專(zhuān)利名稱(chēng)：多站網(wǎng)絡(luò)中的功率匹配的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種動(dòng)作一個(gè)多站通信網(wǎng)絡(luò)的方法，及一種能實(shí)施該方法的設(shè)備。
國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)第WO 96/19887號(hào)中描述了一種通信網(wǎng)絡(luò)，其中，通過(guò)使用一個(gè)中繼站，以一種抓住時(shí)機(jī)的方式來(lái)中繼消息數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)站可以向其它站發(fā)送消息。在這種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)中，以及其它的多站網(wǎng)絡(luò)中，希望將發(fā)送站的輸出功率控制到足以使被發(fā)送數(shù)據(jù)成功接收，但又盡可能低的水平，以最小化對(duì)相鄰站或其它無(wú)線(xiàn)頻譜用戶(hù)的干擾。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種滿(mǎn)足上述目的的，控制一個(gè)多站通信網(wǎng)絡(luò)的方法。
按照本發(fā)明，提供了一種運(yùn)作一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的方法，該網(wǎng)絡(luò)包含多個(gè)能向其它站發(fā)送數(shù)據(jù)并從其它站接收數(shù)據(jù)的站，該方法包括在每個(gè)站中，監(jiān)視該站與同其進(jìn)行通信的每個(gè)其它站之間的路徑質(zhì)量。
在每個(gè)站中，記錄相應(yīng)于與每個(gè)所述的其它站相關(guān)聯(lián)的路徑質(zhì)量的路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)。
在每個(gè)站中，當(dāng)向某選定的其它站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)與所述選定的其它站相關(guān)的所記錄的路徑質(zhì)量，設(shè)置一個(gè)傳輸功率值，從而增加以最佳功率級(jí)向所述選定的其它站發(fā)送數(shù)據(jù)的概率。
對(duì)站間路徑質(zhì)量的監(jiān)測(cè)可能包括以下幾種性能中的至少一個(gè)，即路徑損耗，相位失真，時(shí)間延遲，多普勒頻偏及站間一個(gè)信道的多徑衰落特性。
該方法最好包括這樣一種方法，即，當(dāng)在第一和第二個(gè)站間發(fā)送其它數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送與第一和第二個(gè)站間的路徑質(zhì)量相對(duì)應(yīng)的路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)，這樣，記錄在第一個(gè)站中的路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)被傳遞給第二個(gè)站，供第二個(gè)站使用，或者反之。
可以通過(guò)將所接收傳輸?shù)臏y(cè)量功率與該傳輸中表明其中的傳輸功率的數(shù)據(jù)相比較計(jì)算出接收數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼镜穆窂劫|(zhì)量。
接收這種路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)的站最好能將所接收路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)與相應(yīng)的所存儲(chǔ)的路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)相比較，并由所接收和所存儲(chǔ)值間的差值計(jì)算一個(gè)路徑質(zhì)量校正值，當(dāng)向傳送該路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)的站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該路徑質(zhì)量校正值被用于校正傳輸功率。
可以通過(guò)從多個(gè)路徑質(zhì)量校正因子計(jì)算中求出數(shù)據(jù)變化率來(lái)計(jì)算路徑質(zhì)量校正因子。
在向一個(gè)其路徑質(zhì)量校正值被預(yù)測(cè)為是隨時(shí)間而改變的站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)改變率可用于預(yù)先校正傳輸功率。
本方法可以包括，從一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)的站監(jiān)測(cè)接收一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼咎幍谋尘霸肼?干擾，并校正向接收站傳送數(shù)據(jù)的站處的傳輸功率值，從而保持接收站處的所要求的信噪比。
本方法還包括，根據(jù)第一個(gè)站處設(shè)置的傳輸功率值及第二個(gè)站處所要求的信噪比，校正從第一個(gè)站傳輸?shù)降诙€(gè)站的消息數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)率。
本方法還包括，按照第一個(gè)站中設(shè)置的傳輸功率值及第二個(gè)站處所要求的信噪比，調(diào)整從第一個(gè)站發(fā)送到第二個(gè)站中的消息數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度。
每個(gè)站最好都監(jiān)視其它站的傳輸以便從中獲得路徑質(zhì)量和背景噪聲/干擾數(shù)據(jù)，這樣，監(jiān)視從第一個(gè)站范圍內(nèi)的第二個(gè)站向第一個(gè)站范圍之外的第三個(gè)站的傳輸?shù)牡谝粋€(gè)站，可以獲得有關(guān)第三個(gè)站的路徑質(zhì)量和背景噪聲/干擾數(shù)據(jù)。
本方法最好還包括，根據(jù)與此有關(guān)的路徑質(zhì)量和/或背景噪聲/干擾數(shù)據(jù)，及時(shí)地挑選一個(gè)站，向那里傳輸數(shù)據(jù)。
按本發(fā)明，還提供了一種通信裝置，在由多個(gè)可以互相之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的站組成的網(wǎng)絡(luò)中，它可作為一個(gè)站工作，該通信裝置包括發(fā)送裝置，用于向選定站發(fā)送數(shù)據(jù)；接收裝置，用于接收從其它站發(fā)送的數(shù)據(jù)；信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量裝置，用于測(cè)量所接收傳輸?shù)膹?qiáng)度；處理器，用于記錄對(duì)應(yīng)于與其它站相關(guān)的路徑質(zhì)量的路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)；和控制器，用于根據(jù)該裝置與目的站之間的路徑質(zhì)量，調(diào)整發(fā)射機(jī)的輸出功率。
處理器裝置最好是通過(guò)將所接收傳輸中與其傳輸功率有關(guān)的數(shù)據(jù)及/或一個(gè)預(yù)先測(cè)量的路徑質(zhì)量與信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量裝置所做的測(cè)量進(jìn)行比較，來(lái)計(jì)算路徑質(zhì)量。
