CN1251521C - 对tdm系统中的突发分布特性进行管理 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于为多个远端站中的每一个远端站管理测得突发分布特性(630)的设备和方法，其中多个远端站动态分配到一个TDM无线通信系统帧内的多个时隙(620)中的一个时隙，所述TDM无线通信系统包括至少一个已识别天线(610)以及至少一个已识别频率(615)。该方法包括步骤：确定一个突发分布表格(630)来保存突发特性数据(635)，在突发分布表格(630)内部确定一个与远端站中的一个相应远端站相关联的位置，其中该位置涉及一个由相应时隙(625)中包含的远端站所特有的标识符，以及将一个相应的测得突发分布(635)保存在已确定的位置。在本发明的一个方面，对于一个多天线(610)多频率(615)结构所进行的管理包括提供天线标识符(610)之间的已知关系，以便确定那些为相应远端站保存突发分布特性数据(635)的位置。

Description

对TDM系统中的突发分布特性进行管理
相关申请的交叉引用
本申请涉及共同未决以及共同转让的美国专利申请09/434,832、09/434,815、09/434,816以及09,434,707,其中每个申请的名称都是“SYSTEM AND METHOD FOR BROADBANDMILLIMETER WAVE DATA COMMUNICATION”，这些申请的内容在此引入作为参考。前述每个申请都是2000年1月18日授权的共同转让的美国专利6,016,313的分案申请，所述专利的名称是“SYSTEM AND METHOD FOR BROADBAND MILLIMETERWAVE DATA COMMUNICATION”，该专利当前正处于申请序列号为90/005,726以及90/005,974的两个复审。
本申请涉及以下共同转让的美国专利申请并且是与这些申请一起提交的，其中包括：名为“SYSTEM AND METHOD FORDYNAMIC BANDWIDTH ALLOCATION”的美国专利申请＿＿＿＿，名为“SYSTEM AND METHOD FOR DYNAMICBANDWIDTH ALLOCATION IN A POINT TO MULTIPOINTCOMMUNICATION SYSTEM”的美国专利申请＿＿＿＿，名为SYSTEM AND METHOD FOR REAL TIME ADAPTIVECAPACITY SCHEDULING”的美国专利申请＿＿＿＿，名为“FRAME TO FRAME TIMING SYNCHRONIZATION SYSTEMAND METHOD”的美国专利申请＿＿＿＿，以及名为“SYSTEMAND METHOD FOR DEMODULATOR CONTROLLER”的美国专利申请＿＿＿＿，这些申请的内容在此引入作为参考。
本申请要求享有共同未决的美国临时申请60/266,475的优先权，该申请的名称是“SOFTWARE PROVISIONALAPPLICATION”，其内容在此引入作为参考。
技术领域
本申请涉及无线通信系统，更为具体的说，本申请涉及一种为了进行TDM系统的信号解调而对突发分布(burst profile)特性进行管理的设备和方法。
背景技术
在一个点到多点的无线通信系统中，用于从中心位置向多个远端站中的每一个进行通信的空中链路信道的传输特性必须已知，以便提供可靠的连接以及可接受的通信质量。举例来说，对于一个与中心位置相隔较远的远端站而言，它所需要的功率输出将会明显高于一个实际较为接近的远端站。另一方面，由于只把距离当作是可能造成信号恶化的干扰源，因此，较为接近中心站的远端站可能会要求一个不必要地更高的功率输出。这样一来，每个远端站与中心站之间的空中链路信道特性，即突发分布，是根据远端站与中心站之间的一个消息内部的信息来确定的。在诸如频分复用(FDM)系统这样的常规系统中，在把频率信道分配到用户的时候，可以为每个频率测量一个突发分布并对其进行访问。在诸如时分复用系统(FDM)这样的常规系统中，当把时隙/频率信道分配到用户的时候，可以为每个频率上的时隙测量一个突发分布并对其进行访问。在这些常规的通信系统中，由于每个突发分布都与一个信道，也就是频率或者时隙/频率的组合相关联，因此，对于突发分布的管理是非常简单的。
