CN101163975A

CN101163975A - 数据速率偏移方法和技术

Info

Publication number: CN101163975A
Application number: CNA2005800135281A
Authority: CN
Inventors: 钱路; 迈克尔·E·刘易斯
Original assignee: Cisco Technology Inc
Current assignee: Cisco Technology Inc
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2025-05-02
Also published as: EP1749214B1; EP1749214A4; WO2005112483A2; EP1749214A2; CN101163975B; US20050249157A1; US7355997B2; WO2005112483A3

Abstract

公开了一种用于通过确定分组丢失的起因来确定何时改变数据速率的技术。该技术区分冲突导致的分组丢失和较差信号导致的分组丢失。在确定较差信号导致分组丢失之后，执行偏移到较低速率的速率偏移。在切换到较低速率之后，可以将分组丢失率与切换前的分组丢失率相比较。如果切换到较低数据速率没有改进分组丢失率，则数据速率可被偏移到较高速率。该技术可以使用信道响应、信号强度、分组丢失率和吞吐量的组合来确定何时切换数据速率。通信单元可以对其与之通信的每个单元维护单独的历史，并且可以对每个单元采用不同的数据速率。

Description

数据速率偏移方法和技术

技术领域

本发明一般地涉及通信，更具体而言，涉及用于速率偏移以提高网络性能的方法和前述方法的实现方式。

背景技术

数据速率偏移是确保可靠的无线链路的通用机制。有许多种可能导致无线链路下降的方式(例如，噪声、多路径、衰落、干扰等)。随着链路下降，其变得更难以以较高数据速率操作链路，因为损坏的分组和后续的重试消耗了可用带宽中的多数带宽。数据速率的减小在恢复链路质量时经常是有效的，因为较低数据速率可以适应更大的链路损坏。

速率偏移可以是基于分组重试次数的。随着分组重试的次数增加，或者达到某个阈值，数据速率可以减小。然而，该技术的一个问题是由于冲突引起的分组丢失被解释为与由于较差信道、干扰或大量噪声引起的分组丢失相同。在具有大量客户和重流量负载的正常操作下，网络内的分组冲突也可能导致分组损坏。如果分组丢失是由于冲突引起的，则将速率偏移到减小后的数据速率并不有效，并且可能会严重降低网络性能，这是因为较低数据速率增大了分组的发送时间，因此增大了其冲突概率。

发明内容

根据各个方面的本发明涉及一种区分了由于较差信号质量引起的分组丢失和在大量客户的正常操作下由于冲突引起的分组丢失的速率偏移技术。本发明还包含一种速率偏移算法，其采用信号强度测量结果、信号质量测量结果、信道质量、分组丢失率和吞吐量中的一个或多个，来区分由于信号质量引起的分组丢失和由于分组冲突引起的分组丢失。本发明的一方面在于其可以避免不必要的速率偏移以及随后带来的吞吐量的减小。

根据本发明一方面这里公开了一种优化通信的方法。该方法监视信道的性能参数，如分组丢失率、吞吐速率，或这两者。该方法还监视链路的信号质量。该方法包括在性能参数指示性能降低并且相应信号质量下降之后，切换到较低数据速率。指示性能降低的性能参数是吞吐速率减小或分组丢失率减小或这两者。可选地，该方法还可以包括在切换到较低数据速率之后继续监视性能参数，将切换到较低数据速率之后的性能参数与切换到较低数据速率之前的性能参数相比较，以及在比较结果确定切换到较低数据速率之后的性能参数没有提高预定阈值之后，切换到较高数据速率。

根据本发明的一方面这里公开了一种用于优化通信的方法。该方法包括维护成功接收的分组的信号质量的历史，维护成功接收的分组的接收信号强度的历史，以及维护分组丢失率的历史。该方法还包括在分组丢失率的历史指示分组丢失率增大，并且以下两种情况中的至少一种之后，切换到较低数据速率：接收信号强度减小到低于第一预定阈值以及信道质量低于第二预定阈值。该方法还可以包括将较低数据速率的分组丢失率与分组丢失率的历史相比较，并且如果较低数据速率的分组丢失率大于预定阈值，则切换到较高数据速率。

