CN1905754A - 在通信系统中用于调度上行链路的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

无线宽带互联通信网系统中的一种上行链路调度系统和方法，包括考虑指示每个MS另外可用的发送功率的动态余量大小来计算移动台(MS)的优先级；和考虑由该选定的MS报告的动态余量大小和基于在该选定的MS和基站(BS)之间的信道状态的变化确定的容限基于优先级计算的结果确定选择用来为其优先分配一个时隙的MS的发送格式。

Description

在通信系统中用于调度上行链路的系统和方法
技术领域
本发明一般涉及一种在通信系统中的调度系统和方法，具体地说涉及一种在通信系统中用于执行上行链路调度的系统和方法。
背景技术
通常，下一代通信系统正在发展成一种用于提供高速、高容量数据发送/接收业务给用户台(SS)的高级系统。基于电气和电子工程师协会(IEEE)802.16e标准的无线宽带互联通信网系统是下一代通信系统的典型示例。在无线宽带互联通信网系统中，逐帧地执行数据发送，并且每一帧被划分为发送下行链路数据的区域和发送上行链路数据的区域。发送上行链路数据的区域按照(频域×时域)的2维排列来形成，并且该2维排列的每一元素成为一个时隙，其是上行链路资源分配单元。也就是说，以子信道为单位来划分频域，每一个子信道是一组子载波，并且以多个码元为单位来划分时域，例如三个码元。因此，时隙表示一个子信道占用三个码元的区域。
此外，每一时隙仅仅被分配给位于一个小区内的多个MS中的一个特定的移动台(MS)，并且分配给位于一个小区内的多个MS的一组时隙构成突发。这样，无线宽带互联通信网系统以这样的一种每个MS基于共享使用时隙的方式来分配上行链路资源。
在诸如码分多址(CDMA)2000通信系统和宽带码分多址(WCDMA)通信系统之类的现有通信系统的上行链路中，从一个特定MS发送的信号会成为另一个MS的干扰分量。因此，现有的通信系统执行功率控制以便在基站(BS)以几乎相同的接收功率而不管在MS和BS之间的信道状态如何接收所有MS发送的信号。
然而在这种情况下，与BS之间具有好的信道状态的MS不能使用它的全部发送功率资源，导致了低效率。此外，现有的通信系统使得多个BS能够使用软切换或更软切换来接收由一个MS发送的信号。因此，它表明上行链路调度应当在BS的较高层上实现而不是在BS中实现。因此在现有通信系统的上行链路中，主要基于电路使用数据速率控制方案来执行上行链路调度，该方案可以根据负载来提高或降低每个MS的数据速率。
无线宽带互联通信网系统的上行链路在特性方面与现有通信系统的上行链路不同。在特性方面的不同如下所述。
首先，无线宽带互联通信网系统具有当BS接收由特定MS发送的信号时，由同一小区内的其它MS发送的信号不会对接收的信号产生干扰的特性。这是因为同一小区内的所有MS执行用于获得同步的测距操作以便与由不同MS发送的信号同时在BS被接收，并且同一小区内的所有MS使用Cyclic Prefix或者Cyclic Postfix以便在BS上通过多条路径在不同时刻接收的信号不会互相产生干扰。
此外，由于无线宽带互联通信网系统使用的正交频分多址(OFDMA)的特性，在无线宽带互联通信网系统中使用的子载波互相正交。因此，在无线宽带互联通信网系统中，由MS通过特定时隙发送的信号不影响通过其它时隙发送的信号。效果相当于允许现有通信系统的下行链路使用不同的正交码以便防止以多个MS为目标的信号互相干扰。
其次，无线宽带互联通信网系统的上行链路具有这样的特性，即由于分集子信道分配方案的特性而使用硬切换，并且邻近BS或邻近扇区使用不同的子载波排列。该分集子载波分配方案是针对每一个BS(或扇区)以不同的方式混合并组合包括在无线宽带互联通信网系统所使用的全部频带中的多个子载波的一种方案，其产生多个分集子信道并将产生的分集子信道分配给相应的MS。
由于无线宽带互联通信网系统的上行链路特性，因此需要一种新的不同于现有通信系统的上行链路调度方案的上行链路调度方案。
发明内容
因此，本发明的一个方面是提供一种在无线宽带互联通信网系统中的上行链路调度系统以及方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种在无线宽带互联通信网系统中的上行链路调度系统。该上行链路调度系统包括一个上行链路调度器，用于通过考虑指示每个MS另外可用的发送功率的动态余量大小来计算移动台(MS)优先级，并且作为优先级计算的结果，考虑由选定的MS报告的动态余量大小和基于在选定的MS和基站(BS)之间的信道状态的变化所确定的容限来确定被选定优先分配一个时隙的MS的发送格式。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在无线宽带互联通信网系统中的上行链路调度方法。该方法包括考虑指示每个MS另外可用的发送功率的动态余量大小来计算移动台(MS)优先级；并作为优先级计算的结果，考虑由选定的MS报告的动态余量大小和基于在选定的MS和基站(BS)之间的信道状态的变化所确定的容限来确定选定来优先分配一个时隙的MS的发送格式。
附图说明
结合附图从下面的详细描述中本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更明显，其中：
图1是说明根据本发明的在无线宽带互联通信网系统中的上行链路调度系统结构的示意图；
图2A和图2B是说明当为选定的MS建立一个连接时图1的上行链路调度器确定发送格式的操作的流程图；
图3是说明当为该选定的MS建立多个连接时图1的上行链路调度器确定发送格式的操作的流程图；和
图4是说明在其中图1的上行链路调度器提高时隙利用率的操作的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图来详细描述本发明的几个优选实施例。在下面的描述中，为了清楚和简明省略了包含在其中的已知功能和结构的详细描述。
