CN101849394B - 在宽带无线网络中调度尽力而为型流 - Google Patents

Abstract

描述了有助于在宽带无线通信网中调度尽力而为型流的系统和方法。该系统可以包括设备和/或部件，其实现了：基于无线系统中现有的业务状况将效用函数与多个不同的流相关联；确定过去对流进行服务的平均速率，以及使用与流相关联的效用函数或者过去对流进行服务的平均速率来最优地调度流。

Description

在宽带无线网络中调度尽力而为型流

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年11月5日递交的、题目为“SCHEDULING BESTEFFORT FLOWS IN BROADBAND WIRELESS NETWORKS”的美国临时专利申请No.60/985,549的优先权。以引用方式将上述申请的完整内容并入本文。

技术领域

以下说明通常涉及无线通信，尤其是涉及宽带无线通信网络中的尽力而为型流的调度。

背景技术

无线通信系统被广泛地部署以提供各种类型的通信；例如，可以经由此种无线通信系统提供语音和/或数据。典型的无线通信系统或网络可以提供对一个或多个共享资源(例如，带宽、发射功率，…)的多用户接入。例如，系统可以使用多种多样的多接入技术，如频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、码分复用(CDM)、正交频分复用(OFDM)，等等。

通常，无线多址通信系统可以同时支持多个接入终端的通信。各接入终端可以经由前向和反向链路上的传输与一个或多个基站通信。前向链路(或下行链路)指的是从基站到接入终端的通信链路，反向链路(或上行链路)指的是从接入终端到基站的通信链路。该通信链路可以通过单进单出、多进单出或多进多出(MIMO)系统来建立。

MIMO系统一般使用多个(N_T个)发射天线和多个(N_R个)接收天线以用于数据传输。由N_T个发射天线和N_R个接收天线形成的MIMO信道可以被分解成N_S个独立信道，其可被称为空间信道，其中N_S≤{N_T，N_R}。N_S个独立信道中的每一个对应于一个维度。此外，如果使用由多个发射天线和接收天线创建的附加维度，则MIMO系统可以提供改善的性能(例如，增加的频谱效率、更高的吞吐量和/或更高的可靠性)。

MIMO系统可以支持各种双工技术，以在公共物理介质上划分前向和反向链路通信。例如，频分双工(FDD)系统可以使用不同的频率范围以用于前向和反向链路通信。另外，在时分双工(TDD)系统中，前向和反向链路通信可以使用公共频率范围，从而互易原理能够由反向链路信道来估计前向链路信道。

无线通信系统常常使用提供覆盖区域的一个或多个基站。典型的基站可以发射用于广播、多播和/或单播业务的多个数据流，其中数据流可以是接入终端有兴趣独立接收的数据流。此种基站的覆盖区域内的接入终端可以被用来接收由复合流携带的一个、一个以上或所有的数据流。同样地，接入终端可以向基站或另一接入终端发送数据。

在无线数据系统中，调度策略通常应当计算对不同流的功率和带宽的分配，以便确保弹性流之间的公平、满足服务质量(QoS)约束条件以及开发多用户分集，不一而足。习惯上，具有至少以上特性的用于无线系统的调度算法适合于在任意给定时刻将整个带宽给予单个流。这种策略一般有利于窄带系统，其中在每个时刻可用的带宽的量相对较小。然而，对于宽带系统来说，为了使调度策略最优，可能需要在多个流之间共享每个时刻的带宽。通常，适用于在一个帧中调度单个用户的任何策略可以被修改到宽带情况-只是通过在小量的频谱资源(例如，超移动宽带(UMB)中的帧中的每个片元)上运行该策略。然而，这可能需要在每一个帧中进行大量计算。

发明内容

下面给出了对一个或多个实施例的简单概括以提供对这些实施例的基本理解。该概括不是所有预期实施例的详尽评述，并且其目的既不是确定所有实施例的关键或重要元素，也不是描绘任意或所有实施例的范围。其目的只是用简单的形式呈现一个或多个实施例的一些概念，以此作为后面给出的更详细的说明的序言。

根据一个或多个实施例以及其相应的公开，结合有助于宽带无线通信环境中的尽力而为型流的调度来描述各个方面。根据所要求的主题的方面的系统和方法提供了一种可在无线宽带通信系统中操作的装置，其中该装置包括：处理器，其被配置以基于无线宽带通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联，调查装置过去对流进行服务的平均速率，以及使用与流相关联的效用函数或者装置过去对流进行服务的平均速率来最优地调度流；以及耦合到该处理器的存储器，用于保存数据。

根据所要求主题的另一个方面，提供了一种可在宽带无线通信系统中操作的装置。该装置包括：保存有指令的存储器，这些指令是关于：至少部分地基于无线宽带通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联，调查装置过去对流进行服务的平均速率，以及使用与流相关联的效用函数或者装置过去对流进行服务的平均速率来最优地调度流；以及耦合到该存储器的处理器，其被配置以执行保存在存储器中的指令。

另外，根据所要求主题的又一方面，在本文中阐述了一种机器可读介质，其具有存储在其上的机器可执行指令，这些机器可执行指令用于：部分地基于无线宽带通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联；调查包括在无线宽带通信系统中的装置过去对流进行服务的平均速率；以及使用与流相关联的效用函数或者装置过去对流进行服务的平均速率来最优地调度流。

此外，根据所要求主题的另一个方面，公开了一种可在无线通信系统中操作的装置。该装置包括：用于至少部分地基于无线通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联的模块；用于调查包括在无线通信系统中的装置过去对流进行服务的平均速率的模块；以及用于使用与流相关联的效用函数或者装置过去对流进行服务的平均速率来最优地调度流的模块。

