CN1934803B - 通信系统中的信道敏感调度方法和装置 - Google Patents

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Abstract

针对信道敏感调度器的方法和设备，用于在无线通信系统中对传输进行调度。该调度器由信道状况的优先级函数来定义，而信道状况取决于移动站所需的发射功率量。在一个实施例中，信道状况是基于每个移动站的发射导频功率来确定的，并且，用于计算每个移动站的优先级值。然后，基于优先级值，对移动站进行调度，以便进行发射。

Description

通信系统中的信道敏感调度方法和装置
依据35U.S.C§120要求优先权
本专利申请要求享受2004年1月23日提交的、申请号为60/538,983的临时申请的优先权，后一篇申请已经转让给本申请的受让人，故明确地以引用方式并入本申请。
发明领域
本发明主要涉及通信，尤其涉及在通信系统中对传输进行信道敏感调度的方法和装置。
技术背景
通信系统(尤其是无线系统)的设计目标是在多个用户之间高效地分配资源。具体而言，无线系统设计者力求提供充足的资源，以便在满足其用户的通信需求同时使成本最小化。已经开发出了各种调度算法，但每种算法均基于预定的系统标准。
在采用码分多址(CDMA)方案或宽带码分多址(WCDMA)的无线通信系统中，一种调度算法在时间复用的基础上，按照指定的时间间隔，为每个用户单元分配编码信道。中间的通信节点，如基站(BS)或节点B，执行与用户相关的独特载波频率或信道码，以实现同用户的独占式通信。也可以使用物理接触中继交换或分组交换，在有线系统中实现TDMA方案。CDMA可被设计成支持一种或多种标准，如：(1)“TIA/EIA-95-B Mobile Station-Base Staion Compatibility Standardfor Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System”，在本申请中被称为IS-95标准；(2)由名为“3rd Generation Partnership Proiect”(3GPP)提供的标准，其包含在一组文档3G TS 25.211、3G TS25.212、3G TS 25.213和3G TS 25.214、3G TS 25.302中，在本申请中被称为W-CDMA标准；(3)由名为“3rd Generation PartnershipProject 2”(3GPP2)提供的标准，以及在本申请中被称为cdma2000标准的TR-45.5，以前被称为IS-2000MC；(4)其他无线标准。WCDMA系统可被设计成支持针对CDMA系统的上述一种或多种标准。
WCDMA是干扰受限的(interference-limited)系统，这意味着相邻的小区和其他用户限制任一小区的上行链路和下行链路容量。为了使容量最大，应当使干扰(其他信号功率)最小。这包括：使信噪比(Eb/No)需求最小，使开销信道功率最小，使仅用于控制的信道功率最小。此外，良好的电话性能包括长的电池寿命。为实现该目标，电话应当在专用信道传输和开销信道监视期间使其功率最小。
相应地，需要适用于多类用户的方法和装置，以便对通信系统中的传输进行信道敏感调度。
发明内容
本文公开的实施例提供了对通信系统中的传输进行信道敏感调度的手段，从而解决了上述需求。一个实施例提供了一种用于在无线通信系统中对传输进行调度的方法，包括：在调度器处接收由移动站发送的信道状况指示；使用函数Priority(i)＝Pilot_Power_Max-Pilot_Power(i)来确定移动站的优先级值，其中，Priority(i)是第i个移动用户的优先级值，Pilot_Power_Max是所述移动站的最大导频功率，Pilot_Power(i)是所述移动站在调度时的导频功率。
另一个实施例规定：根据所述信道状况指示，计算多个移动站的优先级值；基于所述优先级值，选择所述移动站中的至少一个来进行随后的传输。另外的实施例可以基于所述移动站的发射导频功率和所请求的数据速率。在另一实施例中，所述移动站的发射功率可基于功率控制命令来确定。其他实施例提供了计算优先级值的不同函数。另一实施例提供了一种用于在无线通信系统中进行调度的方法，包括：在调度器处接收由移动站发送的信道状况指示；使用函数Priority(i)＝a(i)*(Pilot_Power_Average(i)/Pilot_Power(i))来确定移动用户的优先级值，其中，Priority(i)是第i个移动用户的优先级值，Pilot_Power_Average(i)是在特定时间段内移动站的平均导频功率，Pilot_Power(i)是移动站在调度时的导频功率，a(i)是加权因子。其他实施例规定：所述加权因子基于所述移动用户的速度。另一实施例规定：所述加权因子根据函数a(i)＝(sector_throughput/user_throughput(i))^b计算，其中0≤b≤1。
在另一实施例中，一种计算机可读介质，包括用于对传输进行调度的计算机可执行指令，包括：处理从多个移动站接收到的信道状况指示；计算多个移动站中每个移动站的优先级值；根据所述优先级值，确定所述多个移动站的传输调度表。另一实施例提供了计算优先级值的函数Priority(i)＝Pilot_Power_Max-Pilot_Power(i)，其中，Priority(i)是第i个移动站的优先级值，Pilot_Power_Max是所述移动站的最大导频功率，Pilot_Power(i)是所述移动站在调度时的导频功率。
