用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法与装置.pdf

本发明涉及一种用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法，包含有：当头校验序列失败发生时，通过利用至少一检测窗检测第一数据的第一部分是否存在有效头校验序列，其中第一数据是从通信系统所接收的输入信号取得；以及当在第一数据的第一部分检测到有效头校验序列时，检测第一数据的至少第二部分是否与连接标识符匹配，以决定协议数据单元头再同步是否完成。上述用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法能够达到可靠而高效地执行协议数据单元头再同步操作的效果。

1.  一种用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法，包含有：
当头校验序列失败发生时，通过利用至少一检测窗检测第一数据的第一部分是否存在有效头校验序列，其中该第一数据是从该通信系统所接收的输入信号取得；以及
当在该第一数据的第一部分检测到有效头校验序列时，检测该第一数据的至少第二部分是否与连接标识符匹配，以决定该协议数据单元头再同步是否完成。

2.  如权利要求1所述的用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法，其特征在于，该第一数据的数据量大致等于从该输入信号取得的该协议数据单元头的数据量。

3.  如权利要求1所述的用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法，其特征在于，该第一数据的数据量对应于该检测窗的大小。

4.  如权利要求1所述的用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法，其特征在于，该检测第一数据的第一部分是否存在有效头校验序列的步骤更包含有：
根据该第一数据的第三部分计算头校验序列值；以及
检测该第一数据的第一部分是否与该头校验序列值匹配。

5.  如权利要求4所述的用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法，其特征在于，该检测第一数据的第一部分是否存在有效头校验序列的步骤更包含有：
当该第一数据的第一部分与该头校验序列值匹配时，决定该第一数据的第一部分存在该有效头校验序列。

6.  如权利要求1所述的用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法，其特征在于，该检测该第一数据的至少第二部分是否与连接标识符匹配，以决定该协议数据单元头再同步是否完成的步骤更包含有：
当该第一数据的第二部分与该连接标识符匹配时，决定该协议数据单元头再同步完成。

7.  如权利要求1所述的用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法，其特征在于，更包含有：
当该协议数据单元头再同步未完成时，重复该头校验序列检测步骤和/或该连接标识符检测步骤，该重复的头校验序列检测步骤和/或该连接标识符检测步骤是关于从该输入信号取得的大致相同于该第一数据的第一部分的数据。

8.  如权利要求7所述的用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法，其特征在于，该大致相同于该第一数据的第一部分的数据包含该第一数据的部分数据。

9.  如权利要求1所述的用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法，其特征在于，该至少一检测窗包含多个检测窗。

10.  如权利要求9所述的用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法，其特征在于，该多个检测窗被连续地重复使用，直到该协议数据单元头再同步完成。

11.  如权利要求1所述的用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法，其特征在于，该通信系统符合微波存取全球互通规范。

12.  一种用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的装置，包含有：
存储单元，用于暂存第一数据，其中该第一数据是从该通信系统所接收的输入信号取得；
头校验序列检测电路，耦接于该存储单元，用于执行头校验序列检测，其中该头校验序列检测电路能够通过利用至少一检测窗来检测该第一数据的第一部分是否存在有效头校验序列；
连接标识符检测电路，耦接于该存储单元，用于执行连结标识符检测，其中该连接标识符检测电路能够检测该第一数据的至少第二部分是否与连接标识符匹配；以及
控制器，耦接于该头校验序列检测电路与该连接标识符检测电路，用于当头校验序列失败发生时，控制该头校验序列检测电路以执行该头校验序列检测，以及当在该第一数据的第一部分中检测到有效头校验序列时，更控制该连接标识符检测电路以执行该连接标识符检测，以决定该协议数据单元头再同步是否完成。

13.  如权利要求12所述的用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的装置，其特征在于，该头校验序列检测电路通过根据该第一数据的第三部分计算头校验序列值，并且通过进一步检测该第一数据的第一部分是否与该头校验序列值匹配，来检测该第一数据的第一部分是否存在该有效头校验序列。

14.  如权利要求12所述的用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的装置，其特征在于，当该第一数据的第二部分与该连接标识符匹配时，该控制器决定该协议数据单元头再同步完成。

15.  如权利要求12所述的用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的装置，其特征在于，当该协议数据单元头再同步未完成时，该控制器控制该头校验序列检测电路重复执行该头校验序列检测和/或控制该连接标识符检测电路重复执行该连接标识符检测，该重复执行的头校验序列检测和/或连接标识符检测是关于大致相同于该第一数据的第一部分的数据，并且该大致相同于该第一数据的第一部分的数据包含该第一数据的部分数据以及是从该输入信号取得，并且暂存在该存储单元。

