CN101040458B - 具有链路自适应的终端发射功率控制方法及系统 - Google Patents

具有链路自适应的终端发射功率控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

描述了用于在无线通信中协调功率使用率和链路自适应的方法。终端和/或接入点(AP)可以尝试结合期望的通信数据传输速率来修改终端的发射功率。链路自适应也可以与所描述的方法结合使用。

Description

具有链路自适应的终端发射功率控制方法及系统
技术领域
本发明的特征涉及无线通信。特别地，本发明的特征涉及对用以发送无线信号的功率进行控制。
背景技术
无线通信的增长及其与因特网的整合持续影响到了局域网的增长。由于基于IEEE802.11的通信协议和相关设备的扩展，无线局域网(WLAN)正在频繁地出现。在公司、公共场合和家庭环境中，WLAN在PC、PDA以及其他设备之间提供了高速无线连接。WLAN的用户已开始希望接入WLAN，并且想要更大的覆盖范围以及更高的吞吐量。对于便携设备用户而言，功率损耗问题同样是一个问题。
当前，IEEE802.11系列协议是主要的WLAN标准。并且某些标准(例如IEEE802.11a/b/g)已经完成了标准化。这些标准中的某些包含了对到一单元的链路上的功率进行修改的能力。
同时，无线供应商正在试验自适应天线阵列(也称为智能阵列天线)。针对自适应天线阵列的当前方法并未解决功率控制问题。与之相反，自适应阵列所专注的是波束导引。
发明内容
本发明的特征解决了上文所指出的一个或多个问题，由此提供一种与无线通信一起使用的改进的功率控制系统。
附图说明
结合下面的附图描述本发明的特征。
图1示出了根据本发明特征的发射功率控制。
图2A和2B示出了根据本发明特征的以负载均衡为基础改变阵列图案。
图3A和3B示出了根据本发明特征的以分组导引为基础改变阵列图案。
图4示出了根据本发明特征的降低功率的处理。
图5示出了常规的链路自适应方法。
图6和7示出了根据本发明特征的链路自适应。
图8A和8B示出了根据本发明特征的天线参数修改。
图9-18示出了根据本发明特征的链路自适应。
图19示出了根据本发明特征的基站的例示示例。
图20-21示出了根据本发明特征的接入点的附加例示示例。
图22示出了根据本发明特征的用于确定附加增益(premiumgain)的处理。
具体实施方式
本发明的特征涉及在通过无线局域网使用的接入点中对功率进行控制。为了帮助读者，下文分为了几个部分：功率控制；IEEE802.11h中的发射功率控制；IEEE802.11b、802.11e以及其他标准中的发射功率控制；链路自适应方法；以及具有链路自适应的发射功率控制。
应该指出的是，在后续描述中阐述了组件之间的各种连接。应该指出的是，除非以别的方式加以规定，否则这些连接通常可以是直接或间接的，本说明书在这方面是不加限制的。
功率控制
本发明的特征可以通过在链路增益方面非互补的上行链路及下行链路系统来使用。例如，本发明的特征可以通过利用了具有智能天线的接入点(AP)的WLAN系统来使用。在这里，本发明的特征解决了站点发送速率和站点功率损耗中的至少一个。发射功率控制(TPC)能力以及链路自适应处理可以通过各种环境或期望来使用。例如，本发明的特征可以用在其中站点以其最高数据速率进行发送以及其中站点以其最低功率进行发送的系统中。
为了实现在保持系统有效性的同时降低功率损耗，可以使用通过TPC以及兼容的无线LANAP运行的方法和系统。
功率的降低并不意味着所有设备总会始终与接入点相连。与之相反，存在隐藏终端，其中每一个站点的发射功率不足以到达其他每个站点或返回到接入点。在802.11b或802.11e规范中，站点以恒定功率进行发射，并且不具有TPC功能。下面将描述用以允许在802.11协议中进行TPC的各种方法。
IEEE802.11h中的发射功率控制
IEEE802.11h是5GHz频带中的欧洲标准。该规范主要处理TPC和动态频率选择(DFS)。在802.11h中进行TPC的主要原因在于：TPC(它是指802.11h中的最大调节发射功率设置)是欧洲的5GHz频带操作所必需的。对TPC来说，802.11h只定义了帧结构。它并未描述用于实现TPC的方法。
本发明的特征涉及的是使用IEEE802.11h规范的探测请求/响应或操作命令来发送某些TPC信息。这些特征可以帮助其他IEEE802.11规范来使用TPC。这些命令既可以用于发送控制信号来帮助避免隐藏终端，也可以不用于此目的。如果使用了控制信号，则可以将这些控制信号设置成以正常功率来发送，从而避免隐藏终端问题。该处理可能包含对于AP和站点的某些修改。然而，本发明的特征可以使用802.11b/e规范中保留的任何时隙或帧，由此允许基于一种类似于通过802.11h使用的技术的TPC。
虽然802.11h和802.11b都具有帧结构，但是它们并不是相同的。下文描述了802.11h中的各种观察结果以及如何在非802.11h协议中实现TPC。
对于TPC报告来说，802.11h改变了用于该操作的探测响应。在响应改变的同时，用以启动TPC的探测请求并未改变。与之相反，802.11h为TPC请求所使用的是操作帧。
因为用于802.11h中的TPC的序号当前在802.11b/e中是保留的，因此可以在802.11b/e中对探测响应实行相同改变。
在802.11b中，并未针对操作帧进行调整。由此，更为容易修改该协议中的探测请求。
