DE202005000287U1

DE202005000287U1 - Freikanal-Bewertungsoptimierung in einem drahtlosen lokalen Netzwerk

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Publication number: DE202005000287U1
Application number: DE200520000287
Authority: DE
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2005-01-10
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2015-01-11
Also published as: CN1977479B; TW200642352A; TWI331862B; CA2552774A1; TW200525955A; US20100067473A1; EP1714425A2; CN2884712Y; JP4406650B2; KR100759302B1; TWI308437B; US7443821B2; US7620063B2; TWM275634U; WO2005069873A2; AR047183A1; KR20050074296A; EP1714425A4; TW200947954A; US20090003299A1

Abstract

Zugangspunkt, der so konfiguriert ist, daß die Freikanal-Bewertungsparameter (CCA-Parameter) in einem drahtlosen lokalen Netzwerk mit mindestens einer Station optimiert werden, wobei der Zugangspunkt aufweist:
einen Empfänger;
einen Energiedetektor;
eine Kanalverfügbarkeits-Bestimmungsvorrichtung; und
eine CCA-Berechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, daß sie Eingangsparameter von dem Zugangspunkt empfängt und die CCA-Parameter berechnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein drahtlose lokale Netzwerke (WLANs) und insbesondere ein Verfahren zur Optimierung von Freikanal-Bewertungsparametern in einem WLAN.
IN WLAN-Systemen ist die verteilte Koordinierungsfunktion (DCF) ein grundlegendes Zugriffsverfahren für die asynchrone Datenübertragung auf Best Effort-Basis (es wird ohne Garantie versucht, das Beste herauszuholen). Der WLAN-DCF-Betrieb wird verwendet, um Konkurrenzdienste zu unterstützen, die für alle Stationen einen gerechten Zugang zu dem Kanal fördern. Das Vielfachzugriffschema, das verwendet wird, um dies zu erreichen, ist Vielfachzugriff mit Leitungsüberwachung mit Kollisionsvermeidung (CSMA/CA). Eine Art, durch die Stationen erkennen, wenn der Kanal besetzt ist, ist durch Analysieren aller erkannten Pakete, die von anderen WLAN-Benutzern gesendet werden und durch Erkennen von Aktivität in dem Kanal über die relative Signalstärke von anderen Quellen. Die physikalische Leitungsüberwachung, die vor der Datenübertragung durchgeführt wird, wird als Freikanalbewertung (Clear Channel Assessment, CCA) bezeichnet.
CCA wird für das Senden und den Empfang von Paketen in 802.11-Vorrichtungen verwendet. Vor der Datenübertragung muß die Vorrichtung unter Verwendung von CCA sicherstellen, daß das drahtlose Medium frei ist. Für den Datenempfang tastet die Vorrichtung nur Pakete ab, die das CCA-Kriterium für einen belegten Kanal erfüllen.
Die 802.11-Standards definieren verschiedene CCA-Betriebe. Ein weithin verwendeter CCA-Betrieb erfordert eine Leitungsüberwachung und eine Energie über der Energieerkennungsschwelle (EDT), bevor gemeldet wird, daß das Medium be legt ist. Insbesondere meldet CCA nach Erkennung eines WLAN-Signals mit einer Energie über der EDT ein belegtes Medium. Andere CCA-Betriebsarten erfordern nur Leitungsüberwachung oder nur eine Energie über der EDT.
Ein einzelner EDT-Parameter wird typischerweise verwendet, um die CCA sowohl für das Senden als auch das Empfangen von Paketen einzustellen. Die CCA ist gut zum Senden eingestellt, wenn:

1) Der Zugangspunkt (AP) den Kanal immer als belegt abtastet, wenn eine Station (STA) von seinem Grunddienstesatz (BSS) ein Paket sendet.
2) Der AP den Kanal immer als belegt abtastet, wenn die STA, an die er ein Paket zu senden hat, den Kanal aufgrund einer Paketsendung von einer Vorrichtung in einem benachbarten BSS ebenfalls als belegt abtastet. Durch Erfüllen dieser Bedingung stellt der AP externe Pakete, die Übertragungsfehler verursachen würden, zurück.
3) Der AP den Kanal, selbst wenn eine Vorrichtung von einer benachbarten BSS den Kanal nutzt, immer als frei abtastet, wenn die STA, an die er ein Paket zu senden hat, den Kanal als frei abtastet. Durch Erfüllen dieser Bedingung werden unnötige Verschiebungen vermieden.

Andererseits ist die CCA gut zum Empfangen eingestellt, wenn:

1) Der AP fähig ist, Pakete von allen STAs innerhalb des Abdeckungsbereichs seines BSS zu empfangen. Wenn der EDT-Parameter zu hoch festgelegt ist, könnte der AP Pakete, die von einer STA gesendet werden, die sich am Zellenrand befindet, nicht empfangen werden.
