一種無線基站及其媒體接入控制系統和數據處理方法

2023-11-06 21:18:37

專利名稱：一種無線基站及其媒體接入控制系統和數據處理方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術領域，特別是涉及一種寬帶無線城域網絡(IEEE802.16 WirelessMAN)中無線基站及其媒體接入控制系統和數據收發 處理方法。
背景技術：
目前世界上正在廣泛地開展第四代移動通信系統(Fourth Generation, 4G) 的研究，其代表就是電器與電子工程師協會(INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, IEEE) 802.16系列標準(見Carl Eklund, Roger B.Marks, "IEEE Standard 802.16 : A Technical Overview of the WirekssMANTM Air Interface for Broadband Wireless Access", IEEE C802.16-02/05，2002) 。 IEEE 802.16標準對城域範圍內高速無線接入技術進行 了規範。IEEE 802.16工作組於2004年10月1日發布了 IEEE Std 802.16-2004， 該標準定義了工作於2-66GHz頻帶的固定寬帶無線接入系統空中接口物理層 (PHYsical layer, PHY)和媒體接入控制層(Media Access Control, MAC)規範(見 LAN/MAN Standards Committee, "Part 16: Air Interface for fixed Broadband Wireless Access Systems",正EE Std 802.16TM-2004) 。 IEEE Std 802.16-2005 也於2006年2月正式發布，該標準定義了移動寬帶無線接入系統的空中接口 規範。IEEE 802.16工作組制定的空中接口標準對媒體接入控制層進行了規範， 但沒有規定該層的基站具體實現，特別是沒有規定基站的數據收發處理方法。 由於正EE802.16面向的是寬帶無線城域網系統，因此，需要一種高效的數據 收發處理方法，解決基站媒體接入控制層的數據收發處理。發明內容本發明的所要解決的問題在於提供一種無線基站及其媒體接入控制系統和數據處理方法。其具有高度可移植性和靈活高效性，高效地實現媒體接入控 制層的數據收發處理。為實現本發明的目的，本發明提供一種無線基站，包括物理層和媒體接入控制層，所述媒體接入控制層包括一媒體接入控制系統；所述媒體接入控制系統包括底層接收器和接收與處理器，其中 所述底層接收器，用於完成從物理層接收控制信息和數據；其接收來自無線基站物理層的數據，從數據中解析出協議數據單元和物理層測量信息，發送到接收與處理器；所述接收與處理器，用於完成數據接收、信道測量信息記錄、數據重組、 媒體接入控制層管理消息生成和業務數據單元上傳等功能；其根據接收到的數 據類型是業務數據單元、物理層測量信息或者媒體接入控制層管理消息進行相應處理o所述媒體接入控制系統還包括發送器，用於周期性地對數據進行調度和更 新，生成相應的消息，並和調度出的協議數據單元生成下行幀發送給物理層。所述媒體接入控制系統還包括核心資料庫，用於存放媒體接入控制層的所 有核心信息，供媒體接入層裝置存放和訪問數據。所述核心信息包括媒體接入控制層管理消息，業務數據單元，數據調度和 帶寬分配信息、信道質量參數、服務質量參數。為實現本發明目的還提供一種無線基站的媒體接入控制系統，用於與無線基站的物理層進行數據收發處理，包括底層接收器和接收與處理器，其中 所述底層接收器，用於完成從物理層接收控制信息和數據；其接收來自無線基站物理層的數據，從數據中解析出協議數據單元和物理層測量信息，發送到接收與處理器；所述接收與處理器，用於完成數據接收、信道測量信息記錄、數據重組、 媒體接入控制層管理消息生成和業務數據單元上傳；其根據接收到的數據類型 是業務數據單元、物理層測量信息或者媒體接入控制層管理消息進行相應處 理。所述的媒體接入控制系統，還包括發送器，用於周期性地對數據進行調度 和更新，生成相應的消息，並和調度出的協議數據單元生成下行幀發送給物理 層。所述的媒體接入控制系統，還包括核心資料庫，用於存放媒體接入控制層 的所有核心信息，供媒體接入層裝置存放和訪問數據。所述核心信息包括媒體接入控制層管理消息，業務數據單元，數據調度和 帶寬分配信息，信道質量參數，服務質量參數。為實現本發明目的進一步提供一種無線基站接入控制系統數據處理方法， 包括下列步驟步驟A，媒體接入控制系統的底層接收器接收來自無線基站物理層的數 據，從數據中解析出協議數據單元和物理層測量信息，發送到接收與處理器； 步驟B，根據接收到的數據類型是業務數據單元、物理層測量信息或者媒體接入控制層管理消息，進行相應處理，完成數據接收、信道測量信息記錄、 數據重組、媒體接入控制層管理消息生成和業務數據單元上傳。步驟C，發送器周期性地對數據進行調度和更新，生成相應的消息，並和 調度出的協議數據單元生成下行幀發送給物理層實體。