專利名稱：通信網(wǎng)絡(luò)中的功率控制和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)中的無線電功率控制，并且更具體地說，涉及利用載波偵聽多路訪問(CSMA)的無線系統(tǒng)中無線傳輸?shù)墓β士刂啤?br> 背景技術(shù)：
目前無線網(wǎng)絡(luò)解決方案的安裝速率在不斷增長，以滿足市場對更快的數(shù)據(jù)通信連接和更寬的數(shù)據(jù)與話音通信的無線覆蓋的要求。這種要求源于諸如因特網(wǎng)等公共網(wǎng)絡(luò)中可用的服務(wù)數(shù)量增加及許多服務(wù)的內(nèi)容具有高帶寬要求的情況。例如，諸如音樂和視頻流傳送等服務(wù)占用大部分的可用帶寬，IP話音(VoIP)應(yīng)用還建立了比純文本消息或html數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更高的帶寬要求。話音和VoIP應(yīng)用還需要一定水平的服務(wù)質(zhì)量(QoS)以減少等待時間問題，這些問題將降低體驗到的通信質(zhì)量。人們對這種等待時間問題特別敏感。
當(dāng)建立此類無線通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施時，必須謹(jǐn)慎考慮以獲得有效的覆蓋。由于無線電通信會受許多不同干擾因素的影響，如障礙物、其它無線電源、移動的通信裝置等，因此，在構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施安裝時會出現(xiàn)許多問題。對于固定安裝，情況確實如此，并且這對于半固定或自組織網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施安裝甚至更重要，在這些安裝中，極難預(yù)測基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)點將如何彼此交互及與客戶站交互。
在具有通過時分共享媒體的幾個客戶站的無線網(wǎng)絡(luò)中，重要的是減少在多個站嘗試與諸如所謂的接入點(AP)或基站等基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)點進行通信時發(fā)生的沖突數(shù)量。一種用于降低這種風(fēng)險的方案已開發(fā)用于固定有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并稱為帶沖突檢測(CD)的CSMA(載波偵聽多路訪問)系統(tǒng)；然而，在無線網(wǎng)絡(luò)中，在未使用同時操作的兩個無線電接口情況下有效地實施CD方案是非常困難的，但不是說不可能。因此，在無線網(wǎng)絡(luò)中，經(jīng)常使用另一系統(tǒng)，沖突避免(CA)CSMA系統(tǒng)。此類網(wǎng)絡(luò)中的客戶站必須在發(fā)射業(yè)務(wù)前偵聽媒體以確定另一客戶站是否在發(fā)射。如果該客戶站在發(fā)射，則偵聽客戶站在再次啟動傳輸前必須等待最小規(guī)定持續(xù)時間加隨機的時長。然而，客戶站在發(fā)射信號前必須再次偵聽媒體是否有在進行的業(yè)務(wù)。
無線網(wǎng)絡(luò)中CSMA/CA系統(tǒng)未解決的一個問題是所謂的隱藏節(jié)點問題，其中，兩個站嘗試與諸如所謂的接入點(AP)或基站的基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)點進行通信，或同時與例如基于自組織的網(wǎng)絡(luò)中另一客戶站進行通信，并且由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇紤]事項，它們無法檢測到彼此的通信。例如，在兩個客戶站位于基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)點的相對側(cè)使得無線電信號無法從一個客戶站到達另一客戶站時，或者兩個客戶站均嘗試與處于使得這兩個客戶站檢測不到彼此傳輸?shù)奈恢玫牧硪豢蛻粽具M行通信時，這種情況可能發(fā)生。
解決隱藏節(jié)點問題的一個方案是所謂的RTS/CTS方案(請求發(fā)送/清除發(fā)送)，其中，相互進行通信的節(jié)點必須交換控制分組以在發(fā)射實際的數(shù)據(jù)分組前建立連接。然而，這種解決方案引入了大的控制業(yè)務(wù)開銷，從而減慢了通信鏈路并增大了無線電傳輸開銷。
上述情況下無線網(wǎng)絡(luò)中的決定性參數(shù)是傳輸功率電平。功率電平影響信號范圍、裝置中的功率消耗、節(jié)點之間的干擾等等，并因而對無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的控制是重要的。然而，僅旨在降低使用的功率電平的粗糙功率控制可能導(dǎo)致隱藏節(jié)點問題的增加。
以前已為某些應(yīng)用開發(fā)了幾個用于控制客戶端和基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)點的傳輸功率的不同嘗試。在一些無線協(xié)議解決方案中，已提高了規(guī)定要求以能夠在網(wǎng)絡(luò)小區(qū)中設(shè)置最大允許發(fā)射功率。對于IEEE802.11h協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，情況確實如此，該標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802.11a協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)在歐洲的修正版。然而，如果只是最大允許傳輸電平可調(diào)整以考慮規(guī)定要求，則此問題并未解決減少裝置的功率消耗的問題或隱藏節(jié)點問題。
幾個作者論述了功率消耗問題，并可發(fā)現(xiàn)在不同文檔中有描述。例如，在Soomro等人所著的WO03003657中，公開了一種用于通過確定關(guān)注通信鏈路的信噪裕度而調(diào)整傳輸功率電平的方法和設(shè)備。然而，此方案限于解決有關(guān)通常為電池消耗而限制發(fā)射機功率從而避免無線電干擾的此類問題。它未嘗試解決上述隱藏節(jié)點情況的問題。
