CN104509196B - 在频率选择性信道上分配用于下行链路通信的资源的方法、处理设备和信息存储装置 - Google Patents

在频率选择性信道上分配用于下行链路通信的资源的方法、处理设备和信息存储装置 Download PDF

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Abstract

为了在频率选择性信道上分配用于从无线电信网络的接入点到位于在路径上执行行程的移动运输工具中的通信设备的下行链路通信的资源，处理设备执行：根据移动运输工具在路径上的位置获得第一干扰曲线，该第一干扰曲线表示由沿着路径定位的至少一个干扰体暗示的在所述下行链路通信上的干扰；获得第二干扰曲线，该第二干扰曲线表示由位于该移动运输工具中的至少一个干扰体暗示的该下行链路通信上的干扰；以及基于第一干扰曲线和第二干扰曲线分配用于该下行链路通信的资源。

Description

在频率选择性信道上分配用于下行链路通信的资源的方法、 处理设备和信息存储装置
技术领域
本发明总体涉及在频率选择性信道上分配用于从无线电信网络的接入点到位于在路径上移动的移动运输工具中的通信设备的下行链路通信的资源。
背景技术
在无线通信中，资源通常被定义为允许若干个设备在同一时间帧内在同一频率信道上传输的多址传输技术的参数，其中，时域按顺序分为时间帧。例如，在TDMA(时分多址)中，资源为时间帧内的时段；在FDMA(频分多址)中，资源为用于在整个时间帧上通信的频谱的子部分；并且，在CDMA(码分多址)中，资源为在整个时间帧期间使用的扩展码。而且，可以同时使用若干种多址技术。在给定接收机设备处接收的干扰被定义为在与用于向所述给定接收机设备发送数据的源设备所使用的资源相同的资源上由一个或若干个源设备向一个或若干个其他接收机设备发送的信号。
在无线通信系统中，沿着移动运输工具上面移动的路径部署接入点(AP)，以向移动运输工具中的通信设备提供无线通信服务。例如，移动运输工具为火车，并且路径为铁路。AP可以连接到在核心网络中实现的服务器或直接彼此连接，以分别实施集中式或分散式无线资源管理和/或移动性管理功能。当移动运输工具沿着路径移动时，假定位于移动运输工具中的所考虑的通信设备与通过移交过程提供最鲁棒的数据链路的AP通信。与AP的这种通信使用通常由AP或上述服务器分配的资源。通常，这种资源对应于ISM(工业、科学和医学)频段中的信道，这暗示其他相邻设备也以高概率使用相同的资源。因此，可能在未授权的频谱中同时进行许多通信。
因此，期望的是，优化用于从沿着移动运输工具的路径定位的AP到位于移动运输工具中的至少一个通信设备的下行链路通信的资源分配，干扰体暗示该下行链路通信上的干扰。
发明内容
为此，本发明涉及一种在频率选择性信道上分配用于从无线通信网络的接入点到位于在路径上执行行程的移动运输工具中的通信设备的下行链路通信的资源的方法。该方法使得处理设备执行：根据所述移动运输工具在所述路径上的位置获得第一干扰曲线，所述第一干扰曲线表示由沿着所述路径定位的至少一个干扰体带来的对所述下行链路通信的干扰；获得第二干扰曲线，所述第二干扰曲线表示由位于所述移动运输工具中的至少一个干扰体带来的对所述下行链路通信的干扰；以及基于所述第一干扰曲线和第二干扰曲线分配用于所述下行链路通信的资源。
因此，可以优化或至少增强用于下行链路通信的资源分配。
根据特定特征，所述第一干扰曲线至少取决于对于在所述路径上的至少一个之前行程期间位于所述移动运输工具或另一个移动运输工具中的至少一个通信设备执行的干扰测量或估计；并且所述第二干扰曲线至少取决于对于在所述行程期间位于所述移动运输工具中的至少一个通信设备执行的干扰测量或估计。
由此，资源分配可以受益于由位于在路径上执行行程的移动运输工具中的通信设备执行的测量。
根据特定特征，位于移动运输工具中的通信设备在接收到干扰信号时执行：确定所接收到的干扰信号是否对应于沿着所述路径定位的干扰体和/或位于所述移动运输工具中的干扰体；对于接收到的干扰信号对应于位于所述移动运输工具中的干扰体的情况，提供用于更新所述第二干扰曲线的信息；以及对于接收到的干扰信号对应于沿着所述路径定位的干扰体的情况，提供用于更新指纹图谱的信息，该指纹图谱用于定义所述移动运输工具或另一个移动运输工具在所述路径上的至少一个后续行程的所述第一干扰曲线。
由此，在行程期间执行的测量可以为位于之后在路径上执行行程的移动运输工具中的通信设备提供益处。
根据特定特征，位于所述移动运输工具中的所述通信设备为了确定所接收到的干扰信号对应于沿着所述路径定位的干扰体还是对应于位于所述移动运输工具中的干扰体，执行如下处理：解码存在于所接收到的干扰信号中的数据包的报头部；根据经解码的报头部确定所述数据包的发送器的标识符；当已经在所述移动运输工具在路径上的另一个位置处接收到的干扰信号之后获得了所述标识符时，确定所接收到的干扰信号对应于位于所述移动运输工具中的干扰体。
由此，可以识别位于移动运输工具中的干扰体，并且可以在由沿着路径定位的干扰体暗示的干扰与位于移动运输工具中的干扰体暗示的干扰之间进行区分。
根据特定特征，位于所述移动运输工具中的所述通信设备为了确定所接收到的干扰信号是否对应于沿着所述路径定位的干扰体和/或位于所述移动运输工具中的干扰体，执行如下处理：获得所述移动运输工具在所述路径上的当前位置的所述第一干扰曲线；根据所接收到的信号和所述第一干扰曲线确定第二干扰曲线数据；通过对所确定的第二干扰曲线数据与针对所述移动运输工具在所述路径上的之前位置确定的其他第二干扰曲线数据取平均，确定所述第二干扰曲线。
由此，可以粗略估计并进一步细化第二干扰曲线。
根据特定特征，位于所述移动运输工具中的所述通信设备为了确定所接收到的干扰信号是否对应于沿着所述路径定位的干扰体和/或位于所述移动运输工具中的干扰体，执行如下处理：确定所述移动运输工具的预料能够忽略所述第一干扰曲线的位置；当所述移动运输工具到达所述位置时接收到所述信号时，根据所接收到的信号确定所述第二干扰曲线。
