CN101433000A

CN101433000A - 用于无线通信的客户端控制的方法和设备

Info

Publication number: CN101433000A
Application number: CN200680040330.7A
Authority: CN
Inventors: R·拉斯丁格; J·斯佩尼克; B·伍德伯利; N·方克
Original assignee: Rotani Inc
Current assignee: Rotani Inc
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2009-05-13
Also published as: KR20080074869A; CA2625364A1; US20070099641A1; WO2007053361A2; WO2007053361A3; EP1943845A4; US7599699B2; EP1943845A2

Abstract

根据本发明的多个方面的一种方法由无线蜂窝执行，以便改善该无线蜂窝与至少一个无线客户端之间的通信，该无线蜂窝具有至少两个信道。按照实现顺序，该方法包括：接收由所述客户端的至少一部分中的每一个所执行的应用程序的通知；对于每一个信道，测量所述无线蜂窝与所述客户端的至少一部分中的每一个之间的传输和接收性能；以及根据应用程序的优先级列表，选择所述信道中的一个。

Description

用于无线通信的客户端控制的方法和设备

技术领域

本发明总的来说涉及无线通信的方法和设备，更具体地说，涉及提高无线蜂窝、无线客户端以及无线网络的通信性能的方法和设备。

背景技术

当无线装置激增时，无线装置之间的干扰也随之增加。干扰会导致无线蜂窝与客户端之间的通信性能降低。无线通信可以从通过对无线客户端进行信道分配和/或优先顺序排列而减少干扰的方法和设备中受益。无线通信还可以从允许无线客户端分配被无线蜂窝以及与该无线蜂窝通信的其它客户端使用的信道中受益。

发明内容

根据本发明的多个方面的一种方法由无线蜂窝执行，以便改善在该无线蜂窝和至少一个无线客户端之间的通信，该无线蜂窝包括至少两个信道。按照实现顺序，该方法包括：该无线蜂窝接收由所述客户端的至少一部分中的每一个执行的应用程序的通知；该无线蜂窝对每一个信道测量该无线蜂窝与所述客户端的至少一部分中的每一个之间的传输和接收性能；以及该无线蜂窝根据应用程序的优先级列表选择所述信道中的一个。

根据本发明的多个方面的另一种方法由控制客户端执行，以便改善在无线蜂窝和至少一个无线客户端之间的通信，该控制客户端从具有至少一个客户端的组中选择，该组中的无线客户端和该无线蜂窝中的每一个都具有至少两个信道。按照实现顺序，该方法包括：向该无线蜂窝发送优先级标记；接收来自该无线蜂窝的要作为控制客户端的指定；指示该无线蜂窝对每一个信道测量该无线蜂窝与所述客户端的至少一部分中的每一个之间的传输和接收性能；从该无线蜂窝接收性能测量结果；根据性能测量结果选择所述信道中的一个；以及指示该无线蜂窝使用所选择的信道。

根据本发明的多个方面的另一种方法由无线蜂窝执行，以便改善在该无线蜂窝和至少一个无线客户端之间的通信，该无线蜂窝和所述无线客户端具有至少两个信道。按照实现顺序，该方法包括：从所述客户端中的至少一个接收优先级标记；根据优先级标记对所述客户端进行等级排列；指定具有较高级别的客户端中的一个作为控制客户端；响应于来自所述控制客户端的指示，对每一个信道测量该无线蜂窝与所述客户端的至少一部分中的每一个之间的传输和接收性能；向所述控制客户端发送性能测量结果；以及响应于来自所述控制客户端的指示，使用由所述控制客户端选择的信道。

附图说明

现在参照附图对本发明的实施例进行进一步的描述，在附图中，相似的参考标记表示相似的要素，其中，

图1是无线蜂窝和客户端的示图；

图2-4是用于选择信道的多种过程的状态图。

具体实施方式

在无线装置之间的通信，例如，在无线蜂窝和无线客户端之间的通信，可以通过选择经历减少了的干扰或者提供更高的信噪比(SNR)、吞吐量或者信号强度的信道来得到改善。当根据由客户端执行的应用程序的优先级选择由无线蜂窝和客户端使用的信道时，无线客户端也能够使用户体验到这种改善。能够选择由无线蜂窝使用的信道的客户端在不需要改变或仅仅微小改变无线蜂窝的硬件和/或软件的同时就可以改善无线通信。主数据流方向也可以是改善无线通信的一个考虑因素。而且，通过使用具有多根定向天线的客户端可以改善无线通信。任何一个定向天线可以包括多输入多输出(MIMO)天线或定向的波束天线。

