無線網(wǎng)絡中的調度方法與裝置的制作方法

專利名稱：無線網(wǎng)絡中的調度方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及通信，尤其涉及無線網(wǎng)絡中的傳輸調度技術。
背景技術：
為了提供各種各樣的通信服務，如語音、分組數(shù)據(jù)等，廣泛部署了多種無線網(wǎng)絡。 這些網(wǎng)絡能夠通過共享系統(tǒng)資源的方式支持多用戶通信。這些網(wǎng)絡的實例包括無線局域 網(wǎng)(WLAN)、無線個域網(wǎng)(WPAN)、無線廣域網(wǎng)(WffAN)、碼分多址接入(CDMA)網(wǎng)絡、時分多址接 入(TDMA)網(wǎng)絡、頻分多址接入(FDMA)網(wǎng)絡等等。術語“網(wǎng)絡”與“系統(tǒng)”經(jīng)?？梢曰Q使用。無線網(wǎng)絡可以包括任意數(shù)量的接入點和任意數(shù)量的用戶終端。典型情況下，接入 點是位于無線網(wǎng)絡與骨干網(wǎng)(可能是有線網(wǎng)絡)之間的網(wǎng)關或網(wǎng)橋。用戶終端是能夠與接 入點和/或另一個用戶終端進行通信的設備。在某一時刻，各用戶終端可能正在與接入點 通信，也可能處于空閑狀態(tài)?；顒拥挠脩艚K端可能有不同的數(shù)據(jù)需求和能力，同樣，空閑的 用戶終端也可能有不同的能力。無線網(wǎng)絡可以實現(xiàn)特定的傳輸架構，支持一種或多種傳輸 方案，等等。因此，關鍵的難題是如何選擇和調度用戶終端以進行傳輸，并根據(jù)選中的用戶 終端的需求和能力，盡可能高效地給這些用戶終端分配可用的系統(tǒng)資源。在高吞吐量的無 線網(wǎng)絡中，調度對無線網(wǎng)絡的整體性能影響較大，在這種情況下，這項工作就更具挑戰(zhàn)性。因此，本領域中需要對無線網(wǎng)絡中的傳輸進行高效調度的技術。

發(fā)明內容
本申請描述了對“流”與“鏈路”進行調度以便進行傳輸?shù)募夹g。每條鏈路對應著 一個特定的源站與一個特定的目的站。站可以是接入點或者用戶終端。每條鏈路承載著一 個或多個流。每個流承載著協(xié)議棧上層數(shù)據(jù)，并且可關聯(lián)于特定的需求，如吞吐量及時延需 求。每個流和/或每條鏈路可以進一步關聯(lián)于特定的反饋需求。例如，每個流可以要求對 該流所發(fā)出的數(shù)據(jù)給予確認(ACK)?；诿總€流的需求，確定所述流的服務間隔。服務間 隔表示所述流為滿足其所有需求而得到服務的頻率。每條鏈路的服務間隔是基于所述鏈路 上傳送的所有流的服務間隔而予以確定的。如果系統(tǒng)資源可用的話，則在每個服務間隔內 對每條鏈路至少調度一次以用于傳輸，從而確保所述鏈路上承載的所有流的需求均得到滿 足。
還可采用有利于閉環(huán)速率控制的方式對這些鏈路進行調度。如果開銷信道無法用 于發(fā)送反饋信息(如導頻信號、速率等)，則在每次數(shù)據(jù)傳輸之前對反向傳輸進行調度，以 提供反饋信息。還可以對這些鏈路進行調度，以使協(xié)議棧中一層或多層的ACK以足夠快的 速率被發(fā)送出去，從而避免數(shù)據(jù)發(fā)送因等待ACK而受到限制或者停滯不前。下面進一步詳細地說明本發(fā)明的各個方面和實施例。


圖1示出了一個無線網(wǎng)絡；圖2示出了一個示例性的協(xié)議棧；圖3示出了一個示例性的傳輸結構；圖4示出了為鏈路確定服務間隔的過程；圖5示出了站A與站B之間的數(shù)據(jù)傳輸及反向傳輸；圖6示出了對鏈路進行選擇和調度以用于傳輸?shù)倪^程；圖7示出了在每一幀內對鏈路進行調度的過程；圖8示出了為反向傳輸確定TXOP持續(xù)時間的過程；圖9示出了為數(shù)據(jù)傳輸確定TXOP持續(xù)時間的過程；圖10示出了確定傳輸所用速率的過程；圖11示出了確定請求傳輸時間量的過程；圖12示出了一個接入點和兩個用戶終端的框圖；圖13示出了接入點的CSI處理器的框圖；圖14示出了一個調度器的框圖。
具體實施例方式本申請中使用的“示例性的”一詞意味著“用作例子、例證或說明”。在本申請中被 描述為“示例性”的任何實施例或設計方案不一定被解釋為比其他實施例或設計方案更優(yōu) 選或更具優(yōu)勢。本申請描述的調度技術可以用于各種無線網(wǎng)絡，例如WLAN、WPAN等等。這些技術 也可以用于單輸入單輸出(SISO)網(wǎng)絡，其包括單天線的發(fā)送站和接收站；單輸入多輸出 (SIMO)網(wǎng)絡，其包括單天線的發(fā)送站和多天線的接收站；多輸入單輸出(MISO)網(wǎng)絡，其包 括多天線的發(fā)送站和單天線的接收站；多輸入多輸出(MIMO)網(wǎng)絡，其包括多天線的發(fā)送站 和接收站；或者，混合的無線網(wǎng)絡，其包括單天線站和多天線站的組合。這些技術也可以用 于(1)時分雙工(TDD)網(wǎng)絡，其中，在不同的時間間隔內，在單一頻帶上通過上行鏈路和下 行鏈路進行數(shù)據(jù)傳輸；(2)頻分雙工(FDD)網(wǎng)絡，其中，在不同的頻帶上通過上行鏈路和下 行鏈路進行數(shù)據(jù)傳輸。為簡單起見，下面將圍繞無線TDD MIMO網(wǎng)絡來描述調度技術的一些 方面。圖1示出的無線網(wǎng)絡100具有至少一個接入點110以及多個用戶終端120。為簡 單起見，圖1只示出了一個接入點。接入點通常是與用戶終端進行通信的固定站，也可以將 其稱作基站或其它術語。用戶終端可以是固定的或移動的，也可以將其稱作移動站、無線設 備、用戶設備(UE)或其它術語。每個接入點可以支持任意數(shù)量的用戶終端進行通信。每個用戶終端可以與一個或多個接入點進行通信。用戶終端可以與其它用戶終端進行對等 (peer to peer)通信。對于集中式網(wǎng)絡架構而言，系統(tǒng)控制器130連接所有接入點，起協(xié)調 和控制這些接入點的作用。在以下描述中，“站”可以指接入點或者用戶終端。圖2示出了一個示例性的協(xié)議棧200，其可以用于無線網(wǎng)絡100。協(xié)議棧200包括 傳輸控制協(xié)議(TCP)/用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)層210、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)層220、媒體接入控 制(MAC)層230以及物理層(PHY)層240。協(xié)議棧200也可以包括其它中間層和/或子層。 例如，點到點協(xié)議(PPP)層、無線鏈路協(xié)議(RLP)層等可以處于IP層與MAC層之間。TCP與 UDP是兩種傳輸層協(xié)議。UDP提供不具有可靠性機制的傳輸服務，其通常用于重傳不是必需 的或者不太可行的實時應用中。TCP提供可靠的傳輸服務，其具有差錯檢測和差錯恢復機 制。TCP/UDP層支持高層應用，并提供TCP分組/數(shù)據(jù)段和/或UDP數(shù)據(jù)報。IP層封裝TCP 分組和/或UDP數(shù)據(jù)報，并提供IP分組。TCP、UDP及IP的功能是眾所周知的。MAC層封裝 IP分組，并提供MAC服務數(shù)據(jù)單元(SDU)。MAC層還執(zhí)行其它功能，如對上行鏈路和下行鏈 路的傳輸進行調度、QoS仲裁等等。物理層提供無線傳輸數(shù)據(jù)的機制，并執(zhí)行多種功能，如 成幀、編碼、調制等等。在TCP分組/UDP數(shù)據(jù)報、IP分組以及MAC SDU之間可能并沒有明確定義的關系。 因此，某一特定層的各數(shù)據(jù)單元可以承載另一層的一個數(shù)據(jù)單元、部分數(shù)據(jù)單元或多個數(shù) 據(jù)單元。不過，為簡單起見，在以下描述中，假定在TCP分組/UDP數(shù)據(jù)報、IP分組以及MAC SDU之間存在一一對應的關系。為簡單起見，以下不對TCP/UDP、IP及物理層的處理過程進 行描述，除非其與本發(fā)明密切相關。MAC層從上層接收分組流。每個流可能對應于特定的服 務質量(QoS)需求，QoS可用特定的最小速率和/或特定的最大時延來定義。術語“速率” 和“數(shù)據(jù)速率”在以下描述中同義。