CN101009933B - 在无线移动通信系统中确定上行链路优先级的装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种无线移动通信系统，其中移动站报告指示当前使用的传输功率以及额外可用的传输功率的数量的净空值。基站收发信机的上行链路调度方法包括根据预设参考传输格式归一化净空值；确定移动站的平均数据速率；考虑到归一化的净空值和平均速率，确定移动站的优先级。

Description

在无线移动通信系统中确定上行链路优先级的装置和方法

技术领域

本发明一般地涉及无线移动通信系统，特别地涉及在无线移动通信系统中用于基站收发信机(base transceiver station，BTS)确定移动站的上行链路调度优先级的装置和方法。

背景技术

由于在传统无线移动通信系统即码分多址(CDMA)通信系统的上行链路中没有应用调度方法，那么就不必为移动站确定优先级。替代地，使用传输速率控制方法，执行移动站的干扰控制，并且确定每一个移动站的数据速率。在这里，传输速率控制方法是根据小区内干扰量来总体增大或减小所有移动站数据速率的方法。即，CDMA通信系统的基站收发信机(BTS)根据热升(Rise over Thermal，RoT)的变化控制移动站的数据速率，热升是自身小区干扰、其他小区干扰以及热噪声总和与热噪声的比率，因此所有移动站的传输功率可以以恒定的接收功率抵达BTS，而不管BTS和移动站之间的距离如何。

更详细地，CDMA通信系统的每一个BTS测量自身小区中信号干扰(RoT)、来自其他小区的信号干扰、和热干扰的总和，并且如果总干扰超过预设门限，BTS通过总体减小处于覆盖区内的移动站的数据速率来降低信号干扰的影响；并且如果总干扰没有超过预设门限，BTS通过总体增大处于覆盖区内的全体移动站的数据速率而增大信号干扰的影响，以便把自身小区内的干扰量(RoT)保持在预定范围内。因为每个BTS的大部分干扰量是CDMA通信系统的上行链路中的自身小区中的信号干扰，所以该方法是有效的。因此，可以通过控制小区内所有移动站的数据速率来直接控制CDMA通信系统自身小区的干扰。这样，由于可以通过每个BTS仅控制自身小区中的信号干扰来控制整个通信系统的干扰，所以每个移动站的数据速率就可以被保证在预定水平。

然而，在宽带无线接入通信系统中或基于IEEE 802.16e标准的2.3GHz可携式因特网(WiBro)通信系统(其作为下一代移动通信系统已被开发并在市场上可获得)中，根据系统特性不能应用该保证数据速率的方法。即，由于系统上行链路的大部分干扰量是来自其他小区的信号干扰，即，由于自身小区的干扰可以被忽略，所以很难如CDMA通信系统那样每个BTS直接控制其他小区的干扰。

将描述可使之区别于传统CDMA通信系统的宽带无线接入通信系统和可携式因特网通信系统的特性。在下文中，为了便于描述，宽带无线接入通信系统或可携式因特网通信系统被称为WiBro通信系统。

首先，在WiBro通信系统中，BTS在移动站之间执行测距(ranging)处理，使得从不同移动站发送的信号在相同的时间到达BTS，并且控制每一个移动站把循环前缀字段插入到要发送的数据突发中，使得通过多个路径在不同时间到达BTS的信号彼此不干扰。另外，由于WiBro通信系统使用正交频分多址(OFDMA)方案，在子载波间存在正交性。因而，被分配了特定时隙的移动站的信号不会干扰被分配了另一时隙的另一移动站的信号。

其次，在WiBro通信系统中，由于上行链路由分集(diversity)子信道组成，所以相邻的BTS使用不同的子信道。

基于WiBro通信系统的特性，应用于传统CDMA通信系统的传输速率控制方法不能应用于WiBro通信系统。另外，由于位于BTS附近的移动站使用最大的传输功率可以获得高传输速率，该调度方法较传输速率控制方法更适用于位于BTS附近的移动站。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在无线移动通信系统的上行链路调度方法中确定移动站优先级的装置和方法。

