用于節省電力的無線通信單元與方法

專利名稱：用于節省電力的無線通信單元與方法
技術領域：
本發明涉及一種機制，其用于在無線通信單元(例如，操作在無線局域網中的無線通信單元)中減少電力消耗。本發明適用于，但不限于，在這樣的網絡中的活動傳輸期間減少電力消耗。
背景技術：
在無線通信系統領域中，一般知道可通過在組件未被使用時關閉組件來節省電力。已經知道特別希望在電池供電的設備中節省電力。
還知道無線局域網(WLAN)技術有可能是將在今后幾年中承載大部分通信流量的接入技術，特別是在諸如家庭與公司環境等關鍵領域中。在WLAN領域中，若干應用被視為對于其成功是關鍵性的，例如，基于互聯網協議(IP)的WLAN上的話音(VoIPoWLAN)與WLAN上的視頻。
為使這些應用為WLAN帶來商業成功，預期這些應用的電力消耗將需要顯著地低于目前用在第2代(2G)或第3代(3G)電路交換的話音技術通信單元中的電力消耗。特別地，這些設備的較低電力消耗性能將允許引入雙WLAN/蜂窩式手持設備而沒有電池壽命損失。
然而，減少無線通信單元的電力消耗公知為一項復雜的任務。減少無線設備中的電力消耗的已知技術已主要在2G蜂窩式電話舞臺中嘗試和測試。已知無線通信設備中的兩個主要的耗電功能是(i)處理器功能；和(ii)射頻功率放大器(PA)，當無線通信設備正發射射頻信號時。
在經典的功率放大器(PA)設計中，PA的電力效率隨輸出功率的平方根而減小。因此，PA消耗的減少慢于發射功率的減少。典型地，外部PA位于射頻(RF)集成電路(IC)的輸出處，該電路進行主要的射頻信號處理功能(即預放大、射頻轉換、濾波、等等。)。典型地，RF IC連接到信號處理IC，該信號處理IC執行無線通信單元的信號處理功能。
在當發射射頻信號時減少電力消耗的環境中，有可能通過以低于設備提供的(或者，如果設備符合標準，則由標準允許的)最大值的功率水平發射，來減少電力消耗。顯然，以減少的RF功率水平發射允許相應地減少功率放大器(PA)的消耗，這部分消耗(如上面提到的那樣)代表總收發器電力消耗的很大一部分。
現在參照圖1，圖形100闡釋數據吞吐量相對于從無線通信單元到其接入節點的距離之間的關系。類似地，圖2闡釋電力消耗相對于從無線通信單元到其接入節點的距離的圖形200。
綜合考慮這些圖，有可能確定最小電力策略相對于最大吞吐量策略的好處，其關于從無線通信單元到其接入節點的距離，如圖3的圖形300中所闡釋的那樣。在此情形中，當無線通信單元能夠以最小輸出功率發射時，總IC電力消耗平均來說可減小25％。在非常接近接入節點(即無線通信單元與有線通信網絡之間的節點)的距離，當其采用功率控制時，無線通信單元已經以最小可接受功率水平發射。這樣，無線通信單元不能從任何進一步的電力消耗改進中獲利。
在發射無線通信單元與其接入節點之間的大距離處，發射無線通信單元不得不以全功率發射，以接入有線通信網絡。在這些極端情形之間，發射無線通信單元有可能在吞吐量與電力消耗之間折中。這意味著發射無線通信單元能夠占據通信信道更長的時間，以發射數據分組，同時減少為該數據分組發射消耗的總能量。
另一可供選擇的減少發射功率的方法包括當沒有流量要發射時，將無線通信單元保持在“空閑”操作模式，并且當流量在本質上是間歇的/突發式的時，聚集數據。這提供了減少傳輸嘗試的數目，雖然增大了延時。在美國專利US 6,285,892與US 6,192,230中描述了這樣的技術。還知道IEEE 802.11分布式協調功能(DCF)、點協調功能(PCF)與混合式協調功能(HCF)和HIPERLAN/2標準實現了這樣的機制。然而，此機制沒有減少活動傳輸模式中的電力消耗。因此，在許多應用中，例如大文件傳輸或無靜音抑制的VoIP，其中流量不是突發式的，無線通信單元不能進入空閑模式，而上面的“間歇傳輸”方法不提供任何省電。
