專利名稱：未協(xié)調(diào)跳頻無(wú)線電系統(tǒng)的自動(dòng)功率控制的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及采用跳頻(FH)擴(kuò)譜技術(shù)的無(wú)線電通信系統(tǒng)。具體而言，本發(fā)明涉及無(wú)線電系統(tǒng)的功率控制技術(shù)，在這一系統(tǒng)中幾個(gè)未協(xié)調(diào)非同步FH系統(tǒng)覆蓋了這個(gè)區(qū)域。
在過(guò)去幾十年里，無(wú)線電和超大規(guī)模集成(VLSI)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了無(wú)線電通信在消費(fèi)電子中的應(yīng)用?，F(xiàn)在可以生產(chǎn)價(jià)格、大小和功耗特性能夠接受的便攜式裝置，比方說(shuō)移動(dòng)無(wú)線電臺(tái)。
雖然今天的無(wú)線技術(shù)主要集中在話音通信上(例如手持無(wú)線電臺(tái))，但是這一領(lǐng)域很可能在不遠(yuǎn)的將來(lái)擴(kuò)展到跟其它類型的漫游裝置和固定裝置交換更多的信息。具體而言，技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展很可能會(huì)提供能夠集成到許多裝置里去的非常便宜的無(wú)線電設(shè)備。這會(huì)減少目前使用的電纜的數(shù)量。例如，利用無(wú)線電通信可以不使用或者少使用連接主裝置和外設(shè)的電纜。
上述無(wú)線電通信需要具有足夠的容量進(jìn)行高數(shù)據(jù)率傳輸?shù)奈丛S可的頻帶。一個(gè)合適的頻帶是2.4GHz上的工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)藥(ISM)頻帶，在全世界都能使用它。這個(gè)頻帶有83.5MHz的無(wú)線電頻譜。
為了讓不同的無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)能夠共享這一無(wú)線電媒介而不需要協(xié)調(diào)，通常采用信號(hào)擴(kuò)頻方式。事實(shí)上，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)要求發(fā)射功率超過(guò)大約0dBm時(shí)，工作在2.4GHz頻帶的無(wú)線電設(shè)備采用某種形式的擴(kuò)頻。擴(kuò)頻可以或者通過(guò)采用直接序列擴(kuò)頻在碼元這一層次上進(jìn)行，或者通過(guò)采用跳頻(FH)擴(kuò)譜在信道這一層次上進(jìn)行。后者對(duì)前面提到的無(wú)線電應(yīng)用很有吸引力，因?yàn)樗沟玫统杀緹o(wú)線電的應(yīng)用來(lái)得更加容易。
無(wú)線電鏈路的距離通常取決于發(fā)送方的發(fā)射機(jī)功率和接收方的接收機(jī)靈敏度，接收機(jī)靈敏度是剛好能夠接收的信號(hào)的電平。正常情況下接收機(jī)靈敏度取決于接收機(jī)的噪聲特性，而噪聲特性又依賴于帶寬和允許的電源電流。一般而言，無(wú)線電的接收機(jī)靈敏度在制造的時(shí)候就固定了。相反，發(fā)射(TX)功率常常是可變的。除了硬件和電源限制以外，最大的TX功率受限于政府法令。即使是在2.4GHz ISM頻帶這種未許可的頻帶上，最大的發(fā)射功率也被限制在1W上。但是，在前面提到的那種應(yīng)用里，沒(méi)有必要將發(fā)射功率固定在最大值上。相反，將發(fā)射功率控制在這樣的程度，使得接收方接收到的信號(hào)功率恰好能夠保證鏈路質(zhì)量。將發(fā)射功率限制在需要的最小功率上會(huì)減少功率消耗，從而不但延長(zhǎng)電池壽命，而且減少干擾。如果許多未協(xié)調(diào)的無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)共享同一媒介，減少干擾就是至關(guān)重要的。
發(fā)射功率應(yīng)當(dāng)總是被控制在可以接受的最小值上，以便將鏈路質(zhì)量維持在能夠接受的程度。在前面提到的那種應(yīng)用里，進(jìn)行通信的無(wú)線電單元是對(duì)等單元，每一個(gè)單元都盡可能地降低它自己的發(fā)射功率。這樣就得到了閉環(huán)功率控制算法，其中的接收方根據(jù)接收狀況通知發(fā)送方提高或者降低發(fā)射功率。G.H.Flammer在1995年11月7日頒布的第5465398號(hào)美國(guó)專利(“分組通信鏈路的自動(dòng)功率控制”)描述了這樣一種自動(dòng)功率控制方法。這一專利描述了按照接收方里接收信號(hào)強(qiáng)度顯示(RSSI)調(diào)節(jié)發(fā)送方發(fā)射功率的一個(gè)程序。按照所描述的傳統(tǒng)技術(shù)，功率控制是通過(guò)將成功地收到數(shù)據(jù)包的最小RSSI值用作基準(zhǔn)值來(lái)進(jìn)行的。在這里，“成功”指的是收到的包括有效負(fù)荷的整個(gè)數(shù)據(jù)包都沒(méi)有發(fā)生差錯(cuò)。對(duì)于(成功地)收到的具有更高RSSI電平的那些數(shù)據(jù)包，找出這一更高RSSI電平跟基準(zhǔn)值之間的差，并發(fā)送給發(fā)送方，發(fā)送方就可以隨后降低它的發(fā)射功率。沒(méi)能成功地收到的數(shù)據(jù)包用更高的發(fā)射功率重新發(fā)射。
