CN101682401A

CN101682401A - 基于纠错值的信道控制

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Publication number: CN101682401A
Application number: CN200880015447A
Authority: CN
Inventors: A·A·哈萨恩; B·D·阿波巴; K·谭; J·张
Original assignee: Microsoft Corp
Current assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2008-05-02
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2028-05-02
Also published as: EP2147508B1; US20080279092A1; EP2147508A4; WO2008140966A1; EP2147508A1; US9112645B2; CN101682401B

Abstract

为无线通信配置的计算设备可以有效地控制对信道条件的适应。该设备可被配置成对影响信道性能的条件进行标识和分类，使得可以作出适当的适应。通过将接收到的信号强度和分组错误进行相关可以检测干扰。与高分组错误率相关的高接收信号强度可表示干扰源的存在。一旦检测到干扰源，则可使用其他准则来确定干扰的性质，以使对应用程序破坏性最小的适应能够被选择。另外，通过监测包括前向纠错率的错误率的趋势可以预测信道降级，并且可在分组错误率超过难以接受的水平之前使用适应。

Description

基于纠错值的信道控制

背景技术

许多移动计算设备支持无线通信，使得用户可以将这些设备连接到网络而移动性不受有线连接的约束。然而，无线通信在可能使网络性能降级的许多情况下易受影响。例如，如果移动设备距离接入点太远，则其发送或接收的无线信号就会太弱而不能有效地携带信息。作为另一示例，距离移动计算设备太近的干扰源可能会中断通信。

由于无线通信中这些可能的问题来源，诸如IEEE 802.11的无线通信协议包括纠错属性。采用允许接收设备标识有变化发生以及分组在发送和接收之间有何变化两者的冗余方案来编码发送的分组以实现纠错。如果更多的冗余被用于编码分组，则能够检测以及纠正更多的错误。例如，标准编码方案可提供足以纠正诸如分组中的六个或八个比特的多个比特中的错误的冗余编码方案。

无线协议也可以指定允许设备经无线信道通信以适应于信道中的各条件的机制。例如，设备可通过增加用于编码分组的冗余量来适应于高水平的被丢失分组，使得能够为每个分组纠正更多的错误。或者，设备可以通过增加用于发送的功率水平或者减少经信道通信的数据率来适应。当改变信道中通信的信号特征不起效时，设备可以通过改变用于通信的信道来适应。

发明内容

为了增加无线通信的效果，并且由此增加无线通信的移动设备的效用，无线设备可收集便于控制无线通信设备的信息，来适应于信道中的条件。这些信息可以用于控制执行何种适应，和/或控制进行该适应的时间。

一方面，本发明涉及标识有干扰源正影响信道中的通信。在某些实施例中，从对错误率和接收信号强度的分析中检测出干扰源。具有高接收信号强度的高错误率被看作是一种指示，它指示了存在干扰源，以及可以采用适合于在干扰源存在的情况下允许通信的适应。在某些实施例中，通过测量丢失的分组可确定错误率。然而，在另一些实施例中，从使用分组的纠错编码纠正的错误(或者纠正错误的历史)中可确定信道条件。在某些实施例中，从ACK分组的接收信号强度可确定接收信号强度。

另一方面，本发明涉及在信道条件阻止使用该信道进行通信之前，标识信道中的恶化条件。关于恶化信道条件的信息允许用户或设备在通信被破坏之前抢先适应。在某些实施例中，基于对接收的分组进行的纠错可检测恶化条件。显示出被纠正的错误在量级上增加的趋势可以表示恶化的信道条件而对此需要进行适应。

以上发明内容是对由所附权利要求定义的本发明的非限定性的概述。

附图简述

附图不旨在被按比例绘制。在附图中，各个附图中示出的每一完全相同或近乎完全相同的组件由同样的标号表示。为清楚起见，不是每个组件在每张附图中均被标号。在附图中：

图1A为示出计算设备可经无线网络传输分组的环境的示例的示意图；

图1B为示出计算设备可在有干扰源存在的情况下经无线网络传输分组的环境的示例的示意图；

图1C为示出计算设备可在有干扰源存在的情况下经无线网络传输分组的环境的示例的示意图；

图2为示出可实现本发明实施例的计算设备的示意图；

图3为根据本发明某些实施例的当检测到干扰源时适应于信道条件的方法的流程图；

图4为示出各种操作场景下错误率与接收信号强度指示(RSSI)之间的相关性的略图；

图5为示出根据本发明某些实施例的可指示恶化信道条件的错误率趋势的略图；

图6为根据本发明某些实施例的适应恶化信道条件的方法的流程图；

图7A为八个不同传输数据率的分组传递率(PDR)与信噪比(SNR)之间的关系的曲线；

图7B为分组传递率(PDR)与信噪比(SNR)之间一个示例性关系的曲线；

图7C为根据本发明某些实施例用于图8A-8C方法的校准表的略图；以及

图8A-8C当在B点和C点结合时，它们为根据本发明某些实施例基于对分组传递率(PDR)与信噪比(SNR)的测量的传输数据率适应的方法的流程图。

详细描述

发明人理解，可使用无线设备收集的信息以便于控制无线通信设备响应于信道中不支持所期望的通信水平的条件或所预测的条件而采取纠正动作。这些信息可以用于控制执行何种纠正动作，和/或控制进行该纠正动作的时间。

发明人进一步理解，可以使用无线设备收集的不同种类的信息来确定用于在信道当前条件下的合适的纠正动作。取决于信道中的条件，不同或纠正的动作可应用于改进信道条件的效果，以使信道可提供所期望的数据传输率和质量的数据传输。此外，通过监视和分析传输参数可以评估纠正动作的效果。

经无线网络传输网络分组的计算设备可发现自己处于不同情形。图1A示出了示例性系统100，包括经由接入点104连接至网络106的计算设备102。计算设备102可以是经由无线连接能够接收和发送网络分组的任何设备(例如，移动站)。同样，尽管示出了无线接入点，计算设备102可以与其他任何无线设备通信，诸如无线启用的服务器或者为无线通信配备的另一移动设备。

