CN101933360A - 无线电调度设备、无线电通信系统和无线电调度方法 - Google Patents

Abstract

一种在根据无线电质量来选择调制方案的无线电通信系统中的无线电调度设备包括无线电质量获取装置和调度装置。无线电质量获取装置获取指示出各移动台的无线电质量的无线电质量信息。调度装置基于由无线电质量获取装置获取的无线电质量信息来确定根据无线电质量来指派无线电信道的紧急程度，并优先地向具有高紧急程度的移动台指派无线电信道。

Description

无线电调度设备、无线电通信系统和无线电调度方法

技术领域

本发明涉及用于向多个移动台指派无线电资源的无线电调度技术。

背景技术

近年来，一直对移动通信中的可传送数据量的增长具有需求。此外，对于移动通信，一直对实现多媒体服务器具有需求。因此，无线电调度需要控制以使得为各种类型的服务确保不同类型的QoS(服务质量)，并使得系统的吞吐量最大化。这里所描述的无线电调度是对无线电基站与存在于该无线电基站的区域中的多个移动台之间的通信指派无线电资源。

例如，作为无线电通信标准的IEEE 802.16-2004定义了UGS(非请求的频宽分配，Unsolicited Grant Service)、rtPS(实时轮询服务)、nrtPS(非实时轮询服务)和BE(尽力服务)，作为QoS服务类型。QoS服务类型涉及不同类型的所要求服务质量(QoS)。QoS例如是延迟或传输速率质量。

UGS是用于实时地传送固定数据率的数据的服务。rtPS是用于实时地传送可变数据率的数据的服务。nrtPS是需要受确保的给定频带的非实时服务。BE是不需要受确保的给定频带的服务。

JP 2007-28638A(下文中称为“文献1”)提议：在考虑到QoS取决于QoS服务类型而变化的情况下，根据所要求的QoS将数据分类(sort)到QoS类别中并对各QoS类别执行调度。该调度需要允许对有限的无线电资源进行高效利用同时满足各服务的QoS要求。

已知的主要调度方法包括轮转(round robin)方法、PF(比例公平)方法和最大CINR(载波对干扰和噪声比)。

轮转方法在不考虑无线电质量的情况下公平地向多个移动台指派无线电资源。PF(比例公平)方法在考虑无线电基站和各移动台之间的无线电质量的情况下向移动台指派无线电资源。最大CINR(载波对干扰和噪声比)也考虑了无线电质量。这里所描述的无线电质量的示例包括CINR和SINR(信号对干扰和噪声比)。

图1是图示出根据轮转方法的调度的示图。从图1可见，轮转方法依次向属于同一无线电基站的多个移动台指派无线电资源。无线电资源被公平地指派给各移动台。

与之不同，PF方法和最大CINR方法在考虑到无线电质量的情况下执行调度，从而相比于轮转方法有助于提高系统吞吐量。当使用PF方法或最大CINR方法时，还使用AMC(自适应调制编码)技术。在AMC中，根据无线电质量来选择用于各移动台的调制方案或编码速率。针对具有高无线电质量的移动台，选择具有高数据传输速率的调制方案或编码速率。针对具有低无线电质量的移动台，选择具有低数据传输速率的调制方案或编码速率。此控制允许根据PF方法或最大CINR方法实现比根据轮转方法高的系统吞吐量。

将描述PF方法和最大CINR方法中的处理。

首先，将描述PF方法。

在PF方法中，在考虑到多个移动台之间的公平性的情况下，根据各移动台的瞬时无线电质量来向移动台指派无线电资源。这里，将移动台的索引定义成(k)。此外，将移动台(k)的瞬时无线电质量定义成γ_k，并将移动台(k)的平均无线电质量定义成γ_ave，k。

首先，使用式(1)来计算各移动台的评估函数C_k的值。然后，向评估函数C_k具有大值的移动台指派无线电资源。

[式1]

$C_k=\frac{{\mathrm{\γ}}_k}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{ave},k}}---\left(1\right)$

在PF方法中，向瞬时无线电质量与平均无线电质量之比较高的移动台指派无线电资源。根据AMC，高无线电质量允许增大数据传输速率。向具有高瞬时无线电质量的移动台指派无线电资源意味着向具有高数据传输速率的移动台指派无线电资源。因此，系统吞吐量得以提高。此外，PF方法使用瞬时无线电质量与平均无线电质量之比来维护移动台之间的高公平性。

现在，将描述最大CINR方法。

在最大CINR方法中，向具有高CINR(其指示出瞬时无线电质量)的移动台指派无线电资源。首先，使用式(2)来计算各移动台的评估函数C_k的值。然后，向评估函数C_k具有大值的移动台指派无线电资源。

[式2]

C_k＝γ_k  (2)

在最大CINR方法中，向具有高瞬时无线电质量的移动台指派无线电资源。因而，最大CINR方法相比于PF方法进一步提高了系统吞吐量。但是，相比于PF方法，最大CINR方法减少了向具有低平均无线电质量的移动台指派无线电资源的机会。因此，PF方法供给比最大CINR方法高的公平性。

例如，倾向性是增大向位于无线电基站附近且供给高无线电质量的移动台指派无线电资源的机会，同时减少向远离无线电基站并且供给低无线电质量的移动台指派无线电资源的机会。其结果是，很有可能发生如下状态：更远离无线电基站的移动台更加可能不能维护所需求的QoS。

