CN109196910B - 无线接入点的信道选择 - Google Patents

Abstract

根据一个实施例，公开了一种用于无线接入点的信道选择的装置。该装置被配置为执行以下步骤：接收信道测量并从中导出信号强度水平；和基于信号强度水平来预测未来信号强度水平；和基于所预测的未来信号强度水平来选择无线信道。

Description

无线接入点的信道选择

技术领域

本发明涉及无线接入点的信道选择的领域。

背景技术

根据IEEE 802.11Wi-Fi标准操作的无线接入点AP可以表现出由干扰引起的性能损失。干扰可以源自在相同或相邻频带中操作的其他AP或无线设备。性能损失通常会导致带宽损失和较高功耗。

Wi-Fi AP可以在多个信道中的选择出的信道内进行操作，这些信道每个均以特定频带为特征。为了优化AP的吞吐量，AP可以选择表现最小干扰的信道。

发明内容

选择最优信道的一种方式是通过一种扫描AP的环境的选择过程。这个选择过程基于时间上的单个测量，关于最优信道的信息从时间上的单个测量被导出。这样的信息与信道中的可用带宽相关。因此，通过该测量可以知道在测量时间处每个信道中的带宽可用性。因此，可以判断哪个信道具有最有效的性能。然后这个信道将被选择。

然而，上述判断的缺点是基于在某一个特定时刻、即测量时间执行的测量，而没有考虑动态变化的环境。

因此，本发明的目的是缓解上述缺点并提供用于选择AP的无线信道的改进方案。

在第一方面，上述目的通过一种用于选择无线接入点的无线信道的装置来实现，该装置包括：计算模块，被配置为接收信道测量并从中导出AP的信道的信道强度水平；和信号强度预测模块，被配置为预测未来信号强度水平。

计算模块被配置为接收信道测量。这意味着该模块扫描AP的环境，与信道相关的信息被获取。由于要从测量导出AP的信道的信号强度水平，因此收集与每个信道中的可用带宽相关的数据。接着，基于信号强度水平，信号强度预测模块将预测AP的每个信道的未来信号强度水平。这些未来信号强度水平同样与每个信道中的可用带宽相关。因此，可以基于上述测量以及从这些测量出发执行的预测来选择信道。

有利的是，AP的信道的选择过程不仅基于在某个特定时刻执行的测量，而且与从这些测量出发预测出的信号强度水平相结合。这对动态变化的环境做出响应，因此可选择具有潜在最优带宽的信道。此外，另一个优点是使得AP的功耗更低。

根据一个实施例，信道测量是接收信号强度指示RSSI水平。

RSSI水平被包括在IEEE 802.11Wi-Fi标准中并且以dBm为单位来度量。因此，RSSI水平指示针对AP的每个信道的信号强度。

以RSSI水平作为信道测量是有利的，因为RSSI水平直接指示信号强度水平。因此，可以使用标准值，并且不需要从测量再计算信号强度水平。

根据一个实施例，计算模块还被配置为从AP和/或从连接到AP的一个或多个设备接收信道测量。

计算模块接收不同设备的多个测量。这些测量可以直接是RSSI水平，也可以被转换为信号强度水平。然后，从不同设备直接接收到的或者从不同设备的测量导出的这些不同信号强度水平可以被用于预测未来信号强度水平。

