TWI384826B - 無線通訊系統提升傳輸效率的方法及其相關裝置 - Google Patents

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Description

無線通訊系統提升傳輸效率的方法及其相關裝置
本發明係關於一種無線通訊系統提升傳輸效率的方法及相關裝置，尤指一種用來降低增強型媒體存取控制標頭之資料量，進而降低系統之傳輸資料量的方法及其相關裝置。
第三代行動通訊技術採用寬頻劃碼多工接取(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)的無線接取方式，其係用以提供高度頻譜利用效率、無遠弗屆的覆蓋率及高品質、高速率的多媒體資料傳輸，同時更能同時滿足各種不同的QoS服務要求，提供具彈性的多樣化雙向傳輸服務，並提供較佳的通訊品質，有效降低通訊中斷率。
第三代行動通訊系統的接取相關部分(Access Stratum，AS)包含無線資源控制(Radio Resource Control，RRC)、無線鏈結控制(Radio Link Control，RLC)、媒體存取控制(Media Access Control，MAC)、封包資料聚合協定(Packet Data Convergence Protocol，PDCP)、廣播及多重播送控制(Broadcast/Multicast Control，BMC)等數個功能不同的子層，其運作方式係業界所習知，在此不再贅述。其中，無線鏈結控制層的主要功能為提供第三代行動通訊系統不同的傳輸品質處理，依據不同的傳輸品質要求，針對所接收的資料或控制指令，進行切割(Segmentation)、重組(Reassembly)、串接(Concatenation)、填補(Padding)、重傳(Retransmission)、次序檢查(Sequence Check)、重複偵測(Duplicate detection)等處理；而媒體存取控制層則可依據無線資源控制層的無線資源分配命令，將來自無線鏈結控制層不同邏輯通道(Logic Channel)的封包，對應到包括普通、共享或專用等性質的傳輸通道(Transport Channel)，以進行通道對映(Channel Mapping)、多工(Multiplexing)、傳輸格式選擇(Transport Format Selection)、隨機存取控制(Random Access Control)等程序。
在無線鏈結控制層中，「填補」的主要目的在於使無線鏈結控制單元所輸出之所有協定資料單元(Protocol Data Unit，PD U)的長度皆相同。也就是說，當無線鏈結控制單元接收到上層傳送來之一服務資料單元(Service Data Unit，SDU)後，若該服務資料單元的長度小於協定資料單元最大可承載之資料長度時，無線鏈結控制單元會在該服務資料單元之後填補無意義的資料，以形成符合預設長度的協定資料單元；或者，若一服務資料單元的長度大於協定資料單元最大可承載之資料長度時，無線鏈結控制單元會根據協定資料單元最大可承載之資料長度，將該服務資料單元切割，而切割後，若最後一分段小於協定資料單元最大可承載之資料長度，則無線鏈結控制單元會在該最後一分段後填補無意義的資料，以形成符合預設長度的協定資料單元。
在習知技術中，「填補」處理可使無線鏈結控制單元所輸出之所有協定資料單元的長度皆相同。然而，這樣的處理過程會降低頻寬使用效率及封包資料的處理效率，特別是不利於高速傳輸系統的應用，如第三代行動通訊系統的高速下鏈路封包存取(High Speed Downlink Package Access，HSDPA)及高速上鏈路封包存取(High Speed Uplink Package Access，HSUPA)。因此，針對第三代行動通訊系統的高速傳輸應用，習知技術提供了「可變」長度之無線鏈結控制協定資料單元的概念，以免用「填補」，從而提高頻寬的使用效率及封包資料的處理效率，改善上下鏈路的傳輸速度。