在802.11e中，操作帧和探测请求都是已定义的。
在802.11h中，如果将频谱管理时隙(处于信标或探测响应内部)设置为1，则站点知道AP进行了TPC。
在802.11b/11e中保留了频谱管理时隙的相同时隙。本发明的特征可以使用该时隙来实现TPC。
就本概述而言，在802.11h中，TPC可以如图1所示地实现。图1示出了接入点101和移动站102。发射功率包含在从移动站102到接入点101的TPC报告中。该TPC报告可以作为操作帧的一部分或者探测响应的一部分来包含。该图示出了接入点101希望调整移动站102的发射功率的情况。TPC报告是使用接入帧、响应于从接入点101到移动终端103的TPC请求而产生的。如果移动站102想要调整接入点101的发射功率，则它可以通过提供互补请求和报告来实现这个目的。
然而，移动站102无法调整其自身的发射功率。用于TPC的当前发射功率信息包含在探测响应帧中。这意味着任何计算都必须在接收机上进行。
本发明的特征包含了由移动站102来调整其自身发射功率的能力。接入点101可以计算当前移动站102的发射功率之间的差，更新该信息，并且将该信息转发给移动站102。
IEEE802.11b、802.11e以及其他标准中的发射功率控制
为了在802.11b/e中实现TPC，可以使用802.11h的时隙结构的较少修改。各种TPC方法可能会受到修改802.11b/e协议帧结构的能力的限制。接入点101和移动站102可能也需要修改，以便允许TPC。TPC可以作为一种使用了探测请求和探测响应信号的方法来实现。两种情况(固定阵列或改变阵列)都可以使用TPC。这将参考图2A、2B、3A和3B来示出。
参考图2A和2B来描述TPC。在这里，移动站知道接入点201是否改变了各种阵列图案。
站点207向接入点201发送RTS(请求发送)信号208。可以将探测请求/响应时间添加到帧的持续时间字段中的NAV设置定时器。接入点201接收RTS208，并且使用CTS(清除以发送)信号209来向移动站做出回复。
站点207发送探测请求210，并且请求接入点201使用TPC(例如通过设置TPC标志)。
接入点201检测来自站点的接收功率，并确定接收功率以及与接入点201进行通信所需要的功率之间的值差。
接入点201向移动站发送探测响应211，并且向移动站告知该值差。
然后，移动站降低发射功率并以正常方式继续操作。
图2A和2B示出了通过自动改变阵列201的覆盖区域而使各个波束负载均衡的转变过程。
图3A和3B示出了通过分组导引而使阵列301的覆盖区域自动改变的转变过程。
图4示出了移动站401、接入点402以及其他移动站403之间的信号流程图。接入点402发送信标或探测响应404来通报例如与接入点402相关联的天线波束阵列将要改变。接着，移动站401以高功率向接入点402发送RTS405。该RTS可以由其他移动站403作为信号406拾取。当然，其他移动站403可能处于能够拾取信号406的范围中，也可能不在该范围中。接下来，接入点402向移动站401传送CTS信号407。该CTS信号407可能被其他移动站403接收，也可能不被接收。
然后，接入点402可以向接入点402发送探测请求或操作信号408。该信号可能被其他移动站403接收，也可能不被接收(在这里被示为中断信号409)。接着，接入点402在步骤410中确定将要对于移动站401降低的功率。
然后，接入点402向移动站401发送探测响应411，该响应包含了新的功率设置或者移动站401可降低功率的量。通过使用新的低功率设置，移动站401在到接入点402的信号412上传送数据。然后，接入点402确认数据的接收(ACK信号413)。信号413的传输可以以很高的功率进行，以确保移动站401知道接入点402已经接收到数据信号412。另选的，ACK信号413也可以以低功率传送，以节省接入点402处的能量。
以高功率传送ACK信号413的一个益处是其他站点403可以意识到移动站401已经结束传送数据，并且现在其他移动站403可以开始利用接入点402处理传送数据。
可能出现两个导航设置间隔。第一个间隔414可以从RTS信号405起出现，直到确认信号413。第二个间隔415可以从CTS信号406起出现，直到确认信号413。
链路自适应方法
下文描述了根据本发明特征的各种链路自适应方法。在这里，每个站点都可以检查接收的功率，并且可以根据来自接入点的接收功率而改变数据速率。这些方法可以将从/向AP发送控制信息的需要减至最小或者消除这种需要。
在当前的IEEE802.11规范中未定义可行的链路自适应方法。尽管如此，现今IEEE802.11芯片组或相关设备中的大多数进行的是一种利用传统方法的链路自适应。所考虑的因素包括：首先将传输速率设置在最高速率，随后根据信道条件来降低该速率；将传输速率设置在最低速率，随后增大该速率；应当每隔多久进行链路自适应，应当每隔多久将接收功率和差错检测结果用于链路自适应等等。图5例示了一种常规的链路自适应方法。每一个站点502接收来自接入点501的信标或控制信号503。这些站点502可以使用信标或其他控制信号来确定是否根据步骤504中所示的接收信号功率来改变功率。
