專利名稱：動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點覆蓋范圍的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點的方法，特別是指一種通過控制基站接入點的功率輸出，改變其覆蓋范圍，控制客戶端功率輸出，降低用戶密集地區(qū)同頻基站接入點間的干擾或擴大用戶稀少地區(qū)覆蓋范圍的無線局域網(wǎng)動態(tài)調(diào)整方法，屬于無線數(shù)據(jù)通信技術領域。
背景技術：
無線局域網(wǎng)(WLAN，Wireless Local AreaNetwork)具有可移動性、高速、靈活性等特點，近年來在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展和應用。無線局域網(wǎng)技術屬于一種短距離無線通信技術，它是以無線信道為傳輸媒介構成的計算機局域網(wǎng)絡，通過無線射頻技術(RF)在空中傳輸數(shù)據(jù)、話音和視頻信號。無線局域網(wǎng)可以在一些特殊的應用環(huán)境中彌補依靠銅纜或光纜構成的有線局域網(wǎng)的不足，實現(xiàn)網(wǎng)絡的延伸，使個人計算機(PC)具有可移動性，能迅速、方便地解決通過有線方式不易實現(xiàn)的網(wǎng)絡信道的連通問題。
由于無線局域網(wǎng)和碼分多址(CDMA)技術各具特點，移動運營商可以利用目前自身的網(wǎng)絡資源，通過結合無線局域網(wǎng)和CDMA技術來為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務，為用戶提供最大程度上的便利性。由于無線局域網(wǎng)技術所具有的高速數(shù)據(jù)接入的特點彌補了通用分組無線業(yè)務GPRS和CDMA.3G等技術的部分不足，也促進了現(xiàn)有移動低端用戶向高端用戶的轉變。
基站接入點(Access Point，簡稱AP)是無線基站接入點或稱網(wǎng)絡橋接器，一個AP能夠在幾十至上百米的范圍內(nèi)連接多個無線用戶。AP的主要作用是將無線網(wǎng)絡接入以太網(wǎng)。在一些應用密集的地區(qū)，往往需要設置多個基站接入點，用于提高通信速率；但多個基站接入點距離很近，將面臨信道干擾的問題。而在一些應用稀少地區(qū)，為了節(jié)省投資，又希望一個AP能夠盡量覆蓋大的范圍，但這是一對矛盾，很難同時滿足。
現(xiàn)有技術中，在應用稀少地區(qū)，一般的AP由于其輸出功率有限，不能覆蓋大的范圍，會使用戶通訊效果差。在應用密集地區(qū)，為了提高通信容量，同一地區(qū)一般采用3個基站接入點3個頻點同時組網(wǎng)。但是無線網(wǎng)絡又要覆蓋一定的面積，實現(xiàn)無線漫游，必須采用頻率復用組網(wǎng)。AP的覆蓋范圍與輸出功率及天線增益有關，大功率的AP覆蓋范圍大，在某個AP的覆蓋范圍內(nèi)設置同一頻點的AP會導致同頻干擾。例如2002年11月19日公布，序號為6484029的美國專利公開了一種移動無線局域網(wǎng)的設備和方法就有一個或多個基站接入點，移動用戶接受一個或多個基站接入點發(fā)出的唯一頻率的信息，如果在同一物理地域采用多個基站接入點，將會產(chǎn)生同頻干擾，從而也會影響用戶的通訊效果。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點覆蓋范圍的方法，可根據(jù)實際情況，通過AP遠端管理器在通訊應用密集地區(qū)降低基站接入點的輸出功率，在提高通信容量的同時避免基站接入點之間的干擾。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點覆蓋范圍的方法，可根據(jù)實際情況，通過AP遠端管理器在通訊應用稀少地區(qū)提高基站接入點的輸出功率，擴大基站接入點的覆蓋范圍。
為完成上述目的，本發(fā)明采取的總體技術方案是根據(jù)基站接入點的分布和通信容量需求確定功率等級，通過遠端管理設備控制遠端基站接入點的內(nèi)核操作層，調(diào)整基站接入點的輸出功率，在提高通信容量的同時降低基站接入點之間的干擾；或者擴大基站接入點的覆蓋范圍。
