專利名稱：壓縮延遲分組傳輸調度的制作方法
技術領域：
本技術領域涉及移動無線通信，更具體來說，涉及通過 共享無線信道、如寬帶碼分多址(WCDMA)蜂窩通信系統(tǒng)的高速下行鏈 路共享信道(HS-DSCH)的IP分組的調度。
背景技術：
在移動無線通信中，各種不同類型的信道可用來傳送不 同類型的信息。例如，信道可定義為控制/信令信道或業(yè)務信道，或 者它們可表征為專用或公共/共享信道。在第三代WCDMA蜂窩通信系 統(tǒng)中，通過許多方式來劃分物理信道。例如， 一些信道是專用的，而 其它信道是共享的。兩種示例專用信道是專用物理數據信道和專用物 理控制信道。兩種示例共享信道是技術領域中所述的高速下行鏈路共 享信道(HS-DSCH)以及物理公共分組信道。共享信道需要某種類型的 共享協(xié)議來允許用戶建設性地傳遞信息。為此， 一個或多個調度實體 按照調度協(xié)議和算法來管理對共享信道的接入。 高速信道調度器復用用戶信息以供在稱作傳輸時間間 隔(time transmission interval : TTI)內在整個HS-DSCH帶寬上的 傳輸。例如，在第一TTI期間，通過HS-DSCH從第一用戶到移動終端 的傳輸可使用分配給HS-DSCH的全部帶寬。對于HS-DSCH,基站是發(fā) 送器，而用戶設備(UE)是接收器。調度還可用于又稱作增強上行鏈路 (enhanced uplink: EUL)的E-DCH。在這種情況下，用戶設備是發(fā)送 器，而基站是接收器。 在第二TTI期間，通過HS-DSCH從第二用戶到移動終端 的傳輸可使用分配給HS-DSCH的全部帶寬。在第三TTI期間，通過HS-DSCH從第三用戶到移動終端的傳輸可使用分配給HS-DSCH的全部 帶寬，依此類推。以下使用的術語"用戶"對應于尋求通過共享通信 信道來傳送或接收信息的實體。在非限制性的HS-DSCH示例中，用戶 對應于將通過HS-DSCH接收信息的UE。—般優(yōu)化對HS-DSCH的調度以用于高吞吐量數據傳輸。 換言之，HS-DSCH調度器的主要目標(在過去)是使各個用戶、整個蜂 窩或者系統(tǒng)的呑吐量最大化。例如，載波干擾比 (carrier-to-interference ratio: C/I)調度器可通過經由HS-DSCH 向與其它活動用戶的那些C/I相比當前具有最佳C/I條件的用戶發(fā)送 盡可能多的數據，設法使系統(tǒng)吞吐量最大化。(該用戶的C/I對應于 /人基站到預計移動終端的無線傳輸條件。)這種優(yōu)先處理繼續(xù)進4亍， 只要該HS-DSCH用戶在隊列中具有要傳送的分組，或者直至無線條件 改變并且檢測到另外某個用戶具有更好的C/I條件。在那種情況下， 調度器開始通過HS-DSCH向另一個用戶發(fā)送數據。 這種優(yōu)先調度可通過按照用戶分組流各自的C/I條件 向用戶分組流指定優(yōu)先級來實現(xiàn)。圖l在概念上示出作為對HS-DSCH 調度器的C/I的函數的分組傳輸優(yōu)先級。HS-DSCH調度器比較所有分 組流的優(yōu)先級，并向具有最高優(yōu)先級的數據分組流指定將在下一個 TTI通過HS-DSCH傳送的傳輸塊。但是，這種優(yōu)先級調度器的主要缺 點在于，具有不良無線條件的移動用戶被指定低優(yōu)先級，并且可能"挨
接受的服務。另一個缺點在于，吞吐量在實質上并且往往因為C/I無 線條件隨時間變化而將會改變。另一種調度方式可能是比例公平調度。比例公平調度器 通過考慮平均比特率以及各移動用戶可能的當前比特率，設法對所有 移動用戶公平。如果一段時間未對用戶調度通過HS-DSCH的傳輸塊， 則該移動用戶的平均比特率將會變低，因此該用戶的優(yōu)先級將增加。 通過增加的優(yōu)先級，通過HS-DSCH更快地傳送該用戶的分組。但是，
7與繼續(xù)接收高吞吐量的具有良好信道條件的移動用戶相比，具有不良 信道條件的用戶可能仍然僅接收較低的吞吐量。 C/I調度和比例/公平調度在涉及調度要求可預測且穩(wěn) 定的傳輸延時的服務的分組時，還具有嚴重的缺點。這種服務的一個 示例是基于IP的語音(Voice-over-IP: VoIP)。與例如延遲傳輸以及 延遲的可變性是可容許的電子郵件、文件傳輸等的數據服務不同，分 組交付中的長延遲以及延遲的大變化對于VoIP和類似服務是嚴重問 題。傳送VoIP應用通常創(chuàng)建具有極規(guī)則間隔(例如每隔20毫秒)的分 組，并且VoIP接收器應當接收具有小延遲抖動和相當恒定的分組傳 輸速率的分組。另外，VoIP要求小"延遲抖動"，該延遲抖動與對 于其它移動用戶如何分配和調度無線傳輸資源無關。