CN107113905A

CN107113905A - 动态自适应和非自适应模式切换

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Publication number: CN107113905A
Application number: CN201580071705.5A
Authority: CN
Inventors: M·纳卡哈拉; S·W·阿德曼
Original assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Current assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2015-12-07
Publication date: 2017-08-29
Anticipated expiration: 2035-12-07
Also published as: KR20170102511A; WO2016109124A1; EP3241400B1; KR102373938B1; US20160192328A1; EP3241400A1; US9681422B2; CN107113905B; JP2018507584A

Abstract

一种用于操作收发器的方法，该方法可包括：以自适应模式操作，其中来自收发器的传输在检测到干扰之后被中止；执行畅通信道评估(CCA)；作为CCA的结果，检测到来自干扰源的能量高于预定阈值；以及将操作切换到非自适应模式，其中收发器被配置成根据占空比来交替传输时段和空闲时段。然后，该方法可包括执行能量检测，作为能量检测的结果，后续检测到来自干扰源的能量低于预定阈值，并且将操作切换到自适应模式。

Description

动态自适应和非自适应模式切换

背景

数据可在配备有无线收发器的计算设备之间使用各种无线传输协议在一定频率范围内无线地传送。各种因素影响在数据传输中使用的频谱的可用性，包括从其他电子设备发射的传输和噪声。当发送方计算设备尝试使用由其他设备的这样的噪声或数据传输占用的频率向接收方计算设备传送数据时，可能导致干扰，这可能使得接收方设备难以或不可能正确地接收该传输。

概述

提供了操作收发器的方法。该方法可包括：以自适应模式操作，其中来自收发器的传输在检测到干扰之后被中止；执行畅通信道评估(CCA)；作为CCA的结果，检测到来自干扰源的能量高于预定阈值；以及响应于该检测，将操作切换到非自适应模式，其中收发器被配置成根据占空比来交替传输时段和空闲时段。然后，该方法可包括执行能量检测，作为能量检测的结果，后续检测到来自干扰源的能量低于预定阈值，并且响应于该后续检测，将操作切换到自适应模式。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中所提及的任何或所有缺点的实现。

附图简述

图1示出了无线系统中的启用WLAN的设备的实施例的简化示意图。

图2是例示出图1的无线系统的自适应模式中随时间的分组传输的图。

图3是例示出图1的无线系统的非自适应模式中的随时间的分组传输以及滑动和间歇性媒介利用窗口的图。

图4是例示出在图1的无线系统中在自适应和非自适应模式之间动态切换的随时间的分组传输的图。

图5是例示出在图1的无线系统中根据占空比切换的分组传输的图。

图6是在启用WLAN的设备内操作收发器的方法的实施例的流程图。

图7示出了可在图1的无线系统中使用的示例计算系统的简化示意图。

详细描述

使用2.4GHz无线电频带的无线电设备可包括自适应性机制以确保频带的公平使用。当这种设备检测到另一设备的传输正占用该频带时，该自适应性机制允许第一设备在该频带被占用时暂停传输。为某些管辖区域中的某些设备对2.4GHz频带的公平使用进行调节。在这些管辖区域中，在拥挤的信道上协同传输的一种技术供设备用于检测该信道上的噪声，并在正占用该信道的设备继续传送时停止传输并观察长空闲时段。如果传送方设备遵循规章所确立的信道共享制度，则该设备最终将停止传送并将频谱让给其他设备。然而，某些设备在不遵守规章的公平使用制度的情况下在该频带中生成噪声。如果遵从规则的设备停止传送并将频谱让给此类不遵从规则的设备，则该不遵从规则的设备可能不公平地占用该信道达过长的时间段，从而导致遵从规则的设备由于该信道上的噪声而不公平地被强制不能传送达过长的时间段的不期望的结果。这可导致在无线链路级和更高协议级(诸如TCP等)两者处的断开连接，这使设备的整体用户体验降级。