本发明提供了一种在通信系统的上行链路调度系统和方法，例如，基于电气和电子工程师协会(IEEE)802.16e标准的无线宽带互联通信网系统。尽管这里参考无线宽带互联通信网系统来描述本发明，但是本发明的上行链路调度系统和方法既可以应用到无线宽带互联通信网系统也可以应用到其它通信系统。
执行本发明的无线宽带互联通信网系统的上行链路调度方案以便实现下面三个设计目标。
第一个设计目标是通过负载控制使所有的基站(BS)具有合适的负载等级以便保证覆盖区域满足基准数据速率。
第二个设计目标是检测在每一移动台(MS)和BS之间的信道状态的变化，从而在保证公平的同时使无线资源的利用率最大化。
第三个设计目标是在预定的时间限制内获得最佳的调度结果。
现在见对上述三个设计目标进行详细描述。
第一个设计目标是要设计一种对于没有小区内干扰情况下的干扰控制方案，然后使用该干扰控制方案给所有不仅位于小区中心的MS而且位于小区边界的MS提供基准数据速率的保证。
通常，不仅无线宽带互联通信网系统的上行链路而且诸如码分多址(CDMA)2000通信系统和宽带码分多址(WCDMA)通信系统之类的现有通信系统的上行链路也使用一种将热上升(RoT)维持在预定的RoT阈值或者将负载维持在预定的负载阈值的控制方案。
虽然在现有通信系统中的大多数上行链路干扰包括小区内的干扰分量，但是在无线宽带互联通信网系统中的大多数干扰包括小区间的干扰分量。关于为什么在无线宽带互联通信网系统中的大多数干扰包括小区间的干扰分量的原因是因为无线宽带互联通信网系统具有当BS接收由特定MS发送的信号时由同一小区内的其它MS发送的信号不对接收的信号产生干扰的特性，因此不存在小区内的干扰。虽然通过控制位于小区内的MS的数据速率就可以简单和直接控制小区内的干扰，但是由于小区间的干扰不适宜被直接控制，因此需要间接地控制小区间的干扰。
第二个设计目标是检测在每一MS和BS之间的信道状态的变化，并在保证公平的同时使用优先级计算方案使无线资源的利用率最大化。
通常，在现有通信系统或无线宽带互联通信网系统的下行链路中，一个MS接收从BS周期发送的诸如导频信号或前同步信号之类的参考信号，并由该MS测量接收的参考信号的电平，然后将该测量的参考信号电平报告给BS。随后该BS依靠由MS报告的参考信号电平来检测在BS和MS之间的信道状态变化。
然而，在无线宽带互联通信网系统的上行链路中，因为不存在BS从MS接收的用来检测在BS和MS之间的信道状态变化的参考信号，因此BS不能检测在BS和MS之间的信道状态变化。当前的IEEE802.16e标准建议每一MS可以报告它的当前发送功率电平给BS，或者每一MS可以报告一个另外可用的发送功率(“动态余量(headroom)”)电平。
本发明允许BS使用由每一MS报告的发送功率电平或动态余量来检测在BS和每一MS之间的信道状态变化。此外，BS使用由每一MS报告的发送功率电平或动态余量来决定发送格式以及计算优先级。这里所使用的“发送格式”指的是调制和编码方案(MCS)等级和分配时隙的数量。
现在将描述BS计算优先级的操作。
BS通过将MS报告的动态余量变换为预定参考状态的值以及用每个独立MS的平均数据速率除该变换值来计算优先级。因此，不但当MS具有较好的信道状态、MS具有较高的平均数据速率时计算优先级，并且即使MS的信道状态不好也计算优先级，从而可以给MS分配一些时隙以保证公平的操作水平。
BS分离地构造期望发送具有QoS等级的数据的MS的服务质量(QoS)调度层，其中在该QoS等级中存在带宽和延迟限制要求。这里，其中存在带宽和延迟限制要求的QoS等级包括主动授权服务(UGS)等级、实时轮询服务(rtPS)等级和扩展的实时轮询服务(ertPS)等级。即，在无线宽带互联通信网系统中，BS根据调度类型执行调度。调度类型分为Qos调度类型和非-QoS调度类型。当BS根据Qos调度类型执行调度时，BS根据UGS类、rtPS类和ertPS类中的每一个生成调度层。然而，本发明提供根据非-QoS调度类型的上行调度系统和方法。于是，构造独立QoS调度层的方法不与本发明直接相关，因此这里省略了对其的详细描述。此外，即使当计算优先级时，除了考虑除动态余量和平均数据速率之外，BS也可以考虑最小带宽和延迟限制请求。
第三个设计目标是在预定的时间限制内获得最佳的调度结果。
无线宽带互联通信网系统的每一个帧都被划分为一个发送下行链路数据的区域和一个发送上行链路数据的区域。按照(频域×时域)的2维排列来形成发送上行链路数据的区域，并且2维排列的每一个元素构成一个时隙，该时隙是上行链路资源分配单元。也就是说，以子信道为单位来划分频域，每个子信道由一组子载波构成，并且以多个码元为单位来划分时域，例如三个码元。因此，时隙表示一个子信道占用三个码元的区域。每个时隙仅仅被分配给位于一个小区内的MS中的一个特定MS，并且分配给位于一个小区内的MS的一组时隙构成了突发。这样，无线宽带互联通信网系统以一种每个MS基于共享使用时隙的方式来分配上行链路资源。
在无线宽带互联通信网系统的帧结构中，每个时隙可以被分配给不同的MS。此外，可以控制每个MS以便给每一个MS分配大量时隙并使用低MCS等级。相反地，也可以控制每个移动台以便给每一个MS分配少量时隙并且使用高MCS等级。存在无数多个用于分配无线宽带互联通信网系统的上行链路时隙给MS并且确定每一个突发的发送格式的方案。本发明的无线宽带互联通信网系统的上行链路调度方案是相对简单的一种方案，其分配上行链路时隙给MS并且确定每个突发的发送格式，从而在预定的时间限制内获得了最佳的调度结果。
图1是说明根据本发明的在无线宽带互联通信网系统中的上行链路调度系统结构的示意图。
参考图1，上行链路调度系统包括调制解调器110，低媒体访问控制(L-MAC)模块120和上行链路调度器130。可以用例如作为BS的通道插卡的数字信号处理器(DSP)来实现上行链路调度器130。