舉例來說，請參考第1圖，第1圖為習知可變長度之無線鏈結控制協定資料單元的應用示意圖。在第1圖中，SDU_1、SDU_2表示上層單元傳送來的服務資料單元，PDU_1～PDU_3表示無線鏈結控制單元所輸出的協定資料單元，PDU_1～PDU_3前的斜線區域表示協定資料單元的表頭，而MPZ則表示協定資料單元最大可承載之資料長度。由第1圖可知，SDU_1、SDU_2的長度超過二倍協定資料單元最大可承載之資料長度，但小於三倍協定資料單元最大可承載之資料長度。因此，習知技術以「切割」方式，以PDU_1～PDU_3承載SDU_1、SDU_2。所謂「切割」係指當無線鏈結控制單元偵測到(連續或單一)服務資料單元的長度大於且不等於MPZ(協定資料單元最大可承載之資料長度)的整數倍時，無線鏈結控制單元會以MPZ為單位，依序切割服務資料單元，直到切割出長度小於MPZ的最後分段或服務資料單元，而長度小於MPZ的最後分段或服務資料單元則由一可變長度之無線鏈結控制協定資料單元承載。換句話說，PDU_1、PDU_2的長度皆為最大協定資料單元長度(Maximum PDU size)，而PDU_3的長度則小於最大協定資料單元長度。
為了支援可變長度之無線鏈結控制協定資料單元，習知技術於媒體存取控制層中增加一切割功能。而根據相關無線鏈結控制及媒體存取控制規範，於增強型媒體存取控制服務資料單元格式中定義一長度欄位(L)以指示無線鏈結控制協定資料單元之長度。該長度欄位之長度為11位元，在增強型媒體存取控制標頭中佔有極大的傳輸資料量。
請參考第2圖，第2圖為習知技術中，無線鏈結控制層於一確認模式(Acknowledgment Mode，AM)下傳輸兩個資料協定資料單元之示意圖。在第2圖中，無線鏈結控制層經由一邏輯通道遞送兩個具相同長度之資料協定資料單元至專用媒體存取控制層/增強型媒體存取控制層。增強型媒體存取控制層產生一增強型媒體存取控制協定資料單元(MAC-ehs PDU)，其包括一第一增強型媒體存取控制服務資料單元(MAC-ehs SDU1)及一第二增強型媒體存取控制服務資料單元(MAC-ehs SDU2)。由於無線鏈結控制層所遞送之資料協定資料單元具相同長度，因此，第一邏輯通道識別碼LCH-ID1 等於第二邏輯通道識別碼LCH-ID2 ，且第一長度欄位L1 等於第二長度欄位L2 。增強型媒體存取控制標頭之總長度為40位元。需注意的是，邏輯通道識別碼(LCH-ID)、長度欄位(L)、傳輸序號(TSN)、切割指示(SI)及旗標(F)等參數的意義可參見相關之規範，在此不多加贅述。
因此，由於採用可變之無線鏈結控制協定資料單元長度，因而需於增強型媒體存取控制標頭中增加長度欄位來指示對應的無線鏈結控制協定資料單元長度，造成傳輸資料量的增加。
因此，本發明提供一種無線通訊系統提升傳輸效率的方法及相關裝置。
本發明係揭露一種用於一無線通訊系統之一傳輸端中提升傳輸效率的方法，包含有於一無線鏈結控制層中，形成一第一協定資料單元及一第二協定資料單元，該第二協定資料單元與該第一協定資料單元之長度相同；透過一邏輯通道將該第一協定資料單元及該第二協定資料單元遞送至一媒體存取控制層；將該第一協定資料單元與該第二協定資料單元結合至一媒體存取控制協定資料單元中；於該媒體存取控制協定資料單元中形成一標頭，該標頭包含有複數個欄位用以指示該第一協定資料單元之參數，及一特定欄位用以指示該第二協定資料單元之參數；以及將該媒體存取控制協定資料單元傳送至一對等接收端。
本發明另揭露一種用於一無線通訊系統之通訊裝置，用以提升傳輸效率，該通訊裝置包含有一控制電路，用來實現該通訊裝置之功能；一中央處理器，設於該控制電路中，用來執行一程式碼以操控該控制電路；以及一儲存裝置，耦接於該中央處理器，用來儲存該程式碼；其中該程式碼包含有於一無線鏈結控制層中，形成一第一協定資料單元及一第二協定資料單元，該第二協定資料單元與該第一協定資料單元之長度相同；透過一邏輯通道將該第一協定資料單元及該第二協定資料單元遞送至一媒體存取控制層；將該第一協定資料單元與該第二協定資料單元結合至一媒體存取控制協定資料單元中；於該媒體存取控制協定資料單元中形成一標頭，該標頭包含有複數個欄位用以指示該第一協定資料單元之參數，及一特定欄位用以指示該第二協定資料單元之參數；以及將該媒體存取控制協定資料單元傳送至一對等接收端。
