專利名稱：用于無線局域網(wǎng)的自適應媒體存取控制方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信，特別是局域網(wǎng)(LAN)的數(shù)據(jù)通信。具體地說，本發(fā)明針對局域網(wǎng)中無線訪問用的媒體存取控制(MAC)規(guī)約。
隨著數(shù)字通信和個人通信系統(tǒng)的發(fā)展，個人無線通信的需求在急速擴大。在過去幾年中，蜂窩無線電技術(shù)的進步和蜂窩電話系統(tǒng)的增長率表明對于通過無線訪問的、與位置無關(guān)的通信有極大的市場需求。許多現(xiàn)行的無線網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要設(shè)計用于話音通信和大范圍覆蓋并且是最佳化的。隨著個人計算機、便攜計算機和局域網(wǎng)的激增，可以預見，諸如文件服務器存取、客戶-服務器執(zhí)行和電子郵件之類的數(shù)據(jù)服務和應用將要求在局域網(wǎng)環(huán)境內(nèi)無線訪問，以支持分布式計算。由于數(shù)據(jù)通信業(yè)務的特性和分布與話音通信業(yè)務的特性和分布大不相同，因此，無線訪問協(xié)議必須有效地適應數(shù)據(jù)通信業(yè)務的極其動態(tài)和突發(fā)的本性。
Scoles等人在美國專利U.S.4，907，224中公開了一種在數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)中傳送數(shù)據(jù)的方法，提供一個碰撞-消除多路存取規(guī)約，其中，想要通過網(wǎng)絡(luò)通道進行傳送的節(jié)點在多個爭用時隙期間傳送預訂(reservation)請求，而爭用時隙的個數(shù)是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負載動態(tài)地受控制的。指定用來隨后獲得控制通道的一個節(jié)點，接收傳送預訂請求的節(jié)點的標識符，并在傳送出應用數(shù)據(jù)之前傳送由那些曾經(jīng)成功地接收到預訂請求的節(jié)點的標識符組成的網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。所傳送的標識符由每個節(jié)點按相同的隊列接收和存儲，借此，使通道的隨后的控制根據(jù)出現(xiàn)在每個節(jié)點上的節(jié)點標識符的次序而運轉(zhuǎn)(rotate)。所傳送網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)包括在前一爭用時隙期間接收的預訂請求、隊列校正信息和節(jié)點標識符，控制節(jié)點期待從那些節(jié)點上接收數(shù)據(jù)。
已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的Bantz等人的美國專利U.S.5，123，029公開了一種應用跳頻擴散頻譜通信技術(shù)的混合控制存取和隨機存取方案，實施在移動站和計算機系統(tǒng)之間的室內(nèi)數(shù)字數(shù)據(jù)無線電通信系統(tǒng)中。跳頻擴散頻譜通信系統(tǒng)中的一個接力段(hop)細分為兩個時間間隔，以使不同的媒體存取規(guī)約可在每個時間間隔內(nèi)應用。該規(guī)約在一個時間間隔內(nèi)采用集中式控制方案，而在另一個時間間隔采用分散式控制方案，并且這兩個時間間隔根據(jù)系統(tǒng)負載而變動。美國專利U.S.5，123，029在這里作為參考。
L.G.Roberts的“Dynamic Allocation of Satellite capacity through packet reservation”，(Nat，Compnt.Conf.AFIPS Con-f.Proc.Vol.42，pp.711-716，1973年，6月)描述了以一個預訂(reservation)方案為基礎(chǔ)的、供用戶數(shù)據(jù)通信業(yè)務用的AMC規(guī)約的建議，以及一種用以作出預訂的爭用方案。
根據(jù)本發(fā)明，一個在局域網(wǎng)環(huán)境下用于無線訪問的自適應和高效的媒體存取控制(MAC)規(guī)約既能支持突發(fā)數(shù)據(jù)通信業(yè)務，也能支持諸如話音和圖像的同步業(yè)務。它利用了一種數(shù)據(jù)包交換結(jié)構(gòu)，其中，在一個給定的網(wǎng)孔(多個小網(wǎng)孔覆蓋幾百米的范圍)內(nèi)的幾個移動遠地站可應用來連接到一固定局域網(wǎng)的無線電通道與一個基站通信。遠地站既能在具有有限范圍的室內(nèi)也能在室外工作，并可無線訪問干線網(wǎng)絡(luò)上的各基站?？紤]到由幾座辦公樓組成的工業(yè)場的環(huán)境就是一個例子。這些辦公樓劃分為多個網(wǎng)孔，這些網(wǎng)孔通過諸如有線局域網(wǎng)之類的一些干線網(wǎng)絡(luò)連接起來。本發(fā)明致力于網(wǎng)孔內(nèi)的多路存取。這里的基本問題是如何在合理且靈活的需求推動下對一個網(wǎng)孔內(nèi)由所有移動站共享的無線通道帶寬進行協(xié)調(diào)，并實現(xiàn)高的信息通過量。
本文公開一種供無線的無線電訪問用的媒體存取控制(MAC)規(guī)約，以使多個遠地站訪問局域網(wǎng)上的一個基站。該MAC規(guī)約根據(jù)用戶數(shù)據(jù)通信業(yè)務的一個預訂方案和用于控制和信令通信業(yè)務的隨機訪問技術(shù)。這里有一個時分固定幀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)的時間被分成時隙，多個時隙被分組為多個固定幀，這些固定幀由多個數(shù)據(jù)和控制子幀(或時段)組成。該固定幀結(jié)構(gòu)由三個時段(A、B、C)與它們各自的頭標一起組成。第一時段即A時段是出站(outbound)通道，它專用于從基站到遠地站的數(shù)據(jù)傳送。隨后的時段即B時段是入站通道，它用于從遠地站到基站的不爭用數(shù)據(jù)傳送。A和B時段內(nèi)的數(shù)據(jù)時隙的分配由基站來執(zhí)行。該幀的最后一個時段指定為C時段，是控制通道用于在隨機訪問爭用模式下利用分時隙的Aloha規(guī)約從遠地站到基站傳送預訂請求和數(shù)據(jù)。采用一種可移動邊界技術(shù)能改變?nèi)齻€時段的持續(xù)時間?；纠脧倪h地站來的反饋信息，估算有效發(fā)送的遠地站的個數(shù)。這個估算作為控制標記傳送到遠地站，以在C時段內(nèi)控制它們的發(fā)送嘗試，從而得到高的傳送效率。
MAC規(guī)約是根據(jù)用于用戶數(shù)據(jù)通信業(yè)務的預定方案和用于控制和信令通信業(yè)務的隨機存取技術(shù)來描述的。所提出的方案基于一種時分幀結(jié)構(gòu)。將時間分成時隙，將多個時隙分組成為多個固定幀，這些固定幀是由數(shù)據(jù)和控制子幀組成的。將數(shù)據(jù)通道也劃分兩段，一段用于入站傳送(遠地站向基站傳送)，另一段用于出站傳送(基站向遠地站傳送)。下文將要敘述預定方案用于數(shù)據(jù)傳送的機理。
