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以探針信號(hào)為基礎(chǔ)存取點(diǎn)的天線操控的制作方法

文檔序號(hào):7606634閱讀:134來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):以探針信號(hào)為基礎(chǔ)存取點(diǎn)的天線操控的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明關(guān)于無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)之范疇,特定言之系關(guān)于在無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)運(yùn)作之存取點(diǎn)的天線操控算法。
背景技術(shù)
有各種標(biāo)準(zhǔn)容許遠(yuǎn)程站(譬如可攜式計(jì)算機(jī))在一無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)內(nèi)移動(dòng)且經(jīng)由射頻(RF)傳輸連接至已連接到一有線網(wǎng)絡(luò)之一存取點(diǎn)(AP)。該有線網(wǎng)絡(luò)通常被稱(chēng)為接線系統(tǒng)(distribution system)。上述各種標(biāo)準(zhǔn)包含IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)及其對(duì)應(yīng)字母修訂版本,譬如802.11b和802.11g。
在遠(yuǎn)程站內(nèi)及在存取點(diǎn)內(nèi)之一實(shí)體層提供低階傳輸藉以讓此等站與存取點(diǎn)通信。在該實(shí)體層之上有一媒體存取控制(MAC)層提供譬如認(rèn)證、解除認(rèn)證、隱私權(quán)、建立關(guān)聯(lián)及解除關(guān)聯(lián)等服務(wù)。
在操作中,當(dāng)一遠(yuǎn)程站上線時(shí),首先會(huì)在該站及存取點(diǎn)內(nèi)的實(shí)體層之間建立聯(lián)機(jī)。然后才會(huì)連接MAC層。一般而言,就遠(yuǎn)程站和存取點(diǎn)來(lái)說(shuō),實(shí)體層RF信號(hào)系利用單極天線發(fā)射和接收。
一單極天線以所有方向輻射,就一鉛直取向組件來(lái)說(shuō)大體上系以一水平平面輻射。單極天線易于發(fā)生遠(yuǎn)程站與存取點(diǎn)之間的通信品質(zhì)劣化,譬如因居間物體導(dǎo)致無(wú)線電波信號(hào)反射或繞射。居間物體舉例來(lái)說(shuō)包含墻壁、桌子和人。此等物體產(chǎn)生多路徑、常態(tài)統(tǒng)計(jì)衰落、瑞利(Rayleigh)衰落等。因此,曾有對(duì)于減輕因此等效應(yīng)造成之信號(hào)劣化的努力。
一種用來(lái)抵銷(xiāo)RF信號(hào)之劣化的技術(shù)是使用二個(gè)天線來(lái)提供分集作用。此二天線被耦接至處于遠(yuǎn)程站和存取點(diǎn)其中之一或二者兼具的一天線分集開(kāi)關(guān)。使用二個(gè)天線以求天線分集效果的基礎(chǔ)理論是不管在任何給定時(shí)間,該等天線當(dāng)中至少一天線很可能會(huì)收到一未受多路徑效應(yīng)影響的信號(hào)。因此,此天線即是遠(yuǎn)程站或存取點(diǎn)經(jīng)由該天線分集開(kāi)關(guān)選取進(jìn)行發(fā)射/接收信號(hào)的天線。但仍有需要解決無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)之遠(yuǎn)程站與一存取點(diǎn)間之RF信號(hào)劣化的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述背景,本發(fā)明之一目的是改善無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)一存取點(diǎn)與遠(yuǎn)程站之間的通信。
一種超越單純分集作用之改良系透過(guò)一種用在無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)之存取點(diǎn)(亦即無(wú)線網(wǎng)關(guān))的天線操控程序。定向天線改善網(wǎng)絡(luò)的流通量,且加大存取點(diǎn)與遠(yuǎn)程站(亦即無(wú)線使用者裝置)間的范圍。一定向天線在大多數(shù)情況下提供一高于全向天線的信噪比,從而容許鏈接以較高數(shù)據(jù)傳輸速率運(yùn)作。
該天線操控程序可為存在于存取點(diǎn)之媒體存取控制(MAC)層內(nèi),且以從遠(yuǎn)程站接收信號(hào)后可由實(shí)體層提供之信號(hào)品質(zhì)度量為基礎(chǔ)選取一最佳或較佳定向天線排列。
依據(jù)本發(fā)明之原則,在譬如登錄、認(rèn)證或后續(xù)存取點(diǎn)與一選定遠(yuǎn)程站間之?dāng)?shù)據(jù)交換的過(guò)程中,判定受操控存取點(diǎn)天線之一較佳方向。在一實(shí)施例中,由在存取點(diǎn)運(yùn)作之軟件或韌體做出此判斷。該存取點(diǎn)天線控制軟件/韌體可建立一包含遠(yuǎn)程站身份及與該站相關(guān)之天線方向的數(shù)據(jù)庫(kù)以達(dá)到最佳化通信效能。
可運(yùn)用硬件搭配傳統(tǒng)802.11設(shè)備之固有分集選擇電路運(yùn)作以選取較佳的定向天線角度。存取點(diǎn)可利用發(fā)信導(dǎo)致遠(yuǎn)程站發(fā)射一探測(cè)響應(yīng)信號(hào),其中該存取點(diǎn)測(cè)量該探測(cè)響應(yīng)信號(hào)之信號(hào)品質(zhì)。該存取點(diǎn)可比較對(duì)應(yīng)于以一定向天線模式從遠(yuǎn)程站收到之信號(hào)的度量對(duì)上對(duì)應(yīng)于以一全向天線模式從遠(yuǎn)程站收到之信號(hào)的度量以判定是否應(yīng)當(dāng)進(jìn)行一新天線掃描操作。若存取點(diǎn)判斷出現(xiàn)隱藏的節(jié)點(diǎn),其可能利用譬如802.11標(biāo)準(zhǔn)所定義之請(qǐng)求發(fā)送/清除發(fā)送(RTS/CTS)引發(fā)一保護(hù)機(jī)制。
以一定向天線加諸于存取點(diǎn)有雙重好處增進(jìn)對(duì)個(gè)別遠(yuǎn)程站之流通量以及支持網(wǎng)絡(luò)內(nèi)更多使用者的能力。在大多數(shù)RF環(huán)境中,遠(yuǎn)程站收到之信號(hào)位準(zhǔn)得經(jīng)由讓存取點(diǎn)用一瞄準(zhǔn)該站之方向之整形天線射束發(fā)射的方式而改善。該整形天線射束舉例來(lái)說(shuō)可提供一優(yōu)于傳統(tǒng)上部署于存取點(diǎn)之全向天線的3-5dB增益好處。加大的信號(hào)位準(zhǔn)容許存取點(diǎn)與遠(yuǎn)程站之間的鏈接以較高數(shù)據(jù)傳輸速率運(yùn)作,特別是在覆波區(qū)之外頻帶。該定向天線操控程序存在于存取點(diǎn)內(nèi)以支持與遠(yuǎn)程站的操作。
更特定言之,本發(fā)明針對(duì)一種操作WLAN內(nèi)之存取點(diǎn)的方法,該存取點(diǎn)包括一用來(lái)與多個(gè)遠(yuǎn)程站通信的定向天線。該定向天線包括一全向角度及多個(gè)定向角度。該方法包括從該等多個(gè)遠(yuǎn)程站當(dāng)中選取一遠(yuǎn)程站,經(jīng)由該定向天線之全向角度將一第一探針信號(hào)發(fā)射給該選定遠(yuǎn)程站,且測(cè)量經(jīng)由該全向角度從該選定遠(yuǎn)程站收到之一響應(yīng)于該第一探針信號(hào)的第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)。
