专利名称：对协议数据单元进行调度与传送的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通讯系统中，基站对接收到的通讯连结的数据加以调度及选择传送的系统与方法，特别涉及在码分多址的无线通讯系统中，在其下行链路里，对待传送的通讯连结的协议数据单元，以功率强度来分类协议数据单元及以通讯连结所需的功率来调度(scheduling)、选择并传送协议数据单元的系统与方法。
背景技术：
由于无线通讯的应用快速发展，除了以往的语音服务之外，对于大量数据数据的传递的需求更是与日俱增，因此使得通讯平均比特传输速率的提高、最大可容忍的比特错误率，以及最大容忍延迟时间等，成为无线通讯技术所要改善目标的焦点，这些极待改善的特性，我们通称为通讯的服务质量(Quality of Service；QoS)。其中，所谓“平均比特传输速率”是指此通讯连结中通讯数据的平均传送速率。而“最大可容忍的比特错误率”是指此无线通讯系统中，以比特为单位的通讯连结通讯数据，所可以允许的最大错误量。“最大容忍延迟时间”是指此无线通讯系统中，以协议数据单元为参考基准，对通讯连结的通讯数据可忍受时间延迟的最大值。
以无线通讯来说，通讯连结的数据(协议数据单元)传输是以包的形式传输的，并且分享一个固定的频宽(频带频率)。而服务质量的好坏，即在有限的频宽中，对每个移动通讯装置所发出的通讯连结的数据，做出最有效率的分配，例如当通讯质量非常优良时可以藉由降低传送能量来调整通讯质量，让该能量保持在需求的通讯质量之上，即使用能量调整的方式来对每一回通讯连结作资源配置，即是一种常见的方式。
在码分多址(CDMA)的通讯系统中，因在系统中干扰(Interference)对信号的影响比噪声讯号对信号的影响要大，故在码分多址的通讯系统中是以信号干扰比(Signal-to-interference；SIR)来作为通讯质量的依据之一，为了让有限频宽中提供较多通讯连结，最理想的状况即是对每一回通讯连结的数据，其信号干扰比皆为最小信号干扰比(minSIR)为最理想，最小信号干扰比是保障通讯连接能够实现最大容忍的比特错误率的依据。而依照移动通讯装置的位置不同，通讯连结所需的功率亦有所不同，其最小信号干扰比均不一样，为达到使通讯能够顺畅，对有些通讯连结的数据则必须提高其功率强度，或是降低传输速率，来保证服务质量。然而，对通讯连结的功率强度增加，将会造成对其他通讯连结额外的讯号干扰，对通讯连结的速率降低则会造成对此移动通讯装置的造成连结的延迟。
因此，在考虑整个基站所能负荷的功率强度极限，以及对于这些通讯连结中，协议数据单元传输效率的调整，业界以往的作法是采用单独以时间基础作调度或单独以功率基础作调度来加以解决，以便安排这些通讯连结中协议数据单元的进出顺序及选择传送的程序。
然而，以往的时间基础调度器或功率基础调度器技术上虽有调度的观念，但是仍缺乏较完整且整体的分配，例如，一般时间基础调度器仅依照先来后到的顺序，以及通讯连结所要求的服务质量来作调度处理，与功率资源的分配毫无关系。而一般的功率基础调度器仅将服务质量固定来调整所需服务的通讯连结的功率，亦即先前技术仅处理有关固定比特速率(CBRConstant Bit Rate)的问题，对于可变比特速率(VBRVbriable Bit Rate)的通讯连结则无法处理。所以本发明针对已知技术的缺点，提供一种在无线通讯系统中，基站对移动通讯装置通讯的下行链路里，对所发射的通讯连结除考虑服务质量外同时依照功率强度加以分类后，利用优先顺序调度及选择传送的系统与方法，适用于固定比特速率与可变比特速率的系统，以解决上述已知技术所无法处理的问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种在码分多址的无线通讯系统中，基站对所接收到通讯连结的协议数据单元(PDUs)，以功率强度分类包调度(PCPS)方式，在下行链路中对通讯连结的协议数据单元加以调度及选择传送功率的系统与方法。
本发明提出一种调度单元，其中包含一个频宽调整器、一个时间基础调度器，以及一个功率基础调度器。此频宽调整器在无线通讯系统的通讯范围内，依据每一个移动通讯装置发送通讯连结的位置与基站之间的链结功率大小，区分为多个功率强度等级区(PS-class)，依据多个功率强度等级与不同的服务质量，分配其相对应的频宽比重值(bandwidth)。以便让时间基础调度器能依据该频宽调整器所提供的数据，来调度处理该多个协议数据单元。
在每一段预定时间框架之内，时间基础调度器分别累积及暂存多个协议数据单元，每一个协议数据单元依据频宽调整器提供有关的其所属通讯连结所须的服务质量与所属的功率强度等级区的讯息，分别确定每个协议数据单元的优选顺序值。而后时间基础调度器根据协议数据单元所属的通讯连结的优先顺序值大小，在不同的通讯连结中循序将多个协议数据单元调度后，传送至功率基础调度器。
接着，由功率基础调度器依据无线通讯系统的所能处理的功率强度上限，以及对协议数据单元所属的通讯连结所需的功率大小，对来自时间基础调度器的多个协议数据单元加以调度，并依分配的功率调度传送出去。其中，功率基础调度器将超过基站功率强度上限的协议数据单元，回传至时间基础调度器中，继续加以调度。
藉由本发明调度单元对通讯连结的调度处理，可以依照通讯连结的实际状况，有效率的利用无线通讯系统有限的功率资源，并对每一个通讯连结的传送做出最佳的安排，以提高通讯的服务质量，使得通讯平均传输速率得以提高、可以有较小的比特错误率，以及可以有较小的协议数据单元的延迟。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1为基站、不同功率强度等级区与移动通讯装置的关系示意图。
图2是本发明调度单元的功能方块图。
图3是不同功率强度等级区中所存在的预定时间框架进行最高优先调度顺序的示意图。