用戶通信業(yè)務的性質(zhì)可能是頗為突發(fā)性的、不可預測的和高度相關(guān)的，因而所需的預訂帶寬適合于高級的服務和性能。因無線電通道比一般的有線通道的誤碼率高些，故在無線鏈路上應傳送小數(shù)據(jù)包。為此，必須將用戶數(shù)據(jù)消息碎化分為小數(shù)據(jù)包用于無線鏈路。這意味著，一個單一用戶消息或請求會導致產(chǎn)生一群無線數(shù)據(jù)包，它們須以最小延時被傳送。
諸如話音和圖像之類的流狀的通信業(yè)務需要確保帶寬用于同步傳送。
本發(fā)明包括以下特點1.一個供預訂請求用的隨機存取控制通道和一個由需求推動的、以預訂為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)通道，其中一個通道用于入站，另一個用于出站。
2.一個統(tǒng)一方案用以支持突發(fā)的交互式數(shù)據(jù)和流狀同步通信業(yè)務。
3.小的爭用時隙適應更多的用戶和實現(xiàn)較高的信息通過量。
4.一種用于靈活且動態(tài)調(diào)整控制通道與數(shù)據(jù)通道之間的幀邊界和入站通道與出站通道之間的幀邊界的技術(shù)實現(xiàn)最大的信息通過量。
5.一種用于控制通道的自適應的與狀態(tài)有關(guān)的隨機存取傳送方案利用實時估值技術(shù)來實現(xiàn)最大的信息通過量。
6.一種簡單的、在計算上效率高的、伯努利隨機變量發(fā)出器。


圖1示出其內(nèi)實施了本發(fā)明的一種室內(nèi)無線電數(shù)字數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的示意圖;
圖1A示出圖1所示的系統(tǒng)的方框圖，圖中示例了一個移動站和一個基站的基本組成部件;
圖2示出在實施本發(fā)明的優(yōu)選實施例中所應用的無線電系統(tǒng)方框圖;
圖3是按照本發(fā)明的MAC規(guī)約的幀結(jié)構(gòu)圖;
圖4是本發(fā)明的MAC規(guī)約由基站執(zhí)行的邏輯流程圖;
圖5是本發(fā)明的MAC由遠地站執(zhí)行的邏輯的流程圖;
圖6是在MAC規(guī)約的A時段計算未完成數(shù)據(jù)包數(shù)目的流程圖;
圖7是在MAC規(guī)約的B時段計算未完成數(shù)據(jù)包數(shù)目的流程圖;
圖8是計算MAC規(guī)約的A、B、C時段長度的流程圖;
圖9示出一種可在MAC規(guī)約C時段內(nèi)估算正在嘗試傳送的遠地站的個數(shù)目的方法的流程圖;
圖10示出圖9所示流程圖中步驟框208的詳細流程圖;
圖11和圖12示出實踐本發(fā)明所用的兩個伯努利(Bernoulli)隨機變量發(fā)生器的電路圖。
參看圖1，該圖示出一個室內(nèi)無線電系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許在多個移動站10、12、14、16與存放在計算系統(tǒng)中的應用程序和數(shù)據(jù)之間進行通信。該計算系統(tǒng)典型地包括局域網(wǎng)(LAN)24的無線網(wǎng)絡(luò)管理器(WNM)或無線網(wǎng)絡(luò)控制器18及其附屬的顯示器20和鍵盤22，LAN24具有多個附屬的工作站或個人計算機(為簡單起見圖中未示出)。一個或多個連網(wǎng)器26和28也依附在LAN24上，移動站10、12、14、16與這些連網(wǎng)器通信。這些連網(wǎng)器稱為“基站”，可按照本發(fā)明擴增，以提供出某些無線電系統(tǒng)管理功能，以協(xié)調(diào)移動站對公共無線電通信的訪問。在各移動站之間的通信是由基站26和28借助中繼來實現(xiàn)的。
如圖1A詳細表示，基站26或28可以是常規(guī)的微計算機，具有一個插在母線槽內(nèi)的LAN適配器30并與LAN電纜線32相連接。WNM18通常也是一個常規(guī)的微計算機，內(nèi)含一個或多個諸如硬盤之類(未示出)的直接存取存儲器件(DASD);還具有一個插在母線槽內(nèi)、連接到LAN電纜線32的LAN適配器34。LAN適配器30、34和LAN電纜線32同LAN軟件一起構(gòu)成了LAN24。LAN24是按常規(guī)設(shè)計的，它并不構(gòu)成本發(fā)明的一部分。基站26或28還有一個無線電頻率(RF)收發(fā)信機適配器36，它被實施為一個印刷電路卡形式，插在基站的母線槽中。收發(fā)信機適配器36包括一個按常規(guī)設(shè)計的擴散頻譜收發(fā)信機。收發(fā)信機適配器36具有一付天線38，借助它與一個或多個的遠地站或移動站10、12、14、16建立無線電鏈路40。移動站本身可以是一個按常規(guī)設(shè)計的并象基站那樣的手持式或頂疊(lap top)式計算機，它配備有天線42和收發(fā)信機適配器44，也實施為一個印刷電路卡形式，插在計算機的一個母線槽內(nèi)。收發(fā)信機適配器44象收發(fā)信機適配器36那樣，包括一個相似設(shè)計的擴散頻譜收發(fā)信機?；竞鸵苿诱径歼€配備有軟件，分別以參考號46和48標明，它們各自支持它們相關(guān)的收發(fā)信機適配器。
圖2示出圖1中的移動站和基站共用的無線電系統(tǒng)。該無線電系統(tǒng)包括一個收發(fā)信機適配器36或44，它經(jīng)計算機母線接口52與計算機50連接。收發(fā)信機部分本身被劃分為一個RF收發(fā)信機54和專用的微處理系統(tǒng)56，RF收發(fā)信機54可以是一個市售的擴散頻譜收發(fā)信機，微處理器系統(tǒng)56通過接口58控制收發(fā)信機54。微處理器系統(tǒng)56還包括一個系統(tǒng)接口60，它將收發(fā)信機部分與計算機部分50相接口。微處理系統(tǒng)56包括一個專用的微處理器62，其內(nèi)含有實時微處理器系統(tǒng)特有的高分辨率時段判定硬件或“定時器”。
微處理器62由存儲器母線64連接到程序存儲器66、數(shù)據(jù)存儲器68及接口58和60，接口58和60分別提供出對母線接口52和RF收發(fā)信器54的連接。程序存儲器66通常是只讀存儲器(ROM)，而數(shù)據(jù)存儲器68是靜態(tài)或動態(tài)隨機存取存儲器(SRAM或DRAM)。所接收的或待發(fā)送的數(shù)據(jù)包保持在數(shù)據(jù)存儲器68中，與RF發(fā)信機54的來往通信是在串行通道或一個直接存儲器存取(DMA)控制器(圖中未示出)的控制下通過接口58進行的，而該DMA控制器是微處理器62的一部分。這些串行通道的作用是對HDLC(高電平數(shù)據(jù)鏈控制)數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)內(nèi)的數(shù)據(jù)信息和控制信息加以包封，向RF收發(fā)信機54提供出串行形式的數(shù)據(jù)包。關(guān)于HDLC數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)方面的更詳細內(nèi)容，例如可參見Mischa Schwartz的文本“電信網(wǎng)絡(luò)規(guī)約、模型和分析”，Addison-Wesley(1988)。
當通過RF收發(fā)信機54接收到一個數(shù)據(jù)包時，由串行通道檢查數(shù)據(jù)包的目的地地址，檢查誤碼，并使該數(shù)據(jù)包“去串行”后將數(shù)據(jù)包送至數(shù)據(jù)存儲器68。該串行通道須有識別具體的適配器地址及一個發(fā)送地址的能力。具有合適的串行通道和定時器的具體的微處理器內(nèi)含Motorola68302微處理器和National HPC46400E微處理器。
