CN1857016B - 实行接入点起动及初步信道选择过程的无线通信方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种接入点(AP)起动过程包含一发现步骤和一通告步骤。在该发现步骤期间，该接入点检测来自其自有的延伸服务集(ESS)的邻近AP、来自不同ESSs的邻近AP、及外部干扰源。在该通告步骤期间，该AP以最大功率发射其信标信号以便加速由正运行于发现步骤的邻近AP的辨识。一种AP自动初始化信道选择过程系扫描该AP将会用于通信的信道。记录每一已扫描信道的信息且决定一最佳效能信道供该AP使用。

Description

实行接入点起动及初步信道选择过程的无线通信方法及装置

技术领域

本发明关于一种无线通信***。更特定言的，本发明关于为一接入点(AP)初始化操作参数且选择最适切的操作信道。

背景技术

一无线通信***运作所在的一无线电链接的条件可能在任何时间改变。由于一无线传输/接收单元(WTRU)是行动的，该WTRU视其位置而定可能脱离或是在一或多个AP的范围内。当一AP刚被建立或是在因为某些原因而关机之后再次开机，该AP的起动过程必须评估其无线电资源环境。一般而言，起动过程亦提供一用来向其自有的延伸服务集(ESS)的其它AP通告自己出现的机制，使得其它AP能据此自我调整自有的操作参数。

当今有数种架构被用来提高无线通信***的容量。信道(亦即频率)选择是此等架构其中一种，藉以让一网络内的一或多个AP选择一或多个信道与其它相关WTRU联络。AP信道选择的协调一般是以手动方式进行。但是，要响应于网络组态中的每一小变化以手动方式协调信道选择是非常不切实际的，因为这可能导致所有AP的一重新设计和重新组态。未经许可的频谱和外部干扰源也会造成手动协调无法充分解决的问题。此外，难以通过手动信道选择方式将信道指派成会使得相邻AP的讯务负载以一最大化整体***容量的方式分摊于可用信道。

习知架构在有多个AP试图同时开机的时会遭遇另一问题。当一网络内发生此情况，所有AP尝试在相同时间做出一信道选择。因此，AP的信道选择不会是最佳的，因为每一AP并未将邻近AP的信道选择纳入考量。

克服前述问题的方法及***会是极为有利的。

发明内容

本发明提出一种实行一AP的起动及初步信道选择过程的方法及装置。

该AP的起动过程包含一路径丧失发现步骤及一通告步骤。在该路径丧失发现步骤期间，该AP检测来自其自有的ESS的邻近AP、来自不同ESSs的邻近AP、及外部干扰源。在该通告步骤期间，该AP发射一信标信号以便加速被正在运行路径丧失发现步骤的邻近AP认出。该起动过程对该AP提供监测并评估其无线电环境的能力，因而容许该AP自我决定初步操作参数。

一种AP初始化信道选择过程在该AP的起动过程开始时自动实行。

附图说明

吾人可从以举例方式提出且应连同所附图式予以理解的以下详细说明对于本发明更为了解，图式中：

图1是一依据本发明的一无线通信***的方块图；

图2是一依据本发明一实施例的一AP起动过程的流程图；

图3是一依据本发明另一实施例的一自动信道选择过程的流程图；且

图4是一依据本发明另一实施例的一初始化信道选择过程的流程图。

具体实施方式

在下文中，术语″WTRU″非局限性包含一使用者设备(UE)、一行动站、固定或行动用户单元、呼叫器、或任何其它能够在一无线环境中运作的类型的装置。

在下文中，术语″AP″非局限性包含一接入点、一基地台、B节点、网点控制器、或任何其它类型的无线环境介接装置。

本发明的特征可被并入一IC内或被建构在一包括多个互连组件的电路内。

如下所述，本发明大体上可应用于无线局域网络(WLAN)技术，譬如大体上应用于IEEE 802.11及ETSI HyperLAN规格，然可想见将其应用在其它限制干扰无线***譬如IEEE 802.15及IEEE 802.16。

