CN1141850C - 在通信网中的反向链路上调度数据传输的方法 - Google Patents

Abstract

一种在通信网中对数据传输进行调度的方法和装置，通信网包含至少一个小区(2a到2g)和至少一个预定的用户(6a到6c)，这种方法和装置提高了反向链路的利用率，并降低了数据通信中的传输延迟。装置包含控制器(92)，用来受所述通信网的状态信息，以及对从所述至少一个小区(2a到2g)到所述至少一个预定用户(6a到6c)的数据传输进行调度。存储器(94)与所述控制器相连，用来存储所述状态信息；调度程序(timer)(96)的连接用来向所述控制器(92)提供时序信号。时序信号使得所述控制器能够进行数据传输的调度。每一远端站在与小区的通信期间被分配了一个最大非预定传输速率。最大预定传输速率可以由信道高度程序(scheduler)(12)分配，用以在高速下数据的预定传输。最大预定传输速率是按照一组系统目标、一个系统限制表以及有关通信网的状态的收集的信息来分配的。将数据分隔成数据帧，并在以分配给预定用户的最大预定传输速率下或低于该速率在反向链路上传送。

Description

在通信网中的反向链路上调度数据传输的方法

发明背景

I.发明领域

本发明涉及一种在通信网中调度数据传输的方法和装置。本发明尤其涉及在通信网的反向链路上调度数据传输的方法和装置。

II.相关领域的描述

目前，人们需要一种现代的通信系统来适应各种应用场合。一种这样的通信系统是码分多址(CDMA)系统，它符合“双模式宽带扩展谱蜂窝系统的TIA/EIA/IS-95A移动站-基站兼容标准(TIA/EIA/IS-95A Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband SpreadSpectrum Cellular System)”，下文中称为IS-95A标准。CDMA系统使得用户能够地面链路上相互进行话音和数据通信。在多址通信系统中采用CDMA技术的情况见标题为“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATIONSYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS”的美国专利4,901,307，以及标题为“SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS INA CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”的美国专利5,103,459。二专利已转让给本发明的受让人，在此引述供参考。

IS-95A标准的设计使得话音通信为最佳，并选择许多重要的系统设计参数来实现这一目标。例如，由于说话者之间的时延是不能容忍的，所以必须设法使处理时延最小。向每一用户分配一个传输速率，这一速率使得能够承载(carry)该呼叫期间内的话音数据。呼叫终断以后，已分配的传输速率可以重新分配给另一个用户。

在CDMA系统中，用户通过一些远端站相互进行通信，而这些远端站通过一个或多个基站相互进行通信。本说明书中，基站指的是远端站与之进行通信的硬件。根据术语所在的上下文，小区可以是指硬件或地理覆盖区。

在CDMA系统中，用户间进行的通信是通过基站所服务的一个或多个小区来进行的。通过在与小区链接的反向链路上传送话音数据，一个远端站上的第一用户与第二远端站或标准电话上的第二用户进行通信。小区接收话音数据，并且可以选择数据通向另一个小区或公共交换电话网(PSTN)的路由。如果第二个用户是在一个远端站上，则数据是在同一小区的前向链路或第二个小区上传送到第二个远端站的。否则，数据通过PSTN选择通向标准电话系统上的第二个用户的路由。在IS-95A系统中，前向链路和反向链路所分配得到的频率不同，并且是相互独立的。

在进行通信时，远端站至少与一个小区进行通信。CDMA远端站能够在软切换时同时与多个小区进行通信。软切换是一个在切断与前一个小区的链路之前，与新的小区建立起一条链路的过程。软切换使丢失呼叫的可能性为最小。在软切换期间通过一个以上个小区与远端站进行通信的方法和系统见标题为“MOBILE ASSISTED SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONESYSTE”美国专利5,267,261，该专利已转让给本发明受让人并在此引述供参考。由于在进行新的资源分配时，必须考虑软切换中所包含的每一小区的状态和能力，所以软切换会对CDMA系统的各个方面产生影响。

按照IS-95A标准，每一远端站在与一个小区进行通信时，在反向链路上分配有一个28,8Kbps的传输速率。采用速率1/3卷积编码器，每一远端站的数据速率接近9.6Kbps。尽管IS-95A标准没有规定，更高的数据速率可以用其他的编码速率来支持。例如，14.4Kbps的数据速率是用速率1/2卷积编码器来实现的。

CDMA系统是一个扩展谱通信系统。扩展谱通信的优点在本领域中是人们熟知的，并且这些优点可以通过参考上述参考文献来得知。CDMA系统必须在蜂窝带中预先存在的非相邻频率分配中工作。设计时，向符合IS-95A标准的CDMA系统分配一个1.2288MHz的带宽，从而使蜂窝带得到完全的利用。反向链路指的是从远端站到小区的传输。反向链路上，28.8Ksps的传输速率是在整个1.2288MHz系统带宽上扩展的。

反向链路上，每一传送远端站的作用是对网络中的其他远端站进行干扰。所以，反向链路的容量受到远端站所经受的来自其他远端站的总干扰的限制。通过传送较少的位，IS-95A系统增加了反向链路的容量，从而在用户不说话时使用较低的功率，并使干扰降低。

为了使干扰为最小，而同时使反向链路容量为最大，由两个功率控制回路来控制每一远端站的发射功率。第一个功率控制回路来调节远端站的发射功率，使得在小区处接收的信号的每一位的能量与噪声加干扰的比值E_b/(N_o+I_o)保持在恒定的水平上。这一水平称为E_b/(N_o+I_o)设置点。第二个功率控制回路调节这一设置点，使得保持由帧差错率(FER)测得的要求的性能水平。反向链路的功率控制机构详见标题为“METHOD AND APPARATUS FORCONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONESYSTM”的美国专利5,056,109，此专利已转让给本发明的受让人，在此引述供参考。

用户根据说话时语言活动的水平，发射不同的位速率。用户说话频繁时，可变速率语音编码器提供全速率的话音数据，而在无声(例如停顿)时提供低速率的话音数据。可变速率编码器详见标题为“VARIABLE RATE VOCODER”的美国专利5,414,796，该专利已转让给本发明的受让人，在此引述供参考。

对于CDMA系统，由可由小区支持的用户数测得的远端站和小区之间的话音通信的反向链路容量可以由每一远端站上用户的传输速率来确定。这是因为其他可由反向链路容量确定的参数是由系统设计来决定的，或者是已知的。例如，每一远端站的最大发射功率受FCC规则限制，也受系统设计的限制。保持要求的性能水平所需的E_b/(N_o+I_o)取决于不能控制的信道条件。最后，由设计来选择1.2288MHz的CDMA系统带宽。

给定时刻话音活动量是不确定的。同时，用户间的话音活动水平通常也是不相关的。所以，小区处从所有发送远端站接收的总功率随时间而变，并且可以近似用高斯(Gaussian)分布来表示。在繁忙的通话的时候，远端站发送更高的功率，对其他的远端站产生更多的干扰。更多的干扰使得其他远端站的接收E_b/(N_o+I_o)降低，并且如果功率控制不能进行动态跟踪的话，则使帧出现差错的几率增大。所以，使能够访问通信系统的用户数受到限制，从而只有少部分的发射帧因为过量干扰而丢失。

限制反向链路容量以保持所要求的帧差错率(FER)使得平均起来，具有使小区在小于全部容量的情况下进行工作，从而没有全部利用反向链路容量。在最差的情况下，最多有一半的反向链路容量被浪费，从而可以有多达3dB的自由空间。这一自由空间是小区可以接收的增大功率与小区实际接收的平均功率之差。该自由空间仅在远端站处用户的话务量大时才利用。

CDMA系统中的数据通信具有与话音通信不同的特征。例如，数据通信的特征通常是被高突发数据业务所中断的长时间不工作，或低工作量。对数据通信的一个重要的系统要求是需要有传输延迟来转发突发数据(burst ofdata)。传输延迟对数据通信的影响与对话音通信的延迟是不同的，但对于测量数据通信系统的质量，这是一个重要的优点。

在固定大小的编码信道帧中传送数据业务的方法(其中，数据源在可变速率下提供数据)详见标题为“NETHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OFDATA FOR TRANSMISSION”的美国专利5,504,773，该专利已转让给本发明的受让人，在此引述供参考。将数据分隔成数据帧，每一数据帧接着被分隔成数据部分。接着将数据部分编码成编码信道帧，它可以是20毫秒宽。在28.8Ksps的码元速率下，每一20毫秒宽的编码信道含有576个码元。速率1/2或速率1/3卷积编码器根据应用场合，用来对数据进行编码。采用速率1/3编码器，数据速率近似为9.6Kbps。在9.6Kbps的数据速率下，每一编码信道帧有172个数据位、12个循环冗余检验(CRC)位和8个编码尾位。

在反向链路上进行高速数据传输可以通过在多个编码信道上同时传送数据业务来实现。采用多个编码信道来进行数据传输的情况见申请日为1996年5月31、标题为“METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING RATE SCHEDULEDDATA IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM”的美国专利申请08/656,649，以及申请日为1996年5月28日、标题为“HIGH DATA RATE CDMAWIRELESS COMMUNICATION SYSTEM”的美国专利申请08/654,443。二专利已转让给本发明的受让人，在此引述供参考。

对反向链路的要求因话务量(voice activity)水平的变化而随时间而变。通过在话务量较低时传送数据业务，可以改进反向链路没有充分利用的情况。为了避免话音通信质量变差，应当对数据传输进行动态调整，以适应小区已有的反向链路容量。

在处理较大的零星的突发数据业务时，应当使所设计的系统具有在高数据速率下进行发射的能力，以及根据现有的容量，在用户请求时向用户分配反向链路容量的能力。在CDMA系统中，设计时还应当考虑系统已有的其他方面。首先，因为话音通信不容许有无限制的延迟，所以在传输任何一种数据业务时，应当给予话音数据的传输以优先权。其次，由于任一给预定刻的话务量是无法预计的，所以，应当连续监视反向链路，并且动态调整数据传输，使得不会超过反向链路容量。第三，由于可以在多个小区之间对远端站进行软切换，所以应当根据软切换中参加的每一个基站的反向链路容量，来分配数据传输速率。本发明中对这些问题作了考虑。

发明概述

本发明的目的是，通过提供在高速传输速率下传送数据业务的装置，可以改进反向链路的利用，并降低CDMA系统中数据通信的传输延迟。在与小区进行通信期间，每一远端站可以在反向链路上在直至最大非预定(unscheduled)传输速率下进行非预定传输。按照IS-95A，最大非预定传输速率是28.8Ksps。非预定传输可以用来发送数量较少的数据和进行消息控制，而不会因预定而引起附加的延迟。另外，可以向每一远端站分配一个最大的预定(scheduled)传输速率，该最大预定传输速率高于最大的非预定传输速率。本发明中，信道调度程序(scheduler)决定高速数据传输的最大预定传输速率。按照反向链路容量的情况，在每一预定时间内分配最大预定传输速率。

本发明的目的还在于改善CDMA系统中反向链路容量的利用。当远端站具有大量要发送到小区的数据时，信道调度程序收集有关有多少数据要传送、网络中每一小区已有的反向链路容量的信息以及下面将要讨论的其他参数。根据收集的信息，并按照系统目标表和系统限制表，信道调度程序分配最大预定传输速率。将最大预定传输速率发送到远端站。远端站将数据分隔成数据帧，并在最大预定传输速率下或在低于最大预定传输速率下，在反向链路上发送数据。

本发明的目的还在于使反向链路上数据业务的传输延迟为最小。由信道调度程序，根据要传送的数据量，来分配预定的传输速率。数量较少的数据是在反向链路上在最大非预定传输速率或低于最大非预定传输速率的速率下直接传送的。对于数量更大的数据量，信道调度程序分配有关最大的预定传输速率。

本发明的目的还在于根据一组优先顺序，通过向用户分配已有的反向链路容量，来使反向链路的使用为最佳。根据一组因素，对系统中的用户进行优先顺序分配。这些因素包括用户对必要的性能水平所需的每位能量、支持用户的小区表、要传送的数据量、要传送的数据类型、要提供给用户的数据服务类型、用户已经经历的延迟量，以及其他的因素。已有的容量首先分配给优先顺序最高的用户，最后分配给优先顺序最低的用户。

