TWI549531B - 分段無線頻譜之虛擬聚合 - Google Patents

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TWI549531B
TWI549531B TW101106535A TW101106535A TWI549531B TW I549531 B TWI549531 B TW I549531B TW 101106535 A TW101106535 A TW 101106535A TW 101106535 A TW101106535 A TW 101106535A TW I549531 B TWI549531 B TW I549531B
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Description

分段無線頻譜之虛擬聚合
本發明主要有關於通訊網路，且詳言之，但非排他性，關於衛星及微波為基之點對點通訊及回載鏈結。
傳統的無線系統假設具有與待傳輸之資料量成正比的頻寬之連續頻譜塊的可得性。傳輸系統因此時常針對最壞情況的頻寬需求而設計，其中在一些例子中典型或平均的使用情況需要少上許多的頻寬(亦即頻譜)。
在衛星通訊系統及其他點對點通訊系統的情景內，分配給客戶的可得頻譜可能會經時而變成零散，這導致已分配的頻譜塊之間的未使用塊。當未使用的頻譜塊太小時，必須在客戶之間重新分配頻譜或從現有頻譜分配「移動」客戶到新的頻譜分配，使得可將未使用的頻譜塊合併成單一頻譜區域。不幸地，這種重新分配非常擾亂性。
藉由本發明之聚合頻譜的系統、方法及設備來解決先前技術的各種不足之處，其中多個不相交的頻譜塊可藉由調變資料流之一個別部分到每一個不相交的頻譜塊上而組態成一虛擬的連續頻譜塊，其中與經調變部分關聯的資料率與調變至其上之該不相交的頻譜塊之可得頻寬相容。
根據一實施例的一種方法包含將資料流分成複數子 流，該些子流的各者與一個別頻譜段關聯並具有與該個別頻譜段的頻寬相容之資料率；調變該些子流的各者以提供適應成經由該個別頻譜段傳輸之經調變信號；及向上轉換該些經調變信號到至少一個載波信號的個別頻譜段上；其中包括在該經向上轉換經調變信號內之該些子流適應成在接收器被解調變並結合以藉此恢復資料流。
根據一實施例的一種設備包含用於將資料流分成複數子流之分裂器，該些子流的各者與個別頻譜段關聯並具有與該個別頻譜段的頻寬相容之資料率；複數調變器，各調變器組態成調變個別的子流以提供適應成經由該個別頻譜段傳輸之經調變信號；及用於向上轉換該些經調變信號到至少一個載波信號的個別頻譜段上之至少一個向上轉換器；其中包括在該經向上轉換經調變信號內之該些子流適應成在接收器被解調變並結合以藉此恢復資料流。
該方法或設備的分裂功能可包括將該資料流的序列部分封裝成個別封裝封包的酬載部分，該資料流的該些序列部分之各者與包括在該個別封裝封包的標頭部分內的個別序列數關聯；及朝解調變器選擇性路由經封裝的封包。
該選擇性路由可基於根據隨機路由演算法、循環路由演算法、客戶偏好演算法、服務提供者偏好演算法、及諸如此類之任一者的路由封裝封包，其中每一個子流與一個別權重關聯。
可調變並向上轉換各個子流到載波信號上，以經由衛星通訊系統內的一或更多個轉頻器、微波通訊系統內之一 或更多個微波鏈結、及/或無線通訊系統內之一或更多個無線頻道傳輸。
在各種實施例中，路由經封裝的封包多次以增加彈性/冗餘性。
主要在衛星通訊系統的情景內敘述本發明。然而，熟悉此技藝人士且受到本文之教示告知將明白本發明亦適用於受益於彈性頻譜分配的任何系統，比如微波通訊系統、無線通訊系統、及之類。
一實施例提供聚合多個分段的無線頻譜塊成為一連續虛擬塊的高效率且通用的技術，使得累積的頻寬幾乎等於構成塊的頻寬之總和。分段塊可隨意地藉由頻譜塊彼此分離，比如防護塊、其他方所擁有的塊、被一區域或國家的無線頻譜監管機構禁止的塊、及諸如此類。
第1圖描繪受益於各種實施例的通訊系統之區塊圖。第1圖的通訊系統100包含點對點鏈結，包括虛擬頻譜聚合傳送器110、功率放大器120、衛星上鏈130、衛星140、衛星下鏈150、虛擬頻譜聚合接收器160、及隨意地，控制模組170。以資料封包流D的方式提供待於點對點鏈結上傳送的資料，比如188位元組輸送流(TS)封包、64-1500位元組乙太網路封包、等等。將特定封包結構、封包結構內所傳達的資料、及諸如此類輕易適應至本文中所述的各種實施例。
由虛擬頻譜聚合傳送器110接收輸入資料流D，在其中由截剪器/解多工器111處理該輸入資料流以提供N個子流(D0...DN-1)，其中N相應於頻譜段(標示為S0、S1等等上至SN-1)的數量。
如第1圖中所示，N=3，使得分裂器/解多工器111截剪、多工、及/或區分輸入資料流D成分(例示性)三個子流，標示為D0、D1、及D2。
子流D0、D1、及D2的各者耦合到一個別的調變器112(亦即，調變器1120、調變器1121、及調變器1122)。調變器1120、調變器1121、及調變器1122的各者調變其個別的子流D0、D1、及D2以提供將由個別的頻譜段S0、S1、及S2載送之相應的經調變信號。
