專利名稱：用于頻譜資源分配的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)。特別是，本發(fā)明涉及優(yōu)化在多個無線通信系統(tǒng)的站間的頻譜分配。
一種能夠滿足這種挑戰(zhàn)的需求的方法包括實現(xiàn)一種或多種調(diào)制的技術。有些調(diào)制技術，如時分多址(TDMA)，頻分多址(FDMA)，以及碼分多址(CDMA)已經(jīng)被證實能有效地利用頻譜。這些多址技術都是非常熟悉的技術，因此，這里不再進行描述。通常，這些技術中的每一種通過多個競爭的遠程單元(例如用戶)來提供接入特定頻譜段的方法。然而，當向多個用戶分配一個特定頻譜段時，這些技術不適合傳播條件發(fā)生變化的情況。例如，在采用TDMA技術的衛(wèi)星系統(tǒng)中，通常在用戶可以與中樞站通信期間，分配給用戶一個特定周期時隙(在預定頻率上)。為使多個用戶與該中樞站通信，分別向多個用戶分配多個或重疊時隙。然而，在幾乎每一種無線系統(tǒng)中，信號傳播會在一或多個時間間隔受到不可預測的劣化。通常，有一些在無線媒體中引起劣化的物理現(xiàn)象。例如，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，天氣條件(例如暴風雨)或環(huán)境干擾可以引起信號劣化。在地面通信系統(tǒng)中，諸如多徑傳播和發(fā)射機和接收機之間距離的變化之類的物理現(xiàn)象可以引起信號劣化。這種信號劣化對一些用戶的信道性能會產(chǎn)生不利影響，但對其它用戶則不一定。
此外，這些復雜的接入技術不適應或不響應各個用戶間對已分配頻譜的使用中的變化。例如，在一個特定的時間間隔期間，一個用戶可能需要發(fā)射一定量的信息，如果以當前的帶寬發(fā)射，則可能會占用過長的時間。在相同的時間間隔期間，另一個用戶可能沒有這種需要并且處于空閑。這種情況在諸如因特網(wǎng)之類的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡中特別普遍，數(shù)據(jù)在通信站之間以脈沖串或分組(例如比特塊(chunk))的方式發(fā)射。該網(wǎng)絡的脈沖串特征暴露了常規(guī)頻譜使用的低效性。
因此，該行業(yè)中需要按用戶需求和性能動態(tài)分配頻譜，以使所有用戶充分接入分配的頻譜本發(fā)明還提供在多個RF發(fā)射機間分配至少一部分射頻(RF)頻譜的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多個分別構成通過相應的RF信道發(fā)射數(shù)據(jù)的RF發(fā)射機。該系統(tǒng)還包括與多個RF發(fā)射機通信的中樞收發(fā)機。配置中樞收發(fā)機監(jiān)測一組多個RF發(fā)射機的集合需求。該組包括至少一個RF發(fā)射機。進一步配置中樞收發(fā)機將RF頻譜的一部分從具有最小集合需求的該組RF發(fā)射機重新分配給多個其它RF發(fā)生器中的至少一個。


圖1是實現(xiàn)本發(fā)明的典型衛(wèi)星通信系統(tǒng)的方框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明包括一個基站和多個遠程單元的無線通信系統(tǒng)的方框圖。
圖3是描述確定是否在圖2的無線通信系統(tǒng)中兩個或更多組中分配頻譜的處理過程的流程圖。
圖4是描述確定圖2的無線通信系統(tǒng)中一組或多組集合需求的處理過程的流程圖。
圖5是描述確定在圖2的無線通信系統(tǒng)中兩組或更多組遠程單元間擁塞和頻譜重新分配的處理過程的流程圖。
圖6是表示圖2的無線通信系統(tǒng)中遠程單元示例組的表格。
圖7是表示圖2的無線通信系統(tǒng)組中的變化示例表。
圖8是表示在遠程單元間作為頻率和時間的函數(shù)重新分配頻譜的過程的一個實施例的示意圖。
圖9是表示遠程單元的服務操作區(qū)的三個區(qū)域的質(zhì)量的示意圖。
圖10是描述根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的動態(tài)調(diào)度遠程單元通信的過程的流程圖。
圖11是表示作為頻率和時間函數(shù)來調(diào)度遠程單元通信的過程的示例結果的示意圖。
圖1是表示可實施本發(fā)明的示例系統(tǒng)150的方框圖。系統(tǒng)150提供了通過衛(wèi)星鏈路的高速，可靠的因特網(wǎng)通信業(yè)務。
特別是，系統(tǒng)150包括一個或多個與因特網(wǎng)102耦合的內(nèi)容服務器100，因特網(wǎng)102又與中樞站104耦合。中樞站104的配置使其能夠從內(nèi)容服務器100請求和接收數(shù)字信號。中樞站104還通過衛(wèi)星106與多個遠程單元108A-108N通信。例如，中樞站104通過前向上行鏈路向衛(wèi)星106發(fā)射信號。衛(wèi)星106從前向上行鏈路110接收信號并且通過前向鏈路112將這些信號轉發(fā)。前向上行鏈路110和前向下行鏈路112統(tǒng)稱為前向鏈路。遠程單元108A-108N監(jiān)視由前向鏈路組成的一個或多個信道，以便從中樞站104接收遠程單元專用的和廣播的消息。
用相似的方法，遠程單元108A-108N通過反向上行鏈路114向衛(wèi)星106發(fā)射信號。衛(wèi)星106從反向上行鏈路114接收信號并通過反向下行鏈路116將這些信號轉發(fā)。反向上行鏈路114和反向下行鏈路116統(tǒng)稱為反向鏈路。中樞站104監(jiān)視由反向鏈路組成的一個或多個信道，以便從遠程單元108A-108N提取消息。
在系統(tǒng)150的一個實施例中，每個遠程單元108A-108N耦合到多個系統(tǒng)用戶。例如，在圖1中，遠程單元108A表示為耦合到局域網(wǎng)116，局域網(wǎng)116又耦合到一組用戶終端118A-118N。用戶終端118A-118N可以是多種局域網(wǎng)節(jié)點中的一種，如個人或網(wǎng)絡計算機，打印機，數(shù)字計量讀取設備等。當通過預定給用戶終端118A-118N之一的的前向鏈路接收消息時，遠程單元108A通過局域網(wǎng)116將該消息發(fā)送到合適的用戶終端118。同樣，用戶終端118A-118N通過局域網(wǎng)116向遠程單元108A發(fā)射消息。
在系統(tǒng)150的一個實施例中，遠程單元108A-108N向多個用戶提供因特網(wǎng)服務。例如，用戶終端118A可以是一臺為了訪問萬維網(wǎng)(WorldWide Web)而執(zhí)行瀏覽器軟件的個人計算機。當瀏覽器接收到來自用戶訪問網(wǎng)頁或嵌入對象的請求時，用戶終端118A根據(jù)熟知的技術生成請求消息。用戶終端118A同樣利用熟知的技術通過局域網(wǎng)116將請求消息前發(fā)送到遠程單元108A。根據(jù)改請求消息，遠程單元108A生成一條無線鏈路請求并通過反向上行鏈路114和反向下行鏈路116中的信道發(fā)射該無線鏈接請求。中樞站104通過反向鏈路接收該無線鏈接請求。根據(jù)該無線鏈接請求，中樞站104通過因特網(wǎng)102將請求消息傳遞給合適的內(nèi)容服務器100。
作為對請求消息的響應，內(nèi)容服務器110通過因特網(wǎng)102將所請求的網(wǎng)頁或?qū)ο蟀l(fā)送到中樞站104。中樞站104接收所請求的網(wǎng)頁或?qū)ο蟛⑶疑蔁o線鏈接響應。中樞站通過前向上行鏈路110和前向下行鏈路112的信道發(fā)射該無線鏈接響應。