本发明的一个方面是提供一种在通信网中在反向链路上对数据传输进行调度(scheduling)的方法，该通信网包含至少一个小区和至少一个经调度的用户，所述方法包含：确定所述至少一个小区中每一小区的反向链路容量；向所述至少一个经调度的用户中每一用户分配所赋予的传输速率；以及向所述至少一个经调度的用户发送所述分配的传输速率；其中，所述分配的传输速率是基于所述至少一个小区中的每一个小区的所述反向链路容量的。

本发明的另一个方面是提供一种在通信网中的反向链路上对数据传输进行调度的装置，通信网包含至少一个小区和至少一个经调度的用户，所述装置包含：收集用于所述通信网的状态信息并对从所述至少一个小区到所述至少一个经调度的用户的数据传输进行调度的控制器装置；与所述控制器装置相连用来存储所述状态信息的存储器装置；以及与所述控制器装置相连用来向所述控制器装置提供调度信号的预定装置，所述定时信号使得所述控制器装置能够进行对数据传输的调度。

本发明的其他方面是提供一种系统，在该系统中，通信是通过对选择的数据进行调度来控制的，所选择的数据用来在一个或多个基站与多个独立的远端站之间转发，每一远端站具有各自的通信要求，转发是根据远端站各自的要求以及一个或多个基站中所具有的通信资源来调度的。

附图简述

在结合附图对本发明的实施例进行了详细描述以后，读者将会清楚地理解本发明的特征、目的和优点，图中，相同的标号所表示的意义相同。

图1是一个蜂窝网的图，它包含多个小区、多个基站和多个远端站。

图2是CDMA通信系统中本发明的典型结构的方框图；

图3是信道控制器的方框图；

图4是远端站中典型编码器的方框图；

图5是远端站处典型调制器的方框图；

图6是远端站处另一种编码器和调制器的方框图；

图7是实施本发明的对反向链路速率进行调度的流程图；

图8是实施本发明的数据传输速率分配的流程图；

图9是实施本发明的数据传输速率再分配的流程图；

图10是传输速率分配和再分配的传输速率下进行的数据传输的时序图；以及

图11是实施本发明的反向链路速率调度的典型应用的图。

较佳实施例的详细描述

参见附图，图1代表的是由多个小区2a-2g组成的典型的蜂窝通信网。每一小区2由相应的基站4服务。在本典型实施例中，尽管本发明可以应用于所有的无线通信格式，但这里的蜂窝网是CDMA通信网。在CDMA网中，分布着各个远端站6。根据远端站是否处于软切换中，远端站6中的每一个与一个或多个基站4进行通信。例如，远端站6a和6b仅与基站4c进行通信，远端站6d和6e仅与基站4d进行通信，但靠近小区边界的远端站6c处于软切换状态，并同时与基站4c和4d进行通信。在CDMA系统中采用软切换的细节见上述美国专利5,267,261中的描述。

描绘实施本发明的CDMA网的基本结构的方框图如图2所示。基站控制器10与分组网络接口24、PSTN30以及CDMA网络中的所有的基站4(为了简化，图2中仅画出了一个基站4)接口连接。基站控制器10协调CDMA网络中的远端站6以及与分组网络接口24和PSTN30相连的其他用户之间的通信。尽管为简化起见，图2中仅画出了一个选择器元件14，实际上，基站控制器10含有许多的选择器元件14。分配一个选择器元件14，用来控制一个或多个基站4和远端站6之间的通信。

在反向链路上，远端站6通过向基站4发出一条请求消息始发一个呼叫。基站4接收这条消息，并将这条消息传递到呼叫控制处理器16。呼叫控制处理器16向选择器元件14发送一条命令，以指挥基站4来分配前向链路业务信道。基站4采用一条信道元件40来控制与远端站6的呼叫。在分配了业务信道以后，通知呼叫控制处理器40。呼叫控制处理器40接着指令基站4在前向链路上将信道分配消息发送到远端站6。

远端站6通过请求信道调度程序12的准许，在反向链路上发出高速数据传输。远端站6中的控制器68通过选择请求命令通向编码器72的路由，对请求进行处理。控制器68可以是在微控制器、微处理器、数字信号处理(DSP)芯片内的，也可以是ASIC编程的，以执行上述功能。在本典型的实施例中，编码器72按照上述美国专利5,504,773中描述的“空格和突发脉冲信令数据格式(Blank and Burst signalling data format)”，对请求命令进行编码。编码器72产生并附上一组循环冗余检验(CRC)位、附上一组编码尾位，对数据和所附上的位进行卷积编码，并对经编码的数据码元进行重新排序。将经交错的位提供到调制器(MOD)74。调制器74用沃尔什(Walsh)编码映射将经交错的位映射到另一个信号空间。具体说来，将经交错的位组合成6个位一组。随后，将这6个位映射为相应的64个子码的沃尔什序列。接着，调制器74将沃尔什子码用长伪噪声(pseudo noise)(PN)码和短PN码来扩展。经调制的信号被提供到前端62。前端62对信号进行滤波、放大，并将信号在空中通过天线60在反向链路52上发射出去。

远端站6按照长PN序列，对反向链路数据进行调制。在本典型实施例中，每一反向链路信道是按照公共长PN序列发生器的时移(temporal offset)来定义的。对于两个不同的偏移，产生的调制序列是不相关的。远端站6的高移是按照远端站6特有的数字识别来决定的，在IS-95的典型实施例中，远端站6是电子序号(ESN)。所以，每个远端站6是在按照其特有的电子序号决定的一个不相关的反向链路信道上发射的。

在基站4处，反向链路信号由天线44接收，并提供到RF单元42。RF单元42对反向链路信号进行滤波、放大、下变频和量化，并将量化后的基带信号提供到信道元件40。信道元件40对基带信号进行解调和译码，反方向的信号处理功能是在远端站6处完成的。信道元件40对具有短PN码和长PN码的数字化基带信号进行去扩展。随后，信道元件40对经去扩展的数据进行信号映射。具体说来，将经去扩展的数据分组成64个子码的块，并分配一个具有与经去扩展的数据块最接近的沃尔什序列的沃尔什码。沃尔什码包含经解调的数据。信道元件40随后对经解调的数据进行重新排序，对经解交错的数据进行卷积码译码，并执行CRC检验功能。将经译码的数据(例如请求命令)提供到选择器元件14。选择器元件14请求命令选择通向信道调度程序12的路由。

信道调度程序12将基站控制器10内的所有选择器元件14连接起来。信道调度程序12分配一个可以由远端站6用于反向链路上的高速数据传输的最大预定传输速率。将用于远端站6的最大预定传输速率提供到选择器元件14。选择器元件14选择调度信息通向信道元件40的路由，信道元件40对调度信息进行编码和调制。将经调制的信号提供到RF单元42，该RF单元42对信号进行上变频和条件设置。信号是由天线44在前向链路50上发射的。

在远端站6处，前向链路信号由天线60接收，并选择通向前端62。前端62对接收的信号进行滤波、放大、下变频和量化，并将数字化的基带信号提供到解调器(DEMOD)64。数字化的基带信号由解调器64解调，并由译码器66进行译码，反方向的信号处理由信道元件40进行。选择含有最大预定传输速率的译码数据的通向控制器68的路由。控制器68接收调度信号，并构成硬件，在最大预定传输速率下以及在低于最大预定传输速率下开始数据传输。

高速数据传输基本上是以上述请求命令传输相同的方式出现的，例外的情况是，数据传输可以是发生在直至最大预定传输速率的速率下。在远端站6处，数据被分隔成数据帧。本说明书中，数据帧指的是，在一个帧的时间间隔内，从远端站6传送到基站4的数据量。数据帧接着被分隔成更小的称为数据部分的单元。数据帧从数据源70发送到编码器72。编码器72将数据帧格式化，插入一组产生的CRC位和一组编码尾位，对数据进行卷积编码，并记录经编码的数据。对数据进行编码和交错的方法见上述美国专利5,504,773。将经编码的数据帧提供到调制器74，用沃尔什码进行信号映射。随后，调制器74用长伪噪声码和短PN码对映射数据进行扩展，并将扩展数据提供到前端62。前端62对信号进行滤波、放大、上变频，在反向链路52上通过天线44，在空中将信号发射出去。

基站4接收反向链路信号，并以上述方式对反向链路信号进行解调和译码。经译码的信号由信道元件40提供到选择器元件14。选择器元件14将数据提供到分组网络接口24，由它来选择数据通向数据接收器(datasink)22的路由。上述硬件同时支持在CDMA网络上的数据通信和话音通信。

上述功能也可以由其他的方式来完成。信道调度程序12和选择器元件14的位置或者取决于所要求的是集中式的还是分布式调度处理方式。例如，信道调度程序12和选择器元件14可以包括在基站4内。这种分布式的处理方式使得每一个基站4能够执行其自身的调度，从而可以使处理延迟位最小。相反，可以将信道调度程序12设计成控制与网络中所有的基站4进行的通信。基站处理方式使得系统资源可以得到最佳的利用。这些例子描绘的是，信道调度程序12不是如本典型实施例中所描绘的那样，是组合在基站控制器10内的。也可以采用其他具有上述功能的结构，这同样也是在本发明的范围内的。

可以将反向链路传输分为两种类型。第一种类型包含非预定任务，在本较佳实施例中，由于不容许有附加的处理延迟，所以是非预定的。这种类型包括话音通信和某些类型的数据通信(例如更高层次的确认消息)。第二种类型包括预定的任务，它允许有附加的处理和排队延迟。这种类型包括远端站6和基站4之间的大多数的数据通信。

如图1所示，多个远端站6分散在CDMA网中，并且可以同时与一个或多个基站4进行通信。所以，信道调度程序12协调在CDMA网上的预定和非预定任务的传输。反向链路上预定任务的传输是由信道调度程序12根据反向链路容量的情况来调度的，以便避免预定和非预定任务传输中的劣化。信道调度程序12的任务是这样来赋予的，即使其具有向CDMA网中远端站6上的每一预定用户分配数据传输速率的功能，从而使一组目标为最佳。这些目标包括：(1)通过传送与由系统容量限制中可以支持一样多的预定和非预定的任务，来提高反向链路容量的利用率，(2)改进通信质量，使传输延迟为最小，(3)根据一组优先顺序，向所有的预定用户平均分配反向链路容量，以及(4)使远端站6的发射功率为最小，以延长电池的寿命、减少干扰。通过平衡一个下面将要详述的因素表，可以使这些目标为最佳。

信道调度程序12的方框图如图3中所示。控制器92从CDMA网中所有的基站4收集合适的信息，并分配数据传输速率。控制器92可以在微控制器、微处理器、数字信号处理(DSP)芯片或一个编程的ASCI中实现，以执行这里所描述的功能。控制器92将基站控制器10中的所有选择器元件14连接起来。控制器92收集有关反向链路的要求和容量的信息。收集的信息存储在存储器元件94中，并根据需要，由控制器92检索。存储器元件94可以用有关存储元件，或任何数量的存储装置(如本领域中人们所知道的RAM存储装置、锁存器或其他类型的存储装置)中的一个来实现。控制器92还与预定元件96相连。预定元件96可以是一个由系统时钟运行的计数器、一个锁在外部信号上的机载振荡器(on board oscillator)，或者从一个外部源接收系统预定的存储元件。预定元件96向控制器92提供执行反向链路速率调度所必须的调度信号。调度信号还使得控制器92能够在合适的时间间隔内向选择器元件14发送最大预定传输速率。

I.反向链路速率调度

实施本发明的反向链路调度方法的流程图如图7中所示。调度处理中的第一个步骤是步骤200，它包含在远端站6处收集用于每一预定用户的数据传输速率的最佳分配所必须的合适的信息。合适的信息可以包括预定和非预定的任务数、每一远端站6的发射功率、表示要由每一远端站6传送的数据量的队列大小、基站4处用于每一远端站6的E_b/(N_o+I_o)设置点和测得的E_b/(N_o+I_o)、在前一预定时间内用于每一远端站6的非预定任务的传输速率、列举远端站6与之进行通信的小区的每一远端站6的工作成员组、远端站6的优先顺序、以及前一预定时间内每一小区内接收的总功率。下面详细讨论这些参数中的每一个参数。在从每一小区收集到信息以后，信道调度程序12根据收集的信息、上述一组目标以及将在下面步骤202描述的系统限制表，分配用于每一预定用户的最大预定传输速率。信道调度程序12在步骤204向每一远端站发送含有最大预定传输速率的调度信息。在预定个数的帧以后，数据由远端站在已经分配给远端站6的最大预定传输速率下或在低于最大预定传输速率的速率下发送的。接着，信道调度程序12在步骤206处等待，直到在下一个调度时间内重新开始调度循环。