根据本发明的另一方面，这里公开了一种具有预定数据速率以用于与至少一个其他通信设备通信的通信设备。该通信设备包括速率偏移模块，其被配置为在检测到分组丢失率增大以及信道质量和信号强度降低之后，减小通信设备的数据速率。可选地，该设备可以将数据速率减小后的分组丢失率与改变到减小后的数据速率之前的分组丢失率相比较，并且如果在数据速率减小后分组丢失率没有提高，则切换到高数据速率。

根据本发明的一方面，这里公开了一种通信设备，其包括用于测量分组丢失率的装置和用于监视信道质量的装置。该通信设备还包括用于响应于用于测量分组丢失率的装置和用于监视信道质量的装置而改变数据速率的装置。

对于本领域技术人员来说，本发明的其他目的和特征将从下面的描述中变清楚，在下面的描述中，仅仅利用最适合于执行本发明的最佳实施例之一，示出并描述了本发明的优选实施例。如所认识到的，本发明能够有其他不同的实施例，并且其若干细节能够在各个方面作出修改而不脱离本发明。因此，附图和具体实施方式应当认为是示例性的而非限制性的。

附图说明

结合于此并且形成了说明书的一部分的附图图示了本发明的若干方面，并且与具体实施方式一起用来说明本发明的原理。

图1是图示了根据本发明一方面的方法的框图。

图2是根据本发明一方面也可以在信号质量提高时增大数据速率的方法的框图。

图3是根据本发明一方而的通信设备的框图。

图4是根据本发明一方面的通信设备的详细框图。

图5是信号质量响应的示例性图示。

图6是信号质量响应的另一示例性图示。

具体实施方式

在整篇说明书中，图示的优选实施例和示例应当认为是本发明的示例而非限制。本发明涉及一种确定分组丢失的原因的速率偏移技术。根据本发明的一方面，本发明可以区分分组丢失是由较差信号质量引起的还是由分组冲突引起的。

根据本发明的一方面，这里公开了一种速率偏移算法，其采用信号强度、信道质量、分组丢失率和吞吐量中的至少一个来区分由于分组冲突引起的分组丢失和由于较差信号质量引起的分组丢失。

根据本发明的一方面，这里公开了一种用于速率偏移的方法。收发器可以维护每个成功接收的分组的信道质量和接收信号强度的历史以及分组丢失的数目。基于该历史，接收者可以随后对其当前分组丢失的原因进行更为合理的假设。例如，如果最近的历史表明接收的分组具有适当的信号强度和信号质量，则假设当前分组丢失是由于分组冲突引起的是合理的。这一过程可以通过对分组丢失、信号强度和信号质量设置阈值而量化。如果超过阈值，则将发生速率偏移。对于每个数据速率可以选择不同的阈值。阈值可被选择为引入某些滞后以防止过量的速率偏移。本发明可以利用基于Bayesian的机器学习方法实现，其中要比较的两种模型是由于冲突引起的分组丢失和由于较差信号质量引起的分组丢失。还可以基于使用与预定阈值简单比较的方法。

在速率偏移之后，可以将当前的分组丢失和/或有效吞吐量与速率偏移之前的分组丢失和/或有效吞吐量相比较。如果比较结果表明这些量度相同或者更差，则速率可被偏移回较高速率，因为通过切换到较低速率没有获得任何益处。

对于802.11a和802.11g网络，可以容易地获得信号强度。对于正交频域调制(OFDM)(例如802.11a)网络，信号质量可以从信道估计中导出。确定DSSS调制的信号质量可以由Barker相关峰的宽度实现。确定吞吐量和分组丢失可以在媒体访问控制(MAC)内通过简单地记录这些数据而实现。

图1和2图示了根据本发明各个方面的方法。尽管这些方法图示为顺序执行的，但是这仅仅用于示例目的，这些方法不应当被解释为要求一次只执行一个步骤，因为这些方法的若干步骤可以同时执行。另外，这些方法被图示为按特定顺序执行，但是除了明示的以外，该方法不应当被解释为局限于所示的顺序。

