DE112019001979T5

DE112019001979T5 - Echtzeitausbreitungsanalyse für kommunikationssysteme

Info

Publication number: DE112019001979T5
Application number: DE112019001979.1T
Authority: DE
Inventors: Saul A. Torrico
Original assignee: Commscope Technologies LLC
Current assignee: Commscope Technologies LLC
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2021-01-07
Also published as: US11791917B2; US20210036792A1; GB2587115B; GB2587115A; WO2019204200A1; GB202016354D0

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bereitstellen einer Echtzeitausbreitungsanalyse bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Empfangen einer Anforderung für Ausbreitungsanalyse von einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung, die sich an einem spezifizierten geografischen Standort befindet, das Auswählen eines Ausbreitungsmodells aus mehreren Ausbreitungsmodellen basierend auf verfügbaren Datenbanken für den geografischen Standort, das Erzeugen einer Streckendämpfungsabschätzung unter Verwendung des ausgewählten Ausbreitungsmodells und das Bereitstellen der Streckendämpfungsabschätzung an die drahtlose Kommunikationsvorrichtung.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die derzeitigen Techniken zur gemeinsamen Spektrumnutzung (unabhängig davon, ob sie im Voraus in einem Designwerkzeug oder aktiv in einem kognitiven Sinn erfolgen) stützen sich auf eine statische Darstellung oder Abschätzung eines Geländes und einer Gebäudemorphologie und nutzen potenziell mehrere Ausbreitungsmodelle, die für die Umgebung geeignet sind. Diese generische Herangehensweise an eine RF-Ausbreitungsanalyse stellt einen allgemeinen Eindruck des RF-Interferenzpotenzials bereit, ist aber nicht ausreichend, um eine aktive und dynamische gemeinsame Nutzungsumgebung zu unterstützen.
Ein Bereich der aktuellen Entwicklung in der drahtlosen Kommunikationstechnologie ist die kooperative gemeinsame Spektrumnutzung. Bei solchen Vereinbarungen ist vorgesehen, dass ein Spektrum, das derzeit für eine Einzelnutzung vorgesehen ist, von Mehrfachverwendungen gemeinsam genutzt wird. Dies ermöglicht eine effizientere Verwendung einiger Hauptspektralbänder. Beispielsweise sind einige drahtlose Spektren derzeit der Regierung für Radarsysteme zugewiesen. Die Radarnutzung ist jedoch intermittierend, was zu einer ineffizienten Verwendung dieses Spektrums führt. Bei einer kooperativen gemeinsamen Spektrumnutzung würde die Regierung das Spektrum mit einem Dienstanbieter gemeinsam nutzen, um ein Kommunikationssystem effektiv über das Radarsystem zu legen.
Die Systeme, die heute von Interesse sind, umfassen elektronisch gesteuerte Phased-Array-Radar-, MANET- und Kleinzellenkommunikationen und andere drahtlose Netzwerke. Die meisten dieser Systeme sind mobil, und ihre Architekturen werden sich mit der Verfügbarkeit neuer Technologien weiterentwickeln. Um die Spektralleistung zu optimieren und den Abstand in einer Umgebung mit gemeinsam genutztem Spektrum zu verringern, müssen diese mobilen Vorrichtungen ihren Betrieb an die sich ändernde RF-Ausbreitungsumgebung anpassen. Dies ist mit den derzeitigen Spektrumplanungssystemen und -verfahren nicht möglich.
Was auf dem Fachgebiet benötigt wird, ist daher eine Ausbreitungsanalyse, die den Kommunikationssystemen angemessene Informationen bereitstellt, um angesichts der dynamischen Natur der physischen Umgebung und der raschen technologischen Veränderungen eine effizientere Verwendung des verfügbaren gemeinsam genutzten Spektrums zu ermöglichen.
KURZDARSTELLUNG
Es wird ein Verfahren zum Bereitstellen einer Echtzeitausbreitungsanalyse bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Empfangen einer Anforderung für Ausbreitungsanalyse von einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung, die sich an einem spezifizierten geografischen Standort befindet, das Auswählen eines Ausbreitungsmodells aus mehreren Ausbreitungsmodellen basierend auf verfügbaren Datenbanken für den geografischen Standort, das Erzeugen einer Streckendämpfungsabschätzung unter Verwendung des ausgewählten Ausbreitungsmodells und das Bereitstellen der Streckendämpfungsabschätzung an die drahtlose Kommunikationsvorrichtung.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform für ein System für Echtzeitausbreitungsanalyse.
1A ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens für Echtzeitausbreitungsanalyse für das System von 1.
2A ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Prozesses zum Auswählen eines Ausbreitungsmodells aus mehreren Ausbreitungsmodellen für Echtzeitausbreitungsanalyse.
2B ist ein Diagramm, das eine Datenbank von mehreren Ausbreitungsmodellen zur Verwendung beim Auswählen eines Ausbreitungsmodells darstellt.
3A und 3B sind Flussdiagramme von Ausführungsformen von Prozessen zum Aktualisieren der Datenbank in dem System für Echtzeitausbreitungsanalyse von 1.
Die 4A und 4B sind Flussdiagramme von Ausführungsformen eines Prozesses zum Aktualisieren von Ausbreitungsmodellen für das Echtzeitausbreitungsmodell von 1.
5 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines drahtlosen Kommunikationssystems mit gemeinsam genutztem Spektrum, bei dem eine Echtzeitausbreitungsanalyse mit einer Datenbank dynamischer Ausbreitungsmodelle und unterstützenden Datenbanken verwendet wird, wie beispielsweise das System von 1.
5A ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Prozesses zum Bereitstellen einer Echtzeitausbreitungsanalyse für eine drahtlose Vorrichtung.
6 ist ein Blockdiagramm einer drahtlosen Endvorrichtung mit einem On-Chip-System für Echtzeitausbreitungsanalyse.
Die 7 und 8 sind grafische Darstellungen, welche die Real- und Imaginärteile von Ausbreitungskonstanten für Bäume über einen ausgewählten Frequenzbereich veranschaulichen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Technologien und Techniken für dynamischen Spektrumzugriff (DSA) ermöglichen eine effizientere Nutzung von Spektrumressourcen. Viele dieser Herangehensweisen und Techniken könnten jedoch verbessert werden, indem mehrere wichtige RF-Eigenschaften von Drahtlossystemen in Echtzeit erfasst werden. Beispielsweise sind Ausbreitungsverluste und Arbeitsabstände zwischen sich störenden Systemen erforderlich, um das Spektrum effektiv gemeinsam nutzen zu können. Daher kann das Charakterisieren des RF-Kanals in Echtzeit eine effiziente gemeinsame Nutzung zwischen gegenwärtigen und zukünftigen Radaren und Kommunikationsnetzwerken ermöglichen. Dies ermöglicht nicht nur die gemeinsame Nutzung des Spektrums, sondern auch eine Sensorführung, Echtzeitsituationserkennung, Steuerungsplanung und Datenzugriff im gesamten RF-Kanalraum. Für die Zwecke dieser Patentschrift bedeutet der Begriff „Echtzeit“, dass eine Latenzzeit für den Routinebetrieb des Systems nicht von Bedeutung ist.
Es gibt verschiedene Ausbreitungsmodelle, die zum Beurteilen des Ausbreitungskanals in verschiedenen Umgebungen verwendet werden könnten. Konventionelle Modelle berechnen den RF-Kanal jedoch nur innerhalb seiner erforderlichen Fehlergrenze, indem sie die physischen Informationen des Kanals basierend auf den Gelände- und Morphologiedaten kennen. Gegenwärtig gibt es kein allgemeines Modellierungstoolkit, das auf Ausbreitungsberechnungen für elektromagnetische Wellen in verschiedenen Arten von Umgebungen, die Echtzeit-Mehrwegeinterferenz, -Ausbreitungsverluste und -Zeitverzögerung über das Spektrum von 2 GHz bis 4 GHz hinweg berechnen kann, angewendet werden kann.
Angesichts des Erkennens dieser Beschränkung im Stand der Technik haben wir ein RF-Ausbreitungsmodell entwickelt, das direkt mit Geländedaten und Morphologiedaten in Echtzeit auf der Vorrichtungsebene interagiert. Die meisten existierenden Ausbreitungsmodelle vereinfachen die Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle, indem sie die physische Umgebung und die Auswirkung auf die Ausbreitung empirisch annähern. Um diese gegenwärtigen Beschränkungen zu adressieren, haben wir ein System mit Echtzeitinteraktion zwischen einem umfassenden RF-Ausbreitungsmodell basierend auf der physischen Umgebung, das ausreichend allgemein ist, um die Berechnung der RF-Kanaleigenschaften für einen großen Frequenzbereich zu ermöglichen, entwickelt.
