TWI393365B - 無線站台中干擾測量方法 - Google Patents

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TWI393365B TW097101410A TW97101410A TWI393365B TW I393365 B TWI393365 B TW I393365B TW 097101410 A TW097101410 A TW 097101410A TW 97101410 A TW97101410 A TW 97101410A TW I393365 B TWI393365 B TW I393365B
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Description

無線站台中干擾測量方法
IEEE 802.xx通信的載波偵聽多重存取/衝突避免(CSMA/CA)要求每個無線站台(STA)在發射之前確定頻道空閒。實體(PHY)和媒體存取控制(MAC)層具有在發射任何訊框之前偵聽頻道的任務。這一操作使用載波偵聽機制來完成。載波偵聽機制指示當在頻道上檢測到訊框時或者當在頻道上的射頻(RF)功率超過某一門檻時該頻道是否忙。
RF頻道功率檢測用來檢測來自與IEEE 802標準不相容的未被許可的頻道的其他使用者的載波。這些載波被認為是STA的干擾。通過檢測載波，STA確定該頻道忙並延遲發射。因此，由於“忙”頻道實際上未攜帶資料，在空閒頻道上發射的任何RF干擾功率源將阻止該頻道的正常使用並可能對頻道效率有負面影響。如果RF干擾功率源在忙頻道進行發射，則接收訊框的信號雜訊(S/N)比變化，並且訊框差錯以及訊框重發就更有可能。如果RF干擾級別落到低於STA的用於載波偵聽的門檻，則STA可以發射，然而，RF干擾可能增加引起更多訊框差錯和訊框重發的空閒頻道雜訊。
在IEEE 802無線網路中，STA被裝配來測量在空閒週期期間無線頻道內的功率。此空閒頻道測量到的功率是熱雜訊、來自其他STA的干擾以及來自諸如微波爐之類的非無線裝置、諸如無線電話之類的其他未被許可的工業、科技以及醫學(ISM)波段使用者以及諸如電動機之類的其他附近寬頻射頻干擾(RFI)源的干擾的總和。空閒頻道功率的測量包括來自不同干擾源的干擾功率，但是不提供干擾源量級的估計，因為對於無任何干擾的頻道不存在基線。
沒有測量干擾的裝置，STA不能向存取點(AP)或其他網路實體告警有關感知到的干擾級別的變化、增加或者降低。沒有來自STA的此類干擾回饋，網路就不能針對AP之中的STA負載均衡、網路頻率規劃以及個體基本服務單元(BSS)頻道選擇而做出理由充分的決定。而且，當本地干擾增加時空閒的STA不能自動地告警AP，從而由於AP嘗試以及再嘗試低資料速率直到確立足夠的QOS而引起服務品質(QOS)初啟的增加的延遲。
干擾的直接測量要求對干擾源的控制。一般來說，隨著干擾源的開啟來進行服務品質或者空閒頻道功率的測量，然後隨著干擾源的關閉來進行同樣的測量。然後，可以從這些直接測量中的差別來計算量化了的干擾級別。
在典型的IEEE 802無線系統中，STA和AP通常不能控制干擾源。所以，這樣一種直接干擾測量是不可能的。
因此，需要一種間接測量或者估計IEEE 802系統中的干擾的實用技術。由於STA不能間接測量或者估計本地環境中的RF干擾，所以以一種標準化的方式測量或者估計RF干擾的能力也將是有用的。
可以從空閒頻道雜訊、頻道利用率、媒體存取延遲、STA輸貫量、BSS輸貫量以及訊框差錯率的測量中導出用於估計RF干擾的量度。另外，可以作為比值或者按變化分析率來從組合的直接測量項目的優先列表導出量度。通過測量總的空閒頻道功率或者通過測量通信頻道效率和訊框差錯中的變化來間接測量RF干擾。
RF干擾測量也可以基於其他直接測量的各種組合，所述其他直接測量，比如平均雜訊功率指示符(ANPI)、STA資料輸貫量、AP資料輸貫量、STA媒體存取延遲、節點媒體存取延遲、STA頻道利用率、BSS頻道利用率以及訊框重發數。下面的詳細說明描述了這些直接測量的各種有用組合的特定量度，但是其他組合也是可能的。
