CN106797575B - 具有用于802.11hew标准的接口控制的动态cca方案和系统 - Google Patents

具有用于802.11hew标准的接口控制的动态cca方案和系统 Download PDF

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Abstract

描述了一种基于干扰控制的动态CCA方案，其将在任何兼容的无线系统(包括本文提到的802.11标准并且特别地，802.11ac和802.11ax)中工作。基于干扰控制的动态CCA方案可以例如相比于其它方法而大幅改进总体无线LAN系统性能。新的方案基于干扰控制，其通过考虑对相邻设备的可能干扰，并且通过该基于干扰的考虑技术而改进总体系统性能和设备间“公平性”。

Description

具有用于802.11HEW标准的接口控制的动态CCA方案和系统
技术领域
示例性方面涉及通信系统。更具体地，示例性方面涉及无线通信系统，并且甚至更具体地涉及无线通信系统中的CCA。
背景技术
无线网络无处不在并且在室内是普遍的，且正在更频繁地安装在室外。无线网络利用不同的技术传输和接收信息。例如，但不作为限制，用于通信的两个常见且广泛采用的技术是遵从电子和电气工程师协会(IEEE)802.11标准(诸如802.11n标准和IEEE 802.11ac标准)的那些。
802.11标准指定公共介质访问控制(MAC)层，其提供支持基于802.11的无线LAN(WLAN)的操作的各种功能。MAC层通过协调对共享无线电信道的访问和利用增强无线介质之上的通信的协议来管理和维护802.11站之间(诸如PC或其它无线设备或站(STA)中的无线电网卡(NIC)与接入点(AP)之间)的通信。
802.11n在2009年被引入并且将最大单个信道数据速率从802.11g的54Mbps改进到超过100Mbps。802.11n还引入了MIMO(多输入/多输出或空间串流)，其中，根据该标准，高达4个分离的物理传输和接收天线承载独立数据，所述独立数据在调制/解调过程中被整合在收发器中。(还称为SU-MIMO(单个用户多输入/多输出))。
IEEE 802.11ac规范操作在5GHz带中并且利用连续和非连续的160MHz信道二者添加80MHz和160MHz的信道带宽以得到灵活的信道指派。802.11ac还以256正交幅度调制(QAM)的形式添加更高阶的调制，从而提供超过802.11n技术的吞吐量中的33％的改进。802.11ac中的数据速率的进一步加倍通过将空间流的最大数目增加至八来实现。
IEEE 802.11ac还支持多个并发下行链路传输(“多用户多输入多输出”(MU-MIMO))，其允许同时向多个客户端传输多个空间流。通过使用智能天线技术，MU-MIMO通过支持高达四个同时的用户传输来使得能够实现更加高效的频谱使用、更高的系统容量和降低的等待时间。这对于具有有限数目的天线或天线空间的设备(诸如智能电话、平板电脑、小型无线设备等)而言特别有用。802.11ac流线化现有的传输波束成形机制，其明显改进覆盖、可靠性和数据速率性能。
IEEE 802.11ax是对802.11ac的后继并且被提出以增加WLAN网络的效率，尤其是在高密度区域(比如公共热点和其它密集业务区域)中。802.11ax还将使用正交频分多址(OFDMA)。关于802.11ax，IEEE 802.11工作组内的高效率WLAN研究组(HEW SG)正在考虑对频谱效率的改进以增强AP(接入点)和/或STA(站)的高密度场景中的系统吞吐量/面积。
载波侦听(CS)是无线网络，并且特别地，Wi-Fi网络的基础部分。由于Wi-Fi在共享介质之上传送信息，因此对介质的随机访问可用于网络内的所有站。照此，载波侦听和介质竞争对网络操作和效率是基本的，以便避免冲突和干扰。
Wi-Fi载波侦听包括两个步骤——空闲信道评估(CCA)和网络分配矢量(NAV)。一般而言，CCA是物理载波侦听，其测量在无线电频谱中接收到的能量。NAV是虚拟载波侦听，其一般由无线站用于预留用于将在第一传输之后发生的强制传输的介质的某些部分。一般而言，CCA评估用于确定介质对于当前帧而言是否繁忙，并且NAV用于确定介质对于将来帧而言是否将是繁忙的。
CCA由IEEE 802.11-2007定义并且包括两个交织功能——载波侦听(CS)和能量检测(ED)。载波侦听是由接收器执行以检测和解码即将到来的Wi-Fi前导信号的功能。当检测到另一Wi-Fi前导信号时，CCA被指示为繁忙，并且基于前导码(preamble)的长度字段中的信息而保持在繁忙状态中。
能量检测(ED)发生在接收器基于本底噪声、周围能量、干扰源、例如不能够被解码的不可标识的Wi-Fi传输等而检测到存在于信道上的非Wi-Fi能量水平(在频率范围内)时。ED每个时隙对介质采样以确定是否存在能量，并且基于阈值，报告关于是否认为介质繁忙。
除了CCA针对当前帧和噪声而标识介质是空闲还是繁忙之外，NAV，如所讨论的，允许站指示用于跟随在当前帧的传输之后的强制帧的传输所要求的时间量。NAV是Wi-Fi的关键组件以确保介质被预留以用于对802.11协议的操作重要的帧。如802.11标准中所讨论的，NAV被承载于802.11 MAC标头持续时间字段中并且以可变数据速率进行编码。接收NAV标头持续时间字段的站可以使用该信息来等待指定时段直到介质闲置。
发明内容
依照一个示例性实施例，提出一种基于干扰控制的动态CCA方案，其将在任何兼容的无线系统(包括本文提到的802.11标准并且特别地，802.11ac和802.11ax)中工作。基于干扰控制的动态CCA方案可以例如相比于其它方法大幅改进总体无线LAN系统性能。更具体地，在802.11HEW环境中，相比于用于空间再用的复杂保护机制，用于CCA调节的基于非区段的方法可以享有真实世界实现中的简化。
