DE102019205805A1

DE102019205805A1 - Schnelle Ratenanpassung für Wlan-Vorrichtungen

Info

Publication number: DE102019205805A1
Application number: DE102019205805.1A
Authority: DE
Inventors: Yan Zhang; Xiayu Zheng; Bo Yu; Jinjing Jiang
Original assignee: Marvell World Trade Ltd
Current assignee: NXP USA Inc
Priority date: 2018-04-24
Filing date: 2019-04-24
Publication date: 2019-10-24
Also published as: CN110401508A; US20190327626A1; US10952086B2

Abstract

Ein Verfahren zur Ratenanpassung in einer Kommunikationsvorrichtung umfasst während eines Zeitintervalls das Übertragen über einen drahtlosen Kanal an eine Peer-Kommunikationsvorrichtung sowohl (i) Kommunikationspakete, die Benutzerdaten mit einer Kommunikationsdatenrate tragen, als auch (ii) Kanalprüfpakete zum Prüfen von Kanalbedingungen mit einer Kanalprüfdatenrate, die von der Kommunikationsdatenrate abgeleitet ist. Eine erste statistische Leistung der Kommunikationspakete und eine zweite statistische Leistung der Kanalprüfpakete werden über das Zeitintervall geschätzt. Die Kommunikationsdatenrate wird für ein nachfolgendes Zeitintervall basierend auf wenigstens einer der ersten statistischen Leistungen und/oder der zweiten statistischen Leistung festgelegt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 24. April 2018 eingereichten U.S. Provisional Patentanmeldung 62/662,072 , deren Offenbarung hierin durch Verweis aufgenommen wird.
GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf die drahtlose Kommunikation, insbesondere auf Verfahren und Systeme zur Geschwindigkeitsanpassung in Kommunikationsvorrichtungen.
HINTERGRUND
Verschiedene Techniken wurden vorgeschlagen, um die Datenrate einer drahtlosen Kommunikationsverbindung in einem drahtlosen lokalen Netzwerk (WLAN) anzupassen. So beschreiben Kamerman und Monteban beispielsweise einen Ratenanpassungsalgorithmus, der als Automatic Rate Fallback (ARF) bezeichnet wird, in „WaveLAN-II®: A High-Performance Wireless LAN for the Unlicensed Band“, Bell Labs Technical Journal, Sommerausgabe, 1997, Seiten 118-133. Eine Verbesserung von ARF, als Adaptive ARF (AARF) bezeichnet, wird von Lacage et al. in „IEEE 802.11 Rate Adaptation“ beschrieben: A Practical Approach,“ HAL-Archiv, HAL Id: inria-00070784, 19. Mai 2006.
Pavon und Choi beschreiben einen Link-Anpassungsalgorithmus, der die Übertragungsrate an den aktuellen Verbindungszustand basierend auf der von empfangenen Frames gemessenen Empfangssignalstärke anpasst, in „Link Adaptation Strategy for IEEE 802.11 WLAN via Received Signal Strength Measurement“, Proceedings of the 2003 IEEE International Conference on Communications (ICC '03), June, 2003, Seiten 1108-1113.
Bicket beschreibt einen Bitraten-Auswahlalgorithmus namens SampleRate, in„ Bit-rate Selection in Wireless Networks,“ MSc Thesis, Massachusetts Institute of Technology, Februar 2005. SampleRate sendet die meisten Datenpakete mit einer Bitrate, die den höchsten Durchsatz bietet. SampleRate sendet periodisch ein Datenpaket mit einer anderen Bitrate, um einen Datensatz der Verlustquote dieser Bitrate zu aktualisieren. SampleRate wechselt zu einer anderen Bitrate, wenn die Durchsatzschätzung basierend auf der aufgezeichneten Verlustleistung der anderen Bitrate höher ist als der aktuelle Durchsatz der Bitrate.
Die obige Beschreibung stellt einen allgemeinen Überblick über die verwandte Technik in diesem Bereich dar und sollte nicht als Eingeständnis ausgelegt werden, dass jede der darin enthaltenen Informationen einen Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Patentanmeldung darstellt.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Ausführungsform, die hierin beschrieben wird, stellt ein Verfahren zur Geschwindigkeitsanpassung in einer Kommunikationsvorrichtung bereit. Das Verfahren umfasst während eines Zeitintervalls das Übertragen über einen drahtlosen Kanal an eine Peer-Kommunikationsvorrichtung sowohl (i) Kommunikationspakete, die Benutzerdaten mit einer Kommunikationsdatenrate tragen, als auch (ii) Kanalprüfpakete zum Prüfen von Kanalbedingungen mit einer Kanalprüfdatenrate, die von der Kommunikationsdatenrate abgeleitet ist. Eine erste statistische Leistung der Kommunikationspakete und eine zweite statistische Leistung der Kanalprüfpakete werden über das Zeitintervall geschätzt. Die Kommunikationsdatenrate wird für ein nachfolgendes Zeitintervall basierend auf wenigstens einer der ersten statistischen Leistungen und der zweiten statistischen Leistungen festgelegt.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren des Weiteren die Entscheidung, basierend auf der ersten statistischen Leistung der Kommunikationspakete, ob die Kanalprüfpakete im nachfolgenden Zeitintervall übertragen werden sollen oder nicht. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren des Weiteren das Entscheiden, basierend auf der ersten statistischen Leistung der Kommunikationspakete, ob die Kanalprüfdatenrate im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall erhöht oder verringert werden soll.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren des Weiteren: wenn die erste statistische Leistung der Kommunikationspakete besser als ein erster Leistungsschwellenwert ist, Erhöhen der Kanalprüfdatenrate für die Kanalprüfdatenpakete im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall; wenn die erste statistische Leistung schlechter als ein zweiter Leistungsschwellenwert ist, Verringern der Kanalprüfdatenrate im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall; und wenn die erste statistische Leistung zwischen dem ersten Leistungsschwellenwert und dem zweiten Leistungsschwellenwert liegt, Entscheiden, die Kanalprüfdatenpakete nicht im nachfolgenden Zeitintervall zu übertragen.
In einer offenbarten Ausführungsform umfasst das Einstellen der Kommunikationsdatenrate für das nachfolgende Zeitintervall: wenn die zweite statistische Leistung der Kanalprüfpakete besser als ein erster Leistungsschwellenwert ist, das Erhöhen der Kommunikationsdatenrate im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall; wenn die zweite statistische Leistung schlechter als ein zweiter Leistungsschwellenwert ist, das Verringern der Kommunikationsdatenrate im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall; und wenn die zweite statistische Leistung zwischen dem ersten Leistungsschwellenwert und dem zweiten Leistungsschwellenwert liegt, das Beibehalten der Kommunikationsdatenrate im nachfolgenden Zeitintervall wie im Zeitintervall.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren des Weiteren, nach dem anfänglichen Aufbau einer Verbindung mit der Peer-Kommunikationsvorrichtung oder nach Inaktivität der Verbindung, das Initialisieren der Kommunikationsdatenrate basierend auf der Qualität eines von der Peer-Kommunikationsvorrichtung empfangenen Rückkanalsignals. In einer Ausführungsform umfasst das Schätzen der ersten statistischen Leistung und der zweiten statistischen Leistung das Schätzen von Leistungsmessungen, die auf den Durchsatz der Kommunikationspakete und der Kanalprüfpakete hinweisen. Zusätzlich oder alternativ umfasst das Schätzen der ersten statistischen Leistung und der zweiten statistischen Leistung das Schätzen von Leistungsmessungen, die auf Fehlerraten der Kommunikationspakete und der Kanalprüfpakete hinweisen.