调制解调器110通过解调和解码从MS接收的信号来产生接收的突发，并且将接收的突发输出到L-MAC模块120。该调制解调器110计算该接收的突发的大小，例如计算估计的载波干扰和噪声比(CINR)值以及负载电平，并且输出CINR值和负载电平到上行链路调度器130。负载电平包括指示全部接收的信号电平的负载的总RoT以及指示实际干扰信号电平的负载的有效RoT。
L-MAC模块120接收从调制解调器110输出的接收的突发，检测包括在MAC报头中的相应MS的连接标识符(CID)、相应MS的发送功率电平或动态余量以及相应MS所要求的带宽的数量，并输出该检测的信息到上行链路调度器130。
上行链路调度机130使用从调制解调器110输出的估计CINR值和负载电平、从L-MAC模块120输出的相应MS的CID、相应MS的发送功率电平或动态余量、相应MS所要求的带宽数量来执行上行链路调度。下面将详细描述由上行链路调度器130执行的上行链路调度操作。当上行链路调度器130在执行上行链路调度时，它输出相应MS的时隙分配信息和每个独立突发的MCS等级信息到调制解调器110。调制解调器110使用预定的编码方案对从上行链路调度器130接收的相应MS的时隙分配信息和每个独立突发的MCS等级信息进行编码，它还使用预定的调制方案对编码的信号进行调制，并发送该调制的信号到相应的MS。
现在将描述由上行链路调度器130执行的上行链路调度操作。
由上行链路调度器130执行的上行链路调度操作可以粗略地划分为负载控制操作、优先级计算操作和发送格式决定操作。下面将详细描述负载控制操作、优先级计算操作和发送格式决定操作。
首先，负载控制操作是用于将在BS和它的邻近BS之间的干扰，即小区间干扰，维持在预定小区间干扰阈值上的控制操作。
如上所述，由于在无线宽带互联通信网系统的上行链路中不存在小区内的干扰，因此与现有的通信系统相比，将小区间干扰控制在相邻BS之间设置的小区间干扰阈值电平上是困难的。每一个MS所使用来发送突发的最大MCS等级是根据负载控制操作的结果来确定的。
上行链路调度器130根据MS发送的信息数据的特性执行分级上行链路调度。根据该信息数据是控制数据还是用户数据或者根据它的QoS等级是高还是低来确定该信息数据的特性。
上行链路调度器130优选地使用先进先出(FIFO)调度方案来为将要发送带宽请求或控制数据的MS分配时隙。在下文中，上行链路调度器130使用QoS调度方案为将要发送具有QoS等级数据的MS分配时隙，其中在该QoS等级中存在延迟限制请求，该QoS等级诸如是UGS、rtPS和ertPS等级。最后，上行链路调度器130使用总体公平(G-Fair)调度方案为将要发送具有QoS等级数据的MS分配时隙，其中在该QoS等级中存在较低的延迟限制请求或者不存在延迟限制请求，诸如非实时轮询业务(nrtPS)和最佳效果(BE)业务。
其次，当使用QoS调度方案和G-Fair调度方案时，优先级计算操作是一种计算优先级以从发送具有相同QoS等级数据的MS中选择将被优先分配时隙的MS。通过假定动态余量信息被转变为同一发送格式并且随后通过相应MS的平均数据速率来划分该转变的值来计算该优先级。如果存在延迟限制或数据速率限制，那么在优先级计算期间应用独立加权。
第三，发送格式决定操作是一种确定用于由通过优先级计算操作选定的MS发送到BS的数据的发送格式的操作。
图2A和2B是说明在其中当为一个选定MS建立一个连接时图1的上行链路调度器130确定发送格式的操作的流程图；
在给出图2A和2B的说明之前，将简要描述当为选定的MS建立一个连接时上行链路调度器130所执行的发送格式决定操作。
对于一个通过优先级计算选定以便为其优先分配时隙的MS来说，上行链路调度器130考虑由选定的MS报告的动态余量大小和基于在选定的MS和BS之间的信道状态的变化确定的容限MS_Tx_margin来在下一调度时刻上确定发送格式。此外，每当上行链路调度器130执行上行链路调度时，上行链路调度器130确定在先前上行链路调度时刻选定的MS的发送格式，并且考虑在先前的上行链路调度时刻选定的MS的估计CINR值来确定当前时刻选定的MS的发送格式。
也就是说，如果选定MS报告的动态余量超过MS_Tx_margin，那么与在先前调度时间上应用到选定的MS的发送格式相比，上行链路调度器130增加应用到在MCS级别选定MS的发送格式，或者增加分配给选定MS的时隙数，从而提高数据速率。相反，如果MS报告的动态余量低于MS_Tx_margin，那么与在先前调度时间上应用到选定的MS的发送格式相比，上行链路调度器130降低应用到在MCS级别选定的MS的发送格式，或者减少分配给选定的MS的时隙数，从而降低数据速率。
参考图2A和2B，在步骤211中上行链路调度器130确定由通过优先级计算选定的MS报告的动态余量大小是否超过MS_Tx_margin。如果确定由该选定的MS报告的动态余量大小超过MS_Tx_margin，那么上行链路调度器130前进到步骤213。由于由该选定的MS报告的动态余量大小超过MS_Tx_margin指示该选定的MS可以支持较高的数据速率，因此上行链路调度器130提高该选定的MS当前使用的MCS级别，或者增加分配给该选定的MS的时隙数，从而允许该选定的MS支持较高的数据速率。
在步骤213中，上行链路调度器130确定该选定的MS当前使用的MCS等级是否是无线宽带互联通信网系统中可获得的最高MCS等级。如果确定该选定的MS当前使用的MCS级别是无线宽带互联通信网系统中可获得的最高MCS级别，那么上行链路调度器130前进到步骤215。由于该选定的MS当前使用的MCS级别是无线宽带互联通信网系统中可获得的最高MCS级别，因此上行链路调度器130不再提高MCS级别。因此，上行链路调度器130增加分配给该选定的MS的时隙数，从而允许该选定的MS支持较高的数据速率。
