执行内容通道产生的装置及方法与流程

1.本发明涉及一种用于通信系统的通信装置及方法，尤其涉及一种执行内容通道产生的装置及方法。


背景技术：

2.在通信系统中，传送端使用排序算法及链表来获得用来配置用户资源的用户字段。然而，排序算法及链表具有较高复杂度(例如时间复杂度)，使排序算法及链表难以被实现在嵌入式系统中。此外，根据排序算法及链表所获得的用户字段具有变动长度。然而，过长的用户字段会降低带宽的使用效率。因此，如何设计低复杂度的算法来获得长度最短的用户字段以及产生最短的内容通道是一亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种方法及其通信装置，用来执行内容通道产生，以解决上述问题。
4.本发明揭露一种内容通道(content channel)产生装置，包含有一资源单元配置(resource unit assignment)电路，用来根据一搜索算法(search algorithm)，将至少一调度站点(scheduled station)配置为一满二叉树(full binary tree)中的至少一节点(node)；一节点运算(node computing)电路，耦接于该资源单元配置电路，用来决定该满二叉树的第一连接信息，以及包含有一最小二叉树计算算法，根据该最小二叉树计算算法及该第一连接信息，决定一最小满二叉树的第二连接信息；一负载平衡(load balance)电路，耦接于该节点运算电路，用来根据一负载平衡函数(function)及该第二连接信息，决定对应于多个内容通道的多个用户字段数量；以及一用户字段产生电路，耦接于该负载平衡电路及该节点运算电路，用来根据一遍历算法(traversal algorithm)及该第二连接信息，产生该最小满二叉树的一遍历结果，以及根据该遍历结果，产生对应于该多个内容通道的多个用户字段，以及产生该多个内容通道。
5.本发明还揭露一种内容通道(content channel)产生方法，用于一内容通道产生装置，包含有根据一搜索算法(search algorithm)，将至少一调度站点(scheduled station)配置为一满二叉树(full binary tree)中的至少一节点(node)；决定该满二叉树的第一连接信息，以及根据一最小二叉树计算算法及该第一连接信息，决定一最小满二叉树的第二连接信息；根据一负载平衡函数(function)及该第二连接信息，决定对应于多个内容通道的多个用户字段数量；以及根据一遍历算法(traversal algorithm)及该第二连接信息，产生该最小满二叉树的一遍历结果，以及根据该遍历结果，产生对应于该多个内容通道的多个用户字段以及产生该多个内容通道。
附图说明
6.图1为本发明实施例一通信系统的示意图。
7.图2为本发明实施例一内容通道产生装置的示意图。
8.图3为本发明实施例一资源单元及一满二叉树的节点的对应关系的示意图。
9.图4为本发明实施例一资源单元及一满二叉树的节点的对应关系的示意图。
10.图5为本发明实施例一遍历顺序、一遍历结果及多个内容通道的对应表50的示意图。
11.图6为本发明实施例根据一遍历结果及多个内容通道产生用户字段的示意图。
12.图7为本发明实施例一流程的流程图。
具体实施方式
13.图1为本发明实施例一通信系统10的示意图。通信系统10可为任何使用正交频分复用(orthogonal frequency-division multiplexing，ofdm)技术(或称为离散多频调变(discrete multi-tone modulation，dmt)技术)的通信系统，简略地由一传送端tx及一接收端rx所组成。在图1中，传送端tx及接收端rx是用来说明通信系统10的架构。举例来说，通信系统10可为非对称式数字用户回路(asymmetric digital subscriber line，adsl)系统、电力通信(power line communication，plc)系统、同轴电缆的以太网络(ethernet over coax，eoc)等有线通信系统。或者，通信系统10可为区域无线网络(wireless local area network，wlan)、数字视频广播(digital video broadcasting，dvb)系统、长期演进(long term evolution，lte)系统、先进长期演进(lte-advanced，lte-a)系统、第五代(5th generation，5g)系统等无线通信系统。举例来说，传送端tx可为区域无线网络中的接入点(access point，ap)。此外，传送端tx及接收端rx可设置于移动电话、笔记本电脑等装置中，但不限于此。
