DE60104812T2

DE60104812T2 - System zur betriebsmittelzuweisung in einem telekommunikationssystem

Info

Publication number: DE60104812T2
Application number: DE60104812T
Authority: DE
Inventors: K. Rajesh PANKAJ
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2001-01-08
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2021-01-09
Also published as: ATE273602T1; AU2772901A; EP2309696A1; US20020061007A1; KR100928459B1; HK1052608B; BR0107462A; JP4559008B2; EP1245127B1; TW507462B; KR20020064985A; JP2003520523A; EP1245127A1; CN1819701A; HK1052608A1; EP1475987A1; CN1247043C; DE60104812D1; US6993006B2; WO2001052588A1

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationssysteme. Insbesondere richten sich die Ausführungsbeispiele auf die Vergabe von Kommunikationsressourcen unter einer Vielzahl von Teilnehmern eines Kommunikationssystems.
2. Verwandte Techniken
Mehrere Lösungen wurden vorgestellt, um das Problem der Vergabe beschränkter Kommunikationsressourcen, die von einem einzelnen Knoten in einem Kommunikationssystem vorgesehen werden, zwischen einer Vielzahl von Teilnehmern zu adressieren. Es ist ein Ziel solcher Systeme, ausreichende Ressourcen an den Knoten (Nodes) vorzusehen, um die Anforderungen aller Teilnehmer zu erfüllen und gleichzeitig Kosten zu minimieren. Demgemäß sind solche Systeme typischerweise mit dem Ziel konstruiert, Ressourcen unter den verschiedenen Teilnehmern effizient zu zuweisen bzw. zu vergeben.
Verschiedene Systeme haben ein Frequenzmultiplexvielfachzugriffs-(Frequency Division Multiple Access = FDMA)Schema implementiert, das Ressourcen gleichzeitig an jeden der Teilnehmer vergibt. Ein Kommunikationsknoten in solchen Systemen hat typischerweise eine begrenzte Bandbreite entweder fürs Senden von Information an oder Empfangen von Informationen von jedem Teilnehmer in dem Netzwerk zu einem beliebigen Zeitpunkt. Dieses Schema beinhaltet typischerweise das Zuweisen bestimmter Teile der Gesamtbandbreite an individuelle Teilnehmer. Während ein solches Schema für Systeme, in denen Teilnehmer ununterbrochene Kommunikation mit dem Kommunikationsknoten benötigen, effektiv sein kann, kann eine bessere Verwendung der Gesamtbandbreite erreicht werden wenn eine solche konstante, ununterbrochene Kommunikation nicht gefordert ist.
Andere Schemen zur Zuweisung von Kommunikationsressourcen eines einzelnen Kommunikationsknotens unter einer Vielzahl von Teilnehmern beinhaltet Zeitmultiplexvielfachzugriffs-(Time Division Multiple Access = TDMA)Schemata. Diese TDMA-Schemata sind besonders effektiv bei der Zuweisung der begrenzten Bandbreitenressourcen eines einzelnen Kommunikationsknotens unter einer Vielzahl von Teilnehmern, die nicht eine konstante ununterbrochene Kommunikation mit dem einzelnen Kommunikationsknoten verlangen. TDMA-Schemata weise typischerweise die gesamte Bandbreite des einzelnen Kommunikationsknotens an jeden der Teilnehmer an zugewiesenen bzw. bestimmten Zeitintervallen zu. In einem drahtlosen Kommunikationssystem, das ein Codemultiplexvielfachzugriffs- bzw. CDMA-Schema verwendet, kann dies dadurch erreicht werden, dass an jede der Teilnehmereinheiten alle Codekanäle zu bestimmten bzw. zugewiesenen Zeitintervallen auf einer Zeitmultiplexbasis zugeschrieben werden. Der Kommunikationsknoten implementiert die individuelle Trägerfrequenz oder Kanalcode, der dem Teilnehmer zugeordnet ist, um eine exklusive bzw. ausschließliche Kommunikation mit dem Teilnehmer zu ermöglichen. Die TDMA-Schemata können ebenso in Überlandleitungssystemen implementiert werden, und zwar mittels physikalischer Kontaktrelaisschaltung oder Paketschaltung.
TDMA-Systeme vergeben typischer Weise gleichlange Zeitintervalle an jeden Teilnehmer und zwar auf eine „round robin" bzw. „reihum" Art und Weise. Dies kann in einer Minderausnutzung bestimmter Zeitintervalle durch bestimmte Teilnehmer resultieren. Ähnlich können andere Teilnehmer Kommunikationsressourcenanforderungen besitzen, die über das zu diesem Zeitintervall hinausgehen, was diese Teilnehmer in einer unterversorgten Situation zurücklässt. Der Systembetreiber hat dann die Wahl entweder Kosten hinsichtlich der Erhöhung der Bandbreite des Knotens zu verursachen, um sicherzustellen, dass keiner der Teilnehmer unterversorgt ist oder er erlaubt es, dass die unterversorgten Teilnehmer weiterhin unterversorgt werden. Ein anderes Verfahren für die Vergabe von Ressourcen an Teilnehmer gemäß Prioritäten ist in der US 5,923,650 offenbart.
Demgemäß gibt es einen Bedarf ein System und Verfahren für die effiziente und faire Vergabe von Kommunikationsressourcen unter Teilnehmern eines Kommunikationssystems, und zwar gemäß einer Netzstrategie (network policy), hinsichtlich der Zuweisung von Kommunikationsressourcen unter Teilnehmern vorzusehen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Ziel eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist es, ein System und Verfahren für die Vergabe einer endlichen Ressource eines Kommunikationssystems unter einer Vielzahl von Teilnehmern vorzusehen.
Ein weiteres Ziel eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist es, ein System und Verfahren für die Vergabe von Datenübertragungsressourcen unter einer Vielzahl von Teilnehmern, die variierende Kapazitäten für den Datenempfang besitzen, vorzusehen.
Es ist ein weiteres Ziel eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, ein System und Verfahren für die optimale Vergabe von Datenübertragungsressourcen unter einer Vielzahl von Teilnehmern vorzusehen, und zwar im Zusammenhang mit einem Fairnesskriterium gemäß einer Netzwerkstrategie.
Es ist ein weiteres Ziel eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, ein System und Verfahren für die Vergabe von Datenübertragungsressourcen einer Basisstation unter einer Vielzahl von entfernten Stationen in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk vorzusehen.
Es ist noch ein weiteres Ziel eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, ein System und Verfahren für die Verbesserung der Effizienz von Datenübertragungen an eine Vielzahl von Teilnehmern in einem Datenübertragungsnetzwerk mit variabler Rate vorzusehen, und zwar durch Vergabe von Übertragungsressourcen an jeden individuellen Teilnehmer basierend auf der Rate, mit der der Teilnehmer übertragene Daten empfangen kann.
Kurz beschrieben, ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung richtet sich auf einen Ressourcenplaner in einem Kommunikationssystem, das einen gemeinsamen Knoten und eine Vielzahl von Kundenknoten, die dem gemeinsamen Knoten zugeordnet sind, beinhaltet. Der gemeinsame Knoten ist zu einem beliebigen bestimmten Serviceintervall in der Lage, eine endliche bzw. begrenzte Ressource, die von einem oder mehreren angebundenen (engaging) Kundenknoten wahrgenommen werden soll, vorzusehen, und zwar unter Ausschluss jeglicher verbleibender Kundenknoten. Der Ressourcenplaner beinhaltet Folgendes: eine Logik zur Beibehaltung einer Gewichtung oder Bewertung, die jedem der Kundenknoten zugeordnet ist, eine Logik zum Auswählen einer oder mehrerer der verbleibenden Kundenknoten, um die begrenzte Ressource in einem nachfolgenden Serviceintervall an sich zu ziehen bzw. wahrzunehmen, und zwar basierend auf einem Vergleich der Gewichtung, die jedem der ausgewählten Kundenknoten zugeordnet ist, und der jeweiligen Gewichtungen, die den anderen verbleibenden Kundenknoten zugeordnet sind, und eine Logik zur Veränderung der Gewichtungen, die den Kundenknoten zugeordnet sind, um eine optimale Vergabe der endlichen Ressource gemäß einem Fairnesskriterium zu bewirken.
Der Ressourcenplaner kann die Gewichtungen, die jedem Kundenknoten zugeordnet sind, basierend auf der augenblicklichen Rate, mit der der Kundenknoten Daten von dem gemeinsamen Knoten empfangen kann, führen. Der Ressourcenplaner kann dann Übertragung zu Kundenknoten, die höhere Raten für den Datenempfang besitzen, favorisieren. Durch Beibehalten einer Gewichtung, die jedem der Kundenknoten zugeordnet ist, und durch Auswählen individueller Kundenknoten, damit diese den gemeinsamen Knoten an sich ziehen, kann der Planer optimal Ressourcen an die Kundenknoten vergeben, und zwar unter Einbeziehung eines Fairnesskriteriums.
In dem Ausführungsbeispiel, in dem der gemeinsame Knoten Datenübertragungsressourcen an die Kundenknoten vorsieht, kann der Planer z. B. Gewichtungen an die individuellen Kundenknoten anlegen, um so solche Kundenknoten, die in der Lage sind Daten mit höheren Raten zu empfangen, zu favorisieren. Solch eine Gewichtung tendiert dazu, den Gesamtdatendurchsatz des gemeinsamen Knotens zu verbessern. In einem anderen Ausführungsbeispiel werden die Gewichtungen auf eine Art und Weise angelegt, so dass der Planer ebenfalls im Einklang steht mit dem Fairnesskriterium.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren für die Vergabe einer begrenzten Ressource in einem Kommunikationssystem vorgesehen, wobei das Kommunikationssystem einen gemeinsamen Knoten und eine Vielzahl von Kundenknoten, die dem gemeinsamen Knoten zugeordnet sind, aufweist, wobei jeder der Kundenknoten eine angefragte Datenrate besitzt, und wobei während eines bestimmten Serviceintervalls der gemeinsame Knoten die begrenzte Ressource an einen der Kundenknoten unter Ausschluss aller verbleibenden Kundenknoten vergibt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Beibehalten bzw. Führen eines Satzes von Gewichtungen, wobei eine Gewichtung einem jeden der Kundenknoten entspricht; Identifizieren einer Minimalgewichtung M aus dem Satz von Gewichtungen; Identifizieren eines Teilsatzes der Kundenknoten, die Gewichtungen von weniger als oder gleich der Summe von M und eines Versatzes K besitzen; Bestimmen eines Erwünschtheitsmetrikwertes für jeden Kundenknoten in dem Teilsatz; Auswählen, aus dem Teilsatz, eines am meisten gewünschten Kundenknotens mit dem höchsten Erwünschtheitsmetrikwert; Austauschen von Daten zwischen dem gemeinsamen Knoten und dem am meisten erwünschten Kundenknoten durch bzw. über die beschränkte Ressource und mit der Datenrate, die dem am meisten erwünschten Kundenknoten zugeordnet ist; und Verändern des Satzes von Gewichtungen basierend auf den am meisten erwünschten Kundenknoten und der Datenrate, die dem am meisten erwünschten Kundenknoten zugeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine drahtlose Sendervorrichtung vorgesehen, die Folgendes aufweist: mindestens eine Antenne zum Empfangen von angeforderten Datenratensignalen von jedem einer Vielzahl von Kundenknoten und zum Lenken von Informationssignalen an die Vielzahl von Kundenknoten; ein Kanalelement zum Modulieren eines Datensignals für die Übertragung durch die zumindest eine Antenne an jeden der Vielzahl von Kundenknoten; und einen Kanalplaner zum Beibehalten eines Satzes von Gewichtungen entsprechend eines jeden der Kundenknoten, zum Identifizieren einer Minimalgewichtung M aus dem Satz von Gewichtungen, zum Identifizieren eines Teilsatzes der Kundenknoten mit Gewichtungen von weniger als oder gleich der Summe von M und eines Versatzes K, Bestimmen eines Erwünschtheitsmetrikwertes für jeden Kundenknoten in dem Teilsatz, Auswählen aus dem Teilsatz einer am meisten erwünschten Kundenknoten mit dem höchsten Erwünschtheitsmetrikwert, zum Vor sehen von Informationen entsprechend an den am meisten erwünschten Kundenknoten an das Kanalelement, und Aktualisieren des Satzes von Gewichtungen.
