TW200947962A - Adaptive radio resource management for wireless local area networks - Google Patents

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Maged Zaki
Shamim Akbar Rahman
Teresa Joanne Hunkeler
Guang Lu
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Description

、200947962 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於無線區域· (LAm的無線f 吕之，關於在無魏域網財適應性管理無線㈣源的方法。 【先前技術】 Ο ❹ 無線觀线6為人_知。通f，此⑽統包括通旬 ί通傳輸和触絲軌鐵。取_，通訊 i收型之―：基地㈣包含行動單元的無線傳輸 使用無轉輸/純單元—桃含但是不限於 無線環境操作之任何其他種類m 電話。除此之外？I 電話、具有網路連接的網路 詈m ”，、_輸/接收單從含卿式個人計算裝 網路能力之無線數據機的ρ〇Α及筆記型電 攜帶或可以改變場合的無線傳輸/接收單元稱為行動 本文所使用的存取點_詞包含但不限 f 、存取點、或在無線環境的其他介i裝置(提# 無線傳輸/接收單元對配合基地台之網路的無線存取） 構的盔台的網路，其中每一基地台可以與適當架 傳輪/接收早元進行一致無線通訊。某些無線傳輸/接 200947962 收單元在彼此之間直接進行無線通訊，也就是說，不經由基地 台的網路來難。這通稱為闕點無料訊。鱗傳輸/接收 單元可以用於具有網路和點對點通訊能力的多重網路。 稱為無線區域網路(WLAN)的一種無線系統可以進行盥 設有無線區域網路數據機之無線傳輸/接收單元的無線通訊，、 無^區域轉雜機也可轉钱的鱗傳輸/接收單元 進行點對闕訊。目前’無線區域晴數據機由製造商整合到 許多傳統通訊和電職置。舉例來說，行動電話、個人數位助 理、膝上型電腦喊有—個以上的無線區域_數據機。 ，據卿謝丨標準之一，建立具有—個以上無線區域 、子取點(AP)的流行無線區域網路環境。|本服務設置卿) 無雜域網路的基核構，由稱為台的無線傳 =收。可以互相交談的一組台可以形成基本服務 夕個基本服務設置經由稱為分散系_s)㈣構元件來 it縣服務設置卿)。存取點是藉由提供分散系統 系統存糸統的台’通常允許藉由多個台同時存取分散 用於容許多重傳輪速率(以及速率之間的動態切換) ;使輪出篁取佳化。比起提供較佳輸出量的 傳輸辭具雜好的賴條，在吵轉财1 大範圍 和/或較佳運作。對於任何沪 迕較大乾圍 佳(最高)可_料是和干贿件她選擇出最 各種版本之802.Π標準的目前特㈣輸速率如下： 200947962 支援速率（Mbps) 1,2 6,9，12，18,24,36,48,54 1，2,5.5，11 ^2,5.5,6,9,11,12,18,24,36,48,54
傳統上’每- 802.H裝置具有只由該裝置控制之内建的 六控制演算法。詳言之，在台中進行上行(UL)速率控制，在 存取點中進行下行(DL)速率控制。 標準並不敏速物換的演算法。岐㈣台和存取點實 此種速率控制决算法通常是專屬的，因此其公開資訊有 限。然而’在學術和工業文獻中已說明幾種演算法。大體而言， 是根據制漏失確認、(ACIQ和其他統計之相當簡單的演 法。
