專利名稱：多跳無線通信網(wǎng)絡的制作方法
技術領域：
本公開文件一般涉及無線通信，更具體地，涉及調度網(wǎng)絡內的直接和多跳通信的各種系統(tǒng)和技術。
背景技術：
在傳統(tǒng)無線通信中，通常采用接入網(wǎng)絡支持多個移動設備的通信。通常利用遍布于地理區(qū)域的多個固定站點基站實現(xiàn)接入網(wǎng)絡。地理區(qū)域通常被細分為更小的區(qū)域，稱為小區(qū)?？蓪⒚總€基站配置成服務于其自身小區(qū)中的所有移動設備。當在不同小區(qū)區(qū)域上存在變化的業(yè)務要求時，則可能難以很容易地對接入網(wǎng)絡進行重新配置。
與傳統(tǒng)接入網(wǎng)絡相比，ad-hoc網(wǎng)絡是動態(tài)的。當多個無線通信設備(通常稱為終端)連接在一起形成網(wǎng)絡時，就可形成ad-hoc網(wǎng)絡。ad-hoc網(wǎng)絡中的終端可運行為主機或路由器。從而，可以很容易地對ad-hoc網(wǎng)絡進行重新配置，以更有效的方式滿足現(xiàn)有業(yè)務要求。此外，ad-hoc網(wǎng)絡不需要傳統(tǒng)接入網(wǎng)絡所需的基礎設施，這使得ad-hoc網(wǎng)絡成為未來極具吸引力的選擇。
超寬帶(UWB)是可通過ad-hoc網(wǎng)絡實現(xiàn)的通信技術實例。UWB在較寬的帶寬上提供高速通信。同時，UWB信號以很短的脈沖發(fā)射，所述脈沖消耗很少的功率。UWB信號的輸出功率非常低，以致其相對其它RF技術而言很像是噪聲，這使其干擾性很小。
存在多種支持在ad-hoc網(wǎng)絡中同時進行通信的多址技術。作為實例，頻分多址(FDMA)方案是非常普遍的技術。FDMA通常涉及將全部帶寬的不同部分分配給在ad-hoc網(wǎng)絡中兩個終端之間的單獨通信。雖然該方案對于不間斷通信而言是有效的，當無需這種持續(xù)的、不間斷的通信時，則可以實現(xiàn)對全部帶寬的更好利用。
其它多址方案包括時分多址(TDMA)。當在無需不間斷通信的多個終端間分配有限帶寬時，這些TDMA方案特別有效。TDMA方案通常在指定時間間隔將全部帶寬提供給兩個終端之間的各通信信道。
碼分多址(CDMA)技術可結合TDMA一起使用，以支持在每個時間間隔期間的多個通信。這可通過如下方式實現(xiàn)，即，在指定時間間隔內，利用對載波加以調制從而擴展信號頻譜的不同編碼來發(fā)射各通信信息或信號。在接收機終端中，利用解調器將發(fā)射信號分離，該解調器使用相應的編碼對預期信號解擴(de-spread)。編碼不匹配的非預期信號在帶寬方面不會被解擴而僅被視為噪聲。
在利用擴頻通信來支持同時傳輸?shù)腡DMA系統(tǒng)中，需要有強大且高效的調度算法。該調度算法可用于調度直接和多跳通信以及這些通信的數(shù)據(jù)速率和功率電平，以防止過度的相互干擾。

發(fā)明內容
在本發(fā)明的一個方案中，一種用于調度通信的方法包括選擇第一和第二終端對，所述第一終端對具有第一發(fā)射終端和第一接收終端，且所述第二終端對具有第二發(fā)射終端和第二接收終端；調度從所述第一發(fā)射終端到中間終端的第一信號傳輸，所述第一信號傳輸預定指向所述第一接收終端；調度與所述第一信號傳輸同時進行的、從所述第二發(fā)射終端到所述第二接收終端的第二信號傳輸；以及調度滿足所述中間終端和所述第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的、所述第一和第二信號傳輸中的每一個的功率電平。
在本發(fā)明的另一方案中，一種通信終端包括調度器，配置為選擇第一和第二終端對，所述第一終端對具有第一發(fā)射終端和第一接收終端，且所述第二終端對具有第二發(fā)射終端和第二接收終端，所述調度器還配置為調度從所述第一發(fā)射終端到中間終端的第一信號傳輸，所述第一信號傳輸預定指向所述第一接收終端，調度與所述第一信號傳輸同時進行的、從所述第二發(fā)射終端到所述第二接收終端的第二信號傳輸，以及調度滿足所述中間終端和所述第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的、所述第一和第二信號傳輸中的每一個的功率電平。
在本發(fā)明的另一方案中，一種通信終端包括用于選擇第一和第二終端對的裝置，所述第一終端對具有第一發(fā)射終端和第一接收終端，且所述第二終端對具有第二發(fā)射終端和第二接收終端；用于調度從所述第一發(fā)射終端到中間終端的第一信號傳輸?shù)难b置，所述第一信號傳輸預定指向所述第一接收終端；用于調度與所述第一信號傳輸同時進行的、從所述第二發(fā)射終端到所述第二接收終端的第二信號傳輸?shù)难b置；以及用于調度滿足所述中間終端和所述第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的、所述第一和第二信號傳輸中的每一個的功率電平。
在本發(fā)明的另一方案中，包含可由計算機程序執(zhí)行的指令程序的計算機可讀介質能夠執(zhí)行用于調度通信的方法，所述方法包括選擇第一和第二終端對，所述第一終端對具有第一發(fā)射終端和第一接收終端，且所述第二終端對具有第二發(fā)射終端和第二接收終端；調度從所述第一發(fā)射終端到中間終端的第一信號傳輸，所述第一信號傳輸預定指向所述第一接收終端；調度與所述第一信號傳輸同時進行的、從所述第二發(fā)射終端到所述第二接收終端的第二信號傳輸；以及調度滿足所述中間終端和所述第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的、所述第一和第二信號傳輸中的每一個的功率電平。