最大预定传输速率的分配可以由至少两个实施例来完成。在第一个实施例中，信道调度程序12向每一预定用户分配最大预定传输速率。而在第二个实施例中，预定用户请求最大预定传输速率。

在第一个实施例中，图7中流程图的步骤202中预定用户的最大预定传输速率的分配由图8中的流程图进一步给出其描述。信道调度程序12分配用于每一远端站6的预定任务的最大预定传输速率，从而实现上述目标。在分配传输速率时，信道调度程序12满足下面的系统条件：(1)远端站6发射功率一远端站6处必须具备在最大预定传输速率下进行发射所需的功率；(2)小区接收的功率一每一小区接收的总功率必须不超过预定的阈值，从而对远端站6的干扰不过分；(3)软切换一软切换时最大预定传输速率对于支持远端站6的所有小区是相同的。(4)远端站6的队列规模一高传输速率仅分配给具有充分的要发射的数据量的远端站。下面讨论这些限制中的每一个限制。

在典型实施例中，在每一调度周期开始前的某一段时间内，每一远端站6的发射功率与队列规模(queue size)一起发送到信道调度程序12，并且可以被当作是最大预定传输速率的分配。如果该信息不是用于信道调度程序12的，那么速率的分配是在不考虑远端站6的发射功率的情况下进行的。

在收集了对预定用户进行的数据传输速率的最佳分配所必须的合适信息以后，信道调度程序12介入图8所示的流程图。信道调度程序12在状态210处开始。第一个步骤是，在步骤212处由信道调度程序12计算CDMA网中每一小区的总容量。每一小区预定传输的总容量计算如下： $Q_{\mathrm{avail}}=1-\frac{P_r}{P_{\max }}---\left(1\right)$

这里，Q_avail是预定传输的反向链路容量，P_r是来自非相同小区预定任务的小区处的接收功率，而P_max是小区处最大允许总接收功率。在小区处接收的非来自同一小区预定任务的功率包括背景热噪声功率N_oW、来自相邻小区中的远端站6的功率P_adj，以及来自同一小区的远端站6的用于非预定任务的功率P_unscheduled。

分配数据传输速率时信道调度程序12需要满足的等式是： $\mathrm{\Σ}{\widehat{\mathrm{\γ}}}_i\frac{R_i}{W}\≤1-\frac{{\hat{P}}_r}{P_{\max }}---\left(2\right)$ 这里， 是即将到来的调度周期的第i个远端站的预计的E_b/(N_o+I_o)设置点，而R_i是分配给第i个远端站的数据传输速率，W是系统扩展带宽，而 是非来自同一小区预定任务的用于即将到来的调度周期的小区内预计的接收功率。对于一个IS-95A系统，W是1.2288MHz。

下面详细描述等式(2)的导出和等式(2)中每一项的意义。等式(2)右边每一项的数量是可以计算得到或者是已知的。等式(2)右边的数量是在每一调度周期开始时对网络中的每一小区一次计算得到的。

预定传输的容量Q_avail可以用等式(1)以外的其他方法定义或计算。另外，可以通过控制非预定任务的传输来影响Q_avail。例如，通过限制一个或多个远端站6的传输速率以降低P_r，信道调度程序12可以增加Q_avail。也可以考虑采用定义和计算Q_avail的其他方法，这些方法也包括在本发明的范围内。

注意，除非特指，本说明书中所有等式中所使用的项是以线性标度给出的(而不是以dB方式给出的)。还要注意，没有额外标记(如E_bi)的符号代表即将到来的调度周期的实际值，用下划线标记的符号(例如 E _bi)代表先前调度周期的已知值或测量值，而带有小帽标记的符号(例如 )代表即将到来的周期的预计值。

在等式(2)的左面，假设预定用户用于调度周期的预计设置点γ_i是与先前的调度周期的设置点 γ _i是相同的。所以，在预计了小区已有的容量和特定远端站6的设置点以后，信道调度程序12能够确定可以由该特定远端站6的小区所支持的最大传输速率。

随后，在步骤214，信道调度程序12产生所有预定用户的优先顺序表。该优先顺序表受许多因素的影响。这些因素将在下文中详细讨论预定用户按照他们的相对优先顺序排列，具有最高优先顺序的预定用户排在表的上部，而优先顺序最低的预定用户排在表的底部。信道调度程序12随后按照该优先顺序表进入回路，并向预定用户分配已有的反向链路容量。

传输速率分配回路中的第一个步骤是，信道调度程序12在步骤216选择具有在优先顺序表中具有最高优先顺序的预定用户。信道调度程序12接着识别支持该预定用户的小区。这些小区排列在预定用户工作成员组(activemember set)中。如果预定用户处在软切换状态，则支持该用户的每一个小区同时接收该用户所传送的数据。因此，对于工作成员组中的每一个小区，信道调度程序12在步骤218计算用于该预定用户的最大可支持传输速率。用于每一小区的最大可支持传输速率可以通过将等式(2)右面的量乘以W/ γ _i来计算。

远端站6还可以向小区发送一个请求的传输速率。请求的传输速率可以基于队列的大小，它表示要传输的数据量、远端站6可用的总发射功率、即将到来的调度周期内所需的每位预计的发射能量，远端站6补偿功率。请求的传输速率代表远端站6可以支持的最大传输速率。下面详细推导这一值。

信道调度程序12还可以根据在步骤222要由预定用户传送并由队列大小测得的数据量，推荐一个较佳的传输速率。如果该信息是可以用于信道调度程序12的，则还可以使这一较佳传输速率成为用于远端站6的发射功率的函数。在本典型实施例中，用于远端站6的队列大小和发射功率是在每调度周期开始时从远端站6传送到信道调度程序12的。使选择的较佳传输速率处在调度时间内发送队列中的数据所需的传输速率，或低于该传输速率。

为了保证分配给该远端站6的预定任务的反向链路容量可以由软切换中支持远端站6的每一小区支持，信道调度程序12在步骤220选择最大可支持的传输速率表中的最小传输速率、请求的传输速率和较佳传输速率。选择的最小传输速率定义为该预定用户的最大预定传输速率。在向预定用户分配了传输速率以后，调度程序12在步骤226处从优先顺序表中去掉该预定用户。随后，在步骤228处，更新每一小区的容量，以反映分配给刚刚从优先顺序表中去掉的预定用户的容量Q_i。容量是通过从工作成员组中每一小区、等式(2)右面的量中减去刚刚分配的计算为Q_i＝ γ _i·R_i/W的容量来计算的。将更新的容量用于以后的传输速率分配。随后，信道调度程序12确定是否已在步骤230处向优先顺序表上的所有预定用户分配了一个传输速率了。如果优先顺序表不是空的，则信道调度程序12回到步骤216，并向下一个具有最高优先顺序的预定用户分配一个数据传输速率。重复这一分配环路，直到该优先顺序表不再包含预定用户。如果优先顺序表是空的，那么分配过程在步骤232处结束。

在另一个实施例中，反向链路容量的分配还可以通过向预定用户分配容量而不是分配最大预定传输速率来完成。该实施例中，信道调度程序12向预定用户分配反向链路容量。分配的容量Q_i选择通向选择器元件14的路由，该选择器元件14根据分配的容量和预定用户的设置点(例如，R_i＝Q_i·W/γi)来计算最大预定传输速率。该实施例中，选择器元件14可以根据预定用户的设置点的变化，分配调度周期每一帧处预定用户的新的最大预定传输速率。这使得选择器元件14能够通过将干扰保持在一个可接受的水平上来保持反向链路上预定的和非预定任务的通信质量。当然，也可以采用也落在本发明的范围内的其他分配反向链路质量的实施例。

不采用环路，也可以将每一小区的容量分配给预定用户。例如，可以按照加权函数来分配已有的反向链路容量。加权函数可以通过预定用户的优先顺序和、或某些其他的因素来得到。

优先顺序表决定了反向链路容量对预定用户的分配。与具有较低优先顺序的预定用户相比，具有较高优先顺序的预定用户所分配的容量更高。尽管最好根据预定用户的优先顺序按顺序分配容量，但这并不是一个必要的限制。可以用任何一种顺序来分配已有的资源，这种方法同样落在本发明的范围内。

本发明的反向链路速率调度可以连续、周期地或以交错方式来进行。如果调度是以连续或周期的方式进行的，那么应当选择调度时间，使得在调度周期内小区的反向链路容量能够得到完全的利用。这一目标可以通过下面的实施例来实现。当然，也可以采用下述实施例的变化方式或组合。这些变化形式或组合同样也落在本发明的范围内。

在第一个实施例中，调度(或容量分配)是在每一帧中进行的。这一实施例使得信道调度程序12在每一帧中动态地调节预定用户的最大预定传输速率，从而完全利用网络中每一小区已有的容量。在每一帧中分配最大预定传输速率还需要进行更多的处理。同时，在每一帧中向每一预定用户发送必要的调度信息需要更多的额外花费。另外，还可以要求远端站6向信道调度程序12更经常地提供有关其当前发射功率、其最大发射功率以及其容量的信息。

在第二个实施例中，调度是每K个帧进行一次。这里，K是大于1的整数。对于每一个调度时间间隔，信道调度程序12分配用于每一预定用户的最大预定传输速率。在典型的实施例中，可以在等式(2)中用高P_max值，来计算最大预定传输速率。另外，可以用比前一个调度周期的设置点 γ _i低的设置点值，来计算最大预定传输速率。将结果通知给被调度的用户。在典型的实施例中，每一调度周期一次，将最大预定传输速率的调度通知给调度的用户。如下面讨论的那样，在以后的几个预定的帧中，将出现在高速传输速率下进行的数据传输。在调度周期时间内，由信道调度程序12来分配预定任务的最大预定传输速率。在调度周期时间内，如果小区的容量不是在最大的预定传输速率下支持数据传输，则信道调度程序12可以在较低的传输速率下来指挥数据传输。

在预定时间内，允许每一远端站6在直至其最大预定传输速率的速率下进行发送。如果远端站6不能够在最大预定传输速率下进行发送，则远端站6可以在较低的传输速率下向小区通知数据传输。随后，远端站6同时或随后不久，在更低的传输速率下发送数据。与此类似，如果这些小区的反向链路容量不是在最大预定传输速率下支持数据传输，则信道调度程序12在更低的传输速率下指挥数据传输。

有几个原因使得第二个实施例比第一个实施例更好。在反向链路上，从将数据提供给远端站6的时刻到在高速传输速率下进行数据传输的时刻，存在着调度延迟。在典型的实施例中，调度延迟在长度上可以多达七个帧。调度延迟影响信道调度程序12对反向链路容量和要求变化的响应性。当反向链路的负荷较轻的时候，使远端站6能够在任何一种速率下直至在最大预定传输速率下进行发送减小了调度延迟。当远端站6没有更多要发送的数据时，远端站6能够立即减小传输速率，所以，就减小了反向链路对其他远端站6的干扰。另外，信号处理和发射功率资源不会象在远端站6处那样在小区内受到限制。所以，小区可以在最大预定传输速率下进行解调，而不会以损害其主要的性能为代价。

第二个实施例还具有的优点是，在向预定用户发送最大预定传输速率的时间表(schedule)时需要的开销较低。在第一个实施例中，调度信息是在每一个帧内发送到预定用户的。一部分前向链路资源因此而得到这一部分的开销。在第二个实施例中，调度信息是每一调度周期一次传送到预定用户的。例如，如果调度时间是10个帧，则第二个实施例需要略多于第一个实施例中的1/10的开销，但仍然能保持反向链路有效的利用率。下面将要讨论的传输速率再分配，使得可以在调度周期内的每一个帧内进行，从而信道调度程序12能够在每一个帧内动态地再分配传输速率。发送临时传输速率的时间表(schedule)所必须的附加开销是最小的。这是因为在每一帧内只有一部分的预定用户的传输速率是再分配的。事实上，只有再分配足够的预定用户，才能使网络中所有的小区在低于小区总的反向链路容量的容量下运作。

