CN100421402C - 基于发射功率控制的无线局域网***和控制发射功率的方法 - Google Patents

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CN100421402C CNB2005100673089A CN200510067308A CN100421402C CN 100421402 C CN100421402 C CN 100421402C CN B2005100673089 A CNB2005100673089 A CN B2005100673089A CN 200510067308 A CN200510067308 A CN 200510067308A CN 100421402 C CN100421402 C CN 100421402C
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Abstract

一种基于发射功率控制的无线局域网(LAN)***，具有：接入点(AP)，使用在达到设定周期时已经设定好的、高于第一发射功率的第二发射功率，向第一发射功率服务覆盖范围以外的区域广播信标帧，如果存在基于以第二发射功率所广播的信标帧、增加第一发射功率的请求，增加第一发射功率；站点，基于接收到的信标帧请求增加第一发射功率，以便使站点能和所述AP建立关联。当站点处于第一发射功率服务覆盖范围以外时，当站点从AP处接收到以第二发射功率广播的信标帧时，才请求所述的增加。所述AP周期性地发射具有本地最大发射功率(LMTP)的强信标帧，然后为处于当前AP的发射功率覆盖范围以外的站点提供基本服务集(BSS)信息。这样，能够容易地为新近靠近的站点提供与BSS进行关联和通信的基础。

Description

基于发射功率控制的无线局域网***和控制发射功率的方法
技术领域
本发明涉及一种无线局域网(LAN)***，更具体地，涉及一种基于发射功率控制的无线LAN***，以及一种在无线LAN中控制发射功率的方法。依照本发明，在作为基于发射功率控制的无线LAN***的基础的接入点(AP)和站点间实行发射功率控制，以便处于基础服务集(BSS)区域以外的站点能够与BSS相关联。
背景技术
一般来说，局域网(LAN)可以划分为有线LAN和无线LAN。根据是否有电缆来确定具体的种类。
无线LAN是一种在使用无线电波而不是电缆的网络中进行通信的方案。无线LAN的出现是作为一种可供选择的方法，来解决由于电缆造成的通信设备安装、维护和移动时的困难，其使用又因为移动用户数量的增加而增加。
无线LAN包括接入点(AP)和无线LAN卡。AP是发送无线电波，使无线LAN用户在发射距离或范围内能够使用因特网或者进行联网操作的设备，并且它也作为移动电话的基站或者有线网络的集线器。在因特网服务供应商提供的无线超高速因特网服务的服务区内也安装有AP设备。
为了实现无线网络通信，用户必须在诸如笔记本电脑(PC)或PDA这样的站点上安装无线LAN卡。所述的无线LAN站点通常称为、并在下文中称为站点(STA)。
IEEE 802.11宣布了当前广泛使用的无线LAN标准：“***间信息技术无线通信和信息交换标准-局域和城域网-详细要求-第11部分：无线LAN介质接入控制(MAC)和物理层(PHY)规范”(1999版)。
IEEE 802.11标准定义了针对构成无线LAN的物理层和介质接入控制(MAC)层的规则。
MAC层定义了使用共享介质的站点或设备在使用介质或可以使用介质时所应该遵守的顺序和规则，使站点或设备能够高效地使用介质的容量。
基于802.11MAC和IEEE 802.11a/b/g PHY的无线LAN已经遍及到家庭和办公室中，已经变得相当普及了。
IEEE 802.11标准用带有冲突规避的载波侦听多路存取(CSMA/CA)方案，有争用地占用无线信道来提供通信。在这点上，当使用无线信道的发射无线电波的强度满足由每个国家所规定的规定最大发射功率时，它才会得到许可。例如，对于韩国，每个信道不能超过200mW。在美国和欧洲国家，对于每个频率也有规定。
AP的发射功率和站点的发射功率是依照各自的规定发射功率的最大值来设定的。然而，在欧洲，为了保护雷达或通信卫星，在5GHz的频带上使用IEEE 802.11a标准时，强制性地要求使用发射功率控制(TPC)功能和动态频率选择(DFS)功能，并且运用IEEE 802.11h TG来建立所述技术规则。
TPC是一项保护雷达或通信卫星的技术，控制发射功率的强度以至仅使用所需大小的功率。DFS是一项为了保护现有***而将WLAN的信道转移到另一频带的技术，最适用于检测雷达信号或者通信卫星信号的情形。
除了提供保护雷达和通信卫星的优点外，TPC还提供另一优点，因为它能够控制AP的输出并能动态地改变BSS的服务区域，所以能够减少BSS之间的电子波干扰，并有效地控制电子源。此外，也能减少站点的能耗，使电池能够使用更长的时间。
具有发射功率控制的无线LAN***能够在三个发射功率范围内工作：规定最大发射功率(RMTP)、本地最大发射功率(LMTP)和当前发射功率(CTP)。
LMTP是在BSS中使用的最大发射功率，它不同于国家规定的RMTP。
将LMTP设定为小于RMTP的值。它通过限制BSS的最大输出用于保护另一无线电波共享***。实际上，将在AP中和站点中所使用的当前发射功率(CTP)设定为小于或等于LMTP的值.
