CN103220065B

CN103220065B - 空闲信道评估阈值的调整方法及装置

Info

Publication number: CN103220065B
Application number: CN201210015452.8A
Authority: CN
Inventors: 傅强; 林伟
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2018-02-06
Anticipated expiration: 2032-01-18
Also published as: CN103220065A

Abstract

本发明公开了一种空闲信道评估阈值的调整方法及装置，在上述方法中，对PER值进行修正；根据修正后的PER值对当前的CCA阈值进行调整。根据本发明提供的技术方案，达到了通过真实有效的碰撞PER值动态调整CCA阈值以适应不同环境的变化，提高网络吞吐率和服务质量的效果。

Description

空闲信道评估阈值的调整方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种空闲信道评估阈值的调整方法及装置。

背景技术

802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，其业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，IEEE小组又相继推出了一系列的新标准，从80.211b和802.11a一直到最近的802.11n等标准。

随着源于802.11标准的WIFI应用广泛，其组网覆盖方面，也从原来简单的办公或家庭局域网，用户相对较少的场景，演变为目前大规模的电信级运营，应用场景也逐步扩散为会展中心、体育场馆、交通枢纽以及机场高校等用户密集区。面对电信级运营的大规模组网需求，原有802.11技术也存在一个不断更新和优化的过程。

用于载波侦听与多路接入/冲突避免技术(CSMA/CA)，其中，物理层载波侦听技术的空闲信道评估(Clear Channel Assessment，简称为CCA)技术通过监测信道中能量的存在以标志信道的状态。如果超过能量阈值Threshold，就标志信道忙，说明目前信道不可用；反之，则标志空闲，允许数据的传输。在传统的802.11标准中，关于CCA中的评估阈值是固定的，如：IEEE协议中规定，在检测到前导并且信号能量高于CCA阈值-82dbm(20M带宽，6M速率)时，CCA状态为信道忙；在没有检测到前导的情况下，CCA阈值为-62dbm，低于此阈值则标志信道空闲。

随着电信级运营的升级，密集多用户的冲突检测导致不同环境下的CSMA/CA策略和效率都将会不一致，固定阈值的CCA机制将难以胜任各种恶劣环境，使得工程师在外场往往要不断的修改和优化相应的CCA阈值。为此，根据不同现场环境来自适应调整CCA阈值，成为大规模组网应用的迫切需要。

发明内容

本发明提供了一种空闲信道评估阈值的调整方法及装置，以至少解决相关技术中无法根据不同环境来自适应调整CCA阈值的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种空闲信道评估阈值的调整方法。

根据本发明的空闲信道评估阈值的调整方法包括：对PER值进行修正；根据修正后的PER值对当前的CCA阈值进行调整。

在上述方法中，上述对PER值进行修正包括：判断是否由物理层的碰撞引起PER值的变化；在判断结果为是的情况下，对PER值进行修正。

在上述方法中，判断是否由物理层的碰撞引起PER值的变化包括：按照预设时隙长度对数据帧进行等分；判断当前时间窗内的平均功率值与前一次等长时间窗内的平均功率值的变化数值是否超过阈值；在超过阈值的情况下，确定是由物理层的碰撞引起PER值的变化。

在上述方法中，上述对PER值进行修正包括：接收到物理层上报的指示信息，其中，指示信息包括指示由物理层的碰撞引起PER值变化的碰撞标识Coll_flg。

在上述方法中，上述MAC根据Coll_flg和循环冗余码校验CRC信息获取PER_Coll，其中，通过以下公式获取PER_Coll：

，

PER_Coll表示修正后的PER值，CRC错表示CRC出错。

在上述方法中，根据修正后的PER值对当前的CCA阈值进行调整包括：如果修正后的PER值高于预设的PER阈值的最大值，则按照预定步长降低当前的CCA阈值；如果修正后的PER值低于预设的PER阈值的最小值，则按照预定步长调高当前的CCA阈值；如果修正后的PER值处于预设的PER阈值的最小值与预设的PER阈值的最大值之间，则保持当前的CCA阈值。

在上述方法中，如果降低后的CCA阈值小于预设的CCA阈值的最小值，则将预设的CCA阈值的最小值设置为当前的CCA阈值；如果调高后的CCA阈值大于预设的CCA阈值的最大值，则将预设的CCA阈值的最大值设置为当前的CCA阈值。

