用於無線通信系統中動態帶寬分配的自適應時分雙工方法和裝置的製作方法

2023-04-24 11:35:51

專利名稱：用於無線通信系統中動態帶寬分配的自適應時分雙工方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信系統，特別是無線的一點到多點話音、數據和視頻(「寬帶」)通信系統。
無線通信系統便於在多個用戶無線站或用戶站(固定或便攜)和固定網絡基礎結構之間進行雙向通信。典型的系統包括移動蜂窩電話系統、個人通信系統(PCS)、和無繩電話。這些無線通信系統的目的是一經要求在用戶單元和基站之間提供通信信道，以便通過固定網絡基礎結構(通常是有線線路系統)連接用戶單元使用者。在使用多個接入方案的無線系統中，時間幀是基本傳輸單元。將每幀分成多個時隙。一些時隙用於控制目的，一些時隙用於信息傳送。通常在將時隙分配給專用用戶單元的幀中的時隙期間發射信息。用戶單元通常使用允許在兩個連接方向交換信息的「雙工」方案與基站通信。
從基站到用戶單元的傳輸通常被稱為「下行鏈路」發射。從用戶單元到基站的傳輸通常被稱為「上行鏈路」發射。根據給定系統的設計標準，現有技術的無線通信系統通常使用時分雙工(TDD)或頻分雙工(FDD)方法，以便於在基站和用戶單元之間交換信息。TDD和FDD雙工方案都是本領域中熟知的。
在FDD系統中，在頻域中進行基站與其用戶單元之間的雙工傳輸。為上行鏈路和下行鏈路傳輸分配不同頻率設置。例如，兩種熟知FDD系統是泛歐GSM系統(也稱為全球移動通信系統)和北美IS-54和IS-136無線通信系統。這兩種系統通過FDD雙工方案使用TDMA(時分多址)。例如，見D.J.Goodman於1991年5月在IEEE Trans.Veh.TechVT-40，No.2，pp.366-374頁發表的「第二代無線信息網絡」。IS-54空中接口使用每30-kHz AMPS載波具有三個信道的TDMA/FDD技術。GSM空中接口以具有FDD的8階TDMA方案為特徵。在歐洲可使用的頻帶是2*25MHz，具有200kHz的無線信道間隔。在兩種無線系統中，基站在給定的時隙的第一設置期間使用預定的下行鏈路頻率設置向多個用戶單元發射信息。用戶單元使用預定的上行鏈路頻率設置向基站發射信息。由已知的間隔值在頻域中偏移或隔開上行鏈路和下行鏈路頻率。在GSM和IS-54兩個系統中的雙工間隔是45MHz(即，給定用戶單元的下行鏈路頻率與該用戶單元的上行鏈路頻率分開45MHz)。
不利的是，FDD系統在上行鏈路和下行鏈路頻帶之間需要頻率分隔。使提供給定業務所需的帶寬分配方案更複雜，因此比TDD系統使用的那些需要更高的費用。FDD系統另外的缺陷是需要向雙工器提供用戶單元天線，以使發射和接收信號在天線相互分開。結果是增加了複雜性和與用戶單元相關聯的費用。雖然FDD系統在減少上行鏈路和下行鏈路傳輸之間的幹擾是有效的，FDD系統限制了靈活性並限制可使用的頻譜，這在寬帶無線通信系統中特別不利。FDD系統為上行鏈路和下行鏈路傳輸提供相等或對稱的帶寬。然而，許多寬帶服務具有不對稱的帶寬要求(即，下行鏈路傳輸的百分比在數量上遠超過上行鏈路傳輸的百分比，或反之亦然)。因此，FDD方法在用於寬帶通信系統中的雙工傳輸時導致頻譜利用不足。FDD方法還有一個缺陷是當針對相關的應用轉換到另一個頻帶時需要足夠的頻譜供上行鏈路和下行鏈路傳輸使用。
在TDD系統中，在時域中進行基站與其用戶單元之間的雙工傳輸。所選擇的用戶單元通常使用專用預定義射頻與一個所選擇的基站通信。將信道時分成用於上行鏈路和下行鏈路傳輸的重複的時間周期或時「隙」。相反，在FDD系統中，由於上行鏈路和下行鏈路傳輸之間不需要頻率分隔，簡化了頻率分配或頻率再用模式。在不同的預定時隙期間使用相同的射頻進行上行鏈路和下行鏈路傳輸。然而，其缺陷是TDD系統中的用戶單元必須適應因信道的時間共享的需要而增加的即時比特誤差。TDD系統的用戶單元中的數據機通常僅在一半的時間中有效。因此，為了實現相同的平均比特，典型的TDD數據機將比其在允許數據機總保持有效的系統中更複雜。因此，TDD數據機更複雜，因此比實現給定的平均比特率所需的費用更大。
在數字無繩電話(DCT)系統中發現了TDD方法的熟知應用。在日本和歐洲已開發了供設計DCT系統使用的傳輸標準和規範。每種傳輸標準使用用於雙向通信的TDD技術。日本的DCT傳輸標準規定了在大約1，895MHz至1，918MHz之間約23MHz的整個系統帶寬內使用具有300KHz頻率分隔的多個單獨的載波信號。每個載波信號必須在採用TDD雙向通信的TDMA格式中支持四個信道。特別是，對於每個時間幀(5ms)，有四個發射時隙(每個信道一個)和四個接收時隙(每個信道一個)。每個時隙約625微秒的持續時間，每個時隙內有約30微秒的保護時間。
相反，歐洲DCT系統，或數字歐洲無繩電信(DECT)系統規定了在約17.28MHz的整個帶寬內分開1，728MHz的一系列載波。除空中接口物理規範和協議外，DECT標準提供網絡架構。結合每載波24個時隙和每20MHz頻譜10個載波採用10個載頻。TDD方法用於無繩電話和基站之間的傳輸。通過時隙和頻率的組合形成傳輸信道。在每幀包括24個時隙的10毫秒時間幀期間進行傳輸。12個時隙用於從基站到手機的傳輸(下行鏈路傳輸)，同時12個時隙用於從手機到基站的傳輸(上行鏈路傳輸)。
由於DECT信道為上行鏈路和下行鏈路傳輸二者分配相等的時間量(也即帶寬)，從性質上說DECT TDD雙工方案是「對稱的」。平均來說，對稱雙工系統對信息的接收和發射需要相等帶寬量的系統(例如DECT系統)是足夠的。然而，對稱雙工系統在基站和用戶站之間提供需要非對稱信息交換的服務的通信系統中效率低。這在提供諸如話音、數據和視頻業務之類的寬帶或「寬帶」業務的無線通信系統中特別是如此。
