CN1692663A - 用于共享信道的调度器 - Google Patents

Abstract

一种用于调度在共享信道上从基站到用户站的数据的方法、***和装置。以每个用户站为目标的数据被置于基站处的队列中。该基站基于该队列的优先级值，为每个特定的队列分配共享信道的一部分。关于每个队列的优先级值是由可调节的QoS值和可调节的通过量值确定的。QoS值表示用户站是否已根据协定的QoS等级接收数据。通过量值表示通过向该用户站进行发射可获得的数据速率。这两个值由基站处的调度策略进行检查。调度策略可以包括，调度数据以强调用户站之间的公平性，调度数据以改善总通过量，以及调度数据以获得公平性和通过量之间的平衡。

Description

用于共享信道的调度器

发明背景

本发明涉及一种在网络中用于调度数据的***、方法和装置。更特定地，本发明涉及一种用于在共享信道上调度数据业务的***、方法和装置。

发明背景

在包括共享信道的网络中(该共享信道用于向多个接收站传递来自单一的发射站的数据业务)，发射站必须确定如何在接收站之间分配其下行链路容量。该网络的示例包括基于CATV的数据网络和无线网络，诸如由本发明的受让人所售的AMOSPHERE^TM***，等等。在后者的网络中，基站收发信机将通过空中接口服务于多个用户站，该空中接口提供了共享的和专用的下行链路(基站到用户站)信道。由于该***的传输容量受到限制(典型地受到可利用的带宽的限制)，因此困难的是，在用户之间分配可利用的容量以确保对传输容量的有效使用，以及提供可接受的服务等级。因此，该***可以受益于在(多个)共享链路上的适当的传输调度。

一种最简单的调度方法是循环(round-robin)调度。循环调度在共享信道上为每个用户站提供了等量的传输时间。尽管这在某些环境中是有利的方法，但是在许多网络中，诸如那些使用基于无线电链路的网络，由于诸如不同的信噪比(SNR)的因素，使得并非所有的用户站具有相同的数据接收速率。因此，循环共享实际上不能在共享下行链路上为每个用户站提供相等的数据传递。此不均等可以导致不满意的用户，特别是对于那些使用处于服务区边缘的用户站的用户，该用户相比于具有位于靠近基站的用户站的用户具有基本上较低的平均数据速率。而且，此不均等要求服务提供商在宣传由该***提供的性能能力时是保守的。

另一已知的调度方法是按比例公平共享(proportionally fairsharing)，其在共享链路上为每个用户站提供了可调节的信道容量的量，其中每个用户站接收由它们的数据接收速率所调节的信道共享，由此每个用户站接收近似相同的平均数据量。尽管按比例公平共享可以在用户站之间提供较好的均等程度，但是由于基站必须将大量的信道容量投入用于服务小部分的具有差的SNR的用户站，因此其还可以导致总的***通过量的整体下降。

相比于上述两种方法，其将注意力集中于为用户站提供相等的服务，某些其他的方法将注意力集中于，以用户站之间的公平性为代价，实现跨越整个***的最优化的通过量。Bender等人在他们的文献“CDMA/HDR：A Bandwidth-Efficient High-Speed Wireless Data Servicefor Nomadic Users”(IEEE Communication Magazine，July 2000，pp.70-78)中解释了，具有不同的数据接收能力(即不同的SNR)的用户站之间的不均等的等待时间如何能够增加网络中下行链路上的总通过量。通过在共享链路上为具有较好的瞬时SNR的用户站提供较大部分的信道容量，基站可以发射总体上更多的业务。此方法增加了***的总通过量，潜在地清除了积压并改善了整体网络的性能，但是对于具有较差的平均SNR的用户站，还产生了等待时间和较低的数据速率。为了保证所有的用户站至少拥有可容忍的单独的数据速率，该***针对具有较差SNR的用户站限制了最大允许等待时间值。

Liu等人在他们的文献“Opportunistic Transmission Scheduling withResource-Sharing Constraints in Wireless Networks”(IEEE Journal onSelected Areas in Communication，Vol.19，No.10，October 2001，pp.2053-2064)中讨论了通过利用信道条件的差异性来改善无线资源效率的潜力，同时仍维持用户站之间的公平性水平。在他们的模型中，每个用户站分配有小部分的传输时间。与上文描述的方法类似，关于每个用户站的数据分组存储在业务队列中，直至它们的调度传输时间出现。然而，基站连续地测量每个用户站处的链路质量(其可随时间变化)，并且在向每个用户站提供所需平均数据速率时向最可能的用户站进行发射。尽管机会性的传输调度可以提供总通过量和单独通过量的增加，但是其仍不是没有其缺陷的。一个缺陷在于，在基站等待适宜的时间以向用户站进行发射时，机会性调度可能增加用户站的等待时间。另一缺陷在于，该方法假设恒定的数据等级等待发射，诸如蜂窝电话上的WAP会话。该机会性方法既未考虑用户处理的人为差异，诸如由不同的服务质量(QoS)提供的差异，也未考虑不同类型的媒体数据的处理中的差异。例如，基站可以服务于具有不同优先级的用户站，由此使用不能容忍等待时间的IP语音(VoIP)服务的用户接收得到保证的服务，而另一正在Web冲浪的用户将仅由基站提供尽力服务。

