TWI455542B - 連結調適架構 - Google Patents

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Description

連結調適架構
本發明係關於一種減少一通信系統中的干擾之方法。更明確而言，本發明係關於一種應用於各種通信系統的新連結調適架構。本發明亦係關於一種對應電腦程式產品及通信裝置。
在無線通信網路中，無線頻道之條件連續地改變。在許多情況下，變化係如此明顯以致需要自通信網路的一互作用以便繼續實現傳輸請求。一個可行互作用係連結調適。連結調適係網路中應用的一技術，其中不同實體層(PHY)模式可用於資料傳輸，而且傳統上其由在給定頻道條件下選擇適當PHY模式的一功能組成。實體層藉由使用不同調變及頻道編碼架構提供多個資料傳輸速率。
在現代無線區域網路(LAN)及個人區域網路(PAN)標準中，由調變及編碼架構組成的各種PHY模式可用於資料傳送。當前連結調適架構基於諸如封包錯誤速率(PER)之一些決策變數及/或在閒置時間期間由行動台(MS)實行的頻道品質量測，選擇可用PHY模式之一以進行即將來臨的資料傳送。
由Daji Qiao等人發表名稱為「IEEE 802.11a無線LAN用之Goodput分析及連結調適」的公告案，IEEE學報，第1卷第4版，2002年10至12月，第278至292頁，揭示連結調適演算法之一範例。此及類似演算法較佳地實行IEEE 802.11a/e無線LAN(WLAN)，但是其經設計用於單一頻道協定，而且當使用於多頻道系統時為次最佳的。尤其當存在不同使用者之不同、同時傳輸當中的多重接取干擾(MAI)時，由一頻道上的主動使用者之一使用的PHY模式之調整及因此使用的傳輸功率會改變該網路中的干擾情形。此導致影響需要調整其傳輸特性的其他連結。因此，該網路可能會變為不穩定。因此，需要一在多頻道系統中較佳地實行改良式連結調適演算法。
依據本發明之一第一態樣，建議如請求項1之減少干擾的一方法。
尤其在不同步分碼多向近接(CDMA)網路中，該接收器之效能高度受同時使用者之數目、其傳輸之間的相對延遲以及每一干擾物之功率的影響。藉由應用頻道捆束，該發射器佔用至少二個頻道，而且在使用二頻道情況下，將至其接收器的可能干擾物之數目減少一個。藉由佔用多個頻道，該發射器阻塞此等頻道以致使該發射器在佔用此等頻道時其他使用者不能使用此等頻道。因此，增強一多使用者偵測器(MUD)之效能，從而導致干擾偵測器中較高的干擾抑制及較高的信號對干擾及雜訊比(SINR)。在一些情況下，此SINR增強係足以保持PHY模式不變並且得益於較低延遲。
此外，頻道捆束提供更多容量給該連結並且在使用較低PHY模式情況下，此方法能因此補償所需要的較長傳輸時 間。
依據本發明之一第二態樣，提供一電腦程式產品，其包含當加以載入並在該發射器之電腦構件上運行時用於實施依據本發明之該第一態樣之方法的指令。
依據本發明之一第三態樣，提供如請求項10之一通信裝置，該裝置經配置用以實施依據本發明之該第一態樣的方法。
在以下說明中，將在多載波CDMA(MC－CDMA)系統中的編碼分散式協調功能(C－DCF)之內容中更詳細地說明本發明之一些非限制範例性具體實施例。然而，應瞭解本發明並不限於此環境，而本發明之教示同樣可應用於使用其他多個接取架構(例如分頻多向近接(FDMA))的通信系統，只要其使用多重頻道結構。
依據MC－CDMA架構運轉的一通信系統之一範例係已變為全球WLAN標準的IEEE 802.11a/e。從媒體接取控制(MAC)層的觀點看，藉由使用MC－CDMA，在由不同擴展序列所分離的數個頻道中劃分頻道。不同頻道亦能稱為碼頻道(cch)。作為IEEE 802.11 MAC之基本接取機構的DCF透過使用具有避免碰撞的載波感測多重接取(CSMA/CA)而達到相容裝置之間的自動媒體共享。在該裝置開始傳輸之前，其感測無線媒體以決定其是否係閒置的。若該媒體顯現為閒置，則傳輸可進行，否則該裝置將等待直至進行中的傳輸結束。CSMA/CA機構需要連續訊框傳輸之間的最 小指定空間。一裝置將確保該媒體在嘗試傳輸之前在指定的訊框間間隔內係閒置的。
