專利名稱：無線局域網(wǎng)天線操控方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線局域網(wǎng)。
背景技術(shù)：
802.11電子電機工程師協(xié)會(IEEE)標準系定義了一規(guī)格，以用于在一場所范圍中移動、并保持為經(jīng)由到達被連接至一有線網(wǎng)絡(luò)之接入點(AP)的無線電頻率(RF)發(fā)射而連接至一無線局域網(wǎng)(WLAN)的站臺，而在該等站臺以及接入點中的一物理層則是控制該等站臺以及接入點所用以通信的調(diào)變以及發(fā)送信號格式，其中，上述的該物理層是一會提供服務(wù)，例如，認證，解認證(deauthentication)、保密、關(guān)聯(lián)(association)、分離(disassociation)等，的媒介接入控制(MAC)。
在操作上，當一站臺上線時，首先，在該站臺中的該物理層以及接入點是建立彼此間的無線通信，緊接著，該MAC層會經(jīng)由一接入點而建立對該網(wǎng)絡(luò)的接入。
典型地，在802.11站臺、或接入點中，該等信號會是借由單極天線進行發(fā)射以及接收的RF信號，其中，一單極天線通常提供于一水平平面中的所有方向的發(fā)射，而多極天線則是容易受到于該站臺以及接入點間的通信品質(zhì)降級效應(yīng)的影響，例如，介于中間的墻壁、書桌、人等所造成的無線波信號的反射、或衍射，多路徑，正常衰退，瑞利衰退(Rayleigh fading)，以及類似者，因此，如此的結(jié)果是，必須要對這些效應(yīng)所造成的遷移信號降級多作努力。
一已知為″天線分集(antenna diversity)″的技術(shù)會抵消RF信號的降級，其中，天線分集是使用經(jīng)由一天線分集開關(guān)而被連接至一發(fā)射器/接收器的兩個天線，而在將兩個天線使用于天線分集背后的理論基礎(chǔ)是，在任何時間點，該兩個天線的其一很可能會接收一不受該等效應(yīng)，假設(shè)，多路徑衰退，影響的信號。
使用該兩個天線的系統(tǒng)則是經(jīng)由該天線分集開關(guān)而選擇該未受影響的天線。

發(fā)明內(nèi)容
由于使用天線分集技術(shù)，因此，由多路徑衰退、或其它會降低RF信號品質(zhì)的效應(yīng)所造成的信號降級可以借由選擇正在接收處于一較高強度的該RF信號的該分集天線而獲得改善，然而，由于該等分集天線的每一個皆為一全方向性天線(例如，單極天線)，因此，利用該天線的系統(tǒng)并無法操縱該天線遠離一干擾源，或是達到一全方向性天線固有會提供的任何增益。
不過，若是使用一802.11通訊協(xié)議的一站臺、或接入點能利用一方向性天線來改善系統(tǒng)效能的話，則就會較佳。
據(jù)此，本發(fā)明的原則在于提供一用于操縱在一站臺的一802.11通訊協(xié)議系統(tǒng)中的一方向性/多組件天線與在一擴展服務(wù)集(Extended Service Set，ESS)網(wǎng)絡(luò)或具有無線接入點的其它網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的該接入點(AP)進行通信的技術(shù)，而此方法則是對于網(wǎng)絡(luò)效率所具有的沖擊最小，因為該方法可以在該等當前802.11通訊協(xié)議的范圍的內(nèi)完成的關(guān)系，此外，除非另外載明，否則，在此，對于此"802.11通訊協(xié)議″、或″802.11標準″的參考包括該802.11，802.11a，802.11b，以及802.11g通訊協(xié)議以及標準。
在一實施例中，該技術(shù)可以在一802.11站臺已經(jīng)完成認證且與一連接至一有線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)接入點產(chǎn)生關(guān)聯(lián)前或后實施，在此，該有線網(wǎng)絡(luò)是可交替地對稱的一分布系統(tǒng)，而其則是假設(shè)該起始掃描是在該媒介接入控制(MAC)層的范圍內(nèi)完成，所以，在一被動掃描期間，操縱程序是通過可獲得的天線位置而進行循環(huán)，并且，會監(jiān)控一相關(guān)于一信標信號或其它已預(yù)先決定的信號的信號度量，以決定一最佳天線定位方向，另外，在使用接入探測的一主動掃描期間，該操縱程序是通過該等天線位置而進行循環(huán)，并且是監(jiān)控一相關(guān)于一探測響應(yīng)信號的信號度量，以決定該最佳天線位置。
一旦該站臺已經(jīng)完成認證且與該網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，額外的掃描即可以加以執(zhí)行，而可選擇地是，基于該已接收信號位準已經(jīng)低于某閾值的一決定。
在一無線局域網(wǎng)(WLAN)環(huán)境中的一方向性天線會造成，對使用者而言，有所改進的范圍以及數(shù)據(jù)率，并且，對網(wǎng)絡(luò)而言，會增加網(wǎng)絡(luò)效率。