應當理解，通過以下的詳細說明，本發(fā)明的其它實施例對于本領域技術人員來說將是顯而易見的，在以下的詳細說明中通過示例示出并描述了本發(fā)明的多個實施例。應當認識到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本發(fā)明具有其它不同的實施例，而且在其它方案中可以對本發(fā)明的若干細節(jié)進行修改。因此，應將附圖和詳細說明從本質上視為是說明性的而非限制性的。


在附圖中通過實例而非限制性地說明本發(fā)明的方案，其中
圖1是示出微微網(wǎng)實例的示意圖；圖2是示出用于控制微微網(wǎng)內通信的介質訪問控制(MAC)幀實例的示意圖；圖3是示出能夠在微微網(wǎng)內運行的終端實例的功能框圖；圖4是示出運行為微微網(wǎng)主終端的基帶處理器實例的功能框圖；圖5是示出基帶處理器中調度器的操作實例的流程圖；圖6是示出微微網(wǎng)拓撲圖的實例的示意性框圖；以及圖7是示出運行為微微網(wǎng)成員終端的基帶處理器實例的功能框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖給出的詳細描述旨在說明本發(fā)明的多種實施例，并非旨在表示僅這些實施例能實現(xiàn)本發(fā)明。本公開文件所描述的每個實施例僅僅作為本發(fā)明的實例或示意，不應將其視為優(yōu)選于或優(yōu)于其它實施例。詳細描述包括用于提供對本發(fā)明的全面理解的具體細節(jié)。然而，本領域技術人員應當清楚，可在不具備這些具體細節(jié)的情況下實現(xiàn)本發(fā)明。在某些實例中，在框圖中示出了公知的結構和設備，以避免對本發(fā)明概念的模糊理解。首字母縮寫及其它描述性術語僅是為了方便和清楚，并非旨在限制本發(fā)明的范圍。
在以下詳細描述中，可以UWB無線通信系統(tǒng)為背景描述本發(fā)明的多個方案。盡管這些發(fā)明方案可能非常適于使用該應用，但本領域技術人員應該認識到，這些發(fā)明方案同樣可應用于許多其它通信環(huán)境。因此，關于UWB通信系統(tǒng)的任何描述僅旨在說明發(fā)明方案，應該理解這些發(fā)明方案具有廣泛的應用范圍。
圖1示出在無線通信系統(tǒng)中用于微微網(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲實例。“微微網(wǎng)”是使用無線技術以ad-hoc方式連接的通信設備或終端的集合體。終端可以是靜止的或移動的，例如終端可由用戶隨身攜帶或位于車輛、飛機或船只中。術語“終端”旨在包括各種類型的通信設備，包括蜂窩、無線或陸線(landline)電話、個人數(shù)字助理(PDA)、膝上型電腦、外部或內部調制解調器、PC卡及其它類似設備。
在無線通信系統(tǒng)的至少一個實施例中，每個微微網(wǎng)都具有一個主終端和從屬于該主終端的許多成員終端。在圖1中，示出微微網(wǎng)102具有支持若干成員終端106之間通信的主終端104。主終端104可與微微網(wǎng)中的每個成員終端106進行通信。在主終端104的控制下，成員終端106還可直接與另一成員終端通信。
主終端104可使用任何多址方案，例如TDMA、FDMA、CDMA或任何其它多址方案，與成員終端106進行通信。為說明本發(fā)明的多個方案，將在采用TDMA和CDMA技術的混合多址方案的背景下，描述圖1所示的無線通信系統(tǒng)。本領域技術人員將易于理解，本發(fā)明并非限制于這些多址方案。
微微網(wǎng)可采用多種方式形成。作為實例，當終端最初上電時，其可從多個微微網(wǎng)主終端搜索導頻信號。由每個微微網(wǎng)主終端廣播的導頻信號可為未調制擴頻信號或某些其它參考信號。在擴頻配置中，可使用對每個微微網(wǎng)主終端而言為唯一的偽隨機噪聲(PN)碼將導頻信號擴頻。使用相關處理，終端可仔細搜索可能的PN碼，以識別具有最強導頻信號的主終端。如果以足以支持最小數(shù)據(jù)速率的信號強度接收到最強導頻信號，則該終端可嘗試通過向該主終端注冊而加入微微網(wǎng)。
在某些情況下，終端可能無法發(fā)現(xiàn)具有足以支持最小數(shù)據(jù)速率的信號強度的導頻信號。這可歸咎于多種原因。例如，終端可能離主終端太遠?；蛘撸瑐鞑キh(huán)境可能不足以支持所需數(shù)據(jù)速率。在任一種情況下，終端都可能無法加入到現(xiàn)有微微網(wǎng)，因此，該終端可能通過發(fā)射其自身的導頻信號而開始運行為孤立終端。孤立終端可成為新微微網(wǎng)的主終端。能夠以足夠強度接收到孤立終端廣播的導頻信號的其它終端可能常試獲取該導頻信號，并加入該孤立終端的微微網(wǎng)。
主終端104可使用周期幀結構協(xié)調微微網(wǎng)內通信。在本領域中通常將該幀稱為介質訪問控制(MAC)幀，這是由于其用于向多個終端提供對通信介質的訪問。根據(jù)具體應用和總體設計要求，幀可為任何持續(xù)時間。出于說明的目的，將使用5ms的幀持續(xù)時間。5ms的幀適合于提供650Mcps的高碼片速率，并有望支持低到19.2kbps的數(shù)據(jù)速率。
圖2中示出具有數(shù)量為n個的幀202的MAC幀結構實例。可將每個幀分為160個或任何其它數(shù)量的時隙204。時隙持續(xù)時間可為31.25μs，其對應于在650 Mcps下的20,312.5個碼片。幀可將其某些時隙專用于開銷。作為實例，幀202中的第一時隙206可用于向所有成員終端廣播擴頻導頻信號。導頻信號可占用整個時隙206，或者可選地，與控制信道進行時間共享，如圖2所示。占用第一時隙206末端的控制信道可以是以與導頻信號相同的功率電平向所有成員終端廣播的擴頻信號。主終端可使用該控制信道限定MAC幀的組成。
