专利名称：使用已感知信号对噪声及干扰指示器网络管理的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明有关一般网络管理，尤指使用一个在一接收端获得的观测信号参数以方便网络管理，其中该参数作为一个感知信号对噪声(及干扰)的指示器(PSNI)。
背景技术：
这份说明书包含下面的英文缩写AP 存取点(access point)BER位错误率(bit error rate)CCK互补码移位键(complementary code keying)DSSS 直接序列展频(direct sequence spread spectrum)EIRP 等效全向辐射功率(equivalent isotropically radiated power)ERP有效辐射功率(effective radiated power)FEC前向错误校正(forward error correction)FER帧错误率(frame error rate)MIB管理数据库(management information base)OFDM 正交频率多重分割(orthogonal frequency division multiplexing)PBCC 封包二进制回旋编码(packet binary convolutional coding)PHY物理层(physical layer)PLCP 物理层转换通讯协议(physical layer conversion protocol)PMD实体媒体相依(physical medium dependent)PPDU PLCP通讯协议数据单元(PLCP protocol data unit)PSK相位位移键(phase shift keying)PSNI 感知信号对噪声指示(perceived signal to noise indication)RPI接收功率指示器(received power indicator)
RSSI接收信号强度指示器(received signal strength indicator)SQ 信号品质(signal quality)STA 基地台(station)现今的IEEE标准802.11被授与提供接口、量测和步骤来支持有效网络管理的较高层的功能。目前，802.11标准已经定义许多物理参数，其中没有任何一项完全合适网络管理的目的。其中一个可量测参数的例子是接收信号强度指示器(RSSI)，其对每一个接收帧而言是可报告的参数但并不在该标准中表示出来，且没有完全的明确规定。该标准鉴于RSSI而包含某些定义，但它保留RSSI在网络管理的使用上造成的某些限制，因为从不同基地台(STAs)的RSSI参数可能没有一律地定义，因此不能做比较。
第二个建议的可量测参数是信号品质(SQ)，其也恰好是一个编码同步的非量化指示器，但只适用于DSSS PHY调变而不适用于OFDM PHY调变。另一个可量测参数是RPI直方图，其即使被量化或指明，都不能在任何桥接器上做目标量测。RPI直方图从所有的资源包含802.11资源、雷达和所有其它干扰源中来量测频道功率，其对于依赖该RPI直方图作为一个控制参数并没有帮助。
目前的标准主要基于AP信号的量测来定义接收信号强度的指示(1)在相同的频道、相同的物理层和相同的基地台上；和(2)在不同的频道、相同的物理层和相同的基地台上。
重要地，包含不同物理层和相同或不同基地台的量测，即使是被要求的，目前都没有在该标准中提出。
网络的管理需要比较性的PHY量测，如在切断决定的使用上。下列形式为比较性的PHY量测。
1.比较在相同STA中相同频道、相同PHY上的AP信号。
2.比较在不同STAs中相同频道、相同PHY上的AP信号。
3.比较在相同STA中不同频道、相同PHY上的AP信号。
4.比较在不同STAs中不同频道、相同PHY上的AP信号。
5.比较在不同STAs中不同PHYs上的AP信号。
6.比较在相同STA中不同PHYs上的AP信号。
比较性的量测对网络管理的切断决定上是极为重要的。
RSSI，如同目前所定义的，只提供上述种类(1)和(3)。RSSI是一种由DSSSPHY或OFDM PHY接收的RF能量的量测。RSSI指示提供至多八位(256阶层)。RSSI的允许值范围从零到RSSI的最大值。这个参数是一个由能量的PHY的次要层所量测的，其该能量是在用来接收目前PPDU的天线上所观察到的。RSSI被量测于PLCP前导(preamble)的接收期间。RSSI试图以一个相对方式来使用，并且它是一个接收功率的单调递增函数(monotonically increasing function)。