图1示出了无线系统10中的启用无线局域网(WLAN)的设备12的简化示意图。启用WLAN的设备12可包括存储器14和处理子系统16。处理子系统16可包括无线通信芯片18和被配置成执行芯片驱动程序22的处理器20。无线通信芯片18可包括收发器24和固件26。收发器24可被配置成在接入点28处发送和接收2.4GHz无线电频带内的传输，以连接到调制解调器30。通过调制解调器30，收发器24可连接到广域网(WAN)32。同样连接到该WAN 32的可以是服务器34。

处理子系统16可被配置成以自适应模式操作收发器24，其中传输在检测到干扰之后被中止。图2是例示出在自适应模式中随时间的分组传输的图，其中垂直轴表示分组的传输而水平轴表示时间。图2示出了来自启用WLAN的设备12的两个传输Tx。然而，该频带可被多个设备所共享。处理子系统16可被配置成执行畅通信道评估(CCA)，其中处理子系统16检查2.4GHz频带的当前能级。作为CCA的结果，处理子系统16可被配置成检测到来自干扰源的能量高于预定阈值。在图2中，来自干扰源的能量被表示为“INTERFERENCE(干扰)”。一旦检测到干扰，启用WLAN的设备就有特定时间量来腾空信道(即，停止传输)。启用WLAN的设备可保持静默，直到能级降低到预定阈值以下。在此时间段期间，仍可适当地发送确收和短控制分组。如先前所提到的，保持在自适应模式中并等待干扰源停止传输或将传输降低到预定阈值以下可能导致启用WLAN的设备12到WAN 32或其他设备的连接(例如，在更高级别的协议中)由于超时而失败。相反，处理子系统16可被配置成响应于检测，将操作切换到非自适应模式，其中收发器24被配置成根据占空比来交替传输时段和空闲时段。通常，传输时段包括一个传输或一个传输序列，而空闲时段不包含传输。处理子系统16可被配置成将多个传输遍组成传输时段，以便最小化由ETSI所提供的空闲时段。无线通信芯片18、固件26或芯片驱动程序22上的硬编码指令的任何组合可执行对频带能级的监视和对收发器的切换。图3是例示出了在非自适应模式中随时间的分组传输以及滑动和间歇性媒介利用(MU)窗口的图。在非自适应模式中，即使在检测到干扰时，传输Tx也与被标记为“IDLE(空闲)”的空闲时段交替。

MU窗口可以是预定时长，其中启用WLAN的设备12不可超过指定的传输量(其可以是总时间和/或功率量)，以便实施对2.4GHz频带的公平使用。如果间歇性MU窗口被使用，则每个窗口在先前窗口结束后开始。如果滑动MU窗口被使用，则新MU窗口可在先前窗口结束前开始，以便达到比该间歇性MU窗口更大的吞吐量。以此方式，在能级超过预定阈值的情况下，传输可能仍保持低于任何适用规章中的最大允许吞吐量，并在能级低于预定阈值的情况下，低于任何其他适用规章(诸如802.11规范)的更高的最大允许吞吐量。

图4是例示出在自适应和非自适应模式之间动态切换的随时间的分组传输的图。处理子系统16可被配置成执行能量检测。作为能量检测的结果，处理子系统16可被配置成后续检测到来自干扰源的能量低于预定阈值。处理子系统16可被配置成响应于该后续检测，将收发器的操作切换回自适应模式。每当在自适应模式中检测到干扰时，收发器24可被切换到非自适应模式，直到干扰已被充分减小。选择在给定的情况下在给定时间内允许最多传输的模式，可提高收发器24的效率。

图5是例示出使用占空比切换的分组传输的图。占空比可被定义为在观察时段内传输所花费的总时间的比率(百分比)，根据ETSI规章观察时段可以是一秒。ETSI还可取决于传送功率和与传送功率无关的绝对最大值来设置最大占空比，该最大占空比可以是50％。在启用WLAN的设备12的一个实现中，可根据以下等式来计算占空比：