無線網(wǎng)絡100可以在MAC層使用自動重傳請求(ARQ)方案。采用ARQ方案，源站向 目的站傳輸每個MAC SDU—次或多次，直到目的站將MAC SDU正確解碼或者達到MAC SDU的 最大傳輸次數(shù)為止。目的站為每個正確解碼的MAC SDU回送確認信號(ACK)。無線網(wǎng)絡100 可以支持塊ACK方案，這樣，源站就能發(fā)送一批MACSDU，然后再用Block Ack Request (塊響 應請求)，即一條MAC消息，請求這些MAC SDU的狀態(tài)。目的站隨后發(fā)送Block Ack (塊響 應)，即另一條MAC消息，告知自最后一條塊響應請求以來收到的所有MAC SDU的狀態(tài)。ARQ 方案還使用ARQ窗口，來指定在未收到相應的確認信息的情況下可以發(fā)送的MAC SDU的最 大數(shù)目。TCP支持各種不同的ACK機制，例如選擇性ACK和TCP Reno。各種ACK機制以不同 的方式發(fā)送TCP分組的ACK，而且TCP的ACK反饋信息的大小取決于選用的ACK機制。TCP 還使用了 TCP窗口，來指定在沒有收到相應的ACK的情況下可以發(fā)送的TCP分組的最大數(shù) 目。TCP禁止在TCP窗口之外傳輸TCP分組。而且，TCP窗口可能由于對所傳輸TCP分組的 ACK反饋不足而縮小。為簡單起見，在以下描述中，TCP ACK表示對TCP分組的ACK，而塊ACK表示對MAC SDU的ACK。每個塊ACK在一個Block Ack消息中發(fā)送，其傳遞最多Nsdu個MAC SDU的狀態(tài)， 其中的Nsdu可以等于64或其它數(shù)值。MAC層的ARQ窗口表示為Wakq，而TCP層的TCP窗口表
示為Wtcp。圖3示出了可以用于無線網(wǎng)絡100的示例性傳輸結構300。無線網(wǎng)絡中的每個接
5入點維護著一條獨立的時間線，用于該接入點負責的所有傳輸。下面將描述接入點的傳輸 時間線。這個接入點周期性地通過下行鏈路傳輸信標。這個信標攜帶著前導碼和接入點標 識符(AP ID)，它們由用戶終端用來檢測和識別接入點。目標信標傳輸時間(target beacon transmit time, TBTT)表示兩個連續(xù)信標的起點之間的時間間隔。TBTT可以是固定值，也 可以是依賴于網(wǎng)絡運行方式的變量。信標間的時間間隔可能包括受控接入周期(controlled access periods, CAP)、調度接入周期(scheduled access periods, SCAP)以及使用了增強分布信道接入 (enhanced distributed channel access,EDCA)白勺競爭周期(contention period,CP)白勺 任意組合。CAP、SCAP以及CP可以按任意順序發(fā)送。每個CAP包括接入點用于進行網(wǎng)絡管 理的時間周期。每個SCAP包括對上下行鏈路傳輸進行調度的時間周期。每個CP包括不對 傳輸進行調度的時間周期。信標、CAP以及SCAP代表無競爭周期，其中在任意給定時刻，無 線信道上只有一個站(可以是接入點或者用戶終端)進行傳輸。CP代表競爭周期，其中，無 線信道上有多于一個站可以同時進行傳輸。每個SCAP包括SCHED幀和調度接入周期。每個SCAP可以是固定的或可變的時間 段。SCHED幀承載所有傳輸機會(TXOP)的調度表，用于伴隨的調度接入周期。每個TXOP是 從一個特定源(發(fā)送)站到一個特定目的(接收)站的調度傳輸。每個TXOP的調度信息 將TXOP的開始時間和持續(xù)時間以及其它可能的相關信息傳遞給源與目的站。一個調度接 入周期可包括任意數(shù)目的TXOP (有一個上限值)，每個TXOP可能對應于任一對的源與目的 站。SCHED幀可包括導頻信號，導頻信號可被用戶終端用于進行信道估計及對上行鏈路進行 速率控制。調度接入周期還可以包括其它的傳輸類型。在一個實施例中，將傳輸時間線劃分為MAC巾貞，或簡單講，就是“幀”。每個幀都有 預定的持續(xù)時間，例如，大約2ms。在一個實施例中，每個SCAP占據(jù)一個幀。圖3示出了一種示例性的傳輸結構。通常，任意傳輸結構都可以使用本申請描述 的調度技術，只要其具有可對傳輸進行調度的周期即可。無線網(wǎng)絡100可以采用這樣一種速率控制機制，其中，接收站回送信道狀態(tài)信息 (channel state information, CSI)到發(fā)送站，從而使發(fā)送站能夠選擇合適的發(fā)送模式和 一個或多個速率，以用于發(fā)送數(shù)據(jù)到接收站。這個CSI可以采用的形式是受控的或非受控 的MIMO導頻信號(下面將對此進行描述)、SNR估計、接收站選擇的初始速率等。在一個實 施例中，無線網(wǎng)絡100不使用專門傳輸CSI的開銷信道。這樣，各站只在分配到TXOP時才 傳送CSI。調度器在對上行鏈路和下行鏈路上的傳輸進行調度，以獲得高吞吐量及健壯的性 能。調度器可以與一個接入點在一起，或者可以處于一些其它網(wǎng)絡實體(例如，圖1中的系 統(tǒng)控制器130)。調度器可以負責以下任務 盡可能高效地為站分配ΤΧ0Ρ，以確保這些流的QoS (例如，吞吐量和時延)需求 能得到滿足。 正確分配ΤΧ0Ρ，以確保以足夠快的速率更新速率控制機制，從而獲得良好的性 能；以及 分配TXOP以用于傳輸高層ACK及MAC ACK,從而使數(shù)據(jù)傳輸不會因為ACK反饋 而受到限制或者停滯不前。
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還可以通過支持ARQ方案所用的塊ACK機制的方式，來分配TXOP。調度器完成這 三項任務的操作將在下面進行描述。后面的描述假定，在進行調度時，調度器可訪問在接入 點可用的信息。下面的一些術語將用于以下描述。鏈路是有方向的源-目的對(A，B)，其具有一 個特定源站A和一個特定目的站B。源-目的對(A，B)之間的鏈路還可以表示為link(A， B)。對于從站A到站B的數(shù)據(jù)傳輸，link (A，B)是業(yè)務數(shù)據(jù)的方向，而link (B，Α)是MAC層 的塊ACK及TCP層的TCP ACK的方向。這樣，從站A到站B的數(shù)據(jù)傳輸使用了兩條相反方 向的鏈路。如果站B有業(yè)務數(shù)據(jù)要發(fā)往站A，則向調度器注冊源-目的對(B，A)對應的另 一條鏈路，以承載從站B到站A的業(yè)務數(shù)據(jù)。流是通過鏈路發(fā)送的高層(如，TCP或UDP)數(shù)據(jù)流。鏈路可以承載同一個源_目 的對的一個或多個流。如果某一高層協(xié)議需要雙向流，則正反方向鏈路上的兩個流都要注 冊到調度器。例如，TCP使用雙向流，一個流用于TCP分組，而另一個流用于TCP ACK。調度 器在調度時，可以把分別用于TCP分組和TCP ACK的兩個流看成分離的流。呼叫控制實體位于MAC層上，其實現(xiàn)接納控制算法，并決定接納哪個流以提供服 務。接納控制實體也可以實現(xiàn)流調節(jié)機制，例如，調節(jié)為每個流所支持的速率。接納控制算 法和調節(jié)機制可采用本領域公知的各種設計方案。調度器把TXOP調配給鏈路，從而滿足在這些鏈路上傳送的流的QoS需求。調度器 可以基于各流的下述屬性為這些鏈路動態(tài)分配時間 所述流的時延需求； 所述流的吞吐量需求；以及 源站實時請求的傳輸持續(xù)時間。調度的細節(jié)將在下面描述。下面的大部分描述針對的是雙向TCP流，在調度方面， 這要比單向的UDP流復雜得多。調度器通過SCHED幀將經(jīng)過調度的TXOP傳遞到源站和目的站。1、服務間隔在一個實施例中，每條鏈路都關聯(lián)于一個服務間隔，后者指示把TXOP調配給鏈路 的頻率。調度器試圖在每條鏈路的每個服務間隔內把至少一個TXOP調配給所述鏈路。每 條鏈路的服務間隔可以基于各種標準來確定，如，鏈路上所傳送流的時延需求、流的吞吐量 需求、選用的ARQ方案、速率控制機制等或者其組合。下面將描述一個示例性的link(A，B) 的服務間隔的計算。表1示出了用于示例性流F的變量列表。
