專利名稱：蜂窩無線通信系統(tǒng)中的分組交換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個蜂窩無線通信系統(tǒng)中的分組交換，更具體地涉及一種用來在每個小區(qū)中進(jìn)行分組數(shù)據(jù)傳輸從而使系統(tǒng)具有相對于共信道干擾的穩(wěn)定性的設(shè)備和一種方法。
現(xiàn)有技術(shù)在一個采取分組數(shù)據(jù)交換的蜂窩無線通信系統(tǒng)中，每一次分組交換并沒有專用連接。當(dāng)某一發(fā)送站希望傳輸分組時，它應(yīng)該能夠使用取決于系統(tǒng)可處理的盡可能滿足需要的容量。例如，在整個無線通信系統(tǒng)中，一個或多個信道可專門用來進(jìn)行分組數(shù)據(jù)交換。這樣，當(dāng)需要傳輸分組數(shù)據(jù)時，所有的發(fā)送無線站可以使用該信道或這些信道。這樣，剩余信道例如可用來傳輸電路交換的語音。一個小區(qū)中的分組數(shù)據(jù)流并不是連續(xù)的，而是突發(fā)的形式。可能會出現(xiàn)在一個以上的進(jìn)行分組數(shù)據(jù)交換的小區(qū)中同時使用相同信道的情況。這意味著引入共信道干擾。如果一個分組中含有與干擾有關(guān)的過高的噪音電平，該分組的接收將會失敗。
如果一個分組的接收失敗，該分組必須在稍后重傳。有不同的已知策略可用來完成失敗的分組的重傳，以便減少新的沖突的危險。還有策略可用來控制應(yīng)該如何進(jìn)行傳輸，以便避免沖突或減少沖突的危害。
一種已知的重傳策略是所謂的ALOHA協(xié)議。按照ALOHA協(xié)議，先前接收失敗的分組經(jīng)過一個隨機(jī)選擇的時間段之后將被重傳。如果這次重傳還沒有成功，根據(jù)相同的策略，該分組將被再次重傳。
使用這一重傳策略的一個不利方面是分組可能被重傳無限多次。每次一個分組被重傳意味著對其它分組的共信道干擾將會增加，這些分組在系統(tǒng)中相同的信道中同時傳送的。在一個有多個用戶的系統(tǒng)中，只有使用ALOHA協(xié)議，可從不同的傳送設(shè)備一次次地傳送相同的分組。原則上，所有的發(fā)送站可同時傳輸分組而無須任何分組被正確接收。然而，這樣一個系統(tǒng)相對于共信道干擾將是不穩(wěn)定的。為了提高穩(wěn)定性，必須使用進(jìn)一步的控制方案。
另一個在分組交換系統(tǒng)中用來避免沖突的協(xié)議叫做CSMA協(xié)議(載波檢測多址接入)。按照該協(xié)議，一個需要傳送分組的站監(jiān)聽將用來傳送該分組的信道。如果該信道是空閑的，分組以概率s被傳送。如果信道不空閑，該站等待直到該信道空閑，接著以傳輸概率s傳輸該分組。
在EP-A-0432 315中，公開了在一個分組傳輸網(wǎng)絡(luò)的站中控制接入速率的一個系統(tǒng)和一種方法。該系統(tǒng)包括多個發(fā)送和接收站，它們能夠按照直接方案相互通信。接入速率在ALOHA網(wǎng)絡(luò)中代表發(fā)送站傳輸分組的速率，或者在CSMA網(wǎng)絡(luò)中代表發(fā)送站檢測信道狀態(tài)的速率。在每一個站中，計算與每個時間單元中成功傳送的分組數(shù)目有關(guān)的第一個參數(shù)。進(jìn)一步根據(jù)來自鄰近站的輸出流計算與輸入流有關(guān)的第二個參數(shù)，計算與該站負(fù)載有關(guān)的第三個參數(shù)。計算的參數(shù)被傳送到所有的鄰站。在每個站中，比較這些參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)改變接入速率。通過控制每個站的傳送速率，系統(tǒng)的吞吐量增加。
在US-A-4979168中，公開了按照CSMA協(xié)議的一個分組交換系統(tǒng)。在傳送一個分組之前，如果應(yīng)傳送該分組的信道是空閑的，則系統(tǒng)進(jìn)行控制。如果該信道忙，將確定一個新的時間點(diǎn)檢測信道，其中在一個動態(tài)確定的時間間隔內(nèi)隨機(jī)地選擇時間點(diǎn)。動態(tài)確定的時間間隔取決于信道空閑的平均時間。如果信道空閑，則傳送該分組。按照該發(fā)明，根據(jù)避免沖突來對所述的傳輸進(jìn)行控制。
使用該方法的一個不利方面是沒有考慮這樣一個問題，即希望傳送分組的站在先前的嘗試中傳輸分組是失敗了還是成功了。因而，一個傳輸經(jīng)常失敗的站會繼續(xù)失敗。
