多服務(wù)實(shí)例的服務(wù)質(zhì)量管理的制作方法

專利名稱：多服務(wù)實(shí)例的服務(wù)質(zhì)量管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及移動(dòng)通信的高速率分組數(shù)據(jù)服務(wù)，更具體來(lái)說(shuō)，涉及控制前向或反向鏈路信道上的數(shù)據(jù)傳輸速率以保持期望服務(wù)質(zhì)量的方法。
背景技術(shù)：
目前部署的第三代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在前向以及反向信道上提供高速數(shù)據(jù)服務(wù)。但是，這些服務(wù)是沒(méi)有任何服務(wù)質(zhì)量(QoS)保證的盡力而為服務(wù)。QoS是網(wǎng)絡(luò)滿足諸如吞吐量、速率、端對(duì)端延遲、抖動(dòng)以及丟包概率之類的一組預(yù)定服務(wù)性能限制的保證。QoS保證在傳統(tǒng)上通過(guò)資源保留來(lái)獲得。與終端用戶建立與保留容量的連接，以及保留資源用來(lái)向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)包以保證服務(wù)質(zhì)量。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，滿足QoS限制需要的資源因移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)性而不斷變化。
對(duì)1XEV-DV標(biāo)準(zhǔn)的近期修訂包括實(shí)施QoS限制以及使運(yùn)營(yíng)商能夠向移動(dòng)用戶提供QoS保證的增強(qiáng)。類似的特征包含在1XEV-DO和WCDMA中。這些增強(qiáng)允許運(yùn)營(yíng)商對(duì)于諸如實(shí)際吞吐量、抖動(dòng)、延遲和誤碼率之類的應(yīng)用要求保證服務(wù)性能。用戶可同時(shí)運(yùn)行多個(gè)基于QoS的應(yīng)用程序。各由按照其服務(wù)標(biāo)識(shí)號(hào)所區(qū)分的相應(yīng)服務(wù)實(shí)例來(lái)支持。
在1XEV-DV修訂版本D標(biāo)準(zhǔn)中，各移動(dòng)臺(tái)向基站上報(bào)各服務(wù)實(shí)例(SI)的信息(緩沖器占用率和功率動(dòng)態(tài)余量)。這些報(bào)告可由某些事件(例如隊(duì)列長(zhǎng)度門限)觸發(fā)，或者可定期被發(fā)送。基站利用該信息來(lái)判定要分配給移動(dòng)臺(tái)的適當(dāng)速率。
功率動(dòng)態(tài)余量和緩沖器等級(jí)的報(bào)告分別對(duì)每個(gè)SI進(jìn)行。因此，滿足QoS保證所需的信令隨著服務(wù)實(shí)例的數(shù)量增加而增加。由于移動(dòng)臺(tái)常常具有多個(gè)并發(fā)SI，因此希望降低保證QoS所需的信令開銷，使得系統(tǒng)資源不會(huì)受到附加信令負(fù)荷的壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用于控制數(shù)據(jù)傳輸速率以滿足期望服務(wù)質(zhì)量(QoS)的方法及設(shè)備。分別對(duì)于多個(gè)應(yīng)用或服務(wù)實(shí)例的每一個(gè)確定滿足期望服務(wù)質(zhì)量所需的速率。然后對(duì)各應(yīng)用或服務(wù)實(shí)例的期望速率求和，以便確定所有應(yīng)用或服務(wù)實(shí)例的合計(jì)速率。速率確定根據(jù)合計(jì)速率來(lái)進(jìn)行。本發(fā)明可用來(lái)控制前向和反向分組數(shù)據(jù)信道上的數(shù)據(jù)傳輸速率。
本發(fā)明可例如在移動(dòng)臺(tái)中實(shí)現(xiàn)以便控制反向分組數(shù)據(jù)信道上的移動(dòng)臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸速率。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)臺(tái)計(jì)算保持各服務(wù)實(shí)例的期望服務(wù)質(zhì)量所需的服務(wù)速率，并且把期望速率相加以便計(jì)算所有應(yīng)用或服務(wù)實(shí)例的合計(jì)速率。移動(dòng)臺(tái)則根據(jù)保持所有應(yīng)用或服務(wù)實(shí)例的期望服務(wù)質(zhì)量所需的合計(jì)速率來(lái)確定R-PDCH的期望傳輸速率，并向基站發(fā)送速率請(qǐng)求。期望傳輸速率可通過(guò)把合計(jì)速率映射到最接近的允許速率來(lái)確定。如果合計(jì)速率超過(guò)最大允許速率，則移動(dòng)臺(tái)請(qǐng)求最大速率。如果移動(dòng)臺(tái)沒(méi)有足夠功率以保持期望服務(wù)質(zhì)量所需的速率進(jìn)行傳送，則移動(dòng)臺(tái)把速率請(qǐng)求向下調(diào)節(jié)到可由考慮可用功率的移動(dòng)臺(tái)獲得的等級(jí)。
