專利名稱：無線通信系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及一種短程無線通信系統(tǒng)和方法，并且特別涉及一種無線通信系統(tǒng)和方法，其能夠在一個無線通信設備從多個無線通信設備接收數(shù)據(jù)和給多個無線通信設備發(fā)送數(shù)據(jù)時，同時確保無線通信設備之間的高吞吐量和公平性。
背景技術：
通常將藍牙系統(tǒng)用于短程無線通信系統(tǒng)。藍牙涉及一種碼，其用于基于所有電通信、聯(lián)網(wǎng)、計算、和自耗部件的短程無線數(shù)據(jù)通信技術。藍牙技術通過在短程內(nèi)使用一個無線連接，取代了設備之間所需的多條電纜連接。
諸如藍牙系統(tǒng)的短程無線通信系統(tǒng)基本上通過一跳時隙(625μs＝1/1600秒)使用時分雙工(TDD)來執(zhí)行主節(jié)點和從節(jié)點之間的雙向通信。
將循環(huán)(round-robin)輪詢機制和依賴隊列狀態(tài)的分組調(diào)度算法(queuestate dependent packet scheduling algorithm)用作在傳統(tǒng)短程無線通信系統(tǒng)中使用的TDD輪詢機制。
圖1是示出了循環(huán)機制的圖，并且在1個主節(jié)點和3個從節(jié)點之間以循環(huán)方式發(fā)送數(shù)據(jù)的情況下做下列描述。循環(huán)調(diào)度算法要求當主節(jié)點輪詢從節(jié)點時，只有被輪詢的從節(jié)點可以給主節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。也就是說，主節(jié)點可以在偶數(shù)號時隙發(fā)送數(shù)據(jù)，而僅當從節(jié)點被主節(jié)點輪詢時，該從節(jié)點才可以在相鄰的奇數(shù)號時隙發(fā)送數(shù)據(jù)。其它從節(jié)點禁止在該時隙發(fā)送數(shù)據(jù)。在此情況下，主節(jié)點順序輪詢從節(jié)點1、從節(jié)點2、和從節(jié)點3，并且每一個主-從節(jié)點對通過主節(jié)點輪詢，可以以與總傳輸速率的1/3相對應的速率來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。
上述循環(huán)機制給各個主-從節(jié)點對分配相同的傳輸速率。但是，根據(jù)應用服務的種類，要發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量與其它服務相比變得過少或過多。在此情況下，當給各種服務分配相同的傳輸速率時，傳輸效率就降低了。也就是說，可能分配比應發(fā)送其更多數(shù)據(jù)的服務所需的傳輸速率低的傳輸速率，或者，相反，可能分配比有較少數(shù)據(jù)的服務所需的傳輸速率高的傳輸速率。因此，當沒有要發(fā)送數(shù)據(jù)時，會發(fā)生由于POLL-NULL分組而產(chǎn)生浪費時隙的問題。
作為循環(huán)機制的替代機制，有依賴隊列狀態(tài)的調(diào)度算法，其根據(jù)主-從節(jié)點對的鏈路利用程度進行分類，給各類分配優(yōu)先級，并基于優(yōu)先級輪詢各類。
圖2是示出了依賴隊列狀態(tài)的調(diào)度算法的圖。在圖2中，依賴隊列狀態(tài)的分組調(diào)度方法通過使用分組負載報頭的保留比特，來交換主/從節(jié)點對的隊列狀態(tài)信息，并基于該交換，根據(jù)各個主/從節(jié)點對的鏈路利用信息來進行分類。例如，如圖2中的主/從節(jié)點1對，當主節(jié)點要發(fā)送給從節(jié)點1的分組數(shù)是3，而從節(jié)點1要發(fā)送給主節(jié)點的分組數(shù)是1時，將主/從節(jié)點對分到類100％中。在主/從節(jié)點2對中，要接收和發(fā)送的分組數(shù)是3，因此，將主/從節(jié)點2對分到類75％中，而在主/從節(jié)點3對中，當要接收和發(fā)送的分組數(shù)是1時，將主/從節(jié)點3對分到類50％中。
基于以此方式確定的類，給各個主/從節(jié)點對分配優(yōu)先級。因此，按主/從節(jié)點1對、主/從節(jié)點2對、主/從節(jié)點3對的順序，每個對都有機會。
