管理基础设施中的传输资源的方法与流程
本发明涉及允许在沿着铁路移动的车辆上车载的通信系统与诸如地面控制站这样的其他设备通信的基础设施。更具体地，本发明涉及对这些基础设施的路边无线电单元或wru具有且用于其与车辆车载的通信系统包括的装置通信的通信资源的管理。
背景技术：
今天，大量列车基于被称为cbtc的基于通信的列车控制，在该cbtc的背景下，列车车载的cbtc系统生成与列车有关的安全相关信息。这些数据使用列车的通信系统传送到地面控制站，该通信系统本身借助这种基础设施连接到控制站。
在cbtc环境中，列车车载的系统的通信包括关键通信，该关键通信对应于用于交换由列车车载的cbtc系统生成的数据的通信，并且包括例如关于列车状态的信息(诸如列车速度、列车位置、监视数据等)。在中断列车与控制站之间的关键通信的情况下，触发列车的紧急停车。
为了获得使车载系统与基础设施之间的传输故障的概率最小的整体构造，一般方法是借助要由wru实施的优化资源分配方案优化各wru的这些概率，该优化资源分配方案例如采取时间频率资源被分配给wru在预定时间窗期间与其通信的各种装置的形式。为此，wru基于对于所考虑wru设计的且目的在于使与其通信的装置的故障概率最小的品质因数，选择正交资源的集合，诸如多个跳频序列当中的这种序列。
技术实现要素：
技术问题
这种方法存在缺陷。实际上，由给定wru实施的优化资源分配方案例如由于小区间干扰甚至由于一些通信系统可能具有可能在给定时间连接到不同wru的多个装置的事实，而对诸如相邻wru的另一wru的资源分配方案具有影响。
这种方法的性能可能使得在给定wru呈现鲁棒故障概率时，相邻wru相反可能呈现劣化的概率。
技术方案
本发明的目的之一是改善该情况。
为此，本发明涉及一种管理包括多个路边无线电单元或wru的基础设施中的传输资源的方法，各wru限定覆盖一部分铁路的小区，包括车载通信系统的车辆在该铁路上移动，wru沿着铁路一个接一个地设置，各通信系统包括与具有覆盖对应车辆所在部分的小区的wru通信的至少一个装置，wru各具有时间频率资源，这些时间频率资源由所述wru用于与所述车辆上的通信系统的装置的通信，方法包括以下步骤，对于至少一个wru或基准wru：
交换步骤，在该步骤期间，所述基准wru接收由一个或更多个其他wru中的各wru生成的协作数据，由给定wru生成的协作数据表示与所述给定wru通信的装置中的至少一部分的相应故障概率，各故障概率表示所考虑装置和与其通信的wru之间的传输故障的概率；
优化步骤，在该优化步骤期间，所述基准wru基于协作数据确定资源分配方案，该方案至少限定分配给与所述基准wru通信的装置中的全部装置或部分装置的时间频率资源，所述资源分配方案被配置为使得在包括与基准wru通信的装置和在交换步骤期间为之接收到了协作数据的装置在内的装置集合，对于各通信系统的至少一个装置，所述装置和与其通信的wru之间不发生传输故障的概率最大；
操作步骤，在该操作步骤中，由所述基准wru实施所述资源分配方案。
根据本发明的方面，对于至少一个wru，由所述wru生成的协作数据包括位置数据，该位置数据表示位于所述wru的小区内的车辆上的与所述给定wru通信的装置中的至少一部分装置在所述小区内的相应位置，所述方法还包括：基于在交换步骤期间接收的所述位置数据，由所述基准wru确定与对应装置关联的故障概率。
根据本发明的方面，所述基准wru包括包含性能数据的数据库，该性能数据表示能够由所述通信系统的装置建立的通信链路的至少作为多个可能位置当中的所考虑位置的函数的性能，所述可能位置限定所述数据库在所述基础设施内的覆盖范围，所述故障概率是由所述基准wru基于所述位置数据和所述数据库中包含的性能数据确定的。
根据本发明的方面，数据库的覆盖范围覆盖基础设施的各wru的所有相应小区。
根据本发明的方面，数据库的覆盖范围覆盖所述基准wru的小区和沿着铁路与基准wru相邻的至少一个wru的小区。
根据本发明的方面，所述基准wru与包括与不同于所述基准wru的第二wru通信的至少一个第二装置的车辆的通信系统属下的至少一个装置通信，从而所述基准wru和第二wru共享至少一个通信系统，并且其中，在所述交换步骤期间接收的协作数据至少表示属于由所述基准wru共享且不与所述基准wru通信的通信系统的各装置的故障概率。
根据本发明的方面，在所述优化步骤期间，所述基准wru进行与所述基准wru和第二wru通信的至少一个所选装置是否要切换到所述第二wru或所选第二wru的评定，所述评定基于第一概率与第二概率的比较来进行，该第一概率是在与所述基准wru或所述所选第二wru通信的装置的集合中，各通信系统的至少一个装置不发生通信故障的概率，该第二概率是假设所选装置与所述所选第二wru通信而不是与所述第一wru通信的情况下，在装置集合中，各通信系统的至少一个装置不发生通信故障的概率。
根据本发明的方面，基准wru：
使得在第一装置集合中，各通信系统的至少一个装置不发生通信故障的概率最大，该第一装置集合包括与所述基准wru通信的所有装置以及属于由所述基准wru和其他wru共享的通信系统的装置；
确定第二资源分配方案，该第二资源分配方案被配置为使得在第二装置集合中，各通信系统的至少一个装置不发生通信故障的概率最大，该第二装置集合包括与所述所选第二wru通信的所有装置以及属于由所选第二wru和其他wru共享的通信系统的装置；