本發(fā)明前述的以及其它的目的、特點以及優(yōu)點將可從接下來有關(guān)本發(fā)明的較佳實施例的詳細敘述而更為顯見，正如在附圖所舉例說明的，其中，相同的標號于所有不同的觀點中代表相同的部件，再者，該等附圖并不需要符合比例，取而代之的是強調(diào)本發(fā)明所舉例說明的原則。
圖1A是顯示使用根據(jù)本發(fā)明的原則的一無線局域網(wǎng)(WLAN)的一示意圖；圖1B是顯示在圖1A的該WLAN中，一執(zhí)行一天線掃描的站臺的一示意圖；圖2A是顯示圖1A的一站臺具有一外接方向性天線陣列的一等角視圖；圖2B是顯示該于圖2A中具有該方向性天線陣列的站臺被并入一內(nèi)部PCMIA卡中的一等角視圖；圖3A是顯示圖2A的該方向性天線陣列的一等角視圖；圖3B是顯示一被用以選擇圖3A的該方向性天線的一天線組件的一狀態(tài)的開關(guān)的一示意圖；圖4是顯示圖1的一站臺所使用的一第一程序的一流程圖；圖5是顯示圖1的一站臺所使用的一第二程序的一流程圖；圖6是顯示圖4以及圖5的該等程序所使用的一被動掃描例行程序(passivescan routine)的一流程圖；圖7是顯示圖4以及圖5的該等程序所使用的一主動掃描例行程序的一流程圖；以及圖8是顯示在圖2A的該站臺中，軟件以及硬件組件的一圖式。
具體實施例方式
隨后是本發(fā)明的較佳實施例的敘述。
圖1A是一具有一分布系統(tǒng)105的無線局域網(wǎng)(WLAN)100的一方塊圖。接入點110a，110b，以及110c系會經(jīng)由有線的連接，例如，有線局域網(wǎng)絡(luò)(LANs)，而被連接至該分布系統(tǒng)105，且該接入點110的每一個是具有一分別的區(qū)域115a，115b，115c，而在其中，該分別的接入點系能夠?qū)F信號發(fā)射至以及接收自支持有無線局域網(wǎng)(WLAN)硬件以及軟件以對該分布系統(tǒng)105進行接入的站臺120a，120b，以及120c。
圖1B系顯示該網(wǎng)絡(luò)100的一次組的一方塊圖，在其中，使用本發(fā)明的原則的該第二站臺120b將會有更詳細的顯示。該第二站臺120b系會從一方向性天線陣列產(chǎn)生方向性天線波瓣(lobes)130a-130i(全體地為波瓣130)，在此后，該方向性天線陣列將會可交換地被稱的為一方向性天線，而當以圖2A做為參考而開始更詳盡的討論時，該第二站臺120b是使用該方向性天線陣列來掃描其環(huán)境，以決定到達一″最佳″接入點110a，110b的一方向。
該掃描是以加以執(zhí)行為一被動模式，而在其中，該第二站臺120b是聽從該等接入點110a，110b所發(fā)射的信標信號(beacon signals)，通常，在802.11系統(tǒng)中，該等信標信號是每100msec就發(fā)送一次，因此，就該9個天線波瓣130而言，循環(huán)所有該等天線波瓣方向并決定該最佳角度的程序大約為1秒。
在一主動掃描模式中，該第二站臺120b發(fā)送一探測信號(probe signal)至該等接入點110a，110b，并且，會接收來自該等接入點110a，110b的對于該探測信號的響應(yīng)，其中，此探測以及響應(yīng)程序可以為了每一個天線掃描角度而加以重復(fù)。
接著指向圖1B，在一被動、或是主動掃描期間，該第二站臺102b是在搜尋來自該等接入點100的信號時使用該方向性天線陣列來掃描該等RF氣道(RFairways)，而在每一個掃描方向處，該第二站臺110b測量該已接收的信標信號、或探測響應(yīng)，并且，也會計算該個掃描角度的分別度量(metric)，其中，該等度量的實例則是包括接收信號強度指示(received signal strengthindication，RSSI)，載波干擾比(carrier-to-interference ratio，C/I)，信噪比(signal-to-noise ratio，Eb/No)，或其它適合于已接收信號、或信號環(huán)境的品質(zhì)的量測，并且，基于該等度量，該第二站臺110b即可以決定一″最佳″方向，以與該等接入點110a，110b的其一進行通信。
由于該等掃描系可以發(fā)生在該第二站臺110b已進行認證并與該分布系統(tǒng)105產(chǎn)生關(guān)聯(lián)前、或是后，因此，該起始天線掃描可以在該媒介接入控制(MAC)層的范圍之內(nèi)完成，或者，二者擇一地，該起始掃描可以在該MAC層的外部完成，而相似地，在該第二站臺110b已經(jīng)完成認證并與該分布系統(tǒng)105產(chǎn)生關(guān)聯(lián)后所述方法的掃描可以在該MAC層范圍中完成、或是可以借由在該MAC層外部所發(fā)生的程序而加以完成。
圖2A是該第一站臺120a配備以一方向性天線陣列200a的一示意圖。在此實施例中，該方向性天線陣列200a是在該第一站臺120a的底盤(chassis)的外部。