在本發(fā)明的另一方面，移動(dòng)臺(tái)可在預(yù)定控制周期振蕩速率，以便取得大致等于合計(jì)速率的有效速率。移動(dòng)臺(tái)可在單個(gè)速率控制周期中在兩個(gè)或兩個(gè)以上所選速率之間改變其傳輸速率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)臺(tái)在速率控制周期中對(duì)于預(yù)定數(shù)量的幀以第一速率進(jìn)行傳送，以及對(duì)其余幀以第二速率進(jìn)行傳送。這個(gè)思想可擴(kuò)展到三個(gè)或三個(gè)以上速率。


圖1是說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的示范移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的邏輯元件框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的示范基站的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的示范移動(dòng)臺(tái)的框圖；圖4是由移動(dòng)臺(tái)執(zhí)行的示范過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1說(shuō)明向移動(dòng)臺(tái)12提供分組數(shù)據(jù)服務(wù)的示范無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)10的邏輯實(shí)體。無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)10是分組交換網(wǎng)絡(luò)，例如CDMA網(wǎng)絡(luò)、WCDMA網(wǎng)絡(luò)、EDGE網(wǎng)絡(luò)或UMTS網(wǎng)絡(luò)。圖1說(shuō)明根據(jù)cdma2000(IS2000)標(biāo)準(zhǔn)配置的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)10。無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)10包括分組交換核心網(wǎng)20和無(wú)線電接入網(wǎng)(RAN)30。核心網(wǎng)20包括分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)(PDSN)22，它連接到外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(PDN)16，如因特網(wǎng)，并且支持對(duì)于移動(dòng)臺(tái)12的PPP連接。核心網(wǎng)20對(duì)RAN 30添加和刪除IP流，并且在外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)16與RAN 30之間路由分組。RAN 30連接到核心網(wǎng)20，并且提供對(duì)核心網(wǎng)20的移動(dòng)臺(tái)12的接入。
RAN 30包括分組控制功能(PCF)32、一個(gè)或多個(gè)基站控制器(BSC)34以及一個(gè)或多個(gè)無(wú)線電基站(RBS)36。PCF 32的主要功能是建立、維護(hù)和終止到PDSN 22的連接。BSC 34管理它們相應(yīng)覆蓋區(qū)域內(nèi)的無(wú)線電資源。RBS 36包括用于通過(guò)空中接口與移動(dòng)臺(tái)12進(jìn)行通信的無(wú)線電設(shè)備。BSC 34可管理一個(gè)以上RBS 36。在cdma2000網(wǎng)絡(luò)中，BSC 34和RBS 36包括基站40(圖2)，下文會(huì)進(jìn)行更詳細(xì)描述。BSC 34是基站40的控制部分。RBS 36是基站40的一部分，它包括無(wú)線電設(shè)備并且通常與小區(qū)站點(diǎn)關(guān)聯(lián)。在cdma2000網(wǎng)絡(luò)中，單個(gè)BSC 34可包括多個(gè)基站40的控制部分。在基于其它標(biāo)準(zhǔn)的其它網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成基站40的網(wǎng)絡(luò)組件可能不同，但整體功能性將會(huì)相同或相似。
圖2說(shuō)明cdma2000網(wǎng)絡(luò)中的基站的示范細(xì)節(jié)。在示范實(shí)施例中，基站組件分布在RBS 36與BSC 34之間。RBS 36包括RF電路42、基帶處理電路和控制電路44以及與BSC 34通信的接口電路46?；鶐幚砗涂刂齐娐钒ㄋ俾士刂破?0，下文會(huì)進(jìn)一步描述。速率控制器60安排反向分組數(shù)據(jù)信道(R-RPDCH)上的移動(dòng)臺(tái)100的數(shù)據(jù)傳輸速率，下文會(huì)更完整地描述?；鶐幚砗涂刂齐娐?4可包括一個(gè)或多個(gè)處理器。BSC 34包括與RBS 36通信的接口電路48、通信控制電路50以及與PCF 32通信的接口電路54。通信控制電路50管理基站40所使用的無(wú)線電和通信資源。通信控制電路50可包括編程以執(zhí)行通信控制電路50的功能的一個(gè)或多個(gè)處理器。
