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CN1694559A - 无线局域网中的动态信道分配 - Google Patents

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CN1694559A
CN1694559A CNA2005100684045A CN200510068404A CN1694559A CN 1694559 A CN1694559 A CN 1694559A CN A2005100684045 A CNA2005100684045 A CN A2005100684045A CN 200510068404 A CN200510068404 A CN 200510068404A CN 1694559 A CN1694559 A CN 1694559A
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梁健光
康斯坦丁诺斯·B·帕帕迪亚斯
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Abstract

基于在两个收发信机(10，20)之间传送的消息，来分配用于在两个收发信机(10，20)之间传达业务的信道。第一收发信机(10)在多个可能的通信信道上发送请求消息。第二收发信机(20)选择收到请求消息的信道之一，并在选择的信道上响应该请求。然后，第一收发信机(10)基于在选择的信道上接收的响应，分配用于传送业务的信道。

Description

无线局域网中的动态信道分配
技术领域
本发明涉及在802.11无线网络中的信道分配。
背景技术
IEEE802.11已被并入作为用于无线以太网通信的标准协议。尽管802.1l正在被广泛使用，它并非原始设计用于如此大规模使用。在IEEE802.11标准形成时并没有对于由于可能破坏(afflict)大规模无线通信网络的干扰的问题给予它们应有的关注。
802.11目前限于静态信道分配(SCA，static channel assignment)。在SCA下，用于数据通信的信道是固定的，在第一收发信机和第二收发信机之间的数据传送仅发生在那个信道上，而不管信道利用和干扰。这能够导致一个信道过载而其它信道未被利用的情形。过载信道经常比未充分使用的信道受到更多干扰。
在无线通信网络上可存在众多有害的结果干扰，例如增长的分组差错率、减少的网络吞吐量和较长的传送延迟。因此，使用具有SCA的IEEE802.11标准的通信系统能够有一个信道遭受由于干扰的减少网络吞吐量和较长传送延迟，而其它信道未被利用。
发明内容
在本发明的一个示例性实施例中，第一收发信机在多个通信信道上发送请求发送消息。第二收发信机接收该请求发送消息，并基于接收到的请求发送消息选定或选择通信信道之一。例如，在一个实施例中，选择在其上收到具有最高信噪比的请求发送消息的信道。然后，第二收发信机在选择的信道上发送允许发送消息。基于接收到的允许发送消息，第一收发信机分配选择的信道以发送数据分组。
如将预期的，这种信道分配方法适合在通信系统中呈现的情形，并在减少干扰的同时增加系统吞吐量。
附图说明
从下文给出的详细描述和通过举例说明给出的附图中，本发明将变得更完全的理解，其中同样的标号表示不同附图中的对应部分，其中：
图1举例说明了使用根据本发明的动态信道分配(DCA)方法的实施例的两个收发信机；
图2举例说明了根据本发明的动态信道分配(DCA)的实施例，两个收发信机之间的示例性交互作用的信号流图；以及
图3是根据本发明的实施例举例说明了使用DCA对于接收数据的信道选择的一种方法的简单框图。
具体实施方式
图1举例说明了使用根据本发明的动态信道分配(DCA)方法的实施例的两个收发信机。如图所示，第一收发信机10的第一动态信道分配(DCA)单元100可以指示第一多个媒体访问控制器(MAC)/物理(PHY)单元110发送请求发送(RTS)消息。第一MAC/PHY单元110的实现在本领域中是公知的，将不再进一步描述。每个第一MAC/PHY单元110对应于一个信道，该信道在可以接收和/或发送信号的频率范围内工作。例如，IEEE802.11b有三个不重叠信道，此处将存在三个第一MAC/PHY单元110。每个第一MAC/PHY单元110发送RTS消息到第一组合器/多路分解器125。组合器/多路分解器125将来自MAC/PHY单元110的信号组合以产生组合信号，天线130发射该组合信号。
第二收发信机20的天线140接收信号，例如由第一收发信机10的天线130发射的信号。第二组合器/多路分解器145将通过天线140接收的信号分解为它们各自的信道，并发送到各个第二MAC/PHY单元160。像第一收发信机10中的第一MAC/PHY单元110一样，第二收发信机20中的第二MAC/PHY单元160对应于每个信道(举例来说，三个MAC/PHY单元160每个对应于IEEE802.11b中的三个不重叠信道之一)。第二MAC/PHY单元160的实现在本领域中是公知的，将不再进一步描述。在每一个MAC/PHY单元160从信道提取消息。提取出的RTS消息被发送到第二DCA单元170。
