专利名称：虚拟集中的上行链路调度的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于无线通信系统中的上行链路传输调度的技术。具体地(但并非排他地)，本发明可应用于诸如3G移动通信系统的码分多址(CDMA)通信系统。
背景技术：
图1示出了无线通信系统的多个部分，其中多个源用户设备UE1、UE2、UE3经由基站BS与多个目的地用户设备UE4、UE5、UE6通信。源UEUE1、UE2、UE3通过上行链路向基站BS发送数据分组。基站BS从源UE接收数据分组，并且对这些数据分组进行缓冲以通过下行链路转交给目的地UE。在本例中，各个无线信道被分配一个单独的信道码，以将该信道区别于其他信道(CDMA)。
在图1的系统中，需要设置某种机制，用来确定各个源UE何时以及如何通过上行链路向基站发送其数据。在最简单的情况下，各个源UE每当有数据要发送时就进行发送。当上行链路中被给予的负荷较低时，这种技术可以很好地运作。然而，如果过多UE同时试图发送数据，则干扰水平会变得不可接受，使得服务质量很差。
已知多种用于上行链路传输的调度的技术。这些调度技术的目标是管理用户设备向基站进行发送的方式，以满足某种标准，诸如干扰水平、公平性或者吞吐量。
在一种被称为时间调度的调度技术中，对于一给定时间段，给予单个UE全部上行链路资源。实施某种机制用来确定在任一时刻哪个UE占有信道资源。例如，各个UE可以轮流得到信道资源来发送其数据，或者否则，可以通过考虑信道质量来选择要给予信道资源的UE。
在时间调度中，在任一时刻只有一个UE进行发送，这样各个UE可以在其时间窗(time window)内以高数据速率进行发送，而不引起对其他UE的干扰。然而，由于在通知各个UE何时可以进行发送时引入的延迟，因此在上行链路的吞吐量方面，时间调度的效率很低。时间调度的其他缺点包括损失了干扰分集(interference diversity)(这增加了对相邻小区引起的干扰)、由于较不频繁的功率控制信号导致的较不精确的功率控制、以及当UE只有很少的东西要发送时所浪费的上行链路容量。
在另一种被称为速率调度的调度技术中，各个UE根据通过网络以信号形式传送到其的信息来决定其以什么速率发送数据。例如，在3G通信系统(W-CDMA)中，各个UE可以根据通过无线网络控制器(RNC)以信号形式传送到其的来自传输格式组合集(TFCS)的信息决定其速率。该速率通常小于UE的最大速率，并且被设置为确保干扰保持在可接受的水平以内。
速率调度的优点在于，由于很多UE在进行发送，因此保持了干扰分集，这减小了对相邻小区的干扰。速率调度还提供这样的优点，即呼叫准入(call admission)和功率控制机制比时间调度的呼叫准入和功率控制机制更精确。然而，速率调度具有这样的缺点，即由于很多UE可能同时进行发送，因此这些UE将分别互相干扰。
在下行链路中，基站负责调度要发送给多个目的地UE的分组。因此用于下行链路的调度功能集中在基站中。因为基站单独负责向目的地UE的发送，所以其能够做出适当的调度决定。例如，基站知道为各个目的地UE分配的缓冲区中的数据量，于是可以根据该知识做出调度决定。然而，在上行链路中，调度功能是分散的，即，调度功能分布在多个源UE之间。这些源UE并不知道其他源UE的缓冲区中的数据量。结果，源UE不可能根据其他UE要发送的数据量来做出调度决定。
例如，在只有一个UE有大量数据要发送的情况下(即，其他UE具有很少的数据，或者实际上只有很少激活(active)UE)，具有大量数据的UE仍然不能选择以很高的数据率进行发送，因为它不知道其他UE的状况。在这种情况下，该具有大量数据的UE将经历不必要的延迟，因为实际上它本可以以更高的数据速率进行发送。另一方面，当基站任何一次处理很多UE时，不知道该状况的UE可能选择很高的数据速率。这可能给整个上行链路带来高的干扰水平，因此降低了对于所有UE的服务质量。
为了防止当存在仅有少量数据要发送的UE时可能发生的必要延迟，在3G移动通信系统的情况下，已经提出了针对各个UE设置缓冲区阈值。该阈值被定义为在可被允许接入信道之前的最小缓冲区要求。因此，一给定UE将不进行发送直到其缓冲区中的分组数量达到该阈值。该方案旨在避免上行链路速率调度中的无线资源利用不足。然而，根据本发明，已经意识到这种阈值自身可能并不足以实现信道资源的充分利用。例如，在一个UE刚刚低于指定的阈值而其他UE也全都低于该阈值的情况下，该第一个UE仍将暂时不进行发送，并经历不必要的延迟。对于具有实时的连续流服务(诸如语音或视频)的UE，非常希望避免这种延迟。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种对从多个源用户设备到基站的上行链路传输进行调度的方法，该方法包括以下步骤确定各个用户设备的数据缓冲区中的数据量；比较用户设备的数据缓冲区中的数据量，以针对每个用户设备得到相对指示符(relative indicator)，该相对指示符表示用户设备的数据缓冲区与其他用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及依赖于该相对指示符对上行链路传输进行调度。
