CN114630408A - 无线发射功率控制方法、系统以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线发射功率控制方法、系统以及装置。所述无线发射功率控制方法，其包括：估计在无线通讯连接中使用的多个信道中各个信道的接收信号强度；在接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比大于第一门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端增加发射功率，在接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比低于第二门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端降低发射功率，其中第一信号强度阈值低于第二信号强度阈值。这样，可以提高对频率选择性衰落环境的适应性及功率控制的准确性。

Description

无线发射功率控制方法、系统以及装置

【技术领域】

本发明涉及一种无线通信领域，特别是涉及一种无线发射功率控制方法、系统以及装置。

【背景技术】

物联网是智能时代的基础，无线连接技术是物联网的核心。随着物联网的发展，各种无线连接技术得到了广泛的应用，如蓝牙低功耗技术(BLE:Bluetooth Low Energy)。尤其在大量的传感器和控制应用领域，人们也对无线连接技术的功耗和抗干扰性能提出越来越高的要求。为了降低BLE设备的射频功耗和减少BLE对无线环境的射频干扰，新一代BLE协议增加了发射功率控制协议来控制射频发射功率。通常的发射功率控制方法基于接收机估计的平均接收信号强度来调整对方发射功率，当平均接收信号强度高于某门限时要求对端发射机降低发射功率，当平均接收信号强度低于某门限时要求对端发射机增加发射功率。

然而，平均接收信号强度并不能真实的反映多个信号的接收信号强度，基于平均接收信号强度进行发射功率控制的方案仍然有待优化。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种无线发射功率控制方法、系统以及装置，其可以提高对频率选择性衰落环境的适应性及功率控制的准确性。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种无线发射功率控制方法，其包括：估计在无线通讯连接中使用的多个信道中各个信道的接收信号强度；在接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比大于第一门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端增加发射功率，在接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比低于第二门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端降低发射功率，其中第一信号强度阈值低于第二信号强度阈值。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种无线发射功率控制方法，其包括：接收功率控制请求；根据功率控制请求增加或降低发射功率。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种无线发射功率控制系统，其包括：第一无线通讯终端；与第一无线通讯终端建立无线通讯连接的第二无线通讯终端，第一无线通讯终端和第二无线通讯终端中的一个作为无线通讯连接的发射终端，第一无线通讯终端和第二无线通讯终端中的另一个作为无线通讯连接的接收终端。其中在利用所述无线通讯连接进行无线通讯时，执行如下操作：估计在无线通讯连接中使用的多个信道中各个信道的接收信号强度；在接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比大于第一门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端增加发射功率，在接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比低于第二门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端降低发射功率，其中第一信号强度阈值低于第二信号强度阈值。

根据本发明的再一个方面，本发明提供一种无线发射功率控制装置，其包括：一个接收信号强度估计模块，其被配置的：估计在无线通讯连接中使用的多个信道中各个信道的接收信号强度；一个功率控制模块，其被配置的：在接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比大于第一门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端增加发射功率，在接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比低于第二门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端降低发射功率，其中第一信号强度阈值低于第二信号强度阈值。

与现有技术相比，本发明基于接收信号强度低于第一信号强度阈值和/或低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比，而不是各个信道的平均接收信号强度，判断是否需要要求无线通讯连接的通信对端调整其发射功率，从而提高对频率选择性衰落环境的适应性及功率控制的准确性。

本发明可获得具体的、更多的有益效果将在下文中结合具体实施例详细描述。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为平均接收信号强度较低的第一种BLE频率选择性衰落信道的接收信号强度分布图；

图2为平均接收信号强度较低的第二种BLE频率选择性衰落信道的接收信号强度分布图；

图3为平均接收信号强度较高的一种BLE频率选择性衰落信道的接收信号强度分布图；

图4为本发明中的无线发射功率控制系统在一个实施例中的结构框图；

图5为本发明中的无线发射功率控制方法在一个实施例中的结构框图；

图6为本发明中的无线发射功率控制装置在一个实施例中的结构框图。

【具体实施方式】

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。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。

对于采用自适应跳频(AFH:Adaptive Frequency Hopping)的BLE无线连接技术在频率选择性衰落环境中，各个信道之间的信号强度差很可能超过20dB，因而单纯基于平均接收信号强度的功率控制方法是不准确的。

本发明公开一种改进的无线发射功率控制方法。所述无线发射功率控制方法基于接收信号强度低于第一信号强度阈值和/或低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比，而不是各个信道的平均接收信号强度，判断是否需要要求无线通讯连接的通信对端调整其发射功率，从而提高对频率选择性衰落环境的适应性及功率控制的准确性。

