TWI238629B - Method and apparatus for scheduling packet data transmissions in a wireless communication system - Google Patents
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Description
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發明領域 本發明係有關於無線資料通信。更明確而言,本發明係 有關用以在無線通信系統中排程封包資料傳輪之新改良方 法及裝置。 ~ 又 發明背景 在一無線通信系統中,一基地台能多重行動使用者通 信。無線通信包括低延遲資料通信,例如語音或視訊傳 輸、或例如封包資料傳輸的高資料率通信,此已在…”年 11月3日所申請的美國專利案號08/963,386名稱“METH〇D AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKET DATA TRANSMISSION,,中揭示,在此僅列出供參考。 封包 > 料傳輸不需要低延遲傳輸,因此允許基地台彈性 在系統中排程行動使用者傳輸。只要排程,基地台便可在 一特定時間時期儘可能將資料傳送給單一行動使用者。大 體上,一系統的封包資料行動使用者的排程具有兩個目 “。第一目標是將每個通道的利用最佳化。第二目標是平 均分派行動使用者的傳輸。兩目標有時會衝突。例如,通 道品質情況與一特定使用者的未決定資量會以其他使用者 為犧牲代價以過度時間配置給該使用者。 因此,需要的是用以排程行動使用者的通道敏感封包資 料傳輸之一合理方法。 發明概述 揭示的具體實施例係提供用以在無線通信系統中將封包 貝料傳輸排程之一新改良方法。在一觀點方面,在適於封 本紙張尺度適用巾國國家標準(CNS) A4規格(2lf 297公釐)
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五、發明説明( 包資料傳輸的一無線通信系統中,一方法包括複數個行動 台的接收資料率請求指示符,反應該等資料率請求指示符 而计异複數個行動台的優先權函數值,及根據該優先權函 數值而排程該等行動台的傳輸。 根據另一觀點,一無線裝置包括··一優先權因素計算單 元’其能從行動台接收資料率請求,並且反應而產生功率 因素值;及一棑程單元,其係耦合到該優先權因素計算單 元,該排程單元適於排程資料傳輸。 根據仍然另一觀點,用以在無線通信系統中排程封包資 料交易之方法包括決定一群使用者;計算至少一部分使用 者群的優先權函數;排程據具有來自一部分使用者群的未 決定資料傳輸的一第一組使用者;及反應該資料率請求指 示符而更新該第一組使用者的優先權函數。 圖式之簡單說明 目則揭示的方法及裝置的特徵、目的、與優點可從下列 連同附圖的詳細描述而變得更顯然,相同參考數字是表示 類似元件,而且其中: 圖1係根據一具體實施例而描述形式一無線通信系統的方 塊圖; 圖2係根據一具體實施例而描述形式用以排程在圖1系統 中的封包資料傳輸的方法流程圖; 圖3係根據-具體實施例而描述形成如圖又所 台 方塊圖;及 圖4係根據一具體實施例而描述形成分
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-5- 1238629 A7 -_______Β7 __ 五、發明説明(3 ) 基地台方塊圖。 圖5係描述在封包資料傳輸系統中將使用者排程的一方法 100 〇 較佳具體實施例之詳細說明 在本發明的一具體實施例中,一展頻無線通信系統的基 地台是根據一每使用者優先權函數(pF)瞬間值而排程行動 使用者的封包資料傳輸。使用者排程優先權是與pF值有 關’其中一高PF值係表示一高排程優先權,而且一低pF值 係表示一低優先權。在一觀點方面,用以決定pF值的一方 法疋根據一資料率請求指示符(RRI)所表示的一通道情況。 该方法亦認為是服務品質(q〇s)需求所要求的一合理標 準。此一方法是在發射器端執行下提供防止非零緩衝的健 全保濩。在一具體實施例中,資料率請求指示符是一資料 率請求(DRR)。在另一具體實施例中,資料率請求指示符 疋載波-干擾(C/1)資訊。另一具體實施例可實施其他類型的 資料率請求指示符或預測者。在具體實施例中,基地台可 計算多重行動使用者的一優先權函數(PF)。每個pF是一特 定行動使用者的資料率請求指示符與計畫輸貫量的一函 數。優先權函數值允許基地台排程具有未決定資料的主動 行動單7L。排程可產生多重行動台的配置傳輸時間的大約 相等共用到。 