Патент на изобретение №2348119

(54) ПЛАНИРОВЩИК С УЧЕТОМ ПАКЕТОВ В СИСТЕМАХ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ

(57) Реферат:

Описаны устройства и методики, которые облегчают планирование с учетом пакетов. Технический результат – улучшение беспроводной связи и распределение частотных ресурсов пользователям в беспроводной сетевой среде. Для этого, если вся информация пакета не может быть запланирована на один период передачи, могут быть назначены дополнительные ресурсы для передачи содержимого пакета на основе требований к задержке и/или ограничений передачи пакета. 7 н. и 36 з.п. ф-лы, 8 ил.

Перекрестные ссылки на связанные заявки

Настоящая заявка притязает на преимущество приоритета согласно §119(e) раздела 35 Свода законов США предварительной заявки на патент США с серийным номером 60/589,820, озаглавленной “Планировщик с учетом пакетов” и зарегистрированной 20 июля 2004 года, которая включена в настоящий документ по ссылке во всей полноте.

Область техники, к которой относится изобретение

Последующее описание, в общем, имеет отношение к беспроводной связи и, среди прочего, к планированию назначений ресурсов для пользовательских устройств в среде беспроводной сети.

Предшествующий уровень техники

Системы беспроводной связи стали распространенным средством, при помощи которого общается большинство людей во всем мире. Устройства беспроводной связи стали меньше и эффективнее, чтобы отвечать потребительским нуждам и для увеличения компактности и удобства. Увеличение вычислительных мощностей в мобильных устройствах, таких как мобильные телефоны и терминалы доступа, привело к увеличению количества типов и сложности приложений, доступных для использования в системах беспроводной связи. Все эти службы имеют различные требования к пропускной способности и задержке.

Обычно системы беспроводной связи используют различные подходы к формированию ресурсов передачи в виде каналов. Эти системы могут быть системами с мультиплексированием с кодовым разделением сигналов (CDM), системами с мультиплексированием с частотным разделением сигналов (FDM) и системами с мультиплексированием с временным разделением сигналов (TDM). Одним широко используемым вариантом мультиплексирования с частотным разделением сигналов (FDM) является мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), которое эффективно делит всю системную полосу пропускания на несколько ортогональных подполос. Эти подполосы также называют тонами, несущими, поднесущими, элементами частотного разрешения и частотными каналами. Каждая подполоса связана с поднесущей, которая может быть модулирована данными. При методике, основанной на временном разделении, полоса разбивается по времени на последовательные интервалы времени или временные слоты. Каждому пользователю канала предоставляют интервал времени для передачи и приема информации в режиме циклического обслуживания. Например, в любое заданное время t пользователю предоставляется доступ к каналу на короткий интервал. Затем доступ переключается на другого пользователя, которому предоставляют короткий интервал времени для передачи и приема информации. Цикл “чередования” продолжается, и в конечном счете каждому пользователю предоставляют множество интервалов передачи и приема.

По методикам на основе мультиплексирования с кодовым разделением сигналов (CDM) обычно передают данные по множеству частот, доступных в любое время в диапазоне. Обычно данные оцифровываются и распределяются по доступной полосе пропускания, причем несколько пользователей могут перекрываться на канале, и соответствующим пользователям может быть назначен уникальный код последовательности. Пользователи могут осуществлять передачу в том же самом широкополосном фрагменте спектра, в котором сигнал каждого пользователя распределяется по всей полосе пропускания с помощью своего соответствующего уникального кода распределения. Эта методика может предусматривать совместное использование, при котором один или более пользователей могут одновременно осуществлять передачу и прием. Такое совместное использование может быть достигнуто через широкополосную цифровую модуляцию, в которой пользовательский поток битов кодируется и распределяется по очень широкому каналу псевдослучайным образом. Приемник выполнен с возможностью распознавать связанный уникальный код последовательности и отменять рандомизацию для сбора битов для конкретного пользователя последовательным образом.

Типичная сеть беспроводной связи (например, использующая методики с частотным, временным и/или кодовым разделением) включает в себя одну или более базовых станций, которые обеспечивают зону покрытия, и один или более мобильных (например, беспроводных) терминалов, которые могут передавать и принимать данные в пределах зоны покрытия. Типичная базовая станция может одновременно передавать несколько потоков данных для широковещательных, многоадресных и/или одноадресных служб, в которых поток данных является потоком данных, которые могут представлять независимый интерес для приема мобильным терминалом. Мобильный терминал в пределах зоны покрытия этой базовой станции может быть заинтересован в получении одного, более чем одного или всех потоков данных, которые переносятся посредством составного потока. Аналогично мобильный терминал может передавать данные базовой станции или другому мобильному терминалу. В этих системах полоса пропускания и другие системные ресурсы назначаются согласно планировщику.

Кроме того, в типичной сети связи информация назначается разным уровням службы на основе приложения или службы, для которых используется информация. Например, некоторые приложения, такие как передача голоса или видео, обычно требуют малой задержки, в то время как другие, такие как запросы передачи простых данных, могут иметь большие допустимые задержки.

Задача планировщика в системе связи состоит в том, чтобы мультиплексировать данные от пользователей в полосе пропускания для нескольких передач. Планировщик может мультиплексировать пользовательские передачи по времени, частоте, коду и/или пространству. Цели планировщика состоят в том, чтобы максимизировать системную пропускную способность (производительность), поддерживая заданный уровень равнодоступности среди пользователей и/или пропускной способности для каждого пользователя. Кроме того, планировщик должен бы обеспечить конкретным пользователям службу, которая наилучшим образом обслуживает приложения, которые выполняются на пользовательском соединении, например, службу или обеспечиваемое приложение. Например, планировщик должен удовлетворять требованиям к целевым задержкам для соединений, которые выполняют приложения, чувствительные к задержке. Изложенные выше цели планировщика часто находятся в противоречии, и конкретный планировщик может придавать особое значение некоторым целям (таким, как общая пропускная способность сектора).

