專利名稱：使用無線設備的多頻帶能力進行無線通信的方法和系統(tǒng)的制作方法
背景技術：
近年來傳統(tǒng)的無線計算設備的激增很顯著。在無線通信網(wǎng)絡中，這些設備作為移動單元(“MU”)，所述移動單元能夠通過使用無線電波在專用頻率上或在電磁頻譜的專用段上在彼此之間和/或通過連接于有線網(wǎng)絡的中央接入點(“AP”)來交換數(shù)據(jù)和/或聲音信號。其中，干擾和功率的局限限制了這些無線通信的速度和范圍。正在進行努力來克服這些問題并使得這些無線通信與有線通信一樣快且增加無線通信的有效范圍。
典型的無線通信網(wǎng)絡可包括與網(wǎng)絡上其它無線設備通信的多個MU。MU的示例包括膝上型計算機、PDA、蜂窩式電話或雙向尋呼機。可經(jīng)由例如射頻(“RF”)信號來實現(xiàn)無線網(wǎng)絡上的通信。AP是具有無線和有線通信能力的網(wǎng)絡單元。AP允許MU與有線網(wǎng)絡上的單元(即，服務器、電話、傳真機)進行通信，且反之亦然。因此，AP可以是向無線和有線網(wǎng)絡提供對MU的訪問的路由器或收發(fā)器盒。這些AP管理跨無線和有線網(wǎng)絡之間接口的雙向數(shù)據(jù)流。從有線網(wǎng)絡到無線網(wǎng)絡上的MU的數(shù)據(jù)流動被稱為“下行”流動，而從MU到有線網(wǎng)絡上的單元的數(shù)據(jù)流動“上行”流動。
無線網(wǎng)絡可在電磁頻譜的單一頻帶中運行。例如，IEEE 802.11b標準建立了2.4-2.4835GHz頻帶中的無線網(wǎng)絡。這些單頻帶網(wǎng)絡通過將該頻帶劃分為多個離散信道而使能多個同時的無線通信。信道的數(shù)量取決于若干因素，諸如地理位置等。例如，在美國、加拿大和臺灣，802.11b標準把2.4GHz頻帶劃分為11個信道，而在日本則是14個信道。
某些無線網(wǎng)絡可在兩個不同頻帶中運行。這些雙頻帶網(wǎng)絡具有在低頻(“LF”)帶或高頻(“HF”)帶上傳輸數(shù)據(jù)的選擇。例如，雙頻帶網(wǎng)絡可被配備以使用802.11b或802.11g標準在2.4GHz頻帶(“LF頻帶”)上以及使用802.11a標準在5GHz頻帶(“HF頻帶”)上傳輸無線數(shù)據(jù)。雙頻帶系統(tǒng)具有下述優(yōu)點，即，增加了可通過在使用中在任一時間增加獨立的無線信道的數(shù)量而發(fā)送的同時無線數(shù)據(jù)流的數(shù)量。
在無線網(wǎng)絡中AP執(zhí)行的主要功能之一是把下行移動的大量數(shù)據(jù)包中的每一個分配到無線網(wǎng)絡中包含的離散數(shù)量的無線信道之一。此功能需要被執(zhí)行而與無線網(wǎng)絡使用一個還是多個頻帶無關。AP必須確保在任何給定瞬間每個信道不會被用于多于一個傳輸，以避免沖突和導致的傳輸失效。
一種用于處理此任務的傳統(tǒng)方法是使用請求發(fā)送/清除發(fā)送(“RTS/CTS”)系統(tǒng)，例如，在802.11標準中所述的種類。圖1示出了在無線網(wǎng)絡中用于RTS/CTS機制的此傳統(tǒng)方法。
在步驟100，AP在無線網(wǎng)絡上傳輸請求發(fā)送(“RTS”)廣播。此RTS廣播可被全向發(fā)送，以便它可被無線網(wǎng)絡上的所有MU接收到。RTS廣播可包括諸如數(shù)據(jù)速率和包長度的信息或可被MU用來確定保留長度的任何其它信息。換句話說，RTS廣播令無線網(wǎng)絡上的所有MU避免在特定信道上傳輸數(shù)據(jù)，以便AP可使用該信道來把凈荷數(shù)據(jù)傳送給目標MU。凈荷數(shù)據(jù)可以是MU用戶所請求的任何類型的數(shù)據(jù)，例如網(wǎng)頁、電子郵件消息、音頻或視頻文件或電話呼叫的一部分。
在步驟102，目標MU通過在無線網(wǎng)絡上發(fā)送清除發(fā)送(“CTS”)廣播而響應該RTS廣播。CTS廣播也可被全向傳輸并被網(wǎng)絡上的所有其它MU接收到。CTS廣播有效地通知，在把凈荷數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥繕薓U所需的時間期間所請求的信道將不會使用。