調(diào)整具體是指當同一區(qū)域設置多個基站接入點時，相應降低該區(qū)域中各基站接入點的輸出功率；當同一區(qū)域設置單個基站接入點時，提高基站接入點的輸出功率。
根據(jù)本發(fā)明的一個目的，客戶端根據(jù)不同的功率等級生成不同的設置參數(shù)，并將生成參數(shù)值下載到基站接入點的參數(shù)存儲區(qū)域，通過基站接入點遠端管理器設置與多個基站接入點分布和高的通信需求容量相應的功率等級，并通過簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議或互聯(lián)網(wǎng)技術將該設置信息傳輸?shù)较鄳幕窘尤朦c中，基站接入點通過內(nèi)核操作層和驅(qū)動層將控制請求和控制內(nèi)容寫入相應的功率控制寄存器，基站接入點根據(jù)得到的參數(shù)選擇對應的設置參數(shù)，通過主系統(tǒng)程序設置到基帶處理器相應的寄存器中，基站接入點根據(jù)寄存器設置的參數(shù)控制混頻電路的增益，降低基站接入點的輸出功率，從而降低同頻干擾。
根據(jù)本發(fā)明的另一個目的，客戶端根據(jù)不同的功率等級生成不同的設置參數(shù)，并將生成參數(shù)值下載到基站接入點的參數(shù)存儲區(qū)域，通過基站接入點遠端管理器設置與單個基站接入點分布低的通信需求容量相應的功率等級，并通過簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議或互聯(lián)網(wǎng)技術將該設置信息傳輸?shù)较鄳幕窘尤朦c中，基站接入點通過內(nèi)核操作層和驅(qū)動層將控制請求和控制內(nèi)容寫入相應的功率控制寄存器，基站接入點根據(jù)得到的參數(shù)選擇對應的設置參數(shù)，通過主系統(tǒng)程序設置到基帶處理器相應的寄存器中，基站接入點根據(jù)寄存器設置的參數(shù)控制混頻電路的增益，提高基站接入點的輸出功率，從而擴大基站接入點的覆蓋范圍。
本發(fā)明動態(tài)調(diào)節(jié)無線局域網(wǎng)基站接入點的覆蓋范圍，可以通過降低AP的輸出功率，縮小單個AP的覆蓋范圍，在近距離環(huán)境下用相同頻率組網(wǎng)，在小范圍內(nèi)通過設置多個同頻點AP，提高了通信容量，而又不產(chǎn)生同頻干擾；在通訊應用不密集地區(qū)，通過提高單個AP的輸出功率，提高AP的覆蓋范圍，既達到通信的要求，又節(jié)省了投資。本發(fā)明極大地提高了無線局域網(wǎng)基站接入點組網(wǎng)的靈活性，具有適用、經(jīng)濟、安全等優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明的主流程圖；
圖2為本發(fā)明基站接入點硬件原理圖；圖3為基站接入點的硬件架構圖；圖4為基站接入點小功率組網(wǎng)圖；圖5為基站接入點大功率組網(wǎng)圖；圖6為防止基站接入點之間干擾示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
參見圖1，其為本發(fā)明的主流程圖。本發(fā)明的一個實施例中具體包括下述步驟首先將功率控制環(huán)境信息及基站接入點基帶參數(shù)信息傳遞到基站接入點存儲區(qū)中，然后確定功率等級；通過網(wǎng)絡設置控制對象，控制遠端基站接入點內(nèi)核操作層，進行硬件中斷及控制，將功率參數(shù)設定到基帶處理器相應的寄存器中，如果已設定則啟動基站接入點硬件，如果沒有設定到基帶處理器的寄存器中，則再控制遠端基站接入點內(nèi)核操作層，進行硬件中斷及控制，之后將功率參數(shù)設定到基帶處理器相應的寄存器中，判斷功率等級是否滿足要求，如果功率設定不滿足功率控制要求則重新確定功率等級并循環(huán)直到滿足要求。