Принимая во внимание, по меньшей мере, упомянутое выше, в области техники существует потребность в системе и/или методике улучшения беспроводной связи и распределения частотных ресурсов пользователям в беспроводной сетевой среде.

Сущность изобретения

Далее представлено упрощенное краткое изложение одного или более вариантов воплощения для обеспечения основного понимания таких вариантов воплощения. Это краткое изложение не является развернутым обзором всех предполагаемых вариантов воплощения и не предназначено ни для определения ключевых или критических элементов всех вариантов воплощения, ни для описания объема любых вариантов воплощения. Единственное назначение состоит в том, чтобы представить некоторые концепции одного или более вариантов воплощения в упрощенной форме в качестве вводной части к более подробному описанию, которое представлено далее.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 иллюстрирует систему беспроводной связи с многостанционным доступом в соответствии с вариантом воплощения.

Фиг.2 иллюстрирует схему распределения спектра частот системы беспроводной связи с многостанционным доступом в соответствии с вариантом воплощения.

Фиг.3 иллюстрирует упрощенную блок-схему системы, которая облегчает распределение ресурсов с учетом пакетов в соответствии с вариантом воплощения.

Фиг.4 иллюстрирует функциональную блок-схему планировщика в соответствии с вариантом воплощения.

Фиг.5A иллюстрирует методику планирования в соответствии с вариантом воплощения.

Фиг.5B иллюстрирует методику планирования в соответствии с другим вариантом воплощения.

Фиг.5C иллюстрирует методику планирования в соответствии с еще одним вариантом воплощения.

Фиг.6 иллюстрирует передатчик и приемник в системе беспроводной связи с многостанционным доступом в соответствии с одним вариантом воплощения.

Подробное описание

Теперь описываются различные варианты воплощения со ссылкой на чертежи, на которых аналогичные номера ссылок везде используются для обозначения аналогичных элементов. В последующем описании с целью объяснения сформулированы многочисленные конкретные особенности, чтобы обеспечить полное понимание одного или более вариантов воплощения. Однако может быть очевидно, что такой вариант (такие варианты) воплощения может быть реализован без этих конкретных особенностей. В других случаях известные структуры и устройства показаны в виде блок-схемы, чтобы облегчить описание одного или более вариантов воплощения.

На фиг.1 проиллюстрирована система беспроводной связи с многостанционным доступом в соответствии с одним вариантом воплощения. Система 100 беспроводной связи с многостанционным доступом включает в себя несколько сот, например соты 102, 104 и 106. В варианте воплощения, представленном на фиг.1, каждая сота 102, 104 и 106 может включать в себя точку доступа 150, которая включает в себя несколько секторов. Несколько секторов образованы группами антенн, каждая из которых отвечает за связь с терминалами доступа в части соты. В соте 102 антенные группы 112, 114 и 116 соответствуют разным секторам. В соте 104 антенные группы 118, 120 и 122 соответствуют разным секторам. В соте 106 антенные группы 124, 126 и 128 соответствуют разным секторам.

Каждая сота включает в себя несколько терминалов доступа, которые находятся во взаимодействии с одним или более секторами каждой точки доступа. Например, терминалы 130 и 132 доступа находятся во взаимодействии с точкой 142 доступа, терминалы 134 и 136 доступа находятся во взаимодействии с точкой 144 доступа, и терминалы 138 и 140 доступа находятся во взаимодействии с точкой 146 доступа.

Контроллер 130 соединен с каждой из сот 102, 104 и 106. Контроллер 130 может содержать одно или более соединений с несколькими сетями, например, сетью Интернет, другими сетями на основе пакетов или сетями передачи голоса с коммутацией каналов, которые обеспечивают информацию терминалам доступа и от терминалов доступа, находящихся во взаимодействии с сотами системы 100 беспроводной связи с многостанционным доступом. Контроллер 130 включает в себя планировщик или соединен с планировщиком, который планирует передачу от терминалов доступа и к ним. В других вариантах воплощения планировщик может находиться в каждой индивидуальной соте, каждом секторе соты или их комбинации.

Точка доступа может быть неподвижной станцией, используемой для взаимодействия с терминалами, и может также называться базовой станцией, базовым узлом В или с использованием какой-либо другой терминологии и включать в себя некоторые или все их функциональные возможности. Терминал доступа может также называться пользовательским оборудованием (UE), устройством беспроводной связи, терминалом, мобильной станцией или с использованием какой-либо другой терминологии и включать в себя некоторые или все их функциональные возможности.

На фиг.2 проиллюстрирована схема распределения спектра частот системы беспроводной связи с многостанционным доступом. Множество символов 200 OFDM распределено по T периодам символа и S поднесущим частотам. Каждый символ 200 OFDM содержит один период символа из T периодов символа и тон или поднесущую частоту из S поднесущих.

В системе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM) со скачкообразным изменением частоты один или более символов 200 могут быть назначены заданному терминалу доступа. В одном варианте воплощения схемы распределения, как показано на фиг.2, одна или более зон перескока, например, зона 202 перескока, из символов назначены группе терминалов доступа для связи по обратной линии. В каждой зоне перескока назначение символов может быть рандомизировано для уменьшения потенциальных помех и обеспечения разнесения по частоте для преодоления вредных эффектов на пути передачи.

Каждая зона 202 перескока содержит символы 204, которые назначены одному или более терминалам доступа, которые находятся во взаимосвязи с сектором точки доступа и назначены зоне перескока. В течение каждого периода перескока, или кадра, местоположение зоны 202 перескока в пределах T периодов символа и S поднесущих изменяется согласно последовательности перескока. Кроме того, назначение символов 204 отдельным терминалам доступа в пределах зоны 202 перескока может изменяться в течение каждого периода перескока.