2) Der AP tastet keine Pakete von Vorrichtungen in benachbarten BSS ab. Wenn der EDT-Parameter zu niedrig festgelegt ist, könnte der AP seinen Träger an Pakete, die von STAs gesendet werden, die sich außerhalb seines BSS befinden, oder von anderen APs gesendet werden, binden. Durch die "Bindung" an externe Sendungen wird der AP jede Sendung von einer STA in seinem eigenen BSS nicht bekommen. Ein derartiges Szenario würde zu einem Paketfehler führen, da das Paket von der STA in seinem eigenen BSS mit dem externen Paket, das der AP gerade empfängt zusammenstoßen würde.

Die Bestimmung der idealen EDT-Einstellung bedingt eine Abstimmung zwischen der Optimierung für die Paketsendung und die Optimierung für den Paketempfang. Außerdem wird ein dynamisches Verfahren für die Einstellung des EDT-Parameters benötigt, um sich an veränderliche Netzwerkbedingungen (z.B. eine Änderung der BSS-Größe) anzupassen.
Drei Verfahren zur Optimierung von CCA-Parametern in einem WLAN mit einem Zugangspunkt (AP) und mindestens einer Nicht-AP-Station (STA) werden beschrieben. Der Begriff "CCA-Parameter" wird hier verwendet, um den CCA-Betrieb und den Wert des EDT-Parameters gemeinsam zu bezeichnen.
Das erste Verfahren erfordert keine spezifische Signalisierung zwischen STAs oder zwischen einer STA und einem AP. In diesem Verfahren versucht jede STA oder jeder AP unabhängig, auf der Grundlage gewisser Statistiken die optimale Einstellung für ihre/seine eigenen CCA-Parameter zu finden. Es gibt keine gemeinsame Nutzung von Information zwischen den STAs und dem AP hinsichtlich der Einstellung der CCA-Parameter. Dieses Verfahren beginnt mit dem Empfangen einer Auslösebedingung. Eine obere Grenze und eine untere Grenze für die EDT-Parameter werden bestimmt. Ein Wert für den EDT-Parameter wird berechnet und durch die obere Grenze und die untere Grenze begrenzt. Schließlich wird der EDT-Parameter aktualisiert. Das Verfahren kann an jeder einzelnen STA, allen STAs oder an dem AP durchgeführt werden.
Das zweite Verfahren erfordert Signalisierung zwischen STAs oder zwischen einer STA und einem AP, um die Werte von CCA-Parametern, die von den STAs oder dem AP verwendet werden, zu übermitteln. In diesem Verfahren hat jeder Knoten (STA oder AP) die Möglichkeit, etwas über die Werte der CCA-Parameter, die von anderen STAB oder dem AP verwendet werden, zu erfahren, aber ein Knoten kann nur seine eigenen CCA-Parameter verändern. Dieses zweite Verfahren beginnt damit, daß eine STA oder der AP von anderen STAs und/oder, dem AP anfordert, daß diese die Werte für gerade verwendete CCA-Parameter melden. Die angefragten STAs und/oder der AP melden diese Werte an die anfragende STA oder den AP. Die anfragende STA oder der AP berechnen dann die optimalen Werte, die sie für ihre eigenen CCA-Parameter verwenden sollen. Folgend auf diese Berechnung können die anfragende STA oder der AP die Werte ihrer eigenen CCA-Parameter ändern und wahlweise die neuen Werte an die anderen STAs oder den AP signalisieren.
Das dritte Verfahren erfordert Signalisierung zwischen STAs oder zwischen einer STA und einem AP, welche eine STA oder den AP in die Lage versetzt, die Werte der CCA-Parameter, die von anderen STAs oder dem AP verwendet werden, zu ändern. In diesem dritten Verfahren kann ein Knoten die optimalen Einstellung der CCA-Parameter für sich selbst ebenso wie für andere Knoten in dem System bestimmen und kann anfordern, daß die anderen Knoten ihre jeweiligen optimalen CCA-Parameter, wie von dem anfordernden Knoten bestimmt, verwenden. In einem Infrastruktur-BSS, der einen AP und eine oder mehrere STAs aufweist, sollte der anfragende Knoten bevorzugt der AP sein. Dieses Verfahren beginnt damit, daß der AP die optimalen CCA-Parameter für eine oder mehrere STAs, die mit dem AP verbunden sind, berechnet. Diese Berechnung kann (oder kann nicht) die gleiche sein wie die in dem ersten Verfahren verwendete Berechnung. Folgend auf die Bestimmung der optimalen CCA-Parameter für jede STA signalisiert der AP die jeweiligen Werte der optimalen CCA-Parameter an jede STA. Die STAs bestimmen, ob die angeforderte Parameteränderung möglich ist und zeigen in einer Antwortnachricht an den AP den Erfolg oder das Fehlschlagen der Änderung an.
