专利名称：实行存取点起动及初步频道选择过程的无线通信方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明关于一种无线通信系统。更特定言的，本发明关于为一存取点(AP)初始化操作参数且选择最适切的操作频道。
背景技术：
一无线通信系统运作所在的一无线电链接的条件可能在任何时间改变。由于一无线传输/接收单元(WTRU)是行动的，该WTRU视其位置而定可能脱离或是在一或多个APs的范围内。当一AP刚被建立或是在因为某些原因而关机的后再次开机，该AP的起动过程必须评估其无线电资源环境。一般而言，起动过程亦提供一用来向其自有的延伸服务集(ESS)的其它APs通告自己出现的机制，使得其它APs能据此自我调整自有的操作参数。
当今有数种架构被用来提高无线通信系统的容量。频道(亦即频率)选择是此等架构其中一种，藉以让一网络内的一或多个APs选择一或多个频道与其它相关WTRUs联络。AP频道选择的协调一般是以手动方式进行。但是，要响应于网络组态中的每一小变化以手动方式协调频道选择是非常不切实际的，因为这可能导致所有APs的一重新设计和重新组态。未经许可的频谱和外部干扰源也会造成手动协调无法充分解决的问题。此外，难以通过手动频道选择方式将频道指派成会使得相邻APs的讯务负载以一最大化整体系统容量的方式分摊于可用频道。
习知架构在有多个APs试图同时开机的时会遭遇另一问题。当一网络内发生此情况，所有APs尝试在相同时间做出一频道选择。因此，APs的频道选择不会是最佳的，因为每一AP并未将邻近APs的频道选择纳入考量。
克服前述问题的方法及系统会是极为有利的。
发明内容
本发明提出一种实行一AP的起动及初步频道选择过程的方法及装置。
该AP的起动过程包含一路径丧失发现步骤及一通告步骤。在该路径丧失发现步骤期间，该AP检测来自其自有的ESS的邻近APs、来自不同ESSs的邻近APs、及外部干扰源。在该通告步骤期间，该AP发射一信标信号以便加速被正在运行路径丧失发现步骤的邻近APs认出。该起动过程对该AP提供监测并评估其无线电环境的能力，因而容许该AP自我决定初步操作参数。
一种AP初始化频道选择过程在该AP的起动过程开始时自动实行。
吾人可从以举例方式提出且应连同所附图式予以理解的以下详细说明对于本发明更为了解，图式中图1是一依据本发明的一无线通信系统的方块图；图2是一依据本发明一实施例的一AP起动过程的流程图；图3是一依据本发明另一实施例的一自动频道选择过程的流程图；且图4是一依据本发明另一实施例的一初始化频道选择过程的流程图。
具体实施例方式
在下文中，术语″WTRU″非局限性包含一使用者设备(UE)、一行动站、固定或行动用户单元、呼叫器、或任何其它能够在一无线环境中运作的类型的装置。
在下文中，术语″AP″非局限性包含一存取点、一基地台、B节点、网点控制器、或任何其它类型的无线环境介接装置。
本发明的特征可被并入一IC内或被建构在一包括多个互连组件的电路内。
如下所述，本发明大体上可应用于无线局域网络(WLAN)技术，譬如大体上应用于IEEE 802.11及ETSI HyperLAN规格，然可想见将其应用在其它限制干扰无线系统譬如IEEE 802.15及IEEE 802.16。
图1是一依据本发明的无线通信系统100的方块图。无线通信系统100包括一AP 105及多个WTRUs 110a-110n。AP 105经由一天线120透过一无线链接115与WTRUs110a-110n联络。AP 105包含一收发器125、一频道选择器130、一测量单元135、一功率控制器140、一定时器145及一内存150。收发器125经由天线120对WTRUs110a-110n发出信号115a-115n且从所述WTRUs接收信号115a-115n。
频道选择器130选择一用来与每一WTRU 110a-110n联络的频道。测量单元135测量支持AP 105的操作参数。测量单元135负责收集、处理并存储频道量测值，此等量测值非局限性包含频道使用率(亦即频道繁忙的时间百分率)，外部(非802.11)干扰的位准，从接收封包测得的接收信号强度，及类似量测值。功率控制器140控制AP 105的传输功率。定时器145设定AP 105进行某些操作的一或多个预定周期。内存150为AP 105提供储存能力，包括记录诸如测量结果的数据。