另一实施例提供了一种计算机程序，其中，使用函数Priority(i)＝a(i)*(Pilot_Power_Average(i)/Pilot_Power(i))来计算优先级值，其中，Priority(i)是第i个移动站的优先级值，Pilot_Power_Average(i)是在特定时间段内移动站的平均导频功率，Pilot_Power(i)是移动站在调度时的导频功率，a(i)是加权因子。
另一实施例规定：所述加权因子根据函数a(i)＝(sector_throughput/user_throughput(i))^b来计算，其中0≤b≤1。
另一实施例提供了一种网络，包括：从多个移动用户接收信道状况指示的装置；确定每个移动站的优先级值的装置；基于所述优先级值确定多个移动用户的传输调度表的装置。
另一实施例提供了一种网络，其中，所述优先级值是函数Priority(i)＝Pilot_Power_Max-Pilot_Power(i)，其中，Priority(i)是第i个移动站的优先级值，Pilot_Power_Max是所述移动站的最大导频功率，Pilot_Power(i)是所述移动站在调度时的导频功率。
另一实施例提供了一种网络，其中，所述优先级值的计算是函数Priority(i)＝a(i)*(Pilot_Power_Average(i)/Pilot_Power(i))，其中，Priority(i)是第i个移动站的优先级值，Pilot_Power_Average(i)是在特定时间段内移动站的平均导频功率，Pilot_Power(i)是移动站在调度时的导频功率，a(i)是加权因子。
另一实施例提供了一种网络，其中，所述加权因子根据函数a(i)＝(sector_throughput/user_throughput(i))^b来计算，其中0≤b≤1。
另一实施例提供了一种设备，包括：处理单元；与所述处理单元相连的存储单元，所述存储单元存储有计算机可读指令，用于实现下列模块：从多个移动站接收信道状况指示的模块；基于所述信道状况指示计算每个移动站的优先级值的模块；基于计算出的优先级值对所述多个移动站进行调度的模块。
附图说明
通过下面参照附图给出的详细描述，本发明公开的方法和设备的特征、目的和优点将变得更加显而易见，在所有附图中，相同的标记表示相同的部件或步骤，其中：
图1是根据本发明一个实施例所述的无线通信系统；
图2是支持信道敏感调度算法的无线通信系统；
图3示出了无线通信系统中外环和内环功率控制的交互；
图4示出了软切换期间用户设备(UE)的功率控制；
图5示出了上行链路调度；
图6是根据本发明一个实施例所述的使用贪婪填充的信道敏感调度器的流程图。
具体实施方式
现代通信系统应当能够支持多种应用。一种这样的通信系统是码分多址(CDMA)系统，其遵循“TIA/EIA-95 Mobile Station-Base StationCompatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread SpectrumCellular System”及其后代版本，此后称之为IS-95。该CDMA系统能够在用户之间通过有线链路进行话音和数据通信。另一种通信系统为宽带码分多址(WCDMA)系统。将CDMA技术用在多址通信系统中公开于题为“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESSCOMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE ORTERRESTRIAL REPEATERS”的美国专利No.4,901,307和题为“SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN ACDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”的美国专利No.5,103,459，这两项专利均已转让给本发明的受让人，故以引用方式并入本申请。
在CDMA系统或WCDMA系统中，用户之间的通信是通过一个或多个基站执行的。在无线通信系统中，前向链路指的是信号从基站行驶到用户站的信道，反向链路指的是信号从用户站行驶到基站的信道。通过在反向链路上向基站发送数据，一个用户站上的第一用户与第二个用户站上的第二用户通信。基站接收来自第一用户站的数据，并将数据寻径至为第二用户站提供服务的基站。根据移动站的位置，它们均可由单个基站或多个基站提供服务。在任何一种情况下，为第二用户站提供服务的基站在前向链路上发送数据。如果一个用户站不与第二用户站通信，它也可以通过同服务基站的连接，与陆地互联网通信。在遵循IS-95的无线通信中，前向链路和反向链路信号是在不相交的频带中发送的。
WCDMA系统使用的术语较CDMA系统稍有不同。在WCDMA系统中，有三个主要的子系统。用户设备(UE)可以是移动站、固定站、数据终端或其他设备。UE包括通用用户识别模块(USIM)，其包含用户的订购信息。接入网(AN)包括用于访问网络的无线设备。它可以是通用陆地无线接入网(UTRAN)或全球移动通信系统/GSM演进的增强数据速率(GSM/EDGE)无线接入网(GSM/EDGE RAN)。核心网(CN)包括连接至用于电路交换呼叫的公共交换电话网(PSTN)或用于分组交换呼叫的分组数据网(PDN)的交换和路由能力。核心网还包括移动性和用户位置管理以及认证服务。
图1示出了通信系统100的一个例子，其支持多个用户，且能够实现本文给出的至少一些方面和实施例。多种算法和方法可用来对系统100中的传输进行调度。系统100为多个小区102A至102G提供通信，这些小区分别由相应的基站104A至104G提供服务。在该示例性实施例中，一些基站104有多个接收天线，而其他的仅仅有一个接收天线。同样，一些基站104有多个发射天线，而其他的仅仅有一个发射天线。对于发射天线和接收天线的组合，没有限制。因此，基站104可能有多个发射天线和单个接收天线，或者，有多个接收天线和单个发射天线，或者，发射天线和接收天线均为单个或多个。
