實行存取點起動及初步頻道選擇過程的無線通信方法及裝置的製作方法
2023-07-07 02:01:26 1
專利名稱：實行存取點起動及初步頻道選擇過程的無線通信方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明關於一種無線通信系統。更特定言的，本發明關於為一存取點(AP)初始化操作參數且選擇最適切的操作頻道。
背景技術：
一無線通信系統運作所在的一無線電連結的條件可能在任何時間改變。由於一無線傳輸/接收單元(WTRU)是行動的，該WTRU視其位置而定可能脫離或是在一或多個APs的範圍內。當一AP剛被建立或是在因為某些原因而關機的後再次開機，該AP的起動過程必須評估其無線電資源環境。一般而言，起動過程亦提供一用來向其自有的延伸服務集(ESS)的其它APs通告自己出現的機制，使得其它APs能據此自我調整自有的操作參數。
當今有數種架構被用來提高無線通信系統的容量。頻道(亦即頻率)選擇是此等架構其中一種，藉以讓一網絡內的一或多個APs選擇一或多個頻道與其它相關WTRUs聯絡。AP頻道選擇的協調一般是以手動方式進行。但是，要響應於網絡組態中的每一小變化以手動方式協調頻道選擇是非常不切實際的，因為這可能導致所有APs的一重新設計和重新組態。未經許可的頻譜和外部幹擾源也會造成手動協調無法充分解決的問題。此外，難以通過手動頻道選擇方式將頻道指派成會使得相鄰APs的訊務負載以一最大化整體系統容量的方式分攤於可用頻道。
習知架構在有多個APs試圖同時開機的時會遭遇另一問題。當一網絡內發生此情況，所有APs嘗試在相同時間做出一頻道選擇。因此，APs的頻道選擇不會是最佳的，因為每一AP並未將鄰近APs的頻道選擇納入考量。
克服前述問題的方法及系統會是極為有利的。
發明內容
本發明提出一種實行一AP的起動及初步頻道選擇過程的方法及裝置。
該AP的起動過程包含一路徑喪失發現步驟及一通告步驟。在該路徑喪失發現步驟期間，該AP檢測來自其自有的ESS的鄰近APs、來自不同ESSs的鄰近APs、及外部幹擾源。在該通告步驟期間，該AP發射一信標信號以便加速被正在運行路徑喪失發現步驟的鄰近APs認出。該起動過程對該AP提供監測並評估其無線電環境的能力，因而容許該AP自我決定初步操作參數。
一種AP初始化頻道選擇過程在該AP的起動過程開始時自動實行。
吾人可從以舉例方式提出且應連同所附圖式予以理解的以下詳細說明對於本發明更為了解，圖式中圖1是一依據本發明的一無線通信系統的方塊圖；圖2是一依據本發明一實施例的一AP起動過程的流程圖；圖3是一依據本發明另一實施例的一自動頻道選擇過程的流程圖；且圖4是一依據本發明另一實施例的一初始化頻道選擇過程的流程圖。
具體實施例方式
在下文中，術語″WTRU″非局限性包含一使用者設備(UE)、一行動站、固定或行動用戶單元、呼叫器、或任何其它能夠在一無線環境中運作的類型的裝置。
在下文中，術語″AP″非局限性包含一存取點、一基地臺、B節點、網點控制器、或任何其它類型的無線環境介接裝置。
本發明的特徵可被併入一IC內或被建構在一包括多個互連組件的電路內。
如下所述，本發明大體上可應用於無線區域網路(WLAN)技術，譬如大體上應用於IEEE 802.11及ETSI HyperLAN規格，然可想見將其應用在其它限制幹擾無線系統譬如IEEE 802.15及IEEE 802.16。
圖1是一依據本發明的無線通信系統100的方塊圖。無線通信系統100包括一AP 105及多個WTRUs 110a-110n。AP 105經由一天線120透過一無線連結115與WTRUs110a-110n聯絡。AP 105包含一收發器125、一頻道選擇器130、一測量單元135、一功率控制器140、一定時器145及一內存150。收發器125經由天線120對WTRUs110a-110n發出信號115a-115n且從所述WTRUs接收信號115a-115n。
