CN101095328B - 多载波通信系统中的调度设备和方法 - Google Patents

Abstract

在其中发射机与K个接收机通信，使用N个副载波的多载波通信系统中，发射机对于K个接收机确定指示N个副载波之中将反馈CQI的副载波的数目的信道质量信息(CQI)反馈量，并将该CQI反馈量传输至K个接收机。此后在接收到从K个接收机反馈的，相应于所确定的CQI反馈量的CQI时，发射机将N个副载波之中关于其存在从K个接收机之中至少一个接收机反馈的CQI的副载波，分配给已根据第一方案反馈了CQI的接收机之中的任何一个接收机，从而保证最大的通过量和最大的公平度。

Description

多载波通信系统中的调度设备和方法

技术领域

本发明一般涉及通信系统的调度设备和方法，且特别地，涉及用于关于使用多载波的通信系统(多载波通信系统)中仅特别的载波，使用信道质量信息(CQI)执行调度的设备和方法。 

背景技术

在为下一代通信系统的第四代(4G)通信系统上，正进行广泛的研究，以给用户提供具有支持高数据速率的各种各样的服务质量(QoS)的服务。特别地，在4G通信系统上正进行广泛的研究，以支持保证像无线局域网(LAN)系统和无线城域网(MAN)系统那样的宽带无线接入(BWA)通信系统中的机动性和QoS的高速服务。 

为了提供高速、高质量的无线多媒体服务，4G通信系统要求宽带频谱资源。然而，由于多径传播，宽带频谱资源的使用增加无线传输路径中的衰减效应，并且即使在传输带也导致频率选择性衰减效应。因此，对于高速无线多媒体服务，在4G通信系统中，普遍地使用与频率选择性衰减强烈相对的正交频分复用(OFDM)方案。 

OFDM方案，用于使用多载波传输数据的方案，为一种多载波调制(MCM)方案，其在传输之前，将一系列输入符号流并行地转换成为并行符号，并用多个正交副载波调制该并行符号。除对于频率选择性衰减具有鲁棒性之外，OFDM方案还具有能够使用链路自适应方案而使通过量最大化的优点。 

基于OFDM方案的多址方案被称为正交频分多址(OFDMA)方案。OFDMA方案将所有的副载波之中的特定的副载波重新排序成为子信道，并将该子信道分配给特定的用户站(SS)。“子信道”指由至少一个副载波组成的信道。OFDMA方案的使用使得动态资源分配成为可能，其中基于无线信道的衰减特征，能够将子信道动态地分配给特别的SS，且在OFDMA方案中，SS数目的增加，即，用户数目的增加，增加了“多用户分集增益”。因此，在要求相对高的通过量的4G通信系统中正进行OFDMA方案的广泛研究。 

在其中实现多用户环境的所有通信系统中，有效地将资源分配给每个用户(即，SS)是必需的，并且使用OFDMA方案的通信系统(OFDMA通信系统)也应该有效地分配资源。为方便起见，于此将参考OFDMA通信系统，作支持多用户环境的通信系统(多用户环境通信系统)的描述。现在将对关于多用户环境通信系统中的资源的有效分配所提出的调度方案作描述。 

调度方案指用于将资源分配给每个SS的方案，且典型的调度方案包括最大载干比(Max C/I)方案、最大公平(MF)方案、和正比公平(PF)方案。现在将对Max C/I方案、MF方案、和PF方案作描述。 

(1)Max C/I方案 

Max C/I方案为用于将特定的副载波分配给来自多用户环境通信系统，即，OFDMA通信系统中的多个SS之中的具有最好的信道状态的SS，且Max C/I方案的使用使多用户分集增益最大化，从而使OFDMA通信系统的整个通过量最大化。SS的每一个都将信道状态(即，信道质量，例如，代表反馈给BS的C/I的CQI)报告给其相关联的基站(BS)，并且BS将已反馈从SS所反馈的CQI之中的代表最大的C/I的CQI的SS当作具有最好的信道状态的SS。 

在Max C/I方案中，如果因为特别的SS的非常差的信道状态，关于所有的副载波的C/I都具有很小的值，则在某些场合不能给该特别的SS分配任何副载波。即，因为关于OFDMA通信系统中所使用的所有副载波，Max C/I方案将相应的副载波分配给具有最好的信道状态的SS，则在某些场合，具有非常差的信道状态的SS可能不能被分配甚至一个副载波。 

Max C/I方案仅基于BS和SS之间的信道状态分配副载波，因而使得保证SS之间的公平变为不可能。然而，就复杂性而言，容易实现的Max C/I方案优于其它调度方案。 

由于前述特征，即使不保证SS之间的公平，Max C/I方案也主要用于OFDMA通信系统的整个通过量的最大化。然而，仅当SS的每一个能够关于所有的副载波反馈CQI时，才可获得Max C/I方案的使OFDMA通信系统的整个输出量最大化的优点。即，当SS的每一个都仅关于特定的副载波而不是所有的副载波反馈CQI时，不保证Max C/I方案的使OFDMA通信系统的整个输出量最大化的优点。考虑在其中在OFDMA通信系统中SS仅关于特定的副载波而不是所有的副载波反馈CQI的情形的原因是因为关于所有的副载波的CQI反馈导致上行链路负载，并充当对其它SS的上行链路干扰。因此，在仅关于特 定的副载波而不是所有的副载波而反馈CQI上进行广泛的研究。 

(2)MF方案 

MF方案是为了使被分配有多个SS的通过量之中的最小通过量的SS的通过量最大化所提出的调度方案。与Max C/I方案相比，MF方案能够保证SS之间一些水平的公平度。尽管如与Max C/I方案相比，MF方案确实使SS之间的公平度最大化，但由于SS之间的公平，不合意地减少了OFDMA通信系统的整个通过量。 

通常，如果必要，MF方案强制地为具有非常差的信道状态的SS分配副载波。因此，与对具有最好的信道状态的SS的副载波的分配(即，最大C/I)相比，对具有非常差的信道状态的SS的副载波的分配促使通过量的降低，从而减少OFDMA通信系统的整个通过量。 

由于前述特征，在如OFDMA通信系统一样的无线通信系统中，不考虑MF方案的使用。替代地，MF方案的使用主要用于有线通信系统中，在该系统中，由于源和目的地之间的许多链接的设置而引起的瓶颈链接可能致命地影响通信系统的整个性能。另外，就实施复杂性而言，MF方案严重地高于Max C/I方案。实际上，在OFDMA通信系统中极少考虑MF方案的使用。 

