專利名稱：對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行聚類的方法
對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行聚類的方法本申請(qǐng)要求2005年9月16日提交的序列號(hào)為60/718127的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)申請(qǐng)?jiān)诖巳恳胱鳛閰⒖?。本發(fā)明涉及無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，更具體地涉及對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行聚類的方法。在美國(guó)，聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)近年來(lái)發(fā)布了建議的規(guī)則制定以便允許無(wú)證無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)工作在當(dāng)前由諸如廣播電視之類的其他現(xiàn)有的(“現(xiàn)任的(incumbent)”)無(wú)線電服務(wù)利用的特定頻帶上。FCC提出了各種標(biāo)準(zhǔn)來(lái)防止無(wú)證無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射設(shè)備干擾現(xiàn)任無(wú)線電服務(wù)。例如，要求這些無(wú)證發(fā)射設(shè)備在現(xiàn)任發(fā)射器開(kāi)始工作之后在短的時(shí)間段(例如數(shù)秒)內(nèi)騰出任何信道。確保無(wú)證無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射設(shè)備在需要其騰出信道時(shí)能夠這樣做的一種方法是要求該設(shè)備周期性地停止發(fā)射并且通過(guò)檢查現(xiàn)任發(fā)射器工作頻帶內(nèi)的所有信道是否存在來(lái)自現(xiàn)任發(fā)射器的任何發(fā)射來(lái)“偵聽(tīng)”現(xiàn)任發(fā)射器。如果該設(shè)備檢測(cè)出存在任何現(xiàn)任無(wú)線電發(fā)射，那么就要求該設(shè)備采取適當(dāng)?shù)拇胧?例如改變信道、降低功率、關(guān)閉等等) 來(lái)確保它不干擾現(xiàn)任信號(hào)。

圖1示出了一種示范性的無(wú)證無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)100，其包括基站(BS) 110以及多個(gè)遠(yuǎn)程終端(RT) 120。在一個(gè)實(shí)施例中，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)100可以是無(wú)線區(qū)域網(wǎng)(WRAN)。一個(gè)典型的應(yīng)用是寬帶服務(wù)，其中RT 120位于用戶一側(cè)(例如寬帶調(diào)制解調(diào)器)，而BS 110屬于服務(wù)提供商并且為許多RT 120提供服務(wù)。RT 120可以是固定或移動(dòng)設(shè)備。一般地，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)100可以具有100個(gè)之多或者更多的與BS 110—起工作的RT。如圖1所示，一般可能存在一個(gè)或多個(gè)不與通信網(wǎng)絡(luò)100關(guān)聯(lián)的、在與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)100相同的普通地理區(qū)域中發(fā)射無(wú)線電信號(hào)的外部發(fā)射器150(例如現(xiàn)任電視發(fā)射器)。此外，新的外部發(fā)射器150也可以在任何時(shí)間開(kāi)始發(fā)射，并且這些新的發(fā)射器也被認(rèn)為是現(xiàn)任發(fā)射器，因此必須保護(hù)它們的信號(hào)不受來(lái)自RT 120或者BS 110中的任何一個(gè)的發(fā)射的干擾。如果要求BS 110和所有RT 120周期性地停止發(fā)射并且在每個(gè)可能的信道上偵聽(tīng)現(xiàn)任發(fā)射器以便滿足信道騰讓要求，那么這種檢查所需的時(shí)間可能是相當(dāng)可觀的并且頻度可能是頻繁的，這可能顯著降低無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)100的可用性。此外，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)100可在直徑的量級(jí)為數(shù)十英里的區(qū)域上工作。因此可能出現(xiàn)的情況是，第一組RT 120可能比第二組RT 120位于距離現(xiàn)任外部發(fā)射器150近許多英里的位置處。在那種情況下，可以禁止第一組中的RT 120在一個(gè)或多個(gè)信道上進(jìn)行通信以便保護(hù)現(xiàn)任外部發(fā)射器150的信號(hào)，但是可以允許位于離開(kāi)現(xiàn)任外部發(fā)射器150許多英里的位置處的第二組RT 120在這些相同的信道上進(jìn)行通信。