這一方案的問(wèn)題是它不區(qū)分距離和干擾。沒(méi)能成功地收到數(shù)據(jù)包可能是因?yàn)樾盘?hào)電平太低，也可能是因?yàn)楦蓴_電平太高。當(dāng)許多未協(xié)調(diào)無(wú)線電系統(tǒng)在同一區(qū)域內(nèi)工作的時(shí)候情況尤其如此這些系統(tǒng)會(huì)互相干擾，數(shù)據(jù)包會(huì)因?yàn)椴煌瑹o(wú)線電信號(hào)的沖突而丟失。如果在這些情況下采用Flammer描述的那種自動(dòng)功率控制方案，所有的無(wú)線電單元都會(huì)增大發(fā)射功率，這只會(huì)使情況更糟，因?yàn)楦采w區(qū)和相互干擾的數(shù)量會(huì)增大。事實(shí)上，這些系統(tǒng)會(huì)成為不穩(wěn)定系統(tǒng)。在無(wú)線電單元的工作是不協(xié)調(diào)的，無(wú)線電單元互相獨(dú)立地工作的ISM頻帶這種不需要許可的頻帶里，基于干擾的功率控制方案會(huì)導(dǎo)致具有最大發(fā)射功率的系統(tǒng)不公平地支配這一系統(tǒng)。
另一個(gè)問(wèn)題跟FH系統(tǒng)里的突發(fā)干擾狀況有關(guān)由于不同系統(tǒng)在這一頻譜內(nèi)以未協(xié)調(diào)的方式跳頻，因此干擾值發(fā)生在它們恰好同時(shí)使用同一頻率的時(shí)候。由于采用了跳頻方式，每一條的干擾情況都會(huì)發(fā)生改變。如果系統(tǒng)以數(shù)據(jù)包速率跳頻，根據(jù)成功地收到數(shù)據(jù)包來(lái)調(diào)整功率是不太穩(wěn)定的。
發(fā)明簡(jiǎn)述為了以上目的和其它目的，將發(fā)射功率控制方法和裝置用于跳頻無(wú)線電系統(tǒng)，從發(fā)送方無(wú)線電單元向接收方無(wú)線電單元發(fā)射數(shù)據(jù)包，其中每個(gè)數(shù)據(jù)包都包括一個(gè)地址，說(shuō)明由哪個(gè)無(wú)線電單元接收。一方面，本發(fā)明中測(cè)量接收方無(wú)線電單元里成功地收到了其地址的數(shù)據(jù)包的接收信號(hào)強(qiáng)度，而不管是否成功地收到了這些數(shù)據(jù)包的其它部分；從接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)平均信號(hào)強(qiáng)度值。然后計(jì)算平均信號(hào)強(qiáng)度值跟這個(gè)接收方無(wú)線電單元的目標(biāo)值之間的差，將這個(gè)差用于決定是否從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送一則功率控制消息。
另一方面，本發(fā)明將這個(gè)差用作決定是否從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息的基礎(chǔ)，這樣做包括如果這個(gè)差大于第一個(gè)判決邊界或者小于第二個(gè)判決邊界，就從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息。
再一方面，本發(fā)明中的功率控制消息可以包括這個(gè)差。
又一方面，本發(fā)明中的功率控制消息被發(fā)送方無(wú)線電單元收到，它按照根據(jù)這個(gè)差確定的一個(gè)量調(diào)整它的發(fā)射功率電平。
再一方面，本發(fā)明中按照所述差調(diào)整發(fā)送方無(wú)線電單元的發(fā)射功率電平，包括判斷根據(jù)所述差確定的量是否會(huì)導(dǎo)致調(diào)整后的發(fā)射功率電平超過(guò)預(yù)定最大發(fā)射功率電平。如果根據(jù)所述差確定的量會(huì)導(dǎo)致調(diào)整后的發(fā)射功率電平超過(guò)預(yù)定最大發(fā)射功率電平，就將發(fā)送方無(wú)線電單元中的發(fā)射功率電平調(diào)整到不超過(guò)預(yù)定最大發(fā)射功率電平。
另一方面，當(dāng)本發(fā)明中發(fā)送方無(wú)線電單元正在以預(yù)定最大發(fā)射功率電平發(fā)射信號(hào)的時(shí)候，就從發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送一則控制消息給接收方無(wú)線電單元，告訴它已經(jīng)達(dá)到了最大發(fā)射功率電平。
又一方面，本發(fā)明中的接收方無(wú)線電單元通過(guò)不再發(fā)送功率控制消息給發(fā)送方無(wú)線電單元，讓發(fā)送方無(wú)線電單元進(jìn)一步增加發(fā)射功率電平，來(lái)響應(yīng)來(lái)自發(fā)送方無(wú)線電單元說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到了最大發(fā)射功率電平的控制消息。
再一方面，本發(fā)明中在發(fā)送方無(wú)線電單元里按照根據(jù)所述差確定的量調(diào)整發(fā)射功率，包括判斷根據(jù)所述差確定的量是否會(huì)導(dǎo)致調(diào)整后的發(fā)射功率電平降低到預(yù)定最小發(fā)射功率電平以下。如果根據(jù)這個(gè)差確定的量會(huì)導(dǎo)致調(diào)整后的發(fā)射功率電平低于預(yù)定最小發(fā)射功率電平，就將發(fā)送方無(wú)線電單元的發(fā)射功率電平調(diào)整到不小于預(yù)定最小發(fā)射功率電平。
另一方面，本發(fā)明中發(fā)送方無(wú)線電單元正在以預(yù)定的最小發(fā)射功率電平發(fā)射信號(hào)的時(shí)候，從發(fā)送方無(wú)線電單元向接收方無(wú)線電單元發(fā)送一則控制消息，告訴它已經(jīng)達(dá)到了最小發(fā)射功率電平。
再一方面，接收方無(wú)線電單元通過(guò)不再發(fā)送功率控制消息給發(fā)送方無(wú)線電單元，讓發(fā)送方無(wú)線電單元進(jìn)一步降低它的發(fā)射功率電平，來(lái)響應(yīng)來(lái)自發(fā)送方無(wú)線電單元，說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到了最小發(fā)射功率電平的控制消息。
