專利名稱：無線通信系統(tǒng)中帶寬請求/準許協(xié)議的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)，涉及寬帶無線通信系統(tǒng)中帶寬請求/準許協(xié)議的方法和設備。
從基站到用戶單元的傳輸通常被稱為“下行鏈路”傳輸。從用戶單元到基站的傳輸通常被稱為“上行鏈路”傳輸。根據(jù)指定系統(tǒng)的設計標準，現(xiàn)有技術的無線通信系統(tǒng)一般使用時分雙工(TDD)或頻分雙工(FDD)方法來簡化基站和用戶單元之間的信息交換。TDD和FDD雙工方案在本領域中都眾所周知。
近來，提出了用于傳送增強寬帶服務，例如語音、數(shù)據(jù)和視頻服務的寬帶無線通信網(wǎng)絡。寬帶無線通信系統(tǒng)簡化了若干基站和若干固定用戶站或客戶站設備(CPE)之間的雙向通信。在引用的美國專利No.6016311中描述了一個例證的寬帶無線通信系統(tǒng)，并且在

圖1的方框圖中表示所述寬帶無線通信系統(tǒng)。如圖1中所示，例證的寬帶無線通信系統(tǒng)100包括若干小區(qū)102。每個小區(qū)102包含一個相關的小區(qū)站點104，小區(qū)站點104主要包括基站106和有源天線陣列108。每個小區(qū)102提供小區(qū)的基站106和在小區(qū)102的覆蓋范圍內(nèi)設置在固定客戶位置112的若干客戶站設備(CPE)110之間的無線連通性。系統(tǒng)100的用戶可包括居住用戶和商業(yè)用戶。因此，系統(tǒng)的用戶具有不同并且不斷變化的使用和帶寬要求。每個小區(qū)可服務數(shù)百個或者更多的居住CPE和商業(yè)CPE。
圖1的寬帶無線通信系統(tǒng)100向若干CPE110提供真正的“請求式帶寬分配”。CPE110根據(jù)CPE所服務的客戶請求的服務的類型和質(zhì)量，向它們各自的基站106請求帶寬分配。不同的寬帶服務具有不同的帶寬和等待時間要求。適用于客戶的服務的類型和質(zhì)量是可變和可選的。根據(jù)服務要求的信息速率和服務質(zhì)量(另外還考慮帶寬可用性及其它系統(tǒng)參數(shù))，確定專用于指定服務的帶寬數(shù)量。例如，T1型連續(xù)數(shù)據(jù)服務一般要求具有受控良好的傳送等待時間的大量帶寬。在終止之前，這些服務需要在每幀上的恒定帶寬分配。相反，某些類型的數(shù)據(jù)服務，例如網(wǎng)際協(xié)議數(shù)據(jù)服務(TCP/IP)是脈沖式的，經(jīng)?？臻e(在任意時刻需要零帶寬)，并且當激活時對延遲變化較不敏感。
由于各種各樣CPE服務要求的緣故，并且由于任意一個基站服務大量的CPE，因此在如圖1中所示的寬帶無線通信系統(tǒng)中的帶寬分配過程會變得繁重又復雜。尤其是對于上行鏈路帶寬分配更是如此?；静⒉痪邆浜瓦x定的CPE在任意時刻會要求的服務的帶寬或質(zhì)量相關的先驗信息。因此，關于改變上行鏈路帶寬分配的請求必然是頻繁的和不斷變化的。由于上行鏈路帶寬要求的這種變動性，選定基站所服務的許多CPE需要頻繁發(fā)出帶寬分配請求。如果不受控制，則帶寬分配請求會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生不利影響。如果保持未經(jīng)檢查狀態(tài)，則和分配的用于傳輸真實通信數(shù)據(jù)的帶寬相比，適應CPE帶寬分配請求所需的帶寬將過高，導致比例失調(diào)。從而，會不利地減少適合于提供寬帶服務的通信系統(tǒng)帶寬。
一些現(xiàn)有系統(tǒng)試圖通過保存和需要訪問共享系統(tǒng)資源的各種數(shù)據(jù)源相關的邏輯隊列，來解決具有共享系統(tǒng)資源的系統(tǒng)中的帶寬分配要求。在Karol等的美國專利No.5675573(1997年10月7日頒證)中教導了這樣的現(xiàn)有系統(tǒng)。更具體地說，Karol等講授了一種帶寬分配系統(tǒng)，所述系統(tǒng)允許來自競爭訪問共享處理結(jié)構(gòu)的不同源點的通信流內(nèi)的分組或信元，按照主要根據(jù)與各個通信流相關的單獨的保證帶寬要求確定的順序訪問所述共享處理結(jié)構(gòu)。另外，Karol等講授的系統(tǒng)允許不同的源點按照其次根據(jù)整體系統(tǒng)標準，例如到達時間，或者通信流內(nèi)的分組或信元的應到日期確定的順序訪問共享處理結(jié)構(gòu)。在等待訪問處理結(jié)構(gòu)時，來自各個數(shù)據(jù)源(例如帶寬請求設備)的數(shù)據(jù)的分組或信元在單獨的邏輯緩沖中排隊。
在普通轉(zhuǎn)讓并且引用的美國專利申請No.09/316518(申請日2000年5月21日)中描述的帶寬分配技術利用稱為“帶寬請求/準許協(xié)議”的機制來達到單個CPE連接的請求式帶寬需要。一般來說，帶寬請求/準許協(xié)議按照下述說明工作。CPE通常把帶寬請求傳送給相關基站。請求識別連接的集合(即全部)帶寬需要?；窘邮諑捳埱蟛⒋_定是否存在適用于批準帶寬請求的足夠帶寬。如果存在足夠帶寬，則向該連接批準請求的帶寬，否則在批準請求的帶寬之前，基站等待足夠帶寬變成可用。如同父代專利申請中所述，帶寬請求/準許協(xié)議提高了理想條件下，無線通信系統(tǒng)中的帶寬分配效率。
但是，眾所周知，由于所有無線通信系統(tǒng)固有的噪聲和干擾效應的緣故，帶寬請求(及相關的批準)可能丟失(即從未被相關基站收到)或者被延遲。當帶寬請求在CPE和基站之間的傳輸過程中丟失或者被延遲時，帶寬分配效率會受到不利影響。丟失或者延遲的帶寬請求通過導致基站不能向它們各自的相關CPE準確地分配帶寬，會造成無線通信系統(tǒng)中帶寬分配效率的降低。
例如，考慮選定的CPE向其相關基站傳送帶寬請求的情形，其中所述請求識別選定CPE的集合帶寬要求。假定由于基站和選定CPE之間空中鏈路上的干擾的緣故，帶寬請求在傳輸中被丟失。本例中，相關的基站從未收到選定CPE的集合帶寬要求，于是基站決不會批準該CPE的帶寬請求。在等待適當?shù)囊欢螘r間之后，CPE會確定還沒有從基站收到帶寬批準。不利的是，該CPE將不能確定是帶寬請求在傳輸過程中被丟失，還是基站只是不具備批準該請求的足夠帶寬(給定相關連接的服務質(zhì)量(QoS))。
該CPE隨后為同一連接傳送第二帶寬請求。在某些條件下，會發(fā)生導致帶寬分配技術浪費帶寬的分配的“競爭情形”。如果帶寬請求的時刻使得選定的CPE在基站批準第一請求的同一時刻為同一連接發(fā)出第二帶寬請求，則第二請求和第一請求的批準會同時通過鏈路傳送。即，如果基站在收到CPE的第二請求之前，傳送第一請求的批準，則基站會響應第二請求，同時為同一連接重復批準帶寬請求。這會不利地影響帶寬分配的效率。
防止發(fā)生上述“競爭情形”的一種備選帶寬請求/準行協(xié)議是所謂的“保證傳送協(xié)議”。眾所周知，保證傳送協(xié)議利用響應帶寬請求傳送的確認消息。根據(jù)保證傳送協(xié)議方法，CPE向其相關基站傳送識別選定連接的集合帶寬需要的帶寬請求?；窘邮諑捳埱?，并向CPE傳送確認，從而通知收到帶寬請求。如果CPE沒有收到確認，則CPE重發(fā)帶寬請求。有利的是，保證傳送協(xié)議極大地減少了基站錯誤地向CPE分配重復帶寬(如上所述)的可能性，從而，提高了帶寬分配效率。但是，不利的是，保證傳送協(xié)議需要在基站和CPE之間傳送確認消息所必需的額外帶寬。此外，由于CPE必須等待從它們的相關基站接收確認，因此降低了與帶寬分配相關的響應時間。
稱為“增量帶寬請求/準許協(xié)議”的一些帶寬請求/準許協(xié)議試圖通過利用增量帶寬請求代替集合帶寬請求，解決上面提及的和數(shù)據(jù)傳輸效率相關的問題。增量帶寬請求識別CPE連接的額外帶寬需要。例如，根據(jù)增量帶寬請求方法，基站可向相關的CPE連接分配1000單位的帶寬。稍后，CPE連接可能需要1500單位的集合帶寬(即它需要額外的500單位的帶寬)。根據(jù)增量帶寬請求/準許協(xié)議，CPE將向其相關基站傳送指示它需要額外的500個單位的帶寬的增量帶寬請求。當收到增量帶寬請求時，基站把CPE連接的當前集合帶寬計算成1500單位(先前批準的1000單位+請求的500單位)。
有利的是，由于增量帶寬請求/準許協(xié)議不需要確認消息，因此和使用保證傳送協(xié)議的系統(tǒng)相比，使用增量帶寬請求/準許協(xié)議的系統(tǒng)響應更快速，需要的帶寬更少。不利的是，當增量帶寬請求丟失時，基站失去與CPE連接的同步，從而失去對CPE的集合帶寬需要的跟蹤。由于基站一般通過計算每個增量帶寬請求和先前的集合帶寬需要估計值的和，計算集合帶寬需要，因此會失去同步。從而，在CPE連接被復位之前，基站和CPE連接將脫離同步狀態(tài)。
一些帶寬請求/準許協(xié)議系統(tǒng)試圖通過利用“零帶寬請求”(ZBR)消息解決具有共享系統(tǒng)資源的系統(tǒng)中的帶寬分配要求。這樣的一種帶寬分配系統(tǒng)被稱為零帶寬請求消息協(xié)議系統(tǒng)，并且下面說明該系統(tǒng)。CBR消息協(xié)議系統(tǒng)利用“填充分組”和眾所周知的TDMA多路復用方案。在眾所周知的TDMA多路復用方案中，BS向相關的CPE指定其一部分上行鏈路子幀(即帶寬)。相關CPE在上行鏈路上把數(shù)據(jù)傳送給BS。當CPE不具備利用其全部帶寬的足夠上行鏈路數(shù)據(jù)(即CPE具有過多的帶寬分配)時，它傳送填充分組以便填充其未用部分帶寬。CPE隨后向其相關基站(BS)傳送ZBR消息，請求降低CPE的帶寬分配。CPE的相關基站隨后據(jù)此降低CPE的帶寬分配。
不利的是，在ZBR消息協(xié)議系統(tǒng)中，ZBR消息的利用會降低通信系統(tǒng)整體速度。基站和CPE分別需要增大處理時間，以便處理和傳送ZBR消息。BS需要增大處理時間來處理ZBR消息。在典型的通信系統(tǒng)中，這種缺陷被擴大，因為BS通常從數(shù)百個相關CPE接收ZBR消息。從而，通信系統(tǒng)中的每個BS需要相當大量的時間來處理這些ZBR消息。
零帶寬請求消息協(xié)議系統(tǒng)的另一缺陷是當確定是否向它們的相關基站傳送零帶寬請求時，CPE會變糊涂。例如，CPE具有下述狀態(tài)每秒一個信元的CG連接速率和不具備任何可用數(shù)據(jù)的DAMA連接。當CPE的相關BS在1秒時間間隔內(nèi)分配一個信元時，在CPE的ATM控制器隊列中，該信元可能還不可用。根據(jù)ZBR協(xié)議系統(tǒng)，由于DAMA連接的“無可用數(shù)據(jù)”狀態(tài)，CPE應傳送ZBR消息。但是，CPE并不了解CG信元是否將要被發(fā)送，從而CPE不了解是否向其相關BS傳送ZBR消息。從而，CPE變糊涂，并且會錯誤傳送ZBR消息或者錯誤地抑制傳送ZBR消息。
于是需要一種有效處理和響應帶寬分配請求的帶寬請求/準許協(xié)議方法和設備。帶寬分配方法和設備應適應在無線通信系統(tǒng)的上行鏈路上，產(chǎn)生請求并不斷改變帶寬分配請求的任意大量CPE。例如，在圖1中所示的系統(tǒng)中，通過協(xié)調(diào)它們在上行鏈路上的傳輸，可允許多達100個CPE同時處于激活狀態(tài)。此外，系統(tǒng)可適應物理信道上接近1000個CPE。就帶寬在若干基站和若干CPE之間交換的帶寬請求和批準消息所消耗的帶寬數(shù)量來說，這種帶寬分配方法和設備應是高效的。即，CPE產(chǎn)生的大量帶寬請求消耗的帶寬占可用上行鏈路帶寬的百分率應極小。另外，帶寬分配方法和設備應即時并準確地響應帶寬分配請求。該方法和設備應對特定通信鏈路的需求敏感。由于幾個因素(包括通過鏈路提供的服務的類型和用戶類型)的緣故，帶寬需求可發(fā)生變化。應在足夠短的時間幀內(nèi)把帶寬分配給優(yōu)先級高的服務，以便保持CPE規(guī)定的服務質(zhì)量。當由于存在于空中鏈路上的噪聲或干擾效應的緣故丟失帶寬請求時，帶寬請求/準許協(xié)議方法和設備應進行自我校正。
另外，通過要求CPE定期傳送集合帶寬請求(表述它們各自的連接隊列的當前狀態(tài))，帶寬分配方法和設備是“自校正的”。因為當從它們各自的CPE收到集合帶寬請求時，基站檢測丟失的任意增量帶寬請求，因此帶寬分配方法和設備是自校正的。當收到并處理集合帶寬請求時，基站重置它們的記錄，以便正確反映它們的相關CPE的當前帶寬要求。集合帶寬請求的定期應用提供一種自校正帶寬分配協(xié)議，還不需要通常與現(xiàn)有技術的自校正協(xié)議(例如保證傳送協(xié)議)相聯(lián)系的帶寬開銷(例如傳送確認所需的帶寬)。
在無線通信系統(tǒng)中，以請求-分配為基礎，向DAMA服務分配帶寬。當CPE要求DAMA連接上的額外帶寬時，它向相關的基站傳送帶寬請求消息。CPE把增量帶寬請求傳送給其相關基站。定期地(例如每隔四個帶寬請求)，CPE把集合帶寬請求傳送給其相關基站。集合帶寬請求被基站用于“重置”(或更新)其記錄，以便反映CPE的當前帶寬要求。這樣，本發(fā)明的帶寬分配協(xié)議被認為是“自校正的”。在另外的實施例中，連續(xù)傳送四個增量帶寬請求，之后傳送一個集合帶寬請求。在備選實施例中，可使用連續(xù)增量和集合帶寬請求的備選模式。
在一個實施例中，本發(fā)明的方法和設備利用簡化的帶寬請求/準許協(xié)議分配帶寬。該實施例利用填充分組請求降低分配給CPE的帶寬。在一個實施例中，當BS調(diào)制解調(diào)器從CPE收到填充分組時，基站調(diào)制解調(diào)器通知基站CPU。在通知BS CPU之后，本發(fā)明的方法可降低相關CPE的帶寬分配。