Ein Zugangspunkt, der so konfiguriert ist, daß CCA-Parameter in einem drahtlosen lokalen Netzwerk mit mindestens einer Station optimiert werden, weist auf: einen Empfänger, einen Energiedetektor, eine Kanalverfügbarkeits-Bestimmungsvorrichtung und eine CCA-Berechnungsvorrichtung, die derart konfiguriert ist, daß sie Eingangsparameter von dem Zugangspunkt empfängt und die CCA-Parameter berechnet.
Eine Station, die so konfiguriert ist, daß sie CCA-Parameter in einem drahtlosen lokalen Netzwerk mit einem Zugangspunkt optimiert, weist auf: einen Empfänger, einen Energiedetektor, eine Kanalverfügbarkeits-Bestimmungsvorrichtung und eine CCA-Berechnungsvorrichtung, die derart konfiguriert ist, daß sie Eingangsparameter von der Station empfängt und die CCA-Parameter berechnet.
Eine integrierte Schaltung, die so konfiguriert ist, daß sie CCA-Parameter in einem drahtlosen lokalen Netzwerk optimiert, weist auf: einen Empfänger, einen Energiedetektor, eine Kanalverfügbarkeits-Bestimmungsvorrichtung und eine CCA-Berechnungsvorrichtung, die derart konfiguriert ist, daß sie Eingangsparameter empfängt und die CCA-Parameter berechnet.
Ein detaillierteres Verständnis der Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform gewonnen werden, die beispielhaft gegeben wird und die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen ist, wobei:
1 ein Flußdiagramm eines Energieerkennungsschwellen-Optimierungsverfahrens gemäß eines ersten Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung ist, welche das in 1 gezeigte Verfahren ausführt;
3 ein Diagramm ist, das die Signalisierung zwischen einem AP oder einer STA und einem anderen AP oder einer anderen STA zeigt, um ein zweites Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu implementieren; und
4 ein Diagramm ist, das die Signalisierung zwischen einem AP und einer STA zeigt, um ein drittes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu implementieren.
Die vorliegende Erfindung beschreibt Verfahren, um den EDT-Parameter, der in WLAN-Systemen für CCA verwendet wird, dynamisch zu optimieren.
Tabelle 1 – Parameterdefinitionen
Ein Flußdiagramm eines CCA-Optimierungsverfahrens 100, das ein erstes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, ist in 1 gezeigt. Das Verfahren 100 kann sowohl an dem AP als auch an einzelnen STAs angewendet werden. Dieses CCA-Optimierungsverfahren richtet sich auf die Bestimmung des richtigen Pegels der EDT. Der CCA-Betrieb wird bevorzugt so eingestellt, daß er belegt anzeigt, wenn das empfangene Signal über der EDT ist und ein WLAN-Signal abgetastet wird. Alternativ kann der CCA-Betrieb so eingestellt werden, daß er belegt anzeigt, wenn lediglich das empfangene Signal über der EDT ist.
Auslösung
Das EDT-Optimierungsverfahren 100 wird bei einer der folgenden Bedingungen ausgelöst:

1. PER_TX> MAX / Tx PER und seit der letzten EDT-Aktualisierung wurden mindestens N_Tx Pakete gesendet.
2. PER_Rx > PER MAX / Rx und seit der letzten EDT-Aktualisierung wurden mindestens N_Rx Pakete empfangen.
3. Ablauf eines regelmäßigen Auslösezeitschalters, d.h. T_abgelaufen > T_regelmäßig und seit der letzten EDT-Aktualisierung wurden mindestens N_Tx Pakete gesendet und mindestens N_Rx Pakete empfangen. T_abgelaufen ist die seit der letzten EDT-Aktualisierung vergangene Zeit.

Wenn es gemäß der Bedingung 1 ausgelöst wird, versucht das Optimierungsverfahren 100, das nicht ausreichende Verschiebungsproblem zu lösen. Ein Grund für übermäßige Paketfehler auf der Abwärtsstrecke (DL) ist eine allzu hohe EDT-Einstellung; der AP tastet den Kanal nicht als belegt ab, während STAs auf benachbarten BSS-Übertragungen trägergebunden sind. Es wird eine minimale Anzahl von gesendeten Paketen eingeführt, um sicherzustellen, daß wirklich ein Problem vorhanden ist.