另一方面，本發(fā)明中接收方無(wú)線電單元的目標(biāo)值只是根據(jù)接收機(jī)靈敏度來(lái)確定，或者調(diào)整為考慮進(jìn)損耗和其它不準(zhǔn)確因素。
再一方面，本發(fā)明中從接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生平均信號(hào)強(qiáng)度值可以包括在跨越至少兩個(gè)跳頻周期的一個(gè)時(shí)間段上計(jì)算接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果的平均值。
又一方面，本發(fā)明的功率控制消息是在接收方無(wú)線電單元和發(fā)送方無(wú)線電單元之間建立的控制信道上傳輸?shù)?。或者可以將它包括在從接收方無(wú)線電單元發(fā)射給發(fā)送方無(wú)線電單元的一個(gè)返回?cái)?shù)據(jù)包里。
另一方面，本發(fā)明中總是用一個(gè)允許的最高發(fā)射功率電平從接收方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息給發(fā)送方無(wú)線電單元?；蛘?，一開(kāi)始用第一個(gè)發(fā)射功率電平從接收方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息給發(fā)送方無(wú)線電單元。然后從第一個(gè)發(fā)射功率電平逐漸增大功率控制消息里的發(fā)射功率電平，直到接收方無(wú)線電單元的接收信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定的可以接受的電平。
圖2說(shuō)明采用低發(fā)射功率電平的四個(gè)無(wú)線電單元互相干擾的情形；圖3是說(shuō)明按照本發(fā)明一個(gè)方面的發(fā)送方和接收方無(wú)線電單元中維持功率控制環(huán)路的電路的一個(gè)框圖；圖4是按照本發(fā)明一個(gè)方面在接收方無(wú)線電單元里進(jìn)行的功率控制過(guò)程的一個(gè)流程圖；和圖5是按照本發(fā)明的一個(gè)方面在發(fā)送方無(wú)線電單元里進(jìn)行的功率控制過(guò)程的一個(gè)流程圖。
發(fā)明詳述下面將參考附圖描述本發(fā)明的各個(gè)特征，其中相似的部件用同樣的引用字符標(biāo)識(shí)。


圖1說(shuō)明互相之間相隔很近的兩個(gè)獨(dú)立跳頻(FH)無(wú)線電鏈路101和103。在1997年9月17日提交的第08/932911號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)(Haartsen)和1997年9月17日提交的第08/932244號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)(Haartsen)中描述了采用這些鏈路的示例性系統(tǒng)，在這里將這兩項(xiàng)專利申請(qǐng)的內(nèi)容全部引入作為參考。每個(gè)無(wú)線電單元的覆蓋范圍都用一個(gè)虛線圓說(shuō)明。單元A和B按照一種FH方案通信，單元C和D則按照另一種FH方案通信。這兩條無(wú)線電鏈路101和103沒(méi)有協(xié)調(diào)，偶爾會(huì)使用同樣的跳頻信道。在這種情況下，根據(jù)這些單元A、B、C、D之間相對(duì)距離的不同，一條或者兩條傳輸鏈路會(huì)發(fā)生故障。在圖1所示情形中，覆蓋區(qū)的情況使得這種沖突確實(shí)會(huì)發(fā)生。單元C和D在單元A和B的覆蓋區(qū)內(nèi)，反過(guò)來(lái)也是如此；因此，A和B會(huì)干擾C和D，反過(guò)來(lái)也是如此。
圖2說(shuō)明已經(jīng)降低了無(wú)線電單元的發(fā)射功率，使得圖中虛線所示覆蓋區(qū)變小的情形。在這種情形里，兩個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)強(qiáng)度不足以互相影響信號(hào)接收，因而不會(huì)發(fā)生沖突，即使這兩條鏈路使用同樣的跳頻信道。這一概念一般用在蜂窩系統(tǒng)里，在那里，在空間上分開(kāi)得足夠遠(yuǎn)的地理區(qū)域里重復(fù)使用信道，從而使互相間干擾很弱，不足以互相影響。
從圖1和2可以看出，應(yīng)當(dāng)總是將發(fā)射功率設(shè)置成盡可能地低，因?yàn)檫@樣做會(huì)提高總?cè)萘?復(fù)用增益)。另外，還會(huì)降低功耗，從而延長(zhǎng)電池壽命。但是，功率控制不應(yīng)當(dāng)以經(jīng)歷的干擾電平為基礎(chǔ)，因?yàn)檫@種方式會(huì)導(dǎo)致兩對(duì)收發(fā)信機(jī)都提高它們的功率。這種情況發(fā)生的時(shí)候，干擾沒(méi)有降低，功耗卻增大了。
一方面，本發(fā)明的功率控制是以每一個(gè)接收方收到的信號(hào)電平的絕對(duì)值為基礎(chǔ)的。發(fā)送方單元的發(fā)射功率被調(diào)整到一個(gè)電平，使接收到的信號(hào)電平達(dá)到足以克服接收機(jī)里產(chǎn)生的噪聲(接收機(jī)靈敏度)加上某些余量。
圖3是一個(gè)框圖，說(shuō)明發(fā)送方和接收方無(wú)線電單元用于按照本發(fā)明的一個(gè)方面構(gòu)成功率控制環(huán)路的電路。采用了閉環(huán)功率控制方式，其中，一方面，單元A根據(jù)在單元A中進(jìn)行的信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果告訴單元B要發(fā)射多高的功率；反過(guò)來(lái)，單元B根據(jù)在單元B中對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果告訴單元A應(yīng)當(dāng)發(fā)射多高的功率。為了幫助理解本發(fā)明，圖3只畫(huà)出了控制單元A的發(fā)射功率過(guò)程所涉及到的部件。顯然，為了控制單元B的發(fā)射功率，要采用同樣的部件和方法，只是將單元A和單元B的角色顛倒過(guò)來(lái)。