仅当SS的每一个都关于所有的副载波反馈CQI时，才可获得MF方案的使SS之间的公平度最大化的优点。即，当SS的每一个都仅关于特定的副载波而不是所有的副载波反馈CQI时，就不能保证MF方案的使SS之间的公平度最大化的优点。 

(3)PF方案 

PF方案，Max C/I方案和MF方案的相结合的方案，为用于使整个通过量最大化而同时保证SS之间的公平的调度方案。PF方案使整个通过量最大化而同时保证SS之间的一些公平水平，并展示出优良的性能。因此，在OFDMA通信系统中普遍地使用PF方案。另外，能够在使用单个载波的通信系统(单载波通信系统)中，以较低的复杂性实现PF方案。 

然而，当用于像OFDM通信系统和OFDMA通信系统那样的多载波通信系统中时，就复杂性而言PF方案增加，且不存在关于复杂性的增加所提出的解决方案。仅当SS的每一个都关于所有的副载波反馈CQI时，才可获得PF方案的使整个通过量最大化而同时保证SS之间的公平的优点。即，当SS的每一个都仅关于特定的副载波而不是所有的副载波反馈CQI时，就不能保证PF方案的使整个通过量最大化而同时保证SS之间的公平的优点。 

发明内容

如上文所描述的，Max C/I方案、MF方案和PF方案为在SS的每一个都关于所有的副载波反馈CQI的假设下所提出的调度方案。因此，当在OFDMA通信系统中，SS仅关于特定的副载波而不是所有的副载波反馈CQI时，就不能保证Max C/I方案、MF方案和PF方案的优点。然而，其中SS仅关于特定的副载波反馈CQI的OFDMA通信系统中，当考虑复杂性和性能两者时，Max C/I方案优于MF方案和PF方案。关于Max C/I方案，已经证明CQI反馈量的降低促使整个通过量的降低。然而，从未考虑CQI反馈量的降低将如何影响SS之间的公平。“CQI反馈量”指关于其反馈CQI的副载波的数目。因此，存在关于能够在OFDMA通信系统中维持SS之间的公平、使通过量最大化并保证最小的复杂性的新的调度方案的需求。 

因此，本发明的目的是在多载波通信系统中提供一种调度设备和方法。 

本发明的另一个目的是提供一种用于保证多载波通信系统中的用户站(SS)之间的公平水平的调度设备和方法。 

本发明的另一个目的是提供一种用于使多载波通信系统中的通过量最大化的调度设备和方法。 

本发明的另一个目的是提供一种用于改变多载波通信系统中的CQI反馈量的调度设备和方法。 

根据本发明的一个方面，提供了一种用于使用N个副载波的多载波通信系统的与K个接收机通信的发射机的调度方法，所述方法包括步骤：(a)对于所述K个接收机中的每个接收机，确定指示所述N个副载波之中将反馈信道质量信息CQI的副载波的数目的各个CQI反馈量；(b)将所确定的CQI反馈量分别传输到所述K个接收机；(c)相应于所确定的CQI反馈量而接收分别从所述K个接收机所反馈的CQI；(d)将所述N个副载波之中存在从所述K个接收机之中至少一个接收机所反馈的CQI的副载波分配给已经反馈CQI的所述接收机之中的已经反馈指示最好信道状态的CQI的接收机；以及(e)将所述N个副载波之中不存在从所述K个接收机之中任何一个接收机所反馈的CQI的副载波分配给所述K个接收机之中在当前时刻具有最小通过量的接收机。 

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于使用N个副载波的多载波通信系统的通过接收机反馈信道质量信息CQI的方法，所述方法包括步骤：(a)从发射机接收由该发射机对接收机确定的、指示所述N个副载波之中将反馈CQI的副载波的数目的CQI反馈量；(b)通过信道估计从所述发射机所接收到的信号，检测关于所述N个副载波的CQI；以及(c)在关于所述N个副载波的CQI之中选择等于所述CQI反馈量的CQI的数量，将所选择的CQI变成部分CQI，并将所述部分CQI传输至所述发射机，其中所述步骤(c)包括步骤：以指示最好的信道状态的CQI至指示最差的信道状态的CQI的顺序将关于所述N个副载波的CQI顺序地排序；以及从指示最好的信道质量的CQI中，选择与相应于所述CQI反馈量的数目一样多的CQI。 

根据本发明的另一个方面，提供了一种在使用N个副载波的多载波通信系统中的调度方法，其中发射机与K个接收机通信，该方法包括步骤：通过发射机，对于K个接收机确定指示N个副载波之中将反馈CQI的副载波的数目的信道质量信息(CQI)反馈量，并将该CQI反馈量传输至K个接收机；通过K个接收机的每一个，从发射机接收CQI反馈量，并通过信道估计从发射机所接收到的信号检测关于N个副载波的CQI；通过K个接收机的每一个在关于N个副载波的CQI之中选择等于CQI反馈量的CQI的数量，将所选择的CQI变成部分CQI，并将部分CQI反馈给发射机；以及在通过发射机接收到从K个接收机反馈的，等于所确定的CQI反馈量的CQI的数量时，将N个副载波之中的关于其存在从K个接收机之中的至少一个接收机反馈的CQI的副载波，分配给已根据第一方案反馈了CQI的接收机之中的任何一个接收机。 

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于使用N个副载波的多载波通信系统的与K个接收机通信的发射机的调度设备，所述设备包括：信道质量信息CQI反馈确定器，用于对于所述K个接收机中的每个接收机，确定指示所述N个副载波之中将反馈CQI的副载波的数目的各个CQI反馈量；接收部分，用于相应于所述各个CQI反馈量而接收从所述K个接收机中的每个接收机所反馈的CQI；调度器，用于将所述N个副载波之中存在从所述K个接收机之中至少一个接收机所反馈的CQI的副载波分配给已经反馈CQI的所述接收机之中的已经反馈指示最好信道状态的CQI的接收机；和传输部分，用于将所述各个CQI反馈量传输至所述K个接收机中的每个接收机，其中，所述调度器将所述N个副载波之中不存在从所述K个接收机之中任何一个接收机 所反馈的CQI的副载波分配给所述K个接收机之中在当前时刻具有最小通过量的接收机。 