确定第三资源分配方案，该第三资源分配方案被配置为使得在假设所选装置与所选第二wru通信的情况下，在所述第一装置集合中，各通信系统的至少一个装置不发生通信故障的概率最大；
确定第四资源分配方案，该第四资源分配方案被配置为，如果所选装置不属于所述第二装置集合，则使得在包括所述第二装置集合和所选装置在内的装置集合中，各通信系统的至少一个装置不发生通信故障的概率最大；并且
基于所述第一资源分配方案和所述第三资源分配方案确定所述第一概率，并且基于所述第二资源分配方案和所述第四资源分配方案确定所述第二概率。
根据本发明的方面，优化步骤还包括基于所述评定确定在操作步骤中实施的资源分配方案。
根据本发明的方面，资源分配方案是在第一资源分配方案和第三资源分配方案当中选择的。
根据本发明的方面，所述资源分配方案与给定时间窗关联，所述操作步骤在所述时间窗期间进行，在给定的时间段期间，对于每一个连续的时间窗确定新的资源分配方案。
根据本发明的方面，所述基础设施的wru包括干扰器配置数据库，该干扰器配置数据库包含干扰器性能数据，该干扰器性能数据是响应于所述基础设施检测到干扰器装置的存在而生成的，并且是作为所述干扰器装置的检测特性的函数来生成的，以考虑所述干扰器装置对wru与车辆的通信系统的装置的通信的影响，所述干扰器性能数据表示能够由所述通信系统的装置与所述wru建立的通信链路的性能，该性能至少为多个可能位置当中的所考虑位置的函数，所述可能位置限定所述干扰器配置数据库在所述基础设施内的覆盖范围，至少所述优化步骤是响应于由所述基础设施检测到所述干扰器装置，基于所述基准wru的干扰器配置数据库来进行的。
根据本发明的方面，在该交换步骤期间交换的协作数据包括：对于所考虑装置中的全部装置或一部分装置，装置的标识符以及所考虑装置与对应wru之间的通信链路的标识符，所述通信链路的标识符至少表示该通信链路是上行链路还是下行链路。
根据本发明的方面，方法还包括以下步骤：确定由于所述资源分配方案引起的、与基准wru通信的装置的故障概率；以及另外的交换步骤，其中，所述基准wru生成表示所述概率的协作数据，并且向基础设施的另一设备发送该协作数据，所述数据被指定为要由至少一个另外wru接收。
本发明还关于一种基础设施，该基础设施包括多个路边无线电单元或wru，各wru限定覆盖一部分铁路的小区，包括车载通信系统的车辆在该铁路上移动，wru沿着铁路一个接一个地设置，各通信系统包括与具有覆盖对应车辆所在部分的小区的wru通信的至少一个装置，所述wru各具有由所述wru用于与所述车辆上的通信系统的装置通信的时间频率资源，所述基础设施包括至少一个wru或基准wru，该wru包括：
通信模块，该通信模块被配置为接收由一个或更多个其他wru中的各wru生成的协作数据，由给定wru生成的协作数据表示与该给定wru通信的装置的相应故障概率，各故障概率表示所考虑装置和与其通信的wru之间的传输故障的概率；以及
管理模块，该管理模块被配置为：
基于协作数据确定资源分配方案，
该资源分配方案至少限定分配给与所述基准wru通信的装置中的全部装置或部分装置的时间频率资源，所述资源分配方案被配置为使得在包括与所述wru通信的装置和在交换步骤期间为之接收到了协作数据的装置在内的装置集合中，对于各通信系统的至少一个装置，所述装置和与其通信的wru之间不发生传输故障的概率最大；
触发资源分配方案的实施。
本发明的另外特征和优点将通过阅读实施方式的以下详细描述变得更明显，实施方式参照附图用非限制性示例的方式来给出。
附图说明
[图1]图1是根据本发明的系统和基础设施的例示。
[图2]图2例示了图1的基础设施的wru。
[图3]图3例示了根据本发明的方法。
具体实施方式
图1例示了根据本发明的系统sys。
系统sys包括铁路rw、沿着铁路移动的车辆vj、根据本发明的通信基础设施inf、以及地面控制站gcs，下文中称为站gcs。
铁路rw例如是包括轨道的通常铁路，这些轨道沿着路线延伸，并且车辆被指定为在这些轨道上移动。
在本发明的背景下，车辆vj优选地为列车。在图1中，例示了三辆这种列车v1、v2、v3。描述的剩余部分不对车辆由此是列车的构造限制地进行。
各车辆vj包括车载通信系统sysj(下文中称为系统sysj)和cbtc模块cmj。
cbtc模块cmj适于借助系统sysj连接到站gcs。系统sysj本身适于借助基础设施inf连接到站gcs。换言之，cbtc模块cmj连接到系统sysj，并且系统sysj借助基础设施将cbtc模块cmj连接到站gcs。
cbtc模块cmj被配置为生成并接收与车辆vj的操作有关的操作数据。为了列车和站gcs的操作，这些操作数据以站gcs为目的地或从站gcs发送。这些数据包括例如列车的位置、列车的实际或目标速度、诸如列车停车指令的指令消息、列车设备的监视数据等。对于基于cbtc的列车，cbtc模块与站gcs之间的通信的中断会引起列车vj以及在同一给定地理区域中的所有列车的紧急停车。由此可见，系统sysj与基础设施之间的通信链路对于列车以及系统sys整体的操作是重要的，并且防止其中断是最重要的。
系统sysj包括适于借助至少一个通信链路lji(为了清楚起见，图1中仅描绘了l21)与基础设施交换数据的至少一个通信装置或装置devji。该链路lji是下行链路(即，由装置从基础设施接收数据)或上行链路(即，装置向基础设施inf发送数据)。如下面详细描述的，各链路例如建立在所考虑装置与基础设施的路边无线电单元或wru之间。