CCK、ER-PBCC如在18.4.5.11中描述八位数值的RSSI。
ERP-OFDM、DSSS-OFDM，如在17.2.3.2中描述的该八位的数值范围从零到RSSI的最大值。
RSSI指示器的一些限制为RSSI是一个在天线连接点上的单调、相对功率指示器，其是指示要求信号、噪声和干扰功率的总和。在高干扰环境中，RSSI不是一个适当的要求信号品质指示器。RSSI没有完整地指明没有单元定义且没有性能要求(准确性、保真性、可测试性)。因为有关RSSI指定的是如此的少，因此广泛的执行变异被必定认为已经存在。不可能去比较不同产品的RSSI和也许甚至不能去比较相同产品内不同频道/频宽。
尽管RSSI在一个已知PHY内对于估算AP选项的使用上有所限制，但在比较不同的PHYs上并没有用。RSSI必须为了DSSS和OFDM PHYs而再量测。RSSI清楚的在网络管理的负载平衡和负载位移上是无用的，且一基地台的RSSI的确与任何其它基地台的RSSI是不相关的。
发明内容
本发明提供一个使用一信号参数，其为感知信号对噪声指示的网络管理方法(PSNI)；而并不使用RSSI，后者在指示上有许多严重的限制。较佳地，但非必须地，例如该PSNI参数的允许值可能为0到255。
本案借助下列各种较佳实施例图标及详细说明，俾得一更深入了解图1是本发明的PHY量测的选项；图1a是本发明的获得一输入至FEC解码器的技术流程图；
图2是在BER曲线指定的PSNI；以及图3是PSNI说明点范例。
具体实施例方式
需要提供一个网络管理的方法，考虑在所有不同情况下包含不同物理层和相同或不同的基地台中AP信号的比较性量测。
之后描述的是一个特定的解调器，由一个量化的FER指示来指定的感知S/(N+I)的主观估算器。下列被纪录于实施例的描述中。
全部数字解调器使用追踪回路和复杂的后处理过程来解调接收的符号。许多内部的解调器参数正比于感知的S/(N+I)。一些例子为PSK基频相位抖动、基频误差向量值(EVM)DSSS展开码修正品质OFDM频率追踪和频道追踪稳定性解调器内部参数在逐个框架的基础下是可用的。正比于模拟S/(N+I)的解调器参数在关于数据速率上是不变的。相同的参数可使用在任何的数据速率上。
解调器内部参数可在一个控制的环境中被指定和校正，其控制环境与在由速率、调变和FEC定义的两个以上操作点的实际FER性能有关。这样的解调器内部参数在干扰和无干扰(只有噪声)的环境下估算FER性能，而且可用来作为PSNI的标准。做为一个有用的PSNI指示器，并不需要指明哪一个解调器内部参数来作为该解调器的标准，只需要说明该量化的指示器是如何相关于FER就足够了。
注意下列的事项与对于网络管理上PSNI的发明性使用有关PSNI如RSSI一样被指定成为一个八位无号(unsigned)值，其具有增加S/(N+I)的单调增加。
PSNI对于感知S/(N+I)而言是对数放大的。PSNI是建立于一个提供FER的快速估算器的解调器内部参数。
指定横跨一范围内的PSNI输出指示由两个信号品质点所定义第一点在一个最小可用信号的品质水平，第二点在一个最大可用信号的品质水平。
对至少两个FER点指定输出值和输出值的准确性，并且对每个有效的调变、FEC和数据速率结合指定一个FER点。
PSNI范围可能横跨S/(N+I)的操作范围中低于40db的部分以涵盖数据速率从1到54Mbps的高FERs，但可以使用较高或较低的范围距离。
PSNI指示器是一个在解调器中感知、后处理信号对噪声及干扰(S/(N+I))比率的量测。对于感知信号对噪声指示器(PSNI)参数允许值范围从0到255(即八个二进制位)。该参数是由一个在RF降频转换(downconversion)之后所观察的感知信号品质的PHY次要层所量测，且由一用来接收目前帧的解调器内部数字信号处理参数所推知而来。PSNI在PLCP的前导和在全部接收帧上量测。PSNI试图以一个相对方法来使用，且它是一个观察的S/(N+I)的单调增加对数函数。PSNI准确性和范围被指定在两个不同FER操作情况的最小值。图3对于PSNI放大到一个43dB的范围提供范例说明点。
图1表示PHY量测的选项，其可作为一个PSNI指示器。参考图1的接收装置10，以下一般意见对目前调变和编码技术的广大范围是有效的。在A和B点的信号对噪声比理论上相同但实际可能稍微不同，由于在射频前端(radiofront end)12的增加损耗。在A/D转换器14上的模拟转数字之后的信号噪声比也在理论上相同，而在关于量化误差的噪声上有微量的增加。