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于使用N个副载波的多载波通信系统的通过接收机反馈信道质量信息CQI的设备，所述设备包括：接收部分，用于从发射机接收由该发射机对接收机确定的、指示所述N个副载波之中将反馈CQI的副载波的数目的CQI反馈量，并通过信道估计从所述发射机所接收到的信号，检测关于所述N个副载波的CQI；CQI产生器，用于在关于所述N个副载波的CQI之中选择与相应于所述CQI反馈量的数目一样多的CQI，并将所述选择的CQI变成部分CQI；和传输部分，用于将所述部分CQI传输至所述发射机，其中所述CQI产生器包括：排序单元，用于以指示最好的信道状态的CQI至指示最差的信道状态的CQI的顺序将关于所述N个副载波的CQI顺序地排序；和选择器，用于从指示最好的信道质量的CQI中，选择与相应于所述CQI反馈量的数目一样多的CQI。 

根据本发明的另一个方面，提供了一种在使用N个副载波的多载波通信系统中的调度设备，其中发射机与K个接收机通信，该设备包括：发射机，用于对于K个接收机确定指示N个副载波之中将反馈CQI的副载波的数目的信道质量信息(CQI)反馈量，将该CQI反馈量传输至K个接收机，并在接收到从K个接收机反馈的，相应于所确定的CQI反馈量的CQI时，将N个副载波之中的关于其存在从K个接收机之中的至少一个接收机反馈的CQI的副载波，分配给已根据第一方案反馈了CQI的接收机之中的任何一个接收机；K个接收机，用于从发射机接收CQI反馈量，通过信道估计从发射机所接收到的信号检测关于N个副载波的CQI，从关于N个副载波的CQI中选择等于CQI反馈量的CQI的数量，将所选择的CQI变成部分CQI，并将部分CQI反馈给发射机。 

附图说明

当结合附图，从下列详细描述中，本发明的上述和其它目的、特点和优点将变得更加明显，其中： 

图1是阐明根据本发明的实施例的OFDMA通信系统的发射机结构的框图； 

图2是阐明根据本发明的实施例的OFDMA通信系统的接收机结构的框图； 

图3是阐明图1的第一CQI反馈量确定器111的内部结构的框图； 

图4是阐明图1的第二CQI反馈量确定器的内部结构的框图； 

图5是阐明图2的第一CQI产生器的内部结构的框图； 

图6是阐明根据本发明的实施例的OFDMA通信系统的发射机的调度和信号传输操作的流程图；以及 

图7是阐明根据本发明的实施例的OFDMA通信系统的接收机的信号接收和CQI产生过程的流程图。 

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本发明的优选实施例。在下列描述中，为简明起见，已省略了结合于此的已知功能和配置的详细描述。 

本发明提出了一种用于在使用多载波的通信系统(多载波通信系统)中，使用仅关于特别的载波的信道质量信息(CQI)调度的设备和方法。特别地，本发明提出了一种调度设备和方法，用于通过基于使用关于特别的载波的CQI的最大载干比(Max C/I)方案执行调度，而使通过量最大化，并保证用户站(SS)之间的公平水平。为了方便，在此将参考使用为基于正交频分复用(OFDM)方案的多址方案的正交频分多址(OFDMA)方案的通信系统(OFDMA 通信系统)，作多载波通信系统的描述。 

本发明所提出的调度方案是基于Max C/I方案的调度方案，Max C/I方案是一种减少OFDMA通信系统中的调度方案的复杂性、保证SS之间的公平水平、并控制SS仅关于特定的副载波而不是所有的副载波反馈CQI，而同时考虑由OFDMA通信系统中的CQI反馈所引起的上行链路负载和上行链路干扰。OFDMA通信系统中仅关于特定的副载波而不是所有的副载波反馈CQI的操作将被称为“部分CQI反馈操作”，且关于特定的副载波的CQI将被称为“部分CQI”。本发明所提出的调度方案，即，用于基于使用部分CQI的Max C/I方案而执行调度的方案将被称为“自适应调度方案”。 

本发明所提出的自适应调度方案能够展示下列3个品质。 

(1)CQI反馈量的最小化 

在如OFDMA通信系统一样的多载波通信系统的性能改进中，CQI反馈量的最小化起非常重要的因素的作用，因为如上文所描述的，CQI反馈起上行链路负载和上行链路干扰的作用。在此，“CQI反馈量”指关于其反馈CQI的副载波的数目。 

(2)调度复杂性的最小化 

在如OFDMA通信系统一样的多载波通信系统的性能改进中，调度复杂性的最小化也起非常重要的因素的作用，因为调度复杂性的最小化减少装置的成本。减少装置的成本的原因是因为调度复杂性的最小化能够使功耗最小化，并降低组成多载波通信系统的组成块的数目，使得以较低的价格生产装置成为可能。 

特别地，当使用主要用于传统的使用单个载波的通信系统(单载波通信系统)中的最大公平(MF)方案和正比公平(PF)方案时，多载波通信系统复杂性增加。因此，多载波通信系统使用MF方案和PF方案是很困难的。 

(3)通过量和公平度的最大化 

在实际的无线通信系统中，为了使无线通信系统的整个通过量最大化，排除SS之间的公平问题是不可能的，且同样，为了使SS之间的公平度最大化，排除通过量问题是不可能的。即，考虑通过量和公平度两者的调度方案是最佳的调度方案，以及本发明所提出的自适应调度方案通过执行基于MaxC/I方案的调度方案保证通过量，并通过仅关于特定的副载波反馈CQI保证公平度。稍后将详细描述仅关于特定的副载波反馈CQI的方案，即，部分CQI 反馈方案。 

参考图1，现在将对根据本发明的实施例的OFDMA通信系统的发射机结构作描述。将参考基站(BS)描述OFDMA通信系统的发射机，并将参考SS描述OFDMA通信系统的接收机。 

图1是阐明根据本发明的实施例的OFDMA通信系统的发射机结构的框图。参考图1，OFDMA通信系统的发射机(即，BS)，包括第一CQI反馈量确定器111、第二CQI反馈量确定器113、选择器115、自适应调度器117、自适应调制器119、选择器121、反向快速傅里叶变换器(IFFT)123、并行串行(P/S)转换器125、数字模拟(D/A)转换器127、和射频(RF)处理器129。 

