CN101959132A - 用于无线通讯***的基地台选择方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于无线通讯***的基地台选择方法。该无线通讯***包含有信号覆盖范围重迭的多个基地台及多个无线装置。该方法包含有将该多个基地台仿真成一因子图的多个变量节点；将该多个无线装置仿真成该因子图的多个限制节点；以及利用该因子图进行运算，以从该多个基地台中选择用来传输的基地台。其中，每一变量节点代表每一基地台的一频道状态，而每一限制节点与信号覆盖范围内包含该相对应无线装置的基地台所对应的变量节点相连接，代表信号覆盖范围内包含该相对应无线装置的基地台的频道状态不能全部被关闭。

Description

用于无线通讯***的基地台选择方法及装置

技术领域

本发明是指一种用于无线通讯***的基地台选择方法及装置，尤指一种利用图形接口，仿真群播模式下基地台覆盖范围重迭的问题，以选择传输基地台的方法及装置。

背景技术

在无线通讯***中，例如：无线局域网络，若两个或两个以上的基地台(彼此之间无关联)具有重迭的无线信号覆盖范围，且操作在相同频率信道，在其中一个基地台覆盖范围内工作的无线装置所传输的信号可能会影响到在另一个基地台覆盖范围内工作的无线装置。在无线网络领域中称之为基本服务集重迭(Overlapping Basic Service Sets，OBSS)问题。

在单播模式(unicast)下，因基地台覆盖范围重迭而引起的隐藏终端(hidden terminal)的问题可通过一请求传送(Request To Send，RTS)/接受发送(Clear To Send，CTS)机制来解决。通过请求传送/接受发送机制，发送端在传送数据前先送出请求传送封包，而接收端在收到请求传送消息时，会送出接受发送封包来告诉发送端可以送出数据，并且告诉其它的无线装置在这段时间内不能传送任何数据，以避免碰撞。然而，请求传送/接受发送机制无法应用于群播模式(multicast)。因此，在群播模式下须通过分配不同的频道给相邻且具有重迭区域的基本台，来解决上述基本台覆盖范围重迭的问题。然而，随着网络型态(network topology)越来越复杂，在基地台可使用频道数量有限的情况下，如何有效率地分配频道仍是一个待解决的问题。

此外，在基地台信号覆盖范围重迭的情形下，当群播数据欲传输给位在信号重迭区域的无线装置时，无线通讯***须适当地选择基地台来进行传输，以避免数据被不必要的复制。举例来说，请参考图1，图1说明了在基地台信号覆盖范围重迭的情形下，一无线通讯***10进行群播传输时选择基地台的情况。如图1所示，假设一无线装置STA1位于基地台BS1及BS2的信号重迭区域，而同时属于基地台BS1及BS2的群播名单。因此，当群播数据欲传输给无线装置STA1时，无线通讯***10须在基地台BS1及BS2之间选择适当的基地台来进行传输，例如仅选择基地台BS1，以避免数据被不必要的复制，而造成传输资源浪费。然而，已知技术未教导如何有效率地选择用来进行传输的基地台，来使不必要的数据复制减到最少。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种用于无线通讯***的基地台选择方法及装置。

本发明揭露一种用于一无线通讯***的基地台选择方法。该无线通讯***包含有信号覆盖范围重迭的多个基地台及多个无线装置。该方法包含有将该多个基地台仿真成一因子图的多个变量节点，每一变量节点具有一变量，该变量代表每一基地台的一频道状态；将该多个无线装置仿真成该因子图的多个限制节点，每一限制节点与信号覆盖范围内包含该无线装置的基地台所对应的变量节点相连接，每一限制节点具有一限制条件，该限制条件代表信号覆盖范围内包含该无线装置的基地台的频道状态不能全部被关闭；以及利用该因子图进行运算，以从该多个基地台中选择用来传输的基地台。

本发明还揭露一种用于无线通讯***的装置，用来执行前述方法，以在该无线通讯***中选择用来传输的基地台。

附图说明

图1说明了在基地台信号覆盖范围重迭的情形下，一无线通讯***进行群播传输时选择基地台的情况。

图2为一因子图的示意图。

图3为本发明实施例一流程的示意图。

图4为具有基地台覆盖范围重迭问题的一无线通讯***的示意图。

图5说明了本发明实施例仿真图4网络型态所产生的一因子图。

图6为本发明另一实施例仿真图4网络型态所产生的一因子图。

[主要元件标号说明]

10、40        无线通讯***

STA1～STA5    无线装置

BS1～BS5      基地台

F_A～F_E                  频道

f₁、f₂、f₃、CN1～CN5    限制节点

x₁～x₅、VN1～VN5        变量节点

SI                      软信息

30                      流程

300、302、304、306、308 步骤

具体实施方式

通过网络本身分散的特性，本发明采用具有分散计算特性的因子图(Factor Graphs)来仿真群播模式下基地台覆盖范围重迭的问题，以在各种网络形态(network topology)下有效率地选择用来进行传输的基地台，而改善已知技术的缺点。