14.在一实施例中，传送端tx及接收端rx可支持电气与电子工程师协会(institute of electrical and electronics engineers，ieee)802.11标准(例如ieee802.11ax)。在一实施例中，802.11标准可支持正交频分多址(orthogonal frequency division multiple access，ofdma)及/或多用户多输入多输出技术(multi-user multiple-input multiple-output，mu-mimo)。为了有效率地通知全部调度站点(scheduled station，scheduled sta)的传输信息到接收端rx，ieee802.11标准定义了高效无线技术多用户物理层协议数据单元(high efficiency multi-user physical protocol data unit，he-mu ppdu)的一字段(例如he-sig-b字段)。在一实施例中，he-sig-b字段可包含有至少一内容通道(content channel)，每一内容通道可包含有多个公用字段(common field)，用来通知全部调度站点目前全部数据带宽的资源单元配置(resource unit assignment)的情况。在一实施例中，每一内容通道可包含有至少一用户字段(user field)，每一用户字段携带特定站点的传输信息。在一实施例中，在ieee802.11标准中，每一小于242-频(tone)的资源单元可(例如需)被配置至少一个站点，因此，对于空的资源单元而言，he-sig-b字段可配置一个站点标识(sta identity，sta id)为
″
2046
″
的空站点。对于大于或等于242-频的资源单元而言，he-sig-b字段可将用户字段配置到多个的内容通道，以确保多个内容通道携带的用户字段数量(即内容通道的长度(例如尺寸))是相同或相似的。在一实施例中，负载平衡(load balance)可用来平衡内容通道的长度。根据资源单元配置的结果及负载平衡的结果，he-sig-b字段的长度可被改变。在一实施例中，he-sig-b字段过长可使得物理层会聚过程(physical layer convergence procedure，plcp)过长，进而导致输出率(throughput)
降低。
15.在一实施例中，资源单元配置可通过均分数据带宽来搜寻最佳的资源单元配置的组合，均分数据带宽可获得最低的复杂度，其可产生较多的空的资源单元，使得用户字段(例如用户特定字段)较长，进而导致输出率下降。在一实施例中，资源单元配置可通过穷举搜索(exhaustive search)来搜索最佳的资源单元配置的组合，穷举搜索可获得最佳的资源单元配置的组合，其可根据数据带宽增加及搜索空间被增加，使得算法的复杂度及运行时间被大幅地增加，进而导致实际应用上的实时需求无法被满足。在一实施例中，在产生用户字段的程序中，根据其被配置的数据单元的频谱位置，用户字段的顺序可(例如需)以最负频率到最正频率的顺序被排列。因此，常见的实现方式是利用链表(linked list)结合排序算法(sorting algorithm)来实现。然而，链表及排序算法具有较高的复杂度，因此对于嵌入式系统(例如接入点)而言，需要较长的运行时间，较难满足实际应用上的实时需求。
