專利名稱：用于在寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)中分配下行鏈路突發(fā)塊的時間和頻率范圍的調(diào)度器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及無線通信系統(tǒng)。 一些實(shí)施例涉及寬帶無線接
入(BWA)網(wǎng)絡(luò)，例如使用正交頻分多址(OFDMA)幀進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
在寬帶無線接入(BWA)網(wǎng)絡(luò)中，基站可以通過發(fā)送包括跟隨有多個 突發(fā)塊(burst)的前同步碼的下行鏈路子幀，與一個或多個用戶臺進(jìn)行通 信。突發(fā)塊可以分別指向特定用戶臺并且可以通過一個或若干子信道來發(fā) 送。然而，由于在各個用戶臺與基站之間的信道特性可能不同并且可能隨 時間和/或頻率變化，所以可能沒有有效使用一些傳統(tǒng)BWA網(wǎng)絡(luò)的信道帶 寬。
因此， 一般地需要BWA網(wǎng)絡(luò)和方法能夠更有效地使用信道帶寬，以便 提高吞吐量。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)；
圖2是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的調(diào)度器、突發(fā)塊分配單元和下行鏈路
映射生成器的功能方框圖3A和3B示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的OFDMA下行鏈路子幀的
實(shí)例；以及
圖4是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的子幀時間和頻率分配過程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下描述和附圖充分地說明了本發(fā)明的具體實(shí)施例，以使得本領(lǐng)域技 術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)這些實(shí)施例。其它實(shí)施例可以引入結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣
的、過程的以及其它變化。實(shí)例僅代表可能的變形。除非明確地需要，單 獨(dú)的部件和功能是可選的，并且操作順序可以變化。 一些實(shí)施例的部分和 特征可以包括在其它實(shí)施例中或者被其它實(shí)施例的一部分和特征替代。在 權(quán)利要求中提出的本發(fā)明實(shí)施例包含這些權(quán)利要求的所有有效等價體。本 發(fā)明實(shí)施例在這里可以單獨(dú)地或統(tǒng)一地被稱為"發(fā)明"，這僅是為了方便而 不是旨在將本申請的范圍限于任何單個發(fā)明或發(fā)明概念，如果事實(shí)上公開 了一個以上的發(fā)明或發(fā)明概念。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的寬帶無線接入(BWA)網(wǎng)絡(luò)。BWA 網(wǎng)絡(luò)100可以包括基站106和一般性地示為SS #1、 SS #2和SS #N的多個 用戶臺(SS) 120。基站106可以使用天線118通過將下行鏈路子幀116發(fā) 送到一個或多個用戶臺120以及從一個或多個用戶臺120接收上行鏈路子 幀(未示出)來與用戶臺120通信。下行鏈路子幀116可以包括用于各個 用戶臺120的下行鏈路突發(fā)塊?；?06和各個用戶臺120可以通過一個 信道110進(jìn)行通信。各個信道110的信道特性可以不同并且可以隨時間和 頻率而變化。在一些實(shí)施例中，基站106可以基于這些信道110各自的特 性來調(diào)度下行鏈路突發(fā)塊。
根據(jù)一些實(shí)施例，可以基于在用戶臺120與基站106之間信道100的 單獨(dú)的信道特性等，來確定下行鏈路突發(fā)塊的頻率和時間范圍。在一些實(shí) 施例中，還可以基于用戶臺120的數(shù)據(jù)需求來確定下行鏈路突發(fā)塊的頻率 和時間范圍。下文將更具體地描述這些實(shí)施例。用戶臺120的個數(shù)的范圍 可以從少達(dá)一個用戶臺到多達(dá)十個或更多用戶臺。在一些實(shí)施例中，用戶 臺120的個數(shù)可以多達(dá)數(shù)百，盡管本發(fā)明的范圍在這一方面不受限制。
在一些實(shí)施例中，基站106可以執(zhí)行兩步下行鏈路突發(fā)塊調(diào)度方案。 在一些實(shí)施例中，可以通過考慮單獨(dú)通信信道110的數(shù)據(jù)速率和等待發(fā)送 到各個用戶臺102的數(shù)據(jù)總量，來提高網(wǎng)絡(luò)100的吞吐量，在部分這些實(shí) 施例中，通過考慮單獨(dú)通信信道110的數(shù)據(jù)速率和等待發(fā)送到各個用戶臺 102的數(shù)據(jù)總量，可以提高并且可能優(yōu)化和/或最大化網(wǎng)絡(luò)100的吞吐量。 在這些實(shí)施例中，可以考慮調(diào)度度量的兩個最大值，以允許基站106能夠 為下行鏈路突發(fā)塊調(diào)度確定更優(yōu)方案。在一些實(shí)施例中，針對相同的子信 道可以考慮用于用戶臺的調(diào)度度量的兩個最大值，以及針對相同的用戶臺
可以考慮用于子信道的調(diào)度度量的兩個最大值。在一些實(shí)施例中，基于兩 個最大值之間的最大差值，為用戶臺分配信道容量。下文將更具體地討論 這些實(shí)施例。
