CN101895979B - 多跳无线通信网络 - Google Patents

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Abstract

公开了涉及无线通信的系统和技术。所述系统和技术涉及无线通信，其中模块或通信设备配置为选择第一和第二终端对，第一终端对具有第一发射终端和第一接收终端，且第二终端对具有第二发射终端和第二接收终端，调度从第一发射终端到中间终端的第一信号传输，所述第一信号传输预定指向第一接收终端，调度与第一信号传输同时进行的、从第二发射终端到第二接收终端的第二信号传输，以及调度满足中间终端和第二接收终端中的每一个的目标质量参数的、第一和第二信号传输中的每一个的功率电平。

Description

多跳无线通信网络
本申请是申请日为2005年2月9日、申请号为200580012124.0，发明名称为“多跳无线通信网络”的专利申请的分案申请。
技术领域
本公开文件一般涉及无线通信，更具体地，涉及调度网络内的直接和多跳通信的各种系统和技术。
背景技术
在传统无线通信中，通常采用接入网络支持多个移动设备的通信。通常利用遍布于地理区域的多个固定站点基站实现接入网络。地理区域通常被细分为更小的区域，称为小区。可将每个基站配置成服务于其自身小区中的所有移动设备。当在不同小区区域上存在变化的业务要求时，则可能难以很容易地对接入网络进行重新配置。
与传统接入网络相比，ad-hoc网络是动态的。当多个无线通信设备(通常称为终端)连接在一起形成网络时，就可形成ad-hoc网络。ad-hoc网络中的终端可运行为主机或路由器。从而，可以很容易地对ad-hoc网络进行重新配置，以更有效的方式满足现有业务要求。此外，ad-hoc网络不需要传统接入网络所需的基础设施，这使得ad-hoc网络成为未来极具吸引力的选择。
超宽带(UWB)是可通过ad-hoc网络实现的通信技术实例。UWB在较宽的带宽上提供高速通信。同时，UWB信号以很短的脉冲发射，所述脉冲消耗很少的功率。UWB信号的输出功率非常低，以致其相对其它RF技术而言很像是噪声，这使其干扰性很小。
存在多种支持在ad-hoc网络中同时进行通信的多址技术。作为实例，频分多址(FDMA)方案是非常普遍的技术。FDMA通常涉及将全部带宽的不同部分分配给在ad-hoc网络中两个终端之间的单独通信。虽然该方案对于不间断通信而言是有效的，当无需这种持续的、不间断的通信时，则可以实现对全部带宽的更好利用。
其它多址方案包括时分多址(TDMA)。当在无需不间断通信的多个终端间分配有限带宽时，这些TDMA方案特别有效。TDMA方案通常在指定时间间隔将全部带宽提供给两个终端之间的各通信信道。
码分多址(CDMA)技术可结合TDMA一起使用，以支持在每个时间间隔期间的多个通信。这可通过如下方式实现，即，在指定时间间隔内，利用对载波加以调制从而扩展信号频谱的不同编码来发射各通信信息或信号。在接收机终端中，利用解调器将发射信号分离，该解调器使用相应的编码对预期信号解扩(de-spread)。编码不匹配的非预期信号在带宽方面不会被解扩而仅被视为噪声。
在利用扩频通信来支持同时传输的TDMA系统中，需要有强大且高效的调度算法。该调度算法可用于调度直接和多跳通信以及这些通信的数据速率和功率电平，以防止过度的相互干扰。
发明内容
在本发明的一个方案中，一种用于调度通信的方法包括：选择第一和第二终端对，所述第一终端对具有第一发射终端和第一接收终端，且所述第二终端对具有第二发射终端和第二接收终端；调度从所述第一发射终端到中间终端的第一信号传输，所述第一信号传输预定指向所述第一接收终端；调度与所述第一信号传输同时进行的、从所述第二发射终端到所述第二接收终端的第二信号传输；以及调度满足所述中间终端和所述第二接收终端中的每一个的目标质量参数的、所述第一和第二信号传输中的每一个的功率电平。
在本发明的另一方案中，一种通信终端包括：调度器，配置为选择第一和第二终端对，所述第一终端对具有第一发射终端和第一接收终端，且所述第二终端对具有第二发射终端和第二接收终端，所述调度器还配置为调度从所述第一发射终端到中间终端的第一信号传输，所述第一信号传输预定指向所述第一接收终端，调度与所述第一信号传输同时进行的、从所述第二发射终端到所述第二接收终端的第二信号传输，以及调度满足所述中间终端和所述第二接收终端中的每一个的目标质量参数的、所述第一和第二信号传输中的每一个的功率电平。
在本发明的另一方案中，一种通信终端包括：用于选择第一和第二终端对的装置，所述第一终端对具有第一发射终端和第一接收终端，且所述第二终端对具有第二发射终端和第二接收终端；用于调度从所述第一发射终端到中间终端的第一信号传输的装置，所述第一信号传输预定指向所述第一接收终端；用于调度与所述第一信号传输同时进行的、从所述第二发射终端到所述第二接收终端的第二信号传输的装置；以及用于调度满足所述中间终端和所述第二接收终端中的每一个的目标质量参数的、所述第一和第二信号传输中的每一个的功率电平。