本發明另揭露一種用於一無線通訊系統之一接收端中提升傳輸效率的方法，包含有接收承載有一第一協定資料單元及一第二協定資料單元之一媒體存取控制協定資料單元；於該媒體存取控制協定資料單元之一標頭中包含有指示該第一協定資料單元之參數的複數個欄位及指示該第二協定資料單元之參數的一特定欄位時，判斷該第一協定資料單元與該第二協定資料單元係經由同一邏輯通道所遞送且該第一協定資料單元與該第二協定資料單元之長度一致；根據該媒體存取控制協定資料單元之標頭，自該媒體存取控制協定資料單元中取得該第一協定資料單元與該第二協定資料單元；以及將該第一協定資料單元與該第二協定資料單元遞送至一上層。
本發明另揭露一種用於一無線通訊系統之通訊裝置，用以提升傳輸效率，該通訊裝置包含有一控制電路，用來實現該通訊裝置之功能；一中央處理器，設於該控制電路中，用來執行一程式碼以操控該控制電路；以及一儲存裝置，耦接於該中央處理器，用來儲存該程式碼；其中該程式碼包含有接收承載有一第一協定資料單元及一第二協定資料單元之一媒體存取控制協定資料單元；於該媒體存取控制協定資料單元之一標頭中包含有指示該第一協定資料單元之參數的複數個欄位及指示該第二協定資料單元之參數的一特定欄位時，判斷該第一協定資料單元與該第二協定資料單元係經由同一邏輯通道所遞送且該第一協定資料單元與該第二協定資料單元之長度一致；根據該媒體存取控制協定資料單元之標頭，自該媒體存取控制協定資料單元中取得該第一協定資料單元與該第二協定資料單元；以及將該第一協定資料單元與該第二協定資料單元遞送至一上層。
請參考第3圖，第3圖為一無線通訊裝置100之功能方塊圖。為求簡潔，第3圖僅繪出無線通訊裝置100之一輸入裝置102、一輸出裝置104、一控制電路106、一中央處理器108、一儲存裝置110、一程式碼112及一收發器114。在無線通訊裝置100中，控制電路106透過中央處理器108執行儲存於儲存裝置110的程式碼112，從而控制無線通訊裝置100之運作，可透過輸入裝置102(如鍵盤)接收使用者輸入之訊號，或透過輸出裝置104(如螢幕、喇叭等)輸出畫面、聲音等訊號。收發器114用以接收或發送無線訊號，將所接收之訊號傳送至控制電路106，或將控制電路106所產生之訊號以無線電方式輸出。換言之，以通訊協定之架構而言，收發器114可視為第一層的一部分(如射頻與天線)，而控制電路106則用來實現第二層及第三層之功能。較佳地，無線通訊裝置100運用於一第三代行動通訊系統。
請繼續參考第4圖，第4圖為第3圖中程式碼112之示意圖。程式碼112包含有一應用程式層200、一第三層介面202及一第二層介面206，並與一第一層介面218連接。第二層介面206包含兩子層，分別為一無線鏈結控制單元224及一媒體存取控制單元226。無線鏈結控制單元224主要功能為提供不同的傳輸品質處理，依據不同的傳輸品質要求，針對所接收的資料或控制指令，進行切割、重組、串接、填補、重傳、次序檢查、重複偵測等處理。媒體存取控制單元226可依據第三層介面(無線資源控制層)202的無線資源分配命令，將來自無線鏈結控制單元224不同邏輯通道的封包，對應到包括普通、共享或專用等性質的傳輸通道，以進行通道對映、多工、傳輸格式選擇或隨機存取控制等相關程序。
針對第三代行動通訊系統的高速傳輸應用，如高速下鏈路封包存取及高速上鏈路封包存取，無線鏈結控制單元224可使用可變長度之無線鏈結控制協定資料單元，以免用「填補」，從而提高頻寬的使用效率及封包資料的處理效率，改善上下鏈路的傳輸速度。根據相關無線鏈結控制及媒體存取控制規範，於增強型媒體存取控制服務資料單元格式中定義一長度欄位(L)來指示無線鏈結控制協定資料單元之長度，以支援可變長度之無線鏈結控制協定資料單元。在此情況下，本發明於第二層介面206中提供一提升傳輸效率程式碼220，用以提升傳輸效率。
