ES2340146T3 - Procedimiento y aparato para planificar transmisiones en un sistema inalambrico. - Google Patents
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Abstract
En un sistema inalámbrico (100, 120) de comunicaciones, un procedimiento (700) de planificación, que comprende: recibir indicadores de la condición del canal de recepción de una pluralidad de usuarios móviles (106), en el que los indicadores de la condición del canal se corresponden con comunicaciones de enlace directo; determinar (702) una función (A) que se corresponde con cada uno de los indicadores de la condición del canal, dada como: **(Ver fórmula)** en la que Ai(t) es una función del indicador de la condición del canal para un usuario móvil iésimo, Bi(t) es el indicador de la condición del canal del usuario móvil iésimo en el instante t, B_MEDi(t) es un valor medio de los indicadores de la condición del canal recibidos recientemente del usuario móvil iésimo, y N es el número total de usuarios móviles en la pluralidad de usuarios móviles; determinar (706) un indicador de equidad para cada usuario móvil como una función del rendimiento a la pluralidad de usuarios móviles; y determinar (708, 710) una planificación de transmisión para la pluralidad de usuarios móviles, en el que la planificación de transmisión es una función de las funciones Ai(t) y de los indicadores de equidad.
Description
Procedimiento y aparato para planificar
transmisiones en un sistema inalámbrico de comunicaciones.
La presente solicitud de patente reivindica la
prioridad con respecto a la solicitud provisional U.S. nº
60/283.885, presentada el 12 de abril de 2001, transferida al
cesionario de la presente.
La presente solicitud de patente está
relacionada con la solicitud U.S. nº 09/796.583, presentada el 27 de
febrero de 2001, titulada "SYSTEM FOR ALLOCATING RESOURCES IN A
COMMUNICATION SYSTEM", transferida al cesionario de la
presente.
La presente invención versa generalmente acerca
de las comunicaciones, y más específicamente acerca de un
procedimiento y un aparato para planificar transmisiones en un
sistema de comunicaciones.
Los sistemas de comunicaciones, y los sistemas
inalámbricos en particular, están diseñados con el objetivo de una
localización eficaz de los recursos entre una variedad de usuarios.
Los sistemas inalámbricos, en particular, tienen como propósito
proporcionar suficientes recursos para satisfacer los requerimientos
de todos los abonados mientras que se minimizan los costes. Se han
desarrollado diversos algoritmos de planificación, cada uno basado
en un criterio predeterminado del sistema.
En un sistema inalámbrico de comunicaciones que
emplea un modelo de acceso múltiple por división en código, CDMA,
un procedimiento de planificación asigna cada una de las unidades de
abonado todos los canales de código a distintos intervalos de
tiempo en base a una multiplexación en el tiempo. Un nodo central de
comunicaciones, como una estación base, BS, implementa la
frecuencia portadora única o el código del canal asociado al abonado
para permitir una comunicación exclusiva con el abonado. También se
pueden implementar modelos de TDMA en sistemas de línea alámbrica
que utilizan una conmutación por relé de contacto físico o una
conmutación por paquetes. Un sistema de CDMA puede estar diseñado
para soportar uno o más estándares como: (1) el
"TIA/EIA/IS-95-B Mobile
Station-Base Station Compatibility Standard for
Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular
System" denominado estándar IS-95 en el presente
documento; (2) el estándar propuesto por un consorcio de nombre
"Proyecto conjunto de tercera generación" denominado 3GPP en
el presente documento; e implementado en un conjunto de documentos
incluyendo los documentos n^{os} 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS
25.213, y 3G TS 25.214, 3G TS 25.302, denominados estándar
W-CDMA en el presente documento; (3) el estándar
propuesto por un consorcio de nombre "Proyecto conjunto de
tercera generación 2" denominado 3GPP2 en el presente documento,
y TR-45.5 denominado estándar cdma2000 en el
presente documento, denominado anteriormente IS-2000
MC o (4) algún otro estándar inalámbrico.
En un sistema de comunicaciones, y en un sistema
inalámbrico en particular, los usuarios están asignados normalmente
a clases, en el que cada clase tiene un criterio de prestaciones del
sistema asociado. Por ejemplo, se puede tratar a cada clase de
forma distinta con respecto a un criterio de equidad, en el que se
trata a cada usuario en una clase de forma similar. Las clases
pueden ser creadas conforme a la prioridad de cada clase. En un
sistema, los usuarios están clasificados conforme a los servicios
utilizados en el sistema, como conforme a un plan de servicio.
Puede haber presentes varias clases en un sistema de
comunicaciones.
En consecuencia, existe la necesidad de un
procedimiento y de un aparato para planificar transmisiones en un
sistema de comunicaciones con una aplicación a múltiples clases de
usuarios. Además, existe la necesidad de un procedimiento y de un
aparato de planificación que acomoden una variedad de distintas
prioridades de planificación. Se llama la atención al documento WO
99/23844 A que describe que en un sistema de comunicaciones de
datos capaz de una transmisión de tasa de transmisión variable, una
transmisión de tasa de transmisión elevada de datos de paquete
mejora la utilización del enlace directo y disminuye el retraso de
la transmisión. La transmisión de datos en el enlace directo está
multiplexada en el tiempo y la estación base transmite a la mayor
tasa de transmisión para datos soportada por el enlace directo en
cada intervalo de tiempo a una estación móvil. La tasa de
transmisión de datos se determina mediante la mayor medición C/I de
las señales de enlace directo según se mide en la estación móvil.
Al determinar que se ha recibido un paquete de datos con errores,
la estación móvil transmite un mensaje NACK de nuevo a la estación
base. El mensaje NACK tiene como resultado la retransmisión del
paquete de datos recibido con errores. Los paquetes de datos se
pueden transmitir fuera de secuencia mediante el uso de un número
de secuencia para identificar cada unidad de dato entre los
paquetes de datos.
Se sigue llamando la atención a una monografía
de Ng, T.S.E. et al titulado "Packet fair queueing
algorithms for wireless networks with
location-dependent errors", publicado en INFOCOM
'98, Decimoséptimo congreso anual conjunto de las IEEE Computer and
Communications Societies, Actas, IEEE, San Francisco, CA, EE. UU.,
29 de marzo - 2 de abril de 1998, páginas 1103 - 1111, ISBN:
0-7803-4383-2. Esta
monografía describe que aunque los algoritmos de encolado equitativo
de paquetes (PFQ) proporcionan tanto un retraso limitado como
equidad en redes alámbricas, no pueden ser aplicados directamente a
las redes inalámbricas. La dificultad principal es que en las redes
inalámbricas las sesiones pueden experimentar errores de canal que
dependen de la ubicación. Esto puede dar lugar a situaciones en las
que una sesión reciba un servicio significativamente menor del que
debería, mientras que otra recibe más. Esto tiene como resultado
grandes discrepancias entre los tiempos virtuales de las sesiones,
lo que hace que sea difícil proporcionar de forma simultánea tanto
garantías de retraso como de equidad. La contribución es doble. En
primer lugar, se identifica un conjunto de propiedades, denominado
equitativo, independiente de la condición del canal (CIF), que
tendría que tener un algoritmo de encolado equitativo de paquetes
en un entorno inalámbrico: (1) garantías de retraso y de
rendimiento para sesiones libres de errores, (2) equidad a largo
plazo para sesiones con errores, (3) una equidad a corto plazo para
sesiones libres de errores, y (4) una degradación ligera para las
sesiones que han recibido un exceso de servicio. En segundo lugar,
se presenta una metodología para adaptar algoritmos de PFQ para
redes inalámbricas y se aplica esta metodología para derivar un
algoritmo novedoso basado en un encolado equitativo con respecto al
tiempo de inicio, denominado encolado equitativo de paquetes
independiente de la condición del canal (CIF-Q) que
consigue todas las anteriores propiedades. Para evaluar el algoritmo
se proporcionan tanto un análisis teórico como resultados de una
simulación.
También se llama la atención al documento WO
98/35514 A que describe que en un sistema de comunicaciones capaz
de una transmitir a tasa de transmisión variable, la planificación
de la transmisión de datos a tasa de transmisión elevada mejora la
utilización del enlace directo y disminuye el retraso de la
transmisión en comunicaciones de datos. Se le asigna a cada
estación remota un canal principal de código para la duración de la
comunicación con una celda. Se asignan canales secundarios de
código conforme a un conjunto de objetivos del sistema, una lista
de parámetros, e información recogida acerca del estado de la red de
comunicaciones. Los canales secundarios de código pueden estar
agrupados en conjuntos de canales secundarios de código. Se separan
los datos en tramas de datos y se transmiten por los canales
principales y secundarios de código que han sido asignados para el
usuario planificado.
Conforme a la presente invención, se
proporcionan un procedimiento de planificación en un sistema
inalámbrico de comunicaciones, como se expone en la reivindicación
1, un programa implementado en un medio legible por ordenador que
contiene instrucciones ejecutables por un ordenador, como se expone
en la reivindicación 9, una red de acceso en un sistema inalámbrico
de comunicaciones, como se expone en la reivindicación 11, un
procedimiento para planificar transmisiones de datos en un sistema
inalámbrico de comunicaciones, como se expone en la reivindicación
12, un controlador del sistema en un sistema inalámbrico de
comunicaciones, como se expone en la reivindicación 16, y un
aparato en un sistema inalámbrico de comunicaciones, como se expone
en la reivindicación 17. En las reivindicaciones dependientes se
describen realizaciones de la invención.
Las realizaciones dadas a conocer en el presente
documento abordan las necesidades indicadas anteriormente al
proporcionar un medio para planificar transmisiones de datos en un
sistema inalámbrico de comunicaciones. Un planificador generalizado
permite la planificación de múltiples estaciones móviles en las que
cada estación móvil puede tener un distinto parámetro de prioridad
de entrega. El parámetro de prioridad de entrega define el
parámetro utilizado para afectar a la tasa de transmisión deseada de
entrega de transmisión de datos. Por ejemplo, un parámetro de
prioridad de entrega puede ser el rendimiento deseado, la asignación
deseada de tiempo, el retraso deseado de tiempo, etc. Se
correlaciona cada uno de los valores del parámetro de prioridad de
entrega, denominado parámetro correlacionado de prioridad, con una
escala común. Entonces, se selecciona un punto de trabajo y se
extraen los valores correlacionados correspondientes de prioridad
para cada usuario móvil. Entonces, el planificador generalizado
planifica usuarios móviles que utilizan un valor común
correlacionado de parámetro de prioridad. En otras palabras, se
planifica cada usuario para conseguir una misma proporción en el
intervalo correspondiente del parámetro de prioridad de
entrega.
Conforme a un aspecto, en un sistema inalámbrico
de comunicaciones un procedimiento de planificación incluye
indicadores de la condición del canal de recepción de una pluralidad
de usuarios móviles, en el que los indicadores de la condición del
canal se corresponden con comunicaciones de enlace directo,
determinando un indicador de equidad como una función del
rendimiento de la pluralidad de usuarios móviles, y determinando una
planificación de la transmisión para la pluralidad de usuarios
móviles, en el que la planificación de transmisión es una función de
los indicadores de la condición del canal y de los indicadores de
equidad.
En otro aspecto, un programa implementado en un
medio legible por ordenador que contiene instrucciones ejecutables
por un ordenador, incluye un primer conjunto de instrucciones para
indicadores de la condición del canal que procesa recibidos de una
pluralidad de usuarios móviles, un segundo conjunto de instrucciones
para determinar un indicador de equidad como una función del
rendimiento con respecto a la pluralidad de usuarios móviles, y un
tercer conjunto de instrucciones para determinar una planificación
de la transmisión para la pluralidad de usuarios como una función
de los indicadores de la condición del canal y de los indicadores de
equidad.
En aún otro aspecto, un procedimiento para
transmitir datos entre una estación remota entre una pluralidad de
estaciones y una estación base en un sistema inalámbrico de
comunicaciones incluye recibir en la estación base información
transmitida por una estación remota, y ajustar al menos un grado del
parámetro de servicio particular a esa estación remota en base a la
información.
En aún otro aspecto, un procedimiento para
planificar transmisiones de datos en un sistema inalámbrico de
comunicaciones incluye recibir un valor para un parámetro de
prioridad de entrega de cada uno de una pluralidad de usuarios
móviles, si cualquiera de los parámetros de prioridad de entrega es
de distintos tipos, correlacionar cada parámetro de prioridad de
entrega con un parámetro de prioridad correlacionado, y determinando
un punto de trabajo en base a los parámetros de prioridad
correlacionados de la pluralidad de usuarios móviles.
Conforme a otro aspecto, un aparato en un
sistema inalámbrico de comunicaciones incluye un elemento de
procesamiento, y un elemento de memoria de almacenamiento acoplado
al elemento de procesamiento, estando adaptado el elemento de
memoria de almacenamiento para almacenar instrucciones legibles por
un ordenador para implementar: recibir un parámetro de prioridad de
entrega de cada uno de una pluralidad de usuarios móviles,
correlacionar cada parámetro de prioridad de entrega con un
parámetro correlacionado de prioridad, y determinar un punto de
trabajo en base a los parámetros correlacionados de prioridad de
cada uno de la pluralidad de usuarios móviles.
Las características, los objetivos y las
ventajas del procedimiento y del aparato que se dan a conocer ahora
serán más evidentes a partir de la descripción detallada expuesta a
continuación cuando se toma junto con los dibujos, en los que los
caracteres similares de referencia son indicativos
correspondientemente en todo el documento y en los que:
La Fig. 1A es un sistema inalámbrico de
comunicaciones;
La Fig. 1B es un sistema inalámbrico de
comunicaciones que soporta transmisiones de datos de tasa elevada
de transmisión;
La Fig. 2 es un diagrama de flujo de un Grado de
servicio, GOS, y un algoritmo para planificar transmisiones de
datos en un sistema inalámbrico de comunicaciones.
La Fig. 3 es un diagrama de flujo de un
algoritmo de planificación para transmisiones de datos en un sistema
inalámbrico de comunicaciones;
Las Figuras 4A y 4B son diagramas de flujo de un
algoritmo proporcional equitativo para planificar transmisiones de
datos en un sistema inalámbrico de comunicaciones;
La Fig. 5 es un diagrama de flujo de un
algoritmo de planificación combinada, que implementa un algoritmo
proporcional equitativo y un algoritmo de GOS en un sistema
inalámbrico de comunicaciones;
La Fig. 6 es un diagrama de flujo de un
planificador generalizado para un sistema inalámbrico de
comunicaciones;
La Fig. 7 es un sistema inalámbrico de
comunicaciones que soporta un algoritmo de planificación combinada
como se ilustra en las Figuras 5 y 7; y
La Fig. 8 es un diagrama de flujo de un
algoritmo de planificación para un sistema inalámbrico de
comunicaciones.
La Fig. 9A ilustra una correlación de diversos
intervalos de parámetros de prioridad de entrega con un intervalo
común de parámetros correlacionados de prioridad.
Las Figuras 9B, 9C y 9D ilustran la
determinación de diversos puntos de trabajo en múltiples parámetros
correlacionados de prioridad.
La Fig. 10 ilustra un diagrama de flujo de un
planificador generalizado.
Se requiere un sistema moderno de comunicaciones
para soportar una variedad de aplicaciones. Un sistema de
comunicaciones tal es un sistema de acceso múltiple por división en
código (CDMA) que cumple el "TIA/EIA-95 Mobile
Station-Base Station Compatibility Standard for
Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular
System" y su progenie, denominado más adelante
IS-95. El sistema de CDMA permite comunicaciones de
voz y de datos entre usuarios por un enlace terrestre. El uso de
técnicas de CDMA en un sistema de comunicaciones de múltiple acceso
se da a conocer en la patente U.S. nº 4.901.307, titulada "SPREAD
SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR
TERRESTRIAL REPEATERS", y en la patente U.S. nº 5.103.459,
titulada "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN A CDMA
CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", ambas transferidas al cesionario de
la presente invención.
En un sistema de CDMA, las comunicaciones entre
usuarios se llevan a cabo a través de una o más estaciones base. En
los sistemas inalámbricos de comunicaciones, enlace directo se
refiere al canal a través del que viajan las señales desde una
estación abonada a una estación base. Al transmitir datos en un
enlace de retorno a una estación base, un primer usuario en una
estación abonada se comunica con un segundo usuario en una segunda
estación abonada. La estación base recibe los datos de la primera
estación abonada y encamina los datos a una estación base que sirve
a la segunda estación abonada. Dependiendo de la ubicación de las
estaciones abonadas, ambas pueden estar servidas por una única
estación base o múltiples estaciones base. En cualquier caso, la
estación base que sirve a la segunda estación abonada envía los
datos en el enlace directo. En vez de comunicarse con una segunda
estación abonada, una estación abonada también puede comunicarse
con una Internet terrestre por medio de una conexión con una
estación base servidora. En las comunicaciones inalámbricas como
las que cumplen el IS-95, las señales de enlace
directo y de enlace de retorno se transmiten en bandas de
frecuencias inconexas.
