專利名稱：用于ieee802.11h無線局域網(wǎng)中功率控制和比特率調(diào)整的信號對噪聲容限信息的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)和方法，用于向IEEE 802.11無線局域網(wǎng)(WLAN)中的無線發(fā)射臺提供有關(guān)無線接收臺的接收機(jī)性能的信息。
一般來說，有兩種無線局域網(wǎng)(WLAN)的變體基于基礎(chǔ)設(shè)施的和專門類型。在前一種網(wǎng)絡(luò)中，通信通常僅在稱作站(STAi)的無線節(jié)點(diǎn)和接入點(diǎn)(AP)之間發(fā)生，而在后一種網(wǎng)絡(luò)中，通信在無線節(jié)點(diǎn)之間發(fā)生。位于相同無線電覆蓋范圍內(nèi)的站和AP稱作基本業(yè)務(wù)組(BSS)。
IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了無線局域網(wǎng)(WLAN)的媒體接入控制(MAC)和物理層(PHY)特性。IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)在國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC8802-11“信息技術(shù)-電信和信息交換區(qū)域網(wǎng)”(1999版本)中定義，通過引用將其完整結(jié)合于本文中。
目前，IEEE 802.11不提供實(shí)現(xiàn)BSS內(nèi)無線臺之間動態(tài)發(fā)射功率控制的機(jī)制。各802.11 STA通常在其使用期限內(nèi)為所有幀傳輸采用固定的發(fā)射功率電平。因此，需要一種發(fā)射功率電平與傳輸速率調(diào)整機(jī)制，它能夠在所建議的802.11a PHY/802.11h MAC實(shí)現(xiàn)中實(shí)現(xiàn)，而沒有太多復(fù)雜性。
本發(fā)明針對一種通過接收臺估算接收機(jī)性能信息以及將該信息回送給發(fā)射臺的系統(tǒng)和方法。因此，發(fā)射臺能夠準(zhǔn)確地確定發(fā)射功率電平或者調(diào)整無線局域網(wǎng)(WLAN)中用于將來到接收臺的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏斔俾?。以下稱作“噪聲容限”的接收機(jī)性能信息是無線接收臺的接收機(jī)性能，其中包括本地噪聲/干擾電平、信道路徑損耗以及信道條件。一般來說，噪聲容限是接收信號功率與有效通信所需功率的比率。
根據(jù)本發(fā)明的一個說明性實(shí)施例，提供一種方法，用于確定位于無線局域網(wǎng)(WLAN)中的基本業(yè)務(wù)組(BSS)的覆蓋區(qū)內(nèi)的多個電臺之間的發(fā)射功率電平和/或傳輸速率。這種方法包括以下步驟從輸入幀提取傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率；計算接收幀的信噪比(SNR)；根據(jù)SNR和最小可接受SNR(SNRMIN)之差計算用于所提取的數(shù)據(jù)速率的噪聲容限；將噪聲容限信息傳送給發(fā)射臺，并且根據(jù)所接收的計算的噪聲容限來調(diào)整以后由BSS中的發(fā)射臺和/或其它電臺發(fā)送的數(shù)據(jù)的發(fā)射功率電平或傳輸速率。
本發(fā)明還提供一種具有功率測量電路的設(shè)備，用于確定位于無線局域網(wǎng)(WLAN)中的基本業(yè)務(wù)組(BSS)的覆蓋區(qū)內(nèi)的多個電臺之間的接收功率電平。該設(shè)備包括接收機(jī)電路，用于對輸入信號進(jìn)行解調(diào)；SNR測量電路，用于測量所接收的輸入信號的接收SNR；處理器，連接功率測量電路，根據(jù)SNR和用于提取的數(shù)據(jù)速率的最小可接受SNR比之差計算噪聲容限；存儲器，連接到處理器，用于將所計算的噪聲容限信息存儲預(yù)定的時段以供隨后檢索；以及發(fā)射機(jī)電路，連接到處理器。
通過以下結(jié)合附圖對最佳實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)會顯而易見，圖中參考標(biāo)號表示各圖中的相同部件。


