专利名称：根据认知模型数据最佳化使用无线信道的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于无线通信。特定言之，本发明是关于认知无线和在无线通信中使用多种认知无线模拟器以及根据来自认知模拟器的信息最佳化使用无线信道的方法与装置。
背景技术：
认知无线包括三层认知模型、用于传达认知模型描述符号的语言以及用于分析认知描述符号及做出决策的处理器。本发明包括三种认知模型发明内容以下是本发明提出的三种认知模型1)无线环境模型，2)活动模型，及3)应用/用户内容模型。
无线环境模型代表物理的特性，活动模型预测用户终端机的未来位置，而应用模型则代表这些应用程序自身内及多种应用程序之间个别的目前状态和动态。


本文使用以下说明和图式来阐述本发明，其中相同组件是由相同编号表示，其中图1是本发明一用户设备(UE)具体实施例的方块图；图2是本发明一网络具体实施例的方块图；图3概要说明本发明的物理模型属性；图4说明本发明的活动模拟器属性；以及图5说明本发明的应用内容模型。
具体实施例方式
本发明提出三种认知模型1)无线环境模型，2)活动模型，以及3)应用/用户内容模型。
无线环境模型代表无线环境的物理特性，例如映像损失、多路传播、干扰、噪声位准(level)等。
活动模型代表在地理坐标及/或逻辑识别符号方面的用户动作，例如街道名称等，以及用户终端机的运动速度等。活动模型是用来预测用户终端机的未来位置。
应用/用户内容代表用户目前所在的应用环境，并且可用来预测未来时刻的应用环境。例如，一应用内容可包括一用户使用http/tcp/ip协议浏览网络、用户在语音电话上谈话、进行文件传递，例如下载音乐等。
内容模型代表这些应用程序自身内及多种应用程序之间个别的目前状态和动态。例如，网际网络浏览的模拟经常是关于分组通信期、分组呼叫、数量、持续时间及个别分组的分割等。这代表应用程序内的内容模拟。多种应用程序之间的内容模拟包括代表用户可如何从一应用程序移至另一应用程序的动态等。
图1和图2分别显示根据认知无线原理和上述三种认知模型的一用户设备(user equipment；UE)和一网络的具体实施例。
图1是使用三种认知模型的一具体实施例，而图2是使用三种认知模型和一认知无线资源管理器的认知无线网络的一范例。表1(图2)、表2(图3)和表3(图4)分别详细说明物理、活动及内容模拟器的属性。此三部分是独立的。可使用此三种模型的其中一种或多种来建立系统。
图1显示用户UE 10，其包括一地理数据库12、一物理模拟器14及一活动模拟器16。地理数据库储存地理位置和地理位置的位置相关属性，其可包括陆地的状态，例如丘陵、山脉等、建筑物、树木、大气属性等。物理模拟器14提供无线相关属性，例如与地理位置相关的多路属性、映像属性及多普勒(Doppler)属性。
活动模拟器16提供UE相关信息，例如其地理坐标、速度、UE可能经过的道路拓扑等，包括交通灯等，以及交通密度。该数据传递给信道处理器18，其准备该数据以传送给调制解调器26，即将应用数据映像至信道并识别接收数据，并将接收数据发送至适当目的地。使用在28的一适当射频以调制基频的数据，并将其传送通过天线装置30以用于与网络的通信。
将可包括网际网络浏览、语音活动电子邮件、实时信息等的应用提供给应用内容模拟器22和应用处理器24以用于模拟。例如，网际网络浏览的模拟经常是关于分组通信期、分组呼叫、数量、持续时间及个别分组的分等。以上述分别关于活动和物理模拟器14和16的方式，将该数据提供给信道处理器18用于随后的传送。图5显示由应用电路20处理的各种应用。应用处理器24合并用于转发数据至适当目的地的编码和处理，例如提供用于网际网络浏览(TCP/IP)、语音通信、图像、短消息服务(short messageservice；SMS)及多媒体服务(multimedia service；MMS)的必要编码和处理。
图2显示一网络单元，其中相同组件是由相同编号表示，并进一步包括一认知无线资源控制器(radio resource controller；RRC)，其分别与应用内容、物理及活动模拟器22、14及16耦合。RRC 32通常控制分组在空中的最佳化传送，并进一步管理频谱资源以确保维持服务品质(quality ofservice；QoS)。为控制空中接口参数，对用户通信量和无线信道性能进行例行监控。对所有空中频宽和收入最大化(revenue maximization)连同载波策略进行控制，以保证根据使用费用、订购或其它订户策略明智使用QoS产生收入。RRC使用来自模拟器14、16及22的信息以更有效地使用无线信道。