Wenn es gemäß der Bedingung 2 ausgelöst wird, versucht das Optimierungsverfahren 100, das übermäßige Empfindlichkeitsproblem des AP zu lösen. Ein Grund für übermäßige Paketfehler auf der Aufwärtsstrecke (UL) ist eine allzu niedrige EDT-Einstellung; der AP bindet sich an benachbarte BSS-Pakete, was bewirkt, daß er Pakete von seinen eigenen STAB nicht erhält. Ein UL-Paketfehler tritt im allgemeinen auf, wenn eine STA ein Paket sendet, während der AP bereits auf einer benachbarten BSS-Übertragung trägergebunden ist. Es wird eine minimale Anzahl von empfangenen Paketen eingeführt, um sicherzustellen, daß wirklich ein Problem vorhanden ist.
Die Bedingung 3 ist für allgemeine Optimierungszwecke. Das Optimierungsverfahren 100 wird regelmäßig ausgelöst, wenn einmal genügend Pakete gesendet und empfangen wurden, um aussagekräftige Statistiken gesammelt zu haben.
Die Auslöseparameter sollten so ausgewählt werden, daß das Optimierungsverfahren 100 schnell auf eine übermäßige Paketfehlersituation reagiert. Zum Beispiel könnte das Optimierungsverfahren 100 regelmäßig einmal pro Sekunde auslösen, wenn einmal ausreichend Statistiken gesammelt wurden. Wenn für die Auslösung ein Minimum von 100 Paketen erforderlich ist, führt eine 10%-ige Fehlerrate zu 10 Fehlern.
Bestimmen von EDT-Grenzen
Das Optimierungsverfahren 100 beginnt mit der Bestimmung oberer und unterer Grenzen für den EDT-Parameter (Schritt 102). Eine obere Grenze für den EDT-Parameter, EDT_MAX, wird wie folgt bestimmt: EDTMAX = PSTA– – (RNGGrund+RNGAnpassung) Gleichung (1)wobei RNG_Anpassung ein Reichweitenanpassungswert ist, der von dem Leistungssteuerungsalgorithmus bestimmt wird. Der EDT-Parameter sollte so eingestellt werden, daß der AP zumindest alle Pakete abtasten kann, die von seinem eigenen BSS stammen. EDT_MAX entspricht dem Signalpegel, bei dem eine Sendung von einer STA, die sich am Zellenrand befindet, empfangen wird.
Der berechnete Wert von EDT_MAX wird mit dem von den 802.11-Standards erlaubten maximalen Wert verglichen, und der niedrigere der beiden Werte wird genommen. Der vom Standard erlaubte maximale EDT-Wert basiert auf der Sendeleistung des AP, P_AP· EDT_MAX wird dynamisch berechnet, da als RNG_Grund, RNG_Anpassung und P_STA durch den Leistungssteue rungsalgorithmus jederzeit verändert werden können, und wird aktualisiert, wann immer es eine Änderung von RNG_Grund, RNG_Anpassung oder P_STA gibt.
Die untere Grenze für den EDT-Parameter, EDT_MIN, wird auf die AP-Empfängerempfindlichkeit, RS_AP, festgelegt.
EDT-Aktualisierung
Als nächstes wird der EDT-Parameter auf der Basis seines aktuellen Werts, der empfangenen und gesendeten Paketfehlerraten und der Verschiebungsrate berechnet (Schritt 104):
Der Voreinstellungswert für die Gewichtungsfaktoren ist 1 und kann auf der Basis der Systemaufstellung (d.h. dem Layout der APs und der STAs) optimiert werden.
Der EDT-Parameter wird zwischen den oberen und unteren Grenzen eingestellt (Schritt 106): EDT = max (EDTMIN min (EDTMAX, EDT)) Gleichung (3)Der EDT-Wert wird aktualisiert (Schritt 108) und das Verfahren endet (Schritt 110). Es wird bemerkt, daß der EDT-Parameter automatisch auf EDT_MIN eingestellt wird, wenn seit dem letzten Aufruf des EDT-Optimierungsverfahrens 100 ein Kanalwechsel stattgefunden hat.
Alternativ ist es möglich, für Senden und Empfangen verschiedene EDT-Parametereinstellungen zu verwenden. EDT_Tx ist für das Senden von Paketen optimiert, während EDT_Rx für den Paketempfang optimiert ist. Direkt vor dem Senden eines Pakets stellt der AP den CCA-EDT-Parameter auf EDT_Tx ein und stellt ihn zurück auf EDT_Rx ein, wenn die Datensendung beendet ist.
EDT_Tx wird unter Verwendung eines Verfahrens bestimmt, das ähnlich dem in 1 gezeigten ist, abgesehen davon, daß die folgende Gleichung verwendet wird:
EDT_Tx wird dann, wie in Gleichung (3) gezeigt, zwischen den oberen und unteren Grenzen eingestellt.
