用于在多速率无线系统中自适应的基于QOS的联合的速率和功率控制算法的方法和装置.pdf

一种用于通信系统的速率和功率控制算法，包括下列步骤：为从通信系统的一个或多个远程终端接收的信令指派要在第一通信终端处满足的目标信道状况度量(402)，每个通信终端支持多个速率和多个传输功率等级，每个目标信道状况度量基于由每一个远程终端支持的服务类型；在第一通信终端处从每一个远程终端接收信号(406)；以及响应根据接收的信号产生的信号信息，调整为一个或多个远程通信终端中的相应一个指派的相应的目标信道状况度量(412)。在变体中，通过通信系统的不同蜂窝小区以分布式方式执行该算法，并且远程终端中至少两个支持不同服务类型的通信。

1.  一种在通信系统中速率和功率控制的方法，其特征在于，包括：
为从通信系统的一个或多个远程通信终端接收的信令指派要在第一通信终端处满足的目标信道状况度量，每个通信终端支持多个速率和多个传输功率等级，每个目标信道状况度量基于由一个或多个远程通信终端的每一个支持的服务类型；
在第一通信终端处从一个或多个远程通信终端的每一个接收信号；以及
响应根据从一个或多个远程通信终端中的相应一个接收的信号产生的信号信息，调整为一个或多个远程通信终端中的相应一个指派的相应的目标信道状况度量。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括确定将满足用于一个或多个远程通信终端的每一个的目标信道状况度量的相应传输功率等级和相应速率，相应传输功率和相应速率要由一个或多个远程通信终端中的相应一个使用，用于要从一个或多个远程通信终端中的相应一个传输至第一通信终端的相应后续信号。

3.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，从一个或多个远程通信终端的相应一个接收的相应信号使用多个速率之一来传输，并且其中满足相应的目标信道状况度量的相应速率包括多个速率中的不同一个，所述方法还包括：
测量相应于每个接收信号的信道状况度量；以及
如果用于相应接收信号的测量的信道状况度量是在目标信道状况度量的迟滞阈限内并且如果系统已经使用多个速率的相应一个传输了少于接收和确定步骤的重复的规定次数，则设置相应速率为多个速率中的相应一个，而不是多个速率中的不同一个。

4.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括传输用于一个或多个远程通信终端的每一个的相应传输功率等级和相应速率至一个或多个远程通信终端中的相应一个。

5.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定步骤包括对于一个或多个远程通信终端的每一个，为要由一个或多个远程通信终端中的相应一个使用的相应传输功率等级p_i(n+1)和相应速率r_i(n+1)求解下列方程，用于要从一个或多个远程通信终端中的相应一个传输至第一通信终端的相应后续信号：
p i ( n + 1 ) = max k &Element; { 1 . . . L } { p i ( n ) γ i k γ i ( n ) | &ForAll; k : p i ( n ) γ i k γ i ( n ) < p max } ]]>
和
r i ( n + 1 ) = max k &Element; { 1 . . . L } { r i k | p i ( n ) γ i k γ i ( n ) < p max } ]]>
其中γ_i^k是用于给定远程通信终端的目标信道状况度量，γ_i(n)是对从给定的远程通信终端接收的信号测量的信道状况度量，p_i(n)是从给定远程通信终端接收的信号的传输功率等级，i是一个或多个远程通信终端的终端索引，其中i＝1，2，3，...，I，其中I≥1并且是一个或多个远程通信终端的总数，k是速率索引，其中k＝1，2，3，...，K，其中K是多个速率的总数，并且L是在第n次重复期间多个可支持的速率中的最高速率。

6.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，调整步骤包括，如果相应传输功率等级超过一个或多个远程通信终端中的相应一个的最大传输功率，则减少指派给一个或多个远程通信终端中的相应一个的相应目标信道状况度量。

7.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，调整和确定步骤是在第一通信终端处执行的，其中第一通信终端和一个或多个远程通信终端包括在包括多个蜂窝小区的通信系统内的一个蜂窝小区，与在通信系统中其它多个蜂窝小区中进行的速率和功率调整无关地执行调整和确定步骤，其中提供分布式速率和功率控制算法。

8.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，调整包括，响应根据从一个或多个远程通信终端的相应一个接收的信号产生的信号信息，调整相应目标信道状况度量，信号信息包括由下列项组成的一个或多个组：相应于接收信号的测量的信道状况度量，接收信号的测量的接收信号强度，和在接收信号上执行的错误检测过程的结果。

9.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，调整步骤包括，如果从一个或多个远程通信终端中的相应一个接收的信号的测量的接收信号强度超过第一通信终端的阈限接收信号强度，则减少相应目标信道状况度量。

10.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
测量相应于每个接收信号的信道状况度量；以及
对每个接收信号测量接收信号强度。

11.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，调整步骤包括如果错误检测过程表示在从一个或多个远程通信终端中的相应一个接收的信号中存在错误，则减少相应目标信道状况度量。

12.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，调整步骤包括如果错误检测过程表示在从一个或多个远程通信终端中的相应一个接收的信号中没有错误，则增加相应目标信道状况度量。

13.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，一个或多个远程通信终端中的至少两个支持多个服务类型中的不同一个。

14.  用于通信系统的通信终端的速率和功率控制器件，其特征在于，包括：
用于执行下列步骤的速率和功率控制模块：
获得在第一通信终端处要满足的指派的目标信道状况度量用于从一个或多个远程通信终端的每一个接收的信号，每个通信终端支持多个速率和多个传输功率等级，指派的目标信道状况度量基于由一个或多个远程通信终端的每一个支持的服务类型；以及
响应根据从一个或多个远程通信终端中的相应一个接收的信号产生的信号信息，调整为一个或多个远程通信终端中的相应一个指派的相应指派的目标信道状况度量。

15.  如权利要求14所述的器件，其特征在于，还包括一个集成电路器件，在集成电路器件中实现速率和功率控制模块。

16.  如权利要求14所述的器件，其特征在于，速率和功率控制模块另外执行下列步骤：
确定将满足用于一个或多个远程通信终端的每一个的指派的目标信道状况度量的相应传输功率等级和相应速率，相应传输功率和相应速率要由一个或多个远程通信终端中的相应一个使用，用于要从一个或多个远程通信终端中的相应一个传输至第一通信终端的相应后续信号。

17.  如权利要求16所述的器件，其特征在于，从一个或多个远程通信终端的相应一个接收的相应信号使用多个速率相应的一个速率来传输，并且其中满足相应的目标信道状况度量的该相应速率包括多个速率中的不同一个，其中速率和功率控制模块另外执行下列步骤：
测量相应于每个接收信号的信道状况度量；以及
如果用于相应接收信号的测量的信道状况度量是在目标信道状况度量的迟滞阈限内并且如果系统已经使用多个速率的相应一个传输了少于接收和确定步骤的重复的规定次数，则设置相应速率为多个速率中的相应一个，而不是多个速率中的不同一个。

