DE60133565T2

DE60133565T2 - Dynamische drahtlose verbindungsanpassung

Info

Publication number: DE60133565T2
Application number: DE60133565T
Authority: DE
Inventors: Subir San Jose VARMA; Reza Los Altos MAJIDI-AHY; Joseph Sunnyvale HAKIM; Wendy Chiu San Jose WONG
Original assignee: Aperto Networks Inc
Current assignee: Aperto Networks Inc
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: US6643322B1; ATE392060T1; DE60133565D1; US20060098582A1; US6947479B2; US7388919B2; WO2002025856A3; EP1320955A2; EP1320955B1; AU9284801A; JP2004525536A; US20040133837A1; KR20030036810A; WO2002025856A2; EP1921788A1; USRE44244E1; AU2001292848B2; USRE45620E1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft die dynamische Anpassung von Verbindungsparametern für die drahtlose Kommunikation. Insbesondere betrifft die Erfindung die dynamische Anpassung von Verbindungsparametern, wie z. B. des Modulationsschemas, der Symbolrate und des Fehlerkorrekturschemas, für eine drahtlose Kommunikationsverbindung.
2. Stand der Technik
Herkömmliche drahtlose Kommunikationssysteme passen ihre Modulationsschemen auf der Basis von periodischen Messungen der Kanalqualität an. Eine Messung der Kanalqualität, die von diesen Systemen verwendet wird, ist eine Bitfehlerraten-(BER)Statistik. Diese herkömmlichen Systeme weisen mehrere Nachteile auf.
Erstens können verschiedene Modulationsschemen radikal unterschiedliche Durchsatzeffizienzen und Fehlertoleranzen aufweisen. Folglich kann eine Änderung der Modulationsschemen, um sich an eine Erhöhung von Kommunikationsfehlern anzupassen, zu einer unannehmbaren Verringerung der Durchsatzeffizienz führen.
Zweitens nehmen BER-Statistiken eine gewisse Zeit zum Ändern in Anspruch, um eine Erhöhung der Kommunikationsfehler widerzuspiegeln. Die periodische Art von BER-Statistikberechnungen verschlimmert dieses Problem. Insbesondere wird eine Änderung einer Rate von Kommunikationsfehlern bis zu einem Ende einer Periode in der BER-Statistik nicht widergespiegelt. Wenn sich die Fehlerrate nahe dem Ende der Periode ändert, kann die BER-Statistik die Änderung bis zum Ende der nächsten Periode nicht widerspiegeln. Während dieser Verzögerung kann ein Modulationsschema mit unannehmbarer Fehlertoleranz verwendet werden, was sich auf die Kommunikation über eine drahtlose Verbindung nachteilig auswirkt.
Zusammenfassung der Erfindung
WO 99/12303 , A Annamalai A et al.: "Analysis and Optimiziation of Adaptive Multicopy Transmission Arq Protocols for Time-Varying Channels", IEEE Transactions an Communications, IEEE Inc. New York, US, Band 46, Nr. 10, Seiten 1356–1368, Kallel S et al.: "An Adaptive Hybrid Arq Scheme" Wireless Personal Communications, Kluwer Academic Publishers, NL, Band 12, Nr. 3, Seiten 297–311, US-A-5 764 699 , offenbaren Verfahren und Vorrichtungen gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5.
