CN102427392B - 一种基于智能天线的速率探测方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于智能天线的速率探测方法和设备，该方法包括：AP设备确定需要对指定第一速率进行速率探测；所述AP设备根据各天线在指定第二速率的丢包率、以及各天线上一次对所述指定第一速率进行速率探测的时间与当前时间的时间间隔，选择待探测天线；所述AP设备通过所述待探测天线进行速率探测。本发明中，可更准确的使用天线进行高速率的探测。

Description

一种基于智能天线的速率探测方法和设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于智能天线的速率探测方法和设备。
背景技术
随着智能终端的普及，用户对无线通信带宽的要求越来越高，因此提供了高数据带宽的WLAN(Wireless Local Access Network，无线局域网)技术越来越普遍应用。随着部署的AP(Access Point，接入点)和使用的Station(无线终端)越来越多，不同的AP和Station之间会形成干扰，而且微波炉和蓝牙等设备发出的信号也会对WLAN系统形成干扰，从而导致WLAN的吞吐量不稳定。
为了解决上述问题，WLAN设备厂商一方面开始实现802.11n协议中的波束成形(Beamforming)技术，另一方面开始使用波束切换(switched beam)技术，波束成形和波束切换技术均属于智能天线的技术；而由于支持波束成形技术的Station目前还很少，因此不需要进行协议报文交互的波束切换技术在现阶段得到了更广泛的应用。
波束切换技术依赖于一个由多个全向/定向天线组成的天线阵列，每个速率均会尝试使用天线阵列中的不同天线，因此每个速率会有一些关于各个天线的历史统计信息。在波束切换技术中，当环境由较差变得较好时，则当前使用的较低速率可以通过探测进入到使用高速率。其中，在探测高速率时，使用什么天线进行探测会直接影响到高速率是否可以探测成功，从而影响系统是否能达到更高的性能。
现有技术中，在探测高速率时，采用的结合天线的速率探测方法为：使用当前速率丢包率最低(由历史统计信息获知)的天线进行高速率的探测。
但是，上述方法中：(1)系统性能低，当前使用的速率可能较低，很多天线均能发送成功，丢包率均较低，哪组天线的丢包率最低具有一定随机性，且最低丢包率天线可能不适用于高速率，探测高速率频繁失败，从而导致系统速率低，性能低。
(2)难以适应环境的变化，当环境发生变化时，需要等到低速率探测到新的最优天线之后才可能探测到更高的速率。
(3)天线收敛速度慢，系统可能重复使用当前速率中丢包率最低的天线探测高速率，从而为高速率积累的关于天线的历史统计信息较少，高速率难以利用历史统计信息来缩小探测最优天线的范围。
发明内容
本发明提供一种基于智能天线的速率探测方法和设备，以更准确的使用天线进行高速率的探测。
为了达到上述目的，本发明提供一种基于智能天线的速率探测方法，应用于无线局域网中，该方法包括以下步骤：
AP设备确定需要对指定第一速率进行速率探测；
所述AP设备根据各天线在指定第二速率的丢包率、以及各天线上一次对所述指定第一速率进行速率探测的时间与当前时间的时间间隔，选择待探测天线；其中，所述指定第一速率大于所述指定第二速率；
所述AP设备通过所述待探测天线进行速率探测。
所述AP设备根据各天线在指定第二速率的丢包率、以及各天线上一次对所述指定第一速率进行速率探测的时间与当前时间的时间间隔，选择待探测天线，具体包括：
所述AP设备获取在指定第二速率的最小丢包率，并在所述时间间隔大于预设时间门限，所述指定第二速率的丢包率与所述最小丢包率相差不超过预设丢包率门限的天线中，选择在指定第二速率丢包率最小的天线为所述待探测天线。
所述预设丢包率门限的设置策略为：根据空口发包所具有的随机丢包率进行设置。
所述预设时间门限的设置策略为：根据需要探测的总天线数和/或进行速率探测的时间间隔进行设置。