18.  如权利要求16所述的器件，其特征在于，由速率和功率控制模块执行的确定步骤包括：
对于一个或多个远程通信终端的每一个，为要由一个或多个远程通信终端中的相应一个使用的相应传输功率等级p_i(n+1)和相应速率r_i(n+1)求解下列方程，用于要从一个或多个远程通信终端中的相应一个传输至第一通信终端的相应后续信号：
p i ( n + 1 ) = max k &Element; { 1 . . . L } { p i ( n ) γ i k γ i ( n ) | &ForAll; k : p i ( n ) γ i k γ i ( n ) < p max } ]]>
和
r i ( n + 1 ) = max k &Element; { 1 . . . L } { r i k | p i ( n ) γ i k γ i ( n ) < p max } ]]>
其中γ_i^k是用于给定远程通信终端的目标信道状况度量，γ_i(n)是对从给定的远程通信终端接收的信号测量的信道状况度量，p_i(n)是从给定远程通信终端接收的信号的传输功率等级，i是一个或多个远程通信终端的终端索引，其中i＝1，2，3，...，I，其中I≥1并且是一个或多个远程通信终端的总数，k是速率索引，其中k＝1，2，3，...，K，其中K是多个速率的总数，并且L是在第n次重复期间多个可支持的速率中的最高速率。

19.  如权利要求16所述的器件，其特征在于，还包括耦合至速率和功率控制模块的传输器，用于传输用于一个或多个远程通信终端的每一个的相应传输功率等级和相应速率至一个或多个远程通信终端中的相应一个。

20.  如权利要求16所述的器件，其特征在于，由速率和功率控制模块执行的调整步骤包括：
如果相应传输功率等级超过一个或多个远程通信终端中的相应一个的最大传输功率，则减少用于一个或多个远程通信终端中的相应一个的相应指派的目标信道状况度量。

21.  如权利要求16所述的器件，其特征在于，由速率和功率控制模块执行的调整和确定步骤是在第一通信终端处执行的，其中第一通信终端和一个或多个远程通信终端包括在包括多个蜂窝小区的通信系统内的一个蜂窝小区，其中，所述速率和功率控制模块与在通信系统中其它多个蜂窝小区中进行的速率和功率调整无关地执行调整和确定步骤，其中提供分布式速率和功率控制算法。

22.  如权利要求14所述的器件，其特征在于，还包括第一通信终端的接收器，速率和功率控制模块连接至接收器。

23.  如权利要求14所述的器件，其特征在于，由速率和功率控制模块执行的调整步骤包括：
响应根据从一个或多个远程通信终端的相应一个接收的信号产生的信号信息，调整相应的指派目标信道状况度量，信号信息包括由下列项组成的组的一个或多个：相应于接收信号的测量的信道状况度量，接收信号的测量的接收信号强度，和在接收信号上执行的错误检测过程的结果。

24.  如权利要求14所述的器件，其特征在于，由速率和功率控制模块执行的调整步骤包括：
如果从一个或多个远程通信终端中的相应一个接收的信号的测量的接收信号强度超过第一通信终端的阈限接收信号强度，则减少相应的指派目标信道状况度量。

25.  如权利要求24所述的器件，其特征在于，还包括：
耦合至速率和功率控制模块的信道状况度量估算模块，用于测量相应于每个接收信号的信道状况度量和用于对每个接收信号测量接收信号强度。

26.  如权利要求14所述的器件，其特征在于，由速率和功率控制模块执行的调整步骤包括：
如果错误检测过程表示在从一个或多个远程通信终端中的相应一个接收的信号中存在错误，则减少相应的指派目标信道状况度量。

27.  如权利要求14所述的器件，其特征在于，由速率和功率控制模块执行的调整步骤包括：
如果错误检测过程表示在从一个或多个远程通信终端中的相应一个接收的信号中没有错误，则增加相应指派的目标信道状况度量。

28.  如权利要求14所述的器件，其特征在于，一个或多个远程通信终端中的至少两个支持多个服务类型中的不同一个。

29.  一在通信系统中的速率和功率控制系统，包括：
用于为从通信系统的一个或多个远程通信终端的每一个接收的信令指派要在第一通信终端处满足的目标信道状况度量的装置，每个通信终端支持多个速率和多个传输功率等级，每个目标信道状况度量基于由一个或多个远程通信终端的每一个支持的服务类型；
用于在第一通信终端处从一个或多个远程通信终端的每一个接收信号的装置；以及
用于响应根据从一个或多个远程通信终端中的相应一个接收的信号产生的信号信息，调整为一个或多个远程通信终端中的相应一个指派的相应的目标信道状况度量的装置。

30.  如权利要求29所述的系统，其特征在于，还包括一装置，用于确定将满足用于一个或多个远程通信终端的每一个的目标信道状况度量的相应传输功率等级和相应速率，相应传输功率和相应速率要由一个或多个远程通信终端中的相应一个使用，用于要从一个或多个远程通信终端中的相应一个传输至第一通信终端的相应后续信号。

31.  如权利要求30所述的系统，其特征在于，还包括一装置，用于传输一个或多个远程通信终端的每一个的相应传输功率等级和相应速率至一个或多个远程通信终端中的相应一个。

