DE602004010547T2

DE602004010547T2 - Verfahren, vorrichtung und system zur datenübertragung und -verarbeitung in einer drahtlosen kommunikationsumgebung

Info

Publication number: DE602004010547T2
Application number: DE602004010547T
Authority: DE
Inventors: Naga San Diego BHUSHAN; Raul Hernan Albany ETKIN
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2003-11-03
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: JP4335923B2; KR20060101763A; ES2298836T3; US20050094675A1; CA2544397C; US20100091798A1; EP1683385B1; BRPI0416099A; ATE380446T1; EP1683385A2; US8170068B2; KR100858850B1; JP2007511170A; KR20070099064A; DE602004010547D1; US7623553B2; TWI390906B; TW200537856A; WO2005043844A3; WO2005043844A2

Description

Inanspruchnahme der Priorität nach 35 U. S. C Artikel 119

Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der vorläufigen Anmeldung Nr. 60/516, 996 mit dem Titel "Method, Apparatus, and System for Data Transmission and Processing in a Wireless Communication Environment", eingereicht am 03. November 2003, in Anspruch.
Hintergrund
Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Gebiete der drahtlosen Kommunikation und der Informationsverarbeitung und in besonderer Weise auf ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zur Datenübertragung und -verarbeitung in einer drahtlosen Kommunikationsumgebung.
Hintergrund
In den vergangenen Jahren haben sich im Lichte verschiedener technologischer Fortschritte und Verbesserungen die Leistungsfähigkeit von Kommunikationssystemen und deren Fähigkeiten in Bezug auf Telekommunikationsnetzwerk-Architekturen, Signalverarbeitung und Protokollen weitergehend gesteigert. Auf dem Gebiet der drahtlosen Kommunikation wurden verschiedene vielzählige Zugriffstandards und Protokolle entwickelt, um die Systemkapazität zu steigern und um schnell wachsenden Benutzeranforderungen gerecht zu werden. Diese verschiedene Vielzahl von Zugriffsschemata und -standards umfassen Time Division Multiple Access (TDMA), Frequency Division Multiple Access (FDMA), Code Division Multiple Access (CDMA) und Orthogonal Frequency Divisional Multiple Access (OFDMA) usw. Allgemein ist in einem System, welches die TDMA-Technik verwendet, jeder Benutzer befugt, Informationen in seinen zugewiesenen oder zugeordneten Zeitschlitzen zu übertragen, wohingegen ein FDMA-System es jedem Benutzer erlaubt, Informationen auf einer besonderen Frequenz, welche diesem speziellen Benutzer zugeordnet ist, zu übertragen. Ein CDMA-System ist im Gegensatz dazu ein gespreiztes Spektrum-System, welches verschiedenen Benutzern erlaubt, Informationen auf derselben Frequenz und zur selben Zeit zu übertragen, indem ein einzigartiger Code jedem Benutzer zugeordnet wird. In einem OFDMA-System wird ein Datenstream mit hoher Datenrate in eine Anzahl niedriger Datenratenströme aufgespalten oder aufgeteilt, welche gleichzeitig parallel über eine Anzahl von Zwischenträgern (hier ebenso Zwischenträgerfrequenzen genannt) übertragen werden. Jeder Benutzer in einem OFDMA-System wird mit einer Untergruppe der verfügbaren Zwischenträger zur Übertragung von Informationen versorgt.
Die Code Division Multiple Access (CDMA)-Technologie wurde mit der Entwicklung des IS-95-Standards in zellularen Systeme in den frühen 1990er-Jahren eingeführt. Das IS-95-System hat sich in dem letzten Jahrzehnt wesentlich entwickelt und ist wesentlich gereift, was in den verbesserten Änderungen IS-95-A und B in den Jahren 1994 und 1998 führte. Die IS-95-A/B und verschiedene verwandte Standards bilden die Basis der zweiten Generation der zellularen Technologie, auch bekannt als cdmaOne.
Die 3G-Entwicklung von cdmaOne besteht aus einer Familie von Standardisierungen, bekannt als cdma2000, welche zuerst in der Publikation des IS-2000 Release 0 im Jahr 1999 auftrat. Die Release-A-Version von IS-2000 wurde Mitte 2000 mit dem Einschließen von zusätzlichen Signalübertragungseigenschaften wie neue gemeinsame Kanäle, QoS Negotiation, fortgeschrittene Authentifizierung, Verschlüsselung und gleichzeitigen Diensten, publiziert. Das cdma2000-System wurde entwickelt, um rückwärtskompatibel mit existierenden cdmaOne-Netzwerken und Voice Terminals zu sein.
Der IS-2000-Standard führt einige neue Charakteristika verglichen mit drahtlosen Systemen der zweiten Generation (2G) ein. Darunter wird die Einführung von Fast Forward Power Control, QPSK-Modulation, niedrigen Code-Raten, mächtigem Turbocoding, Pilot-Aided Coherent Reverse Link und die Unterstützung für Sende-Diversität als die wichtigsten kapazitätssteigernden Charakteristika im IS-2000 gesehen.
Obwohl der IS-2000-Standard neue Charakteristika einführt, welche signifikant die Stimmenkapazität und Datendienste verbessern, war dieses Design nicht für Hochgeschwindigkeits-IP-Verkehr optimiert. Als Ergebnis wurde ein wichtiger Zusatz zu cdma2000 Ende des Jahres 2000 durch die Einführung des High Rate Package Data (HRPD) System (IS-856) erzielt. Der IS-856-Standard, auch als 1xEV-DO bezeichnet, ist für drahtlose Hochgeschwindigkeits-Paketdatendienste optimiert. Der IS-856-Forward Link verwendet eine Time-Division-Multiplexed (TDM)-Wellenform, welche eine Leistungsverteilung zwischen aktiven Benutzern durch Zuordnung voller Sektorleistung und aller Code-Kanäle zu einem einzelnen Benutzer zu jedem Zeitpunkt, eliminiert. Dies steht im Gegensatz zur Code-Division-Multiplexed (CDM)-Wellenform des IS-95-Forward-Links, wo es immer eine ungenutzte Bandbreite an Übertragungsleistung gibt, abhängig von der Anzahl der aktiven Benutzer und der Leistung, welche jedem Benutzer zugeordnet ist. Jeder Kanal (Pilot, Sync, Paging und Verkehrskanäle) wird bei IS-95 die gesamte Zeit über mit einem gewissen Anteil der gesamten Sektorleistung übertragen, wohingegen der äquivalente Kanal bei IS-856 mit voller Leistung nur während eines gewissen Bruchteils der Zeit übertragen wird.
Aufgrund der TMD-Wellenform des IS-856-Forward-Links ist einem Terminal, wann immer dieses bedient wird, die volle Sektorleistung zugeordnet, womit keine Leistungsanpassung benötigt wird. Stattdessen wird eine Ratenanpassung auf dem IS-856-Forward-Link verwendet. Allgemein ist die höchste Datenrate, welche zu jedem Terminal übertragen werden kann, eine Funktion des empfangenen SINR des Serving Sektors. Hierbei handelt es sich typischerweise um eine zeitlich variierende Größe, insbesondere für mobile Benutzer. Um die höchste Datenrate zu jedem Zeitpunkt der Übertragung zu erzielen, voraussagt jedes Terminal die Kanalbedingung für das nächste Paket seines Serving Sektors basierend auf der Korrelation der Kanalzustände. Es wählt die höchste Datenrate aus, welche zuverlässig basierend auf dem vorausberechneten SINR basierend decodiert werden kann, um daraufhin den Serving Sektor über seine ausgewählte Rate über den Reverse-Link-Feedback-Kanal zu informieren. Wann immer das Netzwerk entscheidet, ein Terminal zu bedienen, überträgt es mit der zuletzt ausgewählten Rate, welche von dem Terminal zurückgegeben wurde. Dieses Verfahren wird als Closed-Loop-Ratenkontrolle bezeichnet.
In einem System, welches TDM-Scheduling zur Übertragung von einer Basisstation zu Benutzerterminals oder Benutzerstationen anwendet (z. B. der gegenwärtige 1xEV-DO Downlink- oder Forwardlink-Übertragung) überträgt die Basisstation ein einzelnes Paket zu einem bestimmten Benutzer zu einem beliebigen Zeitpunkt. Wie in der 1 gezeigt, sind verschiedene Benutzer Time-Division-Multiplexed, das heißt sie werden zu verschiedenen Zeitpunkten bedient. Um nun eine Fairness aufrechtzuerhalten, verbringt das System einen wesentlichen Zeitraum mit der Bedienung von Benutzern mit niedrigem SINR. Das TMD-Scheduling zwingt die Basisstation dazu, Bandbreiten unter verschiedenen Benutzern mit demselben Anteil, mit welchem sie die Sendeleistung zu verschiedenen Benutzern zuordnet, zuzuordnen. Während Benutzer bei schlechter Abdeckung einen großen Anteil der Sendeleistung der Basisstation benötigen, benötigen sie lediglich einen kleinen Anteil der Bandbreite. Während die Benutzer mit dem niedrigen SINR bedient werden, wird die Systembandbreite unnötigerweise verschwendet oder nicht in vollem Umfang benützt. Als Ergebnis wird durch das Vorhandensein von wenigen Benutzern mit niedrigem SINR (schlechte Abdeckung) der Systemdurchsatz signifikant reduziert.
Ein Ansatz, um das obig beschriebene Problem anzugehen, ist die Verwendung des CDM-Ansatzes, wo eine variable Anzahl von Code-Kanälen zu verschiedenen Benutzern zugeordnet wird und wo Leistungskontrolle zu der Übertragung zu mehreren Benutzern angewandt wird, um eine betriebssichere Verbindung zu jedem Benutzer aufrechtzuerhalten. Dieser Ansatz erfordert jedoch dynamische Zuordnung von Code-Kanälen zu verschiedenen Benutzern als auch die Notwendigkeit, die Leistung zu den verschiedenen Benutzern schnell genug zu kontrollieren, um eine Kanalvariation zu verfolgen. Überdies stellt es sich heraus, dass jede Form von Bandbreitenunterteilung zwischen mehreren Benutzern auf dem Downlink suboptimal vom Standpunkt der Durchsatzoptimierung gesehen ist. Im Ergebnis liefert der CDM-Ansatz nicht so viel Gewinn im Systemdurchsatz.
Die EP 1 294 212 offenbart ein Verfahren zum Scheduling einer Vielzahl von Teilnehmergeräten basierend auf Gruppen von Kanalbedingungen für Uplink- und Downlink-Kanäle einer Luftschnittstelle eines drahtlosen Kommunikationssystems. Cover T. M.: "Broadcast Channels", IEEE Transactions an Information Theory, IEEE Inc. New York, US, Vol IT-18, Nr. 1, Januar 1972 (1972-01), Seiten 2 bis 14, berücksichtigt das Problem, dass eine einzelne Quelle versucht, Informationen gleichzeitig an mehrere Empfänger zu übertragen.
Aus diesem Grund besteht die Notwendigkeit, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zur effizienten Datenübertragung und -verarbeitung in einer drahtlosen Kommunikationsumgebung zur Verbesserung des Systemdurchsatzes und der Bandbreitenbenutzung zu schaffen.
Zusammenfassung
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, in welchem Angaben zur Signalqualität, welche jeder einer Vielzahl von Benutzerstationen zugeordnet ist, empfangen werden. Eine erste Benutzerstation und eine zweite Benutzerstation werden basierend auf den Angaben zur Signalqualität, welche der Vielzahl von Benutzerstationen zugeordnet ist, ausgewählt, um Daten von einer Basisstation zu empfangen. Ein erstes Paket wird erzeugt, welches Signaldaten für die erste Benutzerstation und Anwendungsdaten für die zweite Benutzerstation enthält. Ein zweites Paket, welches Anwendungsdaten für die erste Benutzerstation enthält, wird dem ersten Paket überlagert. Das erste und zweite Paket werden gleichzeitig von der Basisstation zu den ersten und zweiten Benutzerstationen übertragen.
Die Erfindung ist durch die unabhängigen Ansprüche angegeben. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Diagramm, welches eine herkömmliche TDM-Scheduling-Konfiguration zeigt;
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems in welchem die Lehren der vorliegenden Erfindung eingearbeitet sind;
3 zeigt ein Diagramm, welches eine Struktur des Forward-Links zeigt;
4 zeigt ein Diagramm, welches eine Struktur eines Reverse-Links zeigt;
5 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine Ratenkontrollkonfiguration nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
6 zeigt ein Blockdiagramm eines Schedulers/Controllers in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt ein Beispiel einer Tabelle, welche die verschiedenen Auswahl-/Scheduling-Kriterien enthält, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 zeigt ein Diagramm, welches ein Forward-Link-Übertragungsschema zeigt, welches in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird;
9 zeigt ein Beispiel eines Multi-Benutzerpaketes in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt ein Beispiel eines Multi-Benutzerpakets, über welches ein weiteres Paket überlagert ist;
11 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zu Datenübertragung in einem drahtlosen Kommunikationssystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