参考图1，图示了根据本发明一方面的方法100的框图。该方法监视链路性能和链路的信号质量以确定速率偏移是否是适当的。在102，该方法监视通信链路的性能。这可以通过监视诸如吞吐量和/或分组丢失率之类的指定性能参数来实现。在104，确定性能是否下降。在分组丢失率增大、吞吐量减小或者这两者发生时可以认为性能下降。如果没有观察到性能下降，则方法100返回到102，监视通信链路的性能。

在106，方法100正在监视信号质量、链路质量和信号强度。这可以与在102执行监视链路的操作同时发生。有若干种可能的方式来监视信号质量。信号质量不同于链路性能，因为链路性能与由链路处理的数据量有关，而信号质量与接收的信号质量有关。一种用于确定信号质量的方法是测量接收分组的接收信号强度。如果该方法实现在正交频域调制(OFDM)系统上，则信号质量可以通过以下方式来确定：从接收分组的同步前导(802.11a)中获得链路估计，或链路估计的傅立叶变换，以确定链路的冲击响应。假定链路估计是可得到的，则可以计算作为链路质量量度的链路的相干带宽。链路的相干带宽可以从下面的频率相关函数确定：

φ (n) = \frac{Σ_{k = n + 1}^{N} H_{k} H_{k - n}}{Σ_{k = n + 1}^{N} {| H_{k} |}^{2}}

其中N是子载波的总数，k是谱线(frequency bin)数，H_k是在第k条谱线处链路的频率响应。该函数的宽度可用于设置链路质量的阈值，因为其是链路质量的量度。

另一种确定链路质量的方法是测量链路频率响应的平坦度。响应越平坦，链路越好。在这种情况下，链路的频率响应的平均值并且发现了最小均方根误差。

H_{Avg}^{2} = Σ_{k = m}^{N - m} {| H_{k} |}^{2}

Errorrms = \frac{1}{N} Σ_{k = m}^{N - m} | H_{Avg}^{2} - {| H_{k} |}^{2} |

其中m是与所需的N相比较小的整数，从而边缘附近的分量被忽略，因为其并不平坦。该Error_rms可以与用作阈值的期望值相比较。

参考图5和6，图5是表现出好的冲击响应的信道的反向傅立叶变换500的示例，而图6是具有比图5中所示的变换500差的响应的反向傅立叶变换600的示例。冲击响应可能由于多路径、噪声或其他干扰起因而下降。作为另一个确定OFDM信道的信号质量的示例，可以执行接收的分组的自相关以确定信道的频率相干性。或者确定相关峰的宽度的方法可用于估计多路径的量。峰距离正常状况越宽，多路径越差。作为另一个示例，直接序列扩展频谱(DSSS)系统的信号质量可以从信道的Barker相干峰的宽度确定。这也可以对于互补代码密钥(CCK)进行。Barket相关是通过将进入信号与Barker序列进行相关而发现的。CCK相关峰是通过将接收信号与其自身的完美重构进行相关而发现的。

如果在104确定信道的性能已下降，则在108确定信号质量是否下降。如果信号质量还未下降，则可能导致在104观察到的性能下降的起因是由于分组冲突。如果性能下降的起因是由于分组冲突的增加，则减小数据速率可能是起反作用的，因为减小数据速率增大了发送分组花费的时间量，从而增大了冲突的可能性。因此，如果在108信道未下降，则数据速率不被减小，并且方法100返回到102并继续监视信道性能。然而，如果在108观察到信道的信号质量已下降，则可能较低的数据速率可以提高性能，因此如果信号质量已下降，则方法继续到110。在110，信道的数据速率被减小到较低的数据速率。在112，将处于较低数据速率的信道的性能与初始数据速率时的性能相比较。在114，如果在112的比较结果表明性能(例如，分组丢失或吞吐量)已得到了提高，则方法返回到102，继续监视信道性能。如果在114确定性能未提高，则在116数据速率被返回到初始数据速率。或者，在116数据速率可被改变为处于初始数据速率和减小后的数据速率之间的某个数据速率。

根据本发明的一方面，方法100可以采用基于Bayesian(贝叶斯)的机器学习方法来实现本发明。基于Bayesian的机器采用了两种模型来比较，第一模型是由于冲突而导致的分组丢失，第二模型是由于较差信号质量而导致的分组丢失。

