在宽带无线网络中调度尽力而为型流的制作方法

专利名称：在宽带无线网络中调度尽力而为型流的制作方法
技术领域：
以下说明通常涉及无线通信，尤其是涉及宽带无线通信网络中的尽力而为型流的调度。
背景技术：
无线通信系统被广泛地部署以提供各种类型的通信；例如，可以经由此种无线通 信系统提供语音和/或数据。典型的无线通信系统或网络可以提供对一个或多个共享资源 (例如，带宽、发射功率，…)的多用户接入。例如，系统可以使用多种多样的多接入技术， 如频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、码分复用(CDM)、正交频分复用(OFDM)，等等。通常，无线多址通信系统可以同时支持多个接入终端的通信。各接入终端可以经 由前向和反向链路上的传输与一个或多个基站通信。前向链路(或下行链路)指的是从基 站到接入终端的通信链路，反向链路(或上行链路)指的是从接入终端到基站的通信链路。 该通信链路可以通过单进单出、多进单出或多进多出(MIMO)系统来建立。MIMO系统一般使用多个(&个)发射天线和多个(队个)接收天线以用于数据传 输。由Nt个发射天线和Nk个接收天线形成的MIMO信道可以被分解成Ns个独立信道，其可 被称为空间信道，其中NsS {NT，NK}。Ns个独立信道中的每一个对应于一个维度。此外，如 果使用由多个发射天线和接收天线创建的附加维度，则MIMO系统可以提供改善的性能(例 如，增加的频谱效率、更高的吞吐量和/或更高的可靠性)。MIMO系统可以支持各种双工技术，以在公共物理介质上划分前向和反向链路通 信。例如，频分双工(FDD)系统可以使用不同的频率范围以用于前向和反向链路通信。另 夕卜，在时分双工(TDD)系统中，前向和反向链路通信可以使用公共频率范围，从而互易原理 能够由反向链路信道来估计前向链路信道。无线通信系统常常使用提供覆盖区域的一个或多个基站。典型的基站可以发射用 于广播、多播和/或单播业务的多个数据流，其中数据流可以是接入终端有兴趣独立接收 的数据流。此种基站的覆盖区域内的接入终端可以被用来接收由复合流携带的一个、一个 以上或所有的数据流。同样地，接入终端可以向基站或另一接入终端发送数据。在无线数据系统中，调度策略通常应当计算对不同流的功率和带宽的分配，以便确保弹性流之间的公平、满足服务质量(QoS)约束条件以及开发多用户分集，不一而足。习 惯上，具有至少以上特性的用于无线系统的调度算法适合于在任意给定时刻将整个带宽给 予单个流。这种策略一般有利于窄带系统，其中在每个时刻可用的带宽的量相对较小。然 而，对于宽带系统来说，为了使调度策略最优，可能需要在多个流之间共享每个时刻的带宽。通常，适用于在一个帧中调度单个用户的任何策略可以被修改到宽带情况-只是通过在小量的频谱资源(例如，超移动宽带(UMB)中的帧中的每个片元)上运行该策略。然而， 这可能需要在每一个帧中进行大量计算。

发明内容
下面给出了对一个或多个实施例的简单概括以提供对这些实施例的基本理解。该 概括不是所有预期实施例的详尽评述，并且其目的既不是确定所有实施例的关键或重要元 素，也不是描绘任意或所有实施例的范围。其目的只是用简单的形式呈现一个或多个实施 例的一些概念，以此作为后面给出的更详细的说明的序言。根据一个或多个实施例以及其相应的公开，结合有助于宽带无线通信环境中的尽 力而为型流的调度来描述各个方面。根据所要求的主题的方面的系统和方法提供了一种 可在无线宽带通信系统中操作的装置，其中该装置包括处理器，其被配置以基于无线宽带 通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联，调查装置过去对流进行服务的平均速 率，以及使用与流相关联的效用函数或者装置过去对流进行服务的平均速率来最优地调度 流；以及耦合到该处理器的存储器，用于保存数据。根据所要求主题的另一个方面，提供了一种可在宽带无线通信系统中操作的装 置。该装置包括保存有指令的存储器，这些指令是关于至少部分地基于无线宽带通信系 统中现有的业务状况将效用函数与流相关联，调查装置过去对流进行服务的平均速率，以 及使用与流相关联的效用函数或者装置过去对流进行服务的平均速率来最优地调度流；以 及耦合到该存储器的处理器，其被配置以执行保存在存储器中的指令。另外，根据所要求主题的又一方面，在本文中阐述了一种机器可读介质，其具有存 储在其上的机器可执行指令，这些机器可执行指令用于部分地基于无线宽带通信系统中 现有的业务状况将效用函数与流相关联；调查包括在无线宽带通信系统中的装置过去对流 进行服务的平均速率；以及使用与流相关联的效用函数或者装置过去对流进行服务的平均 速率来最优地调度流。此外，根据所要求主题的另一个方面，公开了一种可在无线通信系统中操作的装 置。该装置包括用于至少部分地基于无线通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相 关联的模块；用于调查包括在无线通信系统中的装置过去对流进行服务的平均速率的模 块；以及用于使用与流相关联的效用函数或者装置过去对流进行服务的平均速率来最优地 调度流的模块。另外，根据所要求主题的又一个方面，提供了一种计算机程序产品。该计算机程序 产品包括计算机可读介质，该计算机可读介质包括第一组代码，其用于使计算机至少部分 地基于无线宽带通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联；第二组代码，其用于 使计算机调查计算机过去对流进行服务的平均速率；以及第三组代码，其用于使计算机使 用与流相关联的效用函数或者装置在过去对流进行服务的平均速率来最优地调度流。为了实现上述目的和相关目的，一个或多个实施例包括下面将要充分描述和在权 利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了一个或多个实施例的特定的示例性 方面。然而，这些方面只表示了可以以其来使用各个实施例的原理的各种方式中的少数方 式，所述实施例的目的是包括所有此种方面及其等价形式。