一種已知的進一步的可供選擇的方法是采用發射功率控制，如題為“Performance of optimum transmitter power control in cellular radiosystems”、作者為Zander，J.、發布于IEEE Transactions on VehicularTechnology，Volume41 Issue1，Feb.1992，Page(s)57-62的文檔中所描述的那樣。在當前的系統中，通過從一組操作模式中選擇一模式，可獲得各種比特率。一種操作模式對應于一不同的比特率，并典型地包括星座圖與編碼速率的關聯。每一操作模式也要求不同的信噪比(又名目標SNR)，以滿足服務質量(QoS)要求。功率控制包括以最小的可能的功率發射，以便維持目標SNR。
在題為“Energy-Efficient PCF operation of IEEE 802.11a WirelessLAN”、作者為Daji Qiao等、發布于Proceedings of INFOCOM 2002[1]的論文中描述了此技術的一種最近的演進。這里，作者提議選擇使發射數據分組所消耗的能量最小化的操作模式，包括考慮任何重傳。
然而，在[1]中，作者假定以較低速率發射系統地增大了電力消耗，因為其不可避免地增大了傳輸時間。結果，作者僅對重傳如何影響各種比特率的電力效率進行初步的調查。
而且，作者未能調查如何能夠在實際無線網絡中實現一種策略的任何細節。另外，作者僅考慮孤立鏈路上的省電，在通信資源一般包括許多通信鏈路、這些鏈路的使用常常被共享的無線通信系統中，這典型地為無效假設。
值得注意的是，作者明確地陳述他們的技術不能應用于分布式MAC協議，例如IEEE 802.11的分布式協調功能(DCF)模式，這在當前的WLAN產品中是主導模式。
這樣，在本發明的領域中存在一種需要，以便為無線設備提供改進的電力消耗機制，其中上面提到的缺點可被緩解。

發明內容
遵照本發明，提供一種無線通信單元，一種接入節點，一種無線集中式接入網絡，一種無線隨機接入網絡與一種在無線通信單元中減少電力消耗的方法，如所附權利要求書所定義的那樣。


圖1闡釋數據吞吐量相對于從無線通信單元到其接入節點的距離的圖形；圖2闡釋電力消耗相對于從無線通信單元到其接入節點的距離的圖形；和圖3闡釋最小電力策略相對于最大吞吐量策略的增益的圖形，其相對于從無線通信單元到其接入節點的距離。
現在將描述本發明的示例性實施例，參照附圖，其中圖4闡釋無線接入通信網絡的簡化的框圖，該網絡能夠支持本發明的發明概念；圖5闡釋無線通信單元的簡化的框圖，其適配于遵照本發明的優選實施例
圖6是闡釋隨機接入網絡中的電力感知鏈路自適應的概念的圖形，其遵照本發明的優選實施例；圖7是闡釋集中式接入網絡中的電力感知鏈路自適應的概念的圖形，其遵照本發明的優選實施例；圖8闡釋當實現本發明的優選實施例時，數據吞吐量相對于從無線通信單元到其接入節點的距離的圖形；圖9闡釋當實現本發明的優選實施例時，電力消耗相對于從無線通信單元到其接入節點的距離的圖形；圖10闡釋當實現本發明的優選實施例時，最小電力策略相對于最大吞吐量策略的增益的圖形，其相對于從無線通信單元到其接入節點的距離；和圖11闡釋當實現本發明的優選實施例時，無線通信單元的省電過程的流程圖。
具體實施例方式
總之，本發明的發明概念提議一種基于電力感知鏈路自適應的省電機制，其提供相對于[1]中描述的技術的增強。有利地，本發明的電力感知鏈路自適應概念可應用于共享同一通信媒體的多條鏈路。本發明的優選實施例另外提議一種省電機制，其利用電力感知鏈路自適應與諸如發射功率控制的省電技術兩者的靈活性。在這點上，電力感知鏈路自適應允許無線通信單元從一種操作模式切換到另一種操作模式，而發射功率控制是無線通信單元優化其射頻(RF)發射輸出功率的方式。
