CN101895926A - 无线网络中的调度方法与装置 - Google Patents

Abstract

本申请描述了对流与链路进行调度以便进行传输的技术。每条链路都是有方向的源-目的对。每个流可关联于吞吐量、延迟、反馈(如，确认信息(ACK))和/或其它需求。基于每个流的需求，确定所述流的服务间隔。基于在每条链路上发送的所有流的服务间隔，确定所述链路的服务间隔。如果系统资源可用的话，则在每个服务间隔内，对每条链路调度至少一次以进行传输，从而确保所述链路上发送的所有流的需求均能得到满足。也可采用有助于实现闭环速率控制的方式，对这些链路进行调度。还可对这些链路进行调度，从而使协议栈中的一层或多层的ACK能以足够快的速率被发送出去。

Description

无线网络中的调度方法与装置

本申请是申请日为2005年05月27日、申请号为200580026041.7、名称为“无线网络中的调度方法与装置”的中国专利申请的分案申请。

根据35U.S.C.119要求优先权

本专利申请要求享受2004年6月2日提交的、题为“Method and Apparatus for Scheduling in Wireless Networks”的临时申请No.60/576,721的优先权，后一份申请已转让给本申请的受让人，故明确地以引用方式并入本申请。

发明领域

本发明一般涉及通信，尤其涉及无线网络中的传输调度技术。

技术背景

为了提供各种各样的通信服务，如语音、分组数据等，广泛部署了多种无线网络。这些网络能够通过共享系统资源的方式支持多用户通信。这些网络的实例包括：无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)、无线广域网(WWAN)、码分多址接入(CDMA)网络、时分多址接入(TDMA)网络、频分多址接入(FDMA)网络等等。术语“网络”与“系统”经常可以互换使用。

无线网络可以包括任意数量的接入点和任意数量的用户终端。典型情况下，接入点是位于无线网络与骨干网(可能是有线网络)之间的网关或网桥。用户终端是能够与接入点和/或另一个用户终端进行通信的设备。在某一时刻，各用户终端可能正在与接入点通信，也可能处于空闲状态。活动的用户终端可能有不同的数据需求和能力，同样，空闲的用户终端也可能有不同的能力。无线网络可以实现特定的传输架构，支持一种或多种传输方案，等等。因此，关键的难题是如何选择和调度用户终端以进行传输，并根据选中的用户终端的需求和能力，尽可能高效地给这些用户终端分配可用的系统资源。在高吞吐量的无线网络中，调度对无线网络的整体性能影响较大，在这种情况下，这项工作就更具挑战性。

因此，本领域中需要对无线网络中的传输进行高效调度的技术。

发明内容

本申请描述了对“流”与“链路”进行调度以便进行传输的技术。每条链路对应着一个特定的源站与一个特定的目的站。站可以是接入点或者用户终端。每条链路承载着一个或多个流。每个流承载着协议栈上层数据，并且可关联于特定的需求，如吞吐量及时延需求。每个流和/或每条链路可以进一步关联于特定的反馈需求。例如，每个流可以要求对该流所发出的数据给予确认(ACK)。基于每个流的需求，确定所述流的服务间隔。服务间隔表示所述流为满足其所有需求而得到服务的频率。每条链路的服务间隔是基于所述链路上传送的所有流的服务间隔而予以确定的。如果系统资源可用的话，则在每个服务间隔内对每条链路至少调度一次以用于传输，从而确保所述链路上承载的所有流的需求均得到满足。

还可采用有利于闭环速率控制的方式对这些链路进行调度。如果开销信道无法用于发送反馈信息(如：导频信号、速率等)，则在每次数据传输之前对反向传输进行调度，以提供反馈信息。还可以对这些链路进行调度，以使协议栈中一层或多层的ACK以足够快的速率被发送出去，从而避免数据发送因等待ACK而受到限制或者停滞不前。

下面进一步详细地说明本发明的各个方面和实施例。

附图说明

图1示出了一个无线网络；

图2示出了一个示例性的协议栈；

图3示出了一个示例性的传输结构；

图4示出了为链路确定服务间隔的过程；

图5示出了站A与站B之间的数据传输及反向传输；

图6示出了对链路进行选择和调度以用于传输的过程；

图7示出了在每一帧内对链路进行调度的过程；

图8示出了为反向传输确定TXOP持续时间的过程；

图9示出了为数据传输确定TXOP持续时间的过程；

图10示出了确定传输所用速率的过程；

图11示出了确定请求传输时间量的过程；

图12示出了一个接入点和两个用户终端的框图；

图13示出了接入点的CSI处理器的框图；

图14示出了一个调度器的框图。

具体实施方式

本申请中使用的“示例性的”一词意味着“用作例子、例证或说明”。在本申请中被描述为“示例性”的任何实施例或设计方案不一定被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。

本申请描述的调度技术可以用于各种无线网络，例如WLAN、WPAN等等。这些技术也可以用于：单输入单输出(SISO)网络，其包括单天线的发送站和接收站；单输入多输出(SIMO)网络，其包括单天线的发送站和多天线的接收站；多输入单输出(MISO)网络，其包括多天线的发送站和单天线的接收站；多输入多输出(MIMO)网络，其包括多天线的发送站和接收站；或者，混合的无线网络，其包括单天线站和多天线站的组合。这些技术也可以用于：(1)时分双工(TDD)网络，其中，在不同的时间间隔内，在单一频带上通过上行链路和下行链路进行数据传输；(2)频分双工(FDD)网络，其中，在不同的频带上通过上行链路和下行链路进行数据传输。为简单起见，下面将围绕无线TDD MIMO网络来描述调度技术的一些方面。

图1示出的无线网络100具有至少一个接入点110以及多个用户终端120。为简单起见，图1只示出了一个接入点。接入点通常是与用户终端进行通信的固定站，也可以将其称作基站或其它术语。用户终端可以是固定的或移动的，也可以将其称作移动站、无线设备、用户设备(UE)或其它术语。每个接入点可以支持任意数量的用户终端进行通信。每个用户终端可以与一个或多个接入点进行通信。用户终端可以与其它用户终端进行对等(peer to peer)通信。对于集中式网络架构而言，系统控制器130连接所有接入点，起协调和控制这些接入点的作用。在以下描述中，“站”可以指接入点或者用户终端。

图2示出了一个示例性的协议栈200，其可以用于无线网络100。协议栈200包括传输控制协议(TCP)/用户数据报协议(UDP)层210、互联网协议(IP)层220、媒体接入控制(MAC)层230以及物理层(PHY)层240。协议栈200也可以包括其它中间层和/或子层。例如，点到点协议(PPP)层、无线链路协议(RLP)层等可以处于IP层与MAC层之间。TCP与UDP是两种传输层协议。UDP提供不具有可靠性机制的传输服务，其通常用于重传不是必需的或者不太可行的实时应用中。TCP提供可靠的传输服务，其具有差错检测和差错恢复机制。TCP/UDP层支持高层应用，并提供TCP分组/数据段和/或UDP数据报。IP层封装TCP分组和/或UDP数据报，并提供IP分组。TCP、UDP及IP的功能是众所周知的。MAC层封装IP分组，并提供MAC服务数据单元(SDU)。MAC层还执行其它功能，如对上行链路和下行链路的传输进行调度、QoS仲裁等等。物理层提供无线传输数据的机制，并执行多种功能，如成帧、编码、调制等等。