通常，物理模拟器14对无线信道进行若干测量。例如，物理模拟器14测量干扰位准及/或噪声位准、测量信道脉冲反应以及估计多路特性。这些特性包括总能量、延迟传播、重要路径的数量(也称为「指针」)以及这些重要路径的位置、多普勒移位、大规模路径损失等。在文献中对这些测量技术有详细的描述。另外，物理模拟器14也可决定一或多个UE的位置。若将模拟器14实施在UE中，则它可决定其自身位置，但若将它实施在网络中，它可决定一个以上UE的位置。UE可使用全球定位系统(globalpositioning system；GPS)(为简化的目的而未显示)或网络辅助GPS来决定其自身位置。网络可使用基站(Base Station)三角测量原理来决定UE位置。
位置信息可以是关于区域地理地图以及关于道路、十字路口、路标、建筑物、丘陵、公园等。根据这些关系，物理无线环境的特征可以是室内、密集市区、市区、乡下、丘陵、公路等。这些测量形成物理模拟器14的参数。
同样，活动模拟器16估计UE相对于地理地图的未来位置。例如，若UE是位于公路上并以某一速度移动，则可估计其未来位置。若UE是位于市区一十字路口附近，则道路信息将根据相关概率提供若干未来位置的选择。UE未来可能位置的集合，连同相关概率，成为活动模拟器16的参数。
最后，是模拟应用内容。取决于用户所使用的特定应用，可估计目前及未来数据速率和QoS要求。例如，假设用户(UE)正在进行语音会话、则可根据一般语音特性和目前使用的语音压缩算法来模拟所产生数据的量。同样，如果用户正在网络浏览通信期当中，则可用一统计方式模拟分组流动。例如，网络浏览的执行通常是使用具有某一结构的TCP/IP协议。举例而言，TCP通信期的前总是一三路交握(3-way handshake)，包括少量数据传送。通常，其后跟随若干请求响应(request-response)类型处理。请求信息相当小，而响应却可以大很多。同样地，电子邮件应用、文件传送协议(file transfer protocol；FTP)、短消息系统(short message system；SMS)应用、多媒体系统(multimedia system；MMS)应用、画面信息应用等可使用协议结构和数据统计数字来特性化。这些特性形成应用内容模拟器22的参数。
各种模拟器可在UE及/或网络中实施。网络和UE也可实施一种所谓「认知控制器」(对UE而言是选择性的)，其显示为一无线资源控制器(radio resource controller)32，其接受来自模拟器14、16及22的参数作为输入并处理这些参数以决定最佳化无线性能。特定言之，认知控制器(RRC)32决定最佳化数据速率、错误修正编码方式、天线波束宽度、功率位准、应用队列尺寸等。随之调整目前无线参数。在某些例子中，可能会调用新程序，例如打开或关闭公认模式无线数据传送。在这些例子中，或选择或丢弃无线参数。可将区域认知模型参数输入UE和网络中的认知控制器(RRC)32，如同在UE和网络中区域最佳化的情形。也可将区域认知模型参数以及各种UE认知模型参数(其已被传送至网络)输入网络中的认知控制器(RRC)。在此情形中，每个UE使用一或多个无线频率并报告认知模型参数数据。对于协议使用一组适合的信息和报告结构。网络接着处理区域以及远程(即来自UE)的认知模型数据并产生各种调整以获得最佳化或改善的性能。虽然某些调整受到网络中区域的影响，使用适当指令协议可将其它调整传送至相关UE。这产生一认知无线系统，其使用由各种认知模型产生的数据以努力在变化的物理、用户及应用条件下进行最佳化运行。
权利要求
1.一种用于模拟关于一基站的一物理无线环境以增强无线通信的方法，其包括从一地理数据库获得位置数据；及从一物理属性数据库获得与该地理数据库提供的该位置数据相关的数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该获得位置数据步骤进一步包括获得与一物理位置有关的属性。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该获得属性步骤进一步包括获得与陆地状态相关的数据，例如与该位置数据相关的丘陵、山脉、水域、树木、诸如建筑物和桥梁等的人造物件及大气属性。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该获得与位置数据相关的物理属性的步骤进一步包括模拟多路特性。
5.如权利要求4项的方法，其特征在于，模拟多路特性包括模拟延迟传播能量、重要路径数量以及其表示为路径的数量或范围及能量的位置、大规模衰减或映射损失和多普勒移位。
