Wifi系統(tǒng)中的動態(tài)速率控制的制作方法
【專利說明】WIFI系統(tǒng)中的動態(tài)速率控制
[0001] 相關(guān)申請
[0002] 本專利申請要求由Du等人于2013年6月19日提交的題為"Dynamic RateControlinWifiSystems(WiFi系統(tǒng)中的動態(tài)速率控制）"的美國專利申請 No. 13/921，860、以及于 2013 年 3 月 14 日提交的題為"DynamicRateControlInWiFi Systems(WiFi系統(tǒng)中的動態(tài)速率控制）"的美國臨時(shí)專利申請No. 61/785, 833的優(yōu)先權(quán)，其 中每一件申請均被轉(zhuǎn)讓給本申請受讓人。
【背景技術(shù)】 發(fā)明領(lǐng)域
[0003] IEEE802. 11標(biāo)準(zhǔn)被用于通過指定嘗試達(dá)成最大數(shù)據(jù)率的通信協(xié)議來規(guī)劃射頻 (RF)頻帶內(nèi)的無線局域網(wǎng)（WLAN)。IEEE802. 11標(biāo)準(zhǔn)在物理（PHY)層提供多個(gè)數(shù)據(jù)率。數(shù) 據(jù)率由調(diào)制及編碼方案（MCS)索引來標(biāo)識。每個(gè)MCS索引值與各種參數(shù)相關(guān)聯(lián)，這些參數(shù)諸 如空間流數(shù)目Nss(例如，1-4)、保護(hù)區(qū)間的選?。ɡ纾袒蜷L）、信道帶寬（例如，20MHz、 401抱、8011抱、16011抱）、調(diào)制類型（例如，8?51(、0?51(、16-0六11、64-0六11、256-0六11)、以及編碼 率（例如，1/2、3/4、5/6、2/3)。與MCS索引相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)率基于這些參數(shù)的具體設(shè)置。存 在眾多MCS索引值，其中每個(gè)MCS索引值表示這些參數(shù)的各種設(shè)置的不同組合。然而，由 MCS索引值指示的數(shù)據(jù)率并未計(jì)及無線網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)實(shí)動態(tài)，該無線網(wǎng)絡(luò)會遭受諸如鏈路故障、 隨機(jī)信道錯(cuò)誤、鏈路預(yù)算等狀況的影響。
[0004]概沭
[0005] 提供本概述以便以簡化形式介紹將在以下詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念的 選集。本概述并不旨在標(biāo)識出所要求保護(hù)的主題內(nèi)容的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用 于限定所要求保護(hù)的主題的范圍。
[0006] 無線設(shè)備被配置成切換數(shù)據(jù)率以計(jì)及臨時(shí)信道狀況或設(shè)備配置錯(cuò)誤。無線網(wǎng)絡(luò)可 能遭受較差鏈路預(yù)算、隨機(jī)信道錯(cuò)誤、鏈路故障等等的影響。無線設(shè)備可能已配置有不正確 的空間流數(shù)目或經(jīng)歷其許多天線之一的實(shí)時(shí)故障，由此減少了該設(shè)備所能支持的空間流數(shù) 目。當(dāng)檢測到這些狀況時(shí)，使用動態(tài)速率探測技術(shù)來確定能補(bǔ)償這些狀況的數(shù)據(jù)率。