图1是一依据本发明的无线通信***100的方块图。无线通信***100包括一AP 105及多个WTRU 110a-110n。AP 105经由一天线120透过一无线链接115与WTRU110a-110n联络。AP 105包含一收发器125、一信道选择器130、一测量单元135、一功率控制器140、一定时器145及一内存150。收发器125经由天线120对WTRU110a-110n发出信号115a-115n且从所述WTRU接收信号115a-115n。

信道选择器130选择一用来与每一WTRU 110a-110n联络的信道。测量单元135测量支持AP 105的操作参数。测量单元135负责收集、处理并存储信道量测值，此等量测值非局限性包含：信道使用率(亦即信道繁忙的时间百分率)，外部(非802.11)干扰的电平，从接收封包测得的接收信号强度，及类似量测值。功率控制器140控制AP 105的传输功率。定时器145设定AP 105进行某些操作的一或多个预定周期。内存150为AP 105提供储存能力，包括记录诸如测量结果的数据。

图2是一AP 105的起动过程200的流程图，该过程包含一发现步骤210和一通告步骤220。在发现步骤210内，AP 105初始化其量测参数和数值(步骤211)。被初始化的量测参数和数值举例来说可包含列于下表1内的参数和数值。如熟习此技艺者所能理解，可在这些参数和数值的外更使用其它参数和数值或是以其它参数和数值取代。

符号	描述	类型	默认值
				ACS	可容许信道集合	组态参数	{1，6，11}
Tmpp_fix Discov	静测量周期产生间隔的固定分量的发现步骤值	组态参数	1000毫秒
				Tmpp_va Discov	静测量周期产生间隔的可变分量的幅度的发现步骤值	组态参数	0毫秒
Tmpp_du Discov	一静测量周期的持续时间的发现步骤值	组态参数	1000毫秒
				NMIN_ Discov	发现步骤期间的测量集合的最少数量	组态参数	4
NMAX_ Discov	发现步骤期间的测量集合的最大数量	组态参数	15
				Tdur Announ	通告步骤持续时间	组态参数	10秒
Tbeacon Announ	通告步骤期间的信标传输周期	组态参数	100毫秒
				Pmax	最大AP传输功率	组态参数	20dBm

表1

在发现步骤210的步骤212中，测量单元135以执行N_{meas_sets} ^Discover测量集合的方式测量操作参数，藉此依序取得一可容许信道集合(ACS)内每一信道在一测量集合期间由贯彻该ACS内所有信道的测量周期的一完整循环组成的一段时间内的量测值。举例来说，操作参数可为AP 105的传输功率和信道设定值。较佳来说，将每一信道上的整体测量持续时间(相当于T_{mpp_fix} ^Discover×N^Discover)设定成会从邻近AP收到够强的封包。强封包是被一AP以最大功率发送以提高其被邻近AP检测到的可能性的封包。

T_{mpp_fix} ^Discover的持续时间被设定成长到足以限制边缘效应，此边缘效应系发生在一封包在测量周期(MPs)间的转变期间处于传输中状态的时候。又，较佳将T_{mpp_fix} ^Discover设定成短到足以容许信道间的连续轮替使得AP 105能检测到邻近AP其中的一的一信道变化。该持续时间及所述周期系由定时器145决定。发现步骤210的持续时间由均匀分布在N_{MIN_MS} ^Discover与N_{MAX_MS} ^Discover之间的任意多个测量集合组成。发现步骤210的持续时间是任意的，藉以考量有二个或更多AP同时开机的情况，避免这些AP在相同时间进行初步信道选择。

因为这些测量，AP 105得以判断其无线电环境，譬如来自其自有的ESS的邻近AP的检测、来自不同ESSs的邻近AP的检测、及外部干扰源的检测。

回头参考图2，一旦完成N_{meas_sets} ^Discover效能测量集合(步骤212)，功率控制器140引动AP 105的功率控制(步骤213)。功率控制决定AP 105的一基线范围及一相关基线功率设定值。在AP 105的功率控制已于步骤213引动后，信道选择器130引动一信道最佳化过程(步骤214)以选择一特定AP或是AP网络使用的信道。AP 105的初步信道设定值系以由功率控制器140决定的参数为基础决定。

