无线通信系统中的无线电资源有效利用方法

摘要

本发明提供一种无线通信系统。在一个实施例中，所述无线通信系统包含协调通信设备、源通信设备以及接收通信设备。所述协调通信设备以第一固定间隔于无线电帧的起始处传送预设比特序列。源通信设备接收数据流对话的帧，检测帧的周期以及第一开始时间，并且其中将关于一个或多个所述帧的周期以及第一开始时间的信息转送至所述协调通信设备。依据基于从所述源通信设备接收到的信息的预设规则，所述协调通信设备确定第二固定间隔的周期以及第二开始时间。所述协调通信设备以所述第二固定间隔在所述无线电帧的第二开始时间传送所述预设比特序列，以及所述源通信设备转送所述帧至接收通信设备。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张享有于2009年1月13日提交的美国临时专利申请第61/144,189号的权益，该专利申请的全部内容在此引用作为参考。

技术领域

本发明有关于无线通信系统，尤其有关于无线通信系统的无线电资源的有效利用。

背景技术

无线通信系统可分为竞争式系统(contention-based systems)以及协调式系统(coordination-based systems)。在竞争式系统中，不会预先分配任何信道资源。当竞争式系统中的多个通信设备想要传送无线电信号时，该多个通信设备则以碰撞的方式(collision-based manner)竞争信道资源以及无线电链路的访问时间。对于竞争式系统而言，其中不存在用于管理信道资源的协调通信设备(coordinating communications device)。然而，协调式系统则包含了可分配无线通信系统的无线电资源的协调通信设备。协调式系统中的所有通信设备，都必须服从协调通信设备的指令以传送无线电信号。

无线电信号以一无线电帧序列(a sequence of radio frames)传送。通信系统的协调通信设备确定无线电帧的周期(duration)，并且向通信系统中的所有通信设备广播该无线电帧周期。因此，通信系统中的所有通信设备可于无线电帧内传送数据。在一个实施例中，协调通信设备依据一组参数确定该无线电帧周期的长度，所述参数包含无线电信道特性以及通信系统中的工作中(active)通信设备的数量。此外，协调通信设备向通信系统的全部通信设备广播一连串信标(beacon)，以令通信系统中的无线电帧传输同步。信标是一预设的比特型式，可标记出一无线电帧的起始处。协调通信设备可传送每一无线电帧的信标或是预设数量的无线电帧的信标。

视频流包含一视频帧序列，其中每一视频帧包含多个像素(pixels)。视频帧的周期由产生视频帧的视频呈现设备(video rendering device)的刷新率决定。例如，当视频呈现设备每秒产生60个帧时，每一视频帧的周期为1/60秒。在视频流对话(streaming video session)开始之后，视频流对话的视频帧周期保持不变，直至视频流对话结束。在一个视频流对话中，视频帧以视频流形式实时地并且连续不停地(non-stop-and-go)从视频源设备流向视频接收设备(videosink device)。传送视频帧的时间精确度非常重要，这是因为当视频接收设备播放视频帧时，时间错误会产生可见的瞬间异状(glitches)。

当通信系统包含视频源设备以及视频接收设备时，视频源设备在无线电帧内将视频流对话的视频帧传送至视频接收设备。通信系统的协调通信设备向视频源设备与视频接收设备广播无线电帧的周期以及信标。视频源设备则于无线电帧内传送视频流对话，其中，无线电帧具有由协调通信设备确定的无线电帧周期以及由信标确定的开始时间。尽管如此，视频流对话的视频帧开始时间与周期是由连接至视频源设备的视频呈现设备决定的。由于通信系统与视频播放系统独立运作，自然的，视频帧的开始时间与周期不同于无线电帧的开始时间与周期。在视频帧与无线电帧之间的周期以及开始时间的不匹配会导致通信系统的设计复杂度上升。

