CN107438958B

CN107438958B - 用于控制选择用于波束成形的网络设备的系统和方法

Info

Publication number: CN107438958B
Application number: CN201680022757.8A
Authority: CN
Inventors: G.帕特瓦德汉
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Enterprise Development LP
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2036-04-27
Also published as: US20160315672A1; EP3278470A1; WO2016176361A1; CN107438958A; EP3278470B1; EP3278470A4; US9673874B2

Abstract

根据本发明的一个实施例，网络设备包括多个天线元件、一个或多个硬件处理器和通信地耦合到一个或多个硬件处理器的存储器。存储器包括选择性波束成形分组逻辑，其在由一个或多个处理器执行时在网络设备的覆盖区域内聚合多个波束成形使能的客户端设备。此外，选择性波束成形分组逻辑还基于由多个波束成形使能的客户端设备中的每一个所支持的数据传送速率等级，将多个波束成形使能的客户端设备分类为多个组，确定在多个组的第一组内的与最低数据传送速率级别相关联的客户端设备的子集，并且针对客户端设备的子集的每一个客户端设备同时地或至少并发地应用发射波束成形。

Description

用于控制选择用于波束成形的网络设备的系统和方法

技术领域

本公开的实施例涉及联网领域。更具体地，本公开的实施例涉及控制对其应用波束成形的网络设备的选择以便增强无线网络的总体性能的系统和计算机化方法。

背景技术

在过去十多年来，负责在无线网络内建立和维持无线连接性的电子设备的复杂性不断增加。例如，无线电子设备现在支持更大的处理速度和更大的数据速率。作为这种不断增加的复杂性的副产品，无线电通信技术随着多输入和多输出（MIMO）无线电架构的出现而进行演变。

通常，MIMO涉及使用同时作为发射机和/或接收机进行操作的多个天线来改善通信性能。与其他无线电架构相比，MIMO可以在数据吞吐量和链路可靠性方面提供显著增加。然而，用于网络的总体系统吞吐量仍然受到以低数据传送速率操作的无线网络（客户端）设备的不利影响。更具体地，对于在无线网络内操作的客户端设备的有时被称为“调制和编码方案（MCS）速率”的无线数据传送速率可能会极大地影响总体系统吞吐量，因为以较低的MCS速率操作的客户端设备比以较高的MCS速率操作的客户端设备需要更大量的空中时间来发射规定的无线分组。这种较大量的必需总体空中时间转换成可以通过无线网络发射的较少量的数据。

题为“Enhancements for Very High Throughput WLANs（针对超高吞吐量WLAN的增强）”的电气和电子工程师协会（IEEE）标准（以下称为IEEE 802.11ac标准）引入了波束成形方案，其允许接入点（AP）通过向客户端设备形成无线波束信号来以较高的MCS速率向客户端设备发送数据。这通过在AP的天线元件之间应用不同的幅度和相位偏移来实现。根据IEEE 802.11ac标准，波束成形可以根据单用户MIMO（SU-MIMO）或多用户MIMO（MU-MIMO）来实施。对于SU-MIMO，波束成形涉及在单个时间帧期间从多个天线朝向单个客户端设备的无线信号的传输。然而，对于MU-MIMO，波束成形涉及改变幅度和相位偏移以用于在单个时间帧中同时向多个客户端设备发射无线信号。为了实现最高的系统吞吐量，SU-MIMO和MU-MIMO通信都需要被优化。

目前，MU-MIMO使能的一些AP被配置为以先来先服务为基础选择具有波束成形能力的客户端设备——当它们与AP相关联时。然而，用于以先来先服务为基础的波束成形的客户端设备的选择是低效的，因为该选择方案没有以那些在实现增加的MCS速率时将为总体网络吞吐量提供更大改善的客户端设备为目标。