選擇流F的服務間隔，以同時滿足所述流的吞吐量需求和時延需求。通過確保流F 的塊ACK能以足夠快的速率被發(fā)送出去以使流F不會因為等待這些ACK而停滯，來部分地 滿足流F的吞吐量需求。通常，速率越高，發(fā)送的MAC SDU就越多，塊ACK被發(fā)送的頻率就越 高。通過確保每個MAC SDU在為流F定義的時延dfl。w內可以傳送最多Ntx次，其中Ntx彡Nmax， 來部分地滿足流F的時延需求。只要目的站B收到一個Block Ack Request (塊確認請求)并分配到一個ΤΧ0Ρ， 就會發(fā)送塊ACK。塊ACK所針對的MAC SDU數(shù)量可用α · Wakq表示，即ARQ窗口的一部分。 給站B調配ΤΧ0Ρ，從而以足夠快的速率發(fā)送塊ACK，以使站A不會因等待塊ACK而停滯。在 一個實施例中，流F的塊ACK的發(fā)送時間間隔Takq可如下計算 如等式(1)所示，塊ACK間隔設置為等于傳送ARQ窗口的一個特定部分(即α -Waeq 個MAC SDU)所需要的持續(xù)時間。這個持續(xù)時間等于MAC SDUa .Wakq乘以MAC SDU載荷大 小(SflJ，然后除以流的速率(Rfl。w)。Rfl。w是調度器為該流確保的或者盡量達到的速率，而 不是為該流調配的每個TXOP中使用的瞬時速率。等式(1)假定MAC SDU載荷大小對流F 是固定的。一般而言，流F可使用固定或變化的MAC SDU載荷大小。于是，可以修改等式 (1)，從而用Takq代表傳送a · Wakq個MAC SDU的預期時間量。選擇等式(1)中的塊ACK間 隔，以使每個服務間隔內傳送ARQ窗口 α部分對應的塊ACK就能滿足該流的速率需求。分 數(shù)量α越小，塊ACK間隔就越小，該流因塊ACK反饋而受限的可能性就越小。在一個實施 例中，選擇分數(shù)量為a = 1/4，這樣，一個塊ACK是針對ARQ窗口中MAC SDU的1/4而發(fā)送
的。塊ACK也可以采用更高或更低的頻率發(fā)送。在一個實施例中，計算流F的重傳時延Tdelay如下T-y等式⑵選擇重傳時延，以保證在該流的時延需求內可以完成Ntx個ARQ回合。每個ARQ回 合涵蓋給定MAC SDU的一次傳輸。等式(2)分母中的加1(+1)部分代表對MAC SDU的第Ntx 次重傳的MAC ACK反饋。在一個實施例中，選擇流F的服務間隔Tfl。w如下Tflow = min (T細，Tdelay)等式(3)如等式(3)所示，流F的服務間隔確定為塊ACK間隔與重傳時延中的較小者。這 樣可以保證服務間隔同時滿足流的時延需求和ARQ方案的反饋需求，從而保證能達到流的 速率需求。一般情況下，服務間隔主要取決于高速率流的塊ACK間隔和時延敏感流的重傳 時延。上面描述了一種用于確定流服務間隔的具體實施例。每個流的服務間隔也可以用 其他方式和/或用其他標準來確定。例如，可以選擇流服務間隔，以達到流要求的包差錯率 (packet error rate，PER)。可以基于PER及流的時延需求選擇流的Ntx值。流的ARQ方案 所達到的PER取決于(1)流的每個MAC SDU的傳輸次數(shù)；(2)物理層每次傳輸MAC SDU所 達到的PER?？梢赃x擇Ntx值，以使流達到的PER小于或等于流的PER需求。用較多的傳輸 (即，較大的Ntx)可以獲得較低的PER，這樣得到較短的重傳時延，進而流就有較短的服務間 隔。選擇每個流的服務間隔還可以考慮用戶優(yōu)先級、數(shù)據(jù)需求、其它QoS需求等等。如上所述，在一條鏈路上可以傳輸多個流。在這種情況下，可以確定每個流的服務 間隔，例如，上面已經(jīng)對此進行了描述。于是，鏈路的服務間隔可以設置為等于鏈路上傳輸 的所有流的最短服務間隔。然后，每條鏈路可以基于其服務間隔而得以調度。雙向流可以用于數(shù)據(jù)傳輸，在這種情況下，相反方向鏈路上的兩個流都要注冊到 調度器。可以為每個流選擇一個服務間隔，以滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。例如，對于TCP傳輸而 言，可以注冊第一個流，以使第一鏈路承載TCP分組，可以在相反方向注冊第二個流，以使 第二鏈路承載TCP ACK。承載TCP數(shù)據(jù)流的第一條鏈路的服務間隔可以基于TCP傳輸?shù)乃?率、分組大小以及時延需求(如果有的話)來確定，上面已經(jīng)對此進行了描述。然而，TCP ACK流的速率可能無法獲知，這是因為它依賴于所選用的TCP ACK機制。還有，TCP ACK流 可能沒有一個特定的時延需求，或者，TCP ACK流的時延需求可能依賴于TCP數(shù)據(jù)流。TCP ACK流的服務間隔可以用下面描述的方法來確定。在接下來的描述中，Ndaw M表示在為TCP ACK流調配的兩個相鄰TXOP之間為TCP數(shù)據(jù)流調配的TXOP的數(shù)量，其中 Nwack^Io這樣一來，TCP ACK流的服務間隔就是NdaWM乘以TCP數(shù)據(jù)流的服務間隔。為 簡單起見，下面的描述中假定TCP分組不分段，這樣每個TCP分組在一個MAC SDU中傳輸。 同樣，為簡單起見，也不考慮采用ARQ方案進行重傳所帶來的附加時延。每次對TCP數(shù)據(jù)流進行調度時，就可以發(fā)送該流的α · Wakq個MAC SDU0在TCP ACK流的鏈路的服務間隔內，發(fā)送的TCP分組的數(shù)量可以表示為α ·￥■· _/■。為保證 TCP ACK在TCP發(fā)送方的TCP窗口耗盡之前到達TCP發(fā)送方，在TCP ACK服務間隔內發(fā)送 的TCP分組的數(shù)量需要這樣受到限制α · W_ · NdaWM < WTCP。如果下面的約束條件得到滿足，則TCP發(fā)送方將不會受到限制(例如，不會為等待TCP ACK而處于空閑狀態(tài))
等式(4) 等式(4)假定每個MAC SDU發(fā)送一個TCP分組。也可以修改等式(4)來解決TCP 分組分段問題。于是，TCP ACK流的服務間隔可以表示如下
等式(5)其中Tdata是TCP數(shù)據(jù)流的服務間隔，它可以通過上面描述的等式⑴到(3)計算 出來；以及Tack是TCP ACK流的服務間隔。選擇TCP ACK流的服務間隔，以使TCP發(fā)送方的TCP窗口不會耗盡。上面的描述表明，可以將TCP ACK流看作速率為TCP數(shù)據(jù)流速率乘以l/NdaWM的 數(shù)據(jù)流。TCP ACK流的Takq的計算保證了這個流的服務間隔不會大于TCP數(shù)據(jù)流服務間隔 的Ndata/M倍。MAC層可以把TCP數(shù)據(jù)流及TCP ACK流看作兩個在相反方向上傳輸?shù)牟煌瑪?shù) 據(jù)流。TCP數(shù)據(jù)流和TCP ACK流之間的唯一區(qū)別是由兩個流各自的服務間隔所決定的對它 們進行調度的頻率。圖4示出了確定一個給定鏈路的服務間隔的過程400。首先，識別鏈路上傳輸?shù)乃?有流(框412)。確定每個流的需求，如果有的話(框414)。這些需求可能包括吞吐量、時 延、反饋和/或其它需求。對于每個流的每個需求，確定為滿足該需求而使得該流得到服務 的時間間隔(框416)。例如，如上所述，可以為每個流確定塊ACK間隔和重傳間隔。這樣， 就確定了每個流的服務間隔，例如，將其確定為該流所有需求對應的最短時間間隔，從而保 證所有的需求都能得到滿足(框418)。這樣，就確定了鏈路的服務間隔，例如，將其確定為 鏈路上傳輸?shù)乃辛鞯淖疃虝r間間隔，從而保證所有流的需求都能夠得到滿足(框420)。2、閉環(huán)速率控制每條鏈路的服務間隔決定了以怎樣的頻率或頻度對該鏈路進行調度。調度器試圖 為每條鏈路在該鏈路的每一個服務間隔內分配至少一個ΤΧ0Ρ。調度器還可以采用提高物理 層工作效率的方式為鏈路分配ΤΧ0Ρ。對于從站A到站B的數(shù)據(jù)傳輸，為獲得較高吞吐量，發(fā)送站A通常需要目的站B的 最新信道狀態(tài)信息(channel state information, CSI)。該CSI采用的形式可以是從站A 到站B的無線信道的信道響應估計、所用的傳輸速率等等。站A可以基于從站B到站A的 反向傳輸獲得站B的CSI。對于TDD系統(tǒng)而言，這種反向傳輸可能包括(1)導頻信號，其使 得站A可以估計從站A到站B的無線信道的響應；(2)用于向站B進行傳輸?shù)乃俾?。調度器可以為從站B到站A的反向傳輸調配一個ΤΧ0Ρ，緊接著為從站A到站B的 數(shù)據(jù)傳輸調配一個ΤΧ0Ρ?？