在步驟104，AP使用智能天線(“SA”)把凈荷數(shù)據(jù)單向地傳輸?shù)侥繕薓U。凈荷應該在RTS廣播中所保留的時間段內被傳送，否則該凈荷可能與來自“錯誤地”認為該信道空閑的另一MU的第二數(shù)據(jù)傳輸相沖突。
在步驟106，目標MU可把確認數(shù)據(jù)信號廣播回AP。此數(shù)據(jù)信號可向AP指示凈荷數(shù)據(jù)已被目標MU接收到。確認信號可被金向發(fā)送。
在步驟108，可在無線網(wǎng)絡上恢復正常操作。網(wǎng)絡上的其它MU可自由地使用已發(fā)送和接收凈荷數(shù)據(jù)的無線信道。
上述傳統(tǒng)方法意在防止無線網(wǎng)絡上的沖突。不過，這樣做需要發(fā)送大量的額外數(shù)據(jù)廣播。每次凈荷數(shù)據(jù)傳輸都必需通過一系列RTS和CTS廣播來進行。當更多MU被添加到無線網(wǎng)絡上時，這些預備性廣播的數(shù)量增加。需要一種消除對于此預備網(wǎng)絡流量的需要的方法。

發(fā)明內容
一種用于使用第一無線頻帶和第二無線頻帶進行無線通信的系統(tǒng)，包括第一設備和至少一個第二無線設備，所述第一設備包括第一雙頻帶無線收發(fā)器和智能天線，所述第一設備使用所述智能天線獨占地在所述第一頻帶上單向傳輸凈荷數(shù)據(jù)而無需在傳輸之前保留所述第一頻帶，所述第二無線設備包括第二雙頻帶無線收發(fā)器，所述第二設備使用第一和第二頻帶中的至少一個通過全向地傳輸確認數(shù)據(jù)而確認接收到凈荷數(shù)據(jù)。
一種用于無線通信的方法，包括在第一頻帶上由第一無線設備把凈荷數(shù)據(jù)單向傳輸?shù)街辽僖粋€第二無線設備，所述第一設備使用智能天線用于凈荷數(shù)據(jù)的傳輸，所述第一設備傳輸凈荷數(shù)據(jù)而無需保留所述第一頻帶，并且在第一步驟a之后，由所述第二設備使用所述第一和第二頻帶中至少一個全向地傳輸確認數(shù)據(jù)以確認接收到凈荷數(shù)據(jù)。
一種無線設備，包括能夠使用第一和第二無線頻帶進行無線傳輸?shù)碾p頻帶無線收發(fā)器和智能天線，其中在所述第一頻帶上使用所述智能天線來單向傳輸凈荷數(shù)據(jù)而無需在傳輸凈荷數(shù)據(jù)之前保留所述第一頻帶，并且其中所述收發(fā)器在傳輸另外的凈荷數(shù)據(jù)之前已保留了所述第二頻帶的情況下在所述第二頻帶上全向傳輸另外的凈荷數(shù)據(jù)。


圖1示出了用于無線通信的RTS/CTS機制的傳統(tǒng)方法；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的無線網(wǎng)絡的示例性實施例；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性方法；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的在無線網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖纠詫嵤├?br> 具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種使用無線設備的雙頻帶能力的方法和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，HF頻帶上的信道被保留用于下行(例如，服務器到工作站，或者AP到MU)數(shù)據(jù)傳輸，而LF頻帶上的所有信道被保留用于上行(例如，MU到AP)數(shù)據(jù)傳輸。AP可使用智能天線(“SA”)來單向地廣播下行HP數(shù)據(jù)傳輸。MU全向地廣播上行LP傳輸。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的無線網(wǎng)絡1的示例性實施例。無線網(wǎng)絡1可包括多個無線計算設備(例如MU 20-22)和多個接入點(例如AP 10)。