在TCP分组/UDP数据报、IP分组以及MAC SDU之间可能并没有明确定义的关系。因此，某一特定层的各数据单元可以承载另一层的一个数据单元、部分数据单元或多个数据单元。不过，为简单起见，在以下描述中，假定在TCP分组/UDP数据报、IP分组以及MAC SDU之间存在一一对应的关系。为简单起见，以下不对TCP/UDP、IP及物理层的处理过程进行描述，除非其与本发明密切相关。MAC层从上层接收分组流。每个流可能对应于特定的服务质量(QoS)需求，QoS可用特定的最小速率和/或特定的最大时延来定义。术语“速率”和“数据速率”在以下描述中同义。

无线网络100可以在MAC层使用自动重传请求(ARQ)方案。采用ARQ方案，源站向目的站传输每个MAC SDU一次或多次，直到目的站将MAC SDU正确解码或者达到MAC SDU的最大传输次数为止。目的站为每个正确解码的MAC SDU回送确认信号(ACK)。无线网络100可以支持块ACK方案，这样，源站就能发送一批MACSDU，然后再用Block Ack Request(块响应请求)，即一条MAC消息，请求这些MAC SDU的状态。目的站随后发送Block Ack(块响应)，即另一条MAC消息，告知自最后一条块响应请求以来收到的所有MAC SDU的状态。ARQ方案还使用ARQ窗口，来指定在未收到相应的确认信息的情况下可以发送的MAC SDU的最大数目。

TCP支持各种不同的ACK机制，例如选择性ACK和TCP Reno。各种ACK机制以不同的方式发送TCP分组的ACK，而且TCP的ACK反馈信息的大小取决于选用的ACK机制。TCP还使用了TCP窗口，来指定在没有收到相应的ACK的情况下可以发送的TCP分组的最大数目。TCP禁止在TCP窗口之外传输TCP分组。而且，TCP窗口可能由于对所传输TCP分组的ACK反馈不足而缩小。

为简单起见，在以下描述中，TCP ACK表示对TCP分组的ACK，而块ACK表示对MAC SDU的ACK。每个块ACK在一个Block Ack消息中发送，其传递最多N_sdu个MAC SDU的状态，其中的N_sdu可以等于64或其它数值。MAC层的ARQ窗口表示为W_ARQ，而TCP层的TCP窗口表示为W_TCP。

图3示出了可以用于无线网络100的示例性传输结构300。无线网络中的每个接入点维护着一条独立的时间线，用于该接入点负责的所有传输。下面将描述接入点的传输时间线。这个接入点周期性地通过下行链路传输信标。这个信标携带着前导码和接入点标识符(AP ID)，它们由用户终端用来检测和识别接入点。目标信标传输时间(target beacon transmit time，TBTT)表示两个连续信标的起点之间的时间间隔。TBTT可以是固定值，也可以是依赖于网络运行方式的变量。

信标间的时间间隔可能包括受控接入周期(controlled access periods，CAP)、调度接入周期(scheduled access periods，SCAP)以及使用了增强分布信道接入(enhanced distributed channel access，EDCA)的竞争周期(contention period，CP)的任意组合。CAP、SCAP以及CP可以按任意顺序发送。每个CAP包括接入点用于进行网络管理的时间周期。每个SCAP包括对上下行链路传输进行调度的时间周期。每个CP包括不对传输进行调度的时间周期。信标、CAP以及SCAP代表无竞争周期，其中在任意给定时刻，无线信道上只有一个站(可以是接入点或者用户终端)进行传输。CP代表竞争周期，其中，无线信道上有多于一个站可以同时进行传输。

每个SCAP包括SCHED帧和调度接入周期。每个SCAP可以是固定的或可变的时间段。SCHED帧承载所有传输机会(TXOP)的调度表，用于伴随的调度接入周期。每个TXOP是从一个特定源(发送)站到一个特定目的(接收)站的调度传输。每个TXOP的调度信息将TXOP的开始时间和持续时间以及其它可能的相关信息传递给源与目的站。一个调度接入周期可包括任意数目的TXOP(有一个上限值)，每个TXOP可能对应于任一对的源与目的站。SCHED帧可包括导频信号，导频信号可被用户终端用于进行信道估计及对上行链路进行速率控制。调度接入周期还可以包括其它的传输类型。

在一个实施例中，将传输时间线划分为MAC帧，或简单讲，就是“帧”。每个帧都有预定的持续时间，例如，大约2ms。在一个实施例中，每个SCAP占据一个帧。

图3示出了一种示例性的传输结构。通常，任意传输结构都可以使用本申请描述的调度技术，只要其具有可对传输进行调度的周期即可。

无线网络100可以采用这样一种速率控制机制，其中，接收站回送信道状态信息(channel state information，CSI)到发送站，从而使发送站能够选择合适的发送模式和一个或多个速率，以用于发送数据到接收站。这个CSI可以采用的形式是受控的或非受控的MIMO导频信号(下面将对此进行描述)、SNR估计、接收站选择的初始速率等。在一个实施例中，无线网络100不使用专门传输CSI的开销信道。这样，各站只在分配到TXOP时才传送CSI。

调度器在对上行链路和下行链路上的传输进行调度，以获得高吞吐量及健壮的性能。调度器可以与一个接入点在一起，或者可以处于一些其它网络实体(例如，图1中的系统控制器130)。调度器可以负责以下任务：

●尽可能高效地为站分配TXOP，以确保这些流的QoS(例如，吞吐量和时延)需求能得到满足。

●正确分配TXOP，以确保以足够快的速率更新速率控制机制，从而获得良好的性能；以及

●分配TXOP以用于传输高层ACK及MAC ACK，从而使数据传输不会因为ACK反馈而受到限制或者停滞不前。

还可以通过支持ARQ方案所用的块ACK机制的方式，来分配TXOP。调度器完成这三项任务的操作将在下面进行描述。后面的描述假定，在进行调度时，调度器可访问在接入点可用的信息。

下面的一些术语将用于以下描述。链路是有方向的源-目的对(A，B)，其具有一个特定源站A和一个特定目的站B。源-目的对(A，B)之间的链路还可以表示为link(A，B)。对于从站A到站B的数据传输，link(A，B)是业务数据的方向，而link(B，A)是MAC层的块ACK及TCP层的TCP ACK的方向。这样，从站A到站B的数据传输使用了两条相反方向的链路。如果站B有业务数据要发往站A，则向调度器注册源-目的对(B，A)对应的另一条链路，以承载从站B到站A的业务数据。

流是通过链路发送的高层(如，TCP或UDP)数据流。链路可以承载同一个源-目的对的一个或多个流。如果某一高层协议需要双向流，则正反方向链路上的两个流都要注册到调度器。例如，TCP使用双向流，一个流用于TCP分组，而另一个流用于TCP ACK。调度器在调度时，可以把分别用于TCP分组和TCP ACK的两个流看成分离的流。

呼叫控制实体位于MAC层上，其实现接纳控制算法，并决定接纳哪个流以提供服务。接纳控制实体也可以实现流调节机制，例如，调节为每个流所支持的速率。接纳控制算法和调节机制可采用本领域公知的各种设计方案。

调度器把TXOP调配给链路，从而满足在这些链路上传送的流的QoS需求。调度器可以基于各流的下述属性为这些链路动态分配时间：

●所述流的时延需求；

●所述流的吞吐量需求；以及

●源站实时请求的传输持续时间。

调度的细节将在下面描述。下面的大部分描述针对的是双向TCP流，在调度方面，这要比单向的UDP流复杂得多。调度器通过SCHED帧将经过调度的TXOP传递到源站和目的站。

1、服务间隔

在一个实施例中，每条链路都关联于一个服务间隔，后者指示把TXOP调配给链路的频率。调度器试图在每条链路的每个服务间隔内把至少一个TXOP调配给所述链路。每条链路的服务间隔可以基于各种标准来确定，如，链路上所传送流的时延需求、流的吞吐量需求、选用的ARQ方案、速率控制机制等或者其组合。下面将描述一个示例性的link(A，B)的服务间隔的计算。表1示出了用于示例性流F的变量列表。