IEEE 802.11h/D3.0中所提出的发射功率控制方法可以划分为使用信标和探测响应的方法以及使用TPC请求和TPC报告的方法。
先解释使用信标和探测响应的发射功率控制方法。
为了实现TPC和DFS，除了802.11MAC中所定义的信标帧体和探测响应帧体外，IEEE 802.11h/D3还有几个元素。
国家元素使WLAN能够国际漫游，通过信标帧，给每个国家提供自动了解每个频带上的发射功率的规定。功率限制元素用来指定LMTP，它的表述如下：
LMTP＝RMTP-功率限制
因此，站点使用从AP接收到的信标帧体，能够识别要在BSS中发射的最大发射功率。TPC报告元素是用来记录在AP发射信标帧时由AP使用的发射功率的信息的元素。使用从AP接收到的TPC报告元素，当站点发射信标帧到AP时，站点知道需要多大的发射功率。
也就是说，通过比较站点所接收到的信号的接收功率和由AP记录的信标帧的发射功率，能够计算出信道的路径损耗，基于所述路径损耗，能够确定站点向AP发射的功率。
路径损耗可由下列数学表达式表述：
信道的路径损耗＝AP的发射功率-从站点接收到的信标帧的接收功率
接下来解释使用TPC请求帧和TPC报告帧控制发射功率的方法。
当站点进入BSS时，每一个站点必须更新发射功率。站点可以使用从AP处周期性接收到的信标帧来更新发射功率。然而，AP必须使用另一种机制，因为它不能更新发射功率。
AP通过发射TPC请求帧，请求站点提供更新信息，站点使用接收到的TPC请求帧计算接收功率，然后使用TPC报告帧发射当前位置上的链路余量信息以及由站点发射到AP的功率信息。
在后面这点上，链路余量是接收功率与给定数据率所需最小接收功率之差，表述如下：
链路余量＝TPC请求帧的接收功率-TPC请求帧的数据率所需最小接收功率
AP通过TPC报告帧可以从BSS中不同的站点获得信息，依据不同的站点中具有最小链路余量的站点或者具有TPC报告帧的最小接收功率的站点确定发射功率，所有的站点都能够接收到AP所发射的帧。
TPC请求帧具有类别、动作、对话令牌和TPC请求元素，TPC报告帧具有类别、动作、对话令牌和TPC报告元素。
与没有应用所述发射功率控制的WLAN***相比，应用了所述发射功率控制的WLAN***能够减少与在所述5GHz频带中共享同一频率的雷达或通信卫星的相互干扰，而且当另一BSS与WLAN***相邻近时，与所述BSS相互干扰的程度很小。此外，优点还在于，通过减小BSS的半径，电子波源的使用效率可能得到提高，通过减少站点的能耗，电池的使用时间能够得到增加。
然而，因为IEEE 802.11WLAN试图使用CSMA/CA方法接入到介质，在应用了TPC的WLAN***中必然出现一些缺陷。其中之一涉及隐藏节点。
站点(STA)能够与AP进行通信，但是它们相互间无法通信。因此，信道争用中可能发生很多冲突，因为每个STA不能正确地意识到介质是否已经被占用。还有，甚至当STA想和BSS关联时也会发生问题。在AP的当前发射功率范围内的STA想要建立关联的情况下，不会有问题，因为相应的STA可以与AP本身通信。可是，在STA处于AP的LMTP中、但在当前发射功率覆盖范围外的情况下，就会出现问题，因为不能正确执行建立关联的进程。
为了与BSS建立关联，STA必须识别与BSS有关的信息，但当STA处于所述AP的LMTP中但在当前发射功率范围外时，STA不能正确接收从AP发射过来的信标帧。即使STA识别了关于BSS的信息，仍然存在难以形成通信链路的问题，因为AP并未识别关于STA的信息。
以下专利被认为大体上与本发明相关，但是都受到以上所提出的缺点的困扰：美国专利No.6,567,416，Chuah，标题METHOD FOR ACCESSCONTROL IN A MULTIPLE ACCESS SYSTEM FOR COMMUNICATION NETWORKS，公开于2003年5月20日；美国专利No.6,377,548，Chuah，标题METHODFOR ADMITTING NEW CONNECTIONS BASED ON MEASURED QUANTITIES INA MULTIPLE ACCESS SYSTEM FOR COMMUNICATIONS NETWORKS，公开于2002年4月23日；美国专利No.6,285,665，Chuah，标题METHOD FORESTABLISHMENT OF THE POWER LEVEL FOR UPLINK DATA TRANSMISSIONIN A MULTIPLE ACCESS SYSTEM FOR COMMUNICATION NETWORKS，公开于2001年9月4日；美国专利No.6,469,991，Chuah，标题METHOD FOROVERLOAD CONTROL IN A MULTIPLE ACCESS SYSTEM FOR COMMUNICATIONNETWORKS，公开于2002年10月22日；美国专利No.5,844,900，Hong等，标题METHOD AND APPARATUS FOR OPTIMIZING A MEDIUM ACCESSCONTROL PROTOCOL，公开于1998年12月1日；和美国专利No.6,226,277，Chuah，标题METHOD FOR ADMITTING NEW CONNECTIONS BASEDON USAGE PRIORITIES IN A MULTIPLE  ACCESS  SYSTEM  FORCOMMUNICATION NETWORKS，公开于2001年5月1日。