所有的MU 20-22均位于AP 10的單向傳輸覆蓋范圍內，而AP 10位于MU 20-22的全向傳輸覆蓋范圍內。AP 10可使用SA 12在HF頻帶上發(fā)送單向傳輸而把數(shù)據(jù)傳輸?shù)組U 20-22。MU 20-22可使用LF頻帶上的全向傳輸而把數(shù)據(jù)廣播到AP 10。因為MU不可以在HF頻帶上發(fā)送數(shù)據(jù)廣播(不可使用位于HF頻帶中的信道)，所以AP 10不需要使用諸如RTS/CTS機制的系統(tǒng)來保留對這樣的信道的獨占使用。因此，關聯(lián)于RTS和CTS消息的額外數(shù)據(jù)傳輸是不必要的。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性方法。將參考圖2和4來描述此方法。也可使用具有不同數(shù)量的MU和/或AP的其它配置。
在步驟200，AP 10具有預定用于在無線網(wǎng)絡1上進行通信的MU20的凈荷數(shù)據(jù)。凈荷數(shù)據(jù)可以是任何數(shù)據(jù)類型的一部分，所述數(shù)據(jù)類型諸如電子郵件消息、音頻或視頻文件、文本消息等。由于該凈荷數(shù)據(jù)是從AP 10發(fā)送到MU 20的，所以AP 10可使用HF頻帶來發(fā)送該凈荷數(shù)據(jù)。
在步驟202，AP 10可使用AP 10可配備的若干實時定位系統(tǒng)(“RTLS”)之一來定位目的地MU 20的位置。例如，AP 10可具有接收信號強度指示器(“RSSI”)或使用到達時間距離(time-distance ofarrival，“TDOA”)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)或類似系統(tǒng)使用傳統(tǒng)技術來確定目的地MU 20相對于AP 10的位置(例如，距離和角度)。
在步驟204，AP 10可使用在步驟202中獲得的位置信息來發(fā)送凈荷數(shù)據(jù)。凈荷數(shù)據(jù)在HF頻帶上被發(fā)送到MU 20。AP 10可使用SA12經(jīng)由單向傳輸來傳輸凈荷數(shù)據(jù)。由于凈荷數(shù)據(jù)被尋址到MU 12且在HF頻帶上被發(fā)送，所以目的地MU 20是在無線網(wǎng)絡1中接收此單向傳輸?shù)奈ㄒ籑U；其它MU 21-22可能“不知道”凈荷數(shù)據(jù)正在HF頻帶上被發(fā)送到MU 20。由于非目的地MU 21-22可能未在使用HF頻帶，因此不會在此HF頻帶上出現(xiàn)與凈荷數(shù)據(jù)沖突的風險。
一旦MU 20從AP 10接收到凈荷數(shù)據(jù)，則MU 20把確認發(fā)送回AP 10。確認指示出凈荷數(shù)據(jù)被MU 20安全地接收。確認可在HF頻帶上被發(fā)送回AP 10。由于AP 10剛剛結束把凈荷數(shù)據(jù)傳輸?shù)組U 20，所以AP 10將等待來自MU 20的確認，因而將不會使用HF頻帶且不會出現(xiàn)沖突。此外，由于確認相對很短，AP 10的等待時間也很短。可替代地，MU 20可在LP頻帶上把確認發(fā)送到AP 10。
本發(fā)明的優(yōu)點之一在于，在HF頻帶上從AP 10到MU 20的凈荷數(shù)據(jù)的傳輸可以與在LF頻帶上從例如MU 21到AP 10的傳輸同時進行。由于兩個傳輸在不同頻帶上進行，所以不可能出現(xiàn)沖突。
圖4示出了本發(fā)明所述的在網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖纠詫嵤├?。三個連續(xù)的下行數(shù)據(jù)傳輸D1-D3可被AP 10發(fā)送到目的地MU 20，而與此同時，非目的地MU 21和22可能正在把三個上行數(shù)據(jù)傳輸U1-U3發(fā)送到AP 10。圖中上部和下部的水平軸分別表示高頻帶和低頻帶上相對于時間的活動。上行凈荷數(shù)據(jù)不可使用HF頻帶，而下行凈荷數(shù)據(jù)可使用LF頻帶?？