主終端可負責調度微微網(wǎng)內通信。這可通過使用一個或多個附加擴頻控制信道來實現(xiàn)，所述附加擴頻控制信道占用幀內的多個時隙，例如，圖2中的時隙208和210。這些附加控制信道可由主終端向所有成員終端廣播，并包含多種調度信息。調度信息可包括對于在微微網(wǎng)內的終端之間的通信的時隙分配。如圖2所示，這些時隙可從幀202的數(shù)據(jù)時隙部分212中選出。此外，還可包括附加信息，例如，終端間各個通信的功率電平和數(shù)據(jù)速率。主終端還可將任意給定時隙內的發(fā)射機會給予使用CDMA方案的任意數(shù)量的終端對。在這種情況下，調度信息還可分配擴頻碼以用于終端間的單獨通信。
主終端可周期性地留出一部分時間用于對等傳輸。在此期間內，主終端104可分配一個成員終端106與一個或多個孤立終端和/或相鄰微微網(wǎng)進行通信。這些傳輸可能需要較高發(fā)射功率，在某些情況下，僅能以較低數(shù)據(jù)速率維持。如果需要較高功率發(fā)射以便與孤立終端和/或相鄰微微網(wǎng)進行通信，則主終端可能決定不同時調度任何微微網(wǎng)內通信。
圖3是示出一種可能的終端配置的示意性框圖。本領域技術人員應當認識到，終端的準確配置可根據(jù)具體應用和總體設計要求而變化。為了清楚和完整，將會在具有擴頻能力的UWB終端的背景下描述多種發(fā)明原理，但是，這些發(fā)明原理同樣適用于各種其它通信設備。因此，關于擴頻UWB終端的任何內容都僅旨在說明本發(fā)明的各個方案，應當理解這些方案具有廣泛的應用范圍。
可利用連接到天線304的前端收發(fā)機302實現(xiàn)終端?；鶐幚砥?06可連接到收發(fā)機302。可利用基于軟件的架構或任何其它類型的架構實現(xiàn)基帶處理器306。微處理器可用作運行軟件程序的平臺，其中軟件程序提供執(zhí)行控制和總體系統(tǒng)管理功能，以便允許終端運行為微微網(wǎng)中的主終端或成員終端。可利用嵌入式通信軟件層來實現(xiàn)數(shù)字信號處理(DSP)，所述嵌入式通信軟件層可運行專用算法以減少對微處理器的處理要求。DSP可用于提供多種信號處理功能，諸如導頻信號獲取、時間同步、頻率跟蹤、擴頻處理、調制與解調功能以及前向糾錯。
終端還可包括連接到基帶處理器306的多個用戶接口308。用戶接口可包括鍵盤、鼠標、觸摸屏、顯示器、振鈴器、振動器、揚聲器、麥克風、攝像機和/或其它設備。
圖4是示出運行為主終端的基帶處理器實例的示意性框圖。所示基帶處理器306具有收發(fā)機302。收發(fā)機302可包括接收機402。接收機402提供在有噪聲和干擾情況下的對預期信號的檢測。接收機402可用于提取預期信號，并將其放大到使接收信號中包含的信息能夠由基帶處理器306進行處理的級別。
收發(fā)機302還可包括發(fā)射機404。發(fā)射機404可用于將來自基帶處理器306的信息調制到載波頻率上?？蓪⒄{制的載波上變頻到RF頻率，并放大到足以通過天線304輻射到自由空間的功率電平。
當運行為主終端時，基帶處理器306可啟用調度器406。在基帶處理器306的基于軟件的實現(xiàn)方式中，調度器406可以是在微處理器上運行的軟件程序。然而，本領域技術人員應當認識到，調度器406并非受限于該實施例，而是可通過本領域中公知的任何方式實現(xiàn)，包括任何硬件配置、軟件配置或能夠執(zhí)行本文所述各種功能的上述配置的組合。
調度器406可用于按照優(yōu)化微微網(wǎng)容量的方式對微微網(wǎng)內通信進行調度。這可通過多種方式實現(xiàn)。作為實例，調度器406可用于仔細選擇將進行同時通信的終端對。可以通過終端對之間的直接通信來執(zhí)行每個通信，或者可選地，所述通信可以經(jīng)由微微網(wǎng)中的一個或多個中間終端而被路由。經(jīng)由一個或多個中間終端路由的通信應被稱為“多跳”通信。可以以滿足每個接收終端的目標質量參數(shù)的發(fā)射功率電平調度多個同時通信中的每一個。目標質量參數(shù)可為在接收終端處的載波-干擾(C/I)比，或本領域中公知的任何其它質量參數(shù)。
圖5是示出調度器的操作實例的流程圖。在步驟502，調度器可以用于選擇將在下一個MAC幀期間參與通信的終端對。首先，調度器可以確定在當前MAC幀之后，在當前參與通信的每個終端對之間仍需發(fā)射的數(shù)據(jù)量。調度器也可以為下一個MAC幀調度終端對之間的新呼叫。在大多數(shù)情況下，將要發(fā)射的、用以支持現(xiàn)有呼叫和新呼叫的數(shù)據(jù)總量將大大超過可在單個MAC幀中發(fā)射的數(shù)據(jù)量。在這種情況下，調度器可以僅調度一小部分數(shù)據(jù)以在下一個MAC幀中發(fā)射?？稍谙乱粋€MAC幀中發(fā)射的數(shù)據(jù)量將取決于結合無線介質的質量而可以支持的各種數(shù)據(jù)速率。更高的數(shù)據(jù)速率將增加可以時分復用到MAC幀中的數(shù)據(jù)量。然而，更高的數(shù)據(jù)速率也會需要更高的載波-干擾(C/I)比以滿足最低的QoS需求，因此，限制了可以實現(xiàn)的并行傳輸?shù)臄?shù)量。調度器可以按照在這兩種競爭性因素之間取得平衡的方式配置，以最大化微微網(wǎng)的總體容量。
調度器可以用于確定每個新呼叫的數(shù)據(jù)速率。調度器選擇的數(shù)據(jù)速率可以基于請求的服務類型。舉例來說，如果成員終端發(fā)起與另一成員終端的呼叫以支持視頻應用，則調度器可以確定該呼叫需要高數(shù)據(jù)速率。如果另一個成員終端發(fā)起對另一個成員終端的語音呼叫，則調度器可以選擇較低的數(shù)據(jù)速率來支持該呼叫。現(xiàn)有呼叫的數(shù)據(jù)速率是已知的，因此不需要重新計算。
一旦確定了每個微微網(wǎng)內通信的數(shù)據(jù)速率，就可以進行調度判定。這種調度判定可以基于根據(jù)任何已知調度算法的許多考慮因素。舉例來說，可以根據(jù)優(yōu)先級系統(tǒng)來進行調度判定，其中語音通信被給予了對低延遲通信的優(yōu)先級。調度算法也可以將優(yōu)先級給予高數(shù)據(jù)速率傳輸以使吞吐量最大化。也可以考慮公平原則，所述公平原則考慮了將在終端對之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量和該終端對已經(jīng)經(jīng)歷的延遲?？梢钥紤]其它因素，其將落入本發(fā)明的范圍之內。本領域技術人員將能夠容易地將現(xiàn)有調度算法應用到任何特定的微微網(wǎng)應用中。