發(fā)明概要本發(fā)明涉及應(yīng)如何根據(jù)一個發(fā)送站的現(xiàn)有知識來控制從該發(fā)送站發(fā)出的分組傳輸，從而使得對于那些成功傳輸多個分組的站、以及那些沒有成功傳輸相同數(shù)量的分組的站來說，傳輸都是滿意的。
另一個問題是如何在蜂窩無線通信系統(tǒng)中控制分組數(shù)據(jù)的傳輸，從而使得系統(tǒng)中的共信道干擾是穩(wěn)定的。
因而，本發(fā)明的一個目的是控制分組的傳輸，使得來自不同發(fā)送站的分組數(shù)據(jù)的傳輸趨于平衡(fair)。平衡涉及兩類發(fā)送站一類發(fā)送站傳送的分組具有較低的成功接收百分率，另一類發(fā)送站傳送的分組具有較高的接收成功接收百分率，為了后一類發(fā)送站的利益，前一類發(fā)送站不應(yīng)該完全停止傳送分組。
另一個目的是在分組交換移動無線通信系統(tǒng)中控制傳輸，從而使得該系統(tǒng)中的共信道干擾是穩(wěn)定的。
這些問題是通過每個發(fā)送站以一個特定的傳輸概率來進(jìn)行傳輸而解決的，根據(jù)傳輸分組中有多大百分率被正確接收而在每一次傳輸后對該傳輸概率進(jìn)行更新。按照一個具有0到1之間的值并且其導(dǎo)數(shù)小于1的功能可靠性(functional dependability)來進(jìn)行更新。
特別地，可以在移動無線通信系統(tǒng)中通過起初為每個傳輸分組數(shù)據(jù)的無線站確定一個傳輸概率來解決這些問題。之后，每個無線站按照該已確定的傳輸概率傳輸分組數(shù)據(jù)。之后，為每個發(fā)送站確定一個與傳輸?shù)姆纸M數(shù)目有關(guān)的、正確接收的傳輸分組百分率的值。該百分?jǐn)?shù)在后文中叫做吞吐量百分率(throughput fraction)。
在每一次傳輸分組后，將為每個發(fā)送站更新傳輸概率。按照一個預(yù)先確定的函數(shù)，更新值的確定取決于吞吐量百分率的值。該函數(shù)在下文中被稱做映射函數(shù)。映射函數(shù)在所有的情況下具有大于0小于1的值，并且其導(dǎo)數(shù)小于1。
通過選擇一個具有這種配置的映射函數(shù)，經(jīng)過一段時間后系統(tǒng)中吞吐量百分率的值將達(dá)到平衡，由此該系統(tǒng)相對于共信道干擾是穩(wěn)定的。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定，所有的無線站將被允許傳輸分組數(shù)據(jù)。吞吐量百分率值低的無線站具有比其它吞吐量百分率值高的無線站低的傳輸概率。沒有任何無線站會達(dá)到值為1或0的傳輸概率。
本發(fā)明還具有的一個優(yōu)點(diǎn)是可以控制傳輸以便允許所有的發(fā)送站傳輸分組數(shù)據(jù)，即使它們具有較低的正確接收分組的百分率。
現(xiàn)在將參考的優(yōu)化實(shí)施方案和附圖的說明，對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述。


圖1以略圖的方式示出了一個分組交換移動無線通信系統(tǒng)中共信道干擾的情況。
圖2示出了本發(fā)明一個實(shí)施方案的流程圖。
圖3示出了按照本發(fā)明的一個控制分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備的實(shí)施方案。
圖4示出了按照本發(fā)明的一個更新方法。
優(yōu)選的實(shí)施方案在一個有分組數(shù)據(jù)交換的蜂窩無線通信系統(tǒng)中，每個小區(qū)例如可使用某一特定的信道進(jìn)行分組數(shù)據(jù)交換。在該無線通信系統(tǒng)中可能有一個或多個這種信道。分組數(shù)據(jù)以突發(fā)的方式來傳輸，并且來自一個傳輸分組數(shù)據(jù)的基站或一個移動站的傳輸速率可用傳輸概率來描述。該傳輸概率給出了發(fā)送站傳輸分組的一個時間段的百分率。
如果同一信道被至少兩個發(fā)送站(也就是說，基站或移動站)同時用來進(jìn)行分組數(shù)據(jù)傳輸，接收站將受到來自兩個傳輸?shù)挠绊?，因此引入了共信道干擾。如果連同其它可能的干擾的共信道干擾十分強(qiáng)，分組的接收將會失敗。在基站或移動站發(fā)送的分組的接收失敗后，該基站或移動站將被告知接收方?jīng)]有正確接收該分組。這樣，該分組必須在稍后重傳。