本发明提供了这样的优点，即，可以使用用户设备的缓冲区中的相对数据量的知识来做出上行链路调度决定。这使得可以更好地利用可用资源，从而可以得到更高的吞吐量、更低的分组延迟和更高的服务质量。
对于各个用户设备，可以确定单个相对指示符或者多个相对指示符。通过使用多个相对指示符，各个用户设备可以更好地获知其与其他用户设备相比的总体状态。在对各个用户设备确定单个相对指示符的情况下，该相对指示符可以是以下中的一个指示用户设备的缓冲区与平均值相比的充满程度的指示；以及用户设备的缓冲区与最小值相比的充满程度的指示。或者，可以确定用户设备的缓冲区与平均值相比的充满程度的指示，和用户设备的缓冲区与最小值相比的充满程度的指示二者。
基站与所有用户设备通信，因此可以最佳地比较用户设备的数据缓冲区中的数据量。因此，可以由基站执行比较步骤，但是如果适当，也可以在别处执行，诸如在无线网络控制器(RNC)或者用户设备自身处执行。
该方法可以包括将针对各用户设备的所述一个或各个相对指示符从基站发送给该用户设备的步骤。通过这种方式，使各用户设备获知其他用户设备中的缓冲区状态，用户设备可以用该知识做出调度决定。另选地，基站可以根据所述一个或各个相对指示符，在对从用户设备到基站的上行链路传输进行调度时确定用户设备将要使用的发送格式。然后基站可以向用户设备发送该用户设备将要使用的发送格式的指示。例如，基站可以向用户设备发送分组发送的速率和/或时间(例如等待时间)。
基站为了比较用户设备的数据缓冲区中的数据量，其必须能够获得各个数据缓冲区中的实际数据量。为了实现此目的，在一个实施例中，用户设备确定其数据缓冲区中的数据量，并且将数据量的指示发送给基站。如果所有用户设备通过这种方式发送其数据缓冲区中的数据量，那么基站能够确定相对指示符。
为使上行链路调度有效，优选地定期更新相对指示符。然而，在某些情况下，对于用户设备可能不希望定期地发送其数据缓冲区中的数据量的指示。例如，如果存在很多用户设备，或者上行链路中有大量数据需要发送，则该报告处理引起的额外发送可能使干扰或拥塞量增加到不可接受的水平。因此，在第二实施例中，用户设备将待发送的数据总量的指示发送给基站，并且基站根据该数据总量的指示和基站已经从该用户设备接收的数据量，来确定用户设备的数据缓冲区中的数据量。这可以减少上行链路中的报告处理所引起的发送数量。
各个用户设备可以根据针对该用户设备的所述一个或各个相对指示符来确定其向基站发送数据的速率和/或时间。例如，收到表示其缓冲区较满的相对指示符的用户设备可以以比相反情况(其他所有条件相同)更高的速率向基站发送数据。另一方面，收到表示其缓冲区较空的相对指示符的用户设备可以以比相反情况更低的速率向基站发送数据。通过这种方式，可以使用户设备的数据缓冲区中的数据量大致平衡，从而所有数据缓冲区具有大致相同的占有率。这提高了系统的公平性，并且还可以提高整体吞吐量。
用户设备可以附加地根据无线信道状况的指标(诸如信号与噪声干扰比(SNIR))来确定其发送数据的时间和/或速率。这可使得用户设备在存在好的无线状况的情况下，能够以比相反情况更高的速率进行发送，从而利用良好的无线状况。另一方面，无线状况差的用户设备可以在其本可以增加发送速率时决定不增加其发送速率，因为它知道这么做将没什么好处。用户设备自身可以确定无线信道状况的指标，或者其可以从基站或者网络或者其他地方接收该指标。
用户设备可以附加地根据其数据缓冲区中的实际数据量而不仅是相对指示符来确定分组发送的时间和/或速率。这可使得调度部分地基于其缓冲区中的绝对数据量，从而产生更好的决定。例如，可以将缓冲区中的数据量与诸如最小缓冲区阈值的一个阈值进行比较。
用户设备可以附加地根据服务类型来确定分组发送的时间和/或速率。通常，可以允许具有较高优先级或者时间较紧急的用户设备发送服务以比具有较低优先级或者时间较不紧急的服务更加频繁或者以更高的速率来进行。例如，可以对视频服务给予比网页更高的优先级。
可以给各个用户设备分配一个最小缓冲区阈值。通常，如果数据缓冲区中的数据量低于该阈值，则该用户设备将不进行发送。然而，在用户设备收到表示其要发送的数据比其他用户设备更多的相对指示符的情况下，可以不考虑这个条件。因此，收到表示其要发送的数据比其他用户设备更多的相对指示符的用户设备可以向基站发送数据，即使其数据缓冲区中的数据量低于最小缓冲区阈值。
可以使用速率调度对上行链路传输进行调度，或者可以使用混合速率-时间调度对其进行调度。由于混合速率-时间调度提供了更大的灵活性，因此在某些情况下其是优选的。例如，通过允许表现差的用户设备在某一时间段单独进行发送或与少数其他用户设备一起进行发送，可以使得表现差的用户设备迅速恢复。然而，在其他情况下，混合速率-时间调度可能不适当；例如功率控制机制可能不容许某些信道中可能产生的延迟。因此，该方法还可以包括速率调度和混合速率-时间调度互相切换的步骤。互相切换的决定可以基于某个系统参数指标，诸如是否正在可接受的参数内进行功率控制的指标，或者干扰差异是否在可接受水平内的指标。