Was folglich erforderlich ist, ist ein System zum dynamischen Anpassen eines Satzes von Drahtlos-Verbindungsparametern, das bessere Auswahloptionen für den Durchsatz als Funktion der Fehlertoleranz bereitstellt und das sich effizienter an Änderungen von Kommunikationsfehlerraten anpasst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur dynamischen Anpassung von Drahtlos-Verbindungsparametern bereitgestellt, umfassend:
Bestimmen eines Maßes von bei einer Kommunikation über eine drahtlose Verbindung auftretenden Fehlern durch Überwachen einer Anzahl von NACK-Meldungen (negative Bestätigungsmeldungen) und einer Anzahl von ACK-Meldungen (positive Bestätigungsmeldungen), die auftreten,
Wechseln in einen höheren Fehlertoleranz-Zustand, falls das Fehlermaß mehr Fehlern entspricht als ein erster vorbestimmter Schwellenwert für einen aktuellen Zustand; und
Wechseln in einen tieferen Fehlertoleranz-Zustand, falls das Fehlermaß weniger Fehlern entspricht als ein zweiter vorbestimmter Schwellenwert für den aktuellen Zustand,
wobei jeder Zustand einer Menge von Drahtlos-Verbindungsparametern entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtlos-Verbindungsparameter für jeden Zustand von niedrigster Fehlertoleranz bis zu höchster Fehlertoleranz den Folgenden entsprechen:
für einen ersten Zustand, Quadraturamplitudenmodulation, hohe Symbolrate und niedrige Vorwärtsfehlerkorrektur;
für einen zweiten Zustand, Quadraturamplitudenmodulation, hohe Symbolrate und hohe Vorwärtsfehlerkorrektur;
für einen dritten Zustand, Quadraturamplitudenmodulation, niedrige Symbolrate und niedrige Vorwärtsfehlerkorrektur;
für einen vierten Zustand, Quadraturamplitudenmodulation, niedrige Symbolrate und hohe Vorwärtsfehlerkorrektur;
für einen fünften Zustand, Quadraturphasenumtastung, hohe Symbolrate und niedrige Vorwärtsfehlerkorrektur;
für einen sechsten Zustand, Quadraturphasenumtastung, hohe Symbolrate und hohe Vorwärtsfehlerkorrektur;
für einen siebten Zustand, Quadraturphasenumtastung, niedrige Symbolrate und niedrige Vorwärtsfehlerkorrektur; und
für einen achten Zustand, Quadraturphasenumtastung, niedrige Symbolrate und hohe Vorwärtsfehlerkorrektur.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die zum dynamischen Anpassen von Drahtlos-Verbindungsparametern eingerichtet ist, umfassend:
eine Drahtlos-Verbindungsschnittstelle zu einer drahtlosen Verbindung;
einen Prozessor; und
einen Speicher, der Anweisungen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind, um eine Kommunikation über die Drahtlos-Verbindungsschnittstelle zu steuern, wobei die Anweisungen derart sind, dass sie die Vorrichtung veranlassen, die folgenden Schritte durchzuführen:

(a) Bestimmen eines Maßes von Fehlern, die bei einer Kommunikation über eine drahtlose Verbindung auftreten, durch Überwachen einer Anzahl von NACK-Meldungen (negative Bestätigungsmeldungen) und einer Anzahl von ACK-Meldungen (positive Bestätigungsmeldungen), die auftreten;
(b) Wechseln in einen höheren Fehlertoleranz-Zustand, falls das Fehlermaß mehr Fehlern entspricht als ein erster vorbestimmter Schwellenwert für den aktuellen Zustand; und
(c) Wechseln in einen niedrigeren Fehlertoleranz-Zustand, falls das Fehlermaß weniger Fehlern entspricht als ein zweiter vorbestimmter Schwellenwert für einen aktuellen Zustand,

Unter Verwendung von mindestens drei Sätzen von Drahtlos-Verbindungsparametern stellt die Erfindung eine größere Flexibilität für die Anpassung an Änderungen der Kommunikationsfehlerraten bereit.
Es wird festgestellt, dass das Maß von Fehlern mehr Fehlern als der erste vorbestimmte Schwellenwert entspricht, wenn mehr als eine vorbestimmte Anzahl von NACK-Meldungen nacheinander auftreten. Es wird festgestellt, dass das Maß von Fehlern weniger Fehlern als der zweite vorbestimmte Schwellenwert entspricht, wenn mehr als eine vorbestimmte Anzahl von ACK-Meldungen nacheinander auftreten.
Die vorangehende Überwachung auf aufeinander folgende NACK- und ACK-Meldungen kann kontinuierlich stattfinden. Folglich kann die Anpassung von Drahtlos-Verbindungsparametern stattfinden, sobald eine aufeinander folgende Anzahl von NACK- oder ACK-Meldungen empfangen wird, was eine schnellere und effizientere Anpassung an Kommunikationsbedingungen ermöglicht.
Jeder Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern kann ein Modulationsschema, eine Symbolrate und/oder ein Fehlerkorrekturschema umfassen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst jeder Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern eine Quadraturamplitudenmodulation oder Quadraturphasenumtastung, eine hohe Symbolrate oder niedrige Symbolrate und eine hohe Vorwärtsfehlerkorrektur oder niedrige Vorwärtsfehlerkorrektur.
Es wurde festgestellt, dass die vorangehenden Sätze von Parametern eine gute Flexibilität für die Anpassung der Kommunikation über eine drahtlose Verbindung zur Anpassung an verschiedene Fehlerraten bereitstellen. Andere Parameter können verwendet werden, möglicherweise, jedoch nicht notwendigerweise mit den vorangehenden Parametern.