覆盖区中的终端106可以是固定的(即，静止的)或移动的。如图1所示，多个终端106分散在整个系统中。在任一给定时刻，每个终端106在下行链路和上行链路上同至少一个以及可能多个基站104通信，例如，这取决于是否采用了软切换或者终端是否能够(同时地或有序地)从多个基站接收多个传输。CDMA通信系统中的软切换在本领域中是公知的，其详细描述于题为“Method and system forproviding a Soft Handoff in a CDMA Cellular Telephone System”的美国专利No.5,101,501，后一项专利已经转让给本发明的受让人。
下行链路指的是从基站到终端的传输，下行链路指的是从终端到基站的传输。在该示例性实施例中，一些终端106具有多个接收天线，其他的具有一个接收天线。在图1中，基站104A通过下行链路向终端106A和106J发送数据，基站104B向终端106B和106J发送数据，基站104C向终端106C发送数据，等等。
无线数据通信日益渐增的需求和通过无线通信技术可提供的服务的扩展引起了特定数据服务的发展。随着数据传输量和传输数量的增加，无线传输可用的有限带宽成为了关键的资源。此外，干扰成了很重大的问题。信道状况会影响哪些传输能被高效地发送出去。因此，需要一种信道敏感手段，来对无线通信系统中的传输进行调度。在该示例性实施例中，图1所示的系统100与具有高数据速率(HDR)服务的WCDMA型系统相一致。
WCDMA系统使用该系统体系结构的媒体接入控制(MAC)层管理数据传输。数据传输利用传输格式组合(TFC)的选择。TFC选择由MAC层执行。对于每个无线帧，物理层从MAC层请求数据。MAC询问无线链路控制(RLC)，以确定有多少数据要发送，从而确定MAC层能将多少数据传递到物理层以供传输。传输格式组合指示(TFCI)代表使用中的TFC。例如，考虑一个分组交换数据呼叫。物理层信道承载高达最大数据速率的变长帧。基于RLC逻辑信道上可用的数据，MAC逐帧地选择传输格式组合，从而最终确定物理信道的数据速率。
信令数据是间歇性的，所以在信号无线承载体(SRB)上经常会没有协议数据单元(PDU)可供发送。或者，在多个SRB上也可能同时有数据要传输。在后一种情况下，MAC使用逻辑信道优先级，来确定哪个SRB将发送数据。
分组交换数据在本质上是突发性的，所以，可供发送的数据量可能随帧而变。有较多数据时，MAC可以选择较高的数据速率。当信令和用户数据都可用时，MAC应该在它们之间进行选择，以将从较高优先级信道发送的数据量最大化。
传输块是MAC和物理层之间交换的数据的基本单元。传输块是是零个或多个传输块的集合。对于给定的传输信道，物理层在每个传输时间间隔(TTI)从MAC请求数据。将一个大的数据块分成一组较小的块的优点在于：每个较小的块可以有一个单独的循环冗余校验(CRC)。一个块内可能会出现错误，但其他块不受影响。如果一个大的数据块仅仅有一个CRC，那么，一个错误就可能导致整个块的丢弃。
传输格式定义了MAC在TTI期间能够向物理层传递的块大小和块数量。传输格式集合定义了各传输信道的所有有效传输格式。例如，对于流数据，为了支持57.6kbps的无线接入承载体，传输块大小为576比特，在TTI为49ms的情况，在一个传输块中最多可发送四块。对于上例，传输格式被标为TF0至TF3。
多个传输信道可被复用到一个编码复合传输信道(CCTrCH)上。每个传输信道均有为其定义的传输格式集合。传输格式组合(TFC)定义了传输格式的组合，每个传输信道对应一种传输格式，可在映射成CCTrCh的传输信道上同时使用它。例如，每个典型话音配置的TFC从电路交换无线接入承载体(CS RAB)子流被映射到的每个专用信道(DCH)中选择一块，从四个SRB映射到的DCH中选择一块。
作为CCTrCh配置的一部分，MAC得到一个传输格式组合集合(TFCS)。TFCS列出了该CCTrCh准许的所有TFC。在每个无线帧边界上，MAC负责从TFCS中选择TFC。MAC将该选择基于每个逻辑信道的缓冲状态、每个逻辑信道的相对优先级和每个逻辑信道的服务质量参数。根据每个逻辑信道的特性，MAC可以按照不同的方式处理那些无法在特定TTI边界被发送出去的数据。例如，可以将非实时数据进行排队，以便将来发送，同时丢弃流视频的数据。
传输格式组合指示(TFCI)是一个特定TFC在TFCS中的标号。物理信道能够在每个无线帧中发送TFCI，从而使接收机能够快速地确定每个无线帧中使用的TFC。
在每个最小TTI，MAC执行传输格式组合(TFC)选择，以确定从每个传输信道发送的比特数量。当传输块被传递到物理层以待传输时，MAC指明选择哪个TFC。MAC用传输格式组合指示(TFCI)代表TFC，然后在专用物理控制信道上将其发送出去。
图2中示出了支持数据传输和对发往多个用户的传输进行调度的通信系统的例子。图2示出了图1的基站104的操作。下面还将详细描述图2，其中，具体而言，基站或节点B 220和基站控制器210同分组网络接口206交互。基站控制器210包括一个信道调度器212，用于对系统200中的传输实现调度算法。信道调度器212确定数据传输期间的TTI，如上所述。
此外，信道调度器212选择特定的数据队列以进行传输。然后，从数据队列230中获取待传输数据的相关量，并将其提供给信道单元226，以便传输到数据队列230相关联的远程站。下面将讨论，信道调度器212选择队列来提供数据，然后在接下来的TTI中将其发送出去。