用于在多速率无线系统中自适应的基于 QoS的联合的速率和功率控制算法的方法和装置
技术领域
本发明一般涉及在支持多个位速率和功率等级的通信系统中的速率和功率控制，并且更具体地说，涉及速率和功率控制，用于在通信系统中确定和控制与接收器通信的传输器的速率和功率。更具体地说，本发明涉及可在无线通信网络中使用的速率和功率控制算法。
背景技术
在许多通信系统中，希望最大化系统通过量或容量。通过量在接收器处是信干比(信号与干扰之比SIR)和在与接收器通信的传输器处使用的调制方案的函数，并可定义为在每个被传输的码元内能够成功传输至接收器的位的数量。通信网络中给定接收器处的SIR是在网络或系统中所有其它用户的传输功率的函数。不希望有的用户的传输功率可引起干扰(可称为同信道干扰)并且可以潜在地减少所想要的用户或接收器的SIR。同信道干扰是使在无线链路中的性能降级的主要缺陷之一。
减少同信道干扰效应的一种方法是使用功率控制技术。已知的一种技术是SIR平衡方法，其中对于在通信系统或网络中所有终端处接收的信令(signaling)，必须满足一固定的目标SIR。例如，在TDMA蜂窝式语音网络中，对于每个用户必须满足固定为12dB的目标SIR。于是，如果对于任何一个用户测量到的信令的SIR太低(与目标SIR相比)，则不断地增加系统中每个用户的传输功率，而如果与固定的目标SIR相比测量到的信令的SIR太高，则减少传输功率。因而，此方法试图改进通信系统内最弱的链路。
然而，在SIR平衡方法中，目标SIR是固定的并且对于系统中所有用户是相同的。这是因为这个事实：在系统中没有不同的服务质量(QoS)要求，并要平等地对待系统中所有链路。例如，这样的系统只传输语音或只传输数据通信，它们每一个具有不同的服务质量，即，对于每种类型的通信要满足不同的固定目标SIR。这样一种SIR-平衡方法在支持多种类型的通信(例如，语音、数据、视频)同时具有多个QoS要求的无线多媒体通信系统中将不能有效地工作。
而且，常规的SIR-平衡方法有可能变得不稳定。系统中一个单独的终端改变功率以保持固定目标的SIR，将随之影响所有其它终端看到的干扰并且在单独的功率控制过程之间产生某种程度的正反馈(不稳定)。也就是说，当一终端提高它的传输功率以满足固定目标SIR时，功率的提高随之导致对其它终端的干扰的增加。作为补救，其它终端不得不相应地提高它们自己的传输功率。这可能导致系统中的不稳定，在此系统中所有终端将提高它们的功率，直至它们都达到最大功率限制。因为SIR是一个比率，在达不到固定目标SIR的情况下，终端最终将达到传输功率的上限。
发明内容
有利的是，本发明通过在支持多个数据速率、多个功率等级和多个服务质量(QoS)通信的通信系统中提供联合的速率和功率控制算法，解决了上述需求和其它需求。
在一个实施例中，可以将本发明表征关于在通信系统中的速率和功率控制的一种方法和完成该方法的装置，该方法包括下列步骤：为从通信系统的一个或多个远程通信终端的每一个接收的信令指派要在第一通信终端处满足的目标信道状况度量，每个通信终端支持多个速率和多个传输功率等级，每个目标信道状况度量基于由一个或多个远程通信终端的每一个支持的服务类型；在第一通信终端处从一个或多个远程通信终端的每一个接收信号；以及响应根据从一个或多个远程通信终端中的相应一个接收的信号产生的信号信息，调整为一个或多个远程通信终端中地相应一个指派的相应的目标信道状况度量。
在另一个实施例中，可以将本发明表征为一个速率和功率控制器件，用于通信系统的通信终端，它包括用于执行下列步骤的速率和功率控制模块：获得在第一通信终端处要满足的指派的目标信道状况度量用于从一个或多个远程通信终端的每一个接收的信号，每个通信终端支持多个速率和多个传输功率等级，指派的目标信道状况度量基于由一个或多个远程通信终端的每一个支持的服务类型；以及  响应根据从一个或多个远程通信终端中的相应一个接收的信号产生的信号信息，调整为一个或多个远程通信终端中的相应一个指派的相应的目标信道状况度量。
附图说明
通过结合下列附图提供本发明的下列更详细的描述，本发明的上述和其它方面、特征和优点将更显而易见，这些附图是：
图1例示通信系统的毗邻蜂窝小区的通信终端之间的同信道干扰；
图2例示图1的通信系统的单个蜂窝小区的一个实施例；
图3是图2的蜂窝小区的接入点的几个组件的功能方框图，按照本发明的若干实施例，实现分布式速率和功率控制算法用于从各种远程终端至接入点的上行链路通信；
图4是流程图，例示了在按照本发明的一个实施例实现分布式速率和功率控制算法用于从各种远程终端至接入点的上行链路通信时，由图2和3的接入点执行的步骤；
图5是状态转移图，说明按照本发明的一个实施例的基于功率控制算法的组合信道状况度量和接收信号强度(RSS)；
图6是流程图，说明在实现按照本发明的若干实施例的速率和功率控制控制算法时，由图2和3的接入点的速率和功率控制模块执行的步骤的一个实施例。
贯穿附图的若干视图，相应的引用字符表示相应的组件。
具体实施方式
不是在限制意义上采用下列描述，而只是为了描述本发明的一般原理而进行下列描述。应该参考权利要求书确定本发明的范围。
首先参考图1，例示了通信系统的毗邻蜂窝小区的通信终端之间的同信道干扰。例示了通信系统100的两个蜂窝小区102和蜂窝小区104，蜂窝小区102包括接入点1(AP1)，而蜂窝小区104包括接入点2(AP2)。AP1与蜂窝小区102中的远程终端1(RT1)通信，同时在蜂窝小区104中，AP2与远程终端5和6(RT5和RT6)通信。
每个接入点AP1和AP2共用相同的信道用于上行链路和下行链路传输。例如，这样一个通信系统100，可包括无线室内网络或陆地蜂窝式网络。集中于蜂窝小区102内的活动，假设AP1-RT1表示所想要的传输器-接收器对。此外，在一个实施例中，AP1和RT1在蜂窝小区102内使用时分多址/时分复用(TDMA/TDD)方案传输信息包；然而，在其它实施例中，AP1和RT1可使用任何已知的多路复用方案。如由箭头106、108和110所示，蜂窝小区104中的AP2、RT5和RT6在蜂窝小区102中的终端的下行链路/上行链路传输期间引起干扰。例如，在蜂窝小区102中从AP1至RT1的下行链路传输112期间，AP2在其以RT5和RT6为目的地的下行链路传输期间引起干扰108。而且RT5和RT6在它们以AP2为目的地的上行链路传输期间，在蜂窝小区102中的下行链路传输112上引起干扰106和110。箭头106、108和110所示的这种干扰可称为同信道干扰并且是使蜂窝小区102的无线链路中的性能降级的缺陷的一大根源。同信道干扰在密集部署环境中特别成问题，诸如所例示的，其中毗邻的蜂窝小区是紧密接近的。
现在假设在蜂窝小区104中N-1个不同链路或传输-接收对在蜂窝小区102中的下行链路传输112中引起干扰，其中N是蜂窝小区104中终端的数量。设G_ij表示从传输器j(例如AP1)至接收器i(例如RT1)的链路增益，并且P_j表示传输器j的功率。链路增益G_ij与路径损耗L_ij有关。路径损耗与d_ij^k成比例，其中k是路径损耗指数。因此，假设理想的自由空间路径损耗具有路径损耗指数k＝2，则以dB为单位的路径损耗L_ij，由下面的方程给出：
    L_ij＝20log(4πd_ij/λ)+L_σ          方程(1)
其中d_ij是传输器j和接收器i之间的距离， λ = c f ]]>是波长，以及L_σ是具有零均方差σ的对数正态阴影衰减(lognormal shadow fading)，其中σ＝3~8dB。现在，链路增益G_ij由下式给出：
