专利名称：在动态时分多路存取帧中调度信道分配的装置和方法
技术领域：
本发明一般涉及使用时分多路存取(TDMA)帧的一种数据通信系统，并尤其涉及在动态时分多路存取帧中调度信道分配的技术。
在回到本发明之前，先结合参考附
图1-5有利地简要描述本发明的背景。
图1是一个草图，示意地显示了在户内或户外环境中提供的一个短距离高速无线接入系统的一个例子。一个接入点AP作为一个基站和一个在无线网络和一个大的以太网，因特网等等之间的一个桥。多个移动终端(由MT1-MTx表示)，位于接入点AT的一个服务区域10中，能够与接入点AP建立双向无线链路(上行和下行)和/或经接入点AP彼此联系。
图2示意地显示了一个时分多路存取帧，其中多个信道被动态地分配以便在时分多路存取帧中实现一种有效地使用有限的容量。尽管许多类型的信道被定义在HIPERLAN/2中，但为了简化描述只有三个信道直接涉及本公开。这就是说，如图2所示，时分多路存取帧通常包括一个广播信道BCH，下行信道，和上行信道。在上行和下行信道之间典型的提供一个保护间隔。当产生每个时分多路存取帧时，如果没有其他的信道产生变成不需要的，在帧中的剩余的时间空间被空白。每个信道包括多个时隙，如图2中所示数字标记，并因此，通过在信道位置的开始和结束上的规定时隙可以定义每个信道。
可以被称作一个帧首部的广播信道BCH用于通知时分多路存取帧结构的移动终端MT以便能够使在接入点AP和移动终端MT之间进行通信。特别的是，广播信道BCH指示帧的前端位置以便在每个移动终端MT上建立帧同步。此外，BCH用于通知每个移动终端MT的数据长度(下行和/或上行)，并且此外使用在数据的开始和结束上的时隙数通知每个MT数据位于帧中的何处。为此，对于每个数据分组，广播信道BCH包括下列的信息内容MT号码(就是MT标识符(ID))，被使用的信道类型(就是用户信道或控制信道)，经传送分组数据的下行和上行之间的区别，在帧中分组数据的开始位置(就是开始时隙数)，和分组数据长度。因此，广播信道BCH作为定义帧结构以便使用动态分配的信道接入点AT能够与移动终端MT进行通信。
在动态时分多路存取中，一旦在下行信道和/或上行信道中存在两个或多个直接针对相同的移动终端MT，这些信道分别是下行信道和/或上行信道中的相邻的以便减少对每个信道需求的其他的开销。作为一个简单的例子，如果接入点AP从网络接收大量的直接针对一个确定移动终端的数据，接入点AP分配所有帧的信道到相同的终端MT以便在一个高速率上发送数据到移动终端。在帧中的动态信道分配(就是时隙)涉及在一个调度表上完成的“调度”，这将结合参考图3和4进行详细描述。
参考图3，接入点AT的硬件安排以方框图的形式示意地被显示。如图所示，接入点AT通常包括一个收发信机(RX/TX)18，一个成帧器20，一个分组缓冲单元22，一个控制数据处理器24，一个调度器26，在接入点AP和网络之间提供的一个接口28，和一个帧表30，所有这些如示例的功能耦合。本发明特别注重于调度器26和帧表30，而剩下的方框只作简要描述。
为了简化描述即将的公开，假设在接入点AP和位于服务区10(图1)的一些移动终端之间已经建立了无线通信。当接入点AP经接口28从网络接收用户数据(分组数据)时，用户数据在单元22中提供的一个控制器23的控制下以到达的顺序被连续地存储在分组缓冲单元22的一个缓冲器B1中。对于在分组缓冲单元22提供的缓冲器，控制器23用于控制数据的读/写操作。
在当前的说明书中，要从接入点AP到移动终端MT发送的数据可以被称作下行数据，而从移动终端MT来在AP上接收的数据可以被称作上行数据。
