CN1723630A - 控制空中链路的传输功率和传输速率的方法和装置 - Google Patents

控制空中链路的传输功率和传输速率的方法和装置 Download PDF

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Abstract

简言之，本发明提供了一种控制移动单元的数据传输速率和传输功率电平的方法。该方法可以包括：根据接收的信号强度和接收机灵敏度值之间的差来改变数据传输速率值，以及当以最高的数据传输速率传输时降低所述传输功率电平。

Description

控制空中链路的传输功率和传输速率的方法和装置
背景技术
在现代无线通信系统如无线局域网(WLAN)通信系统中，无线电发射机可以在固定的功率电平发射信号。当移动单元(MU)和接入点(AP)之间的通信距离可能减小时，在固定功率电平的传输可能会变得过度。另外，当MU和AP之间的通信距离增大时，传输信号可能会太弱。因此，数据传输速率可能会降低。
克服上述缺点的一种方法可以是通过利用闭环功率控制来调节传输功率电平。在闭环功率控制方法中，可以通过在AP和MU之间交换消息来获取来自例如AP的传输功率电平。但是，例如“IEEE802.11b，1999版本”的WLAN标准既没有提出功率控制问题也没有给MU提供足够的信息来利用闭环功率控制方法。
因此，需要更好的方法来减轻无线电发射机的上述缺点。
附图说明
在说明书的结束部分特别指出并明确地要求保护作为本发明的主题。但是，通过参考下文中的详细说明和附图，可以最好地理解本发明的操作的组织和方法，以及其目的、特征和优点，其中：
图1是根据本发明的示例性实施例的WLAN通信系统的一部分的示意图；
图2是根据本发明的示例性实施例的WLAN收发信机的示意方框图；
图3是根据本发明的示例性实施例的控制传输的方法的示意流程图；
图4是根据本发明的示例性实施例的设置传输值的迭代方法的示意流程图。
应该理解，为了说明的简单和清楚，图中示出的部件不必按照规定比例画出。例如，为了清楚起见，一些部件的尺寸相对于其它部件可以被放大。另外，经恰当考虑，在图中可以重复参考数字以指示相应的或相似的部件。
具体实施方式
在以下的详细说明中，为了提供对本发明完全的理解，提出了许多具体的细节。但是，本领域的普通技术人员应该理解，在没有这些具体的细节的情况下也可以实施本发明。在其它的实例中，为了使本发明更清楚，没有详细说明众所周知的方法、过程、组件和电路。
下文中详细说明的一些部分是以计算机存储器中的数据位或二进制数字信号的操作的算法和符号表示来描述的。这些算法描述和表示可以是由数据处理领域中的技术人员使用以将他们的工作内容转达给该领域中其它技术人员的技术。
除非明确的声明，否则根据下文的讨论，很显然应该认识到贯穿说明书的使用术语如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”等的讨论指的是计算机或计算系统、或相似的电子计算设备的动作和/或过程，它们将该计算系统的寄存器和/或存储器中的表示为例如电子量的物理量的数据，操作和/或变换为在计算系统的存储器、寄存器或其它这样的信息存储、发送或显示设备中的相似地表示为物理量的其它数据。另外，术语“多个”贯穿整个说明书被用来描述两个或更多的组件、设备、部件、参数等。例如，“多个移动站”表示两个或更多移动站。
应该理解，本发明可以被用于多种应用。尽管本发明不限于这个方面，但是这里揭示的电路和技术可以被用于许多装置例如无线电系统的发射机中。试图包括在本发明的范围中的发射机包括(仅作为例子)无线局域网(WLAN)发射机、双向无线电发射机、数字系统发射机、模拟系统发射机、蜂窝无线电话发射机等。
试图包括在本发明的范围内的WLAN发射机的类型包括(但不限于)用于发射例如跳频扩频(FHSS)、直接序列扩频(DSSS)等的扩频信号的发射机。
见图1，其示出了根据本发明的WLAN 100。WLAN网100可以包括接入点(AP)110和移动单元120和130，尽管本发明的范围不限于该例。在本发明的一个实施例中，AP 110可以发射将被MU 120接收的信标150，信标可以包括广播消息，该广播消息包含有系统信息。可以通过空中链路140、使用例如1兆比特每秒(Mbps)的预定数据传输速率发射信标150，1兆比特每秒可以是根据WLAN标准的最低传输速率。尽管本发明的范围决不限制在该方面，但是WLAN 100的AP110和MU 120、130可以遵守的传输标准例如为该领域中众所周知的“IEEE-Std 802.11，1999版”标准和/或“IEEE-Std 803.11a，1999版用于5千兆赫兹(GHz)频带”标准和/或“IEEE-Std 803.11b，1999版用于2.4GHz频带”标准。
