CN2884712Y - 无线局域网络中最佳化清晰信道评估参数的装置 - Google Patents

Abstract

一种在具有至少一站台的无线局域网络中最佳化清晰信道评估参数的接入点，所述接入点包括一接收器、一能量检测器、一信道有效性决定装置以及一清晰信道评估计算装置，所述清晰信道评估计算装置是用以接收来自所述接入点的输入参数以及计算所述清晰信道评估参数。

Description

无线局域网络中最佳化清晰信道评估参数的装置

技术领域

本实用新型通常是有关无线局域网络(WLANs)，特别是，有关于一种在一无线网络中最佳化清晰信道评估参数的装置。

背景技术

在无线网络***中，分布坐标函数(DCF)是在一最佳的成就基础上用于异步数据传输的基本存取方法。所述的WLAN DCF模式是用来支持竞争服务以对所有基站促进直接存取所述的信道。用来达这个目的的多重存取计划是具载波回避的载波感应多重存取(CSMA/CA)。假如所述的信道繁忙时，站台的检测方法是借由分析所有来自其它WLAN使用者所检测的封包以及借由相对的信号强度来检测在信到中来自其它来源的活动力。先于数据传所执行的物理载波感应是即为清晰信道评估(CCA)。

CCA是用来作为在802.11装置上的封包的传送与接收。先于数据的传送，所述的装置必须借由使用CCA以确使无线介质是自由的。而针对数据接收，所述的装置只针对一繁忙的信道感应符合CCA标准的封包。

所述的802.11标准定义了不同的CCA模式。一常用的CCA模式在其报告介质是繁忙的之前需要载波感应与高于能量直接门槛(Energy Direct Threshold，EDT)。更详细地说，CCA一旦检测到一WLAN类型的信号的能量高于所述的EDT时即报告所述的介质是繁忙的。其它的CCA模式只需要载波感应，或只需要能量高于所述的EDT。

一单一的EDT参数通常用来调整CCA的封包传送与接收。CCA在传送时在下列所述的情况中会是调整良好的：

1)当来自一基本服务集合(BSS)中的一基站(STA)正传送一封包时，所述的接入点(AP)总是感应到该信道是繁忙的。

2)当STA具有一封包传送到所述的AP而且由于在一邻近的BSS中从一装置的一封包传送也感应到该信道是繁忙的时候，所述的接入点(AP)总是感应到该信道是繁忙的。借由满足这样的情况，所述的AP延迟到外部的封包因而造成传送误差。

3)当STA具有一封包传送到所述的AP而且感应到该信道是自由的时候，即使从一邻近的BSS的一装置正在使用该信道，所述的接入点(AP)总是感应到该信道是繁忙的。借由满足这样的情况，不必要的延迟得以避免。

另一方面，CCA在传送时在下列所述的情况中会是调整良好的：当

1)所述的AP在其BSS所涵盖的区域内能够接收来自所有STAs的封包。假如该EDT参数设定的太高，所述的AP也许无法接收到座落在胞元边缘的一STA所传送的封包。

2)所述的AP无法感应来自在邻近的BSSs的装置的封包。假如所述的EDT参数设定的太低，所述的AP可能「载波锁定」在借由座落在其BSS外部的STAs或借由其它APs所传送的封包。借由锁定在外部传送，所述的AP将错失任何借由其本身BSS的一STA的传送。这样的情况将导致封包错误，随着来自其本身的BSS的STA与AP所接收的来自外部的封包产生冲突。

决定一理想的EDT设定是与封包传送的最佳化与封包接收的最佳化之间的平衡有关。尤其是，一用以调整该EDT参数的动态的方法是必须的，以使得能应用到变动的网络情况(例如，在BSS尺寸中的变动)中。

实用新型内容

本实用新型的装置的目的为提供一种接入点、一种站台以及一种集成电路，用以决定一种理想的能量检测阈值(EDT)参数设定，以及鉴于不同的网络状况而动态调整EDT参数。决定所述理想EDT参数设定是牵涉到在最佳化封包传输的EDT参数以及最佳化封包接收的EDT参数之间的平衡考量。在本领域现有技术中并不存在像这样的平衡。