作为背景，人们提出了动态敏感控制(DSC)方案，其示出由于干扰控制的缺少，中值吞吐量中的巨大增益破坏了5％的用户吞吐量。另一所提出的场景被评估并且示出大于4倍的性能改进，然而该方法缺少干扰控制和缓解，并且造成由于欠佳链路条件所致的明显性能损失。
依照一个示例性方法，通过考虑对(多个)相邻设备的可能干扰，并且通过该基于干扰的考虑技术而改进总体系统性能和设备间“公平性”而基于干扰控制提出一种新方案。
本申请提供一种通信设备，包括：处理器；以及CCA(空闲信道评估)值确定模块，适配成使用至少一个所测量到的参考信号来确定针对多个站中的至少一个站的CCA水平，所确定的CCA水平可用于执行空闲信道评估，其中CCA水平基于针对BSS(基本服务集)覆盖区域的CCA水平和动态CCA偏移值，动态CCA偏移值是在站中计算的并且用于干扰缓解，以及其中动态CCA偏移值将被确定以确保所确定的CCA水平小于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符。
本申请还提供一种用于执行空闲信道评估CCA的方法，包括：使用至少一个所测量到的参考信号来通过收发器中的处理器确定针对多个站中的至少一个站的CCA水平；以及基于所确定的CCA水平执行空闲信道评估，其中CCA水平基于针对BSS(基本服务集)覆盖区域的CCA水平和动态CCA偏移值，动态CCA偏移值是在站中计算的并且用于干扰缓解，以及其中动态CCA偏移值被确定以确保所确定的CCA水平小于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符。
本申请还提供一种用于确定空闲信道评估CCA水平的系统，包括：存储器；以及包括介质访问控制(MAC)电路的一个或多个处理器，电路包括CCA(空闲信道评估)值确定模块，模块用于使用至少一个所测量到的参考信号来确定针对多个站中的至少一个站的CCA水平，所确定的CCA水平可用于执行空闲信道评估，其中CCA水平基于针对BSS(基本服务集)覆盖区域的CCA水平和动态CCA偏移值，动态CCA偏移值是在站中计算的并且用于干扰缓解，以及其中动态CCA偏移值被确定以确保所确定的CCA水平小于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符。
本申请还提供一种用于执行空闲信道评估CCA的设备，设备包括：用于使用至少一个所测量到的参考信号来通过收发器中的处理器确定针对多个站中的至少一个站的CCA水平的装置；以及用于基于所确定的CCA水平执行空闲信道评估的装置，其中CCA水平基于针对BSS(基本服务集)覆盖区域的CCA水平和动态CCA偏移值，动态CCA偏移值是在站中计算的并且用于干扰缓解，以及其中动态CCA偏移值被确定以确保所确定的CCA水平小于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，在计算机可读存储介质上存储有计算机实现的指令，计算机实现的指令当在处理器上执行时使得处理器执行如上所述的一种用于执行空闲信道评估CCA的方法。
在以下详细描述中，阐述众多具体细节以便提供所公开的技术的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解到，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其它实例中，并未详细描述公知的方法、过程、组件和电路以免使本公开模糊。
尽管实施例在这方面不受限制，但是利用诸如例如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“建立”、“分析”、“检查”等之类的术语的讨论可以是指计算机、计算平台、计算系统、通信系统或子系统或其它电子计算设备的(多个)操作和/或(多个)过程，其将表示为计算机的寄存器和/或存储器内的物理(例如电子)量的数据操纵和/或变换成类似地表示为计算机的寄存器和/或存储器或可以存储指令以执行操作和/或过程的其它信息存储介质内的物理量的其它数据。
尽管实施例在这方面不受限制，但是如本文所使用的术语“多个”和“数个”可以包括例如“多个”或“两个或更多”。术语“多个”或“数个”可以遍及说明书而用于描述两个或更多组件、设备、元件、单元、参数、电路等。例如，“多个站”可以包括两个或更多站。
在着手进行以下的实施例的描述之前，阐述遍及本文档使用的某些词语和短语的定义可以是有利的：术语“包含”和“包括”以及其词形变化意味着包括而没有限制；术语“或”是包括性的，意味着和/或；短语“与……相关联”和“与其相关联”以及其词形变化可以意味着包括、被包括在……内、与……互连、与其互连、包含、被包含在……内、连接到或与……连接、耦合到或与……耦合、与……可通信、与……协作、交织、并置、接近于、定界到或利用……定界、具有、具有……的性质等；术语“控制器”意味着控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分，这样的设备可以实现在硬件、电路、固件或软件或其中的至少两个的某种组合中。应当指出的是，与任何特定控制器相关联的功能可以被集中或分布(在本地或远程地)。遍及本文档提供针对某些词语和短语的定义，并且本领域普通技术人员将理解到，在许多实例，如果不是大多数的实例中，这样的定义适用于这样定义的词语和短语的之前以及将来的使用。
附图说明
为了本公开及其优点的更加完整的理解，现在参照结合附图考虑的以下描述，其中相同的参考标号表示相同的部分：
图1图示了示例性通信环境；
图2图示了示例性通信设备；
图3图示了示例性测试环境；以及
图4是图示了示例性CCA技术的流程图。
具体实施方式
将关于通信系统以及用于诸如在无线网络中或一般在使用任何(多个)通信协议进行操作的任何通信网络中执行通信的协议、技术、构件和方法来描述本发明的示例性实施例。这样的示例是家庭或接入网络、无线家庭网络、无线公司网络等。然而应当领会的是，一般而言，本文所公开的系统、方法和技术将同样良好地针对其它类型的通信环境、网络和/或协议而工作。
