[发明专利]分组通信链路的自动功率控制

说明书

本发明涉及无线电分组通信的方法和系统。对于一个成功的分组通信而言，接收到的信号强度必须有效地掩盖噪声。对于一个给定的源节点和目标节点之间的链路而言，目标节点收到的信号强度依赖于源节点发出的信号强度、节点天线的性能以及节点间传播路径的距离和性质。这样，增加目标节点接收信号强度并由此增加分组通信的成功性的技术就是要增加源节点的发射强度。

但是，增加源节点的发射强度是有缺点的。高发射强度在移动系统中会缩短电池寿命而在固定系统中会增加能量的消耗。如果分组通信链路和其它通信链路或其它业务共享一个频带，高发射功率会给那些通信链路或业务带来更严重的干扰。高发射功率也会因其在更大的范围可能被窃听而降低了保密性。所以，一个可靠的通讯系统应尽可能地用最小发射功率。

有几种方法可以解决在保证链路可靠性的前提下的达到最小源节点发射功率问题。一种技术是在设计链路时计算最小发射功率，并在选择链路的发射设备时选取一个适当的衰减值。在最小发射功率中加入链路边界值，以允许自然发生的变化网络衰减和设备性能的变化。

这种方法有一些问题。链路条件可能随时间改变，天线可能被更换，传播条件和设备性能也可能既有长期的变化又有短期的变化。如果链路中一个或两个的节点可移动，计算一个固定的最小发射功率将不可能。

第二种方法是人工测量链路中每个节点以确定最小发射功率。根据测量结果可以人工确定发射机的衰减。这种方法的缺点是链路条件的任何改变都需要人工重新测量发射机的衰减。

一个较为先进的技术是让目标节点接收器本身作为一个精确的测量装置。接收器通过即时追踪它自己测量的接收信号强度来决定它所需的最小信号。已知链路特性和链路边界值，接收器就能计算出需要的发射机功率并将这个信息传送给链路的另一端，以便发射机能适当地改变发射功率。

这种方法也存在问题，很难设计出既经济可靠又能准确地测量信号强度的接收器，也很难经济地制造和操纵发射器能精确地并且可重复地输出特定强度的信号。要求接收器和发射机在同一单元中测量和调整功率会大大增加设备的成本。

在美国专利No.5,107,225中发表了上述方法的简化改型。其中发明了一种接收器的AGC(自动增益控制)电路。增益控制电压从一个接收到的信号强度的集成定量指示器得到。增益控制电压用于同时调整接收器增益和本机的发射器的输出信号。不需要给链路另一端的发射机发出功率调整数据。

本发明在保持源节点和目标节点间的通信可靠性的前提下，提供一个低成本，技术可行的达到最小发射功率技术。

根据本发明，在无线LAN分组通信系统中，对于每个成功接收到的分组，在目标节点，通过A/D转换rssi(接收信号强度标志)信号可将每个接收到的信号的强度测量出来。在目标节点，可在成功接收到的分组中得到最小发射强度的记录。对于每个成功接收到的分组，目标节点计算出它的信号强度与所记录的最小强度的差值，并通过链路发送到源节点作为一个定量的差值指示信号。源节点随时维持差值指示信号的变化的平均值，并调整发射机功率以使得到的变化的平均值保持在预先选定的链路边界值的阈值电平上。另一种方案，在目标节点可计算所希望的源节点功率值的改变并可将计算结果发送回源节点。

本发明允许采用简单，经济和可靠的接收和发射硬件。目标节点接收机信号强度的测量和源节点发射机功率的设定可以随温度和时间而变化。源节点和目标节点的功率值不需要精确校定。

图1是根据本发明的具有带能量控制单元的源节点和目标节点的网络方框图。

图2是根据本发明一个实施例的目标节点控制器操作的流程图。

图3是根据本发明一个实施例的源节点控制器操作的流程图。

图4是根据本发明另一实施例的目标节点控制器操作的流程图。

图5是根据本发明另一实施例源节点控制器操作流程图。

图6是带有多个源节点和目标节点且在源节点和目标节点之间有多个链路的网络方框图。

图1是本发明分组网络2的方框图，具有源节点4和目标节点6。源节点4有用于发射信息的发射器8，源节点控制器9，源节点控制器存贮器9A，用于接收发射机功率调整信号的接收器10以及天线11。目标节点6具有用于接收信息的接收器12，目标节点控制器13，目标节点控制器存贮器13A，用于发射功率调整信号的发射器14以及天线16。目标节点6和源节点4之间有传播路径18。