梢詾長ink(B，A)選擇足夠長的ΤΧ0Ρ，以使站B能夠傳輸一個塊 ACK。在link(A，B)的每個TXOP之前傳輸link(B，Α)上的塊ACK，這樣可以使ARQ方案高 效地工作。站B會在為link(B，A)調配的TXOP中向站A傳輸塊ACK(如果存在的話)。否 則，站B可以傳輸一個空的MAC SDU (即空分組)，即一個沒有有效載荷或含有啞數(shù)據(jù)載荷的 MAC SDU0站B也可以在反方向傳輸一個導頻信號，以使站A能夠估計站A與站B之間的信 道響應。反向傳輸也可以在數(shù)據(jù)速率向量反饋(data rate vector feedback, DRVF)字段中承載站B選擇的一個或多個速率。來自站B的反向傳輸使得站A能夠更新其對站B的信 道響應估計(基于導頻信號)，并獲得站B選擇的速率(從DRVF字段)。圖5示出了從站A到站B的數(shù)據(jù)傳輸中站A與站B的數(shù)據(jù)傳輸與反向傳輸。這里 的數(shù)據(jù)傳輸可以對應于TCP數(shù)據(jù)、TCPACK、UDP數(shù)據(jù)或者其它類型的數(shù)據(jù)。調度器可以在 link(A,B)上的每次數(shù)據(jù)傳輸之前在link(B，A)上安排一次反向傳輸，從而提高系統(tǒng)性能。 站B可以通過反向傳輸，發(fā)送導頻信號和塊ACK(如果有的話)?？梢栽趌ink(A，B)上的數(shù) 據(jù)傳輸之前至少一幀時安排link(B，A)上的反向傳輸。把反向傳輸和數(shù)據(jù)傳輸安排在不 同的幀，這樣為站A提供足夠的時間進行所有要求的處理，例如，基于導頻信號估計信道響 應、計算用于空間處理的導引向量等等。把反向傳輸及數(shù)據(jù)傳輸安排在不同的幀，也簡化了 調度器。圖5還示出了在每個服務間隔給站A調配一個ΤΧ0Ρ。3、調度調度器在每個調度間隔內執(zhí)行調度，選擇并調度鏈路以進行傳輸。調度間隔可以 是任何時間長度。在一個實施例中，在每個幀內執(zhí)行調度，以調度鏈路用于在同一幀中進行 傳輸。在一個實施例中，承載上層數(shù)據(jù)的鏈路向調度器注冊，然后，基于所注冊的鏈路，對承 載塊ACK的鏈路做出調度。表2列出了為已向調度器注冊的每條鏈路維護的的變量。表2 每條鏈路的最后服務時間可以初始化為該鏈路向調度器注冊時所處的幀。每條鏈 路的狀態(tài)標志可以在其向調度器進行注冊的時候初始化為“None”(無)。圖6示出了用于選擇和調度鏈路以進行傳輸?shù)倪^程600。調度器在每一幀執(zhí)行過 程600。首先，調度器識別所有在其服務間隔內未被調度用于傳輸?shù)逆溌?框612)。這可以 通過以下方式來實現(xiàn)(1)識別所有狀態(tài)標志被置為“None”的鏈路；(2)選擇每條鏈路，該 鏈路的下一幀n+1減去該鏈路的最后服務時間大于或等于該鏈路的服務間隔。如上所述， 調度器在每次數(shù)據(jù)傳輸前，會進行反向傳輸或信道探測。這樣，調度器需要確定各鏈路是否 應當在下一幀n+1進行數(shù)據(jù)傳輸，從而能夠在當前幀η安排一次反向傳輸。調度器把每條 這種鏈路的狀態(tài)標志設置為“Reverse”，以指示需要為該鏈路安排一次反向傳輸。調度器還 要識別(1)在前面的幀n-1中未被足夠服務的幀；(2)在當前幀η中將被服務的鏈路，如那 些在前面幀η-1中進行了反向傳輸?shù)逆溌?。接著，調度器根據(jù)優(yōu)先級和/或其它標準對所識別的鏈路進行排序(614框)。調 度器可以將較高優(yōu)先級賦予承載實時流的鏈路，而將較低優(yōu)先級賦予承載盡力而為流的鏈 路。調度器也可以將較高優(yōu)先級賦予進行多次ARQ回合傳輸?shù)逆溌?，而將較低優(yōu)先級賦予 承載第一次MAC SDU傳輸?shù)逆溌??？傊?，調度器可以基于鏈路上承載的流的類型、QoS級別、流所經(jīng)歷的實際或潛在時延、價格考慮、站的優(yōu)先級等，對所識別出來的鏈路進行優(yōu)先級排 序。調度器將排序鏈路置于一個有序列表中，高優(yōu)先級鏈路處在列表的頭部，低優(yōu)先級鏈路 處在列別的底部(框616)。接著，調度器就盡可能多地服務排序列表中的鏈路，以便在當前 幀中進行傳輸(框618)。圖7示出了圖6中用于調度鏈路進行傳輸?shù)目?18的一個實施例。調度器選擇排 序列表頂部的鏈路，其表示為link(A，B)(框710)。接著，調度器基于該鏈路的狀態(tài)標志，確 定是否需要安排link(A，B)進行反向傳輸(框712)。如果link(A，B)的狀態(tài)標志設置為 “Reverse”且框712的回答為“Yes”，則調度器為反向傳輸確定TXOP的時間量(即持續(xù)時 間)，下面將對此進行說明(框714)，并且將該TXOP分配給link(B，Α)(框716)。TXOP應 具有足夠長的持續(xù)時間，以使站B向站A發(fā)送正確的信道狀態(tài)信息以及可能的一個塊ACK。 接著，調度器設置link(A，B)的狀態(tài)標志為“Data”，以指示在下一幀中要為該鏈路安排一 次數(shù)據(jù)傳輸(框718)。調度器還從當前幀可用于進行傳輸?shù)臅r間中減去link(B，A)的TXOP 持續(xù)時間，然后，進入框740?？?12中，如果當前選擇的link(A，B)不需要反向傳輸，那么調度器就會基于該鏈 路的狀態(tài)標志，判斷是否需要安排link(A，B)用來進行數(shù)據(jù)傳輸(框722)。如果link(A， B)的狀態(tài)標志設置為“Data” (由調度器在前面幀n_l中設定)且框722的回答為“Yes”， 則調度器就為link(A，B)確定TXOP的持續(xù)時間，下面將對此進行說明(框724)。接著，調 度器判斷當前幀是否有足夠的時間用于link(A，B)的TXOP(框726)。如果答案是“Yes”， 那么調度器分配該TXOP給link(A，B)(框728)，并且將link(A，B)的上次服務時間更新為 當前幀(框730)。調度器還設置link(A，B)的狀態(tài)標志為“None”，以表示不需要為鏈路 安排傳輸，除非由其服務間隔觸發(fā)(框732)。調度器還從當前幀可使用的傳輸時間中減去 link(A, B)的TXOP持續(xù)時間(框734)，然后進入框740?？?26中，如果當前幀中可使用的時間少于link(A，B)的ΤΧ0Ρ，那么調度器就分 配當前幀中的剩余時間給link(A，B)的TXOP(框736)。調度器不更新link(A，B)的上一 次服務時間或者狀態(tài)標志，因為該鏈路并未得到充分服務，而且會在下一幀再次被選中。接 著，調度器終止當前幀的調度操作，因為已經(jīng)沒有剩余時間可以分配給任何其他鏈路了?？?40中，調度器從排序列表中去掉link(A，B)。如果像框742所判定的那樣排 序列表不空而且當前幀還有可用時間，那么，調度器返回框710，為排序列表中的下一條鏈 路調配一次ΤΧ0Ρ。否則，如果排序列表中的所有鏈路都已經(jīng)被調度過，或者當前幀已經(jīng)沒有 時間了，則調度器結束調度。為簡單起見，圖6和圖7示出了調度器選擇各條鏈路，在該鏈路的服務間隔出現(xiàn) 時，為它調配一次ΤΧ0Ρ。如果當前幀中還有可用時間，那么，調度器還可以處理排序列表中 服務間隔將很快結束的其它鏈路，從而在這些鏈路的服務間隔結束前調度這些鏈路。圖8示出了圖7中框714的一個實現(xiàn)例，即確定在link(B，Α)上從站B到站A進 行反向傳輸所用的TXOP的持續(xù)時間。首先，調度器確定從站B到站A的傳輸速率，下面將對 此進行說明(框810)。接著，調度器確定從站B到站A發(fā)送的反饋，如果有的話(框812)。 該反饋可以包括導頻信號、塊ACK、速率反饋(DRVF)、附加時間請求、一些其它類型的反饋 或者它們的任意組合。調度器計算按所確定速率傳輸反饋需要的時間量，這個時間量叫做 “數(shù)據(jù)時間”(框814)。該數(shù)據(jù)時間包括傳輸MAC SDU載荷首部數(shù)據(jù)(如果有的話)所需的