本发明的另一目的是提供一种在无线移动通信系统用于保证移动站公平和高数据速率的上行链路调度装置和方法。

根据本发明的一个方面，提供一种无线移动通信系统中基站收发信机(BTS)的上行链路调度方法，其中移动站向BTS报告指示当前使用的传输功率以及额外可用的传输功率的数量的净空(headroom)值，该方法包括根据预设参考传输格式归一化净空值；确定移动站的平均数据速率；考虑到经归一化的净空值和平均速率，确定移动站的优先级。

按照本发明的一个方面，提供一种无线移动通信系统中基站收发信机(BTS)的上行链路调度装置，其中，移动站向BTS报告指示当前使用的传输功率以及额外可用的传输功率的数量的净空(headroom)值，该装置包括：上行链路调度器，用于根据预设参考传输格式归一化净空值，确定移动站的平均数据速率，并且考虑到归一化的净空值和平均速率来确定移动站的优先级。

附图说明

本发明的上述和其他目的、特征、和益处将通过下面结合附图的详细描述变得更清楚：

图1是无线移动通信系统中上行链路调度器的结构；和

图2是一流程图，图示根据本发明的无线移动通信系统中用于确定移动站优先级的基站收发信机所使用的方法。

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的优选实施例。在下述描述中，不再详细描述公知的功能或结构，因为它们将在不必要的细节上模糊本发明。

本发明提供一种用于确定无线移动通信系统的移动站上行链路调度中优先级的新方法。

更详细地，上行链路优先级确定方法是基于比例公平(ProportionalFair，PF)调度方法。然而，由于PF调度方法不能依原样(as it is)应用于IEEE802.16或可携式因特网(WiBro)通信系统，所以本发明中提供了现有的PF调度优先级计算方法的新表达，以使得该新表达可以应用于上行链路。

PF调度方法根据基站收发信机(BTS)和每个移动站之间的信道状态考虑数据速率，并且主要用于下行链路系统。即，在下行链路中，由于BTS可以从自每一移动站发送的信道质量指示符(Channel Quality Indicator，CQI)直接检测信道状态，所以BTS可以立即使用所检测的信道状态用于PF调度。相反，在上行链路中，由于不存在诸如CQI的信息，需要一种匹配信道状态至数据速率的方法来确定优先级。由于在IEEE 802.16e标准中定义了净空(headroom)指示BTS和移动站之间的距离和信道状态，所以可以使用净空来确定上行链路调度方法和优先级。将描述根据本发明的上行链路调度优先级确定方法。

BTS可以通过下述操作来确定将被分配资源的移动站的优先级：归一化从移动站报告的净空值以预设调制方法、码率(coding rate)、子信道数量；在考虑到要被分配给移动站的调制和编码方案(MCS)所需要的信号干扰噪声比(signal to interference and noise ratio，SINR)的情况下从经归一化的净空值确定最终的净空值，以及基于最终的净空值确定每一个移动站的平均数据速率。

本发明可以优选地应用于使用OFDMA方案的宽带无线接入通信系统和使用2.3GHz频带的便携式因特网(WiBro)业务以及其中传输净空信息至BTS的通信系统。在下文中，如上所述，为了便于描述，宽带无线接入通信系统或可携式因特网业务被称为WiBro通信系统。

在描述本发明之前，将描述WiBro通信系统的数据传输结构。WiBro通信系统的数据传输是在帧基础上完成的，每个帧被分为传输下行链路数据期和传输上行链路数据期。上行链路数据期和下行链路数据期基于频率轴和时间轴被再一次划分。基于频率轴和时间轴的二维排列而被划分的每个元素被称为时隙。在WiBro通信系统中，通过动态分配时隙给多个移动站而共享上行链路无线资源。

图1是WiBro通信系统中上行链路(UL)调度器100的结构。

参考图1，上行链路调度器100包括干扰块110，优先级确定块120，以及数据突发传输格式确定块130。

干扰块110通过控制用于每个移动站数据传输的最大MCS等级而将影响相邻移动站的干扰信号幅度维持在预定的水平，从而保证每个移动站的数据速率和最大吞吐量。

优先级确定块120从要求上行链路调度的多个移动站之中选择具有无线资源分配的最高优先级的移动站。

数据突发传输格式确定块130考虑到每个移动站的可用传输功率和当前信道状态来确定数据突发传输格式。在此，数据突发传输格式指示要使用的MCS等级，以及要被分配用于数据突发传输的时隙数量。