在一个示例中，通过调整调制和编码方案的级别来改变上行链路传输的速率。在另一个示例中，通过调整进行上行链路传输的间隔来改变上行链路传输的速率。用户设备还可以通过调节其扩频码或者通过占用两个或以上信道来增加其上行链路传输速率。也可以或者替代这些技术使用用于改变上行链路传输速率的任何其他适当技术。
根据本发明的第二方面，提供了一种基站，用于从多个用户设备接收数据发送，所述基站包括用于确定各个用户设备的数据缓冲区中的数据量的装置；用于比较用户设备的数据缓冲区中的数据量以针对各个用户设备获得相对指示符的装置，该相对指示符表示用户设备的数据缓冲区与其他用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及用于将针对各个用户设备的相对指示符从基站发送给用户设备的装置。
所述确定装置可被设置为针对各个用户设备确定该用户设备的缓冲区与平均值相比的充满程度的指示。另选地或者附加地，所述确定装置可被设置为针对各个用户设备确定该用户设备的缓冲区与最小值相比的充满程度的指示。基站可以包括用于从用户设备接收该用户设备的数据缓冲区中具有的数据量的指示的装置。基站还可以包括用于从用户设备接收该用户设备待发送的数据总量的指示的装置，以及用于根据数据总量的指示和基站已经从该用户设备接收的数据量来确定用户设备的数据缓冲区中的数据量的装置。
根据本发明的第三方面，提供了一种用户设备，包括
数据缓冲区；用于确定数据缓冲区中的数据量的装置；用于将数据缓冲区中的数据量的指示发送给基站的装置；用于从基站接收相对指示符的装置，该相对指示符表示该数据缓冲区与其他用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及用于依赖于该相对指示符对到基站的上行链路传输进行调度的装置。
根据本发明的第四方面，提供了一种用户设备，包括数据缓冲区；用于确定呼叫中要发送的数据量的装置；用于将该呼叫中要发送的数据量的指示发送给基站的装置；用于将数据从数据缓冲区发送给基站的装置；用于从基站接收相对指示符的装置，该相对指示符表示该数据缓冲区与其他用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及用于依赖于该相对指示符对到基站的上行链路传输进行调度的装置。
在第三或第四方面的任一个中，调度装置可以根据相对指示符确定将要向基站发送数据的速率和/或时间。可以这样设置调度装置，即，当用户设备收到表示其缓冲区相对较满的相对指示符时，以比相反情况更高的速率向基站发送数据。还可以或者可以另选地这样设置调度装置，即，当用户设备收到表示其缓冲区相对较空的相对指示符时，以比相反情况更低的速率向基站发送数据。调度装置可被设置为附加地根据无线信道状况的指标来确定发送数据的时间和/或速率。调度装置可被设置为附加地根据服务类型来确定发送数据的时间和/或速率。调度装置可被设置为附加地根据所确定的其数据缓冲区中的数据量来确定数据发送的时间和/或速率。
可对用户设备中的数据缓冲区分配一个最小缓冲区阈值。通常，如果数据缓冲区中的数据量小于该阈值，则该用户设备将不进行发送。然而，在用户设备收到表示其有相对较大的数据量要发送的相对指示符的情况下，可以不考虑这个条件。可以如此设置调度装置，即，当用户设备收到表示其要发送的数据多于其他用户设备的相对指示符时，即使数据缓冲区中的数据量小于最小缓冲区阈值也发送数据。
在本发明的另一方面，提供了一种基站，其接收来自多个用户设备的数据发送，所述基站包括计算单元，比较用户设备的数据缓冲区中的数据量，以针对各个用户设备得到相对指示符，该相对指示符表示用户设备的数据缓冲区与其他用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及发送器，将针对各个用户设备的相对指示符从基站发送给用户设备。
基站可包括接收器，其从用户设备接收该用户设备的数据缓冲区中的数据量的指示。否则或附加地，基站可包括接收器，用于从用户设备接收该用户设备要发送的数据总量的指示，并且计算单元可以根据数据总量的指示和基站已经从该用户设备接收的数据量，确定用户设备的数据缓冲区中的数据量。
在本发明的另一方面，提供了一种用户设备，包括数据缓冲区；确定数据缓冲区中的数据量的单元；发送器，将数据缓冲区中的数据量的指示发送给基站；接收器，从基站接收相对指示符，该相对指示符表示数据缓冲区与其他用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及调度器，依赖于相对指示符对到基站的上行链路传输进行调度。
在本发明的另一方面中，提供了一种用户设备，包括数据缓冲区；确定呼叫中要发送的数据量的单元；发送器，将该呼叫中要发送的数据量的指示发送给基站，并将数据从数据缓冲区发送给基站；接收器，从基站接收相对指示符，该相对指示符表示数据缓冲区与其他用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及调度器，依赖于相对指示符对到基站的上行链路传输进行调度。
