专利名称：无线电通信系统中的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在移动无线电通信系统中为移动站分配无线电信道的方法。假定该无线电信道是所谓的多用户信道，换句话说是多个移动站可以在给定的时间段共享一个信道。
本发明还涉及一种装置和根据所述方法为移动站分配多用户信道的方法。
背景技术：
在常规的电话学无线电通信系统中，给每个单元分配具有单独的上行链路和下行链路的其自己的一个信道。在信道上的一个先前呼叫接续释放之前，不能为新的移动站分配例如由特定载频上的给定时隙代表的一个给定基站的一个给定信道。
在无线电通信系统中的单路径非选择传输的情况下，所谓的广播、一组可利用的信道被用于发送具有几个同时接收者的消息。前面已经描述了用于确定哪个可利用信道是最适宜分布这种类型消息的许多不同的算法。
美国专利说明书US-A5,530,917教导了在移动电话系统中最优化信道利用的方法。按照此方法，信道分配是在计算的负载系数的基础上实现的，所说的计算的负载系数从参数值的至少两个可选组中得到。这些参数包括无线电特定特性和与有关呼叫建立相关的其它特性二者。当已经建立的呼叫接续改变信道和切换时采用该方法。
国际专利申请WO-A1 96/07287教导了在TDMA/FDMA混合类型(TDMA＝时分多址，FDMA＝频分多址)的无线电通信系统中给移动站分配载频和时隙的方法。在载波频率上为移动站分配时隙使得对自基站具有大致相同功率输出需求的移动站给出相同的载波频率。结果，所使用的每个载频的输出功率最小并且尽可能高效地利用可用频段。还降低了无线电通信系统中的干扰。
国际专利申请WO-A1 95/07012教导了其中在数据库中收集了在某个信道上遭受干扰问题的基站的方法。控制该数据库中的基站以便将有关信道上的输出功率降至使用这些信道的移动站可接受的最小值。进行这种努力使得不断地保持数据库中的基站数目尽可能地小，同时整体上导致无线电通信系统中干扰的减小。
GSM中的GPRS业务能使几个移动站同时使用相同的信道以便在给定的基站和与其相关的移动站之间传输信息(GPRS＝通用分组无线电业务；GSM＝全球移动通信系统)。每个信道包括从移动站到基站传输信息的一条上行链路，和从基站到移动站传输信息的一条下行链路。信道的同时使用将意味着两个或多个移动站在信道上并行地发送和接收信息，或两个或多个移动站在给定的时间段交替地使用信道，或者发送信息到基站或者从基站接收信息。在第二移动站在信道的上行链路发送的相同时间上，该信道的下行链路能够被典型地用来向第一移动站发送信息。
发送的信息典型地由被划分为规定大小的信息块的数据分组构成。通过阅读USF，有限站数的不同移动站能够从经过公共物理信道(USF＝上行链路标志)发送的一个和相同的信息块中接收不同的信息。在信道的下行链路上的负载中发送的并由使用特定信道的所有移动站阅读的USF表示下一个到来的信息块对哪个移动站寻址和哪个移动站可以在下一个到来时隙的信道上行链路上发送信息。
当分配两个和多个移动站共用的信道时，GPRS不关心移动站的个别通信参数。从基站具有最高输出功率要求的移动站确定在有关信道上来自基站的输出功率电平。如果移动站或其它共享信道的移动站显著地安排对基站的较低的输出功率要求，那么在至少某些时间基站将发送明显地落入低于所要求的最小功率之下的一个输出功率。当从基站看位于完全不同方向方位的移动站被分配相同的信道时，基本上有三个不同的方式使得信道一度或有时对所有移动站可用。(1)单独的天线波瓣可以对准每个移动站；(2)可以对每个移动站产生基于有关对移动站方向方位和在基站和移动站之间无线电波的传播条件的的信息的角度功率频谱，和(3)可以使用足够宽的天线波瓣以便覆盖所有移动站。在所有这些情况中，特别在最后一种情况中，电磁波能量将通过比必须的更宽地理区域进行发送以便从基站发送信息到移动站。
在WO-A1 95/07012中描述的方法中，已分配的信道上的功率为最小。但是，此方法没有阐述为了避免无线电通信系统中的干扰，应当怎样执行基站的移动站分配问题。
WO-A1 96/07287教导的方法导致具有类似输出功率需求的移动站在相同的载波频率上被分配不同的信道。但是该方法没有提供应该怎样将信道分配给该信道的几个同时使用的用户的这一问题的解决方案。另外，没有考虑移动站怎样相应地适应基站或移动站请求信道容量的时间长度。当如US-A5,530,917描述的利用最优化信道时，都没有考虑以上两个方面。
发明概述本发明提供给几个同时移动站最优分配基站信道问题的解决方法。最优分配这里是指从基站到其无线电覆盖区内的所有移动站发送信息中发送的总能量的分配为最小。例如最小化发送能量的一条链路可以通过最小化自基站的每个信道的输出功率来获得。
因此，本发明的一个目的是减少在无线电通信系统中的总干扰。
本发明的另一个目的是根据当前通信需求和预测的未来通信需求，最优化利用基站信道的程度。
根据本发明方法的一个实施例，登记有描述基站附近的移动站特性的基站特定参数。这些参数可以表示该基站的相应移动站需要的输出功率、传输要发送的信息的有效时间间隔、相对于该基站的位置方位(也就是说，移动站定位的基站的角度功率频谱部分)、移动站移动的方向和/或其速度。于是在该参数值中应用了一个诸如成本函数(cost founction)的形式的算法。然后根据关于应当怎样给基站附近的移动站分配该基站的信道的算法结果作出判定，使得从基站到移动站发送信息中发送的总能量为最小。最后，根据此判定为移动站分配信道。如果可得到的参数值不能提供发送所述信息所需能量的足够的精确判定基础，那么就借助于可得到的参数值预测这个能量。