本发明涉及用于确定移动站优先级的方法，其由优先级确定块120执行，因而，将省略干扰块110和数据突发传输格式确定块130的详细描述。

UL调度器100根据由移动站发送的诸如控制信息、通用数据信息、基于高或低服务质量(QoS)请求的信息等数据突发信息的类型来执行分级区分的调度。

UL调度器100必须首先根据循环(round-robin)调度方法分配时隙给期望发送控制信息和带宽请求的移动站。

另外，UL调度器100根据QoS调度方法分配时隙给期望发送信息的移动站，所述信息包括时延限制请求信息，诸如非请求的许可服务(Unsolicited Grant Service，UGS)、实时轮询服务(real-time Polling Service，rtPS)、或扩展的实时轮询服务(extended real-time Polling Service，ertPS)。

最后，UL调度器100根据一般公平(General Fair，G-Fair)调度方法分配剩余时隙给期望传输信息的移动站，所述信息包括微小时延限制请求或无时延限制请求信息，诸如非实时轮询服务(nrtPS)或尽力(Best Effort，BE)服务。

可以使用G-Fair调度方法把本发明提出的优先级计算应用于包括微小时延限制请求或无时延限制请求诸如nrtPS或BE服务的信息。

将首先描述对于本发明所提出的确定WiBro通信系统上行链路调度中优先级的方法重要的PF调度方法。

如上所述，PF调度方法是检测BTS和移动站之间的信道状态以及确定移动站优先级，从而可以保证每个移动站的公平性和最大处理速率的方法，并且主要用于WiBro通信系统的下行链路调度。每个移动站测量下行链路导频或前导(preamble)信号的幅度、从测量的结果检测信道状态、并把所检测的信道状态以CQI的格式报告给BTS。BTS从CQI提取每个移动站的信道状态并根据该提取的信道状态分配数据速率给每个移动站。即，PF调度方法可以通过根据BTS和移动站之间的信道变化而分配不同的数据速率给移动站来确定请求调度的移动站的优先级。等式(1)指示用于下行链路调度的基本PF调度优先级计算公式，其中以更高优先级的顺序执行调度。

${\mathrm{priority}}_{\mathrm{PF},\mathrm{DL}}=\frac{\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}\left(\mathrm{CQI}\right)}{E\left(\mathrm{data\; rate}\right)}---\left(1\right)$

在等式(1)中，Data_Rate(CQI)表示在考虑自移动站报告的CQI的情况下在检测信道变化之后可以分配给移动站的数据速率，E(data rate)表示每个移动站的平均数据速率。

然而，下行链路调度方法不能用于确定上行链路调度的优先级。由于干扰量和每拍调(tone)的传输功率值在WiBro通信系统的下行链路中是固定的，所以BTS在考虑从移动站反馈的CQI的情况下可以相互比较移动站的信道状态。然而，由于信号干扰量在WiBro通信系统的上行链路中是变化的，所以即使移动站具有同样的性能，每个移动站的传输功率值也根据多少个子信道或时隙被使用而变化。因而，BTS不能使用与下行链路相同的方法检测每个移动站的信道状态。

替代地，BTS可以使用上行链路中移动站的传输功率来确定每个移动站的信道状态。即，BTS通过使用移动站的净空信息间接地估计信道状态，并且基于所估计的信道状态分配不同的数据速率给移动站来确定移动站的优先级。净空信息是向BTS通知每个移动站当前使用的传输功率以及额外可用的传输功率的大小的信息。净空信息被定义为不是由移动站在每一帧中周期性地传输给BTS的信息，而是在满足特定条件时每一移动站向BTS传输的信息。

现在将描述使用净空信息确定WiBro上行链路调度优先级的方法。

WiBro上行链路调度优先级基本上是基于传统的使用用于确定信道状态的信息与平均数据速率的比值的PF调度方法。然而，通过将使用净空信息的数据速率来取代根据用来确定信道状态的CQI的数据速率，PF调度方法可以被用于上行链路调度。对于该PF调度方法额外增加了加权因子。