遠程單元108A接收該無線鏈接響應并且通過局域網(wǎng)116將相應的響應消息發(fā)送到用戶終端118A。這樣，就在用戶終端118A和內(nèi)容服務器100之間建立起雙向鏈路。
如上所述，本發(fā)明提供了用于根據(jù)遠程單元需求的變化而優(yōu)化頻譜利用的方法和系統(tǒng)。存在著幾種評估無線系統(tǒng)中特定遠程單元的信道狀態(tài)的方法。一種常用方法包括估算從遠程單元接收的信號的信噪比(SNR)。SNR是預定的帶寬和/或時間間隔內(nèi)信號能量的量度(通常用分貝或dB表示)，與加入到信號的噪音的能量有關。通常，“噪音”是指由一個遠程單元發(fā)射的信號與由中樞站104接收的信號之間的差值。信道的信噪比越高，信道的性能越好。
另一種表示信道性能的常用方法包括估算信道的比特誤差率(BER)。簡單地說，BER表示為未正確地接收比特數(shù)量與發(fā)射的比特總數(shù)的比值。BER可以用百分比表示，但通常用比值表示。實際上，BER是測量信道中比特誤差的概率。BER越低，信道性能越好。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明包括中樞站210和遠程單元212，214，216，232，234，252和254的無線通信系統(tǒng)200的方框圖。系統(tǒng)200可以包括基于衛(wèi)星的無線系統(tǒng)(如圖1所示)，或任何其它具有多個遠程單元的無線系統(tǒng)(例如移動電話)。系統(tǒng)200可以應用TDMA，F(xiàn)DMA，任何其它接入技術，或接入技術的組合來實現(xiàn)本發(fā)明。系統(tǒng)200中站的數(shù)量僅是說明性的，因此系統(tǒng)200可以包含任何所需數(shù)量的中樞站和遠程站。
根據(jù)每個遠程單元的指定數(shù)據(jù)速率將遠程單元分成兩個或更多的遠程單元操作組(有時稱為遠程單元的“營地”)。在一個實施例中，系統(tǒng)200包括三組遠程單元組32，組64和組128。組32包括一個或多個以32kbps數(shù)據(jù)速率操作的遠程單元，組64包括一個或多個以64kbps數(shù)據(jù)速率操作的遠程單元，組128包括一個或多個以128kbps數(shù)據(jù)速率操作的遠程單元。通常，中樞站210確定到每個遠程單元的指定數(shù)據(jù)速率并與每個遠程單元通信。例如，中樞站210可以向遠程單元212，214和216指定32kbps的數(shù)據(jù)速率，因此將這些遠程單元置于組32中。類似地，中樞站210可以向遠程單元232和234指定64kbps的數(shù)據(jù)速率，因此將這些遠程單元置于組64中。最后，中樞站210可以向遠程單元252和254指定128kbps的數(shù)據(jù)速率，因此將這些遠程單元置于組128中。
中樞站210根據(jù)它們各自的信道條件確定和指定到每個遠程單元的數(shù)據(jù)速率。信道條件表示信道在支持指定數(shù)據(jù)速率時仍能保持可接受的信號性能(例如SNR)的能力。在一個實施例中，中樞站210的配置能夠不斷地，或以預定的時間間隔根據(jù)從每個遠程單元接收的信號來監(jiān)測信道性能。尤其是，中樞站210可以在預定時間間隔測量SNR以評估每個遠程單元的信道性能。中樞站210比較測量的SNR和預定的SNR閾值。SNR閾值可以包括下限閾值(例如8dB)和上限閾值(例如11dB)。根據(jù)這一比較，中樞站210確定是否改變每個遠程單元當前指定的數(shù)據(jù)速率，并且是否因此將遠程單元從一組分到另一組。
例如，如果測量到的從遠程單元232接收的信號的SNR在下限和上限閾值之間，中樞站210確定該遠程單元232正以理想的數(shù)據(jù)速率操作，因此沒有改變指定數(shù)據(jù)速率的必要。如果測量到的SNR高于上限閾值，中樞站210確定遠程單元232的信道能夠支持更高的數(shù)據(jù)速率。因此，中樞站210可以指示遠程單元232將它的數(shù)據(jù)速率從64kbps提高到更高的數(shù)據(jù)速率，如128kbps。相反，如果測量到的SNR低于下限閾值，中樞站210確定遠程單元232的信道利用率是不可接受，應該降低其當前指定的數(shù)據(jù)速率。因此，中樞站210可以指示遠程單元232將它的數(shù)據(jù)速率從64kbps降到更低，例如32kbps。中樞站210可以重復這一過程來優(yōu)化所有遠程單元的信道利用率。在一個實施例中，每個遠程單元的平均發(fā)射功率不受影響并且在整個過程保持固定不變。
另外，中樞站210的配置能夠響應每個遠程單元需求的變化來動態(tài)地向遠程單元分配指定頻譜部分。這里所用的術語“需求”是指遠程單元想要在特定時刻交換或發(fā)射的信息量(例如用比特表示的數(shù)據(jù))。通常，系統(tǒng)200使用每個遠程單元周期性地，或當請求時在其上向中樞站210報告或發(fā)射其當前需求的信道，如預留信道。在一個實施例中，中樞站210的配置能夠在逐組的基礎上確定遠程單元的集中需求(以下稱“集合需求”)。如下面更詳細描述的，根據(jù)每個組32，64和128的至少部分集合需求，中樞站210確定將要分配給每個組32，64和128的部分頻譜。通過這樣做，中樞站210不斷降低擁塞和發(fā)射延遲并且優(yōu)化頻率在幾組遠程單元中的利用率。
在一個實施例中，有必要在確定每個組32，64和128的集合需求之前檢查指定給每個遠程單元的服務質(zhì)量(QoS)。通常QoS可以為每個遠程單元指定標稱保證吞吐級(例如比特中的數(shù)據(jù)量)或數(shù)據(jù)速率(用kbps表示)。通常按照遠程單元和服務提供商，例如中樞站210的擁有者，之間簽署的協(xié)議來指定每個遠程單元的QoS。在此使用的術語“QoS”是指中樞站210可以用來對交付或提供給遠程單元的性能質(zhì)量定級的任何一個或多個標準。
通常，中樞站210可以使用任何通信參數(shù)在遠程單元中分配一個或多個部分的頻譜。通信參數(shù)可以包括一組遠程單元的集合需求，單個遠程單元的特殊需求，服務質(zhì)量，信道性能(例如SNR或BER測量值)，一個組中的遠程單元的數(shù)量，傳播路徑(例如距離，地形等)，任何其它影響無線通信系統(tǒng)200性能的參數(shù)，或這些參數(shù)的任意組合。如下面進一步討論的，中樞站210根據(jù)通信參數(shù)確定遠程單元組(或單個遠程單元)的性能的當前或預期狀態(tài)，以便分配一個或多個部分的頻譜。
圖3是描述確定是否在圖2的無線通信系統(tǒng)中兩個或更多組中重新分配頻譜的處理過程的流程圖。如上面所提到的，在一個實施例中，遠程單元被編成或分為組32，組64和組128。處理過程在方框300開始，系統(tǒng)200初始化一種算法，以檢查每個遠程單元的信道性能。例如，算法可以利用任何基于微處理器的指令實現(xiàn)，例如，在中樞站210的快速接入設備中編程的常規(guī)固件。在方框310中，中樞站210通過收聽從第一遠程單元(例如遠程單元232)接收的信號來監(jiān)測信道。在一個實施例中，每個遠程單元可以在周期性的時間間隔期間通過預定或其它可用的信道向中樞站210發(fā)射信號。中樞站210測量從遠程單元232到達的信號中的信號和噪音分量的能量。如上所述，中樞站計算遠程單元232在預定時間間隔(例如100毫秒)的SNR。
在判斷方框320中，中樞站210根據(jù)測量的SNR確定是否改變遠程單元232當前指定的數(shù)據(jù)速率。如上面提到的，中樞站210已設置了下限閾值(例如8dB)和上限閾值(例如11dB)以便與測量的SNR比較。下限閾值和上限閾值之間的范圍代表為當前指定數(shù)據(jù)速率提供的足夠好的信道性能。因此，如果測量到的SNR落在下限閾值和上限閾值之間，那么處理過程進入中樞站210保持遠程單元232當前指定數(shù)據(jù)速率的方框330。在這種情況下，如下所述，處理過程繼續(xù)到方框370，中樞站210確定是否檢查了該組中的所有遠程單元。
