CN1994018B - 动态限制性重用调度 - Google Patents

Abstract

所描述的***和方法通过为无线通信区域内的每个用户设备计算总调度度量，对由用户设备重用的频率集进行动态调度，以减少小区间干扰。可以通过为无线通信区域中的每个用户设备确定公平度量、为每个用户设备确定总信道峰值期望度量以及为每个用户设备确定信道延迟期望度量，来计算总调度度量。总调度度量可以是总信道峰值期望度量和信道延迟期望度量中的一个或多个与公平度量的函数。在给定动态调度回合中具有最高总调度度量得分的用户设备可以被判予一个频率集。

Description

动态限制性重用调度

相关参考的交叉引用

本专利申请根据35U.S.C§119(e)要求2004年6月9日提交的题目为“Dynamic ASBR Scheduler”的美国临时专利申请No.60/678,258的优先权，将其完全合并于此作为参考。

技术领域

下面说明通常涉及无线通信，更具体地涉及无线网络环境中为用户设备进行资源分配的调度。

技术背景

无线网络***已经成为一种世界上大多数人用以通信的常见手段。为了满足消费者的需求以及改善便携性和方便性，无线通信设备已经变得体积更小功能更强大。诸如蜂窝电话的移动设备中处理能力的增加导致对无线网络传输***需求的增加。通常，这种***不像通过其进行通信的蜂窝设备那样容易更新。随着移动设备功能的扩展，可能很难维持较旧的无线网络***，同时允许全面开发新的、改进的无线设备功能。

更具体地，基于频分的技术通常通过将频谱分为均匀的带宽块来将频谱分成不同的信道，例如，可以将为无线蜂窝电话通信所分配的频带分割分为30个信道，每个信道可以携带话音通话或通过数字服务携带数字数据。每次可以将每个信道分配给唯一一个用户。一种常用的变形是正交频分技术，该技术将整个***带宽有效地分为多个正交子带。这些子带也称为音调、载波、子载波、屉(bin)以及频率信道。每个子带与一个子载波相关联，可以用数据对该子载波进行调制。通过基于时分的技术，可以在时间上将带宽分为顺序的时片或时隙。以循环方式为信道的每个用户提供了用于发送和接收信息的时片。例如，在任何给定的时间t，允许用户接入该信道一个短的突发时间。然后，切换到另一个用户，允许其接入一个短的突发时间，来发送和接收信息。“轮流”的循环继续下去，最终为每个用户提供了多个发送和接收突发。

基于码分的技术通常在一个范围内任何时间均可用的多个频率上发送数据。通常，将数据数字化并扩展到可用的带宽上，其中在该信道上可以叠加多个用户，并且可以为各个用户分配唯一的序列码。用户可以在相同的频谱宽带块内进行发送，其中通过每个用户各自唯一的扩展码将每个用户的信号扩展到整个带宽上。该技术可以提供共享，其中一个或多个用户可以同时发送和接收。可以通过扩频数字调制来达到这种共享，其中可以对用户的比特流进行编码，并将其以伪随机方式扩展到很宽的信道上。将接收机设计用于识别相关联的唯一序列码，并且进行去随机化，从而以相干方式收集特定用户的比特。

典型的无线通信网络(例如，使用了频分、时分以及码分技术)包括提供覆盖区域的一个或多个基站以及可以在该覆盖区域内发送和接收数据的一个或多个移动(例如，无线)终端。典型的基站可以同时发送多个用于广播、多播和/或单播服务的数据流，其中数据流是对于移动终端来说具有独立接收兴趣的数据的流。该基站覆盖范围内的移动终端可以对接收由合成流携带的一个、多个或所有数据流感兴趣。类似地，移动终端可以将数据发送给基站或另一个移动终端。这种在基站和移动终端之间或者在移动终端之间的通信可能会由于信道变化和/或干扰功率变化而降低质量。例如，上述变化可以影响到一个或多个移动终端的基站调度、功率控制和/或速率预测。

限制性重用是一种设计用来减少无线通信***中小区间(或扇区间)干扰的技术。限制性重用是一种全局计划方案，其考虑了无线网络用户所测量到的信道和干扰。对于选定的用户，限制性重用基于与选定用户相关联的信道质量来寻求重用选定用户的正交资源(诸如频率、时间、码、波束、空间维度，等等)。传统的静态限制性重用算法并不灵活，不能适应数据业务突发或具有不同公平需求的数据业务，这会导致不强健的用户通信体验。

至少由于以上原因，本领域内需要为无线网络环境中的用户改善无线通信和正交资源分配的***和/或方法。

发明内容

下面给出了一个或多个实施例的简单概要，提供对这些实施例的基本理解。该概要不是对所有预期实施例的广泛综述，其既不是要指出所有实施例的关键或重要部分，也不是要描绘任意或所有实施例的范围。其唯一目的是以一种简化的形式给出一个或多个实施例的某些概念，以此作为随后给出的更详细说明的前序。

根据一个或多个实施例及其相应公开内容，结合在无线网络环境中的基于分组的动态限制性重用调度器来说明各个方面。根据一个方面，一种对由用户设备重用的频率集进行动态调度以减少小区间干扰的方法包括：为无线通信区域内的每个用户设备确定公平度量；基于多个正交资源集上的信道质量为每个用户设备确定总信道峰值期望度量；以及为每个用户设备确定总调度度量，该总调度度量是公平度量和信道峰值期望度量的函数。根据一个有关方面，可以基于多个正交源集上的信道质量来为每个用户设备确定信道延迟期望度量，并且，总调度度量可以在总信道峰值期望度量之外还使用信道延迟期望度量，或使用信道延迟期望度量代替总信道峰值期望度量。具有最高总调度度量得分的用户设备可以被判予相应正交资源集的一部分，并且重复这种方法，直到为所有的用户设备分配了所请求的资源，或者直到所有的正交资源集被分配完。