BTS从多个移动站接收净空信息，并将每个移动站的净空信息归一化为在同样条件下的净空值。即，把每个接收到的净空值转换为根据预设的参考传输格式的净空值，并且把经转换的净空值除以每个移动站的平均数据速率。执行净空值转换，这是因为，当移动站由于分配了低的MCS等级(当信道状态低劣时)而报告给BTS高的净空值时以及当移动站由于分配了高的MCS等级(当信道状态好时)而报告给BTS低的净空值时，尽管后者的移动站具有良好的信道状态但是BTS可能基于低净空值而错误地判断后者中的移动站具有低劣的信道状态。

这样，由于如果把两个净空值彼此直接地比较则正确性和公平性降低，所以把净空值转换为参考传输格式的净空值以便保证比较的公平性。因此，为了在同样条件下归一化净空值，参考传输格式被假定为，例如调制方法为正交相移键控(QPSK)调制方法且码率为1/2。另外，假设参考传输格式在频域中使用单个时隙。

现在将使用下述等式更详细地描述确定WiBro通信系统的上行链路调度中优先级的方法。等式(2)表示基于上述描述的WiBro上行链路优先级确定方法。

${\mathrm{priority}}_{\mathrm{UL}}=\frac{\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}\left(\mathrm{SINR}\right)}{E{\left(\mathrm{data\; rate}\right)}^{\mathrm{\α}}}\×U_{\min ,\mathrm{nrtPS}}\×U_{\max }\×W---\left(2\right)$

在等式(2)中，Data_Rate(SINR)表示使用对应于SINR的数据速率的移动站的当前信道状态，E(data rate)表示移动站的平均数据速率，α表示用于公平调度的公平性指数(exponent)值，以及U_min，nrtPS表示用于反映最小保留业务率(traffic rate)的因子。U_max表示用于反映最大持续业务率的值，W是加权因子。

如上所述，本发明中的用于计算优先级的等式采用了考虑到nrtPS类型的QoS参数的因子、用于连接间的权重的业务(traffic)优先级因子，以及用于保证公平性的公平性指数因子。

在等式(2)中，U_min，nrtPS可以由等式(3)表示，其对于BE连接值为1。

在等式(3)中，X_reserved表示为了满足最小保留业务率每个非请求轮询间隔要传输的信息比特大小，X_reserved表示在0和下述一值之间被选择作为最大值的值，所述一值是通过从以每一非请求轮询间隔增加X_reserved的值中减去当被选择和分配信道(或时隙)时所传输的信息比特的数目而获得的，W_x表示加权因子。

等式(3)增大了在关于nrtPS的连接之中下述连接的优先级，该连接每个非请求轮询间隔不传输对应于最小保留业务率的数据量。

在等式(2)中，U_max表示用于反映最大持续业务率的值。即，通过比较移动站的E(data rate)值和当数据以最大持续业务率被传输时每帧所传输的数据大小EPsize_{max sustained traffic rate}来确定U_max。这可以由等式(4)表示。

如上所述，W表示反映根据连接的业务优先级的加权因子，并且可以使用由IEEE 802.16e标准定义的业务优先级T(具有[0，7]的值)来计算。即，如果总计带宽请求值大于0，其被确定为W＝2^T，使用被确定为在服务协商中传输的值的T，如果总计带宽请求值为0，W＝0。

作为参考，当使用等式(2)计算每个移动站的优先级时，仅当所计算的值priority_UL为非零时，移动站才成为调度目标。

将更详细地描述作为等式(2)中最基本项的PF调度方法(等式(2)中的第一项)。等式(5)表示PF调度方法，其是用于确定WiBro上行链路调度中优先级的最基本的。即，BTS根据把对应于当前SINR的数据速率Data_Rate(SINR)除以移动站的平均数据速率E(data rate)所得到的值，来选择用于最初调度的移动站。

${\mathrm{priority}}_{\mathrm{UL}}=\frac{\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}\left(\mathrm{SINR}\right)}{E\left(\mathrm{data\; rate}\right)}---\left(5\right)$

在等式(5)中，SINR的值由BTS在移动站的同样条件下获得(使用单个或同样时隙的条件)。即，SINR值是指示每个移动站在当前调度时间的信道状态的值，并且是测量每时隙测量的SINR值，这样，等式(2)的分子可以由等式(6)表示。

priority_{PF，UL_numerator}＝Data_Rate(SINR_slot)(6)