图5为本发明中的无线发射功率控制方法500在一个实施例中的结构框图。如图5所示的，所述无线发射功率控制方法500包括如下步骤。

步骤510，估计在无线通讯连接中使用的多个信道中各个信道的接收信号强度RSSI。

如图4所示的，所述无线通讯连接是在第一无线通讯终端410和第二无线通讯终端420之间建立的。所述无线通讯连接是基于蓝牙低功耗(BLE)技术建立的，所述BLE技术采用自适应跳频(AFH)技术，第一无线通讯终端410和第二无线通讯终端420均支持蓝牙低功耗技术，均具有无线收发功能。在进行无线通讯时，第一无线通讯终端和第二无线通讯终端中的一个作为无线通讯连接的发射终端，第一无线通讯终端和第二无线通讯终端中的另一个作为无线通讯连接的接收终端。并且第一无线通讯终端和第二无线通讯终端均可以作为无线通讯连接的发射终端，也可以作为无线通讯连接的接收终端。第一无线通讯终端410可以被称为第二无线通讯终端420的通信对端，第二无通讯终端420可以被称为第一无线通讯终端410的通信对端。

在一个实施例中，在利用无线通讯连接通信过程中通过接收控制包、数据包和/或测试包来估计使用的多个信道中各个信道的接收信号强度。在另一个实施例中，在利用无线通讯连接通信过程中通过周期地接收测试包来估计所有多个信道或非使用信道中各个信道的接收信号强度。如果非用信道的各个信道的接收信号强度大于等于第一信号强度阈值，则可以将该非使用信道设置为使用信道。

步骤520，在接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比大于第一门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端增加发射功率，在接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比低于第二门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端降低发射功率，其中第一信号强度阈值低于第二信号强度阈值。所述功率控制请求可以是协议命令:LL_POWER_CONTROL_REQ。

需要注意的是，在利用接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量与第一门限进行对比时，第一门限可以为一个数量门限，在利用接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的占比与第一门限进行对比时，第一门限可以为一个占比门限。所述接收信号强度低于第一信号强度阈值或第二信号强度阈值的信道的占比是指所述接收信号强度低于第一信号强度阈值或第二信号强度阈值的信道的数量与使用的信道的总数的比例。同样的，第二门限同样在一种情况下是数量门限，在另一种情况下是占比门限。

在一个实施例中，在收到要求无线通讯连接的通信对端增加发射功率的功率控制请求后，无线通讯连接的发射终端以第一步长增加发射功率，直到接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比小于等于第一门限。有些实施例中，可以只需要以第一步长增加一次发射功率，就可以使得接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比小于等于第一门限，有些实施例中，可能需要两次或多次以第一步长增加发射功率。

在一个实施例中，在收到要求无线通讯连接的通信对端降低发射功率的功率控制请求后，无线通讯连接的发射终端以第二步长降低发射功率，直到接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比大于等于第二门限。有些实施例中，可以只需要以第二步长降低一次发射功率，就可以使得接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比大于等于第二门限，有些实施例中，可能需要两次或多次以第二步长降低发射功率。

在判断是否需要调整发射功率，可考虑如下两个条件：1)接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比大于第一门限，以及，2)接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比低于第二门限。

在一个实施例中，在无线通讯连接的发射终端增加发射功率以使得接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比小于等于第一门限后，可以将接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道设置为非使用信道，从而使得使用的信道的接收信号强度都大于等于第一信号强度阈值，从而保证良好的BLE接收性能。在一个实施例中，在无线通讯连接的发射终端降低发射功率以使得接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比大于等于第二门限后，将接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道设置为非使用信道，从而保证使用的信道的接收信号强度都大于等于第一信号强度阈值，从而保证良好的BLE接收性能。然而，需要注意的是，接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道并非不能使用，只是其接收信号强度较低，出现错误数据包的概率高一些，但是并不必然出现错误数据包；换句话说，也可以不将接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道设置为非使用信道。此外，使用的信道的数量有一个最低阈值，如果小于或等于该最低阈值，则不再将接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道设置为非使用信道。

图1为平均接收信号强度较低的第一种BLE频率选择性衰落信道的接收信号强度分布图。图2为平均接收信号强度较低的第二种BLE频率选择性衰落信道的接收信号强度分布图。

如图1和2所示的，40个BLE信道的RSSI均值(平均接收信号强度)都等于-75dBm，但是图1和图2中低于-75dBm的信道个数分别是27和20，低于-80dBm的信道个数分别是7和4。如果以平均RSSI为功率控制的阈值依据，例如，平均RSSI低于-74dBm就要求对方(即发射终端)提高发射功率，图1和图2都满足此条件，都要求对方提高发射功率，而得到的结果是不同的，这是因为两种情况的深衰落信道个数不同。

