CN102026359A - 一种自动调节无线发射功率的方法、***及ap和sta - Google Patents

Abstract

本发明适用于通信技术领域，提供了一种自动调节无线发射功率的方法、***及AP和STA。所述方法包括以下步骤：AP定时向所有关联的STA发送TPC请求；AP接收所有关联的STA返回的包括有链路余量的TPC报告；AP根据TPC报告中的链路余量，通过算法调节发射功率。本发明在不影响无线性能的前提下，尽可能地降低AP的无线发射功率，从而达到节能减排，减少辐射，降低对其它AP干扰。

Description

一种自动调节无线发射功率的方法、***及AP和STA

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种自动调节无线发射功率的方法、***及AP和STA。

背景技术

在现有技术中，控制无线局域网中发射功率的方案为：利用TPC管理帧来获取链路余量，并且通过链路余量来调整无线发射功率。如图1所示，此***基础设施不仅仅包括AP，还必须要包含第二站才可以实现其预期功能。前提是第二站已经与AP相关联，而且第三站不能搜索到AP，只能搜索到第二站。第二站和第三站能智能地从基础模式切换到对等模式，相互关联到一起。第二站根据平均接收速率计算出第三站此时的链路余量，通过TPC的方式和AP交互，AP从而提升其发射功率，使得第三站能搜索到AP。第三站则可以关联上AP。从而达到隐藏节点可以被AP关联的目的。

然而，上述现有技术存在如下缺陷：

1、普通的隐藏站点并不知道在AP不能连接的情况下可以去连接第二站。变相要求站点能够更智能地去处理这种问题。适用性不强，普通站点在这种情况下不能和AP进行关联。

2、第二站不仅仅要有普通站点的功能，还需要在本身已经连接上AP的情况下，具备临时切换为对等模式和其它站点关联的功能，这样对驱动的功能要求较高，普通网卡不能在已经连上AP的情况下再和其它STA相关联。

3、对链路余量的计算方法不够准确。平均接收速率只是看到的表象，很可能在AP降低发射功率后，接收速率大幅度下降，这就会对性能造成很大影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在不影响无线性能的前提下，尽可能地降低AP的无线发射功率，从而达到节能减排，减少辐射，降低对其它AP干扰的自动调节无线发射功率的方法。

本发明是这样实现的，一种自动调节无线发射功率的方法，所述方法包括以下步骤：

AP定时向所有关联的STA发送TPC请求；

AP接收所有关联的STA返回的包括有链路余量的TPC报告；

AP根据TPC报告中的链路余量，通过算法调节发射功率。

本发明的另一目的在于提供一种自动调节无线发射功率的***，所述***包括：

定时发送模块，用于定时向所有关联的STA发送TPC请求；

接收模块，用于接收所有关联的STA返回的包括有链路余量的TPC报告；

发射功率控制器，用于根据TPC报告中的链路余量，通过算法调节发射功率。

本发明的另一目的在于提供一种包括上面所述的自动调节无线发射功率的***的AP。

本发明的另一目的在于提供一种自动调节无线发射功率的方法，所述方法包括以下步骤：

STA接收AP发送的TPC请求；

STA根据当前无线传输模式及当前的性能要求选取阈值；

STA比较当前接收信号强度与所述阈值得到链路余量，向AP返回包括有链路余量的TPC报告。

本发明的另一目的在于提供一种自动调节无线发射功率的***，所述***包括：

接收模块，用于接收AP发送的TPC请求；

阈值选择器，用于根据当前无线传输模式及当前的性能要求选取阈值；

链路余量比较器，用于比较当前接收信号强度与所述阈值得到链路余量；

发送模块，用于向AP返回包括有链路余量的TPC报告。

本发明的另一目的在于提供一种包括上面所述的自动调节无线发射功率的***的STA。

在本发明中，本发明提供的STA会根据当前无线传输模式来选择对应的模型图。STA会根据当前所需的性能要求在模型图中选择适当的阈值。AP在可控范围下不会主动让STA的接收信号强度低于阈值。当所有关联到AP的STA都支持TPC时，如果此时所有STA回复的链路余量都为正，那么AP就可以把发射功率降低，直到降到最小值为止。当所有关联到AP的STA都支持TPC时，如果此时有STA回复了负值的链路余量，那么AP为了照顾最差的STA，会把发射功率提升。如果AP把发射功率提升到最大值时，还有STA回复负数的链路余量，此时功率调节功能不生效。当偶然性的TPC掉包发生时，AP会忽略这种情况，自动功率调节功能不会被关闭，但在这个定时时长内AP不会调用发射功率控制器改变发射功率。如果有STA并不支持TPC，那么AP会把自动功率调节的功能关闭，并重置发射功率，防止此功能影响到该STA的性能。