Bayes规则可以写为：

P (M | D) = \frac{P (D | M) P (M)}{P (D)}

这可以读作“在给定数据D的情况下的模型M的后验概率，即P(M/D)，是在给定模型的情况下的数据的概率，即P(D/M)乘上模型的先验概率，即P(M)，再除以数据的概率，即P(D)”。对于本发明有两种模型，一种分组丢失主要是由于冲突，另一种分组丢失主要是由于较差信号质量。计算并比较每个模型的概率P(M/D)。具有最高概率的模型被确定为是通信链路正基于其操作的模型。概率P(M)可被认为是最后计算的概率P(M/D)。概率P(D/M)是期望数据D给予模型M的概率。从而，如果模型是基于冲突的模型，则信号强度预期不会太低，并且如果发现信号强度较低，则将会分配低概率。随着信号强度连续改变，该概率也可以以连续方式改变。这可以对其他数据同样进行。利用混合诊断(agnostic)方法，相等的概率可被分配给各种P(M)。概率P(D)可以不用严格处理，因为其对于每个后验概率来说是公共项。

当模型依赖于许多数据时，Bayes规则修正如下。

P (M | D_{1}, . . . D_{n}) = \frac{P (D_{1}, . . . D_{n} | M) P (M)}{P (D_{1}, . . . D_{n})}

其中D_i是各种数据，在本发明中，这些数据可以是分组丢失率、吞吐量、信道质量和信号强度(或任何其他期望的参数)。

根据本发明的一方面，该方法可以在切换到较低数据速率后，继续监视信号质量。如果信号质量提高，则该方法可返回到初始数据速率，并比较信道性能。如果在返回初始数据速率后信道性能提高，则该方法保持在初始数据速率，否则该方法可返回到较低数据速率。

信道的性能和信号质量可以单元为单位监视。例如，可以维护分组丢失的连续总数，以生成分组丢失率。可以维护历史，以用于在104确定性能是提高还是下降。另外，对于每个接收到的分组，可以测量RSSI和IFFT以及其他信号质量参数。可以维护信号质量历史，并在108用于将当前信号质量参数与先前的测量结果相比较以连续确定信号质量是否降低。

在114，可以设置阈值以确定性能是否提高了特定量。这可用于防止该方法一直改变数据速率。例如，如果分组丢失率与在其改变到较低数据速率之前相同，比在其改变到较低数据速率之前更差，或者只是略有提高(例如，增加不到20％)，则在114不会认为性能已经提高，并且该方法继续到116，并使数据速率返回到初始数据速率。可选地，用于确定何时切换数据速率的阈值对于每个数据速率可以是不同的。例如，在高数据速率时阈值可以是5％的改变，而对于较低数据速率阈值速率可以是10％的改变，反之亦然。

根据本发明的一方面，方法100可用于改变个别通信设备之间的数据速率，而不是改变通信信道上的所有设备之间的数据速率。例如，接入点可以使用方法100来对于其服务集中的每个无线台站确定最优数据速率。从而，如果接入点正在发送去往单个无线台站的单播分组，则接入点可以以该无线台站的最大数据速率发送该单播消息。当发送多播或广播消息时，接入点可以使用群组中最慢的无线台站的数据速率。

图2是根据本发明一方面可以在信号质量提高时也增大数据速率的方法200的框图。图2中所示的方法200在链路性能和信号质量下降时减小数据速率，并且具有在信号质量提高时增大数据速率的额外能力。

在202，监视分组性能。可以监视分组丢失率和/或吞吐量来确定分组性能。存储器可用于存储历史数据以跟踪分组性能，从而确定分组性能是提高还是下降。在204，监视信号质量。信号质量可以通过多种技术中的任何一种或多种来确定。例如，信号质量可以通过测量接收分组的接收信号强度来确定。如果该方法实现在OFDM系统上，则信号质量可以通过获得接收分组的同步前导的信道频率响应来确定，或者可以进行信道响应的快速傅立叶变换，以确定信道的冲击响应。参考图5和6，图5是表现出好的冲击响应的信道的信道频率响应的傅立叶变换500的示例，而图6是具有比图5中所示的变换500差的响应的信道的信道频率响应的傅立叶变换600的示例。冲击响应可能由于多路径、噪声或其他干扰起因而下降。(作为另一个确定OFDM信道的信号质量的示例，可以执行接收的分组的自相关以确定信道的频率相干性。)作为另一个示例，直接序列扩展频谱(DSSS)系统的信号质量可以通过获得信道的Barker相干峰的宽度来确定，这可以通过如前所述获得。这也可以对于互补代码密钥(CCK)进行。Barket相关是通过将进入信号与Barker序列进行相关而发现的。CCK相关峰是通过将接收信号与其自身的完美重构进行相关而发现的。