为了解释的目的，阐述众多细节以便提供本技术的透彻理解。然而应当领会的是，本公开可以以超出本文所阐述的具体细节之外的各种方式实践。另外，虽然本文所说明的示例性实施例示出并列的系统的各种组件，但是要领会的是，系统的各种组件可以位于分布式网络(诸如通信网络)的远离部分，节点，在域主机内，和/或因特网，或在专用安全、不安全和/或加密系统内和/或在位于网络内部或外部的网络操作或管理设备内。作为示例，域主机还可以用于指代管理和/或配置本文所描述的网络或通信环境和/或(多个)收发器和/或站和/或(多个)接入点的任何一个或多个方面或与其通信的任何设备、系统或模块。
因此，应当领会的是，系统的组件可以组合成一个或多个设备，或者在设备(诸如收发器、接入点、站、域主机、网络操作或管理设备、节点)之间拆分，或者并列在诸如通信网络之类的分布式网络的特定节点上。如将从以下描述领会到的，并且出于计算效率的原因，系统的组件可以布置在分布式网络内的任何位置处而不影响其操作。例如，各种组件可以位于域主机、节点、诸如MIB之类的域管理设备、网络操作或管理设备、(多个)收发器、站、(多个)接入点或其某种组合中。类似地，系统的功能部分的一个或多个可以分布在收发器与相关联的计算设备/系统之间。
另外，应当领会的是，各种链路5(包括连接元件的(多个)通信信道)可以是有线或无线链路或其任何组合，或者能够向所连接的元件供给和/或传送数据和从其供给和/或传送数据的(多个)任何其它已知或稍后开发的元件。如本文所使用的术语模块可以是指任何已知或稍后开发的硬件、电路、软件、固件或其组合，其能够执行与该元件相关联的功能。如本文所使用的术语确定、运算和计算及其变型可互换地使用并且包括任何类型的方法、过程、技术、数学运算或协议。
而且，虽然本文所描述的示例性实施例中的一些涉及执行某些功能的收发器的传输器部分或执行某些功能的收发器的接收器部分，但是本公开意在分别包括两个相同收发器和/或另外(一个或多个)收发器中的对应且互补的传输器侧或接收器侧功能，并且反之亦然。
本文以下所呈现的是与已知解决方案的比较，其说明新的方案示出明显的性能增益(例如在接入点连接站上超过30％和对于D2D站超过300％)。
为了比较，使用Graham Smith的动态敏感性控制(DSC)，其可以在：https://mentor.ieee.org/802.11/dcn/13/11-13-1290-00-0hew-dynamic-sensitivity-control-for-hew.pptx-Dynamic Sensitivity Control for HEW SG-IEEE 802.11-13/1290r0处找到。
Graham Smith的DSC被选择为比较对象，因为其为典型的动态CCA方法。动态敏感性控制背后的关键概念包括：
STA(站)测量AP(接入点)信标(RdBm)的RSSI(所接收到的信号强度指示符)并且然后将CCA阈值设置为：
(R-M)dBm
其中M为“裕度”。例如：
STA在-50dBm处接收信标，其中裕度＝20dB，然后将CCA阈值设置为：
(R-M)＝-50-20＝-70dBm。
此外，存在应用于信标RSSI的上限，诸如-30或-40dBm。
关于该方案的一个缺陷在于，仅考虑所接收到的接入点信号(类似于路径损失)，而不考虑对其它(站/AP)的干扰。对于该场景，存在其中这是不足的并且造成性能损失的许多情形，其中这些情形中的一个关于图1来进行讨论。
更具体地，图1图示了通信环境100中的接入点104和多个站108-116。在该场景中，站X 108具有与接入点104的通信链路5，并且直接-2-直接(D2D)站B 112具有与D2D站A 116的通信链路5。如图1中所示，通过执行以上的DSC算法，由DSC针对站X和D2D站112和116设置宽松阈值，但是它们生成相对于彼此的十分强的干扰。相同问题可以在其它CCA调节方案(其中未考虑对其它站和/或接入点的干扰)中发现。
解决该问题的示例性技术通过将使干扰作为CCA阈值计算的因素(这允许实现如以下所示的示例性性能增益)将对其它站/AP和/或Wi-Fi设备的干扰考虑在内。
作为背景，在以上标识的Graham Smith的论文中，导出详细理论，其证明下行链路接收的参考信号和对类似传输中的其它设备的上行链路干扰之间的紧密关系。映射到Wi-Fi系统，存在CCA阈值(从其它接收到的干扰)与对其它的干扰(许多“受害者”站)之间的紧密关系。系统中的“受害者”站分布在系统中，具有所接收到的分组的不同信号强度。GrahamSmith文章证明通过瞄准最大系统频谱效率的针对这种问题的最优解决方案。在GrahamSmith的论文中讨论的理论通过802.16m贡献中的评估结果证明并且最终在802.16m标准中采用。在针对ITU-R4G推荐的内部和外部评估结果二者中，在802.16m中采用的方法提供对比在平均系统频谱效率中的最佳LTE功率控制结果的超过20％增益，以及在小区边缘(5％)频谱效率中的超过100％增益。
本文所讨论的示例性方面至少适用于具有CCA的Wi-Fi系统，并且在其中不存在功率控制的情形中，相比于最佳已知竞争解决方案，与如本文所示的之前技术的比较示出超过35％到超过377％的性能增益。
依照一个方面，可以基于站可能对相邻“受害者”站导致的潜在干扰以及在受害者站处从受害者站的传输器接收到的分组的信号强度来调节站/AP的CCA阈值。虽然在一些情况下不存在一个受害者站，而是许多受害者站，但是本文所公开的技术可以修改成计及以下事实：分组的所接收到的信号强度是具有不同概率的分布式值而不是仅一个确定值。
从如图3中所图示的IEEE 802.11ax评估文档任意选择评估场景以测试本文所提出的技术。在场景3环境中，在室内小型BSS(基本服务集)热点上执行评估。关于图3中的拓扑，存在均匀的密集小型BSS 310，其具有近似10-20米AP间距离，其具有近似数百个站/AP，和P2P对。场景3是具有室内信道模型、平坦均匀性以及企业和移动业务建模二者的被管理环境。