然而，2000年1月18日授权并且名为“System and Method forBroadband Millimeter Wave Data Communications”的美国专利6,016,313中描述了一种系统，该系统向数目大于可用帧时隙数的多个远端站发送数据并从中接收数据，在与之相似的无线点到多点系统中，可以在不同传输帧将各个可用时隙分配到多个不同远端站中的每一个。在这种情况下，由于与时隙/频率信道相关联的远端站的突发分布有可能并不适合于在下一个时隙或者后续时隙中分配到同一空中链路信道的不同远端站，因此，在测得的突发分布特性与空中链路信道之间并不存在简单的关系。
发明内容
因此需要一种用于管理每个远端站突发分布特性的方法和设备，以便为与每个相应远端站所进行的通信提供一个具有恰当信道特性的接收系统解调器。
根据本发明，提供了一种用于在TDM无线通信系统中对中心站与多个远端站之中每一个之间的空中链路信道突发分布特性进行管理的方法，其中所述TDM无线通信系统包含至少一个已识别天线，至少一个相关联的已识别频率，以及与所述至少一个频率相关联的多个时隙，所述方法包括步骤：对每一个远端站分配一个与之对应的唯一标识，其中所述唯一标识包含在所述时隙中的一个相应时隙内部；识别一个突发分布表格；在所述突发分布表格中确定一个涉及所述唯一标识的位置；使用所述唯一标识而从识别突发分布表格中检索一个突发分布，该突发分布与所述远端站中的一个选定远端站相关联；以及将对应于所述远端站的所述突发分布保存在所述已确定的位置。
附图说明
图1描述了一个点到多点的网络系统；
图2描述了在一个TDM系统中示范性的将来自远端站的数据复用分配到时隙；
图3描述了根据本发明原理来管理突发分布的一个处理的框图；
图4描述了根据本发明原理来管理突发分布的第二处理的框图；
图5描述了根据本发明原理而在多天线多频率的TDM系统中管理突发分布的一个处理的框图；
图6描述了根据本发明原理来处理突发分布的一个处理的流程图；
图7描述了用于管理图6所示的已确定突发分布的处理的一个方面的流程图；
图8描述了用于管理图6所示的已确定突发分布的处理的另一个方面的流程图；
图9描述了根据本发明原理来对突发分布进行检索的一个处理的流程图；以及
图10描述了一种用于执行图6或图9所述的示范性处理的设备。
需要理解的是，这些附图只用于描述本发明的概念，并不意味着是对本发明在某种程度上的限制。可以了解，在全文中使用了相同附图标记来标识相应的部分，其中这些附图标记在恰当的地方有可能补充了参考字符。
具体实施方式
图1描述了一个点到多点的无线通信系统100，用于在多个基于处理器的系统之间提供物理间隙(physical gap)的高速桥接。在这个系统中，基于处理器的系统110、120和130使用各自天线单元150、151、152，这些系统经由至少一条空中链路信道而与集中的通信网络中心(hub)101进行通信。在一个方面，网络中心101是一个具有多个窄波束定向天线的全向天线阵列，这些定向天线具有限制空间覆盖范围的预定通信波瓣。从方位上讲，这些天线单元排列在网络中心101的轴线周围的一个水平面上，由此实现网络中心101的全向覆盖。
在每个天线单元的空间覆盖范围内部有可能包含预定数量的节点单元。在本发明的一个方面，每个天线单元都可以从空间区域内部优选为128个之多的节点接收数据和/或向其发送数据。这些天线单元可以垂直层叠，以便为指定空间覆盖范围内的附加节点提供覆盖。
每个天线单元都可操作，以便在一个或多个频率信道上接收和/或发送信息或数据。举例来说，在常规的半双工操作中，可以使用独立的频率信道来接收或发送信息。作为替换，每个频率信道都可以在常规的全双工操作中收发信息。时分复用(TDM)系统将频率信道临时划分为持续时间固定的时间帧，由此提高了系统容量。此外还将每个帧临时分为预定数量的时隙。在操作中，通常在多个帧上为用户分配一个时隙，以便进行数据的发送和接收。