因此在一高性能系统中，在点A的噪声信号比和输入到解调器16和追踪回路的噪声信号比之间只有一微小的差异。在简单且低效能的系统中，点A的噪声信号比和输入到解调器16的噪声信号比之间可能有一明显的差异。在解调器16的输出上(点C)的噪声信号比不能够直接通过位错误率(BER)来观察。依照一个用来导致实际解调器执行损失的解调器性能曲线，在点C的BER与在点B的信号噪声比有关。
相同地，按照一个用来产生实际FEC解码器执行损失的FEC解码器性能曲线而言，在FEC解码器18(点D)的输出与FEC解码器的输入有关。在帧检查函数20的点E中的帧错误率(FER)是一个在点D的BER和错误分布统计的直接数学函数。执行的损失与帧检查一般没有直接的关系。一般来说，对于较低的BERs，FEC等于BER乘以帧的位大小。
在图1接收装置10的帧检查函数20可以用一帧同步检查来完成。在大部分的实际的设计中，每一个帧包含一个同步检查，其指示(以高可靠性)该区块是否被正确的接收。大部分一般的同位检查是一个循环冗余码检测(CRC，Cyclic Redundancy Checking)，但其它的技术亦是可能而且是可以接受的。假如不使用帧同步检查，则用一个由FEC解码器18的函数中得到的BER来估算FER。由该FEC解码器18函数中来得到的BER输入可以用一个已知的方法来完成，摘要如下(见图1a)FEC解码器的输出一般是正确的。因此，得到并记录该输出(步骤S1和S2)。FEC的编码规则用来创造一个正确输入位的模型(步骤S3)且每一个位与对应实际上输入至FEC解码器并记录的位做比较(步骤S4)。每一个比较增加一个计数值(步骤S5)。每一个不合(步骤S6)代表一个累计的输入位错误(步骤S7)。得到的BER(步骤S9和S10)然后可以用该FEC解码器的实际性能曲线去估算观察到的FER(步骤S11)。这个比较(是否有错误-步骤S6)持续到一计数值N到达为止(步骤S8)，此时在步骤S7的计数值被视为BER(步骤S9)。
在这个方法中，以理论性能曲线来使用实际的执行损失允许一种将任何点上的信号噪声量测关连到其它点上的信号噪声量测的方法。
从一个网络管理的观点，传送至使用者的信号品质最好由实际FER或观察到的FER(点E)来表示。PSNI的概念提供一个直接关连全部STAs的观测FER，而不管每一个STA不同的执行损失。这可由下列来完成1)基于在一个内部解调器参数的量测上，2)指定有关在特殊数据的速率/解调器/FEC结合点上观察到的FER的PSNI指示器数值，且3)调整内部解调器参数的量测来解释从量测点发生向下传输(downstream)的实际FEC解码器损失。由于使用一个解调器内部的量测点，量测的信号品质已经包含STA的前端损失效应。由于指定关于观察到的FER的PSNI指示器，实际解调器损失已经包含在内。由于调整该解调器的量测以产生实际FEC解调器的损失，因此所有STA可能使用的FEC解码器可保持该指示器的有效性。
因为PSNI是建立于一个内部解调器参数上，所以可以在一个逐帧(frame-by-frame)基础上量测和回报。在点C或E上的BER或FER量测需要许多用来准确量测的帧。因此，PSNI是一个实际、快速且可用的观察信号品质指不器。
在点A或点B上可以快速量测模拟信号对噪声之比，然而由于也不知道全部实行的损失甚至向下传输的总和，它们不能准确地关连到点E的观测FER。
在这些方法中，网络管理的PSNI的发明性使用是能更有效的执行、更快速量测、不需要STA执行的信息，因此在这里的其它讨论上是一项改进。
图2表示本发明的BER曲线指定的PSNI。图3表示PSNI放大至一个43dB范围的说明范例点。
在RSSI之上的PSNI的优点包含下列PSNI的定义符合RSSI的需要，其中该PSNI是一个八位的无号值(对于DSSS PHYs)且正比于接收信号功率。PSNI可以在任何称为RSSI的数据区块中回报，使该PSNI指示器能广泛的适合内层帧品质量测。PSNI MIB输入值和回报/公布可进一步在802.11中取得授权使得该PSNI的改进可适用于更高层帧。
先前是一个PSNI指示器实施例和网络管理方法的描述，该发明被设计来适用于所有的传输模式包含TDD、FDD、CDMA和其它无例外的模式。所描述的PSNI指示器与具有合理修改的方法也相同被设想到。因此所有类似的修改和变化都被考虑到本申请发明的领域中。