該方向性天線陣列200a包括五個單極被動天線組件205a，205b，205c，205d，以及205e(全體地稱為被動天線組件205)，以及一個單極主動天線組件206，而該方向性天線組件200a是經(jīng)由一通用序列總線(USB)端口215而被連接至該第一站臺120a。
在該方向性天線陣列200a中的該等被動天線組件205是寄生地被耦接至該主動天線組件206，以有利于波束角度方向改變，其中，改變該波束角度方向則是可以允許至少一天線波束旋轉(zhuǎn)360°，以增加相關(guān)于被動天線組件205的數(shù)量，另外，少于整個360°的旋轉(zhuǎn)以及次增加方向的改變也是有可能的。
在一些實施例中，該方向性天線陣列200a是支持一全方向性、或本質(zhì)上全方向性的天線型態(tài)(未顯示)所定義的的一全方向性模式，其中，在借由比較方向性模式的當前效能與全方向模式所達成的發(fā)射、或評估前，該等站臺120可以使用用于載波偵聽(Carrier Sense)的該全方向性天線型態(tài)，并且，在自組織網(wǎng)絡(luò)(″ad hoc″network)中，該等站臺120可以恢復(fù)到一僅全方向性天線架構(gòu)，因為與其它站臺120的通信可以發(fā)生在任何方向。
圖2B是該第一站臺120a包括有被部署于一個人機內(nèi)存卡國際協(xié)會(PCMCIA)卡220上的一方向性天線陣列200b的一另一實施例，該PCMCIA卡220是利用一典型的方式而被安置于該第一站臺120a的底盤中，該PCMCIA卡220經(jīng)由一典型的計算機總線而與在該第一站臺120a中的一處理器(未顯示)進行通信，并且被部署成為該PCMCIA卡220的該方向性天線陣列200b也會提供與上述以圖2A做為參考所討論的該獨立(stand-alone)方向性天線陣列200a一樣的功能。
應(yīng)該了解的是，也可以使用方向性天線的各種其它形式，舉例而言，該等方向性天線陣列200b可以包括一個主動天線組件，電磁地耦接至多個被動天線組件，而在另一個實施例中，該等方向性天線陣列200可以包括多個主動以及多個被動天線組件，在又另一個實施例中，該等方向性天線陣列200可以包括多個主動天線組件以及一單個被動天線組件，以及，在再一個實施例中，該等方向性天線陣列200可以包括，所有都是主動天線組件。
圖3A是該主動天線陣列200a包括該多個被動天線組件205以及一個主動天線組件206，正如前面以圖2A以及圖2B做為參考所討論的一樣的一詳細附圖。正如在此詳細附圖中所顯示的一樣，該方向性天線陣列200a亦可以包括一接地平面330，而該等被動天線組件205則是被電連接至該接地平面。
在操作時，該主動天線陣列200a的一個狀態(tài)提供以遠離天線組件205a以及205e的角度方向移動的一方向性天線波瓣300，而此是該等天線組件205a以及205e處于一″反射″模式，以及該等天線組件205b，205c，以及205d是處于一″可發(fā)射″模式的指示，換言之，在該主動天線組件206以及該等被動天線組件205間的該相互耦接使得該等被動天線組件205的模式設(shè)定可以控制該方向性天線波瓣300的方向，并且，正如應(yīng)該要理解的，不同的模式結(jié)合將會產(chǎn)生不同的天線波瓣300型態(tài)以及角度。
圖3B是一可被用以設(shè)定處于一反射或可發(fā)射模式的該被動天線組件205a的舉例電路的一示意圖，其中，該反射模式是借由一代表性的″延長″虛線305而作為表示，以及該可發(fā)射模式是借由一″縮短″的虛線310而作為表示，并且，該等代表性虛線305以及310也是代表相關(guān)于該被動天線組件205a的電性終端(electrical termination)，舉例而言，該被動天線組件205a經(jīng)由一電感組件(inductive element)320而到達一接地平面330的電性連接將該被動天線組件205a設(shè)定于反射模式，以及該被動天線組件205a經(jīng)由一電容組件(capacitive element)325而到達該接地平面330的電性連接則是將該被動天線組件205a設(shè)定于可發(fā)射模式。
該被動天線組件205a通過該電感組件320或是電容組件325，或是更常見地，一反應(yīng)組件的電性連接可以經(jīng)由一開關(guān)315而加以完成，該開關(guān)315可以為能夠?qū)⒃摫粍犹炀€組件205a電連接至該接地平面330的一機械性、或是電性開關(guān)、或是適合于此應(yīng)用的反應(yīng)組件，且該開關(guān)315是經(jīng)由一為一典型開關(guān)控制形式的控制信號335而加以設(shè)定。
在圖3A的該方向性天線陣列205a的例子中，被動天線組件205a以及205e兩者是經(jīng)由分別的電感組件320而被連接至該接地平面330，而在此同時，在圖3A的該實例中，其它的被動天線組件205b，205c，以及205d則是經(jīng)由分別的電容組件325而被連接至該接地平面330，并且所有該等被動組件325的電容耦接是造成該方向性天線陣列200a形成一全方向性天線波束型態(tài)。
應(yīng)該理解的是，其它的電性終端裝置也可以被使用于該等被動天線組件205以及接地平面310間，例如，延遲線以及集總組抗(lumped impedances)。