附图说明

在附图的图中通过示例而非通过限制的方式图示出了本发明的实施例，其中相同的参考标号表示相似的元素，并且其中：

图1A是具有支持选择性波束成形分组方案的无线网络设备110的无线网络的示例性框图。

图1B是具有含有不同MCS速率的客户端设备的信号覆盖区域的说明性实施例。

图1C是在实施选择性波束成形之后具有含有不同MCS速率的客户端设备的信号覆盖区域的说明性实施例。

图1D是响应于选择性波束成形分组方案的执行而实现的空中时间节省的说明性示例。

图2是形成图1A-图1C的AP的逻辑的逻辑表示。

图3是根据选择性波束成形分组方案而由图1A-图1C的AP实施的操作的说明性实施例。

图4是针对图3的选择性波束成形分组方案的触发事件的示例性实施例。

图5A-图5B是图3的设备选择方案的示例性实施例。

图6A是使用选择性波束成形分组方案的消息（分组）传输的逻辑结构的说明性示例。

图6B是不使用选择性波束成形分组方案的消息（分组）传输的逻辑结构的说明性示例。

具体实施方式

本公开的各种实施例涉及一种控制对其应用波束成形的网络设备的选择以便增强无线网络的性能（以下称为“选择性波束成形分组方案”）的系统和计算机化方法。选择性波束成形分组方案包括：（1）设备聚合方案，其识别可以对其实施波束成形的客户端设备，随后是（2）设备选择方案，其选择在经历波束成形时努力对无线网络的总体吞吐量进行优化方面做出改善的客户端设备的子集。在相关联阶段或用于在选择客户端设备波束成形的排序中使用的其他类型的通信期间在由接入点（AP）接收的信息（例如诸如IP地址、MAC地址或序列号的标识符和/或无线数据传送速率级别）上执行选择性波束成形分组方案。

根据本公开的一个实施例，响应于规定的触发事件，接入点（AP）在与AP相关联的客户端设备上执行设备聚合方案。设备聚合方案包括（i）关于与AP相关联的哪些客户端设备是否是波束成形使能的确定，或者可替代地，（ii）关于这些客户端设备中的哪些客户端设备是波束成形使能的以及支持MU-MIMO功能性的确定。设备聚合方案收集与第一分组客户端设备相关联的信息（例如，唯一标识符），其中基于诸如相对于从AP到特定客户端设备的无线传输的无线数据传送速率级别（例如，调制和编码“MCS”速率）的一个或多个因素来组织与第一分组客户端设备相关联的信息。

在已经实施了设备聚合方案之后，当第一分组客户端设备是MU MIMO使能的时，AP执行设备选择方案以用于对可共同经历波束成形的客户端设备进行分组。更具体地，根据设备选择方案的一个实施例，AP将与客户端设备相关联的信息（例如，标识符）从第一分组进一步分类成以一个或多个子组（以下称为“组”）为特征的第二分组。基于所选参数进一步对该信息进行分类，诸如基于每个客户端设备可以支持的最高无线数据传送速率对客户端设备进行分类。

作为说明性实施例，根据本公开的一个实施例，与可靠地支持与来自AP的无线传输相关联的第一数据传送速率级别（例如，MCS索引0或MCS索引0和1等）的一个或多个客户端设备相关联的标识符可以被分配给第一组。另外，与可靠地支持与来自AP的无线传输相关联的第二数据传送速率级别（例如，MCS索引1或MCS索引2和3等）的一个或多个客户端设备相关联的标识符可以被分配给第二组，以此类推。组的数量的粒度可以至少部分地基于由所选择的传输协议所支持的MCS速率的数量（例如，根据IEEE 802.11ac标准进行操作的AP支持被识别为MCS索引0-9的十（10）个不同的数据传送速率）。

此后，从第一组——即与支持最低数据传送速率级别的客户端设备组相关联的标识符开始，AP确定这些客户端设备的子集，当经历（MU-MIMO）波束成形时，其确保完全使用可用于每个无线消息传输的空间流容量。此确定可以包括应用组合优化方案（例如，背包问题优化），其对于每个客户端设备的包括空间流容量的各种特性应用不同的权重，以用于确定针对每个客户端设备的评级，所述评级被用来选择客户端设备的子集。例如，作为说明性示例，选择具有最高评级并且共同占据AP的整个空间流容量的前“j”（例如，j = 4）个客户端设备作为客户端设备的子集。

在确定客户端设备的子集时，AP同时地或至少并发地（即至少部分地在时间上重叠）将发射波束成形应用到这些客户端设备，并且此后，从第一组移除与这些客户端设备相关联的标识符。假若第一组以至少一个客户端设备为特征并且（一个或多个）客户端设备的空间流容量至少等于AP的空间流容量，则设备选择方案是迭代的。如果不是，则将第一组中的客户端设备添加到下一（第二）组，并且设备选择方案继续，直到AP在所确定的客户端设备的子集上实施了波束成形。

在完成设备选择方案之前发生触发事件的情况下，可以设想的是，可以允许完成设备选择方案或者可以重新启动设备聚合方案，并且为了后续设备选择方案的执行而实施对波束成形使能的客户端设备的后续分类。