在本文档中，将频率集用做正交资源集的一个实施例，来解释动态限制性重用算法。然而，可以将这里说明的各个方面直接应用于诸如时隙、载波、码、空间维度、频率/时间交织以及成形波束的正交资源的其它实施例中。

根据另一方面，在无线网络环境中进行动态限制性重用频率调度的***包括：为无线网络环境中的每个用户设备确定总调度度量的限制性重用调度组件；为每个用户设备确定总信道峰值期望度量的峰值组件；以及为每个用户设备确定信道延迟期望度量的延迟组件。动态限制性重用调度组件可以使用相同服务级别技术、正比公平技术等来为每个用户设备确定公平度量，其可以乘以总信道峰值期望度量和信道延迟期望度量中的一个或多个，以识别出在一个给定的频率集分配回合期间可以被判予频率集的获胜用户设备。该***还可以包括分类器组件，其将获胜用户设备从后续分配重复中排除出来，以确保所有的用户设备都接收到频率分配。可替换地，为使用户设备获得多个频率集分配，该分类器组件可以将获胜用户设备包括在后续分配重复中。

仍根据另一方面，在无线通信环境中为用户设备调度频率分配的装置包括：用于为通信环境中的每个用户设备确定公平度量的模块；用于为每个用户设备确定总信道峰值期望度量的模块；用于为每个设备确定信道延迟期望度量的模块；以及用于为每个设备确定总调度度量得分的模块，该调度度量得分是总信道峰值期望度量和信道延迟期望度量中的一个或两者与公平度量的函数。可以比较各用户设备的总调度度量得分，并且将频率集判予具有最高得分的用户设备。

另一方面提供了存储有计算机可执行指令的计算机可读介质，所述指令用于：为无线网络环境中的每个用户设备确定公平度量；为每个用户设备的确定总信道峰值期望度量；以及为每个用户设备确定信道延迟期望度量。另外，该计算机可读介质可以包括用于基于上述度量来确定调度度量得分的指令，可以将调度度量得分用于确定获胜用户设备，将频率集判予该获胜用户设备。

另一个方面涉及执行用于在无线通信网络区域中进行动态频率集调度的指令的微处理器，所述指令包括：为网络区域中的多个用户设备中的每个用户设备评价公平度量、总信道峰值期望度量、以及信道延迟期望度量；基于总信道峰值期望度量和信道延迟期望度量中的至少一个与公平度量，为每个用户设备确定总调度度量得分；并且将一个频率集判予相对于该网络区域内其它用户设备具有最高总调度度量的用户设备。

为实现前面所述有关目标，一个或多个实施例包括将在后面全面说明的并在权利要求中尤其指出的特征。下面的说明和所附各图详细阐明了这一个或多个实施例的某些说明性方面。然而，这些方面仅表现出可以使用各实施例原理的一些不同方式，所说明的实施例旨在包括所有这些方面及其等价方面。

附图说明

图1示出了用于理解限制性重用以及与其相关资源分配的图；

图2是根据一个或多个实施例，使用限制性重用来动态分配网络资源的***示意图；

图3是利用动态限制性重用调度技术来对频率集进行基于分组的调度的***示意图；

图4示出了根据这里阐明的各个方面，基于信道期望和信道延迟对频率重用集进行动态限制性重用调度的***；

图5示出了根据各个方面，对于具有足够强信道状况的用户设备动态调节传输功耗的***；

图6是为用户提供多个重用频率集的***示意图；

图7示出了在不需要将连接分配到静态频率重用集的情况下，进行通信频率重用集的基于分组的动态限制性重用调度的***；

图8是基于对用户设备的信道期望度量的评估来为用户设备分配频率重用集的***示意图；

图9示出了根据各种实施例，为无线网络中的用户设备提供动态频率重用集分配的方法；

图10示出了根据各种实施例，动态调度频率重用集分配并减轻资源浪费的方法；

图11示出了用于为无线通信环境中的用户设备动态分配频率重用集，同时允许用户设备获得多个频率集的方法；

图12是可以结合这里描述的各种***和方法来使用的无线网络环境的示意图。

具体实施方式

现在参考各图说明各个实施例，其中相同的参考编号用来指始终相同的元素部件。在下面说明中，出于说明的目的，为提供对一个或多个实施例的透彻理解而阐明了多个特定细节。然而，无需这些特定细节也可以实践这些实施例是显然的。在其它示例中，为了便于描述一个或多个实施例，以方框图的形式示出了众所周知的结构和设备。

如该申请中所使用的，术语“组件”、“***”等想要指的是计算机相关实体，其为硬件、硬件和软件的组合、软件、或执行软件。例如，组件可以但不限于是在处理器上运行的处理过程、处理器、对象、可执行程序、执行线程、程序和/或计算机。一个或多个组件可以位于处理过程和/或执行线程中，并且一个组件可以位于一个计算机中和/或分布在两个或更多个计算机之间。这些组件还可以从存储有各种数据结构的各种计算机可读介质上执行。例如与具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件通过信号方式与本地***、分布***和/或通过诸如互联网的网络与其它***中的其它组件进行互动)的信号相一致，这些组件可以以本地和/或远程处理方式来进行通信。

此外，这里结合用户站说明了各种实施例。也可以将用户站称为***、用户单元、移动站、移动、远程站、接入点、基站、远程终端、接入终端、用户终端、用户代理或用户设备。用户站可以是蜂窝电话、无绳电话、会话初始化协议(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或连接到无线调制解调器上的其它处理设备。

此外，可以将这里描述的各个方面或特点实现为方法、装置、或使用标准编程和/或工程技术的制造品。这里所使用的术语“制造品”意思是包括任何计算机可读设备、载体或介质上可访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括但不限于磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带…)、光盘(例如，压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)…)、智能卡、以及闪存设备(例如，卡、棒、密钥驱动…)。