La Fig. 1A sirve de ejemplo de un sistema 100 de
comunicaciones que soporta un número de usuarios y que es capaz de
implementar al menos algunos aspectos y realizaciones de la
invención. Se puede utilizar cualquiera de una variedad de
algoritmos y de procedimientos para planificar transmisiones en el
sistema 100. El sistema 100 proporciona comunicaciones para un
número de celdas 102A a 102G, cada una de las cuales está servida
por una estación base correspondiente 104A a 104G, respectivamente.
En la realización ejemplar, algunas de las estaciones base 104
tienen múltiples antenas de recepción y otras solo tienen una antena
de recepción. De forma similar, algunas de las estaciones base 104
tienen múltiples antenas de transmisión, y otras pueden tener una
única antena de transmisión. No hay restricciones acerca de las
combinaciones de antenas de transmisión y de antenas de recepción.
Por lo tanto, es posible que una estación base 104 tenga múltiples
antenas de transmisión y una única antena de recepción, o que tenga
múltiples antenas de recepción y una única antena de transmisión, o
que tenga antenas de transmisión y de recepción tanto múltiples como
únicas.
Los terminales 106 en el área de cobertura
pueden ser fijos (es decir, estacionarios) o móviles. Como se
muestra en la Fig. 1A, hay dispersos diversos terminales 106 por
todo el sistema. Cada terminal 106 se comunica con al menos una
estación base 104, y posiblemente con más, en el enlace directo y en
el enlace de retorno en cualquier momento dado dependiendo, por
ejemplo, de si se emplea una transferencia transparente o si el
terminal está diseñado y se hace funcionar para recibir (de forma
simultánea o secuencial) múltiples transmisiones de múltiples
estaciones base. La transferencia transparente en los sistemas de
comunicaciones de CDMA es bien conocida en la técnica y se describe
en detalle en la patente U.S. nº 5.101.501, titulada "Method and
system for providing a Soft Handoff in a CDMA Cellular Telephone
System", que está transferida al cesionario de la presente
invención.
El enlace directo hace referencia a la
transmisión desde la estación base al terminal, y el enlace de
retorno hace referencia a la transmisión desde el terminal a la
estación base. En la realización ejemplar, algunos de los
terminales 106 tienen múltiples antenas de recepción y otros tienen
únicamente una antena de recepción. En la Fig. 1A, la estación base
104A transmite datos a los terminales 106A y 106J en el enlace
directo, la estación base 104B transmite datos a los terminales
106B y 106J, la estación base 104C transmite datos al terminal
106C, etcétera.
La demanda creciente para la transmisión
inalámbrica de datos y la expansión de servicios disponibles por
medio de tecnología inalámbrica de comunicaciones han llevado al
desarrollo de servicios específicos de datos. Un servicio tal es
denominado tasa elevada de transmisión de datos (HDR). En
"EIA/TIA-IS856 cdma2000 High Rate Packet Data Air
Interface Specification" se propone un servicio ejemplar de HDR
denominado "la especificación de HDR". En general, el servicio
de HDR es una superposición para un sistema de comunicaciones de voz
que proporciona un procedimiento eficaz de transmisión de paquetes
de datos en un sistema inalámbrico de comunicaciones. Según aumenta
la cantidad de datos transmitidos y el número de transmisiones, el
ancho de banda limitado disponible para las transmisiones de radio
se vuelve un recurso critico. Por lo tanto, existe la necesidad de
un procedimiento eficaz y equitativo de planificación de
transmisiones en un sistema de comunicaciones que optimiza el uso
del ancho de banda disponible. En la realización ejemplar, el
sistema 100 ilustrado en la Fig. 1A concuerda con un sistema de
tipo CDMA que tiene un servicio de HDR.
La Fig. 1B ilustra un modelo de referencia de
arquitectura para un sistema 120 de comunicaciones que tiene una
red de acceso, AN, 122 que se comunica con un terminal de acceso,
AT, 126 por medio de una interfaz 124 de aire. En una realización,
el sistema 10 es un sistema de acceso múltiple por división en
código, CDMA, que tiene un sistema de superposición de tasa elevada
de transmisión de datos, HDR, tal como se especifica en el estándar
de HDR. La AN 122 se comunica con el AT 126, al igual que con
cualquier otro AT en el sistema 120 (no mostrado), por medio de la
interfaz 124 de aire. La AN 122 incluye múltiples sectores, en la
que cada sector proporciona al menos un canal. Un canal está
definido como el conjunto de enlaces de comunicaciones para
transmisiones entre la AN 122 y los AT en una asignación dada de
frecuencias. Un canal consiste en un enlace directo (FL) para
transmisiones desde la AN 122 al AT 126 y un enlace de retorno (RL)
para transmisiones desde el AT 126 a la AN 122.
Para transmisiones de datos, la AN 122 recibe
una solicitud de datos del AT 126. La solicitud de datos especifica
la tasa de transmisión de datos a la que se enviarán los datos, la
longitud del paquete de datos transmitido, y el sector del que se
va a enviar los datos. El AT 126 determina la tasa de transmisión de
datos en base a la calidad del canal entre la AN 122 y el AT 126.
En una realización, se determina la calidad del canal por medio de
la relación de portador a interferencia, C/I. Las realizaciones
alternativas pueden utilizar otra métrica correspondiente a la
calidad del canal. El AT 126 proporciona solicitudes de
transmisiones de datos al enviar un mensaje de control de la tasa
de transmisión de transferencia de datos, DRC por medio de un canal
específico denominado canal de DRC. El mensaje de DRC incluye una
porción de tasa de transmisión de datos y una porción de sector. La
porción de la tasa de transmisión de datos indica la tasa de
transmisión solicitada de los datos para una AN 122 para enviar los
datos, y el sector indica el sector del que la AN 122 va a enviar
los datos. Normalmente, se requiere una información tanto de tasa de
transmisión de datos como del sector para procesar una transmisión
de datos. La porción de la tasa de transmisión de datos es
denominada valor de DRC, y la porción de sector es denominada
cobertura de DRC. El valor de DRC es un mensaje enviado a la AN 122
por medio de la interfaz 124 de aire. En una realización, cada valor
de DRC se corresponde con una tasa de transmisión de datos en
kbit/seg que tiene una longitud asociada de paquete conforme a una
asignación de valor predeterminado de DRC. La asignación incluye un
valor de DRC que especifica una tasa nula de transmisión de datos.
En la práctica, la tasa nula de transmisión de datos indica a la AN
122 que el AT 126 no puede recibir datos. En una situación, por
ejemplo, la calidad del canal es insuficiente como para que el AT
126 reciba datos de forma precisa.
Durante su funcionamiento, el AT 126 monitoriza
continuamente la calidad del canal para calcular una tasa de
transmisión de datos a la que el AT 126 puede recibir una siguiente
transmisión de paquete de datos. Entonces, el AT 126 genera un
valor correspondiente de DRC; el valor de DRC se transmite a la AN
122 para solicitar una transmisión de datos. Obsérvese que
normalmente se separan las transmisiones de datos en paquetes. El
tiempo requerido para transmitir un paquete de datos es una función
de la tasa de transmisión de datos aplicada.
Esta señal de DRC también proporciona la
información, que es utilizada por el planificador del canal para
determinar la tasa de transmisión instantánea para consumir
información (o recibir datos transmitidos) para cada una de las
estaciones remotas asociadas con cada cola. Conforme a una
realización, una señal de DRC transmitida desde cualquier estación
remota indica que la estación remota es capaz de recibir datos a una
cualquiera entre múltiples tasas de transmisión eficaces de datos.
Se describe en detalle un sistema tal de transmisión de tasa de
transmisión variable en la patente U.S. nº 6.064.678, titulada
"Method for Assigning Optimal Packet Lengths in a Variable Rate
Communication System", publicada el 16 de mayo de 2000,
transferida al cesionario de la presente invención e incorporada
por referencia en el presente documento.
En la Fig. 7 se ilustra un ejemplo de un sistema
de comunicaciones que soporta transmisiones de HDR y que está
adaptado para planificar transmisiones a múltiples usuarios. A
continuación se detalla la Fig. 7 del presente documento, en la
que, específicamente, una estación base 820 y un controlador 810 de
la estación base entran en contacto con una interfaz 806 de red de
paquetes. El controlador 810 de la estación base incluye un
planificador 812 del canal para implementar un algoritmo de
planificación para transmisiones en el sistema 800. El planificador
812 del canal determina la longitud de un intervalo de servicio
durante el cual se deben transmitir datos a cualquier estación
remota particular en base a la tasa de transmisión instantánea
asociada de la estación remota para recibir datos (como se indica
en la señal de DRC recibida más recientemente). El intervalo de
servicio puede no ser contiguo en el tiempo sino que puede
producirse una vez cada n intervalos. Conforme a una realización,
la primera porción de un paquete se transmite durante un primer
intervalo en un primer instante y la segunda porción se transmite 4
intervalos después en un instante subsiguiente. Además, se
transmite cualquier porción subsiguiente del paquete en múltiples
intervalos que tienen una propagación similar de 4 intervalos, es
decir, una separación de 4 intervalos entre sí. Conforme a una
realización, la tasa de transmisión instantánea de recepción de
datos R_{i} determina la longitud L_{i} de intervalo de
servicio asociada con una cola particular de datos.
Además, el planificador 812 del canal selecciona
la cola particular de datos para su transmisión. Entonces, se
recupera la cantidad asociada de datos que debe ser transmitida de
la cola 830 de datos y se proporciona al elemento 826 del canal
para su transmisión a la estación remota asociada con la cola 830 de
datos. Como se expone a continuación, el planificador 812 del canal
selecciona la cola para proporcionar los datos, que se transmite en
un siguiente intervalo de servicio utilizando información que
incluye el peso asociado con cada una de las colas. Entonces, se
actualiza el peso asociado con la cola transmitida.
Obsérvese que puede ser posible que el usuario
reciba un paquete correctamente incluso si solo se ha transmitido
una porción del paquete. Esto ocurre cuando la condición del canal
es mejor de lo anticipado por el usuario. En ese caso, el usuario
puede enviar una señal de "ACK" a la estación base indicando
que ya se ha recibido correctamente el paquete y no se necesitan
transmitir las porciones restantes. Cuando esto ocurre, el paquete
completo de datos se transmite de forma eficaz al usuario durante un
intervalo más corto de servicio, aumentando de ese modo la tasa de
transmisión efectiva de datos a la que se transmite el paquete.
Entonces, la estación base vuelve a asignar los intervalos de
tiempo que fueron planificados originalmente para transmitir las
porciones restantes de ese paquete para transmitir otro paquete,
bien al mismo usuario o bien a un usuario distinto. Normalmente, se
denomina a este procedimiento como una petición automática de
repetición (ARQ).
En un sistema que soporta una ARQ, se planifica
un paquete de datos para un número predeterminado de transmisiones,
en el que cada transmisión puede incluir información distinta. Las
múltiples transmisiones están interpuestas con otros paquetes de
forma secuencial. Cuando un receptor ha recibido suficiente
información para decodificar y procesar el paquete, el receptor
envía una indicación al transmisor de que no se requiere información
adicional para el paquete actual. Entonces, el transmisor es libre
de planificar los intervalos planificados originalmente para el
paquete actual para otro paquete. De esta forma, se conservan los
recursos del sistema y se reduce el tiempo de transmisión al
receptor.
En la Fig. 7 se muestra un diagrama de bloques
que ilustra los subsistemas básicos de un sistema ejemplar de
comunicaciones de tasa de transmisión variable. El controlador 810
de la estación base entra en contacto con una interfaz 806 de red
de paquetes, una red pública de conmutación telefónica, PSTN, 808, y
todas las estaciones base en el sistema de comunicaciones (en aras
de la simplicidad solo se muestra una estación base 820 en la Fig.
7). El controlador 810 de la estación base coordina la comunicación
entre estaciones remotas en el sistema de comunicaciones y otros
usuarios conectados a la interfaz 806 de red de paquetes y la PSTN
808. La PSTN 808 entra en contacto con usuarios a través de una red
telefónica estándar (no mostrada en la Fig. 7).
El controlador 810 de la estación base contiene
muchos elementos selectores 816, aunque solo se muestra uno en la
Fig. 7 en aras de la simplicidad. Cada elemento selector 816 está
asignado para controlar la comunicación entre una o más estaciones
base 820 y una estación remota (no mostrada). Si el elemento
selector 816 no ha sido asignado a una estación remota dada, se
informa al procesador 818 de control de las llamadas de la necesidad
de page la estación remota. Entonces, el procesador 818 de control
de las llamadas ordena a la estación base 820 que llame a la
estación remota.
La fuente 802 de datos contiene una cantidad de
datos, que debe ser transmitida a una estación remota dada. La
fuente 802 de datos proporciona los datos a una interfaz 806 de red
de paquetes. La interfaz 806 de red de paquetes recibe los datos y
encamina los datos al elemento selector 816. Entonces, el elemento
selector 816 transmite los datos a cada estación base 820 en
comunicación con la estación base objetivo. En la realización
ejemplar, cada estación base 820 mantiene una cola 830 de datos, que
almacena los datos que van a ser transmitidos a la estación
remota.
remota.
Los datos se transmiten en paquetes de datos
desde la cola 830 de datos al elemento 826 del canal. En la
realización ejemplo, en el enlace directo, un "paquete de
datos" hace referencia a una cantidad de datos que es un máximo
de 1024 bits y una cantidad de datos que van a ser transmitidos a
una estación remota de destino en un "intervalo de tiempo"
predeterminado (como = 1,667 mseg). Para cada paquete de datos, el
elemento 826 del canal inserta los campos necesarios de control. En
la realización ejemplar, el elemento 826 del canal lleva a cabo una
codificación de comprobación de redundancia cíclica, CRC, del
paquete de datos y de los campos de control e inserta un conjunto
de bits codificados de cola. El paquete de datos, los campos de
control, los bits de paridad de CRC, y los bits codificados de cola
comprenden un paquete formateado. En la realización ejemplar, el
elemento 826 del canal codifica entonces el paquete formateado e
intercala (o reordena) los símbolos en el paquete codificado. En la
realización ejemplar, se cubre el paquete intercalado con un código
Walsh, y se propaga con los códigos cortos PNI y PNQ. Los datos de
propagación se proporcionan a la unidad 828 de RF que modula en
cuadratura, filtra y amplifica la señal. La señal del enlace
directo se transmite por el aire por medio de una antena al enlace
directo.
En la estación remota, se recibe la señal del
enlace directo por medio de una antena y se encamina a un receptor.
El receptor filtra, amplifica y desmodula en cuadratura, y
cuantifica la señal. Se proporciona la señal digitalizada a un
demodulador (DEMOD) donde se agrupa con los códigos cortos PNI y PNQ
y se le quita la cobertura Walsh. Se proporcionan los datos
desmodulados a un decodificador que lleva a cabo la inversa de las
funciones de procesamiento de señales llevadas a cabo en la
estación base 820, específicamente las funciones de
desintercalación, de decodificación y de comprobación CRC. Se
proporcionan los datos decodificados a un colector de datos.
Como se ha manifestado anteriormente, el
hardware soporta transmisiones de tasa de transmisión
variable de datos, de mensajería, de voz, de vídeo y otras
comunicaciones por el enlace directo. La tasa de transmisión de
datos transmitida desde la cola 830 de datos varía para acomodar
cambios en la intensidad de la señal y el ruido medioambiental en
la estación remota. Preferentemente, cada una de las estaciones
remotas transmite una señal de control de la tasa de transmisión de
transferencia de datos, DRC, a una estación base 820 asociada en
cada intervalo de tiempo. La señal de DRC proporciona información a
la estación base 820, que incluye la identidad de la estación
remota y la tasa de transmisión a la que la estación remota recibirá
datos de su cola asociada de datos. En consecuencia, la circuitería
en la estación remota mide la intensidad de la señal y estima el
ruido medioambiental en la estación remota para determinar la tasa
de transmisión de la información que va a ser transmitida en la
señal de DRC.
La señal de DRC transmitida por cada estación
remota viaja a través de un canal de enlace de retorno y es
recibida en la estación base 820 por medio de una antena de
recepción acoplada a una unidad 828 de RF. En la realización
ejemplar, se desmodula la información de DRC en el elemento 826 del
canal y se proporciona a un planificador 812 del canal ubicado en
el controlador 810 de la estación base o a un planificador 832 del
canal ubicado en la estación base 820. En una realización
alternativa, el planificador 812 del canal está ubicado en el
controlador 810 de la estación base, y se conecta con todos los
elementos selectores 816 en el controlador 810 de la estación
base.
