专利名称：改进的周期性无线电数据广播的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的周期性无线电数据广播，尤其涉及(1)一种在周期广播中安排数据顺序的改进方法，以及(2)一种用于这类广播的改进信号结构。
背景技术：
通过无线电传输传递信息正变得越来越普及。如
图1所示，诸如股票价格、交通信息、气象预报、飞行时刻表和运动成绩等信息可以从诸如服务提供器30(极可能是蜂窝区电话服务提供器)等单源，通过无线电传输媒体，向许多接收者(用户)32广播。例如，这些媒体可以是寻呼网络、调频(FM)副载波网络、蜂窝区电话网络，以及个人通信服务(PCS)网络等。本申请将媒体简称为“无线电媒体网络”如图1所示，用户32可以是一个拥有无线电终端(诸如个人数字助理(PDA))34的人。(无线电终端34通常被称为“挂号用户(client)”，而信息的最终接收者称为“用户”。)PDA一般是与无线电媒体网络相连的膝上型或掌上型计算机。无线电终端34通常不与任何直流电源相连，而是由常规的或可充电的电源驱动。由于无线电终端经常是离家或离开办公室的情况下使用，所以对于无线电终端用户，重要的是要考虑使终端在不必更换电池或不必对电池充电的情况下工作时间最长。因此，重要的是使挂号用户通过无线电数据网接收信息、对信息解码以及显示信息所需的能耗降至最低，从而延长电池的使用寿命。
通过无线电网络传输信息的一种方法是周期性地广播信息。该方法是众所周知的，并且Imielinski等人已在1994年5月ACM SIGMOD会议会刊的“广播时能量的有效分度”论文中对此作了讨论。在1994年8月，发明人注意到该方法与将数据写到标准旋转磁盘上的方法类似，于是通过类推将该方法称为“广播盘(airdisk)”。接着，Zdonik等人在1994年12月8-9日进行的电气与电子工程师协会移动的计算系统及应用研讨会的会刊上发表了论文“‘大气中的盘’就是空中的馅饼吗？”，该论文也注意到了该相似性，并将该方法称为“广播盘(broadcastdisk)”。“广播盘”是通过无线电网对数据进行周期性的传输。如以下将说明，它之所以被称为广播盘是因为可以从理论上将其比作旋转的数据盘。图2示出了具有许多次传输的周期性广播40(箭头表示时间的正方向)。第一次传输50包括以下主题序列股票价格51、交通52、天气53、飞行时刻表54，以及运动成绩55。在传输55结束后，立即发送新的一次传输60，在本例中从股票信息61开始，然后是交通62等等。每次传输的开始都有一个表示传输开始的前导码信号56、66等。跟在前导码信号之后的是表示每个主题在传输中之开始位置的索引57、67等。每个主题51-55、61-65的开始都有一个表示主题开始的主题首标58、68。每次传输可以以表示传输结束的尾标59、69结束。
尽管图2中的例子表示广播由定义为信息主题的不同项目(股票价格51、交通52等等)组成，但也可以是这样的情况，即广播包含涉及单一主题的项目。例如，图2的第一次传输可以仅涉及股票价格，该传输包括以下涉及单一主题的项目序列IBM价格、NYNEX价格、HP价格等等。这类讨论通常涉及举例的主题。但是，在许多情况下，举例同样适用于更小的项目，例如特殊股票的信息、某些路段上的交通状况或某一地区天气状况等。
由于每次传输后紧跟着另一次传输，所以广播40是周期性的。如图3所示，从理论上可将图2的周期性广播40比作一个旋转的盘70(即，诸如计算机磁盘或光盘)和一个阅读头80(即，诸如磁头或光头)(箭头表示盘的旋转方向)。该图中的盘分成五个称作扇区的径向部分。这些扇区分别包含股票71、交通72、天气73、飞行74以及运动75等信息。为简便起见，省略了诸如前导码、索引、首标和尾标等涉及规约的信号部分。盘70旋转一周后，相同的扇区对准阅读头80，供读取。类似于计算机磁盘，周期性广播40可以通过服务提供器30来更新，致使随后的旋转包括修正后的、附加的或变更后的数据；并且数据可以以不同的顺序出现。
广播盘上的许多信息是动态的-例如股票价格、运动成绩、天气以及交通状况等可以全天变化。因此，在一段时间之后，周期性广播中传输的某些信息会变得“陈旧”，并且几乎不被用户32使用(即现时交易期间若干小时前的股票价格)。因此，挂号用户34访问所有所需信息所花的时间量(称为“访问等待时间”)是对广播盘传输性能的一种度量。同样，由于周期性广播的许多挂号用户是无线电终端，在该情况下能源效率又是主要关心的问题，所以在传输中将数据按顺序排列可使能耗降至最低。图示在图4A和4B中。
利用旋转盘模拟，图4A和4B分别示出了在对传输不索引和索引情况下数据按顺序排列的重要性。在上述引用的Imielinski等人的论文中讨论了在周期性传输中使用索引的内容。
如果传输没有索引，那么诸如无线电终端34的接收机必须一直接通，以便判断它是否正在接收其感兴趣的信息，从而可以读取该信息。这种对输入传输恒定不变的监测耗费能量，没有效率。另一方面，如果所有信息区段的大小相等--并由此时间长度相等--那么可以通过编程使终端34对准每一区段的开始，并迅速判断该区段是否包括需要读取的数据。后一种方法保存了能量，但由于各区段的长度可以不同，所以不可行，并且由于信息是动态的，所以每一区段对每次广播的长度可以不同。(广播盘与物理盘不同，如果要向某一主题增减信息，广播盘可以增大或缩小其大小。)但如果各区段是诸如股票价格等某些类型的数据项目，那么可把项目布置成具有相同的长度。