根据AFH提供的使用的信道(Used Channels)信息，在接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比大于第一门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的发射终端增加发射功率。举例来说，图1的使用的信道数为40，第一信号强度阈值为-80dBm，第一门限设置为5，那么，图1中的接收信号强度低于第一信号强度阈值-80dBm的信道的数量为7，大于第一门限5，要求发射终端提高发射功率，图2中的接收信号强度低于第一信号强度阈值-80dBm的信道的数量为4，小于第一门限5，无需要求发射终端提高发射功率。因此，针对图2的情况，采用本发明公开的无线发射功率控制方法更节省发射终端的发射功率。

根据AFH提供的使用信道(Used Channels)信息，在接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比低于第二门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的发射终端降低发射功率。举例来说，如图3所示，第二信号强度阈值设置为-75dBm，第二门限设置为5。图3中低于第二信号强度阈值-75dBm的信道数为4，小于第二门限5，符合条件要求对方降低发射功率，要求无线通讯连接的发射终端降低发射功率。发射终端降低发射功率的步长比如为3dB。

需要注意的是，在进行发射终端的发射功率控制时，可以考虑如下两个条件：接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比是否第一门限，以及接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比是否第二门限。

在一个优选的实施例中，第二信号强度阈值大于第一信号强度阈值与通信对端降低发射功率的步长的和。

根据本发明的一个方面，本发明提出一种无线发射功率控制方法，其包括：接收通信对端的功率控制请求；根据功率控制请求增加或降低发射功率。其中以第一步长增加发射功率，以第二步长降低发射功率，第一步长可以相同也可以不同。所述无线发射功率控制方法还包括：在利用无线通讯连接通信过程中发送用于估计使用的多个信道中各个信道的接收信号强度的接收控制包、数据包和/或测试包，或者，在利用无线通讯连接通信过程中通过周期地发送用来估计所有多个信道或非使用信道中各个信道的接收信号强度的测试包。

图4为本发明中的无线发射功率控制系统在一个实施例中的结构框图。所述无线发射功率控制系统包括第一无线通讯终端410和第二无线通讯终端420。第一无线通讯终端410和第二无线通讯终端420之间建立无线通讯连接。在利用所述无线通讯连接进行无线通讯时，所述无线发射功率控制系统可以执行所述无线发射功率控制方法进行功率控制。关于所述无线发射功率控制方法，请参考上文，这里就不在重复了。

根据本发明的另一个方面，本发明实现为无线发射功率控制装置。如图6所示的，所述无线发射功率控制装置包括接收信号强度估计模块610和功率控制模块620。

所述接收信号强度估计模块610被配置的：估计在无线通讯连接中使用的多个信道中各个信道的接收信号强度。所述功率控制模块620被配置的：在接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比大于第一门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的发射终端增加发射功率，在接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比低于第二门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的发射终端降低发射功率，其中第一信号强度阈值低于第二信号强度阈值。

所述功率控制模块620还被配置的：在无线通讯连接的发射终端增加发射功率且接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比小于等于第一门限后，将接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道设置为非使用信道，在无线通讯连接的发射终端降低发射功率且接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比大于等于第二门限后，将接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道设置为非使用信道。

关于所述无线发射功率控制装置的其他内容，可以参考上文中的所述无线发射功率控制方法的相关部分，这里不再重复了。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理装置上，使得在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

Claims (15)

1.一种无线发射功率控制方法，其特征在于：其包括：

估计在无线通讯连接中使用的多个信道中各个信道的接收信号强度；

在接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比大于第一门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端增加发射功率，在接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比低于第二门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端降低发射功率，其中第一信号强度阈值低于第二信号强度阈值。

2.如权利要求1所述的无线发射功率控制方法，其特征在于：发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端增加发射功率，直到接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比小于等于第一门限，

发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端降低发射功率，直到接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比大于等于第二门限。

3.如权利要求1所述的无线发射功率控制方法，其特征在于：所述无线通讯连接是基于蓝牙低功耗技术建立的，所述蓝牙低功耗技术采用自适应跳频技术，所述无线通讯连接的两个无线通讯终端均支持蓝牙低功耗技术。

4.如权利要求1所述的无线发射功率控制方法，其特征在于：其还包括：

在接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比小于等于第一门限后，将接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道设置为非使用信道，

在接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比大于等于第二门限后，将接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道设置为非使用信道。