图1是根据本文中阐述的各个方面的无线通信系统的图示。图2是根据各个实施例的用于信号传输的示例性多址无线通信系统的图示。图3是实现宽带无线通信环境中的尽力而为型流的调度的示例性系统的图示。图4是根据本公开的各个方面的实现宽带无线通信环境中的尽力而为型流的调度的示例性系统的另一图示。图5是根据所要求主题的各个方面的实现尽力而为型流的调度的示例性系统的
又一图示。图6是在宽带无线通信环境中有助于尽力而为型流的调度的示例性方法的图示。图7是在无线通信环境中有助于尽力而为型流的调度的示例性系统的图示。图8是可以与本文中描述的各种系统和方法一起使用的示例性无线网络环境的 图示。图9是使得在无线通信环境中能够对尽力而为型流进行调度的示例性系统的图示。
具体实施例方式现在参照附图描述各个实施例，其中用相同的附图标记指示本文中的相同元件。 在下面的描述中，为便于解释，阐述了大量具体细节，以便提供对一个或多个实施例的全面 理解。然而，很明显，也可以不用这些具体细节来实现所述实施例。在其它例子中，以框图 形式示出公知结构和设备，以便于方便描述一个或多个实施例。如在本申请中使用的，术语“部件”、“模块”、“系统”等意在指示计算机相关的实 体，其既可以是硬件、固件、软硬件组合、软件，也可以是执行中的软件。例如，部件可以是， 但并不仅限于处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或 计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是部件。一个或多个 部件可以位于执行中的一个进程和/或线程内，并且部件可以位于一台计算机上和/或分 布于两台或更多台计算机之间。另外，可以从存储了多种数据结构的多种计算机可读介质 中执行这些部件。这些部件可以通过如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自与本地 系统中、分布式系统中的另一个组件进行交互的组件的数据，和/或来自在诸如因特网的 网络上以信号的形式与其他系统进行交互的组件的数据)的信号的本地和/或远程进程进 行通信。本文中描述的技术可以用于各种无线通信系统，如码分多址(CDMA)、时分多址 (TDMA)、频分多址(FDMA)、正交频分多址(OFDMA)、单载波频分多址(SC-FDMA)和其他系 统。术语“系统”和“网络”经常互换使用。CDMA系统可以实现诸如通用陆地无线接入 (UTRA)、CDMA2000等的无线技术。UTRA包括宽带CDMA(W-CDMA)和CDMA的其它变化形式。 CDMA2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA系统可以实现诸如全球移动通信系 统(GSM)的无线技术。OFDMA系统可以实现诸如演进型UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)、 IEEE 802. 11 (Wi-Fi)、IEEE 802. 16 (WiMAX)、IEEE 802. 20、闪速 OFDM 等的无线技术。UTRA 和E-UTRA是通用移动通信系统(UMTS)的一部分。3GPP长期演进(LTE)是UMTS的即将发布的使用E-UTRA的版本，E-UTRA在下行链路上使用OFDMA而在上行链路上使用SC-FDMA。单载波频分多址(SC-FDMA)使用单载波调制和频域均衡。SC-FDMA具有与OFDMA系统类似的性能和基本相同的整体复杂度。因为其固有的单载波结构，SC-FDMA信号具有 较低的峰均功率比(PAPR)。SC-FDMA例如可用于上行链路通信，其中较低的PAI3R在发射功 率效率方面对接入终端十分有利。相应地，SC-FDMA可以被实现为3GPP长期演进(LTE)或 演进型UTRA中的上行链路多址方案。此外，在本文中与接入终端相关地描述了各个实施例。接入终端还可以称为系统、 用户单元、用户站、移动站、移动台、远程站、远程终端、移动装备、用户终端、终端、无线通信 设备、用户代理、用户装置或用户设备(UE)。接入终端可以是蜂窝电话、无绳电话、会话发起 协议(SIP)电话、无线本地环路(WLL)站、个人数字助理(PDA)、具有无线连接能力的手持设 备、计算设备或其它连接到无线调制解调器的处理设备。此外，在本文中结合基站描述了各 个实施例。基站可以用于与接入终端进行通信，并且还可以称为接入点、节点B、演进节点 B(e节点B)或一些其它术语。此外，本文所述的各个方面或特征可以实现成方法、装置或使用标准编程和/或 工程技术的制品。本文中使用的术语“制品”意在涵盖可从任何计算机可读设备、载体或介 质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括而不仅限于磁存储设备(例如，硬 盘、软盘、磁带等)，光盘(例如，压缩光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)等)，智能卡和闪存设 备(例如，EPR0M、卡、棒、键驱动器等)。另外，本文所描述的各种存储介质可以表示用于存 储信息的一个或多个设备和/或其它机器可读介质。术语“机器可读介质”可以包括而不 仅限于，无线信道和能够存储、包含并且/或者携带指令和/或数据的各种其它介质。现在参照图1，根据本文所述的各个实施例示出了无线通信系统100。系统100包 括基站102，其可包括多个天线组。例如，一个天线组可包括天线104和106，另一个天线组 可包括天线108和110，并且另外的一组可包括天线112和114。