在一個小區(qū)中，可計算出傳輸?shù)姆纸M總數(shù)中確實(shí)到達(dá)接收方的分組百分率。該百分率被稱作吞吐量百分率。可計算出與一個小區(qū)中正確接收的分組百分率有關(guān)的吞吐量百分率的值，或者，也可計算出一個小區(qū)中每個發(fā)送無線站正確接收的分組百分率。按照本發(fā)明的一個實(shí)施方案，關(guān)于吞吐量百分率值的計算可基于對正確接收分組的數(shù)目和不成功接收分組的數(shù)目的記錄來進(jìn)行。
要傳輸分組的無線站(也就是說，基站或移動站)以一個確定的傳輸概率Si來進(jìn)行傳輸。這意味著發(fā)送無線站傳輸分組的時間為Si*100％。當(dāng)然假設(shè)存在有要傳輸?shù)姆纸M。
按照本發(fā)明，根據(jù)在上一個時間點(diǎn)n的吞吐量百分率的值Ti，n，可為無線發(fā)送站在一個確定的點(diǎn)n+1更新傳輸概率Si，n+1。控制傳輸概率的目的是在無線通信系統(tǒng)內(nèi)公平地分配傳輸?shù)母怕?。如果沒有控制傳輸，一發(fā)送站傳輸?shù)姆纸M被反復(fù)多次正確接收，可能會完全干擾某一發(fā)送站，該發(fā)送站的分組在某種程度上不能被正確接收。
如果第一個發(fā)送站已經(jīng)成功正確傳送了其傳輸?shù)姆纸M的大部分，將允許它在每一次增加傳輸概率，這將導(dǎo)致被第一個站干擾的發(fā)送站具有減少的正確傳送分組百分?jǐn)?shù)，并且將最終完全停止傳輸。按照本發(fā)明，按如下的方式對無線通信系統(tǒng)的傳輸進(jìn)行控制即一個無線站成功地發(fā)送多個分組，盡管不允許它最大程度地增加傳輸概率，這有利于傳送了較少分組的站。
因而，按照本發(fā)明，更新的傳輸概率Si，n+1作為前一個時間點(diǎn)ti， n的吞吐量百分率的值的函數(shù)而進(jìn)行計算，其式如下Si，n+1＝f(ti，n)(1)更新傳輸概率使用的功能可靠性在下文中叫做映射函數(shù)f(a)，a是一個輸入變量。按照本發(fā)明，映射函數(shù)的導(dǎo)數(shù)f’(a)的絕對值一定小于1。如下文所闡述，說明經(jīng)過一段時間后映射函數(shù)將達(dá)到一個平衡值，其中系統(tǒng)中所有小區(qū)的吞吐量百分率的值基本上是常量。按照本發(fā)明，輸入變量a是前面得出的吞吐量百分率的值ti，n。
在下面的描述中，假設(shè)在同一小區(qū)中沒有沖突發(fā)生，也就是說，一個基站不會在同一信道中同時向一個小區(qū)中兩個不同的移動站傳輸分組。進(jìn)一步假設(shè)無線通信系統(tǒng)中的衰減是常量，并且無線通信系統(tǒng)中分組數(shù)據(jù)的傳輸是同步的，這使得在不同小區(qū)中同時傳輸?shù)姆纸M具有相同的起始時間。
下面，將參考圖1描述一個該發(fā)明方法的實(shí)例。在圖1中示出了無線通信系統(tǒng)中能夠傳送數(shù)據(jù)的兩個小區(qū)，CELL1和CELL2。在每個小區(qū)中，分別有基站BS1，BS2，其能夠通過信道ch1向移動站MS1，MS1傳輸分組數(shù)據(jù)P1，P2。可以理解，在這一實(shí)例中，兩個基站都將其需要傳輸?shù)姆纸M存儲在隊列中。為了更好地闡述該發(fā)明，本實(shí)例的描述僅與下行鏈路(即在小區(qū)中從基站到移動站)的分組傳輸有關(guān)。
按照本實(shí)例，基站BS1在一特定的時間點(diǎn)n以一特定的傳輸概率s1，n向移動站MS1傳輸數(shù)據(jù)分組，即它以s1，n*100％的時間傳輸分組P1。要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組以某種隊列的形式來安排。相應(yīng)的，基站BS2在一特定的時間點(diǎn)n以傳輸概率s2，n向移動站MS2傳輸數(shù)據(jù)分組P2。如果已經(jīng)正確接收或沒有正確接收傳輸?shù)姆纸M，每個接收MS1，MS2向傳輸基站注冊并發(fā)出通告。因而，每個基站能夠計算其吞吐量百分率t1，n和t2，n，即在一段時間內(nèi)傳輸分組中被正確接收的分組百分率。吞吐量百分率的計算也可在移動站中進(jìn)行，接著該移動站向基站傳送吞吐量百分率的值。一個沒有被正確接收而必須被重傳的分組將由隊列中的分組代替。