現(xiàn)在，將要對有關(guān)802.11通訊協(xié)議以及方向性天線操作的簡短介紹進行討論，接下來將會呈現(xiàn)通過使用一站臺管理實體(station management entity，SME)以及該802.11通訊協(xié)議而操縱一方向性天線的一詳細討論。
現(xiàn)在，指向圖8，一SME 800，MAC層805，以及物理(PHY)層810被顯示于一廣義的配置(有時亦被稱之為一802.11堆棧)中，而在此配置中，該SME800是與該MAC層805以及PHY層810進行通信，且該SME 800是一無關(guān)于層的實體，可被視為一分開的管理平面、或是位在偏離該MAC層805以及PHY層810的側(cè)面處。
該SME 800，MAC層805，以及PHY層810可以通過各種媒介，例如，經(jīng)由一系統(tǒng)總線，實體電纜互連，或網(wǎng)絡(luò)連接，而進行通信，舉例而言，該SME 800可以是在一被使用作為一站臺120a，如前所述，的個人計算機中，執(zhí)行的一單獨軟件應(yīng)用程序、或是applet程序，而該MAC層805以及PHY層810則是可以在于被安裝在該站臺120a中的一外掛PCI、或PCMCIA卡220里操作的軟件或固件中執(zhí)行，在此實施例中，該MAC層805以及PHY層810是依照802.11標準而使用標準通訊協(xié)議，所以，利用此方法，該SME 800即可以下載自網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)上的一服務(wù)器(未顯示)，舉例而言，以及即能夠利用即插即用(plug-and-play)的方式而與該MAC層805以及PHY層810有所互動。
該SME 800偶爾可以部分地、或是完全地進行更新，以有利于該方向性天線陣列205a與一具有一不同構(gòu)型的天線陣列間的更新或交換，再者，該SME800可以包括一接口驅(qū)動器(未顯示)，且有時，該接口驅(qū)動器是被包含為該SME 800的部份，而同時在其它時間則是被提供作為一分開的模塊，其中，該接口模塊可以發(fā)送指令至一天線控制器815，以及，接收來自該天線控制器815的反饋，并且，該等指令造成該方向性天線陣列205a能夠在一掃描期間操縱一天線波束，當搜尋一″最佳″接入點110時。
依照該802.11標準，該MAC層805可以決定相關(guān)于經(jīng)由該方向性天線205a或其它形式的天線而進行通信的RF信號的信號度量，例如，信噪比，該MAC層805是使用該PHY層810來將RF信號轉(zhuǎn)換為一基頻信號，反之亦然，以及該MAC層805可以使用該PHY層810來提供信號相關(guān)的參數(shù)，例如，接收信號指示(RSSI)，信號品質(zhì)(SQ)，以及指示數(shù)據(jù)率，接著，該MAC層805則是可以將該等度量以相關(guān)于一天線波束方向的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)、或是一相關(guān)于多個天線波束方向的數(shù)據(jù)表的形式而提供至該SME 800，再者，該SME 800則是可以使得該MAC層805能夠通過使用指令或請求而提供該等度量。
在操作時，該SME 800可以使得該MAC層805能夠提供相關(guān)于該方向性天線陣列205a的分別波束角度的度量，而基于該等度量以及預(yù)先決定的準則，該SME 800則就可以將該方向性天線陣列205a操縱至一相關(guān)于一接入點110的已選擇方向。
在一被動掃描實施例中，該MAC層805是被用以決定該等度量，以作為該方向性天線陣列205a在該等分別的波束角度中所接收的RF能量的一函數(shù)，舉例而言，相較于接收自一第二接入點110b的一信標信號的信號強度，對接收自一第一接入點110a的一信標信號的信號強度而言，該等度量可以為更高，至于在一主動掃描實施例中，該SME 800則可以造成該MAC層805(i)能夠經(jīng)由該物理層810而將一信號發(fā)射至至少一接入點110a，110b，或110c，及(ii)能夠測量來自該(等)接入點110的一響應(yīng)。
該MAC層805亦可以基于已于先前計算完成、或測量完成的度量而將該等度量或度量表提供至該SME 800，舉例而言，一周期性或事件驅(qū)動的事件可以基于″有需求時，″有請求時″，或預(yù)先決定基礎(chǔ)，而造成該MAC層805能夠決定該等度量，并且將該等度量提供給該SME 800，再者，該站臺102a可以經(jīng)由該接入點110而與該分布系統(tǒng)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，以及該MAC層805可以在與該分布系統(tǒng)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)前或后，利用一預(yù)先選擇的方式而將該等度量提供至該SME800。