12時間。這種首部數(shù)據(jù)可以包括IEEE 802. Ila定義的物理層匯聚協(xié)議(PLCP)首部的全部或 一部分。調度器還確定用于傳輸反向傳輸開銷所需的時間量，叫做“開銷時間”(框816)。 開銷可以包括前導碼、PLCP首部、MIMO導頻信號等或者它們的任意組合。前導碼是一種用 于信號檢測及可能的其它目的的特定類型的導頻符號。MIMO導頻符號會在下面描述，可以 認為它是框814中反饋的一部分或者框816中開銷的一部分。開銷可能依賴于站B是接 入點還是用戶終端、站B的天線數(shù)量以及可能的其它因素。例如，接入點可能已經(jīng)在每個 SCAP開始時傳輸了前導碼，在這種情況下，開銷僅僅包括PLCP首部和MIMO導頻符號。開 銷的持續(xù)時間還依賴于系統(tǒng)設計。作為一個具體例子，如果站B是接入點，那么開銷可包括 PLCP首部的兩個OFDM符號和MIMO導頻的四個OFDM符號，每個OFDM符號的持續(xù)時間可以 是4ys。如果站B是用戶終端，那么開銷可包括前導碼的四個OFDM符號、PLCP首部的兩個 OFDM符號以及MIMO導頻的四個OFDM符號。調度器接著計算link(B，A)的TXOP的持續(xù)時 間，即數(shù)據(jù)時間與開銷時間之和(框818)。圖7的框716中，調度器將這個TXOP持續(xù)時間 賦予 Iink(B5A)0圖9示出了圖7中框724的一個實現(xiàn)例，用于確定在link(A，B)上從站A到站B 進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腡XOP持續(xù)時間。如上所述，調度器處于接入點中或者可訪問接入點相關信 息的網(wǎng)絡實體中。調度器可獲得不同類型的信息，這取決于接入點是源站A還是目的站B。 TXOP持續(xù)時間的計算可能因調度器可獲得信息類型的不同而不同，下面將對此進行說明。如果在框910中判定源站A是接入點，那么調度器就掌握了源站A可用的信息。 該信息可包括(1)要發(fā)送到目的站B的數(shù)據(jù)量；(2)站B為向站B發(fā)送數(shù)據(jù)而選擇的一個 或多個初始速率。調度器確定通過link(A，B)發(fā)送到站B的有效載荷(例如，所有流)(框 912)。調度器還確定用于從站A到站B傳輸?shù)囊粋€或多個最終速率，下面將對此進行描述 (框914)。接著，調度器計算按所選擇的速率傳輸有效載荷所需要的時間(或數(shù)據(jù)時間) (框916)。調度器還確定傳輸數(shù)據(jù)傳輸開銷所需要的時間量(或開銷時間)，例如，如同上 面圍繞圖8所描述的那樣(框918)。然后，調度器計算link(A，B)的TXOP持續(xù)時間，即數(shù) 據(jù)時間與開銷時間之和(920框)。如果在框910中判定源站A是用戶終端，那么調度器就掌握了目的站B可用的信 息。該信息可以包括源站A請求的時間量，這可以在前面一幀中在來自站A的反向傳輸?shù)?Duration Requested (請求持續(xù)時間)字段中被發(fā)送。調度器確定站A請求的時間量(框 922)。如果在框924中判定請求持續(xù)時間大于0，那么調度器將link(A，B)的TXOP持續(xù)時 間設置為請求持續(xù)時間(框926)。否則，如果請求持續(xù)時間為0，這可能是因為站A沒有請 求時間或者站B接收站A的請求出錯所造成的，則調度器就把link (A, B)的TXOP持續(xù)時間 設置為從站A到站B的短反向傳輸需要的時間量(框928)。反向傳輸使得站A可以在其緩 存區(qū)增大時請求link(A，B)上的時間。反向傳輸還能夠周期性地更新信道狀態(tài)信息，以便 在數(shù)據(jù)傳輸初始化時能夠進行正確的速率選擇和速率控制。調度器可以為反向傳輸分配小 時間量，這可能僅夠用于發(fā)送MAC首部和導頻符號。調度器使用在框920、926或928中計算出的TXOP持續(xù)時間，并在圖7的框728中 將這個TXOP持續(xù)時間賦予link(A，B)。圖10示出了確定用于從站A到站B傳輸?shù)囊粋€或多個速率的過程1000。過程1000可用于圖8的框812 (雖然站A和B進行了交換)和圖9的框914。在一個實施例中，為了從接入點向用戶終端進行數(shù)據(jù)傳輸，用戶終端基于從接入 點接收到的導頻信號，選擇一個或多個初始速率，并通過反向傳輸將初始速率發(fā)送給接入 點。接著，調度器基于從用戶終端接收到的初始速率選擇一個或多個最終速率。為了從用 戶終端向接入點進行數(shù)據(jù)傳輸，接入點從用戶終端接收導頻信號，并選擇一個或多個最終 速率，以用于進行數(shù)據(jù)傳輸。然后，接入點通過反向傳輸向用戶終端發(fā)送最終速率。調度器 可利用不同類型的信息，這取決于接入點是源站A還是目的站B。最終速率可以用不同的方 式來確定，這取決于可用信息。如果在框1010中判定源站A是接入點，那么調度器獲得由站B選擇的初始速率， 并將其發(fā)送給站A(框1012)。調度器確定初始速率的使用期(框1014)。然后，調度器基 于初始速率及其使用期導出最終速率(框1016)。例如，調度器可以基于初始速率的使用期 折算或減少初始速率，下面將對此進行說明。如果在框1020中判定目的站B是接入點，那么調度器基于從站A收到的導頻信 號，獲得從站A到站B的無線信道的初始信噪比(SNR)估計(框1022)。接著，調度器確定 初始SNR估計的使用期(框1024)，并基于初始SNR估計及其使用期導出調整后的SNR估計 (框1026)。調度器可以基于這些SNR估計的使用期，折算初始SNR估計，下面將對此進行 說明。然后，調度器基于調整后的SNR估計值選擇最終速率(框1028)。調度器還可以按照 當前幀與將使用最終速率的未來幀之間的時間量，對速率或SNR估計進行折算。如果站A和站B都不是接入點，當這些站直接進行對等通信(通過直接鏈路協(xié)議， Direct Link Protocol)就是這種情況，則接入點不對這些站之間的業(yè)務數(shù)據(jù)進行中繼。調 度器仍然可以管理對等通信。接入點可以繼續(xù)接收位于其覆蓋范圍內的用戶終端發(fā)出的傳 輸，并讀取這些用戶終端發(fā)送的數(shù)據(jù)速率向量(Data Rate Vector, DRV)。DRV描述了為使 接收方能夠對傳輸進行解調而通過MIMO信道發(fā)送的數(shù)據(jù)流所使用的速率。調度器保存DRV 信息及DRV信息的觀測時間。如果選擇link(A，B)來進行調度，那么調度器根據(jù)由站A發(fā) 送到站B的DRV信息獲得速率(框1032)。調度器還確定DRV的使用期(框1034)，并基于 DRV中由站A選擇的初始速率及它們的使用期導出最終速率(框1036)。接入點監(jiān)聽其覆 蓋范圍內的用戶終端通過對等通信發(fā)送的DRV，而調度器則使用這些DRV對對等通信進行 調度。圖10示出了調度器計算用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罱K速率。其它實體也可以進行速率計 算，并提供最終速率給調度器。圖11示出了過程1100，其用于確定請求傳輸?shù)臅r間量。用戶終端可以執(zhí)行過程 1100，例如，當它有數(shù)據(jù)要發(fā)送的任何時候。用戶終端確定要發(fā)送到接入點或其它用戶終端 的有效載荷(例如，所有流)(框1112)。如果在上一次服務間隔內丟棄了數(shù)據(jù)量，則用戶終 端將載荷增加該數(shù)據(jù)量，丟棄數(shù)據(jù)的原因是丟棄數(shù)據(jù)的時延超時(框1114)。即使不發(fā)送丟 棄數(shù)據(jù)，增加載荷將保證用戶終端請求到的時間足夠在時延需求內服務后續(xù)數(shù)據(jù)，以免再 丟棄數(shù)據(jù)。用戶終端確定一個或多個速率，用于到向目的站傳輸，例如，使用圖10中的過程 1000(框1116)。接著，用戶終端計算按所選擇的速率傳輸全部載荷所需要的時間量(或數(shù) 據(jù)時間)(框1118)。用戶終端還要確定發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸開銷需要的時間量(或開銷時間)， 例如，如同上面圍繞圖8所作的描述一樣(框1120)。然后，用戶終端計算請求的時間量，即