注意，用户有可能正确地接收到一个分组，即便仅仅发送了该分组的一部分。这种情况出现在信道状况好于用户预期时。在这种情况下，用户可以向基站发送“ACK”信号，以表明该分组已经被成功接收到，且无需发送该分组的其余部分。当出现这种情况时，整个数据分组已经在较短的服务间隔内传送到了用户，从而提高了分组传输的有效数据速率。然后，基站重新分配原本预定用于传送该分组其余部分的时隙，从而向相同的用户或不同的用户传输另一分组。该过程通常被称作自动重传请求(ARQ)。
在支持ARQ的系统中，对数据分组进行调度，以便进行预定数量的传输，其中，各传输可以包括不同的信息。多个传输还顺序地穿插有其他分组。当接收机收到的信息足以对分组进行解码和处理时，接收机向发射机发送当前分组不需其他信息的指示。然后，发射机就可以自由地将原本预留给当前分组的时隙安排给另一分组。这样，节约了系统资源，并且，降低了到接收机的传输时间。
图2给出了一个示例性的变速通信系统的基本子系统的框图。基站控制器210与分组网络接口206、公共交换电话网PSTN 208和该通信系统中的所有基站或节点B交互(为简单起见，图2仅给出了一个基站220)。基站控制器210协调通信系统中的远程站和连接至分组网络接口206及PSTN 208的其他用户之间的通信。PSTN 208通过标准的电话网(图2中未显示)，与用户交互。
基站控制器210可包含多个选择器单元216，但图2中为简单起见仅示出了一个。每个选择器单元216被分配用来控制一个或多个基站或节点B 220和一个远程站(未显示)间的通信。如果选择器单元216未被分配给特定的远程站，则呼叫控制处理器218得知寻呼远程站的必要。然后，呼叫控制处理器218控制基站220寻呼远程站。
数据信源202包含一定量的数据，这些数据有待发送到特定的远程站。数据信源202将数据提供给分组网络接口206。分组网络接口206接收数据，并将数据路由至选择器单元216。然后，选择器单元216将数据发送给正在与目标远程站通信的各基站220。在该示例性实施例中，每个基站220维持一个数据队列230，后者存储着待发送到远程站的数据。
数据以数据分组的形式从数据队列230发送到信道单元226。在该示例性实施例中，在前向链路上，“数据分组”指的是最多为1024比特的数据量和在预定时隙(例如，≈1.667msec)内发送到目的方远程站的数据量。对于每个数据分组而言，信道单元226插入必要的控制字段。在该示例性实施例中，信道单元226执行循环冗余校验、数据分组和控制字段的编码，并插入一组码尾比特。数据分组、控制字段、CRC奇偶比特和码尾比特包括格式化的分组。在该示例性实施例中，信道单元226然后对格式化的分组进行编码，并将编码分组内的符号进行交织(即，重新排序)。在该示例性实施例中，用Walsh码覆盖交织分组，并用短PNI和PNQ码扩展它。这些PNI和PNQ码在CDMA无线系统中是公知的。将扩频后的数据提供给RF单元228，后者对该信号进行正交调制、滤波和放大。前向链路信号通过天线，无线地传输到前向链路和移动站或UE。
在远程站中，前向链路信号由天线接收，并被路由至接收机。接收机过滤、放大、正交调制和量化该信号。数字化的信号被提供给解调器(DEMOD)，在那里用短PNI和PNQ码对其解扩，并用Walsh覆盖码进行解覆盖。解调后的数据被提供给解码器，后者执行基站220处执行的信号处理功能的反过程，具体而言，解交织、解码和CRC校验功能。解码数据被提供给数据信宿。
上述硬件支持数据、消息、话音、视频和其他通信信息在前向链路上的变速传输。为了适应远程站(即，UE)处的信号强度和噪声环境的变化，从数据队列230发送出的数据的速率也变化。UE向节点B发送数据接收的有关信息，包括ACK/NACK消息。此外，还传输有关发射功率的信息。相应地，远程站处的电路测量远程站处的信号强度和估计噪声环境，以确定未来传输的速率信息。
每个UE发送的信号穿过反向链路信道行进，并在基站220中通过与RF单元228相连的接收天线接收。在该示例性实施例中，导频功率和数据速率信息在信道元素226中被解调出来，并提供给位于基站控制器210中的信道调度器212或位于基站220中的信道调度器232。在第一示例性实施例中，信道调度器232位于基站220中。在另一实施例中，信道调度器212位于基站控制器210中，并连接至基站控制器210中的选择器单元216。
在所述的第一示例性实施例中，信道调度器232从数据队列230接收表示针对每个远程站排队等候的数据量的信息，其也被称为“队列尺寸”。然后，信道调度器232基于基站220服务的各UE的信道状况，执行调度。如果对其他实施例中所用的调度算法使用队列尺寸，则信道调度器212可以从选择器单元216接收队列尺寸信息。
在向一个或多个用户发送分组期间，用户在每个包含所发送分组的一部分的时隙后发送“ACK”信号。由各用户发送的该ACK信号穿过反向链路信道行进，并在基站220中通过与RF单元228相连的接收天线接收。在该示例性实施例中，ACK信息在信道单元226中被解调出来，并提供给位于基站控制器210中的信道调度器212或位于基站220中的信道调度器232。在第一示例性实施例中，信道调度器232位于基站220中。在另一实施例中，信道调度器212位于基站控制器210中，并连接至基站控制器210中的所有选择器单元216。
本发明的实施例可适用于能够支持变速传输的其他硬件架构。可以很容易地扩展本发明，以覆盖反向链路上的变速传输。例如，基站220测量从远程站接收到的信号的强度，并估计噪声环境和功率需求，以确定从远程站接收数据的速率。然后，基站220向每个关联的远程站发送通过反向链路从远程站发送数据的速率。然后，基站220可以基于反向链路上的不同数据速率对反向链路上的传输进行调度，方式类似于针对前向链路所描述的那样。
此外，上述实施例的基站220使用码分多址CDMA机制或WCDMA机制，向一个或多个选定的远程站发送，而排除了与基站或节点B 220相关联的剩余远程站。在任何特定时刻，基站220使用分配给接收基站或节点B 220的码，向一个或多个选定的远程站发送。但是，这种方案也适用于其他系统，后者采用不同的时分复用TDMA方法，提供数据到选定的基站220，而排除了其他基站220，以便最佳地分配传输资源。
