專利名稱：在網(wǎng)絡(luò)中適配無線鏈路的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在輸入IEEE802.11網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)中測試和修改無線鏈路的參數(shù)的方法，所述的網(wǎng)絡(luò)使用了基于爭用的媒介訪問機(jī)制。
選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)直接影響無線鏈路的穩(wěn)定性和整體性能。
在2001年10月10日以Thomson Licensing S.A.的名義提交的標(biāo)題為“用于無線鏈路適配的方法和裝置”的歐洲專利申請No.01402592.8描述了適用于在集中式網(wǎng)絡(luò)中，例如基于ETSI BRAN HiperLAN2的無線網(wǎng)中評估無線鏈路的方法和裝置。在該申請中，接收機(jī)移動終端觸發(fā)在識別的連接上使用預(yù)定的傳輸參數(shù)來從已知的發(fā)射機(jī)移動終端發(fā)射預(yù)定的測試數(shù)據(jù)。
其它的網(wǎng)絡(luò)，例如基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)至少在一定的網(wǎng)絡(luò)配置方面缺少集中式控制器。在被稱為分布協(xié)調(diào)功能(DCF)模式中，IEEE802.11實(shí)現(xiàn)了基于載波偵聽媒介訪問-碰撞避免(CSMA-CA)的機(jī)制，以調(diào)整對無線媒介的訪問。根據(jù)這種機(jī)制，要進(jìn)行發(fā)射的移動終端執(zhí)行以下步驟偵聽媒介，以確定媒介是否繁忙(即，是不是有另一移動終端正在發(fā)射)。
在最小的空閑周期之后授權(quán)發(fā)射。
如果媒介繁忙，則移動終端等待繁忙周期的結(jié)束，等待最小的空閑周期并進(jìn)入隨機(jī)退避周期，在此之后嘗試發(fā)射。
結(jié)果是，一般并不事先向移動終端通知發(fā)送數(shù)據(jù)幀的移動終端的標(biāo)識。如果傳輸失敗，接收移動終端決不會知道數(shù)據(jù)是哪個移動終端發(fā)送的。這使得無線鏈路評估過程更加困難。
本發(fā)明允許第一終端確定在哪個時刻哪個第二終端要執(zhí)行無線鏈路評估。由第二終端在適當(dāng)?shù)臅r刻觸發(fā)傳輸預(yù)定的響應(yīng)來完成探測，隨后由第一終端評估接收的數(shù)據(jù)。使用虛擬載波檢測機(jī)制來完成所述的觸發(fā)。
要注意的是，在消息產(chǎn)生步驟之后，例如當(dāng)參數(shù)是天線單元時，可以針對一定的參數(shù)，執(zhí)行設(shè)置參數(shù)值的步驟，所述的天線單元在消息傳輸中或者在消息傳輸之后，而在接收預(yù)定的響應(yīng)之前，被變?yōu)橛行А?br> 根據(jù)描述的本發(fā)明，預(yù)定的響應(yīng)是確認(rèn)分組。
根據(jù)描述的本發(fā)明，所述的網(wǎng)絡(luò)是IEEE802.11網(wǎng)。
根據(jù)第一實(shí)施例，所述的消息包括請求傳輸分組和無凈負(fù)荷數(shù)據(jù)。
根據(jù)第一實(shí)施例，所述的參數(shù)是天線扇區(qū)和/或單元和/或數(shù)據(jù)速率。
根據(jù)第二實(shí)施例，消息包括無功能類型的數(shù)據(jù)分組。
根據(jù)第二實(shí)施例，參數(shù)是物理模式和/或天線扇區(qū)或者單元和/或數(shù)據(jù)速率。
根據(jù)第一和第二實(shí)施例的變化實(shí)施例，第一終端以分段模式將消息發(fā)送到第二終端，所述的分段模式包括單一字符組中分段消息的傳輸，每個分段都由第二終端來確認(rèn)，其中所述的參數(shù)值在確認(rèn)之間變化。


圖1是本實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)圖，指示在本實(shí)施例方法的過程中消息的交換。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例方法的流程圖。
圖3是第二實(shí)施例的方法的流程圖。