权利要求
1.一种决定一感知信号对噪声指示(PSNI)的方法，用于一无线网络的管理，其步骤包含将该PSNI建立在一参数上，其是由量测在一接收装置的一给定地点上所得到的一信号而获得；以及指定一PSNI指示值，其是与在该接收装置得到的一帧错误率(FER)有关。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含将该PSNI参数作为一位错误率(BER)和一帧错误率(FER)其中之一的一信号品质指示器，以促进该网络的重新配置和管理来最佳化该网络性能。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含调整该参数以产生有关该量测点的一FER解码器下游的一解码器损失。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含调整该参数以产生有关该量测点的下游损失。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于该参数是从该接收装置中的一解调器中所获得。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于该参数在数据速率上是不变的。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于该参数是一基频相位抖动和一基频误差向量值其中之一。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于该参数是一展开码修正品质。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含获得在该接收装置的一接收天线的一输出上的量测。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于该参数为一频率追踪和一频道追踪稳定性的其中之一。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于指定PSNI值的该步骤还包含指定该PSNI指示器数值，其相关于在至少一特定数据速率/解调器/前向错误校正(FEC)结合点上获得到的该FER。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含得到在该接收装置中所提供的一解调器的一内部点上的量测。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含在一无线前端的一输出上获得该量测点，其中该无线前端是该接收装置的一部份。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含获得在该接收装置中所提供的一解调器的一输出上的量测。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于该PSNI与一感知信号对噪声加干扰值是呈对数比例关系。
16.一种用来管理无线网络的方法，其步骤包含决定一感知信号对噪声指示(PSNI)，其是借助在一接收位置上的一存取点(AP)量测一信号，其中一信号对噪声加干扰值(S/N+I)是取决于该量测信号的一参数；以及调整该参数以补偿有关该存取点的下游损失。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于该信号在该接收位置的一解调器的一AP上被量测。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于该信号在该接收位置的一接收器的一AP上被量测。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于还包含转换该信号为一基频；以及提供一自动增益控制至该基频信号，以使基频功率维持不变。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于该PSNI是在该信号物理层(PHY)的接收、模拟转数字和解调之后得到，其该信号物理层是特定于且直接与从一前向错误校正(FEC)解码器得到的观察帧错误率有关。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于一帧错误率(FER)是从一帧检查循环冗余码检测(CRC)中得到。
