發器為一使用者設備建立一通道。接下來，執行步驟S433，令處理單元自一PDCP層之一下層接收一封包，其中該封包包含一取代標頭且該取代標頭記錄使用者設備之一資料流之一身份。此後，該標頭解壓縮方法執行步驟S435，令處理單元讀取取代標頭中所記錄之身份。
接下來，執行步驟S437，令處理單元判斷該封包是否包含一壓縮之內標頭集合。若判斷結果為是，則該標頭解壓縮方法執行步驟S439，令處理單元讀取取代標頭中所記錄之長度，然後執行步驟S441，令處理單元根據取代標頭之長度，跳過該取代標頭，並執行步驟S443，令處理單元將該封包中之壓縮之內標頭集合解壓縮。之後，執行步驟S445，令處理單元根據該身份，自該取代標頭產生該封包之一外標頭集合，其中該取代標頭係短於該外標頭集合。若步驟S437之判斷結果為否，則該標頭解壓縮方法直接進行步驟S445。
類似地，當無線通訊系統符合LTE標準且該取代標頭係為一GTP-U標頭或一多工標頭時，該通道係為一GTP-U通道。此外，該外標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一GTP-U標頭、及其組合至少其中之一，且該內標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一RTP標頭、及其組合至少其中之一。
除了上述步驟，第四實施例亦能執行第一實施例所描述之所有解壓縮操作。所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解第四實施例如何基於上述第一實施例以執行此等操作，故不贅述。
本發明之一第五實施例係為一種標頭壓縮方法，其可用於一無線通訊裝置，例如第二實施例中之中繼台23及基地台25。該無線通訊裝置包含一處理單元及一收發器。該標頭壓縮方法之流程圖顯示於第5A圖中。
首先，執行步驟S501，令收發器為一使用者設備建立一通道。接下來，執行步驟S503，令處理單元接收一第一封包。然後，執行步驟S505，令處理單元判斷第一封包是否包含壓縮之內標頭集合。若步驟S505之判斷結果為是，則接下來執行步驟S507，令處理單元將第一封包中之壓縮之內標頭集合解壓縮。之後，該標頭壓縮方法執行步驟S509，令處理單元產生一第二封包，該第二封包包含一外標頭集合及該第一封包。該外標頭集合係與無線通訊裝置相關，且包含一第一標頭及一GTP-U標頭。該GTP-U標頭記錄一身份，該身份對應於使用者設備之一資料流。
然後，該標頭壓縮方法執行步驟S511，跳過第二封包之外標頭集合。接下來，執行步驟S513，令處理單元壓縮第二封包之內標頭集合。在步驟S513之後，該標頭壓縮方法執行步驟S515，藉由RoHC方法壓縮第一標頭。若步驟S505之判斷結果為否，則該標頭壓縮方法直接進行步驟S515。最後，該標頭壓縮方法執行步驟S517，令收發器根據GTP-U標頭中所記錄之身份，經該通道傳送第二封包。
類似地，當無線通訊系統符合LTE標準時，該通道係為一GTP-U通道，該外標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一GTP-U標頭、及其組合至少其中之一，且該內標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一RTP標頭、及其組合至少其中之一。
除了上述步驟，第五實施例亦能執行第二實施例所描述之所有壓縮操作。所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解第五實施例如何基於上述第二實施例以執行此等操作，故不贅述。
本發明之一第六實施例係為一種標頭解壓縮方法，其可用於一包含一處理單元及一收發器之無線通訊裝置，例如第二實施例中之中繼台23及基地台25。該標頭解壓縮方法對應於第五實施例之標頭壓縮方法，其流程圖顯示於第5B圖中。
首先，該標頭解壓縮方法執行步驟S531，令收發器為一使用者設備建立一通道。接下來，執行步驟S533，令處理單元自一PDCP層之一下層接收一封包，其中該封包包含一RoHC標頭、一壓縮之外標頭集合以及一GTP-U標頭。該GTP-U標頭記錄一身份，該身份對應於使用者設備之一資料流。
此後，該標頭解壓縮方法執行步驟S535，令處理單元判斷該封包是否包含一壓縮之內標頭集合。若判斷結果為是，則執行步驟S537，令處理單元讀取GTP-U標頭中所記錄之一長度。接下來，執行步驟S539，令處理單元根據GTP-U標頭之長度，跳過GTP-U標頭。然後，執行步驟S541，令處理單元將封包中壓縮之內標頭集合解壓縮。
