用于在无线通信系统中对齐应用输出和上行链路资源分配的技术

摘要

一种用于减小订户站处的应用输出和用于订户站的上行链路资源分配之间的时间延迟的技术，包括：在周期性上行链路资源分配之间调度(604用于订户站的一个或多个探测上行链路分配。接下来，在接入点处接收(606)一个或多个探测上行链路资源分配的至少一个中的相应信息。最后，基于一个或多个探测上行链路资源分配中的至少一个来调度(610)后续的周期性上行链路资源分配。

说明书

技术领域

本发明总体上涉及无线通信系统，并且更特定地，涉及用于在无线通信系统中对齐应用输出和上行链路资源分配的技术。

背景技术

现今，许多无线通信系统都使用共享上行链路(UL)信道来设计。例如，在遵循电气和电子工程师协会(IEEE)802.16(通常称作全球微波接入互操性(WiMAX))和第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP-LTE)的架构中，在延迟敏感的(例如，实时)应用(例如，因特网协议语音(VoIP)应用、游戏应用等)的情况下，共享UL信道并且将资源定期地分配给独立的流。由于服务基站(BS)所具有的通常少于与到达订户站(SS)的媒体访问控制(MAC)层的应用分组相关的理想信息，所以SS所传送的分组可能经历不期望的额外延迟。例如，遵循IEEE 802.16e的无线通信系统中的实时流可能经历不期望的时间延迟，该时间延迟与分组进入和离开(即，在指配给SS的UL上传送分组)SS的MAC层中的队列的时间之间的时间差相对应。虽然遵循IEEE 802.16的无线通信系统中的SS有能力向服务BS报告队列延迟(例如，在MAC层管理消息的帧时延字段中)，但是所报告的队列延迟通常还没有允许服务BS充分地减小该队列延迟。

在遵循IEEE 802.16的无线通信系统中，针对每个服务流定义服务质量(QoS)参数集合，所述服务流是SS和服务BS之间的分组的单向流，反之亦然。每个服务流具有指配的服务流标识(SFID)，其用作SS和服务BS之间的服务流的主要标识符。在遵循IEEE 802.16的无线通信系统中，调度服务表示用于连接上的数据传输的MAC调度器所支持的数据处理机制。每个连接与单个调度服务相关联，其由使用动态服务添加(DSA)和动态服务改变(DSC)消息对话管理的QoS参数的集合来确定。遵循IEEE 802.16e的无线通信系统支持很多不同的数据服务。例如，遵循IEEE 802.16e的无线通信系统被设计成支持非请求授权服务(UGS)、实时轮询服务(rtPS)、扩展的实时轮询服务(ertPS)、非实时轮询服务(nrtPS)和尽力(BE)服务。

UGS被设计成支持在周期的基础上传输固定大小分组的实时上行链路服务流，诸如T1/E1以及没有静音抑制的因特网协议语音(VoIP)。通常，UGS在实时周期的基础上来提供固定大小的授权，这通常消除了与SS请求相关联的开销和时延，并且通常确保授权可用于满足流的实时要求。rtPS被设计成支持在周期的基础上传输例如运动图像专家组(MPEG)视频的可变大小的数据分组的实时上行链路服务流。rtPS提供实时、周期性、单播的请求时机，其被设计成在允许SS指定期望的授权大小的同时满足流的实时要求。ertPS是在UGS和rtPS二者的功效上所构建的调度机制。与UGS类似，在ertPS中，BS以非请求的方式提供单播授权，这节省了与带宽请求相关联的时延。然而，虽然UGS分配的大小是固定的，但是ertPS分配的大小是动态的。ertPS被设计成支持在周期的基础上生成可变大小的分组的实时服务流，诸如具有静音抑制的VoIP服务。nrtPS定期地提供单播轮询，这通常确保了上行链路服务流即使在网络拥塞期间也接收到请求时机。最后，BE授权调度类型被设计成在上行链路中为尽力服务业务提供有效服务。