墒褂肏F頻帶的唯一上行數(shù)據(jù)是指示出MU20-22已從AP 10接收到凈荷數(shù)據(jù)的確認數(shù)據(jù)(“ack”)傳輸。類似地，在此示例中，可使用LF頻帶的唯一下行數(shù)據(jù)是指示出AP 10已從MU 20-22接收到凈荷數(shù)據(jù)的ack傳輸。不過，因為ack傳輸?shù)拇笮”葍艉蓴?shù)據(jù)傳輸?shù)拇笮∫〉枚?，所以，它們可以通過兩個頻帶上的“錯誤道路”，而幾乎沒有與相同信道上的凈荷數(shù)據(jù)沖突的風險。AP10可被配備成在LF頻帶上把下行凈荷數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送到MU 21-23。不過，這將需要數(shù)據(jù)握手和/或保留LF頻帶。
相對于使用上述的RTS/CTS機制的傳統(tǒng)系統(tǒng)，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法具有若干優(yōu)點。例如，本發(fā)明通過使預備傳輸(例如RTS/CTS廣播)變?yōu)榉潜匾亩鴺O大地減小了無線網(wǎng)絡的開銷。
本發(fā)明的另一優(yōu)點在于，使用在HF頻帶上的單向傳輸以及在LF頻帶上的全向傳輸?shù)南到y(tǒng)和方法使得LF和HF覆蓋范圍基本上相似。在相同的功率輸出的情況下，LF頻帶的覆蓋范圍顯著大于HF頻帶的覆蓋范圍。把HF頻帶的可用功率集中用于單向傳輸顯著地增加了HF頻帶的范圍，與此相關，HF頻帶的覆蓋范圍大部分重疊于LF頻帶上的全向傳輸?shù)母采w范圍。本發(fā)明相對于傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡的另一優(yōu)點在于，無線網(wǎng)絡1能夠通過限制到HF頻帶的下行傳輸而容納較大數(shù)量的MU。由于無線網(wǎng)絡流量的大多數(shù)由下行數(shù)據(jù)傳輸組成，所以對這些傳輸使用HF頻帶導致LF頻帶上相對低的總流量。此增加的能力可被用來處理更多MU的傳輸需要。最后，通過給予AP 10對HF頻帶的獨占使用，無線網(wǎng)絡1體驗到較短的延遲時間和較大的總吞吐量。
已通過參考具有MU和AP的實施例而描述了本發(fā)明。不過，也可設計具有額外AP和/或額外或較少MU的其它實施例。因而，可對所述實施例做出各種修改和改變，而不背離如以下權利要求中所闡述的本發(fā)明的最寬泛的精神和范圍。因而，說明書和附圖被認為是有說明性的而非限制性的含義的。
權利要求
1.一種用于使用第一無線頻帶和第二無線頻帶進行無線通信的系統(tǒng)，包括第一無線設備，包括第一雙頻帶無線收發(fā)器和智能天線，所述第一設備使用所述智能天線獨占地在所述第一頻帶上單向傳輸凈荷數(shù)據(jù)而無需在傳輸之前保留所述第一頻帶；以及至少一個第二無線設備，包括第二雙頻帶無線收發(fā)器，所述第二設備使用第一和第二頻帶中的至少一個通過全向地傳輸確認數(shù)據(jù)而確認接收到凈荷數(shù)據(jù)。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二設備僅使用所述第二頻帶全向地傳輸另外的凈荷數(shù)據(jù)，所述第二設備在另外的凈荷數(shù)據(jù)的傳輸之前保留所述第二頻帶。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一頻帶是5GHz頻帶，而所述第二頻帶是2.4GHz頻帶。
4.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中在經(jīng)由所述第一頻帶單向傳輸凈荷數(shù)據(jù)之前，所述第一設備確定所述第二設備的位置。
5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一設備使用所述第二頻帶把數(shù)據(jù)全向傳輸?shù)剿龅诙O備，所述第一設備在傳輸之前保留所述第二頻帶。