下文中提到的術語“無線發射/接收單元(WTRU)“包括但不限於使用者設備(UE)、無線站台(STA)、固定或移動使用者單元、傳呼機、行動電話、個人數位助理(PDA)、電腦或任何其他類型的能夠操作在無線環境中的使用者裝置。下文中提到的術語"基地台"包括但不限於節點B、站點控制器、存取點(AP)或任何其他類型的能夠操作在無線環境中的介面裝置。
第1圖是無線通信系統100的方塊圖，該無線通信系統被配置用於確定干擾級別。該系統包括AP 105和無線STA 110。AP 105和STA 110經由無線通信鏈路112通信。
如第1圖所示，STA 110包括發射機120、接收機130和處理器140。處理器140被附接到緩衝器130和記憶體160。處理器140被配置用於使用至少一種下述的技術來確定或估計RF干擾。
亦如第1圖所示，AP 105包括發射機165、接收機170和處理器180。處理器180被附接到緩衝器190和記憶體195。處理器180被配置用於使用至少一種下述的技術來確定或估計RF干擾。
第2圖示出了根據第一實施方式確定RF干擾的方法200的流程圖。首先，通過不斷地測量AP的感知的空閒頻道雜訊功率並在時間週期上對其進行平均來確定AP的平均雜訊功率指示符(AP_ANPI)(210)。然後，在站台處確定STA的ANPI(STA_ANPI)(220)。然後，AP發射AP_ANPI給STA，或者，STA發射STA_ANPI給AP(230)。之後，STA通過比較STA_ANPI與AP_ANPI來確定干擾的存在(240)。
當STA測量到比AP更高的ANPI時，它指示STA正在經歷比AP更多的RF干擾，並且RF干擾功率等於STA_ANPI減去AP_ANPI。當STA測量到比AP更低的ANPI時，它指示AP正在經歷比STA更多的RF干擾，並且RF干擾功率等於AP_ANPI減去STA_ANPI。在STA或者AP處沒有RF干擾時或者在STA處和在AP處的RF干擾相等時這兩個ANPI測量的比值等於一。因此，這兩個ANPI測量的比值可以用來指示RF干擾。比值>1指示STA處的本地RF干擾，比值<1指示AP處的本地RF干擾。應當指出，這個量度只對於低級別的RF干擾有用。使用此量度將不可檢測觸發載波偵聽機制的高級別的RF干擾。可選地，在250處，RF干擾開始或者RF干擾終止的檢測可以被報告給至少一個其他網路實體。
在一個未圖示的替換實施方式中，STA可以通過監視STA_ANPI的變化率來測量干擾。ANPI值中的突增指示在那個STA處新RF干擾源的開始。STA軟體可以將ANPI值存儲在緩衝器中並將舊的ANPI值與最新近的ANPI值進行比較並減去差值。如果差值大於(增大的ANPI)針對所選時間窗口(新近測量的測量時間減去舊測量的測量時間)的所選門檻值(db為單位)，則在那個STA處檢測到RF干擾開始。如果差值小於(減小的ANPI)針對所選時間窗口(新近測量的測量時間減去舊測量的測量時間)的所選門檻值(－db為單位)，則在那個STA處檢測到RF干擾終止。RF干擾開始或終止的檢測可以由STA報告給AP或者其他網路實體。
第3圖示出了根據另一實施方式確定RF干擾的方法300的流程圖。首先，確定AP的感知的頻道利用率(AP_Chan_Util)(310)。AP的頻道利用率測量用作針對該AP的基線頻道量度，描述了頻道忙的時間百分比。接下來，確定STA的頻道利用率(STA_Chan_Util)(320)。AP然後發射AP_Chan_Util給STA，或者STA發射STA_Chan_Util給AP(325)。最後通過比較STA_Chan_Util與AP_Chan_Util來確定干擾的存在。