参照图1，图1显示的是传统的视频帧无线电传输示意图。视频帧V₁、V₂...V_x由一连串无线电帧R₁、R₂...，R_y传送。每一视频帧具有周期T_V，每一无线电帧具有周期T_R。在无线电帧R₁、R₂、R₃之前传送的信标B₁、B₂与B₃用于指示接收设备以及与接收设备同步。视频帧V₁、V₂以及V₃的开始时间t_s1、t_s2以及t_s3不同于无线电帧的开始时间t_b1、t_b2以及t_b3，视频帧V₁、V₂以及V₃的周期T_V不同于无线电帧R₁、R₂以及R₃的周期T_R。由于在无线电帧不可用时需要缓冲视频帧，而对传送视频帧的通信系统的设计变得复杂。此外，为了保证视频帧的流量连续性(flow continuity)，视频源设备必须包含缓冲器，以在视频帧被转送到视频接收设备之前缓冲足够的视频帧。由于增加了缓冲器，视频源设备的成本增加。因此，人们倾向于一种能够在传送实时视频流时有效利用无线电资源的方法。

发明内容

本发明提供一种无线通信系统。在一个实施例中，所述无线通信系统包含协调通信设备、源通信设备以及接收通信设备。所述协调通信设备以第一固定间隔于无线电帧的起始处传送预设比特序列。源通信设备接收数据流对话的帧，检测帧的周期以及第一开始时间，并且其中将关于一个或多个所述帧的周期以及第一开始时间的信息转送至所述协调通信设备。基于从所述源通信设备接收到的信息，所述协调通信设备依据预设规则确定第二固定间隔的周期以及第二开始时间。所述协调通信设备以所述第二固定间隔在所述无线电帧的第二开始时间传送所述预设比特序列，以及所述源通信设备转送所述帧至接收通信设备。

本发明还提供一种无线电资源的有效利用方法。在一个实施例中，无线通信系统包含协调通信设备、源通信设备以及接收通信设备，所述源通信设备接收数据流对话的帧，所述数据流对话的帧将会转送至接收通信设备。首先，通过所述协调通信设备以第一固定间隔于无线电帧的起始处传送预设比特序列。基于从所述源通信设备接收到的信息，通过所述协调通信设备依据预设规则确定第二固定间隔的周期以及第二开始时间，所述信息包含所述数据流对话的一个或多个帧的周期与第一开始时间。通过所述协调通信设备以所述第二固定间隔在每一帧的第二开始时间传送所述预设比特序列。

本发明还提供一种无线电资源的有效利用方法。在一个实施例中，无线通信系统包含协调通信设备、源通信设备以及接收通信设备，所述协调通信设备以第一固定间隔于每一无线电帧的起始处传送预设比特序列。首先，通过所述源通信设备接收数据流对话的帧。接着，通过所述源通信设备检测所述帧的周期与第一开始时间。通过所述源通信设备将有关所述数据流对话的一个或多个帧的周期与第一开始时间信息转送至所述协调通信设备。基于从所述源通信设备接收到的信息，所述协调通信设备依据预设规则确定第二固定间隔的周期以及第二开始时间，以于无线电帧的起始处传送所述预设比特序列，并且所述协调通信设备以所述第二固定间隔在无线电帧的所述第二开始时间传送所述预设比特序列，在此之后，依据具有所述第二固定间隔的周期与第二开始时间的所述无线电帧，通过所述源通信设备转送所述帧至所述接收通信设备。