对于每个天线组示出了两 个天线；然而，每个组可使用更多或更少的天线。如本领域技术人员所能理解的，基站102 还可以包括发射器链和接收器链，它们中的每一个又可以包括与信号发射和接收相关的多 个部件(例如，处理器、调制器、复用器、解调器、解复用器、天线等)。基站102可以与诸如接入终端116和接入终端122的一个或多个接入终端进行通 信；然而，应当理解，基站102可以与类似于接入终端116和122的基本上任意数量的接入 终端进行通信。接入终端116和122可以是，例如，蜂窝电话、智能电话、笔记本电脑、手持 式通信设备、手持式计算设备、卫星无线电台、全球定位系统、PDA和/或用于在无线通信网 络100上进行通信的任何其它适合的设备。如图所示，接入终端116与天线112和114通 信，其中天线112和114在前向链路118上向接入终端116发射信息，并且在反向链路120 上从接入终端116接收信息。此外，接入终端122与天线104和106通信，其中天线104和 106在前向链路124上向接入终端122发射信息，并且在反向链路126上从接入终端122接 收信息。在频分双工(FDD)系统中，例如，前向链路118可以使用与反向链路120不同的频 带，并且前向链路124可以使用与反向链路126不同的频带。另外，在时分双工(TDD)系统 中，前向链路118和反向链路120可以使用公共频带，并且前向链路124和反向链路126可 以使用公共频带。各组天线和/或它们被指定进行通信的区域可以被称作基站102的扇区。例如，天线组可以被指定以在基站102所覆盖区域的扇区中与接入终端通信。在前向链路118和 124上的通信中，基站102的发射天线可以使用波束成形，以便为接入终端116和122改善 前向链路118和124的信噪比。并且，当基站102使用波束成形以向随机散布在相关覆盖 区域各处的接入终端116和122进行发射时，相邻小区中的接入终端所受到的干扰可以小 于基站通过单个天线向其所有接入终端进行发射的情况。图2示出了根据各个实施例的用于信号传输的多址无线通信系统200。多址无线通信系统200可以包括多个小区(例如，小区202、小区204和小区206)。如图所示，各小 区202-206可以包括各自的基站208、210、212，这些基站可包括一个或多个扇区。这些扇区 可以通过多组天线来形成，每个扇区负责与小区的一部分中的接入终端的通信。各小区202-206可包括多个接入终端，这些终端可以与各基站208-212的一个或 多个扇区通信。例如，接入终端214、216、218和220与基站208通信，接入终端222、224和 226与基站210通信，接入终端228、230和232与基站212通信。如在小区204中所示，例如，各接入终端222、224和226可以位于小区204中的不 同位置。例如，各接入终端222、224和226可以与与其进行通信的相应的天线组相距不同 的距离。这些因素与环境等状况一起，可以使得在各接入终端222、224和226与与其进行 通信的相应的天线组之间存在不同的信道状况。类似地，在其它接入终端(例如，接入终端 214-220,228-232,…)与与它们分别通信的相应的天线组之间可以有不同的信道状况。根据一些方面，特定小区中的接入终端可以与与该小区相关联的基站通信，并且 基本同时地，与与不同小区相关联的其它基站之间发生干扰。例如，接入终端214可以与基 站208通信并与基站210之间发生干扰，接入终端216可以与基站208通信并与基站212之 间发生干扰，接入终端226可以与基站210通信并与基站212之间发生干扰，接入终端228 可以与基站212通信并与基站210之间发生干扰，接入终端230可以与基站212通信并与 基站208之间发生干扰。控制器234可以耦合到小区202、204和206中的每一个。控制器234可以包括对 诸如因特网、基于分组数据的网络和/或电路交换语音网的一个或多个网络的一个或多个 连接，这些连接向与多址无线通信系统200的小区进行通信的接入终端提供信息并且从这 些接入终端接收信息。控制器234可以包括或耦合到调度器，该调度器被配置以调度来自 和到接入终端的传输。在一些实施例中，调度器可以位于各单独小区、小区的各个扇区或其 组合中。小区可以指的是基站所服务的覆盖区域。小区还可以包括一个或多个扇区。为了 简明起见，术语“扇区”在本文中可用于指示基站所服务的小区或小区的一部分。术语“接 入终端”和“用户”可以互换使用，并且术语“扇区”和“基站”也可以互换使用。服务基站 /扇区可以指示接入终端与其通信的基站/扇区。如系统200所示，各扇区不仅可以从本扇区内的接入终端接收“希望的”传输，而 且可以从其它扇区中的接入终端接收“干扰”传输。在各扇区处观察到的总干扰包括1)来 自同一扇区内的接入终端的扇区内干扰，以及2)来自其它扇区中的接入终端的扇区间干 扰。使用来自接入终端的OFDMA传输可以基本消除扇区内干扰，OFDMA传输确保了同一扇 区中不同接入终端的传输之间的正交性。扇区间干扰，也被称为其它扇区干扰(OSI)，是由 于一个扇区中的传输不与其它扇区中的传输正交而导致的。