所述步驟A包括下列步驟S2.1:底層接收器判斷是否需要停止工作，若是，進入S2.17，否則，轉入S2.2;S2.2:等待物理層中斷，當中斷到達時，進入S2.3;S2.3:判斷物理層中斷類型，並根據不同的中斷類型選擇進入S2.4、 S2.5 和S2.6中的任意一步；S2.4:若中斷超時，進入S2.1;S2.5:若中斷類型屬於接收中斷，進入S2.7;S2.6:若中斷類型屬於發送中斷，進入S2.8;S2.7:底層接收器從物理層接收數據，進入S2.9;S2.8:底層接收器向發送器產生同步信號量，進入S2.1;S2.9:對從物理層接收到的數據進行解包操作，進入S2.10;S2.10:判斷數據類型，根據不同的數據類型選擇進入S2.11、S2.12和S2.13;S2.11:若數據類型屬於物理層響應消息，則進入S2.14;S2.12:若數據類型屬於協議數據單元或者物理層指示消息，則進入S2.15;S2.13:若數據類型屬於媒體接入控制系統中不必使用的其它控制信息， 則進入S2.16;S2.14:在當前底層接收器中以非阻塞方式處理物理層響應消息，進入 S2.1;S2.15:將數據發送到接收與處理器進行相應的處理，進入S2.1; S2.16:將數據直接丟棄，進入S2.1; S2.17:關閉底層接收器。 所述步驟B包括下列步驟S3丄接收與處理器等待來自底層接收器的消息，當消息到達時，進入S3.2;S3.2:若來自底層接收器的消息接收成功，進入S3.3，否則，轉入S3.13;S3.3:對數據進行有效性檢查，進入S3.14;S3.4:若數據有效，進入S3.5，否則，轉入S3.1;S3.5:判斷來自底層接收器的消息是否屬於協議數據單元指示消息，若是，進入S3.6，否則，轉入S3.7;S3.6:解析協議數據單元指示消息，以非阻塞方式處理其中的數據單元， 進入S3.1;S3.7:判斷來自底層接收器的消息是否屬於測距指示消息，若是，進入S3.8，否則，轉入S3.9;S3.8:解析測距指示消息，以非阻塞方式處理其中的測距消息，進入S3.1; S3.9:判斷來自底層接收器的消息是否屬於帶寬請求指示消息，若是，進入S3.10，否則，轉入S3.11;S3.10:解析帶寬請求指示消息，以非阻塞方式處理其中的帶寬請求消息， 進入S3.1;S3.11:若來自底層接收器的消息屬於其它類型的消息，進入S3.12;S3.12:接收與處理器直接釋放消息佔用的地址空間，進入S3山S3.13:關閉接收與處理器。 所述步驟C包括下列步驟S4.1:發送器判斷是否需要停止工作，若是，進入S4.15，否則，轉入S4.2; S4.2:根據上行連接的質量參數和帶寬請求進行上行調度，進入S4.3; S4.3:根據上行調度結果生成上行信道分配消息，進入S4.4;S4.4:判斷上行信道是否存在信息更新，若是，轉入S4.5，否則，轉入S4.6;S4.5:根據上行信道更新信息生成上行信道描述符消息，進入S4.6;S4.6:判斷下行信道是否存在信息更新，若是，轉入S4.7，否則，轉入S4.8;S4.7:根據下行信道更新信息生成下行信道描述符消息，進入S4.8; S4.8:根據下行連接的質量參數和數據隊列長度，對業務數據單元和管理 消息進行下行調度，進入S4.9;S4.9:根據下行調度結果生成下行信道描述符消息，進入S4.10; S4.10:根據下行信道描述符的長度生成幀控制頭消息，進入S4.11;S4.1h將幀控制頭、下行信道分配消息、上行信道分配消息、下行信道描述符、上行信道描述符消息和調度出的協議數據單元組成下行發送幀組成下行發送幀，進入S4.12;S4.12:等待底層接收器同步信號量的產生，進入S4.13;S4.13:若同步信號量已經產生，進入S4.14，否則，進入S4.13;S4.14:將下行發送幀發送到物理層，進入S4.1;S4.15:關閉發送器。所述步驟A之前還包括下列步驟步驟A'，無線基站媒體接入控制系統完成初始化；所述步驟C之後還包括下列步驟步驟c'，關閉無線基站媒體接入控制系統。所述步驟A'包括下列步驟SLh無線基站媒體接入控制系統初始化開始，進入SL2;S1.2:啟動底層接收器，進入S1.3;S1.3:若底層接收器啟動成功，進入S1.4，否則，轉入S1.9; S1.4:啟動發送器，進入S1.5;S1.5:若發送器啟動成功，進入S1.6，否則，轉入S1.9; S1.6:啟動接收與處理器，進入S1.7;S1.7:若接收與處理器啟動成功，進入S1.8，否則，轉入S1.9; S1.8:無線基站媒體接入控制系統穩定運行，進入步驟A; S1.9:媒體接入控制系統出錯處理，進入S1.10;SI.10:媒體接入控制系統結束運行。 所述步驟C'包括下列步驟S5.1當需要關閉媒體接入控制系統時，進入S5.2; S5.2:關閉發送器，進入S5.3;S5.3:若發送器關閉成功，進入S5.4，否則，轉入S5.8; S5.4:關閉底層接收器，進入S5.5;S5.5:若底層接收器關閉成功，進入S5.6，否則，轉入S5.8; S5.6:關閉接收與處理器，進入S5.7;S5.7:若接收與處理器關閉成功，進入S5.9，否則，轉入S5.8; S5.8:媒體接入控制系統出錯處理，進入S5.9; S5.9:媒體接入控制系統結束運行。為實現本發明目的進一步提供一種無線基站媒體接入控制系統數據接收處理方法，包括下列步驟步驟sioo，當媒體接入控制實體開始一輪數據接收處理過程之後，底層接收器負責接收來自無線基站物理層實體的數據，從數據中解析出協議數據單元和物理層測量信息，轉交到接收與處理器；步驟S200，接收與處理器根據接收到的數據類型進行相應處理將物理層測量信息和媒體接入控制層管理消息存放於媒體接入控制系統的核心資料庫；將業務數據單元提交作業系統網絡協議棧。