In einer Ausführungsform wird das Schätzen der ersten statistischen Leistung und der zweiten statistischen Leistung nur basierend auf ersten Übertragungen der Kommunikationspakete und der Kanalprüfpakete, mit Ausnahme von Wiederholungen, durchgeführt. In einer offenbarten Ausführungsform umfasst das Verfahren wenigstens zu einem bestimmten Zeitpunkt das Einstellen der Kommunikationsdatenrate, um sich von der Datenrate der Kanalprüfung zu unterscheiden.
Gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform ist zusätzlich eine Kommunikationsvorrichtung mit einem Sender und einem Prozessor vorgesehen. Der Sender ist konfiguriert, um Signale über einen drahtlosen Kanal an eine Peer-Kommunikationsvorrichtung zu übertragen. Der Prozessor ist konfiguriert, um: während eines Zeitintervalls sowohl (i) Kommunikationspakete, die Benutzerdaten mit einer Kommunikationsdatenrate tragen, als auch (ii) Kanalprüfpakete zum Prüfen von Kanalbedingungen mit einer Kanalprüfdatenrate, die sich aus der Kommunikationsdatenrate ableitet, an die Peer-Kommunikationsvorrichtung zu senden; über das Zeitintervall eine erste statistische Leistung der Kommunikationspakete und eine zweite statistische Leistung der Kanalprüfpakete zu schätzen; und die Kommunikationsdatenrate für ein nachfolgendes Zeitintervall basierend auf wenigstens einer der ersten statistischen Leistung und der zweiten statistischen Leistung einzustellen.
Die vorliegende Offenbarung wird durch die folgende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen zusammen mit den Zeichnungen, in denen sie enthalten ist, besser verstanden:
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch ein Wireless Local Area Network (WLAN) gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform darstellt;
2 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zur Mengenanpassung im WLAN von 1 gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform darstellt; und
3 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispielszenario der Ratenanpassung in einer WLAN-Verbindung über die Zeit gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In verschiedenen Kommunikationsanwendungen ist es wünschenswert, die Übertragungsrate der Daten über einen Kommunikationskanal anzupassen, um Schwankungen der Kanalbedingungen zu berücksichtigen. Ein optimaler Ratenanpassungsprozess ermöglicht es einem Kommunikationssystem, mit der höchstmöglichen Datenrate zu arbeiten, die jederzeit erreichbar ist, während die Kommunikationsqualität auf einem bestimmten akzeptablen Niveau gehalten wird.
In der Praxis ist eine optimale Ratenanpassung oft schwierig zu erreichen, beispielsweise wenn die Kanalvariationen schnell und stark sind. Solche instabilen Kanalbedingungen können beispielsweise auf Bewegungen des Senders oder Empfängers, Multipath-Fading, Paketkollisionen durch andere gleichzeitige Übertragungen und/oder Störungen durch andere Quellen zurückzuführen sein.
Die Ratenanpassung wird mit zunehmender Anzahl der möglichen Datenraten (beispielsweise Anzahl der räumlichen Streams und Anzahl der Modulations- und Codierungsschemata - MCSs) noch schwieriger. Der Standard IEEE 802.11ax beispielsweise schreibt die Verwendung von bis zu acht räumlichen Streams und bis zu zwölf verschiedenen MCSs vor. Die Auswertung einer so großen Anzahl möglicher Datenraten ist rechenintensiv und zeitaufwendig und kann bei zu schnellen Kanalschwankungen gänzlich ausfallen.
Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, bieten verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung der Ratenanpassung in WLANs und anderen Kommunikationssystemen. Die offenbarten Techniken schneiden bei schnellen Kanalschwankungen gut ab, unabhängig von der Anzahl der räumlichen Streams und der möglichen Anzahl der Datenraten. Die offenbarten Techniken sind jedoch nicht auf solche rauen Bedingungen beschränkt, sondern sind für jeden Kanal nützlich.
In einigen offenbarten Ausführungsformen sendet eine Kommunikationsvorrichtung Kommunikationspakete, die Benutzerdaten übertragen, über einen drahtlosen Kanal an eine Peer-Kommunikationsvorrichtung. Um eine schnelle und zuverlässige Ratenanpassung zu erreichen, sendet die Kommunikationsvorrichtung auch Kanalprüfpakete zum Prüfen der Kanalbedingungen. Die Kanalprüfpakete werden typischerweise mit den Kommunikationspaketen verschachtelt, beispielsweise in Folge übertragen, solange die Kommunikationsvorrichtung nicht damit beschäftigt ist, ein Kommunikationspaket zu übertragen.
In einigen Ausführungsformen übertragen die Kanalprüfpakete Benutzerdaten an die Peer-Kommunikationsvorrichtung und dienen zusätzlich zur Erforschung der Kanalbedingungen. In anderen Ausführungsformen tragen die Kanalprüfpakete keine Benutzerdaten und dienen nur zur Untersuchung von Kanalbedingungen. In noch weiteren Ausführungsformen tragen eines oder mehrere der Kanalprüfpakete Benutzerdaten, und ein oder mehrere andere Kanalprüfpakete tragen keine Benutzerdaten.
Die Kanalprüfpakete sind typischerweise klein und werden in kurzen Abständen übertragen, um eine Ansammlung zuverlässiger Leistungsstatistiken zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen werden die Größe und Paketrate der Kanalprüfpakete so gewählt, dass eine minimale Verschlechterung des Durchsatzes und der Latenz der Kommunikationspakete entsteht.
Basierend auf Rückmeldungen, die von der Peer-Kommunikationsvorrichtung empfangen werden, schätzt die Kommunikationsvorrichtung eine statistische Leistung der Kommunikationspakete und eine statistische Leistung der Kanalprüfpakete. Basierend auf der geschätzten Leistungsstatistik konfiguriert die Kommunikationsvorrichtung die nachfolgende Paketübertragung, beispielsweise entscheidet sie, ob und mit welcher Datenrate Kanalprüfpakete im nachfolgenden Zeitintervall übertragen werden sollen oder nicht, und stellt die Datenrate der Kommunikationsdatenpakete für das nachfolgende Zeitintervall ein.
Die Datenrate, mit der die Kommunikationspakete übertragen werden, wird im Folgenden als „Kommunikationsdatenrate“ bezeichnet. Die Datenrate, mit der die Kanalprüfpakete übertragen werden, wird im Folgenden als „Prüfdatenrate“ bezeichnet. Typischerweise wählt die Kommunikationsvorrichtung sowohl die Kommunikationsdatenrate als auch die Prüfdatenrate aus einem vordefinierten Satz möglicher Datenraten aus, wobei jede mögliche Datenrate einer entsprechenden Anzahl von räumlichen Strömen (N_ss) und einem entsprechenden Modulations- und Kodierungsschema (MCS) entspricht. Im vorliegenden Kontext beziehen sich Begriffe wie „höhere Datenrate“, „niedrigere Datenrate“, „nächsthöhere Datenrate“, „nächstniedrigere Datenrate“, „Erhöhung einer Datenrate“, „Verringerung einer Datenrate“, „höchste Datenrate“ und „niedrigste Datenrate“ auf die Reihenfolge der Datenraten (oder die Reihenfolge von {MCS, N_ss} -Kombinationen) in der vordefinierten Menge, die von der Kommunikationsvorrichtung verwendet wird.
In den offenbarten Ausführungsformen testet die Kommunikationsvorrichtung bei der Einstellung der Prüfdatenrate nicht alle möglichen Prüfdatenraten vollständig und wählt auch die Prüfdatenrate nicht beliebig, beispielsweise nach dem Zufallsprinzip. Vielmehr leitet die Kommunikationsvorrichtung die Abtastungsdatenrate aus der aktuell verwendeten Kommunikationsdatenrate ab. Diese Technik reduziert die Komplexität der Berechnung und beschleunigt den Prozess der Geschwindigkeitsanpassung erheblich.