該方法更包括經(jīng)由該定向天線之多個(gè)定向角度的每一角度將一相應(yīng)第二探針信號(hào)發(fā)射給該選定遠(yuǎn)程站,且測(cè)量經(jīng)由每一定向角度從該選定遠(yuǎn)程站收到之一響應(yīng)于該相應(yīng)第二探針信號(hào)的第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)。來(lái)自該選定遠(yuǎn)程站之測(cè)得第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)和相應(yīng)測(cè)得第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)被儲(chǔ)存在一天線數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。
該方法可更包括以該測(cè)得第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)為基礎(chǔ)選取用于該選定遠(yuǎn)程站之一較佳定向角度,且比較得自該全向角度之測(cè)得第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)與得自該較佳定向角度之測(cè)得第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)??梢栽摫容^為基礎(chǔ)選取該全向角度或較佳定向角度用來(lái)繼續(xù)與該選定遠(yuǎn)程站通信。倘若與該較佳定向角度相關(guān)之測(cè)得信號(hào)超過(guò)與該全向角度相關(guān)之測(cè)得信號(hào)一預(yù)定閾值則可選用該較佳定向角度。
該方法可更包括從該等多個(gè)遠(yuǎn)程站當(dāng)中選取下一個(gè)遠(yuǎn)程站,對(duì)該下一個(gè)選定遠(yuǎn)程站重復(fù)發(fā)射第一和第二探針信號(hào)的步驟以及測(cè)量從該下一個(gè)選定遠(yuǎn)程站收到之第一和第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)的步驟。從該下一個(gè)選定遠(yuǎn)程站收到之測(cè)得第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)和相應(yīng)測(cè)得第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)被儲(chǔ)存在天線數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。對(duì)剩下的每一遠(yuǎn)程站重復(fù)該選取步驟、發(fā)射步驟及儲(chǔ)存步驟。
該第一探針信號(hào)可包括一請(qǐng)求發(fā)送(RTS)訊息且該第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)可包括一清除發(fā)送(CTS)訊息。相似地,該第二探針信號(hào)可包括一RTS訊息且該第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)可包括一CTS訊息。
該測(cè)量步驟可包括判定一接收信號(hào)強(qiáng)度讀數(shù)、一載波-干擾比、一能量-位比和一信噪比至少其中之一。該全向角度之選擇及多個(gè)定向角度之掃描可為在存取點(diǎn)之媒體存取控制(MAC)層進(jìn)行。
該方法可更包括當(dāng)該存取點(diǎn)與該選定遠(yuǎn)程站間有一段特定時(shí)間沒(méi)有通信之時(shí)更新用于該選定遠(yuǎn)程站之天線數(shù)據(jù)庫(kù)。該更新可包括重復(fù)對(duì)該選定遠(yuǎn)程站發(fā)射第一和第二探針信號(hào)以及測(cè)量從該選定遠(yuǎn)程站收到之第一和第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)的步驟。
該存取點(diǎn)可為以IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)或IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)運(yùn)作。該定向天線可包括至少一主動(dòng)組件和多個(gè)被動(dòng)組件。本發(fā)明之另一觀點(diǎn)系針對(duì)一種包括有一全向角度和多個(gè)定向角度之一定向天線及一連接于該定向天線進(jìn)行控制之控制器的存取點(diǎn)。
該控制器從多個(gè)遠(yuǎn)程站當(dāng)中選取一遠(yuǎn)程站,經(jīng)由該定向天線之全向角度對(duì)該選定遠(yuǎn)程站發(fā)射一第一探針信號(hào),且測(cè)量經(jīng)由該全向角度從該選定遠(yuǎn)程站收到之一響應(yīng)于該第一探針信號(hào)的第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)。該控制器更經(jīng)由該定向天線之多個(gè)定向角度的每一角度將一相應(yīng)第二探針信號(hào)發(fā)射給該選定遠(yuǎn)程站,測(cè)量經(jīng)由每一定向角度從該選定遠(yuǎn)程站收到之一響應(yīng)于該相應(yīng)第二探針信號(hào)的第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào),且將來(lái)自該選定遠(yuǎn)程站之測(cè)得第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)和相應(yīng)測(cè)得第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)儲(chǔ)存在一天線數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。


以上及其它本發(fā)明目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在下文繪于所附圖式之本發(fā)明較佳實(shí)施例的更特定說(shuō)明中顯露。該等圖式并不一定依比例繪制,重點(diǎn)在于繪出本發(fā)明的原則。
圖1A系一運(yùn)用本發(fā)明原則之無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)的簡(jiǎn)圖;圖1B系一圖1A之WLAN內(nèi)正在進(jìn)行天線掃描之一存取點(diǎn)的簡(jiǎn)圖;圖2A系一具有外部定向天線數(shù)組之圖1A存取點(diǎn)的簡(jiǎn)圖;圖2B系一圖2A存取點(diǎn)的簡(jiǎn)圖,其中該定向天線數(shù)組被并入一內(nèi)部PCMCIA卡內(nèi);
圖3A系一圖2A定向天線數(shù)組的簡(jiǎn)圖;圖3B系一用來(lái)選取一圖3A定向天線之一天線組件狀態(tài)的開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)圖;圖4系一運(yùn)用依據(jù)本發(fā)明原則之子系統(tǒng)、層和一天線操控程序之圖1A存取點(diǎn)的方塊圖;圖5A系一視需要用于圖4天線操控程序的信號(hào)簡(jiǎn)圖;圖5B系一視需要用于圖4天線操控程序的替代信號(hào)簡(jiǎn)圖;圖6系一圖4之替代方塊圖,其中使用天線分集電路;圖7系一視需要用于圖4天線操控程序之運(yùn)用隱藏節(jié)點(diǎn)技術(shù)的信號(hào)簡(jiǎn)圖;圖8系一具備雙向發(fā)信之第1圖網(wǎng)絡(luò)的俯視圖;圖9系一具備天線波束讀數(shù)之第1圖網(wǎng)絡(luò)的俯視圖;圖10系一依據(jù)本發(fā)明以空間分集為基礎(chǔ)操作WLAN之存取點(diǎn)的方法的流程圖;圖11系一依據(jù)本發(fā)明以探針信號(hào)為基礎(chǔ)操作WLAN之存取點(diǎn)的方法的流程圖;圖12和圖13分別是依據(jù)本發(fā)明以前向和反向鏈接內(nèi)的控制訊框?yàn)榛A(chǔ)操作WLAN之存取點(diǎn)的方法的流程圖;且圖14系一依據(jù)本發(fā)明以隱藏節(jié)點(diǎn)辨識(shí)為基礎(chǔ)操作WLAN之存取點(diǎn)的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照繪出本發(fā)明較佳實(shí)施例之所附圖式更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。然本發(fā)明亦可以許多不同形式實(shí)施且不應(yīng)被闡釋為僅限于本說(shuō)明書(shū)所述實(shí)施例;這些實(shí)施例只是用來(lái)讓本說(shuō)明書(shū)更為透徹完整,且對(duì)熟習(xí)此技藝者而言會(huì)完全涵蓋本發(fā)明的范圍。全部?jī)?nèi)容以相同數(shù)字標(biāo)示相同組件,且在替代實(shí)施例中使用重音記號(hào)指示相似組件。