如图5所示，这些链路自适应方法假设接入点501与站点502之间的上行链路和下行链路在链路增益方面是互补的。这暗示了当前方法不使用智能天线。这是因为，当系统使用了具有智能天线的接入点时，上行链路和下行链路并不总是互补的。这是因为用于接收的天线图案并不总是与用于传送的天线图案相同，尤其是在图3所示的分组导引系统中。此外，当前是在假设所有接入点501都在当前的无线LAN中具有恒定发射功率的情况下进行链路自适应。然而，在将来，接入点未必能够通过使用自适应阵列或类似设备来改变发射功率，从而减小干扰。虽然图5的链路自适应方法可以利用智能天线来使用，但是这些方法容易出错，并且不会为用户提供质量服务。
图6和7示出了根据本发明特征的可以利用智能天线使用的各种链路自适应方法。参考图6，在步骤603，接入点601确定其天线参数是否将会改变。如果来自步骤603的为“是”，则将新的天线图案和/或接入点601的发射功率的参数插入信标(或其他控制信号)605中。如果来自步骤603的为“否”，则跳过步骤604。
接下来，信标或其他控制信号605被发送到站点602。然后，站点602会在步骤606中根据信标(或其他信号)605中的信息来增大或减小其传输速率。该修改可以对于每个信标进行一次，或者对于多个信标进行一次。然后，接入点601和站点602等待(分别是路径607和608)信标或其他信号605的下一次传输。同样，链路自适应可以利用每一个信标信号的传输来进行，也可以周期性进行，还可以只在天线参数改变时进行。
天线参数可以是例如发送波束与接收波束之间的增益差。这种情况可能适用于使用了分组导引的系统，因为发送波束宽到覆盖较大区域。
图7示出了接入点601只在信标605中发送改变天线参数信息或改变AP发射功率信息(在步骤604中插入的)的方法。然后，站点可以根据信标中的每个信息来增大或减小速率(每个信标进行一次或者多个信标进行一次)。每一个接收到具有任何改变信息的信标605的站点602发送探测请求或操作帧701，以便从接入点601请求功率控制信息。然后，接入点601在步骤702中计算发送波束与接收波束之间的余量或增益差。接下来，接入点601在探测响应或操作帧703中将增益差或余量发送到站点602。另选的或另外的，接入点601可以使用探测响应或操作帧703来向站点602发送其发射功率。
图8A和8B示出了在分组导引中使用的天线参数的示例。总体而言，对于来自接入点801的宽波束802(GA、GB、GC)以及尖波束803-805(GA’、GB’、GC’)而言，根据站点A-C的方位角(GA≠GB≠GC，GA’≠GB’≠GC’)，天线参数是不同的。然而，接入点801可能被限制为当其向所有站点发送天线参数时(如图6和7所表示的)，其无法与所有这些差值相适应。描述了两种用于解决如下情况的方法，在该情况中，利用信标605将少于全部天线参数的参数(包括但不限于天线参数)转发到所有站点。
在第一方法中，接入点801计算并通知作为天线参数的最小增益差((δG)min)。接着，接入点810利用宽波束(GA、GB、GC)802来发送控制信息，并且利用尖波束(GA’、GB’、GC’)803-805来接收每个站点的信号。(δG)min可以用以下等式来表示：
(δG)min＝Min[(GA’-GA)，(GB’-GB)，(GC’-GC)]等式(1)
或
(δG)min＝Min[GA’，GB’，GC’]-Max[GA，GB，GC]等式(2)
该方法易于实施。然而，并非每一个站点都可以用该方法来实现单独的最优增益。在图22中示出了用于这些等式的处理。
在第二方法中，接入点801知道每个站点的方向，并且预先将该信息发送到每一个站点。每一个站点A-C都会记忆或存储该方向信息。接着，当接入点801改变其天线辐射图案时，接入点801计算天线方向性与辐射特性之间的关系，并且将该信息作为天线波束(或波束图案)的估计辐射特性发送到站点。站点A-C接收该信息，并且通过利用使用了当前条件的新的波束并且利用天线波束的估计辐射特性来计算附加增益。
例如，如图8A和8B所示，接入点810判定中心方向Gct。例如，站点B从接入点810接收信息，该信息表明中心Gct与站点B之间的角方向是+1/8π。接下来，接入点801改变天线辐射图案，并且向站点A-C发送当前中心增益为Gct的dB的信息。与该信息一起传送或是单独传送一个指示，该指示表明+1/8π方向的增益比中心方向的增益小αdB。站点B接收天线参数并将其调整为(Gct’-α)dB。
通常，每一个站点都具有某些关于接收功率与将要用于链路自适应的可承受发送速率之间的关系的信息。如果站点遵循上述链路自适应方法之一，则它可以使用下列等式来修改接收功率：
接收功率＝实际接收功率+天线参数等式(3)
然后，如果情况是接入点801改变其功率，则站点可能需要接收功率、发送速率以及接入点801的发送速率，以如上文所述地进行链路自适应。
表1和2示出了发射功率与接收功率之间的各种关系，以及数据速率表。通过使用与表1所示相似的信息，站点可以调整其功率来实现有效的传送速率。
表(1)
发射功率 接收功率 速率
-15 -84 11Mb/s
-15 -87 7Mb/s
: : :
: : :
表(2)
功率损耗 (＝发射功率-接收功率) 速率
: 11Mb/s
: 7Mb/s
:
:
具有链路自适应的发射功率控制
TPC和链路自适应可以一起用作系统控制，因为它们都可以使用站点的接受功率级别。可以基于对于TPC的不同优先级或所采用的策略来组合这两种方法。
下文列举了与链路自适应相结合的用于TPC方法的各种可能策略。
a.第一策略强调数据吞吐量
i.每一个站点都以链路自适应所允许的最高速率来进行传送。