Das System
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein System zum Berechnen des RF-Ausbreitungskanals in realistischen Umgebungen zur Unterstützung von gemeinsamer Spektrumnutzung zwischen Radaren und Kommunikationssystemen durch Erstellen eines vorrichtungsebenenphysikbasierten Ausbreitungsmodells bereit. Das System bietet eine realistische Modellierung der Umgebung unter Berücksichtigung von Geländehöhen, Geländearten, Gebäudestrukturen, Gebäudearten, Vegetation in städtischen/vorstädtischen Umgebungen sowie Wäldern und Vegetationsart. Außerdem nutzt das System die Umgebungsfaktoren, um zu entscheiden, welche Ausbreitungsmodelle zur Abschätzung der Ausbreitungskanalberechnung basierend auf Frequenz, Brechungsvermögenprofil, Dielektrikum des Bodens, Klimaart und Sender- und Empfängerhöhen relativ zur Umgebung besser geeignet sind. Vorteilhafterweise sind Ausführungsformen dieses Systems mit einer Softwarearchitektur, die es flexibel macht, existierende und zukünftige validierte Ausbreitungsmodelle einzubinden, rechnerisch skalierbar. Außerdem ist das System auf eine Anzahl an Ausführungsformen für Kommunikations-, Radar- oder andere Spektrumnutzer anwendbar.
Die Kommunikation zwischen einem Sender und einem Empfänger in einer realen Umgebung stellt den Systemdesigner vor große Herausforderungen. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, dass die Umgebung oft die Sichtverbindungs- (LOS) -Kommunikationen dazwischen behindert. Das Verhalten der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen an einem bestimmten Beobachtungspunkt wird durch die Umgebung erheblich beeinflusst, was RF-Beugung, Reflexionen, Streuung und Absorption verursacht. Daher wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausgelegt, um die Darstellung der Umgebung entlang des Geländeprofils mit Gebäude- und Vegetationsdaten richtig zu beurteilen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind ausgelegt, die geeigneten Algorithmen innerhalb eines umfassenden Modells auszuwählen, um den Ausbreitungskanal genau abzuschätzen.
Es sind Ausführungsformen eines Systems für Echtzeitausbreitungsanalyse in 1 veranschaulicht und diese werden im Folgenden ausführlich beschrieben. Das Gerüst besteht aus dem Folgenden: (1) physisches Realisieren der Umgebung einschließlich Umgebungs- und Ressourcendatenbanken, (2) Abstimmen der Umgebungsdatenbanken, (3) Ausbreitungsmodelle und RF-Feldmessungen zum Validieren und, falls erforderlich, Abstimmen der Ausbreitungsmodelle und (4) einem intelligenten Algorithmus zum Auswählen des geeigneten RF-Modells basierend auf der physischen Realisierung der Umgebung. Wenn die geeigneten Modelle ausgewählt sind, können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Echtzeitberechnung der erforderlichen Systemparameter ermöglichen, die beispielsweise bei einer gemeinsamen Spektrumnutzungslösung verwendet werden können.
1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Systems für Echtzeitausbreitungsanalyse, das generell mit 100 angegeben und gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde. System 100 umfasst eine Anzahl an Programmen, die auf dem Speichermedium 104 gespeichert sind und von dem Prozessor 102 ausgeführt werden, um die Ausbreitungseigenschaften eines Kommunikationskanals eines Kommunikationssystems in Echtzeit zu analysieren. Bei einer Ausführungsform ist das Speichermedium ein nicht-flüchtiges computerlesbares Medium, wie es nachstehend näher beschrieben wird. Zusätzlich umfasst System 100 eine Anzahl an Datenbanken, die Daten enthalten, die von den Programmen zur Ausführung der notwendigen Berechnungen verwendet werden, um die Ausbreitungsanalyse bereitzustellen. Diese Datenbanken umfassen eine Anzahl an Umgebungsdatenbanken 106 sowie eine Datenbank von Ausbreitungsmodellen 108.
Ferner umfasst das System 100 bei einigen Ausführungsformen auch eine Messdatenbank 110 und eine Ressourcendatenbank 112. Die Messdatenbank 110 umfasst Messungen von RF-Daten, die mit spezifizierten Standorten und Kommunikationskanälen des Kommunikationssystems verbunden sind. Die Ressourcendatenbank 112 umfasst Informationen über den Standort, die Höhe und die Betriebsfrequenzen für eine Anzahl an Transceivern, die mit dem Kommunikationssystem verbunden sind.
Bei einem Aspekt ist das System 100 ein dynamisches Werkzeug für Echtzeitausbreitungsanalyse. Während mehr Daten verfügbar werden, werden die verschiedenen Datenbanken von System 100 mit den neuen Daten aktualisiert oder abgestimmt. Dieser Aspekt von System 100 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 3A, 3B, 4A und 4B ausführlicher beschrieben. Während beispielsweise mehr Umgebungsdaten für die geografische Region des Kommunikationssystems entwickelt werden, werden die Umgebungsdatenbanken aktualisiert oder abgestimmt. Ferner können Ausbreitungsmodelle basierend auf Informationen, wie beispielsweise RF-Messungen, die zu der Messdatenbank 110 hinzugefügt werden, hinzugefügt oder modifiziert werden. Während Ressourcen (wie beispielsweise Transceiver, Basisstationen oder dergleichen) zu dem Kommunikationssystem hinzugefügt werden, werden diese Daten schließlich zu der Ressourcendatenbank 112 hinzugefügt. Durch kontinuierliches Aktualisieren der Datenbanken ist das System 100 in der Lage, die an das Kommunikationssystem bereitgestellte Ausbreitungsanalyse zu verbessern.
Das System 100 umfasst mehrere Programme im Speichermedium 104, die den Betrieb von System 100 steuern. Zum Beispiel ist das Umgebungsabstimmungsprogramm 105 in einigen Ausführungsformen umfasst, um die Daten in den Umgebungsdatenbanken 106 abzustimmen oder zu aktualisieren. Diese Datenbanken umfassen die Geländedatenbank 118, die Morphologiedatenbank 120, die Bodendielektrizitätskonstanten-/-leitfähigkeitsdatenbank 122 und die Blätterdatenbank 124. Die Umgebungsdatenbanken 106 umfassen Informationen, die von einem Ausbreitungsmodell verwendet werden können, um einen Streckendämpfungswert basierend auf bekannten Informationen für einen ausgewählten Pfad eines Kommunikationskanals zu bestimmen. Während zusätzliche Informationen für diese Datenbanken verfügbar werden, aktualisiert das Umgebungsabstimmungsprogramm 105 die entsprechenden Datenbanken, sodass das System 100 in der Lage ist, eine verbesserte Ausbreitungsanalyse bereitzustellen.
Das System 100 umfasst zudem das Ausbreitungsmodellabstimmungsprogramm 107, das auf dem Speichermedium 104 gespeichert ist. In ähnlicher Weise aktualisiert das Ausbreitungsmodellabstimmungsprogramm 107 die Ausbreitungsmodelle, um die an den Modellen vorgenommenen Verbesserungen widerzuspiegeln, wenn Aktualisierungen an den Ausbreitungsmodellen in der Ausbreitungsmodelldatenbank 108 vorgenommen werden. Bei einigen Ausführungsformen verwendet das Ausbreitungsmodellabstimmungsprogramm 107 Daten in der Messdatenbank 110, wenn sie aktualisiert werden, um die Ausbreitungsmodelle in der Ausbreitungsmodelldatenbank 108 zu modifizieren.
Das System 100 umfasst zudem das Modellauswahlprogramm 114. Das Modellauswahlprogramm 114 wird verwendet, um aus den verschiedenen Ausbreitungsmodellen, die in der Ausbreitungsmodelldatenbank 108 gespeichert sind, diejenigen auszuwählen, die zum Bestimmen der Streckendämpfungsabschätzung für eine bestimmte in dem Kommunikationssystem herzustellende Verbindung verwendet werden sollen. Bei einer Ausführungsform verwendet das Modellauswahlprogramm das nachstehend in Bezug auf die die 2A und 2B beschriebene Protokoll.