在802.11ax计划会议中的场景3中，该室内小型BSS热点(密集)场景具有捕捉问题并且代表具有高密度的AP和STA的真实世界部署的目标。在这样的环境中，规划基础设施网络(ESS)。为了模拟复杂度简化，关于频率再用模式考虑六边形小区布局。该频率再用模式被定义和固定为不能在该场景中修改的参数的部分。(要指出的是，BSS信道分配可以在其中不存在计划网络(ESS)的模拟场景中评估，如在住宅的一个中那样。)在这样的环境中，在使用模型文档中描述的“业务条件”涉及：
i.由于高密度部署所致的属于相同被管理ESS的AP之间的干扰：在该场景中捕捉该OBSS(重叠基本服务集)干扰(要指出的是，该OBSS干扰触碰高SNR条件中的STA(靠近其服务AP，而在室外大型BSS场景中，OBSS干扰将触碰低SNR条件中的STA(对于从其服务AP))；
iii.关于不受管理网络(P2P链路)的干扰：该OBSS干扰在该场景中通过干扰网络的定义来捕捉，其在此被限定为随机不受管理短程P2P链路，代表软AP和拘束(tethering)；
iv.关于不受管理的独立AP的干扰：该OBSS干扰当前不在该场景中捕捉，而是在分层室内/室外场景中；以及
v.由于多个运营商的存在所致的属于不同被管理ESS的AP之间的干扰：该OBSS干扰当前不在该场景中捕捉，而是在室外大型BSS场景中。
代表这样的环境的其它重要的真实世界条件(包括不关联的客户端的存在)还在该场景中利用常规探查请求广播捕捉。
为了将该场景聚焦于涉及高密度的问题，将信道模型视为大型室内模型(TGnF)。
针对场景3的关键评估参数的一些细节为：
Figure GDA0002715462620000091
Figure GDA0002715462620000101
*高级国际移动电信
针对本文的示例性技术的模拟结果总结在以下表格中：
Figure GDA0002715462620000102
DL＝下行链路
UL＝上行链路
结果清楚地示出新提出的方法不仅实现针对通过接入点连接的站的明显增益，而且由于本文所公开的干扰控制技术而提供针对D2D站的更多增益。
依照针对新CCA方法的技术的一个示例性方面，将针对每一个STA的CCA水平限定为均匀化等式：
CCASTA＝CCABSS+CCAoffset Eq.1
其中：
CCASTA是针对每一个STA计算的CCA水平，以dBm表述；
CCABSS是针对BSS覆盖区域的基础CCA水平，以dBm表述；
如果要被广播，值可以针对不同BSS而不同；
如果不要被广播，可以使用默认值(诸如-82/-62dBm)。(当然应当领会到，可以酌情将任何值选择为默认值)；并且
CCAOffset是在每一个STA中计算的动态CCA偏移值，这用于干扰缓解，以dB表述。
对于干扰控制和缓解，存在针对CCAoffset的至少三个可能的可替换解决方案。
用于确定CCAoffset的第一解决方案被提供为可替换方案#1：
Figure GDA0002715462620000111
用于确定CCAoffset的第二解决方案被提供为可替换方案#2：
Figure GDA0002715462620000112
用于确定CCAoffset的第三解决方案被提供为可替换方案#3：
Figure GDA0002715462620000113
其中：
Figure GDA0002715462620000114
是针对家庭BSS AP的信标信号(或(多个)其它参考信号)的RSSI(所接收到的信号强度指示符)测量值，
Figure GDA0002715462620000115
是针对所有其它BSS AP的信标信号(或(多个)其它参考信号)的RSSI累积值，
Figure GDA0002715462620000116
是针对设备通信合作伙伴的参考信号的RSSI测量值，
Figure GDA0002715462620000117
是针对所有其它BSS设备的参考信号的RSSI累积值，并且
Figure GDA0002715462620000118
是所有其它BSS设备的参考信号的最大RSSI值。
设置CCAoffset背后的理论如下。对于站(STA)，如果存在来自另一BSS的强干扰，则CCAoffset将是小的，并且站将通过利用不太激进的调度策略来避免强干扰。另一方面，如果来自所有其它BSS的干扰是小的，则CCAoffset将是大的，并且站可以被编程为在空间再用方面更加激进以容许干扰。
对于来自相同BSS中的STA的干扰，能量水平典型地是大的并且在
Figure GDA0002715462620000121
的尺度附近。然而，本文所公开的技术使用CCAoffset来确保由站所使用的CCA水平小于
Figure GDA0002715462620000122
因此，可以避免来自相同BSS的强干扰。
可替换方案#1，#2和#3可以针对不同使用情况或部署来酌情选择。
在操作中，CCA设置过程应当在每一个站/AP中周期性地执行，其中周期设置成例如100毫秒、1秒或一般而言如由例如系统配置、实现设置、通信环境和/或通信环境中的改变决定的任何时间值。
图2图示了示例性收发器，诸如在适配成实现本文中的技术的站或接入点中发现的那样。除了公知的组件(其为了清楚起见而被省略)，收发器200包括一个或多个天线204、交织器/解交织器208、模拟前端212、存储器/储存216、控制器/微处理器220、干扰控制和缓解模块224、传输器228、调制器/解调器232、编码器/解码器236、MAC电路240、接收器242、动态CCA偏移值确定模块246、CCA模块250和可选地一个或多个无线电设备，诸如蜂窝无线电/
Figure GDA0002715462620000123
/
Figure GDA0002715462620000124
低能量无线电设备254。收发器200中的各种元件通过一个或多个链路5(未示出，同样为了清楚起见)连接。无线设备200可以具有一个以上的天线204，以用于使用在无线通信(诸如多输入多输出(MIMO)通信、