将关于BS为其提供服务的多个(例如，第一SS SS#1至第K SS SS#K的K个SS)用户数据输入至自适应调度器117。现在将对自适应调度器117的操作作描述。 

自适应调度器117执行基于Max C/I方案的调度操作。使用Max C/I方案的传统调度器(Max C/I调度器)分配副载波，以致每个SS都能够关于所有的副载波反馈CQI(全部CQI)，且BS能够通过考虑由SS所反馈的全部CQI使关于每个副载波的通过量最大化。关于每个副载波，Max C/I调度器选择具有最好的信道状态的SS，并将相应的副载波分配给所选择的SS。 

然而，与传统的Max C/I调度器不同，自适应调度器117接收从每个SS所反馈的部分CQI，而不是全部CQI。因此，尽管自适应调度器117执行基于Max C/I方案的调度操作，其以与传统的Max C/I调度器的那个不同的方式执行调度操作。 

(1)规则1：基于部分CQI反馈的基于竞争的调度方案 

自适应调度器117执行基于部分CQI反馈的调度操作。在部分CQI反馈中，所有的SS都关于特定的副载波而不是所有的副载波反馈CQI。关于特定的副载波，存在由特别的SS而不是所有的SS所反馈的CQI。对于特定的副载波，因为如上文所描述的，存在仅由特别的SS所反馈的CQI，在需要的基础上，将该特定的副载波分配给已关于该特定的副载波反馈了CQI的SS。 

为了自适应调度器117执行基于部分CQI反馈的基于竞争的调度操作，确定来自所有的SS之中的哪一个SS应该且对于多少副载波反馈CQI是必需的，并且这依赖于第一CQI反馈量确定器111和第二CQI反馈量确定器113的CQI反馈量决定操作。稍后将详细地描述第一CQI反馈量确定器111和第 二CQI反馈量确定器113的CQI反馈量决定操作。 

(2)规则2：基于非CQI反馈的调度方案 

因为每个SS都执行部分CQI反馈操作，对于OFDMA通信系统的副载波之中的特定的副载波，在某些情形，自适应调度器117可能无法从SS的任何一个接收CQI。在这种情形，自适应调度器117通过下列两种调度方案，将关于其未能从任何SS接收CQI的副载波分配给相应的SS。 

第一调度方案是轮循调度方案。轮循调度方案在无任何信道状态决定的情况下，简单地顺序地将副载波分配给BS服务区域中的所有的SS。因为如上文所描述的，轮循调度方案顺序地分配副载波，而不考虑SS的信道状态，就OFDMA通信系统的整个通过量而言，这种调度方案遭受损失，但通过均匀地将副载波分配给所有的SS，其能够保证公平水平。 

在这种状态，因为自适应调度器117无法从任何一个SS接收CQI，自适应调度器117执行控制操作，以致考虑具有最差信道状态的SS，OFDMA通信系统中所支持的调制阶之中的最具鲁棒性的调制阶应该施加于由轮循调度方案所分配的副载波。 

第二调度方案是MF方案。MF方案将副载波分配给在当前时刻具有最小的通过量的SS。通过将关于其自适应调度器117无法从任何SS接收CQI的副载波分配给在当前时刻具有最小的通过量的SS，MF方案改进公平度。当然，除轮循调度方案和MF方案以外，其中自适应调度器117分配关于其无法从任何SS接收CQI的副载波的调度方案可能包括各种各样的调度方案。在此，作为例子，给出轮循调度方案和MF方案。 

在以前述方式在第一SS至第K SS上执行调度操作之后，即，在将OFDMA通信系统的副载波分配给第一SS至第K SS之后，自适应调度器117将关于第一SS至第K SS的用户数据输出至自适应调制器119。自适应调制器119以相应于从第一SS至第K SS所反馈的CQI的调制方案调制关于第一SS至第K SS的用户数据，并将经调制后的用户数据输出至选择器121。 

如果从第一SS至第K SS所反馈的CQI指示差的信道状态，则自适应调制器119使用像二相相移键控(BPSK)方案那样的低阶调制方案调制关于第一SS至第K SS的用户数据。相反，如果从第一SS至第K SS所反馈的CQI指示良好的信道状态，则自适应调制器119使用像16-ary正交幅度调制(16-QAM)方案那样的高阶调制方案调制关于第一SS至第K SS的用户数据。 

第一CQI反馈量确定器111通过考虑SS的信道状态确定CQI反馈量，即，依赖于从第一SS至第K SS所反馈的CQI确定第一SS至第K SS的CQI反馈量，并然后将所确定的第一SS至第K SS的CQI反馈量输出至选择器115。稍后将详细描述第一CQI反馈量确定器111的CQI反馈量决定操作。 

与第一CQI反馈量确定器111不同，第二CQI反馈量确定器113在未通过考虑SS的信道状态的情况下，确定第一SS至第K SS的CQI反馈量，并然后将所确定的第一SS至第K SS的CQI反馈量输出至选择器115。稍后将详细描述第二CQI反馈量确定器113的CQI反馈量决定操作。 

当OFDMA通信系统使用用于通过考虑SS的信道状态而确定SS的CQI反馈量的方案时，选择器115选择从第一CQI反馈量确定器111所输出的CQI反馈量，并将所选择的CQI反馈量输出至选择器121。相反，当OFDMA通信系统使用用于在未通过考虑SS的信道状态的情况下而确定SS的CQI反馈量的方案时，选择器115选择从第二CQI反馈量确定器113所输出的CQI反馈量，并将所选择的CQI反馈量输出至选择器121。关于SS的CQI反馈量变为一种控制数据。 

通过考虑SS的每一个的反馈量，能够用下列两种方案的一种将关于SS的CQI反馈量转换成为控制信号。 

当关于各个SS的CQI反馈量彼此显著不同时，第一方案将关于各个SS的CQI反馈量转换成为关于各个SS的不同的控制信号。 

当特定的SS组中的各个SS的CQI反馈量不是彼此显著不同，即，彼此相似时，第二方案将关于属于该SS组的各个SS的CQI反馈量转换成为控制信号，并然后将所产生的控制信号分组成为最后的控制信号。通过一种多播信道将最后的控制信号多播至SS组中的SS。 