发明内容

如上所述，在PF方法和最大CINR方法中，执行将无线电质量考虑在内的无线电调度以提高系统的吞吐量。但是，在这两种方法中，控制都使用在测量无线电质量时获得的瞬时无线电质量并且未能考虑将来的无线电质量。因此，这些方法不能将无线电质量的将来变化考虑在内，并因而不能维护QoS或者不能在向相关移动台提供高无线电质量时的适当定时处指派无线电信道。

JP 2004-363679A(文献2)提议了一种用于预测将来无线电质量以供调度的技术。但是，JP 2004-363679A(文献2)基于预先获取的降雨信息来预测无线电质量的可能劣化。无线电质量的变化不仅是由降雨引起的，而且会由各种其它因素引起。例如，衰落可能使无线电质量显著地变化。因此，仅基于降雨信息可能不能充分地预测无线电质量的可能变化。其结果是，系统吞吐量的提高可能是不足的。

本发明的一个目的是提供一种适于进一步提高系统吞吐量的无线电调度技术。

为了实现此目的，本发明提供了一种在无线电通信系统中的无线电调度设备，在所述无线电通信系统中根据无线电质量来选择调制方案，所述无线电调度设备包括：

无线电质量获取装置，用于获取指示出各移动台的无线电质量的无线电质量信息；以及

调度装置，用于基于由所述无线电质量获取装置获取的无线电质量信息来确定根据所述无线电质量的无线电信道指派的紧急程度，并优先地向具有高紧急程度的移动台指派无线电信道。

本发明一个方面提供了一种根据无线电质量来选择调制方案的无线电通信系统，所述通信系统包括：

移动台，所述移动台各自被配置为接收所指派的无线电资源，并利用所指派的无线电资源来进行通信；以及

无线电基站，该无线电基站被配置为获取指示出各个移动台的无线电质量的无线电质量信息，并基于所述无线电质量信息来确定用于根据所述无线电质量来指派无线电信道的紧急程度，并向具有高紧急程度的移动台优先地指派无线电信道。

本发明一个方面提供了一种用于无线电通信系统的无线电调度方法，在所述无线电通信系统中根据无线电质量来选择调制方案，所述方法包括：

获取指示出各移动台的无线电质量的无线电质量信息；

基于所获取的所述无线电质量信息来确定根据所述无线电质量的无线电信道指派的紧急程度；以及

优先地向具有高紧急程度的移动台指派无线电信道。

附图说明

图1是图示出基于轮转方法的调度的示图；

图2是示出根据本示例性实施例的无线电通信系统的配置的框图；

图3是示出根据本示例性实施例的无线电基站的配置的框图；

图4是示出根据第一示例性实施例的无线电基站11的配置的框图；

图5是图示出缓冲器31的配置的示图；

图6是示出根据第一示例性实施例、由调度器36执行的处理过程的流程图；

图7是示出根据第一示例性实施例、在步骤S5中的处理示例的流程图；

图8是图示出根据第一示例性实施例的优先级类别设定的含义的示图；

图9是示出根据第二示例性实施例、在步骤S5中的处理示例的流程图；

图10是示出根据第三示例性实施例、由调度器36执行的处理过程的流程图；

图11是图示出评估函数的示图；以及

图12是示出根据第四示例性实施例、由调度器36执行的处理过程的流程图。

具体实施方式

以下将详细描述示例性实施例。

图2是示出根据本示例性实施例的无线电通信系统的配置的框图。图2示出该无线电通信系统包括无线电基站11和移动台12。

无线电基站11管理无线电资源，并向移动台12指派无线电资源。在此情况中，无线电基站11对向多个移动台12的无线电资源指派进行调度。

在调度无线电信道的指派时，无线电基站11根据无线电质量来指派无线电信道。具体而言，向具有高无线电质量的移动台12给予比具有低无线电质量的移动台12高的优先级。在此情况中，无线电基站11考虑到了根据无线电质量的无线电信道指派的紧急程度。无线电基站11首先获取指示出各移动台12的无线电质量的无线电质量信息。然后，无线电基站11基于无线电质量信息、针对各移动台来确定根据无线电质量的无线电信道指派的紧急程度。然后，无线电基站11优先地向具有高紧急程度的移动台指派无线电信道。

此外，无线电基站11使用无线电资源来向和从已被指派无线电资源的移动台12发送和接收数据。这允许移动台12进行通信。移动台12从无线电基站11接收所指派的无线电资源，并利用所指派的无线电资源来与无线电基站11通信。针对无线电基站11与移动台12之间的通信，使用AMC(自适应调制编码)技术，并且根据无线电质量来选择调制方案或编码速率。针对具有高无线电质量的移动台12选择具有高数据传输速率的调制方案或编码速率。针对具有低无线电质量的移动台12选择具有低数据传输速率的调制方案或编码速率。调制方案和编码速率在下文中有时候统称为调制方案。

图3是示出根据本实施例的无线电基站的配置的框图。图3示出无线电基站11包括无线电质量获取部件21和调度部件22。

无线电质量获取部件21获取指示出各移动台12的无线电质量的无线电质量信息。在此情况中，无线电质量获取部件21可从移动台12接收指示出由移动台12测得的下行链路的无线电质量的信息。或者，无线电质量获取部件21可以测量从移动台12起的上行链路的无线电质量，以获取无线电质量信息。无线电质量的示例包括CINR(载波对干扰和噪声比)和信号对干扰和噪声比。