ii.站点以恒定速率来进行传送。例如，如果接入点将可接受速率限制为11Mb/s并且站点的当前速率并非11Mb/s，那么该站点将不进行传送，或者该站点将其速率变为11Mb/s。
b.第二策略强调功率储备
i.如果所有站点只强调功率，那么有时候某些站点有可能是以远远低于链路自适应所允许的数据速率进行传送。这可能对其他站点产生不利影响。在该策略中，假设所有站点都能够处理最低数据速率。
c.第三策略强调基于网络条件的数据速率
i.在网络不拥挤时，每一个站点都强调TPC。
ii.在网络拥挤时，每一个站点都强调吞吐量。
1.每一个站点以最大速率进行传送，或者
2.接入点设置最低速率，并且禁止任何站点以低于最低速率的速率进行传送。
接下来，站点进行TPC的间隔与系统吞吐量以及控制复杂度相关联。考虑以下三种情况：
a.TPC是在每一个站点的信号发送时机进行
b.使用以下两个考虑因素来减少TPC消息传送：
i.来自接入点的TPC级别是用足以在TPC消息间隔中保持链路的衰落余量计算出的。另选的，TPC级别是用足以甚至在接入点改变其阵列图案时仍保持链路的余量计算出的。
ii.只要站点需要，接入点就向站点告知接入点的天线方向性或其他辐射特性发生了改变。当没有发生改变时，不需要TPC。
c.仅使用下列考虑因素来减少TPC消息传递：
i.来自接入点的TPC级别是用足以在TPC消息间隔期间保持链路的衰落余量计算出的。另选的，TPC级别是用足以甚至在接入点改变其阵列图案时仍保持链路的余量计算出的。
在下表3中示出了用于TPC的控制策略和消息频率的组合。在以下附图中还示出了不同的示例。这里描述的示例包括示例1-9。下表中的编号示出了与之对应的示例编号。
表(3)
*其中接入点限制了最小所需速率
示例1
图4示出了第一示例。在这里，每个站点401或403使用上述的方法之一来进行链路自适应。由此，当站点410想要发送其数据时，站点401将会如图4所示进行TPC。
图4示出了满足IEEE802.11规范的分布式协调功能(DCF)操作的情况。但是，该情况同样可以通过IEEE802.11的点协调功能(PCF)操作、IEEE802.11e规范的增强型分布式信道接入(EDCA)操作以及混合协调功能(HCF)操作的修改形式来使用。
在EDCA的情况下，该方法与针对DCF的方法相似。DCF与EDCA之间的TPC的一个差别是在EDCA中存在块ACK模式。在块ACK模式中，使用了ADDBA请求/ADDBA响应命令来取代RTS/CTS，并且它们可以代替图4中的RTS/CTS。此外，ADDBA请求/ADDBA响应具有若干个保留比特，由此我们可以将TPC请求和响应信号装入这些保留比特。在这个另选方法中，我们不需要使用探测请求/响应或操作帧来传送所要减小的功率。
在PCF或HCF的情况下，点协调器(PC)(802.11e中的混合协调器(HC))对这些信号进行控制。PC(HC)可以位于接入点中。PCF方案可以由站点发起，其中该站点请求PC(HC)将其注册在一个轮询列表中，然后该PC(HC)就业务量对这些站点进行有规则的轮询，同时还将业务量递送给这些站点。站点可以被PC(HC)控制，并且这些站点允许从PC(HC)传送用于每个轮询信号的一个(或几个)帧。(参见IEEE802.11规范)。
由此，在PCF(HCF)中，站点应该将TPC请求装入DATA+CFACK帧中，并且PC(HC)应该将TPC响应装入DATA+CF轮询帧中。当前，在802.11/802.11e中，用于地址4的时隙是N/A(根据该规范，这是针对在一个接入点与另一个接入点之间进行传送的情况)。这可以用于这里所描述的TPC信号。另选的，可以使用任何其他保留时隙。我们还可以使用RTS/CTS。
在未来的规范中，某些或所有模式通常都会后向兼容IEEE802.11a/b/g并且可以与之共同使用。由此，这里描述的TPC和链路自适应处理很可能适合802.11系列中的每一个标准。
为了启用TPC，接入点可以使用示出了传输速率和所需接收功率级别的表来保持具有规定速率的链路。大多数站点都具有这种表，以进行链路自适应。表4-1和4-2是示例表。“b”是代表对于11Mb/s的所需功率的变量。在这里，例如，站点以11Mb/s的速率发送信号，并且其接收功率是(b+4)dBm。接入点检查表并且从中获知所要求的速率11Mb/s需要bdBm的功率。由此，接入点告诉移动站将功率减小4dB。作为响应，站点将其发射功率减小4dB。
表(4-1)
速率 所要求的接收功率(dBm)
11 b
5 b-3
2 b-6
1 b-9
表(4-2)
速率(Mb/s) 所要求的接收功率(dBm)
11 b
5.5 b-3
2 b-4
1 b-7
示例2
示例2示出了系统尝试减小TPC消息交换频率的示例。针对其描述了两种方法。
在具有接入点601和站点602的第一方法中，站点602检查接入点601是否在每个转换时机改变了其天线辐射图案或其他特性。当接入点601使用智能天线(自适应天线)并且改变其阵列宽度时，例如，站点602的接收条件也发生改变。由此，站点602询问是否发生了改变。如果发生了改变，则站点调用TPC。
这种方法同样适用于接入点601因为其他原因改变其发射功率的情况。具有天线参数信号的站点602可以在接入点601更精确地改变其状态的时候做出响应。如果接入点601大规模改变阵列宽度或发射功率，并且如果链路自适应只在例如每几个控制信号上进行，那么改变链路自适应的速率未必会像其应该的那样得到更新。由此，在这种情况下，具有天线参数是有用的。