在提供寬帶業務的無線通信網絡中，不保證上行鏈路和下行鏈路傳輸具有相等或對稱的帶寬要求。實際上，在目前考慮的許多情況中，帶寬需求很可能不相等或不對稱。有幾個得出該觀察的因素。第一，上行鏈路和下行鏈路帶寬需求的比例在一定程度上取決於經鏈路提供的業務。例如，典型的電話話音服務(「POTS」型服務)有較大的對稱上行鏈路/下行鏈路帶寬需求。然而，相反，廣播視頻業務需要較大的非對稱上行鏈路/下行鏈路帶寬要求。廣播視頻服務期間提供的大部分信息是單向的(大部分信息經下行鏈路從基站發射到用戶單元，經上行鏈路發射很少或不發射信息)。因此，與下行鏈路帶寬需求相比，可忽略該服務的上行鏈路帶寬需求。
第二，由於每個信道將傳遞許多不同服務，所希望的上行鏈路/下行鏈路帶寬的比例在廣播服務過程中在信道之間改變。每種服務對於發射和接收有其自己特有的帶寬需求。第三，在信道中對對稱或非對稱通信的需求取決於用戶的種類。例如，在小企業接入用於電視會議或計算機組網應用的廣播服務網絡的情況下，上行鏈路/下行鏈路帶寬需求基本上相等和對稱。相反，在住宅用戶接入視頻點播(VOD)應用的寬帶業務網的情況下，上行鏈路/下行鏈路帶寬需求將不相等和不對稱。在這些情況下，下行鏈路需要比上行鏈路多得多的帶寬。
因此，需要一種在時分雙工方案中能夠靈活和動態分配上行鏈路和下行鏈路帶寬的方法和裝置。該方法和裝置將響應特定鏈路的需求。由於幾種因素，包括經鏈路提供的業務種類和用戶種類，使得帶寬需求可以改變。現有技術的系統已通過將不同調製方案用於上行鏈路和下行鏈路來嘗試適應對非對稱鏈路的需求。根據該方案，「平均」所有典型帶寬需求情況。這樣導致對下行鏈路使用更有效的頻譜調製方案。例如，對於GMSK方案可選擇QAM-16調製方案。然而，使用該方案的現有技術系統的缺陷是在上行鏈路和下行鏈路傳輸之間在時間上等同地共享通信信道。結果是，由於現有技術的解決方案通過滿足「平均」帶寬需求來解決非對稱問題，該解決方案不是最好的。
然而，如上所述，寬帶網絡中所需的和寬帶業務所需的上行鏈路和下行鏈路帶寬不可預測地改變。在某種意義上，不存在平均或典型情況。因此，需要一種可靈活、有效、和動態地分配供寬帶業務網使用的上行鏈路和下行鏈路帶寬的自適應時分雙工方法和裝置。本發明提供這種自適應時分雙工方法和裝置。
本發明是一種用於在無線通信系統中雙工傳輸的自適應時分雙工(ATDD)方法和裝置。本ATDD發明通過適應信道的上行鏈路和下行鏈路帶寬需求便於有效地利用無線通信系統中的通信信道。根據本發明，使用預定帶寬需求參數設置連續監測通信鏈路帶寬需求。本ATDD發明響應通信鏈路變化的帶寬需要，靈活並動態地為上行鏈路或下行鏈路傳輸分配時隙。本發明在寬帶或寬帶無線通信系統中特別有用，雖然它也可以在希望自適應和動態的時分雙工傳輸方案的任何數據通信系統中使用。
與具有專用於上行鏈路或下行鏈路傳輸時隙的現有技術的TDD系統相反，本ATDD發明動態改變指定為上行鏈路或下行鏈路傳輸周期的時隙。因此，可改變上行鏈路/下行鏈路帶寬分配，以適應鏈路的上行鏈路/下行鏈路帶寬要求。本ATDD發明所具有的優點是允許信道依據信道的需要來使用對稱或非對稱上行鏈路/下行鏈路時隙分配。在非對稱時隙分配的情況下，另一方面，本ATDD發明允許有利於上行鏈路的非對稱(即分配的上行鏈路時隙比下行鏈路時隙多)，或有利於下行鏈路的非對稱(即分配的下行鏈路時隙比上行鏈路時隙多)。
可能有許多時隙分配方案。一種簡化的時隙分配方案使用「基於幀」的方案，該方案允許系統僅為下行鏈路(另一方面，上行鏈路)傳輸動態分配第一數量的幀時隙，同時為上行鏈路(另一方面，下行鏈路)傳輸構成剩餘的幀時隙。另一種基於幀的方案同樣允許該系統僅為下行鏈路(另一方面，上行鏈路)傳輸動態分配第一數量的幀時隙，然後，可根據信道帶寬需要將剩餘的幀時隙分配給上行鏈路或下行鏈路傳輸。
本ATDD發明在提供寬帶數據、視頻和電話業務的無線通信系統中特別有利。該無線通信系統最好包括組成蜂窩群的多個蜂窩，每個蜂窩包括一個具有相關聯的有源天線陣的基站，每個基站對具有多個客戶住所設備的多個客戶地點提供無線連接。目前所考慮的客戶是住宅或小企業用戶。最好由群控制器控制蜂窩群內的蜂窩活動性的協調。寬帶業務包括電話服務和諸如快速網際網路、10-BaseT數據業務、區域網和廣域網連接之類的數據服務。視頻業務包括針對住宅用戶的廣播視頻和視頻點播，和針對企業用戶的電視會議和遠距離學習。
在本發明的一個優選實施例中，利用監測和更新通信鏈路時隙分配的帶寬需求參數來實現信道效率和數據帶寬的改善。根據本發明，最好是向每個通信對話指定「初始」和「實際」帶寬參數設置。在最初建立系統時可建立帶寬參數的初始設置。由使用本發明的監測和更新技術的系統產生和保持帶寬參數的實際設置。系統一旦了解了通信對話的帶寬要求的有關準確特性，更新該初始值，以便準確地反映該信道的實際帶寬需求。除了指定、監測、和更新對話帶寬參數外，本ATDD發明還為無線通信系統的基站和群控制器二者保持一組帶寬參數。在控制對給定蜂窩的上行鏈路/下行鏈路時隙分配中使用基站參數。在控制對給定群中的所有蜂窩的上行鏈路/下行鏈路時隙分配中使用群參數。描述監測和控制上行鏈路/下行鏈路帶寬的一種優選技術。所描述的技術包括兩個階段初始化階段和跟蹤或監測階段。其它監測技術可與本發明一起使用。
結合下面的附圖和說明書描述本發明的優選和替換實施例的細節。一旦了解了本發明的細節，許多附加的改進和變化對本領域技術來說是顯而易見的。


圖1是表明現有技術的時分雙工方法使用的用於上行鏈路和下行鏈路傳輸的對稱時隙分配的定時圖。
圖2是表明根據本發明的非對稱上行鏈路和下行鏈路時隙分配的定時圖。
圖3a和3b是表明根據本發明的基於幀的自適應時隙分配方案的定時圖。
圖4是供本發明使用的典型寬帶無線通信系統的方框圖。
圖5是圖4的無線通信系統中使用的通信集線器的方框圖。
圖6是圖4的無線通信系統中使用的蜂窩站的方框圖。
圖7是圖4的無線通信系統中使用的優選住宅客戶住所設備(CPE)的方框圖。
圖8是圖4的無線通信系統中使用的優選企業客戶住所設備(CPE)的方框圖。
圖9是表明圖4的蜂窩被分成蜂窩群的蜂窩結構方框圖，其中蜂窩群包括七個相鄰的蜂窩。
在各附圖中相同的參考標號和符號表示相同元件。
在整個說明書中，應將所給出的優選實施例和例子看作是實例，而不是對本發明的限定。