本发明一方面的特征可以应用于任何其他方面。任一方法特征可以应用于任一装置方面，反之亦然。
在任意以上方面中，各特征可以在硬件中实现，或者实现为在一个或更多个处理器上运行的软件模块。
本发明还提供用于执行这里描述的任一方法的计算机程序和计算机程序产品，以及其上存储有用于执行这里描述的任一方法的程序的计算机可读介质。实现本发明的计算机程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以是，例如信号的形式(诸如从因特网站点提供的可下载数据信号)，或者可以是任何其他形式。
现在将参照附图仅以示例的方式说明本发明的优选特征，在附图中图1示出无线通信系统的多个部分；图2示出本发明第一实施例中的用户设备的多个部分；图3示出本发明第一实施例中的基站的多个部分；图4示出本发明第二实施例中的基站的多个部分；以及图5示出本发明实施例的运行示例。
具体实施例方式
第一实施例在本发明的第一实施例中实施一种算法，该算法使得上行链路调度器能够变为虚拟集中和非分布式的。这使得UE能够通过具有关于上行链路中同一小区中的其他源UE的状态的可用信息，来做出关于比特率或者等待时间或者上行链路传输格式的较好决定。在本实施例中，假定如图1所示，基站服务多个源UE和目的地UE，并且每个UE被分配一个分组数据缓冲区。
根据各个源UE正发送的数据的延迟容限，将各个源UE分组到特定的服务组。延迟容限是数据分组到达其目的地的最大可接受时间的指标。例如，视频服务可能具有低延迟容限，例如100mS，而网页服务可能具有相对较高的延迟容限。
在各个上行链路调度事件期间，各个源UE确定其缓冲区中存在的并等待发送的分组数据量。假定第n个源UE属于具有相同延迟容限的第j个服务组，各个源UE将该值除以其数据缓冲区的最大长度以得到缓冲区占用比率，如下Buffer_Norm_Ln(m)＝Ln(m)/Lmax，j，n＝1…Nj(1)其中Ln(m)为缓冲区中的数据量，索引m代表当前TTI或上行链路调度事件，N为源UE的总数量，而Lmax，j为最大分组数据缓冲区长度(其取决于服务组j)。各个UE将该值Buffer_Norm_Ln(m)乘以100并取整数部分，以得到在此称为缓冲区占用值的一个值。然后各个UE将该值发送给基站。另选地，可以发送在0与1之间的实数值。
基站从上行链路中所服务的各个UE接收缓冲区占用值。基站还获知分配给各服务的最大数据缓冲区，因此基站可以确定各个源UE的缓冲区中当前正等待发送的分组数据量。基站按照源UE的服务等级对其进行分组。然后基站确定各个源UE发送的比率与各等级中的最小比率的差值，如下Distance_minn(m)＝Buffer_Norm_Ln(m)-Buffer_Norm_Lmin，j(m)，n＝1…Nj(2)其中Nj代表在等级j中的现有UE的数量。
为了增加度量值的均匀性，如果需要，可以通过将该差值除以所有差值之和，对与最小值的差值进行二次归一化和数学映射。
然后基站确定各个UE发送的比率与UE等级中的平均比率的差值。为此，基站首先确定平均接收比率，如下Avg_Ratioj(m)=1NjΣi=1NjBuffer_Norm_Li(m)---(3)]]>如果需要，可以通过将该平均接收比率除以全部接收比率之和，对该度量值进行二次归一化和数学映射。
与平均值的差值表示为Distance_Avgn(m)＝Buffer_Norm_Ln(m)-Avg_Ratioj(m)，n＝1…Nj(4)基站将与最小值的差值和与平均值的差值转换为两个信息字节，并且将它们发回给当前上行链路调度事件中的源UE。
于是各个源UE从基站接收两个值，一个值表示其缓冲区与最不满的缓冲区相比的充满程度(与最小值的差值)，一个值表示其缓冲区与平均值相比的充满程度(与平均值的差值)。UE将这两个相对值与关于其缓冲区中的确切分组数据量的知识以及其自己的关于无线信道状况(在SINR(信号与噪声干扰比)方面)的知识相结合，以产生最终的度量值，如下Final_Metrick(m)＝COMBI(Distance_Avgk(m)，Distance_mink(m)，Chk(m))(5)其中Chk(m)是关于第k个源UE与基站之间的上行链路中的信道质量的知识，而COMBI是将该度量值和与平均值的差值以及与最小值的差值进行组合的函数。
UE使用其最终度量值以确定其发送其数据分组的速率和/或时间。通常，最终度量值高(表示与其他UE相比较高的缓冲区占用率)的UE以较高的速率进行发送。通过这种方式，可使多个UE处于它们具有相似的缓冲区占用水平的状况。稍后将给出调度机制进一步的细节。
用户设备图2示出本发明实施例中的用户设备的多个部分。参照图2，缓冲区10接收要被发送的数据分组，并按照先进先出对其进行存储。在调度器12的控制下从缓冲区10输出发送分组。
从缓冲区10向缓冲区占用值计算单元14输出表示当前存储的分组数量的信号。该单元按照上式(1)将所存储分组的数量除以缓冲区的最大长度，以得到存储的分组与最大缓冲区长度之比。然后单元14将该值乘以100并取整以给出1与100之间的一个值，在此称为缓冲区占用值。
