控制通信终端间干扰的方法

专利名称：控制通信终端间干扰的方法
技术领域：
本发明涉及到控制通信终端之间的干扰、特别是控制需要频谱共
享的如无线局域网络(LAN)系统终端之间干扰的方法。
对生成允许无线电链路在所谓'频谦共用，中共存的协议存在相 当大的兴趣。人们十分了解，随着越来越多的无线电链路或系统共享 频谱，没有通过适当的媒体存取控制(MAC)协议来控制无线电媒体 存取的某种方法，拥堵就是不可避免的并且可能成为灾难性的。频谱 共用的一个实例是未经核准的2.4 GHz工业、科学和医学(ISM)频带。 这里我们看到许多系统，如Wifi 802.11，蓝牙以及Zigbee都共享这一 频谱。
许多上述系统已经在运用某种MAC协议，这种协议在其可以J艮从 该频谱其他用户的意义上来说是'礼貌的，。不过这些现存的协议通 常是针对在系统内而不是在系统间的干扰最佳控制。通过运用这些协 议中至少某些协议而产生的该频谱的任何共享充其量也不过是偶然 的。因此对生成新的、有礼貌的、有助于更有效的频谱共享的协议正 在给与相当大的注意。有关使用目前未经核准频带的现有协议和假定 往往是在短程通信的前提下运用，常常是通过对传输功率建立固定的 限制粗略地加以实施。另一系统依赖于要知道何时终端在传输，进而 作出关于何时一对中的另一终端将进行传输的假定，然后在假定两个 终端都不在传输的时候再从这对终端以外进入传输。但是，这仍只不 过是一种尝试法。即使在考虑不同系统间的频谱共享时，例如为了更 好地使用频谱而又不干扰其他传统用户，仍然需要进行中央监控和网 络节点的控制。
根据本发明，控制通信终端间干扰的方法包括发送希望从第一 终端通过无线网络进行传输的通知；确定在接收过程中是否有任何终 端依此通知而已经发送出异议；如未收到异议则发送该传输，而如果 收到异i义则对该传输加以^修正。
本发明避免了通过发送请求的传输终端所需的中控传输，这就使 得收接过程中的任何其他终端，不管是当前正在接收还是预期即将接 收，知道其意图并给与该其他终端对所建议的传输提出异议的机会。
这些终端可能是或也可能不是同一的终端并运行在频谱共用之中。
本发明通过首先允许其他无线电链路的各方确定任何可能存在的
干扰问题使得能够建立成保证运行而又不与那些其他无线电链路相干
扰的通信链路。
最好是，通知包括传输目的地的标识。
如果目的地正在接收，它可以发送异议或忽略该通知，但最好是 目的地向第一终端发送确认。
最好是，使用前向纠错(FEC)和交错技术对正常数据传输进行 编码。
最好是，使用扩展频谱对通知、异议或确认中的任何一个进行编码。
最好是，利用随机或伪随机时间补偿在多个编码的异议间加以鉴别。
存在各种编码方法，但最好是，使用短扩展码、长扩展码、或用 长码覆盖的短码中的任何一种码来对通知、异i义或确认中之任何一个 进行编码。
最好是，短码为Walsh - Hadamard码。
虽然所有代码都能随机选择，但最好是将单一特定码保留给通知 和确认之一或留给每个通知和确认而异议则从所有非保留码中任选。
通过将特定码留给各个通知和确认，就能够借助正在使用的代码 对通知和确i人明确地进4亍识别。
最好是，格式包括差分调制、多种漫步或导频符号之一的使用。
虽然能够提供多种漫步，例如像信息中的中漫步，但最好是将前 漫步和后漫步应用到数据传输。
这就保证即使在信息内的任何地方发送异议，也仍能够确定该信 息其余部分的载波相位。
最好是，目的地用擦除来取代所接收的调制符号，这些调制符号 由于在信息接收时进行传输已经变得不可利用。
这就使得一些方法如源代码(fountain code)可以使用，这些方法取 决于一定数量的正被接收的校正子数据分组并能够用擦除完全地消除
组以重建原始信息,
最好是，目的地包括某一终端， 一组终端或一网络中的其中之一。 第一终端在其自己的网络内可以向另一特定终端或可能希望向另 一特定终端发送广播而又不与其他网络相干扰。 最好是，第一终端以满功率发送其通知。
这就保证通知具有最高的几率第一次到达其所希望的目的地。不 过， 一旦与某一终端已进行通信，那么第一终端就能够存储所估算的 路径损失并在较低的功率水平发送其通知以使总干扰降至最小。