圖1是簡化框圖，說明應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；圖2說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的特定基本業(yè)務(wù)組(BSS)中的接入點(diǎn)和各個電臺的簡化框圖；圖3說明802.11幀的格式，其中包括“業(yè)務(wù)”字段的修改，它可用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在各電臺之間發(fā)送信息；以及圖4是流程圖，說明根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例、有選擇地調(diào)整功率電平的操作步驟。
在以下說明中，為了說明而不是限定，陳述了諸如特定體系結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)之類的具體細(xì)節(jié)，以便透徹地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，在沒有這些具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例中也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
圖1說明應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例的一種典型網(wǎng)絡(luò)。如圖1所示，接入點(diǎn)(AP)2連接多個移動臺(STAi)，這些移動臺通過無線鏈路、經(jīng)由多個無線信道彼此通信以及與該AP通信。本發(fā)明的基本原理是提供一種機(jī)制，使發(fā)射臺能夠獲得與接收臺的本地噪聲/干擾、信道路徑損耗及其性能有關(guān)的信息。例如，這通過接收臺在接收幀時對其速率的噪聲容限進(jìn)行估算、并將這個信息回送給發(fā)射臺來實(shí)現(xiàn)。如上所述，噪聲容限是接收信號功率與通信的特定等級或閾值(以下稱作各臺之間的有效或可靠通信)所需的功率的比率，這個等級是基于影響通信的多個因素，例如誤碼率、SNR以及任何其它傳統(tǒng)的傳輸性能量度。噪聲容限可用于但不限于通過以正確的功率電平和正確的傳輸速率傳送幀，使發(fā)射功率減至最小或諸如節(jié)省電池功率之類的其它類型功率控制，避免對其它系統(tǒng)的干擾，調(diào)整無線電覆蓋范圍以及調(diào)整傳輸速率。IEEE 802.11物理層(PHY)根據(jù)不同調(diào)制和信道編碼方案定義多個傳輸速率，使某個幀的發(fā)射機(jī)能夠根據(jù)特定時間接收機(jī)和它本身之間的無線信道條件來選擇多個速率之一。通常，傳輸速率越低，則傳輸越可靠。應(yīng)當(dāng)指出，為便于說明，圖1所示的網(wǎng)絡(luò)是小型的。實(shí)際上，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)會包括更多的移動臺。
圖1所示的WLAN中的AP和各STA可包括具有圖2的框圖所示的體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。參照圖2，AP和STA都可包括接收機(jī)12、解調(diào)器14、SNR測量電路16、存儲器18、控制處理器20、定時器22、調(diào)制器24以及發(fā)射機(jī)26。圖2的示范系統(tǒng)10僅用于說明。雖然本說明可能涉及到常用于描述特定移動臺的術(shù)語，但本說明和概念同樣適用于其它處理系統(tǒng)，包括具有不同于圖2所示體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。
在操作中，接收機(jī)12和發(fā)射機(jī)26連接到天線(未示出)，以便分別經(jīng)由解調(diào)器14和調(diào)制器24將接收信號以及發(fā)射所需數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。SNR測量電路16在處理器20的控制下工作，以便確定SNR或類似計算來估算接收幀的噪聲容限。此后，處理器20根據(jù)SNR(單位為dB)和特定數(shù)據(jù)速率的最小可接受SNR(SNRMIN)之差計算噪聲容限。特定數(shù)據(jù)速率的最小可接受SNR通過多種方法中任一個來確定(例如，可采用誤碼率閾值或者可通過調(diào)制誤差估算參數(shù)配置接收機(jī))。例如，在符合802.11的STA中對接收的PPDU計算的“噪聲容限”可作為此STA可容許而不影響其正確接收的單位為dB的PPDU中的附加噪聲/干擾來計算。例如，如果接收機(jī)確定接收的PPDU具有30dB的信噪比(SNR)且以24Mbps的速率傳送，若接收機(jī)能夠以24Mbps正確地接收具有24dB的信噪比(SNRMIN)的相同PPDU，則它會報告6dB的噪聲容限。噪聲容限存儲在連接到處理器20的存儲器18中，供以后檢索。定時器22用于估算存儲在存儲器18中的過時的噪聲容限信息。在本實(shí)施例中，當(dāng)噪聲容限可能因無線信道的變化性質(zhì)以及WLAN STA可能的移動性而改變時，噪聲容限被更新。