对于存储在缓冲器B1中的每个用户数据(分组数据)来说，用于调度所需要的信息经一个线路L2被提供给调度器26。提供到调度器26的信息包括表明存储在缓冲器B1中分组数据第一地址的地址指示，分组数据要被发送给的移动终端的ID，要被产生用于分组数据的一个类型的信道(控制数据信道或用户数据信道)，被分配到帧中分组数据的时隙数(就是数据长度)。
在另一方面，从移动终端MT发送到接入点AP的控制数据经线路L4和L6被连续地提供到分组缓冲单元22的一个缓冲器B2。在该例中，成帧器20传递通过的控制数据而不执行任何的数据处理。经一个线路L8存储在缓冲器B2中的控制数据被连续地提供到在那里被分析的控制数据处理器24。这就是说，控制数据处理器24确定移动终端MT需要的数据率(就是用在帧中的时隙数)，移动终端另外希望发送到接入点AP的控制数据数等等。经一个线路L10提供要被发送到移动终端MT的控制数据给分组缓冲单元22的一个缓冲器B3，并接着存储在其中。
此外，控制数据处理器24经一个线路L10把调度所需的信息提供给调度器26，该调度用于控制数据和/或用户数据信道。也就是说，在控制数据的情况下，控制数据处理器24把地址指示器提供给调度器26，该地址指示器表示存储在缓冲器B3中的控制数据的第一地址，还有发送控制数据要到的移动终端ID，被产生的一个类型的信道(此情况下是控制数据信道)，分配给用于上述指定移动终端的帧中控制信道的时隙数(数据长度)。另一方面，在用户数据要被发送到移动终端的情况下，控制数据处理器24提供给调度器26用户数据要从中被发送的移动终端ID，存储发送的用户数据的一个缓冲器4的地址指示器，被产生的一个类型信道(在此情况下是用户数据信道)，分配给用于上述指定的移动终端的帧中用户数据信道的时隙数(数据长度)。
此外，调度器26接收所需的信息以便在广播信道BCH上发送数据，广播数据被存储在分组缓冲单元22的一个缓冲器B5中。上面已经描述了使用广播信道BCH发送数据。
用上述的用于帧调度信息的信息提供给调度器26，并确定在预定时间间隔上被重复发送到移动终端MT的每个时分多路存取帧的结构。简要来说，调度器26确定关于有关帧、信道类型(控制数据或用户数据信道)、信道数、在帧中的信道位置等等的每个移动终端。由调度器26确定的帧结构被反映在帧表30上，它采取随机存取存储器(RAM)的形式功能地分成多个存储块MB1-MBy。存储器块MB1专用于宽频带信道，剩余的块MB2-MBy被分配到信道，用于控制数据和/或用户数据。
考虑被发送和接收的优选数据来完成调度。尽管在实际中数据被分成多于两个的不同的优选组，但出于简化，假设，相对于用户数据将一个较高优先级给于控制数据。因此，调度器26分配控制数据优先于帧中的用户数据，并且如果帧表30能够接受用户数据，则调度器26把用户信道定义数据写进可用的存储器块中。分配全部的存储器块MB2-MBy到控制信道定义数据不是很少的，除非存储器块MB1专用于宽频带信道BCH。
调度器26最初选择主存储器块MB1并在其中写入下列信道定义数据信道信息，表示分配到MB1的信道是BCH；分配到BCH的时隙数(典型的是固定的)，规定存储在分组缓冲单元22的缓冲器5的BCH数据的位置的地址指示器等等。接下来，调度器26连续地选择随后的存储器块MB2，MB3，.....，并在其中写入控制定义数据，用于在成帧器20上产生下行控制信道。此外，调度器26选择位于最后存储块之后的一个存储块用于控制信道，并分配相同的内容作为保护间隔。此后，调度器以上述相同的方式把存储块分配到上行控制信道。在全部的控制信道定义数据被写进存储块之后还剩下一个或多个存储块的情况下，调度器26把用户信道定义数据写进剩下的存储块中。相反地，如果调度器26不能够存储所有当前处理的控制信道定义数据到所有的存储块MB1-MBy，调度器26等待直到存储块变为可用(就是直到成帧器20已经完成时分多路存取帧产生)，并且在把BCH信道定义数据写进MB1之后，从MB2开始把剩余的控制信道定义数据写进存储块中。