Andrew等人在他们的文献“Providing Quality of Service over aShared Wireless Link”(IEEE Communications Magazine Feb 2001，pp.50-54)中描述了一种新的调度算法是Modified Largest Weighted DelayFirst(M-LWDF)，其改进了某些上述缺陷。M-LWDF与机会性调度的相似之处在于，其调度传输用以利用SNR波动。然而，根据业务流的QoS等级，对特定的业务流(在下行链路上传播到它们各自的用户站)给出了相比于其他业务流的优先处理。对于每个时隙(t)，基站计算每个业务队列的值，该值包括分组延迟乘以用于该用户站的信道容量乘以任意值的乘积。对具有最高导出值的业务队列进行调度。在数学上，每个时隙(t)服务于函数γ_jW_j(t)r_j(t)最大的等待分组队列(j)。W_j(t)是存储在队列j中的分组的当前等待时间，r_j(t)是数据流j的信道容量或者数据速率，而γ_j是任意值。如果γ对于每个分组队列是相同的，则所有的用户站具有相同的QoS等级。这样，具有较高的γ值的分组队列相比于具有较低的γ值的分组队列具有较高的服务等级。如果γ(t)对于每个分组队列是相同的，则所有的用户站具有相同的数据速率。这样，具有较高的γ(t)值的分组队列相比于另外的具有相同的γ值的分组队列可以以较高的平均数据速率进行发射。尽管M-LWDF提供了某些相对于现有技术的优点，但是其仍具有其局限性。一个关键的缺陷在于，M-LWDF未提供用于在具有不同的信道质量的用户站之间提供公平性的策略的方法。另一缺陷在于，M-LWDF在每个时隙中仅可以调度单个用户站的业务。这对于所有其他的等待传递分组的用户产生了显著的等待时间量(x个时隙数目)。而且，由于每个时隙承载用于单个用户站的数据业务，因此该时隙的某些容量有可能由于内部的***而被浪费。

因此，需要提供一种数据传输调度器，其在为服务提供商提供实现被设计用于提供改善扇区通过量调度的策略能力的同时，为用户站提供QoS分化的服务，用户之间的公平性，或者此两者的某些组合。而且，所需的是，实现一种数据传输调度器，其是机会性的，并且可以利用由发射机所服务的用户站的数据接收特性中的差异性。最后，该调度机制应是足够灵活的，用以适合于基站处的多种计算能力。

发明概述

本发明的目的在于提供一种新颖的数据传输调度器，其消除或者减轻了至少某些上文所述的现有技术的缺陷。

根据本发明的第一方面，提供了一种调度用于在共享信道上从基站向多个用户站传输的数据的方法，所述方法包括：

从可能的公平性因子的范围中确定公平性因子，其中所述范围的第一末端表示具有在所述多个用户站之间的最大公平性的调度数据策略，而所述范围的第二末端表示针对在所述共享信道上的最大数据业务的调度数据策略；

对于所述基站具有向其传递的数据的所述多个用户站中的每个用户站：

确定服务质量优先级值，所述服务质量优先级值表示所述用户站相对于所述多个用户站中其他用户站的优先级；

确定通过量值，如果数据被调度至所述用户站，所述通过量值表示待移动到所述用户站的数据量；

确定总优先级值，所述总优先级值是根据所述公平性因子调节的所述服务质量优先级与根据所述公平性因子逆向调节的所述通过量值的和；以及

从具有最高总优先级值的用户站开始，将所述共享信道一部分上的数据调度至所述多个用户站中的至少一个。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于传输数据的***，包括：

多个用户站，该每个用户站具有处理器、调制解调器、无线电装置和天线，每个用户站可操作用于发射对于来自基站的专用数据信道的请求；和

基站，其具有处理器、调制解调器、无线电装置和天线，并且可操作用于接收来自所述用户站的对专用数据信道的所述请求，以及用于根据调度策略来调度用于在共享信道上传输到所述多个用户站的数据，该调度策略改变调度关于用户站之间的公平性以及调度关于至所述多个用户站的改善的通过量之间的优先级。