最好是，通知包括第一终端的地址；目的地的地址；用于发送 通知的功率水平；以及在发送通知的时刻在第一终端所接收的干扰水 平。
最好是，将功率水平和干扰水平编码成代表在第一终端的传输功 率和干扰的二进制序列。
最好是，使用功率控制来发送确认。
用于发送确认的功率被控制在所必须的最小值，这就保证了只是 足够的功率用来进行确认，从而有助于减小不必要的干扰。
最好是，确认包括在目的地接收通信所需的传输方的最低传输功 率水平。
这就从目的地终端给出了为使传输成功所需的传输功率水平的一 种指示，所以如果其不能以该水平发送，它就选择根本不发送，而不 是浪费资源，或者是第一终端对传输速率加以足够的修正以便能够以 可以利用的功率水平进行成功的数据传递。
最好是，确认包括指明何时当前正在从除第一终端外的某一终端 发送至目的地的信息将结束且传输能够开始。
能够使通知适合于考虑目的地的当前状况，因此即使是目的地当 前处于繁忙中，笫一终端也并不绝对地放弃尝试传输。
可能存在一些情况，在这些情况下已经有大量的干扰，而确认和 异议则需要在高功率下发送才会被听到，所以最好是第一终端设定某 一干扰阈值，超过此干扰阈值它将不发送通知。
最好是，该阈值为自适应阈值。
这就给出了更多的灵活性，除了设定固定阈值以外，可考虑一些 具体情况。
最好是，第一终端记录下在不同干扰水平下传输的成功率，以便
确定将用于未来通知的功率水平。
这就增大了通知在第 一次被确认的可能性并减小了异议的可能性。
最好是，修正包括将传输功率降低至在接收到的所有异议中所指 明的最低的最大值。
只要这一最大值高于由目的地进行成功接收所需要的最低功率水 平，尽管有异议，传输仍能够继续进行。因此，在无线电链路间存在 有保障的无干扰，即没有收到异议时本发明时常允许较高的传输功 率，但在需要时也能够把功率降低至地址异议。
将有一些情况，在这些情况下由第一终端所应用的修正是要取消 传输，因为这些情况非常不适合，不过最好是，在干扰不能被降低至 可以接受的水平时，那么修正就要包括应用延迟并重新发送通知以确 定是否能够发送传输。
作为可选方案，修正还包括降低在空中的传输速率。
由于本发明是针对协作行为，故终端不应当能永久地阻止另一终 端进行传输，所以最好是，要对在给定时间段内终端以多高的频率向 另一终端发送异议并阻止传输而设定限制。
本发明通过使任何感兴趣一方能够影响另一方的传输行为使得无
线电媒体的共享更加合理，而且也能够防止感兴趣一方的不合理行为。
在这种情况下最好是，修正包括使传输功率水平适合于由目的地 在其确认中指明的水平并在该水平下进行传输。
这点说明了在由目的地指明的水平低于在任何异议中设定的最大 值时以及在连续异议的数量已经超出允许值时的情况。
最好是，异议包括可避免与持异议终端相互干扰的在第一终端的 最大可接受传输功率。
虽然这一方法能够用于系统内通信，但最好是从不同于第一终端 和目的地运行所在系统的某一系统中的终端来接收异议。
最好是，传输为直接序列扩展频谱传输。
现在将参照


根据本发明通信方法的实例，附图中
图1 - 4用图示说明了本发明的第一实施方案。
本发明说明了全都使用共享的无线电频谱块运行的若干个终端站(TS)所引发的问题。这些TS可以是相同通信系统的组成部分或者是 它们也可属于不同的通信系统，如无线LAN，蓝牙或蜂窝式移动系统。 任何终端可能希望与任何其他终端共享数据，故可应用本发明既处理 系统间的干扰又处理系统内的干扰，但在多数情况下的问题很可能是 系统间干扰，而不是两个有能力的设备间的通信。某些TS可以固定并 通过回程连接接到固定的基础设施。也就是说，它们可以作为存取点
(AP)运行。然而，除了所传输信息量的水平和较高层(即，高于2 层)协议运用中的某些差别外，上述TS并不以不同于其他TS的方式 运行。
通常，假定数据通信在TS之间以有限持续时间的数据分组形式进 行而且每个TS有一个其本身知道且任何可能希望将数据发送给它的 其他TS也知道的地址。能够交换这种地址数据的较高层协i义在本领域 是众所周知的，如传输控制协议/因特网络协议(TCP/IP)。此外，可 安排更高层协议通过建立所谓'网络状，网络的存储和正向链路来传 送数据。此外在这里还可应用运用在较高层上之著名路由选择算法， 如特别(ad-hoc)请求位距向量路由选择(AODV)的规定。对本发明来 说，从一个TS向另外一个TS发送数据分组的任何参照只涉及层1和 层2的运行。