索引可以位于每次传输的开始，提供主题的顺序以及即将传输中每一主题开始的位置。由于除了正在广播所需信息，可使终端34“切断”(即使所消耗的能量降低)，所以是有利的。这减少了无线电发射机34的“接通”时间并保存了能量。但由于索引要求在广播中包括附加数据，所以索引有不利的方面。这使广播盘变“大”，并花费更长的时间来传输整个周期性广播。
图4A示出了无索引广播盘70’的访问等待时间。用户32对运动和交通信息感兴趣。在该图所示的任意时刻，阅读头80位于飞行信息74’的上方。第一延时--旋转等待时间82--发生在广播盘旋转至被关注主题所花的时间里(在该图中，运动是第一个出现在阅读头80下的被关注主题)。下一时间段是阅读时间84(如虚线所示)，即阅读头80从盘70’中读取所需主题之信息的时间。第二延时--主题(或项目)延伸(spread)86--出现在广播盘旋转至最后被关注主题所花的时间里。最后时间段是当阅读头80读取关于最后被关注主题的信息时的最后主题阅读时间88。由于如飞行般阅读信息(即在其旋转过阅读头80的同时进行阅读)，所以如果还需要运动和交通之间的一些或所有主题，那么总的访问等待时间将是相同的。也就是说，在该图中，如果用户还需要股票信息71’，那么访问等待时间以及终端的“接通”时间是相同的。因此，在该例中，对于所有需要的主题，访问等待时间大约为一周旋转的四分之三(大约是一次完整传输的四分之三)。
图4b示出了带索引的广播盘70”的访问等待时间。注意，广播盘70”包括索引90。同样，用户32感兴趣的主题是运动75”和交通72”。在该图所示的随机时刻，阅读头80位于飞行信息74”的上方。第一延时--索引90的旋转等待时间92--发生在广播盘旋转至索引90所花的时间里。注意，因为还没有读取索引90，挂号用户34不知道运动信息的位置，所以不阅读用户感兴趣的运动信息75”。因此，越过运动信息75”，直至下一周旋转(即，下一次传输)。下一时间段是索引读取时间94(如虚线所示)。这是阅读头80正在读取索引90的时间。第二延时--主题(或项目)到达(reach)96--出现在广播盘旋转至最后被关注主题(这里为运动75”)所花的时间里。注意，在主题到达96期间，读取关于被关注主题(交通72”)的信息。交通信息读取时间97(如虚线所示)是主题到达96的一部分。由于阅读是飞速进行的，所以该读取时间97不影响主题到达96。访问等待时间的最后时间段是当阅读头80读取关于最后被关注主题(运动75”)的信息时的最后主题阅读时间98。由于存在索引90，所以只有在读取所关心主题的信息时，终端43才“接通”。终端43总的“接通”时间是索引阅读时间94、交通信息阅读时间97，和运动信息运动时间98。因此，与图4a中无索引的广播盘相比，减少了总的接通时间。另一方面，由于存在索引旋转访问等待时间92，所以该图中总的访问等待时间要长得多，并超过一周旋转的时间。
本发明专利申请中所用的“访问等待时间”是指以下各项的和a)旋转等待时间；b)第一项目阅读时间；c)项目到达或延伸(包括任何阅读时间)；d)最后项目阅读时间。
如图4c所示，实际的数据盘具有另一项延时。数据盘70的布置是将数据存储在环形轨迹分割的扇区中。在图4c中，数据盘70分成五个扇区和三道轨迹。这产生了供存储数据用的十五个区域(即数据0-数据14)。附加的延时是由于当阅读头80对扇区进行定位时使阅读头80位于合适轨迹之上而产生的。该延时不适用于盘70’和70”，因为它们只有一条轨迹，该延时也不适用于广播盘，因为不存在被物理定位在轨迹上方的阅读头。
一种减少许多用户32之平均访问等待时间的方法是按顺序传输主题。一旦确定了某一给定旋转中的信息集，就固定了旋转的等待时间和数据传递时间。但是，通过预先了解主题在盘上的顺序仍然可以改变主题延伸(主题到达)。如果预先知道用户32希望读取的主题(任何做到将在下文中描述)，那么就可以对盘的布置(即，一次传输)进行选择，以减小所有用户的平均主题延伸或主题到达。也就是说，如果有许多用户对股票和交通信息感兴趣，那么通过将这两个主题放在最前面，便可以使这些用户的访问等待时间缩至最短。
但是，本发明的发明人已经证明，使许多用户32(每个用户请求两个或多个项目)的访问等待时间最短的算法是“完全NP”(完全非确定性多项式时间)。这意味着该算法在数学上是较难计算的。Jain和Werth在“广播盘和广播RAID模拟并规划周期性无线电数据广播”一文中对此作了讨论，该论文出现在1995年4月27日的Rutgers大学Winlab实验室的研讨会上。该论文的内容通过援引包括在此。
与周期性无线电数据广播相关的另一个问题是，增长的数据量会导致“较大”的广播盘。也就是说，一次完整的周期性传输的时间要加长。该较长的传输时间会导致潜在的较长访问等待时间，如上所述，由于广播中某些信息具有动态特性，所以这是不希望出现的。还有，在许多现有的无线电频谱传输信道中，数据通信必定是与话音通信同时存在的。将无线电频谱分成多个信道，并优化带宽，供话音或短小的消息通信(例如寻呼)使用。