調變器112可包含具有相同特性或具有不同特性的調變器，比如波形種類、星座圖、前向錯誤校正(FEC)設定等等的特性。可根據特定種類的訊務(例如，串流媒體、非串流媒體、及之類)、與其相應的頻譜段Si關聯之特定頻道情況、及/或其他準則來優化每一個調變器。
一般來說，由截剪器/解多工器111分配至任何子流Di的資料量與相應頻譜段Si之資料載送能力呈正比。在各種實施例中，子流Di的各者包含相同資料量，而在其他實施例中，各個子流Di可包含不同的資料量。
如第1圖中所示，第一調變器1120提供與第一頻譜段S0關聯之6 MHz信號；第二調變器1121提供與第二頻譜段S1關聯之1 MHz信號；且第三調變器1122提供與第 三頻譜段S2關聯之1 MHz信號。
頻率多工器(亦即信號結合器)113操作成結合經調變信號來產生經接合經調變信號SC，其被向上轉換器114調變到一載波信號上以提供經調變載波信號C。注意到可使用多個頻率多工器/信號結合器113來多工將經由共同之轉頻器、微波鏈結、無線頻道、及之類輸送的個別組之經調變信號。
在第1圖的實施例中，將與經調變載波信號C關聯的頻譜係邏輯或虛擬分成用來傳達經調變的資料子流之複數頻譜段。使用頻譜段分配表或其他資料結構來追蹤已經界定哪些頻譜段，正在使用哪些頻譜段(且被哪些資料子流使用)、及哪些頻譜段為可供使用。一般而言，每一個轉頻器/傳輸頻道可分成複數頻譜段或區域。可將這些頻譜段或區域的各者分配到一特定的資料子流。可根據一獨特或共同的調變技術調變資料子流的各者。
如第1圖中所示，使用單一衛星轉頻器，並因此，在向上轉換並經由單一衛星頻道傳輸之前可藉由頻率多工器113結合所有經調變的信號。在各種實施例中，可使用在一或更多個衛星內的多個轉頻器。在這些實施例中，僅結合並接著一起轉換將經由衛星內的一共同的轉頻器所傳送之那些經調變信號。在各種實施例中，可獨立地傳送調變波形。
由向上轉換器114所產生之經調變載波信號C係由功率放大器120放大並經由衛星上鏈130傳送至衛星140。 衛星140傳送包括經調變子流D0、D1、及D2之經調變載波信號至衛星下鏈150，其傳播該信號至虛擬頻譜聚合接收器160。
虛擬頻譜聚合接收器160包括向下轉換器(165)，其從接收到的載波信號C’向下轉換經結合頻譜段信號SC’，及頻率解多工器(164)，其操作成從經結合頻譜段信號SC’分離頻譜段S0’、S1’、及S2’。
頻譜段S0’、S1’、及S2’的各者耦合至一分別的解調變器(亦即，解調變器1620、解調變器1621、及解調變器1622)。解調變器1620、解調變器1621、及解調變器1622的各者解調變其個別的頻譜段S0’、S1’、及S2’以提供經解調變的子流D0’、D1’、及D2’。
由結合器161處理經解調變的子流D0’、D1’、及D2’以產生輸出資料流D’，代表由虛擬頻譜聚合傳送器110初始處理之輸入資料流D。注意到解調變器162的各者以與其相應的調變器112相容的方式操作。
隨意地，虛擬頻譜聚合接收器160包括緩衝器1660、緩衝器1661、及緩衝器1662，其提供各種經解調變的子流之彈性緩衝功能，使得可在結合子流前避免由與各個子流關聯的不同傳播延遲所引起之對準誤差。在166中之緩衝器係繪示成設置在解調變器(162)與結合器161之間的功能元件。在各種實施例中，緩衝器166或其功能等效者係包括在結合器161內。例如，結合器161可包括單一緩衝器，其接收來自所有解調變器(162)的資料並接著重 新排列資料成為輸出流D’。子流內的封包ID及/或其他資料可用於此目的。
隨意的控制模組170與元件管理系統(EMS)、網路管理系統(NMS)、及/或適用於管理實現於本文中相關於第1圖所述的功能之網路元件的其他管理或控制系統互動。控制模組170可用來組態各種調變器、解調變器、及/或於本文中相關於第1圖所述的元件內之其他電路。此外，控制模組170可配置在相關於受到其控制之元件的遠端、位在傳輸電路附近、位在接收器電路附近、及諸如此類。控制模組170可實現成經編程以履行比如本文中所述之特定控制功能的通用電腦。在一實施例中，控制模組170分別經由第一控制信號TXCONF及第二控制信號RXCONF適應虛擬頻譜聚合傳送器110及虛擬頻譜聚合接收器160之組態及/或操作。在此實施例中，在多個傳送器及接收器的情況中設提供多個控制信號。
第2圖描繪有利於了解本實施例的頻譜分配之圖形表示。尤其，第2圖圖形性描繪36 MHz頻譜分配，其中第一客戶分配有頻譜的第一部分210，例示為單一10 MHz塊；第二客戶分配有頻譜的第二部分220，例示為單一8 MHz塊；第三客戶分配有頻譜的第三部分230，例示為單一10 MHz塊；以及第四客戶分配有頻譜的第四部分240，例示為三個不連續的頻譜塊，包含第一1 MHz塊2401、第二1 MHz塊2402、及6 MHz塊2403。
在本文中的各種實施例的情景內，與第四客戶關聯的 資料流分成兩個不同的1 MHz頻譜段及單一6 MHz頻譜段，其各以和相關於第1圖上述相同的方式加以處理。
