TWI466564B - 應用在通訊系統之傳輸功率調整方法及其裝置 - Google Patents

Description

應用在通訊系統之傳輸功率調整方法及其裝置

本發明係關於一種通訊系統，特別是關於一種在通訊系統中之傳輸功率調整方法。

無線通訊係指至少二端點(endpoint)在沒有線路(wire)使用下而能進行傳輸的技術。就以通訊領域而言，無線通訊基本上視為電訊(telecommunication)的一門分支。可延伸地，無線通訊在應用方面，包含點對點(point-to-point)的通訊、點對多點(point-to-multipoint)通訊、手機或其他的無線網路應用。

在無線應用中，有效地調整傳輸功率是相當重要的。在二端點距離較近時，降低傳輸功率可進一步降低電源的消耗外，也可降低干擾其他無線設備的使用，而增強了無線設備的相容性。

現有的傳輸功率調整技術係依據接收訊號強度指示(received signal strength indication，RSSI)指標進行傳輸功率的調整。然而，當二端端點皆有自動調整傳輸功率的機制時，由於二端端點皆在進行估測距離以及調整傳輸功率而造成二端之端點皆估測不準而誤判

因此，如能提出一種用於無線網路之調整傳輸功率之方法以改善習知技術的缺點是有其需要的。

本發明之目的之一係提出一種用於無線網路之傳輸功率調整方法，以改善習知技術的缺點。

在第一實施例中，請一併參閱第1a圖及第1b圖。第1a圖為在一單位時間內之初始階段(亦稱之為訓練(train)流程)，一端點A與相隔一段距離之一端點B透過無線網路協定(例如是802.11)RTS/CTS的機制中進行調整傳輸功率之示意圖。第1b圖為本案第一較佳實施例之調整傳輸功率之方法流程圖。所謂RTS/CTS的機制，即是該端點A在傳送資料前先送出RTS(Request to Send)要求封包，該端點B在收到此一RTS封包時，該端點B會送出CTS(Clear to Send)封包，告訴該端點A可以送出資料並且告訴其他的無線裝置在這段時間內不能傳送任何資料，以避免碰撞。

在進行說明前，先假設該端點A傳送至該端點B之多個不同傳輸功率分成三級(低傳輸功率等級L1、中傳輸功率等級L2、高傳輸功率等級L3)。當然，可分成其他等級，不以三個等級為限。

在第一實施例中，初始地，在該端點A尚未熟悉該端點B所需的傳輸功率等級的情況下，在步驟200中，將傳輸過程劃分為複數個單位時間(1s)，在每一單位時間之初始階段(10ms)中，該端點A以多個不同傳輸功率等級依續地傳送作 為一偵測封包之RTS封包至該端點B，直至該端點B產生用於回應該端點A之CTS封包，也就是說，該端點A依據一低傳輸功率等級L1透過該通訊協定將含一目標位置(destination addresses，此指該端點B)之控制資訊(control information)之一RTS封包傳送至該端點B。此時，在步驟210中，該端點B對於來自該端點A之該低傳輸功率等級L1之RTS封包(係已經過通道衰減)之接收到功率M1與預設在該端點B內一預定接收功率臨界值M進行判斷以決定是否從該端點B產生回應該端點A之一CTS封包。若端點B認為其未收到該低傳輸功率等級L1之RTS封包，則當然不會產生回應該端點A之一CTS封包。

當該端點B判斷該接收到的偵測封包功率M1不超過該預定接收功率臨界值M，不產生回應該偵測封包之CTS封包。待一預定時間後，該端點A未收到CTS封包，回到步驟200中，該端點A依據比該低傳輸功率等級L1大一級的一中傳輸功率等級L2，透過該通訊協定將一RTS封包傳送至該端點B。此時，在步驟210中，該端點B對於來自該端點A之中傳輸功率等級L2之RTS封包(係已經過通道衰減)之接收到功率M2與預設在該端點B內之該預定接收功率臨界值M進行判斷以決定是否從該端點B產生回應該端點A之一CTS封包。