該SME 800可以將指令發(fā)布至該天線控制器815，而該天線控制器815則是將控制信號820發(fā)送至該方向性天線陣列250a，其中，該等控制信號820可以改變對于相關(guān)于該方向性天線陣列200a中的該等天線組件205的電抗的連接狀態(tài)，而此則會依次地造成該天線波束角度的改變，再者，該SME 800可以進行此動作與造成該MAC層805來提供該等相關(guān)于該等天線波束角度的度量間的協(xié)調(diào)，舉例而言，該SME 800可以命令該方向性天線陣列200利用一前進再暫停的方式(a step-and-hold manner)而操作其天線波束的角度，且在此同時命令該MAC層805利用一相對應(yīng)的停止再測量方式(wait-and-measuremanner)而測量該信號強度，直到在每一個天線波束角度的一度量都與每一個接入點110產(chǎn)生關(guān)聯(lián)為止。
基于該等度量，該SME 800系以更進一步地發(fā)布指令至該天線控制器815，以操縱在相關(guān)于一接入點110的方向中的該天線波束，舉例而言，該天線波束系可以加以操縱以直接指向一接入點110a、或是位在相關(guān)于該相同接入點110a的一較強多路徑的方向中，因此，利用此方法，該SME 800可以使用該最佳路徑，以使得該站臺120a與該已選擇的接入點110a產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。
該SME 800可以基于一預(yù)先決定的、事件驅(qū)動的、或任意的基礎(chǔ)，并借由該方向性天線陣列205a而喚起一全方向性波束角度，以決定該已選擇天線波束方向是否仍然為最適合于與該接入點110a進行通信的方向，再者，該等度量是可以對應(yīng)于相關(guān)于一個接入點110a、或多個接入點110a，110b的波束角度。
在掃描(亦即，搜尋)欲產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的一最佳接入點110時，該SME 800可以命令或請求該MAC層805回報多信標角度以及多信標信號的度量，而在決定一不同的天線波束方向是否會提供一已改善的通信路徑時，則該SME 800則是可以執(zhí)行一重新掃描，其中，該重新掃描可以在一閑置期間(亦即，沒有數(shù)據(jù)發(fā)射或接收正在發(fā)生)加以執(zhí)行，或者該重新掃描可以被″編入″非閑置期間中，而在此例子中，則是未使用、或預(yù)先定義的附加位(overhead bits)或字節(jié)可以被用于發(fā)射/接收待測量的信號、或發(fā)射探測請求。
在一實施例中，該SME 800可以搜尋(i)對一預(yù)先決定的接入點的一最佳波束方向，或(ii)對一非預(yù)先決定的接入點的一最佳波束方向，無論在哪一個狀況下，該SME 800都會造成(亦即，命令或請求)該MAC層805回報多信標角度以及至少一信標信號的度量、或一度量表，另外，在以該等度量或度量表作為基礎(chǔ)而選擇該最佳波束方向后，該SME 800是通過先前以圖3A以及圖3B做為參考所討論的技術(shù)，而操縱該方向天線陣列205a的該天線波束處于該已選擇的方向。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的該些原則的該等站臺120所執(zhí)行的用于該WLAN 100(圖1B)中的一程序400的一流程圖，其中，該程序400可以為在該站臺120中的一處理器所執(zhí)行的一SME 800命令次組的一實施例。
該程序400開始于步驟405，且在該步驟中，該站臺120被開啟，然后，在步驟410中，該站臺120會經(jīng)歷一起始程序，而在站臺起始410后的某點，該程序400是進入一例行程序411，而此例行程序則是會執(zhí)行進行該802.11通訊協(xié)議的該等MAC以及物理層間的通信的指令，其中，該例行程序411首先(步驟413)會與該物理層進行通信，其次(步驟417)與該MAC層417進行通信。
該等物理層通信(步驟413)包括一組織(set-up)415，而在此，起始以及通信程序是發(fā)生于該802.11通訊協(xié)議的該物理層，另外，發(fā)生在該物理層處的其它程序亦可以在該程序400的此階段發(fā)生。
在該MAC層通信(步驟417)中，該程序400緊接著先決定該站臺120是否要使用被動或主動掃描(步驟420)，進而決定一″最佳″天線指向角度，若是要使用被動掃描時，則該程序400就會繼續(xù)一被動掃描例行程序425(圖6)，而若是要使用一主動掃描時，則該程序400會繼續(xù)一主動掃描例行程序430(圖7)，然后，緊接在該被動或主動掃描例行程序后，該程序400(步驟435)則是會繼續(xù)地決定一接入點110是否已經(jīng)借由該等已選擇的掃描例行程序而加以定位。