之後，該標頭解壓縮方法執行步驟S543，令處理單元根據RoHC標頭將壓縮之外標頭集合解壓縮。若步驟S535之判斷結果為否，則該標頭解壓縮方法直接進行步驟S543。
若無線通訊系統符合LTE標準，則該通道係為一GTP-U通道，該外標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一GTP-U標頭、及其組合至少其中之一，且該內標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一RTP標頭、及其組合至少其中之一。
除了上述步驟，第六實施例亦能執行第二實施例所描述之所有解壓縮操作。所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解第六實施例如何基於上述第二實施例以執行此等操作，故不贅述。
儘管前述實施例中之無線通訊系統符合LTE標準，然而熟習此項技術者應能夠將本發明應用於符合其他無線通訊標準之無線通訊系統。本發明之關鍵思路在於找出外標頭集合中可在建立一通道時立即獲得之欄位或可在接收到一壓縮之封包時立即推斷出之欄位。本發明之一取代標頭忽略此等種類之資訊，而是僅包含必要之資訊。本發明之替代方法不使用取代標頭，而是藉由RoHC方法壓縮外標頭集合。儘管外標頭集合被壓縮，GTP-U標頭卻因其載送必要之資訊而未被壓縮。本發明亦提供一種跳過機制，以跳過外標頭集合並隨後壓縮內標頭集合。因此，可減輕中繼台與基地台間之無線電鏈路之負擔。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利範圍應以申請專利範圍為準。
1．．．無線通訊系統
2．．．無線通訊系統
11．．．使用者設備
13．．．中繼台
15．．．基地台
17．．．伺服閘道器
21．．．使用者設備
23．．．中繼台
23a．．．處理單元
23b．．．收發器
25．．．基地台
25a．．．處理單元
25b．．．收發器
27．．．伺服閘道器
30．．．第一封包
30’．．．第一封包
32．．．第二封包
34．．．第二封包
102．．．封包
104．．．封包
106．．．VoIP封包
106a．．．外標頭集合
106b．．．內標頭集合
106c．．．語音資料負載
108．．．壓縮之外標頭集合
108a．．．RoHC標頭
108b．．．壓縮標頭
110．．．壓縮封包
112．．．壓縮標頭集合
112a．．．RoHC標頭
112b．．．壓縮外標頭
112c．．．壓縮內標頭
114．．．壓縮封包
202．．．IPv4標頭
202a．．．選項欄位
202b．．．填充欄位
202x．．．總長度欄位
202y．．．標識欄位
202z．．．標頭校驗和欄位
204．．．UDP標頭
204x．．．長度欄位
204y．．．校驗和欄位
206．．．GTP-U標頭
206a．．．序號欄位
206b．．．N-PDU編號欄位
206c．．．下一擴展標頭類型欄位
206m．．．訊息類型欄位
206x．．．長度欄位
208．．．多工標頭
208a．．．版本欄位
208b．．．序號旗標
208c．．．預留欄位
208d．．．長度欄位
208e．．．身份欄位
208f．．．序號欄位
211、231、231’、251、251’、271．．．協定堆疊
302．．．負載
304．．．壓縮之內標頭集合
326．．．外標頭集合
342．．．壓縮之外標頭集合
344．．．GTP-U標頭
346．．．壓縮之內標頭集合
348．．．負載
第1A圖顯示一習知無線通訊系統；
第1B圖顯示由中繼台自使用者設備接收之一封包；
第1C圖顯示由中繼台傳送至基地台之一封包；
第1D圖顯示由中繼台傳送之一VoIP封包之一示意圖；
第1E圖顯示藉由一RoHC方法壓縮VoIP封包後所得之一壓縮封包；
第1F圖顯示藉由一改良之RoHC方法壓縮VoIP封包後所得之一壓縮封包；
第2A圖顯示根據一第一實施例之一無線通訊系統；
第2B圖顯示第一實施例中一中繼台及一基地台之示意圖；
第2C圖顯示第一實施例中之一外標頭集合；
第2D圖顯示第一實施例中之一多工標頭；
第2E圖顯示當取代標頭係為多工標頭時之一協定堆疊；
第2F圖顯示當取代標頭係為GTP-U標頭時之一協定堆疊；
第3A圖顯示一第二實施例中一第一封包之一示意圖；
第3B圖顯示第二實施例中一第二封包之一示意圖；
第3C圖顯示內標頭集合及外標頭集合得到壓縮之一第二封包之一示意圖；
第4A圖顯示第三實施例之一流程圖；
第4B圖顯示第四實施例之一流程圖；
第5A圖顯示第五實施例之一流程圖；以及