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于发射功率控制的无线LAN***，以及一种控制其发射功率的方法，其中AP和站点控制自身的发射功率，并形成链路以便在基于发射功率控制的无线LAN***中，站点能够与基础服务集(BSS)建立新的关联。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于发射功率控制的无线LAN***，包括：AP，使用在达到设定周期时已经设定好的、高于第一发射功率的第二发射功率，向第一发射功率服务覆盖范围以外的区域广播信标帧，当存在基于以第二发射功率所广播的信标帧、增加第一发射功率的请求时，增加第一发射功率；以及站点，当站点处于第一发射功率服务覆盖范围之外时，当站点接收到所述AP以第二发射功率广播的信标帧时，基于接收到的信标帧请求增加第一发射功率，以便和所述AP建立关联。
根据本发明的另一个方面，提供了一种控制AP的发射功率的方法，所述方法包括以下步骤：使用在达到设定周期时已经设定好的、高于第一发射功率的第二发射功率，向第一发射功率服务覆盖范围以外的区域广播信标帧；以及当处于第一发射功率服务覆盖范围以外的站点接收到以第二发射功率广播的信标帧，并为了与所述AP建立关联请求增加第一发射功率时，增加第一发射功率。
根据本发明的又一个方面，提供了一种在无线LAN***中控制站点的发射功率的方法，所述方法包括以下步骤：当在与AP的关联处于AP的第一发射功率服务覆盖范围之外的状态下，从所述AP处接收到以高于第一发射功率的第二发射功率广播的信标帧时，基于接收到的信标帧请求增加第一发射功率，以便和接入点(AP)建立关联；以及形成到AP的链路，以增加后的第一发射功率来发射帧，并与所述AP实现新的关联。
根据本发明的又一个方面，提供了一种基于发射功率控制的无线LAN***，包括：AP，使用在达到设定周期时已经设定好的、高于第一发射功率的第二发射功率，向第一发射功率服务覆盖范围以外的区域发射基本服务集(BSS)信息，并且当存在基于以第二发射功率发射的BSS信息、增加第一发射功率的增加请求时，增加第一发射功率；以及站点，当接收BSS信息的站点处于第一发射功率服务覆盖范围之外时，在接收以第二发射功率从AP发射过来的BSS信息时，基于接收到的BSS信息，请求增加第一发射功率，以便实现和所述AP的关联。
根据本发明的又一个方面，提供了一种控制AP的发射功率的方法，所述方法包括以下步骤：使用在达到设定周期时已经设定好的、高于第一发射功率的第二发射功率，向第一发射功率服务覆盖范围以外的区域发射基本服务集(BSS)信息；以及当处于第一发射功率服务覆盖范围之外的站点接收到以第二发射功率从AP发射过来的BSS信息，并请求增加第一发射功率以便和所述AP建立关联时，增加第一发射功率。
根据本发明的又一个方面，提供了一种在基于发射功率控制的无线LAN***中控制站点的发射功率的方法，包括以下步骤：当站点处于AP的第一发射功率服务覆盖范围之外，并与所述AP没有关联时，当从所述AP处接收到以高于第一发射功率的第二发射功率发射的BSS信息时，基于接收到的基本服务集(BSS)信息，请求增加第一发射功率，以便和接入点(AP)建立关联；以及形成到AP的链路，以增加后的第一发射功率来发射帧，实现与所述AP的新关联。
附图说明
参考以下具体描述并结合附图，对本发明更完整的评价及其很多伴随的优点将更加显而易见，同样也变得更好理解。附图中相似的参考符号表示相同或相似的组件，其中：
图1是传统的无线LAN***的示意图；
图2是应用了传统技术的发射功率控制的无线LAN***的示意图；
图3是示出了IEEE 802.11h/D3.0所提出的信标帧的结构的示意图；
图4是示出了IEEE 802.11h/D3.0所提的TPC请求帧和TPC报告帧的结构的示意图；
图5是示出了处于当前发射功率覆盖范围之外的站点的示意图，即使所述站点是处在传统AP的LMTP覆盖范围之内；
图6是依照本发明实施例，基于发射功率控制的无线LAN***的示意图；
图7是示出了依照本发明的强信标帧的示意图；