本发明提供了一种用于调度在共享信道上从基站到多个用户站的数据的方法、***和装置。以每个用户站为目标的数据被置于基站处的单独队列中。该基站基于其分配给该队列的优先级值，分配一部分共享信道用以发射每个特定队列中的数据。每个队列的优先级值是由QoS值和通过量值确定的，其中这两个值中的每一个由公平性因子进行调节。QoS值表示用户站是否已根据协定的QoS等级接收来自基站的数据。通过量值表示向该用户站进行发射的基站可获得的数据速率。公平性因子表示基站处的调度策略。调度策略可以包括，调度数据以强调处于特定QoS等级的用户站之间的公平性，调度数据以使共享信道上的通过量最大，以及调度数据以获得公平性和最大通过量之间的平衡。

附图简述

现在，通过参考附图，将仅借助于示例描述本发明的实施例，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的无线网络的示意图；

图2是如图1所示的通信链路的图示，其包括多个信道；

图3是图1所示的基站的示意图；

图4是图1所示的一个用户站的示意图；

图5是在图3所示的基站上运行的用于共享信道的调度器的示意图；

图6是示出了图5所示的广播下行链路信道调度器如何管理至共享信道的积压业务流的调度的流程图。

发明详述

现在参考图1，用于传输数据的无线网络通常标在20处。网络20包括无线电基站24和多个用户站28a，28b...28n。在当前的优选实施例中，无线电基站24通过适当的网关以及一个或多个回程(未示出)，诸如T1、T3、E1、E3、OC3或其他适当的陆线链路，或者卫星或其他的无线电或微波信道链路，或者如本领域的技术人员所想到的任何其他的适合作为回程进行操作的链路，连接到至少一个数据电信网络(未示出)，诸如基于陆线数据交换网络、分组网络等。

基站24同用户站28进行通信，该用户站28可以是固定设备、游动设备或者移动设备。由基站24服务的用户站数目“n”可以根据可利用的无线电带宽量和/或用户站28的设置和要求而变化。

如图1中所说明的，用户站28相对于基站24的地理分布不需要是对称的，而且由于多种因素，在用户站28处经历的信噪比(SNR)发生变化，因此物理上位置彼此接近的用户站将不必经历相同或者相似的数据接收速率，这些因素包括：地理环境(存在或缺乏可以反射或者屏蔽信号的建筑物)、无线电环境(存在或者缺乏无线电噪声源)等。因此，在大部分情况中，由基站24服务的用户站28可具有显著不同的SNR，并且这些SNR将随时间变化。

如本领域的技术人员所了解的，用户站28可以在地理上被分为不同的扇区36，其通过基站24处的定向天线形成，用以增加可自单一的基站位置服务的用户站28的数目。在该情况中，每个扇区36基本上用作不同的基站，并且基站24可以管理每个扇区36中的网络资源，而与其他扇区36相互独立。

尽管图1仅示出了一个基站24，但是本领域的技术人员将进一步认识到，网络20可以包括多个地理上分布的基站24，其具有覆盖用户站28的重叠扇区36，并且其中重叠扇区36的覆盖区域中的每个用户站28可以选择由哪个基站为其提供服务。

在每个扇区36中，通过无线电装置在基站24和扇区36中的每个用户站28之间建立通信链路32。通信链路32a传送在基站24和用户站28b之间传输的信息，通信链路32b传送在基站24和用户站28c和28d之间传输的信息，等等。可以使用多种多路接入技术实现通信链路32，其包括TDMA、FDMA、CDMA或者诸如GSM的混合***等。在本实施例中，在通信链路32上发射的数据使用CDMA作为多路接入技术进行发射，并且数据具有分组的形式，在分隙时帧(slotted time frame)中进行发射，其细节将在下文中得到更加详细的讨论。

如此处使用的，术语“分组”、“被分组的”和“分组的”指分组数据传输的整个配置，用于在预定的目标接收机处该分组数据的接收。数据的分组可以包括，但不限于，应用不同等级的前向纠错(FEC)码(从未编码到高级编码和/或不同的编码方法)，使用多种等级的码元重复，使用不同的调制方案(4-QAM、16-QAM、64-QAM等)以及任何其他的用于配置数据传输的技术和方法，其选择适合该传输的所需的无线电(或者其他物理层)资源量、数据速率和传输错误的概率。例如，数据可以通过速率1/4FEC编码(每一个数据比特在4比特信息中传输)和16-QAM调制进行分组，用以传输到第一预定接收机，并且通过速率1/2FEC编码和64-QAM调制进行分组，用以传输到第二预定接收机，其具有比第一预定接收机更好的接收质量。

通信链路32在上行链路(从用户站28到基站24)和下行链路(从基站24到用户站28)方向上进行操作。提供上行链路和下行链路方向的方法没有特定的限制，在本实施例中，通信链路32通过频分双工(FDD)进行操作。然而，其他提供上行链路和下行链路方向的方法，诸如时分双工(TDD)及混合方案也在本发明的范围之内。