排程配置可透過減少與指定資料率有關的不利影響而改 良通道敏感度。實際資料率指定可提供量化的傳輸率。此 會在系統中造成資料率的大略調整。實際資料率可被切除 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1238629 A7 B7 五、發明説明(4 ) 或處理,以符合指定與可用的資料率。透過使用一資料率 請求指示符來決定一傳輸資料率,資料率可根據系統的實 際需求與操作環境調整。 在圖1的描述具體實施例中’無線通信系統10包括一基地 台12,其可經由傳播介面或無線電鏈路而與行動台14與行 動台16通k。基地台12可處理该荨行動台16每一者的個別 傳輸。如前述,行動台14是採用例如語音通信的低延遲資 料通信類型服務,而行動台16是採用高率封包資料通信。 在基地台12與行動台14之間的通信是以即時執行,因此所 有主動通信可同時與同步執行。對照下,與行動台16的封 包資料通#可配排程’其中多重行動台16的通信能在一特 定時間上同時傳輸。其他具體實施例允許超過該等行動台 16之一的同時傳輸,以尋找最佳化通道利用。 圖2係描述在系統10中用以排程行動台16的一方法18。在 步驟2 0 ’處理是透過決定在系統1 〇中的一群主動行動使用 者而開始。在群中的行動台16、或使用者的總數是指定為 “ N”。如果N等於0 ’在步驟22,處理便會結束,否則處理 會持續步驟24,以計算在該群中‘‘ μ”位使用者的一部分中 的每位使用者的PF,其中Μ位主動使用者具有未決定的資 料。PF計算是根據下列方程式執行: PF(j) =~PRR(J),f〇r j = l, ..., Μ, (i) T’(j) 其中j是對應具未決定資料的Μ位主動使用者的一使用者索 引。在具體實施例中,一資料率請求指示符是以DRR(j)實 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1238629 A7 --------B7__一 五、發明説明(5 ) ' - 施,資料率請求(DRR)是從使用者j接收,其中j=i,…,%。 在分子的通道敏感率請求指示符可提供比例將系統ι〇的使 用者排程。資料率請求指示符然後除以與每位使用者』有關 的-預估輸貫量T,(j)。雖然實際輸貫量不是直接使用在此 方程式(1)的計算,但是每位使用者j的實際輸貫量能以T(j) 表示。 從一部分具未決定資料的Μ位主動使用者,在步驟26,一 進一步部分是由排程傳輸的“Κ”位使用者決定。在具體實 施例中,一部分Κ位使用者是根據系統建構與一預定排程策 略决疋。時常Κ- 1、或κ疋限制在單一使用者。然而,κ可 以是小於或等於Μ的任何數值。根據計算的pF值,基地台 是步驟28排程“K”位使用者。注意,K位排程的使用者係構 成一部分N位主動使用者,即是,(KsM<N)。基地台12然 後根據步驟2 8的排程而在步驟3 0傳送封包資料傳輸。傳輸 包括傳輸功率、功率控制、資料傳輸率、調變、及其他傳 輸參數的決定。同時注意,基地台12能將低沿遲傳輸傳送 給行動台14。 在步驟3 2,基地台12能夠以從每個排程使用者接收的一 對應率請求指示符的一函數而更新K位排程使用者每位的每 個預估輸貫量Τ’。下列公式係根據具體實施例而描述排程 使用者的Τ’更新計算: Τ丨(j,η+1) = (ΐ-α) · T,(j,η) + α · DRR(j), (2) 其中對於具有索引η的數位取樣而言,α是用於排程的一平 滑濾波器的時間常數。在一具體實施例中,時間常數是與 -8 - 本紙張尺㈣M ® g家標準(CNS) Α4规格(210 X 297公爱) ' " 1238629 A7 ___B7__ 五、發明説明(6 ) 每個行動台16的目標QOS及/或速度有關。在具體實施例 中’ 一資料率請求指示符是以從使用者j接收的資料率請求 (DRR) DRR(J)貫施’其中J=;[,…·,N。分子的通道敏感率 請求指示符是將比例提供給系統1 〇的使用者排程。資料率 請求指示符然後除以與每位使用者j有關的預估輸貫量 Τ’( j)。雖然實際輸貫量不是直接使用在此方程式(1),但是 母位使用者j的實際輸貫量是以T (j)表示。而是,排程方法 是根據從該使用者接收的資料率請求指示符而預測或預估 每位使用者的輸貫量。資料率請求指示符可以是經由一資 料率控制(DRC)通道傳輸的DRR,其中使用者可決定傳輸通 道品質’及決定一對應的資料率請求。傳輸通道的品質可 以是使用者接收的傳輸C/1測量,其中一對應DRR是與例如 經由一查表的C/Ι有關。在一具體實施例中,使用者可將 C/1率傳送給基地台12,而且基地台12可根據c/1而決定一 資料率。或者,使用者可根據使用者接收的傳輸資料錯誤 而決定請求的資料率。