G ij = 10 - L ij / 10 ]]>                                     方程(2)
注意，给出在路径损耗(L)、固有噪声电平(N₀)、传输功率(P_t)、调制方案和接收器处的最小可检测信号(MDS)(接收器灵敏度)时，可以计算能进行可靠通信的范围(传输-接收对之间的距离)。在此背景下，可靠通信指对于给定的调变码元集(constellation)，达到最低要求的信干比(SIR)或者要求的信噪比(SNR)。这种类型的分析称为链路预算分析(Link Budget Analysis)。在此分析中，固有噪声电平是N＝N₀BF，其中N₀＝174dBm/Hz和B是以Hz为单位的匹配滤波器带宽(也称为噪声带宽)，以及F是5至10dB的接收器噪声系数(NF)。例如，在物理层设计的某些实施例中，B＝20MHz。接收的信干比(SIR)定义链路预算：
γ = P r N = E s N 0 × R s B ]]>                                        方程(3)
其中P_r是接收功率，E_s是码元能量，以及R_s是码元速率。接收器灵敏度S_r定义为：
S_R＝kT₀F(E_s/N₀)R_s            方程(4)
其中在方程(4)中所有变量是线性标度，温度T₀等于290K。因而，要达到特定链路质量或目标SIR的最大允许路径损耗L_max dB为：
L_max dB＝P_tdB-S_RdB                 方程(5)
在一个实施例中，由于AP1和RT1在TDMA/TDD通信系统中，所以在蜂窝小区104中的干扰源(interferer)如AP2、RT5和RT6不全在同一时间传输。因此，在蜂窝小区104中的每个传输在蜂窝小区102中的下行链路传输112的一部分中引起部分干扰。设a_ij∈{0，1}-评价的随机变量，它表示在蜂窝小区102中接收器i(例如RT1)处SIR测量的时候，蜂窝小区104中具有功率PX的传输器是否影响蜂窝小区102中的接收器i。显然α_ij＝1并且因此，在接收器i处从传输器j接收的功率是
P_ij＝α_ijG_ijP_j，α_ij∈{0，1}   方程(6)
现在，用γ_i表示的接收器i(例如RT1)的SIR为
γ i ( P ) = G ii p i Σ i = j α ij G ij p j + N i = G ii p i I i ]]>
                                   方程(7)
其中P＝[p₁，p₂，...，p_N]是功率矢量，N_i是接收器i处的热噪声，以及 I i = Σ i &NotEqual; j α ij G ij P j + N ]]>是接收器i处总的噪声-加-干扰。按照方程(7)，可清楚地看到，在TDMA系统中，因为α_ij系数，干扰模式可以更快速地波动。因而，在图1的系统的蜂窝小区102中的同信道干扰，例如由蜂窝小区104的终端产生的，引起在信道状况中的波动，如由蜂窝小区102的终端看到的。
也要注意，尽管按照从AP1至RT1的下行链路传输提出了同信道干扰的问题，但对于从RT1至AP1的上行链路传输也会发生相同的问题，使得蜂窝小区104的终端潜在地在AP1对从RT1接收的信令产生干扰。
按照本发明的若干实施例，提供速率和功率控制算法以在无线通信系统中接收器处减少干扰至可接受的等级。因而，通信终端，即通信系统100的接入点和远程终端，支持多个数据速率和多个功率等级。在有些实施例中，速率和功率控制算法适合于通信系统100，其中远程终端支持具有不同服务质量(QoS)要求的通信，例如语音、数据和视频通信。此外，在有些实施例中，速率和功率控制算法是一种分布式算法，例如在通信系统100中每个只具有本地测量而没有系统中其它蜂窝小区中链路增益(信道状况)的特定知识的接入点处独立地执行该算法，而不是在通信系统100的中央控制器处执行。若干实施例的速率和功率控制算法还提供额外的好处，即在远程终端中节约能量。
接下来参考图2，例示了图1的通信系统的单个蜂窝小区的一个实施例。在此实施例中，蜂窝小区102包括接入点1(AP1)和远程终端1，2，3和4(RT1，RT2，RT3和RT4)。AP1一般可称为通信终端或通信收发器，并且包括传输器和接收器。同样，RT1，RT2，RT3和RT4一般可称为远程通信终端或远程收发器，每一个包括传输器和接收器。配置图2的通信终端，例如AP1，RT1，RT2，RT3和RT4，为支持多个数据速率(也称为物理(PHY)模式)，即支持多级调制诸如M-QAM调变码元集。图2还例示了在AP1与RT1，RT2，RT3和RT4的每一个之间建立的前向信道202和反向信道204。前向信道202还称为下行链路，而反向信道204还称为上行链路。
按照本发明的若干实施例，提供速率和功率控制算法，它自适应地控制由每个传输器(例如RT1，RT2，RT3和RT4)使用的速率和功率用于与接收器(例如AP1)的通信。在较佳实施例中，速率和功率控制算法是一种分布式算法，在蜂窝小区102的接入点(AP1)处执行该算法，而不是在包括其它蜂窝小区如图1的蜂窝小区104的整个通信系统的中央控制器处执行该算法。因而，基于在AP1处接收的信令和在AP1处获得的本地测量，AP1确定每个远程终端应该使用什么功率等级和速率用于随后回到接入点的信令。因而，在较佳实施例中，通信系统中每个蜂窝小区的接入点依赖于信道状况，个别地尝试优化速率和功率用于从蜂窝小区内每个远程终端传输至接入点的信令。因而，本发明的若干实施例的速率和功率控制算法，可在每个蜂窝小区内在没有毗邻蜂窝小区中的传输活动和信道状况测量的详细知识的情况下在本地执行。系统中所有同信道链路的整体效果将在本地SIR测量中表示，并且在有些实施例中，这是每个AP用以了解在附近的其它AP的唯一手段，因而速率和功率控制算法是分布式的。
注意，在可供选择的实施例中，速率和功率控制算法可以是集中式，并在耦合至系统中所有蜂窝小区的中央处理器中执行。在这些可供替换的实施例中，用于在每个接入点(例如AP1和AP2)处接收的信令的信道状况的本地测量被送至中央处理器。然后中央处理器确定在每个蜂窝小区中每个远程终端应该使用什么速率和功率，以便完成速率和功率控制算法并将该速率和功率传输回到每个蜂窝小区的传输器。然而，与分布式算法相比较，集中式速率和功率控制算法在接收本地测量和传输速率和功率更新回到系统的相应蜂窝小区时占据了宝贵的带宽。
如在图1中所示的，可以看到，在相应的前向信道和反向信道上的信道状况将波动，因为来自邻近蜂窝小区中的传输器的干扰，并且还因为在多径中的改变。在一些实施例中，使用TDMA/TDD帧结构的通信因为增加了干扰而在信道状况中波动。在较佳实施例中，图2的蜂窝小区102代表无线室内(或者室内/室外)局域网，它使用基于IEEE 802.11a标准或者HiperLAN2标准的正交频分多路复用(OFDM)通信。然而，注意，可在利用单载波或多载波(它的一个例子是OFDM)传输方案的通信系统中应用本发明的若干实施例的速率和功率控制算法。在有些实施例中，通信系统100是住宅无线网络，其中接入点是到另外的计算机网络如到因特网的电缆或卫星接口，而远程终端包括计算机(PC)、膝上型计算机、电视、立体声系统、掌上器件、定用电器具等等。在其它实施例中，通信系统100包括在办公室或企业中的无线局域网，其中接入点耦合至较大的计算机网络而远程终端包括其它计算机、膝上型计算机、掌上器件、电视、家用电器等等。在其它实施例中，通信系统100是无线陆地蜂窝式网络，在其中接入点包括基站而远程终端包括无线移动器件。注意，在许多实施例中，许多通信终端是移动的。要理解，本发明的若干实施例的速率和功率控制算法算法可应用于任何无线通信网络，例如蜂窝、卫星、光、短距离、长距离、室内/室外，具有多-速率性能，其中存在干扰和/或信道状况会变化或波动。也要注意，在本发明的许多实施例，在每个蜂窝小区内一个或多个远程终端支持具有不同QoS要求的通信，即一个或多个远程终端支持不同类型的通信，使得不同的通信按照要在接收器处要求达到的信干比(SIR)或信噪比(SNR)，具有不同要求。例如，每一个远程终端RT1，RT2，RT3和RT4支持数据、语音和视频通信之一。