例如，Bellcore在题目为“无线电访问通信系统(WACS)O.I.版的一般标准”的论文中已提出了一种无线电访问通信系统(WACS)，该论文刊登在1992年7月1日发行的技术咨询TA-NWT-001313上。该系统所用的传输具有分成时隙的帧。每个帧具有八个时隙。每个时隙为2.5毫秒，并且能够保持32千比特/秒速率。(其它无线电传输媒体只能以16千比特/秒的速率进行广播。)因此，在一分钟内，广播可以发射1.92兆比特。但是，诸如分组帧、索引、导前码、首标和尾标之类的附加数据减少了一次传输中实际的数据量，实际降低了传输的速度。因此，1兆字节(即，8兆比特)的传输要花8分钟时间。另外，当传输数据量增大时，传输时间(旋转时间)会线性延长。延长传输时间(旋转时间)会导致访问等待时间的增加。由于随着时间的流逝有些信息的价值(即现时交易期间的股票价格)会降低，所以访问等待时间很长是不能接受的。因此，希望提高广播盘的“存储量”，以便每单位时间发射许多字节。
由此，本发明的一个目的是提供一种在周期性传输中安排信息顺序的方法，该方法能为无线电数据服务提供器的挂号用户减少平均访问等待时间。
本发明的另一个目的是提供一种传输信号结构，该结构能够增加广播盘的存储量，并且访问等待时间不会产生不希望有的损失。
本发明的再一个目的是提供一种具有适当纠错功能的有效的周期性无线电传输。
发明内容
这些目的可以通过依照本发明的周期性无线电数据传输来实现。通过按热门的顺序将要发射的主题或项目列在一张表上来安排主题或项目在广播盘上的顺序。在一较佳实施例中，通过比较表上每对相邻的主题来修正该表。如果位置变换降低了所有用户的平均等待时间，那么对表上主题的位置进行变换。对表上所有主题重复该步骤。
在第二较佳实施例中，用户拥有许多选票，用来选择感兴趣的项目或主题，“投票”是按用户选择的任何方式进行的(甚至以一票的分数进行投票)。这可以防止对许多项目或主题感兴趣的用户以票数胜过对少数项目或主题感兴趣的用户。例如，执行该步骤的一种方法是为每个用户提供一个“热门选票”，该选票用于一个或多个项目。如果选择不止一个项目，那么用户选票的值降为分数1/x，这里x是用户所选项目的总数。对一个项目或主题的所有选票的值求和可以确定热门的次序。
在第三较佳实施例中，在对热门表排序后，反复比较相邻的主题或项目。例如，一旦确定了最热门的主题，那么就所有对最热门主题或项目不感兴趣的用户重复该过程。重复上述过程，直至对所有主题或项目作了排列。
还可以布置传输结构，致使传输合并多个传输信道，以获得更大的总计容量。例如，这可以通过构造传输使其从理论上可以比作多个条型化数据盘来实现。数据盘条型化是将相邻的数据单元写到同步的旋转盘阵列上。这允许对数据进行并行存取。在一较佳实施例中，通过将相邻数据单元写到频分多址(FDMA)传输的多个频率上，而在无线电媒体传输中使数据条型化。这使挂号用户可以同时从多个频率接收感兴趣的信息。
附图概述参照以下附图描述本发明。
图1示出了一种无线电数据服务；图2示出了一种周期性无线电数据传输；图3示出了一种类似图2所示无线电数据传输的“广播盘”；图4a示出了不带索引的广播盘的访问等待时间；图4b示出了带索引的广播盘的访问等待时间；图4c示出了具有几道轨迹的数据盘；图5是一方框图，示出了用来获得用户感兴趣信息的第一系统；图6是一方框图，示出了用来获得用户感兴趣信息的第二系统；图7是一流程图，示出了依照本发明在周期性传输中安排信息顺序的方法；图8是一方框图，示出了用于在周期性传输中安排信息顺序的系统；图9是用户感兴趣表；图10是根据图9中用户兴趣表产生的排序表；图11是对图10中排序表之目标函数值的计算；图12是对第一修正排序表之目标函数值的计算；图13是对第二修正排序表之目标函数值的计算；图14是对第三修正排序表之目标函数值的计算；图15示出了数据盘阵列上的数据条型；图16示出了RAID纠错的七个等级；图17将依照本发明一实施例的FDMA信号与条型化数据盘阵列进行比较；图18a、18b、18c、18d、18e、18f和18g示出了依照本发明对传输纠错的七个等级。
较佳实施例的详细描述A.在周期性无线电数据广播上安排信息为了能用一种可以为所有用户降低平均访问等待时间的方式在周期性无线电数据传输中安排主题顺序，服务提供器30必须能够获得一些关于用户32对哪些主题感兴趣的指示。可以用多种方法使服务提供器30获知这些兴趣。以下将描述这些方法中的三种。
服务提供器获得用户兴趣信息的第一种方法是实现一种基于分布(profile-based)的系统。诸如蜂窝区电话服务等许多通信系统具有一个挂号用户信息的数据库或“分布”。例如，蜂窝区电话服务提供器的挂号用户分布可以包括诸如用户姓名、地址、远距离电话服务提供器；服务特征(例如，呼叫转接和呼叫约束)、帐单以及其它与管理有关的信息的数据。