[0007] 數(shù)據(jù)率基于MCS索引值來標(biāo)識。每個(gè)MCS索引值與固定的空間流數(shù)目Nss和調(diào) 制及編碼（MCS)類型相關(guān)聯(lián)。在使用非動態(tài)速率探測技術(shù)時(shí)，線性數(shù)據(jù)率表配置有與特定 MCS類型和空間流數(shù)目Nss相關(guān)聯(lián)的預(yù)選數(shù)據(jù)率。線性速率表中的這些速率通常僅僅是 所有所支持的速率的子集。該子集的數(shù)據(jù)率被選擇到線性數(shù)據(jù)率表中是因?yàn)樗鼈冊谌魏?給定信道狀況下比不在該線性速率表中的其他所支持速率更有可能達(dá)成最大有效吞吐量 (goodput)，其中有效吞吐量被定義為預(yù)期遞送數(shù)據(jù)有效載荷與預(yù)期傳輸時(shí)間之比。因此， 在速率選擇規(guī)程期間，只需要從該線性速率表中選擇一速率，而忽略所有其他所支持的速 率。由于該線性速率表中的速率數(shù)目通常遠(yuǎn)小于所有所支持速率的數(shù)目，因此從該線性速 率表中挑選一速率變得比從所有所支持速率中挑選一速率要簡單得多且更直截了當(dāng)。然 而，有時(shí)候，使用該線性速率表中的預(yù)選數(shù)據(jù)率的探測傳輸可能無法達(dá)成比不在該線性速 率表中的速率更好的有效吞吐量，由此指示無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存在問題，該問題或可歸咎于可能 是臨時(shí)或長期持續(xù)的各種狀況。在此情形中，使用動態(tài)速率探測技術(shù)來確定該問題的可能 原因和程度。
[0008] 動態(tài)速率探測技術(shù)使用與該線性數(shù)據(jù)率表之外的Nss和MCS值相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)率來 傳送探測傳輸。跟蹤使用這些替換候選數(shù)據(jù)率（其不在原始線性速率表中）的探測傳輸?shù)?成功或失敗。對所跟蹤的探測傳輸?shù)姆治霰挥糜诖_定該數(shù)據(jù)率表中的數(shù)據(jù)率是否需要被重 新配置。在使用替換候選數(shù)據(jù)率的一些探測傳輸成功的情形中，該問題可能是半持久的，由 此使得用成功的替換數(shù)據(jù)率來重新配置原始線性數(shù)據(jù)率表的需要成為必要。
[0009] 在稍后的時(shí)間點(diǎn)，原始線性速率表中一度不成功的數(shù)據(jù)率可被重新探測并且如果 成功，則該數(shù)據(jù)率表可用來自原始配置的這些數(shù)據(jù)率來重新配置。當(dāng)使用替換候選數(shù)據(jù)率 的所有探測傳輸都失敗時(shí)，可能存在臨時(shí)問題并且使該數(shù)據(jù)率表保留原樣。在稍后的時(shí)間， 可再次利用動態(tài)速率探測技術(shù)來重新分析信道狀況。
[0010] 通過閱讀以下詳細(xì)描述并查閱相關(guān)聯(lián)的附圖，這些和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易 見的。應(yīng)該理解，以上一般描述和以下詳細(xì)描述都僅是解釋性的，而并不旨在限制所要求保 護(hù)的本發(fā)明。
[0011] 附圖簡沐
[0012] 圖1是解說具有由Nss和MCS值表示的預(yù)選數(shù)據(jù)率的示例性線性速率表的圖表。
[0013] 圖2是探測被卡住從而不能達(dá)成更高數(shù)據(jù)率的兩種情形的圖表。
[0014] 圖3是解說示例性替換候選數(shù)據(jù)率的圖表。
[0015] 圖4是解說具有探測概率向量的示例性數(shù)據(jù)率表的框圖。
[0016] 圖5是解說示例性動態(tài)速率探測技術(shù)的第一實(shí)施例的流程圖。
[0017] 圖6是解說示例性動態(tài)速率探測技術(shù)的第二實(shí)施例的流程圖。
[0018] 圖7是解說實(shí)施動態(tài)速率探測技術(shù)的示例性無線網(wǎng)絡(luò)的框圖。
[0019] 圖8A-8B是解說根據(jù)各實(shí)施例操作的示例性無線設(shè)備的框圖。