另外，在第三个实施例中，可以使反向链路速率调度交错。该实施例中，调度可以因某些事件而启动。例如，无论是接收到高速数据传输请求，还是完成由远端站6进行的预定的高速数据传输，信道调度程序12都能够进行反向链路速率调度。信道调度程序12知道要由每一远端站6传送的数据量和最大预定传输速率。通常，除了处在衰减环境(例如，缺少发射功率)中的情况下，远端站6在最大预定传输速率下进行发射。所以，信道调度程序12能够确定是何时完成高速数据传输的。在结束了由远端站6进行的预定传输以后，信道调度程序12能够进行调度，并向其他的远端站6分配反向链路容量。最大预定传输速率的时间表(schedule)仅传送到已经分配或再分配了传输速率的远端站6。

反向链路速率调度可以由CDMA网中所有小区的信道调度程序12进行。这一实施例能够使信道调度程序12有效地对处于软切换下并且正与多个小区进行通信的远端站6进行高速数据传输的调度。由于小区与远端站6之间的各种相互作用，整个网络的调度更为复杂。在另一种实施例中，为了使调度简化，可以将预定任务分成两种类型，来自处于软切换的远端站6的预定任务和不处于软切换的远端站6的预定任务。该实施例中，可以在小区的水平上进行对仅与一个小区进行通信的远端站6的反向链路速率调度。与多个小区进行通信的远端站6可以由信道调度程序12进行预定。本发明还可以应用于前向链路速率调度的实施例，包括集中式调度、分布式调度及其任何一种组合。

II.传输速率再分配

在上述第一个实施例中，反向链路速率调度是每一个帧中都进行的，反向链路容量可以在调度周期内再分配，以使反向链路要求符合可用的容量。尽管容量是在每一个帧中都进行分配的，但调度延迟可以产生次最佳的(sub-optimal)容量分配。在调度延迟期间，系统的状态可能已经发生了变化。同时，初始预告可能也不准确，也需要作修正。

在第二个实施例中，调度是每K个帧进行一次，传输速率可以在调度周期内再分配，以使反向链路要求符合现有的反向链路容量。在本典型实施例中，数据传输是发生在调度周期的最大预定传输速率下或低于该最大预定传输速率的情况下，无需采用传输速率再分配子程序(rourine)。这简化了调度子程序，但可能会导致较低的E_b/(N_o+I_o)，而使通信质量降低。本较佳实施例中，可以每一帧再分配一次最大预定传输速率，以保持通信质量。

在调度周期内，如果小区的反向链路容量不支持最大预定传输速率下的数据传输，则信道调度程序12在更低的传输速率下指挥数据传输。对于小区的反向链路容量不适合于服务预定和非预定任务的要求的每一个帧，信道调度程序12决定反向链路要求的增加量和可用的反向链路容量。随后，信道调度程序12分配用于一些或全部预定用户的较低的传输速率，使得用户要求的容量不超过小区的总的容量。在本典型的实施例中，较低的传输速率称为临时的传输速率并仅对一帧应用。对于调度周期中以后的帧，采用最大预定传输速率，除非由信道调度程序12作出修改。

信道调度程序12还可以通过增加小区可用的总容量，来尝试使速率再分配为最小。增加总容量可以通过降低非预定用户的传输速率(例如，将话音用户的传输速率限制在更低的速率下)来实现。

本典型实施例中，传输速率的再分配是在每一个帧内进行的，从而确保每一小区的预定和非预定任务所需的容量小于小区现有的总反向链路容量。临时传输速率的时间表(schedule)传送到已经再分配的临时传输速率的预定用户。对于每一个帧，预定用户验证还没有再分配传输速率。在调度周期中的每一个帧内，每一预定用户在最大预定传输速率下或低于该最大预定传输速率下或在临时传输速率下发送数据。

传输速率再分配由图9中所示的流程图描绘。信道调度程序12在状态240处开始。在第一个步骤中，在步骤242处，信道调度程序12产生网络中的小区表，其中，预定和非预定任务所需的反向链路容量超过小区的现有总容量。信道调度程序12在步骤244，用等式(2)，计算CDMA网中每一个小区的现有总反向链路容量。接着，信道调度程序12产生正与小区表中的至少一个小区进行通信并已在步骤246处被分配了一个当前调度周期的传输速率的所有预定用户的优先顺序表。优先顺序表中的预定用户称为受影响的预定用户。随后，信道调度程序12进入环路，并按照优先顺序表和小区表，再分配一些或全部受影响的预定用户的传输速率。

在传输速率再分配环路内的第一个步骤中，信道调度程序12在步骤248处选择具有最高优先顺序的受影响的预定用户。随后，信道调度程序12识别支持高速数据传输的受影响的预定用户的小区。这些小区称为选择的小区。接着，信道调度程序12在步骤250，由每一选择的小区计算受影响的预定用户的最大可支持传输速率。为了保证可以由每一选择的小区提供分配给该预定用户的反向链路容量，信道调度程序12在步骤252处，从最大可支持传输速率和最大预定传输速率的表中选择最小传输速率。选择的最小传输速率定义为临时传输速率。在本典型实施例中，临时传输速率低于最大预定传输速率，并且仅在步骤254处分配给即将到来的帧的预定用户。在步骤256处，从优先顺序表中去掉受影响的预定用户。随后，在步骤258处，更新每一选择的小区已有的总反向链路容量，以反映分配给刚刚从优先顺序表中去掉的受影响的预定用户的容量。接着，在步骤260处，信道调度程序12更新小区表，并去掉总反向链路容量为零的小区。随后，信道调度程序12在步骤262处判断小区表是否空了。如果小区表没有空，则信道调度程序12在步骤264处判断优先顺序表是否空了。如果优先顺序表没有空，则信道调度程序12回到步骤248，并向具有下一个最高优先顺序的受影响的预定用户再分配一个数据传输速率。传输速率再分配环路一直进行下去，直到小区表或优先顺序表空了为止。如果小区表或优先顺序表空了，则传输速率再分配过程在状态266处结束。

如果小区表处的FER较高，或者如果测得的总接收功率P总高于预定的阈值，则信道调度程序12，选择器元件14或小区还可以临时向远端站6分配更低的传输速率。临时传输速率可以被立即发送到远端站6，而不必等待下一个调度周期，并且在临时传输速率下的数据传输可以立即或者在随后不久出现。这就减小了处理延迟，并使得信道调度程序12或小区能够立即行动，提高反向链路上的通信质量。

最大预定传输速率代表信道调度程序12允许远端站6发送最高达最大预定传输速率。远端站6可以在更低的传输速率下发送。如果远端站6判断其现有的发射功率是不支持在最大预定传输速率下的数据传输的，则远端站6可以向正与远端站6进行通信的所有小区发送一条减小速率的消息。减小速率的消息表示远端站6想要采用的更低的传输速率。在本典型实施例中，远端站6在传送减小速率的消息的同一帧内，或在随后的预定个数的帧内，在更低的传输速率下发送。使远端站6能够单方面地降低传输速率而不必由信道调度程序12再分配，减小了处理延迟，并且提高了反向链路上的通信质量。由于已经分配了反向链路容量，远端站6最好在最大预定传输速率下发送。较低传输速率下的数据传输会导致反向链路容量的利用不充分。

另一种情况是，如果远端站6判断现有的发射功率支持在更高传输速率下的数据传输，并且队列较大，则远端站6可以请求在调度周期中提高速率。更高传输速率的请求可以在软切换中传送到支持远端站6的所有小区。如果有任何一个小区判断该小区的反向链路容量满了，则忽略该更高传输速率的请求。反之，该请求将会迂回到(routed)信道调度程序12，该信道调度程序12会考虑调度周期中的请求。

III.远端站发射功率考虑

每一远端站6受到它可用的最大发射功率的限制。最大发射功率是由FCC规则、电池容量以及对CDMA网中的其他远端站6的干扰的限制。远端站6要求每位E_bi的能量来将数据发送到小区，以用于必要的性能水平。对于话音通信，1％FER是一个合适的性能水平，但对数据通信的要求更严格。应当由每一远端站6满足的功率限制是：

Ebi·Ri＜Pmax，i

(3)

这里，

E_bi＝第i个远端站所要求的每位发射能量，

R_i＝第i个远端站的传输速率，以及

P_max，i＝第i个远端站所可用的最大发射功率。

在反向链路上，对于每一远端站6，在小区处测得的每位能量与噪声加上干扰的比值E_b/(N_o+I_o)受到控制，从而保持所必须的性能水平，并且同时使远端站6的发射功率为最小。由于每一远端站6的发射功率是对CDMA网中其他远端站6的干扰，所以在反向链路上，该功率控制是决定性的。使发射功率为最小减小了干扰，并提高了反向链路容量。

当远端站6在网络周围移动时，多径和衰落的影响显著改变了小区处接收的信号的E_b/(N_o+I_o)。事实上，接收的E_b/(N_o+I_o)的动态变化可以在通信中大于60dB。为了克服这种大范围的交化，每一远端站6保持动态调节发射功率的功率控制机构，以克服信道条件的变化。对于符合IS-95A标准的CDMA系统，每一远端站6允许有一个60dB的范围用于反向链路功率控制，并且发射功率可以增加或降低每1.25秒ldB。

远端站6的发射功率从最大发射功率得到补偿，以保持一定的峰值储备(headroom)。该峰值储备使得远端站6的功率控制机构能够调整发射功率，以克服信道条件的变化，并且适应于非预定任务的传输速率的变化。所以，等式(3)可以表述为：

E_bi·R_i＜α·P_max，i              (4)

这里，α是接收用于补偿的一部分发射功率。例如，如果接收到的最大发射功率的一半用于补偿，则α＝0.5(3dB的补偿功率)。所要求的每位的能量E_bi可以是来自发射功率Pi，而用于前一调度周期的传输速率 R _i如下： ${\hat{E}}_{\mathrm{bi}}=\frac{\underset{\‾}{P_i}}{\underset{\‾}{R_i}}\·\mathrm{\δ}(\underset{\‾}{R_i},R_i)---\left(5\right)$ E_bi是即将到来的调度周期所要求的预计的(predicated)每位的能量，而δ( R _i，R_i)是在前一传输速率 R _i和预定传输速率R_i具有不同要求的每位能量时所要使用的校正因子。帧误差率(FER)还可以是考虑到对要求的每位能量的预计。具体说来，预计的每位能量可以在FER较高时增加，或者在FER较低时降低。所以，等式(5)变成： ${\hat{E}}_{\mathrm{bi}}=\frac{\underset{\‾}{P_i}}{\underset{\‾}{R_i}\·f\left(\mathrm{Pe}\right)}\·\mathrm{\δ}(\underset{\‾}{R_i},R_i)---\left(6\right)$ 这里，Pe是FER，而f(Pe)是Pe的函数。f(Pe)可以用一个等式来表示，或者是一个查询表。通常，f(Pe)为正值，并随Pe的降低而增大。将等式(4)和(6)合并，可以根据现有的发射功率分配给远端站的最大传输速率、补偿功率以及预计的远端站6所需的每位能量就变成为： $R_{\max ,i}=\frac{P_{\max ,i}\·\mathrm{\α}}{{\hat{E}}_{\mathrm{bi}}}---\left(7\right)$

等式(7)可以在远端站6处计算，而最大传输速率R_max可以与队列大小一起由远端站6用来确定请求的传输速率。另外，远端站6可以将最大发射功率P_max，i、预计要求的每位能量E_bi以及队列大小传送到信道调度程序12，用于在向远端站6分配传输速率时考虑。

IV.反向链路容量

CDMA系统中反向链路的容量主要由每一远端站6对其他远端站6产生的干扰决定。这是因为每一远端站6在系统带宽上对数据进行扩展，并在同一频带上发送信号。小区接收所有远端站6发送的功率，并解调每一远端站6的信号。小区从M个远端站6接收的总功率，对于预定的非预定的任务，可以表述成： $P_{\mathrm{total}}=P_r+\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i---\left(8\right)$

这里，

P_total＝小区接收的总功率，

P_r＝不是从同一小区预定任务接收的功率，

P_i＝从第i个远端站的预定任务接收的功率，以及

M＝传送预定远端站的个数。

给定远端站6的E_b/(N_o+I_o)由下式给出： $X_i=\frac{E_{\mathrm{bi}}}{N_o+I_o}=\frac{W}{R_i}\·\frac{P_i}{P_r+\underset{j=i}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{P}_j}---\left(9\right)$