若是一接入點110尚未被定位時，則該程序400繼續(xù)掃描(步驟420-430)一接入點110，直到到達一預(yù)先決定的休息時間，且在此狀況下，全方向性模式被使用作為預(yù)設(shè)，另外，若是一接入點110已被定位時，則該程序400就會繼續(xù)一組織程序(步驟440)，而此再次利用該MAC層417，其中，該組織程序(步驟440)可以包括，執(zhí)行該802.11通訊協(xié)議所定義的認證，保密，關(guān)聯(lián)性，以及類似者，再者，緊接在組織(步驟440)后，該程序400是繼續(xù)一站臺/分布系統(tǒng)操作程序445(圖5)。
圖5是該站臺/分布系統(tǒng)操作程序445的流程圖，而其是在該等站臺120中執(zhí)行于該SME 800的等級。該程序445包括發(fā)生在該站臺120a范圍內(nèi)的典型操作，并且，支持在該站臺120a以及該分布系統(tǒng)105間、經(jīng)由一接入點110的接口溝通，再者，該程序445亦可以再評估該天線波束方向，以決定一″最佳″方向，其中，該天線波束方向的再評估可以基于(i)一周期性的基礎(chǔ)，(ii)一已接收信號的位準或其它信號品質(zhì)度量落到低于一預(yù)先決定的閾值時，或(iii)其它事件驅(qū)動或非事件驅(qū)動準則，而于此所討論的實例則是基于在該第一站臺120a之上所執(zhí)行的一倒數(shù)計時模式(count-down timingmode)。
繼續(xù)參閱圖5，該程序445開始于步驟505，接著，在步驟510中，該程序445決定該站臺120是否仍然被連接至該分布系統(tǒng)105，若是該站臺120a有被連接時，則在步驟515中，該程序445會計算一已接收信號位準，且在步驟520中，該程序445會決定該信號位準是否低于一預(yù)先決定的閾值，此時，若是該信號并未低于該預(yù)先決定的閾值時，則該程序445繼續(xù)該等站臺以及分布系統(tǒng)操作會繼續(xù)的步驟525。
在步驟530中，該程序445決定一信號位準倒數(shù)定時器是否相等于零，若是該信號位準倒數(shù)定時器是相等于零時，則該程序445會循環(huán)回到步驟510，以決定該站臺120a是否仍然經(jīng)由分別的接入點110a而被連接至該分布系統(tǒng)105，另外，若是該信號位準倒數(shù)定時器并不相等于零時，則該程序445是于步驟525繼續(xù)，其中，該信號位準倒數(shù)定時器系可以在該程序445的一適當階段時，例如，步驟510，利用一典型的方式而加以重新起始。
若是該信號位準在步驟520中被決定為低于該與先決定的閾值時，則該程序445會于步驟535中繼續(xù)，以執(zhí)行該被動掃描例行程序425(圖6)、或是主動掃描例行程序435(圖7)，然后，緊接在執(zhí)行該等例行程序其一后，該程序445會于步驟540中繼續(xù)，而在步驟540中，則是會做出該站臺120是否已經(jīng)被選擇來通過一新的接入點110而接入該分布系統(tǒng)105的決定，若是沒有對于該接入點110a的任何改變時，則該程序445于步驟525處繼續(xù)，若是一新的接入點已經(jīng)被選擇時，則該程序445在步驟440處繼續(xù)，而在步驟440中，則是會執(zhí)行處于該802.11通訊協(xié)議的該MAC層等級的認證、保密、以及關(guān)聯(lián)步驟，如前所討論。
若是該等站臺120a不再經(jīng)由一接入點110而被連接至該分布系統(tǒng)105(例如，使用者所指向的站臺關(guān)閉，超出范圍)時，則該程序445會于步驟545處繼續(xù)，以決定該站臺120a是否已經(jīng)借由一使用者而關(guān)閉，另外，若是該站臺120a尚未被關(guān)閉時，則該程序445會繼續(xù)步驟555，而此步驟則是會回到圖4的該物理層組織(步驟415)，其中，在此實施例中所發(fā)生的回到該物理層組織(步驟415)是基于一通信錯誤、或超出范圍的錯誤已經(jīng)中斷了在該站臺120a以及所選擇的接入點110間的通信的假設(shè)，而若是該站臺120a已經(jīng)被關(guān)閉的話，則該操作445會于步驟550繼續(xù)，以利用一典型的方式關(guān)閉該站臺120a。
圖6是在圖4中所介紹的該被動掃描例行程序425的一流程圖。該被動掃描例行程序425是開始于步驟605，而在其中，一計數(shù)器i是被設(shè)定為零，接著，在步驟610中，該例行程序425會決定是否所有的天線角度皆已經(jīng)過測試，若是并非所有的天線角度皆已經(jīng)過測試時，則該例行程序425會繼續(xù)步驟615，而在此步驟中，該站臺120a則會于角度i接收(多個)接入點信標信號，換言之，該天線角度會被設(shè)定為角度i，以聽從該(等)信標信號，在步驟620中，該(等)信標信號加以測量，在步驟625中，該被動掃描例行程序425系會計算信標信號度量，在步驟630中，該計數(shù)器i系會進行增加，以選擇該方向性天線陣列200a(圖2)所支持的下一個角度，然后，該例行程序425會于步驟610中繼續(xù)，并會一直重復(fù)，直到所有的天線波束角度都已經(jīng)經(jīng)過測試為止。
