Данное изобретение относится к системам связи. Оно, в частности, применимо к системе беспроводной связи, где алгоритм планирования назначает канальные ресурсы абонентам для передачи и приема данных. Более конкретно, данное изобретение относится к способу для выполнения алгоритма планирования, изложенного в независимом пункте 1 формулы изобретения, и способу вычисления минимального параметра ресурса для использования в алгоритме планирования, изложенного в независимом пункте 1 формулы изобретения.
В сотовой системе мобильной связи мобильная станция обычно передает и принимает информацию к базовой станции и от нее с использованием канальных ресурсов, таких как временные интервалы, диапазон рабочих частот, кодовая последовательность или их комбинации. Эти ресурсы обычно делятся между абонентами системы связи.
В специальной системе мобильной связи точка радиодоступа обычно передает и принимает информацию к другим точкам радиодоступа и от них в пределах той же самой специальной сети с использованием канальных ресурсов, таких как временные интервалы, диапазон рабочих частот, кодовая последовательность или их комбинации. Эти ресурсы обычно делятся между абонентами системы связи. В такой специальной сети может быть либо выделенная главная точка доступа для управления специальной сетью, либо альтернативно одна точка радиодоступа может принимать функциональные возможности главной точки доступа для управления специальной сетью.
Для специалистов в данной области техники должно быть ясно, что сотовая базовая станция и специальная главная точка доступа делят по меньшей мере часть обязанностей для управления ресурсами и абонентами в пределах их зоны обслуживания. Подобным же образом роль точки радиодоступа в специальной сети имеет много общего с ролью мобильного устройства в сотовой беспроводной системе. Для простоты следующее описание будет относиться к сотовой беспроводной сети. Изменения, требуемые для применения данного изобретения к специальным сетям, легко выводятся для специалистов в данной области техники из описания.
В контексте беспроводной связи все операции, включенные либо в передачу, либо в прием данных называются обработкой данных. Для обработки данных мобильное устройство должно расходовать обрабатывающие мощности его аппаратных средств. С экономической точки зрения наиболее разумное использование этих мощностей получается, если взамен мобильный приемник обрабатывает много данных с использованием этих мощностей. С другой стороны, такая мощность расходуется нецелесообразно, если при этом данные не обрабатываются или обрабатывается немного данных.
Распределение данных к абоненту через канальный ресурс обычно осуществляется алгоритмом планирования. По меньшей мере для нисходящей линии связи, т.е. для направления передачи от базовой станции к мобильному терминалу, такой планировщик обычно работает в базовой станции или других частях немобильных объектов в пределах системы связи. Такой планировщик обычно оценивает параметры, такие как скорость обслуживания данных, состояние канала, но не принимает во внимание экономического фактора, описанного выше. Даже для восходящей линии связи, т.е. направления передачи от мобильного терминала к базовой станции, планировщик может работать в центральном узле (например, базовой станции в сотовых системах, главной станции в специальной сети) для выделения ресурсов. Результат такого планирования центрального узла может быть затем передан к мобильным объектам.
В системах беспроводной связи, использующих схемы динамического назначения каналов (DCA), ресурсы радиоинтерфейса назначаются динамически линиям связи между базовой станцией (BS) и множеством мобильных терминалов (МТ). Компоновка типичной системы связи показана на фиг.1, где BS обслуживает несколько МТ в зоне обслуживания. Ресурсы радиоинтерфейса обычно определяются логическим каналом, где логический канал соответствует, например, одному или множественным кодам в системе CDMA, одной или множественным поднесущим в системе OFDM, одному или множественным временным интервалам в системе TDMA (например, GSM) или их комбинациям в системе OCDMA или MC-CDMA. DCA может применяться к восходящей линии связи и нисходящей линии связи.
С применением адаптивной модуляции и кодирования (AMC) скорость передачи данных в пределах кадра планирования для планируемого МТ будет приспособлена к мгновенному качеству канала соответствующей линии связи посредством динамического изменения схемы модуляции и кодирования. AMC обычно применяется совместно с DCA.
В системе, использующей DCA и AMC, так называемый планировщик решает, какие ресурсы назначаются каким МТ. Общепринятым подходом является использование централизованного планирования, когда планировщик расположен в BS и принимает свое решение на основе следующей дополнительной информации, такой как информация о качестве канала линий связи к МТ, или предложенный трафик для конкретных линий связи, например количество данных, доступное для передачи к конкретному МТ.