在发现步骤210期间，AP 105保持寂静(亦即AP 105不发出任何封包)。在发现步骤210完成后，AP 105已收集到足够信息来决定一最佳操作信道及选择一传输功率设定值。

在发现步骤210结束后是一通告步骤220。在通告步骤220期间，AP将其操作信道组态成在发现步骤210结束时决定的最佳信道。应理解到可视需要在过渡期间执行其它过程。通告步骤220的目的是加速AP被其邻近AP检测到。在通告步骤220开始时，各参数(例如T_dur ^Announce、T_beacon ^Announce、P_MAX)被初始化(步骤221)。在通告步骤持续时间T_dur ^Announce期间，AP 105仅以周期T_beacon ^Announce发出具有一最大传输功率P_MAX的信标帧

(步骤222)。这加速AP 105被其它AP检测到，因为只发出最大功率封包。在通告步骤220期间，在AP 105的覆波范围外的WTRU可能尝试与AP 105联系，因为AP 105正以其最大功率P_max发射。因此的故，在通告步骤220期间会拒绝来自WTRU的所有联系请求以避免联系到一会在正常操作期间脱离范围的WTRU。

一旦通告步骤220结束，AP 105的起动即完成。然后AP 105将其自身组态成供其正常操作使用(步骤223)且开始正常操作(步骤230)。AP 105将其传输功率设定成由功率控制器140决定的设定值，在此之后AP 105开始正常操作且开始接受来自WTRU 110的联系请求。

图3是一依据本发明一实施例的自动初始化信道选择过程300的流程图。在该较佳实施例中，该信道选择过程在发现步骤210结束时被引动，此时已取得每一信道上的量测值。选择供一特定AP或是一AP网络使用的信道。信道选择得为以手动方式或自动方式完成，且得为在部署时就开始进行或是在操作中动态进行。本发明可搭配无线局域网络(WLAN)应用(例如依据IEEE 802.11)实行。

初始化信道选择过程300系在起动过程200期间进行并且决定最佳操作信道。在较佳实施例中，信道于发现步骤210期间被扫描。在发现步骤210结束时，信道选择过程于步骤214中被引动以依据在发现步骤210期间就每一信道观测到的量测值为基础选择最佳信道。在所有情况中，初始化信道选择过程300扫描多个信道(例如信道1-11)以检测可用的最佳信道。被扫描信道的序列可为依一预定顺序，或者其可为随机的。信道序列不一定要包含所有可用信道。对于每一被扫描信道，该过程判断：1)有哪些其它AP在该信道上运作；2)所述AP是否是同一***的一部分(亦即依据ESS)；3)所述AP的信号强度；4)该信道上的讯务量；及5)该信道上是否有任何其它干扰源(例如非802.11干扰)，以及收到的非WLAN干扰功率电平。在扫描完成后，AP能算出哪个信道会得到最佳效能(例如具有最少量干扰的信道)。然后AP将自己重新调谐成该信道。视检测到的所述其它AP是否是同一***的一部分而定，AP能决定对于使用信道的选择更积极或较不积极。

在一替代实施例中，协调频率选择可通过以下方式完成：1)使AP相互交换有关其特质(例如负载、容量或位置)的信息；或2)有一能从每一AP得到信息且设定网络内所有AP的信道的集中式架构。就第一种情况来说，每一AP仍会自主地做出决定，但是交换的信息能允许有一较好决定(例如其可包含难以被另一AP从外部观测到的统计数据)。就第二种情况来说，从不同AP收集信息且将此等信息通知一集中单元或装置，此集中单元在收到信息后做出一决定且回头将此决定通知不同AP。

