专利名称：确定重新排序缓冲器容量的方法和通过射频链路传送数据的方法
技术领域：
本发明通常涉及无线分组数据通信系统，更具体涉及在无线分组数据通信系统中抖动缓冲器的使用。
背景技术：
无线分组数据通信系统是众所周知的，由许多类型组成，包括陆地移动无线设备、蜂窝无线电话，以及个人通信系统。对于每一个通信系统，数据在一个发送通信设备和一个接收通信设备之间经通信资源传输，该通信资源包括一个运行在物理资源之上、通常是一个频率带宽的通信信道。
在一个典型的分组数据通信系统中，信息在数据分组或数据帧中传输。在一个发送通信设备中，通常将一段长数据流细分为多个数据块。然后用一个报头对各数据块进行打包以形成一个数据分组。包括在该报头中用于各数据分组的是一个与该数据块在数据流中的位置对应的顺序编号。该顺序编号允许一个接收通信设备以任意顺序接收包含多个数据块的该多个数据分组，并重新装配原始的数据流。
接收通信设备在抖动缓冲器中以其正确顺序重新排序并存储接收到的数据块。该抖动缓冲器存储预定数量的数据，并当储存满时，经用户接口传送存储的数据到接收通信设备的用户，即，接听者(listener)。
在一个典型的无线链路协议(RLP)无线通信系统中，接收通信设备传输一个NAK消息确认错误接收的数据分组。该NAK消息包括一个错误接收的数据分组的标识符。已传输的数据分组存储在发送通信设备的存储器中。当发送通信设备接收到该NAK消息，发送通信设备重新传输标识的数据分组。
通过从一个谈话消息的开始在抖动缓冲器中存储数据，可以避免语音中的间隙，该间隙由错误接收数据的重传输造成。例如，从发送通信设备传送到接收通信设备的数据流可能是一个音频消息“Do notplace the order”。如果对应于词“not”的数据分组被错误接收，在没有重传输的情况下，这些分组中的数据将不会传送给接听者。此后可能将接收的消息作为“Do place the order”传送，在词“not”的位置有间隙。因此，在错误接收到数据分组之后，使用抖动缓冲器存储所有接收到的数据，等待错误分组的重传输。当接收到重传输的分组，将该分组插入到其在存储的数据中的正确位置，然后将数据播放给接听者。该抖动缓冲器通常具有足够容量，抖动缓冲器可以存储所有在错误接收的数据之后接收的数据，直至错误接收的数据被确认、重新传输并被正确插入到存储在缓冲器中的数据中。
虽然抖动缓冲器的使用通过提供错误接收的数据的重传输改善了数据通信的可靠性，但抖动缓冲器的使用同样在调度通信(dispatchcommunication)的建立中产生了延迟。为防止在语音通信中由于确认和重新传输错误接收的分组而在某些点出现的间隙，接收通信设备最初并不传送语音通信给接听者直至抖动缓冲器满。当接收到一个后面的错误分组，并且必须存储后续接收的数据时，通过在通话开始时强加一个系统延迟，可以重新传输错误接收的数据，并将其插入到早已接收到的数据中而不产生后续语音间隙。
对于一个使用单个确认和重传输的通信系统，和抖动缓冲器有关的延迟可能是200ms或更长时间。除其它呼叫建立延迟外，该延迟在发送通信设备的用户(即，讲话者)开始一个呼叫(例如通过按下设备键盘上的按下通话(PTT，push-to-talk)键)的瞬间到由讲话者输入到发送通信设备的音频消息被传送到在接收通信设备的接听者的瞬间之间。相似地，每当在调度通信中讲话方改变时，由于在接收通信设备的抖动缓冲器填充而引起的抖动缓冲器延迟就会发生。
在呼叫建立中的任何延迟都不是期望的，正如不期望讲入到发送通信设备的音频消息被传送到在接收通信设备的接听者所需的时间上的任何延迟一样。因此，需要一种用于减少抖动缓冲器延迟的方法和设备。
图1是根据本发明一个实施例的无线分组数据通信系统的结构图。
图2是根据本发明一个实施例，图1的基础结构的功能结构图。
图3是根据本发明一个实施例，图1的移动通信设备的结构图。
图4是根据本发明一个实施例的RLP帧的结构图。
图5是根据本发明一个实施例，由通信系统执行以确定抖动缓冲器的容量或深度的步骤的逻辑流程图。
图6是根据本发明另一个实施例，由通信系统执行以调整抖动缓冲器的容量或深度的步骤的逻辑流程图。
图7是根据本发明另一个实施例，由通信系统执行以减少系统延迟的步骤的逻辑流程图。
图8是根据本发明另一个实施例，由接听者移动站(mobilestation)执行以减少系统延迟的步骤的逻辑流程图。
图9是根据本发明另一个实施例，由接听者移动站执行以约束缓冲器容量的步骤的逻辑流程图。
具体实施例方式
为解决在一个分组数据通信系统中需要一种减少延迟的方法，提供一种分组数据通信系统，它通过控制抖动缓冲器的容量或深度，减少了数据分组传输中的延迟。该通信系统包括具有抖动缓冲器的移动站，以及具有服务移动站的基站的无线基础结构。基于系统采用的重传输错误接收数据的数目、基站无线频率负载、以及用于确认和响应重传输的往返时间周期来控制抖动缓冲器的容量或深度。可通过使用补充信道加速数据传输，由此更快速地装满抖动缓冲器，并通过减少用于重传输确认的等待时间，由此减少了往返时间周期，从而进一步控制抖动缓冲器容量。