根据本发明这个实施例的方法具有权利要求1所述的特性特征。
在上述发明的实施例的一个有益变型中，基站的所有信道以特定的时间间隔分配给在无线电覆盖区的所有移动站，换句话说也分配给已经在移动站和基站之间建立的接续。因此在进行信息传输中能够改变基站信道对移动站的分配。
在本发明前述实施例的另一个有益变型中，对有关哪个移动站将位于特定未来基站所覆盖的区域中进行预测。这个预测是根据有关移动站的速度矢量即其方向和速度的信息来进行的。未来预测移动站的设定可以包括在那个特定时刻位于相邻网孔(正在进入有关网孔的路上)的移动站而不需要必须包括在那个特定时刻位于该基站覆盖区的所有移动站(判定在一小段时间内这些移动站将离开所说的网孔)。预测也可以考虑从相应寻呼消息到位于该基站覆盖区域内的完全新(即不是以前所见的)的移动站的接入请求。这种预测是基于呼叫历史，其中假定新的呼叫接续可以描述为例如泊松分布的随机处理。
本发明还涉及分配多用户信道给移动站的方法。该方法涉及登记描述在给定基站附近的移动站特性的特定参数。这些参数可以指该自基站的相应移动站的输出功率需求、传输要发送的信息的有效传输时间、涉及该基站的位置参数、相应移动站正在移动的方向和/或其速度。根据发明方法，根据这些参数值将基站保持的信道表中的信道分配给移动站，以便使从基站到移动站发送信息中发送的总能量最小化。
根据本发明这个实施例的方法具有如权利要求20所述的特性特征。
本发明还涉及用于分配多用户信道给移动站的装置。该装置包括一个控制单元，它登记描述给定基站附近的移动站特性的特定参数。这些参数可以表示自基站相应信道上的相应移动站的输出功率需求、用于传输要发送的信息的有效传输时间间隔、相对于基站的位置方位、位置、登记功率的改变、自基站输出功率的改变、移动方向和/或速度。该装置根据本发明的方法和根据这些参数值从基站保留的信道表中分配信道给移动站。
根据本发明这个实施例的装置具有如权利要求24所述的特性特征。
根据本发明的一个有益实施例，该装置包括产生每个信道状态标志的一个控制单元，并且每个时间帧表示哪个移动站被获准发送信息给基站。
当发送信息到相关移动站时，本发明有效地使自基站发送的总能量最小化。由于发送的能量等于在有效传输时间间隔中的输出功率之和，那么发送的平均电磁能量将最小并且无线电通信系统中的总干扰也减少了。这使得系统中的每个可用信道将以可能的最有效方式被利用，进而，在总体上它赋予该无线电通信系统高效率。
附图的简要描述
图1表示在基站附近的移动站怎样根据功率参数值从信道表中分配信道。
图2表示在基站附近的移动站怎样根据功率参数值和时间参数从信道表中分配信道。
图3表示在基站附近的移动站怎样根据功率参数值、时间参数和角度参数从信道表中分配信道。
图4表示在基站附近的移动站怎样根据功率参数值和角度参数从信道表中分配信道。
图5说明在无线电通信系统中的网孔结构中移动站的移动。
图6a，b是说明移动站怎样被分别分配给第一和第二信道的图。
图7是说明图6a和6b中的移动站怎样被分配给一个和相同信道的图。
图8是说明本发明方法的一个实施例的流程图。
图9是说明在一个给定的时间间隔三个移动站怎样共享一个逻辑信道的图示。
图10说明本发明装置的一个实施例。
参考优选实施例和附图将更详细地描述本发明。优选实施例的详细说明图1表示在基站BS附近的移动站MS1-MS4。假定所有移动站MS1-MS4位于基站BS的覆盖区域之内。第一个移动站MS1表示其自基站BS的功率需求P很低，假定1p(其中P是功率单位为例如瓦特、千瓦或相应单位)。第二个移动站MS2表示具有5p的功率参数值，它要求自基站BS较高的输出功率。第三移动站MS3和第四移动站MS4具有自基站BS的2p和6p的相应的输出功率要求或需求P。
基站BS必须使每个信道即下行链路的输出功率适应当前在其输出功率需求最高的信道上接收信息的那个移动站。从而如果希望从基站BS发送的总能量最小，那么可希望集合在某一信道上要求高输出功率的移动站和在另一信道上要求较低输出功率的移动站。通常可见，具有类似输出功率要求的移动站应当分配尽可能远的同一个信道。这种分配可以借助于所谓的成本函数获得，对于在可用信道上的移动站的每个组合来说，它从输出功率方面发送表示有关组合的最有效级别的成本值ψ(p)。假定移动站MS1-MS4的数目是偶数2N，那么将每个信道分配给两个移动站MSnK和MSmK，并且给定移动站的输出功率需求P是信道独立(channel-independent)，于是ψ(p)=ΣK=12NP~nk,mk]]>其中
其中如果
那么
否则
以上是成本函数，给出分别具有Pnk、Pmk的移动站MSnK和MSmK组合的成本值ψ(p)和其中Pnk，mk是发送信息到移动站MSnK和MSmK所需的输出功率。
当第一移动站MS1和第二移动站MS2被分配了第一信道CH1时，第三移动站MS3和第四移动站MS4被分配第二信道CH2，获得成本值ψ(p)＝5p+6p＝11p。
另一方面，如果第一移动站MS1和第三移动站MS3被分配第一信道CH1而第二移动站MS2和第四移动站MS4被分配第二信道CH2，那么相应的成本值ψ(p)＝2p+6p＝8p。