图2是一AP 105的起动过程200的流程图，该过程包含一发现步骤210和一通告步骤220。在发现步骤210内，AP 105初始化其量测参数和数值(步骤211)。被初始化的量测参数和数值举例来说可包含列于下表1内的参数和数值。如熟习此技艺者所能理解，可在这些参数和数值的外更使用其它参数和数值或是以其它参数和数值取代。
表1
在发现步骤210的步骤212中，测量单元135以执行Nmeas_setsDis cover测量集合的方式测量操作参数，藉此依序取得一可容许频道集合(ACS)内每一频道在一测量集合期间由贯彻该ACS内所有频道的测量周期的一完整循环组成的一段时间内的量测值。举例来说，操作参数可为AP 105的传输功率和频道设定值。较佳来说，将每一频道上的整体测量持续时间(相当于Tmpp_fixDis cover×NDis cover)设定成会从邻近APs收到够强的封包。强封包是被一AP以最大功率发送以提高其被邻近APs检测到的可能性的封包。
Tmpp_fixDis cover的持续时间被设定成长到足以限制边缘效应，此边缘效应系发生在一封包在测量周期(MPs)间的转变期间处于传输中状态的时候。又，较佳将Tmpp_fixDis cover设定成短到足以容许频道间的连续轮替使得AP 105能检测到邻近APs其中的一的一频道变化。该持续时间及所述周期系由定时器145决定。发现步骤210的持续时间由均匀分布在NMIN_MSDis cover与NMAX_MSDis cover的间的任意多个测量集合组成。发现步骤210的持续时间是任意的，藉以考量有二个或更多APs同时开机的情况，避免这些APs在相同时间进行初步频道选择。
因为这些测量，AP 105得以判断其无线电环境，譬如来自其自有的ESS的邻近APs的检测、来自不同ESSs的邻近APs的检测、及外部干扰源的检测。
回头参考图2，一旦完成Nmeas_setsDis cover效能测量集合(步骤212)，功率控制器140引动AP 105的功率控制(步骤213)。功率控制决定AP 105的一基线范围及一相关基线功率设定值。在AP 105的功率控制已于步骤213引动后，频道选择器130引动一频道最佳化过程(步骤214)以选择一特定AP或是APs网络使用的频道。AP 105的初步频道设定值系以由功率控制器140决定的参数为基础决定。
在发现步骤210期间，AP 105保持寂静(亦即AP 105不发出任何封包)。在发现步骤210完成后，AP 105已收集到足够信息来决定一最佳操作频道及选择一传输功率设定值。
在发现步骤210结束后是一通告步骤220。在通告步骤220期间，AP将其操作频道组态成在发现步骤210结束时决定的最佳频道。应理解到可视需要在过渡期间执行其它过程。通告步骤220的目的是加速AP被其邻近APs检测到。在通告步骤220开始时，各参数(例如TdurAnnounce、TbeaconAnnounce、PMAX)被初始化(步骤221)。在通告步骤持续时间TdurAnnounce期间，AP 105仅以周期TbeaconAnnounce发出具有一最大传输功率PMAX的信标帧(步骤222)。这加速AP 105被其它APs检测到，因为只发出最大功率封包。在通告步骤220期间，在AP 105的覆波范围外的WTRUs可能尝试与AP 105联系，因为AP 105正以其最大功率Pmax发射。因此的故，在通告步骤220期间会拒绝来自WTRUs的所有联系请求以避免联系到一会在正常操作期间脱离范围的WTRU。
一旦通告步骤220结束，AP 105的起动即完成。然后AP 105将其自身组态成供其正常操作使用(步骤223)且开始正常操作(步骤230)。AP 105将其传输功率设定成由功率控制器140决定的设定值，在此的后AP 105开始正常操作且开始接受来自WTRUs 110的联系请求。
图3是一依据本发明一实施例的自动初始化频道选择过程300的流程图。在该较佳实施例中，该频道选择过程在发现步骤210结束时被引动，此时已取得每一频道上的量测值。选择供一特定AP或是一APs网络使用的频道。频道选择得为以手动方式或自动方式完成，且得为在部署时就开始进行或是在操作中动态进行。本发明可搭配无线局域网络(WLAN)应用(例如依据IEEE 802.11)实行。