基于優(yōu)先級放棄或獲得數(shù)據(jù)傳輸機會的次數(shù)由附加計數(shù)器來反映，并且將主/從節(jié)點對獲得服務機會的最大次數(shù)和主/從節(jié)點對放棄服務機會的最大次數(shù)之間的計數(shù)值差值限制為特定值K，從而確保了公平性。
然而，依賴隊列狀態(tài)的分組調(diào)度方法具有優(yōu)點在通過優(yōu)先級最大化吞吐量的同時，在各個主/從節(jié)點對之間保持了服務機會的適當公平性，但是也存在問題，原因在于其比較具有最頻繁服務機會的對和具有最不頻繁服務機會的對之間的計數(shù)值，并且如果差值變大，就限制了通過優(yōu)先級的任何進一步的有效調(diào)度(也就是說，一旦達到了值K，它就以循環(huán)方式運行)，并且在達到值K之后具有易變的性能，該值K依賴于數(shù)據(jù)業(yè)務特性是靜態(tài)的還是動態(tài)的。

發(fā)明內(nèi)容
設計本發(fā)明以解決上述問題，因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種無線通信系統(tǒng)和方法，其能夠通過在一個無線通信設備從多個外部設備接收數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)發(fā)送到多個外部設備時基于要接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)的隊列狀態(tài)改變通信設備之間的通信優(yōu)先級，來提高無線通信傳輸效率。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)包括隊列狀態(tài)檢測單元，用于檢測在多個外部設備間交換的單位數(shù)據(jù)的數(shù)量，并判定外部設備的類參數(shù)T；計數(shù)器，用于基于與多個外部設備進行通信的通信機會的放棄，對外部設備的放棄次數(shù)進行計數(shù)，并判定外部設備的延遲參數(shù)D；通信優(yōu)先級判定單元，用于通過使用類參數(shù)和延遲參數(shù)來計算與外部設備有關的優(yōu)先級值P，并基于優(yōu)先級值，從多個外部設備中判定具有最高優(yōu)先級的外部設備；和通信發(fā)起單元，用于發(fā)起與具有該優(yōu)先級的所判定的外部設備4的數(shù)據(jù)通信。
通信優(yōu)先級判定單元基于下列公式計算優(yōu)先級值P＝αT+(1-α)D其中，α表示加權值，T是類參數(shù)，而D是延遲參數(shù)。
無線通信系統(tǒng)還包括比較單元，用于將最大優(yōu)先級值與第一外部設備的優(yōu)先級值和多個外部設備的優(yōu)先級值相比較，其中，當?shù)谝煌獠吭O備的優(yōu)先級值小于最大優(yōu)先級值時，通信優(yōu)先級判定單元判定第二外部設備具有最大優(yōu)先級值，并有傳輸機會，并且通信發(fā)起單元發(fā)起與第二外部設備的通信。
在發(fā)起與第二外部設備的通信時，隊列狀態(tài)檢測單元檢測與第二外部設備交換的數(shù)據(jù)量，并改變第二外部設備的類參數(shù)，并且計數(shù)器減少第二外部設備的放棄次數(shù)，并增加第一外部設備的放棄次數(shù)，從而改變了第一和第二外部設備的延遲參數(shù)。
因此，通信優(yōu)先級判定單元通過使用改變后的類參數(shù)和延遲參數(shù)，來更新第一和第二外部設備的優(yōu)先級值。
如果第一外部設備的優(yōu)先級值等于最大優(yōu)先級值，通信優(yōu)先級判定單元確定第一外部設備是有傳輸機會的外部設備，并且通信發(fā)起單元發(fā)起與該第一外部設備的通信。
在發(fā)起與第一外部設備的通信時，隊列狀態(tài)檢測單元檢測與第一外部設備交換的數(shù)據(jù)量，并改變第一外部設備的類參數(shù)。通信優(yōu)先級判定單元通過使用改變后的類參數(shù)，來更新第一外部設備的優(yōu)先級值。