Последовательность перескока может псевдослучайно, случайно или в соответствии с предопределенной последовательностью выбирать местоположение зоны 202 перескока в течение каждого периода перескока. Последовательности перескока для разных секторов одной и той же точки доступа спроектированы так, что они являются ортогональными друг к другу во избежание “внутрисотовых” помех с терминалом доступа, взаимодействующим с той же самой точкой доступа. Также последовательности перескока для каждой точки доступа могут быть псевдослучайными относительно последовательностей перескока для соседних точек доступа. Это может помочь рандомизировать “межсотовые” помехи у терминалов доступа, находящихся во взаимодействии с разными точками доступа.

В случае связи по обратной линии некоторые из символов 204 из зоны 202 перескока назначены пилотным символам, которые передаются от терминалов доступа точкам доступа. Присвоение символов пилот-сигнала (пилотных символов) символам 204 должно предпочтительно поддерживать многостанционный доступ с пространственным разделением каналов (SDMA), в котором сигналы разных терминалов доступа, накладывающиеся на одну и ту же зону перескока, могут быть разделены с помощью нескольких принимающих антенн в секторе или точке доступа, при условии достаточного различия пространственных сигнатур, соответствующих разным терминалам доступа.

Следует отметить, что хотя фиг.2 изображает зону 200 перескока, имеющую длину в семь периодов символа, длина зоны 200 перескока может составлять любую желаемую величину, может изменяться в размерах по периодам перескока или по разным зонам перескока в заданном периоде перескока.

Между символами, зонами перескока и т.п. обычно нет взаимнооднозначного соответствия с пакетами с точки зрения размера или синхронизации. Это создает необходимость фрагментировать пакеты и собирать символы из фрагментированных битов, что увеличивает сложность в планировании информационных битов, содержащихся в пакетах, подходящим образом.

Следует отметить, что хотя вариант воплощения, представленный на фиг.2, описан относительно использования блочного перескока, местоположение блока не должно изменяться между последовательными периодами перескока.

Следует отметить что, хотя вариант воплощения, представленный на фиг.2, имеет отношение к системе многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDMA), использующей блочный перескок, текущее раскрытие можно использовать во многих других системах связи. В варианте воплощения используемая система связи может быть системой с мультиплексированием с временным разделением сигналов, в которой каждому пользователю назначен один или более интервалов времени или их частей в одном или более кадрах, периодах и т.п. В таких вариантах воплощения каждый период времени может содержать несколько символов передачи. Дополнительные варианты воплощения могут использовать схемы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) или многостанционного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), где каждому пользователю назначены ресурсы передачи данных на основе других критериев, если эти ресурсы могут быть разделены или ограничены.

На фиг.3 проиллюстрирована упрощенная блок-схема системы, которая облегчает распределение ресурсов с учетом пакетов в соответствии с вариантом воплощения. Сеть 300 передает и принимает пакеты от системы 302 беспроводной связи. Пакеты, принятые от сети 300, имеют первый формат, который имеет заданное количество битов, на основе протокола связи, используемого сетью. Планировщик 304 назначает пакеты и части пакетов в зависимости от их размера и информационного содержания ресурсам канала. Эти ресурсы канала могут быть, например, символами OFDM 200 или другими символами передачи. В любой системе связи количество ресурсов канала, например, символов OFDM, интервалов времени, кодов CDMA и т.п., доступных в течение любого заданного периода времени, ограничено системными параметрами. Поэтому планировщик 304 определяет ресурсы канала, которым следует назначить информационные биты, содержащиеся в каждом пакете, отчасти на основе того, может ли все информационное содержание пакета быть передано в множестве символов, интервалов времени, зон перескока и т.п. в течение периода времени, заданного приложением, которому принадлежит пакет.

Планировщик 304 может использовать требование планирования целых пакетов в дополнение к качеству обслуживания (QoS), критерий пропорциональной равнодоступности, другие подходы планирования или их комбинации. Таким образом, один из факторов, используемых в определении плана символов, передаваемых от системы 301 беспроводной связи, заключается в том, могут ли информационные биты, содержащиеся в пакетах, которые имеют некоторые ограничения задержки, основанные на их приложении, быть переданы в интервале времени, требуемом приложением и определяемом символом, интервалом времени, зоной перескока и т.п. системы беспроводной связи. Например, если пакет является пакетом видео приложения, предназначенным для пользователя А, планировщик 304 определяет количество битов в пакете и определит количество символов передачи, требуемое для передачи содержания пакета видео приложения. Затем планировщик 304 может запланировать передачу пользователю А на основе качества обслуживания (QoS) пользователя, критериев равнодоступности, другого подхода планирования или их комбинаций. Однако в тех случаях, когда все информационные биты, содержащиеся в пакете видео приложения, не могут быть переданы в необходимом периоде времени, планировщик 304 сделает определение на основе требований для задержки видео приложения, запланировать ли передачу символов, соответствующих информационным битам, содержащимся в пакете видео приложения, в другой части периода перескока, кадра или периода времени передачи или попытаться распределить дополнительные ресурсы для информационных битов, содержащихся в пакете видео приложения, в текущем периоде перескока, кадре, периоде времени передачи и т.п. Дополнительные ресурсы передачи данных могут быть ресурсами, которые распределены другим пользователям, или могут быть дополнительными ресурсами, такими как совместно используемые каналы передачи данных и т.п.

Планировщик 304 может находиться в одном устройстве беспроводной связи, таком как базовая станция или точка доступа, или может быть распределен по нескольким устройствам беспроводной связи, таким как контроллер базовой станции или точки доступа и базовая станция или точка доступа.

После того, как информационные биты из пакетов запланированы, их модулируют посредством модулятора 306 и выдают приемопередатчику 308 для передачи через одну или более антенн к терминалам доступа.

Система 302 беспроводной связи может обеспечить услугу связи пользователям совместно с протоколом мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), протоколом многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDMA), протоколом многостанционного доступа с кодовым разделением сигналов (CDMA), протоколом многостанционного доступа с временным разделением сигналов (TDMA), их комбинации или любого другого подходящего протокола беспроводной связи.