現(xiàn)在來(lái)看圖3，單元B包括一個(gè)RSSI測(cè)量單元301，它根據(jù)從單元A收到的數(shù)據(jù)包產(chǎn)生一個(gè)RSSI值。每個(gè)發(fā)射的數(shù)據(jù)包，包括一個(gè)地址部分(例如在數(shù)據(jù)包的報(bào)頭部分)，說(shuō)明目標(biāo)接收方，在這個(gè)實(shí)例里，這個(gè)目標(biāo)接收方式單元B。最好是對(duì)其進(jìn)行RSSI測(cè)量的數(shù)據(jù)包僅僅是已經(jīng)成功地收到了它們的地址的那些，而不管相應(yīng)數(shù)據(jù)包的其它部分是否被正確地收到。這樣做是為了避免讓單元B用從第三方(例如附近的單元C)錯(cuò)誤地收到的數(shù)據(jù)包來(lái)調(diào)整單元A的功率。為了確定是否正確地收到了一個(gè)數(shù)據(jù)包的地址，可以(通常就是這樣)在數(shù)據(jù)包上增加前向糾錯(cuò)碼，比方說(shuō)報(bào)頭冗余校驗(yàn)(HEC，它們跟循環(huán)冗余校驗(yàn)也就是CRC一樣)。
通過(guò)只要求正確地收到地址部分，而不要求正確地收到數(shù)據(jù)包的任何其余部分，本發(fā)明的這一方面在正確地收到地址，但沒(méi)有正確地收到數(shù)據(jù)包有效負(fù)荷(例如數(shù)據(jù))的情況下，有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。(這很可能發(fā)生，因?yàn)閿?shù)據(jù)包報(bào)頭通常比有效負(fù)荷部分短，并且包括更多的前向糾錯(cuò)碼)。這一優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)橹辽僦肋@一數(shù)據(jù)包是讓某個(gè)接收方無(wú)線電單元接收的，這個(gè)單元仍然能夠?qū)@個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行RSSI測(cè)量，從而使功率控制機(jī)制能夠繼續(xù)發(fā)生作用(有可能提高發(fā)射功率電平，從而使隨后收到的數(shù)據(jù)包有效負(fù)荷錯(cuò)誤更少)。作為對(duì)比，只對(duì)全部成功地收到的那些數(shù)據(jù)包進(jìn)行測(cè)量的傳統(tǒng)技術(shù)，在發(fā)送和接收方無(wú)線電單元之間的傳輸鏈路變壞導(dǎo)致無(wú)法成功地收到任何數(shù)據(jù)包的時(shí)候，會(huì)失去作用。在這種情況下，不進(jìn)行任何信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量，從而不進(jìn)行任何功率控制，在傳統(tǒng)系統(tǒng)里不能維持任何閉環(huán)功率控制。
現(xiàn)在回到圖3的討論，假設(shè)那些數(shù)據(jù)包是在不同的跳頻信道上發(fā)送的，如同F(xiàn)H無(wú)線電系統(tǒng)中常見(jiàn)的那樣。不同的系統(tǒng)在發(fā)射一個(gè)數(shù)據(jù)包所需要的時(shí)間跟跳頻駐留時(shí)間(也就是FH無(wú)線電系統(tǒng)花在跳頻序列中各個(gè)頻率中任意一個(gè)之上的通信時(shí)間)之間可以有不同的關(guān)系。例如，這個(gè)跳頻駐留時(shí)間可以是剛好長(zhǎng)到足以發(fā)射一個(gè)數(shù)據(jù)包?；蛘?，這個(gè)跳頻駐留時(shí)間可以長(zhǎng)到足以發(fā)射兩個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)包。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案里，單元B包括平均電路303，將許多跳不同頻率(例如至少兩個(gè)頻率，在某些實(shí)施方案中，一個(gè)跳頻序列中的所有跳頻頻點(diǎn))上收到的數(shù)據(jù)包的RSSI累加起來(lái)，并計(jì)算平均RSSI。這個(gè)平均電路303可以是硬件電路，編過(guò)程的處理部件，或者它們的組合。
另一方面，本發(fā)明中的單元B還包括一個(gè)比較器305，將單元B中確定的平均值跟一個(gè)目標(biāo)值進(jìn)行比較，并由此確定一個(gè)差。在另一個(gè)實(shí)施方案里，這個(gè)差可以用任意分辨率的信號(hào)來(lái)表示，從1比特到更高的分辨率，具體取決于整個(gè)系統(tǒng)是如何設(shè)計(jì)的，可以表示為正值也可以表示為負(fù)值。用于比較的目標(biāo)值可以是例如單元B的接收機(jī)靈敏度。在一些實(shí)施方案里，給接收機(jī)靈敏度增加一個(gè)余量來(lái)確定目標(biāo)值會(huì)有好處。注意，不同單元的接收機(jī)靈敏度可能都不相同。更加高級(jí)的單元可以有更高的接收機(jī)靈敏度，從而使同樣的距離需要較低的發(fā)射功率。