参考图4，将结合调度器26和成帧器20的操作详细描述帧表30。如所述的，帧表30的内容反映出调度的结果。帧表的轮廓已经被描述，将省略和简化上述已经描述的内容。通过调度器26和成帧器20访问存储块MB1-MBy。已经描述了分配到BCH的存储在存储块MB1中的信道定义数据。存储块MB2-MBn的每个存储表示移动终端ID的信道信息，控制数据和用户数据之间的区别，分配到移动终端的时隙数，和表示缓冲器B2或B3的第一地址的地址指示器，以便成帧器20能够检索有关上面定义的移动终端的数据。
在第一个地方中的成帧器20访问存储块MB1，和检索地址指示器，它经一个线路L14被提供到分组缓冲单元22，并且使用存储在MB1中的时隙数读出存储在分组缓冲单元22的缓冲器5中的BCH数据。缓冲器5读出的数据经一个线路L16被提供到成帧器20(图3)。不给出使用时隙数从缓冲器5检索的数据细节，因为这与本发明无关。成帧器20经一个线路L18把从缓冲器5读出的数据提供给收发信机18(图3)。假设只使用了存储块MB2-MBk，并且其余的块MB是空白的。以上面相同的方式，成帧器20连续地访问MB2-MBk并分别检索存储在其中的地址指示器和读出存储在缓冲器中的数据，该缓冲器对应于在分组缓冲单元22中的缓冲器，之后，成帧器20把检索的数据提供到收发信机18。
在图4中，示例了从成帧器20输出的时分多路存取帧的一个例子。符号“USER”表示用户数据信道，同时“CONT”表示控制数据信道。根据至此给出的描述不难理解图4所示的时分多路存取帧。
当使用图4所示的时分多路存取帧接入点AP接收从一个给定的移动终端发送的数据时，成帧器20访问相应的MB和从中检索被存储的接收的数据的存储器位置的信息。此后，成帧器20在预定的存储区域中存储接收的数据。
返回到在调度器26上被实现的调度，当调度器26准备将一个确定的新的信道定义数据写进帧表30中时，如果直接针对相同的移动终端的一个或多个信道定义数据已经被存储在分配到相同链路信道的存储块时，新的信道定义数据被存储到相邻于已经用于相同的MT的存储块的存储块中。在这种情况下，在调度器26确定新的信道定义数据要被写入的存储块之后，调度器26把新的信道定义数据存入该存储器块。一种公知的将新的信道定义数据写入邻接已经用于存储用于相同移动终端的信道定义数据的存储块的存储块的技术将参考图5(A)到5(C)描述。
如图5(A)和5(B)所示，假设存储块MB1-MBm用于存储信道定义数据(图5A)，还假设，一个新的用于移动终端MT2的信道定义数据要写入存储模块MB4(图5B)。在此情况下，需要作出空间用于MB4上的新的信道定义数据，这通过一个接一个分别移动存储在MB4到MBm中的内容到MB5到MBn。也就是说，信道定义数据移位不可避免地需要首先读出存储在最后存储块MBm中的数据，和接着存储在下一个MBn中，并且接着存储块MB(m-1)的数据被读出和被存储在MBm中，等等，这样的操作被重复直到存储在MB4中的数据被移动到MB5。应该理解的是，在存储块MB4-MBn上的这样的读/写操作消耗了相当大量的时间。因此，这样的一种常规的技术已经遇到了问题，在分配到一个时分多路存取帧的时间间隔内不能完成调度。