在第一信道CH1上的第一移动站MS1和第四移动站MS4以及在第二信道CH2上的第二移动站MS2和第三移动站MS3的剩余组合的成本值是ψ(p)＝5p+6p＝11p。
因此，第一移动站MS1和第三移动站MS3应当被分配第一信道CH1，而第二移动站MS2和第四移动站MS4应当被分配第二信道CH2(或反之亦然)，如图1所示。
图2表示都位于给定基站BS的覆盖区内的移动站MS1-MS4。第一移动站MS1表示自p＝1p的基站BS的一个输出功率需求P。它也表示用于从BS到第一移动站MS1传输信息的有效时间间隔T是T＝1t(其中t是时间单位，诸如秒、毫秒等时间单位)。第二移动站MS2相应的参数是p＝5p和T＝5t，第三移动站MS3的参数是p＝2p和T＝5t，对于第四移动站MS4 p＝6p和T＝1t。
从发送的总能量的幅度来说，由于从基站BS发送功率的时间间隔是确定的，则希望最小化相应移动站MS1-MS4的输出功率需求P和有效传输时间T的组合乘积。
假定移动站MS1-MS4的数目是偶数2N，那么两个移动站MSnK和MSmK被分配给每个信道，并且给定移动站的输出功率需求P是信道独立，那么考虑移动站MS1-MS4的输出功率需求P和有效传输时间T的成本函数是Ψ(p,T)=ΣK=12NW~nk,mk]]>其中 其中如果 那么如果 那么 否则 否则如果 ，那么 否则 它给出分别具有输出功率需求 有效传输时间 的移动站MSnK和MSmK组合的成本值ψ(P，T)，其中 是发送信息到移动站MSnK和MSmK所需的能量。
当第一移动站MS1和第二移动站MS2被分配了第一信道CH1时，而第三移动站和第四移动站MS4被分配了第二信道CH2时，成本值ψ(P，T)＝5·5pt+6·1pt+2·(5-1)pt＝39pt。
当第一移动站MS1和第三移动站MS3被分配了第一信道CH1而第二移动站和第四移动MS4被分配了第二信道CH2时，相应的成本函数是ψ(P，T)＝2·5pt+6·1pt+5·(5-1)pt＝36pt。
当第一移动站MS1和第四移动站MS4被分配了第一信道CH1而第二移动站MS2和第三移动站MS3被分配了第二信道CH2时，相应的成本函数是ψ(P，T)＝6·1pt+5·5pt＝31pt。
结果，最好给第一移动站MS1和第四移动站MS4分配第一信道CH1而对第二移动站MS2和第三移动站MS3分配第二信道CH2，反之亦然。图2说明移动站MS1-MS4的这个分配。
除了给具有相同输出功率需求P的移动站MS1-MS4分配尽可能远的相同信道，或者给其输出功率需求P和有效传输时间T的乘积相同的移动站MS1-MS4分配同一个信道外，也适于对相对于基站BS来说其方向方位A接近相同的那些移动站MS1-MS4分配同一个信道。当给基本位于不同方向方位的移动站分配同一个信道时，基站BS有必要或者在传输中同时使用几个完全不同的角度功率频谱，或者必须使用足够宽的以便覆盖所有移动站的天线波瓣。在这两种情况中，电磁能量将跨越比从基站BS到移动站MS1-MS4发送信息必须的更宽的地理区域进行发送。
图3表示位于基站BS的覆盖区范围之内的移动站MS1-MS4。在所述情况中，基站BS装备至少一个自适应天线310-340，即定向感应天线，借助于它，基站BS能够确定角度功率频谱A的哪种配置与基站BS附近的移动站有关，或者至少在相应于基站BS的哪个方向方位A安放一个给定移动站。
位于基站BS的第一自适应天线310的第一部分a1内的第一移动站MS1具有自1p的基站BS的输出功率需求p，和1t的有效传输时间间隔T。对于第二移动站MS2相应参数A＝a1，p＝tp和T＝5t，对于第三移动站MS3，A＝a2，p＝2p和T＝5t，对于第四移动站MS4，A＝a2，p＝6p和T＝1t。
假定移动站MS1-MS4的数目是偶数2N，两个移动站MSnK和MSmK被分配每个信道，并且给定移动站的功率输出需求P是信道独立，考虑移动站MS1-MS4的基站BS的角度功率频谱的相应配置、移动站MS1-MS4的输出功率需求p和有效传输时间间隔T，则成本函数是Ψ(p,T,A)=ΣK=12NW~nk,mk]]>其中
其中 如果(MSnk和MSmk位于同一部分ai)那么如果
那么如果
则
否则
否则如果
那么
否则
否则
以上给出了移动站MSnK和MSmK的成本值ψ(p，T，A)组合，所说的移动站或者具有角度功率频谱的相同配置(典型地位于基站BS的角度功率频谱的相同部分A＝ai)或者具有角度功率频谱的不同配置(典型地位于基站BS的角度功率频谱的不同部分A＝ai)，具有
和
相应的输出功率需求、
和
的相应有效传输时间，其中
和
是发送信息给移动站MSnK和MSmK所需的能量。
当第一移动站MS1和第二移动站MS2被分配了第一信道CH1，而第三移动站和第四移动站MS4被分配了第二信道CH2时，得到成本值ψ(P，T，A)＝5·5pt+6·1pt+2·(5-1)pt＝39pt。
另一方面，当第一移动站MS1和第三移动站MS3被分配第一信道CH1而第二移动站和第四移动MS4被分配第二信道CH2时，相应的成本函数是ψ(P，T，A)＝1·1pt+6·1pt+5·5pt+2·5pt＝42pt。
最后，当第一移动站MS1和第四移动站MS4被分配第一信道CH1而第二移动站MS2和第三移动站MS3被分配第二信道CH2时，相应的成本函数是ψ(P，T，A)＝1·1pt+6·1pt+5·5pt+2·5pt＝42pt。