頻道選擇器130選擇一用來與每一WTRU 110a-110n聯絡的頻道。測量單元135測量支持AP 105的操作參數。測量單元135負責收集、處理並存儲頻道量測值，此等量測值非局限性包含頻道使用率(亦即頻道繁忙的時間百分率)，外部(非802.11)幹擾的位準，從接收封包測得的接收信號強度，及類似量測值。功率控制器140控制AP 105的傳輸功率。定時器145設定AP 105進行某些操作的一或多個預定周期。內存150為AP 105提供儲存能力，包括記錄諸如測量結果的數據。
圖2是一AP 105的起動過程200的流程圖，該過程包含一發現步驟210和一通告步驟220。在發現步驟210內，AP 105初始化其量測參數和數值(步驟211)。被初始化的量測參數和數值舉例來說可包含列於下表1內的參數和數值。如熟習此技藝者所能理解，可在這些參數和數值的外更使用其它參數和數值或是以其它參數和數值取代。
表1
在發現步驟210的步驟212中，測量單元135以執行Nmeas_setsDis cover測量集合的方式測量操作參數，藉此依序取得一可容許頻道集合(ACS)內每一頻道在一測量集合期間由貫徹該ACS內所有頻道的測量周期的一完整循環組成的一段時間內的量測值。舉例來說，操作參數可為AP 105的傳輸功率和頻道設定值。較佳來說，將每一頻道上的整體測量持續時間(相當於Tmpp_fixDis cover×NDis cover)設定成會從鄰近APs收到夠強的封包。強封包是被一AP以最大功率發送以提高其被鄰近APs檢測到的可能性的封包。
Tmpp_fixDis cover的持續時間被設定成長到足以限制邊緣效應，此邊緣效應系發生在一封包在測量周期(MPs)間的轉變期間處於傳輸中狀態的時候。又，較佳將Tmpp_fixDis cover設定成短到足以容許頻道間的連續輪替使得AP 105能檢測到鄰近APs其中的一的一頻道變化。該持續時間及所述周期系由定時器145決定。發現步驟210的持續時間由均勻分布在NMIN_MSDis cover與NMAX_MSDis cover的間的任意多個測量集合組成。發現步驟210的持續時間是任意的，藉以考量有二個或更多APs同時開機的情況，避免這些APs在相同時間進行初步頻道選擇。
因為這些測量，AP 105得以判斷其無線電環境，譬如來自其自有的ESS的鄰近APs的檢測、來自不同ESSs的鄰近APs的檢測、及外部幹擾源的檢測。
回頭參考圖2，一旦完成Nmeas_setsDis cover效能測量集合(步驟212)，功率控制器140引動AP 105的功率控制(步驟213)。功率控制決定AP 105的一基線範圍及一相關基線功率設定值。在AP 105的功率控制已於步驟213引動後，頻道選擇器130引動一頻道最佳化過程(步驟214)以選擇一特定AP或是APs網絡使用的頻道。AP 105的初步頻道設定值系以由功率控制器140決定的參數為基礎決定。
在發現步驟210期間，AP 105保持寂靜(亦即AP 105不發出任何封包)。在發現步驟210完成後，AP 105已收集到足夠信息來決定一最佳操作頻道及選擇一傳輸功率設定值。