當與AP的環境相比，STA在STA的本地環境中測量到一個不同的STA_Chan_Util時，則這可以指示RF干擾的存在或者不存在。當STA測量到比AP更高的頻道利用率時，它指示STA的載波偵聽機制正在檢測到比比AP更多的RF干擾或者STA處於未能被AP檢測到的其他無線傳輸的無線電範圍中。當STA測量到比AP更低的頻道利用率時，它可能指示AP正在經歷比STA更多的RF干擾或者STA不處於正在向AP發射的某些其他STA的無線電範圍中。在STA或者AP處沒有RF干擾時、或者在STA處以及在AP處的RF干擾相等時這兩個頻道利用率測量的比值等於一。因此，這兩個ANPI測量的比值可以用來指示RF干擾。比值>1指示STA處的更多的本地RF干擾，比值<1指示AP處的更多的本地RF干擾。應當指出，這個量度對於觸發載波偵聽機制的高級別的RF干擾有用。可選地，在340處，RF干擾開始或者RF干擾終止的檢測可以被報告給至少一個其他網路實體。
第4圖示出了根據另一實施方式確定RF干擾的方法400的流程圖。首先，確定AP的媒體存取延遲(AP_MAD)(410)。AP的媒體存取延遲用作針對該AP的基線頻道量度，描述了在基本服務單元中的所有下行鏈路業務的平均媒體存取延遲。接下來，確定STA的媒體存取延遲(STA_MAD)(420)。STA_MAD是用於STA上行鏈路的媒體存取延遲(MAD)的測量。AP然後發射AP_MAD給STA，或者STA發射STA_MAD給AP(425)。最後通過比較STA_MAD與AP_MAD來確定干擾的存在(430)。
當與BSS相比，STA在STA的本地環境中針對其上行鏈路業務測量到一個不同的媒體存取延遲(STA_MAD)時，則這可能指示RF干擾的存在或者不存在。當STA測量到比AP更高的MAD時，它指示STA的載波偵聽機制正在檢測到比AP更多的RF干擾或者STA處於未能被AP檢測到的其他無線傳輸的無線電範圍中。當STA測量到比BSS更低的MAD時，它可能指示AP正在經歷比STA更多的RF干擾或者STA不處於正在向AP發射的某些其他STA的無線電範圍中。在STA或者AP處沒有RF干擾時、或者在STA處以及在AP處的RF干擾相等時這兩個頻道MAD測量的比值等於1。因此，這兩個MAD測量的比值可以用來指示RF干擾。比值>1指示STA處的更多的本地RF干擾，比值<1指示AP處的更多本地RF干擾。應當指出，這個方法對於觸發STA載波偵聽機制的高級別的RF干擾有用。可選地，在440處，RF干擾開始或者RF干擾終止的檢測可以被報告給至少一個其他網路實體。
第5圖示出了根據另一實施方式確定RF干擾的方法(500)的流程圖。首先，在STA或AP中的處理器確定具有分段計數系統(FCS)差錯的接收到的分段的比率(FCSErrorCount)(510)。在同一時刻，處理器確定接收到的總分段的比率(RecievedFragmentCount)(520)。然後，處理器確定FCSErrorCount的變化率(△FCSErrorCount)(530)。在同一時刻，處理器還確定RecievedFragmentCount的變化率(△RecievedFragmentCount)(540)。接下來，處理器確定△FCSErrorCount與△RecievedFragmentCount的比值(550)。這些德爾塔(delta)比值代表接收到的分段差錯率。然後，處理器確定△FCSErrorCount與△RecievedFragmentCount的比值的變化率(△[△FCSErrorCount/△RecievedFragmentCount])(560)。最後，處理器基於△[△FCSErrorCount/△RecievedFragmentCount]來確定RF干擾級別(570)。
接收到的△[△FCSErrorCount/△RecievedFragmentCount]中的突增指示在那個STA或AP處新RF干擾的開始。如果△[△FCSErrorCount/△RecievedFragmentCount]中的差值大於(增大的接收分段差錯率)針對所選時間視窗的所選門檻值(單位為db)，那麼在那個STA或AP處檢測到RF干擾開始。如果△[△FCSErrorCount/△RecievedFragmentCount]中的差值小於(減小的接收分段差錯率)針對所選時間窗口(新近接收分段差錯率的測量時間減去舊的接收分段差錯率的測量時間)的所選門檻值(單位為－db)，那麼在那個STA或AP處檢測到RF干擾終止。可選地，在580處，RF干擾開始或者RF干擾終止的檢測可以被報告給至少一個其他網路實體。
