CN101754385B - 使用缺陷cqi反馈的比例公平调度器和调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用在基站中的比例公平调度器，其适用于高移动性的环境，所述调度器包括：修正因子估计器，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，根据对当前帧中信道质量变化的统计结果，来估计针对下一帧的、即时传输速率的修正因子；量度计算器，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，基于该用户设备的即时传输速率、所估计的修正因子和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度；以及传输机会授予器，用于将下一帧的传输机会授予所有用户设备中具有最佳量度的用户设备。此外，本发明还提出一种用在基站中的比例公平调度方法。

Description

使用缺陷CQI反馈的比例公平调度器和调度方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，更具体地，涉及一种使用缺陷(imperfect)CQI(信道质量信息)反馈的调度方法和使用该调度方法的调度器，尤其是用于WiMAX的调度方法和调度器。

背景技术

由于提供了高频谱效率、灵活的频谱选择和可缩放的载波带宽选择等多种可能性，并表现出最突出的移动性特点，IEEE 802.16有望成为未来无线系统的候选标准，它也被称为WiMAX。为了实现上述目标，WiMAX物理层(PHY)基于OFDM(正交频分复用)，OFDM是一种具有良好的抗多径效应的方案，使得WiMAX可以工作在NLOS(非视距)条件下。OFDM技术也被广泛地认可为下一代通信(例如3G LTE(长期演进))的物理层方法。WiMAX的高频谱效率还在于：在非常好的信号条件下，使用高阶调制和纠错编码方案。

在WiMAX中，将整个频谱分为多个子载波，并且一个帧包括多个符号。载波和符号的组合是可分配给移动台(MS)以进行数据传输的无线资源。为了追踪无线信道，将导频信号插入每个符号的子载波。可以通过接收到的导频信号来估计信道质量。

图1是示出了典型的WiMAX网络场景的示意图。

例如，在如图1所示的典型移动WiMAX系统中，移动站(MS)41、42、43或44通过其无线接口从基站(BS)31或32接收数据或向基站(BS)31或32发送数据。WiMAX BS31和32通过网关20与互联网10相连。

在小区1中，存在多个MS(41、42和43)。一些MS是静止用户(静止用户41)，一些MS在通过WiMAX手持机与其它MS进行通信的同时在缓慢移动(步行用户42)，还有一些MS在车上使用手持机(车载用户43)。然而，由于多径衰落和移动，移动信道并不随时间稳定。它随时间而变化。深衰落会使一个用户的数据传输失败。这将浪费无线带宽。为了解决这个问题，提出了比例公平调度算法。BS调度器总是挑选针对数据传输具有最佳信道质量的用户。这也被称为多用户分集。例如，在图1中，每个MS41、42、43或44周期性地向BS31或32报告其信道质量信息(CQI)。BS31或32中的分组调度器根据MS的CQI，决定在下一帧中要传输的MS41、42、43或44中哪一个的数据。

BS分组调度器主要需要解决两个问题：即增加频谱效率(也称为小区吞吐量)并确保多个MS之间的公平性。

另一方面，BS分组调度器的目的是向信道条件不同的多个MS中的适当MS分配无线资源(子载波和帧中的符号)。例如，当MS的信道条件好时，向该移动站分配资源将获得好的频谱效率和高的小区吞吐量。然而，如果BS向信道条件差的MS分配资源，则频谱效率和小区吞吐量较低。BS分组调度器需要解决上述问题。

另一方面，如果向信道条件好的MS分配所有的资源，则对于信道条件差的MS而言，吞吐量非常低。在这种情况下，损害了多个MS之间的公平性。BS分组调度器也需要处理这种问题。

为了解决这些问题，参考文献[1]首次提出了比例公平(PF)调度算法。该算法在IEEE802.16m中被用作缺省工作调度算法(参见参考文献[2])。

图2是示出了PF调度过程的流程图。

参考图2，首先，每个MS在一个帧的长度期间收集CQI状态。可以通过导频信道或数据信号来测量该值。然后，MS通过专用逻辑信道(指定时间和频率)或数据信道向BS反馈该信息(S201)。当BS收集到上一帧的MS的CQI信息时，它首先使用链路自适应算法来获得MS的即时传输速率(S203)。然后，应用PF调度算法，来挑选下一帧要进行数据传输的用户(S205)。

PF调度算法的主要思想可描述如下：

所有N个用户中具有最大量度 $M=\underset{i}{\max }\left(M_i\right)$ 的用户将获得下一帧的传输机会(S207)。

$M_i=\frac{R_i^{\mathrm{current}}}{R_i^{\mathrm{history}}}---\left(1\right)$

其中

是在调度时用户i的即时速率。它由反馈CQI根据链路自适应模块中的CQI-速率映射表来决定。

是用户i的历史吞吐量。

根据PF调度算法，当两个用户具有相同的历史吞吐量时，具有更高即时速率(高CQI)的用户将获得下一帧的传输机会，这将增加系统吞吐量(频谱效率)。当两个用户具有相同的即时速率时，具有较低历史平均速率(吞吐量)的用户将在下一帧中传输数据，这确保了用户之间的公平性。因此，PF调度器可以解决上述问题。

参考文献[3]提供了一种用于高速下行链路分组接入(HSDPA)系统的PF调度方法。在调度时，BS询问每个用户的传输块大小，以决定等式(1)中用户的当前传输速率R^current。

参考文献[4]在具有中继站的无线网络中采用PF调度算法。其中的PF调度部分与已有方案相同(参考文献[1]).

参考文献[5]与传统的PF调度算法相同，不同之处在于使用BLER(块错误率)来修正调度量度。该参考文献假设所测量的反馈CQI信息是可靠的，然而，在高移动性场景中，不是这样的。因此，不可靠的CQI将使系统性能变差。

现有技术中的算法全都假设反馈CQI是可靠的。对于多数场景中的静止用户(低移动性)，的确如此，但是对于移动用户而言这并不成立。当MS移动时，信道多普勒扩频效应将导致信道条件快速变化。当信道条件变差时，所传输的分组丢失。多普勒效应与移动站的速度成正比。这意味着，移动速度越快，信道改变越快，接收机更难以进行追踪。在这种情况下，快速移动的MS所报告的CQI并不如低移动性的MS所报告的CQI一样可靠。因此，基于所报告的CQI的分组调度算法会使系统吞吐量下降。

尽管短CQI报告时间间隔可以在一定程度上减轻这种问题，但是，对于WiMAX系统，5ms的报告持续时间就会使多普勒效应很明显。另一方面，当MS快速移动时，更短的帧长度也不能够解决该问题。