通常，本发明的实施例包括一种用于确定抖动缓冲器深度目标的方法。该方法包括步骤确定对应于基站的无线频率(RF)负载度量，将确定的RF负载度量和RF负载阈值比较以产生一个比较结果，基于比较结果确定抖动缓冲器深度目标。
本发明的另一个实施例包括在分组数据通信系统中用于从发送通信设备传送数据到接收通信设备的方法，其中发送通信设备和接收通信设备都与无线基础结构进行无线通信。该方法包括步骤在发送通信设备和无线基础结构之间建立一个反向链路，在无线基础结构和接收通信设备之间建立一个前向链路，其中反向链路先于前向链路建立，以及发信号给发送通信设备的使用者，以先于前向链路的建立开始传输数据。
本发明的另一个实施例包括一种用于确定抖动缓冲器的容量的方法，包括步骤确定允许错误接收帧重传输的数目，以及基于确定的允许重传输数目确定抖动缓冲器的容量。
本发明的又一个实施例还包括一种在包含多个前向链路和多个反向链路的无线分组数据通信系统中用于减少系统延迟的方法，其中多个前向链路的各前向链路以及多个反向链路的各反向链路包括多个业务信道和一个补充信道。该方法包括步骤在一个涉及多个移动站的调度呼叫建立、并作为其一部分分配给第一移动站的一条反向链路中建立一个无线频率(RF)链路，并分配在多个反向链路以及多个前向信道的其中至少之一中的补充信道给该调度呼叫。该方法进一步包括步骤在分配的补充信道上传输帧，直至当在该调度呼叫中改变讲话者时，装满每个参加呼叫的非讲话者的抖动缓冲器。
本发明的另一个实施例还包括一种用于约束抖动缓冲器的容量的方法。该方法包括步骤错误接收一帧，确认错误接收的帧，递减计数一个截止时间周期，其中该截止时间周期是超过接听者MS等待错误接收的帧的重新传输时间的时间周期。当截止时间周期超时而没有接收到确认帧的重传输时，该确认被重传输，以及当错误接收帧是一个重传输帧或一个非音频信息帧时，减小截止时间周期的长度。
参考图1-9更加充分地说明本发明。图1是根据本发明一个实施例的无线分组数据通信系统100的结构图。通信系统100包括多个移动站(MS)102-104(显示了三个)，例如蜂窝电话或无线电话。每个MS 102-104由多个无线接入网络(RAN)106-108之一提供服务(显示了三个)，更具体由包括在RAN中的各自基站116，122，126提供服务。每个基站116，122，126包括至少一个收发器基站(BTS)(未示出)。
每个基站116，122，126在基站的覆盖区域内为移动站提供无线通信服务。即，基站116提供通信服务给MS 102，基站122提供通信服务给MS 103，基站126提供通信服务给MS 104。每个RAN 106-108进一步包括各自的集中基站控制器(CBSC)118，120，124，与各自基站116，122，126通信。每个RAN 106-108与各自无线网关110-112通信，其中每个无线网关依次与数据网络114(例如因特网)通信。RAN106-108，无线网关110-112，以及数据网络114在此共同的被作为固定基础结构130。
每个RAN 106-108提供无线语音和数据通信服务给在该RAN覆盖区域内的移动站，并且可能根据实际上任何一个无线通信协议进行服务。优选地，通信系统100是一个根据TIA/EIA(电信工业协会/电子工业协会)IS-2000标准运行的码分多址(CDMA)通信系统，在此通过引用结合进来，该标准提供了一个用于IS-2000通信系统的兼容标准，每个RAN 106-108是一个IS-2000接入网络。然而，本领域普通技术人员认识到通信系统100可以使用多个通信协议中的任何一个，例如时分多址(TDMA)，全球移动通信系统(GSM)，或正交频分复用(OFDM)通信协议。
每个基站116，122，126经一条前向链路和一条反向链路与在基站覆盖区域内的MS无线通信。如图1所描绘的，RAN 106用前向链路140和反向链路142与MS 102无线通信，RAN 107用前向链路144和反向链路146与MS 103无线通信，RAN 108用前向链路148和反向链路150与MS 104无线通信。每条前向链路140，144，148和反向链路142，146，150包括多个通信信道。通常，每条链路的多个通信信道包括一个导频信道，一个补充信道，多个寻呼信道，以及多个业务或承载信道。优选地，通信系统100优选是一个码分多址(CDMA)通信系统，其中一个通信信道包括一个用于覆盖传输的数据的正交码；然而，在可选的实施例中，系统100可以是一个时分多址(TDMA)或全球移动通信系统(GSM)通信系统，其中一个通信信道包括一个时隙，或者可以是一个频分多址(FDMA)或正交频分复用(OFDM)通信系统，其中一个通信信道包括一个频率带宽。