鏈路自適應的經典方法基于當前(單個)通信鏈路(其特征可由例如SNR描述)的狀態與任何QoS要求，選擇最大化系統吞吐量的操作模式。選擇最大化數據吞吐量的操作模式意味著數據分組的傳輸將更快地達到其目標。
然而，本發明的發明者已注意到，發射數據分組所要求的總能量不一定因更短的傳輸時間段而最小化。例如，在IEEE 802.11a系統中，對于同樣的編碼速率，與16-QAM相比，以64-QAM(正交幅度調制)信號發射數據可以以1.5的因子減少分組持續時間，然而同樣場景中的發射功率以“10”的因子增加。因此，本發明的發明者已認識到，無線通信單元在使用高比特率操作模式發射數據分組時消耗的總能量可高于使用較低比特率模式發射同一數據分組時消耗的能量。
基于此觀察，可預見無線通信單元應具有選擇最佳操作模式的能力，最佳操作模式是針對要發射的每一新數據分組的電力消耗(電池壽命)而言。特別地，本發明的優選實施例提議將最優操作模式的選擇耦合到監控多個通信資源/媒體/鏈路的占用率的過程。此策略其后稱為電力感知鏈路自適應，并在圖6與圖7中更詳細地闡釋。
此方法在通信資源一般包括許多通信鏈路，這些鏈路在許多用戶之間共享的無線通信系統中特別有利。本發明的一種優選的應用是關于分布式媒體接入控制(MAC)層協議，例如IEEE 802.11的分布式協調功能(DCF)模式。這樣，當與這樣的協議應用時，發明概念可應用于當前及未來的無線局域網(WLAN)產品。
因此，相對于已知的基于單個通信資源進行最佳操作模式的選擇(這在無線通信場景中是無效率的)，本發明的發明概念提供了優勢。給定鏈路質量，如果此操作模式的比特率低于最大可達到的比特率，則選擇能量節省模式將增加分組的總傳輸持續時間。因此，如果用戶占用信道更長的時間，以便發射給定數據分組，則其它用戶可獲得的發射時間從而將減少。這可能導致通信小區之內的數據吞吐量降低。
因此，在本發明的增強實施例中，發明者提議采用前述電力感知鏈路自適應過程，其減少設備的能量消耗，同時最大化小區吞吐量。通過在電力感知鏈路自適應決策中將媒體占用率標準納入考慮，實現了系統性能的改善。
現在參照圖4，闡釋了局域(數據通信)網(LAN)400。計算機/通信域包括LAN 400中的節點之間的網關420以及，比如說，因特網410。在這點上，讓我們假定移動無線通信單元460是便攜式電腦，其能夠通過無線地連接到若干接入節點442、444、446中的任一個來與因特網410通信。
當移動無線通信單元460登錄到接入節點(比如接入節點446)上，其能夠訪問來自因特網或任何其它連接的服務器415的應用程序。此通信鏈路經由包括因特網410、網關420、與任何數目的串聯的中間路由器430(僅為清晰的目的起見而未顯示)與接入節點446的路由475建立。
下面參照LAN為隨機接入網或集中式接入網的情形，進一步描述本發明的發明概念。值得注意的是，無線通信單元已被適配，以監控LAN中的通信資源/媒體占用率，并將此信息應用于電力感知鏈路自適應決策，如下面所描述的那樣。
另外，接入節點446包括處理器，其能夠確定關于若干個無線通信單元460的基本上每一操作模式的電力消耗度量。電力消耗度量由若干個無線通信單元460在到接入節點446的上行鏈路通信中使用。以這種方式，接入節點446分配通信媒體并向無線通信單元460提議操作模式，以減少其電力消耗。在本發明的增強實施例中，接入節點處理器被進一步適配，以便向能夠節省電力的無線通信單元分配更高優先級電力感知鏈路自適應與調度機制。
現在參照圖5，顯示了無線通信單元460的框圖，其能夠在無線局域網(WLAN)上操作，其被適配以支持本發明的優選實施例的發明概念。如本領域中已知的那樣，并且為完整起見復制在這里，無線通信單元460包括，比如說，標準射頻組件與電路，例如天線502，其優選地連接到天線開關504。天線開關504提供無線通信單元460之內接收器與發射器鏈之間的隔離。接收器鏈典型地包括接收器前端電路506(有效地提供接收、濾波與中頻或基帶頻率轉換)。前端電路506串聯到信號處理功能508。將信號處理功能的輸出提供給適宜的輸出設備511，例如液晶顯示屏幕。信號處理功能508為無線通信單元460執行所有信號處理功能，包括例如，解調制、解映射、比特解交織、信道估計與解碼，其取決于使用的通信技術，如本領域已知的那樣。