图5示出了一种基于分布的无线电数据服务110。在基于分布的信息服务中，服务提供器30可用用户服务分布来获得用户感兴趣的信息。提供若干地区交通和天气信息以及纽约股票交易(“NYSE”)清单的服务提供器30便是一例。当用户32同意服务时，该用户32的分布112可以由服务提供器30用计算机或类似装置产生，或者由用户32通过无线电终端34经无线电媒体网络114产生、或通过电话118经电话网116产生、或通过其它通信设备产生。例如，分布112可以表示用户在上午6点至7点之间对用户所在地区的天气状况感兴趣；用户在上午7点半至九点半以及下午5点至6点半之间对其上下班经过的某些高速公路和桥梁的交通信息感兴趣；用户在上午九点半至下午3点半之间对NYSE的若干股票信息感兴趣。用户32有时可对分布进行更新，例如通过无线电终端34、电话118或其它通信设备通知服务提供器30用户对至挂号用户办公室之某一路段的交通信息感兴趣，从而接收该信息。通过获取用户的分布信息，服务提供器30预先知道每一挂号用户在全天中哪些时间对哪些主题和/或项目感兴趣。广播汇编器(assembler)或广播盘控制器120按下述方式利用所有或一些用户的分布信息来安排主题和项目并对传输进行汇编。将汇编后的传输送给无线电媒体发射机122，以作广播。
服务提供器30获取挂号用户感兴趣的信息的第二种方法是直接抽取服务提供器所有客户的抽样(cross-section)。这将提供用户感兴趣信息的“Nielsen速率”型分布。信息提供器30还利用其对用户之特殊需要的了解安排信息，以便有助于降低平均主题(或项目)延伸或到达，从而为所有挂号用户降低平均访问等待时间。例如，服务提供器向往复于纽约市与新泽西之间的用户广播交通信息可以合理地猜测按顺序连续安排关于荷兰隧道、林肯隧道和乔治华盛顿桥之交通状况的交通信息将降低平均主题延伸或到达。
图6示出了获得挂号用户感兴趣信息的第三种动态系统。该系统130为无线电终端34提供了一条接至服务提供器30的上行链路。上行链路是从挂号用户34出发至服务提供器30的现时通信信道。图6中用挂号用户34与无线电媒体网络114之间的双线箭头表示该上行链路。需要时，用户32可以通过在上行链路上发送请求来请求信息。在对该方法进行说明的实施例中，服务提供器30对上行链路监视一段时间(称为“批长度(batch length)”)。提供器在批长度期间内对接收到的每个数据项目的请求数进行计数。尽管批长度可以任意长，但在一较佳实施例中批长度小于当前旋转的长度(即当前传输的整个长度)。用收集到请求安排下一次传输的主题。
服务提供器30最好只根据批长度期间接收到的请求的抽样来安排即将传输中主题的顺序。最好还提供一种不使用户请求的非热门信息失效的方法。一种到达该结果的方法如下为广播总共提供T个主题的服务提供器30在每一次旋转中包括由p个最热门主题所组成的子集(这里p＜T)。于是广播将包括动态改变剩下的不太热门主题的子集的传输。例如，这可以在所有广播中包括如时间平均值所确定的最热门主题或项目来做到。请求不太热门的项目将在所有传输的子集中广播。如果该方法与图6的用户上行链路系统联用，那么由于已确定最热门项目将包含在下一次传输中，所以服务提供器30可以不考虑对最热门项目的请求。然后，服务提供器对不太热门之主题和项目的请求进行处理，从而降低需要处理的请求数。另一种方法是，永久地或就一段有限的时间，用户不能发出对最热门项目的请求，从而为保存上行链路带宽来了进一步的好处。
图7是一流程图，示出了依照本发明一实施例在传输中安排主题顺序的方法200。在用于说明的该方法中，服务提供器30通过如图5所示的用户分布收集用户感兴趣的信息。如图8所示，广播盘控制器120和发射机122可以是常规的可按程序完成下述方法的无线电媒体发射设备。广播盘控制器120包括计算机150和诸如数字信号处理器的数据处理器152。用户分布信息112包括用户分布数据库154。计算机150从可以是手动输入端的数据输入端156、无线或有线网络，或者其它用于向计算机150提供信息的装置接收将被包含的数据。计算机150还从数据库154中检索用户感兴趣的信息，以便将主题和项目排成所需的顺序。然后，将排列好的主题和项目发送给数据处理器152，以便将其转换成适于传输的格式。随后，将转换后的数据发送给常规无线电媒体发射机122。如上所述，用户可以对主题中具体的项目感兴趣。也就是说，用户可以只对某些股票价格或某些路段和桥梁的交通信息感兴趣。
首先，对广播盘控制器120初始化(步骤202)。访问并读取诸如用户分布等用户感兴趣的信息(步骤204)。广播盘控制器120产生或更新图9所示的用户兴趣表(步骤208)。用户兴趣表250是由被访问的用户感兴趣的信息编译得到的。表中的行数等于当前对一个或多个主题感兴趣的用户数。在图9的例子中，当前有九个用户对接收信息感兴趣。表中的列代表主题。利用图2-4所提供的例子，该用户兴趣表250有5列(股票、交通、飞行时刻表、天气和运动)。对于每一行i(即，对于每个用户)，如果用户i对主题或项目j感兴趣，那么就将数值“1”分配给j列，反之分配数值“0”。如果某一列中没有数值1，那么就删除该列。现在由于没有用户对飞行信息感兴趣，所以删除该列。最终表中的列总数为n。在该例中，n＝4。