初始化频道选择过程300系在起动过程200期间进行并且决定最佳操作频道。在较佳实施例中，频道于发现步骤210期间被扫描。在发现步骤210结束时，频道选择过程于步骤214中被引动以依据在发现步骤210期间就每一频道观测到的量测值为基础选择最佳频道。在所有情况中，初始化频道选择过程300扫描多个频道(例如频道1-11)以检测可用的最佳频道。被扫描频道的序列可为依一预定顺序，或者其可为随机的。频道序列不一定要包含所有可用频道。对于每一被扫描频道，该过程判断1)有哪些其它APs在该频道上运作；2)所述APs是否是同一系统的一部分(亦即依据ESS)；3)所述APs的信号强度；4)该频道上的讯务量；及5)该频道上是否有任何其它干扰源(例如非802.11干扰)，以及收到的非WLAN干扰功率位准。在扫描完成后，AP能算出哪个频道会得到最佳效能(例如具有最少量干扰的频道)。然后AP将自己重新调谐成该频道。视检测到的所述其它APs是否是同一系统的一部分而定，AP能决定对于使用频道的选择更积极或较不积极。
在一替代实施例中，协调频率选择可通过以下方式完成1)使APs相互交换有关其特质(例如负载、容量或位置)的信息；或2)有一能从每一AP得到信息且设定网络内所有APs的频道的集中式架构。就第一种情况来说，每一AP仍会自主地做出决定，但是交换的信息能允许有一较好决定(例如其可包含难以被另一AP从外部观测到的统计数据)。就第二种情况来说，从不同APs收集信息且将此等信息通知一集中单元或装置，此集中单元在收到信息后做出一决定且回头将此决定通知不同APs。
仍参照图3，当初始化频道选择过程300开始(步骤305)，允许AP 105扫描所有频道以检测附近所有APs的身份和一接收信号强度指示(RSSI)(步骤310)。在较佳实施例中，步骤310可为在发现步骤210期间实行。在步骤315中，扫描频道列表。表列频道的全部或一部分可为依一预定或随机顺序依序被扫描。记录就每一频道检测到的与每一AP相关的信息(步骤320)。此信息可包含(但不限于)在被扫描频道上运作的其它APs的身份，其它APs是否是同一ESS的一部分的指示，APs的信号强度，频道上的讯务量，以及频道上是否有任何其它干扰源。
在扫描完成后，AP 105判断哪个频道提供最佳效能(步骤325)。举例来说，这可能是通过测量哪个频道具有最少量干扰或是否其它APs是同一ESS的一部分的方式判断。一旦判定具有最佳效能的频道，AP 105将自己调谐成该最佳频道。
图4是一依据本发明另一实施例用来在AP起动后决定最佳频道的初始化频道选择过程400的详细流程图。初始化频道选择过程400包含一候选频道决定过程405及一频道选择过程450。
在候选频道决定过程405中，AP 105检索最大容许干扰IMAX(步骤410)，其为在任何已知频道上以一AP的基线范围为基础决定的最大容许干扰。IMAX可从功率控制过程得到。Imax系由初始化频道选择过程400利用方程式(1)算出。方程式(1)中使用的参数其中一些参数是从功率控制过程检索得到。明确地说，功率控制会决定RNGbase。另一方面，Pmax、(C/I)req_hig及MI是预先决定的参数。较佳来说，用于候选频道决定过程405的IMAX系依据方程式(1)算出IMAX＝Pmax-RNGbase-(C/I)req_high-MI方程式(1)其中Pmax是AP 105的最大传输功率；RNGbase是AP 105覆盖的范围；且(C/I)req_high是一高速率封包(例如11Mbps)的必要载波功率干扰比。MI是一消除频道具备太过接近实际最大容许位准的干扰位准的可能的余裕。另一选择Imax的一预定值得为被用来决定候选频道列表的IMAX。
从一ACS选出一第一频道(步骤415)。测量一频道的干扰I且以其与最大容许干扰IMAX做比较(步骤420)。如果该频道的干扰I小于最大容许干扰IMAX，则AP 105将该频道记入内存150内一候选列表(步骤425)。如果该频道干扰I不小于最大容许干扰IMAX，则AP 105检查ACS内是否还有任何频道存在(步骤430)。如果ACS内尚有频道存在，则AP 105从ACS选出下一个频道(步骤435)且候选频道决定过程405回到步骤420。
如果ACS内不再有频道，则AP 105检查是否有任何可用候选频道(步骤440)。如果在步骤440中判定没有可用候选频道，则AP 105将IMAX增加ΔdB(步骤445)且候选频道决定过程405回到步骤415。如果在步骤440中判定至少有一候选频道存在，则候选频道决定过程405完成，然后进行频道选择过程450。