14數(shù)據(jù)時間與開銷時間之和(框1122)。接著，用戶終端將請求的持續(xù)時間發(fā)送到接入點。4、傳輸樽式與諫率詵擇為了提高性能和靈活性，無線網(wǎng)絡100可以支持多種傳輸模式。表3列出了一些
傳輸模式及其簡單描述。 MIMO系統(tǒng)可以對非導引模式使用空間擴展，以增強性能。通過空間擴展，也叫做偽 隨機傳輸導引(pseudo-random transmit steering，PRTS)，源站用不同的導引向量執(zhí)行空 間處理，從而使數(shù)據(jù)傳輸受益于分集，分集是在全部有效信道上觀測到的，且不會在單一的 壞信道實現(xiàn)中滯留更長時間。各種傳輸模式具有不同的能力和要求。通常情況下，導引模式可以獲得較好的性 能，如果源站有充足的信道或控制信息用于在正交空間信道上傳輸數(shù)據(jù)，就可以使用它。非 導引模式不需要任何信道信息，但性能可能不如導引模式。選用合適的傳輸模式依賴于可 用的信道信息、源站與目的站的能力、系統(tǒng)要求等等。為簡單起見，下面描述從源站(發(fā)送) A到目的站B(接收)的數(shù)據(jù)傳輸。對于導引模式，站A在MIMO信道的Ns個本征模式上傳輸數(shù)據(jù)，這Ns個本征信道 由站A的Nt個發(fā)送天線與站Nk個接收天線構成，且Ns Smin {NT，Nj0 ΜΙΜΟ信道可以 表示為一個Nk χ Nt信道響應矩陣H。對于無線TDD MIMO網(wǎng)絡來說，在為解決發(fā)送和接收 射頻鏈的頻率響應差異問題而進行了校準過程后，可以認為兩條相反鏈路的信道響應互反 (reciprocal)。這樣，如果Hab表示站A到站B的link (A，B)的信道響應矩陣，那么Hba =H^b 就表示站B到站A的link (B，Α)的信道響應矩陣，其中H^是Hab的轉置。對于互反信道來 說，站A能夠基于站B發(fā)送到站A的MIMO導頻信號，估計出link (A, B)的ΜΙΜΟ信道響應。 于是，站A可以“對角化”Hab (例如用奇異值分解)，得到本征向量，以用于在Hab的本征模式 上傳輸數(shù)據(jù)。本征導引指導引模式的空間處理。本征向量是能夠在本征模式上進行傳輸?shù)?導引向量。對于非導引模式而言，站A在MIMO信道的Ns個空間信道上傳輸數(shù)據(jù)到站B。站A 可以不做任何空間處理，從它的Nt個傳輸天線傳送最多Ns個數(shù)據(jù)流。站A也可以利用站B 知道的導引向量進行空間處理，以獲得空間擴展。站A還可以對發(fā)往站B的MIMO導頻和數(shù) 據(jù)同時進行空間擴展，此時站B就不需要知曉站A所做的空間處理。MIMO導頻信號是使接收站能夠特征化MIMO信道的導頻信號。非導引MIMO導頻信 號是由N個發(fā)送天線發(fā)出的N個導頻傳輸構成的導頻信號，其中來自各發(fā)送天線的導頻傳 輸可被接收站識別。導引MIMO導頻信號是在MIMO信道的本征模式上發(fā)送的導頻信號。在link(A,B)上發(fā)送的導引ΜΙΜΟ導頻信號可以基于link(A，B)的本征向量產(chǎn)生，而這些本征 向量可以根據(jù)通過link(B，Α)接收的導引MIMO導頻信號或者非導引MIMO導頻信號得到。對于導引模式而言，站A使用本征向量進行本征導引。本征向量變化的頻率依賴 于MIMO信道的可變性。站A也可以對各個本征模式使用不同的速率。對于非導引模式來 說，站A可以對所有的空間信道使用同樣的速率。各個本征模式或空間信道所支持的速率 由本征向量/空間信道所達到的SNR決定。各條鏈路的SNR可以在每次通過該鏈路接收到 一個導引或非導引MIMO導頻信號時進行估計。接收站可以計算該鏈路支持的一組速率，并 將速率信息發(fā)送給發(fā)送站。在一個實施例中，用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶囟▊鬏斈Ｊ绞腔诳捎玫男诺佬畔⒌氖褂闷?來確定的?？臻g信道的速率是基于空間信道的SNR估計及其使用期來確定的。各個站可以 記錄向其它站發(fā)送MIMO導頻信號或從其它站接收MIMO導頻信號的時間。各個站可以利用 該信息去確定當前可用的信道信息的使用期及質量。表4給出了下面描述中要用的一個變 量列表，對應于站A選擇的用于從站A到站B進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏斈Ｊ胶退俾?。?4 站A可以如下確定當前幀η中可用的信道信息(或稱“當前信道信息”)的使用 期。如果當前信道信息是從站B接收的一個非導引MIMO導頻信號導出的，那么此信息的使 用期等于非導引MIMO導頻信號的使用期。不過，在為獲得信道信息而處理非導引MIMO導 頻信號時，發(fā)生了 延遲，或者，這等于說，信道信息可用要比接收到非導引MIMO導頻信 號晚義^秒。這樣，最近的可能用于導出當前信道信息的非導引MIMO導頻信號是至少 秒前接收的。上一幀ku中發(fā)送的最近的非導引MIMO導頻信號滿足[t_nt-C(A —B，kuX^d;等式(6)等式(6)確定最近的幀ku，該幀中接收的非導引MIMO導頻信號可能用于導出了當 前信道信息。于是，從非導引MIMO導頻信號得出的當前信道信息的使用期可以表示為Ageu=tc_t—t;UA —B,ku)，等式(7)其中，當沒有收到非導引MIMO時，則Age11 =-①。如果當前信道信息由從站B接收的導引MIMO導頻信號得出，那么，該信息的使用 期等于導出導引MIMO導頻信號的相應非導引MIMO導頻信號的使用期。站A處理從站B接 收的導引MIMO導頻信號會產(chǎn)生時延to，而站B處理相應的由站A發(fā)送的非導引MIMO導 頻信號會產(chǎn)生時延μ。這樣，最近的可能用于了導出當前信道信息的非導引MIMO導頻信 號是至少徹秒之前接收的。這個最近的非導引MIMO導頻信號是在最近的幀ks中 發(fā)送的，其滿足[tcmTent ——B，i)]乏d;llotAND[t二(Α ——B,ks)]乏d;等式⑶等式⑶確定了最近的幀ks，該幀中發(fā)送的非導引MIMO導頻信號可能用于導出了 當前信道信息。于是，從導引MIMO導頻信號導出的當前信道信息的使用期可以表示為(9)其中，如果沒有收到導引ΜΙΜΟ JUAges =-①。當前信道信息的使用期Ageeh inf (η)可以表示為Agech inf (n) = min (Ageu, Ages)等式(10)傳輸模式可以基于當前信道信息的使用期進行選擇，如下所示-J導引模式 如果Ag^inf㈨^lC傳犧楔式_i非導引模式如果Agedlinf(n)>Th:寸式(11)傳輸模式還可以基于其它相關信息進行選擇，如MIMO信道的時變特性。例如，Age11 與八8一可以是信道類型(如，快或慢衰落)的函數(shù)，不同的信道類型可以使用不同的使用 期門限值等。站A可以選擇用于傳輸數(shù)據(jù)到站B的最終速率，這是基于導出這些速率的當前 MIMO導頻的使用期而實現(xiàn)的。Link(A，B)支持的從站A到站B的速率取決于站B接收到的 SNR，而SNR可以基于從站A接收的導引或非導引MIMO導頻信號進行估計。站B可以將所 接收的SNR轉換為初始速率，再將這些初始速率回送給站A。站A可以基于來自站B的初始 速率，估計站B接收到的SNR。例如，站A可將各初始速率放在一個查找表中，該查找表可以 為初始速率提供要求的SNR。站A在當前幀η中可用的SNR集合(或“當前SNR信息”)可 以表示為SNR (Α -B, η),其獲取時間是tsnr (A — B，η)。導致時延dsm的原因是(1)站B要處理導引或非導引MIMO導頻信號，估計所接收
17的SNR，回送初始速率給站A;(2)站A處理初始速率以獲得當前SNR信息。因此，站A在至 少Clsnr秒前發(fā)送了可能用于獲取當前SNR信息的最近MIMO導頻信號，這可以表示為[t咖(A — B,n) -max{tute(A Β,ι)Μ (A — B,i)}] > d皿等式(12)等式(12)確定了最近的幀i，在幀i中針對該幀的最新導引或非導引ΜΙΜΟ導頻信 號可能用于導出了當前SNR信息。于是，當前SNR信息的使用期可以表示為Agesra inf (n) = Icurrent -maxfJA — BJXfJA —B,i)}等式(I3)最終速率可以基于當前SNR信息、SNR信息的使用期以及可能的其它信息來進行 選擇。例如，如果當前SNR信息的使用期超過了 SNR使用期門限值(即Agesn^mf㈤〉Th: )，那么可以認為SNR信息太陳舊，并停止使用它。在這種情況下，最健壯的傳輸模式和最低 的速率(例如，非導引模式下的最低速率)可能用于到站B的數(shù)據(jù)傳輸。如果當前SNR信 息的使用期小于SNR使用期門限值，那么站A獲得的SNR可以基于SNR信息的使用期進行 調整，并且這些調整過的SNR可以用于選擇最終速率。SNR調整可以采用多種方式執(zhí)行。如果選用導引模式，那么站A就會接收到每個本征模式的初始速率，基于每個本 征模式的初始速率確定該本征模式要求的SNR，并基于SNR信息的使用期調整每個本征模 式要求的SNR。例如，SNR回退量(back-off)可以基于使用期的線性函數(shù)進行計算，如下所 示