在發現步驟210結束後是一通告步驟220。在通告步驟220期間，AP將其操作頻道組態成在發現步驟210結束時決定的最佳頻道。應理解到可視需要在過渡期間執行其它過程。通告步驟220的目的是加速AP被其鄰近APs檢測到。在通告步驟220開始時，各參數(例如TdurAnnounce、TbeaconAnnounce、PMAX)被初始化(步驟221)。在通告步驟持續時間TdurAnnounce期間，AP 105僅以周期TbeaconAnnounce發出具有一最大傳輸功率PMAX的信標幀(步驟222)。這加速AP 105被其它APs檢測到，因為只發出最大功率封包。在通告步驟220期間，在AP 105的覆波範圍外的WTRUs可能嘗試與AP 105聯繫，因為AP 105正以其最大功率Pmax發射。因此的故，在通告步驟220期間會拒絕來自WTRUs的所有聯繫請求以避免聯繫到一會在正常操作期間脫離範圍的WTRU。
一旦通告步驟220結束，AP 105的起動即完成。然後AP 105將其自身組態成供其正常操作使用(步驟223)且開始正常操作(步驟230)。AP 105將其傳輸功率設定成由功率控制器140決定的設定值，在此的後AP 105開始正常操作且開始接受來自WTRUs 110的聯繫請求。
圖3是一依據本發明一實施例的自動初始化頻道選擇過程300的流程圖。在該較佳實施例中，該頻道選擇過程在發現步驟210結束時被引動，此時已取得每一頻道上的量測值。選擇供一特定AP或是一APs網絡使用的頻道。頻道選擇得為以手動方式或自動方式完成，且得為在部署時就開始進行或是在操作中動態進行。本發明可搭配無線區域網路(WLAN)應用(例如依據IEEE 802.11)實行。
初始化頻道選擇過程300系在起動過程200期間進行並且決定最佳操作頻道。在較佳實施例中，頻道於發現步驟210期間被掃描。在發現步驟210結束時，頻道選擇過程於步驟214中被引動以依據在發現步驟210期間就每一頻道觀測到的量測值為基礎選擇最佳頻道。在所有情況中，初始化頻道選擇過程300掃描多個頻道(例如頻道1-11)以檢測可用的最佳頻道。被掃描頻道的序列可為依一預定順序，或者其可為隨機的。頻道序列不一定要包含所有可用頻道。對於每一被掃描頻道，該過程判斷1)有哪些其它APs在該頻道上運作；2)所述APs是否是同一系統的一部分(亦即依據ESS)；3)所述APs的信號強度；4)該頻道上的訊務量；及5)該頻道上是否有任何其它幹擾源(例如非802.11幹擾)，以及收到的非WLAN幹擾功率位準。在掃描完成後，AP能算出哪個頻道會得到最佳效能(例如具有最少量幹擾的頻道)。然後AP將自己重新調諧成該頻道。視檢測到的所述其它APs是否是同一系統的一部分而定，AP能決定對於使用頻道的選擇更積極或較不積極。
在一替代實施例中，協調頻率選擇可通過以下方式完成1)使APs相互交換有關其特質(例如負載、容量或位置)的信息；或2)有一能從每一AP得到信息且設定網絡內所有APs的頻道的集中式架構。就第一種情況來說，每一AP仍會自主地做出決定，但是交換的信息能允許有一較好決定(例如其可包含難以被另一AP從外部觀測到的統計數據)。就第二種情況來說，從不同APs收集信息且將此等信息通知一集中單元或裝置，此集中單元在收到信息後做出一決定且回頭將此決定通知不同APs。
仍參照圖3，當初始化頻道選擇過程300開始(步驟305)，允許AP 105掃描所有頻道以檢測附近所有APs的身份和一接收信號強度指示(RSSI)(步驟310)。在較佳實施例中，步驟310可為在發現步驟210期間實行。在步驟315中，掃描頻道列表。表列頻道的全部或一部分可為依一預定或隨機順序依序被掃描。記錄就每一頻道檢測到的與每一AP相關的信息(步驟320)。此信息可包含(但不限於)在被掃描頻道上運作的其它APs的身份，其它APs是否是同一ESS的一部分的指示，APs的信號強度，頻道上的訊務量，以及頻道上是否有任何其它幹擾源。
在掃描完成後，AP 105判斷哪個頻道提供最佳效能(步驟325)。舉例來說，這可能是通過測量哪個頻道具有最少量幹擾或是否其它APs是同一ESS的一部分的方式判斷。一旦判定具有最佳效能的頻道，AP 105將自己調諧成該最佳頻道。