SNR的范圍低于下限閾值表示對于當前指定數(shù)據(jù)速率噪音水平相對較高的不符合要求的信道性能。因此，如果測量到的SNR落入下限閾值以下，那么處理過程進入方框340，中樞站210指示遠程單元232將當前數(shù)據(jù)速率從64kbps降低到例如32kbps。這樣，中樞站將遠程單元232從組64重新編入組32中。相反，SNR的范圍高于上限閾值表示對于當前指定數(shù)據(jù)速率噪音水平相對較低的低效信道使用。因此，在方框320中如果測量到的SNR落在上限閾值以上，那么處理過程進入方框350，中樞站210指示遠程單元232將當前數(shù)據(jù)速率從64kbps提高到例如128kbps。這樣，中樞站將遠程單元232從組64重新編入組128中。
在方框360中，中樞站210通過預定信道采集一個或多個表示遠程單元232需求的信號。中樞站210將需求保存在可訪問存儲器(未示出)中為以后檢索。采集需求信號的定時不是本發(fā)明的要點，因此可以在進行每個遠程單元SNR測量之前，期間或之后執(zhí)行。例如中樞站210可以在初始化圖3的處理過程之前采集和保存所有遠程單元的需求。在方框370中，中樞站210確定是否已得到所有遠程單元的需求。如果需要更多遠程單元的需求，過程可以返回方框310來測量其余遠程單元的SNR并且重復到此描述的過程。換句話說，過程可以返回方框360，通過預定信道采集其余遠程單元的需求。在一個實施例中，這些步驟中的一個或多個是并行執(zhí)行的。
另一方面，如果已經(jīng)采集了所有遠程單元的需求，中樞站210在方框380中確定組32，64和128中的一組或多組是否相對擁塞。這個處理過程將在后面參考圖4更詳細地描述。如果中樞站210確定未檢測到擁塞，那么處理過程返回方框310再次運行整個過程?？梢匀芜x該處理過程在這個階段終止并在以后重新啟動。另一方面，如果中樞站210確定組32，64和128中的一組或多組已經(jīng)擁塞，那么處理過程進行頻譜從最小擁塞(即最佳狀態(tài)或性能)組到其它組的重新分配。因此，在方框390中，中樞站210減小最小擁塞組的分配頻譜的部分，并且增加其它組的分配頻譜部分。這個過程將在后面參考圖5更詳細地描述。處理過程在方框398終止。
圖4是描述圖3的方框380中執(zhí)行的確定一組或多組集合需求的處理過程的流程圖。該處理過程從方框400開始。如上面指出的，中樞站210的配置可以確定每個組32，64和128的相對擁塞。在方框410中，中樞站210通過預定信道監(jiān)測遠程單元的需求。如上面提到的，該需求表示遠程單元想要在特定時刻交換或發(fā)射的數(shù)據(jù)量(用比特表示)。在方框420中，中樞站210通過檢查指定給遠程單元的QoS來鑒定接收需求。中樞站210通常保存或者至少訪問在它的覆蓋范圍內(nèi)操作的每個遠程單元的QoS。通過鑒定該需求，中樞站210檢查遠程單元的QoS以確定QoS是否允許通過資源的分配來滿足整個需求。根據(jù)判斷方框430，如果QoS允許滿足遠程單元的整個請求需求，那么在方框440中，當評估組32，64和128中的一個組的集合需求時中樞站210考慮整個需求。另一方面，如果QoS不允許請求的需求，在方框450中，中樞站210確定遠程單元降低的需求(例如縮減該需求)，并且在評估該組的集合需求時考慮降低的需求。
例如，可以向遠程單元212指定允許其以高達每秒32千比特數(shù)據(jù)進行交換的QoS標準，這樣產(chǎn)生平均每分鐘1.92(大約2)兆比特的數(shù)據(jù)量。如果在120000點，遠程單元212發(fā)射1兆比特，中樞站210檢查遠程單元212的QoS并且確定允許最大到大約2兆比特。因此，在1200點，中樞站210考慮整個1兆比特來評估組32的集合擁塞。然而，如果在120030(即30秒后)，遠程單元212請求發(fā)射2兆比特的需求，那么中樞站210根據(jù)遠程單元212的QoS為了平衡1分鐘間隔，即在120000-120100，而確定只允許大約1兆比特的需求。因此，為達到在120030評估組32的集合擁塞的目的，中樞站210將需求從2兆比特縮減到大約1兆比特。
對于每個組而言，中樞站210根據(jù)組中所有遠程單元的收集需求計算該組的集合需求。因此，在判斷方框460中，中樞站210查看是否對來自組中所有遠程單元的需求進行了輪詢。如果保持對更多遠程單元的需求的輪詢，那么處理過程返回方框410。另一方面，如果中樞站210確定已經(jīng)輪詢了來自該組中所有遠程單元的需求，那么處理過程進入方框470。為確定單個組的集合需求，在方框470中，中樞站210增加并且/或者減少該組中所有遠程單元的需求。集合需求表示對該組的比特隊列(平均)長度的估算。中樞站210可以對組32，64和128重復該處理過程，并且在它的存儲器中保存所有組的集合需求來執(zhí)行擁塞分析。該處理過程在方框480終止。
存在數(shù)種分析每組遠程單元擁塞的方法。在一個實施例中，中樞站210相對最小擁塞的組來確定每組的擁塞。圖5是描述確定在兩組或更多組遠程單元中的擁塞和頻譜重新分配過程的流程圖。處理過程從方框500開始。在方框510中，中樞站210識別具有最小擁塞的組，該組通常具有最短的隊列長度。一旦識別出最小擁塞組，在方框520中，中樞站210將其它組的隊列長度與最小擁塞組的隊列長度比較。通過這種比較，中樞站可以通過將一個組的隊列長度除以該最小擁塞組的隊列長度計算出過量比特的百分比。過量比特的百分比表示一組中的擁塞相對于最小擁塞組的程度。例如，組32，64，和128中每一個的平均隊列長度分別是100，300和250兆比特。在這個例子中，具有100兆比特隊列長度的組32表示該最小擁塞組。組64的過量比特百分比是300％(或300/100)，對于組128是250％(或250/100)。如這個例子所示，過量比特百分比是不可能小于100％的數(shù)字，這是因為任何組的隊列長度總是遠遠大于(或等于)最小擁塞組的隊列長度。
在方框530中，中樞站210根據(jù)組的相對擁塞確定是否有必要從最小擁塞組重新分配部分頻譜到其它組。在一個實施例中，中樞站210以過量比特的百分比作為它確定的根據(jù)。例如，中樞站210的配置只為過量比特百分比等于或大于200％的組重新分配頻譜。因此，根據(jù)上述數(shù)字實例，中樞站210可以從組32消除部分頻譜并且將它指定給組64和128。因此，如果頻譜的重新分配可以保證緩解擁塞，那么處理過程進入方框540。相反，如果頻譜的重新分配不能保證，那么處理過程在方框560終止。
在方框540中，中樞站210確定從最小擁塞組分配到其它組的頻譜量(即帶寬的大小)。帶寬通常指能夠在給定時間段通過如無線發(fā)射機的發(fā)射信道發(fā)射的數(shù)據(jù)量。通常帶寬用周/秒(赫茲或Hz)或比特/秒(bps)表示。最好能使從最小擁塞組重新分配到其它組的帶寬達到最小。通過最小化重新分配帶寬，可以減小隊列振蕩以及它引起的系統(tǒng)不穩(wěn)定性。隊列振蕩通常指擁塞在最小擁塞組和其它組之間來回傳遞，即處于振蕩狀態(tài)。
為最小化隊列振蕩，最好能夠以分段形式從最小擁塞組重新分配帶寬給其它組。在一個實施例中，利用分段形式，中樞站210可以以單位遞增的方式重新分配帶寬給較高的擁塞組。例如，利用上述數(shù)字實例，中樞站210可以從組32重新分配64kbps的帶寬給組64，以及128kbps的帶寬從組32到組128。重新分配帶寬的目的是緩解較高擁塞組具有的擁塞。因此，在方框550，中樞站210從最小擁塞組重新分配部分頻譜給其它組。重新分配過程在方框560終止。