在所述AP设备的数据库中，记录有各速率和天线的组合所得到的丢包率信息，且记录有上一次进行速率探测的时间，且所述指定第一速率和所述指定第二速率为相邻的两个速率值。
一种基于智能天线的速率探测设备，应用于无线局域网中，该设备包括：
确定模块，用于确定需要对指定第一速率进行速率探测；
选择模块，用于根据各天线在指定第二速率的丢包率、以及各天线上一次对所述指定第一速率进行速率探测的时间与当前时间的时间间隔，选择待探测天线；其中，所述指定第一速率大于所述指定第二速率；
探测模块，用于通过所述待探测天线进行速率探测。
所述选择模块，具体用于获取在指定第二速率的最小丢包率，并在所述时间间隔大于预设时间门限，所述指定第二速率的丢包率与所述最小丢包率相差不超过预设丢包率门限的天线中，选择在指定第二速率丢包率最小的天线为所述待探测天线。
所述预设丢包率门限的设置策略为：根据空口发包所具有的随机丢包率进行设置。
所述预设时间门限的设置策略为：根据需要探测的总天线数和/或进行速率探测的时间间隔进行设置。
在所述设备的数据库中，记录有各速率和天线的组合所得到的丢包率信息，且记录有上一次进行速率探测的时间，且所述指定第一速率和所述指定第二速率为相邻的两个速率值。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
通过探测的时间间隔以及丢包率选择待探测天线进行速率探测，使得系统能更准确的使用天线进行高速率的探测，提高系统的性能，提高最优天线的收敛速度并更快的适应环境的变化。
附图说明
图1是本发明中速率探测过程的示意图；
图2是本发明中用于记录各速率天线组合的历史统计信息的数据库的示意图；
图3是本发明中记录上次使用各天线进行速率探测的时间的示意图；
图4是本发明提供的一种基于智能天线的速率探测方法流程图；
图5是本发明提出的一种基于智能天线的速率探测设备结构图。
具体实施方式
如图1所示，为速率探测过程的示意图，该过程包括以下步骤：
步骤101，AP设备确定速率探测定时器到时。
步骤102，AP设备获取需要探测的更高的速率。
步骤103，AP设备为更高的速率选择合适的天线进行速率探测。
步骤104，AP设备通过该选择的天线，来使用探测的速率发送报文进行速率探测。
在步骤103中，为了选择合适的天线来进行速率探测，需要在AP设备的数据库中维护丢包率统计信息。如图2所示，为选择合适天线时所需要用到的数据库的示意图，该数据库中记录有各速率天线组合的历史统计信息，即针对每个速率和天线组合使用后，得到的丢包率统计信息。
在图2中，若当前速率是120M，则该数据库中记录该120M速率使用过的天线有5个(在数据库中根据策略可以只记录丢包率最低的指定个数的天线，且按照丢包率从低到高依次排序；也可以记录所有天线，且按照丢包率从低到高依次排序)，分别为天线10、天线18、天线21、天线35和天线40。
在当前速率是120M时，如果需要探测比120M更高的180M速率(二者为相邻的两个速率值)，则AP设备需要从这5个天线中选择一个天线进行速率探测，现有的速率探测方法为：直接使用丢包率最低的天线10进行速率探测，从而导致系统性能低、难以适应环境的变化、天线收敛速度慢等问题。
针对上述问题，本发明提供一种基于智能天线的速率探测方法，应用于无线局域网中，并用于对更高的速率进行速率探测。
本发明中，当前速率为指定第二速率(即当前发送报文的速率)，需要探测的更高的速率为指定第一速率，该指定第一速率大于指定第二速率，且指定第一速率和指定第二速率为相邻的两个速率值。
以图2为例，当前的指定第二速率为90M时，则更高的指定第一速率为120M；当前的指定第二速率为120M时，则更高的指定第一速率为180M；后续以指定第二速率为120M，指定第一速率为180M为例进行说明。
为了实现本发明提供的技术方案，需要在AP设备(如AP设备的数据库)上记录上次使用各天线进行速率探测的时间，该进行速率探测的时间为针对指定第一速率的探测时间，例如，AP设备记录上次使用各天线对180M进行速率探测的时间，如图3所示，为记录上次使用每个天线对指定第一速率进行速率探测的时间的示意图。
