Wlan的扇形天線系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本公開涉及WLAN的扇形天線系統(tǒng)。在通信網(wǎng)絡(luò)（3）中，一個接入點可使用兩個全向天線（1）或一個全向天線和多個扇形天線。移動站可使用扇形天線。全向天線可包括兩個或兩個以上扇形天線（2）。
【專利說明】WLAN的扇形天線系統(tǒng)
[0001]本申請是申請?zhí)枮?00480038148.9、國際申請日為2004年12月23日、發(fā)明名稱為“WLAN的扇形天線系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本公開涉及WLAN的扇形天線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]扇形天線被用于基站或無線系統(tǒng)的接入點以改善無線通信的性能。但通常移動站不使用扇形天線。作為代替，無線局域網(wǎng)(WLAN)采用兩個安裝在膝上電腦上的全向天線來提供空間分集以抵御多路衰落。然而，一旦將天線安裝在膝上型電腦上則實際的輻射圖就遠(yuǎn)非全向的了。因此，全向天線只可提供差的覆蓋區(qū)域，導(dǎo)致實際輻射圖中的深度零點(deep null)并顯著地降低了性能。WLAN網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備操作需要提供顯著改善性能的方向圖的天線系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]說明書的結(jié)論部分特定指出并清楚地要求了被認(rèn)為是本發(fā)明的主題。然而，在閱讀附圖中最好參照下列詳細(xì)說明來理解本發(fā)明的組織和操作方法及其目的、特征和優(yōu)點，在附圖中:
[0005]圖1示出WLAN網(wǎng)絡(luò)中的天線輻射圖，其中接入點(AP)使用兩個全向天線而移動站使用按照本發(fā)明的扇形天線。
[0006]圖2和3示出WLAN網(wǎng)絡(luò)中的天線輻射圖，其中接入點(AP)使用全向和扇形天線，其中一個扇區(qū)對應(yīng)于圖1中一個扇形天線；
[0007]圖4示出四個天線的天線輻射圖，其中膝上型電腦的顯示器的每個上角各放置兩個天線。
[0008]圖5示出放置在顯示器的兩側(cè)邊緣的上部而非角上的四個天線的天線輻射圖。
[0009]圖6示出扇形天線的各種實施例。
[0010]應(yīng)理解，為了簡化和清楚圖解，圖中所示的元件不一定按比例繪制。例如，為了清楚，一些元件的尺寸可能被相對于其它元件夸大。另外，在認(rèn)為合適的情況下，在圖中重復(fù)一些標(biāo)號來指示相應(yīng)或相似的元件。
[0011]詳細(xì)說明
[0012]在下列詳細(xì)說明中，為了提供本發(fā)明的完整理解列出了許多特定細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解本發(fā)明可以不用這些特定細(xì)節(jié)來實現(xiàn)。在其它例子中，熟知的方法、程序、元件和電路不再詳細(xì)說明，以不混淆本發(fā)明。
[0013]在下列說明書和權(quán)利要求中，可能使用術(shù)語“耦合的”和“連接的”以及它們的派生詞。應(yīng)理解這些術(shù)語不應(yīng)確定為彼此的同義詞。而在特定實施例中，“連接的”可用于表示兩個或兩個以上相互元件直接物理或電接觸?！榜詈系摹笨芍竷蓚€或兩個以上非直接相互接觸但仍相互合作或作用的元件。
[0014]圖1示出網(wǎng)絡(luò)100中的天線輻射圖，包括:接入點(AP) 110和移動站(STA) 120、130和140。在一些實施例中，無線網(wǎng)絡(luò)100是無線局域網(wǎng)(WLAN)。例如，移動站120、130和140中的一個或多個和接入點110可按諸如ANSI/IEEE Std.802.11，1999版本之類的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)操作，雖然這不是本發(fā)明的一個限制。如這里所使用的，術(shù)語“802.11”指任何過去、現(xiàn)在或?qū)淼腎EEE802.11標(biāo)準(zhǔn)或其延伸，包括但不限于1999版本。移動站120、130和140可以是任何類型的能在網(wǎng)絡(luò)100中通彳目的移動站。例如，移動站可以是計算機(jī)、個人數(shù)字助理、有無線功能的便攜式電話、家用音頻或視頻設(shè)備等。