在步骤215中，上行链路调度器130调整要分配给该选定的MS的时隙数，并且随后终止该操作。与在先前调度时间上分配给该选定的MS的时隙数相比，上行链路调度器130增加要分配给该选定的MS的时隙数，并且根据方程式(1)来确定要分配给该选定的MS的时隙数：
N slot = CINR candidate CINR required ( MCS ) × N slot . prev - - - ( 1 )
在方程式(1)中，Nslot表示在当前调度时刻上要分配给该选定的MS的时隙数，Nslot.prev表示在先前调度时间上分配给该选定的MS的时隙数，CINRcandidate表示使用该选定的MS的估计CINR值和在先前调度时间上的动态余量信息计算的最高可能的CINR，即，该选定的MS在先前调度时间上可以获得的最高CINR，并且CINRrequired(MCS)表示在该确定的MCS等级上满足目标脉冲差错率所要求的CINR。
如果根据方程式(1)确定的时隙数超过考虑该选定的MS所要求的带宽计算的所需时隙数，那么上行链路调度器130最终确定考虑该选定的MS所要求的带宽量计算的所需时隙数作为要分配给该选定的MS的时隙数，并且随后终止该操作。
此外，即使根据方程式(1)确定的时隙数超过一个MS可以使用的最大时隙数，其中该最大时隙数是对在无线宽带互联通信网系统中每一独立MCS级别的限制，上行链路调度器130最终确定每一独立MCS级别所限制的一个MS可以使用的最大时隙数作为要分配给该选定的MS的时隙数。下面将详细描述在无线宽带互联通信网系统中限制一个MS可以使用的每一独立MCS等级的最大时隙数的原因。
如果在步骤213中确定该选定的MS当前使用的MCS级别不是无线宽带互联通信网系统中可获得的最高MCS级别，那么上行链路调度器130前进到步骤217。这里，因为该选定的MS当前使用的MCS级别不是无线宽带互联通信网系统中可获得的最高MCS级别，所以上行链路调度器130可以进一步提高MCS级别。因此上行链路调度器130进一步提高要分配给该选定的MS的MCS级别，或者增加要分配给该选定的MS的时隙数，从而允许该选定的MS支持较高的数据速率。
在步骤217中，上行链路调度器130确定该最高的可能的CINR是否超过当它分配一MCS级别时所要求的CINR，所述MCS级别比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别高设定级别，例如一个级别，即该选定的MS当前使用的MCS级别。如果确定该最高的可能的CINR超过当它分配一MCS级别时所要求的CINR，所述MCS级别比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别高设定级别，那么上行链路调度器130前进到步骤219。在步骤219中，上行链路调度器130分配一个比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别高一个级别的MCS级别，并且考虑由该选定的MS报告的动态余量和该所分配的MCS等级来调整要分配给该选定的MS的时隙数，并且随后终止该操作。正如在步骤215中所述，上行链路调度器130使用方程式(1)来确定要分配给该选定的MS的时隙数，并且如果根据方程式(1)计算的时隙数超过考虑由该选定的MS要求的带宽来计算的要求的时隙数，那么上行链路调度器130最终确定考虑由该选定的MS所要求的带宽来计算的要求的时隙数作为要分配给该选定的MS的时隙数。此外，即使根据方程式(1)计算的时隙数超过一个MS可以使用的最大时隙数，其中该最大时隙数是对无线宽带互联通信网系统中每一独立MCS级别的限制，上行链路调度器130最终确定一个MS可以使用的最大时隙数作为要分配给该选定的MS的时隙数，其中最大时隙数是对每一独立MCS级别的限制，并且随后终止该操作。
然而，如果在步骤217中确定该最高的可能的CINR低于当它分配一MCS级别时所要求的CINR，所述MCS级别比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别高一个级别，那么上行链路调度器130前进到步骤221。在步骤221中，上行链路调度器130保持在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别，并且正如在步骤215中所述，使用方程式(1)来确定要分配给该选定的MS的时隙数。如果使用方程式(1)计算的时隙数超过考虑由该选定的MS要求的带宽来计算的要求的时隙数，那么上行链路调度器130最终确定考虑由该选定的MS要求的带宽来计算的要求的时隙数作为要分配给该选定的MS的时隙数。此外，即使根据方程式(1)计算的时隙数超过一个MS可以使用的最大时隙数，其中该最大时隙数是对无线宽带互联通信网系统中每一独立MCS级别的限制，那么上行链路调度器130最终确定一个MS可以使用的最大时隙数作为要分配给该选定的MS的时隙数，其中该最大时隙数是对每一独立MCS级别的限制，并且随后终止该操作。
如果在该选定的MS和BS之间的信道状态上几乎不存在变化，即如果在该选定的MS和BS之间的信道状态上的变化是小的，那么可以增加分配给该选定的MS的时隙数，而分配给它的MCS级别则保持不变。这导致了当分配给该选定的MS的MCS级别低时无线资源不必要的浪费。因此，为了防止无线资源不必要的浪费，在步骤221中上行链路调度器130限制针对无线宽带互联通信网系统中的每一独立MCS级别来说一个MS可以使用的最大时隙数。因此，当分配给该选定的MS的时隙数增加时，上行链路调度器130应该自动提高MCS级别。在该情况下，上行链路调度器130应该考虑在先前所分配的MCS级别和该提高的MCS等级之间的差别来调整时隙数。