在下述系统中说明干扰对无线蜂窝和无线客户端之间的通信性能的影响：在该系统中，无线蜂窝和客户端具有可用于通信的一组有限的信道。参照图1，无线蜂窝10，16，18和20可以使用信道C1，C2和C3进行通信。信道标识符C1，C2等并不表示特定的信道；但是，C1是一个信道，C2是一个不同于C1的信道等。信道C1，C2等也可以是具有最少干扰的信道，从而，与无线蜂窝和客户端使用相同信道或不具有最少干扰的信道的情况相比较而言，使用不同信道的无线蜂窝和客户端在较小的程度上互相干扰。无线蜂窝16，18和20分别使用信道C1，C2和C3。无线蜂窝12和14期望与无线蜂窝10通信。当无线蜂窝10选择信道C1，从无线蜂窝16传输的信号会干扰在无线蜂窝10和客户端12之间的通信以及可能在较小程度上干扰无线蜂窝10和客户端14之间的通信。来自无线蜂窝16的传输对无线蜂窝10和客户端14之间的通信的干扰很可能小于其对无线蜂窝10和客户端12之间的通信的干扰，因为客户端14比客户端12离无线蜂窝16更远。当无线蜂窝10选择信道C2或者C3时，从无线蜂窝18和20传输的信号在某种程度上分别干扰无线蜂窝10与客户端12以及14之间的通信。此外，从无线蜂窝16，18和20到每一个客户端12和14之间的距离也是干扰在数量上所要考虑的一个因素。

可以估计噪声源(无线蜂窝16，18和20)和客户端(客户端12和14)之间的距离相对于数据源(无线蜂窝10)对性能的影响。假设无线蜂窝10选择信道C1与客户端12和14进行通信。下面的公式估计出了在客户端12所感觉到的来自无线蜂窝10的数据信号与无线蜂窝16的噪声信号之间的SNR。

在无线蜂窝和客户端被定位为如图1所示的情形下，从客户端12到噪声源(无线蜂窝16)的距离和从客户端12到数据源(无线蜂窝10)的距离是距离22。因此，在客户端12所感觉到的SNR可以被估计为：

该公式表明客户端12可以感觉到来自客户端10的信号在强度上等于来自客户端16的信号，因此从无线蜂窝16传输的噪声可以明显地干扰无线蜂窝10与客户端12之间的通信。

从无线蜂窝16到客户端14的距离大于从无线蜂窝10到无线蜂窝14的距离。如图1中所示的从无线蜂窝16到客户端14的距离为距离22的至少两倍。在客户端14所感觉到的从无线蜂窝16传输的噪声与从无线蜂窝10传输的数据信号之间的SNR可以至少估计为：

客户端14可以感觉到来自无线蜂窝10的信号比来自无线蜂窝16的信号的强度更大；然而，客户端12感觉到来自无线蜂窝10的信号与来自无线蜂窝16的信号的强度大致相等，因此，通过无线蜂窝16所产生的噪声对无线蜂窝10与客户端14之间的通信的影响可以比其对无线蜂窝10与客户端12之间的通信的影响更小。

当无线蜂窝10分别使用信道C2和C3与客户端12和14进行通信时，对无线蜂窝18和20应用相同类型的分析。举例假设无线蜂窝和客户端能仅从3个干扰最少的信道中选择，那么不存在信道供无线蜂窝10与客户端12和14通信使用，这在某种程度上也就不会干扰无线蜂窝16，18和20。

然而，无线蜂窝10和客户端12，14之间的通信受益于以上描述的噪声源与每一个客户端12，14之间的距离。无线蜂窝10与客户端12，14之间的通信可以从选择减少噪声干扰的信道的方法中受益。