接下来，对K表进行计算(步骤208)。表上第j个主题的数值K(j)为分配给该主题的总值(即，“1”的个数记录在用户兴趣表的j列)。按K(j)值上升的顺序排列K表(步骤210)。排列后的表称为L表。图10是图9中用户兴趣表的L表。对于表上剩余的主题，股票信息是请求最多的主题(6次请求)，而运动信息是请求最少的主题(3次请求)(飞行信息没有请求，所以已从表中删除)。L(j)是L表上的第j个主题。j的范围从1至n。
随后，计算L表的目标函数的值M(步骤212)。M是当根据所有用户的L表对主题排序时用户感兴趣的主题的位置最大值的和。图11示出了针对图10中L表对M的计算。作为一种使所有用户32(即1-9)的访问等待数据最短的近似方法，表中从最热门至最不热门排列各主题。对每位用户感兴趣的最末主题的位置数值求和，获得所有用户的平均访问等待时间。L表上主题的位置数值为股票1交通2天气3运动4由此，用户1所感兴趣的最后一个主题是运动(4)；用户2感兴趣的最后一个主题是天气(3)。将所有九个位置最大数值相加，以确定表L的M。这里，M为26。
令j＝1(步骤214)并判断是否j＝n(步骤216)。如果j不等于n，那么执行步骤218-226。如果j等于n，那么执行步骤228和230。
如果j不等于n，那么使主题L(j)和L(j+1)的位置互换，并产生新表L’(步骤218a)。在该例中，交换天气和运动的位置。新表L1’的顺序为
股票1交通2运动3天气4用与上述相同的方法计算新表L1’目标函数的值M’(步骤218b)。图12示出了对M1’的计算。然后，比较M和M’，判断M’是否小于M。如果M’小于M，那么新表L’取代原表L，并且放弃原表(步骤222)。如果M’不小于M，那么放弃新表L’(步骤224)。这里，M1’＞M。放弃新表L1’并使运动主题返回到表的最后位置。比较M’和M后，将j增加到j+1(步骤226)。
接着，交换交通和天气的位置。新表L2’的顺序为股票1天气2交通3运动4用与上述相同的方法计算新表L2’目标函数的值M2'(步骤218b)。图13示出了对M2’的计算。在本例中，M2’＜M，因此新表L2’变成了表L，M2’变成了M，并且交换天气和交通的位置。最后计算表L3’，交换天气和股票的位置。新表L3’的顺序是天气1股票2交通3运动4用与上述相同的方法计算新表L3’目标函数的值M3’(步骤218b)。图14示出了对M3’的计算。在本例中，M3’＞M，于是放弃该表L3’。
依照步骤218-226重复该过程，直至对所有n(表上的所有主题)进行了排序。一旦对所有主题都排列过，将最后的表Lf(在本例中为表L2’)提供给广播盘控制器120，广播盘控制器120检索并安排主题顺序，产生由发射机122发射的传输(步骤228)。广播盘控制器120等待，直到将汇编另一次广播为止(步骤230)。
由于该方法是用常规设备完成的，所以服务提供器的成本相当经济。例如，单个适当编程的计算机可以为每次传输安排主题和项目顺序。
也可用类似的方法来安排周期性无线电数据广播的信息顺序。与上述方法不同的另一种方法是修改步骤208，以向每位用户提供相等“权重”的方式利用用户兴趣表250。也就是说，为每位用户提供有限数量的“选票”(例如，1)，并且用户可以按其乐意的任何方式投票，包括投一票的一分数。因此，例如只对一种股票感兴趣的用户可以将其所有选票投向该种股票。另一用户可能将其所有选票分投几百个股票。因此，对多项项目或主题感兴趣的用户不会在票数上胜过只对几项项目或主题感兴趣的用户。实现该目标的一种较佳方法是对于每一列j，考虑对该列中项目感兴趣的每位用户i。不将“1”放在列中，而是放分数1/x，其中x是用户i感兴趣的项目数。对所有列和所有用户实行该步骤后，对每列(主题)的值求和，并且按这些和数的下降顺序排列主题。然后，如上所述进行步骤212-230中的过程。
另一种方法是利用两种方法中的一种(图7所示的方法或上一段落中的方法)，并反复使用它们。也就是说，在选择了最终表的第一主题后，删除用户兴趣表中该主题值不为零的所有行，并重复该方法，以便决定最终表的第二主题；继续该过程直至将所有主题放入最终表中。参照图8的用户兴趣表，在决定最终表Lf后，除了删除对股票感兴趣的用户外重复整个过程。也就是说，只对用户3、8和9重复该过程。例如，如果第二过程判定交通是表上的第二项目，那么对用户3(对交通或股票不感兴趣)进行第三过程。
B.构造有效的周期性无线电传输通过构造周期性广播使若干信道合并从而获得较大总容量的方法可以提高广播盘“存储量”的。如廉价盘冗余阵列(RAID)中所用的方法，一种实现该设想的方法是构造周期性广播，使其在理论上可以与数据条型化技术相比。
自从二十世纪八十年代开始，已对磁盘运用了数据条型化技术，并且该技术已用于高性能工作站和高级计算机中。例如，Chen等人在“RAID可靠的高性能二级存储器”论文中描述了数据条型化，该论文发表在1994年6月出版的《ACM计算测量》第26卷第2期上。该论文的内容通过援引包括在此。简要地说，数据条型化是将相邻的数据单元写到一个同步的旋转盘阵列上。图15示出了由四张盘380a-380d构成的阵列。用来进行条型化的数据单元(即，比特、字节、块等)称为条型单元。阵列中盘的数目称为条型宽度。在该图中，条型单元是1比特，条型宽度是四张盘。该结构通常被称为RAID，它允许并行读取数据，因此用该方法从多个大存储器中获得数据的速度要比从单个大盘中获得数据来得快。但是，使用多个盘会导致可靠性下降。例如，同时使用两个盘会使可靠性降低一半，因为盘发生故障的可能性翻了一倍。因此，在RAID中已发展使用了许多冗余和纠错的方案。