計算機50使操作系統(tǒng)70運行，該操作系統(tǒng)70支持一個或多個用戶應用程序72。操作系統(tǒng)70可包括一個通信管理器74;或者，通信管理器74本身可以是安裝在計算機中的一個應用程序。這兩種情況下，都是由通信管理器74通過操作系統(tǒng)70來控制設(shè)備驅(qū)動器76。然后，設(shè)備驅(qū)動器76通過母線接口52與收發(fā)信機適配器36進行通信。
規(guī)約制式的描述;
如圖3所示，固定幀結(jié)構(gòu)由三個時段(A、B、C)及其各自的頭標一起組成。第一時段指定為A時段，是出站通道，它專用于從基站到遠地站的數(shù)據(jù)傳送。隨后的時段指定為B時段，是入站通道，它用于從遠地站到基站的不爭用數(shù)據(jù)傳送。在A和B時段內(nèi)，數(shù)據(jù)時隙的分配由基站來執(zhí)行。幀的最后一個時段指定為C時段，是控制通道，應用在隨機存取模式下利用分時隙的Aloha規(guī)約從遠地站到基站傳送預訂請求和數(shù)據(jù)。有限個數(shù)的遠地站在控制通道上競爭，為出站數(shù)據(jù)通道或入站數(shù)據(jù)通道上的許多個時隙(對應于一個用戶消息)作出請求。A和B時段內(nèi)的時隙長度相等，每個都適應于一個無線數(shù)據(jù)包。C時段內(nèi)的時隙一般小得多，稱為“微時隙”。每個這樣的微時隙適合于一個控制數(shù)據(jù)包?？刂仆ǖ啦捎梦r隙可在所能支持的用戶數(shù)量上和帶寬利用上比之采用全長度時隙得到較高的效率。這是因為爭用通道在分時隙的Aloha規(guī)約中實現(xiàn)大約37%的信息通過量(也即損失63%)，而A和B時段總是達到100%利用率。為此，在控制通道內(nèi)會發(fā)生帶寬損失，而本發(fā)明中使C時隙小，可使此種損失減到最小。
如圖3所示每個時段都有一個頭標部分，在這部分中運載存取控制信息。A頭標是基站將向所有的遠地站廣播一個消息。以通知它們A時段開始時的時段。這個頭標還含有A時段的長度、出站時隙分配時間表和物理層的控制信息。
B頭標是基站廣播一個消息以通知A時段結(jié)束和B時段開始。它還含有B時段長度和附加的控制信息。特別是，在B頭標中規(guī)定一個時隙分配時間表，以使每個遠地站知道在B時段內(nèi)何時進行傳送。
與A頭標和B頭標相似，C頭標通知B時段結(jié)束和C時段開始的信令。C頭標還含有C時段長度和有關(guān)傳送概率的控制信息，由遠地站在該幀的C時段應用。在C時段內(nèi)，任一個遠地站可以爭用通道，并傳送一個消息，不帶有來自基站的顯(explicit)分配，爭用方案基于分時隙的Aloha規(guī)約，以使有限個數(shù)的遠地站的每站都試圖在一個給定的微時隙(即一個C時隙)內(nèi)以某種概率P進行傳送。在每個遠地站對傳送與否獨立地作出隨機判決。如果最多只有一個遠地站在一個時隙內(nèi)試圖傳送，則那個遠地站為傳送已經(jīng)成功地爭到了。如果在一個時隙內(nèi)有一個以上的遠地站試圖傳送，則它們相碰撞，而將力求在下一個C時隙中以相同的概率P重新傳送。這一概率值是自適應的，并可由基站從一幀變到另一幀。下文將說明對此P值進行自適應的一種估算法。如上所述，基站應用C頭標向所有遠地站通知有關(guān)于C時段開始時的新p值。因碰撞不能被檢測到，故使用一個確認消息來示明數(shù)據(jù)正確的接收。為此，不論是分別的還是成組的數(shù)據(jù)包，所有數(shù)據(jù)包傳輸都須被確認。
C時段用于傳送以下各類信息;
1.登記請求，它能使遠地站識別它們自己，并請求基站的服務。
2.在B時段內(nèi)傳送時間的請求。
傳送時間請求可以是同步服務，或是異步服務。這里，同步服務是指建立的連接要求在持續(xù)的時段內(nèi)確保帶寬。當遠地站傳送一個預訂請求時，它識別出業(yè)務類型，要求加上異步服務的時隙個數(shù)或同步服務的帶寬。基站列出時隙分配時間表，并向每個遠地站傳送這個時間表的映像(map)。對于異步業(yè)務，在連接的持續(xù)時間內(nèi)在每一幀中分配時隙。這些時隙可定位在一幀內(nèi)的任何地方。對于同步業(yè)務，時隙保留在第一可用幀內(nèi)，并在隨后的幀內(nèi)為所請求的分配保留時隙。預訂請求也能在第一數(shù)據(jù)包上分段，以便減少控制通道的競爭?；颈ＷC了所有接收的請求的時間表安排。
基站的操作圖4示出基站所執(zhí)行的邏輯流程圖。當基站接通電源時，它在框100處執(zhí)行初始化程序。
在框101處，在一幀的起點，基站可以具有一些出站傳送到。一組遠地站的數(shù)據(jù)包。如果沒有出站數(shù)據(jù)，則參數(shù)TA置為0。如果出站數(shù)據(jù)包將要傳送到遠地站V，則在框102處A時段頭標將包括[V，Out(V))，這里，Out(V)是在當前幀內(nèi)V要接收的數(shù)據(jù)包的個數(shù)。將TA設(shè)定等于當前幀內(nèi)傳送的出站數(shù)據(jù)包的總數(shù)。然后，在框103處，在預訂模式下由基站向遠端站傳送。
在每幀的起點，基站可以具有入站數(shù)據(jù)傳送(從遠地站到基站)的一組未決的帶寬預訂請求。如果這組未決的請求是空的，則在框101處將參數(shù)TB置為0。反之，則基站嘗試批準盡可能多地預訂請求。如果遠地站V在當前幀中被批準有In(V)時隙，則在框104處傳送B時段頭標，并含有[V，In(V)]。TB設(shè)定等于已分配好的入站時隙的總數(shù)。在框105處，遠地站以預訂方式向基站傳送。
在框106處，在C時段起點處，基站把工作的遠地站數(shù)目的當前估算值K和C時段長度TC。在框107處，當遠地站應用分時隙的Aloha規(guī)約在C時段內(nèi)傳送時，基站從每個成功地接收到的數(shù)據(jù)包的頭標中得到控制信息。這個控制信息是一個單一比特，稱為“再試發(fā)(retry)比特”，它指明該數(shù)據(jù)是否已再試選。亦即，該數(shù)據(jù)包因在其第一次傳送嘗試中碰撞或噪聲而再傳送了。在框108處再試發(fā)比特在估值程序中使用，該程序在基站中運行，修改它的K的估算值。對K估算值估算所用的方式將在下文詳細說明。C時段結(jié)束時，基站程序返回到框101的步驟，再對下一幀計算三時段的長度。
遠地站的操作
圖5示出遠地站所執(zhí)行的邏輯流程圖。當遠地站接通電源時，在框120處執(zhí)行初始化程序，并設(shè)定一組內(nèi)部參數(shù)。然后，它與基站同步，并開始監(jiān)聽一幀的頭標消息。
在框121，在一幀起點處，遠地站S接收A時段頭標，并提取TA(A時段長度)，它設(shè)定一個定時器為持續(xù)時間TA，接收由被尋址的基站播送給它的全部數(shù)據(jù)包。在框122處，基站以預訂方式向遠地站傳送。
在A時段結(jié)束時，在框123，定時器時間已過并由遠地站接收B時段頭標。它提取出TB(B時段長度)，并設(shè)定一個定時器為持續(xù)時間TB。如果遠地站具有分配給它的時隙，則在框124處在指定的時刻向基站傳送。
在B時段結(jié)束時，定時器時間已過，并在框125處由遠地站接收C時段頭標，它提取TC(C時段長度)，并設(shè)定一個定時器為持續(xù)時間TC、它還學習K，并計算P＝1/K，即一個C時段時隙內(nèi)傳送概率。在C時段內(nèi)，遠地站執(zhí)行分時隙的Aloha規(guī)約，以在爭用方式下由遠地站向基站傳送。該定時器時間已過，當前幀結(jié)束，遠地站程序返回到框121的步驟，再對一幀監(jiān)聽A時段頭標。