无线系统中的典型资源分配是基于逐帧来进行的。在每个帧期间，调度算法计算流上的资源分配，其可能取决于流类型(例如，尽力而为型或延迟敏感型)、流在最近期间 被服务的平均速率、缓冲器中的比特数、分组延迟等。本领域普通技术人员应当明白的是，这种方法可能存在缺点。例如，在高数据速率 系统中，每一帧可以小到1毫秒(例如，lms)，其一小部分可用于计算资源分配。在这种情况 下，资源分配策略可能被限制于仅计算量小的策略。另一个缺点在于，用户的分配可能被拆 分到多个帧上。例如，用户可以要求当前帧中的一定量的带宽以及3ms后的额外带宽。进 行分配通常要花费功率和/或频谱。对于可跟踪的信道，信道状态在这样短的时间内一般 没有很大变化。因此，理想地，优选的情况是，将这两个分配结合成单个帧上的一个分配。在这里应当不作限制也不失一般性地指出的是，所要求的主题可互换地使用术语 “用户”和“流”，以及通常地，用户可以具有多个流或与多个流相关；不过为了方便说明，在 多数情况下，就用户具有一个流或与一个流相关的例子来说明所要求的主题。相应地，如果 考虑必须在η个用户之间分配带宽和功率的无线蜂窝网络，并且如果假设在整个带宽上均 勻地分配可用的发射功率(例如，没有对功率在带宽上的分配进行优化)，则这样的情况一 般是次最优的，然而，这种策略的采用可以显著地减少计算复杂度。此外，对于像具有混合 自动重传请求(HARQ)传输的超移动宽带(UMB)这样的系统来说，确定最优发射功率的问题 可能是难以处理的。根据一个或多个方面的所要求的主题通过在不同的流上分配总带宽B 而克服了以上缺点。另外，为了说明而非限制，如果假设时间被分成时隙，并且在各时隙t处，每个流 的信噪比(SNR)是已知的，则时间t处流i的信噪比可以表示为Yi(t)。向流发射数据的 频谱效率通常是其信噪比(SNR)的函数，并且一般可以由香农容量公式给出。此外，在实 际的无线系统中，该映射可以取决于可用于数据传输的分组格式(或者调制和/或编码方 案)的设定。因此，在功率均勻分配的假设下，时隙t处流i可实现的频谱效率可以表示为 Ki(t)。现在转到图3，其更具体地描绘(300) 了包括尽力而为型调度部件302和相关联的 优化部件304的示例性基站102。如图所示，基站102使用尽力而为型调度部件302的设备 与优化部件304 —起优化多个不同流上的带宽调度，高效率地分配资源(例如，带宽和/或 子带)，从而同时支持大量的用户和/或不同的流。作为所要求的主题的讨论的前序，对于尽力而为型或弹性流，可以假设每个流i 在时隙t处的效用一般为在正象限上定义的、平均速率Xi (t)的凹的严格增的可微分效用 函数Up因此，Ui :(0，⑴)一(-c ，⑴)。这种效用函数的实例可以包括log x，xa (对于 0 < a < 1)和-xa(对于a < 0)。可以如下地更新流i的平均速率Xi(t+1) = α Γ (t+l) + (l-a ^xi (t),其中ri (t)是在时隙t分配给用户i的速率，并且0 < a , < 1是对于每个流i可 以不同的折扣常数。另外，1/、可以被称为用于速率平均的时间常数，其中Cii的值越大， 用户的速率确定它的效用的时间范围就越短。相应地，在各时隙t处，尽力而为型调度部件302与优化部件304共同的目的是计 算使效用的总和最大化的资源分配，例如，最大化 因子α i的出现使得，以长远观点来看，尽力而为型调度部件302不偏向具有较小 时间常数的流(例如，需要被更经常地服务的流)。如果假设有唯一不动点，其确保以长远 观点来看资源分配的序列弱收敛于使得⑴)最大化的一个资源分配， /=1则还存在一个不动点，用于所有α i相等的情况。在以上设定有效的情况下，可以通过尽力而为型调度部件302来着手处理优化问 题，具体地，优化部件304可以在时隙t处 其中Ki (t)为流i可在时隙t处获得的频谱效率_这可以取决于流i所属于的接 入设备(例如，接入设备116、112和214-232)的瞬时信噪比(SNR)。变量Xi和h表示分 配给不同流的带宽的量。上述问题的最优解决方案可以如下用对偶变量υ来描述 其中υ被选择以使得Σ += 5。相应地，优化部件304可以使用对U的分半搜 索来确定最优解决方案，其中对于分半搜索的每次迭代，都需要如上所述地确定bi;并检查 ^YiJi>Bmm υ。应当不作限制也不失一般性地指出的是，如果Β较大，则由优化 部件304产生的最优解决方案可以具有很多流i，其中bi > 0。图4提供了根据所要求主题的各方面的优化部件304的更详细的描绘400。如图 所示，优化部件304可以包括时间选择部件402和效用函数选择部件404，它们可一起用于 对多个不同流上的带宽调度进行优化。效用函数和时间常数的选择可以是特定于流的，并 且可以进一步取决于所考虑的流的类型。相应地，时间选择部件402可以适当地确定关于 特定流的时间常数。例如，选择较大的时间常数使得优化部件304能够容易地开发多用户 分集；而小的时间常数确保了流被经常地服务。例如，对于HTTP流，时间常数的合理选择可 以是约200ms的相对小的时间常数-这确保了在每200-500ms的区间中服务和调度HTTP 流，因此，终端用户可以具有愉快的交互体验。另一方面，对于FTP流，因为终端用户一般只 关心整个文件传送得多快而并不关心传输文件的组成部分多久向基站发送一次，所以可以 确定相对大的时间常数(例如，1秒的量级)。对于效用函数选择部件404，可以用效用函数的导数来确定给定平均速率的带宽
分配-可以向具有较高的效用函数的导数的流提供较高的优先级，如下式所示 . f f \ \ 因此，例如，FTP流(与大时间常数相关)应当有具有小曲率的效用，因为文件传输一般与大量数据的传输相关并且因此，例如，较高速率下的流所看到的效用的减小没有低 速率ping业务明显。因此，对于具有大时间常数的FTP流，效用函数选择部件404可以选 择更趋向于为线性的效用函数。相反地，对于Ping业务，效用函数选择部件404可以选择 在接近于零的平均速率下接近于具有大导数的效用函数(例如，确保流不断)，而在较高速 率下接近于零的效用函数。在本文中已发现，在效用函数选择部件404使用Xa(对于0 < a
