為經(jīng)由快速衰落頻率選擇性信道的至少一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸分配時(shí)間和頻率資源的方法和處理設(shè)備的制造方法
【專利說(shuō)明】為經(jīng)由快速衰落頻率選擇性信道的至少一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸分配 時(shí)間和頻率資源的方法和處理設(shè)備
[0001] 本發(fā)明總體上涉及為至少一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸分配時(shí)間和頻率資源，該至少一個(gè)數(shù)據(jù)傳 輸是在無(wú)線電信網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)和位于在路徑上移動(dòng)的、至少一個(gè)相應(yīng)的移動(dòng)運(yùn)輸工具中的 至少一個(gè)通信設(shè)備之間經(jīng)由快速衰落頻率選擇性信道而進(jìn)行的。
[0002] 在無(wú)線通信中，時(shí)間和頻率資源通常被限定為多址傳輸技術(shù)的參數(shù)，多址傳輸技 術(shù)允許多個(gè)設(shè)備在同一時(shí)幀中在同一頻率信道上發(fā)送，其中，時(shí)域被順序地劃分為時(shí)幀或 時(shí)隙?？梢酝瑫r(shí)使用多種多址技術(shù)。在給定的接收機(jī)設(shè)備處接收到的干擾被限定為由一個(gè) 或多個(gè)源設(shè)備在同一時(shí)間和頻率資源（作為由用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到所述給定的接收機(jī)設(shè)備 的源設(shè)備所使用的那些）上發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)其它接收機(jī)設(shè)備的信號(hào)。
[0003] 在無(wú)線電信系統(tǒng)中，為了向位于移動(dòng)運(yùn)輸工具中的通信設(shè)備提供無(wú)線通信服務(wù)， 沿著移動(dòng)運(yùn)輸工具移動(dòng)的路徑部署接入點(diǎn)（AP)。例如，移動(dòng)運(yùn)輸工具是火車且路徑是鐵路。
[0004] 為了分別實(shí)現(xiàn)集中式或分散式時(shí)間和頻率資源管理和/或移動(dòng)性管理功能，AP可 以連接到在核心網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)的服務(wù)器，或者彼此直接連接。當(dāng)移動(dòng)運(yùn)輸工具沿著路徑移動(dòng) 時(shí)，假設(shè)位于移動(dòng)運(yùn)輸工具中的所考慮的通信設(shè)備通過(guò)切換過(guò)程而與提供最魯棒的數(shù)據(jù)鏈 路的AP進(jìn)行通信。這種與AP的通信使用由AP或上述服務(wù)器通常分配的資源。通常，資源 的頻率與ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)）無(wú)線電波段中的信道相對(duì)應(yīng)，這意味著存在其它鄰近設(shè) 備也使用同一時(shí)間和頻率資源的高概率。因此，在未經(jīng)許可的頻譜中可能同時(shí)發(fā)生許多通 信。
[0005] 為了對(duì)抗不佳的信道條件，通常實(shí)施跳頻機(jī)制。實(shí)際上，通過(guò)彼此足夠遠(yuǎn)的頻率信 道來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)確保頻率分集，并且因此改進(jìn)傳輸錯(cuò)誤率。此外，在不同頻率信道上發(fā)送數(shù) 據(jù)限制干擾的影響。通常，跳頻序列以偽隨機(jī)方式進(jìn)行限定，并且時(shí)間和頻率資源分配均 勻地覆蓋整個(gè)頻譜，其限制與其它跳頻系統(tǒng)發(fā)生沖突的概率，限制對(duì)在ISM無(wú)線電波段中 的其它系統(tǒng)發(fā)送的干擾，最大化頻率分集，并最小化被干擾的概率。為了改進(jìn)傳輸?shù)聂敯?性，存在用于優(yōu)化跳頻序列的多種算法。這些算法通常包括：對(duì)每個(gè)頻率信道所經(jīng)歷的錯(cuò)誤 率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并且避免跳頻序列中具有不佳錯(cuò)誤率的信道?？梢詤⒄瘴墨I(xiàn)："SAFH-Smooth Adaptive Frequency Hopping"Sami Ben Cheikh等人，Third International Workshop on Cross Layer Design，2011年。