图2描述了一个将节点动态分配到TDM系统的帧内时隙的实例。在这个实例中显示了三个帧210、220和230，其中每个帧分为四个时隙。因此，帧210分割为时隙212、214、216和218。帧220分割为时隙222、224、226和228。同样，帧230分割为时隙232、234、236和238。此外还描述了代表16个节点的节点241到256，这些节点也标识为节点或远端站标识符1到16。在这个动态分配远端站的说明性实施例中，与称为节点3的远端站相关联的数据分配到帧210的时隙212以及帧220的时隙222。与称为节点1的远端站相关联的数据动态分配到帧230的时隙232。并且，与称为节点5的远端站相关联的数据动态分配到帧210的时隙214，同时，来源于称为节点6的远端站的数据动态分配到帧220的时隙224。然而，来源于称为节点7的远端站的数据动态分配到帧230的时隙234。由于将不同的远端站动态分配到多个时间帧上的同一时隙，因此，实质上，与每个时隙相关联的已确定突发分布特性有可能存在差异。＿＿＿＿提交的美国专利申请＿＿＿＿更为全面的详细描述了将远端站动态分配到时隙的方法，该申请的名称是“System and Method for DynamicBandwidth Allocation”，其内容在此引入作为参考。
图3描述了根据本发明原理来对突发分布信息进行管理的示范性处理的框图。在这个说明性处理中，在一个时隙中包括了每个远端站独有的标识符，例如节点编号、索引、代码值等等，其中该时隙包含了来源于相关远端站的数据。参考图2显示的将节点动态分配到时隙的处理，每个时隙212到238都包含一个作为标识符而与分配到相应时隙的节点相关联的编号。然后，相对于突发分布表格300开端这个已知位置而言，可以使用唯一的远端站标识符来保存那些与远端站相关联的突发分布特性数据并对其进行检索。如图所示，在时隙212和222中，与标识为节点3的远端站相关联的突发分布数据可以保存在位置306。同样，在时隙214中，与标识为节点5的远端站相关联的突发分布数据可以保存在位置310。本领域技术人员将会了解，突发分布表格300包含足够容量来唯一容纳图2所示16个远端站之中的每一个。在与各个天线单元相关联的128个远端站的本发明优选实施例中，突发分布表格300包含足够容量来唯一容纳那些与这128个远端站中的每一个远端站相关联的突发分布的信道特性数据。
图4描述了本发明的第二优选实施例。在这个实施例中，基于一个关联于帧标识符的值以及相应时隙包含的远端站标识符而把突发分布数据值分配到第一突发分布表格410或者第二突发分布表格430。在这个实施例中，与时隙212-218以及时隙232-239中标识的远端站相关联的突发分布数据保存在第一突发分布表格410中，其中时隙212-218即为第一帧210，时隙232-239即为第三帧230。另一方面，与时隙222-228中标识的远端站相关联的突发分布数据保存在第二突发分布表格430中，其中时隙222-228即为第二帧220。此外，可以使用每个时隙内部的唯一远端站标识符来确定突发分布410或者430内部的特定位置。因此，在时隙212及222中包含并与称为节点3的远端站相关联的突发分布数据可以分别保存在第一突发分布表格410以及第二突发分布表格430中的同一相对位置416和436。
尽管关于第一突发分布表格410或第二突发分布表格430的选择被显示成是依赖于交替的帧，但是本领域技术人员将会了解，在两个分布之间进行选择是基于一个代表帧标识符的值，例如数值、代码值等等。举例来说，当传输帧标识符具有一个奇数值时，可以选择第一突发分布表格410，在传输帧标识符具有一个偶数值时，可以选择第二突发分布表格430。可替换地，当帧标识符具有一个偶数值时，可以选择突发分布表格410，当帧标识符具有一个奇数值时，可以选择第二突发分布表格430。例如，帧标识符可以是一个连续的帧编号值，也可以是一个正负交替的值。在另一个实施例中，可以使用模(n)的运算来确定一个帧标识符。使用模(n)运算是非常有利的，因为它提供了一种非常便利的手段来管理帧标识符，并且通过提高数值n来增加那些与每个天线/频率组合相关联的突发分布表格数量。图4描述了n等于2的情况。
