专利名称：带有时分复用和载波选择加载的多载波通信的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信系统领域，尤其是，本发明涉及多用户、多载波系统。
背景技术：
在采用时分复用(TDM)的多用户、单载波通信系统中，一个信道可以由多个用户以时分方式共用，即，该信道可以在某个时间由一个用户使用，在其他的时间由另一个用户使用。对于TDM使用时间的分配可以是固定的或者是可变的。对于固定方式的使用， 每个用户在一个固定的、预先排定的时隙上利用该信道，典型地见于时分多址(TDMA)系统。因此，不需要经常确定时间/重新安排时间。但是，固定的信道使用可能导致资源浪费，尤其是在突发分组数据传输方面，因为该用户可能在其被分配的时隙期间没有东西要发送。另一方面，对于可变时间的应用，一个信道可以由一个用户使用一可变时段(例如取决于其数据负荷)，然后由其他的用户使用。借助于精细调度，可变时间使用可实现统计复用增益，并且通常更加有效。例如，利用可变时间使用的TDM，参见Bender，Black, Grob, Padovani, Sindhushayana,禾口 Viterbi 所著"CDMA/HDR:A Bandwidth-Efficient High-Speed Wireless Data Service for Nomadic Users" IEEE fflff 1 ; , 2000 ^7^, Vol. 38，No. 7，pp. 70-77。在多载波通信系统中，每个用户可以被分配多个载波并可以同时使用这多个载波。对于一特定的用户，不同载波的传输速率/可靠性(性能)可以是不同的。此外，就一个特定载波而言，对不同用户的传输速率/可靠性可以是不同的。这样的一个例子是正交频分多址(OFDMA)。在OFDMA中，多个用户同时以类似于频分多址(FDMA)的方式使用不同的频率副载波。至于更多资料，则请参见Sari和Karam所著“Orthogonal Frequency-Division Multiple Access and its Application toCATV Networks，，，有关远程通信的欧洲学报(European Transactions onTelecommunications), 1998 年 11 月 /12 月，卷 9 (6)， pp. 507-516,以及 Nogueroles, Bossert, Donder 禾口 Zyablov 所著"Improved Performance of aRandom OFDMA Mobile Communication System",pp. 2502-2506, IEEEVTC 1998 年科研报告集。由于上述的多载波系统的独特性能，为单载波系统设计的TDM调度算法可能不直接适用。这是因为在多载波系统中，至少部分与单载波系统不同，每个载波的工作在某种程度上取决于其他载波，每个载波影响其他各载波。与在多载波系统中不同，在单载波系统中，不存在与载波中各分组的级别有关的复杂性。在多载波系统中，与多个载波有关的变化时延导致了在单载波系统中难以了解的复杂度。与多载波系统不同，在单载波系统中，无需考虑在一个以上的载波中分配数据分组。在多载波系统中需要用来潜在地优化整个吞吐量的算法固有地不同于在单载波系统中使用的算法。
发明概述描述了一种用于多载波、多用户系统的副载波分配和加载的方法。在第一和第二组副载波集群(cluster)中，至少一个集群被分别与第一和第二用户相关以供通信使用。 然后，对于与第一用户和第二用户相关的供通信使用的每个集群，在第一时分期间的第一用户和在第二时分期间的第二用户之间多路复用该集群的使用。附图简要说明根据下面给出的详细说明和根据本发明不同的实施例的附图，将可更充分地理解本发明，但是特定的实施例不应用于限制本发明，而是仅用于解释和理解的目的。
