平均發射信號功率的發送調度控制的製作方法

2023-06-07 00:17:16 1

專利名稱：平均發射信號功率的發送調度控制的製作方法
技術領域：
本發明總地涉及通信系統。更具體地，本發明涉及用於平均發射信號功率的發送
調度控制的方法和裝置。
背景技術：
超寬帶(UWB)調製提供非常低功率、高數據速率的無線電通信，用於以非常寬的 調製帶寬傳遞數據。

圖1示出了用於室內無線通信的UWB通信鏈路的典型應用。例如收發 機110、120、130、140的若干收發機被組網以允許在收發機110、120、130、140之間實現高寬 帶通信。收發機110、120、130、140可包括例如與例如數字視頻記錄器(DVR)、數字視頻盤 (DVD)播放機和計算設備的其它設備組網的高清晰度電視(HDTV)監視器。最常見類型的 UWB基於由WiMedia工業聯盟創建的標準。 聯邦通信委員會(FCC)已授權UWB無線電發送可合法地工作在頻率範圍 3. lGHz-10.6GHz下。因此，UWB通信的發射功率要求是最大平均有效各向同性輻射功率 (EIPP)在任何發射方向在lms間隔內求平均為-41. 3dBm/MHz。 由於UWB無線電發送需要較低的功率電平，因此希望使UWB發送信號的發射功率 最大化但不超過FCC頒布的規定。 一般來說，SNR和相關聯通信發送信號質量參數隨著發 送信號功率增加而提高。 希望有一種方法和裝置能夠在UWB組網環境中提供高功率發送信號但不會超過
FCC輻射功率要求。 發明概述 —個實施例包括發射信息的方法。該方法包括分析要發射的信息。基於要發射的 信息設定發射持續時間。基於發射持續時間以及每一預定時間周期內的預定平均發射信號 功率門限確定發射信號功率電平。 本發明的另一實施例包括調度WiMedia超幀中信息分組的發送的方法。該方法包 括分析所要發射的信息分組。基於要發射的信息選擇有限數量的可用發射佔空周期中的一 個。發射信號功率電平基於發射佔空周期和每一預定時間周期內的預定平均發射信號功率 門限。 參照以示例方式示出所述實施例原理的附圖，從下面的詳細說明中所述實施例的
其它方面和優點將變得顯而易見。 附圖簡述 圖1示出用於室內無線通信的UWB通信鏈路的典型應用。 圖2A示出在時域中的高佔空周期信號(相對於圖2B所示信號較高)的一個例子。
圖2B示出在時域中的低佔空周期信號(相對於圖2A所示信號較低)的一個例子。
圖3是調度發送方法的一個實施例中所包含的步驟的一個例子的流程圖。
圖4示出WiMedia超幀的一個例子。 圖5是示出調度WiMedia超幀中信息分組的發送的方法的一個實施例中的步驟的 一個例子的流程圖。
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圖6示出調度以供發送的分組的時間線的一個例子。
詳細說明 所描述的實施例包括調度分組的發送的各種方法。該方法提供對發射機的發送信 號功率電平的控制。更具體地，所描述的實施例可用來控制發射機(例如UWB發射機)的
平均輸出功率。
RMS功率 信號的平均功率可定義為 = — JX一
'o 其中p(t)是瞬時功率，t是求平均的預定持續時間而t。是測量的任意開始時間。
圖2A示出時域中的高佔空周期信號的一個例子(相對於圖2B所示信號較高)。 如圖所示，示例性發送信號包括"on(開)"時間周期(指定為"分組")禾P"off (關)"時間 周期(指定為"分組間間隔")。發送信號的佔空周期一般可估算為"on"周期與預定時間 段t內"on"周期和"off"周期之和的比。對於UWB發射機來說，佔空周期越大，滿足UWB 信號的EiRP發射功率調整所必須的目標功率電平越低。目標功率電平可被定義為在遠短 於t的時間段內求平均的電平p(t)，確保p^^滿足該調整。S卩，假設p(t)(從統計角度) 大致不變，則調整瞬時功率P(t)以使其等於或小於目標功率保證了滿足該功率調整。