在下文中，为了易于理解，可以关于客户端设备来描述选择性波束成形分组方案内的“分组”和“分类”操作。然而，应该认识到这些操作针对与这些设备相关联的信息的分组和分类，而不针对物理客户端设备本身的分组。

I.术语

在下面的描述中，某些术语用于描述本发明的各方面。例如，在某些情形下，术语“逻辑”和“组件”代表被配置为执行一个或多个功能的硬件、固件和/或软件。作为硬件，逻辑（或组件）可以包括具有数据处理或储存功能性的电路。这种处理或储存电路的示例可以包括但不限制于或受限于处理器；一个或多个处理器核；可编程门阵列；微控制器；专用集成电路；接收器，发射器和/或收发器电路；半导体存储器；或组合逻辑、或一个或多个上述组件的组合。

逻辑（或组件）可以是诸如可执行应用、应用编程接口（API）、子例程、函数、程序、applet、servlet、例程、源代码、目标代码、共享库/动态加载库形式的可执行代码之类的一个或多个软件模块或一个或多个指令的形式。这些软件模块可以存储在任何类型的合适的非暂时储存介质或者暂时储存介质（例如，电、光、声或其他形式的传播信号，例如载波、红外信号或数字信号）中。“非暂时储存介质”的示例可以包括但不限制于或受限于可编程电路；诸如易失性存储器（例如任何类型的随机存取存储器“RAM”）的非持久储存器；诸如非易失性存储器（例如，只读存储器“ROM”、电源支持的RAM、闪存、相变存储器等）的持久储存器、固态驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、或便携式存储设备；和/或半导体存储器。作为固件，可执行代码存储在持久储存器中。

术语“网络设备”通常表示支持无线通信的电子装备，其可以包括接入点（AP）和/或客户端设备。术语“AP”通常是指具有无线连接性的任何数据传送设备，其监视并且控制无线信令到一个或多个客户端设备的传播。术语“客户端设备”通常是指具有无线连接性的便携式消费产品（例如，蜂窝电话、膝上型计算机、平板电脑等）或具有无线连接性的固定式消费产品（例如台式计算机、电视、视频游戏控制器、机顶盒等）。

“无线消息”通常是指以规定的格式通过空中发射的信息，其中每个消息可以是一个或多个分组或帧的形式，或具有规定格式的任何其他一系列比特。

术语“传输介质”是与端点设备的物理或逻辑通信路径。例如，通信路径可以包括有线和/或无线分段。有线和/或无线分段的示例包括电布线、光纤、电缆、总线迹线或使用红外线、射频（RF）的无线信道或任何其他有线/无线信令机制。

术语“计算机化”通常表示与软件和/或固件结合而由硬件实施的任何对应操作。

最后，本文所用的术语“或”和“和/或”将被解释为包含性或意指任何一种或任何组合。因此，“A、B或C”或“A、B和/或C”表示以下任何一种：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A，B和C。只有当元素、功能、步骤或行为的组合以某种方式固有地相互排斥时，才会出现此定义的例外。

由于本发明容许有许多不同形式的实施例，因此本公开旨在被认为是本发明的原理的示例，并且不旨在将本发明限制于所示出和描述的具体实施例。

II．一般网络架构

参考图1A，示出了具有支持选择性波束成形分组方案的无线网络设备110的无线网络100的示例性框图。本文中，无线网络设备110是具有无线连接性的数据传送设备，其与一个或多个客户端设备120₁-120_p（例如，P 1, P=3）“相关联”以监视和控制与（一个或多个）客户端设备120₁-120₃的无线消息的交换。无线网络设备110的示例是在资源130（例如，一个或多个服务器、网络控制器等）和客户端设备120₁-120₃之间提供连接性的接入点（AP）。

更具体地，AP 110包括支持SU-MIMO和MU-MIMO无线信号传输方案的多个天线元件140₁-140_M（例如，无线电控制电路和天线）。当根据SU-MIMO操作时，AP 110可以同时地（或至少并发地）通过多个天线元件140₁-140_M将相同的无线消息发射到目标客户端设备，目标客户端设备也可以与多个天线元件（例如，客户端设备120₂）相适应。针对发射的无线消息的多个传播路径可以改善用于无线网络100的吞吐量和可靠性。在SU-MIMO期间，当进一步使能波束成形以努力实现更高的MCS速率（被称为“单用户波束成形”）时，AP 110的天线元件140₁-140_M经历幅度和相位偏移以改变针对从AP发射到客户端120₂的相同无线消息的传播路径。可以针对所有剩余波束成形使能的客户端设备（例如，客户端120₃）顺序地实施波束成形（以及幅度和相位偏移的调整）。