Das System 100 umfasst zudem die Streckendämpfungsabschätzungsengine 116. Die Streckendämpfungsabschätzungsengine 116 verwendet das von dem Modellauswahlprogramm 114 ausgewählte Ausbreitungsmodell, um eine Streckendämpfungsabschätzung zur Verwendung in dem Kommunikationssystem zu berechnen. Bei einer Ausführungsform verwendet das ausgewählte Ausbreitungsmodell Daten von den Umgebungsdatenbanken 106 und der Ressourcendatenbank 112, um die erwartete Streckendämpfung und andere Parameter für einen Kommunikationskanal zwischen drahtlosen Vorrichtungen des Kommunikationssystems zu berechnen oder abzuschätzen. Diese Informationen werden dann von dem System 100 an eine Entität des Kommunikationssystems an der Kommunikationsschnittstelle 126 bereitgestellt. Die Streckendämpfungsabschätzung wird bei einer Ausführungsform beispielsweise an einen Prozessor einer drahtlosen Endvorrichtung (wie beispielsweise einem Mobiltelefon) zur Verwendung bei der Herstellung einer Verbindung mit einer Basisstation weitergeleitet. Alternativ dazu befindet sich das System 100 bei einer anderen Ausführungsform bei einer Basisstation, einer Mobilfunkvermittlungsstelle oder einem Spektrummanager. Bei diesen Ausführungsformen stellt das System 100 die Streckendämpfungsabschätzung über die Kommunikationsschnittstelle 126 an die Basisstation, die Mobilfunkvermittlungsstelle oder den Spektrummanager zur Verwendung durch das Kommunikationssystem zum Steuern der Kommunikation zwischen Entitäten innerhalb des Kommunikationssystems bereit.
Im Betrieb stellt das System 100 eine Echtzeitausbreitungsanalyse für ein Kommunikationssystem oder eine Vorrichtung gemäß einem in 1A gezeigten Prozess 148 bereit. Der Prozess 148 beginnt bei Block 150, wobei System 100 ein oder mehrere Ausbreitungsmodelle abstimmt. Das System 100 kann beispielsweise ein oder mehrere Ausbreitungsmodelle in der Ausbreitungsmodelldatenbank 108 unter Verwendung des Ausbreitungsmodellabstimmungsprogramms 107 und des Prozessors 102 abstimmen. Bei einer Ausführungsform verwendet das System 100 den in Verbindung mit den 4A und 4B beschriebenen Prozess, um die Ausbreitungsmodelle abzustimmen oder zu aktualisieren.
Bei Block 152 stimmt der Prozess 148 die Umgebungsdatenbanken 106 ab, um die Datenbanken mit jeglichen aktuellen Informationen zu aktualisieren. Zum Beispiel stimmt das System 100 eine oder mehrere der Umgebungsdatenbanken 106 unter Verwendung des Umgebungsabstimmungsprogramms 105 und des Prozessors 102 ab. Bei einer Ausführungsform stimmt der Prozess 148 die Umgebungsdatenbanken 106 unter Verwendung des nachstehend unter Bezugnahme auf die 3A und 3B beschriebenen Prozesses ab oder aktualisiert sie.
Bei Block 154 wählt der Prozess 148 das Ausbreitungsmodell aus, das für die Echtzeitausbreitungsanalyse verwendet werden soll. Das System 100 wählt beispielsweise unter Verwendung des Modellauswahlprogramms 114 und des Prozessors 102 ein geeignetes Ausbreitungsmodell aus der Ausbreitungsmodelldatenbank 108 aus. Bei einer Ausführungsform wählt der Prozess 148 das Ausbreitungsmodell unter Verwendung des nachstehend unter Bezugnahme auf die 2A und 2B beschriebenen Prozesses aus.
Bei Block 156 schätzt der Prozess 148 schließlich die Streckendämpfung für die Kommunikation zwischen zwei drahtlosen Vorrichtungen, wie beispielsweise einer drahtlosen Endvorrichtung und einer Basisstation, unter Verwendung des ausgewählten Ausbreitungsmodells ab oder berechnet sie. Bei einer Ausführungsform wird die Streckendämpfung von der Streckendämpfungsabschätzungsengine 116 abgeschätzt, die auf dem Prozessor 102 des Systems 100 läuft.
Auswahl des Ausbreitungsmodells
2A ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Prozesses zum Auswählen eines Ausbreitungsmodells für Echtzeitausbreitungsanalyse. Bei einer Ausführungsform bildet der Prozess 200 von 2A die Basis des Modellauswahlprogramms von 1.
Der Prozess 200 beginnt bei Block 202. Bei Block 204 bestimmt der Prozess 200, ob es ein von dem Benutzer ausgewähltes Ausbreitungsmodell gibt, das mit einer Anforderung für eine Streckendämpfungsberechnung in Zusammenhang steht. Wenn dies der Fall ist, gibt der Prozess das von dem Benutzer ausgewählte Ausbreitungsmodell bei Block 206 zurück. Wenn es jedoch kein vom Benutzer ausgewähltes Ausbreitungsmodell gibt, fährt der Prozess 200 mit Block 208 fort.
Bei Block 208 bestimmt der Prozess 200, welche Umgebungsdatenbanken verfügbar sind. Wenn keine Datenbanken verfügbar sind, gibt der Prozess 200 bei Block 210 ein Basislinienmodell zurück. Wenn jedoch Umgebungsdatenbanken verfügbar sind, fährt der Prozess 200 mit Block 212 fort und vergleicht die verfügbaren Datenbanken mit den Kriterien für die verfügbaren Modelle in der Ausbreitungsmodelldatenbank. Der Prozess 200 gibt ein Modell zurück, das auf einer Übereinstimmung zwischen den verfügbaren Datenbanken und den für das Ausbreitungsmodell erforderlichen Daten basiert. Wie in 2B gezeigt, umfasst eine Tabelle 216 beispielsweise eine Liste der verfügbaren Modelle (Spalte 218) und der verschiedenen Datenbanken (Spalten 220), die von jedem Modell verwendet werden (angedeutet durch ein „X“ in der Zeile für ein Modell und der Spalte für die Datenbank). Der Prozess 200 sucht bei einer Ausführungsform in Tabelle 216 nach einem oder mehreren Modellen, die den verfügbaren Datenbanken entsprechen. Wenn das System beispielsweise nur Gelände- und Morphologiedatenbanken aufweist, würde der Prozess 200 beispielsweise Modell 1 als das ausgewählte Ausbreitungsmodell zurückgeben.
Abstimmen (Aktualisieren) von Datenbanken
Die verschiedenen Datenbanken von System 100 werden von Zeit zu Zeit aktualisiert, um die Leistung von System 100 zu verbessern. Die 3A und 3B veranschaulichen Ausführungsformen für Prozesse zum Aktualisieren oder Abstimmen der Datenbanken. Die Prozesse der 3A und 3B können die Basis für das Umgebungsabstimmungsprogramm 105 von 1 bilden.
Der Prozess 300 von 3A beginnt bei Block 302. Der Prozess 300 prüft auf Aktualisierungen bei Block 304. Der Prozess 300 prüft beispielsweise, um zu bestimmen, ob Aktualisierungen für eine oder mehrere von einer Geländedatenbank, einer Morphologiedatenbank, einer Bodendielektrizitätskonstanten-/- leitfähigkeitsdatenbank oder einer Blätterdatenbank verfügbar sind. Der Prozess 300 bestimmt bei Block 306, ob Aktualisierungen verfügbar sind. Wenn keine Aktualisierungen verfügbar sind, kehrt der Prozess 300 zu Block 304 zurück, um den Prozess des Überprüfens auf Aktualisierungen zu wiederholen, bis Aktualisierungen verfügbar sind. Wenn eine Aktualisierung verfügbar ist, geht der Prozess 300 zu Block 308 über und lädt die entsprechende Datenbank herunter. Der Prozess 300 kehrt dann zu Block 304 zurück. Auf diese Weise werden beispielsweise die Umgebungsdatenbanken 106 von 1 aktualisiert, wenn neue Daten verfügbar sind.
Der Prozess 310 von 3B veranschaulicht eine alternative Ausführungsform eines Prozesses zum Aktualisieren oder Abstimmen einer Datenbank für ein System wie beispielsweise das System 100 von 1. Bei dieser Ausführungsform beginnt der Prozess 310 bei Block 312. Bei Block 314 bestimmt der Prozess 310, ob eine Benachrichtigung über eine verfügbare Aktualisierung empfangen wurde. Ist dies nicht der Fall, kehrt der Prozess zu Block 314 zurück, um weiterhin nach Benachrichtigungen bezüglich Aktualisierungen zu suchen.