在一個實施例中，中樞站210不斷地，或在預定時間間隔內(nèi)重復圖5中的過程。緩解其它組的擁塞可能增加最小擁塞組的擁塞。然而，中樞站210不斷監(jiān)測組的擁塞以及在幾組遠程單元中重新分配指定頻譜的能力可以減小單個組的擁塞。此外，連續(xù)監(jiān)測以及頻譜的重新分配優(yōu)化了遠程單元中頻率的利用。
圖6是表示圖2的幾組遠程單元示例的表格。如上面提到的，中樞站210根據(jù)指定給每個遠程單元的數(shù)據(jù)速率將每個遠程單元指定給一個營地或組。在表600中，中樞站210向遠程單元212-224和244-246以及屬于組32中的這些遠程單元指定32kbps的數(shù)據(jù)速率。類似地，中樞站210向遠程單元232-242以及屬于組64中的這些遠程單元指定64kbps的數(shù)據(jù)速率。最后，中樞站210向遠程單元252-270以及屬于組128中的這些遠程單元指定128kbps的數(shù)據(jù)速率。如上面所提到的，數(shù)據(jù)速率通常根據(jù)每個遠程單元的信道性能，例如測量到的從每個遠程單元發(fā)射的并且在中樞站210接收的信號的SNR來指定給每個遠程單元。如上面說明的，如果SNR落在最佳范圍，那么維持遠程單元當前的指定數(shù)據(jù)速率。如果SNR落在下限閾值之下或上限閾值之上，那么遠程單元的數(shù)據(jù)速率相應地減小或增加。中樞站210將表600保存在存儲器或其它容易訪問的地方來跟蹤每組遠程單元的更新。
圖7是表示組32，64和128中變化示例的表格。在一個實施例中，表700表示遠程單元244和246不再屬于組32，而是屬于組64。通常，遠程單元244和246分組的變化表明測量到的每個遠程單元244和246的信道SNR落在了上限閾值之上。在這個例子中，中樞站210指示遠程單元244和246分別將它們的數(shù)據(jù)速率從32kbps增加到64kbps。因此，中樞站210將表600更新為表示遠程單元244和246屬于組64的表700。
圖8是表示作為頻率和時間函數(shù)在遠程單元間重新分配頻譜的過程的示意圖。圖800包括表示指定給每個組的部分頻譜(即帶寬)的縱坐標。特別地，圖800顯示將帶寬832指定給組32，將帶寬864指定給組64，以及將帶寬828指定給組128。圖800還包括表示時域T的橫坐標。從T＝0開始，圖800顯示每個遠程單元通信期間的時間間隔用由遠程單元編號標記的方塊(或時隙)來表示。
例如，在時間間隔0-t3內(nèi)，圖800顯示遠程單元212被分配了時隙212和載波頻率F8，并且以32kbps的數(shù)據(jù)速率在組32中操作。在相同的時間間隔0-t3內(nèi)，圖800顯示遠程單元214被分配了時隙214和載波頻率F7，并且以32kbps的數(shù)據(jù)速率在組32中操作。在時間間隔0-t2內(nèi)，圖800顯示遠程單元232被分配了時隙232和載波頻率F9，并且以64kbps的數(shù)據(jù)速率在組64中操作。在時間間隔0-t1內(nèi)，圖800顯示遠程單元252被分配了時隙252和載波頻率F10，并且以128kbps的數(shù)據(jù)速率在組128中操作。
在該實施例中，可以看出組32的遠程單元的時隙持續(xù)時間是組64的遠程單元時隙持續(xù)時間的兩倍，是組128的遠程單元時隙持續(xù)時間的4倍。不同組之間時隙持續(xù)時間的關系通常是指定數(shù)據(jù)速率的函數(shù)。例如，由于64kbps數(shù)據(jù)速率是32kbps數(shù)據(jù)速率的兩倍，因此組64的時隙持續(xù)時間是組32的時隙持續(xù)時間的一半。這種時隙/頻率結構簡化了具有多種操作數(shù)據(jù)速率的TDMA和FDMA系統(tǒng)的實現(xiàn)。最后，還可以看出，在所有組中，每個遠程單元不會同時占用一個以上的時隙。占用一個時隙簡化了單個信道收發(fā)機系統(tǒng)的操作。一旦確定了每組的部分頻譜，中樞站210可以利用在中樞站實現(xiàn)的標準向特定的遠程單元(同組中的)指定一個或更多時隙/頻率。本發(fā)明不只局限于這種系統(tǒng)，可以利用與本發(fā)明特征兼容的任何時隙/頻率結構來實現(xiàn)。
圖800解釋了響應中樞站重新分配指定的頻譜的決定在一些組間相應帶寬發(fā)生變化的示例。如圖8所示，在時間T＝t4，中樞站210在幾組遠程單元中改變了頻譜分配。特別地，圖800顯示了帶寬828和帶寬864中的每一個規(guī)模增加了兩倍，而帶寬832因此而相應降低。因此，代替在T＝t4之前組128只可以用一個時隙，在T＝t4之后，組128的遠程單元可以使用兩個同時的時隙。例如，在時間T＝t4，可以看到遠程單元270和268以指定數(shù)據(jù)速率128kbps(帶寬828)同時通信。類似地，代替在T＝t4之前組64只可以用一個時隙，在T＝t4之后，組64的遠程單元可以使用兩個同時的時隙。例如，在時間T＝t4，可以看到遠程單元240和242以指定數(shù)據(jù)速率64kbps(帶寬864)同時通信。另一方面，代替在T＝t4之前組32可以使用8個同時時隙，在T＝t4之后，只為組32的遠程單元保留了兩個同時可用的時隙。正如上面的詳細描述，該說明表明，響應組64和組128中的每一個的相對擁塞，中樞站210已經(jīng)確定這種擁塞保證了頻譜從最小擁塞組32到組64或128的重新分配，如說明詳細說明的。
另外，圖800說明了一個或多個遠程單元的數(shù)據(jù)速率發(fā)生變化的示例。如圖8所示，可以看到在T＝t5之前，遠程單元244和246中的每一個以32kbps的數(shù)據(jù)速率在組32中(帶寬832)操作，如組32的時隙244和246所示。然而，在T＝t5之后，遠程單元244和246以64kbps的數(shù)據(jù)速率在組64中(帶寬864)操作，如組64的時隙244和246所示。因此，圖800證明在間隔t4-t5之間的某個時間，中樞站210確定將遠程單元244和246的指定數(shù)據(jù)速率從32kbps改變?yōu)?4kbps。如上的詳細描述，中樞站210以遠程單元244和246中每一個的信道測量SNR作為根據(jù)。在該實例中，SNR落在上限閾值之上(例如11dB)，從而保證增加數(shù)據(jù)速率。因此，中樞站210指示遠程單元244和246分別提高其相應的數(shù)據(jù)速率。
在本發(fā)明的另一個實施例中，反向鏈路資源不預先指定給遠程單元的特定營地。圖9是表示對于特定遠程單元，如在這種環(huán)境中操作的遠程單元212(見圖2)的三個服務操作區(qū)域的質(zhì)量的示范圖。如上面所提到的，QoS通常分配給遵循由遠程單元和服務提供商所簽定協(xié)議的每個遠程單元。與指定數(shù)據(jù)速率無關，QoS指定分配的平均數(shù)據(jù)速率。當指定的數(shù)據(jù)速率規(guī)定遠程單元資源能夠通過向該遠程單元分配資源時的信道發(fā)射信息的速率時，分配的平均數(shù)據(jù)速率反映了遠程單元已經(jīng)例如從服務提供商那里購買的擴展周期的平均數(shù)據(jù)速率。例如，如果遠程單元具有256kbps的指定數(shù)據(jù)速率和32kbps的分配平均數(shù)據(jù)速率，雖然遠程單元以256kbps發(fā)射脈沖串，但是脈沖串在空閑期間被及時分散，使遠程單元的平均數(shù)據(jù)傳輸率降低到大約32kbps。換句話說，該遠程單元發(fā)射的平均工作循環(huán)最大只有八分之一。