SNRSNRage b0(n) = -^^fv等式(14)
Agesnrinf(n)其中SNRadj rate 是 SNR 的調整速率(例如，SNRadj rate = 50dB/sec)。于是，每個本征模式的調整SNR可以如下計算SNRsadjim (n) = SNRreqjin (η) - SNRage bo (η) - SNR^0，等式(15)其中，SNRreqjffl(η)是本征模式m(根據(jù)初始速率獲取)要求的SNR ；SNR〖。是導引模式的回退量(例如，SNR〖。=OdB)；以及SNR〖dj，m(n)是對導引模式的本征模式m的調整SNR。站A可將各個本征模式的調整SNR提供給一個查找表，查找表然后提供該本征模 式對應的最終速率。站A可以使用與站B用來獲取各本征模式的初始速率相同的查找表， 也可以使用不同的查找表。如果選用的是非導引模式，那么站A可以接收各本征模式的初始速率，并且可以 為非導引模式中的數(shù)據(jù)傳輸確定單一最終速率。各本征模式的調整SNR可以如下計算SNR:dj，m(η)二SNRreq>m(H)-SNRagej50(n)-SNR:，等式(16)其中，SNR〖。是非導引模式的回退量(例如，SNRub。=3dB)；SNR〗dj，m(n)是非導引模式的本征模式m的調整SNR。SNR^可以用來處理各種因素，例如分布于所有Ns個空間信道上的總傳輸能量、因 各數(shù)據(jù)分組之間SNR的變化而導致的性能損失等等。SNR〖。、SNR〖。以及SNRadj rate可以通 過計算機仿真、經(jīng)驗測量等來確定。當前幀η中用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目臻g信道的數(shù)量Ns。h(η)可以通過計算“好”本征模式 的數(shù)量來確定，在“好”本征模式下，調整SNR大于SNR門限值SNRth。對于各本征模式m來 說，如果SNR^m(H)SSNRth，那么本征模式^皮隊^(n)考慮在內。這樣，用于非導引模式
18的空間信道的數(shù)量就小于或等于本征模式的數(shù)量，或者表示為Ns。h(n) <NS。非導引模式的 SNR平均值SNRav>)可以如下計算
N 1 ^sSNRavg(H) = IOlog10+ ^TVTm(n)等式(⑵
LNsch(n)J Nsch (η) ^ 站B選擇各本征模式的初始速率，其基于這樣一個假設所有Ns個本征模式都用 于數(shù)據(jù)傳輸，且所有本征模式都使用相同的傳輸能量。如果非導引模式使用少于Ns個空間 信道，那么對各選定的空間信道，就可以使用較高的傳輸能量。等式(17)中等號右邊的第 一項表示如果選用少于Ns個空間信道，就對各空間信道使用較高的傳輸能量。等式(17) 中等號右邊的第二項是幀η中選用的Nseh(η)個空間信道的SNR平均值(單位為dB)。站A可將平均SNR提供給一個查找表，查找表然后提供非導引模式對應的最終速 率。站A可以使用與站B用來獲取非導引模式初始速率相同的查找表，也可以使用不同的 查找表。另一種可選情況是，站A也可以從站B接收非導引模式對應的單一初始速率。在 這種情況下，站A可以基于初始速率，確定非導引模式的SNR需求；基于SNR信息的使用期， 調整SNR需求；基于調整后的SNR，確定非導引模式的最終速率。最終速率也可以基于其它相關信息確定，如MIMO信道的時變特性。例如，SNR回退 量SNRage b。(η)和/或使用期門限值Th:可能是信道類型(例如，快或慢率略)的函數(shù)。為 簡單起見，SNR回退量是基于使用期的線性函數(shù)計算出來的，如等式(14)所示。通常，SNR 回退量可以是使用期和/或其它參數(shù)的任意線性或非線性函數(shù)。5、系統(tǒng)圖12示出了無線網(wǎng)絡100中的接入點110和兩個用戶終端120x及120y的框圖。 接入點Iio配備有Nap個天線1224a到1224ap。用戶終端120x配備有單一天線1252x，用 戶終端120y配備有Nut個天線1252ya到1252yu。在上行鏈路上，在每個預定要進行上行鏈路傳輸?shù)挠脩艚K端120中，傳輸(TX)數(shù) 據(jù)處理器1288從數(shù)據(jù)源1286接收業(yè)務數(shù)據(jù)，從控制器1280接收控制數(shù)據(jù)(例如，塊ACK)。 TX數(shù)據(jù)處理器1288基于為該用戶終端選擇的最終速率對數(shù)據(jù)進行編碼、交織和調制，然后 提供數(shù)據(jù)符號。在每個具有多天線的用戶終端中，TX空間處理器1290對導引模式或非導 引模式的數(shù)據(jù)符號進行空間處理(如果可行的話)，然后提供傳輸符號。導頻符號可以在需 要的情況下與數(shù)據(jù)符號或傳輸符號進行復用到一起。各發(fā)射機單元(TMTR) 1254處理(如， 轉換成模擬、放大、過濾以及上變頻)其相應的傳輸符號流，以產(chǎn)生上行鏈路信號。從發(fā)射 機單元1254發(fā)出的上行鏈路信號由天線1252發(fā)送到接入點。在接入點110中，Nap個天線1224a至1224ap從用戶終端接收上行鏈路信號。各 天線1224為相應的接收機單元(RCVR) 1222提供接收信號，后者處理接收信號，并提供接收 符號。接收(RX)空間處理器1240對從所有的接收機單元1222發(fā)來的接收符號，進行接收 機空間處理，并提供檢波符號，檢波符號是對用戶終端發(fā)送的數(shù)據(jù)符號的估計。RX數(shù)據(jù)處理 器1242基于每個用戶終端使用的最終速率，對該用戶終端的檢波符號進行解調、解交織以 及解碼。各用戶終端的解碼后數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)信宿1244和/或提供給控制器1230。在下行鏈路上，在接入點110中，TX數(shù)據(jù)處理器1210從數(shù)據(jù)源1208接收所有預 定進行下行鏈路傳輸?shù)挠脩艚K端的業(yè)務數(shù)據(jù)，從控制器1230接收控制數(shù)據(jù)(如，塊ACK)，以 及從調度器1234接收調度信息。TX數(shù)據(jù)處理器1210基于為每個終端選擇的最終速率，對該用戶終端的數(shù)據(jù)進行編碼、交織以及調制。TX空間處理器1220對導引模式或非導引模式 下各用戶終端的數(shù)據(jù)符號進行空間處理(如果可行的話)、復用導頻符號并提供傳輸符號。 各發(fā)射機單元1222處理各自的傳輸符號流，并產(chǎn)生下行鏈路信號。來自Nap個發(fā)射機單元 1222的Nap個下行鏈路信號從Nap個天線1224發(fā)送到用戶終端。在各個用戶終端120中，天線1252從接入點110接收下行鏈路信號。各接收機單 元1254處理來自其對應天線1252的接收信號，并提供接收符號。在具有多天線的各用戶 終端內，RX空間處理器1260對來自所有接收機單元1254的接收符號進行接收機空間處理， 并提供檢波符號。RX數(shù)據(jù)處理器1270對檢波符號進行解調、解交織和解碼，然后將解碼數(shù) 據(jù)提供給用戶終端?？刂破?230、1280x及1280y分別控制接入點110、用戶終端120x及用戶終端120y 的操作。各用戶終端的控制器1280可以發(fā)送反饋信息(如，初始速率、請求的持續(xù)時間等 等)給接入點。存儲單元1232、1282x以及1282y保存分別由控制器1230、1280x及1280y 使用的程序代碼及數(shù)據(jù)。調度器1234對接入點及用戶終端執(zhí)行調度，上面已經(jīng)對此進行了 描述。