第3圖描繪適合用於本文中所述的各種實施例中的通用計算裝置300的高階區塊圖。例如，第3圖中所示之計算裝置300可用來執行適合實現將在本文中敘述的各種傳送器處理功能、接收器處理功能、及/或管理處理功能的程式。
如第3圖中所示，計算裝置300包括輸入/輸出(I/O)電路310、處理器320、及記憶體330。處理器320耦合到I/O電路310及記憶體330的各者。
記憶體330繪示成包括緩衝器332、傳送器(TX)程式334、接收器(RX)程式336、及/或管理程式338。儲存在記憶體330中之特定程式取決於使用計算裝置300所實現的功能。
在一實施例中，使用比如第3圖之計算裝置300的計算裝置來實現相關於第1圖於上所述之截剪器/解多工器111。詳言之，處理器320執行相關於截剪器/解多工器111於上所述之各種功能。在此實施例中，I/O電路310從來源(未圖示)接收輸入資料流D並提供N子流(D0...DN-1)至調變器112。
在一實施例中，使用比如第3圖之計算裝置300的計算裝置來實現相關於第1圖於上所述之結合器161。詳言之，處理器320執行相關於結合器161於上所述之各種功能。在此實施例中，I/O電路310從解調變器162(隨意 地經緩衝器166)接收經解調變的子流D0’、D1’、及D2’並提供代表由虛擬頻譜聚合傳送器110初始處理之輸入資料流D的輸出資料流D’。
在一實施例中，使用比如第3圖之計算裝置300的計算裝置來實現相關於第1圖於上所述之隨意的控制模組170。
雖主要描繪及敘述成有組件之特定類型及配置，應可理解到組件之任何其他適合的類型及/或配置可用於計算裝置300。可以適合實現本文中所述的各種功能之任何方式來實現計算裝置300。
應可理解到在第3圖中所示的計算裝置300提供適合實現本文中所述的功能元件及/或本文中所述的功能元件的部份之一般架構及功能。可在軟體及/或硬體中實現本文中所示及所述的功能，例如使用通用電腦、一或更多個特定應用積體電路(ASIC)、及/或任何其他硬體等效者。
可設想到本文中所討論為軟體方法的步驟可實現在硬體內，例如，作為與履行各種方法步驟的處理器合作之電路。本文中所述的功能/元件的部份可實現成電腦程式產品，其中電腦指令，當由電腦加以處理時，適應電腦的操作，而引發或否則提供本文中所述之方法及/或技術。引發本發明之方法的指令可儲存在固定或可移除式媒體中、經由在廣播或其他信號承載媒體中之資料流加以傳送、經由有形媒體加以傳送、及/或儲存在根據該些指令操作的 計算裝置內的記憶體內。
第4圖描繪根據一實施例之方法的流程圖。詳言之，第4圖的方法400適合處理供傳輸入資料流D，比如相關於第1圖於上所述者。
在步驟410，接收包括來自一或更多個客戶的資料之資料流，比如藉由虛擬頻譜聚合傳送器110。
在步驟420，將接收到的資料流截剪成N個子流，其中每一個子流與一個別的頻譜段關聯。參照框425，可使用任何下列準則來將資料流截剪成子流，單獨或以任何組合：每客戶、每段、針對資料類型、固定大小、可變大小、各種截剪方法的組合、及/或其他準則。
在步驟430，使用一個別的調變器來調變子流的各者。參考框435，可針對資料類型優化、針對頻道條件優化調變器、它們共享共同的特性、它們具有各種/不同特性、及諸如此類。
在隨意的步驟440，其中將使用相同的轉頻器或傳輸頻道來傳送一或更多個經調變的子流，這些經調變的子流為經結合。
在步驟450，向上轉換並傳送經調變的子流。參考框455，向上轉換及傳送程序可在衛星通訊系統、微波通訊系統、無線通訊系統/頻道、或其他媒體的情景內。
第5圖描繪根據一實施例之方法的流程圖。詳言之，第5圖的方法500適合處理一或多個接收到的子流，比如相關於第1圖於上所述者。
在步驟510，接收並向下轉換一或更多個經調變的子流。參照框515，可經由衛星通訊系統、微波通訊系統、無線通訊系統/頻道、或其他媒體來接收一或更多個經調變的子流。
在步驟520，分離先前在傳送器結合的任何子流以提供個別的子流，並在在步驟530，使用一個別適當解調變器來解調變個別子流的各者。
在步驟540，選擇性延遲一或更多個經解調變的子流，使得可時間上對準所得的經解調變的資料流。
在步驟550，結合經調變且選擇性延遲之子流以提供所得資料流，使得資料流D’代表由虛擬頻譜聚合傳送器初始處理之輸入資料流D。
第6圖描繪根據一實施例之方法的流程圖。詳言之，第6圖的方法600適合根據各種實施例組態各種傳送器及接收器參數。
在步驟610，接收客戶資料之傳輸的請求。參考框615，請求可提供指定的頻寬、指定的資料率、指定的資料類型、指定的調變類型、及/或敘述頻寬的其他資訊，及/或與客戶資料傳輸請求關聯之服務需求。
在步驟620，做出適合滿足客戶資料傳輸請求的頻譜分配之判定。
在步驟630，做出任何特定頻譜相關的準則是否適合滿足客戶資料傳輸請求的隨意判定。參考框635，這種頻譜相關準則可包括最小頻寬塊大小、連續頻寬塊的需求、 及/或其他準則。