Jeder Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern entspricht einer Beziehung zwischen der Durchsatzeffizienz und der Fehlertoleranz. Der erste vorbestimmte Schwellenwert entspricht vorzugsweise dem, dass die Beziehung für den ersten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern die Beziehung für den zweiten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern überschneidet. Der zweite vorbestimmte Schwellenwert entspricht vorzugsweise dem, dass die Beziehung für den ersten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern die Beziehung für den dritten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern überschneidet.
Ein optimaler Satz von Parametern wird gewöhnlich automatisch für eine gegebene Fehlerrate unter Verwendung von diesen Überschneidungen als Schwellenwerte zum Wechseln zwischen Sätzen von Parametern ausgewählt.
Die Erfindung kann auch in Kommunikationssystemen, Kommunikationshardware, MMDS-Kopfstellen und einer Software zum Steuern der MMDS-Kommunikation, die die vorangehenden Verfahren verwendet, verkörpert sein. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind möglich.
Durch die vorangehenden Anordnungen stellt die Erfindung eine bessere Auswahl von Optionen des Durchsatzes als Funktion der Fehlertoleranz bereit und passt sich effizienter an Änderungen der Kommunikationsfehlerraten an.
Diese kurze Zusammenfassung wurde vorgesehen, so dass die Art der Erfindung schnell verstanden werden kann. Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung kann durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erhalten werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm einer drahtlosen Kommunikationsverbindung.
2 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung, die an der drahtlosen Kommunikation teilnehmen kann, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 ist ein Graph, der die Durchsatzeffizienz als Funktion des Stör-Rausch-Abstandes für verschiedene Drahtlos-Verbindungsparameter darstellt.
4 ist ein Ablaufplan, der die dynamische Anpassung von Drahtlos-Verbindungsparametern gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
5 ist ein Ablaufplan, der die Bestimmung eines Maßes von Fehlern, die bei einer Kommunikation über eine drahtlose Verbindung auftreten, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
6 ist ein Zustandsdiagramm, das die dynamische Anpassung von Drahtlos-Verbindungsparametern gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
In der folgenden Beschreibung wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Hinblick auf bevorzugte Prozessschritte und Datenstrukturen beschrieben. Fachleute würden jedoch nach Durchsicht dieser Anmeldung erkennen, dass die Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Verwendung von einem oder mehreren Universalprozessoren oder Spezialprozessoren, die an spezielle Prozessschritte und Datenstrukturen angepasst sind, die unter Programmsteuerung arbeiten, implementiert werden können, dass solche Prozessschritte und Datenstrukturen als Informationen verkörpert sein können, die in Speichern (z. B. festen Speichern wie z. B. DRAMs, SRAMs, Festplatten, Caches usw. und entnehmbaren Speichern wie z. B. Disketten, CD-ROMS, Datenbändern usw.) gespeichert oder zu und von diesen übertragen werden, einschließlich Befehlen, die von solchen Prozessoren ausführbar sind (z. B. ein Objektcode, der direkt ausführbar ist, ein Quellencode, der nach Kompilierung ausführbar ist, ein Code, der durch Interpretation ausführbar ist, usw.), und dass die Implementierung der bevorzugten Prozessschritte und Datenstrukturen, die hierin beschrieben sind, unter Verwendung einer solchen Ausrüstung keine übermäßige Experimentierung oder weitere Erfindung erfordern würde.
1 ist ein Blockdiagramm einer drahtlosen Kommunikationsverbindung. In 1 sind ein Sender 1 in Kommunikation mit einem Empfänger 2 über eine drahtlose Verbindung 3 gezeigt. Beispiele der in 1 gezeigten Anordnung umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf eine Mobiltelefonkommunikation, drahtlose Kabeldienste, Mehrpunkt-Mehrkanal-Verteilungsdienste (MMDS) und irgendeine andere drahtlose Kommunikation. Die Erfindung ist gleichermaßen auf eine Einweg-Kommunikation, Zweiweg-Kommunikation und beliebige andere Arten von drahtloser Kommunikation anwendbar. Eine einzelne Vorrichtung kann ein Sender, ein Empfänger oder beide für eine drahtlose Kommunikation gemäß der Erfindung sein.
2 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung, die an der drahtlosen Kommunikation teilnehmen kann, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Vorrichtung 5 kann als Sender 1 und/oder Empfänger 2 dienen.