将单元14算出的缓冲区占用值输出给复用器16。复用器16将该值插入将要通过上行链路发送给基站的控制信道中。从缓冲区10输出的分组被插入数据信道中。然后扩频器18对组合的信号给出信道码，并且通过发送器20，天线收发转换开关(duplexer)22和天线24将该信号发送给基站。在用户设备具有两个或更多个激活基站的情况下，针对各个基站使用适当的信道码。
接收器26经由天线24和天线收发转换开关22接收来自基站的信号。由解扩器28将针对该特定用户设备的信号与其他信号分离。解扩器28的输出为控制信道，该控制信道包含用于功率控制等的控制信息。在本实施例中，控制信道还包含由基站发送的与平均值的差值和与最小值的差值。
信道质量指示器30估计用户设备与基站之间的信道质量。可以产生任何适当的质量指标；例如，可以产生接收信号强度(RSS)或者功率指标、误码率(BER)或帧错误率(FER)指标、或者信号干扰比(SIR)或信号与干扰噪声比(SINR)的指标。该指标可以基于基站广播的导频信号。例如，可以将导频信号的强度作为信号质量的指标，或者基站还可以广播数据信道与导频信道的发送功率比，并且该比率可以与导频信号强度结合起来使用以得到信号质量的指标。另选地，该指标可以从用户设备中为了下行链路功率控制目的而产生的发送功率控制(TCP)信息(诸如增大功率/减小功率指令)而得出。任一指标都可以基于历史记录或者在几个测量周期上得到的平均测量值。如果需要，可以组合两个或更多个指标。将信道质量指示器30的输出送入最终度量值计算单元32。
解复用器34从控制信道中分离出与平均值的差值和与最小值的差值，并且将这些值传递给最终度量值计算单元32。最终度量值计算单元32按照上式(5)将与平均值的差值、与最小值的差值、信道质量值和所存储分组的数量值(从缓冲区10输出)进行组合，以产生最终度量值。将最终度量值输出给调度器12，以在对上行链路数据分组发送进行调度时使用。
以适当的时间间隔重复以上报告处理。例如，可以以每一发送时间间隔(TTI)，在UE中计算缓冲区占用值并将其发送给基站。类似地，可以以每一TTI，在基站中计算与平均值的差值和与最小值的差值并将其发送给源UE。在适当的情况下也可以以每两个或更多个TTI执行这些处理中的任何处理。例如，当上行链路信道资源被充分利用或者接近充分利用时，可能希望减少出于调度的目的而发送的数据量。在这种情况下，仅每几个TTI才进行报告处理。例如可以依赖于小区或者扇区中的服务量状况改变进行报告处理的时间间隔。
基站图3示出本发明实施例中的基站的多个部分。参照图3，接收器44经由天线40和天线收发转换开关42接收来自源用户设备的信号。将接收的信号传递给多个解扩器46。各个解扩器使用在从源UE到基站的上行链路信道中的一个信道中所采用的信道码，以分离出该源UE发送的数据分组。通过这种方式，将来自多个源UE的数据分组分成单独的信号。
将解扩器46的每一个的输出输入多个解复用器48中的一个。每一个解复用器从相应UE发送的控制信道中分离出缓冲区占用值。将转交给目的地UE的数据分组输出给缓冲区50，为每个目的地UE提供一个缓冲区。
将从解复用器48输出的缓冲区占用值送入平均值差值计算单元52和最小值差值计算单元54。各个平均值差值计算单元52按照上式(3)和(4)计算一个源UE的缓冲区占用值与该级别中的平均缓冲区占用值的差值。各个最小值差值计算单元54按照上式(2)计算一个源UE的缓冲区占用值与该等级中的最小缓冲区占用值的差值。从而，平均值差值计算单元52和最小值差值计算单元54的输出分别为针对各个源UE的与平均值的差值和与最小值的差值。
将与平均值的差值和与最小值的差值输入复用器56。各个复用器56将针对一个源UE的与平均值的差值和与最小值的差值复用到将要发送给该UE的控制信道中。然后扩频器58对多个控制信道给出信道码，并通过发送器60、天线收发转换开关42和天线40将其发送给源UE。
调度算法在本实施例中取决于通信系统的整体状态使用两种不同的上行链路调度机制。第一种机制为混合速率-时间调度机制。在该机制中，与纯时间调度不同，在任一时刻，一个UE并非占用所有上行链路资源。另一方面，与纯速率调度不同，并非所有UE始终进行发送。相反，各个UE能够改变其进行发送的速率和时间间隔。
在混合速率-时间调度器中，各个UE具有一激活模式，在该激活模式中，上行链路调度功能性允许该UE进行发送。当处在激活模式时UE还可以调整其进行发送的速率。该发送周期可以是例如一个TTI或者一个下行链路调度事件。各个UE还具有静默(silent)模式，在该静默模式中UE不进行发送。UE可以经历交替的激活期和静默期。通过这种方式，UE有效地组合了速率调度和时间调度。
在某些情况下，功率控制机制不能容许由混合速率-时间调度器中的时间调度引起的延迟。因此可以使用的第二种调度机制为速率调度机制，其避免了在混合速率-时间调度器中经历的静默期。在第二种调度机制中，静默时间为零，因此通过与WCDMA速率调度类似的方法，所有源UE同时进行发送。然而，各个UE可以改变其发送速率。