當該端點B因為相應於該中傳輸功率等級L2之RTS封包之該接收到功率M2不超過該預定接收功率臨界值M時， 不產生回應該端點A之該CTS封包，在等待一預定時間後且該端點A未收到CTS封包時，則重回到步驟200中，該端點A依據比該中傳輸功率等級L2大一級的一高傳輸功率等級L3，透過該通訊協定將一RTS封包傳送至該端點B。此時，在步驟210中，該端點B對於來自該端點A之該高傳輸功率等級L3之RTS封包(係已經過通道衰減)之接收到功率M3與預設在該端點B內之該預定接收功率臨界值M進行判斷以決定是否從該端點B產生回應該RTS封包之一CTS封包。

當該端點B因為所接收之RTS封包的功率M3大於或等於該預定接收功率臨界值M，而產生回應該RTS封包之一CTS封包。該CTS封包透過該通訊協定從該端點B被傳送至該端點A。需了解地，本發明利用IEEE 802.11使用RTS/CTS封包的溝通，以保護一資料封包的安全傳送中，此時該端點A透過該通訊協定傳送一零資料(null data)封包至該端點B，而該端點B收到零資料(null data)封包後會回一個ACK封包(acknowledge packet)至該端點A。當該端點A收到該CTS封包後並傳送該零資料封包後，該端點A重新依據多個不同傳輸功率依續地傳送一偵測封包至該端點B，亦即，該端點A再一次依據一低傳輸功率等級L1，並透過該通訊協定將RTS封包傳送至該端點B，直到初始階段結束。

一實施例中，在該端點B內之該接收功率臨界值M係保持一定。另一實施例中，該端點B所依據在該端點B內之該 接收功率臨界值M可隨著端點A之多個不同傳輸功率等級，以及該端點B與該端點A之間的距離之遠近而動態地改變該接收功率臨界值M之數值大小，基於前述條件敘述，以決定是否從該端點B產生回應該端點A之一CTS封包。

若該端點B在接收來自該端點A之具該中傳輸功率等級L2之RTS封包時，判斷其經通道衰減後之接收功率M2為一可接收功率等級(換言之，M2>=M)，該端點B便產生回應該中傳輸功率等級L2之RTS封包之一CTS封包。之後，該CTS封包透過該通訊協定從該端點B被傳送至該端點A。該端點A收到該CTS封包後便透過該通訊協定傳送一零資料(null data)封包至該端點B。

在一單位時間內之初始階段中，當該端點A接收從該端點B所傳送該CTS封包後，會持續地執行步驟200(該端點A依據多個不同傳輸功率依續地傳送作為一偵測封包之RTS封包至該端點B)，執行步驟200至步驟210後，該端點B重新依據該端點B預定之該接收功率臨界值M進行判斷，以決定是否從該端點B產生回應該端點A之一CTS封包。

在初始階段(10ms)過後，執行步驟220，統計該等CTS封包以得到一統計值，見於表格1。

執行步驟230，分析該統計值以決定該端點A在該初始階段後，依據何種傳輸功率來傳送至少一資料封包至該端點B，直到該單位時間結束。分析該統計值的方式有許多種。例如：比較各傳輸功率等級之次數，則依據表格1，L2為較適切的傳輸功率；又例如：求取可傳輸功率等級所相應的CTS封包次數對於總回應CTS封包次數之百分比的比例，是否大於一門檻值(以75%為例)，則L1的比例為3/20、L2的比例為(3+11)/20、L3的比例為(3+12+6)/20，由於L2的比例為70%未大於門檻值，故L3為較適切的傳輸功率。在該單位時間的剩餘時間裡，端點A便以分析該統計值得到的適切傳輸功率，將資料封包傳送給端點B。

在第二實施例中，請參閱第2a圖及第2b圖。其中第2a圖為在一單位時間內，一端點A與相隔一段距離之一端點B透過無線網路協定(例如是802.11)RTS/CTS的機制，進行調整傳輸功率之示意圖。第2b圖為本案第二較佳實施例之調整傳輸功率之方法流程圖。