用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法与装置
技术领域
本发明是有关于通信系统，且特别是关于一种用于通信系统中执行协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)头再同步(header re-synchronization)的方法与装置。
背景技术
图1为根据现有技术的通常用于无线通信系统的帧结构示意图，例如，无线通信系统可为微波存取全球互通(Worldwide Interoperability Microwave Access，以下简称为WiMAX)通信系统。其中WiMAX通信系统可根据图1所示的帧结构，利用下行链路(downlink，以下简称为DL)突发与上行链路(uplink，以下简称为UL)突发通信。如图1所示，DL包含多个字段，例如前导(preamble)、下行映射(以下简称为DL-MAP)、帧控制头(Frame Control Header，以下简称为FCH)、上行映射(以下简称为UL-MAP)、DL突发#1、DL突发#2、DL突发#3、DL突发#4与DL突发#5。UL也包含多个字段，例如UL突发#1、UL突发#2、UL突发#3、UL突发#4、UL突发#5与测距子通道(ranging subchannel)。DL传输信号结束后，会有发射接收转换间隙(Transmit/receive Transition Gap，以下简称为TTG)，让基站有时间切换到接收模式。相似地，UL结束后，会有接收发射转换间隙(Receive/transmit Transition Gap，以下简称为RTG)，让基站有时间可以切回发射模式。图1中，k、k+1、k+3、k+5、k+7、k+9、k+11、k+13、k+15、k+17、k+20、k+23、k+26、k+30、k+31与k+33分别代表不同的正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，以下简称为OFDMA)符号(symbol)数量，且s、s+1、s+2......s+L分别代表不同的子通道逻辑数量(subchannellogical number)。
图2为对应于图1所示帧结构的DL突发格式的范例示意图。如图2所示，对应长以太网络报文(Ethernet packet)的介质存取控制(Medium Access Control，以下简称为MAC)信息经过分割，对应于MAC协议数据单元(Protocol Data Unit，以下简称为PDU)中的PDU2、PDU3；且对应短异步传输模式(AsynchronousTransfer Mode，以下简称为ATM)单元的服务数据单元(Service Data Unit，以下简称为SDU)SDU1、SDU2经过包装，对应于MAC PDU中的PDU4。另外，MAC PDU更包含PDU1与PDU5。MAC PDU经过连结与缩短，对应于突发中的前向纠错(Forward Error Correction，以下简称为FEC)FEC1、FEC2与FEC3。
此外，图3为一般用于图2所示DL突发格式中的MAC PDU的MAC头的范例示意图。本发明一实施方式中，MAC PDU包含MAC头、有效载荷(payload)与循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，以下简称为CRC)(例如CRC32)字段，其中对应一些MAC PDU来说，有效载荷与CRC字段是可选的。本实施方式中，MAC PDU最先送出最高有效位(Most Significant Bit，以下简称为MSB)，而最后送出最低有效位(Least Significant Bit，以下简称为LSB)，且MAC头为六个八字节(简称为octet)。当头类型(Header Type，以下简称为HT)等于0时，MAC头的一般形式包含字段HT＝0(1)、加密控制(Encryption Control，以下简称为EC)(1)、类型(6)、保留(Reserved，以下简称为Rsv)(1)、CI(1)、加密键序列(Eneryption KeySequence，以下简称为EKS)(2)、Rsv(1)、长度(length，以下简称为LEN)MSB(3)、LEN LSB(8)、CID MSB(8)、CID LSB(8)与头校验序列(Header Chec k.Sequence，以下简称为HCS)(8)。当HT等于1时，MAC头的频带要求形式包含字段HT＝1(1)、EC＝0(1)、类型(3)、频宽要求(Band Request，以下简称为BR)MSB(11)、BR LSB(8)、CID MSB(8)、CID LSB(8)与HCS(8)。