Figure GDA0002715462620000125
等)中。天线204可以包括但不限于定向天线、全向天线、单极、贴片天线、回路天线、微带天线、双极和适合用于通信传输/接收的任何其它天线。在示例性实施例中，使用MIMO的传输/接收可能要求特定天线间距。在另一示例性实施例中，MIMO传输/接收可以使得能够实现空间多样性，其允许每一个天线处的不同信道特性。在又一实施例中，MIMO传输/接收可以用于将资源分发到多个用户。
除了将不描述的公知操作步骤之外，干扰控制和缓解模块224，与控制器220协作，测量所接收到的信标或其它参考信号(诸如RSSI)并且将测量结果缓存在存储器216中以用于下一步骤。通过使用这些所测量和存储的RSSI值，站然后与动态CCA偏移值确定模块246、控制器220和存储器216协作地计算
Figure GDA0002715462620000131
如以上所讨论的，选择可替换方案1-3(Eq.2-4)中的一个以用于该值的计算。
接着，通过使用Eq.1来确定针对每一个站的CCA值CCASTA：
CCASTA＝CCABSS+CCAoffset
可以依照两个可替换方案中的一个来设置CCABSS：
i.可以将CCABSS设置为默认值(例如，-82dBm或-62dBm，或者一般酌情设置成任何值)，或者
ii.例如通过在信标信息中包括CCABSS来使用AP广播消息广播CCABSS。
在计算CCASTA之后，可以将CCASTA缓存和存储在存储器216中。CCASTA然后用于通过如以上讨论的CCA模块250执行空闲信道评估(CCA)，CCA评估被包括在分布式协调功能(DCF)中，其例如在IEEE 802.11中定义。
本文所讨论的基于干扰控制的动态CCA方案的一个示例性优点在于，相比于其他类似方法，其大幅改进总体无线LAN系统性能。该技术还提供用于同时传输的出众机制以得到空间再用和向后兼容性。
图4概述了用于执行基于干扰控制的动态CCA的示例性方法。特别地，控制在步骤S400中开始并且继续到步骤S404-S420，其针对每一个站/AP执行。
特别地，在步骤S404中，测量和存储所接收到的信标或(多个)其它参考信号或RSSI。接着，在步骤S408中，使用从步骤S404计算和存储的信号计算CCA偏移值。然而，在步骤S412中，依照以上等式计算CCA值CCASTA。控制然后继续到步骤S416。
在步骤S416中，存储所计算的CCA值CCASTA。然后，在步骤S420中，在包括在分布式协调功能(DCF)中的CCA计算中使用所计算的CCA值CCASTA。控制然后继续到步骤S424，其中通信开始或恢复，其中控制继续到步骤S428。
在步骤S428中，做出是否更新CCA的确定。如果要更新CCA，控制跳回到步骤S404，其中控制否则继续到步骤S436，在那里控制序列结束。
关于无线收发器中的CCA确定描述示例性实施例。然而，应当领会到，一般而言，本文中的系统和方法将等同地针对利用任何一个或多个协议的任何环境中的任何类型的通信系统(包括有线通信、无线通信、功率线通信、同轴线缆通信、光纤通信等)良好地工作。
关于802.11收发器和相关联的通信硬件、软件和通信信道描述示例性系统和方法。然而，为了避免不必要地使本公开模糊，以下描述省略可能以框图形式示出或以其它方式概述的公知结构和设备。
示例性方面涉及：
1.一种通信设备，包括：
处理器；以及
CCA(空闲信道评估)值确定模块，其适配成使用至少一个所测量到的参考信号以确定针对多个站中的至少一个站的CCA水平，所确定的CCA水平可用于执行空闲信道评估。
2.方面1的设备，还包括干扰控制和缓解模块，其适配成测量所述至少一个参考信号。
3.方面1的设备，还包括适配成执行空闲信道评估的空闲信道评估模块。
4.方面1的设备，其中CCA水平针对通信环境中的所述多个站中的每一个站确定。
5.方面1的设备，其中CCA水平基于针对BSS(基本服务集)覆盖区域的CCA水平和动态CCA偏移值。
6.方面5的设备，其中动态CCA偏移值基于针对家庭接入点信标的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它信标的所接收到的信号强度指示符。
7.方面5的设备，其中动态CCA偏移值基于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它站和接入点的所接收到的信号强度指示符。
8.方面5的设备，其中动态CCA偏移值基于针对通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它BSS设备的参考信号的最大所接收到的信号强度指示符。
9.方面5的设备，其中动态CCA偏移值被确定以确保CCA水平小于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符。
10.方面1的设备，还包括：连接到一个或多个天线的一个或多个无线电设备，以及存储设备或电路。
11.一种方法，包括：
使用至少一个所测量到的参考信号来通过收发器中的处理器确定针对多个站中的至少一个站的CCA水平；以及
基于所确定的CCA水平执行空闲信道评估。
12.方面11的方法，还包括测量所述至少一个参考信号。
13.方面11的方法，还包括执行空闲信道评估。
14.方面11的方法，其中CCA水平针对通信环境中的所述多个站中的每一个站确定。
15.方面11的方法，其中CCA水平基于针对BSS(基本服务集)覆盖区域的CCA水平和动态CCA偏移值。
16.方面15的方法，其中动态CCA偏移值基于针对家庭接入点信标的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它信标的所接收到的信号强度指示符。
17.方面15的方法，其中动态CCA偏移值基于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它站和接入点的所接收到的信号强度指示符。