一開(kāi)始參照?qǐng)D1A說(shuō)明具有一接線系統(tǒng)105的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)100。存取點(diǎn)110a、110b和110c經(jīng)由有線連接譬如有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接方式連接至接線系統(tǒng)105。每一存取點(diǎn)110a、110b和110c有一能夠經(jīng)由射頻(RF)信號(hào)與遠(yuǎn)程站120a、120b、120c通信的相應(yīng)區(qū)域115a、115b、115c。遠(yuǎn)程站120a、120b、120c配備無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件以存取接線系統(tǒng)105。在以下說(shuō)明中,當(dāng)欲對(duì)存取點(diǎn)、遠(yuǎn)程站和區(qū)域做出一總稱(chēng)性稱(chēng)呼時(shí),可分別使用參考數(shù)字110、120和115。
當(dāng)前技術(shù)為存取點(diǎn)110和遠(yuǎn)程站120提供天線分集。天線分集容許存取點(diǎn)110和遠(yuǎn)程站120以收到的信號(hào)品質(zhì)為基礎(chǔ)選取兩天線其中一者來(lái)提供發(fā)射和接收工作。撇開(kāi)其它天線而選取一天線的一個(gè)理由發(fā)生在有多路徑衰落的情況,其中一采用兩個(gè)不同路徑的信號(hào)會(huì)在一天線導(dǎo)致信號(hào)抵銷(xiāo)作用,但在另一天線不會(huì)。另一實(shí)例是因同一天線收到之二個(gè)不同信號(hào)造成干擾之時(shí)。選取兩天線其中一者的另一理由系因?yàn)榄h(huán)境改變,譬如當(dāng)一遠(yuǎn)程站120c如箭頭125所示被從第三區(qū)115c帶到第一或第二區(qū)115a、115b之時(shí)。
圖1B系圖1A所示網(wǎng)絡(luò)100之一子集的方塊圖,其中更詳細(xì)地繪出一運(yùn)用本發(fā)明原則之存取點(diǎn)110b的定向天線波瓣130a-130i。定向天線波瓣130a-130i亦會(huì)被總體標(biāo)示為參考數(shù)字130。存取點(diǎn)110b在一環(huán)境掃描過(guò)程中依序透過(guò)天線波瓣130以判定一較佳天線方向。
在一掃描過(guò)程中,存取點(diǎn)110b使用一如圖2A和圖2B更詳細(xì)繪出之定向天線掃描搜索遠(yuǎn)程站120b發(fā)射的RF信號(hào)。在每一掃描方向(亦即角度或天線圖案),存取點(diǎn)110b測(cè)量一信號(hào)或探測(cè)響應(yīng)且計(jì)算該掃描角度之一相應(yīng)度量。度量之實(shí)例包含接收信號(hào)強(qiáng)度讀數(shù)(RSSI),載波-干擾比(C/I),能量-位比(Eb/No),或是接收信號(hào)或信號(hào)環(huán)境之品質(zhì)的其它適當(dāng)度量,譬如信噪比(SNR)。這些量測(cè)值之一組合亦可被用來(lái)判定最佳或較佳的天線排列,正如熟習(xí)此技藝者所能輕易理解。依據(jù)此等測(cè)得信號(hào)品質(zhì)度量,存取點(diǎn)110b判定與遠(yuǎn)程站120b通信之較佳天線角度或方向。
此等掃描可為在遠(yuǎn)程站110b已被認(rèn)證且已與接線系統(tǒng)105結(jié)合之前或之后發(fā)生。因此,起始天線掃描可能是在MAC層內(nèi)完成。另一選擇,起始天線掃描可為在MAC層以外完成。相似地,在遠(yuǎn)程站110b已經(jīng)認(rèn)證且已與接線系統(tǒng)105結(jié)合之后發(fā)生的掃描可為在MAC層內(nèi)完成或是由發(fā)生在MAC層以外的程序完成。
圖2A系一使用一外部定向天線數(shù)組200a之存取點(diǎn)110的簡(jiǎn)圖。定向天線數(shù)組200a包含五個(gè)單極被動(dòng)天線組件205a、205b、205c、205d和205e以及一個(gè)單極主動(dòng)天線組件206。被動(dòng)天線組件205a、205b、205c、205d和205e在下文總體以參考數(shù)字205標(biāo)示。定向天線數(shù)組200a經(jīng)由一通用序列總線(USB)端口215連接至存取點(diǎn)110。定向天線數(shù)組200a與存取點(diǎn)110間亦接受其它類(lèi)型的連接。
定向天線數(shù)組200a內(nèi)的被動(dòng)天線組件205被寄生地耦接于主動(dòng)天線組件206以允許掃描。在本說(shuō)明書(shū)中,″掃描″意指定向天線數(shù)組200a之至少一天線波束能以與被動(dòng)天線組件205之?dāng)?shù)量相關(guān)的增量旋轉(zhuǎn),其視需要能旋轉(zhuǎn)360度。
定向天線數(shù)組200a之一詳細(xì)說(shuō)明提供于2002年1月24日公開(kāi)之發(fā)明名稱(chēng)為″用于無(wú)線通信系統(tǒng)之適應(yīng)性天線″的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)案第2002/0008672號(hào)內(nèi),該案以引用的方式并入本文中且其已被讓渡給本發(fā)明之現(xiàn)有受讓人。以定向天線數(shù)組200a所收到或發(fā)射之信號(hào)為基礎(chǔ)最佳化天線方向的范例方法亦揭示于該案。
定向天線數(shù)組200a亦可被用于一全向模式以提供一全向天線圖案。存取點(diǎn)110可采用一全向圖案進(jìn)行發(fā)射或接收。存取點(diǎn)110亦可在對(duì)遠(yuǎn)程站120發(fā)射或從該遠(yuǎn)程站接收之時(shí)使用選定的定向天線。
圖2B系一具備一內(nèi)部定向天線220b之存取點(diǎn)110的等角透視圖。在此實(shí)施例中,定向天線數(shù)組200b位于一PCMCIA卡220上。PCMCIA卡220系由存取點(diǎn)110攜載且連接于一處理器(圖中未示)。定向天線數(shù)組200b提供與圖2A所示定向天線數(shù)組200a相同的功能。
應(yīng)理解到尚有眾多其它形式的定向天線數(shù)組可用。實(shí)例包含揭示于2003年1月4日授證之發(fā)明名稱(chēng)為″用于無(wú)線通信系統(tǒng)之適應(yīng)性天線″的美國(guó)專(zhuān)利第6515635號(hào)以及2002年3月28日公告之發(fā)明名稱(chēng)為″用于無(wú)線通信系統(tǒng)之適應(yīng)性天線″的美國(guó)專(zhuān)利公告案第2002/0036586號(hào),二者以引用的方式并入本文中且其已被讓渡給本發(fā)明之現(xiàn)有受讓人。
圖3A系一如前所述包含被動(dòng)天線組件205和主動(dòng)天線組件206之定向天線數(shù)組200a的詳細(xì)圖。定向天線數(shù)組200a亦包含一與被動(dòng)天線組件電耦合的接地面330,如下文參照?qǐng)D3B所述。
仍參照?qǐng)D3A,定向天線數(shù)組200a提供一從天線組件205a和205e斜向離開(kāi)的定向天線波瓣300。此為天線組件205a和205e處于一反射模式且天線組件205b、205c和205d處于一透射模式的征兆。換句話說(shuō),主動(dòng)天線組件206與被動(dòng)天線組件205之間的相互耦接容許定向天線數(shù)組200a掃描定向天線波瓣300,在本案例中,該波瓣因被動(dòng)組件205之既設(shè)模式而被如圖所示導(dǎo)向。如熟習(xí)此技藝者所能理解,被動(dòng)天線組件205之不同模式組合會(huì)造成不同的天線波瓣300圖案和角度。
圖3B系一能被用來(lái)將被動(dòng)天線組件205設(shè)定為反射模式或透射模式之范例電路的簡(jiǎn)圖。反射模式由一代表性長(zhǎng)虛線305標(biāo)示,且透射模式由一短虛線310標(biāo)示。代表性模式305和310分別是經(jīng)由一電感組件320或一電容組件325耦接于一接地面330的方式造成。被動(dòng)天線組件205a通過(guò)電感組件320或電容組件325的耦接系經(jīng)由一開(kāi)關(guān)315進(jìn)行。開(kāi)關(guān)315可為一能將被動(dòng)天線組件205a耦接于接地面330的機(jī)械開(kāi)關(guān)或電氣開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)315系經(jīng)由一控制信號(hào)335設(shè)定。