這里公開的實施例減小出于帶寬請求和帶寬分配目的而必須分配的帶寬的數(shù)量。允許CPE請求帶寬的時機受到嚴格控制，并且利用若干帶寬請求和分配技術的組合來控制帶寬請求過程。CPE可向相關基站傳送帶寬請求消息的方法有很多種。
這樣的一種方法使用“輪詢”技術，基站借助所述“輪詢”技術輪詢一個或多個CPE，并分配專用于允許CPE以帶寬請求表示回答的帶寬?；緦PE的輪詢可以是對CPE設置“poll-me”位的響應，另一方面，基站對CPE的輪詢可以是定期的。根據(jù)本發(fā)明，可定期輪詢物理信道上的單個CPE，多組CPE或者每個CPE。當單獨輪詢CPE時，基站通過在上行鏈路子幀映射中分配允許CPE以帶寬請求表示回答的上行鏈路帶寬，輪詢單個CPE。類似地，就組輪詢來說，基站通過在上行鏈路子幀映射中分配允許CPE以帶寬請求表示回答的上行鏈路帶寬，輪詢幾個CPE。如果發(fā)生沖突，則CPE必須競爭分配的帶寬。帶寬分配并不呈由基站傳遞給CPE的顯式消息的形式，相反，通過在上行鏈路子幀映射中分配帶寬隱含傳送帶寬分配。
降低帶寬請求消息消耗的帶寬所使用的另一種方法是在已分配給CPE的帶寬上“捎帶確認”帶寬請求的技術。按照該技術，通過利用已分配給CPE的上行鏈路帶寬的先前未用部分，當前激活的CPE請求帶寬。另一方面，可在已分配并且目前正被數(shù)據(jù)服務使用的上行鏈路帶寬上捎帶確認帶寬請求。按照這種備選方案，CPE通過在先前用于數(shù)據(jù)的時隙中插入帶寬請求，“竊取”已分配給數(shù)據(jù)連接的帶寬。
CPE負責按照適應CPE所提供服務的方式，分發(fā)分配的上行鏈路帶寬。CPE可以按照和初始請求的或者基站批準的方式不同的方式，自由使用分配給它的上行鏈路帶寬。CPE確定向哪些服務給予帶寬，哪些服務必須等待隨后的帶寬請求。使CPE確定如何分配其分到的帶寬的一個優(yōu)點是可免除基站執(zhí)行該任務。另外，消除了因基站指示CPE如何分配其分到的帶寬而需要的通信開銷。通過組合使用帶寬分配技術，系統(tǒng)可利用與每種技術相關的效率好處?；久襟w存取控制(“MAC”)分配上行鏈路和下行鏈路上的物理信道上的可用帶寬。在上行鏈路和下行鏈路子幀內(nèi)，基站MAC根據(jù)不同服務的服務質(zhì)量(“QoS”)施加的優(yōu)先級和規(guī)則，在不同的服務之間分配可用帶寬?；綧AC為它服務的每個物理信道保存一組隊列。在每個物理信道隊列組內(nèi)，基站保存每個QoS的隊列。隊列保存準備傳送給存在于物理信道上的CPE的數(shù)據(jù)?；靖呒塎AC控制層可以自由執(zhí)行和相同QoS下，連接之間的存取的共享相關的任意方便的公平或通信整形算法，而不會影響基站低級MAC控制層。就確定關于特定CPE，在特定QoS下分配的帶寬的數(shù)量來說，基站考慮QoS，調(diào)制和用于避免單個CPE用完所有可用帶寬的平均標準。在一個實施例中，基站試圖利用自適應時分雙工技術(ATDD)，平衡上行鏈路/下行鏈路帶寬分配。除了數(shù)據(jù)隊列不是被基站保存，而是在每個單獨CPE之間分配數(shù)據(jù)隊列，并由各個單獨CPE保存之外，上行鏈路帶寬分配方法和下行鏈路帶寬分配方法非常相似?；咀詈美蒙厦婷枋龅募夹g，從CPE接收帶寬請求，而不是直接檢查隊列狀態(tài)。
圖2表示在實踐本發(fā)明的過程中，可被圖1的通信系統(tǒng)使用的TDD幀和多幀結(jié)構(gòu)。
圖3表示可被基站用于向圖1的無線通信系統(tǒng)中的若干CPE傳送信息的下行鏈路子幀的例子。
圖4表示適合于與本發(fā)明的帶寬分配一起應用的例證上行鏈路子幀。
圖5是表示實踐本發(fā)明的單獨輪詢技術所使用的信息交換序列的流程圖。
圖6是表示本發(fā)明的單獨輪詢技術的流程圖。
圖7表示用于簡化本發(fā)明的組播/廣播帶寬分配技術的例證上行鏈路子幀映射。
圖8是表示本發(fā)明的組播和廣播輪詢技術的流程圖。
圖9是表示根據(jù)本發(fā)明，使用“poll-me”激勵CPE的輪詢的流程圖。
圖10表示在利用“poll-me”位請求輪詢的過程中，本發(fā)明所使用的消息序列。
圖11是表示本發(fā)明的帶寬請求捎帶確認過程的流程圖。
圖12表示本發(fā)明使用的下行鏈路帶寬分配方法。
圖13表示本發(fā)明使用的上行鏈路帶寬分配方法。
圖14表示適合于供這里公開的實施例之用的例證通信系統(tǒng)的簡化方框圖。
圖15a是表示自校正帶寬請求/準許協(xié)議方法的一個實施例的流程圖。
圖15b是表示自校正帶寬請求/準許協(xié)議方法的另一實施例的流程圖。
圖16表示簡化的帶寬請求/準許協(xié)議方法的一個實施例的流程圖。
本發(fā)明的實施例是在寬帶無線通信系統(tǒng)中分配帶寬的帶寬請求/準許協(xié)議的方法和設備。寬帶無線通信系統(tǒng)，以及在這方面具有由若干用戶共用的物理通信媒體的任意通信系統(tǒng)的一個非常重要的性能指標是系統(tǒng)利用物理媒體的效率有多高。由于無線通信系統(tǒng)是共用媒體通信網(wǎng)絡，因此必須控制用戶對網(wǎng)絡的訪問和傳輸。在無線通信系統(tǒng)中，媒體存取控制(“MAC”)協(xié)議一般控制用戶對物理媒體的存取。MAC確定何時允許用戶在物理媒體上進行傳輸。另外，如果允許線路競爭，則MAC控制線路競爭過程，并解決發(fā)生的任意沖突。
在圖1中所示的系統(tǒng)中，由存在于基站106中的軟件(在某些實施例中，軟件可在基站和CPE中的處理器上運行)執(zhí)行的MAC控制所有CPE110的傳輸時間?；?06接收關于傳輸權(quán)的請求，并且在考慮到優(yōu)先權(quán)、服務類型、服務質(zhì)量和與CPE110相關的其它因素的情況下，在有效時間內(nèi)批準這些請求。如同上面在發(fā)明背景技術中所述，由諸如語音之類CPE110 TDM信息提供的服務中繼自PBX。在服務頻譜的另一端，CPE可向上傳輸突發(fā)的，但是容許延遲的計算機數(shù)據(jù)，以便與眾所周知的萬維網(wǎng)或者因特網(wǎng)通信。
基站MAC為上行鏈路和下行鏈路通信鏈路映射并分配帶寬。這些映射由基站產(chǎn)生并保存，被稱為上行鏈路子幀射映射和下行鏈路子幀映射。MAC必須分配足以適應由諸如T1、E1之類高優(yōu)先級恒定位速率(CBR)服務和類似的恒定位速率服務強加的帶寬要求的足夠帶寬。另外，MAC必須在諸如網(wǎng)際協(xié)議(IP)數(shù)據(jù)服務之類低優(yōu)先級服務內(nèi)分配剩余的系統(tǒng)帶寬。MAC利用各種依賴于QoS的技術，例如公平加權(quán)排隊和循環(huán)排隊，在這些低優(yōu)先級服務間分配帶寬。
圖1中所示的通信系統(tǒng)的下行鏈路基于點對多點(即從基站106到若干CPE110)進行工作。如美國專利No.6016311中所述，中央基站106包括能夠同時向幾個扇區(qū)進行發(fā)射的扇形有源天線陣列108。在系統(tǒng)100的一個實施例中，有源天線陣列108同時向6個獨立的扇區(qū)進行發(fā)射。在指定的頻道和天線扇區(qū)中，所有的臺站接收相同的傳輸?；臼窃谙滦墟溌贩较蛏瞎ぷ鞯奈ㄒ话l(fā)射器，因此除了把時間分成上游(上行鏈路)和下游(下行鏈路)傳輸周期的整體時分多路復用之外，它不必與其它基站協(xié)調(diào)即可進行發(fā)射?；鞠蛏葏^(qū)(和頻率)中的所有CPE廣播。CPE監(jiān)視接收的消息中的地址，并且只保留發(fā)送給它們的那些地址。
CPE110基于請求共用受基站MAC控制的上行鏈路。根據(jù)CPE使用的服務的類別，基站可發(fā)出選擇的CPE繼續(xù)權(quán)，以便在上行鏈路上進行傳輸，或者在收到來自于CPE的請求之后，由基站批準傳輸權(quán)。除了單獨尋址的消息之外，消息也可由基站發(fā)送給多址通信組(控制消息和視頻發(fā)送是多址通信應用的例子)以及向所有的CPE廣播。
根據(jù)本發(fā)明，在每個扇區(qū)內(nèi)，CPE必須遵守使CPE之間的爭用降至最小，并且使服務能夠適應每種用戶應用的延遲和帶寬要求的傳輸協(xié)議。如同下面更詳細所述，通過利用輪詢機制實現(xiàn)這種傳輸協(xié)議，同時在異常條件下，用作備用機制的爭用程序應放棄鑒于指定的延遲和響應時間約束條件而不能實行的所有CPE的輪詢。爭用機制也可用于避免單獨輪詢長時間處于非激活狀態(tài)的CPE。本發(fā)明的方法和設備提供的輪詢技術簡化了存取過程，確保服務應用在確定的基礎上(如果需要的話)接收帶寬分配。一般說來，數(shù)據(jù)服務應用容許較大的延遲。相反，諸如語音和視頻服務之類的實時服務應用要求及時并且嚴格遵守計劃表進行帶寬分配。幀映射—上行鏈路和下行鏈路子幀映射在一個實施例中，基站106保存分配給上行鏈路和下行鏈路通信鏈路的帶寬的子幀映射。如同相關并且引用的美國專利No.6016311中所述，按照時分雙工(“TDD”)的方式多路復用上行鏈路和下行鏈路。在一個實施例中，幀被定義成包含N個連續(xù)的時間周期或時隙(這里N保持恒定)。根據(jù)這種“以幀為基礎”的方法，通信系統(tǒng)只動態(tài)地把前N1個時隙(這里N大于或等于N1)配置給下行鏈路傳輸。剩余的N2個時隙只被動態(tài)地配置給上行鏈路傳輸(這里N2等于N-N1)。按照這種以幀為基礎的TDD方案，下行鏈路子幀最好首先被傳送，并且把幀同步所需的信息加在子幀之前。
通信領域中眾所周知，在另一通信系統(tǒng)中，通過利用眾所周知的頻分雙工(“FDD”)方法，可多路復用上行鏈路和下行鏈路。在通信領域中，F(xiàn)DD技術眾所周知，從而這里不進行更詳細的說明。但是，這里詳細描述一個例證的TDD系統(tǒng)。本發(fā)明既可用在所述的TDD通信系統(tǒng)中，又可用在FDD通信系統(tǒng)中。
圖2表示了可由實現(xiàn)本發(fā)明的實施例的通信系統(tǒng)(例如圖1中所示的通信系統(tǒng))使用的TDD幀和多幀結(jié)構(gòu)200。如圖2中所示，TDD幀被細分成若干物理時隙(PS)204。在圖2中所示的實施例中，幀的持續(xù)時間為1毫秒，并且包括800個物理時隙。另一方面，本發(fā)明可和具有更長或更短并且具有更多或更少PS的幀一起使用?；景凑漳骋活A定的PS數(shù)目分配可用帶寬。在稱為信息元(PI)的預定數(shù)據(jù)的位單元內(nèi)，對數(shù)字信息進行某些形式的數(shù)字編碼，例如眾所周知的Reed-Solomon編碼方法。調(diào)制可在幀內(nèi)發(fā)生變化，并且確定傳送選擇的PI所需的PS的數(shù)目(從而確定時間量)。
如同引用的美國專利No.6016311中所述，在圖1中所示的寬帶無線通信系統(tǒng)的一個實施例中，TDD組幀是自適應的。即，與上行鏈路比較，分配給下行鏈路的PS的數(shù)目隨著時間而變化。本發(fā)明的帶寬分配方法和設備可用在使用和圖2中所示相似的幀和多幀結(jié)構(gòu)的自適應TDD系統(tǒng)和固定TDD系統(tǒng)中。如上所述，這里公開的實施例也可用在FDD通信系統(tǒng)中。如圖2中所示，為了幫助周期函數(shù)，多個幀202被分為多幀206，多個多幀206被分為超幀208。在一個實施例中，每個多幀206包括兩個幀202，每個超幀包括22個多幀206。本發(fā)明也可使用其它幀、多幀和超幀結(jié)構(gòu)。例如，在本發(fā)明的另一實施例中，每個多幀206包括16個幀202，每個超幀包括32個多個幀206。圖3和4中分別表示了例證的下行鏈路和上行鏈路子幀。下行鏈路子幀映射圖3表示了可由基站106用于向若干CPE110傳送信息的下行鏈路子幀300的一個例子?；咀詈帽４娣从诚滦墟溌穾挿峙涞南滦墟溌纷訋成洹Ｏ滦墟溌纷訋?00最好包括幀控制信頭302，依據(jù)調(diào)制類型分組，并且可能由用于分離不同調(diào)制的數(shù)據(jù)的相關調(diào)制轉(zhuǎn)變間隙(MTG)分隔的若干下行鏈路數(shù)據(jù)PS304(例如，利用QAM-4調(diào)制方案調(diào)制的PS304數(shù)據(jù)，利用QAM-16調(diào)制的PS304′數(shù)據(jù))，和發(fā)射/接收轉(zhuǎn)變間隙308。在任意選擇的下行鏈路子幀中，可缺少任意一個或多個不同調(diào)制的數(shù)據(jù)塊。在一個實施例中，調(diào)制轉(zhuǎn)變間隙(MTG)306的持續(xù)時間為0PS。如圖3中所示，幀控制信頭302包括由物理協(xié)議層(或PHY)用于同步和均衡目的的前同步碼310。幀控制信頭302還包括用于PHY的控制部分(312)和用于MAC的控制部分(314)。