图8是依照本发明实施例的相关TPC报告帧的示意图；
图9是示出了依照本发明在基于发射功率控制的无线LAN***中控制发射功率的方法的流程图。
具体实施方式
以下将参考附图，解释本发明。
图1是传统的无线LAN***的示意图。如图1所示，AP的发射功率1与站点(STA1，STA2)的发射功率2和3依照各自规定的发射功率的最大值来设定。
然而，在欧洲，为了保护雷达或通信卫星，当在5GHz的频带上使用IEEE 802.11a标准时，强制性地要求使用发射功率控制(TPC)功能和动态频率选择(DFS)功能，并且运用IEEE 802.11h TG来建立所述技术规则。
TPC是一项保护雷达或通信卫星的技术，控制发射功率的强度以至仅使用所需大小的功率。DFS是一项为了保护现有***而将WLAN的信道转移到另一频带的技术，最适用于检测雷达信号或者通信卫星信号的情形。
除了提供保护雷达和通信卫星的优点外，TPC还提供另一优点，因为它能够控制AP的输出并能动态地改变BSS的服务区域，所以能够减少BSS之间的电子波干扰，并有效地控制电子源。此外，也能减少站点的能耗，使电池能够使用更长的时间。
图2是应用了传统技术的发射功率控制的无线LAN***的示意图。
参看图2，具有发射功率控制的无线LAN***能够在三个发射功率范围内工作：规定最大发射功率(RMTP)、本地最大发射功率(LMTP)和当前发射功率(CTP)。
LMTP是在BSS中使用的最大发射功率，它不同于由国家规定的RMTP。
将LMTP设定为小于RMTP的值。它通过限制BSS的最大输出来保护另一无线电波共享***。实际上，将在AP中和站点中所使用的当前发射功率(CTP)设定为小于等于LMTP的值.
IEEE 802.11h/D3.0中所提出的发射功率控制方法可以划分为使用信标和探测响应的方法以及使用TPC请求和TPC报告的方法。
先解释使用信标和探测响应的发射功率控制方法。
为了实现TPC和DFS，除了802.11MAC中定义的信标帧体和探测响应帧体外，IEEE 802.11h/D3还有几个元素。
图3是示出了IEEE 802.11h/D3.0所提出的信标帧的结构的示意图。如图3所示，编号1到9表示IEEE 802.11MAC中所规定的信标帧元素，编号11在IEEE 802.11d中规定，其余的编号14到18表示IEEE 802.11h中所规定的元素。
国家元素，表示为编号11，使WLAN能够国际漫游，通过信标帧，给每个国家提供自动了解每个频带上的发射功率的规定。功率限制元素，表示为编号14，用来指定LMTP，它的表述如下：
LMTP＝RMTP-功率限制
因此，站点使用从AP接收到的信标帧体，能够识别要在BSS中发射的最大发射功率。TPC报告元素，表示为编号18，是用来记录在AP发射信标帧体时由AP使用的发射功率的信息的元素。当站点向AP发射信标帧时，使用从AP接收到的TPC报告元素，站点知道需要多大的发射功率。
也就是说，通过比较站点所接收到的信号的接收功率和由AP记录的信标帧的发射功率，能够计算出信道的路径损耗，基于所述路径损耗能够确定站点向AP发射的功率。
路径损耗可由下列数学表达式表述：
信道的路径损耗＝AP的发射功率-从站点接收到的信标帧的接收功率
接下来解释使用TPC请求帧和TPC报告帧控制发射功率的方法。
当站点进入BSS时，每一个站点必须更新发射功率。站点可以使用从AP处周期性接收到的信标帧来更新发射功率。然而，AP必须使用另一种机制，因为它不能更新发射功率。
AP通过发射TPC请求帧，请求站点提供更新信息，站点使用接收到的TPC请求帧计算接收功率，然后使用TPC报告帧发射当前位置上的链路余量信息和由站点发送到AP的功率信息。
在后面这点上，链路余量是接收功率与给定数据率所需要的最小接收功率之差，表述如下：
链路余量＝TPC请求帧的接收功率-TPC请求帧的数据率所需最小接收功率
AP通过TPC报告帧可以从BSS中不同的站点获得信息，依据不同的站点中具有最小链路余量的站点或者具有TPC报告帧的最小接收功率的站点确定发射功率，所有的站点都能够接收到AP所发射的帧。
图4是示出了IEEE 802.11h/D3.0所提出的TPC请求帧和TPC报告帧的结构的示意图。
参看图4，TPC请求帧具有类别、动作、对话令牌和TPC请求元素，TPC报告帧具有类别、动作、对话令牌和TPC报告元素。
与没有应用所述发射功率控制的WLAN***相比，应用了所述发射功率控制的WLAN***能够减少与在所述5GHz频带中共享同一频率的雷达或通信卫星的相互干扰，而且当另一BSS与WLAN***相邻近时，与所述BSS相互干扰的程度很小。此外，优点还在于，通过减小BSS的半径，电子波源的使用效率可能得到提高，通过减少站点的能耗，电池的使用时间能够得到增加。