在步驟640，識別可用的頻譜段。參考框645，可相關於配置表、管理系統、及/或其他這種資訊的來源做出可用頻譜段的識別。在一實施例中，分配表界定與由衛星通訊系統所服務的每一個客戶關聯之頻譜分配；亦即，每一個客戶的頻寬分配、支援該頻寬的(諸)轉頻器、支援(諸)轉頻器的(諸)衛星、及諸如此類。另外，以每一個衛星的每一個轉頻器的大小及頻譜區域來界定可用的頻譜段。
在步驟650，分配可用的頻譜段以滿足客戶資料傳輸請求。參考框655，可用的頻譜段可在可用時加以分配、針對客戶加以優化、針對載波加以優化、加以優化以減少頻譜段計數、加以優化以提供彈性或冗餘性、及/或基於其他準則加以優化。
在步驟660，組態傳送器/接收器系統以提供調變器/解調變器的正確數量及類型來支援客戶資料傳輸請求並適應於對針對請求的客戶及/或其他客戶的頻譜段分配之任何改變。亦即，基於優化及/或其他準則，修改多客戶之頻譜段分配以偏好特定客戶、服務提供者、及之類的方式優化可能為適當。
在步驟670，適當更新計費資料、服務同意、及之類。在步驟680，更新系統組態、配置、及/或其他管理。
在各種實施例中，聚合在不同衛星轉頻器及/或不同衛星上可用的頻譜段以形成一虛擬的連續塊。在其他實施 例中，使用多個轉頻器的整個頻寬來支援衛星鏈結上之高資料率管道(如OC-3/12c)。
第7至9圖描繪根據各種實施例之通訊系統的區塊圖。在第7至9圖中所示之通訊系統內的各個組件之各者以和相關於第1圖的通訊系統內之相應組件於上所述的相同方式操作。例如，在第7至9圖之每一個實施例中，由虛擬頻譜聚合傳送器110接收輸入資料流D，在其中由截剪器/解多工器x11處理輸入資料流以提供N個子流(D0...DN-1)，其中藉由個別的調變器x12來調變N個子流的各者。現在將更詳細說明在各圖之間的其他差別及相似處。
第7圖描繪單一轉頻器實施例，其中使用單一轉頻器來輸送複數資料流的各個，標示為A、B、C、及D。第7A圖描繪系統的上鏈部分，而第7B圖描繪系統的下鏈部分。
參考第7A圖，藉由個別的調變器712調變資料流A、B、及C以產生個別的經調變流，其接著被第一信號結合器7131結合以提供經結合調變的信號ABC。
由截剪器/解多工器711處理資料流D以提供N個子流(D0...DN-1)，其接著被個別的調變器712(亦即，調變器7120、調變器7121、及調變器7122)加以調變以提供將被個別的頻譜段S0、S1、及S2載送之相應的經調變信號。藉由第二信號結合器7132結合相應的經調變信號以提供經結合調變的信號DDD，其藉由第三信號結合器 7133與經調變信號ABC結合。由向上轉換器714轉換所得的經結合調變信號以產生載波信號C，其被功率放大器720放大並經由衛星上鏈730朝衛星740傳送。
參考第7B圖，衛星740傳送包括經調變的流A至D之經調變的載信號至衛星下鏈750，其傳播信號至向下轉換器765。藉由頻率解多工器7643處理經向下轉換的信號，該頻率解多工器操作成將信號分成ABC及DDD信號成分。
藉由第二頻率解多工器7641分離ABC信號成分以恢復經調變的信號並接著藉由個別的解調變器762來加以解調變。
藉由第三頻率解多工器7642分離DDD信號成分以恢復經調變的信號，其接著被個別的解調變器762加以解調變。
藉由結合器761處理經解調變的子流D0’、D1’、及D2’以產生代表輸入資料流D的輸出資料流D’。注意到解調變器762的各者以和其相應的調變器712相容的方式操作。
第8圖描繪雙轉頻器實施例，其中第一轉頻器用來輸送複數資料流的各者(標為流A、B、及C)，還有與資料流D關聯之三個子流的兩者，同時第二轉頻器用來輸送複數資料流的各者(標為流E及F)，還有與資料流D關聯之第三個子流。第8A圖描繪系統的上鏈部分，而第8B圖描繪系統的下鏈部分。
參考第8A圖，藉由個別的調變器812調變資料流A、B、C、E、及F來產生個別的經調變的流。
藉由個別的調變器812調變資料流E及F來產生個別經調變的流。
由截剪器/解多工器811處理資料流D以提供N個子流(D0...DN-1)，其接著被個別的調變器812(亦即，調變器8120、調變器8121、及調變器8122)加以調變以提供將被個別的頻譜段S0、S1、及S2載送之相應的經調變信號。
藉由第一信號結合器8131結合與資料流A、B、及C關聯之經調變信號以提供經結合調變的信號ABC。
藉由第二信號結合器8132結合與子流D0及D1關聯的經調變信號以提供經結合調變的信號D12。
接著藉由第三信號結合器8133結合由第一8131及第二8132信號結合器所產生之經結合調變的信號並藉由第一向上轉換器8141加以轉換以產生第一載波信號C1。
藉由第四信號結合器8134結合子流D3及流E和F關聯之經調變的信號並藉由第二向上轉換器8142加以轉換以產生第二載波信號C2。
藉由第五信號結合器8135結合C1及C2載波信號，並由功率放大器820加以放大，並經由衛星上鏈830之個別的轉頻器(A及B)朝衛星840加以傳送。