下行鏈路數(shù)據(jù)PS被用于向CPE110傳送數(shù)據(jù)和控制消息。最好在選擇的CPE使用的工作調(diào)制下，對該數(shù)據(jù)進行編碼(例如利用Reed-Solomon編碼方案)和傳送。最好按照預定的調(diào)制順序傳送數(shù)據(jù)例如QAM-4，之后是QAM-16，再后是QAM-64。調(diào)制轉(zhuǎn)變間隙306包括前同步碼，并被用于分隔調(diào)制。幀控制信頭302的PHY控制部分312最好包括指示調(diào)制方案發(fā)生變化的PS304的身份的廣播消息。最后，如圖3中所示，Tx/Rx轉(zhuǎn)變間隙308把下行鏈路子幀和下面更詳細描述的上行鏈路子幀分開。上行鏈路子幀映射圖4表示了適合于供本發(fā)明的帶寬分配使用的上行鏈路子幀400的一個例子。根據(jù)本發(fā)明的帶寬分配方法和設備，CPE110(圖1)使用上行鏈路子幀400向它們的相關基站106傳送信息(包括帶寬請求)。如圖4中所示，在上行鏈路幀內(nèi)，CPE110傳送的MAC控制消息主要有三類(1)在為CPE登錄保留的爭用時隙(登錄爭用時隙402)中傳送的MAC控制消息；(2)在為響應關于帶寬分配的組播和廣播輪詢而保留的爭用時隙(帶寬請求爭用時隙404)中傳送的MAC控制消息；(3)在專門分配給單個CPE的帶寬(CPE預定數(shù)據(jù)時隙406)中傳送的MAC控制消息。
分配給爭用時隙(即爭用時隙402和404)的帶寬被聚在一起，并且利用預定的調(diào)制方案傳送。例如，在圖4所示的實施例中，利用QAM-4調(diào)制傳送爭用時隙402和404。剩余的帶寬由CPE分組。在其預定的帶寬內(nèi)，CPE110利用根據(jù)環(huán)境因素對CPE110和其它相關基站106之間的傳輸?shù)挠绊懘_定的固定調(diào)制進行傳輸。下行鏈路子幀400包括和上面參考圖3描述的調(diào)制轉(zhuǎn)變間隙(MTG)306起類似作用的若干CPE轉(zhuǎn)變間隙(CTG)408。即，在上行鏈路子幀內(nèi)，CTG408把傳輸和各種CPE110分開。在一個實施例中，CTG408的持續(xù)時間為2個物理時隙。發(fā)射CPE最好在CTG408的第二個PS內(nèi)傳送1PS前同步碼，從而允許基站與新的CPE110同步。多個CPE110可同時在登錄爭用時段內(nèi)進行傳送，從而導致沖突。當發(fā)生沖突時，基站可不作出響應。
通過利用這里公開的帶寬分配方法和設備，預定的上行鏈路通信數(shù)據(jù)是分配給特定CPE110，以便傳輸控制消息和服務數(shù)據(jù)的帶寬。根據(jù)CPE110使用的調(diào)制方案，在上行鏈路子幀400內(nèi)對CPE預定數(shù)據(jù)排序。根據(jù)本發(fā)明并按照下面詳細說明的方式，CPE110請求帶寬，隨后相關的基站106批準所述帶寬。在指定的TDD幀(或者自適應TDD幀，視情況而定)內(nèi)分配給選定的CPE的所有帶寬被歸入連續(xù)的CPE預定數(shù)據(jù)塊406中。分配給CTG408的物理時隙包含在基站上行鏈路子幀映射中分配給選定CPE110的帶寬中。
除了分配的用于傳送各種類型的帶寬服務的帶寬(即為CPE預定數(shù)據(jù)時隙406而分配的帶寬)和為CPE登錄爭用時隙而分配的帶寬之外，基站MAC還必須為諸如額外帶寬分配請求之類的控制消息分配帶寬。如同下面更詳細所述，根據(jù)本發(fā)明，CPE110通過向它們的相關基站106發(fā)出帶寬請求，請求改變它們的帶寬分配。本發(fā)明的方法和設備減少了必須為這些帶寬分配請求而留出的帶寬的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明，請求帶寬的機會受到嚴格控制。本發(fā)明有利地利用了多種技術的組合來嚴格控制帶寬請求過程。CPE向其相關基站傳送帶寬請求消息的方法有很多。
例如，一種這樣的方法使用“輪詢”技術，從而基站輪詢一個或多個CPE，并且分配專用于允許CPE傳送帶寬請求的帶寬。按照該方法，基站可響應CPE沿上游方向設置“poll-me”位，輪詢CPE，或者基站對CPE的輪詢可以定期進行。根據(jù)本發(fā)明，可對單個CPE進行定期輪詢(稱為“預約”輪詢)，可對多組CPE進行定期輪詢(“組播”輪詢)，或者對物理信道上的每個CPE進行定期輪詢(“廣播”輪詢)。就預約輪詢來說，基站輪詢單個CPE，隨后分配允許CPE報以帶寬請求的上行鏈路帶寬。類似地，在組播和廣播輪詢中，基站輪詢幾個CPE，隨后分配允許CPE報以帶寬請求的上行鏈路帶寬。但是，如果發(fā)生沖突，則CPE必須競爭分配的帶寬。有利的是，帶寬輪詢和帶寬分配均不呈由基站傳送給CPE的顯式消息的形式。相反，帶寬輪詢包括足以傳送帶寬請求的帶寬的主動準許。借助于在上行鏈路子幀映射中產(chǎn)生的帶寬分配，帶寬分配是隱含的。下面參考圖4-10更詳細地描述了輪詢技術。
如圖4中所示，可為這些帶寬分配或CPE連接請求定期分配一部分上行鏈路帶寬。上行鏈路子幀400包括若干帶寬請求爭用時隙404。在被允許請求帶寬分配之前，CPE110必須首先被注冊，并且實現(xiàn)與基站的上行鏈路同步。于是，不需要為在帶寬請求爭用周期的長度中傳送時間不確定性創(chuàng)造條件。因此，帶寬請求爭用周期可以小至單個PI，在一個實施例中，在QAM-4條件下，帶寬請求爭用周期需要6個PS。正如登錄請求的情況一樣，如果發(fā)生沖突，則基站不會響應CPE。但是，如果基站成功地從CPE收到帶寬請求消息，則它通過在上行鏈路子幀400中分配CPE額外預定數(shù)據(jù)406作出響應。本發(fā)明使用的各種輪詢技術有助于把使用爭用時隙404的需要降至最小。下面更詳細地說明了這些技術。
本發(fā)明使用的降低帶寬請求消息所消耗帶寬的另一種方法是在已分配給CPE的帶寬上“捎帶確認”帶寬請求的技術。按照該技術，當前激活的CPE通過利用已分配給CPE的上行鏈路帶寬的先前未用部分，請求帶寬。從而消除了輪詢CPE的必要性。在本發(fā)明的一個備選實施例中，在分配的并且正被數(shù)據(jù)服務使用的上行鏈路帶寬上捎帶確認帶寬請求。根據(jù)該備選實施例，CPE通過在先前用于數(shù)據(jù)的時隙中持入帶寬請求，“竊取”已分配給數(shù)據(jù)連接的帶寬。后面參考圖11更詳細地說明了這些捎帶確認技術的細節(jié)。
一旦基站向CPE分配了帶寬，則CPE(而不是基站)負責以能夠適應CPE提供的服務的方式使用上行鏈路帶寬。CPE可以按照和最初請求的或者基站批準的方式所不同的方式自由使用分配給它的上行鏈路帶寬。例如，在選定的CPE向其相關基站請求帶寬之后，選定的CPE提交的服務要求可以發(fā)生變化。CPE最好確定向哪些服務授予帶寬，哪些服務必須等待隨后的帶寬請求。為此，CPE保留服務的優(yōu)先級列表。優(yōu)先級高的那些服務(例如具有高服務質(zhì)量要求的那些服務)將在優(yōu)先級低的那些服務(例如IP類數(shù)據(jù)服務)之前分配到帶寬。如果CPE不具有足以滿足其服務要求的帶寬，則CPE將通過設置其poll-me位或者通過捎帶確認帶寬分配請求，請求額外帶寬分配。
使CPE確定如何分配其所分到的帶寬的優(yōu)點之一是免除基站執(zhí)行該任務。另外，消除了使基站指示CPE如何分配其分到的帶寬所需的通信開銷，從而增大了可用的系統(tǒng)帶寬。另外，CPE能夠更好地對不斷變化的高服務質(zhì)量數(shù)據(jù)服務的上行鏈路帶寬分配需要作出響應。
在下面的小節(jié)中更詳細地描述了用于提高帶寬分配請求過程的效率的各種技術。雖然在單獨的小區(qū)中描述這些技術，不過本發(fā)明的方法和設備可組合使用所有這些技術來減小帶寬分配請求所消耗的帶寬。
從而，本發(fā)明有利地利用了與每個帶寬分配技術相關的效率優(yōu)點。例如，雖然單獨輪詢技術有益于對帶寬分配請求提供快速響應時間的能力，但是在減小帶寬分配過程所消耗的帶寬量方面，單獨的輪詢技術效率相當?shù)?。相反，在減小帶寬分配過程消耗的帶寬方面，組輪詢方法相當高效，但是在響應帶寬分配請求的能力方面，效率較低。當從帶寬消耗和響應時間兩方面來考慮，“poll-me”位的使用相當高效。另外，通過使用先前未用的帶寬部分來發(fā)送帶寬分配請求，捎帶確認技術進一步提高了帶寬消耗效率。和現(xiàn)有方法相反，本發(fā)明有利地組合使用了所有這些帶寬分配技術來使效率達到最高。輪詢在圖1的供和本發(fā)明一起使用的帶寬無線系統(tǒng)100的一個實施例中，當CPE110首次登錄系統(tǒng)100時，CPE110被分配一個專用連接標識符(ID)。當基站106與若干CPE110交換控制消息時，使用ID。如上所述，除了不可壓縮的恒定位速率，或者連續(xù)授權(quán)(CG)服務之外，帶寬要求方面的變化(即帶寬要求的增大或減小)是系統(tǒng)100傳送的所有服務所必需的。在連接建立和終止之間，不可壓縮的CG服務的帶寬要求不發(fā)生變化。諸如信道化T1服務之類可壓縮CG服務的要求可根據(jù)通信而增大或降低。
相反，圖1的系統(tǒng)100簡化的許多數(shù)據(jù)服務是突發(fā)的，并且容許延遲。由于根據(jù)需要，在按需求分配的基礎上把帶寬提供給這些服務，因此這些服務通常被稱為按需求分配多址訪問或者“DAMA”服務。當CPE110需要為DAMA服務請求帶寬時，它向基站106傳送帶寬請求消息。帶寬請求消息傳遞關于DAMA服務的即時帶寬要求。帶寬要求可以并且一般確實隨著時間而變化。當最初建立與基站的CPE連接時，確定DAMA連接的服務質(zhì)量或“QoS”。于是，基站具有訪問或者查尋它當前正在接納的任意DAMA服務的QoS的能力。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，CPE110具有適合于其向它們的相關基站傳遞帶寬請求消息的多種不同技術。一種這樣的技術是通過傳送帶寬請求消息，響應基站的輪詢。根據(jù)本發(fā)明教導的輪詢技術，基站向選定的CPE分配專用于發(fā)生帶寬請求的帶寬。帶寬分配可以針對單個CPE或者針對多組CPE。如同下面在描述組輪詢技術的子節(jié)中更詳細說明的那樣，相對于多組CPE的分配確定供解決帶寬請求沖突之用的帶寬請求爭用時隙。有利的是，不是以顯式消息的形式進行帶寬分配，而是以在描述上行鏈路子幀400(圖4)的傳送映射中增大的帶寬分配的形式進行帶寬分配。基于每個CPE進行輪詢，基于每個連接ID請求帶寬，并且基于每個CPE分配帶寬。下面更詳細地描述了這些原理。預約輪詢技術(個體輪詢)根據(jù)本發(fā)明的方法和設備，當單獨輪詢CPE時，不傳送輪詢選定PE的任意顯式消息。相反，在上行鏈路子幀映射中，CPE被分配足以允許CPE報以帶寬請求的帶寬。具體地說，基站在CPE預定數(shù)據(jù)塊406(圖4)中為選定的CPE分配足以允許選定的CPE報以帶寬請求消息的帶寬。如果選定的CPE不需要更多的帶寬，則它返回零字節(jié)請求。零字節(jié)請求(而不是無請求)被用在個體輪詢過程中，因為為回答分配了明確的帶寬。
根據(jù)本發(fā)明，只有非激活CPE和明確請求被輪詢的激活CPE才有資格單獨輪詢。不在MAC分組信頭中設置它們各自的“poll-me”位的激活CPE不會被單獨輪詢。本發(fā)明把這些限制強加在帶寬分配過程上，和單獨輪詢所有CPE相比，這些限制有利地節(jié)約了帶寬。在本發(fā)明的一個實施例中，激活CPE利用當前使用的調(diào)制方案響應輪詢。但是，非激活CPE可利用QAM-4或者同樣穩(wěn)固的調(diào)制方案作出響應，以便確定它們的傳輸足夠穩(wěn)固，即使在惡劣的環(huán)境條件下也可被基站檢測到。
本發(fā)明有利地確保即時響應為諸如其中可動態(tài)增加或減少信道的信道化T1服務之類恒定位速率服務要求更多帶寬的請求。為了確?；究焖夙憫獮楹愣ㄎ凰俾史找蟾鄮挼恼埱?，使分配給當前未在最大速率下工作的恒定位速率服務的上行鏈路帶寬足夠大，足以適應服務的當前速率和帶寬請求。
圖5的流程圖中表示了單獨輪詢的信息交換順序。如圖5中所示，基站最好具有控制帶寬請求和分配過程的幾層控制機制或協(xié)議組502、504和506?；綧AC被細分成兩個子域(1)HL-MAA MAC域504和LL-MAA MAC域506。LL-MAA MAC域正好跨越一個物理信道。每個物理信道需要LL-MAA MAC域的一個實例。HL-MAA MAC域跨越多個物理信道，一般來說所述多個物理信道都在相同的扇區(qū)中。MAC域包括與HL-MAA MAC域內(nèi)的物理信道相關的HL-MAAMAC域和LL-MAA MAC域。
如圖5所示，通過分配足以供CPE報以帶寬請求消息的帶寬，基站單獨輪詢(由控制箭頭508表示)CPE。在上行鏈路子幀400中分配該帶寬。如果CPE MAC 510確定要為選定的連接k發(fā)送的數(shù)據(jù)(一般通過控制路徑514，由更高的CPE控制層512指令確定)，則CPEMAC控制機制向基站MAC 506發(fā)出帶寬請求516。如果基站的LL-MAA506確定不存在供CPE110之用的足夠帶寬，則不批準帶寬請求。否則，將批準帶寬請求，并且通過在上行鏈路子幀400中向CPE分配額外帶寬，基站隱含地把帶寬請求批準傳遞給CPE MAC510。圖5中借助控制路徑518表示了這一點。隨后CPE將開始利用分配給它的帶寬，在上行鏈路上向基站傳送數(shù)據(jù)。
圖6是表示本發(fā)明提供的單獨輪詢技術600的流程圖。如圖6中所示，該方法開始于確定帶寬是否適用于單獨輪詢CPE的決定步驟602。如果不存在適用于單獨輪詢CPE110的更多帶寬，則該方法轉(zhuǎn)到步驟604，啟動組播或廣播輪詢方法。在下面的子節(jié)中更詳細地描述了組播和廣播輪詢方法。但是，如果足夠的帶寬可以用于單獨輪詢CPE，則該方法前進到判定步驟606，確定是否存在具有“poll-me”位組的任意未被輪詢的激活CPE。如果是，則該方法前進到控制點608。如果否，則該方法前進到判定步驟610，確定是否存在任意未被輪詢的非激活CPE。如果是，則該方法前進到控制點608。如果否，則該方法前進到控制點612。