經(jīng)由電感器320耦接于接地面330的是被動(dòng)天線組件205a,其如較長(zhǎng)代表性虛線305所示被有效地延長(zhǎng)。此可視為是為一經(jīng)由被動(dòng)天線組件205a與主動(dòng)天線組件206之相互耦接而被耦合于被動(dòng)天線組件205a的RF信號(hào)提供一″后擋板(backboard)″。在圖3A案例中,被動(dòng)天線組件205a和205e二者經(jīng)由相應(yīng)電感組件320連接于接地面330。在此同時(shí),在圖3A實(shí)例中,其它被動(dòng)天線組件205b、205c和205d經(jīng)由相應(yīng)電容組件325電連接于接地面330。
電容耦合作用使被動(dòng)天線組件如較短代表性虛線310所示有效地縮短。全部被動(dòng)組件325之電容耦合作用使定向天線數(shù)組200a有效地成為一全向天線。應(yīng)理解到亦可將替代的耦接技術(shù)用在被動(dòng)天線組件205與接地面330之間,例如延時(shí)線和集總阻抗。
跳到圖9,其提供藉由運(yùn)用定向天線數(shù)組200a或200b使存取點(diǎn)110b產(chǎn)生一全向天線圖案905和一定向天線圖案910的俯視圖。存取點(diǎn)110b與多個(gè)站120a-120d通信。由于存取點(diǎn)110通常被遠(yuǎn)距安裝為在其附近沒(méi)有障礙物或移動(dòng)反射器(例如被安裝在墻上高處或天花板上),較佳天線圖案方向之選擇很可能不會(huì)在與一給定遠(yuǎn)程站120聯(lián)機(jī)的全程中發(fā)生變化。
圖標(biāo)存取點(diǎn)110b可能運(yùn)用一定向天線200a將下行鏈接數(shù)據(jù)訊框發(fā)射給一選定遠(yuǎn)程站120c。就大多數(shù)廣播和控制訊框來(lái)說(shuō),存取點(diǎn)可使用全向天線圖案905和最低可用數(shù)據(jù)傳輸速率以確保所有遠(yuǎn)程站120都會(huì)收到。定向天線200a無(wú)法加大網(wǎng)絡(luò)100的涵蓋面積,但可能提高發(fā)送給遠(yuǎn)程站120之?dāng)?shù)據(jù)訊框的數(shù)據(jù)傳輸速率。加大的下行鏈接傳輸速率有其好處,因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)100上轉(zhuǎn)移的絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)明顯是在下行鏈接(例如網(wǎng)頁(yè)存取、檔案轉(zhuǎn)移)。有一選項(xiàng)是在存取點(diǎn)110b被要求以全向模式接收之時(shí)運(yùn)用交換式空間分集。舉例來(lái)說(shuō),5dB之可能增加的鏈接余裕提供300%的流通增加量。
由選定遠(yuǎn)程站120c在爭(zhēng)用周期(CP)內(nèi)發(fā)送給存取點(diǎn)110b之上行鏈接數(shù)據(jù)訊框系利用全向天線圖案接收,因?yàn)槿魏芜h(yuǎn)程站皆可能發(fā)射該訊框。就大訊框來(lái)說(shuō),網(wǎng)絡(luò)組態(tài)可能要求遠(yuǎn)程站采用請(qǐng)求發(fā)送/清除發(fā)送(RTS/CTS)機(jī)制以預(yù)訂無(wú)線媒體。在此情況中,存取點(diǎn)110b可以一定向模式接收以加大上行鏈接的數(shù)據(jù)傳輸速率。這多少是取決于在遠(yuǎn)程站120c運(yùn)用之?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率選擇算法。
在下行鏈接傳輸中,存取點(diǎn)110b可能決定在爭(zhēng)用周期內(nèi)使用全向圖案和一較低數(shù)據(jù)傳輸速率來(lái)發(fā)射小封包。其原因?yàn)樵谑諗繀^(qū)″另一″側(cè)上之一遠(yuǎn)程站(譬如遠(yuǎn)程站120e)無(wú)法聽(tīng)到從背對(duì)其指向之定向天線圖案發(fā)出的存取點(diǎn)傳輸內(nèi)容。此為眾所熟悉的″隱藏節(jié)點(diǎn)″問(wèn)題,其中兩個(gè)遠(yuǎn)程站120互相沒(méi)有聽(tīng)到對(duì)方且在同一時(shí)間結(jié)束發(fā)射。在此情況中,該二遠(yuǎn)程站是120c和120e。一種避免此問(wèn)題、特別是對(duì)大數(shù)據(jù)訊框有效的方法在下文參照?qǐng)D7說(shuō)明。
是以存取點(diǎn)110處之定向天線圖案能為與身為網(wǎng)絡(luò)交通主體之遠(yuǎn)程站120交換之下行鏈接和上行鏈接數(shù)據(jù)訊框提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)被維持在存取點(diǎn)110之全向天線的標(biāo)稱(chēng)增益。也就是說(shuō),遠(yuǎn)程站120能與存取點(diǎn)110結(jié)合且維持聯(lián)機(jī)而無(wú)須使用定向天線200a。
如表1所提供之規(guī)則集合得被定義為利用定向天線200a之全向和定向特性的優(yōu)點(diǎn)。表1包含現(xiàn)時(shí)與存取點(diǎn)110相關(guān)之遠(yuǎn)程站120的地址及其現(xiàn)行天線方向選擇。表1可以依據(jù)802.11標(biāo)準(zhǔn)(表21和22在其內(nèi))之訊框序列為基礎(chǔ)描述范例天線方向選擇。在表1內(nèi),″Dir″指方向,″UL″指上行鏈接,且″DL″指下行鏈接。
表1—范例天線選擇規(guī)則

一程序可由一判定何時(shí)選取全向圖案及何時(shí)選取一定向圖案的規(guī)則集合說(shuō)明。舉例來(lái)說(shuō),存取點(diǎn)110可在對(duì)單一個(gè)遠(yuǎn)程站120發(fā)射或接收時(shí)的時(shí)間間隔內(nèi)選取一定向圖案。
一示出存取點(diǎn)110之接口的方塊圖繪于圖4。圖標(biāo)存取點(diǎn)110包含多個(gè)子系統(tǒng)和層。一天線子系統(tǒng)405可包含定向天線220b及用來(lái)操作該定向天線的支持電路、總線和軟件。天線子系統(tǒng)405與實(shí)體層410交界且對(duì)后者提供RF信號(hào)412。
實(shí)體層410處理RF信號(hào)412且對(duì)一天線操控程序420判定信號(hào)品質(zhì)量測(cè)值。實(shí)體層410以RF信號(hào)412為基礎(chǔ)對(duì)MAC層415發(fā)送處理后信號(hào)。MAC層415產(chǎn)生計(jì)時(shí)控制訊息422,后者亦被發(fā)送給天線操控程序420以便在需要時(shí)將天線切換成全向模式或定向模式。
MAC層415也將數(shù)據(jù)訊框429發(fā)送給其它程序(圖中未示)。圖標(biāo)實(shí)體層410、MAC層415和天線操控程序420可為存在于一控制器400內(nèi)。天線操控程序420舉例來(lái)說(shuō)可為儲(chǔ)存在一內(nèi)存內(nèi),該內(nèi)存為一獨(dú)立的內(nèi)存或是一處理器內(nèi)之一嵌入內(nèi)存。
天線操控程序420保有在每一遠(yuǎn)程站120之天線掃描過(guò)程中做出的接收信號(hào)品質(zhì)量測(cè)值417之一函數(shù)的″天線表或數(shù)據(jù)庫(kù)″或是″方向表或數(shù)據(jù)庫(kù)″。舉例來(lái)說(shuō),方向表425可儲(chǔ)存一站ID及一用來(lái)與遠(yuǎn)程站120定向通信的對(duì)應(yīng)天線方向(A、B、C)。一旦判定方向表425內(nèi)之天線方向,即利用天線操控程序420對(duì)天線子系統(tǒng)405提供定向天線控制427。若信號(hào)品質(zhì)量測(cè)值417高于一預(yù)定閾值表示能在全向模式下支持較高數(shù)據(jù)傳輸速率,則可將天線方向保持在全向(O)模式。