同時，無線通信方法包括步驟檢測由外部設備發(fā)送到/從多個外部設備的單位數(shù)據(jù)的數(shù)量，并確定外部設備的類參數(shù)；基于與多個外部設備進行通信的通信機會的放棄，對外部設備的放棄次數(shù)進行計數(shù)，并確定外部設備的延遲參數(shù)；通過使用類參數(shù)和延遲參數(shù)來計算外部設備的優(yōu)先級值P，并基于優(yōu)先級值，從多個外部設備中確定具有優(yōu)先級的外部設備；和發(fā)起與具有最高優(yōu)先級的所確定的外部設備的數(shù)據(jù)通信。
無線通信方法還包括比較步驟，用于將最大優(yōu)先級值與第一外部設備的優(yōu)先級值和多個外部設備的優(yōu)先級值相比較，其中，當?shù)谝煌獠吭O備的優(yōu)先級值小于最大優(yōu)先級值時，外部設備優(yōu)先級判定步驟確定第二外部設備具有最大優(yōu)先級值，并有傳輸機會，并且通信發(fā)起步驟發(fā)起與第二外部設備的通信。
在發(fā)起與第二外部設備的通信時，類參數(shù)判定步驟檢測要發(fā)送到/從第二外部設備的數(shù)據(jù)量，并改變第二外部設備的類參數(shù)，并且延遲參數(shù)判定步驟減少第二外部設備的放棄次數(shù)，并增加第一外部設備的放棄次數(shù)，從而改變了第一和第二外部設備的延遲參數(shù)。
外部設備優(yōu)先級判定步驟通過使用改變后的類參數(shù)和延遲參數(shù)，來更新第一和第二外部設備的優(yōu)先級值。
如果第一外部設備的優(yōu)先級值等于最大優(yōu)先級值，外部設備優(yōu)先級判定步驟確定第一外部設備是有傳輸機會的外部設備，并且通信發(fā)起步驟發(fā)起與該第一設備的通信。
在發(fā)起與第一外部設備的通信時，類參數(shù)判定步驟檢測要發(fā)送到/從第一外部設備的數(shù)據(jù)量，并改變第一外部設備的類參數(shù)。并且外部設備優(yōu)先級判定步驟通過使用改變后的類參數(shù)，來更新第一外部設備的優(yōu)先級值。
因此，本發(fā)明有防止由于如循環(huán)方式那樣給每個主/從節(jié)點對統(tǒng)一分配相同的傳輸速率而引起的不必要的傳輸速率分配的效果，并且克服了在依賴隊列狀態(tài)的分組調(diào)度方法中使用與特定主/從節(jié)點對相關的性能限制和公平性保證的機制的復雜性。


參照下列附圖詳細描述本發(fā)明，在附圖中相同的參考數(shù)字指示相同的單元，其中圖1是概念性地示出了通用的循環(huán)機制的圖；圖2是概念性地示出了依賴隊列狀態(tài)的分組調(diào)度機制的圖；
圖3是示出了標準分組格式的圖；圖4是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線通信系統(tǒng)的方框圖；圖5是用于解釋應用于圖4的通信方法的圖；圖6是用于示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線通信方法的流程圖；圖7A和圖7B是用于示出在大的類變化情況下對吞吐量和差異的仿真結果的圖；和圖8A和圖8B是用于示出在小的類變化情況下對吞吐量和差異的仿真結果的圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來詳細描述本發(fā)明。
圖3是示出了標準分組格式的圖。在微微網(wǎng)絡(piconet)中的主節(jié)點和從節(jié)點之間通過分組來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。在圖3中，通常分組由3個客體，即接入碼、報頭和負載組成。其它格式的分組可能僅有接入碼，或接入碼和報頭。
分組以接入碼開始。如果報頭出現(xiàn)在接入碼之后，接入碼就有72比特的長度，并且，如果報頭沒有出現(xiàn)在接入碼之后，接入碼就有68比特的長度。在微微網(wǎng)絡中接入碼標識通過信道交換的所有分組。
報頭包括鏈路控制器(LC)信息，并由6個字段，即AM_ADDR(活動成員地址)、TYPE、FLOW、ARQN(自動重復請求數(shù))、SEQN(序列編號方案)和HEC(報頭檢錯)組成。