下面说明的本发明一些实例涉及到所限定的专用控制数据分组。 这些专用控制分组为一请求(REQ)，但尚不清楚要发送(NCTS)而 目的地已经听到该请求(REP)。使用某种形式的扩展频i普来传输控 制分组以允许在高干扰环境中运行和/或能够同时地接收多个分组。扩 展频谱的优选方法是直接序列扩展频谱(DSSS)。
图1中示出四个TS，即TS1-TS4。数据当前正在通过无线电链 路5从TS1传输至TS2，而TS3则拥有其希望发送至TS4的数据。因 此，TS3广播如图2所示的信息REQ。要将数据分组发送至另一 TS 的任何终端站在一开始都要使用含其自己地址(如在本领域所熟知， 在适当的场合可将一些或全部地址缩短成暂时地址以节省带宽)，目 的地地址，用于传输REQ的功率编码以及在传输TS当前所接收干扰 水平的编码等的DSSS以满功率发送REQ。
应答时，TS4，即目的地，发送如图3所示的REP信息，而TS2 广播NCTS信息。目的地TS4测量接收到的功率并依据可逆性以适合
的功率用信号发回REP信息，用此信息指明以可接受的容限恰好达到 目的地所需的功率。域内的其他接收方也收听该REQ，如果其对其他 接收方造成干扰(因为此REQ强得足以造成干扰并且因为其他接收方 正在接收它们想要接收的东西)，这些其他接收方也使用DSSS以到达 发信方所需的最小功率发回NCTS信息，其含有表明允许发信方传输 而又不引起不可接受干扰的最大功率的信息。
最后，如图4所示，TS3解释在REP和NCTS信息中的数据。它 指出了允许其自NCTS信息进行传输的最大功率。它还指出自REP信 息到达TS4所需的功率。对本具体实例，它确定出到达TS4所需的功 率应小于或等于依NCTS信息所建立的功率限值。故TS3可自由地向 TS4传输。从图4中可以看出，数据在TS1与TS2以及TS3与TS4间 同时传输已经变得更方便了 。因此使频率的空间再用成为可能而又没 有第一链路泄密运行的风险。除了应用到不同系统间的通信以外(这 可能造成另外的干扰)，这一方法还非常灵活，可以用它来减小系统 内的干扰，从而降低所需的中控度，或者是用此方法处理新用户在已 经配给传统用户的频语区中的问题，传统用户不再充分地利用其可利 用的带宽。
正常通信脉冲串设计成拥有足够的编码和交错技术使得接收方能 够暂停接收脉冲串以便发送NCTS信息。在TS暂停接收其当前需要的 信息以便发送NCTS时，那时它必须暂时地中止它的接收运行。接收 方将擦除插入到数据緩冲器供在解交错器和前向纠错的误差解码器中
稍后进行处理。在完成该NCTS的传输之后，接收方恢复接收运行。 对任何实际接收方来说，在传输NCTS之后，机内振荡器与发送NCTS 前它的运行将会载波相位相干是不太可能的。因此在系统内用于数据 分组的传输格式必须是这样，即能够接收但没有这种相干性。这种情 况能够以多种方式达到，例如使用非相干调制，如差分相位调制，频 移键控(FSK),最小频移键控(MSK)，等等。另一方面，在脉沖 串内能提供几个'漫步，一通常正常系统中的脉冲串可有前同步或中 同步，但除了内务操作外没有别的原因为什么不能提供不止一个'漫 步，。多个同步的优选方案是要有前同步和后同步，以使在脉沖串中 任一点上停止接收进行传输不妨碍在各部分确定相位。如果使用多个 中同步，传输就必须在末同步前的某一点。另一选择将是使用导频符
号帮助下的调制，其基于具有已知栽波相位和幅度之符号的相当频繁 的插入。这些选项中的最后选项为优选选项。例如，这一选项对调制
是基于正在变得日渐流行的正交频分复用(OFDM)的系统就是很适 合的。
如果将源码用于发送NCTS之某一终端在发出REQ的通知时正在 接收的那些信息，那么最好是，该终端在整数个子数据分组之内，最 好是一个，传输其异议，从而使成功接收的子数据分组个数和正确解 释所收信息的几率达到最高。
REP信息能够任选地包含用数字编码的数据，此数据代表两个功 率水平，即发信方需要用来在当前干扰环境下到达目的地的功率；及 发信方需要用来在没有干扰时到达目的地的功率。此外，如果目的地 在正在从另一 TS接收所要求的传输的同时接收REQ,那么它就发送 指明这种情况的修正的REP信息。这个修正的REP信息能够包含为接 收当前信息所期望的剩余时间。