圖2B示出時域中的低佔空周期信號的一個例子(相對於圖2A所示信號較低)。 如圖所示，示例性發送信號包括"on"時間周期(指定為"分組")禾P"off"時間周期(指定 為"分組間間隔")。發送信號的佔空周期一般可估算為"on"周期與預定時間段t內"on" 周期和"off"周期之和的比。對於UWB發射機來說，佔空周期越小，滿足UWB信號的EiRP 發射功率約束所必須的目標功率電平越高。 如圖2A和2B所示，UWB信號是脈衝式的。這意味著信號能量由持續時間不同且 其間分隔有不同時間量的分組構成。可以推導出P^ra不僅取決於所發射分組的瞬時發送功 率，而且取決於不發射任何內容的持續時間內的分組間間距。實際上，發射信號與分組間間 距的佔空周期g衡量平均功率。換句話說，在t秒的任何間隔內，P平均二gP分組其中p分組是 當發送實際發生時在"on"時間段內進行的信號平均功率測量，並對應於瞬時發射的功率。 如果在t秒內，信號佔用75%的時間，並在剩下的t秒內不發送任何內容，則g二0.75且 平均功率僅為分組功率的3/4。平均發射功率p^^通過調整而固定。因此，一旦確定了g， 則通過下式給出允許的瞬時發射功率P分糹且二 P平均/g。 圖3是包含在發送信息方法的一個實施例中的步驟的一個例子的流程圖。第一步 驟310包括分析所要發送的信息。第二步驟320包括基於要發送的信息設定發送持續時 間。第三步驟330包括基於發送持續時間確定發射信號功率電平以及每個預定時間段的預 定平均發射信號功率門限。 —般來說，發射至少兩類信息。第一類信息包括信標和確認，而第二類信息包括數 據。信標典型地具有相對較短的持續時間並根據周期性調度方案而發送。對於WiMedia來 說，信標的持續時間限制在64us，而周期為65ms。相應地可計算出發射功率。可提供信標 的發送時間。由於它們相對較短的持續時間，信標一般在接近最大功率時發射。確認和信
5標的相似點在於它們都佔據非常短的持續時間，因此能以相對較高的發射功率電平發送。
發射信號功率保持在每個預定時間段t的預定平均發射信號功率門限p^糹a下。因 此，信標和確認的發射功率還應當計入在時間t發射的其它信號。如果在預定時間段內沒 有其它信號(例如數據信息)發射，信標和確認的功率電平一般由於它們較短的發射持續 時間而增高。信標的發射功率電平應當設定為確保不超過預定的平均發射信號功率門限。 更一般地說，以已知佔空周期發射的信號可增高與已知佔空周期成反比的一個量。 一個實 施例包括增加與正在發射的信號的先驗佔空周期成反比的發射功率。 在操控數據信息的時序和功率電平方面一般比信標或確認信息更為靈活。實際數 據吞吐量與數據速率和佔空周期相關，其中數據速率是在佔空周期的"on"部分內發送數據 時的速率。如果針對給定數據速率的佔空周期減小，則吞吐量下降。然而，減小佔空周期使 發射功率增加。較高的發射功率提高了無線鏈路的質量，從而允許發射較高數據速率的信 號。這有效地平衡補償由於佔空周期的減小造成的吞吐量下降。 對數據發送來說，調整佔空周期一般存在兩個原因。第一個原因是通過增加發射 功率和降低佔空周期獲得所需的吞吐量而促成的，這導致頻譜效率提高和總網絡容量增
大。第二個原因包括通過增加發射功率而減小佔空周期以提高無線鏈路的質量。 因此，另一實施例包括確定所需的發送數據吞吐量並選擇最小佔空周期以提供所
需的發送數據吞吐量，其中確定佔空周期包括將預定周期內的發射持續時間除以t。 一般
來說，鏈路質量決定了經過鏈路的發送信號的信號質量。信號質量一般設定發送信號的調
制順序和編碼電平。增加發射功率提高了鏈路質量並允許提高發射信號的比特率。即，數
據速率可通過增加發射功率而增加。佔空周期和數據速率通過發射功率的調整而共同選擇
以獲得所需的數據吞吐量。
另一實施例包括確定所需的傳輸數據吞吐量；選擇發射信號功率電平以最小化
佔空周期，並選擇每t秒的發射持續時間以提供所需的發送數據吞吐量。
如果鏈路質量很差， 一個實施例包括確定維持所需發送鏈路質量的發射功率要
求；並設定每預定t秒的發射持續時間以維持所要求的發射功率並使其在t秒不超過預
