CN1754401A - 利用多用户分集以最大化吞吐量并公平提供接入给用户的使用定向发射机的码分多址系统 - Google Patents

利用多用户分集以最大化吞吐量并公平提供接入给用户的使用定向发射机的码分多址系统 Download PDF

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Abstract

一种定向发射机、利用由接收机的分布所提供的多用户分集的分布式接收机。利用在公共发射机和若干用户之间的通信链路的条件在时间上的非相关变化。特定链路的质量随时间变化越大，所提供的整个系统吞吐量的增加就越大。调度器度量代表每个用户和发射机之间的通信链路关于平均链路质量的瞬时质量。可选地，所述调度器度量代表关于所述信道上的平均数据吞吐量的瞬时信道条件。所述公共发射台使用所述调度器度量，来将准许每个信道接入的预期程度与准许每个其它信道接入的预期程度直接进行比较。为具有具备最大调度器度量的链路的用户提供信道接入。

Description

利用多用户分集以最大化吞吐量并 公平提供接入给用户的使用定向发射机的码分多址系统
相关申请
本申请是2002年2月4日提交的美国专利申请10/067,609的部分继续申请，所述美国专利申请10/067,609是1999年6月30日提交的美国专利申请09/345,700的继续申请，并且全部转让给本申请的受让人。
技术领域
本发明涉及通信系统。更具体地，本发明涉及用于从若干用户中选择一个或多个用户以接入码分多址系统中的通信服务的方法和设备。
背景技术
在某个时刻可以提供系统中的通信接入给一个用户。因此，当允许第一用户接入系统时，其它用户必须等待直到该第一用户释放所述系统；然后允许新用户的接入。调度器可能从等待接入系统的用户中选择新的用户。每个用户可以发送接入调度器的请求。调度器然后从已经请求接入的用户中选择新的用户。
在码分多址系统中，可以在相同的信道频率上允许几个用户同时接入。可以基于若干标准来允许用户接入。第一标准可能涉及每个用户预订通信系统的服务类型。基于订购服务的优先级来提供接入给每个用户。例如，用户可以请求恒定比特率(CBR)服务、可变比特率(VBR)服务或可用比特率(ABR)服务。具有CBR服务的用户被保证以预订的数据速率(即比特率)接收通信服务。相反地，对于具有VBR服务的用户，以发射信息所必须的速率为用户提供通信服务。在所述情况下，基于所请求的和准许给用户的速率来典型地计算用户的费用。如果用户支付了ABR服务，则准许用户以在接入时可用的数据速率来接入。以优先级的顺序，如果系统中存在充足的容量使得也能给ABR用户提供接入，则准许ABR用户以可用数据速率来接入。在一个方面，系统的容量典型地取决于发射机的放大器是否能够在根据CBR的每一个所需的功率量和VBR用户的功率需求而不过激励放大器的情况下，以足够的功率发射ABR用户信息。允许接入的可用数据率取决于可用于发送ABR用户数据的功率量。ABR用户的例子是在因特网服务提供商(ISP)的情况下。由于ISP的客户能够容忍时延和低数据速率，因而ISP可能典型地选择更便宜的ABR服务。另外，经常存在这样的情况：没有足够的功率向在任何特定时间点上请求ABR服务的所有ABR用户发送数据。因此，发射台可以确定向哪个ABR用户以优先级的顺序提供服务。
已知几种用于在共享接入通信系统中确定如何选择用户来接入通信系统的技术，在所述共享接入通信系统中一次仅允许一个用户或少于所有请求服务的用户的若干用户进行接入。可以通过一个或多个信道(即公共发射台和用户之间的空中接口链路)，给用户提供系统接入。因此，每个用户可能与至少一个信道相关联。在CDMA系统中，每个信道与唯一的CDMA码相关联。典型地，去往每个用户的信道的条件(即质量)随时间改变。另外，信道的条件随用户的不同而改变。可能准许能够最有效使用系统的用户进行接入。所述用户与能够以最高速率接收数据的最佳信道条件相关联。同样，最大化了通信系统的吞吐量。根据系统在一定时期内通信的数据量来测量系统的吞吐量。还可以准许接入以便在一定时期内给每个用户提供基本上等同的系统接入。等同接入可能涉及下列事实：每个用户可以接收等同的时间量以通过系统通信，或者每个用户可以在一定时期内发射/接收等同的数据量。
最有效系统用户获得接入的方案和给每个用户提供等同接入的方案都是有缺陷的。旨在最大化吞吐量的方案可能导致某些用户接入系统的机会最小的情况。由于对不同的服务类型带来不公平的接入分配，因此为每个用户提供等同接入的方案也是不能接受的。另外，在准许每个用户以等同的接入而不管该用户有效使用系统的能力的方案中，系统的吞吐量受损。
因此，需要一种用于确定在共享接入通信系统中准许哪个用户接入的方法和设备，以使最大化系统吞吐量，同时确保每个用户被准许了等同的通信系统接入。
附图说明
参考附图，通过下面的详细描述，本发明的特征、目标和优点将变得更加明显，附图中相同的参考符号相应地表示相同的部分，并且其中：
图1是能够根据本发明的各个方面进行操作的通信系统的简化框图；
图2A是第一用户和第二用户在时间上所观察的信道条件的图解说明；
图2B是第一用户和第二用户在时间上所观察的信道条件的图解说明；