装置是无线通信装置，并且例如包括：双向天线模块，该双向天线模块被配置为与基础设施建立通信链路；以及处理模块，该处理模块被配置为对于装置的各种部件的操作来对其进行管理，这些操作具体是借助天线模块发送和接收数据(并且特别具体是要由列车的cbtc模块生成或接收的数据)。
这种装置的结构和操作的细节例如是已知的。装置可以是跳频调制解调器，特别是在wru为了避免小区间干扰(即，来自wru或到wru的消息的两个传输从不与从相邻区域中的wru或向该wru发送或接收的消息冲突)而使用与相邻wru正交的给定跳频序列的情况下。正交性例如由wru的时间同步以及选择由不交叠的跳频序列限定的wru的时间/频率资源(下面详细说明)来获得。这可以通过选择在时域或频域中从一个wru移位到另一以避免干扰的跳频序列来获得。为从wru到列车中的一辆的传输或为从列车中的一辆到wru的传输分配用于跳频系统的各跳跃的频率时间资源。在另一种情况下，避免在使得两个相邻wru不使用同一频率子带和小区间干扰的频率子带上的正交频分多址系统(ofdma)。
有利地，在本发明的背景下，车辆vj中的至少一些车辆具有系统sysj，该系统包括多个装置devji，例如两个或更多个这种装置。如下面更详细描述的，这种装置可以与不同的wru通信，即，在给定时间，给定列车的两个装置分别与两个不同wru通信。
装置中的一个可以位于列车的前部，而另外一个装置可以位于其后部。
地面控制站gcs例如是监测中心，该监测中心从各种车辆收集cbtc数据，例如以确定它们跨铁路的部署的样式(诸如时间表、对诸如设备故障等的意外事件的响应等)为目的。地面控制站可以以任意已知方式与基础设施通信。它还可以被配置为向列车发送反馈消息，这些反馈消息用于调节车辆的操作，诸如提高或降低各列车的速度、停止列车等。gcs还可以在最后一种情况下预期来自列车的应答。通常，如果用于列车或gcs的消息中的任一个在预定时间窗期间(例如具有大约1秒的宽度)未被正确接收，则检测到潜在安全威胁，并且进行列车停车。未在预定时间窗期间接收到任何消息的列车可以由自行决定停车，并且gcs可以指示其他列车停车。
如上文所指出的，基础设施inf适于允许系统sysj与站gcs之间的通信。实际上，基础设施inf是通信网络，并且更具体地是无线通信网络。
基础设施inf包括路边无线电单元或wru、路边传输单元或wtu、以及服务器实体serv。
路边传输单元wtu形成wru与服务器serv之间的网关。它们的细节例如是已知的。wtu例如被配置为允许列车停车消息从服务器serv到连接到wtu的所有wru的传输。wtu还可以被配置为向服务器serv转发由wru从列车接收的数据消息。wtu可以被配置为允许基础设施的各种部件(具体为wru)的同步。
在本发明的背景下，wtu可以被配置为允许在wru之间交换数据(诸如下面详细说明的协作数据)。此外，wtu可以包含用于优化用于操作朝向或来自装置devji的通信的资源分配的信息的全局或部分数据库。
服务器实体serv形成基础设施的中心部件。其细节和功能例如是已知的。服务器实体例如可以容纳决定如何操作列车的cbtc应用层，而且可以容纳用于优化用于操作朝向或来自装置devji的通信的资源分配的信息的全局数据库，这些装置来自所有wru。
wru被配置为建立装置devji与基础设施之间的通信链路。
参照图1和图2，例如，wru以基站的形式呈现自己。wru包括一个或更多个天线anti，该一个或更多个天线用于以电磁波的形式接收和向装置devji发送数据，这些电磁波被指定为变换以形成信号，并且是输入信号的转换的结果。
wru各限定小区，该小区对应于所考虑wru的覆盖区域，位于该wru内部的装置可以与该wru建立通信链路。小区分别具有用于图1所描绘的wru1、wru2、wru3当中的相应wru的附图标记c1至c3。
wru沿着铁路设置，使得各小区覆盖车辆在上面移动的一部分铁路。优选地，wru被设置为使得wru的小区通常覆盖铁路的连续区域。该区域可以对应于整个铁路的一部分，在这种情况下，诸如图1所描绘的基础设施的其他基础设施可以用于实现铁路的全覆盖，或者可以对应于其整体。例如，给定wru具有至少一个邻居wru，该邻居wru被定位为就在给定wru沿着铁路的前方或后方。
如图1所示，wru例如沿着铁路连续设置，使得给定小区与在覆盖铁路一部分的区域中的下一wru的小区交叠。由此，该小区间覆盖区域被两个wru共享。
各wru包括时间频率资源(在图2上用附图标记tfr2示意例示)，wru被配置为使用这些时间频率资源来与装置devji通信。这些时间频率资源是物理资源块，例如正交频分复用系统(ofdm)或正交频分多址系统(odfdma)的资源块。实际上，它们对应于基站能够在给定时隙内通信的频率的频谱带。
换言之，各时间频率资源对应于时隙，并且对于该时隙，各时间频率资源对应于可以被分配给所考虑wru与列车车载的装置devji之间的通信的频率的范围。对于所考虑时隙，时间频率资源可以仅分配给给定wru。
作为示例，一个时间频率资源对应于0.5毫秒时隙期间的15khz宽的频带。