见图2，其示出了根据本发明的实施例的移动单元200的方框图。尽管本发明的范围不限于该方面，但是移动单元200可以包括天线210、发射机(TX)220、接收机(RX)230、控制器240和存储器250。
在操作中，天线210(例如偶极子天线、发射天线(shot antenna)或任何其它适当类型的天线)可以从AP 110接收信号。可以包括信标150的接收信号可含有表示传输数据的信息(例如数据速率值如1Mbps)和/或其它数据如控制消息等。接收机230可以接收信标150并可以向控制器240提供数据速率值。另外的或可选的，控制器240可以根据接收到的广播消息测量接收机230的接收信号强度(RSS)值。尽管本发明的范围不限于该方面，但是如果需要，接收机230可以包括能够接收并解调在WLAN系统中可以应用的扩频信号的接收机。
尽管本发明的范围不限于该方面，但是存储器250可以存储涉及接收机230的灵敏度的值。该接收机灵敏度值可以被设置在表中，并可以被控制器240根据数据速率值进行选择。另外，存储器250可以存储多个传输功率值。如果需要，该传输功率值也可以被设置在表中。
尽管本发明的范围不限于该方面，但是可以用于本发明的实施例的存储器的类型可以包括例如移位寄存器、触发器、闪速存储器、随机访问存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)等。
尽管本发明的范围不限于该实施例，但是控制器240可以从存储在存储器250中的表中选择接收机灵敏度值。可以根据数据速率值选择接收机灵敏度值。另外，控制器240可以根据RSS和所选择的接收机灵敏度值设置数据传输速率值。另外，控制器240可以选择传输功率电平值并用该选择的值设置发射机220。以下提供了上述存储器表的例子。
尽管本发明的范围不限于该方面，但是控制器240可以包括处理器、数字信号处理器等。另外，如果需要，发射机220可以以基本上等于可以由控制器240设置的数据传输速率值的数据速率发射数据。另外的或可选的，发射机220可以以基本上等于所选择的传输功率值的传输功率电平来发射数据。尽管本发明的范围不限于该方面，但是如果需要，发射机220可以在预定的频率上发射扩频信号，例如，2.4GHz扩频信号，其可以与WLAN一起使用。
见图3，其示出了根据本发明的实施例的控制传输功率电平的方法的示例性流程图。尽管本发明的范围不限于该方面，但是可以由控制器240执行该方法。该方法可以以接收数据速率值(方框300)开始。例如，在本发明的一个实施例中，数据速率值可以被包含在从AP 110发射的接收信标150中。尽管本发明的范围不限于该方面，但是如果需要，该接收的数据速率值可以被用作初始数据传输速率。
如方框310中所示，控制器240可以从信标150接收或测量RSS值，信标150可以给定的数据传输速率被发射，例如，如果需要，以根据相关的WLAN标准的最低的数据传输速率发射，例如1Mbps。另外的或可选的，控制器240可以根据例如在接收机230的基带(未示出)接收到的广播消息的参数来估计或测量RSS值。另外，控制器240可以从存储器250接收该接收机的灵敏度值(方框320)。另外的或可选的，如果需要，控制器240可以根据接收的数据速率值来估计接收机灵敏度值，或可以根据接收的数据速率值来选择多个预存的接收机灵敏度的值中的一个。
下边的表1示出了在本发明的实施例中可以根据接收的数据速率选择的示例性的预存的灵敏度值。该表1中预存的灵敏度值可以与可用于本发明的实施例的数据速率值相关联地表示。
  数据速率(Mbps)  灵敏度(dBm)
  1   -91
  2   -88
  5.5   -84
  11   -81
              表1
在表1中用了下边的表示法：
“数据速率”可以代表从信标接收的数据速率；及
“灵敏度”可以代表接收机230的出厂校准的灵敏度值。
