專利名稱：存取點的天線操控及隱藏節(jié)點辨識的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于無線局域網(wǎng)絡(luò)的范疇，特定言之是關(guān)于在無線局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)運(yùn)作的存取點的天線操控算法。
背景技術(shù)：
有各種標(biāo)準(zhǔn)容許遠(yuǎn)程站(譬如可攜式計算機(jī))在一無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)內(nèi)移動且經(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(AP)。該有線網(wǎng)絡(luò)通常被稱為接線系統(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)及在存取點內(nèi)之一實體層提供低階傳輸藉以讓此等站與存取點通信。在該實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)。
在作業(yè)中，當(dāng)一遠(yuǎn)程站上線時，首先會在該站及存取點內(nèi)的實體層之間建立聯(lián)機(jī)。然后才會連接MAC層。一般而言，就遠(yuǎn)程站和存取點來說，實體層RF信號利用單極天線發(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說大體上以一水平平面輻射。單極天線易于發(fā)生遠(yuǎn)程站與存取點之間的通信質(zhì)量劣化，譬如因居間物體導(dǎo)致無線電波信號反射或繞射。居間物體舉例來說包含墻壁、桌子和人。此等物體產(chǎn)生多路徑、常態(tài)統(tǒng)計衰落、瑞利(Rayleigh)衰落等。因此，曾有對于減輕因此等效應(yīng)造成之信號劣化的努力。
一種用來抵銷RF信號之劣化的技術(shù)是使用二個天線來提供分集作用。此二天線被耦接至處于遠(yuǎn)程站和存取點其中之一或二者兼具的一天線分集開關(guān)。使用二個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間，該等天線當(dāng)中至少一天線很可能會收到一未受多路徑效應(yīng)影響的信號。因此，此天線即是遠(yuǎn)程站或存取點經(jīng)由該天線分集開關(guān)選取進(jìn)行發(fā)射/接收信號的天線。但仍有需要解決無線局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)之遠(yuǎn)程站與一存取點間之RF信號劣化的問題。
此外，在一遠(yuǎn)程站不知道存取點與一選定遠(yuǎn)程站正在進(jìn)行通信且此遠(yuǎn)程站試圖與該存取點進(jìn)行通信之時會發(fā)生另一問題。因此會在存取點發(fā)生碰撞，這造成一被稱為隱藏節(jié)點問題的情況，此是因為在一無線局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)并非每一遠(yuǎn)程站都能跟該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每一其它遠(yuǎn)程站直接通信。

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線局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)一存取點與遠(yuǎn)程站之間的通信、特別是隱藏節(jié)點方面。
一種超越單純分集作用的改良是通過一種用在無線局域網(wǎng)絡(luò)的存取點(亦即無線網(wǎng)關(guān))的天線操控程序。定向天線改善網(wǎng)絡(luò)的流通量，且加大存取點與遠(yuǎn)程站(亦即無線使用者裝置)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之媒體存取控制(MAC)層內(nèi)，且以從遠(yuǎn)程站接收信號后可由實體層提供之信號質(zhì)量度量為基礎(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)存取點與一選定遠(yuǎn)程站間之?dāng)?shù)據(jù)交換的過程中，判定受操控存取點天線之一較佳方向。在一實施例中，由在存取點運(yùn)作之軟件或韌體做出此判斷。該存取點天線控制軟件/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。存取點可利用發(fā)信導(dǎo)致遠(yuǎn)程站發(fā)射一探測響應(yīng)信號，其中該存取點測量該探測響應(yīng)信號之信號質(zhì)量。該存取點可比較對應(yīng)于以一定向天線模式從遠(yuǎn)程站接收之信號的度量對上對應(yīng)于以一全向天線模式從遠(yuǎn)程站接收之信號的度量以判定是否應(yīng)當(dāng)進(jìn)行一新天線掃描作業(yè)。若存取點判斷出現(xiàn)隱藏的節(jié)點，其可能利用譬如802.11標(biāo)準(zhǔn)所定義之請求發(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有雙重好處增進(jìn)對個別遠(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)程站接收之信號位準(zhǔn)得經(jīng)由讓存取點用一瞄準(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說可提供一優(yōu)于傳統(tǒng)上部署于存取點之全向天線的3-5dB增益好處。加大的信號位準(zhǔn)容許存取點與遠(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內(nèi)以支持與遠(yuǎn)程站的作業(yè)。
更特定言之，本發(fā)明針對一種操作WLAN內(nèi)之存取點的方法，該存取點包含一用來與多個遠(yuǎn)程站通信的定向天線，且該定向天線包含多個天線圖案。該方法包括藉由使該存取點與每一遠(yuǎn)程站之間以對應(yīng)于該等多個天線圖案之一相應(yīng)測得信號質(zhì)量建立關(guān)聯(lián)的方式產(chǎn)生一天線數(shù)據(jù)庫。該等相應(yīng)測得信號質(zhì)量系由該存取點以其與每一遠(yuǎn)程站之通信為基礎(chǔ)判定。
該方法還包括為每一遠(yuǎn)程站以該天線數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)判定一較佳天線圖案，且選取一遠(yuǎn)程站及與其通信之對應(yīng)較佳天線圖案。以該天線數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)且在與該選定遠(yuǎn)程站通信之前判定是否有任何未被選取的遠(yuǎn)程站可能會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道。