18.方面15的方法，其中动态CCA偏移值基于针对通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它BSS设备的参考信号的最大所接收到的信号强度指示符。
19.方面15的方法，其中动态CCA偏移值被确定以确保CCA水平小于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符。
20.一种系统，包括：
存储器；以及
包括介质访问控制(MAC)电路的一个或多个处理器，所述电路包括CCA(空闲信道评估)值确定模块以使用至少一个所测量到的参考信号以确定针对多个站中的至少一个站的CCA水平，所确定的CCA水平可用于执行空闲信道评估。
21.方面20的系统，还包括适配成测量所述至少一个参考信号的干扰控制和缓解模块，以及以下各项中的一个或多个：蓝牙无线电设备、蜂窝无线电设备和一个或多个天线。
22.方面20的系统，还包括适配成执行空闲信道评估的空闲信道评估模块。
23.方面20的系统，其中CCA水平针对通信环境中的所述多个站中的每一个站确定。
24.方面20的系统，其中CCA水平基于针对BSS(基本服务集)覆盖区域的CCA水平和动态CCA偏移值。
25.方面24的系统，其中动态CCA偏移值基于：
针对家庭接入点信标的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它信标的所接收到的信号强度指示符，
来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它站和接入点的所接收到的信号强度指示符，或
针对通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它BSS设备的参考信号的最大所接收到的信号强度指示符。
26.一种具有存储在其上的计算机实现的指令的非暂时性计算机可读信息存储介质，所述指令用于执行包括以下的方法：
使用至少一个所测量到的参考信号来通过收发器中的处理器确定针对多个站中的至少一个站的CCA水平；以及
基于所确定的CCA水平执行空闲信道评估。
27.方面26的介质，还包括测量所述至少一个参考信号。
28.方面26的介质，还包括执行空闲信道评估。
29.方面26的介质，其中CCA水平针对通信环境中的所述多个站中的每一个站确定。
30.方面26的介质，其中CCA水平基于针对BSS(基本服务集)覆盖区域的CCA水平和动态CCA偏移值。
31.方面30的介质，其中动态CCA偏移值基于针对家庭接入点信标的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它信标的所接收到的信号强度指示符。
32.方面30的介质，其中动态CCA偏移值基于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它站和接入点的所接收到的信号强度指示符。
33.方面30的介质，其中动态CCA偏移值基于针对通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它BSS设备的参考信号的最大所接收到的信号强度指示符。
34.方面30的介质，其中动态CCA偏移值被确定以确保CCA水平小于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符。
为了解释的目的，阐述众多细节以便提供本实施例的透彻理解。然而应当领会的是，本文中的技术可以以超出本文所阐述的具体细节之外的各种方式实践。
另外，虽然本文所说明的示例性实施例示出并列的系统的各种组件，但是要领会的是，系统的各种组件可以位于分布式网络(诸如通信网络和/或因特网)的远离部分，或在专用安全、不安全和/或加密系统内。因此，应当领会的是，系统的组件可以组合成一个或多个设备(诸如接入点或站)，或者并列在诸如通信网络之类的分布式网络的特定节点/(多个)元件上。如将从以下描述领会到的，并且出于计算效率的原因，系统的组件可以布置在分布式网络内的任何位置处而不影响系统的操作。例如，各种组件可以位于收发器、接入点、站、管理设备或其某种组合中。类似地，系统的一个或多个功能部分可以分布在诸如(多个)接入点或(多个)站之类的收发器与相关联的计算设备之间。
另外，应当领会的是，各种链路(包括连接元件(其可能未示出)的(多个)通信信道5)可以是有线或无线链路或其任何组合，或者能够向所连接的元件供给和/或传送数据和/或信号和从其供给和/或传送数据和/或信号的(多个)任何其它已知或稍后开发的元件。如本文所使用的术语模块可以是指任何已知或稍后开发的硬件、软件、固件或其组合，其能够执行与该元件相关联的功能。如本文所使用的术语确定、运算和计算及其变型可互换地使用并且包括任何类型的方法、过程、数学运算或技术。
虽然已经关于特定事件序列讨论了以上描述的流程图，但是应当领会的是，对该序列的改变可以在没有实质上影响(多个)实施例的操作的情况下发生。此外，事件的精确顺序不需要如示例性实施例中所阐述的那样发生，而是步骤可以通过通信系统中的一个或其它收发器执行(倘若两个收发器意识到技术被用于初始化的话)。此外，本文所说明的示例性技术不限于具体说明的实施例，而是还可以与其它示例性实施例一起利用并且每一个所描述的特征是可单独且分离要求保护的。
以上描述的系统可以实现在(多个)无线电信设备/系统、这样的802.11收发器等上。可以与该技术一起使用的无线协议的示例包括802.11a,802.11b,802.11g,802.11n,802.11ac,802.11ad,802.11af,802.11ah,802.11ai,802.11aj,802.11aq,802.11ax,WiFi,LTE,4G,
Figure GDA0002715462620000181
WirelessHD,WiGig,WiGi,3GPP,Wireless LAN,WiMAX等。
