通信系統內的信道分配的制作方法
【專利說明】
[0001] 優(yōu)先權文件
[0002] 本申請主張2012年8月14日提交的名為"Channel allocation in a communication system"的澳大利亞臨時專利申請No. 2012903489的優(yōu)先權，其內容通過引 用的方式全部并入本申請中。
[0003] 引用并入
[0004] 在下面的描述中參考以下的同時待審的專利申請：
[0005] 2012 年 9 月 21 日提交的名為 "Communication system and method" 的澳大利亞 臨時專利申請No. 2012904130 ;以及
[0006] 2012 年 9 月 21 日提交的名為"Multiaccess Communication System"的澳大利亞 臨時專利申請No. 2012904145。
[0007] 這些申請的每個申請的內容以引用的方式全部并入本申請中。
技術領域
[0008] 本發(fā)明涉及無線通信系統。特別地，本發(fā)明涉及在缺乏反饋信道的無線通信系統 內的終端的間隙分配。
【背景技術】
[0009] 圖IA示出無線通信系統1，其中，標志為RX的接收器2意欲從其視場3 (也可以為 多個接收器和多個對應的視場）內的標志為TX1, TX2，…，TXk的k個用戶終端（下文中稱為 終端）10中的每個終端接收數據。通信發(fā)生在必須被所有終端共享的介質5上。終端可以 是靜止的（在固定位置處），或可以是移動的（例如可便攜的，或固定到車輛、飛機或輪船， 或太空飛船，或由人或動物攜帶）。我們對不存在從接收器到發(fā)射器的反饋信道的情況感興 趣。
[0010] 由于終端無需提供通信接收器功能，因此反饋信道的缺失可以是可取的以降低實 現復雜性、成本或終端的功耗。在終端可以是由電池供電的或具有限定功率電源的情況 (如，緊急移動式傳感器）下，這點特別重要。不具有從接收器到終端的反饋信道的系統被 稱為"開環(huán)"。
[0011] 存在適合該模型的系統的一些示例。描述這些示例僅用于說明，并非意圖限定所 描述的方法的應用。
[0012] 一個示例是低地球軌道衛(wèi)星通信，其中視場是衛(wèi)星的覆蓋區(qū)，發(fā)射器是裝備有用 于將傳感器數據傳輸至衛(wèi)星的無線發(fā)射器的地面?zhèn)鞲衅髟O備。在本示例中，隨著衛(wèi)星繞軌 道運行，視場在地球的表面上移動。從700km的軌道高度，視場大約為6000km寬。圖IB 示出具有衛(wèi)星接收器的通信系統的示例，該衛(wèi)星接收器具有移動的視場以與k個發(fā)射器通 信。在第一時間點，接收器具有包含發(fā)射器TXjP TX2的第一視場6。在后來的時間，衛(wèi)星 移動到右側，因此具有包含發(fā)射器TXi, TXjP TXk的新視場7。在一種情境中，對于地面?zhèn)鞲?器和衛(wèi)星有效載荷，功耗非常重要。為了延長傳感器的壽命并降低有效載荷的成本，不具有 從衛(wèi)星到傳感器的反饋鏈接可以是有利的。
[0013] 另一示例是蜂窩通信，其中視場是特定基站的覆蓋區(qū)（有時稱為小區(qū)）。再者，終 端可以是裝備有蜂窩發(fā)射器以將它們的傳感器數據發(fā)送到基站卻缺乏允許如蜂窩通信系 統內典型地執(zhí)行的傳輸的協調的反饋信道的低成本傳感器。
[0014] 共享的物理通信介質可被劃分為多個信道。這些信道在時分多址系統中可以是時 隙，在頻分多址系統中可以是頻隙，在正交頻分多址系統中可以是副載波，或在碼分多址系 統中可以是擴頻序列。更普遍地，間隙可以是這些中的任何的混合，間隙對應于系統的總體 自由度（包括由多發(fā)射和/或接收天線引起的自由度）的某個子集。不管將介質分成信道 的底層方法如何，我們將這些信道稱為"間隙"。我們不要求這些間隙是正交的，盡管在許多 情況下信道可被選擇為正交的。
[0015] 在一些實施例中，接收器裝備有能夠成功地解碼由不同終端在同一間隙內傳輸的 一定數量的同步傳輸的多用戶解碼器。事實上，能夠被成功地解碼的間隙內的同步傳輸的 數目取決于各種系統參數，包括接收的信噪比、每個終端與接收器之間的無線電信道傳播 特性，以及使用的多用戶解碼器的類型。為了便于解釋，我們假設多用戶接收器能夠成功地 解碼單個間隙內的1個同步傳輸。當更具體的接收器特性已知時，可以容易地考慮這 些更具體的接收器特性。