請參考第5圖，第5圖為本發明實施例一流程50之流程示意圖。流程50用於一無線通訊系統之一傳輸端中以提升傳輸效率，其可被編譯為提升傳輸效率程式碼220，並包含以下步驟：
步驟500：開始。
步驟502：於一無線鏈結控制層中，形成一第一協定資料單元及一第二協定資料單元，該第二協定資料單元與該第一協定資料單元之長度相同。
步驟504：透過一邏輯通道將該第一協定資料單元及該第二協定資料單元遞送至一媒體存取控制層。
步驟506：將該第一協定資料單元與該第二協定資料單元結合至一媒體存取控制協定資料單元中。
步驟508：於該媒體存取控制協定資料單元中形成一標頭，該標頭包含有複數個欄位用以指示該第一協定資料單元之參數，及一特定欄位用以指示該第二協定資料單元之參數。
步驟510：將該媒體存取控制協定資料單元傳送至一對等接收端。
步驟512：結束。
根據流程50，當傳輸端之無線鏈結控制層透過同一邏輯通道將具相同長度之第一協定資料單元及第二協定資料單元遞送至媒體存取控制層時，本發明可形成對應的媒體存取控制協定資料單元，其標頭包含有指示該第一協定資料單元之參數的複數個欄位以及指示該第二協定資料單元之參數的特定欄位。較佳地，第一協定資料單元與第二協定資料單元係連續之協定資料單元，且該特定欄位係為邏輯通道識別碼欄位，長度為4位元。換句話說，若透過同一邏輯通道遞送兩個相同長度且連續之協定資料單元，媒體存取控制層會使用對應於該兩個連續協定資料單元中最後一個協定資料單元的邏輯通道識別碼欄位之一特殊值，以替代諸如長度欄位、傳輸序號、切割指示等欄位。
為進一步實現流程50，本發明另提供一流程60，如第6圖所示。流程60用於一無線通訊系統之一接收端中以提升傳輸效率，其可被編譯為提升傳輸效率程式碼220，並包含以下步驟：
步驟600：開始。
步驟602：接收承載有一第一協定資料單元及一第二協定資料單元之一媒體存取控制協定資料單元。
步驟604：於該媒體存取控制協定資料單元之一標頭中包含有指示該第一協定資料單元之參數的複數個欄位及指示該第二協定資料單元之參數的一特定欄位時，判斷該第一協定資料單元與該第二協定資料單元係經由同一邏輯通道所遞送且該第一協定資料單元與該第二協定資料單元之長度一致。
步驟606：根據該媒體存取控制協定資料單元之標頭，自該媒體存取控制協定資料單元中取得該第一協定資料單元與該第二協定資料單元。
步驟608：將該第一協定資料單元與該第二協定資料單元遞送至一上層。
步驟610：結束。
根據流程60，在接收端中，當媒體存取控制協定資料單元之標頭包含有指示第一協定資料單元之參數的複數個欄位及指示第二協定資料單元之參數的一特定欄位時，本發明會判斷第一協定資料單元及第二協定資料單元長度相同，且第一協定資料單元及第二協定資料單元係經由同一邏輯通道所遞送。較佳地，第一協定資料單元與第二協定資料單元係連續之協定資料單元，且該特定欄位係為邏輯通道識別碼欄位，長度為4位元，以替代諸如長度欄位、傳輸序號、切割指示等欄位。換句話說，當接收到一媒體存取控制協定資料單元，其包含有複數個欄位其指示一無線鏈結控制協定資料單元之參數，及一特定欄位其指示下一無線鏈結控制協定資料單元之參數，則接收端可判斷兩連續之無線鏈結控制協定資料單元的長度一致且經由同一邏輯通道所遞送，進而取得該些協定資料單元至並遞送至上層。
透過流程50及流程60，本發明可降低媒體存取控制協定資料單元標頭中之傳輸資料量，以提升傳輸效率。值得注意的是，流程50及流程60係為本發明之實施例，本領域具通常知識者當可據以做不同之變化。