本发明的另一个目的是提供一种技术，经过它在帧表中的存储单元，其中新的信道定义数据要被写入，能在一个很短的时间间隔中确定。
本发明的一个方面在于一种硬件安排，用于在一个动态时分多路存取帧中调度信道分配(该时分多路存取帧用于与多个终端进行通信)，和在一个帧表中反映调度结果，包括一个移位寄存器被当作帧表，移位寄存器包括多个串接耦合的寄存器单元，每个寄存器单元被分配到用于多个终端的一个的信道；和一个移位控制器被耦合到移位寄存器，移位控制器控制移位寄存器以便把一个新的信道定义数据写入一个给定的寄存器中和共同的移位多个信道，以便在给定的移位寄存器上作出空间来用于新的信道定义数据。
图2是一个图，显示了一个时分多路存取帧结构，已经在开头段落中提到过；图3是一个图，示意地显示了常规接入点AP的一种安排，已经在开头段落中提到过；图4是一个图，详细地显示了图3中一个帧表，被发送到移动终端的一个时分多路存取帧的一个例子，如图1所示，和耦合到帧表的功能方框，已经在开始段落中提到过；图5A-5C显示了用于描述常规技术的一个时分多路存取帧，用于一个接一个移位存储在帧表的存储块中的数据，已经在开头段落中提到过；图6是个图，示意地显示了按照本发明第一实施例的一个接入点AP的一种安排；图7是一个图，详细地显示了图6中所示的一个帧表，被发送到移动终端的一个时分多路存取帧的一个例子，如图1所示，和耦合到帧表的功能方框；图8是一个图，详细地显示了图6中所示的帧表和一个移位控制器；图9A-9C的每个显示了一个时分多路存取帧，用于进一步描述本发明的第一实施例；和图10是一个图，示意地显示了本发明的第二实施例。
图6是一个图，示意地显示了按照第一实施例的如图1所示的一个接入点AP的一种安排。如图6所示，一个帧表单元38包括一个当作一个帧表的一个移位寄存器40和一个移位控制器42，和一个被安排发出一个移位脉冲的一个调度器44。此外，图6的接入点AP的安排和操作实质上与图3的那些相同，并因此，出于简化描述本公开，将省略描述已经结合参考图3所描述的内容。移位寄存器40包括多个寄存器单元RU1-RUy，当插入一个新的信道定义数据时它们的数据移位被移位控制器42所控制，如后面所描述的。
图7实质上与图4相同，除了图4的存储块MB1-Mby被寄存器单元RU1-RUy所替代，并因此图7的其他的描述则是多余的，因而将被省略以便简化公开。
图8是一个方框图，详细地显示了帧表单元38。如图所示，移位寄存器40包括多个寄存器单元RU1-RUy，每个包括一个选择器SEL，一个寄存器REG，和带有一个启动终端的一个缓冲器。选择器SEL，响应于提供的一个高逻辑电平H(例如)，选择从调度器44扩展的在一个线路L80上出现的数据，并且另外(就是在一个的逻辑电平L的情况下)操作以便选择存储在前述的寄存器单元中的寄存器REG中的数据。在每个寄存器单元RU1-RUy中的缓冲器，响应于一个高逻辑电平H，允许存储在相应寄存器REG中数据通过。因而通过一个数据输出线路L82的方式把导出的数据提供给调度器44。移位控制器42包括一个解码器46，由50(2)-50(y)表示的“或”门，和由52(1)-52(y)表示的缓冲器，所有这些如示例的被耦合。