一般稱作1xEV-DV的cdma200標(biāo)準(zhǔn)的修訂版本C和D介紹了設(shè)計(jì)用于遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前在cdma2000 1x網(wǎng)絡(luò)中可用的高速分組數(shù)據(jù)通信的前向和反向分組數(shù)據(jù)信道。1xEV-DV標(biāo)準(zhǔn)還包括使得可能讓網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商向訂戶提供服務(wù)質(zhì)量(QoS)保證的增強(qiáng)。下面在控制反向分組數(shù)據(jù)信道上的移動(dòng)臺(tái)100的數(shù)據(jù)傳輸速率以便保持期望服務(wù)質(zhì)量的上下文中描述本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)知道，本發(fā)明同樣適用于控制前向分組數(shù)據(jù)信道上的數(shù)據(jù)傳輸速率。
R-PDCH被分為10ms幀。移動(dòng)臺(tái)在范圍從192位到18432位的各幀中傳送數(shù)據(jù)分組。10ms幀持續(xù)時(shí)間與可變分組大小結(jié)合，允許移動(dòng)臺(tái)100獲得范圍從6.4kbps到18432kbps的數(shù)據(jù)傳輸率。為了解決反向鏈路的QoS，cdma2000標(biāo)準(zhǔn)定義了一種自主傳輸模式，它允許移動(dòng)臺(tái)100在任何時(shí)間開始直到規(guī)定的最大自主速率的數(shù)據(jù)傳輸，從而減小延遲。一旦移動(dòng)臺(tái)100開始傳送，則允許移動(dòng)臺(tái)100根據(jù)諸如移動(dòng)臺(tái)100的信道條件、功率可用性、QoS限制、移動(dòng)臺(tái)上的緩沖器等級(jí)以及基站40上的負(fù)荷等級(jí)之類的因素來(lái)改變其數(shù)據(jù)傳輸速率。
在cdma2000網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)臺(tái)100通過(guò)反向請(qǐng)求信道(R-REQCH)對(duì)各服務(wù)實(shí)例(SI)向基站40上報(bào)其緩沖器等級(jí)和功率可用性。基站40上的速率控制器60根據(jù)來(lái)自移動(dòng)臺(tái)100的報(bào)告來(lái)確定滿足QoS保證的移動(dòng)臺(tái)100的數(shù)據(jù)傳輸速率。如果移動(dòng)臺(tái)100具有許多SI，則滿足QoS保證的信令開銷會(huì)消耗大量反向鏈路帶寬。本發(fā)明減少保持R-PDCH上的期望QoS所需的信令。
根據(jù)本發(fā)明，移動(dòng)臺(tái)100確定保持所有SI的期望QoS所需的合計(jì)速率。假定單個(gè)反向鏈路信道用于所有SI。通過(guò)確定各SI保持規(guī)定QoS限制所需的期望速率，以及把各SI的各個(gè)速率相加以獲得合計(jì)速率，來(lái)計(jì)算合計(jì)速率。移動(dòng)臺(tái)100根據(jù)合計(jì)速率來(lái)請(qǐng)求期望速率?；?0接收速率請(qǐng)求，并根據(jù)所請(qǐng)求速率來(lái)安排移動(dòng)臺(tái)100的速率。由于移動(dòng)臺(tái)100發(fā)送所有服務(wù)實(shí)例的單個(gè)速率請(qǐng)求，因此信令開銷大量減少。
下列模型提供計(jì)算各應(yīng)用保持其QoS保證所需的速率的基礎(chǔ)。假定各SI的IP分組被分為多個(gè)RLP(無(wú)線電鏈路協(xié)議)幀并設(shè)在其RLP緩沖器尾部。這個(gè)緩沖器中的RLP幀以先進(jìn)先出(FIFO)方式來(lái)服務(wù)。如果RLP幀的傳輸失敗，則在物理層被重傳。必要時(shí)，這種操作重復(fù)某個(gè)指定次數(shù)。這類RLP幀設(shè)在重傳緩沖器中，并且被嚴(yán)格地給予比新幀傳輸更高的服務(wù)優(yōu)先級(jí)。
物理層幀由一個(gè)或多個(gè)RLP幀組成。每個(gè)物理層幀的數(shù)據(jù)位的數(shù)量取決于移動(dòng)臺(tái)的反向鏈路速率。如果物理層幀的第一傳輸不成功，則被重傳直到兩次重傳的最大數(shù)。這些重傳與較早傳輸相結(jié)合(軟結(jié)合)，以便增加成功概率。各傳輸?shù)膫鬏敼β式?jīng)過(guò)改變，使得剩余FER(全部傳輸之后)為最多1％。注意，1％失敗在RLP層被重傳，但采用新一輪的物理層傳輸。