E_bi＝第i个远端站的每位能量，

N＝系统的背景噪声密度，以及

I_o＝对由系统中的其他来源从第i个远端站接收的信号的干扰。

每一远端站6对必要的性能水平要求不同的E_b/(N_o+I_o)。事实上，特定的远端站6在与小区的通信期间的不同时候，可以需要不同的E_b/(N_o+I_o)。影响要求的E_b/(N_o+I_o)的主要因素是信道条件。例如，远端站6在CDMA网周围移动的速度会影响衰落，因此也影响信道状态。低速的情况下，功率控制机构能够抵消慢衰落，并且要求的E_b/(N_o+I_o)较低。高速的情况下，功率控制不能抵消快衰落，并且交错的效果越来越有利。在中速的情况下，由于无论是功率控制还是交错都是无效的，所以要求的E_b/(N_o+I_o)最高。其他的因素也会影响信道条件的效果，因此也会影响要求的E_b/(N_o+I_o)。

将等式(8)和(9)合并，并用等式(8)中的求和项来近似等式(9)带分母中的求和项，得到： $P_{\mathrm{total}}=\frac{P_r}{1-\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i\frac{R_i}{W}}---\left(10\right)$ 总接收功率P_total与反向链路容量相关的程度是很高的。等式(10)分母中的项

与系统的负载相关。等式(10)中，当 接近1.0时，P_total接近为无限大，这是系统所无法达到的工作点。反向链路更高的负载将导致更高的干扰水平。更高水平的干扰迫使远端站6在更高的功率下进行发射，以保持所必须的性能水平。由于每一远端站6的发射功率有一个上限，所以P_total的上限受到限制，以保证非预定任务的覆盖范围。P_max的工作点依赖于系统的设计，并且与小区边界处的远端站6的可实现的E_b/(N_o+I_o)相关。E_b/(N_o+I_o)直接与FER特性相关。工作在更高负载下会导致覆盖区边界处非预定用户更糟的E_b/(N_o+I_o)，因此也将导致更高的FER。

在典型的实施例中，小区含有两个用于每一远端站6的功率控制环路，以保持必要的FER特性水平，同时使对其他远端站6的干扰最小。第一个功率控制环路，称为内环路，调整远端站6的发射功率，使得在设置点处保持在小区处接收的由E_b/(N_o+I_o)测得的信号质量。小区测量接收的信号的E_bi/(N_o+I_o)，并向远端站6发射一个控制信号，指令远端站6在测得的E_b/(N_o+I_o)低于设置点时使发射功率增加ldB的步进增量。小区也可以在测得的E_b/(N_o+I_o)高于设置点时指令远端站6降低发射功率。内环路调整远端站的发射功率，使得发射功率为最小，并且同时使测得的E_b/(N_o+I_o)保持与设置点相等。第二个功率控制环路称为外环路，调整设置点，使得保持由帧差错率(FER)测得的要求的性能水平。如果测得的FER高于预定的水平，则小区提高设置点。相反，如果FER低于预定的水平，则小区降低设置点。为了保持两个环路之间的平衡，使外环路的时间常数小于内环路的时间常数。另外，远端站6可以采用开放式环路功率控制系统，按照所接收的前向链路信号功率的变化调整发射功率。

信道调度程序12分配用于每一远端站6的预定任务的数据传输速率，并同时保持P_total，使其小于P_max。可以采用用于前一调度周期χ_i≡ γ _i的远端站6的设置点 γ _i来预计远端站6所要求的E_bi/(N_o+I_o)或χ_i。由于外环路将设置点保持在产生所要求的性能水平的设置下，所以设置点能够很好地预计所要求的E_bi/(N_o+I_o)。

在某些极端的场合，设置点不能作为所需E_bi/(N_o+I_o)的良好估计。在第一种情况下，远端站6在最大的发射功率下发射，但FER仍然很高。这时，远端站6处于与多个小区的软切换状态，并且每一小区测得一个不同的E_b/(N_o+I_o)。为了使对系统中其他远端站6的干扰为最小，如果小区指令远端站6降低功率，则远端站6降低发射功率。所以，对于具有更弱反向链路的小区，测得的E_b/(N_o+I_o)低于设置点。并且在第三种状态中，当前的传输速率和预定的传输速率具有不同的所需E_b/(N_o+I_o)。

当测得的E_b/(N_o+I_o)低于设置点时，小区处的FER可能较高。在这种状态下，内功率控制环路试图增加发射功率，使测得的E_b/(N_o+I_o)保持在设置点。如果失败，而且出现过高的FER，则信道调度程序12认为信道状况恶化，并且可以使远端站6处于保持状态，直到信道状况改进为止。

小区不是从同一小区预定任务接收的功率P可以由一个或多个前调度周期的测量来预计，其方法是，如下等式所述，从小区接收的总功率减去预定任务的接收的功率： ${\hat{P}}_r={\underset{\‾}{P}}_{\mathrm{total}}(1-\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{\‾}{\mathrm{\γ}}}_i\frac{{\underset{\‾}{R}}_i}{W})---\left(11\right)$

 这里， 是小区在即将到来的调度周期中不是从同一小区预定任务处接收的预计接收功率，而P_total是在前一调度周期内小区接收的总功率。

也可以从其他的系统测量来预计。通过用等式(11)中的

来替换等式(10)中的 并整理各项，反向链路的容量可以表述成： $\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\γ}}_i\frac{R_i}{W}\≤1-\frac{{\underset{\‾}{P}}_{\mathrm{total}}}{P_{\max }}\·(1-\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{\‾}{\mathrm{\γ}}}_i\frac{{\underset{\‾}{R}}_i}{W})---\left(12\right)$

等式(12)表示，可以从先前的调度周期的信息来确定现有的反向链路容量(例如可以分配用于即将到来的调度周期的数据传输速率)。等式(12)右边的项表示即将到来的调度周期的可用的反向链路容量，并且是基于来自前一调度周期的信息的。

在分配预定任务的数据传输速率时，P_max的值可以用来调整要调度到远端站6的总反向链路容量。P_max可以按照统计的P_total或统计的FER来调整。例如，如果平均的FER增加，或平均的P_total太高，则信道调度程序12可以减小即将到来的调度周期内的P_max，从而使反向链路在较低的负载下工作，以改良FER。

V.软切换

CDMA网中所有远端站6可以处于在小区间进行软切换的状态。处于软切换状态下的每一远端站6同时与两个或多个小区进行通信。在CDMA系统中采用软切换详见上述美国专利5,267,261。

在软切换状态下向远端站6分配最大预定传输速率时，信道调度程序12确保参加软切换的每一个小区满足等式(2)的限制。在每一调度间隔开始时，选择器元件14向信道调度程序12发送CDMA网中每一远端站6的工作成员组。工作成员组包含与远端站6进行通信的小区表。对于工作成员组中的每一个小区，信道调度程序12计算可以由小区支持的最大传输速率。来自工作成员组的所有小区的最大可支持的传输速率形成一个可能的数据传输速率的列表。由于对所有的小区来说，等式(2)是必须满足的，所以来自最大可支持传输速率的表的最小数据传输速率对于所有的小区，满足等式(2)的限制。所以，可以分配给特定远端站6的最大传输速率是最大可支持传输速率表中的最小值。

VI.数据队列规模

在分配最大预定传输速率时，考虑远端站6的队列大小。队列大小表示要由远端站传送作为远端站6接收数据的时间的数据量。在每一调度周期开始时，所有预定任务的队列大小被发送到信道调度程序12。信道调度程序12按照该队列大小分配高速传输速率。例如，信道调度程序12只有在队列大小在预定的阈值以上时才分配高速传输速率。另外，如果队列大小的变化速率在另一个预定的阈值以上时，信道调度程序12可以分配一个高速传输速率。另外，如果远端站6的队列大小接近最大队列规模时，信道调度程序12可以分配一个高速传输速率。为此，信道调度程序12可以帮助接近其存储容量极限的远端站6。

在本典型实施例中，信道调度程序12分配最小传输速率，使得可以在K个帧调度周期中传送队列中的数据。如果队列规模较小，则由于少量的数据可以在分配给与小区进行通信的每一远端站6的最大非预定传输速率下传送，所以信道调度程序12忽略这一任务。

调度延迟存在于从远端站具有数据的时刻到在高速传输速率下进行实际数据传输的时刻。调度延迟是因处理延迟而产生的，在本典型实施例中，可以是七个帧的时间长度。本典型实施例中，在每一调度周期开始时，将队列规模传送到信道调度程序12。信道调度程序12调整队列规模，以适应调度延迟期间队列规模可预计的变化。具体说来，在调整队列规模时，考虑调度延迟期间传送到小区的数据和在调度延迟期间已知到达的新数据。另外，还考虑到队列规模预计中要传送的数据。

调度延迟期间传送的数据量可以通过将用于调度延迟中的每一个帧的分配给远端站6的最大预定传输速率相加来预计。这是对队列大小进行的精确性适度的调整，这是因为在大多数情况下，远端站6在最大预定传输速率下进行发射的。如果远端站6在更低的传输速率下进行发射，例如可以是因为不合适的发射功率，则实际的队列大小可以大于调整的队列大小。队列中附加数据的传输可以在后续的调度周期内被调度。

参见图10，在帧k处，远端站6测量要传送的数据的队列大小。在帧k+1处，远端站6将队列大小发送到信道调度程序12。由于调度延迟，信道调度程序12知道在帧k+7之前，不会发生在高速传输速率下进行的数据传输。信道调度程序12还知道队列中的某些数据是在调度延迟期间传送的，即在帧k+1和帧k+6之间的时间内传送的。调度延迟期间的数据传输是在分配到帧k+1到k+6的最大预定传输速率下或低于该速率的速率下进行的。所以，当接近帧k+7时通过减去要在帧k+1到帧k+6期间传送的数据量，信道调度程序12调整队列的大小。信道调度程序12知道将在帧k+1和k+6之间到达远端站6的数据被加到计算的队列规模上。

VII.高速数据传输

可以将本发明的反向链路速率预定方法和装置用于能够进行可变速率数据传输的通信系统。例如，可以将本发明用于CDMA系统、GLOBALSTAR系统、时分多址(TDMA)系统或频分多址(FDMA)系统。本发明也可以应用于CDMA系统或其他的可变速率通信系统，这些系统采用单个的可变速率信道，或多个具有固定速率的信道，或者是可变速率信道与固定速率信道的组合的原理。这些应用也是在本发明的范围内的。

在第一个实施例中，在单个的可变速率信道上出现的是高速数据传输。在向小区始发呼叫期间，远端站6在可变速率信道上分配有1(或9.6Kbps)的最大非预定传输速率。所以，远端站6可以在直到1的任何一个速率(包括1、1/8、1/4、1/2和1)下发送非预定传输。除非信道调度程序12的允许，否则不允许远端站6在更高的传输速率下进行发送。本说明书中，以这种方式使用的可变速率信道也称为业务信道。对于高速数据传输的情况，可以向远端站6分配一个大于1的最大预定传输速率。随后，对于高速数据传输，远端站6可以在更高的数据速率下，直到最大的预定传输速率下进行发射。

在第二个实施例中，在多个信道下出现高速的数据传输，在后文中称为业务信道和第二编码信道(secondary code channel)。在与小区建立起呼叫期间，业务信道被分配给每一个远端站6，并且业务信道使得能够在直到1的最大非预定传输速率下进行非预定传输。第二编码信道可以是固定的或可变速率信道。高速数据传输中使用的第二编码信道的概念和实施详见标题为“前向链路速率预定的方法和装置(METHOD AND APPARATUS FOR FORWARDLINK RATE SCHEDULING)”、申请日为1997年2月11日的美国专利申请08/798,951，该专利申请已转让给本发明的受让人，在此引述供参考。

本典型实施例中，信道调度程序12使最大预定传输速率等于一组第二编码信道。远端站6用来在分配的第二编码信道上发送数据。分配的第二编码信道的标识在三个实施例中的一个实施例中被传送到远端站6。在第一个实施例中，每一个第二编码信道的标识在每一个调度周期内被传送到远端站6。这需要更多的开销，但却具有最大的灵活性。