Wenn der Prozess 310 bei Block 314 bestimmt, dass eine Benachrichtigung empfangen wurde, prüft der Prozess 310 bei Block 316, ob er autorisiert ist, die Aktualisierung herunterzuladen. Wenn der Download autorisiert ist, lädt der Prozess 310 die Aktualisierung bei Block 318 herunter. Wenn der Prozess nicht autorisiert ist, die Aktualisierung herunterzuladen, lädt der Prozess 310 die Aktualisierung bei Block 316 nicht herunter und kehrt zu Block 314 zurück.
Die 4A und 4B veranschaulichen Prozesse zum Aktualisieren oder Abstimmen der Ausbreitungsmodelle eines Systems für Echtzeitausbreitungsanalyse, wie beispielsweise das System 1 von 1. Die Prozesse der 4A und 4B können die Basis für das Ausbreitungsmodellabstimmungsprogramm 107 von 1 bilden.
Der Prozess 400 von 4A beginnt bei Block 402. Der Prozess 400 prüft auf Aktualisierungen bei Block 404. Der Prozess 400 prüft, um zu bestimmen, ob Aktualisierungen für eine Messdatenbank verfügbar sind. Der Prozess 400 bestimmt bei Block 406, ob Aktualisierungen verfügbar sind. Wenn keine Aktualisierungen verfügbar sind, kehrt der Prozess 400 zu Block 404 zurück, um den Prozess des Überprüfens auf Aktualisierungen zu wiederholen, bis Aktualisierungen verfügbar sind. Wenn eine Aktualisierung verfügbar ist, geht der Prozess 400 zu Block 408 über und lädt die entsprechende Datenbank herunter. Der Prozess 400 verwendet dann die aktualisierten Messdaten zum Aktualisieren von Ausbreitungsmodellen in der Ausbreitungsmodelldatenbank. Der Prozess 400 kehrt dann zu Block 404 zurück. Auf diese Weise werden beispielsweise die Messdatenbank 110 und die Ausbreitungsmodelldatenbank 108 von 1 aktualisiert, wenn neue Daten verfügbar sind.
Der Prozess 410 von 4B veranschaulicht eine alternative Ausführungsform eines Prozesses zum Aktualisieren oder Abstimmen einer Datenbank für ein System wie beispielsweise das System 100 von 1. Bei dieser Ausführungsform beginnt der Prozess 410 bei Block 412. Bei Block 414 bestimmt der Prozess 410, ob eine Benachrichtigung über eine verfügbare Aktualisierung für eine Messdatenbank empfangen wurde. Ist dies nicht der Fall, kehrt der Prozess zu Block 414 zurück, um weiterhin nach Benachrichtigungen bezüglich Aktualisierungen zu suchen.
Wenn der Prozess 410 bei Block 414 bestimmt, dass eine Benachrichtigung empfangen wurde, prüft der Prozess 410 bei Block 416, ob er autorisiert ist, die Aktualisierung herunterzuladen. Wenn der Download autorisiert ist, lädt der Prozess 410 die Aktualisierung bei Block 418 herunter. Der Prozess 410 verwendet dann die aktualisierten Messdaten zum Aktualisieren von Ausbreitungsmodellen in der Ausbreitungsmodelldatenbank. Wenn der Prozess 410 nicht autorisiert ist, die Aktualisierung herunterzuladen, lädt der Prozess 410 die Aktualisierung bei Block 416 nicht herunter und kehrt zu Block 414 zurück.
Ausführungsformen unter Verwendung von Echtzeitausbreitungsanalyse
Die Echtzeitausbreitungsanalyse kann in einer Anzahl an Kontexten eingesetzt werden, um die Leistung drahtloser Kommunikationssysteme zu verbessern. Ausführungsformen des Systems für Echtzeitausbreitungsanalyse können an verschiedenen Stellen in den drahtlosen Kommunikationssystemen oder Netzwerken angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen kann das System für Echtzeitausbreitungsanalyse beispielsweise in einem Chip instanziiert sein, der sich in einem Netzwerkmodul wie einem Spektrummanager, einer Basisstation oder einer Mobilfunkvermittlungsstelle in einem Kommunikationsnetzwerk befindet, das die gemeinsame Spektrumzugriffsnutzung unterstützt. Alternativ kann das System bei anderen Ausführungsformen auf einem Chip instanziiert sein, der sich in einer mobilen Kommunikationsvorrichtung wie einem Mobiltelefon befindet. Es folgen einige beispielhafte Ausführungsformen.
5 ist ein Blockdiagramm eines drahtlosen Kommunikationssystems mit gemeinsam genutztem Spektrum, das allgemein mit 500 bezeichnet ist, bei dem Echtzeitausbreitungsanalyse mit einer Datenbank dynamischer Ausbreitungsmodelle und unterstützenden Datenbanken verwendet wird, wie beispielsweise das System von 1. Systeme zur gemeinsamen Spektrumnutzung erfassen die RF-Umgebung und passen sich dynamisch an, um zuverlässige Kommunikationen zwischen Benutzern zu initiieren und aufrechtzuerhalten und gleichzeitig eine schädliche Interferenz zu minimieren. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen diesen vernetzten Systemen und ihrer Spektrumverwaltungssoftware Echtzeitausbreitungsanalysen bereit, um ihren Betrieb, zusätzlich zu ihren anderen Protokollen, an die sich ändernde RF-Streckendämpfung zwischen Sendern, Empfängern und Störern dynamisch anzupassen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Echtzeit-Multimode-Streckendämpfungsengine als komplementäre Technologie zu Radio Map bereit; die das RF-Spektrum über Frequenz, Geografie und Zeit hinweg abbildet. Als ein weiteres Werkzeug für den Spektrummanager unterstützt die hierin beschriebene Technologie den Sekundärspektrumbenutzer, eine Störbeeinflussung mit primären Systemen in einer verkehrsreichen und gemeinsam genutzten RF-Umgebung zu vermeiden.
Schließlich können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dabei unterstützen, das Problem verborgener Knoten zu adressieren, indem die spektrale Effizienz der Sender in der Nähe unbekannter Empfänger optimiert wird.
Das Kommunikationssystem 500 umfasst die Mobilfunkvermittlungsstelle 502, die mit mehreren Basisstationen 504-1 bis 504-N gekoppelt ist. Die Mobilfunkvermittlungsstelle 502 ist ebenfalls mit einem Netzwerk, wie beispielsweise dem öffentlichen Telefonnetz 510, gekoppelt. Bei dieser Ausführungsform ist das Kommunikationssystem ein Kommunikationssystem, das den Zugriff auf eine zugewiesene Bandbreite mit einem oder mehreren Kommunikationssystemen oder anderen Systemen, welche die gleiche Bandbreite benutzen, gemäß einem Prioritätsschema gemeinsam nutzt. Der Zugriff auf das Spektrum wird von dem Spektrummanager 508 gesteuert. Das Kommunikationssystem 500 ermöglicht es drahtlosen Endvorrichtungen, wie beispielsweise der drahtlosen Endvorrichtung 506, mit dem Netzwerk 510 zu kommunizieren.
Vorteilhaft ist, dass das Kommunikationssystem 500 ein System zur Echtzeitausbreitungsanalyse, wie beispielsweise das System 100 von 1, umfasst, um beim Einrichten und Steuern von Kommunikationskanälen zwischen drahtlosen Endvorrichtungen 506 und Basisstationen 504 zu unterstützen. Zu diesem Zweck ist das System für Echtzeitausbreitungsanalyse, wie beispielsweise das System 100 von 1, auf einem oder mehreren von den drahtlosen Endvorrichtungen 506, den Basisstationen 504, der Mobilfunkvermittlungsstelle 502 oder dem Spektrummanager 508 instanziiert. Das System für Echtzeitausbreitungsanalyse funktioniert beispielsweise wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 1, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A und 4B beschrieben.
Im Betrieb verwendet das System 500 Echtzeitausbreitungsanalyse zur Kommunikation zwischen der drahtlosen Endvorrichtung 506 und irgendeiner der Basisstationen 504. Bei einer Ausführungsform verwendet das System 500 den Prozess 550 von 5A, um die Echtzeitausbreitungsanalyse bereitzustellen. Der Prozess 550 beginnt bei Block 552 mit dem Empfangen einer Anforderung für Ausbreitungsanalyse. Die Anforderung kann bei der drahtlosen Endvorrichtung 506, der Basisstation 504, der Mobilfunkvermittlungsstelle 502 oder dem Spektrummanager 508 erzeugt werden. Bei Block 554 wählt der Prozess 550 ein Ausbreitungsmodell basierend auf verfügbaren Datenbanken für den geografischen Standort der geplanten Kommunikation aus. Bei einer Ausführungsform verwendet der Prozess 550 den Prozess der 2A und 2B zum Auswählen des Ausbreitungsmodells.