調度器可以通過調度并行傳輸來增加可在下一個MAC幀中發(fā)射的數(shù)據(jù)量。并行傳輸應被調度為使數(shù)據(jù)吞吐量最大化而不會引起過度干擾。這可以通過以下方式來實現(xiàn)，即，使用基于優(yōu)先級的算法在多個時隙中調度并行傳輸，同時維持每個接收終端的目標C/I比。目標C/I比是用以支持滿足預期QoS的數(shù)據(jù)速率所需的C/I比?？梢酝ㄟ^本領域公知的方法，根據(jù)最大幀差錯率(FER)來計算每個接收終端對于新呼叫的目標C/I比?，F(xiàn)有呼叫的目標C/I比是已知的，因此不需要重新計算。
調度器可用于以如下方式調度同時通信，即，對于給定MAC幀，滿足在每個接收終端處的目標C/I比。微微網(wǎng)拓撲圖可以用于這個目的。在圖6中示出微微網(wǎng)拓撲圖的實例。微微網(wǎng)拓撲圖可以由主終端根據(jù)其從成員終端接收的傳輸來構建?；氐綀D4，計算模塊408可以用于測量成員終端的接收信號強度。由于每個成員終端傳輸?shù)亩〞r和功率電平由調度器406確定，因而所述信息可以與所測量的接收信號強度一起提供給計算模塊408，調度器406可以計算到達每個成員終端的路徑損耗。
成員終端也可以用于周期性地向主終端提供到達微微網(wǎng)中其它成員終端的路徑損耗測量。這些測量可以基于成員終端之間的調度傳輸。可以在一個或多個控制信道上將路徑損耗測量發(fā)射到主終端。接收端上的信號處理器412可以采用擴頻技術以從控制信道提取這些測量并將其存儲在存儲器410中。
回到圖6，兩個終端之間的一系列虛線代表兩個終端之間的已知距離。圖上的距離可以從主終端處進行的路徑損耗測量以及由成員終端報告回主終端的路徑損耗測量中導出。然而，如將進行更詳細解釋的，將測量的路徑損耗而不是距離用于并行傳輸調度判定。因此，如果主終端具有微微網(wǎng)中每個可能的終端對組合的路徑損耗信息，就可以調度并行傳輸而不必知道每個成員終端相對于主終端的角坐標。然而，實際上，在調度并行傳輸過程中，帶有角坐標的微微網(wǎng)拓撲圖是非常有用的。
可以使用許多技術來構建帶有角坐標的微微網(wǎng)拓撲圖，所述技術包括例如Navstar全球定位(GPS)衛(wèi)星導航系統(tǒng)。在該實施例中，每個終端可以配備GPS接收機，其能夠通過本領域公知的方法計算其坐標。成員終端的坐標可以通過適當?shù)臄U頻控制信道發(fā)射到主終端。回到圖4，主終端中的信號處理器412可以采用擴頻處理來提取成員終端坐標并將其提供給調度器406。調度器406可以使用這些坐標及其自身的坐標來構建微微網(wǎng)拓撲圖，例如圖6中所示的微微網(wǎng)拓撲圖。
調度器406可以使用微微網(wǎng)拓撲圖對無法獲得其路徑損耗信息的終端對之間的路徑損耗進行估計。路徑損耗是終端之間的距離和環(huán)境狀況的函數(shù)。由于在許多終端之間的路徑損耗是已知的，并且這些終端之間的距離也是已知的，因而調度器406可以估計環(huán)境狀況對信號傳播的影響。如果我們假定在整個微微網(wǎng)中環(huán)境狀況相對性地相同，則調度器406能夠計算無法獲得路徑損耗信息的終端之間的路徑損耗。路徑損耗計算的結果可以存儲在存儲器410中供以后使用。在例如UWB的短程應用中，可以通過假定環(huán)境狀況在整個微微網(wǎng)上基本相同來進行精確的路徑損耗估計。
一旦調度器406構建了微微網(wǎng)拓撲圖并且路徑損耗信息被存儲在存儲器410中，就可以進行調度判定。調度器406可以使用包含在微微網(wǎng)拓撲圖中的信息并結合與調度判定有關的任何其它適當因素，來確保為隨后的MAC幀所調度的微微網(wǎng)內通信不會彼此過度地干擾。
在描述用于在并行傳輸環(huán)境中維持每個接收終端處的目標C/I比的方法之前，結合圖6說明對并行傳輸影響的檢測。假定在整個微微網(wǎng)上具有適度的目標C/I需求，從成員終端106a到成員終端106g的傳輸可能與從成員終端106c到成員終端106e的傳輸同時被調度。該調度判定應滿足目標C/I需求，因為來自成員終端106a的傳輸不應在成員終端106e處引起過度的干擾，并且來自成員終端106c的傳輸不應在成員終端106g處引起過度的干擾。
更為主動的調度判定也可以包括從成員終端106f到成員終端106d的傳輸。如果在成員終端106d處的目標C/I需求足夠低，該調度判定可能不會引起過度的相互干擾。然而，如果由于例如高數(shù)據(jù)速率應用而使得在成員終端106d處的目標C/I比較高，則從成員終端106f發(fā)射的信號功率可能需要足夠高，結果在成員終端106g處產(chǎn)生過度的干擾。這種干擾可能將成員終端106g處的實際C/I比降低到目標之下，從而將性能降低到不可接受的程度。在這種情況下，從成員終端106f到成員終端106d的傳輸應當在不同的時間被調度。
將結合從成員終端106h到成員終端106b的待處理傳輸說明另一個示意性實例。當考慮微微網(wǎng)拓撲圖時，該傳輸可能不會與從成員終端106a到成員終端106g的傳輸同時被調度，即使在成員終端106b處的目標C/I比極低。在成員終端106f處為克服到達成員終端106b的路徑損耗所需的傳輸功率可能會過度地干擾成員終端106g處的接收。
作為在不同時間調度從成員終端106h到成員終端106b的傳輸?shù)目蛇x方法，可以以多跳方式經(jīng)由一個或多個中間終端調度通信。舉例來說，可以經(jīng)由成員終端106i路由從成員終端106h到成員終端106b的通信。在這種情況下，成員終端106h處的傳輸功率可以顯著地降低，以適應對成員終端106i的短距離傳輸。在成員終端106h處的這種傳輸功率的降低轉變?yōu)樵诔蓡T終端106g處的C/I比的增加。取決于成員終端106g處的目標C/I比，從成員終端106h到成員終端106i的傳輸可以與從成員終端106a到成員終端106g的傳輸同時被調度。