也要理解，本发明的若干实施例的速率和功率控制算法可在任何两个通信器件之间使用，而不要求这样的器件是网络或蜂窝小区的一部分。因而，速率和功率控制算法可在具有两个收发器的系统中使用，所述两个收发器具有它们之间建立的前向和反向信道，支持多个速率。此外，要理解若干实施例的速率和功率控制算法可在传输器-接收器对之间使用，所述传输器-接收器对支持多个数据速率，只要存在传输器和接收器之间建立的某些类型的反向信道，可以任何已知的形式将速率更新信号传输回到传输器。
通常，在通信系统中，用户通过量是在接收器处的信干比(SIR)和在与接收器通信的传输器处使用的调制方案的函数，并且可定义为能够在每个传输的码元内成功地传输至接收器的位数。在系统中给定的接收器处的SIR是系统中所有其它用户的传输功率的函数。不想要的用户(例如图1中的AP2，RT5和RT6)的传输功率引起干扰并且能够潜在地减少所想要的用户的SIR。
通过使用分布式功率控制技术，可以最小化或减少此干扰至可接受的等级。此外，通过应用使用自适应调制的速率控制算法，可提高系统的通过量。更进一步，功率控制算法将在远程终端处节约能量，例如以电池提供能量的远程终端将具有更长的电池寿命。
优化通过量的另一个方法是在传输器的调制器处使用自适应位加载或自适应调制，以随着信道状况改变而改变指派给载波的位数。因而，一般地讲，为了最大化传输器和接收器之间的通过量，并且最小化同信道干扰和其它干扰效应，而同时节约远程终端的能量(例如电池能量)，希望以最高的速率和满足分配给一给定终端所要求的目标SIR的最低功率。
在任何实际的通信系统中，在每个码元内传输的位数量限制于有限数量的值。例如，当使用M-QAM调制方案时，调变码元集大小限制于M_j＝2^j，j＝1，2，...，J，使每码元的位数等于一个小的值集合中的一个。对于M-QAM调制方案，按照位/Hz/子载波的通过量(频谱效率)定义如下：
T_j(γ)＝(1-p_b，j(γ))log₂(M_j)                方程(8)
其中0≤p_b，j≤1是与第j个QAM调变码元集的未编码的BER(即在接收器的解调器的输出处的BER)，r是接收信息的SIR，以及M是调变码元集大小。在理想情况下，它按照下式：
2 b - 1 = S N ]]>
                                                方程(9)
它表示每个额外的位，即双倍的调变码元集大小，要求在SNR(加倍在线性标度中的SNR)增加3dB。例如，BPSK要求大约3dB，QPSK要求大约6dB，16-QAM要求大约12dB，以及64-QAM要求大约18dB。
因而，按照本发明的若干实施例，一个要求的目标信道状况度量，例如目标SIR或目标SNR，被指派给每个与接收器(例如每个接入点)通信的传输器(例如每个远程终端)。在接收器处来自每个传输器的信令要满足要求的信道状况度量，并且要求的信道状况度量是来自每个传输器的信令的服务类型(TOS)的函数。接着，传输一个信号或通信位组，例如，在介质访问控制(MAC)帧中，从传输器(例如RT1)至接收器(例如AP1)。接收器确定信道状况的测量，或者来自从每个终端的传输器接收的信令的信道状况度量。接收器还测量接收信号强度(RSS)并在从每个终端接收的信令上执行错误检测。在这时，接收器对指派给一个或多个通信终端的目标信道状况度量进行适当的调整，例如，基于测量到的RSS和/或错误检测的结果。一旦调整了目标信道状况度量，如果必要，那么速率和功率控制算法就确定要用于由每个传输器传输至接收器的后续信号的最大传输功率和速率。一旦确定了最大传输功率和速率，就将它们通过反馈信道传送回到每个传输器(例如通过下行链路信道回到每个远程终端)。
此算法与已知的功率控制算法不同的是，可对目标信道状况度量进行调整。在已知系统中，诸如SIR平衡方法，要求在接收器处所有链路满足固定目标SIR或固定目标SNR。于是功率控制算法在尝试将使所有链路满足此固定目标SIR或SNR时，选择最佳的传输功率和速率。通过提供对在接收器处必须满足的固定信道状况度量的调整，本发明的若干实施例的速率和功率控制算法避免了系统中不稳定的问题。此外，在没有QoS要求的系统中使用SIR平衡方法。换言之，在系统中的所有通信是相同的服务类型，即全部语音或全部数据通信；因而，所有终端的所有通信必须满足相同的固定目标SIR。相反，本发明的若干实施例的速率和功率控制算法在具有不同QoS要求的通信的系统中应用；因而，可能存在多于一个不同的、要求在接收器从不同终端接收的信令满足的目标信道状况度量。
接着参考图3，所示的是图2的蜂窝小区的接入点的若干组件的功能方框图，它按照本发明的若干实施例，实现分布式速率和功率控制算法用于从各种远程终端至接入点的上行链路通信。
在参考图3的时候，同时将对图4进行参考，图4是流程图，说明在按照本发明的一个实施例实现分布式速率和功率控制算法用于从远程终端至接入点的上行链路通信时，由图2和3的接入点执行的步骤。
在图3中所示的是接收器300，包括天线302、射频/中频部分304、(此后称为RF/IF部分304)，解调器306、信道状况度量估算308、基带处理部分310、错误检测模块312、速率和功率控制模块314，存储器316和延迟318。还例示了RF/IF集成电路器件320(也称为RF/IF IC器件320)，它包括天线302和耦合至基带集成电路器件322(也称为基带IC器件322)的RF/IF部分304，基带集成电路器件322包括解调器306、信道状况度量估算308、基带处理部分310、错误检测模块312、速率和功率控制模块314、存储器316和延迟318。
按照本发明的若干实施例，与接收器300(例如AP1)通信的传输器(例如RT1，RT2，RT3和RT4)都在多个传输功率等级上支持多个数据速率通信。因而，接收器300执行速率和功率控制算法用于一个或多个与接收器通信的传输器。因而，在通信系统中的所有终端能够用不同的位速率R1＜R2＜...＜RJ，Rj＝log2(Mj)，并且Mj＝2j，j＝1，2，...，J将信息包传输至接收器，例如使用M-QAM调制方案(例如，BPSK，QPSK，16-QAM，64-QAM等)。此外，要理解可按照任何已知的单载波或多载波调制传输通信。
开始时，因为通信系统支持具有不同的服务类型诸如语音、视频和数据的通信，所以给每个与接收器300通信的传输器指派一个要在接收器300处满足的目标信道状况度量(即γ_t)(图4的步骤402)。目标信道状况度量是一个用于每个终端(例如RT1，RT2，RT3和RT4)的阈限信道状况度量，并且基于每个相应的终端支持的服务类型。例如，用于一个终端通信语音信令的目标信道状况度量γ_t将具有与支持数据信令的终端不同的目标信道状况度量。在一个实施例中，目标信道状况度量是以dB测量的目标SIR。例如，可为支持语音通信的终端指派一个在接收器300处6dB的目标SIR，同时可为支持数据通信的终端指派一个在接收器300处12dB的目标SIR，可为支持视频通信的终端指派一个在接收器300处16-20dB的目标SIR。注意，可在其它实施例中定义其它合适的信道状况度量，诸如目标SNR或目标失真等级。
