CN1977479B - 无线局域网中空闲信道评估最佳化方法 - Google Patents
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Abstract
一种在具有存取点(AP)及至少一个站台的无线局域网中最佳化空闲信道评估(CCA)参数的方法由接收触发条件开始,决定能量检测门限(EDT)参数的上限及下限,计算EDT参数的值且该EDT参数的值由该上限及该下限所限制,最后,更新EDT参数,该方法可在每一个站台或在AP执行,且发信号该经更新CCA参数至伴随该AP的每一个站台。
Description
技术领域
本发明总的有关无线局域网(WLANs),及更特别是,有关最佳化WLAN中空闲信道评估参数的方法。
背景技术
在WLAN系统中,分散协调式功能(DCF)为在尽力式基准异步数据转移的基本存取方法。使用无线局域网分散协调式功能模式以支持促进所有站台至该频道的公平存取的竞争式服务,用于达到此目的的多重存取机制为具有碰撞避免的载波感测多重存取(CSMA/CA)。站台检测频道是否忙碌的一种方式为通过分析自其它WLAN用户传送的所有经检测封包及通过经由自其它来源的相对信号强度检测在频道的活性。在数据传送前执行的实体载波感测称为空闲信道评估(CCA)。
空闲信道评估用于802.11装置中的封包的传送及接收。在数据传送前,装置必须由使用空闲信道评估确保无线媒介为空闲的。对数据接收,该装置仅感测符合忙碌频道的空闲信道评估准则的封包。
802.11标准定义不同的空闲信道评估模式,常使用的空闲信道评估模式需要在报告媒介为忙碌的之前载波感测及能量为高于能量检测门限(EDT)。更具体说,在检测具有能量高于能量检测门限的无线局域网信号形式时空闲信道评估报告忙碌媒介,其它空闲信道评估模式仅要求载波感测,或是仅要求能量高于能量检测门限。
单一能量检测门限参数典型上用于调谐封包的传送及接收的空闲信道评估,空闲信道评估为良好调谐的以用于传输当:
1)当自其基础服务集(BSS)的站台传送封包时,存取点(AP)总是感测频道为忙碌的。
2)当具封包要传送至此的站台因为自在邻近基础服务集的装置的封包传送亦感测频道为忙碌的,存取点总是感测频道为忙碌的。通过满足此条件,存取点慢递会引起传送错误的外部封包。
3)当具有封包要传送至此的站台感测频道为空闲的,存取点总是感测频道为空闲的,即使自邻近基础服务集的装置正在使用此频道。通过满足此条件,可避免不必要的慢递。
在另一方面,空闲信道评估为良好调谐的以用于接收当:
1)存取点能够在其基础服务集的涵盖区域内接收自所有站台的封包,若能量检测门限参数设定过高,存取点可能不接收由位于该信元边缘的站台所传送的封包。
2)存取点不会感测自在邻近基础服务集的装置的封包。若能量检测门限参数设定过低,存取点可能″载体锁定″于由位于其基础服务集外侧的站台所传送的或是由其它存取点所传送的封包。因″锁定″外部传送,存取点会错过自在其自己基础服务集的站台的任何传送。此种事件会造成封包错误,因为来自其自己基础服务集的站台的封包会与存取点正在接收的外部封包碰撞。
决定理想能量检测门限设定包括在最佳化封包传送及最佳化封包接收之间的折衷,而且,调整能量检测门限参数的动态方法为需要的以适应各种网络条件(如在基础服务集尺寸的变化)。
发明内容
在具有存取点及至少一个非-存取点站台的无线局域网中最佳化空闲信道评估参数的三种方法被叙述。名称″空闲信道评估参数″于此处是用于集体表示空闲信道评估模式及能量检测门限参数的值。
第一种方法不需要在站台间,或站台与存取点间的任何特定发信号,在此方法中,每一个站台或存取点企图独立地基于某些统计发现其自己空闲信道评估参数的最佳设定。在站台及存取点间没有任何关于空闲信道评估参数设定的信息的分享。此方法由接收触发条件开始,决定能量检测门限参数的上限及下限,能量检测门限参数的值被计算及由该上限及该下限限制,最后,更新能量检测门限参数,该方法可在任何一个站台、所有站台、或在存取点执行。