选择流F的服务间隔，以同时满足所述流的吞吐量需求和时延需求。通过确保流F的块ACK能以足够快的速率被发送出去以使流F不会因为等待这些ACK而停滞，来部分地满足流F的吞吐量需求。通常，速率越高，发送的MAC SDU就越多，块ACK被发送的频率就越高。通过确保每个MAC SDU在为流F定义的时延d_flow内可以传送最多N_tx次，其中N_tx≤N_max，来部分地满足流F的时延需求。

只要目的站B收到一个Block Ack Request(块确认请求)并分配到一个TXOP，就会发送块ACK。块ACK所针对的MAC SDU数量可用α·W_ARQ表示，即ARQ窗口的一部分。给站B调配TXOP，从而以足够快的速率发送块ACK，以使站A不会因等待块ACK而停滞。在一个实施例中，流F的块ACK的发送时间间隔T_ARQ可如下计算：

$T_{\mathrm{ARQ}}=\frac{\mathrm{\α}\·W_{\mathrm{ARQ}}\·s_{\mathrm{flow}}}{R_{\mathrm{flow}}}$ 等式(1)

如等式(1)所示，块ACK间隔设置为等于传送ARQ窗口的一个特定部分(即α·W_ARQ个MAC SDU)所需要的持续时间。这个持续时间等于MAC SDUα·W_ARQ乘以MAC SDU载荷大小(S_flow)，然后除以流的速率(R_tlow)。R_flow是调度器为该流确保的或者尽量达到的速率，而不是为该流调配的每个TXOP中使用的瞬时速率。等式(1)假定MAC SDU载荷大小对流F是固定的。一般而言，流F可使用固定或变化的MAC SDU载荷大小。于是，可以修改等式(1)，从而用T_ARQ代表传送α·W_ARQ个MAC SDU的预期时间量。选择等式(1)中的块ACK间隔，以使每个服务间隔内传送ARQ窗口α部分对应的块ACK就能满足该流的速率需求。分数量α越小，块ACK间隔就越小，该流因块ACK反馈而受限的可能性就越小。在一个实施例中，选择分数量为α＝1/4，这样，一个块ACK是针对ARQ窗口中MAC SDU的1/4而发送的。块ACK也可以采用更高或更低的频率发送。

在一个实施例中，计算流F的重传时延T_delay如下：

$T_{\mathrm{delay}}=\frac{d_{\mathrm{flow}}}{N_{\mathrm{tx}}+1}$ 等式(2)

选择重传时延，以保证在该流的时延需求内可以完成N_tx个ARQ回合。每个ARQ回合涵盖给定MAC SDU的一次传输。等式(2)分母中的加1(+1)部分代表对MAC SDU的第N_tx次重传的MAC ACK反馈。

在一个实施例中，选择流F的服务间隔T_flow如下：

T_flow＝min(T_ARQ，T_delay)                        等式(3)

如等式(3)所示，流F的服务间隔确定为块ACK间隔与重传时延中的较小者。这样可以保证服务间隔同时满足流的时延需求和ARQ方案的反馈需求，从而保证能达到流的速率需求。一般情况下，服务间隔主要取决于高速率流的块ACK间隔和时延敏感流的重传时延。

上面描述了一种用于确定流服务间隔的具体实施例。每个流的服务间隔也可以用其他方式和/或用其他标准来确定。例如，可以选择流服务间隔，以达到流要求的包差错率(packet error rate，PER)。可以基于PER及流的时延需求选择流的N_tx值。流的ARQ方案所达到的PER取决于：(1)流的每个MAC SDU的传输次数；(2)物理层每次传输MAC SDU所达到的PER。可以选择N_tx值，以使流达到的PER小于或等于流的PER需求。用较多的传输(即，较大的N_tx)可以获得较低的PER，这样得到较短的重传时延，进而流就有较短的服务间隔。选择每个流的服务间隔还可以考虑用户优先级、数据需求、其它QoS需求等等。

如上所述，在一条链路上可以传输多个流。在这种情况下，可以确定每个流的服务间隔，例如，上面已经对此进行了描述。于是，链路的服务间隔可以设置为等于链路上传输的所有流的最短服务间隔。然后，每条链路可以基于其服务间隔而得以调度。

双向流可以用于数据传输，在这种情况下，相反方向链路上的两个流都要注册到调度器。可以为每个流选择一个服务间隔，以满足数据传输的需求。例如，对于TCP传输而言，可以注册第一个流，以使第一链路承载TCP分组，可以在相反方向注册第二个流，以使第二链路承载TCP ACK。承载TCP数据流的第一条链路的服务间隔可以基于TCP传输的速率、分组大小以及时延需求(如果有的话)来确定，上面已经对此进行了描述。然而，TCP ACK流的速率可能无法获知，这是因为它依赖于所选用的TCP ACK机制。还有，TCP ACK流可能没有一个特定的时延需求，或者，TCP ACK流的时延需求可能依赖于TCP数据流。

TCP ACK流的服务间隔可以用下面描述的方法来确定。在接下来的描述中，N_data/ACK表示在为TCP ACK流调配的两个相邻TXOP之间为TCP数据流调配的TXOP的数量，其中N_data/ACK≥1。这样一来，TCP ACK流的服务间隔就是N_data/ACK乘以TCP数据流的服务间隔。为简单起见，下面的描述中假定TCP分组不分段，这样每个TCP分组在一个MAC SDU中传输。同样，为简单起见，也不考虑采用ARQ方案进行重传所带来的附加时延。

每次对TCP数据流进行调度时，就可以发送该流的α·W_ARQ个MAC SDU。在TCP ACK流的链路的服务间隔内，发送的TCP分组的数量可以表示为：α·W_ARQ·N_data/ACK。为保证TCP ACK在TCP发送方的TCP窗口耗尽之前到达TCP发送方，在TCP ACK服务间隔内发送的TCP分组的数量需要这样受到限制：α·W_ARQ·N_data/ACK＜W_TCP。如果下面的约束条件得到满足，则TCP发送方将不会受到限制(例如，不会为等待TCP ACK而处于空闲状态)：

$N_{\mathrm{data}/\mathrm{ACK}}<\frac{W_{\mathrm{TCP}}}{\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;W_{\mathrm{ARQ}}}$ 等式(4)

等式(4)假定每个MAC SDU发送一个TCP分组。也可以修改等式(4)来解决TCP分组分段问题。

于是，TCP ACK流的服务间隔可以表示如下：

$T_{\mathrm{ACK}}=N_{\mathrm{data}/\mathrm{AC}\stackrel{\&CenterDot;}{K}}{T}_{\mathrm{data}},$ 等式(5)

其中T_data是TCP数据流的服务间隔，它可以通过上面描述的等式(1)到(3)计算出来；以及

T_ACK是TCP ACK流的服务间隔。

选择TCP ACK流的服务间隔，以使TCP发送方的TCP窗口不会耗尽。

上面的描述表明，可以将TCP ACK流看作速率为TCP数据流速率乘以1/N_data/ACK的数据流。TCP ACK流的T_ARQ的计算保证了这个流的服务间隔不会大于TCP数据流服务间隔的N_data/ACK倍。MAC层可以把TCP数据流及TCP ACK流看作两个在相反方向上传输的不同数据流。TCP数据流和TCP ACK流之间的唯一区别是由两个流各自的服务间隔所决定的对它们进行调度的频率。

