在无线通信系统中分析频率资源并选择传输频率的方法与流程

本发明涉及远程通信领域。更具体地，本发明涉及对包括接入网和终端的无线通信系统中的频率资源的管理，并且其中，由所述终端执行对终端向接入网传输上行链路消息的传输频率的选择。

背景技术：

本发明可以在M2M(机器对机器)类型或“物联网”(IoT)类型的无线通信系统中以特别有利但非限制性的方式使用。

例如，在IoT的环境下，日常生活中的每个对象都注定要成为通信对象，并且为此配备有适于向接入网传输数据的终端。然而，应该理解的是，只要在可能情况下，终端的成本就应该不显著影响终端被添加到的对象的成本，例如以使得日常生活中的许多对象进行通信。因此，必须尽可能地降低终端的复杂度以降低其制造成本。

为此，在用于IoT的无线通信系统中，终端优选地不与接入网关于时间和频率同步，而是在被称为“多路复用带(multiplexing band)”的预定频带内独自决定旨在用于所述接入网的上行链路消息的传输时刻和传输频率。因此，复杂度主要在于接入网，接入网必须能够接收在任意传输时刻和在多路复用带内的任意传输频率上传输的上行链路消息，而终端可以简单并低成本地制造。

此外，终端优选地在不验证所选择的传输频率的可用性的情况下进行传输，以便减少要执行的测量和相关联的功耗。

为了降低实现用于IoT的无线通信系统的成本，还有利的是使用可免费使用的多路复用带。例如，ISM(“工业、科学和医疗用”)频带包括据称是免费的频带，因为可以在没有预先管理授权的情况下在遵守一些监管限制的条件性下使用这些频带。

然而，结果是多路复用带内的干扰水平可能很高。因此，如果终端在不进行预先测量的情况下选择传输频率，则该传输频率可能具有高干扰水平，使得接入网将不会检测到所传输的上行链路消息。

为了克服这个问题，终端可以无论以何种方式有规律地选择新的传输频率，以便减小来自该终端的所有上行链路消息均没有在具有高干扰水平的传输频率上被传输的可能性。

一般地，如果用于IoT的无线通信系统可以容许接入网错过一些上行链路消息的可能，则仍然存在可能需要为其提供最低等级的服务质量的一些用途。

例如，可能需要确保接入网能够在预定的持续时段内接收至少一个上行链路消息。例如，在远程读取燃气、水、电等仪表的情况下，可以证明在一个月的时段内接收至少一个上行链路消息是足够的。在对建筑物或房屋进行远程监控的情况下，特别是在发生非法闯入或水或煤气泄漏的情况下，可能需要确保在更短的时段内(例如少于一小时)接收至少一个上行链路消息。

技术实现要素：

本发明的目的是通过提出一种解决方案来克服现有技术解决方案(特别是以上公开的现有技术解决方案)的全部或部分限制，该解决方案允许在一些情况下提供最低等级的服务质量，同时保留简单且低成本制造的终端。

为此，并且根据第一方面，本发明涉及一种用于使用无线通信系统的接入网来分析预定多路复用带内的频率资源的方法，所述无线通信系统包括至少一个终端，该终端被配置成选择多路复用带内的向接入网传输上行链路消息的传输频率，该方法包括：

针对接入网的至少一个基站来分别估算在多路复用带内的不同频率子带中检测上行链路消息的能力，

根据针对每个频率子带估算的检测能力，为每个频率子带评估预定服务质量标准，

使用接入网来传输用于所述基站的服务质量频谱映射图，所述服务质量频谱映射图表示服务质量标准已被验证的频率子带以及所述服务质量标准尚未被验证的频率子带。

因此，该分析方法基于在接入网侧估算接入网的至少一个基站在多路复用带的不同频率子带中的检测能力。每个检测能力表示：对于所涉及的频率子带和所涉及的基站，由终端通过该频率子带内的传输频率传输的上行链路消息可以被该基站检测到的可能性。

然后接入网确定与服务质量预定等级相关联的预定服务质量标准被验证的检测能力。然后接入网向终端传输服务质量频谱映射图，其表示服务质量标准已被验证的频率子带和服务质量标准尚未被验证的频率子带。换句话说，服务质量频谱映射图表示了有利于传输上行链路消息以便提供服务质量预定等级的频率子带。

传输服务质量频谱映射图而不是直接传输检测能力可以减少要传输的数据量。实际上，对服务质量频谱映射图进行编码所需的数据量是有限的，约为N_SB比特，N_SB是被认为在多路复用带内的频率子带的数量。

因此，与现有技术中的情况一样，终端继续独自决定传输上行链路消息的传输频率，而无需提前与基站进行链接以借此被分配频率资源。然而，由于接入网对服务质量频谱映射图的传输，如果需要提供服务质量预定等级，则由终端执行的选择对于一些频率子带可能有利。

对于终端的影响是有限的，因为对于许多用途，已经要求终端可以接收由接入网传输的下行链路消息(例如用于重新配置终端、控制连接到所述终端的执行器等)。此外，由于要接收的数据量低，所以对终端的功耗的影响是有限的。

在特定的实现方式中，分析方法还可以包括以下特征中的一个或更多个，可以单独或者根据技术上可能的所有组合来取用这些特征。

在特定的实现方式中，分析方法包括：根据针对每个频率子带估算的检测能力，为每个频率子带评估至少两个不同的预定服务质量标准；以及传输分别与所述不同的服务质量标准相关联的至少两个服务质量频谱映射图。