在該兩步方法的一些實(shí)施例中，第一步可以包括為各個子信道確定用
于各個用戶臺120的調(diào)度度量的兩個最大值，以及為各個用戶臺120確定 用于各子信道的調(diào)度度量的兩個最大值。第二步可以包括基于調(diào)度度量的 兩個最大值之間的最大差值，為用戶臺120分配信道容量。
在一些實(shí)施例中，基站106和用戶臺120可以根據(jù)使用多載波通信信 道的多址技術(shù)，例如OFDMA，發(fā)送通信信號。多載波通信信道可以在預(yù)定 頻譜內(nèi)并且可以包括多個正交子載波。在一些實(shí)施例中，信號可以由近間 距的正交頻率復(fù)用(OFDM)子載波定義。各個子載波可以基本上在其它子 載波的中心頻率處具有零值并且/或者各個子載波可以在符號周期內(nèi)具有整 數(shù)個循環(huán)，盡管本發(fā)明在這一方面不受限制。在一些實(shí)施例中，多載波發(fā) 射機(jī)可以使用擴(kuò)頻信號進(jìn)行通信。
在一些實(shí)施例中，基站106可以是寬帶通信站，例如全球微波接入互 操作性(WiMax)通信站，并且用戶臺120可以是寬帶用戶臺，例如WiMax 用戶臺。在一些BWA網(wǎng)絡(luò)實(shí)施例中，用于通信的頻譜可以包括在2到11 吉赫(GHz)之間的頻率，盡管本發(fā)明在這一方面不受限制。
在一些實(shí)施例中，基站106和用戶臺120可以根據(jù)具體通信標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 通信，這些具體通信標(biāo)準(zhǔn)例如電氣和電子工程師協(xié)會(正EE)標(biāo)準(zhǔn)，包括 用于無線城域網(wǎng)(WMAN)的IEEE 802.16-2004和/或IEEE 802.16(e)標(biāo)準(zhǔn) 及其變形和演進(jìn)，盡管本發(fā)明在這一方面不受限制。關(guān)于IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn) 的更多信息，請參見2004年10月的"IEEE Standards for Information Technology — Telecommunications and Information Exchange between Systems" - Metropolitan Area Networks - Specific Requirements國Part 16: "Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems"及有關(guān)修訂/版本。
在一些實(shí)施例中，任意一個或多個用戶臺120可以是便攜式無線通信 設(shè)備的一部分，該便攜式無線通信設(shè)備例如個人數(shù)字助理(PDA)、具有無 線通信能力的膝上型或便攜式計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)瀏覽板、無線電話、無線耳機(jī)、 尋呼機(jī)、即時消息收發(fā)設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)、接入點(diǎn)、電視機(jī)、醫(yī)療設(shè)備(例
如心率監(jiān)視儀、血壓監(jiān)視儀等)或者可以無線接收和/或發(fā)送信息的其它設(shè)備。
天線118可以包括一個或多個定向或全向天線，包括例如偶極天線、 單極天線、補(bǔ)片天線、回路天線、微帶天線或適于傳輸RF信號的其它類型 天線。在一些實(shí)施例中，可以使用具有多個孔徑的單個天線，來取代兩個 或更多天線。在這些實(shí)施例中，可以將各個孔徑視為分立的天線。在一些 實(shí)施例中，天線118可以有效地分離以利用空間分集和在各個天線118與 用戶臺120之間可能具有的不同信道特性。在一些實(shí)施例中，可以將天線 118分離達(dá)到1/10個波長或更多，盡管本發(fā)明范圍在這一方面不受限制。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的調(diào)度器、突發(fā)塊分配單元和下行鏈路 映射生成器的功能框圖。調(diào)度器200、突發(fā)塊分配單元212和下行鏈路(DL) 映射生成器214可以是BWA網(wǎng)絡(luò)基站例如基站106 (圖1)的介質(zhì)訪問控 制(MAC)層的一部分。
如下文所具體描述的，調(diào)度器200基于信道特性201和用戶臺數(shù)據(jù)需 求207為下行鏈路子幀生成頻率和時間規(guī)劃211。在這些實(shí)施例中，調(diào)度器 可以是信道認(rèn)知(channel-aware)調(diào)度器。用戶臺數(shù)據(jù)需求207可以由基站 的上層網(wǎng)絡(luò)層206提供。突發(fā)塊分配單元212基于頻率和時間規(guī)劃211在 子信道和時隙中分配下行鏈路突發(fā)塊。下行鏈路映射生成器214基于頻率 和時間規(guī)劃211生成下行鏈路映射215。下行鏈路映射215可以為各個用戶 臺120 (圖1)指示下行鏈路突發(fā)塊的子信道和時隙。下行鏈路映射215可 以作為下行鏈路子幀的部分被發(fā)送到用戶臺120 (圖1)。該下行鏈路子幀 可以包括基于來自突發(fā)塊分配單元212的指令、根據(jù)下行鏈路映射215 所發(fā)送的用戶臺120(圖1)的多個下行鏈路突發(fā)塊。在下文所描述的圖3A、 和3B中示出了下行鏈路子幀的實(shí)例。