US 2003/0100328公開了調(diào)整移動臺(STA)和接入點(AP)的功率電平以將AP的無線電覆蓋降到最低，從而減少高AP密度區(qū)域中接入點之間的干擾問題。然而，此發(fā)明只涉及用信號將發(fā)射功率控制電平發(fā)送到移動臺，而未涉及如何確定功率電平。
同樣在WO9907105中公開了一種在無線多跳網(wǎng)絡(luò)中使用最佳傳輸電平的系統(tǒng)。這適用于站臺之間互相進行通信并且系統(tǒng)將不同的質(zhì)量擾動參數(shù)考慮在內(nèi)的情況，這些參數(shù)例如有路徑損耗、相位失真、時間延遲、多普勒頻移及多徑衰落，所有參數(shù)均涉及無線電特征。然而，此發(fā)明在確定數(shù)據(jù)分組的最佳路徑時未將隱藏節(jié)點問題考慮在內(nèi)。
在WO0057575中，從傳輸期間的接收功率電平計算得出路徑損耗估計，并且隨后的通信功率電平基于此估計。類似的功能可在WO02091623中找到，但具有稍微不同的路徑損耗估計功能。
在US 5553316中，公開了一種發(fā)明，該發(fā)明調(diào)整發(fā)射功率電平以只使用所需的功率電平獲得可靠的傳輸。同樣地，未解決隱藏節(jié)點問題。然而，引入了延遲閾值，在發(fā)送方偵聽到高于延遲閾值的載波信號時該值將發(fā)送站限于阻止通信。
在美國專利申請2004/0029590中，通過從接入點以較低功率電平發(fā)射數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，使得例如由于較少數(shù)量的站臺可聽到傳輸，因而降低了干擾問題的可能性，從而解決了隱藏節(jié)點問題。然而，為使通信區(qū)域外的站臺注意到網(wǎng)絡(luò)，使用較高的功率電平來發(fā)射控制業(yè)務(wù)(如RTS/CTS/ACK)。此系統(tǒng)未解決確定適當(dāng)功率電平以在引起重大開銷的所述控制業(yè)務(wù)未使用時避免隱藏節(jié)點問題的問題。
發(fā)明概述本發(fā)明優(yōu)選實施例的目的是通過在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中、在無線載波偵聽多路訪問(CSMA)網(wǎng)絡(luò)中提供傳輸功率控制功能以減少功率消耗、將干擾問題降到最低并減少CSMA網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲谐Ｒ姷碾[藏節(jié)點問題來消除上述缺陷。網(wǎng)絡(luò)組件例如由于接收傳輸功率電平原因而測量和檢測傳輸質(zhì)量，并調(diào)整功率電平以確保小區(qū)中所有節(jié)點或一小部分所需節(jié)點可檢測小區(qū)內(nèi)的傳輸。小區(qū)內(nèi)的移動臺和連接點(例如接入點、無線網(wǎng)關(guān)、基站)均可由于檢測到低于預(yù)定質(zhì)量水平的傳輸而更改其相應(yīng)的功率電平以響應(yīng)來自不同節(jié)點的消息。
在一個優(yōu)選實施例中，提供一種用于在使用載波偵聽多路訪問(CSMA)方案的無線網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)化無線覆蓋的方法，該方法包括以下步驟相對于預(yù)定質(zhì)量水平檢測傳輸；在連接點中調(diào)整功率電平以使基本上小區(qū)內(nèi)所有移動臺能夠檢測來自連接點的傳輸；在移動臺中調(diào)整功率電平以使移動臺能夠檢測來自其它移動臺的傳輸。
在該方法中，可不斷和/或定期確定傳輸質(zhì)量水平。
檢測低于預(yù)定質(zhì)量水平的傳輸?shù)牟襟E還可包括以下步驟在移動臺中檢測傳輸質(zhì)量水平；以及將帶有關(guān)于檢測的信息的消息發(fā)送到連接點。
可使用IEEE 802.11k協(xié)議中可用的信標(biāo)報告消息來發(fā)送消息。
在該方法中，檢測傳輸質(zhì)量的步驟又可包括在第一移動臺中檢測在與第一移動臺屬于同一小區(qū)的節(jié)點之間的部分消息交換。
該方法還可包括使用無線通信協(xié)議中可用的隱藏節(jié)點報告來分發(fā)有關(guān)部分傳輸檢測的信息的步驟。傳輸質(zhì)量檢測可包括測量傳輸信號強度的步驟。
該方法還可包括以下步驟，通過使用連接點介于所調(diào)整的功率電平與更高功率電平之間的交替?zhèn)鬏敼β孰娖?，或者通過以比所調(diào)整的功率電平更高的功率響應(yīng)主動掃描方法，使傳輸信號強度確定的調(diào)整覆蓋區(qū)域外的一個或幾個移動臺能夠與連接點相關(guān)聯(lián)。
該方法還可包括以下步驟，使用跳躍過程來調(diào)整傳輸功率電平，該跳躍過程包括以下步驟逐漸更改傳輸電平；檢測不正確的傳輸電平；以及在與上述逐漸更改相比相反的方向上更改傳輸電平以響應(yīng)消息檢測。
該方法還可包括允許在傳輸信號強度確定的覆蓋區(qū)域外的移動臺與連接點相關(guān)聯(lián)的步驟，隨后覆蓋區(qū)域潛在地增大。
該方法的特征可還在于，檢測信號強度低于預(yù)定閾值的傳輸?shù)牟襟E包括以下步驟在連接點中測量來自移動臺的傳輸電平；以及通過使用所測量的傳輸電平并知道移動臺的輸出傳輸功率電平來估計覆蓋區(qū)域。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，提供一種使用載波偵聽多路訪問(CSMA)方案的無線網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)包括與基于分組的網(wǎng)絡(luò)連接的連接點；至少一個與連接點相關(guān)聯(lián)的移動臺；其中連接點和至少一個移動臺包括安排為相對于預(yù)定質(zhì)量水平檢測傳輸?shù)臋z測工具，連接點安排有功率電平調(diào)整工具以調(diào)整功率電平使基本上小區(qū)內(nèi)所有移動臺能夠檢測來自連接點的傳輸，以及移動臺安排為調(diào)整功率電平以使移動臺能夠檢測來自其它移動臺的傳輸。