然而，如果在步骤211中确定该选定的MS报告的动态余量大小小于MS_Tx_margin，那么上行链路调度器130前进到步骤223。由于该选定的MS报告的动态余量的大小小于MS_Tx_margin表示该选定的MS不支持较高的数据速率，因此上行链路调度器130降低该选定的MS当前使用的MCS级别，或者减少要分配给该选定的MS的时隙数，从而允许该选定的MS支持较低的数据速率。
在步骤223中，上行链路调度器130确定该选定的MS当前使用的MCS级别是否是在无线宽带互联通信网系统中可获得的最低MCS级别。如果确定该选定的MS当前使用的MCS级别是在无线宽带互联通信网系统中可获得的最低MCS级别，那么上行链路调度器130前进到步骤225。这里，由于该选定的MS当前使用的MCS级别是在无线宽带互联通信网系统中可获得的最低MCS级别，因此上行链路调度机130不再降低MCS级别。因此上行链路调度器130减少要分配给该选定的MS的时隙数，从而允许该选定的MS支持较低的数据速率。
在步骤225中，上行链路调度器130调整要分配给该选定的MS的时隙数，并且随后终止该操作。与在先前调度时间上分配给该选定的MS的时隙数相比，上行链路调度器130减少要分配给该选定的MS的时隙数，并且根据方程式(1)来确定要分配给该选定的MS的时隙数。如果根据方程式(1)计算的时隙数超过考虑由该选定的MS要求的带宽来计算所要求的时隙数，那么上行链路调度器130最终确定考虑由该选定的MS要求的带宽来计算的要求的时隙数作为要分配给该选定的MS的时隙数。此外，即使根据方程式(1)计算的时隙数超过一个MS可以使用的最大时隙数，其中该最大时隙数是对无线宽带互联通信网系统中每一独立MCS级别的限制，上行链路调度器130最终确定一个MS可以使用的最大时隙数作为要分配给该选定的MS的时隙数，其中该最大时隙数是对每一独立MCS等级的限制。
如果在步骤223中确定该选定的MS当前使用的MCS级别不是无线宽带互联通信网系统中可获得的最低MCS级别，那么上行链路调度器130前进到步骤227。这里，由于该选定的MS当前使用的MCS级别不是无线宽带互联通信网系统中可获得的最低MCS级别，所以上行链路调度器130可以进一步降低MCS级别。因此，上行链路调度器130进一步将要分配给该选定的MS的MCS级别降低一个级别，允许该选定的MS支持较低的数据速率。
在步骤227中，上行链路调度器130确定该最高可能的CINR是否超过当它分配在先前调度时间上分配给该选定的MS的原样MCS级别时所要求的CINR。如果确定该最高可能的CINR低于当它分配在先前调度时间上分配给该选定的MS的原样MCS级别所要求的CINR时，上行链路调度器130前进到步骤229。
在步骤229中，上行链路调度器130分配一MCS级别，所述MCS级别比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别低设定级别，例如一个级别，并且考虑该选定的MS报告的动态余量和所分配的MCS级别来调整要分配给该选定的MS的时隙数，并且随后终止该操作。正如在步骤215中所述，上行链路调度器130使用方程式(1)来确定要分配给该选定的MS的时隙数，并且如果根据方程式(1)计算的时隙数超过考虑该选定的MS要求的带宽来计算的要求的时隙数，那么上行链路调度器130最终确定考虑该选定的MS要求的带宽来计算的要求的时隙数作为要分配给该选定的MS的时隙数。此外，即使根据方程式(1)计算的时隙数超过一个MS可以使用的最大时隙数，其中该最大时隙数是对无线宽带互联通信网系统中每一独立MCS级别的限制，上行链路调度器130最终确定一个MS可以使用的最大时隙数作为要分配给该选定的MS的时隙数，其中该最大时隙数是对每一独立MCS级别的限制，并且随后终止该操作。
然而，如果在步骤227中确定最高可能的CINR超过当它分配在先前调度时间分配给该选定的MS的原样MCS级别时所要求的CINR，那么上行链路调度器130前进到步骤231。
在步骤231中，上行链路调度器130保持在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别，并正如在步骤215中所述，使用方程式(1)来确定要分配给该选定的MS的时隙数。如果使用方程式(1)计算的时隙数超过考虑该选定的MS要求的带宽计算的要求的时隙数，那么上行链路调度器130最终确定考虑该选定的MS要求的带宽计算的要求的时隙数作为要分配给该选定的MS的时隙数。此外，即使根据方程式(1)计算的时隙数超过一个MS可以使用的最大时隙数，其中该最大时隙数时对无线宽带互联通信网系统中每一独立MCS级别的限制，上行链路调度器130最终确定一个MS可以使用的最大时隙数作为要分配给该选定的MS的时隙数，其中该最大时隙数时对每一独立MCS级别的限制，并且随后终止该操作。
如果在该选定的MS和BS之间的信道状态持续恶化，分配给该选定的MS的时隙数持续减少，而该选定的MS的MCS级别保持不变。因此，分集增益降低，导致了突发接收成功率降低。因此，为了防止该问题的发生，无线宽带互联通信网系统限制针对每一独立MCS级别可以被减少的时隙数。也就是说，如果在步骤231中减少的分配时隙数小于针对每一独立MCS级别可以减少的最小时隙数，那么上行链路调度器130将MCS等级降低一个级别。在这种情况下，上行链路调度器130应该考虑在先前所分配的MCS级别和该降低的MCS级别之间的差别来调整时隙数。
图2A和2B的操作可以用少量的乘法和除法来确定该选定的MS的发送格式，使得通过较少的计算就可以实现上行链路调度。此外，该操作限制了针对每一独立MCS级别上可以分配给一个MS的时隙数，从而防止了无线资源的不必要的浪费并且获得了合适的频率分集和时间分集。
同时，结合图2A和2B描述的上行链路调度器130的发送格式决定操作表示当选定用于上行链路调度的MS的一个特定连接发送一个突发时确定发送格式的操作。然而，在无线宽带互联通信网系统的上行链路中，由于可以通过多个连接来共享MS的发送功率，因此对同一个MS可以同时建立起多个连接。在该情况下，当决定发送格式时应当考虑多个连接。