16.图2为本发明实施例一内容通道产生装置20的示意图，可用于图1的传送端tx中，其可用来产生用户字段以及可产生内容通道。在一实施例中，内容通道可包含在he-sig-b字段中。在一实施例中，he-sig-b字段可包含有多个内容通道。在一实施例中，多个内容通道可包含有至少一第一内容通道以及至少一第二内容通道。在一实施例中，每一内容通道可包含有至少一公用字段及/或至少一用户字段。在一实施例中，公用字段可用来通知客户端目前频谱中资源单元配置的情况。在一实施例中，用户字段可用来通知客户端或站点其被配置的资源。在一实施例中，若将最小尺寸的资源单元决定为叶节点(leaf node)以及相邻的资源单元决定为兄弟节点(sibling node)，根据子节点(child node)的资源单元尺寸不大于父节点(parent node)的资源单元尺寸的规则，内容通道产生装置20(例如其中的一节点运算电路(node computing)210)建立(例如决定、产生)二叉树，每一资源单元可对应于二叉树的一节点。在一实施例中，该节点可对应于至少一用户字段。也就是说，每一资源单元可对应于一个或多个用户字段。
17.内容通道产生装置20可包含有一资源单元配置电路200、一节点运算电路210、一负载平衡电路220及一用户字段产生电路230。详细来说，资源单元配置电路200可用来根据搜索算法(search algorithm)，将至少一调度站点配置(例如定位)为一满二叉树(full binary tree)中的至少一节点。节点运算电路210，耦接于资源单元配置电路200，可包含有一节点池(pool)，可用来决定(例如记录)满二叉树中(例如目前存在的节点)的第一节点连接信息，节点运算电路210也可包含有一最小二叉树计算算法，根据最小二叉树计算算法及第一连接信息，可决定(例如计算出或更新)(例如在节点池中的非空节点(即满二叉树中的非空节点)所能产生的)一最小满二叉树的第二节点连接信息。负载平衡电路220，耦接于节点运算电路210，可用来根据负载平衡函数(function)及第二节点连接信息，决定(例如计算)对应于多个内容通道的多个用户字段数量(例如每一内容通道可(例如将要)携带的用户字段数量)。用户字段产生电路230，耦接于负载平衡电路220及节点运算电路210，可用来根据遍历算法(traversal algorithm)及第二节点连接信息，产生最小满二叉树的遍历结果，以及根据遍历结果，产生对应于多个内容通道的多个用户字段，以及产生(例如组成)多个内容通道。在一实施例中，多个用户字段的一数量为多个用户字段数量。
18.在一实施例中，节点池可包含有一内存单元(例如静态随机存取内存(static random access memory，sram)或一寄存器文件(register file))，可用来储存节点连接信
息。在一实施例中，最小二叉树计算算法可包含有一合并算法。根据节点池内的第一节点连接信息，合并算法可决定(例如计算出)包含全部节点的最小满二叉树。
19.在一实施例中，搜索算法可包含有二叉树搜索算法(例如深度优先搜索算法(depth first search algorithm))。在一实施例中，至少一节点包含有(例如为)至少一非空节点。在一实施例中，根据搜索算法及至少一非空节点，资源单元配置电路200可将多个空站点(empty sta)配置到满二叉树中的多个空的叶节点中，使节点池中的节点可构成一满二叉树。在一实施例中，若至少一空的叶节点中的第一空的叶节点连接的父节点(parent node)为至少一非空节点，节点运算电路210可将第一空的叶节点并入至少一非空节点。在一实施例中，若至少一空的叶节点中的第二空的叶节点连接的父节点不是至少一非空节点且父节点未连接到至少一非空节点，节点运算电路210可将第二空的叶节点并入父节点，以及将父节点决定为第一配置的空节点。在一实施例中，若至少一空的叶节点中的第三空的叶节点连接的父节点不是至少一非空节点且父节点连接到至少一非空节点，节点运算电路210可将第三空的叶节点决定为一第二配置的空节点。在一实施例中，根据至少一非空节点及至少一空的叶节点，节点运算电路210可决定最小满二叉树(储存最小满二叉树的连接信息)。在一实施例中，根据至少一非空节点及至少一配置的空节点(例如第一配置的空节点及/或第二配置的空节点)，节点运算电路210可决定(例如储存)最小满二叉树及其连接信息。