信道调度器212对前向链路上的变速传输进行调度。信道调度器212接收队列尺寸，后者指示向远程站传送和来自远程站的数据量。信道调度器212优选对数据传输进行调度，以实现最大数据吞吐量的系统目标，同时使干扰最小化。
如图1所示，远程站分散在整个通信系统内，且可以在前向链路上与零个或一个基站或节点B通信。在该示例性实施例中，信道调度器212协调整个通信系统内的前向链路数据传输。1997年2月11日提交的、题目为“Method and Apparatusfor Forward Link RateScheduling”的美国专利申请08/798,951中描述了高速数据传输的调度方法和装置，该申请已经转让给本申请的受让人，故明确地以引用方式并入本申请。
根据一个实施例，信道调度器212实现在计算机系统中，后者包括处理器、随机访问存储器RAM和存储由处理器执行的指令的程序存储器(未显示)。处理器、RAM和程序存储器可专用于信道调度器212的功能。在其他实施例中，处理器、RAM和程序存储器可以是共享计算资源的一部分，用于执行基站控制器210中的附加功能。在该示例性实施例中，通用调度器应用于系统200，如图2所示，下面将对其进行详细说明。下面将讨论BSC 210和BS 220内的这些模块，它们用于实现信道敏感调度功能，从而对数据传输进行调度。
由于无线数据应用的需求日益渐增，对于非常高效的无线数据通信系统的需求也在显著增长。IS-95标准能够在前向和反向链路上传送业务数据和话音数据。根据IS-95标准，业务数据或话音数据分为码信道帧，其宽为20毫秒，数据速率高达14.4Kbps。在IS-95系统中，为每个用户站分配有限数量的正交前向链路信道中的至少之一。基站和用户站之间的通信进行时，前向链路信道保持分配给用户站。在IS-95系统中提供数据服务时，前向链路信道仍保持分配给用户站，即便没有前向链路数据要发送给用户站。
话音服务和数据服务之间的主要区别在于这样一个事实：前者通常有非常严格和固定的延时要求。通常，语音帧的单向总延时小于100毫秒。相比之下，数据延时可以成为一个用来优化数据通信系统的效率的可变参数。
话音服务和数据服务之间的另一主要区别在于：前者通常需要可靠的通信链路，在该示例性CDMA或WCDMA通信系统中，可靠的通信链路是通过软切换提供的。软切换产生来自两个或多个基站的冗余传输，以提高可靠性。但是，这种额外的可靠性对于数据通信来说是不需要的，因为接收到的有错数据分组可以重发。对于数据服务，用来支持软切换的发射功率可以更高效地用于发射附加的数据。
传送数据分组所需的传输延时和平均吞吐率是用于定义数据通信系统的质量和效能的两个属性。传输延时在数据通信中的影响通常不同于它对话音通信的影响，但它却是测量数据通信系统的质量的重要度量标准。平均吞吐率是通信系统的数据传输能力的效率测量指标。吞吐率也受到传输所需功率量的影响。需要一种基于功率需求来调度传输的信道敏感方法。下面讨论无线通信系统中的功率需求。
WCDMA是干扰受限的系统，这意味着相邻的小区和其他用户限制着单个小区的上行链路和下行链路容量。为了使容量最大化，必须使产生干扰的其他信号功率最小化。这包括：使信噪比(Eb/No)需求最小化、使开销信道功率最小化、使纯控制信道功率最小化。良好的移动电话性能包括长的电池寿命。为实现这一点，移动电话必须在专用信道传输、监视开销信道和使用传输的最小功率设定传输期间将其功率最小化。
鲁棒性高的CDMA或WCDMA系统需要良好的功率控制。功率控制使移动站或UE和网络的发射功率最小化。因为CDMA和WCDMA系统是干扰受限的，所以，降低所有用户的功率可提高系统的容量。功率控制方面的低效会降低总的系统容量。
功率控制方面的最基本问题是远近效应(near-far)问题。接近中心的发射机比离得远的发射机容易被收听到。功率控制使这些发射机以这样的功率电平发射：使它们的接收信号相同于或几乎相同于离得较远的发射机。
为了使系统容量损失最小化，高效的功率控制需要快速的反馈。快速的功率控制被认为是内环功率控制，以1500Hz运行。所以，发射机一秒内从接收机得到用于增加或降低功率的命令1500次。
对于话音呼叫，良好的服务质量约为1％块差错率(BLER)。为了维持1％的BLER，需要特定的信噪比(SIR)。如果用户处于差的衰落环境中(如在混乱环境中快速移动)，那么，同处于较好衰落环境(如在混乱环境中缓慢移动)的用户相比，该用户需要更高的SIR目标值。由于两种用户都需要1％的BLER，所以，功率控制必须找到正确的SIR目标值。寻找正确SIR目标值的过程被称为外环功率控制。SIR目标值的差异导致接收功率的差异。
闭环过程控制下行链路和上行链路上的发射功率。闭环功率控制是三步过程。先进行发射，再在接收机处进行测量，然后将反馈提供给发射机，以表明应当增加还是降低功率。
闭环过程能够最终校正移动站或UE的发射功率，而不管初始的发射电平。如果UE的初始发射电平接近合适的功率，则可以达到很大的增益。度量的选择受闭环过程所需的速度的影响。块差错率(BLER)是一个很好的度量，但是，测量BLER是非常耗时的过程。如果需要快速的响应，则Eb/No可能是更好的选择。为了对功率控制命令做出快速响应，在每个无线帧发送多个命令。
图3示出了外环和内环控制机制的交互。基于BLER的SIR目标值算法可以慢速调整。因为BLER基于循环冗余校验(CRC)并且在20毫秒的传输时间间隔(TTI)内收到自适应多速率(AMR)话音CRC，所以，外环功率控制的最快调整是每秒50次。