根据本发明的另一方面，提供了一种空闲信道评估阈值的调整装置。

根据本发明的空闲信道评估阈值的调整装置包括：修正模块，用于对误包率PER值进行修正；调整模块，用于根据修正后的PER值对当前的空闲信道评估CCA阈值进行调整。

在上述装置中，上述修正模块包括：判断单元，用于判断是否由物理层的碰撞引起PER值的变化；修正单元，用于在判断单元输出为是的情况下，对PER值进行修正。

在上述装置中，上述判断单元包括：分割单元，用于按照预设时隙长度对数据帧进行等分；判断单元，用于判断当前时间窗内的平均功率值与前一次等长时间窗内的平均功率值的变化数值是否超过阈值；确定单元，用于在判断子单元输出为是的情况下，确定是由物理层的碰撞引起PER值的变化。

在上述装置中，上述修正单元包括：接收单元，用于接收到物理层上报的指示信息，其中，指示信息包括指示由物理层的碰撞引起PER值变化的碰撞标识Coll_flg。

在上述装置中，上述修正单元还包括：获取单元，用于根据Coll_flg和循环冗余码校验CRC信息获取PER_Coll，其中，PER_Coll表示修正后的PER值。

在上述装置中，上述调整模块包括：第一调整单元，用于在修正后的PER值高于预设的PER阈值的最大值时，则按照预定步长降低当前的CCA阈值；第二调整单元，用于在修正后的PER值低于预设的PER阈值的最小值时，则按照预定步长调高当前的CCA阈值；第三调整单元，用于在修正后的PER值处于预设的PER阈值的最小值与预设的PER阈值的最大值之间时，则保持当前的CCA阈值。

在上述装置中，上述调整模块还包括：第一设置单元，用于在降低后的CCA阈值小于预设的CCA阈值的最小值时，则将预设的CCA阈值的最小值设置为当前的CCA阈值；第二设置单元，用于在调高后的CCA阈值大于预设的CCA阈值的最大值时，则将预设的CCA阈值的最大值设置为当前的CCA阈值。

通过本发明，采用在物理层检测到由碰撞引起的PER值变化，进而将碰撞标识上报给MAC层，MAC层根据CRC信息以及物理层上报的碰撞标识对PER值进行修正，并根据修正后的PER值对当前的CCA阈值进行动态调整，解决了相关技术中无法根据不同环境来自适应调整CCA阈值的问题，进而达到了通过真实有效的碰撞PER值动态调整CCA阈值以适应不同环境的变化，提高网络吞吐率和服务质量的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的空闲信道评估阈值的调整方法的流程图；

图2是根据本发明优选实施的在物理层设置碰撞观测窗的示意图；

图3是根据本发明优选实施例的物理层将冲突碰撞检测结果上报给MAC层的流程图；

图4是根据本发明优选实施例的根据修正后的PER值调整CCA阈值的流程图；

图5是根据本发明实施例的空闲信道评估阈值的调整装置的结构框图；以及

图6是根据本发明优选实施例的空闲信道评估阈值的调整装置的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是根据本发明实施例的空闲信道评估阈值的调整方法的流程图。如图1所示，该方法主要包括以下处理：

步骤S102：对PER值进行修正；

步骤S104：根据修正后的PER值对当前的CCA阈值进行调整。

相关技术中，无法根据不同环境来自适应调整CCA阈值。采用如图1所示的方法，由于CCA阈值的调整大都是基于MAC层的PER值来进行的，因此，可以根据环境的变化对PER值进行修正，并根据修正后的PER值重新动态调整CCA阈值，从而解决了相关技术中无法根据不同环境来自适应调整CCA阈值的问题，进而达到了通过修改后的PER值动态调整CCA阈值以适应不同环境的变化，提高网络吞吐率和服务质量的效果。

优选地，上述步骤S102中，对PER值进行修正可以包括以下处理：

(1)判断是否由物理层的碰撞引起PER值的变化；

基于目前组网的复杂性，PER值的变化并不一定都是由碰撞而引起的，还可能是因为物理信道衰落而导致的性能下降以及其他原因如：速率不支持、帧格式错误等因素所导致。对于因碰撞引起的PER值变化，可以调整CCA阈值，而物理信道衰落引起的性能下降等其他因素与CCA没有任何关系。为此，需要有效的区分引起PER值变化的因素，更加精确的对CCA阈值进行调整。