图3是说明在其中当为该选定的MS建立多个连接时图1的上行链路调度器确定发送格式的操作的流程图；
在给出图3的描述之前，将简要的描述当为该选定的MS建立多个连接时上行链路调度器的发送格式决定操作。
在为同一MS建立多个连接的情况下，在对每一个连接执行上行链路调度的过程中，需要考虑在先前连接上的上行链路调度结果来确定相应连接的发送格式。在该情况下，根据每一个连接的上行链路调度结果来执行子突发发送，而不是在相同MS中由该MS执行其它子突发的发送。这里，根据对连接的上行链路调度结果生成其它子突发。也就是说，当为同一MS建立起多个连接时，根据对连接的上行链路调度结果生成突发，并且因此发送该突发。这里，在MS中生成突发。因此，基于突发来确定MCS级别和所分配的时隙数。
参考图3，在步骤311中，上行链路调度器130根据负载控制操作将当前正对其执行上行链路调度的连接的MCS级别确定为最大可分配的值。在图3中，为了简便，当前正对其执行上行链路调度的连接被写为“当前连接”。在步骤311中的MCS级别决定操作与在图2A和2B中所述的操作相同，因此将省略对其的详细描述。在步骤313中，上行链路调度器130考虑通过分配给针对同一MS所首次进行的上行链路调度的连接的时隙来发送的信息数据比特数和当前对其执行上行链路调度的连接所要求的带宽二者，来计算可所分配的时隙数，其中首次进行上行链路调度的连接是在当前对其执行上行链路调度的连接之前。这里，通过分配给首次进行上行链路调度的连接的时隙发送的信息数据比特数包括每一连接的所有MAC开销。
现在说明MAC开销。
首先，当在同一MS中建立多个连接时，上行链路调度器130根据将向选择的连接在先前调度时刻发送的信息数据比特数的总数和选择的连接的当前调度时刻将要发送的带宽所需量的数目，来确定时隙数。即，因为发送作为调度结果将发送的信息数比特数和报头，所以通过在先前调度时刻分配给连接的时隙将要发送的信息数比特数包括每个连接的MAC开销。
在步骤315中，考虑所需带宽量，上行链路调度器130使用在图2A和2B中描述的方法来重新确定发送格式。在步骤317中，上行链路调度器130确定在步骤315中确定的发送格式是否不同于针对同一MS的全部先前连接确定的先前发送格式。如果确定该确定的发送格式不同于针对同一MS的全部先前连接所确定的发送格式，那么上行链路调度器130前进到步骤319。在步骤319中，仅仅当确定的分配时隙数少于剩余的时隙数，即可所分配的时隙数时，上行链路调度器130才确定该确定的分配时隙数作为最终分配的时隙数、另外选择当前连接并且确定该确定的发送格式作为MS的发送格式，并且随后终止该操作。
如果在步骤317中确定该确定的发送格式等于针对同一MS的全部先前连接确定的发送格式，那么上行链路调度器130前进到步骤321。在步骤321中，仅仅当确定的分配时隙数超过剩余的时隙数时，鉴于当前对其执行上行链路调度的连接的上行链路调度失败，上行链路调度器130确定同一MS的全部先前连接的发送格式作为MS的发送格式。
即使在上行链路调度器130确定为该选定的MS建立的所有连接的发送格式之后，也可能存在一些剩余的可所分配的时隙，可能导致了在时隙利用率方面的降低。这是因为在确定相应连接的发送格式时，上行链路调度器130在时隙分配期间限制每一独立MCS级别的最大可分配时隙数。因此，需要一种能够提高时隙利用率的方法，并且通过分配更多的时隙给MS来实现它，在图2A和2B中所分配的时隙数被限制为每一独立MCS级别的最大时隙数。
图4是说明在其中图1的上行链路调度器提高时隙利用率的操作的流程图。
参考图4，在步骤411中，在上行链路调度器130确定发送格式的条件下，当上行链路调度器130使用由该选定的MS报告的发送功率电平计算要分配的时隙数时，上行链路调度器130分离地存储一值(时隙数)，基于该值不限制每一独立MCS级别的最大可分配时隙数。在步骤413中，正如在图2A和2B中所述那样，上行链路调度器130确定为该选定的MS建立的所有连接的发送格式。在步骤415中，在确定所有连接的发送格式之后，上行链路调度器130确定剩余的时隙数是否少于时隙的阈值数。
如果确定剩余的时隙数少于时隙的阈值数，那么在步骤417中上行链路调度器130将用来为该选定的MS建立的所有连接确定发送格式的每一独立MCS级别的阈值改变为最大可分配的时隙数。在步骤419中，上行链路调度器130使用最大可分配的时隙数再次对为该选定的MS建立的所有连接执行发送格式决定操作，并且随后终止该操作。
然而，如果在步骤415中确定剩余时隙数不低于时隙的阈值数，其表示完成为该选定的MS建立的所有连接的发送格式决定，那么在步骤421中上行链路调度器130完成上行链路调度，并且随后终止该操作。
从前述的描述中可以理解，本发明提供了一种在无线宽带互联通信网系统中的上行链路调度方案，因而能够进行有效的上行链路数据发送。尤其是，本发明通过负载控制使得所有的BS都具有合适的负载电平，因而保证了基站覆盖区满足基准数据速率。此外，上行链路调度方案检测在每一MS和BS之间的信道状态的变化，因而在保证公平的同时使无线资源的效率最大化，并且在预定的时间限制内获得了最佳的调度结果。
虽然本发明参考其某一优选实施例进行了展示和描述，但是本领域内的技术人员将会理解到，对其在形式和细节方面的各种改变都不脱离附加权利要求书所定义的本发明的精神和范围。

Claims (19)

1.一种无线宽带互联通信网系统中的上行链路调度方法，该方法包括步骤：
考虑指示每一MS另外可用的发送功率的动态余量大小来计算移动台(MS)的优先级；和
考虑由所选定的MS报告的动态余量大小和基于在该选定的MS和基站(BS)之间的信道状态的变化确定的容限，确定选择用来向其优先地分配时隙的MS的发送格式作为优先级计算的结果。