In einer Ausführungsform gilt EDT_Rx = RNG_Grund· In einer anderen Ausführungsform wird EDT_Rx gemäß der folgenden Gleichung eingestellt:
2 zeigt einen AP oder eine STA 200, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Der AP oder die STA 200 umfaßt einen Empfänger 202, der mit einem Energiedetektor 204 verbunden ist. Eine Kanalverfügbarkeits-Bestimmungsvorrichtung 206 ist mit dem Energiedetektor 204 verbunden, und eine CCA-Berechnungsvorrichtung 208 ist mit der Kanalverfügbarkeits-Bestimmungsvorrichtung 206 verbunden. Die CCA-Berechnungsvorrichtung 208 akzeptiert Parameter, wie etwa DR und PER, als Eingaben und gibt einen EDT-Wert an die Kanalverfügbarkeits-Bestimmungsvorrichtung 206 aus, welche den EDT-Wert verwendet, um zu bestimmen, ob der Kanal belegt ist. Der EDT-Wert wird auch in die CCA-Berechnungsvorrichtung 208 zurückgeführt und wird wie in Gleichung 2 und 3 gezeigt verwendet.
Ein Diagramm des Optimierungsverfahrens 300, welches das zweite Verfahren verwendet, ist in 3 gezeigt. Dieses Verfahren kann von jeder STA oder jedem AP verwendet werden. Die STA oder der AP, die das Verfahren verwenden, werden als "Optimierungs-"Station 302 bezeichnet. Die Optimierungsstation 302 fordert Information über die Einstellung der CCA-Parameter in anderen STAs oder dem AP 304 an (Schritt 310). Es gibt mehrere Möglichkeiten für die Implementierung dieser Signalisierung.
Die erste Möglichkeit ist, daß die Optimierungsstation 302 getrennte (Punkt-zu-Punkt-)Anfragen an jede umgebende STA oder jeden AP 304 ("angefragte Stationen") sendet, deren Adressen der Optimierungsstation 302 bekannt sind. Die Optimierungsstation 302 kann diese Adressen durch unterschiedliche Mittel kennen. Wenn die Optmierungsstation 302 zum Beispiel ein AP ist, kennt sie notwendigerweise die Adressen aller mit ihr verbundenen STAs. Wenn die Optimierungsstation 302 eine STA ist, kann sie die Adressen der anderen STAs in dem gleichen Grunddienstesatz (BSS) erfahren, indem sie die MAC-Adressen von empfangenen Paketen anschaut. Das WLAN-Protokoll kann jedoch in einem Infrastruktur-BSS die direkte Kommunikation zwischen STAB nicht erlauben. In diesem Fall wäre dieses Verfahren nur für den AP nutzbar.
Die Anfrage muß die Adressen der Optimierungsstation 302 und der anfragenden Station 304 enthalten. In einem 802.11-WLAN wäre diese Information bereits in dem MAC-Anfangsblock. Wahlweise kann die Anfrage eine zeitliche Begrenzung enthalten, in der die angefragte Station 304 antworten soll. Die angefragte Station 304 sendet direkt nach dem korrekten Empfang des Pakets, das die Anfrage enthält, (genau wie jedes anderen Pakets, das an eine bestimmte Station adressiert ist) eine Bestätigung zurück. Auf diese Weise weiß die Optimierungsstation 302, daß die angefragte Station 304 die Anfrage richtig empfangen hat und kann das Paket, das die Anfrage enthält, erneut senden, wenn sie innerhalb einer gewissen Zeit keine Bestätigung empfangen hat.
Eine zweite Möglichkeit ist, daß die Optimierungsstation 302 eine an alle umgebenden Stationen 304 gerichtete allgemeine Anfrage sendet. Dies kann durch Senden einer Rundrufnachricht erledigt werden, die nur die Grunddienstesatzkennung (BSS-Kennung) angibt, wobei in diesem Fall nur STAs, die zu dem angegebenen BSS gehören, antworten würden. Dies kann auch erledigt werden, indem eine Gruppensendungsnachricht gesendet wird, welche die Adressen aller STAB angibt, von denen erwünscht ist, die CCA-Parameter gemeldet zu bekommen.
In einer dritten Möglichkeit kann eine STA (Nicht-AP) den AP, mit dem sie verbunden ist, nach den CCA-Parametern von einer oder mehreren STA(s), die mit diesem AP ver bunden sind, abfragen, anstatt die Parameter direkt von der STA abzufragen. Diese Anfrage würde die Adresse der STA(s), von denen erwünscht ist, die CCA-Parameter gemeldet zu bekommen, oder ein besonderes Signalisierungskennzeichen enthalten, das anzeigt, daß die CCA-Parameter von allen STAs in dem BSS gefragt sind. Auf diese Anfrage folgend kann der AP mit den CCA-Parametern der angefragten Stationen 304 antworten. Der AP kann diese Information bereits haben oder es kann sein, daß er die Information vor dem Antworten an die Optimierungsstation 302 (unter Verwendung eines der weiter oben beschriebenen Mechanismen) von den STAs anfordern muß.