AM_ADDR標識當多個從節(jié)點與一個主節(jié)點相連時加入微微網(wǎng)絡的活動成員。TYPE確定發(fā)送了同步面向連接鏈路(SynchronousConnection-Oriented Link，SCO)分組和異步連接鍵路(AsynchronousConnection Link，ACL)分組中的哪一個。此外，TYPE可以確定是否接收到SCO分組類型的或ACL分組類型的分組。FLOW用于控制ACL鏈路的分組流。如果被成功接收，確認(ACK，ARQN＝1)返回，并且，如果沒有，NAK(NRQN＝0)返回。SEQN提供了用于數(shù)據(jù)分組流的連續(xù)編號方法。HEC檢查報頭的完整。
負載被分成同步語音字段和異步數(shù)據(jù)字段，且ACL分組僅有數(shù)據(jù)字段，而SCO分組僅有語音字段。負載裝備有負載報頭。負載報頭具有有關負載長度的信息。
圖4是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的在微微網(wǎng)絡中構建的短程無線通信系統(tǒng)的圖。無線通信系統(tǒng)40a、40b、40c和40d每一個都具有隊列狀態(tài)檢測單元41、計數(shù)器43、通信優(yōu)先級判定單元45、比較單元47和通信發(fā)起單元49。
隊列狀態(tài)檢測單元41基于從多個不同的無線通信系統(tǒng)40b、40c和40d接收的和發(fā)送到多個不同的無線通信系統(tǒng)40b、40c和40d的分組，檢測在數(shù)據(jù)中提供的隊列狀態(tài)，上述無線通信系統(tǒng)40b、40c和40d都用作從節(jié)點。這里，通過使用分組負載報頭的保留比特來交換隊列狀態(tài)。隊列指的是在緩沖區(qū)中等候處理的數(shù)據(jù)流，而隊列狀態(tài)信息指的是有關等待數(shù)據(jù)流的狀態(tài)信息；也就是說，隊列狀態(tài)信息可以是有關等待數(shù)據(jù)的長度的信息。
計數(shù)器43基于依賴隊列狀態(tài)的分組調(diào)度方法，對隊列狀態(tài)檢測單元41檢測的各個主/從節(jié)點對放棄或獲得數(shù)據(jù)傳輸機會的次數(shù)D1、D2和D3進行計數(shù)。例如，主節(jié)點40a以循環(huán)方式，依次與從節(jié)點1 40b、從節(jié)點2 40c、和從節(jié)點3 40d進行通信。當如圖5所示將基于依賴隊列狀態(tài)的分組調(diào)度方法的優(yōu)先級依次分配給主節(jié)點40a/從節(jié)點2 40c對、主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b對、和主節(jié)點40a/從節(jié)點3 40d對時，在依賴隊列狀態(tài)的分組調(diào)度方法中類100％的主節(jié)點40a/從節(jié)點2 40c對彼此之間交換數(shù)據(jù)，然后類75％的主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b對彼此之間交換數(shù)據(jù)。此時，以循環(huán)輪詢方式，主節(jié)點40a/從節(jié)點2 40c對彼此之間交換數(shù)據(jù)，然后主節(jié)點40a/從節(jié)點3 40d對彼此之間交換數(shù)據(jù)。但是，在此情況下，如果主節(jié)點40a與從節(jié)點1 40b而不是從節(jié)點3 40d交換數(shù)據(jù)，主節(jié)點40a/從節(jié)點3 40d對就放棄通信機會，而主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b對就獲得通信機會。因此，主節(jié)點40a/從節(jié)點3 40d對的值D3變?yōu)?，而主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b對的值D1就變?yōu)?1。
通信優(yōu)先級判定單元45基于在隊列狀態(tài)檢測單元41中檢測的主節(jié)點40a/從節(jié)點40b、40c和40d對的隊列狀態(tài)和放棄和獲得通信機會的次數(shù)D1、D2和D3，判定各個主節(jié)點40a/從節(jié)點40b、40c和40d對的通信順序。根據(jù)在如下所示的公式1中計算的優(yōu)先級值P1、P2和P3的大小來判定通信順序[公式1]P-αT+(1-αD)其中，參數(shù)T對應于基于隊列狀態(tài)檢測單元41檢測的主/從節(jié)點對的隊列狀態(tài)判定的類，例如，100％、75％、和50％，在下文中將其稱為“類參數(shù)”。參數(shù)D對應于計數(shù)器43的次數(shù)，其是每個主/從節(jié)點對放棄通信機會的次數(shù)，在下文中將其稱為“延遲參數(shù)”。α是表示有關系統(tǒng)性能的參數(shù)T和D的加權值的參數(shù)。也就是說，如果α小，進一步考慮到有關延遲和公平性的性能來分配通信順序。