这样的布置使得可以为不同的终端组等分别提供可以与不同的用途(例如远程读取和远程监控)相关联的不同的服务质量等级。

在特定的实现方式中，根据总信号来估算基站的频率子带中的检测能力，总信号表示在时间窗口中由所述基站在所述频率子带内接收的所有无线电信号，并且包括：

计算表示总信号的分别与频率子带中的各个频率相关联以及与时间窗口中的各个时刻相关联的功率电平的频谱图，

对于上行链路消息的被称为“参考电平”的至少一个功率电平，并且考虑上行链路消息具有等于预定义的参考频谱宽度的相同的频谱宽度并且具有等于预定义的参考持续时间的相同的持续时间：在参考电平验证了关于总信号的功率局部电平的预定检测标准的各个位置中，计算可以在频谱图上互不干扰地被定位的上行链路消息的最大数量N_D，

根据针对所述参考电平计算的最大数量N_D来估算参考电平的检测能力。

在特定的实现方式中，估算频率子带的检测能力包括：在总信号中检测由无线通信系统的终端传输的上行链路消息；以及补偿由于在所述总信号中存在所述上行链路消息而导致的检测能力的降低。

在特定的实现方式中，基站将至少一个服务质量频谱映射图作为旨在用于多个终端的广播信号来进行传输。

在特定的实现方式中，基站将至少一个服务质量频谱映射图作为旨在用于特定终端的点对点通信来进行传输。

在特定的实现方式中，当数个基站从所述特定终端接收上行链路消息时，所述基站中的仅一个基站向所述特定终端传输服务质量频谱映射图。

在特定的实现方式中，分析方法包括选择从所述特定终端接收上行链路消息的基站中的一个基站，并且仅针对所选择的基站确定的服务质量频谱映射图被传输到所述特定终端。

在特定的实现方式中，分析方法包括确定从所述特定终端接收上行链路消息的全部或部分基站的服务质量频谱映射图，并且所确定的服务质量频谱映射图的组合被传输到所述特定终端。

根据第二方面，本发明涉及一种无线通信系统的基站，该基站包括被配置成实现根据实现本发明的任一方式所述的分析方法的装置。

根据第三方面，本发明涉及一种无线通信网络的接入网，该接入网包括被配置成实现根据实现本发明的任一方式所述的分析方法的装置。

根据第四方面，本发明涉及一种用于使用无线通信系统的终端来选择向所述无线通信系统的接入网传输上行链路消息的传输频率的方法，该方法包括：

接收由接入网根据实现本发明的任一方式传输的至少一个服务质量频谱映射图，

根据所接收的服务质量频谱映射图，选择在多路复用带的、服务质量标准已被验证的频率子带内的传输频率。

在特定的实现方式中，选择方法还可以包括以下特征中的一个或更多个，可以单独或者根据技术上可能的所有组合来取用这些特征。

在特定的实现方式中，选择方法包括：接收由接入网传输的与各自不同的服务质量等级相关联的数个服务质量频谱映射图，并且上行链路消息的传输频率是根据与要传输上行链路消息所要求的服务质量等级对应的服务质量等级所关联的服务质量频谱映射图来选择的。

在特定的实现方式中，选择传输频率包括：在多路复用带内重复随机生成候选频率，直到获得位于服务质量标准已被验证的频率子带内的候选频率。

在特定的实现方式中，当终端从接入网的不同基站接收与同一服务质量等级相关联的服务质量频谱映射图时，根据所接收的服务质量频谱映射图的组合来选择传输频率。

在特定的实现方式中，当终端从接入网的不同基站接收与同一服务质量等级相关联的服务质量频谱映射图时，根据从所接收的服务质量频谱映射图中选择的服务质量频谱映射图来选择传输频率。

根据第五方面，本发明涉及一种无线通信系统的终端，该终端包括被配置成实现根据实现本发明的任一方式所述的选择方法的装置。

附图说明

在阅读以绝非限制性的示例的方式给出的以下描述时并参照附图将更好地理解本发明，在附图中：

图1是对无线通信系统的示意性表示；

图2是示出用于分析频率资源的方法的主要步骤的图；

图3是示出用于估算检测频率子带的能力的优选实现方式的主要步骤的图；

图4是根据在频率子带中测量的总信号计算出的频谱图示例；

图5是针对接收到的上行链路消息的不同功率电平对图4中的频谱图的可用区域的示意性表示；

图6是示出传输频率选择方法的主要步骤的图。

在这些附图中，各个附图中的相同的附图标记表示相同或相似的元素。为了清楚起见，除非另有说明，否则所示元素不是等比例的。

具体实施方式

图1示意性示出了无线通信系统10，其包括数个终端20和具有数个基站31的接入网30。

终端20与接入网30的基站31以无线电信号的形式交换数据。“无线电信号”是指经由无线方式传播的电磁波，其频率处于传统的无线电波频谱(几赫至几百千兆赫)中。

终端20适于通过上行链路向接入网30传输上行链路消息。在本说明书的其余部分中，考虑到下述非限制性情况，其中，无线通信系统10具有超窄带。“超窄带”(UNB)是指由终端20传输的无线电信号的瞬时频谱的频率宽度小于一千赫。

来自终端20的上行链路消息在由所述终端20在被称为“多路复用带”的预定频带内选择的传输频率上进行传输。

更具体地，终端20独自决定用于上行链路消息的传输频率，即，其在所选择的传输频率上传输上行链路消息，而不从接入网30请求对此的预先授权。因此，接入网30不决定多路复用带内的频率资源的分配，而是由终端20决定在一个传输频率而不是另一个传输频率上进行传输。

在特定的实现方式中，终端20还可以决定传输上行链路消息的时刻，并且在所选择的传输时刻传输上行链路消息，而不从接入网30请求对此的预先授权。

因此，终端不需要与接入网30关于频率并且关于时间(在适用的情况下)同步。因此，复杂度主要在于接入网30，而终端20可以简单且低成本地制造。

优选地，为了限制所采取的测量，终端20在不预先验证其可用性的情况下通过传输频率进行传输。然而，根据其他示例，不排除终端20例如通过测量该传输频率上的功率电平并通过将其与阈值预定值进行比较来预先验证传输频率的可用性。