在該網(wǎng)絡(luò)中，可不斷和/或定期確定傳輸質(zhì)量水平。
該網(wǎng)絡(luò)還可包括用于在移動臺中檢測傳輸質(zhì)量水平的工具；以及用于將帶有關(guān)于檢測的信息的消息傳輸?shù)竭B接點的工具。
可使用IEEE 802.11k標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議中可用的信標(biāo)報告消息來發(fā)送消息。
在本發(fā)明的另一方面，傳輸質(zhì)量的檢測可包括在第一移動臺中檢測在與第一移動臺屬于同一小區(qū)的節(jié)點之間的部分消息交換。
該網(wǎng)絡(luò)還可包括使用無線通信協(xié)議中可用的隱藏節(jié)點報告來分發(fā)有關(guān)部分傳輸檢測的信息的布置。傳輸質(zhì)量檢測還可包括傳輸信號強度測量。
該網(wǎng)絡(luò)還可包括使用跳躍算法來調(diào)整傳輸功率電平的布置，該跳躍算法包括以下步驟逐漸更改傳輸電平；檢測不正確的傳輸電平；以及在與上述逐漸更改相比相反的方向上更改傳輸電平以響應(yīng)消息檢測。
該網(wǎng)絡(luò)又可包括允許在傳輸信號強度確定的覆蓋區(qū)域外的移動臺與連接點相關(guān)聯(lián)的布置，并且該網(wǎng)絡(luò)可因而還包括用于在覆蓋區(qū)域外的移動臺已與連接點相關(guān)聯(lián)時延伸覆蓋區(qū)域的工具。
在本發(fā)明的又一方面，在該網(wǎng)絡(luò)中，檢測信號強度低于預(yù)定閾值的傳輸還可包括用于以下操作的布置在連接點中測量來自移動臺的傳輸電平；以及通過使用所測量的傳輸電平并知道移動臺的輸出傳輸功率電平來估計覆蓋模型。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，提供一種在如上所述的網(wǎng)絡(luò)中可用的連接點裝置，其中連接點安排為相對于預(yù)定質(zhì)量水平檢測傳輸，并且安排為調(diào)整功率電平以使基本上小區(qū)內(nèi)所有移動臺能夠檢測來自連接點的傳輸。
在本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例中，提供一種在如上所述的網(wǎng)絡(luò)中可用的移動臺裝置，其中移動臺安排為調(diào)整功率電平以使移動臺能夠檢測來自覆蓋小區(qū)內(nèi)其它移動臺的傳輸。
在本發(fā)明的再一優(yōu)選實施例中，提供一種使用載波偵聽多路訪問(CSMA)方案的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該網(wǎng)絡(luò)包括與基于分組的網(wǎng)絡(luò)連接的連接點；至少一個與接入點相關(guān)聯(lián)的移動臺；以及其中連接點和至少一個移動臺安排為相對于預(yù)定質(zhì)量水平檢測傳輸，連接點安排為調(diào)整功率電平以響應(yīng)相對于預(yù)定質(zhì)量水平的傳輸檢測，以使基本上小區(qū)內(nèi)所有移動臺能夠檢測來自連接點的傳輸，以及移動臺安排為調(diào)整功率電平以響應(yīng)相對于預(yù)定質(zhì)量水平的檢測，以使移動臺能夠檢測來自小區(qū)內(nèi)其它移動臺的傳輸。
在該系統(tǒng)中，可不斷和/或定期確定傳輸質(zhì)量水平。
仍在該系統(tǒng)中，檢測低于預(yù)定質(zhì)量水平的傳輸還可安排用于在移動臺中檢測傳輸質(zhì)量水平；以及將帶有關(guān)于檢測的信息的消息傳輸?shù)竭B接點。
可使用IEEE 802.11k標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議中可用的信標(biāo)報告消息來發(fā)送消息。
傳輸質(zhì)量的檢測可包括在第一移動臺中檢測在與第一移動臺屬于同一小區(qū)的節(jié)點之間的部分消息交換。該系統(tǒng)還可包括使用無線通信協(xié)議中可用的隱藏節(jié)點報告來分發(fā)有關(guān)部分傳輸交換檢測的信息的布置。
在該系統(tǒng)中，傳輸質(zhì)量檢測可包括傳輸信號強度測量。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，提供一種在根據(jù)上述無線網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)絡(luò)中操作的連接點中的計算機程序，該計算機程序可安排為接收表示傳輸質(zhì)量的信號，并通過調(diào)整傳輸功率電平以在小區(qū)中優(yōu)化傳輸質(zhì)量來響應(yīng)當(dāng)前傳輸質(zhì)量狀態(tài)，其中傳輸質(zhì)量經(jīng)測量并與預(yù)定質(zhì)量水平進行比較，并且連接點調(diào)整傳輸功率電平。
在本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例中，提供一種在根據(jù)上述無線網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)絡(luò)中操作的移動臺中的計算機程序，該計算機程序安排為檢測網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點之間的部分傳輸交換，其中部分傳輸檢測觸發(fā)移動臺將有關(guān)部分傳輸交換的消息發(fā)射到連接點。
在本發(fā)明的另一方面，提供一種用于在使用載波偵聽多路訪問(CSMA)方案的無線網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)化傳輸覆蓋的指令集，該指令集包括用于檢測網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點之間的部分傳輸交換的第一指令集；用于在檢測到部分傳輸交換時將消息發(fā)射到連接點的第二指令集；用于調(diào)整連接點中的傳輸電平的第三指令；以及用于調(diào)整移動臺中的傳輸電平以到達網(wǎng)絡(luò)覆蓋小區(qū)內(nèi)其它移動臺的第四指令集。