比較單元47比較當前交換數(shù)據(jù)的主/從節(jié)點對的優(yōu)先級值P和所有主/從節(jié)點對的最大優(yōu)先級值。
通信發(fā)起單元49以通信優(yōu)先級判定單元45判定的優(yōu)先級值P1、P2和P3的降序來發(fā)起主/從節(jié)點對的通信。
圖6是用于示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線通信方法的流程圖，而圖5是以依賴隊列狀態(tài)的分組調(diào)度方法交換數(shù)據(jù)的圖。將參照附圖詳細描述本發(fā)明。
首先，主節(jié)點40a的隊列狀態(tài)檢測單元41檢測每個主/從節(jié)點對的隊列狀態(tài)，并判定類。例如，主節(jié)點40a檢測分組數(shù)量，例如，圖5中要發(fā)送給從節(jié)點1 40b的3個分組，同時，對有關分組數(shù)，例如，圖5中要發(fā)送給主節(jié)點40a的1個分組的從節(jié)點1 40b隊列狀態(tài)信息的請求。以上述方式，隊列狀態(tài)檢測單元41檢測每個主/從節(jié)點對的隊列狀態(tài)，并判定與所檢測的隊列狀態(tài)相對應的參數(shù)T1、T2、和T3。例如，如圖5所示，主節(jié)點40a/從節(jié)點140b、主節(jié)點40a/從節(jié)點2 40c、和主節(jié)點40a/從節(jié)點3 40d對的類就分別變成100％、75％和50％，并從而判定T1、T2、和T3值。
此外，基于依賴隊列狀態(tài)的分組調(diào)度方法，計數(shù)器43對主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b、主節(jié)點40a/從節(jié)點2 40c、主節(jié)點40a/從節(jié)點3 40d對中放棄或獲得通信機會的次數(shù)進行計數(shù)，以判定各個主/從節(jié)點對的延遲參數(shù)D1、D2和D3。
如上所述，通過使用考慮到吞吐量的、由隊列狀態(tài)檢測單元41和計數(shù)器43獲得的類參數(shù)T和考慮到公平性的延遲參數(shù)D，基于公式1計算各個主/從節(jié)點對的優(yōu)先級值P。也就是說，計算主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b、主節(jié)點40a/從節(jié)點2 40c、和主節(jié)點40a/從節(jié)點3 40d對的優(yōu)先級值P1、P2和P3。
使用P1＞P2＞P3的示范情況，其中所計算的優(yōu)先級值是P1、P2、和P3，將參照圖6在下文中對用于判定最佳通信優(yōu)先級和保證主/從節(jié)點對之間的吞吐量和公平性的方法進行描述。
每個主/從節(jié)點對在每個時隙內(nèi)以循環(huán)方式比較優(yōu)先級值P1、P2、和P3。例如，如果在循環(huán)方式下數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先級屬于主節(jié)點40a/從節(jié)點2 40c對，比較單元47比較主節(jié)點40a/從節(jié)點2 40c對的優(yōu)先級值P2(＝Pi)和最大優(yōu)先級值P1(＝Pmax)(S611)。
如果如比較結果那樣當前主節(jié)點40a/從節(jié)點2 40c對的優(yōu)先級值P2小于最大優(yōu)先級值P1(S613)，通信優(yōu)先級判定單元45判定具有最大優(yōu)先級值P1的主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b對具有數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝粋€機會。