邊界調(diào)整方法采用一種自適應方法調(diào)節(jié)該規(guī)約的A、B、C三時段的長度，以便根據(jù)業(yè)務狀態(tài)的變化來迅速自適應該幀三時段的大小。三時段的長度由基站在該幀開始時計算，并在A時段頭標中傳送給所有的遠地站。B時段和C時段的長度還包含在由基站傳送的、它們各自時段的頭標中。對設(shè)計作好選擇，以使在三段時段的每時段內(nèi)達到所希望的信息通過量。
本方法的三個主要目的將在下文敘述。對出站業(yè)務(A時段)給定優(yōu)先權(quán)。因出站業(yè)務是借助來源于遠地站的預訂請求產(chǎn)生的，故借助對出站業(yè)務給出優(yōu)先權(quán)可使未決的請求在別的請求進入該系統(tǒng)之前都能完成。對入站業(yè)務(B時段)保留一個最小帶寬，以有助于防止入站通道不足。最后，對C時段保留一個最小帶寬，以對控制通道提供出良好性能，并保證當一個新的遠地站進入基站的網(wǎng)孔時，可找到一個非零的C時段來執(zhí)行登記。
本方法必須遵循下面的、由上文對系統(tǒng)描述所指明的限制。假設(shè)A時段和B時段內(nèi)的時隙大小相同，并且這些大小規(guī)則的時隙對C時段的微時隙之比為R∶1，則TA+TB+(TC/R)＝TF;式中，TA、TB、TC分別是A、B、C時段內(nèi)時隙的個數(shù)，TF是一幀長度除以一個A或B時隙長度所得的值。
所述的方法是在基站上運行的一種集中式方案。如圖6和圖7中所示，基站依據(jù)隊列長度(在此時段內(nèi)業(yè)務等候著被傳送)為A時段和B時段計算時段長度。如下文詳細描述的，基站保持兩個變量QA和QB。如圖6中所示，在框159處基站保持變量QA，該變量代表在A時段內(nèi)要發(fā)送的“出站等候數(shù)據(jù)包”的總數(shù)。在框160處，由基站傳送的每個新接收的出站數(shù)據(jù)消息。在框161處，對QA增加上需傳送給有關(guān)緩沖器的數(shù)據(jù)包個數(shù)。在框162處，每個數(shù)據(jù)包在A時段內(nèi)傳送的，在框163，如果該數(shù)據(jù)包成功由上遠地站接收到了(即接收到一個確認信息)，則在框164處使QA減1。如果在框163處沒有成功地接收到該數(shù)據(jù)包，則返回到框160，就象在框164處QA遞減1之后的情況一樣。
如圖7所示，在框169處，基站保持變量QB，它代表在B時段內(nèi)要由基站接收的、來自遠地站的“入站等候數(shù)據(jù)包”的總數(shù)。在框170處，從一遠地站接收每個時隙分配請求，在框171處，對QB增加上所需時隙的數(shù)目。在框172處，每個數(shù)據(jù)包在B時期傳送，在框173處，由基站判定該數(shù)據(jù)包是成功地接收到了(即接收到一個確認信息，則在框174處使QB減1。否則(例如，數(shù)據(jù)包丟失，也即由于無線電干擾而沒有成功地接收到)，則QB不變。無論是上面兩種情況下的哪一種，隨后都返回到框170。
可移動邊界的方法有兩個參數(shù)由用戶來選擇TB-MIN和TC-MIN。這兩個數(shù)值可以固定在一些標稱值上，或是當業(yè)務量特性變化時隨時間而變動。當在B時段內(nèi)至少有TB-MIN業(yè)務量等待被接收時，TB-MIN規(guī)定為B時段的最小長度。也就是，對入站業(yè)務量保留一個最小帶寬。C時段內(nèi)的時隙數(shù)目較低地限界為TC-MIN值。選擇這兩個值，以使TB-MIN+TC-MIN/R＜TF。
在每一幀的結(jié)束時(或者等效于在一個幀的開始時)，如圖8所示，根據(jù)如下所述的策略來設(shè)定TA、TB和TC。由基站根據(jù)框150、151和153中的公式識別變量QA、QB所處的狀態(tài)，并根據(jù)框152、156、155和154中的公式計算TA、TB和TC。沒有業(yè)務量時(也即QA和QB都等于零)，該幀包含一個空的A時段、一個空的B時段和一個具有TC＝R×TF的C時段。這種情況在基站正剛初始化之后開始播送時發(fā)生。
為了說明所提出的發(fā)明如何快速地響應業(yè)務量變化，請考慮下面的例子。假定存在“背景”穩(wěn)定的業(yè)務量，以使基站每一幀接收4個新的出站數(shù)據(jù)包QA，以及接收一個全球請求，要求接收4個新入站數(shù)據(jù)包QB。此外，假定在時刻i基站接收到16個額外數(shù)據(jù)包的一個出站業(yè)務量峰值。隨后，在時刻j，基站接收到16個額外數(shù)據(jù)包的一個入站業(yè)務量峰值。最后，在時刻k，基站接收到入站業(yè)務量峰值和出站業(yè)務量峰值的組合。表1示明，假設(shè)有下列參數(shù)值TF＝16，TB-MIN＝2，TC-MIN＝4時，三時段的大小如何隨時間變化。為使說明簡單起見，假設(shè)本例子中R＝1。
表1.時段大小調(diào)整的示例
由表1可見，出站業(yè)務量峰值逐在4幀內(nèi)吸收掉，入站業(yè)務量峰值可在4幀內(nèi)吸收掉，而它們的組合在8幀內(nèi)吸收掉。先有技術(shù)中的一些技術(shù)依賴于固定大小的時段，做不到如此快速地吸收業(yè)務量峰值。舉例說，如果TA和TB都保持在固定的6個時隙上，則吸收掉入站或出站業(yè)務量峰值所需的時間是8幀(是可移動邊界方法的兩倍長度)。
工作的遠地站個數(shù)的估算方法利用遠地站來的反饋信息(也即再試選比特)，在基站上運用一種自適應算法可用來調(diào)整對C時段內(nèi)試圖進行傳送的遠地站(也即工作的遠地站)個數(shù)的估算值K?；緫眠@個參數(shù)按照公式P＝1/K計算傳送概率P。對P的這種選擇在一個分時隙的Aloha系統(tǒng)中可顯示出有最大的信息通過量。如規(guī)約系統(tǒng)解釋中所作的說明，遠地站把概率P用于它們的隨機判決中，即在一個C時段內(nèi)給定的微時隙中是否進行傳輸。
本方法的關(guān)鍵屬性如下本方法集中在基站上使用。大部分早已公開的算法采用補償策略，其中的分布算法是在每個遠地站上運用的。
本方法把以下兩部分信息用于估算值K1.在一個C時隙中成功傳送的概率的測算值。具體地說，計算一幀內(nèi)發(fā)生成功傳送的C時隙個數(shù)與C時隙總數(shù)的比值。
2.對一個遠地站在一給定的C時隙內(nèi)在其第一次傳送嘗試就取得成功的概率測算值。這是一幀內(nèi)一個遠地站第一次傳送成功的C時隙個數(shù)與該幀內(nèi)發(fā)生的成功傳送的C時隙總數(shù)的比值。遠地站通信的第一次嘗試是成功的事實利用在從遠地站向基站發(fā)送的數(shù)據(jù)包的頭標中的一個再試發(fā)比特來示明。
因上述兩個測算值的強烈變動的性質(zhì)，故應用了一個平滑濾波器。
因使用與平滑濾波器相同的時間常數(shù)，故K的估值偶爾更新。
當基站檢測出許多接收到的數(shù)據(jù)包都已被再試發(fā)時，它增加K的估算值(也即減小由遠地站采用的P值)，以減少碰撞數(shù)目，從而增大信息通過量。另一種可選取的方案是，當基站發(fā)現(xiàn)僅有一小部分數(shù)據(jù)包已被再試發(fā)時，它減低K的估算值(也即增加P值)，以減小空閑時隙數(shù)目(也即那些沒有遠地站試圖進行傳送的時隙的數(shù)目)，從而增大信息通過量。在所述的估算法中，基站對K的估算值的增加或減少分別以2或1/2次冪遞變。
性能分析表明，應用一組5個K值2、4、8、16、32(等效地5個P值與這5個K值的倒數(shù)相對應)，當遠地站個數(shù)小于大約45時，不致造成性能損失。當然，在遠地站個數(shù)大于45的情況下，這種技術(shù)能夠擴展，可采用2的較高冪的值，也即64、128等。之所以采用2的冪值，其原因在于，使用下文敘述的一種簡單的伯努利隨機變量發(fā)生器在遠地站容易實現(xiàn)與之相應的P值。