在以下实施方式中将参照所附附图给出详细描述。

附图说明

参照所附附图阅读详细描述与举例，本发明可得到更加全面的了解。

图1显示的是传统的视频帧无线电传输示意图；

图2是依据本发明的一个实施例的传送实时视频流的无线通信系统的区块示意图；

图3是依据本发明的实施例的由视频源通信设备传送的无线电帧以及视频帧的一个实施方式示意图；以及

图4是依据本发明的一个实施例的可在传送实时数据流时无线电资源的更加有效的利用方法的流程图。

具体实施方式

以下描述内容是实施本发明的最佳模式。本描述以举例说明本发明的总体构思为目的而非用以限定。本发明的范围请参考所附权利要求确定。

请参考图2，图2是依据本发明的一个实施例的传送实时视频流的无线通信系统200的区块示意图。在本实施例中，无线通信系统200包含协调通信设备202、视频源通信设备204以及视频接收通信设备(video sink device)206。协调通信设备202协调无线通信系统200的无线电资源分配。在无线通信系统200的通信设备与一同级通信设备建立视频流对话之前，该通信设备必须发送信道请求至协调通信设备202。在协调通信设备准许该信道请求之后，该通信设备则可在协调通信设备202准许的访问期限内，通过信道开始传送视频流对话的数据。

协调通信设备202以固定间隔，在无线电帧起始处传送预设比特序列(信标)至无线通信系统200的所有通信设备。协调通信设备可能会也可能不会于每一个无线电帧发送信标。此外，协调通信设备202确定无线电帧的周期长度并且将所述无线电帧周期长度通知给无线通信系统200中的所有通信设备。无线通信系统200的通信设备则以协调通信设备202所确定的该周期长度传送无线电帧。在一个实施例中，协调通信设备202依据一种算法或者一种协议标准计算所述无线电帧周期长度。所述协议标准规定无线电帧周期长度。所述算法的输入包含一组参数，该组参数包括无线电信道特性以及无线通信系统200中的工作中通信设备数量。

作为举例，假定视频源通信设备204想要与视频接收通信设备206建立视频流对话。视频源通信设备204自视频呈现设备接收包含视频帧序列的视频流，然后通过无线通信系统200的通信信道，将所述视频流的视频帧发送至视频接收通信设备206。因为视频流是等时(isochronous)的，一旦视频源通信设备204与视频接收通信设备206之间的视频帧传输开始，每一视频帧必须满足严格的延迟限制，否则会考虑丢弃该视频帧。

为了获得用于传送视频流数据的信道资源，视频源通信设备204首先发送信道资源请求至协调通信设备202。然而，在本例中，由协调通信设备202确定的无线电帧周期长度不会与视频流的视频帧周期匹配，导致视频流的传输较为复杂。此外，由协调通信设备202传送的信标时间也不会与视频流的视频帧开始时间匹配。视频流的视频帧周期由视频呈现设备的刷新率决定，因此在这种情况中，视频源通信设备204无法改变视频帧的周期。所以，为了简化视频源通信设备204的设计及其制造成本，提出以下方法来解决上述问题。依据视频流的视频帧周期以及开始时间，视频源通信设备204可请求协调通信设备202改变无线电帧的周期以及开始时间。

在上述情况中，视频源通信设备204可首先检测视频流的视频帧的周期以及开始时间。在一个实施例中，每一视频帧的开始界线由一特定比特型式(帧符号的起始)标记。视频源通信设备204因而检测帧符号的起始处，以确定视频流的视频帧开始时间。视频源通信设备204将视频流的视频帧周期以及开始时间的相关信息转送给协调通信设备202。

在协调通信设备202接收到来自视频源通信设备204的信息后，协调通信设备202比对并计算视频帧周期与无线电帧周期之间的差值。如果无线电帧的周期与视频帧的周期不匹配，协调通信设备202则调整无线电帧的周期长度以令无线电帧周期长度与视频帧周期长度相匹配。基于从视频源通信设备204接收的信息，协调通信设备202依据预设规则获取无线电帧的周期长度与开始时间。在一个实施例中，协调通信设备202确定无线电帧周期长度等于视频帧周期长度。在另一个实施例中，协调通信设备202确定无线电帧周期长度等于视频帧周期长度的倍数或分数。此外，协调通信设备202还可依据视频帧的开始时间改变传送后续信标的时序。在一个实施例中，协调通信设备202改变传送后续信标的时序，以令无线电帧的开始时间与视频帧的开始时间之间的差值小于一默认值。因此，无线电帧的开始时间实质上与视频帧的开始时间对准。