調(diào)度器200包括信道質(zhì)量分析單元202、目標(biāo)函數(shù)和約束單元204以 及調(diào)度單元210。由于在基站106 (圖1)與用戶臺120 (圖1)之間的信道 110 (圖1)的頻率選擇性，不同子信道可以具有能夠例如以目標(biāo)誤碼率達(dá) 到的不同容量(例如，在數(shù)據(jù)速率方面)。因?yàn)樾诺捞匦钥梢詮挠脩襞_到用 戶臺之間不同，所以對于不同用戶臺各個子信道的容量也可以不同。在一 些實(shí)施例中，調(diào)度器200可以優(yōu)化下行鏈路子幀內(nèi)的數(shù)據(jù)分配，以便達(dá)到
更高的系統(tǒng)總吞吐量和/或達(dá)到一些其它目標(biāo)函數(shù)的更大值。下文更具體地 描述了這些內(nèi)容的實(shí)例。
在一些實(shí)施例中，信道質(zhì)量分析單元202根據(jù)信道特性201計算信道 質(zhì)量度量203。在一些實(shí)施例中，通過對由基站106 (圖1)接收的信號的 分析和/或通過對從各個用戶臺120 (圖1)接收的信道反饋或性能反饋的分 析，可以獲得信道質(zhì)量度量203。在一些實(shí)施例中，可以由基站106 (圖1) 和用戶臺120 (圖1)產(chǎn)生信道估計。在一些實(shí)施例中，用來確定信道容量 的信道估計由基站106 (圖1)生成，盡管本發(fā)明在這一方面不受限制。在 一些實(shí)施例中，信道反饋和性能反饋可以由用戶臺120 (圖1)生成。在這 些實(shí)施例中，來自一個用戶臺120 (圖1)的信道反饋可以基于由該用戶臺 生成的信道估計，盡管本發(fā)明范圍在這一方面不受限制。
目標(biāo)函數(shù)和約束單元204可以對信道質(zhì)量度量203和用戶臺數(shù)據(jù)需求 207進(jìn)行操作以便生成用于調(diào)度單元210的調(diào)度度量和約束205。在一些實(shí) 施例中，用戶臺數(shù)據(jù)需求207可以包括需求數(shù)據(jù)和/或服務(wù)質(zhì)量(QOS)參 數(shù)。當(dāng)計算調(diào)度度量和約束205時，目標(biāo)函數(shù)和約束單元204可以使用多 種服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，例如吞吐量、延遲、目標(biāo)錯誤等級和/或?qū)τ脩襞_120 (圖 1)的公平度。在一些實(shí)施例中，目標(biāo)函數(shù)和約束單元204也可以在生成調(diào) 度度量和約束205時，使用例如各個用戶臺120 (圖1)的吞吐量記錄、通 信隊(duì)列長度等信息，而其它系統(tǒng)可以首先調(diào)度具有最大調(diào)度度量的用戶。
調(diào)度單元210可以使用調(diào)度度量和約束205來生成下行鏈路子幀的頻 率和時間規(guī)劃211。在一些實(shí)施例中，調(diào)度單元210可以執(zhí)行子幀時間和頻 率分配過程，例如下文參照圖5所描述的過程。
下行鏈路映射生成器214將頻率和時間規(guī)劃211轉(zhuǎn)換成用戶臺120 (圖 1)可以讀取或可以使用的形式，以便使得用戶臺120 (圖1)能夠?qū)ζ渌?分配的下行鏈路突發(fā)塊進(jìn)行解調(diào)和解碼。突發(fā)塊分配單元212可以根據(jù)頻 率和時間規(guī)劃211來分配定址到不同用戶臺120 (圖1)的突發(fā)塊。下行鏈 路映射生成器214可以表示以子信道為單位的所分配的突發(fā)塊的頻率寬度 和以時隙為單位的該突發(fā)塊的時間長度，盡管本發(fā)明在這一方面不受限制。 下行鏈路映射生成器214也可以指示用來對相關(guān)下行鏈路突發(fā)塊進(jìn)行編碼 和調(diào)制的調(diào)制階次(例如正交幅度調(diào)制(QAM)調(diào)制級別)和編碼率。
在其它實(shí)施例中，下行鏈路映射生成器214可以在下行鏈路映射215 中指定附加的或其它參數(shù)。例如，當(dāng)基站106 (圖l)具有改變各個下行鏈 路突發(fā)塊的功率電平的能力時，可以指定各個突發(fā)塊的相對功率電平。在 使用空間-時間編碼(STC)的一些多天線實(shí)施例中，可以在下行鏈路映射 215中指定用于對信號進(jìn)行解碼的參數(shù)。在利用多個天線發(fā)送一個以上數(shù)據(jù) 流的一些多輸入多輸出(MIMO)實(shí)施例中，也可以在下行鏈路映射215 中指定用于接收多個數(shù)據(jù)流的參數(shù)。
雖然針對為下行鏈路子幀的下行鏈路突發(fā)塊生成頻率和時間規(guī)劃211 ， 對調(diào)度器200進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明在這一方面不受限制。在其它實(shí)施 例中，調(diào)度器200可以為從用戶臺120 (圖1)發(fā)送到基站106 (圖1)的 上行鏈路子幀的上行鏈路突發(fā)塊生成上行鏈路頻率和時間規(guī)劃。
雖然將調(diào)度器200示例為具有若干分立的功能單元，但是一個或多個 功能單元可以進(jìn)行組合并且可以由軟件配置單元和/或其它硬件單元的組合 來實(shí)現(xiàn)，所述軟件配置單元例如包括數(shù)字信號處理器(DSP)的處理單元。 例如， 一些單元可以包括一個或多個微處理器、DSP、專用集成電路(ASIC) 以及用于執(zhí)行至少這里所描述的功能的各種硬件和邏輯電路的組合。在一 些實(shí)施例中，調(diào)度器200的功能單元可以是指運(yùn)行在一個或多個處理單元 上的一個或多個處理進(jìn)程。在一些實(shí)施例中，調(diào)度器200、突發(fā)塊分配單元 212和下行鏈路映射生成器214可以包括運(yùn)行在一個或多個處理單元上的一 個或多個處理進(jìn)程。