通信的准确形式并不是本发明的关键。应当理解，经无线网络的通信在此被称为网络“分组”，这仅为示例，并不限制本发明的范围，其可以与任何类型的网络通信结合来操作。通信有时可被称为“帧”、“码字”、“数据报”或“消息”。因而，术语分组应被广泛地解释为包括以任何合适的格式、以任何合适的单位发送的信息。

一般而言，期望计算设备以高数据率低功率来发送数据。然而，高数据率和低功率可对无线通信产生相冲突的要求，因为以高数据率可靠地发送需要高功率。因而，无线计算设备已知是利用了导致可接受的数据率和功率水平进行无线通信的适应技术。作为适应过程的一部分，可以修改一个或多个传输特性。例如，用于无线传输的规范可以定义一个或多个可变参数。这些参数可包括传输率、功率水平、纠错编码、码元编码或者重传尝试的次数。另外，无线规范可支持改变信道以避免干扰，以及发送使干扰设备安静的消息(诸如802.11规范中的RCS/PCS信号)。此外，无线设备可被配置成允许无线网络接口向应用程序发信号，以便降低其数据率，或者，如果设备被配置成使用多于一项的无线技术进行通信，无线设备甚至可以从一项无线技术切换到另一项。然而，在任何给定场景下都为有效的适应的具体形式可取决于当时的信道条件。

在图1A所示的示例中，诸如例如计算设备102与接入点104的距离的因素可影响接收信号的强度。信号可随计算设备102远离接入点104而逐渐衰减，而降低了信号水平。诸如障碍物之类的其他环境因素可对信号衰减以及信道条件中其他不期望的变化起作用。

图1B示出了另一情形，其中，除图1A所示的组件之外，系统200包括与接入点204相关联的计算设备202。计算设备102和202可以同时传输分组，各自都可以作为接收器和/或发送器。根据802.11协议，紧密邻近的计算设备应当以不同频率或在不同时刻发送，使得任一设备发送的分组不干扰另一设备。然而，存在计算设备202发送的分组可成为设备102的干扰源的情景。相应地，存在一个802.11设备成为另一802.11设备的干扰源的情景。

更一般地，发射由计算设备102所接收的RF能量的任何设备都可成为干扰源。图1C示出了系统300，其中设备308(例如，不遵循802.11的设备)的辐射在一频带之内发出辐射，该频带与计算设备102利用的信道的频带重叠，对计算设备102造成干扰。不遵循802.11的干扰源可以是例如微波炉。

图1A、1B和1C示出的操作条件表示可支持不同传输数据率或者需要不同形式的适应来支持在合适的功率水平下的合适的数据率的不同条件。为了在任何情景下有助于选择合适的纠正动作，可通过一组参数评估信道条件。例如，经信道发送并且由计算设备(例如，计算设备102)接收的信号可以通过接收信号的强度来表征。信道条件可受到干扰(例如，受到射频即RF干扰)以及期望接收器处噪声量的影响，并且阻止信道实现期望的传输数据率。其他因素也可影响信道条件，且根据本发明实施例的计算设备可被配置成用于确定与这些条件相关联的参数。

通过快速、准确地执行适应以支持在合适的低功率水平下的合适的高数据率，可以改善设备102用户的用户体验。例如，在合适的高数据率时，计算设备102的用户可体检计算设备102的快速操作。当获得合适的低功率水平时，计算设备102的用户可体验更长的电池寿命。根据本发明实施例，计算设备102可用于以改善用户体验的方式来控制无线通信。

根据本发明实施例的计算设备102、以及能够测量无线通信和采取纠正动作的任何其他计算设备可以包括如图2所示的组件。因而，设备400(例如，计算设备102)可包括允许设备400经网络，诸如，例如无线网络通信的网络接口卡(NIC)408。驱动器406启动NIC 408与设备400中其他组件，诸如，例如操作系统406和应用程序402之间的交互。驱动器406可以是在合适的计算机可读介质中编码的计算机可执行指令，合适的计算机可读介质可包括NIC408上的存储组件，或者可以包括存储设备400的操作系统指令的存储器或或其他合适的存储器。

NIC 408可提供被配置于接收和发送无线通信的接收器和发送器的功能。该接收器和发送器中包括的组件由控制器414控制。控制器414可接收来自驱动器406的指令。在某些实施例中，用于控制器414的指令可在操作系统404和应用程序402的组件内产生，并且通过驱动器406传到控制器414。类似地，有关NIC 408操作的状态信息可在控制器内收集，并且传递到驱动器406，或者通过驱动器406传到操作系统404或应用程序402。因而，NIC 408内任何组件的控制功能可在控制器414内实现，或者可在驱动器406内、操作系统404的组件内、或应用程序402内实现。因而，本发明关于NIC 408组件的控制方面可通过控制器414的配置、驱动器406内的编程、或操作系统404或应用程序402内的软件组件来实现。然而，实现控制功能的具体机制并不是本发明的关键，可采用任何合适的实现方案。

为发送来自设备400的分组，可使用提供任何合适类型的错误控制编码的ECC组件410对分组编码。例如，编码可使用多比特纠错码。在示出的实施例中，ECC组件410可将多个错误控制比特加入每个要发送的分组中。分组中加入的错误控制比特数可响应于来自控制器414的指令配置。对于差的信道条件，更改用于每个分组中错误控制编码的比特数是可在NIC 408中作出的可能的适应。例如，在发生频繁错误的有噪声信道中可加入更多的错误控制比特。然而，增加用于纠错的比特数减少了用于数据传输的比特的百分比。