En la realización ejemplar mencionada en primer
lugar, el planificador 832 del canal recibe información de la cola
830 de datos que indica la cantidad de datos encolados para cada
estación remota, también denominada tamaño de cola. Entonces, el
planificador 832 del canal lleva a cabo la planificación en base a
la información de DRC y al tamaño de cola para cada estación remota
servida por la estación base 820. Si se requiere el tamaño de cola
para un algoritmo de planificación utilizado en la realización
alternativa, el planificador 812 del canal puede recibir la
información del tamaño de cola del elemento selector 816.
Durante la transmisión de un paquete a uno o más
usuarios, el usuario transmite una señal de "ACK" después de
cada intervalo de tiempo que contiene una porción del paquete
transmitido. La señal ACK transmitida por cada usuario viaja a
través de un canal de enlace de retorno y se recibe en la estación
base 820 por medio de una antena de recepción acoplada a la unidad
828 de RF. En la realización ejemplar, se desmodula la información
ACK en el elemento 826 del canal y se proporciona a un planificador
812 del canal ubicado en el controlador 810 de la estación base o a
un planificador 832 del canal ubicado en la estación base 820. En
una primera realización ejemplar, el planificador 832 del canal
está ubicado en la estación base 820. En una realización
alternativa, el planificador 812 del canal está ubicado en el
controlador 810 de la estación base, y se conecta con todos los
elementos selectores 816 en el controlador 810 de la estación
base.
Las realizaciones de la presente invención son
aplicables a otras arquitecturas de hardware, que puedan
soportar transmisiones de tasa de transmisión variable. Se puede
ampliar fácilmente la presente invención para abarcar transmisiones
de tasa de transmisión variable en el enlace de retorno. Por
ejemplo, en vez de determinar la tasa de recepción de datos en la
estación base 820 en base a una señal de DRC de las estaciones
remotas, la estación base 820 mide la intensidad de la señal
recibida de las estaciones remotas y estima el ruido medioambiental
para determinar una tasa de recepción de datos de la estación
remota. Entonces, la estación base 820 transmite a cada estación
remota asociada la tasa de transmisión a la que se deben transmitir
los datos en el enlace de retorno desde la estación remota.
Entonces, la estación base 820 puede planificar transmisiones en el
enlace de retorno en base a las distintas tasas de transmisión de
datos en el enlace de retorno de una forma similar a la descrita en
el presente documento para el enlace
directo.
directo.
Además, una estación base 820 de la realización
expuesta anteriormente transmite a una, o a unas seleccionadas, de
las estaciones remotas, con exclusión de las estaciones remotas
restantes asociadas con la estación base 820, utilizando un modelo
de acceso múltiple por división en código, CDMA. En cualquier
momento en particular, la estación base 820 transmite a la estación
remota seleccionada, o a las seleccionadas, utilizando un código,
que está asignado, a la o las estaciones base 820 receptoras. Sin
embargo, la presente invención también es aplicable a otros
sistemas que emplean distintos procedimientos de acceso múltiple por
división en el tiempo, TDMA, para proporcionar datos a una estación
o estaciones base 820 seleccionadas, con exclusión de las otras
estaciones base 820, para distribuir de forma óptima los recursos de
transmisión.
El planificador 812 del canal planifica las
transmisiones de tasa de transmisión variable en el enlace directo.
El planificador 812 recibe el tamaño de cola, que es indicativo de
la cantidad de datos que se van a transmitir a una estación remota,
y mensajes de las estaciones remotas. Preferentemente, el
planificador 812 del canal planifica transmisiones de datos para
conseguir el objetivo del sistema de una máxima transferencia de
datos mientras que cumplen una restricción de equidad.
Como se muestra en la Fig. 1, las estaciones
remotas están dispersas por todo el sistema de comunicaciones y
pueden estar en comunicación con ninguna o una estación base en el
enlace directo. En la realización ejemplar, el planificador 812 del
canal coordina las transmisiones de datos del enlace directo en el
sistema completo de comunicaciones. Se describen en detalle un
procedimiento y un aparato de planificación para una transmisión de
datos a tasa elevada de transmisión en la solicitud de patente U.S.
con nº de serie 08/798.951, titulada "Method and Apparatus for
Forward Link Rate Scheduling", presentada el 11 de febrero de
1997, transferida al cesionario de la presente invención e
incorporada expresamente en el presente documento por
referencia.
Conforme a una realización, el planificador 812
del canal está implementado en un sistema informático, que incluye
un procesador, memoria de acceso aleatorio, RAM, y una memoria del
programa para almacenar instrucciones que deben ser ejecutadas por
el procesador (no mostrado). El procesador, la RAM y la memoria del
programa pueden estar dedicados a las funciones del planificador
812 del canal. En otras realizaciones, el procesador, la RAM y la
memoria del programa pueden ser parte de un recurso compartido de
cómputo para llevar a cabo funciones adicionales en el controlador
810 de la estación base. En la realización ejemplar, se aplica un
planificador generalizado al sistema 800 ilustrado en la Fig. 7 y
se detalla a continuación en el presente documento. Se exponen
aquellos módulos en el BSC 810 y en la BS 820 utilizados para
implementar una función de prioridad para planificar transmisiones
de datos después de establecer los detalles del planificador
generalizado.
Dada la demanda creciente de aplicaciones
inalámbricas de datos, la demanda de sistemas inalámbricos muy
eficaces de comunicaciones de datos ha crecido significativamente.
El estándar IS-95 es capaz de transmitir datos de
tráfico y datos de voz por los enlaces directo y de retorno.
Conforme al estándar IS-95, se separan los datos de
tráfico o los datos de voz en tramas codificadas de canal que tienen
una anchura de 20 milisegundos con tasas de transmisión de datos de
hasta 14,4 Kbps. En un sistema IS-95, cada estación
abonada está asignada al menos uno de un número limitado de canales
ortogonales de enlace directo. Mientras está en curso la
comunicación entre una estación base y una estación abonada, el
canal de enlace directo permanece asignado a la estación abonada.
Cuando se proporcionan servicios de datos en un sistema
IS-95, un canal de enlace directo permanece
asignado a una estación abonada incluso durante momentos en los que
no hay datos de enlace directo para enviar a la estación
abonada.
Una diferencia significativa entre los servicios
de voz y los servicios de datos es el hecho de que los primeros
imponen requerimientos estrictos y fijos de retraso. Normalmente, el
retraso unidireccional total de tramas de voz está especificado
para que sea menor de 100 milisegundos. En cambio, el retraso de
datos puede ser un parámetro variable utilizado para optimizar la
eficacia del sistema de comunicaciones de datos.
Otra diferencia significativa entre los
servicios de voz y los servicios de datos es que los primeros
requieren un grado de servicio (GOS) fijo y común para todos los
usuarios. Normalmente, para los sistemas digitales que proporcionan
servicios de voz, esto se traduce en una tasa de transmisión de
transmisión fija e igual para todos los usuarios y un valor máximo
tolerable para las tasas de error de las tramas de voz. En cambio,
para servicios de datos, el GOS puede ser distinto de usuario en
usuario y puede ser un parámetro optimizado para aumentar la
eficacia global del sistema de comunicaciones de datos. Normalmente,
el GOS de un sistema de comunicaciones de datos está definido como
el retraso total en el que se incurre en la transferencia de una
cantidad predeterminada de datos, denominado más adelante paquete de
datos.
Aún otra diferencia significativa entre los
servicios de voz y los servicios de datos es que los primeros
requieren un enlace fiable de comunicaciones que, en el sistema
ejemplar de comunicaciones de CDMA, está proporcionado por una
transferencia transparente. La transferencia transparente tiene como
resultado transmisiones redundantes de dos o más estaciones base
para mejorar la fiabilidad. Sin embargo, no se requiere esta
fiabilidad adicional para la transmisión de datos debido a que los
paquetes de datos recibidos con errores pueden ser retransmitidos.
Para los servicios de datos, la potencia de transmisión utilizada
para soportar una transferencia transparente puede ser utilizada de
forma más eficaz para transmitir datos adicionales.
El retraso de la transmisión requerido para
transferir un paquete de datos y la tasa media de transmisión de
transferencia son dos atributos utilizados para definir la calidad y
la eficacia de un sistema de comunicaciones de datos. El retraso de
la transmisión no tiene el mismo impacto sobre la comunicación de
datos que el que tiene sobre la comunicación de voz, pero es una
métrica importante para medir la calidad del sistema de
comunicaciones de datos. La tasa media de transmisión de
transferencia es una medida de la eficacia de la capacidad de
transmisión de datos del sistema de comunicaciones. Existe la
necesidad en la técnica de sistemas de comunicaciones que
proporcionen una transferencia de datos mejorada mientras que
proporcionen simultáneamente un GOS que sea apropiado para los tipos
de servicio que se estén proporcionando por un canal
inalámbrico.
La necesidad de un planificador generalizado
está basada en los requerimientos y en los objetivos de la
transmisión de datos en un sistema inalámbrico. Para las
transmisiones de datos, el rendimiento está definido en términos de
los retrasos en los que se incurre en la transmisión de los paquetes
de datos más que en términos de bits o bytes individuales. Un
paquete de datos, como un protocolo de internet, IP, un datagrama,
es una unidad indivisible como, en la mayoría de casos, la
recepción de únicamente una porción de un paquete no contiene
suficiente información para que el usuario decodifique y utilice el
paquete completo, es decir, el paquete es inútil para el usuario
final. El usuario final recibe el paquete de datos, lleva a cabo una
comprobación de redundancia cíclica, CRC, en el paquete de datos, y
procesa los datos. Por lo tanto, el usuario está más preocupado con
el momento de llegada del último bit de un paquete y no está
preocupado por el retraso de los bits individuales en el paquete de
datos. Esto permite una flexibilidad considerable en los repartos de
tasa de transmisión a distintos usuarios en escalas de tiempo
menores que el tiempo de transmisión de un paquete de datos.
Además, en una conexión de tipo protocolo de control de transmisión,
TCP, es aceptable algo de variación de los retrasos de los paquetes
siempre que la variación no sea tan impredecible que provoque
retransmisiones de TCP sin necesidad.
Otra característica del canal inalámbrico es la
variabilidad del propio canal. En un sistema de tipo HDR, esta
variabilidad tiene como resultado variaciones de la tasa de
transmisión solicitada durante un periodo de tiempo. Para maximizar
el uso del canal, el planificador está diseñado para servir a
usuarios de tasa elevada de transmisión, es decir, usuarios que
solicitan las tasas de transmisión más elevadas de datos. Esto
significa que ocasionalmente, los usuarios pueden no estar servidos
durante periodos de tiempo cuando sus tasas de transmisión
solicitadas son menores. Se maximizará el rendimiento total cuando
el planificador no sirve a usuarios de tasa baja de transmisión
durante periodos prolongados de tiempo. Sin embargo, idealmente el
planificador equilibra esto contra el deseo de que los retrasos de
paquetes y las variaciones de los retrasos sean relativamente
constantes como se ha explicado anterior-
mente.
mente.
Otro aspecto considera la equidad para los
múltiples usuarios en un sistema. Para conseguir un procedimiento
de planificación equitativa, el planificador distribuye idealmente
el rendimiento total entre distintos usuarios. Los distintos
sistemas utilizan las distintas bases de equidad (o de falta de
equidad permisible) para afectar las necesidades y los deseos de
los sistemas individuales. El concepto de equidad es un concepto
clave en muchos algoritmos de planificación. La equidad proporciona
distintas cantidades de flexibilidad al servir a distintos usuarios
y, por lo tanto, tiene un impacto en el rendimiento total de un
sector.
Conforme a una realización, un procedimiento y
un aparato para planificar transmisiones en un sistema de
comunicaciones con aplicación a múltiples clases de usuarios
incorporan un planificador generalizado. El planificador
generalizado acomoda una variedad de distintas prioridades de
planificación. Las distintas clases de usuarios, teniendo cada una
requerimientos específicos de transmisión, están servidas por un
planificador generalizado, que mantiene un rendimiento elevado en
todos los usuarios.
En una realización ejemplar, el funcionamiento
de un planificador generalizado implementa una función de prioridad
de una métrica de la condición del canal y un criterio de equidad,
en el que la función de prioridad está definida como:
en la que A_{i}(t)
se denomina métrica de la condición del canal y
U_{i}(t) se denomina métrica de equidad del
usuario. La función A_{i}(t) especifica la
conveniencia de servir al usuario i en el instante t
en base a una condición actual del canal. La función
U_{i}(t) especifica la conveniencia de servir al
usuario i en el instante t en base al historial de
servicio recibido. La función de prioridad f() combina las
dos métricas de conveniencia, A_{i}(t) y
U_{i}(t), para determinar el nivel de prioridad para
cada
usuario.
Con referencia a la Fig. 9A, en una realización
ejemplar, cada uno de los múltiples usuarios tiene un criterio
deseado para recibir transmisiones de una misma estación base. La
escala utilizada para medir los criterios se denomina en el
presente documento como el Parámetro de prioridad de entrega (DPP),
en el que el DPP refleja la prioridad deseada de cada usuario. Por
ejemplo, un primer usuario puede desear recibir transmisiones para
una asignación especificada de tiempo, mientras que un segundo
usuario puede desear recibir transmisiones de un rendimiento
especificado. Aún un tercer usuario puede desear recibir
transmisiones que tengan un retraso especificado. El DPP del primer
usuario refleja una escala de tiempo; el DPP del segundo usuario
refleja una escala de bits por segundo (bps), mientras que el DPP
del tercer usuario refleja una escala de tiempo de retraso. El DPP
de cada usuario identifica el valor específico de los criterios
deseados para recibir transmisiones.
Los DPP de los múltiples usuarios están
correlacionados en una escala común. La escala común es una
representación proporcional sin unidades del intervalo de valores
en un DPP. Como se ilustra en la Fig. 9A, cada uno de los DPP puede
tener un distinto intervalo de valores, en el que cada uno de los
intervalos de DPP está correlacionado en una escala común. La
correlación del valor real de un usuario específico en un intervalo
de DPP se denomina en el presente documento como el Parámetro
correlacionado de prioridad (MPP).
La Fig. 9B ilustra un primer escenario de
correlación de DPP a MPP, en el que hay etiquetados tres tipos
distintos de DPP A, B y C. El eje horizontal representa los
intervalos de DPP para cada uno de los tres tipos. El eje vertical
representa los intervalos de valores de MPP. En aras de la
comprensión, en la Fig. 9B el tipo A de DPP representa un parámetro
de rendimiento medido en bits por segundo; el tipo B de DPP
representa un parámetro de proporción de tiempo medido como una
relación sin unidades de tiempo asignadas a un usuario como una
proporción del tiempo total asignado a todos los usuarios; y el
tipo C de DPP representa una proporción de retraso de tiempo medida
como una relación sin unidades. Además, las realizaciones
alternativas pueden implementar cualquier tipo de DPP específico a
un sistema dado; las realizaciones alternativas pueden incluir
unidades reales de tiempo en vez de valores proporcionales
descritos en los ejemplos en el presente documento. El intervalo de
valores para un DPP dado está proporcionado durante un intervalo
predeterminado. Por ejemplo, el intervalo de valores para el tipo A
de DPP es desde 0 bps hasta un valor máximo soportado por el
sistema. De forma similar, el intervalo de valores para el tipo B
de DPP es desde 0, en el que el usuario no recibe transmisiones,
hasta un máximo predeterminado, en el que el usuario recibe todo el
tiempo de transmisión. El intervalo de valor es para el tipo C de
DPP que es desde ningún retraso hasta un retraso máximo.
El tipo A es una función creciente, en la que
MPP = 1 se corresponde con un valor máximo y MPP = 0 se corresponde
con un valor mínimo. El tipo B también es una función creciente, en
la que MPP = 1 se corresponde con un valor máximo y MPP = 0 se
corresponde con un valor mínimo. Obsérvese que el tipo C es una
función decreciente, en la que MPP = 1 se corresponde a ningún
retraso y MPP = 0 se corresponde con un retraso máximo. El intervalo
de MPP refleja los valores mínimo a máximo de los DPP. En otras
palabras, el intervalo de MPP unifica los intervalos de DPP. Se
pueden incorporar correlaciones alternativas para proporcionar una
base común de evaluación para los diversos DPP. Continuando con la
Fig. 9B, se selecciona un punto de trabajo en el intervalo de MPP
de 1 a 0. El punto de trabajo refleja los recursos disponibles para
satisfacer cada uno de los usuarios como se refleja en los
intervalos de DPP. El punto de trabajo define el mismo valor de cada
DPP en el intervalo proporcionado. Por ejemplo, el punto de trabajo
define un valor de d3 para el tipo A, un valor de d2 para el tipo B
y un valor de d1 para el tipo C. Estos serán los puntos de trabajo
para los usuarios individuales que tengan estos DPP. Los valores
d1, d2, d3 son valores específicos en cada uno de los intervalos
que son interpretados teniendo en cuenta las unidades del DPP
correspondiente. El valor d1 está interpretado en bps; el valor d2
está interpretado como una proporción de tiempo; y el valor d3 está
interpretado como una proporción de retraso.