现在参考图2，在当前的实施例中，通信链路32包括多个信道，其在当前的CDMA实现方案中是通过链路32的正交编码实现的。在下行链路方向，基站24使用被称为广播数据信道(BBCH)38的共享信道传送跨越扇区36的可变速率业务和突发业务(主要包括信令和互联网业务)。BDCH 38利用适应性的FEC和调制使下行链路容量最大，并且包括多个分组，或者更常见地，包括用于多种用户站28的数据分组的分段，其全部被时分多路复用在一起成为单个的帧。在本实施例中，BDCH 38可被设置为：具有扩频因子4，其中在10毫秒的一帧中可发送8个数据块；具有扩频因子8，其中在一帧中可发送4个数据块；或者具有扩频因子16，其中在一帧中可发送2个数据块。而且在本实施例中，在任何一个时刻基站24对于每个扇区36，可以支持一个或者多个BDCH 38。

在上行链路方向，使用专用数据信道(DDCH)44将数据业务从用户站28传送到基站24。在基站24和每个用户站28之间建立分立的DDCH44，其具有激活的通信链路32。典型地在频带内使用DDCH44来将信令业务从用户站28传送到基站24。用户站28测量它们的接收SNR或者关于它们接收来自基站24的数据的能力的其他度量标准，并且使用上层信令协议在它们的DDCH 44上定期将此信息报告给基站24。具有高的SNR的用户站28相比于具有较低的SNR的用户站需要较少的信道编码，并且可以使用较高阶的调制，并且因此，每个在BDCH 38上传输的块使用不同的块类型(即不同的FEC类型、FEC速率、调制的分组等)。图3更加详细地示出了基站24的示例。为了清楚起见，基站24示出了单一扇区的基站的示例。然而，多扇区的基站24也在本发明的范围内。基站24包括天线50，或者多个天线，用于在通信链路32上接收和发射无线电通信。接下来，天线50连接到无线电装置52和调制解调器54。调制解调器50连接到微处理器-路由器组件56，诸如使用诸如传统Linux操作***的IntelCorporation Pentium处理器***。微处理器-路由器组件56负责对其扇区36中的所有用户站28进行业务调度，以及进行无线电资源管理。应当理解，组件56按照需要可以包括多个微处理器，如果需要，和/或者在需要时可以将路由器作为分立的单元提供。微处理器-路由器组件56中的路由器以任何适当的方式连接到回程58，其接下来将基站24连接到数据网络(未示出)。

现在参考图4，更加详细地示出了用户站28的示例。用户站28包括天线60，或者多个天线，用于在通信链路32上接收和发射无线电通信。天线60接下来连接到无线电装置64和调制解调器68，其接下来连接到微处理器组件72。

微处理器组件72可以包括，例如，由Intel Corporation制造的StrongARM处理器，其执行多种功能，包括实现A/D-D/A转换、滤波器、编码器、解码器、数据压缩器、解压缩器和/或分组分解。微处理器组件72还包括缓冲器74，其存储等待被传送至通信链路32上的队列数据业务。

如图4中所示，微处理器组件72使调制解调器68同数据端口76互连，用于将用户站28连接到数据客户端设备(未示出)，诸如个人电脑，个人数字助理等等，其可操作用于使用在通信链路32上接收的数据。因此，微处理器组件72可操作用于处理数据端口76和调制解调器68之间的数据。微处理器组件72还互连到至少一个电话端口80，用于将用户站28连接到诸如电话的电话设备(未示出)。在某些情况中，特别是在移动用户站28的情况中，数据客户端设备可以集成在用户站28中。

现在参考图5，通常在100处示出了共享信道(诸如BDCH调度器)的逻辑结构。调度器100负责将计划从基站24发射到用户站28的队列数据分组分配到BDCH 38的比特流中，同时维持关于每个用户站28的任何协定的QoS项，并且基于由网络运营商提供的公平性因子(在下文中详细讨论)实现调度策略，以便于提供用户站28之间公平性以及BDCH 38上总通过量的优先排序的变化等级。在下文中通过参考图6进一步描述了用于调度器100实现调度策略和调度队列分组的方法。在当前的实施例中，调度器100是在基站24中在微处理器组件56上运行的软件程序。然而，其他的实现方案，诸如硬件和固件实现方案也在本发明的范围之中。

去往每个用户站28的数据102在BDCH 38上被顺流发射到多种用户站28之前，在业务队列104中进行排队。每个数据流102可以包括多种不同类型的数据，诸如web页面、FTP数据、流媒体、IP语音数据、或者本领域的技术人员所想到的其他数据类型。针对对于基站24是已知的并且通过通信链路32连接到基站24的每个用户站28建立关于用户站28的业务队列104。图5的示例示出了具有4个业务队列的情形，每个队列服务于对应于用户站28的流(例如业务队列104a保留有去往用户站28a的业务，等)。在图中所示的示例中，业务队列104a具有5个队列分组，104b不具有队列分组，业务队列104c具有3个队列分组，而业务队列104d具有4个队列分组。因此，业务队列104a、104c和104d具有积压流(例如，非零长度的队列)，而业务队列104b不具有积压流。