初始地，在該端點A尚未熟悉該端點B所需的傳輸功率等級的情況下，在步驟300中，在於該目前單位時間內(例如是1s)，該端點A依據多個不同傳輸功率依續地傳送作為偵測封包之一RTS封包至該端點B，例如，該端點A先以一低傳輸功率等級L1將該RTS封包傳送至該端點B。此時，在步驟310中，該端點B對於來自該端點A之該低傳輸功率等 級L1之RTS封包經通道衰減之接收功率M1(即M1=L1-P，其中，P為通道衰減的功率)與預設在該端點B內一預定接收功率M進行判斷，以決定是否從該端點B產生回應該RTS封包之一CTS封包。

所知悉地，該端點B因為該接收到功率M1不超過該預定接收功率M，而不產生回應該端點A之該CTS封包。待一預定時間後，該端點A未收到CTS封包，便回到步驟300中，該端點A以比該低傳輸功率等級L1大一級的一中傳輸功率等級L2，透過該通訊協定將一RTS封包傳送至該端點B。

此時，在步驟310中，該端點B對於來自該端點A之中輸功率等級L2之RTS封包(係已經過通道衰減)之一接收到功率M2與預設在該端點B內之該預定接收功率M進行判斷，以決定是否從該端點B產生回應該RTS封包之一CTS封包。

對於IEEE 802.11利用RTS/CTS封包的溝通，以保護一資料封包的安全傳送中，該端點A可在收到CTS封包後便透過該通訊協定傳送一資料封包(data packet)至該端點B以進行資料的傳遞，然後重新以多個不同傳輸功率依續地傳送作為偵測封包之RTS封包至該端點B。在第三實施例中，可結合第一實施例與第二實施例。也就是在第二實施例中，統計在該單位時間(1s)的該等CTS封包結果，以決定下一個單位時間的傳輸功率。

例如：在該目前單位時間(1s)後，統計該等CTS封包以得到一統計值，見於表格2。

執行步驟330，判斷該統計值是否大於一門檻值，以決定在一下一單位時間(1s)內該端點A傳送至該端點B之多個不同傳輸功率等級。

例如：對於該端點A在該目前單位時間後依據表格2內的CTS封包統計次數進行分析，亦即，過低次數的CTS封包所對應的傳輸功率等級不再是下一單位時間內訓練該端點A傳送RTS封包所需的傳輸功率等級。換言之，暫時不使用較不可能用的傳輸功率。以表格2為例，由於L1的CTS封包的次數過低(遠低於其他的次數)，則於下一個單位時間不使用L1。

請參閱第3a圖，其係本案第四較佳實施例之調整傳輸功率之方法示意圖。如第3a圖所示，該端點A依據包含多組傳輸資訊之一傳輸資訊表格(如第3b圖所示)傳送一資料封包至該端點B，該端點B依據傳輸資訊是否能成功接收該資料封包而決定是否從該端點B產生回應該資料封包之一回應封包(以一確認封包(acknowledge packet)為代表 例)，並根據回應封包之狀況更新該傳輸資訊表格，以作為該端點A將該資料封包傳送至該端點B之選擇較佳的傳輸功率等級及傳輸速率之依據。

在WLAN環境下，該端點A及該端點B係透過符合電機電子工程師學會(IEEE)IEEE 802.11無線網路標準之一通訊協定進行訊息傳遞。在該表格內的該等傳輸速率等級符合IEEE 802.11標準、IEEE 802.11a標準、IEEE 802.11b標準、IEEE 802.11g標準、IEEE 802.11i標準或IEEE 802.11n標準，而該表格內的該等傳輸資訊索引依據「自動速率調整(auto-rate fall back)」進行調整。

請一併參閱第3b圖及第3c圖(該圖為本案第四較佳實施例之調整傳輸功率之方法流程圖)，於步驟400，在一目前單位時間(2μs)內，該端點A依據第3b圖之傳輸資訊表格對該端點B進行資料封包傳送，其中每組傳輸資訊索引包含一傳輸功率及一傳輸速率。