不同的是，当根据MU-MIMO操作时，AP 110的天线元件140₁-140_M经历幅度和相位偏移，使得：（1）将特定无线消息从天线元件140₁-140_M同时发射到多个客户端设备（例如，客户端设备120₁和120₃）和（2）客户端间的相消干扰减少，这增加了由多个客户端设备实现的SNR并且有效地增加了信号吞吐量。

现在参考图1B和图1C，AP 110的信号覆盖区域150和155的说明性实施例，其识别具有大于波束成形使能的客户端设备120₂的MCS速率并且是波束成形使能的客户端设备120₁。本文中，如图1B中所示，在实施选择性波束成形分组之前，第一客户端设备120₁支持第一数据传送速率（例如，在大约200兆比特每秒（Mbps）的MCS索引9），其超过了由第二客户端设备120₂和第三客户端设备120₃支持的第二数据传送速率（例如，在大约15Mbps的MCS索引0）。在实施选择性波束成形分组方案（如下所述）之后，如图1C中所示，第一客户端设备120₁仍然支持第一数据传送速率（例如，MCS索引9）。然而，基于在第二和第三客户端设备120₂和120₃上实施的波束成形，如波束成形图案160和165所示，针对第二和第三客户端设备120₂和120₃的MCS速率基于增加的SNR而如箭头170和175所表示的那样增加到第三数据传送速率（例如，MCS索引1）。

现在参考图1D，示出了响应于选择性波束成形分组方案的执行而实现的空中时间节省的说明性示例。当将以第一MCS速率（例如，MCS索引0）操作的波束成形使能的客户端设备调整为现在以第二MCS速率（例如，MCS索引1）操作时，空中时间节省量显著大于将波束成形使能的客户端设备调整为以MCS索引9代替MCS索引8而进行操作。本文中，AP 110将包括报头部分182和有效载荷部分184的第一消息180发射到第二（波束成形使能的）客户端设备120₂。从AP 110到以MCS索引为0操作的第二客户端设备120₂的规定发射时间是第一时间段T1 190。然而，当改变为以MCS索引1操作时，针对从AP 110到第二客户端设备120₂的第一消息180的发射时间等于第二时间段T2 192，其小于第一时间段T1 190。总时间节省（S1）194，即第一时间段（T1）190和第二时间段（T2）192之间的差基本上大于通过实施波束成形使得第一设备120₁现在以MCS索引9代替MCS索引8而进行操作所实现的总时间节省（S2）196。

现在参考图2，示出了形成AP 110的逻辑的逻辑表示。本文中，AP 110包括壳体200，其完全或部分地由保护壳体200内的电路的硬化材料（例如，硬化的塑料、金属、玻璃、复合物或其任何组合）制成，所述电路即一个或多个处理器210，其经由第一传输介质225耦合到第一通信接口逻辑220以及经由第二传输介质235耦合到第二通信接口逻辑230。根据本公开的一个实施例，可以将第一通信接口逻辑220实现为多个天线元件140₁-140_M，其能够与物理上远离的网络设备进行无线通信。另外，可以将第二通信接口逻辑230实现为包括用于有线连接器的一个或多个端口的物理接口。

（一个或多个）处理器210还经由传输介质240耦合到持久储存器250。根据本公开的一个实施例，持久储存器250可以包括（a）关联监视逻辑260；（b）定时逻辑265；和（c）选择性波束成形分组逻辑270。当然，当被实现为硬件时，可以彼此分开地实现这些逻辑单元中的一个或多个。

共同地，关联监视逻辑260和定时逻辑265监视触发引起下文所述的选择性波束成形分组逻辑270的激活的事件。例如，关联监视逻辑260监视关联状态表280中的变化，关联状态表280维护与AP 110相关联的网络设备的唯一标识符。响应于关联状态表280中的变化，关联监视逻辑260引起选择性波束成形分组逻辑270的激活，其为了更好的总体系统吞吐量而选择受到同时地（或至少并发地）发射波束成形的网络（客户端）设备的子集，如下所述。关联状态表280中的变化可以构成其中新客户端设备与AP 110“相关联”的事件（添加）和/或其中现有客户端设备与AP 110解除关联的事件（删除）。

