CN1820516A - 无线通信系统网络管理实体间转移传输功率控制信息的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种要求及获得传输功率控制(TPC)信息的方法及无线通信系统。该系统包括至少一存取点(AP)以及至少一无线传输/接收单元(ATRU)。当该AP决定使用该WTRU的传输功率时，该AP传输一TPC要求帧至该WTRU。响应该TPC要求帧的接收，该WTRU执行一或更多实体测量并回传一TPC帧至该AP。

Description

无线通信系统网络管理实体间转移传输功率控制信息的方法 及系统
技术领域
本发明是关于无线通信系统。尤其是，本发明是关于移转无线传输/接收单元(WTRU)与存取点(AP)之间的传输功率控制(transmit power control，PTC)信息的方法及系统。
背景技术
无线局域网络(WLANs)因为其便利性及弹性已变得更普遍。当此种网络的新应用正在发展时，他们的普及性也预期会更增加。
电子及电子工程师协会(IEEE)工作团队已经定义具有扩展性的IEEE 802.11基线(baseline)标准，其是用以提供较高的数据速率以及其它的网络容量。在IEEE802.11标准中，网络实体包括一个管理信息库(management information base；MIB)。此MIB可以是一个媒体存取控制层(MAC)MIB或是一个实体(PHY)层MIB。MIB表中的数据实体使用IEEE 802.11标准。
连接至WLAN的网络管理实体(NMEs)借助传送帧而互相通信。802.11标准定义三种型态的MAC帧：1)数据帧；2)控制帧；以及3)管理帧。这些帧的每一者也有次型态。例如，移动帧是管理帧的次型态。移动帧进一步由类别所定义。目前，移动帧类别的定义如下：0-频谱管理；1-服务管理品质；2-直接链接协议；以及3-无线管理。
服务原语(service primitive)是层之间或协议之间实体交换标准化管理内容用的内部信号发送讯息，例如在站管理实体(SEM)与MAC层管理实体(MLME)之间。虽然此标准并未规定讯息的特定格式，此标准对内容做出定义。服务原语通常被用以激活，确认或报告一个特定的移动，例如借助从一个WTRU至另一WTRU传送管理目的用的特定帧。
依据IEEE 802.11标准，SME被合并至WTRU以便提供正确的MAC运作。此SME是独立于层的实体，其可被视为位在一个分离的管理平面或位于接近此侧之处。因此，此SME可以被视为在收集来自不同层管理实体的依层而定的状态时负责此功能，且同样地设定层指定参数的数值。此SME通常替代一般系统管理实体执行此种功能并实施标准管理协议。
此外，依据IEEE 802.11标准，WTRU包括控制其行为的MIB中的配置设定。使AP能够了解每一WTRU的配置是重要的，以便中断此WTRU的行为且改善WLAN无线资源管理(RRM)的WLAN的内容。例如，WTRU在其MIB中保持被成功接收但不能被译码的帧。这是AP提供最小服务品质水准给WTRU的重要信息。
RRM是WLAN管理中一种最重要的形式。WLAN可以借助执行RRM，包括频带内(in-band)干扰减轻以及频率再使用，而达到相当的性能加强。为了有效的RRM，NME需要重新取回WTRU指定TPC相关信息。现有无线系统中所使用的MIB数据结构的问题在于WTRU的TPC信息未被储存在AP的MIB中。
干扰减轻是无线通信系统中使用的典型技术，借助使传输功率的量为最小以避免与附近区域中的其它使用者产生干扰。IEEE 802.11h标准借助BEACON及PROBERESPONSE帧定义最大允许传送功率的讯息发送，以及借助TPC要求(REQUEST)及TPC报告(REPORT)帧定义讯息发送以获得立即的传送功率以及链接帧。AP广播一个BEACON帧或以一个PROBE RESPONSE帧响应。BEACON帧包括一个国家区域，一个功率限制区域，一传输功率区域以及一链接边际(link margin)区域。国家区域包括最大的调整功率准位。功率限制区域包括相较于最大调整功率准位的一偏移值。传输功率区域指示用以传输TPC REPORT帧的传输功率。链接边际区域在BEACON及PROBE RESPONSE帧中被设定为0。