圖3A和3B示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的OFDMA下行鏈路子幀的 實(shí)例。按照頻率332和時間334示出了下行鏈路子幀300 (圖3A)和下行 鏈路子幀350 (圖3B)。下行鏈路子幀300和350可以通過BWA網(wǎng)絡(luò)基站 例如基站106 (圖1)發(fā)送到一個或多個用戶臺例如用戶臺120 (圖1)。下 行鏈路子幀300和350可以對應(yīng)于下行鏈路子幀116 (圖1)。下行鏈路子 幀300和350可以包括跟隨有下行鏈路映射304和上行鏈路映射306的下 行鏈路前同步碼302。下行鏈路子幀300也可以包括多個下行鏈路突發(fā)塊 310，其通過如圖所示的一個或多個子信道312進(jìn)行發(fā)送。各個子信道312 可以包括多載波通信信道的預(yù)定數(shù)量的子載波。基站106 (圖1)和用戶臺 120 (圖1)之間的各個信道110 (圖1) 一般地包括所有的子信道312。
在下行鏈路子幀300和350中，可以使用所有子信道312中的部分子 信道來發(fā)送下行鏈路前同步碼302。在下行鏈路子幀300中，下行鏈路映射 304和上行鏈路映射306可以共享相同的時隙，但是在不同的子信道312上 發(fā)送。在下行鏈路子幀350中，下行鏈路映射304的部分354可以在時隙 的所有子載波上進(jìn)行發(fā)送，而下行鏈路映射304的其余部分355可以與上 行鏈路映射306的部分356共享下個時隙。上行鏈路映射306的其余部分 357可以在下個時隙中發(fā)送，該時隙可以與一些下行鏈路突發(fā)塊310共享。 下行鏈路子幀300和350旨在提供下行鏈路子幀配置的示例性結(jié)構(gòu)，而本 發(fā)明的范圍不限于這些實(shí)例中的任意一個或多個。其它下行鏈路子幀配置 也是適用的。
下行鏈路前同步碼302可以是由用戶臺120 (圖1)用于時間和頻率同 步的前同步碼符號。在一些實(shí)施例中，下行鏈路前同步碼302可以用于生 成信道110(圖1)的信道估計。上行鏈路映射306可以指示用戶臺120 (圖 O用來向基站106 (圖1)進(jìn)行上行鏈路傳輸?shù)臅r隙和子信道。
下行鏈路映射304可以對應(yīng)于由下行鏈路映射生成器214 (圖2)生成 的下行鏈路映射215 (圖2)。下行鏈路映射304為各個用戶臺120 (圖l) 指示數(shù)據(jù)部分308的結(jié)構(gòu)，以便使得各個用戶臺120 (圖1)能夠從所分配 的一個突發(fā)塊310中接收下行鏈路數(shù)據(jù)。例如，參照圖3A，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送到 七個用戶臺120 (圖1)時，第一用戶臺(即SS #1)可以在突發(fā)塊321期 間接收下行鏈路數(shù)據(jù)，第二用戶臺(即SS弁2)可以在突發(fā)塊322期間接收 下行鏈路數(shù)據(jù)，第三用戶臺(即SS弁3)可以在突發(fā)塊323期間接收下行鏈 路數(shù)據(jù)，第四用戶臺(即SS弁4)可以在突發(fā)塊324期間接收下行鏈路數(shù)據(jù)， 第五用戶臺(即SS弁5)可以在突發(fā)塊325期間接收下行鏈路數(shù)據(jù)，第六用 戶臺(即SS弁6)可以在突發(fā)塊326期間接收下行鏈路數(shù)據(jù)，而第七用戶臺 (即SS#7)可以在突發(fā)塊327期間接收下行鏈路數(shù)據(jù)。各個突發(fā)塊310可 以在下行鏈路子幀300的一個或多個時隙期間利用一個或多個子信道312。 盡管下行鏈路子幀300和350的實(shí)例包括到七個用戶臺的突發(fā)塊310，但是 根據(jù)一些實(shí)施例，下行鏈路子幀300和350可以包括發(fā)送至從少達(dá)一個用 戶臺到多達(dá)十個或更多用戶臺的下行鏈路突發(fā)塊310，以及在一些實(shí)施例 中，可以包括發(fā)送至多達(dá)數(shù)百個用戶臺的下行鏈路突發(fā)塊310。 圖4是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的子幀時間和頻率分配過程的流程圖。 子幀時間和頻率分配過程400可以由調(diào)度器，例如調(diào)度器200 (圖2)，來 執(zhí)行以便生成頻率和時間規(guī)劃，以用于控制下行鏈路映射和用于生成下行 鏈路子幀，例如下行鏈路子幀300 (圖3A)或下行鏈路子幀350 (圖3B)。
在一些實(shí)施例中，可以執(zhí)行過程400以改進(jìn)目標(biāo)函數(shù)，例如系統(tǒng)總吞 吐量。在部分這些實(shí)施例中，可以執(zhí)行過程400以助于最大化和/或優(yōu)化目 標(biāo)函數(shù)，例如系統(tǒng)總吞吐量。在該實(shí)施例中，用于網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù) 可以是由幀服務(wù)的用戶臺的吞吐量的和，盡管本發(fā)明范圍在這一方面不受 限制。調(diào)度度量可以是上文所討論的時隙容量。在一些其它實(shí)施例中，過 程400可以使用不同的目標(biāo)函數(shù)，例如用戶臺吞吐量的乘積(即，吞吐量 的對數(shù)之和)以及不同的調(diào)度度量，例如時隙容量與平均歷史吞吐量的比 值(即，比例公平性準(zhǔn)則)，盡管本發(fā)明范圍在這一方面不受限制，因?yàn)橐?可以使用用于優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的其它標(biāo)準(zhǔn)。