图16示出了RAID中所用的七个纠错等级。这些等级是等级0没有纠错和冗余。
等级1“映射冗余(mirrored redundancy)”。所有数据被复制两次；如果一张盘发生故障，那么还有一张相同的盘包含该数据。如果使用n张盘，那么在n/2张盘上使数据条型化，并且这些盘可以复制。
等级2“存储器型纠错码(ECC)”。在一组盘上使数据条型化，并且用剩余的盘存储汉明码纠错码。具有汉明码的盘称为奇偶校验盘(parity disk)。所需的奇偶校验盘的数目是log2n的数量级。
等级3“位交错奇偶校验”。在n-1个盘上使数据位交错，并且用一个盘进行奇偶校验。
等级4“块交错奇偶校验”。除了条型单元为块，非比特外，该等级类似于等级3。
等级5“块交错分布式奇偶校验”。在所有n张盘上均匀交错数据块和奇偶校验。
等级6“P+Q冗余”。除了用Reed-Solomon码来防止盘同时发生故障外，该等级类似于等级5。
图17将用于说明的具有四个频率f1、f2、f3和f4的频分多址无线电周期性传输450的实施例与具有四张盘453、454、455和456的磁盘RAID 452进行比较。无线电媒体传输将时间分成称为“帧”的大小固定的时期。在图17中，帧是每个所示频率部分(一帧用括号458表示)。帧被分成更小的单元。这些更小单元中的一些是诸如前导码、索引、首标和尾标等与规约相关的信息(为简便起见图17将其省略)。其它包含用户信息(即，话音或数据信息)的较小单元称为“字符组(burst)”。一次传输的所有字符组具有相同的大小。在多个帧中包括相同信息的四个等分的字符组被称为“时隙”。也就是说，如果八个连续帧的第一个字符组都包含股票信息、那么该第一字符组称为一个时隙。为讨论简便起见，所有字符组都称为时隙。在图17中，每帧458的四等分部分为时隙。
图17的FDMA信号具有四个频率f1、f2、f3和f4，每个频率具有分成四个时隙460a-460b的帧。第二和第四时隙460b、460d分配话音信息；第一和第三时隙460a和460c包含数据。在该用于说明的实施例中，第一和第二频率f1和f2包含股票信息。第三和第四频率f3和f4包含运动信息。
第一频率f1的第一时隙460a包含股票信息的第一字节(即，字节0，该字节包括0-7比特)，以及其容量的所有随后的偶数字节(即，0、2、4…)。在该用于说明的实施例中，该时隙具有16k比特容量(2k字节)，因此该时隙的最高字节是3998。第二频率f2的第一时隙460a包含第二字节(即，字节1)，以及每个随后的奇数字节(即，1、3、5…)，所以该时隙的最末字节是3999。因此，在传输中，这两个同时发射的帧包含股票信息的第一4k字节。在该用于说明的实施例中，传输450可从理论上比作具有一个字节“条型单元”和两张盘“条型宽度”之股票信息的RAID。
第一频率f1的第三时隙460c包含第4001字节(即，字节4000)，以及其容量的每个随后的偶数字节(即，字节4000、4002…)。第二频率f2的第三时隙460c包含第4002字节(即，字节4001)，以及其容量的每个随后的奇数字节(即，4001、4003…)。同样可把运动信息比作一个字节“条型单元”/两张盘“条型宽度”的RAID。
在这些传输中，挂号用户以两倍于常规无线电媒体传输可能有的速度接收数据。同样，以两种频率(f1，f2)发射股票信息，并且以两种不同的频率(f3，f4)发射运动信息。如果一个用户对两个主题都感兴趣，那么需要使用能接收四种频率的接收机。如果用户仅对两个主题中的一个感兴趣，那么需要只接收两种频率的接收机。可以使用“专用接收机”。也就是说，用户32可以具有一个专门用来接收FDMA信号所有频率一个子集的终端34。例如，可以构造一个运动专用接收机，仅用于接收f3和f4。
不同的广播盘具有不同的旋转长度。例如，如果股票信息是运动信息的两倍，那么股票“盘”将包含两倍的数据，并因此要大得多。由于传输的数据率是相同的，所以相比运动“盘”，股票盘将花两倍的时间来完成一周的旋转。不同的广播盘还可以具有大小不同的字符组。这在FDMA广播盘中很可能发生。
图18示出了根据本发明在无线电数据广播实施例中使用的纠错格式。这些等级是等级0没有纠错或冗余。
图18(a)示出了没有冗余或奇偶位的具有四个时间段(即，时间段可以是时隙或帧)的时分多址(TDMA)信号500。
等级1“映射冗余(mirrored redundancy)”。所有数据广播两次；如果初次广播有一个传输或接收差错，那么还有一次包含该数据的同样的广播。如果存在n帧，那么在n/2帧中广播该数据，并且在随后的帧中可以重复这些帧。
图18(b)示出了TDMA信号510，该信号具有数据0-数据3的四个时间段以及冗余0-冗余3的四个时间段，后四个时间段包含与第一组四个时间段相同的数据。
