专利名称：无线系统中公平的依赖于信道的调度系统和方法
技术领域：
本发明涉及数据分组的传输，尤其涉及无线系统中对数据分组的传输进行公平、依赖于信道的调度。
背景技术：
在无线系统中，单个节点(例如基站)有要向多个目标节点传输的数据分组。到目标节点的分组传输可以按时间、空间、频率和/或代码来区分。通常在特定时间可以传输有限数量的分组，并且按空间、频率和/或代码进行多路传输。在特定时间在哪个方向以什么频率使用什么代码传输哪些分组的决定是由节点中的调度器做出的。
在一个例子中，在特定时间有多个分组要从发送节点传输到一共n(n＞2)个活动节点中的m个不同节点，而发送节点只能传输单个分组。对发送节点来说，并非它们所有的接收节点都同样适合向其传输，因为对于不同频率、方向和码，信道状态会不同。另外，从发送节点到接收节点i(i＜n)的信道状态可能随时间变化。调度器的目标是在合适的时间传输所有分组。
有多种基本的调度机制。这些调度机制的例子包括循环法以及一定范围的信道独立公平队列调度器。也已经提出了一些考虑信道状态的调度机制。
例如Kenneth S.Lee，Magda ElZarki在“Comparison ofDifferent Scheduling Algorithms for Packetized Real-TimeTraffic Flows”中所描述的那些，该文收录在Proceedings of 4thInternational Symposium on Wireless Personal MultimediaCommunications(WPMC’01)，2001年9月9日到12日，Aalborg，Denmark；以及Xin Liu，Edwin K.P.Chong，Ness B.Shroff在”Opportunistic Transmission Scheduling With Resource SbaringConstraints in Wireless Networks”中所描述的那些，该文收录在IEEE Journal on Selected Areas in Communications，Vol.19，No.10，October 2001。这些机制随不利的信道状态而延迟分组一段时间并转而传输分组到其它节点。
基于循环法和公平队列的调度机制的问题是它们不能利用变化的信道状态。因而，这些机制可能在信道状态很差的时间里试图向节点发送数据，导致传输错误、由于CDMA系统中的功率控制而导致功率增加(并由此导致冲突增加)、或者导致数据速率下降。已有的依赖于信道的调度机制会出现不公平的现象，因为离发送节点较近的接收节点会比离发送节点较远的接收节点得到更好的对待(更大的吞吐量)。这个问题已有的解决方案需要与数据分组的截止时间或通信负载上的假定有关的信息以基于过去的通信量保证公平。因而，需要在依赖于信道的调度法有增强机制来提供更公平的结果。
发明概述本发明用一种系统和方法为依赖于信道的调度克服了前述问题及其它问题，而指示发送节点和至少两个目标节点之间的信道状态的数据被存储起来。另外，对要发送至至少一个目标节点的数据分组排队。确定发送节点和至少一个目标节点之间的当前信道状态，它和由存储的数据所指示的先前信道状态一起对到至少一个目标节点的传输进行调度。
附图概述结合附图参考下面的详细描述可以获得对本发明的方法和设备更完整的理解，附图中
图1是依照本发明能够对多个目标节点进行公平的、依赖于信道的调度的发送节点的框图；图2A和2B是说明调度分组进行传输的方式的流程图；图3A和3B是说明CDMA基站和移动站之间进行公平的、依赖于信道的调度的方式的流程图；详细描述现在参考附图，尤其是图1，依照本发明说明了与多个目标节点15通信的发送节点10的功能框图。对每个可能的目标i(I＜i＜sz)，发送节点10为一个或多个信道状态量度25维护一个存储单元20，这些信息状态量度代表发送节点10和目标节点之间的每个信道最近的信道状态的。信道状态量度25与信道状态量度存储单元20中的每个特定的信道节点15相关。发送节点10还包括队列存储单元30。信道状态可以由所需的传输功率、位错误率、检测到的冲突等等来决定。队列存储单元30为每个目标节点15包括多个队列35。队列35存储要传输到目标节点15的数据分组40。队列35包括逻辑队列，并且可以任意数量的方式实现在存储单元30中，例如，每个队列35之间的共享存储器、RAM、等等。