判定是否有任何未被選取的遠(yuǎn)程站可能會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道的步驟包括比較與該選定遠(yuǎn)程站之較佳天線圖案相關(guān)的測得信號質(zhì)量及與使用相同較佳天線圖案之該等未被選取遠(yuǎn)程站相關(guān)的相應(yīng)信號質(zhì)量。測得的相應(yīng)信號質(zhì)量可包括一接收信號強(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。
該等多個天線圖案可包括一全向天線圖案，且倘若經(jīng)判定該等未被選取遠(yuǎn)程站當(dāng)中至少一站會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道，則該方法可更包括經(jīng)由該全向天線圖案對該等多個遠(yuǎn)程站發(fā)送一主動清除發(fā)送訊息。該清除發(fā)送訊息有一不對應(yīng)于該等多個遠(yuǎn)程站當(dāng)中任一站的未使用地址。
另一選擇，倘若經(jīng)判定該等未被選取遠(yuǎn)程站當(dāng)中至少一站會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道，則該方法可更包括經(jīng)由該全向天線圖案以一前向鏈接方向?qū)υ摰榷鄠€遠(yuǎn)程站發(fā)射一請求發(fā)送訊息，從該選定遠(yuǎn)程站接收一清除發(fā)送訊息，對該選定遠(yuǎn)程站發(fā)射一數(shù)據(jù)訊框，且從該選定遠(yuǎn)程站接收一確認(rèn)訊息。就一反向鏈接方向來說，本發(fā)明可更包括從該選定遠(yuǎn)程站接收一請求發(fā)送訊息，對該選定遠(yuǎn)程站發(fā)射一清除發(fā)送訊息，從該選定遠(yuǎn)程站接收一數(shù)據(jù)訊框，且對該選定遠(yuǎn)程站發(fā)射一確認(rèn)訊息。
產(chǎn)生天線數(shù)據(jù)庫之步驟可由至少三種方式進(jìn)行。一種方案是利用一前向鏈接內(nèi)的控制訊框，第二種方案是利用一反向鏈接內(nèi)的控制訊框，第三種方案是利用探測信號。
利用一正向鏈接內(nèi)之控制訊框產(chǎn)生天線數(shù)據(jù)庫之步驟包括使該存取點與該等多個遠(yuǎn)程站在一前向鏈接內(nèi)以包含多個控制訊框和一數(shù)據(jù)訊框之封包數(shù)據(jù)交換為基礎(chǔ)進(jìn)行通信，且產(chǎn)生天線數(shù)據(jù)庫之步驟包括經(jīng)由該定向天線之一第一天線圖案從該第一遠(yuǎn)程站接收一征求第一控制訊框，對該第一遠(yuǎn)程站發(fā)射一第一數(shù)據(jù)訊框，經(jīng)由該定向天線之一第二天線圖案從該第一遠(yuǎn)程站接收一第二控制訊框，測量經(jīng)由該第一天線圖案接收之第一控制訊框的信號質(zhì)量及經(jīng)由該第二天線圖案接收之第二控制訊框的信號質(zhì)量。針對剩下的每一天線圖案重復(fù)以上步驟。
此外，該方法更包括針對每一遠(yuǎn)程站重復(fù)該接收步驟和該發(fā)射步驟以測量經(jīng)由該第一天線圖案接收之第一控制訊框的信號質(zhì)量及經(jīng)由該第二天線圖案接收之第二控制訊框的信號質(zhì)量。被接收之該第一控制訊框包括一清除發(fā)送訊息，且被接收之該第二控制訊框包括一確認(rèn)訊息。
利用一反向鏈接內(nèi)之控制訊框產(chǎn)生天線數(shù)據(jù)庫之步驟包括使該存取點經(jīng)由該定向天線之一第一天線圖案從一第一遠(yuǎn)程站接收一第一控制訊框，對該第一遠(yuǎn)程站發(fā)射一第二控制訊框，經(jīng)由該定向天線之一第二天線圖案從該第一遠(yuǎn)程站接收一第一數(shù)據(jù)訊框，且測量經(jīng)由該第一天線圖案接收之第一控制訊框的信號質(zhì)量及經(jīng)由該第二天線圖案接收之第一數(shù)據(jù)訊框的信號質(zhì)量。針對剩下的每一天線圖案重復(fù)以上步驟。
該方法更包括針對每一遠(yuǎn)程站重復(fù)該接收步驟和該發(fā)射步驟以測量經(jīng)由該第一天線圖案接收之第一控制訊框的信號質(zhì)量及經(jīng)由該第二天線圖案接收之第一數(shù)據(jù)訊框的信號質(zhì)量。被接收之該第一控制訊框包括一請求發(fā)送訊息，且被發(fā)射之第二控制訊框包括一清除發(fā)送訊息。
利用探測信號產(chǎn)生天線數(shù)據(jù)庫之步驟系以包含一全向角度及多個定向角度的定向天線為基礎(chǔ)，且產(chǎn)生天線數(shù)據(jù)庫之步驟包括選取一第一遠(yuǎn)程站，經(jīng)由該定向天線之全向角度對該第一遠(yuǎn)程站發(fā)射一第一探測信號，且測量經(jīng)由該全向角度從該第一遠(yuǎn)程站接收之一響應(yīng)于該第一探測信號的第一探測響應(yīng)信號。經(jīng)由該定向天線之多個定向角度當(dāng)中的每一角度對該第一遠(yuǎn)程站發(fā)射一相應(yīng)第二探測信號，且測量經(jīng)由每一定向角度從該第一遠(yuǎn)程站接收之一響應(yīng)于該相應(yīng)第二探測信號的第二探測響應(yīng)信號。
在使用探測信號時，該方法更包括從該等多個遠(yuǎn)程站當(dāng)中選取下一個遠(yuǎn)程站，對該下一個選定遠(yuǎn)程站重復(fù)發(fā)射第一和第二探測信號的步驟以及測量從該下一個選定遠(yuǎn)程站接收之第一和第二探測響應(yīng)信號的步驟。針對該等多個遠(yuǎn)程站當(dāng)中剩下的每一遠(yuǎn)程站重復(fù)以上步驟。該第一探測信號包括一請求發(fā)送(RTS)訊息且該第一探測響應(yīng)信號包括一清除發(fā)送(CTS)訊息，該第二探測信號包括一RTS訊息且該第二探測響應(yīng)信號包括一CTS訊息。
該存取點以一IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)和一IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)至少其中一標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)作。該定向天線包括至少一主動組件和多個被動組件。
本發(fā)明之另一觀點針對一種用于無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)之存取點，其包括一含有多個天線圖案的定向天線及一連接于該定向天線進(jìn)行控制的控制器。該控制器藉由產(chǎn)生一天線數(shù)據(jù)庫的方式與多個遠(yuǎn)程站通信，該天線數(shù)據(jù)庫系藉由使該存取點與每一遠(yuǎn)程站之間以對應(yīng)于該等多個天線圖案之一相應(yīng)測得信號質(zhì)量建立關(guān)聯(lián)的方式產(chǎn)生。該等相應(yīng)測得信號質(zhì)量系以與每一遠(yuǎn)程站之通信為基礎(chǔ)判定。
該控制器為每一遠(yuǎn)程站以該天線數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)判定一較佳天線圖案，且選取一遠(yuǎn)程站及與其通信之對應(yīng)較佳天線圖案。其以該天線數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)且在與該選定遠(yuǎn)程站通信之前判定是否有任何未被選取的遠(yuǎn)程站可能會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道。