图2是根据本发明一个实施例的固定基础结构130的功能结构图。基础结构130包括一个接收机单元202和一个发射机单元204，每个都与一个信号处理单元206通信。信号处理单元206的功能可以用一个或多个微处理器或一个数字信号处理器(DSP)执行。信号处理单元206包括一个无线链路协议(RLP)编码器/解码器(编解码器)208，解码经接收机202接收的数据，并编码经发射机204发射的数据。信号处理单元206进一步包括一个RLP缓冲器210(优选是一个重新排序或抖动缓冲器)，以及一个输入缓冲器212；然而，在本发明的其它实施例中，RLP缓冲器210和输入缓冲器212可以包括在一个和信号处理单元206相关的存储器单元214中。
图3是根据本发明一个实施例的例如MS 102-104的移动站300的结构图。移动站300包括一个接收机302和一个发射机304，每个都和一个信号处理单元306(例如微处理器或数字信号处理器(DSP))通信。信号处理单元306执行多种应用(例如声码器328)以及存储在信号处理单元中或相关存储器中、并允许移动站300的功能运行的程序。信号处理单元306，或可选地与信号处理单元相关的存储器，进一步包括一个RLP输入缓冲器322，存储用于经发射机304后续发射的RLP帧，还包括一个RLP重新排序或抖动缓冲器324，存储经接收机302接收的RLP帧，以及一个播放缓冲器326，存储源自在RLP抖动缓冲器324存储的RLP帧的声码器帧。移动站300进一步包括和信号处理单元306通信的一个模数转换器(A/D)308和一个数模转换器(D/A)310，以及与A/D 308和D/A 310每个通信的用户接口312。用户接口312为移动站300的用户提供一个接口，借此用户可以输入信息到该移动站或接收移动站输出的信息。
当移动站的用户，例如MS 102的用户，想要开始和同一调度组成员的一个或多个目标移动站(例如MS103，104)的调度通信时，该用户按下一个包含在用户接口312中的按下通话(PTT)键。PTT键的按下使MS 102在反向链路142的一个信道上发送一个调度请求，优选是在接入信道(ACH)上发送。该调度请求包括一个和MS 102唯一相关的标识符。
当接收到调度请求时，基础结构130(优选为RAN 106)通过公知的信道分配和呼叫建立技术分配MS 102在各前向链路140和反向链路142使用业务或承载信道，并在MS 102和基础结构130之间建立业务信道，或讲话者无线频率(RF)链路(即，在反向链路142中的一条讲话者反向RF链路和在前向链路140中的一条讲话者前向链路)。在讲话者RF链路建立和基础结构124接收到一个对来自MS104、证实MS 104的可用性的寻呼消息的响应之后，RAN 106在反向链路业务信道上传送一个消息给MS 102，表明MS可以播放允许通话音(TPT)，例如哔哔声，通知MS 102的用户他或她可以开始对MS 102说话。优选地，该消息经CDMA信令发送。MS 102然后播放TPT。
除了建立讲话者RF链路外，当接收到调度请求时，基础结构130，经RAN 107和108，也在各前向链路144和148的寻呼信道上发送一个寻呼消息给每个MS 103和104。响应于接收到该寻呼消息，MS 103和104参与到分别与RAN 107和108的CDMA信令消息交换，从而在各自前向链路144和148建立一个业务或承载信道(即，接听者前向RF链路)，以及在各自反向链路146和150建立业务或承载信道(即，接听者反向RF链路)。接听者RF链路提供一条空中(over-the-air)链路，通过它，RAN 107和108可以传输RLP帧给各自MS 103和104。通过在反向链路142中建立讲话者反向RF链路以及在每个前向链路144和148建立接听者前向RF链路，在MS 102和各MS 103和MS 104之间建立了整体前向链路，其中每个整体前向链路包括两条RF支线或链路，即，一条讲话者反向RF链路和一条接听者前向RF链路。
建立讲话者反向RF链路的过程通常先于传输寻呼消息给MS 103和104。结果，讲话者反向RF链路的建立通常先于任一接听者前向RF链路建立的完成。在现有技术中，MS 102的用户，即，讲话者，不被允许开始讲话直至接听者前向RF链路完成。在讲话者反向RF链路完成和接听者前向RF链路完成之间经历的时间是400ms或更长。在现有技术中，在该MS开始播放声音之前，要花费500ms或更长时间来装满在各MS 103和104中的RLP抖动缓冲器326。
通信系统100允许讲话者当讲话者RF链路完成时就开始讲话。当播放TPT，MS 102的用户可以开始讲话。当MS 102的用户开始讲话给MS，音频信息被A/D 308数字化以产生数字数据。MS 102发送该数字数据到MS 102的信号处理单元306，它将进一步发送该数字数据到声码器328。声码器328按照许多公知的声音压缩算法中的任意一个来压缩该数字数据，产生多个声码帧。优选地，每个声码帧或者是长度为99比特、每45ms产生一个声码帧；或者是长度为128比特，每30ms产生一个声码帧。然后各声码帧被送入RLP输入缓冲器322，在此该帧将与声码器328输出的其它声码帧组合，并用一个RLP报头打包，产生一个RLP帧。MS 102然后经编解码器320、发射机304以及在反向链路142中建立的讲话者反向RF链路发射该RLP帧给RAN 106。