图4示出了确定一个给定链路的服务间隔的过程400。首先，识别链路上传输的所有流(框412)。确定每个流的需求，如果有的话(框414)。这些需求可能包括吞吐量、时延、反馈和/或其它需求。对于每个流的每个需求，确定为满足该需求而使得该流得到服务的时间间隔(框416)。例如，如上所述，可以为每个流确定块ACK间隔和重传间隔。这样，就确定了每个流的服务间隔，例如，将其确定为该流所有需求对应的最短时间间隔，从而保证所有的需求都能得到满足(框418)。这样，就确定了链路的服务间隔，例如，将其确定为链路上传输的所有流的最短时间间隔，从而保证所有流的需求都能够得到满足(框420)。

2、闭环速率控制

每条链路的服务间隔决定了以怎样的频率或频度对该链路进行调度。调度器试图为每条链路在该链路的每一个服务间隔内分配至少一个TXOP。调度器还可以采用提高物理层工作效率的方式为链路分配TXOP。

对于从站A到站B的数据传输，为获得较高吞吐量，发送站A通常需要目的站B的最新信道状态信息(channel state information，CSI)。该CSI采用的形式可以是从站A到站B的无线信道的信道响应估计、所用的传输速率等等。站A可以基于从站B到站A的反向传输获得站B的CSI。对于TDD系统而言，这种反向传输可能包括：(1)导频信号，其使得站A可以估计从站A到站B的无线信道的响应；(2)用于向站B进行传输的速率。

调度器可以为从站B到站A的反向传输调配一个TXOP，紧接着为从站A到站B的数据传输调配一个TXOP。可以为Link(B，A)选择足够长的TXOP，以使站B能够传输一个块ACK。在link(A，B)的每个TXOP之前传输link(B，A)上的块ACK，这样可以使ARQ方案高效地工作。站B会在为link(B，A)调配的TXOP中向站A传输块ACK(如果存在的话)。否则，站B可以传输一个空的MAC SDU(即空分组)，即一个没有有效载荷或含有哑数据载荷的MAC SDU。站B也可以在反方向传输一个导频信号，以使站A能够估计站A与站B之间的信道响应。反向传输也可以在数据速率向量反馈(data rate vector feedback，DRVF)字段中承载站B选择的一个或多个速率。来自站B的反向传输使得站A能够更新其对站B的信道响应估计(基于导频信号)，并获得站B选择的速率(从DRVF字段)。

图5示出了从站A到站B的数据传输中站A与站B的数据传输与反向传输。这里的数据传输可以对应于TCP数据、TCP ACK、UDP数据或者其它类型的数据。调度器可以在link(A，B)上的每次数据传输之前在link(B，A)上安排一次反向传输，从而提高系统性能。站B可以通过反向传输，发送导频信号和块ACK(如果有的话)。可以在link(A，B)上的数据传输之前至少一帧时安排link(B，A)上的反向传输。把反向传输和数据传输安排在不同的帧，这样为站A提供足够的时间进行所有要求的处理，例如，基于导频信号估计信道响应、计算用于空间处理的导引向量等等。把反向传输及数据传输安排在不同的帧，也简化了调度器。图5还示出了在每个服务间隔给站A调配一个TXOP。

3、调度

调度器在每个调度间隔内执行调度，选择并调度链路以进行传输。调度间隔可以是任何时间长度。在一个实施例中，在每个帧内执行调度，以调度链路用于在同一帧中进行传输。在一个实施例中，承载上层数据的链路向调度器注册，然后，基于所注册的链路，对承载块ACK的链路做出调度。表2列出了为已向调度器注册的每条链路维护的的变量。

表2

参数	描述
		服务间隔	应为链路调配一个TXOP所处的时间间隔。
最后服务时间	为链路最后调配一个TXOP所处的帧。
		状态标志	指出为链路安排的传输(如果有的话)的类型。

每条链路的最后服务时间可以初始化为该链路向调度器注册时所处的帧。每条链路的状态标志可以在其向调度器进行注册的时候初始化为“None”(无)。

图6示出了用于选择和调度链路以进行传输的过程600。调度器在每一帧执行过程600。首先，调度器识别所有在其服务间隔内未被调度用于传输的链路(框612)。这可以通过以下方式来实现：(1)识别所有状态标志被置为“None”的链路；(2)选择每条链路，该链路的下一帧n+1减去该链路的最后服务时间大于或等于该链路的服务间隔。如上所述，调度器在每次数据传输前，会进行反向传输或信道探测。这样，调度器需要确定各链路是否应当在下一帧n+1进行数据传输，从而能够在当前帧n安排一次反向传输。调度器把每条这种链路的状态标志设置为“Reverse”，以指示需要为该链路安排一次反向传输。调度器还要识别：(1)在前面的帧n-1中未被足够服务的帧；(2)在当前帧n中将被服务的链路，如那些在前面帧n-1中进行了反向传输的链路。

接着，调度器根据优先级和/或其它标准对所识别的链路进行排序(614框)。调度器可以将较高优先级赋予承载实时流的链路，而将较低优先级赋予承载尽力而为流的链路。调度器也可以将较高优先级赋予进行多次ARQ回合传输的链路，而将较低优先级赋予承载第一次MAC SDU传输的链路。总之，调度器可以基于链路上承载的流的类型、QoS级别、流所经历的实际或潜在时延、价格考虑、站的优先级等，对所识别出来的链路进行优先级排序。调度器将排序链路置于一个有序列表中，高优先级链路处在列表的头部，低优先级链路处在列别的底部(框616)。接着，调度器就尽可能多地服务排序列表中的链路，以便在当前帧中进行传输(框618)。

图7示出了图6中用于调度链路进行传输的框618的一个实施例。调度器选择排序列表顶部的链路，其表示为link(A，B)(框710)。接着，调度器基于该链路的状态标志，确定是否需要安排link(A，B)进行反向传输(框712)。如果link(A，B)的状态标志设置为“Reverse”且框712的回答为“Yes”，则调度器为反向传输确定TXOP的时间量(即持续时间)，下面将对此进行说明(框714)，并且将该TXOP分配给link(B，A)(框716)。TXOP应具有足够长的持续时间，以使站B向站A发送正确的信道状态信息以及可能的一个块ACK。接着，调度器设置link(A，B)的状态标志为“Data”，以指示在下一帧中要为该链路安排一次数据传输(框718)。调度器还从当前帧可用于进行传输的时间中减去link(B，A)的TXOP持续时间，然后，进入框740。

框712中，如果当前选择的link(A，B)不需要反向传输，那么调度器就会基于该链路的状态标志，判断是否需要安排link(A，B)用来进行数据传输(框722)。如果link(A，B)的状态标志设置为“Data”(由调度器在前面帧n-1中设定)且框722的回答为“Yes”，则调度器就为link(A，B)确定TXOP的持续时间，下面将对此进行说明(框724)。接着，调度器判断当前帧是否有足够的时间用于link(A，B)的TXOP(框726)。如果答案是“Yes”，那么调度器分配该TXOP给link(A，B)(框728)，并且将link(A，B)的上次服务时间更新为当前帧(框730)。调度器还设置link(A，B)的状态标志为“None”，以表示不需要为链路安排传输，除非由其服务间隔触发(框732)。调度器还从当前帧可使用的传输时间中减去link(A，B)的TXOP持续时间(框734)，然后进入框740。

框726中，如果当前帧中可使用的时间少于link(A，B)的TXOP，那么调度器就分配当前帧中的剩余时间给link(A，B)的TXOP(框736)。调度器不更新link(A，B)的上一次服务时间或者状态标志，因为该链路并未得到充分服务，而且会在下一帧再次被选中。接着，调度器终止当前帧的调度操作，因为已经没有剩余时间可以分配给任何其他链路了。