定的平均發射信號功率門限。 用於設定發射持續時間和發射信號功率電平的所述方法可通過使用發射調度來 實現和控制。發射調度可控制無線網絡中收發機的佔空周期、發射持續時間和發射功率電 平。 發送調度可通過包含例如WiMedia MAC超幀的一連串超幀的MAC(媒體接入控制) 調度器來實現。超幀可包括分配給各種設備以用於網絡內調度發送的多個時隙。如將要描 述的那樣，超幀的結構更容易使它們自己控制發射持續時間以使其符合超幀的時隙的持續 時間(通常是它的幾倍)。將超幀的時隙的持續時間與前面提到的預定時間段t秒進行 比較可得出自然周期，該自然周期可用來確定發射時間佔空周期。例如，UWB FCC規則將t 設定為lms。另外，WiMedia MAC超幀包括持續時間為0. 256ms的時隙。因此，可相對簡單 地設定25%佔空周期、50%佔空周期、75%佔空周期和100%佔空周期。
圖4示出WiMedia超幀的一個例子。該超幀包括256個媒體接入時隙(MAS)。每 個MAS具有256us的持續時間。由超幀發射控制的收發機的發送遵循如時間軸所定義的順 序。
—個實施例包括調度發送以使其在選定的MAS中進行，這提供了所要求的佔空周期。自然佔空周期可以0.256/t = 0.256/1. 00的比例形成，或者是將近25%的佔空因數。更具體地，自然佔空周期選擇包括25%、50%、75%和100%。 可調度發射機，例如使其在如圖所示帶陰影的MAS(430)內發射數據分組。更具體地，在每四個MAS發送數據分組。結果為25%的佔空周期，使發射機功率比在100%佔空周期下大出將近四倍。如圖所示，通過調度附加時隙的周期性時序可輕易地獲得50%、75%和100%佔空周期。 圖5是示出調度WiMedia超幀中信息分組的發送的方法的一個實施例中的步驟的一個例子的流程圖。第一步驟510包括分析要發送的信息分組。第二步驟520包括基於要發送的信息選擇有限數量的可用發射佔空周期中的一個。第三步驟530包括基於發射佔空周期確定發射信號功率電平以及每個預定時間段的預定平均發射信號功率門限。
如前所述，可選擇發射時間或發射信號佔空周期以獲得所需的數據吞吐量或允許在低質量鏈路上發送的發射信號功率。 一個實施例包括確定所需的發送數據吞吐量並選擇發射佔空周期以提供所需的發送數據吞吐量。另一實施例包括確定維持所需發送鏈路質量的發射功率要求，並選擇發射佔空周期以維持所要求的發射功率、並使其不超過每個預定時間段的平均發射信號功率門限。如前所述，FCC驅動的預定時段t為lms。有限數量的可用發射佔空周期可包括25%佔空周期、50%佔空周期、75%佔空周期和100%佔空周期。
圖6示出調度以供發送的分組的時間線的一個例子。例如，圖中示出25%、50%和75%的佔空周期。在選擇用於發送的每個時隙中，可發送一個或多個數據分組。如果請求對數據分組的確認，則存在附加的待機時間。當計算最大的允許發射功率時，也可計入這些附加的待機時間。圖6詳細示出50%佔空周期的信號，以示出多個數據分組、確認和待機時間(在數據和確認之間)。 儘管已描述和示出了本發明的一些特定實施例，然而本發明不局限於所描述和圖示的特定形式或部件配置。本發明僅由所附權利要求書限定。
權利要求
一種發射方法，包括分析要發射的信息；基於所述要發送的信息設定發射持續時間；基於所述發射持續時間確定發射信號功率電平以及每個預定時間段的預定平均發射信號功率門限。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述要發送的信息包括信標，並提供所述信 標的發射持續時間。
3. 如權利要求2所述的方法，其特徵在於，確定所述信標的發射信號功率電平還包括 考慮在預定時間段內發射的所有其它信號；確保不超過預定平均發射信號功率門限。
4. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述要發射的信息包括確認，並提供所述確 認的發射持續時間。
5. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，確定所述確認的發射信號功率電平還包括 考慮在預定時間段內發射的所有其它信號；確保不超過預定平均發射信號功率門限。
6. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述要發射的信息包括數據。
7. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於， 確定所需的發送數據吞吐量；選擇提供所需的發送數據吞吐量的最小佔空周期，其中確定所述佔空周期包括將預定 時間段內的發射持續時間除以預定時間段。
8. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，還包括 確定所需的發送數據吞吐量； 選擇發射信號功率以使佔空周期最小化；選擇每個預定時間段的發射持續時間以提供所需的發送數據吞吐量。
9. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，還包括 確定維持所需的發送鏈路質量的發射功率要求；設定每個預定時間段的發射持續時間，以維持所要求的發射功率並且不超過每個預定 時間段的預定平均發射信號功率門限。
10. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括根據預定的發送調度超幀調度發射 持續時間。
11. 如權利要求io所述的方法，其特徵在於，還包括從有限集的可用發射持續時間中選擇發射持續時間。
12. 如權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述有限集的可用發射持續時間根據所 述預定時間段和預定發送調度超幀的自然時間周期確定。
13. 如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述預定時間段為lms，而所述超幀是 Wimedia MAC超幀。
14. 如權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述有限集的可用發射持續時間包括 25%佔空周期、50%佔空周期、75%佔空周期和100%佔空周期。
15. —種調度WiMedia超幀中信息分組的發送的方法，包括 分析要發送的信息分組；基於所述要發送的信息選擇有限數量的可用發射佔空周期中的一個；基於所述發射佔空周期和每個預定時間周期的預定平均發射信號功率門限來確定發 射信號功率電平。
16. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，還包括 確定所需的發送數據吞吐量；選擇所述發射佔空周期以提供所需的發送數據吞吐量。
17. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，還包括 確定維持所需發送鏈路質量的發射功率要求；選擇發射佔空周期以維持所要求的發射功率並使其不超過每個預定時間段的預定平 均發射信號功率門限。
18. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述預定時間段為lms。
19. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述有限數量的可用發射佔空周期包括 25%佔空周期、50%佔空周期、75%佔空周期和100%佔空周期。
20. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述要發射的信息包括信標，並提供所述 信標的發射持續時間。
21. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述有限集的可用發射持續時間根據所 述預定時間段和預定發送調度超幀的自然時間周期確定。
全文摘要
披露一種發射信息的方法和裝置。該方法包括分析要發射的信息。發射持續時間基於要發射的信息設定。發射信號功率電平基於發射持續時間以及每個預定時間段的平均發射信號功率門限來確定。
文檔編號H04B7/005GK101790853SQ200880020160
公開日2010年7月28日 申請日期2008年6月12日 優先權日2007年6月14日
發明者A·L·施瓦茨, P·沃爾夫奧克 申請人:恩迪希Ip控股有限公司