分散式訊框間空間(DIFS)係由DCF下運轉的器件用以傳輸資料訊框。使用DCF的一裝置必須遵照下列二個媒體接取規則：(1)只有在該裝置的載波感測機構決定該媒體在至少DIFS時間內係閒置的，則允許該裝置傳輸；以及(2)為了減少接取該媒體的多個裝置當中的碰撞機率，該台將在延期之後或在嘗試在成功傳輸之後傳輸另一訊框之前選擇一隨機退後間隔。具有一資料封包要傳輸的該裝置汲取0與競爭視窗之間的一亂數，其決定以時槽之數目的退後定時器之持續時間。
圖1顯示一環境，其中能應用本發明之教示。圖1顯示無線通信裝置101，其在此範例中為行動電話手機101。在此範例中，此等裝置101經配置用以依據IEEE 802.11a標準與一接取點103通信。因此，無線裝置之間的通信在空中發生。接取點103可進一步延遲由該裝置101傳送至一伺服器105的請求。一有線連接能配置在接取點103與伺服器105之間。在圖1之配置中，僅一個無線裝置經授權用以每次在某一頻道上與接取點103溝通。基於此目的，該等無線裝置利用如以上解釋的CSMA/CA。然而，無線裝置101可藉由使用其他頻道同時與同一接取點溝通或使用同一通信頻道與其他接取點通信而且同一或不同通信協定因而在該通信系統中引起干擾。
圖2顯示為通信裝置101之部分的連結調適區塊201之一 簡化方塊圖。通信裝置101之其他元件並未在此內容中加以說明，因為其已為熟習技術人士所瞭解。連結調適區塊201包含圖2中的三個區塊，即一頻道捆束區塊203、一PHY模式調適區塊205以及一功率控制區塊207。從該圖能看出，此等區塊經配置用以彼此通信以便當此等區塊之一係在做出決策時，能在做出決策中考量其他區塊之運轉。連結調適區塊201將決定的干擾位準視為一輸入並輸出具有選定PHY模式及傳輸功率位準的傳輸頻道之數目。依據一具體實施例，決定的干擾位準係輸入至此三個區塊之全部中。稍後更詳細地說明此等區塊之運轉。
圖3顯示一流程圖，其描述依據本發明之一具體實施例減少一通信系統中的干擾之方法。圖1之流程圖中描述的方法能應用於無線裝置101，其預計傳輸資料至接取點103。
在步驟301中，無線裝置101決定其預計用於傳輸的無線電頻道上的干擾位準。為決定該干擾，其可(例如)量測從接取點103接收的一前導信號之信號對干擾比(SIR)或PER或任何其他相關數值。決定的干擾位準係接著饋送至連結調適區塊201。接著在步驟303中，將該干擾位準與一預定義臨界值比較。能在包含於連結調適區塊201中的該等區塊之每一者中進行該比較。或者，可存在用於比較的一個元件以便此元件將通知連結調適區塊201中的其他區塊。亦能根據該網路中的一些變數來動態地調整該臨界值。例如與當傳輸語音時比較，當傳輸資料時容忍較多干擾。因 此，該干擾臨界值可取決於傳輸的類型。若該干擾位準係在該臨界值以下，則不需要連結調適而且一旦存在使用預計調變及編碼架構的自由資源，該傳輸就能在步驟305中發生。
然而，若在步驟303中決定該干擾位準並非在該臨界值以下，則藉由頻道捆束區塊203在步驟307中應用頻道捆束。圖4顯示頻道捆束之原理。在此情況下，在頻道2及3中同時傳輸資料，如該圖中所示。頻道1並非適合於傳輸，因為在退後週期期間，偵測到存在已經在此頻道上傳輸的另一終端機。另一方面，頻道2及3係自由的，因為在退後週期期間(其在此範例中係四個時槽週期)，此等頻道係決定為自由的。在此範例中，頻道4並非適合於在所需週期期間傳輸，因為其已佔用。即使在圖4之範例中，頻道4上的傳輸粗略地在與頻道2及3上的傳輸開始的相同時間結束，情況不必係如此。在此情況下唯一緊要的事情係，在DIFS及退後週期期間佔用頻道4。因為在MC－CDMA系統之內容中解釋本發明，所以在圖4中不同編碼頻道係由其個別擴展碼所識別。當然，無線裝置101能按需要同時在二個以上頻道上傳輸，其條件係存在足夠的可用自由頻道。