图3是能够根据本发明的各个方面进行操作的公共发射台的简化框图；以及
图4是由根据本发明的各个方面的处理器所执行的功能的功能框图。
具体实施方式
本发明的各个方面包括使用定向发射机、多重接收机(用户)的通信系统，所述通信系统使用多用户分集以最大化系统吞吐量并同时维护用户间的公平性。所述发射机使用一个或多个信道发送数据给多个接收机(用户)。信道可以代表由发射机使用的一种通信媒介，并且可以由一个或多个接收机(用户)共享。所述信道允许发射机发送数据给共享该信道的任何用户。通信链路或空中接口链路可能存在于每个用户和公共发射源之间。信道可以被用来支持与共享信道的用户相关联的多个通信链路。同样，信道可以是通信链路的收集，其连接了发射机和共享信道的每个用户。
由于发射功率限制或其它限制，所述发射机可能不能总是在共享信道上发射数据给所有用户。所述发射机使用调度算法以确定在任何给定时刻由信道服务的用户的子集。在某些情况下，所述调度算法可以选择在任何给定时刻上在信道上服务于至多一个用户。所述调度器通过利用这样的事实来提供多用户分集：至少一些接收机(用户)关于其它接收机被唯一地定位。由于不同的传播路径和散射，由不同接收机(用户)所观察到的链路条件中的变化是不相关的。因此，在任何特定时刻，相对于在一定时期内所测量的链路的平均质量而言，到某些接收机(用户)的链路具有更好的瞬时质量。
本发明的各个方面达到了系统中两个主要竞争的目的，在所述系统中仅同时提供接入给部分用户。所述两个目的中的第一个是在由多个用户(接收机)共享的一个或多个信道上，公平地提供接入给通信系统中的用户。所述目的的第二个是最大化在一定时期内发送给通信系统中的所有用户的总数据量(即系统吞吐量)。本发明的各个方面中的每一个都通过利用链路条件中随时间的不相关变化，来平衡两个竞争的目的。在两个用户在共享信道上竞争接入系统的情况下，相对于第二个用户的链路条件(即第二链路的质量)相对较高的时间而言，第一个用户的链路条件(即第一链路的质量)相对较高的时间基本上是任意的。在本发明的各种实施例中，通过向相对于所述链路平均质量而言具有最高瞬时链路质量的用户发射，来利用所述事实。即，通过在信道上向具有当前链路条件与平均链路条件之间的最大比率的用户发射，由所述共享信道所服务的每个链路在其处于最佳条件时被使用。由此，增加了系统的整体吞吐量。
为了在信道上选择用户(链路)以准许接入，进行了判决。所述公共发射台在时隙中发射信息给用户。时隙是具有预定持续时间的时间段。所述公共发射台可以在相同的时隙上向有限数量的用户发射。在简单的情况下，公共发射机可以一次仅在一个信道上发射。因此，对于每个时隙而言，所述公共发射台可以选择一个用户(即一个链路)。用户和公共发射台之间的链路的瞬时条件由用户进行监控。用户针对每个时隙将瞬时链路质量指示符发送到所述公共发射台。瞬时链路质量指示符是代表在一个或多个时隙期间的用户链路条件的值。所述公共发射台对与每个用户相关联的瞬时链路质量指示符进行滤波，以在每个时隙为每个链路产生滤波过的输出值。根据本发明的一个或多个方面，可以定义滤波函数(filter function)，以使与每个用户(链路)和每个发射时隙相关联的滤波输出值代表了平均吞吐量(即在一定时期内发射给所述用户的平均数据量)。可选地，可以定义滤波函数，以使滤波输出值代表所述公共发射台和用户之间的链路质量的平均值。
根据本发明的一个或多个方面，对于每个用户(链路)，将瞬时链路条件指示符与所述信道的滤波输出值进行比较(例如，相除)，以产生所述信道的“调度器度量(scheduler metric)”。所述调度器度量是准许所述用户接入的预期程度相对于准许其它用户接入的预期程度的度量。所述公共发射台使用所述调度器度量来对准许任何一个用户接入信道的预期程度和准许每个其它用户接入的预期程度进行直接比较。根据本发明的一个或多个方面，为具有最大调度器度量的用户提供信道接入。
根据本发明的一个或多个方面，使用低通滤波函数来定义可以产生滤波输出值的时间窗口，以产生滤波输出值。滤波的时间常数反映了“公平性时标(fairness time-scale)”(即时间窗口的持续时间)。所述公平性时标代表了期望给每个用户提供公平接入的持续时间。应当理解，所述公平性时标取决于某些因素，所述因素包括被发送给用户的数据类型。一个例子可能包括给尝试获得到因特网的接入的用户发送因特网数据。如果每个用户在一秒内接收了公平的的到系统的接入量，则即使一个用户在所述一秒的开始部分获得更多的接入，每个用户也很可能认为接入准许方案是公平的。因此，一秒是合适的公平性时标。相反地，如果所述公平性时标仅是一毫秒，则不认为允许一个用户在一秒的前一百毫秒接入系统是公平的。
根据本发明的一个或多个方面，仅当给与所述滤波相关联的用户(链路)提供接入时，才更新所述滤波输出值。根据本发明的一个或多个方面，基于所述用户接收数据的速率来更新所述滤波输出值。这样，所述滤波输出值反映了每个用户(链路)的平均吞吐量。这导致了内在的反馈机制，所述机制有偏见地选择哪个用户获得接入。同样，根据本发明的一个或多个方面，当已经准许用户接入时，该用户可能当他近期竞争接入时自动地受到处罚。