除了保留有业务队列104_n，调度器100存储关于每个具有业务流的激活用户站28_n的链路质量参数108_n、协商服务共享参数112_n和测量服务共享参数116_n。而且，调度100存储公平性因子120。如下文更加详细描述的，每个扇区36中存在至少一个公平性因子120的实例。

链路质量参数108_n保留有在基站28_n处经历的接收质量的适当的测量结果(α_{subscriberstation28n})。在本实施例中，链路质量参数108的值是至少一个适当信道的信噪比(SNR)的估计值α_{subscriberstation28n}＝E_c/N_t，其中E_c表示在用户站28的天线处的每个码片的BDCH信道信号能量，而N_t表示在用户站28的天线60处接收的总噪声，该总噪声等于平均噪声密度、来自其他干扰小区和扇区的干扰、加上多径干扰的和。在本实施例中，每个用户站28_n通过在诸如DDCH 44的上行链路信道上发射其接收SNR，周期性地更新其关于链路质量参数108的值。

协商服务共享参数112_n存储关于用户站28_n的协定服务质量等级的值(φ_neg)。在本实施例中，协商服务共享参数表示保证数据速率(bits/s)；然而，协商服务共享的其他定义，诸如发射等待分组之前的最大延迟，或者保证数据速率和最大延迟的组合，也在本发明的范围内。具有较高的协商服务共享参数112的值的用户站28将比具有较低协商服务共享参数112的用户站28接收更好的服务。在本实施例中，协商服务共享参数112是在用户站28连接到基站24时，在基站24和每个用户站28之间进行协商的。然而，确定协商服务共享参数112的方法没有特定的限制。例如，通过基于待发射到用户站28的媒体类型、关于用户站28按月订购协议、服务费用等等而提供的服务，可以确定协商服务共享参数112。本领域的技术人员将想到其他的确定协商服务共享参数112的方法。

测量服务共享参数116_n存储关于用户站28_n的测量的服务共享的值(φ_meas)。该测量的服务共享是BDCH 38的传送去往该特定用户站28_n的分组的部分。因此，测量服务共享参数116_n的较大值表示传递给该用户站28_n的较高平均数据速率。针对特定的用户站28_n，可以使测量服务共享参数116_n等于固定时间间隔上的平均比特率。

最后，公平性因子120是表示调度策略的可调节的参数(F)，并且该参数控制单独流的公平性相对于通信链路32上的总通过量之间的平衡。每个扇区36存在公平性因子120的一个实例，其可由网络运营商设置，或者，(其中每个扇区36存在多于一个BDCH 38的情况中)每个BDCH 38存在公平性因子120的一个实例。在当前的实施例中，对F进行归一化，并且其范围是从0至1。设置0表示这样的策略，即通过将数据调度至具有最优SNR的用户站28，不考虑提供用户站28之间的公平性，对数据流102的调度进行优先排序，用以对下行链路上的通过量进行优先排序。设置1表示这样的策略，即对流102的调度进行优先排序，用以提供用户站28之间的公平性，由此处于相同的QoS等级的所有用户站28将接收相同的数据速率，而不考虑它们各自的SNR。

一旦业务队列104中的分组由调度器100进行了调度，则它们将移入BDCH 38的帧124的块128中。通常，BDCH 38的扩频因子是由网络运营商预先确定的，并且对于每个由特定的BDCH 38服务的用户站28而言是固定的。在当前的实施例中，扩频因子4是优选的(这样，为每个帧124提供了8个块128)。

如本领域的技术人员所了解的，块128的结构可以根据调制阶、码元重复等的差异而变化。每个块128中传送的信息比特数目可以根据所使用的块结构而变化。在当前的实施例中，每个块128可以传送320～9,744个信息比特。通常，具有较小的信息有效负载的块128使用较低阶的调制和较高的码元重复，用以提供用于具有低SNR的用户站28所经历的噪声以及其他的差的通信链路32。与具有较好的SNR的用户站28的通信可以使用传送较多信息比特的块结构。在当前的实施例中，在相同的帧124中可以传送具有不同块结构的块128。

现在参考图6，示出了用于调度用于BDCH 38的数据传输的方法的流程图，其开始于200。在当前的实施例中，下文描述的方法对于每个调度的帧124而言运行一次。然而，该方法的频次没有特定的限制，并且在需要时，其可以相比于此处描述更加频繁地或者更加不频繁地运行。