此外，在有些实施例中，所指派的目标信道状况度量是多个目标信道状况度量等级之一。在这样的实施例中，存在若干可用的目标信道状况度量用于给定的传输器，并且开始时，选择可用目标信道状况度量之一作为被指派的目标信道状况度量。在较佳实施例中，所指派的目标信道状况度量是多个可用目标信道状况度量中的最高可达到的目标信道状况度量。
此外，开始时，要在接收器300处满足的目标接收信号强度，即RSSt，也被指派用于接收器300(图4的步骤404)。目标RSS也可称为阈限RSS并且是接收器的模拟前端性能的函数。为系统中每个终端指派一个目标接收信号强度，它取决于每个终端的接收器的性能允许(performance toleration)。在一个实施例中，以dB测量目标RSS。
在运行中，天线302(例如在AP1处)通过信道(例如反向信道202)从传输器(例如RT1)接收通信并且耦合至RF/IF部分304。因而，对于一个或多个i终端的每一个，信号(例如在介质访问控制(MAC)帧内传输的信号或位组)是从给定的传输器接收的(图4的步骤406)，每个信号是使用可用速率之一传输的。注意，接收信号可能是来自一个或多个传输器的任何通信位组。在有些实施例中，信号包括在MAC帧内传输的一个位组的一部分或一个位组、一个或多个MAC帧、或来自传输器的、不是MAC帧结构的一部分或异步传输的其它通信位组。注意，信道状况，例如在接收器处每个接收信号的SIR受到波动，因为可变的同信道干扰量和在无线信道特性中的变化。
在RF/IF部分304处，将信令从RF下变频成IF，并且从IF下变频成基带。接着，在解调器306处理每个信号。注意，在较佳实施例中，每个接收的信号是OFDM信号，使得解调器306包括快速傅立叶变换(FFT)。然后解调的信号被传送至基带处理部分310，由它输出至MAC层。
并行于基带处理，在信道状况度量估算308获得相应于从i个终端器的每个传输器接收的每个信号的测量的信道状况度量γ_i(n)和测量的接收信号强度(RSS_i(n))(图4的步骤408)。在一个实施例中，测量的信道状况度量包括在信道状况度量估算308处通过信道从传输器接收的信号的信干比(SIR)；然而，要理解可以执行反映信道状况的其它度量，诸如测量接收信号的信噪比(SNR)或失真等级。也要注意，使用任何已知技术测量RSS_i(n)。在多载波信号诸如OFDM信号的情况下，测量的信道状况度量γ_i(n)例如SIR_i(n)，和RSS_i(n)被测量为在多载波波形的多个子载波上的总计或平均，其中i是终端索引。信道状况度量估算308的输出是速率和功率控制模块314的输入，在图3中例示为γ_i(n)和RSS_i(n)，其中索引i是终端索引或链路索引。例如，i＝1相应于从RT1接收的信令，i＝2相应于从RT2接收的信令，等等。而且，索引n表示速率和功率算法的重复计数，n相应于当前重复和n+1相应于下一次重复。可按照本领域中任何已知技术执行信道状况度量估算308过程。注意，尽管在此实施例中在基带采用信道状况度量估算308，但在其它实施例中信道状况度量估算可以在IF发生，如在本领域中是众所周知的。
而且，在到信道状况度量估算和基带处理的平行路径中，在错误检测312处对从每个终端接收的每个信号上执行错误检测(图4的步骤410)。在一个实施例中，每个与接收器300通信的传输器给信号添加循环冗余码校验(CRC)序列。在接收器中错误检测312处将这个CRC序列与计算的CRC序列比较，以确定是否有任何错误存在于接收信号中，例如，以确定是否有错误存在于接收的帧中。第i个终端的错误检测的结果是从错误检测312输出的，并且输入到速率和功率控制模块314(在图3中例示为CRC_i(n))。
在实现本发明的若干实施例的速率和功率控制算法时，速率和功率控制模块314输入测量的信道状况度量γ_i(n)，例如SIR_i(n)，测量的接收信号强度RSS_i(n)，错误检测结果，例如CRC_i(n)，和相应于从第i个远程终端或链路的当前信号(要由速率和功率控制模块314在重复n期间使用的)的传输功率等级和速率，如由速率和功率控制模块314在上一次重复中确定的，并且在图3中例示为P_i(n)和r_i(n)。
按照本发明的若干实施例，速率和功率控制模块314使用组合的基于信道状况度量(例如基于SIR)和基于强度(例如基于RSS)的功率控制算法，其中自适应地调整为一个或多个终端指派的目标信道状况度量。
接下来，基于测量的接收信号强度和测量的信道状况度量和/或基于错误检测的结果调整用于一个或多个终端的目标信道状况度量(图4的步骤412)。这与已知的SIR平衡方法相反，后者只是简单地试图满足不变的固定目标SIR。进一步参考图5和6讨论调整目标信道状况度量的概念。在一个实施例中，此调整在速率和功率控制模块314处发生。注意，目标信道状况度量是可自适应地调整的，但每次重复速率和功率控制算法时不是必须调整或者取决于信道状况根本不调整。如上面提到的，在有些实施例中，为每个终端指派的目标信道状况度量是多个可用于那个终端的目标信道状况度量之一，较可取地是可用的目标信道状况度量中的最高可达的一个。
接着，一旦调整了目标信道状况度量，那么确定用于每个终端的、满足已经为每个终端调整的目标信道状况度量的传输功率和速率，其中相应的传输功率和速率要由相应的传输器使用，用于要从相应的通信终端传输到接收器的后续信号(例如，MAC帧内的位组)(图4的步骤414)。用于第i个终端的后续信号的传输功率和速率例示为在图3的速率和功率控制模块314的输出处的p_i(n+1)和r_i(n+1)。下面参考图6描述有关此确定的进一步细节。
一旦为要由每个传输器传输至接收器的后续信号确定传输功率和速率，就将用于每个终端的传输功率p_i(n+1)和速率r_i(n+1)传输回到每个终端的传输器(图4的步骤416)，例如通过相应的反馈信道。
注意，在完成图4的步骤416后，该过程在速率和功率控制算法的另一次重复中再次在步骤406开始并且重复步骤406至416。也要注意，在许多实施例中，每MAC帧更新功率和速率一次；然而，要理解，在其它实施例中，可较不频繁地更新功率和速率传输等级。在其它实施例中，可为从一个或多个远程终端传输的、不是MAC帧结构的一部分的信令在方便于系统的传输方案的时间间隔更新速率和功率。
注意，图3的接收器的许多功能块可体现为在专用的硬件、固件或在软件中执行的一组指令，使用处理器或其它机器执行指令以完成所提供的功能。例如，在一个实施例中，图3的接收器300可实现为一个或多个集成电路(IC)器件。例如，在一个实施例中，天线302和RF/IF部分304在RF/IF IC器件320上实现，而接收器的其余的功能组件，包括在耦合到RF/IF IC器件的基带IC器件322上实现速率和功率控制模块314。这些集成电路器件320和322可称为特定用途集成电路(ASIC)或者一般称为芯片。可供替换地，RF/IF IC器件320和基带IC器件322可体现为单个芯片或ASIC。因而，RF/IF IC器件320和基带IC可能是设计为实现接收器300的功能块的芯片组的一部分或者单个芯片或ASIC。同样，图4的步骤(特别是图4的步骤412和414)可体现为在专用的硬件、固件或在软件中执行的一组指令，使用处理器或其它机器执行这些指令以完成所给定的功能。
接着简要地参考图5，所示的状态转移图说明组合的信道状况度量，例如按照本发明的一个实施例的基于SIR和接收信号强度(RSS)的功率控制算法。设[s0s1]表示功率控制算法的状态，其中s0和s1定义为如下：