调度部件22基于由无线电质量获取部件21获取的无线电质量信息、针对各移动台12，计算根据无线电质量的无线电信道指派的紧急程度。

如果预期无线电质量在不久的将来要显著地劣化，则紧急程度增大。这是因为当延迟无线电信道的指派时，移动台12的无线电质量很可能在无线电信道被指派给移动台12之前就劣化。例如，如果当前瞬时无线电质量较高并且无线电质量的测量结果的方差具有很大值，则预期无线电质量在不久的将来要显著地劣化。此外，如果无线电质量的将来预测值比当前瞬时无线电质量的值小很多，则预期无线电质量在不久的将来要显著地劣化。

而且，调度部件22执行无线电调度以使得向计算出的紧急程度高的移动台12优先指派无线电信道。

如上所述，在本实施例中，针对各移动台获取指示出无线电质量的无线电质量信息。基于无线电质量信息，来确定根据无线电质量的无线电信道指派的紧急程度。将无线电信道优先地指派给具有高紧急程度的移动台。因此，根据本实施例，可将无线电信道优先地指派给针对无线电质量的变差(variation)具有高紧急程度的移动台。本实施例相比于仅使用当前无线电质量的情况，使得系统吞吐量得以进一步提高。

将描述更具体的示例性实施例。

(第一示例性实施例)

图4是示出根据第一示例性实施例的无线电基站11的配置的框图。如图4所示，无线电基站11包括缓冲器31、帧生成部件32、无线电部件33、天线34、无线电质量管理部件35和调度器36。

缓冲器31将输入的所发送数据分类成针对各移动台12的QoS服务类型，并对数据进行排队以及临时地蓄积。

图5是图示出缓冲器31的配置的示图。这里，将移动台12的数目定义成N。将QoS服务类型的数目定义成M。如图5所示，缓冲器31形成了多个队列41到43。移动台1的QoS服务类型1的数据被蓄积在队列41中。移动台1的QoS服务类型2的数据被蓄积在队列42中。移动台N的QoS服务类型M的数据被蓄积在队列43中。

缓冲器31根据来自帧生成部件32的指令，将保存到与各移动台12的各QoS服务类型相对应的不同队列41至43的发送数据输出到帧生成部件32。此外，缓冲器31将各队列41至43的状态输出到调度器36作为队列信息。队列信息包括针对各队列的如下信息：使得与移动台12相对应的用户和QoS服务类型能够被确定的标识信息、关于数据长度的信息、以及关于延迟要求的剩余时间的信息。

根据来自调度器36的指令，帧生成部件32读取来自缓冲器31的数据，并生成其中存储了数据的传输帧并将其输出到无线电部件33。

无线电部件33对来自帧生成部件32的传输帧执行调制处理，并将经调制的传输帧通过天线34发送。天线34被用于发送和接收二者。无线电部件33经由天线34从移动台12接收帧。

无线电部件33对所接收的帧执行解调处理。在解调处理中，无线电部件33从来自移动台12的接收信号中获取无线电质量信息。此时，无线电部件33测量来自移动台12的信号接收的无线电质量，或者从接收信号中提取已由移动台12通知来的信号的无线电质量，以获取无线电质量信息。无线电部件33随后将所获取的无线电质量信息输出到无线电质量管理部件35。这里，无线电质量信息例如包括瞬时无线电质量、平均无线电质量、无线电质量的方差、以及当前预测出的将来无线电质量。

将描述用于计算作为无线电质量信息一个示例的无线电质量的方差的方法的示例。这里，例如，使用CINR作为无线电质量。将时间索引定义成(n)，并将遗忘系数(forgetting coefficient)定义成δ。

首先，无线电部件33使用式(3)来计算CINR的平均CINR_ave。

[式3]

CINR_ave[n]＝(1-δ)CINR_ave[n-1]+δ·CINR[n](3)

随后，无线电部件33使用式(4)来计算CINR的均方值χ²。

[式4]

χ²[n]＝(1-δ)χ²[n-1]+δ·|CINR[n]|²(4)

并且，无线电部件33使用式(5)来计算无线电质量的方差σ²。

[式5]

σ²[n]＝χ²[n]-(CINR_ave[n])²(5)

此外，将描述用于计算作为无线电质量信息另一示例的预测出的将来无线电质量的方法示例。这里，从当前的发送机会起到第s个发送机会的无线电质量的预测值CINR_pred，s是通过对预测应用适于使估计误差的均方值最小化的Wiener滤波近似解法来计算出的。

无线电部件33使用式(6)来计算无线电质量的预测值CINR_pred，s。例如在“Optimum Filtering”(Kiyoshi Nishiyama，BAIFUKAN CO.，LTD.，2001)和“New Edition of Applied Karman Filter”(Toru Katayama，Asakura Publishing Co.，Ltd.，2000)中描述了该计算。

[式6]

在式(6)中，()^T表示矩阵的转置运算。(m)表示CINR值的当前数目。这里，将平均运算表示为E{·}。于是，式(6)中的CINR的自相关r[l]通过下式计算出：

[式7]

r[l]＝E{CINR[n]·CINR[n+l]}(7)