La Fig. 9C ilustra la misma correlación de DPP a
MPP, en la que se selecciona un distinto punto de trabajo. Los DPP
de tipo B y de tipo C tienen como resultado un valor común d4 y el
tipo A tiene como resultado un valor diferenciado d5. La Fig. 9D
ilustra una correlación alternativa de DPP a MPP. Aquí, la función
resultante es una función decreciente, sin embargo, la función no
es lineal. El punto de trabajo define un valor d6 de DPP.
La Fig. 10 ilustra un diagrama de flujo de un
procedimiento 1200 de planificador generalizado conforme a una
realización. En la etapa 1202, el planificador generalizado recibe
información de tipo DPP de cada uno de los N usuarios. La
información de tipo DPP proporciona al planificador generalizado
información para determinar un punto de trabajo entre los N
usuarios. En el diamante 1204 de decisión, el planificador
generalizado determina si todos los valores de DPP son iguales para
todos los pares de usuarios, es decir, el valor absoluto sin
considerar las unidades. Si todos los pares de DPP tienen valores
idénticos, el procedimiento prosigue a la etapa 1212 para aplicar
el planificador generalizado definido por la anterior Ecu. (1). Si
los valores de DPP no son iguales el procedimiento prosigue a la
etapa 1206 para correlacionar cada intervalo de DPP en un intervalo
correspondiente de MPP, como se ilustra en las Figuras 9A - 9D. En
la etapa 1208, el planificador generalizado determina un punto de
trabajo soportado por los recursos disponibles para cada uno de los
usuarios. En la etapa 1210 el procedimiento aplica el punto de
trabajo a cada uno de los usuarios determinando el valor exacto de
DPP para un funcionamiento continuado. Entonces, el procedimiento
prosigue a la etapa 1212 para aplicar el algoritmo de planificación
generalizada definido por la anterior Ecu. (1). De esta forma, el
planificador generalizado aplica un punto de trabajo común de MPP a
cada usuario sin consideración de los DPP individuales. Una vez
está seleccionado el punto de trabajo de MPP, el planificador
generalizado extrapola de nuevo al valor exacto de DPP en cada
intervalo de DPP. Por lo tanto, los usuarios pueden solicitar un
distinto parámetro de prioridad, en el que el planificador
generalizado aplica una escala común a la planificación.
Conforme a una realización ejemplar, un
planificador generalizado sirve al usuario con la función de
prioridad más elevada f(A_{i}(t),
U_{i}(t)) en una clase o tipo dado de usuario. En la
realización ejemplar, el valor tomado por la función de prioridad
f(A_{i}(t), U_{i}(t)) aumenta según
aumenta y disminuye la función de la condición del canal
A_{i}(t) según aumenta la función de equidad
U_{i}(t). Las funciones A_{i}(t) y
U_{i}(t) se determinan en consecuencia. Además, la
función de prioridad f() es una función de al menos un
periodo de tiempo durante el cual se mide la métrica de la condición
del canal y la métrica de equidad del usuario. En una realización
alternativa, la función de prioridad f() puede ser una
función dependiente del tiempo por usuario. Sin embargo, en aras de
la simplicidad, lo mejor es quedarse con una función de combinación
que es común a todos los usuarios y modificar la métrica de equidad
del usuario para reflejar los requerimientos del usuario. Además,
en aras de la claridad de la exposición, considérese la función de
prioridad como una operación de división.
La métrica de la condición del canal aprovecha
las variaciones en la condición del canal. Como se expone a
continuación, esta métrica puede estar definida como DRC,
DRC/DRCmed, DRC-DRCmed, o un valor constante.
Para maximizar las ganancias de la diversidad de múltiples
usuarios, la métrica de calidad del canal seleccionado debería
tener valores más elevados cuando la condición del canal es mejor
con respecto a la condición media para ese usuario. En aras de la
claridad de la exposición, la realización ejemplar considera
DRC/DRCmed como la métrica de la condición del canal. De
importancia particular es la definición de DRCmed. La media
se debería llevar a cabo con una constante de tiempo, Tc, de
la condición del canal. De esta forma, se espera que la métrica de
la condición del canal cambie con el DRC durante una escala de
tiempo menor que Tc. Los cambios en el valor de DRC que
tienen lugar durante escalas de tiempo mayores que Tc se
consideran de largo plazo, y afectan tanto al numerador como al
denominador de la métrica de la condición del canal por igual y así
se anulan entre sí. El valor de Tc se selecciona al observar
la dinámica del canal. Si la dinámica del canal es tal que los
valores de DRC cambian significativamente con escalas de tiempo de
longitud, digamos, T1, entonces la constante de tiempo
Tc debería ser mayor que T1. Obsérvese que la métrica
de la condición del canal debería utilizar la constante de tiempo
más grande que sea permitida por los requerimientos del usuario.
Conforme a la realización ejemplar, la métrica
de equidad se mantiene constante de forma efectiva por clase de
usuario. Dada la métrica de la condición del canal seleccionada, y
la tendencia de que la métrica de la condición del canal oscile en
torno a 1, el planificador tenderá a servir a un usuario que tenga
un valor bajo de métrica de equidad de usuario y no tenderá a
servir al usuario que tenga un valor elevado de métrica de equidad
del usuario. De esta forma, el planificador generalizado es similar
a un algoritmo que mantiene constante la métrica de equidad del
usuario mientras que aprovecha la diversidad de múltiples usuarios.
Para determinar una métrica de equidad del usuario de forma que el
estado más deseado de cada usuario lleva al mismo valor numérico de
la métrica de equidad del usuario, permite al sistema servir a
usuarios con muchos tipos distintos de requerimientos. Además, la
pendiente en torno al punto deseado de trabajo determinará cómo se
distribuye un exceso de capacidad o un déficit de capacidad entre
distintos usuarios. La percepción clave en la planificación para
distintos usuarios es mantener la métrica de equidad del usuario a
un valor constante mientras que aprovecha la diversidad de
múltiples usuarios.
En un sistema que clasifica a los usuarios
conforme al servicio, se sirven distintas clases de usuarios
conforme a una prioridad u otro modelo, tal como en forma de
asignación cíclica. Considérese en primer lugar un único tipo o
clase de usuario. La realización ejemplar utiliza la
f(A_{i}(t), U_{i}(t)) más elevada,
sin embargo, las realizaciones alternativas pueden utilizar una
función de valor más bajo y/o de tipo alternativo. La determinación
de una definición apropiada de f(), A_{i}(t) y
U_{i}(t) determina la efectividad de la
planificación.
La presente invención es aplicable a una
variedad de algoritmos y de priorizaciones de planificación, y no
está limitada a los descritos en el presente documento. En aras de
la claridad, se expondrán varios algoritmos de planificación para
proporcionar ejemplos de un planificador generalizado y diversas
implementaciones.
Las realizaciones de la presente invención están
dirigidas a un sistema y un aparato para distribuir recursos entre
una pluralidad de abonados a una red de comunicaciones que está
servida por un único nodo de comunicaciones. A intervalos
individuales diferenciados de transmisión, o "intervalos de
servicio", los abonados individuales utilizan un recurso finito
del nodo de comunicaciones con exclusión de todos los demás
abonados. Los abonados individuales están seleccionados para
utilizar el recurso finito en base a un peso o una puntuación
asociados con los abonados individuales. Preferentemente, los
cambios en un peso asociado con un abonado individual están basados
en una tasa de transmisión instantánea a la que el abonado
individual es capaz de consumir el recurso finito.
En una realización, el AT 126 cubre el valor de
DRC con una cobertura de DRC. La cobertura de DRC es una
codificación aplicada para identificar el sector del que se va a
transmitir datos. En una realización, la cobertura de DRC es un
código Walsh aplicado al valor de DRC, en el que un código único se
corresponde con cada sector en el conjunto activo del AT 126. El
conjunto activo, AS, consiste en aquellos sectores, con los que el
AT 126 está transmitiendo y recibiendo información actualmente. El
valor de DRC y la cobertura de DRC proporcionan la solicitud
completa de datos, dado que el valor de DRC especifica una tasa de
transmisión de datos y la cobertura de DRC identifica un sector de
transmisión. Las realizaciones alternativas pueden utilizar
coberturas alternativas o un procedimiento para identificar un
sector de transmisión. Aún otras realizaciones pueden incluir la
identificación del sector en el valor de DRC.
Un ejemplo de un planificador que se puede
implementar utilizando la estructura del planificador generalizado
es un planificador de tiempo idéntico que mejora el rendimiento del
sistema al aprovechar la diversidad de múltiples usuarios. La
métrica de la condición del canal para este planificador es el
DRC/DRCmed descrito anteriormente. Más específicamente, en
cualquier momento t, el planificador computa la métrica de la
condición del canal A_{i}(t) para cada usuario
i. A_{i}(t) =
DRCi(t)/DRCmedi(t) en la que DRCi(t)
es la señal de DRC recibida que indica la condición del canal en el
momento t, del usuario i, y se da
DRCmedi(t) mediante la siguiente ecuación:
en la que ta es la constante de
tiempo para hacer la
media.
\vskip1.000000\baselineskip
La métrica del requerimiento del usuario
(U_{i}(t)) se da como fraci(t), en la
que fraci(t) está definida utilizando la siguiente
ecuación:
El Servido I(t-1)
es 1 si el usuario i es servido durante el intervalo
t-1 y es 0 si el usuario no es servido
durante el intervalo t-1. Obsérvese que
fraci(t) es la fracción media del tiempo empleado
sirviendo al usuario i, en la que se lleva a cabo la media en base
a la ecuación (2).
Entonces, el planificador computa
A_{i}(t)/U_{i}(t) para cada usuario en cada
intervalo de tiempo t y entre aquellos usuarios que tienen datos
para enviar, sirve a uno que tiene el mayor
A_{i}(t)/U_{i}(t).
Otro ejemplo de un planificador que puede ser
implementado utilizando la estructura del planificador generalizado
es un planificador de tiempo idéntico que mejora el rendimiento del
sistema al aprovechar la diversidad de múltiples usuarios, pero
también proporciona dos distintas calidades de servicio a dos clases
distintas de usuarios. Una clase, digamos, la clase A, de usuarios
es sensible a retrasos de paquetes y, por lo tanto, el planificador
les sirve con menos variación cíclica que a otra clase, digamos, la
clase B. La métrica de la condición del canal para este
planificador es DRC/DRCmed descrito anteriormente. Más
específicamente, en cualquier momento t, el planificador
computa la métrica de la condición del canal
A_{i}(t) para cada usuario i, como:
\vskip1.000000\baselineskip
en la que DRCi(t) es
la señal de DRC recibida que indica la condición del canal en el
momento t, del usuario i, y DRCmedi(t)
es dada por la siguiente
ecuación:
en la que ta es la constante de
tiempo para hacer la
media.
\vskip1.000000\baselineskip
La métrica del requerimiento del usuario
U_{i}(t) para los usuarios en la clase A es
fracia(t), en la que fracia(t) está
definida utilizando la siguiente ecuación:
en la que
Servidoia(t-I) es 1 si se sirve al
usuario i de la clase A durante el intervalo
t-1 y es 0 si no se sirve al usuario durante
el intervalo t-1. Obsérvese que
fracia(t) es la fracción media del tiempo empleado
sirviendo al usuario i, en la que la media se lleva a cabo en
base a la Ecu.
(5).
\vskip1.000000\baselineskip
La métrica del requerimiento del usuario
(U_{i}(t)) para usuarios en la clase B es
fracib(t), en la que fracib(t) está
definida utilizando la siguiente ecuación:
en la que
Servidoib(t-1) es 1 si se sirve al
usuario i de la clase B durante el intervalo
t-1 y es 0 si no se sirve al usuario durante
el intervalo t-1. Obsérvese que
fracib(t) es la fracción media de tiempo empleado
sirviendo al usuario i, en la que la media se lleva a cabo en
base a la ecuación (5). El planificador computa
A_{i}(t)/U_{i}(t) para cada usuario en cada
intervalo de tiempo t y entre aquellos usuarios que tienen datos
que enviar, sirve al que tiene el mayor
A_{i}(t)/U_{i}(t).
En este caso tua < tub, lo que indica
que el U_{i}(t) de usuarios en la clase A disminuye
más rápido que el U_{i}(t) de usuarios en la clase
B. Como resultado, los usuarios en la clase A obtienen un servicio
con más frecuencia que los usuarios en la clase B; sin embargo, cada
vez que los usuarios en la clase A obtienen un servicio, es durante
una cantidad más breve de tiempo. En conjunto, el planificador pasa
una cantidad idéntica de tiempo sirviendo a cada usuario.
Otro ejemplo de un planificador que puede
implementarse utilizando la estructura del planificador generalizado
es el planificador proporcional equitativo que mejora el
rendimiento del sistema al aprovechar la diversidad de múltiples
usuarios. La métrica de la condición del canal para este
planificador es DRC/DRCmed descrito anteriormente. Más
específicamente, en cualquier momento t, el planificador
computa la métrica de la condición del canal
A_{i}(t) para cada usuario como:
en la que DRCi(t) es
la señal de DRC recibida que indica la condición del canal en el
momento t, del usuario i, y DRCmedi(t)
es dada por medio de la siguiente
ecuación:
en la que ta es la constante de
tiempo para hacer la media. La métrica del requerimiento del usuario
(U_{i}(t)) se da como
TasaServidamedi(t)/DRCmedi(t), en la que
TasaServidamedi(t) está definida utilizando las siguientes
ecuaciones:
en la que
Tasa_Servidai(t-1) es la tasa de
transmisión a la que se sirve al usuario i durante el
intervalo t-1 y es 0 si no se sirve al
usuario durante el intervalo t-1. Obsérvese
que la Tasa_Servidai(t) es la tasa media de
transmisión de datos utilizada para servir al usuario i en la
que la media se lleva a cabo en base a la Ecu.
(9).
Ahora, el planificador computa
A_{i}(t)/U_{i}(t) para cada usuario en cada
intervalo de tiempo t y, entre los usuarios con datos pendientes
para enviar, sirve al usuario que tiene la mayor
A_{i}(t)/U_{i}(t).
Aún otro ejemplo de un planificador que puede
implementarse utilizando el procedimiento del planificador
generalizado es el planificador de grado de servicio. El principio
del planificador de grado de servicio es mantener una relación de
tasa de transmisión de bits entre cualesquiera dos usuarios dentro
de un valor predeterminado G. El planificador de grado de servicio
mantiene el requerimiento de relación de tasa de transmisión de bit
durante un periodo dado de tiempo. Este planificador mejora el
rendimiento del sistema al aprovechar la diversidad de múltiples
usuarios durante un breve intervalo de tiempo. La métrica de la
condición del canal para este planificador es DRC/DRCmed
descrito anteriormente. Más específicamente, en cualquier momento
t, el planificador computa la métrica de la condición del
canal A_{i}(t) para cada usuario i. A_{i}(t) =
DRCi(t)/DRCmedi(t) en la que
DRCi(t) es la señal de DRC recibida que indica la
condición del canal en el momento t, del usuario i, y se da
DRCmedi(t) por medio de la siguiente ecuación:
en la que ta es la constante de
tiempo para hacer la
media.
La métrica del requerimiento del usuario
(U_{i}(t)) se computa de la siguiente manera. En
cada intervalo de tiempo, se almacena una medida del rendimiento
total del sistema, es decir, la suma del rendimiento de todos los
usuarios servidos por la estación base, y se denomina Rtotal.
Una forma posible de hacer un seguimiento de Rtotal es al
llevar a cabo el siguiente cómputo en cada intervalo de tiempo
t.
En el que
TasaServidaSistema(t-1) es la tasa de
transmisión a la que el sistema sirve a cualquiera de sus usuarios
en el instante t-1 y es 0 si no se sirve a
ningún usuario en el instante t-1, en el que
ttotal es una constante de tiempo escogida de forma
apropiada.
Además, se mantiene un peso W para cada
usuario. Cuando se envía un paquete de datos que tiene una longitud
de B bytes a un usuario, y la tasa de transmisión de datos
del usuario era menor que el Rtotal en el momento en el que
se envío el paquete, se aumenta el peso W por B*G. Se
aumenta el peso W por B después de que se envía un
paquete de B byte al usuario y la tasa de transmisión de
datos del usuario era mayor o igual que Rtotal en el momento
en el que se envió el paquete. Dado que el peso W cambia con
el tiempo, se representa como W(t). Además, dado que
cada usuario tiene un peso distinto, utilizaremos un subíndice para
identificar al usuario al que pertenece. Por lo tanto, el peso del
usuario j en el instante t se indica mediante
Wi(t).