所述步驟S100包括下列步驟S110:媒體接入控制系統開始一輪數據接收處理流程，進入S120; S120:底層接收器從物理層實體接收數據，進入S130;S130:底層接收器解析並處理來自物理層的數據，得到物理層測量信息和協議數據單元，並發送到接收與處理器，進入S200。 所述步驟S200包括下列步驟S210:接收與處理器從底層接收器接收數據，進入S220; S220:接收與處理器判斷數據類型，根據不同的數據類型選擇進入S230、 S240和S250;S230:若數據類型屬於業務數據單元，進入S260; S240:若數據類型屬於物理層測量信息，進入S270;S250:若數據類型屬於媒體接入控制管理消息，進入S280; S260:將業務數據單元發送到作業系統網絡協議棧，進入S290; S270:將物理層測量信息存放於媒體接入控制系統核心資料庫，進入 S290;S280:將媒體接入控制管理層管理消息存放於媒體接入控制系統的核心數 據庫，進入S290;S290:媒體接入控制系統結束一輪數據接收處理流程。為實現本發明目的更進一步提供一種無線基站媒體接入控制系統數據發送處理方法，包括下列步驟S100'，作業系統網絡協議棧向媒體接入控制層實體發送網絡協議報文； S200'，媒體接入控制層實體截獲來自作業系統網絡協議棧的報文，並保存於MAC系統核心資料庫中；S300'，媒體接入控制系統的發送器進行上行調度和帶寬分配，生成上行信道分配消息；S400，，發送器根據信道測量結果對信道描述符進行更新，生成上行信道 描述符和下行信道描述符消息；S500'，根據下行連接的質量參數和數據隊列進行下行調度，生成下行信 道分配消息；S600'，根據信道情況和下行信道分配長度生成幀控制頭消息；S700，，發送器根據幀控制頭、下行信道分配消息、上行信道分配消息、下行信道描述符、上行信道描述符和調度出的協議數據單元生成下行幀，發送給物理層實體。所述的數據發送處理方法，還包括下列步驟S800，，發送幀構造完畢後，發送器等待底層接收器觸發的發送同步信號S900'，當獲得信號量後，發送器立即將下行發送幀傳遞給物理層實體。 本發明的有益效果是本發明的無線基站及其媒體接入控制系統和數據處 理方法，結合正EE802.16協議，通過底層接收器，接收與處理器，發送器三 個裝置，實現了一種無線基站高效的數據發送處理和接收處理的媒體接入控制 系統和方法；該系統和方法與使用的物理層(PHY)實體和作業系統無關；通過三個裝置的協同操作，完成基站上媒體接入控制層實體對數據的發送處理和 接收處理。


圖1為本發明無線基站結構示意圖； 圖2為本發明MAC系統中裝置啟動過程流程圖； 圖3為本發明MAC系統中底層接收器處理流程圖； 圖4為本發明MAC系統中接收與處理器處理流程圖； 圖5為本發明MAC系統中發送器處理流程圖-， 圖6為本發明MAC系統中裝置關閉過程流程圖； 圖7為本發明MAC系統數據接收處理流程圖； 圖8為本發明MAC系統數據發送處理流程圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實 施例，對本發明的一種無線基站及其媒體接入控制系統和數據處理方法進行迸 一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並 不用於限定本發明。本發明實施例提供了一種應用於寬帶無線城域網的無線基站及其媒體接 入控制系統和數據處理方法，對該基站的媒體接入控制層中數據收發系統，以 及數據發送處理和接收處理的方法進行描述。如圖l所示，所述的應用於寬帶無線城域網的無線基站，包括作業系統網 絡協議棧層3，物理層(PHY) 2和媒體接入控制層1 (MAC)，所述媒體接 入控制層1包括一個媒體接入控制系統。所述媒體接入控制系統，用於完成與 物理層(PHY)實體的數據收發處理，其包括底層接收器ll，接收與處理器 12和發送器13三個裝置，以及核心資料庫14。本發明實施例的媒體接入控制系統的三個裝置完成IEEE 802.16無線基站 上媒體接入控制層(MAC)實體對數據的發送處理和接收處理功能。所述底層接收器ll，用於完成從物理層實體接收控制信息和數據。其接 收來自無線基站物理層實體的數據，從數據中解析出協議數據單元(ProtocolData Unit, PDU)和物理層測量信息，發送到接收與處理器12。
所述接收與處理器12，用於完成數據接收、信道測量信息記錄、數據重 組、媒體接入控制層管理信息生成和業務數據單元(Service Data Unit, SDU) 上傳等功能。其根據接收到的數據類型是業務數據單元、物理層測量信息或者 媒體接入控制層管理消息進行相應處理。
所述發送器，用於周期性地對數據進行調度和更新，生成相應的消息，並 和調度出的協議數據單元生成下行幀發送給物理層實體；
所述發送器周期性地進行下行數據包調度，生成幀控制頭(Frame Control Header, FCH)和下行信道分配(Downlink Map, DL-MAP)消息；周期性地 進行上行調度和帶寬分配，生成上行信道分配(UplinkMap, UL-MAP)消息； 周期性地根據信道測量結果對信道描述符進行更新，生成下行信道描述符 (Downlink Channel Descriptor, DCD)和上行信道描述符(Uplink Channel Descriptor, UCD)消息；將幀控制頭(FCH)、下行信道分配(DL-MAP)消 息、上行信道分配(UL-MAP)消息、下行信道描述符(DCD)、上行信道描 述符(UCD)和調度出的協議數據單元(PDU)生成下行幀發送給物理層實體。