圖3表示用于在各個臺之間傳遞噪聲容限信息的PHY協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)幀的格式。如圖3的最下部分所示，噪聲容限信息(由噪聲容限存在和噪聲容限表示)在802.11a/h PPDU幀的“業(yè)務(wù)”字段中傳送。802.11a的“業(yè)務(wù)”字段略經(jīng)修改而包括一位噪聲容限存在字段以及四位噪聲容限字段。802.11a的PLCP信頭28的原始“業(yè)務(wù)”字段30格式參見圖3的中部。一位噪聲容限存在字段32定義為0或1，噪聲容限字段34在系統(tǒng)中可以是可選的，以及噪聲容限信息的存在通過設(shè)置“噪聲容限存在”位來表明。否則，“噪聲容限存在”位設(shè)置為零。噪聲容限字段34定義為1至16，其中各值的單位為分貝(dB)，例如，-6dB至+10dB，該字段值可基于對當(dāng)前目標(biāo)STA發(fā)送的剛好前一幀的計算。另外，在MAC和PHY之間傳遞的RXVECTOR和TXVECTOR字段經(jīng)過修改以添加噪聲容限信息。尤其是一個參數(shù)“噪聲容限”從PPDU中的“業(yè)務(wù)”字段30中提取或插入其中。當(dāng)前保留位的最高有效位在其余七位中存在有效值時被置“1”。否則，它被重置為“0”值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，噪聲容限信息可通過其它方式發(fā)送，例如在MAC凈荷中以及在信頭的其它部分中發(fā)送。
在當(dāng)前PPDU中傳送的噪聲容限字段34對應(yīng)于對剛剛從作為當(dāng)前PPDU的目標(biāo)STA的STA接收的前一幀進(jìn)行的噪聲容限測量結(jié)果。噪聲容限信息回送到發(fā)射臺，現(xiàn)在這個臺根據(jù)接收機(jī)的接收噪聲容限來調(diào)整發(fā)射功率或傳輸速率。但是應(yīng)當(dāng)指出，接收機(jī)可傳送它可能認(rèn)為適合的任何噪聲容限值，以便向發(fā)射機(jī)指明其性能、本地干擾的存在與否或者希望進(jìn)行的功率調(diào)整。在通過接收幀獲取噪聲容限之后，接收STA能夠智能地確定PHY速率以及將來向該STA進(jìn)行傳送的發(fā)射功率。因此，發(fā)射功率電平和速率只根據(jù)發(fā)射STA的判定來確定。
下面說明根據(jù)本發(fā)明確定噪聲容限以確定發(fā)射功率電平/傳輸速率的操作步驟的原理。
參照圖4，本發(fā)明的過程包括以下步驟在步驟100，站STA2接收來自發(fā)射臺STA 1的幀。在步驟110，STA 2從接收幀中提取數(shù)據(jù)速率。在步驟120，STA 2計算作為接收SNR和SNRMIN之差的噪聲容限。在步驟130，噪聲容限信息發(fā)送給STA 1。然后，噪聲容限用于確定獲取BSS中發(fā)射臺和接收機(jī)內(nèi)所需的載波噪聲比所需的發(fā)射功率。在步驟140，STA 1根據(jù)步驟120中確定的調(diào)整等級來調(diào)整發(fā)射功率電平和/或傳輸速率。
雖然為便于說明而在圖1中給出有限數(shù)量的STA，但是應(yīng)當(dāng)理解，WLAN可支持更多數(shù)量STA之間的通信。因此，圖中的STA數(shù)量不應(yīng)當(dāng)是對本發(fā)明的范圍的限制。在這種情況下，各STA跟蹤BSS中其它STA之間以及STA到AP的噪聲容限，各發(fā)射臺則可在其向另一個STA或向AP發(fā)送幀時使用噪聲容限來調(diào)整發(fā)射功率電平。對于非802.11e WLAN，當(dāng)STA必須向其AP傳送幀時，STA只需要跟蹤與AP之間的噪聲容限。這時，各發(fā)射臺可能希望跟蹤與所選數(shù)量的STA之間的噪聲容限以降低復(fù)雜度。另外，為了防止使用過時失效的噪聲容限信息，本發(fā)明可采用噪聲容限信息使用期限。為此，當(dāng)STA 2通過接收來自STA 1的幀來更新與STA 1之間的噪聲容限時，STA 2對各更新的噪聲容限信息采用圖2的定時器22來設(shè)置定時器。因此，STA2在準(zhǔn)備傳送幀時，將該幀的最近更新時間與當(dāng)前時間進(jìn)行比較。