<1)和-Xa(对于a < 0)形式的效用函数的情况下，a的值越高，效用函数的凹度就越小。 因此，对于Ping业务/流，效用函数选择部件404可以选择小的a值，而对于FTP业务，效 用函数选择部件404可以选择较大的a值。图5根据所要求主题的一个方面提供了对示例性基站102的进一步描绘500，该基站102包括比例公平调度部件502以及相关的选择部件504和优化部件506。虽然比例公 平调度部件502只是为了说明而被示为不同的独立实体，本领域普通技术人员应当容易明 白，比例公平调度部件502可以包括在尽力而为型调度部件302中，或者与尽力而为型调度 部件302相关联。另外和/或可替代地，与比例公平调度部件502相关联的设备和/或功 能可以包含在尽力而为型调度部件302中。如图所示，比例公平调度部件502可以包括选择部件504，其中根据所要求主题的 一个方面，当要求资源的比例公平调度分配时，选择部件504可以为所有流i选择效用函数 Ui,其是log函数。因此，在折扣因子(或取平均的速率)、接近零(例如，、一0)的情况 下，优化部件506所使用或产生的最优策略可以收敛于一个策略，其中整个带宽被分配给 具有最大Ki (t) UitOqa-I))的流。因此，当比例公平调度部件502 (或对于尽力而为型调度 部件302)使用由选择部件504确定的log效用时，整个带宽可以被分配给具有最大Ki (t) / Xi(t-1)的流，在该情况下，在每个时隙t只选择一个具有最高Ki (t)/Xi (t-1)的用户，并向 其分配整个带宽B。参照图6，示出了关于在宽带无线通信环境中调度尽力而为型流的方法。虽然为 了使说明简单而将该方法示为并描述为一系列的动作，但是应该理解和明白的是，这些方 法并不受动作顺序的限制，因为，根据一个或多个实施例，一些动作可以按不同顺序发生和 /或与本文中示出和描述的其它动作同时发生。例如，本领域技术人员应该理解并明白，方 法可以可替代地表示为一系列相互关联的状态和事件，如在状态图中。此外，并不需要所有 描绘出的动作来实现根据一个或多个实施例的方法。参照图6，示出了另一方法600，其实现了宽带无线通信网络中的尽力而为型流的 调度。方法600可以在602处开始，其中至少部分地基于业务特性，将适当的效用函数与每 个流相关联。与每个流相关联的效用函数可以是任何相关函数，如log 1^(对于0<3
<1)或-Xa(对于a <0)。一旦已经至少部分地基于流的业务特性将适当的效用函数与 每个流相关联，方法600就可以前进至604。在604处，可以调查所观察的用户到目前为止 进行接收的平均速率。一旦确定用户过去进行接收的平均速率，该方法就可以继续进行到 606。在606处，可以确定折扣因子(例如Cii)的平均值，以便于更新流i的平均速率，如 以下等式所示Xi(t+1) = α Γ (t+l) + (l-a ^xi (t),其中Xi(t+1)表示在时隙t+1处计算的平均速率，Γ,α+l)表示在时隙t+Ι处流i 所分配的速率，并且、为折扣因子。因此，在连续周期(例如，t+l、t+2、t+3、…)中，当α i变大时，流i所分配的速率减小的趋势更大。 应当注意，折扣因子(或常数)、可以与要求不同时间常数的不同的流相关联， 因此可以是可变的。因为一些流可能比其它流更依赖于大时间范围上的速率，所以Qi的 可变性是有用的。例如，FTP流一般只关心文件整体传输得多快而并不关心文件的组成部 分多久传送一次。因此对于FTP流的情况，可以使用明显大的折扣常数α it)相反地，HTTP 流更关心终端用户的交互体验有多好，因此在该情况下可以使用更保守的(和更小的)折 扣常数α”因此，Cii可用于至少部分地基于所讨论的特定流来确定有意义的预期时间范 围。应当明白，根据本文所述的一个或多个方面，对于宽带无线通信网络中的尽力而 为型流的调度可以进行推论。如本文中所使用的，术语“推断”或“推论”通常指的是根据通 过事件和/或数据获得的一组观察值，来得出或推出系统、环境和/或用户的状态的过程。 例如，推论可用来识别特定的上下文或动作，或者可以产生状态的概率分布。这种推论可以 是概率性的_也就是说，基于数据和事件的考虑对所关心的状态的概率分布进行计算。推 论还可以指根据一组事件和/或数据构成高级事件的技术。这种推论使得根据一组观察到 的事件和/或存储的事件数据来构造新的事件或动作，而不管事件是否在极接近的时间上 相关，也不管事件和数据是来自一个还是多个事件和数据源。根据实例，上述的一种或多种方法可以包括进行关于划分和使用调度处理的背景 和前景方面的推论，以便在宽带通信网络中有效地并高效率地服务多个不同的流。应当明 白，上述实例本质上是示例性的，而不是要限制可进行的推论的数量，或是限制结合本文所 述的各个实施例和/或方法来进行这些推论的方式。图7是促进和/或实现宽带无线通信网络中的尽力而为型流的调度的系统700的 图示。系统700包括基站102(例如，接入点，…)，其具有通过多个接收天线704从一个 或多个接入终端702接收信号的接收器708 ；以及通过发射天线706向一个或多个接入终 端702进行发射的发射器720。接收器708可以从接收天线704接收信息，并且可操作地 与用于解调接收信息的解调器710相关联。所解调的符号由处理器712进行分析，该处理 器712可以是专用于分析接收器708所接收的信息和/或产生供发射器720发射的信息 的处理器；控制基站102的一个或多个部件的处理器；和/或既分析接收器708所接收的信 息，产生供发射器720发射的信息，又控制基站102的一个或多个部件的处理器，并且，该处 理器712耦合到存储器714，其存储要向接入终端702(或不同的基站(未示出))发射或从 接入终端702 (或不同的基站(未示出))接收的数据和/或关于执行本文中阐述的各种动 作和功能的任何其它适合的信息。处理器712还耦合到调度部件716，其实现宽带无线通信 网络中的尽力而为型流的调度。调制器718可以复用帧以供发射器720通过天线706向接 入终端702发射。尽管被描绘成与处理器712分开，但是应当明白的是，调度部件716可以 是处理器712或多个处理器(未示出)的一部分。