回来参考图4，无线电质量管理部件35基于从无线电部件33接收的无线电质量信息来管理各移动台12的无线电质量。此外，无线电质量管理部件35将所管理的无线电质量信息通知调度器36。

例如，在频分双工(FDD)中，针对上行链路和下行链路使用不同频带。因此，针对发送和接收使用不同通信路径。因而，无线电质量管理部件35可以使用由移动台12经由上行链路发送的无线电质量信息，作为用于下行链路的无线电质量。

此外，在时分双工(TDD)中，针对上行链路和下行链路使用相同频带。因此，针对发送和接收使用同一通信路径。因而，在上行链路的无线电质量等同于下行链路的无线电质量的假设下，无线电质量管理部件35可以使用上行链路的无线电质量作为用于下行链路的无线电质量。

调度器36接收来自缓冲器31的队列信息和来自无线电质量管理部件35的无线电质量信息。来自缓冲器31的队列信息包括使得能够确定各队列的用户和QoS服务类型的标识信息、和关于队列数据长度的信息。

调度器36基于QoS服务类型来确定为各队列中的数据要求的QoS，并将这些队列分类到相应优先级的QoS类别中。调度器36随后基于队列信息和无线电质量信息、以QoS类别的优先级的降序来调度QoS类别。下面将详细描述根据本示例性实施例的调度。调度确定要存储在由帧生成部件32生成的各传输帧中的数据。基于调度结果，调度器36将与要存储在各传输帧中的数据有关的标识信息以及关于数据长度的信息通知给帧生成部件32。

现在，将详细描述调度器36的操作。

图6是示出根据第一示例性实施例、由调度器36执行的处理过程的流程图。

在此情况中，将上述QoS类别的索引定义成(p)。以优先级的降序向各QoS类别添加数字1、2、3、…。将QoS类别的数目定义成p_max。

此外，调度器36根据将无线电质量的将来状态考虑在内的优先级，将移动台12分类到优先级类别中。将优先级类别的索引定义成(q)。以优先级的降序向各优先级类别添加数字1、2、3、…。将优先级类别的数目定义成q_max。

如图6所示，在步骤S1中，调度器36基于QoS服务类型来确定所要求的QoS，并将移动台分类到QoS类别中。在本示例性实施例中，设置了与QoS服务类型相对应的QoS类别，并将其按QoS要求的严格程度的降序来编号。例如，结合IEEE 802.16-2004，分别与UGS、rtPS、nrtPS和BE相对应的QoS类别被设置并被编号为1、2、3和4。

然后，在步骤S2中，将要调度的QoS类别的索引(p)初始化为“1”。这将调度目标确定为索引(p)为“1”的QoS类别。

然后，在步骤S3中，只要剩余有无线电资源，就向对于延迟时间的要求而言具有短剩余时间的移动台12指派无线电资源。例如可基于预定阈值来确定对延迟时间的要求的剩余时间是否较短。

然后，在步骤S4中，调度器36判断是否剩余有无线电资源。如果没有无线电资源剩余，则终止处理。

如果剩余有无线电资源，则在步骤S5中，基于无线电质量信息将移动台12分类到优先级类别中。该分类向移动台12提供了将将来无线电质量考虑在内的优先级。下面将参考图7详细描述本步骤。

然后，在步骤S6中，将要调度的优先级类别的索引(q)初始化为“1”。这将调度目标确定为索引(q)为“1”的优先级类别。

在步骤S7中，在要调度的QoS类别和优先级类别内执行调度。向所选择的移动台12指派无线电资源。这里，可使用诸如轮转方法、PF方法或最大CINR方法的现有方法来进行调度。在步骤S8中，将已在步骤S7指派了无线电资源的移动台排除在无线电资源的指派之外。

并且，在步骤S9，调度器36判断是否剩余任何无线电资源以及在属于目标优先级类别的队列中是否剩余任何发送数据。如果剩余有任何发送数据，则处理返回到步骤S7。如果没有发送数据剩余，则在步骤S10，递增优先级类别的索引(q)。该处理将调度目标移至下一优先级类别。

随后，在步骤S11，调度器36判断是否剩余有任何无线电资源。如果没有无线电资源，则终止处理。

如果剩余有无线电资源，则在步骤S12，调度器36判断是否剩余有任何未经调度的优先级类别。这是依据优先级类别的索引(q)是否大于优先级类别的数目q_max来判断的。如果剩余有未经调度的优先级类别，则处理返回到步骤S7。

如果没有剩余未经调度的优先级类别，则在步骤S13，递增QoS类别的索引(p)。因此，调度目标移至下一QoS类别。

然后，在步骤S14，调度器36判断是否剩余有任何未经调度的QoS类别。这是依据QoS类别的索引(p)是否大于QoS类别的数目p_max来判断的。如果剩余有未经调度的QoS类别，则处理返回到步骤S3。如果没有剩余未经调度的QoS类别，则终止处理。

现在，将参考图7描述上述图6中的步骤S5的处理的示例。在步骤S5中，基于无线电质量信息来将移动台分类到优先级类别中。

如图7所示，首先在步骤S101，调度器36将在要调度的QoS类别中的各移动台12的瞬时无线电质量CINR与阈值CINR_th进行比较，并判断CINR是否大于CINR_th。例如，将CINR大于CINR_th的移动台12分类到高优先级类别中，并将CINR等于或小于CINR_th的移动台12分类到低优先级类别中。