操作402對由過程400使用的度量和矢量進(jìn)行初始化。在一些實(shí)施例 中，操作402初始化子信道容量矩陣C、調(diào)度度量矩陣S、下行鏈路子幀分 配矩陣X、用戶臺數(shù)據(jù)需求矢量JJ和子信道資源矢量乂。在一些實(shí)施例中， 不同子信道的時隙容量可以由信道質(zhì)量分析單元202 (圖2)提供，并且可 以被組織形成子信道容量矩陣C。該子信道容量矩陣C可以是MxiV矩陣， 其中M是有效子信道312 (圖3)的個數(shù)，且W是用戶臺120 (圖l)的個 數(shù)。子信道容量矩陣C中包括的子信道312 (圖3)的個數(shù)的范圍可以從少 達(dá)十個或更少到多達(dá)數(shù)百個或更多。
調(diào)度度量矩陣s也可以是Mx ;v矩陣，并且可以基于子信道容量矩陣C
的元素進(jìn)行初始化。依據(jù)所使用的目標(biāo)函數(shù)，在一些實(shí)施例中調(diào)度度量矩 陣S可以等于子信道容量矩陣C，而在其它實(shí)施例中調(diào)度度量矩陣S可以 根據(jù)子信道容量矩陣C計算得出。
在一些實(shí)施例中，調(diào)度度量矩陣S和子信道容量矩陣C可以分別具有 針對各個用戶臺的列和針對各個子信道的行。然而，術(shù)語"行"和"列" 并不意味著是被限制的，而是可以互換的。例如，當(dāng)調(diào)度度量矩陣S、子信 道容量矩陣C和下行鏈路子幀分配矩陣AT被進(jìn)行轉(zhuǎn)置時，這里所描述的操 作同樣適用。
在一些實(shí)施例中，當(dāng)應(yīng)用比例公平性準(zhǔn)則時，可以基于在預(yù)定長度Tj 的時間窗中已經(jīng)分配給各個用戶臺的吞吐量來計算調(diào)度度量矩陣S。在這些
實(shí)施例中，可以使用下面的等式Sy-Cij/Tj,由子信道容量矩陣C的對應(yīng) 的元素計算調(diào)度度量矩陣S的各個元素。下標(biāo)i可以對應(yīng)用戶臺的個數(shù)，而 下標(biāo)j可以對應(yīng)子信道的個數(shù)。
在一些實(shí)施例中，當(dāng)要提高且可能地最大化系統(tǒng)總吞吐量以及向用戶 臺分配預(yù)定優(yōu)先級時，可以基于加權(quán)矢量Wj計算調(diào)度度量矩陣S。在這些
實(shí)施例中，可以用加權(quán)矢量Wj表示用戶臺的優(yōu)先級，其中加權(quán)矢量Wj的
第i個分量與相應(yīng)的用戶可以接收的優(yōu)先級相關(guān)。在這些實(shí)施例中，加權(quán)矢
量Wj可以隨時間恒定或者其可以是可調(diào)的。在部分這些實(shí)施例中，可以使
用下面的等式Sij = Cij * Tj，由子信道容量矩陣C的對應(yīng)的元素計算調(diào)度
度量矩陣s的各個元素。
在一些實(shí)施例中，當(dāng)要提高且可能地最大化系統(tǒng)總吞吐量以及要向用
戶臺提供公平度等級時，可以基于折衷系數(shù)K計算調(diào)度度量矩陣S。在這 些實(shí)施例中，可以使用下面的等式Sjj-Cij* (l+K/Tj)，由子信道容量矩 陣C的對應(yīng)的元素計算調(diào)度度量矩陣S的各個元素。在這些實(shí)施例中，可 以選擇折衷系數(shù)K來確定在系統(tǒng)中的公平度等級。
在一些其它實(shí)施例中，可以獨(dú)立于子信道容量矩陣C來計算調(diào)度度量 矩陣51，盡管本發(fā)明的范圍在這一方面不受限制。
用戶臺需求矢量J5可以是bciV矢量，且子信道資源矢量X可以是bcM 矢量。在這些實(shí)施例中，用戶臺需求矢量5可以包括用于為特定用戶臺進(jìn) 行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膩碜陨蠈?06 (圖2)請求，并且該矢量5可以用多個時隙或 比特來表示，盡管其它單位也是適用的。子信道資源矢量^可以包括可以 被分配用于向特定用戶臺進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖有诺蕾Y源，并且該矢量^可以 用多個時隙或比特來表示，盡管其它單位也是適用的。
下行鏈路子幀分配矩陣AT也可以是MxW矩陣，該矩陣在完成過程400 時可以包括用于向用戶臺傳輸下行鏈路突發(fā)塊310 (圖2)的子信道時隙的 分配。可以用時隙或比特為單位來表示下行鏈路子幀分配矩陣AT的元素。 在一些實(shí)施例中，可以通過將下行鏈路子幀分配矩陣X的元素乘以子信道 容量矩陣C的對應(yīng)的元素來獲得用于向用戶臺120 (圖1)進(jìn)行傳輸?shù)淖有?br> 道時隙的實(shí)際分配。子信道時隙是指其中一個子信道312的時隙。
在操作402過程中，調(diào)度單元210 (圖2)可以將下行鏈路子幀分配矩 陣X初始化為零，用戶臺數(shù)據(jù)需求矢量5的元素可以被設(shè)置為由上層網(wǎng)絡(luò) 層206 (圖2)提供的值，且子信道資源矢量^的元素可以被設(shè)置為各個子 信道312 (圖3)的可用時隙的最大值。操作402也可以包括分別用從1到 M和從1到AT的索引，來初始化子信道索引矢量/和用戶臺索引矢量/。
操作404包括標(biāo)識調(diào)度度量矩陣S的行和列的最大元素。在操作404 中，可以為調(diào)度度量矩陣S的各個行和各個列找出兩個最大元素。操作404 也可以計算兩個最大元素之差，以便為調(diào)度度量矩陣S的各個行和各個列 確定最大差值dmax。
操作406選擇具有在操作404中已經(jīng)標(biāo)識的兩個最大元素之間的最大 差值的調(diào)度度量矩陣S的行或列。如果標(biāo)識了一個以上的最大差值，則可 以選擇與該最大差值關(guān)聯(lián)且具有最大元素的行或列。在完成操作406時， 可以選擇了調(diào)度度量矩陣S的一行或一列。