图4是根据本发明一个实施例的RLP帧400的结构图。RLP帧400包括一个包含一个或多个声码帧的有效负载414，并进一步包括一个报头，该报头包含数据字段402-412。网络性能数据字段402提供网络正运行的性能的指示。优选地，该数据字段指示网络是否正高于或低于一个预定阈值运行。顺序(SEQ)数据字段404包含该数据帧顺序编号的最低有效位。该顺序编号对应于该RLP帧相对于由MS作为音频通信一部分产生的其它RLP帧在时间上的位置。该顺序编号允许接收通信设备以任何顺序接收RLP帧，然后以这些帧产生的顺序重新排序这些帧。当重传输一个RLP帧，原始RLP帧的SEQ值被保留。当该帧是一个重传输数据帧时，重传输帧数据字段(REXMIT)406设为“1”，否则设为“0”。声码帧数据字段(VS)408指示包含在该RLP帧中的声码帧的数目，拆分标志数据字段(SPLT_INDX)410指示在多个RLP帧中是否必须拆分任何声码帧。音频播放控制数据字段(AUDIO_CTRL)412指示该音频接收机是否应当开始播放任何接收到的编解码器采样。该字段设为“1”以指示应当开始播放，“0”表示不应开始播放，应当开始缓存。
在接听者RF链路建立期间，MS 102传送给基础结构130的RLP帧在第一讲话者链路功率电平上被传输，上述电平足够高，对应的误帧率(FER)目标足够低，无需重传输错误接收的RLP帧。结果，在接听者讲话者链路建立时期，基础结构130错误接收到的RLP帧被删除或丢弃，不重传输删除的或丢弃的帧。
在接听者RF链路建立期间发送给基础结构130的RLP帧存储在基础结构130的RLP缓冲器120中，并当接听者RF链路一完成就立即由基础结构传送给MS 104。在本发明的另一个实施例中，当RLP缓冲器210的深度低于MS 103和104的播放缓冲器326的所需深度时，基础结构130确定在缓冲器210的深度和播放缓冲器所需深度之间的差值。基础结构130然后在将存储在RLP缓冲器210中的帧传送到MS 103和104之前，等待一个近似于确定差值的时间周期。类似于在接听者RF链路建立期间在讲话者反向RF链路上传输RLP帧，当一完成接听者RF链路的建立，或可选地在等待对应于确定的缓冲器深度差值的一个时间周期后，由基础结构130传送给MS 103和104的RLP帧在足够高的第一接听者链路功率电平上传输，对应的误帧率(FER)目标足够低，无需重传输错误接收的RLP帧。结果，在该时间周期内MS 103或104错误接收到的RLP帧被删除或丢弃，不重传输删除的或丢弃的帧。
正如本领域中公知的，较高发射信号功率电平对应较低FER。例如，仅为说明本发明的原理的目的，假设对于语音通信的最小可容忍FER是1％，有一个0％的NAK删除率。不重传输错误接收的帧，FER目标应当设定在至多1％。然而，如果允许一次重传输，并期望1％的FER，则FER目标可以设定在10％。通过将FER目标设定在10％，接近10％的原始传输RLP帧被错误接收，然后接近10％的重传输RLP帧被错误接收，整体错误率是10％×10％＝1％(即，0.10×0.10＝0.01)。通过使用重传输以及制定较高FER目标(即10％)，RLP帧可以在一个较低功率电平传输，因为可接受传输中的较大数量的错误。
当各MS 103和104接收原先存储在基础结构130中的RLP帧而建立接听者RF链路时，MS发送每个帧到MS内的信号处理单元306。错误接收的RLP帧被删除或丢弃，不重传输删除或丢弃的帧。信号处理单元306发送每个RLP帧到编解码器320，编解码器320解码帧并将解码后的帧发送到RLP抖动缓冲器324。信号处理单元306也对每个RLP帧执行错误检测，以确定帧是否被正确接收，并确定测量接收到的信号的错误率的错误度量。例如，错误度量可能是为接收到的帧确定的FER或误码率(BER)，或可能是为接收到的信号确定的信噪比(SNR)，载波干扰比(CIR)，Eb/Io比(每比特能量/干扰功率密度(每赫兹))，并分别与SNR，CIR或Eb/Io阈值比较。
对于各MS 103和104，正确接收的RLP帧存储在MS的RLP抖动缓冲器324中，在此基于每帧的RLP报头包含的顺序编号重新排序这些帧。MS的信号处理单元306从存储在RLP抖动缓冲器324的重新排序帧中按照帧的序列顺序提取传输的声码帧。信号处理单元306然后发送来自MS抖动缓冲器324的声码帧到MS声码器328，绕过MS播放缓冲器326。声码器328解压缩声码帧，并经MS的D/A 310以及用户接口312播放解压缩的帧给MS的用户。