第二种方法需要在站台间或站台与存取点间发信号,以通信由站台或存取 点所使用的空闲信道评估参数值。在此方法中,每一个节点(站台或存取点)具有知晓关于由其它站台或存取点所使用的空闲信道评估参数值的机会,而是一个节点亦可仅修正他自己的空闲信道评估参数。此第二种方法以站台或存取点请求其它站台及/或存取点报告目前所使用的空闲信道评估参数值开始,经请求站台及/或存取点将这些值报告至请求站台或存取点,请求站台或存取点接着计算最佳值以用做其自己的空闲信道评估参数。在此计算之后,请求站台或存取点可改变其自己的空闲信道评估参数值及,选择性地,发信号此新的值至其它站台或存取点。
第三种方法需要在站台间或站台与存取点间发信号,此使得一个站台或存取点可修正由其它站台或存取点所使用的空闲信道评估参数值。在此第三种方法中,节点可决定其本身及在该系统的其它节点的空闲信道评估参数的最佳设定,及可请求其它节点以由该请求节点所决定的使用它们的个别最佳空闲信道评估参数。在结构内,基础服务集包括一个存取点及一或许多站台,请求节点应较佳为存取点。此方法以存取点计算与存取点相关的一个或多个站台的最佳空闲信道评估参数开始,此计算可(或可不)为与在第一种方法所使用的计算相同。在每一个站台的最佳空闲信道评估参数的决定之后,该存取点发信号该最佳空闲信道评估参数的个别值至每一个站台,站台决定参数的经请求变更是否为可能的及在至该存取点的响应讯息显示该变更的成功或失败。
在具有至少一个站台的无线局域网中最佳化空闲信道评估参数的存取点包括接收器、能量检测器、频道可用性决定装置、及空闲信道评估计算装置,空闲信道评估计算装置自该存取点接收输入参数及计算该空闲信道评估参数。
在具有存取点的无线局域网中最佳化空闲信道评估参数的站台包括接收器、能量检测器、频道可用性决定装置、及空闲信道评估计算装置,空闲信道评估计算装置自该站台接收输入参数及计算该空闲信道评估参数。
在无线局域网中最佳化空闲信道评估参数的集成电路包括接收器、能量检测器、频道可用性决定装置、及空闲信道评估计算装置,空闲信道评估计算装置接收输入参数及计算该空闲信道评估参数。
附图说明
本发明的更详细了解可由做为实例的较佳具体实施例的下列说明得到,及可与相关附图共同了解,其中:
图1为根据本发明第一种方法的能量检测门限最佳化方法的流程图;
图2为具体化图1所示方法的装置的方块图;
图3为显示在存取点或站台与另一个存取点或站台间发信号以进行根据本发明第二种方法的图;及
图4为显示在存取点与站台间发信号以进行根据本发明第三种方法的图。
具体实施方式
本发明说明一种方法以动态地最佳化用于无线局域网系统中空闲信道评估的能量检测门限参数。
表1-参数定义
符号/名称 | 说明 |
T周期 | 基本触发时间周期 |
PAP | 存取点传送功率 |
PSTA | 站台传送功率 |
RSAP | 存取点接收器灵敏度 |
RNG基底 | 存取点的基线范围,该基线范围订定由存取点服务 的涵盖范围,基线范围可为人工构形或是在系统操作期 间由存取点动态地决定 |
NTX | 经传送封包错误率被计算的封包数 |
NRX | 经接收封包错误率被计算的封包数 |
PERTx max | 目标最大经传送封包错误率 |
PERRx max | 目标最大经接收封包错误率 |
DRMAX | 目标最大递延率 |
α | 经接收封包错误率的权重因子 |
β | 经传送封包错误率的权重因子 |
γ | 递延率的权重因子 |
Δ | 能量检测门限基本步阶 |
表2-测量定义
符号/名称 | 说明 |
PERTx | 经传送封包错误率,此测量系使用NTx最后传送封 包的滑动窗口计算 |
PERRx | 经接收封包错误率,此测量系使用NRx最后接收封 包的滑动窗口计算 |
DR | 递延率此为表示存取点由基础服务集外封包所锁定 的载体及具至少一个要传送封包的时间百分率的测量 |
使用根据本发明第一种方法的空闲信道评估最佳化方法100的流程图说明于图1,方法100可应用于存取点及个别站台,此空闲信道评估最佳化方法强调能量检测门限的最适位准的决定。较佳地设定该空闲信道评估模式使得若该经接收信号高于能量检测门限且感知无线局域网信号则其显示忙碌的。或者,可设定该空闲信道评估模式使得若仅该经接收信号高于能量检测门限则其显示忙碌的。