其中DC是小数制的占空比，而dBm是以毫瓦分贝为单位的传送功率。因此，13dBm的传送功率可对应于50％的占空比(ETSI规章所允许的最大值)，20dBm的传送功率可对应于10％的占空比。换言之，当以20dBm传送时，收发器24可在10％的时间内传输并在90％的时间内空闲。ETSI可通过以下等式来限制MU因子(MU)：

其中MU是量化非自适应装备所使用的资源(功率和时间)量的度量、P是以毫瓦为单位的输出功率、而DC再次是占空比。选择最大允许MU因子0.1、将功率转换为以毫瓦分贝为单位、然后求解DC可给出上述等式1。

在一个实现中，占空比的每个周期(由传输时段和空闲时段组合)可低于50毫秒。这可帮助降低等待时间。此外，ETSI可能需要最大传输时段和最小空闲时段相等并且在3.5至10毫秒的范围内。因此，为了提高效率，传输时段可至少为3.5毫秒。

干扰源可以是通用串行总线(USB)3.0设备、深度相机、以及第二启用WLAN的设备中的一者，仅举几例，诸如无线电话、数字增强无绳电信(DECT)无线电设备、或长期演进(LTE)无线电设备、或蓝牙设备。使用USB 3.0或其派生物的设备通常会在2.4GHz频带中产生干扰。在足够接近的情况下，可产生干扰的其他设备可包括微波。

仅举几例，启用WLAN的设备可以是控制台计算设备，蜂窝电话或其他移动通信设备，个人计算机，或诸如膝上型计算机、平板等移动计算设备。

图6是在启用WLAN的设备12内操作收发器的方法的流程图。参考以上所描述的并在图1中示出的无线系统10的软件和硬件组件来提供方法600的以下描述。将理解，方法600还可在使用其他合适的硬件和软件组件的其他上下文中来执行。

参考图6，在602方法600可包括以自适应模式操作，其中来自收发器的传输在检测到干扰之后被中止。在604，方法600可包括执行畅通信道评估(CCA)。在606，方法600可包括作为CCA的结果，检测到来自干扰源的能量高于预定阈值(是)。如果否，则方法600可返回到602并继续以自适应模式操作，因为没有检测到高于预定阈值的干扰并且启用WLAN的设备可自由地传送。从606的“是”处继续，在608方法600可包括响应于该检测，将操作切换到非自适应模式，其中收发器被配置成根据占空比来交替传输时段和空闲时段。在610，可根据以下等式来计算占空比：

其中DC是百分比制的占空比，而dBm是以毫瓦分贝为单位的传送功率。在612，总占空比(含义为占空比的每个周期)可低于50毫秒。

在614，方法600可包括执行能量检测。在616，方法600可包括作为能量检测的结果，决定后续检测来自干扰源的能量是否达到或高于预定阈值。如果否，则方法600可包括返回到608来继续以非自适应模式操作。替换地，如果在616处为是，则方法600可包括前进到618，并且响应于该后续检测，将操作切换到自适应模式。在618之后，方法600可结束或作为动态切换周期的一部分返回到602来以自适应模式继续。以此方式，当未满足或未超过能量阈值时，收发器可以按自适应模式操作，而当满足或超过阈值时，收发器可以按非自适应模式操作。

在方法600中，干扰的源头(干扰源)可以是通用串行总线(USB)3.0设备、深度相机、以及第二启用WLAN的设备中的一者，诸如无线电话、数字增强无绳电信(DECT)无线电设备、或长期演进(LTE)无线电设备、或蓝牙设备。此外，收发器可以是上文被描述为控制台计算设备的启用WLAN的设备的一部分。

在一些实施例中，本文中描述的方法和过程可以与一个或多个计算设备的计算系统绑定。具体而言，这样的方法和过程可被实现为计算机应用程序或服务、应用编程接口(API)、库和/或其他计算机程序产品。