圖9顯示的縱坐標402表示遠程單元212的當前平均數(shù)據(jù)速率的范圍。遵照其協(xié)議，遠程單元212已經(jīng)簽定了分配的平均數(shù)據(jù)速率404(例如32kbps)。該值以下的平均數(shù)據(jù)速率用IN區(qū)域406表示。在一個實施例中，最好允許遠程單元212超出其分配的平均數(shù)據(jù)速率404，并且允許它在OUT區(qū)域414進行操作。OUT區(qū)域414表示遠程單元212可以在其分配的平均數(shù)據(jù)速率以上操作的平均數(shù)據(jù)速率的范圍。因此，OUT區(qū)域414表示范圍從分配的平均數(shù)據(jù)速率404到最大平均數(shù)據(jù)速率408(例如48kbps)的平均數(shù)據(jù)速率。如圖9中進一步顯示的，HARD DROP區(qū)域412表示在最大平均數(shù)據(jù)速率408之上的平均數(shù)據(jù)速率。
在一個實施例中，分配的平均數(shù)據(jù)速率404根據(jù)遠程單元操作者和中樞站操作者或擁有者之間簽定的協(xié)議與特定的遠程單元關聯(lián)。例如，服務提供商可能希望通過購買相對低的分配平均數(shù)據(jù)速率404來降低與提供因特網(wǎng)服務相關的操作成本。當用戶數(shù)和系統(tǒng)需求增長時，服務商可以購買意味著更高開銷的高分配平均數(shù)據(jù)速率404。
中樞站保存與遠程單元相關聯(lián)的服務水平質(zhì)量404。在一個實施例中，中樞站包含一個存儲遠程單元標識符和相關的分配平均數(shù)據(jù)速率404的表格。在一個實施例中，當簽定的信息增加或修改時，由中樞站操作員對表格進行更新。
每個中樞站存儲用于定義從遠程單元的發(fā)射可能超出分配的平均數(shù)據(jù)速率404時的數(shù)據(jù)速率的范圍參數(shù)。范圍參數(shù)通過提供最大平均數(shù)據(jù)速率408的值來定義OUT區(qū)域的大小。可以根據(jù)典型的系統(tǒng)使用，中樞站的容量，以及其它因素來選擇范圍參數(shù)。盡管系統(tǒng)資源可用，但最大平均數(shù)據(jù)速率的使用人為地限制了遠程單元的平均數(shù)據(jù)速率，這就導致要購買更高分配的平均數(shù)據(jù)速率。在一個實施例中，為遵循其它目的，相同的技術可以用于限制最大平均數(shù)據(jù)速率。
在該實施例中，本發(fā)明提供了在可用通信資源內(nèi)系統(tǒng)200的調(diào)度遠程單元通信的方法和系統(tǒng)。如上面所提到的，中樞站210可以通過預定信道不斷地接收每個遠程單元的需求。在該實施例中，中樞站210將每個到達的需求安排在基于先進先出(FIFO)的隊列中。
在一個實施例中，中樞站210根據(jù)某些前一時期內(nèi)遠程單元的至少一部分當前平均數(shù)據(jù)速率對每個遠程單元編組或分級。如上面所提到的，中樞站210可以根據(jù)預定時間間隔內(nèi)(例如10秒，30秒，60秒，或其它期望的間隔)的移動平均值來計算當前平均數(shù)據(jù)速率。移動平均值是通過將預定的過去時間間隔發(fā)射的數(shù)據(jù)量除以該預定時間間隔確定的。
例如，假設遠程單元具有48kbps的分配平均數(shù)據(jù)速率，60kbps的最大平均數(shù)據(jù)速率并且中樞站使用60秒的預定時間間隔來確定遠程單元的平均數(shù)據(jù)速率。另外，假設經(jīng)過一段長時間的空閑之后，在120001，遠程單元212完成了1兆比特數(shù)據(jù)的傳輸。因此，到120002，遠程單元的當前平均數(shù)據(jù)速率大約是17kbps(即1兆比特/60秒)，遠程單元212置于IN區(qū)域406中。在120030，遠程單元212完成了2兆比特數(shù)據(jù)的傳輸。鑒于1兆比特和2兆比特的傳輸，遠程單元212的當前平均數(shù)據(jù)速率在120031為50kbps(3兆比特/60秒)，遠程單元212的操作點置于OUT區(qū)域414中。最后，如果在120045，遠程單元212完成了3兆比特數(shù)據(jù)的傳輸，那么遠程單元212在120046的當前平均數(shù)據(jù)速率大約是100kbps(即6兆比特/60秒)，遠程單元212的操作點置于HARD DROP區(qū)域412。如果時間繼續(xù)下去，而遠程單元不再傳輸任何數(shù)據(jù)，那么遠程單元的當前平均數(shù)據(jù)速率最終通過OUT區(qū)414落在IN區(qū)域406。
圖10是描述動態(tài)調(diào)度遠程單元通信過程的第二個實施例的流程圖。該過程從方框804開始，如上面所提到的，在一個實施例中，中樞站210從每個想要通過系統(tǒng)200(見圖2)通信的遠程單元接收需求請求并且將相應的項目置于FIFO隊列。在方框808中，中樞站210確定對應FIFO隊列中第一項的第一個遠程單元的當前平均數(shù)據(jù)，例如如剛剛描述的。
在方框812中，中樞站210確定是否將遠程單元212的當前平均數(shù)據(jù)速率定級在HARD DROP區(qū)域412中操作(見圖9)。根據(jù)遠程單元在預定間隔內(nèi)(例如過60秒)發(fā)射的數(shù)據(jù)量，如果遠程單元212在HARDDROP區(qū)域412內(nèi)操作，那么過程進入方框816，中樞站210將當前需求項置于FIFO隊列末尾。通過延遲在稍后時間滿足需求，中樞站210拒絕在此時給予遠程單元212帶寬/時隙，因此減小遠程單元當前平均數(shù)據(jù)速率及時向前移動。在另一個實施例中，將需求項從隊列中清除并且不再置于隊列中。
另一方面，如果遠程單元212在預定間隔期間不在HARD DROP區(qū)域412內(nèi)操作，那么該過程進入方框820，中樞站210確定遠程單元212是否在OUT區(qū)域414內(nèi)操作。
根據(jù)其在預定間隔中的當前平均數(shù)據(jù)速率，如果遠程單元212在OUT區(qū)414內(nèi)操作，那么該過程繼續(xù)到方框824，中樞站210執(zhí)行OUT方案的算法對，例如具有進/出比特(RIO)的隨機早期引出(Random Early Drop(RED))。在一個實施例中，RED和RIO算法通過中樞站中的網(wǎng)關執(zhí)行。通常，RED算法計算平均隊列長度，并且當平均隊列長度超過特定引出(drop)閾值時，網(wǎng)關開始以特定概率隨機引出需求請求，準確的概率是中樞站的隊列長度的函數(shù)。
根據(jù)在預定間隔中的當前平均數(shù)據(jù)速率，如果遠程單元212在IN區(qū)域406中操作，那么該過程繼續(xù)到方框828，執(zhí)行第二Random EarlyDrop(RED)算法。通常，引出閾值反映了在隊列長度的整個范圍內(nèi)，IN分組的隊列長度比OUT分組的長，并且落下OUT分組的概率大于或等于落下IN分組的概率。關于更詳細的RED和RIO算法及網(wǎng)關，可以參Allocation of Best Effort Packet Delivery Service)”，可以通過http∥diffserv.lcs.mit.edu/Papers/esp-alloc-ddc-wf.pdf找到。
如果RED算法沒有在方框824或方框828中通過需求請求(即落下)，那么該過程返回方框816，中樞站210將需求項置于FIFO隊列末尾或從FIFO隊列撤出請求。相反，如果遠程單元212的需求請求通過RED算法到達方框824或828，那么過程繼續(xù)到方框830。
在方框830中，中樞站210調(diào)度遠程單元的通信。特別地，為調(diào)度遠程單元的通信，中樞站210確定與遠程單元212指定數(shù)據(jù)速率等量的帶寬。根據(jù)指定數(shù)據(jù)速率，中樞站210確定在允許遠程單元212交換期望的數(shù)據(jù)量的時間周期內(nèi)帶寬可用(即未調(diào)度給其它遠程單元發(fā)射)的下一個時間T。在該實施例中，指定的數(shù)據(jù)速率最好能保持在適合遠程單元傳輸數(shù)據(jù)的最高速率或速率組。