可以理解，在該實(shí)例中移動站MS1在小區(qū)CELL2的所謂的可達(dá)距離內(nèi)，并且移動站MS2在小區(qū)CELL2的可達(dá)距離內(nèi)；接收機(jī)被安置在發(fā)射機(jī)的可達(dá)距離內(nèi)，這意味著其中從該發(fā)射機(jī)發(fā)送的分組將在接收機(jī)中給出共信道干擾，使在該小區(qū)本身中傳輸?shù)姆纸M遭到干擾，從而使得該分組不能被正確接收。按照本發(fā)明的例子，如果兩個基站BS1，BS2同時傳輸分組，兩個分組的接收都將失敗。
按照本發(fā)明，在一個特定時間點(diǎn)n基站BS1的吞吐量百分率的值t1，n取決于該時間點(diǎn)n基站BS2的傳輸概率s2，n，這是根據(jù)下面的等式t1，n＝1-s2，n(2)t2，n＝1-s1，n(3)按照等式(1)，下面的關(guān)系是正確的s1，n+1＝f(t1，n)； 0＜t1， n＜1(1a)s2，n+1＝f(t2，n)； 0＜t2， n＜1(1b)如果將等式(1b)代入等式(2)然后將等式(3)代入等式(2)，可得到下面的等式t1，n＝1-f(1-s1，n-1) (4)將等式(1a)代入等式(4)后，得到下面的等式t1，n＝1-f(1-f(t1，n-2) (5)該等式可歸納為ti，n＝1-f(1-f(ti，n-2) (5a)在這種情況下，吞吐量百分率的值ti取決于f(1-f(ti，n-2)項。映射函數(shù)f(a)由值大于0小于1的變量a，即吞吐量百分率ti，n定義。從等式(5a)可以得知如果在定義域中映射函數(shù)的導(dǎo)數(shù)f’(a)的絕對值小于1，則吞吐量百分率的值ti，n將會穩(wěn)定。
當(dāng)映射函數(shù)f(a)給出輸出值用來更新傳輸概率，映射函數(shù)的輸出值必須在0到1之間。
如果映射函數(shù)達(dá)到值0，這說明沒有傳輸發(fā)生，因而不會給出吞吐量百分率的值。在這種情況下，為了能夠產(chǎn)生一個吞吐量百分率的值，則例如可考慮干擾值。如果映射函數(shù)達(dá)到值1，這說明發(fā)送站在全部時間內(nèi)傳輸分組，說明對其它在該信道中傳輸分組的發(fā)送站的共信道干擾將會增加，并且剩余傳輸分組的接收將會被阻塞。
因此，最好使映射函數(shù)達(dá)到大于0小于1的值，而不是值0和值1。
圖2是一個流程圖，示出了按照本發(fā)明的一個實(shí)施方案的方法。按照本實(shí)施方案，在第一步201中按照應(yīng)該計算的傳輸概率的那些更新值來選擇映射函數(shù)的表征(appearance)。映射函數(shù)f(a)的工作區(qū)被定義為一個0到1之間的輸入變量a的值。選擇映射函數(shù)f(a)使得其導(dǎo)數(shù)在工作區(qū)的所有點(diǎn)小于1，并因此使得映射函數(shù)的值大于0小于1，如下所示0＜f(a)＜1； 0＜a＜1(6)|f’(a)|＜1； 0＜a＜1(7)按照本發(fā)明的實(shí)施方案，選擇一個如下所示的斜率為0.5的線性函數(shù)為映射函數(shù)f(a)＝0.5a+0.3 (8)這意味著更新的傳輸概率的最小值可以是0.3。
可能希望映射函數(shù)f(a)有一個最低的門限值，并且可通過例如考慮吞吐量百分率的預(yù)測值的理論計算來選擇該門限值。在這種情況下選擇的映射函數(shù)f(a)應(yīng)該接近吞吐量百分率的理論上的表征。
在步驟202，時間下標(biāo)n起初被置為0，n＝0。
其后在步驟203，為每個發(fā)送站(即基站BS1和BS2)產(chǎn)生吞吐量百分率的初始值ti，0，在該情況下為t1，0和t2，0。這些值在0到1之間。
例如，根據(jù)所產(chǎn)生或預(yù)測的干擾值，可選擇吞吐量百分率的初始值。如果干擾對一個連接太強(qiáng)，則選擇一個小的吞吐量百分率的初始值，反之亦然。
如前所述，通過讓輸入變量a成為前一個時間點(diǎn)的吞吐量百分率的值，即si7，n+1＝f(ti，n)＝0.5 ti，n+0.3，在一個確定的時間點(diǎn)n的傳輸概率的更新值可由映射函數(shù)產(chǎn)生。在步驟204，通過將吞吐量百分率的生成值t1，0和t2，0代入該映射函數(shù)f(a)，可以產(chǎn)生傳輸概率值si，n+1，在該情況下為s11，s22。
在該實(shí)例中，這意味著兩個基站BS1和BS2的傳輸概率用s1，1＝0.5 t1，0+0.3和s2，1＝0.5t2，1+0.3表示，其中第一個下標(biāo)與基站的標(biāo)識有關(guān)，另一個下標(biāo)與時間下標(biāo)有關(guān)。
其后，經(jīng)過一段時間后，在步驟205中進(jìn)行計算，時間下標(biāo)n變?yōu)閚+1。
其后，在步驟206中按照更新確定的傳輸概率si，n，在該時間點(diǎn)n每個基站傳輸分組。