圖9所示的K估算方法，必須判定P值采用1/2、1/4、1/8、1/16、1/32中的哪一個值。應用一個指數(shù)I來識別出現(xiàn)正采用著P＝1/K的哪個P值。這里，I取值1，2，…5，而P＝(1/2)I，K＝2I。如圖4中的步驟框108所示，這個估算方法是基站中在每幀的結(jié)束時執(zhí)行的。在C時段開始時，基站將兩個計數(shù)器設(shè)定為零，一個是NSUC計數(shù)器，另一個是NFRSTS計數(shù)器。對每一導致基站一次成功接收數(shù)據(jù)包的C時隙加1。類似地，NFRSTS計數(shù)器對于導致基站一次成功的數(shù)據(jù)包接收(其中一個再試選比特設(shè)定為零的C時隙加1。也就是說，數(shù)據(jù)包的頭標包括一個稱為“再試發(fā)比特”的控制比特，如果該數(shù)據(jù)包在第一時刻被發(fā)送，則再試發(fā)比特為0，而如果該數(shù)據(jù)包已再試發(fā)過一次或多次，則再試發(fā)比特為1。這樣，NFRSTS是在給定的C時段內(nèi)成功的第一次數(shù)據(jù)包傳送數(shù)目。使用這兩部分信息及C時段長度TC來計算如下兩個概率測算值1)成功的概率PSMEAS，2)第一次成功的概率PFMEAS。如步驟200所示，對PSMEAS和PFMEAS進行計算。在步驟框201處，判斷NSUC是否大于0，如果“是”，在步驟框202按照公式PSMEAS＝NSUC/TC計算PSMEAS。這里假定TC＞0，若TC＝0則PSMEAS設(shè)定為0。此外，在框202處按照公式PFMEAS＝NFRSTS/NSUC計算PFMEAS。如果在幀的結(jié)束時NSUC＝0，則PFMEAS設(shè)定為0。使PFMEAS設(shè)定為0的這一判定對應于NSUC＝0時假定的情況是許多遠地站而不是一個也沒有。在框201處的測算若表明NSUC并不大于0，則在框203中將PSMEAS和PFMEAS各置為0。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使工作的遠地站數(shù)目是恒定的，PSMEAS和PFMEAS的測算值也會在逐幀間有很大變化。這種變化要求在框204中應用平滑濾波器，以使對成功的概率和第一次成功的概率得出較為可靠的測算值。下面的遞歸濾波器公式提供出一個在當前幀時間結(jié)束時的新的平滑估算值，其條件是給定了前一幀時間結(jié)束時的最后平滑估算和當前的測算值PSHAT＝(1-ALPHA)×PSHAT+ALPHA×PSMEASPFHAT＝(1-ALPHA)×PFHAT+ALPHA×PFMEASPSHAT和PFHAT分別是成功的概率和第一次成功的概率的已濾波后的估算值。當基站進行初始化時，PSHAT和PFHAT的值都初始化為0。
模擬結(jié)果表明，ALPHA＝1/8的值能給出充分的平滑特性。ALPHA的這個值對應于0.75幀時間的濾波器時間常數(shù)。其它的濾波技術(shù)包括滑動窗口法也是可用的。上面所示的兩個濾皮公式的優(yōu)點在于，它們對新的測算值給出的加權(quán)值比對舊的測算值給出的加權(quán)值大些。然而，簡單的滑動窗口技術(shù)對窗口內(nèi)的所有數(shù)據(jù)只賦以相等的加權(quán)值。
因所需的濾波器引入大約8個時間幀的實際延時，故對K的估算值應經(jīng)常按此更新。參數(shù)TIMEL是指在時間幀單位內(nèi)K參數(shù)更新的時段。對于所建議的ALPHA值的選擇，TIMEL的一種良好選擇是，1/ALPHA或TIMEL等于8個時間幀。這樣，在采集新的信息用于作出下一個估算值的8個時間幀時期內(nèi)，P＝1/K的值能保持不變。如果TIMEL的值選擇得比1/ALPHA小得多，會產(chǎn)生振蕩的運行狀態(tài)。這種不經(jīng)常的更新程序在框205、206和207中實施。于是，對于第一個TIMEL-1幀，初始的I值不改變，但在TIMEL-th幀結(jié)束時，幀計數(shù)器值J復位，在框208處I值更新。在框208處用于選擇I的程序示于圖10中，其中離散函數(shù)PSMIN(I)、PFUP(I)和PFDWN(I)的值示于表2上。當基站初始化時，I值起初設(shè)定為1，對應的一個初始K值的2I示于框209。
若給定某一I值在過去已得到使用，則K估算法把當前的估算值PSHAT和PFHAT用于判定按照圖10的程序，對下一組TIMEL幀是否使用I-1、I或I+1。如果在框210處PSHAT≥PSMIN(I)，則不發(fā)生什么作用，這意味著當前的I值繼續(xù)被使用。如果PSHAT＜PSMIN(I)，則取決于PFHAT值有三種可能的情況發(fā)生1.如果在框211處PSHAT＜PFUP(I)，則在框213處使I值加1，對應于K值加倍。
2.如果在框212處PFUP(I)≤PFHAT≤PFDWN(I)，則I值不變，程序返回到框210。
3.如果在框212處PFDWN(I)＜PFHAT，在框214處使Ⅰ值減1，對應于K值減半。
該分析的結(jié)果已應用來計算表2中所示的函數(shù)值。這些結(jié)果基于對一個具有恒定個數(shù)的工作的遠地站的分時隙的Aloha系統(tǒng)的分析得出的。
表2.由估算法得出的函數(shù)值
請注意，PFDWN(I)已設(shè)定為1，以表明I不能減小到低于1，這對應于K＝2。又因I值不能增加到大于5，故PFUP(5)已設(shè)定為0，這對應于K＝32。
估算法中有一個基本規(guī)則，在估算器的信息的可靠性不高的情況下，要采用與小的P值相對應的大的K值。例如，如果在幾幀內(nèi)NSUC為0，這可能因以下兩種情況引起的1)沒有工作的遠地站;2)有很多工作的遠地站，但由于采用過大的P值而使它們正在全部碰撞中。因為在此情況下估算法將NFRSTS置為0，這隱含地認為，第二種情況的原因是NSUC為0。這是一種較為可取的性能，因為對工作的遠地站數(shù)目的偏高估值比之偏低估值要較為好些。類似地，如果由無線電媒體引起了許多誤碼，則K估算法會趨向使工作的遠地站的數(shù)目偏高估算。如果給定的信息不足，則偏高估值也較為可取。
現(xiàn)對用以得到表2中所列值的程序作出簡單的說明。在一個分時隙的Aloha系統(tǒng)中，可以看到，在一個時隙PS中發(fā)生成功傳送的概率由PS(K，P)＝K×P(1-P)(K-1)給出。由于每一個K值采用P＝1/K的值可使該概率值最大，從而信息通過量最大?；剡^來看本發(fā)明的方法，P取值為下列5個值之一1/2，1/4，1/8，1/16，1/32，其中每個值對應于一個不同的I值，為了計算何時從一個P值轉(zhuǎn)換到下一個P值，用上PS公式求出對于不同的相鄰P值可以產(chǎn)生相等PS值的K值。就所示的5個P值而言，這類交會點發(fā)生在K值為2.71、5.50、11.05和22.14時。為此，如果遠地站數(shù)目在6至11之間，則P值應取1/8，以使PS最大，而當遠地站數(shù)目在12至22之間時，應取P值為1/16。這些交會點發(fā)生在P＝(1/2)I和P＝(1/2)(I+1)時兩曲線之間的Kint(I)＝In(1/2)/In[(1-(1/2)I]/(1-(1/2)(I+1))]+1處。這些交會點上的PS值應用來計算表2中的PSMIN(I)，這里PSMIN(I)＝PS(Kint(I)，(1/2)I)。