本發明是用於在無線通信系統中的通信鏈路上雙工傳輸的自適應時分雙工(ATDD)方法和裝置。對現有的無線通信系統沒有明顯改變。本ATDD發明通過適應信道的上行鏈路和下行鏈路帶寬需求有助於有效地利用通信信道。本發明在寬帶或寬帶無線通信系統中特別有用，雖然它可供希望或需要自適應和靈活時分雙工傳輸方案的任何數據通信系統使用。
如上所述，典型的TDD系統使用上行鏈路和下行鏈路傳輸的對稱分配。圖1是表明在現有技術的典型TDD系統中給出的對上行鏈路和下行鏈路傳輸使用相等時隙分配的定時圖。如圖1所示，在第一時隙Ta期間進行上行鏈路傳輸。在第一時隙Ta期間，所選擇的用戶站經預定射頻向所選擇的基站發射信息。同樣，在第二時隙Tb期間進行下行鏈路傳輸。在第二時隙Ta期間，所選擇的基站經相同的預定射頻向所選擇的用戶站發射信息。如圖1所示，通信信道在以後的時隙中繼續在上行鏈路和下行鏈路傳輸之間對稱地輪換。例如，在第三時隙Ta′期間，如同第一時隙Ta一樣，經該信道進行上行鏈路傳輸。同樣，在第四時隙Tb′期間，如同第二時隙Tb一樣，進行下行鏈路傳輸，在第五時隙Ta″等。
現有技術的TDD系統不能適應寬帶通信網和相關聯的寬帶業務的動態和非對稱的帶寬需求。本發明通過提供在無線通信系統中使用的自適應時分雙工(ATDD)方法和裝置提出了這些要求。本ATDD發明根據特定鏈路的帶寬要求靈活和動態地分配上行鏈路和下行鏈路帶寬。如上所述，在無線通信系統中選擇的鏈路的上行鏈路和下行鏈路帶寬要求因所選鏈路的業務和用戶類型而改變。本ATDD方法和裝置使時隙的上行鏈路/下行鏈路比例適合於滿足給定業務和給定用戶類型的上行鏈路/下行鏈路帶寬需求。
圖2是表明本ATDD發明如何有利地為上行鏈路和下行鏈路傳輸分配時隙的定時圖。與其中每個時隙固定和專用於上行鏈路或下行鏈路傳輸的現有技術的TDD系統相反，本ATDD發明允許靈活和自適應地將時隙用於上行鏈路或下行鏈路傳輸。另外，雖然現有技術的信道在上行鏈路和下行鏈路傳輸之間共享相等的帶寬，本ATDD發明允許根據特定鏈路的帶寬需求使信道在性質上為對稱或非對稱。圖2示出了一種可能的時隙分配方案。然而，應該理解，本發明不限於圖2所示的時隙分配。而是本ATDD發明考慮了許多時隙分配，其中上行鏈路和下行鏈路傳輸的任何組合實際上都是可能的。
如圖2所示，在第一時隙Ta期間進行上行鏈路傳輸。與圖1的定時圖相同，在第二時隙Tb期間進行下行鏈路傳輸。然而，與現有技術的TDD方案相反，本發明的ATDD方法和裝置允許在給定信道上進行多個鄰接和連續的下行鏈路(或另一方面，上行鏈路)傳輸。例如，如圖2所示，在第三時隙Tc期間進行第二下行鏈路傳輸。同樣，在第四時隙Td期間進行第三個連續的下行鏈路傳輸。在第五時隙Ta′重複該模式本身。如圖2所示，在第五時隙Ta′期間，如同第一時隙Ta中，在該信道上進行上行鏈路傳輸。同樣，在第六時隙Tb′期間，如同在第二時隙Tb中，進行下行鏈路傳輸。在第七時隙Tc′期間，如同在第三時隙Tc中，進行第二個連續的下行鏈路傳輸，在第八時隙Td′等。
本ATDD發明在能夠提供如數據、話音和視頻業務之類的寬帶或寬帶業務的無線通信系統中使用時特別有利。如上所述，本ATDD發明允許根據通信信道和特定用戶類型的特定需要改變上行鏈路和下行鏈路帶寬。例如，圖2所示的定時圖允許75％的可用帶寬用於下行鏈路通信，25％用於上行鏈路通信。該上行鏈路/下行鏈路帶寬比可適合於某些類型的寬帶數據和視頻些務，和某些類型的網絡用戶。
本ATDD方法和裝置的靈活性在於它可對上行鏈路或下行鏈路傳輸使用任何給定的時隙。如下面更詳細描述的，可使用各種技術計算給定信道的平均帶寬需求。鏈路的時隙分配(即，用於上行鏈路和下行鏈路傳輸的時隙比)通常直接涉及該鏈路的帶寬需求。因此，一旦確定了給定鏈路的平均帶寬需求，使用本ATDD發明可為該鏈路建立時隙分配。例如，在通信網絡中最初建立所選擇鏈路時可執行平均帶寬需求。平均帶寬需求可取決於如業務分布或系統環境之類的因素。通信系統使用平均帶寬需求信息構成在給定信道上用於上行鏈路和下行鏈路傳輸的時隙比。
作為鏈路建立時建立時隙比的另一種方式，本發明的ATDD方法和裝置也可根據不斷變化的業務和用戶帶寬需求為鏈路自適應和動態地改變時隙比。本發明的方法和裝置最好動態地監測和分析無線通信網絡中目前有效的，具體地說，任何給定無線通信鏈路上有效的服務類型和服務帶寬需求。通信系統可連續監測每個鏈路並收集有關每個鏈路的帶寬需求的信息。可經常使用通信系統收集的信息重新檢測上行鏈路和下行鏈路的時隙比。該系統可根據每個鏈路的帶寬需要重新構成時隙比。因此，使用本發明的ATDD方法和裝置獲得了極大改善的信道帶寬利用率和提高了信道效率。信道效率的增加又轉化成被服務的用戶數量和通信系統提供的業務數量的增加。
利用如圖3a和3b所示的「基於幀」的分配方案可實現簡化的時隙分配處理。如圖3a-3b所示，將一幀定義為包括N個連續的時隙(其中N保持為常數)。在圖3a所示的第一「基於幀」的方案中，通信系統僅為下行鏈路傳輸動態構成第一N1個時隙(其中N大於或等於N1)。僅為上行鏈路傳輸動態構成剩餘的N2個時隙(其中N2等於N-N1)。
圖3b示出在通信信道中分配時隙的第二個基於幀的方案。除了不再僅為上行鏈路傳輸構成剩餘的N2個時隙外，該基於幀的分配方案與圖3a所示的相同。具體地說，如圖3b所示，與圖3a的第一基於幀的方案相同，僅為下行鏈路傳輸動態構成第一N1個時隙(其中N大於或等於N1)。然而，與圖3a基於幀的方案相反，不只為上行鏈路傳輸構成剩餘的N2個(N2等於N-N1)時隙。而是依據該信道的帶寬需求，可將剩餘的N2個時隙用於上行鏈路或下行鏈路傳輸。例如，如圖3b所示，將前五個N2時隙(N21)用於上行鏈路傳輸。接下來的五個連續的N2時隙N22)用於下行鏈路傳輸。
圖3a和3b所示的時隙分配僅是實例。本發明的範圍不應受所示的時隙數量或上行鏈路/下行鏈路分配的限制。例如，雖然圖3a和3b示出僅為下行鏈路傳輸構成的一幀的第一N1個時隙，作為替換，它們可為上行鏈路傳輸構成，而為下行鏈路傳輸構成剩餘的N2個時隙。同樣，可改變幀中時隙的數量而不脫離本發明的範圍。最後，可改變用於N1、N2、N21、和N22的時隙數量而不脫離本ATDD