雖然已經(jīng)說明及描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可進(jìn)行各種變更和修改，并且等效物可代替其中的元件，而沒有背離本發(fā)明的真實(shí)范圍。另外，只要不背離中心范圍，可進(jìn)行許多修改以適合特定情況和本發(fā)明的論述。因此，本發(fā)明并非要限定于作為執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式而公開的特定實(shí)施例，但是本發(fā)明包括落入所附權(quán)利要求的范圍中的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于確定位于無線局域網(wǎng)(WLAN)中的基本業(yè)務(wù)組(BSS)的覆蓋區(qū)內(nèi)的多個電臺之間的發(fā)射功率電平和/或傳輸速率，包括以下步驟由接收臺從輸入幀中提取傳輸數(shù)據(jù)速率；采用所述接收信號功率與所述提取數(shù)據(jù)速率的可靠通信所需的功率之比來計算噪聲容限；以及將所述噪聲容限發(fā)送給所述輸入幀發(fā)射臺。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括根據(jù)所述接收的噪聲容限來調(diào)整從所述發(fā)射臺或其它電臺輸出的幀的發(fā)射功率電平和/或傳輸速率的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于以下步驟計算比率包括確定所述接收幀的信噪比(SNR)；以及由所述接收臺根據(jù)所述SNR和最小可接受SNRMIN之差計算對于所述提取的數(shù)據(jù)速率的噪聲容限。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括將所述噪聲容限在存儲媒體中存儲預(yù)定時段的步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述幀由位于所述基本業(yè)務(wù)組(BSS)中的接入點(diǎn)(AP)發(fā)送。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述幀由位于所述基本業(yè)務(wù)組(BSS)或獨(dú)立基本業(yè)務(wù)組(IBSS)中的發(fā)射臺來發(fā)送。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述接收臺是位于所述基本業(yè)務(wù)組(BSS)中的接入點(diǎn)(AP)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述接收臺是位于所述基本業(yè)務(wù)組(BSS)或獨(dú)立基本業(yè)務(wù)組(IBSS)中的移動裝置。
9.一種方法，用于確定位于無線局域網(wǎng)(WLAN)中的基本業(yè)務(wù)組(BSS)的覆蓋區(qū)內(nèi)的多個電臺之間的發(fā)射功率電平，各電臺具有發(fā)送幀的裝置和接收幀的裝置，所述方法包括以下步驟將第一幀從發(fā)射臺發(fā)送到接收臺；在所述接收臺提取所述接收的第一幀的傳輸數(shù)據(jù)速率；計算所述第一幀的信噪比(SNR)；由所述接收臺根據(jù)所述SNR和對于所述提取數(shù)據(jù)速率的最小可接受SNRMIN之差計算噪聲容限；由所述接收臺向所述發(fā)射臺發(fā)送所述噪聲容限；由所述發(fā)射臺響應(yīng)所述計算的噪聲容限信息而計算新的發(fā)射功率電平和/或傳輸速率；以及在所述發(fā)射臺根據(jù)所述計算的噪聲容限信息調(diào)整以后從所述發(fā)射臺發(fā)送到所述接收臺的幀的發(fā)射功率電平和/或傳輸速率。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于還包括由所述接收臺向第二電臺發(fā)送所述噪聲容限以及允許根據(jù)所述計算的噪聲容限來調(diào)整所述第二電臺的發(fā)射功率電平和/或傳輸速率的步驟。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述接收臺或所述發(fā)射臺是移動裝置。