Die Vorrichtung 5 umfasst einen Prozessor 6, einen Speicher 7, eine Eingabe/Ausgabe (E/A) 8 und einen Sender/Empfänger 9, die über einen Bus 10 miteinander kommunizieren. Der Prozessor 6 steuert die Operation der Vorrichtung 5 auf der Basis von Anweisungen, die im Speicher 7 gespeichert sind. Gemäß der Erfindung kann der Prozessor 6 Drahtlos-Kommunikationsverbindungsparameter ("Drahtlos-Verbindungsparameter") für die Kommunikation über eine drahtlose Verbindung wie z. B. die drahtlose Verbindung 3 modifizieren.
Der Speicher 7 kann ein fester Speicher, wie z. B. DRAMs, SRAMs, Festplatten, Caches usw., oder ein entnehmbarer Speicher, wie z. B. Disketten, CD-ROMs, Datenbänder usw., oder irgendeine Kombination dieser Speicher sein. Der Speicher 7 speichert vorzugsweise Anweisungen, die durch den Prozessor 6 ausführbar sind, und Daten zur Verwendung während der Ausführung dieser Anweisungen. Im Speicher 7 gespeicherte Daten umfassen vorzugsweise Drahtlos-Verbindungsparameter für die Kommunikation über eine drahtlose Verbindung. Der Prozessor 6 führt die im Speicher 7 gespeicherten Anweisungen aus, um die dynamische Anpassung dieser Drahtlos-Verbindungsparameter zu implementieren, wie nachstehend mit Bezug auf 3 bis 6 genauer erläutert.
Die E/A 8 ist zum Senden und/oder Empfangen von Daten zu bzw. von einer externen Quelle vorgesehen. Diese Daten umfassen vorzugsweise über eine drahtlose Kommunikationsverbindung zu sendende Daten und/oder zu empfangende Daten. Alternativ kann die E/A weggelassen werden und Daten können zu/von einer anderen mit dem Bus 10 verbundenen Quelle wie z. B. dem Speicher 7 und/oder Sender/Empfänger 9 gesandt und/oder empfangen werden.
Der Sender/Empfänger 9 stellt eine Schnittstelle zu einer drahtlosen Kommunikationsverbindung wie z. B. der drahtlosen Verbindung 3 bereit. Der Sender/Empfänger 9 in 2 ermöglicht eine Zweiweg-Kommunikation über eine solche drahtlose Verbindung. In alternativen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Drahtlos-Verbindungsschnittstelle in Abhängigkeit von der speziellen Verwendung für die Vorrichtung 5 nur ein Sender oder nur ein Empfänger sein.
3 ist ein Graph, der die Durchsatzeffizienz als Funktion des Stör-Rausch-Abstandes für verschiedene Drahtlos-Verbindungsparameter darstellt. Der Graph in 3 ist nur für Erläuterungszwecke vorgesehen. Die Erfindung ist in keiner Weise auf die Besonderheiten des Graphen begrenzt.
Die vertikale Achse des Graphen in 3 stellt die Durchsatzeffizienz dar, wobei die Effizienz zur Oberseite des Graphen hin zunimmt. Die horizontale Achse des Graphen stellt einen Stör-Rausch-Abstand (SINR) dar, wobei der SINR von rechts nach links im Graphen zunimmt. Folglich nimmt die Fehlerrate von links nach rechts in 3 zu.
Der Kürze halber stellt der Begriff "Fehlerrate" hierin Fehler dar, die durch Rauschen, Störung und beliebige andere Faktoren (z. B. Abstand) verursacht werden, die die Signalqualität verschlechtern und zu einem niedrigeren SINR führen können. Ebenso stellt der Begriff "Fehlertoleranz" hierin die Toleranz gegen Rauschen, Störung und beliebige andere Faktoren dar, die die Signalqualität verschlechtern und zu einem niedrigeren SINR führen können.
Die Linien 11 bis 18 in 3 stellen Beziehungen zwischen der Durchsatzeffizienz und dem SINR für verschiedene Kombinationen von Drahtlos-Verbindungsparametern dar. Für jede Linie nimmt die Durchsatzeffizienz mit abnehmendem SINR (d. h. mit zunehmender Fehlerrate) monoton ab, da mehr Neuübertragungen erforderlich sind, um von Fehlern wiederherzustellen. Folglich besitzt die Linie 11 eine höhere Durchsatzeffizienz für niedrigere Fehlerraten als die Linie 12, aber die Linie 12 weist eine höhere Durchsatzeffizienz für höhere Fehlerraten auf.