處理器裝置最好用于監(jiān)視該裝置與其它站間的一個(gè)信道的下列特性中的至少一種特性，即路徑損耗，相位失真，時(shí)間延遲，多普勒頻偏和多徑衰落特性。
處理器裝置最好是這樣工作，從所接收傳輸中提取路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)與所接收傳輸?shù)臏y(cè)量功率相比較，并從其差值計(jì)算一個(gè)路徑質(zhì)量校正因子，該路徑質(zhì)量校正因子由控制裝置用來(lái)校正發(fā)射機(jī)的輸出功率。
處理器可適用于由多個(gè)路徑質(zhì)量校正因子計(jì)算中導(dǎo)出數(shù)據(jù)變化率，以便補(bǔ)償站間路徑質(zhì)量的差異。
當(dāng)向一個(gè)其路徑質(zhì)量校正值被檢測(cè)為是隨時(shí)間而變化的站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，處理器被用于預(yù)先利用數(shù)據(jù)變化率來(lái)修正傳輸功率。
處理器裝置最好為多個(gè)站中的每一個(gè)都存儲(chǔ)路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)，并在向任何一個(gè)所述站始發(fā)通信時(shí)，按照各個(gè)存儲(chǔ)路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)，設(shè)置一個(gè)初始傳輸功率值。
處理器裝置最好能監(jiān)視其它站的傳輸以從中獲得路徑質(zhì)量和背景噪聲/干擾數(shù)據(jù)，從而，該裝置可以按照與此相關(guān)的路徑質(zhì)量和/或背景噪聲/干擾數(shù)據(jù)，及時(shí)地挑選另一個(gè)站用來(lái)向其傳輸數(shù)據(jù)。


圖1是一個(gè)多站通信網(wǎng)絡(luò)的示意圖，表明一個(gè)始發(fā)站怎樣通過(guò)多個(gè)中間站向目的站發(fā)送數(shù)據(jù)。
圖2A至2E合在一起包含了一個(gè)簡(jiǎn)化的流程圖，表明本發(fā)明的操作方法；圖3到6是適合于實(shí)施本發(fā)明的示意方塊圖；和圖7到9分別示出了本發(fā)明的功率，調(diào)制解調(diào)器速率和包大小適配處理。
圖1所示網(wǎng)絡(luò)包含多個(gè)站，每個(gè)站都包含一個(gè)能同其范圍內(nèi)的任何其它站收發(fā)數(shù)據(jù)的收發(fā)機(jī)。這種類(lèi)型的一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)國(guó)際專(zhuān)利應(yīng)用NO.WO 96/19887，在此，引用其內(nèi)容作為參考。網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)站利用探測(cè)方法(見(jiàn)國(guó)際專(zhuān)利應(yīng)用第PCT/GB98/01651，在此引用其內(nèi)容作為參考)來(lái)保持互相間的聯(lián)系。
盡管本發(fā)明的方法和裝置被設(shè)計(jì)為在上述網(wǎng)絡(luò)中使用，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明應(yīng)用并不局限于這樣一種網(wǎng)絡(luò)，可被用于其它網(wǎng)絡(luò)，包括常規(guī)蜂窩網(wǎng)或星形網(wǎng)絡(luò)，甚至可用于第一和第二個(gè)站間的雙向通信。
在圖1中，一個(gè)始發(fā)站A可以同五個(gè)相鄰站B到F通信，并且正在通過(guò)中間站B，I和M向一個(gè)目的站0發(fā)送數(shù)據(jù)。
當(dāng)任意站向其它任意站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，所用的發(fā)射功率必須足以保證被發(fā)送數(shù)據(jù)能在接收站中被成功接收。同時(shí)，為避免不必要的能量損耗和對(duì)網(wǎng)絡(luò)中其它站，或其它通信系統(tǒng)的干擾，希望能最小化所用的傳輸功率。
站間路徑質(zhì)量的變化使設(shè)置一個(gè)最佳傳輸功率的問(wèn)題復(fù)雜化，在站相對(duì)于其它站移動(dòng)的情況下，路徑質(zhì)量的變化是很急劇的。
在該說(shuō)明書(shū)中，“路徑質(zhì)量”包括路徑損耗(本技術(shù)專(zhuān)業(yè)人士也將其稱(chēng)為傳輸損耗或路徑衰減)，它是通過(guò)一個(gè)特定媒體從一點(diǎn)向另一點(diǎn)發(fā)送一個(gè)信號(hào)時(shí)功率損失的量度。不過(guò)，該表達(dá)式也包括任意兩個(gè)站間傳輸路徑的其它參數(shù)，例如，相位失真，時(shí)延擴(kuò)展，多普勒頻偏和多徑衰減特性，這些參數(shù)將影響任意兩個(gè)站間成功傳輸所需要的傳輸功率。
本發(fā)明通過(guò)提供這樣一種方法和裝置來(lái)解決該問(wèn)題，即連續(xù)監(jiān)測(cè)站間的路徑質(zhì)量并校正傳輸數(shù)據(jù)時(shí)所用的傳輸功率，以便使用恰恰足夠的功率來(lái)確保被發(fā)送數(shù)據(jù)的成功接收，而不必以高于所需功率的功率進(jìn)行發(fā)射。另外，也可調(diào)整其它傳輸參數(shù)，例如加到被傳輸信號(hào)上的均衡和編碼，以提高成功接收的可能性。
當(dāng)一個(gè)站從一個(gè)遠(yuǎn)程站接收一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，它測(cè)量所接收傳輸?shù)墓β驶驈?qiáng)度。這被稱(chēng)為所接收傳輸?shù)慕邮招盘?hào)強(qiáng)度指示器(RSSI)值。來(lái)自遠(yuǎn)程站的數(shù)據(jù)包中有與遠(yuǎn)程站使用的傳輸功率相對(duì)應(yīng)的包含數(shù)據(jù)。于是，本地站可以通過(guò)從任意數(shù)據(jù)包中的傳輸功率值中減去本地測(cè)量RSSI值，來(lái)計(jì)算兩個(gè)站間的路徑損耗(即，傳輸損耗或路徑衰減)。任何時(shí)候，只要一個(gè)本地站響應(yīng)一個(gè)來(lái)自遠(yuǎn)程站的探測(cè)信號(hào)，則它總是在響應(yīng)數(shù)據(jù)包中指示它所計(jì)算的路徑損耗。同樣，本地站知道，任何指向它自己的數(shù)據(jù)包都包含對(duì)應(yīng)于路徑損耗的數(shù)據(jù)，該路徑損耗是遠(yuǎn)程站由最近從本地站接收的最近的探測(cè)信號(hào)中測(cè)量到的。
本地站將其計(jì)算所得路徑損耗與從遠(yuǎn)程站接收的路徑損耗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，利用路徑損耗值的差確定一個(gè)校正因子，當(dāng)向遠(yuǎn)程站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，本地站利用該校正因子將其輸出功率調(diào)整到一個(gè)最佳水平，或盡可能接近最佳。
本地站第一次從遠(yuǎn)程站收聽(tīng)信號(hào)時(shí)，它將使用一個(gè)校正因子PathcorPathcor＝遠(yuǎn)程路徑損耗-本地路徑損耗。
之后Pathcor＝Pathcor+(((遠(yuǎn)程路徑損耗-本地路徑損耗)+Pathcor)/2)-Pathcor)在兩種情況下，對(duì)Pathcor所做的最大調(diào)整是5dB上下。
Pathcor的最大范圍只有±30dB。