现在参考到各个图，图1示出了用于理解限制性重用和与之相关的资源分配的图100。限制性重用的一个方面是，基于所选择用户的信道质量来智能地配置由所选择用户重用的频率。参考CDMA***，可以出于切换目的为每个用户定义一个“活动集”。一个用户的活动集中的多个扇区通常对该用户在前向链路(FL)上的接收产生干扰，而该用户在反向链路(RL)上的传输干扰了扇区传输。通过避免用户的活动集中各个扇区的干扰，可以减少FL和RL上的干扰。仿真和分析显示出基于用户的活动集的频率重用分配算法以25％的带宽部分负荷产生了3.5dB的信号干扰噪声比(SINR)改善。

可以根据这里说明的各种实施例来改进无线网络中的调度器，以便通过限制性重用来利用SINR的改善。当处理话音传输业务时，话音容量常受到网络中最差用户的SINR的限制。因为话音用户将占用可用带宽的某个狭窄部分相对较长的持续时间，通过将静态频率重用集分配给该用户来获得容量改进，以便在整个呼叫持续时间内改善用户的SINR。然而，对于数据业务的情况，传统的静态限制性重用算法对适应“突发”数据业务(例如，间歇的业务等)和/或公平需求变化的业务不够灵活。当用户发送/接收突发业务时，传统***要求在具有不同的SINR、可用带宽以及所给负荷(例如，来自给定重用集上的其它用户)的频率集之间取折衷。如果需要为来自不同重用集的用户施加诸如相等服务等级(EGoS)或正比公平的公平准则，调度器可以更为复杂。

图100示出了一种简化情况，其中将通信带宽分为可以分配给多个扇区的七个频率，U₀到U₆，在这些频率上这些扇区可以发送和接收信息。在下面示例性的限制性重用算法中，为每个扇区分配一个0、1或2的值。以全部重用、1/3重用和2/3重用将网络中可用的总带宽分为7个频率集。然后，用一个3比特的二进制掩码来标记每个重用频率集，其中第i个位置的“1”表示其由值为i的扇区使用。例如，110表示2/3频率重用集，其由值为0和1的扇区使用，而值为2的扇区不使用。通过{111，110，101，011，100，010，001}来给出频率集{U₀，U₁，U₂，U₃，U₄，U₅，U₆}的标记。然而，要认识到可能会有其它标记习惯。例如，可以将三比特掩码的值用于标记频率集(例如，其中111表示频率集7，001表示频率集1，等等)。通过频率规划，用户可以通过使用1/3或2/3重用频率集来避免主要的干扰源。

在第三代网络中，可以由调度器来实现数据用户之间的公平性。在对用户的前向链路传输是时间复用的网络中，通常将具有最高调度度量的用户调度为在该调度时隙上进行传输。通常不仅基于公平度量还基于信道期望(channel desirability)来计算调度度量，以利用多用户分集(MUD)。例如，令λ_i表示用户i在特定窗口上的吞吐量，令μ_i和

分别表示用户I的瞬时和平均频谱效率。公平度量F_i给出如下：

对于EGoS调度器

$F_i=\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_i},---\left(1\right)$

以及对于正比公平调度器

$F_i=\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\μ}}}_i}{{\mathrm{\λ}}_i},---\left(2\right)$

信道期望度量给出如下：

$T_i=\frac{{\mathrm{\μ}}_i}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\μ}}}_i}.---\left(3\right)$

该调度度量可以计算为公平度量和信道期望度量的度量合成函数的输出。可以进一步将调度度量和其它QoS有关度量Q_i结合起来，以便做出最终的调度决定。在本发明中，仅使用了公平调度来说明该动态受限重用调度器的灵活性。在一个实施例中，合成函数是如下乘积：

S_i＝F_iT_i                  (4)

在另一个实施例中，该函数是下面给出的以两个指数α和β得到的每个度量的乘积：

$S_i={F_i}^{\mathrm{\α}}{T_i}^{\mathrm{\β}}---\left(5\right)$

而在另一个实施例中，该函数是下面给出的以两个指数α和β得到的每个度量的加权和：

$S_i=\mathrm{\α}{F_i}^{\mathrm{\α}}+\mathrm{\β}{T_i}^{\mathrm{\β}}---\left(6\right)$

而在另一个实施例中，该函数是下面给出的以两个指数α和β得到的加权度量的最大值：

$S_i=\max (a{F_i}^{\mathrm{\α}},b{T_i}^{\mathrm{\β}})---\left(7\right)$

图2是根据一个或多个实施例，使用限制性重用来动态分配网络资源的***200的示意图。将动态限制性重用调度器组件202可操作地连接到每个无线网络204的用户设备206上。无线网络204可以包括一个或多个基站、从一个或多个用户设备206发送和接收通信信号的收发机、等等。另外，正如本领域技术人员要认识到的，无线网络204还结合了多种多接入技术及其组合或其它任何适合的无线通信协议来为用户设备206提供通信服务。例如，可以将这些技术用于码分多址(CDMA)***、频分多址(FDMA)***、时分多址(TDMA)***、正交频分多址(OFDMA)***、交织(IFDMA)***、局域FDMA(LFDMA)***、空分多址(SDMA)***、准正交多址***、等等。IFDMA也称为分布式FDMA，并且LFDMA也称为窄带FDMA或经典FDMA。OFDMA***利用了正交频分复用(OFDM)。OFDM、IFDMA以及LFDMA将整个***带宽有效地分为多个(K个)正交频率子带。这些子带也称为音调、子载波、屉、等等。每个子带与可用数据进行调制的各自子载波相关联。OFDM在K个子带的所有子带或其子集上在频域中发送调制符号。IFDMA在均匀分布在K个子带间的子带上在时域中发送调制符号。LFDMA通常在相邻子带上在时域中发送调制符号。