在步骤200中，通过设置扇区36的公平性因子120的值(在0与1之间)，确定调度策略。如上文所述，0值表示这样的调度策略，其中调度器100对扇区通过量进行优先排序而越过用户站28之间的公平性，而1值表示这样的调度策略，其中调度器100以最大公平性向用户站28发射队列分组。

预期的是，在大多数配置中，在该范围的两个边界(0和1)之间的某处设置的公平性因子120将是优选的。例如，0.5的设置将提供这样的策略，即其向大部分用户站28提供了合理的公平性程度，同时仍利用SNR的差异性而使下行链路通过量最大。应当注意，即使在公平性因子120被设置为1时(表示最大公平性)，由于公平性因子120确定调度中的公平性且仅与不同的SNR有关，因此具有不同的QoS等级112的用户站28将根据它们的QoS等级不同地进行调度。为了提供总体上相等的服务，QoS等级112对于所有的用户站28应是相同的。

在步骤204中，调度器100接收每个具有积压业务的用户站28的链路质量参数108(即，其相应的业务队列104_n中具有至少一个分组的任何用户站28_n)。链路质量参数108可以在每次迭代时通过该方法进行更新，或者可以以适当的较长间隔进行更新。在步骤208中，调度器100计算每个业务队列104的基于QoS的优先级(q_f)的值，该业务队列104在该帧的队列中具有至少一个分组。q_f是0和1之间的正数，具有较高的值表示该队列104的较高优先级。大于0.5的q_f值表示队列104中的数据是滞后的(即，测量服务共享参数116小于协商服务共享参数112中的协商服务共享)，并且小于0.5的q_f值表示该特定的队列104在服务中领先(即，测量服务共享参数116大于协商服务共享参数112中的协商服务共享)。较高的q_f值意味着队列104中的数据需要较早的服务。

通过首先从测量服务共享Φ_fmeas中减去所需的服务共享Φ_freq，该差值除以2，然后加上0.5，得到了q_f值：

$q_f=\frac{{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{freg}}-{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{fmeas}}}{2}+0.5$

Φ_freq和Φ_fmeas(在下文中进一步描述)均被定义在0与1之间的范围中，由此q_f总是0与1之间的数。

所需的服务共享(Φ_freq)表示关于要满足的协商服务共享参数112所需的服务共享量。对于积压队列104的每个帧，所需的服务共享增加。在当前的实施例中，如下计算Φ_freq：

${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{freq}}=\frac{\left|{\underset{\‾}{w}}_f\right|{\mathrm{\Φ}}_f}{\underset{n\∈\underset{\‾}{\mathrm{wr}}\∈B\left(n\right)}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Σ}{\mathrm{\Φ}}_r}$

其中分子是在帧滑动间隔上的关于流102的积压帧的数目(w_f)与设置时协商的协商服务共享参数112(Φ_f)的积。绝对值符号用于表示向量的长度，而B(n)是在帧n的过程中积压的流的指数。分母是在相同的帧滑动间隔上的所有积压队列104的协商服务共享的和。

通过获得在滑动窗口间隔中在BDCH 38上发射的关于所选队列104的所有比特，并且使其除以在相同的滑动窗口间隔中在BDCH 38上发射的关于每个队列104的所有比特，确定测量的服务共享(Φ_fmeas)。在当前的实施例中，如下计算Φ_fmeas：

${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{fmeas}}=\frac{\underset{n\∈\underset{\‾}{w}}{\mathrm{\Σ}}{b}_f\left(n\right)}{\underset{n\∈\underset{\‾}{\mathrm{wr}}\∈B\left(n\right)}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\Σ}{b}_r\left(n\right)}$

其中b_f(n)是在帧n的过程中自流f发射的比特数目。

在步骤212中，调度器100计算该帧的每个积压队列104的通过量优先级(t_f)。t_f是特定流102(f)的SNR的归一化表示，产生了0与1之间的值，其中0表示最小的SNR比，而1表示最大的可能的SNR。在数学上：

$t_f=\frac{b\left({\mathrm{\α}}_{\mathrm{ss}\left(f\right)}\right)-b\left({\mathrm{\α}}_{\min }\right)}{b\left({\mathrm{\α}}_{\max }\right)-b\left({\mathrm{\α}}_{\min }\right)}$

其中b(x)是块128在SNRx下的比特数目，如块结构所确定的。

在步骤216中，通过计算将QoS优先级(q_f，如步骤208中所确定的)与通过量值(t_f，如步骤212中所确定的)相加所得出的值，调度器100计算关于每个积压队列104的总的优先级函数(p_f)，其中每个优先级分别乘以公平性因子120或者公平性因子120的倒数。在当前的实施例中，如下计算q_f：

p_f＝Fq_f+t_f(1-F)，f∈B

其中B是所有积压队列104的集合。

在上式中，F是公平性因子120。当公平性因子120是0时，F和q_f的积是0，且作为通过量值的项(α_ss(f)′(1-F))是最大的。当公平性因子是1时，q_f是最大的，且通过量值的乘法得到零的积。