Además, existe un parámetro denominado collar.
El collar es un número especificado como un parámetro del
planificador y no cambia con el tiempo. Supongamos
Wmin(t) es el peso mínimo entre todos los usuarios en
el instante t. La métrica del requerimiento del usuario
U_{i}(t) está definida como 1 para todos los
usuarios con peso entre Wmin(t) y
Wmin(t)+Collar. En un caso, U_{i}(t)
está definida como una constante grande, digamos 1000, para todos
los usuarios.
A continuación, el planificador computa
A_{i}(t)/U_{i}(t) para cada usuario en cada
intervalo de tiempo t y, entre aquellos usuarios que tienen
datos pendientes para enviar, sirve al usuario que tiene la mayor
A_{i}(t)/U_{i}(t).
Como se ha indicado anteriormente, se puede
utilizar una variedad de algoritmos de planificación para planificar
transmisiones en un sistema que soporta transmisiones de datos,
como un sistema de HDR. Un procedimiento se denomina un algoritmo
de planificación de Grado de servicio, GOS. La Fig. 2 ilustra un
planificador de GOS aplicable al sistema 100 de la Fig. 1, en el
que cada estación móvil, MS, o usuario activo envía una solicitud
de tasa de transmisión de datos a una estación base, BS. El
planificador de GOS proporciona un procedimiento para seleccionar
usuarios para transmisiones de datos que mantiene una relación de
tasa de transmisión entre cualquier par de dos usuarios y satisface
así un criterio correspondiente de equidad. En otras palabras, el
criterio de equidad para el planificador de GOS garantiza que el
rendimiento de cada usuario se encuentra en proporción a cada uno
de los otros usuarios.
El procedimiento 200 del planificador se lleva a
cabo en la BS y considera un conjunto de usuarios activos, en el
que un usuario es un miembro del conjunto activo cuando hay datos
pendientes para una comunicación entre ese usuario y la BS. El
número total de usuarios activos se da como N, y el índice
i identifica miembros individuales del conjunto activo. Para
las transmisiones de datos, cada uno de los N usuarios en el
conjunto activo da instrucciones a la BS para transmitir datos a
una tasa de transmisión de datos deseada por el usuario. La
información de tasa de transmisión de datos se proporciona como un
mensaje de solicitud de tasa de transmisión de datos. En una
realización, la solicitud de tasa de transmisión de datos es un
mensaje de control de la tasa de transmisión de transferencia de
datos, DRC. El mensaje de solicitud de tasa de transmisión de datos
indica la calidad del enlace directo, FL.
Continuando con la Fig. 2, en la etapa 202 cada
uno de los N usuarios transmite un valor de DRC. En la etapa
204 la BS determina el rendimiento de cada uno de los N
usuarios en base al número transmitido de bits. La BS transmite a
cada uno de los N usuarios y por lo tanto tiene conocimiento
del número enviado de bits de transmisión a cada usuario durante un
periodo dado de tiempo. El rendimiento del usuario i se da
como Ti. Se utiliza un segundo índice j para identificar a
los usuarios para su comparación con el usuario i. En el diamante
206 de decisión la BS determina una relación del rendimiento desde
el usuario al usuario j para todos los usuarios en el
conjunto activo. Entonces, se compara la relación con un valor
proporcional de criterio de equidad, G:
Obsérvese que como se da en la Ecu. (13), el
rendimiento aumenta según aumenta G. El aumento del rendimiento es a
costa de la equidad, dado que valores mayores de G permiten mayores
diferencias en el rendimiento de distintos usuarios. La equidad en
este sentido hace referencia al número real transmitido de bits a
un usuario dado. Si la relación de la Ecu. (13) no satisface la
ecuación para ninguna combinación de usuarios i y j,
en la etapa 210 la BS determina un planificador para conseguir o
conseguir aproximadamente la relación de la Ecu. (13). En este
caso, la BS aumentará normalmente las transmisiones a los usuarios
que tienen valores bajos de rendimiento. De esta forma, se reduce
la relación entre el o los usuarios que tienen el menor rendimiento
y el o los usuarios que tienen el mayor rendimiento. Si se satisface
la Ecu. (13) en el diamante 206 de decisión, la BS determina una
planificación para mantener las relaciones de rendimiento
aproximadamente por debajo o iguales a G en la etapa 208. La
planificación se aplica en la etapa 212 y el procedimiento vuelve a
la etapa 202 para recibir el siguiente conjunto de mensajes de
solicitud de tasa de transmisión de datos, por ejemplo de DRC.
En la Fig. 3 se ilustra otro algoritmo de
planificación que es aplicable al sistema 100. El procedimiento 250
de planificación inicializa los pesos para cada usuario en la etapa
252. Un peso es un indicador de prioridad en el que un mayor peso
significa la importancia de la transmisión de un usuario. Las
realizaciones alternativas pueden implementar un significado
distinto a los pesos. El peso puede estar determinado por una
variedad de factores, incluyendo, pero no limitado a, un plan de
servicio seleccionado por el usuario. En la etapa 254 la BS
selecciona el usuario que tiene el peso mínimo. La BS computa un
valor de umbral de tasa de transmisión Rth en la etapa 256 y
compara el Rth con la tasa de transmisión del usuario seleccionado
en el diamante 258 de decisión. La BS computa el umbral de tasa de
transmisión como una media de todas las tasas de transmisión
instantáneas asociadas con los usuarios que tienen datos. Las tasas
de transmisión instantáneas asociadas con los usuarios, que no
incluyen datos, están eliminadas preferentemente para este cálculo.
La BS compara el umbral de tasa de transmisión Rth con la tasa de
transmisión del usuario seleccionado y si la tasa de transmisión
del usuario supera el umbral Rth, en la etapa 260 la BS aumenta el
peso asociado con este usuario en un valor menor que es
preferentemente un número que representa la cantidad de datos que
van a ser transmitidos durante el subsiguiente intervalo de
servicio en unidades como bits, bytes o megabytes. Si la tasa de
transmisión del usuario no supera el umbral Rth, la etapa 262
aumenta el peso del usuario en un valor mayor que es preferentemente
un múltiplo de "K" de la cantidad de datos que se van a
transmitir durante el subsiguiente intervalo de servicio como una
cantidad de número de bits, bytes o megabytes.
Preferentemente, la selección de K está basada
en un criterio de equidad que favorece la distribución de los
intervalos de servicio a las estaciones o usuarios remotos que
tienen la capacidad de recibir datos a tasas más elevadas. El
diseñador del sistema selecciona el tamaño de K en base a la medida
con la que las estaciones remotas que reciben datos a mayores tasas
deben ser favorecidas con respecto a las estaciones remotas que
reciben a menor tasa. Cuanto mayor sea el valor de K, de forma más
eficaz se utilizará el enlace directo de la BS. Sin embargo, esta
eficacia se produce a costa de privar a los abonados del usuario que
recibe a menor tasa de los recursos de transmisión del enlace
directo. Por lo tanto, el diseñador del sistema selecciona el valor
de K de forma que equilibra los dos objetivos contrapuestos de 1)
mejorar la eficacia global del enlace directo y 2) evitar la
privación aguda de los usuarios que reciben a menor tasa. Los
usuarios seleccionados que tienen una mayor tasa de transmisión
instantánea asociada de datos (es decir, que supera el umbral Rth)
tenderán a tener el peso asociado aumentado solo una pequeña
cantidad, mientras que los usuarios seleccionados que tienen una
menor tasa de transmisión de datos (es decir, que no supera el
umbral Rth) tendrán aumentado el peso asociado una cantidad
significativamente mayor. El procedimiento 250 de la Fig. 3 tiende a
favorecer en el servicio a usuarios que reciben datos a tasas
relativamente más rápidas con respecto a las estaciones remotas que
reciben datos a tasas más bajas de datos. Esta tendencia mejora la
eficacia del rendimiento de la BS a transmitir datos en el enlace
directo; sin embargo, dado que los pesos asociados con las colas
seleccionadas a menudo asociadas con los usuarios que tienen las
mayores tasas de recepción de datos (es decir, superando el umbral
Rth) continúan aumentando, estos pesos se acercan finalmente a los
pesos de las colas asociadas con las colas seleccionadas menos
habitualmente asociadas con los usuarios que tienen las tasas más
bajas de recepción de datos (es decir, que no superan el umbral).
El procedimiento de selección comenzará entonces a favorecer a los
usuarios que reciben a menor tasa dado que los pesos de los usuarios
que reciben a mayor tasa comienzan a superar los pesos de los
usuarios que reciben a menor tasa. Esto impone una restricción de
equidad en el procedimiento de selección al evitar que los usuarios
que reciben a mayor tasa dominen los recursos de transmisión del
enlace directo de la estación base con exclusión de los usuarios que
reciben a menor tasa.
Aún otro procedimiento de planificación recibe
la denominación de planificador proporcional equitativo, que tiene
un criterio de equidad que busca igualar el tiempo de transmisión
para todos los usuarios en el conjunto activo. Conforme a un
procedimiento de planificación proporcional equitativo la BS hace un
seguimiento de un parámetro asociado con cada usuario i como
una función del tiempo, como la tasa de transmisión de datos,
R_{i}(t). La BS recibe la información de DRC de cada
usuario en el conjunto activo y calcula la relación de:
para cada usuario en el conjunto
activo. La relación compara de forma eficaz una condición actual del
canal con el pasado reciente. Para un usuario dado, si el DRC es
elevado mientras que el parámetro R es bajo, se considera al
usuario un buen candidato para la transmisión. El valor reducido de
R indica que el usuario no ha sido receptor de transmisiones de
datos desde la estación base en el pasado reciente. El DRC elevado
indica que el usuario ha detectado una buena condición del canal.
Conforme a una realización, el cálculo del parámetro R del usuario
se da
como:
en el que D representa la tasa de
datos recibida durante un intervalo predeterminado de tiempo
t, y T_{c} representa el intervalo reciente
considerado. Las tasas de transmisión recientes de datos están
ponderadas con más peso para reflejar la condición real de cada
usuario.
La Fig. 4A ilustra una combinación de
procedimientos descritos anteriormente, en los que se aplica un
umbral de tasa de transmisión de datos a valores instantáneos en un
periodo predeterminado de tiempo, y se aplica un criterio de GOS
durante un intervalo definido por el periodo predeterminado de
tiempo. El procedimiento 400 inicializa primero un contador de
tiempo en la etapa 402 para hacer un seguimiento del periodo de
tiempo de GOS. Si no ha expirado el contador de tiempo en la etapa
404, es decir, se encuentra aún en el periodo de tiempo de GOS, el
procedimiento prosigue a la etapa 420 de la Fig. 4B para determinar
una función de prioridad para cada usuario. En la realización
ejemplar, la función de prioridad es la tasa de transmisión de datos
del usuario, R_{i}(t). En la etapa 422 la BS selecciona un
ganador conforme a la función de prioridad y transmite datos en la
etapa 424. Si sigue habiendo datos pendientes en la etapa 426 el
procedimiento vuelve a la etapa 420, de lo contrario el
procedimiento finaliza para este periodo de tiempo.
Continuando con la Fig. 4A, si el contador de
tiempo ha expirado en la etapa 404, es decir, se ha completado el
periodo de tiempo de GOS, el procedimiento prosigue a la etapa 406
para recibir DRC de otro usuario/s. En la etapa 408, la BS
determina el rendimiento de cada usuario en base al número
transmitido de bits. Entonces, se compara la relación con el valor
proporcional de criterio de equidad, G, como se ha dado en (15)
anteriormente. Si la relación de la Ecu. (13) no satisface la
ecuación para ninguna combinación de usuarios i y j,
en la etapa 414 la BS determina una planificación para conseguir o
conseguir aproximadamente la relación de la Ecu. (13). En este
caso, la BS aumentará normalmente las transmisiones a los usuarios
que tienen valores bajos de rendimiento. De esta forma, se reduce
la relación entre el o los usuarios que tienen el menor rendimiento
y el o los usuarios que tienen el mayor rendimiento. Si se satisface
la Ecu. (13) en el diamante 410 de decisión, la BS determina una
planificación para mantener la relación del rendimiento
aproximadamente por debajo o igual a G en la etapa 414. La
planificación se aplica en la etapa 416 y el procedimiento vuelve a
la etapa 402 para recibir el siguiente conjunto de mensajes de
solicitud de tasa de transmisión de datos, por ejemplo, DRC.
En la Fig. 5 se proporciona un ejemplo
específico del procedimiento 400 ilustrado en las Figuras 4A y 4B.
El procedimiento 600 determina en primer lugar el peso mínimo entre
M usuarios en la etapa 602. Además, el procedimiento 600 determina
un collar K para el usuario seleccionado en la etapa 604 y calcula
(M+K) en la etapa 606. Para aquellos usuarios que transmiten un DRC
válido y que tienen datos pendientes, si el peso de un usuario es
mucho menor que el valor calculado de (M+K), el procedimiento
prosigue a la etapa 612 para seleccionar un usuario en base a la
condición del canal. De lo contrario, el procedimiento prosigue a la
etapa 610 para seleccionar el usuario que tiene el peso mínimo. El
peso del usuario seleccionado se actualiza en la etapa 614 y el
procedimiento vuelve a la etapa 602.
Un algoritmo de planificación propuesto
originalmente para el enlace directo en un sistema de HDR
proporciona una equidad de grado de servicio durante un breve
periodo de tiempo según lo permitido por la granularidad de los
paquetes codificadores de HDR. La equidad del grado de servicio está
definida para que signifique que el rendimiento visto por dos
usuarios durante algún periodo de tiempo debería ser distinto entre
sí en no más de una relación de G:1, en la que G>=1. Otra forma
de describir lo mismo es decir que durante un periodo arbitrario de
tiempo la duración t,
en la que b_{A}(t) y
b_{B}(t) son el número recibido de bits por los usuarios A
y B respectivamente durante el periodo de tiempo de duración t. Un
algoritmo de planificación de GOS inicializa en primer lugar todos
los pesos asociados con las colas a un valor nominal de peso cero.
Entonces, el algoritmo selecciona una cola para la transmisión y
envía un paquete de la cola seleccionada. Entonces, se actualizan
todos los pesos para todas las colas. Entonces, el algoritmo
selecciona una cola siguiente para su
transmisión.
Se inicializa la cola seleccionada a ninguna
entrada y se le da un peso de menos infinito. Entonces, el
procedimiento considera una cola siguiente y comprueba si hay
suficiente tiempo para que la cola siguiente complete una
transmisión de paquete de datos antes de que esté planificado que
comience la transmisión del canal de control. Si no hay suficiente
tiempo, el procedimiento comprueba otra cola. Este proceso continúa
hasta que se encuentra una cola que podrá completar una transmisión
en el tiempo disponible. El algoritmo compara el peso de la cola
actual con el peso de la cola seleccionada. Si el peso de la cola
actual es menor que el peso de la cola seleccionada, el algoritmo
selecciona la cola actual y almacena el peso en la memoria. Por el
contrario, si el peso de la cola actual es igual al peso de la cola
seleccionada, el algoritmo lleva a cabo las siguientes
comprobaciones: (a) ¿Puede utilizar la cola actual al menos tanto
del intervalo actual como la cola seleccionada? y (b) ¿Puede recibir
la estación remota de la cola actual a una tasa superior que la
tasa de transmisión de la cola seleccionada? Si la respuesta a
ambas es sí, el algoritmo selecciona la cola actual y almacena el
peso asociado en la memoria. El procedimiento se repite para todas
las colas. Si no hay datos pendientes, no habrá ninguna cola
seleccionada en este punto.
El algoritmo proporcional equitativo hace que el
rendimiento del sector aumente según aumenta el número de usuarios
activos. El algoritmo de GoS no tiene esta propiedad. Esta
diferencia está causada por la escala de tiempo en la que se
mantiene la equidad. El modelo proporcional equitativo no garantiza
la equidad en escalas de tiempo más breves que la constante de
tiempo del calculador del rendimiento medio. Como resultado, tiene
la flexibilidad de reorganizar transmisiones a distintos usuarios
durante breves periodos de tiempo para aprovechar las variaciones
en las condiciones del canal, mientras que los periodos de tiempo
sean lo suficientemente breves como para que los retrasos de los
paquetes no se vean afectados significativamente.
Sin embargo, el algoritmo proporcional
equitativo también cambia la noción de equidad del planificador de
grado de servicio. Por lo tanto, en el peor caso, la relación de
tasas de transmisión de bit a los usuarios individuales puede ser
tan grande como la mayor relación de tasas de transmisión
solicitadas (64:1 para una realización de un sistema de HDR). Esto
puede no ser deseable. Es deseable aprovechar la variación de los
canales a corto plazo para aumentar el rendimiento mientras que se
mantiene la equidad del grado de servicio durante periodos más
largos de tiempo.
