在极高密度环境中的无线操作制造技术

通常在免许可频段中使用的、用于基于竞争的自适应调制网络的协议和算法。还公开了一种无线系统，其中高调制速率的数据包被确定优先于低速率的数据包，该无线系统被配置为处理来自多个用户便携式设备的通信信号，该无线系统具有接入点，所述接入点能够针对逐个用户将接入点发射功率动态调节至在不考虑在链路上观测到的干扰的情况下达到来自每个用户便携式设备的目标信噪比所需的最低水平。该无线系统还能够针对逐个用户将接入点发射机功率和接收机灵敏度动态调至达到最高可能调制速率所需的最低水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在极高密度环境中的无线操作
本申请涉及无线通信系统。更为具体地，本专利技术涉及对通常在免许可频段(如Wi-Fi)中使用的基于竞争的自适应调制网络的协议和算法的改进。这些改进使得在高密度区域的操作成为可能。
技术介绍
随着智能移动设备(例如，iPhone、黑莓和其他智能手机)的出现和极其普及，数据使用已增长到由带宽饥渴设备导致的网络拥塞已引起迫在眉睫的频谱危机的程度，该频谱危机是对美国移动通信的未来的最大威胁。该频谱危机的证据是明显的，尤其是在2009年1月的总统就职典礼上(成千上万人聚集起来见证了这一历史事件)。据记载，蜂窝网络变得拥塞无比，以致于无法打电话。同样地，蜂窝网络拥塞已成为几乎每一较多观众场合中常见的全球事件。目前，大多数无线网络都被优化以实现最大范围及覆盖，以此降低给定区域所需的设备成本。为达到该目的，在基站或接入点(AP)上均使用具有更高的无线电功率、更好的接收灵敏度和高增益的天线。但在极高密度的应用中(例如特别事件、临时事件、紧急事件、大型体育场等)，用户密度极高；有时处于用户/每平方米的级别。在这种情况下，应大大增加AP的数量，以通过重复使用整个场所的频率来实现期望的容量。遗憾的是，这种密度上的增加还大大降低了网络中AP之间干扰的概率，从而失去重复使用的潜力。此外，应限制(通常错误地)由很远距离处连接到AP(因此具有低信号电平及低数据速率)的用户便携式设备。蜂窝分裂是在整个蜂窝通信行业中一种常用的在可用频谱稀缺的情况下增加网络容量的技术。蜂窝网络的名称源自于用于提供覆盖区域的部署技术。被称作宏基站收发器系统(BTS)的高功率射频收发器部署在屋顶和高塔上，且通过使用高增益定向天线产生毗邻排列的通常描绘成六边形蜂窝状晶格结构的“蜂窝”。这些BTS元件均通过T1或T3有线电路与通向“蜂窝网络”的中心网络元件互连。随着容量的增长，BTS系统在提高无线电信号效率的同时，增加了额外的射频信道。第一代BTS采用支持每载波单个蜂窝用户的模拟移动电话系统(AMPS)。AMPS被支持每载波三个蜂窝用户的时分多址(TDMA)所取代。蜂窝技术通过二十年的改进和新的协议，即GSM、CDMA、2G、3G、4G、新的调制格式和智能天线/多输入多输出(MIMO)系统，已稳步发展，使得针对蜂窝网络的射频频谱的使用现已高度优化，以致使用现有网络基础设施蜂窝位置不可能再获得显著的容量增益。因此，已引入蜂窝分裂技术以提供进一步的容量。此外，分布式天线系统(DAS)被引入以用于在办公建筑中提供更好的覆盖。近来，针对高容量应用，已引入覆盖受限的微蜂窝和微微蜂窝。显然，蜂窝/无线通信行业的演进已随着许可频段的蜂窝网络的频谱和空间效率上的大大改进，由较大的宏蜂窝转移至较小的微微蜂窝。由于多个无线服务共享相同频段的影响以及提高覆盖的需要，免许可频段网络的演进路径稍有不同。免许可频段网络(例如Wi-Fi)成为首先组合先进的频谱和空间技术来实现高频谱和空间效率的网络。但与许可频段蜂窝网络趋势不同，免许可频段网络由于受到低发射功率(通常为25mW(14dBm))的限制，故而从很小的蜂窝开始，成长为达到足以覆盖房屋的蜂窝尺寸。免许可频段网络已进步到满足工业科学医疗(ISM)频段规定限制4W(36dBm)以提供大型热点(例如，大型购物中心或火车站)的覆盖的程度。免许可频段产品在其网络规划/自适应技术上也不同。蜂窝网络的蜂窝尺寸由发射功率、使用的调制格式或在CMDA系统的情况下由使用的扩频码进行定义，并由网络设计师以及(近来)用于优化蜂窝位置和尺寸的自动化软件工具进行设计。免许可蜂窝本质上是自治的，没有用来设置蜂窝尺寸的中央控制结构。每个免许可收发机采用技术以最高可用发射功率实现最大蜂窝尺寸。Wi-Fi无线电设备采用频谱(调制速率自适应)和空间(例如，最大比合并和空间时间区块编码)技术来实现最大可能的蜂窝尺寸。调制速率自适应算法在Wi-Fi行业中有广泛的记载，用于在最高吞吐量达到最大覆盖的目标。这些算法是针对载波侦听多址访问/冲突避免(CSMA/CA)协议而设计的，其中，如果发射的数据包未被确认，则发射机调节/降低调制速率并以相同的最大允许功率水平再次重新发射该数据包。速率自适应算法由无线芯片制造商提供并形成所有Wi-Fi和无线设备的实际操作，这样所有设备同样地运作以在最高调制速率处实现最大覆盖。这些算法在适用于标准的无线网络中，但不适于受到干扰限制的极高容量场合，例如，运动场馆、户外音乐会、紧急事件、临时事件(例如，狂欢节、主题公园)以及一些极高密度的城市环境，在这些场合中用户密度可以以每平方米用户数的数量级来度量。