12 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Datenverarbeitung in einem drahtlosen Kommunikationssystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Das Wort "beispielhaft" wird hierin verwendet im Sinne von "als Beispiel dienend, als Fall oder Illustration". Jede Ausführungsform hierin als "beispielhaft" beschrieben ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft über andere Ausführungsformen auszulegen.
Nach verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche im Detail unten beschrieben sind, kann die Ineffizienz, welche mit TDM-Scheduling verknüpft ist, durch die gleichzeitige Bedienung von mehreren Benutzern (z. B. zwei Benutzer) vermieden werden, einem Benutzer mit hoher Signalqualität (z. B. hohem SINR) und einem weiteren Benutzer mit niedriger Signalqualität (z. B. niedrigem SINR), indem eine Technik verwendet wird, die als Überlagerungs-Codierung bekannt ist. Die Anwendung von Überlagerungs-Codierung und Scheduling verbessert den Systemdurchsatz erheblich, ohne den Benutzern mit niedrigem SINR eine faire Teilhabe an Systemressourcen und -durchsatz vorzuenthalten.
Während die verschiedenen Beispiele die hierin gegeben sind, auf ein CDMA-basiertes System wie das IS-856-System gerichtet sind, sollte es durch einen Fachmann verstanden und erkannt sein, dass die Lehre der vorliegenden Erfindung auf jegliches Kommunikationssystem, welches TDM-Scheduling, CDM-Scheduling oder Kombinationen derselben verwendet, anwendbar ist. Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann in einem System, welches eine Basisstation umfasst, welche mehrere Benutzerterminals oder Benutzerstationen bedient, die Basisstation entweder einen einzelnen Benutzer oder mehrere Benutzer (z. B. ein Paar von Benutzern) auswählen, um diese zu jedem beliebigen gegebenen Zeitpunkt zu bedienen. Wenn die Basisstation einen einzelnen Benutzer zur Bedienung auswählt, so arbeitet diese lediglich wie das gegenwärtige TDM-System. Wenn die Basisstation ein Paar von Benutzern zur Bedienung auswählt, so wird ein "Multi-Benutzer"-Paket (erstes Paket) erzeugt mit einer genügend niedrigen Datenrate, so dass beide Benutzer eine Demodulierung vornehmen können. Ein weiteres Paket (zweites Paket), welches für nur einen der beiden Benutzer vorgesehen ist, wird dem "Multi-Benutzer"-Paket überlagert. Das zweite Paket ist so codiert, dass es sich wie zufällige Interferenz zu dem Multi-Benutzer-Paket verhält. Nach einer Ausführungsform ist ein "Multi-Benutzer"-Paket ein einzelnes physikalisches Schichtpaket, welches höherschichtige Nutzdaten enthält, welche zu mehr als einem Benutzer gehören. Die höherschichtigen Nutzdaten, welche an den Hoch-SINR-Benutzer adressiert sind, beinhalten Signaldaten für den Hoch-SINR-Benutzer. Nach einer Ausführungsform geben die Signaldaten die Codierungs-/Modulationsparameter eines weiteren physikalischen Schichtpakets an, welches gleichzeitig zu dem Hoch-SINR-Benutzer übertragen wird. Nach Empfang der Signaldaten, welche in das Multi-Benutzer-Paket eingebettet sind, subtrahiert der Hoch-SINR-Benutzer den Beitrag des Multi-Benutzer-Pakets von dem empfangenen Signal und verwendet das resultierende Signal, um ein zweites Paket zu extrahieren, dessen Codierungsparameter durch die Signaldaten spezifiziert waren. Damit ist der Nieder-SINR-Benutzer durch den Hauptteil des Multi-Benutzer-Pakets bedient, wohingegen der Hoch-SINR-Benutzer durch das zweite Paket bedient wird, welches dem Multi-Benutzer-Paket überlagert war. Überlagerungs-Codierung und Scheduling sind gemäß der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in größerem Detail unten beschrieben.
Time-Division-Multiplexed (TDM) Scheduling
Die folgenden Konzepte und Prinzipien werden in Bezug auf ein Kommunikationssystem, welches einen Sender (z. B. eine Basisstation) und mehrere Empfänger (z. B. Benutzerterminals oder Benutzerstationen usw.) enthält. γ_k gebe das Kanal-SNR der k-ten Benutzerstation (hier auch als k-ter Benuzter bezeichnet) an. Das Kanal-SNR eines Benutzers kann als das SNR der Datensymbole, welche durch diesen Benutzer empfangen werden, definiert werden, wenn die Basisstation an diesen Benutzer mit voller Leistung überträgt. Es sei C(γ) die Funktion, welche das Datensymbol SNR γ auf die maximal unterstützbare Datenrate abbildet. Die maximal unterstützbare Datenrate ist nach oben durch die Shannon-Kapazität eines AWGN-Kanals mit diesem SNR begrenzt. Das heißt C(γ) ≤ Wlog(1 + γ). Es sei angemerkt, dass C(γ) eine zunehmende Funktion des SNR ist.
Für einen TDM-Scheduler, welcher den k-ten Benutzer für einen Anteil α_k der gesamten Zeit bedient, ist die effektive Datenrate des k-ten Benutzers gegeben durch R_k = α_kC(γ_k). Entsprechend kann der Ratenbereich des TDM-Schedulers mit N-Benutzern definiert werden als der Satz aller erzielbaren Raten aller Benutzer in dem System, gegeben durch:
TDM-Scheduler mit verschiedenen Fairness-Kriterien arbeiten bei verschiedenen Punkten des oben beschriebenen Datenbereichs. Zum Beispiel kann ein Equal-GOS-Scheduler die Zeitanteile α_k so wählen, dass alle Benutzer dieselbe effektive Datenrate R_eq haben. Insbesondere kann ein Equal-GOS-Scheduler auswählen, dass
so dass
Der Gesamtdurchsatz des Systems ist gegeben durch das harmonische Mittel
Auf der anderen Seite kann ein Equal-Time-Scheduler
wählen, so dass die effektive Rate des k-ten Benutzers gegeben ist durch
und der gesamte Systemdurchsatz gegeben ist durch das arithmetische Mittel
Der proportionale Fair-Scheduler, welcher versucht, die Summe der logarithmischen Datenraten
zu maximieren, deckt sich mit dem Equal-Time-Scheduler für den zeit-invarianten (statischen) oben berücksichtigten Kanal.
Bisher wurde angenommen, dass der Kanal statisch ist, das heißt, dass das Kanal-SNR der Benutzer sich nicht mit der Zeit ändert. Ist der Kanal zeitlich variierend, so verändert sich das SNR der Benutzer mit der Zeit und ein dynamischer Scheduler könnte notwendig werden, welcher die Kanalvariationen verwertet. Ein dynamischer TDM-Scheduler könnte einen Benutzer zur Bedienung zu jedem Zeitschlitz auswählen, abhängig von der Historie der SNR aller Benutzer bis zu diesem Zeitpunkt. Es sei angenommen, dass T_k[n] der Durchsatz des k-ten Benutzers im Zeitschlitz n ist. U(T) bezeichnet die Nutzenfunktion, welche mit dem Durchsatz T verknüpft ist. Die Zielsetzung des Schedulers ist die gesamte Nutzenfunktion
zu jedem Zeitschlitz n zu maximieren. Es sei angemerkt, dass der proportional Fair-Scheduler ein Spezialfall ist, bei welchem die Nutzenfunktion logarithmisch ist.
Mit der obigen Zielsetzung arbeitet der dynamische Nutzenmaximierungs-TDM-Scheduler in folgender Weise: zum (n + 1)-ten Zeitschlitz wählt der TDM-Scheduler einen Benutzer mit Index k aus, wobei k den Ausdruck maximiert Δk ≡ U((1 – β)Tk[n] + βC(γk[n])) – U((1 – β)Tk[n]) ≈ βU'((1 – β)Tk[n])C(γk[n]),wobei β invers auf die Dauer bezogen ist, über welche der Durchsatz T_k gemittelt wird. In dem speziellen Fall eines proportionalen Fair-Schedulers wählt der Scheduler den Benutzer mit Index k, wobei k den Ausdruck maximiert,
Sobald der Scheduler den Benutzer k auswählt, welcher während dem n-ten Zeitschlitz bedient wird, wird der Durchsatz aller Benutzer aktualisiert unter Verwendung der Gleichungen: Tk[n + 1] = (1 – β)Tk[n] + βC(γk[n]), T1[n + 1] = (1 – β)T1[n] i ≠ k.
Überlagerungs-Codierung:
Die Idee der Überlagerungs-Codierung, welche das Überlagern von Informationen mit hoher Datenrate auf Informationen mit niedriger Datenrate mit sich bringt, wurde zuerst von T. Cover, Broadcast Channels, IEEE Transactions an Information Theory, Vol. IT-18, Nr. 1, Januar 1972 diskutiert.
Für einen gegebenen Satz von Kanal-SNR der N-Benutzer kann das Überlagerungs-Codieren verwendet werden, um das Ratengebiet, welches mit dem TDM-Scheduling verknüpft ist, zu vergrößern. Wenn die Benutzer in der abnehmenden Reihenfolge ihrer SNR indiziert werden und wenn die Basisstation einen Teil ihrer Leistung α_k auf die Daten verwendet, welche für den k-ten Benutzer bestimmt sind, dann ist der Satz von Benutzer-Datenraten gegeben durch
Nach einer Ausführungsform können die obigen Datenraten wie folgt erzielt werden. Die Basisstation codiert das k-te Benutzerpaket als das Code-Wort c_k mit der oben gegebenen Datenrate R_k. Die Basisstation überträgt das Signal
wobei * die Verschlüsselungsoperation mit einer pseudo-zufälligen Sequenz s_k angibt. Die Verschlüsselungsoperation wird durchgeführt um sicherzustellen, dass die verschiedenen Benutzer-Codeworte zufällig zueinander erscheinen. Am Empfänger des k-ten Benutzers wird das Signal y = x + n_k empfangen, wobei n_k das zusätzliche Rauschen des Kanals wiedergibt. Der k-te Benutzer entschlüsselt zuerst das Codewort c_N, welches ein SINR erfährt
was Gültigkeit hat, da angenommen ist, dass γ_k ≥ γ_N. Da die Ratenfunktion C(.) monoton mit dem SNR ansteigt folgt, dass
In anderen Worten ist das SNR des N-ten Codewortes c_N am k-ten Empfänger stark genug, um durch den k-ten Benutzer entschlüsselt zu werden. Sobald das n-te Codewort entschlüsselt ist, wiederverschlüsselt der k-te Benutzer das N-te Benutzerpaket und hebt dessen Beitrag zu dem empfangenen Signal auf und entschlüsselt das empfangene Signal in Bezug auf die Verschlüsselungssequenz s_N-1. Das resultierende Signal kann ausgedrückt werden durch
Damit hat das (N – 1)-te Codewort ein SINR
Basierend auf der oben beschriebenen Gleichung folgt, dass das (N – 1)-ste Codewort erfolgreich durch den k-ten Benutzer decodiert werden kann, wenn k ≤ (N – 1). Ähnlich decodiert der k-te Benutzer die Pakete c_N, c_N-1, ..., c_k+1 und c_k durch aufeinanderfolgende Aufhebung und ist damit unter Umständen in der Lage, die dafür bestimmten Daten wiederherzustellen.
Der Ratenbereich, welcher mit Überlagerungscodierung verknüpft ist, ist signifikant größer als jener welcher mit TDM-Scheduling verknüpft ist, wenn das System einige Benutzer mit sehr hohem SNR und einige andere Benutzer mit sehr niedrigem SNR aufweist. Wenn alle Benutzer nahezu dasselbe SNR aufweisen, so sind die beiden Ratenbereiche sehr ähnlich oder nahezu identisch.
Überlagerungscodier-Scheduler:
Im Gegensatz zum TDM-Scheduler, welcher gezwungen ist, einen Benutzer zu einem Zeitpunkt zu bedienen, kann ein Scheduler, welcher Überlagerungscodierungstechniken anwendet (hier auch als Überlagerungscodier-Scheduler bezeichnet) mehr als einen Benutzer zu einem Zeitpunkt bedienen, oder in der Tat alle N-Benutzer zur selben Zeit. Der Überlagerungscodier-Scheduler muss einen Leistungsanteil, welcher den verschiedenen Benutzern zu jedem gegeben Zeitpunkt zugeordnet ist, auswählen. Durch Setzen des Leistungsanteils auf Null, welcher gewissen Benutzern zugeordnet ist, könnte er nur eine Untergruppe von Benutzern zu einem beliebigen Zeitpunkt bedienen. Wie hierin beschrieben, kann die Systembandbreite besser für einen Überlagerungscodier-Scheduler verwendet werden, um lediglich zwei Benutzer zu einem beliebigen Zeitpunkt zu bedienen, einen mit einem sehr hohen Kanal-SNR und den anderen mit einem sehr niedrigen Kanal-SNR. In jedem Fall könnte der Überlagerungscodier-Scheduler, welcher auf einem zeitlich variierenden Kanal arbeitet, die Leistungsanteile {α_k} auswählen, welche die inkrementelle Nutzenfunktion maximiert.
bezüglich der Grenzen
In dem besonderen Fall eines proportionalen Fair-Schedulers reduziert sich der letzte Ausdruck zu
Wie zuvor angemerkt, kann der Scheduler zusätzliche Grenzen annehmen, wie z. B. dass höchstens zwei (oder im Allgemeinen höchstens M < N) der Leistungsanteile α_i ungleich Null sind.
Dementsprechend aktualisiert sich der Benutzerdurchsatz unter Verwendung der Gleichungen
Während signifikante Verbesserungen im Systemdurchsatz durch Überlagerungscodierung und Scheduling (SC) erzielt werden können, gibt es eine Anzahl von praktischen Erwägungen, welche den Leistungsgewinn in einem realen System beschränken könnten, wie unten beschrieben:

– Kanal-Modell: Echte drahtlose Systeme unterliegen einem zeitlich variierenden Fading, welches oft als Rayleigh- oder Ricean-Prozess modelliert wird. Bei Vorhandensein von Fading ist es möglich, Multibenutzer-Diversitätsgewinne durch Scheduling eines Benutzers zu erhalten, wenn dessen Kanal stark ist. Für Kanäle, welche große Multibenutzer-Diversitätsgewinne bieten, könnte Überlagerungscodierung keine wesentlichen Leistungsverbesserungen bereitstellen. Aus diesem Grund sollte man höhere Gewinne durch SC in Ricean-Kanälen mit hohem K-Faktor erwarten als in Rayleigh-Faded Kanälen.
– Asymmetrie zwischen Benutzern: Wie oben beschrieben, kann Überlagerungscodierung und Scheduling wesentliche Systemleistungsverbesserungen bringen, wenn die Benutzer sehr asymmetrische Kanäle aufweisen. Praktisch gesehen kann das Niveau der Asymmetrie durch verschiedene praktische Systembeschränkungen eingeschränkt sein. Zum Beispiel könnte der Empfänger ein maximales SINR aufzwingen (z. B. 13 dB in einem System wie das 1xEV-DO). Zusätzlich könnte ein minimal benötigtes SINR für die Übertragung mit der geringstmöglichen Rate aufgezwungen sein (z. B. –11,5 dB im 1xEV-DO-System). Diese Beschränkungen schränken damit die SINR-Spanne von 2 beliebigen Benutzern ein. Des Weiteren gibt es eine endliche Anzahl von Benutzern in jedem Sektor, welche in einer fairen Art und Weise bedient werden müssen. Dieser Faktor könnte weiter die mögliche Auswahl an Paaren von Benutzern einschränken. Entsprechend könnte es nicht immer möglich sein, zwei Benutzer mit sehr asymmetrischen Kanalbedingungen zu schedulen.
– Nicht-ideale Interferenz-Aufhebung: Es wurde angenommen, dass das Signal des schwachen Benutzers (z. B. des Benutzers mit dem niedrigen SNR) vollständig aus dem empfangenen Signal des starken Benutzers (z. B. dem Benutzer mit dem hohen SNR) entfernt werden könnte. Dies erfordert ein nahezu vollständiges Wissen des Kanal-Fading-Gewinns des starken Benutzers und eine fast vollständige Decodierung des schwachen Benutzer-Pakets. Praktisch wird der Kanal-Fading-Koeffizient geschätzt und Kanalschätzungsfehler fügen einen Rausch-Ausdruck hinzu, welcher die Kanal-SINR verschlechtert. Selbst unter der Annahme, dass eine perfekte Decodierung des schwachen Benutzerpakets durchgeführt werden könnte, würde eine nicht-vernachlässigbare Decodierungsverzögerung hybride ARQ-Verluste für den starken Benutzer erzeugen.
– Codierung: Der AWGN ergibt eine benutzte Gauß-Kanalkapazität zur Leistungsberechnung. In der Praxis hat das System einen endlichen Satz von Modulationsschemata und Codierungsraten und aus diesem Grund gibt es weniger Freiheit in der Wahl von Ratenpaaren und Leistungszuteilungen.