当然，除前述2种方案外，选择器115还能够使用其它的方案，且因为控制信号产生方案不直接与本发明有关，将省略其描述。 

当相应的时间间隔为用于传输控制数据的时间间隔(控制数据时间间隔)时，选择器121将来自选择器115的信号输出至IFFT 123，且当相应的时间间隔为用于传输用户数据的时间间隔(用户数据时间间隔)时，将来自自适应调制器119的信号输出至IFFT 123。IFFT 123在从选择器121所输出的信号上执行N点IFFT，并将结果信号输出至P/S转换器125。“控制数据”不但包括CQI反馈量，而且包括与由BS分配给各个SS的副载波有关的信息，即， 调度信息，和与施加于各个SS的调制方案有关的信息。 

除从IFFT 123所输出的信号外，P/S转换器125还接收具有长度L的循环前缀。循环前缀为保护间隔信号，且其被嵌入，以移除OFDMA通信系统中在先前的OFDM符号传输时间所传输的OFDM符号和在当前的OFDM符号传输时间所传输的OFDM符号之间的干扰。使用用于复制一个时域中的OFDM符号的预定数目的最后样本，并将所复制的样本嵌入有效的OFDM符号的循环前缀方案，和用于复制一个时域中的OFDM符号的预定数目的最初样本，并将所复制的样本嵌入有效的OFDM符号的循环后缀方案的一个，产生保护间隔信号。在图1中假设，使用循环前缀方案产生保护间隔信号，且由循环前缀表示使用该循环前缀方案所产生的保护间隔信号。 

P/S转换器125串行转换从IFFT 123所输出的信号和循环前缀，并将结果信号输出至D/A转换器127。D/A转换器127模拟转换从P/S转换器125所输出的信号，并将结果信号输出至RF处理器129。RF处理器129包括一个过滤器和前端单元，执行RF处理，以致能够用无线电传输从D/A转换器127所输出的信号，并通过天线传输经RF处理的信号。 

参考图1，已对根据本发明的实施例的OFDMA通信系统的发射机结构作了描述。接下来，参考图2，将对根据本发明的实施例的OFDMA通信系统的接收机结构作描述。 

图2是阐明根据本发明的实施例的OFDMA通信系统的接收机结构的框图。参考图2，OFDMA通信系统的接收机(即，SS)，包括RF处理器211、模拟数字(A/D)转换器213、串行并行(S/P)转换器215、快速傅里叶变换器(FFT)217、副载波选择和自适应解调单元219、信道估计器221、第一CQI产生器223、和第二CQI产生器225。 

通过SS的天线接收从发射机所传输的信号。所传输的信号经历多径信道衰减，且包括在其传输期间所导致的噪声分量。将通过天线所接收的信号输入至RF处理器211，且RF处理器211将通过天线所接收到的信号下变换成为中频(IF)带信号，并将结果信号输出至A/D转换器213。A/D转换器213数字转换从RF处理器211所输出的模拟信号，并将结果信号输出至S/P转换器215。 

S/P转换器215并行转换从A/D转换器213所输出的信号，以移除长度L的循环前缀，并将结果信号输出至FFT 217。FFT 217在从S/P转换器215所 输出的信号上执行N点FFT，并将结果信号输出至副载波选择和自适应解调单元219以及信道估计器221。 

副载波选择和自适应解调单元219根据从BS所接收到的调度信号从自FFT 217所输出的信号中选择分配给SS的副载波，并然后使用相应于BS中所使用的调制方案的解调方案将所选择的副载波解调成为关于SS的用户数据。尽管在图2中未个别地阐明，但在控制数据时间间隔接收从发射机所传输的控制数据，并且副载波选择和自适应解调单元219根据所接收到的控制数据中的调度信息和调制方案信息操作。 

信道估计器221在从FFT 217所输出信号上执行信道估计，并将信道估计值输出至第一CQI产生器223和第二CQI产生器225。例如，信道估计器221使用像导频信号那样的参考信号或数据估计关于OFDMA通信系统的每个副载波的信道状态，并将信道估计值输出至第一CQI产生器223和第二CQI产生器225。作为例子，“信道估计值”指C/I。 

第一CQI产生器223根据从信道估计器221所输出的关于OFDMA通信系统的每个副载波的信道估计值和从BS所接收到的CQI反馈量产生部分CQI。稍后将详细描述第一CQI产生器223的部分CQI产生操作。 

第二CQI产生器225计算从信道估计器221所接收的关于OFDMA通信系统的所有副载波的信道估计值(即，C/I)的平均，并使用平均信道估计值产生平均CQI。例如，第二CQI产生器225通过对关于OFDMA通信系统的所有副载波的信道估计值进行算术平均或几何平均，计算平均信道估计值。稍后将详细描述第二CQI产生器225的平均CQI产生操作。 

尽管在图2中未个别地阐明，如果OFDMA通信系统中所使用的CQI反馈方案为部分CQI反馈方案，则SS选择由第一CQI产生器223所产生的部分CQI，且如果CQI反馈方案为平均CQI反馈方案，则SS选择由第二CQI产生器225所产生的平均CQI，并然后将所选择的CQI反馈至BS。 

参考图2，已对根据本发明的实施例的OFDMA通信系统的接收机结构作了描述。接下来，参考图3，将对图1的第一CQI反馈量确定器111的内部结构作描述。 

图3是阐明图1的第一CQI反馈量确定器111的内部结构的框图。参考图3，第一CQI反馈量确定器111包括第一SS(SS#1)比较值计算器311-1至第K SS(SS#)比较值计算器311-K的K个比较值计算器、和CQI反馈量 计算器313。如果以α_avg，k表达关于K个SS之中的特别的SS(例如，第k个SS)的平均CQI，则SS#1比较值计算器311-1至SS#K比较值计算器311-K的每一个都根据方程(1)计算比较值c_k。SS#1比较值计算器311-1至SS#K比较值计算器311-K的每一个都通过考虑平均CQIα_avg，k而计算比较值c_k的原因是因为第一CQI反馈量确定器111通过考虑各个SS的信道状态而确定CQI反馈量。 

$c_k=\frac{1}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{avg},k}{R}_{\mathrm{avg},k}\left(T\right)}..........\left(1\right)$