图5描述了一个根据本发明原理的示范性突发管理系统500，用于多天线多频率动态时隙分配的TDM系统。在这个系统中，突发分布表格的位置以及所选突发分布表格内部的位置可以通过所描述的单元之间的关系来确定，例如天线、频率、时隙、远端站标识符以及帧标识。在管理系统中，无线通信系统内部的每个天线单元分配到天线表格515内部的一个或多个位置并与一个或多个位置唯一关联。表格515内部的每个天线单元都可以使用一个与所述天线单元相关联的唯一天线标识符来选择。这个唯一天线标识符可以包含在天线ID 510内部。表格515内部的每个天线单元都提供了一个基准(reference)，例如指针、绝对地址或位置、相对位置、索引等等，这个基准代表了频率表格525内部至少一个频率列表或表格的开头。对频率表525内部的列表或表格而言，其单元代表了至少一个与特定天线单元相关联的频率。举例来说，频率Id 520所包含的频率标识符提供了对于指定或规定频率列表或表格内部每个频率的访问。诸如编号、代码值、索引、相对位置等等的频率标识符唯一标识了一个与指定频率列表或表格内部的每个频率相关联的位置，这个标识符可用来访问或者选择某个特定频率成分。对于每个频率列表或表格来说，存在至少一个频率Id 520。对于每个频率列表或表格内部的各个频率来说，将一个诸如指针这样的基准(reference)提供到突发分布表格530内部突发分布表格的相应列表或表格开端。因此，对于一个与相应天线或频率标识符所标识的天线及频率相关联的突发分布来说，对其所做的选择是在突发分布表格530内部的多个突发分布表格中确定的。
然后可以根据时隙表格555中包含的远端站标识符来确定所选突发分布表格内部的一个位置。时隙表格555实际上代表一定时间以内的每个时隙。一个描述为T.S.ID 550的时隙标识符唯一标识了时隙表格555中的每个时隙，并且考虑到了对于某个时隙单元的选择或引用。包含在每个时隙内部的内容包括一个与各个远端站相关联的标识符，这个标识符可用于确定所选突发分布表格内部的一个位置。在本发明的一个优选实施例中，如先前所述，对突发分布表格所进行的确定可以通过引用一个帧标识符来加以补充，其中这个帧标识符被描述为帧ID 540。在这个实施例中，帧ID 540可以在表格545所包含的两个值中选择一个，其中这两个值为第一突发表格530或第二突发表格535提供了一个指针。
因此，在图5显示的示范性管理系统中，可以使用以下方式来确定一个用于保存与远端站相关联的突发分布的位置：
(天线表格地址+天线标识符)＝频率表格地址；
(频率表格地址+频率标识符)＝突发分布表格的地址；
如果(帧标识符，mod(2))＝偶数，那么，地址＝突发分布表格地址1；否则，举例来说，地址＝突发分布表格地址2-突发分布表格地址1+时隙数量；
(时隙标识符)＝时隙编号；
(时隙编号)＝远端站标识符；
(地址+远端站标识符)＝存储地址。
其中括号以内的信息代表表达式内容。
本领域技术人员将会理解，在具有单个天线或者每个天线均为单独频率的无线系统中，图5所示的示范性管理系统可以通过删除天线表格510和/或频率表520而得以简化。
图6描述了根据本发明原理来管理无线通信系统中的突发分布特性的示范性处理600的流程图。在这个处理中，对在第i个天线内部接收的各个帧而言，与接收天线单元相关联的一个标识符是在方框610获取的。在方框615获取一个与第j个频率成分相关联的标识符。在方框620，从正在处理的帧中选出第k个时隙。在方框635，从选定的第k个时隙所包含的数据中获取一个远端站标识符。而在方框630确定关联于第k个时隙中标识的远端站与中心网络中心之间的空中链路信道的突发分布特性。在方框635，所确定的突发分布特性保存在一个与天线、频率及远端站相关联的突发分布表格中。在方框640，确定帧内部是否存在更多可用于处理的时隙。如果回答是肯定的，那么在方框645，对帧内下一个/后续时隙进行选择。而在方框625则继续处理下一个/后续时隙。