(2)在判断结果为是的情况下，对PER值进行修正。

在优选实施过程中，上述判断是否由物理层的碰撞引起PER值的变化可以进一步包括以下处理：

(1.1)按照预设时隙长度对数据帧进行等分；

(1.2)判断当前时间窗内的平均功率值与前一次等长时间窗内的平均功率值的变化数值是否超过阈值；

(1.3)在超过阈值的情况下，确定是由物理层的碰撞引起PER值的变化。

图2是根据本发明优选实施的在物理层设置碰撞观测窗的示意图。如图2所示，基于802.11系统的时隙结构中，工作站STA1在数据传输阶段收到来自工作站STA2的数据，发生物理层的碰撞，引起PER值的变化。因此，在本发明的优选实施例中引入碰撞观测窗(即上述时间窗)，窗长W_CD以aSlotTime时隙长度为基本单位，可以设置为1个时隙长度，也可以扩展为2个或3个时隙长度，计算获得到每个观测窗内的信号平均功率Pwr_Avg(i)，其中，1≤i≤N，N＝Ceil(Length_Frame/W_CD)，Length_Frame为帧长。

图3是根据本发明优选实施例的物理层将冲突碰撞检测结果上报给MAC层的流程图。如图3所示，该处理流程可以包括以下处理步骤：

步骤302：初始化Coll_flg＝0；

步骤304：物理层计算窗内信号的平均功率，得到Pwr_Avg(1)；

步骤306：当1＜i＜最大值N(由帧长度和窗长决定)时，计算Pwr_Avg(i)，继续执行步骤S308，否则执行步骤S312；

步骤308：将当前计算出的平均功率值Pwr_Avg(i)与上一帧的平均功率值Pwr_Avg(i-1)进行比较，如果超过预先设定的阈值Coll_Thr，则认为存在碰撞信号而引入的信号功率阶跃，继续执行步骤S310；否则，转到步骤S306；

需要说明的是，预先设定的阈值Coll_Thr可以通过仿真获得，可以为相对值也可以为绝对值。

步骤310：此帧数据置Coll_flg＝1，继续执行步骤S314；

步骤312：此帧数据置Coll_flg＝0，继续执行步骤S314；

步骤314：将Coll_flg＝1以及Coll_flg＝0的帧数上报给MAC层。

在优选实施过程中，上述对PER值进行修正可以进一步包括以下处理：

(2.1)接收到物理层上报的指示信息，其中，该指示信息包括指示由物理层的碰撞引起PER值变化的碰撞标识Coll_flg；

(2.2)MAC根据Coll_flg和循环冗余码校验CRC信息获取PER_Coll，其中，通过以下公式获取PER_Coll：

PER_Coll表示修正后的PER值，CRC错表示CRC出错。

在相关技术中，基于MAC层的PER值来调整CCA阈值的计算方式如下：

其中，PER值的计算仅考虑CRC信息，而没有对物理层的碰撞引起的PER值变化予以关注，而在本发明的优选实施例中，不仅考虑CRC信息，还通过计算相邻碰撞观测窗的平均功率值的变化是否超过预先设定的阈值以确定物理层上报给MAC层的Coll_flg＝1以及Coll_flg＝0的帧数，从而使得修正后PER值更加准确有效，并通过修正后的PER值，以动态调整CRC阈值。