遵照本發明的優選實施例，信號處理功能508的操作已被適配，以支持這里描述的發明概念。特別地，信號處理功能508可操作地連接到電力感知鏈路自適應功能540(或包含其特性)，如下面參照圖6與圖7所描述的那樣。
為完整起見，接收器鏈還包括接收信號強度指示器(RSSI)電路512，其連接到接收器前端電路506與信號處理功能508(一般地通過數字信號處理器(DSP)實現)。控制器514，也連接到接收器前端電路506與信號處理功能508，因此可從恢復的信息接收誤比特率(BER)或誤幀率(FER)數據。控制器514連接到內存設備516，以存儲操作規程(regime)，例如解碼/編碼功能等等。定時器518典型地連接到控制器514，以在無線通信單元460之內控制操作的定時(依賴于時間的信號的發射或接收)。在本發明的環境中，在發射(編碼)路徑和/或接收(解碼)路經上，定時器518指示話音信號的定時。
關于發射路徑，也如本領域已知的那樣，這本質上包括輸入設備，例如鍵盤521，其經由發射信號處理器528串聯到發射器/調制電路522。其后，任何發射信號經過功率放大器524，以便從天線502輻射。發射器/調制電路522與功率放大器524操作地響應于控制器，功率放大器的輸出連接到雙工濾波器或循環器504。發射器/調制電路522與接收器前端電路506包括上變頻與下變頻功能(未顯示)。
特別地，參照這樣的無線通信單元來描述本發明的增強實施例，其被適配以實現電力感知鏈路自適應，其基于通信媒體占用率，連同下面的參數中的一個或多個的信息(i)無線通信單元自身的性能特征，例如其電力特征，例如用戶電力設定、電池狀態、等等。
(ii)無線通信單元與另一通信設備之間的通信鏈路性能，例如基于信噪比(SNR)值，和/或(iii)系統參數，例如服務質量(QoS)約束。
無線通信單元460之內的各種適配組件可以以分立或集成組件的形式實現。更一般地，在各個通信單元中，與決定是否解碼相關聯的特性可以以任何適宜的方式實現硬件、軟件或固件。例如，可向傳統的無線通信單元添加新設備，或者作為可供選擇的另一替代方案，傳統的無線通信單元的已有部分可被適配，例如通過重新編程其一或多個處理器。這樣，在本發明的優選實施例中，所要求的適配(例如提供軟件代碼以實現電力感知鏈路自適應功能)可以以處理器可實現的指令的形式來實現，指令存儲在存儲媒體中，例如軟盤、硬盤、PROM、RAM或這些或其它存儲多媒體的任何組合。
預見無線通信單元可通過先前描述的發明概念在至少兩個場景中受益。首先，發明概念可應用于操作在隨機接入網的無線通信單元，如圖6的簡化的信息流圖中所闡釋的那樣。其次，當操作在集中式接入網時，可預見無線通信單元可從其后描述的發明概念受益，如圖7的簡化的信息流圖中所闡釋的那樣。
現在參照圖6中闡釋的隨機接入網中的實現，電力感知鏈路自適應功能540監控通信媒體605的占用率。在這點上，電力感知鏈路自適應功能540確定通信媒體的占用率是否低于特定水平。如果這樣，其選擇就能量消耗而言最有效率的操作/傳輸模式635。
另外，電力感知鏈路自適應功能540可將電池狀態指示610納入考慮。如果通信單元的電池水平低，則通信單元可決定使用省電模式，與電池水平高的操作模式相比，其使用更高的通信媒體占用率。
可使用(許多種中的)任何已知的度量來確定或刻畫媒體占用率，這也在本發明的企圖之內，例如(i)在先前幀中已發生的沖突的數目；和/或(ii)先前幀上的平均競爭窗口(如果在隨機接入技術中使用競爭機制的話)；和/或(iii)在先前幀中信道被占用的時間比率。