為進(jìn)一步說明本發(fā)明的上述目的、結(jié)構(gòu)特點和效果，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。


圖1A是一運(yùn)用本發(fā)明原則之無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)的簡圖；圖1B是一圖1A之WLAN內(nèi)正在進(jìn)行天線掃描之一存取點的簡圖；
圖2A是一具有外部定向天線數(shù)組之圖1A存取點的簡圖；圖2B是一圖2A存取點的簡圖，其中該定向天線數(shù)組被并入一內(nèi)部PCMCIA卡內(nèi)；圖3A是一圖2A定向天線數(shù)組的簡圖；圖3B是一用來選取一圖3A定向天線之一天線組件狀態(tài)的開關(guān)的簡圖；圖4是一運(yùn)用依據(jù)本發(fā)明原則的子系統(tǒng)、層和一天線操控程序之圖1A存取點的方塊圖；圖5A是一視需要用于圖4天線操控程序的信號簡圖；圖5B是一視需要用于圖4天線操控程序的替代信號簡圖；圖6是一圖4之替代方塊圖，其中使用天線分集電路；圖7是一視需要用于圖4天線操控程序之運(yùn)用隱藏節(jié)點技術(shù)的信號簡圖；圖8是一具備雙向發(fā)信之第1圖網(wǎng)絡(luò)的俯視圖；圖9是一具備天線波束讀數(shù)之第1圖網(wǎng)絡(luò)的俯視圖；圖10是一依據(jù)本發(fā)明以空間分集為基礎(chǔ)操作WLAN之存取點的方法的流程圖；圖11是一依據(jù)本發(fā)明以探測信號為基礎(chǔ)操作WLAN之存取點的方法的流程圖；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)的控制訊框為基礎(chǔ)操作WLAN之存取點的方法的流程圖；且圖14一依據(jù)本發(fā)明以隱藏節(jié)點辨識為基礎(chǔ)操作WLAN之存取點的方法的流程圖。
具體實施例方式
以下參照繪出本發(fā)明較佳實施例之所附圖式更詳細(xì)地說明本發(fā)明。然本發(fā)明亦可以許多不同形式實施且不應(yīng)被闡釋為僅限于本說明書所述實施例；這些實施例只是用來讓本說明書更為透徹完整，且對熟習(xí)此技藝者而言會完全涵蓋本發(fā)明的范圍。全部內(nèi)容以相同數(shù)字標(biāo)示相同組件，且在替代實施例中使用重音記號指示相似組件。
一開始參照圖1A說明具有一接線系統(tǒng)105的無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)100。存取點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110a、110b和110c有一能夠經(jīng)由射頻(RF)信號與遠(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。在以下說明中，當(dāng)欲對存取點、遠(yuǎn)程站和區(qū)域做出一總稱性稱呼時，可分別使用參考數(shù)字110、120和115。
當(dāng)前技術(shù)為存取點110和遠(yuǎn)程站120提供天線分集。天線分集容許存取點110和遠(yuǎn)程站120以收到的信號質(zhì)量為基礎(chǔ)選取兩天線其中一者來提供發(fā)射和接收工作。撇開其它天線而選取一天線的一個理由發(fā)生在有多路徑衰落的情況，其中一采用兩個不同路徑的信號會在一天線導(dǎo)致信號抵銷作用，但在另一天線不會。另一實例是因同一天線收到之二個不同信號造成干擾之時。選取兩天線其中一者的另一理由系因為環(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。
圖1B是圖1A所示網(wǎng)絡(luò)100的一子集的方塊圖，其中更詳細(xì)地繪出一運(yùn)用本發(fā)明原則之存取點110b的定向天線波瓣130a-130i。定向天線波瓣130a-130i亦會被總體標(biāo)示為參考數(shù)字130。存取點110b在一環(huán)境掃描過程中依序通過天線波瓣130以判定一較佳天線方向。
在一掃描過程中，存取點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。在每一掃描方向(亦即角度或天線圖案)，存取點110b測量一信號或探測響應(yīng)且計算該掃描角度之一相應(yīng)度量。度量之實例包含接收信號強(qiáng)度讀數(shù)(RSSI)，載波-干擾比(C/I)，能量-位比(Eb/No)，或是接收信號或信號環(huán)境之質(zhì)量的其它適當(dāng)度量，譬如信噪比(SNR)。這些量測值之一組合亦可被用來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)此等測得信號質(zhì)量度量，存取點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是一使用一外部定向天線數(shù)組200a之存取點110的簡圖。定向天線數(shù)組200a包含五個單極被動天線組件205a、205b、205c、205d和205e以及一個單極主動天線組件206。被動天線組件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110。定向天線數(shù)組200a與存取點110間亦接受其它類型的連接。
定向天線數(shù)組200a內(nèi)的被動天線組件205被寄生地耦接于主動天線組件206以允許掃描。在本說明書中，“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)說明提供于2002年1月24日公開之發(fā)明名稱為“用于無線通信系統(tǒng)之適應(yīng)性天線”的美國專利公開案第2002/0008672號內(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110可采用一全向圖案進(jìn)行發(fā)射或接收。存取點110亦可在對遠(yuǎn)程站120發(fā)射或從該遠(yuǎn)程站接收之時使用選定的定向天線。
圖2B是一具備一內(nèi)部定向天線220b之存取點110的等角透視圖。在此實施例中，定向天線數(shù)組200b位于一PCMCIA卡220上。PCMCIA卡220是由存取點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。實例包含揭示于2003年1月4日授證之發(fā)明名稱為“用于無線通信系統(tǒng)之適應(yīng)性天線”的美國專利第6515635號以及2002年3月28日公告之發(fā)明名稱為“用于無線通信系統(tǒng)之適應(yīng)性天線”的美國專利公告案第2002/0036586號，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是一如前所述包含被動天線組件205和主動天線組件206之定向天線數(shù)組200a的詳細(xì)圖。定向天線數(shù)組200a亦包含一與被動天線組件電耦合的接地面330，如下文參照圖3B所述。