例如，用户设备206可以是蜂窝电话、智能电话、PDA、膝上电脑、无线PC、或用户可以用来与无线网络204进行通信的其它任何适当通信设备。用户设备206也可以为无线网络204提供反馈，以便增强调度器性能。对于FL调度来说，用户设备206可以测量用户设备206处的信道和干扰状况，并明确地反馈给204和202。对于RL调度来说，可以基于206发送的导频直接在204处测量用户设备的信道状况以及不同正交源集上的干扰级别。可以将用户设备206的RL发送功率明确反馈给204和202。动态限制性重用调度器组件202是基于分组的调度器，其可以无需使用静态频率重用集，将频率重用作为EGoS和正比公平准则之外的调度量纲。为了便于将频率集分配给一个或多个用户设备206，动态限制性重用调度器组件202可以以与上面参考图1阐明的类似方式来确定调度度量。另外，动态限制性重用调度器组件202可以使用动态限制性重用算法来评估信道期望。如上所述，动态限制性重用调度器组件202可以评估公平准则以便确定F_i，当分配频率重用集时，可以用期望度量来补充该公平准则。对于各种实施例，可以定义两个信道期望度量，以允许限制性重用频率集的选择，如下所述。对于本文的剩余部分，为了易于理解，将说明动态限制性重用调度器的一个特定实施例，其中正交资源集是频率集。

图3是利用动态限制性重用调度技术对频率集进行基于分组的调度的***300的示意图。***300包括与无线网络304以及一个或多个用户设备306可操作地相关联的动态限制性重用调度器组件302，每个设备依次与其它设备可操作地相关联。动态限制性重用调度器组件302还包括信道评估组件308，用于调度在可用频率集上具有最佳相对信道条件的连接。另外，在给定连接的更期望频率集被占用的情况下，信道评估组件308可以延迟连接，稍后调度，从而为动态限制性重用调度器组件302提供了冲突解决功能。

另外动态限制性重用调度器组件302还包括频率分析仪310，其可以评估无线网络304中的总可用带宽，并且将该带宽解析为频率集。例如，在如图1所述的情况下，频率分析仪310可以将频率集分配给扇区进行重用，而排除其它频率。例如，这种分配可以是全部重用集、2/3重用集、1/3重用集、等等。

图4示出了根据这里所述的各个方面，基于信道期望和信道延迟对频率重用集进行动态限制性重用调度的***400。***400包括动态限制性重用调度器组件402，其与无线网络404和一个或多个用户设备406中的每一个可操作地相关联。动态限制性重用调度器组件402包括信道评估组件408，其调度在可用频率集上具有最佳相对信道状况的连接；以及频率分析仪410，其确定了在一个寻呼区内为扇区和/或用户设备分配频率的适当带宽分割。

信道评估组件408包括峰值组件412，其确定信道峰值期望以便调度连接；以及延迟组件414，其延迟对某些连接的调度，这些连接的更期望的频率集当前被全部调度。在没有限制性重用的***中，信道峰值组件只是瞬时信道状况和平均信道状况的函数。在限制性重用***中，信道峰值组件412和信道延迟组件414考虑了用户在不同频率集中所经受的不同干扰级别。例如，峰值组件412可以对信道峰值期望进行评估，使得对于每个频率集j来说，用户i的信道峰值期望因子如下：

$T_{i,j}=\frac{{\mathrm{\μ}}_{i,j}}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\μ}}}_i},---\left(8\right)$

其中μ_i，j是用户i在频率集j上的瞬时频谱效率，并且是用户i在所有限制性重用频率集上的平均频谱效率。平均频谱效率可以计算为每个限制性重用频率集U_j上滤波后的频谱效率

的代数平均，或计算为的加权平均，其中|U_j|表示U_j的大小。

用户i的总信道峰值期望因子给出如下：

T_i＝max_{j∈{自由频率集}}T_i，j，             (9)

其中在还未完全调度的非受限频率集上求最大值。例如，值为0的扇区的调度器可以将信道期望因子限制为在未完全调度的频率集上计算，而不是在011、010以及011集上进行计算。因子T_i反映了在相对于用户的平均信道质量的用户的最佳可用频率集上，该用户的瞬时信道期望。信道峰值期望因子T_i没有反映用户等待不可用的频率集变为可用的潜在好处。但是，这种好处可以通过信道延迟期望度量来定义。

延迟组件414可以确定第二个限制性重用信道期望度量，信道延迟期望，其定义如下：

当没有频率集被调度时，D_i，j中的分母可以由所有频率集上的最小频谱效率来代替。总延迟期望因子给出如下：

D_i＝max_{j∈{自由频率集}}D_i，k，     (11)

其中在未被完全调度的非受限频率集上求最大值。这样，可以将信道延迟期望定义为：所有自由频率集上的最大瞬时频谱效率和所有不可用频率集上的最大瞬时频谱效率之间的比率。

如果用乘积来组合这些量，则动态限制性重用调度器组件402使用的总体限制性重用调度度量可以是下列形式之一：

如上所述，合成函数也可以是诸如加权求和、最大化等其他函数。对于每个时隙，动态限制性重用调度器组件402可以对调度度量进行排序，并为顶端的用户分配该用户的所获频率集中的适当数目的子载波。然后，可以将该已调度的子载波排除在自由频率集以外，并且可以为还未被调度的用户重新计算度量。可以重复该过程，直到分配了所有的子载波。可以将该调度度量进一步与其它QoS有关度量Q_i组合，以做出最终调度决定。在这个方面，仅使用了公平度量来说明动态限制性重用调度器的灵活性。

图5是根据各个方面，对于具有足够强的信道状况的用户设备动态调节传输功耗的***500的示意图。该***500包括动态限制性重用调度器组件502、无线网络504以及一个或多个用户设备506，它们都彼此可操作地相关联，如上面参考前面各图的详细描述。动态限制性重用调度器组件502包括频率分析仪510以及信道评估组件508，信道评估组件508包括峰值组件512和延迟组件514。峰值组件512可以确定信道峰值期望度量，可以将其结合参考图4所描述的信道延迟期望度量用来确定总调度度量S_i，当为一个或多个用户设备506分配频率集时，动态限制性重用调度器组件502可以使用S_i。