緊接在測試所有天線波束角度后，該例行程序425會于步驟635中繼續(xù)，而在該步驟635中，該例行程序425是選擇一天線角度，而其是與一接入點110進行通信的一″最佳″角度，并且，該角度的選擇系可以根據(jù)任何的準則，包括，RSSI，C/I，Eb/No，或其它于習知技術(shù)中共同已知的信號品質(zhì)測量，而加以完成，然后，于繼續(xù)處理的步驟640中，該被動掃描例行程序425系會回到該呼叫例行程序(圖4或圖5)。
圖7是在圖4中所介紹的該主動掃描例行程序430的一流程圖。該主動掃描例行程序430是于步驟705中開始，在其中，一計數(shù)器i是被設(shè)定為零，接著，在步驟710中，該例行程序430系會決定是否所有的天線角度皆已經(jīng)過測試，若不是的話，則該例行程序430會繼續(xù)步驟715。
在步驟715中，該例行程序430會利用該方向性天線陣列200a、并經(jīng)由RF信號而發(fā)送一探測至該(等)接入點110，該例行程序430系會于步驟720中自該(等)接入點接收探測響應(yīng)，而在步驟725中，該主動掃描例行程序430系會測量該(等)探測響應(yīng)，接著，在步驟730中，該主動掃描例行程序430系會計算該(等)探測響應(yīng)的度量，以及在步驟735中，該計數(shù)器i系會進行增加，以測試下一個天線角度。
在為所有天線角度重復(fù)該程序后，在步驟740中，該主動掃描例行程序430系會選擇于該站臺120以及接入點110間提供該最佳或最多合適信號品質(zhì)的該天線角度，然后，在步驟745中，該主動掃描例行程序430會回到圖4或圖5的該呼叫程序。
被用以實現(xiàn)先前所討論的該等實施例的該等方法以及裝置可以被使用于802.11網(wǎng)絡(luò)或其它無線網(wǎng)絡(luò)，例如，一藍芽網(wǎng)絡(luò)，中。
圖4至圖8的該等程序可以加以執(zhí)行為軟件、固件、或硬件，而在軟件的例子中，該軟件可以被儲存在任何型態(tài)的計算機可讀取媒介的上，例如，ROM，RAM，CD-ROM，或磁盤，另外，儲存對于該站臺120可以為局部的、或是可以經(jīng)由一有線或無線網(wǎng)絡(luò)，例如，該分布系統(tǒng)105經(jīng)由接入點110，而為可下載的，該軟件可以借由一通常目的的處理器、或是特殊應(yīng)用的處理器而進行加載以及執(zhí)行。
當本發(fā)明已經(jīng)以其較佳實施例做為參考而特別地加以顯示以及敘述的同時，熟習此技術(shù)的人將可以了解，于形式上以及細部的各種改變可以在不脫離所附權(quán)利要求所包含的本發(fā)明的范圍的情形下加以達成。
權(quán)利要求
1.一種用于在一無線局域網(wǎng)中操作一方向性天線的方法，包括由一媒介接入控制(MAC)層提供相關(guān)于該方向性天線的分別波束角度的度量(metrics)；以及基于該等度量而將該方向性天線操縱至與一接入點(AP)相關(guān)的選擇方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由該MAC層提供該等度量包括由該MAC層來決定該等度量，以作為由該方向性天線于該等波束角度中所接收的能量的一函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由該MAC層提供該等度量包括由該MAC層發(fā)射一信號至至少一接入點，以及測量來自該至少一接入點的一響應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由該MAC層提供該等度量包括接收來自該MAC層的一已先行計算的度量表。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由該MAC層提供該等度量包括由該MAC層計算該等度量，以作為一信標信號的函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進一步包括，與耦接至該接入點的一分布系統(tǒng)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，由該MAC層提供該等度量是發(fā)生在與該分布系統(tǒng)產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)前、或后。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進一步包括進行該方向性天線的該波束角度與該MAC層提供的該等度量的協(xié)調(diào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該波束角度包括一全方向性波束角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該等度量是對應(yīng)于與一個接入點相關(guān)的波束角度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該等波束是對應(yīng)于與多個接入點相關(guān)的波束角度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該等度量包括下列的至少其一信噪比(SNR)，總噪音的每位能量(Eb/No)，接收信號強度指示(RSSI)，以及載波干擾比(C/I)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于是被使用于一802.11，802.11a，802.11b，或802.11g網(wǎng)絡(luò)中。