In einer beispielhaften Ausführungsform stellt die Kommunikationsvorrichtung die Prüfdatenrate für das nächste Zeitintervall so ein, dass sie eine Rate unter der Kommunikationsdatenrate oder eine Rate über der Kommunikationsdatenrate liegt, abhängig von der Leistung der Kommunikationspakete im aktuellen Zeitintervall. Darüber hinaus stellt die Kommunikationsvorrichtung die Kommunikationsdatenrate für das nächste Zeitintervall so ein, dass sie eine Rate unter der Abtastungsdatenrate, gleich der Abtastungsdatenrate, oder eine Rate über der Abtastungsdatenrate liegt, abhängig von der Leistung der Kanalprüfpakete im aktuellen Zeitintervall.
Durch die Verwendung von Kanalprüfpaketen in der hierin beschriebenen Weise ist die Kommunikationsvorrichtung in der Lage, die Leistung anderer Datenraten als der aktuell verwendeten Kommunikationsdatenrate effizient und kontinuierlich auszuwerten. Da diese Auswertung parallel zur normalen Kommunikation erfolgt, ist die Kommunikationsvorrichtung in der Lage, die Kommunikationsdatenrate schnell anzupassen und insbesondere schnell und präzise auf Schwankungen der Kanalbedingungen zu reagieren.
1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch ein Wireless Local Area Network (WLAN) 20 gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform darstellt. WLAN 20 umfasst eine WLAN-Vorrichtung 24, die mit einer Peer-WLAN-Vorrichtung 28 über einen drahtlosen Kanal 32 kommuniziert. In verschiedenen Ausführungsformen arbeitet WLAN 20 nach jedem geeigneten WLAN-Standard des Protokolls, wie beispielsweise der Standardfamilie IEEE 802.11. Einige nicht einschränkende Beispielvarianten dieses Standards sind 802.11n, 802.11ac, 802.11ax und 802.11p.
Darüber hinaus sind die offenbarten Techniken nicht auf WLANs beschränkt und in verschiedenen anderen geeigneten Kommunikationssystemen anwendbar, die eine Geschwindigkeitsanpassung zwischen Kommunikationsvorrichtungen umfassen. Im vorliegenden Kontext werden daher die WLAN-Vorrichtungen 24 und 28 als nicht einschränkende Beispiele für Kommunikationsvorrichtungen betrachtet.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die WLAN-Vorrichtung 24 einen Access-Point (AP) und die Peer-WLAN-Vorrichtung 28 eine Station (STA). In einer alternativen Ausführungsform umfasst die WLAN-Vorrichtung 24 eine STA und die Peer-WLAN-Vorrichtung 28 einen AP. Die offenbarten Techniken sind auch in Peer-to-Peer-Szenarien anwendbar, beispielsweise wenn WLAN-Vorrichtungen 24 und 28 beide STAs umfassen oder wenn WLAN-Vorrichtungen 24 und 28 beide APs umfassen.
Typischerweise umfasst die WLAN-Vorrichtung 24 einen Sender (TX) 36 zum Übertragen von WLAN-Signalen an Peer-WLAN-Vorrichtungen, einen Empfänger (RX) 40 zum Empfangen von WLAN-Signalen von Peer-WLAN-Vorrichtungen, eine oder mehrere Antennen 44 und einen Prozessor 48, der verschiedene Verarbeitungsfunktionen der WLAN-Vorrichtung ausführt. Unter anderem führt der Prozessor 48 eine schnelle Ratenanpassung mit Verfahren durch, die hierin ausführlich beschrieben werden.
In der Ausführungsform von 1 umfasst der Prozessor 48 einen Kommunikationspaketgenerator 52 und einen Prüfpaketgenerator 56. Der Kommunikationspaketgenerator 52 erzeugt Kommunikationspakete, die Nutzdaten enthalten, zur Übertragung an die Peer-WLAN-Vorrichtung 28. Der Prüfpaketgenerator 56 erzeugt Kanalprüfpakete (auch „Prüfpakete“ genannt) zur Schätzung des aktuellen Zustands von Kanal 32. (Wie bereits erwähnt, tragen in einigen Ausführungsformen wenigstens einige der Kanalprüfpakete auch Benutzerdaten.) Ein Paketplaner 60 plant die Übertragung der Kommunikationspakete und der Kanalprüfpakete und stellt beide Arten von Paketen dem TX 36 zur Übertragung zur Verfügung. Die gemeinsame Nutzung von Kommunikationspaketen und Prüfpaketen zur Ratenanpassung wird im Folgenden näher erläutert.
In einer Ausführungsform umfassen eines der Kommunikationspakete und eines der Prüfpakete beispielsweise eine Medium Access Control (MAC) Protocol Data Unit (MPDU) oder eine Aggregate MPDU (A-MPDU), wie beispielsweise in den Standards IEEE 802.11 festgelegt.
Im vorliegenden Beispiel umfasst der Prozessor 48 des Weiteren einen Statistikrechner 68 und einen Datenratenrechner 64. Der Statistikrechner 68 berechnet statistische Leistungsindikatoren für Kanal 32, basierend auf Feedback-Informationen, die von der Peer-WLAN-Vorrichtung 28 über RX 40 empfangen werden.
Nicht einschränkende Beispiele für Rückmeldeinformationen umfassen Bestätigungsnachrichten (ACK-Nachrichten), die als Reaktion auf entsprechende MPDUs empfangen werden, und/oder Block-ACK-Nachrichten (BA-Nachrichten), die als Reaktion auf entsprechende A-MPDUs empfangen werden, wie beispielsweise in den Standards IEEE 802.11 festgelegt.
Nicht einschränkende Beispiele für statistische Leistungsmessungen, die vom Statistikrechner 68 berechnet werden, umfassen Paketfehlerraten (PERs) von Kommunikationspaketen und/oder von Prüfpaketen, durchschnittliche Durchsätze, die von Kommunikationspaketen und/oder Prüfpaketen erzielt werden, oder jede andere geeignete Leistungsgröße.
In einigen Ausführungsformen berechnet der Statistikrechner 68 die statistische Leistung nur auf der Grundlage der ersten Übertragung jedes Pakets. Mit anderen Worten, der Statistikrechner 68 schließt Paketweiterübertragungen von der Berechnung der statistischen Leistung aus. Das in diesen Ausführungsformen berechnete PER wird auch als „Erstübertragungs-PER“ bezeichnet und ist definiert als das Verhältnis zwischen der Anzahl der fehlgeschlagenen Erstübertragungen und der Gesamtzahl der Erstübertragungen von Paketen (für eine bestimmte Datenrate und in einem bestimmten Zeitintervall). Ebenso wird der in diesen Ausführungsformen berechnete Durchsatz auch als „Erstübertragungsdurchsatz“ bezeichnet und ist definiert als die Anzahl der Bits, die über die erste Übertragung von Paketen erfolgreich zugestellt wurden, geteilt durch die Gesamtdauer der ersten Paketübertragung (für eine bestimmte Datenrate und in einem bestimmten Zeitintervall).
In einer Ausführungsform verwendet der Datenratenrechner 64 die vom Statistikrechner 68 berechneten statistischen Leistungsmaße zum Berechnen und Einstellen einer Datenrate für die Kommunikationspakete (nachfolgend „Kommunikationsdatenrate“ genannt) und einer Datenrate für die antastenden Pakete (nachfolgend „Prüfdatenrate“ genannt). Diese Datenraten (typischerweise ausgedrückt in Bit pro Zeiteinheit) sind nicht zu verwechseln mit Paketraten (typischerweise ausgedrückt in Paketen pro Zeiteinheit). Zu bestimmten Zeiten kann die Kommunikationsdatenrate gleich der Prüfdatenrate sein. Zu anderen Zeiten sind die Kommunikationsdatenrate und die Abtastrate unterschiedlich.