操作408從在操作406中選擇的行或列中選擇最大元素。例如，當(dāng)在 操作406中選擇了調(diào)度度量矩陣S的一行時，操作408選擇該行的最大元 素。當(dāng)在操作406中選擇了調(diào)度度量矩陣S的一列時，操作408選擇該列 的最大元素。在操作408中選擇的調(diào)度度量矩陣S的元素對應(yīng)子信道容量
矩陣c的特定用戶臺a)和特定子信道(/)。
操作409將容量分配給與在操作408中選擇的最大元素關(guān)聯(lián)的用戶臺。 在一些實(shí)施例中，操作409將下行鏈路子幀分配矩陣X的元素分配給關(guān)聯(lián) 于子信道容量矩陣C中的、與操作408所選擇調(diào)度度量矩陣S的最大元素 對應(yīng)的行或列的用戶臺。在一些實(shí)施例中，最大元素的索引可以存儲在變 量/和A中，并且可以按照可用子信道容量資源和用戶臺數(shù)據(jù)需求207 (圖 2)的最小值來確定在第/個子信道中第A個用戶臺的傳遞值。可以根據(jù)第 /個子信道中可用時隙的個數(shù)與用于第A個用戶臺的第/個子信道的容量的 乘積來計算子信道容量資源?？梢詫鬟f值分配給下行鏈路子幀分配矩陣AT
中坐標(biāo)為f/", /^"的元素。在計算出傳遞值之后，可以以該傳遞值增加子 信道的資源和用戶臺的數(shù)據(jù)需求。在執(zhí)行操作409之后，滿足了第A個用 戶臺的數(shù)據(jù)需求，或者完全分配了第/個子信道的資源。
操作410確定是己經(jīng)滿足了第A個用戶臺的數(shù)據(jù)需求，還是已經(jīng)完全 分配了第/個子信道的資源。當(dāng)操作410確定己經(jīng)滿足了第A個用戶臺的數(shù) 據(jù)需求時，可以執(zhí)行操作416和418。當(dāng)操作410確定已經(jīng)完全分配了第/ 個子信道的資源時，可以執(zhí)行操作412和414。
操作412可以從子信道容量矩陣C和調(diào)度度量矩陣S中刪除該子信道 (即，與子信道/對應(yīng)的行)，因?yàn)樵诓僮?09中已經(jīng)完全分配了該子信道 的資源。操作412也可以從子信道索引矢量/中刪除對應(yīng)的子信道索引/。
操作414通過確定在子信道索引矢量J中是否余留有任何元素，來確定 是否有子信道具有余留的容量。
操作416可以從子信道容量矩陣C和調(diào)度度量矩陣S中刪除該用戶臺 (即，與用戶臺&對應(yīng)的列)，因?yàn)樵诓僮?09中已經(jīng)滿足了該用戶臺的數(shù) 據(jù)需求。操作416也可以從用戶臺索引矢量/中刪除對應(yīng)的用戶臺索引t
操作418通過確定用戶臺索引矢量/是否為空，來確定是否余留有用 戶臺。
當(dāng)操作414確定子信道具有余留的容量時，或者當(dāng)操作418確定余留 有用戶臺時，可以重復(fù)操作404至418，直到己經(jīng)完全分配了下行鏈路子幀 的子信道容量或己經(jīng)滿足了用戶臺的數(shù)據(jù)需求。當(dāng)操作414確定子信道沒 有余留容量時或者當(dāng)操作418確定沒有余留用戶臺時，可以執(zhí)行操作420。
可以將操作414和418視為確定子信道容量矩陣C是否為空。重復(fù)操 作404至418，直到子信道容量矩陣C變?yōu)榭眨渲甘臼且呀?jīng)完全分配了 下行鏈路子幀的子信道容量，還是已經(jīng)滿足了用戶臺的數(shù)據(jù)需求。當(dāng)子信 道容量矩陣C為空時，下行鏈路子幀分配矩陣AT可以完成了。
操作420將完成的下行鏈路子幀分配矩陣AT提供給向下行鏈路映射生 成器214 (圖2)。操作420也可以將完成的下行鏈路子幀分配矩陣AT提供 給突發(fā)塊分配單元212 (圖2)，以便根據(jù)完成的下行鏈路子幀分配矩陣AT 來分配下行鏈路突發(fā)塊。在這些實(shí)施例中，完成的下行鏈路子幀分配矩陣AT 可以對應(yīng)于頻率和時間規(guī)劃211 (圖2)。
雖然將過程400的單獨(dú)的操作示例并描述為獨(dú)立的操作，但是可以同 時執(zhí)行一個或多個單獨(dú)的操作，并且不要求以所示順序執(zhí)行操作。
當(dāng)完成過程400時，基于下行鏈路子幀分配矩陣生成下行鏈路映射，
并且基于下行鏈路子幀分配矩陣可以為用戶臺分配下行鏈路突發(fā)塊?？梢?br> 生成下行鏈路子幀，例如下行鏈路子幀300 (圖3)，以便包括下行鏈路映 射304 (圖3)和下行鏈路突發(fā)塊310 (圖3)。然后，可以通過基站106 (圖 1)，將下行鏈路子幀300 (圖3)發(fā)送到用戶臺120 (圖1)。
除非特別聲明，例如處理、計算、運(yùn)算、確定、顯示等術(shù)語可以指代 一個或多個處理或計算系統(tǒng)或類似設(shè)備的動作和/或處理，其可以將表示為 處理系統(tǒng)的寄存器和存儲器內(nèi)物理(例如電子)量的數(shù)據(jù)操縱和變換為類 似地表示為處理系統(tǒng)的寄存器和存儲器或其它這種信息存儲、傳輸或顯示 設(shè)備內(nèi)的物理量的其它數(shù)據(jù)。此外，如這里所使用的，計算設(shè)備包括與計 算機(jī)可讀存儲器耦合的一個或多個處理單元，該存儲器可以是易失性的或 非易失性的或其組合。
可以以硬件、固件和軟件的組合來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí) 施例也可以按照存儲在機(jī)器可讀介質(zhì)上的指令來實(shí)現(xiàn)，該指令可以由至少 一個處理器讀取并執(zhí)行，以便實(shí)現(xiàn)這里所描述的操作。機(jī)器可讀介質(zhì)可以 包括用于以機(jī)器(例如計算機(jī))可讀的形式來存儲或傳輸信息的任何機(jī)制。 例如，機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括只讀存儲器(ROM)、隨即存取存儲器 (RAM)、磁盤存儲介質(zhì)、光學(xué)存儲介質(zhì)、閃存設(shè)備、電、光、聲或其它形 式的傳播信號(例如載波、紅外信號、數(shù)字信號等)等。