编码组件412可根据用于无线通信的数据传输协议执行任何合适的编码。编码组件412中执行的编码可采用可基于来自控制器414的输入配置的调制方案。编码组件412中使用的调制方案也可以被用于适应信道条件。例如，编码组件412可支持每一码元具有可变比特数的各种的编码方案。为适应有噪声的信道，编码组件412被控制以使用每一码元具有低比特数的编码方案。相反，在高质量信道中，编码组件412被控制以使用每一码元具有大比特数的编码方案，由此增加数据传输率。

已编码的数据随后以由传输“Xmit”功率控制器422控制的传输功率由发送器424传输。可经由一个或多个传输天线428进行传输。传输功率水平也可由控制器414控制，并且可作为适应信道条件的进一步的机制。例如，在有噪声的信道中，可指定一个高传输功率。

可对接收到的分组执行相应的处理。由设备400在一个或多个接收天线430处接收到的分组可经由接收器426处理，接着被提供给接收信号强度指示符(RSSI)组件420。可以从接收到的分组的字段中获得RSSI，或者可以直接从接收到的无线信号中测量RSSI再以任何合适的格式输出。RSSI组件420可为任何期望的分组输出信号强度或信噪比(SNR)。在所示实施例中，RSSI组件420基于接收到的信号强度输出信号强度指示。然而，可以任何合适的方式获得该信号强度指示。例如，可以是分组(例如，ACK分组)中包含来自在接收器侧测量的相应分组(例如，DATA分组)的SNR值的字段。

在所示实施例中，传输的是数字数据，因此，NIC 408可包括解码接收到的信号以便产生一组数字值用于处理的一个或多个组件。可在实现前向错误解码的前向纠错(FEC)组件418中修改接收到的比特。在所示实施例中，FEC组件418执行由ECC组件410执行的操作的逆操作。FEC组件418分析接收到的比特，包括纠错比特，并且确定每个接收到的分组中的错误比特数。使用纠错算法，FEC组件420为每一个不正确的比特确定正确值，并且移除纠错比特。在所示实施例中，FEC组件418被耦合到控制器414。因而，控制器414可以访问有关每个接收到的分组中检测到的错误数的信息。还应当理解，设备400可采用其他类型的纠错编码和解码。

FEC组件418被耦合到进一步处理接收到的分组的接收数据处理组件416。接收处理组件416可执行任何数量的接收处理操作。例如，接收处理组件416可包括存储接收到的分组直到分组被传送以在操作系统404内进行进一步处理的缓冲区。

在所示实施例中，使用如已知的构造无线网络接口卡的技术可以实现网络接口卡408。因而，如本领域中已知，发送器424和接收器426可以分别是发送器和接收器。类似地，使用已知的天线技术可以实现天线428和430。同样地，由ECC组件410和FEC组件418实现的纠错编码可以根据已知的纠错算法来执行。同样地，在编码组件412中执行的编码可以根据802.11标准执行，或者以任何其他合适的方式来执行。传输功率可由同样使用常规组件的传输功率组件422控制。同样，接收信号的强度可以常规方式在RSSI组件420中进行测量，并且接收处理组件416可使用常规组件来实现。控制器414也可使用常规技术来实现。例如，采用当前已知的构造无线网络接口卡的技术，NIC 408内所有组件可以在单个集成电路芯片或者在多个集成电路上实现。

然而，应当理解，图2所示的组件仅作为示例示出，并不限制本发明的范围。任何其他合适的组件可以被包括在设备400中。此外，本发明的某些实施例提供的功能可在设备400的不同组件上实现。例如，设备400还可包括指示接收信号的强度和其他参数的用户界面(未示出)。例如，用户界面可包括提供当前接收到的信号的强度的条指示符。在以下描述的实施例中，接收信号强度指示与分组错误率结合使用以自动检测干扰。用于自动处理的同一信息同样可以呈现给用户以支持手动处理或网络问题的诊断。因而，用户界面可呈现接收信号强度的指示连同分组错误率的指示。

无论如何实现，设备400可被配置于以新颖的方式检测和响应信道条件。根据本发明实施例，用于执行处理的设备400的配置可由在控制器414、驱动器406、操作系统404、应用程序402内的控制算法实现或以任何其他合适的方式来实现。

对信道条件的适应是已知的，并且设备400响应于信道条件所采取的纠正动作中的一部分可包括已知的适应。然而，一些已知的适应可由新颖的适应代替。例如，基于RSSI测量来适应传输数据率是已知的。如果RSSI较高，这可以解释为接收信号强的指示，则可选择较高的传输数据率以利用强信号。然而，发明人理解高RSSI并未说明不同环境因素，诸如，例如，隐藏的终端或干扰设备(例如设备308)。因此，如果在环境中存在某种形式的干扰，并且干扰可能是形成分组冲突、同信道干扰、或其他不期望的事件的原因，传输数据率会被适应被错误地标识为有利的条件(例如，强接收信号)。因此，期望当前信道条件的更可靠的标识。此外，除传输数据率适应之外的适应措施在某些情况下更为适当。

在本发明的某些实施例中，为确定什么是适合当前信道条件的适应和/或纠正措施，对干扰以及干扰类型的标识可一并检测。为检测干扰，可对信道状态进行某些测量。这些测量可包括RSSI，但也可包括对确定信道条件有用的其他特征。

图3为示出了根据本发明某些实施例的适应信道条件的方法的流程图。通过一个设备，例如设备400(图2)，可以执行该过程。该过程开始于框502，其中可设定信道的传输特征。初始传输特征可以用任何合适的方式在框502设置。在所示实施例中，设置初始传输特性的常规处理可在框502执行。

该过程然后继续至框504，其中可以用任何合适的方式来测量错误率(ER)。ER可以是分组错误率，即没有被接收器成功接收的分组与发送到接收器的分组数的百分比(或其他形式的指示)。在某些实施例中，可以测量传递率来代替错误率。由于传递率与错误率在数学上是相关的，根据本发明实施例可使用这些数值的任何一个进行处理。相应地，术语错误率应当被广泛地解释为包括任何指示错误的值而不论其采用的表达形式。