相反地，第二組RT 120可能比第一組RT 120位于距離不同的第二現(xiàn)任外部發(fā)射器150近許多英里的位置處，從而可以允許第一組RT 120在一個(gè)或多個(gè)不同的信道上進(jìn)行通信，但是對(duì)于第二組RT 120則禁止。 一般說(shuō)來(lái)，即使BS 110可能了解其工作區(qū)域中所有現(xiàn)任外部發(fā)射器150的位置和頻率，BS 110也沒(méi)有方便的途徑了解哪些RT 120位于哪個(gè)現(xiàn)任外部發(fā)射器150的附近。在那種情況下，可能不得不在任何所述現(xiàn)任外部發(fā)射器150工作于其上的所有信道上禁止與所有所述RT 120的通信。這降低了網(wǎng)絡(luò)的效率和數(shù)據(jù)容量。此外，在有些情況下，彼此緊密鄰近的RT 120能夠彼此直接通信而不通過(guò)BS 110 傳送數(shù)據(jù)或消息將是所希望的，并且將提高通信效率。然而，如果BS 110和RT 120沒(méi)有方便的途徑了解哪些RT 120緊密鄰近，那么允許這樣的直接通信是不切實(shí)際的。因此，期望提供一種對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)中的遠(yuǎn)程終端進(jìn)行分組的方法和裝置，其允許有效分配資源以測(cè)量由通信網(wǎng)絡(luò)所使用頻帶的頻譜分布圖(profile)。期望提供一種對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)中的遠(yuǎn)程終端進(jìn)行分組的方法和裝置，其允許基站基于遠(yuǎn)程終端所屬組的一個(gè)或多個(gè)公共特性選擇和定制(tailor)其與該遠(yuǎn)程終端通信的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。此外，期望提供一種對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)中的遠(yuǎn)程終端進(jìn)行分組的方法和裝置也將是所希望，其方便地理上彼此緊密鄰近的遠(yuǎn)程終端之間的直接通信。更進(jìn)一步地，還期望提供一種確定無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中固定和移動(dòng)遠(yuǎn)程終端的位置的系統(tǒng)和方法。在本發(fā)明的一個(gè)方面，在包括基站和多個(gè)遠(yuǎn)程終端的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，一種通信方法包括將所述多個(gè)遠(yuǎn)程終端劃分成多個(gè)集群(Cluster)以便與基站進(jìn)行通信；基于由一個(gè)或多個(gè)所述遠(yuǎn)程終端測(cè)量的、由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)外部地面發(fā)射器發(fā)射的一個(gè)或多個(gè)外部信號(hào)的至少一個(gè)特性，將每個(gè)所述遠(yuǎn)程終端分配給所述集群之一；以及依照每個(gè)遠(yuǎn)程終端所屬的集群選擇基站和每個(gè)遠(yuǎn)程終端之間的通信的至少一個(gè)參數(shù)。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，在包括基站和多個(gè)遠(yuǎn)程終端的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，一種通信方法包括確定所述多個(gè)遠(yuǎn)程終端中的每一個(gè)相對(duì)于基站的位置；將所述多個(gè)遠(yuǎn)程終端劃分成多個(gè)集群以便與基站進(jìn)行通信；基于所確定的每個(gè)遠(yuǎn)程終端的位置將每個(gè)所述遠(yuǎn)程終端分配給所述集群之一，以便依照這些遠(yuǎn)程終端彼此的鄰近程度將它們分組在每個(gè)集群中；以及依照每個(gè)遠(yuǎn)程終端所屬的集群選擇基站和每個(gè)遠(yuǎn)程終端之間的通信的至少一個(gè)參數(shù)。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，在包括基站和多個(gè)遠(yuǎn)程終端的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，一種確定所述多個(gè)遠(yuǎn)程終端中的每一個(gè)相對(duì)于基站的位置的方法包括(a)基于被發(fā)射的令牌往返基站和遠(yuǎn)程終端之間的來(lái)回時(shí)間間隔tl2確定基站和遠(yuǎn)程終端之間的距離dl2 ； (b)確定包含在由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有關(guān)聯(lián)并且位于已知位置的外部地面發(fā)射器發(fā)射的外部信號(hào)中的同步信號(hào)到達(dá)基站的時(shí)間tl ； (c)使用(1)基站和外部地面發(fā)射器之間的已知距離 d01, (2)所述到達(dá)時(shí)間tl以及(3)包含在由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的外部地面發(fā)射器發(fā)射的所述外部信號(hào)中的所述同步信號(hào)到達(dá)遠(yuǎn)程終端的時(shí)間t2，來(lái)確定外部信號(hào)從外部地面發(fā)射器傳送到遠(yuǎn)程終端的時(shí)間間隔‘ ；(d)基于時(shí)間間隔‘確定遠(yuǎn)程終端與外部地面發(fā)射器的已知位置之間的距離Cltl2 ；以及(e)使用(1)所述距離d12和Cltl2，(2)外部地面發(fā)射器的已知位置以及(3)基站的已知位置，來(lái)確定遠(yuǎn)程終端的位置。