所述核心資料庫14，用於存放媒體接入控制層(MAC)實體的所有核心 信息，供媒體接入層裝置存放和訪問數據。
所述的核心信息，包括但不限於媒體接入控制層管理消息，業務數據單元， 數據調度和帶寬分配信息、信道質量參數、服務質量參數等接收和發送需要的 控制信息。
發送器從核心資料庫14獲取媒體接入控制管理消息和業務數據單元，進 行下行調度操作，根據上行帶寬進行上行調度和帶寬分配操作，構造媒體接入 控制下行發送幀，並發送到物理層實體。
下面詳細說明本發明的一種無線基站接入控制系統數據處理方法，其包括 下列步驟步驟S1，無線基站媒體接入控制系統完成初始化。
當無線基站的媒體接入控制(MAC)初始化開始時，由於媒體接入控制 (MAC)系統的底層接收收器是確保媒體接入控制層能夠接收到物理層 (PHY)實體數據的通路裝置，因此首先得到成功啟動，接下來，發送器13、接收與處理器12相繼得到啟動。三個裝置成功啟動之後，無線基站媒體接入控制系統處於穩定運行狀態。 如圖2所示，所述步驟S1包括下列步驟Sl.l:無線基站媒體接入控制(MAC)系統初始化開始，進入S1.2; S1.2:啟動底層接收器ll，進入S1.3;S1.3:若底層接收器11啟動成功，進入S1.4，否則，轉入S1.9; S1.4:啟動發送器13，進入S1.5;S1.5:若發送器13啟動成功，進入S1.6，否則，轉入S1.9;S1.6:啟動接收與處理器12，進入S1.7;S1.7:若接收與處理器12啟動成功，進入S1.8，否則，轉入S1.9; S1.8:無線基站媒體接入控制(MAC)系統穩定運行，進入步驟S2;S1.9:媒體接入控制(MAC)系統出錯處理，進入S1.10;S1.10:媒體接入控制(MAC)系統結束運行。步驟S2，媒體接入控制系統的底層接收器11接收來自無線基站物理層實 體的數據，從數據中解析出協議數據單元(PDU)和物理層測量信息，發送到接收與處理器12;媒體接入控制(MAC)系統的底層接收器11捕獲來自物理層實體的中斷， 判斷中斷類型；若為發送中斷，向發送器13產生發送同步信號量；若為接收中斷，則從物理層實體讀取控制信息和數據。對於控制信息有三種不同處理方法若該控制信息在媒體接入控制(MAC)系統中不必使用，丟棄即可；若該控制信息需要在本底層接收器11 中處理，以非阻塞的方式立即處理；其它控制信息將傳送給接收與處理器12進行處理。底層接收器ll將從物理層實體接收的數據協議數據單元(PDU)數據也 傳送給接收與處理器12進行處理。如圖3所示，所述步驟S2具體包括如下步驟S2.1:底層接收器ll判斷是否需要停止工作，若是，進入S2.17，否則，轉入S2.2;S2.2:等待物理層中斷，當中斷到達時，進入S2.3;S2.3:判斷物理層中斷類型，並根據不同的中斷類型選擇進入S2.4、 S2.5 和S2.6中的任意一步；S2.4:若中斷超時，進入S2.1;S2.5:若中斷類型屬於接收中斷，進入S2.7;S2.6:若中斷類型屬於發送中斷，進入S2.8;S2.7:底層接收器ll從物理層接收數據，進入S2.9;S2.8:底層接收器11向發送器13產生同步信號量g—sync—sema，進入S2.1;S2.9:對從物理層接收到的數據進行解包操作，進入S2.10;S2.10:判斷數據類型，根據不同的數據類型選擇進入S2.11、S2.12和S2.13;S2.11:若數據類型屬於物理層響應消息，則進入S2.14;S2.12:若數據類型屬於協議數據單元或者物理層指示消息，則進入S2.15; S2.13:若數據類型屬於媒體接入控制(MAC)系統中不必使用的其它控 制信息，則進入S2.16;S2.14:在當前底層接收器ll中以非阻塞方式處理物理層響應消息，進入S2.1;S2.15:將數據發送到接收與處理器12進行相應的處理，進入S2.1; S2.16:將數據直接丟棄，進入S2.1; S2.17:關閉底層接收器ll。步驟S3，根據接收到的數據類型是業務數據單元、物理層測量信息或者媒體接入控制層管理消息，進行相應處理，完成數據接收、信道測量信息記錄、數據重組、媒體接入控制層管理生成和業務數據單元(SDU)上傳； 接收與處理器12循環從底層接收器11接收消息，判斷消息類型； 若為信道測量信息，記錄到核心資料庫14即可；若為協議數據單元(PDU)，根據分片(Fragment)和打包(Packing)情 況進行媒體接入控制(MAC)層管理消息和業務數據單元(SDU)重組，並 進一步處理。若為完整媒體接入控制(MAC)層管理消息，立即進行解析，並生成新 的媒體接入控制(MAC)層管理消息，置入核心資料庫14，等待調度； 若為完整的協議桟業務數據單元(SDU)，立刻傳遞給網絡協議桟；若為媒體接入控制(MAC)層管理消息分片和業務數據單元(SDU)分 片，將分片置入核心資料庫14，等待下一個分片到來。 如圖4所示，所述步驟S3具體包括如下步驟S3丄.