所需要的是用于将订户站的应用输出与用于该订户站的上行链路资源分配对齐的技术，其通常在无线通信网络中改善关联实时服务流的服务质量。

附图说明

本发明通过示例的方式进行说明但是并不受附图的限制，其中，相同的附图标记指示类似的元件。附图中的元件为了简要和清楚而进行图示，并且不必依比例绘制。

图1是传统的服务流图，其图示了与进入和退出传统订户站(SS)的媒体访问控制(MAC)层的队列的分组相关联的典型时间延迟。

图2是根据本公开的实施例的服务流图，其图示了与进入和退出无线通信系统中的SS的MAC层的队列的分组相关联的时间延迟，所述无线通信系统采用一个或多个探测(probe)上行链路资源分配。

图3是根据本公开的实施例的服务流图，其图示了与进入和退出无线通信系统中的SS的MAC层的队列的分组相关联的时间延迟，所述无线通信系统采用一个或多个探测上行链路资源分配。

图4是根据本公开的实施例的服务流图，其图示了与进入和退出无线通信系统中的SS的MAC层的队列的分组相关联的时间延迟，所述无线通信系统采用一个或多个探测上行链路资源分配。

图5是图示根据本公开的另一实施例的用于减小无线通信系统中的SS的MAC层中的队列的队列大小的技术的示图。

图6是根据本公开的实施例的用于将无线通信系统的SS的应用输出与上行链路资源分配对齐的示例性过程的流程图。

图7是根据本公开的实施例的用于将无线通信系统的SS的应用输出与上行链路资源分配对齐的另一示例性过程的流程图。

图8是根据本公开的实施例的用于将无线通信系统的SS的应用输出与上行链路资源分配对齐的又一示例性过程的流程图。

图9是根据本公开的实施例的用于将无线通信系统的SS的应用输出与上行链路资源分配对齐的再一示例性过程的流程图。

图10是示例性无线通信系统的框图。

具体实施方式

在本发明的示例性实施例的下面的详细描述中，对其中能够实践本发明的特定示例性实施例进行足够详细的描述以使得本领域普通技术人员能够实践本发明，并且应当理解，在不背离本发明的精神或范围的情况下，可以利用其它实施例，并且可以进行逻辑、架构、程序、机械、电气和其它的改变。因此，以下详细描述并不以限制的意义来进行，并且本发明的范围仅由所附权利要求及其等同物来限定。

虽然这里的讨论通常针对遵循WiMAX的无线通信系统，但是应当意识到的是，这里所公开的技术可以广泛地适用于采用实时服务质量(QoS)分类的无线通信系统，所述实时QoS分类利用周期性上行链路资源分配。如这里所使用的，术语“耦合”包括块或组件之间的直接电气连接以及使用中间块或组件实现的块或组件之间的间接电气连接二者。

根据本公开的一个方面，一种用于减小订户站(SS)处的(例如，媒体访问控制(MAC)层的)应用输出和用于SS的上行链路资源分配之间的时间延迟的技术包括：在周期性上行链路资源分配之间调度用于SS的一个或多个探测上行链路资源分配。接下来，在接入点处接收所述一个或多个探测上行链路资源分配的至少一个中的相应信息。最后，基于所述一个或多个探测上行链路资源分配中的至少一个来调度后续的周期性上行链路资源分配。

根据本公开的另一方面，一种用于减小订户站(SS)处的应用输出和用于所述SS的上行链路资源分配之间的时间延迟的技术包括：在所述SS处基于在不同时间的所述SS的队列的相应队列大小来确定用于后续的周期性上行链路资源分配的基本上最佳的时间。然后，向例如服务基站的接入点传送请求以请求在所述基本上最佳的时间提供后续的周期性上行链路资源分配。

根据本公开的不同方面，一种无线通信系统包括：订户站(SS)和与所述SS进行通信的基站(BS)。所述BS被配置成在周期性上行链路资源分配之间调度用于所述SS的一个或多个探测上行链路资源分配。所述BS还被配置成接收所述一个或多个探测上行链路资源分配的至少一个中的相应信息。最后，所述BS被配置成基于所述一个或多个探测上行链路资源分配中的至少一个来调度后续的周期性上行链路资源分配。