Общими задачами планировщика являются достижение равноправия между абонентами, максимизация системной производительности и/или выполнение требований к качеству обслуживания (QoS) (например, задержка, скорость передачи данных, вероятность потери, дрожание) для служб, осуществляемых планируемыми мобильными терминалами. В системах беспроводной связи уровня техники планировщик работает на основе пакетов.
Следующие планировщики являются хорошо известными примерами в области беспроводной связи.
Планировщик кругового обслуживания (RR).
Этот планировщик распределяет равные ресурсы воздушного интерфейса ко всем MS независимо от канальных условий, тем самым достигая равноправного деления ресурсов.
Планировщик максимальной скорости (MR) или максимального отношения C/I (MC).
Этот планировщик выбирает абонента с наиболее высокой мгновенной скоростью передачи данных (отношением несущей к помехам C/I). Он достигает максимальной системной производительности, но игнорирует равноправие между абонентами.
Пропорциональный планировщик (PF).
Этот планировщик поддерживает среднюю скорость передачи данных, передаваемую каждому абоненту в пределах заданного временного окна, исследует отношение мгновенных к средним условиям канала (или отношение мгновенной возможной скорости передачи данных к средней скорости передачи данных), испытываемое различными абонентами, и выбирает абонента с максимальным отношением. Этот планировщик увеличивает системную производительность относительно RR планирования при поддержании некоторой степени долговременного равноправия.
Более подробная информация по структуре и функции планировщика может быть получена, например, из US 2003/0104817, который раскрывает способ для планирования множественных абонентов, делящих ресурс связи, особенно относящийся к беспроводной передаче с высокой скоростью передачи данных, с акцентированием на рассмотрении QoS.
В современных системах терминал может передавать сигналы для сообщения планировщику того, какая скорость передачи данных необходима для того, чтобы удовлетворить абонента или услугу. Среди других параметров это может включать среднюю скорость передачи данных подключения (или обслуживания) и максимальную разрешенную задержку. Однако планирование в BS не может знать, работает ли МТ эффективно в терминах потребления мощности для приема данных.
Задачей данного изобретения является обеспечение способа для выполнения алгоритма планирования, который позволяет приемнику работать экономно с разумным расходом мощности при работе и обработке.
Дополнительной задачей является обеспечение способа для генерации минимального параметра ресурса, используемого в алгоритме планирования, который дает возможность эффективного планирования кадров.
Вышеуказанные задачи решаются способами, изложенными в независимых пунктах 1 и 2 формулы изобретения.
Изобретение основано на идее обеспечения передачи сигналов минимального параметра ресурса от блока связи, который может быть, например, либо мобильным терминалом, либо базовой станцией, для снабжения планировщика информацией о расходе мощности для обработки данных. Передача сигналов несет информацию о минимальной величине канального ресурса, который должен быть выделен планировщиком в кадр планирования для радиодоступа к блоку связи. Радиодоступ понимается как доступ первого блока связи по меньшей мере к части радиоресурса (например, логический канал, физический канал, полоса частот, временной интервал, код и т.д.) для передачи или приема данных от или ко второму блоку или узлу связи (например, базовая станция, мобильный терминал, пункт радиодоступа) в пределах сети беспроводной связи, например сотовой системы, ее сектора или специальной сети. Следовательно, такая передача сигналов может нести информацию о радиодоступе нисходящей линии связи, так же, как и о восходящей линии связи, либо в различные моменты сигналов, либо в одно и то же время.
Согласно предпочтительным вариантам осуществления минимальный параметр ресурса может представлять либо минимальное число единичных блоков, либо минимальное число информационных битов для абонента или услуги в кадре планирования. Согласно некоторому варианту минимальный параметр ресурса представляет минимальное отношение обработанных информационных битов к затраченной мощности обработки и работы, затраченной для его деятельности во время радиодоступа.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления минимальный параметр ресурса периодически передается от блока связи. Альтернативно он может быть запрошен планировщиком или инициирован блоком связи после выполнения условий управления мощностью, например состояния батареи или бюджета мощности линии связи для связи.
Дополнительные параметры планирования, такие как канальные условия, величина данных, доступных для передачи, качество услуг, задержка, скорость передачи данных и отношение несущей к помехам, рассматриваются в алгоритме планирования, что обеспечивает дополнительные преимущества.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления определение затраченной мощности включает в себя рассмотрение единиц мощности для каждого обработанного бита (переменные издержки) и/или единиц мощности, затраченных для обработки кадра планирования (постоянные издержки). Таким образом, может быть получено очень точное определение затраченной мощности.