因子图是采用和积算法(Sum-Product Algorithms)，以一致且有效率的图形观点，来处理在通讯、信号处理、和人工智能领域上，各式各样的编码。首先，请参考图2，图2为一因子图的示意图，其用来解一方程式：

f(x₁，x₂，x₃，x₄，x₅)＝f₁(x₁，x₃)·f₂(x₂，x₃)·f₃(x₃，x₄，x₅)，(式1)

由式1可知，f函数可表示为f₁函数、f₂函数及f₃函数的积。同时，f₁函数仅与x₁、x₃有关，f₂函数仅与x₂、x₃有关，即f₃函数仅与x₃、x₄、x₅有关。因子图的概念即是以图形观点，来处理变量与函数间的关系。以图2为例，各函数是以方块代表，又称为限制节点(Constraint Node)或代理节点(Agent Node)，而x₁～x₅是以圆形表示，又称为变量节点(Variable Node)。限制节点与变量节点间的联机是根据函数与变量间的关系而定，例如，f₁函数仅与x₁、x₃有关，则f₁函数所代表的限制节点仅连接x₁、x₃所代表的变量节点。以此类推，即可绘出图2所示的因子图。另外，在限制节点与变量节点间所传递的数据为软信息(Soft-information)SI，每一软信息仅相关于相邻限制节点与变量节点，并可根据其它相关软信息，判断其内容。例如，节点x₃至节点f₃的软信息SI(x₃，f₃)可表示为：

SI(x₃，f₃)＝SI(f₁，x₃)·SI(f₂，x₃)

以此类推，只要执行的次数够多，即可得出f(x₁，x₂，x₃，x₄，x₅)的结果。

因子图除了可简化复杂的运算外，由于其是以图形观点表示函数与变量间的关系，因此当要扩充运算条件时，只要判断出新增的节点与原始节点的关系，即可轻易地扩充因子图。

请参考图3，图3为本发明实施例一流程30的示意图，流程30用来实现用于一无线通讯***的基地台选择方法。该无线通讯***，例如一无线局域网络***，包含有信号覆盖范围重迭的多个基地台及多个无线装置。流程30包含以下步骤：

步骤300：开始。

步骤302：将该多个基地台仿真成一因子图的多个变量节点，每一变量节点具有一变量，该变量代表每一基地台的一频道状态。

步骤304：将该多个无线装置仿真成该因子图的多个限制节点，每一限制节点与信号覆盖范围内包含该无线装置的基地台所对应的变量节点相连接，每一限制节点具有一限制条件，该限制条件代表信号覆盖范围内包含该无线装置的基地台的频道状态不能全部被关闭。

步骤306：利用该因子图进行运算，以从该多个基地台中选择用来传输的基地台。

步骤308：结束。

根据流程30，本发明实施例将无线通讯***中具有重迭信号覆盖范围的基地台及无线装置分别仿真成因子图的变量节点及限制节点。其中，每一变量节点代表的变量为每一基地台的频道状态，而每一限制节点与信号覆盖范围内包含该无线装置的基地台所对应的变量节点相连接，其代表的限制条件为信号覆盖范围内包含该无线装置的基地台的频道状态不能全部被关闭。如此一来，本发明实施例可利用具有分散计算特性的因子图来仿真群播模式下基地台覆盖范围重迭的问题，以在各种网络形态下选择用来进行群播传输的基地台。另外，由于限制条件仅须由与限制节点相连接的变量节点来定义，因此本发明实施例可在无线装置及基地台间进行分布式运算，并大幅降低运算的复杂度。

举例来说，请参考图4，图4为具有基地台覆盖范围重迭问题的一无线通讯***40的示意图。如图4所示，无线通讯***40包含有信号覆盖范围重迭的基地台BS1～BS5及无线装置STA1～STA5。在此情形下，若以圆形表示变量节点，以方块表示限制节点，则本发明实施例仿真图4网络型态所产生的一因子图将如图5所示。在图5中，变量节点VN1～VN5对应至基地台BS1～BS5，分别用来表示每一基地台的频道状态F_A～F_E；而限制节点CN1～CN5则对应至无线装置STA1～STA5，其与信号覆盖范围内包含该无线装置的基地台所对应的变量节点相连接，用来表示信号覆盖范围内包含该无线装置的基地台的频道状态不能全部被关闭。

例如，无线装置STA5位于基地台BS1、BS2及BS3的信号覆盖范围内，因此对应于无线装置STA5的限制节点CN5需与对应基地台BS1、BS2及BS3的变量节点VN1、VN2及VN3相连接。另外，由于基地台BS1、BS2及BS3中至少需要一个基地台来传输群播数据给无线装置STA5，因此，基地台BS1、BS2及BS3的频道不可同时处于关闭状态。类似地，无线装置STA4位于基地台BS4及BS5的信号覆盖范围，因此对应于无线装置STA4的限制节点CN4需与对应于基地台BS4及BS5的变量节点VN4及VN5相连接，且基地台BS4及BS5的频道不可同时处于关闭状态。