第6圖示出了用於通過測量BSS頻道開銷性能量度的變化率來確定RF干擾的方法的流程圖。通過BSS輸貫量劃分的頻道利用率的高值指示高頻道開銷和低效BSS操作。因此。在610處確定AP的頻道利用率(AP_Chan_Util)。然後在620處，AP通過確定在預定時間週期上發射和接收到的總分段數量來確定BSS輸貫量(BSS_Throughput)。接下來，在630處，AP確定AP_Chan_Util與BSS_Throughput的比值(AP_Chan_Util/BSS_Throughput)。在640處，AP確定AP_Chan_Util/BSS_Throughput的變化率(△[AP_Chan_Util/BSS_Throughput])。最後，在650處，AP基於△[AP_Chan_Util/BSS_Throughput]來確定RF干擾。AP_Chan_Util/BSS_Throughput或者BSS頻道開銷中的突增指示在那個AP處新RF干擾的開始。
替換地，代替監視變化率，AP可以將AP_Chan_Util/BSS_Throughput與預定門檻值進行比較。如果BSS頻道開銷中的差值大於(增大的BSS頻道開銷)針對所選時間週期的所選門檻值(單位為db)，那麼在那個AP處檢測到RF干擾開始。如果BSS頻道開銷中的差值小於(減小的BSS頻道開銷)針對所選時間週期的所選門檻值，那麼在那個AP處檢測到RF干擾終止。可選地，在660處，RF干擾可以被報告給BSS中的STA或者一些其他網路實體。
應當指出，利用上述的任意方法，某些測量可能需要被發射給BSS中的STA。例如，可能需要被發射給STA的量度包括AP_ANPI、AP_Chan_Util以及AP_MAD。
雖然本發明的特徵和元件在較佳的實施方式中以特定的結合進行了描述，但每個特徵或元件可以在沒有所述較佳實施方式的其他特徵和元件的情況下單獨使用，或在與或不與本發明的其他特徵和元件結合的各種情況下使用。本發明提供的方法或流程圖可以在由通用電腦或處理器執行的電腦程式、軟體或韌體中實施，其中所述電腦程式、軟體或韌體是以有形的方式包含在電腦可讀儲存媒體中的。關於電腦可讀儲存媒體的實例包括唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、暫存器、緩衝記憶體、半導體記憶體裝置、內部硬碟和可移動磁片之類的磁媒體、磁光媒體以及CD－ROM碟片和數位多功能光碟(DVD)之類的光媒體。
適當的處理器例如包括通用處理器、專用處理器、傳統處理器、數位信號處理器(DSP)、多個微處理器、與DSP核心相關聯的一個或多個微處理器、控制器、微控制器、特定功能積體電路(ASIC)、現場可編程閘陣列(FPGA)電路、任何其他類型的積體電路(IC)、和/或狀態機。
與軟體相關聯的處理器可用於實現一個射頻收發機，以便在無線發射/接收單元(WTRU)、使用者設備(UE)、終端、基地台、無線電網路控制器(RNC)、或任何主機電腦中加以使用。WTRU可以結合以硬體和/或軟體實施的模組使用，比如攝影機、視訊攝影機模組、視訊電話、揚聲器電話、振動裝置、揚聲器、麥克風、電視收發信機、免提耳機、鍵盤、藍牙模組、調頻(FM)無線電單元、液晶顯示幕(LCD)顯示單元、有機發光二極體(OLED)顯示單元、數位音樂播放器、媒體播放器、電動遊戲機模組、網際網路瀏覽器和/或任何無線區域網路(WLAN)模組。
實施例：
1.一種在包括節點和多個站台(STA)的無線通信網路中的用於測量射頻(RF)干擾的實施例包括：該節點進行第一平均雜訊功率指示符(ANPI)測量以確定基線；該節點發射基線給多個STA；STA進行ANPI的連續測量；以及STA將所述連續測量與基線進行比較以確定RF干擾。