Während die Ausführungsbeispiele, die hierin offenbart sind, auf Verfahren und Systeme zur Vergabe von Datenübertragungsressourcen an Teilnehmer über einen Vorwärtskanal in einem Datenservicenetzwerk gerichtet sind, besitzen die Grundprinzipien größere Anwendungsmöglichkeiten bei der Vergabe von Ressourcen unter Elementen im Kommunikationssystem im Allgemeinen. Die offenbarten Ausführungsbeispiele sind daher nur beispielhaft und sollen den Rahmen der Ansprüche nicht begrenzen. Zum Beispiel sind die hierin beschriebenen Prinzipien auf Kommunikationsnetzwerke anwendbar, in denen die Kundenknoten miteinander im Wettstreit liegen hinsichtlich der Fähigkeit Daten über einen gemeinsamen Knoten durch einen begrenzten Rückwärtsübertragungskanal zu senden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt ein Kommunikationsnetzwerk gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2a zeigt ein Blockdiagramm eines Basisstationscontrollers und einer Basisstationsvorrichtung, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konfiguriert sind.
2b zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung einer entfernten Station, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist.
3 zeigt ein Flussdiagramm, das die Ausführung eines Planungsalgorithmuses in einem Ausführungsbeispiel des Kanalplaners, der in der 2 gezeigt ist, darstellt.
4 zeigt ein Diagramm, das das Timing der Ausführung eines Ausführungsbeispiels des Planungsalgorithmuses, das in der 3 gezeigt ist, darstellt.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Prozesses zur Aktualisierung der Gewichtungen für eine ausgewählte Warteschlange in dem Ausführungsbeispiel, identifiziert in der 3.
6a–6c zeigen ein Flussdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel des Prozesses für die Auswahl einer Warteschlange für den Empfang von Datenübertragungen in einem Serviceintervall identifiziert in der 3, darstellt.
7a–7d zeigen ein Flussdiagramm, das ein zweites Ausführungsbeispiel des Prozesses für die Auswahl einer Warteschlange zum Empfangen von Datenübertragungen in einem Serviceintervall, identifiziert in 3, darstellt.
8a und 8b zeigen ein Flussdiagramm, das ein drittes Ausführungsbeispiel des Prozesses für die Auswahl einer Warteschlange zum Empfangen von Datenübertragungen in einem Serviceintervall, identifiziert in 3, zeigen.
9 zeigt ein Highlevel-Flussdiagramm, das einen alternativen Prozess für das Aktualisieren der Gewichtungen für eine Warteschlange in dem Ausführungsbeispiel, identifiziert in 3, darstellt.
10 zeigt ein detailliertes Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Prozesses, der in der 9 gezeigt ist.
11a–11b sind Blockdiagramme der beispielhaften Vorwärtsverbindungsarchitektur der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung richten sich auf ein System und Vorrichtungen für die Vergabe von Ressourcen unter einer Vielzahl von Teilnehmern eines Kommunikationsnetzwerkes, die über einen einzelnen Kommunikationsknoten versorgt werden. In individuellen, diskreten Übertragungsintervallen, oder „Serviceintervallen" bzw. „Dienstintervallen", ziehen individuelle Teilnehmer eine begrenzte Ressource des Kommunikationsknotens unter Ausschluss aller anderen Teilnehmer an sich. Die individuellen Teilnehmer werden ausgewählt, um die endliche Ressource basierend auf einer Gewichtung oder einer Bewertung, die den individuellen Teilnehmern zugeordnet ist, an sich zu ziehen. Veränderungen in einer Gewichtung, die einem individuellen Teilnehmer zugeordnet ist, werden bevorzugter Weise auf eine augenblickliche Rate, mit der der individuelle Teilnehmer in der Lage ist, die begrenzte Ressource zu konsumieren, basiert.
Bezug nehmend auf die Figuren, repräsentiert 1 ein beispielhaftes Kommunikationssystem mit variabler Rate. Ein solches System ist in der U.S. Patentanmeldung 08/963,386, betitelt, „Method and Apparatus for High Rate Packet Data Transmission", eingereicht am 3. November 1997, die Qualcomm Inc. zugewiesen ist und durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, beschrieben. Das Kommunikationssystem mit variabler Rate weist mehrere Zellen 2a–2g auf. Jede Zelle 2 wird durch eine entsprechende Basisstation 4 versorgt. Verschiedene entfernte Stationen 6 sind über das Kommunikationssystem hinweg verteilt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel kommuniziert jede der entfernten Stationen 6 mit höchstens einer Basisstation 4 auf einer Vorwärtsverbindung in einem jeden Datenübertragungsintervall. Zum Beispiel sendet Basisstation 4a Daten ausschließlich an entfernte Stationen 6a, Basisstation 4b sendet Daten ausschließlich an entfernte Stationen 6b und Basisstation 6b und Basisstation 4c sendet Daten ausschließlich an entfernte Stationen 6c auf der Vorwärtsverbindung zu einem Zeitschlitz n. Wie in der 1 dargestellt ist, sendet zu jedem Zeitpunkt jede Basisstation 4 bevorzugter Weise Daten an eine entfernte Station 6. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Basisstation 4 mit mehr als nur einer entfernten Station 6 zu einem bestimmten Datenübertragungsintervall unter Ausschluss aller anderen entfernten Stationen 6, die der Basisstation 4 zugewiesen sind, kommunizieren. Zusätzlich ist die Datenrate variabel und hängt von dem Träger-zu-Interferenz-Verhältnis (carrier-to-interterence ratio = C/I), wie es durch die empfangene, entfernte Station 6 gemessen wird und dem benötigten Energie-pro-Bit-zu-Rauschverhältnis (energy-per-bit-to-noise ratio = E_b/N_o) ab. Die rückwärtige Verbindung von entfernten Stationen 6 zu Basisstationen 4 ist aus Einfachheitsgrün den in der 1 nicht gezeigt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die entfernten Stationen 6 mobile Einheiten mit drahtlosen Transceivern, die durch Teilnehmer des drahtlosen Datendienstes betrieben werden.
Ein Blockdiagramm des Grundteilsystems eines beispielhaften Kommunikationssystems mit variabler Rate ist in den 2a–2b gezeigt. Die Basisstationssteuerung bzw. -controller 10 bildet eine Schnittstelle mit Paketnetzwerkinterface 24, öffentlichem Fernsprechnetz (Public Switched Telephone Network = PSTN) 30 und allen Basisstationen 4 in dem Kommunikationssystem (nur eine Basisstation 4 ist aus Einfachheitsgründen in der 2 gezeigt). Basisstationssteuerung 10 koordiniert die Kommunikation zwischen entfernten Stationen 6 in dem Kommunikationssystem und anderen Benutzern, die mit dem Paketnetzwerk-Interface 24 und PSTN 30 verbunden sind. PSTN 30 bildet eine Schnittstelle mit Benutzern über ein Standardtelefonnetzwerk (in 2 nicht dargestellt).
Basisstationssteuerung 10 enthält viele Auswahlelemente 14 obwohl aus Einfachheitsgründen in der 2 nur eines dargestellt ist. Jedes Auswahlelement 14 ist für die Steuerung von Kommunikation zwischen einer oder mehreren Basisstationen 4 und einer entfernten Station 6 zugewiesen. Wenn Auswahlelement 14 nicht der entfernten Station 6 zugewiesen ist, wird Anrufsteuerprozessor 16 hinsichtlich eines Bedarfes die entfernte Station 6 zu pagen bzw. zu kontaktieren, informiert. Anrufsteuerprozessor 16 weist Basisstation 4 dann an, die entfernte Station 6 zu pagen. Datenquelle 20 enthält eine Datenmenge, die an die entfernte Station 6 gesendet werden soll. Datenquelle 20 liefert die Daten an Paketnetzwerkinterface 24. Paketnetzwerkinterface 24 empfängt die Daten und lenkt die Daten an das Auswahlelement 14. Auswahlelement 14 sendet die Daten an jede Basisstation 4, die sich in Kommunikation mit entfernter Station 6 befindet. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel führt jede Basisstation 4 eine Datenwarteschlange (data queue) 40, die Daten, die zu der entfernten Station 6 gesendet werden sollen, speichert.
Die Daten werden in Datenpaketen von der Datenwarteschlange 40 an Kanalelement 42 gesendet. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel, und zwar auf der Vorwärtsverbindung, bezieht sich ein „Datenpaket" auf eine Datenmenge, die maximal 1024 Bits beträgt und einer Datenmenge entspricht, die an eine entfernte Zielstation 6 innerhalb eines „Zeitschlitzes" (wie z. B. ungefähr 1,667 ms) gesendet werden soll. Für jedes Datenpaket fügt Kanalelement 42 die nötigen Steuerfelder ein. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel CRC-codiert Kanalelement 42 das Datenpaket und die Steuerfelder und fügt einen Satz von Code-Tail- bzw. Codeterminierungsbits ein. Das Datenpaket, Steuerfelder, CRC-parity-bits und Codeterminierungsbits bilden ein formatiertes Paket. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel codiert Kanalelement 42 dann das formatierte Paket und verschachtelt (oder ordnet neu) die Symbole innerhalb des codierten Pakets. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird das verschachtelte bzw. interleavte Paket mit einem Walshcode abgedeckt und mit den kurzen PNI- und PNQ-Codes gespreizt. Die gespreizten Daten werden an HF-Einheit 44 vorgesehen, die das Signal quadraturmoduliert, filtert und das Signal verstärkt. Das Vorwärtsverbindungssignal wird über die Luftschnittstelle durch Antenne 46 auf der Vorwärtsverbindung 50 gesendet.
An der entfernten Station 6 wird das Vorwärtsverbindungssignal durch Antenne 60 empfangen und an einen Empfänger innerhalb des Front-End 62 gelenkt. Der Empfänger filtert, verstärkt, quadraturdemoduliert und quantisiert das Signal. Das digitalisierte Signal wird an Demodulator (DEMOD) 64 geliefert, wo es mit den kurzen PNI- und PNQ-Codes entspreizt und die Walsh-Abdeckung entfernt wird. Die demodulierten Daten werden an Decoder 66 geliefert, der die Umkehrung der Signalverarbeitungsfunktionen, die durch Basisstation 4 getätigt wurden, ausführt und zwar insbesondere das Deinterleaving, Dekodieren und die CRC-Prüffunktionen. Die decodierten Daten werden dann an die Datensenke 68 geliefert.
