为经由快速衰落频率选择性信道的至少一个数据传输分配时间和频率资源的方法和处理设备的制造方法
【专利说明】为经由快速衰落频率选择性信道的至少一个数据传输分配 时间和频率资源的方法和处理设备
[0001] 本发明总体上涉及为至少一个数据传输分配时间和频率资源，该至少一个数据传 输是在无线电信网络的接入点和位于在路径上移动的、至少一个相应的移动运输工具中的 至少一个通信设备之间经由快速衰落频率选择性信道而进行的。
[0002] 在无线通信中，时间和频率资源通常被限定为多址传输技术的参数，多址传输技 术允许多个设备在同一时帧中在同一频率信道上发送，其中，时域被顺序地划分为时帧或 时隙。可以同时使用多种多址技术。在给定的接收机设备处接收到的干扰被限定为由一个 或多个源设备在同一时间和频率资源（作为由用于将数据发送到所述给定的接收机设备 的源设备所使用的那些）上发送到一个或多个其它接收机设备的信号。
[0003] 在无线电信系统中，为了向位于移动运输工具中的通信设备提供无线通信服务， 沿着移动运输工具移动的路径部署接入点（AP)。例如，移动运输工具是火车且路径是铁路。
[0004] 为了分别实现集中式或分散式时间和频率资源管理和/或移动性管理功能，AP可 以连接到在核心网络中实现的服务器，或者彼此直接连接。当移动运输工具沿着路径移动 时，假设位于移动运输工具中的所考虑的通信设备通过切换过程而与提供最鲁棒的数据链 路的AP进行通信。这种与AP的通信使用由AP或上述服务器通常分配的资源。通常，资源 的频率与ISM(工业、科学和医学）无线电波段中的信道相对应，这意味着存在其它邻近设 备也使用同一时间和频率资源的高概率。因此，在未经许可的频谱中可能同时发生许多通 信。
[0005] 为了对抗不佳的信道条件，通常实施跳频机制。实际上，通过彼此足够远的频率信 道来发送数据确保频率分集，并且因此改进传输错误率。此外，在不同频率信道上发送数 据限制干扰的影响。通常，跳频序列以伪随机方式进行限定，并且时间和频率资源分配均 匀地覆盖整个频谱，其限制与其它跳频系统发生冲突的概率，限制对在ISM无线电波段中 的其它系统发送的干扰，最大化频率分集，并最小化被干扰的概率。为了改进传输的鲁棒 性，存在用于优化跳频序列的多种算法。这些算法通常包括：对每个频率信道所经历的错误 率进行统计，并且避免跳频序列中具有不佳错误率的信道。可以参照文献："SAFH-Smooth Adaptive Frequency Hopping"Sami Ben Cheikh等人，Third International Workshop on Cross Layer Design，2011年。为了在统计学上满足目标错误率，该文献的作者提出从之前 传输尝试执行对每个频率信道的帧错误率预测，并将选择概率与每个频率信道相关联。还 可以参照文献：''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。在该文献中，作者提出类似的机制，所述机制使用用于将 错误率映射到选择频率信道的概率的稍微不同的方法。
[0006] 应当注意的是，上述跳频机制被设计用于静态通信设备，而不适于移动通信设备。
[0007] 因此，期望的是提供一种跳频方案，所述跳频方案允许改进在无线电信网络的接 入点和位于在路径上移动的至少一个相应的移动运输工具中的至少一个通信设备之间在 快速衰落频率选择性信道上的至少一个数据传输的传输错误率。