一旦決定應用頻道捆束，則並列啟動多個退後程序。退後程序不必具有相同退後參數。通常地，即使退後參數在所有頻道上係相同的，取決於該等頻道上的訊務，一些退後向下計數仍將比其他者較早地結束。裝置101可接著在 其上已完成退後的不同頻道上並列啟動多重傳輸。存在二個替代方案：－一旦一退後已完成，裝置101就在每一頻道上獨立地啟動傳輸。在此情況下，在不同頻道上的傳輸通常並不同時啟動。此係顯示在圖5中。
－裝置101在多個頻道上並列啟動傳輸，但是等待直至已完成某一數目(最多至全部)之頻道上的退後以並列傳輸資料，例如以較高「捆束資料速率」。此係顯示在圖6中。
此程序能擴大用於使用m個中的n個(nm)頻道之台，其中倒數在p(pn)情況下並不中斷，從而引導該台在d(dp)個頻道上啟動並列傳輸。應注意在圖5及6中，退後週期對不同頻道係不同的，而在圖4中為數個頻道選擇一共同退後週期。
接著在步驟309中決定是否需要改變PHY模式，即調變及/或編碼架構。若不需要改變PHY模式，則能在選定頻道上傳輸資料。另一方面，若在步驟309中決定需要改變PHY，則在步驟311中，預計傳輸資料的無線裝置101會改變PHY，如同在步驟309中所決定。此舉係藉由PHY模式調適區塊205進行。因此，若進行頻道捆束調整及PHY改變，則該方法能稱為二維連結調適方法。接著在步驟305中傳輸資料。同樣，若在步驟309中決定不需要改變PHY，則在步驟305中傳輸資料而無需改變PHY模式。在此之後，該程序結束或其可藉由決定步驟301中的干擾位準而再次重新啟動。
IEEE 802.11a具有八個PHY模式，如表格1中所示。例如，對於藉由使用一PHY模式3運轉的一連結，即具有編碼率的QPSK調變能經切換用以在二個並列頻道上以具有BPSK調變及編碼率的模式1而運轉。在兩個情況下，最終資料速率係12 Mbps。因此，藉由使用本發明之方法，能在需要的情況下保持該資料速率恆定。當然亦可以採用增加PHY模式在多個頻道上同時傳輸。此將意指在甚短時間內完成傳輸。
圖7顯示一些模擬結果。該偵測器(即裝置101)中的SINR係顯示為與用於第二干擾物的功率之五個不同數值的第一干擾物之功率成一函數關係。該圖中的SINR數值係10 000次以上運行的平均值，該等運行具有同時使用者傳輸當中的不同相對延遲。該等曲線顯示效能幾乎線性地減小為與 干擾功率成函數關係。一個重要觀察係MUD設法提供一正SINR，即使在當所有三個干擾信號係比載波強度高5 dB時的情況下。此證明在高多接取干擾(MAI)面前該偵測器之干擾抑制能力。
藉由頻道捆束的干擾減少該網路中的所有其他連結具有正面影響，從而對應用的傳輸功率之減少具有最小影響。結果係許多裝置101中的總體干擾減少及功率節省。
在不能採用選定PHY模式驅動一連接的情況下，依據二維連結調適架構，有利的係在偏移至更堅固PHY模式之前使用藉由該傳輸裝置的頻道捆束。
亦能藉由作為對功率調整的替代方案之連結調適演算法(例如藉由功率控制演算法)而應用頻道捆束。因此，當從該網路接收一功率控制命令以降低傳輸功率時，裝置101將實行頻道捆束，從而可以同時降低PHY模式，但無需調整傳輸功率。在此情況下，功率控制區塊207將控制頻道捆束及PHY模式調適區塊。或者，能由結合功率調整的一連結調適演算法(例如藉由功率控制演算法)而應用頻道捆束。
本發明同樣係關於一電腦程式產品，其在加以載入並在傳輸裝置101之電腦構件上運行時能夠實施本發明之該等具體實施例的方法步驟之任何者。
本發明同樣係關於一積體電路，其經配置用以實行依據本發明之該等具體實施例的方法步驟之任何者。
雖然已在圖式及以上說明中詳細地解說並說明本發明， 但是此類解說及說明應視為解說或示範性而非限制性；本發明並不限於所揭示的具體實施例。