Bei Block 556 erzeugt der Prozess 550 eine Streckendämpfungsabschätzung, beispielsweise unter Verwendung der Streckendämpfungsabschätzungsengine 116 von 1. Bei Block 558 wird die Streckendämpfungsabschätzung an die drahtlose Vorrichtung zur Verwendung beim Kommunizieren in System 500 bereitgestellt.
6 ist ein Blockdiagramm einer drahtlosen Endvorrichtung, die allgemein mit 600 bezeichnet ist, mit einem On-Chip-System für Echtzeitausbreitungsanalyse 602. Die drahtlose Endvorrichtung 600 umfasst viele konventionelle Komponenten zum Kommunizieren mit einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk. Zum Beispiel umfasst die drahtlose Endvorrichtung 600 ein Funkfrequenz- (RF) -Modul 606, das über die Antenne 610 mit dem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk kommuniziert. Zusätzlich umfasst die drahtlose Endvorrichtung einen Basisbandprozessor 608, der mit dem RF-Modul gekoppelt ist. Bei einer Ausführungsform umfasst das System 602 eine Instanziierung des Systems 100 von 1. Die CPU 604 der drahtlosen Endvorrichtung 600 verwendet das System 602 zur Unterstützung beim Einrichten und Aufrechterhalten eines Kommunikationskanals mit einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch den Basisbandprozessor 608, das RF-Modul 606 und die Antenne 610. Das System 602 wählt ein geeignetes Ausbreitungsmodell aus mehreren Ausbreitungsmodellen aus, um die Streckendämpfung für eine Kommunikation zwischen der drahtlosen Endvorrichtung 600 und einer Basisstation oder einer anderen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung abzuschätzen. Wie bei System von 1 umfasst das System 602 eine Anzahl an Datenbanken, wie beispielsweise die Umgebungsdatenbank 106 und die Ausbreitungsmodelldatenbank 108. Dies ermöglicht es der drahtlosen Vorrichtung 600, die Streckendämpfung für einen Kommunikationskanal genau zu bestimmen und dadurch die Anpassung von Parametern, wie beispielsweise Übertragungseigenschaften von mindestens einem der RF-Module 606 und dem Basisbandprozessor 608 zu ermöglichen, um sicherzustellen, dass die drahtlose Endvorrichtung 600 effektiv mit einer anderen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung kommunizieren kann.
Ausbreitungsmodelle
Die physisch-basierte Umgebung integriert hochauflösende Geländedaten mit Morphologiedaten wie Wald, Häuser und einer Mischung von Häusern und Bäumen. Gebäude werden durch die Höhe über dem Boden und Vegetation durch ihre effektiven dielektrischen Eigenschaften und ihre Höhe charakterisiert. Die effektive dielektrische Eigenschaft von Vegetation wird durch Simulationen verschiedener Baumarten und durch die Kenntnis der biophysikalischen und dielektrischen Konstante von Ästen und Blättern der Baumkronen charakterisiert. In vielen Situationen werden Durchschnittsinformationen über Bäume verwendet, um die elektrischen Eigenschaften der Baumkronen zu erhalten.
Dabei werden die Bäume als Nadel- oder Laubbäume identifiziert. Jede Baumart wird durch die Art der Blätter und Äste, die relativen Dielektrizitätskonstanten der Äste und Blätter basierend auf der Häufigkeit und die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Äste und Blätter charakterisiert. Wenn diese Informationen nicht verfügbar sind, werden Durchschnittsinformationen basierend auf ähnlichen Baumarten verwendet. Mit dem Ziel des Erstellens einer Vegetationsdatenbank, welche die Baumart mit der spezifischen Dämpfung eines Baums bis zu 4 GHz in Verbindung bringt, verwenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Mehrfachstreuungstheorie von Foldy-Lax zum Berechnen der Ausbreitungskonstanten von Bäumen, wie es in S. A. Torrico, H. L. Bertoni und R. H. Lang, „Theoretical investigation of foliage effects on path loss for residential environments" in Proc. IEEE Veh. Technol. Conf., Atlanta, GA, S. 854-858, 1996 beschrieben und als Beispiel in den 7 und 8 gezeigt ist. Bei dieser Herangehensweise zum Charakterisieren der dämpfenden und streuenden Felder eines Baums werden Bäume als eine Zusammenstellung von Blättern und Ästen dargestellt, die alle vorgeschriebene Standort- und Orientierungsstatistiken aufweisen. Die Blätter werden als flache, kreisförmige und verlustbehaftet-dielektrische Scheiben und die Äste als endlich lange, kreisförmige, verlustbehaftet-dielektrische Zylinder modelliert. Das integrierte Ergebnis der effektiven Dielektrizitätskonstante von Bäumen führt zu einer Datenbank mit spezifischen Dämpfungen für verschiedene Baumarten.
Die Ausbreitungsmodelle, die von den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, umfassen die Interaktion von gelände-, gebäude- und vegetationsbasierten Ausbreitungsmodellen, um den Ausbreitungsverlust in einer 3-D-Umgebung wie in den Referenzen angegeben realistischer zu berechnen.
Geländebasierte Ausbreitungsmodelle
Es gibt zwei bekannte geländebasierte Ausbreitungsmodelle, das Terrain-Integrated Rough Earth Model (TIREM) und das Irregular Terrain Model (ITM). Diese Modelle berechnen die Ausbreitungsverluste zwischen einem Sender und einem Empfänger nur basierend auf Geländedaten.
Terrain-Integrated Rough-Earth Model (TIREM)
TIREM wurde entwickelt und ausgelegt, um den Ausbreitungsverlust zwischen zwei geografischen Punkten über unregelmäßigem Gelände für RF-Signale zwischen 1 und 20 GHz zu berechnen und basiert auf der geometrischen Optik-Theorie. Zum Eingeben verwendet TIREM eine Datendatei, die das Geländeprofil mit mehreren diskreten Datenpunkten zwischen den 2 Endpunktstandorten beschreibt. Jeder diskrete Datenpunkt spezifiziert seinen Standort entlang des Pfades mit seiner Bodenhöhe über dem Meeresspiegel und seiner Entfernung von dem Sender. Zusätzlich zu den Geländeprofildaten erfordert TIREM, dass die Eingabedatei Antennenhöhen an jedem Endpunkt, Frequenz und Polarisation des RF-Signals, atmosphärische Konstanten (Flächenbrechungsvermögen und -feuchtigkeit) und Bodendielektrizitätskonstanten (relative Dielektrizitätskonstante und Leitfähigkeit) umfasst. Zu den Ausbreitungsmodi, die TIREM berücksichtigt, gehören Freiraum, Beugung und Troposcattering. Für niedrige Frequenzen (1 bis 300 MHz) berücksichtigt TIREM Bodenwellen als Teil der Analyse. Gegenwärtig stützt sich TIREM auf Annäherungstechniken wie das Berechnen der Lösung der ersten Ordnung der Van der Pol-Bremmer-Reihe zum Berechnen der Beugung über unregelmäßigem Gelände. Zusätzliche TIREM-Einschränkungen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, die folgenden Beobachtungen, dass TIREM beim Berechnen von Verlusten weder Morphologiedaten, wie beispielsweise Gebäude und Vegetation, noch die Dämpfung aufgrund von Regen berücksichtigt.
Das Irregulär Terrain Model (ITM)
Das Irregular Terrain Model, welches allgemein als Longley-Rice-Modell bezeichnet wird, ist ein geländebasiertes Modell, das ein umfassendes Verfahren zum Berechnen des Langzeitverlusts für einen breiten Frequenzbereich bis 60 GHz darstellt. Die Berechnung der Langzeitstreckendämpfung durch ITM basiert auf der geometrischen Optik-Strahlentheorie. ITM verwendet als Eingaben ein Geländeprofil, das durch eine Anzahl diskreter Punkte beschrieben wird, deren Position durch einen Abstand von dem Sender und eine Höhe über dem Meeresspiegel spezifiziert ist. Wie TIREM berücksichtigt das ITM-Modell verschiedene Arten von Modi zum Berechnen der Beugung über einem Einzelkamm oder Doppelkamm usw. Einer der größten Unterschiede zwischen dem TIREM-Modell und dem ITM-Modell ist jedoch die Verwendung der effektiven Antennenhöhen durch ITM. Das ITM-Modell ist rechnerisch so intensiv wie das TIREM-Modell.