下面详细说明的本发明的目的中的一个是以考虑以下现象的方式来进行资源分配，如果这些现象不被考虑，则会增大装置与基础设施之间的通信发生故障的风险。
例如，时间频率资源对应于ism带(用于“产业、科学以及医疗”)的频率子带。
在下文中，措辞“资源分配”将被理解为对应于将这些资源用于在给定时间窗期间在给定wru与给定装置之间进行传输的使用计划。该时间窗可以具有比频率资源的时隙的持续时间大的持续时间。例如，时间窗具有近似1.5s的持续时间。
而且，措辞“资源分配方案”将被理解为以下对象，其包括用于在时间窗期间与所考虑wru通信的所有装置的时间频率资源的使用计划的定义。换言之，该措辞包括用于在所考虑时间窗期间的、用于所考虑wru和与其通信的各种装置的时间频率资源的整体使用计划。
应注意，方案可以包括其他考虑。例如，由于这种方案是计划，所以可以在一个或更多个特定假设下构造，该假设诸如与以下内容有关：在建立的方案所针对的时间窗期间或之前，先前与wru通信的一个或更多个装置切换到另一wru。下面详细说明该方面。
各wru还包括通信模块comi、管理模块mani以及数据库dbi(其中，i为wru的编号)。
通信模块comi被配置为控制天线anti的操作，并且与后者形成wru与基础设施的装置和剩余部分(诸如wtu)、服务器实体serv以及其他wru的通信接口，借助该接口交换信息。
在本发明的背景下，通信模块comi被指定为接收已经由至少另一wru生成的数据。对于与所考虑wru通信的装置的全部或一部分装置，所述数据或“协作数据”表示发送wru与对应装置之间的通信链路的相应故障概率。换言之，对于一个或更多个装置，所述协作数据包括为该装置和与其通信的wru之间的通信的故障概率的表示的信息(从而有导致对应列车紧急停车的风险)。
通过“故障概率的表示”，将理解的是协作数据直接对应于概率本身，或对应于允许对该概率进行远程确定的数据，例如借助装置的位置以及作为所考虑装置在该小区内的位置的函数的所考虑小区内的通信链路的性能的先验知识。换言之，在这种场景中，故障概率由装置位置(例如由装置和/或列车宣称或例如由wru估计)以及通信链路的性能的知识来确定。可以将用于基于位置数据确定故障概率的其他考虑因素考虑在内，诸如所考虑装置的资源分配，即，由对应wru分配给所述装置的时间频率资源。下面关于数据库dbi详细描述协作数据和通信链路的性能。
另外，模块comi被配置为发送wru自己已经生成的协作数据。这些协作数据以其他wru为目的地。
管理模块mani被配置为对于给定时间窗，如上文所限定的，确定对于与其通信的装置的至少一部分装置的资源分配方案。根据本发明，该方案被确定为从其他wru接收的关于其他wru和与其他wru通信的装置之间的链路的协作数据的函数。管理模块mani被配置为建立资源分配方案，该资源分配方案使装置集合中，各通信系统的至少一个装置不发生通信故障的概率最大，该集合包括与具有所考虑管理模块mani的wru通信的装置和从其他wru接收的协作所针对的装置，且有利地由其组成。应注意，为了确定与给定时间窗关联的资源分配方案，可以仅考虑已经在预定时间间隔期间接收的协作数据所针对的装置，借此，可以基于不同的装置集合建立不同时间窗。
下面详细描述资源分配方案的构造的细节。
应注意，虽然方案被配置成使该概率最大，但可以仅对于装置中的与wru通信的一部分装置来限定资源分配。例如，使该概率最大的约束可以暗含着需要进行这些装置中的一个装置到另一wru的切换，借此，对于对应时间窗，资源分配方案将不包括针对该装置的资源分配，因为该装置将不再与该wru通信。
给定方案与给定时间窗关联，管理模块优选地被配置为对于至少多个这种窗且例如对于wru操作时的每个连续时间窗来确定这种方案。
另外，管理模块mani被配置为确定其与装置devji具有的通信链路的故障概率。有利地，该管理模块被配置为作为资源分配方案的函数来这样做。换言之，管理模块确定与在针对对应时间窗确定了资源分配方案之后连接到的装置的相应通信链路的故障概率。更具体地，附属于给定装置的概率基于在所考虑时间窗内针对该装置的资源分配来确定。
这些概率例如仅表示与确定该概率所基于的资源分配方案相关联的时间窗期内的通信链路的质量。由此，可以对于每个新时间窗确定概率。
数据库dbi被指定为存储用于wru的操作的各种数据，具体地从其他wru接收的协作数据以及wru对于与其连接的装置确定的故障概率。
有利地，在特定实施方式中，特别是为了确定wru所接收的协作数据所针对的、连接到其他wru的装置的故障概率(当这些协作数据不直接表示这些概率时)，对于至少一个其他wru，数据库dbi包括表示给定区域或数据库的“覆盖范围”上的通信链路的性能的性能数据。这些性能数据被配置为允许确定所考虑wru与位于该区域中的装置devji之间的通信链路的故障概率。如上文指出的，针对给定装置的该确定还有利地作为用于给定装置用于所考虑时间窗的资源分配的函数进行。
基于给定装置的位置和性能数据确定故障概率的细节例如是已知的。在考虑资源分配的情况下进行确定的细节也是已知的。以一般方式，该确定的原理在于相互参照协作数据与性能数据，借此，以直接方式获得故障概率。
有利地，性能数据覆盖其他wru的小区的包含接收的协作数据所针对的位置的至少区域。
其有利地覆盖具有所考虑数据库的wru的小区。
另选或另外地，数据库可以包含针对基础设施的全部wru的这种数据或仅包含其一部分。