Für jede STA, die eine CCA-Parameteranfrage gemäß einem der weiter oben beschriebenen Mechanismen erfolgreich empfängt, liest diese STA die Werte der CCA-Parameter, die sie gerade verwendet (Schritt 312). Diese Werte (CCA-Betrieb und EDT) sind normalerweise in der Verwaltungsinformationsbasis (MIB) der angefragten Station 304 zu finden. Nachdem sie die CCA-Parameter gelesen hat, sendet die angefragte Station 304 (nachdem sie nach dem gewöhnlichen 802.11-Protokoll Zugang zu dem Medium erhalten hat) eine CCA-Parametermeldung (Schritt 314). Diese Meldung kann ein Rundruf an alle STAs in dem BSS sein (in welchem Fall keine Bestätigung erwartet wird) oder kann bevorzugt eine Punkt-zu-Punkt-Sendung an die Optimierungsstation 302 sein. In letzterem Fall wird von der Optimierungsstation 302 eine Bestätigung erwartet, und die angefragte Station 304 kann im Fehlerfall erneut senden. Die Meldung enthält die Werte der CCA-Parameter.
Wenn die Optimierungsstation 302 einmal CCA-Parametermeldungen von allen angefragten Stationen 304 erhalten hat (oder nachdem nach dem Ermessen der Optimierungsstation 302 eine gewisse Zeitspanne seit dem Senden der Anfragen vergangen ist), berechnet die Optimierungsstation 302 die neuen CCA-Parameter, die sie für sich selbst verwenden wird (Schritt 316).
Ein einfaches Verfahren zur Bestimmung von CCA-Parametern ist, die der empfindlichsten STA, von der CCA-Parame ter empfangen wurden (d.h. der STA mit der niedrigsten Einstellung für den EDT-Parameter) zu verwenden. Wenn Funkfelddämpfungsinformation verfügbar ist, kann der EDT-Parameter als so empfindlich wie die empfindlichste berichtende STA berechnet werden. Zum Beispiel könnte ein AP seinen EDT-Parameter so einstellen, daß er für externe Sendungen so empfindlich ist wie es seine empfindlichste STA ist. Der AP könnte dies erreichen, indem er seinen EDT-Parameter um einen Betrag niedriger als den EDT-Parameter der empfindlichen STA einstellt, welcher gleich der Differenz der Funkfelddämpfungen zu den bestimmendsten externen Störern ist.
Nachdem die Optimierungsstation 302 die neuen CCA-Parameter berechnet hat, die sie verwenden sollte, kann sie die neue Einstellung sofort anwenden. Wahlweise kann sie eine CCA-Parameter-Benachrichtigung an andere angefragte Stationen 304 senden, um sie über die nun von der Optimierungsstation 302 verwendete neue Einstellung zu informieren (Schritt 318). Diese Nachricht kann an bestimmte STAB (Punkt-zu-Punkt-Sendung) oder mehrere STAB (Gruppensendung oder Rundruf) gerichtet sein.
Ein Diagramm eines CCA-Optimierungsverfahrens 400, welches das dritte Verfahren verwendet, ist in 4 gezeigt. Dieses Verfahren wird bevorzugt von dem AP in einem Infrastruktur-BSS verwendet, wenngleich die Verwendung durch eine Nicht-AP-Station nicht ausgeschlossen ist (z.B. in einem unabhängigen BSS). Der AP, der dieses Verfahren verwendet, wird als "steuernde" Station 402 bezeichnet. Die steuernde Station 402 berechnet oder schätzt die optimalen CCA-Parameter für sich selbst und andere STAs in dem gleichen BSS ("gesteuerte" Stationen 404; Schritt 410). Diese Bestimmung kann unter Verwendung des weiter oben offenbarten Verfahrens 100 durchgeführt werden oder nicht.
Nachdem sie für jede STA die optimalen CCA-Parameter bestimmt hat (diese können sich abhängig von dem Algorithmus von einer gesteuerten Station 404 zu einer anderen unterscheiden), fordert die steuernde Station 402 die gesteuerten Stationen 404 auf, ihre CCA-Parameter zu ändern ("CCA-Para meter-Steuerungsanforderung"; Schritt 412). Wenn die CCA-Parameter für alle gesteuerten Stationen 404 gleich sind, kann die steuernde Station 402 eine Rundrufnachricht senden, welche die BSS-Kennung zusammen mit den Werten der CCA-Parameter und optional eine Zeitbegrenzung zum Antworten enthält. Sie kann auch eine Gruppennachricht senden, welche die Adressen aller gesteuerter Stationen 404 zusammen mit den Werten für die CCA-Parameter enthält. Bevorzugt sendet die steuernde Station 402 eine Punkt-zu-Punkt-Nachricht (mit Bestätigung) mit ihren neuen CCA-Parametern getrennt an jede gesteuerte Station. Wenn sich die neuen CCA-Parameter von einer gesteuerten Station 404 zu einer anderen unterscheiden, sind Gruppensendungen oder Punkt-zu-Punktsendungen zwingend erforderlich.