為了便于本描 述，術語"延遲抖動"描述準備傳輸的分組實際被傳送之前可歸因于 分組傳輸調度器所進行的優(yōu)先級判定的分組傳輸延時的可變性或范 圍。對于C/I調度和比例/公平調度，吞吐量的差異是完全不可預測 的并且取決于對其它用戶指定的優(yōu)先級。 在給定VoIP和類似受限的延遲敏感服務的這些問題的 情況下，另一種調度方式可以是循環(huán)(round-robin)類型調度，其 中各傳輸之間的時間對于蜂窩中的所有用戶設置成相等，而不管調度 判定中的無線條件。循環(huán)方式可能平衡用戶之間的延遲差異，但是， 如果無線條件明顯且經常改變，則延遲抖動對于所有用戶仍然是一個 問題。 又一種方式可能是分組傳輸延遲調度，其中分組優(yōu)先級 按照調度延遲的函數來增加。延遲較長時間的分組接收較高優(yōu)先級。 圖2示出延遲調度的概念一一傳輸之前的延遲越長則優(yōu)先級越高。延 遲抖動降低，因為具有較長延遲的分組得到增加的優(yōu)先級，如圖2所 示。如果所有移動用戶是VoIP用戶，則完全基于延遲的調度可正常 工作，但是對于希望高速數據傳輸的移動用戶可能提供不太理想的性 能。為了提高純數據服務的整體性能，延遲調度可與C/I調度或比例/公平調度結合。 圖3圖示傳送的分組的數量相對調度延遲的比較，以便 示出未使用例如結合圖2所述的延遲調度算法時的延遲分布的示例。 以考慮95%的分組為例示出延遲抖動或范圍。在超過延遲極限的最長 延遲時，丟棄分組。圖4示出使用延遲調度算法如何減小來自遇到最 長分組傳輸延遲的"高端"的延遲抖動或延遲范圍。因此，延遲抖動 從分布曲線的高端"被壓縮"(或者在分布曲線的高端減小)。這種高 端壓縮使最長延遲分組移入延遲極限內，因此沒有丟失分組。 在分組調度中應當考慮的另一個因素是傳輸格式 (transport format: TF)選擇。在WCDMA系統(tǒng)中，高速數據傳輸通過 向HS-DSCH分配大量擴頻碼(即WCDMA系統(tǒng)中的無線資源)來實現(xiàn)。通 過小傳輸塊(transport block: TB)尺寸，各HS-DSCH TTI使用極少 擴頻碼，因此HS-DSCH的效率較低。從分組傳輸調度的角度來看，各 TTI傳送小TB尺寸也是低效的。各TTI傳送小TB尺寸的另 一個缺點 在于，按照RLC分組尺寸和語音編解碼器分組尺寸，結合到TTI傳輸 塊中的無線鏈路控制層(radio link control layer: RLC)分組的填 充(插入"填充位"比特)比可能很高。
相應地，需要一種克服了這些問題并且解決了上述問題 的分組傳輸調度方式，以提高包括例如VoIP等時間延遲敏感服務、 例如數據服務等吞吐量驅動服務等等的大量服務的共享信道傳輸的 性能和效率。

發(fā)明內容
分組調度器減小或壓縮來自"低端"(圖4所示的分組 分布曲線的第 一部分，其中分組遇到極小調度延遲或沒有遇到調度延 遲)的延遲抖動或延遲范圍。因此，減少了遇到極小延遲或沒有遇到 延遲的分組的數量。壓縮來自低端的延遲抖動的優(yōu)選示例方式是P爭低 低延遲分組的傳輸優(yōu)先級。壓縮延遲抖動對于例如VoIP等需要低延遲抖動的服務是特別合乎需要的。在非限制性示例的情況下，無線臺 (例如基站)包括用于對通過信道的分組傳輸進行調度的設備。傳輸緩 沖器在通過信道的傳輸之前緩沖與第一分組流關聯(lián)的一個或多個分 組。分組分析器減小與從傳輸緩沖器傳送分組關聯(lián)的分組傳輸延遲抖 動。分組調度器按照減小的分組傳輸延遲抖動來對一個或多個緩沖分 組的傳輸進行調度。 分組分析器分析緩沖的分組以確定 一 個或多個緩沖分 組的第一傳輸優(yōu)先級，并且估計一個或多個緩沖分組是否將具有小于 閾值延遲的緩沖延遲。如果是，則分組分析器增加一個或多個緩沖分 組的援沖延遲。然后，分組調度器在增加的緩沖延遲到期之后對一個 或多個緩沖分組的傳輸進行調度。 分組分析器可配置成通過例如按每個分組、每個分組流 或每組分組流等的各種方式來增加緩沖延遲。在一種優(yōu)選實現(xiàn)中，分 組分析器通過降低一個或多個緩沖分組的第一傳輸優(yōu)先級來增加緩 沖延遲。在那種情況下，分組調度器基于降低的優(yōu)先級來對來自緩沖 器的分組傳輸進行調度。作為降低的優(yōu)先級的結果，具有降低的優(yōu)先 級的一個或多個緩沖分組在被調度以供傳輸之前比緩沖分組在第一 傳輸優(yōu)先級時更長時間地存儲在緩沖器中。 可基于分組統(tǒng)計確定緩沖延遲。例如，如果一個或多個 分組屬于第 一分組流，則可相對于對第 一分組流的分組所確定的延遲 來估計緩沖延遲。備選地，如果分組屬于第一分組流，則可相對于對 多個分組流的分組所確定的延遲來估計緩沖延遲。另外，分組分析器 能以增量重復降低一個或多個緩沖分組的優(yōu)先級。 其它示例實施例可包括增加比預定緩沖極限緩沖得更 長的分組的優(yōu)先級。這使來自兩"端，，的分組傳輸延遲范圍或抖動被 壓縮。備選地，分組分析器可向低于閾值延遲的分組分配零優(yōu)先級或 最低優(yōu)先級。在這種情況下，分組合并器組合或"捆綁，，來自緩沖器 的多個分組以便包含在傳輸塊中。分組分析器還可根據下列一個或多個來適配第一傳輸優(yōu)先級信道條件、分組大小、傳輸緩沖器滿溢度 (fullness)、分組服務優(yōu)先級或者與第一分組流關聯(lián)的預訂信息。