Die Hardware, wie oben aufgezeigt, unterstützt Datenübertragung mit variabler Rate, Nachrichtenübermittlung, Sprach-, Video- und andere Kommunikationen über die Vorwärtsverbindung. Die Rate bzw. Geschwindigkeit der Daten, die von der Datenwarteschlange 40 gesendet werden, variiert, um Veränderungen in der Signalstärke und der Rauschumgebung bei der entfernten Station 6 zu berücksichtigen. Jede der entfernten Stationen 6 sendet bevorzugter Weise ein Datenratensteuerungssignal bzw. DRC-Signal (Data Rate Control = DRC) an eine zugeordnete Basisstation 4 in jedem Zeitschlitz. Das DRC-Signal liefert Informationen an die Basisstation 4, das die Identität der entfernten Station 6 und die Rate, mit der die entfernte Station 6 Daten von ihrer zugeordneten Datenwarteschlange empfangen soll, beinhaltet. Demgemäß misst eine Schaltung an der entfernten Station 6 die Signalstärke und schätzt die Rauschumgebung an der entfernten Station, um die Rateninformation zu bestimmen, die in dem DRC-Signal gesendet werden soll.
Das DRC-Signal, das von der entfernten Station 6 gesendet wird, gelangt über den Rückwärtsverbindungskanal 52 und wird an Basisstation 4 durch Antenne 46 und HF-Einheit 44 empfangen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel, wird die DRC-Information in Kanalelement 42 demoduliert und an Kanalplaner 12a, der sich in der Basisstationssteuerung 10 befindet, oder an Kanalplaner 12b, der sich in der Basisstation 4 befindet, geliefert. In einem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel befindet sich der Kanalplaner 12b in der Basisstation 4. In einem alternativen Ausführungsbeispiel befindet sich der Kanalplaner 12a in der Basisstationssteuerung 10 und verbindet alle Auswahlelemente 14 innerhalb der Basisstationssteuerung 10.
In dem zuerst erwähnten beispielhaften Ausführungsbeispiel empfängt der Kanalplaner 12b Informationen von Datenwarteschlange 40, die die Datenmenge anzeigt, die sich für jede entfernte Station in der Warteschlange befindet, was auch als Warteschlangengröße bezeichnet wird. Kanalplaner 12b führt dann eine Planung basierend auf der DRC-Information und der Warteschlangengröße für jede entfernte Station, die von der Basisstation 4 versorgt wird, aus. Wenn die Warteschlange größer für den Planungsalgorithmus, der in einem alternativen Ausführungsbeispiel verwendet wird, benötigt wird, dann kann der Kanalplaner 12a die Warteschlangengrößeninformation vom Auswahlelement 14 empfangen.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind auf andere Hardware-Architekturen anwendbar, die Übertragungen mit variabler Rate unterstützen. Die vorliegende Erfindung kann leicht ausgedehnt werde, um Übertragungen mit variabler Rate auf der Rückwärtsverbindung mit abzudecken. Zum Beispiel misst anstelle der Bestimmung der Rate der empfangenen Daten an der Basisstation 4 basierend auf einem DRC-Signal von entfernten Stationen 6, die Basisstation 4 die Stärke des Signals messen, das von den entfernten Stationen 6 empfangen wird und die Rauschumgebung schätzen, um eine Rate zum Empfangen von Daten von der entfernten Station 6 zu bestimmen. Die Basisstation 4 sendet dann an jede zugeordnete entfernte Station 6 die Rate, mit der Daten auf der Rückwärtsverbindung von der entfernten Station 6 gesendet werden sollen. Die Basisstation 4 kann dann Übertragungen auf der Rückwärtsverbindung basierend auf den verschiedenen Datenraten auf der Rückwärtsverbindung auf eine Art und Weise ähnlich zu der hierin für die Vorwärtsverbindung beschriebenen Weise, planen.
Außerdem sendet eine Basisstation 4 des oben diskutierten Ausführungsbeispiels an eine ausgewählte, oder mehrere ausgewählte, entfernte Stationen 6 unter Ausschluss der verbleibenden, entfernten Stationen, die der Basisstation 4 zugeordnet sind, und zwar mittels eines Codemultiplexvielfachzugrifts- bzw. CDMA-Schemas (Code Division Multiple Access = CDMA). Zu jedem Zeitpunkt sendet die Basisstation 4 an die ausgewählte eine oder an die mehreren ausgewählten, entfernten Stationen 6 unter Verwendung eines Codes, der der empfangenen Basisstation bzw. Basisstationen 4 zugeordnet ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch ebenso auf andere Systeme anwendbar, die unterschiedliche Zeitmultiplexvielfachzugriffs- bzw. TDMA-Verfahren (Time Division Multiple Access = TDMA) einsetzen, um Daten an ausgewählte Basisstationen bzw. Basisstation 4 unter Ausschluss der anderen Basisstationen 4 vorsehen, und zwar für eine optimale Vergabe von Übertragungsressourcen.
Der Kanalplaner 12 plant die Übertragung mit variabler Rate (variable rate transmission) auf der Vorwärtsverbindung. Der Kanalplaner 12 empfängt die Warteschlangengröße, die anzeigend ist für die Datenmenge, die an entfernte Station 6 zu senden ist, und Nachrichten von entfernten Stationen 6. Der Kanalplaner 12 plant bevorzugter Weise Datenübertragungen, um das Systemziel eines maxima len Datendurchsatzes zu erreichen, wobei gleichzeitig Fairnessbeschränkungen erfüllt werden.
Wie in der 1 gezeigt, sind die entfernten Stationen 6 über das ganze Kommunikationssystem verteilt und können sich in Kommunikationen mit keiner oder einer Basisstation 4 auf der Vorwärtsverbindung befinden. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel koordiniert der Kanalplaner 12 die Vorwärtsverbindungsdatenübertragungen über das gesamte Kommunikationssystem hinweg. Ein Planungsverfahren und Vorrichtung für Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung sind im Detail in der U.S. Patentanmeldung Seriennummer 08/798,951, betitelt, „Method and Apparatus for Forward Link Rate Scheduling", eingereicht am 11. Februar 1997, die dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugewiesen ist und hiermit unter Bezugnahme aufgenommen wird, beschrieben.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels ist der Kanalplaner 12 in einem Computersystem implementiert, das einen Prozessor, einen Direktzugriffsspeicher bzw. RAM (Random Access Memory = RAM) und einem Programmspeicher zum Speichern von Instruktionen, die von dem Prozessor (nicht dargestellt) ausgeführt werden, beinhaltet. Der Prozessor, RAM und Programmspeicher können für diese Funktionen des Kanalplaners 12 bestimmt sein. In anderen Ausführungsbeispielen können der Prozessor, RAM und Programmspeicher ein Teil einer gemeinsamen Rechenressource für die Ausführung von zusätzlichen Funktionen bei der Basisstationssteuerung 10 sein.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Planungsalgorithmuses, der den Kanalplaner 12 steuert, um Übertragungen von der Basisstation 4 zu den entfernten Stationen 6 zu planen. Wie oben diskutiert, ist eine Datenwarteschlange 40 jeder entfernten Station 6 zugeordnet. Der Kanalplaner 12 ordnet jeder der Datenwarteschlangen 40 eine „Gewichtung" zu, die bei einem Schritt 110 berechnet wird, und zwar zur Auswahl der bestimmten, entfernten Stationen 6, die der Basisstation 4 zugeordnet ist, zum Empfangen von Daten in einem nachfolgenden Serviceintervall. Der Kanalplaner 12 wählt individuelle, entfernte Stationen 6 aus, um eine Datenübertragung in diskreten Serviceintervallen zu empfangen. Bei Schritt 102 initialisiert der Kanalplaner die Gewichtung für jede Warteschlange, die der Basisstation 4 zugeordnet ist.
Ein Kanalplaner 12 durchläuft Schritte 104–112 in Übertragungsintervallen oder Serviceintervallen. Bei Schritt 104 bestimmt der Kanalplaner 12, ob es zusätzliche Warteschlangen gibt, die aufgrund von Zuweisung einer zusätzlichen entfernten Station 6 zu der Basisstation 4, die in dem vorhergehenden Serviceintervall detektiert wurden, hinzugefügt werden müssen. Der Kanalplaner 12 initialisiert außerdem die Gewichtungen, die den Warteschlangen im Schritt 104 zugeordnet wurden. Wie oben diskutiert wurde, empfängt die Basisstation 4 das DRC-Signal von jeder entfernten Station 6, die hiermit in regulären Intervallen, wie z. B. Zeitschlitzen zugeordnet ist.
Dieses DRC-Signal liefert außerdem die Informationen, die der Kanalplaner in Schritt 106 verwendet, um die augenblickliche Rate für die Konsumierung der Information (oder Empfangen gesendeter Daten) für jede der entfernten Stationen, die jeder Warteschlange zugeordnet ist bestimmt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt ein DRC-Signal, das von einer beliebigen entfernten Station 6 gesendet wird an, dass die entfernte Station 6 in der Lage ist, Daten mit einer der 11 effektiven Datenraten, die in Tabelle 1 gezeigt sind, zu empfangen. Solch ein Übertragungssystem mit variabler Rate wird im Detail in der U.S. Patentanmeldung Seriennummer 08/965,705, betitelt, „Method for Assigning Optimal Packet Lengths in a Variable Rate Communication System", das am 7. November 1997 eingereicht wurde, dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugewiesen und hiermit unter Bezugnahem aufgenommen wird, beschrieben ist.
Tabelle 1
Der Kanalplaner 12 bestimmt im Schritt 108 die Länge eines Serviceintervalls, während dem Daten an eine bestimmte, entfernte Station gesendet werden sollen, und zwar basierend auf der augenblicklichen Rate für Datenempfang, die der entfernten Station 6 zugeordnet ist (und zwar gemäß der Anzeige in dem letzten empfangenen DRC-Signal). Gemäß einem Ausführungsbeispiel bestimmt die augenblickliche Rate zum Empfangen von Daten R_i die Serviceintervalllänge L_i, die einer bestimmte Datenwarteschlange in Schritt 106 zugeordnet ist. Tabelle 1 fasst die L_i-Werte für jede der elf möglichen Raten zum Empfangen von Daten bei einer entfernte Station 6 zusammen.
Der Kanalplaner 12 wählt im Schritt 110 die bestimmte Datenwarteschlange für die Übertragung aus. Die zugeordnete Datenmenge, die übertragen werden soll, wird dann von einer Datenwarteschlange 40 abgerufen und an Kanalelement 42 für die Übertragung an die entfernte Station 6, die der Datenwarteschlange 40 zugeordnet ist, vorgesehen. Wie unten diskutiert wird, wählt der Kanalplaner 12 im Schritt 110 die Warteschlange für das Vorsehen der Daten, die in einem folgenden Serviceintervall gesendet werden, aus, und zwar unter Verwendung von Information, die die Gewichtung zugeordnet für jede der Warteschlangen beinhaltet. Die Gewichtung, die der gesendeten Warteschlange zugeordnet ist, wird dann im Schritt 112 aktualisiert.