图3A和3B示出了当车载用户以120km/h的速度移动时信道随时间的变化(BER性能和SNR性能)。对于WiMAX系统而言，最小调度时间间隔是包括50个符号时间的帧持续时间。所接收到的SNR是反馈CQI。图3B示出了在2个帧内CQI的变化。由于与用户的移动速度成正比的多普勒扩频，信道快速发生变化。如图3A所示，低CQI值将使BER(误比特率)升高。从图3A和3B所示的图可见，当MS移动时，上一帧中高/低CQI并不一定意味着下一帧中也是高/低。现有技术中基于这种不可靠CQI的调度算法将导致小区吞吐量性能较差。

发明内容

当MS移动时，其反馈CQI信息对于PF调度器进行精确资源分配方案而言并不可靠。但是可以使用历史CQI变化来估计用户的传输速率。因此，本发明提供一种基于历史观测的CQI来修正MS的传输速率的方法。另一方面，由于快速信道变化将使分组丢失，所以应该将更多的无线资源分配给低信道变化的用户。因此，本发明还提供一种基于历史CQI来计算信道变化的权重指数的方法。基于权重指数，还提供了一种加权的PF调度器。

根据本发明的第一方案，提出了一种用在基站中的比例公平调度器，适用于高移动性的环境，所述调度器包括：

修正因子估计器，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，根据对当前帧中信道质量变化的统计结果，估计针对下一帧的、即时传输速率的修正因子；

量度计算器，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，基于该用户设备的即时传输速率、所估计的修正因子和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度；以及

传输机会授予器，用于将下一帧的传输机会授予所有用户设备中具有最佳量度的用户设备。

根据本发明的一个实施例，针对下一帧的、即时传输速率的修正因子是所估计的符号优良率，对当前帧中信道质量变化的统计结果是当前帧中的符号不良率，并且修正因子估计器包括：

速率计算单元，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，基于从该用户设备接收到的当前帧中各个符号的信道质量信息和要在下一帧中使用的调制编码方案，来计算当前帧中的符号不良率；以及

速率估计单元，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，基于所计算的当前帧中的符号不良率，来估计下一帧中的符号优良率。

优选地，要在下一帧中使用的调制编码方案是按照基于阈值的映射方法、根据所接收到的信道质量信息而确定的。

优选地，要在下一帧中使用的调制编码方案是根据所接收到的信道质量信息，使用调制编码方案阈值映射表而确定的。

优选地，首先基于接收到的信道质量信息来计算当前帧的信噪比，然后将所计算的信噪比与调制编码方案阈值映射表中的信噪比阈值相比较，来确定要在下一帧中使用的调制编码方案。

优选地，速率计算单元将信道质量信息值低于与所确定的调制编码方案相对应的阈值的符号计作不良符号，并将当前帧中的符号不良率计算为当前帧中不良符号的数目与当前帧中符号的总数之比。

优选地，速率估计单元根据所计算的当前帧中的符号不良率和所估计的前一帧中的符号不良率，来估计下一帧中的符号优良率。

优选地，速率估计单元按照下式计算下一帧中的符号优良率 ${\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1):$

${\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1)=1-{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n+1)$

其中

表示所估计的下一帧中的符号不良率，并由速率估计单元按照下式获得：

$\begin{array}{cc}{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n+1)=\mathrm{\γ}*{\mathrm{\β}}_i\left(n\right)+(1-\mathrm{\γ})*{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n-1);& n\∈Z^{+}\end{array}$

其中β_i(n)表示所计算的当前帧中的符号不良率，

表示所估计的前一帧中的符号不良率，γ是平滑因子，下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，n表示帧序号，并将n＝1时的初始值

设置为0。

优选地，量度计算器包括：

有效速率估计单元，用于通过利用所估计的下一帧中的符号优良率来修正即时传输速率，估计该用户设备在下一帧中的有效传输速率；以及

量度计算单元，用于基于所估计的该用户设备在下一帧中的有效传输速率和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度。

优选地，有效速率估计单元按照下式估计有效传输速率

$\begin{array}{cc}{R}_i^{\mathrm{effective}}=R_i*{\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1);& n\∈Z^{+}\end{array}$

其中下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，n表示帧序号，R_i表示即时传输速率，

表示所估计的符号优良率。

根据本发明的另一实施例，针对下一帧的、即时传输速率的修正因子是权重指数，对当前帧中信道质量变化的统计结果是当前帧中信道质量信息标准方差，以及

修正因子估计器包括：

权重指数分配器，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，根据当前帧中信道质量信息标准方差，向该用户设备分配权重指数。

优选地，当前帧中信道质量信息标准方差是通过对从用户设备接收到的当前帧中的各个符号的信道质量信息进行统计分析得到的。

优选地，由权重指数分配器按照下式确定要分配给用户设备的权重指数W_i：

$W_i=\left\{\begin{array}{cc}1& \underset{i\∈\mathrm{all\; MS}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)=0\\ 1-\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)}{\underset{i\∈\mathrm{all\; MS}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)}& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.;n\∈Z^{+}$

其中ΔCQI_i(n)表示当前帧中信道质量信息标准方差，下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，n表示帧序号。

优选地，量度计算器包括：

有效速率估计单元，用于通过利用所分配的用户设备的权重指数来修正即时传输速率，估计该用户设备在下一帧中的有效传输速率；以及

量度计算单元，用于基于所估计的该用户设备在下一帧中的有效传输速率和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度。

优选地，有效速率估计单元按照下式估计有效传输速率

$R_i^{\mathrm{effective}}=R_i*W_i$

其中下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，R_i表示即时传输速率，W_i表示要分配给该用户设备的权重指数。

优选地，量度计算单元按照下式计算量度M_i：

$M_i=\frac{R_i^{\mathrm{effective}}}{R_i^{\mathrm{history}}}$

其中下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，

表示所估计的有效传输速率，表示历史吞吐量。

优选地，传输机会授予器将下一帧的传输机会授予所有用户设备中具有最大量度 $M=\underset{i}{\max }\left(M_i\right)$ 的用户设备。

优选地，基于要在下一帧中使用的调制编码方案，按照下式来确定用户设备的即时传输速率R_i：

根据本发明的第二方案，提出了一种基站，包括：

接收机，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，从该用户设备接收当前帧中各个符号的信道质量信息；

自适应调制编码单元，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，基于所接收到的信道质量信息，确定要在下一帧中使用的调制编码方案，从而基于所确定的调制编码方案来确定该用户设备的即时传输速率；以及