在具有至少一个站台的无线局域网络中用于最佳化清晰信道评估(CCA)参数的接入点特征在于，所述接入点包括接收器、能量检测器、信道有效性决定装置以及清晰信道评估计算装置，其中能量检测器与所述接收器连接，信道有效性决定装置与所述能量检测器连接，以及清晰信道评估计算装置与所述信道有效性决定装置连接并配置用以接收来自所述接入点的输入参数并用以计算所述清晰信道评估参数。

在具有至少一个接入点的无线局域网络中用于最佳化清晰信道评估(CCA)参数的站台特征在于，所述站台包括接收器、能量检测器、信道有效性决定装置以及清晰信道评估计算装置，其中能量检测器与所述接收器连接，信道有效性决定装置与所述能量检测器连接，以及清晰信道评估计算装置与所述信道有效性决定装置连接并配置用以接收来自所述接入点的输入参数并用以计算所述清晰信道评估参数。

一种配置用于在无线局域网络中最佳化清晰信道评估(CCA)参数的集成电路特征在于，所述集成电路包括接收器、能量检测器、信道有效性决定装置以及清晰信道评估计算装置，其中能量检测器与所述接收器连接，信道有效性决定装置与所述能量检测器连接，以及清晰信道评估计算装置与所述信道有效性决定装置连接并配置用以接收来自所述接入点的输入参数并用以计算所述清晰信道评估参数。

在一具有至少一站台无线局域网络中用来设定来最佳化CCA参数的一接入点包含一接收器、一能量检测器、一信道可提供性决定装置、以及一CCA计算装置的组成以接收来自所述的接入点的输入参数以及计算该CCA参数。

在一具有一接入点的无线局域网络中组成来设定来最佳化CCA参数的一站台包含一接收器、一能量检测器、一信道可提供性决定装置、以及一CCA计算装置的组成以接收来自所述的接入点的输入参数以及计算该CCA参数。

在无线局域网络中组成来最佳化CCA参数的一集成电路包含一接收器、一能量检测器、一信道可提供性决定装置、以及一CCA计算装置的组成以接收来自所述的接入点的输入参数以及计算该CCA参数。

根据本发明所制造的装置可以不断调整能量检测阈值(EDT)参数，使得EDT参数能够适应各种不同的网络环境，例如基本服务集合(BSS)大小的改变。此种装置以最佳化封包传输的EDT参数及最佳化封包接收的EDT参数克服了先前装置所具有的限制。

附图说明

本实用新型的更详细的了解可以借由下列以举例方式说明的具体实施方式的描述配合附图得以更佳了解，其中：

图1为根据本实用新型的第一方法的能量检测门槛最佳化程序；

图2为具体化图1所示程序的一方块图；

图3表示介于一AP或STA以及其它AP或STA之间的信号发送以执行根据本实用新型的第二方法；

图4表示介于一AP与STA之间的信号发送以执行根据本实用新型的第二方法。

具体实施方式

本实用新型系描述动态地最佳化用于无线局域网络***的CCA的EDT参数的方法。

表1-参数定义

符号/名称	定义
		TPeriodic	基本的触发时间周期
PAP	AP传送功率
		PSTA	站台传送功率
RSAP	AP接收器灵敏度
		RNGbase	AP的基线范围。该基线范围详细说明AP服务所涵盖的范围。该基线范围可以手动的调整或者是动态的借由AP在***操作期间所决定。
NTx	超过所传送的计算封包错误率的数目
		NRx	超过所接收的计算封包错误率的数目
PERTx MAX	最大预定的传送封包错误率
		PERRx MAX	最大预定的接收封包错误率
DRMAX	最大预定的延迟率
		α	所接收的封包错误率的加权因子
β	所传送的封包错误率的加权因子
		γ	延迟率加权因子
Δ	EDT基本步阶

表2-测量定义

符号/名称	定义
		PERTx	所传送的封包错误率。此测量使用NTx最后传送封包的一滑动窗口所计算
PERRx	所接收的封包错误率。此测量使用NRx最后传送封包的一滑动窗口所计算
		DR	延迟率。此测量表示AP借由一外部的BSS封包载波锁定且具有最后的一封包传送的时间百分比