其后，在步驟207中，當(dāng)按照基站BS1和BS2按照更新的傳輸概率值傳輸分組數(shù)據(jù)時，在該時間下標(biāo)n產(chǎn)生吞吐量百分率的值ti，n，t2，n。
在該實(shí)例中，按照等式(2)和(3)可知這些關(guān)系是正確的，因而可從理論上計算吞吐量百分率的值來說明該方法的效果。在一個普通的分組數(shù)據(jù)交換的移動無線通信系統(tǒng)中，傳輸概率不必是這樣一個吞吐量百分率值的簡單函數(shù)。
例如，在一段時間內(nèi)，可通過記錄關(guān)于接收成功或接收失敗的分組數(shù)目的消息的數(shù)目來生成吞吐量百分率的值。因此，可按成功接收分組的數(shù)目相對總的傳輸分組數(shù)目的比率來計算一個發(fā)送無線站的吞吐量百分率的值?？蔀樵谝欢螘r間內(nèi)傳輸?shù)拿總€傳輸分組或多個分組來確定吞吐量百分率的值。
可在發(fā)送站或在接收站計算吞吐量百分率。
其后，該方法從步驟204開始重復(fù)，從而，傳輸基站的傳輸概率值得到持續(xù)地更新。
一段時間后，這里下標(biāo)為k，傳輸概率值將調(diào)節(jié)到平衡，即si，n+1＝si，n。吞吐量百分率值也將調(diào)節(jié)到平衡，即ti，n+1＝ti，n。按照本實(shí)例，在k時間點(diǎn)兩個基站的吞吐量百分率值t1，k和t1，k將調(diào)節(jié)為常量并等于較大的數(shù)值。
下面，將按照該實(shí)施方案描述一個理論實(shí)例。該實(shí)例中，選擇基站BS1在n＝0時的吞吐量百分率的起始值t1，0為0.2，并且選擇基站BS2的吞吐量百分率的起始值t2，0為0.8。將這些吞吐量百分率值代入等式(8)，在時間下標(biāo)n＝1時，可得到基站BS1的傳輸概率s1，1＝0.4，基站BS2的傳輸概率s2，1＝0.7。
為了說明該傳輸策略的效果，在該實(shí)例中，按照上面給出的等式(2)和(3)在理論上計算吞吐量百分率的不同值t1，n和t2，n。下面給出按照本發(fā)明的方法得到的該實(shí)例的第一張結(jié)果表。

表1這樣，吞吐量百分率的值和傳輸概率值被穩(wěn)定為常量。顯然，映射函數(shù)f(a)可具有其它的不同于前面提出的形式，只要函數(shù)滿足等式(5)和(6)的要求。映射函數(shù)的表征可在等式(5)和(6)的結(jié)構(gòu)內(nèi)變化，這說明其它不是直線的函數(shù)當(dāng)然也可以。
可以看出，如果映射函數(shù)f(a)的導(dǎo)數(shù)值f’(a)大于1，具有較低傳輸概率的基站將有較低的傳輸概率，而具有較高傳輸概率的基站將有較高的傳輸概率。
上面的實(shí)例中描述的情況(其中如果傳輸同時進(jìn)行，來自兩個基站的傳輸將相互干擾)是理想化的情況，并且從干擾的角度，這是最壞的情況。
當(dāng)兩個基站同時向兩個不同的基站傳輸分組時，發(fā)生另一種情況，其中兩個分組都被正確接收。吞吐量百分率的值t1，n和t2，n將等于1，與基站在發(fā)射時所依據(jù)的傳輸概率無關(guān)。
下面，將按照該實(shí)施方案描述一個理論上的實(shí)例?？芍谠搶?shí)例中，同樣選擇映射函數(shù)為f(a)＝0.5a+0.3。在該實(shí)例中，同樣選擇基站BS1在時間下標(biāo)n＝0時的吞吐量百分率的起始值t1，0為0.2，并且選擇基站BS2的吞吐量百分率的起始值t2，0為0.8。將這些吞吐量百分率值代入等式(8)，在時間下標(biāo)n＝1時，可得到基站BS1的傳輸概率s1，1＝0.4，基站BS2的傳輸概率s2，1＝0.7，如表2所示。

表2按照本實(shí)例，系統(tǒng)比較快速地達(dá)到平衡，其中兩個基站的傳輸概率值s1，k和s2，k都是0.8，并且兩個基站的吞吐量百分率的值t1，n和t2，n都是1。
當(dāng)兩個基站同時向兩個不同的移動站傳輸分組時，發(fā)生另一種情況，其中只有一個分組的接收由于共信道干擾而失敗。在這種情況下，按照本發(fā)明的方法說明傳輸成功的基站將具有較高的傳輸概率。因?yàn)檫@些基站同時傳輸分組，其中分組沒有被正確接收的基站也將達(dá)到一個較低傳輸概率，但它必須進(jìn)行傳輸，如果映射函數(shù)的導(dǎo)數(shù)大于1，則是不同的。
為了說明該情況，假設(shè)在描述的實(shí)例中使用相同的映射函數(shù)，即si，n+1＝f(ti，n)＝0.5ti，n+0.3。假設(shè)基站BS1成功地傳輸了所有分組，即它的吞吐量百分率的值始終是1，并且如果基站BS1同時傳輸分組，基站BS2不能使它的分組通過，即它的吞吐量百分率的值等于1-s1，n。