Folgend auf den erfolgreichen Empfang der CCA-Parameter-Steuerungsanfragenachricht bestimmt eine gesteuerte Station 404, ob es möglich ist, die von der steuernden Station 402 angefragten neuen CCA-Parameter anzuwenden (Schritt 414). Das Anwenden der neuen Parameter kann abhängig von den Fähigkeiten der gesteuerten Station 404 (z.B. Funkempfindlichkeit oder Verfügbarkeit des angeforderten CCA-Betriebs) nicht möglich sein. Wenn die Änderung möglich ist, ändert die gesteuerte Station 404 ihre CCA-Parameter sofort (Schritt 416) und sendet eine Antwort ("CCA-Parameter-Steuerungsantwort") als eine Punkt-zu-Punkt-Nachricht an die steuernde Station 402 (bevorzugt) oder als eine Rundrufnachricht an alle STAs in dem BSS (Schritt 418). Diese Nachricht enthält ein Kennzeichen, das den Erfolg oder das Fehlschlagen der CCA-Parameteränderung anzeigt. Im Fall des Fehlschlagens kann die Nachricht wahlweise ein "Grund"-Feld enthalten, das den Grund für das Fehlschlagen angibt (wie etwa nicht verfügbarer CCA-Betrieb oder angeforderter EDT-Wert zu niedrig oder zu hoch) . Es kann auch die Werte der CCA-Parameter enthalten, die von der gesteuerten Station 404 gerade in Verwendung sind.
Nachdem sie die Antworten von allen gesteuerten Stationen 404 empfangen hat (oder nachdem nach dem Ermessen der steuernden Station 402 eine gewisse Zeitspanne seit dem Senden der Anfragen vergangen ist), kann die steuernde Station 402 entscheiden, in einer ähnlichen Weise wie in dem Verfahren 100 beschrieben bis zur nächsten planmäßigen Aktivierung des Optimierungsalgorithmus nichts zu tun. Die steuernde Station 402 kann auch entscheiden, das Senden von Anfragen an die Steuerungsstationen 404 zu wiederholen, falls einige von ihnen keine Antwort zurück gesendet haben.
Während die vorliegende Erfindung hier in Verbindung mit einem WLAN beschrieben ist, können die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf andere Arten von drahtlosen Kommunikationssystemen angewendet werden. In diesen Fällen könnte die STA Vorrichtungen wie eine drahtlose Sende/Empfangseinheit (WTRU), ein Benutzergerät, eine feste oder mobile Teilnehmereinheit, einen Funkrufempfänger oder jede andere Art einer Vorrichtung, die fähig ist, in einer drahtlosen Umgebung zu arbeiten, umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Ebenso könnte der AP Vorrichtungen, wie etwa eine Basisstation, einen Node B, eine Standortsteuerung oder jede andere Art von Schnittstellenvorrichtung in einer drahtlosen Umgebung umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Wenngleich die Merkmale und Elemente der vorliegenden Erfindung in den bevorzugten Ausführungsformen in bestimmten Kombinationen beschrieben sind, kann jedes Merkmal oder Element allein (ohne die anderen Merkmale und Elemente der bevorzugten Ausführungsformen) oder in verschiedenen Kombinationen mit oder ohne andere Merkmale und Elemente der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Claims

Zugangspunkt, der so konfiguriert ist, daß die Freikanal-Bewertungsparameter (CCA-Parameter) in einem drahtlosen lokalen Netzwerk mit mindestens einer Station optimiert werden, wobei der Zugangspunkt aufweist: einen Empfänger; einen Energiedetektor; eine Kanalverfügbarkeits-Bestimmungsvorrichtung; und eine CCA-Berechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, daß sie Eingangsparameter von dem Zugangspunkt empfängt und die CCA-Parameter berechnet.
Zugangspunkt nach Anspruch 1, wobei die Eingangsparameter die Datenrate und die Paketfehlerrate umfassen.
Zugangspunkt nach Anspruch 1 oder 2, wobei die CCA-Parameter einen Energieerkennungsschwellenparameter (EDT-Parameter) umfassen.
Zugangspunkt nach Anspruch 3, wobei der EDT-Parameter an die Kanalverfügbarkeits-Bestimmungsvorrichtung ausgegeben wird, welche den EDT-Parameter verwendet, um zu bestimmen, ob der Kanal belegt ist.