[0016] 然而，在這種系統中，在確定如何將終端分配到間隙以最大化系統性能中存在問 題。存在可以采用的系統性能的一些標準。我們對改進接收器能夠正確地解碼由終端傳輸 的數據的概率感興趣。換句話說，我們意欲最小化在給定間隙內的同步傳輸的數目超出m 的概率，其中m為上述的接收器特性（S卩，接收器能夠成功地解碼的間隙內的傳輸的最大數 目）。
[0017] 由于缺少來自接收器的反饋信道，更難于實現將終端分配到間隙。這妨礙了由某 個中央控制器執(zhí)行分配的協調間隙分配的使用。存在多個針對這個問題的已知方法（如， 固定分配和隨機存?。?。
[0018] 固定分配方法將一個間隙永久地分配給每個終端。這是間隙被分配用于系統操作 的整個持續(xù)期間的電路交換的情況。這個方法具有一些眾所周知的缺點。由于不允許間隙 復用，它是對信道資源的浪費。此外，當系統為開環(huán)時，由于不存在在部署之后控制信道分 配的其他方法，間隙分配必需硬連接到終端。在終端是移動的（或視場本身移動，例如，在 低地球軌道衛(wèi)星系統）系統中，可能不能提前獲知哪些終端將會在視場中。因此，固定分配 只能將多達m個終端分配到任何一個間隙。在衛(wèi)星通信的情況下，這個間隙將不能被任何 其他的終端全局地復用。
[0019] 另一個眾所周知的間隙分配的方法是隨機存取（也稱為分段ALOHA)。在這個方法 中，將間隙隨機地分配給終端。假設我們在視場內有k個終端和η個可用間隙。在隨機存 取的方法中，每個終端一律隨機地選擇間隙。則特定的間隙被m個終端選擇的概率是 ：
[0020]
【主權項】
1. 一種用于為通信系統內的終端分配傳輸間隙的方法，所述通信系統包括多個終端和 用于從所述多個終端接收傳輸的共用接收器，所述共用接收器具有視場，所述方法包括： 獲取所述終端的地理位置；W及 基于獲取的所述終端的地理位置分配傳輸間隙。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，不存在從所述共用接收器到所述多個終端的反 饋信道，或者存在從所述共用接收器到所述多個終端的反饋信道但不用于傳輸間隙的分 配，W及所述終端的傳輸間隙的分配獨立于所述共用接收器或其他終端的傳輸間隙的分配 而執(zhí)行。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其中從存儲器獲取所述地理位置。
4. 根據權利要求1或2所述的方法，其中從位置估計模塊獲取所述地理位置。
5. 根據權利要求1或2所述的方法，其中通過通信鏈接獲取所述地理位置。
6. 根據權利要求1或2所述的方法，其中每個終端包括間隙規(guī)劃數據庫，所述間隙規(guī)劃 數據庫包括多個地理區(qū)域，且每個地理區(qū)域與一組一個或多個間隙相關聯，分配傳輸間隙 包括進一步的步驟： 確定包括所述終端的地理位置的所述地理區(qū)域；W及 從與確定的地理區(qū)域相關聯的一組一個或多個間隙選擇間隙。
7. 根據權利要求6所述的方法，其中所述間隙規(guī)劃數據庫內的每個所述地理區(qū)域具有 邊界，且基于所述終端的統計空間分布確定每個所述邊界。
8. 根據權利要求6所述的方法，其中每個間隙僅與一個區(qū)域相關聯。
9. 根據權利要求6所述的方法，其中每個間隙與至多m個區(qū)域相關聯。
10. 根據權利要求6或7所述的方法，其中所述多個地理區(qū)域形成操作區(qū)域且所述間隙 規(guī)劃數據庫內的每個所述地理區(qū)域具有邊界，且所述區(qū)域的所述邊界是不規(guī)則的W便區(qū)域 形成所述操作區(qū)域的不規(guī)則分區(qū)。
11. 根據權利要求6或7所述的方法，進一步包括使用圖形著色算法將一組一個或多個 間隙分配給每個地理區(qū)域的步驟。
12. 根據權利要求11所述的方法，其中每個區(qū)域與圖形內的單個頂點相關聯，且在所 述圖形中在邊界區(qū)域內的任何頂點對之間生成邊。
13. 根據權利要求13所述的方法，其中所述邊界區(qū)域是直徑為D的圓。
14. 根據權利要求14所述的方法，其中所述圓是完全容納所述共用接收器的估計視場 的最小圓。
15. 根據權利要求6所述的方法，其中每個所述地理區(qū)域是矩形地理區(qū)域且所述間隙 數據庫存儲形成具有邊長為X和Y的矩形網格的醒個地理區(qū)域，其中N為所述網格內的列 的數目，M為所述矩形網格內的行的數目，確定包括所述終端的所述地理位