Como se ha expuesto anteriormente, los
planificadores basados en un concepto de equidad de GoS garantizan
normalmente que se satisfaga la Ecu. (16) en todos los intervalos de
tiempo. La modificación a la Ecu. (16) para incluir un valor
constante C tiene como resultado la siguiente expresión:
Durante intervalos prolongados de tiempo, es
decir, valores grandes de t, el número transmitido de bits durante
los intervalos b_{A}(t) y b_{B}(t) será muy grande
en comparación con C. En el límite, según t tiende a
infinito, la nueva regla se reduce a la vieja regla. Esto
proporciona una equidad del grado de servicio durante un periodo
prolongado de tiempo. Sin embargo, durante breves periodos de
tiempo, el número enviado de bits a los usuarios A y B pueden tener
cualquier relación. Por lo tanto, al escoger C con cuidado,
se puede diseñar el sistema para determinar qué periodos de tiempo
son considerados breves y qué periodos de tiempo son considerados
prolongados. Esto permite la libertad de violar el criterio de
equidad de GoS durante breves periodos de tiempo, y por lo tanto el
sistema es libre de utilizar cualquier modelo para maximizar el
rendimiento. Los algoritmos modificados expuestos en el presente
documento difieren entre sí en cómo optimiza cada uno el
rendimiento al aprovechar esta libertad y adicionalmente cómo
determina cada uno el valor de C.
Sin embargo, los algoritmos alternativos de
planificación que tienen un rendimiento similar al del algoritmo
GoS descrito anteriormente, pueden diferir dependiendo de la
implementación del procedimiento de selección del usuario mediante
la introducción del parámetro o del valor constante C en el
procedimiento de selección. Como se ha descrito anteriormente, en
una realización, el algoritmo de GoS selecciona entre los usuarios
que tienen mensajes válidos de DRC, el que tiene el peso mínimo,
identificado por una variable M. En una realización
alternativa, el algoritmo de planificación selecciona un usuario que
tiene un peso en un intervalo definido por el valor constante C en
torno al usuario de peso mínimo, es decir, el intervalo se define
como M+C. En otras palabras, el algoritmo implementa un
margen con respecto al peso mínimo. Se puede determinar un conjunto
de usuarios que tienen pesos en el intervalo definido, es decir, el
intervalo de pesos definido por (M+C). El procedimiento de
selección en el intervalo puede estar basado en otros criterios,
incluyendo; sin limitación, la tasa de transmisión solicitada de
datos, como un valor de DRC, o una función de la misma. Diversas
realizaciones pueden implementar procedimientos similares de
planificación, en las que los modelos individuales de planificación
pueden diferir en cuanto al procedimiento utilizado para la
selección de un usuario de este conjunto. El usuario de peso mínimo
es el usuario que tiene el peso mínimo en el conjunto de todos los
usuarios activos, incluyendo el usuario activo sin datos pendientes
y usuarios activos con mensajes inválidos de DRC. Por lo tanto, es
posible que no haya usuarios en este conjunto que tengan datos
pendientes y un DRC válido, en los que se escoge el usuario que
tiene el peso mínimo entre el resto de los usuarios para su
transmisión, es decir, los usuarios en el conjunto activo con pesos
superiores a (M+C) pero con datos pendientes y un DRC
válido.
válido.
La Fig. 8 ilustra un algoritmo 900 de
planificación conforme a una realización, en el que el procedimiento
determina un peso mínimo M de los usuarios, o de las colas,
en la etapa 902. Se determina un valor C del intervalo en la
etapa 904, en la que se utiliza el valor para definir un intervalo
de pesos en el que se puede utilizar un criterio alternativo de
selección. En la etapa 906, el procedimiento calcula el intervalo
como M+C, y determina un grupo de usuarios en el intervalo
en la etapa 908. Si al menos un usuario en el grupo, como en el
diamante 910 de decisión, tiene datos pendientes y un mensaje
válido de DRC, el procedimiento prosigue a la etapa 914 para
seleccionar un siguiente usuario del grupo. Si ningún usuario en el
grupo tiene datos pendientes y un mensaje válido de DRC, el grupo
se define como los usuarios no incluidos en el grupo definido por el
intervalo de M+C. En otras palabras, se redefine el grupo como el
conjunto de usuarios que tienen pesos mayores que M+C en la etapa
912 y el procedimiento vuelve a 908. Si al menos un usuario en el
grupo tiene datos pendientes y un mensaje válido de DRC, el
procedimiento prosigue a la etapa 914 para seleccionar el siguiente
usuario del grupo. Obsérvese que si ningún usuario en el conjunto
activo tiene datos pendientes y un DRC válido entonces no se
procesa ninguna transmisión. Los criterios utilizados para
seleccionar un usuario o una cola del grupo pueden ser denominados
una métrica de conveniencia.
En una realización, el valor C es una constante,
con independencia del número de usuarios. De forma similar a un
algoritmo de tipo proporcional equitativo, se implementa una versión
filtrada de un rendimiento medio a cada usuario como una métrica de
conveniencia. Por ejemplo, conforme a una realización, la métrica de
conveniencia está definida como la tasa de transmisión solicitada
actual menos un valor medio de rendimiento para un usuario dado.
Conforme a una realización alternativa, C es una
constante y la métrica de conveniencia es igual a la tasa de
transmisión solicitada actual de datos. Este procedimiento se
denomina un algoritmo modificado de GoS que aplica un valor elevado
de DRC.
Conforme a aún otra realización, C es una
constante, y se mantiene una versión filtrada del rendimiento medio
a cada usuario como en un algoritmo de tipo proporcional equitativo.
En esta realización, la métrica de conveniencia está fijada
idéntica a la tasa de transmisión solicitada actual de datos por el
rendimiento medio.
En aún otra realización, el valor de C es
proporcional a (1/Número de usuarios activos). Se mantiene una
versión filtrada del rendimiento medio a cada usuario idéntico de
una forma al modelo proporcional equitativo y la métrica de
conveniencia está fijada idéntica a una tasa de transmisión
solicitada actual de datos dividida por el rendimiento medio.
En una realización, un algoritmo de
planificación controla el planificador 812 del canal de la Fig. 7
para planificar transmisiones de la estación base 820 a las
estaciones remotas. Como se ha expuesto anteriormente, se asocia
una cola 830 de datos con cada estación remota. El planificador 812
del canal asigna a cada cola 830 de datos un "peso" que se
evalúa para seleccionar una estación remota particular asociada con
la estación base 820 para recibir datos en un intervalo
subsiguiente de servicio. El planificador 812 del canal selecciona
estaciones remotas individuales para recibir una transmisión de
datos en intervalos diferenciados de servicio. El planificador del
canal inicializa en primer lugar el peso para cada cola asociada con
la estación base 820.
Un planificador 812 del canal repite una serie
durante una transmisión de intervalos o intervalos de servicio. El
planificador 812 del canal determina si hay colas adicionales para
ser añadidas debido a la asociación de una estación remota
adicional 6 con la estación base 820 detectada en el anterior
intervalo de servicio. El planificador 812 del canal también
inicializa los pesos asociados con las nuevas colas. Como se ha
expuesto anteriormente, la estación base 820 recibe la señal de DRC
de cada estación remota asociada con la misma a intervalos
regulares como intervalos de tiempo.
La realización ejemplar de la presente invención
es aplicable a una variedad de algoritmos de planificación y es
eficaz para conseguir una variedad de criterios de equidad. La Fig.
6 ilustra el procedimiento 700 de planificación de la realización
ejemplar que evalúa en primer lugar la condición del canal y prepara
un indicador de la condición del canal en la etapa 702. Se
selecciona un indicador de equidad en la etapa 704. Los indicadores
de equidad son una métrica utilizada para evaluar la equidad del
procedimiento implementado de planificación. El deseo es optimizar
los recursos del sistema al maximizar el rendimiento sin provocar
retrasos a los usuarios que tienen bien muy pocos datos pendientes
o bien condiciones deficientes del canal. Además, el procedimiento
proporciona un servicio conforme a la clase de cada usuario. Los
criterios de equidad incluyen, pero no están limitados a, los
siguientes tipos: 1) un procedimiento proporcionalmente equitativo
como una función de la condición del canal y del rendimiento; 2) un
procedimiento de Compartición Generalizada de Procesador Paquete a
Paquete (PGPS) como una función del rendimiento y de la prioridad
del usuario; 3) un procedimiento de tiempo idéntico como una
función del tiempo de servicio; 4) un procedimiento de GOS como una
función del rendimiento; y 5) un procedimiento de tiempo de
servicio como una función del tiempo de espera y de la fecha límite
para su finalización.
Continuando con la Fig. 6, en la etapa 706, el
procedimiento 700 determina un valor de indicador de equidad como
una función del rendimiento. En la etapa 708 se evalúa cada usuario
como una función del indicador de la condición del canal y del
indicador de equidad. En la etapa 710, se determina una
planificación en base a las evaluaciones de la etapa 708 y se
aplica la planificación en la etapa 712. Conforme a una realización
ejemplar, hay disponible una variedad de procedimientos para la
evaluación de la condición del canal, y, por lo tanto, hay
disponibles múltiples combinaciones del indicador de la condición
del canal y del indicador de equidad para su uso en la
planificación.
La Fig. 7 ilustra un sistema 800 que incluye una
porción 810 de controlador de la estación base, BSC, y una porción
820 de BS en comunicación con una red. La red incluye una fuente 802
de datos y un colector 804 de datos, comunicándose cada uno con una
interfaz 806 de red de paquetes. Además, la red puede incluir una
red pública de conmutación telefónica, PSTN, 808. El BSC 810
incluye un planificador 812 del canal, un selector 814 de equidad,
un elemento selector 816, y un procesador 818 de control de las
llamadas. La interfaz 806 de red de paquetes está acoplada al
elemento selector 816 y al procesador 818 de control de las
llamadas. El procesador 818 de control de llamadas efectúa cambios
en el conjunto activo de usuarios en el sistema 800. El elemento
selector 816 determina el o los participantes objetivos para una
comunicación y lleva a cabo una conexión apropiada. El elemento
selector 816 también está acoplado a la BS 820. El selector 814 de
equidad permite al BSC 810 implementar un criterio deseado de
equidad y proporcionar la información al planificador 812 del
canal. El selector 814 de equidad también puede recibir una
designación de indicador de equidad de la BS 820.
La BS 820 incluye un planificador 832 del canal,
que proporciona información a un elemento 826 del canal con el
usuario seleccionado para una siguiente transmisión de datos.
Además, la BS 820 incluye una cola 830 de datos, una unidad 828 de
RF, un selector 824 de equidad, y una unidad 822 de control. Los
selectores 814, 824 de equidad pueden implementar el procedimiento
700 como se ilustra en la Fig. 6.
Como se ha expuesto anteriormente, la
realización ejemplar permite que se clasifiquen múltiples usuarios
conforme a un modelo de prioridad u otro modelo. Considérese un
sistema que soporta dos conjuntos de usuarios. El primer conjunto
tiene un requerimiento de retraso y el segundo conjunto simplemente
requiere un servicio de mejor esfuerzo. El requerimiento de retraso
del primer conjunto indica que las transmisiones se producen con
menos de un retraso predeterminado y es, por lo tanto, un conjunto
de mayor prioridad que el segundo conjunto. En la realización
ejemplar, el usuario i es un miembro del primer conjunto. El
usuario i especifica los retrasos de los paquetes para que
las transmisiones en el enlace directo, o en el enlace descendente,
sean menores que un retraso predeterminado d_{i} en el que
el usuario i implementará el retraso con un nivel
predeterminado de flexibilidad f_{i}. Al segundo conjunto
de usuarios se le proporciona acceso a los intervalos con una forma
de tiempo idéntico. Para planificar los conjuntos primero y segundo
de usuarios, el planificador deseado proporcionará una diversidad
de múltiples usuarios mientras que satisfará los requerimientos de
cada uno de los distintos usuarios de una forma distinta. En aras
de la claridad del ejemplo, no se cambia la métrica de la condición
del canal.
La primera etapa es determinar una métrica
apropiada de equidad del usuario, en la que la métrica de equidad
del usuario se describe por medio de una función que es distinta
para las dos clases de usuarios. Una restricción adicional es que
ambos conjuntos primero y segundo tienen como resultado un mismo
valor numérico en un punto de trabajo deseado. Por ejemplo,
considérese la métrica de equidad del usuario definida como:
en la que W_{i}(t)
es el retraso experimentado por el paquete de datos que ha estado
esperando el mayor tiempo en el instante t en la cola del
usuario i de datos pendientes. Esta función tiene la
propiedad de que toma un valor de uno cuando el retraso del paquete
es d_{i} pero se vuelve cero cuando el retraso alcanza
d_{i}+f_{i}. El objetivo es mantener el retraso en
d_{i} pero permitir que llegue hasta
d_{i}+f_{i}, es decir, que se quede en un intervalo del
retraso
deseado.
Para el segundo conjunto de usuarios, la
realización ejemplar proporciona un mejor esfuerzo con respecto a
los retrasos de los paquetes de datos al proporcionar una
planificación de tiempo idéntico a todos los usuarios. Para
conseguir la planificación de tiempo idéntico, el procedimiento
puede utilizar una métrica de equidad del usuario como:
en la que n es el número total de
usuarios en el sector (de ambos conjuntos) y
frac_{i}(t) es la fracción de intervalos utilizados
para servir a este usuario. El valor de frac_{i}(t)
se calcula al pasar a través de un filtro IIR de la constante
de tiempo apropiada. El valor nominal de esta métrica es uno para
cada usuario pero el valor real conseguido dependerá de las
condiciones recientes del canal y de la presencia del otro conjunto
de usuarios. Obsérvese que cuando no se sirve al usuario, esta
métrica desciende mucho más lentamente con el tiempo que la métrica
definida para el primer conjunto de
usuarios.
Un valor bajo de esta métrica para un usuario
proporciona una elevada prioridad para ese usuario. Esto significa
que si hay dos usuarios, uno de cada conjunto, en el valor nominal
(es decir, la equidad del usuario es igual a uno) de la métrica de
equidad del usuario pero no pueden recibir un servicio porque el
planificador está sirviendo a otro cliente, la métrica de equidad
del usuario para el usuario del primer conjunto disminuirá más
rápidamente y, por lo tanto, recibirá un servicio del planificador
antes que el usuario del segundo conjunto. Este comportamiento es
correcto porque el segundo conjunto de usuarios únicamente requiere
un servicio de mejor esfuerzo mientras que el primer conjunto tiene
una fecha límite estricta que cumplir.
Considerando los ejemplos detallados
anteriormente, es posible identificar varias diferencias que ayudan
a determinar una métrica apropiada de equidad del usuario. La
constante de tiempo, Tc debería mantenerse pequeña, permitiendo un
procesamiento y una consideración de los requerimientos del usuario
para escalas de tiempo mayores que Tc.
Cada planificador puede tener un punto de
trabajo nominal, en el que el planificador planificará usuarios
para un servicio de forma que se consiga un mismo valor numérico de
la métrica de equidad del usuario para cada usuario. Se debe
definir la métrica de forma que tenga en cuenta la diferencia en los
requerimientos para distintos usuarios. Otra consideración es tener
la pendiente en torno al punto de trabajo nominal que indique un
aumento en la equidad como una función de los servicios recibidos,
en la que la equidad tiende a favorecer aquellos que tienen un
servicio de mayor prioridad a costa de aquellos que tienen un
servicio de menor prioridad. Conforme a una realización, la
pendiente de la métrica de equidad del usuario como una función de
servicio recibido siempre es negativa con una prioridad decreciente
de servicio. La sensibilidad de 1/(métrica de equidad del usuario)
debería tener en cuenta la flexibilidad permitida por el
requerimiento de cada usuario.
La implementación de un planificador
generalizado en un sistema inalámbrico de comunicaciones, tal como
el ilustrado en la Fig. 7, aplica los criterios de equidad y los
criterios de la condición del canal a las funciones de
retroalimentación del canal. Por ejemplo, implementar la métrica de
la condición del canal puede suponer proporcionar un mecanismo de
retroalimentación del canal. El mecanismo de retroalimentación puede
ser un indicador explícito, como el DRC proporcionado por el
usuario, o un indicador implícito, como una medición de C/I. Los
indicadores de la condición del canal y los procedimientos
utilizados para evaluar y planificar pueden ser específicos para el
sistema. Los indicadores de la condición del canal no están
limitados a los proporcionados anteriormente, sino que se
proporcionan los indicadores de la condición del canal detallados en
el presente documento como ejemplos en aras de la claridad de la
comprensión. Es deseable tener una medición fiable de la calidad del
canal.