20.在一实施例中，多个内容通道可包含有至少一第一内容通道以及至少一第二内容通道。在一实施例中，至少一第一内容通道可包含有多个用户字段的至少一第一用户字段，以及至少一第二内容通道可包含有多个用户字段的至少一第二用户字段。在一实施例中，至少一第一内容通道或至少一第二内容通道可不包含有用户字段。在一实施例中，多个节点可对应于多个资源单元。在一实施例中，多个资源单元中的一资源单元可对应于至少一用户字段。也就是说，每一资源单元可对应于(例如信令)一个或多个用户字段。
21.在一实施例中，遍历算法可包含有二叉树前序遍历算法(binary tree pre-order traversal algorithm)。在一实施例中，遍历算法可包含有二叉树镜像前序遍历算法(binary tree mirrored pre-order traversal algorithm)。在一实施例中，对应于多个用户字段的多个频率的排列顺序可为升序(ascending order)。也就是说，对应于多个用户字段的多个频率的排列顺序为从最小频率排到最大频率(例如从最负频率排到最正频率)。
22.图3为本发明实施例一资源单元及一满二叉树的节点的对应关系的示意图。在图3中，资源单元被示出为梯形。以带宽160mhz为例，由上至下共有8个242-频(例如包含有242个子载波的)资源单元、4个484-频(例如包含有484个子载波的)资源单元、2个996-频(例如包含有996个子载波的)资源单元、以及1个1992-频(例如包含有1992个子载波的)资源单元。小于242-频的资源单元的处理程序相似，在此不赘述。一资源单元具有一资源单元指针(例如在第3代合作伙伴计划(third generation partnership project，3gpp)标准中被定义、被传送端tx决定或在wifi标准(例如wifi-6)中被定义)，其示出为图3中的指标1～15。此外，在图3中，满二叉树被示出为一树状结构，其包含有以斜条纹填满的圆形(以下称斜条纹圆形)、以网格填满的圆形(以下称网格圆形)、以点填满的圆形(以下称点圆形)及其间的连接线。其中斜条纹圆形代表空节点、网格圆形代表调度站点被配置的节点，以及点圆形代表保留节点。在图3中示出的箭头代表一节点并入到另一节点，而合并完节点的树状结构可
(例如需)满足满二叉树的结构。如图3所绘示，资源单元及满二叉树的节点的对应关系为一一对应，即一个资源单元对应于满二叉树中的一节点。
23.图4为本发明实施例一资源单元及一满二叉树的节点的对应关系的示意图。在图4中，资源单元及其指针的绘示方式与图3相同，在此不赘述。与图3不同的是，满二叉树包含有未填满圆形、网格圆形、以横条纹填满的圆形(以下称横条纹圆形)、点圆形及其间的连接线，其中未填满圆形代表空的叶节点、网格圆形代表调度站点被配置的节点、横条纹圆形代表被配置空站点的空节点，以及点圆形代表保留节点。最后，在移除(例如删除)空的叶节点后，剩余的节点可产生一满二叉树。
24.以下根据图3及图4举例说明内容通道产生装置20如何产生内容通道。
25.首先，资源单元配置电路200接收到上层(例如媒体访问控制(media access control，mac)层传送的)调度站点6及9。根据搜索算法，资源单元配置电路200将调度站点6及9配置为满二叉树中对应于资源单元指针6及9的节点(即图3中的网格圆形)，其中，节点的连接信息储存在节点运算电路210的节点池中。为了简化说明，以下将对应于资源单元指针x的节点称为节点x。
26.根据搜索算法及节点6、9，资源单元配置电路200配置多个空站点于多个空的叶节点中，即节点1～5、7、8(即图3中的叶节点中的斜条纹圆形)中，使节点池中的节点可构成一满二叉树。