2.如實施例1的無線通信網路，還包括：當連續的ANPI測量高於基線時，則確定STA受到RF干擾。
3.如實施例1或2的無線通信網路，還包括：當連續的ANPI測量低於基線時，則確定節點受到RF干擾。
4.如前面任何一個實施例的無線通信網路，其中：在STA處測量的ANPI與在STA處測量的ANPI的比值被用來確定RF干擾。
5.如前面任何一個實施例的無線通信網路，還包括：該節點測量第一頻道利用率量度以確定基線；該節點發射基線給多個無線發射/接收單元(STA)；該多個STA進行頻道利用率的連續測量；以及將連續的測量與基線進行比較以確定RF干擾。
6.如實施例5的無線通信網路，還包括：當頻道利用率測量高於基線時，則確定所述多個STA中的一個受到RF干擾。
7.如實施例5或6的無線通信網路，還包括：當頻道利用率測量低於基線時，則確定所述節點受到RF干擾。
8.如實施例5、6或7的無線通信網路，其中：STA頻道利用率量度和節點頻道利用率量度的比值被用來確定RF干擾。
9.如前面任何一個實施例的無線通信網路，還包括：該節點測量第一媒體存取延遲量度以確定基線；該節點發射基線給多個STA；STA進行媒體存取延遲量度的連續測量；以及將所述連續的測量與基線進行比較以確定RF干擾。
10.如實施例9的無線通信網路，還包括：當媒體存取延遲量度高於基線時，則確定所述多個STA中的一個受到RF干擾。
11.如實施例10或11的無線通信網路，還包括：當媒體存取延遲量度低於基線時，則確定所述節點受到RF干擾。
12.如實施例10、11或12的無線通信網路，其中：STA媒體存取延遲量度和節點媒體存取延遲量度的比值被用來確定RF干擾。
13.如前面任何一個實施例的無線通信網路，還包括：該節點測量平均雜訊功率指示符(ANPI)的變化率；以及基於所述ANPI變化率來確定RF干擾。
14.如實施例13的無線通信網路，還包括：STA將多個ANPI值存儲在記憶體中並且比較存儲在記憶體中的多個ANPI中的子集以確定RF干擾。
15.如實施例14的無線通信網路，還包括：將所選時間視窗中的多個存儲的ANPI值與針對選定時間視窗的門檻進行比較以確定RF干擾。
16.如前面任何一個實施例的無線通信網路，還包括：STA測量接收到的分段差錯的變化率以及基於所述接收到的分段差錯率的變化率來確定RF干擾。
17.如實施例16的無線通信網路，還包括：STA將多個接收到的分段差錯率存儲在記憶體中並且比較該多個存儲的接收到的分段差錯率的子集以確定RF干擾。
18.如實施例16或17的無線通信網路，還包括：將所選時間視窗中的所述多個接收到的分段差錯率與針對所選時間視窗的門檻進行比較以確定RF干擾。
19.如前面任何一個實施例的無線通信網路，還包括：所述節點測量基本服務單元(BSS)頻道開銷的變化率以及基於所述BSS頻道開銷變化率來確定RF干擾。
20.如實施例19的無線通信網路，還包括：所述節點將多個BSS頻道開銷率存儲在記憶體中並且比較所述多個存儲的BSS頻道開銷率的子集以確定RF干擾。
21.如實施例20的無線通信網路，還包括：將所選時間視窗中的所述多個BSS頻道開銷率與針對該所選時間視窗的門檻進行比較以確定RF干擾。
22.如前面任何一個實施例的無線通信網路，還包括：所述節點發射ANPI信號、頻道利用率信號以及媒體存取延遲信號給所述多個STA。
23.如前面任何一個實施例的無線通信網路，還包括：第一節點設置靜止週期；所述第一節點將所述靜止週期發射給第二節點；以及所述第一節點和第二級節點執行在所述靜止週期期間的所有測量。
24.如前面任何一個實施例的無線通信網路，其中：節點是STA，並且網路是網狀網路。
25.如實施例24的無線通信網路，其中：網狀動作訊框被用來傳送在對等方STA和本地MP之間的測量。
26.如實施例1－23中任一實施例的無線通信網路，其中：節點是AP。