调度器45包括调度器逻辑50，调度器45选择队列中的分组40，以通过互连发送节点10和目标节点15的信道传输到目标节点15。发送节点10和目标节点15之间的连接是通过RF接口58激活的。
RF接口58通过GSM、CDMA、PCS、AMPS、D-AMPS等协议提供无线连接。信道的选择是基于在相关队列35中为其存储了分组的每个目标节点15的当前信道状态相比其最近的信道状态(由信道状态量度35表示)。最近的信道状态是多近应该取决于要传输的数据分组40的延迟需求。这是可以由系统操作员调节的系统参数和。在传输时，调度器逻辑50对包含了目标节点15的队列中的分组的每个队列55确定发送节点10和目标节点15之间的当前信道状态。调度器45调度分组传输到与由信道控制量度25指示的最近的信道状态相比具有最优当前信道状态的节点。
现在参考图2A和图2B，图中是说明由调度器逻辑45控制的调度器45的操作。在图2A中，在步骤60对信道状态量度进行新的测量。
另外，在步骤62取出当前存储的信道状态量度35。对信道状态的新的测量和取出的当前信道状态量度在步骤64一起用来计算新的信道状态量度。在步骤66存储新计算出的信道状态量度。这个过程对每个接收节点都重复n次。
现在参考图2B，在步骤68进行当前信道状态测量。同时，在步骤70取出在步骤66存储的目前所存储的信道状态量度。在步骤72对当前信道状态量度和取出的信道状态量度进行比较。步骤68-72，对为其在队列中存储了分组的m个节点重复m次。在步骤74，根据比较选择有最有利的信道状态的接收节点。在步骤74，选择接收节点是基于与最近的信道状态相比具有最优信道状态的节点。调度分组以传输到在步骤76所选择的接收节点。
现在参考图3A和图3B，所绘出的流程图描述在时分CDMA信道(例如HSDPA(高速下行链路分组访问)，3GPP TR 25.855 V5.0.0高速下行链路分组访问；总体UTRANde.rcription(第5版)，当前为UMTL(通用移动通信系统)3GPP TR 23.101 V4.00通用UMTS体系结构(第4版)，2001年4月)的下行链路中图1和图2中的系统的操作。在这个例子中发送节点10是CDMA基站。接收节点是CDMA移动站。从CDMA基站到特定移动站的信道状态是从到该手机终端的当前所需传输功率获得的。在步骤78(图3A)，对所需的传输功率进行新的测算。同时，在步骤80取出为所需传输功率的第一个和第二个瞬间所存储的最近的值。第一个瞬间代表平均传输功能，是用指数加权移动平均数算法计算的。用类似的算法来计算代表传输功率变化的第二个瞬间。新测算出的所需传输功率和取出的第一和第二个瞬间用来在步骤82用指数加权移动平均数算法计算新的第一和第二个瞬间。在步骤84存储新计算出的第一和第二个瞬间。
对系统中的每个目标节点重复步骤78到84n次。
现在也参考图3B，在步骤86进行所需发送功率的当前测量，而在步骤88取出从步骤84开始当前存储的第一和第二个瞬间。在步骤90通过对节点的测算出的传输功率进行转换和规格化确定到节点的转换后并规格化后的传输功率，转换和规格化使用了所存储的第一和第二个瞬间转换(移位)，由于不同的距离，需要用第一个瞬间(平均传输功率)进行转换，来避免绝对信号接收强度不同的节点间的不公平现象。因为(例如)不同的接收速度，需要用第二个瞬间(传输功率的变化)进行规格化以避免信号接收强度变化不同的节点间的不公平现象。可以利用对规格化的整个范围的不同的、简单的近似实现。
一种是基于指数加权移动平均数，如前所述。
另一方法维护过去时间窗口中的最小和最大传输功率并根据Pnorm＝(Pcurrelzt-P117irl)/(Pma-Ps77isz)规格化当前传输功率以获得一个0和1之间的值。对系统中的每个目标节点重复步骤86-90n次。
在步骤92选择需要最低的转换过并规格化后的传输功率的移动站。在步骤94调度分组传输到所选择的移动站。这个过程与其它类型的调度相比降低了基站的总传输功率，并降低了服务小区中的干扰电平。同时，由于比较了所需的传输功率和平均传输功率，远离基站的目标节点15也和离基站较近的节点得到了同等对等。
本发明利用有利的信道状态同是克服了依赖于信道的调度的缺点。因而，在维持长期公平的同时可以提高无线系统的总容量。