使用本实用新型的第一方法的一CCA最佳化的程序100的流程图是如图1所示。该程序100可以应用于AP以及个别的STAs。此一CCA最佳化程序提到了适合的EDT等级的决定方法。假如所接收的信号高于EDT而且一WLAN信号倍传送，所述的CCA模式较佳者将设定成指示繁忙。或者是，假如所接收的信号只高于EDT，所述的CCA模式可以设定成使得其指示繁忙。

触发

在任何下列的情况下，所述的EDT最佳化程序100被触发：

1. $\mathrm{PE}{R}_{\mathrm{Tx}}>{\mathrm{PER}}_{\mathrm{Tx}}^{\mathrm{MAX}}$ 且至少N_Tx封包因为最后一次的EDT更新而传送。

2. ${\mathrm{PER}}_{\mathrm{Rx}}>{\mathrm{PER}}_{\mathrm{Rx}}^{\mathrm{MAX}}$ 且至少N_Rx封包因为最后一次的EDT更新而接收。

3.一周期的触发定时器的结束，也就是说T_Elapsed＞T_Periodic，而且因为最后一次的EDT更新至少N_Tx封包被传送以及至少N_Rx封包被接收。T_Elapsed因为最后一次的EDT更新，其为其消逝的时间。

当根据第1个情况下触发时，所述的最佳化的程序100企图解决的延迟的问题。在下路链接(DL)中一个引起超过的封包错误的原因为过高的EDT设定；AP当STA是载波锁定于邻近的BSS传送时无法够感应到信道是繁忙的。一传送封包的最小数目的引入以确认一问题的确存在。

当根据第2个情况下触发时，所述的最佳化的程序100企图解决过度的感应AP的问题。在上路链接(UL)中一个引起过度的封包错误的原因为过低的EDT设定：当AP载波锁定于邻近的BSS封包，造成其错失来自其所属的STA的封包。一UL封包错误通常是产生于当一STA传送一封包而AP已经载波锁定于邻近的BSS封包传送。一接收封包的最小数目的引入以确认一问题的确存在。

第3个情况是用于常见的最佳化程序。每当足够的封包被传送以及接收以收集重要的统计，所述的最佳化程序100可以周期性的触发。

该触发参数应该选择使得所述的最佳化程序100快速的反应到一过量个封包错误情况。例如，所述的最佳化程序100可以周期性的触发每秒一次、每当重大的统计被收集。假如最少100个封包需要用来触发，10％的误差率导致10个错误。

EDT边界的决定

最佳化的程序借由决定EDT参数的上限与下限(步骤102)开始。所述的EDT参数的一个上限EDT_MAX是由下式来决定：

EDT_MAX＝P_STA-(RNG_base+RNG_adj)    方程式(1)

其中，RNG_adj为由功率控制演算所决定的一范围调整值。所述的EDT参数可以设定成使得所述的AP可以至少感应所有从其所属的BSS指向的封包。EDT_MAX对应来自座落在该胞元边缘的一STA的传送所接收的到的信号程度。

所计算的EDT_MAX值相较于802.11标准所允许的最大值，可以取出两个值中的较小值。所述的标准所允许的EDT最大值是根据AP的传送功率P_AP。EDT_MAX随着RNG_base动态的计算，RNG_adj以及P_STA可以借由在任何时间的功率控制演算来修正，而且无论何时RNG_base、RNG_adj或者是P_STA有改变时得以更新。

所述的EDT参数的下限越低，EDT_min设定成AP接收器灵敏程度RS_AP。

EDT更新

接下来，所述的EDT参数是根据其当前的数值、所接收与所传送的封包误差率以及延迟率而计算(步骤104)：

$\mathrm{EDT}=\mathrm{EDT}+(\mathrm{\α}\frac{{\mathrm{PER}}_{\mathrm{Rx}}}{{\mathrm{PER}}_{\mathrm{Rx}}^{\mathrm{MAX}}}-\mathrm{\β}\frac{{\mathrm{PER}}_{\mathrm{Tx}}}{\mathrm{PE}{R}_{\mathrm{Tx}}^{\mathrm{MAX}}}+\mathrm{\γ}\frac{\mathrm{DR}}{{\mathrm{DR}}^{\mathrm{MAX}}})\mathrm{\Δ}$ 方程式(2)