图1是一个用于分配副载波的处理过程的实施例的流程图。图2举例说明OFDM码元、导频和集群的时间和频率网格。图3举例说明用户处理过程。图4说明一个图3的例子。图5举例说明一个用于任意的集群反馈格式的实施例。图6是一个采用时分多路复用的多用户、多载波系统的基站实施例的方框图。图7是另一个带有单个数据段的集群队列的基站实施例的方框图。图8是一个发射机实施例的方框图。图9是一个接收机实施例的方框图。详细说明公开了一种高性能的多载波、TDM(时分多路传输)系统，它包括载波分配、载波加载、TDM信令，以及许多其他的方面。使用OFDMA例子描述在此所公开的方法，其中一个载波对应于一个包括多个OFDM 频率副载波的集群。但是，应当注意到，所述方法不仅限于0FDMA。该方法直接适用于很多普通的多载波系统，其中载波例如可以是一个在OFDMA中的频率集群，一个在CDMA的扩展码，一个在SDMA (space-division multiple access空分多址)系统中的天线波束，一个在多输入多输出(MIMO)中来自发射天线的数据流——其中发送与接收方两者均采用天线阵。 甚至，该方法可以应用于更广的数据网络系统领域，包括具有每个输出端口的传输速率取决于连接的输入端口性能的多输入、多输出复用器(开关)。在以下描述中阐述了许多细节以便于对本发明彻底了解。但是，对于一个本领域技术人员来说显而易见，无需这些特定的细节即可实施本发明。在其他的例子中，公知的结构和设备被以方框图形式而非详细地示出，以免使本发明难以理解。随后详细说明的某些部分以在计算机存储器内的数据比特的算法和运算的符号表示法来表示。这些算法的描述和表示法指的是由那些数据处理领域的技术人员用以最有效地传达其工作实质给其他本领域技术人员的手段。这里一种算法通常视为是导致所期望结果的有条理的程序步骤。该步骤是需要对物理量进行实际操纵的步骤。通常，尽管不是必须，这些参数采取能够被存储、传送、组合、比较及其他操作的电信号或磁信号的形式。主要是为了通用的原因，已经证明有时把这些信号称为比特、值、要素、码元、字符、术语、编号等等是方便的。但应考虑到，所有这些术语和类似术语度都要与适当的物理量有关，并且仅仅是施加于这些量上的适宜标记。从以下讨论中显而易见，除非特别说明，应理解贯穿本说明书的描述中，利用诸如“处理”或者“计算”、或者“运算”或“确定”、或者“显示”等等术语指的是计算机系统或者类似电子计算设备的动作和处理，这些动作和处理将表示为计算机系统的寄存器和存储器中物理(电)量的数据加以操纵和转换，成为类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他这种信息存储器、传输或显示设备内物理量的其他数据。本发明也涉及用于完成上述操作的装置。这个装置可以针对所需目的特别地构成，或者其可以包括一个由存储在计算机中的计算机程序有选择地激活或者重新配置的通用计算机。上述计算机程序可以存储在一种计算机可读存储介质中，诸如，但是不局限于， 任何类型的磁盘，包括软盘、光盘、CD-ROM，以及磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器 (RAM)、EPROM、EEPR0M、磁卡或者光卡，或者任何类型适于存储电子指令的介质，并其每个连接到计算机系统总线。这里介绍的算法和显示并不与任何特定的计算机或者其他装置固有地有关。按照此处指导可借助于程序使用各种各样的通用系统，或者可能证明构成更专用的装置去执行所要求的方法步骤是方便的。由下面的描述中将展现对这些系统而言各种必要的结构。此外，本发明不参考任何特定的程序设计语言描述。应理解，可用各种各样的编程语言以实现在此处所描述的本发明的教导。机器可读介质包括任何适合于存储或者传输属于设备(例如计算机)可读状态的信息的结构。例如，机器可读介质包括只读存储器("ROM")，随机存取存储器 (“RAM")，磁盘存储介质，光存储介质，闪速存储器件，电学、光学、声学或者以其他形式传播的信号(例如载波、红外信号、数字信号等等)等等。示范件的副载波/集群分配过稈图1是一个用于给用户分配集群的处理过程实施例的流程图。处理过程由处理逻辑实施，处理逻辑可以包括硬件(例如专用逻辑、电路等等)、软件(举例来说，诸如在通用计算机系统或者专用设备上运行的软件)、或是两者的结合。参考图1，每个基站周期性地对在其小区(或者扇面)内的每个用户广播导频 OFDM码元(处理模块101)。导频码元，通常被称为语音序列或者信号，是为基站和用户双方共知的。在一个实施例中，每个导频码元覆盖整个OFDM频率带宽。对于不同的小区(或者扇区)导频码元可以是不同的。导频码元可用于多种目的时间和频率同步、信道估计和用于集群分配的信号与干扰/噪声比(SINR)测量。