[0008] 为此，本发明涉及一种为至少一个数据传输分配时间和频率资源的方法，该至少 一个数据传输是在无线电信网络的接入点和位于在路径上移动的至少一个相应的移动运 输工具中的至少一个通信设备之间经由快速衰落频率选择性信道而进行的。该方法使得处 理设备执行如下步骤：针对一组时间和频率资源获得长期信号与干扰加噪声比信息；获得 快速衰落频率选择性信道的至少一个频率相关简档；获得快速衰落频率选择性信道的至少 一个时间相关简档；基于所获得的长期信号与干扰加噪声比信息、所获得的频率相关简档 和所获得的时间相关简档，来计算该组时间和频率资源当中的时间和频率资源的潜在序列 的品质因数；选择时间和频率资源的序列，该时间和频率资源的序列提供计算出的品质因 数当中的、有望达到所述数据传输的目标服务质量或是最佳品质因数的品质因数；允许经 由时间和频率资源的所选序列进行所述数据传输。因此，通过考虑经由长期信号与干扰加 噪声比的信号功率和干扰信息，以及时间和频率相关简档，来改进在接入点和位于相应的 移动运输工具中的通信设备之间的快速衰落频率选择性信道上的数据传输的传输错误率。
[0009] 根据特定特征，处理设备执行如下步骤：获得表示相应的移动运输工具的至少一 个位置的信息，并且获得快速衰落频率选择性信道的频率相关简档的步骤包括获得分别与 移动运输工具的所述位置相对应的至少一个频率相关简档。因此，当移动运输工具的速度 尚时，能够考虑到频率相关性。
[0010] 根据特定特征，处理设备执行如下步骤：获得表示相应的移动运输工具的至少一 个速度的信息；根据相应的移动运输工具的所述速度和多普勒频移模型，获得时间相关简 档。因此，考虑到时间相关性更加精确且可以使用有限的通信开销来确定时间相关简档。
[0011] 根据特定特征，处理设备将时间相关信息、频率相关信息以及长期信号与干扰加 噪声信息组合成针对每个移动运输工具的一个瞬时信号与干扰加噪声比协方差矩阵。因 此，确定品质因数变得更加容易。
[0012] 根据特定特征，每个品质因数是输入瞬时信号与干扰加噪声比协方差矩阵且表示 数据传输的预期的成功概率的函数的结果。因此，能够提高时间和频率资源分配，从而保证 在高优先级数据业务的延时约束下给定的错误概率。
[0013] 根据特定特征，每个品质因数是将瞬时信号与干扰加噪声比协方差矩阵输入到的 函数的结果，并且所述函数表示所述数据传输的期望的吞吐量。因此，能够提高时间和频率 资源分配，从而改进低优先级数据业务的吞吐量。
[0014] 根据特定特征，对于多个移动运输工具，处理设备确定针对时间和频率资源的每 个潜在序列确定每个移动运输工具的一个品质因数，并且将每个潜在序列与作为针对移动 运输工具且针对该序列确定的品质因数当中的最小值的品质因数关联起来。因此，发现暗 示多个移动运输工具的常用于传输的时间和频率资源分配，这对所有所述传输的服务质量 做出折中，从而改进最差传输的性能。
[0015] 根据特定特征，处理设备执行如下步骤：针对每个时隙，选择如下的时间和频率资 源的所述序列，该时间和频率资源的所述序列提供有望达到目标服务质量或是最佳品质因 数的品质因数；在存储器中与时隙相关联地存储所选序列；并且，当数据传输变得有效时， 处理设备执行如下步骤：从存储器中检索与数据传输变得有效的时隙相关联的序列。因此， 独立地增强并事先确定针对每个时隙的时间和频率资源分配，这减少数据传输的总延时。
[0016] 根据特定特征，处理设备执行如下步骤：检测数据传输将变得有效的情况；从数 据传输将变得有效的时隙中选择如下的时间和频率资源的所述序列，该时间和频率资源所 述序列提供有望达到目标服务质量或是最佳品质因数的品质因数。因此，仅当需要时，计算 出时间和频率资源分配，这节省计算资源。
[0017] 根据特定特征，为了选择时间和频率资源的所述序列，时间和频率资源的所述序 列提供有望达到目标服务质量或是最佳品质因数的品质因数，处理设备初始化包含N个时 间和频率资源的第一临时序列，N被