在206，如果分组性能已下降，则该方法进行到208，在208确定信号质量是否已下降。如果在206确定分组性能已下降并且在208确定信号质量已下降，则在210数据速率被减小到较低数据速率。在212，将处于减小后的速率的分组性能速率与在数据速率减小之前的分组性能速率相比较。如果分组性能速率提高，则数据速率保持在较低数据速率。然而，如果在212，确定分组性能速率没有提高，例如速率保持在大约相同值或者设置减小，则在214数据速率被返回到初始数据速率。或者，在214，数据速率可被偏移到处于较低数据速率和初始数据速率之间的某个数据速率，在这种情况下212和214可以执行重复迭代直到获得最佳数据速率。

如果在208确定信号质量还未下降，则数据速率将不会减小。这是因为很有可能分组性能下降的原因是由冲突引起的，在这种情况下，减小数据速率会使问题恶化。减小数据速率使得发送分组的时间长度增加，从而导致每个分组在发送时占据更多的时间，并且增大了冲突的可能性。因此，如果在208确定信号质量还未下降，则处理在216继续。在216，确定信号质量是否提高。如果在216信号质量提高，则在218数据速率被增大到较高的数据速率。在212，将分组性能与数据速率增大之前的分组性能相比较。如果在212确定分组性能提高，则数据速率保持在增大后的数据速率，并且在202继续监视分组。如果在212分组性能速率没有提高，则在214数据速率被返回到初始较高的数据速率。或者，在214数据速率可以是初始数据速率和较高数据速率之间的某个速率，并且212和214可以执行连续迭代直到发现最优数据速率。

如果在216信号质量没有提高，则数据速率不变。在202继续监视分组性能。

链路的性能和信号质量可以在分组基础上监视。例如，可以维护分组丢失的连续总数，以生成分组丢失率。可以维护历史，以用于在202确定性能是提高还是下降。另外，对于每个接收到的分组，可以测量RSSI和IFFT、FFT以及其他信号质量参数。可以维护信号质量历史，并在204用于将当前信号质量参数与先前的测量结果相比较以连续确定信号质量是否降低。

在212，可以设置阈值以确定性能是否提高了特定量。这可用于防止该方法一直改变数据速率。例如，如果分组丢失率与在其改变到较低数据速率之前相同，比在其改变到较低数据速率之前更差，或者只是略有提高(例如，增加不到20％)，则在212不会认为性能已经提高，并且该方法继续到214，并使数据速率返回到初始数据速率。可选地，用于确定何时切换数据速率的阈值对于每个数据速率可以是不同的。例如，在高数据速率时阈值可以是5％的改变，而对于较低数据速率阈值速率可以是10％的改变，反之亦然。阈值可被设置用来防止过量的速率改变。

根据本发明的一方面，方法200可用于改变个别通信设备之间的数据速率，而不是改变通信信道上的所有设备之间的数据速率。这可能是有用的，因为在大网络中，某些通信设备可能处于具有高噪声或多路径问题的区域中，而其他通信设备接收较好的信号。例如，接入点可以使用方法200来对于其服务集中的每个无线台站确定最优数据速率。从而，如果接入点正在发送去往单个无线台站的单播分组，则接入点可以以该无线台站的最大数据速率发送该单播消息。当发送多播或广播消息时，接入点可以使用群组中最慢的无线台站的数据速率。