結(jié)合附圖，從下面的詳細(xì)說明中將理解本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點。
附圖簡述下面將參照附圖中所示的示范實施例，以非限制性方式更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1示出帶隱藏節(jié)點問題的根據(jù)本發(fā)明的無線網(wǎng)絡(luò)示意圖。
圖2示出移動臺移到范圍外的網(wǎng)絡(luò)示例。
圖3示出接入點(AP)檢測移動臺在范圍外的網(wǎng)絡(luò)示例。
圖4示出移動臺部分在范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)示例。
圖5示出裕度調(diào)整的示意示例。
圖6示出移動臺與接入點(AP)相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)示例。
圖7示出本發(fā)明優(yōu)選實施例方法的示意框圖。
圖8示出本發(fā)明優(yōu)選實施例設(shè)備的示意框圖。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明包括幾個覆蓋小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
發(fā)明詳細(xì)說明圖1示出根據(jù)本發(fā)明的示意網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，其中，從接入點101確定無線電覆蓋小區(qū)100，“接入點”指中央收發(fā)單元，移動臺與該單元進行通信并通過它可接入基于分組的網(wǎng)絡(luò)，此類中央單元還可描述為連接點、無線網(wǎng)關(guān)或基站。在小區(qū)中，一個或幾個移動單元102、103、104、105和106可使用無線通信應(yīng)用與接入點101進行通信。接入點又通過本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的任一連接工具連接110到IP網(wǎng)絡(luò)111或任一類似的基于分組的網(wǎng)絡(luò)。連接工具110可以為有線固定線路連接或無線固定線路連接。
為減少無線網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)沖突的可能性，已開發(fā)了不同的沖突避免協(xié)議。一個此類沖突避免協(xié)議稱為CSMA/CA協(xié)議(載波偵聽多路訪問/沖突避免)。CSMA/CA協(xié)議強制節(jié)點101...106聽網(wǎng)絡(luò)中是否存在載波信號，并僅在未檢測到此類信號時才允許節(jié)點101...106發(fā)射消息。如果檢測到此類載波信號，則節(jié)點101...106在重試前要等待預(yù)定的一段時間。然而，如果網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點101...106無法相互檢測，則CSMA/CA方案將惡化。這可通過使用圖1示出。例如，如果作為移動臺(STA)的節(jié)點102嘗試與接入點101(AP)進行通信，并且節(jié)點102和106在彼此的范圍外，則可能的是節(jié)點106同時嘗試與接入點101進行通信。在此類情況下，節(jié)點102和106將都不能在該時刻與接入點101進行通信。兩個節(jié)點隨后將后退并在重試前等待預(yù)定的時長加隨機的一段時間。然而，此重新連接時間實際上可能對節(jié)點102和106是相同的，從而導(dǎo)致再次發(fā)生沖突。
在無線CSMA系統(tǒng)中，重要的是潛在的干擾源可檢測傳輸。然而，如圖9所示，如果來自第一小區(qū)900中站臺902的傳輸觸發(fā)在相距太遠(yuǎn)而不會妨礙傳輸?shù)恼九_922中的載波偵聽機制，則這導(dǎo)致效率低。由于在鄰小區(qū)920中可偵聽到傳輸信號時，通常可與其相關(guān)聯(lián)小區(qū)中其它節(jié)點或接入點921進行通信的節(jié)點會延緩?fù)ㄐ?。因此，相?yīng)地有最佳偵聽距離，在該距離內(nèi)，傳輸應(yīng)觸發(fā)載波偵聽機制。小區(qū)在本文中定義為與特定接入點/連接點相關(guān)聯(lián)的移動臺駐留的區(qū)域。小區(qū)可彼此重疊或相鄰，并可形成連續(xù)或不連續(xù)的覆蓋區(qū)域。最大小區(qū)區(qū)域可定義為從接入點/連接點開始的最大無線電范圍。
在基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)中，移動臺902...905、912...913和922...925分別與接入點901、911和921進行通信。許多不同的標(biāo)準(zhǔn)可設(shè)置用于確定接入點或小區(qū)的最佳載波偵聽距離。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，從到與接入點相關(guān)聯(lián)的最遠(yuǎn)移動臺的距離估計中確定從AP開始的最佳載波偵聽距離。然而，移動臺的載波偵聽距離必須更大才可由在接入點相對側(cè)的移動臺檢測到。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，通過調(diào)整發(fā)射功率而控制載波偵聽距離，解決了此問題。接入點的最小發(fā)射功率PminAP設(shè)為使最遠(yuǎn)的移動臺接收信號強度為C0的傳輸。正確的PminAP可用如可在圖2和圖3中示出的兩種方式確定。
1.檢測到來自接入點201的信號強度低于C0的傳輸?shù)囊苿优_204將帶有關(guān)于信號強度的信息的消息210發(fā)送到接入點201。在IEEE802.11k標(biāo)準(zhǔn)無線協(xié)議中，通過802.11k標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的信標(biāo)報告提供此消息的功能。
2.如果接入點301知道移動臺302...304的發(fā)射功率，則通過測量最遠(yuǎn)的移動臺304的信號強度可確定PminAP。