然而，因为IEEE 802.11WLAN试图使用CSMA/CA方法接入到介质，在应用了TPC的WLAN***中必然出现一些缺陷。其中之一涉及隐藏节点。
参看图2，STA1 2和STA2 3能够与AP 1很好地通信，但是它们相互间无法通信。因此，信道争用中可能发生很多冲突，因为每个STA不能正确地意识到介质是否已经被占用。还有，甚至当STA想和BSS关联时也会发生问题。在AP的当前发射功率范围内的站点想要建立关联的情况下，不会有问题，因为相应的站点可以与AP本身通信。可是，如图5所示，示出了处于当前发射功率覆盖范围之外的站点的示意图，即使所述站点是处在传统AP的LMTP覆盖范围之内，在STA3 4在AP 1的LMTP中但在当前发射功率覆盖范围以外的情况下，就会出现问题，因为不能正确执行建立关联的进程。
为了与BSS建立关联，STA必须识别与BSS有关的信息，但当STA34处于所述AP的LMTP中但在当前发射功率范围外时，STA3 4不能正确接收从AP发射过来的信标帧。即使STA3 4识别关于BSS的信息，仍然存在难以形成通信链路的问题，因为AP 1并未识别关于STA3 4的信息。
图6是依照本发明实施例的基于发射功率控制的无线LAN***的示意图。
参看图6，依照本发明实施例的基于发射功率控制的无线LAN***包括：AP1，使用在达到设定周期时已经设定好的、高于第一发射功率的第二发射功率，向第一发射功率服务覆盖范围以外的区域广播信标帧，当存在基于以第二发射功率广播的信标帧、增加第一发射功率的请求时，增加第一发射功率；站点2、3和4，当站点2、3和4处于第一发射功率服务覆盖范围之外的状态下，从AP1接收到以第二发射功率广播的信标帧时，它们基于接收到的信标帧请求，增加第一发射功率，以便和所述AP 1建立关联。
在AP1与当前发射功率服务覆盖范围之内相关联的站点STA1 2和站点STA2 3以当前设定的发射功率通信时，当AP 1达到设定周期并广播带有BSS信息的信标帧时，以高于当前发射功率的发射功率超过当前发射功率服务覆盖范围。
也就是说，AP1在每个信标周期中以当前设定的发射功率广播信标帧。因为从AP1广播的信标帧被发射到处于当前发射功率服务覆盖范围以内的站点STA1 2和STA2 3，AP1保持着与站点STA1 2和STA23的关联，以至可以与它们进行通信。另一方面，因为站点STA3 4处于当前发射功率服务覆盖范围以外，它不能接收到从AP1广播的信标帧，所以站点STA3 4处于未与AP1关联的状态并且它不能与AP1进行通信。
在AP1在每个信标周期中以当前设定的发射功率广播信标帧的同时，当达到任意设定的周期，其以高于当前发射功率的发射功率来广播信标帧。为了与以当前发射功率发射的信标帧区别开，将以高于当前发射功率的发射功率周期性地广播的信标帧称为强信标帧。
强信标帧是以当前发射功率服务覆盖范围和LMTP的服务覆盖范围之间的发射功率来广播的。根据用户的选择，广播强信标帧的发射功率可以设定为高于当前发射功率而低于LMTP。为方便起见，将广播强信标帧的发射功率设定为LMTP的发射功率。
当处于当前发射功率服务覆盖范围以外的站点STA3 4接收到以LMTP的发射功率广播的强信标帧，并请求增加发射功率来与AP1建立关联时，AP1使用从站点STA3 4处接收到的关于站点STA3 4的发射功率的信息来计算到站点STA3 4的信道损耗功率。
在考虑到计算得到的信道损耗功率以后，AP1增加当前发射功率并在每个信标周期，以增加后的发射功率(改变后的发射功率)广播信标帧。另外，它设置到站点STA3 4的链路，以便STA3 4能与AP 1关联。
因为站点STA1 2和STA2 3处在当前发射功率覆盖范围内，每信标周期它们接收到从AP1处广播的信标帧，并且它们从信标帧中提取BSS信息。另外，站点STA1 2和STA2 3基于提取的BSS信息，设置到AP1的链路，并保持关联状态，以便它们与AP1进行通信。
同时，因为站点STA3 4处在当前发射功率覆盖范围以外，它不能每信标周期接收到从AP1处广播的信标帧，不能获得包含在信标帧中的BSS信息。因此，站点STA3 4不能设置到AP1的链路，并且它处在未与AP1关联的状态。
如果站点STA3 4从AP1处接收到以LMTP的发射功率广播的强信标帧，则它执行从强信标帧中提取BSS信息的任务，并且基于提取的BSS信息来设置和关联到AP1的链路。
为了关联AP1，站点STA3 4从强信标帧中提取BSS信息并计算AP1与站点STA3 4之间的信道损耗功率。站点STA3 4在考虑到与其到AP1的发射功率相关的信道损耗功率和发射信息之后，确定其发射功率，以便请求增加当前发射功率。
当根据AP1自身要求的、对AP1当前发射功率的增加请求，将发射功率增加到改变后的发射功率来广播信标帧时，通过从信标帧中提取BSS信息来设置链路，并保持关联以便进行通信。
图7是示出了依照本发明的强信标帧的示意图。