t1，n＝1(9a)t2，n＝1-s1，n(9b)下面的表3示出了按照本發(fā)明的方法的計算結(jié)果，其中吞吐量百分率的起始值為t1，0＝0.4和t2，0＝0，并且按照等式(9a)和(9b)在理論上計算吞吐量百分率的值。

表3在該實(shí)例中，基站BS1始終能使它的分組通過，它將以一個沒有達(dá)到最大值1而其值為0.8的傳輸概率來傳輸分組。然而，具有較低吞吐量百分率值的基站BS2將以0.4的傳輸概率傳輸分組。
與選擇吞吐量百分率的起始值t1，0和t2，0無關(guān)，在該實(shí)例中的結(jié)果是相同的。這說明基站BS1即使沒有將它的傳輸概率增加到最大值1，它每次可以成功地傳輸所接收的分組，這是由于基站BS2已經(jīng)較少地正確接收分組。
通常，一個蜂窩無線通信系統(tǒng)包括大量小區(qū)，當(dāng)然干擾的情況比上述情況復(fù)雜。例如，可能一個分組被正確接收，即使在該基站的可達(dá)距離內(nèi)一個基站同時傳輸另一個分組。在較高百分率的同時傳輸期間，當(dāng)傳送分組中的編碼信息不一致時，可能會出現(xiàn)這種情況。
也可能會出現(xiàn)這樣的情況即使在第一個發(fā)送站的可達(dá)距離內(nèi)沒有其它的發(fā)送站同時傳輸分組，發(fā)自第一個發(fā)送站的傳輸分組的接收也會失敗。從而，可能會出現(xiàn)這樣的情況不在第一個站的可達(dá)距離內(nèi)的多個發(fā)送站同時傳輸分組，這些分組引入的干擾的總和破壞了第一個分組的接收。
也可能會出現(xiàn)在無線通信系統(tǒng)中來自不同站的分組的傳輸是異步的情況。這說明兩個傳輸分組的發(fā)送站不必同時開始它們的分組傳輸，而是可以有延時，其中，干擾模型變得更為復(fù)雜。
然而，按照本發(fā)明的方法將產(chǎn)生一個相對于共信道干擾穩(wěn)定的系統(tǒng)，它與不同站的干擾型式無關(guān)。穩(wěn)定系統(tǒng)是指這樣的一個系統(tǒng)，其中不同發(fā)送站的傳輸概率以及與之有關(guān)的吞吐量百分率將得到控制而達(dá)到穩(wěn)定的設(shè)定值，其中該系統(tǒng)相對于共信道干擾是穩(wěn)定的。
顯而易見，無線通信系統(tǒng)越高級，同時傳輸?shù)恼驹蕉?，產(chǎn)生的干擾型式也越復(fù)雜。
以上，描述了按照本發(fā)明從基站向移動站傳輸分組的方法。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可使用相應(yīng)的方法進(jìn)行從移動站到基站的分組傳輸。
圖3示出了一個按照本發(fā)明控制分組傳輸?shù)脑O(shè)備的實(shí)施方案。該實(shí)施方案中，設(shè)備的不同部分可包含在基站中。該設(shè)備示出了上面描述的當(dāng)基站在下行鏈路中傳輸其分組數(shù)據(jù)的情況。該設(shè)備包括一個組合的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)裝置301，它能夠發(fā)送和接收信息，例如分組數(shù)據(jù)以及控制信息。
該實(shí)施方案中，控制裝置301按照傳輸概率si，n在一個特定的時間n向移動站MS傳輸分組數(shù)據(jù)。當(dāng)移動站接收到了分組，它向控制裝置301傳輸控制消息OK/NOK，該消息包含關(guān)于傳輸分組被正確接收OK或沒有被正確接收NOK的信息。
進(jìn)一步，該裝置包括一個用來生成吞吐量百分率的值ti，n的吞吐量裝置302、一個隨機(jī)數(shù)生成器304和一個更新裝置303，它產(chǎn)生傳輸概率的更新值si，n+1并控制上述設(shè)備。
吞吐量裝置302被安排用來根據(jù)消息(即如果分組被正確接收OK的數(shù)目和接收失敗NOK的數(shù)目)在當(dāng)前時間點(diǎn)產(chǎn)生一個吞吐量百分率的值。裝置302例如可以包括平均值生成濾波器。
產(chǎn)生的吞吐量百分率值被傳送給更新裝置303。更新裝置在時間下標(biāo)n＝0時產(chǎn)生吞吐量百分率的初始值ti，0。更新裝置包括用來實(shí)現(xiàn)前文所述的映射函數(shù)f(a)的裝置。映射函數(shù)可存儲在一個存儲裝置中，并且如果希望的話，就可以改變。更新裝置303通過使用以在時間下標(biāo)n的吞吐量百分率值ti，n為輸入數(shù)據(jù)的映射函數(shù)(8a)產(chǎn)生傳輸概率值si，n+1。更新裝置303在所有時間生成與當(dāng)前時間有關(guān)的時間下標(biāo)n。