WTRU的实体测量数据或MAC性能统计，例如基本服务设定(BBS)中的传输/接收功率准位以及链接边际，的要求/报告讯息发送以及重新取回是支持减轻干扰及RRM的关键参数。然而，这些实体测量或MAC性能统计并未从L1 PHY或L2 MAC协议实体被传送至做为外部WLAN RRM实体的接口使用的SME。此SME通常包括进入MIBS中读/写的接口软件。例如，在接收来自简单网络管理协议(SNMP)的指令时，一特定MIB实体的读取被回报至该SNMP。
目前，WLANs通常在比需要高许多的功率准位上传输。以TPC，此传输功率可被调整至最小的准位而依然保证所需的信号接收，但不产生比所需的干扰更多的干扰给其它的WTRUs。也可能执行有效的负载控制以及BSS范围调整。范围调整，负载平衡，以及一最大信元半径系由AP的传输功率以及WTRU的接收器敏感度所决定。如果传输的功率未受到适当的控制，在信元边缘的WTRU遗失对AP的连结且将被强迫与邻近的APs重新关联。因此，功率控制使得有效率的负载控制及范围调整为可能。
发明内容
本发明是一种于一无线传输接收单元(WTRU)与一存取点(AP)之间转移传输功率控制(TPC)信息用的无线通信系统及方法。此AP包括一第一管理实体以及一第二管理实体。此WTRU包括一第三管理实体。AP中的第一管理实体决定是否要使用WTRU的传输功率准位。第一管理实体传输一第一讯息要求TPC至AP中的第二管理实体，如果此第一管理实体决定使用此WTRU的传输功率准位。第二管理实体可传输一讯息至第一管理实体确认第一讯息的接收。
AP中的第二管理实体传输一第二讯息至WTRU要求此WTRU提供TPC信息至该AP。响应此WTRU接收此第二讯息，WTRU中的第三管理实体执行一个或更多实体测量以决定一或更多TPC参数。第三管理实体随后传输一第三讯息至该AP，该第三讯息包括与实体测量的结果相关的要求的TPC信息。
由第三管理实体执行的测量可包括一WTRU传输功率准位测量，一链接边际测量，一畅通频道评估(clear channel assessment，CCA)，一感知的信号对噪声比指示(signal-to-noise indication，PSNI)测量，一接收信号强度指示(RSSI)测量，以及一接收频道功率指示(RCPI)测量。第一管理实体可以是一个站台管理实体(SME)而第二及第三管理实体可以是层管理实体(MLMEs)。此无线通信系统可以是无线局域网络(WLAN)。
附图说明
本发明一较详细说明将从以下例示的较佳实施例描述中获得，并参照附图而被了解。
图1A是依据本发明操作的无线通信系统的方块图；
图1B是图1A的无线通信系统中所使用的AP及WTRU配置的详细方块图；
图2是依据本发明获TPC信息用的WTRU与AP之间的通信流程图；
图3是依据本发明要求及接收一测量报告用的WTRU与AP之间的通信流程图；
图4是依据本发明使用网络管理实体之间的服务原语传输TPC信息用的实施例的信号流程图，以及
图5是依据本发明在网录实体之间移转TPC信息用的方法步骤的例示程序的流程图。
具体实施方式
以下，WTRU包括但不限于使用者设备，移动站，固定或移动用户单元，呼叫器或任何其它能够在无线环境中运作的装置。当参照下文时，AP包括但不限于基地台，点B，位置控制器，或任何无线环境中的接口装置。
本发明以下将参照附图而被描述，其中相同的标号皆代表相同的组件。本发明使用WLAN 802.11标准(802.11基线，802.11a，802.11b以及802.11g)，并且也适用于IEEE 802.11e，802.11h以及802.16。
本发明可进一步适用于分时双工(TDD)，分频双工(FDD)，以及分时同步CDMA(TDSCDMA)，当应用至通用移动电信通信系统(UMTS)，CDMA 2000以及CDMA时，但也可能应用至其它无线系统。
本发明的特征可被合并至一集成电路(IC)中或被设计为包括多个互相连接组件的电路。
图1A是一种无线通信系统100的方块图，包括多个WTRU 105，多个APs110，一散布系统(DS)115，一网络管理实体(NME)120以及一网络125。WTRUS 105以及APs 110形成个别的基本服务组合(BSSs)130。BBSs 130以及DS 115形成延伸服务组合(ESS)。APs 110经由网络125连接至网络管理实体(NME)125。无线通信系统100可以是无线局域网络(WLAN)。