触发
能量检测门限最佳化方法100于下列条件中的任一个触发:
1.PERTx>PERTx max及从最后一次能量检测门限更新后至少NTX个封包已被传送。
2.PERRx>PERRx max及从最后一次能量检测门限更新后至少NRX个封包已被接收。
3.周期触发定时器的时间终止,亦即T消逝>T周期,且从最后一次能量检测门限更新后至少NTX个封包已被传送及至少NRX个封包已被接收,T消逝为从最后一次能量检测门限更新后的经过时间。
当根据条件1触发时,最佳化方法100企图解决不足的慢递问题,在下行(DL)额外封包错误的一个原因为太过高的能量检测门限设定;当站台为锁定于邻近基础服务集传送时,存取点不会感测频道为忙碌的,使用最少数目的经传送封包以确保问题真的存在。
当根据条件2触发时,最佳化方法100企图解决过度灵敏的存取点问题,在上行(UL)额外封包错误的一个原因为太过低的能量检测门限设定;存取点载体锁定于邻近基础服务集封包,使得其错过自它自己站台的封包。上行封包错误一般发生于当站台传送一个封包且存取点已载体锁定于邻近基础服务集传送时。使用最少数目的经接收封包以确保问题真的存在。
条件3是用于一般最佳化目的,最佳化方法100定期地触发,一旦足够的封包被传送及接收以收集足够的统计。
应选择触发参数使得最佳化方法100对过多封包错误情况快速反应。例如,一旦以收集足够的统计,最佳化方法100应每秒一次地定期触发。若进行触发需要100个封包的最小值,则10%错误率产生10个错误。
决定能量检测门限范围
最佳化方法100由决定能量检测门限参数的上及下限开始(步骤102),能 量检测门限参数的上限,能量检测门限MAX,是决定如下:
能量检测门限MAX=PSTA-(RNGbase+RNGadj)方程式(1)
其中RNGadj为由功率控制算法所决定的范围调整值,应设定能量检测门限参数使得存取点可至少检测所有来自其本身基础服务集的封包,能量检测门限 MAX对应于接收来自位于该信元边缘的站台的传送的信号位准。
将经计算能量检测门限MAX值与由802.11标准所允许的最大值比较,及采用该两个值的较低者,由该标准所允许的最大能量检测门限值是基于存取点的传送功率,PAP。能量检测门限MAX动态地计算因为RNGbase、RNGadj、及PSTA可由功率控制算法于任何时间修正,及无论何时存在对RNGbase、RNGadj,或PSTA的变更会更新能量检测门限MAX。
能量检测门限参数的下限,能量检测门限MIN,设定为存取点接收器灵敏度位准,RSAP。
能量检测门限更新
接着,能量检测门限(EDT)参数被基于其现有值、经接收及经传送封包错误率、及递延率而计算(步骤104):
权重因子的默认值为1,及可基于系统发展(亦即,存取点及站台的配置)而最佳化。
于上及下限之间调整能量检测门限(EDT)参数(步骤106):
EDT=max(EDTMIN,min(EDTMAX,EDT))方程式(3)
更新能量检测门限值(步骤108)及该方法结束(步骤110),要注意自能量检测门限最佳化方法100的最后一次调用后是否发生频道改变,能量检测门限参数自动设定为能量检测门限MIN。
或者,可能使用不同的能量检测门限参数设定于传送及接收。最佳化能量检测门限Tx以用于封包传送,而最佳化能量检测门限Rx以用于封包接收。在传送封包前,存取点立即设定空闲信道评估能量检测门限参数为能量检测门限 Tx,及一旦数据传送完成将其设定回能量检测门限Rx。
能量检测门限Tx是使用类似于图1所示步骤决定,除了使用下列式子:
方程式(4)
接着于上及下限之间调整能量检测门限Tx,如方程式(3)所示。
在一个具体实施例中,能量检测门限Rx=RNGbase,在另一个具体实施例中, 能量检测门限Rx根据下列方程式设定:
方程式(5)