在本发明的另一方案中，包含可由计算机程序执行的指令程序的计算机可读介质能够执行用于调度通信的方法，所述方法包括：选择第一和第二终端对，所述第一终端对具有第一发射终端和第一接收终端，且所述第二终端对具有第二发射终端和第二接收终端；调度从所述第一发射终端到中间终端的第一信号传输，所述第一信号传输预定指向所述第一接收终端；调度与所述第一信号传输同时进行的、从所述第二发射终端到所述第二接收终端的第二信号传输；以及调度满足所述中间终端和所述第二接收终端中的每一个的目标质量参数的、所述第一和第二信号传输中的每一个的功率电平。
应当理解，通过以下的详细说明，本发明的其它实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的，在以下的详细说明中通过示例示出并描述了本发明的多个实施例。应当认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本发明具有其它不同的实施例，而且在其它方案中可以对本发明的若干细节进行修改。因此，应将附图和详细说明从本质上视为是说明性的而非限制性的。
附图说明
在附图中通过实例而非限制性地说明本发明的方案，其中：
图1是示出微微网实例的示意图；
图2是示出用于控制微微网内通信的介质访问控制(MAC)帧实例的示意图；
图3是示出能够在微微网内运行的终端实例的功能框图；
图4是示出运行为微微网主终端的基带处理器实例的功能框图；
图5是示出基带处理器中调度器的操作实例的流程图；
图6是示出微微网拓扑图的实例的示意性框图；以及
图7是示出运行为微微网成员终端的基带处理器实例的功能框图。
具体实施方式
下面结合附图给出的详细描述旨在说明本发明的多种实施例，并非旨在表示仅这些实施例能实现本发明。本公开文件所描述的每个实施例仅仅作为本发明的实例或示意，不应将其视为优选于或优于其它实施例。详细描述包括用于提供对本发明的全面理解的具体细节。然而，本领域技术人员应当清楚，可在不具备这些具体细节的情况下实现本发明。在某些实例中，在框图中示出了公知的结构和设备，以避免对本发明概念的模糊理解。首字母缩写及其它描述性术语仅是为了方便和清楚，并非旨在限制本发明的范围。
在以下详细描述中，可以UWB无线通信系统为背景描述本发明的多个方案。尽管这些发明方案可能非常适于使用该应用，但本领域技术人员应该认识到，这些发明方案同样可应用于许多其它通信环境。因此，关于UWB通信系统的任何描述仅旨在说明发明方案，应该理解这些发明方案具有广泛的应用范围。
图1示出在无线通信系统中用于微微网的网络拓扑实例。“微微网”是使用无线技术以ad-hoc方式连接的通信设备或终端的集合体。终端可以是静止的或移动的，例如终端可由用户随身携带或位于车辆、飞机或船只中。术语“终端”旨在包括各种类型的通信设备，包括蜂窝、无线或陆线(landline)电话、个人数字助理(PDA)、膝上型电脑、外部或内部调制解调器、PC卡及其它类似设备。
在无线通信系统的至少一个实施例中，每个微微网都具有一个主终端和从属于该主终端的许多成员终端。在图1中，示出微微网102具有支持若干成员终端106之间通信的主终端104。主终端104可与微微网中的每个成员终端106进行通信。在主终端104的控制下，成员终端106还可直接与另一成员终端通信。
主终端104可使用任何多址方案，例如TDMA、FDMA、CDMA或任何其它多址方案，与成员终端106进行通信。为说明本发明的多个方案，将在采用TDMA和CDMA技术的混合多址方案的背景下，描述图1所示的无线通信系统。本领域技术人员将易于理解，本发明并非限制于这些多址方案。
微微网可采用多种方式形成。作为实例，当终端最初上电时，其可从多个微微网主终端搜索导频信号。由每个微微网主终端广播的导频信号可为未调制扩频信号或某些其它参考信号。在扩频配置中，可使用对每个微微网主终端而言为唯一的伪随机噪声(PN)码将导频信号扩频。使用相关处理，终端可仔细搜索可能的PN码，以识别具有最强导频信号的主终端。如果以足以支持最小数据速率的信号强度接收到最强导频信号，则该终端可尝试通过向该主终端注册而加入微微网。
在某些情况下，终端可能无法发现具有足以支持最小数据速率的信号强度的导频信号。这可归咎于多种原因。例如，终端可能离主终端太远。或者，传播环境可能不足以支持所需数据速率。在任一种情况下，终端都可能无法加入到现有微微网，因此，该终端可能通过发射其自身的导频信号而开始运行为孤立终端。孤立终端可成为新微微网的主终端。能够以足够强度接收到孤立终端广播的导频信号的其它终端可能常试获取该导频信号，并加入该孤立终端的微微网。
主终端104可使用周期帧结构协调微微网内通信。在本领域中通常将该帧称为介质访问控制(MAC)帧，这是由于其用于向多个终端提供对通信介质的访问。根据具体应用和总体设计要求，帧可为任何持续时间。出于说明的目的，将使用5ms的帧持续时间。5ms的帧适合于提供650Mcps的高码片速率，并有望支持低到19.2kbps的数据速率。