定时逻辑265设置用于激活和重新激活选择性波束成形分组逻辑270的规定时间段。与通常是中断驱动的关联监视逻辑260对照而言，定时逻辑265是基于一个或多个规定的计划任务。定时逻辑265确保尽管客户端设备保持与AP 110相关联，但选择性波束成形分组逻辑270周期性地或者甚至非周期地被激活。原因是许多类型的客户端设备是移动的，并且因此在某些时候，客户端设备的MCS速率可能变化到足以使得不同的客户端设备子集将被选择用于波束成形。

选择性波束成形分组逻辑270负责建立波束成形使能的客户端设备的子集，其将提供图1A的无线网络100的总体吞吐量的实质性的、并且也可能是最佳的增加。发射波束成形控制逻辑275针对由选择性波束成形分组逻辑所选择的客户端设备实施发射波束成形。下面在图3中描述选择性波束成形分组逻辑270的操作。

III.用于波束成形的客户端设备选择方案

参考图3，示出了由AP 110根据选择性波束成形分组方案所实施的操作的说明性实施例，其适于实现针对图1A的无线网络100的较高波束成形吞吐量。本文中，AP维护关联表，所述关联表包括与AP相关联的客户端设备的列表。在这些客户端设备中，做出关于这些客户端设备中的哪些客户端设备是波束成形使能的确定，即支持波束成形功能性的客户端设备（框300）。在替代方案中，虽然未示出，但是所述确定还可以识别波束成形使能的客户端设备中这些客户端设备中的哪些支持MU-MIMO。此后，做出关于是否已经发生触发事件以引起AP在与该AP相关联的客户端设备上实施设备聚合方案（框310）的确定。

现在参考图4，示出了用于图3的选择性波束成形分组方案的触发事件的示例性实施例。本文中，响应于图3的定时逻辑265检测到自从先前的选择性波束成形分组方案被实施以来逝去了规定的时间段而发生第一触发事件（操作400）。如果是这样，则选择性波束成形分组方案开始（在图2的选择性波束成形分组逻辑270的控制下），并且可以在选择性波束成形分组方案的设备聚合方案和/或设备选择方案完成之前、期间或之后复位规定的时间段（操作410和420）。

本文中，如果由于连续的选择性波束成形分组操作之间逝去的时间段而没有发生第一触发事件，则做出关于是否已经发生第二触发事件的确定，即新的客户端设备已经与AP相关联（操作430）。如果是，则在执行选择性波束成形分组方案的设备聚合方案时或者在完成选择性波束成形分组方案的设备聚合方案之后（操作440和420）可以复位规定的时间段。类似地，如果既没有发生第一触发事件也没有发生第二触发事件，则做出关于是否已经发生第三触发事件的确定，即现有客户端设备与AP解除关联（操作450）。如果是这样，则在执行选择性波束成形分组方案的设备聚合方案时或者在完成选择性波束成形分组方案的设备聚合方案之后（操作460和420）可以复位规定的时间段。

在没有发生触发事件的情况下，定时逻辑265和/或关联监视逻辑260继续上述分析，如操作470所表示。在检测到触发事件之一的情况下，可以与选择性波束成形分组操作并发地监视触发事件，如操作480所表示。

返回参考图3，响应于检测到触发事件并开始选择性波束成形分组方案，AP执行设备聚合方案，其涉及关于针对与AP相关联的波束成形使能的每个客户端设备的一个或多个参数的确定，或者在替代方案中，波束成形使能和支持MU-MIMO功能性（操作320）。参数的示例可以包括但不限制于或受限于用于从AP到该特定客户端设备的无线传输的当前无线数据传送速率（例如，MCS速率）；由特定客户端设备经历并向AP报告的信噪比（SNR）；由特定客户端设备经历并向AP报告的接收信号强度指示（RSSI）；等等。

设备聚合方案还产生基于一个或多个参数来组织的客户端设备的第一分组（框330）。例如，根据本公开的一个实施例，可以根据由每个客户端设备可靠地支持的数据传送速率（例如，MCS速率）来组织客户端设备。因此，对具有MCS索引0速率的客户端设备进行聚合，并且随后是根据MCS索引1操作的客户端设备，对根据MCS索引1操作的客户端设备进行聚合，并且随后是根据MCS索引2操作的客户端设备，等等。当然，可以使用诸如空间流容量和/或设备类型的其他参数来对与相同子组（例如，MCS索引0）相关联的客户端设备进行进一步排序，以便将MIMO功能性集中在可能具有更高重要性或使用的所选择的设备上。