在步骤220中，通过在步骤212中确定的总优先级函数(p′)，以降序归类所有的积压队列104，{p′}｜p_p′(i)≥p_p′(j)，i＜j。

在步骤224中，从具有最高的总优先级值p′(1)的队列104开始，调度器100基于该队列104相对于全部积压队列的全部总优先级值的和的优先级，通过计算对于其可利用的块128的百分比，计算将分配给该队列104的块128的最大数目，其在此处被称为(m′(i))。更具体地，调度器100使帧124(M)中的块128的数目与该队列104的优先级函数(p_f)(如步骤212中所确定的)相乘，然后使结果除以所有积压队列的所有优先级函数的和(也在步骤212中确定)。在当前的实施例中，如下确定块128的最大数目m′(i)：

$m^{\′}\left(i\right)=\mathrm{round}\left(\frac{{\mathrm{Mp}}^{\′}\left(i\right)}{\underset{f\∈B}{\mathrm{\Σ}}{p}^{\′}\left(f\right)}\right)$

其中round()算子使调度块的数目m′(i)近似至最近的整数。

在步骤228中，从具有最高优先级的队列104(p′(1))开始，调度器100分配多达m′(1)个块128。如果对于队列104(p′(1))，可用于调度的比特数目需要少于m′(1)个块128，则分配较少的块128。对于所有的积压队列104(p′(2))、(p′(3))等，重复步骤220，直至清除所有的积压队列104，或者调度了帧124中的所有的块128。一旦步骤220完成，则该方法返回步骤204以调度下一帧124。只要出现用于传输的待调度的数据，该方法就会继续。

尽管此处讨论的实施例是针对本发明的特定实现方案，但是应当理解，该实施例的组合、子集和变化方案也在本发明的范围内。例如，在当前的实施例中，对于每个业务块128仅调度了单一的队列。然而，在业务块128中可以调度多个队列，并且其也在本发明的范围内。如果多个用户站28在相同的块中进行调度，则块结构必须适合于满足被调度的所有用户站28的SNR要求。一种保证该要求的方法是，例如，仅分配这样的用户，即其具有大于分配给该块的第一用户的SNR。

可以预期，当所有队列104中的业务总量低于某个阈值(表示低量的数据业务量)时，调度器100可以不常运行，以便于减小微处理器-路由器组件36的等待时间。可替换地，当业务总量低于某个阈值时，调度器100可以决定中止其调度方法(如关于图6所描述的)，并且作为替换，根据某些其他的调度方法(诸如FIFO)来调度业务，以便于减小每个队列104的等待时间。

进一步可预期的是，调度器100可以更加频繁地运行，大于每个帧124一次，其中调度频率是块128持续时间的整倍数。诸如当载波频率是较高的时候或者如果存在大量的步行者运动或者靠近用户站或者基站的其他业务，这将允许调度器在这些情况中较好地执行，即其中信道的相干时间是较低的。

而且，目的不在于将本发明限制于用于上文所述的特定的基于无线电的***或者是常见的基于无线电的***，并且可以相信，本发明可以有利地用于任何用于调度数据以在共享通信链路上进行从单一节点到多个其他节点中的一个或者多个的***。用于光的、有线的和其他的共享通信链路也是可预期的。

上文所述的本发明的实施例是本发明的示例，并且在不偏离由附属权利要求唯一限定的本发明的范围的前提下，本领域的技术人员可以对其进行变化和修改。

Claims (25)

1.一种调度用于在共享信道上从基站向多个用户站传输的数据的方法，所述方法包括：

从可能的公平性因子的范围中确定公平性因子，其中所述范围的第一末端表示具有在所述多个用户站之间的最大公平性的调度数据策略，而所述范围的第二末端表示针对在所述共享信道上的最大数据业务的调度数据策略；

对于所述基站具有向其传递的数据的所述多个用户站中的每个用户站：

确定服务质量优先级值，所述服务质量优先级值表示所述用户站相对于所述多个用户站中其他用户站的优先级；

确定通过量值，如果数据被调度至所述用户站，所述通过量值表示待移动到所述每个用户站的数据量；

确定总优先级值，所述总优先级值是根据所述公平性因子调节的所述服务质量优先级与根据所述公平性因子逆向调节的所述通过量值的和；以及

从具有最高总优先级值的用户站开始，将所述共享信道一部分上的数据调度至所述多个用户站中的至少一个。

2.权利要求1的方法，其中通过将所述协商服务共享与所述测量服务共享进行比较，确定所述服务质量优先级值，其中当所述协商服务共享大于所述测量服务共享时，所述服务质量优先级是较高的，并且当所述测量服务共享大于所述协商服务共享时，所述服务质量优先级值是低的。