因此，通信设备可以受益于期望可忽略第一干扰曲线的特定位置，以用于确定第二干扰曲线。当至少对于一个区段，路径具有暗示沿着路径不存在干扰体的已知属性时，这提供了用于确定第二干扰曲线的简单方法。例如，移动运输工具为火车，并且所考虑的区段对应于隧道或平原。
根据特定特征，对位于所述移动运输工具中的所述通信设备在至少一个区段上测量的干扰减去由位于在所述路径上的至少一个之前行程期间不携带任何干扰体的所述移动运输工具或另一个移动运输工具中的至少一个通信设备针对所述区段测量的平均干扰的结果后进行平均，来确定所述第二干扰曲线。
由此，通过使用至少一个探测移动运输工具(即，不携带任何干扰体的移动运输工具)，可以很容易确定第一干扰曲线。
根据特定特征，针对所述路径的给定区段，对位于所述移动运输工具中的所述通信设备在所述区段上测量的干扰减去在所述路径上的至少一个之前行程期间由所述移动运输工具或另一个移动运输工具携带的至少一个干扰体带来的干扰后进行平均，来细化所述第一干扰曲线。
由此，在针对至少一个移动运输工具获得第二干扰曲线时，可以细化第一干扰曲线。
根据特定特征，通过将线性滤波器应用于由位于所述移动运输工具中的所述通信设备在至少一个区段上测量的干扰，确定所述第一干扰曲线和第二干扰曲线，所述线性滤波器引入偏置并且产生所述第一干扰曲线和第二干扰曲线的偏置估计，其中，当对所述第一干扰曲线和第二干扰曲线求和时，所述偏置变得能够被忽略。
由此，即使当测量值仅适用于携带干扰体的移动运输工具时，并且当来自沿着路径定位的干扰体的干扰和位于移动运输工具中的干扰体的干扰不可以相对彼此忽略时，处理设备也能够获得第一干扰曲线和第二干扰曲线的估计。即使存在偏置，在为了资源分配，估计由位于移动运输工具中的通信设备接受的干扰时，也消除了这样的偏置。
根据特定特征，所述第一干扰曲线和第二干扰曲线通过以下步骤来确定：确定在所述行程期间由所述通信设备和在所述路径上的至少一个之前行程期间由位于所述移动运输工具或另一个移动运输工具中的至少一个通信设备测量的干扰的概率密度函数；确定所确定的概率密度函数的特征函数；对所确定的特征函数应用对数；识别由沿着所述路径定位的至少一个干扰体带来的所述干扰的特征函数的对数和由位于所述移动运输工具中的至少一个干扰体带来的所述干扰的特征函数的对数；并且特征在于所识别的特征函数的对数分别对应于所述第一干扰曲线和第二干扰曲线。
由此，处理设备能够根据与第一干扰曲线和第二干扰曲线油管的干扰的独立随机变量的叠加观察来分开用于定义第一干扰曲线和第二干扰曲线的概率密度函数。
根据特定特征，基于指纹图谱确定所述第一干扰曲线，所述指纹图谱存储与接着所述移动运输工具或另一个移动运输工具在所述路径上的至少一个之前行程确定的干扰有关的数据，作为所述移动运输工具在所述路径上的位置的函数或所述路径的区段的函数。
由此，可以容易地执行用于构建第一干扰曲线的数据跟踪和收集。
根据特定特征，所述指纹图谱由服务器存储，所述服务器将部分指纹图谱提供给所述接入点，所述部分指纹图谱包括至少对应于由所述接入点覆盖的区域的干扰数据，并且所述处理设备由所述接入点实现。
由此，这种架构在有关设备之间的交换时提供高灵活性和低开销。
根据特定特征，处理设备执行如下处理：-作为所述移动运输工具的速度的函数，确定所述路径的预料所述移动运输工具在所述资源分配的期间要通过的至少一个区段；基于所确定的区段确定在分配用于所述下行链路通信的所述资源时要考虑的第一干扰曲线和第二干扰曲线的值。
由此，当分配的资源有效地用于下行链路通信时，通过具有更紧密地匹配传输条件的干扰估计，进一步增强资源分配。
本发明还涉及一种处理设备，该处理设备用于在频率选择性信道上分配用于从无线通信网络的接入点到位于在路径上执行行程的移动运输工具中的通信设备的下行链路通信的资源，其特征在于，该处理设备包括：用于根据所述移动运输工具在所述路径上的位置获得第一干扰曲线的装置，所述第一干扰曲线表示由沿着所述路径定位的至少一个干扰体带来的对所述下行链路通信的干扰；用于获得第二干扰曲线的装置，所述第二干扰曲线表示由位于所述移动运输工具中的至少一个干扰体带来的对所述下行链路通信的干扰；以及用于基于所述第一干扰曲线和第二干扰曲线分配用于所述下行链路通信的所述资源的装置。
本发明还涉及一种计算机程序，该计算机程序可以从通信网络被下载和/或存储在可由处理设备读取的介质上。该计算机程序包括用于在所述程序由处理器运行时实施上述方法的指令。本发明还涉及存储包括实施上述方法的一组指令的计算机程序的信息存储装置(当所存储的信息从所述信息存储装置读取并由处理器运行时，实现上述方法)。
因为与处理设备和计算机程序有关的特征和优点与关于相应的上述方法已经提到的那些特征和优点相同，所以这里不再重复。
附图说明
通过阅读以下实施方式的示例的描述，本发明的特性将更加清楚地显现，所述描述参照附图而进行，附图中：
图1示意性地表示可以实施本发明的无线通信系统；
图2示意性地表示无线通信系统的处理设备的架构；
图3示意性地表示用于确定要分配用于从无线通信系统的AP到位于移动运输工具中的通信设备的下行链路通信的资源的算法；
图4A至图4G示意性地表示用于实施本发明的无线通信系统的构造；
图5示意性地表示由位于移动运输工具中的通信设备实现的用于收集干扰数据的算法；
图6示意性地表示由移动运输工具中的通信设备实现的第一算法，该第一算法用于区分沿着移动运输工具的路径的静态干扰体所涉及的干扰与位于移动运输工具中的干扰体所涉及的干扰；
图7示意性地表示由移动运输工具中的通信设备实现的第二算法，该第二算法用于区分沿着移动运输工具的路径的静态干扰体所涉及的干扰与位于移动运输工具中的干扰体所涉及的干扰。
具体实施方式
图1示意性地表示可以实施本发明的无线通信系统。