舉例來說，請參考第7圖，第7圖為本發明實施例中，當啟動可變協定資料單元長度時，無線鏈結控制層於確認模式下傳輸兩個協定資料單元之示意圖。當邏輯通道識別碼欄位之長度為4位元時，會以16個值來表示邏輯通道識別碼欄位。因此，本發明可自該16個邏輯通道識別碼值中選取一個值，來定義一特殊邏輯通道識別碼SLCH-ID。在此情況下，若第i個邏輯通道識別碼LCH-IDi 被對應至與第i-1個邏輯通道識別碼LCH-IDi 相同之重排次序，且第i個重排協定資料單元的長度與第i-1個重排協定資料單元的長度相同，將第i個邏輯通道識別碼設定為特殊邏輯通道識別碼SLCH-ID並且不需第i個長度欄位、傳輸序號、切割指示等欄位(當存在第1個長度欄位、傳輸序號、切割指示等欄位時)。因此，在第7圖中，本發明係使用特殊邏輯通道識別碼SLCH-ID，並移除長度欄位L2 、傳輸序號TSN2 及切割指示等欄位SI2 ，因而降低了增強型媒體存取控制標頭之傳輸資料量，如此一來，增強型媒體存取控制標頭之總長度將為29(40-11)位元，可以保留11位元用於資料傳輸，因而降低了標頭之傳輸資料量。
綜上所述，本發明可降低增強型媒體存取控制標頭之長度，以有效提升傳輸效率。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
SDU_1、SDU_2．．．服務資料單元
PDU_1、PDU_2、PDU_3．．．協定資料單元
100．．．無線通訊裝置
102．．．輸入裝置
104．．．輸出裝置
106．．．控制電路
108．．．中央處理器
110．．．儲存裝置
112．．．程式碼
114．．．收發器
200．．．應用程式層
202．．．第三層介面
206．．．第二層介面
218．．．第一層介面
220．．．提升傳輸效率程式碼
224．．．無線鏈結控制單元
226．．．媒體存取控制單元
50、60．．．流程
500、502、504、506、508、510、512、600、602、604、606、608、610．．．步驟
第1圖為習知可變長度之無線鏈結控制協定資料單元的應用示意圖。
第2圖為習知無線鏈結控制層於一確認模式下傳輸兩個資料協定資料單元之示意圖。
第3圖為一無線通訊裝置之功能方塊圖。
第4圖為第3圖中程式架構之示意圖。
第5圖及第6圖為本發明實施例之流程圖。
第7圖為本發明實施例中無線鏈結控制層於確認模式下傳輸兩個協定資料單元之示意圖。
500、502、504、506、508、510、512．．．步驟

Claims (12)

  1. 一種用於一無線通訊系統之一傳輸端中提升傳輸效率的方法，包含：於一無線鏈結控制層(Radio Link Control Layer)中，形成一第一協定資料單元(Protocol Data Unit)及一第二協定資料單元，該第二協定資料單元與該第一協定資料單元之長度相同；透過一邏輯通道將該第一協定資料單元及該第二協定資料單元遞送至一媒體存取控制層(Medium Access Control Layer)；將該第一協定資料單元與該第二協定資料單元結合至一媒體存取控制協定資料單元(Medium Access Control Protocol Data Unit)中；於該媒體存取控制協定資料單元中形成一標頭，該標頭包含有複數個欄位用以指示該第一協定資料單元之參數，及一特定欄位用以於該第一協定資料單元與該第二協定資料單元具有相同長度且連續時，指示該第二協定資料單元之部分參數相同于該第一協定資料單元之複數個欄位所指示對應的部分參數，其中該特定欄位為該第二協定資料單元的一邏輯通道識別碼欄位；以及將該媒體存取控制協定資料單元傳送至一對等接收端。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該特定欄位之長度為4位元。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該第一協定資料單元與該第二協定資料單元係呈連續之協定資料單元。