Das in 1 dargestellte WLAN und die WLAN-Vorrichtungenkonfigurationen sind beispielhafte Konfigurationen, die ausschließlich aus konzeptionellen Gründen gewählt wurden. In alternativen Ausführungsformen können beliebige andere geeignete WLANs und/oder WLAN-Vorrichtungenkonfigurationen verwendet werden. Obwohl 1 nur zwei WLAN-Vorrichtungen darstellt, umfassen reale WLANs aus Gründen der Übersichtlichkeit typischerweise eine größere Anzahl von WLAN-Vorrichtungen. Elemente, die für das Verständnis der offenbarten Techniken nicht zwingend erforderlich sind, wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Abbildung weggelassen.
Die verschiedenen Elemente der WLAN-Vorrichtung 24, beispielsweise TX 36, RX 40, Prozessor 48, und die Elemente des Prozessors 48, beispielsweise Kommunikationspaketgenerator 52, Prüfpaketgenerator 56, Paketplaner 60, Datenratenrechner 64, Statistikrechner 68, können mit spezieller Hardware oder Firmware, beispielsweise mit fest verdrahteter oder programmierbarer Logik, beispielsweise in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASICs) oder Field Programmable Gate Array (FPGA), mit Software oder mit einer Kombination von Hard- und Softwareelementen implementiert werden.
Einige Funktionen der WLAN-Vorrichtung 24, beispielsweise einige oder alle Funktionen oder Elemente des Prozessors 48, können mit einem programmierbaren Prozessor realisiert werden, beispielsweise einem digitalen Signalprozessor (DSP), der in Software programmiert ist, um die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Die Software kann beispielsweise in elektronischer Form über ein Netzwerk auf den Prozessor heruntergeladen werden, oder sie kann alternativ oder zusätzlich auf nichtflüchtigen materiellen Medien, wie magnetischen, optischen oder elektronischen Speichern, bereitgestellt und/oder gespeichert werden.
2 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zur Mengenanpassung in der WLAN-Vorrichtung 24 von 1 gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform darstellt.
Typischerweise wird das Verfahren der 2 durchgeführt, wenn WLAN-Vorrichtung 24 und Peer-WLAN-Vorrichtung 28 bereits eine WLAN-Verbindung zwischen ihnen aufgebaut haben. In einigen Ausführungsformen geht dem Verfahren ein Initialisierungsprozess voraus, der einen Initialwert für die Kommunikationsdatenrate setzt. In einer beispielhaften Ausführungsform basiert der Initialisierungsprozess auf einer Reziprozitätsannahme, d.h. die Kanaldämpfung ist im Vorwärtskanal (von WLAN-Vorrichtung 24 zu Peer-WLAN- Vorrichtung 28) und im Rückwärtskanal (von Peer-WLAN-Vorrichtung 28 zu WLAN- Vorrichtung 24) ähnlich. In dieser Ausführungsform initialisiert der Datenratenrechner 24 die Kommunikationsdatenrate basierend auf einer Received Signal Strength Indication (RSSI) und/oder Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) des von der Peer WLAN-Vorrichtung 28 empfangenen Signals. Alternativ kann jedes andere geeignete Initialisierungsverfahren verwendet werden.
Das Verfahren von 2 beginnt damit, dass der Prozessor 48 der WLAN-Vorrichtung 24 ein neues Gleitfenster („sliding window“) startet, bei einem Fenster, das den Vorgang 80 startet. Ein Gleitfenster ist typischerweise definiert als ein Zeitintervall, das ausreicht, um Leistungsstatistiken für die von der WLAN-Vorrichtung 24 an die Peer-WLAN-Vorrichtung 28 gesendeten Kommunikationspakete zu sammeln. Am Ende jedes Gleitfensters stellt der Prozessor 48 typischerweise die Kommunikationsdatenrate für das nächste Gleitfenster ein. Die Gleitfenster sind nicht unbedingt von konstanter Dauer und können bei Bedarf vom Prozessor 48 verlängert oder verkürzt werden. Typische, nicht einschränkende Werte der Gleitfensterdauer liegen in der Größenordnung von 10-100ms, abhängig beispielsweise von der Traffic-Geschwindigkeit. Alternativ können auch beliebige andere geeignete Laufzeiten verwendet werden.
Bei einem Paketübertragungsvorgang 84 sendet der Prozessor 48 Kommunikationspakete und optional Prüfpakete an die Peer-WLAN-Vorrichtung 28. Im ersten Gleitfenster nach der Initialisierung der Verbindung sendet der Prozessor 48 beispielsweise nur Kommunikationspakete und keine Prüfpakete. Typischerweise werden die Kommunikationspakete vom Kommunikationspaketgenerator 52 erzeugt, die Kanalprüfpakete (falls vorhanden) werden vom Kanalprüfpaketgenerator 56 erzeugt, und der Planer 60 sendet alle Pakete zur Übertragung an TX 36.
Bei einer Statistikerfassungsoperation 88 sammelt der Statistikrechner 68 Leistungsstatistiken für die Kommunikationspakete und (falls vorhanden) für die Kanalprüfpakete. Leistungsstatistiken können beispielsweise eine Paketfehlerrate (PER) der Kommunikationspakete, ein PER der Kanalprüfpakete, einen Durchsatz der Kommunikationspakete, einen Durchsatz der Kanalprüfpakete und/oder jede andere geeignete Leistungsmaßnahme umfassen. Wie vorstehend erwähnt, sind die zu berechnenden PER und/oder Durchsatz typischerweise Erstübertragung PER und/oder Durchsatz (ohne Wiederholungen).
In einer Ausführungsform berechnet der Statistikrechner 68 für Pakete (Kommunikationspakete oder Antwortpakete), die als MPDUs übertragen werden, die Leistungsstatistik basierend auf Bestätigungsnachrichten (ACK), die über RX 40 von der Peer-WLAN-Vorrichtung 28 empfangen werden. Zusätzlich oder alternativ berechnet der Statistikrechner 68 für Pakete (Kommunikationspakete oder Prüfpakete), die als A-MPDUs übertragen werden, die Leistungsstatistik basierend auf Block-Acknowledgements- (BA-) Meldungen, die über RX 40 von der Peer-WLAN-Vorrichtung 28 empfangen werden.
Das Verfahren teilt sich nun in zwei Teilprozesse auf. In dem auf der linken Seite der Abbildung dargestellten Teilprozess verwendet der Prozessor 48 die statistische Leistung der Kommunikationspakete, um (i) zu konfigurieren, wie die Kanalprüfung im nächsten Gleitfenster durchgeführt wird, und (ii) die Kommunikationsdatenrate für das nächste Gleitfenster einzustellen. In dem auf der rechten Seite der Abbildung dargestellten Teilprozess verwendet der Prozessor 48 die statistische Leistung der Kanalprüfpakete, um die Kommunikationsdatenrate für das nächste Gleitfenster einzustellen. Die folgende Beschreibung beginnt mit der Prüfkonfiguration und beschreibt dann die Einstellung der Kommunikationsdatenrate, aber in Wirklichkeit werden die beiden Teilprozesse typischerweise parallel in einer Ausführungsform durchgeführt.