移動臺的最小發(fā)射功率PminMS設(shè)為接入點的最小功率PminAP加裕度M。裕度M可設(shè)得足夠大，以使所有其它站臺可檢測到來自移動臺的所有傳輸，但不可更大?；蛘呖墒褂酶〉脑６纫栽谠试S一些小區(qū)內(nèi)沖突的條件下減少小區(qū)間干擾。
如圖4所示，裕度M可基于來自只聽到兩個站臺之間的部分幀交換的移動臺的消息進行調(diào)整。移動臺405可只檢測從接入點401到移動臺404的業(yè)務(wù)。從移動臺404到接入點的業(yè)務(wù)不夠強，無法被移動臺405檢測到。移動臺405因而將此信息的報告消息410發(fā)送到接入點401。在IEEE 802.11k標(biāo)準(zhǔn)無線協(xié)議中，通過802.11k標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的隱藏節(jié)點報告提供此消息的功能。
有幾種基于消息調(diào)整裕度M的方式，包括但不限于如圖5所示的跳躍算法。裕度水平在時間501期間逐漸降低，并在裕度水平通過閾值(在該閾值，如上所述，移動臺由于部分丟失傳輸檢測而觸發(fā)消息)時，將報告消息401發(fā)送到接入點401。裕度M水平隨后增大，跳到新水平502，并隨著時間此水平再次逐漸下降，并以此類推。新水平優(yōu)選比觸發(fā)消息響應(yīng)的水平高得多。增加量可從包括但不限于絕對數(shù)值的固定水平變化、固定百分比變化到某個預(yù)定水平或隨機選擇的水平變化的幾個不同選擇中確定。在上述跳躍算法用于檢測到太大的功率電平時，它還可“反向進行”。
還可基于接入點中的上行鏈路測量估計最小移動臺功率。識別兩個最弱(可假定是最遠(yuǎn))的移動臺，測量和/或估計其到接入點的路徑損耗，并調(diào)整移動臺的發(fā)射功率電平以克服對應(yīng)于其路徑損耗的距離之和。對于兩個移動臺相對于接入點彼此相對的最壞情況，這將是足以觸發(fā)載波偵聽的發(fā)射功率。如果限制因素不是位于這兩個移動臺之間的障礙物或其它干擾情況，則情況確實如此。
可將適當(dāng)確定的PminMS作為信標(biāo)中的共用消息或作為到每個移動臺的單獨消息傳送到移動臺。
視基礎(chǔ)設(shè)施配置而定，移動臺通常根據(jù)不同的關(guān)聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)與接入點相關(guān)聯(lián)，如無線電信號強度、傳輸質(zhì)量、平均或間歇位速率、接入點功率等等。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，優(yōu)選是在例如單小區(qū)情況中，如果移動臺604在比當(dāng)前確定的瞬時載波偵聽距離更遠(yuǎn)離接入點601處檢測接入點601并與其相關(guān)聯(lián)是可能的，則這是有利的，如果這樣則潛在地增大覆蓋區(qū)域。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，通過在以低功率Pmin和高功率Pmax發(fā)射信標(biāo)幀時使接入點的發(fā)射功率交替，從而解決了此問題。更遠(yuǎn)的移動臺604將仍檢測到以Pmax發(fā)射的幀，并可與接入點601相關(guān)聯(lián)。位于載波偵聽距離內(nèi)的移動臺將接收以高功率和低功率兩者發(fā)射的幀。另外，上述第一種檢測接入點的太低發(fā)射功率的方法將正確運行，這是因為以Pmin發(fā)射的幀將觸發(fā)報告(例如，信標(biāo)報告)。
在802.11標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中，被動和主動掃描均可用。上述解決方案在網(wǎng)絡(luò)的被動掃描模式的情況下描述和闡明。在被動掃描模式中，無線電網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)搜索接入點。接入點定期廣播信標(biāo)，并且無線電NIC在掃描的同時接收這些信標(biāo)，并記下對應(yīng)的信號強度。信標(biāo)包含有關(guān)接入點的信息，包括服務(wù)集標(biāo)識符(SSID)、支持的數(shù)據(jù)速率等。無線電NIC可使用此信息與信號強度來比較接入點，并判定要使用的接入點。
主動掃描是類似的，但移動臺的無線電NIC通過廣播探測幀啟動進程，并且范圍內(nèi)的所有接入點以探測響應(yīng)來響應(yīng)。主動掃描使無線電NIC能夠從接入點接收即時響應(yīng)，而無需等待信標(biāo)傳輸。
在移動臺使用主動掃描的情況下，通過以功率電平Pmax(它無需為最大可用傳輸功率電平，而是當(dāng)前設(shè)置的允許最大傳輸功率電平)或至少高于Pmin的傳輸電平發(fā)送探測響應(yīng)消息而解決此問題是可能的。
在一些情況下，希望是增大傳輸功率電平以增大位速率，但干擾也會增大。此類更高功率電平的使用可基于對接入點和未關(guān)聯(lián)到受控接入點的移動臺進行的測量。如果未檢測到周圍無線通信，則無需降低功率電平。這可以依據(jù)移動臺進行控制，在服務(wù)區(qū)域的一端使用PminMS，而使用來自接入點的傳輸?shù)母吖β省?br> 本發(fā)明優(yōu)選實施例的優(yōu)點如下·發(fā)射功率自動調(diào)整以適合移動臺的當(dāng)前空間分布。
·接入點位置彼此相近時即高密度基礎(chǔ)設(shè)施安裝時提高了質(zhì)量和容量。
·降低了移動臺和接入點中的功率消耗。
在圖7中，以示意圖方式在框圖中示出了一種根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的方法。該方法包括以下步驟1.在移動臺中，檢測來自接入點的傳輸(步驟701)；2.測量接收信號強度(步驟702)；3.在傳輸質(zhì)量低于預(yù)定閾值水平時將消息發(fā)送到接入點(步驟703)；以及4.設(shè)置接入點的傳輸功率電平以使所有移動臺可檢測到傳輸(步驟704)。
5.將移動臺的傳輸功率電平設(shè)為高于接入點的傳輸功率電平，留有裕度使小區(qū)內(nèi)的移動臺能夠檢測來自移動臺的傳輸(步驟705)，以致隱藏節(jié)點問題保持在合理的水平。