优选地，在上述步骤S104中，根据修正后的PER值对当前的CCA阈值进行调整可以包括以下处理：

(1)如果修正后的PER值高于预设的PER阈值的最大值，则按照预定步长降低当前的CCA阈值；

(2)如果修正后的PER值低于预设的PER阈值的最小值，则按照预定步长调高当前的CCA阈值；

(3)如果修正后的PER值处于预设的PER阈值的最小值与预设的PER阈值的最大值之间，则保持当前的CCA阈值。

在优选实施过程中，上述步骤S104还可以进一步包括以下处理：

(1)如果降低后的CCA阈值小于预设的CCA阈值的最小值，则将预设的CCA阈值的最小值设置为当前的CCA阈值；

(2)如果调高后的CCA阈值大于预设的CCA阈值的最大值，则将预设的CCA阈值的最大值设置为当前的CCA阈值。

图4是根据本发明优选实施例的根据修正后的PER值调整CCA阈值的流程图。如图4所示，该方法可以包括以下处理步骤：

步骤402：MAC层根据CRC信息与物理层上报的Coll_flg计算PER_Coll值；

步骤404：将计算出的PER_Coll值与PER值的最大值和最小值进行对比；

步骤406：如果PER_Coll低于预定的PER值的最小值PER_low，则说明冲突率低，为提高速率和规避暴露节点，需要提高CCA阈值一个调整步长CCAstep：CCA_Thr＝CCA_Thr+CCAstep；

步骤408：如果CCA_Thr高于预定的CCA阈值的最大值CCA_Thr_Max，则令CCA_Thr＝CCA_Thr_Max，转到步骤S402；

步骤410：如果PER_Coll高于预定的PER值的最大值PER_hi，则说明冲突率高，大概率存在隐藏节点，需要降低CCA阈值一个调整步长CCAstep：CCA_Thr＝CCA_Thr-CCAstep；

步骤412：如果CCA_Thr低于预定的CCA阈值的最小值CCA_Thr_Min，则令CCA_Thr＝CCA_Thr_Min，转到步骤S402；

步骤414：如果PER_Coll处于PER_hi与PER_low之间，则维持当前CCA阈值，转到步骤S402。

需要说明的是，上述PER_hi、PER_low、CCA_Thr_Max、CCA_Thr_Min以及CCAstep的设置均可以通过仿真获得。

图5是根据本发明实施例的空闲信道评估阈值的调整装置的结构框图。如图5所示，该空闲信道评估阈值的调整装置主要包括：修正模块10，用于对误包率PER值进行修正；调整模块20，用于根据修正后的PER值对当前的空闲信道评估CCA阈值进行调整。

采用了如图5所示的装置，可以根据环境的变化对PER值进行修正，并根据修正后的PER值重新动态调整CCA阈值，从而解决了相关技术中无法根据不同环境来自适应调整CCA阈值的问题，进而达到了通过修改后的PER值动态调整CCA阈值以适应不同环境的变化，提高网络吞吐率和服务质量的效果。

优选地，如图6所示，上述修正模块10可以包括：判断单元100，用于判断是否由物理层的碰撞引起PER值的变化；修正单元102，用于在判断单元输出为是的情况下，对PER值进行修正。

在优选实施过程中，上述判断单元100可以进一步包括：分割单元(图中未示出)，用于按照预设时隙长度对数据帧进行等分；判断单元(图中未示出)，用于判断当前时间窗内的平均功率值与前一次等长时间窗内的平均功率值的变化数值是否超过阈值；确定单元(图中未示出)，用于在判断子单元输出为是的情况下，确定是由物理层的碰撞引起PER值的变化。

在优选实施过程中，上述修正单元102可以进一步包括：接收单元(图中未示出)，用于接收到物理层上报的指示信息，其中，指示信息包括指示由物理层的碰撞引起PER值变化的碰撞标识Coll_flg。

在优选实施过程中，上述修正单元102还可以进一步包括：获取单元(图中未示出)，用于根据Coll_flg和循环冗余码校验CRC信息获取PER_Coll，其中，PER_Coll表示修正后的PER值。

优选地，如图6所示，上述调整模块20可以包括：第一调整单元200，用于在修正后的PER值高于预设的PER阈值的最大值时，则按照预定步长降低当前的CCA阈值；第二调整单元202，用于在修正后的PER值低于预设的PER阈值的最小值时，则按照预定步长调高当前的CCA阈值；第三调整单元204，用于在修正后的PER值处于预设的PER阈值的最小值与预设的PER阈值的最大值之间时，则保持当前的CCA阈值。

优选地，如图6所示，上述调整模块20还可以包括：第一设置单元206，用于在降低后的CCA阈值小于预设的CCA阈值的最小值时，则将预设的CCA阈值的最小值设置为当前的CCA阈值；第二设置单元208，用于在调高后的CCA阈值大于预设的CCA阈值的最大值时，则将预设的CCA阈值的最大值设置为当前的CCA阈值。