每个基站31适于从位于其范围之内的终端20接收上行链路消息。以该方式接收的每个上行链路消息例如可能伴随有其他信息——例如接收该消息的基站31的标识符、测量出的所述接收到的上行链路消息的功率电平、接收到所述上行链路消息的日期等——被发送到接入网30的服务器32。服务器32处理例如从各个基站31接收的所有上行链路消息。

此外，接入网30还适于借助基站31通过下行链路向适于接收下行链路消息的终端20传输下行链路消息。下行链路消息是例如由接入网30发起而被传输的。在这种情况下，终端20必须在可能的下行链路消息的预期中不断地收听下行链路。可替选地或附加地，接入网30也可以响应于接收到的上行链路消息而传输下行链路消息。例如，接入网30可以对每个接收到的上行链路消息做出响应，或者仅对一些接收到的上行链路消息做出响应(例如，仅在已经从同一终端20接收到预定数量的上行链路消息之后进行响应，或者仅对包括对此效果的请求的上行链路消息做出响应等)。

因此，根据所涉及的情况，由接入网30传输的下行链路消息可以是总的广播或多播信号，或者是接入网30与特定终端20之间的点对点通信的一部分。

如上文所示，本发明涉及对无线通信系统10中的频率资源的管理，其中，终端20独自并且优选地通过执行数量尽可能少的测量来决定其传输上行链路消息的传输频率。

更具体地，对频率资源的管理被分布于接入网30与终端20之间，并且主要被分解成：

方法50，其用于利用接入网30来分析多路复用带内的频率资源，所述接入网30据此生成其向终端20传输的信息，

方法60，其用于使用终端20根据从接入网30接收的信息来选择用于传输上行链路消息的频率。

A)用于分析频率资源的方法

图2示意性示出了用于对终端20于其中传输上行链路消息的多路复用带内的频率资源进行分析的方法50的主要步骤。

如图2所示，分析方法50主要包括将在后文中更详细地描述的下述步骤：

51，针对接入网30的至少一个基站31来分别估算所述基站31在多路复用带内的不同频率子带中检测上行链路消息的能力，

52，根据针对每个频率子带估算的检测能力，为每个频率子带评估预定服务质量标准，

53，使用接入网30来传输用于所述基站31的服务质量频谱映射图，其表示服务质量标准已被验证的频率子带以及所述服务质量标准尚未被验证的频率子带。

在图2所示的各个步骤中，只有用于传输服务质量频谱映射图的步骤53必须一定至少部分地由基站31执行。图2中所示的其他步骤可以由一个或更多个基站31和/或由接入网30的服务器32执行。例如，用于估算检测能力的步骤51以及用于评估检测标准的步骤52可以由服务器32执行，然后服务器32将每个确定的服务质量频谱映射图发送到必须对其进行传输的基站31。

在本说明书的其余部分中，考虑到非限制性情况，其中，每个基站31执行图2所示的所有步骤，并且将与其相关联的服务质量频谱映射图作为(总的或多播的)广播信号进行传输。

每个基站31包括例如处理电路(未在图中示出)，其包括例如一个或更多个处理器和存储装置(磁性硬盘、电子存储器、光盘等)，其中存储有计算机程序产品，其是要被执行以实现分析方法50的各个步骤的一组程序代码指令。可替选地或附加地，处理电路包括一个或更多个可编程逻辑电路(FPGA、PLD等)和/或一个或更多个专用集成电路(ASIC)和/或一组分立的电子组件等，其适于实现分析方法50的所述步骤中的全部或一些步骤。

每个基站31还包括无线通信装置，其允许所述基站接收由终端20传输的上行链路消息并且向无线通信系统10的终端20传输下行链路消息。无线通信装置通常为无线电电路的形式，其包括被认为是本领域技术人员已知的设备(天线、放大器、本地振荡器、混频器、模拟滤波器等)。

换句话说，接入网30的每个基站31包括由软件(特定计算机程序产品)和/或硬件(FPGA、PLD、ASIC、分立电子组件、无线电电路等)配置的装置，以便实现用于分析频率资源的方法50的各个步骤。

A.1)估算检测能力

在估算步骤51期间，基站31分别估算与多路复用带内各个频率子带相关联的检测能力。

例如，多路复用带被分解为N_SB个频率子带，优选地，这些子带之间不存在交叠并且其集合与所述多路复用带对应。在UNB无线通信系统10的情况下，多路复用带的宽度例如为大约200千赫(kHz)，并且频率子带的数量N_SB例如等于32(N_SB＝32)，使得每个频率子带的宽度等于6.25kHz。

因此，在估算步骤51期间确定了至少N_SB个检测能力。“检测能力”是指下述量，其表示：对于所涉及的频率子带和所涉及的基站31而言，由终端20通过该频率子带内的传输频率传输的上行链路消息可以被该基站31检测到的可能性。

可以理解的是，各种方法均可用于估算这种检测能力，并且对特定方法的选择仅是用于实现本发明的一种替选方案。

根据第一示例，可以借助对由所涉及的基站31检测到的先前的上行链路消息进行统计分析来估算频率子带中的检测能力。例如，检测能力被估算为接收到的上行链路消息的功率的参考电平L_R的分组差错率(PER)，即下述二者之间的比值：

以所涉及的频率子带中的参考电平L_R接收的但是有解码错误的上行链路消息的数量，

以所涉及的频率子带中的参考电平L_R接收的上行链路消息的总数量。

根据第二示例，对于所接收的上行链路消息的功率的参考电平L_R，可以估算频率子带中的检测能力以表示所涉及的频率子带中的信号与噪声加干扰比。例如，可以在时间窗口测量所涉及的频率子带中的总信号的功率电平L_NI，并且将与该频率子带相关联的检测能力估算为比率L_R/L_NI。