Bei einer Fensterablaufprüfung 92 prüft der Prozessor 48, ob das aktuelle Gleitfenster abgelaufen ist. Wenn es nicht abgelaufen ist, kehrt das Verfahren zu Vorgang 84 zurück. Wenn das Gleitfenster abgelaufen ist, wertet der Statistikrechner 68 bei einer Kommunikation PER-Auswertungsoperation 96 das erste Sende-PER der Kommunikationspakete im aktuellen Gleitfenster aus. In einer Ausführungsform vergleicht der Datenratenrechner 64 das PER der Kommunikationspakete mit zwei PER-Schwellenwerten, die TH1 und TH2 bezeichnet werden, wobei TH2>TH1.
Wenn das PER unter TH1 liegt (Leistung ist besser als der Schwellenwert), dann erhöht der Datenratenrechner 64 bei einer Geschwindigkeitseinstelloperation 100 (i) die Kommunikationsdatenrate auf die nächsthöhere Datenrate und (ii) stellt die Prüfdatenrate um eine Rate höher ein als die (bereits erhöhte) Kommunikationsdatenrate. Kann die Kommunikationsdatenrate nicht erhöht werden, da die aktuelle Kommunikationsdatenrate bereits die höchste unterstützte Rate ist, bleibt die Kommunikationsdatenrate unverändert.)
Wenn das PER zwischen den beiden Schwellen liegt, d.h. TH1<PER<TH2, dann behält der Datenratenrechner 64 bei einer Geschwindigkeitseinstelloperation 104 (i) die Kommunikationsdatenrate unverändert bei und (ii) beschließt, im nächsten Gleitfenster keine Kanalprüfpakete zu senden.
Wenn das PER über TH2 liegt (Leistung ist schlechter als der Schwellenwert), dann verringert der Datenratenrechner 64 bei einer Geschwindigkeitseinstelloperation 108 (i) die Kommunikationsdatenrate auf die nächst niedrigere Datenrate und (ii) stellt die Prüfdatenrate um eine Rate niedriger ein als die (bereits verringerte) Kommunikationsdatenrate. Wenn die Kommunikationsdatenrate nicht verringert werden kann, da die aktuelle Kommunikationsdatenrate bereits die niedrigste unterstützte Rate ist, bleibt die Kommunikationsdatenrate unverändert.)
Das Verfahren kehrt dann zum obigen Vorgang 80 zurück, in dem das nächste Gleitfenster gestartet wird.
Bei einem Prüfpaketprüfvorgang 112 prüft der Prozessor 48, ob die Anzahl der im aktuellen Gleitfenster übertragenen Prüfpakete eine vordefinierte Anzahl erreicht hat, die typischerweise auf einen Wert eingestellt ist, der für eine genaue Schätzung der statistischen Leistung der Prüfpakete ausreichend ist. Für die MPDU-Übertragung ist eine beispielhaft vordefinierte Anzahl von Kanalprüfpaketen zwanzig, obwohl jeder andere geeignete Wert verwendet werden kann.
Wenn die vorgegebene Anzahl von Kanalprüfpaketen nicht erreicht wurde, kehrt das Verfahren zum obigen Vorgang 84 zurück. Wenn die vordefinierte maximale Anzahl von Kanalprüfpaketen erreicht ist, wertet der Statistikrechner 68 bei einer Prüf- PER-Auswertungsoperation 116 das erste Sende-PER der Kanalprüfpakete im aktuellen Gleitfenster aus.
In einer Ausführungsform vergleicht der Datenratenrechner 64 das PER der Kanalprüfpakete mit zwei PER-Schwellenwerten, die TH1_Probing und TH2_Probing bezeichnet werden, wobei TH2_Probing>TH1_Probing. TH1_Probing und TH2_Probing sind in 2 mit TH1_P bzw. TH2_P gekennzeichnet. In einigen Ausführungsformen sind TH1_Probing und TH2_Probing (die Schwellenwerte für die Prüfung von Paketen) auf die gleichen Werte wie TH1 und TH2 (die Schwellenwerte für Kommunikationspakete) eingestellt. In anderer Ausführungsform werden unterschiedliche Schwellenwerte für die Prüfung von Paketen und für Kommunikationspakete verwendet.
Wenn das PER unter TH1_Probing liegt (Leistung ist besser als der Schwellenwert), dann setzt der Datenratenrechner 64 bei einer Geschwindigkeitseinstelloperation 120 die Kommunikationsdatenrate auf die aktuelle Prüfdatenrate und setzt die nächste Prüfdatenrate eine Stufe höher. (Wenn die Kommunikationsdatenrate auf diese Weise nicht eingestellt werden kann, da die aktuelle Prüfdatenrate bereits die höchste unterstützte Rate ist, bleibt die Kommunikationsdatenrate unverändert.)
Wenn sich das PER zwischen den beiden Schwellenwerten befindet, d.h. TH1_Probing<PER<TH2_Probing, dann stellt der Datenratenrechner 64 bei einer Geschwindigkeitseinstellung 124 die Kommunikationsdatenrate auf gleich der aktuellen Prüfdatenrate ein und stoppt das Prüfen im aktuellen Gleitfenster.
Wenn das PER über TH2_Probing liegt (die Leistung ist schlechter als der Schwellenwert), dann setzt der Datenratenrechner 64 bei einer Geschwindigkeitseinstelloperation 128 die Kommunikationsdatenrate um eine Rate niedriger als die aktuelle Prüfdatenrate. (Wenn die Kommunikationsdatenrate auf diese Weise nicht eingestellt werden kann, da die aktuelle Prüfdatenrate bereits die niedrigste unterstützte Rate ist, bleibt die Kommunikationsdatenrate unverändert.)
Das Verfahren kehrt dann zum obigen Vorgang 80 zurück, in dem das nächste Gleitfenster gestartet wird.
Der Fluss von 2 ist ein beispielhafter Fluss, der nur aus Gründen der konzeptionellen Klarheit dargestellt ist. In alternativen Ausführungsformen kann jeder andere geeignete Fluss verwendet werden. Darüber hinaus bezieht sich die vorstehend beschriebene Ausführungsform auf eine mögliche Technik zur Auswahl der Kommunikationsdatenrate und der Prüfdatenrate durch den Datenratenrechner 64. In alternativen Ausführungsformen kann jede andere geeignete Technik verwendet werden. Im Folgenden werden einige zusätzliche Beispiele aufgeführt.
Wie vorstehend erwähnt, wählt der Datenratenrechner 64 in einigen Ausführungsformen die Kommunikationsdatenrate für das n-te Gleitfenster basierend auf dem ersten Sendevorgang PER und dem ersten Übertragungsdurchsatz der Kommunikationspakete über das (n-1)-te Gleitfenster aus. In einer Ausführungsform wählt der Datenratenrechner 64 die Kommunikationsdatenrate als die Rate mit dem höchsten Erstübertragungsdurchsatz innerhalb des (n-1)-ten Gleitfensters aus, d.h: $R a t e (n T) = a r g m a x_{r_{i \in R}} \sum_{t \in [(n - 1) T, n T)} T h p t (r_{i}, t)$
wobei Thpt(r_i,t) den Erstübertragungsdurchsatz der Datenrate r_i zum Zeitpunkt t und R den Satz der ausgewerteten Datenraten und T die Dauer des Gleitfensters bezeichnet.
In einer alternativen Ausführungsform wählt der Datenratenrechner 64 die Kommunikationsdatenrate als die Rate mit dem höchsten effektiven Durchsatz im (n-1)-ten Gleitfenster aus: $R a t e (n T) = a r g m a x_{r_{i \in R}} T h p t_e f f (r_{i})$
Der effektive Durchsatz Thpt_eff(r_i) ist wiederum eine Funktion der ersten Übertragung PER: $T h p t_{e f f (r_{l})} = (1 - P E R (r_{i})) \cdot l o g_{2} (M (r_{i})) \cdot C R (r_{i}), N s s (r_{i})$
wobei PER(r_i) die Erstübertragung PER der Datenrate r_i über dem (n-1)-ten Gleitfenster bezeichnet, M(r_i) bezeichnet die Modulationsreihenfolge der Datenrate r_i, CR(r_i) bezeichnet die Codierrate der Datenrate r_j und Nss(r_i) bezeichnet die Anzahl der räumlichen Ströme der Datenrate r_i.