Изобретение будет описано со ссылкой на следующие предпочтительные варианты осуществления со ссылкой на сопутствующие чертежи.
Фиг.1 иллюстрирует сотовую концепцию, состоящую из одной базовой станции и шести мобильных терминалов.
Фиг.2 показывает пример структуры кадра с временным разделением, где два единичных блока образуют один кадр планирования.
Фиг.3 показывает пример структуры кадра с временным/частотным разделением, где десять единичных блоков образуют один кадр планирования.
Фиг.4 показывает пример структуры кадра с временным/частотным/кодовым разделением, где восемнадцать единичных блоков образуют один кадр планирования.
Фиг.5 иллюстрирует структурные подробности приемника и передатчика, приспособленных выполнять способ согласно изобретению.
Фиг.6 более подробно иллюстрирует передатчик, показанный на фиг.5.
Фиг.7 иллюстрирует блок-схему для вычисления минимального параметра ресурса согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг.8 иллюстрирует блок-схему для вычисления минимального параметра ресурса согласно другому предпочтительному варианту осуществления.
Фиг.2-4 иллюстрируют концепцию планирования кадра на основе произвольного числа единичных блоков либо во временной области (фиг.2), либо во временной-частотной области (фиг.3), либо во временной-частотной-кодовой области (фиг.4).
Как упоминалось выше, планирование выполняется в планировщике, обычно содержащемся в базовой станции или других частях немобильных объектов системы связи.
Обычно планирование применяется к единичным блокам (например, во временной/частотной/кодовой области), содержащим некоторое количество переносимых информационных битов. Однако для целей реализации может быть легче получить, вычислить или рассчитать другие количества, или они могут быть более представительными, чем выраженные в битах. Такие количества включают в себя, но не ограничены ими, количество символов модуляции, кодовых блоков FEC или пакетов протокола Интернет.
Обычно предпочтительно планировать большое число смежных единичных блоков для единственного абонента. Обычно полная полоса частот распределяется для абонента для того, чтобы уменьшить объем сигнализации от базовой станции к мобильному терминалу.
На фиг.5 передатчик обозначен ссылочной позицией 100, а приемник обозначен позицией 200. Как видно из фигуры, показаны только необходимые подробности для иллюстрации изобретения. Остающиеся функциональные блоки передатчика и приемника известны специалистам в данной области техники и были опущены для краткости.
Передатчик включает в себя планировщик 120, который планирует ресурсы (единичные блоки) в кадр планирования. Как упоминалось выше, параметры планирования, принимаемые либо от сети, либо от мобильного приемника, определяют алгоритм планирования для установления связи для обслуживания абонентов посредством передачи пакетов данных.
Приемник 200 включает в себя блок 210 управления мощностью и блок 220 вычисления для вычисления минимального параметра ресурса, как будет описано далее в подробностях.
На основе минимального параметра ресурса планировщик решает, позволяют ли доступные в данный момент ресурсы выполнение минимального параметра ресурса, и, если это так, он планирует единичные блоки в кадр планирования для этого конкретного абонента. Если планировщик из-за нехватки ресурсов не способен обеспечить запрошенный минимальный параметр ресурса, то единичные блоки для этого конкретного абонента не планируются вообще. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что ресурсы могут делиться среди остающихся абонентов. Кроме того, обеспечено, что приемник работает экономично и разумно, т.е. избегается расход мощности для приема данных, имеющих меньше, чем минимальное количество информационных данных.
Дополнительные стратегии по компоновке единичных блоков в кадр планирования в случае, когда ограничение минимального ресурса не удовлетворяется, описаны в находящейся в процессе одновременного рассмотрения международной патентной заявке, озаглавленной «A Method and Scheduler for Performing a Scheduling Algorithm with Minimum Resource Scheduling», поданной 31 мая 2004 под именем данного заявителя.
Фиг.6 показывает пример некоторых структурных подробностеей в форме блок-схемы передатчика (например, либо базовой станции, либо мобильной станции) для выполнения алгоритма планирования согласно изобретению.