在本發(fā)明的再一個(gè)方面，在包括基站和多個(gè)遠(yuǎn)程終端的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，一種通信方法包括將所述多個(gè)遠(yuǎn)程終端劃分成多個(gè)集群以便與基站進(jìn)行通信；基于由一個(gè)或多個(gè)所述遠(yuǎn)程終端測(cè)量的、由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)外部地面發(fā)射器發(fā)射的一個(gè)或多個(gè)外部信號(hào)的至少一個(gè)特性，將每個(gè)所述遠(yuǎn)程終端分配給所述集群之一；以及允許每個(gè)遠(yuǎn)程終端直接與其分配的集群中的其他遠(yuǎn)程終端傳送數(shù)據(jù)，而不通過(guò)基站傳送所述數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的又一個(gè)方面，在包括基站和多個(gè)遠(yuǎn)程終端的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，一種通信方法包括將所述多個(gè)遠(yuǎn)程終端劃分成多個(gè)集群以便與基站進(jìn)行通信；基于由一個(gè)或多個(gè)所述遠(yuǎn)程終端測(cè)量的、由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)外部地面發(fā)射器發(fā)射的一個(gè)或多個(gè)外部信號(hào)的至少一個(gè)特性，將每個(gè)所述遠(yuǎn)程終端分配給所述集群之一；以及依照遠(yuǎn)程終端被分配于其上的集群，在所述多個(gè)遠(yuǎn)程終端中選擇哪些遠(yuǎn)程終端將執(zhí)行由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的外部地面發(fā)射器使用的頻帶的頻譜分布圖測(cè)量。圖1示出了一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)；
圖2示出了一種包括被劃分成集群的遠(yuǎn)程終端的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)； 圖3示出了用于解釋確定無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)程終端位置的方法的示意圖； 圖4示出了一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，其中基于遠(yuǎn)程終端彼此地理上的鄰近程度將它們劃分成集群；
圖5示出了在由通信網(wǎng)絡(luò)使用的頻帶中的現(xiàn)任發(fā)射的頻譜分布圖測(cè)量結(jié)果；以及圖6示出了一種在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中將遠(yuǎn)程終端劃分成集群并且將這些遠(yuǎn)程終端分配給這些集群的方法的流程圖。盡管可以將下述方法和系統(tǒng)的各種原理和特征應(yīng)用到多種通信系統(tǒng)，但是為了說(shuō)明的目的，下面的示范性實(shí)施例將針對(duì)無(wú)證無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)描述，所述無(wú)證無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)例如上面所描述過(guò)的，其工作于載有現(xiàn)任發(fā)射器的一個(gè)或多個(gè)頻帶中。當(dāng)然，本發(fā)明的范圍由本文所附的權(quán)利要求來(lái)限定，并不受限于下面描述的實(shí)施例。此外，當(dāng)用于本文中時(shí)，措詞“與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的外部地面發(fā)射器”指的是獨(dú)立于該無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的操作發(fā)射其信號(hào)的任何地面無(wú)線電發(fā)射器，例如地面模擬或數(shù)字電視廣播發(fā)射器；電視中繼發(fā)射器；地面商業(yè)無(wú)線電廣播發(fā)射器；公共服務(wù)或業(yè)余無(wú)線電頻帶中的無(wú)線電轉(zhuǎn)發(fā)器 (repeater)；等等。