Fortfahrend mit der vorliegenden Beschreibung zeigt 2 ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems 200 in welches die Lehren der vorliegenden Erfindung eingearbeitet sind. Wie in der 2 gezeigt, umfasst das System 200 verschiedene Benutzerterminals (UT) 210 und Basisstationen (BS) 220. Die Benutzerterminals 210 werden hierin auch als Benutzerstationen, Remote-Stations, Teilnehmerstationen oder Zugriffsterminals bezeichnet. Die Benutzerterminals 210 können mobil (in diesem Fall können sie auch als mobile Stationen bezeichnet werden) oder stationär sein. Nach einer Ausführungsform kann jede Basisstation 220 mit einer oder mehreren Benutzerterminals 210 auf einer Kommunikationsverbindung, genannt Forward-Link, kommunizieren. Jedes Benutzerterminal 210 kann mit einer oder mehreren Basisstationen 220 auf einer Kommunikationsverbindung, genannt Reverse-Link, kommunizieren, abhängig davon, ob das entsprechende Benutzerterminal 210 sich in Soft-Handoff befindet. Wie in der 2 gezeigt, umfasst das System 200 des Weiteren einen Basisstations-Controller (Base Station Controller, BSC) 230 zur Koordination und Kontrolle der Datenkommunikation zwischen den Benutzerterminals 210 und den Basisstationen 220. Wie in der 2 gezeigt, kann der Basisstations-Controller 230 mit einem Circuit-Switched Network (z. B. PSTN) 290 durch einen Mobile-Switching Center (MSC) 270 und/oder einem Paketvermittlungsnetz (z. B. ein IP-Netzwerk) 250 über einen Paketdatenserviceknoten 240 (hier auch als Paket-Netzwerkinterface bezeichnet) verbunden sein. Wie hierin beschrieben, kann nach einer Ausführungsform jede Basisstation 220 einen Scheduler (nicht gezeigt) umfassen, um Datenübertragungen von der entsprechenden Basisstation 220 zu den verschiedenen Benutzerterminals 210, welche durch die entsprechende Basisstation 220 bedient werden, zu koordinieren und zu schedulen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Scheduler in dem BSC 230 implementiert sein, um Datenübertragungen für alle Basisstationen 220, welche mit dem BSC 230 verbunden sind, zu koordinieren und zu schedulen. In anderen Worten kann die Lage des Schedulers davon abhängig gewählt werden, ob eine zentralisierte oder verteilte Scheduling-Verarbeitung gewünscht ist.
3 zeigt ein Diagramm, welches eine Struktur des Forward-Links 300 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in der 3 gezeigt, umfasst der Forward-Link 300 einen Pilot-Kanal 310, Medium-Access-Control(MAC)-Kanal 320, Kontrollkanal 330 und Verkehrskanal 340. Der MAC-Kanal 320 umfasst drei Unterkanäle: Reverse-Activity(RA)-Kanal 322, DRCLock-Kanal 324 und ein Reverse-Power-Control(RPC)-Kanal 324.
4 zeigt ein Diagramm, welches in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Struktur eines Reverse-Links zeigt. Wie in der 4 gezeigt, umfasst der Reverse-Link 400 einen Access-Kanal 410 und einen Verkehrskanal 420. Der Access-Kanal 410 umfasst einen Pilot-Kanal 412 und einen Datenkanal 414. Der Verkehrskanal 420 umfasst einen Pilot-Kanal 430, einen Medium-Access-Control(MAC)-Kanal 440, Acknowledgement(ACK)-Kanal 450 und einen Datenkanal 460. Der MAC-Kanal 440 umfasst nach einer Ausführungsform einen Reverse-Rate-Indicator(RRI)-Kanal 442 und einen Datenratenkontrollkanal (DRC) 444.
5 zeigt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Blockdiagramm, welches eine Ratenkontroll-Konfiguration zeigt, welche in dem in der 1 gezeigten System implementiert ist. Ratenkontrolle kann auch als Link-Adaption bezeichnet werden. Grundsätzlich bezieht sich Ratenkontrolle oder Link-Adaption auf den Vorgang des Zuordnens oder der Veränderung der Übertragungsrate als Antwort auf Kanalveränderungen (z. B. Änderungen in der Signalqualität, welche beim Benutzerterminal empfangen wird. In einer in der 2 gezeigten Systemkonfiguration übertragen die Basisstationen oder Sektoren Pilotsignale auf dem Pilotkanal des Forward-Links. Die Benutzerterminals messen den SINR des Pilotsignals, welcher von den Basisstationen empfangen wird, und sagen die SINR für das nächste Paket auf Basis des gemessenen SINR voraus. Die Benutzerterminals fordern dann die höchste Übertragungsrate an, welche diese basierend auf dem vorhergesagten SINR für eine gegebene Fehlerleistung (z. B. eine Paket-Fehlerrate (Packet-Error-Rate, PER)) decodieren können. Die Anforderung der Rate entspricht damit dem Signalqualitäts-Niveau von Daten, welche bei den Benutzerterminals empfangen werden. Die Ratenanforderungen werden auf dem DRC-Kanal des Reverse-Links zu den entsprechenden Basisstationen übertragen. Wie hier beschrieben, werden die Ratenanforderungen oder DRC-Informationen durch den Scheduler gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet, um Scheduling-Funktionen durchzuführen (z. B. Auswahl der angemessenen Benutzerterminals zum Empfang der Datenübertragung von der Basisstation zu jedem beliebigen Zeitpunkt.

Wie in der 5 gezeigt, umfasst das Ratenkontroll- oder Link-Adaptionsschema gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine innere Schleife und eine äußere Schleife. Die Pilotsignale, welche von der Basisstation oder dem Serving-Sektor 510 übertragen werden, werden am Benutzerterminal empfangen. Die Signalvorhersageeinheit 520 misst den empfangenen Pilot-SINR und sagt das SINR für das nächste Paket vorher. Die SINR-Vorhersage wird der Ratenselektionseinheit 550 zur Verfügung gestellt, welche die höchste Datenrate (DRC) unterliegend einem Grenzwert PER auswählt. Da nach einer Ausführungsform die Basisstation beschließt, einem bestimmten Benutzer ein bestimmtes Benutzerterminal mit Verkehrsdaten zu bedienen, übertragen die Basisstationen Daten zu dem Benutzerterminal mit der Rate, welche durch die zuletzt von dem Terminal empfangene DRC angegeben ist. Die äußere Schleife passt die SINR-Grenzwerte der Datenraten basierend auf der Fehlerrate der physikalischen Schichtpakete des Forward-Verkehrskanals an. Wie in der 5 gezeigt, stellt eine Paketverarbeitungseinheit 540 Fehlerstatistiken (z. B. CRC-Statistiken) der SINR-Grenzwert Anpassungseinheit 530 zur Verfügung, welche die SINR-Grenzwerte basierend auf den Fehlerstatistiken anpasst und die SINR-Grenzwertinformation der Ratenselektionseinheit 550 zur Verfügung stellt. Es sollte von einem Fachmann verstanden werden, dass das Ratenkontrollschema, wie in der 5 gezeigt, lediglich ein Beispiel von verschiedenen Ratenkontrollschemata ist, welche angewendet werden können. In ähnlicher Weise ist die Verwendung des DRC-Kanals zur Übermittlung einer Messung der Kanal-SINR lediglich ein Beispiel von vielen Möglichkeiten, um Signalqualitätsmessungen von den Benutzerterminals zu der Serving-Basisstation zu Verfügung zu stellen. Zum Beispiel können nach verschiedenen Ausführungsformen Signalqualitätsmessungen, welche den Kanalbedingungen entsprechen (z. B. Kanal-SINR), quantisiert und den Basisstationen auf einem anderen Kanal zur Verfügung gestellt werden. Tabelle 1 zeigt eine beispielhafte Zuordnung zwischen den verschiedenen DRC-Indizes, SINRs und Übertragungsraten um eine gewisse Paketfehlerrate zu erzielen (z. B. 1%-Paketfehlerrate). Table 1

Rate (bps)	DRC Index	SINR Threshold (dB)
2.456M	12	9.7
1.843M	11	7.5
1.228M	10	3.8
1.228M	9	3.7
921.6K	8	1.8
614.4K	7	–0.8
614.4K	6	–0.6
307.2K	5	–3.8
307.2K	4	–3.9
153.6K	3	–6.8
76.8K	2	–9.6
38.4K	1	–12

6 zeigt ein Blockdiagramm eines Schedulers 600 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie oben erwähnt, kann sich der Scheduler in der Basisstation oder dem Basisstations-Controller befinden, abhängig von den besonderen Ausformungen und Anwendungen der vorliegenden Erfindung. Wie in 6 gezeigt, ist der Scheduler 600 zum Empfang von Signalqualitätsinformationen (z. B. DRC-Nachrichten) von den verschiedenen Benutzerterminals konfiguriert. Nach einer Ausführungsform empfängt der Scheduler ebenfalls weitere Formen von Informationen, wie z. B. eine Warteschlangeninformation und Dienstqualität-(Quality of Service, QoS)-Informationen, welche mit den verschiedenen Benutzerterminals, welche durch die entsprechende(n) Basisstation(en) bedient werden, verknüpft sind. Zum Beispiel kann die Warteschlangeninformation, welche mit den verschiedenen Benutzerterminals verknüpft ist, die Menge an Daten angeben, welche darauf wartet, von der Basisstation zu den entsprechenden Benutzerterminals übertragen zu werden. QoS-Informationen können dazu verwendet werden, um verschiedene QoS-Voraussetzungen anzugeben, welche mit den Benutzerterminals verknüpft sind. Zum Beispiel kann die QoS-Information dazu verwendet werden, um den Level des Dienstes, mit welchem ein entsprechendes Benutzerterminal verknüpft ist, Latenzzeit-Voraussetzungen, Übertragungsprioritäten usw. anzugeben. Ein Beispiel einer Tabelle 700 ist nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der 7 angegeben, welche die verschiedenen Auswahl-/Scheduling-Kriterien, welche durch den Scheduler 600 zur Durchführung seiner entsprechenden Scheduling-Funktionen verwendet werden können, enthält. Wie in der 7 gezeigt, kann jeder Eintrag in der Tabelle 700 eine Benutzerterminal-Kennzeichnung und eine dieser zugeordneten Signalqualitätsangabe (z. B. DRC-Index) beinhalten. Die Tabelle 700 kann weitere Arten von Informationen, welche mit dem Benutzerterminal verknüpft sind, beinhalten, wie z. B. Warteschlageninformationen und QoS-Informationen, welche ebenfalls durch den Scheduler verwendet werden können, um Scheduling-Funktionen durchzuführen.
Nach einer Ausführungsform können die verschiedenen Arten von Informationen, welche dem Scheduler 600 zur Verfügung gestellt werden, durch den Scheduler 600 als Auswahl-/Scheduling-Kriterien 610 verwendet werden, um die Benutzerterminals zum Empfang von Datenübertragungen von den Serving-Basisstationen auszuwählen. Wie in der 6 gezeigt, werden die verschiedenen Auswahl-/Scheduling-Kriterien 610 in die Auswahl-/Scheduling-Einheit 620 eingegeben, um die bestimmten Benutzerterminals auszuwählen, zum Empfang der Datenübertragung von den Serving-Basisstationen zu jedem gegeben Augenblick. Die verschiedenen Scheduling-Verfahren und -Algorithmen, welche in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind im Detail unten beschrieben.
Um Überlagerungs-Codierung und Scheduling in einem Multibenutzersystem, wie dem System, das in der 2 oben gezeigt ist, anzuwenden, wählt nach einer Ausführungsform der Scheduler 600 für jedes Zeitintervall oder jeden Zeitschlitz zwei Benutzer zum Empfang von Datenübertragungen von der Basisstation und die entsprechenden Leistungszuteilungen α aus. Nach einer Ausführungsform erfolgt die Auswahl der Benutzer und Leistungszuteilung so, dass eine gegebene Leistungsmetrik maximiert wird. Zum Beispiel versucht der proportionale Fair-Scheduler, welcher in einem System wie das 1xEV-DO verwendet wird, das Produkt des Durchsatzes der Benutzer zu maximieren, wobei die Durchsätze in einem gegebenen Zeitfenster berechnet werden. Im vorliegenden Beispiel sei