框740中，调度器从排序列表中去掉link(A，B)。如果像框742所判定的那样排序列表不空而且当前帧还有可用时间，那么，调度器返回框710，为排序列表中的下一条链路调配一次TXOP。否则，如果排序列表中的所有链路都已经被调度过，或者当前帧已经没有时间了，则调度器结束调度。

为简单起见，图6和图7示出了调度器选择各条链路，在该链路的服务间隔出现时，为它调配一次TXOP。如果当前帧中还有可用时间，那么，调度器还可以处理排序列表中服务间隔将很快结束的其它链路，从而在这些链路的服务间隔结束前调度这些链路。

图8示出了图7中框714的一个实现例，即确定在link(B，A)上从站B到站A进行反向传输所用的TXOP的持续时间。首先，调度器确定从站B到站A的传输速率，下面将对此进行说明(框810)。接着，调度器确定从站B到站A发送的反馈，如果有的话(框812)。该反馈可以包括导频信号、块ACK、速率反馈(DRVF)、附加时间请求、一些其它类型的反馈或者它们的任意组合。调度器计算按所确定速率传输反馈需要的时间量，这个时间量叫做“数据时间”(框814)。该数据时间包括传输MAC SDU载荷首部数据(如果有的话)所需的时间。这种首部数据可以包括IEEE 802.11a定义的物理层汇聚协议(PLCP)首部的全部或一部分。

调度器还确定用于传输反向传输开销所需的时间量，叫做“开销时间”(框816)。开销可以包括前导码、PLCP首部、MIMO导频信号等或者它们的任意组合。前导码是一种用于信号检测及可能的其它目的的特定类型的导频符号。MIMO导频符号会在下面描述，可以认为它是框814中反馈的一部分或者框816中开销的一部分。开销可能依赖于站B是接入点还是用户终端、站B的天线数量以及可能的其它因素。例如，接入点可能已经在每个SCAP开始时传输了前导码，在这种情况下，开销仅仅包括PLCP首部和MIMO导频符号。开销的持续时间还依赖于系统设计。作为一个具体例子，如果站B是接入点，那么开销可包括PLCP首部的两个OFDM符号和MIMO导频的四个OFDM符号，每个OFDM符号的持续时间可以是4μs。如果站B是用户终端，那么开销可包括前导码的四个OFDM符号、PLCP首部的两个OFDM符号以及MIMO导频的四个OFDM符号。调度器接着计算link(B，A)的TXOP的持续时间，即数据时间与开销时间之和(框818)。图7的框716中，调度器将这个TXOP持续时间赋予link(B，A)。

图9示出了图7中框724的一个实现例，用于确定在link(A，B)上从站A到站B进行数据传输的TXOP持续时间。如上所述，调度器处于接入点中或者可访问接入点相关信息的网络实体中。调度器可获得不同类型的信息，这取决于接入点是源站A还是目的站B。TXOP持续时间的计算可能因调度器可获得信息类型的不同而不同，下面将对此进行说明。

如果在框910中判定源站A是接入点，那么调度器就掌握了源站A可用的信息。该信息可包括：(1)要发送到目的站B的数据量；(2)站B为向站B发送数据而选择的一个或多个初始速率。调度器确定通过link(A，B)发送到站B的有效载荷(例如，所有流)(框912)。调度器还确定用于从站A到站B传输的一个或多个最终速率，下面将对此进行描述(框914)。接着，调度器计算按所选择的速率传输有效载荷所需要的时间(或数据时间)(框916)。调度器还确定传输数据传输开销所需要的时间量(或开销时间)，例如，如同上面围绕图8所描述的那样(框918)。然后，调度器计算link(A，B)的TXOP持续时间，即数据时间与开销时间之和(920框)。

如果在框910中判定源站A是用户终端，那么调度器就掌握了目的站B可用的信息。该信息可以包括源站A请求的时间量，这可以在前面一帧中在来自站A的反向传输的Duration Requested(请求持续时间)字段中被发送。调度器确定站A请求的时间量(框922)。如果在框924中判定请求持续时间大于0，那么调度器将link(A，B)的TXOP持续时间设置为请求持续时间(框926)。否则，如果请求持续时间为0，这可能是因为站A没有请求时间或者站B接收站A的请求出错所造成的，则调度器就把link(A，B)的TXOP持续时间设置为从站A到站B的短反向传输需要的时间量(框928)。反向传输使得站A可以在其缓存区增大时请求link(A，B)上的时间。反向传输还能够周期性地更新信道状态信息，以便在数据传输初始化时能够进行正确的速率选择和速率控制。调度器可以为反向传输分配小时间量，这可能仅够用于发送MAC首部和导频符号。

调度器使用在框920、926或928中计算出的TXOP持续时间，并在图7的框728中将这个TXOP持续时间赋予link(A，B)。

图10示出了确定用于从站A到站B传输的一个或多个速率的过程1000。过程1000可用于图8的框812(虽然站A和B进行了交换)和图9的框914。

在一个实施例中，为了从接入点向用户终端进行数据传输，用户终端基于从接入点接收到的导频信号，选择一个或多个初始速率，并通过反向传输将初始速率发送给接入点。接着，调度器基于从用户终端接收到的初始速率选择一个或多个最终速率。为了从用户终端向接入点进行数据传输，接入点从用户终端接收导频信号，并选择一个或多个最终速率，以用于进行数据传输。然后，接入点通过反向传输向用户终端发送最终速率。调度器可利用不同类型的信息，这取决于接入点是源站A还是目的站B。最终速率可以用不同的方式来确定，这取决于可用信息。

如果在框1010中判定源站A是接入点，那么调度器获得由站B选择的初始速率，并将其发送给站A(框1012)。调度器确定初始速率的使用期(框1014)。然后，调度器基于初始速率及其使用期导出最终速率(框1016)。例如，调度器可以基于初始速率的使用期折算或减少初始速率，下面将对此进行说明。

如果在框1020中判定目的站B是接入点，那么调度器基于从站A收到的导频信号，获得从站A到站B的无线信道的初始信噪比(SNR)估计(框1022)。接着，调度器确定初始SNR估计的使用期(框1024)，并基于初始SNR估计及其使用期导出调整后的SNR估计(框1026)。调度器可以基于这些SNR估计的使用期，折算初始SNR估计，下面将对此进行说明。然后，调度器基于调整后的SNR估计值选择最终速率(框1028)。调度器还可以按照当前帧与将使用最终速率的未来帧之间的时间量，对速率或SNR估计进行折算。

如果站A和站B都不是接入点，当这些站直接进行对等通信(通过直接链路协议，Direct Link Protocol)就是这种情况，则接入点不对这些站之间的业务数据进行中继。调度器仍然可以管理对等通信。接入点可以继续接收位于其覆盖范围内的用户终端发出的传输，并读取这些用户终端发送的数据速率向量(Data Rate Vector，DRV)。DRV描述了为使接收方能够对传输进行解调而通过MIMO信道发送的数据流所使用的速率。调度器保存DRV信息及DRV信息的观测时间。如果选择link(A，B)来进行调度，那么调度器根据由站A发送到站B的DRV信息获得速率(框1032)。调度器还确定DRV的使用期(框1034)，并基于DRV中由站A选择的初始速率及它们的使用期导出最终速率(框1036)。接入点监听其覆盖范围内的用户终端通过对等通信发送的DRV，而调度器则使用这些DRV对对等通信进行调度。