這里公開(kāi)的是一種用于包括基站和多個(gè)遠(yuǎn)程終端的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的通信方法。該方法將所述多個(gè)遠(yuǎn)程終端劃分成多個(gè)集群以便與基站進(jìn)行通信，并且將每個(gè)所述遠(yuǎn)程終端分配給所述集群之一。圖2示出了一種包括基站(BS) 210以及被劃分成集群230的多個(gè)遠(yuǎn)程終端(RT) 220的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)200。如下面將要進(jìn)一步詳細(xì)描述的，基于由一個(gè)或多個(gè)所述RT 220測(cè)量的、由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)200沒(méi)有關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)外部地面發(fā)射器250發(fā)射的一個(gè)或多個(gè)外部信號(hào)的至少一個(gè)特性，將每個(gè)所述RT 220分配給所述集群230之一。在一個(gè)實(shí)施例中，所測(cè)量的特性是包含在由外部地面發(fā)射器250發(fā)射的外部信號(hào)中的同步信號(hào)到達(dá)RT 220的時(shí)間。例如，在外部地面發(fā)射器250為數(shù)字電視(DTV)發(fā)射器的情況下，所述同步信號(hào)可以是DTV廣播信號(hào)中的場(chǎng)同步序列。在那種情況下，所測(cè)量的同步序列到達(dá)RT 220的時(shí)間用來(lái)計(jì)算該RT 220的位置，后者又被用于將RT 220分配給特定的集群230。在另一個(gè)實(shí)施例中，所測(cè)量的特性是在每個(gè)所述RT 220處接收的、來(lái)自所有所述外部地面發(fā)射器250的現(xiàn)任發(fā)射的“分布圖”。有利的是，該現(xiàn)任分布圖可以是在每個(gè)所述 RT 220處測(cè)量的、由來(lái)自所述外部地面發(fā)射器250的外部信號(hào)產(chǎn)生的頻譜分布圖。在那種情況下，將RT 220分配給集群230，以便將具有相似現(xiàn)任(例如頻譜)分布圖的RT 220分組在每個(gè)集群中。依照第一實(shí)施例，圖3示出了用于解釋根據(jù)由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)外部地面發(fā)射器發(fā)射的外部信號(hào)的到達(dá)時(shí)間來(lái)確定該無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)程終端位置的方法的示意圖。圖3示出了基站(BS) 210、遠(yuǎn)程終端(RT) 220以及與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)200 沒(méi)有關(guān)聯(lián)的外部地面發(fā)射器250 (例如地面廣播電視(TV)發(fā)射器)。假定BS 210的位置(A，力)已知。也假定外部地面發(fā)射器250的位置( , 已知(在美國(guó)，由FCC來(lái)維護(hù)TV發(fā)射器位置的記錄)。因此，可以計(jì)算TV發(fā)射器250和BS 210 之間的距離心并將其存儲(chǔ)在BS 210中。此外，BS 210和TV發(fā)射器250的位置也可以獨(dú)立存儲(chǔ)在BS 210中。另外，BS 210可以按照下面的方式來(lái)確定RT 220與它自身之間的距離為”首先， BS 210向RT 220發(fā)射令牌并且請(qǐng)求RT 220對(duì)BS 210做出應(yīng)答。減去了任何處理時(shí)間的從RT 220收到響應(yīng)的來(lái)回時(shí)間可用于依照下列等式計(jì)算BS 210和RT 220之間的距離
r]. u 12 ·
知(1) 式中，C為光速。接下來(lái)，如下確定TV發(fā)射器250和RT 220之間的距離d02。地面電視廣播信號(hào)一般包含已知的同步信號(hào)。例如，在美國(guó)，地面數(shù)字電視(DTV) 廣播信號(hào)具有一定的重復(fù)結(jié)構(gòu)。美國(guó)的地面DTV發(fā)射器每24. 2ms發(fā)射一個(gè)已知的信號(hào)(稱為“幀同步”)。這個(gè)已知信號(hào)可以用來(lái)如下計(jì)算電視臺(tái)250和RT 220之間的距離d02。首先，BS 210命令ST 220搜索由TV發(fā)射器250發(fā)射的電視信號(hào)中的同步序列。確定同步序列到達(dá) RT 220的時(shí)間t2。同時(shí)，BS 210也搜索由TV發(fā)射器250發(fā)射的TV信號(hào)中的同步序列，并且記錄該同步序列到達(dá)其位置的時(shí)間t10在那種情況下，TV信號(hào)從TV發(fā)射器250傳送到 RT 220所需的時(shí)間間隔‘可以計(jì)算為
hi ^h- ( - €h\!c)(2)
一旦知道t02,就可以將d02計(jì)算為
^02 = C(3)
既然已經(jīng)如上所述計(jì)算出 /皿和那么就可以通過(guò)求解下面的一對(duì)聯(lián)立方程來(lái)確定 RT 220 的位置