图4是本发明调度寄存器对协议数据单元排出优先顺序值的示意图。
图5是本发明的控制模块对单一调度寄存器中的协议数据单元的传送示意方块图。
图6是本发明第一具体实施例时间基础调度器中的系统运作流程图。
图7是本发明调度方法的流程图。
图8是本发明的协议数据单元在时间基础调度器中调度的方法流程图。
具体实施例方式
请参阅图1，图1是在一个无线通讯系统100中，基站105、不同功率强度等级区A1、A2、A3与移动通讯装置150、160、170、180的关系示意图。在无线通讯系统100的通讯范围内，每一个移动通讯装置150、160、170、180对基站105发送或接收相对应的通讯连结110，每一个通讯连结110中包含有多个协议数据单元，该图是在没有遮蔽物与多重路径影响的理想状态下，基站105与每个移动通讯装置均为直线传输，若移动通讯装置离基站较近，可用较小功率传输，亦同时可以使用较大传输速率来传输数据，进而控制传输的质量。
请参阅图2，图2是本发明调度单元200的功能方块图。本发明提供了一种使用于无线通讯系统100中的基站系统105的传输系统中的调度单元(scheduling unit)200，此调度单元200包含一个频宽调整器(bandwidthadjuster)250、一个时间基础调度器(time-based scheduler)230，以及一个功率基础调度器(power-based scheduler)240。其中，该时间基础调度器230包含一个存储器203、一个调度寄存器(scheduling queue)210、一个控制模块215、一个由多回通讯连结共用的传送寄存器(T-queue)220，以及一个判断模块225。通讯连结所包含的协议数据单元(PDUs)260、270是可以分为待调度协议数据单元260以及已调度协议数据单元270。调度寄存器210是用来暂存当次通讯连结所要求传送的多个待调度协议数据单元260，以待进一步处理。控制模块215是用来设定调度寄存器210中暂存的多个待调度协议数据单元260的优先顺序值262，并且用来控制多个待调度协议数据单元260的传送。传送寄存器220是用来暂存经过调度处理后并在允许的连线速率内可以传送至功率基础调度器的待调度协议数据单元260。存储器203是用来存放一回通讯连结所对应允许协议数据单元数，此允许协议数据单元数是表示此回通讯连结中的待调度协议数据单元260在预定时间框架内可以处理的最大数量。
此频宽调整器250依据在无线通讯系统100中的无线通讯装置150、160、170、180所发送至基站105的通讯连结的功率大小，可以区分为多个功率强度等级区(PS-class)A1、A2、A3，并确定每100个预定时间框架(时间为1秒钟)中，每一个预定时间框架的功率强度等级区调度优先顺序。
此频宽调整器250针对通讯范围内的多回通讯连结110来确认其所属的功率强度等级区A1、A2、A3，再依据每一个功率强度等级区A1、A2、A3中的多回通讯连结110的连线速率总和，对不同的功率强度等级区A1、A2、A3，分配其相对应的频宽比重值(bandwidth)，而使时间基础调度器230则依据多个功率强度等级区的调度优先顺序和频宽比重值大小，来调度处理相对应的功率强度等级区A1、A2、A3中多回通讯连结110的待调度协议数据单元260。进一步说明，此频宽调整器250是依据多回通讯连结110所需要的服务质量(Quality of Service)程度，来进行前述功率强度等级区A1、A2、A3的优先顺序的设定，以达到相关频宽资源保留的工作。
此功率强度等级区A1、A2、A3的优先顺序和其中预定时间框架的关系如图3所示，图3为不同功率强度等级区A1、A2、A3中所存在的预定时间框架进行最高优先调度顺序的示意图，图中每一个功率强度等级区A1、A2、A3分别所图示的多个方格是指每秒钟传输的预定时间框架，其数量为100个，其中任一个功率强度等级区的每一个预定时间框架，其图示中垂直对应的其他功率强度等级区的预定时间框架为被同时处理，深底色部分的方块为优先处理预定时间框架，所以在每一次频宽调整器250对功率强度等级区作选择时，仅选择其中一个预定时间框架，来使其进入时间基础调度器230进行调度，而每个预定时间框架中包含多回通讯连结中的多个协议数据单元。
接着在每一段预定时间框架内，此时间基础调度器230针对依据频宽调整器250所排序决定出目前将处理的功率强度等级区A1、A2、A3来处理其中的通讯连结110。时间基础调度器230中的多个调度寄存器210分别累积此通讯连结110的多个待调度协议数据单元260。在一段预定时间框架内累积多个待调度协议数据单元260后，每一个调度寄存器210中的多个待调度协议数据单元260依据其被时间基础调度器230所接收的时间顺序加以调度，以先接收的协议数据单元的优先顺序值较大，后接收的协议数据单元的优先顺序值较小的原则，分别由控制模块215来确定每个待调度协议数据单元260相对应的优先顺序值。以图4来作出进一步说明，图4为时间基础调度器230中的调度寄存器210对待调度协议数据单元260排出优先顺序值的示意图，当调度寄存器210中原先并无任何的协议数据单元时，则控制模块215会将调度寄存器210所接收的第一个协议数据单元P1的优先顺序值H1设定为允许协议数据单元数，并对后续所接收到的其余协议数据单元(P2～Pn)的优先顺序值(H2～Hn)，以1的差额依序递减，如图4中第一个协议数据单元P1的优先顺序值H1为常数h，第二个协议数据单元P2的优先顺序值H2为h-1。如此，调度寄存器210中多个协议数据单元(P1～Pn)的优先顺序值(H1～Hn)就有可能出现大于零以及小于等于零的值。而后依照优先顺序值(H1～Hn)由大到小，循序将优先顺序值大于零的协议数据单元予以传送出去。