因此，在AP设备的数据库中，记录有各速率和天线的组合所得到的丢包率信息(如图2所示)，且记录有上一次进行速率探测的时间(如图3所示)，基于图2记录的丢包率信息以及图3记录的速率探测的时间信息，如图4所示，该基于智能天线的速率探测方法包括以下步骤：
步骤401，AP设备确定需要对指定第一速率进行速率探测。其中，当速率探测定时器到时后，则AP设备确定需要对指定第一速率进行速率探测。
该指定第一速率是比当前速率(指定第二速率)更高的速率，例如，当前速率为120M时，则AP设备确定需要对比120M更高的180M速率进行速率探测。
步骤402，AP设备根据各天线在指定第二速率的丢包率、以及各天线上一次对指定第一速率进行速率探测的时间与当前时间的时间间隔，选择待探测天线。其中，指定第一速率大于指定第二速率，且指定第一速率和指定第二速率为相邻的两个速率值。
具体的，AP设备需要获取在指定第二速率的最小丢包率，并在时间间隔大于预设时间门限，指定第二速率的丢包率与最小丢包率相差不超过预设丢包率门限的天线中，选择在指定第二速率丢包率最小的天线为待探测天线。
本发明中，该预设丢包率门限的设置策略为：根据空口发包所具有的随机丢包率进行设置。例如，考虑到现实情况中空口发包具有随机12％的丢包率，因此，可设置该预设丢包率门限为12％。
本发明中，该预设时间门限的设置策略为：根据需要探测的总天线数和/或进行速率探测的时间间隔进行设置。例如，当需要探测的总天线数比较多时，则可以设置较大的预设时间门限，从而保证有更多的天线有机会进行速率探测；当需要探测的总天线数比较少时，则可以设置较小的预设时间门限；当进行速率探测的时间间隔比较大时，则可以设置较大的预设时间门限，从而保证有更多的天线有机会进行速率探测；当进行速率探测的时间间隔比较小时，则可以设置较小的预设时间门限。
为了方便描述，本发明中以根据实际经验值选择预设时间门限为500ms为例进行后续说明。
为了更加清楚的阐述本步骤的实现过程，以下结合图2和图3所示的应用场景进行举例说明。
在当前速率为120M，且需要探测180M速率时，从图2中可以看出，在120M的最小丢包率为天线10的25％，即AP设备获取在指定第二速率的最小丢包率为25％。
在当前速率为120M时，与最小丢包率25％相差不超过12％的天线包括：天线10(丢包率25)、天线18(丢包率27)、天线21(丢包率28)、天线35(丢包率30)。
从图3中可以看出，天线10上一次对指定第一速率180M进行速率探测的时间为3800，天线18上一次对180M进行速率探测的时间为3700，天线21上一次对180M进行速率探测的时间为3000，天线35上一次对180M进行速率探测的时间为3600；若当前时间为4150，与当前时间的时间间隔超过预设时间门限500的天线为天线21和天线35。
因此，AP设备需要从天线21和天线35中选择在120M丢包率最小的天线为待探测天线，即AP设备最终选择天线21为待探测天线，即后续使用天线21进行180M速率的探测。
步骤403，AP设备通过待探测天线进行速率探测。即AP设备通过待探测天线，使用探测的速率发送报文进行速率探测。
需要说明的是，在通过待探测天线进行速率探测之后，还需要更新图3所示的记录，即将待探测天线的记录修改为当前时间，如将天线20的时间从3000修改为4150。
在上述处理过程中，如果当前还没有天线对180M进行速率探测(即图3中相应位置为0)，则基于表2，首先使用丢包率最小的天线10对180M进行速率探测，在图3中记录天线10的探测时间；下一次进行速率探测时，由于天线10的时间间隔并未超过500，因此继续使用天线18对180M进行速率探测，在图3中记录天线18的探测时间；以此类推，可一直到各天线均对应有上次探测的时间。
综上所述，本发明中，通过探测的时间间隔以及丢包率选择待探测天线进行速率探测，使得系统能更准确的使用天线进行高速率的探测，提高系统的性能，提高最优天线的收敛速度并更快的适应环境的变化。