[0020]詳細(xì)描沐
[0021] 各種實(shí)施例涉及動態(tài)速率調(diào)適技術(shù)，其針對基于空間流數(shù)目和調(diào)制及編碼方案的 數(shù)據(jù)率動態(tài)地進(jìn)行探測以適應(yīng)當(dāng)前信道狀況和設(shè)備配置錯(cuò)誤。無線設(shè)備可能已配置有不正 確的空間流數(shù)目或經(jīng)歷天線的實(shí)時(shí)故障，由此減少了該設(shè)備能支持的空間流數(shù)目。無線網(wǎng) 絡(luò)可能遭受變化的信道狀況（諸如較差鏈路預(yù)算、隨機(jī)信道錯(cuò)誤、鏈路故障等等）的影響。
[0022] 媒體接入控制（MC)層被配置成動態(tài)地選擇一速率以基于當(dāng)前信道狀況達(dá)成最 大吞吐量。速率調(diào)適是通過估計(jì)信道質(zhì)量并更改傳輸參數(shù)來確定數(shù)據(jù)率以適應(yīng)當(dāng)前信道狀 況的技術(shù)。無線介質(zhì)中的變動可能是短期或長期的，這取決于信道狀況的本質(zhì)。速率調(diào)適 技術(shù)的有效性依賴于用于設(shè)置數(shù)據(jù)率的最佳值。
[0023] 為了確定將在具體時(shí)間達(dá)成最佳有效吞吐量的數(shù)據(jù)率，需要訪問當(dāng)前信道狀況。 有效吞吐量是預(yù)期遞送數(shù)據(jù)有效載荷與預(yù)期傳輸時(shí)間之比。使用設(shè)計(jì)成覆蓋典型和預(yù)測信 道狀況的預(yù)選數(shù)據(jù)率從發(fā)射機(jī)傳送探測分組。探測分組使用與特定空間流數(shù)目、特定調(diào)制 及編碼方案、以及數(shù)據(jù)率相關(guān)聯(lián)的MCS索引值。存儲在數(shù)據(jù)率表中的預(yù)選數(shù)據(jù)率由空間流 數(shù)目Nss、以及指示所使用的調(diào)制及編碼方案的類型的數(shù)字來標(biāo)識。
[0024]傳輸成功由發(fā)回給發(fā)射機(jī)的確收（ACK)或塊確收（BA)、或由分組差錯(cuò)率（PER)小 于閾值（例如，50% )來指示。失敗是藉由缺少ACK、或通過PER超過50%閾值來檢測的。 未能達(dá)成線性數(shù)據(jù)率表中設(shè)置的最大數(shù)據(jù)率則導(dǎo)致探測被卡住。如以下更詳細(xì)地描述的， 探測可在線性數(shù)據(jù)率表中的任何數(shù)據(jù)率處變?yōu)楸豢ㄗ　?br>[0025] 線性數(shù)據(jù)率表中的預(yù)選數(shù)據(jù)率是基于離線仿真以及空中驗(yàn)證測試來選取的。然 而，數(shù)據(jù)率表中的數(shù)據(jù)率可能并不適合于所有環(huán)境。在一些環(huán)境中，無線設(shè)備可能被誤配置 或臨時(shí)錯(cuò)置，從而使得數(shù)據(jù)率表中指定的數(shù)據(jù)率值變?yōu)闊o用。例如，無線設(shè)備的3個(gè)天線 中可能有兩個(gè)天線損壞了或不在工作，導(dǎo)致該設(shè)備實(shí)際上降級成Ixl設(shè)備（即，1個(gè)接收天 線/接收鏈和1個(gè)發(fā)射天線/發(fā)射鏈）。如果數(shù)據(jù)率表配置有不正確的數(shù)據(jù)率（即使是臨 時(shí)的），則對無線網(wǎng)絡(luò)的性能的后果可能是有害的，因?yàn)椴辉跀?shù)據(jù)率表中的數(shù)據(jù)率沒有被考 慮。例如，在物理上只能作為Ixl設(shè)備來操作的誤配置的3x3設(shè)備（即，3個(gè)接收天線/接 收鏈和3個(gè)發(fā)射天線/發(fā)射鏈）的情形中，其所支持的單空間流數(shù)據(jù)率中的一些可能不在 誤配置的數(shù)據(jù)率表中，因?yàn)檫@些Ixl速率將不會為工作的3x3