参考图1，传统的服务流图100图示了与进入102和(在周期性上行链路资源分配104)退出订户站(SS)的媒体访问控制层(MAC)的队列的分组相关联的示例性时间延迟‘D’。图100可等同应用于UGS和ertPS服务质量(QoS)分类二者。如以上所简要提及的，UGS是向例如移动站(MS)的SS周期性地(在该情况下为每个时间段‘T’)分配资源的MAC服务分类。如以上所提到的，ertPS与UGS主要的不同在于ertPS允许分配被改变并且可以在因特网协议语音(VoIP)静音时段期间为零。在通常情况下，与分组进入102和退出SS的MAC层之间的时间相对应的时间延迟‘D’的范围通常在一帧(包括，例如，具有多个符号的一个上行链路子帧和具有多个符号的一个下行链路子帧)和时间段‘T’的范围之间。然而，应当意识到，在排队分量被包括在时间延迟‘D’内时，时间延迟‘D’可能大于时间段‘T’。在图1所示的情况下，时间延迟‘D’可以与例如T/2的平均值相同。如一个示例，在VoIP服务的情况下，时间段‘T’可以等于20毫秒。在该情况下，时间延迟‘D’平均等于10毫秒。

现在参考图2，提供了服务流图200，其图示了与进入202和(在周期性上行链路资源分配(授权)204)退出订户站(SS)的媒体访问控制层(MAC)的队列的分组相关联的示例性时间延迟‘D’。图200可等同应用于UGS和ertPS服务质量(QoS)分类二者以及利用周期性上行链路资源分配的任何其它实时QoS分类。在采用根据本公开的技术的通常情况下，与分组进入和退出SS的MAC层之间的时间相对应的时间延迟‘D’可以被充分减小(例如，至零或者至单个帧时间段，诸如对于WiMAX为5毫秒并且对于3GPP-LTE为1.0毫秒)。在图2所示的实施例中，通过引入一个或多个探测上行链路资源分配(授权)206，例如，通过每帧引入探测上行链路(UL)资源分配206的一个，来获得时间延迟‘D*’。如图2中所示，由于分组在一个或多个探测UL资源分配206的(时间上的)第一探测UL资源分配之后进入MAC层，所以一个或多个探测UL资源分配206的仅(时间上的)第二和第三探测UL资源分配由SS用于传送相应的信息。

根据本公开的各个方面，后续的周期性UL资源分配208被调整为对应于SS用于指示最佳的UL授权时间的第一探测UL资源分配(在该情况下，为图2中所示的一个或多个探测UL资源分配206中的(时间上)第二探测UL资源分配)。根据该方法，例如服务基站(BS)的接入点(AP)在周期性UL资源分配之间每个突发(其中每个突发可以包括一个或多个帧)地向SS分配(授权)一个或多个探测UL资源分配。例如，每个探测UL资源分配的大小可以与周期性UL资源分配相同，或者具有不同大小。应当意识到，使用较小的探测UL资源分配(与周期性UL资源分配的大小相比)降低了探测UL资源分配所要求的带宽。例如，周期性UL资源分配可以与一千字节相对应，并且探测UL资源分配可以与一个字节相对应。在该实施例中，当AP确定SS利用一个或多个探测UL资源分配中的一个来传送用于期望服务流的相应信息时，所述AP标记该时间并且将后续的周期性UL资源分配移动到新的时间(‘T’模)。应当意识到，SS可以被配置成利用零个、一个或者多于一个的探测UL资源分配。例如，所有的探测UL资源分配(这里也称作“探测”)都可以由SS来利用。在该情况下，一些探测可能仅包括填充(padding)，使得该填充和用于期望服务流的数据之间的转换在探测中的一个(其与最佳UL授权时间相对应)指示数据到达。如另一示例，由于分配被授权给SS而不是特定服务流，所以一些探测可以承载其它服务流的数据。在该情况下，可以通过不同的连接标识(CID)来检测不同的服务流，并且具有填充或者属于不同服务流的探测将不指示关于期望服务流的数据到达。在该实施例中，AP已经以任何速率为SS提供了传送在延迟时间方面在更佳的时间的相应信息的时机。