图3示意性地示出了实现用于估算检测能力的步骤51的优选方式的主要步骤，其中，通过将由终端20传输的上行链路消息的某些特性纳入考虑来估算频率子带中的检测能力。更具体地，在图3所示的示例中，考虑到了所述上行链路消息的参考频谱宽度δF和参考持续时间δT。

例如，如果由终端20传输的上行链路消息全部具有相同的频谱宽度，则该频谱宽度与参考频谱宽度δF对应。相比之下，如果对于由所述终端20传输的上行链路消息可能存在数个频谱宽度，则参考频谱宽度δF例如与下述对应：所述上行链路消息的最大频谱宽度、或者所述上行链路消息的平均频谱宽度、或者所述上行链路消息的最小频谱宽度等。也可以分别估算与上行链路消息的各种可能的频谱宽度相关联的数个检测能力值。

以类似的方式，如果由终端20传输的上行链路消息全部具有相同的持续时间，则该持续时间与参考持续时间δT对应。相比之下，如果对于由所述终端20传输的上行链路消息可能存在数个持续时间，则参考持续时间δT例如与下述对应：所述上行链路消息的最大持续时间、或者所述上行链路消息的平均持续时间、或者所述上行链路消息的最小持续时间等。也可以分别估算与上行链路消息的各种可能持续时间相关联的数个检测能力值。

在本文以非限制性示例的方式考虑的UNB无线通信系统10的情况下，参考频谱宽度δF小于1千赫，而参考持续时间δT通常在十分之几秒与几秒之间。

如图3所示，用于针对多路复用带的每个频率子带估算检测能力的步骤51主要包括下述步骤：

510，测量总信号，其表示在时间窗口中在所涉及的基站31处接收的在所涉及的频率子带内的所有无线电信号，

511，计算总信号的频谱图，

512，针对上行链路消息的至少一个参考电平L_R，计算在其之间没有干扰的情况下接收到的、可以在所涉及的基站31处被检测到的上行链路消息的最大数量N_D，

513，根据针对所述参考电平L_R计算的检测到的上行链路消息的最大数量N_D来估算参考电平L_R的检测能力。

总信号的频谱图示出了由所涉及的频率子带和所涉及的时间窗口限定的频率/时间二维测量空间中总信号的功率的空间分布。

因此，测量空间的大小与所涉及的频率子带的宽度ΔF和所涉及的时间窗口的持续时间ΔT对应。优选地，频率子带的宽度ΔF大于上行链路消息的参考频谱宽度δF，或者甚至远大于后者(至少五倍)。如果参考频谱宽度δF小于1千赫，则宽度ΔF例如为大于5千赫。优选地，时间窗口的持续时间ΔT大于上行链路消息的参考持续时间δT，或者甚至远大于后者(至少五倍)。如果参考持续时间δT处于秒级范围内，则持续时间ΔT例如大于30秒，或者甚至大于几分钟。

实际上，持续时间ΔT越大，对检测能力的估算越精确，特别是当存在间歇性干扰时。

例如，限定了所涉及的频率子带内的频率的离散集合和时间窗口内的时刻的离散集合。离散集合中的频率例如是通过以预定义的频率步长对频率子带进行采样而获得的，并且离散集合中的时刻是通过以预定义的时间步长对时间窗口进行采样而获得的。优选地，频率步长等于或小于上行链路消息的参考频谱宽度δF，并且时间步长等于或小于所述上行链路消息的参考持续时间δT。因此，在测量空间中形成点阵网格，每个点与由离散集合中的频率和时刻形成的配对对应。

对频谱图的计算包括例如对数字化总信号的连续样本块的傅立叶变换计算，并且可能包括在通过傅立叶变换获得的值的平方模数的网格中的每个点处的计算。

因此，该频谱图与网格中的每个点即在该点处的总信号的功率电平相关联。“功率电平”是指表示总信号的功率的任意量。在本说明书的其余部分中，考虑到非限制性情况，其中，功率电平与每频率单位的功率密度对应，例如以dBm/Hz表示。

图4示出了频谱图的简化示例。如图4所示，该频谱图包括五个不同的区域：

区域Z1，在所述区域Z1的每个点处总信号的功率电平等于或小于-100dBm/Hz且大于-110dBm/Hz，

区域Z2，在所述区域Z2的每个点处总信号的功率电平等于或小于-110dBm/Hz且大于-125dBm/Hz，

区域Z3，在所述区域Z3的每个点处总信号的功率电平等于或小于-125dBm/Hz且大于-130dBm/Hz，

区域Z4，在所述区域Z4的每个点处总信号的功率电平等于或小于-130dBm/Hz且大于-145dBm/Hz，

被间隔开的区域Z5，在所述区域Z5的每个点处总信号的功率电平等于或小于-145dBm/Hz。

然后，在步骤512期间，考虑下述上行链路消息，其全部具有等于参考频谱宽度δF的相同频谱宽度和等于参考持续时间δT的相同持续时间。此外，存在计算使用所涉及的参考电平L_R接收到的、可以在测量空间中互不干扰地被定位、并且可以在给定总信号的情况下进一步被检测到上行链路消息的最大数量N_D。

“彼此互不干扰”是指，当以此方式被定位时，不存在会阻碍对另一上行链路消息的检测的上行链路消息。在本说明书的其余部分中，考虑到非限制性情况，其中，在测量空间中具有δF乘以δT的大小的上行链路消息被定位为使得其在所述测量空间中绝不相互交叠从而彼此互不干扰。

然而，根据其他示例，如果上行链路消息彼此之间的部分交叠不妨碍对上行链路消息的检测，则在上行链路消息的边缘上，不排除允许这样的部分交叠。也可以调整参考频谱宽度δF和参考持续时间δT以将此部分交叠纳入考虑，在该交叠之下没有上行链路消息会阻碍对另一上行链路消息的检测。例如，如果参考频谱宽度δF表示上行链路消息的最大频谱宽度，则可以为所述参考频谱宽度δF选择略小于所述最大频谱宽度的值以便将在其之下没有上行链路消息会阻碍对另一上行链路消息的检测的部分交叠纳入考虑(对于参考持续时间δT例如关于上行链路消息的最大持续时间同上)。