另外，為了所有意圖和目的，考慮到本發明在TDD系統中使用，要保持穩定並因此是非自適應的，而仍便於非對稱帶寬分配。例如，可使用本ATDD方法和裝置初始構成無線通信鏈路，以具有圖3a和3b所示所帶寬分配。一旦這樣構成鏈路，可保持穩定和非對稱。正如本領域的技術人員理解的，使用本ATDD方法和裝置實際上可建立上行鏈路與下行鏈路分配的任何比例。
如上所述，考慮本發明的ATDD方法和裝置供能夠向各種住宅和企業用戶提供寬帶數據和視頻業務的無線通信系統使用。下面給出對該優選無線通信系統的簡要描述。無線系統演示了本發明的一個潛在應用。然而，本ATDD發明不限於在所描述的特定系統中使用。而是本ATDD發明具有很廣的應用範圍，並且可發現在許多不同的通信環境中使用。
供本ATDD發明使用的無線通信系統的描述-系統概述如上所述，本ATDD發明在寬帶無線通信系統中特別有用，其中該系統中的通信鏈路必須適合其上行鏈路和下行鏈路帶寬分配，以適應給定業務或用戶類型的帶寬需求。圖4的方框圖中示出了這種典型的無線通信系統。在蜂窩通信系統中，通常將地理區域或區分成理論上講是六邊形的蜂窩。蜂窩的大小通常由一般位於其所服務的蜂窩中心的基站的發射範圍定義。例如，圖4所示蜂窩的平均蜂窩半徑通常在2.5至3公裡之間。然而，本ATDD發明的可操作性不取決於蜂窩大小。而是可在具有更大或更小蜂窩的無線系統中使用本ATDD發明。通常向系統中的每個蜂窩分配分配一個或多個射頻信道。在頻分多址(FDMA)系統中，向相鄰或鄰近的蜂窩分配分開的頻率。
再來參考圖4，無線通信系統100包括多個蜂窩102，每個蜂窩102包含主要包括基站106和有源天線陣108的相關聯蜂窩站104。無線通信系統100內的每個蜂窩在蜂窩的基站106和蜂窩102的整個覆蓋區中位於固定客戶地點112的多個客戶住所設備(CPE)110之間提供無線連接。現在考慮系統100的用戶是住宅和企業客戶，並因此而需要各種類型的業務和不同的上行鏈路/下行鏈路帶寬分配，每個蜂窩為近1000個住宅用戶和近300個企業用戶服務。如圖4所示，蜂窩站104使用「非射頻」型通信鏈路或「回程」116與通信集線器114通信。回程116最好包括光纖電纜或微波鏈路。通信集線器114通過一條或多條有線通信鏈路(未示出)將無線通信系統100與公共網絡服務供應商連接。
蜂窩102內的無線通信當然最好是雙向的。允許信息在基站106和該多個CPE100之間在兩個方向流動。基站106最好廣播多個同時高比特率信道。每個信道包括不同的復用信息流。流中的信息包括能使選擇的CPE110識別和提取其所預計的信息的地址信息。圖4的無線通信系統100向多個CPE110提供真正的「要求的帶寬」。可改變和選擇可供使用系統100的客戶使用的業務質量。由給定業務所需的信息速度確定專用於該業務的帶寬量。例如，電視會議業務需要具有良好控制的傳遞等待時間的大量帶寬。相反，某些類型的數據業務經常空閒(需要零帶寬)，並且在有效時對延遲變化相對不太敏感。圖4的系統中可使用本發明的ATDD方法和裝置，以便於除其它業務外有效地傳遞兩種業務類型。
通信集線器圖5示出圖4的通信集線器114的方框圖。如圖5所示，通信集線器114最好包括至少一個網際網路接入裝置118，電信公司電子交換裝置(Telco Switch)120，和網絡管理計算機系統122。如上面指出的，集線器114提供對諸如話音(即Telco「POTS」)和數據(即「網際網路」)網絡之類的公共網(通常是有線的)的接入，以允許無線網絡100(圖4)的用戶接入這些網絡提供的業務。公共網絡提供的所有業務通常經非RF通信鏈路(未示出)「回程」到集線器114。通過適當的接入和交換設備在集線器114內與公共網絡連接。例如，經Telco交換機120提供到公共交換電話網的接入。同樣，通過網際網路裝置118提供到全球網或網際網路的接入。網絡管理計算機系統122最好能使集線器114還起到區域網絡管理控制器的作用。集線器可使用系統122控制和協調多個蜂窩102的操作。在後面參考對一個優選系統參數監測技術的說明更詳細地描述該蜂窩控制器功能。
蜂窩站圖6示出無線通信系統100中使用的圖4的蜂窩站104的方框圖。如上所述，蜂窩站104最好包括基站106和有源天線陣108。如圖6所示，基站最好包括回程接口設備124、ATM交換機126、視頻伺服器控制計算機128、模塊數據機機組130、天線分布系統132、和直接廣播衛星(DBS)接收機設備134。另一方面，基站也可包括視頻伺服器(圖4中未示出)。回程接口設備124允許基站與集線器114(圖4和5)通信。ATM交換機126在基站106的核心起作用，以便在適當的業務和帶寬等級將各種業務和用戶互連。模塊數據機機組130和有源天線分布系統132便於基站106與該基站服務的蜂窩102中的多個CPE110(圖4)之間的無線通信。
最好將基站106和更多特定的數據機機組130設計成模塊。基站106的模塊設計允許建立可在隨容量需要規定的領域升級的低容量系統。數據機機組130執行媒體接入協議層和有助於在無線鏈路上高速通信的調製/解調功能。數據機機組130最好通過電纜連接到有源天線陣108，有源天線陣108最好安裝在靠近基站106的天線塔或杆上。有源天線陣108最好包含高頻無線電電子設備(未示出)和天線元件。
CPE圖7和8是圖4所示的客戶住所設備(CPE)110的方框圖。如上所述，考慮使用本ATDD發明的無線通信系統的用戶可以是住宅或企業客戶。圖7是優選的住宅CPE110的方框圖。圖8是優選企業CPE110′的方框圖。如圖7所示，住宅CPE110最好包括天線140和住宅無線網關裝置142。住宅網關142最好安裝在住宅140的一側。上/下變頻器(未示出)最好與天線140位於同一位置。住宅網關142最好包括網絡接口單元(NIU)146和業務網關單元148。NIU146執行允許住宅用戶與無線通信系統通信所需的功能，例如進行低頻RF通信、數據機和ATM功能。NIU146執行所需的通信接口功能，包括允許住宅用戶接入網絡的空中鏈路和協議接口功能。業務網關單元148允許住宅用戶獲得對經通信系統提供的業務的接入。例如，如圖7所示，服務網關單元148最好包括MPEG解碼器、NTSC視頻接口、電話接口和10-baseT數據接口。