12.一種電臺，用于在位于無線局域網(wǎng)(WLAN)的基本業(yè)務(wù)組(BSS)的覆蓋區(qū)中的多個電臺之間傳送信息，所述電臺包括接收電路，用于對輸入信號進(jìn)行解調(diào)；處理器，用于(1)從來自第一電臺的所述輸入信號中提取傳輸數(shù)據(jù)速率，(2)采用所述接收信號功率與對于所述提取的數(shù)據(jù)速率的可靠通信所需的功率之比來計算噪聲容限；以及存儲器，連接到所述處理器，用于存儲所述噪聲容限以供以后檢索。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于所述處理器配置成計算所述輸入信號的信噪比(SNR)，所述噪聲容限是基于所述輸入信號的所述SNR和對于所述提取的數(shù)據(jù)速率的最小SNRMIN之間的差值。
14.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于所述發(fā)射機(jī)包括調(diào)制器，用于對表示所述存儲的噪聲容限的信號進(jìn)行調(diào)制。
15.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于所述信號由位于所述基本業(yè)務(wù)組(BSS)中的接入點(diǎn)(AP)發(fā)送。
16.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于所述信號由位于所述基本業(yè)務(wù)組(BSS)或獨(dú)立基本業(yè)務(wù)組(IBSS)中的發(fā)射臺發(fā)送。
17.一種設(shè)備，用于確定位于無線局域網(wǎng)(WLAN)的基本業(yè)務(wù)組(BSS)的覆蓋區(qū)中的多個電臺之間的發(fā)射功率電平，它包括用于接收來自第一電臺的輸入信號的裝置；用于對所述輸入信號進(jìn)行解調(diào)的裝置；用于從所接收的所述輸入信號中提取傳輸數(shù)據(jù)速率的裝置；用于采用所述接收信號功率與所述提取的數(shù)據(jù)速率的通信的預(yù)定閾值所需的功率之比來計算噪聲容限的裝置；用于向所述第一電臺發(fā)送所述噪聲容限的裝置；以及用于存儲所述噪聲容限信息供以后檢索的裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于還包括用于響應(yīng)所述噪聲容限而對所述多個電臺中的一個電臺的發(fā)射功率電平和/或傳輸速率進(jìn)行調(diào)整的裝置。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于還包括用于允許調(diào)整所述傳輸速率和/或所述第一電臺的傳輸速率的裝置。
20.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于還包括用于對表示所述存儲的噪聲容限信息的信號進(jìn)行調(diào)制的裝置。
21.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于所述計算的噪聲容限信息在所述存儲裝置中存儲預(yù)定的時段。
22.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于所述輸入信號由位于所述基本業(yè)務(wù)組(BSS)中的接入點(diǎn)(AP)來發(fā)送。
23.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于所述信號由位于所述基本業(yè)務(wù)組(BSS)或獨(dú)立基本業(yè)務(wù)組(IBSS)中的發(fā)射臺來發(fā)送。
全文摘要
一種方法和設(shè)備，用于調(diào)整位于無線局域網(wǎng)(WLAN)的基本業(yè)務(wù)組(BSS)或獨(dú)立基本業(yè)務(wù)組(IBSS)的覆蓋區(qū)中的多個電臺之間的發(fā)射功率電平或傳輸數(shù)據(jù)速率。接收臺從輸入信號中提取傳輸數(shù)據(jù)速率，確定輸入信號的信噪比(SNR)，然后再根據(jù)輸入信號的SNR和對于所提取的數(shù)據(jù)速率的最小SNR
文檔編號H04B7/26GK1522519SQ02813186
公開日2004年8月18日 申請日期2002年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月29日
發(fā)明者A·索姆羅, S·蔡, A 索姆羅 申請人:皇家菲利浦電子有限公司