為了在統(tǒng)計(jì)學(xué)上滿足目標(biāo)錯(cuò)誤率，該文獻(xiàn)的作者提出從之前 傳輸嘗試執(zhí)行對(duì)每個(gè)頻率信道的幀錯(cuò)誤率預(yù)測(cè)，并將選擇概率與每個(gè)頻率信道相關(guān)聯(lián)。還 可以參照文獻(xiàn)：''A New Probabilistic Approach for Adaptive Frequency Hopping"Luca Stabdlini 等人，IEEE 20th International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2009年。在該文獻(xiàn)中，作者提出類似的機(jī)制，所述機(jī)制使用用于將 錯(cuò)誤率映射到選擇頻率信道的概率的稍微不同的方法。
[0006] 應(yīng)當(dāng)注意的是，上述跳頻機(jī)制被設(shè)計(jì)用于靜態(tài)通信設(shè)備，而不適于移動(dòng)通信設(shè)備。
[0007] 因此，期望的是提供一種跳頻方案，所述跳頻方案允許改進(jìn)在無(wú)線電信網(wǎng)絡(luò)的接 入點(diǎn)和位于在路徑上移動(dòng)的至少一個(gè)相應(yīng)的移動(dòng)運(yùn)輸工具中的至少一個(gè)通信設(shè)備之間在 快速衰落頻率選擇性信道上的至少一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏斿e(cuò)誤率。
[0008] 為此，本發(fā)明涉及一種為至少一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸分配時(shí)間和頻率資源的方法，該至少 一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸是在無(wú)線電信網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)和位于在路徑上移動(dòng)的至少一個(gè)相應(yīng)的移動(dòng)運(yùn) 輸工具中的至少一個(gè)通信設(shè)備之間經(jīng)由快速衰落頻率選擇性信道而進(jìn)行的。該方法使得處 理設(shè)備執(zhí)行如下步驟：針對(duì)一組時(shí)間和頻率資源獲得長(zhǎng)期信號(hào)與干擾加噪聲比信息；獲得 快速衰落頻率選擇性信道的至少一個(gè)頻率相關(guān)簡(jiǎn)檔；獲得快速衰落頻率選擇性信道的至少 一個(gè)時(shí)間相關(guān)簡(jiǎn)檔；基于所獲得的長(zhǎng)期信號(hào)與干擾加噪聲比信息、所獲得的頻率相關(guān)簡(jiǎn)檔 和所獲得的時(shí)間相關(guān)簡(jiǎn)檔，來(lái)計(jì)算該組時(shí)間和頻率資源當(dāng)中的時(shí)間和頻率資源的潛在序列 的品質(zhì)因數(shù)；選擇時(shí)間和頻率資源的序列，該時(shí)間和頻率資源的序列提供計(jì)算出的品質(zhì)因 數(shù)當(dāng)中的、有望達(dá)到所述數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪繕?biāo)服務(wù)質(zhì)量或是最佳品質(zhì)因數(shù)的品質(zhì)因數(shù)；允許經(jīng) 由時(shí)間和頻率資源的所選序列進(jìn)行所述數(shù)據(jù)傳輸。因此，通過(guò)考慮經(jīng)由長(zhǎng)期信號(hào)與干擾加 噪聲比的信號(hào)功率和干擾信息，以及時(shí)間和頻率相關(guān)簡(jiǎn)檔，來(lái)改進(jìn)在接入點(diǎn)和位于相應(yīng)的 移動(dòng)運(yùn)輸工具中的通信設(shè)備之間的快速衰落頻率選擇性信道上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏斿e(cuò)誤率。
[0009] 根據(jù)特定特征，處理設(shè)備執(zhí)行如下步驟：獲得表示相應(yīng)的移動(dòng)運(yùn)輸工具的至少一 個(gè)位置的信息，并且獲得快速衰落頻率選擇性信道的頻率相關(guān)簡(jiǎn)檔的步驟包括獲得分別與 移動(dòng)運(yùn)輸工具的所述位置相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)頻率相關(guān)簡(jiǎn)檔。因此，當(dāng)移動(dòng)運(yùn)輸工具的速度 尚時(shí)，能夠考慮到頻率相關(guān)性。