6.將上述傳輸功率電平發(fā)送到移動臺。
在本發(fā)明實施例的另一方法中，接入點負(fù)責(zé)檢測傳輸電平。圖7同樣可用于說明，該方法包括以下步驟1.在接入點中檢測來自移動臺的傳輸(步驟701)；2.確定來自移動臺的傳輸?shù)膫鬏敼β孰娖?步驟702)；3.使用確定的傳輸功率和質(zhì)量水平計算或估計覆蓋模型(步驟703)；4.設(shè)置接入點的傳輸功率電平以使所有移動臺可檢測到傳輸(步驟704)。
5.將移動臺的傳輸功率電平設(shè)為高于接入點的傳輸電平，留有裕度使小區(qū)內(nèi)的移動臺能夠檢測來自移動臺的傳輸(步驟705)，以致隱藏節(jié)點問題保持在合理的水平。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8，其中以示意圖方式在框圖中示出了在根據(jù)本發(fā)明的基礎(chǔ)設(shè)施解決方案中使用的接入點設(shè)備800。在此類網(wǎng)絡(luò)解決方案中的設(shè)備800包括至少一個處理單元801、至少一個存儲工具802及至少一個帶有任選天線807的無線電通信單元808。任選地，其它單元也可包括在設(shè)備中，如用于LAN和/或WAN連接805(如以太網(wǎng)、令牌環(huán)、Local Talk、X.25、ATM、ADSL、ISDN、GSM、3G或甚至光纖連接鏈路)的通信工具806、串行通信或類似連接工具、用于外部存儲模塊的連接805等。
移動臺設(shè)備(未示出，但圖8也可用于說明)包括與接入點設(shè)備800類似的單元和工具。
圖9示出一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌渲?，幾個覆蓋小區(qū)900、910和920位置彼此相近，并且其中，移動臺902、903、904、905、912、913、922、923、924和925可在小區(qū)900、910與920之間移動。視信號強度、連接點所有權(quán)、連接點吞吐量或其它控制傳輸質(zhì)量或成本的特征而定，移動臺關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的連接點901、911和921。例如，在圖9中，移動臺905可與連接點901或911相關(guān)聯(lián)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，即使使用IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)系列中的無線通信協(xié)議，通過形式為移動臺的節(jié)點說明了本發(fā)明；此類限制也只是為了說明。節(jié)點可以為任一種類的連接到接入點或基站的無線通信裝置，包括但不限于諸如PDA(個人數(shù)字助理)、膝上型計算機、使用無線接口的電話等移動臺和諸如個人計算機、工作站、家用電器、工業(yè)設(shè)備等非移動臺。無線通信鏈路可由一個或幾個使用CSMA方案的不同協(xié)議支持，包括但不限于802.11系列、UWB、IEEE802.15、HomeRF、IR和JTRS。
另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明的上述實施例還在自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲羞m用，在該拓?fù)渲?，不存在中央控制?jié)點(例如，接入點)，而是例如客戶站、基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建節(jié)點或這兩者組合的所有節(jié)點一起形成網(wǎng)絡(luò)，并甚至可將節(jié)點之間、小區(qū)之間的業(yè)務(wù)傳遞到專用網(wǎng)關(guān)，到不是自組織網(wǎng)絡(luò)一部分的IP網(wǎng)絡(luò)，如因特網(wǎng)、其它外部IP網(wǎng)絡(luò)或例如公司內(nèi)部網(wǎng)等內(nèi)部IP網(wǎng)絡(luò)，從而允許無線站與固定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并行工作而不混合這兩種網(wǎng)絡(luò)，以例如減少安全問題。中繼節(jié)點可稱為連接點。在自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那闆r下，視網(wǎng)絡(luò)模型而定，小區(qū)可以幾種不同的方式定義，例如，小區(qū)可定義為節(jié)點以某個IP子地址彼此連接的區(qū)域，可定義為從連接點(中繼節(jié)點或網(wǎng)關(guān))開始無線電傳輸覆蓋的區(qū)域或者可定義為由可接入固定IP網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)或另一小區(qū)的某個網(wǎng)關(guān)服務(wù)的所有節(jié)點限定的區(qū)域。
雖然為說明目的而詳細(xì)描述了本發(fā)明，但要理解此類細(xì)節(jié)只是為了該目的，并且除非它受隨附權(quán)利要求書的限制，否則，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在其中實現(xiàn)變化。
權(quán)利要求