图2中示出具有数量为n个的帧202的MAC帧结构实例。可将每个帧分为160个或任何其它数量的时隙204。时隙持续时间可为31.25μs，其对应于在650Mcps下的20,312.5个码片。帧可将其某些时隙专用于开销。作为实例，帧202中的第一时隙206可用于向所有成员终端广播扩频导频信号。导频信号可占用整个时隙206，或者可选地，与控制信道进行时间共享，如图2所示。占用第一时隙206末端的控制信道可以是以与导频信号相同的功率电平向所有成员终端广播的扩频信号。主终端可使用该控制信道限定MAC帧的组成。
主终端可负责调度微微网内通信。这可通过使用一个或多个附加扩频控制信道来实现，所述附加扩频控制信道占用帧内的多个时隙，例如，图2中的时隙208和210。这些附加控制信道可由主终端向所有成员终端广播，并包含多种调度信息。调度信息可包括对于在微微网内的终端之间的通信的时隙分配。如图2所示，这些时隙可从帧202的数据时隙部分212中选出。此外，还可包括附加信息，例如，终端间各个通信的功率电平和数据速率。主终端还可将任意给定时隙内的发射机会给予使用CDMA方案的任意数量的终端对。在这种情况下，调度信息还可分配扩频码以用于终端间的单独通信。
主终端可周期性地留出一部分时间用于对等传输。在此期间内，主终端104可分配一个成员终端106与一个或多个孤立终端和/或相邻微微网进行通信。这些传输可能需要较高发射功率，在某些情况下，仅能以较低数据速率维持。如果需要较高功率发射以便与孤立终端和/或相邻微微网进行通信，则主终端可能决定不同时调度任何微微网内通信。
图3是示出一种可能的终端配置的示意性框图。本领域技术人员应当认识到，终端的准确配置可根据具体应用和总体设计要求而变化。为了清楚和完整，将会在具有扩频能力的UWB终端的背景下描述多种发明原理，但是，这些发明原理同样适用于各种其它通信设备。因此，关于扩频UWB终端的任何内容都仅旨在说明本发明的各个方案，应当理解这些方案具有广泛的应用范围。
可利用连接到天线304的前端收发机302实现终端。基带处理器306可连接到收发机302。可利用基于软件的架构或任何其它类型的架构实现基带处理器306。微处理器可用作运行软件程序的平台，其中软件程序提供执行控制和总体系统管理功能，以便允许终端运行为微微网中的主终端或成员终端。可利用嵌入式通信软件层来实现数字信号处理(DSP)，所述嵌入式通信软件层可运行专用算法以减少对微处理器的处理要求。DSP可用于提供多种信号处理功能，诸如导频信号获取、时间同步、频率跟踪、扩频处理、调制与解调功能以及前向纠错。
终端还可包括连接到基带处理器306的多个用户接口308。用户接口可包括键盘、鼠标、触摸屏、显示器、振铃器、振动器、扬声器、麦克风、摄像机和/或其它设备。
图4是示出运行为主终端的基带处理器实例的示意性框图。所示基带处理器306具有收发机302。收发机302可包括接收机402。接收机402提供在有噪声和干扰情况下的对预期信号的检测。接收机402可用于提取预期信号，并将其放大到使接收信号中包含的信息能够由基带处理器306进行处理的级别。
收发机302还可包括发射机404。发射机404可用于将来自基带处理器306的信息调制到载波频率上。可将调制的载波上变频到RF频率，并放大到足以通过天线304辐射到自由空间的功率电平。
当运行为主终端时，基带处理器306可启用调度器406。在基带处理器306的基于软件的实现方式中，调度器406可以是在微处理器上运行的软件程序。然而，本领域技术人员应当认识到，调度器406并非受限于该实施例，而是可通过本领域中公知的任何方式实现，包括任何硬件配置、软件配置或能够执行本文所述各种功能的上述配置的组合。
调度器406可用于按照优化微微网容量的方式对微微网内通信进行调度。这可通过多种方式实现。作为实例，调度器406可用于仔细选择将进行同时通信的终端对。可以通过终端对之间的直接通信来执行每个通信，或者可选地，所述通信可以经由微微网中的一个或多个中间终端而被路由。经由一个或多个中间终端路由的通信应被称为“多跳”通信。可以以满足每个接收终端的目标质量参数的发射功率电平调度多个同时通信中的每一个。目标质量参数可为在接收终端处的载波-干扰(C/I)比，或本领域中公知的任何其它质量参数。
图5是示出调度器的操作实例的流程图。在步骤502，调度器可以用于选择将在下一个MAC帧期间参与通信的终端对。首先，调度器可以确定在当前MAC帧之后，在当前参与通信的每个终端对之间仍需发射的数据量。调度器也可以为下一个MAC帧调度终端对之间的新呼叫。在大多数情况下，将要发射的、用以支持现有呼叫和新呼叫的数据总量将大大超过可在单个MAC帧中发射的数据量。在这种情况下，调度器可以仅调度一小部分数据以在下一个MAC帧中发射。可在下一个MAC帧中发射的数据量将取决于结合无线介质的质量而可以支持的各种数据速率。更高的数据速率将增加可以时分复用到MAC帧中的数据量。然而，更高的数据速率也会需要更高的载波-干扰(C/I)比以满足最低的QoS需求，因此，限制了可以实现的并行传输的数量。调度器可以按照在这两种竞争性因素之间取得平衡的方式配置，以最大化微微网的总体容量。