等级2“存储器型纠错码(ECC)”。在多个盘上对数据进行条型化广播，并且用剩余的帧存储汉明码纠错码。具有汉明码的盘称为奇偶校验帧。所需的奇偶校验帧的数目是log2n的数量级。
图18(c)示出了TDMA信号520，该信号具有包含数据(数据0-数据3)的四个时间段，以及包含汉明码纠错位(奇偶校验a-奇偶校验c)的三个时间段。这里存在数据广播的四个帧，并且需要1+log24帧，因此需要三个奇偶校验帧。
等级3“位交错奇偶校验”。在n-1个帧上使数据位交错，并且用一个帧进行奇偶校验。
图18(d)示出了TDMA信号530，该信号具有包含数据(数据0-数据3)的四个时间段，以及包含位交错奇偶校验(奇偶校验a)的一个时间段。
等级4“块交错奇偶校验”。除了条型单元为块，而不是比特外，该等级类似于等级3。
图18(e)示出了TDMA信号540，该信号具有包含数据块(数据块00-04，10-14，20-24，30-34)的四个时间段，以及包含块交错奇偶校验(奇偶校验a0-a4)的一个时间段。
等级5“块交错分布式奇偶校验”。在所有n个帧上均匀交错数据块和奇偶校验块。
图18(f)示出了TDMA信号550，该信号具有包含交错数据块(数据块0-19)和奇偶校验块(奇偶校验块0-4)的五个时间段。该图所示的交错模式称为左对称奇偶放置，已发现这是用于分布奇偶校验块的较佳布置。
等级6“P+Q冗余”。除了用Reed-Solomon码来防止帧同时出错外，该等级类似于等级5。
图18(g)示出了TDMA信号560，该信号具有包含交错数据块(数据块0-19)以及奇偶校验块(奇偶校验块0P-4P，0Q-4Q)的六个时间段。
在广播盘控制器120中完成对广播盘的一致性写入。(如果信息已修正)，那么每次传输都需要奇偶校验或冗余。例如，可以用先前传输的数据与新数据进行“异”运算，来做到这点。
可以料想，还可用TDMA和CDMA信号该构造广播盘。例如，构造TDMA信号的每个时隙，使其成为独立的广播盘。
C.结论以上描述了一种改进的周期性无线电传输。一项改进在于传输时主题排序的方式。第二项改进在于将若干信道合并，以提高总的信号容量。两项改进都降低了平均访问等待时间，致使减少了传送给挂号用户的陈旧数据，并通过减少无线电数据终端的“接通”时间而降低了功耗。
本发明的上述实施例仅是说明性的。本领域的熟练技术人员不脱离以下权利要求的精神和范围可以得出许多不同的实施例。
权利要求
1.一种用于在周期性数据传输中安排项目顺序的方法，其特征在于，包括以下步骤a.获取传输项目；b.访问用户感兴趣的信息；c.根据访问到的用户感兴趣的信息对传输项目排序。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，访问用户感兴趣信息的所述步骤包括对从一用户分布获得的信息进行访问的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，访问用户感兴趣信息的所述步骤包括对通过所有用户之至少一个子集的投票所获得的信息进行访问的步骤。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，访问用户感兴趣信息的所述步骤包括对通过监测用户请求用的上行链路所获得的信息进行访问的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述监测步骤包括在比整个周期性数据传输时间短的时间内对所述上行链路监测的步骤。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述监测步骤还包括不考虑用户对早已确定将包含在周期性时间传输中的信息的请求。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述监测步骤还包括阻止用户请求早已确定将包含在周期性数据传输中的信息的步骤。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括进行所述阻止步骤一段有限的时间。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排序步骤还包括在传输中包含所有传输项目的第一子集的步骤，其中所述第一子集包括最热门的项目。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述排序步骤还包括通过用时间平均用户感兴趣的信息来确定最热门项目之第一子集的步骤。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述排序步骤还包括分成多个不在第一子集中传输的项目次子集并在随后的传输中传输所述多个次子集的步骤。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排序步骤还包括以下步骤a.比较每对相邻的项目；b.如果交换使用户访问等待时间减少，则交换相邻项目在传输中的位置。