本地站將校正因子Pathcor加到其測(cè)量路徑損耗上，這樣，在確定響應(yīng)遠(yuǎn)程站時(shí)應(yīng)使用什么功率時(shí)，生成一個(gè)校正路徑損耗值。不過(guò)，它放在其包標(biāo)題中的路徑損耗值是未經(jīng)校正的測(cè)量路徑損耗。
如果在十次傳輸之后，本地站未得到來(lái)自遠(yuǎn)程站的直接響應(yīng)，則它必須將其Pathcor值遞增5dB，到最大值+10dB。這樣做的原因是避免降到遠(yuǎn)程站的噪聲門(mén)限值以下。(Pathcor被加到測(cè)量路徑損耗上。然后，校正路徑損耗被用于確定所需的傳輸功率。較小的Pathcor值對(duì)應(yīng)于一個(gè)較低的傳輸功率。所以，如果Pathcor值太低或者甚至是負(fù)的，則傳輸功率將太低以至于無(wú)法到達(dá)遠(yuǎn)程站。于是，必須將Pathcor值遞增5dB，直到檢測(cè)到來(lái)自遠(yuǎn)程站的響應(yīng))。
本地站也不將其傳輸功率增加到超過(guò)正常值10dB。這是為了避免遠(yuǎn)程站接收機(jī)有故障時(shí)干擾其它站。不過(guò)，如果本地站確定接收到響應(yīng)，則最大校正值將提高到正常值以上30dB。
如果遠(yuǎn)程站的RSSI被標(biāo)記，則它將數(shù)據(jù)包標(biāo)題中的路徑損耗值設(shè)為零。如果一個(gè)站的標(biāo)題中的遠(yuǎn)程損耗為零，或者其本地RSSI已被標(biāo)記，則該站對(duì)其路徑質(zhì)量校正因子將不做任何調(diào)整。
在計(jì)算了路徑損耗和校正因子Pathcor之后，本地站可以確定發(fā)送回遠(yuǎn)程站所需的功率。在遠(yuǎn)程站所發(fā)送的每個(gè)包中，也包括當(dāng)前，以前和下一個(gè)調(diào)制解調(diào)器的背景RSSI值。本地站也利用較正路徑損耗和遠(yuǎn)程背景RSSI值來(lái)確定響應(yīng)時(shí)使用什么樣的功率。
每個(gè)站都有其試圖為每個(gè)調(diào)制解調(diào)器保持的最小信噪比(S/N)水平。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中所有站所要求的信噪比是一樣的。本地站將為其傳輸設(shè)置一個(gè)功率級(jí)，這樣，遠(yuǎn)程站將以正確的S/N比率接收它們。如果本地站有附加數(shù)據(jù)要發(fā)送，或者如果它能以一個(gè)較高數(shù)據(jù)率工作，則其所要求的S/N比率也將改變。
例1遠(yuǎn)程站發(fā)送功率40dBm遠(yuǎn)程站背景RSSI-120dBm遠(yuǎn)程站路徑損耗140dB本地站所需S/N25dB本地站路徑損耗130dBPathcor＝遠(yuǎn)程站路徑損耗-本地站路徑損耗(假設(shè)第一次)＝140-130＝10dB校正路徑損耗＝本地路徑損耗+Pathcor＝130+10＝140dB本地發(fā)送功率＝遠(yuǎn)程RSSI+所需S/N+校正路徑損耗＝-120+25+140＝45dBm由上例可見(jiàn)，本地站必須使用一個(gè)45dBm的發(fā)射功率以獲得25dB的遠(yuǎn)程S/N比率。如果本地站只能以10dB遞增其功率，則它必須將其功率調(diào)整到下一級(jí)，即50dBm。
圖7的流程圖中總結(jié)了上述功率匹配處理。
一個(gè)站可以有一個(gè)或多個(gè)調(diào)制解調(diào)器。每個(gè)調(diào)制解調(diào)器都以不同的數(shù)據(jù)率工作。不過(guò)，它們都在同一信道(即頻率和/或媒體)工作。于是，當(dāng)一個(gè)站改變信道時(shí)，則在新的信道上，所有的調(diào)制解調(diào)器都將可用。不過(guò)，一個(gè)信道可能有一個(gè)與之相關(guān)的最小和/或最大數(shù)據(jù)率。例如，如果一個(gè)站處于一個(gè)80kbps探測(cè)信道上，則它將不使用低于80kbps的數(shù)據(jù)率。于是，在該信道上不使用8kbps的調(diào)制解調(diào)器。同樣8kbps探測(cè)信道的最大帶寬是80kbps，從而不允許在該信道上使用800kbps的調(diào)制解調(diào)器。
當(dāng)一個(gè)站在一個(gè)探測(cè)信道上進(jìn)行探測(cè)時(shí)，它將使用與該信道相關(guān)的數(shù)據(jù)率。它將總是在該信道上探測(cè)并處于維持5個(gè)鄰居所需的功率。
當(dāng)本地站響應(yīng)遠(yuǎn)程站的探測(cè)時(shí)，或者，如果它響應(yīng)一個(gè)遠(yuǎn)程站的數(shù)據(jù)包，則它總是試科使用最佳調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行響應(yīng)。
一個(gè)站總是試圖以可能的最高數(shù)據(jù)率響應(yīng)。該最高數(shù)據(jù)率是由信道所允許的最大數(shù)據(jù)率和與該數(shù)據(jù)率相關(guān)的調(diào)制器上的遠(yuǎn)程S/N率確定的。
如果一個(gè)站可以使用信道上的一個(gè)更高數(shù)據(jù)率，則它將為該數(shù)據(jù)率確定遠(yuǎn)程S/N。如果它能獲得所需的S/N率，則它將使用這一更高的數(shù)據(jù)率。反之，如果條件較差且該站不能獲得所需的S/N率，則它將保持當(dāng)前數(shù)據(jù)率。如果條件非常差且該站不能保持當(dāng)前數(shù)據(jù)率，則它甚至?xí)x擇以更低數(shù)據(jù)率進(jìn)行響應(yīng)，如果信道允許的話(huà)。如果只能獲得較低數(shù)據(jù)率的S/N比率，則它只使用一個(gè)較低的數(shù)據(jù)率。如果該站不能使用一個(gè)更低的數(shù)據(jù)率，且它又是處在可用的最低數(shù)據(jù)率上，則該站總要嘗試。不過(guò)，如果有可用的更低的數(shù)據(jù)率，但該站在當(dāng)前信道上不使用它，則該站將不響應(yīng)遠(yuǎn)程站。這將迫使遠(yuǎn)程站尋找一個(gè)更低的數(shù)據(jù)率信道。
總地來(lái)說(shuō)-如果下一個(gè)調(diào)制解調(diào)器的S/N率滿(mǎn)足所需S/N率，且該信道的最大調(diào)制率允許下一個(gè)調(diào)制解調(diào)器被使用，則一個(gè)站將切換到下一個(gè)調(diào)制解調(diào)器上。
-如果當(dāng)前的調(diào)制解調(diào)器的S/N率低于所要求的S/N率，且前一個(gè)調(diào)制解調(diào)器的S/N率滿(mǎn)足所要求的S/N率，且信道的最小調(diào)制解調(diào)器率允許前一個(gè)調(diào)制解調(diào)器被使用，則一個(gè)站將切換到前一個(gè)調(diào)制解調(diào)器上。
圖8的流程圖中概括了上述調(diào)制解調(diào)器數(shù)據(jù)率匹配過(guò)程。
當(dāng)一個(gè)站響應(yīng)另一個(gè)站時(shí)，它總是試圖發(fā)送盡可能多的數(shù)據(jù)。限制包大小的因子有探測(cè)間距，最大傳輸功率，和一個(gè)數(shù)據(jù)信道上的允許傳輸時(shí)長(zhǎng)。
在原型系統(tǒng)中，基本包大小是127字節(jié)。這是允許數(shù)據(jù)在兩個(gè)站間可靠傳輸?shù)淖钚“笮　?這是假定有要被發(fā)送的數(shù)據(jù)。如果一個(gè)站沒(méi)有要發(fā)送的數(shù)據(jù)，則包將總是小于127字節(jié))。
在非常差的條件下，即使一個(gè)站有很多要被發(fā)送的數(shù)據(jù)，它也只使用基本包大小。這樣，如果它向一個(gè)很差的背景噪聲，或非常遠(yuǎn)的一個(gè)遠(yuǎn)程站發(fā)送數(shù)據(jù)，則它將只以最低的數(shù)據(jù)率(8kbps)響應(yīng)，并以最大的功率響應(yīng)。