6.一种用于模拟关于一用户设备(UE)的一物理无线环境以增强无线通信的方法，其包括从一地理数据库获得位置数据；以及从一物理属性数据库获得与该地理数据库提供的该位置数据相关的数据。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该获得位置数据步骤进一步包括获得与该物理位置数据有关的属性。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该获得属性步骤进一步包括获得与该位置数据相关的陆地状态，例如丘陵、山脉、水域、树木、诸如建筑物和桥梁等的人造物件及大气属性。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该获得与位置数据相关属性的步骤进一步包括模拟多路特性。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，模拟多路特性包括模拟延迟传播能量、重要路径数量以及其表示为路径的数量或范围及能量的位置、大规模衰减或映射损失和多普勒移位。
11.一种用于模拟一基站(BS)与一用户设备(UE)之间一无线路径的一物理环境以增强无线通信的方法，其包括该BS从一地理数据库获得与并入该无线路径的一区域相关的位置数据；以及该BS从一物理属性数据库获得与该区域相关的物理属性。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该获得位置数据的步骤进一步包括获得与该区域相关的属性。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，获得属性进一步包括获得该区域的陆地状态，例如丘陵、山脉、水域、树木、诸如建筑物和桥梁等的人造物件及大气属性。
14.如权利要求1所述的方法，进一步包括获得与该区域相关的无线相关属性。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，获得无线相关属性包括模拟多路特性。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，模拟多路特性包括模拟延迟传播能量、重要路径数量以及其表示为路径的数量或范围及能量的位置、大规模衰减或映射损失和多普勒移位。
17.一种用于模拟关于一基站的一物理无线环境以增强无线通信的方法，其包括从一地理数据库获得一用户设备(UE)的位置数据；以及根据从该地理数据库获得的位置数据获得与一UE相关的活动信息。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，获得活动信息包括获得地理座标、速度、UE可能会经过的道路拓扑，包括交通灯及其它交通信号和标志和交通密度。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，获得位置数据进一步包括获得与一物理位置有关的属性。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，获得属性进一步包括获得与该UE相关的陆地状态数据，例如丘陵、山脉、水域、树木、诸如建筑物和桥梁等的人造物件及大气属性。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，获得属性包括获得与该位置数据相关的无线相关属性，包括模拟多路特性，例如延迟传播能量、重要路径数量以及其表示为路径的数量或范围及能量的位置、大规模衰减或映射损失和多普勒移位。
22.一种用于模拟关于一用户设备(UE)的一物理无线环境以增强无线通信的方法，其包括从一地理数据库获得一用户设备(UE)的位置数据；以及根据来自该地理数据库的位置数据，获得与该UE相关的活动信息。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，获得属性包括获得与该位置数据相关的无线相关属性，包括模拟多路特性，例如延迟传播能量、重要路径数量以及其表示为路径的数量或范围及能量的位置、大规模衰减或映射损失和多普勒移位。
24.一种用于模拟一基站的应用内容以增强无线通信的方法，其包括检查目前使用的一应用；以及根据该目前使用模拟应用内容。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，该模拟应用内容的步骤包括模拟一目前数据速率和服务品质(QoS)要求。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，该模拟一应用内容的步骤进一步包括提供一估计未来数据速率，以及估计的服务品质(QoS)要求。