仍參照圖3A，定向天線數(shù)組200a提供一從天線組件205a和205e斜向離開的定向天線波瓣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，主動天線組件206與被動天線組件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，被動天線組件205之不同模式組合會造成不同的天線波瓣300圖案和角度。
圖3B是一能被用來將被動天線組件205設(shè)定為反射模式或透射模式之范例電路的簡圖。反射模式由一代表性長虛線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。被動天線組件205a通過電感組件320或電容組件325的耦接是經(jīng)由一開關(guān)315進(jìn)行。開關(guān)315可為一能將被動天線組件205a耦接于接地面330的機(jī)械開關(guān)或電氣開關(guān)。開關(guān)315是經(jīng)由一控制信號335設(shè)定。
經(jīng)由電感器320耦接于接地面330的是被動天線組件205a，其如較長代表性虛線305所示被有效地延長。此可視為是為一經(jīng)由被動天線組件205a與主動天線組件206之相互耦接而被耦合于被動天線組件205a的RF信號提供一“后擋板(backboard)”。在圖3A案例中，被動天線組件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，在圖3A實例中，其它被動天線組件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天線組件如較短代表性虛線310所示有效地縮短。全部被動組件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)用在被動天線組件205與接地面330之間，例如延時線和集總阻抗。
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110b與多個站120a-120d通信。由于存取點110通常被遠(yuǎn)距安裝為在其附近沒有障礙物或移動反射器(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)廣播和控制訊框來說，存取點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都會收到。定向天線200a無法加大網(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，因為在網(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)頁存取、檔案轉(zhuǎn)移)。有一選項是在存取點110b被要求以全向模式接收之時運(yùn)用交換式空間分集。舉例來說，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在爭用周期(CP)內(nèi)發(fā)送給存取點110b之上行鏈接數(shù)據(jù)訊框利用全向天線圖案接收，因為任何遠(yuǎn)程站皆可能發(fā)射該訊框。就大訊框來說，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)可能要求遠(yuǎn)程站采用請求發(fā)送/清除發(fā)送(RTS/CTS)機(jī)制以預(yù)訂無線媒體。在此情況中，存取點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110b可能決定在爭用周期內(nèi)使用全向圖案和一較低數(shù)據(jù)傳輸速率來發(fā)射小封包。其原因為在收斂區(qū)“另一”側(cè)上之一遠(yuǎn)程站(譬如遠(yuǎn)程站120e)無法聽到從背對其指向之定向天線圖案發(fā)出的存取點傳輸內(nèi)容。此為眾所熟悉的“隱藏節(jié)點”問題，其中兩個遠(yuǎn)程站120互相沒有聽到對方且在同一時間結(jié)束發(fā)射。在此情況中，該二遠(yuǎn)程站是120c和120e。一種避免此問題、特別是對大數(shù)據(jù)訊框有效的方法在下文參照圖7說明。
是以存取點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110之全向天線的標(biāo)稱增益。也就是說，遠(yuǎn)程站120能與存取點110結(jié)合且維持聯(lián)機(jī)而無須使用定向天線200a。
如表1所提供的規(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。表1包含現(xiàn)時與存取點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選取全向圖案及何時選取一定向圖案的規(guī)則集合說明。舉例來說，存取點110可在對單一個遠(yuǎn)程站120發(fā)射或接收時的時間間隔內(nèi)選取一定向圖案。
一示出存取點110之界面的方塊圖繪于圖4。圖標(biāo)存取點110包含多個子系統(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與實體層410交界且對后者提供RF信號412。
實體層410處理RF信號412且對一天線操控程序420判定信號質(zhì)量量測值。實體層410以RF信號412為基礎(chǔ)對MAC層415發(fā)送處理后信號。MAC層415產(chǎn)生計時控制訊息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舉例來說可為儲存在一內(nèi)存內(nèi)，該內(nèi)存可為一獨立的內(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之天線掃描過程中做出的接收信號質(zhì)量量測值417之一函數(shù)的“天線表或數(shù)據(jù)庫”或是“方向表或數(shù)據(jù)庫”。舉例來說，方向表425可儲存一站ID及一用來與遠(yuǎn)程站120定向通信的對應(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對天線子系統(tǒng)405提供定向天線控制427。若信號質(zhì)量量測值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(0)模式。
下文說明依據(jù)本發(fā)明用來判定將一定向天線220b從一存取點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110與遠(yuǎn)程站120間交換之探測信號序列。第三種技術(shù)利用控制訊息(例如ACK或CTS)在存取點110做出接收天線方向之信號質(zhì)量量測值。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/控制且未來的802.11裝置譬如802.11a/802.11g/802.11n也會支持交換式分集。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。