Modell basierend auf Gelände - Gebäude
Das einzige Ausbreitungsmodell, das auf Gelände und Gebäuden basiert, ist das Modified COST231-Bertoni-Walfish-Ikegami-Modell. Das Modified COST231-Bertoni-Walfish-Ikegami-Modell ist ein physikbasiertes Modell, das basierend auf dem COST231-Bertoni-Walfish-Ikegami-Modell entwickelt wurde. Das COST231-Bertoni-Walfish-Ikegami-Modell berechnet im Mikrowellenfrequenzbereich den Ausbreitungsverlust in einer städtischen oder vorstädtischen Umgebung, in der Gebäude ein hauptsächlicher beitragender Faktor für den Ausbreitungsverlust darstellen. Das Modell wurde mit RF-Messungen validiert, die von der COST-Gruppe 231 durchgeführt wurden.
Modelle basierend auf Gelände - Gebäude - Vegetation
Die beiden Modelle, die Ausbreitungsverluste zwischen einem Sender und einem Empfänger basierend auf Gelände-, Gebäude- und Vegetationsdaten berechnen, sind das Okumura - Hata - COST231-ITU-Modell und das Hybrid Torrico - Bertoni - Lang-Modell.
Okumura - Hata - COST231 - ITU-Modell
Das Okumura - Hata - COST231 - ITU-Modell ist als Teil der Streckendämpfungsabschätzungsengine enthalten, da es in der Telekommunikationsindustrie sowie bei Regierungsbehörden weithin anerkannt und verwendet wird. Das Modell ist ein statistisches Modell, da es von tatsächlichen RF-Messungen abgeleitet wurde. Die Ausbreitungsmessungen wurden von Okumura in Tokio, Japan, im Frequenzbereich zwischen 100 und 1500 MHz durchgeführt. Die statistische Analyse dieser Messungen wurde verwendet, um die Abstands- und Frequenzabhängigkeit von der Streckendämpfung, lokaler Variabilität und Antennenhöhengewinnfaktoren zu bestimmen. Basierend auf diesen Messungen entwickelten Hata und die COST231-Forschungsgruppe eine Reihe von Formeln zum Berechnen der Streckendämpfung. ITU modifizierte das Modell, um die Abdeckung über 20 Kilometer hinaus zu erweitern. Das Modell deckt verschiedene Arten von Morphologien und Geländeprofilen ab.
Hybrid Torrico - Bertoni - Lang-Modell
Das Hybrid Torrico - Bertoni - Lang-Punkt-zu-Punkt-Modell ist eine Kombination aus dem Torrico - Bertoni - Lang-Modell, dem Modified COST231 - Bertoni - Walfisch - Ikegami-Modell und dem Modified Longley - Rice-Modell. Alle diese Modelle ergänzen sich gegenseitig. Das Hybrid Torrico - Bertoni - Lang-Modell berücksichtigt Geländedaten, Gebäudedaten und Vegetationsdaten, um den Ausbreitungsverlust in verschiedenen Szenarien und Umgebungen zu berechnen. Die Berechnung des Ausbreitungsverlusts erfolgt durch Trennen des Geländedatenverarbeitungsmoduls und des Ausbreitungsverlustmoduls.
Das Geländedatenverarbeitungsmodul umfasst eine detaillierte Analyse der Umgebungsdatenbanken und ihre Darstellung/Charakterisierung der Daten, die von dem Ausbreitungsmodul verwendet werden sollen. Das Ausbreitungsmodul tritt in die Fußstapfen des Modified COST231 - Bertoni - Walfisch - Ikegami-Modells und des Torrico - Bertoni - Lang-Modells und wird als eine Erweiterung dieser Modelle erachtet. Das Torrico - Bertoni - Lang-Modell wird jedoch als die theoretische Basis verwendet, da die Einbeziehung von Gebäuden/Häusern, Vegetation und Geländeprofil dem Modell innewohnend ist. Im Hybrid Torrico - Bertoni - Lang-Modell ist das Verhalten der gebeugten Felder aufgrund von Gelände und Gebäuden/Häusern beim Vorhandensein von Vegetation mit der effektiven spezifischen Dämpfung von Bäumen verbunden, die aus einer Vegetationsdatenbank erlangt werden kann. Das Ausbreitungsmodell überbrückt die Lücke zwischen Baumdämpfung, Baumstreuung und Beugung. Die Geländehindernisse werden basierend auf dem Modified Longley - Rice-Modell berechnet.
Das Hybrid Torrico - Bertoni - Lang-Punkt-zu-Punkt-Ausbreitungsmodell ist für den Frequenzbereich von 2 GHz bis 4 GHz anwendbar und kann für höhere und niedrigere Frequenzen erweitert werden. Zu den Stärken des Hybrid Torrico - Bertoni - Lang-Modells gehören eine schnelle Rechenzeit, Morphologie- und Geländeintegration und es wurde anhand der Ergebnisse von RF-Messungen kalibriert.
Zu beachten ist, dass die vorstehend beschriebenen Ausbreitungsmodelle typischerweise für theoretische Analysen und Laboranalysen, Systemdesign und Architektur verwendet werden. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden vorteilhaft die Ausbreitungsmodelle für Echtzeit- und Multimode-Streckendämpfungsabschätzung, um die Spektralleistung für die gemeinsame Spektrumnutzung zu verbessern.
Die hier beschriebenen Verfahren und Techniken können in digitalen elektronischen Schaltungen oder mit einem programmierbaren Prozessor (beispielsweise einem Spezial- oder Mehrzweckprozessor wie einem Computer), Firmware, Software oder in Kombinationen davon implementiert werden. Vorrichtungen, die diese Techniken verkörpern, können geeignete Ein- und Ausgabevorrichtungen, einen programmierbaren Prozessor und ein Speichermedium oder „nicht-flüchtiges computerlesbares Medium“ umfassen, das Programmbefehle zur Ausführung durch den programmierbaren Prozessor greifbar verkörpert. Ein Prozess, der diese Techniken verkörpert, kann von einem programmierbaren Prozessor ausgeführt werden, der ein Programm von Befehlen ausführt, um gewünschte Funktionen auszuführen, indem er an Eingabedaten arbeitet und eine geeignete Ausgabe erzeugt. Die Techniken können in einem oder mehreren Programmen vorteilhaft implementiert werden, die auf einem programmierbaren System ausführbar sind, das mindestens einen programmierbaren Prozessor, der derart gekoppelt ist, dass er Daten und Befehle von einem Datenspeichersystem empfängt und Daten und Befehle an ein Datenspeichersystem sendet, mindestens eine Eingabevorrichtung und mindestens eine Ausgabevorrichtung umfasst. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor Befehle und Daten von einem Festwertspeicher und/oder einem Direktzugriffsspeicher. Speichervorrichtungen, die geeignet sind, Computerprogrammbefehle und -daten greifbar zu verkörpern, umfassen alle Formen nichtflüchtiger Speicher, einschließlich beispielsweise Halbleiterspeichervorrichtungen wie EPROM, EEPROM und Flash-Speichervorrichtungen; Magnetplatten wie interne Festplatten und Wechseldatenträger; magnetooptische Platten und DVD-Platten. Alles Vorstehende kann durch speziell ausgelegte anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) oder feldprogrammierbare Gate-Arrays (FGPAs) ergänzt oder darin integriert werden.
Beispielhafte Ausführungsformen
Beispiel 1 umfasst ein Verfahren für Echtzeitausbreitungsanalyse, wobei das Verfahren umfasst: Abstimmen einer Anzahl an Ausbreitungsmodellen unter Verwendung gemessener Funkfrequenz- (RF) -Eigenschaften; Abstimmen einer oder mehrerer Umgebungsdatenbanken; Auswählen eines Ausbreitungsmodells basierend auf der einen oder den mehreren abgestimmten Umgebungsdatenbanken und den abgestimmten Ausbreitungsmodellen; und Abschätzen einer Streckendämpfung zum Kommunizieren zwischen drahtlosen Vorrichtungen unter Verwendung des ausgewählten Ausbreitungsmodells.
Beispiel 2 umfasst das Verfahren von Beispiel 1, wobei das Abstimmen einer Anzahl an Ausbreitungsmodellen das Aktualisieren mindestens eines Ausbreitungsmodells basierend auf neuen Messdaten in einer Datenbank von RF-Messungen umfasst.
Beispiel 3 umfasst das Verfahren von Beispiel 1 bis 2, wobei das Abstimmen einer oder mehrerer Umgebungsdatenbanken das Abstimmen einer oder mehrerer von einer Geländedatenbank, einer Morphologiedatenbank, einer Bodendielektrizitätskonstanten-/-leitfähigkeitsdatenbank und einer Blätterdatenbank umfasst.