因此，检测到以这种方式被定位在测量空间中的上行链路消息，除非在该上行链路消息处的总信号的功率电平阻止该检测。因此，如果参考电平验证了相对于总信号的功率局部电平的预定义检测标准，则认为可以检测到上行链路消息。

通常，可以使用任何类型的合适的检测标准。在特定的实现方式中，如果下述表达式得以验证，则认为检测标准在测量空间的点p处得到验证：

L_R≥L_G[P]+ΔL (1)

对数级表述，其中：

L_R与上行链路消息的参考电平对应，

L_G[p]与由频谱图给出的针对点p计算的总信号的功率电平L_G对应，

ΔL与功率电平预定义偏差对应。

因此，电平(L_G[p]+ΔL)与验证检测标准(即，可以检测到所涉及的上行链路消息)的最小电平对应。

在本说明书的其余部分中，考虑上述表达式(1)的检测标准的非限制性情况，考虑零偏差ΔL，即认为一旦参考电平等于或大于总信号的功率局部电平就可以检测到上行链路消息。

因此，对于参考电平，检测标准使得可以在测量空间中区分其中检测标准被验证并且上行链路消息可被检测到的被称为“可用区域”的区域以及其中检测标准未被验证的被称为“受干扰区域”的区域。

图5示出了在图4所示的频谱图情况下针对各种值的参考电平的可用区域(未示阴影线)和受干扰区域(有阴影线)。

更确切地说，在图5的部分a)中，参考电平为-145dBm/Hz，因而对于所涉及的检测标准，可用区域与区域Z5对应，而受干扰区域与区域Z1、Z2、Z3和Z4的集合对应。

在部分b)中，参考电平为-130dBm/Hz，因而可用区域与区域Z5和Z4的集合对应，而受干扰区域与区域Z1、Z2和Z3的集合对应。

在部分c)中，参考电平为-125dBm/Hz，因而可用区域与区域Z5、Z4和Z3的集合对应，而受干扰区域与区域Z1和Z2的集合对应。

在部分d)中，参考电平为-110dBm/Hz，因而可用区域与区域Z5、Z4、Z3和Z2的集合对应，而受干扰区域仅与区域Z1对应。

在部分e)中，参考电平为-100dBm/Hz，因而可用区域与区域Z5、Z4、Z3、Z2和Z1的集合即整个测量空间对应。

因此，对于特定参考电平，给定参考光谱宽度δF和参考持续时间δT的情况下，计算可检测到的上行链路消息的最大数量N_D等同于确定可以彼此不交叠地被放置在可用区域内的上行链路消息的最大数量。

图5用虚线示意性地示出了大小为δF乘以δT的上行链路消息，所述上行链路消息在可用区域中彼此不交叠地放置，以得到最佳配置，即，使得可以放置最大量的上行链路消息。如图5所示：

对于参考电平-145dBm/Hz(a部分)：ND＝5，

对于参考电平-130dBm/Hz(b部分)：ND＝8，

对于参考电平-125dBm/Hz(c部分)：ND＝17，

对于参考电平-110dBm/Hz(d部分)：ND＝21，

对于参考电平-100dBm/Hz(e部分)，最大数量N_D等于24，并且与可以在测量空间中彼此不交叠地放置的大小为δF乘以δT的上行链路消息的最大数量对应。

对于给定的参考电平L_R，可以使用任何合适的方法来估算可以检测到的上行链路消息的最大数量N_D。如果频率步长等于参考频谱频率δF并且如果时间步长等于参考持续时间δT，则足以对可用区域内的点的数量计数。如果情况并非如此，那么例如如果在由该上行链路消息交叠的每个点处(即，在上行链路消息的整个频谱宽度(δF)上以及所述上行链路消息的整个持续时间(δT)中)验证了检测标准，则认为该上行链路消息是可被检测到的。

在UNB无线通信系统10的情况下，参考频谱宽度δF非常小，使得频率步长可以被选择为等于所述参考频谱宽度δF。然而，时间步长可以被选择为小于参考持续时间δT，使得上行链路消息沿着时间轴与测量空间中的M个连续点交叠。在这种情况下，例如可以通过穿过与从时间窗口的开始直到时间窗口结束的各种频率相关联的时间轴来以离散集合中的每个频率分别执行分析。沿着每个时间轴，每当检测标准被验证时，被设置为零的计数器递增，并且每当检测标准未被验证时，所述计数器被重置为零。当针对沿着时间轴的M个连续点验证了检测标准时，对应的计数器被重置为零，并且被设置为零的检测到的上行链路消息的总计数器递增。当达到时间窗口的结束时，总计数器的值给出最大数量N_D。

因此，可以通过假设测量空间中的所有位置都可以用于接收上行链路消息来计算针对所涉及的参考电平L_R可以检测到的上行链路消息的最大数量N_D。这在一些无线通信系统中可能是强近似值。然而，特别是在终端20在任意中心频率和任意时刻传输消息的UNB无线通信系统中，这种假设已被清楚地证实。

在步骤513期间，根据针对所述参考电平L_R计算出的检测到的上行链路消息的最大数量N_D来估算参考电平L_R的检测能力。例如，在一个特别简单的实现方式下，检测能力直接等于最大数量N_D。

在优选的实现方式下，假设整个测量空间为可用区域的情况下，根据可以在测量空间中互不干扰地接收的上行链路消息的最大数量N_R来进一步估算检测能力。

例如，针对彼此互不交叠地定位的上行链路消息，使用例如下述表达式根据所述上行链路消息的参考频谱宽度δF和参考持续时间δT来计算可以接收的上行链路消息的最大数量N_R，

N_R＝E[ΔF/δF].E[ΔT/δT] (2)