– K = Anzahl der Benutzer
– t_c = Scheduler-Zeitkonstante
– γ_i(t) = SNR des Benutzers i
– R_i(t) = Datenrate für den Benutzer i zum Zeitpunkt t
– T_i(t) = Durchschnittlicher Durchsatz des Benutzers i zum Zeitpunkt t
–
– α_i(t) ∊ [0, 1] = Anteil der Leistung, welche dem Benutzer i zum Zeitpunkt t zugeordnet ist
– f_i(t) = 1 (Benutzer I ist als der starke Benutzer gewählt – Hoch-SNR-Benutzer), wobei 1(.) die Angabefunktion ist,
– g_i(t) = 1 (Benutzer I als der schwache Benutzer ausgewählt – Nieder-SNR-Benutzer)
– C(SNR) = Kapazität als eine Funktion des SNR
–

Nach einer Ausführungsform kann das Scheduling-Problem, welches die proportionale Fair-Metrik optimiert formuliert werden wie folgt:
wobei die Optimierungsvariablen gegeben sind durch {α_i(t)} K / i=1 und wobei diese der Beschränkung unterworfen sind, dass sie ungleich Null sind für zumindest zwei Benutzer.
Die Lösung dieses Optimierungsproblems erfordert die Berechnung der optimierten Leistungszuteilung für jeden der möglichen ( K / 2)-Paaren von Benutzern und anschließend den Vergleich der entsprechenden übereinstimmenden Metriken. Während es möglich ist, dieses Problem optimal zu lösen, gibt es verschiedene alternative heuristische Algorithmen, welche wie unten beschrieben benutzt werden können, die eine wesentlich geringere Berechnungskomplexität aufweisen.
In der vorliegenden Diskussion wird das Problem der Auswahl der optimalen Leistungszuteilung für ein gegebenes Paar von Benutzern betrachtet, deren WLOG mit dem Namen 1 und 2 mit γ₁ ≥ γ₂ ist. Es sei angenommen, dass die Kapazitätsfunktion die Formel hat: C(SNR.) = log(1 + SNR/G),wobei G ≥ 1 irgendeine Konstante ist, welche die Verluste in einem praktischen Codierungsschema berücksichtigt. Mit α₁ = α und α₂ = (1 – α) werden die entsprechenden Datenraten wie folgt erhalten:
Entsprechend ist die zu maximierende Funktion wie folgt: f(α) = log(T1 + R1(α)Δt) + log(T2 + R2(α)Δt), wobei Δt = 1/(t_c – 1). Unter der Annahme, dass t_c >> 1 ist, kann f(α) wie folgt angenähert werden:
was gleich Null gesetzt und für α gelöst werden kann. Der resultierende quadratische Ausdruck αα² + bα + c = 0 hat die folgenden Koeffizienten:
und kann zum Erhalt von zwei Werten von α gelöst werden. Diese zwei Werte zusammen mit 0 und 1 werden auf die Optimalität in der objektiven Funktion f(α) überprüft. Es sei angemerkt, dass α ∊ [0, 1] ist, so dass jeglicher Wert, welcher aus diesem Intervall herausfällt, vernachlässigt wird.
Fortfahrend mit der gegenwärtigen Erörterung können die folgenden heuristischen Algorithmen verwendet werden, um das obige Optimierungsproblem auf eine angenäherte Art und Weise zu lösen:
Heuristischer Algorithmus 1
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der folgende Algorithmus oder das folgende Verfahren dazu verwendet werden, um Benutzer auszuwählen und um Datenübertragungen zu Schedulen, um eine gegebene Leistungsmetrik zu optimieren (z. B. proportionale Fair-Metrik):

– Festlegung eines Grenzwerts θ, welcher verwendet wird, um starke Benutzer (z. B. Benutzer mit hohem SNR) und schwache Benutzer (z. B. Benutzer mit niedrigem SNR) zu trennen. Zum Beispiel kann θ in einem Bereich von 0 bis 10 dB gewählt werden.
– Separiere zu jedem Zeitpunkt t die K-Benutzer in zwei Gruppen, indem deren gegenwärtigem γ_i(t) mit dem Grenzwert θ verglichen wird.
– Wähle einen Benutzer von jeder Gruppe aus, indem ein gängiger Auswahl-Algorithmus verwendet wird (z. B. der standard-proportionale Fair-Algorithmus).
– Wähle die Leistungszuteilung α zwischen den zwei gewählten Benutzern wie oben beschrieben.

Der Algorithmus/das Verfahren wie oben beschrieben wird dazu verwendet, um zu jedem Zeitintervall t zwei Benutzer mit asymmetrischen Kanalbedingungen zu schedulen, um somit die Durchsatzverbesserung, welche durch Überlagerungs-Codierung (SC) erreicht wird, zu maximieren. Gleichzeitig ist dieser Algorithmus fair in dem proportionalen Fair-Sinn, indem die Benutzer jeder Gruppe unter Verwendung des proportionalen Fair-Algorithmus ausgewählt werden und indem die Leistungszuteilung α, welche die proportionale Fair-Metrik maximiert verwendet wird.
Heuristischer Algorithmus 2
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der folgende Algorithmus/das folgende Verfahren dazu verwendet werden, um Benutzer auszuwählen und Datenübertragungen zu schedulen, um eine gegebene Leistungsmetrik (z. B. die proportionale Fair-Metrik) zu optimieren:

– Auswahl eines Benutzers der K-Benutzer unter Verwendung des proportionalen Fair-Algorithmus.
– Sequenzielle Berücksichtigung eines zweiten Benutzers, der übriggebliebenen K – 1-Benutzer und Berechnung der optimalen Leistungszuteilung α wie oben beschrieben.
– Auswahl eines zweiten Benutzers zur Maximierung von f(α) wie oben definiert.

Wie aus der obigen Beschreibung entnommen werden kann, wählt dieser Algorithmus den ersten Benutzer auf eine faire Art und Weise (im proportionalen Fair-Sinn) und daraufhin basierend auf dieser ersten Auswahl erfolgt die Auswahl des zweiten Benutzers optimal in Übereinstimmung mit der proportionalen Fair-Metrik.
Heuristischer Algorithmus 3:
Nach einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der folgende Algorithmus oder das folgende Verfahren dazu verwendet werden, um Benutzer auszuwählen und Datenübertragungen zu schedulen, um eine gegebene Leistungsmetrik (z. B. proportionale Fair-Metrik) zu optimieren:

– Auswahl eines Benutzers (erster Benutzer) von K-Benutzern unter Verwendung des proportionalen Fair-Algorithmus.
– Auswahl eines zweiten Benutzers der übriggebliebenen K – 1-Benutzer zur Maximierung der Metrik R_i/<R_i> wobei <R_i> eine durchschnittliche Rate ist, welche unter Verwendung eines IIR-Filters erster Ordnung mit der Zeitkonstante t_c berechnet wurde.
– Auswahl einer Leistungszuteilung α wie obig beschrieben.