De forma similar, es deseable tener una medición
fiable de la métrica de equidad del usuario. Según inicia y procesa
las transmisiones la BS a los usuarios, la BS tiene un conocimiento
suficiente del número de bits o de paquetes transmitidos a un
usuario dado en un periodo dado de tiempo. La BS utiliza esta
información para evaluar el rendimiento, la precisión y la equidad.
La métrica de equidad puede ser una función del sistema al que se
aplica, y por lo tanto no está limitada a la métrica de equidad
proporcionada anteriormente.
Aunque no se indica explícitamente, no hay
limitación efectiva que evite el servicio a múltiples usuarios al
mismo tiempo. El planificador generalizado puede clasificar los
usuarios en orden decreciente de
f(A_{i}(t)/U_{i}(t)) y si, al
servir al primero de la lista, queda una capacidad restante para
servir, puede servir al siguiente usuario de forma simultánea. El
procesamiento paralelo de más de un usuario maximiza la utilización
del ancho de banda y optimiza el rendimiento del sistema
completo.
La Fig. 4A ilustra una combinación de
procedimientos descritos anteriormente, en los que se aplica un
umbral de tasa de transmisión de datos a valores instantáneos en un
periodo predeterminado de tiempo, y se aplica un criterio de GOS
durante un intervalo definido por el periodo predeterminado de
tiempo. El procedimiento 400 inicializa en primer lugar un contador
de tiempo en la etapa 402 para hacer un seguimiento del periodo de
tiempo de GOS. Si el contador de tiempo no ha expirado en la etapa
404, es decir, sigue estando en el periodo de tiempo de GOS, el
procedimiento prosigue a la etapa 420 de la Fig. 4B para determinar
una función de prioridad para cada usuario. En la realización
ejemplar, la función de prioridad es la tasa de transmisión de datos
del usuario, R_{i}(t). En la etapa 422, la BS selecciona
un ganador conforme a la función de prioridad y transmite datos en
la etapa 424. Si los datos siguen pendientes en la etapa 426 el
procedimiento vuelve a la etapa 420, de lo contrario el
procedimiento acaba para este periodo de tiempo.
Continuando con la Fig. 4A, si el contador de
tiempo ha expirado en la etapa 404, es decir, se ha completado el
periodo de tiempo de GOS, el procedimiento prosigue a la etapa 406
para recibir el DRC de otro/s usuario/s. En la etapa 408, la BS
determina el rendimiento de cada usuario en base al número
transmitido de bits. Entonces, se compara la relación con el valor
proporcional de criterio de equidad, G, como se ha dado en la
anterior Ecu. (13). Si la relación de la Ecu. (13) no satisface la
ecuación para cualquier combinación de usuarios i y
j, en la etapa 414 la BS determina una planificación para
conseguir o conseguir aproximadamente la relación de Ecu. (13). En
este caso, la BS aumentará normalmente las transmisiones a los
usuarios que tienen valores reducidos de rendimiento. De esta
forma, se reduce la relación del o de los usuarios que tienen el
rendimiento más bajo al o a los usuarios que tienen el rendimiento
más elevado. Si se satisface la Ecu. (13) en el diamante 410 de
decisión, la BS determina una planificación para mantener las
relaciones de rendimiento aproximadamente por debajo o igual que G
en la etapa 414. La planificación se aplica en la etapa 416 y el
procedimiento vuelve a la etapa 402 para recibir el siguiente
conjunto de mensajes de solicitud de tasa de transmisión de datos,
por ejemplo DRC.
En la Fig. 5 se proporciona un ejemplo
específico del procedimiento 400 ilustrado en las Figuras 4A y 4B.
El procedimiento 600 determina en primer lugar el peso mínimo entre
los M usuarios en la etapa 602. El procedimiento 600 determina
adicionalmente un collar K para el usuario seleccionado en la etapa
604 y calcula (M+K) en la etapa 606. Para aquellos usuarios que
transmiten un DRC válido y que tienen datos pendientes, si el peso
de un usuario es mucho menor que el valor calculado de (M+K), el
procedimiento prosigue a la etapa 612 para seleccionar un usuario
en base a la condición del canal. De lo contrario, el procedimiento
prosigue a la etapa 610 para seleccionar un usuario que tiene el
peso mínimo. El peso del usuario seleccionado se actualiza en la
etapa 614 y el procedimiento vuelve a la etapa 602.
Un algoritmo de planificación propuesto
originalmente para el enlace directo en un sistema de HDR
proporciona una equidad de grado de servicio durante un periodo de
tiempo tan breve como sea permitido por la granularidad de los
paquetes codificadores de HDR. La equidad del grado de servicio está
definida para significar que el rendimiento visto por dos usuarios
durante algún periodo de tiempo debería ser distinto entre sí en no
más de una relación de G:1, en la que G>=1. Otra forma de
describir lo mismo es decir que, durante un periodo arbitrario de
tiempo de duración t,
en el que b_{A}(t) y
b_{B}(t) son el número de bits recibidos por los usuarios A
y B respectivamente durante el periodo de tiempo de duración t. Un
algoritmo de planificación de GOS inicializa en primer lugar todos
los pesos asociados con las colas a un valor de peso nominal de
cero. Entonces, el algoritmo selecciona una cola para su
transmisión y envía paquetes de la cola seleccionada. Entonces, se
actualizan todos los pesos para todas las colas. Entonces, el
algoritmo selecciona una cola siguiente para su
transmisión.
Como se ha descrito anteriormente, la
realización ejemplar proporciona un procedimiento para planificar
transmisiones entre múltiples usuarios al aplicar indicadores de la
condición del canal e indicadores de equidad. Como ejemplo,
considérese el planificador proporcional equitativo en la estructura
de un planificador generalizado conforme a la realización ejemplar.
La función f() de la Ecu. (1) está definida como un simple
operador de división. La métrica de condición del canal
R_{i}(t) está dada como:
La métrica de equidad del usuario está dada
como:
Considerando la Ecu. (1), el procedimiento
resultante sirve al usuario con el mayor
DRC_{i}(t)/rendimiento_medio_{i}(t), que es
el planificador proporcional equitativo. En este caso, todo el
promedio se lleva a cabo utilizando un filtro de respuesta de
impulsos infinita, IIR, con una constante predeterminada de tiempo.
El análisis de las expresiones proporcionadas anteriormente revela
que la o las ganancias de la diversidad de múltiples usuarios son
una función de la métrica de la condición del canal, es decir, están
introducidas por la métrica de la condición del canal. El periodo
de tiempo en el que se hace la media del DRC para cada usuario se
utiliza para computar el denominador de la métrica de la condición
del canal. La métrica de equidad del usuario da la equidad real en
el algoritmo. Se da la métrica de la condición del canal para cada
usuario en torno a uno. Por lo tanto, los valores relativos de los
rendimientos recibidos por distintos usuarios durante un periodo
prolongado de tiempo se ven afectados principalmente por la métrica
de equidad del usuario y no por la métrica de la condición del
canal. En particular, el rendimiento relativo conseguido por los
usuarios será tal que cada métrica de equidad del usuario consigue
un mismo valor.
Además, la métrica de equidad del usuario para
un usuario dado puede ser reformulada como:
Si el DRC de todos los usuarios (en dB) varía
con la misma estadística en torno a la media, la relación de
DRCmed_mientras_se_sirven y DRCmed es la misma para
todos los usuarios, lo que tiene como resultado la propiedad de
tiempo idéntico del algoritmo.
Una ventaja de reescribir una fórmula de
planificador proporcional equitativo es obtener un planificador de
tiempo idéntico. Este planificador de tiempo idéntico tiene
ganancias debidas a la diversidad de múltiples usuarios. La métrica
de la condición del canal permanece igual que conforme al algoritmo
proporcional equitativo, pero ahora garantiza un tiempo idéntico a
cada usuario mediante la aplicación de una métrica de equidad del
usuario definida por la fracción_de_intervalos_servidos. En
una realización, se hace la media de esta fracción utilizando un
filtro IIR que tiene una misma constante de tiempo que la utilizada
actualmente para el algoritmo proporcional equita-
tivo.
tivo.
Además, como se ha expuesto anteriormente, la
realización ejemplar permite una diferenciación del tratamiento
para usuarios o grupos individuales de usuarios conforme a un modelo
de clasificación. De esta forma, se pueden asignar a distintos
usuarios distintos valores de métrica de equidad del usuario, si la
métrica de equidad del usuario para la clase j de usuario
está definida como:
en la que la clase j de
usuario recibirá una prioridad relativa proporcional a
(1/a_{j}) en comparación con otras clases de usuario. Por
ejemplo, considerando la aplicación de un algoritmo de GOS a un
planificador generalizado, la métrica de la condición del canal es
una para todos los usuarios en todo momento (es decir, el algoritmo
no aprovecha la diversidad de múltiples usuarios) y la métrica de
equidad del usuario es el peso asignado al usuario. Recuérdese que
los pesos fueron asignados de forma que se consiguió la equidad de
GOS mientras que se maximizaba el rendimiento del sector. La
función combinante es el operador de división, como se da en la
ecuación (10). Este ejemplo ilustra que distintas selecciones para
f, A_{i}(t) y U_{i}(t) pueden
afectar a un mismo algoritmo. En otras palabras, cuando se evalúan
las funciones de prioridad, el algoritmo resultante es el mismo
para distintas combinaciones de f, A_{i}(t) y
U_{i}(t). Por ejemplo, considérese que f() es
el operador de resta, es decir, f(a,b) =
a-b, con cero como la métrica de la condición
del canal, y el peso como la métrica de equidad del usuario. El
resultado se aproxima a un algoritmo de GOS, dado que el usuario al
que se está sirviendo actualmente es el usuario que tiene el menor
peso.
En el algoritmo modificado de grado de servicio,
se utiliza un parámetro definido como collar y todos los usuarios
que tienen un peso en un margen o intervalo de un valor mínimo de
peso, es decir, peso_min a (peso_min + collar), son servidos en
base a la condición del canal. Si no se encuentra ningún usuario en
ese intervalo que tiene datos pendientes para ser enviados o que
envían un DRC válido, el procedimiento selecciona el usuario que
tiene el menor peso entre los usuarios. Entonces, se define la
métrica de equidad del usuario como una para todos los usuarios que
tienen un peso en el intervalo, es decir, entre el peso_min y el
peso_min + collar e infinito para todos los otros usuarios. Se
puede utilizar una variedad de métricas de la condición del canal
para la aplicación a la realización ejemplar, incluyendo, pero no
limitados a: 1) DRC; y 2) DRC/DRCmed.
Se puede desarrollar un planificador mejorado de
tiempo idéntico en base al planificador de tiempo idéntico.
Conforme a una realización, hay asociada una constante de tiempo Tc
con la métrica de equidad del usuario en el procedimiento de
planificador mejorado de tiempo idéntico. La definición de la
constante de tiempo Tc como igual a un número predeterminado de
intervalos puede estar basada en la experiencia con una simulación
de tipo Protocolo de control de transmisión, TCP, en la que la
variación del rendimiento en escalas de tiempo menores que Tc no es
significativa. Sin embargo, es posible que distintos usuarios tengan
distinta flexibilidad en escalas de tiempo aplicadas en base a la
aplicación que se está ejecutando en ese momento. En una
realización, la métrica de equidad del usuario continúa computando
el rendimiento medio por usuario o grupo de usuarios, en la que el
cómputo de la métrica de equidad del usuario utiliza constantes de
tiempo individuales, es decir, distintas, para computar la media
por usuario. El uso de distintas constantes de tiempo por usuario,
tiene como resultado distintas variaciones en torno a una fracción
media de intervalos por usuario. Se experimentan pequeñas
variaciones mediante la aplicación de una pequeña constante de
tiempo. La fracción de intervalos por usuario se mantiene
aproximadamente igual. Es posible una mejora similar con otras
métricas de equidad del usuario, por ejemplo, la métrica utilizada
por el planificador proporcional equitativo
(rendimiento_medio/DRC_medio). La aplicación de la función
de prioridad f() proporciona una variabilidad que difiere con
respecto al rendimiento de cada usuario individual.
Para el funcionamiento de HDR del sistema 120,
la AN 122 y el AT 126 incluyen cada uno un procesador y al menos un
dispositivo de almacenamiento de memoria además de los módulos de
procesamiento de señales. El procesador puede ser una unidad
central de procesamiento o puede ser un controlador dedicado. El
dispositivo de almacenamiento de memoria almacena instrucciones y/o
rutinas legibles por ordenador para controlar la comunicación en el
sistema inalámbrico 120. En la AN 122, el dispositivo de
almacenamiento de memoria puede almacenar instrucciones para
controlar transmisiones de datos. En el AT 126, el dispositivo de
almacenamiento de memoria puede almacenar instrucciones que
controlan las transmisiones de datos, incluyendo las solicitudes de
datos.
En una realización, un sistema inalámbrico de
comunicaciones soporta un protocolo de transmisión que puede tener
como resultado una tasa real de datos recibidos que es mayor que la
tasa solicitada de datos. Un sistema tal es un sistema de HDR que
incorpora un modelo de ARQ. En dicho sistema, el usuario transmite
un mensaje de solicitud de tasa de datos, como un mensaje de DRC, a
un transmisor, como una estación base o un terminal de acceso. El
mensaje de DRC indica el número total de intervalos requeridos para
la transmisión de los datos solicitados. El transmisor envía los
datos en menos que el número total de intervalos indicados en el
mensaje de DRC. Si el receptor puede decodificar la información en
menos que el número total de intervalos, el receptor envía un
mensaje de acuse de recibo al transmisor y el transmisor termina la
transmisión. De lo contrario, si el transmisor no recibe un acuse
de recibo, la transmisión continúa y puede proceder a transmitir el
número total identificado de intervalos si no se recibe ningún
acuse de recibo.
Dado que la tasa de recepción de datos puede ser
distinta de la tasa solicitada de datos, el diseñador del sistema
puede desear utilizar la tasa real de datos recibidos para fines de
planificación. Existe un problema al determinar la tasa de datos
recibidos, ya que el transmisor no conoce esta tasa a priori,
sino que se determina in situ durante el procedimiento de
transmisión. En otras palabras, el transmisor conoce la tasa
solicitada de datos, como DRC, y comienza a transmitir al receptor
con el entendimiento de que la transmisión puede requerir todos los
intervalos identificados por el DRC. El transmisor descubre que el
receptor puede aceptar la transmisión en menos intervalos cuando el
receptor envía un mensaje de acuse de recibo. Normalmente, esto es
después de que el algoritmo de planificación haya determinado una
selección. En efecto, un sistema inalámbrico de comunicaciones que
soporta una capa física con un modelo de tipo ARQ desacopla la tasa
solicitada por el DRC y la tasa recibida realmente. La
planificación de la equidad sufre un impacto cuando se utiliza el
DRC para la selección de un objetivo de transmisión.
Como ejemplo, considérese un sistema que tiene
dos terminales de acceso, AT1 y AT2. El AT1 solicita datos para un
total de dos intervalos para una tasa de 307,2 kbps, y el AT2
solicita datos para un total de 1 intervalo para una tasa de 614,4
kbps. Al aplicar un algoritmo de planificación de tipo proporcional
equitativo, el AT1 y el AT2 estarán planificados para un tiempo
idéntico, en el que el rendimiento del AT1 será la mitad que el
rendimiento del AT2, es decir, el rendimiento del AT1 será de 153,6
kbps, el rendimiento del AT2 será de 307,2 kbps. Si el AT1 envía un
mensaje de acuse de recibo después de que se haya recibido un
intervalo de transmisión continuamente, la tasa recibida para el
AT1 es de 614,4 kbps. Por lo tanto; el rendimiento del AT1 es de
204,8 kbps o 1/3 de 614,4 kbps, y el rendimiento del AT2 es de 409,6
kbps o 2/3 de 614,4 kbps. Entonces, se planifica la asignación de
tiempo como 1/3 al AT1 y 2/3 al AT2. Se violaría el criterio de
equidad. Se desea que todos los usuarios obtengan un rendimiento en
proporción a la tasa real recibida en vez de la tasa solicitada.
Dado que los modelos de tipo ARQ tienden a beneficiar las tasas de
datos de los usuarios que tienen tasas bajas de datos, los
algoritmos típicos de tipo proporcional equitativo contrarrestarán
ese beneficio al redistribuir los recursos del sistema a todos los
usuarios.
Una realización, expuesta anteriormente,
soluciona este problema al combinar el algoritmo de tipo
proporcional equitativo con una planificación de tipo GoS. Durante
breves intervalos de tiempo, el procedimiento de combinación
utiliza el algoritmo de tipo proporcional equitativo, y aplica las
restricciones de GoS durante un intervalo mayor de tiempo. Según
evalúa el criterio de equidad de GoS el número total de bits o bytes
enviados durante un periodo predefinido de tiempo, la tasa de
transmisión solicitada real de datos no entra directamente en el
procedimiento de selección.