在下一個MAC幀中，從成員終端106i到成員終端106b的傳輸?shù)牡诙芬部梢耘c從成員終端106a到成員終端106g的傳輸同時被調度。雖然可能需要在傳輸?shù)牡诙飞显黾映蓡T終端106i處的傳輸功率，以克服由與成員終端106b的距離產(chǎn)生的路徑損耗，但是成員終端106i和成員終端106g之間的距離可能足以將產(chǎn)生的干擾減弱到滿足成員終端106g的目標C/I比的程度。
回到圖5，對于每一個MAC幀，調度算法可以用于在步驟504中調度直接通信并在步驟506中調度多跳通信。根據(jù)具體應用、設計者的偏好和總體設計要求，可以按各種方式實現(xiàn)上述處理。舉例來說，調度算法可以使用微微網(wǎng)拓撲圖中包含的信息來嘗試調度使吞吐量最大化且同時在微微網(wǎng)終端間保持某種程度的公平的通信。
雖然在圖5中示出了通過順序地調度直接通信、然后調度多跳通信，來調度直接和多跳通信的程序，本領域技術人員應當認識到，所述順序可以被倒轉?？蛇x地，可以并行地進行直接通信和多跳通信的調度。
在步驟508中，調度算法也可以用于以保持每個接收終端處的目標C/I比的方式調度每個通信的傳輸功率電平。舉例來說，如果能夠滿足每個接收終端處的目標C/I比，則可以在每個時隙中調度直接通信。如果在用于終端對之間的同時直接通信的給定時隙中不能滿足每個接收終端處的目標C/I比，則可以以多跳方式調度一個或多個通信?？蛇x地，基于需要最小總功率以完成終端對之間的傳輸?shù)耐ㄐ怕窂?，可以在直接通信或多跳通信之間進行判定。這些多跳通信可以被引導到多個中間終端，并在隨后的MAC幀時隙中轉發(fā)到其各自的目的地終端。對每個時隙的直接和多跳通信的調度可以包括傳輸功率計算的迭代過程，以確保對每個接收終端都滿足目標C/I比。以下針對在具有三個同時傳輸?shù)腗AC幀中的單個時隙提供上述計算的一個實例。
回到圖6，三個同時傳輸包括從成員終端106a到成員終端106g的傳輸、從成員終端106c到成員終端106e的傳輸，以及最后的，從成員終端106f到成員終端106b的傳輸。如下所述，可以由主終端處的調度器計算在成員終端106g處的C/I比(C/IG)。成員終端106g處的信號強度等于成員終端106a處的傳輸功率(PA)減去從成員終端106a到成員終端106g的路徑損耗(LA-G)。成員終端106g處的干擾由成員終端106c和106f的信號傳輸產(chǎn)生，其可被表示為成員終端106c處的傳輸功率(PC)減去從成員終端106c到成員終端106g的路徑損耗(LC-G)，加上成員終端106f處的傳輸功率(PF)減去從成員終端106f到成員終端106g的路徑損耗(LF-G)來表示。根據(jù)這些關系，可以按照以下方程在對數(shù)域計算C/I比C/IGdB＝PA-LA-G-(PC-LC-G+PF-LF-G+M)(1)其中M等于可以用于計算微微網(wǎng)外的干擾的干擾余量。
也可以使用兩個類似的方程來計算成員終端接收機106e和106b處的C/I比?？梢酝ㄟ^以下方程在對數(shù)域計算成員終端106e處的C/I比(C/IE)C/IEdB＝PC-LC-E-(PA-LA-E+PF-LF-E+M)(2)其中LC-E是從成員終端106c到成員終端106e的路徑損耗；LA-E是從成員終端106a到成員終端106e的路徑損耗；以及LF-E是從成員終端106f到成員終端106e的路徑損耗?？梢酝ㄟ^以下方程在對數(shù)域計算成員終端106b處的C/I比(C/IB)C/IBdB＝PF-LF-B-(PA-LA-B+PC-LC-B+M)(3)其中LF-B是從成員終端106f到成員終端106b的路徑損耗；LA-B是從成員終端106a到成員終端106b的路徑損耗；以及LC-B是從成員終端106c到成員終端106b的路徑損耗。
將保存在存儲器中的每個接收終端的目標C/I比和路徑損耗信息代入方程(1)-(3)，我們得到三個方程和三個可用代數(shù)方法求解的未知數(shù)(PA、PC、PF)。假定可以滿足全部三個方程，則可以以計算的功率電平調度來自成員終端106a、106c和106f的同時傳輸。另一方面，如果沒有功率電平的組合能夠滿足全部三個方程，或者如果任何所需的功率電平超過了終端的最大發(fā)射功率，則調度算法可以將一個或多個傳輸重新分配到中間終端以進行多跳通信。
參考圖6，可以容易地確定未必任何功率電平的組合都能滿足全部三個方程。如果傳輸功率(PF)太低，則信號會由于路徑損耗(LF-B)而變得過于微弱，從而無法在接收終端106b處滿足目標C/I比。如果增加發(fā)射終端106f處的傳輸功率(PF)以滿足接收終端106b處的目標C/I比，則該傳輸可能干擾成員終端106g滿足其目標C/I比的能力。因而，調度算法可以判定經(jīng)由中間終端，例如成員終端106d，來重新調度從成員終端106f到成員終端106b的傳輸。
在調度算法的另一個實施例中，可以進行如下判定，即，以多跳的方式，調度至少間隔一個閾值距離的兩個終端之間的每個通信。可以在執(zhí)行功率電平計算之前進行這種判定。在這種情況下，調度算法可以在計算功率電平之前，確定從成員終端106f到成員終端106b的傳輸應當被調度為多跳通信?？梢耘卸ń?jīng)由成員終端106d路由所述通信，然后執(zhí)行如下計算，即確定功率電平的任何組合是否可以支持來自成員終端106a、106c和106f的同時傳輸，并且同時滿足成員終端106g、106e和106d的目標C/I比。