根据权利要求1所述的比例公平调度器。

根据本发明的第三方案，提出了一种用在基站中的比例公平调度方法，适用于高移动性环境，所述方法包括：

针对基站伺服小区中的每个用户设备

根据对当前帧中信道质量变化的统计结果，估计针对下一帧的、即时传输速率的修正因子；以及

基于该用户设备的即时传输速率、所估计的修正因子和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度；

将下一帧的传输机会授予所有用户设备中具有最佳量度的用户设备。

根据本发明的一个实施例，针对下一帧的、即时传输速率的修正因子是所估计的符号优良率，对当前帧中信道质量变化的统计结果是当前帧中的符号不良率，并且

根据对当前帧中信道质量变化的统计结果来估计针对下一帧的、即时传输速率的修正因子的步骤包括以下子步骤：

针对基站伺服小区中的每个用户设备，

基于从该用户设备接收到的当前帧中各个符号的信道质量信息和要在下一帧中使用的调制编码方案，来计算当前帧中的符号不良率；以及

基于所计算的当前帧中的符号不良率，来估计下一帧中的符号优良率。

优选地，按照基于阈值的映射方法，根据所接收到的信道质量信息来确定要在下一帧中使用的调制编码方案。

优选地，根据所接收到的信道质量信息，使用调制编码方案阈值映射表来确定要在下一帧中使用的调制编码方案。

优选地，首先基于接收到的信道质量信息来计算当前帧的信噪比，然后将所计算的信噪比与调制编码方案阈值映射表中的信噪比阈值相比较，来确定要在下一帧中使用的调制编码方案。

优选地，将信道质量信息值低于与所确定的调制编码方案相对应的阈值的符号计作不良符号，并将当前帧中的符号不良率计算为当前帧中不良符号的数目与当前帧中符号的总数之比。

优选地，根据所计算的当前帧中的符号不良率和所估计的前一帧中的符号不良率，来估计下一帧中的符号优良率。

优选地，按照下式计算下一帧中的符号优良率

${\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1)=1-{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n+1)$

其中

表示所估计的下一帧中的符号不良率，并按照下式获得：

$\begin{array}{cc}{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n+1)=\mathrm{\γ}*{\mathrm{\β}}_i\left(n\right)+(1-\mathrm{\γ})*{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n-1);& n\∈Z^{+}\end{array}$

其中β_i(n)表示所计算的当前帧中的符号不良率，

表示所估计的前一帧中的符号不良率，γ是平滑因子，下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，n表示帧序号，并将n＝1时的初始值

设置为0。

优选地，基于该用户设备的即时传输速率、所估计的修正因子和针对该用户设备所记录的历史吞吐量来计算量度的步骤包括以下子步骤：

通过利用所估计的下一帧中的符号优良率来修正即时传输速率，估计该用户设备在下一帧中的有效传输速率；以及

基于所估计的该用户设备在下一帧中的有效传输速率和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度。

优选地，按照下式获得所估计的有效传输速率

$\begin{array}{cc}{R}_i^{\mathrm{effective}}=R_i*{\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1);& n\∈Z^{+}\end{array}$

其中下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，n表示帧序号，R_i表示即时传输速率，

表示所估计的符号优良率。

根据本发明的另一实施例，针对下一帧的、即时传输速率的修正因子是权重指数，对当前帧中信道质量变化的统计结果是当前帧中信道质量信息标准方差，以及

根据对当前帧中信道质量变化的统计结果来估计针对下一帧的、即时传输速率的修正因子的步骤包括以下子步骤：

针对基站伺服小区中的每个用户设备

根据当前帧中信道质量信息标准方差，向该用户设备分配权重指数。

优选地，当前帧中信道质量信息标准方差是通过对从用户设备接收到的当前帧中的各个符号的信道质量信息进行统计分析得到的。

优选地，按照下式来确定要分配给用户设备的权重指数W_i：

$W_i=\left\{\begin{array}{cc}1& \underset{i\∈\mathrm{all\; MS}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)=0\\ 1-\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)}{\underset{i\∈\mathrm{all\; MS}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)}& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.;n\∈Z^{+}$

其中ΔCQI_i(n)表示当前帧中信道质量信息标准方差，下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，n表示帧序号。

优选地，基于用户设备的即时传输速率、所估计的修正因子和针对用户设备所记录的历史吞吐量来计算量度的步骤包括以下子步骤：

通过利用所分配的用户设备的权重指数来修正即时传输速率，估计该用户设备在下一帧中的有效传输速率；以及

基于所估计的该用户设备在下一帧中的有效传输速率和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度。

优选地，按照下式获得所估计的有效传输速率

$R_i^{\mathrm{effective}}=R_i*W_i$

其中下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，R_i表示即时传输速率，W_i表示要分配给该用户设备的权重指数。

优选地，按照下式计算量度M_i：

$M_i=\frac{R_i^{\mathrm{effective}}}{R_i^{\mathrm{history}}}$

其中下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，

表示所估计的有效传输速率，

表示历史吞吐量。

优选地，将下一帧的传输机会授予所有用户设备中具有最大量度 $M=\underset{i}{\max }\left(M_i\right)$ 的用户设备。

优选地，基于要在下一帧中使用的调制编码方案，按照下式来确定用户设备的即时传输速率R_i：

根据本发明的第四方案，提出了一种用在基站中的比例公平调度方法，适用于高移动性环境，所述方法包括：

针对基站伺服小区中的每个用户设备

从该用户设备接收当前帧中各个符号的信道质量信息；

基于所接收的信道质量信息，确定要在下一帧中使用的调制编码方案；

基于所确定的调制编码方案，确定该用户设备的即时传输速率；

根据对当前帧中信道质量变化的统计结果，估计针对下一帧的、即时传输速率的修正因子；以及

基于该用户设备的即时传输速率、所估计的修正因子和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度；

将下一帧的传输机会授予所有用户设备中具有最佳量度的用户设备。

与现有技术相比，本发明可以克服由于用户的移动性所引起的多普勒效应而造成的吞吐量损失。另一方面，本发明为PF调度器提供了更加精确的速率估计。不仅基于用户的当前CQI，而且基于历史CQI变化来分配资源。这可以避免用户CQI现在较高，但是在下一帧将变低的情况。精确的PF判决可以增加系统吞吐量。

另一方面，本发明还比较每个用户的CQI的历史信道变化。BS优先将资源分配给CQI变化较低的移动站。该方法赋予低CQI变化的用户更高优先级，而这也可增加系统吞吐量。