На фиг.4 проиллюстрирована функциональная блок-схема планировщика в соответствии с вариантом воплощения. Информация, принятая от сети, обычно упоминается как находящаяся на прикладном уровне 400 или других более высоких уровнях. Информация типично содержится в пакетах 402. Эти пакеты 402 обычно имеют размер в битах и могут содержать метку времени, указывающую, когда данные были созданы различными приложениями, которые сформировали пакеты. Требования для задержки приложений могут быть известны, например, на основе информационного типа, идентифицированного в каждом пакете. Чтобы передать по беспроводному интерфейсу информационные биты, содержащиеся в пакетах 402, физическому уровню 406 нужно сформировать символы передачи 408, которые имеют соответствующий размер и формат, для передачи через канал 410.

Канал 410 содержит множество частей 412-426, каждая из которых используется в различных целях. Например, некоторые части могут использоваться для передачи информации управления, такой как информация управления мощностью или планирования обратной линии, в то время как другие части могут использоваться для передачи данных одному или более терминалам доступа. Ресурсы некоторых частей 412-426 могут использоваться в нескольких целях, принимая во внимание гибкость в использовании ресурсов канала, передачи в различных целях на основе типов передаваемой информации или состояния канала для каждого пользователя.

Есть две основные интерфейсные возможности перевода информационных битов, содержащихся в пакетах на прикладном уровне 400, в символы передачи или другие ресурсы канала физического уровня 406. Первый вариант представляет собой битовый интерфейс, который перемещает информацию с прикладного уровня на физический уровень в блоках битов. Физический уровень может запрашивать и передавать биты в блоках произвольного размера на основе размеров его собственных символов передачи. Второй тип интерфейса представляет собой пакетный интерфейс, который перемещает информацию с прикладного уровня на физический уровень в блоках пакетов. Эти пакеты могут или не могут быть предоставлены в блоках равного размера планировщику 428.

Битовый интерфейс имеет преимущество в том, что физический уровень 406 не имеет ограничений на размер данных, которые могут быть обработаны. Это упрощает работу планировщика, поскольку он может запланировать блок любого размера, соответствующий доступному ресурсу канала. Однако недостаток заключается в том, что без учета особенностей прикладного уровня показатели работы приложения могут пострадать из-за неэффективной фрагментации пакетов приложения. Кроме того, планировщик, который не имеет знания о задержке пакетов приложения, не может обратиться к потребностям приложений по задержке. С другой стороны, пакетный интерфейс имеет преимущество в том, что планировщик имеет доступ к подробной информации пакета приложения, такой как границы пакета. Недостаток заключается в том, что планировщик может не иметь доступных ресурсов канала для эффективного мультиплексирования многих пользователей на канал.

Планировщик 428 использует гибридный интерфейс 430, который включает в себя функциональные возможности битового интерфейса и пакетного интерфейса. Гибридный интерфейс 430 предоставляет возможность физического уровня перемещать от приложения блоки данных с произвольными размерами, чтобы сделать возможным эффективное планирование и мультиплексирование на ограниченных ресурсах в канале. Однако, в отличие от битового интерфейса, этот гибридный интерфейс 430 выдает планировщику 428 информацию, относящуюся к прикладным пакетам, которая может быть полезна для целей планирования. Например, когда физический уровень запрашивает биты, ему выдается информация об оставшемся количестве битов в текущем пакете и метка времени пакета. Кроме того, гибридный интерфейс 430 может также предоставлять информацию о размере пакета и метке времени других пакетов, ожидающих в очереди приложений передачи на физический уровень.

В одном варианте воплощения планировщик 428 может использовать информацию, доступную через гибридный интерфейс 430, чтобы сократить вероятность фрагментированных пакетов приложения. Если планировщик 428 знает границы пакета, он может попытаться запланировать остаток пакета в текущем периоде перескока или другом периоде времени, даже если это может быть сложно относительно доступных ресурсов канала. Планировщик 428 может использовать количество оставшихся битов, чувствительность к задержке и сложность получения ресурсов канала для принятия решения о том, фрагментировать или не фрагментировать пакет приложения или запланировать весь пакет в текущем периоде перескока или в другом периоде времени.

Одно преимущество использования этого гибридного интерфейса 430 состоит в том, что он дает возможность планировщику 428 использовать как ограничения физического канала, так и ограничения приложения для оптимизации использования канала и работы приложения одновременно.

На фиг.5A, 5B и 5C проиллюстрированы методики планирования в соответствии с несколькими вариантами воплощения. Например, методики могут относиться к планированию с учетом пакетов в среде мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), среде многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDMA), среде многостанционного доступа с кодовым разделением сигналов (CDMA), среде многостанционного доступа с временным разделением сигналов (TDMA) или любой другой подходящей беспроводной среде. Хотя в целях простоты объяснения методики показаны и описаны как ряд действий, следует понимать, что методики не ограничены порядком действий, поскольку некоторые действия в соответствии с одним или более вариантами воплощения могут происходить в другом порядке и/или одновременно с другими действиями по сравнению с действиями, показанными и описанными здесь. Например, методика может быть альтернативно представлена как ряд взаимосвязанных состояний или событий, как в диаграмме состояний. Кроме того, не все проиллюстрированные действия могут требоваться для реализации методики в соответствии с одним или более вариантами воплощения.

На фиг.5A на этапе 502 информационные биты из нескольких пакетов принимают на физическом уровне через гибридный интерфейс. Затем на этапе 504 определяют, предоставлены ли информационные биты, которые должны быть запланированы, из пакетов, все содержимое которых будет запланировано на текущий период времени. В случае, когда содержимое каждого пакета, информационные биты из которых предоставлены для планирования, может быть запланировано на текущий период времени, на этапе 506 пакеты планируют в соответствии с алгоритмами планирования системы. Алгоритмы планирования могут быть основаны на качестве обслуживания (QoS), критериях пропорциональной равнодоступности, других подходах планирования или их комбинации.