參考第8B圖，衛星840經由個別的轉頻器(A及B)傳送包括經調變的流A至F之兩個經調變的載信號至 衛星下鏈850，其傳播信號至向下轉換器865。藉由頻率解多工器8644將經向下轉換的信號分成其之兩個載波信號。使用各個在864中的解多工器、在862中的解調變器、及結合器861來處理這兩個載波信號以產生代表輸入資料流A至F的各個輸出資料流A’至F’。
第9圖描繪雙衛星實施例，其中一個衛星(9401)用來輸送複數資料流(標為流A、B、及C)，還有與資料流D關聯之三個子流的兩者。同時第二衛星(9402)用來輸送複數資料流(標為流E及F)，還有與資料流D關聯之第三個子流。第9A圖描繪系統的上鏈部分，而第9B圖描繪系統的下鏈部分。
參考第9A圖，以相關於第8A圖於上所述實質上相同的方式處理資料流A、B、C、E、及F，除了兩個載波信號不結合成供經由單一衛星的個別轉頻器輸送。更確切地，第9圖顯示由分別的功率放大器(9201及9202)放大之兩個載波信號並分別使用上鏈9301及9302傳送至衛星9401及9402。
參考第9B圖，兩個衛星940經由個別的下鏈950傳送其個別的包括經調變流A至F之經調變載波信號，其接著被饋送至個別的向下轉換器965。使用解多工器(964)、解調變器(962)、及結合器(961)來處理這兩個經向下轉換的載波信號以產生代表輸入資料流A至F的各個輸出資料流A’至F’。
第10圖描繪用於本文中所述的各種實施例中之截剪 器/解多工器之高階區塊圖。詳言之，第10圖之截剪器/解多工器1000包含封包封裝器1010、包括緩衝器記憶體1022的主排程器1020、及包括緩衝器記憶體1032的複數僕排程器1030。
封包封裝器1010操作成將從資料流D接收的封包封裝成具有預定或標稱化格式之封包結構。雖然可使用各種封裝封包格式，重要的係在系統之下鏈側的結合器組態成根據在系統之上鏈側的截剪器/解多工器所使用的封裝格式結合封包。
在一實施例中，封裝封包包含188位元組的封包，具有185位元組的酬載及三位元組的標頭區。封包封裝器1010自原始資料流D抽取185位元組部分的序列，並將每一個抽取的部分封裝而形成封裝封包(EP)。每一個封裝封包的標頭部分儲存與酬載資料關聯的序列數，使得可由結合器重建資料流之185位元組部分的序列，比如相關於各圖於上所述。
在一實施例中，使用者序列數包含一個14位元的數字，其被連續增額並用來戳印封包由封裝器1010所提供之經封裝的封包。在一實施例中，由封包封裝器1010所提供之封包的標頭部分包含儲存47十六進制(亦即47h)的第一位元組、接著有2零位元、接著有與使用者序列數關聯的14位元。
當被輸送的聚合資料率較高時，可使用更大的序列數欄位(例如，24或32位元)。序列數的大小有關於在先 前各圖中所述的接收結合器元件所發生的緩衝量。緩衝器的大小則有關於最大子流頻寬對最小子流頻寬的比例。因此，各種實施例可基於總聚合頻寬及/或最高對最小頻寬子流的比例來調整序列數欄位大小(及所導致的管理負擔)。
在各種實施例中，使用比188位元組更多或更少來建構封裝封包。在各種實施例中，使用比三位元組更多或更少來建構封裝封包標頭。例如，藉由分配額外的標頭位元至使用者序列數，可使用較大的使用者序列數。在此情況中，減少在接收器處理具有相同序列的兩個封裝封包的可能性。
在本文中所述的實施例中，針對封裝封包使用188位元組的固定封裝大小。然而，在各種替代的實施例中，針對不同子流可使用不同的固定大小之封包及/或不同的可變大小之封包，只要這種封包大小與用於那些子流之個別調變器的輸入介面相容。
主排程器1020路由經封裝的封包到各個僕排程器1030。僕排程器1030則路由其之封包到截剪器/解多工器的個別輸出埠，藉此提供個別的子流至例如調變器或其他組件。
一般而言，每一個僕排程器1030接受順應分配給那個排程器的頻譜段之頻寬的封包。因此，服務1 MHz頻譜段頻道的僕排程器以約為服務10 MHz頻譜段頻道的僕排程器之資料率的1/10之資料率接受封包。
主排程器1020與僕排程器1030通訊以識別哪個僕排程器1030(或應該)能夠接收下一個經封裝的封包。隨意地，主排程器1020從僕排程器1030接收狀態或其他管理資訊，且可傳播此狀態資訊的一些至各個管理實體(未圖示)。
在一實施例中，僕排程器1030提供控制信號至主排程器1020以指示接受封包的能力。在一實施例中，主排程器1020以循環方式分配封包到僕排程器1030。在一實施例中，當某些傳輸頻道或頻譜區域基於客戶及/或服務提供者需求為較佳時，以偏好於提供更多經封裝的封包至服務優選的傳輸頻道之那些僕排程器1030的方式來加權主排程器1020之經封裝的封包的分配。
在一實施例中，僕排程器的每一個與預定頻寬或和相應的頻譜段關聯的頻道能力之其他指標關聯。在此實施例中，主排程器1020根據每一個僕排程器1030的加權分配來路由封包。