可选地，在所述滤波输出值代表用户所观察的平均链路质量的情况下，通过人为增加调度器度量来产生区别对待，以相对于在此期间没有接收到接入的用户补偿所述用户的吞吐量的增加。所述补偿量可以是固定的，也可以与在上次接入期间接收的数据量成比例。这允许控制将被加权的用户的平均吞吐量，以照顾接收了较少数据的那些用户。
图1是根据本发明的一个或多个方面的通信系统100的简化框图。所述系统100包括公共发射台102和多个用户104。在图1中，示出了四个这样的用户104。然而，本领域的技术人员应当理解，所述系统100中可以包括任何数量的用户104。另外，在一个或多个用户104是移动的情况下，所述系统中的用户104的数量可能随时间变化。可以认为每个用户104是包括所有或部分用户104的分布式接收机的接收单元。然而，目前公开的方法和设备的用户104不需要合并由每个用户104所接收的数据，或将其提供给公共终端用户。因此，也可以认为用户104是完全独立的。
每个用户104能够通过共享信道106与公共发射台102通信。所述信道106提供若干通信链路给用户。例如，如图1所示，第一用户104A在信道上通过链路106接收来自所述公共发射台102的传输。然而，应当指出，每个用户104可能在不止一个信道上接收来自公共发射台102的通信。另外，每个用户104可能具有不止一个的到公共发射台的通信链路。到用户的通信链路的每一个可能在一个信道或多个信道上。可以使用不同的频率、天线等来产生这样的附加信道。此外，由于在公共发射台102与用户104之间存在多个传播路径，所述附加信道可能存在。然而，在一个实施例中，相同信号的多个传播路径可以被合并，并且被看作为相同信道的单个链路。
根据本发明的各个方面，所述公共发射台102在不同时隙上发射信号给用户。每个时隙优选地具有预定和相等的持续时间。然而，所述时隙的持续时间可能不同，以适应变化的数据速率或出于其它原因。所述公共发射台102优选地在每个时隙仅向一个用户104发射。在另一个实施例中，所述公共发射台102在每个时隙向不止一个、但是少于全部的用户104发射信号。在任一种情况下，对于每个时隙，所述公共发射台102可能需要确定向哪个用户104发射信号。
本发明的各个方面规定了确定所述公共发射台102能够以最大化将被发送给所有用户104的数据量的方式，向哪个用户104进行发射，同时确保每个用户104关于每个其它用户104而言在预定的“公平性时标”上接收公平的数据量。“公平的数据量”是指基本上相等的接收能力比率。所述接收能力比率等同于相对于信道可以支持的数据速率在信道上发射的数据量。然而，可以调节各个方面，在有损于使用能够在公平性时标上支持更高数据速率的信道给用户提供更多接入的情况下，获得较大的数据吞吐量。
根据本发明的各个方面，每个用户104优选地监控来自所述公共发射台102的链路条件，并发射瞬时链路质量指示符给该公共发射台102。每个瞬时链路质量指示符是这样的值：代表了由一个用户在一个或多个时隙期间所经历的链路条件。根据本发明的各个方面，所述瞬时链路质量指示符是这样的值：代表了所述公共发射台102向用户104发射数据的期望速率。在一个这样的实施例中，所述瞬时信道条件指示符是数据速率请求(DRC)消息。所述DRC典型地指出了数据可以在共享信道106上(通过与用户相关联的通信链路)被传送的最大数据速率，其具有预定的位误码率(BER)。
特定链路106的最大数据速率由链路106的载波干扰比(C/I)来指出。可选地，每个用户104监控并直接传送所述C/I。根据本发明的各个方面，用户104传送瞬时链路条件指示符，该指示符给公共发射台102提供链路条件(即质量)的指示，而不直接参考C/I或数据速率。例如，用户104可能给公共发射台102提供用户104所接收的干扰量的指示，以及公共发射台102和用户104之间的链路106A的损耗量的指示。
本领域的技术人员应当清楚，存在若干参数、特征值等，可以由用户104向公共发射台102传送这些值以表征用户所观察的链路条件(即链路质量)的特性。可以发射各种特定参数或特征值。根据本发明的各个方面，如果准许所述用户在某个时隙接入信道106，则所述链路条件指示符与公共发射台102可以向用户104发射数据的数据速率直接成比例。所述时隙可以是下一个时隙。
图2A是例如链路106A的第一链路和例如链路106B的第二链路在时间上的链路条件的图解说明，所述第一链路的条件由线203表示，所述第二链路的条件由虚线201表示。根据图2，可以看到，两个链路的质量都随时间显著变化。另外，几乎在每个时间点，链路106B相比链路106A都具有更好的条件。参考图1可以理解上述情况，在图1中示出了通过链路106A接收来自发射机的信号的用户104A，相比通过链路106B与发射机进行通信的用户104B而言，离所述公共发射台102更远。所述公共发射台102和用户104A之间距离越远，导致第一用户104A所接收的信号的衰减越大。这导致了第一链路106A的平均质量(由线205表示)比第二链路106B的平均质量(由线207表示)更差。