应当明白，本文中描述的数据存储设备(例如，存储器714)可以是易失性存储器 或非易失性存储器，或者可以同时包括易失性和非易失性存储器。举例而非限定地来说，非 易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦 除PROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存储器(RAM)，其用作外置缓存存储器。 举例而非限定地来说，RAM可以有多种形式，比如，同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM (SDRAM)、双倍速 SDRAM (DDR SDRAM)、增强型 SDRAM(ESDRAM)、Synchlink DRAM(SLDRAM) 和直读式RambusRAM(DRRAM)。主题系统和方法的存储器714意在包括而非限制于这些和任 何其它适合类型的存储器。图8示出了示例性的无线通信系统800。为了简单起见，无线通信系统800描绘了 一个基站810和一个接入终端850。然而，应当明白，系统800可以包括多个基站以及/或 者多个接入终端，其中增加的基站和/或接入终端可以基本类似于或不同于下面描述的示 例性基站810和接入终端850。另外，应当明白，基站810和/或接入终端850可以使用本 文所述的系统(图1-5)和/或方法(图6)以有助于它们之间的无线通信。在基站810处，从数据源812向发射(TX)数据处理器814提供多个数据流的业务 数据。根据实例，各数据流可以在各自的天线上发射。TX数据处理器814基于为业务数据 流选择的特定编码方案对该业务数据流进行格式化、编码和交织以提供编码数据。可以使用正交频分复用(OFDM)技术来复用各数据流的编码数据与导频数据。另 外或可替代地，导频符号可以被频分复用(FDM)、时分复用(TDM)或码分复用(CDM)。导频 数据一般是已知的数据模式，其用已知的方式处理并可以在接入终端850处用来估计信道 响应。可以基于为每个数据流选定的特定调制方案(例如，二进制相移键控(BPSK)、正交相 移键控(QPSK)、M-相移键控(M-PSK)或M-正交幅度调制(M-QAM)等)，对该数据流的复用 的导频和编码数据进行调制(例如符号映射)，以提供调制符号。每个数据流的数据速率、 编码和调制可以由处理器830所执行或提供的指令来确定。数据流的调制符号可以被提供给TX MIM0处理器820，其可以进一步处理这些调 制符号(例如，用于OFDM)。然后，TX MIM0处理器820然后向NT个发射器(TMTR)822a到 822t提供&个调制符号流。在各个实施例中，TX MIM0处理器820向数据流的符号以及发 射符号的天线应用波束成形加权。各发射器822接收并处理各自的符号流以提供一个或多个模拟信号，并进一步调 节(例如，放大、滤波和上变频)模拟信号以提供适于在MIM0信道上传输的调制信号。另 外，分别从Nt个天线824a到824t发射来自发射器822a到822t的NT个调制信号。在接入终端850处，Nk个天线852a到852r接收发射的调制信号，并且来自各天线 852的接收信号被提供给各自的接收器(RCVR)854a到854r。各接收器854调节(例如，滤 波、放大和下变频)各自的信号，数字化调节后的信号以提供采样，并进一步处理采样以提 供相应的“接收的”符号流。RX数据处理器860可以接收并基于特定的接收器处理技术来处理来自NK个接收 器854的Nk个接收符号流，以提供Nt个“检测的”符号流。RX数据处理器860可以对每个 检测的符号流进行解调、解交织和解码以恢复数据流的业务数据。RX数据处理器860的处 理与基站810处的TX MIM0处理器820和TX数据处理器814所执行的处理互补。处理器870可以周期性地如上所述地确定要使用哪种可用技术。另外，处理器870 可以制定包括矩阵索引部分和秩值部分的反向链路消息。反向链路消息可以包括关于通信链路和/或接收的数据流的各种类型的信息。反 向链路消息可以被TX数据处理器838处理、被调制器880调制、被发射器854a到854r调 节并被发射回到基站810，其中TX处理器838还接收来自数据源836的多个数据流的业务 数据。
在基站810处，来自接入终端850的调制信号被天线824接收、被接收器822调节、 被解调器840解调，并且被RX数据处理器842处理以提取接入终端850所发射的反向链路 消息。另外，处理器830可以处理提取的消息以确定要将那种预编码矩阵用于确定波束成 形加权。处理器830和870分别可以指导(例如，控制、协调、管理等)基站810和接入终 端850处的操作。各处理器830和870可以与存储程序代码和数据的存储器832和872相 关联。处理器830和870还可以执行计算以分别导出上行链路和下行链路的频率和脉冲响 应估计。在一个方面，逻辑信道被分成控制信道和业务信道。逻辑控制信道可以包括广播 控制信道(BCCH)，其为用于广播系统控制信息的DL信道。另外，逻辑控制信道可以包括寻 呼控制信道(PCCH)，其为传送寻呼信息的DL信道。此外，逻辑控制信道可以包括多播控制 信道(MCCH)，其为点对多点DL信道，用于传输用于一个或几个MTCH的多媒体广播与多播 服务(MBMS)调度和控制信息。通常来说，在建立无线电资源控制(RRC)连接之后，该信道 只被接收MBMS(即，旧的MCCH+MSCH)的UE使用。另外，逻辑控制信道可包括专用控制信道 (DCCH)，其为传输专用控制信息并由具有RRC连接的UE使用的点对点双向信道。在一个方 面，逻辑业务信道可以包括专用业务信道(DTCH)，其为专用于一个UE的点对点双向信道， 用于传送用户信息。并且，逻辑业务信道可以包括多播业务信道(MTCH)，其用作用于传输业 务数据的点对多点DL信道。在一个方面，传输信道被分为DL和UL。