本發(fā)明的方法從控制點608轉(zhuǎn)到步驟614，單獨輪詢選定的CPE。從而，該方法確保只單獨輪詢請求更多帶寬(通過設置它們各自的“poll-me”位)的未被輪詢的激活CPE和非激活CPE。和單獨輪詢所有CPE的輪詢方法，這降低了帶寬。
如圖6中所示，在步驟614，基站開始選定CPE的輪詢，并且把該CPE標記為已輪詢。圖6中在說明框614′中示意地表示了這一點。圖6的說明框614′表示了上面在圖3中描述的下行鏈路子幀映射300。MAC幀控制信頭302的MAC控制部分314最好包括上行鏈路子幀映射400′。當基站通過下行鏈路把該信息傳送給CPE時，上行鏈路子幀映射400′被傳遞給CPE MAC。如圖6中所示，并且響應輪詢步驟614，基站MAC在上行鏈路中向選擇的CPE(在圖6中，該CPE被稱為CPE“k”)分配額外帶寬。增大后的帶寬分配通過上行鏈路子幀映射400′被傳遞給CPEk。從而響應輪詢選定CPE的需要不要求額外的帶寬。
如圖6中所示，該方法隨后返回判定步驟602，確定是否存在適用于單獨輪詢CPE的更多帶寬。當(分別在判定步驟606和610)確定不存在具有poll-me位組的任意激活CPE，并且不存在任何未被輪詢的非激活CPE時，該方法轉(zhuǎn)到判定步驟616。在判定步驟616，該方法確定是否進行任意單獨輪詢。如果否，則該方法轉(zhuǎn)到控制點618，并且隨后在終止步驟620終止該方法。但是，如果進行單獨輪詢，則該方法轉(zhuǎn)到步驟622，等待來自被輪詢CPE(例如CPE“k”)的單獨帶寬請求。如圖6的說明框622′中所示，帶寬請求430由被輪詢的CPE(例如CPE“k”)在上行鏈路子幀400中預定給所選定CPE的CPE預定數(shù)據(jù)塊406內(nèi)產(chǎn)生。在一個實施例中，所有數(shù)據(jù)包括指示正被傳送數(shù)據(jù)的類型的信頭。例如，在本實施例中，控制消息具有當CPE登錄時，分配給它們的與CPE相關的獨特連接標識符?？刂葡⒌慕Y(jié)構(gòu)允許基站確定控制消息是帶寬請求。
如圖6中所示，該方法從步驟622轉(zhuǎn)到判定步驟624，確定是否收到任意帶寬請求。如果否，則終止該方法。但是，如果是，則該方法轉(zhuǎn)到步驟626，啟動帶寬分配方法。如同下面更詳細所述，基站使用帶寬分配方法向發(fā)出請求的CPE分配帶寬。在一個實施例中，還使用自校正帶寬請求/準許協(xié)議。下面參考圖15a和15b更詳細地說明了自校正帶寬請求/準許協(xié)議的細節(jié)。在另一實施例中，帶寬分配方法使用“填充分組”來提高無線通信系統(tǒng)中的帶寬分配效率。后面參考圖16更詳細地說明了該實施例。通過恰當?shù)馗淖兩闲墟溌纷訋成?00′，相對于CPE預示帶寬分配。該方法隨后在步驟620終止。爭用輪詢技術(組播和廣播輪詢)如上參考圖6的單獨輪詢方法的步驟604所述，如果不存在適用于單獨輪詢CPE的足夠帶寬，則本發(fā)明可被用于在多址通信組中輪詢CPE，并且基站可發(fā)出廣播輪詢。另外，如果存在的非激活CPE多于所存在的適合于單獨輪詢所述非激活CPE的帶寬，則可在多址通信組中輪詢某些CPE，并且可發(fā)出廣播輪詢。
根據(jù)一個實施例，最好如下進行CPE的尋址每個CPE被賦予一個在登錄過程中使用的獨特的永久地址(例如在一個實施例中，CPE具有一個48位的地址)；另外每個CPE被給予一個基本連接ID(例如在一個實施例中，在登錄過程中，CPE被給予一個16位的基本連接ID和一個16位的控制連接ID)。向選定的CPE提供的每項服務也被賦予一個連接ID。連接ID由基站MAC產(chǎn)生(具體地說，由基站HL-MAA產(chǎn)生)，并且在HL-MAA MAC域內(nèi)是唯一的。當CPE登錄基站時被賦予的基站連接ID被基站MAC和CPE MAC用于在CPE和基站之間交換MAC控制消息。控制連接ID(同樣在登錄過程中被賦予)被基站和CPE用于在更高的控制層面上，在基站和CPE之間交換控制和配置信息。
根據(jù)一個實施例，為多址通信組和廣播消息保留某些連接ID。適用的所有地址中，最好保留一部分地址供多址通信之用。例如，在本發(fā)明的一個實施例中，如果連接ID的四個最高有效位被設置成邏輯1(hex“Fxxxx”)，則該地址被理解成為多址通信應用留出的地址。該實施例中，總共4k的不同多址通信地址可供使用。這種多址通信應用的一個例子是視頻服務的分發(fā)。在一個優(yōu)選實施例中，用于預示相對于所有臺站的廣播的連接ID是(0xFFFF)(即，所有16位都被設置成邏輯1)。
類似于上面參考圖5和6描述的單獨輪詢技術，組播輪詢消息也不是由基站明確地傳送給CPE。相反，當基站在上行鏈路子幀映射中分配帶寬時，組播輪詢消息被暗中傳送給CPE。但是，不是像進行單獨輪詢時那樣使分配的帶寬和CPE的基本連接ID聯(lián)系起來，基站使分配的帶寬和組播或廣播連接ID相聯(lián)系。在圖7中所示的組播/廣播上行鏈路子幀映射400″中表示了這種組播/廣播帶寬分配。比較當單獨輪詢CPE時，基站使用的上行鏈路子幀400(圖4)和圖7的上行鏈路子幀映射400″是有教益的。圖7表示了在下行鏈路的MAC控制部分中傳送的上行鏈路子幀映射。
如圖7中所示，使用的組播/廣播上行鏈路子幀映射400″包括映射圖4的登錄爭用時隙402的登錄爭用時隙402″。但是，不是使分配的帶寬和選定CPE的基站連接ID相聯(lián)系，而是使分配的帶寬和保留的登錄ID相聯(lián)系。如圖7中所示，上行鏈路子幀映射400″最好包括若于多址通信組帶寬請求爭用時隙404″，404等。上行鏈路子幀映射400″還包括廣播帶寬請求爭用時隙410。最后，類似于圖4的上行鏈路子幀，本發(fā)明用于啟動組播或廣播輪詢的上行鏈路子幀映射包括用于傳送上行鏈路通信數(shù)據(jù)的若干CPE預定數(shù)據(jù)塊406″，406等。
根據(jù)本發(fā)明的方法和設備，當輪詢指向組播或廣播連接ID時，屬于被輪詢組的CPE利用在上行鏈路子幀映射400″中分配的帶寬請求爭用時隙(或者為該組指定的組播爭用時隙或者廣播帶寬請求爭用時隙410)請求帶寬。為了降低沖突的可能性，只允許需要帶寬的CPE應答組播或廣播輪詢。帶寬請求爭用時隙中不允許零長度帶寬請求。在一個實施例中，CPE通過利用QAM-4調(diào)制，在帶寬請求爭用時隙(例如爭用時隙404)中傳送帶寬請求。該實施例中，估計爭用時隙的大小，以便容納1-PS前同步碼和帶寬請求消息。由于物理分辨率特性的緣故，在使用QAM-4調(diào)制的情況下，消息需要1PI(或者6PS)。本實施例中，來自相同CPE的多個帶寬請求消息歸入單個帶寬請求爭用時隙中，而不會增大帶寬利用或者發(fā)生沖突的可能性。這允許相同的CPE在相同時隙中發(fā)出多個帶寬請求。
如果當進行組播或廣播輪詢時發(fā)生錯誤(例如檢測到無效連接ID)，則基站向CPE傳送明確的錯誤消息。如果在預定時段內(nèi)，基站不報以錯誤消息或者帶寬分配，則CPE會假定發(fā)生了沖突。這種情況下，CPE使用選擇的預定爭用解決程序。例如，在一個優(yōu)選實施例中，CPE使用眾所周知的“時隙ALOHA”爭用解決程序補償并在另一爭用時機進行嘗試。爭用解決程序當在恰當?shù)臅r間間隔內(nèi)不存在足以單獨輪詢所有CPE的時間時，爭用是必要的?；灸軌驗槎嘀吠ㄐ沤M以及為所有CPE(即廣播)確定爭用時期。在考慮到CPE預定數(shù)據(jù)、控制消息和輪詢之后，基站向出于帶寬請求或出于登錄目的的爭用分配TDD幀的上游部分中的所有未用時間。一般來說，帶寬請求時間間隔的長度可以是多個PI(例如在使用QAM-4調(diào)制的情況下，1PI＝6PS)。CPE必須在該時間間隔內(nèi)的任意時間(在突發(fā)邊界)傳送它們的請求，以便降低發(fā)生沖突的可能性。
根據(jù)本發(fā)明，需要在請求間隔中進行傳送的CPE最好隨機地選擇該間隔內(nèi)的PI，并在相關的起始PS中發(fā)生請求。這種隨機化使沖突概率降至最小。如果在預定時段內(nèi)，不存在來自基站的對該請求的任何響應，則認為發(fā)生了沖突。如果在預定時段內(nèi)，基站不應答，則啟動本發(fā)明的沖突解決程序。
一個實施例使用下述解決程序假定初始補償(backoff)參數(shù)為i，并且最后的補償參數(shù)為f。
在第一次沖突時，CPE等待零和2i爭用時機之間的任意時間間隔，并且隨后再次嘗試。
如果發(fā)生另一沖突，則該時間間隔被加倍，CPE再次進行嘗試，不斷重復，直到達到時間間隔2f為止。
如果CPE仍然不成功，則向系統(tǒng)控制器報告錯誤，并且異常中斷爭用過程。其它爭用解決機制也可用于實踐本發(fā)明。例如，眾所周知的Ternary樹形機制可用于解決爭用。
圖8是表示本發(fā)明的組播和廣播輪詢方法800的流程圖。如圖8中所示，組輪詢方法800從初始步驟802轉(zhuǎn)到判定步驟804，確定是否存在適用于組播輪詢的足夠帶寬。如果存在適用于組播輪詢的足夠帶寬，則方法轉(zhuǎn)到步驟806，在MAC幀控制信頭302的MAC控制部分314中輪詢下一多址通信組。但是，如果不存在適合于進行組播輪詢的足夠帶寬，則方法轉(zhuǎn)到判定步驟808，確定是否存在適合于進行廣播輪詢的足夠帶寬。如果是，則方法轉(zhuǎn)到步驟810。如果否，則方法轉(zhuǎn)到判定步驟812。
如圖8中所示，在步驟810，通過在MAC幀控制信頭302的MAC控制部分314中置入廣播輪詢，啟動廣播輪詢。類似于單獨輪詢技術，通過在上行鏈路子幀映射400″中分配帶寬，隱含地把組播輪詢消息傳送給CPE。分配的帶寬和組播或廣播連接ID相聯(lián)系。
在判定步驟812，該方法確定是否啟動了廣播或組播輪詢。如果是，則該方法轉(zhuǎn)到步驟814，監(jiān)視恰當?shù)膸捳埱鬆幱脮r隙(例如由帶寬爭用時隙描述404″，404以及圖7的廣播帶寬請求爭用時隙描述410定義的帶寬請求爭用時隙)。如果沒有啟動廣播或組播輪詢，則該方法轉(zhuǎn)到控制點816，并且隨后在終止步驟818終止。
該方法從監(jiān)視步驟814轉(zhuǎn)到判定步驟820，確定是否檢測到有效的(即非沖突)帶寬請求。如果在步驟820確定沒有檢測到任何有效帶寬請求，則該方法轉(zhuǎn)到控制點816，并且在終止步驟818終止。但是，如果該方法檢測到有效帶寬請求，則該方法從步驟820轉(zhuǎn)到步驟822。在步驟822，該方法使用適宜的帶寬分配算法向請求帶寬的CPE分配帶寬。下面參考圖12-13更詳細說明優(yōu)選的帶寬分配算法。在如圖8中所示在上行鏈路子幀映射400″中分配帶寬。Poll-Me位如上參考圖3-8所述，并且根據(jù)本發(fā)明，當前激活的CPE在MAC分組中設置“poll-me”位或者“優(yōu)先poll-me”，以便向基站表示它要求改變帶寬分配。例如，在本發(fā)明的一個實施例中，選擇的CPE通過在MAC信頭中設置poll-me(“PM”)位，請求輪詢。類似地，根據(jù)本發(fā)明，選擇的CPE在MAC信頭中設置優(yōu)先poll-me(“PPM”)位，以便指示需要優(yōu)先輪詢。
為了降低與單獨輪詢每個激活CPE相關的帶寬需要，當且僅當CPE設置poll-me位之一時，才單獨輪詢激活CPE。當基站檢測到輪詢請求時(當CPE設置其poll-me位時)，啟動圖9中所示的單獨輪詢技術，以便滿足該請求。圖9中表示了CPE激勵基站輪詢CPE的程序。在備選實施例中，具有指示CPE需要發(fā)出帶寬分配請求的“poll-me”位組的多個分組請求多個連接。
圖9是表示poll-me位如何被用于激勵輪詢的流程圖。如圖9中所示，該方法首先在判定步驟902確定下面更詳細描述的捎帶確認技術是否已被用盡。如果否，則方法轉(zhuǎn)到步驟904，首先嘗試進行“捎帶確認”。隨后該方法轉(zhuǎn)到步驟906，把連接設置成等于第一連接。這樣，為CPE內(nèi)的每個連接掃描poll-me位。圖9中所示的方法隨后轉(zhuǎn)到判定步驟908，確定是否存在任意帶寬需要。如果否，則方法轉(zhuǎn)到步驟916，并且掃描下一連接。如果存在帶寬需要，則方法轉(zhuǎn)到判定步驟910。在步驟910，該方法確定是否更多的分組適合于接納poll-me位。如果否，則該方法在步驟910終止。但是，如果存在這樣的分組，則方法轉(zhuǎn)到步驟912，在適用的分組中設置poll-me位。
圖10表示了本發(fā)明在利用上述“poll-me”位請求輪詢中使用的消息序列。如圖10中所示，在數(shù)據(jù)連接930，CPE通過在MAC信頭中設置其相關poll-me位，啟動輪詢序列?；綧AC通過單獨輪詢選定的CPE，借助數(shù)據(jù)消息932作出響應。如圖10中所示，通過在上行鏈路子幀映射中向選定的CPE分配帶寬，產(chǎn)生該響應。選定的CPE隨后以帶寬請求表示回答，如通信路徑934中所示。響應CPE的帶寬請求，基站批準帶寬，并且在上行鏈路子幀映射中向CPE分配帶寬，如通信路徑936中所示。隨后，選定的CPE通過相關連接鏈路，將其數(shù)據(jù)傳送給基站?！吧訋Т_認”技術如上參考本發(fā)明的方法和設備所述，為了進一步降低帶寬分配過程所必需的帶寬開銷，當前激活的CPE可以它們當前的傳輸上“捎帶確認”帶寬請求(或者其它任意控制消息)。CPE通過使用現(xiàn)有帶寬分配的TC/PHY分組中的未用帶寬，完成帶寬的這種捎帶確認。圖11中表示了按照這種方式使用額外帶寬的方法。