客戶端根據(jù)不同地區(qū)通訊容量和通訊帶寬的需要設置的基站接入點(AP)的數(shù)量，判斷需要的適宜的功率，然后根據(jù)不同的功率等級，生成不同的功率設置參數(shù)，分別對應功率的大、較大、中、較小、小五個等級，之后將生成參數(shù)值下載到基站接入點的參數(shù)存儲區(qū)域中，用戶通過基站接入點遠端管理器設置的相應功率等級，通過簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議(SNMP)或互聯(lián)網(wǎng)(WEB)將設置傳輸?shù)交窘尤朦c中，基站接入點通過內(nèi)核操作層和驅(qū)動層將控制請求和控制內(nèi)容寫入相應的功率控制寄存器中，基站接入點根據(jù)得到的參數(shù)選擇對應的設置參數(shù)通過主系統(tǒng)程序?qū)?shù)設置到基帶處理器的相應寄存器中，基站接入點根據(jù)寄存器設置的參數(shù)控制混頻電路的增益，控制基站接入點的功率輸出，從而實現(xiàn)在密集地區(qū)降低功率，在稀少地區(qū)增大功率等級，動態(tài)調(diào)整基站接入點的覆蓋范圍。當通訊容量越大時，基站接入點對應的輸出功率越小，當通訊容量越小時，基站接入點對應的輸出功率越大。
圖2為基站接入點的原理框圖，基站接入點的發(fā)射功率與發(fā)射鏈路有關，發(fā)射鏈路的信號處理過程如下協(xié)議轉換中心處理器21通過以太網(wǎng)收發(fā)器22的接口23將有線鏈路或無線鏈路的接入信號進行處理，通過基帶處理器24進行交織、編碼，完成信號的基帶調(diào)制。然后經(jīng)過射頻調(diào)制器25的射頻調(diào)制完成信號的頻率搬移，將基帶信號搬移到射頻頻段，最后將射頻信號進行功率放大后，通過天線26發(fā)射出去。
在基站接入點的生產(chǎn)過程中已生成5個等級的功率，五個等級的功率是大、較大、中、較小、小，對應的功率值存儲到基站接入點AP中的相應參數(shù)存儲區(qū)域中，功率值經(jīng)過一定的量化處理變?yōu)橐粋€整型數(shù)，分別對應功率的大、較大、中、較小、小五個等級。
圖3為基站接入點AP底層軟硬件的一種典型結構，基站接入點的硬件包括中心處理器31、802.3以太網(wǎng)收發(fā)器32和802.11無線收發(fā)芯片組33及閃存34，基站接入點AP的功率控制服務的實現(xiàn)依賴于基站接入點AP端網(wǎng)絡協(xié)議的響應，將這一響應發(fā)送到設備抽象層，通過抽象層的功率管理對象向設備內(nèi)核和通信協(xié)議層發(fā)出功率控制的命令，實現(xiàn)對AP端的功率控制。
參閱圖4，在人員密集地區(qū)，需要提高通訊的容量和通訊帶寬，本發(fā)明采用小功率組網(wǎng)的方法。但目前大部分無線局域網(wǎng)產(chǎn)品工作在2.4GHz，有14個信道載波工作，從2412MHz到2467MHz，信道間隔5MHz。無線局域網(wǎng)采用直序擴頻的調(diào)制方式，其信號帶寬為22MHz，加上3MHz頻率間隔保護，除了日本所用的13、14頻道，為避免同頻干擾，實際組網(wǎng)頻點為三組頻點1信道2412MHz，6信道2437MHz，11信道2462MHz，本發(fā)明采用這三組頻點。
參閱圖5，在人員不密集的地區(qū)采用大功率組網(wǎng)的方法，一般只有一個基站介入點，本發(fā)明通過提高基站接入點的輸出功率擴大覆蓋范圍，滿足通訊的需要。
圖3所示的基于WEB的AP遠端管理器工作方式如下遠端主機35通過網(wǎng)絡協(xié)議請求AP端的WEB服務。AP端的WEB服務包括對于AP設備的功率控制服務，用戶通過WEB界面選擇功率等級，功率等級的具體內(nèi)容對應于AP生產(chǎn)過程中定制的功率控制級別，由AP的相應參數(shù)存儲區(qū)域讀出。以選擇中等功率為例，通過互聯(lián)網(wǎng)技術將設置參數(shù)下載到AP內(nèi)的底層軟件中，AP讀取該請求，將該功率值參數(shù)值設置到基帶處理器24中的功率設置寄存器中，功率設置寄存器的值經(jīng)過一定處理控制增益控制寄存器的值，增益控制寄存器控制調(diào)制電路的增益，控制發(fā)射調(diào)制信號的幅度，此時對應的功率輸出為中等功率。其它功率等級的控制輸出與中等功率的控制輸出相同。