现在参考图3，提供了服务流图300，其图示了与进入302和(在周期性上行链路资源分配(授权)304)退出订户站(SS)的媒体访问层(MAC)的队列的分组相关联的示例性延迟时间‘D’。图300可应用于UGS和ertPS服务质量(QoS)分类二者，以及利用周期性上行链路资源分配的任何其他实时QoS分类。遵循图2的技术，采用一个或多个探测上行链路资源分配(授权)306。在该情况下，由于分组进入302到SS的MAC层与一个或多个探测上行链路资源分配306中的(时间上)第二探测上行链路资源分配一致，所以与分组进入和退出SS的MAC层之间的时间相对应的时间延迟‘D’可以被充分减小为零。在图3所示的实施例中，通过对后续的周期性上行链路资源分配308进行调整以与一个或多个探测上行链路资源分配306中的(时间上)第二探测上行链路资源分配相对应来获得为零的时间延迟‘D*’，即SS利用第一探测上行链路资源分配来传送用于期望服务流的相应信息。在该实施例中，当AP确定了探测上行链路资源分配306中的(时间上)第二个已经由SS所利用时，所述AP标记该时间并且将后续的周期性UL分配移动到新的时间(模‘T’)。

现在参考图4，提供了服务流图400，其图示了与进入402和(在周期性上行链路资源分配(授权)404)退出订户站(SS)的媒体访问控制(MAC)层的队列的分组相关联的典型时间延迟‘D’。图400还可应用于UGS和ertPS服务质量(QoS)分类二者，以及利用周期性上行链路资源分配的任何其它实时QoS分类。遵循图2的技术，采用一个或多个探测上行链路资源分配(授权)406。在该情况下，与分组进入402和退出SS的MAC层之间的时间相对应的时间延迟‘D’初始地等于时间段‘T’，例如20毫秒。如图所示，分组进入到MAC层不与探测上行链路资源分配(授权)406的任何一个一致。在图4中所示的实施例中，通过对后续的周期性上行链路资源分配408进行调整以与一个或多个探测上行链路资源分配406的(时间上)第一探测上行链路资源分配相对应来获得一个帧时间段(例如，对于5毫秒的WiMAX帧为5毫秒)的时间延迟‘D*’。在该实施例中，当AP确定了第一探测已经由SS用于期望服务流时，AP标记该时间，并且将后续的规则分配移动到新的时间(模‘T’)。应当意识到，因为关联的时间延迟(即，45毫秒(20毫秒+20毫秒+5毫秒))仍然小于典型的VoIP时间延迟预算(例如，50毫秒)，所以能够在需要的时候在VoIP应用中执行两个帧的重传。

现在参考图5，提供了图500，其描绘了示例性的分组到达流(包括周期性分组W₁、W₂、W₃和W₄)502以及从一个或多个源接收分组流502的订户站(SS)的MAC层中的队列的相应队列大小512。在图5所示的实施例中，在每个时间段‘T’期间提供周期性分组W₁、W₂、W₃和W₄。应当意识到，SS的队列大小512根据何时调度周期性上行链路资源分配504而变化。图500可应用于UGS和ertPS服务质量(QoS)分类二者以及利用周期性上行链路资源分配的任何其它实时QoS分类。与图2相关联的技术类似，可以采用一个或多个探测上行链路资源分配(授权)506。然而，与图2的技术不同，图5的技术利用探测上行链路资源分配506来在给定点向例如服务基站(BS)的接入点(AP)报告队列大小。

根据本公开的一个实施例，AP基于以下最小化等式，即，通过最小化下面的量，来确定最佳周期性(规则)UL授权时间：

Min[jW_i+(j-1)W_(i+1)modj+(j-2)W_(i+2)modj+...+W_(i+j-1)modj]

i＝1，2，...j

其中，W_i是帧i处的队列大小，并且j是时间段‘T’期间的到达数。在图5所示的实施例中，j等于4并且能够通过将周期性UL授权时间移动到W₂分组到达之前来获得最小队列大小。如这里所使用的，术语“最佳周期性UL授权时间”是将延迟减小到该环境下的最低给定值的周期性UL授权时间。在图5所示的实施例中，当所述AP确定了最佳时间时，AP标记该时间，并且将后续的周期性(规则)UL资源分配508移动到新的时间(模‘T’)，这导致队列大小遵循波形510。应当意识到，当在时间段‘T’期间仅有一个分组到达时，以上最小化等式所提供的最佳周期性UL授权时间与使用以上关于图2-4所阐述的方法所确定的相同。