分组错误率可使用常规处理来计算。例如，如果发送设备没有接收到来自分组预期接收方的确认，则发送分组的设备可确定在传输中发生了错误。因而，发送分组的设备可确定与其发送的分组相关联的错误率。

然而，在另一些实施例中，可以使用错误率的其他测量。例如，如果可确定比特错误率，则ER可以是指示每一个接收分组中被纠正的比特的比率的比特错误率(例如，当分组被发送之前对其应用了多比特纠错码)。FEC组件418或任何其他合适的组件可用于基于与发送到设备400的分组相关联的错误来测量ER。在其中信息可以从接收由设备400发送的分组的设备所接收的实施例中，由接收设备测量的比特错误率可被传送到设备400或者传送到执行根据图3过程的任何其他合适的设备，从而可用于框504的处理。

在框506，可测量RSSI。在所示实施例中，接收信号强度指示符是RSSI(例如，ACK RSSI)或SNR。然而，任何合适的信号强度测量可用于图3的过程，并且任何合适的信号强度可在框506测量。RSSI组件420可用于以任何合适的形式对RSSI进行测量和输出。

在判定框508，将ER与阈值相比较，如果ER小于阈值，该过程分支到判定框532，其中确定是否RSSI为高并且ER为低。如果同答是“是”，这可指示改进的信道条件，该过程继续至框534，其中可执行基于改进的信道条件的适应。例如，可增加传输数据率。应当理解，可以实现任何合适的适应。

在框534执行适应之后，该过程可循环回到框504，其中可再次测量错误率。

如果对在判定框532提出的问题的回答是“否”，则可以不需要或者不期望适应。例如，如果RSSI为低(未示出)而ER为高，该过程可循环回到框504。然而，应当理解，如果期望，在这些情况下也可实现任何适应。

如果在框508确定ER大于阈值，该过程分支到判定框510，其开始子过程，通过该子过程来确定有关信道特征的进一步信息以及可采取适合的适应或其他纠正动作。

应用于判定框508来确定是否需要适应或者其他纠正动作的阈值可以用任何合适的方式来确定。该阈值可被设置在预定水平。或者，可自适应地设置该阈值，诸如当设备400被配置用于无线通信时根据错误率的初始测量，或者基于无线信道所要求的吞吐量，以便支持设备400上一个或多个应用程序的适当操作所要求的数据率。然而，用于设定在判定框508使用的阈值的具体机制并不是本发明的关键，可以采用任何合适的方法来设置阈值。应当理解，仅作为示例示出了在框508判定ER是否低于阈值之前，对RSSI在框506进行了测量。或者，可以在框508执行处理之后对RSSI进行测量。

如果在框508确定了ER高于阈值，该过程前进至判定框510，其中对经测量的RSSI和ER水平进行分析。在所示实施例中，该过程基于测量的RSSI和ER水平是否都为高，在判定框510处产生分支。高水平可以按任何合适的方式来确定。例如，高水平可基于RSSI和ER的单独的阈值来标识，其可以按任何合适的方式来确定。阈值可以是预定值，或者随着设备400的操作而被动态地确定。例如，可相对于在时间间隔上所测量的平均RSSI来确定高RSSI。ER阈值可以是或可以不是在框506使用的阈值。应当理解，RSSI和ER阈值可以随着例如传输数据率而变化，如以下将更详细地描述。另外，这些阈值可彼此相关。

图4示出了三种不同情形的示例，表明如何使用测量的RSSI和ER来确定是否有干扰正影响信道条件。在第一时间，ER为低且RSSI为高，其由线条524A和524B示出，仅为示例而并不限制本发明的范围。该条件可指示无线信道的正常操作，因为当接收到的信号强时，遇到少量的错误。在第二时间，如线条526A和526B指示的，ER和RSSI都为高，这可指示即使RSSI为高的情况下造成ER为高的某种类型的干扰。在此情形中，高ER揭示了干扰而不是从发送数据的另一个无线设备所接收的强信号造成高了RSSI。最后，线条528A和528B示出了ER为高而RSSI为低的情形。弱的接收信号和多个错误表明了信道上有问题的情形，这种情形阻止来自发送数据的另一个无线设备的信号被可靠地接收。然而，该问题可能不是由干扰造成的。

返回图3，如果确定了RSSI和ER都为高，该过程在框510分支到框514，其表示确定存在的干扰的类型以及选择适合的适应或其他纠正动作的子过程的开始。可执行任何合适的处理来标识干扰类型，以及适应干扰或者以其他方式纠正干扰。在图3的示例中，用于标识和适应干扰源的子过程涉及在框514测量信道的利用。信道的利用可以通过信道处于忙碌状态的时间百分比来确定，信道处于忙碌状态的时间百分比可以按任何合适的方式来确定。所测量的信道的利用可指示存在的干扰源。例如，如果无线噪声层在长时间段内为高，则干扰源可能为非802.11设备，诸如图1C所示的微波炉308。无线噪声层可以按任何合适的方式标识为高。例如，如果RSSI在长时间段内为高，无线噪声层可以标识为高。相反地，如果RSSI增加和减少，导致相对较低的信道的利用，则可指示802.11设备。

因而，信道的利用可用于指示干扰的类型。无论是802.11干扰信号或非802.11干扰信号，干扰源的类型可指示可能有效的适应或纠正动作的类型。因而，基于检测的干扰源的类型该过程在框516产生分支。

如果所测量的信道的利用指示为802.11干扰信号，该过程分支到框518。在框518，发送RTS/CTS信号。这些信号可向802.11干扰信号表示，该干扰信号正在对其他设备造成干扰的信道上传输。这些信号的发送可使干扰信号改变其传输特征，改善干扰情况。