如本文所使用的术语收发器可以是指包括硬件、软件、电路、固件或其任何组合并且能够执行本文所描述的任何方法、技术和/或算法的任何设备。
此外，系统、方法和协议可以实现在专用计算机、经编程的微处理器或微控制器以及(多个)外围集成电路元件、ASIC或其它集成电路、数字信号处理器、诸如分立元件电路之类的硬连线电子或逻辑电路、诸如PLD、PLA、FPGA、PAL之类的可编程逻辑器件、调制解调器、传输器/接收器、任何相当的构件等中的一个或多个上。一般而言，能够实现状态机(其进而能够实现本文所说明的方法)的任何设备可以用于实现根据本文所提供的公开的各种通信方法、协议和技术。
如本文所描述的处理器的示例可以包括但不限于以下各项中的至少一个：
Figure GDA0002715462620000191
800和801、具有4GLTE集成和64位计算的
Figure GDA0002715462620000192
610和615、具有64位架构的
Figure GDA0002715462620000193
A7处理器、
Figure GDA0002715462620000194
M7运动协处理器、
Figure GDA0002715462620000195
系列、
Figure GDA0002715462620000196
CoreTM处理器家族、
Figure GDA0002715462620000197
处理器家族、
Figure GDA0002715462620000198
AtomTM处理器家族、Intel
Figure GDA0002715462620000199
处理器家族、
Figure GDA00027154626200001910
i5-4670K和i7-4770K 22nm Haswell、
Figure GDA00027154626200001911
i5-3570K 22nm IvyBridge、
Figure GDA00027154626200001912
FXTM处理器家族、
Figure GDA00027154626200001913
FX-4300、FX-6300和FX-8350 32nm Vishera、
Figure GDA00027154626200001914
Kaveri处理器、Texas
Figure GDA00027154626200001915
Jacinto C6000TM车用资讯娱乐系统处理器、Texas
Figure GDA00027154626200001916
OMAPTM车用级移动处理器、
Figure GDA00027154626200001917
CortexTM-M处理器、
Figure GDA00027154626200001918
Cortex-A和ARM926EJ-STM处理器、
Figure GDA00027154626200001919
AirForce BCM4704/BCM4703无线联网处理器、AR7100无线网络处理单元、其它工业等同处理器，并且可以使用任何已知或将来开发的标准、指令集、库和/或架构执行计算功能。
另外，所公开的方法可以通过使用对象或面向对象的软件开发环境来容易地实现在软件中，所述环境提供可以使用在各种计算机或工作站平台上的便携式源代码。可替换地，所公开的系统可以通过使用标准逻辑电路或VLSI设计来部分或完全地实现在硬件中。是软件还是硬件用于实现依照实施例的系统取决于系统的速度和/或效率要求、特定功能和所利用的特定软件或硬件系统或微处理器或微计算机系统。本文所说明的通信系统、方法和协议可以通过使用任何已知或稍后开发的系统或结构、设备和/或软件由适用领域中的普通技术人员从本文所提供的功能描述和利用计算机和电信领域的一般基本知识而容易地实现在硬件和/或软件中。
而且，所公开的方法可以容易地实现在可以存储在存储介质上、与控制器和存储器协作地在经编程的通用计算机、专用计算机、微处理器等上执行的软件和/或固件中。在这些实例中，系统和方法可以实现为嵌入在个人计算机上的程序，诸如小应用程序、JAVA.RTM或CGI脚本，作为驻留在服务器或计算机工作站上的资源、作为嵌入在专用通信系统或系统组件中的例程等。系统还可以通过将系统和/或方法物理地合并到软件和/或硬件系统(诸如通信收发器的硬件和软件系统)中来实现。
因此明显的是，已经提供了用于动态CCA确定的系统和方法。虽然已结合数个实施例描述了实施例，但是显然的是，许多可替换方案、修改和变型将是或是对适用领域普通技术人员明显的。相应地，本公开意在涵盖处于本公开的精神和范围内的所有这样的可替换方案、修改、等同物和变型。

Claims (21)

1.一种通信设备，包括：
处理器；以及
CCA（空闲信道评估）值确定模块，适配成使用至少一个所测量到的参考信号来确定针对多个站中的至少一个站的CCA水平，所确定的CCA水平可用于执行空闲信道评估，
其中所述CCA水平基于针对BSS（基本服务集）覆盖区域的CCA水平和动态CCA偏移值，所述动态CCA偏移值是在所述站中计算的并且用于干扰缓解，以及
其中所述动态CCA偏移值将被确定以确保所确定的CCA水平小于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符。
2.根据权利要求1所述的设备，还包括：干扰控制和缓解模块，适配成测量所述至少一个参考信号。
3.根据权利要求1所述的设备，还包括适配成执行所述空闲信道评估的空闲信道评估模块。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所确定的CCA水平将针对通信环境中的所述多个站中的每一个站被确定。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述动态CCA偏移值基于针对家庭接入点信标的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它信标的所接收到的信号强度指示符，或其中所述动态CCA偏移值基于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它站和接入点的所接收到的信号强度指示符，或其中所述动态CCA偏移值基于针对通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它BSS设备的参考信号的最大所接收到的信号强度指示符。