                          方程(10)
和

                          方程(11)
其中γ_t和RSS_t分别是目标信道状况度量和目标信号强度，而γ_i(n)和RSS_i(n)分别是在第n个MAC帧或第n次重复算法期间，对于在接收器300处从第i个终端或链路接收的信号的测量的信道状况度量和测量的信号强度。通常，功率控制算法从为每个终端指派的目标信道状况度量开始，即目标SIR，并且更新每个终端的传输功率，对于多次重复尝试满足指派给每个终端的目标信道状况度量。此外，注意在有些实施例中，指派的目标信道状况度量是多个可用目标信道状况度量之一，更适宜的是它们中最高可达到的目标信道状况度量。如果达到这个指派的目标信道状况度量所要求的传输功率增长得太高(达到与接收器通信的器件的最大传输功率，p_max)或者在多次重复中没有达到目标信道状况度量，即使测量的RSS_i(n)超出其阈限，则减少为特定终端指派的目标信道状况度量，例如，减少目标SIR多达δdB。于是，再次尝试功率控制算法，直到传输功率更新收敛或者得到对于当前的系统负载没有可行的解决方案的结论为止。
在图5中，所看到的是，所想要的状态是s10，其中达到了目标信道状况度量γ_t例如目标SIR_t，并且测量的RSS_i(n)低于阈限RSS_t。在另一方面，非想要的状态是s01，其中没有达到目标信道状况度量γ_t并且测量的RSS_i(n)在阈限RSS_t之上。由于在此非想要的状态中，还没有达到目标信道状况度量γ_t，所以功率控制机制将尝试增加传输功率以达到该等级，直到它达到给定传输器的最大传输功率为止。
因此，当RSS_i(n)≥RSS_t，为来自第i个终端的信令的选择的目标信道状况度量γ_i(例如所选择的目标SIR)太高。因而，减少目标信道状况度量γ_t，因此功率控制循环再次变得稳定。如果没有将算法设计成自适应地调整目标SIR，象已知的固定SIR-平衡方法，则系统已经返回到不想要的状态，并且传输功率达到其最大值。因而，与已知功率控制算法不同，目标信道状况度量γ_t在接收器处可由速率和功率控制模块314调整。如上所述并且按照若干实施例，使用测量的RSS_i(n)调整目标信道状况度量γ_t。
另外，在有些实施例中，指派给给定传输器或终端的目标信道状况度量γ_t自适应地按照与接收器通信的给定传输器的最大传输功率调整。也就是说，用于下一个信号或位组例如在MAC帧内传输的信号或位组的所请求的传输功率(如由速率和功率控制模块314确定的)在给定传输器处必须始终小于最大传输功率，即p_i(n+1)≤p_max，其中p_max是给定传输器的最大允许传输功率，并且p_i(n+1)是由速率和功率控制模块314为下一个信号(例如下一个传输MAC帧)确定的传输功率。要理解，在许多情况下，RSS_i＜RSS_t，但接收器300仍不能达到目标信道状况度量γ_t(即使传输器以最大功率发送信息包)。因此，如果所请求的传输功率达到p_max，则表示对于给定的信道状况，相应于第i个终端的目标信道状况度量γ_t(例如给定的目标SIR)太高并且应该被减小。
在另外的实施例中，指派给给定终端的目标信道状况度量，自适应地使用错误检测器312在从给定终端接收的信号上的输出来调整，例如CRC错误提供目标信道状况度量是太低还是太高的指示。例如，如果没有CRC错误，信道处于良好条件，并且按一小的步长增加用于给定终端的目标信道状况度量。如果有若干CRC错误存在，则信道处于不良条件并且按较大的步长减少给定终端的目标信道状况度量，强迫传输器减少其传输速率。
接着参考图6，所示的流程图说明在实现本发明的若干实施例的速率和功率控制算法时，由图2和3的接入点的速率和功率控制模块执行的步骤的一个
实施例。
通常假设对于任何与接收器(例如AT1)通信的终端(RTi，例如RT1，RT2，RT3和RT4)，传输功率是有界的，例如p_min≤p_i≤p_max。注意，在一个实施例中，p_min＝017dBm且p_max＝23dBm。而且，设 0 < γ i 1 < γ i 2 < . . . < γ i K ]]>表示给定RTi能利用的可容许的传输速率，其中K是可容许的速率或PHY(物理)模式的总数，并且i是终端索引或者链路索引。例如，在M-QAM调制方案中，可使用BPSK、QPSK、16-QAM、64QAM传输信号。此外，可不同地编码每个调变码元集以有效地产生更多的可容许的速率或PHY模式。例如，对于总共K个可容许的速率或PHY模式，可容许的速率列表可包括BPSK、QPSK速率QPSK速率16-QAM速率16-QAM速率等。
此外，设 0 < γ i 1 < γ i 2 < . . . < γ i K ]]>表示用于第i个终端的相应的目标信道状况度量，例如目标SIR_t，使得以速率γ_i^k(其中k是可用速率组，k＝1，2，3，...，K)发送的位流将正确地接收，如果一个接收信号的测量的信道状况度量大于或等于γ_ik。因而，取决于信令的服务类型(ToS)，为每个可容许的速率指派用于每个终端的目标信道状况度量。因而，γ_ik的值表示多个可用于给定终端的目标信道状况度量。
开始时，在第n次重复期间，用于给定的链路或终端i的传输功率p_i(0)＝p₀＜p_max和最高可支持的速率L设置为K。因而，开始时假设给定链路(例如图2的上行链路)能够支持最高可用速率K。因而，开始时，在较佳实施例中，指派的目标信道状况度量γ_ik设置为最高值γ_ik。
然后在接收器处从信道接收信号(例如在MAC帧中传输的)(步骤602)。注意，信号可能是从与接收器通信的单个终端接收的，或者信号可能是从与接收器通信的多个终端接收。
接着，在第n次重复期间，对从第i个终端接收的信号测量接收信号强度RSS_i(n)(步骤604)并且测量信道状况度量γ_i(n)(例如SIR_i(n))(步骤606)。另外，并行于步骤604和606，对从每个第i个终端接收的信号执行错误检测以确定在最后的m个帧中错误的存在(步骤608)。在一个例子中，错误检测通过执行如上所述的CRC校验来确定在最5个传输帧中是否存在错误。
如果测量的RSS_i(n)大于阈限或者目标RSS_t(步骤610)，那么相应于第i个终端的目标信道状况度量γ_i^k(例如目标SIR_t并且在有些实施例中，最高可达到的目标信道状况度量)被减少一个步长大小(步骤612)，除非用于第i个终端的目标信道状况度量已经处于其最低值。换言之，用于信道的当前最高可支持速率(PHY模式)L被减1，即对于L＞1L＝L-1。因而，γ_i^k减少至γ_i^k-1。
可供替换地，如果在从第i个终端接收的信号的最后m个帧中存在错误，如在错误检测过程确定的(步骤608)，那么相应于第i个终端的目标信道状况度量γ_ik(例如目标SIR_t)被减少一个步长大小(步骤612)。
如果在从第i个终端接收的信号的最后m个帧中没有错误(步骤608)，那么相应于第i个终端的目标信道状况度量γ_i^k(例如目标SIR_t)被增加一个步长大小(步骤614)，但只是在当前最高可支持速率L小于最高可容许的速率K的情况下。换言之，对L＜KL＝L+1。因而，γ_i^k增加至γ_i^k+1。
然后，如果测量的RSS_i(n)不大于阈限或目标RSS_t(步骤610)，或者在完成或者减少目标信道状况度量(步骤612)或者增加目标信道状况度量完成(步骤614)后，对于所有可容许的速率(所有k值)和给定当前从第i个终端接收的信号的传输功率时，速率和功率控制算法确定最小的传输功率p_i(n+1)来达到最大可能速率γ_i(n+1)(它最大化通过量)用于要从第i个终端传输至接收器的下一个信号(步骤616)。