无线通信系统包括沿着移动运输工具130的路径170定位的AP 110、111。移动运输工具130是例如火车，并且路径是引导火车从始发站至到达站的铁路。根据另一个示例，移动运输工具130是公共汽车，并且路径是由公共汽车遵循的预定路线。
AP 110、111向通信设备诸如位于移动运输工具130中的通信设备131提供无线通信系统的服务。通信设备131是例如移动终端，或允许位于移动运输工具中的移动终端经由AP访问无线通信系统的服务的中继站。
无线通信系统可以进一步包括在实现集中式无线资源管理和/或移动性管理功能的核心网络中实现的例如服务器100。
AP 110、111可以彼此互连，由此实施分散式无线资源管理和/或移动性管理功能。
静态干扰体150、151、152、153可以被定位成充分接近移动运输工具130的路径170，以对从AP 110、111到位于移动运输工具130中的通信设备131的下行链路通信产生影响。这种干扰体150、151、152、153是例如符合IEEE 802.11标准的WiFi(注册商标)接入点。
其他静态干扰体140、141可以被定位成充分接近AP 110，以对从位于移动运输工具中的通信设备131到AP 110的上行链路通信产生影响。这种干扰体140、141是例如符合IEEE 802.11标准的WiFi(注册商标)接入点。
进一步的干扰体160、161、162可以位于移动运输工具130内并且因此随着移动运输工具130而移动。这些干扰体160、161、162对从AP 110、111到位于移动运输工具130中的通信设备131的下行链路通信和上行链路通信产生影响。这种干扰体是例如符合IEEE802.15.1标准的Bluetooth(注册商标)设备，或符合IEEE 802.15.4标准的Zigbee(注册商标)设备。
因为上述干扰体根据其静态或非静态地理位置性质来暗示从AP到位于移动运输工具130中的通信设备131的下行链路通信上的不同种类的干扰，所以干扰管理应通过考虑性质的这种差异来解决。下文参照图3至图7详述该方面。
处理设备负责确定用于从AP 110、111到移动运输工具130中的通信设备131的下行链路通信的适当的资源分配。处理设备可以进一步负责确定用于从移动运输工具130中的通信设备131到AP 110、111的上行链路通信的适当的资源分配。
如下文将参照图4A至图4G详述的，处理设备可以位于服务器100、AP 110、111或通信设备131中或连接到服务器100、AP 110、111或通信设备131。
图2示意性地表示处理设备的架构。根据所示架构，处理设备包括经由通信总线210互连的以下组件：处理器、微处理器、微控制器或CPU(中央处理单元)200；RAM(随机存取存储器)201；ROM(只读存储器)202；HDD(硬盘驱动器)或SD(安全数字)读卡器203，或适于读取存储在存储装置上的信息的任何其他设备；通信接口204。
通信接口204允许处理设备与位于移动运输工具130中的通信设备131和/或AP110、111和/或服务器100通信。
CPU 200能够执行从ROM 202或外部存储器(诸如SD卡或HDD)载入RAM 201中的指令。在处理设备被通电后，CPU 200能够从RAM 201读取指令并执行这些指令。指令形成一个计算机程序，该计算机程序使CPU 200执行下文参照图3、图5和图6描述的算法的一些或所有的步骤。
下文参照图3、图5和图6描述的算法的任何和所有步骤可以通过经由可编程计算机器(诸如PC(个人计算机)、DSP(数字信号处理器)或微控制器)执行一组指令或程序实施为软件；或者经由机器或专用组件(诸如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))实施为硬件。
图3示意性地表示用于确定要分配用于从至少一个AP 110、111到位于移动运输工具130中的通信设备131的下行链路通信的资源的算法。图3的算法由处理设备执行。
在步骤S301中，处理设备获得移动运输工具130沿着路径170的位置。该位置可以表示为地理坐标系统中的绝对值，或相对于固定基准点(诸如相对于AP 110、111的各自位置)的相对值。
根据第一示例，从GPS(全球定位系统)信息获得位置，该GPS信息由与通信设备131关联的GPS接收器提供并且由通信设备131向处理设备发送。
根据第二示例，从接收到的信号功率信息获得位置，该接收到的信号功率信息由通信设备131根据从AP 110、111接收到的信号来确定。知道AP 110、111的位置，并且知道移动运输工具130所遵循的路径170，允许根据由通信设备131从AP 110、111接收到的信号的功率的测量值来确定通信设备131的位置。各个接收到的信号功率信息由通信设备131向处理设备发送。
根据第三示例，根据从通信设备131接收到的信号基于由AP 110、111确定的接收信号功率信息获得位置。知道AP 110、111的位置，并且知道移动运输工具130遵循的路径170，允许根据由AP 110、111从通信设备131接收到的信号的功率的测量值来确定通信设备131的位置。接收信号功率信息由AP 110、111向处理设备发送。
根据第四示例，借助于沿着移动运输工具的路径布置且适于检测移动运输工具经过的传感器获得位置。这种检测的通知由传感器向处理设备发送。
此外，位置可以对应于路径170的区段。然后，路径170上的多个有效的连续位置可以与用于本发明的目的的单个位置关联。
在以下步骤S302中，处理设备获得与沿着移动运输工具130的路径170定位的静态干扰体150、151、152、153有关的第一干扰曲线。该第一干扰曲线取决于移动运输工具130在路径170上的位置。实际上，因为干扰体150、151、152、153为静态的，所以它们对从AP 110、111到位于移动运输工具130中的通信设备131的下行链路通信可能产生的影响随着移动运输工具130的位置而变化。