然后將平均RSSI值跟目標(biāo)值之間的差發(fā)回發(fā)送方(在這一實(shí)例中是單元A)。這可以通過(guò)例如單元A和B之間的一個(gè)特殊控制信道來(lái)完成?；蛘?，這個(gè)差可以在從單元B到單元A的返回?cái)?shù)據(jù)包中捎帶確認(rèn)(也就是包括在其中)。如果這個(gè)差是正的，測(cè)量出來(lái)的RSSI值就大于單元A和B之間當(dāng)前距離所需要的值。在這種情況下，單元A可以降低它的發(fā)射功率。如果這個(gè)差是負(fù)的，單元A就提高它的發(fā)射功率。注意，單元A只根據(jù)收到的差值將它的當(dāng)前發(fā)射功率調(diào)整一定量。調(diào)整的量跟這個(gè)差值之間的具體關(guān)系可以依系統(tǒng)不同而不同。因此，討論如何根據(jù)接收到的差值確定調(diào)整量超出了本說(shuō)明的范圍?？傊?dāng)這個(gè)差超過(guò)某一邊界的時(shí)候，單元B只請(qǐng)求改變發(fā)射功率。在這種方式中，延遲使得單元B不能連續(xù)地請(qǐng)求進(jìn)行較小的調(diào)整。如果采用直截了當(dāng)?shù)墓β氏ⅲ@種情況會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)相當(dāng)大的系統(tǒng)開(kāi)銷。
接收方和發(fā)送方進(jìn)行的功率控制過(guò)程分別在圖4和圖5里說(shuō)明。首先看圖4，首先測(cè)量成功地收到其地址的那些數(shù)據(jù)包的RSSI(步驟401)。然后將這些RSSI值在大量跳頻頻率上平均(步驟403)。然后將平均RSSI值跟目標(biāo)值比較(例如通過(guò)相減)，從而獲得一個(gè)差值(步驟405)。在一些實(shí)施方案里，這個(gè)差值在這一點(diǎn)上可以直接用于確定是否應(yīng)當(dāng)調(diào)整發(fā)射功率(也就是根據(jù)差值是否等于0)。
然而，在優(yōu)選實(shí)施方案里，通過(guò)在判決步驟中采用判決邊界Δa和Δb可以產(chǎn)生延遲(步驟407)。具體地說(shuō)，如果這個(gè)差值變成大于邊界Δa或者小于邊界Δb，就將包括這個(gè)差值的一則功率消息發(fā)送給發(fā)送方單元(步驟409)。但是，如果這些測(cè)試條件中沒(méi)有一個(gè)成立，就不發(fā)射任何功率消息。在這兩種情況下，整個(gè)處理都從步驟401開(kāi)始，為成功地收到的新的數(shù)據(jù)包測(cè)量RSSI。
現(xiàn)在看圖5，步驟501表示無(wú)線電單元進(jìn)行的傳統(tǒng)處理。這種處理當(dāng)然取決于無(wú)線電單元的特性(例如它是無(wú)線處理設(shè)備，還是某種其它設(shè)備)，對(duì)這一處理的討論超出了本說(shuō)明的范圍。
在某些點(diǎn)上，判斷是否收到了新的功率消息(步驟503)。如果沒(méi)有，就回到步驟501。
但是如果收到了新的功率消息，就按照根據(jù)新功率消息的內(nèi)容確定的一個(gè)量調(diào)整當(dāng)前的發(fā)射功率電平(步驟507)。在一些實(shí)施方案里，發(fā)射功率電平不能調(diào)整到高于預(yù)定最大值和/或低于預(yù)定最低值。在這些情形中，調(diào)整步驟507包括一項(xiàng)檢測(cè)，看要進(jìn)行的調(diào)整是不是會(huì)使調(diào)整后的發(fā)射功率電平超過(guò)預(yù)定最高電平或者低于預(yù)定最低電平。在這些情況中，不進(jìn)行超過(guò)這些極限的調(diào)整。在這些情況下，最好是(雖然不是在所有實(shí)施方案里都需要)發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送一則控制消息給接收方無(wú)線電單元，告訴它已經(jīng)達(dá)到了最高/最低發(fā)射功率電平。作為響應(yīng)，接收方無(wú)線電單元不應(yīng)當(dāng)發(fā)送任何導(dǎo)致發(fā)送方無(wú)線電單元將發(fā)射功率電平調(diào)整到超過(guò)預(yù)定極限的功率控制消息。具體地說(shuō)，當(dāng)接收方無(wú)線電單元知道發(fā)送方無(wú)線電單元正在發(fā)射預(yù)定最高發(fā)射功率電平，它就不發(fā)送試圖將發(fā)射功率電平增加到超過(guò)預(yù)定最大發(fā)射功率電平的任何控制消息。類似地，當(dāng)接收方無(wú)線電單元知道發(fā)送方無(wú)線電單元正在發(fā)射預(yù)定最低發(fā)射功率，它就不再發(fā)送進(jìn)一步將發(fā)射功率電平降低到低于預(yù)定最低發(fā)射功率電平的任何控制消息。
在調(diào)整步驟507以后，過(guò)程如常進(jìn)行(步驟501)。
上述過(guò)程為發(fā)送方發(fā)射功率的控制在發(fā)送方和接收方之間建立了一個(gè)閉合環(huán)路。當(dāng)這一環(huán)路“斷開(kāi)”時(shí)，這一過(guò)程就停止工作。例如，如果由于發(fā)送方和接收方之間的物體引起鏈路衰減突然增大，接收方根本無(wú)法使發(fā)送方提高發(fā)射功率。為此，可以采用兩種解決方案。在一個(gè)實(shí)施方案里，攜帶功率控制消息的控制數(shù)據(jù)包總是以允許的最高發(fā)射功率發(fā)射。在另一個(gè)實(shí)施方案里，攜帶功率控制消息的控制數(shù)據(jù)包的功率從第一個(gè)功率電平開(kāi)始。如果接收無(wú)線電單元的接收電平?jīng)]有提高，就可以假定發(fā)送方單元沒(méi)有收到這一功率控制消息。因此，從第一個(gè)功率電平開(kāi)始，攜帶功率控制消息的控制數(shù)據(jù)包的功率逐漸地提高，直到接收方無(wú)線電單元里的接收電平又達(dá)到了滿意的電平。注意，這一過(guò)程只用于包括功率控制消息的那些數(shù)據(jù)包。對(duì)于其它消息，另一方不得不請(qǐng)求提高發(fā)射功率。
如果一個(gè)單元跟幾個(gè)不同的單元有連接(例如一個(gè)主單元跟多個(gè)從屬單元通信)，它就應(yīng)當(dāng)支持到每一個(gè)單元的功率控制環(huán)路。也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)包的發(fā)射功率應(yīng)當(dāng)取決于距離和每個(gè)接收方的目標(biāo)接收值。如果一個(gè)單元想發(fā)送廣播數(shù)據(jù)包給連接的所有單元，就應(yīng)當(dāng)或者以最高功率電平發(fā)射這一廣播消息，或者以接收單元要求的最高功率電平發(fā)射(也就是說(shuō)在跟廣播單元之間的鏈路上信號(hào)最弱的單元請(qǐng)求的功率電平)。