下文說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明用來(lái)判定將一定向天線220b從一存取點(diǎn)110指向一遠(yuǎn)程站120之較佳方向的各種技術(shù)。第一種技術(shù)運(yùn)用一空間分集選擇機(jī)制。第二種技術(shù)利用在存取點(diǎn)110與遠(yuǎn)程站120間交換之探針信號(hào)序列。第三種技術(shù)利用控制訊息(例如ACK或CTS)在存取點(diǎn)110做出接收天線方向之信號(hào)品質(zhì)量測(cè)值。第三種技術(shù)可應(yīng)用于前向和反向鏈接二者。
第一種技術(shù)假設(shè)現(xiàn)有的802.11裝置納入天線交換式分集掃描/控制且未來(lái)的802.11裝置譬如802.11a/802.11g/802.11n也會(huì)支持交換式分集。該第一技術(shù)在一遠(yuǎn)程站120已經(jīng)認(rèn)證且已與一網(wǎng)絡(luò)結(jié)合之后可用。其假設(shè)起始天線掃描系在MAC/網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議內(nèi)完成。使用一定向或多組件天線220a,該第一技術(shù)能利用分集協(xié)議使天線位置/選擇保持更新。
今參照?qǐng)D6,該第一技術(shù)的作用如下。圖標(biāo)存取點(diǎn)110’包含一連接于天線子系統(tǒng)405’之控制器600’。控制器600’包括一被賦予對(duì)天線控制信號(hào)之存取的實(shí)體層410’以及一MAC層(圖4)。該MAC層將天線選擇寫(xiě)入緩存器A 605a’和緩存器B 605b’內(nèi)。緩存器A 605a’容納選定的天線位置,且緩存器B 605b’容納一候補(bǔ)天線位置。實(shí)體層410’亦與一多任務(wù)器610’通信。實(shí)體層410’以一傳統(tǒng)分集選擇控制方式對(duì)多任務(wù)器610’發(fā)送一分集選擇開(kāi)關(guān)控制信號(hào)607’,但在此情況中系使用控制緩存器A 605a’或緩存器B 605b’之內(nèi)容的分集選擇開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。
該選定天線位置系一開(kāi)始就在網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證/結(jié)合協(xié)議期間選出。該候補(bǔ)天線位置是任何其它天線位置(包含一全向模式)。該候補(bǔ)天線位置在已收到一有效封包之后或是在經(jīng)過(guò)一段預(yù)定時(shí)間沒(méi)有收到任何封包之后以一預(yù)定順序改變。
在成功地收到一封包之后,實(shí)體層410’對(duì)MAC層發(fā)送針對(duì)該二天線位置的接收信號(hào)品質(zhì)度量(信號(hào)強(qiáng)度、信噪比、多路徑/均衡器度量等)。在封包接收過(guò)程中,實(shí)體層410’如同現(xiàn)在用于802.11般地運(yùn)作;也就是說(shuō),在該二天線位置之間切換并且使用對(duì)封包接收而言最好的天線位置。在實(shí)體層410’收到有效封包之后,將該二天線位置之信號(hào)品質(zhì)度量發(fā)送給MAC層。MAC層更新選定天線位置以及候補(bǔ)天線位置。該選定天線位置被換成以從實(shí)體層410’收到之?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)最佳的位置??衫脼V波/遲滯作用來(lái)避免兩天線位置之間的″乒乓現(xiàn)象(ping-ponging)″。
如前所述,此技術(shù)利用現(xiàn)有802.11天線交換式分集方法的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)理解到此第一技術(shù)可包含硬件、軟件/韌體或以上之組合。
今參照?qǐng)D10,其將說(shuō)明以空間分集為基礎(chǔ)操作一WLAN 100內(nèi)之一存取點(diǎn)110的前述方法的流程圖。從起點(diǎn)(方塊1000)開(kāi)始,該方法包括利用定向天線220b之一現(xiàn)行角度與遠(yuǎn)程站120通信,如方塊1010。在方塊1020進(jìn)行的是在前導(dǎo)碼期間掃過(guò)定向天線220b用來(lái)與遠(yuǎn)程站120通信之多個(gè)替用角度。在方塊1030進(jìn)行的是測(cè)量經(jīng)由現(xiàn)行角度和多個(gè)替用角度從遠(yuǎn)程站120收到的相應(yīng)信號(hào)。在方塊1040,于該前導(dǎo)碼期間以測(cè)得信號(hào)為基礎(chǔ)選取該現(xiàn)行角度或是多個(gè)替用角度其中一角度為一繼續(xù)與遠(yuǎn)程站120通信的較佳角度。該方法在方塊105結(jié)束。
第二種技術(shù)系以存取點(diǎn)110對(duì)遠(yuǎn)程站120之RTS訊息的發(fā)射以及遠(yuǎn)程站對(duì)存取點(diǎn)響應(yīng)發(fā)射之CTS訊息的接收為基礎(chǔ)。802.11標(biāo)準(zhǔn)亦定義一探測(cè)要求/探測(cè)響應(yīng)交換,此通常被遠(yuǎn)程站120用來(lái)判定對(duì)其他站120的鏈接品質(zhì)。
在被存取點(diǎn)110用來(lái)判定對(duì)一選定遠(yuǎn)程站120之較佳指向方向(如圖8所示)時(shí),存取點(diǎn)110以全向圖案及每一可能定向圖案130發(fā)射一探測(cè)要求信號(hào),且在以相應(yīng)圖案運(yùn)作的同時(shí)測(cè)量從遠(yuǎn)程站110回送之探測(cè)響應(yīng)信號(hào)810的信號(hào)品質(zhì)。
此等響應(yīng)訊框810之測(cè)量使其成為比前述分集選擇技術(shù)更有靠的技術(shù)。此第二技術(shù)最好至少是在一遠(yuǎn)程站120已與存取點(diǎn)110結(jié)合之后立即使用。雖說(shuō)使用額外的探測(cè)要求/探測(cè)響應(yīng)信號(hào)會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)效率造成影響,但此等交換可能不常發(fā)生。
今參照?qǐng)D11,其將說(shuō)明以探針信號(hào)為基礎(chǔ)操作一WLAN 100內(nèi)之一存取點(diǎn)110的前述方法的流程圖。從起點(diǎn)(方塊1100)開(kāi)始,該方法包括在方塊1110選取一遠(yuǎn)程站120,在方塊1120經(jīng)由定向天線220b之全向角度對(duì)該選定遠(yuǎn)程站發(fā)射一第一探針信號(hào),且在方塊1130測(cè)量經(jīng)由該全向角度從該選定遠(yuǎn)程站收到之一響應(yīng)于該第一探針信號(hào)的第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)。
在方塊1140,經(jīng)由定向天線200b之多個(gè)定向角度當(dāng)中的每一角度對(duì)選定遠(yuǎn)程站120發(fā)射一相應(yīng)第二探針信號(hào),且在方塊1150測(cè)量經(jīng)由每一定向角度從該選定遠(yuǎn)程站收到之一響應(yīng)于該相應(yīng)第二探針信號(hào)的第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)。在方塊1160,將來(lái)自選定遠(yuǎn)程站120之測(cè)得第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)和相應(yīng)測(cè)得第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)儲(chǔ)存在一天線數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。
在方塊1170,以該等測(cè)得第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)為基礎(chǔ)針對(duì)選定遠(yuǎn)程站120選取一較佳定向角度。在方塊1180,比較得自該全向角度之測(cè)得第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)與得自該較佳定向角度之測(cè)得第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)。該第一探針信號(hào)包括一請(qǐng)求發(fā)送(RTS)訊息且該第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)包括一清除發(fā)送(CTS)訊息。相似地,該第二探針信號(hào)包括一RTS訊息且該第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)包括一CTS訊息。在方塊1190,以該比較為基礎(chǔ)選取該全向角度或該較佳定向角度繼續(xù)與選定遠(yuǎn)程站120通信。該方法在方塊1195結(jié)束。