Zugangspunkt nach Anspruch 3, wobei die CCA-Berechnungsvorrichtung den EDT-Parameter durch die folgende Formel berechnet:
wobei PER_Rx eine empfangene Paketfehlerrate, PER MAX / Rx eine maximale empfangene Zielpaketfehlerrate, PER_Tx eine ge sendete Paketfehlerrate, PER MAX / Tx eine maximale gesendete Zielpaketfehlerrate, DR eine Verschiebungsrate, DR^MAX eine maximale Zielverschiebungsrate, Δ ein Schrittgrößenwert und α, β und γ Gewichtungsfaktoren sind.
Zugangspunkt nach Anspruch 1, wobei der Berechnungsschritt die Berechnung eines EDT-Sendewerts und eines EDT-Empfangswerts umfaßt.
Zugangspunkt nach Anspruch 6, wobei der EDT-Sendewert durch die Formel berechnet wird:
wobei DR eine Verschiebungsrate, DR^MAX eine maximale Zielverschiebungsrate, PER_Tx eine gesendete Paketfehlerrate, PER MAX / Tx eine maximale gesendete Zielpaketfehlerrate, Δ ein Schrittgrößenwert und γ und β Gewichtungsfaktoren sind.
Zugangspunkt nach Anspruch 6, wobei der EDT-Empfangswert gleich der Grundreichweite des AP ist.
Zugangspunkt nach Anspruch 6, wobei der EDT-Empfangswert durch die Formel berechnet wird:
wobei EDT_MAX ein maximaler EDT-Wert, PER_Rx eine empfangene Paketfehlerrate, PER MAX / Rx eine maximale empfangene Zielpaketfehlerrate und α ein Gewichtungsfaktor ist.
Station, die so konfiguriert ist, daß die Freikanal-Bewertungsparameter (CCA-Parameter) in einem drahtlosen lokalen Netzwerk mit einem Zugangspunkt optimiert werden, wobei die Station aufweist: einen Empfänger; einen Energiedetektor; eine Kanalverfügbarkeits-Bestimmungsvorrichtung; und eine CCA-Berechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, daß sie Eingangsparameter von der Station empfängt und die CCA-Parameter berechnet.
Station nach Anspruch 10, wobei die Eingangsparameter die Datenrate und die Paketfehlerrate umfassen.
Station nach Anspruch 10 oder 11, wobei die CCA-Parameter einen Energieerkennungsschwellenparameter (EDT-Parameter) umfassen.
Station nach Anspruch 12, wobei der EDT-Parameter an die Kanalverfügbarkeits-Bestimmungsvorrichtung ausgegeben wird, welche den EDT-Parameter verwendet, um zu bestimmen, ob der Kanal belegt ist.
Station nach Anspruch 12, wobei die CCA-Berechnungsvorrichtung den EDT-Parameter durch die folgende Formel berechnet:
wobei PER_Rx eine empfangene Paketfehlerrate, PER MAX / Rx eine maximale empfangene Zielpaketfehlerrate, PER_Tx eine gesendete Paketfehlerrate, PER MAX / Tx eine maximale gesendete Zielpaketfehlerrate, DR eine Verschiebungsrate, DR^MAX eine maximale Zielverschiebungsrate, Δ ein Schrittgrößenwert und α, β und γ Gewichtungsfaktoren sind.
Station nach Anspruch 10, wobei der Berechnungsschritt die Berechnung eines EDT-Sendewerts und eines EDT-Empfangswerts umfaßt.
Station nach Anspruch 15, wobei der EDT-Sendewert durch die Formel berechnet wird:
wobei DR eine Verschiebungsrate, DR^MAX eine maximale Zielverschiebungsrate, PER_Tx eine gesendete Paketfehlerrate, PER MAX / Tx eine maximale gesendete Zielpaketfehlerrate, Δ ein Schrittgrößenwert und γ und β und Gewichtungsfaktoren sind.
Station nach Anspruch 15, wobei der EDT-Empfangswert gleich der Grundreichweite des AP ist.
Station nach Anspruch 15, wobei der EDT-Empfangswert durch die Formel berechnet wird:
wobei EDT_MAX ein maximaler EDT-Wert, PER_Rx eine empfangene Paketfehlerrate, PER MAX / Rx eine maximale empfangene Zielpaketfehlerrate und α ein Gewichtungsfaktor ist.
Integrierte Schaltung, die so konfiguriert ist, daß die Freikanal-Bewertungsparameter (CCA-Parameter) in einem drahtlosen lokalen Netzwerk optimiert werden, die aufweist: einen Empfänger; einen Energiedetektor; eine Kanalverfügbarkeits-Bestimmungsvorrichtung; und eine CCA-Berechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, daß sie Eingangsparameter empfängt und die CCA-Parameter berechnet.