Beispiel 4 umfasst das Verfahren von einem der Beispiele 1 bis 3, wobei das Auswählen eines Ausbreitungsmodells das Auswählen eines Ausbreitungsmodells basierend auf der Verfügbarkeit einer oder mehrerer Datenbanken für die geografische Region einschließlich einer Geländedatenbank, einer Morphologiedatenbank, einer Dielektrizitätskonstanten-/Leitfähigkeitsdatenbank, einer Blätterdatenbank, einer Messdatenbank und einer Ressourcendatenbank umfasst.
Beispiel 5 umfasst das Verfahren von einem der Beispiele 1 bis 4, wobei das Abschätzen einer Streckendämpfung das Anwenden von Daten von der einen oder den mehreren Umgebungsdatenbanken in einem Streckendämpfungsabschätzungsprogramm zusammen mit Ressourcendaten einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Höhe eines Senders oder Empfängers, Frequenz und Standort einer oder mehrerer drahtloser Vorrichtungen umfasst.
Beispiel 6 umfasst ein System für Echtzeitausbreitungsanalyse, wobei das System umfasst: mehrere dynamische Umgebungsdatenbanken; eine dynamische Ausbreitungsmodelldatenbank; eine Messdatenbank; eine Ressourcendatenbank; einen Prozessor; ein nicht-flüchtiges computerlesbares Medium, das mit dem Prozessor gekoppelt ist, wobei das nicht-flüchtige computerlesbare Medium zum Speichern mehrerer Programme zum Ausführen auf dem Prozessor dient und die Programme umfassen: eine Streckendämpfungsabschätzungsengine, die bei Ausführung auf dem Prozessor unter Verwendung der mehreren dynamischen Umgebungsdatenbanken und der dynamischen Ausbreitungsmodelldatenbank Ausbreitungsverluste für die Kommunikation zwischen drahtlosen Vorrichtungen berechnet.
Beispiel 7 umfasst das System von Beispiel 6 und ferner ein Umgebungsabstimmungsprogramm, das auf dem nicht-flüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert ist und bei Ausführung auf dem Prozessor den Prozessor veranlasst, eine oder mehrere der mehreren dynamischen Umgebungsdatenbanken basierend auf neuen Umgebungsinformationen abzustimmen.
Beispiel 8 umfasst das System von Beispiel 7 und ferner ein auf dem nicht-flüchtigen computerlesbaren Medium gespeichertes Ausbreitungsmodellabstimmungsprogramm, das bei Ausführung auf dem Prozessor den Prozessor veranlasst, mindestens ein Ausbreitungsmodell in der dynamischen Ausbreitungsmodelldatenbank basierend auf neuen Messdaten in der Messdatenbank zu aktualisieren.
Beispiel 9 umfasst das System von einem der Beispiele 6 bis 8, wobei die Messdatenbank eine Datenbank ist, die Funkfrequenzmessungen für Kommunikationskanäle für spezifizierte geografische Regionen umfasst.
Beispiel 10 umfasst das System von einem der Beispiele 6 bis 9, wobei die Ressourcendatenbank eine Datenbank ist, die Informationen über den Standort, die Höhe und die Betriebsfrequenzen für eine Anzahl von Transceivern umfasst, die mit einem Kommunikationssystem verbunden sind.
Beispiel 11 umfasst ein Verfahren zum Bereitstellen einer Echtzeitausbreitungsanalyse, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen einer Anforderung für eine Ausbreitungsanalyse von einer drahtlosen Vorrichtung, die sich an einem spezifizierten geografischen Standort befindet, Auswählen eines Ausbreitungsmodells aus mehreren Ausbreitungsmodellen basierend auf verfügbaren Datenbanken für den geografischen Standort; Erzeugen einer Streckendämpfungsabschätzung unter Verwendung des ausgewählten Ausbreitungsmodells; und Bereitstellen der Streckendämpfungsabschätzung an die drahtlose Vorrichtung.
Beispiel 12 umfasst das Verfahren von Beispiel 11, wobei das Auswählen des Ausbreitungsmodells das Auswählen eines Ausbreitungsmodells basierend auf der Verfügbarkeit einer oder mehrerer Datenbanken für die geografische Region einschließlich einer Geländedatenbank, einer Morphologiedatenbank, einer Dielektrizitätskonstanten-/Leitfähigkeitsdatenbank, einer Blätterdatenbank, einer Messdatenbank und einer Ressourcendatenbank umfasst.
Beispiel 13 umfasst das Verfahren von einem der Beispiele 11 bis 12 und ferner das selektive Abstimmen der Ausbreitungsmodelle, wenn aktualisierte Funkfrequenz- (RF) -Messdaten verfügbar sind.
Beispiel 14 umfasst das Verfahren von einem der Beispiele 11 bis 13, wobei das Auswählen eines Ausbreitungsmodells das Auswählen eines Ausbreitungsmodells basierend auf der Verfügbarkeit von einer oder mehreren von einer Geländedatenbank, einer Morphologiedatenbank, einer Dielektrizitätskonstanten-/Leitfähigkeitsdatenbank und einer Blätterdatenbank umfasst.
Beispiel 15 umfasst das Verfahren von Beispiel 14 und umfasst ferner das Abstimmen von jeder der Datenbanken, wenn zusätzliche Daten verfügbar sind.
Beispiel 16 umfasst das Verfahren von einem der Beispiele 11 bis 15, wobei das Auswählen eines Ausbreitungsmodells das Auswählen eines Ausbreitungsmodells, das zuvor basierend auf RF-Messungen auf den geografischen Standort abgestimmt wurde, umfasst.
Beispiel 17 umfasst das Verfahren von einem der Beispiele 12 bis 16, wobei das Erzeugen einer Streckendämpfungsabschätzung das Anwenden von Daten von einer oder mehreren der verfügbaren Datenbanken in einem Streckendämpfungsabschätzungsprogramm zusammen mit Ressourcendaten einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Höhe eines Senders oder Empfängers, Frequenz und Standort von einer oder mehreren drahtlosen Vorrichtungen umfasst.
Beispiel 18 umfasst eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die umfasst: ein Funkfrequenz- (RF) -Modul, das konfiguriert ist, mit einem drahtlosen Netzwerk zu kommunizieren; einen Basisbandprozessor, der mit dem Funkfrequenzmodul gekoppelt ist; und ein System für Echtzeitausbreitungsanalyse, das ein Ausbreitungsmodell verwendet, welches auf den geografischen Standort der Vorrichtung abgestimmt ist, um Echtzeitanpassungen bezüglich Übertragungseigenschaften von mindestens einem von dem RF-Modul und dem Basisbandprozessor bereitzustellen.
Beispiel 19 umfasst die Vorrichtung von Beispiel 18, wobei das System für Echtzeitausbreitungsanalyse umfasst: einen Prozessor; ein nicht-flüchtiges computerlesbares Medium, das mit dem Prozessor gekoppelt ist, wobei das nicht-flüchtige computerlesbare Medium zum Speichern mehrerer Programme zum Ausführen auf dem Prozessor dient und die Programme umfassen: eine Streckendämpfungsabschätzungsengine, die, bei Ausführung auf dem Prozessor, unter Verwendung mehrerer dynamischer Umgebungsdatenbanken und einer dynamischen Ausbreitungsmodelldatenbank Ausbreitungsverluste für die Kommunikation mit anderen drahtlosen Vorrichtungen berechnet.
Beispiel 20 umfasst ein Spektrumzugriffssystem, das umfasst: einen Spektrummanager; mehrere Basisstationen in Kommunikation mit dem Spektrummanager; und eine Streckendämpfungsabschätzungsengine, die konfiguriert ist, Echtzeitausbreitungsverlustberechnungen für einen Kommunikationskanal zwischen mindestens einer der mehreren Basisstationen und einer mobilen Vorrichtung bereitzustellen, um beim Einstellen von Kommunikationsparametern für die mobile Vorrichtung zum Kommunizieren über den Kommunikationskanal zu unterstützen.
Beispiel 21 umfasst das Spektrumzugriffssystem von Beispiel 20, wobei die Streckendämpfungsabschätzungsengine mit dem Spektrummanager gekoppelt ist.