住宅網關142接到住宅144內的各種業務接入點。住宅網關142包含接到無線通信空中鏈路和將各種業務送入住宅144所需硬體和軟體。另外，通過與住宅144內的電話線147連接，住宅網關142能夠向住宅144提供各種電話業務。同樣，通過與住宅144內的銅或同軸導線149連接，住宅網關142能夠向住宅144內的設備150提供10-baseT和其它數據業務。最後，住宅網關142也可通過與住宅144中的標準電纜電視同軸電纜154連接來向多個電視系統152提供廣播視頻和數據中心電視業務。以模塊形式設計住宅網關142以服務於多種數據、電話、視頻線路。因此，一個單獨的住宅網關142足以靈活適應任何住宅客戶的通信需求。
圖8是圖4的優選企業CPE110′的方框圖。設計優選的企業CPE110′，以便向小企業客戶站112供應和提供服務。如圖8所示，企業CPE110′最好包括天線140′和企業無線網關裝置142′。最好將天線140′附接到企業站建築物144′並包括位於同一位置的上/下變頻器(未示出)。企業網關142′最好安裝在企業站建築物144′內的配線架中。企業網關142′的通信接口與住宅網關142(圖7)的相似。然而，企業網關142′的業務接口與住宅網關142的不同。企業網關142′最好包括能夠驅動通常由小企業客戶使用的話音和數據業務的接口。這些業務包括綜合業務數字網(ISDN)、區域網(LAN)、PBX交換和其它標準話音和數據業務。
如圖8所示，目前考慮用「雙盒(two-box)」解決方案實現企業網關142′。可用「現有的」多業務集中器156提供企業用戶業務並將出局數據轉換成單個傳送流。企業網關142′還包括無線網關裝置158，無線網關裝置158包含連接到無線通信空中鏈路和將各種業務送到企業站建築物144′所需的硬體和軟體。作為替換，可將企業網關142′提供的無線功能塊集成到多業務集中器156，以便降低成本和提供更集成的企業網關解決方案。可根據企業客戶的規模和需求使用不同類型的多業務集中器156。因此，網絡供應商可部署具有足夠能力的低成本解決方案，以滿足企業客戶的需求。
可使用圖8的CPE110′向企業客戶提供各種類型的業務。例如，通過向企業客戶提供標準電話公司接口，當使用電話業務時，企業CPE110′使客戶仍僅消耗空中鏈路資源接入電話業務。因此，網絡供應商實現了對空中鏈路使用率的明顯改善，而仍不需改進或檢修與企業客戶設備的常規接口(例如，不需對PBX設備進行改變)。另外，企業網關142′可支持HSSI路由器和10-baseT數據接口到共同的LAN，從而為企業客戶提供方便的網際網路和廣域網(WAN)連接。企業網關142′還能使網絡供應商在客戶站提供「幀中繼」數據業務。企業網關142′可支持10Mbps和更高的對稱接口速度。
最後，CPE110′便於向企業用戶傳輸各種類型的視頻業務。視頻業務最好主要包括遠程學習和電視會議。然而，此外，企業CPE110′可包括能支持常規電視會議設備的ISDN BRI接口。使用這些接口，企業用戶將具有在企業站建築物144中觀看或成為遠程學習對話主機的選項。
如上所述，本ATDD方法和裝置允許動態地重新配置時隙，以滿足通信系統中每個鏈路的帶寬需求。一種簡單的方案是在最初建立鏈路時建立和固定每個通信鏈路的上行鏈路/下行鏈路時隙比。一種更複雜且更有效的方案需要該通信系統監測幾個不同的系統參數，以便根據不同的帶寬需求自適應和動態地改變信道時隙比。下面描述用於監測通信系統參數和更新信道時隙比的一種優選方法和裝置。雖然在此描述了一種技術，本ATDD發明考慮幾種不同的方法。
用於監測系統帶寬需求和更新上行鏈路/下行鏈路時隙分配的一種優選方法如果圖4的蜂窩102足夠相互接近並且基站106使用相同頻率發射和接收無線信號，可產生明顯的共信道幹擾和信號失真。為減小共信道幹擾的不利影響，現有技術的蜂窩通信系統通常把相鄰蜂窩102組成相對小的「蜂窩群」組(通常每群在4和8個之間)。圖9示出圖4被分成蜂窩群160的蜂窩102，其中群160包括七個鄰接蜂窩102。現有技術的蜂窩通信系統通常向群160內的每個蜂窩102(和其相應的基站)分配不同的發射和接收頻率，以減小該群中的基站引起的共信道幹擾。通常由載波向鄰接的蜂窩群160分配相同的發射和接收頻率。習慣上將其稱為「頻率再用」。
在用於實現本ATDD發明的通信系統中，通過使群160內的蜂窩發射/接收基站106與公共時基同步來減小共信道幹擾。在同樣同步跨越不同群的發射和接收基站的系統中，可利用全球定位系統(GPS)接收機、當地時間廣播、網絡定時、或其它技術產生用於給定群160的公共時基。因此，最好是同步群160內所有基站106的發射和接收。
如圖9所示，最好由群控制器162對群160內的基站106進行同步、控制和管理。群控制器162控制群160中每一個基站106的操作、定時和上行鏈路/下行鏈路帶寬分配。在某些系統中，可用上面描述的並位於圖5的集線器114中的網絡管理計算機系統122現實群控制器162執行的功能。由於群控制器162控制和協調群160中所有基站106的發射和接收，最好由群控制器162執行本發明的ATDD控制方法和裝置。因此，最好由群控制器162，而不是每個蜂窩102的各個基站106使用ATDD管理方案對群160的每個基站106進行時隙分配控制。然而，基站106監測其相應蜂窩102的帶寬需求，將結果通知回到群控制器162，並從群控制器162接受更新和命令，從而根據帶寬需求改變上行鏈路/下行鏈路時隙分配。
圖4的CPE110(或110′)與相關基站106之間的通信事務或事件被稱為通信「對話」。例如，當住宅客戶接入CPE110以訂購「電影點播」時，產生視頻業務對話。同樣，當企業客戶使用CPE110′獲得對網際網路的接入時，產生數據業務對話。根據本ATDD發明，每個對話最好與一組反映該對話的帶寬需求的統計參數相關聯。