在調度算法的另一個實施例中，在進行功率電平計算之前可以查閱微微網(wǎng)拓撲圖。這種方法的優(yōu)點在于，成員終端106f和106b之間的通信可能僅僅因為兩者之間的距離而不會自動地準許多跳通信。舉例來說，如果調度算法確定從成員終端106f到成員終端106b的傳輸應當與從成員終端106c到成員終端106e的傳輸同時發(fā)生，則兩個傳輸都可以被支持為直接通信。僅當還同時調度從成員終端106a到成員終端106g的傳輸時，來自成員終端106f的傳輸功率才會出現(xiàn)問題。因此，本領域技術人員可以容易地設計一種算法，即，在計算功率電平之前進行關于多跳通信的初始調度判定的過程中，考慮進行通信的兩個終端之間的距離，所述通信涉及非常接近于發(fā)射終端的終端。
一旦作出了調度判定，就可以在隨后MAC幀中的一個或多個控制信道上將調度判定發(fā)射到微微網(wǎng)中的成員終端。參考圖4，發(fā)射端上的信號處理器416可用于在將調度分配提供給收發(fā)機302以廣播到各個成員終端之前，對調度分配進行擴頻。
圖7是示出具有被配置為成員終端的基帶處理器的終端實例的示意性框圖。以虛線示出調度器406，表示在運行為成員終端期間調度器406不會被基帶處理器306啟用。無論基帶處理器306是運行為主終端還是成員終端，收發(fā)機302的配置都是相同的，因此，將不再對此進行描述。在圖7中為了完整而示出收發(fā)機302。
如前面結合被配置為主終端的基帶處理器306所描述的，可在一個或多個控制信道上將調度分配廣播到微微網(wǎng)中的所有成員終端。接收端上的信號處理器412可利用擴頻處理從控制信道提取調度信息，并將其提供給控制器418。調度信息可包括對向成員終端和來自成員終端的多個發(fā)射的時隙分配，以及用于每個發(fā)射的功率電平和數(shù)據(jù)速率。調度信息還可以包括指示終端是否是支持多跳通信的中間終端的消息。在這種情況下，可以用相應的功率電平和數(shù)據(jù)速率來識別用于接收來自成員終端的通信以及將通信轉發(fā)到另一成員終端的時隙。
控制器418可用于向接收端上的信號處理器412提供數(shù)據(jù)速率和擴頻信息，以用于向成員終端的調度傳輸。使用該信息，信號處理器412可以適當次數(shù)恢復來自其它成員終端的通信，并向各種用戶接口408提供恢復的通信。用于進行轉發(fā)以支持多跳通信的通信可被存儲在存儲器410中，直到被調度用于轉發(fā)。
控制器418還可向計算模塊408提供功率電平信息，以用于來自另一終端的每個傳輸。在調度傳輸期間，計算模塊408可使用該信息，通過利用來自收發(fā)機302的信號強度測量計算來自發(fā)射終端的路徑損耗?？蓪⒂捎嬎隳K408計算出的路徑損耗信息存儲在存儲器410中，并在用于控制信道廣播的調度時間期間，將所述路徑損耗信息提供給發(fā)射端上的信號處理器416。在采用GPS接收機(未示出)的終端的多個實施例中，可用于經(jīng)由信號處理器416和收發(fā)機302，通過控制信道廣播向主終端提供坐標信息。
信號處理器416可用于對微微網(wǎng)內的多個成員終端進行擴頻通信。所述通信可發(fā)起于多種用戶接口308，并被存儲在緩沖器420中，直至調度傳輸。在調度時，控制器418可用于將通信從緩沖器420釋放到信號處理器416，以便進行擴頻處理。信號處理器416還可從存儲器410調用各種通信以便在適當?shù)臅r間以多跳方式進行轉發(fā)。通過控制器418，可將通信的擴頻碼和發(fā)射功率電平編程到信號處理器416中?？蛇x地，可由控制器418在收發(fā)機302中的發(fā)射機404處對發(fā)射功率電平編程。
結合本文所公開實施例描述的多個示意性邏輯塊、模塊和電路可通過通用處理器、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)或其它可編程邏輯器件、離散門(discretegate)或晶體管邏輯、離散硬件組件或設計用于執(zhí)行本文所述功能的上述硬件的任意組合來實現(xiàn)或執(zhí)行。通用處理器可為微處理器，但可選地，該處理器可為任意傳統(tǒng)處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機。處理器還可實現(xiàn)為計算設備的組合，例如，DSP與微處理器的組合、多個微處理器、結合DSP內核的一個或多個微處理器或任何其它這種配置。
結合本文所公開實施例描述的方法或算法可直接包含在硬件中、由處理器執(zhí)行的軟件模塊中或二者的組合中。軟件模塊可駐留在RAM存儲器、閃存、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM或本領域已知的任何其它形式的存儲介質。存儲介質可與處理器相連，以使得處理器能夠從存儲介質讀取信息，以及將信息寫入存儲介質?？蛇x地，可將存儲介質集成到處理器上。處理器和存儲介質可駐留在ASIC中。ASIC可駐留在終端中或其它地方?？蛇x地，處理器和存儲介質可作為離散元件駐留在終端中或其它地方。
提供對所公開實施例的上述描述，以使本領域任何技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。本領域技術人員將易于想到對于這些實施例的各種修改，在不偏離本發(fā)明精神或范圍的情況下，可將本文所定義的普遍原理應用到其它實施例。從而，本發(fā)明并不旨在限制于本文所示的實施例，而是應給予與本文所公開原理和新穎特征相一致的最寬范圍。
權利要求