標準 802.11(原始) 802.11a 802.11b 802.11g 802.11標準指定共同媒體存取控制(Μ^)層，提供支援以 初2.11為基礎之無線區域網路之作業的各種功能。大體而言， 藉由協調對於分享歸賴道的存取和湘強化無線媒體上 之通訊的協定，媒體存取控制層管理和保持在台與存取點之間 的通訊。媒體存取控制層使用諸如定義於8〇2 llb或8〇2 Ua 的實體(PHY)層，輯行資料赌之雜、接收、載波感測的 任務。 大體而言’接收器確認每一傳輸的媒體存取控制層資料訊 200947962 框。這稱為”停止和等待”自動重複要求 =收到麵遺失或從未送出)，則原始資料二=輸 ===!處理’試圖重新_料訊框。漏二 假认接收盗元全未传到確認。然而，可以 訊框可以部分敎(舉财說，魏貞_咖i 資:不影響）。然後這可以用於決定處理，成為漏失確 收確認之間中途的條件。 蜂〜、接 現有之輸出置為基礎之速率控制演算法的實例如 ，，職的資料以相鄰目前諸速率的二师料速率周期性送 出。然後’考慮成功顧之資料的數量對以指定速率傳輸之 料的數量’觸性評估三财_騎率 、 最後，對於提供最好輸出量的資料速率做切^的輸出量 此種演算法是-維的’這是因為在指定傳輸中只考慮其本 解漏失確認）°不同於標準台’存取點通常瞭 解整體系統，於疋可以考慮更多維。舉例來說，存取點可以將 指定時間窗(舉例來說，先前X秒)内由指定台所使用的上 料訊框速率做為傳輸至該台之速率的開始點速率可 以追蹤Μ躺訂社最㈣駐絲狀龄㈣速f 因為以低資料速率傳輸至-使用者會減慢整辦統，所以 有時最好以較高速率傳輸至所有台（即使有相當高的錯誤 率）。此種系統的性能和切換點(舉例來說，標準台應用可以容 忍多少錯誤率)可以用於存取點速率控制。 胞元為基礎的有限狀態機(FSM)型措施(也可以應用3GPI> 分時雙工(TDD)無線電資源管理(RRM))，其中速率控制可以對 200947962 於不同胞元狀態（負載)採取不 算法可以設定統雜。 _綠擁塞控制演 鍊結’無線鍊結會遭受到高訊框錯誤率 X歸崎綠量_，導致較多碰撞 咸“’不良無線鍊結條件可以歸因於高干擾、衰 減、或使用者離開存取點；或其他原因。 ナ擾哀 ❹ φ 【發明内容】 線電資源。如果高訊框錯誤率歸因於 施來減小或調節流量負載。如果高訊框錯 訊框錯誤率背後的原因，提料同無線電資源管 因於不良絲雜，無線f f源管理 使 調變機制來增加錄職_性。 _峨用更強的 ㈣j含存取點和至少一個無線傳輪/接收單元(WTRU)的 傳統中的i應性無線電資源管理的方法開始檢查無線 專輸接收早7C的訊框錯誤率值。然後，檢查無 2頻道_值和無線傳輸/概單元的目前雜速率。根據 -的變數來調整無線傳輸/接收單元㈣統參數。 在包含存取點和至少一個無線傳輪/接收單元(WTRq 綠中’進魏率控_方關钟定在預定先前期 ^疋否已對無線傳輸/接收單元做下行傳輸。如果已做下行 則使用先前資料速率做為起始資料速率。如果沒做下行 專輸’則選擇在預定細前所使用的起始資料速率。 7 200947962 在無線通訊系統中進行無線電資源管理(RRM)的裝置包 含測量裝置、無線電資源管理決定裝置、至少一個無線電資源 官理作用装置。測量裝置用來收集無線通訊系統中的測量值， 根據測量值計算一個以上的度量。無線電資源管理決定裝置用 來對於預定臨限評估每一度量。每一無線電資源管理作用裝置 進行單一無線電資源管理功能，由該無線電資源管理決定裝置 觸發。 在無線通訊系統中進行無線電資源管理(RRM)的積體電 路包含測量裝置、無線電資源管理決定裝置、至少一個無線電 資源管理作用裝置。測量裝置用來收集無線通訊系統中的測量 值’根據測量值計算一個以上的度量。無線電資源管理決定裝 置用來對於預定臨限評估每一度量。每一無線電資源管理作用 裝置進行單一無線電資源管理功能，由該無線電資源管理決定 裝置觸發。 【實施方式】 如第1圖所顯示，無線電資源管理(RRM)適應性程序100 在測到高訊框錯誤率(FER一HIGH，是實施特有值)時或者周期 性引發。程序100開始比較測量的訊框錯誤率值與高訊框錯誤 率臨限(FER_HIGH ;步驟102)。如果測量的訊框錯誤率^超 過FEU—HIGH，則做比較以判定是否頻道利用大於高頻道利用。 臨限(CH一UTILJHGH ;步驟104)。如果頻道利用超過 CH_UTIL_HIGH ’則觸發擁塞控制(步驟106)，程序終止驟 擁塞控制的目標是降低流量負載和頻道利用。在擁塞控制 200947962 中’存取點可以與具有—個以上下珊性的台脫離：高 率、低優絲媒體存取控做址、過量頻道_。