频道选择过程450所用的一标准是已在每一频道上测得的邻近BSSs的数量NB(k)。一旦选出候选频道，判断在所有候选频道当中来自不同BSSs的测得信标的最少数量NBMin(步骤455)。在频道k上测得的邻近BSSs的数量是NB(k)且测得BSSs的最少数量是NBMin的条件下，从候选频道列表中去除NB(k)＞NBMin的所有频道(步骤460)。换句话说，只有具备最少测得BSSs的频道被留下。另一选择，在步骤455和460中，每一频道上的测得邻近BSSs的数量可被换成每一频道上的频道使用率。频道使用率量测值相当于接收器被一WLAN信号载波锁定的时间百分率。在此情况中，频道选择过程会偏好具有较低频道使用率的频道。
频道选择过程所用的另一标准是最小测得干扰位准，此系以剩下的所有候选频道决定(步骤465)。以频道k上的最小测得干扰位准I(k)与最小干扰位准IMIN做比较，且从候选频道列表中去除I(k)＞IMIN的所有频道(步骤470)。换句话说，只有具备最小干扰位准的频道被留下。
如果有一以上的最小功率位准候选频道存在，则在剩下的候选频道当中随机选择一频道(步骤475)。
初始化频道选择过程400的范例参数列于下表2中。熟习此技艺者会理解到可在这些参数和数值之外更使用其它参数和数值或是以其它参数和数值取代。
表2虽然已在较佳实施例中就特定组合说明本发明的特征和组件，每一特征或组件得被单独使用或是以有或没有本发明其它特征和组件的多样组合使用。
权利要求
1.一种在包含至少一存取点(AP)与多个无线传输/接收单元(WTRU)通信的一无线通信系统中最佳化该AP所使用频道的选择的方法，该方法包括以下步骤(a)决定用于支持由该AP所进行通信的候选频道；以及(b)以一特定标准为基础从所述候选频道当中选择一频道，其中步骤(a)和(b)系在引动该AP后自动地进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述候选频道系从一可容许频道集合(ACS)以每一候选频道的一测得干扰小于一已确定最大容许干扰为条件选出。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)更包括(b1)决定所述候选频道检测到的一经检测信标最少数量；以及(b2)从所述候选频道当中选择一具备该经检测信标最少数量的频道。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)更包括(b1)决定所述候选频道接收到的最小干扰位准；以及(b2)从所述候选频道当中选择一具备该最小干扰位准的频道。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)更包括在有至少二选择频道时随机地选择一频道。
6.一种用于在一无线通信系统内与多个无线传输/接收单元(WTRUs)通信的存取点(AP)，该AP包含(a)一测量单元，其用于在该AP引动后测量一可容许频道集合(ACS)内的每一频道的测量操作参数；(b)一功率控制器，其用于以所述操作参数为基础控制该AP的传输功率；(c)一频道选择器，其用于以所述测得操作参数为基础选择一供该AP进行通信的频道；(d)一定时器，其用于设定一时间周期，一信标帧在此周期内从该AP发出用以向其它APs通告所述操作参数；及(e)一内存，其用于存储所述测得操作参数。
7.根据权利要求6所述的AP，其特征在于，该信标帧系在该时间周期内以其最大功率传输给其它APs。
8.根据权利要求6所述的AP，其特征在于，所述候选频道系从一可容许频道集合(ACS)以所述候选频道的一干扰位准小于频道上一最大容许干扰为条件选出。
9.一种起动无线通信系统的存取点(AP)的方法，该方法包括(a)在引动该AP后取得该AP的操作参数；(b)以所述操作参数为基础进行该AP的初步操作；以及(c)向其它APs通告该AP的操作参数。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(a)更包括(a1)初始化该AP的操作参数；及(a2)在一预定时间周期内测量所述操作参数。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(b)更包括(b1)以所述操作参数的量测值为基础进行该AP的一功率控制；及(b2)以该功率控制为基础进行一频道选择。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(b)系以该AP在一预定时间周期内以其最大传输功率发送信标帧的方式进行。