2.根据权利要求1的上行链路调度方法，其中确定选定的MS的发送格式的步骤包括确定该选定的MS的数据速率，以便如果该选定的MS的动态余量大小超过该容限则该数据速率超过在先前调度时间上的数据速率。
3.根据权利要求1的上行链路调度方法，其中确定该选定的MS的发送格式的步骤包括：
如果该选定的MS的动态余量大小超过该容限，那么确定在先前调度时间上分配给该选定的MS的调制和编码方案(MCS)级别是否是无线宽带互联通信网系统中可用的最高MCS级别；和
如果在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别是最高MCS级别，那么将该选定的MS的MCS级别保持在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别，并且给该选定的MS分配比在先前调度时间上分配给该选定的MS的时隙数更大的数量的时隙。
4.根据权利要求3的上行链路调度方法，进一步包括：
如果在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别不是最高的MCS级别，那么确定该选定的MS在先前调度时间可以获得的接收的突发的最大可能大小是否超过当分配增加一预定级别的MCS级别时所要求的接收的突发的大小，该预定级别比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别大；
如果该接收的突发的最大可能大小超过当分配增加该预定级别的MCS级别时所要求的接收的突发的大小，该预定级别比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别大，那么分配该选定的MS的MCS级别为增加了该预定级别的MCS级别，该预定级别比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别大；和
考虑由该选定的MS报告的动态余量大小和所分配的MCS级别来调整要分配给该选定的MS的时隙数；
其中使用该选定的MS的接收突发的估计大小和该动态余量大小信息来计算所接收的突发的最大可能大小。
5.根据权利要求4的上行链路调度方法，进一步包括：
如果该接收的突发的最大可能大小小于当分配增加了该预定级别的MCS级别时所要求的接收的突发的大小，该预定级别比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别大，那么将该选定的MS的MCS级别保持在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别；和
考虑由该选定的MS报告的动态余量大小和该所分配的MCS级别来调整要分配给该选定的MS的时隙数。
6.根据权利要求1的上行链路调度方法，其中确定一个选定MS的发送格式的步骤包括：
如果该选定的MS的动态余量大小小于该容限，那么确定在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别是否是无线宽带互联通信网系统中最低可用MCS级别；和
如果在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别是最低级别，那么将该选定的MS的MCS级别保持在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别，并且给该选定的MS分配小于在先前调度时间分配给该选定的MS的时隙数的数量的时隙。
7.根据权利要求6的上行链路调度方法，进一步包括：
如果在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别不是最低MCS级别，那么确定该选定的MS可以获得的接收的突发的最大可能大小是否超过当保持在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别时所要求的接收的突发的大小；
如果所接收的突发的最大可能大小小于当保持在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别时所需的接收的突发的大小，那么分配该选定的MS的MCS级别为降低了该预定级别的MCS级别，该预定级别比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别小；和
考虑由该选定的MS报告的动态余量大小和所分配的MCS级别来调整要分配给该选定的MS的时隙数；
其中使用该选定的MS的接收的突发的估计大小和在先前调度时间上的动态余量大小信息来计算该接收的突发的最大可能大小。
8.根据权利要求7的上行链路调度方法，进一步包括：
如果该接收的突发的最大可能大小超过当保持在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别时所需的接收的突发的大小，那么将该选定的MS的MCS级别保持在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别上；和
考虑由该选定的MS报告的动态余量大小和该所分配的MCS级别来调整要分配给该选定的MS的时隙数。
9.根据权利要求1的上行链路调度方法，其中确定选定的MS的发送格式的步骤包括如果为该选定的MS建立多个连接，那么通过考虑为先前连接所确定的发送格式来确定当前连接的发送格式。
10.一种无线宽带互联通信网系统中的上行链路调度系统，该系统包括：
上行链路调度器，用于考虑指示每一MS另外可用的发送功率的动态余量大小来计算移动台(MS)的优先级，并且考虑由所选定的MS报告的动态余量大小和基于在该选定的MS和基站(BS)之间的信道状态的变化确定的容限，确定选择用来向其优先地分配时隙的MS的发送格式作为优先级计算的结果。