图1B是表示无线通信系统100中所使用的APs 110以及WTRUs 105的详细方块图。AP 110包括第一管理实体150，一第二管理实体155以及一第一管理信息库(MIB)160。WTRU 105包括一第三管理实体165，一第四管理实体170以及一第二MIB 175。MIB 160以及175由一个或更多储存装置(例如计数器，缓存器或其它存储装置)所组成，用以储存配置参数，性能量测以及错误指针。
第一管理实体150可以是站台管理实体(SME)。第二管理实体可以是层管理实体(MLME)。第四管理实体170可以是SME。
参照图1A，位于网络管理实体(NME)120中的RRM控制器(未示出)经由网络125及DS115与APs 110通信。APs 110和WTRUs 105无线通信。NME 120传送讯息至APs 110以改变AP BSS中的许可功率准位，借助较高层(第二层或更高)管理协议，例如SNMP或可延伸标记语言(XML)。NME 120写入可允许的最大及最小值至AP 110的管理数据库(MIB)160中。
在AP 100中实施一个程序，用以经常性地读取AP 110的MIB 160中的实体以及使用服务原语以传送并接收MAC信号发送帧。此MAC信号发送帧，例如BEACON或TPC要求(REQUEST)，测量要求(MEASUREMENT REQUEST)或类似者，与信元中所有的WTRU 105通信。
当AP 110接收来自WTRU 105的信号发送帧时(例如TPC REPORTS，MEASUREMENT REPORTS，或类似者)，AP 110取得被报告的测量并使用服务原语以将性能测量写入AP 110的MIB 160之中。NME 120随后经由管理协议读取这些MIB实体以获得目前的系统性能。NME 120控制WTRU 105的传输功率准位。
此MIB可以是MAC MIB或PHY MIB。MAC MIB通常是比较适合的，因为大部份的RRM单元在MAC准位上运作，其具有极快的响应。MIB表中的实体应该被包括在每一WTRU表中，这是比较建议使用的，或在整体统计表中。借助将这些实体数据储存在AP 110的MIB中而使它们可为外部实体所用，可以维持低的干扰准位，产生较高的系统容量。
图2表示依据本发明支持WTRU 105与AP 110之间的通信以获得TPC数据的流程。一旦一个AP 110传输从目标WTRU 105获得TPC数据时，AP 110传输一个TPC要求帧205至目标WTRU 105。响应TPC要求帧205，WTRU 105执行一个或更多要求的实体测量并传输一个TPC报告帧210至AP 110。AP 110随后储存此TPC数据在AP 110的MIB 160之中，此TPC数据可让外部实体使用，例如NME 120。
参照图1A及1B，获得TPC数据的流程也可由NME 120激活，其接着触发AP 110中的第一实体150传送一原语至第二管理实体155，以传送一MAC信号发送帧至WTRU 105，等等。
图3说明一个流程，用以支持WTRU 105与AP 110之间的通信以便使AP 110要求一个WTRU 105执行一个或更多测量并报告特定的WTRU 105的测量给AP110。一旦AP 110决定要求来自一个WTRU 105的实体测量数据时，此AP 110传输用以测量并报告目标WTRU 105的特定实体参数用的一测量要求帧350至目标WTRU 105。这些测量可以包括传输功率，链接边际，CCA报告，接收的功率指针(RPI)统计报告，或任何其它与实体相关的测量。这些可以是绝对值，统计平均或长条图值，或使用任何型态的算法或最佳的程序(ROUTINE)。在要求测量的执行之后，目标WTRU 105编译测量的数据并传输一测量报告帧310至AP 110。此测量数据被储存在AP 110的MIB 160，或者是WTRU 105的MIB 175之内。