由于WiBro通信系统的上行链路使用分集信道分配方法，所有时隙的干扰量几乎相同。分集信道分配方法是如下方法：通过针对每个BTS(或扇区)以不同的方法混合多个子载波而将存在于整个频带范围内的多个子载波进行分组来创建多个分集子信道，并且把所创建的分集子信道分配给移动站。因而，由于存在每时隙相同的干扰量，等式(6)中每时隙的SINR值与每时隙信号的幅度S_slot成比例。另外，由于当每个移动站使用相同的参考传输格式时，每时隙信号的幅度与从移动站向BTS报告的净空值成比例，所以等式(6)可以通过每时隙净空值的数据速率来表示，如等式(7)所示。

priority_{PF，UL_numerator}＝Data_Rate(SINR_slot)

                        ≈Data_Rate(S_slot)           (7)

                        ≈Data_Rate(Headroom_slot)

如上所述，BTS必须如等式(7)所示把从每个移动站报告的净空值转换为根据参考传输格式(QPSK，1/2，和单个时隙)的净空值，并使用经转换的净空值用于优先级确定。因而，作为根据净空数量的数据速率的等式(7)的Data_Rate(Headroom_slot)被转换为如公式(8)所示的参考传输格式。

priority_{PF，UL_numerator}≈Data_Rate(Headroom_slot)

                                                          (8)

＝Data_Rate(QPSK_1/2)×N_slot(Headroom，QPSK_1/2)

等式(9)是等式(8)的一般情况。

priority_{PF，UL_numerator}＝Data_Rate(MCS_previous)×N_slot(Headroom，MCS_previous)(9)

等式(9)通过假设请求调度的移动站使用任意的传输格式，即在先前帧中所使用的MCS等级和所分配的时隙数量得到的，并表示根据所报告的净空值的数据速率。在等式(9)中，MCS_previous和N_slot(Headroom，MCS_previous)分别表示在先前帧所使用的MSC等级和所分配的时隙数量。因而，为了基于等式(9)在调度时间上根据参考传输格式归一化从每个移动站报告的净空值，必须考虑在先前帧使用的MCS等级和参考传输格式(本发明中假设为QPSK，1/2)的MCS等级间的调制阶数×码率(MPR)。即，为了将对应于先前MCS等级的数据速率归一化为对应于QPSK，1/2(即，参考MCS等级)的数据速率，必须考虑该两个MSC等级之间的MPR差别(如等式(10)所示)。另外，当转换所分配的时隙的数量时，必须首先考虑MPR差别，由于每MSC等级分配的时隙数量是受限的，还必须考虑每MCS等级所需要的SINR值差别(SINR_req)(如等式(11)所示)。等式(10)和(11)表示归一化任意MCS等级、对于MSC等级的任意时隙数量以及根据参考传输格式的时隙数量的处理。

$\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)=\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}(\mathrm{QPSK}\_1/2)\·\frac{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}---\left(10\right)$

$N_{\mathrm{slot}}\left(\mathrm{Headroom},{\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)---\left(11\right)$

$=N_{\mathrm{slot}}(\mathrm{Headroom},\mathrm{QPSK}\_1/2)\·\frac{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\·\{\frac{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\·\frac{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\}$

使用等式(10)和(11)，等式(9)可以表示为等式(12)。

${\mathrm{priority}}_{\mathrm{PF},\mathrm{UL}\_\mathrm{numerator}}=\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)\×N_{\mathrm{slot}}(\mathrm{Headroom},{\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}})---\left(12\right)$

$=\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}(\mathrm{QPSK}\_1/2)\×N_{\mathrm{slot}}(\mathrm{Headroom},\mathrm{QPSK}\_1/2)\·\{\frac{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\·\frac{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\}$

因而，使用等式(12)可以把等式(5)表示为等式(13)，以及使用等式(13)把等式(2)的WiBro上行链路优先级确定方法最终表示为等式(14)。

${\mathrm{priorty}}_{\mathrm{UL}}=\frac{\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}(\mathrm{QPSK}\_1/2)\×N_{\mathrm{slot}}(\mathrm{Headroom},\mathrm{QPSK}\_1/2)\·\{\frac{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\·\frac{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\}}{E\left(\mathrm{data\; rate}\right)}---\left(13\right)$