图7示意性地示出了可执行上述方法和过程中的一个或多个的计算系统700的非限制性实施例。以简化形式示出了计算系统700。计算系统700可采取以下形式：一个或多个个人计算机、服务器计算机、平板计算机、家庭娱乐计算机、网络计算设备、游戏设备、移动计算设备、移动通信设备(例如，智能电话)和/或其他计算设备。图1的无线系统10可以是计算系统700的一个示例。

计算系统700包括逻辑子系统710和数据保持子系统712。计算系统700可任选地包括显示子系统714、输入子系统716、通信子系统718和/或在图7中未示出的其他组件。

逻辑子系统710包括被配置成执行指令的一个或多个物理设备。例如，逻辑子系统可以被配置为执行作为一个或多个应用、服务、程序、例程、库、对象、组件、数据结构或其它逻辑构造的一部分的指令。这种指令可被实现以执行任务、实现数据类型、转换一个或多个组件的状态、实现技术效果、或以其他方式得到期望结果。

逻辑子系统可包括被配置成执行软件指令的一个或多个处理器。附加地或可替换地，逻辑子系统可以包括被配置为执行硬件或固件指令的一个或多个硬件或固件逻辑子系统。逻辑子系统的处理器可以是单核的或多核的，其上执行的指令可以被配置用于串行、并行和/或分布式处理。逻辑子系统的个体组件可任选地分布在两个或更多个分开的设备之间，所述设备可以位于远程以及/或者被配置用于协同处理。逻辑子系统的各方面可由以云计算配置进行配置的可远程访问的联网计算设备来虚拟化和执行。

数据保持子系统712包括一个或多个物理设备，该一个或多个物理设备被配置成保持可由逻辑子系统执行以实现本文中所述的方法和过程的指令。在实现这样的方法和过程时，可以变换数据保持子系统712的状态(例如，以保持不同的数据)。

数据保持子系统712可包括可移动和/或内置设备。数据保持子系统712可以包括光学存储器(例如，CD、DVD、HD-DVD、蓝光碟等)、半导体存储器(例如，RAM、EPROM、EEPROM等)和/或磁性存储器(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、MRAM等)、等等。数据保持子系统712可包括易失性、非易失性、动态、静态、读/写、只读、随机存取、顺序存取、位置可寻址、文件可寻址和/或内容可寻址设备。

将理解，数据保持子系统712包括一个或多个物理设备。然而，本文描述的指令的各方面可另选地通过不由物理设备在有限时长内持有的通信介质(例如，电磁信号、光信号等)来传播。

逻辑子系统710和数据保持子系统712的各方面可以被一起集成到一个或多个硬件逻辑组件中。这些硬件逻辑组件可包括例如现场可编程门阵列(FPGA)、程序和应用专用的集成电路(PASIC/ASIC)、程序和应用专用的标准产品(PSSP/ASSP)、片上系统(SOC)以及复杂可编程逻辑器件(CPLD)。

术语“模块”、“程序”和“引擎”可用于描述被实现为执行一个特定功能的计算系统700的一方面。在某些情况下，可以通过执行由数据保持子系统712所保持的指令的逻辑子系统710来实例化模块、程序或引擎。将理解，可以从同一应用、服务、代码块、对象、库、例程、API、函数等实例化不同的模块、程序和/或引擎。类似地，相同的模块、程序和/或引擎可由不同的应用、服务、代码块、对象、例程、API、功能等来实例化。术语“模块”、“程序”和“引擎”意在涵盖单个或成组的可执行文件、数据文件、库、驱动程序、脚本、数据库记录等。

当被包括时，显示子系统714可用于呈现由数据保持子系统712所保持的数据的可视表示。此视觉表示可采取图形用户界面(GUI)的形式。在此处所描述的方法和过程改变由数据保持子系统保持的数据，并由此变换数据保持子系统的状态时，同样可以变换显示子系统714的状态以在视觉上表示底层数据的改变。显示子系统714可包括使用实质上任何类型的技术的一个或多个显示设备。可将此类显示设备与逻辑子系统710和/或数据保持子系统712一起组合在共享封装中，或此类显示设备可以是外围显示设备。