以前述具体实施例进一步说明，如图5的时间基础调度器230中控制模块215对协议数据单元(Pa、Pb、Pc、Pd、Pe)的传送示意方块图所示。控制模块215会将调度寄存器210中的多个协议数据单元(Pa、Pb、Pc、Pd、Pe)中优先顺序值(Ha、Hb)分别为2以及1的正值的协议数据单元(Pa、Pb)传送至传送寄存器220中，以便后续传送至功率基础调度器240。对于优先顺序值(Hc、Hd、He)分别为0、-1以及-2的非正值的协议数据单元(Pc、Pd、Pe)，控制模块215将其优先顺序值(Hc、Hd、He)加上允许协议数据单元数，假设允许协议数据单元数的值为j，加上j成为更新的优先顺序值(Hc-1、Hd-1、He-1)分别为0+j、-1+j、-2+j，并使其与下一段预定时间框架内所接收的多个协议数据单元(Pf、Pg)一起进行调度对于下一段预定时间框架内所接收的多个协议数据单元(Pf、Pg)，控制模块215将其优先顺序值(Hg、Hf)接续该经过更新的优先顺序值中最小者(He-1)，而设为以1的差额依序递减而分别为-2+j-1、-2+j-2。而此优先顺序值(Ha、Hb)为正值的意义，为在允许的连线速率内可以传送至该功率基础调度器240的协议数据单元(Pa、Pb)，而优先顺序值(Hc、Hd、He)非正值时，为超越允许的速线速率而预先到达的协议数据单元(Pc、Pd、Pe)。
特别注意的是，时间基础调度器230会依据频宽调整器250所确定出的功率强度等级区的调度优先顺序，依序经由控制模块215控制其相关的多个待调度协议数据单元260传输到传送寄存器220。控制模块215在输出待调度协议数据单元260时，必须同时输出一个功率强度等级区中所属的多回通讯连接110的多个待调度协议数据单元260，控制模块215比较多个调度寄存器210位于领先位置的协议数据单元(Pa)的优先顺序值262大小，依照由大到小的顺序传送至共用的传送寄存器220，假使两个或两个以上的调度寄存器210其位于领先位置的协议数据单元(Pa)具有相同的优先顺序值(Ha)，则利用循环(round robin)的方式输出。控制模块215重复以上的输出动作，直到所有具有大于零优先顺序值262的待调度协议数据单元260都被输出到共用的传送寄存器220为止。
因此，此时在共用的传送寄存器220中的多个待调度协议数据单元260有两阶层的排序顺序，第一阶层是根据每一段预定时间框架中的功率强度等级区A1、A2、A3的优先顺序来排列所属的待调度协议数据单元260，第二阶层是在同属于相同功率强度等级区的待调度协议数据单元260依其优先顺序值262的大小排列。
在前述的调度单元200中，其中存储器203还储存相对应于多回通讯连结110的多个最长停留时间参数(Waiting bound)，每个最长停留时间参数用以表示在相对应的通讯连结110中，任一个协议数据单元在时间基础调度器230中可允许停留而仍为有效的最长时间。并且，时间基础调度器230所接收的每一个协议数据单元都具有一老化时间值(Aging time value)，以用来表示协议数据单元进入时间基础调度器230的总累积时间。
接下来，当暂存于共用的传送寄存器220的每一个协议数据单元在传送至功率基础调度器240之前，判断模块225将待传送的协议数据单元的老化时间值与该最长停留时间参数相比较，以判断协议数据单元是否有效。如果协议数据单元的老化时间值尚未超过最长停留时间参数，则此协议数据单元仍判断为有效，而将协议数据单元传送至功率基础调度器240中。如果，其对应的老化时间值超过最长停留时间参数，依照对这些通讯连结110事先定义的数据特性决定丢弃或是直接传送至功率基础调度器240中，换句话说，就是需要事先定义这些数据重要与否，决定予以丢弃或是强迫传送至功率基础调度器240之中。
针对上述的最长停留时间参数说明，在存储器203中还储存有相对应于多回通讯连结110的多个传输权重与多个功率强度等级区交替周期。每一个传输权重用以表示相对应的通讯连结110的传输速率和通讯连结110所属的功率强度等级区A1、A2、A3中所有通讯连结110的传输速率总和的比值。而每一个功率强度等级区交替周期，为时间基础调度器230对于该相对应的通讯连结110所属的功率强度等级区A1、A2、A3进行最高优先调度顺序的时间间隔，换言之，如图3所示，功率强度等级区交替周期，为相同功率强度等级区中，两个邻近的优先处理的预定时间框架(深底色部分的方块)的时间间隔。其中，每一个功率强度等级区A1、A2、A3必须在他所设定的每一次功率强度等级区交替周期之内，至少被安排一次最高优先调度顺序。另外，每个通讯连结110所对应的最长停留时间参数，是由该通讯连结110所相对应的功率强度等级交替周期除以通讯连结110所相对应的传输权重而计算得出。其演算式说明如下，设最长停留时间参数为waiting-bound，设功率强度等级区交替周期为PSI，设一传输权重为service_weight则waiting_bound＝(PSI/service_weight)。
如前述时间基础调度器230中，通讯连结110的协议数据单元是以多个比特所组成，每个协议数据单元相对应的优先顺序值262，是根据其所属通讯连结110的服务质量要求的程度而确定，该服务质量要求的程度是以平均比特传输速率值、最大可容忍的比特错误率值以及该协议数据单元的最大容忍延迟时间值的大小来决定。其中，服务质量要求的程度较严格的协议数据单元的优先顺序值262较大，服务质量要求的程度不严格的协议数据单元的优先顺序值262较小。所谓要求程度较严格的协议数据单元表示该协议数据单元所属的通讯连结110具有较高的平均比特传输速率值、较低的最大可容忍的比特错误率值，以及较低的最大容忍延迟时间值。反之，所谓要求程度较不严格的协议数据单元表示该协议数据单元所属的通讯连结110具有较低的平均比特传输速率值、较高的最大可容忍的比特错误率值，以及较高的最大容忍延迟时间值。