在第二方法中，将TPC描述为具有用以减少其频率的附加控制余量。将这个余量设置为使得典型多径所导致的一般衰落深度以及阴影受到天线参数的微小改变的影响。在这里，当天线参数没有超出该余量时，站点不需要在每一个传输时间都进行TPC。
该第二方法具有两个优点。首先，该方法可以减少在站点与接入点之间只针对TPC而传送的附加信号的传输。降低只针对TPC的信号传输频率的一个原因在于，冗余的信号浪费带宽。这也被称为吞吐量降低。在使用RTS/CTS的情形中，这是非常显著的(参见表5)。我们可以将RTS/CTS中的保留时隙用于TPC。但是，在当前的802.11标准中，RTS/CTS时隙中的最大保留时隙仅仅是3个比特。这3个比特未必能以足够的范围和精度来通知所要减小的功率值。
其次，该方法有益于接入点与站点之间的未发生改变的信道条件，并且在站点(或接入点)想要几乎恒定地发送信号的情况下(类似语音等等)是有益的。通过减少用于TPC的不必要处理，可以避免信号处理资源的浪费以及功率的损耗。
图9示出了后一个示例的流程图。当站点602想要发送数据时，该站点在步骤901中改变速率，并且在步骤902中查看天线参数是否改变。如果天线参数信号改变，那么站点602确定是否需要TPC改变。在这里，TPC改变包括RTS信号904、CTS信号905、探测请求906以及是否需要TPC的判定(步骤907)。在这里，接入点601检查接收功率和信号功率，并且确定是否需要TPC。
如果需要TPC，那么在步骤908中进行所述TPC，并且在站点602与接入点601之间使用探测响应909、数据信号910以及ACK911来传送信息。如果不需要TPC，那么该处理步进到探测响应、数据和ACK信号909-911。最后，在步骤912中存储新的速率。
如果从步骤902得到的为天线参数并未改变，那么站点602在步骤903中确定当前速率(ratec)与先前速率(ratep)之间的速率或/和功率的差是否大于速率级别的2倍。应该指出的是，功率信息既可以与速率信息结合使用，也可以代替所述速率信息。
如果从步骤903得到的为“是”，那么系统将会以上述方式继续进行处理。如果为“否”，则系统开始新的循环。
在步骤907，接入点601根据信号数据以及余量信息来计算差值，其中该余量信息可以从以表4-1和4-2为例所示的表中获取。例如，在使用表4-1的情况下，当接收速率是2Mb/s(所需要的功率是(b-6))时，接入点601计算接收功率与以5.5Mb/s的速率进行传输时的所需功率之间的差值，其中所述5.5Mb/s的速率要比当前速率高出一个级别，而在该速率上所需的功率是(b-3)。在这种情况下，该差值是“接收功率-(b-3)”。这个3dB为余量。本示例中的余量级别是1级，但是它也可以根据控制策略而改变。同样，如果使用表4-2，那么速率2Mb/s与5.5Mb/s之间的功率差很小，在这种情况下，可以将它们成组。
表(5)
信号 总的长度(MAC报头长度)
RTS
CTS/ACK 14个八比特组(10个八比特组)
DATA 34+0～2312个八比特组 (30个八比特组)
管理帧(信标，探测请求 /响应) 28+0～2312个八比特组 (24个八比特组)
示例3
图10是示例3的信号流程图。示例3的方法与示例2的方法相似。但是，步骤903是作为代替步骤902的步骤1001进行的。在这里，站点602不检查天线参数的改变。这是因为如果接入点601的阵列改变，则该影响被反映在使用了链路自适应的接收功率和传输速率中。在本示例中，在进行TPC之前，站点602不需要检查接入点601的天线参数的改变。与示例2的系统相比，示例3的系统的一个优点是更易于实施。
示例3可以在以下一个或多个条件下使用：
●接入点601很少改变其天线辐射图案或其他特性，或者这些改变实在太小而无法影响站点602。
●站点602通过将其TPC频率与接入点601改变其天线参数的频率相比较来进行链路自适应，或者站点602在接收到接入点601的新的天线参数时即刻进行链路自适应。
下列示例是结合上述方法之一来描述的。对后续示例来说，出于上述原因，步骤902-903可以用步骤1001来替代，而步骤1001也可以由步骤902-903来替代。
示例4
图11示出了示例4所使用的方法。示例4表示了一种策略将重点放在功率限制上的方法。在这里，每一个站点602都会在传输之前计算所需要的速率。
当站点602想要发送净荷时，它根据业务量或内容以及它所需要的速率、使用类似例如下表6中所示的表来检查传送净荷类别。如图11所示，在接入点601处可以设置余量。图11与图9相类似。但是，如果步骤902得到的为“否”，那么处理步进到点B1101。点B在图12中继续。
在步骤1201，站点602检查数据传送类别以及它所需要的速率。在表6中则示出了不同的速率。在步骤1202，站点602检查所需要的速率是否小于当前速率。如果是，那么在步骤1203，系统将所需要的速率设置为当前速率。如果从步骤1202中得到的为“否”，那么该处理以步骤903继续，其中站点602检查需要具有余量还是没有余量的TPC。
例如，使用表6，如果传送数据类别是“语音”(根据该表，所需要的速率是2Mb/s)并且当前速率是7Mb/s，则站点将速率更新成2Mb/s。此情况的优点是每一个站点都能以对于期望业务量或内容足够高的速率以及较低的功率来进行传送。
表6所示的使用值只用于示例目的。可以基于系统的偏好改变这些值。