干扰曲线为如通信设备131所感知的、允许表征干扰的数据。例如，干扰曲线为在资源上接收并在若干个时间帧上取平均的干扰水平，或资源上的功率分布，或被定义为已知当前干扰状态时在接来下的时间帧中观察到干扰的概率的资源使用分布。
干扰曲线可以从在通信设备131可用的测量值获得。例如，测量值为给定资源上的并随着时间取平均的接收信号功率，或可以从中推导出信号与干扰加噪声比(SINR)因此推导出干扰水平的平均帧错误率。而且，如果不能将以前的信息提供给处理设备，则人们可以依靠当ACK/NACK机制在通信协议中实现时的确认信号的统计数据。
在优选实施方式中，处理设备根据存储在数据库中的干扰的指纹图谱来确定第一干扰曲线，干扰的指纹图谱提供预料的干扰水平，并且从移动运输工具130在路径170上的之前行程期间观测到的干扰构建为路径170上的位置的函数或路径170的区段的函数。如下文将参照图4A至图4G详述的，存储干扰的指纹图谱的数据库可以位于服务器100、AP 110、111或通信设备131中或连接到服务器100、AP 110、111或通信设备131。存储干扰的指纹图谱的数据库可以在与处理设备不同的位置中实现，因此实现数据库的设备将数据库的内容提供给处理设备。
在以下步骤S303中，处理设备获得与位于移动运输工具130内的干扰体160、161、162有关的第二干扰曲线。
在以下步骤S304中，处理设备至少基于第一干扰曲线和第二干扰曲线，分配用于从至少一个AP 110、111到位于移动运输工具130内的通信设备131的下行链路通信的资源。例如，进行资源分配，以使得对于给定位置处发生的通信预料的SINR最大化。根据从干扰的指纹图谱和第二干扰曲线获得的信息计算出预料的SINR。更确切地说，处理设备获得预料在给定位置从至少一个AP 110、111接收到的信号功率、来自静态干扰体150、151、152、153和干扰体160、161、162的预料的干扰水平、以及通信设备131处的噪声系数，并且计算出所产生的SINR。
如下文详述，在至少一个实施方式中，第一干扰曲线至少取决于相对于在所述路径上的至少一个之前行程期间位于移动运输工具或另一个移动运输工具中的至少一个通信设备执行的干扰测量或估计，并且第二干扰曲线至少取决于相对于在路径上的当前行程期间位于移动运输工具中的至少一个通信设备执行的干扰测量或估计。
当在下行链路和上行链路中必须使用相同的资源分配时，处理设备进一步考虑与静态干扰体140、141有关的第三干扰曲线。使用已经参照步骤S303描述的技术，由用于上行链路通信的至少一个AP 110、111计算出第三干扰曲线。
图4A至图4G示意性地表示用于实施本发明的无线通信系统的构造。图4A至图4G示出服务器100、位于移动运输工具130中的通信设备131、以及AP 110。该构造对于无线通信系统的其他AP是重复的。
图4A示意性地表示第一构造。在该构造中，处理设备402位于服务器100中或连接到服务器100。干扰的指纹图谱401也位于服务器100中或连接到服务器100。在该构造中，服务器100经由AP 110从位于移动运输工具130中的通信设备131接收用于更新干扰的指纹图谱401的任意数据和与第二干扰曲线有关的任意数据。
在处理设备402使用第三干扰曲线来分配资源的情况下，与第三干扰曲线有关的任意数据由AP 110提供给服务器100。
图4B示意性地表示第二构造。在该构造中，处理设备402位于位于移动运输工具130中的通信设备131中或连接到位于移动运输工具130中的通信设备131。干扰的指纹图谱401位于服务器100中或连接到服务器100。在该构造中，服务器100经由AP 110从位于移动运输工具130中的通信设备131接收用于更新指纹图谱401的任意数据。位于移动运输工具130中的通信设备131经由AP 110从服务器100接收与第一干扰曲线有关的任意数据。
另选地，可以经由数据存储便携式装置(诸如USB(通用串行总线)闪速驱动器)执行干扰的指纹图谱401的更新，数据存储便携式装置首先插入到通信设备131以将在移动运输工具在路径170上的行程期间存储在数据库中的数据传送到USB闪速驱动器，并且其次插入到服务器100以将由USB闪速驱动器存储的数据传送到服务器100。
在第三干扰曲线被处理设备402使用以分配资源的情况下，与第三干扰曲线有关的任意数据由AP 110提供给位于移动运输工具130中的通信设备131。
图4C示意性地表示第三构造。在该构造中，处理设备402位于AP 110中或连接到AP110。干扰的指纹图谱401也位于AP 110中或连接到AP 110。在该构造中，AP 110从位于移动运输工具130中的通信设备131接收用于更新指纹图谱401的任意数据和与第二干扰曲线有关的任意数据。
图4D示意性地表示第四构造。在该构造中，处理设备402位于AP 100中或连接到AP110。干扰的指纹图谱401位于服务器100中或连接到服务器100。干扰的部分指纹图谱403位于AP 110中或连接到AP 110。干扰的该部分指纹图谱403对应于位于AP 110所管理的区域中的路径170的部分的指纹图谱401的一部分。在该构造中，服务器100经由AP 110从位于移动运输工具130中的通信设备131接收用于更新指纹图谱401的任意数据。AP 110从位于移动运输工具130中的通信设备131接收与第二干扰曲线有关的任意数据。AP 110从服务器100接收用于更新干扰的部分指纹图谱403的任意数据。
图4E示意性地表示第五构造。在该构造中，处理设备402位于位于移动运输工具130中的通信设备131中或连接到位于移动运输工具130中的通信设备131。干扰的指纹图谱401位于AP 110中或连接到AP 110。在该构造中，AP 110从位于移动运输工具130中的通信设备131接收用于更新指纹图谱401的任意数据。位于移动运输工具130中的通信设备131从AP 110接收与第一干扰曲线有关的任意数据。