4 zeigt ein Diagramm, das das Timing des Kanalplaners 12 und der Datenübertragung in den Serviceintervallen darstellt. 4 zeigt drei diskrete Serviceintervalle während einer Übertragung in den Zeitintervallen S_–1, S₀ und S₁. Da Schritte 104 bis 112 des Planungsalgorithmus der 4 während der Serviceintervalle bzw. Dienstintervalle 202 ausgeführt werden, bestimmt der während Intervall So ausgeführte Planungsalgorithmus bevorzugter Weise, welche Warteschlange in dem Intervall S₁ senden soll. Weiterhin, wie unten diskutiert wird, verlässt sich die Ausführung der Schritte 104 bis 112 auf Information in den DRC-Signalen, die von den entfernten Stationen 6 empfangen werden. Diese Information wird bevorzugter Weise von den letzten bzw. neuesten empfangenen DRC-Signalen extrahiert. Demgemäß werden die Schritte 104 bis 110 bevorzugter Weise während des letzten Zeitschlitzes der Serviceintervalle ausgeführt und abgeschlossen. Dies stellt sicher, dass die Entscheidungen für die Vergabe bzw. Zuordnung des nachfolgenden Serviceintervalls auf die letzten DRC-Signale (d. h. solche DRC-Signale, die in dem Zeitschlitz unmittelbar vor der Ausführung der Schritte 104 bis 110 liegen) basiert sind.
Schritte 104 und 110 werden bevorzugter Weise innerhalb eines Zeitschlitzes abgeschlossen, wobei ausreichend Zeit für den Kanalplaner 12 für die Planung der Übertragungen für das nachfolgende Serviceintervall vorgesehen wird. Somit ist der Prozessor und RAM, die in dem Kanalplaner 12 eingesetzt werden, bevorzugter Weise in der Lage, die Schritte 104 bis 112 innerhalb der Zeitanforderungen, die in der 4 dargestellt sind, auszuführen. Dies bedeutet, dass der Prozessor und RAM bevorzugter Weise in der Lage sind, Schritte 104 bis 110 auszuführen, und zwar beginnend mit dem Anfang eines Zeitschlitzes und die Schritte 104 bis 110 abschließend innerhalb einer ausreichenden Zeit vor dem Ende des Zeitschlitzes, um es dem Kanalplaner 12 zu erlauben, Übertragung in einem nachfolgenden Serviceintervall zu planen.
Der Fachmann wird erkennen, dass der Kanalplaner 12 mittels einer Vielzahl von Ansätzen implementiert werden kann, ohne dabei die vorliegende Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann der Kanalplaner 12 mittels eines Computersystems implementiert werden, das einen Prozessor, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und einen Programmspeicher zum Speichern von Instruktionen für das Ausführen durch den Prozessor (nicht dargestellt) beinhaltet. In anderen Ausführungsbeispielen könnten die Funktionen des Kanalplaners 12 in einer gemeinsamen Rechenressource, die außerdem dazu verwendet werden, zusätzliche Funktionen der Basisstation 4 oder der Basisstationssteuerung 10 auszuführen, integriert sein. Zusätzlich kann der Prozessor, der verwendet wird, um die Kanalplanerfunktionen auszuführen, ein Allzweckmikroprozessor, ein Digitalsignalverarbeiter bzw. Digital Signal Processor (DSP), eine programmierbare Logikvorrichtung, ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit) oder eine andere Vorrichtung sein, die in der Lage ist, die hierin beschriebenen Algorithmen auszuführen, ohne dabei die vorliegende Erfindung zu verlassen.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Prozesses für die Aktualisierung der Gewichtungen im Schritt 112 (3). Schritt 302 berechnet eine Ratenschwelle „C", die ein Durchschnitt aller augenblicklichen Raten ist, die Warteschlangen mit Daten zugeordnet sind. Die augenblicklichen Raten, die Warteschlangen zugeordnet sind, die keine Daten beinhalten, werden bevorzugter Weise für diese Berechnung eliminiert. Schritt 304 vergleicht die augenblickliche Rate, die der Ausgewählten_Warteschlange, die in dem Schritt 110 ausgewählt wurde, zugeordnet ist. Wenn eine augenblickliche Rate, die einer Ausgewählten_Warteschlange zugeordnet ist, die Schwelle C überschreitet, inkrementiert Schritt 306 die Gewichtung, die dieser Ausgewählten_Warteschlange zugeordnet ist, um einen niedrigeren Wert, der bevorzugter Weise eine Zahl ist, die die Datenmenge repräsentiert, die während des nachfolgenden Serviceintervall von der Ausgewählten_Warteschlange gesendet werden sollen, und zwar in Einheiten wie Bits, Bytes oder Megabytes. Wenn die augenblickliche Rate, die der Ausgewählten_Warteschlange zugeordnet ist, nicht die Schwelle, berechnet in Schritt 302, überschreitet, erhöht Schritt 308 die Gewichtung der Ausgewählten_Warteschlange um einen höheren Wert, der bevorzugter Weise ein mehrfa ches „G" der Datenmenge ist, die während des nachfolgenden Serviceintervalls von der Ausgewählten_Warteschlange gesendet werden soll, und zwar wie Bits-, Bytes- oder Megabytebeträge.
Die Auswahl von G geschieht bevorzugter Weise basierend auf einem Fairnesskriterium, das die Vergabe eines Serviceintervalls an entfernte Station 6 mit der Kapazität, Daten mit höheren Raten zu empfangen, favorisiert. Der Systemkonstrukteur wählt die Größe von G basierend darauf aus, in welchem Maße entfernte Stationen 6 die Daten mit höheren Raten empfangen, gegenüber langsamer empfangenden entfernten Station 6 favorisiert werden sollen. Umso größer der Wert von G ist, umso effizienter wird die Vorwärtsverbindung der Basisstation 4 eingesetzt. Diese Effizienz geschieht jedoch auf Kosten der Vorenthaltung der Teilnehmer mit den langsamer empfangenden entfernten Stationen 6 hinsichtlich der Übertragungsressourcen der Vorwärtsverbindung. Der Systemkonstrukteur wird daher bevorzugter Weise den Wert von G auf eine Art und Weise auswählen, die die zwei im Wettstreit stehenden Ziele des 1) Verbesserns der Gesamteffizienz der Vorwärtsverbindung und 2) Verhinderung einer akuten Vorenthaltung der langsamer empfangenden entfernten Stationen 6 ausbalanciert.
Schritte 304, 306 und 308 stellen dar, dass die ausgewählten Warteschlangen mit einer schnelleren zugeordneten augenblicklichen Datenrate (d. h. die Schwelle C überschreitend) dazu tendieren, dass ihre zugeordnete Gewichtung nur um einen geringen Betrag angehoben wird, während ausgewählte Warteschlangen mit einer niedrigeren Datenrate (d. h. nicht die Schwelle C überschreitend) ihre zugeordnete Gewichtung um einen erheblich höheren Betrag erhöht bekommen. Wie zuvor im Zusammenhang mit dem Algorithmus, der bei Schritt 110 der 3 ausgeführt wird, diskutiert wurde, tendiert die Implementierung dazu, entfernte Stationen favorisiert zu versorgen, die Daten relativ schnell Raten empfangen gegenüber solchen entfernten Stationen, die Daten mit niedrigeren Datenraten empfangen.
Diese Tendenz verbessert die Durchsatzeffizienz der Basisstation 4 hinsichtlich der Übertragung von Daten auf der Vorwärtsverbindung. Da jedoch die Gewichtungen, die den oft ausgewählten Warteschlangen zugeordnet sind, die den ent fernten Stationen mit den höheren Raten fürs Empfangen von Daten (d. h. die Schwelle C überschreitend) zugeordnet sind, fortwährend erhöht bzw. inkrementiert werden, nähern sich diese Gewichtungen letztendlich den Gewichtungen der Warteschlangen, die den weniger oft ausgewählten Warteschlangen zugeordnet sind, die den entfernten Stationen mit den langsameren Raten für den Datenempfang (d. h. nicht die Schwelle überschreitend) zugeordnet sind, an. Der Auswahlprozess wird dann bei Schritt 110 damit beginnen, die langsamer empfangenden entfernten Stationen zu favorisieren, da die Gewichtungen der schneller empfangenden entfernten Stationen anfangen, die Gewichtungen der langsamer empfangenden entfernten Stationen zu überschreiten bzw. zu übertreffen. Dieses auferlegt dem Auswahlprozess bei Schritt 110 eine Fairnessbeschränkung, und zwar dadurch dass verhindert wird, dass die schneller empfangenden entfernten Stationen die Vorwärtsverbindungsübertragungsressourcen der Basisstation dominieren, und zwar unter Ausschluss der langsamer empfangenden entfernten Stationen.
Es ist ein Ziel des vorliegenden Ausführungsbeispiels, sicherzustellen, dass die Warteschlangen, die keine Daten für die Übertragung besitzen, nicht eine unfaire Bevorzugung für Übertragungen erfahren gegenüber solchen Warteschlangen, die Daten besitzen. Bei Schritt 102 und 104 werden alle neuen Warteschlangen mit einer Gewichtung von null initialisiert. Ohne ausgewählt zu werden, fahren solche Warteschlangen damit fort, eine Gewichtung von null beizubehalten, und zwar unter der Voraussetzung, dass diese Warteschlange nicht ausgewählt wird. Daher vermindert Schritt 310 in 5 die Gewichtung aller Warteschlangen, und zwar auf einen Wert von nicht weniger als null und um die minimale Gewichtung jeder Warteschlange mit Daten (bestimmt in Schritt 309). Dies ist im Detail unten in einem Beispiel, gezeigt in Tabelle 2, dargestellt.
Tabelle 2
Dieses Beispiel hat drei entfernte Stationen, von denen jede einer Warteschlange von Daten, die von einer Basisstation gesendet werden sollen, zugeordnet ist. Das Beispiel nimmt an, dass die entfernte Station 1 die höchste Datenrate hat, entfernte Station 2 hat die nächst höhere Datenrate und entfernte Station 3 hat die niedrigste Datenrate. Der Einfachheit halber wird angenommen, dass diese Datenraten sich nicht über die Serviceintervalle 1 bis 7 verändern. Es wird weiterhin angenommen, dass diese Datenrate bei entfernter Station 1 und entfernter Station 2 jeweils die Schwelle C im Schritt 304 überschreiten, und dass die Datenrate, die entfernter Station 3 zugeordnet ist, nicht diese Schwelle überschreitet. Es wird weiterhin angenommen, dass der Schritt 306 die Gewichtung der Ausgewählten_Warteschlange um eins erhöht, wenn die Ausgewählte_Warteschlange der entfernten Station 1 oder entfernten Station 2 zugeordnet ist, und dass Schritt 308 die Gewichtung der Ausgewählten_Warteschlange um acht erhöht, wenn die Ausgewählte_Warteschlange der entfernten Station 3 zugeordnet ist.
Im Serviceintervall 1 wählt der Kanalplaner 12 die entfernte Station 1 aus, um Daten in dem nachfolgenden Serviceintervall zu empfangen, da, während sie die niedrigste Gewichtung zusammen mit entfernten Station 2 und 3 besitzt, entfernte Station 1 eine höhere Rate zum Datenempfang hat. Daten werden dann an entfernte Station 1 während des Serviceintervalls 2 gesendet und die Gewichtung, die der entfernten Station 1 zugeordnet ist, wird um eins an dem Ende des Serviceintervalls um eins inkrementiert. Der Kanalplaner 12 wählt dann entfernte Station 2 zum Empfangen von Daten im Serviceintervall 3 aus (da entfernte Station 2 die geringste Gewichtung und eine schnellere Rate für den Datenempfang besitzt als entfernte Station 3). Wie in Tabelle 2 dargestellt ist, wird die Gewichtung der entfernten Station 2 um 1 am Ende des Serviceintervalls 2 inkrementiert.