Если содержимое каждого пакета, информационные биты из которых предоставлены для планирования, не было предоставлено для планирования или не может быть запланировано на текущий период времени, на этапе 508 определяют ограничения задержки и/или другие требования к передаче содержимого этих пакетов.

Если нет ограничений задержки и/или других требований к передаче, которые препятствуют передаче оставшихся информационных битов в более позднем периоде времени, на этапе 510 информационные биты для этих пакетов удаляют из планирования текущего периода времени. Если есть ограничения задержки и/или другие требования к передаче, которые требуют передачу пакета в текущем периоде времени, на этапе 512 планировщик пытается добавить дополнительные ресурсы канала для передачи пользователю этого пакета или удалить ресурсы канала у других пользователей, чтобы сделать доступными все информационные биты из тех пакетов, которые имеют ограничения задержки и/или другие требования к передаче. Затем на этапе 514 система выполняет планирование в соответствии с алгоритмами планирования системы.

На фиг.5B на этапе 550 выбирают пакет для фрагментирования для предоставления планировщику. Затем на этапе 552 определяют, имеются ли достаточные ресурсы канала в текущем периоде времени для планирования передачи всех информационных битов из пакета. В случае, когда содержимое пакета может быть запланировано для передачи в текущем периоде времени, на этапе 554 пакет фрагментируют и предоставляют для планирования в соответствии с алгоритмами планирования системы. Алгоритмы планирования могут быть основаны на качестве обслуживания (QoS), критериях пропорциональной равнодоступности, других подходах планирования или их комбинации. Если содержимое пакета не может быть запланировано на передачу в текущем периоде времени, на этапе 556 определяют ограничения задержки и/или другие требования к передаче содержимого пакета.

Если нет ограничений задержки и/или других требований к передаче, которые препятствуют передаче оставшихся информационных битов пакета в более позднем периоде времени, на этапе 558 пакет фрагментируют и информационные биты, для которых имеются ресурсы канала, предоставляют для планирования в течение текущего периода времени. Оставшиеся информационные биты фрагментированного пакета поддерживают в одной или более очередях для планирования в более поздних периодах времени.

Если есть ограничения задержки и/или другие требования к передаче, которые требуют передачи пакета в текущем периоде времени, на этапе 560 планировщик пытается добавить дополнительные ресурсы канала для передачи пользователю этого пакета или удалить ресурсы канала у других пользователей, чтобы сделать доступными все информационные биты от тех пакетов, которые имеют ограничения задержки и/или другие требования к передаче. Затем на этапе 562 система выполняет планирование в соответствии с алгоритмами планирования системы.

На фиг.5C на этапе 570 определяют количество информационных битов, которые должны быть запланированы для пользователя. Это может быть определено на основе количества пакетов, хранящихся для этого пользователя, количества пакетов, которые должны быть переданы в наступающем периоде времени, или какого-либо другого подхода. Затем на этапе 572 ресурсы канала назначают каждому пользователю на основе количества информационных битов в пакетах. Во многих случаях пользователю может быть назначено количество ресурсов вплоть до фиксированного количества или вплоть до начального количества, в зависимости от системной загрузки, чтобы дать возможность нескольким пользователям осуществлять доступ к ресурсам канала в течение периода передачи. По существу, хотя система пытается распределить ресурсы канала на основе информационных битов из фрагментированных пакетов, по меньшей мере, в первом случае такое распределение не может быть сделано полностью. Распределение ресурсов канала может быть выполнено в соответствии с алгоритмами планирования системы. Алгоритмы планирования могут быть основаны на качестве обслуживания (QoS), критериях пропорциональной равнодоступности, других подходах планирования или их комбинации.

После того, как ресурсы канала распределены, на этапе 574 определяют, всем ли информационным битам из фрагментированных пакетов для пользователя были распределены ресурсы канала в текущем периоде времени. В случае, когда всем информационным битам из фрагментированных пакетов были распределены ресурсы канала в текущем периоде времени, на этапе 576 планирование считают завершенным. В случае, когда всем информационным битам из фрагментированных пакетов не были распределены ресурсы канала в текущем периоде времени, на этапе 578 определяют ограничения задержки и/или другие требования к передаче содержимого тех пакетов, из которых не всем информационным битам были распределены ресурсы.

Если нет никаких ограничений задержки и/или других требований к передаче, которые препятствуют передаче оставшихся информационных битов пакета в более позднем периоде времени, на этапе 580 пакет фрагментируют и информационные биты, для которых имеются ресурсы канала, предоставляют для планирования в течение текущего периода времени. Оставшиеся информационные биты из фрагментированного пакета поддерживают в одной или более очередях для планирования передачи в более поздних периодах времени.

Если есть ограничения задержки и/или другие требования к передаче, которые требуют передачи пакетов в текущем периоде времени, на этапе 582 планировщик пытается добавить дополнительные ресурсы канала для передачи пользователю пакета или удалить ресурсы канала у других пользователей, чтобы сделать доступными все информационные биты от тех пакетов, которые имеют ограничения задержки и/или другие требования к передаче. Затем на этапе 684 система выполняет планирование в соответствии с алгоритмами планирования системы.

На фиг.6 проиллюстрированы передатчик и приемник в системе беспроводной связи с многостанционным доступом в соответствии с одним вариантом воплощения. В системе 610 передатчика данные трафика для множества потоков данных предоставляются из источника 612 данных процессору 614 передачи данных. В варианте воплощения каждый поток данных передается по соответствующей передающей антенне. Процессор 614 передачи данных форматирует, кодирует и перемежает данные трафика для каждого потока данных на основе конкретной схемы кодирования, выбранной для этого потока данных, чтобы обеспечить закодированные данные. В некоторых вариантах воплощения процессор 614 передачи данных применяет к символам потоков данных весовые коэффициенты образования луча на основе пользователя, которому передаются символы. В некоторых вариантах воплощения весовые коэффициенты образования луча могут быть сформированы на основе собственных векторов лучей, сформированных в приемнике 602 и предоставленных в качестве информации обратной связи передатчику 600. Кроме того, в случаях запланированных передач процессор 614 передачи данных может выбрать формат пакета на основе информации ранжирования, которая передана от пользователя.