在第三干扰曲线被处理设备402使用以分配资源的情况下，与第三干扰曲线有关的任意数据由AP 110提供给位于移动运输工具130中的通信设备131。
图4F示意性地表示第六构造。在该构造中，处理设备402位于位于移动运输工具130中的通信设备131中或连接到位于移动运输工具130中的通信设备131。干扰的指纹图谱401位于服务器100中或连接到服务器100。干扰的部分指纹图谱403位于AP 110中或连接到AP 110。在该构造中，服务器100经由AP 110从位于移动运输工具130中的通信设备131接收用于更新指纹图谱401的任意数据。AP 110从服务器100接收用于更新干扰的部分指纹图谱403的任意数据。位于移动运输工具130中的通信设备131从AP 110接收与第一干扰曲线有关的任意数据。
另选地，可以经由诸如USB闪速驱动器等的数据存储便携式装置执行干扰的指纹图谱401的更新，数据存储便携式装置首先插入到通信设备131以将在移动运输工具在路径170上的行程期间存储在数据库中的数据传送到USB闪速驱动器，并且其次插入到服务器100以将由USB闪速驱动器存储的数据传送到服务器100。
在第三干扰曲线被处理设备402使用以分配资源的情况下，与第三干扰曲线有关的任意数据由AP 110提供给位于移动运输工具130中的通信设备131。
图4G示意性地表示第七构造。在该构造中，处理设备402位于位于移动运输工具130中的通信设备131中或连接到位于移动运输工具130中的通信设备131。干扰的指纹图谱401也位于位于移动运输工具130中的通信设备131中或连接到位于移动运输工具130中的通信设备131。
在第三干扰曲线被处理设备402使用以分配资源的情况下，与第三干扰曲线有关的任意数据由AP 110提供给位于移动运输工具130中的通信设备131。
在优选实施方式中，实现了图4D中所示的构造。
图5示意性地表示由位于移动运输工具130中的通信设备131实现的用于收集干扰数据的算法。
在步骤S501中，通信设备131初始化数据库，目的在于存储由通信设备131收集的分别与干扰的指纹图谱401和第二干扰曲线有关的干扰数据。
在以下步骤S502中，为了确定是否在资源上接收到信号，通信设备131检查接收信号功率是否高于给定阈值，或例如使用自相关或互相关检测技术等执行像同步序列的预定信号的检测。
当AP 110处于空闲模式(即，不传送信号)时，通信设备131也可以侦听其他频率。根据第一示例，通信设备131根据AP 110的需要侦听其他频率达预定时段，以执行由沿着路径170定位的静态干扰体150、151、152、153暗示的干扰探测。根据第二示例，通信设备131独立地执行相同的操作。然而，需要通信设备131获得关于与AP 110通信的调度的定时信息，以保证在AP 110处于空闲模式时有效执行侦听这种其他频率。
当该信号被接收到时，通信设备131在以下步骤S503中确定接收信号对应于干扰还是对应于从AP 110接收到的信号。当对信号进行解码后的报头指示AP 110已执行传送时，通信设备131确定从AP 110接收信号。
当从AP 110接收信号时并且当信号旨在由通信设备131处理时，通信设备131执行步骤S504。当对信号进行解码后的报头指示信号被寻址到通信设备131时，通信设备131确定信号旨在由通信设备131处理。
在步骤S504中，通信设备131处理从AP 110接收到的信号。
当从AP 110接收信号时并且当信号旨在由通信设备131处理时，通信设备131重复步骤S502。
当该信号被确定为干扰时，通信设备131执行步骤S505，该步骤S505中，通信设备131确定该信号是从位于移动运输工具130中的干扰体还是从沿着移动运输工具130的路径170定位的静态干扰体接收的。下文参照图6详述确定该信号是从位于移动运输工具130中的干扰体还是从沿着路径170定位的静态干扰体接收的。
当从位于移动运输工具130中的干扰体接收信号时，通信设备131执行步骤S506；否则，通信设备131执行步骤S507。
在步骤S506中，通信设备131收集与第二干扰曲线有关的数据。换言之，通信设备131基于在步骤S502中接收到的信号，更新在步骤S501中被初始化且与第二干扰曲线有关的数据库。然后，通信设备131将该数据库的内容提供给处理设备。然后，通信设备131重复步骤S502。
在步骤S507中，通信设备131收集与干扰的指纹图谱403有关的数据。通信设备131更新在步骤S501中被初始化并且用于存储与干扰的指纹图谱401有关的数据的本地数据库。换言之，通信设备131基于在步骤S502中接收的信号和表示移动运输工具130在路径170上的位置的信息，更新该本地数据库。之后由通信设备131沿着路径170的至少一部分基于存储在所述本地数据库中的数据更新干扰的指纹图谱401。根据什么设备实现干扰的指纹图谱401，可以经由从通信设备131经由AP 110到服务器100的上行链路传输，或经由从通信设备131经由AP 110到服务器100的上行链路传输来执行干扰的指纹图谱401的更新。另选地，可以经由诸如USB闪速驱动器等的数据存储便携式装置执行干扰的指纹图谱401的更新，数据存储便携式装置首先插入到通信设备131以将在移动运输工具在路径170上的行程期间存储在数据库中的数据传送到USB闪速驱动器，并且其次插入到服务器100以将由USB闪速驱动器存储的数据传送到服务器100。还可以使用有线或无线通信链路来在移动运输工具在路径170上的行程的终点执行这种数据传送。然后，通信设备131重复步骤S502。
当由AP 110传输的信号和由至少一个干扰体传输的信号的叠加被接收并在步骤S502中检查，而通信设备131已预先接收来自从AP 110的信号并且因此执行了步骤S504时，通信设备131能够从接收到的叠加信号去除预先接收到的所述信号的贡献，然后执行步骤S505、S506和S507。