在無線基站的情況下，將存在多個分組緩沖器。優(yōu)先級 存儲器可用于存儲每個分組緩沖器的關聯(lián)傳輸優(yōu)先級。然后，分組分 析器基于每個分組緩沖器的關聯(lián)傳輸優(yōu)先級調度各緩沖器的分組傳 輸。在WCDMA系統(tǒng)中，信道是多個用戶共享的信道、例如高速下行鏈 路共享信道，且一個或多個分組是基于IP的語音分組。


圖1是示出基于C/I的分組傳輸調度的曲線圖；
圖2是示出基于延遲的分組傳輸調度的曲線圖；
圖3是示出沒有基于延遲的分組傳輸調度的分組延遲 分布的曲線圖；圖4是示出具有基于延遲的分組傳輸調度的分組延遲
分布的曲線圖；圖5是移動通信網絡的總體圖；圖6是示出延遲壓縮分組傳輸調度的曲線圖；圖7是示出用于實現(xiàn)延遲壓縮調度的非限制性示例流
程的流程圖；圖8是可用于實現(xiàn)延遲壓縮調度的基站的簡化功能框
圖；圖9是示出捆綁延遲壓縮分組傳輸調度的曲線圖； 圖10是示出結合了例如圖2所示的延遲調度的延遲壓 縮分組傳輸調度的另 一種非限制性實現(xiàn)的曲線圖； 圖11是示出具有延遲壓縮分組傳輸調度的分組延遲分 布的曲線圖；以及 圖12是優(yōu)先級相對延遲的曲線圖，示出不良無線條件 期間的延遲壓縮的示例。
ii
具體實施例方式
為了便于說明而不是進行限制，以下描述中闡述了諸如特定節(jié)點、功能實體、技術、協(xié)議、標準等具體細節(jié)，以便提供對所述技術的了解。但是，對本領域技術人員顯而易見，即使沒有以下公開的具體細節(jié)，也可實施其它實施例。在其它情況下，省略對眾所周知的方法、裝置、技術等的詳細描述，以免以不必要的細節(jié)混淆本說明。在附圖中示出各個功能塊。本領域技術人員會理解，那些功能塊的功能可使用各個硬件電路、結合適當編程的微處理器或通用計算機使用軟件程序和數據、使用專用集成電路(ASIC)和/或使用 一個或多個數字信號處理器(DSP)來實現(xiàn)。 圖5示出移動通信網絡10的示例表示。無線接入網(radio access network: RAN) 12耦合到一個或多個核心網絡14,核心網絡又與例如因特網、PSTN、 ISDN等的一個或多個外部網絡16耦合。無線接入網12包括例如可相互傳遞信令和/或業(yè)務的一個或多個無線網絡控制器(radio network controller: RNC) 18。各RNC18控制一個或多個無線基站(base station: BS) 20。各基站20經由各種下行鏈路無線信道在稱作蜂窩的一個或多個對應覆蓋區(qū)域中通過"空中"接口傳送信息。各基站20還同樣使用一個或多個上行鏈路信道通過空中接口接收來自基站的蜂窩之中或附近的移動終端(22)的上行鏈路通信。移動終端往往稱作移動臺、移動無線和用戶設備(user eqi叩ment: UE),并且包括例如蜂窩電話、PDA、膝上型計算機和其它無線通信裝置。 圖5在概念上表示不同類型的無線信道，包括一個或多個專用信道、 一個或多個控制信道、 一個或多個廣播信道、 一個或多個例如RACH或AICH信道的共享信道以及采取高速下行鏈路共享信道(highly speed downlink shared channel: HS-DSCH)形式的高速共享信道。雖然HS-DSCH用于以下示例，但是本發(fā)明并不局限于
12HS-DSCH，而是可用于必須對來自不同源的分組確定優(yōu)先順序和進行 調度以便進行傳輸的任何傳輸情況。例如，本發(fā)明適用于使用調度器 來選擇將從其中取接下來的分組的分組流或隊列的所有信道。 現(xiàn)結合圖6的曲線圖來描述延遲壓縮調度，圖6示出作 為分組傳輸延遲的函數的分組傳輸調度優(yōu)先級。較高延遲分組接收相 對恒定的較高優(yōu)先級。但隨著分組延遲向零延遲減小，優(yōu)先級以不斷 變陡的斜率減小。雖然曲線的特定形狀本身并不關鍵，但是它說明具 有極小或沒有延遲的分組接收較低的調度優(yōu)先級。因此，減少了接收 "不必要，，短延遲的分組的數量。另外，壓縮或減小來自分組延遲分 布曲線的"低端"的延遲抖動，這對于獲益于低延遲抖動的服務、例 如VoIP是特別合乎需要的。 