第5B圖顯示第六實施例之一流程圖。

Claims (32)

  1. 一種用於一無線通訊裝置之標頭壓縮方法，該無線通訊裝置包含一處理單元及一收發器，該標頭壓縮方法包含以下步驟：(a)令該收發器為一使用者設備建立一通道；(b)令該處理單元接收一第一封包；(c)令該處理單元產生一第二封包，該第二封包包含一外標頭集合及該第一封包，該外標頭集合係與該無線通訊裝置相關，該外標頭包含在該通道建立後即可獲得之一第一欄位及在接收到一壓縮封包後即可推斷之一第二欄位其中之一或其組合；(d)令該處理單元以一取代標頭取代該第二封包之該外標頭集合，該取代標頭係以省略該外標頭集合中之該第一欄位及該第二欄位其中之一或其組合之方式產生，該取代標頭係短於該外標頭集合並記錄一身份，該身份對應於該使用者設備之一資料流；以及(e)令該收發器根據該取代標頭中所記錄之該身份，藉由該通道傳送該第二封包。
  2. 如請求項1所述之標頭壓縮方法，其中該第一封包包含一壓縮之內標頭集合及一負載(payload)，該取代標頭更記錄該取代標頭之一長度，且該標頭壓縮方法更包含以下步驟：(f)在該步驟(c)之前，令該處理單元解壓縮該第一封包中之該壓縮之內標頭集合；(g)在該步驟(d)之後，令該處理單元根據該取代標頭之該長度，跳過該第二封包之該取代標頭；以及 (h)在該步驟(g)之後，令該處理單元壓縮該第二封包之該內標頭集合。
  3. 如請求項2所述之標頭壓縮方法，更包含以下步驟：令該處理單元確定該第一封包包含該壓縮之內標頭集合。
  4. 如請求項1所述之標頭壓縮方法，其中該取代標頭係為一符合長期演進(Long Term Evolution；LTE)標準之GPRS穿隧協定-使用者平面(GPRS Tunneling Protocol-User Plane；GTP-U)標頭。
  5. 如請求項1所述之標頭壓縮方法，其中該通道係為一GTP-U通道，該外標頭集合包含一網際網路協定(Internet Protocol；IP)標頭、一使用者資料報協定(User Datagram Protocol；UDP)標頭、一GTP-U標頭、及其組合至少其中之一，且該內標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一即時協定(Real Time Protocol；RTP)標頭、及其組合至少其中之一，且該標頭壓縮方法更包含令該收發器傳送一無線電資源控制(Radio Resource Control；RRC)訊號之一步驟，該RRC訊號載送該GTP-U標頭之一訊息類型。
  6. 一種用於一無線通訊裝置之標頭壓縮方法，該無線通訊裝置包含一處理單元及一收發器，該標頭壓縮方法包含以下步驟：(a)令該收發器為一使用者設備建立一通道；(b)令該處理單元接收一第一封包，該第一封包包含一壓縮之內標頭集合及一負載； (c)令該處理單元解壓縮該第一封包中之該壓縮之內標頭集合；(d)令該處理單元產生一第二封包，該第二封包包含一外標頭集合及該第一封包，該外標頭集合係與該無線通訊裝置相關並包含一第一標頭及一GTP-U標頭，該GTP-U標頭記錄一身份及該GTP-U標頭之一長度，該身份對應於該使用者設備之一資料流；(e)令該處理單元藉由強健式標頭壓縮(Robust Header Compression；RoHC)方法壓縮該第一標頭；(f)令該處理單元根據該GTP-U標頭之該長度，跳過該第二封包之該外標頭集合；(g)令該處理單元藉由RoHC方法壓縮該第二封包之該內標頭集合；以及(h)令該收發器根據該GTP-U標頭中所記錄之該身份，藉由該通道傳送該第二封包。
  7. 如請求項6所述之標頭壓縮方法，更包含以下步驟：令該處理單元確定該第一封包包含該壓縮之內標頭集合。
  8. 如請求項6所述之標頭壓縮方法，其中該通道係為一GTP-U通道，該外標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一GTP-U標頭、及其組合至少其中之一，且該內標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一RTP標頭、及其組合至少其中之一。
  9. 一種用於一無線通訊裝置之標頭解壓縮方法，該無線通訊裝 置包含一處理單元及一收發器，該標頭解壓縮方法包含以下步驟：(a)令該收發器為一使用者設備建立一通道；(b)令該處理單元自一PDCP層之一下層接收一封包，該封包包含一取代標頭，該取代標頭記錄該使用者設備之一資料流之一身份，該取代標頭係以省略一外標頭集合中之一第一欄位及一第二欄位其中之一或其組合之方式產生，該第一欄位係在該通道建立後即可獲得，該第二欄位係在接收到一壓縮封包後即可推斷；(c)令該處理單元讀取該取代標頭中所記錄之該身份；以及(d)令該處理單元根據該身份，自該取代標頭產生該封包之該外標頭集合，其中該取代標頭係短於該外標頭集合。