仍参照图3，当初始化信道选择过程300开始(步骤305)，允许AP 105扫描所有信道以检测附近所有AP的身份和一接收信号强度指示(RSSI)(步骤310)。在较佳实施例中，步骤310可为在发现步骤210期间实行。在步骤315中，扫描信道列表。表列信道的全部或一部分可为依一预定或随机顺序依序被扫描。记录就每一信道检测到的与每一AP相关的信息(步骤320)。此信息可包含(但不限于)在被扫描信道上运作的其它AP的身份，其它AP是否是同一ESS的一部分的指示，AP的信号强度，信道上的讯务量，以及信道上是否有任何其它干扰源。

在扫描完成后，AP 105判断哪个信道提供最佳效能(步骤325)。举例来说，这可能是通过测量哪个信道具有最少量干扰或是否其它AP是同一ESS的一部分的方式判断。一旦判定具有最佳效能的信道，AP 105将自己调谐成该最佳信道。

图4是一依据本发明另一实施例用来在AP起动后决定最佳信道的初始化信道选择过程400的详细流程图。初始化信道选择过程400包含一候选信道决定过程405及一信道选择过程450。

在候选信道决定过程405中，AP 105检索最大容许干扰I_MAX(步骤410)，其为在任何已知信道上以一AP的基线范围为基础决定的最大容许干扰。I_MAX可从功率控制过程得到。Imax系由初始化信道选择过程400利用方程式(1)算出。方程式(1)中使用的参数其中一些参数是从功率控制过程检索得到。明确地说，功率控制会决定RNG_base。另一方面，P_max、(C/I)_{req_hig}及M₁是预先决定的参数。较佳来说，用于候选信道决定过程405的I_MAX系依据方程式(1)算出：

I_MAX＝P_max-RNG_base-(C/I)_{req_high}-M₁   方程式(1)

其中P_max是AP 105的最大传输功率；RNG_base是AP 105覆盖的范围；且(C/I)_{req_high}是一高速率封包(例如11Mbps)的必要载波功率干扰比。M_I是一消除信道具备太过接近实际最大容许电平的干扰电平的可能的余裕。另一选择Imax的一预定值得为被用来决定候选信道列表的I_MAX。

从一ACS选出一第一信道(步骤415)。测量一信道的干扰I且以其与最大容许干扰I_MAX做比较(步骤420)。如果该信道的干扰I小于最大容许干扰I_MAX，则AP 105将该信道记入内存150内一候选列表(步骤425)。如果该信道干扰I不小于最大容许干扰I_MAX，则AP 105检查ACS内是否还有任何信道存在(步骤430)。如果ACS内尚有信道存在，则AP 105从ACS选出下一个信道(步骤435)且候选信道决定过程405回到步骤420。

如果ACS内不再有信道，则AP 105检查是否有任何可用候选信道(步骤440)。如果在步骤440中判定没有可用候选信道，则AP 105将I_MAX增加ΔdB(步骤445)且候选信道决定过程405回到步骤415。如果在步骤440中判定至少有一候选信道存在，则候选信道决定过程405完成，然后进行信道选择过程450。

信道选择过程450所用的一标准是已在每一信道上测得的邻近BSSs的数量N_B(k)。一旦选出候选信道，判断在所有候选信道当中来自不同BSSs的测得信标的最少数量N_B ^Min(步骤455)。在信道k上测得的邻近BSSs的数量是N_B(k)且测得BSSs的最少数量是N_B ^Min进行比较，从候选信道列表中去除 $N_B\left(k\right)>N_B^{\mathrm{Min}}$ 的所有信道(步骤460)。换句话说，只有具备最少测得BSSs的信道被留下。另一选择，在步骤455和460中，每一信道上的测得邻近BSSs的数量可被换成每一信道上的信道使用率。信道使用率量测值相当于接收器被一WLAN信号载波锁定的时间百分率。在此情况中，信道选择过程会偏好具有较低信道使用率的信道。