27.根据最小二叉树计算算法，节点1、2连接的父节点为节点9，节点运算电路210将节点1、2并入节点9(即图3中的箭头方向)。根据最小二叉树计算算法，节点3、4连接的父节点为节点10，而不是节点6或节点9，以及节点10未连接到节点6或节点9，节点运算电路210将节点3、4并入节点10(即图3中的箭头方向)，以及将节点10决定为被配置的空节点(即图4中的横条纹圆形)，以满足树状结构为一二叉树的结构(例如满二叉树的结构)。相似地，根据最小二叉树计算算法，节点7、8连接的父节点为节点12，而不是节点6或节点9，以及节点12未连接到节点6或节点9，节点运算电路210将节点7、8并入节点12(即图3中的箭头方向)，以及将节点12决定为被配置的空节点(即图4中的横条纹圆形)，以满足树状结构为一二叉树的结构(例如满二叉树的结构)。此外，根据最小二叉树计算算法，节点5连接连接的父节点为节点11，而不是节点6或节点9，但节点11连接到节点6，节点运算电路210将节点5决定为被配置的空节点(即图4中的横条纹圆形)，以满足树状结构为一二叉树的结构(例如满二叉树的结构)。根据上述的搜索算法，资源单元配置电路200将调度站点配置为满二叉树中的节点6、9，以及根据上述的最小二叉树计算算法，节点运算电路210将被配置空站点(即节点1～5、7、8)合并为的空节点5、10、12。为了简化说明，以下将节点6、9以及被配置的空节点5、10、12称为配置节点。
28.接着，根据负载平衡函数，负载平衡电路220决定(例如计算)配置节点的至少一用户字段对应到第一内容通道及/或第二内容通道。也就是说，每一配置节点可对应于(例如信令)一个或多个用户字段。首先，负载平衡函数可被定义如下：
29.[0030][0031][0032][0033]
其中为资源单元的频(子载波)数量大于或等于484(例如484或996)的资源单元指针(index)；n
i
为资源单元i被配置的用户字段数量；x
i
为资源单元i被配置到第一内容通道的用户字段数量；y
i
为资源单元i被配置到第二内容通道的用户字段数量；c1为被配置(例如信令)到频数量小于或等于242(例如26、52、106或242)的资源单元的第一内容通道的用户字段数量；c2为被配置(例如信令)到频数量小于或等于242(例如26、52、106或242)的资源单元的第二内容通道的用户字段数量；为自然数。
[0034]
以下以一实施例说明如何根据负载平衡函数(式1)决定配置节点的用户字段对应到第一内容通道及/或第二内容通道。首先，配置节点5的用户字段的数量为1(n5＝1)、配置节点6的用户字段的数量为1(n6＝1)、配置节点9的用户字段的数量为2(n9＝2)、配置节点10的用户字段的数量为2(n
10
＝2)，以及配置节点12的用户字段的数量为2(n
12
＝2)。也就是说，配置节点的用户字段的数量为8。
[0035]
根据负载平衡函数，当配置节点5的用户字段对应于第一内容通道及配置节点6的用户字段对应于第二内容通道时，或当配置节点5的用户字段对应于第二内容通道及配置节点6的用户字段对应于第一内容通道时，c1＝1且c2＝1。当配置节点9、10、12的用户字段皆对应于第一内容通道时，及及当配置节点9、10、12的用户字段中节点9的用户字段对应于第二内容通道，其它用户字段皆对应于第一内容通道时，及当配置节点9、10、12的用户字段中节点9的用户字段以及节点10的其中一用户字段对应于第二内容通道，其它用户字段皆对应于第一内容通道时，二内容通道，其它用户字段皆对应于第一内容通道时，及当配置节点9、10、12的用户字段中节点9的其中一用户字段、节点10的其中一用户字段以及节点12的其中一用户字段对应于第二内容通道，其它用户字段皆对应于第一内容通道时，及及当配置节点9、10、12的用户字段中节点9的用户字段、节点10的其中一用户字段以及节点12的其中一用户字段对应于第二内容通道，其它用户字段皆对应于第一内容通道时，及当配置节点9、10、12的用户字段中节点9的用户字段、节点10的其中一用户字段以及节点12的用户字段对应于第二内容通道，其它用户字段皆对应于第一内容通道时，及及在上述最大值4～7中，最
小值为4。因此，根据负载函数，在第一内容通道携带的用户字段数量为4，以及第二内容通道携带的用户字段数量为4的配置下，因为he-sig-b字段的长度是以携带用户字段较多的内容通道为依据，因此我们可以得到最短的he-sig-b字段。因此，在最小值4已出现的情况下，不再一一陈述用户字段与第一内容通道及/或第二内容通道的所有对应方式。