因此，通信發(fā)起單元49使得主節(jié)點40a和從節(jié)點1 40b與彼此發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并且改變主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b對的隊列狀態(tài)。因此，隊列狀態(tài)檢測單元41改變與主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b對的改變后的隊列狀態(tài)相對應的類參數(shù)T1(＝Tmax)(S615)。
此外，計數(shù)器43將具有最大優(yōu)先級值P1的、發(fā)起了數(shù)據(jù)通信的主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b對的放棄次數(shù)的值D1減1，并將放棄了數(shù)據(jù)通信機會的主節(jié)點40a/從節(jié)點2 40c對的放棄次數(shù)的值D2(＝Di)加1(S617)。
下面，通信優(yōu)先級判定單元45通過使用主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b對的減少后的D1和改變后的T1來更新優(yōu)先級值P1(＝Pmax)，同時通過使用主節(jié)點40a/從節(jié)點2 40c對的增加后的D2，來更新主節(jié)點40a/從節(jié)點2 40c對的優(yōu)先級值P2(＝Pi)(S619)。
同時，如果有主/從節(jié)點對，例如具有與最大優(yōu)先級值P1相同的優(yōu)先級值的主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b對，并且該主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b對進行通信，通信優(yōu)先級判定單元45判定主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b對獲得通信機會，并從而通信發(fā)起單元49使主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b對交換數(shù)據(jù)(S621)。因此，隊列狀態(tài)檢測單元41改變與主節(jié)點40a/從節(jié)點1 40b對的改變后的隊列狀態(tài)相對應的類參數(shù)T1(＝Ti)，并且通信優(yōu)先級判定單元45根據(jù)改變后的參數(shù)T1更新優(yōu)先級值P1(＝Pi)(S623)。
然后，主節(jié)點40a執(zhí)行與上述隨后的分組通信相同的操作(S631)。
通過使用上述過程判定主/從節(jié)點對之間的優(yōu)先級，可以獲得保證較好吞吐量和公平性的數(shù)據(jù)傳輸方法。
為了驗證判定優(yōu)先級的所提出的方法，對于與一個主節(jié)點和五個從節(jié)點相連的微微網(wǎng)絡進行了計算機仿真。下列表1示出了每個主/從節(jié)點對的數(shù)據(jù)通信量。


在表1中，通過泊松過程(MP)來生成主/從節(jié)點對1、2、和3的通信量，并且通過兩狀態(tài)馬爾可夫調(diào)制泊松過程(Markov Modilated Poisson Process，MMPP)來生成主/從節(jié)點對4、5的通信量。通過仿真來評估有關吞吐量和公平性的性能，并且，為了通過實質(zhì)上的服務次數(shù)而不是通過平均輪詢次數(shù)來評估公平性，通過主/從節(jié)點對之間的吞吐量的差異來測量服務。
對于類T假設兩種情況。對第一種情況和第二種情況進行仿真，在第一種情況中，給各類指數(shù)分配加權值差值，諸如T＝16t，8t，4t，2t，和1，在第二種情況中，給各類線性分配加權值差值，諸如T＝5t，4t，3t，2t，和1。
在這兩種情況下，跟隨各個主/從節(jié)點對的數(shù)據(jù)通信量生成的類T的變化對優(yōu)先級值P有不同影響。
首先，圖7A和圖7B示出了在指數(shù)分配各類的加權值差值，諸如T＝16t、8t、4t、2t和1的情況下的仿真結果，特別是，圖7A示出了吞吐量的仿真結果，而圖7B示出了差異的仿真結果。這里，對于圖7A和圖7B，x軸代表t，y軸代表α，z軸代表吞吐量和差異。通常，吞吐量越高，性能就越好，而差異越小，性能就越好。