附图说明

根据以下结合附图对本发明的非限制性实施例进行的详细说明，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更显而易见，附图中：

图1是示出了典型WiMAX网络场景的示意图；

图2是示出了PF调度过程的流程图；

图3A和3B示出了以120km/h速度移动的车载用户的随时间变化的信道(BER性能和SNR性能)；

图4是示出了根据本发明的第一实施例的PF调度过程的流程图；

图5是示出了根据本发明的第二实施例的PF调度过程的流程图；

图6是示出了包括根据本发明的PF调度器700的BS600的方框图；

图7a和7b是示出了根据本发明的两个实施例的PF调度器700的方框图；

图8示出了NSR与吞吐量比较的仿真结果图；以及

图9是示出了在SNR为30dB时每种移动类型的用户总吞吐量的柱状图。

具体实施方式

下面，将结合附图来描述本发明。在下面的说明中，一些特定实施例仅用于进行说明，而不应该被理解为对本发明进行任何限制，这只是示例性的。在传统结构或构造可能会对本发明的理解造成不必要的含混时，将省略对传统结构或构造的详细描述。

第一实施例

图4是示出了根据本发明的第一实施例的PF调度过程的流程图。应该注意，用相同附图标记标注与图2相同或类似的步骤，以表明其相同或相似。

参考图4，调度过程描述如下。

在S201，需要每个MS在每个帧中向BS报告其CQI信息。可以通过导频信号或数据消息来测量CQI，并且可以通过信令信道或专用数据信道将CQI传输到BC。

在S203，在接收到每个用户的CQI信息之后，链路自适应模块可以将CQI信息映射到其当前传输速率。尽管有各种映射方法可供使用，这里，我们使用基于阈值的映射方法。例如，表1示出了一种典型的映射表。

表1  CQI和MCS的映射

 

调制FEC-CC速率	SNR阈值(dB)
		BPSK 1/2	13.9
QPSK 1/2	16.9
		QPSK 3/4	18.65
16QAM 1/2	23.7
		16QAM 3/4	25.45
64QAM 1/2	29.7
		64QAM 3/4	31.45

基于所测量的CQI和阈值，从表1中获得针对下一帧的、适当的调制编码方案(MCS)。因此，第i个MS的即时传输速率R_i是

在S404，在S203中确定了传输速率之后，还确定MS在下一帧中使用的MCS。BS对CQI低于MCS阈值的上一帧中的符号数目进行计数。对于这些符号，MS的传输将失败。将第i个MS的符号不良率β_i定义为：

由于β_i对于每个帧不同，所以这里我们使用一阶滤波器来平滑它。将

定义为第(n+1)帧中所估计的符号不良率。γ是平滑因子，

$\begin{array}{cc}{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n+1)=\mathrm{\γ}*{\mathrm{\β}}_i\left(n\right)+(1-\mathrm{\γ})*{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n-1);& n\∈Z^{+}---\left(4\right)\end{array}$

其中β_i(n)是第i个MS在第n帧中的符号不良率，

是所估计的第i个MS在第(n-1)帧中的符号不良率。也就是说，所估计的第(n+1)帧(下一帧)中的符号不良率

取决于第i个MS在第n帧中的符号不良率β_i(n)和所估计的第i个MS在第(n-1)帧(紧接上一帧之前的帧)中的符号不良率

将初始值

(n＝1时)设置为0。

因此，所估计的第i个MS在第(n+1)帧中的有效传输速率

计算如下：

$R_i^{\mathrm{effective}}=R_i*(1-{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n+1))---\left(5\right)$

在等式(5)中，可将所估计的第(n+1)帧中的符号优良率

定义为： ${\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1)=1-{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n+1),$ 因为等式(5)可修改为：

$\begin{array}{c}{R}_i^{\mathrm{effective}}=R_i*{\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1)---\left(5^{,}\right)\end{array}$

如等式(5)所示，可将所估计的第(n+1)帧中的符号优良率

看作第i个MS的、针对第(n+1)帧的即时传输速率R_i的修正因子(等式(2))。

在S405中，BS使用每个MS的所修正的传输速率进行PF调度。PF调度的类型与现有技术的类型相同。BS记录每个MS的历史吞吐量

并挑选在等式(6)中具有最大量度 $M=\underset{i}{\max }\left(M_i\right)$ 的MS以用于下一帧(第(n+1)帧)的数据传输。

$M_i=\frac{R_i^{\mathrm{effective}}}{R_i^{\mathrm{history}}}=\frac{R_i}{R_i^{\mathrm{history}}}*{\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1)---\left(6\right)$

在S407中，所有用户中被授予了下一帧的传输机会的具有最高量度 $M=\underset{i}{\max }\left(M_i\right)$ 的用户将在第(n+1)帧中传输它的数据。

第二实施例

图5是示出了根据本发明的第二实施例的PF调度过程的流程图。应该注意，用相同附图标记标注与图2相同或类似的步骤，以表明用相同附图标记标注与图2相同或类似的步骤，以表明其相同或相似。

参考图5，调度过程描述如下。

在S201，需要每个MS在每个帧中向BS报告其CQI信息。可以通过导频信号或数据消息来测量CQI，并且可以通过信令信道或专用数据信道将CQI传输到BC。

在S203，在接收到每个用户的CQI信息之后，链路自适应模块可以将CQI信息映射到其当前传输速率。尽管有各种映射方法可供使用，这里，我们使用基于阈值的映射方法。上面的表1示出了映射表。基于CQI，从表1中获得合适的MCS。因此，第i个MS的即时传输速率R_i是

在S504，BS计算每个MS的权重指数，权重指数的值表示用户信道的静态程度。值“1”表示信道是最静止的。将ΔCQI_i(n)定义为上一帧(第n帧)中第i个MS的CQI标准方差。因此第i个MS的权重指数W_i是

$W_i=\left\{\begin{array}{cc}1& \underset{i\∈\mathrm{all\; MS}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)=0\\ 1-\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)}{\underset{i\∈\mathrm{all\; MS}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)}& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.;n\∈Z^{+}---\left(8\right)$

因此，第(n+1)帧中第i个MS的所估计的有效传输速率

被计算为：

$R_i^{\mathrm{effective}}=R_i*W_i---\left(9\right)$

如等式(9)所示，第(n+1)帧的权重指数W_i可以计作第i个MS的第(n+1)帧的即时传输速率R_i的修正因子(等式(7))。

在S505，BS使用每个MS的所修正的传输速率进行PF调度。PF调度的类型与现有技术的类型相同。BS记录每个MS的历史吞吐量并挑选具有最大量度 $M=\underset{i}{\max }\left(M_i\right)$ (等式(10))的MS以用于下一帧(第(n+1)帧)的数据传输。