调度器可以用于确定每个新呼叫的数据速率。调度器选择的数据速率可以基于请求的服务类型。举例来说，如果成员终端发起与另一成员终端的呼叫以支持视频应用，则调度器可以确定该呼叫需要高数据速率。如果另一个成员终端发起对另一个成员终端的语音呼叫，则调度器可以选择较低的数据速率来支持该呼叫。现有呼叫的数据速率是已知的，因此不需要重新计算。
一旦确定了每个微微网内通信的数据速率，就可以进行调度判定。这种调度判定可以基于根据任何已知调度算法的许多考虑因素。举例来说，可以根据优先级系统来进行调度判定，其中语音通信被给予了对低延迟通信的优先级。调度算法也可以将优先级给予高数据速率传输以使吞吐量最大化。也可以考虑公平原则，所述公平原则考虑了将在终端对之间传输的数据量和该终端对已经经历的延迟。可以考虑其它因素，其将落入本发明的范围之内。本领域技术人员将能够容易地将现有调度算法应用到任何特定的微微网应用中。
调度器可以通过调度并行传输来增加可在下一个MAC帧中发射的数据量。并行传输应被调度为使数据吞吐量最大化而不会引起过度干扰。这可以通过以下方式来实现，即，使用基于优先级的算法在多个时隙中调度并行传输，同时维持每个接收终端的目标C/I比。目标C/I比是用以支持满足预期QoS的数据速率所需的C/I比。可以通过本领域公知的方法，根据最大帧差错率(FER)来计算每个接收终端对于新呼叫的目标C/I比。现有呼叫的目标C/I比是已知的，因此不需要重新计算。
调度器可用于以如下方式调度同时通信，即，对于给定MAC帧，满足在每个接收终端处的目标C/I比。微微网拓扑图可以用于这个目的。在图6中示出微微网拓扑图的实例。微微网拓扑图可以由主终端根据其从成员终端接收的传输来构建。回到图4，计算模块408可以用于测量成员终端的接收信号强度。由于每个成员终端传输的定时和功率电平由调度器406确定，因而所述信息可以与所测量的接收信号强度一起提供给计算模块408，调度器406可以计算到达每个成员终端的路径损耗。
成员终端也可以用于周期性地向主终端提供到达微微网中其它成员终端的路径损耗测量。这些测量可以基于成员终端之间的调度传输。可以在一个或多个控制信道上将路径损耗测量发射到主终端。接收端上的信号处理器412可以采用扩频技术以从控制信道提取这些测量并将其存储在存储器410中。
回到图6，两个终端之间的一系列虚线代表两个终端之间的已知距离。图上的距离可以从主终端处进行的路径损耗测量以及由成员终端报告回主终端的路径损耗测量中导出。然而，如将进行更详细解释的，将测量的路径损耗而不是距离用于并行传输调度判定。因此，如果主终端具有微微网中每个可能的终端对组合的路径损耗信息，就可以调度并行传输而不必知道每个成员终端相对于主终端的角坐标。然而，实际上，在调度并行传输过程中，带有角坐标的微微网拓扑图是非常有用的。
可以使用许多技术来构建带有角坐标的微微网拓扑图，所述技术包括例如Navstar全球定位(GPS)卫星导航系统。在该实施例中，每个终端可以配备GPS接收机，其能够通过本领域公知的方法计算其坐标。成员终端的坐标可以通过适当的扩频控制信道发射到主终端。回到图4，主终端中的信号处理器412可以采用扩频处理来提取成员终端坐标并将其提供给调度器406。调度器406可以使用这些坐标及其自身的坐标来构建微微网拓扑图，例如图6中所示的微微网拓扑图。
调度器406可以使用微微网拓扑图对无法获得其路径损耗信息的终端对之间的路径损耗进行估计。路径损耗是终端之间的距离和环境状况的函数。由于在许多终端之间的路径损耗是已知的，并且这些终端之间的距离也是已知的，因而调度器406可以估计环境状况对信号传播的影响。如果我们假定在整个微微网中环境状况相对性地相同，则调度器406能够计算无法获得路径损耗信息的终端之间的路径损耗。路径损耗计算的结果可以存储在存储器410中供以后使用。在例如UWB的短程应用中，可以通过假定环境状况在整个微微网上基本相同来进行精确的路径损耗估计。
一旦调度器406构建了微微网拓扑图并且路径损耗信息被存储在存储器410中，就可以进行调度判定。调度器406可以使用包含在微微网拓扑图中的信息并结合与调度判定有关的任何其它适当因素，来确保为随后的MAC帧所调度的微微网内通信不会彼此过度地干扰。
在描述用于在并行传输环境中维持每个接收终端处的目标C/I比的方法之前，结合图6说明对并行传输影响的检测。假定在整个微微网上具有适度的目标C/I需求，从成员终端106a到成员终端106g的传输可能与从成员终端106c到成员终端106e的传输同时被调度。该调度判定应满足目标C/I需求，因为来自成员终端106a的传输不应在成员终端106e处引起过度的干扰，并且来自成员终端106c的传输不应在成员终端106g处引起过度的干扰。