有利地，给定wru的数据库的覆盖范围覆盖一个或更多个相邻wru的小区的至少一部分。优选地，数据库的覆盖范围(除了小区间区域之外还)包括与自身小区相邻的邻居wru的小区内的至少区域。这样，wru可以构造在其小区外部但接近的列车的情况的表示。例如，被数据覆盖的区域比(wru具有的各邻居wru的)相邻小区的表面的一半大。
有利地，数据库的覆盖范围是连续的，在于其形成连续区域。
在一些实施方式中，数据库dbi的覆盖范围对应于基础设施的所有小区。在一些实施方式中，其覆盖相邻wru的小区以及这些wru的邻居(即，等级2的邻居wru)的小区。
实际上，性能数据的覆盖范围是非常可调整的。
性能数据有利地至少作为所考虑位置的函数来限定。换言之，覆盖范围内的两个位置将表示通信链路的两个性能，其可以是不同的。
性能数据还可以被限定为所考虑wru的时间频率资源的整个频率范围的频率子带的函数。例如，对于给定位置，将在性能数据中反映通信链路的多个性能，例如，用于时间频率资源的各频率子带的一个性能。这允许数据反映以下事实：给定子带，例如ism带的给定子带，将经受与另一子带经受的不同现象，从而转换成给定位置，其依赖于频率而可能与不同概率对应。
例如，性能数据包括信号与干扰加噪声比(sinr)的概率密度函数、平均sinr、和/或跳频系统的跳跃中的消息的传输的误码率的概率密度函数。
从现象学观点，装置与wru之间的给定通信链路的性能依赖于发送与接收天线之间的随机传播信道的实现，其为所考虑装置的位置、所涉及的天线的模式图、发送功率以及接收通信的元件的噪声因素的函数。另外，该性能还可以依赖于接收器经历的来自接收器附近的其他设备(诸如沿着铁路定位或在列车本身中的干扰源)的干扰。由此，可选地，性能数据还可以反映这种干扰的随机效果。
另外，性能数据可以依赖于所考虑链路是上行链路还是下行链路而反映通信链路的性能。
鉴于上述内容，性能数据反映依赖于在数据库的覆盖范围内的所考虑位置的、通信链路的故障概率，借此，知道在该覆盖范围内的基准位置允许确定其与对应wru的通信链路的故障概率。
所考虑的装置集合中，装置的故障概率的集合转而允许确定包括所考虑装置的列车当中的列车停车的概率。
应注意，dbi可以仅包含性能数据。例如，故障概率本身可以存储在存储模块中，例如存储在与该存储模块中的数据库的位置不同的位置中，或存储在完全另一存储模块中。
在特定实施方式中，具体是在wru包括数据库dbi的实施方式中，有利的是，wru还包括干扰器配置数据库db’i。干扰器配置数据库db’i包括干扰器性能数据，该干扰器性能数据表示通信链路的故障概率，至少作为由数据库覆盖(且对应于其覆盖范围)的给定区域内的位置的函数。该覆盖范围可以与数据库dbi的覆盖范围相同。
这些干扰器性能数据被配置为将在基础设施的关注区域中存在干扰器装置jam考虑在内。实际上，干扰器性能数据可以对应于将干扰器装置考虑在内而进行了调整的性能数据。
例如，干扰器性能数据将干扰器装置的特性考虑在内，诸如其功率、频率以及位置。
如下面详细说明的，在检测到干扰器装置时，数据库db’i的干扰器性能数据建立，并且代替数据库dbi的性能数据用于确定资源分配方案，直到干扰器装置被检测为不再存在为止。这些数据可以随着时间的过去而被保留，或者根据预定标准进行删除。另外，例如可以定期更新该数据库的数据，例如以考虑其特性的所检测进展，诸如其特性的逐渐变化。
实际上，有利地，干扰器性能数据在本质上与性能数据相同，特别是鉴于关于所考虑位置、所考虑频率子带等的依赖性，借此，在要使用数据库db’i时，不需要调整协作数据。
现在将参照附图描述管理基础设施的资源的方法。
方法的目的在于构造使给定数量的装置与对应wru之间不发生通信故障并且有利地连接到基础设施的wru的所有装置中不发生通信故障的概率最大的资源分配方案。
方法将从形成基准wru的给定wru的角度来描述。
然而，过程可以对于不同wru同时实施，这帮助使装置devji与wru之间的至少一个通信链路故障的机会最小。
最初，位于由基础设施inf覆盖的铁路rw的区域中的列车vj上车载的装置devji借助给定链路lji与给定wru通信。对应wru应用资源分配方案(根据本发明和下面描述的一个方案或已知方案)，借助该方案，wru的时间频率资源被分配给与其通信的各种装置。
基于该方案，wru确定与装置具有的各通信链路故障的故障概率，并且存储该故障概率，这适用于所有wru。而且，wru确定或(例如从列车本身)接收指示装置在它们的小区中的位置的数据。
在交换步骤s1期间，借助基准wru的通信模块comi，基准wru从至少一个其他wru接收协作数据，这些数据(如上面指示地直接或间接地)表示与其他wru通信的装置中的全部装置或部分装置当中的各装置之间的通信链路的故障概率。
此时且如上文指出的，其他wru已经知道这些概率。
关于由基准wru接收的协作数据的范围，可以有两种方案。
在第一方案中，基准wru接收针对与基础设施的wru通信的所有装置的协作数据。
在第二方案中，基准wru接收针对装置中的仅一部分装置的协作数据。
有利地，接收的协作数据所针对的装置包括装置devji，该装置devji与相邻wru(即，沿着铁路前方或后方wru)通信并且属于具有与基准wru通信的至少一个另外装置devji的通信系统sysj。换言之，基准wru接收表示不与其通信但属于由基准wru和邻居wru共享的通信系统的装置的故障概率的数据。在该第二方案的一些实施方式中，所接收的协作数据可以由对于这些装置接收的协作数据构成。