内环功率控制利用SIR估计值。SIR估计值通常在每个时隙计算(每个10毫秒的无线帧内15次)，这是因为专用物理控制信道导频功率存在于每个时隙内。内环被赋予SIR目标值。如果SIR估计值大于SIR目标值，则内环信号用来降低发射机功率。如果SIR估计值小于SIR目标值，则内环信号用来增加发射机功率。这很快发生，每秒大约1500次，从而快速地补偿快速变化的衰落状况。
内环和外环交互。内环使用缓慢变化的SIR目标值。外环将SIR目标值传递到内环。对于这种交互的描述，请参见图3。
UE执行其自己的下行链路闭环功率控制算法。UE可以就数个帧测量BLER，然后增加和降低SIR目标值。基于SIR目标值和SIR估计值，UE控制通用陆地无线接入网(UTRAN)增加或降低UE的专用信道发射功率。对于节点B而言，功率调整的范围通常约为20db。
下行链路或内环功率控制运行在1500或500Hz。功率控制命令传送到UE，并快速发送出去，以对变化的信道状况做出响应。当存在多个节点B时，UE向多个节点B发送上调或下调命令。较弱的链路被告知要降低功率，从而降低系统的总体干扰。如果较强的节点B信号恶化，则UE发出功率上调命令。收到功率上调命令后，所有节点立即增加它们的下行链路功率。
如上所述，上行链路功率控制随下行链路功率控制而变化。UE可以位于小区内的任何地方。一个UE可能距离小区数千米，而另一UE可能相距仅几百米。因此，由于到小区的距离不同，以及它们的多径环境不同，用户体验到的路径损失量明显不同。例如，路径损失可能超过80db。每个UE必须进行认真的功率控制，以确保传输能以合适的电平到达小区，包括初始的传输，从而降低对其他用户的干扰。对于初始的功率设置，UE使用开环估计。为了进行开环估计，UE接收传送来的参数，并进行信道测量。在闭环功率控制操作期间，向UE提供反馈，以使其干扰最小化。
软切换中涉及的UE可能会从不同的节点B收到相互冲突的功率控制命令。UE采用简单的规则解决这种冲突：如果任何一个节点B命令UE降低功率，UE就降低功率。这被称为“下调的求或(OR ofdowns)”。对于多小区(相同的节点B)切换的情况，UE可能从两个小区接收到相同的命令。知道了这一点，UE就将这些比特进行“软组合(soft combining)”，然后对该比特的值进行判决。这里，不存在下调的求或(OR of downs)，因为信号来自两个小区但相同的节点B，故信号很可能经历相同的一般衰落环境。UE可以基于TPC标号判断两条无线链路是否来自相同的节点B，如上所述。
图4示出了处于软切换状态的UE。UE 404处于同节点B1 406和节点B2 402进行软切换的状态。系统400包括节点B和UE。
在切换过程中，可能存在多达六组的TPC标号，一个标号来自一个节点B。如果TPC标号相同，这意味着这些小区对应于相同的节点B。如果节点B不同，则TPC标号也会不同。如果任一节点B发送了功率下调命令，则UE下调功率。
本申请中描述的实施例适用于多种调度算法和优先级排序，而不限于这里的描述。为清楚起见，下面将讨论多种调度算法，以提供通用调度器及各种实现方式的示例。
本发明的实施例针对基于信道敏感调度对传输进行调度的系统和装置。
信道敏感调度依赖于WCDMA系统的上行链路部分的一些增强。上行链路传输可由节点B进行调度，重发物理帧并将其进行软组合。对于未处在软切换状态的UE，TTI可以是2毫秒。对于处在软切换状态的UE，可以使用10毫秒的TTI。但是，由网络决定将10毫秒分配给哪个UE，以及，将2毫秒分配给哪个UE。
短的TTI能够实现信道敏感调度。信道敏感调度可以大大增加上行链路吞吐量和降低延时。任何实际的调度算法都应当提供至少一定的公平性，从而确保系统中的每个UE都能接收到至少一些吞吐量。当其发射功率低于平均发射功率时，对UE进行调度，从而使对系统的干扰、延时最小化和使吞吐量最大化。
图5示出了上行链路上的一个UE，其处于同节点B1和节点B2进行软切换的状态。一个节点B是服务节点。只有服务节点B对上行链路业务进行调度。在图5所示的示例中，Node B1是服务节点，对上行链路业务进行调度。软切换中的所有节点B对物理层帧进行解码，并对物理层帧的成功解码给予确认。所需的所有重传都是同步的，在预定的时间间隔跟在第一传输之后。重传的软组合是在节点B执行的。无线网络控制器(RNC)知道每个UE的服务节点。
信道敏感调度的目标是降低对其他小区的干扰以及更好地利用可用的上行链路资源，从而提高吞吐量和降低延时。当信道状况良好时，对UE进行调度。当信道状况良好时，发射的导频功率低，故对于相同的发射数据量，对其他小区的干扰较小。只对第一子分组进行调度。所需的所有重传在紧接着初始传输之后的预定时刻发送，而不进行独立调度。这是混合ARQ方法的本质所致，因其对所有重传都固定时间。
采用混合ARQ方法的原因在于其能提高链路效率。初始传输的目的不是达到目标帧差错率或块差错率。更确切地，帧差错率或块差错率应在任何所需的重传发生后达到。同步混合ARQ操作中的重传是预先定义的。例如，所允许的最大重传数量为3。特定时刻对在传输队列中的重传进行调度，这些时刻被定义在系统被配置进行操作时。因此，第一重传可以根据信道状况进行调度，对第一重传的调度自动对剩余的重传实例进行调度。
系统工作点不随信道敏感调度而改变。1％到5％的帧差错率或块差错率保持有效。为了达到该服务质量等级，用户在差的信道状况下可能需要用较大的功率发射，或者在相反的情况下，用较低的发射功率电平就能达到该服务质量。虽然信道敏感调度的目标是先用最低的发射功率电平来调度用户，但功率电平与用户请求的数据速率相关。较高的数据速率通常需要较高的发射功率。例如，遇到良好信道状况的用户和处于差信道状况的用户可能有相同的发射功率电平请求。较好信道状况下的用户可能使用较高的数据速率来传输，而较差信道状况下的用户可能使用较低的数据速率。为了提高吞吐量，较高数据速率的用户早于较低数据速率的用户得到调度。但是，如果两个用户请求相同的数据速率，那么，处在较好信道状况下的用户将使用较小的发射功率，并且早于差信道状况下的用户而得到调度，差信道状况下的用户需要较多的发射功率才能达到相同的数据速率。