最好向每個對話指定帶寬參數的「初始」和「實際」設置。在系統最初「在線」和初始化業務時可建立帶寬參數的初始組。因此可認為初始參數組是「製造廠設置」參數。例如，所有話音電話呼叫可使用下列初始帶寬參數64Kbps數據速率；恆定帶寬；和對稱上行鏈路和下行鏈路帶寬需求。產生帶寬參數的「實際」設置作為通信系統監測並由此「了解」更多有關給定對話的帶寬需求的準確特性。建立初始參數值後的某個時間間隔之後，最好用實際帶寬參數更新這些值。例如，雖然所有MPEG-2編碼的視頻和電影可使用相同的初始帶寬參數設置，因不同的視頻內容而可用不同的實際參數設置更新它們。某些視頻將涉及特殊效果、快速場景變化、和複雜的圖像，並因此需要更大的下行鏈路帶寬，而其它業務將較少要求帶寬需求。
除了分配、監測、和更新帶寬參數外，本ATDD發明還為無線通信系統的基站106(圖4和6)以及群控制器162(圖9)二者保持一組帶寬需求參數。在控制給定蜂窩102(圖4)的上行鏈路/下行鏈路時隙分配中使用基站帶寬需求參數。在控制給定群160(圖9)中的所有蜂窩(和其相關基站106)的上行鏈路/下行鏈路帶寬中使用群帶寬需求參數。
與上述服務對話帶寬參數相似，基站和群控制器帶寬參數也有相關的「初始」和「實際」值。例如，給定蜂窩102中期待的客戶數量和客戶類型(即住宅與企業的比值)影響該蜂窩的帶寬需求和上行鏈路/下行鏈路時隙分配。根據本ATDD發明，將系統中每個基站的帶寬參數值初始化成某個希望值。該初始值最好以期待的客戶數量和每個基站服務的客戶類型為基礎。然而，本發明不限於僅將初始帶寬值建立在客戶數量和客戶類型的基礎上。實際上，使用本ATDD發明可適應影響蜂窩或群的帶寬需求的任何因素。群控制器162最好在系統建立時向基站提供這些參數。最好是向群控制器162提供基於給定群覆蓋區中期待的客戶數量和客戶類型的初始參數值。
更新基站和群控制器二者的初始帶寬參數值，以反映系統的實際帶寬使用和需求。使用本發明，在操作期間由該系統連續監測帶寬利用。在希望的時間間隔之後可更新基站和群控制器二者的初始參數設置值。基站最好監測包括因容量限制而被拒絕的那些業務的業務對話的所有請求。其服務的基站更新給定群控制器的實際參數設置。基站最好把帶寬需求變化傳送到其相關聯的群控制器。接下來，群控制器更新其初始參數設置並把這些修訂傳送到其群覆蓋區中的基站。
下面描述使用本ATDD發明監測和適應無線通信系統中的通信鏈路帶寬需求中的變化的方法。然而，本發明不限於下面描述的分析技術。可使用幾種技術，只要它們準確說明了系統的帶寬需求。不管使用什麼技術，一旦確定了帶寬需求，可採用本ATDD發明靈活地適應上行鏈路/下行鏈路時隙分配和帶寬。
用來監測和控制上行鏈路/下行鏈路帶寬的技術基本包括兩個階段初始化階段和「跟蹤」或「監測/更新」階段。在初始化階段期間，向所有基站和群控制器提供如上所述的帶寬參數的初始設置。在跟蹤階段，系統監測並由此了解系統的有關實際帶寬需求。然後，該系統通過用實際帶寬參數更新初始帶寬參數來適應帶寬需求。基站最好是使用基於對話的方法自動監測和了解其相應鏈路的有關帶寬需求。基站最好將結果通知回到其相關聯的群控制器。
基站帶寬分析蜂窩群中的每個基站最好自動分析其上行鏈路和下行鏈路帶寬使用情況並定期通知給其相關聯的群控制器。在進行使用情況分析時。每個基站最好使用一組預定義的帶寬使用參數。在控制器請求時，最好將這些利用參數通知回到群控制器。除了監測和更新帶寬利用參數外，基站還跟蹤被拒絕的對話請求(即被請求的但因鏈路的容量限制而未開始的傳輸請求或對話)。最好使用基站參數的不同設置跟蹤被拒絕的對話。還定期或在控制器請求時將被拒絕的對話參數通知給相關聯的群控制器。
使用參數是上行鏈路(U)和下行鏈路(D)帶寬需求消耗的瞬時帶寬的過濾(filtered)(平滑)瞬間。定義UMn、DMn為上行鏈路和下行鏈路過濾瞬間(在瞬間n的M階)，則 Un、Dn是由對話的實際帶寬參數設置反映的累積上行鏈路和下行鏈路帶寬需求。為了實用性問題，最好是M＜3。在M=1的簡單例子中，僅用上行鏈路和下行鏈路業務的簡單平均值用於補償分配參數。
U′n、D′n包括被拒絕的對話的上行鏈路和下行鏈路帶寬需求的移動平均版本。被拒絕的對話分析以下列方式更新參數U′n、D′n。如果對話被拒絕，則使用其帶寬需求δU和δD 如果對話未被拒絕，則使用下式更新參數 應該指出，γ1和γ2可以不同，以允許延遲和建立的不同時間常數。
群控制器分析群控制器最好定期查詢其相關聯的基站和更新其自己的帶寬使用參數。現在描述一種優選方法。首先定義可供動態分配使用的幀內的時隙數量為N。設N1、N2…NM為正整數，其中K=1MNK=N]]>。因考慮到實用，最好是N1＞N2…＞NM，M通常小於3。
每當進行基站更新時，群控制器最好計算下面的帶寬參數1)對於每個K(K=1、2、…M)(a)來自所有相關基站的所有上行鏈路需求的和Su(k)=U(k)k]]>；(b)來自所有相關基站的所有下行鏈路需求的和Sd(k)=D(k)k]]>2)然後，群控制器計算估算的帶寬分配方案如下N^d=INT[k=1MNkSd(k)Sd(k)+Su(k)]N^u=N-N^d]]>
3)把估算的帶寬分配方案與控制器目前使用的帶寬分配方案比較。如果步驟2)中計算的分配方案與目前使用的分配方案之間存在的差異超出某個預定義閾值，則用步驟2)中如下計算的分配方案更新當前的分配方案。if|Nd-N^d|tnenNdN^dandNuN^u]]>還分析被拒絕的對話參數。首先，群控制器最好進行下列計算1)來自所有基站的所有上行鏈路被拒絕的對話需求的和S′u=∑U′2)來自所有基站的所有下行鏈路被拒絕的對話需求的和S′d=∑D′3)根據被拒絕的對話參數期待的分配方案， 如果有足夠數量被拒絕的對話，它們可能影響當前的帶寬分配。因此，群控制器最好如下計算和更新其參數如果Max(S′u，S′d)＞So(即存在明顯的對話拒絕模式)，則如果|Nd-Nd~|>]]>(即存在足夠的偏差)，那麼如果 ，那麼Nd←Nd+δ如果 ，那麼Nd←Nd-δ並且，如果下行鏈路已改變，更新上行鏈路分配，Nu←N-Nu；否則，改變整個系統的該群容量限定(即需要增加該群的帶寬容量)So，μ和δ是常數進行了這些計算後，如果Nd、Nu的值已改變，群控制器則更新其所有相關聯的基站。然後，群控制器重新配置其ATM設備，以適應帶寬需求的變化。