更为主动的调度判定也可以包括从成员终端106f到成员终端106d的传输。如果在成员终端106d处的目标C/I需求足够低，该调度判定可能不会引起过度的相互干扰。然而，如果由于例如高数据速率应用而使得在成员终端106d处的目标C/I比较高，则从成员终端106f发射的信号功率可能需要足够高，结果在成员终端106g处产生过度的干扰。这种干扰可能将成员终端106g处的实际C/I比降低到目标之下，从而将性能降低到不可接受的程度。在这种情况下，从成员终端106f到成员终端106d的传输应当在不同的时间被调度。
将结合从成员终端106h到成员终端106b的待处理传输说明另一个示意性实例。当考虑微微网拓扑图时，该传输可能不会与从成员终端106a到成员终端106g的传输同时被调度，即使在成员终端106b处的目标C/I比极低。在成员终端106f处为克服到达成员终端106b的路径损耗所需的传输功率可能会过度地干扰成员终端106g处的接收。
作为在不同时间调度从成员终端106h到成员终端106b的传输的可选方法，可以以多跳方式经由一个或多个中间终端调度通信。举例来说，可以经由成员终端106i路由从成员终端106h到成员终端106b的通信。在这种情况下，成员终端106h处的传输功率可以显著地降低，以适应对成员终端106i的短距离传输。在成员终端106h处的这种传输功率的降低转变为在成员终端106g处的C/I比的增加。取决于成员终端106g处的目标C/I比，从成员终端106h到成员终端106i的传输可以与从成员终端106a到成员终端106g的传输同时被调度。
在下一个MAC帧中，从成员终端106i到成员终端106b的传输的第二支路也可以与从成员终端106a到成员终端106g的传输同时被调度。虽然可能需要在传输的第二支路上增加成员终端106i处的传输功率，以克服由与成员终端106b的距离产生的路径损耗，但是成员终端106i和成员终端106g之间的距离可能足以将产生的干扰减弱到满足成员终端106g的目标C/I比的程度。
回到图5，对于每一个MAC帧，调度算法可以用于在步骤504中调度直接通信并在步骤506中调度多跳通信。根据具体应用、设计者的偏好和总体设计要求，可以按各种方式实现上述处理。举例来说，调度算法可以使用微微网拓扑图中包含的信息来尝试调度使吞吐量最大化且同时在微微网终端间保持某种程度的公平的通信。
虽然在图5中示出了通过顺序地调度直接通信、然后调度多跳通信，来调度直接和多跳通信的程序，本领域技术人员应当认识到，所述顺序可以被倒转。可选地，可以并行地进行直接通信和多跳通信的调度。
在步骤508中，调度算法也可以用于以保持每个接收终端处的目标C/I比的方式调度每个通信的传输功率电平。举例来说，如果能够满足每个接收终端处的目标C/I比，则可以在每个时隙中调度直接通信。如果在用于终端对之间的同时直接通信的给定时隙中不能满足每个接收终端处的目标C/I比，则可以以多跳方式调度一个或多个通信。可选地，基于需要最小总功率以完成终端对之间的传输的通信路径，可以在直接通信或多跳通信之间进行判定。这些多跳通信可以被引导到多个中间终端，并在随后的MAC帧时隙中转发到其各自的目的地终端。对每个时隙的直接和多跳通信的调度可以包括传输功率计算的迭代过程，以确保对每个接收终端都满足目标C/I比。以下针对在具有三个同时传输的MAC帧中的单个时隙提供上述计算的一个实例。
回到图6，三个同时传输包括从成员终端106a到成员终端106g的传输、从成员终端106c到成员终端106e的传输，以及最后的，从成员终端106f到成员终端106b的传输。如下所述，可以由主终端处的调度器计算在成员终端106g处的C/I比(C/IG)。成员终端106g处的信号强度等于成员终端106a处的传输功率(PA)减去从成员终端106a到成员终端106g的路径损耗(LA-G)。成员终端106g处的干扰由成员终端106c和106f的信号传输产生，其可被表示为成员终端106c处的传输功率(PC)减去从成员终端106c到成员终端106g的路径损耗(LC-G)，加上成员终端106f处的传输功率(PF)减去从成员终端106f到成员终端106g的路径损耗(LF-G)来表示。根据这些关系，可以按照以下方程在对数域计算C/I比：
C/IGdB＝PA-LA-G-(PC-LC-G+PF-LF-G+M)      (1)
其中M等于可以用于计算微微网外的干扰的干扰余量。
也可以使用两个类似的方程来计算成员终端接收机106e和106b处的C/I比。可以通过以下方程在对数域计算成员终端106e处的C/I比(C/IE)：
C/IEdB＝PC-LC-E-(PA-LA-E+PF-LF-E+M)      (2)
其中：LC-E是从成员终端106c到成员终端106e的路径损耗；
LA-E是从成员终端106a到成员终端106e的路径损耗；以及
LF-E是从成员终端106f到成员终端106e的路径损耗。
可以通过以下方程在对数域计算成员终端106b处的C/I比(C/IB)：
C/IB dB＝PF-LF-B-(PA-LA-B+PC-LC-B+M)     (3)
其中：LF-B是从成员终端106f到成员终端106b的路径损耗；
LA-B是从成员终端106a到成员终端106b的路径损耗；以及
LC-B是从成员终端106c到成员终端106b的路径损耗。