參照圖7A和圖7B，當指數(shù)改變類時，由于優(yōu)先級值隨著每個主/從節(jié)點對的鏈路利用頻率的變化而劇烈變化，所以優(yōu)先級值對隊列狀態(tài)變化快速地做出反應，但是在優(yōu)先級判定中沒有充分反映延遲參數(shù)。因此，當給各類指數(shù)分配加權值差值和類的變化變大時，在α＝0.6且t＝10時獲得吞吐量和公平性的最佳性能。
其次，圖8A和圖8B示出了在線性分配各類的加權值差值，諸如T＝5t、4t、3t、2t和1的情況下的仿真結果。參照圖8A和圖8B，當線性變化類時，優(yōu)先級值不會對隊列狀態(tài)變化做出靈敏反應，但是延遲參數(shù)對優(yōu)先級值有相對大的影響。因此，與有指數(shù)差值的第一種情況相比，在t和α有相對大的值時獲得最佳性能。也就是說，在第二種情況下，在α＝0.7且t＝20的情況下，獲得有關吞吐量和公平性的最佳性能。
因此，根據(jù)每個應用的特點，通過應用適當?shù)摩聊軌蚋纳瓶傮w性能。例如，在長輪詢間隔的情況下設置相對小的值α，而在短輪詢間隔的情況下設置相對大的值α。因此，通過將具有相同輪詢間隔的無線通信系統(tǒng)的QoS參數(shù)與所提出的算法的參數(shù)相匹配，可以控制系統(tǒng)的總體性能。
首先，本發(fā)明具有防止由于以循環(huán)方式給每個主/從節(jié)點對統(tǒng)一分配相同的傳輸速率而造成的不必要的傳輸速率分配的效果。其次，本發(fā)明可以克服由于在依賴隊列狀態(tài)的調(diào)度方法中的特定主/從節(jié)點對而造成的用于保持整體性能和確保公平性的機制的復雜度。
雖然參照本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員應該明白可以在形式和細節(jié)上對其做各種變化，而不背離有所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.一種無線通信系統(tǒng)，包括隊列狀態(tài)檢測單元，用于檢測在多個外部設備之間交換的單位數(shù)據(jù)的數(shù)量，并確定所述多個外部設備的其中之一的類參數(shù)T；計數(shù)器，用于基于與多個外部設備進行通信的通信機會的放棄，對所述多個外部設備的其中之一的放棄次數(shù)進行計數(shù)，并確定所述多個外部設備的其中之一的延遲參數(shù)D；通信優(yōu)先級判定單元，用于通過使用類參數(shù)和延遲參數(shù)來計算所述多個外部設備的其中之一的優(yōu)先級值P，并基于優(yōu)先級值，判定所述多個外部設備的哪一個具有優(yōu)先級；和通信發(fā)起單元，用于發(fā)起與具有該優(yōu)先級的所判定的外部設備的數(shù)據(jù)通信。
2.如權利要求1所述的無線通信系統(tǒng)，其中，通信優(yōu)先級判定單元基于下列公式計算優(yōu)先級值P＝αT+(1-α)D其中，α表示加權值，T表示類參數(shù)，而D表示延遲參數(shù)。
3.如權利要求1所述的無線通信系統(tǒng)，還包括比較單元，用于將最大優(yōu)先級值與第一外部設備的優(yōu)先級值和多個外部設備的優(yōu)先級值相比較，其中，當?shù)谝煌獠吭O備的優(yōu)先級值小于最大優(yōu)先級值時，通信優(yōu)先級判定單元確定第二外部設備具有最大優(yōu)先級值，并有傳輸機會，并且通信發(fā)起單元發(fā)起與第二外部設備的通信。
4.如權利要求3所述的無線通信系統(tǒng)，其中，在發(fā)起與第二外部設備的通信時，隊列狀態(tài)檢測單元檢測發(fā)送到/從第二外部設備的單位數(shù)據(jù)的數(shù)量，并改變第二外部設備的類參數(shù)，并且計數(shù)器減少第二外部設備的放棄次數(shù)，并增加第一外部設備的放棄次數(shù)，從而改變了第一和第二外部設備的延遲參數(shù)。
5.如權利要求3所述的無線通信系統(tǒng)，其中，通信優(yōu)先級判定單元通過使用改變后的類參數(shù)和延遲參數(shù)，來更新第一和第二外部設備的優(yōu)先級值。
6.如權利要求3所述的無線通信系統(tǒng)，其中，如果第一外部設備的優(yōu)先級值等于最大優(yōu)先級值，通信優(yōu)先級判定單元確定第一外部設備有傳輸機會，并且通信發(fā)起單元發(fā)起與該第一設備的通信。