图10示出了调度器计算用于数据传输的最终速率。其它实体也可以进行速率计算，并提供最终速率给调度器。

图11示出了过程1100，其用于确定请求传输的时间量。用户终端可以执行过程1100，例如，当它有数据要发送的任何时候。用户终端确定要发送到接入点或其它用户终端的有效载荷(例如，所有流)(框1112)。如果在上一次服务间隔内丢弃了数据量，则用户终端将载荷增加该数据量，丢弃数据的原因是丢弃数据的时延超时(框1114)。即使不发送丢弃数据，增加载荷将保证用户终端请求到的时间足够在时延需求内服务后续数据，以免再丢弃数据。用户终端确定一个或多个速率，用于到向目的站传输，例如，使用图10中的过程1000(框1116)。接着，用户终端计算按所选择的速率传输全部载荷所需要的时间量(或数据时间)(框1118)。用户终端还要确定发送数据传输开销需要的时间量(或开销时间)，例如，如同上面围绕图8所作的描述一样(框1120)。然后，用户终端计算请求的时间量，即数据时间与开销时间之和(框1122)。接着，用户终端将请求的持续时间发送到接入点。

4、传输模式与速率选择

为了提高性能和灵活性，无线网络100可以支持多种传输模式。表3列出了一些传输模式及其简单描述。

MIMO系统可以对非导引模式使用空间扩展，以增强性能。通过空间扩展，也叫做伪随机传输导引(pseudo-random transmit steering，PRTS)，源站用不同的导引向量执行空间处理，从而使数据传输受益于分集，分集是在全部有效信道上观测到的，且不会在单一的坏信道实现中滞留更长时间。

各种传输模式具有不同的能力和要求。通常情况下，导引模式可以获得较好的性能，如果源站有充足的信道或控制信息用于在正交空间信道上传输数据，就可以使用它。非导引模式不需要任何信道信息，但性能可能不如导引模式。选用合适的传输模式依赖于可用的信道信息、源站与目的站的能力、系统要求等等。为简单起见，下面描述从源站(发送)A到目的站B(接收)的数据传输。

对于导引模式，站A在MIMO信道的N_S个本征模式上传输数据，这N_S个本征信道由站A的N_T个发送天线与站B的N_R个接收天线构成，且N_S≤min{N_T，N_R}。MIMO信道可以表示为一个N_R x N_T信道响应矩阵H。对于无线TDD MIMO网络来说，在为解决发送和接收射频链的频率响应差异问题而进行了校准过程后，可以认为两条相反链路的信道响应互反(reciprocal)。这样，如果H _ab表示站A到站B的link(A，B)的信道响应矩阵，那么

就表示站B到站A的link(B，A)的信道响应矩阵，其中

是H _ab的转置。对于互反信道来说，站A能够基于站B发送到站A的MIMO导频信号，估计出link(A，B)的MIMO信道响应。于是，站A可以“对角化”H _ab(例如用奇异值分解)，得到本征向量，以用于在H _ab的本征模式上传输数据。本征导引指导引模式的空间处理。本征向量是能够在本征模式上进行传输的导引向量。

对于非导引模式而言，站A在MIMO信道的N_S个空间信道上传输数据到站B。站A可以不做任何空间处理，从它的N_T个传输天线传送最多N_S个数据流。站A也可以利用站B知道的导引向量进行空间处理，以获得空间扩展。站A还可以对发往站B的MIMO导频和数据同时进行空间扩展，此时站B就不需要知晓站A所做的空间处理。

MIMO导频信号是使接收站能够特征化MIMO信道的导频信号。非导引MIMO导频信号是由N个发送天线发出的N个导频传输构成的导频信号，其中来自各发送天线的导频传输可被接收站识别。导引MIMO导频信号是在MIMO信道的本征模式上发送的导频信号。在link(A，B)上发送的导引MIMO导频信号可以基于link(A，B)的本征向量产生，而这些本征向量可以根据通过link(B，A)接收的导引MIMO导频信号或者非导引MIMO导频信号得到。

对于导引模式而言，站A使用本征向量进行本征导引。本征向量变化的频率依赖于MIMO信道的可变性。站A也可以对各个本征模式使用不同的速率。对于非导引模式来说，站A可以对所有的空间信道使用同样的速率。各个本征模式或空间信道所支持的速率由本征向量/空间信道所达到的SNR决定。各条链路的SNR可以在每次通过该链路接收到一个导引或非导引MIMO导频信号时进行估计。接收站可以计算该链路支持的一组速率，并将速率信息发送给发送站。

在一个实施例中，用于数据传输的特定传输模式是基于可用的信道信息的使用期来确定的。空间信道的速率是基于空间信道的SNR估计及其使用期来确定的。各个站可以记录向其它站发送MIMO导频信号或从其它站接收MIMO导频信号的时间。各个站可以利用该信息去确定当前可用的信道信息的使用期及质量。表4给出了下面描述中要用的一个变量列表，对应于站A选择的用于从站A到站B进行数据传输的传输模式和速率。

表4

站A可以如下确定当前帧n中可用的信道信息(或称“当前信道信息”)的使用期。如果当前信道信息是从站B接收的一个非导引MIMO导频信号导出的，那么此信息的使用期等于非导引MIMO导频信号的使用期。不过，在为获得信道信息而处理非导引MIMO导频信号时，发生了

延迟，或者，这等于说，信道信息可用要比接收到非导引MIMO导频信号晚

秒。这样，最近的可能用于导出当前信道信息的非导引MIMO导频信号是至少

秒前接收的。上一帧k_u中发送的最近的非导引MIMO导频信号满足：

$[t_{\mathrm{current}}-t_{\mathrm{rx}}^u(A\&LeftArrow;B,k_u)]\&GreaterEqual;d_{\mathrm{pilot}}^u$ 等式(6)

等式(6)确定最近的帧k_u，该帧中接收的非导引MIMO导频信号可能用于导出了当前信道信息。于是，从非导引MIMO导频信号得出的当前信道信息的使用期可以表示为：

${\mathrm{Age}}^u=t_{\mathrm{current}}-t_{\mathrm{rx}}^u(A\&LeftArrow;B,k_u),$ 等式(7)

其中，当没有收到非导引MIMO时，则Age^u＝-∞。

如果当前信道信息由从站B接收的导引MIMO导频信号得出，那么，该信息的使用期等于导出导引MIMO导频信号的相应非导引MIMO导频信号的使用期。站A处理从站B接收的导引MIMO导频信号会产生时延

而站B处理相应的由站A发送的非导引MIMO导频信号会产生时延这样，最近的可能用于了导出当前信道信息的非导引MIMO导频信号是至少

秒之前接收的。这个最近的非导引MIMO导频信号是在最近的帧k_s中发送的，其满足：

$[t_{\mathrm{current}}-t_{\mathrm{rx}}^s(A\&LeftArrow;B,i)]\&GreaterEqual;d_{\mathrm{pilot}}^s\mathrm{AND}[t_{\mathrm{rx}}^s(A\&LeftArrow;B,i)-t_{\mathrm{tx}}^u(A\&RightArrow;B,k_s)]\&GreaterEqual;d_{\mathrm{pilot}}^u$ 等式(8)

等式(8)确定了最近的帧k_s，该帧中发送的非导引MIMO导频信号可能用于导出了当前信道信息。于是，从导引MIMO导频信号导出的当前信道信息的使用期可以表示为：

${\mathrm{Age}}^s=T_{\mathrm{current}}-t_{\mathrm{tx}}^u(A\&LeftArrow;B,k_s),$ 等式(9)

其中，如果没有收到导引MIMO，则Age^s＝-∞。

当前信道信息的使用期Age_{ch_inf}(n)可以表示为：

Age_{ch_inf}(n)＝min(Age^u，Age^s)                    等式(10)

传输模式可以基于当前信道信息的使用期进行选择，如下所示：

等式(11)