[0010] 根據(jù)特定特征，處理設(shè)備執(zhí)行如下步驟：獲得表示相應(yīng)的移動(dòng)運(yùn)輸工具的至少一 個(gè)速度的信息；根據(jù)相應(yīng)的移動(dòng)運(yùn)輸工具的所述速度和多普勒頻移模型，獲得時(shí)間相關(guān)簡(jiǎn) 檔。因此，考慮到時(shí)間相關(guān)性更加精確且可以使用有限的通信開(kāi)銷來(lái)確定時(shí)間相關(guān)簡(jiǎn)檔。
[0011] 根據(jù)特定特征，處理設(shè)備將時(shí)間相關(guān)信息、頻率相關(guān)信息以及長(zhǎng)期信號(hào)與干擾加 噪聲信息組合成針對(duì)每個(gè)移動(dòng)運(yùn)輸工具的一個(gè)瞬時(shí)信號(hào)與干擾加噪聲比協(xié)方差矩陣。因 此，確定品質(zhì)因數(shù)變得更加容易。
[0012] 根據(jù)特定特征，每個(gè)品質(zhì)因數(shù)是輸入瞬時(shí)信號(hào)與干擾加噪聲比協(xié)方差矩陣且表示 數(shù)據(jù)傳輸?shù)念A(yù)期的成功概率的函數(shù)的結(jié)果。因此，能夠提高時(shí)間和頻率資源分配，從而保證 在高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的延時(shí)約束下給定的錯(cuò)誤概率。
[0013] 根據(jù)特定特征，每個(gè)品質(zhì)因數(shù)是將瞬時(shí)信號(hào)與干擾加噪聲比協(xié)方差矩陣輸入到的 函數(shù)的結(jié)果，并且所述函數(shù)表示所述數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠谕耐掏铝?。因此，能夠提高時(shí)間和頻率 資源分配，從而改進(jìn)低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的吞吐量。
[0014] 根據(jù)特定特征，對(duì)于多個(gè)移動(dòng)運(yùn)輸工具，處理設(shè)備確定針對(duì)時(shí)間和頻率資源的每 個(gè)潛在序列確定每個(gè)移動(dòng)運(yùn)輸工具的一個(gè)品質(zhì)因數(shù)，并且將每個(gè)潛在序列與作為針對(duì)移動(dòng) 運(yùn)輸工具且針對(duì)該序列確定的品質(zhì)因數(shù)當(dāng)中的最小值的品質(zhì)因數(shù)關(guān)聯(lián)起來(lái)。因此，發(fā)現(xiàn)暗 示多個(gè)移動(dòng)運(yùn)輸工具的常用于傳輸?shù)臅r(shí)間和頻率資源分配，這對(duì)所有所述傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量 做出折中，從而改進(jìn)最差傳輸?shù)男阅堋?br>[0015] 根據(jù)特定特征，處理設(shè)備執(zhí)行如下步驟：針對(duì)每個(gè)時(shí)隙，選擇如下的時(shí)間和頻率資 源的所述序列，該時(shí)間和頻率資源的所述序列提供有望達(dá)到目標(biāo)服務(wù)質(zhì)量或是最佳品質(zhì)因 數(shù)的品質(zhì)因數(shù)；在存儲(chǔ)器中與時(shí)隙相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)所選序列；并且，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸變得有效時(shí)， 處理設(shè)備執(zhí)行如下步驟：從存儲(chǔ)器中檢索與數(shù)據(jù)傳輸變得有效的時(shí)隙相關(guān)聯(lián)的序列。因此， 獨(dú)立地增強(qiáng)并事先確定針對(duì)每個(gè)時(shí)隙的時(shí)間和頻率資源分配，這減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)目傃訒r(shí)。
[0016] 根據(jù)特定特征，處理設(shè)備執(zhí)行如下步驟：檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸將變得有效的情況；從數(shù) 據(jù)傳輸將變得有效的時(shí)隙中選擇如下的時(shí)間和頻率資源的所述序列，該時(shí)間和頻率資源所 述序列提供有望達(dá)到目標(biāo)服務(wù)質(zhì)量或是最佳品質(zhì)因數(shù)的品質(zhì)因數(shù)。因此，僅當(dāng)需要時(shí)，計(jì)算 出時(shí)間和頻率資源分配，這節(jié)省計(jì)算資源。
[0017] 根據(jù)特定特征，為了選擇時(shí)間和頻率資源的所述序列，時(shí)間和頻率資源的所述序 列提供有望達(dá)到目標(biāo)服務(wù)質(zhì)量或是最佳品質(zhì)因數(shù)的品質(zhì)因數(shù)，處理設(shè)備初始化包含N個(gè)時(shí) 間和頻率資源的第一臨時(shí)序列，N被