在第二个实施例中，将第二编码信道分成信道组，每一个信道组用特有的第二编码信道编组来标识。在与小区通信的呼叫建立阶段或在软切换的呼叫建立阶段，将信道组的定义传送到远端站6。信道调度程序12分配最大的预定传输速率，并选择一个与最大预定传输速率相应的信道组。将信道组的标识传送到远端站6。由于本实施例中仅将信道组的标识而不是每一个第二编码信道的标识传送到远端站6，所以本实施例与第一个实施例相比需要较少的开销。

第三个实施例是第二个实施例的子集(subset)。每一个信道组由一个沃尔什码定义，并且信道组的个数N是由第二编码信道1到N组成的。使分配的传输速率等于沃尔什码，并且将该沃尔什码传送到远端站6。更高的传输速率与更多的第二编码信道和更高的沃尔什码相等。远端站6在与沃尔什码相关的所有第二编码信道上传送数据。例如，沃尔什码5与第二编码信道1到5相等。沃尔什码5的分配表示远端站6可以在第二编码信道1到5上发送数据。如果远端站6决定在更低的传输速率下例如采用三个第二编码信道进行发送，则远端站6将沃尔什码3发送到小区，表示想要在第二编码信道1到3上进行发送。

VIII.第二编码信道的编码和调制

对于上述第二个实施例，其中高速数据传输出现在第二编码信道上，可以通过下述的实施例来完成反向链路的第二编码信道的编码和调制。其他的实施例可以用来在反向链路的第二编码信道上发送数据。第一个实施例详见上述美国专利申请08/654,443。下面描述编码器和调制器，已便于理解本发明。

第一个实施例中编码器72的典型方框图如图4中所示。数据源70中包含大量要传送到小区的信息。通过DEMUX(去多路复用器)102将这些数据提供到一组BPSK和QPSK信道编码器104和106。DEMUX102对从数据源70到选择的BPSK或QPSK信道编码器104和106的数据进行去多路复用。BPSK和QPSK信道编码器104和106对数据进行编码和重新排序，并将经编码的数据提供到调制器74。要选择的信道编码器的类型，即是BPSK还是QPSK，是取决于系统设计的。编码器72可以用一组BPSK信道编码器104、一组QPSK信道编码器106或BPSK及QPSK信道编码器104和106的组合来构成。

在BPSK信道编码器104中，将来自数据源70的数据分隔成数据帧，并提供到CRC发生器110。CRC发生器110产生用于数据帧的CRC位、插入编码尾位，并将CRC编码的数据提供到卷积编码器112。卷积编码器112对CRC编码的数据进行卷积编码。本典型实施例中，尽管也可以采用其他条件的长度和速率，但卷积编码器112的限制长度是K＝9，并且速率是1/4。一个K＝9、速率1/4的编码器在话音数据的反向链路传输中使用的速率1/2和速率1/3编码器上提供附加的编码增益。块交错器(block interleaver)114接收经编码的位，并对这些位进行重新排序，以提供时间分集。该时间分集对由小区接收的突发性差错(burst errors)进行扩展，并提高在小区处维特比译码的性能。

可变起始点重发器116接收经交错的数据，并重复每一位N_B数次，以提供307.2Ksps的恒定的输出码元速率。按照IS-95A标准，每一编码信道帧是20毫秒长，并且对应于在307.2Ksps码元速率下的6,144个码元。如果N_B的值不是一个整数，则仅对一部分经编码的数据进行最终的重复。在本典型实施例中，可变起始点重发器116采用不同的起始点来开始每一数据帧的重复。将产生的重复码元提供到BPSK映射器(mapper)118，产生用于每一重复码元的+1值或-1值。

QPSK信道编码器106的功能与BPSK信道编码器104的功能几乎相同。将来自数据源70的数据分隔成数据帧，其路由通过DEMUX102，并提供到CRC发生器130。CRC发生器130对数据帧进行分块编码(block encode)，并将CRC编码的数据提供到卷积编码器132。卷积编码器132用速率1/4、K＝9编码器对经CRC编码的数据进行卷积编码，当然也可以采用其他的速率和限制长度。块交错器134接收经编码的位，对这些位重新排序，并将经交错的数据提供到可变起始点重发器136。可变起始点重发器136使每一位重复N_Q次，以获得614.4Ksps的固定的输出码元速率。将重复的码元提供到QPSK映射器，将重复的码元分成两组，并产生四种可能的状态中的一种状态，用于同相(QPSK_I)输出和正交相(QPSK_Q)输出。例如，(0，0)重复码元的编组可以对应于QPSK_I＝-1，以及QPSK_Q＝-1；(0，1)重复码元的编组可以对应于QPSK_I＝-1，以及QPSK_Q＝+1，等等。QPSK_I和QPSK_Q输出处的码元速率是307.2Ksps。

在第一种实施例的另一种结构中，将来自数据源70的数据直接提供到CRC发生器110，它产生正传送的数据帧的CRC位。将CRC编码的数据提供到对CRC编码数据进行卷积编码的卷积编码器112。将经编码的位提供到一个块交错器114，对编码位进行重新排序，以提供时间分集。将经交错的数据提供到一组可变起始点重发器116和136，通过DEMUX 102，将一个用于每一个BPSK和QPSK信道编码器104和106。通过将对所有BPSK和QPSK信道编码器的CRC块编码、卷积编码以及块交错与一个CRC发生器、一个卷积编码器和一个块交错器为一组结合起来，而使得硬件的需求为最小。

第一个实施例的远端站6中调制器74的典型方框图如图5所示。将从编码器72得到的BPSK、QPSK_I和QPSK_Q输出提供到调制器74。将每一个BPSK输出提供给一个特有的BPSK沃尔什调制器146。在BPSK沃尔什调制器146中，由乘法器150用特有的沃尔什码来调制BPSK编码的数据，并由增益调节160用一个特有的增益来放大。例如，BPSK₁输出由沃尔什码W₁调制，并由增益B₁放大。与此类似，将每一个QPSK_I和QPSK_Q输出对提供到特有的QPSK沃尔什调制器148。在QPSK沃尔什调制器148中，由乘法器152-156用特有的沃尔什码对QPSK编码数据进行调制，并由增益调节162-166用特有的增益进行放大。例如，QPSK_I1和QPSK_Q1输出对由沃尔什码W_M+1调制，并用增益Q₁进行放大。增益调节158接收PILOT信号，在本典型实施例中，该信号由与正逻辑电压相关的逻辑电平组成，并按照增益P调节幅度。PILOT信号不含有数据，但提供基站4中的RF单元42可以用来在其余的BPSK和QPSK信道上对数据进行相干解调的参考载波信号。

用加法器168a将沃尔什码调制的以及增益调节的QPSK_I信号相加。与此类似，由加法器168b将沃尔什码调制的以及增益调节的QPSK_Q信号相加，形成信号X_Q。由加法器170将沃尔什码调制的以及增益调节的BPSK信号、增益调节的PILOT信号以及加法器168a输出相加，形成信号X_I。

后续的信号处理用来用长PN码和短PN_I和PN_Q码作进一步的扩展，并且在QPSK调制的信号的同相(I)和正交相(Q)成分上均匀地分布PN调制的信号。首先，由乘法器172a用短PN_I码来调制长PN码，以产生信号LPN_I。长PN码也由乘法器172b用短PN_Q码来调制，以产生信号LPN_Q。

乘法器174和加法器176进行信号X_I和X_Q以及LPN_I和LPN_Q码的复数乘。用j代表复数的虚部，并将上述两个复数项相乘，那么可以得到下面的等式：(X_I+jX_Q)·(LPN_I+jLPQ_Q)＝(X_I·LPN_I-X_Q·LPN_Q)+j(X_I·LPN_Q+X_Q·LPN_I)

                                                         (13)

为了得到上述结果，首先由乘法器174a用LPN_I对信号X_I进行调制，以产生乘积项X_I·LPN_I，并由乘法器174d用LPN_Q调制，以产生乘积项X·LPN_Q。接着，由乘法器174b用LPN_I对信号进行调制，以产生乘积项X_Q·LPN_I，并由乘法器174c用LPN_Q调制，以产生乘积项X_Q·LPN_Q。用加法器176和176b将四个中间项组合，从而合成的信号Y_I＝X_I·LPN_I-X_Q·LPN_Q，以及Y_Q＝X_I·LPN_Q+X_Q·LPN_I。信号Y_I和Y_Q被滤波(图5中未示出)，并且分别由混频器178a和178b用同相正弦波COS(Wct)和正交正弦波SIN(Wct)调制。来自混频器178a的I分量和来自混频器178b的Q分量由加法器180组合，并且合成的QPSK调制器输出被提供到前端62。

调制器74均匀地将来自BPSK和QPSK信道编码器104和106的数据分布在QPSK调制器输出的I和Q分量上。在第一个典型实施例中，假设只出现BPSK信道编码器，而没有QPSK信道编码器106。这样，X_I含有BPSK数据，并且X_Q＝0。在上述等式(13)中代替这些量，Y_I＝X_I·LPN_I，并且Y_Q＝X_I·LPN_Q。因此，来自BPSK信道编码器104的BPSK数据用不同的短PN码扩展，并均匀分布在I和Q分量之间。

在下一个例子中，假设只存在QPSK信道编码器106，而不存在BPSK信道编码器。这样，，X_I含有QPSK_I数据，而X_Q含有QPSK_Q数据。合成的信号变成Y_I＝X_I·LPN_I-X_Q·LPN_Q，以及Y_Q＝X_I·LPN_Q+X_Q·LPN_I。因此，QPSL_I数据用不同的短PN码扩展，并均匀分布在I和Q分量之间。与此类似，QPSK_Q数据用不同短PN码扩展，并均匀地在I和Q分量之间。等式中Y_I前的减号是从复数乘运算得到的。

如上所述，BPSK或QPSK信道编码器的个数是由系统设计选择的。在典型的实施例中，将一个BPSK沃尔什调制器146分配给每一个BPSK信道编码器104，并将一个QPSK沃尔什调制器148分配给每一QPSK信道编码器106。每一对BPSK信道编码器104和BPSK沃尔什调制器146在本说明书中总称为第二编码信道。与此类似，每一对QPSK信道编码器106和QPSK沃尔什调制器148总称为第二编码信道。

在第一种实施例，通过改变重复值N_I和N_Q，可以使BPSK和QPSK信道上的数据传输速率为可变。包括有导频音使得小区能够用部分相干解调来提高FER特性。导频音使得反向链路能够在相同FER性能的更低的E_bi/(N_o+I_o)下工作。同时，当数据传输速率较高时，导频音使用的发射功率的百分比较小。第一个实施例的缺点是QPSK调制器输出不符合反向链路上调制信号的IS-95A标准。所以，按照第一个实施例产生的调制信号反向是不与符合IS-95A标准的CDMA系统兼容的。

第二实施例的编码器72和调制器74的典型方框图如图6所示。第二编码信道是通过采用沃尔什码扩展来产生的，从而在第二编码信道之间提供正交性。通过在正被解调的其他第二编码信道上提供相关的信号，以及扩展其他第二编码信道的信号，正交性改进了小区处的信号检测。随后，按照IS-95A标准，对沃尔什码扩展信号进行信号映射(map)，以改进信号的检测。最后，由短PN码对经的信号进行扩展，以提供正交扩展，从而再次改进了小区处的信号检测。

参见图6，将来自数据源70的数据提供到产生用于正被传送的数据帧的CRC位的发生器140，并插入编码尾位。将经CRC编码的数据提供到卷积编码器142，对经CRC编码的数据进行卷积编码。经编码的位被提供到块交错器144，对经编码的位进行重新排序，以提供时间分集。经交错的数据被提供到调制器74。

在调制器74内，确定编码数据通过DEMUX146的路由，并且编码数据被提供到一组沃尔什编码调制器182。沃尔什码调制器182用特有的沃尔什码对经编码的数据进行扩展，以提供编码信道之间的正交性。沃尔什码调制的数据被提供到正交调制器(ortho-modulator)184。正交调制器184用沃尔什码映射将输入信号映射到另一个信号空间。将输入位序列组合成6位的编组。每一6位编组选择一个特有的64子码沃尔什序列。将来自正交调制器184a的变换信号提供到数据  函数发生器186。当远端站6在小于全速率下发射时，数据突发随机函数发生器186关闭前端62内的发射机，以减小发射功率。