由于MS 102中声码器328的声音压缩以及MS 103和MS 104中的声码器328的声音解压缩，MS 103和MS 104接收音频信息快于播放它的MS。结果，当基础结构130开始下载RLP帧给MS 130和104时，通信系统100填满了每个MS的抖动缓冲器324，而同时MS正播放音频信息。例如，假定MS102的声码器328是一个4倍速声码器，并且在TPT之后讲话者开始讲话之前发生接近100ms的静默，MS 102仅需100ms就可以发送对应于500ms的MS 104音频播放的RLP帧。如果MS 103和104的播放缓冲器326都各有500ms容量，则在200ms内可以传送足够的音频信息到各MS 103和104，从而提供和它们的播放缓冲器深度相等的时间的音频播放。
当MS 103和104的抖动缓冲器324装满之后，在通信系统100内开始确认和重传输。由于抖动缓冲器已经装填，基础结构130或MS104错误接收的RLP帧的确认和重传输在音频消息的播放中不会产生一个间隙。更进一步，由于使用了确认和重传输，对于MS 102和MS 103之间以及MS 102和MS 104之间的全部链路建立了较高的FER目标，RLP帧可以以较低功率电平传输。通过在较低功率电平传输RLP帧，与共享同一带宽或临近带宽的其它通信的RF干扰得到了最小化。
在MS 103和104的抖动缓冲器被装填之后，MS 102在低于第一讲话者链路功率电平的第二讲话者链路功率电平上传送RLP帧给基础结构130。基础结构130在低于各自第一接听者链路功率电平的第二接听者链路功率电平发送这些帧给各MS 103和104。当开始重传输错误接收的帧时，也为MS 102和基础结构130之间以及基础结构130和MS 103和104之间的帧传输设定较高的FER目标。
当在接听者RF链路建立完成之后基础结构130错误接收到一个RLP帧时，基础结构删除或丢弃错误接收的帧，在RLP缓冲器210中存储随后接收的RLP帧，并向MS 102确认(即发送NAK)错误接收的帧。响应于接收到NAK，MS 102重传输一个确认帧。当基础结构130正确接收到一个重传输的帧时，该重传输的帧被添加到缓存的帧中，缓存的帧被传输到MS 103和104。当在预定次数的确认和重传之后该帧仍未被正确接收时，放弃该帧，并传输缓存的帧给MS 103和104。类似地，MS 103或MS 104错误接收的帧由各自MS向基础结构130确认(即通过传输NAK)并由基础结构重新传输。当预定次数的确认和重传之后MS仍未正确接收到帧，该帧被放弃。
在调度通信中上述用于加速播放音频消息给接听者的过程同样适用于调度通信中讲话方改变的情况。类似于调度通信的开始，一个想要讲话的使用移动站参与调度通信的接听者，例如MS 103的用户，可以通过按下用户的MS上的PTT键预定在反向链路中的一个业务信道，例如反向链路146。然后建立讲话者RF链路，由MS 103的用户在反向链路146和前向链路144中使用，并建立接听者RF链路，由MS 102的用户在前向链路140和反向链路142中使用。可选地，MS 102和MS 104可以保留它们早已建立的RF链路。然后重设MS 102和MS104的抖动缓冲器324，上述过程可用于加速从MS 103的用户到MS102和104的用户的音频信息的播放。
接听者RF链路完成之后MS 103和104接收到的RLP帧被存储在RLP抖动缓冲器324中，基于顺序编号重新排序，存储在播放缓冲器326中，然后播放给MS的用户。为避免MS 103或MS 104播放音频信息中的任何间隙，MS 103和104中的抖动缓冲器324应当有足够容量以允许由MS 103和104中的一个或多个错误接收到一个RLP帧的时间和接收到正确重传输帧或放弃该帧(不论最终发生哪一个)的时间之间接收到的所有RLP帧的存储。放弃仅表明系统100放弃尝试传输那个特定帧。在IS-707标准中准确定义了放弃，该标准由TIA/EIA公布，在此结合进来。每个缓冲器还应当具有足够容量或深度，从而各接收MS几乎是在同时播放音频信息，避免可能由于一个MS请求重传输由另一个MS正确接收的帧而引起的间隙。
图5是根据本发明一个实施例，由通信系统100(优选是基础结构130)执行的、确定抖动缓冲器324的容量或深度的步骤的逻辑流程图500。当基础结构130确定(504)错误接收RLP帧允许的重传输次数时，逻辑流程图400开始(502)。基础结构130进一步确定(506)RLP正在其上传输的业务或承载信道的数目，并确定(508)在各业务或承载信道上发射NAK到响应该NAK接收到一个重传输帧之间的时间量，从而产生一个往返时间周期。然后基础机构130基于确定的业务信道的数目(优选为接听者RF链路的数目)、调度呼叫的建立、确定的重传输错误接收RLP帧的数目以及确定的往返时间周期中的一个或多个来确定(510)抖动缓冲器324的合适容量，逻辑流程结束(512)。