动态限制性重用调度器组件502还包括低功率组件506，其至少部分基于与一个或多个用户设备506相关联的信道质量来实现功率节省。限制性重用可以引入由于每个扇区中的受限集引起的带宽部分负荷。例如，在图1中的图表100中，没有把011、010以及001集用于值为0的扇区中。动态限制性重用调度器502的低功率组件516可以以降低的功率在受限制端口集(port set)上向具有良好信道状况的用户设备506进行发送。以这种方式，可以避免带宽部分负荷的损失。为了允许全部重用，在没有限制性重用扇区值限制的情况下，对所有未被调度的频率集求等式(9)和(11)的值。另外，受限频率集的频谱效率可以考虑降低的传输功率。

图6是为用户提供多个重用频率集的***600的示意图。***600包括动态限制性重用调度器602，其具有信道评估组件608、频率分析仪610以及低功率组件616，该调度器与无线网络604和一个或多个用户设备606可操作地相关联。信道评估组件608包括为每个用户设备606确定信道峰值期望度量的峰值组件612和为每个分别的用户设备计算信道延迟期望度量的延迟组件614，然后限制性重用调度器602用这些度量来确定获胜的用户设备。然后，为获胜的用户设备分配所考虑的重用频率集。

动态限制性重用调度器602还包括分类器组件618，其放松与限制性重用调度有关的各种约束，并提供多个重用频率集分配。分类器组件618可以确保前一回合信道期望评估中已被分配了重用频率集的用户设备606不被从频率集判予的后续重复中排除出去。例如，当使用静态限制性重用调度器协议时，因为已经成功为该用户设备分配了重用频率集，所以通常可以将基于高的总信道期望得分(例如，信道峰值期望和延迟期望度量的函数)已被分配/判予重用频率集的用户设备排除在以后的频率分配重复之外。通过放松该排除限制，可以判予给定的用户设备606多个频率集。用户设备606的最终信道分配可以是在多个频率集上已为用户设备606分配的所有子载波的合并。此外，多个频率集分配可以为这样的用户提高峰值速率，这就会进而减少与通信传输相关联的延迟。

图7示出了无需将连接分配到静态频率重用集，进行通信频率重用集的基于分组的动态限制性重用调度的***700。***700包括与参考前面各图说明的***和/或组件相类似的多个组件，包括与无线网络704和一个或多个用户设备706可操作地连接的动态限制性重用调度器702。动态限制性重用调度器组件702还包括信道评估组件708，其在每个用户设备的基础上将总信道期望确定为由峰值组件712确定的信道峰值期望度量和由延迟组件714确定的信道延迟期望度量的函数。另外，如上面参考前面各图的详细描述，动态限制性重用调度器组件702包括评估无线网络704和/或其中各区域内的总可用带宽的频率分析仪710、对具有高质量连接的用户进行低功率传输的低功率组件716、以及进行多次重用频率集分配的分类器组件718。

另外，***700还可以包括存储器720，其可操作地连接到动态限制性重用调度器组件702并存储与信道期望算法、各个度量、可用频率集、用户设备频率分配等有关的信息、以及关于为一个或多个用户提供频率重用集的动态限制性重用调度的任何其它适当信息。可以将处理器722可操作地连接到动态限制性重用调度器组件702(和/或存储器720)，以分析有关公平标准、期望度量、频率重用等信息。要认识到处理器722可以是专用于分析和/或产生由动态限制性重用调度器组件702接收的信息的处理器、用于控制***700的一个或多个组件的处理器、和/或既分析和产生由动态限制性重用调度器组件702接收的信息还控制***700的一个或多个组件的处理器。

另外，存储器720可以存储关于产生频率分配、各个度量等的协议，使得***700可以用所存储的协议和/或算法获得这里所描述的动态限制性重用频率跳跃。要认识到这里描述的数据存储(例如，存储器)组件可以是易失性存储器或非易失性存储器，还可以包括易失性和非易失性存储器两种。通过说明而并非限制的方式，非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦写ROM(EEPROM)、或闪存。易失性存储器可以包括作为外部高速缓冲存储器的随机访问存储器(RAM)。通过说明而非限制的方式，RAM可以是诸如同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双倍数据速率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步连接DRAM(SLDRAM)、以及直接Rambus RAM(DRRAM)的诸多可用形式。对象***和方法的存储器720旨在包括这些和任何其它适当类型的存储器，而并非受限制于这些存储器。

图8是基于对用户设备的信道期望度量的评估将频率重用集分配给用户设备的***800的示意图。***800包括与无线网络804和一个或多个用户设备806可操作地连接的动态限制性重用调度器802。动态限制性重用调度器802与调度器702相似，其中它包括确定与频率集分配相关的各种度量的信道评估组件808，以及评估总可用带宽量并产生参考图1详细描述的多个频率重用子集的频率分析仪810，可以将频率重用子集分配给各用户设备806，以减少无线网络804的一个或多个扇区中的用户设备806和基站塔传输之间的干扰。另外，动态限制性重用调度器802包括一旦确定一个或多个用户设备806具有足够强信道质量(例如，足够的资源)就以低功率将信号发送给一个或多个用户设备806的低功率组件816，以及可选地将已被已分配了一个或多个频率重用集的用户设备806包括在仍请求分配的用户组中的分类器组件818，其允许一个用户赢得多个频率集，这便于增加用户的峰值传输速率同时减少信道延迟。信道评估组件808包括为每个用户设备806评估信道峰值期望度量的峰值组件812，以及评估信道延迟期望度量以确定是否应该延迟信道连接的延迟组件814，可以使用这两个度量中的任一个或两者，结合由限制性重用调度器802导出的公平度量，来识别可以被分配频率重用集的获胜用户设备806。