将保存在存储器中的每个接收终端的目标C/I比和路径损耗信息代入方程(1)-(3)，我们得到三个方程和三个可用代数方法求解的未知数(PA、PC、PF)。假定可以满足全部三个方程，则可以以计算的功率电平调度来自成员终端106a、106c和106f的同时传输。另一方面，如果没有功率电平的组合能够满足全部三个方程，或者如果任何所需的功率电平超过了终端的最大发射功率，则调度算法可以将一个或多个传输重新分配到中间终端以进行多跳通信。
参考图6，可以容易地确定未必任何功率电平的组合都能满足全部三个方程。如果传输功率(PF)太低，则信号会由于路径损耗(LF-B)而变得过于微弱，从而无法在接收终端106b处满足目标C/I比。如果增加发射终端106f处的传输功率(PF)以满足接收终端106b处的目标C/I比，则该传输可能干扰成员终端106g满足其目标C/I比的能力。因而，调度算法可以判定经由中间终端，例如成员终端106d，来重新调度从成员终端106f到成员终端106b的传输。
在调度算法的另一个实施例中，可以进行如下判定，即，以多跳的方式，调度至少间隔一个阈值距离的两个终端之间的每个通信。可以在执行功率电平计算之前进行这种判定。在这种情况下，调度算法可以在计算功率电平之前，确定从成员终端106f到成员终端106b的传输应当被调度为多跳通信。可以判定经由成员终端106d路由所述通信，然后执行如下计算，即确定功率电平的任何组合是否可以支持来自成员终端106a、106c和106f的同时传输，并且同时满足成员终端106g、106e和106d的目标C/I比。
在调度算法的另一个实施例中，在进行功率电平计算之前可以查阅微微网拓扑图。这种方法的优点在于，成员终端106f和106b之间的通信可能仅仅因为两者之间的距离而不会自动地准许多跳通信。举例来说，如果调度算法确定从成员终端106f到成员终端106b的传输应当与从成员终端106c到成员终端106e的传输同时发生，则两个传输都可以被支持为直接通信。仅当还同时调度从成员终端106a到成员终端106g的传输时，来自成员终端106f的传输功率才会出现问题。因此，本领域技术人员可以容易地设计一种算法，即，在计算功率电平之前进行关于多跳通信的初始调度判定的过程中，考虑进行通信的两个终端之间的距离，所述通信涉及非常接近于发射终端的终端。
一旦作出了调度判定，就可以在随后MAC帧中的一个或多个控制信道上将调度判定发射到微微网中的成员终端。参考图4，发射端上的信号处理器416可用于在将调度分配提供给收发机302以广播到各个成员终端之前，对调度分配进行扩频。
图7是示出具有被配置为成员终端的基带处理器的终端实例的示意性框图。以虚线示出调度器406，表示在运行为成员终端期间调度器406不会被基带处理器306启用。无论基带处理器306是运行为主终端还是成员终端，收发机302的配置都是相同的，因此，将不再对此进行描述。在图7中为了完整而示出收发机302。
如前面结合被配置为主终端的基带处理器306所描述的，可在一个或多个控制信道上将调度分配广播到微微网中的所有成员终端。接收端上的信号处理器412可利用扩频处理从控制信道提取调度信息，并将其提供给控制器418。调度信息可包括对向成员终端和来自成员终端的多个发射的时隙分配，以及用于每个发射的功率电平和数据速率。调度信息还可以包括指示终端是否是支持多跳通信的中间终端的消息。在这种情况下，可以用相应的功率电平和数据速率来识别用于接收来自成员终端的通信以及将通信转发到另一成员终端的时隙。
控制器418可用于向接收端上的信号处理器412提供数据速率和扩频信息，以用于向成员终端的调度传输。使用该信息，信号处理器412可以适当次数恢复来自其它成员终端的通信，并向各种用户接口408提供恢复的通信。用于进行转发以支持多跳通信的通信可被存储在存储器410中，直到被调度用于转发。
控制器418还可向计算模块408提供功率电平信息，以用于来自另一终端的每个传输。在调度传输期间，计算模块408可使用该信息，通过利用来自收发机302的信号强度测量计算来自发射终端的路径损耗。可将由计算模块408计算出的路径损耗信息存储在存储器410中，并在用于控制信道广播的调度时间期间，将所述路径损耗信息提供给发射端上的信号处理器416。在采用GPS接收机(未示出)的终端的多个实施例中，可用于经由信号处理器416和收发机302，通过控制信道广播向主终端提供坐标信息。
信号处理器416可用于对微微网内的多个成员终端进行扩频通信。所述通信可发起于多种用户接口308，并被存储在缓冲器420中，直至调度传输。在调度时，控制器418可用于将通信从缓冲器420释放到信号处理器416，以便进行扩频处理。信号处理器416还可从存储器410调用各种通信以便在适当的时间以多跳方式进行转发。通过控制器418，可将通信的扩频码和发射功率电平编程到信号处理器416中。可选地，可由控制器418在收发机302中的发射机404处对发射功率电平编程。