In diesem Fall maximiert die Auswahl des ersten Benutzers die Fairness wohingegen die Auswahl des zweiten Benutzers durchgeführt wird, um einen Multibenutzer-Diversitätsgewinn auszunützen, indem ein Benutzer mit einer guten Kanalqualität ausgewählt wird. Die Fairness wird wiederum erzielt indem die Leistungszuteilung α ausgewählt wird um die proportionale Fair-Metrik zu maximieren.
8 zeigt ein Diagramm, welches ein Übertragungsschema auf dem Forward-Link nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Im Gegensatz zum konventionellen TDM-Scheduling und Übertragungsschema, welches oben erwähnt wurde (z. B. Forward-Link TDM-Scheduling und Übertragung in einem gegenwärtigen IS-856-System), kann ein System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Datenübertragungen für mehrere (z. B. zwei) Benutzer zu einem gegebenen Zeitpunkt schedulen, um den Systemdurchsatz und die Leistung zu verbessern. Wie in 8 gezeigt, wählt und scheduled das System für jedes gegebene Zeitintervall Datenübertragungen für die beiden Benutzer wie oben beschrieben. Anstatt der Verschwendung einer wesentlichen Bandbreitenmenge um einen Benutzer zu einem Zeitpunkt zu bedienen, insbesondere jene Benutzer mit niedrigem SINR, wählt und scheduled das System nach verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung mehrere (z. B. zwei) Benutzer zur Datenübertragung zur Optimierung einer gegebenen Leistungsmetrik (z. B. der proportionalen Fair-Metrik). Zum Beispiel vermeidet die Basisstation durch Auswahl zweier Benutzer, einen mit sehr hohem SINR und einen weiteren mit niedrigem SINR und gleichzeitige Übertragung zu diesen beiden Benutzern, die Notwendigkeit, seine Bandbreite zwischen den beiden Benutzern aufzuteilen. Aus diesem Grund werden die Basisstation-Ressourcen vollständiger ausgenützt und der Systemdurchsatz wird erheblich verbessert. Noch einmal bezugnehmend auf das in 8 gezeigte Beispiel, in welchem zwei Benutzer zu einem gegebenen Zeitintervall ausgewählt werden, werden Benutzer 1 und Benutzer 9 während des Zeitintervalls T₁ bedient, Benutzer 2 und Benutzer 11 während des Zeitintervalls T₂ bedient, usw.
Nach einer Ausführungsform wird, wie hier beschrieben, nachdem der Scheduler mehrere (z. B. zwei) Benutzer zum Empfang von Datenübertragungen von der Basisstation ausgewählt hat, ein Multi-Benutzer-Paket erzeugt, welches Daten höherer Schichten für die mehreren Benutzer trägt. Nach einer Ausführungsform enthält das Multi-Benutzer-Paket (in diesem Beispiel 'erstes Paket' genannt) Anwendungsdaten für einen der Benutzer (z. B. dem Benutzer mit dem niedrigen SINR) und Kontrollinformationen (Signaldaten) für den anderen Benutzer (Benutzer mit dem hohen SINR). Ein weiteres Paket (in diesem Beispiel 'zweites Paket' genannt) wird daraufhin dem Multi-Benutzer-Paket überlagert. Das zweite Paket enthält Anwendungsdaten für die Benutzer, welche einen SINR aufweisen. Nach einer Ausführungsform ist das zweite Paket codiert, so dass es sich wie zufällige Interferenz zu dem Multi-Benutzer-Paket verhält.
9 zeigt ein Beispiel eines Multi-Benutzer-Pakets gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Verschiedene Formate von Multi-Benutzer-Paketen sind zusammen in der US-Patentanmeldung Serien-Nr. 10/368,887, Titel "Variable Packet Length for High Packet Data Rate Communications", angemeldet am 03. Februar 2003, beschrieben. Wie in 9 gezeigt, ist das Multi-Benutzer-Paket 910 ein einzelnes physikalisches Schichtpaket, welches höherschichtige Nutzdaten enthält, welche an mehrere Benutzer adressiert sind. In diesem Beispiel beinhaltet das Multi-Benutzer-Paket 910 ein gemultiplextes MAC-Schichtpaket, Formatfeld (FMT), CRC und Nachlauf-Bits. Nach einer Ausführungsform wird der FMT-Wert (z. B. "00") dazu verwendet, um anzuzeigen, dass das physikalische Schichtpaket (Physical Layer, PL) ein gemultiplextes Paket ist. Das MAC-Schichtpaket wird aus den zwei Sicherheitsschicht-(Security-Layer, SL)-Paketen und einem inneren CRC gebildet. Jedes SL-Paket hat einen entsprechenden MAC-ID-Wert (z. B. 5 für das SL-Paket 1 und 7 für das SL-Paket 2). Jedes SL-Paket wird mit einem Sub-Packet-Identification (SPID)-Feld und einem LENgth-Indicator (LEN)-Feld angehängt. Es sollte durch einen Fachmann verstanden werden, dass dies lediglich ein Beispiel verschiedener Formate darstellt, welche verwendet werden können, um ein Multi-Benutzer-Paket zu erzeugen, und dass die Lehre der vorliegenden Erfindung nicht auf ein besonderes Format oder Mittel, welche zur Erzeugung eines Multi-Benutzer-Paketes, welches höhere Nutzdaten, welche an verschiedene Benutzer adressiert sind, enthält, beschränkt werden soll.
10 zeigt ein Beispiel eines Multi-Benutzer-Pakets, welchem ein weiteres Paket überlagert ist. Wie in der 10 gezeigt, ist das Multi-Benutzer-Paket in diesem Fall ein einzelnes physikalisches Schichtpaket, welches höhere Nutzdaten für zwei Benutzer (z. B. Benutzer 1 mit hohem SINR und Benutzer 2 mit niedrigem SINR) enthält. In diesem Beispiel enthält das Multi-Benutzer-Paket (ebenso als erstes Paket in diesem Beispiel bezeichnet) Anwendungsdaten für Benutzer 2 und Signaldaten für Benutzer 1. Nach einer Ausführungsform können die Signaldaten oder Kontrollinformationen, welche an den Benutzer 1 adressiert sind, Codierungs-, Modulations- und Verschlüsselungs-Parameter usw. enthalten, welche mit einem weiteren physikalischen Schichtpaket (in diesem Beispiel als zweites Paket bezeichnet) zugeordnet sein können, welches dem Multi-Benutzer-Paket überlagert ist und gleichzeitig mit dem Multi-Benutzer-Paket übertragen wird. Das Multi-Benutzer-Paket wird erzeugt und mit einer Datenrate gesendet, welche niedrig genug ist, so dass beide Benutzer eine Demodulierung vornehmen können. Nach Empfang der Signaldaten, welche in dem Multi-Benutzer-Paket eingebettet sind, subtrahiert der Hoch-SINR-Benutzer den Beitrag des Multi-Benutzer-Pakets von dem empfangenen Signal und verwendet das resultierende Signal um das zweite Paket zu extrahieren, dessen Codierungs-Parameter durch die Signaldaten spezifiziert wurden. Aus diesem Grund wird der Niedrig-SINR-Benutzer durch den Großteil des Multi-Benutzer-Paketes bedient, wohingegen der Hoch-SINR-Benutzer durch das zweite Paket bedient wird, welches dem Multi-Benutzer-Paket überlagert wurde.
11 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Datenübertragung in einem drahtlosen Kommunikationssystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie oben in der 2 beschrieben, kann das Kommunikationssystem in diesem Beispiel eine oder mehrere Basisstationen beinhalten. Jede Basisstation kann eine Anzahl von Benutzerstationen bedienen. Im Block 1110 werden Signalqualitätsangaben von einer oder mehreren Benutzerstationen empfangen, welche durch eine erste Basisstation bedient werden. Wie oben erwähnt, kann jede Benutzerstation die Signalqualität der Signale, welche von der ersten Basisstation empfangen wurden, messen und eine Anfrage für eine bestimmte Übertragungsrate (z. B. eine DRC-Nachricht) basierend auf der gemessenen Signalqualität an die erste Basisstation übermitteln. Nochmals, in anderen Ausführungsformen, können die Benutzerstationen Signalqualitätsmessungen zu der Basisstation in anderen Formaten (z. B. quantisierte SINR-Werte, usw.) übertragen. Nach einer Ausführungsform werden die Signalqualitätsangaben (z. B. DRC-Nachrichten), welche von den Benutzerstationen empfangen wurden, zu dem Scheduler/Controller dazu verwendet, um mehrere Stationen (z. B. eine erste Station und eine zweite Station zur Auswahl von Datenübertragungen von der ersten Station (an Block 1120) auszuwählen. Wie oben beschrieben, können verschiedene Algorithmen und Verfahren dazu verwendet werden, um die mehreren (z. B. zwei) Benutzerstationen auszuwählen, um eine gegebene Leistungsmetrik (z. B. die proportionale Fair-Metrik) zu optimieren. Nach einer Ausführungsform weist einer der beiden Benutzerstationen (z. B. die ersten Benutzerstation) eine relativ hohe Signalqualität auf und die andere Benutzerstation (z. B. die zweite Benutzerstation) eine relativ niedrige Signalqualität auf. Nochmals, gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können weitere Arten von Informationen ebenfalls berücksichtigt werden, um die Benutzerstationen auszuwählen. Solche Informationen können z. B. Warteschlangen-Informationen und Quality-of-Service (QoS)-Informationen einschließen. In Block 1130 wird ein Multi-Benutzer-Paket (als erstes Paket in diesem Beispiel bezeichnet) erzeugt, welches Kontroll-Informationen und Signaldaten von der ersten Benutzerstation und Anwendungsdaten von der zweiten Benutzerstation enthält. In Block 1140 wird ein zweites Paket, welches Anwendungsdaten für die erste Benutzerstation enthält, dem ersten Paket überlagert. In Block 1150 werden das erste und zweite Paket gleichzeitig von der ersten Basisstation an die ersten und zweiten Benutzerstationen übertragen.