如果客户端设备不是MU-MIMO使能的，则AP在第一分组内的所选择的客户端设备上顺序地应用发射波束成形（操作340和350），因为某些逻辑可能以关于支持的客户端设备的数量具有波束成形限制为特征。然而，如果客户端设备是MU-MIMO使能的，则基于数据传送速率将来自第一分组的客户端设备进一步分类成第二分组（操作340和360）。例如，分类可以包括基于每个客户端设备可以支持的最高数据传送速率（例如，MCS速率）对客户端设备进行分类。

作为第二分组的说明性实施例，根据本公开的一个实施例，可以将支持与来自AP的无线传输相关联的第一数据传送速率级别（例如，MCS索引0或MCS索引0和1等）的一个或多个客户端设备分配给第一组。类似地，可以将可靠地支持与来自AP的无线传输相关联的第二数据传送速率级别（例如，MCS索引1或MCS索引2和3等）的一个或多个客户端设备分配给第二组。可以以相同的方式用客户端设备填充任何其他组。组的数量的粒度可以至少部分地基于数据传送速率的范围（例如，由AP支持的MCS速率的数量）、与AP相关联的客户端设备的数量，等等。

可预期的是：因为许多客户端设备可以是移动的，所以这些客户端设备的移动可以改变其数据传送速率。结果，这些确定的客户端设备组可以响应于每个触发事件而被更新。

此后，AP确定例如作为诸如第一组的特定组的一部分的客户端设备的哪个子集将经历波束成形以确保针对每个无线（分组）传输的空间流容量的完全使用（操作370）。该确定可以包括应用组合优化方案（例如背包问题优化），所述组合优化方案应用了包括空间流容量的客户端设备的权重，以用于确定客户端设备子集。

在确定客户端设备的子集时，AP同时地（或至少并发地）对客户端设备的子集应用发射波束成形，并从第一组移除客户端设备的该子集（操作380）。设备选择方案是迭代的（操作390），并且对于任何组继续——假若该组以至少一个客户端设备为特征，并且（一个或多个）客户端设备的空间流容量至少等于AP的空间流容量。如果不是，则将第一组中的（一个或多个）客户端设备添加到下一（第二）组，并且设备选择方案继续，直到AP已经在客户端设备的总子集上实施了波束成形。

在完成设备选择方案之前发生触发事件的情况下，可以预期的是，可以允许该方案完成，或者可以重新启动设备聚合方案，并且在后续设备选择方案的执行中实施对波束成形使能的客户端设备的随后分类。

现在参考图5A-图5B，示出了图3的设备选择方案的更详细的说明性实施例。本文中，根据本公开的一个实施例，将具有同等MCS速率级别的客户端设备分组为预定数量的组（操作500）。在查看具有最低MCS速率级别的第一组时，确定由术语“S_CLT”表示的针对第一组的所有客户端设备的空间流的总数量是否大于或等于由术语“S_AP”表示的AP的空间流容量（操作505和510）。

当S_CLT大于或等于S_AP时，基于一个或多个参数对所选组中的客户端设备进行归类（操作515和520）。这些参数中的一个可以包括空间流容量，即由客户端设备支持的空间流的数量。这些参数中的另一个可以包括用于客户端设备的MCS速率，该速率将用于对驻留在该组内的客户端设备进行优先级排序——当将具有多个MCS速率的客户端设备包含在该组内时。

此后，选择所选择的组内的客户端设备的子集，其中客户端设备被选择以通过使用波束成形来实现更大程度的改善以努力优化总体系统吞吐量（操作530）。可以基于组合优化方案（例如，背包问题优化）来选择客户端设备的子集，该组合优化方案对客户端设备的不同特性应用权重，以用于确定将哪些客户端设备选择作为客户端设备的子集的一部分（例如，空间流的总数量等于AP的空间容量且具有最高总加权值的客户端设备）。例如，第一权重可以对应于由客户端设备支持的空间流容量，其中将较高权重分配给支持多于一个空间流的客户端设备，或取决于由客户端设备支持的空间流数量的聚合权重。作为另一说明性示例，可以取决于针对所选组内剩余的所有客户端设备的空间流的总数量来应用第二权重。

此后，如操作530中所图示，将发射波束成形同时地（或至少并发地）应用于客户端设备的子集（子集Z_i，i=1）。在消息的传输期间将发射波束成形应用于客户端设备的子集（Z₁）之后，从第一组中移除这些客户端设备，并且迭代地实施设备选择方案（子集Z_i，i=2...），而针对该组内所有客户端（S_CLT）的空间流的数量大于或等于针对AP（S_AP）的空间流容量。

