自动无线网络信道选择的制作方法
【专利说明】自动无线网络信道选择
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年I月28日提交的临时美国专利申请号为“61/932，724”的优先权，其全部内容通过引用的方式合并于此。
技术领域
[0003]本发明涉及无线网络技术。更具体地，本发明涉及具有智能信道选择能力的无线网络设备。
【背景技术】
[0004]无线电通信被广泛应用于包括声音信号传输、视频信号传输以及数据传输领域。在多个无线电通信技术领域中，无线电接收器被用作接收由天线截取的无线电波，并且将无线电波携带的信息转换成可用的形式。通过解调过程，无线电接收器将信息转换成声音信号、视频信号、数据，或者其他可用信号。包含无线电接收器的设备包括，例如，蜂窝电话、无线网络设备、蓝牙设备等等。
[0005]为工业、科学、医疗和其他目的，多个无线电频率设备在无线电频带上发送和接收无线电频率信号，其被共同标记在工业、科学和医疗(ISM)无线电频带。一般情况下，ISM无线电频带被国际上保留为民用。最近几年中，这些ISM频带在短范围、低功率通信系统中特别流行。例如，2.4GHz频带被用于无线电话、蓝牙设备、近距离通信(NFC)设备、Zigbee设备、无线电控制玩具，以及无线网络设备中的通信。由于ISM频带有许多不同的用途，操作在ISM频带的设备的发射能够产生电磁干扰，并在同一或者附近的频率上干扰其他设备的无线电通信。因此，在ISM频带上操作的通信设备需要容忍操作在相同或者附近频带上的其他设备产生的干扰。
[0006]另外，在无线局域网(WLAN)之间存在干扰。每年部署的无线LAN数量都在增加。公司实体和个人家庭均部署无线LAN。在一些场合中，在计划和部署阶段中，并没有无线LAN网络之间的协调。因此，在无线LAN网络中的设备会遇到其他无线LAN网络的设备产生的干扰。当网络设备具有更良好的信号范围时，干扰问题变得更加突出。
[0007]发明概述
[0008]根据至少一个实施例，本文公开了能够通过自动信道选择管理干扰问题的无线接入点设备。信道选择的一个作用是要在需要的时候，避免来自其他设备的干扰。本发明的实施例也涉及除了干扰以外的参数，比如最大发送功率等等。在为一些具有的例如，每个频带的分离模块的通常设备提供多频带操作的发明的实施例中，设备上模块之间的干扰在选择信道时被特征化并且被加以考虑。双倍数据速率(DDR)噪声，USB 3.0噪声，蓝牙，以及Zigbee属于被仔细考虑的噪声来源。
【附图说明】
[0009]图1示出了在2.4G频带的WLAN信道表。
[0010]图2示出了示例的信道选择算法中的参数表。
[0011]图3示出了在2.4GHz频带的20MHz传输的发送频谱的屏蔽。
[0012]图4示出了在频域中两个干扰的AP之间的影响。
[0013]图5示出了蓝牙对2.4Gff1-Fi的干扰。
[0014]图6示出了 USB3对2.4G的干扰。
[0015]图7 示出了 2.4G 的 Zigbee 信道。
[0016]图8描述了 2.4G算法中获得的测试结果的表。
[0017]图9示出了美国的5G信道。
[0018]图10示出了欧盟的5G信道。
[0019]图11示出了根据本发明的信道选择的整体流程图。
[0020]图12示出了根据本发明的在所有备选信道上的WLAN和非WLAN信息的收集。
[0021]图13示出了根据本发明的优化算法的运行。
[0022]图14示出了根据本发明的根据收集的数据对WLAN参数的调整。
[0023]图15示出了根据本发明的数据检查；以及
[0024]图16是计算机系统的示例形式的机器的示意图，其中引起机器执行本文讨论的一个或更多的方法的一组指令可被执行。
具体实施例
[0025]多个示例性的实施例现在将被描述。下面的描述提供了一些具体细节，以便透彻理解，并有利于这些示例的可实现的描述。本领域技术人员将理解，但是，一些公开的实施例可能在没有这些细节的情况下实施。