27.如权利要求24所述的方法，其特征在于，模拟应用内容包括模拟用于处理该目前使用的应用的支援。
28.如权利要求24所述的方法，其特征在于，该检查步骤包括决定该目前应用是否是以下应用的其中一种语音通信、网络浏览、电子邮件、FTP、SMS、MMS、图像传送及收发信息。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，该应用内容包括当该目前应用是语音通信时，根据语音特性和一目前使用一语音压缩演算法模拟所产生数据的量。
30.如权利要求27所述的方法，其特征在于，模拟该目前应用的支援包括提供编码和处理以支援该目前应用。
31.如权利要求24所述的方法，进一步包括选择对应于该侦测的应用的通信参数。
32.一种无线网络，其包括一基站(BS)和多个用户设备(UE)，该基站具有一区域模拟器，用于模拟该基站附近的无线环境；该复数个用户设备(UE)的每个设备具有一无线环境模拟器，用于模拟该每个各自UE附近的无线环境该每个UE将区域地获得的环境模型数据传送至该基站；以及该BS具有一认知控制器，用于根据从区域和从UE获得的环境模型调整及/或选择网络操作参数及/或UE操作参数。
33.如权利要求32所述的网络，其特征在于，选择参数包括选择/调整以下的一个或多个参数传送功率、编码方法、数据速率、ARQ参数、包括波形、呼叫接受策略、认知控制策略及排队策略的辐射模式。
34.如权利要求32所述的网络，其特征在于，每个UE具有一活动模拟器，用于模拟供该BS使用的活动属性。
35.如权利要求34所述的网络，其特征在于，每个活动模拟器至少模拟道路或街道拓扑、速度和交通密度的其中一项。
36.如权利要求32所述的网络，其特征在于，每个UE进一步包括一内容模拟器，用于模拟供该BS使用的内容。
37.如权利要求32所述的网络，其特征在于，该BS具有一活动模拟器，用于模拟供该BS使用的活动属性。
38.如权利要求32所述的网络，其特征在于，该BS进一步包括一内容模拟器，用于模拟供该BS使用的内容。
39.如权利要求37所述的网络，其特征在于，每个UE包括用于发送由其相关UE模拟的至少一数据的装置。
40.如权利要求39所述的网络，其特征在于，该BS包括用于接收来自所述UE的模拟数据的装置。
41.如权利要求32所述的网络，其特征在于，该BS包括用于分析来自所述区域BS模拟器和所述UE模拟器的模拟数据的装置，以及用于发送调整/选择数据至对应于该分析装置的所述UE的至少一UE的装置。
42.如权利要求32所述的网络，其特征在于，该BS包括用于分析来自所述区域BS模拟器和所述UE模拟器的模拟数据的装置，以及用于调整对应于该分析装置的传送参数的装置。
43.一种供一网络用于与至少一用户设备(UE)进行无线通信的装置，其包括一物理模拟器，其用于提供关于位于该网络与该至少一UE之间的物理特性的数据；以及一装置，其用于根据由该物理模拟器提供的数据，选择及/或调整在一物理无线环境传送信息至该至少一UE所使用的技术。
44.如权利要求43所述的装置，其包括一活动模拟器，其根据一UE的位置、速度、道路拓扑和交通密度来调整传送至该至少一UE的信息。
45.如权利要求43所述的装置，其包括一应用/用户内容模拟器，其包含该至少一用户设备的该应用环境以及用于预测未来时刻应用环境以调整传送至该UE的信息。
46.一种具有一基站(BS)和至少一用户设备(UE)的无线通信网络，其包括该BS具有一物理模拟器，用于根据位于该BS与该至少一UE之间的物理特性来控制通信；以及传送信息至该至少一UE，其已经根据所遇到的物理特性进行了调整。
47.如权利要求46所述的网络，进一步包括一活动模拟器，其根据一UE的位置、速度、道路拓扑和交通密度来调整传送至该至少一UE的信息。
48.如权利要求45所述的网络，进一步包括一应用/用户内容模拟器，其包含该至少一UE的应用环境的数据以及用于预测未来时间应用环境以调整传送至该UE的信息的装置。
全文摘要
本发明揭示数种用于一无线通信网络的认知模型，可包括1)无线环境模型、2)活动模型及3)应用/用户内容模型。无线环境模型代表无线环境的物理特性，例如映像损失、多路传播、干扰和噪声位准等。活动模型代表在地理坐标及/或逻辑识别符号方面的用户动作，例如街道名称等，以及用户终端机的速度等。内容模型代表此类应用程序自身内及多种应用程序之间个别的目前状态和动态。这些数据是用来使网络性能最佳化。
文档编号G01S19/11GK1739307SQ02823846
公开日2006年2月22日 申请日期2002年11月26日 优先权日2001年11月30日
发明者普瑞哈喀·R·奇翠普 申请人:美商内数位科技公司