第三種技術(shù)運(yùn)用被用在存取點(diǎn)110與遠(yuǎn)程站120間之常態(tài)數(shù)據(jù)交換的控制訊框。此技術(shù)可被用在前向鏈接通信以及反向鏈接通信二者內(nèi)。由于清除發(fā)送(CTS)和確認(rèn)(ACK)訊息系以較低數(shù)據(jù)傳輸速率發(fā)送,存取點(diǎn)110可用這些訊息比較全向圖案905與現(xiàn)在選用的定向圖案130。此繪于圖5A,圖中在天線選擇計(jì)時(shí)上有虛線。其可當(dāng)作用來(lái)判定現(xiàn)在選用方向130是否會(huì)保有其超越全向圖案905之優(yōu)勢(shì)的方法。此優(yōu)勢(shì)通常是以一預(yù)定閾值為基礎(chǔ)以免在具有相似信號(hào)品質(zhì)度量的兩個(gè)天線圖案之間頻繁切換。
舉例來(lái)說(shuō),在CTS訊息期間,可用全向模式接收此訊息以計(jì)算一第一信號(hào)品質(zhì)量測(cè)值。在ACK訊息期間,可用一測(cè)試天線方向接收此訊息以計(jì)算一第二信號(hào)品質(zhì)量測(cè)值。進(jìn)行該第一和第二信號(hào)品質(zhì)量測(cè)值的比較并且判斷該測(cè)試天線方向是否應(yīng)被儲(chǔ)存。也就是說(shuō),定向模式是否提供一高于全向模式的增益。亦可進(jìn)行二個(gè)不同定向天線方向之間的比較。
圖4之方向表425可加上來(lái)自前述程序之全向和選定方向天線圖案的信號(hào)品質(zhì)量測(cè)值。倘若優(yōu)勢(shì)低落到一預(yù)定閾值以下,則存取點(diǎn)110回復(fù)為全向選擇且利用上述前兩種技術(shù)其中之一進(jìn)行天線搜尋。
萬(wàn)一遠(yuǎn)程站120進(jìn)入一節(jié)能模式或是長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的閑置期,存取點(diǎn)110回復(fù)為全向圖案選擇。當(dāng)遠(yuǎn)程站120變得再次活躍,存取點(diǎn)110可進(jìn)行另一次天線搜尋。
今參照?qǐng)D12和圖13,分別說(shuō)明以前向和反向鏈接內(nèi)之控制訊框?yàn)榛A(chǔ)操作一WLAN 100內(nèi)之一存取點(diǎn)120的方法的流程圖。從起點(diǎn)(方塊1200)開(kāi)始,該方法包括在方塊1210在一前向鏈接內(nèi)經(jīng)由定向天線220b之一第一天線圖案從遠(yuǎn)程站120接收一第一控制訊框,且在方塊1220將一第一數(shù)據(jù)訊框發(fā)射給該遠(yuǎn)程站,且在方塊1230經(jīng)由該定向天線之一第二天線圖案從該遠(yuǎn)程站接收一第二控制訊框。在方塊1240測(cè)量一經(jīng)由該第一天線圖案收到之第一控制訊框的信號(hào)品質(zhì)以及一經(jīng)由該第二天線圖案收到之第二控制訊框的信號(hào)品質(zhì)。在方塊1250比較與該第一和第二天線圖案相關(guān)的相應(yīng)測(cè)得信號(hào)品質(zhì)。若與該第二天線圖案相關(guān)之測(cè)得信號(hào)品質(zhì)超過(guò)與該第一天線圖案相關(guān)之測(cè)得信號(hào)品質(zhì)一預(yù)定閾值,則在方塊1260選取該第二天線圖案用以對(duì)遠(yuǎn)程站120發(fā)射一第二數(shù)據(jù)訊框。收到的第一控制訊框包括一清除發(fā)送訊息,且收到的第二控制訊框包括一確認(rèn)訊息。該方法在方塊1270結(jié)束。
用來(lái)以反向鏈接內(nèi)之控制訊框?yàn)榛A(chǔ)操作一WLAN 100內(nèi)之一存取點(diǎn)120的方法包括從起點(diǎn)(方塊1300)開(kāi)始,在方塊1310經(jīng)由定向天線220b之一第一天線圖案從遠(yuǎn)程站接收一第一控制訊框,在方塊1320將一第二控制訊框發(fā)射給該遠(yuǎn)程站,且在方塊1330經(jīng)由該定向天線之一第二天線圖案從該遠(yuǎn)程站接收一第一數(shù)據(jù)訊框。在方塊1340測(cè)量一經(jīng)由該第一天線圖案收到之第一控制訊框的信號(hào)品質(zhì)以及一經(jīng)由該第二天線圖案收到之第一數(shù)據(jù)訊框的信號(hào)品質(zhì)。在方塊1350比較與該第一和第二天線圖案相關(guān)的相應(yīng)測(cè)得信號(hào)品質(zhì)。若與該第二天線圖案相關(guān)之測(cè)得信號(hào)品質(zhì)超過(guò)與該第一天線圖案相關(guān)之測(cè)得信號(hào)品質(zhì)一預(yù)定閾值,則在方塊1360選取該第二天線圖案讓存取點(diǎn)110對(duì)遠(yuǎn)程站120發(fā)射一第二數(shù)據(jù)訊框。收到的第一控制訊框包括一請(qǐng)求發(fā)送訊息,且發(fā)射的第二控制訊框包括一清除發(fā)送訊息。該方法在方塊1370結(jié)束。
第四種技術(shù)是一隱藏節(jié)點(diǎn)保護(hù)技術(shù),其在存取點(diǎn)110使用一定向天線220b時(shí)提供一保護(hù)機(jī)制以減少或消弭隱藏節(jié)點(diǎn)的發(fā)生率。隱藏節(jié)點(diǎn)發(fā)生在并非網(wǎng)絡(luò)100內(nèi)所有遠(yuǎn)程站120都能聽(tīng)到存取點(diǎn)110與一選定遠(yuǎn)程站120間的通信之時(shí),因此未曾聽(tīng)到的遠(yuǎn)程站可能會(huì)在媒體被使用之時(shí)發(fā)射。這會(huì)造成碰撞,特別是在存取點(diǎn)110。
當(dāng)存取點(diǎn)110具有要發(fā)射給一遠(yuǎn)程站120的數(shù)據(jù),控制程序以掃描圖4之方向表425的方式設(shè)定所選天線方向以判定是否有潛在隱藏節(jié)點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō),存取點(diǎn)110可就相反于選定天線方向的方向?qū)ふ疫h(yuǎn)程站120。
參照?qǐng)D7之計(jì)時(shí)圖,倘若控制軟件判定有可能存在隱藏節(jié)點(diǎn),存取點(diǎn)110首先利用天線220a之全向模式對(duì)一已知未使用的MAC地址發(fā)射一CTS訊息。此程序系用來(lái)告知網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有遠(yuǎn)程站120有一交換操作要發(fā)生且在交換完成以前不會(huì)發(fā)射。然后存取點(diǎn)110切換成預(yù)期遠(yuǎn)程站120的選定天線方向并進(jìn)行通信。防止隱藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題的另一方案是與一期望遠(yuǎn)程站120進(jìn)行四向訊框交換協(xié)議(RTS、CTS、數(shù)據(jù)及ACK)。
倘若控制軟件判定不可能有隱藏節(jié)點(diǎn),存取點(diǎn)110不會(huì)發(fā)送CTS訊息且可在存取點(diǎn)110天線設(shè)定成正確方向之時(shí)立即開(kāi)始通信。倘若網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有要求,RTS訊息得被送給預(yù)期的接收器,導(dǎo)致一CTS訊息回到存取點(diǎn)110當(dāng)作確認(rèn)訊息,如圖5A所示。
要注意到在參照?qǐng)D7所述之程序中,效能因RTS訊息不是由存取點(diǎn)110發(fā)射而提升,因?yàn)橐惯h(yuǎn)程站120停止發(fā)射就只需要CTS訊息。在標(biāo)準(zhǔn)802.11協(xié)議標(biāo)頭之ID段內(nèi)指出的遠(yuǎn)程站120確保該指定遠(yuǎn)程站收到數(shù)據(jù)訊框。