將更新的傳輸概率值si，n+1從更新裝置303傳送給隨機(jī)數(shù)生成器304。隨機(jī)數(shù)生成器304根據(jù)該更新的傳輸概率值si，n+1在隨機(jī)的時間點(diǎn)產(chǎn)生要發(fā)送給傳輸裝置301的信號S，該信號S指示何時將傳輸分組。
圖4更詳細(xì)地示出了按照本發(fā)明的一個實(shí)施方案的更新裝置303。更新裝置303包括一個用來生成吞吐量百分率初始值ti，0的初始裝置402、一個用來計算指示當(dāng)前時間點(diǎn)的時間下標(biāo)n的計數(shù)器裝置403、以及一個處理器裝置401。
處理器裝置401包括用來實(shí)現(xiàn)映射函數(shù)f(a)的裝置。處理器裝置401接收與當(dāng)前的吞吐量百分率值t1，n有關(guān)的信息。起初，n＝0，處理器裝置401從初始值裝置402接收初始的吞吐量百分率值ti，0。該初始值在0到1之間，它可以隨機(jī)選擇或按照圖2中所述的方法來選擇。在以后的時間點(diǎn)n，處理器裝置401從吞吐量裝置302接收吞吐量百分率值ti，n。
通過將當(dāng)前的吞吐量百分率值a＝ti，n代入函數(shù)f(a)并執(zhí)行該函數(shù)，處理器裝置401產(chǎn)生更新的傳輸概率值si，n+1。
計數(shù)器裝置403計算與當(dāng)前時間點(diǎn)有關(guān)的時間下標(biāo)n，處理器裝置401接收關(guān)于當(dāng)前時間點(diǎn)的信息。
因此，按照本發(fā)明，在傳輸數(shù)據(jù)時，根據(jù)發(fā)送站前一個時間點(diǎn)n的吞吐量百分率值ti，n，對發(fā)送站時間點(diǎn)n+1的傳輸概率Si，n+1進(jìn)行更新。如前面參考圖2的描述，通過執(zhí)行映射函數(shù)f(a)，可得到更新的傳輸概率值，其中導(dǎo)數(shù)f’(a)的絕對值小于1，因而，系統(tǒng)相對于共信道干擾是穩(wěn)定的。
更新的傳輸概率值si，n+1從更新裝置303傳送到隨機(jī)數(shù)生成器304，然后，如前所述，按照更新的傳輸概率值si，n+1傳輸分組。
可以理解，這些裝置不用必須包含在基站中。例如，更新裝置303可包含在基站控制器中。
以上，描述了當(dāng)有分組從基站傳輸時的本發(fā)明的設(shè)備。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見，相同的設(shè)備可以用來進(jìn)行從移動站到基站的分組傳輸。
因此，按照本發(fā)明的方法和設(shè)備可以控制無線通信系統(tǒng)中的分組數(shù)據(jù)傳輸，使得對于成功傳輸大的分組百分率值的發(fā)送站以及不能成功傳輸同樣的分組百分率的發(fā)送站來說傳輸都趨于平衡。通過使用本發(fā)明的方法和設(shè)備，該無線通信系統(tǒng)相對于共信道干擾是穩(wěn)定的。
權(quán)利要求
1.一種在無線通信系統(tǒng)中用來進(jìn)行分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，該系統(tǒng)包括至少兩個發(fā)送無線站(BS1，BS2)和至少兩個接收無線站(MS1，MS2)，其中至少一個信道(ch1)用來在該無線通信系統(tǒng)中在該發(fā)送站和接收站之間傳輸數(shù)據(jù)(P1，P2)，其中有分組數(shù)據(jù)要傳輸?shù)臒o線站(BS1，BS2)以一個特定的傳輸概率(si，n)傳輸分組，每個發(fā)送無線站的一個特定的傳輸分組百分率(ti，n)被正確接收，其特征在于以下步驟中a)根據(jù)一個變量(a)選擇(201)一個映射函數(shù)(f(a))，使得當(dāng)變量值在0到1之間時，函數(shù)(f(a))導(dǎo)數(shù)的絕對值小于1；b)通過將正確接收的分組百分率(ti，n)作為變量(a)代入選擇的映射函數(shù)(f(a))，連續(xù)地為每個發(fā)送站(BS1，BS2)產(chǎn)生(204)一個更新的傳輸概率值(si，n+1)；以及，c)按照更新的傳輸概率值傳輸(206)分組數(shù)據(jù)。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中更新的傳輸概率值的產(chǎn)生包括步驟a)產(chǎn)生(203)一個正確接收的分組百分率的初始值(ti，0)，該值大于0小于1；b)通過將正確接收的分組百分率的值(ti，n)作為變量代入選擇的映射函數(shù)(f(a))，產(chǎn)生一個更新的傳輸概率值(si，n+1)；c)在按照該確定的傳輸概率值(si，n+1)進(jìn)行傳輸?shù)耐瑫r；產(chǎn)生一個正確接收的分組百分率的值(ti，n)，該值大于0小于1；以及，d)重復(fù)步驟b-c。