Zu Beginn des Serviceintervalls 3 hat entfernte Station 3 die niedrigste Gewichtung. Der Kanalplaner 12 wählt entfernte Station 3 aus, um Daten in dem Serviceintervall 4 zu empfangen. Der Zustand an dem Ende des Intervalls 3 spiegelt wider, dass die Gewichtung der entfernten Station 3 von null auf acht inkrementiert wurde, was die Auswahl der entfernten Station 3 widerspiegelt. Die Gewichtungen an den entfernten Stationen 1, 2 und 3 werden dann um eins verringert, was in Einklang steht mit Schritt 310 (5), wie es in Tabelle 2 angezeigt ist. Im Serviceintervall 4 wählt der Kanalplaner 12 entfernte Station 1 aus, um Daten im Serviceintervall 4 zu empfangen, da die Warteschlange, die der entfernten Station 1 zugeordnet ist, die niedrigste Gewichtung und die höchste Rate für den Datenempfang besitzt.
Der Kanalplaner 12 wählt im Serviceintervall 5 entfernte Station 2 aus, um Daten im Serviceintervall 6 zu empfangen. Die Gewichtung, die der entfernten Station 2 zugeordnet ist, wird zuerst im Schritt 306 erhöht und die Gewichtungen von allen anderen entfernten Stationen werden um eins verringert, wie es in den Gewichtungen am Ende des Serviceintervalls 5, wie es in der Tabelle 2 gezeigt ist, sich widerspiegelt. Entfernte Station 1, die die geringste Gewichtung besitzt, wird dann wiederum im Serviceintervall 6 für den Empfang von Daten im Serviceintervall 7 ausgewählt.
Wie es in dem Ausführungsbeispiel der 1 gezeigt ist, sind die entfernten Stationen 6 mobil und in der Lage Zuordnungen unter den verschiedenen Basisstationen 4 zu ändern. Zum Beispiel empfängt eine entfernte Station 6f anfänglich Datenübertragungen von der Basisstation 4f. Die entfernte Station 6f kann sich dann aus der Zelle der Basisstation 4f heraus und in die Zelle der Basisstation 4g be wegen. Die entfernte Station 6f kann dann damit beginnen ihr DRC-Signal zu senden, um die Basisstation 4g zu alarmieren, und zwar anstelle der Basisstation 4f. Da die Logik an der Basisstation 4f nicht ein DRC-Signal von der entfernten Station 6f empfängt, zieht sie die Schlussfolgerung, dass die entfernte Station 6f sich losgelöst hat und nicht länger Datenübertragungen empfangen soll. Die Datenwarteschlange, die der entfernten Station 6f zugeordnet ist, kann dann an die Basisstation 4g über eine Landleitung oder HF-Kommunikationsverbindung übermittelt werden.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung weist der Kanalplaner 12 einer Basisstation 4 eine Gewichtung einer Warteschlange einer entfernten Station 6, die sich losgelöst und erneut an die Basisstation 4 gebunden hat, zu. Statt einfach der erneut angebunden, entfernten Station 6 eine Gewichtung von null zu zuweisen, weist die Basisstation 4 bevorzugter Weise eine Gewichtung auf, die der erneut angebundenen, entfernten Station nicht einen unfairen Vorteil für den Empfang von Datenübertragungen von der Basisstation 4 gibt. In einem Ausführungsbeispiel weist der Kanalplaner 12 zufällig eine Gewichtung der Warteschlange der erneut angebundenen, entfernten Station 6 zu, und zwar gemäß einer gleichförmigen Verteilung zwischen null und der höchsten Gewichtung aller Warteschlangen, die momentan von dem Kanalplaner 12 versorgt werden. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel empfängt die Basisstation 4 die Gewichtung der erneut angebundenen, entfernten Station 6 von der letzten Basisstation 4, die der entfernten Station 6 zugeordnet war, und zwar über eine Landleitungsübertragung.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel gibt der Kanalplaner 12 einer sich erneut bindenden, entfernten Station 6 einen teilweisen Kredit für eine vergangene Zuordnung zu der Basisstation 4. Der Kanalplaner 12 bestimmt die Anzahl der Zeitschlitze, die das vorhergehende Serviceintervall überspannt „n", und führt eine Aufzeichnung dieser Anzahl der Zeitschlitze „m_i" während des vorhergehenden Serviceintervalls, in denen die Basisstation 4 ein DRC von der entfernten Station i empfangen hatte. Die Gewichtung der Warteschlange, die der entfernten Station i zugeordnet ist, wird dann im Schritt 310 wie folgt verringert: Wi = Wi – mi/n × Wmin wobei:
W_i = Die Gewichtung der Warteschlange i
W_min = Die minimale Gewichtung aller Warteschlange mit Daten, die zu einer entfernten Station gesendet werden sollen
m_i = Die Anzahl der Zeitschlitze während des vorhergehenden Serviceintervalls, in denen die Basisstation ein DRC von der entfernten Station i empfing
n = Die Anzahl der Zeitschlitze, die das vorhergehende Serviceintervall überspannt
6a–6c zeigen ein Flussdiagramm, das die Logik, ausgeführt in Schritt 110 (3) gemäß einem Ausführungsbeispiel, darstellt. Schritt 402 initialisiert die Identität der Ausgewählten_Warteschlange als die erste Datenwarteschlange, die Daten für die Übertragung zu einer zugeordneten, entfernten Station 6 hat. In Schritten 402–422 bestimmt der Kanalplaner 12, ob die anfängliche Warteschlange oder eine andere Datenwarteschlange für die Übertragung zu ihrer zugeordneten, entfernten Station 6 ausgewählt werden sollte. Die Nächste_Warteschlange wird dann im Schritt 406 abgerufen und Schritt 408 bestimmt, ob die Nächste_Warteschlange Daten besitzt. Wenn die Nächste_Warteschlange nicht Daten besitzt, kehrt die Ausführung zu Schritt 406 zurück, um eine nachfolgende Datenwarteschlange auszuwählen. Anderenfalls, wenn die Nächste_Warteschlange Daten besitzt, wird die Identität der Momentanen_Warteschlange der Nächsten_Warteschlange zugewiesen. Wenn die Gewichtung der Momentanen_Warteschlange die Gewichtung der Ausgewählten_Warteschlange überschreitet, führt Schritt 412 die Ausführung zu Schritt 406 zurück, um eine nachfolgende Nächste_Warteschlange zu holen. Anderenfalls bestimmt Schritt 414, ob die Gewichtung der Momentanen_Warteschlange geringer ist, als die Gewichtung der Ausgewähl ten_Warteschlange. Wenn die Gewichtung der Momentanen_Warteschlange geringer ist als die Gewichtung der Ausgewählten_Warteschlange führt Schritt 414 die Ausführung zu Schritt 420 weiter, der die Identität der Momentanen_Warteschlange der ausgewählten_Warteschlange zuweist.
Anderenfalls diktiert die Logik in Schritt 412 und 414, dass, wenn die Ausführung Schritt 416 erreicht, die Gewichtungen der Momentanen_Warteschlange und der Ausgewählten_Warteschlange, gleich sind. Schritt 422 weist die Momentane_Warteschlange als die Ausgewählte_Warteschlange zu, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

1) Die augenblickliche Rate des Empfangen von Daten, die der Momentanen_Warteschlange zugeordnet ist, überschreitet die augenblickliche Rate fürs Empfangen von Daten, die der Ausgewählten_Warteschlange zugeordnet ist (Schritt 416); und
2) Wenn das Serviceintervall, das der Momentanen_Warteschlange zugeordnet ist, alle Daten die in der Momentanen_Warteschlange gespeichert sind, ausschöpfen bzw. ausleeren würde, was einen Bruchteilsrest von Daten in dem Serviceintervall, was der Momentanen_Warteschlange zugeordnet ist, zurücklassen würde, solch ein Bruchteilsrest nicht einen solchen Bruchteilsrest von Daten in der Ausgewählten_Warteschlange in dem Serviceintervall, dass der Ausgewählten_Warteschlange zu geordnet ist, überschreitet (Schritte 418–422). Anderenfalls kehrt die Ausführung zu Schritt 406 zurück, um die Nächste_Warteschlange auszuwählen.

7a–7d zeigen ein Flussdiagramm, das ein zweites Ausführungsbeispiel der Logik darstellt, die in dem Schritt 110 zum Auswählen einer Warteschlange für die Übertragung zu einer zugeordneten, entfernten Station 6 ausgeführt wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass jede Basisstation 4 periodisch ein Steuersignal an alle zugeordneten, entfernten Stationen 6 mit einer festgelegten Dauer (wie z. B. 8–16 Zeitschlitze) sendet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sendet die Basisstation 4 dieses Steuersignal einmal alle 400 ms. Während dieser Steuerübertragung können keine Daten von Datenwarteschlangen 40 (2) an zugeordnete, entfernte Stationen 6 gesendet werden. Ein Ziel des Ausführungs beispiels, das in den 7a und 7b gezeigt ist, ist es, nur solche Datenwarteschlangen auszuwählen, die vollständig für ein Serviceintervall mit einer Länge, die in Schritt 108 bestimmt wird, senden können vor dem Beginn der nächsten Steuersignalübertragung.
Schritte 499–507 filtern alle Warteschlangen, um so zu bestimmen, welche Warteschlangen Kandidaten sind für eine Fertigstellung (completion) vor dem Beginn der nächsten Steuersignalübertragung. Schritt 499 bestimmt die Zeit „T" bis zu der nächsten Steuersignalübertragung, und zwar durch, z. B. Subtrahieren der geplanten Zeit des Beginns der nächsten Steuersignalübertragung beim Beginn des nächsten geplanten Serviceintervalls. Schritt 501 bestimmt, ob die Länge des Serviceintervalls, das jeder Warteschlange zugeordnet ist, bestimmt in Schritt 108, innerhalb der Zeit „T" gesendet werden kann, und zwar basierend auf der augenblicklichen Rate für die Übertragung für die entfernte Einheit 6, die der Warteschlange, bestimmt in Schritt 106, zugeordnet ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel vergleicht Schritt 501 die Serviceintervalllänge mit T. Schritt 502 bestimmt dann, ob die Nächste_Warteschlange Daten enthält. Wenn die Nächste_Warteschlange diese Bedingungen bei Schritt 501 und 502 erfüllt, wird die Identität der Nächsten_Warteschlange der Ausgewählten_Warteschlange zugewiesen.
Schritte 504–508 untersuchen die verbleibenden Datenwarteschlangen, um die Datenwarteschlangen zu bestimmen, die ein zugeordnetes Serviceintervall (bestimmt in Schritt 108) besitzen, das vor dem Beginn der nächsten Steuersignalübertragung vollständig gesendet werden kann. Nach Erfüllen des Kriteriums, wie es in Schritten 507 und 508 dargelegt ist, wird die Momentane_Warteschlange als die Nächste_Warteschlange zugewiesen. Schritte 512–526 führen dann einen Auswahlprozess gemäß Warteschlangengewichtungen auf eine Art und Weise aus, die ähnlich zu der oben in Zusammenhang mit Schritten 412–426 in 6a–6c diskutierten sind. In dem Ausführungsbeispiel der 7a–7d können jedoch nur solche Datenwarteschlangen mit einer zugewiesenen Paketlänge, die vor dem Beginn der nächsten Steuersignalübertragung abgeschlossen werden kann, Kan didaten für die Auswahl basierend auf der zugeordneten Warteschlangengewichtung sein.