应当理解，在框518进行的处理是可响应于802.11干扰信号的检测而执行的一种可能的纠正动作的代表。可以采取不同或其他的步骤来纠正或适应于802.11干扰信号。

无论在框518执行的具体动作是什么，该过程随后可分支回到框504，其中可再次测量错误率。以此方式循环回该过程可确定该适应或其他纠正动作是否有效。在经图3所示过程的后续轮回中，如果确定先前的适应或其他纠正动作不起效，则可以执行不同的适应或其他纠正动作。

相反地，如果作为在框514执行的信道利用测量的结果指示了非802.11干扰信号，则该过程可从框516分支到框520。在框520，可以执行合适于包含非802.11干扰信号的信道的适应或其他纠正动作。在图3示出的实施例中，在框520进行的处理涉及改变信道。然而，可执行任何合适的适应。无论在框520执行的具体适应或其他纠正动作是什么，该过程可再次分支回框504，其中对错误率进行测量。随后可响应于检测到的条件执行不同或附加的纠正动作来重复该过程。

如果在框510确定RSSI和ER不都为高，随后可以执行适应于其中未检测到干扰源的、显示高错误率的信道的适应或其他纠正动作。因而，在图3的示例中，如果RSSI和ER不都为高，则过程分支到框512。如果过程到达框512，则除干扰源之外，干扰通信的信道条件被指示。可在框512可执行任何合适的处理。在框512进行的处理可包括进一步的测试，以便确定干扰通信的信道条件，或者适应信道条件或以其他方式纠正信道条件。在所示实施例中，在框512进行的该处理涉及使传输参数适应来减少ER。对诸如，例如传输数据率和传输功率水平的传输参数，可在框512可作出相应地适应。例如，如果RSSI为低且ER为高，可以减少传输数据率和/或增加传输功率水平。

除了传输数据率和传输功率水平之外的参数也可以被适应于信道条件。例如，可以使用不同类型的纠错编码，可以利用不同的技术，可以调整分组重传次数等。应当理解，可以采用任何合适的适应。无论使用的适应是什么，在框512完成使传输参数适应之后，该过程返回到框504，其中再次测量ER来确定适应是否成功。

在图3所示的实施例中，采取适应或其他纠正动作来响应于相对高的错误率。然而，在某些实施例中，可能期望在信道条件差得无法成功接收到相对较高数量的传输分组之前，标识恶化信道条件。根据本发明的一方面，错误率的趋势可用于预测恶化信道条件，且在某些实施例中，可用于在条件恶化到分组发送失败的数量多到难以接受之前，启动适应或其他纠正动作。

如上所述，在无线网络中可能遇到不同类型的分组错误。仅作为示例而不是对本发明范围的限制，这些错误的不同指示(例如，分组错误率，比特错误率，以及其他类型的错误率指示符)在此被统称为ER。与信道条件会随时间变化一样，ER也会变化。因此，可在随时间进行的ER测试中标识不同的趋势。图5示意了具有斜率ΔE的ER曲线图的示例，其显示了指示恶化信道条件的ER趋势。

在本发明某些实施例中，ER可用于确定当前信道条件以及预测条件中可能的问题。例如，如果ER正在增大，这可指示信道条件正在恶化，例如，由于干扰源越来越接近无线设备。因而，通过观察ER的某些趋势，可以采取适应和/或纠正措施来调整和/或改进信道条件。而且，在信道条件降级到难以接受的差水平之前可以执行适应。此外，可通过监视和分析ER可评估适应的效果。

图6示出了根据本发明某些实施例基于测量ER测量来适应信道条件的方法。在所示实施例中，从前向纠错中确定ER。该ER可指示，例如发送时的分组与接收时的分组之间的差别程度。该差别程度可以任何合适的形式来表达，例如，作为对数字信号纠正的比特错误数目，或者模拟信号的欧几里德距离等。

在开始该过程后，在框602中，使用任何合适的方法测量ER。可例如在可适应于输出所纠正的错误的程度指示的纠错电路中(例如，FEC组件418或在任何合适的组件中)测量ER。

在框604可以存储测量到的ER。该过程随后前进至在框606以分析存储的ER数值。可以分析在任何合适的时间上所收集的任何合适数量的存储的ER数值。诸如，例如图2所示控制器414之类任何合适的组件可以用于检测该趋势。

指示信道中形成的潜在问题的任何合适的趋势可指示恶化的信道条件。图5示出了可被检测而指示恶化信道条件的趋势的示例。例如，如果错误率相对于时间的平均斜率超出预定值，可标识恶化信道条件。另外，参数的组合可用于标识指示恶化信道条件的趋势。例如，相对较高的斜率与超过阈值的错误率相结合，可用作指示恶化信道条件的趋势。然而，框606的分析不限于分析所测量的错误率用于指示恶化信道条件的单一趋势。可以分析对错误率所收集的数据来检测可指示恶化信道条件的任何数量的趋势。

无论在框606执行的具体分析是什么，一旦完成了分析，处理前进至判定框608。在判定框608，可以确定是否标识了如ER趋势指示的任何问题。如果基于在框606执行的错误率的分析没有预测到问题，则该过程从判定框608分支至框602，其中可进行进一步的错误率测量。可以迭代地重复该过程直到有趋势被检测出来。

相反地，如果基于在框606执行的错误率的分析标识了问题，则该过程从判定框608分支至框610，其中可执行一个或多个纠正动作。在框610可执行任何合适的纠正动作。例如，传输参数可适应于避免恶化信道条件中断无线通信。

在某些情形中，在框610执行的纠正动作可包括改变用于无线通信的信道，或者甚至改变用于无线通信的介质。这样的适应通常被认为是不期望的，因为当信道或通信介质变化时通信可能被暂时挂起。然而，在图6的过程中，其中恶化信道条件在通信被破坏之前被标识，框610的纠正动作可包括等待合适的时间来执行纠正动作。例如，在框610的处理可包括监视无线通信以标识无线通信的低活动率时间段，以及在该低活动率时间段改变信道或通信介质。