图3是根据本发明一方面的通信设备的框图300。该通信设备具有用于通信的预定数据速率。该通信设备可以开始于其最高数据速率，并进行协商直到其达到网络的最优数据速率，该速率随后将变为其预定数据速率。天线302接收信号并将信号转发到分组速率测量模块304和信号质量评估模块306。分组速率测量模块304确定分组丢失率是增大还是减小，或者吞吐量是增大还是减小。信号质量评估模块306确定成功接收的分组的信号质量。信号质量可由多种因素确定，这多种因素可独立使用，或者与其他因素结合使用。例如，信号质量可以通过测量接收分组的接收信号强度来确定。如果该方法实现在OFDM系统上，则信号质量可以通过获得接收分组的同步前导的信道频率响应来确定，或者可以进行信道响应的快速傅立叶变换，以确定信道的冲击响应。参考图5和6，图5是表现出好的冲击响应的信道的信道频率响应的傅立叶变换500的示例，而图6是具有比图5中所示的变换500差的响应的信道的信道频率响应的傅立叶变换600的示例。冲击响应可能由于多路径、噪声或其他干扰起因而下降。(作为另一个确定OFDM信道的信号质量的示例，可以执行接收的分组的自相关以确定信道的频率相干性。)作为另一个示例，直接序列扩展频谱(DSSS)系统的信号质量可以通过获得信道的Barker相干峰的宽度来确定，这可以通过如前所述获得。这也可以对于互补代码密钥(CCK)进行。Barket相关是通过将进入信号与Barker序列进行相关而发现的。CCK相关峰是通过将接收信号与其自身的完美重构进行相关而发现的。

分组速率测量模块304和信号质量评估模块306的输出被输入到速率偏移模块308中。速率偏移模块被配置为在检测到分组丢失率增大和链路质量降低后减小通信设备的数据速率。速率偏移模块308可以具有关联存储器310，存储器310用于存储分组速率测量结果和信号质量评估结果的历史，以确定分组速率何时下降或提高，以及类似地信号质量是提高还是下降。存储器310可被配置为存储通信设备300与之通信的其他通信设备的分组速率和信号质量。本发明的一方面在于其可以实现在诸如接入点之类的基站中，或者实现在诸如无线台站之类的移动单元中。分组速率测量模块304、信号质量评估模块306和速率偏移模块308可以实现在硬件、软件或软件和硬件的组合中。

图4是根据本发明一方面的通信设备400的详细框图。该通信设备可以以预定数据速率与一个或多个其他通信设备通信，或者可以利用对于每个其他设备来说不同的预定数据速率与其他通信设备通信。

天线402接收来自另一个通信设备(未示出)的信号。该信号被转发到分组丢失模块404、吞吐量模块406、RSSI模块408和信道质量模块410。前述模块可以实现在软件、硬件或软件和硬件的组合中。分组丢失模块404确定分组丢失率。吞吐量模块406确定信道的有效吞吐量。RSSI模块408确定由天线402接收的信号的接收信号强度。信道质量模块410利用除接收信号强度之外的其他参数从天线402接收的信号中确定信道质量。信号质量可以通过多种技术中的任何一种或多种来确定。例如，信号质量可以通过测量接收分组的接收信号强度来确定。如果该方法实现在OFDM系统上，则信号质量可以通过获得接收分组的同步前导的信道频率响应来确定，或者可以进行信道响应的快速傅立叶变换，以确定信道的冲击响应。参考图5和6，图5是表现出好的冲击响应的信道的信道频率响应的傅立叶变换500的示例，而图6是具有比图5中所示的变换500差的响应的信道的信道频率响应的傅立叶变换600的示例。冲击响应可能由于多路径、噪声或其他干扰起因而下降。(作为另一个确定OFDM信道的信号质量的示例，可以执行接收的分组的自相关以确定信道的频率相干性。)作为另一个示例，直接序列扩展频谱(DSSS)系统的信号质量可以通过获得信道的Barker相干峰的宽度来确定，这可以通过如前所述获得。这也可以对于互补代码密钥(CCK)进行。Barket相关是通过将进入信号与Barker序列进行相关而发现的。CCK相关峰是通过将接收信号与其自身的完美重构进行相关而发现的。