用以加权的默认值为1，而且可以根据***的调度(也就是Aps与STAs的布局)而最佳化。

所述的EDT参数可以在下限与上限之间调整(步骤106)：

EDT＝max(EDT_MIN，min(EDT_MAX，EDT))    方程式(3)

所述的EDT值更新(步骤108)而且所述的程序终止(步骤108)。要注意的是，假如一信道改变从所述的EDT最佳化程序100的最后祈愿时发生，所述的EDT参数将自动设定成EDT_MIN。

或者是，也可能使用不同的EDT参数设定于传送与接收。EDT_Tx最佳化以用于封包的传送，而EDT_Rx的最佳化用于封包的接收。紧接着，在传送一封包之前，所述的AP设定CCA EDT参数给EDT_Tx并且一旦该数据传输完成后设定其回到EDT_Rx。

EDT_Tx使用一类似于图1所示的程序来决定，除如使用下列的方程式以外：

${\mathrm{EDT}}_{\mathrm{Tx}}=\mathrm{ED}{T}_{\mathrm{Tx}}+(\mathrm{\γ}\frac{\mathrm{DR}}{D{R}^{\mathrm{MAX}}}-\mathrm{\β}\frac{\mathrm{PE}{R}_{\mathrm{Tx}}}{{\mathrm{PER}}_{\mathrm{Tx}}^{\mathrm{MAX}}})\mathrm{\Δ}$ 方程式(4)

EDT_Tx随后在介于上限与下限之间调整，如同方程式(3)所示。

在一较佳实施例中，EDT_Rx＝RNG_base。在其它实施例中，EDT_Rx借由下列的方程式来设定：

${\mathrm{EDT}}_{\mathrm{Rx}}=\mathrm{ED}{T}_{\mathrm{MAX}}-\mathrm{\α}\frac{{\mathrm{PER}}_{\mathrm{RX}}}{{\mathrm{PER}}_{\mathrm{Rx}}^{\mathrm{MAX}}}$ 方程式(5)

图2是表示根据本实用新型所建构的一AP或一STA 200。该AP或STA 200包含一接收器202连接到一能量检测器204。一信道可提供性决定装置206是连接到所述的能量检测器204以及一CCA计算装置208连接到所述的信道可提供性决定装置206。所述的CCA计算装置208接受参数，例如DR与PER，作为输入并且输出一EDT值到所述的信道可提供性决定装置206，该信道可提供性决定装置206使用所述的EDT值决定所述的信道是否繁忙。所述的EDT值也会回收回所述的CCA计算装置208，并且使用于如方程式2与3所示。

图3为显示一使用第二种方法的CCA最佳化过程300的图标。此种方法可由任何的STA或是AP所使用，使用此种方法的STA或是AP称为“最佳化的”站台302。最佳化的站台302请求有关在其它STAs或是AP 304(步骤304)的信息，有数种可能性来执行此种发信号。

第一种可能性为针对此最佳化的站台302来发送分开的请求(单播)至最佳化的站台302所知道地址的附近的STA或是AP 304。最佳化的站台302可能通过不同的方法知道这些地址，如果最佳化的站台302是一种AP，它必须知道与它有关联的所有STAs的地址，而如果最佳化的站台302是一种STA，它可通过查看所接收封包的MAC地址而得知在相同基本服务集合(basic service set，BSS)中的其它STAs的地址。然而，WLAN协议可能不允许在公共建设中STAs间的直接通信，在此情况中，此种方法只能为AP所使用。

请求必须包含最佳化站台302以及所请求站台304的地址，在802.11 WLAN中，此种信息已经在MAC的标头中。可选择地，请求可包含针对所请求站台304响应的时间限制。所请求的站台304于正好在接收包含请求的封包之后(仅仅当任何其它封包指向一个特定的站台)发送回来一个确认。在此种方式中，最佳化的站台302知道所请求的站台304已经适当的接收请求，并且如果在一特定时间内未接收到一确认时，可再传输包含该请求的封包。