尽管本发明的范围不限于该方面，但是如果需要，控制器240可以计算链路余量值，其可以被定义为被选择的或被测量的RSS值减去被选择的预存灵敏度值(方框330)。如方框340中指示的，如果需要，可以将该计算出的链路余量值与链路余量阈值相比较，该链路余量阈值可以包括例如根据WLAN标准的预定值。根据链路余量阈值比较，控制器240可以对于链路余量设置适当的数据传输速率和/或适当的传输功率电平，如方框350指示的。
尽管本发明的范围不限于该方面，但是下边的表2示出了链路余量范围的例子，该链路余量范围可以由下阈值和/或上阈值定义。如表2的例子中所示，控制器240可以执行特定的功能，例如，根据计算的链路余量值的链路余量范围，选择某一个数据传输速率和/或传输功率电平。在本发明的示例性实施例中，可以通过将计算的链路余量值与至少一个链路余量阈值进行比较来确定链路余量范围。该链路余量范围可以包括由一个阈值定义的开放范围，例如在表2中的第5行中的范围，和/或闭合范围，例如在表2中的第2-4行中的范围。
  行#   链路余量   数据速率(Mbps)   功能控制
  1   1   传输数据速率
  2   3dB＜＝链路余量＜7dB   2   传输数据速率
  3   7dB＜＝链路余量＜10dB   5.5   传输数据速率
  4   10dB＜＝链路余量＜13dB   11   传输数据速率
  5   链路余量＞＝13dB   11   传输功率电平
                         表2
在表2中使用了下边的表示法：
“行#”可以代表该表的行数；
“链路余量”可以代表RSS值和灵敏度值之间的差；
“数据速率”可以代表预存数据传输速率值；及
“功能控制”可以代表控制消息的内容。
例如，根据表2的示例的第一行(1)，MU 120可以向AP 110发送一个以1Mbps的数据速率来传输数据的控制命令。根据表2的示例的第二行(2)，对于在3dB到7dB之间的链路余量，MU 120可以向AP 110发送一个控制命令，该控制命令包括以2Mbps的数据速率来传输数据的控制命令。根据表2的示例的第三行(3)，对于在7dB到10dB之间的链路余量，MU 120可以向AP 110发送一个以5.5Mbps的数据速率来传输数据的控制命令。根据表2的示例的第四行(4)，对于在10dB到13dB之间的链路余量，MU 120可以向AP 110发送一个以11Mbps的数据速率传输数据的控制命令。最后，根据表2的示例的第五行(5)，对于等于或高于13dB的链路余量，数据速率可以保持在11Mbps且MU 120可以向AP 110发送一个降低传输功率电平的控制命令。
见图4，其示出了根据本发明的实施例的设置和/或调节数据传输速率和/或传输功率电平的迭代方法的流程图。尽管本发明的范围不限于该方面，但是数据传输速率和/或传输功率电平的调节或设置可以在MU 120和AP 110之间交互地进行。例如，MU 120可以接收数据速率值(方框400)。控制器240可以计算链路余量、将计算的链路余量和链路余量阈值进行比较并可以设置被MU 120使用的控制值(方框410)，例如，数据传输速率值。
尽管本发明的范围不限于该方面，但是MU 120可以以选择的数据传输速率向AP 110传输数据。作为响应，如果数据被成功地接收(菱形框420)，AP 110可以用确认消息进行答复。如果传输没有成功，如果需要，数据传输速率可以被减小到较低的值(方框430)。如果传输成功，并且使用的数据速率不是最高的(菱形框440)，数据速率可以在预定的时间周期保持不变，直到下一次迭代(方框480)为止。改变数据传输速率值可以被重复，直到利用了如菱形框440、方框450和菱形框460指示的最高的数据速率为止。
尽管本发明的范围不限于该方面，但是如果使用了最高数据传输速率，例如11Mbps，并且链路余量为例如高于13dB，那么可以通过控制器240降低传输功率电平(方框450)。例如，如果需要，控制器240可以重复地降低传输功率电平，例如，以3dB的增量重复地降低，直到AP 110不再用确认消息响应。然后控制器240可以提高传输功率电平(方框470)，例如，以6dB的增量来提高，并且可以在预定时间周期持续以相同的功率电平传输(方框480)。
尽管这里已经显示和描述了本发明的某些特征，但是对于本领域的技术人员来说可以存在许多修改、替换、改变和等效。因此，应该理解，所附的权利要求书试图覆盖所有这些在本发明的真实精神的修改和改变。