在数学上，找出用于第i个终端的下一个信号(例如MAC帧内的位组)的最小传输功率p_i(n+1)可表示为：
p i ( n + 1 ) = max k &Element; ( 1 . . . L ) { p i ( n ) γ i k γ i ( n ) | &ForAll; k : p i ( n ) γ i k γ i ( n ) < p max } ]]>
                   方程(12)
其中γ_i^k是相应于第i个终端的目标信道状况度量(例如目标SIR_t)，γ_i(n)是来自从第i个终端接收的信号的测量的信道状况度量(例如测量的SIR_i(n))，p_i(n)是当前信号的传输功率，如在上一次重复算法时确定的，i是终端索引或链路索引(例如用于第i个终端或RTi(RT1，RT2等))，对它正在应用速率和功率更新，其中i＝1，2，3，...I，其中I≥1且为终端的总数，n是重复索引，k是速率索引，以及L是在第n次重复期间第i个链路的最高可支持速率。
重复索引n表示速率和功率算法的重复计数，其中n相应于当前重复并且n+1相应于下一次重复。而且，速率索引k表示一组可用的速率，其中k＝1，2，3，...，K，其中K是系统可支持的速率或PHY模式的总数。此外，对于k＝1，2，...，L，其中L可以等于或者可以不等于K(开始时L＝K)方程(12)是最大化的。
因而，按照方程(12)，对于直到L的所有可能的k值，要从第i个终端传输至接收器的下一个信号(例如在MAC帧内的位组)的传输功率，即p_i(n+1)，是根据测量的信道状况度量(即γ_i(n))、已经调整的目标信道状况度量(即γ_i^k)和在相应于第i个终端的上一次重复(即p_i(n))期间功率控制算法的结果来确定的。然后选择实现最大可达到的速率的p_i(n+1)的最小值作为所请求的传输功率，它将由第i个终端的传输器在发送下一个信号至接收器时使用。
用于要从第i个终端传输的下一个信号的所请求的速率r_i(n+1)或PHY模式是满足方程(12)的最大值化的速率并且在数学上可以表示为：
r i ( n + 1 ) = max k &Element; ( 1 . . . L ) { r i k | p i ( n ) γ i k γ i ( n ) < p max } ]]>
                   方程(13)
基于方程(13)确定用于下一个信号的速率或PHY模式的不想要的效应是，当测量的信道状况度量γ_i(n)接近目标信道状况度量γ_i^k时，PHY模式确定可能从一次重复到一次重复的两个模式之间波动。这个″乒乓″效应可通过在PHY模式确定机制中引入迟滞来避免。为此，在有些实施例中，系统记住它已经存在于当前PHY模式中多长时间(即多少次重复)。然后，如果用于当前PHY模式(假设模式’k’)的目标信道状况度量γ_i^k大于测量的信道状况度量γ_i(n)，但不超过迟滞阈限H_δ并且系统已经在当前PHY模式中少于N_H次重复，则系统在当前重复中将不切换到较低的PHY模式。同样，如果用于当前PHY模式的目标信道状况度量γ_i^k小于测量的信道状况度量，但不超过迟滞阈限H_ε并且系统已经在当前PHY模式中少于N_H次重复，则系统将不切换到较高的PHY模式。迟滞阈限H_δ、H_ε和迟滞持续时间N_H将是基于无线信道的经验或统计模型来确定的系统参数。作为例子，在一个实施例中，迟滞阈限H_δ、H_ε可在0.5与3dB之间，并且迟滞持续时间可在3与10次重复之间。
注意，在方程(12)和方程(13)的最大值化内的关系的导出在现有的功率控制算法例如在已知的SIR平衡技术中执行的算法内是众所周知的。例如，假设在一个通信系统中，在任何给定时间，在系统中的每个传输器将不改变其传输功率，即干扰等级在系统中将保持不变，即使这不是实际发生的情况，则应该由第i个终端的给定传输器使用、用于下一个帧的传输功率由下式给出：
p i ( n + 1 ) = p i ( n ) γ i k γ i ( n ) ]]>
                 方程(14)
这个关系在G.J.Foshcini的″A Simple Distributed Autonomous PowerControl Algorithm and its Convergence(简单分布式自治功率控制算法及其收敛)″中描述，见IEEE Trans.Vehicular Technol，卷42，4号，1993年十一月，641-646页。
接着，将达到用于相应于第i个终端下一个信号的最大速率的、所确定的最小传输功率p_i(n+1)与给定传输器能够以其传输的最大传输功率p_max比较(步骤618)。如果p_i(n+1)不大于最大传输功率p_max，那么将传输功率p_i(n+1)通过反馈信道传输回到第i个终端的给定传输器(步骤620)(例如，图2中的前向信道或下行链路之一)。然而，如果p_i(n+1)大于最大传输功率p_max，那么相应于第i个终端的目标信道状况度量r_i^k(例如目标SIR_t)被减少一个步长大小(步骤612)，除非目标信道状况度量已经在其最低值。换言之，用于信道的当前最高可支持速率L被减少1，即L＞1L＝L-1，并且再次执行步骤616，直到p_i(n+1)不大于最大传输功率p_max(步骤618)为止。
因而，一般而言并且按照一个实施例，速率和功率算法从用于每个终端或链路的最高目标信道状况度量(最高目标SIR)开始，并且多次重复更新那个终端或链路的传输功率。如果达到最高可达到的目标信道状况度量所要求的功率增长过高(达到p_max)或者即使RSS超出它的阈限时在多次重复中没有达到最高可达到的目标信道状况度量(例如目标SIR)，则降低用于特定终端的最高可达到的目标信道状况度量多达δdB。然后再次尝试功率控制算法。继续这个过程，直到功率更新收敛或者得到对于当前的系统负载没有可行的解决方案的结论为止。在没有可行的解决方案的情况下，接收器例如图1和2的系统中的AP1可中断某些不太重要的链路。
注意，在完成步骤620后，该过程在速率和功率控制算法的另一次重复中，再次在步骤602开始，并且重复步骤604至620。也要注意，在许多实施例中，功率和速率每MAC帧更新一次；然而，要理解在其它实施例中，功率和速率传输等级可不太频繁地更新或者与帧结构无关地更新。
此外，注意，速率和功率控制算法可集中在中央控制器中或者分布在通信系统中，例如，在图2的系统中每个蜂窝小区的接入点处、不了解系统的其它蜂窝小区中的信道状况的情况下执行。在使用分布式算法的实施例中，每个接入点(或者执行速率和功率控制算法的其它接收器)假设干扰等级或信道状况如对接收信号测量的将不会改变。实际上，这不是真实的，因为每个接入点正在执行一个算法以更新其终端的速率和功率，它将改变在后面的重复中测量的干扰或者信道状况。因而，假设干扰等级将不变化，每个接入点确定适合的功率和速率用于其每一个终端(基于它当前的信道状况的本地测量)以在与其接入点通信时使用。这些功率和速率等级将在后续的速率和功率控制算法的重复中再次更新，直到每个接入点收敛于其自己的最优解决方案，如果存在的话。
注意，在图6中列出的步骤一般代表在执行按照本发明的若干实施例的速率和功率控制算法时的步骤。这些步骤(特别是图6的步骤610至618)可由图3的速率和功率控制模块314来执行和/或可作为在专用的硬件、固件或在软件执行的一组指令来执行，使用处理器或者其它机器来执行这些指令以完成给定的步骤。
尽管在此已经依靠本发明的特定实施例和应用描述了本发明，但那些本领域的熟练技术人员在不脱离在权利要求书中所阐述的本发明的范围的情况下，可对它们作出改进和变化。