发信方收集任何REP和/或NCTS信息。如果发信方只听到REP， 那么它就以REP信息中所规定的最低功率传输至目的地。如果发信方 还听到一个或多个NCTS,那么它就依据已经收到的最少限制计算出允 许进行传输的最大功率。如果最大允许功率大于或等于在REP信息中 通信的最低功率要求。那么该TS将此最低功率传输。如果不是这样， 那么TS将反回(可能是随机地)并再试一次。要不然，TS可决定使
收干扰的限值。
TS能够建立到达其他特定的没有干扰的TS所需的最小功率表并 可利用这些功率(或略高于允许渐变或位移的功率)作为其发送REQ 的初始功率水平。这样做的目的是降低NCTS传输的发生率。
为了实施公平，可对一给定TS可向任一给定TS接连发送NCTS 的次数设定最大限值。换句话说，允许一个TS向另一个TS传输数据 分组，而在一定时间之后或在已收到一定数量的NCTS之后(不管是 从特定TS还是从任意TS接收)忽略NCTS。
假定由TS以地址Add发送的REQ信息具有下述字段Add,在 该地址的传输功率一TxPwr ( Add)，在该地址接收到的干扰一Rxlnt (Add)，目的地址一Dest。我们假定将TxPwr和Rxlnt编码成分贝
值。在除地址为Dest之TS外的某一TS接收信息时，如果该TS当前 不是正在接收，那么该TS将忽略传输。此外，如果该TS正在接收， 但REQ并未引起不可接收干扰，那么该TS也将忽略传输。但是，如 果在这一水平接收REQ,如果在时间上连续，那么它就会对由该TS 产生的NCTS信息造成不可接受的干扰。
无目的地接收TS测量所接收的REQ信息的信号强度-RxLev(REQ) 的。然后它利用该强度来估计从发出REQ的终端和其本身的路径损失 (PL)，其中
PL = TxPwr(Add)誦RxLev(REQ)。
该TS可以根据该已知的用于接收数据串-g(Data)的所需保护比 和已知的当前数据信号-RxLev(Data)的所接收信号水平来计算该最 大可接受干扰功率。因此，该最大可接受干扰水平Maxlnt为
Maxlnt = RxLev(Data)-g(Data)。
利用上述公式，TS能够计算REQ发出者的最大允许传输功率 MaxTx:
MaxTx = MaxInt + PL。
将值MaxTx插入到NCTS信息的各字段之一中。以设定为 RxInt(Add) + g(NCTS) + PL的功率传送上述的NCTS信息，其中
是以分贝表示的负值)。4 " 曰B
除此之外，所述的协议可以被扩展为包含公知的"listen before transmit"协议的单元。该协议具有局限性，因为它涉及检测潜在的频 谱共享者的无线电环境而非现存链路接收方的无线电环境。但是无论
如何都有可能，在大多数情况下，在潜在的频谱共享者处出现强干扰 的确表明所述信道在该区域内处于使用状态。因而将"listen before transmit"协议的单元引入到所述协议中是有益的，在所述协议中不发 送REQ传输的接收信号水平阈值高于常规的"listen before transmit" 协议中的情况。设置该阈值在以下两个方面进行折衷 一方面如果该 阈值设置得过低，则浪费可能有用的频镨共享机会；而另外一方面， 过多交换REQ、 REP、 NCTS信息而产生的过度干扰会导致无法传送 有用数据。最佳的阈值水平是在这两方面之间的综合考虑。
利用对收听到的NCTS进行测量以及通过若干发送的REQ与若干
发送的数据分组之比与择优阈值进行比较来适配设定所述的阈值。同
样这也是有用的因为如果在发出者处接收的信号强度大那么将需要 更高的功率进行发射以利用REP和NCTS信息而达到。
权利要求
1.控制通信终端之间干扰的方法，该方法包括发送想要经过无线网络从第一终端发送传输的通知；确定是否处于接收过程中的任何终端已经根据该通知发送了异议；如果没有收到异议就发送该传输；而如果收到异议就对所述传输加以修正。
2. 如权利要求l所述的方法，其中， 所述通知包括该数据传输的目的地(4)的标识。