22.一种用来管理无线网络的装置，其包含一决定装置，用以决定一感知信号对噪声指示(PSNI)，其是借助在一存取点(AP)上量测一信号，其中该PSNI取决于该在该AP上所得到信号的一参数；以及一调整装置，用以调整该参数以产生有关该量测点的解码器下游损失。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于还包含一关连装置，用以将该PSNI值关连至一有关该AP的帧错误率(FER)得到的下游。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于该关连装置还包含一指定装置，用以指定该PSNI值，其相关于在至少一特定数据速率/解调器/前向错误校正(FEC)结合点上获得到的该FER。
25.如权利要求22所述的装置，其特征在于该AP是在一接收器中所提供的一解调器的一内部点。
26.如权利要求25所述的装置，其特征在于该AP是位于一接收天线的一输出上，用以传送一接收信号至该接收器。
27.如权利要求25所述的装置，其特征在于该AP是位于一无线前端的一输出上，该无线前端为该接收器的一部份。
28.如权利要求25所述的装置，其特征在于该AP是位于一输出上，该输出是该接收器的一解调器。
29.如权利要求22所述的装置，其特征在于该PSNI与一感知信号对噪声加干扰值是呈对数比例关系。
30.一种用来管理无线网络的装置，其包含一决定装置，用以决定一感知信号对噪声指示(PSNI)，其是借助在一接收位置上的一存取点(AP)上量测一信号，其中一信号对噪声加干扰值(S/N+I)是由在一调解器接收该信号中该信号的一参数；以及一第一调整装置，用以调整该参数以产生有关该解调器的下游损失。
31.如权利要求30所述的装置，其特征在于还包含一转换装置，用以转换该信号为基频；以及一提供装置，用以提供一自动增益控制至该基频信号以维持基频功率不变。
32.如权利要求31所述的装置，其特征在于该AP是下传至一接收器、一模拟对/数字转换器和一解调器，且其是直接与从一前向错误校正(FEC)解码器得到的一观察帧错误率有关。
33.如权利要求32所述的装置，其特征在于一帧错误率(FER)是由使用一帧循环冗余码检测(CRC)的装置得到。
34.如权利要求30所述的装置，其特征在于该调整装置还包含一第二调整装置，用以调整该参数以产生前向错误校正解码器损失，其发生相关于该解调器的下游。
35.如权利要求30所述的装置，其特征在于还包含一前向错误校正(FEC)解码器；一产生装置，用以产生输入至该解码器的一正确输入位的一重复；一比较装置，用以比较具有输入至该解码器的一对应位的该产生输入位，以决定一位错误率(BER)；以及一响应装置，用以响应该BER和FEC解码器输出的方法，用以估算一帧错误率(FER)。
36.如权利要求30所述的装置，其特征在于该参数是一基频相位抖动和一基频误差向量值其中之一。
37.如权利要求30所述的装置，其特征在于该参数是一展开码修正品质。
38.如权利要求30所述的装置，其特征在于该参数为一频率追踪和一频道追踪稳定性的其中之一。
39.如权利要求30所述的装置，其特征在于还包含一装置，用以使用一获得的一PSNI作为一位错误率(BER)和一帧错误率(FER)其中之一的一信号品质指示，以促进该网络的重新配置和管理，来最佳化网络性能。
40.如权利要求30所述的装置，其特征在于该AP是在一接收器中所提供的一解调器的一内部点。
41.如权利要求30所述的装置，其特征在于该AP是位于一接收天线的一输出上，用以传送一接收信号至该接收装置。
42.如权利要求30所述的装置，其特征在于该AP是位于一无线前端的一输出上，该无线前端为该接收器的一部份。
43.如权利要求30所述的装置，其特征在于该AP是位于为该接收装置的一解调器的一输出上。
全文摘要
使用感知信号对噪声指示器(PSNI)的网络管理的方法及装置，特别是接收信号强度指示器，用以提供在网络中大量基地台的物理层量测，经由无线频率功率或从每一个存取点上观察的信号对噪声以及干扰，来报告、收集该量测，并且使用该报告的PSNI值作为一个传送位错误率或帧错误率的信号品质指示器，来估算、再配置和管理多个基地台，以方便将网络或网络性能最佳化。
文档编号H04B15/00GK1910844SQ200480002176
公开日2007年2月7日 申请日期2004年1月9日 优先权日2003年1月14日
发明者约瑟夫·关, 史蒂芬·G·迪克 申请人:美商内数位科技公司