从图2A可以看出，两个链路106A和106B的质量变化是不相关的。因此，相对于第二链路质量相对较高的时间而言，第一链路质量相对较高的时间基本上是任意的。本发明的各个方面通过尝试向用户104发射来允许上述事实的利用，所述用户104与相对于平均链路条件而言具有相对较高的瞬时链路质量的链路相关联。即，通过在信道上向其链路具有当前链路条件与平均链路条件之间的最大比率的用户发射，信道中的每个链路都可以在其最佳状态时被使用。如果每个链路仅当其处于最佳状态时被使用，则可能增加系统的整体吞吐量。因此，根据本发明的各个方面，根据相对于平均链路条件的瞬时链路质量，选择在任何一个时隙向其发射数据的用户。然而，在根据本发明的各个方面的实施例中，在每个时隙在其上发射数据的链路的选择，是基于相对于信道平均数据吞吐量的瞬时链路质量的函数的。
本领域的技术人员应当理解，准许与具有相对于平均链路条件而言的最高质量的链路相关联的用户接入信道106，将会大大增加信道的数据吞吐量，所述信道具有链路质量随时间变化较大的链路。然而，当与对每个用户准许等同的接入时间的接入方案所提供的吞吐量进行比较时，所述方案将不增加信道的数据吞吐量，所述信道的链路在质量上随时间变化相对较小。
通过分析这样的情况可以理解上述内容：第一用户104A与链路质量变化相对较大的链路106A相关联，而第二用户104B与质量变化相对较小的链路106B相关联。图2B是所述第一链路106A和第二链路106B的质量的图解说明。线209代表第一链路106A的质量，虚线211代表第二链路106B的质量。线213代表第一链路106A的平均质量，虚线215代表第二链路106B的平均质量。
假设在所选的公平性时标上，第一链路106A的质量可能优于一半时间内的平均值，和低于一半时间内的平均值，将对第一和第二用户104A和104B准许相同数量的接入时间。然而，如果任意地对每个用户准许相同的接入时间(例如，以循环(round robin)方式)，则第一用户104A可能具有比其应该具有的吞吐量更大的吞吐量。第二用户104B将具有几乎相同的数据吞吐量，这是因为第一链路106A的质量变化将主导公共发射台102处的选择过程。即，在第一链路106A具有相对较高的质量期间，第二链路106B具有平均质量。因此，选择第一用户。在第一链路106A具有相对较低的质量期间，第二链路106B可能具有平均质量，并且因此选择第二用户。
为了补偿上述特性，本发明的各个方面提供了一种链路，通过该链路，以允许增加一些吞吐量的方式来发送数据，所述吞吐量是被分配给与链路条件变化相对较小的链路相关联的用户104的吞吐量。
图3是能够根据本发明的各个方面进行操作的公共发射台102的简化框图。所述公共发射台102在天线301上接收包括瞬时链路质量指示符的信号。所述天线301可能是表示为一个单元的天线阵列。所述天线301被耦合到收发信机前端303上。收发信机前端包括已知的传统射频(RF)部件，其允许信号被接收并被转换为基带信号，例如双工器、下变频器、滤波器等。解调器305解调基带信号以允许访问瞬时链路质量指示符信息。所述瞬时链路质量指示符信息然后被耦合到处理器307。所述处理器307可以是任何可编程设备、状态机、离散逻辑或能够执行与处理器307相关联的功能的这些设备的组合(例如可以被包括在专用集成电路(ASIC)或可编程门阵列中)。
图4是由处理器307所执行的功能的功能框图。如图4所示，所述处理器307包括滤波器模块401、调度器度量计算器模块403和链路选择处理器405。本领域的技术人员应当清楚，由所述处理器307所执行的和由图4所示的功能的每一个都可以被集成在单个软件或硬件模块中，或可选地以任何预期的组合方式被集成在模块中。因此，由所述处理器307所执行的功能的一个或多个任何组都可以由单个模块来执行。但是，为了清楚，一个滤波器模块401a和一个度量计算器模块403a被示出以关联于接收自一个用户104A的瞬时链路质量指示符，以使在信道106的链路和滤波器模块401之间、以及在滤波器模块401和调度器度量计算器模块403之间存在一对一对应关系。详细描述了仅一个链路106A的处理，以简化本公开。
所述处理器307在每个时隙上，在与链路106A相关联的滤波器模块401a内，接收指示链路106A的瞬时条件的瞬时链路质量指示符。所述滤波器模块401a基于为链路106A所接收的瞬时链路质量指示符，计算滤波输出值。根据本发明的各个方面，滤波器执行低通滤波函数。
使用若干滤波函数之一可以实现低通函数。根据一个这样的滤波函数，通过下式所提供的方法来计算滤波输出值F(t)：
Fk(t+1)＝(1-1/tc)*Fk(t)+1/tc*(ChCk)                 等式1
其中Fk(t)是在时间t针对第k个链路的当前滤波输出值，tc是由该表达式提供的低通滤波函数的时间常数，并且ChCk是针对第k个链路的瞬时链路质量指示符。所述时间常数表示“公平性时标”。所述公平性时标表示了这样的持续时间，在该持续时间期间，期望具有发射给每个用户的、基本等同的数据量。应当理解，所述公平性时标取决于包括被发射给用户的数据类型的因素。例如，假设向尝试获得因特网接入的用户传输因特网数据。如果每个用户在近似一秒的持续时间内接收了基本等同的数据量，则即使一个用户在所述一秒的整个开始部分获得了更多的接入，每个用户仍可能认为该接入准许方案是公平的。因此，一秒将是合适的公平性时标。
可选地，用于产生滤波输出值的低通滤波函数累加为链路所接收的瞬时链路质量指示符，并将所述累加值除以累加的瞬时链路质量指示符的总数。如下式所示：