一旦在框610执行了纠正动作，过程前进至判定框612，其中确定纠正动作是否正确。也可以使用ER和检测到的趋势，或任何其他参数来评估纠正动作的效果。例如，如果ER减少了，则可以确定执行的纠正动作中的一个或多个是成功的。如果回答是“是”，该过程返回至框602。否则，如果确定纠正动作没有成功地适应于信道条件(例如，ER仍然为高或仍然在增加)，可在框614可执行进一步的分析。作为分析结果，可以确定可能需要另一个纠错动作(可能是一个更艰巨的措施)，当该过程循环回到框610时，实行该另一个纠错动作。例如，如果当前使用的信道的条件正趋向于会阻止分组被可靠传输的错误率，则切换到另一个信道可能是适当的。

如上所述，可以使用RSSI，可与ER相结合，来确定信道条件。可以类似地使用其他参数来评估是否需要适应或其他纠正动作，以及给定信道条件下的适当的纠正动作。例如，可以将信噪比(SNR)与分组传送率(PDR)结合使用。这些参数也都可以通过使用常规处理的网络接口卡来获得。发明人理解，在PDR、SNR和传输数据率之间存在可用于适应性地设定传输数据率的关系。这样的适应可响应于检测到的问题，响应于预测将来问题的趋势，或者可以在任何合适的时间执行。然而，在所示实施例中，在当前选取的数据率不支持可靠的通信时，执行该过程。

图7A示出了不同传输数据速率的八条SNR/PDR曲线的示例。申请人进行的实验表明，给定某一的发送器/接收器对，如图7A所示的SNR/PDR关系在不同的室内和室外环境下可随时间变化而保持一致。应当理解，发送器/接收器可以是任何合适的设备，诸如，例如设备400。应当理解，发送器/接收器设备是相对术语，它们可随时间变化，因为大多数无线设备可以实现发送器和/或接收器的功能。

为构建如图7A所示的曲线，需要SNR和PDR的多个测量。然而，申请人理解，基于PDR与SNR之间关系的适应性速率传输不要求收集数据来完整地构建图7A所示的曲线。为简化校准以及减少执行该校准所需的时间，某一传输数据率的SNR与PDR之间关系可由两个阈值来表征，这可在图7B中示出。

为简明起见，图7B示出了SNR/PDR曲线702的示例，示意了在单一的数据率下SNR与PDR之间的大体关系。

由于不同的发送器/接收器对可由不同的SNR/PDR曲线来表征，发送器/接收器对可要求校正来获取类似于曲线702的SNR/PDR曲线，这可涉及对SNR和PDR采取多个测量。该校正可以是，例如在线校正，例如，当该发送器/接收器对在工作时执行的校正，并且可以需要以不同信号水平传输分组以及检测PDR。

在图7B中，三个部分可由曲线702定义：丢失区域706、接收区域714以及“灰色”区域710。在此示例中，该丢失区域706可以被定义为具有对应于小于某一阈值708的PDR的SNR的区域，该阈值对于有效传输过低。例如，该阈值可以是10％。接收区域714可以被定义为具有大于一个阈值712的PDR的区域，其中该阈值可以是例如90％。“灰色”区域可以被定义为丢失区域706与接收区域714之间的区域。在丢失区域706与灰色区域710之间的边界上的SNR可以被定义为SNR_低，在灰色区域710与接收区域714之间的边界上的SNR可以被定义为SNR_高。如图7B所示，SNR_低与阈值716相关联，并且SNR_高与阈值718相关联。

为确定传输数据率的阈值716和718，仅分别在PDR约为10％以及约为90％的区域对SNR进行测量，如由相应的叉和圈所示。可以看到，为确定SNR_低和SNR_高需要的测量大大少于完整地确定曲线702的形状需要的测量。在示出的实施例中，该SNR_低阈值可被设置为对应于约为10％传输数据率的PDR的最小SNR。仅作为示例而不是对本发明范围的限制，特定传输数据率的SNR_低可以通过传输具有变化的功率水平的分组直到检测到大约为10％的PDR速率来确定。应当理解，SNR和PDR都可以以任何合适的方式来测量。例如，这些参数可以在控制器114中测量。

类似地，在示出的实施例中，SNR_高可以作为对应于约为90％的PDR的最小SNR来测量。然而，SNR_高可以以其他方式来确定。由于信道中的干扰可导致PDR的度量较低(例如，分组丢失可由分组冲突引起)，可以给SNR_高阈值设置上限(cap)，例如，如SNR_高＝SNR_低+δ，其中δ是被定义为某一阈值的偏差的值。在一个实施例中，δ可以设置为7分贝(dB)。因此，在某些实施例中，SNR_高阈值可以根据下面的公式来设置：

作为其中测量了SNR_低和SNR_高值的校正结果，可以构建校正表，该校正表的一个示例由图7C示出。该校正表格可包含不同传输数据率的SNR_低阈值和SNR_高阈值的值。如图7B所示，标识每一传输数据率的SNR_低和SNR_高需要的测量数量相对较少。因而，即使多个传输数据率的数据被包含在图7C的表中，完成图7C的表可能需要的测量数量相对较少。作为示例，为由网络接口卡支持的八个不同数据传输率完成图7C的表所需的测量可以通过约为100毫秒的时间窗口来进行。这种测量因而可以在比构建图7A所示曲线需要的短得多的时间间隔内进行。图7D的表格仍然可以用于使传输数据率适应的方法。

图8A-8C示出了根据本发明的某些实施例基于上述PDR和SNR的测量来使传输数据率适应的方法。该方法可以被称为SNR引导的速率适应(SGRA)。

该过程开始于框802，其中如上所述构建图7C的校正表。该校正表可包括SNR阈值，诸如，例如用于多个可能的传输数据率中的每一个的SNR_低阈值716和SNR_高阈值718。图7C的表可以作为一种数据结构存储在与设备400相关联的计算机可读介质上，或者以任何其他合适的形式存储。