圖4是一依據本發明另一實施例用來在AP起動後決定最佳頻道的初始化頻道選擇過程400的詳細流程圖。初始化頻道選擇過程400包含一候選頻道決定過程405及一頻道選擇過程450。
在候選頻道決定過程405中，AP 105檢索最大容許幹擾IMAX(步驟410)，其為在任何已知頻道上以一AP的基線範圍為基礎決定的最大容許幹擾。IMAX可從功率控制過程得到。Imax系由初始化頻道選擇過程400利用方程式(1)算出。方程式(1)中使用的參數其中一些參數是從功率控制過程檢索得到。明確地說，功率控制會決定RNGbase。另一方面，Pmax、(C/I)req_hig及MI是預先決定的參數。較佳來說，用於候選頻道決定過程405的IMAX系依據方程式(1)算出IMAX＝Pmax-RNGbase-(C/I)req_high-MI方程式(1)其中Pmax是AP 105的最大傳輸功率；RNGbase是AP 105覆蓋的範圍；且(C/I)req_high是一高速率封包(例如11Mbps)的必要載波功率幹擾比。MI是一消除頻道具備太過接近實際最大容許位準的幹擾位準的可能的餘裕。另一選擇Imax的一預定值得為被用來決定候選頻道列表的IMAX。
從一ACS選出一第一頻道(步驟415)。測量一頻道的幹擾I且以其與最大容許幹擾IMAX做比較(步驟420)。如果該頻道的幹擾I小於最大容許幹擾IMAX，則AP 105將該頻道記入內存150內一候選列表(步驟425)。如果該頻道幹擾I不小於最大容許幹擾IMAX，則AP 105檢查ACS內是否還有任何頻道存在(步驟430)。如果ACS內尚有頻道存在，則AP 105從ACS選出下一個頻道(步驟435)且候選頻道決定過程405回到步驟420。
如果ACS內不再有頻道，則AP 105檢查是否有任何可用候選頻道(步驟440)。如果在步驟440中判定沒有可用候選頻道，則AP 105將IMAX增加ΔdB(步驟445)且候選頻道決定過程405回到步驟415。如果在步驟440中判定至少有一候選頻道存在，則候選頻道決定過程405完成，然後進行頻道選擇過程450。
頻道選擇過程450所用的一標準是已在每一頻道上測得的鄰近BSSs的數量NB(k)。一旦選出候選頻道，判斷在所有候選頻道當中來自不同BSSs的測得信標的最少數量NBMin(步驟455)。在頻道k上測得的鄰近BSSs的數量是NB(k)且測得BSSs的最少數量是NBMin的條件下，從候選頻道列表中去除NB(k)＞NBMin的所有頻道(步驟460)。換句話說，只有具備最少測得BSSs的頻道被留下。另一選擇，在步驟455和460中，每一頻道上的測得鄰近BSSs的數量可被換成每一頻道上的頻道使用率。頻道使用率量測值相當於接收器被一WLAN信號載波鎖定的時間百分率。在此情況中，頻道選擇過程會偏好具有較低頻道使用率的頻道。
頻道選擇過程所用的另一標準是最小測得幹擾位準，此系以剩下的所有候選頻道決定(步驟465)。以頻道k上的最小測得幹擾位準I(k)與最小幹擾位準IMIN做比較，且從候選頻道列表中去除I(k)＞IMIN的所有頻道(步驟470)。換句話說，只有具備最小幹擾位準的頻道被留下。
如果有一以上的最小功率位準候選頻道存在，則在剩下的候選頻道當中隨機選擇一頻道(步驟475)。
初始化頻道選擇過程400的範例參數列於下表2中。熟習此技藝者會理解到可在這些參數和數值之外更使用其它參數和數值或是以其它參數和數值取代。
表2雖然已在較佳實施例中就特定組合說明本發明的特徵和組件，每一特徵或組件得被單獨使用或是以有或沒有本發明其它特徵和組件的多樣組合使用。
權利要求