在步骤S102，调度器36针对CINR＞CINR_th的移动台12，判断无线电质量的方差σ²是否大于阈值σ_th ²。在步骤S103，将无线电质量的方差σ²大于阈值σ_th ²的移动台12设定为最高优先级类别1。在步骤S104，将无线电质量的方差σ²等于或小于阈值σ_th ²的移动台12设定为次高优先级类别2。

将参考图8描述该设定的含义。用户1涉及的CINR的变差很大，而用户2涉及的CINR的变差较小。因此，用户1涉及的方差σ²大于阈值，而用户2涉及的方差σ²小于阈值。无线电质量CINR的变差程度随着方差σ²增大而增大。因此，当前较高的无线电质量很可能在不久的将来劣化。因而，可向具有高无线电质量CINR和大方差σ²的移动台12提供高优先级，以使得可在移动台12的无线电质量CINR劣化之前向移动台12指派无线电资源。另一方面，无线电质量CINR的变差程度随着方差σ²减小而减小。因此，如果无线电质量当前较高时，高无线电质量很可能在将来得以维持。因此，可向具有高无线电质量CINR和小方差σ²的移动台12提供低优先级。如上所述，方差σ²用作使得能够确定无线电资源指派的紧急程度的元素。

在步骤S105，调度器36针对具有CINR≤CINR_th的移动台12，判断无线电质量的方差σ²是否小于阈值σ_th ²。在步骤S106，将方差σ²小于阈值σ_th ²的移动台12设定到第三优先级类别3。在步骤S107，将无线电质量的方差σ²等于或大于阈值σ_th ²的移动台12设定为最低优先级类别4。该设定意味着向具有低无线电质量CINR和大方差σ²的移动台12提供低优先级，以等待移动台12的无线电质量CINR稍后作为变差的结果而得以提高。

如上所述，本示例性实施例除了使用瞬时无线电质量之外，还使用无线电质量的方差作为决定无线电资源指派的紧急程度的元素。因此，使用将将来无线电质量考虑在内的优先级来将移动台分类到优先级类别中。高优先级被提供给具有高瞬时无线电质量和大的无线电质量方差的移动台，以便在移动台的无线电质量较高的情况下增大将无线电资源指派给该移动台的可能性。低优先级被提供给具有低无线电质量和大的无线电质量方差的移动台，以使得在向移动台指派无线电资源之前移动台的无线电质量将得以提高。本示例性实施例因而向移动台高效地指派无线电资源，使得系统吞吐量能够得以进一步提高。

特别地，对于涉及延迟要求的QoS服务类型，将移动台的将来无线电质量考虑在内增大了在移动台的无线电质量相对较高的情况下、在所要求的延迟时间内向移动台指派无线电资源的机会次数。其结果是，系统吞吐量能够得以提高，同时QoS能够得以维持。

此外，在本示例性实施例中，基于优先级的降序、在将公平性或瞬时无线电质量考虑在内的情况下执行调度。这使得能够在将公平性或瞬时无线电质量考虑在内的情况下执行调度。

在本示例性实施例中，提供了与各个QoS服务类型相对应的QoS类别。但是，本发明不限于此配置。基于针对各QoS服务类型指定的QoS，可向多个QoS服务类型提供一个QoS类别。

此外，对于无线电质量的方差σ²的阈值，本示例性实施例对在具有高瞬时无线电质量CINR的移动台12上执行的处理(步骤S102)和在具有低瞬时无线电质量CINR的移动台12上执行的处理(步骤S105)使用相同值。但是，本发明不限于此配置。在另一示例中，可针对这些处理使用不同值。

此外，本示例性实施例分别对瞬时无线电质量CINR和无线电质量的方差σ²使用不同阈值，用以将移动台分类到优先级类别中。但是，本发明不限于此配置。在另一示例中，可针对瞬时无线电质量CINR和无线电质量的方差σ²的每一个设定多个阈值，以使得可使用瞬时无线电质量CINR和无线电质量的方差σ²的这些值来将移动台分类到多个优先级类别中。

此外，在本示例性实施例中，瞬时无线电质量的阈值CINR_th和无线电质量的方差的阈值σ_th ²可以是可变参数。这实现了在当前无线电质量的优先级对将来无线电质量的优先级的权重比率方面的适当变差。

(第二示例性实施例)

将主要关注与第一实施例的不同之处来描述第二示例性实施例。

第二示例性实施例使用无线电质量的将来预测值来将移动台分类到优先级类别中。

图9是示出在第二示例性实施例中的步骤S5的处理示例的流程图。如图9所示，首先，在步骤S201，调度器36对要调度的QoS类别的CINR(即，瞬时无线电质量)与阈值CINR_th进行比较，以判断CINR是否大于CINR_th。CINR大于CINR_th的移动台被分类到高优先级类别，而CINR等于或小于CINR_th的移动台被分类到低优先级类别。

在步骤S202，针对CINR＞CINR_th的移动台12，调度器36判断在从当前的发送机会起的第s个发送机会中的瞬时无线电质量CINR与无线电质量的预测值CINR_pred，s之间的差值ΔCINR(＝CINR_pred，s-CINR)是否小于阈值ΔCINR_th。