图2显示根据本发明建立的存取点或站台200,该存取点或站台200包括连接至能量检测器204的接收器202,频道可用性决定装置206是连接至能量检测器204及空闲信道评估计算装置208是连接至该频道可用性决定装置206。该空闲信道评估计算装置208接收参数,如DR及PER,做为输入及输出能量检测门限值至该频道可用性决定装置206,其使用能量检测门限值以决定频道是否忙碌,能量检测门限值亦循环回到该空闲信道评估计算装置208,及是如方程式2及3所示使用。
使用第二种方法的空闲信道评估最佳化方法300的图标于图3,此方法可由任何站台或存取点使用,使用该方法的站台或存取点称为“最佳化”站台302。最佳化站台302请求关于在其它站台或存取点304的空闲信道评估参数设定的信息(步骤310),有许多种可能方法进行此发信号。
第一种可能方法为最佳化站台302传送个别请求(单点传播)至每一个周围站台或存取点304(“经要求站台”)它们的地址为该最佳化站台302已知,最佳化站台302可由不同方式知道这些地址,例如,若该最佳化站台302为存取点,其必须知道伴随于其的所有站台的地址,若该最佳化站台302为站台,其可由注意经接收封包的MAC地址而知晓在相同基础服务集的其它站台的地址,然而,无线局域网协议可能不允许在结构内基础服务集的站台之间的直接通信。在此情况下,此方法为仅存取点可使用的。
该请求必须包括该最佳化站台302及该经要求站台304的地址。在802.11无线局域网中,此信息已在MAC表头,选择性地,该请求可包括该经要求站台304要响应的时间限制,该经要求站台304就在包含请求的封包的正确接收后立即回传确认应答(如同导引至特定站台的任何其它封包一样)。以此方式,该最佳化站台302知道该经要求站台304已适当接收该请求,及若在某一时间内未接收确认应答则经要求站台304可再传送包含该请求的封包。
第二种可能方法为最佳化站台302传送导引至所有周围站台304的一个一般请求,此可由传送仅订定基础服务集的识别码的广播讯息而完成,在此情况下仅属于该经指定基础服务集的站台会响应,此亦可由传送订定所有站台(希望由此具有经报告空闲信道评估参数)的地址的多点讯息而完成。
在第三种可能方法中,站台(非-存取点)可请求此站台所伴随的存取点获得伴随此存取点的一个或更多个站台的空闲信道评估参数,而非直接由该站台请求参数,该请求可包括希望由此具经报告空闲信道评估参数的站台地址,或是显示自在该基础服务集的所有站台的空闲信道评估参数皆被请求的特别标志,此请求之后,存取点可以该经要求站台304的空闲信道评估参数响应。存取点可已具有此信息,或是在响应该最佳化站台302前,其可能需要请求自站台的此信息(使用上文所述机构的其中一个)。
对根据上文所述机构的其中一个成功接收空闲信道评估参数请求的任何站台,站台读取当时所使用的空闲信道评估参数的值(步骤312),这些值(空闲信道评估模式及能量检测门限)可正常发现于该经要求站台304的管理信息数据库(MIB)。在读取该空闲信道评估参数后,该经要求站台304(在根据一般的802.11协议获得至该媒介的存取后)传送空闲信道评估参数报告(步骤314),此报告可传播至在该基础服务集的所有站台(在此情况下没有预期任何确认应答),或是,较佳为可为在该最佳化站台302导引的单点传播,在后者情况下,希望自该最佳化站台302得到确认应答及该经要求站台304可在失败的情况下再传送。该报告包括空闲信道评估参数的值。
一旦该最佳化站台302已接收自所有经要求站台304的空闲信道评估参数报告(或是在自请求传送之后经过某一时间间隔后,由该最佳化站台302自行决定),该最佳化站台302计算本身使用的新的空闲信道评估参数(步骤316)。
决定空闲信道评估参数的简单方法为使用空闲信道评估参数由此接收的最灵敏站台(亦即,具最低能量检测门限参数设定的站台)的空闲信道评估参数,若路径损失信息可提供,能量检测门限参数可计算为与最灵敏报告站台般灵敏,例如,存取点可设定其能量检测门限参数使得其对外界传送如同其最灵敏站台般灵敏。存取点可通过设定其能量检测门限参数较该灵敏站台的能量检测门限参数少等于至最主要外部干涉器的路径损失的差的量而达成此目的。