如第3a圖所示傳輸資訊，該端點A首先以一TRY #1索引內之條件，以高速傳輸速率及低傳輸功率，透過該通訊協定將一資料封包傳送至該端點B。

於步驟410，傳輸資訊該端點B判斷在TRY #1條件下，是否能成功收下資料封包，來決定是否產生回應該資料封包之一回應封包(換言之，該端點A是否收到來自該端點B之回應封包)。若於一預定時間後且該端點A未收到回應該資料封包之一回應封包時，則端點A依據該表格之TRY #2索 引內之條件，以一高速傳輸速率及一中傳輸功率，透過該通訊協定將一資料封包傳送至該端點B。至此，若以該TRY #2索引內之傳輸資訊傳送之資料封包對於該端點B為一可接收的資料封包傳輸資訊，則該端點B透過該通訊協定將一確認封包ACK傳送至該端點A。接著，該端點A重新回到步驟400。

需解釋地，由於預設在該端點B內之該特定傳輸資訊臨界值可維持固定或是會隨著該端點B與該端點A之間距離遠或近而動態地改變數值大小，因此當該端點A收到從該端點B所傳送的一確認封包ACK後，該端點A會重新執行步驟400至驟410直到該目前單位時間結束。

於步驟420，於該目前單位時間後，統計該等確認封包ACK以得到一統計值。

於步驟430，於該目前單位時間結束後，分析該統計值以更新下一個單位時間的一傳輸資訊表格。例如：暫時移除某些TRY。例如：判斷各該TRY#N的統計值是否大於一門檻值，以決定在一下一單位時間內所使用之另一傳輸資訊表格。例如：若TRY #1索引至TRY #7索引中出現確認封包次數小於一門檻值時，在該下一單位時間內所使用之另一傳輸資訊表格將不會出現該確認封包次數小於門檻值之索引所對應的傳輸資訊。此外，又可區別該傳輸功率以及該傳輸速率的統計值，例如：低傳輸功率的總次數過少，則在下一個單位時間中不使用傳輸資訊包含低傳輸功率之TRY#1；又例 如：高速傳輸速率的總次數過少，則在下一個單位時間傳輸資訊中不使用傳輸資訊包含高速傳輸速率之TRY#1~TRY#4。

在此一實施例中，係於該目前單位時間內對該端點A進行傳輸資訊訓練。然而，傳輸資訊訓練也可在一單位時間之初始階段進行。再者，在WLAN下，自該端點A透過該通訊協定傳送一資料封包至該端點B所需的一較佳傳輸速率，亦能自第1b圖之步驟200至步驟230及第2b圖之步驟300至步驟330得出。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

200‧‧‧在初始階段，該端點A依據多個不同傳輸功率等級依續地傳送一偵測封包至該端點B

210‧‧‧從該端點B產生回應該端點A之一回應封包

220‧‧‧統計該等回應封包以得到一統計值

230‧‧‧分析該統計值以決定以何一傳輸功率等級來傳送至少一資料封包至該端點B

300‧‧‧於一目前單位時間內，該端點A依據多個不同傳輸功率等級依續地傳送一偵測封包至該端點B

310‧‧‧該端點B產生回應該端點A之一回應封包

320‧‧‧於該目前單位時間結束後，統計該等回應封包以得到一統計值

330‧‧‧分析該統計值以決定在一下一單位時間內該端點A傳送至該端點B之多個不同傳輸功率等級

400‧‧‧在一目前單位時間內，該端點A依據包含多組傳輸資訊索引之一傳輸資訊表格對該端點B進行一資料封包傳送

410‧‧‧該端點B產生回應該端點A之一ACK封包

420‧‧‧於該目前單位時間後，統計該等ACK封包以得到一統計值

430‧‧‧於該目前單位時間結束後，分析該統計值以更新傳輸資訊表格

第1a圖：本案第一實施例之調整傳輸功率之示意圖。

第1b圖：本案第一實施例之調整傳輸功率之流程圖。

第2a圖：本案第二實施例之調整傳輸功率之示意圖。

第2b圖：本案第三實施例之調整傳輸功率之流程圖。

第3a圖：本案第四實施例之調整傳輸功率之示意圖。

第3b圖：顯示包含多組傳輸資訊索引之一傳輸資訊表格，其中每組傳輸資訊索引包含一傳輸功率等級及一傳輸速率。

第3c圖：本案第四實施例之調整傳輸功率之流程圖。

200‧‧‧在一單位時間內之初始階段，該端點A依據多個不同傳輸功率等級依續地傳送一偵測封包至該端點B

210‧‧‧判斷在一特定該等傳輸功率等級之該偵測封包以決定是否從該端點B產生回應該端點A之一回應封包

220‧‧‧統計該等回應封包以得到一統計值

230‧‧‧判斷該統計值是否大於一門檻值以決定該端點A在該初始階段後，依據何一傳輸功率等級來傳送至少一資料封包至該端點B

Claims (16)