因此，第一移动站MS1和第二移动站MS2最好被分配第一信道是所述相互分离的帧之间具有较低的相关性。当使用具有较低相关性的帧时，可靠性的增强，如同适用于非相关帧，也即以
为因子地增强的检测过程的可靠性，被更好地近似。使用所述帧，而不是全部使用在该信号中连续产生的帧的方式被称为交叉。
在一个实施例中，本方法的特征在于将一个预定数目的帧用于该检测集合，其中所述帧以一个相应于一个整数帧的相互之间的预定间距出现在该信号中。为一个检测集合选择帧的一个统一模式是一个易于应用的方法。
在另一个实施例中，这样选择该预定数目的帧和该预定间距使得它们的最大公因子等于1。在此，对于一个MPEG信号实现了一个在各个检测集合中的I，B和P帧的均匀分布。
权利要求4所限定的实施例是对于MPEG信号最为重要的。在此，对于一个MPEG信号也实现了一个在各个检测集合中的I，B和P帧的均匀分布。
另一个实施例涉及一个用于记录和/或回放一个信号的装置，不可一个用于根据本发明检测一个水印的设备，和涉及一个用于监测一个广播信号的包括这样一个设备的系统。
本发明的这些和其他方面将参照下面所述的实施例，以非限制性实例的方式被阐述而变得更清楚。
在附图中图1显示了一个根据本发明的设备的实施例；图2显示了一个根据本发明的包括一个用于检测一个水印的装置的实施例；上述两幅图只显示为理解本发明所必需的该设备的元件。
图1显示了一个根据本发明的用于检测一个水印的设备1，包括用于将信号S的多个帧{F1，F2，…}组合为一个用于一个检测事务的检测集合Dj的装置10。
根据本发明，使用至少一个帧Fi+d用以形成该检测集合，该帧在信号S中不是紧跟在另一个帧Fi之后，另一个帧Fi也用于该检测集合。一个或更多的帧被以此方式跳过，并被用于例如另一个检测集合。使用帧{Fi，Fi+d，…}而不是所有连续的帧的优点在于所述帧相互之间具有较低的相关性，从而增强了检测一个水印的可靠性。
以上给出了移动站MSnK和MSmK的成本值ψ(p，A)组合，所说的移动站或者具有相同的角度功率频谱配置A＝ai(典型地位于基站BS的角度功率频谱的相同部分)或者具有不同的角度功率频谱配置A＝ai(典型地位于基站BS的角度功率频谱的不同部分)，具有PnK和PmK相应的输出功率需求、其中PnK，mK是当发送信息给移动站MSnK和MSmK时发送的功率。
当第一移动站MS1和第二移动站MS2被分配了第一信道CH1，而第三移动站和第四移动站M3和MS4被分配了第二信道CH3时，得到成本值ψ(P，A)＝5p+6p＝11p。
当第一移动站MS1和第三移动站MS3被分配第一信道CH1而第二移动站和第四移动站MS4被分配第二信道CH2时，相应的成本函数是ψ(P，A)＝1p+2p+5p+6p＝14p。
对于被分配第一信道CH1的第一和第四移动站MS1和MS4以及被分配第二信道CH2的第二和第三移动站MS2和MS3的剩余组合，其成本值将是ψ(P，A)＝1p+2p+5p+6p＝14p。
因此，第一移动站和第二移动站MS1，MS2应被分配第一信道CH1而第三移动站MS3和第四移动站MS4应被分配第二信道CH2，反之亦然。
当希望在第一时间间隔τ1，而不是瞬时地为移动站最优分配基站的可用信道时，从能量方面来看，有必要考虑当前位于相邻基站覆盖的区域，但希望在第一时间间隔τ1内与相应基站通信的那些移动站。图5说明位于由网孔C1-C6代表的基站BSX1-BSX6的覆盖区内的移动站MSX1-MSX5，其中网孔C1-C6相邻于对应于给定基站BS的覆盖区的网孔C。两个移动站MSY1和MSY2也位于基站BS的覆盖区C之内，根据在覆盖区C内的先前呼叫接续历史，这些移动站代表希望在第二时间间隔τ2内开始与基站BS通信的移动站MSY1和MSY2。这种早先未察觉的移动站MSY1和MSY2将在第二时间段τ2或者发出接入请求或者接收寻呼信号的假设是基于呼叫历史的，其中假定新呼叫可以描述为例如泊松分布的随机处理。
因此，当为基站BS计算上述的成本函数ψ时，也分别包括了那些移动站MSX1-MSX3和MSY1，MSY2的参数P和/或T和/或A，这些移动站或者具有建议能够希望他们与基站BS交换信息的速度Vx1，Vx2，Vx3和方向dx1，dx2，dx3或者，以适当的理由，希望能够在给定时间间隔τ内开始与基站BS交换信息。对于已经被基站BSX1-BSX5登记的那些移动站MSX1-MSX5来说(这里所说的基站BSX1-BSX5负责在那个时刻移动站MSX1-MSX5位于的那些相邻网孔)，能够从多普勒移位测试和/或时间移位参数的外插(例如定时提前值)中得到涉及可能的未来移动站MSX1-MSX5的速度矢量Vx1-6，dx1-5的数据。
分别参照图1、2、3和4描述的所有成本函数ψ(P)、ψ(P，T)ψ(P，T，A)和ψ(P，A)假定从基站BS到移动站MS1-MS5的信息传输已经立即不延迟地开始。
当可以接受某一信道延迟分配ΔTMAX时，有可能进一步减小从基站发送的总能量。自然，允许最高的延迟ΔTMAX不能超出可能的移动站的传输优先级别规定的一个值。
例如，如果能够接受最大延迟ΔTMAX＝5T时，在以上参考图2描述的例子中从基站BS发送的总能量应当从ψ(P，T)＝31pt减少到ψ(P，T)＝28pt。图6a是怎样给第一和第四移动站MS1和MS4分配第一信道CH1的图示，从而获得6pt的发送能量(即最大输出功率需求之下的区域)。图6b是怎样给第二和第三移动站MS2和MS3分配第二信道CH2的图示，从而获得25pt的发送能量。所有的传输在时刻T＝0t立即开始并以并行发生。发送的总能量是ψ(P，T)＝6pt+25pt＝31pt。