如示例2中所示，站点602可以使用天线参数改变信息来进行检查。接入点601的处理与示例2和3的处理相同。
表(6)
业务量类别 速率(Mb/s)
视频 11
图片 5.5
语音 2
尽力而为 1
示例5
示例5是参考图10和13示出的。示例5与示例4相类似，但是在示例5，TPC是接入点601所需要的。该计算始于图10中的点A1002并且继续到图13。在步骤1301，系统将会检查所需要的速率以及接入点601的当前速率。在步骤1302，接入点601确定当前速率是否大于所需要的速率。如果是，那么该处理步进到步骤1303，其中当前速率将被设置成所需要的速率。接着，接入点601在步骤907中确定是否需要TPC。如果从步骤1302得到的为“否”，那么该处理继续进行步骤907。
本示例的一个优点是：站点602不需要具有表6。此外，站点602不必设置适当速率。该示例在站点602被要求具有较低处理功能的时候可能是有利的，由此使站点602的功率损耗最小。然而，在本示例中，接入点601不但需要发送值差，还需要发送速率信息。当前的探测响应或相似信号可以被用于发送具有少量修改的功率和速率。
表7示出了可以通过示例6使用的表的例子。“b”示出了2Mb/s所需要的功率。在这种情况下，接入点601同时具有业务量类别速率以及速率所需的功率信息。站点602既可以使用天线参数来进行类似于表2所示的检查，也可以不使用该参数。由于该处理是在图9中示出，因此在图11中并未示出(但是该处理被认为在本示例的范围内)。
表(7)
业务量类别 速率 所需要的终端发射功率(dB)
视频 11 b+8
图片 5.5 b+4
语音 2 b
尽力而为 1 b-3
示例6
示例6的策略着重于WLAN管理。在这里，“WLAN资源”是指接入点601的无线资源被占用了多少。它主要依赖于具有要在各个AP或各个阵列中发送/接收的净荷的站点的数量，从/到每一个站点的负载大小等等。应该指出的是，在该图中，AP发送作为“WLAN资源管理信号”的二进制信号，但是任何其他信号也可以使用。例如，IEEE802.11e规范将“站点计数”和“信道使用率”信号定义为信标，并且我们可以使用这些信号作为WLAN资源管理信号。在这里，“站点计数”指示的是当前在各个AP(阵列)中关联的站点的总数，“信道使用率”指示的是AP(或阵列)检测到介质繁忙的时间的百分比，如物理或虚拟载波检测机制所指示的。在这些情况下，AP或站点设置阈值。如果这些信号的值大于该阈值，则AP或站点认为WLAN资源将满。当站点检查所述值是否变得大于阈值时，AP预先将阈值信号的值发送到站点。例如，如果每个AP(或阵列)中的VoIP站点的最大数量是x+2，则AP将阈值设置成x-1，并且VoIP站点的当前数量是x，AP或站点认为WLAN资源将满。
图14和15示出了示例6的流程图。点C1402、E1403以及G1404都被并行示出，以便反映针对示例6以及下述的其他示例而采取的各种操作。
当图14的处理步进到点C1402时，该处理继续到图15。在步骤1501，系统将会确定WLAN资源是否已满。如果是，那么该处理返回图14并且以RTS/CTS信号而继续进行。如果从步骤1501得到的为“否”，则系统在步骤1502中检查传送业务量类别及其所需要的速率。接着，在步骤1503，如果所需要的速率小于当前速率，那么该处理将会继续到步骤1504，在该步骤1504中所需要的速率被设置成当前速率。否则，该处理从步骤1503起以图14的RTS/CTS信号而继续进行。
在这里，接入点中的每个阵列都向接入点或骨干网络中的主资源控制器发送资源信息。接着，主资源控制器考虑来自所有阵列的信息以检查WLAN资源，并且将这个结果发送给每个阵列。每个阵列还可以检查与其自身相关联的WLAN资源。即使AP不是智能天线并且只具有一个阵列，也可以使用该方案。
AP可以发送具有类似于信标的控制信号的WLAN资源信息。然后，站点考虑到WLAN资源而考虑修改速率。如果这个WLAN资源已满，则每个站点以其最大速率来发送信号。但是，如果WLAN资源未满，则每个站点无需以其最大功率来进行发送。在这种情况下，站点将速率更新为在上面的表7中示出的所需要速率，以减少功率损耗。
示例7
示例7涉及这样一种情况，其中AP考虑了WLAN资源而为每一个站点计算发送速率。图14和16提供了用于该示例的流程图。
图14的处理包括在步骤901中改变速率，然后对RTS/CTS信号进行处理。在探测请求906以及遭遇点C1406之后，该处理继续到图16。在图16中，AP确定WLAN资源是否已满。如果为否，那么系统在步骤1602中检查传送业务量类别及其需要的速率。在步骤1603，AP确定所需要的速率是否小于当前速率。如果从步骤1603得到的为“是”，那么AP在步骤1604中将所需要的速率设置成当前速率。接着，该处理继续到步骤907。如果从步骤1601得到的为“是”或者从步骤1603得到的为“否”，那么该处理同样继续到步骤907。
在这里，在这些附图中，站点会在每一次传输的时候请求TPC，但是站点也可以只以较为稀疏的间隔运行。当站点请求TPC时，AP计算差值。如果WLAN资源未满，则它还为每一个站点计算发送速率。该方法的优点包括站点无需进行WLAN负载检查，并且无需计算发送速率。
在这里，WLAN负载信息被用于控制处理。当然，其他相关信息也可以用于实现着重于WLAN资源管理的控制。
另选的，可以组合图14、15和16的流程图。在这个可选组合中，站点和AP检查WLAN资源。在这种组合方法中，如果站点错误理解了WLAN，并且即使在资源处于完全功率的情况下也以低速率发送数据，那么AP可能还检查资源，并据此对功率进行修改。