因为无线蜂窝能够使用所选择的信道来更好地与某些客户端而不是其它的客户端进行通信，所以，这可以帮助对受益于改善的通信的客户端进行优先顺序排列。任何标准都可以用来对客户端进行优先顺序排列。例如，可以按照客户端相对于无线蜂窝的位置、由客户端执行的应用程序、在无线蜂窝与每一个客户端之间所测量的吞吐量、客户端的用户的标识、与客户端的近期通信、由客户端传输或接收的数据量、客户端期望的吞吐量、以及最小的数据吞吐量来对客户端进行优先顺序排列。本发明的一个实施例通过由客户端执行的应用程序来对客户端进行优先顺序排列。任何应用程序都可以由客户端执行，例如，视频重放、视频信源(video sourcing)、IP上语音(VOIP)、浏览和游戏。本发明的一个实施例进一步通过吞吐量、信号强度、误码率(error rate)和数据流的主方向对客户端进行优先顺序排列。于2006年5月26日提交的美国专利申请11/420,605提供了关于数据流主方向的附加信息，该专利申请以引用的方式并入本文中。

用来对客户端进行优先顺序排列的标准可以用任何方式创建、收集、保留和/或使用。例如，标准可以被设计为用于每一个客户端以产生客户端的优先级列表的规则。对客户端进行优先顺序排列所需的信息可以来自任何源，例如，无线蜂窝制造商、客户端制造商、无线蜂窝用户、客户端用户、无线蜂窝、客户端、以及独立的源。本发明的一个实施例从多种源例如无线蜂窝制造商和/或客户端接收信息。这些标准和信息可以由位于任何场所例如无线蜂窝、客户端、无线蜂窝和多种客户端的组合、以及可访问无线网络和/或因特网的场所的任何装置保留。在本发明的一个实施例中，无线蜂窝保留这些标准并具有和/或接收使用标准对客户端进行优先顺序排列所必需的信息。在另一个实施例中，无线蜂窝从多种源收集信息，并且将信息传递到客户端以使用标准、对客户端进行优先顺序排列、以及选择信道或它们的任何组合。

有时可以改变标准和信息。可以用任何方式更新标准和信息。例如，保留标准和/或信息的装置可以周期性地接收更新和/或可以基于一定的周期或在必要的时候要求标准和/或信息的供应商更新。在一个实施例中，每当客户端与无线蜂窝进行联系时，无线蜂窝接收更新的信息。当通信性能改变预定的数量的时候，无线蜂窝还监视通信性能并要求更新的信息。

客户端的优先级列表可以按任何方式使用以及为任何目的使用。例如，该优先级列表可用于选择信道、所使用的通信协议、所支持的最多客户端的数目、以及在可以选择无线装置的硬件和/或软件时的无线装置的配置。本发明的一个实施例使用客户端的优先级列表选择由无线蜂窝和客户端用来通信的信道。如上所述，选择信道可以给某些客户端相对于其它客户端来说提供改善的通信。例如，参照图1，如果无线蜂窝10使用信道C3，客户端12比客户端14能够更好地与无线蜂窝10进行通信，因为在信道C3上客户端12更加远离无线蜂窝20所产生的噪声。因此，选择信道C3有益于客户端12，而且相对于客户端14，给客户端12可以提供改善的通信。在本发明的一个实施例中，当客户端12比客户端14具有更高优先级时，无线蜂窝10选择信道C3。当由客户端12执行的应用程序比由客户端14执行的应用程序具有更高的优先级时，本发明的一个实施例选择信道C3。