在该最佳化站台302已计算其应使用的新空闲信道评估参数后,其可立即应用该新的设定。选择性地,其可传送空闲信道评估参数通知至其它经要求站台304以通知它们现在由该最佳化站台302所使用的新设定(步骤318)。此信息可被导引至特定站台(单点传播)或多个站台(多点传播或广播)。
使用第三种方法的空闲信道评估最佳化方法400的图标于图4为,此方法较佳为由在结构内基础服务集的存取点使用,虽然不排除由非-存取点站台使用(如在独立基础服务集)。使用该方法的存取点称为“控制”站台402,控制站台402计算或建立用于其本身及在相同基础服务集的其它站台(“经控制”站台404;步骤410)的最佳空闲信道评估参数,此决定可或可不使用上文所述方法100执行。
在决定每一个站台的最佳空闲信道评估参数后(依据算法,一个经控制站台404的这些参数可或可不与另一个不同),该控制站台402请求该经控制站台404修改它们的空闲信道评估参数(“空闲信道评估参数控制请求”;步骤412)。若所有经控制站台404的空闲信道评估参数为相同的,则该控制站台402可随空闲信道评估参数的值传送包含基础服务集辨识码的广播信息,及选择性地响应时间限制。其亦可伴随空闲信道评估参数的值传送包含所有经控制站台404的地址的多点传播信息。较佳为,该控制站台402分别传送单点传播(具确认应答)至具其新的空闲信道评估参数的每一个经控制站台404。当一个经控制站台404的新空闲信道评估参数与另一个不同时,多点传播或单点传播信息为强制的。
在成功接收空闲信道评估参数控制请求信息之后,经控制站台404决定是否可能应用该控制站台402所请求的该新的空闲信道评估参数(步骤414),依据该经控制站台404的容量(例如该经请求空闲信道评估模式的射频灵敏性或可用性),应用该新的参数可能为不可能的。若该修正为可能的,该经控制站台404立即修正其空闲信道评估参数(步骤416)及传送响应(“空闲信道评估参数控制响应”)做为单点传播信息至控制站台402(较佳的)或是做为广播信息至在该基础服务集的所有站台(步骤418),此信息包括显示该空闲信道评估参数修正的成功或失败的标志。在失败情况下,该信息可选择性地包含载明失败原因(如无法提供的空闲信道评估模式或是经请求能量检测门限值过低或过高)的“原因”字段,其亦可包含当时由该经控制站台404所使用的空闲信道评估参数的值。
在自所有经控制站台404接收响应后(或是在自请求传送之后经过某一时间间隔后,由该控制站台402自行决定),以一种类似于在该方法100所决定的方式,该控制站台402可决定什么都不做直到最佳化算法的下一个经排程活动。在一些经控制站台404未回传响应的情况下,该控制站台402亦可决定重复请求的传送至该经控制站台404。
虽然本发明于此处是关于无线局域网说明,本发明原则可应用于其它形式的无线通信系统,在此种情况下,站台可包括,但不限于,如无线传送/接收单元(WTRU)、用户设备、固定或移动用户单元、传呼机的装置,或是能够在无线环境操作的任何其它型式的装置。类似地,该存取点可包括,但不限于,如基地台、B-节点、地址控制器、存取点的装置或在无线环境的任何其它型式的接触面装置。
虽然本发明特征及组件系以特别组合方式说明于较佳具体实施例,每一个特征或组件可单独使用(不具该较佳具体实施例的其它特征及组件)或是以各种具或不具本发明其它特征及组件的组合使用。虽然本发明特定具体实施例已示出及说明,一些改良及变化可由熟知本技术人员进行而不偏离本发明范围,以上说明是用于说明及不以任何方式限制特别发明。
Claims (15)
1.一种在具有存取点及至少一站台的无线局域网中最佳化空闲信道评估参数的方法,该方法包括步骤:
接收一触发条件;
决定一能量检测门限EDT参数的一上限EDTMAX及一下限EDTMIN;
通過下式计算该能量检测门限参数的值:
其中EDTC为该能量检测门限参数的现有值,PERRx为经接收封包错误率, 为一目标最大经接收封包错误率,PERTx为经传送封包错误率, 为一目标最大经传送封包错误率,DR为一递延率,DRMAX为一目标最大递延率,Δ为一步阶大小值,及α、β、及γ为权重因子;