1.一種用于在使用載波偵聽多路訪問(CSMA)方案的無線網(wǎng)絡(luò)中控制無線覆蓋的方法，包括以下步驟-相對于預(yù)定質(zhì)量水平檢測傳輸；-在連接點(101)中調(diào)整功率電平以使基本上小區(qū)(100)內(nèi)所有移動臺能夠檢測來自所述連接點(101)的傳輸；-調(diào)整每個移動臺(102、103、104、105、106)的功率電平以使所述移動臺能夠檢測來自其它移動臺的傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中不斷和/或定期確定所述傳輸質(zhì)量水平。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中檢測傳輸質(zhì)量水平的步驟還包括以下步驟-在移動臺中檢測所述傳輸質(zhì)量水平；以及-將帶有關(guān)于所述檢測的信息的消息發(fā)送到所述連接點。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中使用IEEE 802.11k協(xié)議中可用的信標(biāo)報告消息來發(fā)送所述消息。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述檢測所述傳輸質(zhì)量的步驟包括在第一移動臺(102、103、104、105、106)中檢測在與所述第一移動臺屬于同一小區(qū)的節(jié)點之間的部分消息交換。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括使用無線通信協(xié)議中可用的隱藏節(jié)點報告來分發(fā)有關(guān)所述部分消息交換檢測的信息的步驟。
7.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中所述傳輸質(zhì)量檢測包括測量傳輸信號強度的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括以下步驟-通過使用所述連接點介于所調(diào)整的功率電平與更高功率電平之間的交替?zhèn)鬏敼β孰娖?，使所述傳輸信號強度確定的調(diào)整覆蓋區(qū)域外的一個或幾個移動臺(604)能夠與所述連接點(601)相關(guān)聯(lián)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括以下步驟-通過以比所調(diào)整的功率電平更高的功率響應(yīng)主動掃描，使所述傳輸信號強度確定的調(diào)整覆蓋區(qū)域外的一個或幾個移動臺(604)能夠與所述連接點(601)相關(guān)聯(lián)。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中相對于預(yù)定閾值通過信號強度檢測傳輸?shù)牟襟E還包括以下步驟-在所述連接點(101)中測量來自所述移動臺(102、103、104、105、106)的傳輸質(zhì)量水平；以及-通過使用所測量的傳輸質(zhì)量水平并知道所述移動臺的輸出傳輸功率電平來估計覆蓋區(qū)域。
11.如權(quán)利要求3-6中任一項所述的方法，還包括以下步驟使用跳躍過程來調(diào)整傳輸功率電平，所述跳躍過程包括以下步驟-逐漸更改所述傳輸電平(501)；-檢測不正確的傳輸電平；以及-在與所述逐漸更改相比相反的方向上更改所述傳輸電平以響應(yīng)所述消息檢測。
12.一種使用載波偵聽多路訪問(CSMA)方案的無線網(wǎng)絡(luò)，所述網(wǎng)絡(luò)包括-與基于分組的網(wǎng)絡(luò)(111)連接(110)的連接點(101)；-至少一個與所述連接點(101)相關(guān)聯(lián)的移動臺(102、103、104、105、106)；其中所述連接點和所述至少一個移動臺(102、103、104、105、106)包括安排為相對于預(yù)定質(zhì)量水平檢測傳輸?shù)臋z測工具，所述連接點(101)安排有功率電平調(diào)整工具以調(diào)整功率電平使基本上小區(qū)(100)內(nèi)所有移動臺(102、103、104、105、106)能夠檢測來自所述連接點(101)的傳輸，以及所述至少一個移動臺(102、103、104、105、106)安排為調(diào)整功率電平以使一個或幾個移動臺(102、103、104、105、106)能夠檢測來自其它移動臺(102、103、104、105、106)的傳輸。
13.如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)，其中不斷和/或定期確定所述傳輸質(zhì)量水平。
14.如權(quán)利要求12或13所述的網(wǎng)絡(luò)，還包括-用于在移動臺(102、103、104、105、106)中檢測所述傳輸質(zhì)量水平的工具；以及-用于將帶有關(guān)于所述檢測的信息的消息傳輸?shù)剿鲞B接點的工具。
15.如權(quán)利要求14所述的網(wǎng)絡(luò)，其中使用IEEE 802.11k協(xié)議中可用的信標(biāo)報告消息來發(fā)送所述消息。
16.如權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)，其中所述傳輸質(zhì)量的所述檢測包括在第一移動臺(102、103、104、105、106)中檢測在與所述第一移動臺屬于同一小區(qū)的節(jié)點之間的部分消息交換。
17.如權(quán)利要求16所述的網(wǎng)絡(luò)，還包括使用無線通信協(xié)議中可用的隱藏節(jié)點報告來分發(fā)有關(guān)所述部分傳輸交換檢測的信息的布置。
18.如權(quán)利要求14所述的網(wǎng)絡(luò)，其中所述傳輸質(zhì)量檢測包括傳輸信號強度測量。
19.如權(quán)利要求14-18中任一項所述的網(wǎng)絡(luò)，還包括使用跳躍算法來調(diào)整傳輸功率電平的布置，所述跳躍算法包括以下步驟-逐漸更改所述傳輸電平(501)；-檢測不正確的傳輸電平；以及-在與所述逐漸更改相比相反的方向上更改所述傳輸電平以響應(yīng)所述消息檢測。
20.如權(quán)利要求18所述的網(wǎng)絡(luò)，還包括-允許至少一個在所述傳輸信號強度確定的覆蓋區(qū)域外的移動臺(604)與所述連接點(601)相關(guān)聯(lián)的布置。
21.如權(quán)利要求20所述的網(wǎng)絡(luò)，還包括用于在所述覆蓋區(qū)域外的移動臺(604)已與所述連接點(601)相關(guān)聯(lián)時延伸所述覆蓋區(qū)域的工具。
22.如權(quán)利要求18所述的網(wǎng)絡(luò)，還包括通過使用所述連接點介于所調(diào)整的功率電平與更高功率電平之間的交替?zhèn)鬏敼β孰娖绞顾鰝鬏斝盘枏姸却_定的調(diào)整覆蓋區(qū)域外的移動臺(604)能夠與所述連接點(601)相關(guān)聯(lián)的布置。