$M_i=\frac{R_i^{\mathrm{effective}}}{R_i^{\mathrm{history}}}=\frac{R_i}{R_i^{\mathrm{history}}}*W_i---\left(10\right)$

在S507中，所有用户中被授予了下一帧的传输机会的具有最高量度 $M=\underset{i}{\max }\left(M_i\right)$ 的用户将在第(n+1)帧中传输它的数据。

在上述两个实施例中，可以将权重指数W_i和/或所估计的第(n+1)帧中的符号优良率

看作第i个MS的、针对第(n+1)帧的即时传输速率R_i的修正因子(等式(2)和(7))，或者可以看作量度 $M_i=\frac{R_i^{\mathrm{current}}}{R_i^{\mathrm{history}}}$ 的修正因子(等式(1))。

硬件实现

图6是示出了包括根据本发明的PF调度器700的BS 600的方框图，图7a和7b是示出了根据本发明的两个实施例的PF调度器700的方框图。

如图6所示，BS 600包括接收机610、AMC(自适应调制编码)模块620、PF调度器700和发送机630。针对BS600伺服小区中的第i个MS，接收机610从第i个MS接收第n帧(当前帧)中各个符号的CQI。针对基站伺服小区中的第i个MS，AMC模块620根据所接收的CQI，确定要在第(n+1)帧(下一帧)中使用的调制编码方案(MCS)，从而根据所确定的MCS，确定第i个MS的即时传输速率。

如上所述，AMC模块620可按照基于阈值的映射方法，基于所接收的CQI来确定要在第(n+1)帧中使用的MCS。在这种情况下，AMC模块620基于所接收的CQI，使用MCS映射表(表1)来确定要在第(n+1)帧中使用的MCS。AMC模块620首先基于所接收的CQI来计算第n帧的SNR，然后将所计算的SNR与MCS映射表(表1)中的SNR阈值进行比较，以确定要在第(n+1)帧中使用的MCS。

基于所测量的CQI和阈值，从表1中获得针对下一帧的、适当的MCS。因此，AMC模块620可按照下式来确定第i个MS的即时传输速率：

如图7a和7b所示，PF调度器700包括修正因子估计器710(710’)、量度计算器720(720’)以及传输机会授予器730。针对BS600的伺服小区中的第i个MS，修正因子估计器710(710’)根据第n帧中信道质量变化的统计结果，来估计针对第(n+1)帧的、即时传输速率R_i的修正因子(

或W_i)。针对BS 600的伺服小区中的第i个MS，量度计算器720(720’)根据第i个MS的即时传输速率R_i、所估计的修正因子

或W_i)和针对第i个MS所记录的历史吞吐量来计算量度M_i。传输机会授予器730将第(n+1)帧的传输机会授予所有MS中具有最佳量度 $(M=\underset{i}{\max }\left(M_i\right))$ 的MS。

在一个实施例中(图7a)，针对第(n+1)帧的、即时传输速率R_i的修正因子(或W_i)是所估计的符号优良率

对第n帧中信道质量变化的统计结果是第n帧中的符号不良率β_i(n)。在这种情况下，修正因子估计器710包括速率计算单元7102和速率估计单元7104。速率计算单元7102基于所接收的CQI和所确定的MCS，来计算帧中的符号不良率β_i。速率计算单元7102将CQI值低于MCS阈值的符号计作不良符号，并按照下式来计算帧中的符号不良率β_i：

速率估计单元7104基于所计算的第n帧中的符号不良率β_i(n)，来估计第(n+1)帧中的符号优良率

具体地，速率估计单元7104可以按照下式来计算第(n+1)帧中的符号优良率

${\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1)=1-{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n+1)---\left(13\right)$

其中

表示所估计的第(n+1)帧中的符号不良率，并由速率估计单元7104按照下式获得：

$\begin{array}{cc}{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n+1)=\mathrm{\γ}*{\mathrm{\β}}_i\left(n\right)+(1-\mathrm{\γ})*{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n-1);& n\∈Z^{+}---\left(14\right)\end{array}$

其中β_i(n)是第i个MS在第n帧中的符号不良率，

是所估计的第i个MS在第(n-1)帧中的符号不良率。也就是说，所估计的第(n+1)帧(下一帧)中符号不良率

取决于第i个MS在第n帧(上一帧)中的符号不良率β_i(n)和第i个MS在第(n-1)帧(紧接上一帧之前的一帧)中的所估计的符号不良率

初始值

(n＝1时)被设置为0。

量度计算器720包括：有效速率估计单元7202，用于按照 $\begin{array}{c}{R}_i^{\mathrm{effective}}=R_i*{\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1);n\∈Z^{+}\end{array}$ 来估计第i个MS在第(n+1)帧中的有效传输速率

以及量度计算单元7204，用于按照 $M_i=\frac{R_i^{\mathrm{effective}}}{R_i^{\mathrm{history}}}=\frac{R_i}{R_i^{\mathrm{history}}}*{\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1)$ 来计算量度M_i。

在另一实施例中(图7b)，针对第(n+1)帧的即时传输速率R_i的修正因子(

或W_i)是权重指数W_i，对第n帧中信道质量变化的统计结果是第n帧中的CQI标准方差ΔCQI_i(n)。在这种情况下，修正因子估计器710’包括权重指数分配器7106，用于基于第n帧中的CQI标准方差ΔCQI_i(n)，将权重指数W_i分配给第i个MS。权重指数分配器7106按照下式来确定要分配给第i个MS的权重指数W_i：

$W_i=\left\{\begin{array}{cc}1& \underset{i\∈\mathrm{all\; MS}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)=0\\ 1-\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)}{\underset{i\∈\mathrm{all\; MS}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)}& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.;n\∈Z^{+}---\left(15\right)$

量度计算器720’包括有效速率估计单元7206，用于按照 $\begin{array}{c}{R}_i^{\mathrm{effective}}=R_i*W_i\end{array}$ 来估计第i个MS在第(n+1)帧中的有效传输速率

以及量度计算单元7208，用于按照 $M_i=\frac{R_i^{\mathrm{effective}}}{R_i^{\mathrm{history}}}=\frac{R_i}{R_i^{\mathrm{history}}}*W_i$ 来计算量度M_i。