14.一種用于在一無線局域網(wǎng)(WLAN)中操作一方向性天線的裝置，包括一站臺管理實體(SME)，其使一媒介接入控制(MAC)層提供相關(guān)于該方向性天線的分別波束角度的度量；以及一耦接至該方向性天線的天線控制單元，其是以來自該SME的該等度量作為基礎(chǔ)而接收輸入；并且，依次地使該方向性天線將一天線波束操縱至一已相關(guān)于與一接入點(AP)的方向有關(guān)而選擇的方向。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，該SME是讓該MAC層來決定該等度量，以作為該方向性天線于該等波束角度中所接收的能量的一函數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，該SME是讓該MAC層發(fā)射一信號至至少一接入點，以及測量來自該至少一接入點的一響應(yīng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于還進一步包括一已先行計算的度量表，其中該表是自該MAC層被提供至該SME。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，該SME是讓該MAC層計算該等度量，以作為一信標信號的一函數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，該SME是與耦接至該接入點的一分布系統(tǒng)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，該SME是讓該MAC層在與該分布系統(tǒng)產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)前、或后提供該等度量。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，該SME進行該方向性天線的該波束角度與該MAC層提供的該等度量間的協(xié)調(diào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，該SME使該方向性天線在一全方向性天線角度模式中操作。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，該等度量是對應(yīng)于相關(guān)于一個接入點的波束角度。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，該等波束是對應(yīng)于相關(guān)于多個接入點的波束角度。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，該等度量包括下列的至少其一信噪比(SNR)，總噪音的每位能量(Eb/No)，接收信號強度指示(RSSI)，以及載波干擾比(C/I)。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于是被使用于一802.11，802.11a，802.11b，或802.11g網(wǎng)絡(luò)中。
27.一種用于在一無線局域網(wǎng)(WLAN)中操作一方向性天線的裝置，包括用于使一媒介接入控制(MAC)層提供相關(guān)于該方向性天線的分別波束角度的度量的裝置；以及用于以該等度量作為基礎(chǔ)而將該方向性天線操縱至與一接入點(AP)相關(guān)而選擇的方向的裝置。
全文摘要
一站臺管理實體(SME)操縱一站臺的一方向性天線，以在一802.11通訊協(xié)議系統(tǒng)中與一接入點(AP)進行通信，其中，該SME可以在一802.11站臺已完成認證且已與該接入點產(chǎn)生關(guān)聯(lián)前或后進行該天線的操縱。再者，于一被動掃描期間，舉例而言，基于一接收信號強度指示(RSSI)，該操縱程序是通過可獲得的天線位置而進行循環(huán)，并且，會監(jiān)控一AP信標信號，以決定一最佳位置。另外，在使用接入探測的一主動掃描期間，該操縱程序是通過可獲得的天線位置而進行循環(huán)，并且會監(jiān)控一探測響應(yīng)，以決定該最佳天線位置。此外，其它的掃描可以基于一個當前所選擇的天線位置的已接收信號位準已經(jīng)低于一預(yù)先決定閾值的決定而加以執(zhí)行。
文檔編號H01Q3/22GK1685749SQ03823313
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者約翰·E·霍夫曼, 喬治·R·小內(nèi)爾森, 約翰·A·里格內(nèi)爾, 凱文·P·強生 申請人:美商智慧財產(chǎn)權(quán)授權(quán)股份有限公司