1. 一種應用於一通訊系統之調整方法，該通訊系統包括有一第一端點以及一第二端點，該方法包含下列步驟：依據多個不同傳輸功率，依續地從該第一端點傳送一偵測封包至該第二端點，其中該多個不同傳輸功率係基於含有多組傳輸資訊的一表格，每組傳輸資訊包括一傳輸功率和一傳輸速率；接收來自該第二端點之一回應封包，其中，該回應封包對應於該多個傳輸功率的其中之一；依據來自該第二端點的該回應封包，從該多個傳輸功率之中至少擇一以傳送至少一資料封包；以及依據來自該第二端點的該回應封包而獲得一統計值，分析該統計值以更新該表格，其中該第一端點透過一通訊協定而與該第二端點進行訊息傳遞，且該通訊協定符合電機電子工程師學會(IEEE)IEEE 802.11無線網路標準，其中該更新包含從用於下一單位時間的表格中省略至少該多組傳輸資訊的其中之一。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中當該偵測封包經過通道衰減的一接收功率大於一預定接收功率門檻值時，由該第二端點產生該回應封包。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該偵測封包為要求傳送封包(RTS packet)，且該回應封包為批准傳送封包(CTS packet)。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括該第一端點在接收到該回應封包後，傳送一零資料封包(Null Data Packet)。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括從該第二端點接收到該確認封包後，該第一端點重新依據該多個不同傳輸功率依續地傳送該偵測封包至該第二端點。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該偵測封包含有該第二端點的一位址資訊。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一端點依據該多個不同傳輸功率按照一最小至一最大傳輸功率的順序傳送該偵測封包至該第二端點。
8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該調整傳輸功率之方法應用在無線區域網路或無線廣域網路。
9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中對於該表格內之該傳輸資訊係依據一自動速率調整(auto-rate fall back)機制進行調整。
10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中分析該統計值以更新該傳輸資訊表格的步驟包括當對應該些傳輸資訊索引其中之一的回應封包數低於一門檻值時，移除該傳輸資訊，以更新該表格。
11. 一種應用於一通訊系統之調整方法，該通訊系統包括有一第一端點與一第二端點，該方法包含下列步驟：於一目前單位時間內，該第一端點依據多個不同傳輸功率持續地傳送一偵測封包至該第二端點，其中該多個不同 傳輸功率係基於含有多組傳輸資訊的一表格，每組傳輸資訊包括一傳輸功率和一傳輸速率；接收來自該第二端點之至少一回應封包，其中該回應封包係對應於該多個不同傳輸功率之其中之一；以及依據來自該第二端點的該回應封包以得到一統計值，分析該統計值以更新該表格，其中該第一端點透過一通訊協定而與該第二端點進行訊息傳遞，且該通訊協定符合電機電子工程師學會(IEEE)IEEE 802.11無線網路標準，其中該更新包含從用於下一單位時間的表格中省略至少該多組傳輸資訊的其中之一。
12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該偵測封包為1包含一位址資訊的要求傳送封包(RTS packet)，且該回應封包為批准傳送封包(CTS packet)。
13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，更包括收到回應該資料封包之確認封包後，該第一端點傳送該偵測封包至該第二端點。
14. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第一端點依據多個不同傳輸功率依續地傳送複數個偵測封包至該第二端點的步驟係從一最小至一最大傳輸功率順序進行傳輸。
15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中對於該表格內之該傳輸資訊索引係依據一自動速率調整(auto-rate fall back)機制進行調整。
16. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中分析該統計值以更新該表格的步驟包括當對應該些傳輸資訊其中之一的回應封包數低於一門檻值時，移除該傳輸資訊，以更新該表格。