如图7a和7b所示，传输机会授予器730将第(n+1)帧中的传输机会授予所有MS中具有最大量度 $M=\underset{i}{\max }\left(M_i\right)$ 的MS。

返回图6，传输机会授予器730通过发送机630来指示第(n+1)帧的传输机会的授予。因此，所有用户中被授予下一帧的传输机会的具有最高量度 $M=\underset{i}{\max }\left(M_i\right)$ 的MS将在第(n+1)帧中传输数据。

尽管图6、7a和7b示出了本发明的硬件实现，但是本领域技术人员可以理解，这些仅用作示例。可以在细节上进行各种改变，例如将两个或更多个组件组合到一个组件中和/或将一个组件分为两个或更多个组件。然而，这些改变或修改应该被理解为包含在本发明的范围之内。例如，接收机610、AMC模块620和/或发送机630也可被看作调度器700的一部分。

仿真结果

表2给出了在各种发送SNR设置下，本发明的调度处理的性能比较的链路级仿真参数。

表2  链路级仿真参数

 

参数	值
		带宽	10MHz
频率	2.5GHz
		子载波数	1024
多径数	6
		帧长	5mS
循环前缀长度	1/8
		MCS	QPSK 1/2、QPSK 3/416QAM 1/2、16QAM 3/464QAM 2/3、64QAM 3/4
信道类型	瑞利衰落信道(根据参考文献[6]来设置参数)
		移动模式	步行用户A：3km/h；车载用户A：40km/h、80km/h和120km/h

图8示出了SNR与吞吐量比较的仿真结果图。“未采用AMC的PF”表示调度算法在固定MCS的情况下工作。预先定义所使用的调制和编码方案，这些方案并不适配于信道变化。“采用AMC的PF”是使用上述基于阈值的AMC的传统PF调度算法。“采用估计速率的PF”表示本发明的第一实施例。“加权PF”表示本发明的第二实施例。在无缺陷CQI(CQI perfect)的情况下，假设PF调度器预先精确“知道”每个用户的信道变化，因此可以对调度进行准确判断(“采用无缺陷CQI的PF”)。尽管这种无缺陷CIQ的情况实际并不存在，但是它对于示出本发明的PF调度处理如何有效是有用的。图8示出了不同调度算法的系统总吞吐量。

“未采用AMC的PF”的吞吐量最低，因为在信道条件变差时，它仍然使用原有的MCS，而这将使用户的分组传输失败。采用AMC模块协助的PF调度提供了较好的性能(“采用AMC的PF”)。但是，当信道变化时，该方案比“采用估计速率的PF”算法差。根据本发明的第一实施例，改进在于：在调度之前估计用户在下一帧中失败符号的数目。

由于难以使信道预测完全精确，因此根据本发明的第二实施例，在“加权PF”算法中给信道变化少的用户提供更多的资源。因此，“加权PF”调度器的吞吐量远高于“采用AMC的PF”和“采用估计速率的PF”。

图9是示出了在SNR为30dB时每种移动类型的用户总吞吐量的柱状图。如所预计的，“加权PF”调度算法(根据本发明第二实施例)极大地增加了步行用户的吞吐量，但是降低了车载用户的吞吐量。

当给信道变化少的用户提供更多无线资源时，将损害多个用户之间的公平性。这里，使用Jain公平指数(参见参考文献[7])f来调查由于所提出的PF调度处理所引起的公平损失。f被定义为

$f=\frac{{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i\right)}^2}{\left(n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^2\right)}---\left(16\right)$

其中x_i是第i个用户的吞吐量，n是小区中的用户数目。指数越接近1，系统越公平。

当SNR被设置为30dB时，公平性能如表3所示。从表3可见，除加权PF之外的所有算法均具有良好的Jain公平性能。

表3  在SNR为30dB时的公平性能

 

算法	Jain公平指数
		未采用AMC的PF	0.99
采用AMC的PF	0.99
		采用估计速率的PF	0.96
加权PF	0.75
		采用无缺陷CQI的PF	0.97

从图9可见，加权PF的公平损失是由于车载用户的吞吐量稍有降低，而步行用户的吞吐量极大地改善。因此，需要应用另一种公平标准，即比例公平(参见参考文献8)，来描述系统性能。当存在使一个用户的吞吐量减少X、但是所有其它用户的吞吐量增加总和大于X的另一种资源分配方案时，系统被认为更加比例公平。与采用AMC的PF方案相比，加权PF在减少车载用户的吞吐量的同时增加了步行用户的吞吐量。然而，增加的总和远高于减少的总和。因此，可以认为，在混合移动场景中，加权PF比采用AMC的PF更加比例公平。

以上说明仅给出了本发明的优选实施例，而并非倾向于限制本发明。因此，在本发明的精神和原理下进行的任何修改、替换、改进等均应被理解为包含在本发明的范围内。

参考文献列表

[1]A.Jalali，et.al，Data Throughput of CDMA-HDR：a HighEfficiency-High Data Rate Personal Communication WirelessSystem，VTC-S’2000，vol.3，pp.1854-1858，2000.

[2]Project 802.16m Evaluation Methodology Document.WiMAXForum，2008.

[3]专利申请公开CN 1878142A.

[4]专利申请公开EP 1 926 260 A1.

[5]专利申请公开WO 2006/095387 A1.

[6]ITU-R M1225，Guidelines for evaluation of radio transmissiontechnologies for IMT-2000，1997.

[7]R.Jain，The art of computer systems Performance analysis，JohnWiley and Sons，1991.

[8]F.Kelly，Charging and rate control for elastic traffic，EuropeanTransactions on Telecommunications，vol.8，pp.33-37，1997.