DL传输信道包括广播信道(BCH)、下行 链路共享数据信道(DL-SDCH)和寻呼信道(PCH)。通过在整个小区上广播并映射至可用于 其它控制/业务信道的物理层(PHY)资源，PCH可以支持UE功率节约(例如，可以由到UE 的网络指示不连续接收(DRX)周期)。UL传输信道可以包括随机接入信道(RACH)、请求 信道(REQCH)、上行链路共享数据信道(UL-SDCH)和多个PHY信道。PHY信道可以包括一组DL信道和UL信道。例如，DL PHY信道可以包括公共 导频信道(CPICH)；同步信道(SCH)；公共控制信道(CCCH)；共享DL控制信道(SDCCH)； 多播控制信道(MCCH)；共享UL分配信道(SUACH)；确认信道(ACKCH) ；DL物理共享数据 信道(DL-PSDCH) ；UL功率控制信道(UPCCH)；寻呼指示信道(PICH)；和/或负载指示信 道(LICH)。以进一步示例的方式，UL PHY信道可以包括物理随机接入信道(PRACH)；信 道质量指示信道(CQICH)；确认信道(ACKCH)；天线子集指示信道(ASICH)；共享请求信道 (SREQCH) ；UL物理共享数据信道(UL-PSDCH)；和/或宽带导频信道(BPICH)。应当理解，可以用硬件、软件、固件、中间件、微代码、或它们的任意组合来实现本 文中描述的实施例。对于硬件实现，可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理 器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处 理器、控制器、微控制器、微处理器、设计以执行本文所述功能的其它电子单元或其组合中 实现处理单元。当实施例以软件、固件、中间件或微代码、程序代码或代码段来实现时，它们可以 存储在诸如存储部件的机器可读介质中。代码段可以表示过程、函数、子程序、程序、例程、 子例程、模块、软件包、类、或者指令、数据结构或程序声明的任意组合。代码段可以通过传 递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容来耦合到另一代码段或硬件电路。可以使用包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等的任何适当的方式，对信息、自变 量、参数、数据等进行传递、转发或传输。对于软件实现，本文中描述的技术可以使用执行本文所述功能的模块(例如，过 程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元中，并由处理器执行。存储器单 元可以实现在处理器内或在处理器外，在后一种情况下，它可通过本技术领域已知的各种 方式可通信地耦合到处理器。现在参照图9，示出了系统900，其实现了宽带无线通信网络中的尽力而为型流的 调度。例如，系统900可以至少部分地位于基站内。应当明白，系统900被示为包括功能框， 其可以是表示由处理器、软件或其组合(例如，固件)实现的功能的功能框。系统900包括 可一起操作的电子部件的逻辑分组902。例如，逻辑分组902可以包括用于选择或确定预期 时间范围的电子部件904。另外，逻辑分组902可以包括用于在选定或确定的预期时间范围 上确定带宽目标的电子部件906。此外，逻辑分组902可以包括用于使用带宽目标与其它信 息一起来分配资源的电子部件908。另外，系统900可以包括存储器910，其保存用于执行 与电子部件904、906和908相关联的功能的指令。虽然被示为在存储器910外部，应当理 解的是，一个或多个电子部件904、906和908可以在存储器910内部。以上描述包括了一个或多个实施例的实例。当然，不可能为了描述上述实施例而 描述部件或方法的每一种能想到的组合，但是本领域普通技术人员可以认识到的是，各个 实施例可能有多种其它组合和变化。相应地，所描述的实施例意在涵盖落入所附权利要求 的精神和范围内的所有这些改变、修改和变化。此外，就在详细描述或权利要求中使用术语 “包含(include)”而言，该术语意在以类似于术语“包括(comprising)”的方式为包容性， 如同“包括”在权利要求中用作衔接词时所被解释的那样。
权利要求
一种可在无线宽带通信系统中操作的装置，所述装置包括处理器，其被配置以用于至少部分地基于所述无线宽带通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联，调查所述装置过去对所述流进行服务的平均速率，以及使用与所述流相关联的效用函数或者所述装置过去对所述流进行服务的平均速率来最优地调度所述流；以及耦合到所述处理器的存储器，用于保存数据。
2.如权利要求1所述的装置，还包括使用折扣因子来对所述装置过去对所述流进行服 务的平均速率的先前值进行老化。
3.如权利要求2所述的装置，用于对所述装置过去对所述流进行服务的平均速率的先 前值进行老化的所述折扣因子至少部分地基于与所述流相关联的服务类型而可变。
4.如权利要求3所述的装置，与所述流相关联的服务类型包括超文本传输协议(HTTP) 业务、文件传输协议(FTP)业务或语音业务中的至少一种。
5.如权利要求2所述的装置，所述折扣因子用于确定最优地调度所述流的时间范围， 所述时间范围至少部分地基于与所述流相关联的服务类型。
6.如权利要求5所述的装置，与所述流相关联的效用函数用作在所述时间范围上获得 目标平均速率的值的测量。
7.如权利要求5所述的装置，还包括选择使得在整个所述时间范围上与所述流相关联 的效用函数最大化的带宽目标。
8.—种可在宽带无线通信系统中操作的装置，所述装置包括保存有指令的存储器，所述指令是关于至少部分地基于所述无线宽带通信系统中现 有的业务状况将效用函数与流相关联，调查所述装置过去对所述流进行服务的平均速率， 以及使用与所述流相关联的效用函数或者所述装置过去对所述流进行服务的平均速率来 最优地调度所述流；以及耦合到所述存储器的处理器，其被配置来执行保存在所述存储器中的指令。