Wie zwischen den Sätzen von Drahtlos-Verbindungsparametern, die durch die Linien 11 und 12 dargestellt sind, weist die Linie 11 eine niedrigere Fehlertoleranz auf und stellt einen bevorzugten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern für niedrigere Fehlerraten (d. h. höheren SINR) dar. Die Linie 12 besitzt eine höhere Fehlertoleranz und stellt einen bevorzugten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern für höhere Fehlerraten (d. h. niedrigeren SINR) dar. Gemäß der Erfindung sollten Drahtlos-Verbindungsparameter vorzugsweise von den durch die Linie 11 dargestellten auf die durch die Linie 12 dargestellten an dem Punkt, an dem sich die Linien 11 und 12 schneiden, umgeschaltet werden.
Die Linien 12 bis 18 stehen in einer ähnlichen Weise wie die Linien 11 und 12 miteinander in Beziehung, wie durch den Graphen in 3 gezeigt. Folglich entspricht ein bevorzugter Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern für irgendeinen gegebenen SINR der Linie mit der höchsten Durchsatzeffizienz für diesen gegebenen SINR. Der bevorzugte Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern für einen SINR am Punkt 19 in 3 ist beispielsweise der Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern, der der Linie 15 entspricht.

Der Graph in 3 umfasst acht Linien 11 bis 18. Folglich stellt der Graph die Beziehung zwischen acht Sätzen von Drahtlos-Verbindungsparametern dar. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst jeder Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern ein Modulationsschema, eine Symbolrate und ein Fehlerkorrekturschema. Das Modulationsschema kann beispielsweise die Quadraturamplitudenmodulation (QAM) oder Quadraturphasenumtastung (QPSK) sein, die Symbolrate kann eine hohe Symbolrate (HSR) oder eine niedrige Symbolrate (LSR) sein und das Fehlerkorrekturschema kann eine hohe Vorwärtsfehlerkorrektur (hohe FEC) oder eine niedrige Vorwärtsfehlerkorrektur (niedrige FEC) sein. Die folgende Tabelle stellt einen möglichen Satz von Entsprechungen zwischen den Linien 11 bis 18 und diesen Drahtlos-Verbindungsparametern dar:

Linie	Drahtlos-Verbindungsparameter
11	QAM, HSR, niedrige FEC
12	QAM, HSR, hohe FEC
13	QAM, LSR, niedrige FEC
14	QAM, LSR, hohe FEC
15	QPSK, HSR, niedrige FEC
16	QPSK, HSR, hohe FEC
17	QPSK, LSR, niedrige FEC
18	QPSK, LSR, hohe FEC

4 ist ein Ablaufplan, der die dynamische Anpassung von Drahtlos-Verbindungsparametern gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
Kurz werden Drahtlos-Verbindungsparameter dynamisch angepasst. Ein Maß für Fehler, die bei einer Kommunikation über eine drahtlose Verbindung auftreten, wird bestimmt. In einem Fall, dass das Maß von Fehlern mehr Fehlern als ein erster vorbestimmter Schwellenwert entspricht, wechselt die Kommunikation von einem ersten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern zu einem zweiten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern. Der zweite Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern entspricht einer höheren Fehlertoleranz als der erste Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern. In einem Fall, dass das Maß von Fehlern weniger Fehlern als ein zweiter vorbestimmter Schwellenwert entspricht, wechselt die Kommunikation vom ersten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern zu einem dritten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern. Der dritte Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern entspricht einer niedrigeren Fehlertoleranz als der erste Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern.
Genauer werden in Schritt S401 ein Maß oder Maße von Fehlern, die bei einer Kommunikation über eine drahtlose Verbindung auftreten, bestimmt. Dieses Maß kann durch eine Empfangsvorrichtung, eine Sendevorrichtung oder beide erzeugt werden. In Schritt S402 wird dieses Maß mit Schwellenwerten verglichen. Wenn das Maß anzeigt, dass mehr Fehler als ein erster Schwellenwert aufgetreten sind, dann geht der Ablauf zu Schritt S403 weiter. Wenn das Maß anzeigt, dass weniger Fehler als ein zweiter Schwellenwert aufgetreten sind, dann geht der Ablauf zu Schritt S404 weiter. Ansonsten kehrt der Ablauf zu Schritt S401 zurück. Ein bevorzugtes Verfahren zum Implementieren der Schritte S401 und S402 wird nachstehend mit Bezug auf 5 beschrieben.
Der erste Schwellenwert in Schritt S402 ist vorzugsweise ein vorbestimmter Schwellenwert, der dem entspricht, dass die Beziehung für einen ersten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern die Beziehung für einen zweiten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern überschneidet. Ebenso ist der zweite Schwellenwert in Schritt S402 vorzugsweise ein vorbestimmter Schwellenwert, der dem entspricht, dass die Beziehung für den ersten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern die Beziehung für einen dritten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern überschneidet.