提供了摘要，以便符合37 C.F.R.第1.72(b)部分關(guān)于通過摘要允許讀者 確定該技術(shù)公開的性質(zhì)和要點(diǎn)的要求。應(yīng)當(dāng)理解，遞交說明書摘要并不用 來限制或解釋權(quán)利要求的范圍或者含義。
在前述具體描述中，為了使本公開簡明流暢，有時在單個實(shí)施例中將 多種特征組合在一起。這種公開方法不應(yīng)被解釋為反映以下意圖，即，要 求保護(hù)的主題的實(shí)施例需要比在各權(quán)利要求中明確記載的方案更多的特 征。而是如所附權(quán)利要求反映的，本發(fā)明可以利用比單個公開實(shí)施例的所 有特征更少的特征來實(shí)現(xiàn)。因此，將所附權(quán)利要求并入具體描述中，其中 各個權(quán)利要求自身代表獨(dú)立的的優(yōu)選實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)度下行鏈路子幀以用于傳輸?shù)姆椒?，包括基于一個或多個單獨(dú)信道特性和與多個用戶臺關(guān)聯(lián)的一個或多個單獨(dú)數(shù)據(jù)需求，為所述多個用戶臺分別分配下行鏈路突發(fā)塊的頻率和時間范圍。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括為各個用戶臺和多個子信道中的各個子信道確定調(diào)度度量的兩個最大 值；以及基于所述調(diào)度度量的兩個最大值之差，為所述用戶臺分配信道容量。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中作為所述分配步驟的一部分，為 各個子信道確定用于各個用戶臺的所述調(diào)度度量的兩個最大值，并且為各 個用戶臺確定用于各個子信道的所述調(diào)度度量的兩個最大值，以及其中基于所述調(diào)度度量的兩個最大值之間的最大差值，為所述用戶臺 分配所述信道容量。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括根據(jù)所述信道特性，為在所 述用戶臺與基站之間的所述多個子信道中的各個子信道生成信道容量，所 述信道容量是根據(jù)由所述基站生成的信道估計、由一個或多個所述用戶臺 生成的信道反饋或性能反饋中的一個或多個而生成的。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中各個下行鏈路突發(fā)塊包括所述 下行鏈路子幀的一個或多個子信道的一個或多個時隙，其中所述多個子信道分別包括預(yù)定數(shù)量的正交頻分復(fù)用子載波，以及 其中所述單獨(dú)數(shù)據(jù)需求包括待發(fā)送的數(shù)據(jù)量和用于所述用戶臺的通信 會話參數(shù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括基于各個用戶臺的所述信道特性生成子信道容量矩陣，其包括與各個 所述用戶臺相連的各個子信道的子信道容量；以及生成包括調(diào)度度量的調(diào)度度量矩陣，所述調(diào)度度量矩陣具有用于各個 用戶臺的列和用于各個子信道的行，以及其中所述分配步驟包括選擇所述調(diào)度度量矩陣中的行或列，其具有行或列的兩個最大元素之 間的最大差值；選擇所選行或列的最大元素，所述最大元素對應(yīng)于一個所述用戶臺和 一個所述子信道；以及為所述對應(yīng)用戶臺分配所述對應(yīng)子信道的容量。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括在所述分配容量步驟之后刪除所述調(diào)度度量矩陣的所選擇的行或列， 以便生成修正的調(diào)度度量矩陣；以及利用所述修正的調(diào)度度量矩陣，重復(fù)所述選擇行或列步驟、所述選擇 最大元素步驟和所述分配容量步驟，直至滿足了所述用戶臺的所述單獨(dú)數(shù) 據(jù)需求或直至完全分配了所述子信道的信道容量為止。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中為所述對應(yīng)用戶臺分配所述對應(yīng) 子信道的容量的步驟包括生成下行鏈路子幀分配矩陣的一部分，以及其中所述方法還包括根據(jù)所述下行鏈路子幀分配矩陣生成下行鏈路 映射，用于在所述下行鏈路子幀內(nèi)部向所述用戶臺進(jìn)行傳輸。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于所述單獨(dú)信道特性或所述單獨(dú)數(shù)據(jù)需求中至少其一，選擇用于各 個下行鏈路突發(fā)塊的調(diào)制階次和編碼率；以及在下行鏈路映射中為各個下行鏈路突發(fā)塊提供所述調(diào)制階次和編碼 率，以允許各個用戶臺能夠?qū)Ψ峙涞耐话l(fā)塊進(jìn)行正確解調(diào)和解碼。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中以逐幀原則動態(tài)地分配下行鏈 路突發(fā)塊的所述頻率和時間范圍，以及 其中所述子信道是時間和頻率變化信道。