^022 = ( - f + (Λ -J2)2⑷
dn = (6- )2 +kVI-y2Y
除了&和所述成對(duì)方程(4)中所有其他變量都是已知的。因此，通過(guò)同時(shí)求解所述成對(duì)方程，可以找到RT 220的位置( ，力)。同時(shí)，有許多因素可能對(duì)上述位置確定方法的精度產(chǎn)生不利的影響。例如，多徑和時(shí)鐘失配可能影響到達(dá)時(shí)間測(cè)量結(jié)果的精度。幸運(yùn)的是，對(duì)于寬帶無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言， 不需要高的精確度。在這樣的應(yīng)用中，BS 210只需了解RT 220的近似位置以便可以據(jù)此分組RT 220。在那些情況下，上述方法一般是令人滿意的。
在其中需要更精確地確定RT 220的位置的那些情況下，也可以通過(guò)針對(duì)與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)200沒(méi)有關(guān)聯(lián)的兩個(gè)或更多不同的外部地面發(fā)射器250 (例如TV發(fā)射器)重復(fù)上述過(guò)程并且然后平均所得結(jié)果以便更精確地確定RT 220的位置，來(lái)大大地提高所述精度。此外，如果可獲得由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)200沒(méi)有關(guān)聯(lián)的兩個(gè)或更多不同的外部地面發(fā)射器250 (例如TV發(fā)射器)發(fā)射的信號(hào)，那么RT 220在三維空間中的位置( ，也可以通過(guò)求解下列方程組來(lái)計(jì)算
^o22 = ( --J + CvO - }'ι + (ζο - 2-if
dn = ( - )'+(λ-y-jf+(-ι - z2 J2(5)
式中，為使用上述過(guò)程確定的RT 220和第二 TV發(fā)射器250之間的距離，U1,Y1,Z1) 為BS 210在三維空間中的位置，( , JV Z0)為第一 TV發(fā)射器250在三維空間中的位置， (々，力，ζ,)為第二 TV發(fā)射器250在三維空間中的位置?？梢葬槍?duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)200中的所有RT 220執(zhí)行上述過(guò)程，使得BS 210 了解所有所述RT 220的位置。如果工作于由一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)任發(fā)射器所利用的頻帶中的無(wú)證無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程終端的位置已知，那么可以增強(qiáng)該無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的性能。當(dāng)這些位置已知時(shí)，基站可以將這些遠(yuǎn)程終端劃分成多個(gè)集群，并且將這些遠(yuǎn)程終端分配給所述集群以便依照它們的彼此鄰近程度將遠(yuǎn)程終端分組在每個(gè)集群中。在那種情況下，可以采用諸如群組調(diào)度或者多天線分集的技術(shù)?？梢允沟猛坏乩韰^(qū)域中的遠(yuǎn)程終端共享相同的方向性，從而提高容量以及性能。圖4示出了一種包括BS 210和RT 220的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)200，其中已經(jīng)將RT 220 劃分成集群230，并且將每個(gè)RT 220分配給所述集群230之一以便依照它們彼此的鄰近程度將RT 220分組在每個(gè)集群230中。通過(guò)依照其地理鄰近程度將RT 220聚類在一起，BS 210可以完成下列情況中的一種或多種?！?BS 210可以依照每個(gè)RT 220所屬的特定集群選擇BS 210和該RT 220之間的通信的至少一個(gè)參數(shù)。例如，BS 210可以針對(duì)RT 220的不同集群230根據(jù)所述集群230 的一般位置來(lái)選擇不同的調(diào)制和/或誤差校正編碼格式。換言之，BS 210可以針對(duì)遠(yuǎn)離BS 210的RT 220的集群230，或者針對(duì)靠近與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的外部地面發(fā)射器250 并且從而經(jīng)歷增大的干擾的RT 220的集群230，來(lái)選擇更加穩(wěn)健的編碼/調(diào)制格式。此外， 在例如正交頻分復(fù)用(OFDM)的多載波方案被采用時(shí)，BS 210可以依照特定集群230的期望多徑時(shí)延擴(kuò)展來(lái)優(yōu)化保護(hù)間隔。因此，聚類允許BS 210基于RT 220所屬集群230的一個(gè)或多個(gè)公共特性來(lái)定制其與所述RT 220的通信的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)?！?BS 210可以在集群230之間使用結(jié)合了諸如空分復(fù)用的技術(shù)的定向天線。