使用者可使用多種方法來決定請求 基地台的資料率。同樣地,使用者可實施用以從基地台請 求一資料率的資料率請求指示符。此外,在一具體實施例 中,不同行動台16可實施不同資料率請求指示符。 在步驟34,如果K<M,處理便會持續步驟36,以更新在1^ 位主動使用者群中非排程使用者的每個丁,,即是使用者不 包括在Μ位排程使用者。非排程使用者的預估輸貫量是以 下式提供: Τ·(ί,η+1)=(1,α) · Τ丨(i,n), (3) _______________- 9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 1238629 A7 B7 五、發明説明(7 ) 其中1= 1,···,(M-K)。在此,對於使用在更新與非排程使用 者有關的每個PF的預估輸貫量計算而言,資料率請求指示 符係假設為零。處理然後會返回步驟26,其中更新的pF值 可用來持續排程仍然具有未決定資料的任何使用者。 具體實施例可更新每位使用者的PF值,好像每個行動台 16始終具有足夠量的未決定資料,而且每行動台16所請求 的資料率可實現。因此,只要緩衝器具有傳送的至少一位 元資料’經由如方程式(1)-( 3)計算的PF所產生的排程序列 對於傳輸緩衝器的任何不可預測狀態是不敏感。 圖3係進一步詳細描述基地台12,包括接收的信號、處 理、與傳輸。如前述,基地台12是從多重行動台16接收例 如DRR或C/1的一資料率請求指示符。控制資訊是從至少行 動台1 6接收,而且亦從例如一基地台控制器(未在圖顯示) 的中央控制器接收。基地台是從例如網際網路的一網路(未 在圖顯示)接收視為“中樞交通,,的路由。基地台12係反應這 些信號而將資料傳送給行動台16。 圖4係進一步描述基地台12的一排程器部分。基地台12包 括一群計算單元4〇,用以決定在一特定時間主動的行動台 編號與識別16。主動行動台16是與基地台12通信,但是不 具有任何未決定資料傳輸。群計算單元4〇是從行動台16與 BSC (未在圖顯示)接收控制資訊,而且亦從一網路(未在圖 顯示)接收路由。反應上,群計算單元4〇可將使用者識別資 訊提供給PF計算單元42,而使用者識別資訊是使用者 ID(j) ’其中及=1,. ··,N。使用者識別資訊是提供給系統10 ____-10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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的所有N位主動使用者。 PF計算單元42是從例如DRR(必的行動台16接收資料率靖 求指示符。PF計算單元42是根據方程式(1)而使巧i資料率= 求指示符來決定每位使用者的一 pF。具有未決定資料 j=l,…,K的所有使用者的1>1:(])是提供給一排程單元仏。排 程單元46可決定在與PF(j.)有關的各種不同使用者之中的一 排程。排程單元46可將排程資訊提供給傳輸電路48。膽八 IN亦提供給傳輸電路48,以根據產生Dat‘〇u 丁的排程資 訊來傳輸資#。排程資訊亦提供給一言十算單元5〇 ,以更新 主動N位使用者的預估輸貫量。排程的使用者可根據方程式 (2)更新,而非排程的使用者可根據方程式(3)更新。對於 更新該預估的輸貫量值而言,計算單元5〇可接收行動台16 的資料率請求指示符。具未決定資料㈣位使用者的―部 分使用者的更新預估輸貫量值然後提供 4 以更新PF值。計算單元5。包括一平滑渡波器=:;2窮 脈衝響應(HR)濾波器。平滑濾波器的搭接係數濾是可建 在一範例中,一行動台丨6具有每】主 3 ^ h時3公里的速度,且遇
到5 · 4赫茲的督·卜勒頻率f 。預Y士仏I PP預估輪貫量係根據具有近 似2 日才間常數T w的方程式(2)和(3)而、仓v ^ ^ V ^ 1 而進行IIR平滑濾波。 IIR濾波器搭接係數α如下列關係,糾_ T關係;切不是與時間常數Tw有 關:
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秒訊框持續時間的的時間常數,即是每 y Λ c大體上,α的計算包括先決定反映一合理限制 的傳,服務品質’丨中每個行動台16是配置在—容許量中 的微量時間。計算然後可脾田 ° 統輸貫量。〜、後了將α取佳化,以達成最佳的真正系 、在另-具體實施例中’比例合理演算法係實施結合一延 遲項的合理標準1確而言’延遲是從—資料封包到達的 時間而在基地台上測量’直到資料從Bs傳送給使用者或⑽ 為止。延遲可被測量,直到傳輸開始或傳輸結束為止。延 遲可有效測量傳輸前的的資料在BS維持的時間。資料是儲 存在4丁歹J或在基地台! 2 (未在圖帛示)的其他記憶體儲存 裝置。 