接收與處理器12等待來自底層接收器11的消息，當消息到達時， 進入S3.2;S3.2:若來自底層接收器11的消息接收成功，進入S3.3，否貝i」，轉入S3.13;S3.3:對數據進行有效性檢査，進入S3.4;S3.4:若數據有效，進入S3.5，否則，轉入S3.1;S3.5:判斷來自底層接收器11的消息是否屬於協議數據單元指示消息，若是，進入S3.6，否則，轉入S3.7;S3.6:解析協議數據單元指示消息，以非阻塞方式處理其中的數據單元， 進入S3.1;S3.7:判斷來自底層接收器ll的消息是否屬於測距指示消息，若是，進入S3.8，否則，轉入S3.9;S3.8:解析測距指示消息，以非阻塞方式處理其中的測距消息，進入S3.1; S3.9:判斷來自底層接收器ll的消息是否屬於帶寬請求指示消息，若是，進入S3.10，否則，轉入S3.11;S3.10:解析帶寬請求指示消息，以非阻塞方式處理其中的帶寬請求消息， 進入S3.1;S3.1h若來自底層接收器ll的消息屬於其它類型的消息，進入S3.12; S3.12:接收與處理器12直接釋放消息佔用的地址空間，進入S3.1; S3.13:關閉接收與處理器12。步驟S4，發送器13周期性地對數據進行調度和更新，生成相應的消息， 並和調度出的協議數據單元生成下行幀發送給物理層實體；首先，發送器13根據信道測量結果更新信道描述符，生成下行信道描述 符/上行信道描述符(DCD/UCD)消息；啟動下行調度過程，根據下行連接的質量(QoS)參數和數據隊列長度調 度出下一幀要發送的數據；啟動上行調度過程，根據上行連接的質量(QoS)參數和帶寬請求情況為每個終端(MS)分配帶寬，生成上行信道分配(UL-MAP)消息；根據生成的媒體接入控制(MAC)層管理消息和調度出的數據信息生成下行信道分配(DL-MAP)消息；根據信道情況和下行信道分配(DL-MAP)長度生成幀控制頭(FCH)消息；將幀控制頭(FCH)、下行信道分配(DL-MAP)消息、上行信道分配 (UL-MAP)消息、下行信道描述符(DCD)、上行信道描述符(UCD)消息 和調度出的協議數據單元(PDU)組成下行發送幀。發送幀組成完畢後，發送器13等待底層接收器11觸發的發送同步信號量。當獲得信號量後，發送器B立即將下行發送幀傳遞給物理層實體，完成 一輪媒體接入控制(MAC)層發送流程。如圖5所示，所述步驟S4具體包括如下步驟S4.1:發送器13判斷是否需要停止工作，若是，進入S4.15，否則，轉入 S4.2;S4.2:根據上行連接的質量(QoS)參數和帶寬請求進行上行調度，進入S4.3;S4.3:根據上行調度結果生成上行信道分配(UL-MAP)消息，進入S4.4; S4.4:判斷上行信道是否存在信息更新，若是，轉入S4.5，否則，轉入S4.6;S4.5:根據上行信道更新信息生成上行信道描述符(UCD)消息，進入S4.6;S4.6:判斷下行信道是否存在信息更新，若是，轉入S4.7，否則，轉入 S線S4.7:根據下行信道更新信息生成下行信道描述符(DCD)消息，進入S4.8;S4.8:根據下行連接的質量(QoS)參數和數據隊列長度，對業務數據單 元和管理消息進行下行調度，進入S4.9;S4.9:根據下行調度結果生成下行信道描述符(DL-MAP)消息，進入S4.10;S4.10:根據下行信道描述符(DL-MAP)的長度生成幀控制頭(FCH)消 息，進入S4.11;S4.11:將幀控制頭(FCH)、下行信道分配(DL-MAP)消息、上行信道 分配(UL-MAP)消息、下行信道描述符(DCD)、上行信道描述符(UCD) 消息和調度出的協議數據單元(PDU)組成下行發送幀組成下行發送幀，進入 S4.12;S4.12:等待底層接收器11同步信號量g—sync—sema的產生，進入S4.13; S4.13:若同步信號量已經產生，進入S4.14,否則，繼續等待，進入S4.13; S4.14:將下行發送幀發送到物理層實體，進入S4.1; S4.15:關閉發送器13。步驟S5，關閉無線基站媒體接入控制系統。當需要結束媒體接入控制(MAC)系統運行時，首先關閉媒體接入控制 (MAC)系統的發送器13，保證基站不再向下行信道發送數據，然後，關閉 媒體接入控制(MAC)系統的底層接收器ll確保不再從物理層(PHY)實體 接收來自上行信道的數據，最後，關閉媒體接入控制(MAC)系統的接收與 處理器12。此時，無線基站媒體接入控制(MAC)系統三個裝置均己關閉，上下行 信道的數據收發處理過程停止，從而媒體接入控制(MAC)系統結束運行。 如圖6所示，所述步驟S5包括下列步驟 S5.1當需要關閉媒體接入控制(MAC)系統時，進入S5.2; S5.2:關閉發送器13，進入S5.3;S5.3:若發送器13關閉成功，進入S5.4，否則，轉入S5.8; S5.4:關閉底層接收器ll，進入S5.5;S5.5:若底層接收器11關閉成功，進入S5.6,否則，轉入S5.8; S5.6:關閉接收與處理器12，進入S5.7;S5.7:若接收與處理器12關閉成功，進入S5.9，否則，轉入S5.8; S5.8:媒體接入控制(MAC)系統出錯處理，進入S5.9; S5.9:媒體接入控制(MAC)系統結束運行。進一步地，本發明提供一種無線基站媒體接入控制(MAC)系統數據接 收處理方法，該方法通過使用無線基站媒體接入控制(MAC)系統的底層接收器和接收與處理器12兩個裝置共同完成無線基站媒體接入控制(MAC)層實體的數據接收處理過程，如圖7所示，包括下列步驟步驟S100，當媒體接入控制(MAC)實體開始一輪數據接收處理過程之 後，底層接收器負責接收來自無線基站物理層實體的數據，從數據中解析出協議數據單元和物理層測量信息，轉交到接收與處理器12; 所述步驟S100具體包括如下步驟S110:媒體接入控制(MAC)系統開始一輪數據接收處理流程，進入S120;S120:底層接收器從物理層實體接收數據，進入S130;S130:底層接收器解析並處理來自物理層的數據，得到物理層測量信息和協議數據單元，並發送到接收與處理器12，進入S200。