定期地(采用假定為幀持續(xù)時(shí)間的倍數(shù)的周期τ)，移動(dòng)臺(tái)100計(jì)算在周期n(先前周期)期間對(duì)于SIi離開原始傳輸隊(duì)列的信息位的數(shù)量bi(n)。還確定這個(gè)隊(duì)列的大小qi(n)(在信息位的單元中)。給定SI的原始傳輸緩沖器的過(guò)濾信息位離開速率由下式給出
μi(n)=αμbi(n)τ+(1-αμ)μi(n-1)]]>等式(1)其中，αμ是相應(yīng)的過(guò)濾常數(shù)，并且μi(0)＝0。
在相同周期中到達(dá)的信息位的數(shù)量由bi(n)+qi(n)-qi(n-1)給出。因此，過(guò)濾信息位到達(dá)速率由下式給出λi(n)=αλbi(n)+qi(n)-qi(n-1)τ+(1-αλ)λi(n-1)]]>等式(2)其中，αλ是相應(yīng)的過(guò)濾時(shí)間常數(shù)，并且λi(0)＝0。
為了計(jì)算期望速率，假定離開原始傳輸隊(duì)列的各RLP幀最終成功到達(dá)基站40。換言之，我們假定無(wú)限制次數(shù)的RLP重傳。在這種假設(shè)下，表示為μi的這個(gè)信息位離開速率等于信道的實(shí)際吞吐量gi，因?yàn)樗浅晒邮諑乃俾省Ｈ绻覀冇忙褋?lái)表示在通過(guò)空中接口傳送RLP幀時(shí)(由于物理和RLP層重傳)引起的開銷，則有下列關(guān)系式μi＝(1-ρ)ri等式(3)因此，在周期n結(jié)束時(shí)，我們可按照下式估算ρ(n)ρ(n)=αρ(1-Σiμi(n)R(n))+(1-αρ)ρ(n-1)]]>等式(4)其中，αρ是過(guò)濾常數(shù)，ρ(0)＝0，以及R(n)=Σiri(n)]]>是反向鏈路速率。這個(gè)開銷估算ρ(n)將由所有SI用來(lái)計(jì)算各服務(wù)SI的期望服務(wù)速率。在周期n中的SIi的實(shí)際吞吐量gi(n)根據(jù)下式估算gi＝(1-ρ(n))ri(n) 等式(5)在控制周期n的開始處，我們假定，SIi需要速率 來(lái)保持QoS限制，并且由基站40為后續(xù)控制周期(在某個(gè)延遲之后)分配速率ri(n)。ri(n)和 之間的差異是因?yàn)榉聪蛩С值臒o(wú)限數(shù)量的速率。在各判定點(diǎn)(即每隔τ秒)，目標(biāo)是確定服務(wù)速率 它應(yīng)當(dāng)在后續(xù)間隔中被應(yīng)用，使得在間隔n+1結(jié)束時(shí)，所涉及的QoS屬性的預(yù)計(jì)值等于期望值。注意，這對(duì)于每個(gè)SI進(jìn)行計(jì)算，因此，發(fā)送給基站40的請(qǐng)求通過(guò)對(duì)所有SI進(jìn)行相加來(lái)獲得。上述模型可由移動(dòng)臺(tái)100用于根據(jù)其中包括實(shí)際吞吐量保證、抖動(dòng)保證、延遲保證、誤幀率(FER)保證或其它保證的各種QoS保證來(lái)計(jì)算給定SI的期望速率。下面論述SI的期望速率的計(jì)算。
實(shí)際吞吐量保證許多應(yīng)用對(duì)于可接受性能要求某個(gè)最小實(shí)際吞吐量。只提供對(duì)應(yīng)于期望實(shí)際吞吐量的恒定速率是不夠的，因?yàn)闀?huì)有一些傳輸誤碼。如果信道誤幀率增加，則速率也必須增加，以便保持指定的實(shí)際吞吐量。
移動(dòng)臺(tái)100計(jì)算把實(shí)際吞吐量g保持在期望最小值所需的服務(wù)速率 如果提供超過(guò)所需的資源，則所得系統(tǒng)容量(支持用戶的數(shù)量)將減小。因此，假定以保持期望實(shí)際吞吐量g所需的最小速率來(lái)服務(wù)SI。
回想一下，實(shí)際吞吐量的估算通過(guò)信息位離開速率μi(n)給出，這是已知的。開銷估算ρ(n)可按照等式5來(lái)計(jì)算。為了計(jì)算下一個(gè)速率控制間隔的期望速率 當(dāng)前周期的開銷ρ(n)用來(lái)近似計(jì)算后續(xù)周期中的開銷ρ(n+1)。因此，要保持期望QoS的后續(xù)速率控制周期的實(shí)際吞吐量由下式近似計(jì)算g=(1-ρ(n))r~(n+1)]]>等式(6)解等式6以得到期望速率 得r~(n+1)=g1-ρ(n)]]>等式(7)注意，給出實(shí)際吞吐量g，并且開銷ρ(n)是已知的。因此，等式7可用來(lái)計(jì)算給定SI的期望速率 當(dāng)FER增加時(shí)，ρ(n)(在等式4中給出)增加，因?yàn)樾枰嘀貍?在物理和RLP層)。這引起所請(qǐng)求速率的增加以便補(bǔ)償誤碼，從而保持相同的實(shí)際吞吐量。
抖動(dòng)保證在抖動(dòng)保證的情況中，總延遲(排隊(duì)和傳輸)應(yīng)當(dāng)保持在某個(gè)指定目標(biāo)值dT。因此，目標(biāo)變成下一個(gè)間隔的速率 的確定，使得在間隔 結(jié)束時(shí)的延遲的預(yù)計(jì)值等于dT。