在方框834中，中樞站210確定下一個需求項是否在FIFO隊列中等待調(diào)度。在一個實施例中，連續(xù)運行圖10的過程來處理需求項的隊列。如果在FIFO隊列出現(xiàn)另一個需求項，那么如上所述，過程返回方框808，中樞站210處理該需求項。相反，如果在FIFO隊列中未出現(xiàn)另一個需求項，那么過程在方框840終止或僅僅等待下一個需求項的到來。
圖11是表示作為頻率和時間函數(shù)的一個或多個遠程單元調(diào)度過程的示范結果的示意圖。與圖800(圖8)類似，圖850包括代表時間的橫坐標和代表頻譜的縱坐標。帶寬842代表可用于系統(tǒng)200通信的整個帶寬。圖850中的幾個帶編號的方框代表當調(diào)度相應的指定遠程單元傳送數(shù)據(jù)時的帶寬和時隙。作為例子，遠程單元252顯示在時間T9和T10之間以所需的中頻F和鄰近帶寬來調(diào)度發(fā)射。為了說明的目的，遠程單元212所需的帶寬用帶寬844表示。
如上面所討論的，為調(diào)度遠程單元212的請求，中樞站210檢查所需帶寬844可用的時間。在時間T10，可能存在其頻率和帶寬未被調(diào)度的時隙846。然而，時隙846不能滿足遠程單元212所需的帶寬。因為帶寬不夠，所以中樞站210不能將遠程單元212調(diào)度到時隙846中。因此，中樞站210檢查下一個可用時隙來確定所需帶寬844是否可供遠程單元212使用。在時間T11，中樞站210發(fā)現(xiàn)具有足夠帶寬的時隙212與遠程單元212的數(shù)據(jù)速率相當。因此，中樞站在時間T11調(diào)度給遠程單元212一個時隙的時長或如果必要也許有多個時隙。隨著中樞站210繼續(xù)調(diào)度發(fā)射，它可以調(diào)度其它遠程單元在時隙848通信。
鑒于說明的內(nèi)容，本發(fā)明克服了長期以來對在多個通信站中優(yōu)化頻譜使用的方法和系統(tǒng)的需求。該系統(tǒng)和方法根據(jù)需求和頻譜使用的變化對指定頻譜進行動態(tài)重新分配。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)包括多種替代實施例。例如，在一個實施例中，指定的數(shù)據(jù)速率不被量化到幾個離散的數(shù)據(jù)速率中，而是當每個遠程單元以其可能的最大數(shù)據(jù)速率發(fā)射，而不考慮任何規(guī)定數(shù)據(jù)速率或僅僅使用具有很小速率粒度的組。本發(fā)明可以應用到上述圖1以外的多種操作環(huán)境中，例如地面網(wǎng)環(huán)境。
在不脫離本發(fā)明精神或?qū)嵸|(zhì)特征的情況下可以用任何其它具體形式實施本發(fā)明。應將所描述的實施例僅看作是說明性的而不是限制性的，因此，本發(fā)明的范圍由所附的權利要求表示，而不是由上述說明表示。落入權利要求等同物的含義和范圍內(nèi)的所有改變都包括在其范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種在多個射頻(RF)發(fā)射機和(多個)RF接收機中的至少一個中指定至少一部分RF頻譜的方法，該方法包括監(jiān)測與該多個RF發(fā)射機和接收機內(nèi)的組的性能相關的通信參數(shù)，該組包括該多個RF發(fā)射機和接收機中的至少一個；響應監(jiān)測到的通信參數(shù)確定該組的性能狀態(tài)；以及將至少一部分RF頻譜從具有最佳性能狀態(tài)的組分配到多個RF發(fā)射機和接收機中的至少一個。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于還包括向多個RF發(fā)射機和接收機中的至少一個指定數(shù)據(jù)速率。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于還包括從具有最佳性能狀態(tài)的組確定要指定的RF頻譜部分的大小。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于還包括至少部分根據(jù)該組的RF發(fā)射機和接收機中的至少一個的需求來確定該組的需求。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于確定該組的需求包括至少部分根據(jù)該組的每個RF發(fā)射機和接收機的服務質(zhì)量調(diào)整該需求。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于監(jiān)測通信參數(shù)包括監(jiān)測該組的集合需求。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于監(jiān)測通信參數(shù)包括監(jiān)測RF發(fā)射機和接收機中的至少一個的RF信道的性能。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于監(jiān)測RF信道的性能包括測量該信道的信噪比(SNR)和比特誤差率(BER)中的至少一個。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于確定該組的性能狀態(tài)包括確定該組的數(shù)據(jù)隊列的長度。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于從具有最佳性能狀態(tài)的組分配至少一部分RF頻譜包括從具有最短數(shù)據(jù)隊列長度的組分配一部分RF頻譜。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于從具有最佳性能狀態(tài)的組分配至少一部分RF頻譜包括從數(shù)據(jù)流量具有最小擁塞的組分配一部分RF頻譜。
12.一種在多個RF發(fā)射機間分配至少一部分射頻(RF)頻譜的方法，該方法包括監(jiān)測多個RF發(fā)射機中一組發(fā)射機的需求，該組包括至少一個RF發(fā)射機；響應監(jiān)測到的需求確定該組發(fā)射機的相對數(shù)據(jù)擁塞；和將至少一部分RF頻譜從具有最小擁塞量的組分配到至少一個其它的RF發(fā)射機。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于還包括至少部分根據(jù)該組中每個發(fā)射機的服務質(zhì)量來調(diào)整該組的每個發(fā)射機需求。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于調(diào)整該組中每個發(fā)射機的需求包括準許該組中每個發(fā)射機的至少一部分需求。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于還包括至少部分根據(jù)該組中每個發(fā)射機的調(diào)整需求來確定該組的集合需求。
16.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于監(jiān)測該組發(fā)射機的需求包括接收表示該組中每個發(fā)射機請求交換的數(shù)據(jù)量的信息。