Закодированные данные для каждого потока данных могут быть мультиплексированы с пилотными данными с использованием методики мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM). Пилотные данные представляют собой обычно известный шаблон данных, который обрабатывается известным способом и может использоваться в системе приемника для оценки отклика канала. Мультиплексированные пилотные и закодированные данные для каждого потока данных затем модулируют (то есть, отображают на символы) на основе конкретной схемы модуляции (например, двоичная фазовая модуляция (BPSK), квадратурная фазовая модуляция (QPSK), М-уровневая фазовая модуляция (M-PSK) или М-уровневая квадратурная амплитудная манипуляция (M-QAM)), выбранной для этого потока данных, чтобы выдать символы модуляции. Скорость передачи данных, кодирование и модуляция для каждого потока данных могут быть определены командами, выполняемыми процессором 430.

Символы модуляции для всех потоков данных затем предоставляются процессору 620 передачи данных с множественным входом и множественным выходом (MIMO), который может далее обработать символы модуляции (например, для мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM)). Процессор 620 передачи данных с множественным входом и множественным выходом (MIMO) затем выдает N_T потоков символов модуляции N_T передатчикам 622a-622t. В некоторых вариантах воплощения процессор 620 передачи данных с множественным входом и множественным выходом (MIMO) применяет весовые коэффициенты образования луча к символам потоков данных на основе пользователя, которому передаются символы, и антенны, от которой передается символ из ответной информации канала этого пользователя.

Каждый передатчик 622 принимает и обрабатывает соответствующий поток символов, чтобы выдать один или более аналоговых сигналов, и далее обрабатывает (например, усиливает, фильтрует и преобразует с повышением частоты) аналоговые сигналы для выдачи модулированного сигнала, пригодного для передачи по каналу с множеством входов и множеством выходов (MIMO). N_T модулированных сигналов от передатчиков 622a-622t затем передают с N_T антенн 624a-624t, соответственно.

В системе 650 приемника переданные модулированные сигналы принимают посредством N_R антенн 652a-652r, и принятый сигнал от каждой антенны 452 выдается соответствующему приемнику 654. Каждый приемник 654 обрабатывает (например, фильтрует, усиливает и преобразует с понижением частоты) соответствующий принятый сигнал, оцифровывает обработанный сигнал для выдачи выборок и далее обрабатывает выборки, чтобы выдать соответствующий “принятый” поток символов.

Затем процессор 660 приема данных принимает и обрабатывает N_R принятых потоков символов от N_R приемников 654 на основе конкретной методики обработки приемника для выдачи N_T “обнаруженных” потоков символов. Обработка посредством процессора 660 приема данных подробно описана ниже. Каждый обнаруженный поток символов содержит символы, которые являются оценками символов модуляции, переданных для соответствующего потока данных. Затем процессор 660 приема данных демодулирует, выполняет обратное перемежение и декодирует каждый обнаруженный поток символов, чтобы восстановить данные трафика для потока данных. Обработка процессором 660 приема данных является комплементарной к обработке, выполненной процессором 620 передачи данных с множественным входом и множественным выходом (MIMO) и процессором 614 передачи данных в системе 610 передатчика.

Оценка отклика канала, сформированная процессором 660 приема данных, может использоваться для выполнения пространственной, пространственно-временной обработки в приемнике, корректировки уровня мощности, изменения частот или схем модуляции или других действий. Процессор 660 приема данных может также оценить отношения сигнала к шуму и помехе (SNR) обнаруженных потоков символов и, возможно, другие характеристики канала, и выдает эти величины процессору 670. Процессор 660 приема данных или процессор 670 могут далее вывести оценку “операционного” отношения сигнала к шуму (SNR) для системы. Затем процессор 670 выдает оценку информации о состоянии канала (CSI), которая может содержать различные типы информации относительно линии связи и/или принятого потока данных. Например, информация о состоянии канала (CSI) может содержать только операционное отношение сигнала к шуму (SNR). Затем информация о состоянии канала (CSI) обрабатывается процессором 638 передачи данных, который также принимает данные трафика для множества потоков данных из источника данных 676, модулированные модулятором 680, обработанные передатчиками 654a-654r и переданные обратно системе 610 передатчика.

В системе 610 передатчика модулированные сигналы от системы 650 приемника принимаются антеннами 624, обрабатываются приемниками 622, демодулируются демодулятором 640 и обрабатываются процессором 642 приема данных, чтобы восстановить информацию о состоянии канала (CSI), сообщенную системой приемника. Затем сообщенная информация о состоянии канала (CSI) выдается процессору 630 и используется для (1) определения скоростей передачи данных и схем кодирования и модуляции, которые должны использоваться для потоков данных, и (2) формирования различных управляющих воздействий для процессора 614 передачи данных и процессора 620 передачи данных с множественным входом и множественным выходом (MIMO).

Информация, хранящаяся в источниках данных 642 и 676, планируется планировщиком на основе планировщика, описанного в отношении фиг.1-5.

Хотя фиг.6 и относящееся к ней обсуждение ссылаются на систему с множественным входом и множественным выходом (MIMO), другие системы с множественным входом и одним выходом (MISO) и с одним входом и множественным выходом (SIMO) также могут использовать структуры, представленные на фиг.6, и обсуждаемые здесь структуры, способы и системы.

Описанные здесь методики могут быть осуществлены различными средствами. Например, эти методики могут быть реализованы в аппаратных средствах, программном обеспечении или их комбинации. Для реализации в аппаратных средствах процессорные блоки, используемые для оценки канала, могут быть реализованы в одной или более специализированных интегральных схем (ASIC), цифровых процессорах сигналов (DSP), цифровых устройствах обработки сигналов (DSPD), программируемых логических устройствах (PLD), программируемых вентильных матрицах (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, других электронных модулях, выполненных с возможностью выполнять описанные здесь функции, или их комбинации. Для программного обеспечения реализация может быть осуществлена через модули (например, процедуры, функции и т.д.), которые выполняют описанные здесь функции.