In Schritt S403 werden Drahtlos-Verbindungsparameter vom ersten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern zum zweiten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern geändert. Gemäß der Erfindung entspricht der zweite Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern einer höheren Fehlertoleranz als der erste Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern.
In Schritt S404 werden Drahtlos-Verbindungsparameter vom ersten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern zum dritten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern geändert. Gemäß der Erfindung entspricht der dritte Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern einer niedrigeren Fehlertoleranz als der erste Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern.
Nach den Schritten S403 und S404 kehrt der Ablauf zu Schritt S401 zurück.
Durch die vorangehende Operation werden Drahtlos-Verbindungsparameter dynamisch an einen bevorzugten Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern für ein gegebenes Maß von Fehlern angepasst.
5 ist ein Ablaufplan, der die Bestimmung eines Maßes von Fehlern, die bei einer Kommunikation über eine drahtlose Verbindung auftreten, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Diese Operation entspricht einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der obigen Schritte S401 und S402 in 4.
Kurz wird das Maß von Fehlern, das gemäß 5 verwendet wird, durch Überwachen einer Anzahl von Nicht-Bestätigungs(NACK) Meldungen und einer Anzahl von Bestätigungs-(ACK)Meldungen, die für eine drahtlose Kommunikationsverbindung auftreten, bestimmt. NACK- und ACK-Meldungen sind auf dem Kommunikationsfachgebiet gut bekannt. Es wird festgestellt, dass das Maß von Fehlern mehr Fehlern als ein erster vorbestimmter Schwellenwert entspricht, wenn mehr als eine vorbestimmte Anzahl von NACK-Meldungen nacheinander auftreten. Ebenso wird festgestellt, dass das Maß von Fehlern weniger Fehlern als ein zweiter vorbestimmter Schwellenwert entspricht, wenn mehr als eine vorbestimmte Anzahl von ACK-Meldungen nacheinander auftreten.
Folglich wird in Schritt S501 eine Anzahl von nacheinander empfangenen und/oder erzeugten NACK-Meldungen mit einem Schwellenwert verglichen. Wenn diese Anzahl von NACK-Meldungen den Schwellenwert übersteigt (oder alternativ gleich dem Schwellenwert ist oder diesen übersteigt), dann wird festgestellt, dass mehr Fehler als der erste vorbestimmte Schwellenwert aufgetreten sind.
In Schritt S502 wird eine Anzahl von nacheinander empfangenen und/oder erzeugten ACK-Meldungen mit einem Schwellenwert verglichen. Wenn diese Anzahl von ACK-Meldungen den Schwellenwert übersteigt (oder alternativ gleich dem Schwellenwert ist oder diesen übersteigt), dann wird festgestellt, dass weniger Fehler als der zweite vorbestimmte Schwellenwert aufgetreten sind.
Die in den Schritten S501 und S502 verwendeten Schwellenwerte hängen vorzugsweise vom aktuellen Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern ab, die für eine Kommunikation verwendet werden, wie nachstehend mit Bezug auf 6 erörtert.
6 ist ein Zustandsdiagramm, das die dynamische Anpassung von Drahtlos-Verbindungsparametern gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Das Zustandsdiagramm in 6 entspricht den Verfahren von 4 und 5, die unter Verwendung der vorstehend mit Bezug auf 3 erörterten Beziehungen zwischen Drahtlos-Verbindungsparametern und Fehlerraten durchgeführt werden.
In 6 entsprechen die Zustände 21 bis 28 Sätzen von Drahtlos-Verbindungsparametern, die wiederum jeweils den Linien 11 bis 18 in 3 entsprechen. Den Zuständen 21 bis 28 sind jeweils die Indizes i = 1 bis 8 zugewiesen. Diese Indizes sind in jedem Zustand in 6 in Klammern gezeigt. Jeder Zustand und daher jeder Index entspricht einem speziellen Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern, auch wie gezeigt.
Die Schwellenwerte N1 bis N7 geben Schwellenwerte für NACK-Meldungen an. Jeder von diesen NACK-Schwellenwerten entspricht dem in Schritt S501 von 5 verwendeten Schwellenwert. Wenn der aktuelle Kommunikationszustand der Zustand i ist, dann wird der Schwellenwert Ni verwendet.
Die Schwellenwerte A2 bis A8 geben Schwellenwerte für ACK-Meldungen an. Jeder von diesen ACK-Schwellenwerten entspricht dem in Schritt S502 von 5 verwendeten Schwellenwert. Wenn der aktuelle Kommunikationszustand der Zustand i ist, dann wird der Schwellenwert Ai verwendet.