信道选择过程所用的另一标准是最小测得干扰电平，此系以剩下的所有候选信道决定(步骤465)。以信道k上的最小测得干扰电平I(k)与最小干扰电平I_MIN做比较，且从候选信道列表中去除I(k)＞I_MIN的所有信道(步骤470)。换句话说，只有具备最小干扰电平的信道被留下。

如果有一以上的最小功率电平候选信道存在，则在剩下的候选信道当中随机选择一信道(步骤475)。

初始化信道选择过程400的范例参数列于下表2中。熟习此技艺者会理解到可在这些参数和数值之外更使用其它参数和数值或是以其它参数和数值取代。

符号	描述	类型	默认值
				ACS	可容许信道集合	组态参数	{1，6，11}
NB(k)	在信道k上测得的邻近BSSs的数量。利用EDT的最小值检测邻近信标帧。	量测值	无
				I(k)	在信道k上测得的干扰。I被测量为在未被接收器″载波锁定″(亦即接收器没接收任何封包)时的平均接收信号功率。	量测值	无
RNGbase	基线范围(由路径丧失发现过程设	内部参数	无
					定)
(C/I)req	支持最大数据传输率的最小必要载波功率干扰比	组态参数	10dB
				Pmax	最大AP传输功率	组态参数	20dBm
IMAX	任何已知信道上以基线范围为基础决定的最大容许干扰	内部参数	无
				MI	被用于最大容许干扰电平IMAX的计算的干扰余裕	组态参数	3dB
△	在没有I＜IMAX的候选信道时使最大容许干扰IMAX增加的量，单位dB。	组态参数	3dB

表2

  虽然已在较佳实施例中就特定组合说明本发明的特征和组件，每一特征或组件得被单独使用或是以有或没有本发明其它特征和组件的多样组合使用。

Claims (6)

1.一种最佳化接入点所使用的信道选择的方法，所述方法包括以下步骤：

决定在任何已知信道上以所述接入点的基线范围为基础的最大容许干扰I_MAX，其中I_MAX＝P_max-RNG_base-(C/I)_{req_high}-M_I，P_max是所述接入点的最大传输功率，RNG_base是所述接入点覆盖的范围，(C/I)_{req_high}是高速率封包的必要载波功率干扰比，M_I是消除具备太过接近I_MAX的干扰电平的信道的余裕，使得信道的干扰电平与I_MAX间的差异不会小于M_I；

选择供所述接入点使用的候选信道，其中所选择候选信道的干扰小于I_MAX；以及

基于信道选择标准在所述候选信道当中选择一个信道，其中选择一个信道包括：

决定在每一所述候选信道上所侦测信标的数量以及选择至少一个具备最少数量的所述侦测信标的所述候选信道；或

决定所述候选信道的干扰电平以及选择至少一个具备最小干扰电平的所述候选信道。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述候选信道是选自可容许信道集合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤：

在有至少二个选择候选信道时随机地选择一个候选信道。

4.一种接入点包括：

一测量单元，经配置以决定在任何已知信道上以所述接入点的基线范围为基础的最大容许干扰I_MAX，其中I_MAX＝P_max-RNG_base-(C/I)_{req_high}-M_I，P_max是所述接入点的最大传输功率，RNG_base是所述接入点覆盖的范围，(C/I)_{req_high}是高速率封包的必要载波功率干扰比，M_I是消除具备太过接近I_MAX的干扰电平的信道的余裕，使得信道的干扰电平与I_MAX间的差异不会小于M_I；

一信道选择器，经配置以选择供所述接入点使用的候选信道，其中所选择候选信道的干扰小于I_MAX；以及

所述信道选择器，还经配置以基于信道选择标准在所述候选信道当中选择一个信道，所述信道选择标准包括一最少数量的侦测信标或一最小干扰电平。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述信道选择器经配置用于从可容许信道集合来选择所述候选信道。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述信道选择器经配置为在存在至少二个选择候选信道时，随机地在所述候选信道当中选择所述信道。

Images