[0015]接入點110使用信號122與移動站120 (又稱為“STA1”)通信。接入點110還可使用信號132與移動站130 (又稱為“STA2”)通信，且接入點110還可使用信號142與移動站140 (又稱為“STA3”)通信。信號122、132和142通過接入點和各種移動站之間的自由空間中的無線信道傳送，且在本實施例中，接入點110使用兩個全向天線而移動站(STA)120,130和140使用按照本發(fā)明的扇形天線。
[0016]圖2和3示出WLAN網(wǎng)絡(luò)中的天線輻射圖，其中接入點(AP)使用全向和扇形天線，其中一個扇區(qū)對應(yīng)于圖1中一個扇形天線。在任何時間通常選擇使用僅一個天線，但可以同時使用多個扇形天線來形成虛擬全向天線。移動站僅使用按照本發(fā)明的扇形天線。
[0017]參見圖2，在接入點110，天線可配置成:(I)兩個全向天線；(2)兩個或兩個以上扇形天線(例如，四個扇形天線和由四個扇形天線形成的一個虛擬全向天線)；(3) —個專用全向天線(不是由扇形天線形成的)和兩上以上扇形天線；或(4)兩組或兩組以上扇形天線，其中至少一組形成一個全向天線。
[0018]應(yīng)指出各扇區(qū)不一定是相同尺寸。例如，當(dāng)考慮(2)中的四個扇形天線時，一個扇區(qū)基本上可覆蓋約50度具有較高的天線增益而另一扇形可覆蓋約110度具有較低的天線增益，雖然此輻射圖不是本發(fā)明的限制。當(dāng)然可以有某些其它天線輻射圖和天線組合。通過以適合的方式合適地安裝扇形天線，各種扇形的組合可覆蓋0-360度的輻射圖作為有效的全向天線。還應(yīng)指出移動站120、130和140可具有通常配置有僅兩個或兩個以上扇形天線的天線。
[0019]參見圖3，接入點110和移動站120、130和140上的多個扇形天線或扇形天線的子集通常可以以主輻射峰值相互互補(bǔ)的方式放置。覆蓋角度的重疊常被故意引入且有益于獲取分集增益。由于天線安裝的物理限制，各扇形天線的覆蓋尺寸在相互比較時可不同。該論點適用于接入點和移動站。本圖示出具有兩個扇形天線的天線配置。兩個天線可以被放置在互補(bǔ)的方向上以通過重疊覆蓋360度。天線輻射圖典型的是覆蓋兩個相反方向的隙縫天線。
[0020]在一個實施例中，在接入點采用兩個全向天線并在移動站采用扇形天線以提供空間分集來抵御多路徑衰落。信號質(zhì)量在多個天線上可急劇地變化，因此選擇兩個天線中的一個用于發(fā)送和接收。在此切換式天線系統(tǒng)中，選擇具有最佳信號質(zhì)量的天線來與單個天線相比改善收發(fā)機(jī)的性能。天線信號質(zhì)量的差異通常被稱為天線分集增益。
[0021]在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式中，初始RTS/CTS交換證實不存在沖突并保留信道。此雙向交換可有作訓(xùn)練周期，而移動站選擇接收到最佳接入點信號的扇形天線。另選地，各移動站可使用選擇算法來選擇具有最佳信號質(zhì)量的扇形天線。[0022]在直接鏈路或特設(shè)模式中，接入點可向移動站發(fā)送空數(shù)據(jù)包。可以將通過移動站的扇形天線接收到的空數(shù)據(jù)包用于確定具有最佳信號的扇形天線。然后，移動站使用所選擇的扇形天線將ACK包發(fā)送回接入點。接入點接收該ACK包，并通過選擇過程選擇具有最佳ACK信號質(zhì)量的全向天線來發(fā)送后續(xù)數(shù)據(jù)包。注意由接入點110所使用的全向天線可以由多個扇形天線的組合形成并用于在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送信標(biāo)。
[0023]注意，扇形天線可以在其指向方向的相反方向上具有低增益，因此，位于相反方向上的移動站可能不能檢測到指向方向上的傳輸。它可以允許保持接入點和移動站之一之間的RTS/CTS交換不被檢測且信道不被保留。其它移動站則可以競爭占用的介質(zhì)。所幸的是“始發(fā)站”的扇形天線通常面對“響應(yīng)站”的扇形天線。通過發(fā)送RTS和CTS，“始發(fā)站”和“響應(yīng)站”可向其它移動站通知到來的數(shù)據(jù)包。