接着，此功率基础调度器240依据无线通讯系统100的所能处理的功率强度上限，对来自时间基础调度器230的多个协议数据单元加以调度，并加以分配传送出去，其中，需事先输入最小讯号干扰比242以及预期讯号干扰比244给功率基础调度器240当作调度计算的依据，最小讯号干扰比242为基站105与移动通讯装置150、160、170、180进行通讯连结110时，每一个协议数据单元被传输所需要的最小功率资源，由基站预先设定，预期讯号干扰比244为移动通讯装置150、160、170、180根据所收到的数据错误率来决定。
当功率基础调度器240对多个协议数据单元进行调度之际，若所需的功率总和超过无线通讯系统100所能处理的功率强度上限时，功率基础调度器240将超过功率强度上限的单数个或多个协议数据单元，依照其相对应的优先顺序值262由小到大依序回传至时间基础调度器230中，以使无线通讯系统100能将符合该功率强度上限的剩余多个已调度协议数据单元270一次加以传送出去，其中时间基础调度器230对于自功率基础调度器240回传的协议数据单元会提高其优先顺序值262，并与下一段预定时间框架所接收到的待调度协议数据单元260一起进行调度。
对于前述的时间基础调度器，进一步以演算法表示。时间基础调度器首先依据频宽调整器所排序决定的功率强度等级区的调度优先顺序依序作调度行为，此调度行为是针对在每一个功率强度等级区内，设定多回通讯连结中的任一通讯速结为k，功率强度等级区为C，针对功率强度区C中通讯连结k的p个协议数据单元作调度处理。其中，定义通讯连结k在每一个预定时间框架内的允许协议数据单元数为INCk[C]，协议数据单元i(i≤p)的优先顺序值为ai，k，调度寄存器中协议数据单元的数量为Qk[C]，协议数据单元i的老化时间值为Aging_timesi，k，协议数据单元的最长停留时间参数为Waiting_boundk[p]，一个调度权重Ψi，k(scheduling weight)是决定协议数据单元i的有效调度权重，以决定是否将此协议数据单元i传送出去至功率基础调度器，则演算法如下所示假如通讯连结k尚未存入调度单元到所属调度寄存器，亦即Qk[C]＝0则ai，k＝INCk[C]若Qk[C]≠0则ai，k＝ai-1，k-1由前述的关系式，协议数据单元则分别对应不同的ap，k，最大的ap，k为INCk[C]，其他的ap，k则依次递减，将ai，k＞0的协议数据单元暂存于一个共用的传送寄存器中，将ai，k＜＝0的每一个协议数据单元再加上INCk[C]，保留在原来的调度寄存器中，与下一段预定时间框架内进入的协议数据单元一起调度。
特别注意的是，每回通讯连结必须依照所相对应的功率强度区的调度优先顺序依序分别操作上述演算法，然后依序将ai，k＞0的协议数据单元暂存于一个由多回通讯连结共用的传送寄存器中。接着，将该共用的传送寄存器中的每一个协议数据单元通过下列关系式所求的值加以排序Ψi，k＝ai，k/(Waiting_boundk[p]-Aging_timesi，k)然后，取Ψi，k＞0的协议数据单元依序传输至功率基础调度器中，将Ψi， k＜＝0的协议数据单元，依照通讯连结事先定义的数据特性决定丢弃或是传送至功率基础调度器中，换句话说，就是以事先定义这些数据重要与否，决定予以丢弃或是强迫传送至功率基础调度器之中。
接着，功率基础调度器的处理程序，进一步以另一个演算法表示。其中，功率基础调度器接收来自时间基础调度器的协议数据单元共m个，此m个协议数据单元来自N条不同的通讯连结，m≥N。设定编号k的通讯连结，该功率强度等级区为C，定义允许协议数据单元数为INCk[C]，协议数据单元j(j≤m)的优先顺序值为aj，k，功率指数gk(power indices)是编号k通讯连结所代表的功率指数，此功率指数用来决定此通讯连结的能量级数。实际上通讯连结k的传输速率Rk是等于此连线被允许的协议数据单元数乘以一个协议数据单元的长度(比特数)，频带频宽W(Frequency band bandwidth)为无线通讯系统所预先定义的值，通讯连结k的预期讯号干扰比rk(target-SIR)是用来决定该通讯连结的接收错误比率，计算式中选用的预期讯号干扰比244需大于最小讯号干扰比242。功率指数的关系式如下列所示gk=rkrk+(W/Rk)]]>若Σk=1Ngk≤0,]]>则将m个协议数据单元传输出去供无线通讯硬件传送之用；若Σk=1Ngk>0,]]>则依照协议数据单元原先在共用的传输寄存器中的优先顺序值，由小到大依序传回时间基础调度器中。直到Σk=1Ngk≤0]]>时，将仍存在功率基础调度器中的协议数据单元传输出去供无线通讯硬件传送之用。其中，将传回时间基础调度器中的协议数据单元的每一个的优先顺序值aj，k，加上INCk[C]，而更新其优先顺序值为aj，k+INCk[C]，并使其与下一段预定时间框架内所接收的多个协议数据单元一起进行调度。
将前述时间调度器步骤中，针对控制模块215以及判断模块225的运作简化以流程图叙述之，请参考图6。图6为本发明第一具体实施例中时间基础调度器的系统运作流程图。首先如图6运作步骤402，控制模块215由存储器203中读取允许协议数据单元数。接着如图6运作步骤404，控制模块215对依序进入调度寄存器210的待调度协议数据单元260来设定其优先顺序值，其最大值不超过允许协议数据单元数，此时待调度协议数据单元260的老化时间，会随着进入调度单元的时间增加而增加。接着如图6运作步骤406，控制模块215根据待调度协议数据单元260的优先顺序值，开始调度待调度协议数据单元260，并将调度好的待调度协议数据单元260送至传送寄存器220。接着如图6运作步骤408，判断模块225读取存储器203中的传输权重与功率强度等级区交替周期，并依此计算出最长停留时间参数。接着如图6运作步骤410，由判断模块来判断在传送寄存器220内的待调度协议数据单元260的老化时间是否大于等于最长停留时间参数。若不是，如图6运作步骤412，将传送寄存器220中待调度协议数据单元260传送至功率基础调度器240中。若是，如图6运作步骤416，判断该待调度协议数据单元260是否为重要数据。若不是，如图6运作步骤418，则丢弃此待调度协议数据单元260。若是，如图6运作步骤414，将该待调度协议数据单元260传回调度寄存器210中，重回步骤404进行调度步骤。