今參照圖6，該第一技術(shù)的作用如下。圖標(biāo)存取點110’包含一連接于天線子系統(tǒng)405’之控制器600’?？刂破?00’包括一被賦予對天線控制信號之存取的實體層410’以及一MAC層(圖4)。該MAC層將天線選擇寫入緩存器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。實體層410’亦與一多任務(wù)器610’通信。實體層410’以一傳統(tǒng)分集選擇控制方式對多任務(wù)器610’發(fā)送一分集選擇開關(guān)控制信號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)容的分集選擇開關(guān)控制信號。
該選定天線位置系一開始就在網(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)過一段預(yù)定時間沒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，實體層410’對MAC層發(fā)送針對該二天線位置的接收信號質(zhì)量度量(信號強(qiáng)度、信噪比、多路徑/均衡器度量等)。在封包接收過程中，實體層410’如同現(xiàn)在用于802.11般地運(yùn)作；也就是說，在該二天線位置之間切換并且使用對封包接收而言最好的天線位置。在實體層410’收到有效封包之后，將該二天線位置之信號質(zhì)量度量發(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。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。
今參照圖10，其將說明以空間分集為基礎(chǔ)操作一WLAN 100內(nèi)之一存取點110的前述方法的流程圖。從起點(方塊1000)開始，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)碼期間掃過定向天線220b用來與遠(yuǎn)程站120通信之多個替用角度。在方塊1030進(jìn)行的是測量經(jīng)由現(xiàn)行角度和多個替用角度從遠(yuǎn)程站120收到的相應(yīng)信號。在方塊1040，于該前導(dǎo)碼期間以測得信號為基礎(chǔ)選取該現(xiàn)行角度或是多個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)是以存取點110對遠(yuǎn)程站120之RTS訊息的發(fā)射以及遠(yuǎn)程站對存取點響應(yīng)發(fā)射之CTS訊息的接收為基礎(chǔ)。802.11標(biāo)準(zhǔn)亦定義一探測要求/探測響應(yīng)交換，此通常被遠(yuǎn)程站120用來判定對其他站120的鏈接質(zhì)量。
在被存取點110用來判定對一選定遠(yuǎn)程站120之較佳指向方向(如第8圖所示)時，存取點110以全向圖案及每一可能定向圖案130發(fā)射一探測要求信號，且在以相應(yīng)圖案運(yùn)作的同時測量從遠(yuǎn)程站110回送之探測響應(yīng)信號810的信號質(zhì)量。
此等響應(yīng)訊框810之測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110結(jié)合之后立即使用。雖說使用額外的探測要求/探測響應(yīng)信號會對網(wǎng)絡(luò)效率造成影響，但此等交換可能不常發(fā)生。
今參照圖11，其將說明以探測信號為基礎(chǔ)操作一WLAN 100內(nèi)之一存取點110的前述方法的流程圖。從起點(方塊1100)開始，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之全向角度對該選定遠(yuǎn)程站發(fā)射一第一探測信號，且在方塊1130測量經(jīng)由該全向角度從該選定遠(yuǎn)程站收到之一響應(yīng)于該第一探測信號的第一探測響應(yīng)信號。
在方塊1140，經(jīng)由定向天線200b之多個定向角度當(dāng)中的每一角度對選定遠(yuǎn)程站120發(fā)射一相應(yīng)第二探測信號，且在方塊1150測量經(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)第二探測信號的第二探測響應(yīng)信號。在方塊1160，將來自選定遠(yuǎn)程站120之測得第一探測響應(yīng)信號和相應(yīng)測得第二探測響應(yīng)信號儲存在一天線數(shù)據(jù)庫內(nèi)。
在方塊1170，以該等測得第二探測響應(yīng)信號為基礎(chǔ)針對選定遠(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得第一探測響應(yīng)信號與得自該較佳定向角度之測得第二探測響應(yīng)信號。該第一探測信號包括一請求發(fā)送(RTS)訊息且該第一探測響應(yīng)信號包括一清除發(fā)送(CTS)訊息。相似地，該第二探測信號包括一RTS訊息且該第二探測響應(yīng)信號包括一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，圖中在天線選擇計時上有虛線。其可當(dāng)作用來判定現(xiàn)在選用方向130是否會保有其超越全向圖案905之優(yōu)勢的方法。此優(yōu)勢通常是以一預(yù)定閾值為基礎(chǔ)以免在具有相似信號質(zhì)量度量的兩個天線圖案之間頻繁切換。
舉例來說，在CTS訊息期間，可用全向模式接收此訊息以計算一第一信號質(zhì)量量測值。在ACK訊息期間，可用一測試天線方向接收此訊息以計算一第二信號質(zhì)量量測值。進(jìn)行該第一和第二信號質(zhì)量量測值的比較并且判斷該測試天線方向是否應(yīng)被儲存。也就是說，定向模式是否提供一高于全向模式的增益。亦可進(jìn)行二個不同定向天線方向之間的比較。
圖4之方向表425可加上來自前述程序之全向和選定方向天線圖案的信號質(zhì)量量測值。倘若優(yōu)勢低落到一預(yù)定閾值以下，則存取點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。
萬一遠(yuǎn)程站120進(jìn)入一節(jié)能模式或是長時間沒有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的閑置期，存取點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110可進(jìn)行另一次天線搜尋。
今參照圖12和圖13，分別說明以前向和反向鏈接內(nèi)之控制訊框為基礎(chǔ)操作一WLAN 100內(nèi)之一存取點120的方法的流程圖。從起點(方塊1200)開始，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測量一經(jīng)由該第一天線圖案收到之第一控制訊框的信號質(zhì)量以及一經(jīng)由該第二天線圖案收到之第二控制訊框的信號質(zhì)量。在方塊1250比較與該第一和第二天線圖案相關(guān)的相應(yīng)測得信號質(zhì)量。若與該第二天線圖案相關(guān)之測得信號質(zhì)量超過與該第一天線圖案相關(guān)之測得信號質(zhì)量一預(yù)定閾值，則在方塊1260選取該第二天線圖案用以對遠(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。