In noch einer weiteren Ausführungsform wählt der Datenratenrechner 64 die Kommunikationsdatenrate in Abhängigkeit vom Erstübertragungsdurchsatz und Erstübertragungsdurchsatz PER im (n-1)-ten Gleitfenster: $R a t e (n T) = F (T h p t (r_{i}), P E R (r_{i}))$
Man betrachte beispielsweise einen Fall, in dem sich eine erste optimale Kommunikationsdatenrate, bewertet nach dem höchsten ersten Übertragungsdurchsatzkriterium (Gleichung 1), von einer zweiten optimalen Kommunikationsdatenrate unterscheidet, bewertet nach dem höchsten effektiven ersten Übertragungsdurchsatzkriterium (Gleichung 2). In einer Ausführungsform wählt der Datenratenrechner 64 die Kommunikationsdatenrate aus, indem er (i) die höhere der ersten und zweiten optimalen Kommunikationsdatenraten nimmt, (ii) die erste Übertragung PER dieser Datenrate auswertet und (iii) die erste Übertragung PER mit der Ziel-Periode vergleicht. Wenn die erste Übertragung PER kleiner als die Zielperiode ist, dann wird die höhere der ersten und zweiten optimalen Kommunikationsdatenraten als die Kommunikationsdatenrate für das n-te Gleitfenster gewählt. Andernfalls wird die niedrigere der ersten und zweiten optimalen Kommunikationsdatenraten als Kommunikationsdatenrate für das n-te Gleitfenster gewählt.
Alternativ kann der Datenratenrechner 64 die Kommunikationsdatenrate für das n-te Gleitfenster in anderer geeigneter Weise und basierend auf einer anderen geeigneten statistischen Leistung über das (n-1) Gleitfenster auswählen.
In einer Ausführungsform setzt der Datenratenrechner 64 zu Beginn des n-ten Gleitfensters die Abtastungsdatenrate des ersten Kanalprüfpakete basierend auf PER(Rate(nT)) d.h. die Erstübertragung PER der Kommunikationsdatenrate Rate(nT) die für das neunte Gleitfenster gewählt wurde.
In einer beispielhaften Ausführungsform, wenn PER(Rate(nT)) unter einem vordefinierten Ziel PER liegt, TH1_Probing, (beispielsweise unter 10%), setzt der Datenratenrechner 64 die Prüfdatenrate des ersten Kanalprüfpakets um eine Rate höher als die von Rate(nT) (solange die maximal unterstützte Datenrate nicht überschritten wird). Wenn PER(Rate(nT)) über einem vordefinierten Schwellenwert liegt, der als TH2_Probing bezeichnet wird, stellt der Datenratenrechner 64 die Prüfdatenrate des ersten Kanalprüfpakets auf eine Rate niedriger ein als Rate(nT) (aber nur bis zur minimal unterstützten Datenrate).
Im obigen Beispiel ist TH2_Probing typischerweise eine Funktion von Rate(nT) und Rate(nT)-1, da die nächste Rate unter der Annahme ausgewählt wird, dass der effektive Durchsatz von Rate(nT)-1 sollte größer sein als der effektive Durchsatz von Rate(nT)und dass das Erstübertragungs-PER der nächsten Rate niedriger sein sollte als das Soll-PER, d.h: $\begin{array}{l} (1 - TH2_Probing) \cdot Thpt_eff (Rate (Rate) (nT))) \\ \begin{matrix} < (1 - TH1_Probing) \cdot Thpt_eff (Rate (Rate) (nT) - 1)) \end{matrix} \end{array}$
In einigen Ausführungsformen enthält der Prozessor 48 eine Tabelle mit einem oder mehreren TH1_Probing-Werten, wobei jeder Wert auf eine oder mehrere Datenraten abgebildet ist, und verwendet die Tabelle zum Einstellen der Abtastungsdatenrate. In einigen Ausführungsformen enthält die Tabelle einen entsprechenden TH1_Probing-Wert für jede unterstützte Datenrate. In anderen Ausführungsformen wird ein bestimmter TH1_Probing-Wert auf zwei oder mehr Datenraten abgebildet, um die Implementierung zu vereinfachen und die Tabellengröße zu reduzieren.
Fortführung des obigen Beispiels, wenn PER(Rate(nT)) liegt über dem Soll-PER, aber unter dem TH1_Probing-Wert, der auf den Rate(nT) Der Datenratenrechner 64 entscheidet, dass er im aktuellen Gleitfenster keine Kanalprüfpakete sendet.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der Prozessor 48 die Prüfdatenrate (die Datenrate der Kanalprüfpakete) basierend auf der PER von ACK-Statistik der Kanalprüfpakete anpassen. In einigen Ausführungsformen umfassen die Kanalprüfpakete A-MPDUs, und der Statistikrechner 68 berechnet das PER basierend auf Block ACK (BA)-Nachrichten, die von der Peer-WLAN-Vorrichtung 28 empfangen werden. Eine BA-Meldung ist ein Indikator für fehlgeschlagene und erfolgreich bereitgestellte MPDUs innerhalb einer entsprechenden A-MPDU. Je nach Größe der A-MPDU kann das PER pro A-MPDU oder über mehrere A-MPDUs berechnet werden.
Wenn in einer Ausführungsform das PER für das i-te Kanalprüfpaket (i-t =A-MPDU) im n-ten Gleitfenster, bezeichnet als Probing_Rate(n,i), niedriger ist als das für die Kanalprüfpakete definierte Ziel-PER, setzt der Datenratenrechner 64 die Prüfdatenrate des nächsten (i+1)-ten Kanalprüfpakets auf eine Rate höher als Probing_Rate(n,i), solange die maximal unterstützte Datenrate nicht überschritten wird. In diesem Fall setzt der Datenratenrechner 64 die Kommunikationsdatenrate auf Probing_Rate(n,i). In einer Ausführungsform ist das Ziel-PER für das Abtasten von Paketen so eingestellt, dass es mit dem Ziel-PER für Kommunikationspakete identisch ist. Alternativ kann das Ziel-PER für das Abtasten von Paketen so eingestellt werden, dass es niedriger ist als das Ziel-PER für Kommunikationspakete, um einen übermäßigen aggressiven Anstieg der Abtastungsdatenrate zu vermeiden.
Wenn PER(Probing_Rate(n,i)) (das PER für das i-te Kanalprüfpaket im n-ten Gleitfenster) höher ist als das für die Kanalprüfpakete definierte Ziel-PER, aber niedriger als der entsprechende PER_higher_th-Wert, entscheidet der Datenratenrechner 64, die Übertragung von Kanalprüfpaketen im aktuellen Gleitfenster einzustellen. In diesem Fall setzt der Datenratenrechner 64 die Kommunikationsdatenrate auf Probing_Rate(n,i). Wenn Probing_Rate(n,i) höher ist als der entsprechende PER_higher_th-Wert, entscheidet der Datenratenrechner 64, die Übertragung von Kanalprüfpaketen im aktuellen Gleitfenster einzustellen. In diesem Fall setzt der Datenratenrechner 64 die Kommunikationsdatenrate auf Probing_Rate(n,i)-1.
Im obigen Beispiel umfassen die Kanalprüfpakete A-MPDUs. In alternativen Ausführungsformen bestehen die Kanalprüfpakete aus einzelnen MPDUs, wobei der Prozessor 48 die Prüfdatenrate basierend auf ACK-Nachrichten, die von der Peer-WLAN-Vorrichtung 28 empfangen werden, anpasst.