表达式，在该表达式中E[X]与实数x的整数部分对应。

然后，在步骤513期间，根据下述二者来估算检测能力：可以彼此互不交叠地被检测到的上行链路消息的最大数量N_D和可以互不交叠地被接收的上行链路消息的最大数量N_R。

例如，检测能力可以被估算为等于比率N_D/N_R。因此，检测能力总是在0与1之间，使得尤其对于参考电平L_R可以容易地比较不同频率子带中的检测能力。在图5所示的示例中，最大数量N_R由部分e)给出并且等于24。因此：

对于参考电平-145dBm/Hz(a部分)：N_D/N_R＝0.21，

对于参考电平-130dBm/Hz(b部分)：N_D/N_R＝0.33，

对于参考电平-125dBm/Hz(c部分)：N_D/N_R＝0.71，

对于参考电平-110dBm/Hz(d部分)：N_D/N_R＝0.87，

对于参考电平-100dBm/Hz(e部分)：N_D/N_R＝1。

应该注意，在时间窗口测量的总信号可能包括从UNB无线通信系统10的终端20传输的上行链路消息，因此其会影响估算出的检测能力的值。因而可以设想两种不同的方法。

根据第一种方法，认为由于由终端20传输的并且存在于总信号中的上行链路消息降低了所涉及的频率子带的接收其他上行链路消息的可用性，所以其必须在估算检测能力期间被保留。在这种情况下，如上所述估算频率子带的检测能力，而不旨在区分总信号中的上行链路消息和干扰。此外应当注意，在测量总信号的时间窗口的过程中由UNB无线通信系统10的终端20传输的上行链路消息的影响可以通过考虑远大于(至少五倍)或者更显著地大于(至少一百倍)该消息的参考持续时间δT的该时间窗口的持续时间ΔT来降低。

根据第二种方法，认为由终端20传输的并存在于总信号中的上行链路消息在估算检测能力期间必须被间隔开。在特定的实现方式下，对频率子带的检测能力的估算包括补偿由于所述总信号中存在所述上行链路消息而导致的检测能力的降低。例如，通过考虑等于6.25kHz的频率子带的宽度ΔF、等于10分钟的时间窗口的持续时间ΔT、等于100Hz的参考频谱宽度δF和等于2秒的参考持续时间δT，则最大数量N_R等于18750。因此，通过考虑具有零偏差ΔL的上述表达式(1)中的检测标准，则以大于参考电平L_R的功率电平接收的上行链路消息导致检测能力降低约1/18750，即约0.53％。因此，例如使用以下表达式来计算参考电平L_R的检测能力：

其中，

N_D[L_R]与针对参考电平L_R可以检测到的上行链路消息的最大数量N_D对应，

N_MM[L_R]与在所使用的总信号中检测到的其功率电平大于参考电平L_R的上行链路消息的数量对应。

也可以考虑上行链路消息的各种参考电平。在这种情况下，针对多路复用带的、与针对上行链路消息考虑的各个参考电平相关联的每个频率子带分别估算数个检测能力。

A.2)评估服务质量标准

在步骤52期间，针对每个频率子带评估所估算的检测能力是否验证了与预定服务质量等级相关联的预定服务质量标准。

应该注意的是，可以存在各种类型的服务质量标准，并且选择特定类型的服务质量标准仅是用于实现本发明的一种替选方案。

在优选的实现方式中，评估服务质量标准包括将估算出的检测能力与阈值预定值进行比较。在检测能力在0与1之间、其中值1与最大检测能力对应的上述情况下，如果检测能力大于所述阈值预定值，则认为验证了服务质量标准。

可以任意选择所涉及的阈值，例如等于80％，或者将其选择为使得在预定持续时间段内提供接入网30对来自同一终端20的至少一个上行链路消息的检测。

例如，在用于对仪表的远程读取的终端20的情况下，可以证明以4周的周期接收上行链路消息是足够的。如果考虑终端20每天传输一个上行链路消息(即，在4周的周期内传输28个上行链路消息)并且以每个终端20每4周检测到至少一个上行链路消息的概率为99.999％为目标，那么所涉及的第k个(1≤k≤N_SB)频率子带中的检测能力P_k[L_R]必须满足：

在此情况下，如果所估算的检测能力P_k[L_R]等于或大于33.7％，则认为针对所涉及的第k个频率子带验证了服务质量标准。

如果考虑用于对建筑物进行远程监控的终端20，特别是在检测到异常(非法闯入、水或燃气泄漏)的情况下，则可以证明有必要在10分钟的周期内检测到至少一个上行链路消息。如果考虑终端20在检测到异常的情况下每分钟传输上行链路消息并且以每个终端20在10分钟的周期内检测到至少一个上行链路消息的概率为99.9999％为目标，那么所涉及的第k个(1≤k≤N_SB)频率子带中的检测能力P_k[L_R]必须满足：

在此情况下，如果所估算的检测能力P_k[L_R]等于或大于74.9％，则认为针对所涉及的第k个频率子带验证了服务质量标准。

因此可以理解，如果目的是要在预定的持续时间周期内接收至少一个上行链路消息，则要考虑的阈值取决于每单位时间传输的上行链路消息的数量，其可以依用途的不同而不同(例如在远程读取仪表的情况下每天一个上行链路消息，在远程监控建筑物的情况下每分钟一个上行链路消息)。

应该注意的是，优选地，终端20在每次传输上行链路消息时都改变传输频率。只要提供服务质量预定等级的每个终端20将仅选择相关联的服务质量标准已被验证的频率子带，上述计算就仍然保持有效。

更一般地，可以分别评估与不同服务质量等级相关联的数个预定服务质量标准。特别是可以将检测能力与两个不同的阈值例如33.7％和74.9％进行比较，以便识别出有利于仪表远程读取类型的用途的频率子带和有利于建筑物远程监控类型的用途的频率子带。