Как показано на фигуре, передатчик 100 включает в себя планировщик 120, блок 130 управления и блок 110 проверки и освобождения. Все другие стандартные структурные подробности передатчика были опущены, так как они не имеют прямого отношения к изобретению. Планировщик 120 вместе с блоком 130 управления реализует алгоритм планирования. Блок 4 проверки и освобождения принимает минимальный параметр ресурса, который генерируется в приемнике 200 (фиг.5) способом, показанным на фиг.7 и 8. Минимальный параметр ресурса предпочтительно хранится в буферной памяти 150, к которой обращается блок 130 управления и которая может быть обновлена после системной инициализации или после приема соответствующей команды от приемника или сетевого контроллера системы.
Наконец, передатчик 100 (так же, как и приемник 200) содержит схемы 140 передачи и приема для посылки и приема данных и управляющих сигналов с использованием его антенны по воздушному интерфейсу. Как отмечалось ранее, данные передачи сигналов, касающиеся минимального параметра ресурса, передаются или принимаются от других блоков связи системы. Опять же, подробности операции передачи и приема с использованием логических каналов данных и управляющих сигналов известны специалисту в данной области техники в области связи.
Хотя вышеприведенное описание было сфокусировано на том, что планировщик реализован в базовой станции, действующей как передатчик, принципы данного изобретения могут быть легко применены специалистами в данной области техники к мобильному терминалу, действующему как передатчик для посылки данных к базовой станции как приемному блоку, т.е. по восходящей линии связи. В этом случае планировщик может быть реализован в мобильной станции для выполнения алгоритма планирования, описанного выше.
Фиг.7 показывает существенные стадии для вычисления минимального параметра ресурса согласно варианту осуществления изобретения, где минимальный параметр ресурса применим к приему данных. Минимальный параметр ресурса, следовательно, представлен отношением принятых информационных битов относительно мощности, затраченной для их приема на кадр планирования.
Для того чтобы вычислить это отношение, сначала на стадии 310 определяется число информационных битов на кадр планирования. Кроме того, единицы мощности, затраченные для приема информационных битов, включая мощность обработки и работы на кадр планирования, определяются на стадии 320. Единицы мощности могут быть грубо разделены между теми, которые затрачены для приема одного кадра планирования, включая передачу служебных сигналов, активную работу схем приемника, контрольную сумму CRC и т.д., обозначенные ссылочной позицией 322. Эти единицы мощности обычно называются постоянными издержками, так как они не показывают прямой связи с величиной принятой информации на кадр планирования.
Кроме того, единицы мощности, затраченной для каждого принятого бита, представляющие фактор переменных издержек, также приняты в рассмотрение и обозначены ссылочной позицией 324.
На основе результатов стадий 310 и 320 определения отношение принятых информационных битов к затраченной мощности обработки и работы может быть определено следующим образом:
Очевидно, чем выше η, тем лучше мобильный терминал способен работать с экономической точки зрения. Для того чтобы определить, работает ли приемник экономически разумно, ресурсы, распределяемые этому приемнику, должны превышать минимальный порог ρth ресурса, который эквивалентен определенному пороговому значению ηth. Поскольку различные мобильные терминалы будут использовать различные архитектуры, будет существовать широкое разнообразие возможностей терминалов, которые не могут быть предвидены при планировании системы связи. Поэтому существует необходимость передавать при помощи сигнализации такие пороговые значения сети с использованием радиоинтерфейса.
Обычно переменные затраченные единицы мощности зависят, главным образом, от числа обработанных битов. Однако могут быть случаи, когда переменные издержки зависят от других количеств. Такие количества включают в себя, но не ограничены ими, количество обработанных единичных блоков, символов модуляции, кодовых блоков FEC или пакетов протокола Интернет.
Фиг.8 описывает другой вариант осуществления для вычисления минимального числа единичных блоков для кадра планирования в превышение порогового отношения. Для того чтобы вычислить минимальное число выделенных ресурсов ρth, сначала порог ηth принятых информационных битов к затраченной мощности для приема на кадр планирования получается как заданный сетью (стадия 340). Далее, на стадии 350 необходимо определить единицы мощности, затраченные для приема, мощность обработки и работы на кадр планирования. На основе результатов стадий 340 и 350 минимальное число ρth единичных блоков, требуемое для превышения порога ηth, вычисляется на стадии 360 согласно данному ниже равенству (2).