图2举例说明了根据本发明的动态信道分配(DCA)的实施例，两个收发信机之间的示例性交互作用的信号流图。如图所示，当第一收发信机10有一个分组要发送时，第一DCA单元100使第一收发信机10在多个信道(例如，IEEE802.11b中的三个不重叠信道)中的每一个上发送RTS消息。基于接收的RTS消息，第二收发信机20中的第二DCA单元170选择一个信道。
图3举例说明了根据本发明的示例性实施例的信道选择的一种方法的流程图。如图所示，在步骤S310中，第二DCA单元170收到第一个RTS消息。在步骤S312中，当第二DCA单元170收到第一个RTS消息时，第二DCA单元170启动一个定时器(未示出)倒计时时间周期(Tr)。在步骤S314中，直到时间周期Tr期满，第二DCA单元170可能会收到另外的RTS消息。在步骤S316中，基于第二DCA单元170在时间周期Tr内接收的包括第一个收到的RTS消息的RTS消息，选择与RTS消息之一有关的信道。在步骤S316中，第二DCA单元170可以根据任何公知的信道选择算法、方法或根据下面详细描述的信道选择方法来选择信道。
返回到图2，第二DCA单元170选择信道之后，在步骤S318中，第二DCA单元170指示与选择的信道相关的MAC/PHY单元160向第一收发信机10发送允许发送(CTS)消息。相关的MAC/PHY单元160发送一个CTS消息到第二组合器/多路分解器145。第二组合器/多路分解器145在选择的信道上发送包括CTS消息的信号到用于发送的天线140。在本实施例中，仅选择的信道包括CTS消息。在选择信道之后，第二DCA单元170还复位未被选择的信道；即，第二DCA单元170复位与未选择信道相关的第二MAC/PHY单元160。这使得复位的第二MAC/PHY单元160至一种状态，仿佛那些单元未接收到RTS消息。
第一收发信机10的天线130接收信号，例如通过第二收发信机20的天线140发射的信号。第一组合器/多路分解器125将通过天线130接收的信号分解到它们各自的信道上，并将其发送到各自的MAC/PHY单元110。每一个MAC/PHY单元110从它们各自的信道提取消息。提取的RTS消息被发送到第一DCA单元100。
在选择的信道上收到CTS消息指示第一DCA单元100使用选择的信道进行通信。然后第一收发信机10将在选择的信道上发送业务(例如，分组)。第一DCA单元100还复位未被选择的信道；即，第一DCA单元100复位与未选择信道相关的第一MAC/PHY单元110。这使得复位的MAC/PHY单元110至一种状态，就像那些单元未发送RTS消息。
应当理解，在上面描述的本发明的示例性实施例内，第一收发信机10代表源终端，以及第二收发信机20代表目的终端。然而，应当理解，在本发明的另一个示例性实施例中，第二收发信机20可代表源终端和第一收发信机10可代表目的终端。
在本发明的一个示例性实施例中，第一收发信机10和第二收发信机20会遇到第二DCA单元170未正确地收到RTS消息的情况。还可能发生用于接收的RTS消息的信道被认为不适宜被选择的情况。接收的RTS消息可能被认为不适当的一个原因是低的信噪比(SINR)。当第二DCA单元170未收到RTS消息和/或未收到适当的RTS消息时，第二收发信机20不向第一收发信机10发送CTS消息。在第一收发信机10未从第二收发信机20收到CTS消息的超时周期之后，第一DCA单元100指示第一MAC/PHY单元110在它们各自的通信信道上向第二收发信机20重发RTS消息，以便选择发送信道。
在本发明的一个示例性实施例中，可以基于数据发送的特性来确定定时器周期Tr。例如，小的Tr值可以表示在选择的信道上开始数据发送之前的短延迟。然而，当使用小的Tr值时，选择的信道可能不是最佳信道。与小的Tr值相比，大的Tr值可以表示数据发送开始之前的较长延迟，但与使用小的Tr值的第二DCA单元170相比，使用大Tr值的第二DCA单元170可以选择具有较高性能特性的较好信道。
DCA增益指使用DCA的收发信机比使用SCA的收发信机的性能增加。通常，当发送大量数据时，DCA增益可能得益于大的Tr值。当需要大的数据传送时，初始发送延迟相对不重要。同样地，当需要发送少量数据时，DCA增益可能得益于小的Tr值。当需要小的数据传送时，初始发送延迟相对重要。
根据本发明的另一个示例性实施例，选择信道上的分组传输可能不成功。然后在选择的信道上重发送该分组。如果在重发数据分组后重新开始正常操作，则数据发送在选择的信道上正常地继续。然而，如果存在第二次不成功的分组发送尝试，则选择的信道被复位，以及第一DCA单元100指示MAC/PHY单元110在多个通信信道上向收发信机20重发RTS消息，以便选择一个新的信道用于发送。