在框804，当前SNR，SNR_当前，以及当前PDR，PDR_当前，可以在任何合适的组件中以任何合适的方式来测量。在判定框806，确定SNR_当前是否小于图7C的表中存储的所有SNR_低值。如果回答是“是”，这指示基于SNR_当前，当前信道条件可能不支持传输，则该过程继续至框808，其中可以执行一个或多个纠正动作来改进信道条件。该纠正动作可包括增大传输功率水平、改变信道，改变无线介质，或者以其他方式尝试建立可支持通信的信道条件。然而，在所示实施例中，如果该过程分支到框808，则使数据率适应不太可能得到有效的通信，可以在框808执行除了数据率的适应以外的纠正动作。

如果回答是“否”，该过程继续至判定框810，其中确定信道中是否存在干扰。如上所述以及如图4所描绘的，大信号强度与高错误率相结合可指示信道中的干扰源。在判定框810测试的条件可以被认为是对信道干扰测试的替换实施例。在框810，可以确定当PDR_当前小于(90％-γ)时SNR_当前是否大于SNR_高，其中γ可以是对不同数据率不同的适应性阈值。作为一个具体示例，γ可以设置为0.2。可以执行比较框810指示的比较，用于对当前使用的数据率而作出的测量，但是可以为其测量在图7C的表中可用的数据率中的一个或多个执行类似的测试。

如果对判定框810所提问题的回答是“是”，这可指示干扰，则如图8B所示继续该过程。否则，如图8C所示继续该过程。

在图8B中，执行适合存在干扰时使用的数据率适应过程。该过程开始于框811，其中存储了用当前选择的数据率实现的吞吐量。

如图框812指示的，随后建立循环，其中执行探测来确定低于当前数据率的所有数据率的吞吐量。如框814中所示，探测每一低数据率的各自的吞吐量。吞吐量可以用任何适合的方式进行探测。例如，可以发送测试分组或实际网络流量，并且可以基于如接收到的ACK分组指示的成功接收到的分组数量来确定实际吞吐量。

对于当前探测到的吞吐量，如果其值比先前记录的吞吐量的值好，则在框816中记录当前探测到的吞吐量的值。任何合适的组件(例如，控制器114)可以用于此目的。该过程从判定框818返回到框812，只要持续有进一步的数据率待探测。

当探测到所有的低数据率时，该过程前进至判定框820，其中确定具有最佳记录到的吞吐量的传输数据率是否提供了比当前传输数据率更高的吞吐量。如果回答是肯定的，则当前传输数据数量被更改成具有最佳记录到的吞吐量的传输数据率，如框822中所示。如果回答是否定的，则具有小于SNR_当前的SNR_高的最高传输数据率可被用于经信道传输分组，如框824所示。随后该过程可以终止。

相反地，如果如在判定框810所确定的不存在干扰，则如图8C所示继续该过程。该过程开始于框825，其中存储了用当前数据率实现的吞吐量。该过程随后继续在其SNR_当前落入“灰色”区域的所有数据率上执行的循环。可以从作为部分校正过程的测量中或者从已经存储在诸如图7C中所示的表的表的测量中标识这些数据率。待探测的数据率具有大于SNR_当前的SNR_高，以及小于SNR_当前的SNR_低。对于其SNR_当前落入“灰色”区域的所有传输数据率，如框826所示，在框828探测各自的吞吐量。探测可以用任何适合的方式进行。

在某些实施例中，可以根据下面的试探来执行该探测。可以维护每速率分组丢失率(PLR)，它是对应于某一传输数据率的分组丢失比率。可在PLR与传输数据率之间关系中标识相关性。因此，较低的传输数据率可具有较低的PLR，而较高的传输数据率可具有较高的PLR。用于选择适当的传输数据率的试探可以前进至首先确定当前PLR是否大于一个阈值P_R，其中R为当前选择的传输数据率。如果回答是肯定的，可以使用下一个较低的传输数据率。如果当前PLR低于另一个阈值L_R，其中(L_R＜P_R)，则可以使用下一个较高的传输数据率。

无论如何执行探测，对于当前探测到的吞吐量，如果吞吐量比先前记录的吞吐量的值好，则当前探测到的吞吐量的值同产生该吞吐量的数据率一起在框830被记录。

如果有更多传输数量率要分析，这可以在框832被确定，则该过程返回至框826。否则，当前传输数据率在框834被设置为具有最高吞吐量的所记录的传输数据率。随后该过程可以终止。

至此描述了本发明的至少一个实施例的若干方面，可以理解，本领域的技术人员可容易地想到各种更改、修改和改进。

这样的更改、修改和改进旨在是本发明的一部分，且旨在处于本发明的精神和范围内。从而，上述描述和附图仅用作示例。

可以用多种方式中的任一种来实现本发明的上述实施例。例如，可使用硬件、软件或其组合来实现各实施例。当使用软件实现时，软件代码可在无论是在单个计算机中提供的还是在多个计算机之间分布的任何合适的处理器或处理器的集合上执行。

此外，应当理解，计算机可以用多种形式中的任一种来具体化，如机架式计算机、台式计算机、膝上型计算机、或图形输入板计算机。另外，计算机可以具体化在通常不被认为是计算机但具有合适的处理能力的设备中，包括个人数字助理(PDA)、智能电话、或任何其它合适的便携式或固定电子设备。

同样，计算机可以具有一个或多个输入和输出设备。这些设备主要可被用来呈现用户接口。可被用来提供用户接口的输出设备的示例包括用于输出可视呈现的打印机或显示屏和用于输出可听呈现的扬声器或其它声音生成设备。可被用于用户接口的输入设备的示例包括键盘和诸如鼠标、触摸板和数字化输入板等定点设备。作为另一示例，计算机可以通过语音识别或以其它可听格式来接收输入信息。