F ( t + 1 ) = 1 t c Σ j = ( t + 1 ) - t c t Ch C k ( j ) 等式2
然而，根据本发明的各个方面，所述滤波输出值是平均数据吞吐量。这样，在链路已经被选择的期间，将滤波输出值计算为代表链路质量的瞬时链路质量的平均值。因此，根据在上一个时隙是否选择了链路106A，有差别地计算所述滤波输出值。所述滤波器模块401a优选地被耦合到所述链路选择处理器405。所述链路选择处理器405指出是否在上一个时隙选择了链路106A。如果是，则通过下式计算滤波输出值：
Fk(t+1)＝(1-1/tc)*Fk(t)+1/tc*(ChCk)                   等式3
为了使所述滤波输出值代表平均吞吐量，链路条件ChC必须与数据速率成比例。可以从等式3中看出，如果选择了链路106A，则在确定了最近的瞬时链路质量指示符的值时，将滤波输出值修改为接近于代表瞬时链路质量的值。可选地，如果没有在上一个时隙选择链路106A，则通过下式计算滤波输出值：
Fk(t+1)＝(1-1/tc)*Fk(t)                               等式4
如果所述瞬时链路质量与将被用于在所选信道106的链路上向用户104发射的数据速率成比例，则所产生的滤波输出值将是由具有时间常数tc的低通滤波器所滤波的平均数据吞吐量。
可以从等式4中看出，只要没有选择链路106A，所述滤波输出值就以由时间常数tc所确定的速率衰减。所更新的值没有考虑链路的瞬时条件。链路106A的滤波输出值将持续衰减而不管链路的条件，直到再次选择该链路106A。那时，所述滤波输出值将利用瞬时链路质量指示符(即公共发射台102最近接收于用户的瞬时链路质量指示符值)被更新。在瞬时链路质量指示符与将在链路106A上发射数据的速率有关的情况下，所述滤波输出值表示链路106A整体吞吐量。即，等式4可以作为具有应用于通过链路发射数据的瞬时速率的时间常数tc的低通滤波器函数。所述滤波的结果在等于时间常数tc的时期内，是通过链路发射数据的平均速率。
在用来确定平均数据吞吐量的可选滤波器中，对于其中选择了与滤波器相关联的链路的每个时隙，低通滤波函数累加为链路所接收的瞬时链路质量指示符，并将所述累加值除以累加的所述瞬时链路质量指示符的总数。当没有选择与滤波器相关联的链路时，所述滤波输出值根据等式4衰减。
应当指出，在目前公开的方法和设备的一个实施例中，所述滤波输出值的初始值等于Rmin/N，其中Rmin是所允许的瞬时链路质量指示符的最小值，N是用户104的总数。然而，可以针对滤波输出值预先确定任何合理的初始值。
根据目前公开的方法和设备的另一个实施例，每次选择与滤波输出值相关联的链路时，将所述滤波输出值向上调整某个常数。调整滤波输出值的一个这样的方法是只要选择了与所述滤波输出值相关联的链路，除了时间常数tc或对于该值的任何其它调节以外，给所述滤波输出值添加一个正的常数，或将该滤波输出值乘以一个大于1的常数。所述对滤波输出值的直接调整将增加所述滤波输出值，并且因此使得在下一个时隙中较不可能选择与所述滤波输出值相关联的链路。
一旦被计算，所述滤波输出值就与最近接收的瞬时链路质量指示符一起被耦合到所述调度器度量计算器403a。所述最近接收的瞬时链路质量指示符代表了以下列形式的瞬时链路质量：链路的C/I比率、瞬时数据速率或指示链路当前质量的任何其它这样的参数。
根据瞬时链路条件和平均链路条件来计算所述调度器度量。根据本发明的各个方面，根据下列内容来计算所述调度器度量：(1)链路的C/I比率和滤波输出值；或(2)瞬时数据速率和滤波输出值。根据本发明的各个方面，可以根据相对于滤波输出值的瞬时链路条件的任何其它测量来计算所述调度器度量。
所述滤波输出值是(1)平均数据速率或(2)平均链路条件的函数。因此，所述调度器度量是例如下列内容的函数：(1)平均数据速率和瞬时链路条件、(2)平均链路质量和瞬时链路质量、(3)平均数据速率和瞬时数据速率或(4)平均链路质量和瞬时数据速率。根据一个实施例，所述调度器度量计算器403a将最近接收的瞬时链路质量指示符除以所述滤波输出值，以计算调度器度量，AM。
AM＝Ch Ck/Fk(t)                                        等式5
可以看出，所述调度器度量的值与瞬时链路质量直接成比例。所述瞬时链路质量越高，特定链路的调度器度量就越大。针对每个链路，基于为每个链路计算的滤波输出值来计算所述调度器度量。然后通过链路选择处理器405来直接比较所有包括在信道106中的链路的调度器度量，以确定选择信道106的哪个链路用于在下一个时隙传输。选择了与最大调度器度量相关联的信道。
所述链路选择处理器405通过信号线407被耦合到每个调度器度量计算器403。信号线407将来自所述链路选择处理器405的信息耦合到每个滤波器模块401。所述信息指出选择了信道106的哪个链路用于在下一个时隙传输。所述信息可能是以指出所选择的信道106的特定链路的值的形式。可选地，所述信息可能是指出接收滤波器模块401是否与所选的链路相关联的数字值。应当理解，在一个模块中全部实现滤波器模块401、调度器度量计算器和链路选择处理器的功能的情况下，可能不需要产生“信号”以指出每个功能的结果。可选地，一个或多个功能的结果可以被存储到一个或多个其它功能可访问的位置。