如果小區負載輕，預見通信單元被這樣配置，使得其能夠決定將其傳輸630切換到較低模式，即較低的數據率，只要其QoS要求620得到滿足。因此，在此模式中，無線通信單元將配置其本身占用通信信道更長的時間。有利地，無線通信單元將節省電力消耗，而小區將不遭受任何吞吐量惡化。
另外，隨機接入網中的電力感知鏈路自適應功能540優選地利用傳統參數，例如鏈路狀態615與QoS 620，以及前述新參數通信媒體占用率與電池狀態。
在采用優先級功能(例如具有增強DCF的IEEE 802.11e)的隨機接入網中，其中到通信信道的接入對于優先級較高的連接較快，預見前述省電機制可由QoS標準補充。通過使用競爭窗口的較低值，可以容易地在IEEE標準中支持此方法。
這樣，并且有利地遵照本發明的優選實施例，提議向能夠節省能源的無線通信單元分配較高優先級。例如，當第一通信單元從第二通信單元接收數據分組時，其能夠確定使用的通信媒體的質量，例如通過計算接收的SNR。
因此，第一通信單元將能夠確定其是否能夠通過選擇較低操作模式來省電。如果其能夠選擇較低速率操作模式，其將請求與第二通信單元的高優先級連接。一旦此連接建立，由于排定優先級的到媒體的接入，第一通信單元將以低速率發送數據。有利地，預見當確定無線通信單元絕對需要在信道上發射數據，并且也確定其具有低電池水平時，調用此機制。
當將發明概念應用到IEEE 802.11a或IEEE 802.11g環境時，提議采用發明概念的進一步的增強，以解決Qiao在[1]中提及的隱藏節點問題。本發明的此進一步的增強提議傳輸請求發送/清除發送(Request To Send/Clear To Send)(RTS/CTS)數據分組。優選地，在使用電力感知鏈路自適應過程發送后繼數據之前以全功率發送這些RTS/CTS數據分組。例如，如果在發送1460字節長的以太網分組之前以最快模式(54Mbps)進行這樣的RTS/CTS幀交換，由于RTS/CTS而導致的開銷為傳輸時間的30％。因此，在至少70％的時間期間，省電將是可能的。上面的參數易于從IEEE標準計算。
現在參照圖7，將電力感知鏈路自適應機制540應用于集中式接入網。這里，網絡的接入節點具有通信媒體占用率的知識與控制。因此，遵照本發明的優選實施例，令接入節點負責調度基本上每一傳輸的開始時間、持續時間與比特率。以這種方式，為每一無線通信單元實現最優能量節省并滿足QoS要求。本發明的優選實施例假定接入節點具有關于每一無線通信單元的電力消耗與鏈路狀態的足夠信息，以進行這樣的決策。
集中式網絡中的電力感知鏈路自適應的優選實施例是(i)傳輸的公平的省電調度。在此環境中，配置接入節點，以向無線通信單元授予容量，并且，如果可能的話，就電力消耗而言優化無線通信單元的操作模式。這通過在每一無線通信單元節省等量的電力的約束下，增加要發射的幀的負載，直到其被最大化，來優選地實現。
(ii)列入優先地位的省電調度。接入節點分配任何剩余的容量，以用于針對能夠節省最多電力的無線通信單元或者具有最嚴格的電池限制的無線通信單元的電力消耗減少過程。
在圖7描繪本發明的增強實施例，即將電力控制應用于集中式網絡中的電力感知鏈路自適應的應用。以與參照圖6描述的前述(純)電力感知鏈路自適應機制相似的方式，優選地，接入節點上的這一電力感知鏈路自適應與調度的聯合過程以無線通信單元705的資源請求、其電池狀態710、鏈路質量與QoS要求715作為輸入。接入節點也就比特率735與資源分配730做出決策，其通過，比如說，應用先前提及的政策720之一。