在對(duì)應(yīng)于這個(gè)延遲dT的間隔q(n+1)結(jié)束時(shí)預(yù)計(jì)隊(duì)列大小由dTμ(n+1)給出。間隔期間的預(yù)計(jì)隊(duì)列動(dòng)態(tài)由下式給出q(n+λ(n)τ-μ(n+1)τ＝dTμ(n+1) 等式(8)后續(xù)速率控制間隔的位離開速率μ(n+1)由下式給出μ(n+1)=(1-ρ(n))r~(n+1)]]>等式(9)在等式9中，當(dāng)前周期的開銷用來(lái)近似如前所述后續(xù)周期的開銷。把等式(9)代入等式(8)并對(duì) 求解，得r~(n+1)=q(n)+λ(n)τ(1-ρ(n))(τ+dT)]]>等式(9)注意，期望速率按照預(yù)計(jì)隨增加的隊(duì)列長(zhǎng)度、到達(dá)速率和開銷而增加。
延遲保證在最大延遲保證的情況中，延遲應(yīng)當(dāng)保持為低于某個(gè)指定值dMAX。只要排列延遲低于該值，則最好是把速率保持為接近到達(dá)速率，使得排列延遲不增加。當(dāng)延遲接近dMAX時(shí)，速率應(yīng)當(dāng)相應(yīng)地增加。
這個(gè)問(wèn)題與抖動(dòng)保證的情況相似。在這種情況中，我們可假定目標(biāo)值dT＝0。但是，與抖動(dòng)情況不同，在單個(gè)間隔中讓延遲達(dá)到這個(gè)值不是至關(guān)重要的。實(shí)際上，我們要使延遲達(dá)到零的將來(lái)的目標(biāo)時(shí)間應(yīng)當(dāng)取決于當(dāng)前延遲與最大值的接近程度。如果它非常接近最大值，則延遲應(yīng)當(dāng)迅速降低(比如說(shuō)在一個(gè)間隔內(nèi))。如果延遲已經(jīng)接近零，則它應(yīng)當(dāng)更緩慢地達(dá)到零。
使當(dāng)前延遲達(dá)到零的目標(biāo)時(shí)間T可計(jì)算為最大延遲dMAX與排隊(duì)延遲的當(dāng)前估算d(n)之比，即dMAX/d(n)。排隊(duì)延遲的當(dāng)前估算可通過(guò)把緩沖器占用率q(n)除以位離開速率μ(n)來(lái)獲得，即d(n)＝q(n)/μ(n)。因此，目標(biāo)時(shí)間T由下式給出T＝dMAXμ(n)/q(n)等式(10)把等式10代入等式9，并利用dτ＝0的事實(shí)，得r~(n+1)=q(n2)+λ(n)μ(n)dmax(1-ρ(n))dmaxμ(n)]]>等式(11)注意，按照預(yù)計(jì)，所請(qǐng)求速率 隨著緩沖器占用率和位到達(dá)速率增加而增加，以及隨著位離開速率增加而減小。
各移動(dòng)臺(tái)100通常把有限大小的緩沖器分配給各SI。這個(gè)緩沖器沒(méi)有大到足夠支持以極高反向鏈路速率運(yùn)行的具有大延遲門限的應(yīng)用程序。由于對(duì)移動(dòng)臺(tái)100允許的速率不完全是所希望的，因此，可能在后續(xù)周期中，緩沖器可能上溢或下溢。但是，易于預(yù)先確定這種情況。一旦移動(dòng)臺(tái)100確定將由基站40所允許的速率，則可預(yù)測(cè)后續(xù)控制周期結(jié)束時(shí)的隊(duì)列長(zhǎng)度。如果它大于緩沖器大小，則所請(qǐng)求速率應(yīng)當(dāng)向上調(diào)節(jié)，而如果預(yù)測(cè)隊(duì)列長(zhǎng)度為負(fù)，則所請(qǐng)求速率應(yīng)當(dāng)向下調(diào)節(jié)。目標(biāo)是減少緩沖器上溢和下溢的發(fā)生。
FER保證一些應(yīng)用可能要求分組丟失被保持為低于最小IP分組丟失率。如果不需要分組傳輸延遲保證，則這可通過(guò)適當(dāng)數(shù)量的RLP重傳來(lái)提供。但是，如果分組等待時(shí)間也是一個(gè)關(guān)心的問(wèn)題，則FER減少應(yīng)當(dāng)在物理層進(jìn)行，因?yàn)橐疠^小延遲。由于軟重組在物理層執(zhí)行，因此，一個(gè)附加物理層重傳的成功概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后續(xù)一輪RLP的第一物理層傳輸?shù)某晒Ω怕?。此外，在物理層情況中引起的附加延遲遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于RLP重傳情況。
物理層FER可通過(guò)增加H-ARQ重傳的最大數(shù)量來(lái)降低。但是，這還引起增加的延遲。為了保持相同的延遲，為各幀傳輸所分配的功率可增加(功率增大)，使得所接收信號(hào)的SNR增加，因而降低誤碼率。在1XEV-DV標(biāo)準(zhǔn)中建議這種方法。
如上所述，移動(dòng)臺(tái)100根據(jù)SI的QoS保證來(lái)計(jì)算各SI的期望速率，并把它們相加以得到期望合計(jì)速率。由于反向鏈路僅支持有限組速率(即19.2、40.8、79.2、156.0、309.6、463.2、616.8、924.0、1231.2、1538.4和1845.6kbps)，因此，移動(dòng)臺(tái)的期望合計(jì)速率必需映射到可用速率中之一。一種解決方案是把合計(jì)速率映射到最接近的可支持速率?；蛘?，移動(dòng)臺(tái)100可把合計(jì)速率映射到下一個(gè)更高的支持速率，或者映射到下一個(gè)更低的支持速率。