今參照?qǐng)D14,說(shuō)明以隱藏節(jié)點(diǎn)辨識(shí)為基礎(chǔ)操作一WLAN 100內(nèi)之一存取點(diǎn)120的方法。從起點(diǎn)(方塊1400)開(kāi)始,該方法包括在1410藉由在存取點(diǎn)110與每一遠(yuǎn)程站120之間以對(duì)應(yīng)于多個(gè)天線圖案之相應(yīng)測(cè)得信號(hào)品質(zhì)為關(guān)聯(lián)的方式創(chuàng)造一天線數(shù)據(jù)庫(kù)。該等相應(yīng)測(cè)得信號(hào)品質(zhì)系由存取點(diǎn)110以其與每一遠(yuǎn)程站120之通信為基礎(chǔ)判定。在方塊1420以該天線數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)判定用于每一遠(yuǎn)程站120之一較佳天線圖案,且在方塊1430選取一遠(yuǎn)程站及對(duì)應(yīng)較佳天線圖案以進(jìn)行通信。在方塊1440,以該天線數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)且在與選定遠(yuǎn)程站通信之前判定是否有任何未被選取的遠(yuǎn)程站可能會(huì)在此等通信實(shí)際發(fā)生之時(shí)還不知道。此系由比較與該選定遠(yuǎn)程站之較佳天線圖案相關(guān)的測(cè)得信號(hào)品質(zhì)及與未被選取遠(yuǎn)程站使用相同較佳天線圖案時(shí)相關(guān)的相應(yīng)信號(hào)品質(zhì)的方式判定。
倘若可能有一隱藏節(jié)點(diǎn),則在方塊1450廣播一表達(dá)出存取點(diǎn)110與選定遠(yuǎn)程站120正要互相通信的訊息。如前所述,此廣播可為呈一經(jīng)由全向天線圖案發(fā)送給遠(yuǎn)程站120之主動(dòng)清除發(fā)送訊息的形式。該CTS有一不對(duì)應(yīng)于任何遠(yuǎn)程站120的未使用地址。另一選擇,與選定遠(yuǎn)程站120進(jìn)行四向訊框交換協(xié)議(RTS、CTS、數(shù)據(jù)及ACK)以防隱藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題。該方法在方塊1460結(jié)束。
雖說(shuō)以上已參照本發(fā)明之較佳實(shí)施例特定地以圖和文字說(shuō)明本發(fā)明,熟習(xí)此技藝者會(huì)理解到可不脫離申請(qǐng)專(zhuān)利范圍項(xiàng)所涵蓋之發(fā)明范圍就形式和細(xì)節(jié)做出多樣變化。舉例來(lái)說(shuō),存取點(diǎn)并不局限于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)。如前所述之存取點(diǎn)天線算法如熟習(xí)此技藝者所能輕易理解可應(yīng)用于其它類(lèi)型的局域網(wǎng)絡(luò),譬如IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)所定義的局域網(wǎng)絡(luò)。
權(quán)利要求
1.一種操作無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)內(nèi)之存取點(diǎn)的方法,該存取點(diǎn)包含用來(lái)與多個(gè)遠(yuǎn)程站通信之一定向天線,該定向天線包含一全向角度及多個(gè)定向角度,該方法包括從該等多個(gè)遠(yuǎn)程站當(dāng)中選取一遠(yuǎn)程站;經(jīng)由該定向天線之全向角度發(fā)射一第一探針信號(hào)至該選定遠(yuǎn)程站;測(cè)量經(jīng)由該全向角度從該選定遠(yuǎn)程站所接收之一第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào),以響應(yīng)該第一探針信號(hào);經(jīng)由該定向天線之多個(gè)定向角度的每一角度,發(fā)射一相應(yīng)第二探針信號(hào)至該選定遠(yuǎn)程站;測(cè)量經(jīng)由每一定向角度從該選定遠(yuǎn)程站所接收之一第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào),以響應(yīng)該相應(yīng)第二探針信號(hào);且將來(lái)自該選定遠(yuǎn)程站之所測(cè)量第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)和該相應(yīng)測(cè)量第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)儲(chǔ)存在一天線數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,更包括以該測(cè)量第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)為基礎(chǔ),選取用于該選定遠(yuǎn)程站之一較佳定向角度;以及比較得自該全向角度之該測(cè)量第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)與得自該較佳定向角度之該測(cè)量第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,更包括以該比較為基礎(chǔ)選取該全向角度或該較佳定向角度,用以繼續(xù)與該選定遠(yuǎn)程站通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,當(dāng)與該較佳定向角度相關(guān)之該測(cè)量信號(hào)超過(guò)與該全向角度相關(guān)之測(cè)量信號(hào)一預(yù)定閾值時(shí),則選取該較佳定向角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,更包括從該等多個(gè)遠(yuǎn)程站中選取一下一個(gè)遠(yuǎn)程站;對(duì)該下一個(gè)選定遠(yuǎn)程站重復(fù)發(fā)射第一和第二探針信號(hào)的步驟以及測(cè)量從該下一個(gè)選定遠(yuǎn)程站收到之第一和第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)的步驟;將來(lái)自該下一個(gè)選定遠(yuǎn)程站之該測(cè)量第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)和該相應(yīng)測(cè)量第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)儲(chǔ)存在該天線數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi);以及對(duì)剩下的每一遠(yuǎn)程站重復(fù)該選取步驟、發(fā)射步驟及儲(chǔ)存步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,該第一探針信號(hào)包括一請(qǐng)求發(fā)送(RTS)訊息及該第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)包括一清除發(fā)送(CTS)訊息;且其中該第二探針信號(hào)包括一RTS訊息及該第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)包括一CTS訊息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,該測(cè)量包括判定一接收信號(hào)強(qiáng)度讀數(shù)、一載波-干擾比、一能量-位比和一信噪比至少其中之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,該全向角度之選擇及多個(gè)定向角度之掃描系在該存取點(diǎn)之媒體存取控制(MAC)層進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,更包括當(dāng)該存取點(diǎn)與該選定遠(yuǎn)程站間有一段特定時(shí)間沒(méi)有通信時(shí),更新用于該選定遠(yuǎn)程站之天線數(shù)據(jù)庫(kù),該更新包括重復(fù)對(duì)該選定遠(yuǎn)程站發(fā)射第一和第二探針信號(hào)以及測(cè)量從該選定遠(yuǎn)程站所接收之第一和第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,該存取點(diǎn)系以一IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)和一IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中至少一標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)運(yùn)作。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,該定向天線包括至少一主動(dòng)組件和多個(gè)被動(dòng)組件。