如上所述，在调度器确定是否分配到一个给定移动终端MT的一个新的信道定义数据被插入，以便邻接已经分配到作为给定的移动终端的相同移动终端的寄存器单元RU之前，需要检查存储在寄存器单元RU1-RUy中的所有的数据。为此，调度器44连续地提供寄存器单元ID代码(每个k-比特(例如))到解码器46以便分别地查明在寄存器单元RU1-RUy中的数据。更特别的是，调度器44最初把规定寄存器单元RU1的一个寄存器单元ID代码提供给解码器46，响应于此，解码器46只在输出1上发出一个高逻辑电平H。高逻辑电平H被提供到寄存器单元1的选择器SEL。当前实现的整个数据检查操作过程中，没有移位脉冲被提供到移位控制器42并因此寄存器单元RU1的寄存器REG不需要选择器SEL的输出。这意味着存储在单元RU1的寄存器REG中的数据保持不改变并出现在数据输出线L82。接着，存储在单元RU2-Ruy的寄存器REG中的数据被连续读出和提供到调度器42。
调度器42检查以确定是否有关新信道定义数据的移动终端对于相同的链路连接已经被分配在帧表40中(就是移位寄存器)，这是通过输出线路L82使用从移位寄存器40提供的数据进行的。一旦检查结果是肯定的，新的信道定义数据被写进移位寄存器40中以便邻接分配到相同的移动终端的寄存器单元，将结合参考图8和9A-9C描述该操作。
图9A显示了帧表40的寄存器单元RU2-RUy的内容的一个例子。假设寄存器单元RU2-RUy已经分别被分配到多个移动终端的控制数据，并假设被插入帧表40的新的信道定义数据被分配到移动终端MT2。进一步假设新的信道定义数据是与下行数据有关。这样，移动终端MT2的新的信道定义数据被写入寄存器单元RU4。在上面的假设上，调度器44在一个输入线路L80上发布移动终端MT2的新的信道定义数据，并提供寄存器单元ID代码到解码器46，响应于该ID代码，在输出4上发出一个高逻辑电平H和在其余的输出上发出低逻辑电平L。高逻辑电平H被提供给“或”门50(4)，它的输出获得一个高逻辑电平H。
应该理解的是，在“或”门50(4)的输出上和跟随“或”门50(4)-50(y)的每个上出现高逻辑电平H以发出一个高逻辑电平H，此外应该明白，每个在“或”门50(4)之前的“或”门50(2)-50(3)的输出保持不变(就是继续产生低逻辑电平L)。因此，通过提供到相应能启动终端的高逻辑电平H能够分别启动缓冲器52(4)-52(y)，同时缓冲器52(1)-52(3)保持不能够启动，这是由于提供到能启动终端的低逻辑电平L。
根据这些条件，调度器44在数据输入线路L80上把移动终端MT2的新的信道定义数据提供给移位寄存器(帧表)40，和此外提供一个单一的移位脉冲到缓冲器52(1)-52(y)。因此，RU4的寄存器REG，响应于移位脉冲，通过RU4的选择器SEL获得移动终端MT2的新的信道定义数据，其中解码器46在输出4上发出一个高逻辑电平H。此外，得到一个高逻辑电平H的选择器信号SL被提供到寄存器单元RU5-RUy的选择器SEL，并因此，每个RU5-RUn的选择器SEL选择存储在之前寄存器单元RU中的数据。作为结果，当一个单一的移位脉冲被提供给移位控制器42时，移动终端MT2的数据被写入RU4，并且同时，存储在随后的RU5-RUm中的数据被分别移位到RU6-RUn。通过图9B和9C示意地显示了一个数据插入的操作和共同的数据移位到右边一位。
一旦调度器44确定没有数据被分配到相同的MT，新的信道定义数据被分配在帧表中40中，则调度器44把新的信道定义数据插入到寄存器单元RU中，该寄存器单元RU跟随着已经用于存储帧表40中数据的最后的RU。相反，一旦调度器44发现在帧表40中，两个或多数据已经被分配到相同的MT，新的信道定义数据被分配，则调度器44把新的数据插入帧表中以便跟随着已经分配到相同移动终端的最后的RU。在该例中，操作调度器44没有难度以至于可以规定已经分配到相同移动终端的最后的寄存器单元RU。