17.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于確定該組發(fā)射機的相對數(shù)據(jù)擁塞包括識別具有最短數(shù)據(jù)隊列長度的組。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其特征在于分配至少一部分RF頻譜包括從具有最短數(shù)據(jù)隊列長度的一組發(fā)射機向至少一個其它發(fā)射機分配一部分RF頻譜。
19.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于還包括將該組發(fā)射機的數(shù)據(jù)隊列的長度與另一組發(fā)射機的數(shù)據(jù)隊列的長度比較。
20.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于還包括監(jiān)測多個RF發(fā)射機中至少另一組的發(fā)射機的需求，該組包括至少一個]RF發(fā)射機。
21.一種從多個RF發(fā)射機接收射頻(RF)信號的通信接收機，該通信接收機訪問用指令編程的處理器，該通信接收機在運行時執(zhí)行方法，包括監(jiān)測多個RF發(fā)射機中一組發(fā)射機的需求，該組包括至少一個RF發(fā)射機；響應監(jiān)測到的需求確定該組發(fā)射機的相對數(shù)據(jù)擁塞；和將從具有最小擁塞量的組向至少一個其它RF發(fā)射機分配至少一部分RF頻譜。
22.根據(jù)權利要求所述21的接收機，其特征在于該方法還包括至少部分根據(jù)該組中每個發(fā)射機的服務質(zhì)量來調(diào)整該組中每個發(fā)射機的需求。
23.根據(jù)權利要求22所述的接收機，其特征在于調(diào)整該組中每個發(fā)射機的需求包括準許該組中每個發(fā)射機的至少一部分需求。
24.根據(jù)權利要求23所述的接收機，其特征在于該方法還包括至少部分根據(jù)該組中每個發(fā)射機的調(diào)整需求來確定該組的集合需求。
25.根據(jù)權利要求21所述的接收機，其特征在于監(jiān)測該組發(fā)射機的需求包括接收表示該組中每個發(fā)射機請求交換的數(shù)據(jù)量的信息。
26.根據(jù)權利要求21所述的接收機，其特征在于確定該組發(fā)射機的相對數(shù)據(jù)擁塞包括識別具有最短數(shù)據(jù)隊列長度的組。
27.根據(jù)權利要求26所述的接收機，其特征在于分配至少一部分RF頻譜包括從具有最短數(shù)據(jù)隊列長度的一組發(fā)射機向至少一個其它發(fā)射機分配一部分RF頻譜。
28.根據(jù)權利要求21所述的接收機，其特征在于該方法還包括將該組發(fā)射機的數(shù)據(jù)隊列長度與另一組發(fā)射機的數(shù)據(jù)隊列長度比較。
29.根據(jù)權利要求21所述的接收機，其特征在于該方法還包括監(jiān)測多個RF發(fā)射機中至少另一組的發(fā)射機的需求，該組包括至少一個RF發(fā)射機。
30.一種在多個RF發(fā)射機中分配至少一部分射頻(RF)頻譜的系統(tǒng)，包括多個RF發(fā)射機，配置每一個發(fā)射機發(fā)射表示數(shù)據(jù)通信的相應請求的數(shù)據(jù)；和與多個RF發(fā)射機通信的接收機，配置接收機監(jiān)測多個RF發(fā)射機中一組的需求，該組包括至少一個RF發(fā)射機，其中還配置接收機從具有最少需求的該組RF發(fā)射機向至少一個其它的RF發(fā)射機重新分配一部分RF頻譜。
31.根據(jù)權利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于配置每個RF發(fā)射機經(jīng)專用RF信道向接收機周期性地發(fā)射表示相應需求的數(shù)據(jù)。
32.根據(jù)權利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于配置接收機獲得相應需求并確定該組的集合需求。
33.根據(jù)權利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于配置接收機至少部分根據(jù)至少一個RF發(fā)射機的服務質(zhì)量調(diào)整相應的需求。
34.根據(jù)權利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于配置接收機至少部分根據(jù)調(diào)整后的相應需求來確定該組的集合需求。
35.根據(jù)權利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于配置接收機準許該多個RF發(fā)射機中每一個的至少一部分需求。
36.根據(jù)權利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于配置接收機訪問從具有最少需求的一組RF發(fā)射機向至少一個其它RF發(fā)射機重新分配部分RF頻譜的處理器。
37.根據(jù)權利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于配置接收機監(jiān)測多個RF發(fā)射機中至少一個的RF信道性能。
38.根據(jù)權利要求37所述的系統(tǒng)，其特征在于配置接收機測量RF信道的信噪比和比特誤差率中的至少一個。
39.根據(jù)權利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于配置接收機至少部分根據(jù)信道性能向多個RF發(fā)射機中的至少一個指定數(shù)據(jù)速率。
40.根據(jù)權利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于配置接收機在測量到的信噪比高于預定閾值的情況下向多個RF發(fā)射機中的至少一個指定增大的數(shù)據(jù)速率。
41.根據(jù)權利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于配置接收機在測量到的信噪比低于預定閾值的情況下向多個RF發(fā)射機中的至少一個指定減小的數(shù)據(jù)速率。
42.根據(jù)權利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于配置接收機在測量到的信噪比在預定范圍內(nèi)的情況下將多個RF發(fā)射機中的至少一個維持在當前指定的數(shù)據(jù)速率。
43.根據(jù)權利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于配置接收機向具有大于最小需求的的需求的至少一個其它組重新分配部分RF頻譜。
44.根據(jù)權利要求43所述的系統(tǒng)，其特征在于配置接收機以逐段方式按預定帶寬量重新分配部分RF頻譜。
45.一種為在多個通信設備間通信而指定一部分射頻頻譜和時隙的方法，其中配置每個通信設備傳送表示需求隊列中保存的相應需求的信息，其中每個通信設備包含射頻(RF)發(fā)射機和接收機中的至少一個，該方法包括計算多個通信設備中一個設備的平均數(shù)據(jù)速率；至少部分根據(jù)平均數(shù)據(jù)速率和需求隊列的大小來確定是否實現(xiàn)一個設備的需求；和當已經(jīng)確定實現(xiàn)了一個設備的需求時，向一個設備指定至少部分與該設備的數(shù)據(jù)速率等量的部分頻譜和時隙。
46.根據(jù)權利要求45所述的方法，其特征在于還包括在一個設備的平均數(shù)據(jù)速率高于預定閾值的情況下延遲一個設備需求的實現(xiàn)。
47.根據(jù)權利要求46所述的方法，其特征在于延遲需求的實現(xiàn)還包括將該需求調(diào)度為需求隊列的最后。