第二种可能性为针对此最佳化的站台302来发送一般性的请求(单播)至所有附近的站台304。此可通过传输一个仅具体指定基本服务集合(BSS)身分的广播信息来完成，于此状况中仅有属于所具体指定的基本服务集合(BSS)会有响应。此亦可通过传输一个具体指定想要得到从其中所报告CCA参数的所有STAs的地址的组播信息。

第三种可能性为，一个STA(非AP)可能向与它相关联的AP请求与此AP相关联的一个或是多个STA(s)的CCA参数。此请求可包含想要得到从其中所报告CCA参数的STA(s)的地址，或是一个特定的旗标，此旗标是指示在基本服务集合(BSS)来自所有STAs的CCA参数被请求。在此请求之后，AP可响应以所请求站台304的CCA参数，而AP可能已经具有此信息，或者是，AP可能需要在响应最佳化站台302之前，请求来自STAs的信息。

对于任何根据以上所述机制其中的一而已经成功接收CCA参数请求的STA而言，STA可读取目前正在使用的CCA参数的数值(步骤312)，这些数值通常(CCA模式以及EDT)可在所请求站台304的管理信息库(MIB)中找到。在已经读取CCA参数之后，所请求的站台304(在根据惯用的802.11协议取得存取介质之后)会传输一个CCA参数报告(步骤314)，此报告可能是对BSS中所有STAs的广播，也可能是针对最佳化站台302的单播。在后者的状况中，会从最佳化站台302得到一个确认，并且如果失败，所请求站台304可重新传输，此报告包含CCA参数的数值。

一旦最佳化站台302已经从所有请求的站台304接收CCA参数报告(或是于最佳化站台302的自由选定，而于请求的传输已经消逝了一特定时间之后)，最佳化站台302会为自己计算将会使用的新CCA参数(步骤316)。

一种用以决定CCA参数的简单方法为使用从最灵敏的STA接收到的CCA参数(亦即，具有EDT参数最低设定的STA)。假如路径损失信息是可利用的，EDT参数可被计算为与最灵敏报告STA一样灵敏，举例而言，AP可设定它的EDT参数，使得AP对外部传输会与AP最灵敏的STA一样灵敏，而AP则可通过将EDT参数设定低于灵敏的STA的EDT参数一数值来达成，此数值是等于路径损失与最高显性外部干扰的差异。

在最佳化站台302计算之后，应该使用新的CCA参数，其能立即应用在新的的设定上。可选择性地，站台302可发送一个CCA参数通知给其它请求站台304，以便通知他们最佳化站台302现在使用的新设定(步骤318)。此信息可针对特定的STAs(单播)或是多重STAs(组播或广播)。

图4所示为使用第三方法的一个CCA最佳化程序400的图表。此方法较佳地是由在一基础架构的BSS中的AP所使用，然而亦并不禁止由一非AP站台所使用(例如：在一独立的BSS中)。「控制」站台402代表使用此方法的AP，控制站台402为自己或其它在同一BSS中的STAs计算或预估最佳化的CCA参数(「受控制」站台404；步骤410)，在使用上述的的方法100时可使用或可不使用此决定。

在已经决定每一站台的最佳化CCA参数后(受控制站台404可或可不与其它依靠此算法的其它站台不同)控制站台402请求受控制站台404修他们的CCA参数(「CCA参数控制请求」；步骤412)，如果CCA参数与所有的受控制站台404相同，则控制站台402可传送一个信息，其包含BSS识别及CCA参数值，以及选择性地包含一用以响应的时间限制。控制站台402亦可传输一个组播信息，其包含所有受控制站台404的地址及CCA参数值。较佳地，控制站台402分别传输一个单播信息(伴随一确认)及其新的CCA参数至每一受控制站台404，当一受控制站台404的CCA参数与其它站台不同时，组播或单播信息就会强制发送。