结合本文所公开实施例描述的多个示意性逻辑块、模块和电路可通过通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、离散门(discretegate)或晶体管逻辑、离散硬件组件或设计用于执行本文所述功能的上述硬件的任意组合来实现或执行。通用处理器可为微处理器，但可选地，该处理器可为任意传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实现为计算设备的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP内核的一个或多个微处理器或任何其它这种配置。
结合本文所公开实施例描述的方法或算法可直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或二者的组合中。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域已知的任何其它形式的存储介质。存储介质可与处理器相连，以使得处理器能够从存储介质读取信息，以及将信息写入存储介质。可选地，可将存储介质集成到处理器上。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在终端中或其它地方。可选地，处理器和存储介质可作为离散元件驻留在终端中或其它地方。
提供对所公开实施例的上述描述，以使本领域任何技术人员能够实现或使用本发明。本领域技术人员将易于想到对于这些实施例的各种修改，在不偏离本发明精神或范围的情况下，可将本文所定义的普遍原理应用到其它实施例。从而，本发明并不旨在限制于本文所示的实施例，而是应给予与本文所公开原理和新颖特征相一致的最宽范围。

Claims (27)

1.一种用于调度通信的方法，包括：
选择第一终端对和第二终端对，所述第一终端对具有第一发射终端和第一接收终端，且所述第二终端对具有第二发射终端和第二接收终端；
确定所述第一终端对和所述第二终端对之间仍需发射的数据量，并且为所述第一终端对选择第一数据速率，为所述第二终端对选择第二数据速率；
确定同时进行的第一直接信号传输和第二直接信号传输是否满足所述第一接收终端的目标质量参数和所述第二接收终端的目标质量参数，其中所述第一直接信号传输是以所述第一数据速率从所述第一发射终端到所述第一接收终端进行的，所述第二直接信号传输是以所述第二数据速率从所述第二发射终端到所述第二接收终端进行的；以及
当确定所述第一接收终端和所述第二接收终端的目标质量参数都不满足时，调度从所述第一发射终端到中间终端的第一信号传输，其中所述第一信号传输的目的地是所述第一接收终端。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：调度与所述第一信号传输同时进行的、从所述第二发射终端到所述第二接收终端的第二信号传输。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：调度满足所述中间终端的目标质量参数和所述第二接收终端的目标质量参数的、所述第一信号传输和第二信号传输中的每一个的功率电平。
4.根据权利要求1所述的方法，其中确定同时进行的所述第一直接信号传输和所述第二直接信号传输是否满足所述第一接收终端和所述第二接收终端中的每一个的目标质量参数包括：计算每个所述直接信号传输的功率电平。
5.根据权利要求1所述的方法，其中确定同时进行的所述第一直接信号传输和所述第二直接信号传输是否满足所述第一接收终端和所述第二接收终端中的每一个的目标质量参数根据的是所述第一发射终端和所述第一接收终端之间的距离与所述第一发射终端和所述第二接收终端之间的距离。
6.根据权利要求1所述的方法，其中确定同时进行的所述第一直接信号传输和所述第二直接信号传输是否满足所述第一接收终端和所述第二接收终端中的每一个的目标质量参数根据的是所述第一发射终端和所述第一接收终端之间的路径损耗信息与所述第一发射终端和所述第二接收终端之间的路径损耗信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一终端对和第二终端对选自由多个终端构成的微微网。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括构建微微网拓扑图，并且其中，从所述微微网拓扑图导出路径损耗信息的至少一部分。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：选择具有第三发射终端和第三接收终端的第三终端对，并且同时地调度从所述中间终端到所述第一接收终端的所述第一信号传输的转发以及所述第三发射终端和所述第三接收终端之间的第三信号传输。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：调度满足所述第一接收终端和第三接收终端中的每一个的目标质量参数的、所述第一信号传输的转发和所述第三信号传输中的每一个的功率电平。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括针对所述第一信号传输和第二信号传输中的每一个调度不同的扩频码。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述参数包括载波-干扰比。