另外，***800可以包括上面参考图7所详述的存储器820和处理器822。此外，AI组件824可以与动态限制性重用调度器组件802可操作地相关联，并且可以推断出有关信道连接质量，在后面的分配回合中包含/排除获胜的用户设备806，是否期望信道延迟(例如，由于缺乏可用频率重用集，…)，等等。如这里所使用的，术语“推导”或“推断”通常指的是，根据经由事件和/或数据捕获的观察结果来推论或推断***、环境和/或用户的状态的过程。可以使用推断来识别特定的上下文或动作，或者例如，可以产生各个状态的概率分布。该推断可以是概率性的，就是说，基于对数据或事件的考虑，计算感兴趣状态的概率分布。推断也可以指的是用于根据一组事件和/或数据组成更高级别事件的技术。这种推断从一组观察到的事件和/或存储的事件数据构建出新的事件或动作，无论这组事件是否在时间上紧密关联，也无论这些事件和数据是否来自一个或几个事件或数据源。

根据一个示例，至少部分地基于如可用的频率集、用户设备806的总数、信道期望度量、用户设备资源请求等等，AI组件824可以推导出适合的频率重用集分配。根据该示例，可以确定用户设备806具有足够的、诸如带宽等的传输资源分配，从而不考虑该用户设备806的高的度量得分或诸如此类，来判定从资源分配中排除该用户设备。结合处理器814和/或存储器812，AI组件824可以推断应该在本轮频率分配回合中排除这种用户设备。在这种情况下，AI组件824可以以可能的最有效率的方式来进行资源分配，从而最有效率地进行带宽分配和重用、减少传输成本等等。要认识到前面例子本质上是说明性的，并非要限制AI组件824所做推断的范围或者限制AI组件824做出这些推断所用的方式。

参考图9-11，说明了涉及产生补充***资源分配的方法。例如，这些方法可以涉及在OFDM环境、OFDMA环境、CDMA环境、TDMA环境或者任何其它适当的无线环境中基于分组的动态限制性重用调度。同时，出于简化说明目的，将这些方法表示和说明为一系列动作，要理解或认识到这些方法不受限制于动作的次序，如这里所示和所描述的，根据一个或多个实施例，某些动作会以不同的顺序发生和/或与其它动作同时发生。例如，本领域的技术人员将会理解和认识到可以将一种方法可替换地表示为一系列相关的状态或事件，诸如状态图。此外，根据一个或多个实施例，实现一种方法并不一定需要所有示出的动作。

图9示出了根据多种实施例，用于为无线网络中的用户设备提供动态频率重用集分配的方法900。在902处，可以为网络区域中的所有用户设备的集合或其子集中的每个用户设备确定信道峰值期望度量T_i。例如，可以用上面参考图4描述的等式(8)和(9)来为每个用户设备推出峰值期望度量。在904处，可以结合上面参考图4描述的等式(10)和(11)来为每个用户设备评估信道延迟期望度量D_i。一旦为该集合中的所有用户设备计算了这些度量，可以如参考图1所描述的，将该用户设备的两个度量中的一个或两者乘以公平度量F_i，从而在906处使用等式(12)确定总信道期望度量S_i。一旦为该集合中的每个用户设备导出总信道期望度量，就可以在908处识别出获胜的用户设备(例如，具有最高S_i值的用户设备)。

在910处，对于每个时隙，可以为获胜的用户设备分配该用户设备的获胜频率集中的适当数量的子载波。在912处，然后可以将所调度的子载波从自由频率集中排除出去，并且方法900可以回到902，其中可以为还未经调度的用户设备重新计算各个度量。可以重复方法900，直到分配了所有的子载波。以这种方式，无需将连接分配到静态频率重用集，方法900可以提供频率集的基于分组的动态限制性重用调度。

图10示出了根据多个实施例，用于动态调度频率重用集分配和减少资源浪费的方法1000。在1002处，可以为在无线网络上进行通信的一组用户设备中的每个用户设备计算总调度度量S_i。该度量S_i可以是几个度量的函数，如上参考图1-4和等式(1)-(12)所述。在1004处，对于每个度量计算的回合可以识别出一个获胜的用户设备。在1006处，为该用户设备分配其获胜频率集中的适当数量的子载波。在1008处，可以排除获胜的用户设备(例如，从用户设备列表中移除)，从而确保在以后重复方法1000期间其它用户设备可以获得频率分配。该方法可以回到1002以便进一步重复，直到为该组所有用户设备都分配了频率集和/或子载波集。

在1010处，可以评估信道状况，并且如果条件允许，在1012处可以在受限端口集中用低功率来对具有良好信道状况的用户设备进行传输，以减轻因该受限集引起的带宽部分负荷。为了允许全部重用，在没有参考图1所描述的限制性重用值限制的情况下，可以在未被调度的所有频率集上计算等式(4-7)和(9)。以这种方式，方法1000可以减少功耗，从而减轻传输成本。

图11示出了在允许用户设备获得多个频率集时，用于为无线通信环境中的用户设备动态分配频率重用集的方法1100。在1102处，可以为一个网络区域内的一组用户设备或其子组中的每个用户设备确定信道峰值期望度量T_i。可以用上面参考图4描述的等式(8)和(9)为每个用户设备导出信道峰值期望度量。在1104处，可以结合也参考图4所描述的等式(10)和(11)来为每个用户设备评估信道延迟期望度量。一旦为该组中的所有用户设备计算出了这些度量，可以如参考图1所描述的，对于用户设备用等式(12)将这两个度量中的一个或两者乘以公平度量F_i，以在1106处确定总信道期望度量S_i。一旦为该组中的每个用户设备导出了总信道期望度量，可以在1108处识别出获胜的用户设备(例如，具有最高S_i值的用户设备)。