在速率调度和混合速率-时间调度两者中，都可以通过调整调制和编码方案(MCS)级别来改变发送速率。MCS级别由UE根据其已算出的最终度量值而决定。例如，这可以通过查阅包括了针对各个最终度量值的适当MCS级别的查询表来完成。
在混合速率-时间调度器中，为了决定何时进行发送，各个UE利用所分配的最大可接受等待时间或睡眠时间。这是根据服务类型分配给UE的值，并且该值给出了在被发送前数据分组在UE处进行等待的可以接受的最长时间。从而各个UE根据最大等待时间和最终度量值确定其数据分组的实际等待时间。通过调整数据分组的实际等待时间，UE有效地调整其数据发送速率。
当UE收到很高的与最小值的差值和很高的与平均值的差值时，其知道其具有较大量的数据要发送。该UE还知道在其缓冲区中等待发送的实际数据量。如果该UE要发送的实际数据量也很高，则该UE将切换到高数据速率一段时间，诸如几个TTI或者上行链路调度事件。在要发送的实际数据量不多的情况下，可以相应地设置数据速率以避免短时间内以高功率进行发送。
类似地，当UE收到很低的与最小值的差值和很低的与平均值的差值时，其知道其缓冲区中的数据量明显低于平均值。在这种情况下，UE将降低它的发送速率。结果是平衡了UE缓冲区的长度具有大量待发送数据的UE将有可能追上其他UE并且将其缓冲区占用率减至更接近平均值的较低水平。通过这种方式，在上行链路分组调度中引入了可控的公平性。
上行链路中的无线状况也可以用来影响做决定的处理。例如，如果无线状况良好并且UE有大量的数据要发送，则该UE可以以比无线状况不那么好时更高的速率进行发送。如果无线状况差，那么即使UE有大量的数据要发送，它也可能不得不接受较低的发送速率以避免为了较少的好处而使上行链路信道劣化。如果无线信道的状况非常好，则具有相当低的缓冲区占用率的UE也可以稍微增加其发送速率。通过这种方式，可以平衡公平性的需要与高的总吞吐量的需要。
还可以使用与最小值的差值和与平均值的差值而不考虑所分配的最小缓冲区阈值。通常，如果UE的数据缓冲区中的数据量低于该阈值，则UE将不进行发送。然而，在一UE确定它要发送的数据比其他UE多的情况下可以不考虑这个条件。因此，如果UE的缓冲区低于阈值，但是其他UE基于没有数据要发送，则第一个UE仍然可以进行发送，从而避免了不必要的延迟和无线资源的不充分利用。
第二实施例在本发明的第一实施例中，以每个调度事件(其可以是每个TTI或者每几个TTI)将缓冲区占用值从各个源用户设备发送给基站。然而，在某些情况下，因为被占用的信道资源，即使每几个TTI进行报告也是不希望的。因此，在本发明的第二实施例中，并不是以每个调度事件向基站发送缓冲区占用值，而是基站根据在呼叫开始时向其发送的信息和基站自身的关于它已经从特定UE接收了多少分组的知识一起来估计缓冲区占用值。
在本实施例中，假定各个UE能够在分组呼叫开始时确定要发送的分组数据量。然后各个UE将该值发送给基站。随着通信进一步进行，基站根据这些收到的值和已经从各个UE接收的分组的数量，来估计各个UE缓冲区中剩余的数据量。然后使用由此得到的估计值来确定与平均值的差值和与最小值的差值，与第一实施例中一样。
在第二实施例中，将与平均值的差值和与最小值的差值发送给UE，以通过与第一实施例中相同的方式在上行链路调度中使用。因此该报告处理仍然需要定期地进行从基站到用户设备的发送。然而，由于本实施例涉及上行链路调度，即，从用户设备向基站发送数据的情况，因此下行链路中的用于报告处理的额外发送不太可能有问题。
第二实施例中的用户设备类似于图2中所示的用户设备，除了设置分组总数指示器来代替缓冲区占用率计算单元14，该分组总数指示器在分组呼叫开始时将该呼叫中的分组总数插入控制信道。
图4示出第二实施例中的基站的多个部分。对于与图3中所示的基站中相同的那些部分给予相同的附图标记并不再赘述。参照图4，各个解复用器62分离出由一个源UE在分组呼叫开始时发送的分组总数值。将这些值存储在呼叫长度指示器64中。将转交给目的地UE的数据分组输出给缓冲区66，为每个目的地UE设置一个缓冲区。
对于各个调度事件，将当前分组呼叫中从各个UE接收的分组数量从缓冲区66输出给接收分组数指示器68。将来自单元64的分组总数值、以及从单元68接收的分组数值输出给缓冲区占用估计单元70。这些单元中的各个单元针对一个源UE估计缓冲区占用值。这可以通过例如针对该UE将分组总数减去已接收分组数来完成。如果需要，还可以考虑期望UE缓冲区要被充满的速率。
缓冲区占用估计单元70的输出为针对各个源UE的估计缓冲区占用值。将这些值送入平均值差值计算单元72和最小值差值计算单元74。这些单元按照与上述参照图3的单元52和54类似的方式，计算出对于各个等级，与平均值的差值和与最小值的差值。从而，来自平均值差值计算单元72和最小值差值计算单元74的输出分别为针对各个源UE的与平均值的估计差值和与最小值的估计差值。