1.一種用于調度通信的方法，包括選擇第一和第二終端對，所述第一終端對具有第一發(fā)射終端和第一接收終端，且所述第二終端對具有第二發(fā)射終端和第二接收終端；調度從所述第一發(fā)射終端到中間終端的第一信號傳輸，所述第一信號傳輸預定指向所述第一接收終端；調度與所述第一信號傳輸同時進行的、從所述第二發(fā)射終端到所述第二接收終端的第二信號傳輸；以及調度滿足所述中間終端和所述第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的、所述第一和第二信號傳輸中的每一個的功率電平。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中調度所述第一信號傳輸?shù)牟襟E還包括確定與所述第二信號傳輸同時進行的、從所述第一發(fā)射終端到所述第一接收終端的直接信號傳輸不滿足所述第一接收終端的目標質量參數(shù)和所述第二接收終端的目標質量參數(shù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中確定與所述第二信號傳輸同時進行的、從所述第一發(fā)射終端到所述第一接收終端的所述直接信號傳輸不滿足所述第一和第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的步驟包括嘗試計算滿足所述第一和第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的、從所述第一發(fā)射終端到所述第一接收終端的所述直接信號傳輸和所述第二信號傳輸中的每一個的功率電平。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中對與所述第二信號傳輸同時進行的、在所述第一發(fā)射終端和所述第一接收終端之間的所述直接信號傳輸不滿足所述第一和第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的確定，是所述第一發(fā)射終端和所述第一接收終端之間的距離與所述第一發(fā)射終端和所述第二接收終端之間的距離的函數(shù)。
5.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中對與所述第二信號傳輸同時進行的、從所述第一發(fā)射終端到所述第一接收終端的所述直接信號傳輸不滿足所述第一和第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的確定，是所述第一發(fā)射終端和所述第一接收終端之間的路徑損耗信息與所述第一發(fā)射終端和所述第二接收終端之間的路徑損耗信息的函數(shù)。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中所述第一和第二終端對選自由多個終端構成的微微網(wǎng)。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，還包括構建微微網(wǎng)拓撲圖，并且其中，從所述微微網(wǎng)拓撲圖導出所述路徑損耗信息的至少一部分。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括選擇具有第三發(fā)射終端和第三接收終端的第三終端對，并且調度與從所述中間終端到所述第一接收終端的所述第一信號傳輸?shù)霓D發(fā)同時進行的、所述第三發(fā)射終端和所述第三接收終端之間的第三信號傳輸。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，還包括調度滿足所述第一和第三接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的、所述第一信號傳輸?shù)霓D發(fā)和所述第三信號傳輸中的每一個的功率電平。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括針對所述第一和第二信號傳輸中的每一個調度不同的擴頻碼。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述參數(shù)包括載波-干擾比。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括發(fā)射從所述第一發(fā)射終端到所述中間終端的所述第一信號傳輸，同時發(fā)射從所述第二發(fā)射終端到所述第二接收終端的所述第二信號傳輸。
13.一種通信終端，包括調度器，配置為選擇第一和第二終端對，所述第一終端對具有第一發(fā)射終端和第一接收終端，且所述第二終端對具有第二發(fā)射終端和第二接收終端，所述調度器還配置為調度從所述第一發(fā)射終端到中間終端的第一信號傳輸，所述第一信號傳輸預定指向所述第一接收終端，調度與所述第一信號傳輸同時進行的、從所述第二發(fā)射終端到所述第二接收終端的第二信號傳輸，以及調度滿足所述中間終端和所述第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的、所述第一和第二信號傳輸中的每一個的功率電平。
14.根據(jù)權利要求12所述的通信終端，其中所述調度器還配置為如果與所述第二信號傳輸同時進行的、從所述第一發(fā)射終端到所述第一接收終端的直接信號傳輸不滿足所述第一接收終端的目標質量參數(shù)和所述第二接收終端的目標質量參數(shù)，則調度所述第一信號傳輸。
15.根據(jù)權利要求13所述的通信終端，其中所述調度器還配置為通過嘗試計算滿足所述第一和第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的、從所述第一發(fā)射終端到所述第一接收終端的所述直接信號傳輸和所述第二信號傳輸中的每一個的功率電平，確定與所述第二信號傳輸同時進行的、從所述第一發(fā)射終端到所述第一接收終端的所述直接信號傳輸不滿足所述第一和第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)。
16.根據(jù)權利要求13所述的通信終端，其中所述調度器還配置為作為所述第一發(fā)射終端和所述第一接收終端之間的距離與所述第一發(fā)射終端和所述第二接收終端之間的距離的函數(shù)，確定與所述第二信號傳輸同時進行的、在所述第一發(fā)射終端和所述第一接收終端之間的所述直接信號傳輸不滿足所述第一和第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)。