在步骤S203，将在步骤S202判定为具有ΔCINR＜ΔCINR_th的移动台12设定到最高优先级类别1。在步骤S204，将在步骤S202判定为具有ΔCINR≥ΔCINR_th的移动台12设定为次高优先级类别2。向无线电质量被预期要显著劣化的移动台12提供高优先级，从而能够尽可能早地向该移动台指派无线电信道。

在步骤S205，针对CINR≤CINR_th的移动台12，调度器36判断在从当前发送机会起的第s个发送机会中的瞬时无线电质量CINR与无线电质量的预测值CINR_pred，s之间的差值ΔCINR(＝CINR_pred，s-CINR)是否小于阈值ΔCINR_th。

在步骤S206，将在步骤S205判定为具有ΔCINR＜ΔCINR_th的移动台12设定到第三优先级类别3。在步骤S207，将在步骤S205判定为具有ΔCINR≥ΔCINR_th的移动台12设定到最低优先级类别4。向无线电质量被预期要显著劣化的移动台12提供高优先级，从而能够尽可能早地向该移动台指派无线电信道。

如上所述，除了瞬时无线电质量之外，还使用无线电质量的当前瞬时值与将来预测值之间的差值作为决定无线电资源指派的紧急程度的元素，以基于将将来无线电质量考虑在内的优先级来将移动台分类到优先级类别中。

将高优先级提供给基于无线电质量的当前瞬时值与将来预测值之间的差值而预测其无线电质量要劣化的移动台，从而在移动台的无线电质量较高的情况下增大向该移动台指派无线电资源的可能性。

特别地，对于涉及延迟要求的QoS服务类型，将移动台的将来无线电质量考虑在内增大了在移动台的无线电质量相对较高的情况下、在所要求的延迟时间内向移动台指派无线电资源的机会的次数。其结果是，系统吞吐量能够得以提高，同时QoS能够得以维持。

此外，对于无线电质量的当前瞬时值与将来预测值之间的差值的阈值ΔCINR_th，本示例性实施例对在具有高瞬时无线电质量CINR的移动台12上执行的处理(步骤S202)和在具有低瞬时无线电质量CINR的移动台12上执行的处理(步骤S205)使用了相同值。但是，本发明不限于此配置。在另一示例中，可对这些处理使用不同值。

此外，本示例性实施例分别对瞬时无线电质量CINR和无线电质量的当前瞬时值与将来预测值之间的差值ΔCINR使用了不同阈值，用以将移动台分类到优先级类别中。但是，本发明不限于此配置。在另一示例中，可针对瞬时无线电质量CINR和无线电质量的当前瞬时值与将来预测值之间的差值ΔCINR设定多个阈值，以使得可使用瞬时无线电质量CINR和无线电质量的当前瞬时值与将来预测值之间的差值ΔCINR的这些值来将移动台分类到多个优先级类别中。

此外，在本示例性实施例中，(一个或多个)参数可以是来自多个目标移动台中具有最短剩余时间的一个目标移动台的延迟要求的剩余时间所对应的值，或者可以是预定的给定值。

另外，在本示例性实施例中，瞬时无线电质量的阈值CINR_th和无线电质量的当前瞬时值与将来预测值之间的差值的阈值ΔCINR_th可以是可变参数。这实现了当前无线电质量的优先级对将来无线电质量的优先级的权重比率的适当变差。

(第三示例性实施例)

将主要关注与第一示例性实施例的不同之处来描述第三示例性实施例。

在第三示例性实施例中，基于使用无线电质量的将来预测值计算出的评估函数来执行调度。评估函数用作使得能够确定用于指派无线电资源的紧急程度的元素。

图10是示出根据第三示例性实施例的由调度器36执行的处理过程的流程图。如图10所示，首先在步骤S31中，调度器36基于QoS服务类型来确定QoS以将移动台分类到QoS类别中。在本示例性实施例中，设置了与QoS服务类型相对应的QoS类别，并且将其按QoS要求的严格程度的降序来编号。例如，结合IEEE 802.16-2004，分别与UGS、rtPS、nrtPS和BE相对应的QoS类别被设置并被编号为1、2、3和4。

然后，在步骤S32中，将要调度的QoS类别的索引(p)初始化为“1”。这将调度目标确定为索引(p)为“1”的QoS类别。

然后，在步骤S33中，只要剩余有无线电资源，就向对于延迟时间的要求而言具有短剩余时间的移动台12指派无线电资源。例如可基于预定阈值来判断对延迟时间的要求的剩余时间是否较短。

然后，在步骤S34中，调度器36判断是否剩余有无线电资源。如果没有无线电资源剩余，则终止处理。

如果剩余有无线电资源，则在步骤S35，在要调度来指派无线电资源的QoS类别内执行调度，以选择K个移动台12。这里，可以使用诸如轮转方法、PF方法或最大CINR方法的现有方法来进行调度。

随后，在步骤S36，将瞬时无线电质量定义成CINR，并将在从当前发送机会起的第s个发送机会中的当前瞬时无线电质量CINR与无线电质量的预测值CINR_pred，s之间的差值定义成ΔCINR_k。然后，使用式(8)来计算所有所选择的K个移动台12的评估函数C_k。

[式8]

C_k＝-ΔCINR_k  (8)

式(8)中的评估函数C_k对于无线电质量被预期在将来要更大地劣化的移动台12具有更大值。然后，在步骤S37，选择K个移动台12中评估函数C_k具有最大值的一个移动台12。随后向该移动台指派无线电资源。