本實(shí)施例的基礎(chǔ)是兼容IEEE802.11的網(wǎng)絡(luò)及其各種變化。更多的信息可以從IEEE獲得。
在下文，將開始進(jìn)行評估過程的終端稱為“接收機(jī)”終端或者“探測”終端，而將被請求發(fā)送數(shù)據(jù)的終端稱為“發(fā)射”終端或者“被探測”終端。
IEEE802.11提供一種被稱為“虛擬載波偵聽”(與物理載波偵聽相對)的媒介訪問機(jī)制，該機(jī)制是CSMA/CA機(jī)制的發(fā)展。虛擬載波偵聽機(jī)制的一種實(shí)現(xiàn)方式稱為RTS/CTS機(jī)制。RTS表示準(zhǔn)備發(fā)送，而CTS表示清除發(fā)送。在這種機(jī)制中使用了兩種短控分組的標(biāo)識，如下所述。RTS/CTS的使用是可選擇的，但是在確認(rèn)幀(ACK幀)的接收較差的情況下或者在根本沒有接收到來自發(fā)射終端的確認(rèn)幀的情況下，允許探測終端保證這并不是由于與第三終端發(fā)射的數(shù)據(jù)相碰撞而引起的。
RTS/CTS機(jī)制允許為即將到來的發(fā)射保留媒介達(dá)特定的時間。圖1示出了包括移動終端MT1、移動終端MT2和移動終端MT3的網(wǎng)絡(luò)。運(yùn)行的鏈路存在于MT1和MT2之間。該鏈路例如用于將視頻流從MT2發(fā)送到MT1。
設(shè)，為了測試從MT2到MT1的鏈路，MT1想通過使用RTS/CTS機(jī)制為到MT2的傳輸進(jìn)行保留。在被稱為“DIFS”的媒介最小空閑周期之后，MT1首先向MT2發(fā)送RTS分組，所述的“DIFS”代表分布式幀間間隔。這種TRS分組包括源地址(MT1)、目的地址(MT2)和要進(jìn)行處理的持續(xù)時間(即，要發(fā)射的分組和相關(guān)的確認(rèn)的持續(xù)的時間)。如果媒介空閑，MT2以CTS分組作出響應(yīng)，所述的CTS分組包括MT2地址和與RTS分組相同的持續(xù)時間，其中，已經(jīng)從RTS分組中減去了CTS分組的持續(xù)時間。
接收RTS和/或CTS分組的所有移動終端將為給定的持續(xù)時間設(shè)置稱為虛擬載波偵聽指示符(稱為網(wǎng)絡(luò)分配向量或者“NAV”)的參數(shù)達(dá)。這些終端(例如，終端MT3)聯(lián)系物理載波偵聽來使用該指示符。僅當(dāng)這兩種機(jī)制都未表示出媒介的有效性時，才認(rèn)為媒介是空閑的，因此，除了MT1(用于傳輸數(shù)據(jù))和MT2(用于確認(rèn)數(shù)據(jù))之外，媒介是不可用的。
一旦MT1接收到CTS分組，它就發(fā)送數(shù)據(jù)幀。這種數(shù)據(jù)幀將會由MT2使用ACK幀來確認(rèn)。隨后是另一DIFS周期(除非使用了分段模式)。
RTS、CTS、ACK和數(shù)據(jù)幀被稱為“SIFS”的空閑周期分開，所述的“SIFS”代表短幀間間隔。
根據(jù)本發(fā)明，這種機(jī)制被用于測試MT1和MT2之間的無線鏈路。數(shù)據(jù)字段的內(nèi)容并不重要在測試中并不使用。較為可取的是，數(shù)據(jù)字段的凈負(fù)荷為空(“數(shù)據(jù)無功能”)，以減小RTS/CTS/數(shù)據(jù)幀/ACK列的長度，進(jìn)而減小測試需要的帶寬量。RTS分組中的持續(xù)字段表示CTS的長度、空數(shù)據(jù)分組、+確認(rèn)和它們的SIFS間隔。
MT1針對從MT2接收的ACK幀來進(jìn)行無線鏈路的質(zhì)量測試。因?yàn)檫x擇了使用RTS幀的MT2，所以MT1知道ACK幀的源地址。MT1還知道該字段何時被接收，知道CTS幀、數(shù)據(jù)幀和SIFS間隔的持續(xù)時間。沒有使用CTS幀，因?yàn)?，如果探測終端使用CTS，以測試另一接收機(jī)的配置，以及如果CTS幀并未被正確接收(或者根本就未接收到)，探測終端不能確定這是不是由于發(fā)送RTS或者接收CTS時的碰撞造成的，或者是不是由于較差的接收機(jī)配置造成的?？梢钥隙ǖ氖牵軌蚴褂肅TS幀進(jìn)行測試，但是如所述之處的一樣，ACK幀是最好的。
表1給出了ACK幀的格式