传输模式还可以基于其它相关信息进行选择，如MIMO信道的时变特性。例如，Age^u与Age^s可以是信道类型(如，快或慢衰落)的函数，不同的信道类型可以使用不同的使用期门限值等。

站A可以选择用于传输数据到站B的最终速率，这是基于导出这些速率的当前MIMO导频的使用期而实现的。Link(A，B)支持的从站A到站B的速率取决于站B接收到的SNR，而SNR可以基于从站A接收的导引或非导引MIMO导频信号进行估计。站B可以将所接收的SNR转换为初始速率，再将这些初始速率回送给站A。站A可以基于来自站B的初始速率，估计站B接收到的SNR。例如，站A可将各初始速率放在一个查找表中，该查找表可以为初始速率提供要求的SNR。站A在当前帧n中可用的SNR集合(或“当前SNR信息”)可以表示为SNR(A ←B，n)，其获取时间是t_snr(A←B，n)。

导致时延d_snr的原因是：(1)站B要处理导引或非导引MIMO导频信号，估计所接收的SNR，回送初始速率给站A；(2)站A处理初始速率以获得当前SNR信息。因此，站A在至少d_snr秒前发送了可能用于获取当前SNR信息的最近MIMO导频信号，这可以表示为：

$[t_{\mathrm{snr}}(A\&LeftArrow;B,n)-\underset{i}{\max }\{t_{\mathrm{tx}}^u(A\&RightArrow;B,i),t_{\mathrm{tx}}^s(A\&RightArrow;B,i)\left\}\right]\&GreaterEqual;d_{\mathrm{snr}}$ 等式(12)

等式(12)确定了最近的帧i，在帧i中针对该帧的最新导引或非导引MIMO导频信号可能用于导出了当前SNR信息。于是，当前SNR信息的使用期可以表示为：

${\mathrm{Age}}_{\mathrm{snr}\_\inf }\left(n\right)=t_{\mathrm{current}}-\max \{t_{\mathrm{tx}}^u(A\&RightArrow;B,i),t_{\mathrm{tx}}^s(A\&RightArrow;B,i)\}$ 等式(13)

最终速率可以基于当前SNR信息、SNR信息的使用期以及可能的其它信息来进行选择。例如，如果当前SNR信息的使用期超过了SNR使用期门限值(即

)，那么可以认为SNR信息太陈旧，并停止使用它。在这种情况下，最健壮的传输模式和最低的速率(例如，非导引模式下的最低速率)可能用于到站B的数据传输。如果当前SNR信息的使用期小于SNR使用期门限值，那么站A获得的SNR可以基于SNR信息的使用期进行调整，并且这些调整过的SNR可以用于选择最终速率。SNR调整可以采用多种方式执行。

如果选用导引模式，那么站A就会接收到每个本征模式的初始速率，基于每个本征模式的初始速率确定该本征模式要求的SNR，并基于SNR信息的使用期调整每个本征模式要求的SNR。例如，SNR回退量(back-off)可以基于使用期的线性函数进行计算，如下所示：

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{age}\_\mathrm{bo}}\left(n\right)=\frac{{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{adj}\_\mathrm{rate}}}{{\mathrm{Age}}_{\mathrm{snr}\_\inf }\left(n\right)},$ 等式(14)

其中SNR_{adj_rate}是SNR的调整速率(例如，SNR_{adj_rate}＝50dB/sec)。于是，每个本征模式的调整SNR可以如下计算：

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{adj},m}^s\left(n\right)={\mathrm{SNR}}_{\mathrm{req},m}\left(n\right)-{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{age}\_\mathrm{bo}}\left(n\right)-{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{bo}}^s,$ 等式(15)

其中，SNR_req，m(n)是本征模式m(根据初始速率获取)要求的SNR；

是导引模式的回退量(例如，

)；以及

是对导引模式的本征模式m的调整SNR。

站A可将各个本征模式的调整SNR提供给一个查找表，查找表然后提供该本征模式对应的最终速率。站A可以使用与站B用来获取各本征模式的初始速率相同的查找表，也可以使用不同的查找表。

如果选用的是非导引模式，那么站A可以接收各本征模式的初始速率，并且可以为非导引模式中的数据传输确定单一最终速率。各本征模式的调整SNR可以如下计算：

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{adj},m}^u\left(n\right)={\mathrm{SNR}}_{\mathrm{req},m}\left(n\right)-{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{age}\_\mathrm{bo}}\left(n\right)-{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{bo}}^u,$ 等式(16)

其中，

是非导引模式的回退量(例如，

)；

是非导引模式的本征模式m的调整SNR。

可以用来处理各种因素，例如分布于所有N_S个空间信道上的总传输能量、因各数据分组之间SNR的变化而导致的性能损失等等。

以及SNR_{adj_rate}可以通过计算机仿真、经验测量等来确定。

当前帧n中用于数据传输的空间信道的数量N_sch(n)可以通过计算“好”本征模式的数量来确定，在“好”本征模式下，调整SNR大于SNR门限值SNR_th。对于各本征模式m来说，如果

那么本征模式m被N_sch(n)考虑在内。这样，用于非导引模式的空间信道的数量就小于或等于本征模式的数量，或者表示为N_sch(n)≤N_s。非导引模式的SNR平均值SNR_avg(n)可以如下计算：

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{avg}}\left(n\right)=10{\log }_{10}\left[\frac{N_S}{N_{\mathrm{sch}}\left(n\right)}\right]+\frac{1}{N_{\mathrm{sch}}\left(n\right)}\&CenterDot;\underset{m=1}{\overset{N_S}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{adj},m}^u\left(n\right)$ 等式(17)

站B选择各本征模式的初始速率，其基于这样一个假设：所有N_S个本征模式都用于数据传输，且所有本征模式都使用相同的传输能量。如果非导引模式使用少于N_S个空间信道，那么对各选定的空间信道，就可以使用较高的传输能量。等式(17)中等号右边的第一项表示：如果选用少于N_S个空间信道，就对各空间信道使用较高的传输能量。等式(17)中等号右边的第二项是帧n中选用的N_sch(n)个空间信道的SNR平均值(单位为dB)。

站A可将平均SNR提供给一个查找表，查找表然后提供非导引模式对应的最终速率。站A可以使用与站B用来获取非导引模式初始速率相同的查找表，也可以使用不同的查找表。另一种可选情况是，站A也可以从站B接收非导引模式对应的单一初始速率。在这种情况下，站A可以基于初始速率，确定非导引模式的SNR需求；基于SNR信息的使用期，调整SNR需求；基于调整后的SNR，确定非导引模式的最终速率。

最终速率也可以基于其它相关信息确定，如MIMO信道的时变特性。例如，SNR回退量SNR_{age_bo}(n)和/或使用期门限值

可能是信道类型(例如，快或慢率略)的函数。为简单起见，SNR回退量是基于使用期的线性函数计算出来的，如等式(14)所示。通常，SNR回退量可以是使用期和/或其它参数的任意线性或非线性函数。

5、系统

图12示出了无线网络100中的接入点110和两个用户终端120x及120y的框图。接入点110配备有N_ap个天线1224a到1224ap。用户终端120x配备有单一天线1252x，用户终端120y配备有N_ut个天线1252ya到1252yu。

在上行链路上，在每个预定要进行上行链路传输的用户终端120中，传输(TX)数据处理器1288从数据源1286接收业务数据，从控制器1280接收控制数据(例如，块ACK)。TX数据处理器1288基于为该用户终端选择的最终速率对数据进行编码、交织和调制，然后提供数据符号。在每个具有多天线的用户终端中，TX空间处理器1290对导引模式或非导引模式的数据符号进行空间处理(如果可行的话)，然后提供传输符号。导频符号可以在需要的情况下与数据符号或传输符号进行复用到一起。各发射机单元(TMTR)1254处理(如，转换成模拟、放大、过滤以及上变频)其相应的传输符号流，以产生上行链路信号。从发射机单元1254发出的上行链路信号由天线1252发送到接入点。