如果一個(gè)站可以獲得比基本值(即，8kbps所需的S/N)好的遠(yuǎn)程S/N比率，則它將開(kāi)始根據(jù)以下公式使用更大的包若增加10x波特率，則包大小將乘一個(gè)因子Z(一般Z＝4)。
包大小的乘數(shù)＝Zlog(x)，其中X是波特2/波特1。
若增加10dBS/N，則將包大小乘Y(一般Y＝Z)，包大小的乘數(shù)＝Y(jié)W/10，其中W是可用的附加S/N。
在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，Z和Y的值的固定的。Z和Y的典型值分別為4和2。
例2如果一個(gè)站可以在80kbps所需的S/N率上以80kbps響應(yīng)，則它將使用的最大包大小為127*4log(80000/8000)＝127*4＝508字節(jié)。如果該站不能填充該包，則它將仍使用獲得所需S/N率所要求的功率。
例3如果一個(gè)站能以高于80kbps所需的S/N率15dB的比率響應(yīng)，則它將使用的最大包大小為127*4log(80000/8000)*215/10＝127*4*2.83＝1437字節(jié)。如果該站不能填充該包，則它將降到實(shí)際使用的包大小所需要的傳輸功率級(jí)。例如，盡管可以使用1437字節(jié)的包大小，但如果它只有600字節(jié)要發(fā)送到其它站，則它將會(huì)使用YW/10的逆，確定需要高出所要求S/N比率的附加功率的多少，并將Tx功率調(diào)整到介于所需S/N和高出所需S/N15dB之間的水平。
需要指出的是，盡管根據(jù)可用S/N比率和數(shù)據(jù)率，一個(gè)站可以使用一個(gè)較大的包大小，但包大小也受探測(cè)間隔的限制。例如，若8kbps信道上的探測(cè)間隔是300毫秒，且基于可用S/N比率上的最大包大小是600字節(jié)(它翻譯為以8kbps傳送600毫秒)，可以看到，必須使用低于300字節(jié)的包大小，否則，其它站在探測(cè)時(shí)將打斷該包。
在試圖根據(jù)探測(cè)率確定最大包大小時(shí)，必須考慮一些因素。這些因素包括Tx延時(shí)(發(fā)射機(jī)功率放大器穩(wěn)定時(shí)間及遠(yuǎn)程接收機(jī)穩(wěn)定時(shí)間)，調(diào)制解調(diào)器訓(xùn)練延時(shí)(調(diào)制解調(diào)器訓(xùn)練序列長(zhǎng)度)，周轉(zhuǎn)延時(shí)(處理器從Rx切換到Tx，即處理數(shù)據(jù)的時(shí)間)，和傳播延時(shí)(信號(hào)通過(guò)媒體傳輸?shù)臅r(shí)間)。
為了根據(jù)探測(cè)率確定最大包大小，使用以下公式最大長(zhǎng)度(ms)＝探測(cè)間隔-Tx延時(shí)-調(diào)制解調(diào)器訓(xùn)練延時(shí)-周轉(zhuǎn)延時(shí)-傳播延時(shí)然后，可以確定以字節(jié)為單位的長(zhǎng)度最大長(zhǎng)度(字節(jié))＝數(shù)據(jù)率/8*最大長(zhǎng)度(秒)例4在8kbps信道上探測(cè)間隔為300毫秒，Tx延時(shí)為2毫秒，調(diào)制解調(diào)器訓(xùn)練延時(shí)為2毫秒，周轉(zhuǎn)延時(shí)為3毫秒，傳播延時(shí)為8毫秒(對(duì)于電臺(tái)在1200km遠(yuǎn)處的較差情況)。
最大長(zhǎng)度(ms)＝探測(cè)間隔-Tx延時(shí)-調(diào)制解調(diào)器訓(xùn)練延時(shí)-周轉(zhuǎn)延時(shí)-傳播延時(shí)＝300-2-2-3-8＝285ms最大長(zhǎng)度(字節(jié))＝數(shù)據(jù)率/8*最大長(zhǎng)度(秒)＝8000/8*0.285＝285字節(jié)在圖9的流程圖中，總結(jié)了上述包大小匹配處理。
以下是一個(gè)表，詳細(xì)給出了本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)中使用的探測(cè)和數(shù)據(jù)包格式。
探測(cè)和數(shù)據(jù)包格式
前置碼這是一個(gè)由交替的零和1組成的調(diào)制解調(diào)器訓(xùn)練序列。同步1-同步3這是三個(gè)同步字符，用于檢測(cè)一個(gè)有效包的開(kāi)始。
包大小這是從同步3開(kāi)始直到并包括最后一個(gè)CRC字節(jié)的包的總長(zhǎng)。在一個(gè)探測(cè)信道上所允許的最大包大小是由探測(cè)率確定的，即，一個(gè)站不會(huì)發(fā)送一個(gè)比探測(cè)信道上的探測(cè)間隔長(zhǎng)(以時(shí)間測(cè)量)的包。數(shù)據(jù)信道上的最大包大小是由一個(gè)站被允許保持在一個(gè)數(shù)據(jù)信道上的時(shí)間數(shù)量決定的。
大小校驗(yàn)用于校驗(yàn)包大小變化，以避免任何無(wú)效的長(zhǎng)包接收。
協(xié)議版本用于檢驗(yàn)正在使用的協(xié)議版本。若軟件不支持該版本，則該包將被忽略。
包類(lèi)型定義正在發(fā)送的包的類(lèi)型。若最高有效位被置位，則另一個(gè)包將直接跟在當(dāng)前包之后。
接收ID包所指向的站的ID。
發(fā)送ID當(dāng)前發(fā)送包的站的ID。
包號(hào)碼每個(gè)被發(fā)送的包都被賦予一個(gè)新的序列號(hào)。該號(hào)碼并不被協(xié)議使用。只是為了給系統(tǒng)管理員提供信息。每次站復(fù)位，包號(hào)碼都由一個(gè)隨機(jī)號(hào)碼開(kāi)始。這防止與以前的包混淆。
Adp Tx功率發(fā)送站的當(dāng)前功率是用以dBm表示的絕對(duì)功率給出的，范圍是-80dBm到70dBm。(區(qū)域允許從-128dBm到+127dBm的值)。
Tx路徑損耗這是在發(fā)送站測(cè)量的路徑質(zhì)量。路徑損耗＝接收站的上一次傳輸?shù)?遠(yuǎn)程Tx功率-本地RSSI)。數(shù)值0用于指示發(fā)送站的RSSI已被標(biāo)記。路徑質(zhì)量被用作接收站的一個(gè)校正因子，用于接收站下一次向發(fā)送站傳輸。
Adp Tx活動(dòng)性這是發(fā)送站的活動(dòng)程度，是這樣測(cè)量的活動(dòng)＝瓦特*時(shí)間/(帶寬*成功)在時(shí)間上求平均值。
Adp Tx天線(xiàn)表明發(fā)送站使用的當(dāng)前天線(xiàn)配置。255個(gè)可能配置中的每一個(gè)都描述一個(gè)完全天線(xiàn)系統(tǒng)，即Tx和Rx天線(xiàn)。
Adp Tx背景RSSI這是發(fā)送站中正在其上進(jìn)行發(fā)射的調(diào)制解調(diào)器的當(dāng)前背景RSSI。允許值范圍是255到-1dBm。發(fā)送值是RSSI的絕對(duì)值，接收站必須將該值乘以-1以得到用dBm表示的正確值。數(shù)值零用于表示該信道是不可用的或大于等于零。數(shù)值odBm不能用于校正目的。
Adp Tx Bkg RSSI-1除了是前一個(gè)調(diào)制解調(diào)器的之外，其余與以上所述相同。
Adp Tx Bkg RSSI+1與以上相同，只是適用于下一個(gè)調(diào)制解調(diào)器。
Tx尖峰噪聲較低3位是以Hz表示的尖峰頻率，0＝?jīng)]有，1，5，10，50，100，500及＞500，且后5位用于表示尖峰幅值(dB)。