如圖11中所示，該方法在步驟950啟動捎帶確認過程。該方法轉(zhuǎn)到判定步驟952，確定CPE是否要求額外的帶寬。如果是，則方法轉(zhuǎn)到判定步驟954，如果否，則方法轉(zhuǎn)到終止步驟964，終止該方法。在判定步驟954，該方法確定當前分配中是否存在任意未用字節(jié)。如果是，則該方法轉(zhuǎn)到步驟956，把帶寬請求插入未用字節(jié)中。如果否，則該方法轉(zhuǎn)到判定步驟958。在判定步驟958，該方法確定是否任意分組被分配給該CPE。如果在判定步驟958沒有找到任意分組，則方法轉(zhuǎn)到步驟960。但是，如果分配了分組，則方法轉(zhuǎn)到步驟962，CPE設置其poll-me位。隨后方法轉(zhuǎn)到步驟960，CPE等待被相關基站輪詢。隨后該方法在步驟964終止。帶寬分配如上所述，基站MAC負責分配上行鏈路和下行鏈路上物理信道的可用帶寬。在上行鏈路和下行鏈路子幀內(nèi)，基站MAC調(diào)度程序根據(jù)不同服務的服務質(zhì)量(QoS)施加的優(yōu)先級和規(guī)則，在不同的服務之間分配可用帶寬。另外，基站MAC的更高控制子層跨越一個以上的物理信道進行分配。下行鏈路帶寬分配-一個實施例如圖12中所示分配下行鏈路帶寬?；綧AC保存它服務的每個物理信道的一組隊列。在每個物理信道隊列組中，基站保存每個QoS的隊列。隊列保存有準備傳送給存在于物理信道上的CPE的數(shù)據(jù)?；緟f(xié)議組的高層負責把數(shù)據(jù)放入單個隊列中的順序。基站高級控制層可以隨意實現(xiàn)關于在相同QoS下，連接之間的訪問的共享的任意適宜公平或通信整形(shaping)算法，而不會影響基站低級MAC控制層。一旦數(shù)據(jù)存在于隊列中，則基站低級控制層(例如圖5和10的BSLL-MAA)負責根據(jù)QoS分配帶寬。
在本發(fā)明的一個實施例中，就關于特定CPE在特定的QoS條件下，確定要分配的帶寬量來說，基站考慮QoS、調(diào)制及使用的公平標準，以使單個CPE避免用完所有可用帶寬。最好按照QoS順序分配帶寬。如果存在不能在特定TDD幀內(nèi)完全傳送的隊列，則在該隊列內(nèi)使用諸如公平加權(quán)排隊之類的QoS專用公平算法。根據(jù)其相關權(quán)重，每個連接被給予一部分剩余可用帶寬。權(quán)重的導出與QoS相關。例如，可根據(jù)契約帶寬限制或者保證，對ATM通信加權(quán)，而IP連接都可獲得相同的加權(quán)。一旦帶寬被分配，則按照依據(jù)調(diào)制類型對數(shù)據(jù)分類的方式傳送數(shù)據(jù)。上行鏈路分配-一個實施例上行鏈路帶寬分配方法非常類似于上面參考圖12說明的下行鏈路帶寬分配方法。但是，數(shù)據(jù)隊列不是由基站保存，而是分布在各個單獨的CPE之間，并由各個單獨的CPE保存。不是直接檢查隊列狀態(tài)，相反基站最好利用上面參考圖3-11描述的技術，從CPE接收帶寬請求。通過利用這些帶寬請求，基站重構(gòu)CPE數(shù)據(jù)隊列的狀態(tài)的邏輯圖。根據(jù)該組隊列的邏輯圖，基站按照分配下行鏈路帶寬的相同方式，分配上行鏈路帶寬。圖13中表示了上行鏈路帶寬分配技術。
如上所述，以在上行鏈路子幀映射中分配的帶寬的形式，把分配給任意選定CPE的帶寬傳送給選定的CPE。從TDD中的某一時刻開始，上行鏈路子幀映射把一定量的帶寬分配給選定的CPE。選定的CPE隨后在其連接間分配該帶寬。如果CPE在等待帶寬分配的時候，收到優(yōu)先級較高的數(shù)據(jù)，則這允許CPE按照不同于所請求的方式使用帶寬。如上所述，由于帶寬要求的動態(tài)性質(zhì)，帶寬分配處于不斷變化的狀態(tài)。從而，選定的CPE可接受相對于批準的帶寬的逐幀主動修改。如果選定的CPE分到的幀帶寬小于傳送所有等待數(shù)據(jù)所必需的帶寬，則CPE必須使用QoS和公平算法來服務其隊列。CPE可從低QoS連接“竊取”帶寬，以便利用前面描述的捎帶確認技術，捎帶確認關于更多帶寬的請求。在上行鏈路中，還沒有處于最大帶寬條件下的TDM連接被分配足夠的額外帶寬，以便捎帶確認關于額外帶寬的請求。QoS專用公平算法最好依據(jù)服務質(zhì)量(QoS)規(guī)定，對在上行鏈路和下行鏈路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)排隊。如上所述，按照QoS隊列優(yōu)先級傳送數(shù)據(jù)。當傳送排列數(shù)據(jù)時，可存在對于其來說，在當前TDD幀內(nèi)不存在足以傳送所有排隊數(shù)據(jù)的足夠帶寬的QoS隊列。當發(fā)生這種情況時，啟動QoS專用公平算法來確保公開處理按該QoS排隊的數(shù)據(jù)。存在三種可實現(xiàn)的基本公平算法(1)連續(xù)準許；(2)公平加權(quán)排隊；和(3)循環(huán)。
MAC最好不管制關于帶寬應用的連接。管制應由高級控制層完成。MAC假定所有待決數(shù)據(jù)已滿足契約限制，并且可被傳送。連續(xù)準許隊列具有最簡單的公平算法。每個TDD幀必須發(fā)送這些隊列中的所有數(shù)據(jù)。不足的帶寬指示供給方面的錯誤。公平加權(quán)排隊公平加權(quán)排隊要求在給定QoS下，所有連接具有分配給它們的權(quán)重，以便確定它們有資格接收的可用帶寬的百分比。最好根據(jù)所準備連接的契約參數(shù)，由三個數(shù)據(jù)速率參數(shù)得到該權(quán)重值。這三個參數(shù)是(1)待決數(shù)據(jù)；(2)保證的速率；(3)平均速率。
根據(jù)待決數(shù)據(jù)，利用公平加權(quán)排隊，以DAMA連接的形式建立實時VBR連接。為不具有足以傳送隊列中的所有數(shù)據(jù)的足夠帶寬的TDD幀中的這種QoS隊列，確定該隊列中每個連接的權(quán)重。在一個實施例中，該權(quán)重是關于該連接的，被表述成該隊列中所有待決數(shù)據(jù)的百分率的待決數(shù)據(jù)的數(shù)量。由于待決數(shù)據(jù)的數(shù)量是動態(tài)的，因此對于不存在足以發(fā)送受影響隊列中的所有數(shù)據(jù)的足夠帶寬的每個TDD幀，必須確定這些類型的隊列的權(quán)重。
對于在保證的速率下定約的DAMA連接，根據(jù)保證的速率計算權(quán)重。這種情況下，權(quán)重最好被表述成具有隊列中的待決數(shù)據(jù)的所有連接的總的保證速率的百分率。由于規(guī)定了保證速率，因此不必關于使用權(quán)重的每個TDD幀，確定權(quán)重。相反，只有當存在關于隊列中的連接之一的provisioning變化(即新的連接，連接參數(shù)方面的變化或者連接終止)時，才確定關于該隊列的權(quán)重。
對于在平均速率下定約的DAMA連接，最好根據(jù)平均速率計算權(quán)重。該權(quán)重是表示成具有隊列中的待決數(shù)據(jù)的所有連接的平均速率的百分率的平均速率。由于規(guī)定了平均速率，因此對于使用權(quán)重的每個TDD幀來說，不必確定權(quán)重。相反，只有當對于隊列中的連接之一存在provisioning變化時，才重新計算該隊列的權(quán)重。
就上述所有情況來說，帶寬分配的間隔尺寸可能過于粗糙，不能在隊列中的連接之間提供理想的基于百分率的加權(quán)分配。這會導致在特定的TDD幀中，某些隊列不能收到任何帶寬。為了確保這種情形的發(fā)生公平地分布在隊列中的連接間，下一次對于該隊列存在帶寬不足的情形時，沒有收到帶寬的連接被賦予優(yōu)先權(quán)。對于具有基于保證速度或平均速率的權(quán)重的隊列來說，某些連接可能不具有足以使用根據(jù)其計算權(quán)重，它們有權(quán)使用的所有帶寬的待決數(shù)據(jù)。這些情況下，在具有多余待決數(shù)據(jù)的連接之間公平地分配該連接的未用帶寬。
某些QoS要求數(shù)據(jù)被陳化。對于這些QoS條件下的隊列來說，存在優(yōu)先級高一階的相關隊列。如果沒有依據(jù)規(guī)定的陳化參數(shù)傳送數(shù)據(jù)，則該數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)移到更高QoS隊列，并且不考慮連接的相對權(quán)重，被賦予優(yōu)先于初始隊列中的較新數(shù)據(jù)的優(yōu)先權(quán)。循環(huán)在所有連接具有相同權(quán)重的情況下，循環(huán)公平算法被用于besteffort連接。當帶寬不足以在特定的TDD幀中傳送隊列中的所有數(shù)據(jù)時，循環(huán)地向連接分配帶寬，每個連接接收最多多達隊列專用最大值的一塊帶寬。下一次存在帶寬不足情形時，沒有接收帶寬的連接被賦予優(yōu)先權(quán)。帶寬分配算法對于每個TDD幀，基站分配TDD幀的下行鏈路部分，并且估計上行鏈路通信，以便向CPE分配上行鏈路帶寬。CPE單獨地在它們的待決數(shù)據(jù)連接之間分配它們分到的帶寬。基站下行鏈路如圖2中所示，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，根據(jù)ATDD拆分(即分配給上行鏈路和下行鏈路的百分率)，基站具有適用于下行鏈路傳輸?shù)腡DD幀中的800PS中的某一些PS。下行鏈路帶寬分配算法最好如下進行。
首先，基站把PS分配給用于PHY控制的PI，并把足夠的PS分配給用于MAC控制的至少一個PI?；咀詈迷谏闲墟溌穾挿峙淝斑M行上行鏈路分配，以便確定關于MAC控制要分配的PI的數(shù)目。在一個優(yōu)選實施例中，總是利用QAM-4調(diào)制發(fā)送PHY控制和MAC控制。
對于具有下行鏈路連續(xù)準許待決數(shù)據(jù)的連接來說，基站確定傳送該數(shù)據(jù)所需的PI的數(shù)目。隨后把該數(shù)目轉(zhuǎn)化成隨用于與每個連接相關的CPE的調(diào)制而變化的PS。對于剩余的每個QoS，或者在完全分配可用帶寬之前，基站確定是否存在滿足QoS隊列的全部需要的足夠帶寬。如果是，則基站分配所需的帶寬。否則，如果不存在滿足該隊列的足夠帶寬，則基站執(zhí)行上述隊列專用公平算法。基站上行鏈路在一個優(yōu)選實施例中，根據(jù)上面參考圖2說明的ATDD拆分，基站具有適用于上行鏈路傳輸?shù)腡DD幀中預定數(shù)目的PS。基站必須保存該數(shù)據(jù)的估計值，并且為它服務的CPE控制在每個QoS條件下的待決消息。基站根據(jù)從CPE接收的帶寬請求和根據(jù)實際數(shù)據(jù)通信的觀測數(shù)據(jù)，估計數(shù)據(jù)通信。基站根據(jù)當前參與的協(xié)議(即連接建立，“poll-me”位應用等等)，并且根據(jù)基站的輪詢策略(即單獨，組播和廣播)，估計上行鏈路消息通信量。上行鏈路分配算法如下進行。
對于具有上行鏈路連續(xù)準許待決數(shù)據(jù)的連接來說，基站最好確定傳送該數(shù)據(jù)所需的PI的數(shù)目。隨后把該數(shù)目轉(zhuǎn)換成PS的數(shù)目，由用于和每個連接相關的調(diào)制來確定。當前帶寬小于最大帶寬的連續(xù)準許連接總是被分配為1)它們的最大帶寬或者2)它們的當前帶寬加上發(fā)送CG帶寬變化消息所需的帶寬中的較小者的上行鏈路帶寬。
對于剩余的每個QoS，或者在完全分配可用帶寬之前，基站確定是否存在足以滿足QoS隊列的全部需要的帶寬，并且隨后分配所需的帶寬。否則，如果不存在足以滿足該隊列的帶寬，則基站執(zhí)行上述隊列專用公平算法。CPE上行鏈路如上所述，對于每個TDD幀，CPE被分配一部分上行鏈路子幀，在所述一部分上行鏈路子幀中傳送它們各自的數(shù)據(jù)。由于自從基站收到它用于分配上行鏈路帶寬的帶寬請求信息以來，CPE的帶寬要求可能已發(fā)生變化，因此CPE自己負責根據(jù)它們當前的帶寬要求，分配它們分到的帶寬。即，CPE并不拘束于按照CPE向基站請求帶寬時所使用的相同方式，向它們的數(shù)據(jù)連接分配分到的帶寬。CPE的上行鏈路帶寬分配算法最好如下進行。
對于具有上行鏈路連續(xù)準許待決數(shù)據(jù)的連接來說，CPE確定傳送該數(shù)據(jù)所需的PI的數(shù)目。隨后根據(jù)CPE使用的調(diào)制方案，把該數(shù)目轉(zhuǎn)換成PS數(shù)目。對于剩余的每個QoS，或者在完全分配可用帶寬之前，CPE確定是否存在足以滿足QoS隊列的全部需要的帶寬。如果是，則CPE分配所需的帶寬。否則，如果不存在足以滿足該隊列的帶寬，則CPE執(zhí)行上述隊列專用公平算法。例證的通信系統(tǒng)現(xiàn)在說明適合于和帶寬分配協(xié)議一起使用的例證通信系統(tǒng)。圖14表示了適合于和這里描述的實施例一起使用的例證通信系統(tǒng)的簡化方框圖。如圖14中所示，例證的通信系統(tǒng)1400包括基站1450和若干CPE1410-1440。雖然圖14中只表示了三個CPE，不過通信領域中的技術人員會認識到基站1450一般和數(shù)百個CPE相聯(lián)系?；?BS)1450包括基站調(diào)制解調(diào)器1452，基站CPU1454和CPU/調(diào)制解調(diào)器接口1456。
如圖14中所示，BS1450通過BS調(diào)制解調(diào)器1452與若干CPE1410-1440通信。BS調(diào)制解調(diào)器1452按照通信領域中技術人員眾所周知的方式，建立與若干CPE1410-1440中的任意CPE的上行鏈路和下行鏈路。如上所述，BS1450在下行鏈路上，向若干CPE1410-1440傳送諸如帶寬分配消息和CG之類的信息以及ATM數(shù)據(jù)。在上行鏈路上，BS從若干CPE1410-1440接收諸如帶寬請求消息和CG之類的信息以及ATM數(shù)據(jù)。