Точное отношение между распределенными ресурсами и принятыми информационными битами будет зависеть от системы связи. Почти всегда будет происходить дополнительная сигнализация некоторого сорта в дополнение к передаче информационных данных. Следовательно, издержки единиц мощности могут быть разделены на постоянные издержки и переменные издержки.
Пример.
Для этого примера применяются следующие предположения.
1. Один единичный блок (au) способен передавать 1000 информационных битов.
2. CRC контрольная сумма добавлена для информационных данных одного кадра планирования, размер равен 24 битам (= постоянные издержки).
3. Для ассоциированной сигнализации требуются дополнительные накладные расходы в 48 битов для передачи в каждом кадре планирования (= постоянные издержки).
4. Для каждого принятого бита приемник должен затратить 1 единицу мощности (pu) (применимо как к постоянным, так и к переменным издержкам).
5. Для общей активной работы приемник должен затратить 2000 pu на кадр планирования (= постоянные издержки).
Случай 1
Выделенные ресурсы на кадр планирования ρalloc достаточны для передачи одного единичного блока к абоненту, ρalloc=1au/frame.
Следовательно,
Случай 2
Выделенные ресурсы достаточны для передачи шестнадцати единичных блоков к абоненту, ρalloc=16au/frame.
Следовательно,
Случай 3
Если порог ηth=0,5bit/pu задан (например, системой связи), минимальное число единичных блоков, требуемое для превышения этого порога, получается следующим образом:
Поэтому минимальное число ресурсов, выделенных в кадре планирования, ρalloc ≥ ρth должно быть три или более.
Отметим, что пороговое значение ηth может быть задано конструкцией системы связи, т.е. передано от BS (или сети) к мобильному терминалу, или определено автономно мобильным терминалом, например, в зависимости от состояния батареи.
Кроме того, отметим, что распространение представленного способа на передачу данных (например, в восходящей линии связи) очевидно для специалистов в данной области техники независимо от того, находится ли планировщик в базовой станции или в мобильном терминале.
Передача сигналов мобильным терминалом может осуществляться периодически (например, каждый кадр, один раз на определенный временной интервал и т.д.) или после специального запроса сети или базовой станции. Дополнительный механизм мог бы быть реализован в том, что после инициации мобильным терминалом, например, если емкость батареи падает ниже определенного уровня, задействуется сигнализация минимального параметра ресурса. Таким образом, может быть определено значение экономичного класса, представляющее диапазон ресурсов или число битов (например, класс I может представлять от одного до двух единичных блоков, класс II может представлять от трех до пяти единичных блоков; класс А может представлять от 1000 до 1500 битов, класс В может представлять от 1501 до 3800 битов; и т.д.).
Дополнительное возможное состояние, когда передача сигналов может стать необходимой, находится во время установки или установления соединения или вызова между базовой станцией и мобильным терминалом.
Наконец, на вышеприведенные вычисляемые или получаемые пороговые значения могут повлиять действительное состояние батареи мобильного терминала, возможное подключение мощности к линейной сети постоянной мощности, продолжительность подключения или бюджет мощности линии связи для связи между базовой станцией и мобильным терминалом.
Изобретение относится к системам связи. Техническим результатом является обеспечение возможности приемнику работать экономно с разумным расходом мощности при работе и обработке. Для этого изобретение предусматривает алгоритм планирования в планировщике системы беспроводной связи, предусматривающий стадии получения от блока связи минимального параметра ресурса, в котором упомянутый минимальный параметр ресурса указывает минимум ресурсов, выделенных для блока связи в кадре планирования для удовлетворения ресурсного ограничения, и единичные блоки планирования для радиодоступа к блоку связи в кадре планирования в соответствии с минимальным параметром ресурса. Изобретение также касается способа, выполняемого в блоке связи сети беспроводной связи для генерации минимального параметра ресурса, используемого в алгоритме планирования для планирования единичных блоков в кадре планирования для радиодоступа к блоку связи в соответствии с минимальным параметром ресурса, предусматривающего стадии вычисления минимального параметра ресурса на основе определения мощности, затраченной для обработки кадра планирования, и передачи вычисленного минимального параметра ресурса к планировщику. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 8 ил.
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
ЗАЩИЩЕННАЯ РАДИОСЕТЬ ДЛЯ ПАКЕТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ | 1998 |
|
RU2201036C2 |
Способ приготовления мыла | 1923 |
|
SU2004A1 |
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
Авторы
Даты
2008-12-10—Публикация
2004-03-31—Подача