${\mathrm{priority}}_{\mathrm{UL}}=\frac{\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}\left(\mathrm{SNR}\right)}{E\left(\mathrm{data\; rate}\right)}\·U_{\min \mathrm{nrtPS}}\·U_{\max }\·W$

$=\frac{\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}(\mathrm{QPSK}\_1/2)\×N_{\mathrm{slot}}(\mathrm{Headroom},\mathrm{QPSK}\_1/2)\·\{\frac{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\·\frac{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\}}{E{\left(\mathrm{data\; rate}\right)}^{\mathrm{\α}}}\·U_{\min \mathrm{nrtPS}}\·U_{\max }\·W---\left(14\right)$

即，在上行链路调度中，如等式(14)所示，BTS可以利用针对所有请求调度的移动站的归一化净空值、每个移动站的平均数据速率、多个因子来确定首先分配时隙的移动站。另外，通过对要求无时延的请求QoS的诸如UGS，rtPS，或ertPS的移动站的所确定的优先级进行加权，并首先向该移动站分配时隙，而不是向请求nrtPS或BE的移动站分配。

图2是图示根据本发明的由BTS用来确定无线移动通信系统中移动站优先级的方法流程图。

参考图2，步骤202中，BTS从每个移动站接收净空信息。假设BTS已经知道先前分配给每个移动站的MCS等级信息以及时隙的数量。步骤204中，BTS根据预设参考传输格式归一化接收到的净空信息，诸如等式(9)。步骤206中，BTS使用无限脉冲响应(IIR)滤波器计算每个移动站的平均数据速率，直到移动站的调度请求时间的时间帧。步骤208中，BTS使用等式(10)考虑到所确定的归一化的净空值和平均速率确定移动站的优先级。

尽管为了便于描述，步骤204和206被顺序地图示，但是步骤204和206可以同时执行。

如上所述，根据本发明，在无线移动通信系统中通过考虑到从每个移动站传输的净空信息确定在上行链路调度中移动站的优先级，可以保证每个移动站的公平和高数据速率地分配无线资源至移动站。

尽管本发明在此参考某一优选实施方式作了展示和描述，本领域普通技术人员应该理解在不偏离由所附的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对形式和具体细节进行各种变化。

Claims (14)

1.一种无线移动通信网络中基站收发信机BTS的上行链路调度方法，其中移动站向BTS报告净空值，该方法包括步骤：

根据预设参考传输格式归一化该净空值，该净空值指示当前使用的传输功率以及额外可用的传输功率的数量；

确定移动站的平均数据速率；

考虑到经归一化的净空值和该平均数据速率来确定该移动站的优先级，

所述预设参考传输格式包括调制方法、码率和分配的时隙数量。

2.根据权利要求1的方法，其中，为了当该移动站的净空值与另一移动站的净空值相比较时的公平性，所述预设参考传输格式被确定以便以使用正交相移键控QPSK调制方法、1/2的码率和频域中单个时隙的格式来归一化该净空值。

3.根据权利要求2的方法，其中，使用下述公式来把先前分配给该移动站的调制和编码方案MCS转换为根据所述预设参考传输格式的MCS，

$\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)=\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}(\mathrm{QPSK}\_1/2)\·\frac{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}$

其中，MCS_previous表示该先前分配给该移动站的MCS，MPR表示调制阶数×码率，QPSK_1/2表示1/2码率的QPSK调制，Data_Rate(QPSK_1/2)表示关于利用QPSK_1/2调制的移动站的数据速率，而MPR(QPSK_1/2)表示关于利用QPSK_1/2调制的移动站的MPR。

4.根据权利要求2的方法，其中，使用下述公式来把先前分配给该移动站的时隙数量转换为根据所述预设参考传输格式分配的时隙数量

$N_{\mathrm{slot}}(\mathrm{Headroom},{\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}})$

$=N_{\mathrm{slot}}(\mathrm{Headroom},\mathrm{QPSK}\_1/2)\·\frac{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\·\{\frac{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\·\frac{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\}$