6.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中經(jīng)由所述第一頻帶從所述第一設備到所述第二設備的凈荷數(shù)據(jù)的單向傳輸與經(jīng)由所述第二頻帶從所述第二設備到所述第一設備的另外的凈荷數(shù)據(jù)的全向傳輸是同時的。
7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其中相應的單向和全向傳輸?shù)母采w范圍是基本相似的。
8.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一設備是接入點。
9.一種用于無線通信的方法，包括a)在第一頻帶上由第一無線設備把凈荷數(shù)據(jù)單向傳輸?shù)街辽僖粋€第二無線設備，所述第一設備使用智能天線用于凈荷數(shù)據(jù)的傳輸，所述第一設備傳輸凈荷數(shù)據(jù)而無需保留所述第一頻帶，以及b)在所述步驟a之后，由所述第二設備使用所述第一和第二頻帶中至少一個全向地傳輸確認數(shù)據(jù)以確認接收到凈荷數(shù)據(jù)。
10.如權利要求9所述的方法，還包括由所述第二設備使用所述第二頻帶全向地傳輸另外的凈荷數(shù)據(jù)，所述第二設備在另外的凈荷數(shù)據(jù)的傳輸之前保留所述第二頻帶。
11.如權利要求9所述的方法，其中所述第一頻帶是5GHz頻帶，而所述第二頻帶是2.4GHz頻帶。
12.如權利要求9所述的方法，還包括在經(jīng)由所述第一頻帶單向傳輸凈荷數(shù)據(jù)之前確定所述第二設備的位置。
13.如權利要求9所述的方法，還包括由所述第一設備使用所述第二頻帶把數(shù)據(jù)全向傳輸?shù)剿龅诙O備，所述第一設備在傳輸之前保留所述第二頻帶。
14.如權利要求9所述的方法，其中經(jīng)由所述第一頻帶從所述第一設備到所述第二設備的凈荷數(shù)據(jù)的單向傳輸與經(jīng)由所述第二頻帶從所述第二設備到所述第一設備的另外的凈荷數(shù)據(jù)的全向傳輸是同時的。
15.如權利要求14所述的系統(tǒng)，其中相應的單向和全向傳輸?shù)母采w范圍是基本相似的。
16.一種無線設備，包括雙頻帶無線收發(fā)器，其能夠使用第一和第二無線頻帶進行無線傳輸；以及智能天線；其中在所述第一頻帶上使用所述智能天線來單向傳輸凈荷數(shù)據(jù)而無需在傳輸凈荷數(shù)據(jù)之前保留所述第一頻帶，以及其中所述收發(fā)器在傳輸另外的凈荷數(shù)據(jù)之前保留了所述第二頻帶的情況下在所述第二頻帶上全向傳輸另外的凈荷數(shù)據(jù)。
17.如權利要求16所述的設備，其中所述設備是接入點。
18.如權利要求16所述的設備，其中所述第一頻帶是5GHz頻帶，而所述第二頻帶是2.4GHz頻帶。
19.如權利要求16所述的設備，其中在經(jīng)由所述第一頻帶單向傳輸凈荷數(shù)據(jù)之前，所述設備確定凈荷數(shù)據(jù)將被傳輸?shù)降奈恢谩?br> 20.如權利要求19所述的設備，其中經(jīng)由所述第一頻帶的凈荷數(shù)據(jù)的單向傳輸與經(jīng)由所述第二頻帶的另外的凈荷數(shù)據(jù)的全向傳輸是同時的。
21.如權利要求20所述的設備，其中相應的單向和全向傳輸?shù)母采w范圍是基本相似的。
全文摘要
一種用于使用第一無線頻帶和第二無線頻帶進行無線通信的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括第一雙頻帶無線收發(fā)器和智能天線，第一設備使用所述智能天線獨占地在所述第一頻帶上單向傳輸凈荷數(shù)據(jù)而無需在傳輸之前保留所述第一頻帶，以及至少一個第二設備包括第二雙頻帶無線收發(fā)器，所述第二設備使用第一和第二頻帶中的至少一個通過全向地傳輸確認數(shù)據(jù)而確認接收到凈荷數(shù)據(jù)。
文檔編號H04B1/00GK1875546SQ200480031870
公開日2006年12月6日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權日2003年10月31日
發(fā)明者雅各布·沙羅尼 申請人:訊寶科技公司