為了計算表2中的PFUP和PFDWN值，對于一個分時隙的Aloha系統(tǒng)，在給定已發(fā)生一次成功傳送的條件下，計算由式子PF(K，P)＝(1-P)(K-1)給出的第一次成功傳輸?shù)母怕蔖F。應用此公式得到，對于I＝1，2，3，4，PFUP(I)＝PFKint(I)，(1/2)I)。此外，對于I＝1，2，3，4，5，PFDWN(I)＝PF(Kint(I-1)，(1/2)I)。
伯努利隨機變量產(chǎn)生器下面敘述在給定P值的情況下產(chǎn)生伯努利隨機變量的有效計算裝置。對于概率P，伯努利隨機變量為1，否則為0。本發(fā)明的方案借助于將P值限制為某些離散值，使得對伯努利隨機變量的計算達到簡化。產(chǎn)生出一個隨機比特流，其中0和1出現(xiàn)的概率相等。有幾種已知的方式近似地產(chǎn)生這樣一種隨機比特流。如圖11所示，在本發(fā)明的方案中采用了具有線性反饋機能的一個移位寄存器301(參見圖11的框301)。在移位寄存器的每一時鐘周期內(nèi)，如加法器300所示，對指明的移位寄存器的比特進行二進制加法運算，并如箭頭所示，移位到移位寄存器301內(nèi)。移位寄存器301中各位置的比特都可讀出，用以作為查詢表302中的地址。
在本例子中，移位寄存器上的各抽頭點對應于所用原始多項式，它可從移位寄存器中得到最大長度序列。如圖12所示的例子中，采用的多項式為y5+y4+y3+y2+y+1。在此情況下，移位寄存器序列并不以28-1或即255個時鐘周期重復。較長些移位寄存器長度可用來產(chǎn)生較長些的序列長度。當該移位寄存器初始化時，必須至少一個非零值裝載入移位寄存器的一個比特位中。為了防止已經(jīng)啟動的一些遠地站不致同時產(chǎn)生相同的隨機比特序列，可使不同的遠地站的移位寄存器使用從其獨特的設(shè)備標識符(例如IEEE802標準中所用的48比特的MAC地址)中導得的一個值進行初始化。
下面敘述應用上述的隨機比特流來產(chǎn)生伯努利機變量的兩種機構(gòu)。在圖11所示的第一種機構(gòu)中，查詢表302從移位寄存器301中取出i個比特;，于是，對于＝j(luò)/2i能產(chǎn)生伯努利隨機變量，這里j＝1，2…，2i-1。例如，i＝5時，該查詢表示可對P＝1/32、2/32、…、31/32產(chǎn)生伯努利隨機變量。圖中示出P＝5/32時在信號線303上產(chǎn)生的傳送信號的例子。在框302的表中，5比特的地址值是由移位寄存器301中得到的5個二進制信號X1，X2，X3，X4，X5決定的。對每個地址值，用以在信號線303上產(chǎn)生信號的已存儲的二進制值示明于表302中。由表可見，對于P＝5/32，32個同等可能的地址中只有5個地址置為1，以產(chǎn)生傳送信號。請注意，為產(chǎn)生每個伯努利隨機變量，移位寄存器301必須移位i個比特。如下面的機構(gòu)中所示的，對較小的一組P值，還能做到簡化的計算。
在圖12所示的第二種機構(gòu)中，利用對隨機比特流中m比特的諸如門電路352邏輯“與”操作，對P＝(1/2)m(其中m為整數(shù))產(chǎn)生伯努利隨機變量。在K值算法中對此種情況已考慮過了，采用的m值為1，2，3，4，5。為此，對于每個C時段時隙，移位寄存器需要由m個比特(最高5比特)來定時鐘。
權(quán)利要求
1.一種在數(shù)字數(shù)據(jù)無線電通信系統(tǒng)中的組合，其特征在于包括多個遠地站，每個遠地站包括一個收發(fā)信機；一個基站，其內(nèi)設(shè)有一收發(fā)信機，該收發(fā)信機用于與所述多個遠地站之中每個遠地站的收發(fā)信機進行無線電通信，所述基站包括用以限定在其間傳送信息的數(shù)據(jù)的多個幀的裝置，所述的多個幀的每一個幀被劃分成三個時間間隔，第一個時間間隔用于從所述基站到所述多個遠地站進行傳送，第二個時間間隔用于從所述多個遠地站到所述基站進行不爭用傳送，第三個時間間隔用于從所述的多個遠地站到所述基站進行傳送競爭訪問。在所述基站向一給定的遠地站的傳送中含有控制標記的裝置，該標記指示在所述第三時間間隔期間所述給定的遠地站獲得訪問的概率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其特征在于，所述第三時間間隔被劃分成為多個子時間間隔，在每一個子時間間隔內(nèi)，遠地站可競爭對所述基站傳送的訪問，其中，所述控制標記包括在所述第三時間間隔的一個給定的子時間間隔中遠地站獲得訪問的概率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合，其特征在于包括在從一個遠地站向所述基站的傳送中提供一個指示的裝置，該一個給定的數(shù)據(jù)傳送是否是一個再傳送。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合，其特征在于包括用于計算所述控制標記作為在一個給定幀內(nèi)從每個所述遠地站來的傳送中所述函數(shù)的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合，其特征在于，所述控制標記逐幀地進行再計算。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其特征在于，包括用于逐幀改變所述控制標記使之成為競爭訪問的遠地站數(shù)目估算值函數(shù)的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合，其特征在于，所述第三時間間隔被劃分成為多個子時間間隔，在每個子時間間隔內(nèi)，一個遠地站可向所述基站傳送，其中，所述的用于改變所述控制標記的裝置包括用于計算所述控制標記作為從遠地站向基站發(fā)生成功傳送的子時間間隔數(shù)個與子時間間隔總數(shù)之比的函數(shù)的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合，其特征在于，所述的用以改變所述控制標記的裝置包括用以計算所述控制標記作為遠地站向基站第一次嘗試傳送成功的子時間間隔個數(shù)與向基站嘗試傳送成功的遠地站總數(shù)之比的函數(shù)的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合，其特征在于，所述幀的每一幀具有一固定的長度，該組合還包括用以改變所述三個時間間隔的每個時間間隔持續(xù)時間作為該系統(tǒng)的消息業(yè)務量負載函數(shù)的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合，其特征在于包括用以確保所述第三個時間間隔具有一個預定的最小持續(xù)時間的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合，其特征在于包括用以確保第二個時間間隔的傳送時間大于一個最小的預定閾值或大于第二個時間間隔中用于按時間表制定的業(yè)務量的傳送時間的裝置;用以確保第一個時間間隔的傳送時間比之超過所述最小預定閾值的第二個時間間隔的傳送時間具有優(yōu)先的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合，其特征在于，三個時間間隔的每一個都被劃分成為多個時隙，其中，第一和第二時間間隔內(nèi)的時隙大小相等，稱為“大小規(guī)則的時隙”，每個時隙適應于一個無線數(shù)據(jù)包，第三個時間間隔內(nèi)的時隙為微時隙，它們按照一個預定系數(shù)而短于第一和第二時間間隔內(nèi)的時隙，每一個這樣的微時隙適應于一個控制數(shù)據(jù)包。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的組合，其特征在于，第一、第二和第三個時間間隔內(nèi)的時隙個數(shù)分別為TA、TB和TC，所述預定系數(shù)是大小規(guī)則的時隙與微時隙比值，該比值稱為R∶1。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的組合，其特征在于包括用以按照下式對一個固定幀的大小TF計算TA、TB和TC的裝置TF＝TA+TB+(TC/R)