用來以反向鏈接內(nèi)之控制訊框為基礎(chǔ)操作一WLAN 100內(nèi)之一存取點120的方法包括從起點(方塊1300)開始，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測量一經(jīng)由該第一天線圖案收到之第一控制訊框的信號質(zhì)量以及一經(jīng)由該第二天線圖案收到之第一數(shù)據(jù)訊框的信號質(zhì)量。在方塊1350比較與該第一和第二天線圖案相關(guān)的相應(yīng)測得信號質(zhì)量。若與該第二天線圖案相關(guān)之測得信號質(zhì)量超過與該第一天線圖案相關(guān)之測得信號質(zhì)量一預(yù)定閾值，則在方塊1360選取該第二天線圖案讓存取點110對遠(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)點保護(hù)技術(shù)，其在存取點110使用一定向天線220b時提供一保護(hù)機(jī)制以減少或消弭隱藏節(jié)點的發(fā)生率。隱藏節(jié)點發(fā)生在并非網(wǎng)絡(luò)100內(nèi)所有遠(yuǎn)程站120都能聽到存取點110與一選定遠(yuǎn)程站120間的通信之時，因此未曾聽到的遠(yuǎn)程站可能會在媒體被使用之時發(fā)射。這會造成碰撞，特別是在存取點110。
當(dāng)存取點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。舉例來說，存取點110可就相反于選定天線方向的方向?qū)ふ疫h(yuǎn)程站120。
參照圖7的計時圖，倘若控制軟件判定有可能存在隱藏節(jié)點，存取點110首先利用天線220a之全向模式對一已知未使用的MAC地址發(fā)射一CTS訊息。此程序系用來告知網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有遠(yuǎn)程站120有一交換作業(yè)要發(fā)生且在交換完成以前不會發(fā)射。然后存取點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)點問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，存取點110不會發(fā)送CTS訊息且可在存取點110天線設(shè)定成正確方向之時立即開始通信。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110當(dāng)作確認(rèn)訊息，如圖5A所示。
要注意到在參照圖7所述之程序中，效能因RTS訊息不是由存取點110發(fā)射而提升，因為要使遠(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。
今參照圖14，說明以隱藏節(jié)點辨識為基礎(chǔ)操作一WLAN 100內(nèi)之一存取點120的方法。從起點(方塊1400)開始，該方法包括在1410藉由在存取點110與每一遠(yuǎn)程站120之間以對應(yīng)于多個天線圖案之相應(yīng)測得信號質(zhì)量為關(guān)聯(lián)的方式創(chuàng)造一天線數(shù)據(jù)庫。該等相應(yīng)測得信號質(zhì)量系由存取點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)程站可能會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道。此是由比較與該選定遠(yuǎn)程站之較佳天線圖案相關(guān)的測得信號質(zhì)量及與未被選取遠(yuǎn)程站使用相同較佳天線圖案時相關(guān)的相應(yīng)信號質(zhì)量的方式判定。
倘若可能有一隱藏節(jié)點，則在方塊1450廣播一表達(dá)出存取點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之主動清除發(fā)送訊息的形式。該CTS有一不對應(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)點問題。該方法在方塊1460結(jié)束。
雖說以上已參照本發(fā)明之較佳實施例特定地以圖和文字說明本發(fā)明，熟習(xí)此技藝者會理解到可不脫離申請專利范圍項所涵蓋之發(fā)明范圍就形式和細(xì)節(jié)做出多樣變化。舉例來說，存取點并不局限于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)。如前所述之存取點天線算法如熟習(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)。
雖然本發(fā)明已參照當(dāng)前的具體實施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，在沒有脫離本發(fā)明精神的情況下還可作出各種等效的變化或替換，因此，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)對上述實施例的變化、變型都將落在本申請的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種操作無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)內(nèi)的存取點的方法，該存取點包含一用來與多個遠(yuǎn)程站進(jìn)行通信的定向天線，該定向天線包含多個天線圖案，該方法包括藉由使該存取點與每一遠(yuǎn)程站之間以對應(yīng)于該等多個天線圖案的一相應(yīng)測量信號質(zhì)量建立關(guān)聯(lián)的方式產(chǎn)生一天線數(shù)據(jù)庫，該等相應(yīng)測量信號質(zhì)量是由該存取點以其與每一遠(yuǎn)程站之通信為基礎(chǔ)判定；為每一遠(yuǎn)程站以該天線數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)判定一較佳天線圖案；選取一遠(yuǎn)程站及與其通信的對應(yīng)較佳天線圖案；以及以該天線數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)及在與該選定遠(yuǎn)程站通信之前判定是否有任何未被選取的遠(yuǎn)程站可能會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于判定是否有任何未被選取的遠(yuǎn)程站可能會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道的步驟包括比較與該選定遠(yuǎn)程站之較佳天線圖案相關(guān)的測量信號質(zhì)量及與使用相同較佳天線圖案之該等未被選取遠(yuǎn)程站相關(guān)的相應(yīng)信號質(zhì)量。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于測量相應(yīng)信號質(zhì)量之步驟包括判定一接收信號強(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。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該等多個天線圖案包括一全向天線圖案；且其中若經(jīng)判定該等未被選取遠(yuǎn)程站中至少其一會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道，則該方法還包括經(jīng)由該全向天線圖案發(fā)送一主動清除發(fā)送訊息至該等多個遠(yuǎn)程站，該清除發(fā)送訊息具有一不對應(yīng)于任何該等多個遠(yuǎn)程站的未使用地址。