在本发明的一个实施例中，往返时间周期可能基于呼叫建立期间的CDMA信令。在本发明的另一个实施例中，往返时间周期是基于基础结构103发射给MS 103、104的信号传播时间和已知的在基础结构130和MS 102-104中的信号处理时间确定的。每个基站116，122，126通过参考GPS(全球定位卫星)系统，或参考给每个基站提供公共时间基准的公共时间同步单元(未示出)与系统100中的其它基站同步。反过来，各移动站102-104通过参考GPS系统或基础结构130发送给MS的同步信号与基站116，122，126同步。由于在CDMA系统内RLP帧通常在20ms时隙内发射，该MS可以基于一个已知的帧传输时间(即20ms时间周期的开始)以及帧接收时间来确定帧传输延迟。
在本发明的又一个实施例中，一个“动态调整实施例”，基于所有在该MS各自的、参与活动通信或进一步参与活动通信并使用重传输的服务基站122，126可用的现存业务或承载信道的百分比，可以动态调整各MS 103和104的抖动缓冲器324的容量或深度。图6是根据本发明动态调整实施例，由系统100(优选由基础结构130)执行的、调整抖动缓冲器324的容量或深度的步骤的逻辑流程图600。在动态调整实施例中，抖动缓冲器324的深度或容量可在调度呼叫开始时如上所述地预定或确定。
当基础结构130确定(604)了一个对应基站(例如基站122，126)的无线频率(RF)负载度量时，逻辑流程图600开始(602)。在本发明的一个实施例中，该RF负载度量与在参与活动通信的基站的现存承载信道的百分比一致。可选地，或除此之外，RF负载度量可以进一步考虑在参与活动通信并使用错误接收RLP帧重传的基站现存承载信道的百分比。基础结构130然后将确定的RF负载度量和RF负载阈值比较(606)。优选地，该RF负载阈值是存储在基础结构中的预先确定的值。
当基础结构130确定(608)RF负载度量大于或等于RF负载阈值，基础结构130决定(610)以较低功率电平发射RLP。基础结构130进一步确定(612)重传输错误接收的RLP帧，并决定(614)使用适于使用重传的通信的抖动缓冲器深度目标或缓冲器容量，逻辑流程结束(622)。缓冲器深度目标接近MS 104第一次传输一个错误接收帧确认的时间与该MS在一个预定最大次数重传后正确接收到重传帧或放弃该帧(无论哪一个最终发生)的时间之间的时间量，加上一点补偿系统100性能变化的间隙的时间量。当然，当没有重传时，缓冲器深度目标可大大减少至近似于可忽略的深度。
当基础结构130确定(608)RF负载度量小于RF负载阈值，基础结构130确定(616)以较高功率电平传输，该功率电平足够高，从而能够减少重传错误传输帧的需要，或能够无需使用重传就获得预期的FER。基础结构130还进一步确定(618)减少或排除使用错误传输帧的重传，并确定(620)使用一个适于重传水平降低(例如将最大重传次数从2减少到1)，或适于不使用任何重传的通信(该通信导致一个近似可忽略的缓冲器深度)的抖动缓冲器深度目标或缓冲器容量。然后基础结构130传送确定的抖动缓冲器深度给由基站提供服务的MS，逻辑流程结束(622)。
每次讲话者和接听者角色的转变，在新接听者MS中的抖动缓冲器324都必须被重新装填。如上详细描述的，抖动缓冲器的填充花费时间并产生了延迟。为节省时间并减少从新讲话者到新接听者的传送音频信息的延迟，重复上述当呼叫建立的同时填充抖动缓冲器用于播放音频信息的过程。即，当讲话者和接听者开始改变角色时，在新讲话者和新接听者之间的各RF链路上，以增强的功率电平和/或降低的FER从新的讲话者(例如MS 104)传送RLP帧到新的接听者(例如MS 102)，无需确认和重传，无需在基础结构130或接听者MS中缓存一预定时间周期。该预定时间周期至少足够长，从而允许从讲话者传送到接听者的RLP帧的数目经接听者MS的播放将持续足够长的时间，从而允许装填接听者MS的抖动缓冲器324和播放缓冲器326。在该预定时间周期到期后，随后的从新的讲话者传输到新的接听者的RLP帧在两者之间的各RF链路上以较低功率电平和/或较高FER传输，具有确认和重传，并缓存在接听者MS的抖动缓冲器324中。
图7是根据本发明又一个实施例，由系统100(优选由基础结构130)执行的、减少系统延迟的步骤的逻辑流程图700。当基础结构130建立(704)讲话者RF链路时，逻辑流程图700开始(702)。除建立讲话者和接听者RF链路之外，基础结构130至少在反向链路142、146和150和前向链路140、144、148其中之一分配(706)一个补充信道给在讲话者和接听者之间的通信。然后，当讲话者转换时，在分配的补充信道上在讲话者和接听者之间传输(708)RLP帧，直至参加会话的其它MS的抖动缓冲器324被装填。然后逻辑流程结束(710)。补充信道传输数据给抖动缓冲器324更快于播放缓冲器播放存储的音频信息，因此加速了抖动缓冲器324的填充而同时播放缓冲器326播放音频数据给接听者，并减少由于不完全填充的抖动缓冲器324等待一个重传输帧、同时播放缓冲器326缺乏要播放的数据而造成的在音频传输中的间隙可能性。此外，当呼叫初始化或存在讲话方变换时，抖动缓冲器324的加速填充促进了音频信息的更早播放。