当所有的移动站MS1-MS4被分配一个和相同的信道CH1时，从基站BS发送的总能量能够进一步减小。我们仍然假定两个移动站MSnK和MSmK最多在每个给定时刻能够及时地利用信道CH1，典型地分别是上行链路和下行链路。因此两个移动站MS1和MS3有必要等待直至在开始向移动站MS1、MS3发送信息之前已经完成从基站BS向剩余的移动站MS1和MS3发送信息为止。当信道CH1初始被分配给第二移动站MS2和第四移动站MS4时，得到自基站BS发送的最低总能量。信道CH1在时刻T＝1t被分配给第三移动站MS3，在时刻T＝5t分配给第一移动站MS1。第三移动站MS3因此延迟ΔTMS3＝1t并且根据第一移动站MS1的相应延迟是ΔTMS1＝5t。在图7描述的这种情况中，其中很显然，从基站BS发送的总能量将是ψ(P，T)＝6·1pt+5·(5-1)pt+2·(6-5)pt＝28pt。
当允许从基站到移动站的信息传输划分为较小的信息单位例如以数据块大小的单位时，能够获得进一步减小自基站发送的能量。但是，这种划分容易导致时间的累积，因为发送分割的信息单位将超出原始信息分配的传输时间。
图8是说明本发明方法的一个实施例的流程图，其中从给定基站BS到所述基站附近的移动站MS发送信息中发送的总能量为最小。在第一步骤800，进行检验以便查明移动站MS是否位于基站BS覆盖的区域之内。如果发现存在移动站，则在下一步骤810，将定时器设定为零，否则重复步骤800直至移动站MS位于所述BS的覆盖区域之内。在步骤820启动定时器，从而其时间参数开始运行，并且在步骤830由基站BS登记有关在基站BS附近、并且在确定的时间τ内希望与基站通信的所有移动站的参数P和/或T和/或A。还登记在有关网孔的相邻网孔中的某一移动站MS的参数P、T、和A。在步骤840，根据成本函数ψ(P，T，A)计算在BS的信道上移动站MS的所有I个可能的组合的成本函数ψ1，ψ2，……ψI。在下一步骤850，根据在前面步骤840中给出的最低成本值ψmin的组合将该信道分配给移动站MS。在步骤860，利用例如从基站BS发送的USF将所述信道分配给移动站MS。在最后步骤870该过程等待直至定时器的时间函数达到确定值τ，此后程序返回到步骤800。
在GSM中，一个TDMA帧由编号为从零到七的八个时隙构成。这些时隙构成八个所谓的物理信道。多个TDMA帧一起构成复帧。复帧在GSM中用作所谓的逻辑信道载波，例如可以被用于发送分组数据。某个这种逻辑信道在分离的载频上由每个TDMA帧内的确定时隙构成。当数据在基站和移动站之间物理地传送时，每个信息块被划分为相互等同大小的四个数据脉冲串，例如，每个包含60个信息比特。当无线电系统是个TDMA系统时，能够在时分信道上的四个连续时隙中比特交错地发送数据脉冲串。图9说明划分为TDMA帧的一个基站的逻辑信道CH1的分割。在所示例子中，在相应于TDMA帧1-32的时间间隔中三个移动站MS1、MS2和MS3将共享信道CH1。
第一移动站MS1和第三移动站MS3发送信息给基站，而第二移动站MS2从所述基站中接收信息。
假定这个信息是已经划分为信息块的数据。假定每个信息块占据四个连续的TDMA帧并标定为DATA#(#tot)，其中#(#tot)表示有关信息块的顺序号和传输中块的总数。在上行链路中的信息块的数字前缀揭示产生该块的移动站。因此，3DATA2(4)表示自移动站MS3到基站的总共四块的传输中的第二信息块。USF表示信道CH1的上行链路已经保存在紧接的四个TDMA帧中的移动站MS并规定为R(#MS)。因此，R(1)意味着在以下四个TDMA帧中信道CH1的上行链路由第一移动站MS1使用。当在下行链路发送时，即当从基站向移动站发送信息时，地址信息存在于实际的信息块并因此不要求相应的标志。
自然，可以以其它方式划分信息。类似地，在CDMA系统或FDMA系统中可以实现相应的帧划分。
上述从基站到特定移动站发送信息的有效传输时间T因此正比于包括在当前传输中的信息块数目#tot。在描述的TDMA例子中，有效传输时间T被确定为T＝4(数据脉冲串的时间)#tot。
在初始的TDMA帧1-4中，基站发送USF，表示R(1)第一移动站MS1被获准在信道CH1上行链路的随后四个TDMA帧5-8中发送第一信息块1DATA1(3)。在TDMA帧5-8中发送的下一个USF，表示R(1)第一移动站MS1在随后的四个TDMA帧9-12中发送第二信息块1DATA2(3)。第一移动站MS1在相同时间发送第一信息块1DATA1(3)。在TDMA帧9-12中，发送一个USF，表示R(1)第一移动站MS1可以继续发送信息1DATA3(3)。同时在信道CH1的下行链路上信息DATA1(4)被发送给第二移动站MS2，并且第一移动站MS1在信道CH1的下行链路上发送第二信息块1DATA2(3)。在TDMA帧13-16中发送的USF包含影响R(3)第三移动站MS3在TDMA帧17中的信道CH1的上行链路上开始发送信息的信息。TDMA帧13-16中的下行链路信息DATA2(4)也准备给第二移动站MS2利用，并且第一移动站MS1在上行链路上发送第三和最后的信息块1DATA3(3)。在下行链路的TDMA帧17-20的内容DATA3(4)也打算供第二移动站MS2使用。