速率偏移模块412接收来自分组丢失模块404、吞吐量模块406、RSSI模块408和信道质量模块410的输出。速率偏移模块412可以实现在硬件、软件或硬件和软件的组合中。速率偏移模块412基于从分组丢失模块404、吞吐量模块406、RSSI模块408和信道质量模块410接收到的数据，确定何时增大或减小数据速率。根据本发明的一方面，速率偏移模块412可被配置为在检测到分组丢失或吞吐量增加并且检测到接收信号强度和信道质量中的一个或多个降低之后，减小数据速率。数据速率被减小是因为其可以推断出分组丢失增加或吞吐量减小的原因是由于信道质量或接收信号强度中的相应降低。

根据本发明的一方面，速率偏移模块412可被配置为在检测到分组丢失或吞吐量增加，而没有检测到接收信号强度和信道质量中的至少一个的相应降低之后，不减小数据速率。当发生该情形时，速率偏移模块412可以推断出分组丢失增加或吞吐量减小的原因是由于冲突增加。当分组丢失增加是由于冲突增加导致的时，减小数据速率会起到相反的作用，并且可能实际会使问题恶化。

根据本发明的另一方面，速率偏移模块412可被配置为在检测到接收信号强度增大和信道质量提高两者中的至少一个的情况下，增大数据速率。接收信号强度和信道质量中的任何一个或这两者的提高可以指示在导致信道恶化之前存在的某个状况已经去除。例如多路径或噪声干扰的源可能已经移去，或者其他的通信设备远离该源。这可以改进分组丢失率，因为较高数据速率的分组占据了较少量时间的信道，因此减小了冲突的可能性。

速率偏移模块412可以利用存储器414来维护历史数据。例如，存储器414可以具有速率改变之前链路的分组丢失率和/或吞吐量的数据，从而在数据速率改变之后，速率偏移模块412可以比较数据速率改变之后的分组丢失率或吞吐量，以确定改变是否有效。如果改变无效，或者实际上改变使情况更差，则速率偏移模块412可以返回到初始数据速率。存储器414还可以存储RSSI和信道质量数据，以使得速率偏移模块412能够确定信道或信号质量的改变。另外，存储器414可用于存储其他通信设备的历史数据，从而使通信设备400能够个别地以用于某一特定设备的最优数据速率与该设备通信。

本发明的前述描述是用于说明和描述目的。其并不是穷举的，或者将本发明限制在所公开的特定形式。在上述教导下可以进行明显的修改或变化。尽管本发明主要是参考扩展频谱无线通信系统描述的，但是本发明也可以适用于其他无线通信系统以及有线通信系统。所有这些修改和变化都在由权利要求确定的本发明的范围内，这些权利要求应当合理地、合法地、公平地解释。

Claims

1.一种优化通信的方法，包括：

监视信道的性能参数，所述性能参数是选自吞吐速率和分组丢失率的群组中的至少一个；

监视信号质量；以及

在所述性能参数指示性能降低并且所述信号质量已下降之后，切换到较低数据速率；

其中所述指示性能降低的性能参数是所述吞吐速率减小和所述分组丢失率增大两者中的至少一个。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述信号质量包括测量接收分组的接收信号强度。

3.如权利要求2所述的方法，还包括将所测量的接收信号强度与先前测量的接收信号强度相比较。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述信号质量包括获得分组的反向傅立叶变换以确定所述信道的冲击响应。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述信号质量包括执行所述信道的自相关以确定所述信道的频率相干性。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述信号质量包括获得Barker相关峰。

7.如权利要求1所述的方法，其中使用基于Bayesian的机器学习方法，所述机器采用两种模型来比较，第一模型是由于冲突而导致的分组丢失，第二模型是由于较差信号质量而导致的分组丢失。

8.如权利要求1所述的方法，还包括：

在切换到所述较低数据速率之后继续监视所述性能参数；以及

将切换到所述较低数据速率之后的性能参数与切换到所述较低数据速率之前的性能参数相比较；以及

在所述比较结果确定切换到所述较低数据速率之后的性能参数没有提高预定阈值之后，切换到较高数据速率。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述较高数据速率与切换到所述较低数据速率之前的数据速率相同。