輯程^ 存取點可以保持上行傳輸的清除發送(CTS)信號。大體而二’ 如果在基本服務設置啟動請求發送/清除發送機構 ^ 求發送(RTS)送到存取點。如果存取點保持清除發送= 能在上行憎輸封包’藉喊緩擁餘況。對於鮮重新^ $用者’樣塞時，其傳輸速率可崎低，降域爭，碰^ 如果^頻道利用低於CH_狐一(步驟卿則判定頻 、矛丨用疋否低於低頻道利用臨限; 110)。如果頻道利用低於ch—util—low，則檢查目前資料 率以判定是否大於最小資料速率(步驟112)。如果目前亲 ❹ 率大於最何料速率，剩發速率控_減小㈣速率(步驟 114)並且鱗終止(步驟晴。進行速率㈣崎低資料 來匹配提供的流量負載。當存取點不使用所有頻寬並且經歷高 錯誤率時’其傳輸速率可崎低明加傳輸的品質。以較低資 料速率’可以使用更堅固的調變機制，進而增進訊框錯誤率值。 如果目前資料速率等於最小資料速率(步驟叫，則流量 塑型用來降低訊框錯誤率值(步驟110)，料終止(步驟⑽）。 在流量翻巾，可以賴過量資料啸制分_寬⑽流量， 且/或額外的頻寬可以分配給高優先權資料。如果頻道利用超 過CH—UTIL一L0W(步驟110)，則觸發流量塑型(步驟，程 序終止(步驟1〇8)。 如果測量的訊框錯誤率值不超過FER—high(步驟ι〇2)， 9 200947962 則測量的訊框錯誤率值比較低訊框錯誤率臨限(FER_L〇w;步 驟120)。如果測量的訊框錯誤率值低於FER_L〇w，則做比較 以判定頻道彻是否大於CHjQTjL—mGH(步驟122)。如果頻 道利用超過CH_UTIL_HIGH ’則檢查目前紐速率以判定它 是否小於最大資料速率(步驟124)。如果目前資料速率小於最 大資料速率，則觸發速率控制以增加資料速率(步驟126)，程 序終止(步驟108)。藉由增加資料速率，頻道利用會下降。 如果目前資料速率已經等於最大資料速率(步驟124)或者 如果頻道利用不超過CHJJTIL一HIGH(步驟122)，則不做進一 步調整，程序終止(步驟1〇8)。 如果測量的訊框錯誤率高於FERjl〇w(步驟12〇)，則做 比較以判定頻道利用是否大於CHJJTIL—HIGH(步驟128)。如 果頻道利用超過Ch_util_high，_發減控制（步驟 106)，程序終止（步驟1〇8)。如果頻道利用 CH_UTIL_HIGH(步驟128)，則頻道利用比較 CH—UTIL一LOW(步驟)。如果頻道利用低於 CH_UTIL_LQW，職纟目前資料辭以微奴丨大於最小 育料速率(步驟m)。如果目前資料速率大於最小資料速率， =發速率控制以減小資料速率(倾114)，程序終止(步驟 如果目前資料速率等於最小資料速率(步驟132)或者 果頻道利用高於CH_UTIL_LOW(步驟130)，則不做進一— 整，程序終止(步驟108)。 v碉 如果在步驟114或者步驟126觸發速率控制，則可以執行 200947962 任何可應用的速率控制程序；方法1〇〇不需要使用任何特定速 率控制程序。如果想要的話，方法100可以將程序200用於速 率控制。 在本發明的一貫施例中，第2圖所顯示的程序2〇〇用於在 存取點的辭浦。辦· _欺在最後χ秒是否對於 特定台做下行(DL)傳輸(步驟m)。如果在最後χ秒不做傳 輸，則起始資料速率判定如下。
核對對於該台的最後傳輸速率是否可用(步驟2〇4)。如果 對於該台的最後傳輸速率可用，則列人考慮(步驟m)。如果 對於該台的最後傳輸速率不可用(步驟2G4)，難對對於該台 的最後接收速率是何帛（㈣2G8)。如果最後接收速率可 用’則列人考慮(步驟加）。如果最後接收速率不可用(步驟 2〇8) ’則考慮從任何其他台最後傳輸的資料速率(步驟邱。 .、(從步驟206、210或212)考慮的起始資料速率益關，缺 =對胞元負載(步驟214)。就負載統計儲存於存取點關； ，後2中的平均頻道_。然後評估胞it峨步驟216)。 要求的情形，起始資料速率設為在步驟2〇6、21〇或 (步驟2Ϊ6慮，率(步驟218)。