Adp Tx活動(dòng)如果一個(gè)站有較高的活動(dòng)水平且與其它站相干擾，則它們將利用該域迫使工作站降低其活動(dòng)水平。如果一些站請(qǐng)求降低活動(dòng)水平，則干擾站將響應(yīng)并降低其活動(dòng)。如果沒(méi)有站請(qǐng)求這種降低，則工作站將開(kāi)始緩慢增加其活動(dòng)水平。這樣，若一個(gè)站是在非常遙遠(yuǎn)的區(qū)域，則它將持續(xù)增加其活動(dòng)水平，試圖產(chǎn)生連接。如果它是處于一個(gè)非常繁忙的區(qū)域中，則其它站將會(huì)使它們的活動(dòng)保持在一個(gè)較低水平。
在本發(fā)明的推薦實(shí)例中，一個(gè)站將總是試圖保持五個(gè)鄰居，所以，其它站不需請(qǐng)求該站降低其活動(dòng)。不過(guò)，還是提供了一些特性，用于電臺(tái)不再能降低其功率，或提高其數(shù)據(jù)率，但它們?nèi)愿蓴_太多其它站的情況。
Adp Tx信道允許255個(gè)預(yù)定義信道。這些信道是為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的。每個(gè)信道將有一個(gè)與之相關(guān)的探測(cè)率(它可被關(guān)掉，成為一個(gè)數(shù)據(jù)信道)。每個(gè)信道也還有一個(gè)與之相關(guān)的最大數(shù)據(jù)率。信道有一個(gè)定義的Tx和Tx頻率。信道還可被定義為其它媒體，例如衛(wèi)星，Diginet，ISDN等。
當(dāng)一個(gè)發(fā)送站要送給接收站的數(shù)據(jù)多于探測(cè)信道所允許的包大小時(shí)，發(fā)送站將請(qǐng)求其它站移到一個(gè)數(shù)據(jù)信道(即，其中探測(cè)被禁止)。
標(biāo)題CRC這是標(biāo)題數(shù)據(jù)的16位CRC校驗(yàn)。是標(biāo)題中所有字節(jié)的總和。只有當(dāng)包CRC失敗時(shí)，它才被檢測(cè)。用于確定是哪個(gè)站發(fā)送了該包。如果包CRC失敗，標(biāo)題CRC通過(guò)，則標(biāo)題中提供的數(shù)據(jù)要慎重使用，因?yàn)闃?biāo)題CRC不是一個(gè)很強(qiáng)的故障檢測(cè)工具。
以下給出的相鄰路由域不包含在標(biāo)題CRC中，因?yàn)樗鼈儾⒉槐皇褂?，除非包CRC被通過(guò)了。這使得路由不易出錯(cuò)。
相鄰路由標(biāo)志這些標(biāo)志被用于增強(qiáng)路由。它們提供關(guān)于當(dāng)前站的附加信息。當(dāng)前已定義的位是位0-若當(dāng)前站業(yè)務(wù)忙則置位。
位1-若當(dāng)前站是一個(gè)Internet網(wǎng)關(guān)則置位。
位2-若當(dāng)前站驗(yàn)證權(quán)限，則置位。
位3-保留。
當(dāng)需要更多標(biāo)志時(shí)，可以增加其它的8位字節(jié)。
相鄰數(shù)據(jù)大小以字節(jié)表示的路由數(shù)據(jù)的大小。包括相鄰路由標(biāo)志和相鄰數(shù)據(jù)大小(即3個(gè)字節(jié))。若包括相鄰軟件更新域，則增加另外4個(gè)字節(jié)。增加附加的6個(gè)字節(jié)，用于包含在相鄰數(shù)據(jù)部分中的每個(gè)鄰居。如果包含有任何相鄰數(shù)據(jù)，則必須包含相鄰軟件更新。
相鄰軟件更新這是當(dāng)前站中可用的更新軟件的當(dāng)前版本(該域的高16位)和可用的當(dāng)前塊號(hào)碼(該域的低16位)。
相鄰數(shù)據(jù)這是相鄰站的列表，當(dāng)前站有指向這些相鄰站的路由數(shù)據(jù)。每當(dāng)當(dāng)前站接收到一個(gè)站的路由數(shù)據(jù)時(shí)，若該數(shù)據(jù)比其原有數(shù)據(jù)好，則它將更新其自身數(shù)據(jù)并在其下次探測(cè)中將該站包含在該列表中。該數(shù)據(jù)部分有四個(gè)子域，用于列表中的每個(gè)站站ID有相鄰站的ID的32位域。
所需Tx功率8位域，指明從當(dāng)前站到達(dá)站ID所需的綜合或直接Tx功率。
所需調(diào)制解調(diào)器當(dāng)前站到達(dá)目的站所需的調(diào)制解調(diào)器。
標(biāo)志給出目的站的附加路由信息的標(biāo)志。
位0-占線(xiàn)中，位1-網(wǎng)關(guān)，位3-驗(yàn)證權(quán)限，位4-直接鄰居。最后一位表明，列表中的站是當(dāng)前站的直接鄰居。
包數(shù)據(jù)這是包中的數(shù)據(jù)。它是由1個(gè)或多個(gè)段組成的。該段可以是任意類(lèi)型，并可由任意ID始發(fā)或到達(dá)任意ID。
CRC
這是整個(gè)包的32位CRC校驗(yàn)。若該CRC失敗，則包數(shù)據(jù)被丟棄，不過(guò)，若標(biāo)題CRC通過(guò)了，則標(biāo)題數(shù)據(jù)仍可被挽救。
增加方法圖2A到2D的流程圖示出了圖1的網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行的測(cè)量過(guò)程和功率控制及校正。始發(fā)站A測(cè)量它從站B接收的信號(hào)強(qiáng)度。另外，站A從其傳輸標(biāo)題識(shí)別站B并識(shí)別它要到達(dá)哪個(gè)站，并識(shí)別正在發(fā)送的是什么信息。然后，站A讀取嵌入在站B的標(biāo)題中的發(fā)射功率和噪聲/干擾水平，從而從中導(dǎo)出站B用于到達(dá)它所指向的站的功率級(jí)，并導(dǎo)出其本地噪聲/干擾層次。然后，站A可以利用其測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度和站B的申報(bào)功率級(jí)，計(jì)算從站B到站A的路徑質(zhì)量。
如果站B正在響應(yīng)另一個(gè)站，如站C，則站A可以從站B的標(biāo)題中讀取其到站C的申報(bào)路徑質(zhì)量，從而通過(guò)對(duì)站B的傳輸?shù)暮?jiǎn)單監(jiān)測(cè)，導(dǎo)出有關(guān)站B和站C間的變化路徑質(zhì)量的信息。另外，由于站B對(duì)站C作出響應(yīng)時(shí)，聲明其發(fā)射功率，同時(shí)站B聲明到站C的路徑損耗，從而，即使站A不能監(jiān)聽(tīng)站C的傳輸，它仍能計(jì)算站C的噪聲/干擾層次。
在站B向站C發(fā)射時(shí)，站A通過(guò)監(jiān)測(cè)站B的傳輸，可以導(dǎo)出站B和站C兩個(gè)站的路徑質(zhì)量，所需功率級(jí)和噪聲/干擾最低值，盡管站C處于站A的“范圍之外”。
如果站B正在探測(cè)且不響應(yīng)任何其它站，則除了計(jì)算從A到B的有效路徑質(zhì)量之外，不能得到任何有關(guān)路徑質(zhì)量和所需路徑質(zhì)量的信息。如果站A監(jiān)測(cè)正在響應(yīng)站A的站B，并讀取嵌入在站B標(biāo)題中的到站A的計(jì)算路徑質(zhì)量，則隨后站A可以將這個(gè)計(jì)算路徑質(zhì)量與從站B讀取的路徑質(zhì)量進(jìn)行比較并計(jì)算差值。站A利用該差值更新其平均路徑質(zhì)量差值。這是通過(guò)將它所計(jì)算的路徑質(zhì)量與站B計(jì)算的路徑質(zhì)量進(jìn)行比較來(lái)完成的，該差值作為兩個(gè)站的測(cè)量方法和其它不精確性的差異的結(jié)果。
不過(guò)，由于存在傳輸間路徑質(zhì)量的波動(dòng)，所以，從站B計(jì)算站A到站B的路徑質(zhì)量的時(shí)刻，到站A計(jì)算站B到站A的路徑質(zhì)量的時(shí)刻，路徑質(zhì)量有可能已經(jīng)改變。于是，除差分長(zhǎng)期平均之外，還可以計(jì)算一個(gè)變化率，它是測(cè)量不精確性的結(jié)果。這個(gè)變化率是由實(shí)際路徑質(zhì)量的變化率引起的，該實(shí)際路徑質(zhì)量變化是由傳輸間的傳播改變引起的。