Wenn sich die Kommunikation im Zustand i befindet und Ni aufeinander folgende NACK-Meldungen empfangen und/oder erzeugt werden, geht die Kommunikation in den Zustand i + 1 über. Der Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern wird in den geändert, der dem Zustand i + 1 zugeordnet ist. Dieser Zustand entspricht einer höheren Fehlertoleranz für die Fehlerrate, die Ni aufeinander folgenden NACK-Meldungen entspricht. Für noch höhere Fehlerraten entspricht dieser Zustand einer höheren Durchsatzeffizienz als der Zustand i.
Wenn sich die Kommunikation im Zustand i befindet und Ai aufeinander folgende ACK-Meldungen empfangen und/oder erzeugt werden, geht die Kommunikation in den Zustand i – 1 über. Der Satz von Drahtlos-Verbindungsparametern wird in den geändert, der dem Zustand i – 1 zugeordnet ist. Dieser Zustand entspricht einer niedrigeren Fehlertoleranz für die Fehlerrate, die Ai aufeinander folgenden ACK-Meldungen entspricht. Für noch niedrigere Fehlerraten entspricht dieser Zustand einer höheren Durchsatzeffizienz als der Zustand i.
Da die vorangehenden Operationen NACK- und ACK-Meldungen verwenden, um Zustandsänderungen auszulösen, reagieren die Drahtlos-Verbindungsparameter dynamisch. Zustandsänderungen finden statt, ohne auf eine Akkumulation von Fehlern warten zu müssen, um die BER-Statistik zu beeinflussen. Ferner kann die vorangehende Operation leicht erweitert werden, um sich theoretisch an eine beliebige Anzahl von verschiedenen Arten und Sätzen von Drahtlos-Verbindungsparametern anzupassen, was eine große Flexibilität bei der Anpassung einer Kommunikationsverbindung an sich ändernde Bedingungen bereitstellt.
Alternative Ausführungsbeispiele
Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung hierin offenbart sind, sind viele Veränderungen möglich, die innerhalb des Inhalts und Schutzbereichs der Erfindung bleiben, und diese Veränderungen würden für Fachleute nach der Durchsicht dieser Anmeldung klar werden.

Claims

Verfahren zur dynamischen Anpassung von Drahtlos-Verbindungsparametern, umfassend: Bestimmen eines Maßes von bei einer Kommunikation über eine drahtlose Verbindung (3) auftretenden Fehlern durch Überwachen einer Anzahl von NACK-Meldungen (negative Bestätigungsmeldungen) und einer Anzahl von ACK-Meldungen (positive Bestätigungsmeldungen), die auftreten, Wechseln in einen höheren Fehlertoleranz-Zustand, falls das Fehlermaß mehr Fehlern entspricht als ein erster vorbestimmter Schwellenwert für einen aktuellen Zustand; und Wechseln in einen tieferen Fehlertoleranz-Zustand, falls das Fehlermaß weniger Fehlern entspricht als ein zweiter vorbestimmter Schwellenwert für den aktuellen Zustand, wobei jeder Zustand einer Menge von Drahtlos-Verbindungsparametern entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtlos-Verbindungsparameter für jeden Zustand von niedrigster Fehlertoleranz bis zu höchster Fehlertoleranz den Folgenden entsprechen: für einen ersten Zustand, Quadraturamplitudenmodulation, hohe Symbolrate und niedrige Vorwärtsfehlerkorrektur; für einen zweiten Zustand, Quadraturamplitudenmodulation, hohe Symbolrate und hohe Vorwärtsfehlerkorrektur; für einen dritten Zustand, Quadraturamplitudenmodulation, niedrige Symbolrate und niedrige Vorwärtsfehlerkorrektur; Für einen vierten Zustand, Quadraturamplitudenmodulation, niedrige Symbolrate und hohe Vorwärtsfehlerkorrektur; für einen fünften Zustand, Quadraturphasenumtastung, hohe Symbolrate und niedrige Vorwärtsfehlerkorrektur; für einen sechsten Zustand, Quadraturphasenumtastung, hohe Symbolrate und hohe Vorwärtsfehlerkorrektur; für einen siebten Zustand, Quadraturphasenumtastung, niedrige Symbolrate und niedrige Vorwärtsfehlerkorrektur; und für einen achten Zustand, Quadraturphasenumtastung, niedrige Symbolrate und hohe Vorwärtsfehlerkorrektur.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bestimmt wird, dass das Fehlermaß mehr Fehlern entspricht als der erste vorbestimmte Schwellenwert für den aktuellen Zustand, wenn mehr als eine vorbestimmte Anzahl von NACK-Meldungen nacheinander auftreten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bestimmt wird, dass das Fehlermaß weniger Fehlern entspricht als der zweite vorbestimmte Schwellenwert für den aktuellen Zustand, wenn mehr als eine vorbestimmte Anzahl von ACK-Meldungen nacheinander erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede Menge von Drahtlos-Verbindungsparametern einer Beziehung zwischen Durchsatzeffizienz und Fehlerrate entspricht; und wobei der erste vorbestimmte Schwellenwert und der zweite vorbestimmte Schwellenwert für den aktuellen Zustand dem entsprechen, dass sich Beziehungen zwischen der Durchsatzeffizienz und der Fehlerrate zwischen Zuständen überschneiden.