由于連續(xù)支持速率相差二的因子，因此所得控制將趨于很大的擺動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，近似等于期望合計(jì)速率的有效速率可通過(guò)在預(yù)定速率控制周期中振蕩速率來(lái)得到。假定速率控制周期由K個(gè)幀組成。假定速率控制周期的期望合計(jì)速率為R，以及用Rh和Rl分別表示高于R的最小支持速率和低于R的最大支持速率。存在0≤β≤1，使得R＝βRl(1-β)Rh。如果移動(dòng)臺(tái)100對(duì)K個(gè)幀的一部分以速率Rl進(jìn)行傳送以及對(duì)其余幀以速率Rh進(jìn)行傳送，則可得到近似等于期望合計(jì)速率的有效速率。
如果f表示最接近βK的整數(shù)，則移動(dòng)臺(tái)100可向基站40發(fā)送包含Rl和f的請(qǐng)求消息。如果基站40允許該請(qǐng)求，則移動(dòng)臺(tái)100在相應(yīng)的速率控制周期中以速率Rl傳送第一批f個(gè)幀，而其余后續(xù)新幀傳輸則以速率Rh發(fā)送。
實(shí)際上，讓移動(dòng)臺(tái)確定期望合計(jì)速率并向基站40發(fā)送速率請(qǐng)求要花費(fèi)某有限時(shí)間周期。基站40則必需確定要分配什么速率以及向移動(dòng)臺(tái)100回送允許消息。這個(gè)信令花費(fèi)大約40ms。為了說(shuō)明反饋和信令延遲，μ、λ、q、ρ等的估算每隔τ進(jìn)行計(jì)算，如前所述。但是，知道新的速率在將來(lái)某個(gè)時(shí)間T會(huì)生效，在將來(lái)時(shí)間T的隊(duì)列長(zhǎng)度 按照下式來(lái)預(yù)測(cè)q~=max{0,q+(λ-μ)T}]]>等式(12)其中，λ和μ是在計(jì)算速率請(qǐng)求時(shí)進(jìn)行的估算(即，假定它們?cè)跁r(shí)間周期T沒(méi)有變化)。預(yù)測(cè)隊(duì)列長(zhǎng)度 則可用來(lái)代替q，并執(zhí)行與前面相同的計(jì)算。
可能存在其中的QoS保證在給定速率控制周期中無(wú)法滿足的一些情況。移動(dòng)臺(tái)100通常受到最大和最小可支持速率、其最大傳輸功率(200mW)和反向鏈路干擾這三個(gè)因素中之一的限制。QoS要求無(wú)法滿足，在其中，保持QoS保證所需的合計(jì)速率超過(guò)移動(dòng)臺(tái)100的最大傳送速率。在這種情況下，移動(dòng)臺(tái)100應(yīng)當(dāng)請(qǐng)求最大速率。
移動(dòng)臺(tái)100的發(fā)射功率限制也可能阻止QoS保證被滿足。移動(dòng)臺(tái)100在處于較差的無(wú)線電條件但它的應(yīng)用具有高資源要求時(shí)變成功率受限。它因缺乏傳輸功率而無(wú)法以其期望速率進(jìn)行傳送。因此，在進(jìn)行速率請(qǐng)求判定時(shí)，移動(dòng)臺(tái)100應(yīng)當(dāng)首先確定其可用功率是否支持所請(qǐng)求速率。如果不支持，則它應(yīng)當(dāng)請(qǐng)求可由其可用功率支持的最高速率。因此，這個(gè)判定對(duì)于移動(dòng)臺(tái)100是局部的，不需要把功率信息上報(bào)給基站40。
如果反向鏈路干擾很高，則基站40可能無(wú)法允許移動(dòng)臺(tái)100所請(qǐng)求的速率，這意味著基站40可能無(wú)法保證它最初商定的QoS。在這種情況中，反向鏈路過(guò)載。
圖3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)臺(tái)100的示范細(xì)節(jié)。移動(dòng)臺(tái)100包括RF部分110、基帶處理和控制電路120、存儲(chǔ)器130、用戶接口140和音頻電路150。RF部分110提供與基站通信的無(wú)線電接口。RF部分110包括通過(guò)RF開關(guān)116耦合到共用天線118的發(fā)射器112和接收器114。發(fā)射器112把傳送信號(hào)調(diào)制到RF載波，并放大傳送信號(hào)以便傳送到基站40。接收器114對(duì)所接收信號(hào)進(jìn)行濾波、放大并下變頻到基帶，以便由基帶處理和控制電路120進(jìn)行處理。
基帶處理和控制電路120對(duì)于移動(dòng)臺(tái)100所傳送和接收的信號(hào)執(zhí)行基帶處理，并控制移動(dòng)臺(tái)100的整體操作?；鶐幚砗涂刂齐娐?20可包括一個(gè)或多個(gè)處理器、硬件、固件或者它們的組合。基帶處理和控制電路120包括速率計(jì)算器122，它確定各SI的期望速率，計(jì)算所有SI的合計(jì)速率以及確定所請(qǐng)求速率，如上所述。