Описанное выше содержит примеры одного или более вариантов воплощения. Конечно, невозможно описать каждую мыслимую комбинацию компонентов или методик в целях описания вышеупомянутых вариантов воплощения, но специалист в области техники может распознать, что возможно выполнить много дальнейших комбинаций и изменений различных вариантов воплощения. В соответствии с этим подразумевается, что описанные варианты воплощения охватывают все такие изменения, модификации и разновидности, которые находятся в пределах сущности и объема приложенной формулы изобретения. Кроме того, в тех случаях, когда термин “включает в себя” используется либо в подробном описании, либо в формуле изобретения, такой термин подразумевает охватывающий смысл, подобно термину “содержащий”, интерпретируемому как переходное слово в формуле изобретения.

Формула изобретения

1. Электронное устройство для пакетной передачи по беспроводной линии связи, содержащее память, которая хранит множество пакетов, включающих в себя информацию, которая должна быть передана по беспроводной линии связи, каждый пакет из множества содержит множество информационных битов; и процессор, соединенный с памятью, процессор выполнен с возможностью определять назначение ресурсов передачи множеству информационных битов пакета для передачи по беспроводной линии связи, основываясь на том, могут ли все информационные биты пакета быть запланированы на передачу в одном периоде передачи или в нескольких периодах передачи, а также выполнен с возможностью назначать дополнительные ресурсы передачи упомянутому пакету, если требуется, чтобы обеспечить передачу всех информационных битов пакета в одном периоде передачи, если пакет не может быть запланирован на передачу в нескольких периодах передачи.

2. Электронное устройство по п.1, дополнительно содержащее гибридный интерфейс, который определяет размер каждого пакета и информации, ассоциативно связанной с пакетом.

3. Электронное устройство по п.1, в котором процессор определяет, могут ли все информационные биты пакета быть запланированы на передачу в одном периоде передачи или нескольких периодах передачи на основе ограничений задержки для пакета.

4. Электронное устройство по п.1, в котором ресурсы передачи содержат множество поднесущих во множестве мультиплексированных с ортогональным частотным разделением (OFDM) символов.

5. Электронное устройство по п.1, в котором процессор выполнен с дополнительной возможностью разрешать передачу информационных битов в пакете в нескольких периодах передачи, если ограничение задержки для пакета не препятствует такой передаче.

6. Электронное устройство по п.1, в котором каждый период из упомянутых одного или нескольких периодов передачи содержит период перескока.

7. Электронное устройство по п.1, в котором каждый период одного или нескольких периодов передачи содержит кадр.

8. Способ планирования передачи по беспроводной линии связи, содержащий этапы, на которых определяют, могут ли все информационные биты пакета быть запланированы на передачу в одном периоде передачи или в нескольких периодах передачи; планируют передачу пакета по беспроводной линии связи, основываясь на том, могут ли все информационные биты пакета быть запланированы на передачу в одном периоде передачи или в нескольких периодах передачи; и назначают дополнительные ресурсы передачи упомянутому пакету, если требуется, чтобы обеспечить передачу всех информационных битов пакета в одном периоде передачи, если пакет не может быть запланирован на передачу в нескольких периодах передачи.

9. Способ по п.8, дополнительно содержащий этап, на котором фрагментируют пакет перед упомянутым определением.

10. Способ по п.8, дополнительно содержащий этап, на котором, если все информационные биты пакета не запланированы на передачу в одном периоде передачи, определяют ограничения задержки и/или ограничения передачи для пакета.

11. Способ по п.10, дополнительно содержащий этап, на котором, если есть ограничения задержки и/или ограничения передачи для пакета, назначают дополнительные ресурсы передачи, чтобы обеспечить передачу всех информационных битов пакета в одном периоде передачи.

12. Способ по п.10, дополнительно содержащий этап, на котором, если нет ограничений задержки и/или ограничений передачи для пакета, планируют передачу пакета в нескольких периодах передачи.

13. Способ по п.8, в котором определение содержит этап, на котором определяют, могут ли все информационные биты для множества пакетов быть запланированы на передачу в одном периоде передачи или в нескольких периодах передачи, причем планирование содержит планирование пакетов, которые могут быть запланированы на передачу в одном периоде передачи, и определение ограничений задержки и/или ограничений передачи для пакетов, для которых все информационные биты не запланированы на передачу в одном периоде передачи.

14. Способ по п.8, в котором каждый период передачи из упомянутых одного или нескольких периодов передачи содержит период перескока.

15. Способ по п.8, в котором каждый период передачи из упомянутых одного или нескольких периодов передачи содержит кадр.

16. Способ планирования передачи по беспроводной линии связи, содержащий этапы, на которых планируют передачу по беспроводной линии связи множества информационных битов множества пакетов в одном периоде передачи; определяют, были ли все информационные биты из каждого из упомянутого множества пакетов запланированы на один период передачи; и если все информационные биты из каждого из упомянутого множества пакетов не были запланированы на один период передачи, то определяют ограничения задержки и/или ограничения передачи для по меньшей мере одного пакета, для которого не все информационные биты были запланированы на один период передачи, и назначают дополнительные ресурсы передачи упомянутому по меньшей мере одному пакету, если требуется, основываясь на ограничениях задержки и/или ограничениях передачи для упомянутого по меньшей мере одного пакета.

17. Способ по п.16, дополнительно содержащий этап, на котором фрагментируют множество пакетов перед упомянутым определением.

18. Способ по п.16, дополнительно содержащий этап, на котором, если есть ограничения задержки и/или ограничения передачи для пакета, назначают дополнительные ресурсы передачи, чтобы обеспечить передачу всех информационных битов этого пакета в одном периоде передачи.

19. Способ по п.16, дополнительно содержащий этап, на котором, если нет ограничений задержки и/или ограничений передачи для пакета, планируют передачу всех информационных битов этого пакета в нескольких периодах передачи.