图8是根据本发明的又一个实施例，由接听者MS(例如MS 103或104)执行的、减少系统延迟的步骤的逻辑流程图800。当接听者MS的信号处理单元306确定(804)在接听者MS的播放缓冲器326中存储的数据量，以及该确定的数据量是否低于一个预定数量时，即确定播放缓冲器正被填充或将要耗尽时，逻辑流程开始(802)。例如，当播放缓冲器326正播放存储在缓冲器中的音频信息时，抖动缓冲器324可能正存储帧，同时等待一个或多个错误接收帧的重传。结果，数据正从播放缓冲器输出，同时没有数据输入，该缓冲器将要耗尽。响应于确定播放缓冲器326正被填充或将要耗尽，信号处理单元306释放(806)存储在抖动缓冲器324中的帧到播放缓冲器326，无需进一步等待重传输。信号处理单元306通过确定(808)是哪些帧被错误接收(如果有)，以及关于哪一个的抖动缓冲器正等待重传以及放弃(810)那些帧，还强制放弃正等待重传的错误接收帧。逻辑流程结束(812)。通过先于接收重传而释放存储在抖动缓冲器324中的帧，可以避免播放音频信息给接听者这一过程中潜在的间隙。
在本发明的又一实施例中，在接收通信设备的抖动缓冲器324的容量，例如与基础结构130发送的RLP帧相关的接听者MS 103或104，或与MS 102发送的RLP帧相关的各自基站122、126，将受到约束。图9是根据本发明又一实施例，由接听者MS(例如MS 103或104)执行的、约束缓冲器容量的步骤的逻辑流程图900。当RLP帧被错误接收并由MS确认(904)时，逻辑流程900开始(902)。一确认该帧，接听者MS的信号处理单元306就递减计数(906)一个截止时间周期，即接听者MS等待重传输一个错误接收帧到期的时间周期。当系统100的确认和重传周期包括截止周期时，该截止周期是往返时间长度中的因子，该往返时间用于确认错误接收帧和重传确认的帧。结果，截止周期是抖动缓冲器预期容量以及抖动缓冲器深度目标的一个因子。
优选地，该截止时间周期由信号处理单元306参考计时器314倒数计数。同样，截止时间周期优选是一个预定时间周期，可用下面详细描述的步骤910调整；然而，该截止时间周期也可以基于在RF链路的传播延迟以及已知的在基础结构130和MS 102-104中的信号处理延迟确定。
当截止时间周期到期而MS没有接收到确认帧的重传时，信号处理单元306重新发送(908)NAK。当错误接收的帧是一个重传帧或一个非音频信息帧时，例如一个DTX帧，信号处理单元减少(910)截止时间周期的长度，逻辑流程结束(912)。通过减少截止时间周期，往返时间周期减少了，往返行程和接收通信设备传输NAK并接收响应该NAK的重传帧一致。通过减少往返时间周期，抖动缓冲器的容量可以减少，因为缓冲器的容量依赖于在接收到错误帧后接收正确重传帧所需的时间长度。
总之，提供了一种分组数据通信系统，它控制抖动缓冲器的容量或深度。该通信系统包括一个具有抖动缓冲器的移动站，以及一个具有服务该移动站的基站的无线基础结构，该通信系统控制该抖动缓冲器的容量或深度。抖动缓冲器的容量或深度是基于系统采用的重传错误接收数据的次数、基站无线频率负载、用于确认和响应重传的往返时间周期而控制的。通过使用一个补充信道来加速到抖动缓冲器的数据传输，可进一步控制抖动缓冲器容量。比起相关的播放缓冲器播放存储的音频信息，该补充信道更快速地传输数据给抖动缓冲器，从而加速填充抖动缓冲器的同时播放缓冲器播放音频数据给接听者。这样减少了由于不完全填充的抖动缓冲器正等待一个重传帧而同时播放缓冲器326缺乏要播放的数据造成的在音频传输中的间隙的可能性。此外，对抖动缓冲器324的加速填充促进了当呼叫正初始化或存在讲话方变更时的音频信息的更早播放。当发送了一个确认而没有接收到对应的重传帧时，抖动缓冲器的容量可通过减少重发确认的等待周期进一步来控制。通过减少等待周期，用于确认和对应重传的往返时间周期减少了，从而减少了抖动缓冲器的目标容量或深度。
虽然本发明参考它的特定实施例进行图示和说明，本领域技术人员应理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以做出各种的改变以及其组件的等价替换。此外，在不背离其潜在范围的前提下，可以对本发明的教导做出多种修改以适于特定环境或材料。因此，本发明不应当限于在此公开的特定实施例，本发明应当包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种用于确定抖动缓冲器深度目标的方法，包括步骤确定对应基站的无线频率(RF)负载度量；将所述确定的RF负载度量和RF负载阈值比较，产生一个比较结果；和基于所述比较结果确定抖动缓冲器深度目标。