附图说明

图1是现有技术提供的控制无线局域网中发射功率的架构示意图。

图2是本发明第一实施例提供的自动调节无线发射功率的方法的实现流程示意图。

图3是本发明第一实施例提供的自动调节无线发射功率的***的结构示意图。

图4是本发明第二实施例提供的自动调节无线发射功率的方法的实现流程示意图。

图5是本发明实施例提供的接收信号强度与无线吞吐量瀑布模型图。

图6是本发明第二实施例提供的自动调节无线发射功率的***的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图2，为本发明实施例提供的自动调节无线发射功率的方法的实现流程，其包括以下步骤：

在步骤S101中，AP定时向所有关联的STA发送TPC请求；

在本发明实施例中，AP具备在驱动中能够收发TPC管理帧。TPC需要根据802.11h协议来实现，以实现兼容性。

TPC管理帧的结构如下表所示：

在本发明实施例中，在步骤S101之前，还包括以下步骤：

判断预设时间是否到达，若预设时间到达，则判断是否有STA不支持TPC，若有STA不支持TPC，则还原发射功率；若预设时间没有到达，则继续等待预设时间到达。

在本发明实施例中，定时时长的确定：定时时间太短，则TPC管理帧自身会消耗能量，同时会增加AP和STA端的负载，从而降低***性能。定时时间太长，则对无线网络的变化不能做出实时相应地变化，收敛性会很差。根据实验确定定时时长取值为1分钟左右。

在步骤S102中，AP接收所有关联的STA返回的包括有链路余量的TPC报告；

在本发明实施例中，为保证整个***能照顾到连接条件最差的STA，所以要根据所有STA回复的链路余量中最差的一个来进行具体调节算法，为了存储最小链路余量，则需要用到一个链路余量存储器来存储该最小链路余量。

在步骤S103中，AP根据TPC报告中的链路余量，通过算法调节发射功率。

在本发明实施例中，AP根据TPC报告中最小链路余量，通过新发射功率＝(原发射功率*n-最小链路余量)/n的算法调节发射功率。

在本发明实施例中，由于无线环境本身的不稳定性，虽然总体上看是趋于稳定的，但是接收信号强度会在一定概率下有瞬时的突变，如果链路余量突然变得很大，那么直接将这个值作用于发射功率就会造成发射功率变得很小，在之后的一个定时周期之内，可能会使STA的接收信号强度低于阈值，从而使***性能大幅度下降。所以需要通过一个算法来使每次对于发射功率的改变更加缓慢，从而减少对于无线性能的影响。n值的选取可以根据当前环境的嘈杂情况。环境越嘈杂，那么n的取值就应该越大，一般情况下取值为n＝4。

作为本发明一优选实施例，所述自动调节无线发射功率的方法还包括以下步骤：

根据是否有STA不支持TPC管理帧来关闭或开启AP的自动调节发射功率的功能。对于没有实现TPC管理帧的STA，在关联上AP后，AP能够自动判断出是否有STA不支持TPC，从而关闭自动功率调节的功能。当不支持TPC的STA都退出关联后，AP又能重新开启此功能。AP可以判断是STA不支持TPC还是无线发生异常。

请参阅图3，为本发明实施例提供的自动调节无线发射功率的***的结构。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。所述自动调节无线发射功率的***包括：定时发送模块102、接收模块104、以及发射功率控制器106。所述自动调节无线发射功率的***可以是内置于AP中的软件单元、硬件单元或者是软硬件结合的单元。

定时发送模块102定时向所有关联的STA发送TPC请求；接收模块104接收所有关联的STA返回的包括有链路余量的TPC报告；发射功率控制器106根据TPC报告中的链路余量，通过算法调节发射功率。