3. 如权利要求2所述的方法，其中， 该目的地向所述第一终端(3)发送确i人。
4. 如权利要求l所述的方法，其中，利用前项纠错(FEC)和交错对普通数据传输编码。
5. 如上述权利要求1-4之一所述的方法，其中， 利用扩展谱对所述通知、异议或者确认中的任意一个进行编码。
6. 如权利要求5所述的方法，其中，利用随机或者伪随机时间补偿在多个编码的异议之间进行鉴别。
7. 如至少权利要求5所述的方法，其中，采用短扩展码、长扩展码、或者以长码覆盖的短码中的任意一种 码对所述通知、异议、或者确认中的任意一个进行编码。
8. 如权利要求7所述的方法，其中， 所述短码是Walsh-Hadamard码。
9. 如权利要求7或者8所述的方法，其中，为所述的通知和确认中的一个或者每一个所述的通知和确认保留一个单一特定的代码并且以随机方式从所有非保留的代码中选择该异 议。
10. 如上述权利要求之一所述的方法，其中，所述通信包括使用差分调制、多种漫步、或者导频符号中的一个 的格式。
11. 如权利要求10所迷的方法，其中， 先漫步和后漫步被应用到所述的数据传输。
12. 如上述权利要求之一所述的方法，其中，所述目的地用擦除来取代所接收的调制符号，这些调制符号由于 在信息接收时进行传输已经变得不可利用。
13. 如至少权利要求2所述的方法，其中， 该目的地包括一个终端、 一组终端、或者网络中的一个。
14. 如上述权利要求之一所述的方法，其中， 所述第 一终端以满功率发送它的通知。
15. 如上述权利要求之一所述的方法，其中，所述通知包括第一终端的地址；目的地的地址；用于发送通知 的功率水平；以及在发送通知的时刻在第一终端所接收的干扰水平。
16. 如权利要求15所述的方法，其中，该功率水平和干扰水平被编码为表示在第一终端处的传输功率和 干扰的二进制序列。
17. 如至少权利要求3所述的方法，其中， 利用功率控制发送所述确认。
18. 如至少权利要求3所述的方法，其中，所述确认包括在目的地接收通信所需的传输方的最低传输功率水平。
19. 如至少权利要求3所述的方法，其中，所述确认包括指明何时当前正在从除第一终端外的终端发送至目 的地的信息将结束且传输能够开始。
20. 如上述权利要求之一所述的方法，其中，该第一终端设定干扰阈值，超过此干扰阈值时所述第一终端将不 发送通知。
21. 如权利要求20所述的方法，其中， 该阈值为自适应阈值。
22. 如上述权利要求之一所述的方法，其中，第一终端记录在不同干扰水平下传输的成功率，以便确定将用于 未来通知的功率水平。
23. 如上述权利要求之一所述的方法，其中，所述修正包括将传输功率降低至在接收到的所有异议中指明的最 低的最大值。
24. 如权利要求1-22之一所述的方法，其中， 所述修正包括应用延迟并重新发送通知以确定是否能够发送所述的传输。
25. 如权利要求l-22之一所述的方法，其中， 所述修正包括降低在空中的传输速率。
26. 如上述权利要求之一所述的方法，其中，对在给定时间段内终端以多高的频率向另一终端发送异i义并阻止 传输而设定限制。
27. 如权利要求1-22之一所述的方法，其中， 所述修正包括使传输功率水平适合于由目的地在其确认中指明的水平并在该水平下进行传输。
28. 如上述权利要求之一所述的方法，其中，所述异议包括避免与持异议终端相互干扰的在第一终端的最大可 接受传输功率。
29. 如至少权利要求2所述的方法，其中，从不同于第一终端和目的地运行所在系统的一系统中的终端来接 收异议。
30. 如上述权利要求之一所述的方法，其中， 所述传输为直接序列扩展频谱传输。
全文摘要
控制通信终端(1，2，3，4)间干扰的方法包括发送希望从第一终端(2)经无线网络进行数据传输的通知(REG)；确定在接收过程中是否有任何终端(2)随该通知(REQ)而已经发送异议(NCTS)；如果未接收到异议则发送该数据传输，而如收到异议则对传输加以修正。
文档编号H04L12/26GK101176304SQ200680016282
公开日2008年5月7日 申请日期2006年5月3日 优先权日2005年5月12日
发明者A·P·赫尔伯特, C·海耶斯 申请人:诺基亚西门子通信有限责任两合公司