而且，关于基准wru接收的表示故障概率的协作数据的性质，可以有两种原理。
在第一原理中，协作数据直接表示故障概率本身。其可以以编码形式来呈现。
在第二原理中，协作数据间接表示故障概率。协作数据包括至少指示所考虑装置在与其通信的wru的小区内的位置的位置数据。例如，该位置数据直接表示装置的位置。另选地，位置数据表示列车位置，装置的位置根据该列车位置来确定。
有利地，协作数据还包括表示所考虑装置的资源分配的资源分配信息，例如该装置位置所附属于的时间窗。具体地，包括关于被分配给该装置的频率子带的信息。
借助协作数据和数据库中的性能数据，可以确定所考虑装置的故障概率。
有利地，所接收的所有协作数据参照同一时间窗，借此，基于所有表示同一时间段期间的基础设施和列车的状态的数据来确定资源分配方案。该时间窗可以与在另外步骤中确定的资源分配方案附属于的时间窗不同。然而，在协作数据中反映的故障概率有利地附属于与确定由基准wru建立的资源分配方案所针对的时间窗相同的时间窗。
应注意，数据库dbi中的数据的覆盖程度依赖于所应用的方案，借此，所存储的数据在第一方案的背景下有利地覆盖所有wru的所有小区，并且在第二方案中有利地覆盖至少相邻wru的小区。
有利地，位置数据可以包括另外的数据，诸如速度数据、加速度数据(这些数据可以被视为相对于位置数据的另外数据，因为它们不对应于位置数据本身)。
两种原理可以混合，即协作数据可以包括针对一些小区和/或特定小区的一些区域的概率，并且可以包括针对在这些小区/区域外部的位置的位置数据。所规定的形式可以基于数据库dbi中的一个或更多个的覆盖区域来确定。
不管原理如何，协作数据有利地包括数据所附属于的装置的标识符、以及至少指示对应链路是上行链路还是下行链路的通信链路标识符。而且，协作数据可以包括在与所考虑装置的对应通信中涉及的wru的标识符。
一旦被接收，如果故障概率不是借助协作数据直接提供的，则使用所接收的位置数据(以及协作数据可能包括的其他数据)基于数据库dbi的性能数据来确定故障概率。
在优化步骤s2中，基准wru的管理模块确定资源分配方案(在图2中用附图标记ras2被示意性示出为存储在数据库dbi中)。该方案至少限定被分配给与所述wru通信的装置的全部或一部分装置的时间频率资源。如上文指出的，方案是对于给定时间窗限定的，并且被指定为在该时间窗中实施。
资源分配方案被配置为使不发生列车停车的概率最大，或换言之为使各通信系统sysj的装置和与其通信的wru之间存在不经历传输故障的至少一个通信链路的概率最大。由此，wru至少在装置集合中执行资源分配方案的计算，该集合包括与该wru通信的装置以及在交换步骤期间接收表示装置与关联wru的通信的故障概率的性能数据所针对的装置。
在所考虑的通信系统集合和装置集合中使列车停车的概率最小的优化问题可以阐述如下：
·令k为在与集合中的装置的通信中涉及的wru的编号，k在1...k中；
·令j为所考虑装置属于的通信系统的编号，j在1...j中；
·令i(j)为第j个通信系统中的装置的编号，所述装置属于所考虑的装置集合中，i(j)在1...i(j)中。
应注意，这些编号可以不对应于在附图标记中使用的编号。
我们还定义w(j,i(j))，为第j个通信系统的第i(j)个装置所附属于的wru的编号。
令p(j,i(j),k)为从第k个wru到第j个通信系统的第i(j)个装置的传输故障的概率。
与基准wru通信的各装置的该概率是已知的，并且对于集合的其他装置，已经在接收协作数据之后的步骤s1期间确定。
寻求最大的、装置集合中，各通信系统的至少一个装置不发生列车停车的概率是以下概率：对于所有通信装置，所述通信系统的装置与对应的wru之间的传输中的至少一个传输不发生故障，该概率为：
其中，
.p(j，i(j)，w(j，i(j)))是第w(j,i(j))个wru与属于第j个通信系统的第i(j)个装置之间的传输故障的概率；
·
·
·
优化该问题的难题之一是所有事项可能是相互依赖的。给定wru处的资源分配的局部变化会影响管理其他装置的下一wru的通信链路的质量等。
本发明通过对于确定给定wru的资源分配方案，将与未连接到该wru的装置关联的通信故障的概率考虑在内来考虑该现象。
在第一方案的背景下，在整个基础设施的等级上来考虑该现象。
在第二方案的背景下，在以下角度：如果列车j’上没有附属于第k个wru的装置，那么乘积
关于第一方案，令
从这里开始，基准wru构造用于由基准wru服务的装置的最佳资源分配方案，具体为时间频率资源的分配计划。
该分配方案(具体为时间频率资源的分配)的构造的过程的细节可以是已知的。例如，该分配方案依赖上述品质因数
令n为在所考虑时间窗中可用的资源的数量。对于各时间频率资源n且对于装置devij与wruk之间的各链路，链路性能被表示为lp(j,i(j),k,n)(即，表示对应通信链路的性能的性能数据)。
在第一种情况下，在使用跳频系统时，链路性能lp(j,i(j),k,n)可以是在资源上的消息传输错误的概率，并且链路故障的概率p(j,i(j),k)被定义为消息被链路上的接收器不被成功接收的概率。由此，如果被分配给所述链路的资源编号的集合是s(j,i(j),k)，则故障概率由