另外，根据所要求主题的又一个方面，提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品包括计算机可读介质，该计算机可读介质包括：第一组代码，其用于使计算机至少部分地基于无线宽带通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联；第二组代码，其用于使计算机调查计算机过去对流进行服务的平均速率；以及第三组代码，其用于使计算机使用与流相关联的效用函数或者装置在过去对流进行服务的平均速率来最优地调度流。

为了实现上述目的和相关目的，一个或多个实施例包括下面将要充分描述和在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了一个或多个实施例的特定的示例性方面。然而，这些方面只表示了可以以其来使用各个实施例的原理的各种方式中的少数方式，所述实施例的目的是包括所有此种方面及其等价形式。

附图说明

图1是根据本文中阐述的各个方面的无线通信系统的图示。

图2是根据各个实施例的用于信号传输的示例性多址无线通信系统的图示。

图3是实现宽带无线通信环境中的尽力而为型流的调度的示例性系统的图示。

图4是根据本公开的各个方面的实现宽带无线通信环境中的尽力而为型流的调度的示例性系统的另一图示。

图5是根据所要求主题的各个方面的实现尽力而为型流的调度的示例性系统的又一图示。

图6是在宽带无线通信环境中有助于尽力而为型流的调度的示例性方法的图示。

图7是在无线通信环境中有助于尽力而为型流的调度的示例性系统的图示。

图8是可以与本文中描述的各种系统和方法一起使用的示例性无线网络环境的图示。

图9是使得在无线通信环境中能够对尽力而为型流进行调度的示例性系统的图示。

具体实施方式

现在参照附图描述各个实施例，其中用相同的附图标记指示本文中的相同元件。在下面的描述中，为便于解释，阐述了大量具体细节，以便提供对一个或多个实施例的全面理解。然而，很明显，也可以不用这些具体细节来实现所述实施例。在其它例子中，以框图形式示出公知结构和设备，以便于方便描述一个或多个实施例。

如在本申请中使用的，术语“部件”、“模块”、“系统”等意在指示计算机相关的实体，其既可以是硬件、固件、软硬件组合、软件，也可以是执行中的软件。例如，部件可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是部件。一个或多个部件可以位于执行中的一个进程和/或线程内，并且部件可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。另外，可以从存储了多种数据结构的多种计算机可读介质中执行这些部件。这些部件可以通过如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自与本地系统中、分布式系统中的另一个组件进行交互的组件的数据，和/或来自在诸如因特网的网络上以信号的形式与其他系统进行交互的组件的数据)的信号的本地和/或远程进程进行通信。

本文中描述的技术可以用于各种无线通信系统，如码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交频分多址(OFDMA)、单载波频分多址(SC-FDMA)和其他系统。术语“系统”和“网络”经常互换使用。CDMA系统可以实现诸如通用陆地无线接入(UTRA)、CDMA2000等的无线技术。UTRA包括宽带CDMA(W-CDMA)和CDMA的其它变化形式。CDMA2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA系统可以实现诸如全球移动通信系统(GSM)的无线技术。OFDMA系统可以实现诸如演进型UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、闪速OFDM等的无线技术。UTRA和E-UTRA是通用移动通信系统(UMTS)的一部分。3GPP长期演进(LTE)是UMTS的即将发布的使用E-UTRA的版本，E-UTRA在下行链路上使用OFDMA而在上行链路上使用SC-FDMA。

单载波频分多址(SC-FDMA)使用单载波调制和频域均衡。SC-FDMA具有与OFDMA系统类似的性能和基本相同的整体复杂度。因为其固有的单载波结构，SC-FDMA信号具有较低的峰均功率比(PAPR)。SC-FDMA例如可用于上行链路通信，其中较低的PAPR在发射功率效率方面对接入终端十分有利。相应地，SC-FDMA可以被实现为3GPP长期演进(LTE)或演进型UTRA中的上行链路多址方案。

此外，在本文中与接入终端相关地描述了各个实施例。接入终端还可以称为系统、用户单元、用户站、移动站、移动台、远程站、远程终端、移动装备、用户终端、终端、无线通信设备、用户代理、用户装置或用户设备(UE)。接入终端可以是蜂窝电话、无绳电话、会话发起协议(SIP)电话、无线本地环路(WLL)站、个人数字助理(PDA)、具有无线连接能力的手持设备、计算设备或其它连接到无线调制解调器的处理设备。此外，在本文中结合基站描述了各个实施例。基站可以用于与接入终端进行通信，并且还可以称为接入点、节点B、演进节点B(e节点B)或一些其它术语。

此外，本文所述的各个方面或特征可以实现成方法、装置或使用标准编程和/或工程技术的制品。本文中使用的术语“制品”意在涵盖可从任何计算机可读设备、载体或介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括而不仅限于：磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带等)，光盘(例如，压缩光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)等)，智能卡和闪存设备(例如，EPROM、卡、棒、键驱动器等)。另外，本文所描述的各种存储介质可以表示用于存储信息的一个或多个设备和/或其它机器可读介质。术语“机器可读介质”可以包括而不仅限于，无线信道和能够存储、包含并且/或者携带指令和/或数据的各种其它介质。