本发明的第二具体实施例为对多个协议数据单元的调度与传送的方法。本发明是提供一种使用于无线通讯系统中的调度单元，处理基站中下行链路的多个协议数据单元，而后依照无线通讯系统所能处理的功率强度上限，对该多个协议数据单元进行调度而后加以传送出去，此调度单元包含一个频宽调整器、一个时间基础调度器，以及一个功率基础调度器。
首先，此频宽调整器在无线通讯系统的通讯范围内，依据每一个移动通讯装置发送通讯连结的位置与基站之间的传输功率大小，区分为多个功率强度等级区，并确定，每秒中一定数目的时间框架，例如100个预定时间框架(1秒钟)中的每一个预定时间框架的功率强度等级区优先顺序。另外，此频宽调整器针对通讯范围内的多回通讯连结去确认其所属的功率强度等级区，再依据每一个功率强度等级区中的多回通讯连结110的连线速率总和，对不同的功率强度等级区分配其相对应的频宽比重值。在每一段预定时间框架之内，时间基础调度器分别累积并暂存多回通讯连结的多个协议数据单元，每一个协议数据单元会依据其所属通讯连结的服务质量要求程度，分别确定每个协议数据单元的优先顺序值。而后时间基础调度器依照功率强度等级区的调度优先顺序一一调度每一个功率强度等级区，其调度是根据所属的多回通讯连结中的多个数据单元的优先顺序值大小，在不同的通讯连结之间循序将多个协议数据单元予以传送至功率基础调度器。最后，功率基础调度器对多个协议数据依照无线通讯系统所能处理的功率强度上限，以及多个协议数据单元所属的通讯连结需要的功率，而对协议数据单元进行调度。若所需的功率总和超过无线通讯系统所能处理的功率强度上限时，功率基础调度器将超过该功率强度上限的协议数据单元，依照其相对应的优先顺序值依由小至大的顺序回传至时间基础调度器中，以及将符合该功率强度上限的剩余协议数据单元一次加以传送出去。
其中，当功率基础调度器对多个协议数据单元进行调度之际，若所需的功率总和超过无线通讯系统的基站所能处理的功率强度上限时，功率基础调度器将超过功率强度上限的协议数据单元，依照其相对应的优先顺序值由小到大依序回传至时间基础调度器中，以使无线通讯系统能将符合该功率强度上限的剩余协议数据单元一次加以传送出去，其中时间基础调度器对于自功率基础调度器回传的协议数据单元会提高其优先顺序值，并与下一段预定时间框架所接收到的协议数据单元一起进行调度。
请参阅图7，图7是上述本发明调度方法的流程图。此调度方法包含下列步骤首先，如图7步骤501，频宽调整器对功率强度等级区的优先顺序加以设定，以达到相关频宽资源保留的工作。
接着，如图7步骤502，时间基础调度器在一段预定时间框架内，接收多回通讯连结的多个协议数据单元。
接着，如图7步骤503，在时间基础调度器中，对多回通讯连结的多个协议数据单元予以调度。
接着，如图7步骤504，将多回通讯连结的多个协议数据单元依序传送至功率基础调度器中。
接着，如图7步骤505，功率基础调度器对多个协议数据单元予以调度。
接着，如图7步骤506，判断功率基础调度器对协议数据单元作调度所需的功率总和，是否超过基站所能处理的功率强度上限。
则进行图7步骤507，功率基础调度器将基站功率范围所能处理的协议数据单元直接传送出去。
接着，如图7步骤508，功率基础调度器将基站功率范围所不能处理的协议数据单元传送回时间基础调度器。
步骤506判断若否，接着，如图7步骤509，则直接将协议数据单元传送出去，供通讯利用。
补充说明，此频宽调整器是可以依据通讯连结所需要的服务质量程度，来进行前述功率强度等级区的频宽资源保留工作。每个协议数据单元相对应的优先顺序值，也可以根据其所属通讯连结的服务质量要求的程度而确定。进一步说明，通讯连结的协议数据单元是以多个比特所组成，服务质量要求的程度是以平均比特传输速率值、最大可容忍的比特错误率值以及该协议数据单元的最大容忍延迟时间值的大小来决定。其中，服务质量要求的程度较严格的协议数据单元的优先顺序值较大，服务质量要求的程度较不严格的协议数据单元的优先顺序值较小。所谓要求程度较严格的协议数据单元表示该协议数据单元所属的通讯连结具有较高的平均比特传输速率值、较低的最大可容忍的比特错误率值，以及较低的最大容忍延迟时间值。反之，所谓要求程度较不严格的协议实践单元表示该协议数据单元所属的通讯连结具有较低的平均比特传输速率值、较高的最大可容忍的比特错误率值，以及较高的最大容忍延迟时间值。
进一步针对本发明第二具体实施例中，时间基础调度器的调度叙述。时间基础调度器包含多个调度寄存器、一个存储器，以及一个由多回通讯连结共用的传送寄存器。每一个调度寄存器是用来接收并暂存一回或多回通讯连结所要求传送的多个协议数据单元。存储器是用来存放每一回通讯连结所对应的一个允许协议数据单元数，以表示该通讯连结在预定时间框架内可被处理的协议数据单元的最大数量。由多回通讯连结共用的传送寄存器是用来暂存经过处理后并在允许的连线速率内可以传送至功率基础调度器的协议数据单元。
首先，针对每一回通讯连结所对应的调度寄存器，当调度寄存器接收多个协议数据单元时，如果其中并无任何的协议数据单元，则调度寄存器所接收的第一个协议数据单元的优先顺序值会被设定为允许协议数据单元数，而后续所接收到的其余协议数据单元的优先顺序值，则被设为以1的差额依序递减。