已經(jīng)參考一個(gè)具體實(shí)施方案描述了本發(fā)明。但是，對(duì)于本領(lǐng)域里的技術(shù)人員而言，顯然可以用除了這里描述的優(yōu)選實(shí)施方案以外的其它形式來(lái)應(yīng)用本發(fā)明。這樣做可以不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。這些優(yōu)選實(shí)施方案只是說(shuō)明性的，不應(yīng)當(dāng)理解為限制性的。本發(fā)明的范圍由后面的權(quán)利要求給出，而不是前面的描述，落入這些權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有各種變種和等價(jià)方案都包括在本發(fā)明之內(nèi)。
權(quán)利要求
1．在發(fā)送方無(wú)線電單元向接收方無(wú)線電單元發(fā)射數(shù)據(jù)包的跳頻無(wú)線電系統(tǒng)中，控制發(fā)射功率的一種方法，其中每個(gè)數(shù)據(jù)包都包括指定接收方無(wú)線電單元的地址，該方法包括以下步驟測(cè)量在接收方無(wú)線電單元里成功地收到其地址的數(shù)據(jù)包的接收信號(hào)強(qiáng)度，而不管是否成功地收到這些數(shù)據(jù)包的其余部分；從接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)平均信號(hào)強(qiáng)度值；計(jì)算平均信號(hào)強(qiáng)度值跟接收方無(wú)線電單元目標(biāo)值之間的差；和將這個(gè)差用作決定是否從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息的基礎(chǔ)。
2．權(quán)利要求1的方法，其中在將所述差用作決定是否從接收方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息給發(fā)送方無(wú)線電單元的基礎(chǔ)的步驟里，包括以下步驟如果這個(gè)差大于第一個(gè)判決邊界，就從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息；和如果這個(gè)差小于第二個(gè)判決邊界，就從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息。
3．權(quán)利要求1的方法，其中的功率控制消息包括所述差。
4．權(quán)利要求3的方法，還包括以下步驟在發(fā)送方無(wú)線電單元里接收功率控制消息；和在發(fā)送方無(wú)線電單元里按照根據(jù)所述差確定的一個(gè)量調(diào)整發(fā)射功率電平。
5．權(quán)利要求4的方法，其中在發(fā)送方無(wú)線電單元按照根據(jù)所述差確定的一個(gè)量調(diào)整發(fā)射功率電平的步驟包括確定根據(jù)所述差確定的量是否會(huì)導(dǎo)致調(diào)整后的發(fā)射功率電平超過(guò)預(yù)定最大發(fā)射功率電平；如果根據(jù)所述差確定的量會(huì)導(dǎo)致調(diào)整后的發(fā)射功率電平超出預(yù)定最大發(fā)射功率電平，就在發(fā)送方無(wú)線電單元里將發(fā)射功率電平調(diào)整到不大于預(yù)定最大發(fā)射功率電平。
6．權(quán)利要求5的方法，還包括以下步驟從發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送控制消息給接收方無(wú)線電單元，告訴它已經(jīng)達(dá)到了最大發(fā)射功率電平。
7．權(quán)利要求6的方法，還包括以下步驟在接收方無(wú)線電單元里，響應(yīng)發(fā)送方無(wú)線電單元通知已經(jīng)達(dá)到了最大發(fā)射功率電平的控制消息，不再發(fā)送任何功率控制消息給發(fā)送方無(wú)線電單元，讓發(fā)送方無(wú)線電單元進(jìn)一步提高它的發(fā)射功率電平。
8．權(quán)利要求4的方法，其中在發(fā)送方單元里按照根據(jù)所述差確定的量調(diào)整發(fā)射功率的步驟包括判斷根據(jù)所述差確定的量是否會(huì)導(dǎo)致調(diào)整后的發(fā)射功率電平低于預(yù)定最小發(fā)射功率電平；如果根據(jù)所述差確定的量會(huì)導(dǎo)致調(diào)整后的發(fā)射功率電平低于預(yù)定的最低發(fā)射功率電平，就在發(fā)送方無(wú)線電單元里將發(fā)射功率電平調(diào)整為不低于預(yù)定的最低發(fā)射功率電平。
9．權(quán)利要求8的方法，還包括以下步驟從發(fā)送方無(wú)線電單元向接收方無(wú)線電單元發(fā)送一則控制消息，告訴它已經(jīng)達(dá)到了最低發(fā)射功率電平。
10．權(quán)利要求9的方法，還包括以下步驟在接收方無(wú)線電單元里，響應(yīng)發(fā)送方無(wú)線電單元通知已經(jīng)達(dá)到了最低發(fā)射功率電平的控制消息，不再發(fā)送任何功率控制消息給發(fā)送方無(wú)線電單元，指示發(fā)送方無(wú)線電單元進(jìn)一步降低它的發(fā)射功率電平。
11．權(quán)利要求1的方法，其中接收方無(wú)線電單元的目標(biāo)值是基于接收機(jī)靈敏度的。
12．權(quán)利要求1的方法，其中接收方無(wú)線電單元的目標(biāo)值是基于接收機(jī)靈敏度的，同時(shí)考慮了損耗和其它不準(zhǔn)確因素。