除了客户端的优先级列表以外的其它标准或者不包括客户端的优先级列表的其它标准都可用于为通信选择合适的信道。例如，即使所选择的信道可以给更高优先级的客户端提供改善的通信，例如，当该信道不能提供最小的吞吐量、最小的信号强度时和/或当使用该信道的通信超过了最大的误码率时，选择信道的装置也可以选择不使用该信道。用来选择信道的另一个因素是数据流的主方向。例如，参照图1，假设客户端12比客户端14具有更高的优先级。若只考虑优先级，优选的信道将是C3，因为噪声源(无线蜂窝20)离客户端12比离无线蜂窝10更远。然而，进一步假设在无线蜂窝10和客户端12之间通信的数据中的绝大部分通过客户端12传输，并被无线蜂窝10接收，因此，数据流的主方向从客户端12到无线蜂窝10。请注意，噪声源无线蜂窝16和18离无线蜂窝10比离客户端12更远。由于此距离差异，在无线蜂窝10可以感觉到从客户端12传输的信号比从无线蜂窝16和18传输的信号更强。当无线蜂窝10和客户端12使用信道C3时，来自无线蜂窝16和18的信号不会干扰来自客户端12的信号，这是因为它们是不同的干扰最少的信道。然而，当无线蜂窝10和客户端12使用信道C1或C2并且数据流的主方向从客户端12到无线蜂窝10时，从无线蜂窝16和18的传输可能会干扰从客户端12的传输，但是没有到达这种程度以至于无线蜂窝10不能从来自无线蜂窝16和18的噪声中分辨出来自客户端12的信号。此外，用信道C1或C2进行通信将减少无线蜂窝20对客户端14的干扰。在了解了数据主方向可以是选择信道的一个考虑因素的情况下，在对客户端进行优先顺序排列时可以将此作为标准。

使用该标准的装置也可以选择信道。一旦信道被选定，无线蜂窝和客户端就使用该信道。当无线蜂窝保留该标准并产生客户端的优先级列表时，无线蜂窝就可以选择信道。当客户端保留该标准并产生优先级列表时，该客户端可以选择信道。然而，保留标准、收集信息、产生优先级列表以及选择信道的功能可以通过多种不同的装置结合或独立地执行。例如，无线蜂窝可以用缺省的标准被编程。客户端可以提供附加的标准。无线蜂窝可以从每一个客户端收集信息。一旦标准和信息被收集，无线蜂窝、客户端、和/或其它装置可以彼此结合或独立地产生客户端的优先级列表。在一个实施例中，无线蜂窝保留标准，收集信息，产生优先级列表，并根据该列表选择信道。在另一个实施例中，无线蜂窝收集信息并将该信息提供到保留标准的客户端，产生优先级列表，以及根据该列表选择信道。

选择信道的过程包括确定可以给每一个客户端提供改善的通信性能(传输和/或接收)的信道。通信性能可以用任何方式定义。例如，性能指标可以是信号强度、最大吞吐量、最小吞吐量、平均吞吐量、最大数据吞吐量、最小数据吞吐量、平均数据吞吐量、误码率以及SNR。任何方法都可以用来量化性能的改善。信号强度、吞吐量或SNR的增加可以表示性能改善。误码率的降低也可以表示性能改善。任何方法都可用来测量性能。性能可以通过对无线蜂窝和/或客户端的透视分析来测量，并且可以被量化成传输和/或接收性能。例如，在跟踪来自客户端的重发请求和/或已重发的数据的同时无线蜂窝可以将已知的图案发送到客户端。因为无线蜂窝知道在一定时期内发送的比特总数，所以，无线蜂窝可以从它的透视分析计算传输的数据吞吐量。客户端也可以将该已知的图案发送到无线蜂窝，从而允许无线蜂窝计算接收的数据吞吐量。每一个客户端均可以这样做。无线蜂窝和/或客户端也可以测量所接收到的信号的强度或信号的质量。不管所选择的性能指标是哪一个指标，都可以对每一个信道测量该性能指标。针对任何所选择的装置，对每一个信道的性能指标都可以改变。

在可以选择无线蜂窝或客户端的配置的情形下，必须对一些配置测量性能，否则对全部配置测量性能。例如，当无线蜂窝和客户端被装配成使用不同的协议进行通信时，必须针对每一种协议测量性能。当用多根定向天线装配无线蜂窝和/或客户端时，必须针对每一个信道测量通过每一根天线的性能。于2004年6月15日提交的美国专利申请10/869,201包含关于具有多根天线的无线蜂窝和客户端的附加信息，该专利申请以引用的方式并入本文中。装配有多根天线的无线蜂窝或客户端可以具有多种类型的天线，例如，贴片天线、阵列天线、八木天线、MIMO天线以及偏转波束天线(steered beamantenna)。无线蜂窝和/或客户端的天线可以以如此方式布置，即无线蜂窝或客户端的一根天线的物理扇区与该无线蜂窝或该客户端的其它天线中的至少一根天线的物理扇区重叠。重叠的物理扇区可以被分配到不同的信道。两根天线的物理扇区重叠的区域可能会具有两种可能不同水平的性能，因为两根不同的天线为同一区域提供服务。