WTRU 105中的MIB 175储存二个不同的信息类别。第一类别包括多种实体测量，例如信号功率，干扰准位，噪声长条图或类似者。第二类别是多种MAC性能统计，例如CCA忙碌小部份，平均后退(back-off)次数，错误帧计数器，或类似者。
当被接收的实体测量以及MAC性能统计被储存在AP110的MIB 160中时，其可被选择RRM的实体所用。此MIB 160可以是MAC MIB或PHY MIB。MAC MIB是比较好的，因为RRM讯息发送也在MAC层中执行，并且比PHY层快速。这些实体测量数据可被外部所用，借助将它们储存于AP 110的MIB 160之内。因此，有效的负载控制及BSS范围调整变得可能。
图4是使用服务原语在AP 110与WTRU 105之间获得TPC信息的例示流程400的信号流程图。内部讯息发送以本发明新导入的服务原语而被执行。使用流程400，AP 110可以从WTRU 105获得TPC数据并储存此TPC数据在AP 110的MIB 160之中。
AP 110包括SME 450以及MLME 455。WTRU 105包括MLME 465以及SME 470。参照图4，AP 110的SME450决定是否使用WTRU 105的功率准位(步骤402)。在步骤404，SME 450传输一第一讯息(MLME-TPCADAPT.req)至AP 110的MLME 455要求TPC信息，如果SME 450在步骤402决定使用WTRU 105的传输功率的话。在步骤406，MLME 455传输一第二讯息(MLME-TPCADAPT.cfm)至SME 450确认第一讯息的接收(MLME-TPCADAPT.req)。在步骤408，MLME 455传输第三讯息(TPC要求帧)至目标WTRU 105要求TPC信息，而目标WTRU 105的MLME 465执行一个或更多实体测量以决定TPC参数，例如WTRU传输功率准位，WTRU接收功率准位，链接边际(亦即，传输功率减去接收功率)，PSNI，RSSI，RCPI或类似者。决定TPC参数的测量结果可被传输至SME 470并储存在WTRU 105的MIB 175中。在步骤412，目标WTRU 105的MLME 465传输包括要求的TPC信息的一第四信号(TPC报告帧)至AP 110。在步骤414，MLME 465传输包括该要求的TPC信息的第五讯息(MLME-TPCREPORT.ind)至SME 540。SME 450可以储存要求的TPC信息在AP 110的MIB 160之中，因此TPC信息可被外部RRM实体所用。此TPC要求在步骤416完成。
图5是本发明的例示流程500的流程图，包括在网络实体内传输TPC信息的方法步骤。
如图1A所示，流程500在无线通信系统100内实施，包括至少一AP 110以及至少一WTRU 105。如图1B所示，AP 110包括一第一管理实体150以及一第二管理实体155。此外，如图1B所示，WTRU 105包括一第三管理实体165以及一第四管理实体170。
参照图5，AP 110中的第一管理实体150决定是否使用WTRU 105的传输功率准位(步骤505)。在步骤510，第一管理实体150传输第一讯息至AP 110中的第二管理实体155要求TPC信息，如果第一管理实体150在步骤505决定使用WTRU 105的传输功准位的话。在步骤515，第二管理实体155传输第二讯息至第一管理匙体150确认第一讯息的接收。在步骤520，第二管理实体155传输包括TPC信息要求的一第三讯息至WTRU 105。在步骤525，WTRU 105中的第三管理实体165接收第三讯息。在步骤530，第三管理实体165执行一或更多实体测量以决定TPC参数。第三管理实体165可传输实体测量的结果至第四管理实体170，其接着可储存此实体测量的结果在MIB 175中。在步骤535，第三管理实体165传输包括要求的TPC信息的第四讯息至AP 110。在步骤540，AP 110中的第二管理实体155接收第四讯息。在步骤545，第二管理实体155传输包括要求的TPC信息的第五讯息至第一管理实体。此要求的TPC信息随后被储存在AP 110的MIB 160中。
虽然本发明参照较佳实施例而被描述，应了解的是在不脱离以上所述的本发明范围的情况下，熟悉本技术的人士可有不同的修改。

Claims (46)