参看图7，强信标帧是具有预定周期并以低于本地最大发射功率(LMTP)的功率来广播的信标帧。强信标帧也使远离AP1的站点能够识别BSS信息，以便所述站点能够与AP1进行关联。预定周期是信标周期的整数倍，并且可以由用户控制。
如图7所示，以每信标周期在当前发射功率服务覆盖范围内广播以当前发射功率广播的信标帧。然后，当达到设定周期，以LMTP的发射功率，即具有高于当前发射功率的发射功率，广播强信标帧。广播强信标帧后，每信标周期以当前发射功率广播信标帧。此外，当广播强信标帧的周期再次出现时，以LMTP的发射功率广播强信标帧。
将强信标帧发射到当前发射功率服务覆盖范围以外，并且广播到LMTP的服务覆盖范围。因此，处于LMTP的服务覆盖范围内的站点能够接收到由AP发射过来的强信标帧。另外，每个站点通过从强信标帧中提取BSS信息，基于BSS信息控制其发射功率，并将受控发射功率发射到AP1，以便请求AP1增加其当前发射功率。
在这一点上，强信标帧具有图3所示的相同形式。
如图3所示，关于IEEE 802.11h/D3.0中所提出的信标帧，确定在CF参数设置(元素编号8)中是否有CFP间隔。另外，还可以从元素编号11和14中识别包含在当前BSS中的LMTP，以及从TPC报告(元素编号18)中识别当前AP的发射功率。可以用功率限制(元素编号14)控制LMTP。
然而，因为从AP1处发射的发射功率并不是当前发射功率，而是LMTP的发射功率，将设置在TPC报告(元素18)中的发射功率设置为LMTP的发射功率。
参看图6，如果从AP1处广播信标帧的发射功率是当前发射功率，站点STA34处在未与AP1关联的状态，因为它不能接收到信标帧。另外，如果从AP1处广播的发射功率设置为LMTP，则接收到强信标帧，STA3 4接收到强信标帧后识别BSS信息，并与BSS中的***第一次实现同步。
在这个过程中，站点STA3 4确定是否根据站点STA3 4所接收到的强信标帧的CF参数设置(元素编号9)来设置CFP间隔。当作为确定的结果，设置CFP间隔时，站点STA3 4待机CFP间隔，而不尝试建立通信。然后，在CFP间隔后，站点STA3 4通过建立连接，使AP1能够完成PCF，从而保证服务质量(QoS)通信。
如果作为确定的结果，未设置CFP间隔，站点STA3 4在接收到强信标后尝试与AP1连接。
另外，当站点STA3 4从AP1处接收到强信标帧时，它根据强信标帧的TPC报告(元素18)，计算站点STA3 4能够向AP1发射的功率。因为能够计算从AP1到站点STA3 4的信道路径损耗，站点STA34发射的功率由下式确定：
STA3的发射功率＝信道路径损耗量+AP要接收的帧的数据率所需最小接收功率
当站点STA3 4确定其发射到AP1的发射功率时，它将所确定的发射功率包括在相关TPC报告帧中，并发射所述功率。
相关TPC报告帧是为了使处于当前发射功率服务覆盖范围以外的站点STA34能够与AP1相关联而请求AP1增加发射功率的帧。
图8是依照本发明实施例的相关TPC报告帧的示意图。
参看图8，依照本发明的相关TPC报告帧包括类别字段、动作字段和TPC报告元素字段。
在这一点上，在动作字段内设置相应帧利用其来显示相关TPC报告帧的数值。
同时，图8所示的相关TPC报告帧不同于图4所示的TPC报告帧。在图4中，TPC报告帧用于响应与AP1发射的TPC请求帧相关的站点、控制BSS的内部功率状态。因此，所述TPC报告帧需要对话令牌，用于根据AP1发送到每个站点的TPC请求帧来通知TPC报告帧。
另一方面，因为图8所示的相关TPC报告帧不是用来响应AP1的请求的帧，而是用于在站点处于AP1当前发射功率服务覆盖范围外的状态下、为了与AP1关联，通过增加BSS中的AP1的发射功率来请求AP1更新AP1的发射功率的帧，不需要对话令牌来完成同步。
在IEEE 802.11h提出的动作帧中，动作字段的值根据帧的内容定义为从0到4取值，并且保留5到255。因此，依照本发明的相关TPC报告帧通过选择和使用保留的动作字段的值之一就能够与其它现有的操作帧区别开，而且通过AP1将相关TPC报告帧与现有帧区分开并处理它的方法如下。
当AP1从任意站点处接收到任意帧时，它顺序读取所述帧的类别字段和动作字段。在这一点上，如果动作字段的值设置为0到4的值，则将它确定为现有帧结构并读取对话令牌字段。同时，如果动作字段的值设置为表示相关TPC报告帧类型的约定值，AP1将相应的帧确定为相关TPC报告帧，没有对话令牌字段的帧结构，并读取下一字段的TPC报告元素。
AP1从站点STA3 4接收到相关TPC报告帧，从TPC报告元素中获得要由AP1使用的发射功率信息。AP1从站点STA3 4接收相关TPC报告帧，并基于相关TPC报告帧，将当前发射功率更新到增加后的发射功率，以便站点STA3 4能接收AP1发射的帧。与此同时，AP1发射ACK帧到站点STA3 4，通知站点STA3 4关于是否接收到相关TPC报告帧。因此，站点STA3 4通过接收AP1发射的ACK帧，得知形成了与AP1进行通信的链路。