根据本公开的另一方面，SS对以上等式进行最小化以确定最佳周期性UL授权时间。在该情况下，在确定了最佳周期性UL授权时间之后，SS请求AP将周期性UL授权时间移动到最佳周期性UL授权时间。例如，SS可以通过在遵循WiMAX的无线通信系统中的MAC管理消息的帧时延字段中报告帧时延来请求周期性UL授权时间的移动。替代地，SS可以在AP所提供的额外UL授权中或者提供以接收请求的周期性UL授权的一部分中请求周期性UL授权时间的移动。

现在参考图6，图示了示例性过程600，其允许服务基站(BS)确定用于SS的最佳周期性UL授权时间。过程600在框602发起，控制在此处转到框604。在框604中，BS在周期性UL资源分配之间向与SS相关联的服务流授权一个或多个探测UL资源分配。接下来，在框606中，BS在探测UL资源分配的一个或多个中接收(例如，在SS的MAC层队列中存在数据时)由SS所传送的数据。然后，在框608中，BS确定探测UL资源分配的任何一个是否已经被用于期望服务流。接下来，在框610中，如果有的话，BS将后续的周期性UL资源分配的时刻移动到与由SS用于期望服务流的探测UL资源分配的第一个一致。在框610之后，过程600在框612中终止。

参考图7，图示了示例性过程700，其允许服务BS基于SS所报告的队列大小来确定用于SS的最佳周期性UL授权时间。过程700在框702发起，控制在此处转到框704。在框704中，BS在周期性UL资源分配之间向与SS相关联的服务流授权一个或多个额外UL资源分配。一个或多个额外的UL资源分配的大小可以取各种数值。通常，一个或多个额外UL资源分配的大小应当足以允许准确地报告SS的队列大小。例如，一个或多个额外UL资源分配可以具有每个16比特的大小。接下来，在框706中，BS在一个或多个额外UL资源分配中接收由SS所传送的相应队列大小。然后，在框708中，BS(例如，使用以上阐述的最小化等式)基于所报告的队列大小来确定用于后续的周期性UL资源分配的最佳周期性UL时间。接下来，在框710中，BS将后续UL资源分配的时刻移动到与最佳周期性UL授权时间一致。在框710之后，过程700在框712中终止。

现在参考图8，图示了过程800，其中，SS基于MAC层队列的队列大小来计算用于服务流的最佳周期性UL授权时间。过程800在框802中发起，控制在此处转到框804。在框804中，SS(例如，使用以上阐述的最小化等式)基于队列大小来计算最佳周期性UL授权时间。接下来，在框806中，SS向BS传送请求，以请求将后续的周期性UL资源分配移动到最佳周期性UL授权时间。SS所进行的请求可以与所报告的帧时延相对应，该帧时延例如在MAC层管理消息的帧时延字段中或者在周期性UL资源分配中进行传送。然后，在框808中，SS接收(从BS传送的)后续的周期性UL资源分配，其已经由BS移动到与最佳周期性UL授权时间一致。在框808之后，过程800在框810中终止。

现在参考图9，图示了过程900，其中，SS(例如，使用以上阐述的最小化等式)计算用于服务流的最佳周期性UL授权时间，并且基于最佳周期性UL授权时间来请求后续的周期性UL资源分配中的移动。过程900在框902中发起，控制在此处转到框904。在框904中，SS接收周期性UL资源分配之间的额外的UL资源分配。接下来，在框906中，SS(例如，使用以上阐述的最等式)确定最佳周期性UL授权时间，该最佳周期性UL授权时间最小化SS的关联MAC层队列的队列大小。然后，在框908中，SS使用额外UL资源分配来请求BS将后续的周期性UL资源分配移动到最佳周期性UL授权时间以最小化队列大小。接下来，在框910中，SS接收(BS所传送的)后续的周期性UL资源分配，其由BS移动到与SS请求的最佳周期性UL授权时间一致。在框910之后，过程900在框912中终止。