15.在一種數(shù)字數(shù)據(jù)無線電通信系統(tǒng)中的組合，其特征在于包括多個遠地站，每個遠地站都包括一個收發(fā)信機;一個基站，具有一收發(fā)信機，該收發(fā)信機用于與所述多個遠地站的每個遠地站內(nèi)的收發(fā)信機進行無線電通信，所述基站包括用以確定多個幀的裝置，該幀具有固定長度，每個所述幀被劃分為A、B、C三個時段，每個時段被劃分為多個時隙，每個時隙包括有頭標，在A時段和B時段內(nèi)的時隙大小相等，稱為“大小規(guī)則的時隙”，每個時隙適應于一個無線數(shù)據(jù)包，C時段內(nèi)的時隙為微時隙，它們按照一個預定系數(shù)而短于A時段和B時段內(nèi)的時隙，每一個這樣的微時隙適應于一個無線控制數(shù)據(jù)包，A時段用于從所述基站所述多個遠地站的通信，B時段用于從所述多個遠地站到所述基站的分配通信，C時段用于從所述遠端站到所述基站進行通信的競爭式訪問;用以改變A、B、C三時段中每個時段成為系統(tǒng)的消息業(yè)務量負載函數(shù)的裝置;用以在A、B、C時段至少一個時段內(nèi)含有控制標記的裝置，該標記指明在C時段內(nèi)一個遠地站對所述基站的通信獲得訪問的概率，還包括用以逐幀地改變所述控制標記，作為競爭訪問的遠地站個數(shù)估算值函數(shù)的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合，其特征在于，所述控制標記包括在C時段內(nèi)的一個給定微時隙遠地站獲得訪問的概率。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合，其特征在于包括用以在從一個遠地站向所述基站的傳送中提供一個指示的裝置，該指示表明一個給定的數(shù)據(jù)傳送是否是一個再傳送。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合，其特征在于包括用以計算所述控制標記作為在一個給定幀內(nèi)從每個所述遠地站來的傳送中所述指示的函數(shù)的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合，其特征在于包括用以計算所述控制標記作為從遠地站向基站第一次嘗試傳送成功的微時隙個數(shù)與向基站嘗試傳送成功的遠地站總數(shù)之比的裝置。用以計算所述控制標記作為從遠地站到基站發(fā)生成功傳送的微時隙個數(shù)與微時隙總數(shù)之比的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的組合，其特征在于包括用以計算所述控制標記作為從遠地站向基站第一次嘗試傳送成功的微時隙個數(shù)與向基站嘗試傳送成功的遠地站總數(shù)之比的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的組合，其特征在于包括用以確保所述C時段具有一個預定的最小持續(xù)時間的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的組合，其特征在于包括用以確保B時段的傳送時間大于一個最小的預定閾值或大于B時期中用于長時間表制定的業(yè)務量的傳送時間的裝置;用以確保所述A時段傳送時間比之超過所述最小預定閾值的所述B時段傳送時間具有優(yōu)先權(quán)的裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的組合，其特征在于，A、B、C時段中的時隙個數(shù)分別為TA、TB、TC，所述預定系數(shù)是大小規(guī)則的時隙與微時隙的比值，該比值稱為R∶1。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的組合，其特征在于包括用以按照下式對一個固定幀長度TF計算TA、TB和TC的裝置TF＝TA+TB+TC/R
25.一種用以操作數(shù)字數(shù)據(jù)無線電通信系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)包括多個遠地站，其中每個遠地站都包括一個收發(fā)信機;還包括一個基站，該基站具有一收發(fā)信機，該收發(fā)信機用于與所述遠地站之中每一站的收發(fā)信機進行無線電通信，所述方法的特征在于包括以下步驟在所述基站處，確定用以傳送消息和數(shù)據(jù)的多個幀，所述的多個幀的每一幀被劃分為三個時段，第一時段用于從所述基站到所述多個遠地站的傳送，第二時段用于從所述多個遠地站到所述基站的不爭用傳送，第三時段用于從所述多個遠地站到所述基站進行傳輸?shù)母偁幨皆L問;在從所述基站到一給定的遠地站進行傳送中內(nèi)含控制標記，該標記指明在所述第三時段內(nèi)所述給定的遠地站獲得訪問的概率。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述第三時段被劃分為多個子時段，在每一個子時段內(nèi)，一個遠地站可競爭所述基站進行傳送的訪問，其中，所述控制標記包括在所述第三時段的一個給定子時段中遠地站獲得訪問的概率。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于包括以下步驟對一個遠端站到所述基站的傳送提供出一個指示，即一個給定的數(shù)據(jù)傳送是否是一個再傳送。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于包括以下步驟計算所述控制標記作為在一個給定幀中從所述遠地站的每一站來的傳送中所述指示的函數(shù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，對所述控制標記逐幀進行再計算。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于包括以下步驟逐幀改變所述控制標記成為競爭訪問的遠地站個數(shù)估算的函數(shù)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述第三時段被劃分為多個子時段，在每一個子時段內(nèi)，遠地站可對所述基站進行傳送，其中，改變所述控制標記的所述包括以下步驟計算所述控制標記作為從遠地站到基站發(fā)生成功傳送的子時段個數(shù)與子時段總數(shù)之比的函數(shù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述的改變所述控制標記的步驟包括以下步驟計算所述控制標記作為遠地站向基站第一次嘗試傳送便成功的子時段個數(shù)與向基站嘗試傳送成功的遠地站總數(shù)之比的函數(shù)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述各幀的每幀都具有一個固定的長度，該方法還包括以下步驟變更所述三時段每一時段的長度作為系統(tǒng)的消息業(yè)務量負載的函數(shù)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于包括以下步驟確保所述第三時段具有一個預定的最小長度。