13．權(quán)利要求1的方法，其中從接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生平均信號(hào)強(qiáng)度值的步驟包括以下步驟在包括至少兩個(gè)跳頻頻點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)計(jì)算接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果的平均信號(hào)強(qiáng)度值。
14．權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟決定要從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息的時(shí)候，在接收方無(wú)線電單元和發(fā)送方無(wú)線電單元之間的一個(gè)控制信道上發(fā)送這一功率控制消息。
15．權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟決定要從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息的時(shí)候，將這一功率控制消息包括在從接收方無(wú)線電單元發(fā)射給發(fā)送方無(wú)線電單元的一個(gè)返回?cái)?shù)據(jù)包里。
16．權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟決定要從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息的時(shí)候，總是用允許的最高發(fā)射功率從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送這一功率控制消息。
17．權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟決定要從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息的時(shí)候，一開(kāi)始用第一個(gè)發(fā)射功率電平將這一功率控制消息從接收方無(wú)線電單元發(fā)送給發(fā)送方無(wú)線電單元，然后從第一個(gè)發(fā)射功率電平逐漸地將功率控制消息發(fā)射功率電平增加到更高的電平上，直到接收方無(wú)線電單元那里的接收信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定的可以接受的電平。
18．在發(fā)送方無(wú)線電單元向接收方無(wú)線電單元發(fā)射數(shù)據(jù)包的跳頻無(wú)線電系統(tǒng)中，一種控制發(fā)射功率的裝置，其中每個(gè)數(shù)據(jù)包都包括指定接收方無(wú)線電單元的地址，該裝置包括測(cè)量在接收方無(wú)線電單元里成功地收到其地址的數(shù)據(jù)包的接收信號(hào)強(qiáng)度，而不管是否成功地收到這些數(shù)據(jù)包的其余部分的裝置；從接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)平均信號(hào)強(qiáng)度值的裝置；計(jì)算平均信號(hào)強(qiáng)度值跟接收方無(wú)線電單元目標(biāo)值之間的差的裝置；和將這個(gè)差用作決定是否從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息的基礎(chǔ)的裝置。
19．權(quán)利要求18的裝置，其中將所述差用作決定是否從接收方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息給發(fā)送方無(wú)線電單元的基礎(chǔ)的裝置包括如果這個(gè)差大于第一個(gè)判決邊界，就從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息；和如果這個(gè)差小于第二個(gè)判決邊界，就從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息的裝置。
20．權(quán)利要求18的裝置，其中的功率控制消息包括所述差。
21．權(quán)利要求20的裝置，還包括在發(fā)送方無(wú)線電單元里接收功率控制消息的裝置；和在發(fā)送方無(wú)線電單元里按照根據(jù)所述差確定的一個(gè)量調(diào)整發(fā)射功率電平的裝置。
22．權(quán)利要求21的裝置，其中在發(fā)送方無(wú)線電單元按照根據(jù)所述差確定的一個(gè)量調(diào)整發(fā)射功率電平的裝置包括確定根據(jù)所述差確定的量是否會(huì)導(dǎo)致調(diào)整后的發(fā)射功率電平超過(guò)預(yù)定最大發(fā)射功率電平的裝置；如果根據(jù)所述差確定的量會(huì)導(dǎo)致調(diào)整后的發(fā)射功率電平超出預(yù)定最大發(fā)射功率電平，就在發(fā)送方無(wú)線電單元里將發(fā)射功率電平調(diào)整到不大于預(yù)定最大發(fā)射功率電平的裝置。
23．權(quán)利要求22的裝置，還包括從發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送控制消息給接收方無(wú)線電單元，告訴它已經(jīng)達(dá)到了最大發(fā)射功率電平的裝置。
24．權(quán)利要求23的裝置，還包括在接收方無(wú)線電單元里，響應(yīng)發(fā)送方無(wú)線電單元通知已經(jīng)達(dá)到最大發(fā)射功率電平的控制消息，不再發(fā)送任何功率控制消息給發(fā)送方無(wú)線電單元，讓發(fā)送方無(wú)線電單元進(jìn)一步提高它的發(fā)射功率電平的裝置。