接下来，每个用户连续地监控导频码元的接收，并且测量SINR和/或其他参数，包括小区内干扰和小区内业务(处理模块10 。基于该信息，每个用户选择一个或多个具有相互间良好性能(例如，高SINR和低业务量负荷)的集群，并且经由预先确定的上行线路接入信道将有关这些候选集群的信息反馈给基站(处理模块103)。例如，SINR值高于IOdB 可以表示良好性能。同样地，一个利用率小于50%的集群可以表示良好的性能。每个用户选择具有比其他集群相对更好性能的集群。该选择导致每个用户基于所测量的参数而选择他们更喜欢使用的集群。在一个实施例中，每个用户测量每个副载波集群的SINR，并且经由一个接入信道通告这些SINR测量给其基站。SINR值可以包括在集群中每个副载波的SINR值的平均值。 做为选择，用于集群的SINR值可以是在该集群中的副载波的SINR值之中最差的SINR。在再一个实施例中，用集群中副载波的SINR值的加权平均来产生一个用于该集群的SINR值。在分集集群中这可能尤其有用，其中施加于副载波的加权可以是不同的。从每个用户对基站的信息反馈包括用于每个集群的SINR值，并且也指示出用户希望使用的编码/调制速率。只要在反馈中的信息顺序对于基站是已知的，就不需要集群索引以指示在反馈中的哪一个SINR值对应于哪一个集群。在一个可选择的实施例中，反馈中的信息根据哪一个集群具有彼此相对而言对用户最好的性能而排序。在此情况下，需要索引以表示附带SINR值所对应的集群。当从用户接收到反馈时，基站进一步为该用户在上述候选者之中选择一个或多个集群(处理模块104)。基站可以利用在该基站可利用的附加信息，例如在每个副载波上的通信业务负荷信息，在该基站对每个频带的排队的业务请求量，是否频带被过度使用，以及用户已经等待了多长时间发送信息。相邻小区的副载波负荷信息还可以在基站之间交换。 基站可以在副载波分配时使用这个信息以降低小区间干扰。在集群选择之后，如果已建立对用户的连接，则基站经由一个下行链路公用控制信道或者经由一个专用下行链路业务信道通知用户关于集群的分配(处理模块10 。在一个实施例中，基站也通知用户有关适当的调制/编码速率。一旦建立基础通信链路，每个用户可以使用一个专用业务信道(例如，一个或多个预先确定的上行链路接入信道)继续向基站发送反馈。在一个实施例中，基站分配要被一个用户立刻使用的所有集群。在一个可选择的实施例中，基站首先分配多个集群，在此称之为基本集群，以在该基站和用户之间建立一个数据链路。然后，该基站接着分配更多的集群，在此称之为辅助集群，以给用户增加通信带宽。较高的优先权可以被给予基本集群的分配，而较低优先权可以被给予辅助集群的分配。 例如，基站首先确保对用户的基本集群的分配，然后再努力满足来自用户的对于辅助集群的进一步请求。另外，在分配基本集群给其他用户之前，基站可以分配辅助集群给一个或多个用户。例如，在分配任何集群给其他用户之前，基站可以分配基本和辅助集群给一个用户。在一个实施例中，基站分配基本集群给一个新的用户，然后确定是否有其他用户请求集群。如果没有，那么基站就分配辅助集群给该新用户。有时，处理逻辑通过重复上述过程执行重新训练(处理模块106)。重新训练可以周期性地执行。这种重新训练补偿了用户移动和在干扰方面的变化。在一个实施例中，每个用户向基站通告其经过更新的集群选择及其相关SINR。然后，基站进一步执行重新选择， 并且通知用户新的集群分配。重新训练可以由基站启动，并且在这种情况下，基站请求一特定用户报告其经过更新的集群选择。当其觉察到信道恶化的时候，用户也可以启动重新训练。自适应调制和编码在一个实施例中，运用不同的调制和编码速率以在具有不同SINR的信道上支持可靠的传送。在多个副载波上扩展的信号也可以被用在非常低的SINR上改善可靠性。在下面的表1中给出一个编码/调制表的例子。
表 权利要求
1.一种用于多载波、多用户系统的副载波分配和加载的方法，包括使供通信用的副载波的第一组集群中的至少一个集群与第一用户相关；使供通信用的副载波的第二组集群中的至少一个集群与第二用户相关；其中根据用户请求基于由所述第一用户和所述第二用户执行的集群排序来执行所述使每个所述至少一个集群相关；对于供通信用的与所述第一用户和所述第二用户相关的每个集群，在第一时分期间的第一用户和在第二时分期间的第二用户之间多路复用所述每个集群的使用。