23.如權(quán)利要求18所述的網(wǎng)絡(luò)，還包括通過使用主動或被動掃描方法使所述傳輸信號強度確定的調(diào)整覆蓋區(qū)域外的移動臺(604)能夠與所述連接點(601)相關(guān)聯(lián)的布置。
24.如權(quán)利要求12或13所述的網(wǎng)絡(luò)，其中檢測信號強度低于預(yù)定閾值的傳輸還包括用于以下操作的布置-在所述連接點(101)中測量來自所述移動臺(102、103、104、105、106)的傳輸電平；以及-通過使用所測量的傳輸電平并知道所述移動臺的輸出傳輸功率電平來估計覆蓋模型。
25.一種在如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)中可用的連接點裝置(101)，其中所述連接點安排為相對于預(yù)定質(zhì)量水平檢測傳輸，并且安排為調(diào)整功率電平以使基本上小區(qū)(100)內(nèi)所有移動臺(102、103、104、105、106)能夠檢測來自所述連接點的傳輸。
26.一種在如權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)中可用的移動臺裝置(800)，其中所述移動臺安排為調(diào)整功率電平以使移動臺能夠檢測來自覆蓋小區(qū)(100)內(nèi)其它移動臺的傳輸。
27.一種使用載波偵聽多路訪問(CSMA)方案的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述網(wǎng)絡(luò)包括-與基于分組的網(wǎng)絡(luò)(111)連接(110)的連接點(101)；-至少一個與所述接入點(101)相關(guān)聯(lián)的移動臺(102)；以及其中所述連接點和所述至少一個移動臺安排為相對于預(yù)定質(zhì)量水平檢測傳輸，所述連接點安排為調(diào)整功率電平以響應(yīng)所述相對于所述預(yù)定質(zhì)量水平的傳輸檢測，以使基本上小區(qū)內(nèi)所有移動臺能夠檢測來自所述連接點的傳輸，以及所述移動臺安排為調(diào)整功率電平以響應(yīng)所述相對于所述預(yù)定質(zhì)量水平的檢測，以使移動臺能夠檢測來自其它移動臺的傳輸。
28.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中不斷和/或定期確定所述傳輸質(zhì)量水平。
29.如權(quán)利要求27或28所述的系統(tǒng)，其中所述相對于預(yù)定質(zhì)量水平的傳輸檢測還安排用于-在移動臺中檢測所述傳輸質(zhì)量水平；以及-將帶有關(guān)于所述檢測的信息的消息傳輸?shù)剿鲞B接點。
30.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中使用IEEE 802.11k協(xié)議中可用的信標(biāo)報告消息來發(fā)送所述消息。
31.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸質(zhì)量的所述檢測包括在第一移動臺(102、103、104、105、106)中檢測在與所述第一移動臺屬于同一小區(qū)的節(jié)點之間的部分消息交換。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，還包括使用無線通信協(xié)議中可用的隱藏節(jié)點報告來分發(fā)有關(guān)所述部分傳輸交換檢測的信息的布置。
33.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸質(zhì)量檢測包括傳輸信號強度測量。
34.一種在如權(quán)利要求11所述的無線網(wǎng)絡(luò)中操作的連接點中以降低節(jié)點傳輸功率而不增加隱藏節(jié)點問題的計算機程序，所述計算機程序安排為接收表示傳輸質(zhì)量的信號，并通過調(diào)整傳輸功率電平以在小區(qū)中優(yōu)化所述傳輸質(zhì)量來響應(yīng)當(dāng)前傳輸質(zhì)量狀態(tài)，其中所述傳輸質(zhì)量經(jīng)測量并與預(yù)定質(zhì)量水平進行比較，并且所述連接點安排為根據(jù)所述比較來調(diào)整傳輸功率電平。
35.一種在如權(quán)利要求11所述的無線網(wǎng)絡(luò)中操作的移動臺中以降低節(jié)點傳輸功率而不增加隱藏節(jié)點問題的計算機程序，所述計算機程序安排為檢測所述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點之間的部分傳輸交換，其中所述部分傳輸交換檢測觸發(fā)所述移動臺將有關(guān)所述部分傳輸交換的消息發(fā)射到所述連接點。
36.一種用于在使用載波偵聽多路訪問(CSMA)方案的無線網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)化傳輸覆蓋的指令集，所述指令集包括-用于檢測所述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點之間的部分傳輸交換的第一指令集；-用于在檢測到部分傳輸時將消息發(fā)射到連接點的第二指令集，所述消息包含有關(guān)所檢測到的部分傳輸交換的信息；-用于調(diào)整所述連接點中的傳輸電平的第三指令；以及-用于調(diào)整移動臺中的傳輸電平以到達網(wǎng)絡(luò)覆蓋小區(qū)內(nèi)其它移動臺的第四指令集。
全文摘要
在使用載波偵聽多路訪問(CSMA)方案的無線網(wǎng)絡(luò)中，提供了一種方法、系統(tǒng)、裝置和指令集，用于檢測傳輸電平并調(diào)整網(wǎng)絡(luò)內(nèi)連接點和移動臺的傳輸電平以降低網(wǎng)絡(luò)裝置中的功率消耗并將干擾問題降到最低，同時將隱藏節(jié)點問題保持在受控水平。
文檔編號H04B7/005GK1973447SQ200480043432
公開日2007年5月30日 申請日期2004年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者A·富魯斯卡, A·斯蒙森, J·佩特森, S·羅默 申請人:艾利森電話股份有限公司