12 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Datenverarbeitung in einem drahtlosen Kommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Block 1210 werden erste und zweite Pakete, die von einer ersten Basisstation übertragen wurden, an einer ersten Benutzerstation empfangen. Das erste Paket ist ein Multi-Benutzer-Paket, welches Signaldaten für die erste Benutzerstation und Anwendungsdaten für eine zweite Benutzerstation enthält. Das zweite Paket enthält Anwendungsdaten für die erste Benutzerstation und ist dem ersten Paket überlagert. Nach einer Ausführungsform geben die Signaldaten in dem ersten Paket die Codierung, Modulation und/oder Verschlüsselungs-Parameter des zweiten Pakets an. In Block 1220 werden Signaldaten für die erste Benutzerstation von dem ersten Paket abgerufen. Nach einer Ausführungsform subtrahiert die erste Benutzerstation nach Empfang der in dem Multi-Benutzer-Paket eingebetteten Signaldaten den Beitrag des Multi-Benutzer-Pakets von dem empfangenen Signal. In Block 1230 verwendet die erste Benutzerstation die Signaldaten, welche von dem ersten Paket abgerufen wurden, um das zweite Paket zu extrahieren.
Nochmals, es sollte durch einen Fachmann verstanden werden, dass die Lehren der vorliegenden Erfindung auch auf Fälle angewendet werden können, wenn mehrere Benutzer ausgewählt werden, um Datenübertragungen von der Basisstation zu jedem gegebenen Zeitintervall zu empfangen. Im allgemeinen Fall wird ein Multi-Benutzer-Paket mit einer Datenrate, welche durch die Paket-Preamble angegeben ist, übertragen und durch alle Benutzer, deren SNR ausreichend ist, um das Paket zu entschlüsseln, entschlüsselt. Nach erfolgreicher Entschlüsselung analysieren die Benutzer die physikalischen Schichtdaten, um jegliche höherschichtige Nutzdaten, welche für sie bestimmt sein könnten, zu extrahieren und um den Rest des physikalischen Schichtpaketes zu verwerfen.
Zum Beispiel bezeichnet 1, 2, ..., K die Benutzer in abnehmender Reihenfolge der Kanal-SNR, welche gegenwärtig durch das Überlagerungs-Codierungs-Scheduling gescheduled sind. Nach einer Ausführungsform wird das Code-Wort C_K, welches für den Benutzer mit dem niedrigsten SNR bestimmt ist, dazu verwendet, um ein Multi-Benutzer-Paket zu verschlüsseln. In diesem Beispiel ist das Multi-Benutzer-Paket dazu verwendet, um Anwendungsdaten für den k-ten Benutzer zu tragen, als auch um Kontroll-Informationen für weitere Benutzer zu tragen, welche gleichzeitig durch Überlagerungs-Codierung bedient werden. Wie oben beschrieben, kann die Kontrollinformation dazu verwendet werden, um die Identität der weiteren Benutzer, welche bedient werden, als auch die Codierungs-, Modulations- und Verschlüsselungs-Parameter, welche mit den weiteren Code-Worten verknüpft sind, welche dem Code-Wort C_K überlagert sind, anzugeben. Sobald die Benutzer mit einem Kanal-SNR, welches besser ist als das des Niedrigst-SNR-Benutzers, das Code-Wort C_K entschlüsseln, befähigt die Kontroll-Information, welche in dem Paket enthalten ist, die weiteren gescheduleden Benutzer, um aufeinander folgend die übriggebliebenen einander überlagernden Pakete zu decodieren und Interferenzen aufzuheben, bis sie das Paket decodieren, welches für sie bestimmte Anwendungsdaten enthält.
Somit können in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, wie in dem oben beschriebenen Beispiel mehrere (z. B. M-Pakete) einander überlagert sein. Nach einer Ausführungsform kann das niedrigste Schichtpaket Kontroll-/Signalinformationen über all die höherschichtigen Pakete enthalten. In diesem Fall muss nur das niedrigste Schichtpaket ein Multi-Benutzer-Paket sein. Die weiteren Pakete können entweder Einzel-Benutzer-Pakete oder Multi-Benutzer-Pakete sein, abhängig von den verschiedenen Anwendungen und Implementierungen der Erfindung. Sobald die überlagerten M-Pakete empfangen werden, können diese, wie oben beschrieben, durch die entsprechenden Benutzer decodiert werden, um die Anwendungsinformation, welche für diese bestimmt ist, zu extrahieren.
Alternativ können gemäß einer weiteren Ausführungsform die mehreren Pakete einander wie folgt überlagert sein. Ein Paket einer bestimmten Schicht könnte Kontroll-/Signalinformationen (z. B. Codierungs-, Modulations-, Block-Länge, usw.) über das Paket der nächsthöheren Schicht enthalten. In dieser Ausführungsform sind Niedrig-Schicht-Pakete Multi-Benutzer-Pakete, wohingegen das Paket der höheren Schicht ein Multi-Benutzer-Paket sein oder nicht sein kann. Beispielsweise kann das höchste Schichtpaket Anwendungsdaten für mehrere Benutzer mit hohem SNR beinhalten.
Der Fachmann wird verstehen, dass Informationen und Signale durch jegliche Vielfalt verschiedener Technologien und Techniken gegeben sein können. Zum Beispiel können Daten, Anweisungen, Befehle, Informationen, Signale, Bits, Symbole und Chips, auf welche in der obigen Beschreibung Bezug genommen wurde, durch Spannungen, Ströme, elektromagnetische Wellen, Magnetfelder oder -partikel, optische Felder oder Partikel oder Kombinationen derselben gegeben sein.
Der Fachmann wird ferner verstehen, dass verschiedene illustrative Logikblöcke, Module, Schaltkreise und Algorithmus-Schritte, welche in Verbindung mit den hier offenbarten Ausführungsformen beschrieben sind, als elektronische Hardware, Computersoftware oder Kombinationen von beidem implementiert sein können. Um die Austauschbarkeit von Hardware und Software darzustellen, wurden verschiedene illustrative Komponenten, Blöcke, Module, Schaltkreise und Schritte allgemein in Bezug auf ihre Funktionalität obig beschrieben. Ob eine solche Funktionalität als Hardware oder Software implementiert ist, hängt von den besonderen Anwendungen und den Design-Einschränkungen ab, welche dem Gesamtsystem auferlegt sind. Geübte Fachleute können die beschriebene Funktionalität auf verschiedene Art und Weise für jede spezielle Applikation implementieren, jedoch sollten solche Implementierungen nicht als Ursache einer Abweichung von dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung interpretiert werden.
Die verschiedenen illustrativen logischen Blöcke, Module und Schaltkreise, welch in Verbindung mit den hierin offenbarten Ausführungsformen beschrieben sind, können implementiert oder durchgeführt werden durch einen Allzweckprozessor, einen digitalen Signalprozessor (DSP), ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (Applikation specific integrated circuit, ASIC), ein Field Programmable Gate Array (FPGA) oder anderes programmierbares Logikgerät, diskretes Gate oder Transistorlogik, diskrete Hardwarekomponenten oder jegliche Kombination derselben, um die hierin beschriebenen Funktionen durchzuführen. Ein Allzweckprozessor kann ein Mikroprozessor sein, alternativ dazu kann der Prozessor jeder konventionelle Prozessor, Controller, Mikrocontroller oder jede State Machine sein. Ein Prozessor kann als Kombination von Computergeräten implementiert werden, z. B. einer Kombination eines DSP und eines Mikroprozessors, einer Vielzahl von Mikroprozessoren, einem oder mehreren Mikroprozessoren in Verbindung mit einem DSP-Kern oder anderer solcher Konfigurationen.
Die Schritte eines Verfahrens oder Algorithmus, welche in Verbindung mit den hierin geoffenbarten Ausführungsformen beschrieben sind, können direkt in Hardware, Softwaremodule, welche durch einen Prozessor ausgeführt werden oder in Kombination der beiden verkörpert sein. Ein Softwaremodul kann in einem RAM-Speicher, Flash-Speicher, ROM-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher, Registern, Festplatte, einer "Removable Disc", einer CD-ROM oder jeglicher anderer Art von Speichermedium, welches nach dem Stand der Technik bekannt ist, sich befinden. Ein beispielhaftes Speichermedium ist an den Prozessor angekoppelt, so dass der Prozessor Informationen von dem Speichermedium lesen kann und Informationen auf das Speichermedium schreiben kann. Alternativ dazu kann das Speichermedium in dem Prozessor enthalten sein. Der Prozessor und das Speichermedium können sich in einem ASIC befinden. Das ASIC kann sich in einem Benutzerterminal befinden. Alternativ dazu können der Prozessor und das Speichermedium sich als diskrete Komponenten in einem Benutzerterminal befinden.