其中，Headroom表示净空值，MCS_previous表示先前分配给该移动站的MCS，MPR表示调制阶数×码率，SINR表示信号干扰噪声比，以及，

N_slot表示分配的时隙数量，QPSK_1/2表示1/2码率的QPSK调制，而MPR(QPSK_1/2)表示关于利用QPSK_1/2调制的移动站的MPR，SINR_req表示每调制和编码方案MCS等级所需的SINR值。

5.根据权利要求2的方法，其中，使用下述公式确定所述移动站的优先级

${\mathrm{priority}}_{\mathrm{UL}}=\frac{D\mathrm{ata}\_\mathrm{Rate}(\mathrm{QPSK}\_1/2)\×N_{\mathrm{slot}}(\mathrm{Headroom},\mathrm{QPSK}\_1/2)\·\{\frac{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\·\frac{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\}}{E\left(\mathrm{data\; rate}\right)},$

${\mathrm{priority}}_{\mathrm{UL}}=\frac{\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}\left(\mathrm{SNR}\right)}{E\left(\mathrm{data\; rate}\right)}\·U_{\min \mathrm{nrtPS}}\·U_{\max }\·W,$

$=\frac{D\mathrm{ata}\_\mathrm{Rate}(\mathrm{QPSK}\_1/2)\×N_{\mathrm{slot}}(\mathrm{Headroom},\mathrm{QPSK}\_1/2)\·\{\frac{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\·\frac{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\}}{E{\left(\mathrm{data\; rate}\right)}^{\mathrm{\α}}}\·U_{\min \mathrm{nrtPS}}\·U_{\max }\·W$

其中，E(data rate)表示该移动站的平均数据速率，Headroom表示净空值，MCS_previous表示先前分配给该移动站的MCS，MPR表示调制阶数×码率，SINR表示信号干扰噪声比，α表示用于公平调度的公平性指数值，U_min，nrtPS表示用于反映最小保留业务率的因子，U_max表示用于反映最大持续业务率的值，以及W表示根据连接反映业务优先级的加权因子，以及，

N_slot表示分配的时隙数量，QPSK_1/2表1/2码率的QPSK调制，Data_Rate(QPSK_1/2)表示关于利用QPSK_1/2调制的移动站的数据速率，而MPR(QPSK_1/2)表示关于利用QPSK_1/2调制的移动站的MPR，SINR_req表示每调制和编码方案MCS等级所需的SINR值。

6.根据权利要求5的方法，其中，U_max是通过比较移动站的E(data rate)值和当以最大持续业务率传输数据时每帧传输的数据大小EPsize_{max sustained traffic rate}来确定的，并且可表示为

7.根据权利要求5的方法，其中，U_min，nrtPS在尽力BE连接时值为1，并且可以表示为

其中，X_reserved表示为了满足最小保留业务率每个非请求轮询间隔要传输的信息比特大小，X_reserved表示在0和下述一值之间被选择作为最大值的值，所述一值是通过从以每一非请求轮询间隔增加X_reserved的值中减去当被选择和分配信道或时隙时所传输的信息比特的数目而获得的，W_x表示加权因子，nrtPS表示非实时轮询服务。

8.一种无线移动通信系统中基站收发信机BTS的上行链路调度装置，其中，移动站向BTS报告净空值，该装置包括：

上行链路调度器，用于根据预设参考传输格式归一化该净空值，确定移动站的平均数据速率，其中该净空值指示当前使用的传输功率以及额外可用的传输功率的数量；并且考虑到经归一化的净空值和该平均数据速率来确定该移动站的优先级，

其中所述预设参考传输格式包括调制方法、码率和分配的时隙数量。

9.根据权利要求8的装置，其中，为了当该移动站的净空值与另一移动站的净空值相比较时的公平性，所述预设参考传输格式被确定以便以使用正交相移键控QPSK调制方法、1/2的码率和频域中单个时隙的格式来归一化该净空值。

10.根据权利要求9的装置，其中，使用下述公式来把先前分配给该移动站的调制和编码方案MCS转换为根据所述预设参考传输格式的MCS，

$\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)=\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}(\mathrm{QPSK}\_1/2)\·\frac{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}$