建立标准、收集信息、对客户端进行优先顺序排列、测量性能以及分配信道的方法可以独立地执行或以任何组合的方式执行。无线蜂窝或客户端中的任何一个都可以执行该方法过程的任何部分。在一个实施例中，参照图2，无线蜂窝保留标准、收集信息、测量性能、对客户端进行优先顺序排列、以及选择信道。关于由每一个客户端执行的应用程序，无线蜂窝10从每一个客户端接收信息(200)。针对每一个信道，无线蜂窝测量它自己与每一个客户端之间的性能(202)。使用该标准，从每一个客户端接收信息，在每一个信道上对每一个客户端测量性能，无线蜂窝10对客户端进行优先顺序排列并根据优先级列表选择信道。在一个实施例中，吞吐量作为性能被测量。根据所执行的应用程序对客户端进行优先顺序排列。选择信道以给具有较高优先级的客户端中的一个或多个提供改善的性能。该方法还可以证实性能在最小值以上(206)并且根据结果进行操作。

在另一个实施例中，参照图3和图4，客户端中的一个选择信道。每一个客户端向无线蜂窝发送它的优先级标记(300，400)。优先级标记可以是由客户端执行的应用程序、客户端的用户的标识、或者指示优先级或允许优先级分配的其它信息。无线蜂窝选择客户端中的一个作为选择信道的控制客户端(404)。无线蜂窝可以使用任何方法选择控制客户端。在一个实施例中，无线蜂窝使用来自客户端的优先级标志和来自任何源的标准对客户端进行优先顺序排列并选择具有较高优先级的客户端中的一个作为控制客户端，否则选择最高优先级的客户端作为控制客户端(402)。在另一个实施例中，无线蜂窝随机地选择控制客户端。在另一个实施例中，无线蜂窝测量它自己与每一个客户端之间的性能并选择其性能值在预定阈值以上的客户端。被选择为控制客户端的客户端接收它的控制状态的通知(302，404)。控制客户端控制选择信道的过程。在性能信息用于信道选择过程的实施例中，该客户端命令无线蜂窝测量无线蜂窝与每一个客户端之间的性能(304，406)。性能测量的结果报告给控制客户端，以用于选择信道(306，408)。在检查最小的性能值而不是将最小的性能值作为标准的一部分的实施例中，客户端检查性能是否在最小值以上并根据结果进行操作(312)。控制客户端使用从无线蜂窝和任何其它合适的源接收到的信息来选择信道(308)。控制客户端指示无线蜂窝与所选择的信道通信(310)。无线蜂窝与所有的客户端通过由控制客户端所选择的信道进行通信(410)。

以上的描述讨论了本发明的示例实施例，在不脱离由权利要求所限定的本发明的范围内，可以对本发明的示例实施例进行改变或者修改。虽然为了清楚说明描述了本发明的几个特定实施例，但是本发明的范围应当由下述权利要求限定。

Claims

1.一种由无线蜂窝执行以便改善该无线蜂窝和至少一个无线客户端之间的通信的方法，所述无线蜂窝具有至少两个信道，该方法包括：

接收由所述客户端的至少一部分中的每一个所执行的应用程序的通知；

对于每一个信道，测量所述无线蜂窝与所述客户端的至少一部分中的每一个之间的传输和接收性能；以及

根据应用程序的优先级列表，选择所述信道中的一个。

2.如权利要求1所述的方法，其中，性能包括吞吐量、信号强度、信噪比、以及误码率中的至少一个。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述应用程序包括视频、VOIP、浏览以及游戏中的至少一个。