现在参照图1，根据本文所述的各个实施例示出了无线通信系统100。系统100包括基站102，其可包括多个天线组。例如，一个天线组可包括天线104和106，另一个天线组可包括天线108和110，并且另外的一组可包括天线112和114。对于每个天线组示出了两个天线；然而，每个组可使用更多或更少的天线。如本领域技术人员所能理解的，基站102还可以包括发射器链和接收器链，它们中的每一个又可以包括与信号发射和接收相关的多个部件(例如，处理器、调制器、复用器、解调器、解复用器、天线等)。

基站102可以与诸如接入终端116和接入终端122的一个或多个接入终端进行通信；然而，应当理解，基站102可以与类似于接入终端116和122的基本上任意数量的接入终端进行通信。接入终端116和122可以是，例如，蜂窝电话、智能电话、笔记本电脑、手持式通信设备、手持式计算设备、卫星无线电台、全球定位系统、PDA和/或用于在无线通信网络100上进行通信的任何其它适合的设备。如图所示，接入终端116与天线112和114通信，其中天线112和114在前向链路118上向接入终端116发射信息，并且在反向链路120上从接入终端116接收信息。此外，接入终端122与天线104和106通信，其中天线104和106在前向链路124上向接入终端122发射信息，并且在反向链路126上从接入终端122接收信息。在频分双工(FDD)系统中，例如，前向链路118可以使用与反向链路120不同的频带，并且前向链路124可以使用与反向链路126不同的频带。另外，在时分双工(TDD)系统中，前向链路118和反向链路120可以使用公共频带，并且前向链路124和反向链路126可以使用公共频带。

各组天线和/或它们被指定进行通信的区域可以被称作基站102的扇区。例如，天线组可以被指定以在基站102所覆盖区域的扇区中与接入终端通信。在前向链路118和124上的通信中，基站102的发射天线可以使用波束成形，以便为接入终端116和122改善前向链路118和124的信噪比。并且，当基站102使用波束成形以向随机散布在相关覆盖区域各处的接入终端116和122进行发射时，相邻小区中的接入终端所受到的干扰可以小于基站通过单个天线向其所有接入终端进行发射的情况。

图2示出了根据各个实施例的用于信号传输的多址无线通信系统200。多址无线通信系统200可以包括多个小区(例如，小区202、小区204和小区206)。如图所示，各小区202-206可以包括各自的基站208、210、212，这些基站可包括一个或多个扇区。这些扇区可以通过多组天线来形成，每个扇区负责与小区的一部分中的接入终端的通信。

各小区202-206可包括多个接入终端，这些终端可以与各基站208-212的一个或多个扇区通信。例如，接入终端214、216、218和220与基站208通信，接入终端222、224和226与基站210通信，接入终端228、230和232与基站212通信。

如在小区204中所示，例如，各接入终端222、224和226可以位于小区204中的不同位置。例如，各接入终端222、224和226可以与与其进行通信的相应的天线组相距不同的距离。这些因素与环境等状况一起，可以使得在各接入终端222、224和226与与其进行通信的相应的天线组之间存在不同的信道状况。类似地，在其它接入终端(例如，接入终端214-220、228-232、…)与与它们分别通信的相应的天线组之间可以有不同的信道状况。

根据一些方面，特定小区中的接入终端可以与与该小区相关联的基站通信，并且基本同时地，与与不同小区相关联的其它基站之间发生干扰。例如，接入终端214可以与基站208通信并与基站210之间发生干扰，接入终端216可以与基站208通信并与基站212之间发生干扰，接入终端226可以与基站210通信并与基站212之间发生干扰，接入终端228可以与基站212通信并与基站210之间发生干扰，接入终端230可以与基站212通信并与基站208之间发生干扰。

控制器234可以耦合到小区202、204和206中的每一个。控制器234可以包括对诸如因特网、基于分组数据的网络和/或电路交换语音网的一个或多个网络的一个或多个连接，这些连接向与多址无线通信系统200的小区进行通信的接入终端提供信息并且从这些接入终端接收信息。控制器234可以包括或耦合到调度器，该调度器被配置以调度来自和到接入终端的传输。在一些实施例中，调度器可以位于各单独小区、小区的各个扇区或其组合中。

小区可以指的是基站所服务的覆盖区域。小区还可以包括一个或多个扇区。为了简明起见，术语“扇区”在本文中可用于指示基站所服务的小区或小区的一部分。术语“接入终端”和“用户”可以互换使用，并且术语“扇区”和“基站”也可以互换使用。服务基站/扇区可以指示接入终端与其通信的基站/扇区。

如系统200所示，各扇区不仅可以从本扇区内的接入终端接收“希望的”传输，而且可以从其它扇区中的接入终端接收“干扰”传输。在各扇区处观察到的总干扰包括：1)来自同一扇区内的接入终端的扇区内干扰，以及2)来自其它扇区中的接入终端的扇区间干扰。使用来自接入终端的OFDMA传输可以基本消除扇区内干扰，OFDMA传输确保了同一扇区中不同接入终端的传输之间的正交性。扇区间干扰，也被称为其它扇区干扰(OSI)，是由于一个扇区中的传输不与其它扇区中的传输正交而导致的。

无线系统中的典型资源分配是基于逐帧来进行的。在每个帧期间，调度算法计算流上的资源分配，其可能取决于流类型(例如，尽力而为型或延迟敏感型)、流在最近期间被服务的平均速率、缓冲器中的比特数、分组延迟等。