[0024]圖4示出膝上型電腦的顯示器的每個上角中分別放置的兩個天線410和另兩個天線420的天線輻射圖。扇形天線的放置對避免來自(筆記本)計算機(jī)的干擾很重要。計算機(jī)本身發(fā)射覆蓋WLAN頻帶的顯著的干擾信號(例如:時鐘信號、總線信號)。為了避免拾取干擾，不將扇形天線放置在計算機(jī)的同一點上，而是如圖中所示那樣分布并指向外。
[0025]圖5示出放置在顯示器的兩側(cè)邊緣的上部而非角上的四個天線的天線輻射圖。扇形天線的放置與圖4中所示的實施例的不同之處在于圖4示出兩個天線各擠在兩個角，而圖5中兩上天線空間上和垂直上分離。另外，如圖所示，沿膝上型電腦的顯示器的一側(cè)放置的天線510和520示出扇形天線向外指。
[0026]圖6示出可以沿膝上型計算機(jī)的顯示器的側(cè)面放置的扇形天線的各種實施例。標(biāo)號(I)的實施例具有兩個扇形天線，其中扇形天線600和610各覆蓋至少180度。標(biāo)號(2)的另一實施例具有三個扇形天線，其中如圖所示扇形天線630和640基本上覆蓋90度而扇形天線620覆蓋約180度。標(biāo)號(3)的另一實施例具有四個扇形天線，其中扇形天線650、660,670和680各覆蓋至少90度。
[0027]應(yīng)指出用多個扇形天線來形成全向天線允許采用循環(huán)延遲分集(⑶D)技術(shù)。這里所述的用于接入點110的扇形天線可以使用CDD。尤其是，第一扇形天線可提供非延遲信號，而第二扇形天線或各附加扇形天線可提供傳輸信號的循環(huán)移位版本。
[0028]用多個扇形天線來形成全向天線還在多頻帶系統(tǒng)中提供優(yōu)點，其中關(guān)于各子頻帶的信息可以用單個載波(基于脈沖的)或多載波正交頻分路復(fù)用(OFDM)技術(shù)來傳送。通過跨子頻帶交織碼元，超寬帶(UWB)系統(tǒng)可以維持相同的發(fā)射功率，就好象它們在使用整個帶寬一樣。多個扇形天線中每一個可用于在特定子頻帶上傳送信息。也就是說，不同的扇形天線可以傳送不同的頻調(diào)。
[0029]現(xiàn)在很明顯可以用本發(fā)明的特征來增強(qiáng)RF系統(tǒng)。接入點可以使用兩個全向天線或一個全向天線和多個扇形天線，而移動站使用扇形天線。另外，全向天線可包括兩個或兩個以上扇形天線。
[0030]雖然這里圖解和說明了本發(fā)明的某些特征，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能想到許多修改、替換、變化和等效物。因此，應(yīng)理解所附權(quán)利要求旨在覆蓋所有這些落在本發(fā)明的真正精神中的修改和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，其特征在于，包括: 移動站，僅僅包括位于互補(bǔ)位置的扇形天線以覆蓋全向輻射圖，移動站選擇接收到基于請求發(fā)送RTS/允許發(fā)送CTS交換的最佳接入點信號的扇形天線；和 接入點，它包括由第一和第二扇形天線形成的虛擬全向天線，且所述第一和第二扇形天線組合成使它們的主輻射峰值相互互補(bǔ)，并形成帶有重疊的全向輻射圖，所述第一扇形天線傳送第一頻調(diào)而所述第二扇形天線傳送不同于所述第一頻調(diào)的第二頻調(diào)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一扇形天線傳送第一信號而所述第二扇形天線傳送在相位上比所述第一信號延遲的第一信號。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接入點還包括一全向天線。
4.一種通信網(wǎng)絡(luò)，包括: 具有至少兩個全向天線的接入點，其中第一全向天線由多個扇形天線的組合形成，第二全向天線由第一和第二扇形天線組成，且所述第一和第二扇形天線組合成使它們的主輻射峰值相互互補(bǔ)，且形成帶有重疊的全向輻射圖，所述第一和第二扇形天線同時工作于發(fā)射模式；以及 移動站，僅僅包括位于互補(bǔ)位置的扇形天線以覆蓋全向輻射圖，所述移動站選擇接收到基于請求發(fā)送RTS/允許發(fā)送CTS交換的最佳接入點信號的扇形天線。