4.如权利要求2所述的方法，其中，所述无线蜂窝测量从所述无线蜂窝传输到所述无线客户端中的任何一个的数据和由所述无线蜂窝从所述无线客户端中的任何一个接收到的数据中的至少一个的吞吐量。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述选择还包括进一步根据最小数据吞吐量、最小信号强度、最大误码率以及数据流的主方向中的至少一个进行选择。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述选择还包括通过由客户端执行的应用程序对每一个所述客户端进行等级排列并选择给具有较高级别的客户端提供较高性能的信道。

7.如权利要求1所述的方法，其中，每一个所述无线客户端均包括具有至少两个定向天线的第一无线客户端，每一根所述天线在各自的物理扇区内发射和接收无线信号，其中，所述天线以这样的方式被设置：所述第一无线客户端的天线中的至少一个的物理扇区与所述第一无线客户端的其它天线中的至少一个的物理扇区重叠。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述测量还包括通过每一个无线客户端的每一根天线测量性能。

9.一种由控制客户端执行以便改善无线蜂窝和至少一个无线客户端之间的通信的方法，该控制客户端从包括至少一个无线客户端的组中选择，其中，该组中的所述无线客户端和所述无线蜂窝中的每一个均具有至少两个信道，该方法包括：

向所述无线蜂窝发送优先级标记；

接收来自所述无线蜂窝的要作为所述控制客户端的指定；

指示所述无线蜂窝对每一个信道测量所述无线蜂窝与所述客户端的至少一部分中的每一个之间的传输和接收性能；

从所述无线蜂窝接收性能测量结果；

根据所述性能测量结果选择所述信道中的一个；以及

指示所述无线蜂窝使用所选择的信道。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述优先级标记包括由所述客户端执行的应用程序、所述客户端的用户的标识、与所述客户端的近期通信以及所述客户端期望的吞吐量中的至少一个。

11.如权利要求9所述的方法，其中，根据所述优先级标记，从具有最高优先级的客户端中选择所述控制客户端。

12.如权利要求9所述的方法，其中，所述选择还包括进一步根据最小吞吐量、最小信号强度、最大误码率、以及数据流的主方向中的至少一个进行选择。

13.如权利要求9所述的方法，其中，每一个所述无线客户端均包括具有至少两个定向天线的第一无线客户端，每一根所述天线在各自的物理扇区内发射和接收无线信号，其中，所述天线以这样的方式被设置：所述第一无线客户端的天线中的至少一个的物理扇区与所述第一无线客户端的其它天线中的至少一个的物理扇区重叠。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述选择还包括选择用于发射的至少一根天线和用于接收的至少一根天线。

15.如权利要求13所述的方法，其中，所述定向天线中的至少一个包括MIMO天线和定向的波束天线中的至少一个。

16.一种由无线蜂窝执行以便改善该无线蜂窝和至少一个无线客户端之间的通信的方法，所述无线蜂窝和每一个无线客户端具有至少两个信道，该方法包括：

从所述客户端中的至少一个接收优先级标记；

根据所述优先级标记，对所述客户端进行等级排列；

指定具有较高级别的客户端中的一个作为控制客户端；

响应于来自所述控制客户端的指令，对每一个信道测量所述无线蜂窝与所述客户端的至少一部分中的每一个之间的传输和接收性能；

将性能测量结果发送到所述控制客户端；以及

响应于来自所述控制客户端的指示，使用由所述控制客户端选择的信道。

17.如权利要求16所述的方法，还包括使用由无线蜂窝制造商、客户端制造商、无线蜂窝用户、客户端用户、所述无线蜂窝和所述客户端的至少一个所提供的信息，将所述优先级标记转化为客户端优先级，其中，所述等级排列还包括根据所述客户端优先级对所述客户端进行等级排列。

18.如权利要求16所述的方法，其中，每一个所述无线客户端均包括具有至少两个定向天线的第一无线客户端，每一根所述天线在各自的物理扇区内发射和接收无线信号，其中，所述天线以这样的方式被设置：所述第一无线客户端的天线中的至少一个的物理扇区与所述第一无线客户端的其它天线中的至少一个的物理扇区重叠。

19.如权利要求17所述的方法，其中，所述测量还包括通过每一个无线客户端的每一根天线测量性能。