本领域普通技术人员应当明白的是，这种方法可能存在缺点。例如，在高数据速率系统中，每一帧可以小到1毫秒(例如，1ms)，其一小部分可用于计算资源分配。在这种情况下，资源分配策略可能被限制于仅计算量小的策略。另一个缺点在于，用户的分配可能被拆分到多个帧上。例如，用户可以要求当前帧中的一定量的带宽以及3ms后的额外带宽。进行分配通常要花费功率和/或频谱。对于可跟踪的信道，信道状态在这样短的时间内一般没有很大变化。因此，理想地，优选的情况是，将这两个分配结合成单个帧上的一个分配。

在这里应当不作限制也不失一般性地指出的是，所要求的主题可互换地使用术语“用户”和“流”，以及通常地，用户可以具有多个流或与多个流相关；不过为了方便说明，在多数情况下，就用户具有一个流或与一个流相关的例子来说明所要求的主题。相应地，如果考虑必须在n个用户之间分配带宽和功率的无线蜂窝网络，并且如果假设在整个带宽上均匀地分配可用的发射功率(例如，没有对功率在带宽上的分配进行优化)，则这样的情况一般是次最优的，然而，这种策略的采用可以显著地减少计算复杂度。此外，对于像具有混合自动重传请求(HARQ)传输的超移动宽带(UMB)这样的系统来说，确定最优发射功率的问题可能是难以处理的。根据一个或多个方面的所要求的主题通过在不同的流上分配总带宽B而克服了以上缺点。

另外，为了说明而非限制，如果假设时间被分成时隙，并且在各时隙t处，每个流的信噪比(SNR)是已知的，则时间t处流i的信噪比可以表示为γ_i(t)。向流发射数据的频谱效率通常是其信噪比(SNR)的函数，并且一般可以由香农容量公式给出。此外，在实际的无线系统中，该映射可以取决于可用于数据传输的分组格式(或者调制和/或编码方案)的设定。因此，在功率均匀分配的假设下，时隙t处流i可实现的频谱效率可以表示为K_i(t)。

现在转到图3，其更具体地描绘(300)了包括尽力而为型调度部件302和相关联的优化部件304的示例性基站102。如图所示，基站102使用尽力而为型调度部件302的设备与优化部件304一起优化多个不同流上的带宽调度，高效率地分配资源(例如，带宽和/或子带)，从而同时支持大量的用户和/或不同的流。

作为所要求的主题的讨论的前序，对于尽力而为型或弹性流，可以假设每个流i在时隙t处的效用一般为在正象限上定义的、平均速率x_i(t)的凹的严格增的可微分效用函数U_i。因此，Ui：(0，∞)→(-∞，∞)。这种效用函数的实例可以包括log x，x^a(对于0＜a＜1)和-x^a(对于a＜0)。可以如下地更新流i的平均速率：

x_i(t+1)＝α_ir_i(t+1)+(1-α_i)x_i(t)，

其中r_i(t)是在时隙t分配给用户i的速率，并且0＜α_i＜1是对于每个流i可以不同的折扣常数。另外，1/α_i可以被称为用于速率平均的时间常数，其中α_i的值越大，用户的速率确定它的效用的时间范围就越短。

相应地，在各时隙t处，尽力而为型调度部件302与优化部件304共同的目的是计算使效用的总和最大化的资源分配，例如，最大化：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{{\mathrm{\α}}_i}{U}_i\left(x_i\left(t\right)\right).$

因子α_i的出现使得，以长远观点来看，尽力而为型调度部件302不偏向具有较小时间常数的流(例如，需要被更经常地服务的流)。如果假设有唯一不动点，其确保以长远观点来看资源分配的序列弱收敛于使得

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{U}_i\left(x_i\left(t\right)\right)$ 最大化的一个资源分配，

则还存在一个不动点，用于所有α_i相等的情况。

在以上设定有效的情况下，可以通过尽力而为型调度部件302来着手处理优化问题，具体地，优化部件304可以在时隙t处：

最大化 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{U}_i\left(x_i\left(t\right)\right),$

x_i(t)≤α_iK_i(t)(t)b_i+(1-α_i)x_i(t-1)，

条件为 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{b}_i\≤B,$

其中K_i(t)为流i可在时隙t处获得的频谱效率-这可以取决于流i所属于的接入设备(例如，接入设备116、112和214-232)的瞬时信噪比(SNR)。变量x_i和b_i表示分配给不同流的带宽的量。上述问题的最优解决方案可以如下用对偶变量υ来描述：

$b_i=\frac{i}{{\mathrm{\α}}_i{K}_i\left(t\right)}(U_i^{t-1}\left(\frac{\mathrm{\υ}}{{\mathrm{\α}}_i{K}_i\left(t\right)}\right)-(1-{\mathrm{\α}}_i)x_i(t-1))$

其中υ被选择以使得

相应地，优化部件304可以使用对υ的分半搜索来确定最优解决方案，其中对于分半搜索的每次迭代，都需要如上所述地确定b_i，并检查是否以调整υ。应当不作限制也不失一般性地指出的是，如果B较大，则由优化部件304产生的最优解决方案可以具有很多流i，其中b_i＞0。

图4提供了根据所要求主题的各方面的优化部件304的更详细的描绘400。如图所示，优化部件304可以包括时间选择部件402和效用函数选择部件404，它们可一起用于对多个不同流上的带宽调度进行优化。效用函数和时间常数的选择可以是特定于流的，并且可以进一步取决于所考虑的流的类型。相应地，时间选择部件402可以适当地确定关于特定流的时间常数。例如，选择较大的时间常数使得优化部件304能够容易地开发多用户分集；而小的时间常数确保了流被经常地服务。例如，对于HTTP流，时间常数的合理选择可以是约200ms的相对小的时间常数-这确保了在每200-500ms的区间中服务和调度HTTP流，因此，终端用户可以具有愉快的交互体验。另一方面，对于FTP流，因为终端用户一般只关心整个文件传送得多快而并不关心传输文件的组成部分多久向基站发送一次，所以可以确定相对大的时间常数(例如，1秒的量级)。