接着，依照每一个预定时间框架所确定的功率强度等级区调度优先顺序，依序针对每一个功率强度等级区，将所属的多个调度寄存器的多个协议数据单元中优先顺序值为正值者，依优先顺序值大到小传送至该传送寄存器中，以便后续再传送至该功率基础调度器。其中，优先顺序值正值为在允许的连线速率内可以传送至该功率基础调度器的协议数据单元，而优先顺序值为非正值时，为超越允许的连线速率而预先到达的协议数据单元。
接着，对于每一个通讯连结的多个协议数据单元中优先顺序值为非正值时，将其优先顺序值加上允许协议数据单元数而更新其优先顺序值，并使其与下一段预定时间框架内所接收的多个协议数据单元一起进行调度，下一段预定时间框架内所接收的多个协议数据单元的优先顺序值是接续经过更新的优先顺序值中最小者，而设为以1的差额依序递减。
存储器还储存有相对应于多回通讯连结的多个最长停留时间参数，每个最长停留时间参数用以表示在相对应的通讯连结中，任一个协议数据单元在时间基础调度器中可允许停留而仍为有效的最长时间。并且，时间基础调度器所接收的每一个协议数据单元都具有一老化时间值，以用来表示协议数据单元进入时间基础调度器的总累积时间。
接着，当暂存在传送寄存器的每一个协议数据单元在传送至功率基础调度器之前，需将待传送的协议数据单元的老化时间值与该最长停留时间参数相比较，以判断协议数据单元是否有效。如果协议数据单元的老化时间值尚未超过最长停留时间参数，则此协议数据单元仍判断为有效，而将协议数据单元传送至功率基础调度器中。如果，其对应的老化时间参数超过最长等待时间参数，依照对这些通讯连结事先定义的数据特性决定丢弃或是传送至功率基础调度器中，换言之，就是以事先定义这些数据重要与否，决定予以丢弃或是强迫传送至功率基础调度器之中。
请参阅图8，图8是本发明的协议数据单元在时间基础调度器中调度的方法流程图。
首先，如图8步骤601，时间基础调度器在预定时间框架内，接收多个协议数据单元。
接着，如图8步骤602，时间基础调度器设定每一个协议数据单元的优先顺序值。
接着，如图8步骤603，在调度寄存器中，判断协议数据单元是否超越允许连线速率而预先到达。若是，则重回步骤602。
若否，则进入图8步骤604，传送允许连线速率内的协议数据单元至传送寄存器中。
接着，如图8步骤605，在传送寄存器中，以老化时间值是否超过最长停留时间参数，判断协议数据单元是否有效。
若协议数据单元有效，如图8步骤606，则将有效的协议数据单元依序传送至功率基础调度器中。
若协议数据单元无效，如图8步骤607，则依照对这些通讯连结事先定义的数据特性决定丢弃或是传送至功率基础调度器中。
对于上述的时间基础调度器，其中存储器中还储存有相对应于多回通讯连结的多个传输权重与多个功率强度等级区交替周期。每一个传输权重用以表示相对应的通讯连结的传输速率和通讯连结所属的功率强度等级区中所有通讯连结的传输速率总和之比值。而每一个功率强度等级区交替周期为时间基础调度器对于该相对应的通讯连结所属的功率强度等级区进行调度服务的时间间隔，换言之，每一个功率强度等级区必须在他所设定的每一次功率强度等级区交替周期之内至少被安排一次最高优先调度顺序。其中每个通讯连结所对应的最长停留时间参数，是由该通讯连结所相对应的功率强度等级交替周期除以通讯连结所相对应的传输权重而计算得出。
本发明是在码分多址的无线通讯系统中对协议数据单元进行调度与传送，也就是基站对所接收到通讯连结的协议数据单元，会以功率强度分类包调度的方式，在下行链路中对协议数据单元加以调度及选择传送。本发明提供一个调度单元，接收通讯连结中待传送的协议数据单元，依据其被接收的时间顺序和所属的通讯连结的服务质量，分别确定其相对应的优先顺序，并在一段预定时间框架内累积多个协议数据单元后加以调度，而后依照该无线通讯系统所能处理的功率强度上限以及每一回通讯连结所须使用的功率，将多个协议数据单元加以传送出去供通讯使用。藉由上述本发明调度单元对通讯连结的调度处理方法，可以依照通讯连结的实际状况，有效率的利用无线通讯系统有限的功率资源，并对每一个通讯连结的传送做出最佳的安排，以提高通讯的服务质量，使得通讯平均传输速率得以提高、可以有较小的比特错误率，以及可以有较小的协议数据单元的延迟。
通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所披露的较佳具体实施例来对本发明加以限制。相反地在本发明的权利要求的范畴内可对本发明作若干的改变和等效的安排。
权利要求
1.一种使用于一无线通讯系统中的调度单元，用来循序接收多回通讯连结中的多个协议数据单元，在一段预定时间框架内累积该多个协议数据单元，并对该多个协议数据单元进行调度，而后依照该无线通讯系统所能处理的功率强度上限将该多个协议数据单元加以传送出去，该调度单元包含一时间基础调度器，将该段预定时间框架内所累积的多个协议数据单元，依据其被接收的时间顺序加以调度，分别确定每个协议数据单元相对应的优先顺序值，而后依照优先顺序值将该多个协议数据单元予以传送出去；以及一功率基础调度器，接收由该时间基础调度器所传来的多个协议数据单元，每个协议数据单元对应一功率，且对该多个协议数据单元加以调度并分配传送；其中当该功率基础调度器对该多个协议数据单元进行调度之际，若该多个协议数据单元所需的功率总和超过该无线通讯系统所能处理的功率强度上限时，该功率基础调度器会将超过该功率强度上限的协议数据单元，依照其相对应的优先顺序值依序回传至该时间基础调度器中，以使该无线通讯系统能将符合该功率强度上限的剩余协议数据单元一次加以传送出去。
2.如权利要求1所述的调度单元，该通讯连结的协议数据单元是以多个比特所组成，其中每个协议数据单元相对应的优先顺序值是根据其所属的通讯连结的服务质量要求的程度而确定，该服务质量要求的程度是以平均比特传输速率值、最大可容忍的比特错误率值以及该协议数据单元的最大容忍延迟时间值的大小来决定。