一般而言，主排程器根據隨機路由演算法、循環路由演算法、客戶偏好演算法、及服務提供者偏好演算法的一或更多者來路由封包。可藉由將加權因子與每一個調變器、頻譜段、通訊頻道(例如，轉頻器、微波鏈結、無線頻道等等)及諸如此類關聯來配合這種路由。例如，一優選的頻譜段可包含具有最小或最大大小的段、與相對低錯誤或相對高錯誤頻道關聯的段、與一優選通訊類型(例如，衛星、微波鏈結、無線頻道等等)關聯的段、與優選 的客戶關聯的段、及之類。加權頻道、通訊系統、頻譜區域、及諸如此類的其他手段亦可用於各種實施例的情景內。
第11圖描繪根據一實施例的方法之流程圖。在步驟1110，從資料流D接收封包。在步驟1120，封裝接收到的封包。參考框1125，封包可包含185位元組的酬載及三位元組的標頭封包。具有不同序列數欄位大小及/或額外控制資訊的其他標頭格式可用於各種實施例的情景內。
在步驟1130，例如藉由主排程器1020、封包封裝器1010內的一分別的緩衝器(未圖示)及諸如此類來緩衝經封裝的封包。
在步驟1140，由主排程器1020轉送封裝封包(或令其被轉送)至僕排程器1030。
在本文中所述的各種實施例中，每一個封裝封包耦合到一個別的調變器作為一個別子流的部分。然而，在適應成提供經增加的資料彈性及/或備份的實施例中，經封裝之封包可耦合到多個調變器作為多個個別子流之部分。在這些實施例中，與經封裝之封包關聯的序列數維持相同。
在這些實施例中，接收器將處理具有適當序列數的第一經封裝之封包(或無誤經封裝之封包)並忽略具有相同序列數的其他封包。亦即，當在接收器重新排序封裝封包時，拋棄具有匹配最近被排序的封裝封包之序列數的序列數之那些封裝封包。由於序列數為循環或重複性(例如，在14位元序列數的情況中每16,384個封裝封包)，與在 數千個封包前處理過的封裝封包有相同的序列數之一封裝封包很可能為那個先前處理過的封裝封包的副本，並因此應加以丟棄或拋棄作為冗餘。
在本文中所述的各種實施例提供不相交的頻譜塊之動態頻譜聚合，使得可隨客戶頻寬需求改變而將頻譜添加至現有的頻譜分配或自現有的頻譜分配減去。另外，可虛擬結合小或孤立的頻譜塊(亦即那些太小而一般來說無用的頻譜塊)以形成較大的頻寬塊。
上述實施例提供若干優點，包括改善的系統彈性，因為任一頻譜段的喪失不大可能會導致服務的完全喪失。另外，當跨多個轉頻器映射頻譜段時，任一頻譜段的喪失不會造成服務的完全喪失；確切地，提供從容的服務衰減。 利用連續的頻譜之較舊/現有的方案能夠僅使用一個轉頻器，這變成潛在單點故障。
實施例之各種益處包括明顯更高的頻譜使用效率，還有使用太小而否則無用之孤立的頻譜段的能力。各種實施例適用於衛星應用、點對點無線鏈結(比如用於彎管SatCom應用中的那些)、無線回載基礎建設(比如使用微波塔所提供)、及諸如此類。
各種實施例提供一種機制，其中可藉由「附加」額外頻寬塊至已經使用中之頻寬塊來分配頻寬，藉此促成針對服務提供者及消費者之「增長多少付多少(pay-as-you-grow)」商業模式。
在各種實施例中，衛星系統中的單一轉頻器用來傳播 包括複數經調變的子流之載波信號，經調變的子流之各者佔用其個別的頻譜段區域。在其他實施例中，經由個別的轉頻器傳播多個載波信號。
在各種實施例中，微波通訊系統內的單一微波鏈結用來傳播包括複數經調變的子流之載波信號，經調變的子流之各者佔用其個別的頻譜段區域。在其他實施例中，經由個別的微波鏈結傳播多個載波信號。
在各種實施例中，無線通訊系統內的單一無線鏈結用來傳播包括複數經調變的子流之載波信號，經調變的子流之各者佔用其個別的頻譜段區域。在其他實施例中，經由個別的無線鏈結傳播多個載波信號。
雖上述關於本發明之各種實施例，可做出本發明之其他及進一步的實施例而不背離其之基本範圍，且熟悉此技藝人士可輕易做出許多其他改變過的實施例，其仍包括這些教示。因此，應根據隨後的申請專利範圍來判定本發明之適當範圍。
110‧‧‧虛擬頻譜聚合傳送器
111‧‧‧截剪器/解多工器
112‧‧‧調變器
113‧‧‧頻率多工器
114‧‧‧向上轉換器
120‧‧‧功率放大器
130‧‧‧衛星上鏈
140‧‧‧衛星
150‧‧‧衛星下鏈
160‧‧‧虛擬頻譜聚合接收器
161‧‧‧結合器
162‧‧‧解調變器
164‧‧‧頻率解多工器
165‧‧‧向下轉換器
166‧‧‧緩衝器
170‧‧‧控制模組
210‧‧‧第一部分
220‧‧‧第二部分
230‧‧‧第三部分
240‧‧‧第四部分
240‧‧‧塊
300‧‧‧通用計算裝置
310‧‧‧輸入/輸出電路
320‧‧‧處理器
330‧‧‧記憶體
332‧‧‧緩衝器
334‧‧‧傳送器程式
336‧‧‧接收器程式
338‧‧‧管理程式
711‧‧‧截剪器/解多工器
712‧‧‧調變器
713‧‧‧結合器
714‧‧‧向上轉換器
720‧‧‧功率放大器
730‧‧‧衛星上鏈
740‧‧‧衛星
750‧‧‧衛星下鏈
761‧‧‧結合器
762‧‧‧解調變器
764‧‧‧頻率解多工器
765‧‧‧向下轉換器
811‧‧‧截剪器/解多工器
812‧‧‧調變器
813‧‧‧結合器
814‧‧‧向上轉換器
820‧‧‧功率放大器
830‧‧‧衛星上鏈
840‧‧‧衛星
850‧‧‧衛星下鏈
861‧‧‧結合器
862‧‧‧解調變器
864‧‧‧頻率解多工器