通㊉比例合理演异法係維繫在一組使用者之中最大輸 貫量之間的平衡,及將輸貫量合理配置給個別使用者。然 而,演算法不保証可滿足個別使用者的特殊延遲需求。透 過修改比例合理優先權函數pF來包括一延遲敏感項,結果 便可提供與延遲需求一致的排程。注意,延遲需求典型是 由一作業標準所指定。 在具體K施例中,系統使用者的延遲需求是以時間函數 (例如d,以秒為單位)提供給基地台12。基地台然後將一時 間延遲臨界值τ提供給每位使用者。明確而言,基地台是儲 存使用者的i=l,··,Ν的值Ti,其中Ν是在一特定時間的使用 者總數。計算使用者的傳統比例合理優先權是如下式所 示: ____-12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1238629 A7 B7 五、發明説明(1〇 )
DRC "~T~ (5) 其中DRC是一特定MS持續的資料率 貫量。 透過將方程式(5)修改成 而且T是使用者的輪
DRC T g(d) 下示:(6) PF計算係合併使用者延遲函數的一延遲函數g(d)。 如此,當他的延遲透過方程式(6)的應用超過一預定臨界 值時’排程方法便可將優先權提供給使㈣。當延遲減少 到低於臨界值時,使用者的優先權便可依方程式(5)計算。 圖5係描述用以在一封包資料傳輸系、統中排程使用者之方 法100。該處理係計算如在步驟1〇2的山所指定使用者丨的延 遲。延遲山然後與臨界值T i相比較。臨界值τ i是對於使用者i 是特殊的。另一具體實施例可實施所有使用者的單一臨界 值。此外,臨界值^可以是在系統操作期間更新的一動態 臨界值。如果使用者延遲是大於在判斷菱形方塊1〇4的臨界 值,處理便會在步驟106計算di的一延遲函數g(d),其中該 函數是定義為: Λ g(di) = l+k*MAX(〇3 (di-ii)) ⑺ 如果使用者延遲是小於或等於臨界值,延遲函數g( d)是 在步驟10 8計异’且如下式提供: g(d〇 == 1 (8) 處理然後使用在步驟1 〇 6或1 〇 8計算的延遲函數而在步驟 110應用一 PF。該PF是依下式提供: PFj = (DRCj/Ti) *g(dj) (9) 在步驟112,該處理是根據PFi而排程使用者丨。另一具體 ____-13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1238629 A7
實施例可實施與一特定通信系統的需求、效率 致的多種延遲函數之中任-者。在另-具體實施例;: 遲函數是如下式定義: 、 (10) 或明確而言 g(di) = I+k*MAX(0, f(drTi)) 其中f()係表示延遲的一遞增函數 遞增函數。 另 數: 具體貫施例係實施如下列方程式所定義 的延遲函 g(d丨)^ 1,其中山<\ ;及 (11) gWO = drcmax/drcave,其中山^ (12) 裝 訂
線 其中DRCMAX是所有使用者的1;)11(:3最大值,而且 使用者i的DRC的平均值。方程式(11)和(12)的延遲函數E = 調整如同與其他使用者有關的使用者延遲函數的一特定使 用者的PF。因此,如果使用者丨的DRC的平均請求資料率實 質小於在具有未決定資料的主動組中所有使用者的最大 DRC,及如果使用者遇到違背臨界值的一延遲,使用者丨便 會接收一增加的優先權。 在仍然是另一具體實施例中。方程式(5)的PF是被修改成 如取代延遲的輸貫量函數的優先權,其中pF是依下式計 算·· DRC 丁 g(Ti) (13) 合併一輸貫量函數g(Ti)。輸貫量函數係反映使用者丨的輸貫 量。明確而言,如果輸貫量几是大於一輸貫量臨界值,那 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1238629 A7 B7
麼 (14) 那麼 g(Ti) =1 ;及 如果輸貫量Ti是小於或等於輸貫量臨界值 g(Ti)=DRCMAX/DRCAVE (15) 如此,使用者優先權可反應接收的輸貫量而修改。當輸貫 量太低,即是,在或低於臨界值時,PF會增加。否則,停 先權函數便依方程式(5)計算。因此,如果平均的請求資^ 率,即是使用者i的DRC實質小於在具有未決定資料的主動 組中所有使用者上的最大DRC,且如果使用者遇到達背輸 貫量臨界值的一輸貫量,使用者i便會接收一增加優先權。別 此外,另一具體實施例可實施例如在2〇〇ι年2月由 Matthew Andrews 等人在 IEEE Communicati〇ns 乂叫如以第 150-1 54 頁名稱 “Providing Quality of Service 〇ver a Shared