在CCA参数控制请求信息成功的接收之后，一受控制站台404会决定发出请求的控制站台402是否可能使用新的CCA参数(步骤414)，使用新的参数可能不可行，这是基于受控制站台404的能力(例如：无线敏感度或是请求CCA模式的有效性)，如果修正是可行的，则受控制站台404会立即修正其CCA参数(步骤416)，并且传送一响应(「CCA参数控制响应」)作为一单播信息给控制站台402(较佳)，或是作为一广播信息给在BSS中所有的STAs(步骤418)，这些信息包含一旗标，用以指示CCA参数修正的成功或失败。在失败的案例中，该信息可选择性地包含一个「理由」区域，详细说明失败的理由(例如无效的CCA模式或是请求的EDT值太低或太高)，其亦可包含由受控制站台404现行使用的CCA参数。

在收到来自所有受控制站台404的信息之后(或是在自该请求的传输过了一段时期之后，端视控制站台402的处理)，控制站台402可决定什么都不做，直到下一个排定的最佳化算法以类似于方法100的方式激活。假使其中一些并未回传一响应的话，控制站台402亦可决定重复请求的传输给控制站台404。

尽管本实用新型在此描述都与WLAN相关，但本实用新型的原理可用于其它无线通信形式。在这些情况下，STA可包含但并未限制于如下装置，例如一无线传输/接收单元(WTRU)、一使用者设备、一固定或行动用户单元、一呼叫器、或是可于无线环境操作下其它形式的装置。同样地，AP可包含但并未限制于如下装置，例如一站台控制器、或是在无线环境中其它形式的接口装置。

尽管本实用新型的特征和组件在较佳实施方式中皆以特定的组合描述，但每个特征和组件亦可单独使用(不包含较佳实施方式中其它的特征和组件)，或是包含或不包含本实用新型其它特征和组件的不同组合。尽管本实用新型特定的实施方式已经描述和显示，熟悉本技术的人士依然可再不背离本实用新型的保护范围下，做出许多的修正和变型，上述的描述是用以说明但在任何方面都并未限制此特殊实用新型。

Claims (5)

1.一种在具有至少一站台的无线局域网络中最佳化清晰信道评估参数的接入点，其特征在于所述接入点包括：

一接收器；

一能量检测器，其与所述接收器连接；

一信道有效性决定装置，其与所述能量检测器连接；以及

一清晰信道评估计算装置，其与所述信道有效性决定装置连接并配置用以接收来自所述接入点的输入参数并用以计算所述清晰信道评估参数。

2.如权利要求1项所述的接入点，其特征在于由所述清晰信道评估计算评估计算装置所计算的所述清晰信道评估参数包括一能量检测阈值(EDT)参数，所述能量检测阈值(EDT)参数会是从所述清晰信道评估计算装置而被输出至所述信道有效性决定装置，所述信道有效性决定装置乃利用所述能量检测阈值参数来决定一信道是否为忙碌。

3.一种在具有一接入点的无线局域网络中最佳化清晰信道评估参数的站台，所述站台包括：

一接收器；

一能量检测器，其与所述接收器连接；

一信道有效性决定装置，其与所述能量检测器连接；以及

一清晰信道评估计算装置，其与所述信道有效性决定装置连接并配置用以接收来自所述接入点的输入参数以及计算所述清晰信道评估参数。

4.如权利要求3项所述的站台，其特征在于由所述清晰信道评估计算装置所计算的所述清晰信道评估参数包括一能量检测阈值(EDT)参数，所述能量检测阈值(EDT)参数会是从所述清晰信道评估计算装置而被输出至所述信道有效性决定装置，所述信道有效性决定装置利用所述能量检测阈值(EDT)参数来决定一信道是否为忙碌。

5.一种于无线局域网络中最佳化清晰信道评估参数的集成电路，其特征在于所述集成电路包括：

一接收器；

一能量检测器，其与所述接收器连接；

一信道有效性决定装置，其与所述能量检测器连接；以及

一清晰信道评估计算装置，其与所述信道有效性决定装置连接并配置用以接收来自接入点的输入参数以及计算所述清晰信道评估参数。

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