存儲(chǔ)器130存儲(chǔ)基帶處理和控制電路120所使用的程序及數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器130還可存儲(chǔ)用戶應(yīng)用程序。存儲(chǔ)器30可包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置，并且可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)以及只讀存儲(chǔ)器(ROM)。裝置的操作所需的計(jì)算機(jī)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器(如EPROM、EEPROM和/或閃存)中。存儲(chǔ)裝置可實(shí)現(xiàn)為分立裝置、堆疊裝置或者與基帶處理和控制電路120中的處理器集成。
用戶接口140包括一個(gè)或多個(gè)輸入裝置142和顯示器144。輸入裝置可包括小鍵盤、操縱桿控制、觸摸墊、撥號(hào)盤或者其它已知類型的輸入裝置。顯示器144可包括傳統(tǒng)LCD，或者可包括還用作輸入裝置142的觸摸屏顯示器。
音頻電路150包括音頻處理電路152、話筒154和喇叭156。音頻處理電路152包括D/A轉(zhuǎn)換器，把數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換為適合輸出到喇叭156的模擬信號(hào)；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于把來(lái)自話筒154的模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合輸入到基帶處理和控制電路120的數(shù)字音頻。話筒154把用戶的語(yǔ)音和其它可聽信號(hào)轉(zhuǎn)換為電音頻信號(hào)，以及喇叭156把模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為可被用戶聽到的可聽信號(hào)。
圖4是流程圖，說(shuō)明移動(dòng)臺(tái)100執(zhí)行的速率控制過(guò)程200。為可能是一個(gè)或多個(gè)幀的各速率控制周期執(zhí)行速率控制過(guò)程200。移動(dòng)臺(tái)100計(jì)算各應(yīng)用或服務(wù)實(shí)例(SI)的期望速率R(框202)，并把所有SI的期望速率相加以得到合計(jì)速率(框204)。在確定合計(jì)速率之后，移動(dòng)臺(tái)100根據(jù)合計(jì)速率來(lái)確定所請(qǐng)求速率(框206)。如前所述，移動(dòng)臺(tái)100可選擇最接近的支持速率、下一個(gè)較高的支持速率或者下一個(gè)較低的支持速率?；蛘?，移動(dòng)臺(tái)可確定在速率控制周期產(chǎn)生近似等于合計(jì)速率的有效速率的速率對(duì){Rl，Rh}。然后，移動(dòng)臺(tái)100把速率請(qǐng)求發(fā)送給基站(框208)。如果固定速率被請(qǐng)求，則速率請(qǐng)求包括期望固定速率。在移動(dòng)臺(tái)100在兩個(gè)速率之間交替以便在速率控制周期獲得速率期望有效速率的實(shí)施例中，移動(dòng)臺(tái)100向基站40發(fā)送速率請(qǐng)求，表明它在速率控制周期中將使用的速率以及在其中將使用那些速率的幀。例如，速率請(qǐng)求可指定一個(gè)速率以及將使用指定速率的幀的數(shù)量。移動(dòng)臺(tái)100則對(duì)于指定數(shù)量的幀以指定速率進(jìn)行傳送，然后對(duì)于其余幀轉(zhuǎn)換到下一個(gè)較高或較低的速率。
在任何情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不受前面的論述限制，也不受附圖的限制。相反，本發(fā)明僅由以下所附的權(quán)利要求書及其合理合法的等效物來(lái)限制。
權(quán)利要求
1.一種控制無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)臺(tái)與基站之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸速率的方法，所述方法包括對(duì)于多個(gè)服務(wù)實(shí)例的每一個(gè)計(jì)算保持該服務(wù)實(shí)例的期望服務(wù)質(zhì)量所需的估算數(shù)據(jù)速率；把所有服務(wù)實(shí)例的數(shù)據(jù)速率相加以確定保持所有服務(wù)實(shí)例的所述期望服務(wù)質(zhì)量所需的合計(jì)速率；以及根據(jù)所述合計(jì)速率來(lái)確定所述移動(dòng)臺(tái)與所述基站之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏斔俾省?br> 2.如權(quán)利要求1所述的速率控制方法，其中，所述傳輸數(shù)據(jù)速率根據(jù)保持所有服務(wù)實(shí)例的所述期望服務(wù)質(zhì)量所需的合計(jì)速率從可用速率安排表中被選取。
3.如權(quán)利要求2所述的速率控制方法，其中，所述傳輸速率是大于或等于保持所有服務(wù)實(shí)例的所述期望服務(wù)質(zhì)量所需的合計(jì)速率的可用速率中最接近的一個(gè)。
