Wifi系統中的動態速率控制的制作方法
【專利說明】WIFI系統中的動態速率控制
[0001] 相關申請
[0002] 本專利申請要求由Du等人于2013年6月19日提交的題為"Dynamic RateControlinWifiSystems(WiFi系統中的動態速率控制）"的美國專利申請 No. 13/921，860、以及于 2013 年 3 月 14 日提交的題為"DynamicRateControlInWiFi Systems(WiFi系統中的動態速率控制）"的美國臨時專利申請No. 61/785, 833的優先權，其 中每一件申請均被轉讓給本申請受讓人。
【背景技術】 發明領域
[0003] IEEE802. 11標準被用于通過指定嘗試達成最大數據率的通信協議來規劃射頻 (RF)頻帶內的無線局域網（WLAN)。IEEE802. 11標準在物理（PHY)層提供多個數據率。數 據率由調制及編碼方案（MCS)索引來標識。每個MCS索引值與各種參數相關聯，這些參數諸 如空間流數目Nss(例如，1-4)、保護區間的選取（例如，短或長）、信道帶寬（例如，20MHz、 401抱、8011抱、16011抱）、調制類型（例如，8?51(、0?51(、16-0六11、64-0六11、256-0六11)、以及編碼 率（例如，1/2、3/4、5/6、2/3)。與MCS索引相關聯的數據率基于這些參數的具體設置。存 在眾多MCS索引值，其中每個MCS索引值表示這些參數的各種設置的不同組合。然而，由 MCS索引值指示的數據率并未計及無線網絡的現實動態，該無線網絡會遭受諸如鏈路故障、 隨機信道錯誤、鏈路預算等狀況的影響。
[0004]概沭
[0005] 提供本概述以便以簡化形式介紹將在以下詳細描述中進一步描述的一些概念的 選集。本概述并不旨在標識出所要求保護的主題內容的關鍵特征或必要特征，也不旨在用 于限定所要求保護的主題的范圍。
[0006] 無線設備被配置成切換數據率以計及臨時信道狀況或設備配置錯誤。無線網絡可 能遭受較差鏈路預算、隨機信道錯誤、鏈路故障等等的影響。無線設備可能已配置有不正確 的空間流數目或經歷其許多天線之一的實時故障，由此減少了該設備所能支持的空間流數 目。當檢測到這些狀況時，使用動態速率探測技術來確定能補償這些狀況的數據率。
[0007] 數據率基于MCS索引值來標識。每個MCS索引值與固定的空間流數目Nss和調 制及編碼（MCS)類型相關聯。在使用非動態速率探測技術時，線性數據率表配置有與特定 MCS類型和空間流數目Nss相關聯的預選數據率。線性速率表中的這些速率通常僅僅是 所有所支持的速率的子集。該子集的數據率被選擇到線性數據率表中是因為它們在任何 給定信道狀況下比不在該線性速率表中的其他所支持速率更有可能達成最大有效吞吐量 (goodput)，其中有效吞吐量被定義為預期遞送數據有效載荷與預期傳輸時間之比。因此， 在速率選擇規程期間，只需要從該線性速率表中選擇一速率，而忽略所有其他所支持的速 率。由于該線性速率表中的速率數目通常遠小于所有所支持速率的數目，因此從該線性速 率表中挑選一速率變得比從所有所支持速率中挑選一速率要簡單得多且更直截了當。然 而，有時候，使用該線性速率表中的預選數據率的探測傳輸可能無法達成比不在該線性速 率表中的速率更好的有效吞吐量，由此指示無線網絡內存在問題，該問題或可歸咎于可能 是臨時或長期持續的各種狀況。在此情形中，使用動態速率探測技術來確定該問題的可能 原因和程度。
[0008] 動態速率探測技術使用與該線性數據率表之外的Nss和MCS值相關聯的數據率來 傳送探測傳輸。跟蹤使用這些替換候選數據率（其不在原始線性速率表中）的探測傳輸的 成功或失敗。對所跟蹤的探測傳輸的分析被用于確定該數據率表中的數據率是否需要被重 新配置。在使用替換候選數據率的一些探測傳輸成功的情形中，該問題可能是半持久的，由 此使得用成功的替換數據率來重新配置原始線性數據率表的需要成為必要。