所述发射功率控制器106，具体用于根据TPC报告中最小链路余量，通过新发射功率＝(原发射功率*n-最小链路余量)/n的算法调节发射功率。

作为本发明一优选实施例，所述自动调节无线发射功率的***还包括：功能开启/关闭控制器。

所述功能开启/关闭控制器，用于根据是否有STA不支持TPC管理帧来开启或关闭AP的自动调节发射功率的功能；具体为对于没有实现TPC管理帧的STA，在关联上AP后，能够自动判断出是否有STA不支持TPC，功能关闭控制器关闭自动功率调节的功能；当不支持TPC的STA都退出关联后，功能开启控制器开启自动调节发射功率的功能。

在本发明实施例中，由于无线本身的不稳定性，有一定概率出现TPC管理帧掉包的现象，那么需要判断出是正常的掉包还是STA根本不支持TPC管理帧。具体方法为设置一个值m_i，AP记录第i个STA连续没有回复TPC报告的次数，超过M次，就认为此STA不支持TPC，从而关闭自动功率调节功能。一般情况下取值为M＝10。

请参阅图4，为本发明实施例提供的自动调节无线发射功率的方法的实现流程，其包括以下步骤：

在步骤S201中，STA接收AP发送的TPC请求；

在本发明实施例中，STA具备在驱动中能够收发TPC管理帧。

在步骤S202中，STA根据当前无线传输模式及当前的性能要求选取阈值；

在本发明实施例中，选取阈值的标准：无线***能够达到的吞吐量只和信号噪声比和接收灵敏度有关。当发射功率降低，发射信号强度会减小，假设无线空间损耗在一定时间内不变，那么接收信号强度会跟着减小，信号噪声比就会减小，当超出一定值之后，则接收端不能在高速率下解析信号，从而整个***只能降低速率。而接收灵敏度只跟网卡的硬件实现有关。在本实施例中，预先在屏蔽条件下，用射频线连接AP与STA，通过可编程衰减头调节AP和STA间的路径损耗，得到关于具体网卡在不同无线传输模式下的接收信号强度与无线吞吐量瀑布模型图，并内置于STA的软件单元、硬件单元或软硬件结合单元。STA根据当前无线传输模式，选取具体模型图，再根据当前对性能的要求选取拐点，从而得到阈值。如图5所示。

其中，对于无线传输的不同模式，得到的模型是不一样的，拐点也不一样。以11n/HT20为例，当接收信号强度大于-68时，无线性能几乎不会变化。但是当接收信号强度小于这个值后，无线性能会急剧变差。而本实施例前提是不影响性能。所以此前提下，阈值的选取标准就是关于具体网卡建立的吞吐量瀑布图中，第一个拐点的横坐标。这个阈值根据无线传输模式的不同而不同。

其中，考虑到具体实际情况--当前网络带宽的瓶颈实际是ISP提供的WAN口带宽。一般家庭最多也只是4-8Mb带宽，当用户只是上外网的时候，可以根据这个情况选取其它的阈值。在满足4-8Mb性能的情况下选择的余地就变得更大，无线发射功率也可以降得更低。这样一来，此***的适用范围就会变大。比如可以选取横坐标为-85dBm的拐点，此时模式无论是选择11n/HT20还是11g模式都能够满足WAN口8Mbps的流量要求。

由上可知，本实施例可以根据当前无线传输所用模式选择模型，再根据当前对性能的要求在模型上选取阈值(默认为性能最高，即第一个拐点的横坐标)。

在步骤S203中，STA比较当前接收信号强度与所述阈值得到链路余量，向AP返回包括有链路余量的TPC报告。

请参阅图6，为本发明实施例提供的自动调节无线发射功率的***的结构。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。所述自动调节无线发射功率的***包括：接收模块202、阈值选择器204、链路余量比较器206、以及发送模块208。所述自动调节无线发射功率的***可以是内置于STA中的软件单元、硬件单元或者是软硬件结合的单元。

接收模块202接收AP发送的TPC请求；阈值选择器204根据当前无线传输模式及当前的性能要求选取阈值；链路余量比较器206比较当前接收信号强度与所述阈值得到链路余量，通过发送模块208向AP返回包括有链路余量的TPC报告。