再参考图3，所述处理器307向数据多路复用器/链路选择器311输出信息，所述信息指出在信号线309上选择了信道106的哪个链路。若干数据线313A、313B、313C、313D提供数据给所述数据多路复用器/链路选择器311。所述数据线的每一个都提供将被发射给用户104之一的数据。响应于在信号线309上提供的信号，所述数据多路复用器/链路选择器311选择将被耦合到收发信机前端303的若干数据流之一。所选的数据流通过信号线315被耦合到所述收发信机前端。根据目前公开的方法和设备的优选实施例，所述收发信机前端303以与接收自所选用户104的最近的瞬时链路质量指示符成比例的速率，向关联于信道106的所选链路的用户104，发射在信号线315上所接收的信息。
根据本发明的各个方面，所述公共发射台102在每个时隙上发射信号给不止一个的用户。所述公共发射台102使用可用功率来首先发射信号给所有固定比特率(CBR)用户和所有可变比特率(VBR)用户，所述公共发射台102针对所述用户具有数据。可选地，如果在发射到CBR用户后附加功率仍然可用，则所述公共发射台102向所有可变比特率(VBR)用户进行发射，该通用发射台102针对所述用户具有数据。如果，在向所有CBR和VBR用户发射之后，对于将被发射的附加信号仍存在可用功率，则所述公共发射台102向可用比特率(ABR)用户进行发射。如果所有ABR用户所需的全部功率超出可用功率，则使用以下方案来确定所述公共发射机将向哪个ABR用户进行发射。应当理解，可以使用允许接收机以较小的功率接收信号而无须重新传输的技术，所述功率小于用于解码信号中所传送的信息所必需的功率。根据所述技术，通过若干重复的传输来累加功率(例如使用R-rake接收机)。因此，“所需要的”功率量将取决于所述公共发射台102重新发送信息的次数。
根据目前公开的方法和设备的一个实施例，所述公共发射台102基于到每个用户的链路的条件和“吞吐量”来确定调度器度量。吞吐量被定义为在一定时期内已经发射的信息量。因此，吞吐量可以与一个或多个用户相关联。与特定用户相关联的吞吐量是发射给该用户的信息量。系统的吞吐量是发送给所有用户的信息总量。
针对每个用户，通过应用如下的滤波函数来优选地确定吞吐量：
Tk(t+1)＝(1-(1/tf))Tk(t)+(1/tf)Rk(t)               等式6
其中Tk(t)是第k个用户在时刻t的吞吐量，tf是滤波时间常数，并且Rk(t)是上次向第k个用户发射数据的速率。
根据目前公开的方法和设备的一个实施例，如果所述公共发射台102没有在上一个时隙向第k个用户进行发射，则Rk(t)等于零。因此，如果所述公共发射机没有向第k个用户进行发射，则等式6针对第k个用户简化为下面的等式：
Tk(t+1)＝(1-(1/tf))Tk(t)                            等式7
其中Tk(t)是第k个用户在时刻t的吞吐量，并且tf是滤波时间常数。
因此，滤波器应用等式6或等式7，并输出与每个用户相关联的滤波输出值，每个这样的值代表用户的吞吐量。针对所述公共发射台102和每个用户之间的每个链路来确定瞬时链路质量。在目前公开的方法和设备的一个实施例中，到第k个用户的链路的瞬时链路质量是到第k个用户的链路的载波干扰比(C/I)。本领域的技术人员应当理解，若干已知方法中的任何一个可以被用来确定C/I的值。
在目前公开的方法和设备的一个实施例中，所述调度器度量是C/I和吞吐量的函数。在一个这样的实施例中，将到第k个用户的链路的瞬时链路质量除以到第k个用户的链路的吞吐量(即第k个用户的滤波输出值)，以产生调度器度量。在目前公开的方法和设备的另一个实施例中，所述调度器度量是瞬时链路质量与时间平均的链路质量之比的函数。
在所述调度器度量是C/I和吞吐量之比的函数的情况下，所述调度器度量被用来确定将发射信息给哪个或哪些ABR用户，从而在对所有ABR用户保持某个级别的“公平性”(即基本上等同的系统接入)的同时优化整体系统吞吐量。
在目前公开的方法和设备的一个实施例中，用户可以向所述公共发射台102指出，数据帧没有被接收到或以不止一个的错误的阈值而被接收。这样，优选地校正与所述用户相关联的吞吐量值，以说明没有正确接收所发送的数据的事实。根据目前公开的方法和设备的一个实施例，如下进行所述校正：
Tk(new)＝Tk(old)-(1/tf)Rk(t)                        等式8
其中Tk(new)是校正过的吞吐量值，Tk(old)是在校正之前的吞吐量值，Rk(t)是在上一个时隙t期间向第k个用户发射数据的速率，并且tf是滤波时间常数，该常数被用于更新吞吐量值Tk(old)，以说明在时刻t发射信息的速率。
因此，所得到的吞吐量Tk(new)将具有在时间t期间没有尝试进行传输的情况下所计算的值。这是合适的，因为用户没有接收在时间t期间所发射的数据。在可选的方法和设备中，Tk(t+1)的值可以被返回为Tk(t)的值。