8a und 8b zeigen ein Flussdiagramm, das ein drittes Ausführungsbeispiel der Logik, die in Schritt 110 der 3 ausgeführt wird, und zwar für die Auswahl einer Warteschlange zur Übertragung. In diesem Ausführungsbeispiel wird ausgewählten entfernten Einheiten 6 eine minimale, durchschnittliche Rate für die Datenübertragung garantiert. Für jede dieser premiumentfernten Einheiten führt der Kanalplaner 12 einen Timer, der den Kanalplaner 12 alarmiert, eine Übertragung an dessen Premiumwarteschlange zu planen bzw. zu arrangieren, und zwar unabhängig von den Gewichtungen, die den verbleibenden Warteschlangen zugeordnet sind. Das Zeitintervall für den bestimmten Timer wird bestimmt, basierend auf der durchschnittlichen Datenrate, garantiert für diesen Kunden, das Serviceintervall, das der Datenwarteschlange im Schritt 108 (siehe mittlere Spalte der Tabelle 1) zugeordnet wurde und jeglicher augenblicklicher Datenrate für den Empfang von Daten, bestimmt im Schritt 106. Somit ist das Zeitintervall, das dem Premiumwarteschlangentimer zugeordnet ist, dynamisch bezüglich dieser Werte. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Timerintervall, wann immer der Timer geresettet bzw. zurückgesetzt wird, wie folgt bestimmt:
wobei:
T_j = Zeitintervall für Premiumwarteschlange j
Daten_Größe(L_j) = Datenmenge, die in dem Serviceintervall, dass der Premiumwarteschlange j zugeordnet ist, gesendet werden soll
r_j = Durchschnittliche Datenübertragungsrate, die dem Premiumteilnehmer, der der Premiumwarteschlange j zugeordnet ist, garantiert wird
Der Timer wird bei einem von zwei Ereignissen zurückgesetzt. Das erste Ereignis, das einen Reset des Timers auslöst, ist ein Ablaufen des Timerintervalls. Das zweite Ereignis, das einen Reset des Timers auslöst, ist eine Auswahl der zugeordneten Premiumdatenwarteschlange, basierend auf dessen zugeordneter Gewichtung, und zwar auf eine Art und Weise diskutiert oben mit Bezug auf 6a bis 6c.
Schritte 606 bis 610 bestimmen, ob die Nächste_Warteschlange eine Premiumwarteschlange ist, die das Recht auf eine minimale durchschnittliche Rate für den Empfang von Daten besitzt und, wenn dies der Fall ist, ob der Timer, der dieser Premiumwarteschlange zugeordnet ist, abgelaufen ist. Wenn der Timer abgelaufen ist, weist Schritt 612 die Identität der Nächsten_Warteschlange der Ausgewählten_Warteschlange zu und der Ablauf endet bei Schritt 110. Die Gewichtung der ausgewählten Warteschlange wird dann im Schritt 112, wie oben diskutiert, aktualisiert. Wenn keine Premiumwarteschlange mit einem abgelaufenen Timer vorliegt, dann initiiert Schritt 614 die Auswahl der Warteschlange für die Übertragung in dem nachfolgenden Serviceintervall im Schritt 616, basierend auf den Gewichtungen der Warteschlangen auf eine Art und Weise, wie sie oben unter Bezugnahme auf 6a bis 6c diskutiert wurde. Wenn die Warteschlange, die in Schritt 616 ausgewählt wird, eine Premiumwarteschlange mit einem zugeordneten Timer ist, initiiert Schritt 618 einen Reset des Timers, der der ausgewählten Warteschlange im Schritt 620 zugeordnet ist.
Wie oben angeführt, wird der Timer, der einer beliebigen bestimmten Premiumdatenwarteschlange zugeordnet ist, zurückgesetzt nach ihrer Auswahl basierend auf der zugeordneten Gewichtung im Schritt 620. Der zugeordnete Timer wird ebenso zurückgesetzt, wenn er vor der Auswahl der Datenwarteschlange ausläuft. Der Timer alarmiert so den Kanalplaner 12, die Logik, die ausgerichtet ist, um Datenwarteschlangen basierend auf den Gewichtungen auszuwählen, zu überstimmen, und zwar um sicherzustellen, dass die Teilnehmer, die den Premiumdatenwarteschlangen zugeordnet sind, eine garantierte minimale Durchschnittsrate für den Empfang von Daten erhalten.
9 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des Prozesses für die Aktualisierung der Gewichtungen im Schritt 110 (3). Dieses alternative Ausführungsbeispiel erlaubt die Auswahl einer Schlange, die nicht die geringste Gewichtung besitzt. Volatilität in Übertragungsraten gestaltet es vorteilhaft, manchmal eine Warteschlange auszuwählen, die nicht die geringste Gewichtung besitzt. Zum Beispiel kann eine Warteschlange die geringste Gewichtung während eines Zeitschlitzes besitzen, wenn ihre angeforderte Rate temporär niedrig ist. Wenn die Rate in einem nachfolgenden Zeitschlitz ansteigt, kann die Übertragung mit der höheren Rate stattfinden. Das Warten für einige wenige Zeitschlitze kann eine Übertragung von der niedrig gewichteten Warteschlange mit einer höheren angeforderten Rate erlauben.
Das alternative Ausführungsbeispiel beginnt mit Schritt 702 durch Bestimmen der Summe der Werte M und K. M ist die minimale Gewichtung aller Warteschlangen inklusive derer, die keine Daten zum Senden besitzen oder derer, die ungültige DRC-Werte besitzen. K ist ein Versatz bzw. Offset der verwendet wird, um einen Bereich von Gewichtungswerten zu definieren, innerhalb dem eine Warteschlange basierend auf einer Erwünschtheitsmetrik ausgewählt wird.
Nach Bestimmen der Summe von M und K wird eine Entscheidung im Schritt 704 gemacht, ob die Erwünschtheitsmetrik für die Warteschlangenauswahl benutzt wird oder nicht. Die Erwünschtheitsmetrik wird nur verwendet, um eine Auswahl unter Warteschlangen zu treffen, die eine Gewichtung von weniger als oder gleich zu (M + K) besitzen, so wie gültige DRCs und Daten zum Senden besitzen.
Zuerst werden alle Warteschlangen, die gültige DRCs und Daten zum Senden besitzen, bewertet, um zu bestimmen, wie viele ebenfalls eine Gewichtung besitzen, die größer ist als die Summe (M + K). Wenn alle Warteschlangen, die gültige DRCs und Daten zum Senden besitzen, ebenfalls Gewichtungen von mehr als die Summe (M + K) haben, dann wird die Warteschlange mit der niedrigsten Gewichtung unter diesen im Schritt 706 ausgewählt. Wenn eine oder mehrere Warteschlangen mit gültigen DRCs und Daten zum Senden eine Gewichtung von weni ger als oder gleich zu (M + C) besitzen, dann wird eine dieser Warteschlangen in Schritt 708 ausgewählt, und zwar gemäß der Erwünschtheitsmetrik.
Sobald eine Warteschlange in entweder dem Schritt 706 oder dem Schritt 708 ausgewählt ist, dann ist die Warteschlangenauswahl abgeschlossen (gezeigt im Schritt 710) und die Verarbeitung fährt von Schritt 110 bis 112, wie in der 3, fort.
10 ist ein detaillierteres Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel des Warteschlangenauswahlverfahrens, das in der 9 gezeigt ist, darstellt. In 10 wird, nachdem im Schritt 702 die Summe (M + K) bestimmt wurde, jede Warteschlange, die ein gültiges DRC und Daten zum Senden besitzt, evaluiert und eine Warteschlange wird ausgewählt und zurückgegeben vom Schritt 110.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der erste Schritt 702 wiederum das Bestimmen der Summe (M + K). Wenn es keine Warteschlange mit Daten und einem gültigen DRC gibt, dann wird keine Warteschlange ausgewählt, und das Verfahren fährt mit Schritt 772 fort (zurückkehrend zu dem Fluss der 3). Wenn es nur eine Warteschlange in der Liste gibt, die Daten und ein gültiges DRC besitzt, dann wird diese Warteschlange zurückgegeben. Andernfalls werden Q_SEL und Q_CUR in Schritten 754 und 756 von den zwei oder mehreren Warteschlangen mit Daten und einem gültigen DRC zugewiesen. Q_SEL stellt die momentan ausgewählte Warteschlange dar und Q_CUR stellt die momentane Warteschlange dar, die mit Q_SEL verglichen wird. Jede Warteschlange mit Daten und einem gültigen DRC wird mit Q_SEL verglichen und wenn bestimmte Auswahlkriterien erfüllt werden, ersetzt diese Warteschlange die momentane Q_SEL Nachdem alle Warteschlangen evaluiert wurden, ist die verbleibende Q_SEL die ausgewählte Warteschlange für die Übertragung und sie wird im Schritt 772 zurückgegeben.
Im Schritt 758 wird die Gewichtung der ausgewählten Warteschlange Q_SEL mit (M + K) verglichen. Wenn die Gewichtung von Q_SEL größer ist als (M + K), dann wird die Entscheidung im Schritt 762, ob Q_SEL mit Q_CUR in Schritt 764 ausgetauscht werden soll, alleinig darauf basiert, welche Wartschlange eine niedrigere Gewich tung besitzt. Wenn im Schritt 758 die Gewichtung der ausgewählten Warteschlange Q_SEL geringer ist als oder gleich ist zu (M + K), dann wird die Gewichtung der momentanen Warteschlange Q_CUR mit (M + K) im Schritt 760 verglichen. Wenn nur Q_SEL kleiner oder gleich ist zu (M + K) dann wird Q_CUR nicht ausgewählt und das Verfahren fährt mit Schritt 770 fort. Wenn die Gewichtungen von beiden Q_SEL und Q_CUR kleiner oder gleich zu (M + K) sind, dann werden im Schritt 766 die Warteschlangen gemäß einer Erwünschtheitsmetrik (Desirability Metrik) evaluiert. Wenn Q_CUR als wünschenswerter als Q_SEL gemäß der Erwünschtheitsmetrik erachtet wird, dann wird Q_CUR die neue ausgewählte Warteschlange Q_SEL in Schritt 764.
Nachdem jede Warteschlange evaluiert ist, prüft Schritt 770 hinsichtlich Warteschlangen die Daten und ein gültiges DRC besitzen und die noch evaluiert werden müssen. Wenn mehrere solche Warteschlangen noch evaluiert werden müssen, dann wird eine in Schritt 768 als die nächste Q_CUR ausgewählt und wird beginnend mit Schritt 758 evaluiert. Wenn keine weiteren Warteschlangen noch für die Evaluation bzw. Bewertung ausstehen, dann wird die Warteschlange Q_SEL im Schritt 772 zurückgegeben.