图6示意性地表示由移动运输工具130中的通信设备131实现的第一算法，该第一算法用于区分沿着移动运输工具130的路径170的静态干扰体150、151、152、153所涉及的干扰与位于移动运输工具130中的干扰体160、161、162所涉及的干扰。
在步骤S601中，通信设备131接收表示数据包的信号。
在以下步骤S602中，通信设备131对接收数据包的报头部进行解码。这暗示通信设备131具有符合干扰体的MAC和PHY接口的MAC和PHY(物理)接口。
在以下步骤S603中，通信设备131从解码后的报头部获得数据包发送器的标识符。
在以下步骤S604中，通信设备131确定所获得的标识符是否已经通过在位于比沿着路径170定位的静态干扰体的典型传输范围更远的路径170的先前区间期间对报头部进行解码获得的。如果是，则意味着接收到的数据包的发送器在移动运输工具130的行程期间已经是干扰体，由此意味着该干扰体不是沿着路径170定位的静态干扰体，而是位于移动运输工具130内的干扰体。在这种情况下，执行步骤S606；否则，执行步骤S605。
在以下步骤S605中，通信设备131将经由所述数据包的接收所暗示的干扰标记为与第一干扰曲线有关。然后，重复步骤S601。
在步骤S606中，通信设备131将经由所述数据包的接收所暗示的干扰标记为与第二干扰曲线有关。然后，重复步骤S601。
图7示意性地表示由移动运输工具130中的通信设备131实现的第二算法，用于区分沿着移动运输工具130的路径170的静态干扰体150、151、152、153所涉及的干扰与位于移动运输工具130中的干扰体160、161、162所涉及的干扰。
如前所述，图6的算法暗示通信设备131具有符合干扰体的MAC和PHY接口的MAC和PHY接口。然而，未授权频谱通常被高异质性通信标准共享，这要求通信设备131能够对根据许多标准的包解码。在本发明的至少一个实施方式中，摆脱该约束会是有益的。一种方法是定义由从AP 110、111到通信设备131的下行链路通信所面对的干扰体暗示的干扰的统计信息。
在给定时刻，在给定通信信道上，通信设备131观测由沿着路径170定位的静态干扰体150、151、152、153和位于移动运输工具130内的干扰体160、161、162暗示的干扰的叠加。
假定由沿着路径170定位的静态干扰体150、151、152、153暗示的干扰的指纹已经是可用的。例如通过使用不携带任何干扰体的至少一个移动运输工具来获得第一批干扰测量结果。当由沿着路径170定位的静态干扰体150、151、152、153暗示的干扰的这种指纹已经是可用的时，可以通过减去由静态干扰体暗示的预料干扰来获得第二干扰曲线。
因此，在步骤S701中，如已经参照步骤S502所描述的，通信设备131获得接收到的信号功率信息。
在以下步骤S702中，通信设备131例如通过使用不携带任何干扰体的移动运输工具来获得第一批干扰测量结果，获得针对移动运输工具130在路径170上的当前位置的第一干扰曲线。
在以下步骤S703中，通信设备131根据在步骤S701中获得的接收信号功率信息和在步骤S702中获得的针对移动运输工具130在路径170上的当前位置获得的第一干扰曲线，确定第二干扰曲线数据。通信设备131从所获得的接收信号功率信息减去第一干扰曲线。因此，通信设备131获得与位于移动运输工具130中的干扰体160、161、162有关的第二干扰曲线的瞬时估计。
在以下步骤S704中，通信设备131用针对移动运输工具130在路径170上的之前位置获得的其他第二干扰曲线数据，对在步骤S703中获得的第二干扰曲线数据取平均。然后，对于移动运输工具130在路径170上的后面的位置，重复步骤S701。在随着时间进行若干次取平均之后，第二干扰水平轮廓应该是稳定的并且表示由位于移动运输工具130中的干扰体160、161、162有效地暗示的干扰。
换言之，通过从由通信设备131在所有路径区段上测量的总干扰减去由位于不携带任何干扰体并且沿着路径行进的至少一个相应移动运输工具130中的至少一个通信设备测量的平均干扰曲线的结果进行取平均，可以获得第二干扰曲线。这可以由以下算式表示：
其中：
-Ek为用于考虑的移动运输工具k的第二干扰曲线；
-N为组成路径的区段的数量；
-M为沿着路径已行进或正行进的移动运输工具的数量；
-K为沿着路径已行进的、不携带任何干扰体的移动运输工具的数量；
-Xab为在路径的区段b期间位于移动运输工具a中的通信设备131所进行的观测。
此外，假定沿着路径已行进的、不携带任何干扰体的K个移动运输工具的索引是从M-K-l到M。
根据特定实施方式，由于根据上面的算式获得的第二干扰曲线，可以细化第一干扰曲线。针对路径170的各个区段，处理设备从通信设备131接收接收信号功率与作为参照上面的算式描述的运算的结果而获得的估计的第二干扰曲线数据之间的差。然后，处理设备针对各个位置，对从对于所有移动运输工具进行的观测结果减去第二干扰曲线的结果进行取平均，并且相应地更新第一干扰曲线。这可以由以下算式表示：
其中：
-Rk为与段k有关的第一干扰曲线。
根据另一个实施方式，当与接收信号功率相比，与第一干扰曲线有关的预料干扰水平可忽略，或预料可忽略时，确定第二干扰曲线。换言之，通信设备131等待这一情况：移动运输工具130处于路径170上的不存在静态干扰体的位置。因此，假定由接收信号暗示的干扰由位于移动运输工具130中的干扰体160、161、162暗示。
根据又一个实施方式，由于例如由之前描述的实施方式执行的处理，假定已知第二干扰曲线具有良好的鲁棒性。如之前假定已知第一干扰曲线时提到的，通过颠倒第一干扰曲线和第二干扰曲线的角色来应用相同的原理。
根据又一个实施方式，例如如图4A所示，以集中方式估计第一干扰曲线和第二干扰曲线的平均干扰水平，即，将所有的接收信号功率提供给处理设备，或与指纹值对应的路径170的给定部分上的等效平均干扰水平。然后，处理设备过滤所有数据，以估计针对所有移动运输工具和路径区段的所有第一干扰曲线和第二干扰曲线。