[0009] 在稍后的時間點，原始線性速率表中一度不成功的數據率可被重新探測并且如果 成功，則該數據率表可用來自原始配置的這些數據率來重新配置。當使用替換候選數據率 的所有探測傳輸都失敗時，可能存在臨時問題并且使該數據率表保留原樣。在稍后的時間， 可再次利用動態速率探測技術來重新分析信道狀況。
[0010] 通過閱讀以下詳細描述并查閱相關聯的附圖，這些和其它特征和優點將是顯而易 見的。應該理解，以上一般描述和以下詳細描述都僅是解釋性的，而并不旨在限制所要求保 護的本發明。
[0011] 附圖簡沐
[0012] 圖1是解說具有由Nss和MCS值表示的預選數據率的示例性線性速率表的圖表。
[0013] 圖2是探測被卡住從而不能達成更高數據率的兩種情形的圖表。
[0014] 圖3是解說示例性替換候選數據率的圖表。
[0015] 圖4是解說具有探測概率向量的示例性數據率表的框圖。
[0016] 圖5是解說示例性動態速率探測技術的第一實施例的流程圖。
[0017] 圖6是解說示例性動態速率探測技術的第二實施例的流程圖。
[0018] 圖7是解說實施動態速率探測技術的示例性無線網絡的框圖。
[0019] 圖8A-8B是解說根據各實施例操作的示例性無線設備的框圖。
[0020]詳細描沐
[0021] 各種實施例涉及動態速率調適技術，其針對基于空間流數目和調制及編碼方案的 數據率動態地進行探測以適應當前信道狀況和設備配置錯誤。無線設備可能已配置有不正 確的空間流數目或經歷天線的實時故障，由此減少了該設備能支持的空間流數目。無線網 絡可能遭受變化的信道狀況（諸如較差鏈路預算、隨機信道錯誤、鏈路故障等等）的影響。
[0022] 媒體接入控制（MC)層被配置成動態地選擇一速率以基于當前信道狀況達成最 大吞吐量。速率調適是通過估計信道質量并更改傳輸參數來確定數據率以適應當前信道狀 況的技術。無線介質中的變動可能是短期或長期的，這取決于信道狀況的本質。速率調適 技術的有效性依賴于用于設置數據率的最佳值。
[0023] 為了確定將在具體時間達成最佳有效吞吐量的數據率，需要訪問當前信道狀況。 有效吞吐量是預期遞送數據有效載荷與預期傳輸時間之比。使用設計成覆蓋典型和預測信 道狀況的預選數據率從發射機傳送探測分組。探測分組使用與特定空間流數目、特定調制 及編碼方案、以及數據率相關聯的MCS索引值。存儲在數據率表中的預選數據率由空間流 數目Nss、以及指示所使用的調制及編碼方案的類型的數字來標識。
[0024]傳輸成功由發回給發射機的確收（ACK)或塊確收（BA)、或由分組差錯率（PER)小 于閾值（例如，50% )來指示。失敗是藉由缺少ACK、或通過PER超過50%閾值來檢測的。 未能達成線性數據率表中設置的最大數據率則導致探測被卡住。如以下更詳細地描述的， 探測可在線性數據率表中的任何數據率處變為被卡住。
[0025] 線性數據率表中的預選數據率是基于離線仿真以及空中驗證測試來選取的。然 而，數據率表中的數據率可能并不適合于所有環境。在一些環境中，無線設備可能被誤配置 或臨時錯置，從而使得數據率表中指定的數據率值變為無用。例如，無線設備的3個天線 中可能有兩個天線損壞了或不在工作，導致該設備實際上降級成Ixl設備（即，1個接收天 線/接收鏈和1個發射天線/發射鏈）。如果數據率表配置有不正確的數據率（即使是臨 時的），則對無線網絡的性能的后果可能是有害的，因為不在數據率表中的數據率沒有被考 慮。例如，在物理上只能作為Ixl設備來操作的誤配置的3x3設備（即，3個接收天線/接 收鏈和3個發射天線/發射鏈）的情形中，其所支持的單空間流數據率中的一些可能不在 誤配置的數據率表中，因為這些Ixl速率將不會為工作的3x3