然而，如果方框640的回答是否定的，那么，对天线/频率/帧所进行的处理将在方框650结束。如所理解的那样，可以为天线和频率反复执行处理600。
图7描述了根据本发明原理来确定一个保存突发分布特性数据的位置的示范性处理700的流程图。在这个处理中，与天线单元、频率及远端站相关联的突发分布信息是在方框705得到的。在方框710，判定正在处理的帧标识符代表的是第一值还是第二值。如果回答是帧标识符代表了第一值，那么将会在方框720得到一个与第一值相关联的指针。否则将会在方框715得到一个与第二值相关联的指针。
在方框725，第二指针与天线标识符、频率标识符以及包含远端站标识符的时隙相关联。在方框730，基于第一指针和第二指针而将所确定的突发分布保存在一个位置。
图8描述了一个第二示范性处理800，用于确定一个保存突发分布特性的位置。在这个处理中，与天线单元、频率及远端站相关联的突发分布信息是在方框705得到的。在方框810获取一个与天线标识符、频率标识符以及时隙标识符相关联的计数器，其中时隙标识符包含正在处理的远端站标识符。在方框815获取与帧计数器相关联的第一指针。在方框725，第二指针与天线标识符、频率标识符以及远端站标识符相关联。在方框730，基于第一指针和第二指针而将所确定的突发分布保存在一个位置。在方框820，帧计数器是使用模(n)运算来递增的。并且在方框825保存了与天线标识符、频率标识符以及远端站标识符相关联的帧计数器。
图9描述了一个用于对所保存的突发分布特性进行检索的示范性处理900。在方框905获取一个远端站标识符。在方框910获取一个天线标识符和一个频率标识符。在方框915，从与选定天线标识符及选定频率标识符相关联的突发分布表格中获取突发分布特性。在方框915，获取与具有所选突发分布表格的远端站标识符相关联的突发分布数据。在方框920，判定从所选突发分布表格中提取的突发分布数据是否可用。如果回答是肯定的，那么在方框950，获取那些与第二突发分布表格相关联的突发分布数据，其中第二突发分布表格与选定天线标识符以及选定频率标识符相关联。在方框955，判定从所选第二突发分布表格中提取的突发分布数据是否可用。如果回答是肯定的，那么在方框965，将会把关联于选定天线、选定频率及远端站的突发分布特性确定成这两个被保存的突发分布数据的平均值。
回到方框955进行的确定，如果回答是否定的，那么在方框960将会把突发分布特性数据确定成与第一选定突发分布表格相关联的突发分布数据。
回到方框920所进行的确定，如果回答是否定的，那么在方框925将会获取一个与第二突发分布表格相关联的突发分布数据，其中第二突发分布表格与选定的天线标识符以及选定的频率标识符相关联。在方框930，判定突发分布数据是否可用。如果回答是肯定的，那么在方框940，突发分布特性数据将被确定成与第二选定突发分布表格相关联的突发分布数据。然而，如果回答是否定的，那么在方框935将会把突发分布数据设定成一个额定值。
图10描述了可用于实施本发明原理的设备100的一个示范性实例。设备1000可以代表桌面、膝上或掌上计算机，个人数字助理(PDA)等等，也可以是这些及其他设备的一部分或是它们的组合。系统1000可以包含一个或多个输入/输出设备1002、处理器1003以及存储器1004，这些设备可以访问一个或多个与中心站进行通信的信源1001。可替换地，为了接收数据，可以通过一个或多个网络连接1010来访问信源1001，举例来说，网络连接1010可以是诸如互联网这样的全球计算机通信网络、广域网、城域网、局域网、陆地广播系统、电缆网络、卫星网络、无线网络、电话网络，以及这些网络及其他类型网络的一部分或是它们的组合，而其它类型的网络则包含了DMA、ISA以及PCI。