5.如权利要求1所述的无线发射功率控制方法，其特征在于：

在无线通讯连接通信过程中通过接收控制包、数据包和/或测试包来估计使用的多个信道中各个信道的接收信号强度，

或者，在无线通讯连接通信过程中通过周期地接收测试包来估计所有多个信道或非使用信道中各个信道的接收信号强度，如果非用信道的各个信道的接收信号强度大于等于第一信号强度阈值，则将该非使用信道设置为使用信道。

6.一种无线发射功率控制方法，其特征在于：其包括：

接收功率控制请求；

根据功率控制请求增加或降低发射功率。

7.如权利要求6所述的无线发射功率控制方法，其特征在于：其还包括：

在利用无线通讯连接通信过程中发送用于估计使用的多个信道中各个信道的接收信号强度的接收控制包、数据包和/或测试包；或者，

在利用无线通讯连接通信过程中周期地发送用来估计所有多个信道或非使用信道中各个信道的接收信号强度的测试包，

其中以第一步长增加发射功率，以第二步长降低发射功率。

8.一种无线发射功率控制系统，其特征在于：其包括：

第一无线通讯终端；

与第一无线通讯终端建立无线通讯连接的第二无线通讯终端，第一无线通讯终端和第二无线通讯终端中的一个作为无线通讯连接的发射终端，第一无线通讯终端和第二无线通讯终端中的另一个作为无线通讯连接的接收终端；

其中在利用所述无线通讯连接进行无线通讯时，执行如下操作：

估计在无线通讯连接中使用的多个信道中各个信道的接收信号强度；

在接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比大于第一门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端增加发射功率，在接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比低于第二门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端降低发射功率，其中第一信号强度阈值低于第二信号强度阈值。

9.如权利要求8所述的无线发射功率控制系统，其特征在于：无线通讯连接的通信对端以第一步长增加发射功率，直到接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比小于等于第一门限，

无线通讯连接的通信对端以第二步长降低发射功率，直到接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比大于等于第二门限。

10.如权利要求8所述的无线发射功率控制系统，其特征在于：所述无线通讯连接是基于蓝牙低功耗技术建立的，所述蓝牙低功耗技术采用自适应跳频技术，第一无线通讯终端或第二无线通讯终端均支持蓝牙低功耗技术。

11.如权利要求8所述的无线发射功率控制系统，其特征在于：

在无线通讯连接的发射终端增加发射功率以使得接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比小于等于第一门限后，将接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道设置为非使用信道，

在无线通讯连接的发射终端降低发射功率以使得接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比大于等于第二门限后，将接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道设置为非使用信道。

12.如权利要求8所述的无线发射功率控制系统，其特征在于：

在利用无线通讯连接通信过程中通过接收控制包、数据包和/或测试包来估计使用的多个信道中各个信道的接收信号强度，

或者，在利用无线通讯连接通信过程中通过周期地接收测试包来估计所有多个信道或非使用信道中各个信道的接收信号强度，如果非用信道的各个信道的接收信号强度大于等于第一信号强度阈值，则将该非使用信道设置为使用信道。

13.一种无线发射功率控制装置，其特征在于：其包括：

一个接收信号强度估计模块，其被配置的：估计在无线通讯连接中使用的多个信道中各个信道的接收信号强度；

一个功率控制模块，其被配置的：在接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比大于第一门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端增加发射功率，在接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比低于第二门限时，发送功率控制请求要求无线通讯连接的通信对端降低发射功率，其中第一信号强度阈值低于第二信号强度阈值。

14.如权利要求13所述的无线发射功率控制装置，其特征在于：所述无线通讯连接是基于蓝牙低功耗技术建立的，所述蓝牙低功耗技术采用自适应跳频技术，无线发射功率控制装置支持蓝牙低功耗技术，

所述功率控制模块还被配置的：

在接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道的数量或占比小于等于第一门限后，将接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道设置为非使用信道，

在接收信号强度低于第二信号强度阈值的信道的数量或占比大于等于第二门限后，将接收信号强度低于第一信号强度阈值的信道设置为非使用信道。

15.如权利要求13所述的无线发射功率控制装置，其特征在于：

在利用无线通讯连接通信过程中通过接收控制包、数据包和/或测试包来估计使用的多个信道中各个信道的接收信号强度，

或者，在利用无线通讯连接通信过程中通过周期地接收测试包来估计所有多个信道或非使用信道中各个信道的接收信号强度，如果非用信道的各个信道的接收信号强度大于等于第一信号强度阈值，则将该非使用信道设置为使用信道。

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