站A也可利用一個(gè)站B聲明的噪聲/干擾級(jí)，更新其數(shù)據(jù)庫(kù)，以根據(jù)站B中過(guò)去的記錄和B的噪聲/干擾級(jí)中可能有的高頻波動(dòng)，指明噪聲/干擾的緩和變化率。然后，站A可以使用從站A到站B的路徑質(zhì)量中的預(yù)測(cè)波動(dòng)及噪聲/干擾的變化率中的波動(dòng)，以預(yù)測(cè)向站B發(fā)射的時(shí)機(jī)。這樣做的目的是挑選最小路徑質(zhì)量的周期或站A和B間的最小噪聲層次。由于站A正在收集來(lái)自其它站的數(shù)據(jù)，例如來(lái)自站B，C，D，E和F的數(shù)據(jù)，所以它可以確定站B是否提供最好的機(jī)會(huì)，或它是否應(yīng)該挑選其它站中的一個(gè)。另外，它可以根據(jù)路徑質(zhì)量的變化率和波動(dòng)周期以及站A和B間存在的噪聲/干擾，選擇其數(shù)據(jù)率，包周期和發(fā)射功率。
若站A選擇向站B發(fā)射數(shù)據(jù)，則它接收一個(gè)來(lái)自站B的應(yīng)答，然后，在合適的機(jī)會(huì)，從站B將該信息向前傳送給其它站。應(yīng)重點(diǎn)指出的是，通過(guò)監(jiān)測(cè)來(lái)自站B的傳輸，站A也可以知道從站B到站G，H，I，J，K等，以及到站B可向其進(jìn)行發(fā)射的其它站的路徑質(zhì)量。通過(guò)監(jiān)測(cè)那些傳輸，站A可以獲得站B和其它站間的路徑質(zhì)量的波動(dòng)，并可獲得其它站的噪聲/干擾層波動(dòng)的指示，盡管站A并不直接監(jiān)測(cè)那些其它站。利用該技術(shù)，可以選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)闹欣^站，不僅僅是將第一個(gè)中繼段考慮在內(nèi)，而是考慮兩個(gè)中繼段，并提供總體路由信息，數(shù)據(jù)可被有效地路由到目的站0。
硬件圖3，4，5和6示出了用于實(shí)施本發(fā)明的基本硬件，這些圖對(duì)應(yīng)于上述國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)第WO 96/19887中的圖8，9，10和11。
根據(jù)其發(fā)射“判定”，主處理器149將在一個(gè)功率級(jí)上判定要使用的數(shù)據(jù)率的包時(shí)長(zhǎng)，并將該包送給串行控制器131，同時(shí)，通過(guò)外圍接口147將發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)103切換為發(fā)射模式，并在經(jīng)過(guò)一個(gè)合適的延時(shí)之后，將發(fā)射機(jī)打開(kāi)。Zilog芯片131根據(jù)所選的數(shù)據(jù)率，通過(guò)塊128或130中的PN序列編碼器，將包數(shù)據(jù)連同一個(gè)合適的標(biāo)題和CRC校驗(yàn)一起發(fā)送。
主處理器149將對(duì)應(yīng)于它所使用的發(fā)射功率的數(shù)據(jù)嵌入到數(shù)據(jù)包中，作為信息的一個(gè)域，該發(fā)射功率與送給功率控制PIC塊132的發(fā)射功率相同，塊132又被用于驅(qū)動(dòng)功率控制電路141，而141又控制增益控制和低通濾波器塊143。該塊又使用來(lái)自功率放大器145的反饋控制驅(qū)動(dòng)器144和142。
檢測(cè)和增益反饋方法使得能夠根據(jù)來(lái)自功率控制電路的指令，導(dǎo)出相當(dāng)精確的功率級(jí)。
在接通功率放大器之前，由合成器138選擇傳輸頻率，之后，通過(guò)驅(qū)動(dòng)塊141給功率放大器145指示且放大器接通。
如果所需功率級(jí)低于功率放大器145所提供的最小功率級(jí)，則可接入開(kāi)關(guān)衰減器塊102，以提供多達(dá)40dB的衰減。于是，處理器可以指示功率放大器接入一個(gè)衰減器組合以提供一個(gè)范圍是從負(fù)40dBm到正50dBm的輸出功率級(jí)。在接通放大器時(shí)，，處理器從小功率感測(cè)電路101中獲得有關(guān)正向和逆向功率的信息，該信息通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器146發(fā)送并由主處理器149使用，以監(jiān)測(cè)正在被發(fā)射的功率級(jí)。然后，該信息被存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)RAM150中以提供有關(guān)正向和反向功率級(jí)的信息，該功率級(jí)是通過(guò)與所需功率級(jí)相比較而實(shí)際生成的。
輸出發(fā)射功率的總量將會(huì)受發(fā)射功率控制環(huán)(塊145，144，142和143)和開(kāi)關(guān)衰減器塊102的效率的影響。另外，天線(xiàn)100中的任何失配都將導(dǎo)致反向和正向功率中的偏差。為所需的不同功率級(jí)實(shí)際輸出的相對(duì)功率可由處理器存儲(chǔ)在RAM中，從而提供一個(gè)表，給出所要求功率級(jí)與實(shí)際功率輸出級(jí)的對(duì)比。這可被用于使處理器能夠使用信息中的一個(gè)更精確的功率級(jí)域，該信息是它在未來(lái)的傳輸中，在消息或探測(cè)信號(hào)中提供的。由于功率級(jí)是在負(fù)40dBm到正50dBm的范圍內(nèi)變化的，所以事實(shí)上有十個(gè)間隔為10dB的不同功率級(jí)可被發(fā)射。于是，處理器存儲(chǔ)的表將有這十個(gè)功率級(jí)，其中有這個(gè)范圍內(nèi)的要求功率級(jí)和實(shí)際功率級(jí)。
然后，網(wǎng)絡(luò)中的任何其它站都可通過(guò)其天線(xiàn)100接收該傳輸。然后，所接收信號(hào)通過(guò)小功率感測(cè)電路101和開(kāi)關(guān)衰減器102，開(kāi)關(guān)衰減器最初被設(shè)置為0dB衰減。然后，它通過(guò)2MHz帶通濾波器104，該濾波器將消除所接收信號(hào)中的帶外干擾，然后，該信號(hào)經(jīng)過(guò)前置放大器105，放大器105在該信號(hào)被混頻器106混頻為10.7MHz IF信號(hào)之前，放大該信號(hào)。該信號(hào)由帶通濾波器107濾波，并在IF放大器108中放大，并在塊109，110，111和112中被進(jìn)一步濾波和放大。
在塊114和115中進(jìn)行最終濾波，在該階段，在塊116中使用窄帶RSSI功能測(cè)量該信號(hào)，塊116的輸出由主處理器用來(lái)確定輸入傳輸?shù)男盘?hào)強(qiáng)度。這又允許處理器在必要時(shí)請(qǐng)求功率控制PIC電路132接入附加接收機(jī)衰減，可接入衰減多達(dá)40dB。只有在信號(hào)超過(guò)塊116的NE615的測(cè)量范圍時(shí)，才有必要接入附加衰減。否則，衰減器被置為0dB衰減，允許接收機(jī)的整個(gè)靈敏區(qū)都被用于接收小信號(hào)。同時(shí)在兩個(gè)帶寬中測(cè)量輸入傳輸，稱(chēng)為8KHz和80KHz。80KHz帶寬是這樣測(cè)量的，在150KHz陶瓷濾波器109之后，抽出10.7MHz IF信號(hào)，并使用一個(gè)150KHz陶瓷濾波器121和個(gè)NE604 IC102。這也有一個(gè)RSSI輸出，它由主處理器149通過(guò)接口接收。