17.根據(jù)權利要求13所述的通信終端，其中所述調度器還配置為作為所述第一發(fā)射終端和所述第一接收終端之間的路徑損耗信息與所述第一發(fā)射終端和所述第二接收終端之間的路徑損耗信息的函數(shù)，確定與所述第二信號傳輸同時進行的、從所述第一發(fā)射終端到所述第一接收終端的所述直接信號傳輸不滿足所述第一和第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)。
18.根據(jù)權利要求17所述的通信終端，其中所述調度器還配置為從多個終端構成的微微網(wǎng)中選擇所述第一和第二終端對。
19.根據(jù)權利要求18所述的通信終端，其中所述調度器還配置為構建微微網(wǎng)拓撲圖，并從所述微微網(wǎng)拓撲圖中導出所述路徑損耗信息的至少一部分。
20.根據(jù)權利要求13所述的通信終端，其中所述調度器還配置為選擇具有第三發(fā)射終端和第三接收終端的第三終端對，并且調度與從所述中間終端到所述第一接收終端的所述第一信號傳輸?shù)霓D發(fā)同時進行的、所述第三發(fā)射終端和所述第三接收終端之間的第三信號傳輸。
21.根據(jù)權利要求20所述的通信終端，其中所述調度器還配置為調度滿足所述第一和第三接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的、所述第一信號傳輸?shù)霓D發(fā)和所述第三信號傳輸中的每一個的功率電平。
22.根據(jù)權利要求13所述的通信終端，其中所述調度器還配置為針對所述第一和第二信號傳輸中的每一個調度不同的擴頻碼。
23.根據(jù)權利要求13所述的通信終端，其中所述參數(shù)包括載波-干擾比。
24.根據(jù)權利要求13所述的通信終端，還包括配置為從多個終端接收通信的接收機，以及配置為向所述多個終端發(fā)射通信的發(fā)射機，所述調度器通信連接到所述接收機和所述發(fā)射機。
25.根據(jù)權利要求24所述的通信終端，還包括配置為對所述接收機和所述調度器之間的通信進行解擴的接收信號處理器，以及配置為對所述調度器和所述發(fā)射機之間的通信進行擴頻的發(fā)射信號處理器。
26.根據(jù)權利要求24所述的通信終端，還包括通信連接到所述接收機和所述發(fā)射機的多個用戶接口。
27.根據(jù)權利要求26所述的通信終端，還包括配置為對所述接收機和所述多個用戶接口中的第一用戶接口之間的通信進行解擴的接收信號處理器，以及配置為對所述多個用戶接口中的第二用戶接口和所述發(fā)射機之間的通信進行擴頻的發(fā)射信號處理器。
28.一種通信終端，包括用于選擇第一和第二終端對的裝置，所述第一終端對具有第一發(fā)射終端和第一接收終端，且所述第二終端對具有第二發(fā)射終端和第二接收終端；用于調度從所述第一發(fā)射終端到中間終端的第一信號傳輸?shù)难b置，所述第一信號傳輸預定指向所述第一接收終端；用于調度與所述第一信號傳輸同時進行的、從所述第二發(fā)射終端到所述第二接收終端的第二信號傳輸?shù)难b置；以及用于調度滿足所述中間終端和所述第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的、所述第一和第二信號傳輸中的每一個的功率電平。
29.根據(jù)權利要求28所述的通信終端，其中用于調度所述第一信號傳輸?shù)难b置還包括用于確定與所述第二信號傳輸同時進行的、從所述第一發(fā)射終端到所述第一接收終端的直接信號傳輸不滿足所述第一接收終端的目標質量參數(shù)和所述第二接收終端的目標質量參數(shù)的裝置。
30.根據(jù)權利要求28所述的通信終端，還包括用于針對所述第一和第二信號傳輸中的每一個調度不同的擴頻碼的裝置。
31.一種計算機可讀介質，其包含可由計算機程序執(zhí)行的指令程序，以執(zhí)行用于調度通信的方法，所述方法包括選擇第一和第二終端對，所述第一終端對具有第一發(fā)射終端和第一接收終端，且所述第二終端對具有第二發(fā)射終端和第二接收終端；調度從所述第一發(fā)射終端到中間終端的第一信號傳輸，所述第一信號傳輸預定指向所述第一接收終端；調度與所述第一信號傳輸同時進行的、從所述第二發(fā)射終端到所述第二接收終端的第二信號傳輸；以及調度滿足所述中間終端和所述第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的、所述第一和第二信號傳輸中的每一個的功率電平。
32.根據(jù)權利要求31所述的計算機可讀介質，其中調度所述第一信號傳輸?shù)牟襟E還包括確定與所述第二信號傳輸同時進行的、從所述第一發(fā)射終端到所述第一接收終端的直接信號傳輸不滿足所述第一接收終端的目標質量參數(shù)和所述第二接收終端的目標質量參數(shù)。
33.根據(jù)權利要求31所述的計算機可讀介質，其中所述方法還包括針對所述第一和第二信號傳輸中的每一個調度不同的擴頻碼。
全文摘要
公開了涉及無線通信的系統(tǒng)和技術。所述系統(tǒng)和技術涉及無線通信，其中模塊或通信設備配置為選擇第一和第二終端對，第一終端對具有第一發(fā)射終端和第一接收終端，且第二終端對具有第二發(fā)射終端和第二接收終端，調度從第一發(fā)射終端到中間終端的第一信號傳輸，所述第一信號傳輸預定指向第一接收終端，調度與第一信號傳輸同時進行的、從第二發(fā)射終端到第二接收終端的第二信號傳輸，以及調度滿足中間終端和第二接收終端中的每一個的目標質量參數(shù)的、第一和第二信號傳輸中的每一個的功率電平。
文檔編號H04L12/28GK1947386SQ200580012124
公開日2007年4月11日 申請日期2005年2月9日 優(yōu)先權日2004年2月9日
發(fā)明者桑吉夫·南達, 蘭加納坦·克里希南 申請人:高通股份有限公司