865‧‧‧向下轉換器
920‧‧‧功率放大器
930‧‧‧衛星上鏈
940‧‧‧衛星
950‧‧‧衛星下鏈
961‧‧‧結合器
962‧‧‧解調變器
964‧‧‧頻率解多工器
965‧‧‧向下轉換器
1000‧‧‧截剪器/解多工器
1010‧‧‧封包封裝器
1020‧‧‧主排程器
1022‧‧‧緩衝器記憶體
1030‧‧‧僕排程器
1032‧‧‧緩衝器記憶體
可藉由連同附圖考慮詳細說明更輕易了解本發明的教示，圖中：第1圖描繪根據一實施例的通訊系統之區塊圖；第2圖描繪可利於了解本實施例的頻譜分配之圖形表示；第3圖描繪適合用於各種實施例中的通用計算裝置的 高階區塊圖；第4至6圖描繪根據各種實施例之方法的流程圖；第7至9圖描繪根據各種實施例之通訊系統的區塊圖；第10圖描繪適合用於各種實施例中的截剪器/解多工器的高階區塊圖；及第11圖描繪根據一實施例之方法的流程圖。
欲促進理解，在可能的情況中已使用相同的參考符號來標示圖中共同之相同的元件。
100‧‧‧通訊系統
110‧‧‧虛擬頻譜聚合傳送器
111‧‧‧截剪器/解多工器
1120、1122‧‧‧調變器
114‧‧‧向上轉換器
120‧‧‧功率放大器
130‧‧‧衛星上鏈
140‧‧‧衛星
150‧‧‧衛星下鏈
160‧‧‧虛擬頻譜聚合接收器
161‧‧‧結合器
1620、1621‧‧‧解調變器
164‧‧‧頻率解多工器
165‧‧‧向下轉換器
1661、1662‧‧‧緩衝器
170‧‧‧控制模組
A’、C’‧‧‧輸出資料流
C‧‧‧載波信號
D‧‧‧輸入資料流
D’‧‧‧輸出資料流
D0、D1、D2‧‧‧子流
SC‧‧‧調變信號
SC’‧‧‧頻譜段信號
S0、S1、S2、S0’、S1’、S2’‧‧‧頻譜段

Claims (21)

  1. 一種用於分段無線頻譜之虛擬聚合的方法，該方法包含：判定待傳送資料流之頻寬；識別一組可用頻譜段，該些可用頻譜段之各者係由個別頻寬大小所界定，該些可用頻譜段之至少二者係由頻譜區域所分離，該些可用頻譜段之至少二者具有不同的頻寬大小；分配該些可用頻譜段之至少一部分，成為一組包含該些可用頻譜段之至少二者的已分配頻譜段，該些已分配頻譜段具有足以支援該資料流之該頻寬的結合頻寬，該些已分配頻譜段之至少二者係由頻譜區域所分離，該些已分配頻譜段之至少二者具有不同的頻寬大小；將該資料流分成一組輸出子流，該些輸出子流與該些已分配頻譜段之個別者關聯並具有與該些個別已分配頻譜段的個別頻寬大小相容之個別資料率；調變該些輸出子流以提供適應成經由該些個別已分配頻譜段傳輸之個別經調變信號；及向上轉換該些經調變信號到該些個別已分配頻譜段上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含：結合至少兩個該些經調變信號以形成經結合的經調變信號；及向上轉換該些經結合的經調變信號到該些已分配頻譜 段上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該些經調變信號被向上轉換到至少二載波信號上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該些至少二載波信號的各者係由衛星通訊系統內的一個別轉頻器所支援。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該些至少二載波信號的各者係由微波通訊系統內之一個別微波鏈結所支援。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該些至少二載波信號的各者係由無線通訊系統內之一個別無線頻道所支援。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中將該資料流分成該組輸出子流包含：將該資料流的序列部分封裝成個別封裝封包的酬載部分，該資料流的該些序列部分之各者與包括在該個別封裝封包的標頭部分內的一個別序列數關聯；及將各封裝封包包括於該些輸出子流之個別一者內。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中將該資料流分成該組輸出子流包含：將該資料流的序列部分封裝成個別封裝封包的酬載部分，該資料流的該些序列部分之各者與包括在該個別封裝封包的標頭部分內的一個別序列數關聯；及將各封裝封包包括於該些輸出子流之一或更多者內。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該序列數係由具有至少14位元之欄位所表示。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該封裝封包標頭進一步包括十六進制47於第一位元組中。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含：經由該些個別已分配頻譜段以接收該些經調變信號之各者；解調變該些經調變信號之各者以提供相應於該些個別輸出子流之個別經解調變的子流；及結合該些經解調變的子流以恢復該資料流。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中結合該些經解調變的子流以恢復該資料流包含：將經由一或更多經解調變的子流所接收之封裝封包排序，依據該些封裝封包之個別序列數，以提供經排序的封裝封包；及從該些經排序的封裝封包抽取該資料流的序列部分以藉此恢復該資料流。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，進一步包含：拋棄具有匹配最近接收的封裝封包之序列數的序列數之封裝封包。