具体的，利用不同的天线探测高速率，使得探测高速率成功的可能性更大，使系统达到更高的性能；为高速率积累更多的关于各天线的信息，探测成功后的高速率能快速缩小探测最优天线的范围，使得收敛到最优天线的速度更快；环境变化时能快速探测不同的天线，对环境变化的适应能力更强。
基于与上述方法同样的发明构思，本发明提出了一种基于智能天线的速率探测设备(即AP设备)，应用于无线局域网中，如图5所示，该设备包括：
确定模块11，用于确定需要对指定第一速率进行速率探测；
选择模块12，用于根据各天线在指定第二速率的丢包率、以及各天线上一次对所述指定第一速率进行速率探测的时间与当前时间的时间间隔，选择待探测天线；其中，所述指定第一速率大于所述指定第二速率；
探测模块13，用于通过所述待探测天线进行速率探测。
所述选择模块12，具体用于获取在指定第二速率的最小丢包率，并在所述时间间隔大于预设时间门限，所述指定第二速率的丢包率与所述最小丢包率相差不超过预设丢包率门限的天线中，选择在指定第二速率丢包率最小的天线为所述待探测天线。
所述预设丢包率门限的设置策略为：根据空口发包所具有的随机丢包率进行设置。
所述预设时间门限的设置策略为：根据需要探测的总天线数和/或进行速率探测的时间间隔进行设置。
在所述设备的数据库中，记录有各速率和天线的组合所得到的丢包率信息，且记录有上一次进行速率探测的时间，且所述指定第一速率和所述指定第二速率为相邻的两个速率值。
其中，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于智能天线的速率探测方法，应用于无线局域网中，其特征在于，该方法包括以下步骤：
AP设备确定需要对指定第一速率进行速率探测；
所述AP设备根据各天线在指定第二速率的丢包率、以及各天线上一次对所述指定第一速率进行速率探测的时间与当前时间的时间间隔，选择待探测天线；其中，所述指定第一速率大于所述指定第二速率，且所述指定第一速率和所述指定第二速率为相邻的两个速率值；
所述AP设备根据各天线在指定第二速率的丢包率、以及各天线上一次对所述指定第一速率进行速率探测的时间与当前时间的时间间隔，选择待探测天线，具体包括：所述AP设备获取在指定第二速率的最小丢包率，并在所述时间间隔大于预设时间门限，所述指定第二速率的丢包率与所述最小丢包率相差不超过预设丢包率门限的天线中，选择在指定第二速率丢包率最小的天线为所述待探测天线；
所述预设丢包率门限的设置策略为：根据空口发包所具有的随机丢包率进行设置；
所述预设时间门限的设置策略为：根据需要探测的总天线数和/或进行速率探测的时间间隔进行设置；
所述AP设备通过所述待探测天线进行速率探测。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述AP设备的数据库中，记录有各速率和天线的组合所得到的丢包率信息，且记录有上一次进行速率探测的时间。
3.一种基于智能天线的速率探测设备，应用于无线局域网中，其特征在于，该设备包括：
确定模块，用于确定需要对指定第一速率进行速率探测；
选择模块，用于根据各天线在指定第二速率的丢包率、以及各天线上一次对所述指定第一速率进行速率探测的时间与当前时间的时间间隔，选择待探测天线；其中，所述指定第一速率大于所述指定第二速率，且所述指定第一速率和所述指定第二速率为相邻的两个速率值；
所述选择模块，具体用于获取在指定第二速率的最小丢包率，并在所述时间间隔大于预设时间门限，所述指定第二速率的丢包率与所述最小丢包率相差不超过预设丢包率门限的天线中，选择在指定第二速率丢包率最小的天线为所述待探测天线；
所述预设丢包率门限的设置策略为：根据空口发包所具有的随机丢包率进行设置；
所述预设时间门限的设置策略为：根据需要探测的总天线数和/或进行速率探测的时间间隔进行设置；
探测模块，用于通过所述待探测天线进行速率探测。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，在所述设备的数据库中，记录有各速率和天线的组合所得到的丢包率信息，且记录有上一次进行速率探测的时间。
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