示例8
示例8示出了站点使用上述示例2和3中所示的余量来减小TPC频率的处理。在这里，图14、16和17示出了示例8的处理。在这里，在点E1403处，处理继续到图17。在步骤1701，站点检查WLAN资源是否从已满变成未满。如果从步骤1701得到的为“是”，那么该处理继续进行图14的交换RTS/CTS信号的处理。如果从步骤1701得到的为“否”，那么系统在步骤1702中确定天线参数是否改变。如果没有，那么在步骤1703，系统检查当前速率与先前速率之间的差值是否大于或等于速率级别的二倍。如果从步骤1703得到的为“否”，那么该处理继续到点F1407。如果从步骤1702或1703中任一步骤得到的为“是”，那么该处理继续图14的交换RTS/CTS信号的处理。然后，如上所述，该处理在点D1406处继续到图16。
在这里，在图17中，由于WLAN资源管理从未满变成已满，并且AP要求每个站点以其最大功率进行发送操作，因此站点请求TPC。如果从确定步骤中得到的为“否”，则站点检查进行TPC的必要性。另选的，“改变天线参数”信息可以可选地使用，或是作为必要条件。
示例9
在图14和18中示出了示例9的处理。从点G1404开始，站点在步骤1801中确定WLAN资源是否已满。如果是，那么站点在步骤1802中确定当前速率是否大于最小速率。如果否，那么该处理返回到图14中的点H1405。如果是，那么该处理继续进行图14中的交换RTS/CTS信号的处理。如果从步骤1801中得到的为“否”，那么在步骤1803中检查传送业务量类别及其所需要的速率。接着，在步骤1804，系统确定所需要的速率是否小于当前速率。如果否，那么系统继续到图14中的交换RTS/CTS信号的处理。如果是，那么系统在步骤1805中将所需要的速率设置成当前速率。接着，该处理继续进行图14中的交换RTS/CTS信号的处理。
在这里，当WLAN资源已满或近乎已满的时候，AP向所有站点指示所需要的最小速率。当站点想要发送净荷，但是WLAN资源已满或近乎已满的时候，AP发送所需要的速率。站点将当前速率与该AP的所需要的速率相比较。如果当前速率高于所需要的速率，则该站点可以进行发送操作。但是如果当前速率低于所需要的速率，则该站点不能发送任何数据。
可选的，AP不但会在资源已满的时候需要最小速率，而且还会因为其他原因而需要最小速率。例如，即使资源未满，如果一个站点以非常低的速率发送大量数据，那么它也会影响到其他站点，并且减少VoIP站点的数量。
此外，在这种情况下，AP还有可能不发送所需要的最小速率，并且AP检查站点的发送速率。这样，站点首先发送RTS，但在AP确定站点发送速率低于所需要的速率的时候，AP不发送CTS。
但是，这样，处于相同AP或相同阵列中的其他站点必须设置NAV，并且有可能暂时禁止发送任何数据。
示例10
图19示出了站点框图的例示示例。图20-21示出了用以实现上述控制方案的例示AP的框图。这些附图关注的是与TPC和链路自适应处理相关联的块。诸如“TPC控制器逻辑”的其他配置也可以包含在MAC中或者与MAC直接关联。另外，TPC控制器逻辑可以包含在主机CPU或其他位置中。
图19包括将接收信号转发到RF收发信机1902的SW1901。在RF收发信机1902中，接收无线电设备1903将接收数据转发到BB物理层1905。BB物理层1905包括接收可变增益控制和LNAGS1906以及解调器1908，这二者都接收来自接收无线电设备1903的数据。解调器1908将信号传送到MAC1911以及清除信道评估CCA1907。CCA1907将信号提供给VGC和LNAGS1906，然后，所述VGC和LNAGS1906对接收无线电设备1903进行控制。CCA还将信号传送到MAC1911中的CCA1912。来自CCA1912和解调器1908的信号由RxMAC1913接收，并且被传送到PCI总线1915。系统可以从PCI总线1915而与主机CPU1916、主机存储器1917以及TPC控制逻辑1918中的任何一个交换数据。MAC1911中的TxMAC1914接收来自PCI总线1915CCA1912的数据，并且将其传送到BB物理层1905中的调制器1909。在调制器1909与CCA1907之间可以交换信息。调制器1909将数据输出到RF收发信机1902中的发送无线电设备1904。然后，PA1910接收来自TPC控制逻辑1918的控制信号以及来自发送无线电设备1904的信号，并且将它们发送到SW1901，以便进行传输。
通常，链路自适应可以通过使用来自CCA(清除信道评估)1917或1912的信息的“TxMAC”来进行。首先，当站点想要发送净荷，并且如果TPC在每个发送时机都是必需的(参见上文中的示例1-3)时，TxMAC1914使用探测请求或操作或任何其他帧来发送TPC请求信号。如果每几个时机就需要TPC，则TxMAC1914或TPC控制器逻辑1918使用发送速率和接收功率信息中的至少一个来检查TPC的需求，而所述信息则可以从TxMAC1914或CCA1907或1912中的链路自适应单元推导出。
当站点接收到来自AP的TPC响应时，该站点在RxMAC1913拾取差值信息，并且将该信息发送到TPC控制器逻辑1918。TPC控制器逻辑1918对PA1910进行控制，以便改变发射功率。RxMAC1913还可以直接控制PA。在站点检查传送数据类别及其所需要的速率的情况下，必要的表位于存储器中，该存储器处于MAC或主机存储器中。然后，TPC控制器逻辑1918或TxMAC1914使用来自链路自适应单元以及存储器的信息来完成控制处理。