基于选择性波束成形分组方案，如图6A中所示，从根据MU-MIMO操作的AP发射的消息600利用与以比与传输相关联的最低MCS速率（例如，MCS索引1）更高MCS速率（例如，MCS索引2）的空间流相关联的填充620来确保了可用空间流容量（例如，4个空间流610-613）的完全使用。图6B中示出了没有部署选择性波束成形分组方案的消息650的示例。

返回参考图5B，当S_CLT小于S_AP时，设备选择方案确定当前分析是否是针对具有最高MCS速率级别的最后（第N）组（操作540）。如果没有，即正在对作为与针对最高MCS速率级别的组相比更低的MCS速率级别的组的一部分的客户端设备实施当前分析，则将当前组中剩余的客户端设备添加到下一组（操作545）。此后，设备选择方案返回以分析针对下一组的客户端设备的空间流容量和AP的空间流容量（操作550）。

如果当前分析是针对具有最高MCS速率级别的最后（第N）组，则基于一个或多个参数在该组中对客户端设备进行归类（操作540和555）。如前一样，这些参数可以包括针对客户端的空间流容量、针对客户端设备的MCS速率等等。此后，选择所选择的最后（第N）组内的客户端设备的子集，其中客户端设备的波束成形可以改善以在努力优化总体系统吞吐量（操作560）。如上所述，可以基于组合优化方案来实施对客户端设备的子集的选择。

在确定客户端设备的子集时，AP同时地（或至少并发地）对客户端设备的子集应用发射波束成形，并且此后，从最后一组移除客户端设备的子集（操作565和570）。设备选择方案是迭代的，并继续直到AP在客户端设备的最后一个子集上实施了波束成形（操作575）。

在前面的描述中，参考本发明的具体示例性实施例来描述了本发明。然而，显而易见的是，在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改和改变。

Claims

1.一种用于优化用于无线网络的吞吐量的计算机化方法，所述方法包括：

在被配置为在所述无线网络内操作的网络设备的覆盖区域中聚合与具有波束成形能力的多个客户端设备相关联的信息；

基于至少第一参数将所述多个客户端设备分组成多个组；

选择所述多个组中的第一组内的客户端设备的子集；

确定所述客户端设备的子集的空间流的第一总数量是否至少等于由所述网络设备支持的空间流的第二总数量；

响应于所述客户端设备的子集的空间流的所述第一总数量小于由所述网络设备支持的空间流的所述第二总数量，将所述客户端设备的子集添加到所述多个组中不同的第二组；以及

响应于所述客户端设备的子集的空间流的所述第一总数量至少等于由所述网络设备支持的空间流的所述第二总数量，对所述客户端设备的子集的每个客户端设备并发地应用发射波束成形。

2.根据权利要求1所述的计算机化方法，其中，所述信息的聚合包括获得与所述多个客户端设备中的每一个相关联的一个或多个标识符。

3.根据权利要求1所述的计算机化方法，其中，响应于确定多个客户端设备中的每一个支持多用户、多输入和多输出(MU-MIMO)通信，发生对所述多个客户端设备的分组。

4.根据权利要求1所述的计算机化方法，其中，将所述多个客户端设备分组成所述多个组包括：基于针对所述客户端设备的数据传送速率级别将所述多个客户端设备中的每个客户端设备分配给所述多个组中的特定组，包括一个或多个调制和编码方案(MCS)速率的所述数据传送速率级别是第一参数。

5.根据权利要求1所述的计算机化方法，其中，将所述多个客户端设备分组成所述多个组包括：基于针对所述客户端设备的信噪比将所述多个客户端设备中的每个客户端设备分配给所述多个组中的特定组，所述信噪比是第一参数。

6.根据权利要求1所述的计算机化方法，其中，响应于确定由所述第一组客户端设备共同支持的空间流的总数量大于或等于由所述网络设备支持的空间流的所述第二总数量，选择所述客户端设备的子集还包括：基于对所述第一组客户端设备的每个客户端设备的特性的分析以及关于所述客户端设备的第一子集提供最佳网络吞吐量并且共同占据由所述网络设备支持的整个空间流容量的确定，来选择所述客户端设备的第一子集。