1.一種在包含至少一存取點(AP)與多個無線傳輸/接收單元(WTRU)通信的一無線通信系統中最佳化該AP所使用頻道的選擇的方法，該方法包括以下步驟(a)決定用於支持由該AP所進行通信的候選頻道；以及(b)以一特定標準為基礎從所述候選頻道當中選擇一頻道，其中步驟(a)和(b)系在引動該AP後自動地進行。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述候選頻道系從一可容許頻道集合(ACS)以每一候選頻道的一測得幹擾小於一已確定最大容許幹擾為條件選出。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(b)更包括(b1)決定所述候選頻道檢測到的一經檢測信標最少數量；以及(b2)從所述候選頻道當中選擇一具備該經檢測信標最少數量的頻道。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(b)更包括(b1)決定所述候選頻道接收到的最小幹擾位準；以及(b2)從所述候選頻道當中選擇一具備該最小幹擾位準的頻道。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(b)更包括在有至少二選擇頻道時隨機地選擇一頻道。
6.一種用於在一無線通信系統內與多個無線傳輸/接收單元(WTRUs)通信的存取點(AP)，該AP包含(a)一測量單元，其用於在該AP引動後測量一可容許頻道集合(ACS)內的每一頻道的測量操作參數；(b)一功率控制器，其用於以所述操作參數為基礎控制該AP的傳輸功率；(c)一頻道選擇器，其用於以所述測得操作參數為基礎選擇一供該AP進行通信的頻道；(d)一定時器，其用於設定一時間周期，一信標幀在此周期內從該AP發出用以向其它APs通告所述操作參數；及(e)一內存，其用於存儲所述測得操作參數。
7.根據權利要求6所述的AP，其特徵在於，該信標幀系在該時間周期內以其最大功率傳輸給其它APs。
8.根據權利要求6所述的AP，其特徵在於，所述候選頻道系從一可容許頻道集合(ACS)以所述候選頻道的一幹擾位準小於頻道上一最大容許幹擾為條件選出。
9.一種起動無線通信系統的存取點(AP)的方法，該方法包括(a)在引動該AP後取得該AP的操作參數；(b)以所述操作參數為基礎進行該AP的初步操作；以及(c)向其它APs通告該AP的操作參數。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，步驟(a)更包括(a1)初始化該AP的操作參數；及(a2)在一預定時間周期內測量所述操作參數。
11.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，步驟(b)更包括(b1)以所述操作參數的量測值為基礎進行該AP的一功率控制；及(b2)以該功率控制為基礎進行一頻道選擇。
12.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，步驟(b)系以該AP在一預定時間周期內以其最大傳輸功率發送信標幀的方式進行。
13.一種在包含多個存取點(APs)的一無線通信系統內自動地選擇供一特定AP使用的一初步頻道的方法，該方法包括(a)掃描該AP將會用來進行通信的多個頻道；(b)記錄與在每一經掃描頻道上檢測到的一AP有關的信息；及(c)以該記錄信息為基礎選擇所述經掃描頻道當中一具有最佳效能的頻道。
14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，該記錄信息包含以下信息當中一或多者該頻道的一信號強度、該頻道上的一訊務量、該頻道上的幹擾源、該頻道上是否有其它APs運作的一指示、及其它APs是否是同一延伸服務集(ESS)的一部分。