10.如权利要求1所述的方法，其中按逐个单元执行所述监视信道的性能参数和所述监视信号质量的操作。

11.如权利要求1所述的方法，还包括：

当所述性能参数指示所述信号质量已提高时，切换到较高数据速率。

12.一种用于优化通信的方法，包括：

维护成功接收的分组的信号质量的历史；

维护成功接收的分组的接收信号强度的历史；

维护分组丢失率的历史；

在所述分组丢失率的历史指示分组丢失率增大，并且有以下两种情况中的至少一种之后，切换到较低数据速率：一种情况是随后接收的成功接收的分组的信号质量比所述成功接收的分组的信号质量低第一预定阈值水平，另一种情况是所述随后接收的成功接收的分组的接收信号强度比所述成功接收的分组的接收信号强度小第二预定阈值水平。

13.如权利要求12所述的方法，还包括：

将所述较低数据速率的分组丢失率与所述分组丢失率的历史相比较；以及

在确定所述较低数据速率的分组丢失率大于预定阈值之后，切换到较高数据速率。

14.如权利要求12所述的方法，其中所述信号质量包括获得分组的反向傅立叶变换以确定所述信道的冲击响应。

15.如权利要求12所述的方法，其中所述信号质量包括执行所述信道的自相关以确定所述信道的频率相干性。

16.如权利要求12所述的方法，其中所述信号质量包括获得Barker相关峰。

17.如权利要求12所述的方法，还包括：

18.如权利要求12所述的方法，其中所述数据速率可以按个别通信设备变化，所述成功接收的分组的信号质量的历史的维护由个别通信设备维护，所述成功接收的分组的接收信号强度的历史的维护由个别通信设备维护，并且所述分组丢失率的历史的维护由个别通信设备维护。

19.一种具有预定数据速率以用于与至少一个其他通信设备通信的通信设备，包括：

速率偏移模块，其被配置为在检测到分组丢失率增大和信号质量降低之后，减小所述通信设备的数据速率。

20.如权利要求19所述的通信设备，还包括分组速率测量模块，其执行测量以确定包括分组丢失率和吞吐量中的至少一个的分组丢失率。

21.如权利要求20所述的通信设备，还包括信号质量评估模块，其用于确定信号质量，所述信号质量适合于确定来自成功接收的分组的接收信号强度、成功接收的分组的信道冲击响应、来自成功接收的分组的频率相干性以及来自成功接收的分组的Barker相关峰中的至少一个。

22.如权利要求21所述的通信设备，其中所述速率偏移模块被配置为接收来自所述分组速率测量模块和所述信号质量评估模块的测量结果，并且适合于在所述分组速率测量模块检测到分组丢失率增大和吞吐量减小两者之一，并且所述信号质量评估模块检测到接收信号强度减小、信道冲击响应下降、频率相干性下降和所述Barker相关峰下降中的至少一个之后，将所述通信设备切换到较低数据速率。

23.如权利要求22所述的通信设备，还包括用于存储分组丢失率的历史和信号质量的历史的存储器。

24.如权利要求23所述的通信设备，所述通信设备被配置为对于所述至少一个其他通信设备中的每一个设置一个数据速率。

25.如权利要求24所述的通信设备，所述存储器适合于针对所述至少一个其他通信设备中的每一个，存储分组丢失率的单独历史和信号质量的单独历史。

26.一种通信设备，包括：

用于测量分组丢失率的装置；

用于监视信号质量的装置；以及

用于响应于所述用于测量分组丢失率的装置和所述用于监视信号质量的装置而改变数据速率的装置。

27.如权利要求26所述的通信设备，其中所述用于改变数据速率的装置响应于所述用于测量分组丢失率的装置指示分组丢失率增大，并且所述用于监视信号质量的装置指示信号质量下降，而将所述数据速率改变到较低数据速率。

28.如权利要求27所述的通信设备，其中：

所述用于测量分组丢失率的装置还包括用于维护分组丢失率历史的第一存储装置；并且

所述用于改变数据速率的装置将改变到所述较低数据速率之后的分组丢失率历史与改变到所述较低数据速率之前的分组丢失率历史相比较；

所述用于改变数据速率的装置响应于所述分组丢失率大于预定阈值，而将所述数据速率改变到较高数据速率。

29.如权利要求29所述的通信设备，其中所述预定阈值是改变到所述较低数据速率之前的分组丢失率。