在一個實施例中，例證的通信系統(tǒng)1400使用“填充分組”和眾所周知的TDMA多路復用方案。在眾所周知的TDMA多路復用方案中，BS1450將其一部分上行鏈路子幀(即帶寬)指定給相關的CPE。根據(jù)例證的通信系統(tǒng)1400，相關的CPE在上行鏈路上把數(shù)據(jù)傳送給BS1450。當CPE不具有足以使用其整個部分帶寬的足夠上行鏈路數(shù)據(jù)時，它傳送填充分組來填充未被使用的帶寬部分。在另一實施例中，例證的通信系統(tǒng)1400利用增加的或者聚集的帶寬請求來降低BS1450關于同一連接，錯誤地向同一CPE發(fā)出重復帶寬分配的風險。
BS調(diào)制解調(diào)器1452和BS CPU1454通過CPU/調(diào)制解調(diào)器接口1456傳送上行鏈路和下行鏈路數(shù)據(jù)。上行鏈路和下行鏈路數(shù)據(jù)的例子包括控制消息，帶寬請求消息，帶寬分配消息，CG數(shù)據(jù)，DAMA數(shù)據(jù)，填充分組和標志分組?，F(xiàn)在說明帶寬請求協(xié)議的實施例。自校正帶寬請求/準許協(xié)議自校正帶寬請求/準許協(xié)議提供有效分配帶寬的機制。自校正帶寬請求/準許協(xié)議既可用在TDD通信系統(tǒng)中，又可用在FDD通信系統(tǒng)中。自校正帶寬請求/準許協(xié)議利用增量和聚集帶寬請求。CPE首先傳送增量帶寬請求，之后定期傳送集合帶寬請求。增量帶寬請求的應用降低了基站錯誤地關于同一連接，向同一CPE發(fā)出重復帶寬分配的風險。通過要求CPE按照增量方式請求帶寬，消除了當只使用集合帶寬請求時發(fā)生的競爭情形。但是，(表述它們各自的連接隊列的當前狀態(tài)的)定期集合帶寬請求的應用，使帶寬分配方法和設備能夠“自校正”。
該方法是自校正的，因為當接收并處理集合帶寬請求時，由丟失的增量帶寬請求引起的誤差被基站校正。當收到集合帶寬請求時，基站重置它們的記錄，以便正確反映它們的相關CPE的當前帶寬要求。集合帶寬請求的定期使用提供一種自校正帶寬分配協(xié)議，而不存在通常和現(xiàn)有的自校正協(xié)議(例如保證傳送協(xié)議)相關的帶寬開銷(例如傳送確認所需的帶寬)。
在無線通信系統(tǒng)中，以請求-分配為基礎，向DAMA服務分配帶寬。當CPE在DAMA連接上要求額外的帶寬時，它把帶寬請求消息傳送給其相關基站。根據(jù)通信系統(tǒng)使用的模式，CPE傳送指向?qū)Ｓ眠B接或者指向連接所屬的QoS類別的帶寬請求。在一個例證實施例中，在建立連接的時候確定該連接的QoS，并且隨后基站或CPE根據(jù)所使用的工作模式，參考所述QoS。
根據(jù)適合于和自校正協(xié)議一起使用的通信系統(tǒng)的一個實施例，在各種帶寬請求計時器(例如下面參考圖15a和15b更詳細描述的帶寬請求計時器“MT5”和“MT10”)的幫助下，CPE保留帶寬。在這些通信系統(tǒng)中，帶寬請求計時器被用于防止CPE過于頻繁地請求帶寬。由于可根據(jù)某些系統(tǒng)特征，動態(tài)改變帶寬請求計時器數(shù)值，因此帶寬請求計時器被看成是“動態(tài)的”。例如，可動態(tài)改變帶寬請求計時器數(shù)值，以便反映通過CPE端口接收的當前數(shù)據(jù)流。帶寬請求計時器還可根據(jù)系統(tǒng)中的連接優(yōu)先級，動態(tài)改變它們的數(shù)值。在使用動態(tài)帶寬請求計時器的系統(tǒng)中，CPE一般根據(jù)下述說明利用帶寬請求計時器。
在數(shù)據(jù)突發(fā)的起點，CPE重置動態(tài)帶寬請求計時器。在數(shù)據(jù)突發(fā)內(nèi)，CPE根據(jù)當前數(shù)據(jù)流和CPE的連接優(yōu)先權(quán)，降低或者縮小帶寬請求計時器數(shù)值(從而減小相鄰帶寬請求的傳輸之間的時段)。CPE通過控制帶寬請求計時器數(shù)值，防止過于頻繁地傳送帶寬請求。更具體地說，CPE確保帶寬請求計時器數(shù)值決不被降低到低于預定閾值，從而確保不會過于頻繁地傳送帶寬請求。通信領域中的普通技術人員會認識到也可使用“靜態(tài)”計時器來實踐本發(fā)明。和上述動態(tài)計時器不同，靜態(tài)計時器并不根據(jù)某些系統(tǒng)特征動態(tài)變化。于是，本領域的技術人員會認識到動態(tài)帶寬請求計時器的應用并不意味著對本發(fā)明的限制，因為也可使用靜態(tài)計時器。
根據(jù)一個實施例，CPE具有傳送包含DAMA連接/QoS的全部即時要求(即集合帶寬要求)或者包含DAMA連接/QoS的增量即時要求(即增量帶寬要求)的消息的選擇權(quán)。CPE主要傳送增量帶寬請求，但是定期(例如每隔四個請求)傳送一個集合帶寬請求。增量帶寬請求指定關于CPE的增加或減小的帶寬要求(即，自從發(fā)出最新的帶寬請求以來，已改變的帶寬要求的數(shù)量)。集合帶寬要求指定DAMA連接/QoS的全部即時帶寬要求。集合帶寬請求被基站用于重置它們的記錄，以便反映相關CPE的當前全部帶寬要求。在一個實施例中，傳送連續(xù)四個增量帶寬請求。這些增量帶寬請求之后是一個集合帶寬請求?，F(xiàn)在參考圖15a和15b更詳細地說明自校正帶寬請求/準許協(xié)議的方法。
圖15a是表示自校正帶寬請求/準許協(xié)議1500的一個實施例的流程圖。如圖15a中所示，該方法開始于步驟1510，在步驟1510，CPE等待還沒有為其請求帶寬的數(shù)據(jù)的到達。當數(shù)據(jù)到達時，該方法轉(zhuǎn)到判定步驟1520，確定計時器(圖15中稱為“MT10計時器”)是否已到期。MT10計時器最好是如上所述的動態(tài)帶寬請求計時器。MT10計時器與連接/QoS相聯(lián)系。MT10計時器的數(shù)值被用于確定在集合帶寬請求的傳輸之間，該方法等待的幀的數(shù)目(換句話說，MT10計時器確定集合帶寬請求的定期傳輸之間，計時器周期的持續(xù)時間)。對于系統(tǒng)使用的每種QoS，MT10計時器可具有不同的數(shù)值?？筛鶕?jù)當前數(shù)據(jù)流和連接優(yōu)先級，動態(tài)地把MT10計時器更新為不同的數(shù)值。根據(jù)定義，在MT10計時器到期之前發(fā)送的任意帶寬請求是增量帶寬請求。在一個實施例中，集合帶寬請求的傳輸之間的幀的數(shù)目取決于QoS。在一個例證實施例中，MT10計時器的持續(xù)時間等于30幀(對于“實時VBR連接”，或者“rt-VBR”)。在另一例證實施例中，MT10計時器的持續(xù)時間等于100幀(對于“非實時VBR”連接，或者“nrt-VBR”)。
再次參見圖15a，如果在步驟1520確定MT10計時器已到期，則方法轉(zhuǎn)到步驟1524，在步驟1524，該方法產(chǎn)生集合帶寬請求。如果在步驟1520，MT10計時器還沒有到期，則方法轉(zhuǎn)到判定步驟1532，在步驟1532，該方法確定第二計時器，圖15a中稱為“MT5計時器”，是否已到期。類似于上述MT10(集合帶寬請求計時器)，MT5計時器也最好是動態(tài)帶寬請求計時器。MT5計時器也和連接/QoS相聯(lián)系。MT5計時器用于確定對于帶寬請求的響應，該方法要等待的幀的數(shù)目。如上所述，可利用“捎帶確認”技術或者通過單獨輪詢，傳送帶寬請求。MT5計時器測量關于這些帶寬請求之一的響應，該方法等待的幀的數(shù)目。MT5計時器可使用和系統(tǒng)應用的不同服務質(zhì)量(QoS)相關的不同數(shù)值(換句話說，MT5的技術時間取決于QoS)。可根據(jù)當前數(shù)據(jù)流和連接優(yōu)先級，動態(tài)改變MT5計時器的計時器數(shù)值。在一個實施例中，該方法等待10幀的持續(xù)時間(對于rt-VBR)。另一種情況下，該方法等待20幀的持續(xù)時間(對于nrt-VBR)。
在一個實施例中，對于相同的QoS，MT5計時器計數(shù)的周期小于MT10計時器計數(shù)的周期。如果在判定步驟1532確定MT5計時器還沒有到期，則方法返回步驟1520，確定MT10計時器是否已到期。但是，如果在判定步驟1532確定MT5計時器已到期，則方法轉(zhuǎn)到步驟1522，在步驟1522，該方法產(chǎn)生增量帶寬請求。后面參考表1更詳細說明了形成增量和集合帶寬請求所使用的格式。
如圖15a中所示，該方法轉(zhuǎn)到步驟1526，在步驟1526，在步驟1522形成的帶寬請求(增量帶寬請求)或者在步驟1524形成的帶寬請求(集合帶寬請求)被傳送給選定的基站。如同步驟1526的注釋中所示，用于傳送帶寬請求的機制可變化。通信系統(tǒng)設計領域中的技術人員會認識到，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可使用各種帶寬請求消息傳送方法。該方法轉(zhuǎn)到控制點(即在圖15a中由步驟1538表示)，在該控制點，該方法返回步驟1510，等待還沒有為其請求帶寬的數(shù)據(jù)的到達。
在一個實施例中，在帶寬請求/準許消息中表示的所請求帶寬的單位是系統(tǒng)的“自然”單位。在可變長度分組系統(tǒng)中，用字節(jié)量度系統(tǒng)的“自然”單位，于是利用字節(jié)作為帶寬測量的單位請求帶寬。在固定長度分組系統(tǒng)中，用分組量度系統(tǒng)的“自然”單位，于是利用分組作為帶寬測量的單位請求帶寬。
圖15b是表示本發(fā)明的自校正帶寬請求/準許協(xié)議1500′的備選實施例的流程圖。如圖15b中所示，該方法開始于步驟1510′，而步驟1510′，CPE等待還沒有為其請求帶寬的數(shù)據(jù)的到達。當數(shù)據(jù)到達時，該方法轉(zhuǎn)到判定步驟1520′，確定計時器(在圖15b中稱為“MT10計時器”)是否已到期。圖15b中的MT10計時器基本上和上面關于圖15a說明的MT10計時器相似，從而這里不進行詳細說明。
再次參見圖15b，如果在步驟1520′確定MT10計時器已到期，則方法轉(zhuǎn)到步驟1524′，在步驟1524′，該方法形成集合速度請求。如果在步驟1520′確定MT10計時器還沒有到期，則方法轉(zhuǎn)到步驟1522′，在步驟1522′，該方法形成增量帶寬請求。下面參考表1更詳細說明了形成增量和集合帶寬請求所使用的格式。
隨后方法轉(zhuǎn)到步驟1526′，在步驟1526′，在步驟1522′形成的帶寬請求(增量帶寬請求)或者在步驟1524′形成的帶寬請求(集合帶寬請求)被傳送給選定的基站。用于傳送帶寬請求的機制可變化。通信系統(tǒng)設計領域的技術人員會認識到在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可使用各種帶寬請求消息傳送方法。
該方法轉(zhuǎn)到步驟1528，等待接收指示已形成帶寬準許的上行鏈路子幀映射。隨后該方法轉(zhuǎn)到判定步驟1530，確定該帶寬準許是否適用于傳送數(shù)據(jù)速或者等待適當?shù)臏试S。如果準許是適當?shù)?，則方法轉(zhuǎn)到步驟1534。否則，該方法轉(zhuǎn)到判定步驟1532′。在判定步驟1532′，該方法確定第二計時器，在圖15b中稱為“MT5計時器”，是否已到期。圖15b中的MT5計時器基本上和上面參考圖15a說明的MT5計時器相似，從而這里不進行更詳細的說明。
在一個實施例中，該方法等待10幀的持續(xù)時間(對于rt-VBR)。另一種情況下，該方法等待20幀的持續(xù)時間(對于nrt-VBR)。在一個實施例中，對于相同的QoS，MT5計時器計數(shù)的周期小于MT10計時器計數(shù)的周期。如果在判定步驟1532′確定MT5計時器已到期，則方法返回判定步驟1520′，確定MT10計時器是否已到期。否則，方法返回步驟1528，等待接收上行鏈路映射。如果在判定步驟1530確定帶寬準許是適當?shù)?，則方法轉(zhuǎn)到步驟1534。
如圖15b中所示，在步驟1534，CPE跨越連接傳送數(shù)據(jù)，并且轉(zhuǎn)到判定步驟1536，確定帶寬準許是否完全滿足帶寬請求。如果帶寬準許完全滿足帶寬請求，則方法轉(zhuǎn)到控制點(即圖15b中由步驟1538′表示)，在所述控制點，方法返回步驟1510′。否則，方法返回步驟1528，在步驟1528，方法等待從基站接收包含帶寬準許的上行鏈路子幀映射。如上參考圖15a所述，在一個實施例中，在帶寬請求/準許消息中指示的帶寬的單位是系統(tǒng)的“自然”單位。在可變長度分組系統(tǒng)中，用字節(jié)量度系統(tǒng)的“自然”單位，于是通過利用字節(jié)作為帶寬測量的單位，請求帶寬。在固定長度分組系統(tǒng)中，用分組量度系統(tǒng)的“自然”單位，于是，通過利用分組作為帶寬測量的單位，請求帶寬。