这些计算机可以通过任何合适形式的一个或多个网络来互连，包括局域网或广域网，如企业网络或因特网。这些网络可以基于任何合适的技术并可以根据任何合适的协议来操作，并且可以包括无线网络、有线网络或光纤网络。

而且，此处略述的各种方法或过程可被编码为可在采用各种操作系统或平台中任何一种的一个或多个处理器上执行的软件。此外，可使用多种合适的程序设计语言和/或常规程序设计或脚本工具中的任何一种来编写这样的软件，而且它们还可被编译为在框架或虚拟机上执行的可执行机器语言代码或中间代码。

就此，本发明可被具体化为用一个或多个程序编码的一个或多个计算机可读介质(例如，计算机存储器、一个或多个软盘、紧致盘、光盘、磁带、闪存、现场可编程门阵列或其它半导体器件中的电路配置等)，当这些程序在一个或多个计算机或其它处理器上执行时，它们执行实现本发明的上述各个实施例的方法。这一个或多个计算机可读介质可以是可移动的，使得其上存储的一个或多个程序可被加载到一个或多个不同的计算机或其它处理器上以便实现本发明上述的各个方面。

此处以一般的意义使用术语“程序”或“软件”来指可被用来对计算机或其它处理器编程以实现本发明上述的各个方面的任何类型的计算机代码或计算机可执行指令集。另外，应当理解，根据本实施例的一个方面，当被执行时实现本发明的方法的一个或多个计算机程序不必驻留在单个计算机或处理器上，而是可以按模块化的方式分布在多个不同的计算机或处理器之间以实现本发明的各方面。

计算机可执行指令可以具有可由一个或多个计算机或其它设备执行的各种形式，诸如程序模块。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常，程序模块的功能可以按需在各个实施例中进行组合或分布。

而且，数据结构能以任何合适的形式存储在计算机可读介质上。为简化说明，数据结构可被示为具有通过该数据结构中的位置而相关的字段。这些关系同样可以通过对各字段的存储分配传达各字段之间的关系的计算机可读介质中的位置来得到。然而，可以使用任何合适的机制来在数据结构的各字段中的信息之间建立关系，例如通过使用指针、标签、或在数据元素之间建立关系的其它机制。

本发明的各个方面可单独、组合或以未在前述实施例中特别讨论的各种安排来使用，从而并不将其应用限于前述描述中所述或附图中所示的组件的细节和安排。例如，可使用任何方式将一个实施例中描述的各方面与其它实施例中描述的各方面组合。

同样，本发明可被具体化为方法，其示例已经提供。作为该方法的一部分所执行的动作可以按任何合适的方式来排序。因此，可以构建各个实施例，其中各动作以与所示的次序所不同的次序执行，不同的次序可包括同时执行某些动作，即使这些动作在各说明性实施例中被示为顺序动作。

在权利要求书中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等序数词来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素较之另一个权利要求元素的优先级、先后次序或顺序、或者方法的各动作执行的时间顺序，而仅用作将具有某一名字的一个权利要求元素与具有同一名字(除序数词的使用之外)的另一元素区分开的标签以区分各权利要求元素。

同样，此处所使用的短语和术语是出于描述的目的而不应被认为是限制。此处对“包括”、“包含”、或“具有”、“含有”、“涉及”及其变型的使用旨在包括其后所列的项目及其等效物以及其它项目。

Claims

1.一种操作包括无线网络接口的计算设备的方法，所述方法包括：

对于经信道传输的多个分组中的每一个分组，基于与分组相关的纠错编码，确定发送时的分组与接收时的分组之间的差别程度；以及

响应于在一间隔期间接收到的多个分组中分组差别程度的变化，启动用于经所述信道传输的适应过程。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

多个分组中的每一个包括用多比特纠错码来编码的分组，

确定差别程度包括确定接收时分组中被纠正的比特错误的数目。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，启动所述适应过程包括为其差别程度表示了用纠错编码能够被纠正的错误的分组启动适应过程。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述适应过程包括改变信道中分组的传输数据率。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述适应过程包括改变信道中分组的传输功率水平。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，启动所述适应过程包括切换信道。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述切换信道包括：

标识信道中通信的低活动期间；以及

在所标识的低活动期间切换信道。

8.一种具有计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令在被执行时适于执行如权利要求1所述的方法。

9.如权利要求8所述的的计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可执行指令包括无线网络接口的驱动器。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定差别程度包括确定由计算设备发送的分组中的分组错误率。

11.一种用于将计算设备接口至无线网络的装置，所述装置包括：

可配置成经信道接收通信的接收电路；

可配置成经信道发送通信的发送电路；

耦合到接收器的纠错电路，所述纠错电路适应于输出对接收到的通信中的错误程度的指示；以及

耦合到纠错电路和发送电路的控制器，所述控制器适应于检测错误程度的趋势并且基于检测到的趋势来改变发送电路的至少一个特征。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述错误程度包括对分组纠正的错误的程度。

13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述错误程度包括对接收器处接收到的被破坏的分组的数目的指示。

14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述改变发送器的至少一个特征包括改变纠错编码。

15.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述控制器还适应于基于检测到的趋势启动用于经信道传输的适应过程。

16.一种操作具有无线网络接口的计算设备的方法，所述方法包括：

收集定义由网络信道所传送的分组中纠正的错误的比率的信息；以及

响应于纠正的错误的比率的趋势，将网络信道状态的指示存储在计算机可读介质中。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括基于所述网络信道状态的指示启动用于经网络信道传输的第一适应过程。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，启动所述第一适应过程包括改变网络信道中分组的传输数据率和传输功率水平中的至少一个。

19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

基于纠正的错误的比率的趋势评估所述第一适应过程的效果；以及

如果第一适应过程的效果低，则基于所述网络信道状态的指示启动用于经网络信道传输的第二适应过程。

20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，启动所述适应过程包括切换信道。