应当指出，每个用户可以以任何适当的数据速率接收来自所述公共发射台102的数据。因此，所述公共发射台102必须确定向每个所选的ABR用户的发射数据的速率。根据目前公开的方法和设备的一个实施例，使用可用的功率量来确定向每个所选的ABR用户发射数据的速率。首先选择具有最大调度器度量的ABR用户。优选地以尽可能最高的速率向所述用户进行传输。如果存在任何附加的可用功率，则选择具有第二高的调度器度量的ABR用户。所述公共发射机优选地向具有尽可能最高的速率向所述用户进行发射。继续所述过程直到尽可能多的可用功率被分配。可选地，可以基于与每个ABR用户相关联的调度器度量的相关值来分配可用功率给每个用户。在另一个可选实施例中，基于所述公共发射台102期望向其进行发射的ABR用户的数量和可用功率量两者，可以确定数据速率和将被用于向每个用户进行发射的功率量两者。
例如，对于N个所选的用户，其中，第i个用户具有调度器度量Ai，可以给予每个用户以整个可用功率的以下部分：
A i Σ k = 1 N A k 等式9
公共发射台102能够以与关联于每个用户的调度器度量成比例地在用户间所划分的功率，向具有五个最大调度器度量值的五个用户进行发射。本领域的技术人员应当理解，存在多种方式来选择ABR用户的数量以及向其发射信息的速率。目前公开的方法和设备的显著特征在于，调度器度量被用来协助从多个ABR用户中选择向其进行传输的用户。
在某些情况中，公共发射台102可能没有准备发射给具有最大调度器度量的ABR用户的数据。这样，可以以至少三种方式之一来调节与所述用户相关联的吞吐量值。第一，正如以在信息可用于传输的情况下所选择的速率来将数据发送给所述用户那样，可以调节所述吞吐量值。第二，可以针对所述时隙不调节所述吞吐量值。第三，可以以与如果没有选择用户进行传输相同的方式，来调节所述吞吐量值。
本发明的各个实施例包括在通信系统100中通过多个信道106在多个用户和远端发射台102之间进行通信的设备和方法。所述处理器307将多个用户104中的每一个关联于多个信道106中的至少一个。类似地，可以将信道与多个用户相关联。用户可以在关联于该用户的任何信道上接收来自发射机的数据。换言之，只要用户被关联于信道，所述信道就包括从发射机到所述用户的链路。因此，用户可以在关联于该用户的信道的每一个上具有到与发射机连接的链路。例如，根据实施例，图1中所示的链路106A可以代表若干信道上的若干链路。所述多个信道中的每一个可以通过用于提供通信的传输频率、传输时间和发射天线中的至少一个来表征其特性。例如，发射台102可以包括若干用于向用户104进行发射的发射天线。所述发射天线103可以包括若干未示出的辐射单元，其中每个单元可以被认为是天线。所述单元可以具有不同的特性，例如辐射型和方向。传输频率、传输时间和传输天线可以由所述处理器307来选择，以在每个分配的信道上向每个用户传输数据313。
所述处理器307还向所述多个信道中的多个链路中的每一个分配调度度量(scheduling metric)。同等地，在与所述用户相关联的信道中的每个链路上，将调度度量分配给用户。所述调度度量可能基于若干因素，例如链路质量、所述链路的传输吞吐量或与所述链路相关联的用户的吞吐量。所述链路质量可能基于链路的(C/I)、所述链路上的最大可能通信数据速率等。给多个信道分配调度器度量可以至少基于接收自多个用户104中的至少一个的链路质量报告。所述链路质量报告可以包括分配给多个用户104之一的至少一组信道的报告。所述调度度量可以基于瞬时因素或作为所描述的吞吐量的滤波因素。
可以通过下列方法来确定所述调度度量：针对每个链路，确定这样的值：代表在预定的时间量上，在每个链路上发射的数据量或在与所述用户相关联的所有链路上向该用户发送的数据量，以及代表每个链路当前可以接收数据的最高数据速率的值，并且，针对每个信道，确定代表最高数据速率的所接收的值关于代表所发射的数据量的值的比率。在每个信道上，所述发射机可以选择预定数量的链路，所述链路的调度器度量不比所述信道中所有其它链路的调度器度量差。因而使用所述信道在分别的链路上向所选链路的用户传送数据。
所述处理器307从包括在多个信道内的多个链路中，基于为每个链路所计算的调度度量，来确定若干链路用于进行通信。可以选择具有代表良好链路质量的度量的链路，作为用于与用户104进行通信的预定数量的链路。在一个实施例中，与某些链路相关联的度量可以指出较差的链路质量，并且所述处理器307不将这样的链路包括在用于与用户104进行通信的确定数量的链路中。在另一个实施例中，所有链路可能表现了令人满意的链路质量，以被包括在用于与用户104进行通信的确定数量的信道中。
在一个实施例中，所述发射台102可以在不止一个的确定数量的信道上(在每个信道上通过到用户的唯一链路)、基本上在公共传输时间帧上向多个用户104中的至少一个进行发射。在这样的实施例中，用户可以基本上在相同时间上、在若干信道上接收通信。所述信道可以是在不同的频率上，或来自不同的发射天线，或两者的组合。同样，不止一个的确定数量的信道是在至少两个不同的传输频率上，或来自至少两个不同的传输天线，或两者的组合。
已经描述了若干实施例。然而，应当理解，在不偏离本发明的精神和范围的前提下可以进行各种修改。因此，应当理解，本发明不限于特定说明的实施例，而仅限于所附权利要求的范围。