在包括输入子系统716时，输入子系统716包括诸如键盘、鼠标、触摸屏或游戏控制器之类的一个或多个用户输入设备或者与其对接。在一些实施例中，输入子系统可以包括所选择的自然用户输入(NUI)组件或与其对接。这种部件可以是集成的或外围的，且输入动作的转导和/或处理可以在板上或板外被处理。

当包括通信子系统718时，通信子系统718可被配置成将计算系统700与一个或多个其他计算设备通信地耦合。通信子系统718可包括与一个或多个不同通信协议兼容的有线和/或无线通信设备。作为非限制性示例，通信子系统可被配置成用于经由无线电话网络或者有线或无线局域网或广域网来进行通信。在一些实施例中，通信子系统可允许计算系统700经由诸如因特网这样的网络将消息发送至其他设备以及/或者从其他设备接收消息。

将会理解，本文描述的配置和/或方式本质是示例性的，这些具体实施例或本文示例不应被视为限制性的，因为许多变体是可能的。本文描述的具体例程或方法可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个。如此，所示和/或所述的各种动作可以以所示和/或所述顺序、以其他顺序、并行地执行，或者被省略。同样，上述过程的次序可以改变。

本公开的主题包括本文公开的各种过程、系统和配置以及其他特征、功能、动作和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合，以及其任何和所有等同物。

本公开的主题被进一步描述在以下段落中。一个方面提供了一种操作收发器的方法，该方法包括：以自适应模式操作，其中来自收发器的传输在检测到干扰之后被中止；执行畅通信道评估(CCA)；作为CCA的结果，检测到来自干扰源的能量高于预定阈值；以及响应于该检测，将操作切换到非自适应模式，其中收发器被配置成根据占空比来交替传输时段和空闲时段。根据此方面，该方法可进一步包括执行能量检测，作为能量检测的结果，后续检测到来自干扰源的能量低于预定阈值。根据此方面，该方法可附加地或替换地包括，响应于该后续检测，将操作切换到自适应模式。根据此方面，该方法可附加地或替换地包括基于以下等式来确定占空比，

其中DC是小数制的占空比，而dBm是以毫瓦分贝为单位的传送功率。该方法可附加地或替换地包括占空比为10％。该方法可附加地或替换地包括占空比的每个周期低于50毫秒。该方法可附加地或替换地包括干扰源可以是通用串行总线(USB)3.0设备、深度相机、或启用WLAN的设备中的一者。该方法可附加地或替换地包括收发器是启用WLAN的设备的一部分。该方法可附加地或替换地包括启用WLAN的设备是计算设备。该方法可附加地或替换地包括计算设备是控制台计算设备、移动计算设备、移动通信设备、或个人计算机。

另一方面提供了一种包括存储器和处理子系统的启用无线局域网(WLAN)的设备，该处理子系统包括无线通信芯片和被配置成执行芯片驱动程序的处理器，该无线通信芯片包括收发器和固件，其中所述处理子系统配置成：以自适应模式操作收发器，其中传输在检测到干扰之后被中止，执行畅通信道评估(CCA)，作为CCA的结果，检测到来自干扰源的能量高于预定阈值，以及响应于该检测，将操作切换到非自适应模式，其中该收发器被配置成根据占空比来交替传输时段和空闲时段。在此方面，该处理子系统可进一步被配置成执行能量检测，作为能量检测的结果，后续检测到来自干扰源的能量低于预定阈值。在此方面，该处理子系统可进一步被配置成响应于该后续检测，将收发器的操作切换到自适应模式。启用WLAN的设备可附加地或替换地被配置以便基于以下等式来确定占空比，