這可以增大無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)200的總體容量，因?yàn)椴辉谕患?30內(nèi)的RT 220可以同時(shí)小干擾地進(jìn)行發(fā)射和接收。再者，BS 210可以根據(jù)現(xiàn)任發(fā)射器250的相對(duì)位置使用不同的頻道與 RT 220的不同集群230進(jìn)行通信。換言之，BS 210可能使用第一頻道來(lái)與第一集群230進(jìn)行通信，而不允許使用同樣的第一頻道來(lái)與第二集群230進(jìn)行通信，因?yàn)榈诙?30鄰近工作于第一頻道上的現(xiàn)任發(fā)射器250。同時(shí)，BS 210可能能夠使用第二頻道來(lái)與第二集群 230進(jìn)行通信，但不允許使用該頻道來(lái)與第一集群230進(jìn)行通信，因?yàn)榈谝患?30鄰近工作于第二頻道上的第二現(xiàn)任發(fā)射器250。因此，聚類允許BS 210在與多個(gè)RT 220通信時(shí)更加有效地利用其通信資源。· BS 210可以安排集群230中的RT 220彼此直接通信，而不必通過(guò)BS 210傳送消息或數(shù)據(jù)。這可以得到可用于寬帶服務(wù)之外的應(yīng)用的多傳感器網(wǎng)絡(luò)。盡管在上面的討論中為了便于解釋所述外部地面發(fā)射器250是按照地面廣播電視(TV)發(fā)射器來(lái)描述的，但實(shí)際上，外部地面發(fā)射器250可以是任何發(fā)射包括某種同步或者其他模式特征的信號(hào)的外部地面發(fā)射器，所述信號(hào)可以服從到達(dá)時(shí)間檢測(cè)并且其位置對(duì)于BS 210是已知的。在一個(gè)實(shí)施例中，外部地面發(fā)射器250包括發(fā)射能夠用于對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)200中的RT 220進(jìn)行聚類的信號(hào)的專用信標(biāo)發(fā)射器。雖然上面已經(jīng)描述了基于確定每個(gè)遠(yuǎn)程終端的地理位置來(lái)對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的遠(yuǎn)程終端進(jìn)行聚類的過(guò)程，但在另一個(gè)實(shí)施例中，依照每個(gè)所述遠(yuǎn)程終端處測(cè)量的、由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)外部地面發(fā)射器發(fā)射的一個(gè)或多個(gè)外部信號(hào)產(chǎn)生的現(xiàn)任分布圖來(lái)將遠(yuǎn)程終端分配給集群。在那種情況下，不需要知道外部廣播(over-the-air) 發(fā)射器的位置，并且將遠(yuǎn)程終端分配給集群以便將具有相似現(xiàn)任分布圖的遠(yuǎn)程終端分組在每個(gè)集群中。依照這個(gè)實(shí)施例，每個(gè)RT 220在每個(gè)現(xiàn)任(例如TV)信道中對(duì)由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò) 200沒(méi)有關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)外部地面發(fā)射器250發(fā)射的外部信號(hào)(例如TV信號(hào))進(jìn)行測(cè)量。 現(xiàn)任分布圖測(cè)量可以是無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)200使用的頻譜的簡(jiǎn)單RF信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量。可替換地， 可以基于每個(gè)外部信號(hào)的特征的檢測(cè)進(jìn)行更加復(fù)雜的測(cè)量以便為多徑技術(shù)提供更大的穩(wěn)健性。在后一種情況下，有利的是使用被檢測(cè)特征的強(qiáng)度。例如，如果現(xiàn)任發(fā)射器250位于附近(或者以高功率進(jìn)行發(fā)射)，那么其值會(huì)是大的，反之亦然。根據(jù)這些測(cè)量，每個(gè)RT 220 構(gòu)建出現(xiàn)任分布圖。然后，如下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的，將該現(xiàn)任分布圖傳送給BS 210(或其代理)以便進(jìn)行聚類。這個(gè)過(guò)程可以周期性地加以重復(fù)。圖5示出了在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)200使用的頻帶內(nèi)由RT 220作出的現(xiàn)任發(fā)射的頻譜分布圖測(cè)量結(jié)果。接下來(lái)，對(duì)用于將具有相似現(xiàn)任分布圖的RT 220聚類在一起的算法進(jìn)行描述，將參照?qǐng)D6的流程圖來(lái)加以描述。開(kāi)始時(shí)，如下定義一系列變量
η二無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)200中RT 220的數(shù)量；