输入/输出设备1002、处理器1003以及存储器1004可以经由一种通信介质1006来进行通信。举例来说，通信介质1006不但可以代表诸如DMA、ISA、PCI等总线、通信网络、电路的一个或多个内部连接、电路板或其他设备，而且还可以代表这些及其他通信介质的一部分或是它们的组合。为了管理每个节点或用户的突发分布特性，来自信源1001的数据是根据存储器1004保存并由处理器1003执行的一个或多个软件程序来处理的。可以了解的是，处理器1003可以是响应于已知输入来提供已知输出的任何装置，例如通用或专用计算机系统，也可以是一种硬件结构，例如膝上计算机、台式计算机，便携计算机、专用逻辑电路、集成电路、可编程阵列逻辑(PAL)、专用集成电路(ASIC)等等。
在一个优选实施例中，本发明可以通过处理器1003执行的计算机可读代码来实施。这些代码可以保存在存储器1004中，也可以从诸如CD-ROM、磁盘或光盘驱动器或是软盘这样的存储介质中读取或下载。在其他实施例中，可以使用硬件电路来取代软件指令或者与之结合，从而实现本发明。举例来说，这里描述的单元也可以作为分立的硬件元件来实施。
尽管已经在一种优选形式中结合某种程度的特征而对本发明进行了描述，但是应该理解，优选形式的公开仅仅作为实例，在不脱离以下要求保护的本发明的实质和范围的情况下，可以对某些部分的构造细节及其组合与排列进行许多改变。这意味着通过附加权利要求中的恰当表述，本专利应该覆盖那些存在于所公开发明中的可授予专利的新颖性特征。此外，尽管在这里是相对频率而使用术语“信道”的，但是本领域技术人员应该理解，信道这个术语可以很容易地应用于一个频率上的一个时隙，也就是时隙/频率。因此，尽管术语“信道”是结合频率来使用的，但这并不意味着该术语仅仅局限于频率。相反，术语“信道”还可表示一个或多个频率上的一个或多个时隙，这也被认为是在本发明的范围以内。

Claims (8)

1.一种用于在TDM无线通信系统中对中心站与多个远端站之中每一个之间的空中链路信道突发分布特性进行管理的方法，其中所述TDM无线通信系统包含至少一个已识别天线，至少一个相关联的已识别频率，以及与所述至少一个频率相关联的多个时隙，所述方法包括步骤：
对每一个远端站分配一个与之对应的唯一标识，其中所述唯一标识包含在所述时隙中的一个相应时隙内部；
识别一个突发分布表格；
在所述突发分布表格中确定一个涉及所述唯一标识的位置；
使用所述唯一标识而从识别突发分布表格中检索一个突发分布，该突发分布与所述远端站中的一个选定远端站相关联；以及
将对应于所述远端站的所述突发分布保存在所述已确定的位置。
2.如权利要求1所述的方法，其中识别所述突发分布表格的步骤还包括如下步骤：
基于所述帧的一个标识来识别所述突发分布表格。
3.如权利要求1所述的方法，其中识别所述突发分布表格的步骤还包括以下步骤：
基于从包含天线标识符、频率标识符、时隙标识符的组中选出的标识来识别所述突发分布表格的起始位置。
4.如权利要求2所述的方法，其中识别所述突发分布表格的步骤还包括以下步骤：
基于从包含天线标识符、频率标识符、时隙标识符的组中选出的标识来识别所述突发分布表格的起始位置。
5.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：
基于所述帧的标识来识别所述突发分布表格。
6.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：
基于从包含天线标识符、频率标识符、时隙标识符的组中选出的标识来识别所述突发分布表格。
7.如权利要求6所述的方法，还包括步骤：
基于从包含天线标识符、频率标识符、时隙标识符的组中选出的标识来识别所述突发分布表格。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述标识符是从包含数值、代码值、索引、相对地址、绝对地址的组中选出的。
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