[0026]同样地，本领域技术人员还将理解，一些实施例可包括在本文中没有详细描述的许多其他明显特征。此外，一些众所周知的结构或者功能在下文可能不被显示或描述，以避免不必要地模糊多个示例的相关说明。
[0027]下面所使用的术语将用其最广泛的合理方式解释，即使它被与本发明的某些具体示例的详细说明一起使用。事实上，某些术语可能甚至在下文中被强调，但是，任何旨在被以任何限制方式解释的术语将在具体实施例部分中被明显并具体地定义如此。
[0028]本说明的实施例提供了若干机制以在WLAN环境中的多个设备上选择一个或更多的最佳信道，以及相应地调整相关的发送和接收参数。设备可能是接入点、住宅网关、中继器、软接入点、热点等等。设备可以一次活跃在一个频带上。设备可以同时活跃在两个或更多的频带上(包括2.4G，5G，亚(低于)1G，60G等等)。信道选择可单独为每个频带选择信道，或者具有联合优化标准，以在所有频带上选择信道。设备可以对一个或更多的频带具有多于一个的活跃信道。
[0029]设备可能是各种类型的网络设备。如果设备是路由器，路由器支持的每个频带都有一个信道。两个或更多的信道被提供给在每个频带上支持多于一个信道的路由器的每一个频带。本发明的实施例考虑了每个频带的来自其他信道的干扰。如果设备是中继器，回程信道和前向通道被一起选取。信息被提供给接入点(AP)，用于在AP上的最佳信道选择。如果设备是传感器网关，根据传感器的功率和延迟要求以及除此之外的其他参数，回程信道和前向通道被一起选取。通过调整无线芯片内的参数或者通过调整前端模块，比如功率放大器的参数，功耗可被降低。
[0030]图1示出了在2.4G频带的WLAN信道表。WLAN设备使用用于无线通信的频带，被称为工业科学医疗(ISM)频带。在美国，ISM频带由联邦通信委员或者FCC定义，比如900MHz、2.4GHz和5GHz，并且在ISM频带中操作不需要许可证。因此，有可能建立无线的无线电设备的宽范围，其可以操作在这些频带中。信道选择的一个作用是在需要时避免其他装备的干扰。除了干扰，本发明的实施例涉及参数，比如最大发送功率等等。在公共电路板上具有多个模块的多频带设备中，板上其他模块的干扰在选择信道时被特征化，并且被考虑。DDR噪声、USB噪声、蓝牙和Zigbee属于应当被认真考虑的干扰来源。
[0031]图2示出了示例信道选择算法中的参数表。在本发明的实施例中，每个信道都被计算等级。根据等级，偏好的信道被选择。为重叠和非重叠信道计算等级。对于每个重叠基本服务集合(OBSS)的WLAN，根据OBSS的频谱屏蔽的重叠部分的大小，加上负等级。如果屏蔽的重叠部分小于阀值，将不会加上负等级。根据噪声水平的比例，也可加上负的等级。如果噪声大于某一阀值，信道可能不被使用。根据每个信道的最大发送功率，可加上正等级。
[0032]主要干扰被检测并且避免。根据干扰信号的时域、频域的脉冲形状或者其他特征，检测802.11设备附近的干扰设备。在本发明的一些实施例中，如果连续波干扰，例如，婴儿监视器，或者分包干扰，例如非W1-Fi数字系统，例如蓝牙等等被检测到，可能的时候可避免使用靠近干扰的信道。
[0033]本发明的实施例根据不同的参数，从1，2，3，..XX-1，XX中在2.4G频带选取重叠和非重叠信道。XX是2.4G的信道数量，并且它随着国家变化，例如，在北美是11，在日本是13。包括以下的不同的参数，都被考虑在内:
[0034].WLAN活动，例如，AP的数量，它们的忙碌程度，等等；
[0035].WLAN信号的频谱屏蔽；
[0036]?不同信道的发送功率水平；
[0037].由于监管和硬件限制，功率的变化；以及
[0038]?非WLAN活动，例如婴儿监视器，微波，等等。
[0039]本发明的实施例结合上面所有在2.4G的信道优化并且选取最佳信道。在本发明的一些实施例中，当设备正在使用2.4G频带上的一个以上的信道，自动信道选择设备(ACSD)可选取两个信道，而不是一个信道。
[0040]图3示出