在方程(1)中，c_k表示关于第k个SS的比较值，R_avg，k(T)表示关于特定的时间间隔T，第k个SS平均接收的数据量，以及时间间隔T为根据OFDMA通信系统的状况所设置的变量。如方程(2)中所示，将关于BS的所有SS的平均所接收到的数据量初始化为“1”。 

R_avg，k(O)＝1，k＝1，2，...，K    ..........(2) 

因为在初始通信时，BS不能识别关于其所有的SS的平均所接收到的数据量，如方程(2)中所示，BS平等地将关于其所有的SS的平均所接收到的数据量初始化为“1”。 

在如方程(2)中所示，平等地将关于所有的SS的平均所接收到的数据量初始化为“1”之后，BS执行实际通信，如方程(3)中所示地更新关于所有的SS的平均所接收到的数据量。 

$R_{\mathrm{avg},k}\left(T\right)=(1-\frac{1}{T_W})\·R_{\mathrm{avg},k}(T-1)+\frac{1}{T_W}\·D_k\left(T\right),k=\mathrm{1,2},...,K.....\left(3\right)$

在方程(3)中，D_k(T)表示在时间间隔T，第k个SS接收的数据量，以及T_W表示其中计算第k个SS接收的数据量的平均的时间间隔。一般将指示其中计算第k个SS接收的数据量的平均的时间间隔设置为非常长的时间间隔。 

在方程(1)中，与关于第k个SS的平均CQIα_avg，k和在特定的时间间隔T中第k个SS平均接收的数据量R_avg，k(T)成反比计算关于第k个SS的比较值c_k的原因是增加SS之间的公平度。即，在调度操作中，BS给具有差的信道状态的SS和具有很低的平均所接收的数据量的SS分配较高的优先级，从而增加SS之间的公平度。 

一旦以前述方式计算了关于第一SS至第K SS的各个比较值，则CQI反馈量计算器313根据方程(4)计算关于第k个SS的CQI反馈量。 

$L_k=\min (\mathrm{round}(\frac{c_k}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k}\·\mathrm{\β}\·N),N)..........\left(4\right)$

在方程(4)中，L_k表示关于第k个SS的CQI反馈量，min()函数是选择 

和N之间的最小值的函数。N表示OFDMA通信系统的副载波的总数目。round()函数是将相应的值变成最接近于该相应的值的整数的函数，以及β表示应用于关于所有的SS的全部CQI反馈量或关于所有的SS的CQI反馈量之间的平均的权重。在此，使用min()函数选择 

和N之间的最小值的原因是因为第k个SS反馈CQI的副载波的最大数目不能超过N。 

权重β是根据OFDMA通信系统的状况所设置的变量，且将设置权重β的方法粗略地划分为下列两种方案。 

(1)方案1：固定全部CQI反馈量 

如果将全部CQI反馈量定义为L_total，则根据方程(5)计算权重β。 

$\mathrm{\β}=\frac{L_{\mathrm{total}}}{N}..........\left(5\right)$

(2)方案2：固定平均CQI反馈量 

如果将平均CQI反馈量定义为L_avg，则根据方程(6)计算权重β。 

$\mathrm{\β}=\frac{L_{\mathrm{avg}}K}{N}..........\left(6\right)$

参考图3，已对图1的第一CQI反馈量确定器111的内部结构作了描述。接下来，参考图4，将对图1的第二CQI反馈量确定器113的内部结构作描述。 

图4是阐明图1的第二CQI反馈量确定器113的内部结构的框图。参考图4，第二CQI反馈量确定器113包括第一SS(SS#1)比较值计算器411-1至第K SS(SS#K)比较值计算器411-K的K个比较值计算器、和CQI反馈量 计算器413。第二CQI反馈量确定器113确定关于各个SS的CQI反馈量，而不考虑各个SS的信道状态。与通过考虑信道状态确定CQI反馈量的第一CQI反馈量确定器111相比，第二CQI反馈量确定器113能够使由于从各个SS所反馈的CQI而引起的上行链路负载和上行链路干扰最小化，因而适合于实际通信。 

除平均CQIα_avg，k不用于比较值c_k的计算外，第二CQI反馈量确定器113的CQI反馈量决定操作几乎与第一CQI反馈量确定器111的CQI反馈量决定操作相等。第二CQI反馈量确定器113不将平均CQIα_avg，k用于比较值c_k的计算的原因是因为如上文所描述的，第二CQI反馈量确定器113在不考虑各个SS的信道状态的情形下确定CQI反馈量。SS#1比较值计算器411-1至SS#K比较值计算器411-K的每一个都根据方程(7)计算比较值c_k。 

$c_k=\frac{1}{R_{\mathrm{avg},k}\left(T\right)}..........\left(7\right)$

如方程(7)中所示，除SS#1比较值计算器411-1至SS#K比较值计算器411-K的每一个都在不考虑平均CQIα_avg，k的情况下计算比较值c_k外，第二CQI反馈量确定器113的CQI反馈量决定操作与第一CQI反馈量确定器111的CQI反馈量决定操作相等。因此，将省略余下的第二CQI反馈量确定器113的CQI反馈量决定操作。 

结果，因为如参考图4所描述的，第二CQI反馈量确定器113能够在不确定各个SS的信道状态的情况下确定关于各个SS的CQI反馈量，SS并不必定需要反馈指示信道状态的CQI，有利于由于各个SS的CQI反馈而引起的上行链路负载和上行链路干扰的最小化。 

参考图4，已对图1的第二CQI反馈量确定器113的内部结构作了描述。接下来，参考图5，将对图2的第一CQI产生器223的内部结构作描述。 

图5是阐明图2的第一CQI产生器223的内部结构的框图。参考图5，图2的第一CQI产生器223包括排序单元511和选择器513。 

假设将从信道估计器221所输出的关于特别的SS(例如，第K个SS)的各个副载波的信道估计值，即，关于第一副载波至第N副载波的CQI定义为α _k，1至α_k，N，即，α_k，1，α_k，2，…，α_k，N-1，α_k，N。将从信道估计器221所输出的关于第一副载波至第N副载波的CQIα_k，1，α_k，2，…，α_k，N-1，α_k，N输入至排序单元511。 