在高流量要求的情形 3'圖驟220^出量曲線來判定起始資料速率，類似於第 更這些曲線可以根據實驗結果，或者可以動態 更斤和儲存於貝料庫，如以下所述。 體。量轉最好轉取雜存於記憶 體曲線根據在存取點作業時收集的統計。 用，是目前頻道利用加上下一傳輸的資料速率。y轴是^ 11 200947962 篁。每-曲線對應於某-訊框錯誤率範圍，提供頻道輸出量做 為頻道_和訊框錯誤率的函數。程序對於目前訊框錯誤率選 擇提供最大輸出量的資料速率。 一旦已經選擇起始資料速率，傳輸資料訊框(步驟222)， 存取點等待訊框的確認(步驟224)。在接收確認或者樓認逾時 期間過期後’更新漏失確認計數(步驟挪），更新輸出量曲線 (步驟2圳。然後程序回到步驟2〇2。速率控制是以訊框為基 礎的程序；回到步驟202所呈現的迴路代表訊框的連續傳輸。 如果在最後X秒中對特定台做下行傳輸(步驟2〇2)，則核 ▲對漏失確認計數(麵23G)。驗鋪航峨_ 232)並且 評估(步驟234)。如果流量要求低，則引發漏失確認函數(步驟 236) ’詳述如下。 ❹ 在同L量要求的情形，使用輸出量曲線來判定起始資料速 步驟238)，類似於步驟220。—旦已經選擇傳輸資料速率， 2輸資料訊框(步驟從），存取點等待訊框的確認(步驟綱。 接收確w或者等待確認逾時細後，更㈣失確認計數(步 從)，更新輸出量曲線(步驟228)。然後程序回到步驟2〇2。 目漏失確認函數400(來自步驟236)顯示於第4圖。函數4〇〇 =始計算指定期間的訊框錯誤率(步驟4〇2)。函數彻區分是 神訊f失去、°卩分漏舉例來說’有效貞制CRC差，但是 π整）、或錯誤接收。當訊框失树’函數400反應 用部分漏失或錯誤接收時快。多少訊框失去的差異可以 斜何調整速率控制。舉例來說，如果是部分漏失訊框 對π王漏失’觀框鱗減小較不劇烈。 12 200947962 然後取還目前資料速率(步驟4G4)。核對目前資料速率是 否小於或者等於最大資料速率以及訊框錯誤率值是否低(步驟 406)如果付條件，則在預定數目之訊框的下一最高資料 速率探測頻道(步驟彻）。在本發明的-個實施例中，對於至 少-個訊框探測頻道。如果確認以較高資料速率送出的所有訊 杧(步驟410)，則存取㈣換訂—較高冑料料(步驟， 函數終止(步驟414)。 ) ❹ 如果未以較高㈣鱗送出_有龍(㈣ 改變資料速率(步驟416)，函數終止(步驟414)。 如果不滿足步驟.的測試，則做另一評估以判 前資料速率大於最小資料速率以及訊框錯誤率值高（步驟 率(步驟420) ’函數終止(步驟似）。如果未符合這些賴步 驟418)，則不改變資料速率(步驟416)，函數終姆驟例。 第5圖疋依據本發明所構成之適應性無線電資源理 置500的圖；在較佳實施例中，裝置5〇〇位於存取點 500包含測量模組(或者裝置)51〇、無線電資源管理決定^組 530、至少一個作用模組540。 、、、 測量模組510從硬體經由測量收集模組(或者 集測量值’計算性能度量。·训所計算的性能度量包 框錯誤率514、胞元負載516、頻道利用51δ、漏二 =。額外的度量可以由_模組51G根據收集的測量 鼻0 限 無線電資源管理決幻驗53〇根據性能度量和預定臨 13 200947962 來決定哪個作用模組540呼叫’如上g己合第1圖所述。作用模 組540進行特定無線電資源管理作用包含流量塑型模組 542、速率控制模組544、擁塞控制模組546。額外的作用模組 540可以帛來進行額外的無線電資源管理功能。 應注意雖然為了簡便而以無線區域網路型技術來說明本 發明，但也能以任何類型的無線通訊系統來實施本發明。舉例 而5 ’本發明可以實施於無線區域網路 UMTS_TDD、TD-SCDMA、CDMA、CDMA2000 (EV-DO 和 EV-DV)、或者任何其他類型的無線通訊系統。 ❹ 雖然，特定組合的較佳實施例來說明本發明的特徵和元 件’但是每-特徵或元件可以單獨使用(不用較佳實施例的其 他特徵和元件)或與本發明的其他特徵和元件做各種組合或^ 組合。雖穌文參考較佳實施絲制本發明，但是要瞭解本 發明得由熟悉技藝之人任紐思而為諸般修飾，然 請專利範圍所欲保護者。 f 【圖式簡單說明】