于是，因为AP1能够在BSS中与站点STA3 4交换帧，可以完成验证和关联进程。
图9是依照本发明的在基于发射功率控制的无线LAN***中控制发射功率的方法的流程图。
参看图9，AP1每信标周期以当前设置的发射功率广播信标帧(S1)。在这一点上，将从AP1广播的信标帧发射到处于当前发射功率服务覆盖范围内的站点STA1 2和STA2 3，而处于当前发射功率服务覆盖范围以外的站点STA3 4并未接收到从AP1广播的信标帧。
同时，即使站点STA3 4处于当前发射功率服务覆盖范围以外，并未与AP1关联，但它不断地进行扫描频率的操作(S2)。
AP1每信标周期以当前设置的发射功率广播信标帧，而且当达到广播强信标帧的周期时，以高于当前发射功率的LMTP的发射功率广播强信标帧(S3)。
当站点STA3 4在不断地进行扫描任务的同时接收到从AP1广播的强信标帧时，根据已经接收到的强信标帧的CF参数设置(元素编号9)，确定是否设置了CFP间隔。与此同时，站点STA3 4根据强信标帧的TPC报告元素，计算站点STA3 4发射到AP1的功率，并确定其发射功率(S4)。
当作为确定在从AP1处接收到的强信标帧中是否设置了CFP间隔的结果，设置了CFP间隔时，站点STA3 4不尝试建立通信，待机CFP间隔(S5)，然后，在CFP间隔后，通过发射相关TPC报告帧到AP1，请求增加AP1的发射功率(S6)。
如果站点STA3 4为了与AP1建立关联而通过相关TPC报告帧请求增加发射功率，AP1使用从站点STA3 4接收到的站点STA3 4的发射功率的信息来计算信道损耗功率，考虑计算得到的信道损耗功率，增加当前发射功率(S7)，并发射确认信号ACK到站点STA3 4(S8)。然后，AP1每信标周期以增加后的发射功率(改变后的发射功率)广播信标帧，站点STA3 4接收所述信标帧，并设置到AP1的链接(S9)。当设置了AP1与站点STA3 4之间的链接时，通过设置的链接交换帧，并进行通信(S10)。
根据本发明，AP周期性地发射具有本地最大发射功率(LMTP)的强信标帧，于是，将BSS信息发射到处于AP当前发射功率服务覆盖范围以外的站点，以便所述站点能够建立新的关联。
此外，不使用AP所使用的最大功率，而是使用具有低于LMTP功率电平的功率，强信标帧降低了对另一BSS的电子波干扰。确保了BSS信息的站点能够保护通信，应当保证QoS，因为当站点接近AP时，在CPF间隔内它不会接近BSS。
而且，站点向AP提供当前位置上的功率信息，并更新发射功率信息，以便使AP能够与新近靠近的站点通信。所以，容易地为新近靠近的站点提供了与BSS进行关联和通信的基础。
最后，依照本发明提供了一种控制发射功率的方法，并且本发明的方法保证了与IEEE 802.11和IEEE 802.11h的后向兼容。
虽然已经描述了本发明的最佳实施例，那些熟悉本领域的人都能理解，本发明不应仅限于所描述的最佳实施例。而是，在如所附权利要求所限定的本发明的精神与范围内，可以进行各种改变和修改。

Claims (25)

1. 一种基于发射功率控制的无线局域网***，包括：
接入点，使用在达到设定周期时已经设定好的、高于第一发射功率的第二发射功率，向第一发射功率服务覆盖范围以外的区域广播信标帧，当接入点接收到来自站点的相关发射功率控制报告帧时，增加第一发射功率；以及
站点，当站点处于第一发射功率服务覆盖范围之外时，当站点通过频率扫描接收到所述接入点以第二发射功率广播的信标帧时，基于根据从接收到的信标帧中提取出的基本服务集信息而计算出的改变后的功率，发射请求增加第一发射功率的相关发射功率控制报告帧，以便和所述接入点建立关联。
2. 根据权利要求1所述的***，其特征在于，接入点根据相应站点的关联请求，以增加后的第一发射功率，进行链路设置。
3. 根据权利要求1所述的***，其特征在于，设定周期具有信标周期整数倍的周期。
4. 根据权利要求1所述的***，其特征在于，接入点从处于第一发射功率服务覆盖范围以外的站点接收相应站点的发射功率信息，根据所述发射功率信息，计算信道的损耗功率，计算改变后的功率，其中将站点要接收的帧的数据率所需的最小接收功率与信道损耗功率相加，并且将第一发射功率增加到计算得到的改变后的功率。
5. 根据权利要求4所述的***，其特征在于，通过从站点接收到的发射功率信息中提取站点的发射功率，然后将提取到的发射功率和实际从站点接收到的功率相比较，来计算信道的损耗功率。
6. 根据权利要求1所述的***，其特征在于，将第二发射功率设置为低于本地最大发射功率的数值。
7. 根据权利要求1所述的***，其特征在于，将第一发射功率增加到本地最大发射功率。