9.如权利要求8所述的装置，还包括使用折扣因子来对所述装置过去对所述流进行服 务的平均速率的先前值进行老化。
10.如权利要求9所述的装置，用于对所述装置过去对所述流进行服务的平均速率的 先前值进行老化的所述折扣因子至少部分地基于与所述流相关联的服务类型而可变。
11.如权利要求10所述的装置，与所述流相关联的服务类型包括超文本传输协议 (HTTP)业务、文件传输协议(FTP)业务或语音业务中的至少一种。
12.如权利要求9所述的装置，所述折扣因子用于确定最优地调度所述流的时间范围， 所述时间范围至少部分地基于与所述流相关联的服务类型。
13.如权利要求12所述的装置，与所述流相关联的效用函数用作在所述时间范围上获 得目标平均速率的值的测量。
14.如权利要求12所述的装置，还包括选择使得在整个所述时间范围上与所述流相关 联的效用函数最大化的带宽目标。
15.一种具有存储在其上的机器可执行指令的机器可读介质，所述机器可执行指令用于至少部分地基于无线宽带通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联；调查包括在所述无线宽带通信系统中的装置过去对所述流进行服务的平均速率；以及使用与所述流相关联的效用函数或者所述装置过去对所述流进行服务的平均速率来 最优地调度所述流。
16.如权利要求15所述的机器可读介质，还包括使用折扣因子来对所述装置过去对所 述流进行服务的平均速率的先前值进行老化。
17.如权利要求16所述的机器可读介质，用于对所述装置过去对所述流进行服务的平 均速率的先前值进行老化的所述折扣因子至少部分地基于与所述流相关联的服务类型而可变。
18.如权利要求17所述的机器可读介质，与所述流相关联的服务类型包括超文本传输 协议(HTTP)业务、文件传输协议(FTP)业务或语音业务中的至少一种。
19.如权利要求16所述的机器可读介质，所述折扣因子用于确定最优地调度所述流的 时间范围，所述时间范围至少部分地基于与所述流相关联的服务类型。
20.如权利要求19所述的机器可读介质，与所述流相关联的效用函数用作在所述时间 范围上获得目标平均速率的值的测量。
21.如权利要求19所述的机器可读介质，还包括选择使得在整个所述时间范围上与所 述流相关联的效用函数最大化的带宽目标。
22.一种可在无线通信系统中操作的装置，所述装置包括用于至少部分地基于所述无线通信系统中现有的业务状况将效用函数与流相关联的 模块；用于调查包括在所述无线通信系统中的装置过去对所述流进行服务的平均速率的模 块；以及用于使用与所述流相关联的效用函数或者所述装置过去对所述流进行服务的平均速 率来最优地调度所述流的模块。
23.如权利要求22所述的装置，还包括用于使用折扣因子来对所述装置过去对所述流 进行服务的平均速率的先前值进行老化的模块。
24.如权利要求23所述的装置，用于对所述装置过去对所述流进行服务的平均速率的 先前值进行老化的所述折扣因子至少部分地基于与所述流相关联的服务类型而可变。
25.如权利要求24所述的装置，与所述流相关联的服务类型包括超文本传输协议 (HTTP)业务、文件传输协议(FTP)业务或语音业务中的至少一种。
26.如权利要求23所述的装置，所述折扣因子用于确定最优地调度所述流的时间范 围，所述时间范围至少部分地基于与所述流相关联的服务类型。
27.如权利要求26所述的装置，与所述流相关联的效用函数用作在所述时间范围上获 得目标平均速率的值的测量。
28.如权利要求26所述的装置，还包括用于选择使得在整个所述时间范围上与所述流 相关联的效用函数最大化的带宽目标的模块。
29.一种计算机程序产品，包括计算机可读介质，其包括第一组代码，其用于使计算机至少部分地基于无线宽带通信系统中现有的业务状况将 效用函数与流相关联；第二组代码，其用于使所述计算机调查所述计算机过去对所述流进行服务的平均速 率；以及第三组代码，其用于使所述计算机使用与所述流相关联的效用函数或者装置过去对所 述流进行服务的平均速率来最优地调度所述流。
30.如权利要求29所述的计算机程序产品，还包括第四组代码，用于使所述计算机使 用折扣因子来对所述装置过去对所述流进行服务的平均速率的先前值进行老化。
31.如权利要求30所述的计算机程序产品，用于对所述装置过去对所述流进行服务的 平均速率的先前值进行老化的所述折扣因子至少部分地基于与所述流相关联的服务类型 而可变。
32.如权利要求31所述的计算机程序产品，与所述流相关联的服务类型包括超文本传 输协议(HTTP)业务、文件传输协议(FTP)业务或语音业务中的至少一种。
33.如权利要求30所述的计算机程序产品，所述折扣因子用于确定最优地调度所述流 的时间范围，所述时间范围至少部分地基于与所述流相关联的服务类型。
34.如权利要求33所述的计算机程序产品，与所述流相关联的效用函数用作在所述时 间范围上获得目标平均速率的值的测量。
35.如权利要求33所述的计算机程序产品，还包括选择使得在整个所述时间范围上与 所述流相关联的效用函数最大化的带宽目标。
全文摘要
描述了有助于在宽带无线通信网中调度尽力而为型流的系统和方法。该系统可以包括设备和/或部件，其实现了基于无线系统中现有的业务状况将效用函数与多个不同的流相关联；确定过去对流进行服务的平均速率，以及使用与流相关联的效用函数或者过去对流进行服务的平均速率来最优地调度流。
文档编号H04L12/56GK101849394SQ200880114825
公开日2010年9月29日 申请日期2008年11月5日 优先权日2007年11月5日
发明者A·达斯, R·马丹, S·兰格恩, S·拉伊 申请人:高通股份有限公司