由于沃尔什码W₀被定义为全零序列(0，0，…，0)，所以沃尔什码调制器182a不起任何作用。所以，包含沃尔什码调制器182a、正交调制器184a和数据突发随机函数发生器186的第一沃尔什码信道W₀符合用于反向链路的由IS-95A标准定义的信号处理。必要时，采用含有沃尔什码调制器182和正交调制器184的第二沃尔什码信道W₁-W_N，而不会影响第一沃尔什码信道W₀的性能。由加法器188将第一沃尔什码信道和第二沃尔什码信道组合，并用乘法器190用长PN码调制合成的信号。长PN码调制的信号进一步分别由乘法器192a和192b用短PN_I码和PN_Q码扩展。用混频器196a将PN_I调制的信号与同相的正弦信号COS(Wct)混合。经PN_I调制的信号延迟半个子码，并通过延迟器(delay)194，由混频器196b与正交正弦信号SIN(Wct)混频。由加法器198将来自混频器196a的I分量和来自混频器196b的Q分量组合，并将合成的OQPSK调制器输出提供到前端62。该实施例的优点是提供了一种调制信号，该调制信号按照IS-95A标准与用于反向链路的调制信号是向后(backwards)兼容的。本说明书中，每一第二沃尔什码信道W₁-W_N称为第二编码信道。

IX.CRC位

按照IS-95A，将CRC位附在每一个数据帧上，使得能够由小区进行帧差错的检测。CRC位是按照由IS-95A规定的CRC多项式产生的。具体说来，对于9.6Kbps的数据传输速率，所规定的多项式是g(x)＝x¹²+x¹¹+x¹⁰+x⁹+x⁸+x⁴+x+1。对于每一个数据帧，附上12个CRC位。本发明中，根据所需检测的确定性，CRC位的数量可以增加或降低。更多的CRC位使得能够用更大的确定性来检测帧差错，但所需的开销也更大。相反，较少的CRC位降低了帧差错检测的不确定性，但所需的开销较低。

如上所述，根据硬件的结构，可以在可变速率信道或多个第二编码信道上出现高速的传输速率。对于在第二编码信道上出现高速数据传输的结构，可以进一步将数据帧分隔成数据部分，每一数据部分被编码成编码信道帧，并在一个第二编码信道上传送。将下文中有关CRC位发生的讨论应用于采用第二编码信道的实施例。当然这一概念也可以扩展到其他的硬件实施例。为简化起见，下文中的讨论假设每一第二编码信道是在最大非预定传输速率下进行发射的。另外，第二编码信道和业务信道也称为编码信道。

在多个编码信道上出现高速数据传输的实施例中，可以由至少两个实施例来产生多个编码信道的CRC位。在第一个实施例中，与IS-95A标准相似，每一个数据部分上还附有其自身的一组CRC位。该实施例需要更多的开销，但可以检测每一个编码信道帧上的帧差错。只有一个错误接收的编码信道帧是再传送的。

在第二个实施例一个帧中分配给远端站6的编码信道上传送的数据帧是由一个CRC发生器编码的。产生的CRC位可以以几种方式中的一种方式来传送。在第一种方式中，如上所述，将数据帧分成几个数据部分。也可以分割CRC位，并将这些CRC位附于每一个数据部分上。这样，每一个编码信道帧包含一个数据部分和一些CRC位。在第二种方式中，CRC位是在一个编码信道帧上传送的。除了最后的一个编码信道帧以外，所有的编码信道帧中只含有一个数据部分。最后一个编码信道帧含有CRC位和一些可能的数据。第二种方式给出了CRC位的时间分集，并且改进了小区进行的帧差错检测。

在小区处将编码信道帧重新组合成数据帧。在第二种实施例中，小区只能够判断是否所有的编码信道帧是正确地接收到的，或者判断是否出现了一个或多个编码信道帧。该小区不能够判断哪一个编码信道帧是错误接收的。所以，数据帧错误表示该数据帧的所有编码信道帧需要由小区重新传送。第二个实施例的优点是采用用于数据帧的更小数量的CRC位。

举例来说，假设在十二个编码信道上出现高速数据传输。在第一个实施例中，十二个数据部分中的每一个部分上附有其自身的一组十二个CRC位。总共需要144个CRC位用于十二个编码信道帧。这144个CRC位使得能够检测每一个单独的编码信道帧上的帧差错。所以，如果某一特定编码信道上的编码信道帧是错误接收的，那么只有错误的帧是要再次传送的。

对于第二个实施例，只用一组CRC位来对整个数据帧进行编码。所使用的CRC位最好小于第一个实施例中所使用的CRC位的总数。在上述例子中，对于十二个编码信道帧来说，所使用的CRC位数至少为12，但小于144。由于近似有十二倍多的数据位，所以需要更多的CRC位来进行更大确定性的帧差错检测。假设24个CRC位使得能够在具有必须的确定性水平下进行帧差错的检测，那么可以将24个CRC位分隔成十二个CRC块，每一个CRC块含有两个CRC位。将一个CRC块附在十二个数据部分上。另外，可以在一个编码信道帧上传送这24个CRC位。在小区处，可以重新组合数据部分和24个CRC位。小区只能够判断是否正确接收了所有十二个编码信道帧。如果指示有帧差错，则小区就不能够判断哪一个编码信道帧的接收有差错。所以，必须由远端站6重新传送所有十二个编码信道帧。对于在开销中省下的120个CRC位，小区仍然能够检测帧差错，但却不具备第一个实施例的精确性了。第二个实施例需要在较少的开销与编码信道帧的冗余再传送之间权衡。

X.反向链路速率调度的预定

非预定任务的可用反向链路容量预计的精确性可以通过使某一时刻的预计尽可能地接近将要采用的估计的时刻的预计而得到提高。在从预计的时刻到实际使用的时刻的延迟时间内，网络的状态可能已经变化。例如，其他的远端站6可能已经启动或停止传送，远端站6可能已经加入或从网络中退出，或者信道条件可能已经变化。通过将处理延迟限制在数量较少的帧，可以使预定任务的可用反向链路容量的预计充分精确。在本典型实施例中，处理延迟是7个帧或更少。

信道调度程序12可以在短时间内作出预告，例如通过保持短调度时间，以提高预告的精确性，并使得信道调度程序12能够快速地响应反向链路要求中的变化。本较佳实施例中，预告是每K个帧进行一次，每K个帧或每一个帧分配最大预定传输速率，并且每K个帧将最大预定传输速率的时间表传送到远端站6。

反向链路速率调度的时序表的典型描述如图10所示。在帧k处，远端站6有大量的数据要传送到小区。远端站6在方框300处测量数据的队列大小以及对远端站6的总发射功率。在帧k+1处，远端站6在方框302处，将信息发送到小区。在帧k+2处，为该小区服务的基站4在方框304处接收信息，并选择信息通向选择器元件14的路由。在帧k+3处，整个CDMA网络的状态在方框306处由选择器元件14测量，并传送到信道调度程序12。本典型实施例中，CDMA网的状态包括每一小区处由于预定任务的反向链路容量、由每一预定用户传送的数据量、每一远端站6的总发射功率、每一远端站6的工作成员组，以及远端站6的优先顺序。在帧k+4处，信道调度程序12在方框308处分配最大预定传输速率，并将调度信息发送到选择器元件。最大预定传输速率是在帧k+7处使用的。

在帧k+4中，选择器元件14在方框310处将在前向链路上在帧k+5处传送的数据帧发送到信道元件40。信道元件40在方框312处接收来自帧选择器14的在帧k+4中的数据帧。在帧k+5处，信道元件40在方框314，在前向链路上将含有用于帧k+7的最大预定传输速率的调度信息发送到远端站6。在帧k+6中，远端站6在方框316处理前向链路信号、确定最大预定传输速率，并重新构筑硬件，并且必要的话，用于高速传输速率下的数据传输。在帧k+7处，在方框318处，数据在反向链路上，在最大预定传输速率下或低于该速率下传送到基站4。

在本典型实施例中，远端站6确定它有大量的数据要发送到基站4的时间到在高速传输速率下进行数据传输的时间之间的处理延迟是7个帧。在帧k处，远端站6测量队列的大小以及它所具有的总的发射功率。在帧k+7处，远端站6在高速传输速率下将数据发送到基站4。对于符合IS-95A标准的CDMA系统，每一个帧的延迟代表一个20毫秒的延迟。在本典型实施例中，7个帧的处理延迟代表140毫秒的延迟。延迟时间足够短，从而反向链路上的其他的通信不会显著劣化。另外，非预定任务所需反向链路容量的初始预告在本发明中不是很严格要求的，这是因为信道调度程序12具有连续监视反向链路使用以及动态再分配预定任务的传输速率的能力。

上述典型实施例的描述代表本发明的一种实施结构。也可以采用从上述得到的反向链路速率调度程序的时序的其他变化形式，这些变化形式也是本发明的范围之内。例如，通过使硬件配置为最佳以减小处理延迟，可以将用方框304、306、308、310和312所代表的处理延迟缩短为一个或两个帧，而不是图10中所示的三个帧。

在上述几个实施例中的一个实施例中，可以将含有最大预定传输速率的调度信息传送到远端站6。在第一种实施例中，用于前向链路的编码信道帧中的某些位可以反转，用于调度信息。在第二种实施例中，调度信息是用分开的信令消息来发送的。只要有新的数据传输速率分配，信令消息可以被传送到远端站6。也可以采用上述实施例的变化形式或组合来发送调度信息的其他实施例，这些实施例也落在本发明的范围内。

反向链路速率调度和高速数据传输的典型图见图11所示。正如上面所讨论的那样，在与小区进行的通信期间，远端站6被分配有一个最大非预定传输速率(速率1)。如图11所示，空闲时，远端站6在速率1/8下发送，而在进行数据传输时，在速率1下发送。要传送到小区的数据存储量用实线代表，并按照编码信道帧的数量给出。编码信道帧的数量等于最大非预定传输速率乘以发送数据所必须的帧的数量。例如，20个编码信道帧可以在20个帧上由速率1传送，或者在5个帧上由速率4传送。下面的讨论涉及先前所描述的实施例，该实施例中，反向链路速率调度是每K个帧进行一次，并且每一帧可以重新分配传输速率。同时，远端站6可以单方面地减小传输速率。下面的例子也适应于每一帧进行一次反向链路速率调度的实施例。

在图11所示的例子中，远端站6被分配有一个最大非预定传输速率(速率1)，但远端站6没有在帧1和2内传送到小区的数据。所以，远端站6在反向链路上在速率1/8下进行发送。在帧2中，远端站6接收两个编码信道帧用以传送到小区。远端站6在速率1下，在帧3和4中，传送一个编码信道帧，从而在帧3结束时使存储量为零。注意，远端站6可以在反向链路上在直到速率1的速率下发送数据，而无需调度。在帧2中接收的数据在帧3中立即发送出去。在速率1下或低于速率1下进行的立即传输使得从远端站6到小区的信令能够快速地通过。例如，TCP确认要求近似为40个字节在标题压缩的情况下被装入一个数据帧内。TCP确认可以在一个帧内，立即在反向链路上传送出去。

在帧5、6和7中，远端站6在空闲以及等待数据时，在速率1/8下发送。在帧7中，远端站6接收大量传送到小区的数据。在帧8中，远端站6向小区发送队列大小以及远端站已有的总发射功率。在帧10中，信道调度程序12从选择器元件14接收信息，并收集有关网络状态的其他信息(例如网络中每一小区可用的反向链路容量)。在帧11中，信道调度程序12分配最大预定传输速率，并将时间表传送到小区。本例中，信道调度程序12分配一个四倍于最大非预定传输速率的最大预定传输速率(速率4)。在帧12内，小区在前向链路上将调度信息发送到远端站6。在帧8到13中，远端站6继续在速率1下发送数据，并使存储量为26个编码信道帧。帧13中，远端站6接收调度信息，并构筑其硬件，使其在高速传输速率下发送数据。高速数据传输是发生在帧14到19中最大预定传输速率(速率4)下的。

帧19中，远端站6知道队列几乎为空，并且需要传输速率2来发送帧20内的其余的数据。帧20中，远端站6向小区发送速率减小的消息，表示想要在更低的传输速率下进行发送。同时，在帧20中，远端站6在更低的传输速率下发送两个其余的编码信道帧。

在帧21中得知队列为空，远端站6请求终断在最大预定传输速率(速率4)下的传送。在帧21中，在传送了所有的数据以后，远端站6在空闲和等待更多的数据时，在速率1/8下进行发送。