通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器146測(cè)量寬帶和窄帶RSSI，然后，它將數(shù)據(jù)送給主處理器149。主處理器有一個(gè)對(duì)照表，并取A/D轉(zhuǎn)換器的信息，從前面的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出一個(gè)接收信號(hào)強(qiáng)度。該數(shù)據(jù)是以dBm校準(zhǔn)的，一般從負(fù)140dBm到0dBm。該信息通常是利用校準(zhǔn)信號(hào)生成器的輸出生成的，將其注入接收機(jī)的輸入端，然后撥通不同的信號(hào)強(qiáng)度級(jí)，并通過(guò)鍵盤(pán)209指示處理器要注入怎樣的功率級(jí)。然后，該信息被永久儲(chǔ)存在靜態(tài)RAM或快速RAM 150中。
于是，接收站可以精確地記錄任意輸入傳輸?shù)墓β始?jí)。然后，它讀取輸入傳輸?shù)牡刂芳捌淝度氚l(fā)射功率級(jí)。通過(guò)對(duì)它們進(jìn)行比較，例如，在接收機(jī)中，一個(gè)正40dBm的發(fā)射功率級(jí)可被測(cè)量為負(fù)的90dBm，可利用其計(jì)算出一個(gè)130dBm的路徑損耗。路徑損耗的變化范圍可從0dB到最大190dB(+50-(-140)＝190)?？杀粶y(cè)量的最小路徑損耗是由發(fā)射站的傳輸功率和可由接收站測(cè)量的最大信號(hào)決定的。由于利用這種設(shè)計(jì)，在天線(xiàn)口100的最大接收信號(hào)是0dBm，所以可以測(cè)量一個(gè)0dB的路徑損耗，只要發(fā)射功率小于0dBm。否則，例如，在發(fā)射功率為50dBm時(shí)，可被測(cè)量的最小路徑損耗是50dB。通過(guò)在開(kāi)關(guān)衰減器中增加附加步驟或通過(guò)使用接收機(jī)中的一個(gè)不同方案，可以對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。如果開(kāi)關(guān)衰減器完全接入且A/D轉(zhuǎn)換器的輸出表明，RSSI是處在其最高級(jí)，則接收處理器將把與傳輸相關(guān)的數(shù)據(jù)標(biāo)記為“已標(biāo)記的”。這意味著該路徑損耗小于可測(cè)量水平。
接收端的處理器將連續(xù)測(cè)量背景信號(hào)和干擾，且只要在每個(gè)調(diào)制解調(diào)器中，在每種數(shù)據(jù)率下，都沒(méi)檢測(cè)到傳輸，則它將以dBm監(jiān)視和測(cè)量噪聲和干擾，并生成一個(gè)平均值，存入靜態(tài)RAM。當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)傳輸時(shí)，則將最近噪聲測(cè)量值與信號(hào)強(qiáng)度相比較以導(dǎo)出一個(gè)信噪比。在每次傳輸中，在傳輸之前獲得的背景噪聲，與發(fā)射功率一起，被作為另一個(gè)域，在傳輸消息和探測(cè)器中廣播。網(wǎng)絡(luò)中的其它站不僅可以從傳輸中獲得并導(dǎo)出路徑質(zhì)量，而且能在遠(yuǎn)程站傳輸之前，得到其噪聲級(jí)。由于接收站知道遠(yuǎn)程站的路徑質(zhì)量和噪聲層次，所以它能知道以怎樣的功率進(jìn)行發(fā)射能獲得遠(yuǎn)端站的任意期望信噪比。
一般，所需信噪比的依據(jù)是調(diào)制解調(diào)器性能和基于包時(shí)長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，及成功概率。這個(gè)所需信噪比被處理器存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并根據(jù)到不同目的站的成功傳輸，不斷更新數(shù)據(jù)庫(kù)。例如，如果一個(gè)站獲得一個(gè)傳輸并計(jì)算出路徑損耗為100dB，且遠(yuǎn)端站的聲明噪聲層次為負(fù)120dBm，為滿(mǎn)足所需信噪經(jīng)，例如每秒8千位時(shí)20dB，則它將以負(fù)20dBm的功率級(jí)進(jìn)行發(fā)射。每秒80千位的所需信噪比的不同之處在于，與15kHz相比，150kHz的更寬帶寬中的噪聲層次將更高，且每秒80千位的調(diào)制解調(diào)器的性能與每秒8千位的調(diào)制解調(diào)器的性能不同。
于是，接收站將知道，如果，例如，寬帶中所聲明的噪聲層次是負(fù)110dBm，且通道損耗仍為100dBm，但所需信噪比是，例如，15dB，則它將需要正5dBm的傳輸功率。接收該傳輸?shù)恼緦⒅朗褂檬裁礃拥墓β始?jí)來(lái)響應(yīng)始發(fā)站。
通過(guò)監(jiān)視其它通信站，接收站將能看到路徑質(zhì)量變化，且它所監(jiān)視的不同的其它站所聲明的噪聲層次也在變化，通過(guò)挑選最小路徑質(zhì)量和最小噪聲水平的時(shí)刻，它將以合適的功率級(jí)向該站或向它正在監(jiān)視的站發(fā)射，以獲得所需信噪比。為響應(yīng)一個(gè)傳輸，應(yīng)答站將接通其發(fā)射機(jī)，通過(guò)功率控制PIC 132控制功率放大器，以滿(mǎn)足所需功率級(jí)，然后，主處理器149將埋置下面這些域，即，它本身的發(fā)射功率，傳輸之前它本身的接收噪聲和從它剛剛所應(yīng)答的站接收的路徑質(zhì)量。
根據(jù)所需信噪比和功率級(jí)，主處理器將選擇是接入每秒80千位的調(diào)制解調(diào)器，還是接入每秒8千位的調(diào)制解調(diào)器，并進(jìn)行傳輸。在進(jìn)行該傳輸時(shí)，它將埋置其自身發(fā)射功率級(jí)，及在150KHz和15KHz帶寬中測(cè)量的其自身背景噪聲層次，和它剛剛為其所應(yīng)答的傳輸計(jì)算的路徑質(zhì)量。始發(fā)站在接收到傳輸時(shí)，將再次在兩個(gè)帶寬中測(cè)量RSSI，并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器146，并利用靜態(tài)RAM 150中的對(duì)照表，計(jì)算接收信號(hào)強(qiáng)度。通過(guò)檢查從Zilog同步串行芯片131經(jīng)過(guò)的接收包，它將利用聲明的發(fā)射機(jī)功率和測(cè)量RSSI，計(jì)算接收路徑損耗，并比較其它站送給它的路徑損耗值。
在比較這兩個(gè)路徑損耗時(shí)，由于在傳輸和接收間只經(jīng)過(guò)了一小段時(shí)間，所以這兩個(gè)路徑損耗應(yīng)非常相似，除非路徑損耗是波動(dòng)的(可能由移動(dòng)的車(chē)輛環(huán)境引起)。在連續(xù)傳輸中，兩個(gè)路徑損耗值間的差值被平均并縮短，因?yàn)樵摂?shù)代表的是由信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量誤差或傳輸?shù)穆暶鞯墓β始?jí)中的誤差所造成的差值。平均過(guò)程被用于平均掉，即，移動(dòng)車(chē)輛和路徑損耗波動(dòng)的影響。主處理器將使用該平均數(shù)為網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)站保留一個(gè)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)站，它都將有一個(gè)路徑損耗校正因子或δ，范圍從幾dB到幾十dB，存儲(chǔ)在RAM中。一旦檢測(cè)到任何站正在發(fā)射和測(cè)量路徑損耗，則校正因子被用于在響應(yīng)該站之前，即預(yù)先地，校正發(fā)射功率級(jí)。一個(gè)典型的過(guò)程如下站A測(cè)量來(lái)自站B的輸入路徑損耗，比方說(shuō)dB。站A查看站B的地址，然后將其在一個(gè)對(duì)照表中比較，以確定一個(gè)校正因子或δ，例如正10dB。這意味著，站A測(cè)量的路徑損耗比站B測(cè)量的路徑損耗平均高10dB。根據(jù)剛剛由站A測(cè)量的路徑損耗和站B的噪聲，由站A計(jì)算所需功率級(jí)以滿(mǎn)足站B的所需信噪比。站B申報(bào)的路徑損耗和站A測(cè)量的路徑損耗間所允許的差值由站A來(lái)保存。如果檢測(cè)到一個(gè)強(qiáng)的差值，則多半是由于傳輸間的路徑損耗波動(dòng)，于是，站A使用接收信號(hào)強(qiáng)度確定路徑損耗。路徑損耗值間的差值被用于更新平均微分?jǐn)?shù)(differential number)，它經(jīng)過(guò)幾次傳輸，將能平均掉傳輸與應(yīng)答間路徑損耗中的任何波動(dòng)。