13.一种在包含多个存取点(APs)的一无线通信系统内自动地选择供一特定AP使用的一初步频道的方法，该方法包括(a)扫描该AP将会用来进行通信的多个频道；(b)记录与在每一经扫描频道上检测到的一AP有关的信息；及(c)以该记录信息为基础选择所述经扫描频道当中一具有最佳效能的频道。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该记录信息包含以下信息当中一或多者该频道的一信号强度、该频道上的一讯务量、该频道上的干扰源、该频道上是否有其它APs运作的一指示、及其它APs是否是同一延伸服务集(ESS)的一部分。
15.一种存取点(AP)包含(a)一取得构件，用来取得该AP已引动时的操作参数；(b)一执行构件，用来以所述操作参数为基础执行该AP的初步操作；及(c)一通告构件，用来向其它APs通告该AP的操作参数。
16.根据权利要求15所述的AP，其特征在于，该取得构件更包含(a1)用来初始化该AP的操作参数的构件；及(a2)用来在一预定时间周期内测量所述操作参数的构件。
17.根据权利要求15所述的AP，其特征在于，该执行构件更包含(b1)用来以量测值为基础进行该AP的一功率控制的构件；及(b2)用来以该功率控制的结果为基础进行一频道选择的构件。
18.一种存取点(AP)包含(a)用来决定用于支持由该AP进行的通信的候选频道的构件；及(b)用来以一特定标准为基础从所述候选频道当中选择一频道的构件，其中步骤(a)和(b)系在该AP引动后自动地进行。
19.根据权利要求18所述的AP，其特征在于，该频道选择构件包含(b1)用来决定所述候选频道检测到的一经检测信标最少数量的构件；及(b2)用来从所述候选频道当中选择一具备该经检测信标最少数量的频道的构件。
20.一种用于从一候选频道列表选择一频道的存取点(AP)，该AP包含(a)用来决定与所述候选频道有关的一经检测信标最少数量的构件；及(b)用来从该列表选择一或多个具备该经检测信标最少数量的频道的构件。
21.根据权利要求20所述的AP，其更包含(c)用来决定所述选择频道当中的一最小干扰位准的构件；及(d)用来从该列表选择至少一具备该最小干扰位准的频道的构件。
22.根据权利要求21所述的AP，其更包含(e)用来在有至少二选择频道时随机地选择一频道的构件。
23.一种用于从一候选频道列表选择一频道的集成电路(IC)，该IC包含(a)用来决定与所述候选频道有关的一经检测信标最少数量的构件；及(b)用来从该列表选择一或多个具备该经检测信标最少数量的频道的构件。
24.根据权利要求23所述的IC，其更包含(c)用来决定所述选择频道当中的一最小干扰位准的构件；及(d)用来从该列表选择一具备所述候选频道当中的最小干扰位准的频道的构件。
25.根据权利要求24所述的IC，其更包含(e)用来在有至少二选择频道时随机地选择一频道的构件。
26.一种用于从一候选频道列表选择一频道的存取点(AP)，该AP包含(a)用来从具备一预定经检测信标最少数量的频道当中决定一最小干扰位准的构件；及(b)用来在该列表上选择一具备所述候选频道当中的最小干扰位准的频道的构件。
27.根据权利要求26所述的存取点(AP)，其更包含(c)用来在有至少二选择频道时随机地选择一频道的构件。
28.一种用于从一候选频道列表选择一频道的集成电路(IC)，该IC包含(a)用来从具备一预定经检测信标最少数量的频道当中决定一最小干扰位准的构件；及(b)用来在该列表上选择一具备所述候选频道当中最小干扰位准的频道的构件。
29.根据权利要求28所述的IC，其更包含(c)用来在有至少二选择频道时随机地选择一频道的构件。
全文摘要
一种存取点(AP)起动过程包含一发现步骤和一通告步骤。在该发现步骤期间，该存取点检测来自其自有的延伸服务集(ESS)的邻近APs、来自不同ESSs的邻近APs、及外部干扰源。在该通告步骤期间，该AP以最大功率发射其信标信号以便加速由正运行于发现步骤的邻近Aps的辨识。一种AP自动初始化频道选择过程系扫描该AP将会用于通信的频道。记录每一已扫描频道的信息且决定一最佳效能频道供该AP使用。
文档编号H04W48/16GK1857016SQ200480027952
公开日2006年11月1日 申请日期2004年11月24日 优先权日2003年12月1日
发明者克里斯多福·凯夫, 安吉罗·卡费洛, 保罗·马里内尔, 泰瑞莎J·亨克勒, 朱安C·强尼加, 文森·罗伊 申请人:美商内数位科技公司