根据现有技术，当发生相关于图3所示MAC头的错误时(例如，没有正确解码MAC头)，由于在HT＝0的情况下，字段“LEN MSB(3)”与“LEN LSB(8)”的内容不能得到保证，所以图3所示的有效载荷的长度可能不正确或者未知。因此，WiMAX通信系统要花费更多的时间以恢复到正常操作，也就是恢复到同步状态以取得DL突发所携带的正确数据。特别的，当WiMAX通信系统被设计为使用CRC(例如CRC32)信息(如图3所示，位于MAC PDU的结尾处的CRC)以恢复到上述正常状态时，其一般需要撷取整个MAC PDU。因此，即使数据缓存器中所临时撷取的数据无关于所考虑的连结，一旦发生相同的错误，就需要执行对应于将特定大小的整个MAC PDU撷取至数据缓冲器的存储器存取操作。
此外，对于一些MAC PDU来说，CRC32信息是可选择的。也就是说，假若WiMAX通信系统等待将来得到的另一PDU的CRC32信息的出现，则在WiMAX通信系统恢复到上述正常操作之前，可能遗漏一些重要的数据。因此，根据现有技术的WiMAX通信系统的操作既不可靠又耗费时间，其性能不好。
发明内容
为解决上述WiMAX的操作既不可靠又耗费时间的问题，本发明提出用于通信系统的执行协议数据单元头再同步的方法与装置，能够可靠而高效地执行协议数据单元头再同步操作。
依据本发明的一实施方式，提供一种用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法，包含有：当头校验序列失败发生时，通过利用至少一检测窗检测第一数据的第一部分是否存在有效头校验序列，其中第一数据是从通信系统所接收的输入信号取得；以及当在第一数据的第一部分检测到有效头校验序列时，检测第一数据的至少第二部分是否与连接标识符匹配，以决定协议数据单元头再同步是否完成。
依据本发明的另一实施方式，提供一种用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的装置，包含有存储单元、头校验序列检测电路、连接标识符检测电路与控制器。存储单元用于暂存第一数据，其中第一数据是从通信系统所接收的输入信号取得。头校验序列检测电路耦接于存储单元，用于执行头校验序列检测，其中头校验序列检测电路能够通过利用至少一检测窗来检测第一数据的第一部分是否存在有效头校验序列。连接标识符检测电路耦接于存储单元，用于执行连接标识符检测，其中连接标识符检测电路能够检测第一数据的至少第二部分是否与连接标识符匹配。控制器耦接于头校验序列检测电路与连接标识符检测电路，用于当头校验序列失败发生时，控制头校验序列检测电路以执行头校验序列检测，以及当在第一数据的第一部分中检测到有效头校验序列时，更控制连接标识符检测电路以执行连接标识符检测，以决定协议数据单元头再同步是否完成。
上述用于通信系统中执行协议数据单元头再同步的方法与装置通过检测第一数据的第一部分是否存在有效头校验序列，以及在检测到有效头校验序列时，检测第一数据的至少第二部分是否与连接标识符匹配，来决定协议数据单元头再同步是否完成，达到了可靠而高效地执行协议数据单元头再同步操作的效果。
附图说明
图1为根据现有技术的通常用于无线通信系统的帧结构示意图。
图2对应于图1所示帧结构的DL突发格式的范例示意图。
图3为一般用于图2所示DL突发格式MAC PDU中的MAC头的范例示意图。
图4为根据本发明一实施方式的用于通信系统的执行PDU头再同步的装置的示意图。
图5为根据本发明一实施方式的用于通信系统中执行PDU头再同步的方法流程图。
图6为根据本发明图5所示的方法利用的多个检测窗的示意图。
具体实施方式
在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属技术领域中的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
请参阅图4。图4为根据本发明一实施方式的用于通信系统(例如无线通信系统)中执行协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)头再同步的装置100的示意图。其中本实施方式的无线通信系统符合微波存取全球互通(WorldwideInteroperability Microwave Access，以下简称为WiMAX)规范。如图4所示，装置100包含存储单元(例如存储器110)、头校验序列(Header Check Sequence，以下简称为HCS)检测电路120、连接标识符(Connection IDentifier，以下简称为CID)检测电路130与控制器140。其中控制器140在实作时可包含用于在不同状态之间切换的状态机。
根据本发明，存储器110能够暂时存储输入信号108所携带的第一数据，其中第一数据是从输入信号中取得，例如由从无线通信系统接收的无线信号取得。此外，HCS检测电路120能够执行HCS检测，即能够利用至少一检测窗来检测第一数据的第一部分是否存在有效的HCS(例如符合图3所示HCS(8)字段的HCS)。本实施方式的CID检测电路130用于执行CID检测，其中CID检测电路130能够检测第一数据的至少第二部分是否与CID匹配。另外，控制器140能够控制HCS检测电路120以在HCS失败发生时，执行HCS检测，并且更在第一数据的第一部分中检测到有效HCS时，控制CID检测电路130执行CID检测，以决定PDU头再同步是否完成。