图6的流程图示出了本发明的方法。方法600自开始框602开始，有传输需要调度。调度器位于节点B，并维持同节点B进行软切换的所有UE的列表。调度器仅仅将传输资源分配给那些同节点B具有最佳下行链路状况的UE。
当节点B更新其调度的各UE的队列信息时，调度开始，图6中的步骤604。对于节点B调度的所有UE，该队列包括UE请求发送的数据。
在步骤606中，调度器计算待调度的各UE的TFCS中允许的最大TFC。计算最大TFC包括上面描述的过程，且简化了最大数据速率的计算。
在步骤608中，调度器更新可用的资源。这涉及无线系统的允许热增量(rise over thermal)和预选的系统工作点。例如，4dB可能是系统的允许热增量。热增量基于每个UE的接收功率，包括每个UE观察到的干扰的估计值。还包括自主传输和在估计时处于软切换状态的未调度UE的传输的影响。
完成更新估计后，调度器在步骤610中更新调度列表上各UE的平均导频发射功率的有关统计值。
在步骤612中，当可利用反馈时，调度器更新UE导频发射功率的有关信息。一旦更新完成，调度器就在步骤614中基于调度算法的计算，创建优先级列表。
该调度算法有两个主要特点：UE请求的优先级排序和最大容量利用率的贪婪填充(greedy filling)。UE请求根据优先级函数计算结果进行排序。每个UE有与之相关的优先计数。最初，UE的优先级被设为0。当一个新的UE进入节点B所服务的系统或其缓冲器在由于缺少数据而空闲后变成非空时，其优先级被设为：
min{PRIORITYi，
Figure 200580009125X10000210003_0
i使得UEi将小区j作为主小区}
在调度时刻，位于节点B中的调度器知道它所调度的所有用户的导频功率电平。调度器通过对优先级值进行排序来创建优先级列表，优先级值根据下面两个可替换的算法计算：
根据下式计算最大门限：
Priority(i)＝Pilot_Power_Max-Pilot_Power(i)
其中，Priority(i)是第i个用户的优先级值，Pilot_Power_Max是UE的最大导频功率，Pilot_Power(i)是用户在调度时的导频功率。
根据下式计算平均门限：
Priority(i)＝a(i)*(Pilot_Power_Average(i)/Pilot_Power(i))
其中，Priority(i)是第i个用户的优先级值，Pilot_Power_Average(i)是在特定时间段内用户的平均导频功率，Pilot_Power(i)是用户在调度时的导频功率，a(i)是加权因子。选择a(i)，以使其反映用户的速度。对于a(i)，另一可替换选择是让a(i)反映用户的吞吐量，从而使用户接收到某容量并在调度时不被忽视。另一种方式是，a(i)反映用户的吞吐量，从而使得用户不受饿(starved)。例如，a(i)＝(sector_throughput/user_throughput(i))^b，其中0≤b≤1；
对于低速用户，a(i)取较大值：信道敏感调度的大部分增益是在低速用户情况下观察到的，因为可以跟踪信道并且信道状况变化不快，从而调度器能够利用信道。低速用户比高速用户获得较高的优先级排序，从而更好地利用信道状况、提高吞吐量和降低延时。
一旦在步骤614中创建了优先级列表，调度器就在步骤616中执行贪婪填充。“贪婪填充”是用于信道最大容量的一种技术。在该点，调度器已经创建了优先级列表，并且，UE的传输次序是已知的。调度器知道可用资源的量，后者通常为热增量的形式。调度器取优先级列表上的第一个UE，并注明请求的数据速率。调度器假设该UE将取可用的最大数据速率，然后计算所请求数据速率对应的所得热增量。如果待发送的数据量不需要所有可用的容量，则调度器检查下一个UE，并确定剩余的容量是否能满足第二UE。只要有UE需要进行调度和有剩余容量，该过程就继续。如果某一UE无法完全适合剩余的可用容量，则授权的数据速率使得降低UE直到容量被填满为止。因此，最后被调度的移动站可分配到比请求要低的数据速率。
一旦调度器在步骤616中完成调度后，立即在步骤618中发送数据。传输按照节点B中的调度器确定的次序进行。
可以存在信道敏感调度的多种可能实现方式。一个实施例规定：用户使用下行链路上发送的功率控制命令，发射可以在调度器估计的功率。如图5所示，假设调度小区是服务小区。由于功率控制命令错误和处于软切换状态的用户服从来自非服务节点B的功率控制命令的事实，这种假设会削弱。
为了避免这种情形，需要对实际发射功率和估计的发射功率进行不定期的同步。这可以通过每20毫秒发送4比特(包含发射功率信息)来完成。
此外，软切换中的用户需要向发送功率控制命令的服务小区发送反馈消息，从而避免在施加非服务小区发射功率命令时出现发射功率估计的偏移。
UE可以记录使用的平均发射功率，并可由服务节点B进行周期性配置，以发送指示，通知调度器当前发射功率高于还是低于平均发射功率。这样造成的开销低，因为只需要1个比特。该方法可与基于功率控制命令的发射功率估计结合在一起使用。估计发射功率到门限值的相对位置和UE的报告位置间的任何偏差可用于查明问题，并启动实际发射功率和估计发射功率的再同步。