步驟S200，接收與處理器12根據接收到的數據類型進行相應處理將物 理層測量信息和媒體接入控帝IJ(MAC)層管理消息存放於媒體接入控制(MAC)系統的核心資料庫14;將業務數據單元提交作業系統網絡協議棧。 所述步驟S200具體包括如下步驟S210:接收與處理器12從底層接收器11接收數據，進入S220;S220:接收與處理器12判斷數據類型，根據不同的數據類型選擇進入 S230、 S240和S250;S230:若數據類型屬於業務數據單元，進入S260;S240:若數據類型屬於物理層測量信息，進入S270;S250:若數據類型屬於媒體接入控制(MAC)管理消息，進入S280;S260:將業務數據單元發送到作業系統網絡協議棧，進入S290;S270:將物理層測量信息存放於媒體接入控制(MAC)系統核心資料庫 14，進入S290;S280:將媒體接入控制(MAC)層管理消息存放於媒體接入控制(MAC) 系統的核心資料庫14，進入S290;S2卯媒體接入控制(MAC)系統結束一輪數據接收處理流程。更進一步地，本發明提供一種無線基站媒體接入控制(MAC)系統數據 發送處理方法，該方法使用媒體接入控制(MAC)系統發送器13完成媒體接 入控制(MAC)層實體的數據發送處理流程。如圖8所示，包括下列步驟S100'，作業系統網絡協議棧向媒體接入控制(MAC)層實體發送網絡協議報文；S200'，媒體接入控制(MAC)層實體截獲來自作業系統網絡協議棧的 報文，並保存於MAC系統核心資料庫14中；S300'，媒體接入控制(MAC)系統的發送器13進行上行調度和帶寬分 配，生成上行信道分配(UL-MAP)消息；S400'，發送器13根據信道測量結果對信道描述符進行更新，生成上行 信道描述符(UCD)和下行信道描述符(DCD)消息；S500'，根據下行連接的質量(QoS)參數和數據隊列進行下行調度，生 成下行信道分配(DL-MAP)消息；S600'，根據信道情況和下行信道分配(DL-MAP)長度生成幀控制頭 (FCH)消息；S700，，發送器13根據幀控制頭(FCH)、下行信道分配(DL-MAP) 消息、上行信道分配(UL-MAP)消息、下行信道描述符(DCD)、上行信道 描述符(UCD)和調度出的協議數據單元(PDU)生成下行幀，發送給物理層較佳地，所述發送處理方法，還包括下列步驟S800'，發送幀構造完畢後，發送器13等待底層接收器11觸發的發送同 步信號量；S900，，當獲得信號量後，發送器13立即將下行發送幀傳遞給物理層實體。本發明中，接收和發送的數據格式以及數據傳輸的協議，本領域技術人員 可以進行預設，並按照現有的數據傳輸協議進行處理，其並不是本發明所要解 決的問題和描述的重點，因此，在本發明中不再一一詳細描述。本發明的無線基站媒體接入控制系統及數據處理方法，具有l)高度可移 植性。本發明獨立於作業系統類型以及物理層實體的具體實現，因此，可以很 容易將該收發架構和處理方法移植，使其適用於不同的作業系統以及物理層實 體；2)靈活高效性。底層接收器將來自物理層實體的數據及時轉交到接收與 處理器，確保了底層接收器能繼續快速響應中斷，完成後續底層接收功能；接 收與處理器和發送器兩個裝置並行運作，在每一幀時間間隔內既可以很好地完成服務數據單元的接收與組包，同時也可以完成上下行調度和下行幀構造過 程。通過結合附圖對本發明具體實施例的描述，本發明的其它方面及特徵對本 領域的技術人員而言是顯而易見的。以上對本發明的具體實施例進行了描述和說明，這些實施例應被認為其只 是示例性的，並不用於對本發明進行限制，本發明應根據所附的權利要求進行 解釋。
權利要求
1、一種無線基站，包括物理層和媒體接入控制層，其特徵在於，所述媒體接入控制層包括一媒體接入控制系統；所述媒體接入控制系統包括底層接收器和接收與處理器，其中所述底層接收器，用於完成從物理層接收控制信息和數據；其接收來自無線基站物理層的數據，從數據中解析出協議數據單元和物理層測量信息，發送到接收與處理器；所述接收與處理器，用於完成數據接收、信道測量信息記錄、數據重組、媒體接入控制層管理消息生成和業務數據單元上傳；其根據接收到的數據類型是業務數據單元、物理層測量信息或者媒體接入控制層管理消息進行相應處理。
2、 根據權利要求1所述的無線基站，其特徵在於，所述媒體接入控制系 統還包括發送器，用於周期性地對數據進行調度和更新，生成相應的消息，並 和調度出的協議數據單元生成下行幀發送給物理層。
3、 根據權利要求1或2所述的無線基站，其特徵在於，所述媒體接入控 制系統還包括核心資料庫，用於存放媒體接入控制層的所有核心信息，供媒體 接入層裝置存放和訪問數據。
4、 根據權利要求3所述的無線基站，其特徵在於，所述核心信息包括媒 體接入控制層管理消息，業務數據單元，數據調度和帶寬分配信息，信道質量 參數，服務質量參數。
5、 一種無線基站的媒體接入控制系統，用於與無線基站的物理層進行數 據收發處理，其特徵在於，包括底層接收器和接收與處理器，其中所述底層接收器，用於完成從物理層接收控制信息和數據；其接收來自無 線基站物理層的數據，從數據中解析出協議數據單元和物理層測量信息，發送 到接收與處理器；所述接收與處理器，用於完成數據接收、信道測量信息記錄、數據重組、 媒體接入控制層管理信息生成和業務數據單元上傳；其根據接收到的數據類型 是業務數據單元、物理層測量信息或者媒體接入控制層管理消息進行相應處 理。