48.根據(jù)權利要求46所述的方法，其特征在于確定一個設備的需求是否實現(xiàn)還包括確定平均數(shù)據(jù)速率是否高于比預定閾值低的預定數(shù)據(jù)速率。
49.根據(jù)權利要求48所述的方法，其特征在于還包括如果平均數(shù)據(jù)速率在預定數(shù)據(jù)速率和預定閾值之間，則執(zhí)行外隨機早期引出算法。
50.根據(jù)權利要求48所述的方法，其特征在于還包括如果平均數(shù)據(jù)速率低于預定數(shù)據(jù)速率，則執(zhí)行內(nèi)隨機早期引出算法。
51.根據(jù)權利要求45所述的方法，其特征在于計算平均數(shù)據(jù)速率包括確定一個設備在預定的過去時間間隔的數(shù)據(jù)速率。
52.根據(jù)權利要求45所述的方法，其特征在于指定給一個設備包括將一個設備調(diào)度到適應以一個設備的數(shù)據(jù)速率通信的下一個可用時隙和部分頻譜通信。
53.一種用在多個RF發(fā)射機和RF接收機中的至少一個中執(zhí)行指定至少一部分射頻(RF)頻譜的方法的處理器執(zhí)行時的指令編程的的通信系統(tǒng)，該方法包括監(jiān)測與多個RF發(fā)射機和接收機內(nèi)的組的性能有關的通信參數(shù)，該組包括多個RF發(fā)射機和接收機中的至少一個；相應監(jiān)測到的通信參數(shù)來確定該組的性能狀態(tài)；以及從具有最佳性能狀態(tài)的組向多個RF發(fā)射機和接收機中的至少一個分配至少一部分RF頻譜。
54.根據(jù)權利要求53所述的系統(tǒng)，其特征在于所述方法還包括至少部分根據(jù)該組的RF發(fā)射機組和接收機中至少一個的需求來確定該組的需求。
55.根據(jù)權利要求54所述的系統(tǒng)，其特征在于確定該組的需求包括至少部分根據(jù)該組的RF發(fā)射機和接收機中的每一個的服務質(zhì)量來調(diào)整需求。
56.根據(jù)權利要求53所述的系統(tǒng)，其特征在于確定該組的性能狀態(tài)包括確定該組的數(shù)據(jù)隊列長度。
57.一種用為在多個通信設備間通信而執(zhí)行指定一部分射頻(RF)頻譜和時隙的方法的處理器執(zhí)行時的指令編程的的通信系統(tǒng)，其中配置每個通信設備傳送表示需求隊列中保存的相應需求的信息，其中每個通信設備包括射頻(RF)發(fā)射機和接收機中的至少一個，該方法包括計算多個通信設備中的一個設備的平均數(shù)據(jù)速率；至少部分根據(jù)平均數(shù)據(jù)速率和需求隊列的大小來確定是否實現(xiàn)了一個設備的需求；和當確定實現(xiàn)一個設備的需求時，向一個設備指定與該一個設備的數(shù)據(jù)速率至少部分等量的部分頻譜和時隙。
58.根據(jù)權利要求57所述的系統(tǒng)，其特征在于該方法還包括在一個設備的平均數(shù)據(jù)速率超過預定閾值的情況下延遲實現(xiàn)一個設備的需求。
59.根據(jù)權利要求57所述的系統(tǒng)，其特征在于指定給一個設備包括將一個設備調(diào)度到適應以一個設備的數(shù)據(jù)速率通信的下一個可用時隙和部分頻譜通信。
60.一種在多個RF發(fā)射機和RF接收機中的至少一個中指定至少一部分的射頻(RF)頻譜的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括監(jiān)測與該多個RF發(fā)射機和接收機內(nèi)的組的性能有關的通信參數(shù)的裝置，該組包括多個RF發(fā)射機和接收機中的至少一個；相應監(jiān)測到的通信參數(shù)來確定該組的性能狀態(tài)的裝置；和從具有最佳性能狀態(tài)的組向多個RF發(fā)射機和接收機中的至少一個分配至少一部分RF頻譜的裝置。
61.根據(jù)權利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括用于至少部分根據(jù)該組的RF發(fā)射機和接收機中的至少一個的需求來確定該組的需求的裝置。
62.根據(jù)權利要求61所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括至少部分根據(jù)該組的RF發(fā)射機和接收機中的每一個的服務質(zhì)量來調(diào)整需求的裝置。
63.一種在多個RF發(fā)射機間分配至少一部分射頻(RF)頻譜的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括監(jiān)測與多個RF發(fā)射機中一組發(fā)射機的需求的裝置，該組包括至少一個RF發(fā)射機；相應監(jiān)測到的需求來確定該組發(fā)射機的相對數(shù)據(jù)擁塞的裝置；和從具有最小擁塞的組向至少一個其它的RF發(fā)射機分配至少一部分RF頻譜的裝置。
64.一種用于分配至少一部分射頻(RF)頻譜的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于發(fā)射表示傳送數(shù)據(jù)的相應需求的信息的多個裝置；用于監(jiān)測多個發(fā)射裝置中一組的需求的裝置，該組包括至少一個發(fā)射裝置；用于從具有最小需求的發(fā)射裝置的該發(fā)射裝置向至少一個其它發(fā)射裝置分配一部分RF頻譜的裝置。
65.一種在多個發(fā)射機間指定一部分射頻(RF)頻譜的方法，該方法包括監(jiān)測至少第一組和第二組發(fā)射機的需求，第一組以與第二組發(fā)射機的數(shù)據(jù)速率不同的平均數(shù)據(jù)速率操作；至少部分根據(jù)與第一組和第二組發(fā)射機中的每個發(fā)射機等量的服務質(zhì)量來調(diào)整至少第一組和第二組發(fā)射機中每一個的需求；至少部分根據(jù)調(diào)整后的需求來確定具有最小擁塞的發(fā)射機組；減小指定給最小擁塞組的發(fā)射機的RF帶寬的大?。缓驮黾又付ńo其它組發(fā)射機的RF帶寬的大小。
66.根據(jù)權利要求65所述的方法，其特征在于確定具有最小擁塞的一組發(fā)射機還包括識別具有最短數(shù)據(jù)隊列的一組發(fā)射機。
67.一種在多個其需求置于需求隊列中的發(fā)射機間指定一部分射頻(RF)頻譜和時隙的方法，該方法包括發(fā)射向接收機傳送預定數(shù)據(jù)量的需求；確定多個發(fā)射機中至少一個發(fā)射機的平均數(shù)據(jù)速率；將至少一個發(fā)射機的平均數(shù)據(jù)速率與至少一個預定閾值比較；和如果平均數(shù)據(jù)速率低于預定閾值，則向至少一個發(fā)射機指定下一個可用RF帶寬和時隙。
68.根據(jù)權利要求67所述的方法，其特征在于還包括如果平均數(shù)據(jù)速率高于預定閾值，那么延遲RF帶寬和時隙的指定。
全文摘要
在多個射頻(RF)發(fā)射機和/或接收機間分配一個或多個部分的頻譜的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括響應多個RF發(fā)射機和/或接收機的需求而動態(tài)分配頻譜的中樞站。根據(jù)需求,中樞站分析一組或多組RF發(fā)射機和/或接收機的性能狀態(tài),并且優(yōu)化指定頻譜的利用率。
文檔編號H04N7/24GK1385048SQ00814976
公開日2002年12月11日 申請日期2000年8月24日 優(yōu)先權日1999年8月27日
發(fā)明者史蒂文·H·布雷德肖, 布魯斯·L·卡尼爾, 朱民 申請人:塔奇勇公司