有利的是，因为不仅使用来自一个设备的测量而且使用从多个设备接收到的不同测量，所预测的信道未来信号强度水平将更加精确。

根据一个实施例，计算模块还被配置为针对每个信道，对从AP和/或从连接到AP的一个或多个设备接收到的信道测量导出的信号强度水平求平均。

由于按信道对信号强度水平求平均，所以信号强度预测模块可以通过对每个信道使用一个值，来预测每个信道的未来信号强度水平。

有利的是，信号强度预测模块可以按信道利用信号强度水平的一个值进行操作，以便预测未来信号强度水平，由于需要较少的计算时间，可以更快地执行预测。

根据一个实施例，信号强度预测单元被配置为使用线性预测编码来预测每个信道的未来信号强度水平。

由于信号强度预测单元被配置为使用线性预测编码来预测每个信道的未来信号强度水平，因此预测值不仅基于一个测量而且基于多个先前的测量值。

由于先前的测量值是针对变化的环境的说明，并且因为这些值被用于预测未来信号强度水平，所以预测的值预期到这种变化的环境。以此方式，有利的是，预测值将更精确。

根据一个实施例，信号强度预测模块还被配置为在即将到来的时间段、即信道时段内，针对每个连续的未来时间段、即样本时间段，预测未来信号强度水平。

换言之，信号强度预测模块不仅可以针对每个信道预测一个未来信号强度水平，而且可以针对即将到来的信道时段而预测多个未来信号强度水平。

有利的是，针对即将到来的信道时段预测每个信道的多个未来信号强度水平，因为不仅考虑了样本时段内环境的改变而且考虑了整个信道时段的环境的改变。

根据一个实施例，信号强度预测模块还被配置为：按信道，针对即将到来的信道时段，将预测的未来信号强度水平求平均，从而获得平均未来水平。

以这种方式，通过针对即将到来的信道时段而将每个样本时段的预测信号强度值求平均，按信道计算一个未来信号强度水平。

有利的是，通过对整个信道时段的预测求平均，考虑了整个信道时段内环境的变化。结果是针对每个信道，得到一个预测的未来信号强度水平。

根据一个实施例，信道选择器还被配置为选择具有平均未来水平的最高值的信道。

因此，由信号强度预测单元按信道计算一个值，特别是平均未来信号强度水平。在每个信道时段，信道选择器将当前信道与具有最高预测信号强度水平的信道进行比较。如果当前信道不同于具有最高预测信号强度水平的信道，则信道选择器将选择具有最高预测信号强度水平的信道。

由于选择具有最高预测信号强度水平的信道，因此有利的是，对于即将到来的信道时段，带宽的可用性将增加，因此在AP的操作期间将消耗更少的功率。

根据第二方面，本公开涉及一种用于选择AP的无线信道的方法，该方法包括：接收信道测量并从中导出AP的信号强度水平；和基于信号强度水平来预测信道的未来信号强度水平；和基于所预测的未来信号强度水平来选择无线信道。

根据第三方面，本公开涉及一种包括计算机可执行指令的计算机程序产品，计算机可执行指令用于当程序在计算机上运行时执行根据第二方面的方法。

根据第四方面，本公开涉及一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括根据第三方面的计算机程序产品。

根据第五方面，本公开涉及一种数据处理系统，数据处理系统被编程用于执行根据第二方面的方法。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的用于无线接入点的信道选择的装置；

图2示出了根据本发明的实施例的系统，其中多个设备连接到无线接入点，而该接入点在其他无线接入点附近操作；和

图3示出了根据本发明的实施例的用于无线接入点的信道选择的装置执行的步骤；和

图4示出了根据本发明的实施例的无线接入点的两个信道的信号强度水平和所预测的未来信号强度水平的说明性示例。

具体实施方式

根据一个实施例，本发明涉及一种用于选择无线接入点(AP)的无线信道的装置，其可以用于例如无线局域网(WLAN)。图1示出了这样的装置100，该装置100包括计算模块102、信号强度预测模块103和信道选择器104。该装置100还包括网络接口101。经由该网络接口101，计算模块102被配置为接收信道测量。通过这些信道测量，计算模块102将导出AP的信道的信号强度水平。根据本发明的实施例，测量还可以直接是接收信号强度指示RSSI水平。随后，信号强度预测模块103被配置为预测AP的信道内的未来信号强度水平。这些预测的未来信号强度水平基于由计算模块102导出的信号强度水平或者直接作为RSSI水平被接收到的信号强度水平。接着，装置100的信道选择器104将基于由信号强度预测模块103预测的未来信号强度水平，为AP选择信道。