在一個實施例中，最好利用下述5字節(jié)格式(概述于下表1中)，產(chǎn)生從CPE到基站的帶寬請求。在一個實施例中，帶寬請求包含四個字段“消息類型ID”字段，“連接ID”或者“QoS”字段，“請求類型”字段和“請求數(shù)量”字段。消息類型ID字段的長度為1個字節(jié)，包含十六進制值“0xB0”。連接ID(或QoS)字段的長度為2個字節(jié)，包含被請求連接的連接ID或QoS。連接ID或QoS字段的內(nèi)容取決于MAC控制消息的BW請求范圍字段。請求類型字段的長度為1位，包含指示帶寬請求是增量帶寬請求還是集合帶寬請求的信息。請求類型字段被設置為邏輯1，指示帶寬請求是增量請求。請求類型字段被設置成邏輯0，指示帶寬請求是集合帶寬請求。在一個實施例中，請求數(shù)量字段的長度為15位，包含(1)關于CG連接，每幀請求的帶寬的數(shù)量(以系統(tǒng)的自然單位量度)或者(2)為DAMA連接請求的增量/集合帶寬的數(shù)量(用系統(tǒng)的自然單位量度)。如上參考圖15b所述，對于DAMA連接，在可變長度分組通信系統(tǒng)中用字節(jié)量度帶寬單位，在固定長度分組通信系統(tǒng)中，用分組量度帶寬單位。

表1-例證的帶寬請求格式簡化的帶寬請求/準許協(xié)議系統(tǒng)在使用簡化的帶寬請求/準許協(xié)議系統(tǒng)的實施例中，系統(tǒng)利用填充分組來請求減少分配給CPE的帶寬。該實施例被“簡化”，因為不要求零帶寬請求消息。下面詳細說明簡化的帶寬請求/準許協(xié)議系統(tǒng)。
圖16表示了簡化的帶寬請求/準許協(xié)議系統(tǒng)的流程圖。簡化的帶寬請求/準許協(xié)議方法1600包括BS調(diào)制解調(diào)器部分和BS CPU部分。BS調(diào)制解調(diào)器部分包括步驟1610-1630，BS CPU部分包括步驟1640。根據(jù)一個實施例，BS調(diào)制解調(diào)器部分內(nèi)的步驟(例如步驟1610)由BS調(diào)制解調(diào)器1452進行。類似地，BS CPU部分內(nèi)的步驟由BS CPU1454進行。通信領域的技術人員會認識到，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，也可以其它構(gòu)形執(zhí)行本發(fā)明方法的步驟。例如，本發(fā)明的方法可在BS調(diào)制解調(diào)器中執(zhí)行步驟1610，并在BS CPU中執(zhí)行步驟1620-1640。
參見圖16，該方法開始于步驟1610，在步驟1610，BS調(diào)制解調(diào)器從CPE獲得分組。該方法隨后轉(zhuǎn)到判定步驟1620，在步驟1620，該方法確定在步驟1610中獲得的分組是否是填充分組。如果是，則方法轉(zhuǎn)到步驟1630，在步驟1630，BS調(diào)制解調(diào)器把填充分組及其相關CPE通知BS CPU，否則，方法返回步驟1610。在步驟1630的一個實施例中，從BS調(diào)制解調(diào)器發(fā)向BS CPU的通知包括標志分組，所述標志分組包括識別傳送填充分組的相關CPE的數(shù)據(jù)。通信領域的技術人員將認識到在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可利用其它方法通知BS CPU。例如，可利用共享存儲器方法。
根據(jù)本方法的步驟1630，BS調(diào)制解調(diào)器根據(jù)上行鏈路子幀的傳輸部分識別已傳送填充分組的CPE。通信領域的技術人員會認識到在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，通信領域的技術人員會認識識別CPE的其它方法。BS調(diào)制解調(diào)器可每隔上行鏈路子幀或者上行鏈路調(diào)度時間間隔識別CPE。在步驟1630之后，該方法轉(zhuǎn)到步驟1640。
如圖16中所示，BS CPU部分包括步驟1640，在步驟1640，BS CPU注意到相關CPU在通信系統(tǒng)上處于激活狀態(tài)，并且具有過多的帶寬。根據(jù)一個實施例，BS CPU可降低相關CPE的帶寬分配。BS CPU重置相關CPE的所有請求帶寬。通信領域中的技術人員會認識到在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，其它的降低CPE帶寬分配的方法可和該實施例一起使用。該實施例不需要零帶寬請求消息。
總結(jié)總之，帶寬分配協(xié)議方法和設備包括在寬帶無線通信系統(tǒng)中分配帶寬的強力、高效手段。實施例使用協(xié)議或者協(xié)議的組合，例如增量/集合帶寬請求技術或“填充分組”技術，以及單獨及組輪詢技術，爭用輪詢，捎帶確認和CPE啟動技術，在通信系統(tǒng)中有效分配帶寬。有利的是，用于傳送響應帶寬請求的確認的帶寬通?？捎糜谄渌康模缬糜趥魉蛿?shù)據(jù)。
在一個實施例中，通過定期傳送集合帶寬請求，保持CPE和基站之間的帶寬分配同步。集合帶寬請求被用于重置基站，以便反映它們各自相關CPE的即時全部帶寬要求。從而，集合帶寬請求使本發(fā)明的帶寬請求/準許協(xié)議能夠“自校正”。當基站接收并處理集合帶寬請求時，由于增量帶寬請求的丟失而引起的，在基站和它們相關CPE之間發(fā)生的任意同步損失被糾正。有利的是，集合帶寬請求使本發(fā)明的帶寬請求/準許協(xié)議能夠自校正，而不需要帶寬請求的保證傳送(即不需要通常與帶寬請求確認消息的使用相聯(lián)系的帶寬開銷)。
在另一實施例中，協(xié)議利用簡化的帶寬請求/準許協(xié)議分配帶寬。簡化的帶寬請求/準許協(xié)議系統(tǒng)利用填充分組請求減少分配給CPE的帶寬。在一個實施例中，當BS調(diào)制解調(diào)器從CPE收到填充分組時，基站調(diào)制解調(diào)器通知基站CPU。在通知BS CPU之后，本發(fā)明的方法能夠降低相關CPE的帶寬分配。
上面描述了多個實施例。但是，要明白在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可做出各種變化。例如，本發(fā)明的方法和設備可用在任意類型的通信系統(tǒng)中。其應用并不局限于無線通信系統(tǒng)。這樣的一個例子是本發(fā)明在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的應用。在這樣的通信系統(tǒng)中，衛(wèi)星代替上述基站。另外，CPE不再與衛(wèi)星保持固定距離。于是，更難以為CPE調(diào)度DAMA服務。另一方面，本發(fā)明可用在有線通信系統(tǒng)中。有線系統(tǒng)和上面說明的無線系統(tǒng)之間的唯一差別在于這兩個系統(tǒng)之間信道特征不同。但是，這兩種類型的系統(tǒng)之間，帶寬分配并不發(fā)生變化。
雖然上面描述的自校正帶寬請求/準許協(xié)議的實施例使用4-1增量帶寬請求-集合帶寬請求模式(即傳送四個增量帶寬請求，之后是一個集合帶寬請求)。在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可使用備選的增量/集合帶寬請求模式。例如，在一個備選實施例中，傳送三個增量帶寬請求，之后跟隨一個集合帶寬請求。另一備選實施例使用3-2增量-集合帶寬請求傳輸模式。因此，要明白本發(fā)明并不受舉例說明的具體實施例的限制，而只由附加權(quán)利要求的范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種在寬帶無線通信系統(tǒng)中分配帶寬的方法，其中無線通信系統(tǒng)包括與對應的相關基站通信的若干客戶站設備(CPE)，其中基站保存表示上行鏈路和下行鏈路通信路徑中的帶寬分配的上行鏈路和下行鏈路子幀映射，所述方法包括(a)確定選定CPE的增量帶寬要求；(b)把增量帶寬請求傳送給與選定CPE相關的基站，其中增量帶寬請求包括指示在步驟(a)中確定的增量帶寬要求的信息；(c)確定選定CPE的集合帶寬要求；(d)確定是否應把集合帶寬請求傳送給與選定CPE相關的基站，其中集合帶寬請求包含指示在步驟(c)中確定的集合帶寬要求的信息；和(e)如果在步驟(c)中確定需要集合帶寬請求，則把集合帶寬請求傳送給相關基站，并返回步驟(a)，否則在不傳送集合帶寬請求的情況下返回步驟(a)。
2.按照權(quán)利要求1所述的帶寬分配方法，其中增量帶寬要求包含自從選定的CPE最后向相關基站請求帶寬以來，帶寬要求方面的變化。
3.按照權(quán)利要求1所述的帶寬分配方法，其中在步驟(c)中確定的集合帶寬要求包括選定CPE的全部即時帶寬要求。
4.按照權(quán)利要求1所述的帶寬分配方法，其中確定是否應把集合帶寬請求傳送給相關基站的步驟(d)包括(a)對增量帶寬請求的連續(xù)傳輸進行計數(shù)；(b)比較在步驟(a)中計數(shù)的連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)目和預定的增量帶寬請求閾值；(c)如果增量帶寬請求的連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)目等于預定閾值，則指示需要集合帶寬請求，否則返回步驟(a)。
5.按照權(quán)利要求1所述的帶寬分配方法，其中確定是否應把集合帶寬請求傳送給相關基站的步驟(d)包括(a)等待集合帶寬請求的傳輸之間的預定時間間隔；(b)當預定的時間間隔到期時，指示需要集合帶寬請求，否則返回步驟(a)。
6.按照權(quán)利要求1所述的帶寬分配方法，其中在步驟(e)中傳送的集合帶寬請求使相關基站重置代表選定CPE的全部帶寬要求的記錄，從而使所述方法能夠自校正。
7.按照權(quán)利要求1所述的帶寬分配方法，其中選定的CPE利用捎帶確認技術，把增量和集合帶寬請求傳送給相關基站，其中選定的CPE利用現(xiàn)有帶寬分配的分組中的未用帶寬，傳送帶寬請求。
8.按照權(quán)利要求1所述的帶寬分配方法，其中選定的CPE利用單獨輪詢技術，把增量和集合帶寬請求傳送給相關基站，其中相關基站關于選定CPE的帶寬要求，單獨輪詢選定的CPE。
9.按照權(quán)利要求8所述的帶寬分配方法，其中相關基站在上行鏈路子幀中把帶寬分配給選定的CPE，其中基站確定選定的CPE是否通過設置與其相關的poll-me位請求輪詢。
10.按照權(quán)利要求1所述的帶寬分配方法，其中利用帶寬請求消息，把帶寬請求傳送給相關基站。
11.按照權(quán)利要求10所述的帶寬分配方法，其中帶寬請求消息包括消息類型ID字段、連接ID/QoS字段、請求類型字段和請求數(shù)量字段。
12.按照權(quán)利要求11所述的帶寬分配方法，其中請求類型字段指示正在傳送的是增量帶寬請求還是集合帶寬請求。
13.按照權(quán)利要求11所述的帶寬分配方法，其中請求數(shù)量字段指示選定的CPE所請求的帶寬的數(shù)量。
14.按照權(quán)利要求13所述的帶寬分配方法，其中以無線通信系統(tǒng)的自然單位表述所請求的帶寬的數(shù)量。
15.按照權(quán)利要求14所述的帶寬分配方法，其中對于利用可變長度分組的通信系統(tǒng)，所述自然單位包括字節(jié)，對于利用固定長度分組的通信系統(tǒng)，所述自然單位包括分組。
16.按照權(quán)利要求11所述的帶寬分配方法，其中消息類型ID字段包括向通信系統(tǒng)指出正在傳送帶寬請求消息的預定常數(shù)值。
17.按照權(quán)利要求11所述的帶寬分配方法，其中連接ID/QoS字段表示選定CPE和相關基站之間的連接的標識符，或者表示與選定CPE和相關基站之間的連接相關的服務質(zhì)量(QoS)。
18.按照權(quán)利要求17所述的帶寬分配方法，其中當首次建立該CPE和相關基站之間的連接時，指定與該連接相關的服務質(zhì)量(QoS)。
19.按照權(quán)利要求1所述的帶寬分配方法，還包括(a)獲得分組；(b)確定步驟(a)的分組是否是填充分組；(c)如果分組是填充分組，則把填充分組和相關CPE通知基站CPU，否則返回步驟(a)；(d)減小相關CPE的帶寬分配；和(e)返回步驟(a)。
20.按照權(quán)利要求19所述的帶寬分配方法，其中通知基站CPU的步驟(c)包括向基站CPU傳送標志分組。
21.按照權(quán)利要求20所述的帶寬分配方法，其中標志分組包括和相關CPU有關的信息。
22.按照權(quán)利要求19所述的帶寬分配方法，其中通知基站CPU的步驟(c)包括共享存儲器處理器。
23.按照權(quán)利要求19所述的帶寬分配方法，其中步驟(a)-(c)由基站調(diào)制解調(diào)器執(zhí)行，步驟(d)由基站CPU執(zhí)行。
24.按照權(quán)利要求19所述的帶寬分配方法，其中步驟(a)由基站調(diào)制解調(diào)器執(zhí)行，步驟(b)-(d)由基站CPU執(zhí)行。
25.按照權(quán)利要求19所述的帶寬分配方法，其中減小帶寬分配的步驟(d)包括重置相關CPE的所有請求帶寬。
26.一種在寬帶無線通信系統(tǒng)中分配帶寬的設備，其中無線通信系統(tǒng)包括與對應的相關基站通信的若干客戶站設備(CPE)，其中基站保存表示上行鏈路和下行鏈路通信路徑中的帶寬分配的上行鏈路和下行鏈路子幀映射，所述設備包括(a)計算選定CPE的增量帶寬要求和集合帶寬要求的帶寬要求計算裝置；(b)可操作地與帶寬要求計算裝置耦合、用于把增量帶寬請求和集合帶寬請求傳送給與選定CPE相關的基站的傳輸裝置，其中增量帶寬請求表示選定CPE的增量帶寬要求，集合帶寬請求表示選定CPE的集合帶寬要求；(c)可操作地與傳輸裝置耦合、用于確定是否應把集合帶寬請求傳送給相關基站的確定裝置，其中當確定裝置確定應把集合帶寬請求傳送給相關基站時，確定裝置使傳輸裝置定期傳送集合帶寬請求。