  4. 一種用於一無線通訊系統之通訊裝置，用以提升傳輸效率，該通訊裝置包含：一控制電路，用來實現該通訊裝置之功能；一中央處理器，設於該控制電路中，用來執行一程式碼以操控該控制電路；以及一儲存裝置，耦接於該中央處理器，用來儲存該程式碼；其中該程式碼包含：於一無線鏈結控制層(Radio Link Control Layer)中，形成一第一協定資料單元(Protocol Data Unit)及一第二協定資料單元，該第二協定資料單元與該第一協定資料單元之長度相同；透過一邏輯通道將該第一協定資料單元及該第二協定資料單元遞送至一媒體存取控制層(Medium Access Control Layer)；將該第一協定資料單元與該第二協定資料單元結合至一媒體存取控制協定資料單元(Medium Access Control Protocol Data Unit)中；於該媒體存取控制協定資料單元中形成一標頭，該標頭包含有複數個欄位用以指示該第一協定資料單元之參數，及一特定欄位用以於該第一協定資料單元與該第二協定資料單元具有相同長度且連續時，指示該第二協定資料單元之部分參數相同于該第一協定資料單元之複數個欄位所指示對應的部分參數，其中該特定欄位為 該第二協定資料單元的一邏輯通道識別碼欄位；以及將該媒體存取控制協定資料單元傳送至一對等接收端。
  5. 如請求項4所述之通訊裝置，其中該特定欄位之長度為4位元。
  6. 如請求項4所述之通訊裝置，其中該第一協定資料單元與該第二協定資料單元係呈連續之協定資料單元。
  7. 一種用於一無線通訊系統之一接收端中提升傳輸效率的方法，包含：接收承載有一第一協定資料單元(Protocol Data Unit)及一第二協定資料單元之一媒體存取控制協定資料單元(Medium Access Control Protocol Data Unit)；於該媒體存取控制協定資料單元之一標頭中包含有指示該第一協定資料單元之參數的複數個欄位及指示該第二協定資料單元之參數的一特定欄位時，判斷該第一協定資料單元與該第二協定資料單元係經由同一邏輯通道所遞送且該第一協定資料單元與該第二協定資料單元之長度一致，其中該特定欄位用以於該第一協定資料單元與該第二協定資料單元具有相同長度且連續時，指示該第二協定資料單元之部分參數相同于該第一協定資料單元之複數個欄位所指示對應的部分參數，且該特定欄位為該第二協定資料單元的一邏輯通道識別碼欄位；根據該媒體存取控制協定資料單元之標頭，自該媒體存取控制協定資料單元中取得該第一協定資料單元與該第二協定資料單元；以及 將該第一協定資料單元與該第二協定資料單元遞送至一上層。
  8. 如請求項7所述之方法，其中該特定欄位之長度為4位元。
  9. 如請求項7所述之方法，其中該第一協定資料單元與該第二協定資料單元係連續之協定資料單元。
  10. 一種用於一無線通訊系統之通訊裝置，用以提升傳輸效率，該通訊裝置包含：一控制電路，用來實現該通訊裝置之功能；一中央處理器，設於該控制電路中，用來執行一程式碼以操控該控制電路；以及一儲存裝置，耦接於該中央處理器，用來儲存該程式碼；其中該程式碼包含：接收承載有一第一協定資料單元(Protocol Data Unit)及一第二協定資料單元之一媒體存取控制協定資料單元(Medium Access Control Protocol Data Unit)；於該媒體存取控制協定資料單元之一標頭中包含有指示該第一協定資料單元之參數的複數個欄位及指示該第二協定資料單元之參數的一特定欄位時，判斷該第一協定資料單元與該第二協定資料單元係經由同一邏輯通道所遞送且該第一協定資料單元與該第二協定資料單元之長度一致，其中該特定欄位用以於該第一協定資料單元與該第二協定資料單元具有相同長度且連續時，指示該第二協定資料單元之部分參數相同于該第一協定資料單元之複數個欄位所指示對應的部分參 數，且該特定欄位為該第二協定資料單元的一邏輯通道識別碼欄位；根據該媒體存取控制協定資料單元之標頭，自該媒體存取控制協定資料單元中取得該第一協定資料單元與該第二協定資料單元；以及將該第一協定資料單元與該第二協定資料單元遞送至一上層。
  11. 如請求項10所述之通訊裝置，其中該特定欄位之長度為4位元。
  12. 如請求項10所述之通訊裝置，其中該第一協定資料單元與該第二協定資料單元係呈連續之協定資料單元。
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