f:無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)200所用的、可能包括由外部地面發(fā)射器250發(fā)射的外部信號(hào)的頻道的總數(shù)；
^=RT 220被劃分成的集群230的數(shù)量； i=每個(gè)RT 220的標(biāo)號(hào)，其中1彡i彡；以及 J=每個(gè)集群230的標(biāo)號(hào)，其中1彡i彡左；
^ =大小為1*/的、每個(gè)RT 220 i的測(cè)量矢量；
/=待最小化的標(biāo)量目標(biāo)函數(shù)； /=標(biāo)量目標(biāo)函數(shù)的最大允許值(輸入值)；F=滿足的集群230的最小數(shù)量(輸出值)。再次回到圖6，所述算法繼續(xù)如下。在步驟610中，將集群230的數(shù)量設(shè)為2 (M=2\同時(shí)，在步驟620中，個(gè)RT 220中的每一個(gè)如上所述地測(cè)量其位置處的頻譜分
布圖，以便得到測(cè)量矢量 。然后，在步驟630中，隨機(jī)地將RT 220的測(cè)量矢量；；中的A個(gè)分配為針對(duì)所述左
個(gè)集群230的試驗(yàn)平均測(cè)量矢量；。這A個(gè)試驗(yàn)平均測(cè)量矢量；用作關(guān)于所述A個(gè)集群 230的實(shí)際平均測(cè)量矢量的初始估計(jì)。接下來(lái)，在步驟640中，針對(duì)每個(gè)RT 220 i確定哪個(gè)所述平均測(cè)量矢量最接近
其測(cè)量矢量并且從而將RT 220 i分配給集群j·，作為試驗(yàn)分配。將所有所述RT 220分配給所述A個(gè)集群230中的一個(gè)之后，在步驟650中，針對(duì)每個(gè)集群230 使用針對(duì)該集群230 中的所有RT 220 i的測(cè)量矢量zp)來(lái)計(jì)算“更新的”
平均測(cè)量矢量；。重復(fù)步驟640和650，直到平均測(cè)量矢量&的值沒(méi)有進(jìn)一步的變化為止。接下來(lái)，在步驟660中，使用針對(duì)每個(gè)集群230 J'的平均測(cè)量矢量—以及所有所述測(cè)量矢量P來(lái)計(jì)算待最小化的標(biāo)量目標(biāo)函數(shù)/。在步驟670中，將待最小化的標(biāo)量目標(biāo)函數(shù)/與該標(biāo)量目標(biāo)函數(shù)的最大允許值/ 進(jìn)行比較。/是基于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)200的目標(biāo)性能準(zhǔn)則的預(yù)先選擇的值，并且可以通過(guò)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。如果7>/，那么在步驟680中，該算法將A加1，回到上面的步驟630，并且重復(fù)步驟630-670。如果/</，那么算法結(jié)束。在這一點(diǎn)上j等于F，并且將RT 220分配給這f個(gè)集群230，以便將具有相似現(xiàn)任分布圖的遠(yuǎn)程終端220分組在每個(gè)集群230中。從數(shù)學(xué)上講，對(duì)于標(biāo)量函數(shù)/的一個(gè)有利選擇是
權(quán)利要求
1.一種在包括基站(210)和多個(gè)遠(yuǎn)程終端(220)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(200)中確定所述多個(gè)遠(yuǎn)程終端(220)中的每個(gè)相對(duì)于基站(210)的位置的方法，包括(a)基于被發(fā)射的令牌往返基站(210)和該遠(yuǎn)程終端(220)之間的來(lái)回時(shí)間間隔t12確定基站(210)和該遠(yuǎn)程終端(220)之間的距離d12 ；(b)確定包含在由位于已知位置的外部地面發(fā)射器(250)發(fā)射的外部信號(hào)中的同步信號(hào)到達(dá)基站(210)的時(shí)間、；(c)使用(1)基站(210)和外部地面發(fā)射器(250)之間的已知距離(^,(2)所述到達(dá)時(shí)間、以及(3)包含在由外部地面發(fā)射器(250)發(fā)射的所述外部信號(hào)中的所述同步信號(hào)到達(dá)該遠(yuǎn)程終端(220)的時(shí)間t2，來(lái)確定該外部信號(hào)從外部地面發(fā)射器(250)傳送到該遠(yuǎn)程終端(220)的時(shí)間間隔tQ2;(d)基于時(shí)間間隔‘確定該遠(yuǎn)程終端(220)與外部地面發(fā)射器(250)的已知位置之間的距離dQ2;以及(e )使用(1)所述距離d12和d02，( 2 )外部地面發(fā)射器(250 )的已知位置，以及(3 )基站 (210)的已知位置，來(lái)確定該遠(yuǎn)程終端(220)的位置。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述外部地面發(fā)射器(250)是電視廣播發(fā)射器(250)并且所述外部信號(hào)是無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(200)工作于其中的頻道中的電視信號(hào)。