7.根据权利要求1所述的计算机化方法，其中，在应用所述发射波束成形之后，所述方法还包括：

从所述第一组客户端设备移除所述客户端设备的子集。

8.根据权利要求7所述的计算机化方法，在从所述第一组客户端设备移除所述客户端设备的子集之后，所述方法还包括：

迭代地确定由所述第一组客户端设备的剩余客户端设备共同支持的空间流的总数量是否大于或等于由所述网络设备支持的空间流的所述第二总数量，并且如果是，则重复对所述第一组客户端设备的每个客户端设备的特性的分析并且确定客户端设备的后续子集提供最佳网络吞吐量并且共同占据由所述网络设备支持的整个空间流容量。

9.根据权利要求8所述的计算机化方法，其中，响应于确定由所述第一组客户端设备的剩余客户端设备共同支持的空间流的总数量小于由所述网络设备支持的空间流的所述第二总数量，假定所述多个组包括至少三个组，将所述剩余客户端设备添加到所述多个组的第二组中。

10.一种网络设备，包括：

多个天线元件；

一个或多个硬件处理器；和

存储器，所述存储器可通信地耦合到所述一个或多个硬件处理器，所述存储器包括选择性波束成形分组逻辑，所述选择性波束成形分组逻辑在由所述一个或多个处理器执行时，(i)在所述网络设备的覆盖区域内聚合与具有波束成形能力的多个客户端设备相关联的信息，(ii)基于由所述多个客户端设备中的每一个支持的数据传送速率等级，将所述多个客户端设备分组成多个组，(iii)选择所述多个组中的第一组内的客户端设备的子集，(iv)确定所述客户端设备的子集的空间流的第一总数量是否至少等于由所述网络设备支持的空间流的第二总数量，(iv)响应于所述客户端设备的子集的空间流的所述第一总数量小于由所述网络设备支持的空间流的所述第二总数量，将所述客户端设备的子集添加到所述多个组中不同的第二组，以及(vi)响应于所述客户端设备的子集的空间流的所述第一总数量至少等于由所述网络设备支持的空间流的所述第二总数量，对所述客户端设备的子集的每个客户端设备并发地应用发射波束成形。

11.根据权利要求10所述的网络设备，其中，由所述选择性波束成形分组逻辑所聚合的与所述多个客户端设备相关联的信息包括每一个都与所述多个客户端设备之一相关联的一个或多个标识符。

12.根据权利要求10所述的网络设备，其中，所述处理器响应于触发事件执行所述选择性波束成形分组逻辑。

13.根据权利要求12所述的网络设备，其中，所述触发事件包括所述网络设备与至少一个客户端设备的关联改变。

14.根据权利要求13所述的网络设备，其中，所述触发事件包括预定时间量期满而没有关联的改变。

15.根据权利要求10所述的网络设备，其中，响应于确定由所述第一组客户端设备共同支持的空间流的总数量大于或等于由所述网络设备支持的空间流的所述第二总数量，所述选择性波束成形分组逻辑进一步基于对所述第一组客户端设备的每个客户端设备的一个或多个特性的分析以及关于所述客户端设备的第一子集提供最佳网络吞吐量并且共同占据由所述网络设备支持的整个空间流容量的确定，来选择客户端设备的第一子集作为所述客户端设备的子集。

16.根据权利要求10所述的网络设备，其中，所述存储器还包括发射波束成形控制逻辑，所述发射波束成形控制逻辑在由所述处理器执行时控制通过所述多个天线元件向所述客户端设备的子集的发射波束成形。

17.一种在网络设备内实现的并且包括选择性波束成形分组逻辑的非暂时可读存储介质，所述非暂时存储介质当由所述网络设备的一个或多个硬件处理器执行时执行操作，所述操作包括：聚合与具有波束成形能力的多个客户端设备相关联的信息；

基于至少第一参数将所述多个客户端设备分组成多个组；

选择所述多个组中的第一组内的客户端设备的子集；

确定所述客户端设备的子集的空间流的第一总数量至少等于由所述网络设备支持的空间流的第二总数量；

响应于所述客户端设备的子集的空间流的所述第一总数量小于由所述网络设备支持的空间流的所述第二总数量，将所述客户端设备的子集添加到所述多个组中不同的第二组；和

18.根据权利要求17所述的非暂时可读存储介质，其中，将所述多个客户端设备分组成所述多个组包括：基于针对所述客户端设备的数据传送速率级别将所述多个客户端设备中的每个客户端设备分配给所述多个组中的特定组，包括一个或多个调制和编码方案(MCS)速率的所述数据传送速率级别是第一参数。