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該等多個天線圖案包括一全向天線圖案；且其中若經(jīng)判定該等未被選取遠(yuǎn)程站中至少其一會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道，則該方法還包括經(jīng)由該全向天線圖案在一前向鏈接中發(fā)射一請求發(fā)送訊息至該等多個遠(yuǎn)程站；從該選定遠(yuǎn)程站接收一清除發(fā)送訊息；發(fā)射一數(shù)據(jù)訊框至該選定遠(yuǎn)程站；以及從該選定遠(yuǎn)程站接收一確認(rèn)訊息。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該等多個天線圖案包括一全向天線圖案；且其中若經(jīng)判定該等未被選取遠(yuǎn)程站中至少其一會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道，則該方法更包括在一反向鏈接中從該選定遠(yuǎn)程站接收一請求發(fā)送訊息；發(fā)射一清除發(fā)送訊息至該選定遠(yuǎn)程站；從該選定遠(yuǎn)程站接收一數(shù)據(jù)訊框；且發(fā)射一確認(rèn)訊息至該選定遠(yuǎn)程站。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該存取點與該等多個遠(yuǎn)程站在一前向鏈接中，以包含多個控制訊框和一數(shù)據(jù)訊框的封包數(shù)據(jù)交換為基礎(chǔ)，進(jìn)行通信，且產(chǎn)生天線數(shù)據(jù)庫，包括經(jīng)由該定向天線的一第一天線圖案從一第一遠(yuǎn)程站接收一征求第一控制訊框；發(fā)射一第一數(shù)據(jù)訊框至該第一遠(yuǎn)程站；經(jīng)由該定向天線的一第二天線圖案從該第一遠(yuǎn)程站接收一第二控制訊框；測量經(jīng)由該第一天線圖案所接收的該第一控制訊框的一信號質(zhì)量及經(jīng)由該第二天線圖案所接收的該第二控制訊框的一信號質(zhì)量；以及針對任何剩下的線圖案重復(fù)以上步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于還包括針對每一遠(yuǎn)程站重復(fù)該接收步驟和該發(fā)射步驟以測量經(jīng)由該第一天線圖案所接收的第一控制訊框的信號質(zhì)量及經(jīng)由該第二天線圖案所接收的第二控制訊框的信號質(zhì)量。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于該所接收的該第一控制訊框包括一清除發(fā)送訊息，且該所接收的該第二控制訊框包括一確認(rèn)訊息。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該存取點與該等多個遠(yuǎn)程站在一反向鏈接內(nèi)以包含多個控制訊框和一數(shù)據(jù)訊框之封包數(shù)據(jù)交換為基礎(chǔ)進(jìn)行通信，且產(chǎn)生天線數(shù)據(jù)庫，其包括經(jīng)由該定向天線的一第一天線圖案從一第一遠(yuǎn)程站接收一第一控制訊框；發(fā)射一第二控制訊框至該第一遠(yuǎn)程站；經(jīng)由該定向天線的一第二天線圖案從該第一遠(yuǎn)程站接收一第一數(shù)據(jù)訊框；測量經(jīng)由該第一天線圖案所接收的該第一控制訊框的一信號質(zhì)量及經(jīng)由該第二天線圖案所接收的該第一數(shù)據(jù)訊框的一信號質(zhì)量；以及針對任何剩下的天線圖案重復(fù)以上步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于包括針對每一遠(yuǎn)程站重復(fù)該接收步驟和該發(fā)射步驟以測量經(jīng)由該第一天線圖案所接收的該第一控制訊框的一信號質(zhì)量及經(jīng)由該第二天線圖案所接收的該第一數(shù)據(jù)訊框的一信號質(zhì)量。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所接收的該第一控制訊框包括一請求發(fā)送訊息，且所發(fā)射的該第二控制訊框包括一清除發(fā)送訊息。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該定向天線包括一全向角度及多個定向角度，且產(chǎn)生天線數(shù)據(jù)庫，其包括選取一第一遠(yuǎn)程站；經(jīng)由該定向天線的全向角度發(fā)射一第一探測信號至該第一遠(yuǎn)程站；測量經(jīng)由該全向角度從該第一遠(yuǎn)程站所接收的一第一探測響應(yīng)信號，以響應(yīng)該第一探測信號；經(jīng)由該定向天線之多個定向角度中的每一角度，發(fā)射一相應(yīng)第二探測信號至該第一遠(yuǎn)程站；以及測量經(jīng)由每一定向角度從該第一遠(yuǎn)程站接收之一第二探測響應(yīng)信號，以響應(yīng)該相應(yīng)第二探測信號。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于還包括從該等多個遠(yuǎn)程站中選取一下一個遠(yuǎn)程站；對該下一個選定遠(yuǎn)程站重復(fù)發(fā)射第一和第二探測信號的步驟，以及測量從該下一個選定遠(yuǎn)程站所接收的第一和第二探測響應(yīng)信號的步驟；以及針對該等多個遠(yuǎn)程站中任何剩下的遠(yuǎn)程站重復(fù)以上步驟。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于該第一探測信號包括一請求發(fā)送(RTS)訊息及該第一探測響應(yīng)信號包括一清除發(fā)送(CTS)訊息，且其中該第二探測信號包括一RTS訊息及該第二探測響應(yīng)信號包括一CTS訊息。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該存取點系基于一IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)和一IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)至少其中一標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)作。
17.如權(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組件和多個被動組件。