图20和21示出了接入点的例示示例。并未描述与图19中相似的组件。图20所示的接入点包括主资源控制器2001，该控制器可以包括TPC逻辑控制器2002。正如与PCI总线1915相连那样。每一个接入点都可以包括组合器和除法器2003，其中天线元件2004提供对于各种信道(在这里举例示出了信道1-3(2005-2007))的接入。
当AP中的各个信道2005-2007接收到信号时，可能注意到接收功率信息并且存储该信息。当每一个信道接收到包含需要TPC的时隙的信号时，接收机MAC1913向TPC控制逻辑单元2002发送控制信号，该信号表明应该发起TPC计算。在图20和21中，PCI总线1915与MAC1911以及TPC控制器逻辑2002相连，由此允许所有信道使用同一个TPC控制器逻辑2002。TPC控制器逻辑2002还可以处于用于每一个信道的每一个MAC1911内。
接下来，差值信息可以被发送到TxMAC1914，并且该信息在发送信号中传送。在位于MAC1911或主机存储器1917中的存储器中可以存储各种表。
当AP考虑到WLAN资源而控制链路自适应和TPC时，主资源控制器2001控制WLAN资源。图20示出了每一个AP都具有主资源控制器2001的情况，图19示出了主资源控制器2108处于骨干网中并且为多个AP控制资源的情况。
图21示出了具有与PCI总线1915进行通信的多个信道2101-2103的接入点。PCI总线可以与主机CPU2104、主机存储器2105以及TPC控制器逻辑2106相连。主机CPU2104和TPC控制器逻辑2106可以与以太网2109相连，该以太网可以连接到其他接入点2107以及主资源控制器2108。每一个信道还可以具有其自己的主资源控制器2108。
下文提供了上述不同策略的示例。
1.AP始终着重于吞吐量
2.AP始终着重于发射功率
3.AP始终让每一个站点决定应该选择哪个策略。
4.AP基本上将此托付给每一个站点，并且只有在网络拥挤的时候，AP才着重于吞吐量。
如果AP选择上述3或4并且每一个站点决定如何选择策略，那么可以进一步考虑以下示例：
1.站点始终着重于吞吐量。
2.只要AP没有指示着重于吞吐量，站点就始终着重于发射功率。
3.如果站点没有电源(和/或剩余电力很低)，则站点着重于发射功率，否则它着重于吞吐量。
4.站点根据应用来选择吞吐量或发射功率(例如，只有站点发送/接收视频应用时站点才着重于吞吐量)。
根据本发明的优选和例示实施例而对其进行了描述。对本领域普通技术人员来说，通过回顾本公开，所附权利要求的实质和范围内的众多其他实施例、修改和改变都是可以想到的。

Claims (10)

1.一种用于控制移动终端发射功率的方法，包括以下步骤：
改变数据速率(901)；
确定天线参数是否已改变(902)，如果否，则：
检查传送数据类别及其所需数据速率(1201)；
将所需数据速率与当前数据速率相比较(1202)，如果所需数据速率小于当前数据速率，则将当前数据速率更新成所需数据速率(1203)；以及
确定当前数据速率与先前数据速率之间的速率差是否大于速率级别的2倍(903)，如果是，则
确定是否需要发射功率控制改变，如果是，则
调整所述移动终端的发射功率以适合于与所需数据速率相关的功率损耗。
2.根据权利要求1的方法，其中所述比较步骤是在接入点进行的。
3.根据权利要求1的方法，其中所述比较步骤是在所述移动终端进行的。
4.根据权利要求1的方法，其中所述比较步骤在接入点和所述移动终端都进行。
5.根据权利要求1的方法，其中：
如果网络资源未满，则执行所述检查传送数据类别及其所需数据速率。
6.一种用于控制移动终端发射功率的系统，包括：
媒体访问控制器(MAC)，包括：
接收媒体访问控制器(RxMAC)，以及
发射媒体访问控制器(TxMAC)，配置成以不同的数据速率输出数据；以及
处理器，配置成：确定天线参数是否已改变，以及如果否，则检查传送数据类别及其所需数据速率，将所需数据速率与当前数据速率相比较，并且如果所需数据速率小于当前数据速率，则将当前数据速率更新成所需数据速率；以及确定当前数据速率与先前数据速率之间的速率差是否大于速率级别的2倍，以及如果是，则确定是否需要发射功率控制改变，以及如果是，则调整所述移动终端的发射功率以适合于与所需数据速率相关的功率损耗。
7.根据权利要求6的系统，其中所述系统处于所述移动终端中。
8.根据权利要求6的系统，还包括：
以经过调整的发射功率级别来发送所述数据的天线。
9.一种用于控制移动终端发射功率的系统，包括：
存储器，被配置成存储传送数据类别与相应的所需数据速率之间的关系；以及
处理器，被配置成：
将所需数据速率与其对应的当前数据速率相比较，并且如果所需数据速率小于当前数据速率，则将当前数据速率更新成所需数据速率；以及
确定当前数据速率与先前数据速率之间的速率差是否大于速率级别的2倍，以及如果是，则确定是否需要发射功率控制改变，以及如果是，则调整所述移动终端的发射功率以适合于与所需数据速率相关的功率损耗。
10.根据权利要求9的系统，其中所述系统处于接入点中。
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