發明者已經由仿真驗證了從前面描述的發明概念獲取的好處。仿真被用于評估在活動傳輸期間可獲得的最大增益，從而獲取獨立于所選擇的MAC協議的結果。選擇正交頻分多址(OFDM)作為模擬的物理層，數據率為6Mbit/s直到54Mbit/s。將QoS要求設置為數據分組錯誤率低于1％，這是VoIPoWLAN系統中一個現實的目標。設置分組數據大小為“128”字節，并將環境選擇為“典型的室內辦公室，無視線”環境，50納秒r.m.s.延時擴展，路徑損耗指數“3.6”。陰影標準差選擇為5dB。小區的范圍定義為這樣的區域，其中統計地低于2.5％的連接不能滿足QoS標準。
現在參照圖8，圖形800闡釋當實現本發明的優選實施例時，數據吞吐量相對于從無線通信單元到其接入節點的距離的相應的仿真結果。如清晰地顯示的那樣，與可比較的現有技術的圖1的圖形100相比，就吞吐量相對于自無線通信單元的接入節點的距離而言，最小電力策略得到了改善。
類似地，現在參照圖9，圖形900闡釋當實現本發明的優選實施例時，電力消耗相對于從無線通信單元到其接入節點的距離的相應的仿真結果。如清晰地顯示的那樣，與可比較的現有技術的圖2的圖形200相比，就最小電力策略與最大吞吐量策略而言，電力消耗相對于從無線通信單元到接入節點的距離得到了改善。
類似地，現在參照圖10，圖形1000闡釋當實現本發明的優選實施例時，最小電力策略相對于最大吞吐量策略關于從無線通信單元到其接入節點的距離的增益的相應的仿真結果。如清晰地顯示的那樣，與可比較的現有技術的圖3的圖形300相比，相對于從無線通信單元到接入節點的距離，相對電力消耗利益有效地翻番。在此情形中，這等于無線通信單元的電池壽命平均增加達50％。這是非常合意的改善，其可提供給新PA架構，或由新PA架構提供。
總結一下，在圖11的流程圖1100中闡釋遵照本發明的優選實施例的改善的電力感知鏈路自適應機制。過程開始于步驟1105，并且無線通信單元監控通信媒體的占用率，如步驟1110中所示。這可能需要確定占用水平是否超過或低于門限值。此步驟也可能需要以若干次先前沖突的形式接收數據，其在步驟1115中，和/或平均競爭窗口計算，如步驟1120中所示，和/或計算信道占用的時間比率，如步驟1125中所示。
使用信道占用率的知識，無線通信單元(或者說，其它實施例中的接入節點)基于最小化電力消耗的期望，進行電力感知鏈路自適應決策，同時維持QoS水平，如步驟1130中所示。優選地，此決策從無線通信單元自身接收電力設定信息、電池狀態信息等等的形式的輸入，如步驟1135中所示。其也可接收通信鏈路狀態信息，如步驟1140中那樣，和/或系統參數信息，如步驟1145中那樣。
優選地，電力感知鏈路自適應決策基于通信媒體占用率，為無線通信單元選擇操作模式，以最小化無線通信單元的電力消耗。此操作模式可能需要以特定功率控制水平操作，如步驟1150中所示。
如上面提到的那樣，如果通信網絡為隨機接入網，優選地，網絡在傳輸后繼數據分組之前應用初始RTS/CTS傳輸策略，如步驟1155中所示。優選地，隨機接入網也將能夠省電的傳輸列入優先地位，如步驟1160中所示。相反，如果通信網絡為集中式接入網，接入節點可應用公平的省電調度過程和/或列入優先地位的省電調度，如步驟1165中所示。
這樣，總之，這里描述的發明概念提議一種電力感知鏈路自適應機制，其適宜于若干無線通信網絡。電力感知鏈路自適應機制利用優選地多數通信資源/媒體的監控操作，以便于無線通信單元選擇最佳通信媒體/資源傳輸數據分組，以便最小化電力消耗。
本發明不限于使用功率控制來區分提供不同水平的電力消耗的操作模式，并且任何其它已知的節省電力消耗的技術可以與這里描述的發明概念一起應用，這在本發明的意圖之內。進一步地，預見本發明可應用于任何在若干用戶之間共享若干通信資源的無線通信場景。
將會理解，無線通信單元、接入節點與無線通信網絡，例如無線集中式接入網與無線隨機接入網，如這里描述的那樣，提供至少以下優點(i)本發明的電力感知鏈路自適應概念可應用于共享同一通信媒體的多條鏈路。因此，發明概念允許將電力感知鏈路自適應應用于無線通信網絡；和(ii)當與功率控制功能耦合時，本發明的電力感知鏈路自適應概念支持對于電池供電的無線通信單元特別適宜的電力消耗減少策略。