在本发明的另一个实施例中，在第一收发信机10已经发送多个数据分组之后，第一DCA 100指示MAC/PHY单元110在多个通信信道上重发RTS消息，以便选择一个新的信道。
根据本发明的另一个示例性实施例，在使用根据本发明的DCA之前，在多个通信信道的一个设定信道上执行注册和验证处理。
根据本发明的另一个示例性实施例，仅在长度超过固定阈值数量(L)时，第一DCA 170启动DCA。该阈值数量L可以是用户指定的或系统设计者设置的设计参数。如果将被发送的分组的长度超过阈值数量L，则启动DCA，例如图1-3举例说明的。通过仅启动DCA用于长于L的分组，可以避免隐藏终端的问题。
两个收发信机同时发送引起隐藏终端干扰，这里每个收发信机不知道另一个收发信机的发送，以及两个收发信机的发送被同一目的收发信机接收。这种干扰降低了系统吞吐量，并增加了平均分组延迟。
根据本发明的一个示例性实施例，如果这样的信道可用，使用DCA通过选择一个目前没有承载业务的信道可以避免隐藏终端的问题。这样可以减少同时向一个目的收发信机发送的收发信机的数量。
在本发明的一个示例性实施例中，当用于发送的分组长度不超过阈值数量L时，不启动DCA。在这个实施例中，根据传统的SCA技术发送分组。
进一步，系统设计者可以指定小的阈值数量L值以实现DCA增益。然而，对于小的数据分组，太小的阈值数量L值可以引起数据发送之前的不必要延迟，并由于DCA操作可能浪费带宽。
根据本发明的另一个示例性实施例，发送DCA的收发信机可以和不具有DCA性能的接收收发信机进行通信。DCA收发信机可以正常操作，就像该收发信机具有DCA性能。因为无DCA收发信机将仅在一个固定信道上响应，DCA收发信机将仅在多个通信信道之一上接收CTS消息。
在经过一段时间周期仅在一个相同信道上收到CTS消息之后，DCA收发信机可以作出无DCA收发信机不具有DCA性能的确定。然后，DCA收发信机可以关掉用于其它信道的MAC/PHY。
根据本发明的另一个示例性实施例，接收DCA收发信机可与不具有DCA性能的发送收发信机实现。DCA收发信机可以正常操作，就像该收发信机具有DCA性能。DCA收发信机将仅在多个通信信道中的一个上收到RTS消息。在经过一段时间周期仅在一个相同信道上收到RTS消息之后，DCA收发信机可以做出无DCA收发信机不具有DCA性能的确定。然后，DCA收发信机可以关掉用于其它信道的MAC/PHY。
接着，将描述根据本发明的一个实施例，如图3的步骤S316阐述的选择信道的方法。由步骤S310和S314中接收的RTS消息，第二DCA单元170可以用公知方式来估计与接收的RTS消息相关的每个信道的信噪比(SINR)。在步骤S316中，具有最大估计SINR的信道是被选择的信道。
本发明的创造性技术将允许收发信机使用DCA来避免使用SCA的收发信机中固有的干扰，因此减少了可以使802.11无线通信系统遭到破坏的消极效果干扰。
本发明的一个示例性实施例被这样描述，以多种途径改变本发明将显而易见。例如，示例性实施例可以适用于多个通信信道的每一个不与另一个重叠的802.11无线网络。应当进一步理解，示例性实施例可以适用于多个通信信道中的至少一个与多个通信信道中的另一个重叠的802.11无线网络。这样的变化不被认作脱离本发明的示例性实施例的范围和精神，并且对于本领域技术人员将是明显的，所有这些修改试图被包括在所附权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种支持无线网络中的动态信道分配的方法，包括：
由源终端在多个通信信道上发送请求发送消息。
2.根据权利要求1或7的方法，其中，所述多个通信信道不重叠。
3.根据权利要求1或7的方法，其中，所述多个通信信道重叠。
4.根据权利要求1的方法，进一步包括：
在源终端经多个通信信道之一接收允许发送消息；和
由源终端在收到允许发送消息的多个通信信道之一上发送数据。
5.根据权利要求4的方法，包括：
在源终端复位除了收到允许发送消息的多个通信信道之一以外的多个通信信道。
6.根据权利要求1的方法，其中，当用于发送的数据超过阈值量时，所述发送步骤在多个通信信道之一上发送请求发送消息。
7.一种支持用于无线网络中的数据发送的动态信道分配的方法，包括：
由目的终端基于在多个通信信道中的每一个上接收的请求发送消息，在从多个通信信道中选择的一个通信信道上发送允许发送消息。
8.根据权利要求7的方法，进一步包括：
在多个通信信道的至少一个上接收请求发送消息；和
基于每一个接收到的请求发送消息的至少一个信号特性来选择多个通信信道之一。
9.根据权利要求8或10的方法，进一步包括：
在目的终端复位除了被选择的通信信道之外的多个通信信道的每一个。
10.根据权利要求8的方法，进一步包括：
启动测量在目的终端收到第一个请求发送消息后开始的时间周期的定时器；以及其中
所述选择步骤基于每一个接收的请求发送消息的至少一个信号特性，选择在所述时间周期内在其上收到请求发送消息的多个通信信道之一。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20051109