調度器1234可以如圖12所示，位于接入點中，或位于其它網(wǎng)絡實體中。圖13示出了接入點110的CSI處理器1228的一個實施例的框圖。信道估計器 1312接收各用戶終端通過上行鏈路發(fā)送的導頻信號，并導出用戶終端的信道響應估計。傳 輸模式選擇器1314基于信道信息及其使用期，為每個多天線用戶終端選擇導引模式或非 導引模式，前面已經(jīng)對此進行了描述。SNR估計器1316基于從各用戶終端接收的導頻信號， 為該用戶終端估計SNR。速率選擇器1318為每個用戶終端估計最終速率，這是基于來自SNR 估計器1316的SNR估計或者該用戶終端發(fā)送的初始速率實現(xiàn)的，前面已經(jīng)對此進行了描 述。各用戶終端的CSI處理器1278也可以用類似CSI處理器1228的方式來實現(xiàn)。圖14示出了接入點110中調度器1234的一個實施例的框圖。計算單元1412接收 注冊在調度器1234中的各鏈路上的流的吞吐量、時延和/或其它需求，并計算該鏈路的服 務間隔，前面已經(jīng)對此進行了描述。存儲單元1414保存各注冊鏈路的信息，如它的服務間 隔、上次服務時間、狀態(tài)標志、優(yōu)先級信息等。鏈路選擇器1416選擇鏈路進行傳輸，這是基 于它們的服務間隔和/或其它標準來實現(xiàn)的。計算單元1418為選定的每條鏈路計算TXOP 持續(xù)時間，該操作基于(1)隊列/緩存信息和該鏈路的速率；或(2)該鏈路的請求持續(xù)時 間。鏈路調度器1420將單元1418計算出的TXOP值賦予選定的鏈路，更新經(jīng)過調度的鏈路 并提供經(jīng)過調度的鏈路的調度信息。鏈路選擇器1416及鏈路調度器1420可以執(zhí)行圖6及圖7所示的過程。計算單元 1418可以執(zhí)行圖8及圖9所示的過程。圖13中的速率選擇器1318可以執(zhí)行圖10及圖11 所示的過程。本領域技術人員應當理解，可以使用多種不同技術和方法來表示信息和信號。例 如，在貫穿上面的描述中提及的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號、比特、符號和碼片可以用電 壓、電流、電磁波、磁場或粒子、光場或粒子或者其任意組合來表示。本領域技術人員還應當明白，結合本文所公開的實施例描述的各種示例性的邏輯 框、模塊、電路和算法步驟均可以采用電子硬件、計算機軟件或軟硬件結合的方式來實現(xiàn)。 為了清楚地表示硬件和軟件之間的可交換性，上面對各種示例性的組件、框、模塊、電路和 步驟均針對其功能進行了總體上的描述。這種功能是以硬件實現(xiàn)還是以軟件實現(xiàn)取決于特
20定的應用和對整個系統(tǒng)所施加的設計約束條件。熟練的技術人員可以針對每個特定的應用 以變通的方式來實現(xiàn)所描述的功能，但是，這種實現(xiàn)決策不應解釋為背離本發(fā)明的保護范圍。用通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA)或其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件或者其任意組 合，可以實現(xiàn)或執(zhí)行結合本文公開的實施例所描述的各種示例性的邏輯框圖、模塊和電路。 通用處理器可以是微處理器，或者，該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制 器或者狀態(tài)機。處理器也可能實現(xiàn)為計算設備的組合，例如，DSP和微處理器的組合、多個 微處理器、一個或多個微處理器與DSP內核的結合，或者任何其它此種結構。結合本文公開的實施例所描述的方法或者算法的步驟可直接體現(xiàn)為硬件、由處理 器執(zhí)行的軟件模塊或者其組合。軟件模塊可以位于RAM存儲器、閃存、ROM存儲器、EPROM存 儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、移動磁盤、⑶-ROM或者本領域熟知的任何其他形式的 存儲介質中。一種示例性的存儲介質連接至處理器，從而使得處理器能夠從該存儲介質讀 取信息，且可向該存儲介質寫入信息?；蛘撸鎯橘|也可以是處理器的組成部分。處理器 和存儲介質可以位于ASIC中。該ASIC可以位于用戶終端中?；蛘?，處理器和存儲介質也 可以作為用戶終端中的分立組件存在。本文包含的標題用于參考，其旨在定位特定的章節(jié)。這些標題并非用于限制其下 描述的概念的范圍，這些概念可以應用到整個說明書的其他章節(jié)。所公開實施例的上述描述使得本領域技術人員能夠實現(xiàn)或者使用本發(fā)明。對于本 領域技術人員來說，這些實施例的各種修改是顯而易見的，并且本文定義的總體原理也可 以在不脫離本發(fā)明的精神和保護范圍的基礎上應用于其他實施例。因此，本發(fā)明并不限于 本文給出的實施例，而是與符合本文公開的原理和新穎特征的最廣范圍相一致。
2權利要求
一種用于對傳輸進行調度的方法，包括識別至少一條鏈路，以便將其調度用于在第一方向上進行數(shù)據(jù)傳輸；對所述至少一條鏈路進行調度，以用于在與所述第一方向相反的第二方向上進行反向傳輸；以及對所述至少一條鏈路進行調度，以用于在所述第一方向上進行數(shù)據(jù)傳輸。
2.如權利要求1所述的方法，其中，對所述至少一條鏈路進行調度，以用于在第一幀內 進行反向傳輸，以及，在所述第一幀之后的第二幀內進行數(shù)據(jù)傳輸。
3.如權利要求2所述的方法，其中，所述第二幀緊隨在所述第一幀之后。
4.如權利要求1所述的方法，其中，對所述至少一條鏈路進行調度以用于進行反向傳 輸包括對于在所述第二方向上無數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿織l鏈路，對所述鏈路進行調度，以便按照在所 述第一方向進行所述數(shù)據(jù)傳輸所用的至少一個速率，對空分組進行反向傳輸。
5.無線網(wǎng)絡中的一種設備，包括選擇器，識別至少一條鏈路，以便將其調度用于在第一方向上進行數(shù)據(jù)傳輸；以及 調度器，對所述至少一條鏈路進行調度，以用于在與所述第一方向相反的第二方向上 進行反向傳輸，以及，對所述至少一條鏈路進行調度，以用于在所述第一方向上進行數(shù)據(jù)傳輸。
6.如權利要求5所述的設備，其中，每條鏈路的所述反向傳輸包括導頻傳輸。
7.如權利要求5所述的設備，其中，每條鏈路的所述反向傳輸包括所述鏈路的至少一 個速率或者至少一個信噪比(SNR)估計。
8.如權利要求5所述的設備，其中，每條鏈路的所述反向傳輸包括所述鏈路的所述第 一方向上的先前數(shù)據(jù)傳輸所對應的確認信息。
9.無線網(wǎng)絡中的一種設備，包括用于識別至少一條鏈路，以便將其調度用于在第一方向上進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪K； 用于對所述至少一條鏈路進行調度，以用于在與所述第一方向相反的第二方向上進行 反向傳輸?shù)哪K；以及用于對所述至少一條鏈路進行調度，以用于在所述第一方向上進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪K。
全文摘要
本申請描述了對流與鏈路進行調度以便進行傳輸?shù)募夹g。每條鏈路都是有方向的源-目的對。每個流可關聯(lián)于吞吐量、延遲、反饋(如，確認信息(ACK))和/或其它需求?；诿總€流的需求，確定所述流的服務間隔?；谠诿織l鏈路上發(fā)送的所有流的服務間隔，確定所述鏈路的服務間隔。如果系統(tǒng)資源可用的話，則在每個服務間隔內，對每條鏈路調度至少一次以進行傳輸，從而確保所述鏈路上發(fā)送的所有流的需求均能得到滿足。也可采用有助于實現(xiàn)閉環(huán)速率控制的方式，對這些鏈路進行調度。還可對這些鏈路進行調度，從而使協(xié)議棧中的一層或多層的ACK能以足夠快的速率被發(fā)送出去。
文檔編號H04W80/00GK101917771SQ20101024738
公開日2010年12月15日 申請日期2005年5月27日 優(yōu)先權日2004年6月2日
發(fā)明者桑托什·亞伯拉罕, 阿諾·梅朗 申請人:高通股份有限公司