In einer beispielhaften Ausführungsform, wenn für eine Prüfdatenrate Probing_Rate(n,i) eine Folge von wenigstens Num_RateUp_Acks aufeinanderfolgenden ACKs empfangen wird (wobei Num_RateUp_Acks ein vordefinierter Schwellenwert ist), setzt der Datenratenrechner 64 die Prüfdatenrate für das nächste Kanalprüfpaket um eine Rate höher, d.h. Probing_Rate(n,i+1)=Probing_Rate(n,i)+1 (bis zur maximal unterstützten Rate). In diesem Fall setzt der Datenratenrechner 64 die Kommunikationsdatenrate auf Probing_Rate(n,i).
Fortführung des obigen Beispiels, wenn für eine Abtastungsdatenrate Probing_Rate(n,i) eine Sequenz von wenigstens Num_RateDown_No_Acks MPDUs keine ACKs empfangen (wobei Num_RateDown_No_Acks ein vordefinierter Schwellenwert ist), setzt der Datenratenrechner 64 die Abtastungsdatenrate für das nächste Abtastungspaket um eine Rate niedriger, d.h. Probing_Rate(n,i+1)=Probing_Rate(n,i)-1 (bis zur unterstützten Minimalrate). In diesem Fall setzt der Datenratenrechner 64 die Kommunikationsdatenrate auf Probing_Rate(n,i). Wenn Probing_Rate(n,i+1) gleich der aktuellen Kommunikationsdatenrate Rate(nT) ist, stoppt der Datenratenrechner 64 die Übertragung von Kanalprüfpaketen im aktuellen Gleitfenster. Andernfalls setzt der Datenratenrechner 64 die Kommunikationsdatenrate auf Probing_Rate(n,i).
Typischerweise wird das Ziel-PER durch das Verhältnis zwischen Num_RateUp_Acks und Num_RateDown_No_Acks bestimmt, gemäß: $T a r g e t_P E R = \frac{N u m_R a t e D o w n_N o_A c k s}{N u m_R a t e D o w n_N o_A c k s + N u m_R a t e U p_A c k s}$
In einer Ausführungsform sollte also, um das angestrebte PER zu erreichen, das Verhältnis zwischen Num_RateUp_Acks und Num_RateDown_No_Acks gesetzt werden auf: $\frac{N u m_R a t e U p_A c k s}{N u m_R a t e D o w n_N o_A c k s} = \frac{1}{T a r g e t_P E R} - 1$
3 ist ein Diagramm, das schematisch ein beispielhaftes Szenario der Ratenanpassung in der WLAN-Vorrichtung 24 über die Zeit gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform darstellt. Ausgehend von der linken Seite von 3 beginnt der Prozessor 48 mit dem ersten Gleitfenster nach 140. Zu diesem Zeitpunkt, beispielsweise beim erstmaligen Aufbau der WLAN-Verbindung zwischen den Vorrichtungen 24 und 28, liegen keine Leistungsstatistiken vor. Der Datenratenrechner 64 setzt somit die Kommunikationsdatenrate basierend auf dem RSSI und/oder SNR des von der Peer-WLAN-Vorrichtung 28 empfangenen Rückkanalsignals. Während des ersten Gleitfensters werden keine Kanalprüfpakete übertragen.
Eine Zeit 144 markiert das Ende des ersten Gleitfensters, in dem keine Kanalprüfpakete übertragen wurden. Wie bereits erwähnt, liegt die Dauer des ersten Gleitfensters (und die Dauer des nachfolgenden Gleitfensters) in einigen Ausführungsformen in der Größenordnung von 10-100 ms. Zu diesem Zeitpunkt setzt der Datenratenrechner 64 die Kommunikationsdatenrate für das nächste Gleitfenster basierend auf der PER-Statistik, die während des ersten Gleitfensters gesammelt wurde, und löst auch die Übertragung von Kanalprüfpaketen im nächsten Gleitfenster aus.
Im vorliegenden Beispiel wird die Kommunikationsdatenrate auf eine Rate höher als die ursprünglich gewählte Kommunikationsdatenrate und die Prüfdatenrate auf eine Rate höher als die neu eingestellte Kommunikationsdatenrate eingestellt (wie in Operation 100 von 2). Wie in der Figur zu sehen ist, fährt das nächste Gleitfenster mit der Übertragung von Kommunikationspaketen und Kanalprüfpaketen fort. Das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Kanalprüfpaketen wird als Tinterval_Probing bezeichnet und ist typischerweise ein vom System konfigurierbarer Parameter.
Eine Zeit 148 markiert das Ende des (n-1)-ten Gleitfensters und den Anfang des n-ten Gleitfensters. Im vorliegenden Beispiel entscheidet der Datenratenrechner 64 zu diesem Zeitpunkt, die Kommunikationsdatenrate für das n-te Gleitfenster so einzustellen, dass sie mit der im (n-1)-ten Gleitfenster verwendeten Prüfdatenrate übereinstimmt, und keine Kanalprüfpakete im n-ten Gleitfenster zu senden (wie in Operation 104 von 2). Das n-te Gleitfenster geht auf diese Weise vor.
Eine Zeit 152 markiert das Ende des n-ten Gleitfensters. Im vorliegenden Beispiel entscheidet der Datenratenrechner 64 zu diesem Zeitpunkt, die Kommunikationsdatenrate zu verringern und die Prüfdatenrate auf eine Rate einzustellen, die niedriger ist als die neu eingestellte Kommunikationsdatenrate (wie in Operation 108 von 2).
Der Datenratenrechner 64 beschließt, die Kommunikationsdatenrate so einzustellen, dass sie mit der aktuellen Abtastungsdatenrate übereinstimmt, und Kanalprüfpakete mit der nächst niedrigeren Rate im nächsten Gleitfenster zu senden. Die Kommunikationsdatenrate bleibt unverändert.
Zu einem Zeitpunkt von 160 wird die WLAN-Verbindung zwischen den Vorrichtungen 24 und 28 für einen Zeitraum von T_IDLE ungenutzt. Die Verbindung wird zu einem Zeitpunkt von 164 wiederhergestellt. In einer Ausführungsform behandelt der Prozessor 48 diese Zeit der Inaktivität ähnlich wie beim anfänglichen Verbindungsaufbau, d.h. er setzt die Kommunikationsdatenrate basierend auf dem RSSI und/oder SNR des empfangenen Rückkanalsignals. In einigen Ausführungsformen kehrt der Prozessor 48 zur anfänglichen Einstellung der Kommunikationsdatenrate zurück, wenn die Inaktivitätsdauer eine vordefinierte Zeitschwelle überschreitet.