Mehrere alternative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung variieren in dem Verfahren, das verwendet wird, um K zu bestimmen. In einigen Ausführungsbeispielen ist K einfach eine Konstante. In anderen Ausführungsbeispielen wird K zu Beginn einer jeden Runde der Warteschlangenauswahl berechnet. Einige alternative Ausführungsbeispiele unterscheiden sich ebenfalls in der verwendeten Erwünschtheitsmetrik. Ein beliebiges dieser Verfahren zur Bestimmung von K oder hinsichtlich der Erwünschtheitsmetriken kann verwendet werden, ohne dabei die vorliegende Erfindung zu verlassen.
In einem bestimmen Ausführungsbeispiel, das ein „Modified Grade of Service (GOS)"-Algorithmus verwendet, ist K eine Konstante, die nicht von der Anzahl der entfernten Stationen in dem System abhängt. Ein gefilterter durchschnittlicher Durchsatz wird für jeden Benutzer und zugeordnete Warteschlange gemäß der folgenden Gleichung geführt: Durchschnittlicher_Durchsatz = {(11/TC)*Alter_Durchschnittlicher_Durchsatz} + (1/TC*Rate) (1)wobei Durchschnittlicher_Durchsatz der durchschnittliche Durchsatz für jede Warteschlange, benutzt in der Berechnung des Erwünschtheitsmetrikwertes der Warteschlange ist, TC eine Zeitkonstante ist, Alter_Durchschnittlicher_Durchsatz der vorgehende Wert von Durchschnittlicher_Durchsatz ist und Rate die Bitrate ist, die verwendet wird, um von der Warteschlange in jedem Zeitschlitz zu senden. Der Durchschnittliche_Durchsatz wird für jede Warteschlange für jeden Übertragungszeitschlitz aktualisiert. Für alle Warteschlangen außer der ausgewählten Warteschlange in jedem Zeitschlitz wird die Rate null sein. Der Erwünschtheitsmetrikwert einer jeden Warteschlange, die in Schritten 708 oder 766 bewertet werden, werden gemäß der folgenden Gleichung bestimmt: Erwünschtheits_Metrik = Momentane_Angeforderte_Rate – Durchschnittlicher_Durchsatz (2)wobei Momentane_Angeforderte_Rate die DRC-Rate der Warteschlange ist und Durchschnittlicher_Durchsatz gemäß Gleichung (1) berechnet wird.
Der Fachmann wird anerkennen, dass andere Formeln verwendet werden können, um die Erwünschtheitsmetrik und den aktualisierten durchschnittlichen Durchsatz zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Formel für die Aktualisierung des durchschnittlichen Durchsatzes mehrere Werte von angefragten Raten als den momentanen Wert berücksichtigen, wie zum Beispiel die vorhergehenden zwei angefragten Ratenwerte. Zusätzlich könnte TC über die Zeit hinweg basierend auf der Anzahl von aktiven Benutzern in dem System oder basierend auf den Schwankungen der vorhergehenden angeforderten Raten, variieren. Einige der alternativen Formeln, die verwendet werden können, um die Erwünschtheitsmetrik zu berechnen, werden unten beschrieben.
Der modifizierte GOS-Algorithmus ist insofern vorteilhaft, dass er die Optimierung der Warteschlangenauswahl in einer Umgebung ermöglicht, wo DRC-Raten sich über die Zeit hinweg verändern. Obwohl eine Warteschlange die niedrigste Gewichtung während eines bestimmten Zeitschlitzes besitzt, kann die Warteschlange vielleicht nicht ausgewählt werden, wenn sie eine Transientensenkung in ihrer angeforderten DRC-Rate erfährt. Der modifizierte GOS-Algorithmus erlaubt eine begrenzte Verzögerung in Übertragungen zu solch einer Warteschlange in der Annahme, dass die Rate für einen der nachfolgenden Zeitschlitze ansteigen wird.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel, der einen „Modified GOS High DRC"-Algorithmus verwendet, ist der Erwünschtheitsmetrikwert gleich dem durchschnittlichen Durchsatz berechnet gemäß Gleichung (1). Dieser Algorithmus resultiert in einem leicht niedrigeren Gesamtdurchsatz, benötigt jedoch eine geringere Rechenkomplexität. Der modifizierte GOS-Hoch-DRC- bzw. „Modified GOS High DRC"-Algorithmus verlangt nicht das Führen bzw. Verfolgen eines gefilterten durchschnittlichen Durchsatzwertes für jede Warteschlange.
In einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel, das einen „Hybrid"-Algorithmus verwendet, ist der Erwünschtheitsmetrikwert gleich zu der Rate geteilt durch Durchschnittlichen_Durchsatz. Der Hybrid-Algorithmus opfert Durchsatz, um einen größeren Grad von „Fairness" in der Auswahl einer Warteschlange für die Übertragung zu erlangen, und zwar durch Auswahl einer Warteschlange basierend auf dem Prozentsatz um den die angefragte Rate die durchschnittliche Rate übersteigt. Zum Beispiel wählt der Algorithmus einen ersten Benutzer mit einer angefragten Rate von 76,8 K und einem Durchschnittlichen_Durchsatz von 30 K aus, anstelle eines zweiten Benutzers mit einer angefragten Rate von 1228,8 K und einem Durchschnittlichen_Durchsatz von 900 K. Obwohl ein größerer Gesamtdurchsatz erreicht werden kann durch vorteilhaftes Ausnutzen der Ratenspitze des zweiten Benutzers, wählt der Hybrid-Algorithmus den ersten Benutzer aus, da der erste Benutzer eine momentane Rate besitzt, die mehr als das Doppelte seines bzw. ihres durchschnittlichen Durchsatzes ist.
In einem suboptimalen Ausführungsbeispiel wird der Hybrid-Algorithmus modifiziert durch Variieren von K gemäß der Anzahl von Benutzern, um einen „Modifizierten Hybrid"-Algorithmus zu kreieren. In dem modifizierten Hybrid-Algorithmus ist K invers proportional zu der Anzahl der Benutzer und der Erwünschtheitsmetrikwert ist gleich der Rate geteilt durch Durchschnittlicher_Durchsatz. Durch Vari ieren von K gemäß der Anzahl von Benutzern um den modifizierten GOS und Modifizierten GOS-Hoch-DRC-Algorithmus werden ähnliche alternative suboptimale Ausführungsbeispiele kreiert.
In einem alternativen suboptimalen Ausführungsbeispiel wird der Hybrid-Algorithmus modifiziert durch Variieren von K gemäß der Anzahl von Benutzern, um einen „Modifizierten Hybrid"-Algorithmus zu kreieren. Der modifizierte Hybrid-Algorithmus versucht einen zusätzlichen Grad an „Fairness" auf Kosten des Durchsatzes aufzuerlegen.
11a ist ein Blockdiagramm einer Vorwärtsverbindungsarchitektur, die gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist. Die Daten werden in Datenpakete partitioniert und an CRC-Codierer 712 geliefert. Für jedes Datenpaket generiert der CRC-Codierer 712 Rahmenprüfbits (z. B. die CRC-Parity Bits) und fügt Code-Tail- bzw. Terminierungsbits ein. Die formatierten Pakete vom CRC-Codierer 712 weisen die Daten, die Rahmenprüf- und Terminierungsbits und andere Overhead-Bits, wie unten beschrieben auf. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel codiert Codierer 714 das formatierte Paket gemäß dem Codierungsformat, das in der U.S. Patentanmeldung Seriennummer 08/743,688, betitelt „SOFT DECISION OUTPUT DECODER FOR DECODING CONVOLUTIONALLY ENCODED CODEWORDS", eingereicht am 6. November 1996, dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugewiesen und durch Bezugnahme hierin aufgenommen, offenbart ist. Ein Fachmann wird erkennen, das andere bekannte Codierungsformate ebenso verwendet werden können und innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung liegen. Das codierte Paket vom Codieree 714 wird an den Interleaver 716 geliefert, der die Codesymbole in dem Paket neu ordnet. Die interleavten bzw. verschachtelten Pakete werden an das Rahmenpunktierungselement 718 geliefert, das einen Teil bzw. Bruchteil des Pakets auf eine unten beschriebene Art und Weise entfernt. Das punktierte Paket wird an einen Multiplizierer 720 geliefert, der die Daten mit der Verwürfelungssequenz vom Scrambler bzw. Verwürfeler 722 verwürfelt. Puncture- bzw. Punktierungselement 718 und Verwürfeler 722 sind im Detail in der zuvor erwähnten U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/963,386 im Detail beschrieben. Die Ausgabe vom Multiplizierer 720 weist die verwürfelten Pakete auf.
Die verwürfelten Pakete werden an Steuerung für variable Rate 730 geliefert, der das Paket in K parallele In-Phasen- und Quadratur-Kanäle demultiplexiert, wobei K von der Datenrate abhängig ist. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird das verwürfelte Paket zuerst in die Inphasen-(I) und Quadratur-(Q)Ströme demultiplexiert. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel weist der I Strom gerade-indexierte Symbole und der Q Strom ungerade-indexierte Symbole auf. Jeder Strom wird weiter in K parallele Kanäle demultiplexiert, so dass die Symbolrate für jeden Kanal für alle Datenraten festgelegt ist. Die K-Kanäle eines jeden Stroms werden an Walsh-Abdeck- bzw. Spreizelement 732 geliefert, der jeden Kanal mit einer Walshfunktion abdeckt, um orthogonale Kanäle vorzusehen. Die orthogonalen Kanaldaten werden an Verstärkungselement 734 vorgesehen, der die Daten skaliert, um eine konstante Gesamt-Energie-pro-Chip (und damit eine konstante Ausgabeleistung) für alle Datenraten beizubehalten. Die skalierten Daten vom Verstärkungselement 734 werden an Multiplexer (MUX) 760 geliefert, der die Daten mit der Präambel multiplexiert. Die Präambel wird im Detail in der zuvor erwähnten U.S. Patentanmeldung mit Seriennummer 08/963,386 diskutiert. Die Ausgabe von MUX 760 wird an Multiplexer (MUX) 762 geliefert, der die Verkehrsdaten, die Leistungssteuerungsbits und die Pilotdaten multiplexiert. Die Ausgabe von MUX 762 weist die I-Walshkanäle und die Q-Walshkanäle auf.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel liefert ein Vorwärtsverbindungspilotkanal ein Pilotsignal, das verwendet wird von entfernten Stationen 6 für die anfängliche Akquirierung, Phasenwiedererlangung, Timingwiedererlangung und Verhältniskombinierung (ratio combining). Diese Verwendungen sind ähnlich zu denen, die in CDMA-Kommunikationssystemen gemäß dem IS-95 Standard verwendet werden. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird das Pilotsignal von den entfernten Stationen 6 ebenfalls dazu verwendet eine C/I-Messung auszuführen.
Das Blockdiagramm des Vorwärtsverbindungspilotkanals des beispielhaften Ausführungsbeispiels wird ebenfalls in 11a gezeigt. In dem beispielhaften Ausfüh rungsbeispiel weisen die Pilotdaten eine Sequenz von nur Nullen (oder nur Einsen) auf, die an Multiplizierer 756 geliefert wird. Multiplizierer 756 deckt die Pilotdaten mit Walshcode W₀ ab. Da der Walshcode W₀ eine Sequenz von nur Nullen ist, ist die Ausgabe des Multiplizierers 756 die Pilotdaten. Die Pilotdaten werden zeitmultiplexiert durch MUX 762 und an den I-Walshkanal geliefert, der innerhalb des Komplexmultiplizierers 814 (siehe 11b) mit dem kurzen PN_I-Code gespreizt wird.