其中，MCS_previous表示该先前分配给该移动站的MCS，MPR表示调制阶数×码率，QPSK_1/2表示1/2码率的QPSK调制，Data_Rate(QPSK_1/2)表示关于利用QPSK_1/2调制的移动站的数据速率，而MPR(QPSK_1/2)表示关于利用QPSK_1/2调制的移动站的MPR。

11.根据权利要求9的装置，其中，使用下述公式来把先前分配给该移动站的时隙数量转换为根据所述预设参考传输格式分配的时隙数量

$N_{\mathrm{slot}}(\mathrm{Headroom},{\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}})$

$=N_{\mathrm{slot}}(\mathrm{Headroom},\mathrm{QPSK}\_1/2)\·\frac{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\·\{\frac{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\·\frac{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\}$

其中，Headroom表示净空值，MCS_previous表示先前分配给该移动站的MCS，MPR表示调制阶数×码率，SINR表示信号干扰噪声比，以及，

N_slot表示分配的时隙数量，QPSK_1/2表示1/2码率的QPSK调制，而MPR(QPSK_1/2)表示关于利用QPSK_1/2调制的移动站的MPR，SINR_req表示每调制和编码方案MCS等级所需的SINR值。

12.根据权利要求9的装置，其中，所述上行链路调度器使用下述公式确定该移动站的优先级

${\mathrm{priority}}_{\mathrm{UL}}=\frac{D\mathrm{ata}\_\mathrm{Rate}(\mathrm{QPSK}\_1/2)\×N_{\mathrm{slot}}(\mathrm{Headroom},\mathrm{QPSK}\_1/2)\·\{\frac{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\·\frac{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\}}{E\left(\mathrm{data\; rate}\right)},$

${\mathrm{priority}}_{\mathrm{UL}}=\frac{\mathrm{Data}\_\mathrm{Rate}\left(\mathrm{SNR}\right)}{E\left(\mathrm{data\; rate}\right)}\·U_{\min \mathrm{nrtPS}}\·U_{\max }\·W,$

$=\frac{D\mathrm{ata}\_\mathrm{Rate}(\mathrm{QPSK}\_1/2)\×N_{\mathrm{slot}}(\mathrm{Headroom},\mathrm{QPSK}\_1/2)\·\{\frac{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{{\mathrm{SINR}}_{\mathrm{req}}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\·\frac{\mathrm{MPR}(\mathrm{QPSK}\_1/2)}{\mathrm{MPR}\left({\mathrm{MCS}}_{\mathrm{previous}}\right)}\}}{E{\left(\mathrm{data\; rate}\right)}^{\mathrm{\α}}}\·U_{\min \mathrm{nrtPS}}\·U_{\max }\·W$

其中，E(data rate)表示该移动站的平均数据速率，Headroom表示净空值，MCS_previous表示先前分配给该移动站的MCS，MPR表示调制阶数×码率，SINR表示信号干扰噪声比，α表示用于公平调度的公平性指数值，U_min，nrtPS表示用于反映最小保留业务率的因子，U_max表示用于反映最大持续业务率的值，以及W表示根据连接反映业务优先级的加权因子，以及，

N_slot表示分配的时隙数量，QPSK_1/2表示1/2码率的QPSK调制，Data_Rate(QPSK_1/2)表示关于利用QPSK_1/2调制的移动站的数据速率，而MPR(QPSK_1/2)表示关于利用QPSK_1/2调制的移动站的MPR，SINR_req表示每调制和编码方案MCS等级所需的SINR值。

13.根据权利要求9的装置，其中U_max是通过比较移动站的E(data rate)值和当以最大持续业务率传输数据时每帧传输的数据大小EPsize_{max sustained traffic rate}来确定的，并且可表示为

14.根据权利要求12的装置，其中，U_min，nrtPS在尽力BE连接时值为1，并且可以表示为

其中，X_reserved表示为了满足最小保留业务率每个非请求轮询间隔要传输的信息比特大小，X_reserved表示在0和下述一值之间被选择作为最大值的值，所述一值是通过从以每一非请求轮询间隔增加X_reserved的值中减去当被选择和分配信道或时隙时所传输的信息比特的数目而获得的，W_x表示加权因子，nrtPS表示非实时轮询服务。

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