在1110处，对于每个时隙，可以为获胜的用户设备分配该用户设备的获胜频率集中的适当数量的子载波。为了允许用户设备赢得多个频率集，在1112处可以将获胜的用户设备包括进未被调度的用户设备的剩余列表中。这样，如果在1110处的频率集分配还不充足，使得获胜的设备可以在后续的调度回合中潜在地具有最高总调度度量得分，然后可以允许该用户设备获得后续的频率集分配。然后，方法1100可以回到1102，以用于进一步重复动态调度。用户设备最终的信道分配可以是经过多次频率集分配回合后用户设备赢得的所有子载波的合并，这可以提高该用户设备的通信的峰值速率，同时减少延迟。

图12示出了示例性无线通信***1200。为了简化，该无线通信***1200描述了一个基站和一个终端。然而，要认识到该***可以包括多于一个基站和/或多于一个终端，其中与下面所描述的示例性基站和/或终端相比，额外附加的基站和/或终端实际上可以是与之相同或不同的。另外，要认识到基站和/或终端可以使用这里描述的多个***(图1-8)和/或多个方法(图9-11)，以便它们之间进行无线通信。

现在参考图12，在下行链路上，在接入点1205处发送(TX)数据处理器1210接收、格式化、编码、交织以及调制(或符号映射)业务数据，并提供调制符号(“数据符号”)。OFDM调制器1215接收并处理数据符号和导频符号，并提供了OFDM符号流。OFDM调制器1220将数据和导频符号复用在适当的子带上，为每个未使用的子带提供零信号值，并且在每个OFDM符号周期内为N个子带获得一组N个发送符号。每个发送符号可以是数据符号、导频符号或者零信号值。在每个OFDM符号周期内可以连续地发送导频符号。可替换地，可以对导频符号进行时分复用(TDM)、频分复用(FDM)、或码分复用(CDM)。OFDM调制器1220可以用N点IFFT将每组N个发送符号变换到时域，以获得包括N个时域码片的“变换后的”符号。OFDM调制器1220通常重复每个变换后符号的一部分，以获得相应的OFDM符号。该重复部分已知被称为循环前缀，其用于对抗无线信道中的延迟扩展。

发射机单元(TMTR)1220接收OFDM符号流，并将其转换为一个或多个模拟信号，并且进一步调整(例如，放大、滤波以及频率上变换)这些模拟信号，以产生适合在无线信道上传输的下行链路信号。然后通过天线1225将下行链路信号发送给终端。在终端1230处，天线1235接收该下行链路信号，并为接收机单元(RCVR)1240提供接收信号。接收机单元1240对接收到的信号进行调整(例如，滤波、放大和频率下变换)，并且对调整后的信号进行数字化，以获得采样。OFDM解调器1245将附加在每个OFDM符号上的循环前缀去掉，用N点FFT将每个接收的变换后的符号变换到频域，在每个OFDM符号周期获得N个子带的N个接收符号，并将接收到的导频符号提供给处理器1250，用于信道估计。OFDM解调器1245还从处理器1250接收对于下行链路的频率响应估计，并对接收到的数据符号进行数据解调，以获得数据符号估计(其是发送的数据符号的估计)，并将数据符号估计提供给RX数据处理器1255，其对数据符号估计进行解调(即，符号反映射)、解交织、以及解码，以恢复所发送的业务数据。由OFDM解调器1245和RX数据处理器1255进行的处理分别与接入点1200处OFDM调制器1215和TX数据处理器1210进行的处理互补。

在上行链路上，TX数据处理器1260对业务数据进行处理并提供数据符号。OFDM调制器1265接收数据符号，并将其与导频符号进行复用，进行OFDM调制，并提供OFDM符号流。可以在已分配给终端1230的用于导频传输的子带上发送导频符号，其中用于上行链路的导频子带数目可以与用于下行链路的导频子带数目相同或不同。然后，发射机单元1270接收并处理OFDM符号流，以产生通过天线1235发送给接入点1210的上行链路信号。

在接入点1210处，通过天线1225接收来自终端1230的上行链路信号，并通过接收机单元1275对其进行处理以获得采样。然后，OFDM解调器1280对这些采样进行处理，并提供所接收的上行链路的导频符号和数据符号估计。RX数据处理器1285对数据符号估计进行处理，以恢复由终端1235发送的业务数据。处理器1290对在上行链路上进行发送的每个活跃终端进行信道估计。多个终端可以在它们各自分配的导频子带集上在上行链路上同时发送导频，其中这些导频子带集可以相互交织。

处理器1290和1250分别指挥(例如，控制、协调、管理等等)接入点1210和终端1235处的操作。可以将各个处理器1290和1250与存储了程序代码和数据的存储器单元(未示出)相关联。处理器1290和1250也可以进行计算，来分别导出上行链路和下行链路的频率和脉冲响应估计。

对于多址OFDM***(例如，正交频分多址(OFDMA)***)，多个终端可以在上行链路上同时进行发送。对于这种***，不同终端之间可以共享导频子带。在每个终端的导频子带跨越整个操作带宽(可能除了带宽边界以外)的情况下，可以使用信道估计技术。这种导频子带结构将有望为每个终端获得频率分集。可以通过各种方式来实现这里描述的这些技术。例如，可以用硬件、软件、或二者组合来实现这些技术。对于硬件实现来说，可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、其它设计用于实现这里描述的功能的电子单元、或它们的组合中实现用于信道估计的处理单元。对于软件来说，可以用实现这里所述功能的模块(例如，过程、函数等等)来实现。可以将软件代码存储在存储器单元中，并由处理器1290和1250来执行。

上面所进行的描述包括了一个或多个实施例的示例。当然，不可能为说明前面所提到的实施例，对每种能想到的组件和方法的组合都进行说明，但是本领域的一般技术人员可以认识到各种实施例的许多其它组合和改变都是有可能的。因此，所描述的实施例旨在包涵落在所附权利要求的精神和范围内的所有这种改变、修改和变形。此外，对于在详细说明或权利要求中使用的术语“包含(include)”来说，该术语旨在以与术语“包括(comprise)”相同的方式来表示开放式的，如“包括(comprise)”在作为权利要求中的过渡词被解释的那样。