12.一種無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)之存取點(diǎn),其包括一定向天線,其包括一全向角度和多個(gè)定向角度;及一連接于該定向天線進(jìn)行控制之控制器,該控制器從多個(gè)遠(yuǎn)程站中選取一遠(yuǎn)程站,經(jīng)由該定向天線之全向角度,發(fā)射一第一探針信號(hào)至,該選定遠(yuǎn)程站測(cè)量經(jīng)由該全向角度從該選定遠(yuǎn)程站所接收之一第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào),以響應(yīng)于該第一探針信號(hào),經(jīng)由該定向天線之多個(gè)定向角度的每一角度將一相應(yīng)第二探針信號(hào)發(fā)射給該選定遠(yuǎn)程站,測(cè)量經(jīng)由每一定向角度從該選定遠(yuǎn)程站所接收之一第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào),以響應(yīng)于該相應(yīng)第二探針信號(hào),以及將來(lái)自該選定遠(yuǎn)程站之該測(cè)量第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)和該相應(yīng)測(cè)量第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)儲(chǔ)存在一天線數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存取點(diǎn),其特征在于,該定向天線包括至少一主動(dòng)組件和多個(gè)被動(dòng)組件。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存取點(diǎn),其特征在于,該控制器包括一實(shí)體層和一媒體存取控制(MAC)層,且其中該全向角度之選擇及該等多個(gè)定向角度之掃描是在該MAC層進(jìn)行。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存取點(diǎn),其特征在于,該控制器更以該等測(cè)量第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)為基礎(chǔ),選取用于該選定遠(yuǎn)程站之一較佳定向角度;及比較來(lái)自該全向角度之該測(cè)量第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)與來(lái)自該較佳定向角度之該測(cè)量第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的存取點(diǎn),其特征在于,該控制器以該比較為基礎(chǔ),選取該全向角度或較佳定向角度,用來(lái)繼續(xù)與該選定遠(yuǎn)程站通信。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的存取點(diǎn),其特征在于,當(dāng)與該較佳定向角度相關(guān)之該測(cè)量信號(hào)超過(guò)與該全向角度相關(guān)之測(cè)量信號(hào)一預(yù)定閾值時(shí),則選取該較佳定向角度。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存取點(diǎn),其特征在于,該控制器更進(jìn)行下列步驟從該等多個(gè)遠(yuǎn)程站當(dāng)中選取一下一個(gè)遠(yuǎn)程站;對(duì)該下一個(gè)選定遠(yuǎn)程站重復(fù)發(fā)射第一和第二探針信號(hào)的步驟以及測(cè)量從該下一個(gè)選定遠(yuǎn)程站所接收之第一和第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)的步驟;將從該下一個(gè)選定遠(yuǎn)程站所接收之該測(cè)量第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)和相應(yīng)測(cè)量第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)儲(chǔ)存在該天線數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi);以及對(duì)剩下的每一遠(yuǎn)程站重復(fù)該選取步驟、發(fā)射步驟及儲(chǔ)存步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存取點(diǎn),其特征在于,該第一探針信號(hào)包括一請(qǐng)求發(fā)送(RTS)訊息及該第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)包括一清除發(fā)送(CTS)訊息;且其中該第二探針信號(hào)包括一RTS訊息及該第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)包括一CTS訊息。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存取點(diǎn),其特征在于,該控制器在該存取點(diǎn)與該選定遠(yuǎn)程站間有一段特定時(shí)間沒(méi)有通信之時(shí),更新用于該選定遠(yuǎn)程站之天線數(shù)據(jù)庫(kù),該更新包括重復(fù)對(duì)該選定遠(yuǎn)程站發(fā)射第一和第二探針信號(hào)以及測(cè)量從該選定遠(yuǎn)程站所接收之第一和第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用來(lái)操作無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)內(nèi)之存取點(diǎn)的方法。該存取點(diǎn)包含一用來(lái)與多個(gè)遠(yuǎn)程站通信之定向天線,且該定向天線包含一全向角度及多個(gè)定向角度。該方法包含從該等多個(gè)遠(yuǎn)程站當(dāng)中選取一遠(yuǎn)程站,經(jīng)由該定向天線之全向角度將一第一探針信號(hào)發(fā)射給該選定遠(yuǎn)程站,且測(cè)量經(jīng)由該全向角度從該選定遠(yuǎn)程站所接收之一第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào),以響應(yīng)該第一探針信號(hào)。一相應(yīng)第二探針信號(hào)經(jīng)由該定向天線之多個(gè)定向角度的每一角度發(fā)射給該選定遠(yuǎn)程站,且測(cè)量經(jīng)由每一定向角度從該選定遠(yuǎn)程站所接收之一第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào),以響應(yīng)該相應(yīng)第二探針信號(hào)。來(lái)自該選定遠(yuǎn)程站之所測(cè)量第一探測(cè)響應(yīng)信號(hào)和相應(yīng)測(cè)量第二探測(cè)響應(yīng)信號(hào)系儲(chǔ)存在一天線數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。
文檔編號(hào)H04M1/00GK1809968SQ200480016992
公開(kāi)日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月19日
發(fā)明者約翰E·霍夫曼, 凱文P·強(qiáng)森, 喬治R·小尼爾森, 約翰A·羅吉尼爾 申請(qǐng)人:美商智慧財(cái)產(chǎn)權(quán)授權(quán)股份有限公司
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