Es wurde eine Anzahl an Ausführungsformen der Erfindung, die durch die folgenden Ansprüche definiert sind, beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass verschiedene Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der beanspruchten Erfindung abzurücken. Dementsprechend befinden sich andere Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

S. A. Torrico, H. L. Bertoni und R. H. Lang, „Theoretical investigation of foliage effects on path loss for residential environments“ in Proc. IEEE Veh. Technol. Conf., Atlanta, GA, S. 854-858, 1996 [0044]

Claims

Es folgen beispielhafte Ansprüche. Die Ansprüche sind nicht als erschöpfend oder einschränkend beabsichtigt. Der Antragsteller behält sich das Recht vor, andere Ansprüche einzubringen, die sich an einen durch diese Anmeldung ermöglichten Gegenstand richten.
Verfahren für Echtzeitausbreitungsanalyse, wobei das Verfahren umfasst: Abstimmen einer Reihe von Ausbreitungsmodellen unter Verwendung gemessener Funkfrequenz- (RF) -Eigenschaften; Abstimmen einer oder mehrerer Umgebungsdatenbanken; Auswählen eines Ausbreitungsmodells basierend auf der abgestimmten einen oder den abgestimmten mehreren Umgebungsdatenbanken und den abgestimmten Ausbreitungsmodellen; und Abschätzen einer Streckendämpfung zum Kommunizieren zwischen drahtlosen Vorrichtungen unter Verwendung des ausgewählten Ausbreitungsmodells.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abstimmen einer Anzahl an Ausbreitungsmodellen das Aktualisieren mindestens eines Ausbreitungsmodells basierend auf neuen Messdaten in einer Datenbank von RF-Messungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abstimmen einer oder mehrerer Umgebungsdatenbanken das Abstimmen einer oder mehrerer von einer Geländedatenbank, einer Morphologiedatenbank, einer Bodendielektrizitätskonstanten-/-leitfähigkeitsdatenbank und einer Blätterdatenbank umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Auswählen eines Ausbreitungsmodells das Auswählen eines Ausbreitungsmodells basierend auf der Verfügbarkeit von einer oder mehreren Datenbanken für die geografische Region einschließlich einer Geländedatenbank, einer Morphologiedatenbank, einer Dielektrizitätskonstanten-/Leitfähigkeitsdatenbank, eine Blätterdatenbank, einer Messdatenbank und einer Ressourcendatenbank umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abschätzen einer Streckendämpfung das Anwenden von Daten von der einen oder den mehreren Umgebungsdatenbanken in einem Streckendämpfungsabschätzungsprogramm zusammen mit Ressourcendaten einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Höhe eines Senders oder Empfängers, Frequenz und Standort einer oder mehrerer drahtloser Vorrichtungen umfasst.
System für Echtzeitausbreitungsanalyse, wobei das System umfasst: mehrere dynamische Umgebungsdatenbanken; eine dynamische Ausbreitungsmodelldatenbank; eine Messdatenbank; eine Ressourcendatenbank; einen Prozessor; ein nicht-flüchtiges computerlesbares Medium, das mit dem Prozessor gekoppelt ist, wobei das nicht-flüchtige computerlesbare Medium zum Speichern mehrerer Programme zum Ausführen auf dem Prozessor dient und die Programme umfassen: eine Streckendämpfungsabschätzungsengine, die bei Ausführung auf dem Prozessor unter Verwendung der mehreren dynamischen Umgebungsdatenbanken und der dynamischen Ausbreitungsmodelldatenbank Ausbreitungsverluste für eine Kommunikation zwischen drahtlosen Vorrichtungen berechnet.
System nach Anspruch 6, ferner umfassend ein Umgebungsabstimmungsprogramm, das auf dem nicht-flüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert ist und bei Ausführung auf dem Prozessor den Prozessor veranlasst, eine oder mehrere der mehreren dynamischen Umgebungsdatenbanken basierend auf neuen Umgebungsinformationen abzustimmen.
System nach Anspruch 7, ferner umfassend ein Ausbreitungsmodellabstimmungsprogramm, das auf dem nicht-flüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert ist und bei Ausführung auf dem Prozessor den Prozessor veranlasst, mindestens ein Ausbreitungsmodell in der dynamischen Ausbreitungsmodelldatenbank basierend auf neuen Messdaten in der Messdatenbank zu aktualisieren.
System nach Anspruch 6, wobei die Messdatenbank eine Datenbank ist, die Funkfrequenzmessungen für Kommunikationskanäle für spezifizierte geografische Regionen umfasst.
System nach Anspruch 6, wobei die Ressourcendatenbank eine Datenbank ist, die Informationen über den Standort, die Höhe und die Betriebsfrequenzen für eine Anzahl an Transceivern umfasst, die mit einem Kommunikationssystem verbunden sind.
Verfahren zum Bereitstellen einer Echtzeitausbreitungsanalyse, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen einer Anforderung für Ausbreitungsanalyse von einer drahtlosen Vorrichtung, die sich an einem spezifizierten geografischen Standort befindet; Auswählen eines Ausbreitungsmodells aus mehreren Ausbreitungsmodellen basierend auf verfügbaren Datenbanken für den geografischen Standort; Erzeugen einer Streckendämpfungsabschätzung unter Verwendung des ausgewählten Ausbreitungsmodells; und Bereitstellen der Streckendämpfungsabschätzung an die drahtlose Vorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Auswählen des Ausbreitungsmodells das Auswählen eines Ausbreitungsmodells basierend auf der Verfügbarkeit von einer oder mehreren Datenbanken für die geografische Region einschließlich einer Geländedatenbank, einer Morphologiedatenbank, einer Dielektrizitätskonstanten-/Leitfähigkeitsdatenbank, einer Blätterdatenbank, einer Messdatenbank und einer Ressourcendatenbank umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das selektive Abstimmen der Ausbreitungsmodelle, wenn aktualisierte Funkfrequenz- (RF) -Messdaten verfügbar sind.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Auswählen eines Ausbreitungsmodells das Auswählen eines Ausbreitungsmodells basierend auf der Verfügbarkeit von einer oder mehreren von einer Geländedatenbank, einer Morphologiedatenbank, einer Dielektrizitätskonstanten-/Leitfähigkeitsdatenbank und einer Blätterdatenbank umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend das Abstimmen von jeder der Datenbanken, wenn zusätzliche Daten verfügbar sind.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Auswählen eines Ausbreitungsmodells das Auswählen eines Ausbreitungsmodells, das zuvor basierend auf RF-Messungen auf den geografischen Standort abgestimmt wurde, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Erzeugen einer Streckendämpfungsabschätzung das Anwenden von Daten von einer oder mehreren der verfügbaren Datenbanken in einem Streckendämpfungsabschätzungsprogramm zusammen mit Ressourcendaten einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Höhe eines Senders oder Empfängers, Frequenz und Standort von einer oder mehreren drahtlosen Vorrichtungen umfasst.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung, umfassend: ein Funkfrequenz- (RF) -Modul, das konfiguriert ist, mit einem drahtlosen Netzwerk zu kommunizieren; einen Basisbandprozessor, der mit dem Funkfrequenzmodul gekoppelt ist; und ein System für Echtzeitausbreitungsanalyse, das ein auf den geografischen Standort der Vorrichtung abgestimmtes Ausbreitungsmodell verwendet, um Echtzeitanpassungen an Übertragungseigenschaften von mindestens einem von dem RF-Modul und dem Basisbandprozessor zu ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei das System für Echtzeitausbreitungsanalyse umfasst: einen Prozessor; ein nicht-flüchtiges computerlesbares Medium, das mit dem Prozessor gekoppelt ist, wobei das nicht-flüchtige computerlesbare Medium zum Speichern mehrerer Programme zum Ausführen auf dem Prozessor dient und die Programme umfassen: eine Streckendämpfungsabschätzungsengine, die bei Ausführung auf dem Prozessor unter Verwendung von mehreren dynamischen Umgebungsdatenbanken und einer dynamischen Ausbreitungsmodelldatenbank Ausbreitungsverluste für eine Kommunikation mit anderen drahtlosen Vorrichtungen berechnet.
Spektrumzugriffssystem, umfassend: einen Spektrummanager; mehrere Basisstationen in Kommunikation mit dem Spektrummanager; und eine Streckendämpfungsabschätzungsengine, die konfiguriert ist, Echtzeitausbreitungsverlustberechnungen für einen Kommunikationskanal zwischen mindestens einer der mehreren Basisstationen und einer mobilen Vorrichtung bereitzustellen, um beim Einstellen von Kommunikationsparametern für die mobile Kommunikationsvorrichtung über den Kommunikationskanal zu unterstützen.
Spektrumzugriffssystem nach Anspruch 20, wobei die Streckendämpfungsabschätzungsengine mit dem Spektrummanager gekoppelt ist.