現(xiàn)在結合圖7的流程圖來描述用于實現(xiàn)分組傳輸延遲 壓縮的流程的一個非限制性示例集合。檢測準備進行傳輸的下一分組 (步驟Sl)。處理實體確定與該分組關聯(lián)的初始優(yōu)先級以及與這個初 始優(yōu)先級關聯(lián)的延遲(例如分組必須在傳送隊列中等待的時間)。換言 之，確定將從具有該優(yōu)先級的分組產生的調度延遲(步驟S2)。例如 通過檢查分組中的優(yōu)先級域或者通過在存儲器所保存的優(yōu)先級表中 查找該數據的優(yōu)先級，可確定分組的優(yōu)先級。設置初始分組優(yōu)先級的 一種示例方式是將初始優(yōu)先級對于同 一分組流中的所有分組設置成 相同值，例如給優(yōu)先級5分配給定的IO點優(yōu)先級等級。如果當前分 組與前一個分組的到達間隔時間(inter-arrival time)小于正常到 達時間間隔(例如小于20毫秒間隔)，則初始優(yōu)先級可設置成某個較 低值、如3或4。然后，對于未傳送當前分組的各時間段將增加分組 優(yōu)先級。 當前分組延遲與具有該相同優(yōu)先級的分組在過去等待 傳輸時已被緩沖的時間以及該分組在傳輸之前將被緩沖的時間量對 應。所確定的調度延遲與預定最小延遲或閾值延遲進行比較(步驟 S3)。但是，,度延遲無需與最小或閾值延遲進行比較。另一示例備
13選方案是，如果當前分組被延遲很少而使得分組將處于延遲最小的那
些10%的分組之中，則其優(yōu)先級減小。最小或閾值延遲可根據分組調
度延遲統(tǒng)計來確定。更具體來說，各分組將在調度過程中被延遲某個 時間量。收集和存儲多個分組的調度延遲。存儲分組調度延遲統(tǒng)計的
一種示例方式是存儲將調度延遲分為多個"欄(bin)"的柱狀圖。 所收集的統(tǒng)計則例如可示為，10°/ 的分組#1延遲0-25毫秒，40%的分 組被延遲25-50毫秒，30%的分組被延遲50-75秒，以及20%的分組 被延遲75秒或更長。存儲統(tǒng)計的另一示例方式是計算和存儲參數， 例如分組調度延遲的均值和方差。調度延遲可針對一個流(例如一個 電話呼叫)中的分組來收集，或者可針對一組呼叫(或者所有呼叫)來 收集。 非限制性示例分組調度延遲統(tǒng)計、即分組在調度器中被 延遲的時間，包括根據具有相同優(yōu)先級的先前分組在傳送之前遇到的 延遲對這個分組將遇到多少調度延遲的估計。如果對于80-120毫秒 延遲的傳輸調度具有相同優(yōu)先級的先前分組，則在有更多數據要傳送 的用戶正在等待時，延遲僅具有20-40毫秒調度延遲的相同分組流中 的當前/將來分組是資源浪費。 采集分組調度延遲統(tǒng)計對于以后的分組傳輸調度非常 有用。實際上，調度延遲將根據其它用戶正傳送多少數據以及這些用 戶(不僅是當前用戶、而且是所有用戶)的無線條件而改變。如果大多 數其它用戶不活動(silent)(例如處于不連續(xù)傳輸(DTX))，則對于 當前用戶將存在許多空閑TTI，并且分組延遲將會相當短。但是，如 果大多數其它用戶處于活動狀態(tài)(例如正在通話)，則所有用戶必須共 享TTI資源。另外， 一些用戶還將具有不良無線覆蓋，并且將需要分 組重傳。此外，無線條件隨時間變化。因此，可用于當前用戶的TTI 的數量也隨時間變化。因此，統(tǒng)計在調度判定中會相當有幫助。 另一有用統(tǒng)計是分組到達時間間隔。優(yōu)選地，雖然未必 如此，但考慮到來分組對傳輸緩沖器的到達時間間隔。語音編碼器以
14固定速率或者用例如每隔20毫秒一個的固定間隔生成VoIP分組。然 后，在調度器以作為到達時間間隔的某個時間差接收到VoIP分組。 例如，如果分組N在100毫秒到達，而分組N+l在105毫秒之后到達， 則到達時間間隔是5毫秒，即比預計早15毫秒。系統(tǒng)知道這些分組 屬于VoIP流，并且到達時間間隔在正常情況下應當是20毫秒。如果 第一分組(N)盡可能快地被傳送，則同樣盡可能快地、即僅在第一分 組之后5毫秒發(fā)送第二分組(N+1)是資源浪費。因此，調度器可將第 二分組"保持"10-15毫秒，并將中間的TTI改用于另外某個用戶。 回到流程圖，步驟S3的比較準許確定所確定延遲是否 比所需的更短(步驟S4)。如果具有特定初始優(yōu)先級的分組將引起小 于同 一分組流中的其它分組的統(tǒng)計延遲值的延遲，則優(yōu)選地通過減'J、 該分組的優(yōu)先級來增加該分組的延遲(步驟S5)。可使用其它延遲增 加機制。例如，不是使用例如減小優(yōu)先級的間接延遲增加機制，而是 可直接增加延遲本身。較低優(yōu)先級表示將首先傳送其它用戶VoIP流 中的較高優(yōu)先級分組，由此增加該分組在調度傳輸中遇到的延時。 <旦 是，如果延遲比較表明該分組的預測延遲與最小或閾值分組傳輸延遲 相比不會過短，則該分組的優(yōu)先級保持不變。優(yōu)選地，更新延遲統(tǒng)計 和/或最小或閾值延遲值(步驟S7)。然后，可對這個分組流或者當前 存儲在分組傳輸緩沖器中的下一分組執(zhí)行該延遲壓縮過程。如果優(yōu)先 級以小增量減小，則圖7的延遲壓縮過程可按每個分組、每個分組流 或每組分組流被多次執(zhí)行。 圖8示出一種非限制性示例方式，圖7的分組傳輸延遲 壓縮過程可以該方式在圖5所示的示例通信系統(tǒng)10的基站20中實 現(xiàn)。到來分組存儲在關聯(lián)分組傳輸緩沖器或隊列30(隊列#1，，..，隊 列井n)中。 一個分組隊列可按每個用戶每個流來保存，但是其它排隊 實現(xiàn)是可能的。例如，若干流可共享一個隊列。分組分析器32對各 隊列30中的分組確定每分組的排隊延遲(分組分析器32可確定隊列 30中的一個或數個分組的延遲)。可通過查找分組進入隊列30的時間與分組離開隊列以便進行傳輸的時間之間的差，來確定每分組的排
隊延遲。分組分析器32還根據隊列30中存儲的分組的優(yōu)先級來確定 隊列的優(yōu)先級。分析器32將所計算的優(yōu)先級存儲在保存各隊列30優(yōu) 先級的優(yōu)先級存儲器34中。優(yōu)先級還可按流或按隊列而不是按分組 來關聯(lián)。例如，可按隊列僅存儲與隊列中的"最早"分組的優(yōu)先級對 應的一個優(yōu)先級值。雖然實現(xiàn)不獨立，但是對于優(yōu)先級與各個分組關 聯(lián)的方案，調度器可能僅檢測最早分組的優(yōu)先級，將這個優(yōu)先級值與 其它流的最早分組的優(yōu)先級進行比較，然后選擇從哪一個(哪些)隊列 中取下一個TTI的分組。 分組傳輸調度器36根據優(yōu)先級存儲器34中對于特定分 組隊列30所存儲的優(yōu)先級來確定何時從那個隊列傳送分組。調度器 36通過向耦合到分組隊列30的復用器38發(fā)送適當的控制信號，在 較低優(yōu)先級隊列之前選擇較高優(yōu)先級隊列。復用器38組合所選的最 高優(yōu)先級分組隊列，并將分組流發(fā)送給基站20中的無線傳輸電路。 分組分析器32使用例如按照上述方式確定(或者向其 提供)的延遲統(tǒng)計來確定最小或閾值分組傳輸延遲。當然可使用包括 使用預置值的其它方法來建立最小或閾值傳輸延遲。根據那個比較， 分組分析器32確定分組隊列30的優(yōu)先級是否應當減小。如果是，則 分組分析器32在優(yōu)先級存儲器34中減小分組隊列30的分組優(yōu)先等 級。減小分組的優(yōu)先等級使那個分組的傳輸延遲減小。 分組分析器32可將分組延遲與一個或多個其它輸入參 數組合，以確定分組和/或隊列優(yōu)先級。其它示例輸入參數包括信道 品質指示、分組大小、隊列滿溢度等級(隊列中存在的分組數量)、服 務優(yōu)先級(例如電話通常具有比文件傳輸更高的優(yōu)先級)和/或預訂信 息(一些用戶可具有"高品質"預訂，而其它用戶具有"低費用，，預 訂)。分組分析器32還可分別對于分組延遲信息以及對于一個或多個 附加輸入參數來確定優(yōu)先級，然后組合那些優(yōu)先級以形成一個優(yōu)先級 值。
結合圖9來描述分組延遲壓縮調度的另一非限制性示 例實現(xiàn)。具有零延遲或低延遲的分組接收迫使"分組捆綁"的零優(yōu)先 級。分組捆綁描述將較小分組結合在一起以便以較大傳輸塊進行傳 輸。考慮VoIP示例。從網絡層沿分組協(xié)議棧往下，把各VoIP分組封 裝在一個RLC傳輸塊中，而各RLC塊凈皮封裝在一個MAC-d傳輸塊中。 一個或數個MAC-d傳輸塊可捆綁成一個MAC-hs傳輸塊。 所捆綁的MAC-d塊的數量取決于當前HS-DSCH信道品 質。來自移動終端接收器的ACK/NACK消息包含標識HS-DSCH信道品 質的信道品質指示符(channel quality indicator: CQI)。來自先前 從接收移動終端所接收的ACK/NACK消息的CQI信息被用來預測下一 傳輸塊需要多少冗余(傳輸功率、魯棒調制和信道編碼)，以便滿足某 種塊誤差目標率(block error target rate)。其余位則可用于用 戶數據。如果信道是良好的，則僅需要少量冗余，使得可在傳輸塊中 發(fā)送大量用戶數據。然后，若干MAC-d傳輸塊可捆綁成一個MAC-hs 傳輸塊。由于VoIP分組比較小(例如數百比特)，并且MAC-hs傳輸塊 可以很大(例如高達10-20k比特，取決于所選調制)，所以能夠在各 MAC-hs傳輸塊中發(fā)送大量VoIP分組。