  10. 如請求項9所述之標頭解壓縮方法，其中該封包更包含一壓縮之內標頭集合及一負載，該取代標頭更記錄該取代標頭之一長度，且該標頭解壓縮方法更包含以下步驟：(e)令該處理單元讀取該取代標頭中所記錄之該長度；(f)令該處理單元根據該取代標頭之該長度，跳過該取代標頭；以及(g)在該步驟(d)之前，令該處理單元解壓縮該封包中之該壓縮之內標頭集合。
  11. 如請求項10所述之標頭解壓縮方法，更包含以下步驟：令該處理單元確定該封包包含該壓縮之內標頭集合。
  12. 如請求項9所述之標頭解壓縮方法，其中該取代標頭係為一符合該LTE標準之GTP-U標頭。
  13. 如請求項9所述之標頭解壓縮方法，其中該通道係為一GTP-U通道，該外標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一GTP-U標頭、及其組合至少其中之一，且該內標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一RTP標頭、及其組合至少其中之一，且該標頭解壓縮方法更包含接收一RRC訊號之一步驟，該RRC訊號載送該GTP-U標頭之一訊息類型。
  14. 一種用於一無線通訊裝置之標頭解壓縮方法，該無線通訊裝置包含一處理單元及一收發器，該標頭解壓縮方法包含以下步驟：(a)令該收發器為一使用者設備建立一通道；(b)令該處理單元自一PDCP層之一下層接收一封包，該封包包含一RoHC標頭、一壓縮之外標頭集合、一GTP-U標頭、一壓縮之內標頭集合及一負載，該GTP-U標頭記錄一身份及該GTP-U標頭之一長度，該身份對應於該使用者設備之一資料流；(c)令該處理單元讀取該GTP-U標頭中所記錄之該長度；(d)令該處理單元根據該GTP-U標頭之該長度，跳過該壓縮之外標頭集合及該GTP-U標頭；(e)令該處理單元解壓縮該封包中之該壓縮之內標頭集合，其中該壓縮之內標頭集合係以RoHC方法壓縮；以及 (f)令該處理單元根據該RoHC標頭解壓縮該壓縮之外標頭集合。
  15. 如請求項14所述之標頭解壓縮方法，更包含以下步驟：令該處理單元確定該封包包含該壓縮之內標頭集合。
  16. 如請求項14所述之標頭解壓縮方法，其中該通道係為一GTP-U通道，該外標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一GTP-U標頭、及其組合至少其中之一，且該內標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一RTP標頭、及其組合至少其中之一。
  17. 一種無線通訊裝置，包含：一收發器，用以為一使用者設備建立一通道；以及一處理單元，用以：接收一第一封包；產生一第二封包，該第二封包包含該第一封包及一外標頭集合，該外標頭集合係與該無線通訊裝置相關，該外標頭包含在該通道建立後即可獲得之一第一欄位及在接收到一壓縮封包後即可推斷之一第二欄位其中之一或其組合；以及以一取代標頭取代該第二封包之該外標頭集合，其中該取代標頭係以省略該外標頭集合中之該第一欄位及該第二欄位其中之一或其組合之方式產生，該取代標頭係短於該外標頭集合並記錄一身份，該身份對應於該使用者設備之一資料流，其中該收發器更用以根據該取代標頭中所記錄之該身份，藉由該通道傳送該第二封包。
  18. 如請求項17所述之無線通訊裝置，其中該第一封包包含一壓 縮之內標頭集合及一負載，該取代標頭更記錄該取代標頭之一長度，該處理單元更用以：在產生該第二封包之前，解壓縮該第一封包中之該壓縮之內標頭集合；在以該取代標頭取代該外標頭集合之後，根據該取代標頭之該長度，跳過該第二封包之該取代標頭；以及在跳過該取代標頭之後，壓縮該第二封包之該內標頭集合。
  19. 如請求項18所述之無線通訊裝置，其中該處理單元更用以確定該第一封包包含該壓縮之內標頭集合。
  20. 如請求項17所述之無線通訊裝置，其中該取代標頭係為一符合該LTE標準之GTP-U標頭。
  21. 如請求項17所述之無線通訊裝置，其中該通道係為一GTP-U通道，該外標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一GTP-U標頭、及其組合至少其中之一，且該內標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一RTP標頭、及其組合至少其中之一，且該收發器更用以傳送一RRC訊號，該RRC訊號載送該GTP-U標頭之一訊息類型。