在已经针对与各种参考电平相关联的每个频率子带分别估算了数个检测能力的情况下，可以根据估算出的检测能力来针对为上行链路消息所考虑的每个参考电平评估服务质量标准。

A.3)服务质量频谱映射图传输

在步骤53期间，基站31将至少一个服务质量频谱映射图作为总广播或多播信号来传输，该服务质量频谱映射图与上行链路消息的接收功率的参考电平L_R以及服务质量预定等级相关联。

“服务质量频谱映射图”是指任何类型的下述信息，所述信息允许已经接收到所述服务质量频谱映射图的终端20识别服务质量标准已被验证的频率子带和所述服务质量标准尚未被验证的频率子带。

应当理解，这样的服务质量频谱映射图可以是各种格式的，并且对特定格式的选择仅是用于实现本发明的一种替选方案。

在特定的实现方式中，服务质量频谱映射图例如作为分别与多路复用带的N_SB个频率子带相关联的N_SB位字而被传输。例如，在该N_SB位字中，如果第k(1≤k≤N_SB)位等于0，则这意味着尚未针对第k个频率子带验证服务质量标准；如果其等于1，则这意味着已经针对第k个频率子带验证了服务质量标准。N_SB位字可以在单个操作中被发送，或者通过多个操作被发送，即将其分解成在不同下行链路消息中传输的数个部分。

在特定的实现方式中，同一基站31可以传输多个服务质量频谱映射图作为广播信号。例如，基站31可以传输分别与不同服务质量等级相关联的和/或分别与不同终端20组相关联的服务质量频谱映射图。例如，可以传输：

第一服务质量频谱映射图去往用于对仪表进行远程读取的终端20(所需的服务质量等级：每4周的周期接收至少一个上行链路消息)，

第二服务质量频谱映射图去往用于对建筑物进行远程监控的终端20(所需的服务质量等级：每10分钟的周期接收至少一个上行链路消息)。

可替选地或附加地，可以传输与上行链路消息的接收功率的不同的相应参考等级相关联的数个服务质量频谱映射图。

以同样的方式，可以设想多种可能的格式来传输数个服务质量频谱映射图，并且选择特定格式仅是用于实现本发明的一种替选方案。在特定的实现方式中，包括服务质量频谱映射图的全部或部分的每个下行链路消息可以包括例如以N_ID位字的形式的所关联的服务质量等级的标识符，N_ID等于log₂(N_QoS)，如果不同服务质量等级的数量N_QoS不是2的幂，则可将其向上凑成最接近的整数。

A.4)实施分析方法的替选方案

应当注意，已经作为非限制性示例描述了以上针对用于分析频率资源的方法50的实现方式，并且因此可以设想出替选方案。

具体地，已经通过考虑每个基站31传输至少一个服务质量频谱映射图作为广播信号的情况描述了本发明。

然而，附加地或可替选地，不排除至少一个基站31将至少一个服务质量频谱映射图作为点对点通信传输到特定终端20。在优选的实现方式中，响应于从所述特定终端20接收的服务质量频谱映射图请求来传输服务质量频谱映射图。实际上，这样的布置使得可以限制所述特定终端20监听下行链路的持续时间，因为之后在预定监听窗口内监听关于由所述特定终端20传输的上行链路消息的下行链路就足够了。

应当注意，在UNB无线通信系统10中最常见的是由数个基站31接收来自特定终端20的上行链路消息。因此，在将服务质量频谱映射图作为点对点通信来传输的情况下，可以设想多种不同的方法以用于：

建立旨在用于所述特定终端20的服务质量频谱映射图，

向所述特定终端20传输所述服务质量频谱映射图。

实际上，可以理解的是，通过用N_BS指定从特定终端20接收上行链路消息的基站31的数量，可以建立分别与所述N_BS个基站31相关联的多达N_BS个服务质量频谱映射图。

在优选实现方式中，向所述特定终端20传输与给定的参考电平L_R和给定的服务质量等级相关联的单个服务质量频谱映射图。

根据第一示例，分析方法50包括选择N_BS个基站31中的一个，例如以最高功率电平从所述特定终端20接收上行链路消息的基站，并且仅针对所选择的基站确定的服务质量频谱映射图被传输到该特定终端20。

根据第二非限制性示例，分析方法50包括为N_BS个基站31中的全部或部分确定服务质量频谱映射图，并且所确定的服务质量频谱映射图的组合被传输到所述特定终端20。以这种方式通过组合确定的服务质量频谱映射图对应于例如：

各种已确定的服务质量频谱映射图的并集：一旦针对被认为是来自N_BS个基站31中的至少一个基站31验证了服务质量标准，则认为已针对频率子带验证了该服务质量标准，

各种已确定的服务质量频谱映射图的交集：只有在针对被认为是来自N_BS个基站31中的全部基站31验证了服务质量标准，才认为已针对频率子带验证了该服务质量标准。

应当注意，在以上示例中，用于分析频率资源的方法50的一些步骤优选地由服务器32执行。例如，服务器32可以确定必须要传输到特定终端20的服务质量频谱映射图。

此外，在由N_BS个不同基站31接收来自特定终端20的上行链路消息的情况下，可以使用多达N_BS个不同基站31来向所述特定终端20传输服务质量频谱映射图。

在优选实现方式中，所述N_BS个基站31中的仅一个基站将服务质量频谱映射图传输到所述特定终端20。

这样的布置使得可以限制在用于将服务质量频谱映射图传输到所述特定终端20的下行链路上生成的干扰。

此外，在UNB无线通信系统10中，基站31优选为半双工类型以便限制部署成本。在适用的情况下，发射基站31不能接收上行链路消息。因此有利的是，将向特定终端20传输服务质量频谱映射图的基站31的数量限制为尽可能多，以便尽可能多地减少不可用于从其他终端20接收上行链路消息的基站31的数量。

