[发明专利]在极高密度环境中的无线操作

说明书

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。

技术领域

本申请涉及无线通信系统。更为具体地，本发明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。

背景技术

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。