先前的描述是针对实现本发明的优选实施方案的，本发明的范围不应该受到这个描述的限制。本发明的范围由下面的权利要求定义。
权利要求
1.一种用于依赖于信道的调度方法，包括下列步骤-存储指示发送节点和至少一个可能的目标节点之间先前的信道状态的数据；-把要传输到至少一个可能的目标节点的数据分组排队；-确定发送节点和至少一个可能的目标节点之间的当前信道状态；-根据当前信道状态和先前的信道状态，调度队列中的分组从发送节点传输到至少一个可能的目标节点。
2.权利要求1的方法中，调度步骤还包括下列步骤-比较当前信道状态和先前的信道状态；-根据比较结果确定信道状态最有利的信道；-调度队列中的分组在信道状态最有利的信道上传输。
3.权利要求1的方法中，存储步骤还包括以下步骤-存储发送节点和至少一个目标节点之间的信道上的传输功率的第一和第二个瞬间。
4.权利要求1的方法中，确定步骤还包括下列步骤根据所存储的发送节点和至少一个目标节点之间的第1和第2个瞬间传输功率对当前传输功率进行转换和规格化。
5.权利要求1的方法中，调度步骤还包括下列步骤-关于发送节点和至少一个目标节点之间先前的信道状态对当前信道状态进行转换和规格化；-根据转换和规格化确定传输功率最低的信道；-调度队列中的分组传输到传输功率最低的信道。
6.权利要求1、3、4的任意一个的方法中，发送节点包括CDMA基站，接收节点包括CDMA移动站。
7.一种依赖于信道的调度方法，包括下列步骤-存储发送节点和至少一个目标节点之间的信道上的传输功率的计算出的第一和第二个瞬间；-将要传输到至少一个目标节点的数据分组排队；-关于发送节点和至少一个目标节点之间先前的信道状态转换并规格化当前的信道状态；-根据转换和规格化的结果确定传输功率最低的信道；-调度队列中的分组传输到传输功率最低的信道；
8.权利要求7的方法中，发送节点包括CDMA基站，接收节点包括CDMA移动站。
9.提供公平的依赖于信道的调度的发送节点，包括-适用于连接发送节点和至少一个目标节点之间的信道的接口；-与至少一个目标节点相关的队列，适合存储要传输到该至少一个目标节点的数据分组；-存储器，适合存储指示发送节点和至少一个目标节点之间先前的信道状态；-调度器，适合根据所存储的先前的信道状态调度队列中的数据分组进行传输。
10.权利要求9的发送节点中，调度器还适合-确定发送节点和至少一个目标节点之间的当前信道状态；-根据当前信道状态和先前的信道状态调度队列中的分组从发送节点传输到至少一个目标节点。
11.权利要求9的发送节点中，存储器适合存储发送节点和至少一个目标节点之间的信道上的传输功率的计算出的第1和第2个瞬间。
12.权利要求9的发送节点中，调度器还适合-比较当前信道状态和先前的信道状态；-根据比较结果确定信道状态最有利的信道；-调度队列中的分组在信道状态最有利的信道上传输。
13.权利要求9的发送节点中，调度器还适合-关于发送节点和至少一个目标节点之间先前的信道状态转换并规格化当前的信道状态；-根据转换和规格化结果确定传输功率最低的信道；-调度队列中的分组到传输功率最低的信道上。
14.权利要求9到13中任意一个中的发送节点中，发送节点包括CDMA节点。
15.权利要求14的发送节点中，信道包括共享的下行链路信道。
16.权利要求14的发送节点中，信道包括HSDPA信道。
17.提供公平的、依赖于信道的调度的发送节点，包括-适合连接发送节点和至少一个目标节点之间的信道的装置；-与至少一个目标节点相关，适合存储要传输到该至少一个目标节点的数据分组的装置；-适合存储指示发送节点和至少一个目标节点之间先前的信道状态的数据的装置；-适合根据所存储的先前的信道状态调度队列中的分组的传输的装置。
全文摘要
用于依赖于信道的调度的系统和方法中，存储了指示发送节点和至少一个目标节点之间先前的信道状态的数据。另外，要传输到至少一个目标分组的数据分组被排队以稍后进行传输。确定发送节点和至少一个目标节点之间的当前信道状态并根据当前信道状态和先前的信道状态调度队列中的分组从发送节点传输到至少一个目标节点。
文档编号H04L12/56GK1596525SQ02823568
公开日2005年3月16日 申请日期2002年11月26日 优先权日2001年11月27日
发明者G·海詹克 申请人:艾利森电话股份有限公司