但是，如果信道品質4艮差，則 必須使用提供較低"原始(raw)"比特率的更魯棒的調制方案以及 明顯優(yōu)于良好信道品質的信道編碼。結果是小很多的MAC-hs塊尺寸， 使得只有一個或數個VoIP分組可打包到各MAC-hs傳輸塊中。 對于傳輸隊列中存在大量數據的數據服務和情況，發(fā)送 器嘗試使MAC-hs塊的尺寸最大化，并且增加發(fā)送功率，以便滿足預 定義塊誤差目標率。如果信道條件很差，并且發(fā)送器無法再增加功率 (即，對于傳輸功率存在上限)，則發(fā)送器轉到更魯棒的編碼方案，使 分組以降低的速率從發(fā)送隊列被發(fā)送。 對于VoIP服務，由于分組很少，并且由于比特率相當 小(與數據服務相比)，所以發(fā)送器可能在每次對傳輸調度用戶時清空 (那個用戶的)隊列。如果存在比信道可處理的數量更少的位要傳送，則發(fā)送器選擇較低速率調制方案(和/或較少的信道編碼)，并降低發(fā) 送功率，以便引起盡可能少的干擾。 在這個"捆綁"實施例中，這種捆綁知識與延遲壓縮調 度相結合。調度器36判定哪個用戶(或者哪N個用戶)將使用下一 HS-DSCH傳輸塊。例如，3GPP規(guī)范允許在各傳輸塊中組合多達15個 用戶的數據。因此，如果存在100個用戶，則其它所有85個用戶必 須等待下一TTI間隔。 根據特定用戶在被調度之前必須等待的時間量，在傳輸 隊列中可存在一個或數個用戶分組。如果用戶最近才被調度，則該用 戶的隊列可能僅包含1或2個分組。如果等待時間較長、例如100毫 秒，則在用戶的隊列中可能存在4-5個分組。在任何情況下，發(fā)送器 將從隊列發(fā)送盡可能多的分組，這取決于信道品質允許的數據量。這 意味著，傳輸塊(transport block: TB)在具有分組傳輸延遲壓縮調 度時比不具有時更大。另外，通過在調度器36中迫使分組捆綁，延 遲壓縮調度可避免不必要的填充(取決于可用RLC PDU大小和語音編 解碼器分組大小)。 延遲壓縮優(yōu)先級函數(function)可與其它優(yōu)先級函數 相結合。例如，延遲壓縮優(yōu)先級函數可與圖2所示的延遲調度函數相 結合。結果如圖IO中的曲線圖所示。在這種方式中，零延遲或極低 延遲分組接收極低優(yōu)先級，而具有長延遲的分組接收極高優(yōu)先級。這 種方式壓縮來自高端和低端的延遲抖動，從而產生較小的延遲抖動。 可采用分組傳輸延遲壓縮調度器來實現(xiàn)的延遲分布(沿 用例如圖6中的優(yōu)先級曲線)如圖IO所示，圖中示出減小了來自"低 端，，的延遲抖動或范圍。與圖4的分布相比，如果使用了延遲壓縮以 及延遲調度(參見圖ll的示例優(yōu)先級曲線)，則甚至更多地壓縮分組 傳輸延遲分布。與僅使用延遲調度相比，這種方式實現(xiàn)分組傳輸延遲 抖動的更大減小。其它考慮 對于延遲壓縮調度，分組分析器確定傳輸隊列中的分組 是否可能具有低或者沒有分組傳輸延遲。如上所述，分組分析器通過 收集來自那個隊列的許多先前分組的延遲統(tǒng)計(延遲分布)，并且通過 確定隊列中的當前分組與其它分組相比具有低延遲來進行這個操作。 延遲統(tǒng)計可基于當前流的分組，這意味著，對于各別分組流，各別分 布函數需要被存儲在存儲器中。這可能需要相當多的存儲容量，因為 可能存在許多活動流。 降低存儲器要求并且簡化延遲確定過程的一個備選方 案是僅對組合的所有流收集延遲統(tǒng)計。那種方式僅需要存儲一個公共 延遲分布函數。但是，交換條件是不太精確的判定，因為根據每個各 自的流中傳送的數據類型，這些流相對于調度延遲可具有很不同的特 性和要求。精度與存儲要求之間的折衷是集中具有相似特性的流的統(tǒng) 計。 另 一考慮是無線信道條件。延遲壓縮調度增加分組捆綁 的概率，這在如上所述的優(yōu)良無線條件的滿意度方面可以是極為有利 的。但是，在不良無線條件下，出錯概率顯著增加。這種情況對于捆 綁^^及為麻煩。捆綁表示成功地傳送作為多分組傳輸塊的一部分的分組 的概率隨著那個塊中在一個TTI期間同時傳送的分組增加的數量而 降低。因此，延遲壓縮算法的另一示例實施例適配分組優(yōu)先級以說明 不同的信道條件。例如，當C/I比低于預定義閾值時，低延遲分組的 優(yōu)先級可增加而不是減小。 一種示例如圖12所示。雖然這種差異可 增加延遲抖動，但是對于保持相當恒定的分組速率以便能夠維持連接 并且運行會是更重要的。此外，對于避免在信道條件很差并且若干分 組捆綁到由于那些不良信道條件而被破壞的相同傳輸塊時可能發(fā)生 的過多連續(xù)分組損失也是重要的。
延遲壓縮調度的優(yōu)點