6.根据权利要求1所述的设备，还包括：连接到一个或多个天线的一个或多个无线电设备，以及存储设备或电路。
7.一种用于执行空闲信道评估CCA的方法，包括：
使用至少一个所测量到的参考信号来通过收发器中的处理器确定针对多个站中的至少一个站的CCA水平；以及
基于所确定的CCA水平执行空闲信道评估，
其中所述CCA水平基于针对BSS（基本服务集）覆盖区域的CCA水平和动态CCA偏移值，所述动态CCA偏移值是在所述站中计算的并且用于干扰缓解，以及
其中所述动态CCA偏移值被确定以确保所确定的CCA水平小于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括测量所述至少一个参考信号。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括执行所述空闲信道评估。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所确定的CCA水平针对通信环境中的所述多个站中的每一个站被确定。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述动态CCA偏移值基于针对家庭接入点信标的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它信标的所接收到的信号强度指示符，或其中所述动态CCA偏移值基于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它站和接入点的所接收到的信号强度指示符，或其中所述动态CCA偏移值基于针对通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它BSS设备的参考信号的最大所接收到的信号强度指示符。
12.一种用于确定空闲信道评估CCA水平的系统，包括：
存储器；以及
包括介质访问控制（MAC）电路的一个或多个处理器，所述电路包括CCA（空闲信道评估）值确定模块，所述模块用于使用至少一个所测量到的参考信号来确定针对多个站中的至少一个站的CCA水平，所确定的CCA水平可用于执行空闲信道评估，
其中所述CCA水平基于针对BSS（基本服务集）覆盖区域的CCA水平和动态CCA偏移值，所述动态CCA偏移值是在所述站中计算的并且用于干扰缓解，以及
其中所述动态CCA偏移值被确定以确保所确定的CCA水平小于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符。
13.根据权利要求12所述的系统，还包括：适配成测量所述至少一个参考信号的干扰控制和缓解模块，以及以下各项中的一个或多个：蓝牙无线电设备、蜂窝无线电设备和一个或多个天线。
14.根据权利要求12所述的系统，还包括适配成执行所述空闲信道评估的空闲信道评估模块。
15.根据权利要求12所述的系统，其中所确定的CCA水平将针对通信环境中的所述多个站中的每一个站被确定，和/或其中所述动态CCA偏移值基于：
针对家庭接入点信标的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它信标的所接收到的信号强度指示符，或
来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它站和接入点的所接收到的信号强度指示符，或
针对通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它BSS设备的参考信号的最大所接收到的信号强度指示符。
16.一种用于执行空闲信道评估CCA的设备，所述设备包括：
用于使用至少一个所测量到的参考信号来通过收发器中的处理器确定针对多个站中的至少一个站的CCA水平的装置；以及
用于基于所确定的CCA水平执行空闲信道评估的装置，
其中所述CCA水平基于针对BSS（基本服务集）覆盖区域的CCA水平和动态CCA偏移值，所述动态CCA偏移值是在所述站中计算的并且用于干扰缓解，以及
其中所述动态CCA偏移值被确定以确保所确定的CCA水平小于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符。
17.根据权利要求16所述的设备，还包括用于测量所述至少一个参考信号的装置。
18.根据权利要求16所述的设备，还包括用于执行所述空闲信道评估的装置。
19.根据权利要求16所述的设备，其中所确定的CCA水平针对通信环境中的所述多个站中的每一个站被确定。
20.根据权利要求16所述的设备，其中所述动态CCA偏移值基于针对家庭接入点信标的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它信标的所接收到的信号强度指示符，或其中所述动态CCA偏移值基于来自通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它站和接入点的所接收到的信号强度指示符，或其中所述动态CCA偏移值基于针对通信合作伙伴的所接收到的信号强度指示符和针对所有其它BSS设备的参考信号的最大所接收到的信号强度指示符。
21.一种计算机可读存储介质，在所述计算机可读存储介质上存储有计算机实现的指令，所述计算机实现的指令当在处理器上执行时使得所述处理器执行根据权利要求7-11中任一项所述的方法。
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