Claims (23)

1.一种对由用户设备重用的频率集进行动态调度以减少小区间干扰的方法，包括：

为无线通信区域中的每个用户设备确定公平度量；

为每个用户设备确定总信道峰值期望度量，该总信道峰值期望度量反映了在相对于用户设备的平均信道质量的用户设备的最佳可用频率集上的瞬时信道期望；以及；

为每个用户设备确定总调度度量，所述总调度度量是所述总信道峰值期望度量和信道延迟期望度量中的一个或二者与所述公平度量的乘积；

其中所述信道延迟期望度量是所有自由频率集上的最大瞬时频谱效率和所有不可用频率集上的最大瞬时频谱效率之间的比率。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：将具有最高总调度度量得分的用户设备识别为获胜用户设备。

3.如权利要求2所述的方法，还包括：判予频率集给所述获胜用户设备。

4.如权利要求3所述的方法，还包括：在将所述频率集判予所述获胜用户设备之后，重复权利要求3的所述方法，直到为所有用户设备分配了频率集。

5.如权利要求4所述的方法，将频率集分配的每次重复中的所述获胜用户设备从后续重复中排除出去，以允许为所有用户设备分配频率集。

6.如权利要求4所述的方法，将频率集分配的每次重复中的所述获胜用户设备包括进后续重复中，以允许获胜用户设备获得多个频率集分配。

7.如权利要求1所述的方法，为给定用户确定所述公平度量包括：使用相同服务级别协议来计算所述公平度量。

8.如权利要求1所述的方法，为给定用户确定所述公平度量包括：使用正比公平调度器协议来计算所述公平度量。

9.在无线网络环境中进行动态限制性重用频率调度的***，包括：

限制性重用调度组件，其为所述无线网络环境中的每个用户设备确定总调度度量；

峰值组件，其为每个用户设备确定总信道峰值期望度量，其中该总信道峰值期望度量反映了在相对于用户设备的平均信道质量的用户设备的最佳可用频率集上的瞬时信道期望；以及

延迟组件，其为每个用户设备确定信道延迟期望度量，所述信道延迟期望度量是所有自由频率集上的最大瞬时频谱效率和所有不可用频率集上的最大瞬时频谱效率之间的比率；其中

所述限制性重用调度组件基于相同服务级别协议和正比公平调度器协议中的至少一个来为每个用户设备确定公平度量；

所述总调度度量是所述总信道峰值期望度量和所述信道延迟期望度量中至少一个与所述公平度量的乘积。

10.如权利要求9所述的***，所述限制性重用调度组件将相对于所述无线网络中所有其它用户设备具有最高总调度度量得分的用户设备指定为获胜用户设备。

11.如权利要求10所述的***，所述限制性重用调度组件将一个频率集判予所述获胜用户设备，该频率集包括足以满足所述获胜用户设备频率需求的一个或多个子载波。

12.如权利要求9所述的***，还包括低功率组件，其为用户设备评估信道质量，并且当所述信道质量足够高时以低功率发送信号。

13.如权利要求9所述的***，还包括分类器组件，其确定是否将获胜用户设备从后续的频率集分配中排除出去。

14.如权利要求13所述的***，当希望所有用户设备依次接收到频率集分配时，所述分类器组件将所述获胜用户设备从频率集分配的后续重复中排除出去。

15.如权利要求13所述的***，当希望一个设备接收到多个频率集分配时，所述分类器组件将所述获胜用户设备包括进频率集分配的后续重复中。

16.在无线通信环境中为用户设备调度频率分配的装置，包括：

用于为所述通信环境中的每个用户设备确定公平度量的模块；

用于为每个用户设备确定总信道峰值期望度量的模块，其中该总信道峰值期望度量反映了在相对于用户设备的平均信道质量的用户设备的最佳可用频率集上的瞬时信道期望；

用于为每个设备确定信道延迟期望度量的模块，其中所述信道延迟期望度量是所有自由频率集上的最大瞬时频谱效率和所有不可用频率集上的最大瞬时频谱效率之间的比率；以及

用于为每个设备确定总调度度量得分的模块，所述总调度度量得分是所述总信道峰值期望度量和所述信道延迟期望度量中的一个或两者与所述公平度量的乘积。

17.如权利要求16所述的装置，还包括用于将相对于所述无线环境中所有其他用户的总调度度量得分具有最高总调度度量得分的用户设备识别为获胜用户设备的模块。

18.如权利要求17所述的装置，将包括一个或多个子载波的频率集判予所述获胜用户设备。

19.如权利要求18所述的装置，还包括用于将所述获胜用户设备从频率集分配的后续回合中排除出去，以确保将频率集依次判予所有用户设备的模块。

20.如权利要求18所述的装置，还包括用于将所述获胜设备包括进资源分配的后续回合中，以允许所述获胜用户设备获得多个频率集的模块。

21.如权利要求16所述的装置，所述用于确定所述公平度量的模块使用相同服务级别协议。

22.如权利要求16所述的装置，所述用于确定所述公平度量的模块使用正比公平协议。

23.一种用于在无线通信网络区域内进行动态频率集调度的方法，包括：

为所述网络区域内多个用户设备中的每个用户设备评估公平度量、总信道峰值期望度量以及信道延迟期望度量中的每一个，其中所述信道延迟期望度量是所有自由频率集上的最大瞬时频谱效率和所有不可用频率集上的最大瞬时频谱效率之间的比率；

基于所述总信道峰值期望度量和所述信道延迟期望度量中的至少一个与所述公平度量，来确定每个用户设备的总调度度量得分；以及

将一个频率集判予相对于所述网络区域内其他用户设备具有最高总调度度量的用户设备。

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