将由此算出的与平均值的差值和与最小值的差值送入复用器56，在复用器56中将它们复用到将要发送给该UE的控制信道中。然后按照与上述参照图3相同的方式，将多个控制信道发送给源UE。
如果需要，可以使用第一实施例和第二实施例的组合。例如，某些源UE可以使用第一实施例以固定的时间间隔报告其缓冲区占用率，而另一些源UE可以使用第二实施例，使得在基站处估计其缓冲区占用率。例如，各个UE可以依赖于信道情况从一个技术切换到另一个。
示例现在将参照图5说明本发明实施例的运行。在图5中示出了四个源UE A、B、C、D试图通过基站联系其相应的目的地UE A、B、C、D的情况。假定所有的UE处在相似的无线信道状况和SINR(信号与噪声干扰比)下。它们支持具有相似延迟容限的实时流服务。在图5中，C1为与平均值的差值，而C2为与最小值的差值。可以看到，UE A收到了C1＝49，这意味着其缓冲区中的数据量明显高于所有UE的平均比率。其还收到了C2＝75，这意味着其远高于具有最小缓冲区数据的UE。这个源UE在观察其缓冲区时意识到其分组数据缓冲区几乎满了，并且其需要更快地进行发送以将其缓冲区腾空为达到平均数据水平。在其他UE中，UE D收到了最小的与平均值的差值和与最小值的差值。那么该UE将具有最低的发送速率，因为假定它已经成功地发送了足够的数据，并且当前没有很多数据要发送。因此，它的缓冲区将开始增加以达到平均水平。
本发明的实施例使得各个UE获知在分组数据拥塞和现存的无线信道竞争量方面，其与其小区或扇区中的其他源UE相比的状况。在做出关于发送时间(等待其他UE的时间)和发送速率的决定时，UE不仅具有关于其无线信道和其缓冲区充满程度的知识，还具有关于与其他UE的总体状况的知识。因此该UE能够做出更有效的决定。结果可以预期明显更好的QoS、更好的吞吐量和更低的分组发送延迟。
可以使用在处理器(例如数字信号处理器或者任何其他类型的处理器)上运行的软件模块来实现上述各实施例。根据各功能的描述，这些模块的编程对技术人员来说是显见的。技术人员将了解可以使用任何适当的编程语言在任何适当的处理器上对这些模块进行编程。另选地，可以使用专用硬件实现上述所有功能中的某些功能。
应当理解，以上仅以示例的方式说明了本发明，并且可以在本发明的范围内做出具体的修改。例如，代替基站向各个用户设备发送与平均值的差值和与最小值的差值，基站可以发送向各基站表示何时和/或以什么速率进行发送的信号。本发明可以通过CDMA以外的复用技术来使用，诸如时分多址(TDMA)，频分复用(FDM)，混合TDMA/CDMA，或者任何其他适当的复用技术。
权利要求
1.一种对从多个源用户设备到基站的上行链路传输进行调度的方法，该方法包括以下步骤确定各个用户设备的数据缓冲区中的数据量；比较用户设备的数据缓冲区中的数据量，以针对每个用户设备得到相对指示符，该相对指示符表示用户设备的数据缓冲区与其他用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及依赖于相对指示符对上行链路传输进行调度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中针对各个用户设备确定多个相对指示符。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述一个或者至少一个相对指示符指示用户设备的缓冲区与平均值相比的充满程度。
4.根据任一以上权利要求所述的方法，其中所述一个或者至少一个相对指示符指示用户设备的缓冲区与最小值相比的充满程度。
5.根据任一以上权利要求所述的方法，其中由基站执行所述比较步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括将针对各用户设备的所述一个或各个相对指示符从基站发送给该用户设备的步骤。
7.根据任一以上权利要求所述的方法，其中用户设备确定其数据缓冲区中的数据量，并且将该数据量的指示发送给基站。
8.根据任一以上权利要求所述的方法，其中用户设备将待发送的数据总量的指示发送给基站，并且该基站根据该数据总量指示和由该基站已经从该用户设备接收的数据量来确定用户设备的数据缓冲区中的数据量。
9.根据任一以上权利要求所述的方法，其中各个用户设备根据针对该用户设备的所述一个或各个相对指示符来确定其向基站发送数据的速率和/或时间。
10.根据权利要求9所述的方法，其中收到表示其缓冲区相对较满的相对指示符的用户设备以比相反情况更高的速率向基站发送数据。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中收到表示其缓冲区相对较空的相对指示符的用户设备以比相反情况更低的速率向基站发送数据。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中用户设备附加地根据无线信道状况的指标来确定其发送数据的时间和/或速率。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中用户设备附加地根据其数据缓冲区中的实际数据量来确定分组发送的时间和/或速率。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其中用户设备附加地根据服务类型确定分组发送的时间和/或速率。