对于效用函数选择部件404，可以用效用函数的导数来确定给定平均速率的带宽分配-可以向具有较高的效用函数的导数的流提供较高的优先级，如下式所示：

$b_i=\frac{i}{{\mathrm{\α}}_i{K}_i\left(t\right)}(U_i^{t-1}\left(\frac{\mathrm{\υ}}{{\mathrm{\α}}_i{K}_i\left(t\right)}\right)-(1-{\mathrm{\α}}_i)x_i(t-1))$

因此，例如，FTP流(与大时间常数相关)应当有具有小曲率的效用，因为文件传输一般与大量数据的传输相关并且因此，例如，较高速率下的流所看到的效用的减小没有低速率ping业务明显。因此，对于具有大时间常数的FTP流，效用函数选择部件404可以选择更趋向于为线性的效用函数。相反地，对于ping业务，效用函数选择部件404可以选择在接近于零的平均速率下接近于具有大导数的效用函数(例如，确保流不断)，而在较高速率下接近于零的效用函数。在本文中已发现，在效用函数选择部件404使用x^a(对于0＜a＜1)和-x^a(对于a＜0)形式的效用函数的情况下，a的值越高，效用函数的凹度就越小。因此，对于ping业务/流，效用函数选择部件404可以选择小的a值，而对于FTP业务，效用函数选择部件404可以选择较大的a值。

图5根据所要求主题的一个方面提供了对示例性基站102的进一步描绘500，该基站102包括比例公平调度部件502以及相关的选择部件504和优化部件506。虽然比例公平调度部件502只是为了说明而被示为不同的独立实体，本领域普通技术人员应当容易明白，比例公平调度部件502可以包括在尽力而为型调度部件302中，或者与尽力而为型调度部件302相关联。另外和/或可替代地，与比例公平调度部件502相关联的设备和/或功能可以包含在尽力而为型调度部件302中。

如图所示，比例公平调度部件502可以包括选择部件504，其中根据所要求主题的一个方面，当要求资源的比例公平调度分配时，选择部件504可以为所有流i选择效用函数U_i，其是log函数。因此，在折扣因子(或取平均的速率)α_i接近零(例如，α_i→0)的情况下，优化部件506所使用或产生的最优策略可以收敛于一个策略，其中整个带宽被分配给具有最大K_i(t)U_i ^t(x_i(t-1))的流。因此，当比例公平调度部件502(或对于尽力而为型调度部件302)使用由选择部件504确定的log效用时，整个带宽可以被分配给具有最大K_i(t)/x_i(t-1)的流，在该情况下，在每个时隙t只选择一个具有最高K_i(t)/x_i(t-1)的用户，并向其分配整个带宽B。

参照图6，示出了关于在宽带无线通信环境中调度尽力而为型流的方法。虽然为了使说明简单而将该方法示为并描述为一系列的动作，但是应该理解和明白的是，这些方法并不受动作顺序的限制，因为，根据一个或多个实施例，一些动作可以按不同顺序发生和/或与本文中示出和描述的其它动作同时发生。例如，本领域技术人员应该理解并明白，方法可以可替代地表示为一系列相互关联的状态和事件，如在状态图中。此外，并不需要所有描绘出的动作来实现根据一个或多个实施例的方法。

参照图6，示出了另一方法600，其实现了宽带无线通信网络中的尽力而为型流的调度。方法600可以在602处开始，其中至少部分地基于业务特性，将适当的效用函数与每个流相关联。与每个流相关联的效用函数可以是任何相关函数，如log x、x^a(对于0＜a＜1)或-x^a(对于a＜0)。一旦已经至少部分地基于流的业务特性将适当的效用函数与每个流相关联，方法600就可以前进至604。在604处，可以调查所观察的用户到目前为止进行接收的平均速率。一旦确定用户过去进行接收的平均速率，该方法就可以继续进行到606。在606处，可以确定折扣因子(例如α_i)的平均值，以便于更新流i的平均速率，如以下等式所示：

x_i(t+1)＝α_ir_i(t+1)+(1-α_i)x_i(t)，

其中x_i(t+1)表示在时隙t+1处计算的平均速率，r_i(t+1)表示在时隙t+1处流i所分配的速率，并且α_i为折扣因子。因此，在连续周期(例如，t+1、t+2、t+3、…)中，当α_i变大时，流i所分配的速率减小的趋势更大。

应当注意，折扣因子(或常数)α_i可以与要求不同时间常数的不同的流相关联，因此可以是可变的。因为一些流可能比其它流更依赖于大时间范围上的速率，所以α_i的可变性是有用的。例如，FTP流一般只关心文件整体传输得多快而并不关心文件的组成部分多久传送一次。因此对于FTP流的情况，可以使用明显大的折扣常数α_i。相反地，HTTP流更关心终端用户的交互体验有多好，因此在该情况下可以使用更保守的(和更小的)折扣常数α_i。因此，α_i可用于至少部分地基于所讨论的特定流来确定有意义的预期时间范围。