在这些TDMA帧17-20中，基站发送一个USF，表示R(3)在TDMA帧21-24中的上行链路归第三移动站MS3支配用于传输第二信息块3DATA2(4)。第三移动站MS3并行地发送第一信息块3DATA1(4)。TDMA帧21-24中的下行链路信息DATA4(4)也寻址第二移动站MS2，并在TDMA帧21-24中发送的USF表示r(3)第三移动站MS3可以在TDMA帧25-28中发送另一个数据块3DATA3(4)。第三移动站MS3在相同时间发送第二信息块3DATA2(4)。下行链路在TDMA帧25-28的期间没有信息内容(即下行链路只包含在信道CH1上从基站发送的空比特)并且第三移动站MS3发送第三信息块3DATD3(4)。USF表示为在TDMA帧25-28中R(3)，即移动站MS3可以在TDMA帧29-32中发送最后的信息块3DATA4(4)，同时信道CH1的下行链路仍然是空的。在这些TDMA帧25-28中由第三移动站MS3发送终止信息块3DATA4(4)。
图10说明本发明装置的实施例。控制单元1030从基站1000接收涉及输出功率需求P、有效传输时间T和基站附近的移动站的角度功率频谱A的相关配置的信息。在所述情况中，由于在收发信机单元1010发现接收的参数P、T和A可利用，那么控制单元1030被包括在基站1000中的收发信机单元1010中。但是，在基站1000之内或之外的任何其它希望的位置安放该控制单元更为合理。借助于自适应天线1020可以更方便地得到移动站的角度功率频谱A的相应配置的信息。然而，借助于例如移动站中的GPS接收机(GPS＝全球定位系统)根据可选方法能够产生信息A。
在基站1000附近的移动站MS1-MSn，(其中i＝1…，n)的参数值Msi(P，T，A)从控制器1030中的处理器单元1040中传送并存储在第一存储单元1050中。当所有移动站MS 1-MSn的参数值Msi(P，T，A)已经在第一存储器单元1050中进行了登记时，处理器单元1040根据建议的方法把可用信道CH1-CHm分配给移动站MS1-MSn，给每个移动站分配一个信道CHj(MSi)，其中j＝1，…，m；i＝1，…，n，并且在第二存储器单元1060存储该结果，存储器1060当然也由第一存储器单元1050的第二部分构成。处理器单元1040于是根据信道分配产生用于信道CH1-CHm的USF。从移动站MS1-MSn的参数值MSi(P，T，A)的最后登记以来已经经过预定时间τ时，定时器单元1070将第一信号U发送给基站信道CH1-CHm，所说的第一信号处理器单元1040执行参数值P，T和/或A的新的集合以及移动站MS1-MSn的新分配。收到第一信号U之后，处理器单元840通过第二信号R设定定时器单元1070为零，从而时间单元870的时间参数再次开始运行。
权利要求
1.一种在包括至少一个基站(BS)和多个移动站的移动无线电通信系统中发送分组数据的方法，用于在从基站(BS)向某个移动站(MS1-MS4)传输信息中为移动站(MS1-MS4)分配信道(CH1-CH2)，其特征在于每个所述信道(CH1-CH2)能够被至少两个移动站(MS1-MS4)共享；并在于以诸如最小化从基站发送的总传输能量的方式利用自所述参数(P，T，A)的起始点产生所述信道分配。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述参数(P，T，A)包括第一时间间隔(τ1)还有用于在所述第一时间间隔(τ1)内将开始与基站(BS)通信的第一组移动站(MS1，MS2)的参数值(分别是1p，1t，a1和5p，5t，a2)以及用于曾经与基站(BS)通信的第二组移动站的参数值(2p，5t，a2；6p，1t，a2)；其特征还在于所述移动站(MS1-MS4)的分配在所述第一和第二组内发生。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于预测在基站(BS)的覆盖区(C)内的移动站(MSX1-MSX3)的未来出现情况，所述预测是基于涉及移动站(MSX1-MSX5)的速度(vx1-vx3)和移动方向(dx1-dx3)的信息，所述移动站(MSX1-MSX5)是与其相应覆盖区(C1-C6)相邻于所述基站(BS)覆盖区(C)的基站(BS1-BS6)进行通信。
4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于预测在基站(BS)的覆盖区(C)内的移动站(MSX1-MSX3)的未来出现情况，所述预测是基于涉及位置和从移动站(MSX1-MSX5)中测量功率的变化的信息，所述移动站(MSX1-MSX5)是与其相应覆盖区(C1-C6)相邻于所述基站(BS)覆盖区(C)相邻的基站(BS1-BS6)进行通信。
5. 根据权利要求1或2的方法，其特征在于预测在所述基站(BS)的覆盖区(C)内的移动站(MSX1-MSX5)的未来情况，所述预测是基于涉及位置和从移动站(MSX1-MSX5)的当前基站(BS1-BS6)的输出功率需求的变化信息，所述移动站(MSX1-MSX5)与其相应覆盖区(C1-C6)相邻于所述基站(BS)覆盖区(C)的基站(BS1-BS6)进行通信。
6. 根据权利要求3-5的任何一项所述的方法，其特征在于所述预测还包括希望在第二时间间隔(τ2)内开始与所述基站(BS)通信的新移动站(MSY1，MSY2)。