技术实现思路
本申请解决在存在高干扰的情况下极高容量无线网络的独特和创新方面。在这些环境下，数以千计的无线用户可在空间有限的场所主动地同时接入网络。典型示例为棒球运动场，数以千计的智能手机用户试图接入无线网络，以上传比赛的视频或照片，或者下载即时回放或其他此类信息。所有这些智能手机用户位于同一运动场内部，该运动场可度量为约200m×300m(60,000平方米)，且可容纳100,000以上用户，这导致每平方米1.6个用户的密度。经针对触及而优化得到的标准无线AP可看到运动场中多达一半的用户，但显然无法支持数以千计的智能手机用户(所有智能手机用户均试图访问因特网)所需的吞吐量。由于高度竞争、干扰和冲突使得吞吐量低得无法接受。增加足量的常规无线AP来满足容量需求仍无法解决该问题，因为这些附加的AP会看到彼此且产生自干扰。本申请解决免许可无线网络的特别为极高容量环境而设计的关键方面。根据本专利技术的第一方面，提供一种无线系统，该无线系统被配置为处理来自多个用户便携式设备的通信信号。该无线系统优选地包括多个接入点，每个接入点具有处理器，所述处理器被配置为针对逐个用户将接入点发射机功率和接收机灵敏度动态调节至达到最高可能调制速率所需的最低水平。根据本专利技术的第二方面，提供一种无线系统，该无线系统被配置为对去往和来自多个用户便携式设备的通信信号进行处理。该无线系统包括多个接入点，每个接入点具有处理器，所述处理器被配置为针对逐个用户将接入点发射功率动态调节至在不考虑链路上观察到的干扰的情况下达到来自每个用户便携式设备的目标预定信噪比所需的最低水平。在某些实施例中，该无线系统可包括监测并维护所有相关用户便携式设备的接收信号强度指示的表格的接入点。该接入点到设备的发射功率和接收灵敏度还可被调节至达到期望信噪比所需的最低水平。在替代实施例中，接入点根据接收信号强度指示在时分双工系统中调节发射功率和接收灵敏度。无线系统的接入点还可针对每个数据包进行发射功率调节。在替代实施例中，无线系统可使用双重模式算法，该双重模式算法能够进行动态功率控制以保持最高数据调制速率和动态调制速率调节以降低调制速率，以用于与常规的设备或应用相比可具有不同需求的临时设备。该双重模式算法可针对每种情况使功率提高或使调制速率降低。根据本专利技术的第三方面，提供一种无线系统，该无线系统被配置为处理来自多个用户便携式设备的通信信号。该无线系统包括多个无线接入点，每个接入点具有处理器，所述处理器被配置为在处理低速率数据包之前处理高调制速率的数据包。在某些实施例中，该无线系统使用一算法来根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无线系统，被配置为处理来自多个用户便携式设备的通信信号，该无线系统包括：多个Wi-Fi接入点，每个Wi-Fi接入点具有一处理器，所述处理器被配置为，基于所测量的来自相邻的Wi-Fi接入点的功率和信噪比，针对逐个用户将(i)所述每个Wi-Fi接入点的发射机功率和(ii)所述每个Wi-Fi接入点的接收机灵敏度动态不断调节至达到最高可能调制速率所需的最低水平，其中，所述无线系统使用能够进行动态功率控制和动态调制速率调节的双重模式算法。2.根据权利要求1所述的无线系统，其中，每个处理器将相应的接入点发射功率和接收灵敏度调节至预设极限以下。3.根据权利要求2所述的无线系统，其中，便携式设备仅接收保持可用调制速率所需的功率。4.根据权利要求1所述的无线系统，其中，接入点发射功率水平被设置为允许可用调制速率进行操作。5.根据权利要求1所述的无线系统，其中，所述双重模式算法允许针对逐个情况提高功率或降低调制速率。6.一种无线系统，被配置为处理来自多个用户便携式设备的通信信号，该无线系统包括：多个Wi-Fi无线接入点，每个Wi-Fi接入点具有处理器，所述处理器被配置为：基于所测量的来自相邻的Wi-Fi接入点的功率和信噪比，(i)针对逐个用户将接入点发射功率动态不断调节至在不考虑链路上观察到的干扰的情况下达到来自每个用户便携式设备的目标信噪比...

【专利技术属性】
技术研发人员：伟志·罗，斯蒂芬·雷蒙特，迈克尔·鲁赛尔，罗兰·史密斯，克里斯·威廉姆斯，
申请(专利权)人：贝拉尔网络公司，
类型：
国别省市：