因此，上面描述了一种用于对通信系统中的传输进行调度的方法和装置。本领域技术人员应当理解，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片优选用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者上述的任意组合来表示。本领域技术人员还会明白，本文结合所公开的实施例描述的各种示例性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现为电子硬件、计算机软件或二者的结合。以上对各种示例性的组件、框、模块、电路和步骤均以其功能性的形式进行了总体上的描述。这种功能性是以硬件实现还是以软件实现依赖于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束。熟练的技术人员能够明白这些情形下硬件和软件的互换性，以及如何针对每个特定的应用以最佳方式来实现所描述的功能性。例如，利用数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程的逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件(如寄存器和FIFO)、执行固件指令集的处理器、任何常规的可编程软件模块和处理器或者它们的任意组合，可以实现或执行结合本文公开的实施例描述的各种示例性的逻辑框图、模块、电路和算法步骤。处理器优选是微处理器，但是在另一种情况下，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、可编程逻辑器件、逻辑单元阵列或者状态机。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其他形式的存储媒质中。一种示例性的处理器优选连接至存储媒质，从而能够从该存储媒质中读信息，且可向该存储媒质写信息。或者，存储媒质可以是处理器的组成部分。处理器和存储媒质可驻留于一个ASIC中。该ASIC可驻留于电话或其他用户终端中。处理器也可被实现为DSP和微处理器的组合、或者更多结合DSP核心的微处理器等等。
上面给出和描述了本发明的优选实施例。但对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不偏离本发明的精神或保护范围的前提下，可以对这些实施例做出各种修改。因此，本发明仅由下面的权利要求来界定。

Claims (10)

1.一种用于在无线通信系统中对传输进行调度的方法，包括：
在调度器处，接收由移动站发送的信道状况指示；
使用函数Priority(i)=Pilot_Power_Max－Pilot_Power(i)来确定移动站的优先级值，其中，Priority(i)是第i个移动用户的优先级值，Pilot_Power_Max是所述移动站的最大导频功率，Pilot_Power(i)是所述移动站在调度时的导频功率；
基于所述优先级值确定所述移动站的传输调度表。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
根据所述信道状况指示，计算多个移动站的优先级值；以及
基于所述优先级值，选择所述移动站中的至少一个来进行随后的传输。
3.如权利要求2所述的方法，其中：
所述信道状况指示基于所述移动站的发射导频功率和所请求的数据速率。
4.如权利要求2所述的方法，其中：
所述信道状况指示基于所述移动站的发射功率，所述移动站的发射功率由功率控制命令决定。
5.一种用于在无线通信系统中进行调度的方法，包括：
在调度器处，接收由移动站发送的信道状况指示；
使用函数Priority(i)=a(i)*(Pilot_Power_Average(i)/Pilot_Power(i))来确定移动用户的优先级值，其中，Priority(i)是第i个移动用户的优先级值，Pilot_Power_Average(i)是移动站在特定时间段内的平均导频功率，Pilot_Power(i)是移动站在调度时的导频功率，a(i)是加权因子；
基于所述优先级值确定所述移动站的传输调度表。
6.如权利要求5所述的方法，其中：
所述加权因子基于所述移动用户的速度。
7.如权利要求5所述的方法，其中：
所述加权因子根据以下函数计算：
a(i)=(sector_throughput/user_throughput(i))^b,其中0≤b≤1；
其中，sector_throughput是扇区吞吐量，user_throughput(i)是第i个移动用户的吞吐量。
8.一种用于在无线通信系统中对传输进行调度的装置，包括：
用于在调度器处，接收由移动站发送的信道状况指示的模块；
用于使用函数Priority(i)=Pilot_Power_Max－Pilot_Power(i)来确定所述移动站的优先级值的模块，其中，Priority(i)是第i个移动用户的优先级值，Pilot_Power_Max是所述移动站的最大导频功率，Pilot_Power(i)是所述移动站在调度时的导频功率；
用于基于所述优先级值确定所述移动站的传输调度表的模块。
9.一种用于在无线通信系统中进行调度的装置，包括：
用于在调度器处，接收由移动站发送的信道状况指示的模块；
用于使用函数Priority(i)=a(i)*(Pilot_Power_Average(i)/Pilot_Power(i))来确定移动用户的优先级值的模块，其中，Priority(i)是第i个移动用户的优先级值，Pilot_Power_Average(i)是移动站在特定时间段内的平均导频功率，Pilot_Power(i)是移动站在调度时的导频功率，a(i)是加权因子；
用于基于所述优先级值确定所述移动站的传输调度表的模块。
10.如权利要求9所述的装置，其中，所述加权因子是函数：
a(i)=(sector_throughput/user_throughput(i))^b,其中0≤b≤1；
其中，sector_throughput是扇区吞吐量，user_throughput(i)是第i个移动站的吞吐量。
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