Vorrichtung, eingerichtet zum dynamischen Anpassen von Drahtlos-Verbindungsparametern, umfassend: Eine Drahtlos-Verbindungsschnittstelle (9) zu einer drahtlosen Verbindung (3); einen Prozessor (6); und einen Speicher (7), der Anweisungen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind, um eine Kommunikation über die Drahtlos-Verbindungsschnittstelle (9) zu steuern, wobei die Anweisungen derart ausgebildet sind, dass sie die Vorrichtung veranlassen, die folgenden Schritte durchzuführen: (a) Bestimmen eines Maßes von Fehlern, die bei einer Kommunikation über eine drahtlose Verbindung (3) auftreten durch Überwachen einer Anzahl von NACK-Meldungen (negative Bestätigungsmeldungen) und einer Anzahl von ACK-Meldungen (positive Bestätigungsmeldungen), die auftreten; (b) Wechseln in einen höheren Fehlertoleranz-Zustand, falls das Fehlermaß mehr Fehlern entspricht als ein erster vorbestimmter Schwel lenwert für den aktuellen Zustand; und (c) Wechseln in einen niedrigeren Fehlertoleranz-Zustand, falls das Fehlermaß weniger Fehlern entspricht als ein zweiter vorbestimmter Schwellenwert für den aktuellen Zustand, wobei jeder Zustand einer Menge von Drahtlos-Verbindungsparametern entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtlos-Verbindungsparameter für jeden Zustand von niedrigster Fehlertoleranz zu höchster Fehlertoleranz den Folgenden entsprechen: Für einen ersten Zustand, Quadraturamplitudenmodulation, hohe Symbolrate und niedrige Vorwärtsfehlerkorrektur; für eine zweiten Zustand, Quadraturamplitudenmodulation, hohe Symbolrate und hohe Vorwärtsfehlerkorrektur; für einen dritten Zustand, Quadraturamplitudenmodulation, niedrige Symbolrate und niedrige Vorwärtsfehlerkorrektur; für einen vierten Zustand, Quadraturamplitudenmodulation, niedrige Symbolrate und hohe Vorwärtsfehlerkorrektur; für einen fünften Zustand, Quadraturphasenumtastung, hohe Symbolrate und niedrige Vorwärtsfehlerkorrektur; für einen sechsten Zustand, Quadraturphasenumtastung, hohe Symbolrate und hohe Vorwärtsfehlerkorrektur; für einen siebten Zustand, Quadraturphasenumtastung, niedrige Symbolrate und niedrige Vorwärtsfehlerkorrektur; und einen achten Zustand, Quadraturphasenumtastung, niedrige Symbolrate und hohe Vorwärtsfehlerkorrektur.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist zu bestimmen, dass das Fehlermaß mehr Fehlern entspricht als der erste vorbestimmte Schwellenwert, wenn mehr als eine vorbestimmte Anzahl von NACK-Meldungen nacheinander erfolgen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist zu bestimmen, dass das Fehlermaß weniger Fehlern entspricht als der zweite vorbestimmte Schwellenwert, wenn mehr als eine vorbestimmte Anzahl von ACK-Meldungen nacheinander erfolgen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei jede Menge von Drahtlos-Verbindungsparametern einer Beziehung zwischen Durchsatzeffizienz und Fehlerrate entspricht; und wobei der erste vorbestimmte Schwellenwert und der zweite vorbestimmte Schwellenwert für den aktuellen Zustand dem entsprechen, dass sich Beziehungen zwischen der Durchsatzeffizienz und der Fehlerrate zwischen Zuständen überschneiden.
Computerprogramm-Produkt, umfassend Programmcodemittel, welche, wenn sie auf einem Computersystem ausgeführt werden, das Computersystem veranlassen, die Schritte nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auszuführen.