重新使用为了上面的算式已经引入的定义，由位于移动运输工具i中的通信设备131在路径的区段j上进行的观测结果是由沿着路径170定位的静态干扰体150、151、152、153和位于移动运输工具中的干扰体160、161、162暗示的干扰的总和，即，这组N×M个观测结果表示如下：
Xij＝Rj+Ei
考虑观测矢量X＝[X11 ... X1N X21 ... X2N... XM1 ... XMN]，要确定的变量的矢量为V＝[RI ... RN EI....EM]T，这会导致以下线性系统，其中A是N.M×N+M矩阵：
X＝AV
其中IN为N×N单位矩阵，并且IN×M为用1填充的N×M矩阵。
求解这种线性系统的条件是获得足够数量的测量结果，这意味着应当满足以下条件：
N.M≥N+M
矢量e＝[11×N-11×M]T/sprt(N+M)为零特征值的特征矢量，这涉及至少秩亏一阶。ATA没有伪逆，但ATA+eeT是可逆的。
通过用(ATA+eeT)-1AT过滤观测结果，变量V的偏置版本Y可以如下获得：
Y＝(ATA+eeT)-1ATX＝V+eeTV
其中Y＝[YR1 ... YRN YE1 .... YEM]T，并且
由此，在值Rk和Ek的估计上有偏置，这是由于上述秩亏。由此，值YRk和YEk被估计并随着时间平均为分别与第一干扰曲线和第二干扰曲线关联的值AYRk和AYEk。通过对值AYRj和AYEi求和，针对M个移动运输工具中的每一个移动运输工具和路径的N个区段中的每一个区段，估计最终干扰曲线Xij，这趋于消除上文指出的偏置。换言之，通过应用引入偏置的线性滤波器并生成第一干扰曲线和第二干扰曲线的偏置估计值，来确定第一干扰曲线和第二干扰曲线，其中，当对第一干扰曲线和第二干扰曲线求和时，所述偏置变为可忽略。
根据又一个实施方式，使用更先进的随机估计理论以分开随机分布。尝试从上述结合的的观测结果X估计上述随机变量R和E的互斥概率密度函数，因为随机变量R和E是独立的，所以下面的算式适用：
LXij(w)＝LRj(w)+LEi(w)
其中LXij(w)、LRj(w)和LEi(w)是Xij、Rj和Ei的特征函数的对数，或等效地，X、R和E的概率密度函数的傅里叶变换的对数，
并且其中w表示特征函数的自变数。
可以注意到，如这里上面的算式所示，使用特征函数的对数允许处理总和，而不是处理概率密度函数的卷积。
特征函数计算例如用傅里叶变换和傅里叶逆变换来实现，或在以离散的方式估计概率密度函数时，并且在w取离散值时，使用离散傅里叶变换(DFT)或快速傅里叶变换(FFT)以离散的方式来实现。
由此，对于给定自变数w，如之前实施方式中所述，获得特征函数值LRj(w)和LEi(w)的识别，用于由沿着路径170定位的静态干扰体150、151、152、153和位于移动运输工具中的干扰体160、161、162暗示的干扰的识别。
换言之，处理设备在针对每个移动运输工具的路径的每个区段中获得Xij的概率密度函数的评估。处理设备确定Xij的概率密度函数的特征函数，并且对获得的特征函数应用对数。然后，处理设备识别独立变量R、E的特征函数的对数。独立变量R、E的特征函数的对数分别对应于第一干扰曲线和第二干扰曲线。为了评估位于移动运输工具130中的通信设备131要经历的干扰，处理设备应用分别对应于第一干扰曲线和第二干扰曲线的对数的逆运算，然后应用各自的特征函数的逆运算，以获得各个干扰曲线的概率密度函数。然后，概率密度函数用来确定哪些资源应被分配用于下行链路通信。
根据特定实施方式，处理设备确定在资源分配应用的时间段期间移动运输工具预料行进经过的路径区段。这些区段被确定为随移动运输工具的速度的函数。然后，处理设备基于所确定的区段来确定针对资源分配而被考虑在内的第一干扰曲线和第二干扰曲线的值。
根据另一个方面，为了允许跟踪干扰曲线，人们可以根据火车位置实施指纹图谱的内插，这平滑地改变干扰曲线并且允许资源分配算法的平滑适应。

Claims (16)

1.一种在频率选择性信道上分配用于从无线电信网络的接入点到位于在路径上执行行程的移动运输工具中的通信设备的下行链路通信的资源的方法，特征在于处理设备执行如下处理：
-根据所述移动运输工具在所述路径上的位置获得第一干扰曲线，所述第一干扰曲线表示由沿着所述路径定位的至少一个干扰体带来的对所述下行链路通信的干扰；
-获得第二干扰曲线，所述第二干扰曲线表示由位于所述移动运输工具中的至少一个干扰体带来的对所述下行链路通信的干扰；以及
-基于所述第一干扰曲线和第二干扰曲线分配用于所述下行链路通信的资源。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
-所述第一干扰曲线至少取决于对于在所述路径上的至少一个之前行程期间位于所述移动运输工具或另一个移动运输工具中的至少一个通信设备执行的干扰测量或估计；并且
-所述第二干扰曲线至少取决于对于在所述行程期间位于所述移动运输工具中的至少一个通信设备执行的干扰测量或估计。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，位于所述移动运输工具中的所述通信设备在接收到干扰信号时执行如下处理：
-确定所接收到的干扰信号是否对应于沿着所述路径定位的干扰体和/或位于所述移动运输工具中的干扰体；
-对于接收到的干扰信号对应于位于所述移动运输工具中的干扰体的情况，提供用于更新所述第二干扰曲线的信息；以及
-对于接收到的干扰信号对应于沿着所述路径定位的干扰体的情况，提供用于更新指纹图谱的信息，该指纹图谱用于定义所述移动运输工具或另一个移动运输工具在所述路径上的至少一个后续行程的所述第一干扰曲线。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，位于所述移动运输工具中的所述通信设备为了确定所接收到的干扰信号对应于沿着所述路径定位的干扰体还是对应于位于所述移动运输工具中的干扰体，执行如下处理：