应当明白，根据本文所述的一个或多个方面，对于宽带无线通信网络中的尽力而为型流的调度可以进行推论。如本文中所使用的，术语“推断”或“推论”通常指的是根据通过事件和/或数据获得的一组观察值，来得出或推出系统、环境和/或用户的状态的过程。例如，推论可用来识别特定的上下文或动作，或者可以产生状态的概率分布。这种推论可以是概率性的-也就是说，基于数据和事件的考虑对所关心的状态的概率分布进行计算。推论还可以指根据一组事件和/或数据构成高级事件的技术。这种推论使得根据一组观察到的事件和/或存储的事件数据来构造新的事件或动作，而不管事件是否在极接近的时间上相关，也不管事件和数据是来自一个还是多个事件和数据源。

根据实例，上述的一种或多种方法可以包括进行关于划分和使用调度处理的背景和前景方面的推论，以便在宽带通信网络中有效地并高效率地服务多个不同的流。应当明白，上述实例本质上是示例性的，而不是要限制可进行的推论的数量，或是限制结合本文所述的各个实施例和/或方法来进行这些推论的方式。

图7是促进和/或实现宽带无线通信网络中的尽力而为型流的调度的系统700的图示。系统700包括基站102(例如，接入点，…)，其具有：通过多个接收天线704从一个或多个接入终端702接收信号的接收器708；以及通过发射天线706向一个或多个接入终端702进行发射的发射器720。接收器708可以从接收天线704接收信息，并且可操作地与用于解调接收信息的解调器710相关联。所解调的符号由处理器712进行分析，该处理器712可以是：专用于分析接收器708所接收的信息和/或产生供发射器720发射的信息的处理器；控制基站102的一个或多个部件的处理器；和/或既分析接收器708所接收的信息，产生供发射器720发射的信息，又控制基站102的一个或多个部件的处理器，并且，该处理器712耦合到存储器714，其存储要向接入终端702(或不同的基站(未示出))发射或从接入终端702(或不同的基站(未示出))接收的数据和/或关于执行本文中阐述的各种动作和功能的任何其它适合的信息。处理器712还耦合到调度部件716，其实现宽带无线通信网络中的尽力而为型流的调度。调制器718可以复用帧以供发射器720通过天线706向接入终端702发射。尽管被描绘成与处理器712分开，但是应当明白的是，调度部件716可以是处理器712或多个处理器(未示出)的一部分。

应当明白，本文中描述的数据存储设备(例如，存储器714)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以同时包括易失性和非易失性存储器。举例而非限定地来说，非易失性存储器可包括：只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存储器(RAM)，其用作外置缓存存储器。举例而非限定地来说，RAM可以有多种形式，比如，同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双倍速SDRAM(DDR SDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、Synchlink DRAM(SLDRAM)和直读式RambusRAM(DRRAM)。主题系统和方法的存储器714意在包括而非限制于这些和任何其它适合类型的存储器。

图8示出了示例性的无线通信系统800。为了简单起见，无线通信系统800描绘了一个基站810和一个接入终端850。然而，应当明白，系统800可以包括多个基站以及/或者多个接入终端，其中增加的基站和/或接入终端可以基本类似于或不同于下面描述的示例性基站810和接入终端850。另外，应当明白，基站810和/或接入终端850可以使用本文所述的系统(图1-5)和/或方法(图6)以有助于它们之间的无线通信。

在基站810处，从数据源812向发射(TX)数据处理器814提供多个数据流的业务数据。根据实例，各数据流可以在各自的天线上发射。TX数据处理器814基于为业务数据流选择的特定编码方案对该业务数据流进行格式化、编码和交织以提供编码数据。

可以使用正交频分复用(OFDM)技术来复用各数据流的编码数据与导频数据。另外或可替代地，导频符号可以被频分复用(FDM)、时分复用(TDM)或码分复用(CDM)。导频数据一般是已知的数据模式，其用已知的方式处理并可以在接入终端850处用来估计信道响应。可以基于为每个数据流选定的特定调制方案(例如，二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、M-相移键控(M-PSK)或M-正交幅度调制(M-QAM)等)，对该数据流的复用的导频和编码数据进行调制(例如符号映射)，以提供调制符号。每个数据流的数据速率、编码和调制可以由处理器830所执行或提供的指令来确定。

数据流的调制符号可以被提供给TX MIMO处理器820，其可以进一步处理这些调制符号(例如，用于OFDM)。然后，TX MIMO处理器820然后向N_T个发射器(TMTR)822a到822t提供N_T个调制符号流。在各个实施例中，TX MIMO处理器820向数据流的符号以及发射符号的天线应用波束成形加权。

各发射器822接收并处理各自的符号流以提供一个或多个模拟信号，并进一步调节(例如，放大、滤波和上变频)模拟信号以提供适于在MIMO信道上传输的调制信号。另外，分别从N_T个天线824a到824t发射来自发射器822a到822t的N_T个调制信号。

在接入终端850处，N_R个天线852a到852r接收发射的调制信号，并且来自各天线852的接收信号被提供给各自的接收器(RCVR)854a到854r。各接收器854调节(例如，滤波、放大和下变频)各自的信号，数字化调节后的信号以提供采样，并进一步处理采样以提供相应的“接收的”符号流。

RX数据处理器860可以接收并基于特定的接收器处理技术来处理来自N_R个接收器854的N_R个接收符号流，以提供N_T个“检测的”符号流。RX数据处理器860可以对每个检测的符号流进行解调、解交织和解码以恢复数据流的业务数据。RX数据处理器860的处理与基站810处的TX MIMO处理器820和TX数据处理器814所执行的处理互补。