  14. 一種用於分段無線頻譜之虛擬聚合的設備，該設備包含： 控制模組，組態成：判定待傳送資料流之頻寬；識別一組可用頻譜段，該些可用頻譜段之各者係由個別頻寬大小所界定，該些可用頻譜段之至少二者係由頻譜區域所分離，該些可用頻譜段之至少二者具有不同的頻寬大小；及分配該些可用頻譜段之至少一部分，成為一組包含該些可用頻譜段之至少二者的已分配頻譜段，該些已分配頻譜段具有足以支援該資料流之該頻寬的結合頻寬，該些已分配頻譜段之至少二者係由頻譜區域所分離，該些已分配頻譜段之至少二者具有不同的頻寬大小；組態成將該資料流分成一組輸出子流之分裂器，該些輸出子流與該些已分配頻譜段之個別者並具有與該些個別已分配頻譜段的該些個別頻寬大小相容之個別資料率；一組調變器，組態成調變該些個別輸出子流以提供適應成經由該些個別已分配頻譜段傳輸之個別經調變信號；及至少一向上轉換器，組態成向上轉換該些經調變信號到該些個別已分配頻譜段上。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之設備，其中該分裂器包含：組態成將該資料流的序列部分封裝成個別封裝封包的酬載部分之封裝器，該資料流的該些序列部分之各者與包括在該些個別封裝封包的個別標頭部分內的一個別序列數 關聯；及組態成朝該些調變器選擇性路由封裝封包之主排程器。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之設備，其中該分裂器進一步包含：一組子排程器，組態成將接收自該主排程器之封裝封包路由朝向個別調變器。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之設備，其中該主排程器組態成根據隨機路由演算法及循環路由演算法之一路由封裝封包。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之設備，其中：該主排程器組態成根據客戶偏好演算法及服務提供者偏好演算法之一路由封裝封包，其中每一個輸出子流與一個別權重關聯。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之設備，其中輸出子流之個別權重係由優選的頻譜段、優選的頻譜段類型、優選的通訊頻道、優選的通訊頻道類型、優選的訊務類型、及優選的客戶之一或更多者所界定。
  20. 一種儲存指令之非暫態電腦可讀取儲存媒體，當由處理器執行該些指令時，履行包含下列之方法：判定待傳送資料流之頻寬；識別一組可用頻譜段，該些可用頻譜段之各者係由個別頻寬大小所界定，該些可用頻譜段之至少二者係由頻譜區域所分離，該些可用頻譜段之至少二者具有不同的頻寬 大小；分配該些可用頻譜段之至少一部分，成為一組包含該些可用頻譜段之至少二者的已分配頻譜段，該些已分配頻譜段具有足以支援該資料流之該頻寬的結合頻寬，該些已分配頻譜段之至少二者係由頻譜區域所分離，該些已分配頻譜段之至少二者具有不同的頻寬大小；將該資料流分成一組輸出子流，該些輸出子流與該些已分配頻譜段之個別者關聯並具有與該些個別已分配頻譜段的該些個別頻寬大小相容之個別資料率；調變該些輸出子流以提供適應成經由該些個別已分配頻譜段傳輸之個別經調變信號；及向上轉換該些經調變信號到該些個別已分配頻譜段上。
  21. 一種儲存在非暫態電腦可讀取媒體中的電腦程式產品，其中電腦可操作以處理軟體指令，其調適該電腦之操作以致該電腦執行包含下列之方法：判定待傳送資料流之頻寬；識別一組可用頻譜段，該些可用頻譜段之各者係由個別頻寬大小所界定，該些可用頻譜段之至少二者係由頻譜區域所分離，該些可用頻譜段之至少二者具有不同的頻寬大小；分配該些可用頻譜段之至少一部分，成為一組包含該些可用頻譜段之至少二者的已分配頻譜段，該些已分配頻譜段具有足以支援該資料流之該頻寬的結合頻寬，該些已 分配頻譜段之至少二者係由頻譜區域所分離，該些已分配頻譜段之至少二者具有不同的頻寬大小；將該資料流分成一組輸出子流，該些輸出子流與該些已分配頻譜段之個別者關聯並具有與該些個別已分配頻譜段的該些個別頻寬大小相容之個別資料率；調變該些輸出子流以提供適應成經由該些個別已分配頻譜段傳輸之個別經調變信號；及向上轉換該些經調變信號到該些個別已分配頻譜段上。
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