较佳地，每一基地台的频道状态F_A～F_E可分别用「0」和「1」来表示，「0」代表基地台的频道关闭，而「1」代表基地台的频道被启动。在此情形下，本发明实施例可通过一逻辑方程式来表示每一限制节点的限制条件。例如，限制节点CN4及CN5的限制条件可分别由下列方程式表示：F_A+F_B+F_C≠0及F_D+F_E≠0，其余以此类推。

在因子图中定义好每一限制节点的限制条件后，软消息可通过下列四个步骤在变量节点与限制节点间反复传递，以决定每一基地台的频道状态：步骤1：初始变量节点(例如，初始每一基地台频道的频道状态)；步骤2：将软消息从变量节点向限制节点传递；步骤3：将软消息从限制节点回传至变量节点；以及步骤4：根据预先定义的停止条件，停止软消息的传递，并进行硬决策(hard decision)。在进行硬决策之后，本发明实施例可根据变量节点与限制节点间的协调结果，决定每一基本台的频道状态，以选择用来进行群播传输的基地台。上述因子图的运作为本领域技术人员所知，详细操作方式于此不多加赘述。

进一步地，本发明还可利用对限制条件进行加权的方式来增加运算的效能。例如，当某一基地台处于两个基地台的信号重迭区域时，相较于两个基地台的频道状态都处于开启状态的情况，本发明实施例可将仅有一个基地台的频道处于开启状态的情况设定一较高权重，以增加决定基地台频道状态的效率。如此相对应变化，亦属本发明的范围。

一般来说，在选择用来传输群播数据的基地台之后，无线通讯***还须分配不同的频道给相邻且具有重迭区域的基本台，以避免因隐藏节点的问题而发生传输数据碰撞的情况。在此情形下，本发明实施例可利用上述因子图，进一步将选择传输基地台的问题与基地台频道分配的问题合并在一起考虑。举例来说，请参考图6，图6为本发明另一实施例仿真图4网络型态所产生的一因子图。在此实施例中，限制节点的限制条件除了代表信号覆盖范围内包含该无线装置的基地台不能全部被关闭之外，还代表信号覆盖范围内包含该无线装置的基地台的选择频道须被分配到不同的频道。例如，以限制节点CN5为例，由于无线装置STA5同时位于基地台BS1、BS2及BS3的信号范围内，因此除了基地台BS1、BS2及BS3的频道不可同时处于关闭状态之外，基地台BS1、BS2及BS3的频道须被分配到不同的频道，以避免发生传输数据碰撞的情况。因此，限制节点CN5的限制条件可分别通过下列方程式表示：F_A+F_B+F_C≠0及F_A≠F_B≠F_C。在此情形下，每一变量节点除了以「0」代表基地台的频道关闭外，还以「1」～「N」分别代表基地台的一可使用频道。其余限制节点亦以此类推。

如此一来，本发明实施例除了可选择用来传输群播数据的基地台之外，还可同时决定基地台的使用频道，来避免因隐藏节点的问题而发生传输数据碰撞的情况。

在硬件实现上，本发明可根据不同无线通讯***的需求而定义基地台与无线装置所代表的意义。对无线局域网络***而言，基地台代表的是无线网络接入器(Access Point)，而无线装置则代表配备有无线网卡的装置，例如笔记本型计算机，或相关网络设备。

综上所述，本发明通过网络本身分散的特性，采用具有分散计算特性的因子图来仿真群播模式下基地台覆盖范围重迭的问题，以在各种网络形态下有效率地选择用来进行传输的基地台，而改善已知技术的缺点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种用于无线通讯***的基地台选择方法，该无线通讯***包含有信号覆盖范围重迭的多个基地台及多个无线装置，该方法包含有：

将该多个基地台仿真成一因子图的多个变量节点，每一变量节点具有一变量，该变量代表每一基地台的一频道状态；

将该多个无线装置仿真成该因子图的多个限制节点，每一限制节点与信号覆盖范围内包含该相对应无线装置的基地台所对应的变量节点相连接，每一限制节点具有一限制条件，该限制条件代表信号覆盖范围内包含该相对应无线装置的基地台的频道状态不能全部被关闭；以及

利用该因子图进行运算，以从该多个基地台中选择用来传输的基地台。

2.根据权利要求1所述的方法，其中每一变量节点的该变量还代表每一基地台的一选择频道。

3.根据权利要求2所述的方法，其中每一限制节点的该限制条件还代表信号覆盖范围内包含该相对应无线装置的基地台的选择频道须被分配到不同的频道。

4.根据权利要求1所述的方法，其中利用该因子图进行运算，以从该多个基地台中选择用来传输的基地台的步骤，包含有：

初始该多个变量节点；

在相连接的变量节点及限制节点间，反复传递相关于频道状态数据的软消息；以及

根据一预设的停止条件来停止软消息的反复传递，并进行硬决策，以决定该多个基地台的频道状态。

5.根据权利要求1所述的方法，其还包含：

利用一加权方式改变该多个限制节点的限制条件。

6.根据权利要求1所述的方法，其中该多个基地台操作于一群播模式。

7.根据权利要求1所述的方法，其中该无线通讯***为一无线局域网络***。

8.一种用于无线通讯***的装置，用来执行如权利要求1所述的方法，以在该无线通讯***中选择用来传输的基地台。

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