从以上的描述中，可以看出，上述实施例实现了如下技术效果(需要说明的是这些效果是某些优选实施例可以达到的效果)：通过引入物理层碰撞观测窗并对信号功率进行观测和统计的方式，对MAC层的PER值进行修正，得到真实有效的碰撞PER值，并以此来自适应调整CCA阈值，提高网络吞吐率和服务质量。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种空闲信道评估阈值的调整方法，其特征在于，包括：

对误包率PER值进行修正；

根据所述修正后的PER值对当前的空闲信道评估CCA阈值进行调整。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述PER值进行修正包括：

判断是否由物理层的碰撞引起所述PER值的变化；

在判断结果为是的情况下，对所述PER值进行修正。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，判断是否由物理层的碰撞引起所述PER值的变化包括：

按照预设时隙长度对数据帧进行等分；

判断当前时间窗内的平均功率值与前一次等长时间窗内的平均功率值的变化数值是否超过阈值；

在超过阈值的情况下，确定是由所述物理层的碰撞引起所述PER值的变化。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述PER值进行修正包括：

接收到所述物理层上报的指示信息，其中，所述指示信息包括指示由所述物理层的碰撞引起所述PER值变化的碰撞标识Coll_flg。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，MAC根据所述Coll_flg和循环冗余码校验CRC信息获取PER_Coll，其中，通过以下公式获取所述PER_Coll：

，

所述PER_Coll表示修正后的所述PER值，所述CRC错表示CRC出错。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述修正后的PER值对当前的CCA阈值进行调整包括：

如果所述修正后的PER值高于预设的PER阈值的最大值，则按照预定步长降低当前的CCA阈值；

如果所述修正后的PER值低于预设的PER阈值的最小值，则按照所述预定步长调高当前的CCA阈值；

如果所述修正后的PER值处于所述预设的PER阈值的最小值与所述预设的PER阈值的最大值之间，则保持当前的CCA阈值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

如果所述降低后的CCA阈值小于预设的CCA阈值的最小值，则将所述预设的CCA阈值的最小值设置为当前的CCA阈值；

如果所述调高后的CCA阈值大于预设的CCA阈值的最大值，则将所述预设的CCA阈值的最大值设置为当前的CCA阈值。

8.一种空闲信道评估阈值的调整装置，其特征在于，包括：

修正模块，用于对误包率PER值进行修正；

调整模块，用于根据所述修正后的PER值对当前的空闲信道评估CCA阈值进行调整。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述修正模块包括：

判断单元，用于判断是否由物理层的碰撞引起所述PER值的变化；

修正单元，用于在所述判断单元输出为是的情况下，对所述PER值进行修正。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述判断单元包括：

分割单元，用于按照预设时隙长度对数据帧进行等分；

判断单元，用于判断当前时间窗内的平均功率值与前一次等长时间窗内的平均功率值的变化数值是否超过阈值；

确定单元，用于在所述判断子单元输出为是的情况下，确定是由所述物理层的碰撞引起所述PER值的变化。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述修正单元包括：

接收单元，用于接收到所述物理层上报的指示信息，其中，所述指示信息包括指示由所述物理层的碰撞引起所述PER值变化的碰撞标识Coll_flg。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述修正单元还包括：

获取单元，用于根据所述Coll_flg和循环冗余码校验CRC信息获取PER_Coll，其中，所述PER_Coll表示修正后的所述PER值。

13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述调整模块包括：

第一调整单元，用于在所述修正后的PER值高于预设的PER阈值的最大值时，则按照预定步长降低当前的CCA阈值；

第二调整单元，用于在所述修正后的PER值低于预设的PER阈值的最小值时，则按照所述预定步长调高当前的CCA阈值；

第三调整单元，用于在所述修正后的PER值处于所述预设的PER阈值的最小值与所述预设的PER阈值的最大值之间时，则保持当前的CCA阈值。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述调整模块还包括：

第一设置单元，用于在所述降低后的CCA阈值小于预设的CCA阈值的最小值时，则将所述预设的CCA阈值的最小值设置为当前的CCA阈值；

第二设置单元，用于在所述调高后的CCA阈值大于预设的CCA阈值的最大值时，则将所述预设的CCA阈值的最大值设置为当前的CCA阈值。