15.一種存取點(AP)包含(a)一取得構件，用來取得該AP已引動時的操作參數；(b)一執行構件，用來以所述操作參數為基礎執行該AP的初步操作；及(c)一通告構件，用來向其它APs通告該AP的操作參數。
16.根據權利要求15所述的AP，其特徵在於，該取得構件更包含(a1)用來初始化該AP的操作參數的構件；及(a2)用來在一預定時間周期內測量所述操作參數的構件。
17.根據權利要求15所述的AP，其特徵在於，該執行構件更包含(b1)用來以量測值為基礎進行該AP的一功率控制的構件；及(b2)用來以該功率控制的結果為基礎進行一頻道選擇的構件。
18.一種存取點(AP)包含(a)用來決定用於支持由該AP進行的通信的候選頻道的構件；及(b)用來以一特定標準為基礎從所述候選頻道當中選擇一頻道的構件，其中步驟(a)和(b)系在該AP引動後自動地進行。
19.根據權利要求18所述的AP，其特徵在於，該頻道選擇構件包含(b1)用來決定所述候選頻道檢測到的一經檢測信標最少數量的構件；及(b2)用來從所述候選頻道當中選擇一具備該經檢測信標最少數量的頻道的構件。
20.一種用於從一候選頻道列表選擇一頻道的存取點(AP)，該AP包含(a)用來決定與所述候選頻道有關的一經檢測信標最少數量的構件；及(b)用來從該列表選擇一或多個具備該經檢測信標最少數量的頻道的構件。
21.根據權利要求20所述的AP，其更包含(c)用來決定所述選擇頻道當中的一最小幹擾位準的構件；及(d)用來從該列表選擇至少一具備該最小幹擾位準的頻道的構件。
22.根據權利要求21所述的AP，其更包含(e)用來在有至少二選擇頻道時隨機地選擇一頻道的構件。
23.一種用於從一候選頻道列表選擇一頻道的集成電路(IC)，該IC包含(a)用來決定與所述候選頻道有關的一經檢測信標最少數量的構件；及(b)用來從該列表選擇一或多個具備該經檢測信標最少數量的頻道的構件。
24.根據權利要求23所述的IC，其更包含(c)用來決定所述選擇頻道當中的一最小幹擾位準的構件；及(d)用來從該列表選擇一具備所述候選頻道當中的最小幹擾位準的頻道的構件。
25.根據權利要求24所述的IC，其更包含(e)用來在有至少二選擇頻道時隨機地選擇一頻道的構件。
26.一種用於從一候選頻道列表選擇一頻道的存取點(AP)，該AP包含(a)用來從具備一預定經檢測信標最少數量的頻道當中決定一最小幹擾位準的構件；及(b)用來在該列表上選擇一具備所述候選頻道當中的最小幹擾位準的頻道的構件。
27.根據權利要求26所述的存取點(AP)，其更包含(c)用來在有至少二選擇頻道時隨機地選擇一頻道的構件。
28.一種用於從一候選頻道列表選擇一頻道的集成電路(IC)，該IC包含(a)用來從具備一預定經檢測信標最少數量的頻道當中決定一最小幹擾位準的構件；及(b)用來在該列表上選擇一具備所述候選頻道當中最小幹擾位準的頻道的構件。
29.根據權利要求28所述的IC，其更包含(c)用來在有至少二選擇頻道時隨機地選擇一頻道的構件。
全文摘要
一種存取點(AP)起動過程包含一發現步驟和一通告步驟。在該發現步驟期間，該存取點檢測來自其自有的延伸服務集(ESS)的鄰近APs、來自不同ESSs的鄰近APs、及外部幹擾源。在該通告步驟期間，該AP以最大功率發射其信標信號以便加速由正運行於發現步驟的鄰近Aps的辨識。一種AP自動初始化頻道選擇過程系掃描該AP將會用於通信的頻道。記錄每一已掃描頻道的信息且決定一最佳效能頻道供該AP使用。
文檔編號H04W48/16GK1857016SQ200480027952
公開日2006年11月1日 申請日期2004年11月24日 優先權日2003年12月1日
發明者克裡斯多福·凱夫, 安吉羅·卡費洛, 保羅·馬裡內爾, 泰瑞莎J·亨克勒, 朱安C·強尼加, 文森·羅伊 申請人:美商內數位科技公司