7. 根据权利要求6的方法，其特征在于编辑位于所述基站(BS)的覆盖区域(C)的移动站(MS1-MS4)、和在所述基站(BS)的覆盖区(C)内的预测的未来的移动站(MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)的一个表；还在于所述参数(P，T，A)包括包括在所述表中的所有移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3)的参数值(1p，1t，a1；5p，5t，a1；2p，5t，a2；6p，1t，a2)。
8. 根据权利要求1-7的任何一项所述的方法，其特征在于所述参数(P，T，A)包括自每个所述移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)的所述基站(BS)测量的或估算的输出功率(P)需求(P)，还在于对于每个所述信道(CH1，CH2)来说，从基站(BS)发送的功率(ψ(P))最小。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述参数(P，T，A)包括涉及每个所述移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)希望发送的那个信息的实际的或估算的有效传输时间(T)；还在于给所述移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)分配所述信道(CH1，CH2)使得相应移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)的输出功率需求(Pnk)和有效传输时间间隔(T)的乘积之和为最小。
10.根据权利要求1-9的任何一项所述的方法，其特征在于，所述参数(P，T，A)包括涉及自每个所述移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)的基站(BS)的无线电功率的角度功率频谱的相关配置(A)的信息；还在于最好给具有所述基站(BS)的角度功率频谱的类似配置(a1，a2)的移动站(MS1-MS4)分配一个和同一个信道(CH1，CH2)。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于最好给其位置相对于所述基站(BS)是如此落入基站(BS)的角度功率频谱的相同部分(a1，a2)的移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)分配一个和同一个信道(CH1，CH2)。
12.根据权利要求10或11的方法，其特征在于借助于至少一个自适应天线(310-340，410)，确定基站(BS)的角度功率频谱的配置(a1，a2)。
13.根据权利要求10-12的任何一项所述的方法，其特征在于，通过如此地给移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)分配所述信道(CH1，CH2)来最小化用于所述基站(BS)的角度功率频谱的利用的配置(a1，a2)的最大输出功率需求(Pnk，mk)之和(ψ(P，A))。
14.根据权利要求10-12的任何一项所述的方法，其特征在于给移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)分配所述信道(CH1，CH2)以致于最小化所述基站(BS)的角度功率频谱的利用配置(a1，a2)的输出功率需求(Pnk，mk)和有效传输时间(Tnk，Tmk)之间的最大乘积之和(ψ(P，T，A))。
15.根据权利要求1-14的任何一项所述的方法，其特征在于所述移动站(M1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)的第二组(MS2，MS4)中的一个或多个移动站的(ΔTMS3，ΔTMS1)之后，给所述移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)的第一组(MS3，MS1)中的一个或多个移动站分配时间样式(time-wise)。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于，当终止从基站(BS)向所述第二组(MS2，MS4)中的至少一个移动站(MS4)传输信息时，立即开始从所述第一组(MS3，MS1)的移动站的分配。
17.根据权利要求15的方法，其特征在于在基站(BS)和所述第二组的移动站之间的信息传输结束之前，开始从所述第一组的移动站分配。
18.根据权利要求1-14的任何一项所述的方法，其特征在于，给几对移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)分配所述信道(CH1，CH2)。
19.根据前述权利要求的任何一项所述的方法，其特征在于，在基站(BS)保留的信道表中，单独地为每个信道(CH1，CH2)规定所述输出功率需求(P)。