圖4所示的基于簡單網(wǎng)絡協(xié)議SNMP的AP遠端管理器工作方式給出了遠端響應35設置AP輸出功率的另外一種模式，即遠端AP遠端管理器36的控制響應信號通過SNMP協(xié)議來完成。AP端的SNMP服務包括對于AP設備的功率控制服務，用戶通過SNMP選擇功率等級，功率等級的具體內(nèi)容對應于AP生產(chǎn)過程中定制的功率控制級別，由AP的相應參數(shù)存儲區(qū)域讀出。以選擇大功率為例。通過網(wǎng)絡協(xié)議將設置參數(shù)下載到AP內(nèi)的底層軟件中，AP讀取該請求，將該功率值參數(shù)值設置到基帶信號處理器24中的功率設置寄存器中，功率設置寄存器的值經(jīng)過一定處理控制增益控制寄存器的值，增益控制寄存器控制調(diào)制電路的增益，控制發(fā)射調(diào)制信號的幅度，此時對應的功率輸出為大功率。其它功率等級的控制輸出與大功率的控制輸出相同。
參閱圖6防止基站接入點之間干擾示意圖。無線局域網(wǎng)基站接入點AP的覆蓋范圍與AP周圍的環(huán)境、位置密切相關，因為環(huán)境決定電波傳播的特性。以理想環(huán)境，即假設基站接入點AP與移動端之間的電波傳播為理想自由空間傳播為例，來分析AP不同功率輸出覆蓋范圍，和兩個同頻近距離AP之間不互相干擾的方法。
AP的最大輸出功率分為5個等級，具體等級分別為17.5dBm，14.5dBm，11.5dBm，8.5dBm，5.5dBm，天線增益為2.5dBi，假設AP的接收靈敏度為-88dBm @ 1Mbps；假設移動端接收靈敏度為-90dBm @ 1Mbps，移動端最大輸出功率為15dBm，天線增益為0dBi。則根據(jù)電波傳播理論可以計算AP與移動端之間最大通信距離RLs＝92.4+201gf(GHz)+201gR(Km)；Rssenstivity＝Papout+Gap-Ls-Lr；Rapsenstivity＝Pstationout+Gstation-Ls-Lr；其中，Ls為電波自由空間損耗，Lr為通信衰落儲備，此處設為15dB，f(GHz)為工作頻率，此處按照2.45GHz計算，R(Km)為通信距離；Rssenstivity為移動端接收靈敏度，Papout為基站接入點輸出功率，Gap為基站接入點天線增益；Rapsenstivity為基站接入點接收靈敏度，Pstationout為移動端輸出功率，Gstation為移動端天線增益。
根據(jù)以上公式，以及基站接入點、移動端的各項參數(shù)，可以計算出AP最大輸出功率分別為17.5dBm，11.5dBm，5.5dBm時，AP的覆蓋范圍半徑分別為562m，281m，140m?？梢娀窘尤朦c功率降低6dB，基站接入點覆蓋范圍縮小四分之三。
兩個同頻近距離的AP同時工作會互相干擾，根據(jù)本發(fā)明的實驗，得出相關的實驗數(shù)據(jù)為移動端對鄰頻信號的抑制能力可達到-60dBm，對同頻信號的抑制能力為-80dBm，即當接收端接收的鄰道信號高于-60dBm時，移動端無法與AP正常通信；當接收端接收的同頻信號高于-80dBm時，移動端無法與AP正常通信；可見移動端抗鄰道干擾的能力比抗同頻干擾高近100倍。
在圖6中，61為6信道覆蓋范圍，62為11信道覆蓋范圍，63為1信道覆蓋范圍。圖中AP1-6，AP4-6工作在6信道，AP2-11工作在11信道，AP3-1工作在1信道。假設目前AP工作在大功率狀態(tài)，功率輸出為17.5dBm；假設為了提高區(qū)域通信容量布設的密度為半徑250m一個AP，兩個基站接入點之間距離為400m。則當移動端處于AP1-6，AP2-11，AP3-1三個AP覆蓋范圍的交點處，受到的同頻干擾最嚴重。根據(jù)圖6中所示可以計算出移動端與AP1-6距離200m，與AP2-11距離250m，與AP3-1距離250m，與AP4-6距離500m。移動端接收到AP信號強度等于R1＝Papout+Gap-Ls；Ls＝92.4+201gf(GHz)+201gd(Km)；其中，d為移動端至AP之間的距離。
根據(jù)上兩式有移動端接收11信道信號強度為Rdi11＝-68.27dbm；移動端接收1信道信號強度為Rdi1＝-67.77dbm；移動端接收同信道信號強度為Rdi6＝-74dbm.