Das beispielhafte Blockdiagramm des Leistungssteuerungskanals wird ebenfalls in 11a gezeigt. Die rückwärtigen Leistungssteuerungsbits bzw. RPC-Bits (Reverse Power Control = RPC) werden an den Symbolwiederholer 750 geliefert, der jedes RPC-Bit eine vorbestimmte Anzahl von Malen wiederholt. Die wiederholten RPC-Bits werden an Walshabdeckelement 752 geliefert, der die Bits mit den Walshabdeckungen entsprechend der RPC-Indices abdeckt (Cover). Die abgedeckten Bits werden an Verstärkungselement 754 geliefert, der die Bits vor der Modulation skaliert, um eine konstante Gesamtsendeleistung beizubehalten. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die Verstärkungen der RPC-Walshkanäle normalisiert, so dass die RPC-Kanalleistung gleich der gesamt zur Verfügung stehenden Sendeleistung ist. Die Verstärkungen der Walshkanäle kann variiert werden als eine Funktion der Zeit für die effiziente Verwendung der Gesamtbasisstationssendeleistung, wobei eine zuverlässige RPC-Übertragung an alle aktiven entfernten Stationen 6 beibehalten wird. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die Walsh-Kanalverstärkungen von inaktiven, entfernten Stationen 6 auf null gesetzt. Die automatische Leistungssteuerung der RPC-Walshkanäle ist möglich unter Verwendung von Schätzungen der Vorwärtsverbindungsqualitätsmessung von dem entsprechenden DRC-Kanal von entfernten Stationen 6. Die skalierten RPC-Bits vom Verstärkungselement 754 werden an MUX 762 geliefert.
Ein Blockdiagramm des beispielhaften Modulators, der verwendet wird, um die Daten zu modulieren, ist in 11b dargestellt. Die I-Walshkanäle und Q-Walshkanäle werden an Summierer 812a bzw. 812b geliefert, die die K-Walshkanäle summieren, um die Signale I_sum bzw. Q_sum vorzusehen. Die I_sum- und Q_sum-Signale werden an Komplexmultiplizierer 814 geliefert. Der Komplexmultiplizierer 814 empfängt außerdem kurze PN_I- und PN_Q-Sequenzen vom Kurzcodegenerator 838 und multipliziert die zwei komplexen Eingaben bzw. Eingangsgrößen gemäß der folgenden Gleichung: (Imult + jQmult) = (Isum + jQsum)·(PN_I + jPN_Q) = (Isum·PN_I – Qsum·PN_Q) + j(Isum·PN_Q + Qsum·PN_I) (3)wobei I_mult und Q_mult die Ausgaben vom Komplexmultiplizierer 814 und j die Komplexdarstellung ist. Die I_mult- und Q_mult-Signale werden an Filter 816a bzw. 816b geliefert, der die Signale filtert. Die gefilterten Signale von Filtern 816a und 816b werden an Multiplizierer 818a bzw. 818b geliefert, die die Signale mit der Inphasen-Sinusform COS(w_ct) bzw. der Quadratur-Sinusform SIN(w_ct) multipliziert. Die I modulierten und Q modulierten Signale werden an Summierer 820 geliefert, der die Signale summiert, um die vorwärts modulierte Wellenform S(t) vorzusehen.
Das Blockdiagramm des beispielhaften Verkehrskanals, gezeigt in 3a und 3b, ist eine von zahlreichen Architekturen, die Datencodierung und Modulation der Vorwärtsverbindung unterstützt. Andere Architekturen, wie z. B. die Architektur des Vorwärtsverbindungsverkehrskanals in einem CDMA-System, das konform mit dem IS-95 Standard ist, kann ebenso verwendet werden und liegt innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung.
Zum Beispiel wird ein Fachmann erkennen das Komplexmultiplexierer 814 und Kurzcodegenerator 838 durch Pseudorausch-(PN)-Spreizer ausgetauscht werden können, die eine einfache Multiplikation der Signale mit PN-Kurzcodes anstelle der Komplexmultiplikation ausführen. Zusätzlich kann Codierer 714 eine von mehreren Vorwärtsfehlerkorrekturtechniken inklusive Turbo-Codierung, Faltungscodierung, oder andere Formen der „soft decision" oder Blockcodierung verwenden. Außerdem kann Interleaver 716 ein jedes einer Anzahl von Verschachtelungs- bzw. Interleaving-Techniken, inklusive Blockinterleaving, z. B. bit reversal interleaving oder Pseudozufalls-Interleaving einsetzen.
Während gegenwärtig als bevorzugt angesehene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene andere Modifikationen durchgeführt werden und Äquivalente eingetauscht werden können, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Daher ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsbeispiele, die offenbart sind, beschränkt ist, sondern dass sie vielmehr die Ausführung aller Ausführungsbeispiele umfasst, die innerhalb des Rahmens der vorliegenden Ansprüche liegen.
Folgendes wird beansprucht:

Claims

Ein Verfahren zur Vergabe einer begrenzten Ressource in einem Kommunikationssystem, wobei das Kommunikationssystem einen gemeinsamen Knoten (common node) und eine Vielzahl von Kundenknoten (customer nodes), die dem gemeinsamen Knoten zugeordnet sind, beinhaltet, wobei jeder der Kundenknoten eine erwünschte bzw. angeforderte Datenrate besitzt, wobei während eines jeden bestimmten Serviceintervalls der gemeinsame Knoten die begrenzte Ressource an einen der Kundenknoten, und zwar unter Ausschluss aller verbleibenden Kundenknoten, vergibt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Unterhalten eines Satzes von Gewichtungen bzw. Gewichten, mit einer Gewichtung entsprechend für einen jeden der Kundenknoten; Identifizieren einer Minimalgewichtung M des Satzes von Gewichtungen; Identifizieren einer Teilmenge der Kundenknoten, die Gewichtungen von weniger als oder gleich der Summe von M und einem Offset bzw. Versatz K besitzen; Bestimmen eines Erwünschtheitsmetrikwertes für jeden Kundenknoten in der Teilmenge; Auswählen aus der Teilmenge eines am meisten gewünschten Kundenknotens, der den größten Erwünschtheitsmetrikwert besitzt; Austauschen von Daten zwischen dem gemeinsamen Knoten und den am meisten erwünschten Kundenknoten über die begrenzte Ressource und mit der Datenrate, die dem am meisten erwünschten Kundenknoten zugewiesen ist; und Verändern des Satzes von Gewichtungen, basierend auf dem am meisten erwünschten Kundenknoten und der Datenrate, die dem am meisten erwünschten Kundenknoten zugeordnet ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Erwünschtheitsmetrikwert (desirability metric value) für jeden Kundenknoten in der Teilmenge gleich der ange forderten Datenrate für den erwähnten, einzelnen Kundenknoten in der Teilmenge ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Erwünschtheitsmetrikwert für jeden Kundenknoten in der Teilmenge bestimmt wird durch Subtrahieren eines durchschnittlichen Durchsatzwertes, der jedem der Kundenknoten zugeordnet ist, von der angeforderten Datenrate, die jedem Kundenknoten zugewiesen ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Erwünschtheitsmetrikwert für jeden Kundenknoten in der Teilmenge bestimmt wird durch Teilen einer angeforderten Datenrate, die jedem Kundenknoten zugeordnet ist, durch einen durchschnittlichen Durchsatzwert, der jedem Kundenknoten zugeordnet ist.
Das Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, das weiterhin den Schritt des Aktualisierens eines jeden der durchschnittlichen Durchsatzwerte aufweist.
Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei die durchschnittlichen Durchsatzwerte gemäß folgender Formel aktualisiert werden: NeuerDurchschnittlicherDurchsatz = {(1 – 1/TC)*AlterDurchschnittlicher Durchsatz} + (1/TC*AngeforderteDatenrate).
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei TC eine Konstante ist.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei TC variiert, und zwar basierend auf der Anzahl von Kundenknoten.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei TC variiert, und zwar basierend auf vorhergehenden angeforderten Datenraten, die jedem Kundenknoten zugewiesen sind.
Das Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Offset K eine Konstante ist.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Offset K variiert, und zwar basierend auf der Anzahl der Kundenknoten.
Eine Drahtlossendervorrichtung, die Folgendes aufweist: mindestens eine Antenne zum Empfangen von Anfragedatenratensignalen von einem jedem einer Vielzahl von Kundenknoten und zum Lenken von Informationssignalen zu der Vielzahl von Kundenknoten; ein Kanalelement zum Modulieren eines Datensignals zur Übertragung durch die mindestens eine Antenne zu jedem der Vielzahl von Kundenknoten; und ein Kanalplaner zur Unterhaltung bzw. Führung eines Satzes von Gewichtungen, entsprechend zu einem jeden der Kundenknoten, zum Identifizieren einer Minimalgewichtung M aus dem Satz von Gewichtungen, Identifizieren einer Teilmenge der Kundenknoten mit Gewichtungen geringer als oder gleich der Summe von M und einem Offset K, zum Bestimmen eines Erwünschtheitsmetrikwertes für jeden Kundenknoten in der Teilmenge, zum Auswählen aus der Teilmenge eines am meisten erwünschten Kundenknotens mit dem höchsten Erwünschtheitsmetrikwert zum Vorsehen von Informationen entsprechend zu dem am meisten erwünschten Kundenknoten an das Kanalelement und zum Aktualisieren des Satzes von Gewichtungen.
Die Drahtlossendervorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Kanalelement ein CDMA-Kanalelement ist.
Die Drahtlossendervorrichtung nach Anspruch 13, wobei das CDMA-Kanalelement weiter einen Pseudorauschspreizer (pseudo noise (PN) spreader) zur Ausführung einer PN-Spreizung des am meisten erwünschten Kundenknotens aufweist.
Die Drahtlossendervorrichtung nach Anspruch 13, wobei das CDMA-Kanalelement weiterhin Folgendes aufweist: einen Kurz-Pseudorausch-(PN)-Codegenerator zum Generieren von In-Phasen- und Quadratur-Phasen-PN-Codes; und einen Komplexmultiplizierer zum Ausführen einer Komplexmultiplikation eines Signals, das dem am meisten erwünschten Kundenknoten entspricht, und zwar mit dem In-Phasen- und den Quadratur-Phasen-PN-Codes.
Die Drahtlossendervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Erwünschtheitsmetrikwert für jeden Kundenknoten in der Teilmenge durch Subtrahieren eines durchschnittlichen Durchsatzwertes, der jedem der Kundenknoten zugewiesen ist, von der angeforderten Datenrate, die jedem der Kundenknoten zugewiesen ist, bestimmt wird.
Die Drahtlossendervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Erwünschtheitsmetrikwert für jeden Kundenknoten in der Teilmenge gleich ist zu den angeforderten Datenratenwerten in den Anfragedatenratensignalen für jeden der Kundenknoten in der Teilmenge.
Die Drahtlossendervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Erwünschtheitsmetrikwert für jeden Kundenknoten in der Teilmenge bestimmt wird durch Teilen einer angeforderten Datenrate, die jedem der Kundenknoten zugewiesen ist, durch einen durchschnittlichen Durchsatzwert, der jedem der Kundenknoten zugewiesen ist.
Die Drahtlossendervorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei der Versatz K eine Konstante ist.
Die Drahtlossendervorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei der Versatz K variiert, und zwar basierend auf der Anzahl von Kundenknoten.