6、 根據權利要求5所述的媒體接入控制系統，其特徵在於，還包括發送器，用於周期性地對數據進行調度和更新，生成相應的消息，並和調度出的協 議數據單元生成下行幀發送給物理層。
7、 根據權利要求5或6所述的媒體接入控制系統，其特徵在於，還包括 核心資料庫，用於存放媒體接入控制層的所有核心信息，供媒體接入層裝置存 放和訪問數據。
8、 根據權利要求7所述的媒體接入控制系統，其特徵在於，所述核心信 息包括媒體接入控制層管理消息，業務數據單元，數據調度和帶寬分配信息、 信道質量參數、服務質量參數。
9、 一種無線基站接入控制系統數據處理方法，其特徵在於，包括下列步驟步驟A，媒體接入控制系統的底層接收器接收來自無線基站物理層的數 據，從數據中解析出協議數據單元和物理層測量信息，發送到接收與處理器；步驟B，根據接收到的數據類型是業務數據單元、物理層測量信息或者媒 體接入控制層管理消息，進行相應處理，完成數據接收、信道測量信息記錄、 數據重組、媒體接入控制層管理消息生成和業務數據單元上傳。
10、 根據權利要求9所述的數據處理方法，其特徵在於，還包括下列步驟 步驟C，發送器周期性地對數據進行調度和更新，生成相應的消息，並和調度出的協議數據單元生成下行幀發送給物理層實體。
11、 根據權利要求9或10所述的數據處理方法，其特徵在於，所述步驟 A包括下列步驟S2.1:底層接收器判斷是否需要停止工作，若是，進入S2.17，否則，轉入S2.2;S2.2:等待物理層中斷，當中斷到達時，進入S2.3; S2.3:判斷物理層中斷類型，並根據不同的中斷類型選擇進入S2.4、 S2.5 和S2.6中的任意一步；S2.4:若中斷超時，進入S2.1; S2.5:若中斷類型屬於接收中斷，進入S2.7; S2.6:若中斷類型屬於發送中斷，進入S2.8; S2.7:底層接收器從物理層接收數據，進入S2.9;S2.8:底層接收器向發送器產生同步信號量，進入S2.1; S2.9:對從物理層接收到的數據進行解包操作，進入S2.10;S2.10:判斷數據類型，根據不同的數據類型選擇進入S2.11、S2.12和S2.13; S2.1h若數據類型屬於物理層響應消息，則進入S2.14; S2.12:若數據類型屬於協議數據單元或者物理層指示消息，則進入S2.15; S2.13:若數據類型屬於媒體接入控制系統中不必使用的其它控制信息， 則進入S2.16;S2.14:在當前底層接收器中以非阻塞方式處理物理層響應消息，進入S2.1;S2.15:將數據發送到接收與處理器進行相應的處理，進入S2.1; S2.16:將數據直接丟棄，進入S2.1; S2.17:關閉底層接收器。
12、根據權利要求9或10所述的數據處理方法，其特徵在於，所述步驟B包括下列步驟S3.1:接收與處理器等待來自底層接收器的消息，當消息到達時，進入S3.2;S3.2:若來自底層接收器的消息接收成功，進入S3.3，否則，轉入S3.13;S3.3:對數據進行有效性檢査，進入S3.4;S3.4:若數據有效，進入S3.5，否則，轉入S3.1;S3.5:判斷來自底層接收器的消息是否屬於協議數據單元指示消息，若是，進入S3.6，否則，轉入S3.7;S3.6:解析協議數據單元指示消息，以非阻塞方式處理其中的數據單元， 進入S3.1;S3.7:判斷來自底層接收器的消息是否屬於測距指示消息，若是，進入S3.8，否則，轉入S3.9;S3.8:解析測距指示消息，以非阻塞方式處理其中的測距消息，進入S3.1; S3.9:判斷來自底層接收器的消息是否屬於帶寬請求指示消息，若是，進入S3.10，否則，轉入S3.11;S3.10:解析帶寬請求指示消息，以非阻塞方式處理其中的帶寬請求消息， 進入S3.1;S3.11:若來自底層接收器的消息屬於其它類型的消息，進入S3.12; S3.12:接收與處理器直接釋放消息佔用的地址空間，進入S3.1; S3.13:關閉接收與處理器。
13、 根據權利要求10所述的數據處理方法，其特徵在於，所述步驟C包括下列步驟S4丄發送器判斷是否需要停止工作，若是，進入S4.15，否則，轉入S4.2;S4.2:根據上行連接的質量參數和帶寬請求進行上行調度，進入S4.3; S4.3:根據上行調度結果生成上行信道分配消息，進入S4.4;S4.4:判斷上行信道是否存在信息更新，若是，轉入S4.5，否則，轉入S4.6;S4.5:根據上行信道更新信息生成上行信道描述符消息，進入S4.6;S4.6:判斷下行信道是否存在信息更新，若是，轉入S4.7，否則，轉入S4.8;S4.7:根據下行信道更新信息生成下行信道描述符消息，進入S4.8; S4.8:根據下行連接的質量參數和數據隊列長度，對業務數據單元和管理 消息進行下行調度，進入S4.9;S4.9:根據下行調度結果生成下行信道描述符消息，進入S4.10; S4.10:根據下行信道描述符的長度生成幀控制頭消息，進入S4.11; S4.11:將幀控制頭、下行信道分配消息、上行信道分配消息、下行信道描述符、上行信道描述符消息和調度出的協議數據單元組成下行發送幀組成下行發送幀，進入S4.12;S4.12:等待底層接收器同步信號量的產生，進入S4.13;S4.13:若同步信號量已經產生，進入S4.14，否則，繼續等待，進入S4.13;S4.14:將下行發送幀發送到物理層，進入S4.1; S4.15:關閉發送器。