13.一种通信终端，包括：
调度器，其被配置为：
选择第一终端对和第二终端对，所述第一终端对具有第一发射终端和第一接收终端，且所述第二终端对具有第二发射终端和第二接收终端；
确定所述第一终端对和所述第二终端对之间仍需发射的数据量，并且为所述第一终端对选择第一数据速率，为所述第二终端对选择第二数据速率；
确定同时进行的第一直接信号传输和第二直接信号传输是否满足所述第一接收终端的目标质量参数和所述第二接收终端的目标质量参数，其中所述第一直接信号传输是以所述第一数据速率从所述第一发射终端到所述第一接收终端进行的，所述第二直接信号传输是以所述第二数据速率从所述第二发射终端到所述第二接收终端进行的；以及
当确定所述第一接收终端和所述第二接收终端的目标质量参数都不满足时，调度从所述第一发射终端到中间终端的第一信号传输，其中所述第一信号传输的目的地是所述第一接收终端。
14.根据权利要求13所述的通信终端，其中所述调度器还被配置为：确定同时进行的所述第一直接信号传输和所述第二直接信号传输是否满足所述第一接收终端和所述第二接收终端中的每一个的目标质量参数包括：计算每个所述直接信号传输的功率电平。
15.根据权利要求13所述的通信终端，其中所述调度器还被配置为：根据所述第一发射终端和所述第一接收终端之间的距离与所述第一发射终端和所述第二接收终端之间的距离来确定同时进行的所述第一直接信号传输和所述第二直接信号传输是否满足所述第一接收终端和所述第二接收终端中的每一个的目标质量参数。
16.根据权利要求13所述的通信终端，其中所述调度器还被配置为：根据所述第一发射终端和所述第一接收终端之间的路径损耗信息与所述第一发射终端和所述第二接收终端之间的路径损耗信息来确定同时进行的所述第一直接信号传输和所述第二直接信号传输是否满足所述第一接收终端和所述第二接收终端中的每一个的目标质量参数。
17.根据权利要求16所述的通信终端，其中所述调度器还被配置为：从多个终端构成的微微网中选择所述第一终端对和第二终端对。
18.根据权利要求17所述的通信终端，其中所述调度器还被配置为：构建微微网拓扑图，并且从所述微微网拓扑图导出所述路径损耗信息的至少一部分。
19.根据权利要求13所述的通信终端，其中所述调度器还被配置为：选择具有第三发射终端和第三接收终端的第三终端对，并且同时地调度从所述中间终端到所述第一接收终端的所述第一信号传输的转发以及所述第三发射终端和所述第三接收终端之间的第三信号传输。
20.根据权利要求19所述的通信终端，其中所述调度器还被配置为：调度满足所述第一接收终端和第三接收终端中的每一个的目标质量参数的、所述第一信号传输的转发和所述第三信号传输中的每一个的功率电平。
21.根据权利要求13所述的通信终端，其中所述调度器还被配置为：针对所述第一信号传输和第二信号传输中的每一个调度不同的扩频码。
22.根据权利要求13所述的通信终端，其中所述参数包括载波-干扰比。
23.根据权利要求13所述的通信终端，还包括配置为从多个终端接收通信的接收机，以及配置为向所述多个终端发射通信的发射机，所述调度器通信连接到所述接收机和所述发射机。
24.根据权利要求23所述的通信终端，还包括配置为对所述接收机和所述调度器之间的通信进行解扩的接收信号处理器，以及配置为对所述调度器和所述发射机之间的通信进行扩频的发射信号处理器。
25.根据权利要求23所述的通信终端，还包括通信连接到所述接收机和所述发射机的多个用户接口。
26.根据权利要求25所述的通信终端，还包括配置为对所述接收机和所述多个用户接口中的第一用户接口之间的通信进行解扩的接收信号处理器，以及配置为对所述多个用户接口中的第二用户接口和所述发射机之间的通信进行扩频的发射信号处理器。
27.一种通信终端，包括：
用于选择第一终端对和第二终端对的模块，所述第一终端对具有第一发射终端和第一接收终端，且所述第二终端对具有第二发射终端和第二接收终端；
用于确定所述第一终端对和所述第二终端对之间仍需发射的数据量，并且为所述第一终端对选择第一数据速率，为所述第二终端对选择第二数据速率的模块；
用于确定同时进行的第一直接信号传输和第二直接信号传输是否满足所述第一接收终端的目标质量参数和所述第二接收终端的目标质量参数的模块，其中所述第一直接信号传输是以所述第一数据速率从所述第一发射终端到所述第一接收终端进行的，所述第二直接信号传输是以所述第二数据速率从所述第二发射终端到所述第二接收终端进行的；以及
用于当确定所述第一接收终端和所述第二接收终端的目标质量参数都不满足时，调度从所述第一发射终端到中间终端的第一信号传输的模块，其中所述第一信号传输的目的地是所述第一接收终端。
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