20.在分组数据传输的移动无线电通信系统中给移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)分配多用户信道(CH1，CH2)的方法，其中给移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)分配信道(CH1，CH2)用于在基站(1000)和包括控制单元(1030)的移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)之间发送信息，其特征在于，根据所述移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)的确定的参数(P，T，A)给基站(1000)附近的移动站MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)分配信道(CH1，CH2)以致于在从所述基站(1000)到所述移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)传输信息中最小化从基站(1000)发送的总能量。
21.根据权利要求20的方法，其特征在于每个所述信道(CH1，CH2)包括用于从移动站向基站发送信息的上行链路和用于从基站向移动站发送信息的下行链路，在于存在有产生的状态标志，对于基站(1000)保持的信道表内的每个信道(CH1，CH2)来说，该标志利用每个时间帧(TDMA帧)表示获准发送信息给基站(1000)的那个移动站(MS1，MS2)。
22.根据权利要求21的方法，其特征在于，存储相应移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)的所述参数(P，T，A)的参数之(Msi(P，T，A))；还在于存储给移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)的相应信道(CHj(MS))。
23.根据权利要求22的方法，其特征在于，规定应当发生所述移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)分配的时间点(τ1)。
24.在传输分组数据的移动无线电通信系统中用于给移动站MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)分配多用户信道(CH1，CH2)的装置，其中给移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)分配信道(CH1，CH2)用于在基站(1000)和包括控制单元(1030)的移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)之间发送信息，其特征在于根据在基站(1000)附近的移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)确定的参数，控制单元(1030)给移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)分配信道(CH1，CH2)，以便在从所述基站(1000)到所述移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)传输信息中最小化从基站(1000)发送的总能量。
25.根据权利要求21的装置，其特征在于，每个所述信道(CH1，CH2)包括用于从移动站向基站发送信息的上行链路和用于从基站向移动站发送信息的下行链路，在于存在有产生的状态标志，对于基站(1000)的信道建立内的每个信道(CH1，CH2)来说，该标志利用每个时间帧(TDMA帧)表示获准发送信息给包括一个控制单元(1030)的基站(1000)的那个移动站(MS1，MS2)的每个时间帧(TDMA帧)；还在于所述控制单元(1030)产生所述状态标志(USF)。
26.根据权利要求25的装置，其特征在于，所述控制单元(1030)包括用于处理所述参数(P，T，A)的参数值(MSi(P，T，A))的一个处理器单元(1040)，和用于登记相应移动站的所述参数值(MSi(P，T，A))和用于存储分配给相应信道(CHj(MS))的移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)的至少一个存储器单元(1050，1060)。
27.根据权利要求26的装置，其特征在于，所述控制单元(1030)还包括用于表示产生所述移动站(MS1-MS4，MSX1-MSX3，MSY1，MSY2)分配的时间点的定时器单元(1070)；还在于所述时间单元(1070)由所述处理器单元(1040)的第一信号(R)设置为零；还在于给定时间(τ)之后，所述时间单元(1070)发送导致所述控制单元(1030)更新所述分配的第二信号(U)。
全文摘要
本发明涉及在无线电通信系统中给移动站(MS1－MS4)分配所谓的多用户信道(CH1,CH2)的方法和装置。利用自与其通信的基站(BS)的移动站(分别为MS1、MS2、MS3和MS4)的功率需求(P)、用于传输信息(T)的有效时间间隔和/或自基站(BS)的相关角度功率频谱(a
文档编号H04B7/005GK1269112SQ98803418
公开日2000年10月4日 申请日期1998年1月9日 优先权日1997年1月28日
发明者H·G·格鲁贝克, P·J·伯明 申请人:艾利森电话股份有限公司