27.如前面任何一個實施例的無線通信網路，還包括：所述節點持續測量控制和/或管理訊框失敗並在信標中將此量度發射給STA，其中：高於預定門檻的訊框失敗數指示RF干擾的存在。
28.如實施例27所述的無線通信網路，其中，該訊框失敗屬於包括下列之一的訊框：RTS擴展的PHY保護訊框，雙CTS訊框，PSMP(節能多輪詢)訊框，或者，包括下列控制和/或管理訊框之一的訊框：塊ACR，RTS，CTS，CF－END。
29.一種用於射頻干擾檢測的無線通信網路，包括：測量量度參數以及在發射站台(STA)或接收STA處單獨或者以組合的形式發射下列量度中的一個或多個：ANPI測量；頻道利用率；媒體存取延遲；本地測量的ANPI的變化率；具有FCS差錯的本地測量的接收分段的變化率；BSS頻道開銷性能的變化率；檢測到的控制和/或管理訊框失敗。
30.一種包括多個站台(STA)和節點的無線通信系統，由此所述STA和所述節點過於執行如實施例1－29中任意一個的實施例。
31.一種包括多個站台(STA)的無線網狀網路，其中一個STA被配置為實施例1－28中任意一個所述的節點，所述無線網狀網路被配置用於執行實施例1－28中任意一個所述的實施例。
32.一種使用在網路中的無線站台，其中如實施例1－28的任意一個無線通信網路來配置所述網路。
160、195．．．記憶體
140、195．．．處理器
150、190．．．緩衝器
120、165、Tx．．．發射機
130、170、Rx．．．接收機
112．．．無線通信鏈路
AP．．．存取點
ANPI．．．平均雜訊功率指示符
STA．．．站台
RF．．．射頻
AP_CHAN_UTIL．．．AP的頻道利用率
STA_CHAN_UTIL．．．STA的頻道利用率
AP_MAD．．．AP媒體存取延遲量度
STA_MAD．．．STA媒體存取延遲量度
第1圖是典型無線系統的方塊圖；第2圖是用於基於ANPI來確定RF干擾的方法的流程圖；第3圖是用於基於頻道利用率來確定RF干擾的另一方法的流程圖；第4圖是用於基於媒體存取延遲來確定RF干擾的另一方法的流程圖；第5圖是用於基於分段差錯來確定RF干擾的另一方法的流程圖；以及第6圖是用於基於輸貫量來確定RF干擾的另一方法的流程圖。
AP．．．存取點
ANPI．．．平均雜訊功率指示符
STA．．．站台
RF．．．射頻

Claims (4)

  1. 一種使用於一站台(STA)中測量射頻(RF)干擾的方法，該方法包括：自一存取點(AP)接收一平均雜訊功率指示符(AP_ANPI)測量；確定該站台(STA)的一ANPI(STA_ANPI)；以及通過比較該STA_ANPI與該AP_ANPI來確定RF干擾。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中通過比較該STA_ANPI與該AP_ANPI來確定RF干擾包括：確定該STA正在經歷更高的RF干擾以回應該STA_ANPI大於該AP_ANPI。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中通過比較該STA_ANPI與該AP_ANPI來確定RF干擾包括：確定該AP正在經歷更高的RF干擾以回應該STA_ANPI小於該AP_ANPI。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中通過比較該STA_ANPI與該AP_ANPI來確定RF干擾包括：使用STA_ANPI與AP_ANPI的一比值來確定RF干擾。
TW097101410A 2007-01-12 2008-01-14 無線站台中干擾測量方法 TWI393365B (zh)

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US88477507P 2007-01-12 2007-01-12

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