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排序步骤还包括生成一张能反映被访问的用户感兴趣信息的用户兴趣表的步骤。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述排序的步骤还包括a.将值分配到用户兴趣表的条目；b.用用户兴趣表中的值对传输项目排序。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述使用值的步骤包括计算表之目标函数的步骤。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述计算目标函数的步骤包括以下步骤a.根据每个项目在表中的位置为其分配一个数值；b.确定表中每位用户的对用户感兴趣信息进行访问的位置最大值；c.对位置最大值求和，以获得第一目标函数。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述排序的步骤还包括以下步骤；a.通过交换第一表上两相邻项目的位置，产生一新表；b.根据每个项目在新表中的位置，重新为其分配一数值；c.确定表中每位用户的对用户感兴趣信息进行访问的新的位置最大值；d.对新的位置最大值求和，以获得新的目标函数；e.将新的目标函数与第一目标函数比较；f.如果新的目标函数大于等于第一目标函数，那么使该相邻项目返回到第一表中的位置；g.如果新的目标函数小于第一目标函数，那么(1)保持相邻项目交换后的位置；并且(2)用新的目标函数替代第一目标函数；h.重复步骤a-g，直至交换了每一对相邻项目；i.在交换了每对相邻项目后产生一最终表。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述分配值的步骤包括对每个用户感兴趣的项目分配数值1的步骤。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述分配值的步骤包括每位用户对其感兴趣的每个项目投有限数目选票的步骤。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，有限数目的选票是1，并且用户感兴趣的每个项目接受1/x值，其中x是该用户感兴趣的项目总数。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括a.在交换了每对相邻项目后，从所有用户条目感兴趣的用户兴趣中删除最终表中的第一项目；b.重复权利要求14和15的步骤；c.重复步骤a和b，直至用户兴趣表上不再有用户条目。
22.一种周期性无线电数据传输，其特征在于，包括一频分多址(FDMA)信号，该信号使相邻的数据单元在至少一个时隙中和多个频率上交错。
23.如权利要求22所述的周期性无线电传输，其特征在于，将按序的多个相邻数据单元的交错到FDMA信号的两个频率的相同时隙上。
24.如权利要求22所述的周期性无线电传输，其特征在于，还在传输的开始包括索引，该索引表示某些数据在传输中的位置。
25.如权利要求22所述的周期性无线电传输，其特征在于，还包括指示某些数据在传输中开始的多个首标。
26.如权利要求22所述的周期性无线电传输，其特征在于，每次传输后跟着一个相同的重复传输。
27.如权利要求22所述的周期性无线电传输，其特征在于，所述传输包括多个具有对被传输数据进行纠错的汉明码纠错码的时间段。
28.如权利要求22所述的周期性无线电传输，其特征在于，所述传输在多个时间段之间包含位交错数据，并在log2n数量级的时间段上包含奇偶校验位。
29.如权利要求22所述的周期性无线电传输，其特征在于，所述传输在多个时间段之间包括块交错数据，并在log2n数量级的时间段上包含奇偶校验位，其中n是具有交错数据块的时间段数目。
30.如权利要求22所述的周期性无线电传输，其特征在于，所述传输包括在数据块之间交错的奇偶校验块。
31.如权利要求30所述的周期性无线电传输，其特征在于，按左对称奇偶校验布置交错奇偶校验块。
32.如权利要求22所述的周期性无线电传输，其特征在于，所述传输包括在数据之间交错的Reed-Solomon码块。
全文摘要
广播盘(80)进行时分多址/频分多址(TDMA/FDMA)的无线电广播,类似于旋转盘上的扇区,该广播被分成周期性重复的时隙化的数据项目,且类似于盘上的轨迹,遍及多个广播频率。根据用户兴趣、用户分布或者如对用户请求进行上行链路监测而获得的用户偏爱项目的选票,对广播盘上的数据项目进行排序。对上行链路的监测时间少于广播盘的旋转周期。就一段规定的时间段,不允许用户请求已位于广播盘上的数据。对数据项目的排序可以根据受欢迎的程度通过目标函数进行反复计算,其交换广播盘上加权的等级化数据项目,以获得使目标函数最优化的排列顺序。
文档编号H04J1/00GK1182488SQ96193430
公开日1998年5月20日 申请日期1996年3月1日 优先权日1995年4月24日
发明者拉维·库玛尔·贾殷, 约翰·St·克莱尔·沃斯 申请人:贝尔通讯研究股份有限公司