4.如權(quán)利要求2所述的速率控制方法，其中，所述傳輸速率是小于或等于保持所有服務(wù)實(shí)例的所述期望服務(wù)質(zhì)量所需的合計(jì)速率的可用速率中最接近的一個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的速率控制方法，其中，所述合計(jì)速率用來(lái)確定預(yù)定控制周期的有效速率。
6.如權(quán)利要求5所述的速率控制方法，其中，所述速率控制周期包括多個(gè)幀，各幀的傳輸速率被選擇以得到所述控制周期的有效速率。
7.如權(quán)利要求6所述的速率控制方法，其中，所述傳輸速率在同一速率控制周期中的不同幀中的兩個(gè)或兩個(gè)以上可用速率之間改變，以得到所述速率控制周期的有效速率。
8.如權(quán)利要求1所述的速率控制方法，其中，所述保持各服務(wù)實(shí)例的期望服務(wù)質(zhì)量所需的速率基于期望抖動(dòng)。
9.如權(quán)利要求1所述的速率控制方法，其中，所述保持各服務(wù)實(shí)例的期望服務(wù)質(zhì)量所需的速率基于期望吞吐量。
10.如權(quán)利要求1所述的速率控制方法，其中，所述保持各服務(wù)實(shí)例的期望服務(wù)質(zhì)量所需的速率基于期望延遲。
11.如權(quán)利要求1所述的速率控制方法，其中，所述保持各服務(wù)實(shí)例的期望服務(wù)質(zhì)量所需的速率基于期望誤幀率。
12.如權(quán)利要求1所述的速率控制方法，其中，所述傳輸速率是由移動(dòng)臺(tái)所計(jì)算的期望傳輸速率，并且還包括從所述移動(dòng)臺(tái)向基站發(fā)送包括所述期望傳輸速率的數(shù)據(jù)速率請(qǐng)求的步驟。
13.一種移動(dòng)臺(tái)，包括收發(fā)器，用于傳送和接收信號(hào)；以及控制器，在操作上連接到所述收發(fā)器，所述控制器包括根據(jù)多個(gè)服務(wù)實(shí)例的期望服務(wù)質(zhì)量來(lái)確定反向鏈路信道上的合計(jì)數(shù)據(jù)傳輸速率并從所述移動(dòng)臺(tái)向基站發(fā)送數(shù)據(jù)速率請(qǐng)求的速率計(jì)算器，所述數(shù)據(jù)速率請(qǐng)求指明基于所述合計(jì)速率的期望傳輸速率。
14.如權(quán)利要求13所述的移動(dòng)臺(tái)，其中，所述速率控制處理器根據(jù)保持所有服務(wù)實(shí)例的所述期望服務(wù)質(zhì)量所需的合計(jì)速率從可用速率安排表中選擇期望傳輸數(shù)據(jù)速率。
15.如權(quán)利要求14所述的移動(dòng)臺(tái)，其中，所述速率控制處理器選擇大于或等于保持所有服務(wù)實(shí)例的所述期望服務(wù)質(zhì)量所需的合計(jì)速率的可用速率中最接近的一個(gè)。
16.如權(quán)利要求14所述的移動(dòng)臺(tái)，其中，所述速率控制處理器選擇小于或等于保持所有服務(wù)實(shí)例的所述期望服務(wù)質(zhì)量所需的合計(jì)速率的可用速率中最接近的一個(gè)。
17.如權(quán)利要求13所述的移動(dòng)臺(tái)，其中，所述速率控制處理器根據(jù)所述合計(jì)速率來(lái)確定預(yù)定控制周期的有效速率。
18.如權(quán)利要求17所述的移動(dòng)臺(tái)，其中，所述速率控制周期包括多個(gè)幀，各幀的傳輸速率被選擇以得到所述控制周期的有效速率。
19.如權(quán)利要求13所述的移動(dòng)臺(tái)，其中，所述速率計(jì)算器根據(jù)期望抖動(dòng)來(lái)確定保持各服務(wù)實(shí)例的期望服務(wù)質(zhì)量所需的估算速率。
20.如權(quán)利要求13所述的移動(dòng)臺(tái)，其中，所述速率計(jì)算器根據(jù)期望吞吐量來(lái)確定保持各服務(wù)實(shí)例的期望服務(wù)質(zhì)量所需的估算速率。
21.如權(quán)利要求13所述的移動(dòng)臺(tái)，其中，所述速率計(jì)算器根據(jù)期望延遲來(lái)確定保持各服務(wù)實(shí)例的期望服務(wù)質(zhì)量所需的估算速率。
22.如權(quán)利要求13所述的移動(dòng)臺(tái)，其中，所述速率計(jì)算器根據(jù)期望誤幀率來(lái)確定保持各服務(wù)實(shí)例的期望服務(wù)質(zhì)量所需的估算速率。
全文摘要
在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算保持各服務(wù)實(shí)例的預(yù)期服務(wù)質(zhì)量所需的預(yù)期速率，并且把所有服務(wù)實(shí)例的各個(gè)速率相加以獲得保持所有服務(wù)實(shí)例的預(yù)期服務(wù)質(zhì)量所需的合計(jì)速率。根據(jù)合計(jì)速率確定速率。
文檔編號(hào)H04Q7/38GK1918864SQ200580005019
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月19日
發(fā)明者P·A·侯賽因 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司