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分組傳輸的延遲壓縮提供許多優(yōu)點。首先，減小延遲抖 動范圍意味著可為例如VoIP等延遲敏感服務提供更好的結果。其次， 較小延遲抖動意味著需要較小的抖動緩沖器。 第三，可更好地利用傳輸資源。協(xié)議棧中的各層(IP、 RLC、 MAC-d、 MAC-hs)添加轉換成開銷的報頭。分組傳輸延遲壓縮調 度促進到傳輸塊的分組捆綁。每個塊發(fā)送更多分組降低了報頭開銷的 影響。類似地，如果更多MAC-d傳輸塊可捆綁以填充MAC-hs傳輸塊 的大部分，則將需要較少填充來"填充"MAC-hs塊，并且填充的開 銷可"分布"于若干分組。 第四，對一個分組流的優(yōu)先級指定可與其它分組流的優(yōu) 先級指定無關地進行。因此，優(yōu)先級指定功能可與對不同分組流進行 比較并確定調度哪個分組流以便進行傳輸的調度功能分離。 第五，分組傳輸延遲壓縮調度是自適應的。僅當存在來 自優(yōu)先級重新分配的有益效果時才修改分組優(yōu)先級需求。僅當存在可 犧牲無線資源的分組流并且存在可受益于變?yōu)榭捎玫哪切┵Y源的分 組流時，分組傳輸延遲壓縮調度器才重新分配優(yōu)先級。如果僅存在具 有低延遲的分組流，則不會重新分配資源，并且所有流將保持它們各 自的延遲。類似地，如果僅存在具有長延遲的流，則優(yōu)先級將保持不 變，因為不存在可放棄資源的流。 第六，對于同一蜂窩中的流以及不同蜂窩中的流，可減 小不同流之間的延遲差異。對于例如因系統(tǒng)負荷的差異引起的大差 異，難以確定一個蜂窩的變化對于周圍蜂窩的性能會有什么影響。由 于蜂窩的性能通常是該蜂窩負荷的非線性函數，所以影響特別難以分 析。另外，如果不同蜂窩工作在該非線性函數的不同點，則難以分析 進行修改時整體系統(tǒng)增益將會是什么情況。通過使蜂窩中的流表現(xiàn)得 更相似，易于預測和/或分析參數設定的變化的影響。 第七，在對若干流匯集分組傳輸延遲統(tǒng)計的情況下，分 組傳輸延遲壓縮調度還使不同分組流表現(xiàn)得更相似，匯集的統(tǒng)計更為
20準確。 雖然已經詳細說明和描述了本發(fā)明的各種實施例，但權 利要求書并不局限于任何具體實施例或示例。以上描述不應當被理解 為表示任何具體單元、步驟、范圍或功能是絕對必要的，使得它必須 包含在權利要求書的范圍內。專利主題的范圍僅由權利要求書來定 義。法律保護的范圍由允許的權利要求及其等效物中所述的詞語來定 義。權利要求書不是意在援引35 USCgll2的第6部分，除非使用了 詞組"用于...的裝置。"
權利要求
1. 一種用于對通過信道的分組傳輸進行調度的方法，包括在通過所述信道的傳輸之前緩沖與第一分組流關聯(lián)的一個或多個分組；確定所述一個或多個緩沖分組的第一傳輸優(yōu)先級，所述方法特征在于估計所述一個或多個緩沖分組是否將具有小于閾值延遲的緩沖延遲；如果是，則對所述一個或多個緩沖分組增加所述緩沖延遲；以及基于所述增加的緩沖延遲對所述一個或多個緩沖分組的傳輸進行調度。
2. 如權利要求l所述的方法，其中，所述緩沖延遲按每個分組、分組的每個流或者每組分組流來增加。
3. 如權利要求1所述的方法，還包括通過降低所述一個或多個緩沖分組的所述第一傳輸優(yōu)先級來增加所述緩沖延遲，其中所述傳輸調度基于所述降低的優(yōu)先級。
4. 如權利要求3所述的方法，其中，具有所述降低的優(yōu)先級的所述一個或多個緩沖分組在被調度以供傳輸之前被緩沖的時間比所述一個或多個緩沖分組在所述第 一傳輸優(yōu)先級時^皮緩沖的時間更長。
5. 如權利要求3所述的方法，其中，基于分組統(tǒng)計確定所述緩沖延遲。
6. 如權利要求5所述的方法，其中，所述一個或多個分組屬于第一分組流，以及其中，相對于對所述第一分組流的分組所確定的延遲來估計所述緩沖延遲。
7. 如權利要求5所述的方法，其中，相對于對多個分組流的分組所確定的延遲來估計所述緩沖延遲。
8. 如權利要求3所述的方法，其中，以增量重復降低所述一個2或多個緩沖分組的所述優(yōu)先級。
9. 如權利要求3所述的方法，還包括增加已經^皮緩沖得比預定緩沖時間長的分組的優(yōu)先級。
10. 如權利要求3所述的方法，還包括給低于所述閾值延遲的分組指定零或最低優(yōu)先級。
11. 如權利要求3所述的方法，還包括基于下列一個或多個來適配所述第一傳輸優(yōu)先級信道條件、分組大小、傳輸緩沖器滿溢度、分組服務優(yōu)先級或者與所述第一分組流關聯(lián)的預訂信息。
12. 如權利要求l所述的方法，其中，所述信道是多個用戶共享的信道、例如高速下行鏈路共享信道，以及所述一個或多個分組是基于IP的語音分組。