现在参考图10，描绘了其中本发明的实施例可以操作的示例性无线通信系统1000。通信系统1000包括多个订户站(SS)1004(示出了两个)，例如，移动站(MS)，其被配置成经由服务基站(BS)1002与远程设备(未示出)进行通信。每个SS 1004可以传送/接收来往于例如另一个SS或因特网连接的服务器的各种源的各种信息，例如语音、图像、视频和音频。如图10所描绘的，将BS 1002耦合到移动交换中心(MSC)1006，将该MSC进一步耦合到公共交换电话网络(PSTN)1008。替代地，当语音服务基于因特网协议语音(VoIP)技术时系统1000可以不采用MSC 1006，其中对PSTN 1008的呼叫通常通过网关(未示出)来完成。BS 1002包括发射机和接收机(未单独示出)，将该二者耦合到控制单元(未示出)，所述控制单元例如可以是微处理器、微控制器、可编程逻辑器件(PLD)，或者是被配置成执行一个或多个存储器设备(未示出)中所保存的软件系统以执行这里所公开的各种技术的专用集成电路(ASIC)。类似地，每个SS 1004包括耦合到控制单元(未示出)的发射机和接收机(未单独示出)，所述控制单元可以是，例如，微处理器、微控制器、PLD，或者是被配置成执行一个或多个存储器设备(未示出)中所保存的软件系统以执行这里所公开的各种技术的ASIC。还可以将SS的控制单元耦合到显示器(例如，液晶显示器(LCD))和输入设备(例如，小键盘)。因此，在此已经公开了将订户站的应用输出与用于该订户站的上行链路资源分配充分对齐的技术。

优选地，通信系统1000是电气和电子工程师协会(IEEE)802.16(WiMAX)通信系统，并且SS 1004、BS 1002和MSC 1006遵循IEEE802.16标准。然而，通信系统1000可以依据采用共享上行链路(UL)信道的任何技术来操作，诸如第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP-LTE)通信系统。

如这里所使用的，软件系统可以包括一个或多个对象、代理、线程、子例程、分立的软件应用、两行或多行代码或者在一个或多个分立软件应用中、一个或多个不同处理器上操作的其它适当软件结构或者其它适当的软件架构。

如将要意识到的，本发明优选实施例中的过程可以使用计算机编程软件、固件或硬件的任何组合来实现。作为以软件实践本发明的准备步骤，根据优选实施例的计算机编程代码(软件或固件)通常存储在一个或多个机器可读存储介质中，诸如固定(硬盘)驱动器、卡带、光盘、磁带、半导体存储器(例如，只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)等)，由此生成依据本发明的制造品。通过从存储设备直接执行代码、通过从存储设备将代码复制到诸如硬盘、随机存取存储器(RAM)等的另一存储设备、或者通过传送代码用于远程执行来使用包含计算机编程代码的制造品。可以通过将包含根据本公开的代码的一个或多个机器可读存储设备与适当的标准计算机硬件进行组合以执行其中所包含的代码来实践本发明的方法形式。用于实践本公开的技术的装置可以是一个或多个计算机以及包含依据本公开所编码的计算机程序或者具有对该计算机程序的网络连入的一个或多个计算机或存储系统。

虽然在此参考特定实施例对本发明进行了描述，但是在不背离如以下权利要求所阐述的本发明的范围的情况下，可以进行各种修改和变化。因此，要以说明而不是限制的意义来理解说明书和附图，并且所有这样的修改意在被包括在本发明的范围内。这里关于特定实施例所描述的任何益处、优势或对问题的解决方案并非意在构成任何或所有权利要求的关键、必要或实质性的特征或要素。

除非另外指出，诸如“第一”和“第二”的术语用于在这样的术语所描述的要素之间进行任意区分。因此，这些术语并非必然意在指示这样的要素的临时或其它优先。