在第二种情况下，在使用ofdma系统时，链路性能lp(j,i(j),k,n)例如是sinr，并且链路p(j,i(j),k)的故障的概率被定义为用于发送消息错误的概率，该概率例如由下式给出：
其中，q()是q函数，该q函数是标准正太分布的尾概率。
换言之，因为lp(j,i(j),k,n)对于所考虑装置devij、wruk以及所有资源n是已知的，所以可以对于所有所考虑装置计算p(j,i(j),k)并优化资源分配编号s(j,i(j),k)。
在第一示例中，让我们考虑预定了多个资源分配方案，其允许在到/来自不同装置devij的传输之间在所考虑时间窗中共享资源。然后，通过将在第k个wru处的资源分配方案的各可能选择考虑在内并通过使用从其他wru获得的概率来计算pnts的多个值。然后选择使pnts最小的资源分配方案。在可以时，最佳资源分配算法在装置当中详尽地测试使得w(j,i(j))＝k的所有可能的资源共享。
在另一示例中，使用算法来如下方式向传输链路分配各资源：首先，将使得w(j,i(j))＝k的所有集合s(j,i(j),k)初始化为空集。对所有资源n进行循环。对于使得w(j,i(j))＝k的所有装置，将概率pnts计算为犹如将第n个资源添加到集合s(j,i(j),k)，并且最终被选择并添加到已获得最佳概率pnts计算所针对的装置的编号的对应集合。在该算法结束时，所有资源被分配并在使得w(j,i(j))＝k的装置之间共享。该算法的许多变体可以提高性能并达到较佳的概率pnts，诸如迭代地重复算法的主要步骤。
关于第二方案，基于使得车辆装置中的至少一个附属于第k个wru的车辆编号的集合ωk，令
然后进行资源分配方案的确定以使该概率最大，例如在可以在第一种方法的背景下使用的过程类似的过程中进行。
一旦确定了资源分配方案，则确定在基准wru与按照资源分配方案被分配了时间频率资源的装置之间的通信链路的相应故障概率。概率p(j,i(j),k)从资源分配来获得，资源分配例如由如先前描述的资源分配编号s(j,i(j),k)限定。
例如，基于数据库dbi的性能数据来确定，具体地基于与在基准wru的小区内的位置对应的性能数据来确定。实际上，数据库允许获得p(j,i(j),k)的表达式的值lp(j,i(j),k,n)。
在步骤s3中，将对于基准wru的装置确定的故障概率直接或借助基础设施的另一设备以协作数据的形式传送到至少一个另外wru。不管是在该步骤中还是在任何另外步骤中，wru之间的通信可以借助wtu和/或服务器实体来进行，或者可以直接在wru之间进行。所发送的协作数据具有与上述协作数据相同的性质。
这允许新确定的故障概率扩散到其他wru，例如使得基础设施的各种wru根据上述过程确定资源分配方案。
在步骤s4中，实施在步骤s2中确定的资源分配方案。实际上，在对应的时间窗期间实施。资源分配方案转换成已经被分配给基准wru之间的通信链路的基准wru的时间频率，所述时间频率在时间窗期间为了这些通信链路的需要而采用。例如，采用给定时间频率资源来发送至少一个消息，例如单个消息。
在上述方法的一些实施方式中，具体在步骤s2中，资源分配方案对应于将时间频率资源在对应时间窗内分配给与基准wru通信的各装置。
在其他实施方式中，资源分配方案可以对应于将时间频率资源分配给与基准wru通信的装置的仅一部分。在这些情况下，资源分配方案可以包括装置中的一个装置是否需要切换到另一wru(具体为邻居wru)的评定，借此，在将来的时间窗期间与基准wru通信的装置可以不同于在确定资源分配方案时与基准wru通信的装置。
在这种实施方式中，令
基于
在这些实施方式中，在步骤s2期间，对于连接到基准wru的一个或更多个所选装置，基准wru确定针对所考虑的时间窗的如上所描述的第一资源分配方案，该第一资源分配方案被进行以使得所考虑的装置集合中，各通信系统的至少一个装置不发生故障的概率最大，并且被进行以向其连接到的所有装置分配时间频率资源。有利地，所考虑的装置集合对应于与基准wru通信的所有装置以及属于由基准wru和其他wru共享的通信系统的装置。
另外，基准wru确定针对所考虑时间窗的、如上面限定的第二资源分配方案，以使得装置集合中，各通信系统的至少一个装置不发生故障的概率最大，该装置集合包括与所选第二wru通信的所有装置以及属于由所选第二wru和其他wru共享的通信系统的装置。
换言之，基准wru通过将用所选第二wru代替自己来确定所选第二wru的第二资源分配方案。
为此，在步骤s1期间，基准wru接收表示该集合的装置的故障的相应概率的协作数据。另外，有利地，基准wru的数据库dbi覆盖区域，该区域覆盖数据库的邻居wru的小区以其邻居的邻居wru的小区，特别是在所接收协作数据包括位置数据的情况下。
而且，基准wru确定第三资源分配方案，以在假设所选装置连接到所选第二wru的情况下，使对于第一资源分配方案使用的装置集合中，各通信系统的至少一个装置不发生故障的概率最大。该第三资源分配方案例如被配置为向除了所选装置之外的连接到基准wru的所有装置分配时间频率资源，在假定认为该所选装置连接到另外wru的情况下，不向其分配资源。
另外，基准wru确定第四资源分配方案，以使装置集合中，各通信系统的至少一个装置不发生故障的概率最大，该集合包括对于第二资源分配方案使用的装置集合以及所选装置(如果所选装置不属于该装置集合)。