盡管上面描述本發明的特定的、以及優選的實施例，清楚的是，本領域技術人員可容易地應用這些發明概念的變形與修正。
這樣，提供了無線通信單元、接入節點與無線通信網絡，例如無線集中式接入網與無線隨機接入網，其中與現有技術的安排相關聯的前述限制已得到實質性的緩解。
權利要求
1.一種無線通信單元(460)，包括處理器(508)，其具有電力感知鏈路自適應功能(540)，用于選擇所述無線通信單元(460)的操作模式，以發射至少一個數據分組，所述無線通信單元(460)其特征在于，所述處理器(508)被配置以執行，或者可操作地連接到，通信媒體監控功能，其監控包括多個通信鏈路的通信媒體的占用率，并且，作為所述通信媒體的占用率的確定的響應，所述處理器(540)為所述無線通信單元(460)的至少一個數據分組傳輸執行鏈路自適應。
2.如權利要求1所述的無線通信單元(460)，其中，所述處理器(508)通過選擇所述無線通信單元(460)的操作模式來執行鏈路自適應。
3.如權利要求2所述的無線通信單元(460)，其中，所述處理器(508)通過調節所述無線通信單元(460)的數據分組傳輸的功率控制水平來選擇操作模式。
4.如任一前述權利要求所述的無線通信單元(460)，其中，所述處理器(508)通過確定以下中的一或多個來監控所述通信媒體的占用率(i)多個先前沖突，例如發生在先前幀中的多個沖突；(ii)一或多個先前幀上的平均競爭窗口；(iii)在一或多個先前幀期間所述通信媒體被占用的時間比率。
5.如任一前述權利要求所述的無線通信單元(460)，其中，所述無線通信單元(460)操作在支持突發業務的時分多址通信系統上。
6.如任一前述權利要求所述的無線通信單元(460)，其中，所述無線通信單元(460)使用分布式媒體接入控制(MAC)協議操作，或者在無線局域網(WLAN)或其任何衍生物上操作，例如基于WLAN的基于IP的話音。
7.如任一前述權利要求所述的無線通信單元(460)，其中，所述無線通信單元(460)操作在隨機接入網上，例如IEEE 802.11a。
8.如權利要求7所述的無線通信單元(460)，其中，所述處理器進一步監控，或獲取，以下參數中的一或多個，以確定如何執行鏈路自適應(i)無線通信單元(460)參數，例如電力特征、電力設定、電池狀態；(ii)到另一通信設備的通信鏈路性能，例如信噪比值，和/或(iii)系統參數，例如服務質量(QoS)限制。
9.如權利要求7或權利要求8所述的無線通信單元(460)，其中，所述處理器執行電力感知鏈路自適應，其使用請求發送/清除發送(RTS/CTS)幀交換。
10.如權利要求9所述的無線通信單元(460)，其中，所述處理器在使用電力感知鏈路自適應發射后繼數據之前，發起至少一個RTS/CTS幀交換的全功率傳輸。
11.如前述權利要求7至10中任一項所述的無線通信單元(460)，其中，所述隨機接入網包括優先級機制，例如IEEE 802.11增強分布式協調功能(EDCF)。
12.如權利要求11所述的無線通信單元(460)，其中，所述處理器監控，或獲取，服務質量(QoS)指示，并實現電力感知鏈路自適應，以響應所述QoS指示。
13.如權利要求11或權利要求12所述的無線通信單元(460)，其中，當所述無線通信單元(460)能夠通過執行電力感知鏈路自適應來省電時，所述處理器向所述無線通信單元(460)的傳輸分配較高優先級。
14.如前述權利要求1至6中任一項所述的無線通信單元(460)，其中，所述無線通信單元(460)操作在集中式接入網上，例如HIPERLAN/2、IEEE 802.11h、IEEE 802.11PCF或IEEE 802.11e HCF標準。