图5为根据本发明一实施方式的用于通信系统(例如无线通信系统)的执行PDU头再同步的方法910的流程图。方法910一般在HCS失败发生时被执行。方法910可由图4所示的装置100实施完成，并且更进一步的描述如下。
步骤912中，在控制器140的控制下，HCS检测电路120利用至少一检测窗来检测第一数据的第一部分是否存在有效的HCS，其中第一数据的数据量对应于检测窗的大小，并且等于从无线信号得到的PDU头的数据量。在步骤912，控制器140中的状态机处于HCS检测状态。假若HCS检测电路120决定第一数据的第一部分存在有效的HCS，则状态机切换至CID检测状态，因此进入步骤914；否则，再回到步骤912，以重复HCS检测，此时HCS检测是关于大致相同于第一数据的第一部分的数据。其中大致相同于第一数据的第一部分的数据包含第一数据的部分数据，且也从无线信号取得，并且暂存在存储单元(例如本实施方式的存储器110)中。
步骤914中，在控制器140的控制下，CID检测电路130检测第一数据的至少第二部分是否与CID匹配，以决定PDU头再同步是否完成。假若第一数据的第二部分与CID匹配，则控制器140决定PDU头再同步完成，因此图5所示的流程结束；否则(即控制器140决定PDU头再同步未结束)，则重新回到步骤912，控制器140可控制HCS检测电路120重复HCS检测，和/或控制CID检测电路130重复CID检测。此时HCS检测和/或CID检测是关于大致相同于第一数据的第一部分的数据。其中大致相同于第一数据的第一部分的数据包含第一数据的部分数据，且也从无线信号取得，并且暂存在存储单元(例如本实施的存储器110)中。
依据本实施方式，在步骤912，HCS检测电路120通过根据第一数据的第三部分计算HCS值，并且进一步通过检测第一数据的第一部分是否与HCS值匹配，来检测第一数据的第一部分是否存在有效的HCS。假若第一数据的第一部分与HCS值匹配，则HCS检测电路120决定第一数据的第一部分存在有效的HCS。本实施方式中，无线通信系统符合WiMAX规定，上述第一数据的第一部分的数据量等于一个字节，且各检测窗的大小不少于六字节。
图6为根据本发明图5所示的方法所利用的多个检测窗的示意图。如图6所示，一般MAC头(Generic MAC Header，以下简称为GMH)#0与有效载荷#0分别表示不同的字段。特别地，本实施方式中，HCS检测电路120利用多个检测窗来检测第一数据的第一部分是否存在有效的HCS。上述检测窗例如为图6所示的检测窗HCSW(0)、HCSW(1)、HCSW(2)、HCSW(3)、HCSW(4)与HCSW(5)。检测窗开始于表示HCS失败起始点的时间点T_F，一个接一个地被启用，并且多个检测窗中每两个接连启用的检测窗对应于相同的预设延迟量T₁。本实施方式中，预设延迟量T₁代表一个字节延迟。请注意，预设的延迟量T₁代表一个字节延迟仅为说明本发明，而不是用以限制本发明。预设的延迟量T₁可视设计标准，从不同的长度中选择其一。本实施方式中，第一数据的数据量等于六字节，且预设的延迟量等于第一数据的第一部分的数据量，即一个字节。此外，如图6所示，后续启用的检测窗具有同样的六字节大小，且被重复使用，直到本实施方式中代表HCS再同步状态起始的时间点T_R。由此，多个检测窗根据周期T₆，被连续地重复使用，直到PDU头再同步完成。
相应地，本实施方式中，前述第一数据的第一部分对应于第一数据的六字节中最后一个字节，前述第一数据的第二部分对应于第一数据的六字节中第四和第五字节，以及前述第一数据的第三部分对应于第一数据的六字节中前五个字节。因此，参考图3所示的MAC PDU的MAC头范例，一旦在上述检测窗的一个特定检测窗所封闭的第一数据中检测到有效HCS，假若预设CID字段(例如由特定检测窗所封闭的第一数据的第四与第五字节)的内容与对应于所考虑的连结的CID匹配，则达到PDU边缘匹配条件，因此，PDU头再同步完成。例如，在图6所示的情形，特定检测窗为最后一个重复使用的检测窗HCSW(4)(即图6中粗线显示的检测窗)。
请注意，本实施方式中PDU边缘匹配条件的错误报警可能性P_fa描述如下：
P_fa＝(1/256)*(1/(2^16))*N_CID；
其中参数N_CID表示接收到CID的数量。一般地，参数N_CID不大于256。
根据第一实施方式的变形例，无线通信系统可以不完全符合WiMAX规范。然而，检测窗的数量、检测窗的大小、第一数据的数据量、第一数据的第一部分的数据量与预设延迟量能够根据所需的新规范改变，因此不会阻碍本发明的实施。
相对于现有技术，本发明的方法与装置既不需要获取整个PDU，也不需要利用CRC32信息来保护整个PDU。因此，本发明的方法与装置的效能优于现有技术。
本发明的另一优势在于，本发明的方法与装置可以实时(on-the-fly)再同步PDU边缘，而不会忽略PDU边缘匹配条件。因此，本发明的方法与装置的效能优于现有技术。
本发明的另一优势在于，根据第一实施方式，本发明的方法与装置仅需要对应于六个检测窗的六个CRC8产生器和/或检测器逻辑电路。因此，本发明所需的硬件架构较现有技术的硬件架构简单。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。