  22. 一種無線通訊裝置，包含：一收發器，用以為一使用者設備建立一通道；以及一處理單元，用以接收一第一封包，該第一封包包含一壓縮之內標頭集合及一負載，其中，該處理單元更解壓縮該第一封包中之該壓縮之內標頭集合，且產生一第二封包，該第二封包包含一外標頭集合及該第一封包，其中該外標頭集合係與該無線通訊裝置相 關並包含一第一標頭及一GTP-U標頭，該GTP-U標頭記錄一身份及該GTP-U標頭之一長度，該身份對應於該使用者設備之一資料流，其中該處理單元更用以藉由RoHC方法壓縮該第一標頭，根據該GTP-U標頭之該長度，跳過該第二封包之該外標頭集合，以及藉由RoHC方法壓縮該第二封包之該內標頭集合，且該收發器更用以根據該GTP-U標頭中所記錄之該身份，藉由該通道傳送該第二封包。
  23. 如請求項22所述之無線通訊裝置，其中該處理單元更用以確定該第一封包包含該壓縮之內標頭集合。
  24. 如請求項22所述之無線通訊裝置，其中該通道係為一GTP-U通道，該外標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一GTP-U標頭、及其組合至少其中之一，且該內標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一RTP標頭、及其組合至少其中之一。
  25. 一種無線通訊裝置，包含：一收發器，用以為一使用者設備建立一通道；以及一處理單元，用以自一PDCP層之一下層接收一封包，其中該封包包含一取代標頭，該取代標頭記錄該使用者設備之一資料流之一身份，且該取代標頭係以省略一外標頭集合中之一第一欄位及一第二欄位其中之一或其組合之方式產生，該第一欄位係在該通道建立後即可獲得，該第二欄位係在接收到一壓縮封包後即可推斷，其中該處理單元更用以讀取該取代標頭中所記錄之該身 份，以及根據該身份從該取代標頭產生該封包之一外標頭集合，其中該取代標頭係短於該外標頭集合。
  26. 如請求項25所述之無線通訊裝置，其中該封包更包含一壓縮之內標頭集合及一負載，該取代標頭更記錄該取代標頭之一長度，該處理單元更用以：讀取該取代標頭中所記錄之該長度；根據該取代標頭之該長度，跳過該取代標頭；以及在產生該外標頭集合之前，解壓縮該封包中之該壓縮之內標頭集合。
  27. 如請求項26所述之無線通訊裝置，其中該處理單元更用以確定該封包包含該壓縮之內標頭集合。
  28. 如請求項25所述之無線通訊裝置，其中該取代標頭係為一符合該LTE標準之GTP-U標頭。
  29. 如請求項25所述之無線通訊裝置，其中該通道係為一GTP-U通道，該外標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一GTP-U標頭、及其組合至少其中之一，且該內標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一RTP標頭、及其組合至少其中之一，且該收發器更用以接收一RRC訊號，該RRC訊號載送該GTP-U標頭之一訊息類型。
  30. 一種無線通訊裝置，包含：一收發器，用以為一使用者設備建立一通道；以及一處理單元，用以自一PDCP層之一下層接收一封包，其中該封包包含一RoHC標頭、一壓縮之外標頭集合、一GTP-U標頭、一壓縮之內標頭集合及一負載，該GTP-U標頭 記錄一身份及該GTP-U標頭之一長度，該身份對應於該使用者設備之一資料流，其中該處理單元更用以該處理單元讀取該GTP-U標頭中所記錄之該長度，根據該GTP-U標頭之該長度，跳過該壓縮之外標頭集合及該GTP-U標頭，解壓縮該封包中之該壓縮之內標頭集合，以及根據該RoHC標頭解壓縮該壓縮之外標頭集合，其中該壓縮之內標頭集合係以RoHC方法壓縮。
  31. 如請求項30所述之無線通訊裝置，其中該處理單元更用以確定該封包包含該壓縮之內標頭集合。
  32. 如請求項30所述之無線通訊裝置，其中該通道係為一GTP-U通道，該外標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一GTP-U標頭、及其組合至少其中之一，且該內標頭集合包含一IP標頭、一UDP標頭、一RTP標頭、及其組合至少其中之一。
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