-解码存在于所接收到的干扰信号中的数据包的报头部；
-根据经解码的报头部确定所述数据包的发送器的标识符；
-当已经在所述移动运输工具在路径上的另一个位置处接收到的干扰信号之后获得了所述标识符时，确定所接收到的干扰信号对应于位于所述移动运输工具中的干扰体。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，位于所述移动运输工具中的所述通信设备为了确定所接收到的干扰信号是否对应于沿着所述路径定位的干扰体和/或位于所述移动运输工具中的干扰体，执行如下处理：
-获得所述移动运输工具在所述路径上的当前位置的所述第一干扰曲线；
-根据所接收到的信号和所述第一干扰曲线确定第二干扰曲线数据；
-通过对所确定的第二干扰曲线数据与针对所述移动运输工具在所述路径上的之前位置确定的其他第二干扰曲线数据取平均，确定所述第二干扰曲线。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，位于所述移动运输工具中的所述通信设备为了确定所接收到的干扰信号是否对应于沿着所述路径定位的干扰体和/或位于所述移动运输工具中的干扰体，执行如下处理：
-确定所述移动运输工具的预料能够忽略所述第一干扰曲线的位置；
-当所述移动运输工具到达所述位置时接收到所述信号时，根据所接收到的信号确定所述第二干扰曲线。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，对位于所述移动运输工具中的所述通信设备在所述路径的至少一个区段上测量的干扰减去由位于在所述路径上的至少一个之前行程期间不携带任何干扰体的所述移动运输工具或另一个移动运输工具中的至少一个通信设备针对所述区段测量的平均干扰的结果后进行平均，来确定所述第二干扰曲线。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，针对所述路径的给定区段，对位于所述移动运输工具中的所述通信设备在所述区段上测量的干扰减去在所述路径上的至少一个之前行程期间由所述移动运输工具或另一个移动运输工具携带的至少一个干扰体带来的干扰后进行平均，来细化所述第一干扰曲线。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，通过将线性滤波器应用于由位于所述移动运输工具中的所述通信设备在所述路径的至少一个区段上测量的干扰，确定所述第一干扰曲线和第二干扰曲线，所述线性滤波器引入偏置并且产生所述第一干扰曲线和第二干扰曲线的偏置估计，其中，当对所述第一干扰曲线和第二干扰曲线求和时，所述偏置变得能够被忽略。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一干扰曲线和第二干扰曲线通过以下步骤来确定：
-确定在所述行程期间由所述通信设备和在所述路径上的至少一个之前行程期间由位于所述移动运输工具或另一个移动运输工具中的至少一个通信设备测量的干扰的概率密度函数；
-确定所确定的概率密度函数的特征函数；
-对所确定的特征函数应用对数；
-识别由沿着所述路径定位的至少一个干扰体带来的所述干扰的特征函数的对数和由位于所述移动运输工具中的至少一个干扰体带来的所述干扰的特征函数的对数；
并且特征在于所识别的特征函数的对数分别对应于所述第一干扰曲线和第二干扰曲线。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于指纹图谱确定所述第一干扰曲线，所述指纹图谱存储与接着所述移动运输工具或另一个移动运输工具在所述路径上的至少一个之前行程确定的干扰有关的数据，作为所述移动运输工具在所述路径上的位置的函数或所述路径的区段的函数。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述指纹图谱由服务器存储，所述服务器将部分指纹图谱提供给所述接入点，所述部分指纹图谱包括至少对应于由所述接入点覆盖的区域的干扰数据，并且所述处理设备由所述接入点实现。
13.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述处理设备执行如下处理：
-作为所述移动运输工具的速度的函数，确定所述路径的预料所述移动运输工具在所述资源分配的期间要通过的至少一个区段；
-基于所确定的区段确定在分配用于所述下行链路通信的所述资源时要考虑的第一干扰曲线和第二干扰曲线的值。
14.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述处理设备执行如下处理：
-作为所述移动运输工具的速度的函数，确定所述路径的预料所述移动运输工具在所述资源分配的期间要通过的至少一个区段；
-基于所确定的区段确定在分配用于所述下行链路通信的所述资源时要考虑的第一干扰曲线和第二干扰曲线的值。
15.一种处理设备，该处理设备用于在频率选择性信道上分配用于从无线通信网络的接入点到位于在路径上执行行程的移动运输工具中的通信设备的下行链路通信的资源，其特征在于，该处理设备包括：
-用于根据所述移动运输工具在所述路径上的位置获得第一干扰曲线的装置，所述第一干扰曲线表示由沿着所述路径定位的至少一个干扰体带来的对所述下行链路通信的干扰；
-用于获得第二干扰曲线的装置，所述第二干扰曲线表示由位于所述移动运输工具中的至少一个干扰体带来的对所述下行链路通信的干扰；以及
-用于基于所述第一干扰曲线和第二干扰曲线分配用于所述下行链路通信的所述资源的装置。
16.一种信息存储装置，其特征在于，该信息存储装置存储包括程序代码指令的计算机程序，当由可编程设备运行所述程序代码指令时，这些程序代码指令能够被载入所述可编程设备中以实现根据权利要求1所述的方法。
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