2.根据权利要求1的方法，其中多路复用包括周期性地再分配所述每个集群给所述第一用户和所述第二用户中的一个用户。
3.根据权利要求1的方法，其中使至少一个集群相关包括基于所述至少一个集群中的每一个的通信业务负荷选择所述至少一个集群，其中所述通信业务负荷是与所述每个该至少一个集群有关的队列的队列丰度。
4.根据权利要求1的方法，其中使至少一个集群相关包括基于每个该至少一个集群的SINR选择所述至少一个集群，并且平衡与每个该至少一个集群有关的队列的长度。
5.根据权利要求1的方法，其中使供通信用的所述第一组中的至少一个集群与所述第一用户相关包括基于所述第一用户的带宽要求选择所述至少一个集群。
6.根据权利要求1的方法，其中多路复用包括当确定在队列中存在一个与第一用户有关的数据分组时，加载与所述第一用户有关的数据进入与所述每个集群有关的队列中。
7.根据权利要求1的方法，其中多路复用包括当确定在队列中存在一个与所述第二用户有关的数据分组时，加载与所述第二用户有关的数据进入与所述每个集群有关的队列中。
8.根据权利要求1的方法，其中所述第一用户的平均传输速率和所述第二用户的平均传输速率被加权。
9.根据权利要求8的方法，其中基于所述第一用户已经在所述每个集群上发送的时间比例而将所述第一用户的所述平均传输速率加权，并且基于所述第二用户已经在所述每个集群上发送的时间比例而将所述第二用户的所述平均传输速率加权。
10.根据权利要求1的方法，进一步包括当确定在队列中存在一个与所述第一用户有关的数据分组时，加载与所述第一用户有关的数据进入与所述每个集群有关的队列中，所述数据被加载进入该队列的一个段，该段具有该队列的所有段的所有延迟中的最低延迟。
11.一个基站，包括一种装置，其用于响应第一用户的请求，使供通信用的副载波的第一组集群中的至少一个集群与所述第一用户相关，所述请求基于由所述第一用户执行的集群排序；一种装置，其用于响应第二用户的请求，使供通信用的副载波的第二组集群中的至少一个集群与所述第二用户相关，所述请求基于由所述第二用户执行的集群排序；一种装置，其用于在第一时分期间的第一用户和在第二时分期间的第二用户之间多路复用所述每个集群的使用。
12.根据权利要求11的基站，进一步包括一种用于周期性地再分配所述每个集群给所述第一用户和所述第二用户中的一个用户的装置。
13.根据权利要求11的基站，进一步包括一种装置，其用于当确定在队列中存在一个与所述第一用户有关的数据分组时，加载与所述第一用户有关的数据进入与所述每个集群有关的队列中；和一种装置，其用于当确定在队列中存在一个与所述第二用户有关的数据分组时，加载与所述第二用户有关的数据进入与所述每个集群有关的队列中。
14.一种用于多载波、多用户系统的副载波分配和加载的方法，包括 使供通信用的至少一个集群与第一用户相关；使供通信用的至少一个集群与第二用户相关；其中所述至少一个集群是副载波的第一组集群和副载波的第二组集群共用的； 对于所述至少一个集群，在第一时分期间的第一用户和在第二时分期间的第二用户之间多路复用所述集群的使用。
15.一种用于多载波、多用户系统的副载波分配和加载的方法，包括 使供通信用的副载波的第一组集群中的至少一个集群与第一用户相关； 使供通信用的副载波的第二组集群中的至少一个集群与第二用户相关；对于供通信用的与所述第一用户和所述第二用户相关的每个集群，在第一时分期间的第一用户和在第二时分期间的第二用户之间多路复用所述每个集群的使用；其中所述第一用户的平均传输速率和所述第二用户的平均传输速率被加权；并且其中基于所述第一用户已经在所述每个集群上发送的时间比例而将所述第一用户的平均传输速率加权，并且基于所述第二用户已经在所述每个集群上发送的时间比例而将所述第二用户的平均传输速率加权。
全文摘要
描述了一种用于多载波、多用户系统的副载波分配和加载的方法。在第一和第二组副载波集群(cluster)中，至少一个集群被分别与第一和第二用户相关以供通信使用。然后，对于与第一用户和第二用户相关的供通信使用的每个集群，该集群的使用在第一时分期间的第一用户和在第二时分期间的第二用户之间被多路复用。
文档编号H04Q7/36GK102164108SQ20091025122
公开日2011年8月24日 申请日期2002年1月18日 优先权日2001年1月19日
发明者H·尹, 刘辉, 李小东 申请人:昂达博思公司