在所计算能量检测门限参数值大于该上限的情况下,指定等于该上限的一值给该能量检测门限参数,或
在所计算能量检测门限参数值小于或等于该上限的情况下,根据下式指定一值给该能量检测门限参数:
EDT=max(EDTMIN,min(EDTMAX,EDT));及
更新该能量检测门限参数。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于当一经传送封包错误率超过一目标最大经传送封包错误率及一最少数目的封包已传送时该触发条件存在。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于当经接收封包错误率超过目标最大经接收封包错误率及最少数目的封包已接收时,该触发条件存在。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于当一最小时间间隔已过、一最少数目的封包已传送及一最少数目的封包已接收时,该触发条件存在。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于该上限是由下式决定:
EDTMAX=PSTA-(RNGbase+RNGadj)
其中PSTA为该站台的传送功率,RNGbase为该存取点的一基线范围,及RNGadj 为一范围调整值。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于该下限等于存取点接收器灵敏性位准。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于该计算步骤包括计算一能量检测门限传送值及一能量检测门限接收值。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于该能量检测门限传送值是由下式计算:
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于该能量检测门限接收值等于该存取点的一基线范围。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于该方法在各站台执行。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于该方法在该存取点执行及以讯号将该经更新能量检测门限参数发送至伴随该存取点的各站台。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于该经更新能量检测门限参数是个别地发信号至伴随该存取点的各站台。
14.根据权利要求12所述的方法,其特征在于该经更新能量检测门限参数是同时地广播至伴随该存取点的所有站台。
15.一种在具有至少一站台的无线局域网中最佳化空闲信道评估参数的存取点,该存取点包括:
一接收器;
一能量检测器;
一频道可用性决定装置;及
一空闲信道评估计算装置,设置以自该存取点接收输入参数及通过以下所述计算该空闲信道评估参数:
接收一触发条件;
决定一能量检测门限EDT参数的一上限EDTMAX及一下限EDTMIN;
通過下式计算该能量检测门限参数的值:
其中EDTC为该能量检测门限参数的现有值,PERRx为经接收封包错误率, 为一目标最大经接收封包错误率,PERTx为经传送封包错误率, 为一目标最大经传送封包错误率,DR为一递延率,DRMAX为一目标最大递延率,Δ为一步阶大小值,及α、β、及γ为权重因子;及
在所计算能量检测门限参数值大于该上限的情况下,指定等于该上限的一值给该能量检测门限参数,或
在所计算能量检测门限参数值小于或等于该上限的情况下,根据下式指定一值给该能量检测门限参数:
EDT=max(EDTMIN,min(EDTMAX,EDT))。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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