1.一种无线通信系统中转移传输功率控制(TPC)信息的方法，该无线通信系统包括至少一存取点(AP)以及至少一无线传输接收单元(WTRU)，该存取点包括一第一管理实体以及一第二管理实体，该WTRU包括一第三管理实体，该方法包括：
(a)如果该第一管理实体决定使用该WTRU的传输管理准位，则该第一管理实体传输一第一讯息至该存取点中的第二管理实体，该第一讯息要求TPC信息；
(b)该存取点中的该第二管理实体传输一第二讯息至该无线传输接收单元要求该无线传输接收单元提供TPC信息给该存取点；
(c)响应该无线传输接收单元接收该第二讯息，该无线传输接收单元中的第三管理实体执行一或更多实体测量以决定一或更多TPC参数；以及
(d)该第三管理实体传输包括与该实体测量结果相关的要求的TPC讯息的一第三讯息至该存取点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于该第一管理实体是一站台管理实体(SME)。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于该第二管理实体是一媒体存取控制(MAC)层管理实体(MLME)。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于该第三管理实体是一媒体存取控制层管理实体。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
(e)该第二管理实体传输一讯息至该第一管理实体确认该第一讯息的接收。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于该无线通信系统系一无线局域网络(WLAN)。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于该测量包括一无线传输接收单元传输功率准位测量。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于该测量包括一链接边际测量。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于该测量包括一畅通频道评估。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于该测量包括一预定的信号对噪声指针测量。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于该测量包括一接收信号强度指针测量。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于该测量包括一接收频道功率指针测量。
13.一种转移传输功率控制(TPC)信息的无线通信系统，该系统包括：
(a)包括一第一管理实体以及一第二管理实体的至少一存取点；以及
(b)包括一第三管理实体的至少一无线传输/接收单元(WTRU)；其中：
(i)如果该第一管理实体决定用该WTRU的该传输管理准位，则该第一管理实体传输一第一讯息至该存取点中的第二管理实体，该第一讯息要求TPC信息；
(ii)该存取点中的该第二管理实体传输一第二讯息至该无线传输接收单元要求该无线传输接收单元提供TPC信息给该存取点；
(iii)响应该无线传输接收单元接收该第二讯息，该无线传输接收单元中的第三管理实体执行一或更多实体测量以决定一或更多TPC参数；以及
(iv)该第三管理实体传输包括与该实体测量结果相关的要求的TPC信息的一第三讯息至该存取点。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于该第一管理实体是一站台管理实体。
15.如权利要求13所述的系统，其特征在于该第二管理实体是一媒体存取控制层管理实体(MLME)。
16.如权利要求13所述的系统，其特征在于该第三管理实体是一媒体存取控制层管理实体。
17.如权利要求13所述的系统，其特征在于该第二管理实体还传输一讯息至该第一管理实体确认该第一讯息的接收。
18.如权利要求13所述的系统，其特征在于该无线通信系统是一无线局域网络(WLAN)。