3.权利要求1的方法，其中通过确定在所述多个用户站中的所述每个用户站处可接收的最大块格式来计算所述通过量值。

4.权利要求3的方法，其中通过确定在所述多个用户站的所述每个用户站处接收的信噪比，发生所述确定所述每个用户站处可接收的最大的块格式。

5.权利要求4的方法，其中调度给所述多个用户站的所述至少一个用户站的所述共享信道的所述部分与关于所述至少一个用户站的所述总优先级值成比例。

6.权利要求5的方法，其中所述方法在所述共享信道上每个帧发生至少一次。

7.一种用于传输数据的***，包括：

多个用户站，该每个用户站具有处理器、调制解调器、无线电装置和天线，每个用户站可操作用于来自基站的数据业务；和

基站，其具有处理器、调制解调器、无线电装置和天线，并且可操作用于接收来自所述用户站的对专用数据信道的所述请求，以及用于根据调度策略来调度用于在共享信道上传输到所述多个用户站的数据，该调度策略改变调度关于用户站之间的公平性以及调度关于至所述多个用户站的改善的通过量之间的优先级。

8.权利要求7的***，其中所述多个用户站的每个用户站可操作用于同所述至少一个基站协商用于去往所述每个用户站的数据业务的所述共享信道的协商服务共享。

9.权利要求8的***，其中所述基站通过将关于所述每个用户站的协商服务共享与关于所述每个用户站的测量服务共享进行比较，确定关于所述多个用户站中每个用户站的服务质量优先级值。

10.权利要求9的***，其中所述基站通过确定在所述多个用户站中的所述每个用户站处可接收的最大的块格式，确定关于所述多个用户站中的所述每个用户站的通过量值。

11.权利要求10的***，其中所述基站通过确定在所述多个用户站的所述每个用户站处接收的信噪比，确定在所述每个用户站处可接收的最大的块格式。

12.权利要求11的***，其中所述多个用户站的所述每个用户站向所述基站发射其信噪比的指示。

13.一种用于传输数据的***，包括：

多个用户站，该每个用户站具有处理器、调制解调器、无线电装置和天线，每个用户站可操作用于接收来自基站的数据业务；和

至少一个基站，所述至少一个基站具有处理器、调制解调器、无线电装置和天线，可操作用于根据权利要求1的方法来调度共享信道上至所述多个用户站的每一个的数据业务。

14.权利要求13的***，其中所述多个用户站的每个用户站可操作用于同所述至少一个基站协商用于去往所述每个用户站的数据业务的所述共享信道的协商服务共享。

15.权利要求14的***，其中所述基站通过将关于所述每个用户站的协商服务共享与关于所述每个用户站的测量服务共享进行比较，确定关于所述多个用户站中每个用户站的服务质量优先级值。

16.权利要求15的***，其中所述基站通过确定在所述多个用户站中的所述每个用户站处可接收的最大的块格式，确定关于所述多个用户站中的所述每个用户站的通过量值。

17.权利要求16的***，其中通过确定在所述多个用户站的所述每个用户站处接收的信噪比，发生所述基站确定所述每个用户站处可接收的最大的块格式。

18.权利要求17的***，其中所述多个用户站的所述每个用户站向所述基站发射其信噪比的指示。

19.权利要求18的***，其中每当数据业务的总量达到至少预定的阈值时，所述基站根据权利要求1的方法来调度共享信道上的至所述多个用户站的每一个的数据业务，并且每当数据业务的总量低于所述预定的阈值时，根据另一方法调度至所述多个用户站的每一个的数据业务。

20.一种基站，其具有微处理器、调制解调器、无线电装置和天线，可操作用于根据权利要求1的方法来调度共享信道上的至多个用户站的数据业务。

21.权利要求20的基站，其中所述基站通过将关于所述每个用户站的协商服务共享与关于每个用户站的测量服务共享进行比较，确定关于所述多个用户站中每个用户站的服务质量优先级值。

22.权利要求21的基站，其中所述基站通过确定在所述多个用户站中的所述每个用户站处可接收的最大的块格式，确定关于所述多个用户站中的所述每个用户站的通过量值。

23.权利要求22的基站，其中通过确定在所述多个用户站的所述每个用户站处接收的信噪比，发生所述基站确定所述每个用户站处可接收的最大的块格式。

24.权利要求23的基站，其中所述多个用户站的所述每个用户站向所述基站发射其信噪比的指示。

25.权利要求24的***，其中每当数据业务的总量达到至少预定的阈值时，所述基站根据权利要求1的方法来调度共享信道上的至所述多个用户站的每一个的数据业务，并且每当数据业务的总量低于所述预定的阈值时，根据另一方法调度至所述多个用户站的每一个的数据业务。

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