图11是图示出评估函数的示图。如图11所示，当选择评估函数C_k具有最大值的移动台12(用户)时，可在当前无线电质量被预期要在将来显著地劣化的移动台12的无线电质量实际劣化之前，向该移动台12优先地指派无线电资源。

然后，在步骤S38，将已在步骤S37指派了无线电资源的移动台12从无线电资源指派目标中排除。

随后，在步骤S39，调度器36判断是否剩余有无线电资源。如果没有无线电资源剩余，则终止处理。

如果剩余有无线电资源，则在步骤S40，递增QoS类别的索引(p)。从而，调度目标移至下一QoS类别。

然后，在步骤S41，调度器36判断是否剩余有未经调度的QoS类别。这是依据QoS类别的索引(p)是否大于QoS类别的数目p_max来判断的。如果剩余有未经调度的QoS类别，则处理返回到步骤S33。如果没有剩余未经调度的QoS类别，则终止处理。

如上所述，本示例性实施例考虑到了移动台的将来无线电质量，使得能够在移动台的无线电质量劣化之前向该移动台指派无线电资源。因此，可高效地实现无线电资源指派。

特别地，对于涉及延迟要求的QoS服务类型，将移动台的将来无线电质量考虑在内增大了在移动台的无线电质量相对较高的情况下、在所要求的延迟时间内向移动台指派无线电资源的机会次数。其结果是，系统吞吐量能够得以提高，其中，QoS能够得以维持。

在本示例性实施例中，要选择其中之一的移动台12的数目K可以是可变参数。数目K可被设定为与要向其指派无线电资源的移动台12的数目相应的适当值。

在本示例性实施例中，指示出将为其预测移动台的无线电质量的发送机会的(一个或多个)参数可以是可变参数，并且可被预先设定。可替代地，(一个或多个)参数可以是自适应变化的值。例如，(一个或多个)参数可以是与来自多个无线电资源指派目标移动台12中具有最短剩余时间的一个移动台12的延迟要求的剩余时间相对应的值。

(第四示例性实施例)

将主要关注与第三示例性实施例的不同之处来描述第四示例性实施例。

第四示例性实施例与第三示例性实施例的不同之处在于，在第四示例性实施例中，针对所有的无线电资源指派目标移动台12来计算评估函数。此外，第四示例性实施例涉及与根据第三示例性实施例的评估函数不同的评估函数的计算式。评估函数对应于无线电资源指派的紧急程度。

图12是示出根据第四示例性实施例的由调度器36执行的处理过程的流程图。如图12所示，首先在步骤S51，调度器36基于QoS服务类型来确定QoS以将移动台分类到QoS类别中。在本示例性实施例中，设置了与QoS服务类型相对应的QoS类别，并且将其按QoS要求的严格程度的降序来编号。例如，结合IEEE 802.16-2004，分别与UGS、rtPS、nrtPS和BE相对应的QoS类别被设置并被编号为1、2、3和4。

然后，在步骤S52中，将要调度的QoS类别的索引(p)初始化为“1”。这将调度目标确定为索引(p)为“1”的QoS类别。

然后，在步骤S53中，只要剩余有无线电资源，就向对于延迟时间的要求而言具有短剩余时间的移动台12指派无线电资源。例如可基于预定阈值来判断对延迟时间的要求的剩余时间是否较短。

然后，在步骤S54中，调度器36判断是否剩余有无线电资源。如果没有无线电资源剩余，则终止处理。

如果剩余有无线电资源，则在步骤S55，针对要经历向移动台指派无线电资源的调度的所有QoS类别计算评估函数C_k。在此情况中，将移动台(k)的瞬时无线电质量定义成CINR_k，并将从当前发送机会起的第s个发送机会中的无线电质量的预测值定义成CINR_pred，s。然后，使用式(9)来计算评估函数C_k。

[式9]

$C_k=\frac{{\mathrm{CINR}}_k^u}{{\mathrm{CINR}}_{\mathrm{pred},k,s}}---\left(9\right)$

在式(9)中，(u)是参数并且表示整数。在调度中，施加于瞬时无线电质量CINR的重视水平(level of emphasis)随着(u)值的增大而增大。与之相反，当(u)值减小时，调度施加于无线电质量的预测值的重视水平更大。

此外，式(9)中的评估函数C_k在瞬时无线电质量CINR的值增大时或者在预期无线电质量的值减小时，具有更大值。

然后，在步骤S56，选择评估函数C_k具有最大值的移动台12，并向该移动台12指派无线电资源。当选择评估函数C_k具有最大值的移动台12时，可在当前无线电质量被预期要在将来显著劣化的移动台12的无线电质量实际劣化之前向该移动台12优先地指派无线电资源。

然后，在步骤S57，将已在步骤S56指派了无线电资源的移动台12从无线电资源指派目标中排除。

随后，在步骤S58，调度器36判断是否剩余有无线电资源。如果没有无线电资源剩余，则终止处理。

如果剩余有无线电资源，则在步骤S59，递增QoS类别的索引(p)。从而，调度目标移至下一QoS类别。

然后，在步骤S60，调度器36判断是否剩余有未经调度的QoS类别。这是依据QoS类别的索引(p)是否大于QoS类别的数目p_max来判断的。如果剩余有未经调度的QoS类别，则处理返回到步骤S53。如果没有剩余未经调度的QoS类别，则终止处理。