8. 根据权利要求1所述的***，其特征在于，站点形成到接入点的链路，以增加后的第一发射功率发射帧来执行与接入点的关联。
9. 根据权利要求1所述的***，其特征在于，站点根据接收到的信标帧，计算信道的路径损耗功率，将接入点要接收的帧的数据率所需的最小接收功率与计算得到的路径损耗功率相加，并且将计算得到的发射功率信息发射给接入点。
10. 根据权利要求9所述的***，其特征在于，通过从接收到的信标帧中提取接入点的第二发射功率信息，然后将第二发射功率的信息和实际从接入点处接收到的接收功率相比较，来计算信道的路径损耗功率。
11. 根据权利要求1所述的***，其特征在于，站点从接收到的信标帧中提取无争用周期间隔信息，并且当设置了无争用周期间隔时，在待机无争用周期间隔后，尝试建立连接。
12. 根据权利要求1所述的***，其特征在于，相关发射功率控制报告帧包括类别字段、动作字段和发射功率控制报告元素字段。
13. 根据权利要求12所述的***，其特征在于，相关发射功率控制报告帧在动作字段内设置表示帧的类型是相关发射功率控制报告帧的值。
14. 一种控制接入点的发射功率的方法，包括以下步骤：
使用在达到设定周期时已经设定好的、高于第一发射功率的第二发射功率，向第一发射功率服务覆盖范围以外的区域广播信标帧；以及
当处于第一发射功率服务覆盖范围以外的站点接收到以第二发射功率广播的信标帧，并为了与接入点建立关联，而基于根据从接收到的信标帧中提取出的基本服务集信息而计算出的改变后的功率，发射请求增加第一发射功率的相关发射功率控制报告帧时，增加第一发射功率。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，设定周期具有信标周期整数倍的周期。
16. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括根据相应站点的关联请求，允许接入点以增加后的第一发射功率进行链路设置。
17. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，增加第一发射功率的步骤包括以下子步骤：
从处于第一发射功率服务覆盖范围以外的站点接收相应站点的发射功率信息；
根据所述发射功率信息，计算信道的损耗功率；
将站点要接收的帧的数据率所需的最小接收功率与所述信道损耗功率相加，计算改变后的功率；以及
将第一发射功率增加到计算得到的改变后的功率。
18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，通过从站点接收到的发射功率信息中提取站点的发射功率，然后将提取到的发射功率和实际从站点处接收到的功率相比较，来计算信道的损耗功率。
19. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，将第二发射功率设置为低于本地最大发射功率的数值。
20. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，将第一发射功率增加到本地最大发射功率。
21. 一种在无线局域网***中控制站点的发射功率的方法，包括以下步骤：
当在与接入点的关联处于接入点的第一发射功率服务覆盖范围之外的状态下，通过频率扫描，从所述接入点处接收到以高于第一发射功率的第二发射功率广播的信标帧时，基于根据从接收到的信标帧中提取出的基本服务集信息而计算出的改变后的功率，发射请求增加第一发射功率的相关发射功率控制报告帧，以便和接入点建立关联；以及
形成到接入点的链路，以增加后的第一发射功率来发射帧，并实现与所述接入点的关联。
22. 根据权利要求21所述的方法，其特征在于，请求所述增加的步骤包括以下子步骤：
根据接收到的信标帧，计算信道的路径损耗功率，
将接入点要接收的帧的数据率所需的最小接收功率与计算得到的路径损耗功率相加，并且将计算得到的发射功率信息发射给接入点。
23. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，通过从接收到的信标帧中提取接入点的第二发射功率信息，并将提取到的第二发射功率的信息和实际从接入点处接收到的接收功率相比较，来计算信道的路径损耗功率。
24. 根据权利要求21所述的方法，其特征在于，站点从接收到的信标帧中提取无争用周期间隔信息，并且，当在提取到的无争用周期间隔信息中设置了无争用周期间隔时，则在待机无争用周期间隔后，尝试建立连接。
25. 根据权利要求24所述的方法，其特征在于，当在提取到的无争用周期间隔信息中未设置无争用周期间隔信息时，接收到信标帧后立即尝试连接。
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