无线接入点通常与在相同或相邻频带中操作的其他设备一起作为一个系统进行工作。图2是根据本发明的实施例的包括AP的这种系统的图示。给出了不同的AP，例如AP200。多个设备可以连接202到AP 200，例如智能电话204、平板电脑203或膝上型电脑205。由于其他AP，如具有连接的设备208和209的AP 206以及具有连接的设备210和211的AP 207，可能在AP 200的相同信道中进行操作，这些AP可能对AP 200产生干扰201。这意味着，一个或多个AP在与AP 200的相邻频带相同的频带中操作。由于这种干扰，可能发生AP 200的性能降低，导致例如带宽损失和/或较高功耗。因此，装置100将为AP 200选择104信道，以便优化该AP的性能，即，选择具有潜在最优带宽的信道。

图3示出了根据本发明的实施例的由装置100执行的步骤，以便选择具有潜在最优带宽的例如AP 200的信道。在开始300处，装置将记录301样本。这些样本是由计算模块102接收101到的信道测量。这些测量可以从AP 200本身接收到，但也可以从连接202到AP 200的设备，例如智能手机204、平板电脑203或膝上型电脑205接收到。计算模块102将收集和调度从AP 200和设备203、设备204和设备205接收到的信道测量。信道测量例如可以是接收信号强度指示(RSSI)水平。然后，可以按信道对这些RSSI水平求平均，得到AP的按信道的信号强度水平。该步骤将在每个单位时间段，即样本时间段内重复。

在预定单位时间段T(称为信道时段)之后，信号强度预测模块103将开始到302，通过使用在301记录的样本来预测303样本。因此，这些预测的样本303是估计的未来信号强度水平，并且是针对AP的每个信道而预测的。因此，在即将到来的信道时段T期间，对每个信道和每个连续的未来样本时段进行预测。由此，按信道计算对应于未来信号强度水平的多个预测样本。这个操作在步骤303中执行。

为了预测未来信号强度水平，信号强度预测模块103例如可以被配置为使用线性预测编码(LPC)。LPC的原理如下。在时间n的预测样本被表示为

而先前记录的样本被表示为x(n-i)。为了预测

需要预测器系数，预测器系数被表示为a_i。因而，LPC滤波器可以通过以下公式来预测未来样本：

其中P是LPC滤波器的阶，而n是离散时刻。预测系数a_i可以使用n-1个记录样本，通过求解以下公式来确定：

其中r(i)表示自动校正系数并且可以通过如下公式将样本移动i步来计算：

其中k是样本的数目。因而，通过组合公式1、公式2和公式3，可以预测针对第一个未来样本时间段的样本。

随后，将针对第一个未来样本时间段的所预测的未来样本视为一个记录样本，用于计算针对第二个未来样本时间段的未来样本。因此，通过再次组合公式1、公式2和公式3，通过移动时刻并且通过将先前预测的样本视为记录样本，可以预测针对第二个未来样本时段的样本。将重复上述过程，以便预测整个即将到来的信道时段T的样本。由此，计算出针对即将到来的信道时段的每个信道的m个预测样本，其中m等于信道时段T与样本时段的比值。

然后，由信号强度预测模块103按信道对针对即将到来的信道时段的m预测未来样本求平均，从而获得每信道的平均未来水平I_c。该步骤在304中执行，其中使用以下公式

在下一步骤305中，通过识别具有所计算的平均未来信号强度水平的最高值的信道，来确定最优信道(OC)。这个信道是用于即将到来的信道时段的OC。

将当前信道(CC)与刚刚确定的OC进行比较。这在步骤306中进行。如果CC与OC不同，则信道将被改变307为OC。之后，重复上述过程。如果CC与OC相同，则不会更改信道，并再次重复上述过程。

图4示出了根据本公开的实施例的图，该图具有根据两个信道400和401的时间的测量信号强度水平和预测信号强度水平。针对每个信道400和401，在某个时刻n，先前已经测量出多个RSSI水平，这些RSSI水平以dBm表示。例如，对于信道401，测量的RSSI水平表示为402。已经在每个样本时间段测量这些RSSI水平，样本时间时段被表示为λ405。