Claims (42)

1.一种用在基站中的比例公平调度器，适用于高移动性的环境，所述调度器包括：

修正因子估计器，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，根据对当前帧中信道质量变化的统计结果，估计针对下一帧的、即时传输速率的修正因子；

量度计算器，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，基于该用户设备的即时传输速率、所估计的修正因子和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度；以及

传输机会授予器，用于将下一帧的传输机会授予所有用户设备中具有最佳量度的用户设备，

其中

针对下一帧的、即时传输速率的修正因子是所估计的符号优良率，对当前帧中信道质量变化的统计结果是当前帧中的符号不良率；或者

针对下一帧的、即时传输速率的修正因子是权重指数，对当前帧中信道质量变化的统计结果是当前帧中信道质量信息标准方差。

2.根据权利要求1所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，在针对下一帧的、即时传输速率的修正因子是所估计的符号优良率，对当前帧中信道质量变化的统计结果是当前帧中的符号不良率的情况下，修正因子估计器包括：

速率计算单元，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，基于从该用户设备接收到的当前帧中各个符号的信道质量信息和要在下一帧中使用的调制编码方案，来计算当前帧中的符号不良率；以及

速率估计单元，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，基于所计算的当前帧中的符号不良率，来估计下一帧中的符号优良率。

3.根据权利要求2所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，要在下一帧中使用的调制编码方案是按照基于阈值的映射方法、根据所接收到的信道质量信息而确定的。

4.根据权利要求3所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，要在下一帧中使用的调制编码方案是根据所接收到的信道质量信息，使用调制编码方案阈值映射表而确定的。

5.根据权利要求4所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，首先基于接收到的信道质量信息来计算当前帧的信噪比，然后将所计算的信噪比与调制编码方案阈值映射表中的信噪比阈值相比较，来确定要在下一帧中使用的调制编码方案。

6.根据权利要求3所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，速率计算单元将信道质量信息值低于与所确定的调制编码方案相对应的阈值的符号计作不良符号，并将当前帧中的符号不良率计算为当前帧中不良符号的数目与当前帧中符号的总数之比。

7.根据权利要求2所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，速率估计单元根据所计算的当前帧中的符号不良率和所估计的前一帧中的符号不良率，来估计下一帧中的符号优良率。

8.根据权利要求7所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，速率估计单元按照下式计算下一帧中的符号优良率

${\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1)=1-{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n+1)$

其中

表示所估计的下一帧中的符号不良率，并由速率估计单元按照下式获得：

${\widehat{\text{\β}}}_i(n+1)=\mathrm{\γ}*{\mathrm{\β}}_i\left(n\right)+(1-\mathrm{\γ})*{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n-1)\text{;n\∈}{Z}^{+}$

其中β_i(n)表示所计算的当前帧中的符号不良率，表示所估计的前一帧中的符号不良率，γ是平滑因子，下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，n表示帧序号，并将n＝1时的初始值

设置为0。

9.根据权利要求2所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，量度计算器包括：

有效速率估计单元，用于通过利用所估计的下一帧中的符号优良率来修正即时传输速率，估计该用户设备在下一帧中的有效传输速率；以及

量度计算单元，用于基于所估计的该用户设备在下一帧中的有效传输速率和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度。

10.根据权利要求9所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，有效速率估计单元按照下式估计有效传输速率

$R_i^{\mathrm{effective}}=R_i*{\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1);n\∈Z^{+}$

其中下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，n表示帧序号，R_i表示即时传输速率，

表示所估计的符号优良率。

11.根据权利要求1所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，在针对下一帧的、即时传输速率的修正因子是权重指数，对当前帧中信道质量变化的统计结果是当前帧中信道质量信息标准方差的情况下，修正因子估计器包括：

权重指数分配器，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，根据当前帧中信道质量信息标准方差，向该用户设备分配权重指数。

12.根据权利要求11所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，当前帧中信道质量信息标准方差是通过对从用户设备接收到的当前帧中的各个符号的信道质量信息进行统计分析得到的。

13.根据权利要求12所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，由权重指数分配器按照下式确定要分配给用户设备的权重指数W_i：

$W_i=\left\{\begin{array}{cc}1& \underset{i\∈\mathrm{all\; MS}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)=0\\ 1-\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)}{\underset{i\∈\mathrm{all\; MS}}{\text{\Σ}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)}& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.;n\∈Z^{+}$

其中△CQI_i(n)表示当前帧中信道质量信息标准方差，下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，n表示帧序号。

14.根据权利要求11所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，量度计算器包括：

有效速率估计单元，用于通过利用所分配的用户设备的权重指数来修正即时传输速率，估计该用户设备在下一帧中的有效传输速率；以及

量度计算单元，用于基于所估计的该用户设备在下一帧中的有效传输速率和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度。

15.根据权利要求14所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，有效速率估计单元按照下式估计有效传输速率

$R_i^{\mathrm{effective}}=R_i*W_i$

其中下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，R_i表示即时传输速率，W_i表示要分配给该用户设备的权重指数。

16.根据权利要求9所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，量度计算单元按照下式计算量度M_i：

$M_i=\frac{R_i^{\mathrm{effective}}}{R_i^{\mathrm{history}}}$

其中下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，

表示所估计的有效传输速率，

表示历史吞吐量。

17.根据权利要求16所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，传输机会授予器将下一帧的传输机会授予所有用户设备中具有最大量度 $M=\underset{i}{\max }\left(M_i\right)$ 的用户设备。

18.根据权利要求14所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，量度计算单元按照下式计算量度M_i：

$M_i=\frac{R_i^{\mathrm{effective}}}{R_i^{\mathrm{history}}}$

其中下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，

表示所估计的有效传输速率，

表示历史吞吐量。

19.根据权利要求18所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，传输机会授予器将下一帧的传输机会授予所有用户设备中具有最大量度 $M=\underset{i}{\max }\left(M_i\right)$ 的用户设备。

20.根据权利要求1～19之一所述的用在基站中的比例公平调度器，其中，基于要在下一帧中使用的调制编码方案，按照下式来确定用户设备的即时传输速率R_i：

21.一种基站，包括：

接收机，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，从该用户设备接收当前帧中各个符号的信道质量信息；

自适应调制编码单元，用于针对基站伺服小区中的每个用户设备，基于所接收到的信道质量信息，确定要在下一帧中使用的调制编码方案，从而基于所确定的调制编码方案来确定该用户设备的即时传输速率；以及

根据权利要求1所述的比例公平调度器。

22.一种用在基站中的比例公平调度方法，适用于高移动性环境，所述方法包括：

针对基站伺服小区中的每个用户设备

根据对当前帧中信道质量变化的统计结果，估计针对下一帧的、即时传输速率的修正因子；以及

基于该用户设备的即时传输速率、所估计的修正因子和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度；

将下一帧的传输机会授予所有用户设备中具有最佳量度的用户设备，

其中

针对下一帧的、即时传输速率的修正因子是所估计的符号优良率，对当前帧中信道质量变化的统计结果是当前帧中的符号不良率；或者

针对下一帧的、即时传输速率的修正因子是权重指数，对当前帧中信道质量变化的统计结果是当前帧中信道质量信息标准方差。

23.根据权利要求22所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，在针对下一帧的、即时传输速率的修正因子是所估计的符号优良率，对当前帧中信道质量变化的统计结果是当前帧中的符号不良率的情况下，根据对当前帧中信道质量变化的统计结果来估计针对下一帧的、即时传输速率的修正因子的步骤包括以下子步骤：