7.如權利要求6所述的無線通信系統(tǒng)，其中，在發(fā)起與第一外部設備的通信時，隊列狀態(tài)檢測單元檢測發(fā)送到/從第一外部設備的單位數(shù)據(jù)的數(shù)量，并改變第一外部設備的類參數(shù)。
8.如權利要求6所述的無線通信系統(tǒng)，其中，通信優(yōu)先級判定單元通過使用改變后的類參數(shù)，來更新第一外部設備的優(yōu)先級值。
9.一種無線通信方法，包括步驟檢測在多個外部設備之間交換的單位數(shù)據(jù)的數(shù)量，并確定多個外部設備的其中之一的類參數(shù)；基于與所述多個外部設備的至少一個其它外部設備進行通信的通信機會的放棄，對所述多個外部設備的其中之一的放棄次數(shù)進行計數(shù)，并確定所述多個外部設備的其中之一的延遲參數(shù)；通過使用類參數(shù)和延遲參數(shù)來計算所述多個外部設備的其中之一的優(yōu)先級值P，并基于優(yōu)先級值，判定所述多個外部設備的其中之一是否具有超過所述多個外部設備的至少一個其它外部設備的優(yōu)先級；和發(fā)起與具有該優(yōu)先級的所判定的外部設備的數(shù)據(jù)通信。
10.如權利要求9所述的無線通信方法，其中，外部設備優(yōu)先級判定步驟基于下列公式計算優(yōu)先級值P＝αT+(1-α)D其中，α表示加權值，T表示類參數(shù)，而D表示延遲參數(shù)。
11.如權利要求9所述的無線通信方法，還包括比較步驟，用于將最大優(yōu)先級值與第一外部設備的優(yōu)先級值和所述多個外部設備的至少一個其它外部設備的優(yōu)先級值相比較，其中，當?shù)谝煌獠吭O備的優(yōu)先級值小于最大優(yōu)先級值時，確定第二外部設備具有最大優(yōu)先級值，并有傳輸機會，并且發(fā)起與第二外部設備的通信。
12.如權利要求11所述的無線通信方法，其中，在發(fā)起與第二外部設備的通信時，檢測發(fā)送到/從第二外部設備的數(shù)據(jù)的數(shù)量，并改變第二外部設備的類參數(shù)，并且減少第二外部設備的放棄次數(shù)，并增加第一外部設備的放棄次數(shù)，從而改變了第一和第二外部設備的延遲參數(shù)。
13.如權利要求11所述的無線通信方法，其中，當確定第二外部設備具有最大優(yōu)先級時，通過使用至少一個改變后的類參數(shù)和至少一個延遲參數(shù)，來更新第一和第二外部設備的優(yōu)先級值。
14.如權利要求11所述的無線通信方法，其中，如果第一外部設備的優(yōu)先級值等于最大優(yōu)先級值，確定第一外部設備有傳輸機會，并且發(fā)起與該第一設備的通信。
15.如權利要求11所述的無線通信方法，其中，在發(fā)起與第一外部設備的通信時，檢測要發(fā)送到/從第一外部設備的數(shù)據(jù)的數(shù)量，并改變第一外部設備的類參數(shù)。
16.如權利要求11所述的無線通信方法，其中，通過使用改變后的類參數(shù)，來更新第一外部設備的優(yōu)先級值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無線通信系統(tǒng)，其包括隊列狀態(tài)檢測單元，用于檢測在多個外部設備之間交換的單位數(shù)據(jù)的數(shù)量，并確定所述多個外部設備的其中之一的類參數(shù)T；計數(shù)器，用于基于與多個外部設備進行通信的通信機會的放棄，對外部設備的放棄次數(shù)進行計數(shù)，并判定外部設備的延遲參數(shù)D；通信優(yōu)先級判定單元，用于通過使用類參數(shù)和延遲參數(shù)來計算外部設備的優(yōu)先級值P，并基于優(yōu)先級值，從多個外部設備中判定具有優(yōu)先級的外部設備；和通信發(fā)起單元，用于發(fā)起與具有該優(yōu)先級的所確定的外部設備的數(shù)據(jù)通信。因此，可以獲得考慮到吞吐量和公平性二者的通信方法。
文檔編號H04L12/56GK1523899SQ20041000534
公開日2004年8月25日 申請日期2004年2月11日 優(yōu)先權日2003年2月21日
發(fā)明者金用錫, 尹元镕, 李泰珍, 嚴斗燮, 朱良翊, 車均鉉, 吳宗洙 申請人:三星電子株式會社