协调通信设备202广播新的周期长度并且传送新的后续信标。视频源通信设备发送信道请求至协调通信设备202。协调通信设备202则依据信道请求分配信道资源，在请求访问的时间期限内，授予视频源通信设备204访问无线电信道的优先权。视频源通信设备204通过无线电信道建立视频流对话，以及依据新的后续信标开始传送无线电帧运载的视频帧(具有新的周期长度与开始时间)。因为无线电帧新的周期长度与视频帧周期相匹配，无线电帧的开始时间则与视频帧的开始时间实质上对准，视频源通信设备204以无线电帧平滑地传送视频帧至视频接收通信设备206。如上所述的，与传统方法相比，视频源通信设备204的电路设计可以得到简化。

须注意，在一些实施例中，协调通信设备202与视频源通信设备204可实作于相同的器件中。在一些实施例中，协调通信设备202还决定改变发生于何时，例如协调通信设备202宣布在四个信标之后改变为新的周期长度以及开始时间。

参考图3，图3是依据本发明的实施例的由视频源通信设备204传送的无线电帧以及视频帧的一个实施方式示意图。每一视频流对话的视频帧具有周期T_V，以及视频源通信设备204所传送的无线电帧也具有等于视频帧周期TV的周期T_R’。其中，所述的视频流对话建立于视频源通信设备204与视频接收通信设备206之间。此外，视频帧V₁、V₂、V₃的帧起始符号S₁、S₂、S₃具有开始时间t_s1、t_s2、t_s3。无线电帧R₁’、R₂’、R₃’具有开始时间t_b1’、t_b2’、t_b3’，其中t_b1’、t_b2’、t_b3’与相应的视频帧V₁、V₂、V₃的开始时间t_s1、t_s2、t_s3对准。视频流的视频帧V₁、V₂、V₃则由无线电帧R₁’、R₂’、R₃’平滑地传送，其中无线电帧R₁’、R₂’、R₃’具有经调整的周期长度以及经调整的开始时间，所述周期长度与开始时间依据视频源通信设备204所提供的信息确定。换言之，视频流对话的每一视频帧与多个无线电帧中的一个同时发生，通过这种方式，视频源通信设备404转送视频帧，其中视频帧在无线电帧的界线之内转送出去。

上述实施例利用视频流作为例子说明本发明，然而本发明并不局限于视频流的视频帧传输。本发明应可应用于在协调式系统上进行的任何实时数据流传输。

参考图4，图4是依据本发明的一个实施例，可在传送实时数据流时更加有效的利用无线电资源的方法400的流程图。由于视频应用是当今最主流的实时数据流应用，在本实施例中，以使用视频流作为例子。协调通信设备202首先以第一固定间隔在无线电帧的起始处传送预设比特序列(信标)(步骤402)。视频源通信设备204检测视频流对话的视频帧的周期及其第一开始时间(步骤404)。视频源通信设备204则将关于视频流对话的一个或多个视频帧的周期与第一开始时间的信息转送至协调通信设备202。协调通信设备202基于从视频源通信设备204接收到的信息，依据某预设规则确定第二固定间隔的周期以及第二开始时间，以于无线电帧的起始处传送预设比特序列。此预设规则也可指定无线电帧周期与开始时间的改变并指定发生改变的方式与时间。协调通信设备202通过以第二固定间隔在第二开始时间发送预设比特序列，广播所述第二开始时间以及第二固定间隔(步骤410)。视频源通信设备204依据协调通信设备202传送的预设比特序列，将无线电帧运载的视频帧转送给视频接收通信设备204(步骤412)。最终，视频接收通信设备206显示视频流对话的视频帧(步骤414)。

上述较佳实施例仅用来例举本发明的实施方式，并非用来限制本发明的保护范围。相反，上述内容意欲涵盖多种改变或相似的配置(正如对任何本领域技术人员显而易见)。因此，所附的权利要求应当取其最广泛的理解为准，以包含本发明的多种改变或相似的配置。