2.如权利要求1所述的方法，其中，当所述确定的无线频率(RF)负载度量大于所述RF负载阈值时，使用适于使用重传来通信的一个抖动缓冲器深度目标。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括步骤当所述确定的无线频率(RF)负载度量大于所述RF负载阈值时，确定以一个较低功率电平发射帧。
4.如权利要求2所述的方法，进一步包括步骤当所述确定的无线频率(RF)负载度量大于所述RF负载阈值时，确定重传输错误接收的帧。
5.如权利要求1所述的方法，其中，当所述确定的无线频率(RF)负载度量小于所述RF负载阈值时，使用适于使用减少的重传次数来通信的一个抖动缓冲器深度目标。
6.如权利要求5所述的方法，进一步包括步骤当所述确定的无线频率(RF)负载度量小于所述RF负载阈值时，确定以一个较高功率电平发射帧。
7.如权利要求5所述的方法，进一步包括步骤当所述确定的无线频率(RF)负载度量小于所述RF负载阈值时，确定减少重传错误接收帧的使用。
8.一种在包括与无线基础结构进行无线通信的发送通信设备和接收通信设备的分组数据通信系统中，从所述发送通信设备传送数据到所述接收通信设备的方法，包括步骤在所述发送通信设备和所述无线基础结构之间建立反向链路；在所述无线基础结构和所述接收通信设备之间建立前向链路，其中所述反向链路的建立先于所述前向链路的建立；和发信号给所述发送通信设备的用户，以在所述前向链路的建立之前开始发射数据。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述接收通信设备包括抖动缓冲器，所述抖动缓冲器与播放缓冲器相连，其中所述方法进一步包括步骤所述接收通信设备接收由所述发送通信设备发射的第一组数据；所述接收通信设备在所述抖动缓冲器中存储所述第一组数据；确定存储在所述播放缓冲器中的数据的数量；和当确定的存储在所述播放缓冲器中的数据的数量低于一个预定数量时，在确定所述第一组数据是正确的之前，至少传送存储在所述抖动缓冲器中的第一组数据的一部分到所述播放缓冲器。
10.一种用于确定抖动缓冲器容量的方法，包括步骤确定允许的错误接收帧的重传次数；和基于确定的允许的重传次数来确定所述抖动缓冲器的容量。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括确定正在其上传输帧的承载信道的数目的步骤，并且其中所述确定抖动缓冲器的容量的步骤包括基于所述确定的允许的重传次数和确定的承载信道的数目来确定抖动缓冲器的容量的步骤。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括步骤在各业务或承载信道上确定传输错误接收帧的确认和接收到响应该确认的重传帧之间的时间量，以产生往返时间周期，并且其中所述确定抖动缓冲器的容量的步骤包括基于所述确定的允许的重传次数以及往返时间周期来确定抖动缓冲器容量的步骤。
13.一种用于在无线分组数据通信系统中减少系统延迟的方法，所述系统包括多条前向链路以及多条反向链路，其中多条前向链路的各前向链路以及多条反向链路的各反向链路包括多个业务信道和一个补充信道，所述方法包括步骤在作为包括多个移动站的调度呼叫的建立的一部分分配给第一移动站的一条反向链路中建立无线频率(RF)链路；在多条反向链路和前向链路中的至少一条上分配一个补充信道给所述调度呼叫；和当所述调度呼叫的讲话方发生变化时，在分配的补充信道上传送帧，直至参与呼叫的每个非讲话者移动站的抖动缓冲器都被装填。
14.一种用于约束抖动缓冲器的容量的方法，包括步骤错误接收一帧并确认该错误接收帧；倒数计数一个截止时间周期，其中所述截止时间周期是接听者移动站等待所述错误接收帧的重传时间期满的一段时间周期；当所述截止时间周期到期而没有接收到确认帧的重传时，重发送所述确认；和当所述错误接收帧是一个重传帧或一个非音频信息帧时，减少所述截止时间周期的长度。
全文摘要
一种分组数据通信系统，包括多个移动站(MS)，每个都具有一个抖动或重新排序缓冲器，以及一个具有服务于MS的对应基站的无线基础结构，控制每个抖动缓冲器的容量或深度。基于系统采用的重传错误接收数据的次数、基站的射频负载(602－622)、以及在系统中用于确认和相应重传的往返时间周期来控制该抖动缓冲器的容量或深度。通过使用在多条前向链路和多条反向链路至少之一中的补充信道来加速数据传输以及抖动缓冲器的相应装满，并且通过减少用于重传确认的等待周期，可以进一步控制抖动缓冲器容量或深度。优选地，该通信系统是码分多址(CDMA)通信系统。重排序缓冲器储存射频链路协议(RLP)帧。
文档编号H04L1/18GK1541470SQ02815735
公开日2004年10月27日 申请日期2002年7月23日 优先权日2001年8月10日
发明者约翰·M·哈里斯, 约翰 M 哈里斯 申请人:摩托罗拉公司