换言之，基准wru在所选装置连接到该第二wru的假设下确定所选第二wru的资源分配。
从这四个资源分配方案，基准wru确定
更具体地，
应注意，该决策的方式可以被设计为防止乒乓效应，在乒乓效应中给定装置从一个wru频繁切换到另一wru。实际上，决策可以把其他组成因素考虑在内，诸如可以用于确定是否应进行切换的其他条件，借此，至少根据上述评定进行这种决策。
如果确定需要切换，则例如以任意已知方式执行切换。如果确定不需要切换，则所选装置保持由基准wru服务。
依赖于评定的结果，例如在上述第一分配方案和第三分配方案当中选择步骤s4保留资源分配方案。
另选地，重新确定资源分配方案，以将所选装置的切换考虑在内。为此，可以采用上面关于之前实施方式描述的确定原理。
另外，在一些实施方式中，向所选第二wru发送第二和/或第四资源分配方案。该第二wru然后依赖于是否确定为需要切换而可以在对应时间窗中实施对应的分配方案。
已经一次对于一个所选装置给出与切换评定有关的上述过程。然而，上述过程可以基于一次选择多个装置来进行。而且，可以随着时间(例如，每预定数量的时间窗或在检测特定事件时)重复该过程。
从这里开始，随着时间(例如所考虑的每一个新时间窗)重复先前步骤，借此，对于该时间窗确定资源分配方案并在对应时刻实施该方案。方法的实施例如由管理模块来触发。
在步骤s5期间，基准wru且有利地所有wru接收表示干扰器装置的存在及其特性的数据，步骤s5例如是响应于由基础设施检测到具有对基础设施的工作有破坏的特性的干扰器装置jam而触发的。作为响应，由基准wru(如果需要则还由其他wru)基于数据库dbi以及干扰器装置jam的特性生成数据库db’i。
从这里开始且直到不再检测到干扰器装置，基于数据库db’i(而不是基于数据库dbi)来确定针对到来的时间窗基于先前步骤确定的资源分配方案。换言之，使用所接收的位置数据基于数据库db’i(而不是基于dbi)来确定连接到其他wru的装置的故障概率。
数据库db’i例如被更新，例如定期地更新，以考虑干扰器装置jam的特性的变化。
有利地，上述步骤不仅在基准wru处进行，还在基础设施的其他wru处进行。
本发明呈现多个优点。实际上，通过把位于所考虑wru的小区外部的装置的通信链路的质量的互相依赖考虑在内，提高了基础设施的结果鲁棒性，尤其是当由不同wru进行过程时更是如此。
而且，其为自适应的，因为可以被选择为通过考虑基础设施的所有装置的情况来将充分考虑该现象，这特别适用于允许wru之间相当广泛的通信的基础设施，或者可以被选择为以属于被不同wru共享的通信系统的装置的级别上集中于该现象，由此，在没有显著降低系统的鲁棒性的情况下，减少了在wru之间交换大量信息的需要。而且，传送数据的形式还可以适应于环境，特别是适应于wru的通信能力。
另外，其结构非常灵活，因为可以被选择为鉴于手头数据评定是否需要切换，从而为基础设施的整体管理添加另一改进层。
而且，因为过程的整体方案不需要将数据汇聚到中央处理设备(在一些基础设施构造中这会是非常不实际的)，所以该方法是分布式方案。
在上述描述中，协作数据已经被描述为在wru之间交换。然而，它们可以由wru从诸如服务器实体这样的另一设备接收。在这种情况下，该实体可以被配置为从基础设施的装置收集所有数据，并且向wru发送与给定数量的装置/列车有关的数据，例如在被请求时发送。
而且，在一些实施方式中，通信系统在wru之间共享的列车的列表可以由所涉及的wru中的一个wru或每个wru存储。该列表定期和/或在特定事件(诸如属于共享通信系统的装置切换到与其当前wru不同的wru)下更新。例如，该列表确定在步骤s1中接收的数据所针对的装置，装置由此有可能随着事件的过去变化，并且可能基于变化的装置集合确定将来时间窗的资源分配方案。
给定wru的列表可以包括与所考虑装置通信的装置、以及与其他wru通信但属于由所考虑装置和其他wru共享的通信系统的装置。在接收到这种列表时，给定wru然后可以构造建立了该列表的wru的通信情况的精确描述。
而且，在给定时间接收的位置数据可以用于估计对应装置针对多个时间窗的故障概率，特别是在位置数据包括速度和加速度数据时。基准wru然后估计列车在将来时间窗期间的位置，并且基于这些所估计的位置确定对应的故障概率。
应注意，在方法期间，用于生成资源分配方案的数据可以附属于与确定的方案所针对的时间窗不同的时间窗。例如，为了启动方法，在没有协作数据的情况下可以由基准wru确定第一资源分配方案，例如在与关联到预期在稍后时间接收的协作数据所针对的装置的故障概率有关的假定下。例如，这些概率被任选为等于零。
而且，关于协作数据附属于的时间窗，例如在过程期间的任意时间点，对于要确定的资源分配方案所针对的一个或更多个时间窗，如上文指出的，其可以被选择为将与另一时间窗有关的协作数据考虑在内。
具体地，对于各新考虑的时间窗，可以决定将最近接收的协作数据考虑在内，而不管它们附属于的时间窗如何。由此(且一般地)，协作数据可以不附属于同一时间窗，虽然有利地，如果其不附属于同一时间窗，则它们附属于时间上接近的时间窗(例如彼此相隔少于时间窗的持续时间的10倍或5倍)。
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