结合参考附图10将描述本发明的第二实施例。如图所示，第二实施例设置比较器90(1)-90(y)和一个优先级编码器92，除此之外，第二实施例实质上与第一实施例是相同的。按照第二实施例，在完成把数据插入帧表中之前，不再需要调度器44连续地检查存储在所有寄存器单元RU1-RUy中的数据以便查明还分配有有关新的信道定义数据的移动终端的寄存器单元。
分别提供比较器90(1)-90(y)以便从寄存器RU1-RUy接收第一输入和从调度器44接收第二输入。每个第一和第二输入表示信息，指明“寄存器号”，“移动终端ID”，以及“是否存储在寄存器单元中的数据是下行的或上行的”。
优先级编码器92从比较器90(1)-90(y)接收比较结果。一旦一个比较结果表示第一和第二输入相符，优先级编码器92发出一个编码的数据，规定一个输出线路94上的寄存器单元号。在此情况下，能够修改优先级编码器92的操作以便在加+1到寄存器单元号数之后发布一个编码的数据。
另一方面，一旦比较结果表明检测到两个或多个相邻(就是邻近的)的寄存器单元被分配到一个相同的移动终端，优先级编码器92选择一个寄存器单元，它的位置号数是最老的。此外，如果所有的比较结果表示不相符，则优先级编码器92发布数据以在一个输出96上进行作用。优先级编码器92提供输出到调度器44，基于接收数据的内容，调度器44如上所述的那样依次实现新的信道定义数据的插入操作。然而，本发明不限于上述内容，它可以被修改，以至于优先级编码器92产生一个代码，表示相邻寄存器单元中的最早的寄存器号数。此外，能够修改优先级编码器92的操作以便在加+1到上述的最老的寄存器号数之后发出一个编码的数据。
在给出的描述中，本发明适用于一种高数据率的无线接入系统。然而，本发明可应用于调度通过有线的数据通信。此外，尽管动态时分多路存取是基于时分多路存取/TDD的(时分双向)，但本发明能应用于调度下行或上行数据。因此，本发明可应用于FDD(频分双工)系统中的下行或上行数据的调度。
上述的描述显示了两个优选实施例和一些其中的修改。然而，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离所附权利要求书的限制的本发明的范围的情况下，显然是可以作出其他的各种修改。因此，所示的和所描述的实施例和修改仅作为示例，而没有限制。
权利要求
1.用于在一个动态时分多路存取帧中调度信道分配的一种硬件安排装置，该时分多路存取帧用于与多个终端进行通信，和在一个帧表中反映调度结果，包括一个被当作帧表的移位寄存器，所述移位寄存器包括多个串接耦合的寄存器单元，每个所述寄存器单元被分配到用于所述多个终端的一个的信道；和一个移位控制器，被耦合到所述移位寄存器，所述移位控制器控制所述移位寄存器以便把一个新的信道定义数据写入一个给定的寄存器中和共同地移位多个信道，以便在所述给定的寄存器上作出空间来用于所述新的信道定义数据。
2.如权利要求1中的一种硬件安排装置，其中在结合所述硬件安排装置的一个接入点和所述多个终端之间建立无线通信。
全文摘要
针对与多个终端的通信,当在一个动态时分多路存取帧中调度信道分配时,和接着在一个帧表中反映调度结果,一个移位寄存器被当作帧表。移位寄存器包括串联耦合的多个寄存器单元。每个寄存器单元被分配到用于多个终端的一个的信道。一个移位控制器,被耦合到移位寄存器,和控制移位寄存器以便把一个新的信道定义数据写入一个给定的移位寄存器中和共同地移位多个信道,以便在所述给定的移位寄存器上作出空间来用于所述新的信道定义数据。
文档编号H04J3/00GK1423492SQ0213151
公开日2003年6月11日 申请日期2002年7月23日 优先权日2001年7月23日
发明者中村光行 申请人:日本电气株式会社