5.如權(quán)利要求4所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述多個扇形天線的組合形成的所述第一全向天線包括具有覆 蓋基本上0-90度的輻射圖的一個扇區(qū)和覆蓋基本上180-270度的輻射圖的另一扇區(qū)的第一扇形天線。
6.如權(quán)利要求4所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，由所述多個扇形天線的組合形成的第一全向天線包括一個具有覆蓋基本上90-180度的輻射圖的一個扇區(qū)和覆蓋基本上270-360度的福射圖的另一扇區(qū)的第二扇形天線。
7.如權(quán)利要求4所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，由所述多個扇形天線的組合形成的所述第一全向天線包括第一和第二扇形天線，所述第一扇形天線具有基本上0-180度的輻射圖而所述第二扇形天線具有基本上180-360度的輻射圖。
8.如權(quán)利要求7所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述第一扇形天線傳送第一信號而所述第二扇形天線傳送在相位上比第一信號延遲的第一信號。
9.如權(quán)利要求4所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，由所述多個扇形天線的組合形成的所述第一全向天線包括三個具有輻射圖的扇形天線，它們組合形成所述第一全向天線。
10.如權(quán)利要求9所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述三個扇形天線包括:具有覆蓋基本上0-90度的輻射圖的第一扇形天線，具有覆蓋基本上90-180度以及270-360度的輻射圖的第二扇形天線和具有基本上覆蓋180-270度的輻射圖的第三扇形天線。
11.如權(quán)利要求4所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，由所述多個扇形天線的組合形成的所述第一全向天線包括四個具有輻射圖的扇形天線，它們組合形成所述第一全向天線。
12.如權(quán)利要求11所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述四個扇形天線各覆蓋約0-90度的輻射圖并被合適地定位以形成所述第一全向天線。
13.如權(quán)利要求4所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述兩個全向天線允許使用循環(huán)延遲分集技術(shù)。
14.如權(quán)利要求8所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述多頻帶系統(tǒng)中的第一和第二扇形天線接收跨子頻帶的交織碼元。
15.如權(quán)利要求8所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，選擇所述第一扇形天線或所述第二扇形天線用于接收最佳移動站信號。
16.如權(quán)利要求4所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，將第一全向天線放置在膝上電腦的顯示器的一角并將第二全向天線放置在另一角。
17.如權(quán)利要求4所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，沿膝上電腦的顯示器的一側(cè)放置第一全向天線并沿顯示器的另一`側(cè)放置第二全向天線。
【文檔編號】H04W84/12GK103532600SQ201310473137
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2004年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2003年12月30日
【發(fā)明者】李慶華, X·E·林 申請人:英特爾公司