3.按照權(quán)利要求1和2中任何一項的方法，其中該映射函數(shù)(f(a))的取值大于0小于1。
4.按照權(quán)利要求1和2中任何一項的方法，其中該映射函數(shù)(f(a))是一個線性函數(shù)。
5.按照權(quán)利要求1-3中任何一項的方法，其中該映射函數(shù)的導(dǎo)數(shù)大于0小于1。
6.按照權(quán)利要求1-3中任何一項的方法，其中該映射函數(shù)的導(dǎo)數(shù)大于-1小于0。
7.按照權(quán)利要求1-6中任何一項的方法，其中一個正確接收的分組百分率值(ti，n)的產(chǎn)生步驟(206)包括a)在一個時間間隔內(nèi)正確接收的分組(NOK)；以及，b)通過權(quán)衡時間平均值形成正確接收分組的數(shù)目和傳輸分組數(shù)目之間的比率，為發(fā)送站計算一個正確接收的分組百分率值(ti，n)。
8.按照權(quán)利要求7的一種方法，其中在該發(fā)送站中進(jìn)行對一個正確接收的分組百分率值(ti，n)的計算。
9.按照權(quán)利要求7的一種方法，其中在該發(fā)送站中進(jìn)行對一個正確接收的分組百分率值(ti，n)的計算。
10.一種在無線通信系統(tǒng)中用來進(jìn)行分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備，該系統(tǒng)包括至少兩個發(fā)送無線站(BS1，BS2)和至少兩個接收無線站(MS1，MS2)，其中至少一個信道(ch1)用來在該無線通信系統(tǒng)中在該發(fā)送無線站和接收無線站之間傳輸數(shù)據(jù)(P1，P2)，其中有分組數(shù)據(jù)要傳輸?shù)臒o線站(BS1，BS2)以一個特定的傳輸概率(si，n)傳輸分組，每個發(fā)送無線站的一個特定的傳輸分組百分率(ti，n)被正確接收，其特征在于該設(shè)備包括用來產(chǎn)生一個正確接收的分組百分率值(ti，n)的裝置(302)；以及，更新裝置(303)，其用來根據(jù)正確接收的分組百分率值(ti，n)產(chǎn)生一個更新的傳輸概率值(si，n+1)；和傳輸裝置(301)，其用來按照更新的傳輸概率值(si，n+1)進(jìn)行分組數(shù)據(jù)傳輸。
11.按照權(quán)利要求10的設(shè)備，其中更新設(shè)備(303)還包括初始值裝置(402)，用來產(chǎn)生正確接收的分組百分率的初始值(ti，0)；處理器裝置(401)，通過根據(jù)變量(a)執(zhí)行函數(shù)(f(a))，從而產(chǎn)生一個更新的傳輸概率值(si，n+1)，其中當(dāng)變量(a)的取值在0到1之間時，映射函數(shù)的導(dǎo)數(shù)值(f’(a))大于0小于1，其中將正確接收的分組百分率值(ti，n)用作變量(a)；以及，計算裝置(402)，用來計算指示當(dāng)前時間點(diǎn)的時間下標(biāo)(n)。
12.按照權(quán)利要求10和11中任何一項的設(shè)備，其中該設(shè)備還包括隨機(jī)數(shù)裝置(304)，用于在隨機(jī)選擇的時間點(diǎn)從更新的傳輸概率值(si，n+1)開始產(chǎn)生一個激活分組傳輸?shù)男盘?s)。
13.按照權(quán)利要求10-12中任何一項的設(shè)備，其中該設(shè)備還包括用來產(chǎn)生一個正確接收的分組百分率值(ti，n)的裝置(302)。
全文摘要
本發(fā)明涉及在蜂窩無線通信系統(tǒng)中用于進(jìn)行分組交換的一種設(shè)備和一種方法。需要傳輸分組的無線站以一個特定的傳輸概率(s
文檔編號H04L12/413GK1269089SQ9880863
公開日2000年10月4日 申請日期1998年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月27日
發(fā)明者M·阿姆格倫, P·拉松 申請人:艾利森電話股份有限公司