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于包括以下步驟確保第二時段的傳送時間大于一個最小的預定閾值或大于第二時段中用于所述劃分業(yè)務量的傳送時間;確保第一時段的傳送時間比之超過所述最小預定閾值的第二時段的傳送時間具有優(yōu)先權(quán)。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，三個時段每一時段都被劃分為多個時隙，其中，第一和第二時段中的時隙長度相等，并稱為大小規(guī)則的時隙，每個時隙適應于一個無線數(shù)據(jù)包，第三時段中的時隙為微時隙，它們按照一個預定系數(shù)而短于第一和第二時段中的時隙，每一個這樣的微時隙適應于一個控制數(shù)據(jù)包。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，第一、第二和第三時段中時隙的個數(shù)分別為TA、TB和TC，所述預定系數(shù)是大小規(guī)則時隙與微時隙之比值，該比值稱為R∶1。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于包括以下步驟按照下式對一個固定幀長度TF計算TA、TB和TCTF＝TA+TB+TC/R
39.一種用以操作數(shù)字數(shù)據(jù)無線電通信系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)包括多個遠地站，其每個遠地站都包括一個收發(fā)信機，該系統(tǒng)還包括一個基站，它具有一收發(fā)信機，該收發(fā)信機用于與所述遠端站的每站內(nèi)的收發(fā)信機進行無線電通信，所述方法的特征在于包括以下步驟在所述基站處限定許多具有固定幀長度的幀，所述各幀的每一幀劃分成A、B、C三時段，每個時段劃分成多個時隙，每個時隙包括一個頭首標，A時和B時段中的時隙長度相等，稱為大小規(guī)則的時隙，每一個時隙適應于一個無線數(shù)據(jù)包，C時段中的時隙為微時隙，它們按照一個預定系數(shù)而短于A和B時段中的時隙，每一個這樣的微時隙適應于一個控制數(shù)據(jù)包，A時段用于從所述基站到所述多個遠地站的通信，B時段用于從所述多個遠地站到所述基站的分配式通信，C時段用于從所述遠地站到所述基站進行通信的競爭式訪問;變更A、B、C三時段中每個時段的持續(xù)時間作為系統(tǒng)的消息業(yè)務量負載的函數(shù);在A、B、C時段之中的一個時段內(nèi)包含控制標記，該標記指明在C時段中對所述基站的通信上遠地站獲得訪問的概度，還包括逐幀改變所述控制標記作為競爭訪問的遠地站個數(shù)的估算值函數(shù)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述控制標記包括有在C時段中一個給定的微時隙內(nèi)遠端站獲得訪問的傳送概率。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于包括以下步驟在從一個遠地站到所述基站的傳送中提供一個指示，該指示指明一個給定的數(shù)據(jù)傳送是否是一個再傳送。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于包括以下步驟計算所述控制標記作為在一個給定幀中從所述的每個遠地站來的傳送中所述指示的函數(shù)。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于包括以下步驟計算所述控制標記作為從遠端到基站發(fā)生成功傳送的微時隙數(shù)目與微時隙總數(shù)之比的函數(shù)。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于包括以下步驟計算所述控制標記作為從遠端站向基站第一次嘗試傳送便成功的微時隙數(shù)目與向基站嘗試傳送得以成功的遠端站總數(shù)之比的函數(shù)。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，A、B、C時期中的時隙數(shù)目分別為TA、TB、TC，所述預定系數(shù)是常規(guī)長度時隙與微時隙之比，該比值稱為R∶1。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于包括以下步驟按照下式對一個固定幀長度TF計算TA、TB和TCTF＝TA+TB+TC/R
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于包括步驟確保所述C時段具有一個預定的最小長度。
48.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于包括以下步驟確保所述B時段的傳送時間大于一個最小的預定閾值或大于所述B時段中用于按時間裝制定的業(yè)務量的傳送時間;確保A時段的傳送時間比之超過所述最小預定閾值的B時段的傳送時間具有優(yōu)先權(quán)。
49.在一種數(shù)字數(shù)據(jù)無線電通信系統(tǒng)中的方法，其特征在于包括多個遠地站，每一個遠地站都包括一個收發(fā)信機;一個基站，它具有一收發(fā)信機，該收發(fā)信機用于與所述多個遠端站的每一站的收發(fā)信機進行無線電通信，所述基站包括用以確定出所述多個遠地站與所述基站之間進行信息傳送的多個幀，每幀的一部分被分配用于所述多個遠地站對所述基站進行傳送的競爭訪問;用以對這樣的遠地站個數(shù)提供估算值的裝置，遠地站根據(jù)至少先前一幀中自各遠地站來的傳送中的反饋信息而嘗試進行傳送;由一個遠地站用以判定在一個給定幀中進行傳送是否是所述做算值函數(shù)的裝置。
50.在一個數(shù)字數(shù)據(jù)無線電通信系統(tǒng)中的組合，其特片在于包括多個遠地站，每一個遠地站都包括一個收發(fā)信機;一個基站，它具有一個收發(fā)信機，該收發(fā)信機用于與所述多個遠地站的每一站的收發(fā)信機進行無線電通信，所述基站包括用以確定所述多個地站與所述基站之間進行信息傳送的許多幀的裝置，所述的每幀的一部分被分配用于所述許多遠端站對所述基站進行傳送的競爭訪問。用以在從一個遠端站到所述基站的信息傳送中提供出一個指示的裝置該指示指明是否先前已經(jīng)有過嘗試來傳送此信息;用以提供遠地站個數(shù)估算值的裝置，該遠地站根據(jù)至少先前一幀中自各遠地站來的傳送中的所述指示來嘗試進行傳送;用以由一個遠端站判定在一個給定中進行傳送是否是所述估算值函數(shù)的裝置。
全文摘要
一個局域網(wǎng)(LAN)上許多遠端站到一個基站進行無線訪問中利用的一種中速訪問控制(MAC)規(guī)約。該規(guī)約基于用戶數(shù)據(jù)業(yè)務量和隨機訪問技術(shù)方面的預訂方案，用于控制和信令業(yè)務量。有一個將時間分成時隙的時分固定幀結(jié)構(gòu)，諸時隙組群于由數(shù)據(jù)和控制子幀或數(shù)據(jù)或控制時期構(gòu)成的固定幀中。所述固定幀結(jié)構(gòu)由分別配置有首標的A、B、C三時段組成。A和B時段分別是基站的出站和入站通道，進段是控制通道，各時期間的邊界可移動。
文檔編號H04L12/28GK1100857SQ9410331
公開日1995年3月29日 申請日期1994年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月19日
發(fā)明者哈米德·阿曼迪, 戴維·F·班茨, 弗雷德里克·J·鮑科特, 阿爾文德·克里舍納, 理查德·O·拉·梅爾, 卡達瑟·S·納塔拉詹恩 申請人:國際商業(yè)機器公司