19.如权利要求13所述的系统，其特征在于该测量包括一无线传输接收单元传输功率准位测量。
20.如权利要求13所述的系统，其特征在于该测量包括一链接边际测量。
21.如权利要求13所述的系统，其特征在于该测量包括一畅通频道评估。
22.如权利要求13所述的系统，其特征在于该测量包括一预定的信号对噪声指针测量。
23.如权利要求13所述的系统，其特征在于该测量包括一接收信号强度指针测量。
24.如权利要求13所述的系统，其特征在于该测量包括一接收频道功率指针测量。
25.一种用以要求来自一无线传输/接收单元的传输功率控制信息的存取点，该存取点包括：
(a)一第一管理实体；
(b)一第二管理实体；以及
(c)一管理信息库，其与该第一管理实体通讯，其中该第一管理实体是用以：
(i)如果该第一管理实体决定使用该无线传输接收单元的该传输功率准位，则该第一管理实体传输一第一讯息至该第二管理实体，该第一讯息要求传输功率控制信息；以及
该第二管理实体系用以：
(ii)传输一第二讯息至该无线传输接收单元，要求该无线传输接收单元借助执行一或更多实体测量来决定一或更多传输功率控制参数以提供传输功率控制信息给该存取点；以及
(iii)接收包括与该实体测量结果相关的要求的传输功率控制信息的一第三讯息；以及
该管理信息库是用以储存该传输功率控制信息。
26.如权利要求25所述的存取点，其特征在于该第一管理实体是一站台管理实体(SME)。
27.如权利要求25所述的存取点，其特征在于该第二管理实体是一媒体存取控制层管理实体。
28.如权利要求25所述的存取点，其特征在于该第二管理实体还用以传输一讯息至该第一管理实体以确认该第一讯息的接收。
29.如权利要求25所述的存取点，其特征在于无线通信系统是一无线区域网络。
30.如权利要求25所述的存取点，其特征在于该测量包括一无线传输接收单元传输功率准位测量。
31.如权利要求25所述的存取点，其特征在于该测量包括一链接边际测量。
32.如权利要求25所述的存取点，其特征在于该测量包括一畅通频道评估。
33.如权利要求25所述的存取点，其特征在于该测量包括一预定的信号对噪声指针测量。
34.如权利要求25所述的存取点，其特征在于该测量包括一接收信号强度指针测量。
35.如权利要求25所述的存取点，其特征在于该测量包括一接收频道功率指针测量。
36.一种用以要求来自一无线传输/接收单元的传输功率控制信息的集成电路，该集成电路包括：
(a)一第一管理实体；
(b)一第二管理实体；以及
(c)一管理信息库，其与该第一管理实体通讯，其中该第一管理实体是用以：
(i)如果该第一管理实体决定使用该无线传输接收单元的该传输功率准位，则该第一管理实体传输一第一讯息至该第二管理实体，该第一讯息要求传输功率控制信息；以及
该第二管理实体是用以：
(ii)传输一第二讯息至该无线传输接收单元，要求该无线传输接收单元借助执行一或更多实体测量来决定一或更多传输功率控制参数以提供传输功率控制信息给该集成电路；以及
(iii)接收包括与该实体测量结果相关的要求的传输功率控制信息的一第三讯息；以及
该管理信息库是用以储存该传输功率控制信息。
37.如权利要求36所述的集成电路，其特征在于该第一管理实体是一站台管理实体。
38.如权利要求36所述的集成电路，其特征在于该第二管理实体是一媒体存取控制层管理实体。
39.如权利要求36所述的集成电路，其特征在于该第二管理实体还用以传输一讯息至该第一管理实体以确认该第一讯息的接收。
40.如权利要求36所述的集成电路，其特征在于无线通信系统是一无线区域网络。
41.如权利要求36所述的集成电路，其特征在于该测量包括一无线传输接收单元传输功率准位测量。
42.如权利要求36所述的集成电路，其特征在于该测量包括一链接边际测量。
43.如权利要求36所述的集成电路，其特征在于该测量包括一畅通频道评估。
44.如权利要求36所述的集成电路，其特征在于该测量包括一预定的信号对噪声指针测量。
45.如权利要求36所述的集成电路，其特征在于该测量包括一接收信号强度指针测量。
46.如权利要求36所述的集成电路，其特征在于该测量包括一接收频道功率指针测量。
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