27.按照權(quán)利要求26所述的帶寬分配設備，其中增量帶寬要求包含自從選定的CPE最后向相關基站請求帶寬以來，帶寬要求方面的變化。
28.按照權(quán)利要求26所述的帶寬分配設備，其中集合帶寬要求包括選定CPE的全部即時帶寬要求。
29.按照權(quán)利要求26所述的帶寬分配設備，其中確定是否應把集合帶寬請求傳送給相關基站的裝置包括(a)對增量帶寬請求的連續(xù)傳輸進行計數(shù)的裝置；(b)比較計數(shù)裝置計數(shù)的連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)目和預定的增量帶寬請求閾值的裝置；(c)每當增量帶寬請求的連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)目等于預定閾值時，指示需要集合帶寬請求的裝置。
30.按照權(quán)利要求29所述的帶寬分配設備，其中計數(shù)增量帶寬請求的連續(xù)傳輸?shù)难b置包括動態(tài)計時器。
31.按照權(quán)利要求30所述的帶寬分配設備，其中計時器被設置成所述設備在集合帶寬請求的傳輸之間等待的預定數(shù)目的幀，其中每次傳送增量帶寬請求時，遞減計時器。
32.按照權(quán)利要求31所述的帶寬分配設備，其中所述設備在集合帶寬請求的傳輸之間等待的預定數(shù)目的幀取決于與選定CPE和相關基站之間的連接有關的服務質(zhì)量(QoS)。
33.按照權(quán)利要求26所述的帶寬分配設備，還包括(a)獲得分組的分組獲得裝置；(b)與分組獲得裝置耦合、用于確定分組是否是填充分組的分組確定裝置；(c)與分組確定裝置耦合、用于把填充分組和相關CPE通知基站CPU的基站CPU通知裝置；(d)與基站CPU通知裝置耦合、用于減小相關CPE的帶寬分配的帶寬分配減小裝置。
34.按照權(quán)利要求33所述的帶寬分配設備，其中基站調(diào)制解調(diào)器包括分組獲得裝置、分組確定裝置和基站CPU通知裝置，并且基站CPU包括帶寬分配減小裝置。
35.按照權(quán)利要求33所述的帶寬分配設備，其中基站調(diào)制解調(diào)器包括分組獲得裝置，基站CPU包括分組確定裝置、基站CPU通知裝置和帶寬分配減小裝置。
36.一種在寬帶無線通信系統(tǒng)中分配帶寬的方法，其中無線通信系統(tǒng)包括與對應的相關基站通信的若干客戶站設備(CPE)，其中基站保存表示上行鏈路和下行鏈路通信路徑中的帶寬分配的上行鏈路和下行鏈路子幀映射，所述方法包括(a)獲得分組；(b)確定步驟(a)的分組是否是填充分組；(c)如果分組是填充分組，則把填充分組和相關CPE通知基站CPU，否則返回步驟(a)；(d)減小相關CPE的帶寬分配；和(e)返回步驟(a)。
37.按照權(quán)利要求36所述的帶寬分配方法，其中通知基站CPU的步驟(c)包括向基站CPU傳送標志分組。
38.按照權(quán)利要求37所述的帶寬分配方法，其中標志分組包括和相關CPU有關的信息。
39.按照權(quán)利要求36所述的帶寬分配方法，其中通知基站CPU的步驟(c)包括共享存儲器處理器。
40.按照權(quán)利要求36所述的帶寬分配方法，其中步驟(a)-(c)由基站調(diào)制解調(diào)器執(zhí)行，步驟(d)由基站CPU執(zhí)行。
41.按照權(quán)利要求36所述的帶寬分配方法，其中步驟(a)由基站調(diào)制解調(diào)器執(zhí)行，步驟(b)-(d)由基站CPU執(zhí)行。
42.按照權(quán)利要求36所述的帶寬分配方法，其中減小帶寬分配的步驟(d)包括重置相關CPE的所有請求帶寬。
43.按照權(quán)利要求36所述的帶寬分配方法，還包括(a)確定選定CPE的增量帶寬要求；(b)把增量帶寬請求傳送給與選定CPE相關的基站，其中增量帶寬請求包括指示在步驟(a)中確定的增量帶寬要求的信息；(c)確定選定CPE的集合帶寬要求；(d)確定是否應把集合帶寬請求傳送給與選定CPE相關的基站，其中集合帶寬請求包含指示在步驟(c)中確定的集合帶寬要求的信息；和(e)如果在步驟(c)中確定需要集合帶寬請求，則把集合帶寬請求傳送給相關基站，并返回步驟(a)，否則在不傳送集合帶寬請求的情況下返回步驟(a)。
44.按照權(quán)利要求43所述的帶寬分配方法，其中增量帶寬要求包含自從選定的CPE最后向相關基站請求帶寬以來，帶寬要求方面的變化。
45.按照權(quán)利要求43所述的帶寬分配方法，其中在步驟(c)中確定的集合帶寬要求包括選定CPE的全部即時帶寬要求。
46.按照權(quán)利要求43所述的帶寬分配方法，其中確定是否應把集合帶寬請求傳送給相關基站的步驟(d)包括(a)計數(shù)增量帶寬請求的連續(xù)傳輸；(b)比較在步驟(a)中計數(shù)的連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)目和預定的增量帶寬請求閾值；(c)如果增量帶寬請求的連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)目等于預定閾值，則指示需要集合帶寬請求，否則返回步驟(a)。
47.按照權(quán)利要求1所述的帶寬分配方法，其中確定是否應把集合帶寬請求傳送給相關基站的步驟(d)包括(a)等待集合帶寬請求的傳輸之間的預定時間間隔；(b)當預定的時間間隔到期時，指示需要集合帶寬請求，否則返回步驟(a)。
48.按照權(quán)利要求43所述的帶寬分配方法，其中在步驟(e)中傳送的集合帶寬請求使相關基站重置代表選定CPE的全部帶寬要求的記錄，從而使所述方法能夠自校正。
49.按照權(quán)利要求43所述的帶寬分配方法，其中選定的CPE利用捎帶確認技術，把增量和集合帶寬請求傳送給相關基站，其中選定的CPE利用現(xiàn)有帶寬分配的分組中的未用帶寬，傳送帶寬請求。
50.按照權(quán)利要求43所述的帶寬分配方法，其中選定的CPE利用單獨輪詢技術，把增量和集合帶寬請求傳送給相關基站，其中相關基站關于選定CPE的帶寬要求，單獨輪詢選定的CPE。
51.按照權(quán)利要求50所述的帶寬分配方法，其中相關基站在上行鏈路子幀中把帶寬分配給選定的CPE，其中基站確定選定的CPE是否通過設置與其相關的poll-me位請求輪詢。
52.按照權(quán)利要求43所述的帶寬分配方法，其中利用帶寬請求消息，把帶寬請求傳送給相關基站。
53.按照權(quán)利要求52所述的帶寬分配方法，其中帶寬請求消息包括消息類型ID字段、連接ID/QoS字段、請求類型字段和請求數(shù)量字段。
54.按照權(quán)利要求53所述的帶寬分配方法，其中請求類型字段指示正在傳送的是增量帶寬請求還是集合帶寬請求。
55.按照權(quán)利要求53所述的帶寬分配方法，其中請求數(shù)量字段指示選定的CPE所請求的帶寬的數(shù)量。
56.按照權(quán)利要求55所述的帶寬分配方法，其中以無線通信系統(tǒng)的自然單位表述所請求的帶寬的數(shù)量。
57.按照權(quán)利要求56所述的帶寬分配方法，其中對于利用可變長度分組的通信系統(tǒng)，所述自然單位包括字節(jié)，對于利用固定長度分組的通信系統(tǒng)，所述自然單位包括分組。
58.按照權(quán)利要求53所述的帶寬分配方法，其中消息類型ID字段包括向通信系統(tǒng)指出正在傳送帶寬請求消息的預定常數(shù)值。
59.按照權(quán)利要求53所述的帶寬分配方法，其中連接ID/QoS字段或者表示選定CPE和相關基站之間的連接的標識符，或者表示與選定CPE和相關基站之間的連接相關的服務質(zhì)量(QoS)。
60.按照權(quán)利要求59所述的帶寬分配方法，其中當首次建立該CPE和相關基站之間的連接時，指定與該連接相關的服務質(zhì)量(QoS)。
61.一種在寬帶無線通信系統(tǒng)中分配帶寬的設備，其中無線通信系統(tǒng)包括與對應的相關基站通信的若干客戶站設備(CPE)，其中基站保存表示上行鏈路和下行鏈路通信路徑中的帶寬分配的上行鏈路和下行鏈路子幀映射，所述設備包括(a)獲得分組的分組獲得裝置；(b)與分組獲得裝置耦合、用于確定分組是否是填充分組的分組確定裝置；(c)與分組確定裝置耦合、用于把填充分組和相關CPE通知基站CPU的基站CPU通知裝置；(d)與基站CPU通知裝置耦合、用于減小相關CPE的帶寬分配的帶寬分配減小裝置。
62.按照權(quán)利要求61所述的帶寬分配設備，其中基站調(diào)制解調(diào)器包括分組獲得裝置、分組確定裝置和基站CPU通知裝置，并且基站CPU包括帶寬分配減小裝置。
63.按照權(quán)利要求61所述的帶寬分配設備，其中基站調(diào)制解調(diào)器包括分組獲得裝置，基站CPU包括分組確定裝置、基站CPU通知裝置和帶寬分配減小裝置。
64.按照權(quán)利要求61所述的設備，還包括(a)計算選定CPE的增量帶寬要求和集合帶寬要求的帶寬要求計算裝置；(b)可操作地與帶寬要求計算裝置耦合、用于把增量帶寬請求和集合帶寬請求傳送給與選定CPE相關的基站的傳輸裝置，其中增量帶寬請求表示選定CPE的增量帶寬要求，集合帶寬請求表示選定CPE的集合帶寬要求；(c)可操作地與傳輸裝置耦合、用于確定是否應把集合帶寬請求傳送給相關基站的確定裝置，其中當確定裝置確定應把集合帶寬請求傳送給相關基站時，確定裝置使傳輸裝置定期傳送集合帶寬請求。
65.按照權(quán)利要求64所述的帶寬分配設備，其中增量帶寬要求包含自從選定的CPE最后向相關基站請求帶寬以來，帶寬要求方面的變化。
66.按照權(quán)利要求64所述的帶寬分配設備，其中集合帶寬要求包括選定CPE的全部即時帶寬要求。
67.按照權(quán)利要求64所述的帶寬分配設備，其中確定是否應把集合帶寬請求傳送給相關基站的裝置包括(a)對增量帶寬請求的連續(xù)傳輸進行計數(shù)的裝置；(b)比較計數(shù)裝置計數(shù)的連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)目和預定的增量帶寬請求閾值的裝置；(c)每當增量帶寬請求的連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)目等于預定閾值時，指示需要集合帶寬請求的裝置。
68.按照權(quán)利要求67所述的帶寬分配設備，其中計數(shù)增量帶寬請求的連續(xù)傳輸?shù)难b置包括動態(tài)計時器。
69.按照權(quán)利要求68所述的帶寬分配設備，其中計時器被設置成所述設備在集合帶寬請求的傳輸之間等待的預定數(shù)目的幀，其中每次傳送增量帶寬請求時，遞減計時器。
70.按照權(quán)利要求69所述的帶寬分配設備，其中所述設備在集合帶寬請求的傳輸之間等待的預定數(shù)目的幀取決于與選定CPE和相關基站之間的連接有關的服務質(zhì)量(QoS)。
71.一種在寬帶無線通信系統(tǒng)中分配帶寬的方法，其中無線通信系統(tǒng)包括與對應的相關基站通信的若干客戶站設備(CPE)，其中基站保存表示上行鏈路和下行鏈路通信路徑中的帶寬分配的上行鏈路和下行鏈路子幀映射，所述方法包括(a)等待還沒有為其分配帶寬的數(shù)據(jù)的到達；(b)確定第一計時器是否已到期，其中第一計時器一開始被設置成通信系統(tǒng)在集合帶寬請求的傳輸之間等待的幀的數(shù)目；(c)如果在步驟(b)中確定第一計時器還沒有到期，則構(gòu)建表示選定CPE的增量帶寬要求的增量帶寬請求，否則構(gòu)建表示選定CPE的集合帶寬要求的集合帶寬請求；(d)把在步驟(c)成構(gòu)建的帶寬請求傳送給與選定的CPE相關的基站；(e)接收包含響應在步驟(d)中傳送的帶寬請求的帶寬批準的上行鏈路子幀映射；(f)確定包含在上行鏈路子幀映射中的帶寬批準是否適當；(g)如果在步驟(f)中確定帶寬批準是適當?shù)?，則轉(zhuǎn)到步驟(h)，否則確定第二計時器是否已到期，并且如果第二計時器已到期，則返回步驟(e)，否則返回步驟(b)；(h)傳送數(shù)據(jù)；(i)確定在步驟(e)中收到的帶寬批準是否完全滿足在步驟(d)中傳送的帶寬請求；和(j)如果帶寬請求被完全滿足，則返回步驟(a)；否則返回步驟(e)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種在寬帶無線通信系統(tǒng)中分配帶寬的方法和設備。一個實施例使用自校正帶寬請求/準許協(xié)議。自校正帶寬請求/準許協(xié)議組合利用增量和集合帶寬請求。CPE首先向它們的相關基站傳送增量帶寬請求，隨后定期傳送集合帶寬請求。定期集合帶寬請求(表述它們相應連接隊列的當前狀態(tài))的應用使得帶寬分配方法和設備能夠進行“自校正”。另一個實施例使用簡化的帶寬請求/準許協(xié)議來分配帶寬。簡化的帶寬請求/準許協(xié)議系統(tǒng)利用填充分組請求減小分配給CPE的帶寬。當基站調(diào)制解調(diào)器從CPE收到填充分組時，基站調(diào)制解調(diào)器通知基站CPU。在通知基站CPU之后，該方法可以減小相關CPE的帶寬分配。
文檔編號H04W88/08GK1473415SQ01815267
公開日2004年2月4日 申請日期2001年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月11日
發(fā)明者肯尼思·L·斯坦伍德, 奧佛·齊莫曼, 布賴恩·斯彼那, 耶爾·博拉斯, 艾莫·瑟克, 斯彼那, 博拉斯, 瑟克, 肯尼思 L 斯坦伍德, 齊莫曼 申請人:通信集合公司