從以上計算可見，鄰道干擾不會影響移動端的正常工作，但同頻干擾將影響移動端的工作，此時降低AP的發(fā)射功率至11.5dBm，及同頻干擾信道降低為-80dBm，移動端將能夠正常工作。
以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明所涉及的技術方案，盡管參照以上較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，但本發(fā)明的技術方案可以進行修改、變化或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和實質(zhì)，這些修改、變化或者替換均涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍之中。
權利要求
1.一種動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點覆蓋范圍的方法，其特征在于根據(jù)基站接入點的分布和通信容量需求確定功率等級，通過遠端管理設備控制遠端基站接入點的內(nèi)核操作層，調(diào)整基站接入點的輸出功率，在提高通信容量的同時降低基站接入點之間的干擾；或者擴大基站接入點的覆蓋范圍。
2.根據(jù)權利要求1所述的動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點覆蓋范圍的方法，其特征在于所述的調(diào)整具體包括當同一區(qū)域設置多個基站接入點時，相應降低該區(qū)域中各基站接入點的輸出功率；當同一區(qū)域設置單個基站接入點時，提高基站接入點的輸出功率。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點覆蓋范圍的方法，其特征在于所述的調(diào)整具體包括步驟1通過基站接入點遠端管理器設置相應功率等級，并將該設置信息傳輸?shù)较鄳幕窘尤朦c中；步驟2基站接入點通過內(nèi)核操作層和驅(qū)動層將控制請求和控制內(nèi)容寫入相應的功率控制寄存器；步驟3基站接入點根據(jù)得到的參數(shù)選擇對應的設置參數(shù)，通過主系統(tǒng)程序設置到基帶處理器相應寄存器中；步驟4基站接入點根據(jù)寄存器設置的參數(shù)控制混頻電路的增益，實現(xiàn)對基站接入點輸出功率的調(diào)整。
4.根據(jù)權利要求3所述的動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點覆蓋范圍的方法，其特征在于所述遠端管理設備通過簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議或互聯(lián)網(wǎng)將設置信息傳輸?shù)交窘尤朦c中。
5.根據(jù)權利要求3所述的動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點覆蓋范圍的方法，其特征在于在步驟3之前，根據(jù)基站接入點所輸出的功率等級，生成與之相對應的設置參數(shù)，并將該設置參數(shù)值下載到基站接入點的參數(shù)存儲區(qū)中。
6.根據(jù)權利要求3所述的動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點覆蓋范圍的方法，其特征在于該方法還進一步包括步驟5判斷基站接入點的功率等級是否滿足降低基站接入點之間干擾或覆蓋范圍的具體要求，如果不滿足，則重新確定功率等級并執(zhí)行步驟1。
7.根據(jù)權利要求3所述的動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點覆蓋范圍的方法，其特征在于它還包括步驟6客戶端根據(jù)基站接入點的輸出功率，采用自動增益控制機制，相應地調(diào)整自身的輸出功率。
8.根據(jù)權利要求3所述的動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點覆蓋范圍的方法，其特征在于所述的功率等級與設置參數(shù)根據(jù)通信容量分別對應設置，且該設置參數(shù)經(jīng)量化處理為整數(shù)后存儲到基站接入點相應的參數(shù)存儲區(qū)中。
9.根據(jù)權利要求8所述的動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點覆蓋范圍的方法，其特征在于當通訊容量越大時，基站接入點對應的輸出功率越小。
10.根據(jù)權利要求1所述的動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點覆蓋范圍的方法，其特征在于所述的基站接入點在近距離環(huán)境下采用同頻率組網(wǎng)，且組網(wǎng)頻點為1信道2412MHz或6信道2437MHz或11信道2462MHz。
全文摘要
本發(fā)明屬于無線數(shù)據(jù)通信技術領域，尤其是一種動態(tài)調(diào)整無線局域網(wǎng)基站接入點覆蓋范圍的方法，需要解決現(xiàn)有技術無線局域網(wǎng)不能動態(tài)調(diào)整基站接入點的覆蓋范圍等問題。根據(jù)基站接入點的分布和通信容量需求確定功率等級，通過遠端管理設備控制遠端基站接入點的內(nèi)核操作層，調(diào)整基站接入點的輸出功率，在提高通信容量的同時降低基站接入點之間的干擾；或者擴大基站接入點的覆蓋范圍。具有在密集地區(qū)提高通信容量，而又不產(chǎn)生同頻干擾，在不密集地區(qū)，擴大AP覆蓋范圍等優(yōu)點，極大地提高了無線局域網(wǎng)基站接入點組網(wǎng)的靈活性，經(jīng)濟、適用、安全，適宜于對現(xiàn)有無線局域網(wǎng)輸出功率和覆蓋范圍的動態(tài)調(diào)整。
文檔編號H04W16/00GK1533200SQ0312098
公開日2004年9月29日 申請日期2003年3月26日 優(yōu)先權日2003年3月26日
發(fā)明者單文英, 朱灴, 劉琦, 楊胤嗣, 張福良, 朱程錦 申請人:聯(lián)想(北京)有限公司