在这种情况下，分析方法50优选地包括选择N_BS个基站31中的一个基站，并且仅所选择的基站31向所述特定终端20传输服务质量频谱映射图作为点对点通信。

所选择的基站31例如是以最高功率电平接收来自所述特定终端20的上行链路消息的基站。

根据另一非限制性示例，在半双工型基站31的情况下，所选择的基站31是理论上可以使接入网30可能错过的上行链路消息的数量最小化的基站。在这种情况下，传输服务质量频谱映射图的基站31不一定是与特定终端20具有最佳下行链路质量的基站。此外，所选择的基站31不一定是所传输的服务质量频谱映射图已被确定的基站，即所选择的基站31可以传输与N_BS个基站31中的另一基站相关联的服务质量频谱映射图。

应当注意，在以上示例中，用于分析频率资源的方法50的一些步骤优选地由服务器32执行。例如，服务器32可以选择基站31并向其发送要被传输到特定终端20的服务质量频谱映射图。

A.5)选择参考电平

如上所示，由基站31传输的服务质量频谱映射图例如与用于上行链路消息的接收功率的参考电平L_R相关联。

例如，在服务质量频谱映射图作为总的广播信号被传输的情况下，可以任意选择参考电平L_R。

根据其他示例，可以根据对从UNB无线通信系统10的终端20接收到的上行链路消息执行的测量来选择参考电平。

例如，在服务质量频谱映射图旨在用于特定终端20的情况下，例如作为点对点通信而被传输的情况下，那么优化用于所涉及的所述特定终端20的所述服务质量频谱映射图是有利的。因此在优选实现方式中，根据从所述特定终端20接收的上行链路消息的功率电平来计算所涉及的参考电平L_R。考虑以平均值为μ₀并且标准差为σ₀的功率电平来接收来自所述特定终端20的上行链路消息，则所涉及的参考电平L_R例如等于值(μ₀-d₀·σ₀)，表达式中d₀为自然数。可替选地，所涉及的参考电平L_R例如等于值(ν₀-d₀·σ₀)，表达式中ν₀与从所述特定终端20接收的上行链路消息的功率电平的中值对应。

类似地，在服务质量频谱映射图旨在用于特定的一组终端20的情况下，例如作为多播信号而被传输的情况下，优化用于属于所涉及的特定组的所述终端20的所述服务质量频谱映射图是有利的。因此在优选实现方式中，根据从特定组的所有终端20接收的上行链路消息的功率电平来计算所涉及的参考电平L_R。考虑以平均值为μ₁并且标准差为σ₁的功率电平来接收这些上行链路消息，则所涉及的参考电平L_R例如等于值(μ₁-d₁·σ₁)，表达式中d₁为自然数。可替选地，所涉及的参考电平L_R例如等于值(ν₁-d₁·σ₁)，表达式中ν₁与从所涉及的所述特定组中的终端20接收的上行链路消息的功率电平的中值对应。

B)选择传输频率的方法

本发明还涉及由终端20实现的对用于向接入网30传输上行链路消息的传输频率的选择方法60。

为此，终端20包括处理电路(未在图中示出)，其包括一个或更多个处理器和存储有计算机程序产品的存储装置(磁性硬盘、电子存储器、光盘等)，该计算机程序产品是一组程序代码指令的形式，该指令待被执行以实现传输频率选择方法60的各个步骤。可替选地或附加地，处理电路包括一个或更多个可编程逻辑电路(FPGA、PLD等)和/或专用集成电路(ASIC)和/或一组分立的电子组件等，其适于实现传输频率选择方法60的全部或部分所述步骤。

终端20还包括无线通信装置，其允许所述终端传输上行链路消息并且接收作为无线电信号的下行链路消息。无线通信装置通常是无线电电路的形式，其包括被认为是本领域技术人员已知的设备(天线、放大器、本地振荡器、混频器、模拟滤波器等)。

换句话说，终端20包括由软件(特定计算机程序产品)和/或硬件(FPGA、PLD、ASIC、分立电子组件、无线电电路等)配置的一组装置，以便实现选择方法60的各个步骤。

图6示意性地示出了传输频率选择方法60的主要步骤，其是：

61，接收由接入网30传输的至少一个服务质量频谱映射图，

62，根据所接收的服务质量频谱映射图，选择多路复用带的、服务质量标准已被验证的频率子带内的传输频率。

因此，与现有技术中的情况一样，终端20继续独自决定传输上行链路消息的传输频率。然而，由于接收到服务质量频谱映射图，所以如果需要提供服务质量预定等级，则由终端20执行的选择对于多路复用带的一些频率子带可能有利。

例如，对传输频率的选择使用在多路复用带内优选地均匀分布的候选频率的随机生成器。该随机生成器连续生成候选频率，直到获得位于服务质量标准已被验证的频率子带内的候选频率，该频率被用作上行链路消息的传输频率。

如果终端20接收到与服务质量的不同的各个等级相关联的数个服务质量频谱映射图，则有利地根据要传输上行链路消息所需的服务质量等级对应的服务质量等级所关联的服务质量频谱映射图来选择上行链路消息的传输频率。

在终端20从不同的基站31接收与同一参考电平L_R和同一服务质量等级相关联的服务质量频谱映射图的情况下，可以设想出多种方法。

根据第一示例，根据全部或部分所接收的服务质量频谱映射图的组合例如全部或部分所接收的服务质量频谱映射图的并集或交集来选择传输频率。

根据第二非限制性示例，根据从所接收的服务质量频谱映射图中选择的服务质量频谱映射图例如已经以最高功率电平接收的服务质量频谱映射图来选择传输频率。

更一般地，应当注意，已经作为非限制性示例描述了以上所考虑的实现方式和实施方式，并且因此可以设想出其他替选方案。

具体来说，通过主要考虑UNB无线通信系统描述了本发明。然而，根据其他示例，不排除考虑其他类型的无线通信系统。