上面例子给出，在远端站6处具有数据的时刻(图11中的帧7中)与在高速传输速率下进行数据传输的时刻之间(图11中的帧14中)，有7个帧的处理延迟。该例子还描绘了可以由远端站6在每一个帧中减小传输速率，从而在每一个帧中使反向链路得到完全的利用。

XI.优先顺序分配

为了使反向链路得到最好的利用，按照远端站6的优先顺序向远端站6分配用于预定任务的最大预定传输速率。反向链路容量首先分配到具有最高优先顺序的远端站6，最后分配到具有最低优先顺序的远端站6。有几个因素可以用来决定远端站6的优先顺序。下面的讨论详细给出了一个在分配优先顺序时可以考虑的某些因素的表。可以考虑的还有其他一些因素，这些因素同样也落在本发明的范围内。

决定远端站6中的优先顺序的一个重要因素是远端站6所需的E_b/(N_o+I_o)。因需要必须的性能水平而要求更高E_b/(N_o+I_o)的远端站6与需要更低的E_b/(N_o+I_o)的远端站6相比消耗更大的容量。事实上，对于一个给定的反向链路容量，可以由远端站6传送的码元速率反比于所要求的E_b/(N_o+I_o)。举例来说，如果第二远端站6所需的E_b/(N_o+I_o)近似大于第一远端站6所需E_b/(N_o+I_o)6dB，那么由第一远端站6在38.4Kbps下支持数据传输的反向链路容量仅支持由第二远端站6(1/4码元速率)在9.6Kbps下的数据传输。所以，由于消耗的容量较低，所以最好使需要较低E_b/(N_o+I_o)的远端站6首先进行发送。

远端站6可以处于与多个小区进行软切换的状态下。由于多个小区同时支持远端站6，所以处于软切换状态的远端站6消耗更大的容量。所以，反向链路上更高的通过量(throughput)是通过向处在软切换状态下的远端站6分配低的优先顺序来得到的。同时，处在软切换状态下的远端站6通常靠近小区的边缘，并且需要更大的发射功率，用于小区中每一位相同的能量。

信道调度程序12还可以考虑远端站6所需用以发送到小区的每位的发射能量。远端站6的发射功率通常有限，并且反向链路速率调度可以试图保留电池功率，以延长远端站6的工作寿命。

最大预定传输速率的最佳分配还取决于要由远端站6传送的数据量。要传送的数据存储在远端站6中的队列中。所以，队列的大小表示要传送的数据量。在每一调度时间的开始处，所有预定任务的队列大小被发送到信道调度程序12。如果预定任务的队列大小较小，则信道调度程序12从速率调度程序中去掉该任务。数量较少的数据的传送可以在最大非预定传输速率下或在低于最大非预定传输速率的速率下，在反向链路上，在令人满意的时间内完成。信道调度程序12只在必要时分配高速传输速率用于大量的数据传输。因此，分配给每一远端站6的最大预定传输速率可以近似地正比于要传送的数据的大量大小。

要传送的数据类型是在各远端站6中分配优先顺序时要考虑的另一个重要的因素。某些数据类型对时间很敏感，需要很快注意。其他的数据类型在传输时允许有更长的延长时间。很明显，将较高的优先顺序分配给时间要求较严的数据。

举例来说，小区不可避免会错误地接收到某些传送的数据。该小区能够用编码信道帧上所附的CRC位来判断帧差错。在判断接收到的编码信道帧有差错时，给该编码信道帧打上差错指示位，并且小区将该帧差错通知远端站6。信道调度程序12于是对错误接收的编码信道帧的重新传输作出预定，或者远端站6进行重新发送，并通知小区。在小区处，可以根据错误接收的编码信道帧进行其他的信号处理。所以，信道调度程序12或远端站6可以把要再传送的数据放在比第一次传送的数据更高的优先顺序上。

相反，小区给出的重复帧差错指示可以表示该反向链路受到损害(impaired)。所以，分配用于错误接收的编码信道帧重复再传送的反向链路容量是不浪费的。这时，远端站6可以暂时被置于保持状态，或被分配一个较低的传输速率。在保持状态下，可以中断高速传输速率下的数据传输，直到反向链路条件得到改进。远端站仍然可以在最大非预定速率下或在低于该速率的速率下传送数据，并且小区可以继续监视反向链路的性能。在接收到反向链路提得到改进的指示以后，信道调度程序12从保持状态中去掉远端站6，并指挥远端站6恢复向小区进行高速数据传输。

在各远端站6中分配优先顺序时，会要求按照正向远端站6提供的数据服务的类型来区分远端站6。例如，可以为不同的数据传输服务建立起一个价格结构。向那些收取高价的服务提供更高的优先顺序。通过价格结构，每一远端站6上的用户可以独立地确定优先顺序，因此，也能够独立地确定用户可以享用的服务。

远端站6的优先顺序还可以取决于远端站6所已经经历的延迟量。首先将已有的反向链路容量分配给具有最高优先顺序的远端站6。因此，具有低优先顺序的远端站6通常将经历较长的传输延迟。当低优先顺序的远端站6所经历的延迟量增加时，远端站6的优先顺序将升级。这就防止了数据从队列状态中的余者由低优先顺序的远端站6无限制地传送出去。没有优先顺序的升级，低优先顺序的远端站6会经受不可容忍的延迟量。优先顺序升级会以这样一种方式递增，即，实现预定和非预定任务高质量的通信，同时保持系统的目标。

根据正使之最佳化的一组系统目标，对上述因素给出不同的加权。举例来说，为了使反向链路上的通过量为最佳，使远端站6所需的E_b/(N_o+I_o)具有更大的权，并且使远端站6处在软切换状态。这种加权方式无需考虑数据的类型以及远端站6的优先顺序，从而无需考虑公平的系统目标。根据FER、所需E_b/(N_o+I_o)的预告以及软切换分配优先顺序的典型的等式可以表述为： $C_i=\frac{1}{(1-P_e)}\·\underset{j=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\γ}}_{i,j}---\left(14\right)$

这里，C_i是第i个远端站6的优先顺序，L是支持软切换状态下远端站6的小区数，P_e是FER，而γ_i是所需E_b/(N_o+I_o)的预告的远端站6的设置点。本例中，使C_i的较低值等于更高的优先顺序。也可以考虑采用其他具有不同加权因子的等式，并且这些等式也在本发明的范围内。

另一种情况是，可以保持一种价格结构，使得每一远端站6上的用户能够独立地确定远端站6的优先顺序。对容量付较高的价钱的想法表示更高的重要等级。这时，试图使受益为最大并使满足客户要求的系统使得高级的远端站6能够首先进行发送，尽管该传输要求更高的容量。也可以采用上述因子加上未讨论过的其他因子来产生其他的加权分案，以实现任何一组系统目标，这也落在本发明的范围内。

前文中对较佳实施例的描述使得本领域中的普通技术人员能够制造和使用本发明。很明显，对本领域中的技术人员来说，还可以对这些实施例作各种修改，并且可以将这些基本原理应用于其他的实施例，而无需发明专门人员的帮助。所以，本发明并非仅限于这些实施例，应当从最宽的范围来理解所揭示的本发明的原理和新特征。

Claims (14)

1.一种在通信网中的反向链路上进行数据传输调度的方法，所述通信网包含至少一个小区以及至少一个预定用户，其特征在于，所述方法包含下述步骤：

为所述至少一个小区中的每一个小区确定一个可用的反向链路容量；

向所述至少一个预定用户中的每一个用户分配一个优先权，其中，每一优先权是基于从一组回素中选择出来的至少一个因素的，所述一组因素即，数据时间灵敏度、每位能量对噪声加干扰比、软越区转换判断、所述至少一个预定用户所要求的每位发射能量、要发送的数据量、再发送的数据，以及服务的类型；

向所达至少一个预定用户中的每一个分配一个传输速率；

向所述至少一个预定用户发送所述分配的传输速率；并且，

所述分配的传输速率是基于所述至少一个小区中的每一个小区的所述反向链路容量以及基于所述至少一个预定用户中的每一个的所述优先权的。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定步骤、所述分配步骤以及所述发送步骤，每K帧重复一次，其中，K是大于或等于1的整数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分配步骤还进一步包含下述步骤：

为所述至少一个预定用户中的每一个确定一个工作成员组，所述工作成员组包含至少一个与所述预定用户进行通信的小区；

其中，所述分配的传输速率还基于所述工作成员组中所述至少一个小区中每一个的所述可用反向链路容量。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分配步骤还包含下述步骤：

从至少一个预定用户中的每一个用户接收一个队列大小，所述队列大小决定要由所达至少一个预定用户中的每一个传送的数据量；

其中，所述分配的传输速率还基于来自所述至少一个预定用户中的每一个的所述队列大小。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分配步骤还包含下述步骤：

根据所述分配的优先权，产生预定用户的优先顺序表，所述优先顺序表包含多个所述预定用户，其中，每一预定用户被分配有一个优先顺序。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分配步骤还包含下述步骤：

从所述预定用户的优先顺序表中选择一个选择的用户，所述选择的用户在所述优先顺序表中的所述至少一个预定用户中具有最高的优先顺序；

为所述选择的用户的所述至少一个小区中的所述选择的用户，计算一个最大可支持传输速率；

从所述最大可支持传输速率中选择一个最小的传输速率，所述最小的传输速率被定义为是最大的传输速率；并且

其中，所述分配的传输速率是在所述最大传输速率处，或低于该最大传输速率。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述分配步骤还包含下述步骤：

根据由所述选择的用户待传送的数据的队列大小，建议一传输速率。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述分配步骤还包含下述步骤：

更新所述选择的用户的所述至少一个小区中的每一个的所述反向链路容量，以反映分配给所述选择的用户的容量；以及

从所述优先顺序表中去掉所述选择的用户。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它还包含下述步骤：

使所述至少一个预定用户中的零个或更多个的所述已分配的传输速率重新分配为一个临时的传输速率，其中，所述临时的传输速率取决于所述至少一个小区中的每一个的所述反向链路容量。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述重新分配的步骤还包含下述步骤：

在通信网中产生一临时小区表，其中，预定和非预定任务所需的容量超过可用的反向链路容量。

11.一种在通信网中的反向链路上进行数据传输调度的方法，所述通信网包含至少一个小区以及至少一个预定用户，其特征在于，所述方法包含下述步骤：

为所述至少一个小区中的每一个小区确定一个可用的反向链路容量；

向所述至少一个预定用户中的每一个用户分配一个传输速率，

向所述至少一个预定用户分配所述已分配的传输速率；

所述分配的传输速率是基于所述至少一个小区中的每一个小区的所述反向链路容量的；

向一临时传输速率重新分配所述已分配的传输速率，其中，所述临时传输速率是基于所述至少一个小区中每一个小区的所述反向链路容量的；

向从通信网中所述至少一个预定用户中选择出来的预定用户中的每一个分配一个优先顺序，其中，每一优先权是基于从一组因素中选择出来的至少一个因素的，所述一组因素即，数据时间灵敏度、每位能量对噪声加干扰比、软越区转换判断、所述至少一个预定用户所要求的每位发射能量、要发送的数据量、再发送的数据，以及服务的类型：并且，

其中，所述临时传输速率还基于所述预定用户的所述优先顺序。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述重新分配的步骤还包含下述步骤：

根据所述分配的优先顺序，产生预定用户的临时优先顺序表，所述受影响的优先顺序表含有多个所述预定用户，其中，每一预定用户被分配有一个优先顺序。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于；所述重新分配的步骤还包含下述步骤：

从预定用户的所述临时优先顺序表中选择出一预定用户，所述选择的预定用户在所述临时优先顺序表中的所述预定用户中具有最高的优先顺序；

由所述选择的预定用户，为所述选择的预定用户计算一个最大临时可支持的传输速率；

从所述最大临时可支持传输速率中选择一个最小传输速率，所述最小传输速率被定义为最大临时传输速率；并且，

其中，所述临时传输速率是在所述最大临时传输速率和所述已分配的传输速率下，或低于所述最大临时传输速率和所述已分配的传输速率。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述重新分配的步骤还包含下述步骤：

更新所述选择的预定用户的所述至少一个小区中的一个或多个的所述可用反向链路容量，以反映分配给所述选择的预定用户的容量；以及

从所述优先顺序表中去掉所述选择的预定用户。

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