25．權(quán)利要求21的裝置，其中在發(fā)送方單元里按照根據(jù)所述差確定的量調(diào)整發(fā)射功率的裝置包括判斷根據(jù)所述差確定的量是否會(huì)導(dǎo)致調(diào)整后的發(fā)射功率電平低于預(yù)定最小發(fā)射功率電平的裝置；如果根據(jù)所述差確定的量會(huì)導(dǎo)致調(diào)整后的發(fā)射功率電平低于預(yù)定的最低發(fā)射功率電平，就在發(fā)送方無(wú)線電單元里將發(fā)射功率電平調(diào)整為不低于預(yù)定的最低發(fā)射功率電平的裝置。
26．權(quán)利要求25的裝置，還包括從發(fā)送方無(wú)線電單元向接收方無(wú)線電單元發(fā)送一則控制消息，告訴它已經(jīng)達(dá)到了最低發(fā)射功率電平的裝置。
27．權(quán)利要求26的裝置，還包括在接收方無(wú)線電單元里，響應(yīng)發(fā)送方無(wú)線電單元通知已經(jīng)達(dá)到了最低發(fā)射功率電平的控制消息，不再發(fā)送任何功率控制消息給發(fā)送方無(wú)線電單元，指示發(fā)送方無(wú)線電單元進(jìn)一步降低它的發(fā)射功率電平的裝置。
28．權(quán)利要求18的裝置，其中接收方無(wú)線電單元的目標(biāo)值是基于接收機(jī)靈敏度之上的。
29．權(quán)利要求18的裝置，其中接收方無(wú)線電單元的目標(biāo)值是基于接收機(jī)靈敏度之上的，同時(shí)考慮了損耗和其它不準(zhǔn)確因素。
30．權(quán)利要求18的裝置，其中從接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生平均信號(hào)強(qiáng)度值的裝置包括在包括至少兩個(gè)跳頻頻點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)計(jì)算接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果的平均信號(hào)強(qiáng)度值的裝置。
31．權(quán)利要求18的裝置，還包括決定要從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息的時(shí)候，在接收方無(wú)線電單元和發(fā)送方無(wú)線電單元之間的一個(gè)控制信道上發(fā)送這一功率控制消息的裝置。
32．權(quán)利要求18的裝置，還包括決定要從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息的時(shí)候，將這一功率控制消息包括在從接收方無(wú)線電單元發(fā)射給發(fā)送方無(wú)線電單元的一個(gè)返回?cái)?shù)據(jù)包里的裝置。
33．權(quán)利要求18的裝置，還包括決定要從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息的時(shí)候，總是用允許的最高發(fā)射功率從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送這一功率控制消息的裝置。
34．權(quán)利要求18的裝置，還包括決定要從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息的時(shí)候，一開(kāi)始用第一個(gè)發(fā)射功率電平將這一功率控制消息從接收方無(wú)線電單元發(fā)送給發(fā)送方無(wú)線電單元，然后從第一個(gè)發(fā)射功率電平逐漸地將功率控制消息發(fā)射功率電平增加到更高的電平上，直到接收方無(wú)線電單元那里的接收信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定的可以接受的電平的裝置。
全文摘要
從發(fā)送方無(wú)線電單元向接收方無(wú)線電單元發(fā)射數(shù)據(jù)包,其中每個(gè)數(shù)據(jù)包都包括說(shuō)明接收方無(wú)線電單元的地址的跳頻無(wú)線電系統(tǒng)中的發(fā)射功率,是通過(guò)測(cè)量接收方無(wú)線電單元成功地收到其地址的數(shù)據(jù)包的接收信號(hào)強(qiáng)度,而不管是否成功地收到數(shù)據(jù)包其它部分來(lái)加以控制的。從接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生平均的信號(hào)強(qiáng)度值。然后計(jì)算平均信號(hào)強(qiáng)度值跟接收方無(wú)線電單元目標(biāo)值之間的差,并將它用作決定是否從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送功率控制消息的基礎(chǔ)。為了在功率控制過(guò)程中提供一個(gè)滯后,如果這個(gè)差大于第一個(gè)判決邊界,或者這個(gè)差小于第二個(gè)判決邊界,就從接收方無(wú)線電單元向發(fā)送方無(wú)線電單元發(fā)送一則功率控制消息。這則功率控制消息自己可以包括這個(gè)差,發(fā)送方無(wú)線電單元收到的時(shí)候,將它用作計(jì)算發(fā)射功率電平調(diào)整量的基礎(chǔ)。用于跟平均信號(hào)強(qiáng)度值進(jìn)行比較的目標(biāo)值可以是基于接收機(jī)靈敏度的,同時(shí)考慮了損耗和其它不確定因素。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1319282SQ9981109
公開(kāi)日2001年10月24日 申請(qǐng)日期1999年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月18日
發(fā)明者S·馬蒂松, J·哈爾特森 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司