可用硬體或軟體，或二者的組合來實現發明的ATDD方法和裝置。特別是，可以在無線通信系統的基站和群控制器中的可編程處理器上執行的電腦程式中實現與通信對話、基站和蜂窩群控制器相關聯的帶寬參數設置。同樣，最好在群控制器中的可編程處理器上執行的電腦程式中實現上述帶寬分析技術。每個電腦程式最好存儲在可由普通或專用用途的計算機讀取的存儲介質或設備上(例如ROM或磁碟)，以便在計算機讀取存儲介質或設備時配置和操作計算機，以執行上述的功能。也可考慮用配置有電腦程式的計算機可讀存儲介質來實現發明的ATDD方法和裝置，所配置的存儲介質使計算機以專用或預定義的方式操作，以執行上述ATDD方法和裝置。
總之，本發明包括自適應時分雙工方法和裝置，用於通過根據信道的帶寬需求為上行鏈路和下行鏈路傳輸分配時隙來動態地適應無線通信系統的帶寬要求。本發明在寬帶無線通信系統中特別有用，然而，發現本發明可用於希望自適應和動態時分雙工傳輸方案的任何數據通信系統中。本ATDD發明為上行鏈路或下行鏈路傳輸動態地改變通信鏈路中的時隙目的地。因此，通信信道可具有對稱或非對稱上行鏈路/下行鏈路帶寬特性。可以有許多時隙分配方案。所描述的一種簡化時隙分配方案是使用「基於幀」的方案。
在本發明的一個優選實施例中，通過採用監測和更新通信鏈路時隙分配的帶寬需求參數來實現信道效率和數據帶寬的改善。根據該技術，由系統保持和更新帶寬參數的「初始」和「實際」設置。在最初建立系統時建立了帶寬參數初始設置。隨著系統了解了更多有關的信道的實際帶寬需求，則用實際值更新初始值，以便準確地反映該信道的實際帶寬需求。此後，如該信道的改變帶寬需求所規定的，定期更新實際值。
已描述了本發明的許多實施例。然而，應該理解，在不脫離本發明精神和範圍的情況下可做出各種改進。例如，雖然描述了典型的無線通信系統，本ATDD發明可在需要或希望自適應時分雙工方法的任何通信系統中使用。同樣，雖然本發明可用於在無線鏈路中自適應地分配上行鏈路/下行鏈路帶寬，它也可用於在穩定(即非動態的)無線通信鏈路中簡化非對稱帶寬分配。同樣，本發明不限於上述時隙分配。使用本ATDD發明實際上可實現任何數量的時隙分配(由此可實現任何上行鏈路/下行鏈路帶寬比)。另外，本發明的範圍不限於上述典型的帶寬分析技術。而是本ATDD發明可與準確監測通信鏈路的帶寬需求的任何技術一起使用。一旦確定了信道的帶寬需求，本發明可因此用於動態地分配上行鏈路/下行鏈路時隙。
因此，應該理解，本發明不限於具體說明的實施例，而由所附權利要求的範圍限定。
權利要求
1．一種使用時分雙工方案在通信鏈路中自適應地雙工傳輸的方法，其中在上行鏈路時隙期間在上行鏈路方向進行傳輸，其中在下行鏈路時隙期間在下行鏈路方向進行傳輸，包括步驟(a)確定通信鏈路的上行鏈路帶寬需求和下行鏈路帶寬需求；(b)根據該鏈路的上行鏈路和下行鏈路帶寬需求計算上行鏈路/下行鏈路帶寬需求比；(c)響應所計算的上行鏈路/下行鏈路帶寬比來分配上行鏈路和下行鏈路時隙；和(d)在分配的上行鏈路時隙期間定期啟動上行鏈路傳輸，和在分配的下行鏈路時隙期間定期啟動下行鏈路傳輸。
2．根據權利要求1所述的方法，其中當在通信系統中建立鏈路時確定上行鏈路和下行鏈路帶寬需求。
3．根據權利要求1所述的方法，其中通過定期監測通信鏈路中上行鏈路和下行鏈路傳輸的請求來確定上行鏈路和下行鏈路帶寬需求。
4．根據權利要求1所述的方法，其中定期確定帶寬需求，並定期更新該鏈路的相關聯的上行鏈路/下行鏈路帶寬需求比，其中響應更新的上行鏈路/下行鏈路帶寬比定期更新上行鏈路和下行鏈路時隙分配。
5．根據權利要求4所述的方法，其中通過連續地監測通信鏈路中的傳輸來定期確定上行鏈路和下行鏈路帶寬需求。
6．根據權利要求1所述的方法，其中上行鏈路和下行鏈路帶寬需求依據通信鏈路上提供的業務類型而改變。
7．根據權利要求1所述的方法，其中上行鏈路和下行鏈路帶寬需求依據通信鏈路的用戶類型而改變。
8．根據權利要求1所述的方法，其中通信鏈路包括無線通信鏈路。
9．根據權利要求1所述的方法，其中使用基於幀的時隙分配方案動態地分配上行鏈路和下行鏈路時隙。
10．根據權利要求9所述的方法，其中一幀包括N個時隙，其中基於幀的時隙分配方案包括僅為下行鏈路傳輸分配第一數量的N1個時隙(其中N大於或等於N1)，和僅為上行鏈路傳輸分配剩餘的N2個時隙(其中N2等於N-N1)。
11．根據權利要求9所述的方法，其中一幀包括N個時隙，其中基於幀的時隙分配方案包括僅為下行鏈路傳輸分配第一數量的N1個時隙(其中N大於或等於N1)，和為上行鏈路和下行鏈路兩個傳輸分配剩餘的N2個時隙(其中N2等於N-N1)。
12．根據權利要求9所述的方法，其中一幀包括N個時隙，其中基於幀的時隙分配方案包括僅為上行鏈路傳輸分配第一數量的N1個時隙(其中N大於或等於N1)，和僅為下行鏈路傳輸分配剩餘的N2個時隙(其中N2等於N-N1)。
13．根據權利要求9所述的方法，其中一幀包括N個時隙，其中基於幀的時隙分配方案包括僅為上行鏈路傳輸分配第一數量的N1個時隙(其中N大於或等於N1)，和為上行鏈路或下行鏈路兩個傳輸分配剩餘的N2個時隙(其中N2等於N-N1)。
14．根據權利要求1所述的方法，其中使用多個相關聯的上行鏈路和下行鏈路統計帶寬參數確定上行鏈路和下行鏈路帶寬需求。
15．根據權利要求14所述的方法，其中統計帶寬參數包括反映通信鏈路的帶寬需求的統計參數的初始和實際兩個設置。
16．根據權利要求14所述的方法，其中統計帶寬參數包括反映通信鏈路的帶寬需求的統計參數的初始和實際兩個設置。
17．根據權利要求16所述的方法，其中在建立通信鏈路時設置統計參數的初始設置，其中隨著通信鏈路的上行鏈路和下行鏈路帶寬使用的改變，定期更新統計參數的實際設置。
18．根據權利要求17所述的方法，其中統計參數的初始設置基於通信鏈路的用戶的數量估算和用戶類型。