18.一種用于無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)的存取點，其包括一定向天線，其包含有多個天線圖案；及一控制器，其連接于該定向天線，用以控制該定向天線，該控制器系藉由進(jìn)行下列步驟與多個遠(yuǎn)程站通信藉由與每一遠(yuǎn)程站相關(guān)的對應(yīng)于該等多個天線圖案之一相應(yīng)測得信號質(zhì)量，以產(chǎn)生一天線數(shù)據(jù)庫，為每一遠(yuǎn)程站以該天線數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)判定一較佳天線圖案，選取一遠(yuǎn)程站及與其通信的對應(yīng)較佳天線圖案，以及以該天線數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)且在與該選定遠(yuǎn)程站通信之前，判定是否有任何未被選取的遠(yuǎn)程站可能會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道。
19.如權(quán)利要求18所述的存取點，其特征在于該定向天線包括至少一主動組件和多個被動組件。
20.如權(quán)利要求18所述的存取點，其特征在于該控制器為了判定是否有任何未被選取的遠(yuǎn)程站可能會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道而比較與該選定遠(yuǎn)程站之較佳天線圖案相關(guān)的測量信號質(zhì)量及與使用相同較佳天線圖案之該等未被選取遠(yuǎn)程站相關(guān)的相應(yīng)信號質(zhì)量。
21.如權(quán)利要求18所述的存取點，其特征在于該等測量信號質(zhì)量包括一接收信號強(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。
22.如權(quán)利要求18所述的存取點，其中該等多個天線圖案包括一全向天線圖案；且其中當(dāng)該控制器判定至少一該等未被選取遠(yuǎn)程站會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道，則該控制器經(jīng)由該全向天線圖案發(fā)送一清除發(fā)送訊息至該等多個遠(yuǎn)程站，該清除發(fā)送訊息具有一不對應(yīng)于該等多個遠(yuǎn)程站中任一站的未使用地址。
23.如權(quán)利要求18所述的存取點，其特征在于該等多個天線圖案包括一全向天線圖案；且其中當(dāng)該控制器判定該等未被選取遠(yuǎn)程站當(dāng)中至少一站在此等通信實際發(fā)生之時還不知道，則該控制器進(jìn)行下列步驟經(jīng)由該全向天線圖案在一前向鏈接內(nèi)發(fā)射一請求發(fā)送訊息至該等多個遠(yuǎn)程站；從該選定遠(yuǎn)程站接收一清除發(fā)送訊息；發(fā)射一數(shù)據(jù)訊框至該選定遠(yuǎn)程站；以及從該選定遠(yuǎn)程站接收一確認(rèn)訊息。
24.如權(quán)利要求18所述的存取點，其特征在于該等多個天線圖案包括一全向天線圖案；且其中當(dāng)該控制器判定該等未被選取遠(yuǎn)程站中至少一站在此等通信實際發(fā)生之時還不知道，則該控制器進(jìn)行下列步驟在一反向鏈接內(nèi)從該選定遠(yuǎn)程站接收一請求發(fā)送訊息；發(fā)射一清除發(fā)送訊息至該選定遠(yuǎn)程站；從該選定遠(yuǎn)程站接收一數(shù)據(jù)訊框；以及發(fā)射一確認(rèn)訊息至該選定遠(yuǎn)程站。
25.如權(quán)利要求24所述的存取點，其特征在于該控制器針對每一遠(yuǎn)程站重復(fù)該接收步驟和該發(fā)射步驟，以測量經(jīng)由該第一天線圖案所接收之第一控制訊框的一信號質(zhì)量及經(jīng)由該第二天線圖案所接收之第二控制訊框的一信號質(zhì)量。
26.如權(quán)利要求24所述的存取點，其中所接收之該第一控制訊框包括一清除發(fā)送訊息，且所接收之該第二控制訊框包括一確認(rèn)訊息。
27.如權(quán)利要求18所述的存取點，其特征在于該定向天線包括一全向角度及多個定向角度；且其中該控制器進(jìn)行下列步驟以產(chǎn)生天線數(shù)據(jù)庫選取一第一遠(yuǎn)程站；經(jīng)由該定向天線的全向角度，發(fā)射一第一探測信號至該第一遠(yuǎn)程站；測量經(jīng)由該全向角度從該第一遠(yuǎn)程站所接收之一第一探測響應(yīng)信號，以響應(yīng)該第一探測信號；經(jīng)由該定向天線的多個定向角度當(dāng)中的每一角度發(fā)射一相應(yīng)第二探測信號至該第一遠(yuǎn)程站；及測量經(jīng)由每一定向角度從該第一遠(yuǎn)程站所接收的一第二探測響應(yīng)信號，以響應(yīng)該相應(yīng)第二探測信號。
28.如權(quán)利要求27所述的存取點，其特征在于該控制器更進(jìn)行下列步驟從該等多個遠(yuǎn)程站中選取一下一個遠(yuǎn)程站；對該下一個選定遠(yuǎn)程站重復(fù)發(fā)射第一和第二探測信號的步驟以及測量從該下一個選定遠(yuǎn)程站所接收之第一和第二探測響應(yīng)信號的步驟；及針對該等多個遠(yuǎn)程站中剩下的每一遠(yuǎn)程站重復(fù)以上步驟。
29.如權(quán)利要求27所述的存取點，其特征在于該第一探測信號包括一請求發(fā)送(RTS)訊息及該第一探測響應(yīng)信號包括一清除發(fā)送(CTS)訊息，且其中該第二探測信號包括一RTS訊息且該第二探測響應(yīng)信號包括一CTS訊息。
30.如權(quán)利要求18所述的存取點，其特征在于該控制器系基于一IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)和一IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)至少其中一標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)作。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用來操作無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)內(nèi)的存取點的方法。該存取點包含一用來與多個遠(yuǎn)程站通信的定向天線，且該定向天線包含多個天線圖案。該方法包含藉由使該存取點與每一遠(yuǎn)程站之間以對應(yīng)于該等多個天線圖案的一相應(yīng)測得信號質(zhì)量建立關(guān)聯(lián)的方式產(chǎn)生一天線數(shù)據(jù)庫。該等相應(yīng)測量信號質(zhì)量系由該存取點以其與每一遠(yuǎn)程站之通信為基礎(chǔ)判定。該方法還包含為每一遠(yuǎn)程站以該天線數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)判定一較佳天線圖案，且選取一遠(yuǎn)程站及與其通信得對應(yīng)較佳天線圖案。且亦以該天線數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)且在與該選定遠(yuǎn)程站通信之前判定是否有任何未被選取的遠(yuǎn)程站可能會在此等通信實際發(fā)生之時還不知道。
文檔編號H04B1/00GK1809964SQ200480017135
公開日2006年7月26日 申請日期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, 喬治羅德奈尼爾森二世, 約翰A·羅吉尼爾 申請人:美商智慧財產(chǎn)權(quán)授權(quán)股份有限公司