排序单元511以尺寸顺序将从信道估计器221所输出的关于第一副载波 至第N副载波的CQIα_k，1，α_k，2，…，α_k，N-1，α_k，N排序，并将结果输出至选择器513。假设在图5中，关于第一副载波的CQIα_k，1具有最大的尺寸，关于第二副载波的CQIα_k，2具有第二大的尺寸，且以这种方式，关于第N副载波的CQIα_k，N 具有最小的尺寸(α_k，1≥α_k，2≥…≥α_k，N-1≥α_k，N≥)。 

选择器513从关于由排序单元511以尺寸的顺序所排序的总共N个副载波的CQI之中选择预定数目的副载波，即，与相应于作为关于第k个SS的CQI反馈量的L_k的数目一样多的副载波，并仅输出所选择的L_k个CQIα_k，1，α_k，2，…， 

。所选择的L_k个CQI为α_k，1，α_k，2，…， 

的原因是因为如上文所描述的假设关于第一副载波的CQI具有最大的值，关于第二副载波的CQI具有第二大的值，且以这种方式，关于第N副载波的CQI具有最小的值。 

选择器513选择以尺寸的顺序所确定的关于第k个SS L_k个CQI的原因是因为自适应调度器117是基于Max C/I方案的。因为自适应调度器117将副载波分配给使用Max C/I方案的相应的SS，自适应调度器117需要仅关于具有良好的信道状态的副载波的CQI。换句话说，对于每个副载波，因为自适应调度器117基于Max C/I方案将副载波分配给具有最好的信道状态的SS，分配有该副载波的SS具有良好的信道状态，即，较大的CQI。由于自适应调度器117的前述调度特征，就上行链路负载和上行链路干扰而言，不传输关于具有差的信道状态的副载波的CQI是可取的。 

参考图5，已对图2的第一CQI产生器223的内部结构作了描述。接下来，参考图6，将对OFDMA通信系统的发射机，即，BS的调度和信号传输操作作描述。 

图6是阐明关于根据本发明的实施例的OFDMA通信系统的发射机的调度和信号传输操作的流程图。参考图6，在步骤611，OFDMA通信系统的发射机，(即，BS)基于使用从K个SS所反馈的部分CQI的Max C/I方案，在K个SS的每一个上执行调度，并然后前进到步骤613。在K个SS的每一个上执行调度的操作是为传输关于K个SS的每一个的用户数据而分配副载波的操作，并等于连同图1而描述的调度操作。 

在步骤613，BS检查其是否将通过考虑信道状态确定CQI反馈量。如果将CQI反馈量决定方案设置为用于通过考虑OFDMA通信系统中的信道状态确定CQI反馈量的方案，则BS通过考虑信道状态确定CQI反馈量，并且如果将CQI反馈量决定方案设置为用于在未通过考虑OFDMA通信系统中的信道状态 的情况下确定CQI反馈量的方案，则BS在未通过考虑信道状态的情况下确定CQI反馈量。 

即，如果将CQI反馈量决定方案设置为用于通过考虑OFDMA通信系统中的信道状态确定CQI反馈量的方案，则BS使用第一CQI反馈量确定器111确定CQI反馈量，并且如果将CQI反馈量决定方案设置为用于在未通过考虑OFDMA通信系统中的信道状态的情况下确定CQI反馈量的方案，则BS使用第二CQI反馈量确定器113确定CQI反馈量。 

如果在步骤613确定BS将通过考虑信道状态确定CQI反馈量，则在步骤615，BS通过考虑信道状态确定关于K个SS的每一个的CQI反馈量，并然后前进到步骤619。然而，如果在步骤613确定BS将在未通过考虑信道状态的情况下确定CQI反馈量，则在步骤617，BS在未通过考虑信道状态的情形下确定关于K个SS的每一个的CQI反馈量，并然后前进到步骤619。 

在步骤619，BS确定当前时间间隔是否是控制数据时间间隔。如果确定当前时间间隔是控制数据时间间隔，则在步骤621，BS传输包括所确定的CQI反馈量、调度信息和调制方案信息的控制数据。 

然而，如果在步骤619，确定当前时间间隔不是控制数据时间间隔，即，当前时间间隔是用户数据时间间隔，那么在步骤623，BS使用相应于关于K个SS的部分CQI的调制方案调制关于K个SS的每一个的用户数据。此后，在步骤625，BS在经调制的关于K个SS的每一个的用户数据上执行无线处理，即，IFFT操作、P/S转换、D/A转换和RF处理，传输经无线处理的信号，并然后结束其操作。 

参考图6，已对根据本发明的实施例的OFDMA通信系统的发射机的调度和信号传输操作作了描述。接下来，参考图7，将对根据本发明的实施例的OFDMA通信系统的接收机的信号接收和CQI产生操作作描述。 

图7是阐明根据本发明的实施例的OFDMA通信系统的接收机的信号接收和CQI产生过程的流程图。参考图7，在步骤711，OFDMA通信系统的接收机，(即，SS)接收信号，并在所接收到的信号上执行无线处理。在所接收到的信号上执行无线处理的操作指示在所接收到的信号上执行下变换至IF带、A/D转换、S/P转换和FFT操作的操作。在步骤713，SS确定当前时间间隔是否是控制数据时间间隔。如果确定当前时间间隔是控制数据时间间隔，则在步骤715，SS接收包括CQI反馈量、调度信息和调制方案信息的控制数据， 并然后结束其操作。 

然而，如果在步骤713确定当前时间间隔不是控制数据时间间隔，即，当前时间间隔不是用户数据时间间隔，那么在步骤717，SS信道估计经无线处理的所接收到的信号，以关于每个副载波估计C/I。此后，在步骤719，SS根据先前所接收到的控制数据中所包括的CQI反馈量产生部分CQI，并然后前进到步骤721。产生部分CQI的过程等于参考图5所描述的部分CQI产生过程。在步骤721，SS通过将关于各个副载波的C/I平均产生平均CQI。在步骤723，SS根据控制数据中所包括的调度信息选择副载波，并根据控制数据中所包括的调制方案信息解调所选择的副载波信号，以将副载波信号恢复为原始用户数据。 

如能够从前述描述中所理解的，本发明执行基于多载波通信系统中使用仅关于特定的副载波所反馈的CQI的Max C/I方案的调度，从而维持SS之间的公平水平，使通过量最大化，并使复杂性最小化。下文概括了本发明的优点。 