從圖式之研究、揭示內容以及所附申請專利範圍，熟習技術人士能在實施本發明中瞭解並實現所揭示的具體實施例之其他變化。在申請專利範圍中，詞語「包含」並未排除其他元件或步驟，而且不定冠詞「一」或「一個」並未排除複數個。單一處理器或另一單元可實現申請專利範圍中所敍述的數個項目之功能。在互不相同的相依申請專利範圍中敍述不同特徵的僅有事實並不指示不能有利地使用此等特徵之一組合。
一電腦程式可加以儲存/分配在與其他硬體一起供應或供應其他硬體之一部分的一適當媒體上，但是亦可採用其他形式加以分配，例如經由網際網路或者有線或無線電信系統加以分配。申請專利範圍中的任何參考符號均不應視為限制本發明之範疇。
101‧‧‧裝置
103‧‧‧接取點
105‧‧‧伺服器
201‧‧‧連結調適區塊
203‧‧‧頻道捆束區塊
205‧‧‧PHY模式調適區塊
207‧‧‧功率控制區塊
參考附圖，從以非限制範例性具體實施例之上說明將明白本發明之其他特徵及優點，在該等圖式中：－圖1係其中可應用本發明之教示的環境之一方塊圖；－圖2係能夠應用依據本發明之頻道捆束的調適區塊之方塊圖；－圖3係依據本發明之一具體實施例的簡化流程圖；－圖4顯示沿一時間線的四個傳輸頻道，其中二個頻道係捆束用於同時傳輸； －圖5顯示其上資料傳輸在不同時間瞬間啟動的四個傳輸頻道；－圖6顯示其上資料傳輸同時啟動的四個傳輸頻道；以及－圖7係顯示模擬結果的圖。
(無元件符號說明)

Claims (9)

  1. 一種在一通信系統中減低干擾之方法，該通信系統支援多重無線電頻道通信架構並且其中能在一發射器(101)與一接收器(103)之間建立一通信連結，該方法包含由該發射器(101)實行的下列步驟：為由該發射器(101)至該接收器(103)的一傳輸決定(301)在該發射器處的干擾位準；以及若且唯若(if but only if)該決定的干擾位準超過一臨界值時，基於該決定的干擾位準，為該傳輸實行連結調適，其中該連結調適包含應用(307)頻道捆束(channel bundling)以調適該通信連結以便在從該發射器(101)至該接收器(103)的至少二無線電頻道上同時傳輸。
  2. 如請求項1之方法，其中該連結調適進一步包含調整(311)實體層模式，其中藉由至少一調變架構及/或一編碼架構定義該實體層模式。
  3. 如請求項2之方法，其中在調整該實體層模式之前實行該頻道捆束。
  4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該發射器(101)能夠從該通信系統接收功率控制命令，該方法進一步包含該發射器(101)從該通信系統接收一功率控制命令，並且基於該功率控制命令應用頻道捆束而無需調整該發射器(101)之傳輸功率。
  5. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該發射器(101)能夠從該通信系統接收功率控制命令，該方法進一步包含該 發射器(101)接收用於該通信系統的一功率控制命令，並且基於該功率控制命令結合該發射器(101)之功率調整而應用頻道捆束。
  6. 如請求項1至3中任一項之方法，其中在已應用該頻道捆束之後，該傳輸在多個無線電頻道上同時啟動。
  7. 如請求項1至3中任一項之方法，其中在已應用該頻道捆束之後，該傳輸在不同無線電頻道上在不同時間瞬間啟動。
  8. 一種電腦程式產品，其包含當載入並在該發射器(101)之電腦構件上運行時用於實施如請求項1至3中任一項之方法的該等步驟之指令。
  9. 一種支援多重無線電頻道通信架構之一通信系統中的通信裝置(101)，其中該通信裝置包含：決定構件，其用於為由該通信裝置(101)至一接收器(103)的一傳輸決定在該通信裝置(101)處的干擾位準；以及連結調適單元(201)，若且唯若該決定的干擾位準超過一臨界值時，其基於該決定的干擾位準經配置用以為該傳輸實行連結調適以減少該通信系統中的干擾，其中該連結調適包含應用頻道捆束以在至少二不同無線電頻道上同時傳輸。
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