针对基站伺服小区中的每个用户设备，

基于从该用户设备接收到的当前帧中各个符号的信道质量信息和要在下一帧中使用的调制编码方案，来计算当前帧中的符号不良率；以及

基于所计算的当前帧中的符号不良率，来估计下一帧中的符号优良率。

24.根据权利要求23所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，按照基于阈值的映射方法，根据所接收到的信道质量信息来确定要在下一帧中使用的调制编码方案。

25.根据权利要求24所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，根据所接收到的信道质量信息，使用调制编码方案阈值映射表来确定要在下一帧中使用的调制编码方案。

26.根据权利要求25所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，首先基于接收到的信道质量信息来计算当前帧的信噪比，然后将所计算的信噪比与调制编码方案阈值映射表中的信噪比阈值相比较，来确定要在下一帧中使用的调制编码方案。

27.根据权利要求24所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，将信道质量信息值低于与所确定的调制编码方案相对应的阈值的符号计作不良符号，并将当前帧中的符号不良率计算为当前帧中不良符号的数目与当前帧中符号的总数之比。

28.根据权利要求23所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，根据所计算的当前帧中的符号不良率和所估计的前一帧中的符号不良率，来估计下一帧中的符号优良率。

29.根据权利要求28所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，按照下式计算下一帧中的符号优良率

${\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1)=1-{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n+1)$

其中

表示所估计的下一帧中的符号不良率，并按照下式获得：

${\widehat{\text{\β}}}_i(n+1)=\mathrm{\γ}*{\mathrm{\β}}_i\left(n\right)+(1-\mathrm{\γ})*{\widehat{\mathrm{\β}}}_i(n-1)\text{;n\∈}{Z}^{+}$

其中β_i(n)表示所计算的当前帧中的符号不良率，

表示所估计的前一帧中的符号不良率，γ是平滑因子，下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，n表示帧序号，并将n＝1时的初始值设置为0。

30.根据权利要求23所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，基于该用户设备的即时传输速率、所估计的修正因子和针对该用户设备所记录的历史吞吐量来计算量度的步骤包括以下子步骤：

通过利用所估计的下一帧中的符号优良率来修正即时传输速率，估计该用户设备在下一帧中的有效传输速率；以及

基于所估计的该用户设备在下一帧中的有效传输速率和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度。

31.根据权利要求30所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，按照下式获得所估计的有效传输速率

$R_i^{\mathrm{effective}}=R_i*{\widehat{\mathrm{\α}}}_i(n+1);n\∈Z^{+}$

其中下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，n表示帧序号，R_i表示即时传输速率，

表示所估计的符号优良率。

32.根据权利要求22所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，在针对下一帧的、即时传输速率的修正因子是权重指数，对当前帧中信道质量变化的统计结果是当前帧中信道质量信息标准方差的情况下，根据对当前帧中信道质量变化的统计结果来估计针对下一帧的、即时传输速率的修正因子的步骤包括以下子步骤：

针对基站伺服小区中的每个用户设备

根据当前帧中信道质量信息标准方差，向该用户设备分配权重指数。

33.根据权利要求32所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，当前帧中信道质量信息标准方差是通过对从用户设备接收到的当前帧中的各个符号的信道质量信息进行统计分析得到的。

34.根据权利要求33所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，按照下式来确定要分配给用户设备的权重指数W_i：

$W_i=\left\{\begin{array}{cc}1& \underset{i\∈\mathrm{all\; MS}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)=0\\ 1-\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)}{\underset{i\∈\mathrm{all\; MS}}{\text{\Σ}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{CQI}}_i\left(n\right)}& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.;n\∈Z^{+}$

其中△CQI_i(n)表示当前帧中信道质量信息标准方差，下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，n表示帧序号。

35.根据权利要求32所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，基于用户设备的即时传输速率、所估计的修正因子和针对用户设备所记录的历史吞吐量来计算量度的步骤包括以下子步骤：

通过利用所分配的用户设备的权重指数来修正即时传输速率，估计该用户设备在下一帧中的有效传输速率；以及

基于所估计的该用户设备在下一帧中的有效传输速率和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度。

36.根据权利要求35所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，按照下式获得所估计的有效传输速率

$R_i^{\mathrm{effective}}=R_i*W_i$

其中下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，R_i表示即时传输速率，W_i表示要分配给该用户设备的权重指数。

37.根据权利要求30所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，按照下式计算量度M_i：

$M_i=\frac{R_i^{\mathrm{effective}}}{R_i^{\mathrm{history}}}$

其中下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，

表示所估计的有效传输速率，表示历史吞吐量。

38.根据权利要求37所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，将下一帧的传输机会授予所有用户设备中具有最大量度 $M=\underset{i}{\max }\left(M_i\right)$ 的用户设备。

39.根据权利要求35所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，按照下式计算量度M_i：

$M_i=\frac{R_i^{\mathrm{effective}}}{R_i^{\mathrm{history}}}$

其中下标i表示基站伺服小区中的第i个用户设备，

表示所估计的有效传输速率，

表示历史吞吐量。

40.根据权利要求39所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，将下一帧的传输机会授予所有用户设备中具有最大量度 $M=\underset{i}{\max }\left(M_i\right)$ 的用户设备。

41.根据权利要求22～40之一所述的用在基站中的比例公平调度方法，其中，基于要在下一帧中使用的调制编码方案，按照下式来确定用户设备的即时传输速率R_i：

42.一种用在基站中的比例公平调度方法，适用于高移动性环境，所述方法包括：

针对基站伺服小区中的每个用户设备

从该用户设备接收当前帧中各个符号的信道质量信息；

基于所接收的信道质量信息，确定要在下一帧中使用的调制编码方案；

基于所确定的调制编码方案，确定该用户设备的即时传输速率；

根据对当前帧中信道质量变化的统计结果，估计针对下一帧的、即时传输速率的修正因子；以及

基于该用户设备的即时传输速率、所估计的修正因子和针对该用户设备所记录的历史吞吐量，来计算量度；

将下一帧的传输机会授予所有用户设备中具有最佳量度的用户设备，

其中

针对下一帧的、即时传输速率的修正因子是所估计的符号优良率，对当前帧中信道质量变化的统计结果是当前帧中的符号不良率；或者

针对下一帧的、即时传输速率的修正因子是权重指数，对当前帧中信道质量变化的统计结果是当前帧中信道质量信息标准方差。

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