Wireless Link”中指定的多種延遲函數,其在此僅列出供參 考。 因此’用以在無線通信系統中排程封包資料傳輸的一新 改良方法及裝置已描述。在技藝中熟諳此技者可了解到上 述的資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號、與晶 片能以電壓、電流、電磁波、磁場或粒子.、光域或粒子、 或任何組合表示。仍然是另一具體實施例可實施例如在由
Niranjan Joshi 等人於 ACM Mobicom 2000 名稱 “Downlink Scheduling in CDMA Data Networks” 中指定的延遲函數, 其在此僅列出供參考。 熟諳此技者可進一步了解到在此揭示具體實施例描述的 • 15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公董) 1238629
各種不同說明邏輯方塊、模組、電路、與演算法步驟能以 電子硬體、電腦軟體、或組合實施。各種不同說明元件、 方塊、模組、電路、與步驟通常是從他們的功能描述。功 能是否以硬體或軟體實施是因整個細統的特殊應用與設計 限制而疋。熟諳此技者可確認在這些環境下的硬體與軟體 疋可互換性,而且可最佳實施每個特殊應用的描述功能。 如範例所示,在此揭示具體實施例中描述的各種不同說 明邏輯方塊、模組、電路、與演算法步驟能夠以一數位信 號處理器(DSP)、一應用特殊積體電路(ASIC)、一場程式 化閘陣列(FPGA)或其他可程式邏輯裝置、非連續閘或電晶 體邏輯、例如暫存器與FIF0的非連續硬體元件、執行一組 韌體指令的處理器、任何傳統程式化軟體模組與一處理 器、或執行在此描述功能的任何組合來實施或執行。處理 器可以是一微處理機;或者,處理器可以是任何傳統處理 器、控制器、微控制器、或狀態機器。軟體模組可儲存在 RAM记憶體、快閃記憶體、^^“記憶體、EpR〇M記憶體、 EEPROM §己憶體、暫存器、硬碟、一可移除磁碟片、一 cD_ ROM、或在技藝中已知的任何其他形式的儲存媒體。處理 器可以是在一 ASIC (未在圖顯示)。ASIC可以在一電話(未 在圖顯示)。或者’處理器可以在一電話。處理器能以一 DSP與一微處理機的組合、或兩微處理機連同一 Dsp核心等 實施。 較佳具體貫施例的先前描述的提供允許在技藝中熟諳此 技者可製造或使用本發明。這些具體實施例的各種不同修 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公聲)
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k 1238629 A7 B7 五、發明説明(14 ) 改對於在技藝中熟諳此技者是顯然的,而且在此定義的一 般原理可運用在其他具體實施例,而無需使用創作性設 施。因此,本發明並未侷限於在此顯示具體實施例,而是 符合在此揭示原理與新特徵的廣泛範圍。
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線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
Claims (1)
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A BCD ι· 一種於適於封包資料傳輪之一無線通信系統中之方法, 該系統在發射器上具有未決定資料的至少一行動台,此 方法包含: 计异具未決定資料的該至少一行動台的一第一接收器 的封包延遲時間; 將該封包延遲時間與一第一臨界值相比較; 如果該封包延遲時間違背該第一臨界值,計算一第一 延遲項; 使用該第一延遲項來計算該第一接收器的一優先權函 數;及 根據該優先權函數來排程接收器的傳輸。 2.如申叫專利範圍第1項之方法,其中該封包延遲時間是 以下列計算:g( d) = k,其中封包延遲時間是大於該第一 臨界值。 3·如申請專利範圍第1項之方法,其中該封包延遲時間是 以下列計算: 對於封包延遲時間是大於該第一臨界值而言, g(d) = DRCMAX/DRCAVE,其中DRCmax是在一主動組發射 器中的接收器DRC值的一最大值,而且其中DRCav是談 第一接收器的一平均DRC值。 4. 一種於適於封包資料傳輸之無線通信系統中之方法,此 方法包含: 識別具有封包延遲高於一臨界值的使用者;及 當該封包延遲高於該臨界值時,調整使用者的優先 權0 -18- I紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) " --------
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