3.如权利要求1所述的调度单元，其中每个协议数据单元相对应的优先顺序值是根据其被该时间基础调度器所接收的时间顺序来决定，先接收的协议数据单元的优先顺序值较大，后接收的协议数据单元的优先顺序值较小。
4.如权利要求3所述的调度单元，其中当该功率基础调度器对该多个协议数据单元进行调度之际，若所需的功率总和超过该无线通讯系统所能处理的功率强度上限时，该功率基础调度器会将超过该功率强度上限的协议数据单元，依照其相对应的优先顺序值由小到大依序回传至该时间基础调度器中。
5.如权利要求1所述的调度单元，其中该时间基础调度器对于自该功率基础调度器回传的协议数据单元，与下一段预定时间框架所接收到的协议数据单元一起进行调度。
6.如权利要求1所述的调度单元，其中该时间基础调度器对于自该功率基础调度器回传的协议数据单元，提高其优先顺序值。
7.如权利要求1所述的调度单元，其中在该无线通讯系统的通讯范围内，依据该多个协议数据单元所发送的位置与该调度单元的距离远近，可以区分为多个功率强度等级区。
8.如权利要求7所述的调度单元，其中该调度器单元还包含一频宽调整器，用来对该通讯范围内的多个功率强度等级区进行区分。
9.如权利要求8所述的调度单元，其中该频宽调整器对不同的功率强度等级区分配不同的频宽比重值，该时间基础调度器则依据该多个功率强度等级区的频宽比重值大小，来依序处理相对应的功率强度等级区中的协议数据单元。
10.如权利要求9所述的调度单元，其中该多个协议数据单元安排在多回通讯连结中来发送，而为该时间基础调度器所循序接收，该频宽调整器则依据该多回通讯连结的连线速率总和，来对该多个功率强度等级区分配其相对应的频宽比重值。
11.如权利要求9所述的调度单元，其中该时间基础调度器包含一调度寄存器，用来接收并暂存该多个协议数据单元，以待进一步处理；一存储器，用来存放一允许协议数据单元数，该允许协议数据单元数表示该时间基础调度器在该预定时间框架内可以处理的协议数据单元的最大数量；以及一控制模块，用来设定该调度寄存器中暂存的多个协议数据单元的优先顺序值；其中，当该调度寄存器接收该多个协议数据单元时，如果该调度寄存器中并无任何的协议数据单元，则该控制模块将所接收的第一个协议数据单元的优先顺序值设定为该允许协议数据单元数，并对后续所接收到的其余协议数据单元的优先顺序值设为依序递减。
12.如权利要求11所述的调度单元，其中该时间基础调度器的控制模块另外具有控制该多个协议数据单元的传送的功能，该时间基础调度器还包含一传送寄存器，用来暂存在经过处理后并在允许的连线速率内可以传送至该功率基础调度器的协议数据单元；其中，该控制模块将该调度寄存器中的多个协议数据单元中优先顺序值为正值者传送至该传送寄存器中，以便后续传送至该功率基础调度器。
13.如权利要求12所述的调度单元，其中该多个协议数据单元中优先顺序值为正值时，为在允许的连线速率内可以传送至该功率基础调度器的协议数据单元，而该多个协议数据单元中优先顺序值为非正值时，为超越允许的连线速率而预先到达的协议数据单元。
14.如权利要求12所述的调度单元，其中对于该多个协议数据单元中优先顺序值为非正值时，该控制模块将其优先顺序值加上该允许协议数据单元数而更新其优先顺序值，并使其与下一段预定时间框架内所接收的多个协议数据单元一起进行调度。
15.如权利要求14所述的调度单元，其中对于所述的下一段预定时间框架内所接收的多个协议数据单元，该控制模块将其优先顺序值接续该经过更新的优先顺序值中最小者，而设为依序递减。
16.如权利要求12所述的调度单元，其中该存储器还储存有相对应于该多回通讯连结的多个最长停留时间参数，每个最长停留时间参数用以表示于相对应的通讯连结中，任一个协议数据单元在该时间基础调度器中可允许停留而仍为有效的最长时间。
17.如权利要求16所述的调度单元，其中为该时间基础调度器所接收的每一个协议数据单元都具有一老化时间值，以用来表示该协议数据单元进入该调度单元的总累积时间。
18.如权利要求17所述的调度单元，其中该时间基础调度器还包含一判断模块，当暂存在该传送寄存器的每一个协议数据单元在传送至该功率基础调度器之前，该判断模块将该待传送的协议数据单元的老化时间值与该最长停留时间参数相比较，以判断该协议数据单元是否有效，如果该协议数据单元的老化时间值尚未超过该最长停留时间参数，则将该协议数据单元传送至该功率基础调度器中。
19.如权利要求16所述的调度单元，其中该存储器另储存有相对应于该多回通讯连结的多个传输权重与多个功率强度等级区交替周期，每一个传输权重用以表示相对应的通讯连结的传输速率和该通讯连结所属的功率强度等级区中所有通讯连结的传输速率总和的比值，而每一个功率强度等级区交替周期为该时间基础调度器对于该相对应的通讯连结所属的功率强度等级区进行调度服务的时间间隔。
20.如权利要求19所述的调度单元，其中每个通讯连结所对应的最长停留时间参数，是由该通讯连结所相对应的功率强度等级交替周期除以该通讯连结所相对应的传输权重而计算得出。
21.一种调度方法，以供一无线通讯系统中的调度单元来接收外界传来多回通讯连结的多个协议数据单元，每一个协议数据单元对应一功率，而后依照该无线通讯系统所能处理的功率强度上限，对该多个协议数据单元进行调度而后加以传送出去，该调度单元包含一时间基础调度器以及一功率基础调度器，该方法包含下列步骤在一段预定时间框架内接收暂存外界传来的多个协议数据单元进入该时间基础调度器。将该段预定时间框架内所累积的多个协议数据单元，依据其被接收的时间顺序分别确定每个协议数据单元相对应的优先顺序值；将该多个协议数据单元传送至该功率基础调度器中，以便依照该无线通讯系统所能处理的功率强度上限，对该多个协议数据单元进行调度；当该功率基础调度器对该多个协议数据单元进行调度之际，比较该多个协议数据单元所需的功率总和，若所需的功率总和超过该无线通讯系统所能处理的功率强度上限时，该功率基础调度器会将超过该功率强度上限的协议数据单元，依照其相对应的优先顺序值依序回传至该时间基础调度器中；以及将符合该功率强度上限的剩余协议数据单元一次传送出去。