19．一種在無線通信系統中監測和更新選擇的基站的上行鏈路和下行鏈路帶寬需求的方法，其中通信系統包括多個排列在多個相關聯的蜂窩群中的基站，其中由相關聯的蜂窩群控制器控制蜂窩群內的每個基站的上行鏈路和下行鏈路傳輸，包括步驟(a)用該基站的帶寬使用參數的初始設置初始化所選擇的基站，其中初始帶寬使用參數包括所選擇的基站的上行鏈路和下行鏈路帶寬需求的估算；(b)用反映所選擇的基站的實際帶寬使用的帶寬使用參數的實際設置更新帶寬使用參數的初始設置，其中帶寬參數的實際設置計算如下 其中U(M)n、D(M)n分別包括上行鏈路和下行鏈路在瞬時n的數量級M的過濾瞬間，其中Un、Dn分別包括由所選擇的基站的實際帶寬使用影響的上行鏈路和下行鏈路累積帶寬需求，和；(c)用在步驟(b)中計算的帶寬參數的實際設置更新與所選擇的基站相關聯的蜂窩群控制器。
20．根據權利要求19所述的方法，其中每當蜂窩群控制器初始一個更新請求時，用帶寬參數的實際設置更新蜂窩群控制器。
21．根據權利要求19所述的方法，其中用在步驟(b)計算的帶寬參數的實際設置定期更新蜂窩群控制器。
22．根據權利要求19所述的方法，進一步包括監測被所選擇的基站拒絕的傳輸的步驟，其中當傳輸被拒絕時更新下列參數 其中U′n、D′n包括被拒絕對話的上行鏈路和下行鏈路帶寬需求的移動平均。
23．根據權利要求19所述的方法，進一步包括監測被所選擇的基站拒絕的傳輸的步驟，其中當所選擇的基站未拒絕傳輸時更新下列參數 其中U′n、D′n包括被拒絕對話的上行鏈路和下行鏈路帶寬需求的移動平均。
24．一種在無線通信系統中監測和更新多個通信鏈路的上行鏈路和下行鏈路帶寬需求的方法，其中通信系統包括多個排列在多個相關聯的蜂窩群中的基站，其中由相關聯的蜂窩群控制器控制蜂窩群內的每個基站的上行鏈路和下行鏈路傳輸，在由N個時隙組成的幀期間進行傳輸，其中N1、N2…NM是正整數，其中K=1MNK=N,]]>包括步驟(a)把所選擇的蜂窩群內每個基站的所有上行鏈路帶寬需求相加如下對於1和M之間的每個整數值K，Su(k)=kU(k)]]>(b)把所選擇的蜂窩群內每個基站的所有下行鏈路帶寬需求相加如下對於1和M之間的每個整數值K，Sd(k)=kD(K);]]>(c)計算估算的帶寬分配方案如下N^d=INT[k=1MNkSd(k)Sd(k)+Su(k)],N^u=N-N^d;]]>(d)把在步驟(c)中計算的估算帶寬分配方案與和所選擇的蜂窩群相關聯的群控制器當前使用的分配方案比較，其中將群控制器目前使用的分配方案定義為Nd、Nu；和(e)如果｜Nd-Nd｜≥μ，用在步驟(c)計算的估算帶寬分配方案替換Nd和Nu，其中μ包括預定的閾值。
25．根據權利要求24所述的方法，進一步包括監測被所選擇的蜂窩群中的基站拒絕的傳輸的步驟。
26．根據權利要求25所述的方法，其中監測被所選擇的蜂窩群中的基站拒絕的傳輸的步驟包括步驟(a)把所選擇的蜂窩群內每個基站的所有被拒絕的上行鏈路帶寬需求相加如下S′u=∑U′；(b)把所選擇的蜂窩群內每個基站的所有被拒絕的下行鏈路帶寬需求相加如下Sd′=∑D′；(c)計算期待的帶寬分配方案如下
27．根據權利要求26所述的方法，進一步包括當被拒絕的傳輸數量超過預定閾值時，更新所選擇的群控制器的帶寬分配方案的步驟。
28．根據權利要求27所述的方法，其中根據下列步驟更新所選擇的群控制器的帶寬分配方案(a)確定是否Max(Su′，Sd′)＞So，其中So是常數，如果是這樣，則進行到步驟(b)；(b)確定是否|Nd-Nd~|>,]]>其中μ是常數，如果是這樣，則進行到步驟(c)；(c)確定是否Nd~>Nd]]>和Nd＜N-δ，其中δ是常數，如果是這樣，則更新下行鏈路分配Nd如下Nd←Nd+δ；(d)確定是否Nd~Nd]]>和Nd＞δ，如果是這樣，則更新下行鏈路分配Nd如下Nd←Nd-δ；(e)每當在步驟(c)或(d)中更新下行鏈路分配時，更新所選擇的蜂窩群的上行鏈路分配Nu如下Nu←N-Nu；(f)每當更新Nd和Nu的值時，更新與所選擇的蜂窩群相關聯的所有基站的帶寬分配參數；和(g)如果Max(Su′，Sd′)＞T，提示所選擇的蜂窩群的容量被限制的無線通信系統，其中T是預定閾值。
29．一種使用時分雙工方案在無線通信系統的通信鏈路中自適應地雙工傳輸的裝置，其中在上行鏈路時隙期間在上行鏈路方向進行傳輸，其中在下行鏈路時隙期間在下行鏈路方向進行傳輸，包括(a)確定通信鏈路的上行鏈路帶寬需求和下行鏈路帶寬需求的裝置；(b)響應確定裝置，根據該鏈路的上行鏈路和下行鏈路帶寬需求計算上行鏈路/下行鏈路帶寬需求比的裝置；(c)響應計算裝置，分配上行鏈路和下行鏈路時隙的裝置；和(d)在分配的上行鏈路時隙期間定期啟動上行鏈路傳輸，和在分配的下行鏈路時隙期間定期啟動下行鏈路傳輸的裝置。
30．根據權利要求29所述的裝置，其中確定，計算和分配裝置包括在可編程處理器上執行的電腦程式。
31．根據權利要求30所述的裝置，其中可編程處理器在群控制器中，其中群控制器控制無線通信系統中的多個基站，其中一個被選擇的基站控制通信鏈路中的傳輸。
32．根據權利要求31所述的裝置，其中通信鏈路包括在所選擇的基站和CPE之間的無線通信。
33．一種使用時分雙工方案在通信鏈路中雙工傳輸的方法，其中在上行鏈路時隙期間在上行鏈路方向進行傳輸，其中在下行鏈路時隙期間在下行鏈路方向進行傳輸，包括步驟(a)根據通信鏈路的初始上行鏈路和下行鏈路帶寬需求建立上行鏈路/下行鏈路帶寬需求比；(b)響應上行鏈路/下行鏈路帶寬比分配上行鏈路和下行鏈路時隙；和(c)在分配的上行鏈路時隙期間定期啟動上行鏈路傳輸，和在分配的下行鏈路時隙期間定期啟動下行鏈路傳輸。
34．根據權利要求33所述的方法，其中當在通信系統中建立鏈路時確定上行鏈路和下行鏈路帶寬需求。
全文摘要
一種在無線通信系統中的通信鏈路上雙工傳輸的自適應時分雙工ATDD方法和裝置。通過動態適應通信信道的上行鏈路和下行鏈路帶寬需求來提高通信鏈路的效率。根據信道的帶寬需求為上行鏈路(Ta)或下行鏈路(Tb,Tc,Td)傳輸靈活和動態地分配時隙。使用預定的帶寬需求參數設置連續監測通信鏈路帶寬。根據信道要求配置通信信道以具有對稱或非對稱的上行鏈路/下行鏈路帶寬。
文檔編號H04L5/16GK1282493SQ98812400
公開日2001年1月31日 申請日期1998年11月18日 優先權日1997年11月19日
發明者邵爾頓·L·吉爾伯特, 拉米·哈達爾, 伊斯萊爾·傑伊·克萊恩 申請人:通信集合公司