15.如權利要求14所述的無線通信單元(460)，其中，所述處理器測量或估計通信鏈路的質量，并基于其來執行自身的鏈路自適應。
16.如權利要求14或權利要求15所述的無線通信單元(460)，其中，所述處理器發起所述無線通信單元(460)的電力設定到所述集中式接入網中的接入節點(446)的傳輸，使得所述接入節點(446)能夠為基本上每一電力設定確定關于基本上每一操作模式的電力消耗。
17.一種接入節點(446)，例如被適配以與如任一前述權利要求所述的無線通信單元通信的接入節點，其特征在于，所述接入節點包括處理器，其能夠確定關于多個無線通信單元(460)的基本上每一操作模式的電力消耗度量，以使用在到所述接入節點(446)的上行鏈路通信中，使得所述接入節點(446)在通信媒體上向所述無線通信單元(460)分配資源并向所述無線通信單元(460)提議操作模式，以減少其電力消耗。
18.如權利要求17所述的接入節點(446)，其中，所述接入節點處理器就電力消耗向多個無線通信單元分配通信資源和/或分配操作模式，使得所述多個無線通信單元的基本上每一個都節省相似量的電力。
19.如權利要求17或權利要求18所述的接入節點(446)，其中，所述接入節點處理器向能夠省電的無線通信單元分配較高優先級的電力感知鏈路自適應與調度機制。
20.一種無線集中式接入網，其被適配以便于到/來自如前述權利要求14至16中任一項所述的無線通信單元(460)的通信，和/或被適配以便于到/來自如前述權利要求17至19中任一項所述的接入節點(446)的通信。
21.如權利要求20所述的無線集中式接入網，其中，所述集中式接入網支持遵照HIPERLAN/2、IEEE 802.11h、PCF或HCF標準的通信。
22.一種無線隨機接入網，例如IEEE 802.11a，其被適配以便于到/來自如前述權利要求7至13中任一項所述的無線通信單元的通信。
23.如權利要求22所述的無線隨機接入網，其中所述無線隨機接入網使用請求發送/清除發送(RTS/CTS)幀交換，支持電力感知鏈路自適應，例如，在所述無線通信單元(460)使用電力感知鏈路自適應機制發射后繼數據之前，支持來自無線通信單元(460)的至少一個RTS/CTS幀交換的全功率傳輸。
24.如權利要求22或權利要求23所述的無線隨機接入網，其中，所述無線隨機接入網支持具有優先級的隨機接入通信，例如遵照IEEE802.11 EDCF標準。
25.一種在無線通信單元(460)中節省電力消耗的方法(1100)，所述方法的特征在于以下步驟監控包括多個通信鏈路的通信媒體的占用率(1110)；和作為對所述通信媒體的占用率的響應，確定電力感知鏈路自適應過程(1130)，例如選擇所述無線通信單元(460)的操作模式，以便以節電模式發射至少一個數據分組。
全文摘要
一種無線通信單元(460)，其包括處理器(508)，其具有電力感知鏈路自適應功能(540)，其用于選擇所述無線通信單元(460)的操作模式，以發射至少一個數據分組，所述無線通信單元(460)其特征在于所述處理器(508)被配置以執行，或者可操作地連接到，通信媒體監控功能，其監控包括多個通信鏈路的通信媒體的占用率，并且，作為所述通信媒體的所述占用率的確定的響應，所述處理器(540)為所述無線通信單元(460)的至少一個數據分組傳輸執行鏈路自適應。以這種方式，通過提供電力感知鏈路自適應概念連同通信媒體占用率監控功能，可選擇共享同一通信媒體的多個鏈路中的一或多個，以最小化無線通信單元之內的電力消耗。
文檔編號H04L12/28GK1781289SQ200480011515
公開日2006年5月31日 申請日期2004年4月23日 優先權日2003年4月30日
發明者塞巴斯蒂安·西蒙斯, 馬克·德庫爾維爾, 杰里米·戈斯蒂奧, 彼得羅·佩拉蒂, 塞斯特里納蒂 埃米利奧·卡爾瓦內 申請人:摩托羅拉公司