(1)CQI反馈量的最小化 

随着通信系统演化成为多载波通信系统，关于多个载波的CQI反馈起上行链路负载和上行链路干扰的作用。通过反馈由本发明所提出的部分CQI，能够减少CQI反馈量。 

(2)调度复杂性的最小化 

在多载波通信系统中，调度复杂性是很重要的，因为其与装置的成本有关。特别地，在多载波通信系统中，作为传统调度方案的MF方案和PF方案的使用几何级数地增加调度复杂性，阻碍其实现。因此，别无选择，只有使用具有最小的复杂性的Max C/I方案。然而，其中使用Max C/I方案的多载波通信系统中，全部CQI的反馈不令人满意地减少用户之间的公平水平。因此，本发明通过反馈部分CQI执行基于Max C/I方案的调度，从而保证通过量，而同时增加用户之间的公平度。 

(3)整个通过量和用户之间的公平之间的和谐 

在实际的通信系统中，为了使整个通过量最大化，忽视用户之间的公平是不可能的，且反之亦然。因此，考虑具有相反的特征的整个通过量和用户之间的公平两者的调度方案具有最高的调度效率，且本发明所提出的自适应调度方案考虑整个通过量和用户之间的公平两者，并具有出色的性能。 

尽管已参考其确定的优选实施例示出和描述了本发明，本领域技术人员将理解到，可以在其中作各种各样的形式和细节上的改变，而不背离如附属权利要求所定义的本发明的精神和范围。 

Claims (12)

1.一种用于使用N个副载波的多载波通信系统的与K个接收机通信的发射机的调度方法，所述方法包括步骤：

(a)对于所述K个接收机中的每个接收机，确定指示所述N个副载波之中将反馈信道质量信息CQI的副载波的数目的各个CQI反馈量；

(b)将所确定的CQI反馈量分别传输到所述K个接收机；

(c)相应于所确定的CQI反馈量而接收分别从所述K个接收机所反馈的CQI；(d)将所述N个副载波之中存在从所述K个接收机之中至少一个接收机所反馈的CQI的副载波分配给已经反馈CQI的所述接收机之中的已经反馈指示最好信道状态的CQI的接收机；以及

(e)将所述N个副载波之中不存在从所述K个接收机之中任何一个接收机所反馈的CQI的副载波分配给所述K个接收机之中在当前时刻具有最小通过量的接收机。

2.如权利要求1所述的调度方法，其中所述步骤(a)包括基于所述K个接收机中每个接收机的信道状态和接收通过量中的至少一个来确定各个CQI反馈量的步骤。

3.一种用于使用N个副载波的多载波通信系统的通过接收机反馈信道质量信息CQI的方法，所述方法包括步骤：

(a)从发射机接收由该发射机对接收机确定的、指示所述N个副载波之中将反馈CQI的副载波的数目的CQI反馈量；

(b)通过信道估计从所述发射机所接收到的信号，检测关于所述N个副载波的CQI；以及

(c)在关于所述N个副载波的CQI之中选择等于所述CQI反馈量的CQI的数量，将所选择的CQI变成部分CQI，并将所述部分CQI传输至所述发射机，

其中所述步骤(c)包括步骤：

以指示最好的信道状态的CQI至指示最差的信道状态的CQI的顺序将关于所述N个副载波的CQI顺序地排序；以及

从指示最好的信道质量的CQI中，选择与相应于所述CQI反馈量的数目一样多的CQI。

4.如权利要求3所述的方法，进一步包括通过将关于所述N个副载波的CQI平均产生平均CQI，并将所述平均CQI反馈给所述发射机的步骤。

5.如权利要求4所述的方法，其中产生平均CQI的所述步骤包括通过将关于所述N个副载波的CQI算术平均产生所述平均CQI的步骤。

6.如权利要求4所述的方法，其中产生平均CQI的所述步骤包括通过将关于所述N个副载波的CQI几何平均产生所述平均CQI的步骤。

7.一种用于使用N个副载波的多载波通信系统的与K个接收机通信的发射机的调度设备，所述设备包括：

信道质量信息CQI反馈确定器，用于对于所述K个接收机中的每个接收机，确定指示所述N个副载波之中将反馈CQI的副载波的数目的各个CQI反馈量；

接收部分，用于相应于所述各个CQI反馈量而接收从所述K个接收机中的每个接收机所反馈的CQI；

调度器，用于将所述N个副载波之中存在从所述K个接收机之中至少一个接收机所反馈的CQI的副载波分配给已经反馈CQI的所述接收机之中的已经反馈指示最好信道状态的CQI的接收机；和

传输部分，用于将所述各个CQI反馈量传输至所述K个接收机中的每个接收机，

其中，所述调度器将所述N个副载波之中不存在从所述K个接收机之中任何一个接收机所反馈的CQI的副载波分配给所述K个接收机之中在当前时刻具有最小通过量的接收机。

8.如权利要求7所述的调度设备，其中所述CQI反馈量确定器基于所述K个接收机中的每个接收机的信道状态和接收通过量中的至少一个来确定所述各个CQI反馈量。

9.一种用于使用N个副载波的多载波通信系统的通过接收机反馈信道质量信息CQI的设备，所述设备包括：

接收部分，用于从发射机接收由该发射机对接收机确定的、指示所述N个副载波之中将反馈CQI的副载波的数目的CQI反馈量，并通过信道估计从所述发射机所接收到的信号，检测关于所述N个副载波的CQI；

CQI产生器，用于在关于所述N个副载波的CQI之中选择与相应于所述CQI反馈量的数目一样多的CQI，并将所述选择的CQI变成部分CQI；和

传输部分，用于将所述部分CQI传输至所述发射机，

其中所述CQI产生器包括：

排序单元，用于以指示最好的信道状态的CQI至指示最差的信道状态的CQI的顺序将关于所述N个副载波的CQI顺序地排序；和

选择器，用于从指示最好的信道质量的CQI中，选择与相应于所述CQI反馈量的数目一样多的CQI。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述CQI产生器通过将关于所述N个副载波的CQI平均产生平均CQI，并将所述平均CQI反馈给所述发射机。

11.如权利要求10所述的设备，其中所述CQI产生器通过将关于所述N个副载波的CQI算术平均产生所述平均CQI。

12.如权利要求10所述的设备，其中所述CQI产生器通过将关于所述N个副载波的CQI几何平均产生所述平均CQI。

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