3.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括(f)確定包含在由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(200)沒(méi)有關(guān)聯(lián)、位于已知位置的第二外部地面發(fā)射器(250)發(fā)射的第二外部信號(hào)中的同步信號(hào)到達(dá)基站(210)的時(shí)間t3 ；(g)使用(1)基站(210)和第二外部地面發(fā)射器(250)之間的已知距離d13，(2)所述到達(dá)時(shí)間t3以及(3)包含在由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(200)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的第二外部地面發(fā)射器(250) 發(fā)射的第二外部信號(hào)中的所述同步信號(hào)到達(dá)所述遠(yuǎn)程終端(220)的時(shí)間t4，來(lái)確定該外部信號(hào)從第二外部地面發(fā)射器(250)傳送到該遠(yuǎn)程終端(220)的時(shí)間間隔；(h)基于時(shí)間間隔、3確定該遠(yuǎn)程終端(220)與第二外部地面發(fā)射器(250)的已知位置之間的距離d23 ；以及(i)使用(1)所述距離d12和d23，(2)第二外部地面發(fā)射器(250)的已知位置以及(3) 基站(210)的已知位置，來(lái)確定該遠(yuǎn)程終端(220)的位置；(j)對(duì)于在步驟(e)和(i)中使用由所述第一和第二外部地面發(fā)射器(250)發(fā)射的所述第一和第二外部信號(hào)得到的位置進(jìn)行平均，以便更精確地確定該遠(yuǎn)程終端(220)的位置。
4.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括確定包含在由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(200)沒(méi)有關(guān)聯(lián)、位于第二已知位置的第二外部地面發(fā)射器(250)發(fā)射的第二外部信號(hào)中的同步信號(hào)到達(dá)基站(210)的時(shí)間t3 ；使用(1)基站(210)和第二外部地面發(fā)射器(250)之間的已知距離d13，(2)所述到達(dá)時(shí)間t3以及(3)包含在由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(200)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的第二外部地面發(fā)射器(250)發(fā)射的第二外部信號(hào)中的所述同步信號(hào)到達(dá)所述遠(yuǎn)程終端(220)的時(shí)間t4，來(lái)確定該外部信號(hào)從第二外部地面發(fā)射器(250)傳送到該遠(yuǎn)程終端(220)的時(shí)間間隔t23 ；以及基于時(shí)間間隔t13確定第二外部地面發(fā)射器(250)的已知位置與該遠(yuǎn)程終端(220)之間的距離d23，其中使用(1)所述距離d12和dQ2，(2)所述外部地面發(fā)射器(250)的已知位置以及(3)基站(210)的已知位置來(lái)確定該遠(yuǎn)程終端(220)的位置，進(jìn)一步包括通過(guò)進(jìn)一步使用(4) 第二外部地面發(fā)射器(250)的已知位置以及(5)距離d23在三維中確定遠(yuǎn)程終端(220)的位置。
全文摘要
在包括基站(210)和多個(gè)遠(yuǎn)程終端(220)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(200)中，將所述多個(gè)遠(yuǎn)程終端(220)劃分成多個(gè)集群(230)以便與基站(210)進(jìn)行通信，并且基于由一個(gè)或多個(gè)所述遠(yuǎn)程終端(220)測(cè)量的、由與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(200)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)外部地面發(fā)射器(250)發(fā)射的一個(gè)或多個(gè)外部信號(hào)的至少一個(gè)特性，將每個(gè)所述遠(yuǎn)程終端(220)分配給集群(230)。因此，可以依照每個(gè)遠(yuǎn)程終端(220)所屬的集群(230)選擇基站(210)和每個(gè)遠(yuǎn)程終端(220)之間的通信的參數(shù)；可以允許集群(230)內(nèi)的遠(yuǎn)程終端(220)彼此直接通信；和/或可以依照遠(yuǎn)程終端被分配于其上的集群(230)，選擇遠(yuǎn)程終端(220)來(lái)執(zhí)行由無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(200)使用的頻帶的頻譜分布圖測(cè)量。
文檔編號(hào)H04W16/14GK102227145SQ20111009912
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
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