综上所述，本发明实施例提供的STA会根据当前无线传输模式来选择对应的模型图。STA会根据当前所需的性能要求在模型图中选择适当的阈值。AP在可控范围下不会主动让STA的接收信号强度低于阈值。当所有关联到AP的STA都支持TPC时，如果此时所有STA回复的链路余量都为正，那么AP就可以把发射功率降低，直到降到最小值为止。当所有关联到AP的STA都支持TPC时，如果此时有STA回复了负值的链路余量，那么AP为了照顾最差的STA，会把发射功率提升。如果AP把发射功率提升到最大值时，还有STA回复负数的链路余量，此时功率调节功能不生效。当偶然性的TPC掉包发生时，AP会忽略这种情况，自动功率调节功能不会被关闭，但在这个定时时长内AP不会调用发射功率控制器改变发射功率。如果有STA并不支持TPC，那么AP会把自动功率调节的功能关闭，并重置发射功率，防止此功能影响到该STA的性能。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种自动调节无线发射功率的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

AP定时向所有关联的STA发送TPC请求；

AP接收所有关联的STA返回的包括有链路余量的TPC报告；

AP根据TPC报告中的链路余量，通过算法调节发射功率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述AP定时向所有关联的STA发送TPC请求的步骤之前，还包括以下步骤：

判断预设时间是否到达，若预设时间到达，则判断是否有STA不支持TPC，若有STA不支持TPC，则还原发射功率；若预设时间没有到达，则继续等待预设时间到达。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述AP根据TPC报告中的链路余量，通过算法调节发射功率的步骤，具体为：

AP根据TPC报告中最小链路余量，通过新发射功率＝(原发射功率*n-最小链路余量)/n的算法调节发射功率。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述自动调节无线发射功率的方法还包括以下步骤：

根据是否有STA不支持TPC管理帧来关闭或开启AP的自动调节发射功率的功能；对于没有实现TPC管理帧的STA，在关联上AP后，AP能够自动判断出是否有STA不支持TPC，从而关闭自动功率调节的功能；当不支持TPC的STA都退出关联后，AP又能重新开启此功能。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断STA是否支持TPC的步骤，具体为：

设置一个值mi，AP记录第i个STA连续没有回复TPC报告的次数，超过M次，则认为此STA不支持TPC。

6.一种自动调节无线发射功率的***，其特征在于，所述***包括：

定时发送模块，用于定时向所有关联的STA发送TPC请求；

接收模块，用于接收所有关联的STA返回的包括有链路余量的TPC报告；

发射功率控制器，用于根据TPC报告中的链路余量，通过算法调节发射功率。

7.如权利要求6所述的***，其特征在于，

所述发射功率控制器，具体用于根据TPC报告中最小链路余量，通过新发射功率＝(原发射功率*n-最小链路余量)/n的算法调节发射功率。

8.如权利要求6所述的***，其特征在于，所述自动调节无线发射功率的***还包括：功能开启/关闭控制器；

所述功能开启/关闭控制器，用于根据是否有STA不支持TPC管理帧来开启或关闭AP的自动调节发射功率的功能；具体为对于没有实现TPC管理帧的STA，在关联上AP后，能够自动判断出是否有STA不支持TPC，功能关闭控制器关闭自动功率调节的功能；当不支持TPC的STA都退出关联后，功能开启控制器开启自动调节发射功率的功能。

9.一种包括权利要求6至8任一项所述的自动调节无线发射功率的***的AP。

10.一种自动调节无线发射功率的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

STA接收AP发送的TPC请求；

STA根据当前无线传输模式及当前的性能要求选取阈值；

STA比较当前接收信号强度与所述阈值得到链路余量，向AP返回包括有链路余量的TPC报告。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述STA根据当前无线传输模式及当前的性能要求选取阈值的步骤，具体为：

预先在屏蔽条件下，用射频线连接AP与STA，通过可编程衰减头调节AP和STA间的路径损耗，得到关于具体网卡在不同无线传输模式下的接收信号强度与无线吞吐量瀑布模型图，并内置于STA的软件单元、硬件单元或软硬件结合单元；

STA根据当前无线传输模式，选取具体模型图，再根据当前对性能的要求选取拐点，从而得到阈值。

12.一种自动调节无线发射功率的***，其特征在于，所述***包括：

接收模块，用于接收AP发送的TPC请求；

阈值选择器，用于根据当前无线传输模式及当前的性能要求选取阈值；

链路余量比较器，用于比较当前接收信号强度与所述阈值得到链路余量；

发送模块，用于向AP返回包括有链路余量的TPC报告。

13.一种包括权利要求12所述的自动调节无线发射功率的***的STA。

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