15.根据任一以上权利要求所述的方法，其中收到表示其待发送数据多于其他用户设备的相对指示符的用户设备向基站发送数据，即使其数据缓冲区中的数据量低于最小缓冲区阈值。
16.根据任一以上权利要求所述的方法，其中使用速率调度对上行链路传输进行调度。
17.根据任一以上权利要求所述的方法，其中使用混合速率-时间调度对上行链路传输进行调度。
18.根据任一以上权利要求所述的方法，其中通过调整调制和编码方案级别来改变上行链路传输的速率。
19.根据任一以上权利要求所述的方法，其中通过调整进行上行链路传输的时间间隔来改变上行链路传输的速率。
20.一种用于接收来自多个用户设备的数据发送的基站，所述基站包括用于确定各个用户设备的数据缓冲区中的数据量的装置；用于比较用户设备的数据缓冲区中的数据量以针对各个用户设备获得相对指示符的装置，该相对指示符表示用户设备的数据缓冲区与其他用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及用于将针对各个用户设备的相对指示符从基站发送给用户设备的装置。
21.根据权利要求20所述的基站，其中确定装置被设置为，针对各个用户设备确定该用户设备的缓冲区与平均值相比的充满程度的指示。
22.根据权利要求20或21所述的基站，其中确定装置被设置为，针对各个用户设备确定该用户设备的缓冲区与最小值相比的充满程度的指示。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的基站，其中基站包括用于从用户设备接收该用户设备的数据缓冲区中具有的数据量的指示的装置。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的基站，其中基站还包括用于从用户设备接收该用户设备待发送的数据总量的指示的装置；以及用于根据数据总量的指示和基站已经从该用户设备接收的数据量来确定用户设备的数据缓冲区中的数据量的装置。
25.一种用户设备，包括数据缓冲区；用于将涉及要被发送的数据量的信息发送给基站的装置；用于从基站接收相对指示符的装置，该相对指示符表示该数据缓冲区与该基站所服务的其他用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及用于依赖于该相对指示符对到基站的上行链路传输进行调度的装置。
26.根据权利要求25所述的用户设备，还包括用于确定数据缓冲区中的数据量的装置，其中发送装置被设置为将数据缓冲区中的数据量的指示发送给基站。
27.根据权利要求25或26所述的用户设备，还包括用于确定呼叫中待发送的数据量的装置，其中发送装置被设置为发送该呼叫中待发送的数据量的指示。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的方法，其中调度装置被设置为根据相对指示符确定将要向基站发送数据的速率和/或时间。
29.根据权利要求28所述的用户设备，其中调度装置被设置为当用户设备收到表示其缓冲区相对较满的相对指示符时，以比相反情况更高的速率向基站发送数据。
30.根据权利要求28或29所述的用户设备，其中调度装置被设置为当用户设备收到表示其缓冲区相对较空的相对指示符时，以比相反情况更低的速率向基站发送数据。
31.根据权利要求28至30中任一项所述的用户设备，还包括用于确定无线信道状况的指标的装置，其中调度装置被设置为附加地根据无线信道状况的指标来确定发送数据的时间和/或速率。
32.根据权利要求28至31中任一项所述的用户设备，其中调度装置被设置为附加地根据服务类型来确定数据发送的时间和/或速率。
33.根据权利要求28至32中任一项所述的用户设备，其中调度装置被设置为附加地根据所确定的其数据缓冲区中的数据量来确定数据发送的时间和/或速率。
34.根据权利要求25至33中任一项所述的用户设备，其中调度装置被设置为当用户设备收到表示其要发送的数据多于其他用户设备的相对指示符时，即使数据缓冲区中的数据量低于最小缓冲区阈值，也发送数据。
全文摘要
公开了一种对从多个源用户设备到基站的上行链路传输进行调度的方法。该方法包括以下步骤确定各个用户设备的数据缓冲区中的数据量；比较用户设备的数据缓冲区中的数据量，以针对每个用户设备得到相对指示符，该相对指示符表示用户设备的数据缓冲区与其他用户设备的数据缓冲区相比的充满程度；以及根据该相对指示符对上行链路传输进行调度。通过这种方法，使各个用户设备获知其他用户设备中的缓冲区状况。因此用户设备能够做出更高效的调度决定。这可以提高吞吐量并提供更低的分组发送延迟。
文档编号H04L12/56GK1853386SQ200480027011
公开日2006年10月25日 申请日期2004年10月1日 优先权日2003年10月3日
发明者赛义德·阿备帝 申请人:富士通株式会社