Claims (26)

1.一种方法，包括：
根据链路余量的值来设置数据传输速率值和传输功率电平值，用于通过空中链路来传输数据。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
根据接收到的信号强度值和接收机灵敏度值之间的差来计算所述链路余量值。
3.如权利要求2所述的方法，其中计算所述链路余量包括：
根据通过所述空中链路接收到的消息来估计所接收的信号强度值；及
存储所述估计的接收的信号强度值。
4.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
通过测量接收到的信标的参数来确定所接收的信号强度值。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
计算所述链路余量值；
确定对应于所述链路余量值的链路余量范围；及
根据所述链路余量范围来设置所述数据传输速率。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
计算所述链路余量；
确定对应于所述链路余量值的链路余量范围；及
根据所述链路余量范围设置所述传输功率值。
7.如权利要求6所述的方法，其中设置所述传输功率值包括：
通过从移动单元向接入点发送控制消息直到所述接入点确认所述设置，来交互地调节所述传输功率电平。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
在预定的时间周期之后重复所述数据传输速率值和所述传输功率值的设置。
9.一种装置，包括：
控制器，用于根据接收到的信号强度值和接收机灵敏度值来设置数据传输速率值；及
发射机，用于以基本上等于所述数据传输速率值的数据传输速率来发射数据，并以所述控制器所选择的传输功率电平来发射数据。
10.如权利要求9所述的装置，进一步包括：
接收机，用于提供所述接收的信号强度值；及
存储器，用于提供预存的接收机灵敏度值。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述控制器能够根据所述接收的信号的数据速率值来从所述存储器选择所述接收机灵敏度值。
12.如权利要求10所述的装置，其中所述存储器中存储了多个传输功率值，并且其中所述控制器能够将所述多个传输功率值之一设置为所述发射机的实际传输功率。
13.如权利要求10所述的装置，其中所述存储器中存储了传输功率值的表以及数据传输速率值的表。
14.一种装置，包括：
控制器，用于根据接收到的信号强度值和接收机灵敏度值来设置数据传输速率值；及
可操作地与偶极子天线耦合的发射机，用于以基本上等于所述数据传输速率值的数据传输速率来发射数据，并以所述控制器所选择的传输功率电平来发射数据。
15.如权利要求14所述的装置，进一步包括：
接收机，用于提供所述接收的信号强度值；及
存储器，用于提供接收机灵敏度值。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述控制器能够根据所述数据速率值来从所述存储器选择所述接收机灵敏度值。
17.如权利要求15所述的装置，其中所述存储器中存储了多个传输功率值，并且其中所述控制器能够将所述多个传输功率值之一设置为所述发射机的实际传输功率。
18.如权利要求15所述的装置，其中所述存储器中已经存储了出厂时存储的接收机灵敏度值和数据传输速率值。
19.一种物品，包括：
存储介质，其上存储了指令，当执行该指令时导致：
根据链路余量值来设置数据传输速率值和传输功率电平，用于通过空中链路来传输数据。
20.如权利要求19所述的物品，其中当执行所述指令时进一步导致：
根据接收到的信号强度和接收机灵敏度值之间的差来计算所述链路余量值。
21.如权利要求20所述的物品，其中当执行计算所述链路余量值的指令时导致：
根据通过所述空中链路接收到的消息来估计所述接收的信号强度值；及
存储所述估计的接收的信号强度值。
22.如权利要求20所述的物品，其中当执行计算所述链路余量值的指令时导致：
根据接收的信标的参数来测量所述接收的信号强度值。
23.如权利要求19所述的物品，其中当执行所述指令时进一步导致：
计算所述链路余量值；及
根据所述计算的链路余量值的链路余量范围来设置所述数据传输速率。
24.如权利要求19所述的物品，其中当执行所述指令时进一步导致：
计算所述链路余量值；及
根据所述计算的链路余量值的链路余量范围来设置所述传输功率值。
25.如权利要求24所述的物品，其中当执行设置所述传输功率值的指令时导致：
通过从移动单元向接入点发送控制消息直到所述接入点确认所述设置，来交互地调节所述传输功率电平。
26.如权利要求19所述的物品，其中当执行所述指令时进一步导致：
在预定时间周期之后，重复所述数据传输速率值和所述传输功率值的设置。
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