14、 根據權利要求9或10所述的數據處理方法，其特徵在於，所述步驟A之前還包括下列步驟步驟A'，無線基站媒體接入控制系統完成初始化； 所述步驟C之後還包括下列步驟步驟c，，關閉無線基站媒體接入控制系統。
15、 根據權利要求14所述的數據處理方法，其特徵在於，所述步驟A'包括下列步驟Sl.l:無線基站媒體接入控制系統初始化開始，進入S1.2; S1.2:啟動底層接收器，進入S1.3;S1.3:若底層接收器啟動成功，進入S1.4，否則，轉入S1.9; S1.4:啟動發送器，進入S1.5;S1.5:若發送器啟動成功，進入S1.6，否則，轉入S1.9; S1.6:啟動接收與處理器，進入S1.7;S1.7:若接收與處理器啟動成功，進入S1.8，否則，轉入S1.9; S1.8:無線基站媒體接入控制系統穩定運行，進入步驟A; S1.9:媒體接入控制系統出錯處理，進入S1.10; S1.10:媒體接入控制系統結束運行。
16、 根據權利要求14所述的數據處理方法，其特徵在於，所述步驟C'包括下列步驟S5.1當需要關閉媒體接入控制系統時，進入S5.2;S5.2:關閉發送器，進入S5.3;S5.3:若發送器關閉成功，進入S5.4，否則，轉入S5.8; S5.4:關閉底層接收器，進入S5.5;S5.5:若底層接收器關閉成功，進入S5.6，否則，轉入S5.8; S5.6:關閉接收與處理器，進入S5.7;S5.7:若接收與處理器關閉成功，進入S5.9，否則，轉入S5.8;S5.8:媒體接入控制系統出錯處理，進入S5.9; S5.9:媒體接入控制系統結束運行。
17、 一種無線基站媒體接入控制系統數據接收處理方法，其特徵在於，包括下列步驟-步驟sioo，當媒體接入控制實體開始一輪數據接收處理過程之後，底層接收器負責接收來自無線基站物理層實體的數據，從數據中解析出協議數據單元和物理層測量信息，轉交到接收與處理器；步驟S200，接收與處理器根據接收到的數據類型進行相應處理將物理層測量信息和媒體接入控制層管理消息存放於媒體接入控制系統的核心資料庫；將業務數據單元提交作業系統網絡協議棧。
18、 根據權利要求17所述的數據接收處理方法，其特徵在於，所述步驟S100包括下列步驟S110:媒體接入控制系統開始一輪數據接收處理流程，進入S120; S120:底層接收器從物理層實體接收數據，進入S130;S130:底層接收器解析並處理來自物理層的數據，得到物理層測量信息和協議數據單元，並發送到接收與處理器，進入S200。
19、 根據權利要求17所述的數據接收處理方法，其特徵在於，所述步驟 S200包括下列步驟S210:接收與處理器從底層接收器接收數據，進入S220;S220:接收與處理器判斷數據類型，根據不同的數據類型選擇進入S230、 S240和S250;S230:若數據類型屬於業務數據單元，進入S260;S240:若數據類型屬於物理層測量信息，進入S270;S250:若數據類型屬於媒體接入控制層管理消息，進入S280;S260:將業務數據單元發送到作業系統網絡協議棧，進入S290;S270:將物理層測量信息存放於媒體接入控制系統核心資料庫，進入 S290;S280:將媒體接入控制管理消息存放於媒體接入控制系統的核心資料庫， 進入S290;S290:媒體接入控制系統結束一輪數據接收處理流程。
20、 一種無線基站媒體接入控制系統數據發送處理方法，其特徵在於，包括下列步驟S100'，作業系統網絡協議棧向媒體接入控制層實體發送網絡協議報文;S200'，媒體接入控制層實體截獲來自作業系統網絡協議棧的報文，並保 存於MAC系統核心資料庫中；S300'，媒體接入控制系統的發送器進行上行調度和帶寬分配，生成上行 信道分配消息；S400，，發送器根據信道測量結果對信道描述符進行更新，生成上行信道 描述符和下行信道描述符消息；S500，，根據下行連接的質量參數和數據隊列進行下行調度，生成下行信 道分配消息；S600'，根據信道情況和下行信道分配長度生成幀控制頭消息；S700'，發送器根據幀控制頭、下行信道分配消息、上行信道分配消息、下行信道描述符、上行信道描述符和調度出的協議數據單元生成下行幀，發送給物理層實體。
21、根據權利要求20所述的數據發送處理方法，其特徵在於，還包括下 列歩驟-S800，，發送幀構造完畢後，發送器等待底層接收器觸發的發送同步信號 S900，，當獲得信號量後，發送器立即將下行發送幀傳遞給物理層實體。
全文摘要
本發明公開了一種無線基站及其媒體接入控制系統和數據處理方法。該無線基站包括PHY層和MAC層，MAC層包括一MAC系統；所述MAC系統包括底層接收器用於完成從PHY層接收控制信息和數據，接收來自無線基站PHY層的數據，從數據中解析出PDU和PHY層測量信息，發送到接收與處理器；接收與處理器，用於完成數據接收、信道測量信息記錄、數據重組、MAC層管理消息生成和SDU上傳，根據接收到的數據類型是SDU、PHY層測量信息或者MAC層管理消息進行相應處理；發送器，用於周期性地對數據進行調度和更新，生成相應的消息，並和調度出的PDU生成下行幀發送給PHY層。其具有高度可移植性和靈活高效性。
文檔編號H04L12/56GK101227387SQ200710303920
公開日2008年7月23日 申請日期2007年12月21日 優先權日2007年12月21日
發明者周繼華, 迪 龐, 石晶林, 胡金龍, 董江濤, 鑫 金 申請人:中國科學院計算技術研究所