[0036]
上述最小值为4的对应方式为其中一对应方式，但不限于此。上述最小值为4的对应方式为当配置节点9、10、12的用户字段中节点9的其中一用户字段、节点10的其中一用户字段以及节点12的其中一用户字段对应于第二内容通道，其它用户字段皆对应于第一内容通道时。上述配置可满足负载平衡函数的条件式。
[0037]
进一步地，根据遍历算法，用户字段产生电路230可产生满二叉树的遍历结果。请参考图4，仅遍历保留节点(即图4的点圆形)及配置节点(即图4的网格圆形、横条纹圆形)会被遍历，节点1～4、7、8(即图4的未填满圆形)不会再被遍历。因此，用户字段产生电路230遍历满二叉树的遍历结果为节点15、节点13、节点9、节点10、节点14、节点11、节点5、节点6及节点12，其中配置节点的遍历顺序为节点9、节点10、节点5、节点6及节点12。
[0038]
前述遍历顺序、遍历结果及内容通道的对应关系可归纳为图5的一对应表50。表格50说明了配置节点及其对应的第一内容通道及/或第二内容通道。
[0039]
图6为本发明实施例根据图5的遍历结果及其对应的内容通道产生用户字段的示意图。在图6中，资源单元及其资源单元指针的绘示方式以及满二叉树的绘示方式与图4相同，在此不赘述。此外，在图6中，粗框箭头指的是对应于(包含于)第一内容通道的用户字段，细框箭头指的是对应于(包含于)第二内容通道的用户字段，“2046”指的是用户字段被用于空(即未被调度)的站点。如图6所绘示，第一内容通道对应于(包含有)节点9的一用户字段(例如用于调度站点)、节点10的一用户字段、节点5的一用户字段，以及节点12的一用户字段。第二内容通道对应于(包含有)节点9的另一用户字段、节点10的另一用户字段、节点6的一用户字段(例如用于调度站点)，以及节点12的另一用户字段。
[0040]
前述内容通道产生装置20的内容通道产生方法可归纳为图7的一流程70。流程70包含有以下步骤：
[0041]
步骤700：开始。
[0042]
步骤702：根据一搜索算法，将至少一调度站点配置为一满二叉树中的至少一节点。
[0043]
步骤704：决定该满二叉树的第一连接信息，以及根据一最小二叉树计算算法及该第一连接信息，决定一最小满二叉树的第二连接信息。
[0044]
步骤706：根据一负载平衡函数及该第二连接信息，决定对应于多个内容通道的多个用户字段数量。
[0045]
步骤708：根据一遍历算法及该第二连接信息，产生该最小满二叉树的一遍历结果，以及根据该遍历结果，产生对应于该多个内容通道的多个用户字段以及产生该多个内容通道。
[0046]
步骤710：结束。
[0047]
流程70是用来举例说明内容通道产生装置20的内容通道产生方法，详细说明及变化可参考前述，于此不赘述。
[0048]
需注意的是，内容通道产生装置20(及其中的资源单元配置电路200、节点运算电
路210、负载平衡电路220以及用户字段产生电路230)的实现方式可有很多种。举例来说，可将上述装置整合为一个或多个装置。此外，内容通道产生装置20可以硬件(例如电路)、软件、固件(为硬件装置与计算机指令与数据的结合，且计算机指令与数据属于硬件装置上的只读软件)、电子系统、或上述装置的组合来实现，不限于此。
[0049]
综上所述，本发明提供了一种执行内容通道产生的装置及方法，根据较低复杂度的搜索算法、最小二叉树计算算法、负载函数以及遍历算法，传送端tx可较有效率地产生最短的用户字段以及产生最短的内容通道，进而产生最短he-sig-b字段。
[0050]
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
[0051]
【符号说明】
[0052]
10：通信系统
[0053]
20：内容通道产生装置
[0054]
200：资源单元配置电路
[0055]
210：节点运算电路
[0056]
220：负载平衡电路
[0057]
230：用户字段产生电路
[0058]
50：表
[0059]
70：流程
[0060]
700、702、704、706、708、710：步骤。