处理器870可以周期性地如上所述地确定要使用哪种可用技术。另外，处理器870可以制定包括矩阵索引部分和秩值部分的反向链路消息。

反向链路消息可以包括关于通信链路和/或接收的数据流的各种类型的信息。反向链路消息可以被TX数据处理器838处理、被调制器880调制、被发射器854a到854r调节并被发射回到基站810，其中TX处理器838还接收来自数据源836的多个数据流的业务数据。

在基站810处，来自接入终端850的调制信号被天线824接收、被接收器822调节、被解调器840解调，并且被RX数据处理器842处理以提取接入终端850所发射的反向链路消息。另外，处理器830可以处理提取的消息以确定要将那种预编码矩阵用于确定波束成形加权。

处理器830和870分别可以指导(例如，控制、协调、管理等)基站810和接入终端850处的操作。各处理器830和870可以与存储程序代码和数据的存储器832和872相关联。处理器830和870还可以执行计算以分别导出上行链路和下行链路的频率和脉冲响应估计。

在一个方面，逻辑信道被分成控制信道和业务信道。逻辑控制信道可以包括：广播控制信道(BCCH)，其为用于广播系统控制信息的DL信道。另外，逻辑控制信道可以包括寻呼控制信道(PCCH)，其为传送寻呼信息的DL信道。此外，逻辑控制信道可以包括多播控制信道(MCCH)，其为点对多点DL信道，用于传输用于一个或几个MTCH的多媒体广播与多播服务(MBMS)调度和控制信息。通常来说，在建立无线电资源控制(RRC)连接之后，该信道只被接收MBMS(即，旧的MCCH+MSCH)的UE使用。另外，逻辑控制信道可包括专用控制信道(DCCH)，其为传输专用控制信息并由具有RRC连接的UE使用的点对点双向信道。在一个方面，逻辑业务信道可以包括：专用业务信道(DTCH)，其为专用于一个UE的点对点双向信道，用于传送用户信息。并且，逻辑业务信道可以包括多播业务信道(MTCH)，其用作用于传输业务数据的点对多点DL信道。

在一个方面，传输信道被分为DL和UL。DL传输信道包括：广播信道(BCH)、下行链路共享数据信道(DL-SDCH)和寻呼信道(PCH)。通过在整个小区上广播并映射至可用于其它控制/业务信道的物理层(PHY)资源，PCH可以支持UE功率节约(例如，可以由到UE的网络指示不连续接收(DRX)周期)。UL传输信道可以包括：随机接入信道(RACH)、请求信道(REQCH)、上行链路共享数据信道(UL-SDCH)和多个PHY信道。

PHY信道可以包括：一组DL信道和UL信道。例如，DL PHY信道可以包括：公共导频信道(CPICH)；同步信道(SCH)；公共控制信道(CCCH)；共享DL控制信道(SDCCH)；多播控制信道(MCCH)；共享UL分配信道(SUACH)；确认信道(ACKCH)；DL物理共享数据信道(DL-PSDCH)；UL功率控制信道(UPCCH)；寻呼指示信道(PICH)；和/或负载指示信道(LICH)。以进一步示例的方式，UL PHY信道可以包括：物理随机接入信道(PRACH)；信道质量指示信道(CQICH)；确认信道(ACKCH)；天线子集指示信道(ASICH)；共享请求信道(SREQCH)；UL物理共享数据信道(UL-PSDCH)；和/或宽带导频信道(BPICH)。

应当理解，可以用硬件、软件、固件、中间件、微代码、或它们的任意组合来实现本文中描述的实施例。对于硬件实现，可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计以执行本文所述功能的其它电子单元或其组合中实现处理单元。

当实施例以软件、固件、中间件或微代码、程序代码或代码段来实现时，它们可以存储在诸如存储部件的机器可读介质中。代码段可以表示过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类、或者指令、数据结构或程序声明的任意组合。代码段可以通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容来耦合到另一代码段或硬件电路。可以使用包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等的任何适当的方式，对信息、自变量、参数、数据等进行传递、转发或传输。

对于软件实现，本文中描述的技术可以使用执行本文所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元中，并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内或在处理器外，在后一种情况下，它可通过本技术领域已知的各种方式可通信地耦合到处理器。

现在参照图9，示出了系统900，其实现了宽带无线通信网络中的尽力而为型流的调度。例如，系统900可以至少部分地位于基站内。应当明白，系统900被示为包括功能框，其可以是表示由处理器、软件或其组合(例如，固件)实现的功能的功能框。系统900包括可一起操作的电子部件的逻辑分组902。例如，逻辑分组902可以包括用于选择或确定预期时间范围的电子部件904。另外，逻辑分组902可以包括用于在选定或确定的预期时间范围上确定带宽目标的电子部件906。此外，逻辑分组902可以包括用于使用带宽目标与其它信息一起来分配资源的电子部件908。另外，系统900可以包括存储器910，其保存用于执行与电子部件904、906和908相关联的功能的指令。虽然被示为在存储器910外部，应当理解的是，一个或多个电子部件904、906和908可以在存储器910内部。

以上描述包括了一个或多个实施例的实例。当然，不可能为了描述上述实施例而描述部件或方法的每一种能想到的组合，但是本领域普通技术人员可以认识到的是，各个实施例可能有多种其它组合和变化。相应地，所描述的实施例意在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有这些改变、修改和变化。此外，就在详细描述或权利要求中使用术语“包含(include)”而言，该术语意在以类似于术语“包括(comprising)”的方式为包容性，如同“包括”在权利要求中用作衔接词时所被解释的那样。

Claims (22)