11.根据权利要求10的上行链路调度系统，其中上行链路调度器确定该选定的MS的数据速率，以便如果该选定的MS的动态余量大小超过该容限则该数据速率超过在先前调度时间上的数据速率。
12.根据权利要求10的上行链路调度系统，其中如果该选定的MS的动态余量大小超过该容限，那么上行链路调度器确定在先前调度时间上分配给该选定的MS的调制和编码方案(MCS)级别是否是无线宽带互联通信网系统中可用的最高MCS级别，并且如果在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别是最高MCS级别，那么上行链路调度器将该选定的MS的MCS级别保持在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别，并且给该选定的MS分配比在先前调度时间上分配给该选定的MS的时隙数更大的数量的时隙。
13.根据权利要求12的上行链路调度系统，其中如果在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别不是最高的MCS级别，那么上行链路调度器确定该选定的MS在先前调度时间可以获得的接收的突发的最大可能大小是否超过当分配增加一预定级别的MCS级别时所要求的接收的突发的大小，该预定级别比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别大，如果该接收的突发的最大可能大小超过当分配增加该预定级别的MCS级别时所要求的接收的突发的大小，该预定级别比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别大，那么上行链路调度器分配该选定的MS的MCS级别为增加了该预定级别的MCS级别，该预定级别比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别大，
上行链路调度器考虑由该选定的MS报告的动态余量大小和所分配的MCS级别来调整要分配给该选定的MS的时隙数，并且其中通过使用该选定的MS的接收突发的估计大小和该动态余量大小信息，由上行链路调度器计算该接收的突发的最大可能大小。
14.根据权利要求13的上行链路调度系统，其中如果该接收的突发的最大可能大小小于当分配增加了该预定级别的MCS级别时所要求的接收的突发的大小，该预定级别比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别大，那么上行链路调度器将该选定的MS的MCS级别保持在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别，
并且考虑由该选定的MS报告的动态余量大小和该所分配的MCS级别，上行链路调度器调整要分配给该选定的MS的时隙数。
15.根据权利要求10的上行链路调度系统，其中如果该选定的MS的动态余量大小小于该容限，那么上行链路调度器确定在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别是否是无线宽带互联通信网系统中最低可用MCS级别，并且如果在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别是最低级别，那么上行链路调度器将该选定的MS的MCS级别保持在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别，和
上行链路调度器给该选定的MS分配小于在先前调度时间分配给该选定的MS的时隙数的数量的时隙。
16.根据权利要求15的上行链路调度系统，其中如果在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别不是最低MCS级别，那么上行链路调度器确定该选定的MS可以获得的接收的突发的最大可能大小是否超过当保持在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别时所要求的接收的突发的大小，如果所接收的突发的最大可能大小小于当保持在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别时所需的接收的突发的大小，那么上行链路调度器分配该选定的MS的MCS级别为降低了该预定级别的MCS级别，该预定级别比在先前调度时间上分配给该选定的MS的MCS级别小，
上行链路调度器考虑由该选定的MS报告的动态余量大小和所分配的MCS级别来调整要分配给该选定的MS的时隙数，并且其中上行链路调度器使用该选定的MS的接收的突发的估计大小和在先前调度时间上的动态余量大小信息来计算该接收的突发的最大可能大小。
17.根据权利要求16的上行链路调度系统，其中如果该接收的突发的最大可能大小超过当保持在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别时所需的接收的突发的大小，那么上行链路调度器将该选定的MS的MCS级别保持在先前调度时间分配给该选定的MS的MCS级别上；和
上行链路调度器考虑由该选定的MS报告的动态余量大小和该所分配的MCS级别来调整要分配给该选定的MS的时隙数。
18.根据权利要求10的上行链路调度系统，其中如果为该选定的MS建立了多个连接，那么上行链路调度器就通过考虑为一个先前连接所确定的发送格式来确定当前连接的发送格式。
19.根据权利要求10的上行链路调度系统，进一步包括：
用于检测从每一MS报告的动态余量大小的低介质访问控制(L-MAC)模块；和
用于发送该MS的确定发送格式到该选定的MS的调制解调器。
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