表1MT1事先已知所有字段的內(nèi)容，它可以容易地進(jìn)行檢測差錯。本實(shí)施例使用的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是接收的信號功率。根據(jù)變化實(shí)施例，標(biāo)準(zhǔn)是接收的信號功率之和，并且它的基礎(chǔ)是OFDM調(diào)制信號的單獨(dú)載波的測量值，其中，將2001年12月6日以THOMSON Licensing SA的名義提交的法國專利申請No.0115892中描述的指示符加到了所述的信號功率上。
根據(jù)本實(shí)施例，每個探測終端使用了用于保持與無線鏈路評估過程相關(guān)的參數(shù)的表。根據(jù)本實(shí)施例，終端的表包括每個終端要探測的如下數(shù)據(jù)(a)被探測終端的標(biāo)識符(例如，被探測終端的媒介訪問控制(MAC)數(shù)目)(b)當(dāng)前使用的天線單元和無線鏈路質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值(例如，比特誤差率估計(jì)，功率電平估計(jì)，或者多個標(biāo)準(zhǔn)值的組合功能值)可選擇地，(c)下一要測試的天線單元(d)對接收功能有用的任何其它參數(shù)最后的已知頻率偏移，最后已知的AGC電平……盡管最后的項(xiàng)并未涉及天線的固有差異，但是它提高了正確接收參數(shù)的的設(shè)置速度。
每一次接收終端正確地執(zhí)行了探測，就更新給定終端的表的內(nèi)容。
MT1探測MT2即將到來的鏈路所采取的步驟總結(jié)如下在第一步驟，讀取當(dāng)前有效的天線單元標(biāo)識和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值，并存儲在寄存器中。
在第二步驟，MT1發(fā)送如上指定的RTS幀。
在第三步驟，MT1等待MT2發(fā)送的CTS幀。
在第四步驟，MT1將空數(shù)據(jù)分組發(fā)送到MT2并選擇要測試的天線單元。
在第五步驟，MT1等待由MT2發(fā)送的ACK幀(MT1未發(fā)送數(shù)據(jù)幀)。
在第六步驟，MT1按照ACK來評估質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
在第七步驟，MT1將質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與存儲在寄存器中的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相比較，如果質(zhì)量高，在步驟8存儲新的天線單元標(biāo)識和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值。
在第九步驟，如果并非所有的天線單元都被測試，重復(fù)從第二到第七步驟。
在第十和最后的步驟，MT1驗(yàn)證用于運(yùn)行的鏈路的天線單元是否需要改變。如果是，采取必要的措施，更新該表。
圖2示出了該過程。
可以進(jìn)行探測，而不會給已有的運(yùn)行鏈路帶來任何的干擾。當(dāng)然，也可以執(zhí)行該方法，以探測與探測終端之間沒有運(yùn)行的鏈路的終端，以便事先確定要使用的正確參數(shù)。
給定一次探測的持續(xù)時間和網(wǎng)絡(luò)的帶寬時，可以以每接收機(jī)100Hz的頻率來進(jìn)行探測，而不會明顯浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源。
在第一實(shí)施例中，RTS/CTS機(jī)制用于產(chǎn)生來自要探測的終端的確認(rèn)信號。在IEEE802.11中，對CTS幀的物理模式的選擇局限于RTS/CTS機(jī)制的框架范圍中(盡管這不需要其它類型的網(wǎng)絡(luò))。確實(shí)，可以使用非常穩(wěn)定的模式，例如BPSK 1/2。但是，可以隨意選擇數(shù)據(jù)幀或者ACK幀的數(shù)據(jù)速率，而與RTS/CTS數(shù)據(jù)速率無關(guān)。
第二實(shí)施例并不使用RTS/CTS機(jī)制來請求媒介，而是響應(yīng)MT1發(fā)送的空數(shù)據(jù)分組，直接使用提供的終端MT2的確認(rèn)。這對物理模式不構(gòu)成限制?？諗?shù)據(jù)分組是其中的類型字段等于“無功能”的數(shù)據(jù)分組，意味著該分組不包括任何的凈負(fù)荷。不使用RTS/CTS分組將會節(jié)省帶寬(在QPSK1/2模式中，RTS和CTS幀表示100微秒)。