1.一种用于在无线宽带通信系统中调度流的方法，所述方法包括：

至少部分地基于所述无线宽带通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联；

调查包括在所述无线宽带通信系统中的装置过去对所述流进行服务的平均速率；以及

确定折扣因子的平均值，以便更新所述平均速率；其中，所述折扣因子用于至少部分地基于与所述流相关联的服务类型可变地对所述装置过去对所述流进行服务的平均速率的先前值进行老化。

2.如权利要求1所述的方法，与所述流相关联的服务类型包括超文本传输协议(HTTP)业务、文件传输协议(FTP)业务或语音业务中的至少一种。

3.如权利要求1所述的方法，所述折扣因子用于确定最优地调度所述流的所述时间范围，所述时间范围至少部分地基于与所述流相关联的服务类型。

4.如权利要求3所述的方法，与所述流相关联的效用函数用作在所述时间范围上获得目标平均速率的值的测量。

5.一种用于在宽带无线通信系统中调度流的装置，所述装置包括：

尽力而为型调度部件，用于至少部分地基于所述无线宽带通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联，调查所述装置过去对所述流进行服务的平均速率，以及使用与所述流相关联的效用函数和所述装置过去对所述流进行服务的平均速率通过选择使得与所述流相关联的效用函数在整个确定的时间范围上最大化的带宽目标来在所述时间范围中最优地调度所述流；

优化部件，用于选择关于所述流的时间常数和效用函数，以对多个不同流上的带宽调度进行优化。

6.如权利要求5所述的装置，还包括使用折扣因子来对所述装置过去对所述流进行服务的平均速率的先前值进行老化。

7.如权利要求6所述的装置，用于对所述装置过去对所述流进行服务的平均速率的先前值进行老化的所述折扣因子至少部分地基于与所述流相关联的服务类型而可变。

8.如权利要求7所述的装置，与所述流相关联的服务类型包括超文本传输协议(HTTP)业务、文件传输协议(FTP)业务或语音业务中的至少一种。

9.如权利要求6所述的装置，所述折扣因子用于确定最优地调度所述流的所述时间范围，所述时间范围至少部分地基于与所述流相关联的服务类型。

10.如权利要求9所述的装置，与所述流相关联的效用函数用作在所述时间范围上获得目标平均速率的值的测量。

11.一种在宽带无线通信系统中调度流的方法，所述方法包括：

至少部分地基于无线宽带通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联；

调查包括在所述无线宽带通信系统中的装置过去对所述流进行服务的平均速率；以及

使用与所述流相关联的效用函数和所述装置过去对所述流进行服务的平均速率通过选择使得与所述流相关联的效用函数在整个确定的时间范围上最大化的带宽目标来在所述时间范围中最优地调度所述流；

其中，所述方法还包括：

使用折扣因子来对所述装置过去对所述流进行服务的平均速率的先前值进行老化；其中，所述折扣因子用于至少部分地基于与所述流相关联的服务类型可变地对所述装置过去对所述流进行服务的平均速率的先前值进行老化。

12.如权利要求11所述的方法，与所述流相关联的服务类型包括超文本传输协议(HTTP)业务、文件传输协议(FTP)业务或语音业务中的至少一种。

13.如权利要求11所述的方法，所述折扣因子用于确定最优地调度所述流的所述时间范围，所述时间范围至少部分地基于与所述流相关联的服务类型。

14.如权利要求13所述的方法，与所述流相关联的效用函数用作在所述时间范围上获得目标平均速率的值的测量。

15.一种在无线通信系统中调度流的装置，所述装置包括：

用于至少部分地基于所述无线通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联的模块；

用于调查包括在所述无线通信系统中的装置过去对所述流进行服务的平均速率的模块；以及

用于使用与所述流相关联的效用函数和所述装置过去对所述流进行服务的平均速率通过选择使得与所述流相关联的效用函数在整个确定的时间范围上最大化的带宽目标来在所述时间范围中最优地调度所述流的模块；

其中，所述装置还包括：

用于使用折扣因子来对所述装置过去对所述流进行服务的平均速率的先前值进行老化的模块；其中，所述折扣因子用于至少部分地基于与所述流相关联的服务类型可变地对所述装置过去对所述流进行服务的平均速率的先前值进行老化。

16.如权利要求15所述的装置，与所述流相关联的服务类型包括超文本传输协议(HTTP)业务、文件传输协议(FTP)业务或语音业务中的至少一种。

17.如权利要求15所述的装置，所述折扣因子用于确定最优地调度所述流的所述时间范围，所述时间范围至少部分地基于与所述流相关联的服务类型。

18.如权利要求17所述的装置，与所述流相关联的效用函数用作在所述时间范围上获得目标平均速率的值的测量。

19.一种在宽带无线通信系统中调度流的装置，包括：

用于至少部分地基于无线宽带通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联的模块；

用于调查所述系统过去对所述流进行服务的平均速率的模块；以及

用于确定折扣因子的平均值，以便更新所述平均速率的模块；其中，所述折扣因子用于至少部分地基于与所述流相关联的服务类型可变地对所述装置过去对所述流进行服务的平均速率的先前值进行老化。

20.如权利要求19所述的装置，与所述流相关联的服务类型包括超文本传输协议(HTTP)业务、文件传输协议(FTP)业务或语音业务中的至少一种。

21.如权利要求19所述的装置，所述折扣因子用于确定最优地调度所述流的所述时间范围，所述时间范围至少部分地基于与所述流相关联的服务类型。

22.如权利要求21所述的装置，与所述流相关联的效用函数用作在所述时间范围上获得目标平均速率的值的测量。

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