Claims (26)

1.一种在通信系统中，在多个通信链路上，在多个用户和远端发射台之间进行通信的方法，该方法包括下列步骤：
给所述多个用户的每一个分配所述多个通信链路中的至少一个；
分配调度度量给所述多个通信链路中的每一个；
基于所述分配的调度度量，选择若干所述多个通信链路，以针对所述通信进行数据传输。
2.根据权利要求1的方法，还包括：
基本上在公共传输时间帧上，在一个或多个所述所选数量的通信链路上，从所述远端发射台向所述多个用户中的至少一个进行发射。
3.根据权利要求2的方法，其中，所述多个通信链路是在至少两个不同的信道传输频率上的。
4.根据权利要求2的方法，其中，所述多个通信链路是在至少两个不同的传输天线上的。
5.根据权利要求1的方法，还包括：
基于通信链路质量、通信链路数据吞吐量和用户数据吞吐量中的至少一个，来确定所述调度度量。
6.根据权利要求5的方法，其中，所述通信链路质量包括所确定的可能的最大通信数据速率的因素。
7.根据权利要求5的方法，其中，所述通信链路质量包括通信链路载波对噪声和干扰比的因素。
8.根据权利要求1的方法，其中，分配给所述多个通信链路的所述调度度量，至少基于接收自所述多个用户中的至少一个的通信链路质量报告。
9.根据权利要求8的方法，其中，所述通信链路质量报告包括由通信信道所提供的所述多个通信链路中的至少一个通信链路的报告，所述通信信道通过传输频率、传输时间和发射天线中的至少一个来表征其特性。
10.根据权利要求1的方法，还包括
针对所述通信，将所述多个通信链路分配给通信信道的至少一个，所述通信信道通过传输频率、传输时间和发射天线中的至少一个来表征其特性。
11.根据权利要求1的方法，还包括：
通过针对每个通信链路至少确定选自若干质量因素的质量因素，来确定所述调度度量，所述质量因素包括：
-代表数据吞吐量的值；
-代表用户数据吞吐量的值，所述吞吐量是通过在分配给所述用户的一个或多个通信链路上、在一定时期内发射给用户的数据量来确定的；
-代表在分配给所述用户的所述通信链路中的至少一个上的、最高可能通信数据速率的值，以及
-代表所述数量的质量因素中的至少两个的瞬时或滤波值的比率的值。
12.根据权利要求1的方法，其中，针对所述通信、基于所述分配的调度度量来进行所述数量的所述多个通信链路的选择，包括选择关联于较高值的调度度量的通信链路。
13.根据权利要求1的方法，还包括：
针对所述通信，在所述所选数量的所述多个通信链路上进行发射。
14.一种用于在通信系统中，在多个通信链路上，在多个用户和远端发射台之间进行通信的设备，包括：
用于将所述多个用户中的每一个分配给所述多个通信链路中的至少一个的装置；
用于将调度度量分配给所述多个通信链路中的每一个的装置；
用于基于所述分配的调度度量，针对所述通信的数据传输来选择若干所述多个通信链路的装置。
15.根据权利要求14的设备，还包括：
发射机，用于在一个或多个所述所选数量的通信链路上，基本上在公共传输时间帧上，从所述远端发射台向所述多个用户中的至少一个进行发射。
16.根据权利要求15的设备，其中，所述多个通信链路是在至少两个不同的信道传输频率上的。
17.根据权利要求15的设备，其中，所述多个通信链路在至少两个不同的传输天线上的。
18.根据权利要求14的设备，还包括：
装置，用于基于通信链路质量、通信链路数据吞吐量和用户数据吞吐量中的至少一个，来确定所述调度度量。
19.根据权利要求18的设备，其中，所述通信链路质量包括所确定的可能的最大通信数据速率的因素。
20.根据权利要求18的设备，其中，所述通信链路质量包括通信链路载波对噪声和干扰比的因素。
21.根据权利要求14的设备，其中，分配给所述多个通信链路的所述调度度量，至少基于接收自所述多个用户中的至少一个的通信链路质量报告。
22.根据权利要求21的设备，其中，所述通信链路质量报告包括由通信信道所提供的所述多个通信链路中的至少一个通信链路的报告，所述通信信道通过传输频率、传输时间和发射天线中的至少一个来表征其特性。
23.根据权利要求14的设备，还包括：
装置，用于针对所述通信，将所述多个通信链路分配给通信信道的至少一个，所述通信信道通过传输频率、传输时间和发射天线中的至少一个来表征其特性。
24.根据权利要求14的设备，还包括：
装置，用于通过针对每个通信链路至少确定选自若干质量因素的质量因素，来确定所述调度度量，所述质量因素包括：
-代表数据吞吐量的值；
-代表用户数据吞吐量的值，所述吞吐量通过在分配给用户的一个或多个通信链路上、在一定时期内发射给用户的数据量来确定的；
-代表在分配给所述用户的所述通信链路的至少一个上的、最高可能通信数据速率的值，以及
-代表所述数量的质量因素中的至少两个的瞬时或滤波值的比率的值。
25.根据权利要求14的设备，其中，针对所述通信、基于所述分配的调度度量来进行所述数量的所述多个通信链路的选择，包括选择关联于较高值的调度度量的通信链路。
26.根据权利要求14的设备，还包括：
发射机，用于针对所述通信，在所述所选数量的所述多个通信链路上进行发射。
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