20. Способ по п.16, в котором упомянутый один период передачи содержит период перескока.

21. Способ по п.16, в котором упомянутый один период передачи содержит кадр.

22. Устройство, которое облегчает планирование в системе беспроводной связи, содержащее гибридный интерфейс, который обеспечивает блоки информации произвольного размера из информационных битов пакетов и информацию, ассоциативно связанную с пакетами; и планировщик, который назначает ресурсы передачи блокам информации произвольного размера из информационных битов пакетов, основываясь на упомянутой информации, ассоциативно связанной с пакетами, и назначает дополнительные ресурсы передачи блокам информации произвольного размера из информационных битов, если требуется, основываясь на упомянутой информации, ассоциативно связанной с пакетами.

23. Устройство по п.22, в котором упомянутая информация, ассоциативно связанная с пакетами, содержит оставшееся количество битов в каждом пакете.

24. Устройство по п.22, в котором упомянутая информация, ассоциативно связанная с пакетами, содержит метку времени каждого пакета.

25. Устройство по п.22, в котором планировщик определяет, были ли все информационные биты из каждого из упомянутых пакетов запланированы на один период передачи, и определяет ограничения задержки и/или ограничения передачи для пакетов, для которых не все информационные биты были запланирована на один период передачи.

26. Устройство по п.22, в котором планировщик, если есть ограничения задержки и/или ограничения передачи для пакета, назначает дополнительные ресурсы передачи, чтобы обеспечить передачу всех информационных битов этого пакета в одном периоде передачи.

27. Устройство по п.22, в котором планировщик, если нет ограничений задержки и/или ограничений передачи для пакета, планирует передачу всех информационных битов этого пакета в нескольких периодах передачи.

28. Электронное устройство для пакетной передачи по беспроводной линии связи, содержащее память, которая хранит множество пакетов для пользователя, включающих в себя информацию, которая должна быть передана по беспроводной линии связи, каждый из упомянутого множества пакетов содержит множество информационных битов; и процессор, соединенный с памятью, процессор выполнен с возможностью фрагментировать множество пакетов, определять на основе размера упомянутого множества информационных битов назначение ресурсов передачи пользователю для передачи по беспроводной линии связи и назначать дополнительные ресурсы передачи пользователю, если требуется, основываясь на ограничениях задержки и/или ограничениях передачи для упомянутого множества пакетов.

29. Электронное устройство по п.28, дополнительно содержащее гибридный интерфейс, который определяет количество информационных битов в каждом фрагментируемом пакете.

30. Электронное устройство по п.28, в котором процессор определяет, назначать ли дополнительные ресурсы передачи пользователю на основе ограничений задержки для пакета, для которого не все информационные биты запланированы на один период передачи.

31. Электронное устройство по п.28, в котором ресурсы передачи содержат множество поднесущих в множестве символов OFDM.

32. Электронное устройство по п.28, в котором ресурсы передачи содержат период перескока.

33. Электронное устройство по п.28, в котором ресурсы передачи содержат кадр.

34. Электронное устройство по п.28, в котором процессор выполнен с дополнительной возможностью разрешать передачу информационных битов из пакета в нескольких периодах передачи, если ограничение задержки для этого пакета не препятствует такой передаче.

35. Способ планирования передачи по беспроводной линии связи, содержащий этапы, на которых определяют количество информационных битов из множества пакетов, которые должны быть переданы по беспроводной линии связи для пользователя; планируют ресурсы передачи для пользователя, основываясь на количестве информационных битов; и назначают дополнительные ресурсы передачи пользователю, если требуется, основываясь на ограничениях задержки и/или ограничениях передачи для упомянутого множества пакетов.

36. Способ по п.35, дополнительно содержащий этап, на котором фрагментируют множество пакетов перед упомянутым определением.

37. Способ по п.35, дополнительно содержащий этап, на котором, если все информационные биты для множества пакетов не запланированы на один период передачи, определяют ограничения задержки и/или ограничения передачи для по меньшей мере одного пакета, для которого не все информационные биты запланированы.

38. Способ по п.37, дополнительно содержащий этап, на котором, если есть ограничения задержки и/или ограничения передачи для любого из упомянутого по меньшей мере одного пакета, назначают дополнительные ресурсы передачи пользователю в одном периоде передачи.

39. Способ по п.37, дополнительно содержащий этап, на котором, если нет ограничений задержки и/или ограничений передачи для любого из упомянутого по меньшей мере одного пакета, планируют передачу упомянутого по меньшей мере одного пакета в нескольких периодах передачи.

40. Устройство для планирования передачи по беспроводной линии связи, содержащее средство для планирования передачи множества информационных битов множества пакетов в одном периоде передачи по беспроводной линии связи; средство для определения, все ли информационные биты из каждого из упомянутого множества пакетов были запланированы на передачу в одном периоде передачи; средство для определения ограничений задержки и/или ограничений передачи для по меньшей мере одного пакета, для которого не все информационные биты запланированы на передачу в одном периоде передачи, если не все информационные биты из каждого из упомянутого множества пакетов были запланированы на передачу в одном периоде передачи; и

средство для назначения дополнительных ресурсов передачи упомянутому по меньшей мере одному пакету, если требуется, основываясь на ограничениях задержки и/или ограничениях передачи для упомянутого по меньшей мере одного пакета.

41. Устройство по п.40, дополнительно содержащее средство для фрагментации упомянутого множества пакетов до упомянутого определения.

42. Устройство по п.40, дополнительно содержащее средство для назначения дополнительных ресурсов передачи, чтобы обеспечить передачу всех информационных битов пакета в одном периоде передачи, если имеются ограничения задержки и/или ограничения передачи для этого пакета.

43. Устройство по п.40, дополнительно содержащее средство для планирования передачи всех информационных битов пакета в нескольких периодах передачи, если нет ограничений задержки и/или ограничений передачи для этого пакета.

РИСУНКИ