En un algoritmo GoS desigual, se pueden aplicar
dos grados: elevado y reducido. Se le asigna un peso a cada
usuario, como se ha expuesto anteriormente. Cuando se sirve a un
usuario de grado elevado, es decir, cuando es el receptor de una
transmisión de datos, se aumenta el peso del usuario un valor
predeterminado, tal como uno. Cuando se sirve a un usuario de grado
reducido, se aumenta el peso del usuario una cantidad ajustada, en
el que la cantidad ajustada es el valor predeterminado ajustado por
un factor de ganancia G. Un usuario dado cambia los grados
dependiendo de la tasa de transmisión solicitada de datos y el
rendimiento medio. Los usuarios por encima de un valor umbral de
rendimiento están asignados a un grado elevado, y se pretende que
eleven el valor medio del rendimiento. Los usuarios por debajo del
umbral están asignados al grado reducido para minimizar el impacto
al rendimiento. Se puede computar el umbral por intervalo utilizando
DRC para determinar un rendimiento medio teórico, que se puede
conseguir utilizando un planificador de tipo GoS. El cálculo puede
ignorar las variaciones del canal.
Existe un problema para el algoritmo de GoS,
como se ha descrito anteriormente para el algoritmo proporcional
equitativo, dado que el DRC difiere de la tasa real recibida de
datos. Una realización soluciona el problema al hacer un
seguimiento del rendimiento medio real por sector utilizando un
filtro IIR. La constante de tiempo del filtro puede estar fijada a
un valor determinado mediante simulación o en funcionamiento.
Conforme a esta realización, el rendimiento de una celda o un
sector dado está definido como:
en la que T es el umbral, R es la
tasa de servicio en el instante de tiempo n, y \alpha es un valor
predeterminado. Entonces, se utiliza el rendimiento como un umbral
para asignar usuarios de grados elevado y
reducido.
Para aprovechar adicionalmente la diversidad de
múltiples usuarios mientras que se aplica un algoritmo de
planificación de tipo GoS como se ha modificado y descrito
anteriormente, una realización aplica un periodo predeterminado de
tiempo. Durante el periodo de tiempo, el procedimiento aprovecha la
diversidad de múltiples usuarios, y durante el periodo de tiempo se
aplica un algoritmo de planificación de tipo GoS. El procedimiento
hace un seguimiento de la media reciente de tasas de transmisión
solicitadas de datos para cada usuario al pasar el DRC
correspondiente a través de un filtro IIR. Para cada usuario se
calcula una relación del DRC actual con respecto a una tasa de
transmisión solicitada media de datos. El usuario que tiene la mayor
relación recibe el servicio. En una realización alternativa, el
usuario que tiene la mayor realización recibe el servicio si todos
los pesos se encuentran en un intervalo predeterminado de valores.
Dado que el valor de DRC es parte del numerador y del denominador
de la relación, se espera que el procedimiento de selección refleje
las tasas reales recibidas de datos y no las tasas solicitadas.
Aún otra realización busca solucionar la
discrepancia entre la tasa solicitada de datos y la tasa recibida
de datos mediante la modificación del algoritmo de planificación de
tipo proporcional equitativo. El algoritmo de tipo proporcional
equitativo está basado en una relación de la tasa solicitada de
datos con respecto al rendimiento medio por usuario, en el que se
selecciona el usuario que tiene la mayor relación para el servicio.
El rendimiento medio se calcula como:
en la que T_{med} es el umbral
medio, R es la tasa de servicio en el instante temporal n, y
\alpha es un valor predeterminado. La modificación altera el
valor del rendimiento, definido
como:
La aplicación de DRC al calcular el valor de
umbral medio tiene como resultado un umbral medio que es
potencialmente menor que el rendimiento recibido real. Al reducir
el denominador de la relación de la tasa solicitada de datos con
respecto al rendimiento medio, se aumenta la relación, resultando de
ese modo en el efecto deseado.
Por lo tanto, se han descrito un procedimiento y
un aparato novedosos y mejorados para planificar transmisiones en
un sistema de comunicaciones. Los expertos en la técnica
comprenderán que los datos, las instrucciones, las órdenes, la
información, las señales, los bits, los símbolos, y los chips
a los que se pueden hacer referencia durante toda la anterior
descripción se representan de forma ventajosa mediante voltajes,
corrientes, ondas electromagnéticas, partículas o campos
magnéticos, partículas o campos ópticos, o cualquier combinación de
los mismos. Los expertos apreciarán adicionalmente que los diversos
bloques, módulos, circuitos y etapas de algoritmos lógicos
ilustrativos descritos en conexión con las realizaciones descritas
en el presente documento se pueden implementar como hardware
electrónico, software informático, o combinaciones de los mismos. Se
han descrito los diversos componentes, bloques, módulos, circuitos
y etapas ilustrativos generalmente en términos de su funcionalidad.
Se implemente la funcionalidad como hardware o
software, depende de la aplicación particular y de las
restricciones de diseño impuestas sobre el sistema en conjunto. Los
expertos reconocen la intercambiabilidad del hardware y del
software bajo estas circunstancias, y cómo implementar mejor
la funcionalidad descrita para cada aplicación particular. Como
ejemplos, se pueden implementar o llevar a cabo los diversos
bloques, módulos, circuitos y etapas de algoritmos lógicos
ilustrativos descritos en conexión con las realizaciones dadas a
conocer en el presente documento con un procesador de señales
digitales (DSP), un circuito integrado de aplicación específica
(ASIC), una matriz de puertas de campo programable (FPGA) u otro
dispositivo lógico programable, puerta diferenciada 46 o lógica de
transistor, componentes diferenciados de hardware como, por
ejemplo, registros y FIFO, un procesador que ejecuta un conjunto de
instrucciones de programación fija, cualquier módulo convencional
de software programable y un procesador, o cualquier combinación de
los mismos diseñada para llevar a cabo las funciones descritas en
el presente documento. De forma ventajosa, el procesador puede ser
un microprocesador, pero, de forma alternativa, el procesador puede
ser cualquier procesador, controlador, microcontrolador,
dispositivo lógico programable, conjunto de elementos lógicos, o
máquinas de estado convencionales. El módulo de software podría
residir en una memoria RAM, en una memoria flash, en una
memoria ROM, en una memoria EPROM, en registros, en un disco duro,
en un disco extraíble, en un CD-ROM, o en cualquier
otra forma de medio de almacenamiento conocido en la técnica. De
forma ventajosa, hay acoplado un procesador ejemplar al medio de
almacenamiento, de forma que pueda leer la información del medio de
almacenamiento, y escribir información en el mismo. De forma
alternativa, el medio de almacenamiento puede ser integral con el
procesador. El procesador y el medio de almacenamiento pueden
residir en un ASIC. El ASIC puede residir en un teléfono u otro
terminal de usuario. De forma alternativa, el procesador y el medio
de almacenamiento pueden residir en un teléfono u otro terminal de
usuario. El procesador puede estar implementado como una combinación
de un DSP y un microprocesador, o como dos microprocesadores en
conjunto con un núcleo DSP, etc.
De esta manera, se han mostrado y descrito
realizaciones preferentes de la presente invención. Sin embargo,
será evidente para una persona con un nivel normal de dominio de la
técnica que se pueden llevar a cabo numerosas alteraciones a las
realizaciones dadas a conocer en el presente documento sin alejarse
del alcance de la invención. Por lo tanto, la presente invención no
está limitada excepto conforme a las siguientes realizaciones.
Claims (19)
1. En un sistema inalámbrico (100, 120) de
comunicaciones, un procedimiento (700) de planificación, que
comprende:
- recibir indicadores de la condición del canal de recepción de una pluralidad de usuarios móviles (106), en el que los indicadores de la condición del canal se corresponden con comunicaciones de enlace directo;
- determinar (702) una función (A) que se corresponde con cada uno de los indicadores de la condición del canal, dada como:
- en la que A_{i}(t) es una función del indicador de la condición del canal para un usuario móvil iésimo, B_{i}(t) es el indicador de la condición del canal del usuario móvil iésimo en el instante t, B_MED_{i}(t) es un valor medio de los indicadores de la condición del canal recibidos recientemente del usuario móvil iésimo, y N es el número total de usuarios móviles en la pluralidad de usuarios móviles;
- determinar (706) un indicador de equidad para cada usuario móvil como una función del rendimiento a la pluralidad de usuarios móviles; y
- determinar (708, 710) una planificación de transmisión para la pluralidad de usuarios móviles, en el que la planificación de transmisión es una función de las funciones A_{i}(t) y de los indicadores de equidad.
2. El procedimiento como en la reivindicación 1,
en el que determinar una planificación de transmisión comprende
además:
- calcular indicadores de planificación para la pluralidad de usuarios móviles como una función del indicador de la condición del canal y del indicador de equidad; y
- seleccionar al menos uno de la pluralidad de usuarios móviles para una siguiente transmisión en base a los indicadores de planificación.
3. El procedimiento como en la reivindicación 2,
en el que calcular los indicadores de planificación comprende:
- para cada uno de la pluralidad de usuarios móviles, determinar una relación de un indicador correspondiente de la condición del canal con respecto a un indicador correspondiente de equidad.
4. El procedimiento como en la reivindicación 1,
en el que la planificación de transmisión es una función de:
5. El procedimiento como en la reivindicación 4,
en el que el indicador de la condición del canal es una solicitud
de control de la tasa de transmisión de datos, y el valor medio de
los indicadores de la condición del canal es una solicitud filtrada
de control de tasa de transmisión de datos del usuario móvil
iésimo.
6. El procedimiento como en la reivindicación 5,
en el que calcular una función del indicador de la condición del
canal comprende:
- calcular la solicitud filtrada de control de la tasa de transmisión de datos del usuario móvil iésimo en el instante t como:
- en la que T_{c} es un periodo de tiempo de equidad.
7. El procedimiento como en la reivindicación 6,
en el que calcular una función del indicador de la condición del
canal comprende además:
- asignar un peso a cada una de las solicitudes recibidas recientemente de control de la tasa de transmisión de datos.
- 8.
- El procedimiento como en la reivindicación 1, en el que para cada usuario móvil el indicador de equidad es una fracción de tiempo que se sirvió al usuario móvil durante un periodo de tiempo de equidad.
- 9.
- Un programa implementado en un medio legible por ordenador que contiene instrucciones ejecutables en un ordenador, que comprende:
- un primer conjunto de instrucciones para procesar indicadores de la condición del canal recibidos de una pluralidad de usuarios móviles (106);
- un segundo conjunto de instrucciones para determinar un indicador de equidad para cada usuario móvil como una función del rendimiento a la pluralidad de usuarios móviles;
- un tercer conjunto de instrucciones para calcular una función (A) que se corresponde con cada uno de los indicadores de la condición del canal, dada como:
- en la que A_{i}(t) es una función del indicador de la condición del canal para un usuario móvil iésimo, B_{i}t) es el indicador de la condición del canal del usuario móvil iésimo en el instante t, B_MED_{i}(t) es un valor medio de los indicadores de la condición del canal recibidos recientemente del usuario móvil iésimo, y N es el número total de usuarios móviles en la pluralidad de usuarios móviles; y
- un cuarto conjunto de instrucciones para determinar una planificación de transmisión para la pluralidad de usuarios como una función de las funciones A_{i}(t) y de los indicadores de equidad.
10. El programa como en la reivindicación 9, en
el que determinar una planificación de transmisión para la
pluralidad de usuarios como una función de los indicadores de la
condición del canal y de los indicadores de equidad se lleva a cabo
al equilibrar los indicadores de la condición del canal con los
indicadores de equidad.
11. En un sistema inalámbrico (100, 120) de
comunicaciones, una red (122) de acceso, que comprende:
- medios de recepción para recibir indicadores de la condición del canal de una pluralidad de usuarios móviles (106), en el que los indicadores de la condición del canal se corresponden con comunicaciones de enlace directo;
- medios para determinar una función (A) que se corresponde con cada uno de los indicadores de la condición del canal, dada como:
- en la que A_{i}(t) es una función del indicador de la condición del canal para un usuario móvil iésimo, B_{i}t) es el indicador de la condición del canal del usuario móvil iésimo en el instante t, B_MED_{i}(t) es un valor medio de los indicadores de la condición del canal recibidos recientemente del usuario móvil iésimo, y N es el número total de usuarios móviles en la pluralidad de usuarios móviles;
- medios para determinar (814, 824) un indicador de equidad para cada usuario móvil como una función del rendimiento a la pluralidad de usuarios móviles; y
- medios para determinar (812, 832) una planificación de transmisión para la pluralidad de usuarios móviles, en los que la planificación de transmisión es una función de las funciones A_{i}(t) y de los indicadores de equidad.
12. Un procedimiento (1200) para planificar
transmisiones de datos en un sistema inalámbrico (100, 120) de
comunicaciones, que comprende:
- recibir (1202) un parámetro de prioridad de entrega de cada uno de una pluralidad de usuarios móviles (106);
- si cualquiera de los parámetros de prioridad de entrega es de distintos tipos (1204), correlacionar (1206) cada parámetro de prioridad de entrega, denominado parámetro correlacionado de prioridad, con una escala común;
- determinar (1208) un punto de trabajo en la escala común en base a los parámetros correlacionados de prioridad de la pluralidad de usuarios móviles;
- para cada uno de la pluralidad de usuarios móviles, aplicar (1210) un valor del parámetro correlacionado de prioridad correspondiente al punto de trabajo y determinar (1210) un valor de parámetro de prioridad de entrega correspondiente al valor del parámetro correlacionado de prioridad.
13. El procedimiento como en la reivindicación
12, en el que un primer parámetro de prioridad de entrega es una
asignación deseada de tiempo.
14. El procedimiento como en la reivindicación
12, en el que un segundo parámetro de prioridad de entrega es un
rendimiento deseado.
15. El procedimiento como en la reivindicación
12, en el que un tercer parámetro de prioridades de entrega es un
retraso deseado.
16. Un controlador del sistema en un sistema
inalámbrico (100, 120) de comunicaciones, que comprende:
- medios para recibir un parámetro de prioridad de entrega de cada uno de una pluralidad de usuarios móviles (106);
- medios para aplicar un valor del parámetro correlacionado de prioridad correspondiente a un punto de trabajo para cada uno de la pluralidad de usuarios móviles;
- medios para determinar un valor del parámetro de prioridad de entrega correspondiente al valor del parámetro correlacionado de prioridad;
- medios para correlacionar cada parámetro de prioridad de entrega, denominado parámetro correlacionado de prioridad, con una escala común si cualquiera de los parámetros de prioridad de entrega es de distintos tipos;
- medios para determinar un punto de trabajo en la escala común en base a los parámetros correlacionados de prioridad de la pluralidad de usuarios móviles;
- medios para aplicar un valor del parámetro correlacionado de prioridad correspondiente al punto de trabajo para cada uno de la pluralidad de usuarios móviles; y
- medios para determinar un valor del parámetro de prioridad de entrega correspondiente al valor del parámetro correlacionado de prioridad.
17. Un aparato en un sistema inalámbrico (100,
120) de comunicaciones, que comprende:
- un elemento de procesamiento; y
- un elemento de almacenamiento de memoria acoplado al elemento de procesamiento, estando adaptado el elemento de almacenamiento de memoria para almacenar instrucciones legibles por un ordenador para implementación:
- recibir (1202) un parámetro de prioridad de entrega de cada uno de una pluralidad de usuarios móviles;
- correlacionar (1206) cada parámetro de prioridad de entrega, denominado parámetro correlacionado de prioridad, con una escala común si cualquiera de los parámetros de prioridad de entrega es de distintos tipos (1204);
- determinar (1208) un punto de trabajo en la escala común en base a los parámetros correlacionados de prioridad de cada uno de la pluralidad de usuarios móviles;
- aplicar (1210) un valor del parámetro correlacionado correspondiente al punto de trabajo para cada uno de la pluralidad de usuarios móviles y determinar (1210) un valor del parámetro de prioridad de entrega correspondiente al valor del parámetro correlacionado de prioridad.
18. El aparato como en la reivindicación 17, en
el que las instrucciones legibles por un ordenador implementan
además:
- aplicar el punto de trabajo en cada uno de la pluralidad de usuarios móviles, en el que el punto de trabajo determina valores del parámetro correlacionado de prioridad correspondientes a cada uno de la pluralidad de usuarios móviles.
19. El aparato como en la reivindicación 18, en
el que las instrucciones legibles por un ordenador implementan
además:
- planificar (1212) la pluralidad de usuarios móviles conforme al punto de trabajo utilizando los valores del parámetro correlacionado de prioridad.
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