Obwohl die hierin beschriebenen Ausführungsformen hauptsächlich die WLAN-Kommunikation bei variablen Kanalbedingungen betreffen, können die hierin beschriebenen Verfahren und Systeme auch in verschiedenen anderen Anwendungen eingesetzt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zitiert werden und dass die vorliegende Erfindung nicht auf das beschränkt ist, was vorstehend besonders gezeigt und beschrieben wurde. Vielmehr umfasst der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung sowohl Kombinationen und Teilkombinationen der oben beschriebenen Merkmale als auch Abweichungen und Modifikationen, die für Fachkräfte beim Lesen der vorstehenden Beschreibung auftreten würden und die im Stand der Technik nicht offengelegt sind. Dokumente, die durch Bezugnahme in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen wurden, sind als integraler Bestandteil der Anmeldung anzusehen, mit der Ausnahme, dass, soweit in diesen aufgenommenen Dokumenten Begriffe in einer Weise definiert sind, die im Widerspruch zu den in der vorliegenden Spezifikation ausdrücklich oder implizit enthaltenen Definitionen steht, nur die Definitionen in der vorliegenden Spezifikation berücksichtigt werden sollten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62662072 [0001]

Claims

Verfahren zur Ratenanpassung in einer Kommunikationsvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: während einem Zeitintervall, Übertragen über einen drahtlosen Kanal an eine Peer-Kommunikationsvorrichtung sowohl (i) Kommunikationspakete, die Benutzerdaten mit einer Kommunikationsdatenrate tragen, als auch (ii) Kanalprüfpakete zum Prüfen von Kanalbedingungen mit einer Kanalprüfdatenrate, die von der Kommunikationsdatenrate abgeleitet ist; Schätzen einer ersten statistischen Leistung der Kommunikationspakete über das Zeitintervall und einer zweiten statistischen Leistung der Kanalprüfpakete; und Einstellen der Kommunikationsdatenrate für ein nachfolgendes Zeitintervall basierend auf wenigstens einer der ersten statistischen Leistung und/oder der zweiten statistischen Leistung.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: Entscheiden, basierend auf der ersten statistischen Leistung der Kommunikationspakete, ob die Kanalprüfpakete im nachfolgenden Zeitintervall übertragen werden sollen oder nicht.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: Entscheiden, basierend auf der ersten statistischen Leistung der Kommunikationspakete, ob die Kanalprüfdatenrate im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall erhöht oder verringert werden soll.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: wenn die erste statistische Leistung der Kommunikationspakete besser als ein erster Leistungsschwellenwert ist, Erhöhen der Kanalprüfdatenrate für die Kanalprüfpakete im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall; wenn die erste statistische Leistung schlechter ist als ein zweiter Leistungsschwellenwert, Verringern der Kanalprüfdatenrate im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall; und wenn die erste statistische Leistung zwischen der ersten Leistungsschwelle und der zweiten Leistungsschwelle liegt, Entscheiden, die Kanalprüfpakete nicht im nachfolgenden Zeitintervall zu übertragen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen der Kommunikationsdatenrate für das nachfolgende Zeitintervall umfasst: wenn die zweite statistische Leistung der Kanalprüfpakete besser ist als ein erster Leistungsschwellenwert, Erhöhen der Kommunikationsdatenrate im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall; wenn die zweite statistische Leistung schlechter ist als ein zweiter Leistungsschwellenwert, Verringern der Kommunikationsdatenrate im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall; und wenn die zweite statistische Leistung zwischen der ersten Leistungsschwelle und der zweiten Leistungsschwelle liegt, Beibehalten der Kommunikationsdatenrate im nachfolgenden Zeitintervall wie im Zeitintervall.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: Initialisieren der Kommunikationsdatenrate basierend auf einer Qualität eines von der Peer-Kommunikationsvorrichtung empfangenen Rückkanalsignals beim erstmaligen Aufbau einer Verbindung mit der Peer-Kommunikationsvorrichtung oder nach Inaktivität der Verbindung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen der ersten statistischen Leistung und der zweiten statistischen Leistung das Schätzen von Leistungsmessungen umfasst, die den Durchsatz der Kommunikationspakete und der Kanalprüfpakete anzeigen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen der ersten statistischen Leistung und der zweiten statistischen Leistung das Schätzen von Leistungsmessungen umfasst, die Fehlerraten der Kommunikationspakete und der Kanalprüfpakete anzeigen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen der ersten statistischen Leistung und der zweiten statistischen Leistung nur basierend auf ersten Übertragungen der Kommunikationspakete und der Kanalprüfpakete, mit Ausnahme von Übertragungen, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend, wenigstens zu einem bestimmten Zeitpunkt, das Einstellen der Kommunikationsdatenrate, um sich von der Kanalprüfdatenrate zu unterscheiden.
Kommunikationsvorrichtung umfassend: einen Sender, der konfiguriert ist, um Signale über einen drahtlosen Kanal an eine Peer-Kommunikationsvorrichtung zu übertragen; und einen Prozessor, der konfiguriert ist zum: während eines Zeitintervalls, Senden an die Peer-Kommunikationsvorrichtung unter Verwendung des Senders sowohl (i) Kommunikationspakete, die Benutzerdaten mit einer Kommunikationsdatenrate tragen, als auch (ii) Kanalprüfpakete zum Prüfen von Kanalbedingungen mit einer Kanalprüfdatenrate, die von der Kommunikationsdatenrate abgeleitet ist; Schätzen einer ersten statistischen Leistung der Kommunikationspakete über das Zeitintervall und einer zweiten statistischen Leistung der Kanalprüfpakete; und Einstellen der Kommunikationsdatenrate für ein nachfolgendes Zeitintervall basierend auf wenigstens einer der ersten statistischen Leistungen und der zweiten statistischen Leistungen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor des Weiteren konfiguriert ist, um basierend auf der ersten statistischen Leistung der Kommunikationspakete zu entscheiden, ob die Kanalprüfpakete im nachfolgenden Zeitintervall übertragen werden sollen oder nicht.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor des Weiteren konfiguriert ist, um basierend auf der ersten statistischen Leistung der Kommunikationspakete zu entscheiden, ob die Kanalprüfdatenrate im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall erhöht oder verringert werden soll.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor des Weiteren konfiguriert ist zum: wenn die erste statistische Leistung der Kommunikationspakete besser als ein erster Leistungsschwellenwert ist, Erhöhen der Kanalprüfdatenrate für die Kanalprüfpakete im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall; wenn die erste statistische Leistung schlechter ist als ein zweiter Leistungsschwellenwert, Verringern der Datenrate der Kanalprüfung im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall; und wenn die erste statistische Leistung zwischen der ersten Leistungsschwelle und der zweiten Leistungsschwelle liegt, Entscheiden, die Kanalprüfpakete nicht im nachfolgenden Zeitintervall zu übertragen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die Kommunikationsdatenrate für das nachfolgende Zeitintervall folgendermaßen einzustellen: wenn die zweite statistische Leistung der Kanalprüfpakete besser ist als ein erster Leistungsschwellenwert, Erhöhen der Kommunikationsdatenrate im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall; wenn die zweite statistische Leistung schlechter ist als ein zweiter Leistungsschwellenwert, Verringern der Kommunikationsdatenrate im nachfolgenden Zeitintervall relativ zum Zeitintervall; und wenn die zweite statistische Leistung zwischen der ersten Leistungsschwelle und der zweiten Leistungsschwelle liegt, Beibehalten der Kommunikationsdatenrate im nachfolgenden Zeitintervall wie im Zeitintervall.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor nach dem anfänglichen Aufbau einer Verbindung mit der Peer-Kommunikationsvorrichtung oder nach Inaktivität der Verbindung konfiguriert ist, um die Kommunikationsdatenrate basierend auf einer Qualität eines von der Peer-Kommunikationsvorrichtung empfangenen Rückkanalsignals zu initialisieren.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die erste statistische Leistung und die zweite statistische Leistung durch Schätzen von Leistungsmessungen zu schätzen, die den Durchsatz der Kommunikationspakete und der Kanalprüfpakete anzeigen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die erste statistische Leistung und die zweite statistische Leistung durch Schätzen von Leistungsmessungen zu schätzen, die Fehlerraten der Kommunikationspakete und der Kanalprüfpakete anzeigen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die erste statistische Leistung und die zweite statistische Leistung basierend nur auf ersten Übertragungen der Kommunikationspakete und der Kanalprüfpakete zu schätzen, mit Ausnahme von Wiederholungen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Prozessor wenigstens zu einem bestimmten Zeitpunkt konfiguriert ist, um die Kommunikationsdatenrate so einzustellen, dass sie sich von der Kanalprüfdatenrate unterscheidet.