13. —種用于對通過信道的分組傳輸進行調度的設備，包括傳輸緩沖器(30)，用于在通過所述信道的傳輸之前緩沖與第一分組流關聯(lián)的一個或多個分組；分組分析器(32)，配置成對所述一個或多個緩沖分組確定第一傳輸優(yōu)先級，以及分組調度器(36),用于基于增加的緩沖延遲對所述一個或多個緩沖分組的傳輸進行調度，所述設備的特征在于，所述分組分析器(32)還配置成估計所述一個或多個援沖分組是否將具有小于閾值延遲的緩沖延遲；如果是，則增加所述一個或多個緩沖分組的所述緩沖延遲。
14. 如權利要求13所述的設備，其中，所述分組分析器配置成按每個分組、分組的每個流或者每組分組流來增加所述緩沖延遲。
15. 如權利要求13所述的設備，其中，所述分組分析器配置成通過降低所述一個或多個緩沖分組的所述第一傳輸優(yōu)先級來增加所述緩沖延遲，其中，所述分組調度器配置成基于所述降低的優(yōu)先^J"來自所述緩沖器的分組傳輸進行調度。
16. 如權利要求15所述的設備，其中，所述分組分析器配置成在所述緩沖器中將具有所述降低的優(yōu)先級的所述一個或多個緩沖分組在被調度以供傳輸之前比所述一個或多個緩沖分組在所述第一傳輸優(yōu)先級被緩沖時存儲更長時間。
17. 如權利要求15所述的設備，其中，所述分組分析器配置成基于分組統(tǒng)計確定所述緩沖延遲。
18. 如權利要求17所述的設備，其中，所述一個或多個分組屬于第一分組流，以及其中，所述分組分析器配置成相對于對所述第一分組流的分組所確定的延遲來估計所述緩沖延遲。
19. 如權利要求17所述的設備，其中，所述一個或多個分組屬于第一分組流，以及其中，所述分組分析器配置成相對于對多個分組流的分組所確定的延遲來估計所述緩沖延遲。
20. 如權利要求15所述的設備，其中，所述分組分析器配置成以增量重復降低所述一個或多個緩沖分組的所述優(yōu)先級。
21. 如權利要求15所述的設備，其中，所述分組分析器配置成增加已經被緩沖得比預定緩沖時間更長的分組的所述優(yōu)先級。
22. 如權利要求15所述的設備，其中，所述分組分析器配置成給低于所述閾值延遲的分組指定零或最低優(yōu)先級，還包括分組合并器(38)，用于組合來自所述緩沖器的多個分組以便包含在傳輸塊中。
23. 如權利要求15所述的設備，其中，所述分組分析器配置成基于下列一個或多個來適配所述第一傳輸優(yōu)先級信道條件、分組大小、傳輸緩沖器滿溢度、分組服務優(yōu)先級或者與所述第一分組流關聯(lián)的預訂信息。
24. 如權利要求13所述的設備，還包括多個分組緩沖器(30),以及優(yōu)先級存儲器(34)，用于存儲所述分組緩沖器的每個分組緩沖器的關聯(lián)傳輸優(yōu)先級，其中，所述分組分析器配置成基于所述分組緩沖器的每個分組緩沖器的所述關聯(lián)傳輸優(yōu)先級來對各緩沖器的分組傳輸進行調度。
25. 如權利要求13所述的設備，其中，所述信道是多個用戶共享的信道、例如高速下行鏈路共享信道，且所述一個或多個分組是基于IP的語音分組。
26. —種用于對通過信道的分組傳輸進行調度的設備，包括傳輸緩沖器(30)，用于在通過所述信道的傳輸之前緩沖與第一分組流關聯(lián)的一個或多個分組；分組分析器(32);以及分組調度器(36)，用于對所述一個或多個緩沖分組的傳輸進行調度，所述設備特征在于，所述分組分析器(32)配置成減小與傳送來自所述傳輸緩沖器的分組關聯(lián)的分組傳輸延遲抖動，以及所述分組調度器(36)配置成按照所述減小的分組傳輸延遲抖動來對所述一個或多個緩沖分組的傳輸進行調度。
27. 如權利要求26所述的設備，其中，所述分組分析器配置成通過降低所述一個或多個緩沖分組的所述第一傳輸優(yōu)先級來減小分組傳輸延遲抖動，以及其中，所述分組調度器配置成基于所述降低的優(yōu)先級來對來自所述緩沖器的分組傳輸進行調度。
28. 如權利要求26所述的設備，其中，所述信道是多個用戶共享的信道、例如高速下行鏈路共享信道，且所述一個或多個分組是基于IP的語音分組。
全文摘要
分組調度器在分組在傳輸之前遇到極小或沒有調度延遲的情況下減小或“壓縮”分組傳輸延遲抖動或延遲范圍。因此，減少了遇到極小或沒有遇到延遲的分組的數量。一種壓縮分組傳輸延遲抖動的優(yōu)選示例方式是把低延遲分組的傳輸優(yōu)先級降低。壓縮延遲抖動對于例如VoIP等需要低分組傳輸延遲抖動的服務是特別合乎需要的。
文檔編號H04W72/12GK101491138SQ200780026040
公開日2009年7月22日 申請日期2007年5月30日 優(yōu)先權日2006年7月10日
發(fā)明者M·埃里克森, S·萬斯泰特, T·弗蘭基拉 申請人:艾利森電話股份有限公司