在接入点110中，N_ap个天线1224a至1224ap从用户终端接收上行链路信号。各天线1224为相应的接收机单元(RCVR)1222提供接收信号，后者处理接收信号，并提供接收符号。接收(RX)空间处理器1240对从所有的接收机单元1222发来的接收符号，进行接收机空间处理，并提供检波符号，检波符号是对用户终端发送的数据符号的估计。RX数据处理器1242基于每个用户终端使用的最终速率，对该用户终端的检波符号进行解调、解交织以及解码。各用户终端的解码后数据保存到数据信宿1244和/或提供给控制器1230。

在下行链路上，在接入点110中，TX数据处理器1210从数据源1208接收所有预定进行下行链路传输的用户终端的业务数据，从控制器1230接收控制数据(如，块ACK)，以及从调度器1234接收调度信息。TX数据处理器1210基于为每个终端选择的最终速率，对该用户终端的数据进行编码、交织以及调制。TX空间处理器1220对导引模式或非导引模式下各用户终端的数据符号进行空间处理(如果可行的话)、复用导频符号并提供传输符号。各发射机单元1222处理各自的传输符号流，并产生下行链路信号。来自N_ap个发射机单元1222的N_ap个下行链路信号从N_ap个天线1224发送到用户终端。

在各个用户终端120中，天线1252从接入点110接收下行链路信号。各接收机单元1254处理来自其对应天线1252的接收信号，并提供接收符号。在具有多天线的各用户终端内，RX空间处理器1260对来自所有接收机单元1254的接收符号进行接收机空间处理，并提供检波符号。RX数据处理器1270对检波符号进行解调、解交织和解码，然后将解码数据提供给用户终端。

控制器1230、1280x及1280y分别控制接入点110、用户终端120x及用户终端120y的操作。各用户终端的控制器1280可以发送反馈信息(如，初始速率、请求的持续时间等等)给接入点。存储单元1232、1282x以及1282y保存分别由控制器1230、1280x及1280y使用的程序代码及数据。调度器1234对接入点及用户终端执行调度，上面已经对此进行了描述。调度器1234可以如图12所示，位于接入点中，或位于其它网络实体中。

图13示出了接入点110的CSI处理器1228的一个实施例的框图。信道估计器1312接收各用户终端通过上行链路发送的导频信号，并导出用户终端的信道响应估计。传输模式选择器1314基于信道信息及其使用期，为每个多天线用户终端选择导引模式或非导引模式，前面已经对此进行了描述。SNR估计器1316基于从各用户终端接收的导频信号，为该用户终端估计SNR。速率选择器1318为每个用户终端估计最终速率，这是基于来自SNR估计器1316的SNR估计或者该用户终端发送的初始速率实现的，前面已经对此进行了描述。各用户终端的CSI处理器1278也可以用类似CSI处理器1228的方式来实现。

图14示出了接入点110中调度器1234的一个实施例的框图。计算单元1412接收注册在调度器1234中的各链路上的流的吞吐量、时延和/或其它需求，并计算该链路的服务间隔，前面已经对此进行了描述。存储单元1414保存各注册链路的信息，如它的服务间隔、上次服务时间、状态标志、优先级信息等。链路选择器1416选择链路进行传输，这是基于它们的服务间隔和/或其它标准来实现的。计算单元1418为选定的每条链路计算TXOP持续时间，该操作基于：(1)队列/缓存信息和该链路的速率；或(2)该链路的请求持续时间。链路调度器1420将单元1418计算出的TXOP值赋予选定的链路，更新经过调度的链路并提供经过调度的链路的调度信息。

链路选择器1416及链路调度器1420可以执行图6及图7所示的过程。计算单元1418可以执行图8及图9所示的过程。图13中的速率选择器1318可以执行图10及图11所示的过程。

本领域技术人员应当理解，可以使用多种不同技术和方法来表示信息和信号。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。

本领域技术人员还应当明白，结合本文所公开的实施例描述的各种示例性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以采用电子硬件、计算机软件或软硬件结合的方式来实现。为了清楚地表示硬件和软件之间的可交换性，上面对各种示例性的组件、框、模块、电路和步骤均针对其功能进行了总体上的描述。这种功能是以硬件实现还是以软件实现取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定的应用以变通的方式来实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。

用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意组合，可以实现或执行结合本文公开的实施例所描述的各种示例性的逻辑框图、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，该处理器也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可能实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。

结合本文公开的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或者其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其他形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使得处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。或者，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。或者，处理器和存储介质也可以作为用户终端中的分立组件存在。

本文包含的标题用于参考，其旨在定位特定的章节。这些标题并非用于限制其下描述的概念的范围，这些概念可以应用到整个说明书的其他章节。

所公开实施例的上述描述使得本领域技术人员能够实现或者使用本发明。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且本文定义的总体原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的基础上应用于其他实施例。因此，本发明并不限于本文给出的实施例，而是与符合本文公开的原理和新颖特征的最广范围相一致。

Claims (12)

1.一种用于对数据传输进行调度的方法，包括：

识别至少一个数据流，以便将其调度用于进行数据传输；

确定为所述至少一个数据流中的每一个数据流发送确认信息所用的速率；以及

对每一个数据流的反向传输进行调度，以达到所述数据流的确认速率。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

为每个数据流确定服务间隔，以达到所述流的确认速率。

3.如权利要求1所述的方法，还包括：

识别与所述至少一个数据流相对应的至少一个确认(ACK)流；

为每个ACK流确定传输速率；以及

把为每个ACK流确定的速率调配给所述ACK流。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

基于每个数据流的估计数据速率、物理层开销、确认(ACK)块大小或其任意组合，确定给所述数据流的反向传输调配的时间量。

5.无线网络中的一种设备，包括：

选择器，识别至少一个数据流，以便将其调度用于进行数据传输；

计算单元，确定为所述至少一个数据流中的每一个数据流发送确认信息所用的速率；以及

调度器，对每一个数据流的反向传输进行调度，以达到所述数据流的确认速率。

6.如权利要求5所述的设备，其中，所述确认信息是媒体接入控制(MAC)确认信息。

7.如权利要求6所述的设备，其中，所述计算单元还为每个数据流确定服务间隔，以达到所述流的确认速率。

8.如权利要求5所述的设备，

其中，所述选择器还识别与所述至少一个数据流相对应的至少一个确认(ACK)流，

其中，所述计算单元还为每个ACK流确定传输速率，以及

其中，所述调度器还把为每个ACK流确定的速率调配给所述ACK流。

9.如权利要求8所述的设备，其中，每个ACK流承载相应数据流的传输控制协议(TCP)确认信息。

10.无线网络中的一种设备，包括：

用于识别至少一个数据流，以便将其调度用于进行数据传输的模块；

用于确定为所述至少一个数据流中的每一个数据流发送确认信息所用的速率的模块；以及

用于对每一个数据流的反向传输进行调度，以达到所述数据流的确认速率的模块。

11.如权利要求10所述的设备，还包括：

用于为每个数据流确定服务间隔，以达到所述流的确认速率的模块。

12.如权利要求10所述的设备，还包括：

用于识别与所述至少一个数据流相对应的至少一个确认(ACK)流的模块；

用于为每个ACK流确定传输速率的模块；以及用于把为每个ACK流确定的速率调配给所述ACK流的模块。

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