11、 一種信道認(rèn)知調(diào)度器，包括信道質(zhì)量分析單元，用來基于與多個用戶臺關(guān)聯(lián)的一個或多個單獨(dú)信 道特性，生成一個或多個信道質(zhì)量度量；以及調(diào)度單元，用來基于所述信道質(zhì)量度量和所述用戶臺的一個或多個單 獨(dú)數(shù)據(jù)需求，為所述多個用戶臺分別分配下行鏈路突發(fā)塊的頻率和時間范圍。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的調(diào)度器，其中所述調(diào)度單元確定用于各個 用戶臺和多個子信道中的各個子信道的調(diào)度度量的兩個最大值，并且基于 所述調(diào)度度量的兩個最大值之差，為所述用戶臺分配信道容量，以及其中所述調(diào)度器等同于運(yùn)行于寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的基站。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的調(diào)度器，其中所述調(diào)度單元為各個子信道 確定用于各個用戶臺的所述調(diào)度度量的兩個最大值，并且為各個用戶臺確 定用于各個子信道的所述調(diào)度度量的兩個最大值，以及其中所述調(diào)度單元基于所述調(diào)度度量的兩個最大值之間的最大差值， 為所述用戶臺分配所述信道容量。
14、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的調(diào)度器，還包括目標(biāo)函數(shù)和約束單元， 用來根據(jù)所述信道特性為在所述用戶臺與基站之間的所述多個子信道中的 各個子信道生成信道容量，所述信道容量是根據(jù)由所述基站生成的一個或 多個信道估計、由一個或多個所述用戶臺生成的信道反饋或性能反饋中的 一個或多個而生成的。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的調(diào)度器，其中各個下行鏈路突發(fā)塊包括所 述下行鏈路子幀的一個或多個子信道的一個或多個時隙，其中多個所述子信道分別包括預(yù)定數(shù)量的正交頻分復(fù)用子載波，以及 其中所述單獨(dú)數(shù)據(jù)需求包括待發(fā)送的數(shù)據(jù)量和用于所述用戶臺的通信4 會話參數(shù)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的調(diào)度器，其中所述目標(biāo)函數(shù)和約束單元基 于各個用戶臺的所述信道特性生成子信道容量矩陣，其包括與各個所述用 戶臺相連的各個子信道的子信道容量；以及其中所述目標(biāo)函數(shù)和約束單元還生成調(diào)度度量的調(diào)度度量矩陣，所述 調(diào)度度量矩陣具有用于各個用戶臺的列和用于各個子信道的行，以及其中所述調(diào)度單元選擇所述調(diào)度度量矩陣中的行或列，其具有行或 列的兩個最大元素之間的最大差值；選擇所選行或列的最大元素，所述最 大元素對應(yīng)于一個所述用戶臺和一個所述子信道；以及為所述對應(yīng)用戶臺 分配所述對應(yīng)子信道的容量。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的調(diào)度器，其中所述調(diào)度單元在所述分配 容量步驟之后刪除所述調(diào)度度量矩陣的所選擇的行或列，以便生成修正的 調(diào)度度量矩陣；以及利用所述修正的調(diào)度度量矩陣，重復(fù)所述選擇行或列 步驟、所述選擇最大元素步驟和所述分配容量步驟，直至滿足了所述用戶 臺的所述單獨(dú)數(shù)據(jù)需求或直至完全分配了所述子信道的信道容量為止。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的調(diào)度器，其中當(dāng)所述調(diào)度單元為所述對應(yīng) 用戶臺分配所述對應(yīng)子信道的容量時，所述調(diào)度單元生成下行鏈路子幀分 配矩陣的一部分，以及其中下行鏈路映射生成器根據(jù)所述下行鏈路子幀分配矩陣生成下行鏈 路映射，用于在所述下行鏈路子幀內(nèi)部向所述用戶臺進(jìn)行傳輸。
19、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的調(diào)度器，其中所述調(diào)度單元基于所述信 道特性或所述單獨(dú)數(shù)據(jù)需求中至少其一，選擇用于各個下行鏈路突發(fā)塊的 調(diào)制階次和編碼率；以及在下行鏈路映射中為各個下行鏈路突發(fā)塊提供所 述調(diào)制階次和編碼率，以允許各個用戶臺能夠?qū)Ψ峙涞耐话l(fā)塊進(jìn)行正確解 調(diào)和解碼。
20、根據(jù)權(quán)利要求ll所述的調(diào)度器，其中以逐幀原則動態(tài)地分配下行 鏈路突發(fā)塊的所述頻率和時間范圍，以及 其中所述子信道是時間和頻率變化信道。
全文摘要
這里一般地描述了用于在寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)中分配下行鏈路突發(fā)塊的頻率和時間范圍的調(diào)度器和方法的實(shí)施例。描述并要求保護(hù)了其它實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，基于一個或多個單獨(dú)信道特性和與用戶臺關(guān)聯(lián)的一個或多個單獨(dú)數(shù)據(jù)需求，為多個用戶臺中的各個用戶臺分配下行鏈路突發(fā)塊的頻率和時間的范圍。
文檔編號H04L12/56GK101371527SQ200680052693
公開日2009年2月18日 申請日期2006年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日
發(fā)明者A·A·馬爾采夫, V·S·謝爾蓋耶夫, 小A·A·馬爾采夫 申請人:英特爾公司