圖中： 藉由實例並且配合_，從下文會更詳細瞭解本發明， 附 線電資源 第1圖是依據本發明的一個實施例之適庫性 管理程序的流程圖。 … 之逮率控制 用之輸出量 第2圖是依據本發明的一個實施例在存取點 程序的流程圖。 第3圖是第2圖所顯示之速率控制程序所利 14 200947962 曲線的圖。 第4圖是第2圖所顯示之速率控制程序所使 認函數的流程圖。 之漏失確 第5圖是依據本發明所構成之裝置的圖。 【主要元件符號說明】 ACK漏失確認CH-UTILjnGH高頻道利用臨限 © CH_UTIL_LOW低頻道利用臨限 DL下行 FER訊框錯誤率 FER—HIGH高訊框錯誤率FER_L〇w低訊框錯誤率 RRM無線電資源管理 100無線電資源管理適應性程序 200存取點速率控制程序 400漏失確認函數 ❹ 500適應性無線電資源管理裝置 510測量模組 512測量收集模組 514訊框錯誤率 516胞元負載 518頻道利用 520漏失確認計數 530無線電資源管理決定模組 540作用模組 542流量塑型模纽 544速率控制模組 546擁塞控制模組 15

Claims (1)

  1. 200947962 七、申請專利範圍： 1 ·用於適應性無線電資源管理(RRM)的裝置’包括： 基於一訊框錯誤率(FER)而適應性管理多個無線電資源，其 中 ’、’、 在該FER是由於一流量負載大於一臨限的條件下，該 RRM藉由觸發多個擁塞控制或流量塑型功能而調節該流量負 載；或 、 在該FER是由於包括任何高干擾、衰減或從存取點起的 距離的一不良無線鍊結的條件下， ❹ 該RRM改變一調變機制。 2·如申請專利範圍第1項的方法，更包括： 決定一無線傳輸/接收單元(WTRU)的該FER ; 決定一頻道利用值和一目前資料速率；以及 基於FER、頻道利用或目前資料速率至少其中之一而調整多 個WTRU參數。 3 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中擁塞控制包括： 基於FER、媒體存取控制(MAC)位址優先權或頻道利用至少 ❹ 其中之一而與一站台脫離。 4.如申請專利範圍第3項的方法，其中擁塞控制更包括： 在一請求發送(RTS)或清除發送(CTS)機構在一基本服務設 置(BSS)中被啟動的條件下接收一 RTS ;以及 在一存取點(AP)正在保持用於上行(UL)傳輸的一 CTS信號 的條件下防止一 WTRU傳輸，藉以降低擁塞。 6 . —種存取點(AP)，包括： 一適應性無線電資源管理(RRM)裝置，受配置來基於一訊框 16 200947962 錯誤率(FER)而適應性管理多個無線電資源； 該適應性RRM包括： 一測量模組’受配置來收集多個測量且計算多個性能度 量，其包括訊框錯誤率(FER)、頻道利用或目前資料速率至少其 中之一，其中 ^ 在該FER是由於一流量負載大於一臨限的條件下， 該RRM受配置來藉由觸發多個擁塞控制或流量塑型功能而調 節該流量負載；或 ° ❹ 在該FER是由於包括任何高干擾、衰減或從該Ap起 的距離的一不良無線鍊結條件的條件下， 該RRM受配置來改變一調變機制。 7 ·如申請專利範圍第6項的AP，其中該RRM更受配置來基於 PER、頻道利用或目前資料速率至少其中之一而調整多個 WTRU參數。 8 ·如申请專利範圍第6項的AP，其中該rrm更受配置來基於 F*ER、媒體存取控制(mac)位址優先權或頻道利用至少其中之一 ❹ 而與一站台脫離。 9 .如申請專利範圍第8項的AP，其中該rrm更受配置來： 在一請求發送(RTS)或清除發送(CTS)機構在一基本服務設 置(BSS)中被啟動的條件下接收一 rtS ;以及 在一存取點(AP)正在保持用於上行(UL)傳輸的一 CTS信號 的條件下防止一 WTRU傳輸，藉以降低擁塞。 17
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