圖3的流程圖中示出了MT1為了測試不同的天線單元而執(zhí)行的方法。該流程圖可以用來使用任何的變量參數(shù)進(jìn)行探測，所述的參數(shù)可以是天線單元，或者物理模式或者另一參數(shù)。
如第一步驟(A)，讀取運(yùn)行鏈路中當(dāng)前使用的參數(shù)值(如果有的話)，以及讀取相對應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值。將這兩個值存儲在寄存器中。
如第二步驟(B)，選擇并設(shè)置要被測試的參數(shù)值，在DIFS周期之后，MT1將無功能數(shù)據(jù)幀發(fā)送到MT2。注意，如果要改變的參數(shù)只是要被接收機(jī)修改的參數(shù)(例如，接收機(jī)天線單元，接收機(jī)頻率偏移……)，可以在發(fā)送無功能數(shù)據(jù)幀期間或者之后，但是在接收ACK幀之前，設(shè)置該參數(shù)。如果該參數(shù)是發(fā)射機(jī)終端必須知道的以正確創(chuàng)建ACK幀的參數(shù)(例如物理模式或者數(shù)據(jù)速率發(fā)生了變化)，則在發(fā)送無功能數(shù)據(jù)幀之前必須進(jìn)行所述的變化，因?yàn)樵搸瑢ㄅc改變的參數(shù)值相關(guān)的信息。
如第三步驟(C)，MT1等待MT2發(fā)送的ACK幀，如第四步驟(D)，評估質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值。在第五步驟(E，E’)，MT1檢測標(biāo)準(zhǔn)值是否優(yōu)于寄存器中存在的值。剩下的步驟與圖2所示的步驟類似。
如果要同時測試多個不同的參數(shù)，可以遞歸地執(zhí)行圖3的過程。在這種情況下，僅當(dāng)已經(jīng)找到這種參數(shù)值的最佳整體組合時，才改變運(yùn)行的鏈路的參數(shù)值。
下面將說明第二實(shí)施例的變化形式。該變化實(shí)施例利用了IEEE802.11提供的分段機(jī)制。根據(jù)該機(jī)制，MT1使用DCF媒介訪問過程的單一調(diào)用，來請求發(fā)送多個數(shù)據(jù)分組，作為字符組。根據(jù)該變化實(shí)施例，ACK幀仍被用來評估質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值，但是在每個ACK幀之前，改變天線扇區(qū)或者單元。但要注意，對于所有的分段和ACK幀，物理模式都必須相同，但是與RTS/CTS機(jī)制相反，可以自由選擇。使用分段機(jī)制來改變分段之間的天線扇區(qū)也可以應(yīng)用到第一實(shí)施例中。
在上述的任何一個實(shí)施例中，探測過程占用的帶寬可以通過改變調(diào)制來彌補(bǔ)(例如，從BPSK1/2改變到QPSK 1/2或者從QPSK 1/2改變到16QPSK 1/2)。
根據(jù)第一和第二實(shí)施例的探測過程可以由各種事件來觸發(fā)，下面的列表并未窮盡各種事件(a)當(dāng)接收的信號的功率電平低于閾值時；(b)當(dāng)即將從給定的終端進(jìn)行的發(fā)射更穩(wěn)定時(例如在同步流的傳輸情況下，要避免服務(wù)的中斷)；(c)在從給定的終端接收到預(yù)定數(shù)目的分組之后。
探測的速率可以是下面的變量的函數(shù)(本列表并未窮盡)(a)信道動態(tài)特性，在有移動人群的環(huán)境中，100Hz的頻率通常被認(rèn)為是足夠的；(b)物理模式的靈敏度，已知一些物理模式對于一定的信道特性比其它的模式更靈敏(例如，Viterbi冗余3/4的物理模式對于信道波形因數(shù)(form factor)比1/2冗余更敏感)；(c)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，由于減少用于探測的帶寬是可取的，所以該帶寬可以用于其它目的；(d)要探測的鏈路上的平均比特率，很少使用的鏈路應(yīng)該比經(jīng)常使用的鏈路引起更少的注意(因此更少被探測)。
探測可以作為終端的后臺任務(wù)來執(zhí)行，向有規(guī)律的傳輸賦予優(yōu)先權(quán)，因?yàn)?，通常，不需要以完全的周期來?zhí)行探測。