具有微分?jǐn)?shù)也是很有用的，其作用在于，在監(jiān)聽(tīng)一個(gè)站探測(cè)時(shí)，或是向任何其它站通信時(shí)，可以利用校正因子計(jì)算一個(gè)路徑損耗，并可對(duì)所需發(fā)射功率做出一個(gè)估計(jì)，該功率被用于使信號(hào)以足夠的信噪比到達(dá)目的站。只有當(dāng)各站互相之間作用時(shí)，才更新路徑損耗δ或校正因子，且只有當(dāng)一個(gè)站對(duì)其它站響應(yīng)時(shí)，該域才出現(xiàn)在一個(gè)傳輸中，且當(dāng)其它站只是進(jìn)行簡(jiǎn)單的探測(cè)時(shí)，該域不出現(xiàn)，為空。
盡管參照路徑衰減或傳輸損耗意義上的路徑損耗的測(cè)量，已描述了本發(fā)明的實(shí)例，但應(yīng)該理解的是，可以測(cè)量附加的路徑質(zhì)量參數(shù)，例如前面提及的那些，以提供一個(gè)更精確的路徑質(zhì)量值，用于在站間發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)校正傳輸功率。
權(quán)利要求
1.操作一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的方法，該網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)站，這些站可以互相之間發(fā)射和接收數(shù)據(jù)，該方法包括a)從始發(fā)站或者直接或者經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間站向目的站發(fā)射數(shù)據(jù)；b)在每個(gè)站監(jiān)視該站和與該站通信的每個(gè)其它站之間的路徑質(zhì)量；c)在每個(gè)站到其它站的傳輸中包括與各個(gè)站之間的被監(jiān)測(cè)的路徑質(zhì)量對(duì)應(yīng)的路徑質(zhì)量；以及d)在每個(gè)站監(jiān)測(cè)互相之間通信的其它站的傳輸，以便監(jiān)視從第一個(gè)站范圍之內(nèi)的第二個(gè)站到第一個(gè)站范圍之外的第三個(gè)站的傳輸?shù)牡谝粋€(gè)站，可以獲得有關(guān)第三個(gè)站的路徑質(zhì)量。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中，對(duì)站間路徑質(zhì)量的監(jiān)測(cè)包括至少監(jiān)測(cè)下列特性之一，即站間的一個(gè)信道的路徑損耗，相位失真，時(shí)間延遲，多普勒相移和多徑衰減特性。
3.如權(quán)利要求1或2的一種方法，包括，在向一個(gè)選定其它站發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)與該選定其它站相關(guān)的記錄路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)，在每個(gè)站設(shè)置一個(gè)傳輸功率值，從而增加以最佳功率級(jí)向所述選定其它站發(fā)射數(shù)據(jù)的概率。
4.如權(quán)利要求1到3的任一個(gè)的方法，包括，從一個(gè)發(fā)射數(shù)據(jù)的第一個(gè)站，監(jiān)視接收一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡诙€(gè)站處的背景噪聲/干擾，并校正向接收站發(fā)射數(shù)據(jù)的站的傳輸功率值，從而保持接收站處的所需信噪比。
5.如權(quán)利要求4的一種方法，其中，每個(gè)站在它到其它站的至少某些傳輸中包括本地背景噪聲/干擾數(shù)據(jù)，用于其它站在發(fā)射數(shù)據(jù)到所述每個(gè)站時(shí)校正它們的傳輸功率值。
6.如權(quán)利要求4或5的一種方法，包括，根據(jù)第一個(gè)站處設(shè)置的傳輸功率值和第二個(gè)站處的所需信噪比，校正從第一個(gè)站向第二個(gè)站發(fā)射的消息數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)率。
7.如權(quán)利要求4到6的任一個(gè)的方法，包括，根據(jù)第一個(gè)站處設(shè)置的傳輸功率值和第二個(gè)站處的所需信噪比，校正從第一個(gè)站向第二個(gè)站發(fā)射的消息數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度。
8.如權(quán)利要求1到7的任一個(gè)的方法，其中，每個(gè)站都監(jiān)測(cè)其它站的傳輸，以從中獲得背景噪聲/干擾數(shù)據(jù)，所以，一個(gè)監(jiān)視從第一個(gè)站范圍之內(nèi)的第二個(gè)站到第一個(gè)站范圍之外的第三個(gè)站的傳輸?shù)牡谝粋€(gè)站，可以獲得有關(guān)第三個(gè)站的背景噪聲/干擾的數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求1到8的任一個(gè)的方法，包括，根據(jù)與之相關(guān)的路徑質(zhì)量和/或背景噪聲/干擾數(shù)據(jù)，適當(dāng)?shù)靥暨x一個(gè)站，以向其傳輸數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)一種控制一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的方法，該網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)可以互相之間收發(fā)數(shù)據(jù)的站組成。該方法包括，在每個(gè)站，監(jiān)視該站和可以與該站通信的每個(gè)其它站間的傳輸路徑質(zhì)量。對(duì)應(yīng)于被監(jiān)視路徑質(zhì)量的數(shù)據(jù)被記錄在每個(gè)站中，從而允許在向另一個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，基于相關(guān)路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)的傳輸功率值可被選中。這樣，可以提高以最佳功率級(jí)向任意選定站發(fā)射數(shù)據(jù)的概率。每個(gè)站都在其自身傳輸中發(fā)射路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)及本地噪聲/干擾數(shù)據(jù)，所以，其它站可以獲得某一特定站的路徑質(zhì)量數(shù)據(jù)，即使它們?cè)谠撎囟ㄕ镜姆秶?。本發(fā)明擴(kuò)展到通信設(shè)備，該設(shè)備可用于實(shí)施該方法。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1595915SQ200410083570
公開(kāi)日2005年3月16日 申請(qǐng)日期1998年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月1日
發(fā)明者M·S·拉森, J·D·拉森 申請(qǐng)人:薩爾布研究及發(fā)展私人有限公司