其中DC是小数制的占空比，而dBm是以毫瓦分贝为单位的传送功率。该启用WLAN的设备可附加地或替换地包括占空比为10％。该启用WLAN的设备可附加地或替换地包括占空比的每个周期低于50毫秒。该启用WLAN的设备可附加地或替换地包括干扰源可以是通用串行总线(USB)3.0设备、深度相机、或第二启用WLAN的设备中的一者。该启用WLAN的设备可附加地或替换地包括该启用WLAN的设备是控制台计算设备。该启用WLAN的设备可附加地或替换地包括计算设备是控制台计算设备、移动计算设备、移动通信设备、或个人计算机。

另一方面提供了一种包括存储器和处理子系统的启用无线局域网(WLAN)的设备，该处理子系统包括无线通信芯片和被配置成执行芯片驱动程序的处理器，该无线通信芯片包括收发器和固件，其中所述处理子系统配置成：以自适应模式操作收发器，其中传输在检测到干扰之后被中止，执行畅通信道评估(CCA)，作为CCA的结果，检测到来自干扰源的能量高于预定阈值，响应于该检测，将操作切换到非自适应模式，其中该收发器被配置成根据占空比来交替传输时段和空闲时段，执行能量检测，作为该能量检测的结果，后续检测到来自该干扰源的能量低于该预定阈值，以及响应于该后续检测，将该收发器的操作切换到自适应模式，其中该启用WLAN的设备是计算设备，以及该占空比至少基于以下等式来被确定：

其中DC是小数制的占空比，而dBm是以毫瓦分贝为单位的传输功率。

Claims

1.一种操作收发器的方法，所述方法包括：

以自适应模式操作，其中来自所述收发器的传输在检测到干扰之后被中止；

执行畅通信道评估(CCA)；

作为所述CCA的结果，检测到来自干扰源的能量高于预定阈值；以及

响应于所述检测，将操作切换到非自适应模式，其中所述收发器被配置成根据占空比来交替传输时段和空闲时段。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

执行能量检测；

作为能量检测的结果，后续检测到来自所述干扰源的所述能量低于所述预定阈值；以及

响应于所述后续检测，将操作切换到所述自适应模式。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述占空比至少基于以下等式来被确定：

其中DC是小数制的占空比，而dBm是以毫瓦分贝为单位的传送功率。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述占空比为10％。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述占空比的每个周期低于50毫秒。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干扰源是通用串行总线(USB)3.0设备、深度相机、或启用WLAN的设备中的一者。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述收发器是启用WLAN的设备的一部分。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述启用WLAN的设备是控制台计算设备、移动计算设备、移动通信设备、或个人计算机。

9.一种包括存储器和处理子系统的启用无线局域网(WLAN)的设备，所述处理子系统包括无线通信芯片和被配置成执行芯片驱动程序的处理器，所述无线通信芯片包括收发器和固件，其中所述处理子系统配置成：

以自适应模式操作所述收发器，其中传输在检测到干扰之后被中止；

执行畅通信道评估(CCA)；

10.如权利要求9所述的启用WLAN的设备，其特征在于，所述处理子系统被进一步配置成：

执行能量检测；

作为所述能量检测的结果，后续检测到来自所述干扰源的所述能量低于所述预定阈值；以及

响应于所述后续检测，将所述收发器的操作切换到所述自适应模式。

11.如权利要求9所述的启用WLAN的设备，其特征在于，所述占空比至少基于以下等式来被确定：

12.如权利要求11所述的启用WLAN的设备，其特征在于，所述占空比为10％。

13.如权利要求9所述的启用WLAN的设备，其特征在于，所述占空比的每个周期低于50毫秒。

14.如权利要求9所述的启用WLAN的设备，其特征在于，所述干扰源是通用串行总线(USB)3.0设备、深度相机、或第二启用WLAN的设备中的一者。

15.如权利要求9所述的启用WLAN的设备，其特征在于，所述启用WLAN的设备是控制台计算设备、移动计算设备、移动通信设备、或个人计算机。