有利之處在于，根據(jù)本實(shí)施例來調(diào)節(jié)連接參數(shù)并不干擾存在的運(yùn)行的鏈路，具體地，傳送視頻流的鏈路。而且，信道參數(shù)可以隨時間而改變，并且在不可預(yù)測的時刻需要重新調(diào)節(jié)傳輸連接參數(shù)，并且可以在任何的時間評估這些特性。
權(quán)利要求
1.一種在使用諸如CSMA/CA之類基于爭用的媒介訪問機(jī)制的通信網(wǎng)中適配無線鏈路的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括至少一個第一終端和第二終端，其特征在于，為了測試第一終端(MT1)對第二終端(MT2)發(fā)送的數(shù)據(jù)的接收，所述的方法包括設(shè)置對從第二終端到第一終端的傳輸有影響的參數(shù)值；第一終端(MT1)產(chǎn)生去向第二終端(MT2)的消息，用于觸發(fā)從第二終端到第一終端的預(yù)定響應(yīng)，其中預(yù)定的響應(yīng)具有第一終端事先已知的內(nèi)容，并且在事先已知的時刻由第一終端接收，以及，其中，按照前面設(shè)置的參數(shù)值確定的條件來接收預(yù)定的響應(yīng)；第一終端按照預(yù)定的響應(yīng)來評估質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，預(yù)定的響應(yīng)是確認(rèn)分組。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的網(wǎng)絡(luò)是IEEE802.11網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的消息包括請求傳輸分組和無凈負(fù)荷數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的參數(shù)是天線扇區(qū)和/或單元和/或數(shù)據(jù)速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的消息包括無功能型的數(shù)據(jù)分組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的參數(shù)是物理模式和/或天線扇區(qū)或者單元和/或數(shù)據(jù)速率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的方法，其特征在于，第一終端以分段模式將消息發(fā)送到第二終端，所述的分段模式包括單一字符組中分段消息的傳輸，每個分段都由第二終端來確認(rèn)，其中所述的參數(shù)值在確認(rèn)之間變化。
全文摘要
一種在使用諸如CSMA/CA之類基于爭用的媒介訪問機(jī)制的通信網(wǎng)中適配無線鏈路的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括至少一個第一終端和第二終端，其特征在于，為了測試第一終端(MT1)對第二終端(MT2)發(fā)送的數(shù)據(jù)的接收，所述的方法包括步驟設(shè)置對從第二終端到第一終端的傳輸有影響的參數(shù)值；第一終端(MT1)產(chǎn)生去向第二終端(MT2)的消息，用于觸發(fā)從第二終端到第一終端的預(yù)定響應(yīng)，其中預(yù)定的響應(yīng)具有第一終端事先已知的內(nèi)容，并且在事先已知的時刻由第一終端接收，以及，其中，按照前面設(shè)置的參數(shù)值確定的條件來接收預(yù)定的響應(yīng)；第一終端按照預(yù)定的響應(yīng)來評估質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值。
文檔編號H04B7/26GK1435971SQ0310293
公開日2003年8月13日 申請日期2003年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月1日
發(fā)明者雷諾·多爾, 盧多維克·讓娜, 帕特里克·方丹, 帕特里克·洛佩斯 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司