22.如权利要求21所述的调度方法，该通讯连结的协议数据单元是以多个比特所组成，其中每个协议数据单元相对应的优先顺序值是根据其所属的通讯连结的服务质量要求的程度而确定，该服务质量要求的程度是以平均比特传输速率值、最大可容忍的比特错误率值以及该协议数据单元的最大容忍延迟时间值的大小来决定。
23.如权利要求21所述的调度方法，其中每个协议数据单元相对应的优先顺序值是根据其被该时间基础调度器所接收的时间顺序来决定，先接收的协议数据单元的优先顺序值较大，后接收的协议数据单元的优先顺序值较小。
24.如权利要求23所述的调度方法，其中当该功率基础调度器对该多个协议数据单元进行调度时，若所需的功率总和超过该无线通讯系统所能处理的功率强度上限时，该功率基础调度器会将超过该功率强度上限的协议数据单元，依照其相对应的优先顺序值由小到大依序回传至该时间基础调度器中。
25.如权利要求22所述的调度方法，其中该时间基础调度器对于自该功率基础调度器回传的协议数据单元，与下一段预定时间框架所接收到的协议数据单元一起进行调度。
26.如权利要求22所述的调度方法，其中该时间基础调度器对于自该功率基础调度器回传的协议数据单元，提高其优先顺序值。
27.如权利要求22所述的调度方法，其中在该无线通讯系统的通讯范围内，依据该多个协议数据单元所发送的位置与该调度单元之间传输功率的大小，可以区分为多个功率强度等级区。
28.如权利要求27所述的调度方法，其中该调度器单元还包含一频宽调整器，用来对该通讯范围内的多个功率强度等级区进行区分。
29.如权利要求28所述的调度方法，其中该频宽调整器对不同的功率强度等级区分配不同的频宽比重值，该时间基础调度器依据该多个功率强度等级区的频宽比重值大小，来依序处理相对应的功率强度等级区中的协议数据单元。
30.如权利要求29所述的调度方法，其中该多个协议数据单元安排在多回通讯连结中来发送，而为该时间基础调度器所循序接收，该频宽调整器则依据该多回通讯连结的连线速率总和，来对该多个功率强度等级区分配其相对应的频宽比重值。
31.如权利要求30所述的调度方法，该时间基础调度包含一调度寄存器以及一存储器，该调度寄存器用来接收并暂存该多个协议数据单元，该存储器用来存放一允许协议数据单元数，以表示该时间基础调度器在该预定时间框架内可被处理的协议数据单元的最大数量，当该调度寄存器接收该多个协议数据单元时，如果其中并无任何的协议数据单元，则该调度寄存器所接收的第一个协议数据单元的优先顺序值会被设定为该允许协议数据单元数，而后续所接收到的其余协议数据单元的优先顺序值则被设为依序递减。
32.如权利要求31所述的调度方法，其中该多个协议数据单元中优先顺序值为正值时，为在允许的连线速率内可以传送至该功率基础调度器的协议数据单元，而该多个协议数据单元中优先顺序值为非正值时，为超越允许的连线速率而预先到达的协议数据单元。
33.如权利要求32所述的调度方法，该时间基础调度器还包含一传送寄存器，用来暂存于经过处理后并在允许的连线速率内可以传送至该功率基础调度器的协议数据单元，其中，将该调度寄存器的多个协议数据单元中优先顺序值为正值者传送至该传送寄存器中，以便后续再传送至该功率基础调度器。
34.如权利要求33所述的调度方法，其中对于该多个协议数据单元中优先顺序值为非正值时，将其优先顺序值加上该允许协议数据单元数而更新其优先顺序值，并使其与下一段预定时间框架内所接收的多个协议数据单元一起进行调度。
35.如权利要求34所述的调度方法，其中对于上述的下一段预定时间框架内所接收暂存的多个协议数据单元，将其优先顺序值接续该经过更新的优先顺序值中最小者，而设为依序递减。
36.如权利要求33所述的调度方法，其中该存储器另储存有相对应于该多回通讯连结的多个最长停留时间参数，每个最长停留时间参数用以表示于相对应的通讯连结中，任一个协议数据单元在该时间基础调度器中可允许停留而仍为有效的最长时间，此外该时间基础调度器所接收的每一个协议数据单元都具有一老化时间值，以用来表示该协议数据单元进入该调度单元的总累积时间，而在该传送寄存器中，只有该老化时间值尚未超过该最长停留时间参数的协议数据单元才被传送至该功率基础调度器中。
37.如权利要求36所述的调度单元，其中该存储器中还储存有相对应于该多回通讯连结的多个传输权重与多个功率强度等级区交替周期，每一个传输权重用以表示相对应的通讯连结的传输速率和该通讯连结所属的功率强度等级区中所有通讯连结的传输速率总和的比值，而每一个功率强度等级区交替周期为该时间基础调度器对于该相对应的通讯连结所属的功率强度等级区进行调度服务的时间间隔。
38.如权利要求37所述的调度单元，其中每个通讯连结所对应的最长停留时间参数，是由该通讯连结所相对应的功率强度等级交替周期除以该通讯连结所相对应的传输权重而计算得出。
全文摘要
本发明是在码分多址的无线通讯系统中对协议数据单元进行调度与传送，也就是基站对所接收到通讯连结的协议数据单元，以功率强度分类包调度的方式，在下行链路中对协议数据单元加以调度及选择传送。本发明提供了一个调度单元，接收通讯连结中待传送的协议数据单元，依据其被接收的时间顺序和所属的通讯连结的服务质量，分别确定其相对应的优先顺序，并于一段预定时间框架内累积多个协议数据单元后加以调度，而后依照该无线通讯系统所能处理的功率强度上限以及每一回通讯连结所需使用的功率，将多个协议数据单元加以传送出去供通讯使用。
文档编号H04W80/00GK1452419SQ0211720
公开日2003年10月29日 申请日期2002年4月16日 优先权日2002年4月16日
发明者杨人顺, 郑瑞光, 曾建超 申请人:达宙通讯系统股份有限公司