根据本发明的实施例，信道时段T 404例如可以是15分钟，而样本时间段可以是3分钟。这导致每个信道时段T存在5个预测的未来信号强度水平。

根据本发明的实施例，LPC滤波器的阶数P例如可以等于3。

根据本发明的实施例，用于预测未来信号强度水平的最优样本数目在30到50之间的范围内。

如404所示，在对应于先前信道时段的结束和即将到来的信道时段的开始的时间n处，信号强度预测模块103将预测303针对即将到来的信道时段T 404的未来信号强度水平。针对信道401，预测的未来信号强度水平的示例被呈现为403，针对信道400预测的未来信号强度水平的示例被呈现为406。

对于即将到来的信道时段T，针对每个样本时间段λ405预测未来信号强度水平。这些预测在时间n进行。对于每个信道400和401，然后对预测的未来信号强度水平求平均，例如对于信道400呈现为407。

因此在时间n，计算出平均的预测的未来信号强度水平。接着，在时间n的同一时刻，信道选择器将选择具有预测的未来信号强度水平的最高值的信道。该信道将由AP用于即将到来的信道时段T 404。

尽管已经参考特定实施例说明了本发明，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明不限于前述说明性实施例的细节，并且在不脱离其范围的情况下，本发明可以被实现有各种改变和修改。因此，本发明的实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是前面的说明书指示，并且意在包含权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化。换言之，意图涵盖落入基本原理范围内并且其基本属性在本专利申请中要求到的任何和所有修改、变化或等同物。本专利申请的读者还将理解，词语“包括”或“包含”不排除其他元素或步骤，词语“一”或“一个”不排除多个，并且单个元件，诸如计算机系统、处理器或其他集成单元可以实现权利要求中记载的若干装置的功能。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制相关的相应权利要求。当在说明书或权利要求中使用时，术语“第一”、“第二”、“第三”、“a”、“b”、“c”等被引入用于区分类似的元件或步骤，而不必然描述串行或者并行顺序。类似地，出于描述目的引入术语“顶部”、“底部”、“上”、“下”等，这些术语不一定表示相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本发明的实施例能够以其他顺序或根据与上面描述或说明的一个或多个不同的方向而根据本发明进行操作。

Claims (11)

1. 一种用于选择Wi-Fi网络中的无线接入点AP的无线信道的装置，所述装置包括：

a）计算模块，被配置为从所述AP和/或连接到所述AP的一个或多个设备接收在第一信道时段期间所述AP的信道的信道测量，其中所述信道时段是时间段，并且被配置为从所述信道测量中导出所述AP的信道的信号强度水平；和

b）信号强度预测模块，被配置为基于所述信号强度水平，针对所述第一信道时段之后的即将到来的信道时段来预测所述信道的未来信号强度水平；和

c）信道选择器，被适配为选择具有所预测的所述未来信号强度水平中的最高值的所述无线信道。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述信道测量是接收信号强度指示RSSI水平。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述计算模块还被配置为：针对每个信道，对从所述AP和/或从连接到所述AP的一个或多个设备接收到的所述信道测量导出的所述信号强度水平求平均。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述信号强度预测模块还被配置为通过线性预测编码来预测每个信道的未来信号强度水平。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述信号强度预测模块还被配置为：在所述第一信道时段之后的信道时段内，针对每个连续的未来时间段，预测未来信号强度水平。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述信号强度预测模块还被配置为：按信道，针对所述第一信道时段之后的所述信道时段，对所预测的所述未来信号强度水平求平均，从而获得平均未来水平。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述信道选择器还被配置为选择具有所述平均未来水平的最高值的信道。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中用于预测所述未来信号强度水平的样本数目在30到50之间的范围内。

9.一种用于选择Wi-Fi网络中的无线接入点AP的无线信道的方法，所述方法包括：

d）从所述AP和/或连接到所述AP的一个或多个设备接收在第一信道时段期间所述AP的信道的信道测量，其中所述信道时段是时间段；并且从所述信道测量中导出所述AP的信道的信号强度水平；和

e）基于所述信号强度水平，针对在所述第一信道时段之后的即将到来的信道时段来预测所述信道的未来信号强度水平；和

f）选择具有所预测的所述未来信号强度水平中的最高值的所述无线信道。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于当程序在计算机上被运行时执行根据权利要求9的方法。

11.一种数据处理系统，所述数据处理系统至少包括处理器，所述处理器被配置用于执行根据权利要求9所述的方法。

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