Claims

Verfahren zur Datenverarbeitung in einem Kommunikationssystem (200), umfassend: – Empfang von Angaben zur Signalqualität, welche einer Vielzahl von Benutzerstationen (210) zugeordnet sind; – Auswahl einer ersten Benutzerstation (210) und einer zweiten Benutzerstation (210) zum Empfang von Daten von einer Basisstation (220), basierend auf den Angaben zur Signalqualität; – Erzeugung eines ersten Pakets, welches Signaldaten für die erste Benutzerstation (210) und Anwendungsdaten für die zweite Benutzerstation (210) enthält; – Überlagerung eines zweiten Paketes unter Verwendung von Überlagerungs-Codierung dem ersten Paket, wobei das zweite Paket Anwendungsdaten für die erste Benutzerstation (210) enthält; und – Übertragung der ersten und zweiten Pakete gleichzeitig von der Basisstation (220) zu den ersten und zweiten Benutzerstationen (210).
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend: – Empfang der ersten und zweiten Pakete an der ersten Benutzerstation (210); – Abrufen von Signaldaten für die erste Benutzerstation (210) von dem ersten Paket; und – Extrahieren von Anwendungsdaten für die erste Benutzerstation (210) aus dem zweiten Paket unter Verwendung der Signaldaten, welche von dem ersten Paket abgerufen wurden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Signaldaten Informationsverarbeitungsparameter enthalten, welche von der ersten Benutzerstation (210) verwendet werden, um die Anwendungsdaten in dem zweiten Paket zu verarbeiten.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Informationsverarbeitungsparameter Codierungs- und Modulationsparameter enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Angabe der Signalqualität, welche jeder Benutzerstation (210) zugeordnet ist, einem Signal-Rausch- und Interferenzverhältnis (SINR) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend: – Messen an jeder der Vielzahl von Benutzerstationen (210) die Qualität von Signalen, welche von der Basisstation (220) empfangen werden; und – Übertragung von Informationen, welche die gemessene Qualität repräsentieren an die Basisstation (220).
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Übertragung umfasst: – Bestimmung, basierend auf der gemessenen Qualität, eine gewünschten Datenrate, welche durch die entsprechende Benutzerstation (210) unterstützt wird; und – Senden einer Nachricht, welche die gewünschte Datenrate angibt, von der entsprechenden Benutzerstation (210) zu der Basisstation (220).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Angabe der Signalqualität, welche mit jeder Benutzerstation (210) verknüpft ist, der gewünschten Datenrate entspricht, welche durch die entsprechende Benutzerstation (210) angefordert wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Tabelle dazu verwendet wird, um die Angaben zur Signalqualität, welche mit der Vielzahl von Benutzerstationen (210) verknüpft sind, zu verfolgen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die erste Benutzerstation (210), verglichen mit der zweiten Benutzerstation (210), eine relativ höhere gewünschte Datenrate aufweist.
Vorrichtung zur Informationsverarbeitung, umfassend: – Empfänger, wobei der Empfänger dazu ausgebildet ist, um Angaben zur Signalqualität, welche mit einer Vielzahl von Benutzerstationen (210) verknüpft sind, zu empfangen; – Controller (230), wobei der Controller dazu ausgebildet ist, um von der Vielzahl von Benutzerstationen (210) eine erste Benutzerstation (210) und eine zweite Benutzerstation (210) zum Empfang von Daten von einer Basisstation (220) basierend auf den Angaben zur Signalqualität auszuwählen; und – Sender, wobei der Sender zur Übertragung eines ersten Pakets und eines zweiten Pakets, welche einander durch die Verwendung von Überlagerungs-Codierung überlagert sind, an die ersten und zweiten Benutzerstationen (210) zu übertragen, wobei das erste Paket Signaldaten für die erste Benutzerstation (210) und Anwendungsdaten für die zweite Benutzerstation (210) enthält, wobei das zweite Paket Anwendungsdaten für die erste Benutzerstation (210) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Benutzerstation (210) dazu ausgebildet ist, um auf den Empfang hin der ersten und zweiten Pakete entsprechende Signaldaten von dem ersten Paket abzurufen und die Anwendungsdaten von dem zweiten Paket zu extrahieren, indem die Signaldaten verwendet werden, welche von dem ersten Paket abgerufen wurden.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Signaldaten Informationsverarbeitungsparameter enthalten, welche von der ersten Benutzerstation (210) zur Verarbeitung der Anwendungsdaten in dem zweiten Paket verwendet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei Informationsverarbeitungsparameter Codierungs- und Modulationsparameter enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Signalqualität, welche jeder Benutzerstation (210) zugeordnet ist, einem Signal-zu-Rausch- und Interferenzverhältnis (SINR) entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Signalqualität, welche jeder Benutzerstation (210) zugeordnet ist, auf einem Pilotsignal basierend gemessen wird, welches von der Basisstation (220) empfangen wurde.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei jede Benutzerstation (210) dazu ausgebildet ist, um basierend auf der Signalqualität, welche an der jeweiligen Benutzerstation (210) gemessen wurde, an die Basisstation (220) eine gewünschte Datenrate für eine Datenübertragung von der Basisstation (220) zu der entsprechenden Benutzerstation (210) zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Tabelle verwendet wird, um die Angaben der Signalqualität, welche mit der Vielzahl von Benutzerstationen (210) verknüpft sind, zu verfolgen.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Signalqualität, welche mit jeder Benutzerstation (210) verknüpft ist, der gewünschten Datenrate für die Übertragung, welche durch die entsprechende Benutzerstation (210) angefordert wurde, entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die erste Benutzerstation (210) verglichen mit der zweiten Benutzerstation (210) eine relativ höhere gewünschte Datenrate aufweist.
Vorrichtung zur Informationsverarbeitung nach Anspruch 11, wobei die besagte Information Daten in einem Kommunikationssystem (200) sind, weiter umfassend: – Mittel zur Erzeugung eines ersten Pakets, welches Signaldaten für die erste Benutzerstation (210) und Anwendungsdaten für die zweite Benutzerstation (210) enthält; – Mittel zur Überlagerung eines zweiten Pakets über das erste Paket, wobei das zweite Paket Anwendungsdaten für die erste Benutzerstation (210) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 21, weiter umfassend: – Mittel zum Empfang der ersten und zweiten Pakete an der ersten Benutzerstation (210); – Mittel zum Abrufen von Signaldaten für die erste Benutzerstation (210) von dem ersten Paket; und – Mittel zum Extrahieren von Anwendungsdaten für den ersten Benutzer aus dem zweiten Paket unter Verwendung der Signaldaten, welche von dem ersten Paket abgerufen wurden.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Angabe der Signalqualität, welche mit jeder Benutzerstation (210) verknüpft ist, für eine Datenübertragung von der Basisstation (220) zu der entsprechenden Benutzerstation (210) als eine gewünschte Datenrate zu der Basisstation (220) übertragen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei eine Tabelle verwendet wird, um die gewünschten Datenraten, welche durch die Vielzahl von Benutzerstationen (210) angefordert wurden, zu verfolgen.
Kommunikationssystem (200), umfassend: – eine Basisstation (220); – eine Vielzahl von Benutzerstationen (210), ausgebildet zur Kommunikation mit der Basisstation (220) über eine Kommunikationsverbindung, wobei die Basisstation (220) dazu ausgebildet ist, um unter der Vielzahl von Benutzerstationen (210) zumindest zwei Benutzerstationen (210) auszuwählen, einschließend eine erste Benutzerstation (210) und eine zweite Benutzerstation (210), um Daten von der Basisstation (220) basierend auf Datenraten für eine Datenübertragung, welche durch jede der Vielzahl der Benutzerstationen (210) unterstützt wird, zu empfangen, und wobei die Basisstation (220) dazu ausgebildet ist, um gleichzeitig ein erstes Paket und ein zweites Paket, welche einander unter Verwendung von Überlagerungs-Codierung überlagert sind, an die erste und zweite Benutzerstation (210) zu übertragen, wobei das erste Paket Signaldaten für die erste Benutzerstation (210) und Anwendungsdaten für die zweite Benutzerstation (210) enthält, wobei das zweite Paket Anwendungsdaten für die erste Benutzerstation (210) enthält.
Kommunikationssystem (200) nach Anspruch 25, wobei die erste Benutzerstation (210) dazu ausgebildet ist, um auf den Empfang hin der ersten und zweiten Pakete entsprechende Signaldaten von dem ersten Paket abzurufen und Anwendungsdaten von dem zweiten Paket zu extrahieren unter Verwendung der Signaldaten, welche von dem ersten Paket abgerufen wurden.
Kommunikationssystem (200) nach Anspruch 25, wobei die Datenraten, welche durch jede Benutzerstation (210) unterstützbar sind, der Signalqualität entsprechen, welche an jeder Benutzerstation (210) empfangen werden.
Kommunikationssystem (200) nach Anspruch 25, wobei die Signalqualitäten, welche an jeder Benutzerstation (210) empfangen werden, einem Signal-Rausch- und Interferenzverhältnis (SINR) entsprechen, welches an jeder entsprechenden Benutzerstation (210) gemessen wird.
Kommunikationssystem (200) nach Anspruch 25, wobei eine Tabelle dazu verwendet wird, um die Datenraten, welche mit der Vielzahl der Benutzerstationen (210) verknüpft sind, zu verfolgen.
Maschinenlesbares Medium, umfassend Anweisungen, welche, wenn diese durch eine Maschine ausgeführt werden, die Maschine dazu veranlassen, Operationen durchzuführen, umfassend: – Auswahl einer ersten Benutzerstation (210) und einer zweiten Benutzerstation (210) aus einer Vielzahl von Benutzerstationen (210) zum Empfang von Daten von einer Basisstation (220) basierend auf Angaben von Signalqualitäten, welche mit der besagten Vielzahl von Benutzerstationen (210) verknüpft sind; – Erzeugen eines ersten Pakets, welches Signaldaten für die erste Benutzerstation (210) und Anwendungsdaten für die zweite Benutzerstation (210) enthält; – Überlagerung unter Verwendung von Überlagerungs-Codierung eines zweiten Pakets über das erste Paket, wobei das zweite Paket Anwendungsdaten für die erste Benutzerstation (210) enthält; und – Übertragung der ersten und zweiten Pakete gleichzeitig von der Basisstation (220) zu den ersten und zweiten Benutzerstationen (210).
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 30, wobei die durchgeführten Operationen weiter einschließen: – Empfang der ersten und zweiten Pakete an der ersten Benutzerstation (210); – Abrufen von Signaldaten für die erste Benutzerstation (210) von dem ersten Paket; und – Extrahieren von Anwendungsdaten für die erste Benutzerstation (210) aus dem zweiten Paket unter Verwendung von Signaldaten, welche von dem ersten Paket abgerufen wurden.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 30, wobei die Qualität der Signale, welche an jeder Benutzerstation (210) empfangen wurden, einem Signal-Rausch- und Interferenzverhältnis (SINR) entsprechen, welches an der entsprechenden Benutzerstation gemessen wurde.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 30, wobei die Qualität der Signale, welche an jeder Benutzerstation (210) empfangen wird, einer Datenrate entspricht, welche durch die entsprechende Benutzerstation (210) zur Datenübertragung von der Basisstation (220) zu der entsprechenden Benutzerstation (210) angefordert wurde.
Verfahren zur Datenverarbeitung nach Anspruch 1, wobei von der Vielzahl von Benutzerstationen (210) ein Satz von K-Benutzerstationen (210) zum Empfang von Daten von einer Basisstation (220) ausgewählt werden, basierend zumindest teilweise auf den empfangenen Angaben zur Signalqualität; und wobei mehrere Pakete, welche einander überlagert sind, zusammen von der Basisstation (220) zu den K-Benutzerstationen (210) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei ein Paket der niedrigsten Schicht der überlagerten Pakete ein Multi-Benutzerpaket umfasst, welches Anwendungsinformationen für eine erste Benutzerstation (210) enthält, welches die niedrigste Schicht-Signalqualität in dem Satz und Kontrollinformationen für andere Benutzerstationen (210) in dem Satz enthält.
Verfahren nach Anspruch 35, weiter umfassend: – Empfang der überlagerten Pakete an der zweiten Benutzerstation (210); – Abrufen von Kontrollinformationen für die zweite Benutzerstation (210) von dem Paket der niedrigsten Schicht in den empfangenen überlagerten Paketen; und – Extrahieren von Anwendungsinformationen, welche der zweiten Benutzerstation (210) zugedacht sind, aus den übriggebliebenen Paketen der empfangen überlagerten Pakete.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei ein Paket in einer niedrigeren Schicht in den überlagerten Paketen Kontrollinformationen für ein Paket einer nächsthöheren Schicht der überlagerten Pakete enthält.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei das Paket der niedrigeren Schicht der überlagerten Pakete ein Multi-Benutzerpaket umfasst, welches Anwendungsdaten für einen entsprechenden Benutzer und Kontrollinformationen für einen weiteren Benutzer einer nächsthöheren Schicht enthält.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei ein Paket der höchsten Schicht der überlagerten Pakete ein Multi-Benutzerpaket umfasst, welches Anwendungsdaten für eine Vielzahl von Benutzerstationen (210) in dem Satz enthält.
Vorrichtung zur Informationsverarbeitung nach Anspruch 11, wobei: – der Controller (230) dazu ausgebildet ist, um aus der Vielzahl von Benutzerstationen (210) einen Satz von mehreren Benutzerstationen (210) auszuwählen, um Daten von der Basisstation (220) zu empfangen, basierend zumindest teilweise auf Angaben zur Signalqualität, welche mit der Vielzahl der Benutzerstationen (210) verknüpft ist; und – der Sender dazu ausgebildet ist, um mehrere Pakete einander überlagert zu den mehreren Benutzerstationen (210) zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 40, wobei ein Paket der niedrigsten Schicht in den überlagerten Paketen ein Multi-Benutzerpaket umfasst, welches Anwendungsinformationen für eine erste Benutzerstation (210) der niedrigsten Signalqualitätsschicht in dem Satz und Kontrollinformationen für andere Benutzerstationen (210) in dem Satz enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 40, wobei eine zweite Benutzerstation (210) dazu ausgebildet ist, um auf den Empfang hin der überlagerten Pakete Kontrollinformationen für die zweite Benutzerstation (210) von dem Paket der niedrigsten Schicht in den empfangenen überlagerten Paketen abzurufen und Anwendungsinformationen, welche der zweiten Benutzerstation (210) zugedacht sind, aus den übriggebliebenen Paketen der empfangenen überlagerten Pakete zu extrahieren.
Vorrichtung nach Anspruch 40, wobei ein Paket einer niedrigeren Schicht in überlagerten Paketen Kontrollinformationen für ein Paket einer nächsthöheren Schicht der überlagerten Pakete enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei das Paket der niedrigeren Schicht der überlagerten Pakete ein Multi-Benutzerpaket enthält, welches Anwendungsdaten für einen entsprechenden Benutzer und Kontrollinformationen für einen weiteren Benutzer einer nächst höheren Schicht enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei ein Paket der höchsten Schicht der überlagerten Pakete ein Multi-Benutzerpaket enthält, welches Anwendungsdaten für mehrere Benutzerstationen (210) in dem Satz enthält.
Verfahren zur Datenverarbeitung, umfassend: – Empfang von mehreren Paketen, welche einander durch Überlagerungs-Codierung überlagert sind, an der ersten Benutzerstation (210), wobei die mehreren Pakete ein erstes Paket und ein zweites Paket einschließen; – Abrufen von Signaldaten für die erste Benutzerstation (210) von dem ersten Paket; und – Extrahieren von Anwendungsdaten für die erste Benutzerstation (210) aus dem zweiten Paket unter Verwendung der Signaldaten, welche von dem ersten Paket abgerufen wurden.
Verfahren nach Anspruch 46, wobei die Signaldaten Informationsverarbeitungsparameter enthalten, welche von der ersten Benutzerstation (210) zur Verarbeitung der Anwendungsdaten in dem zweiten Paket verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 47, wobei die Informationsverarbeitungsparameter Codierungs- und Modulationsparameter enthalten.
Vorrichtung zur Datenverarbeitung, umfassend: – einen Empfänger, wobei der Empfänger dazu ausgebildet, um mehrere Pakete, welche einander überlagert sind, durch Überlagerungs-Codierung zu empfangen, wobei die mehreren Pakete ein erstes Paket und ein zweites Paket enthalten; – einen Decoder, welcher dazu ausgebildet ist, um die mehreren Pakete zu decodieren, wobei der Decoder dazu ausgebildet ist, um Signaldaten für einen ersten Benutzer von dem ersten Paket abzurufen und um Anwendungsdaten für den ersten Benutzer von dem zweiten Paket unter Verwendung der von dem ersten Paket abgerufenen Signaldaten zu extrahieren.
Vorrichtung nach Anspruch 49, wobei die Signaldaten Informationsverarbeitungsparameter enthalten, welche von dem Decoder zur Verarbeitung der Anwendungsdaten, welche in dem zweiten Paket enthalten sind, verwendet werden.