如上所述，本示例性实施例考虑到了移动台的将来无线电质量，使得能够在移动台的无线电质量劣化之前向该移动台指派无线电资源。因此，可高效地实现无线电资源指派。

特别地，对于涉及延迟要求的QoS服务类型，将移动台的将来无线电质量考虑在内增大了在移动台的无线电质量相对较高的情况下、在所要求的延迟时间内向移动台指派无线电资源的机会次数。其结果是，系统吞吐量能够得以提高，其中，QoS能够得以维持。

此外，在本示例性实施例中，指示出将为其预测移动台的无线电质量的发送机会的(一个或多个)参数可以是可变参数，并且可被预先设定。可替代地，(一个或多个)参数可以是自适应变化的值。例如，(一个或多个)参数可以是与来自多个无线电资源指派目标移动台12中具有最短剩余时间的一个移动台12的延迟要求的剩余时间相对应的值。

已参考示例性实施例描述了本发明。但是，本发明不限于这些示例性实施例。可在本发明的范围内对权利要求所限定的本发明的配置和细节进行本领域技术人员可明了的各种改变。

本申请要求2008年2月8日提交的日本专利申请No.2008-029005的优先权的权益。日本专利申请No.2008-029005的公开的整体通过引用而结合于此。

Claims (12)

1.一种在无线电通信系统中的无线电调度设备，在所述无线电通信系统中根据无线电质量来选择调制方案，所述无线电调度设备包括：

无线电质量获取装置，用于获取指示出各移动台的无线电质量的无线电质量信息；以及

调度装置，用于基于由所述无线电质量获取装置获取的无线电质量信息来确定根据所述无线电质量的无线电信道指派的紧急程度，并优先地向具有高紧急程度的移动台指派无线电信道。

2.根据权利要求1所述的无线电调度设备，其中，所述调度装置将所述移动台分类到多个优先级类别中，所述多个优先级类别被提供了在考虑到所述紧急程度的情况下指定的优先级，并且调度是按紧急程度的降序来对各优先级类别执行的。

3.根据权利要求2所述的无线电调度设备，其中，所述调度装置基于各个移动台的无线电质量的当前瞬时值和方差来将所述移动台分类到所述优先级类别中。

4.根据权利要求2所述的无线电调度设备，其中，所述调度装置基于各个移动台的无线电质量的当前瞬时值和将来预测值来将所述移动台分类到所述优先级类别中。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的无线电调度设备，其中，所述调度装置针对对各个所述优先级类别执行的调度，使用轮转方法、PF方法和最大CINR方法中的任一个。

6.根据权利要求1所述的无线电调度设备，其中，所述调度装置基于所述无线电质量信息来选择多个移动台，基于所述紧急程度来进一步从所选择的多个移动台中选出移动台，并向所选出的移动台指派无线电资源。

7.根据权利要求6所述的无线电调度设备，其中，基于通过在所述无线电质量的当前瞬时值与将来预测值之间的比较获得的紧急程度，所述调度装置选择无线电质量被预期要在将来最显著劣化的移动台。

8.根据权利要求1所述的无线电调度设备，其中，当将移动台的索引定义成(k)，将无线电质量的预测值定义成γ_pred，k，并将瞬时无线电质量定义成γ_k时，所述调度装置使用预定参数(u)来计算评估函数：

[式1]

$C_k=\frac{{\mathrm{\γ}}_k^u}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{pred},k}}$

并向具有最大评估函数值的移动台指派无线电资源。

9.根据权利要求4、权利要求7、或权利要求8所述的无线电调度设备，其中，当将时间索引定义成(n)，将瞬时无线电质量定义成γ，将平均计算定义成E{·}，将所述无线电质量的瞬时值的自相关定义成下式2：

[式2]

r[l]＝E{γ[n]·γ[n+l]}

并将转置运算定义成()^T时，以及当将无线电质量的瞬时值的数目定义成(m)时，所述调度装置使用从当前发送机会起的第s个发送机会中的无线电质量的预测值γ_pred，s作为无线电质量的将来预测值，该将来预测值通过下式3来计算：

[式3]

10.根据权利要求1至8中任意一项所述的无线电调度设备，其中，只要剩余有无线电资源，所述调度装置就向数据指示出延迟要求的剩余时间值小于预定值的移动台赋予无线电资源指派的最高优先级。

11.一种根据无线电质量来选择调制方案的无线电通信系统，所述无线电通信系统包括：

移动台，所述移动台各自被配置为接收所指派的无线电资源，并利用所指派的无线电资源来进行通信；以及

无线电基站，该无线电基站被配置为获取指示出各个移动台的无线电质量的无线电质量信息，并基于所述无线电质量信息来确定用于根据所述无线电质量来指派无线电信道的紧急程度，并向具有高紧急程度的移动台优先地指派无线电信道。

12.一种用于无线电通信系统的无线电调度方法，在所述无线电通信系统中根据无线电质量来选择调制方案，所述无线电调度方法包括：

获取指示出各移动台的无线电质量的无线电质量信息；

基于所获取的所述无线电质量信息来确定根据所述无线电质量的无线电信道指派的紧急程度；以及

优先地向具有高紧急程度的移动台指派无线电信道。

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