專利名稱：使用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)引導(dǎo)的射頻傳送及接收波束成形的方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線系統(tǒng)，特別涉及一種具有波束成形性能的無線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，無線存取點(diǎn)或基站提供無線通訊裝置連接至無線網(wǎng)絡(luò)，如無線 局域網(wǎng)絡(luò)(wireless local area network,WLAN)、無線城域網(wǎng)絡(luò)(wireless metropolitan area network, MAN)或其它相關(guān)規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)。該無線存取點(diǎn)或基站通常連接至一有線網(wǎng) 絡(luò)，無線通訊裝置(如計(jì)算機(jī)或打印機(jī))與該有線網(wǎng)絡(luò)中的有線裝置即可通過該無線存取 點(diǎn)或基站傳遞數(shù)據(jù)。 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(global positioning system, GPS)廣泛地應(yīng)用于手提式裝 置，如行動(dòng)電話、MP3隨身聽或汽車電子中。今日，WLAN裝置通常內(nèi)嵌于上述裝置或其它手 提式裝置中。 波束成形為一種信號(hào)處理技術(shù)，其用于感測(cè)數(shù)組的指向性信號(hào)傳輸與接收。在 無線裝置中，利用多個(gè)天線或多個(gè)收發(fā)機(jī)的波束成形方法已被用于增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度及增 加一個(gè)或多個(gè)預(yù)傳送方向的信號(hào)距離。以往，已使用許多方法來執(zhí)行波束成形以建立 初始連接。傳統(tǒng)技術(shù)包括使用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP processor)及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 (fieldprogra,ble gate array, FPGA)芯片用以在不同的型態(tài)(pattern)中進(jìn)行搜尋。 然而，此技術(shù)也同時(shí)需要相當(dāng)高的成本。 波束成形另一個(gè)常見的方法需要使用現(xiàn)有的等向性(isotropic)信號(hào)以建立初 始連接，接著執(zhí)行波束成形以提升信噪比的值。使用此技術(shù)時(shí)，當(dāng)距離增加時(shí)，信噪比的值 會(huì)開始下降，進(jìn)而導(dǎo)致整體性能表現(xiàn)下滑。因此，使用此現(xiàn)有等向性信號(hào)的方法將受限于等 向性距離。 波束成形第三個(gè)方法，其包括使用多個(gè)天線和多個(gè)收發(fā)機(jī)以增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度及信號(hào) 傳送距離。然而，待連接位置是未知的，所以經(jīng)常因連接位置太遠(yuǎn)無法達(dá)到而導(dǎo)致連接失 敗。所以，因?yàn)樵阱e(cuò)誤的地點(diǎn)接收非引導(dǎo)(non-guided)波束或根本沒接收到任何信號(hào)證明 此為耗時(shí)且無效率的方法。 因此，需要一種傳送及接收波束成形的方法，其可克服上述實(shí)際操作上的問題。此 方法需是有成本效益、容易實(shí)現(xiàn)、有效率及有優(yōu)異工作性能特性。本發(fā)明即滿足這些需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種使用預(yù)載無線存取點(diǎn)位置的射頻傳送及接收波束成形的方法與 系統(tǒng)以滿足上述的需求。為達(dá)到上述目標(biāo)，所述方法提供具有多個(gè)預(yù)載無線存取點(diǎn)位置的 無線網(wǎng)絡(luò)裝置；根據(jù)至少一個(gè)所述多個(gè)預(yù)載無線存取點(diǎn)位置對(duì)于存取點(diǎn)計(jì)算對(duì)應(yīng)向量；調(diào) 控具有聽測(cè)封包的傳送波束朝向所述存取點(diǎn)；通過所述存取點(diǎn)計(jì)算頻道的狀態(tài)；以及通過 所述存取點(diǎn)傳送封包至所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置以建立連接。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)與方法，其優(yōu)點(diǎn)為通過計(jì)算對(duì)應(yīng)向量而向已知方向傳送波束成 形。本發(fā)明提供更多有效連接，相對(duì)的，傳統(tǒng)方法其傳送的信號(hào)可能無法被接收到，或接收 到的信號(hào)已相當(dāng)微弱進(jìn)而導(dǎo)致低傳輸量。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)與方法的第二優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槭孪?確定存取點(diǎn)位置，進(jìn)而提升傳送距離以及信號(hào)傳輸量。


圖1A圖示了無線網(wǎng)絡(luò)裝置系統(tǒng)；
圖IB圖示了無線網(wǎng)絡(luò)裝置與存取點(diǎn)通訊情形。；
圖2為對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)裝置決定的存取點(diǎn)的計(jì)算的對(duì)應(yīng)向量圖3為無線網(wǎng)絡(luò)裝置與存取點(diǎn)用以建立連接的協(xié)議過程流程圖；以及
圖4圖示了傳統(tǒng)的以及根據(jù)本發(fā)明的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)協(xié)助波束成形的傳送距
主要組件符號(hào)說明
10 無線網(wǎng)絡(luò)裝置系統(tǒng) 12 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)
14 無線網(wǎng)絡(luò)裝置
16 電子羅盤
18 預(yù)載無線存取點(diǎn)
20 天線
200 無線網(wǎng)絡(luò)裝置系統(tǒng)
202 外部無線存取點(diǎn)
500 計(jì)算的對(duì)應(yīng)向量 300-306 步驟
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種無線系統(tǒng)，特別涉及一種具有波束成形性能的無線系統(tǒng)。以下敘 述的表示是為使本領(lǐng)域技術(shù)人員能了解其內(nèi)容并可據(jù)以實(shí)施，且提供于專利申請(qǐng)文件中。 優(yōu)選實(shí)施例的不同修改和在此描述的一般性原則和特點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言為明顯 的。因此，本發(fā)明不應(yīng)受限于所示的實(shí)施例，而應(yīng)基于上述原則和特點(diǎn)給予一致性的最寬廣 的范圍。 根據(jù)本發(fā)明的方法與系統(tǒng)使用具有預(yù)載的無線存取點(diǎn)位置的無線網(wǎng)絡(luò)裝置，以及 根據(jù)至少一個(gè)預(yù)載無線存取點(diǎn)位置而計(jì)算對(duì)應(yīng)于存取點(diǎn)的對(duì)應(yīng)向量。調(diào)控傳送波束及聽測(cè) 封包(sounding packet)朝向該存取點(diǎn)，最后該存取點(diǎn)傳送封包至無線網(wǎng)絡(luò)裝置以建立預(yù) 期的連接。根據(jù)本發(fā)明的方法與系統(tǒng)具有許多有優(yōu)點(diǎn)，其描述如下。 根據(jù)本發(fā)明的方法與系統(tǒng)使用具有預(yù)載無線存取點(diǎn)位置的無線網(wǎng)絡(luò)裝置可以全 硬件形式實(shí)現(xiàn)或全軟件形式實(shí)現(xiàn)或同時(shí)包括硬件或軟件組件。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本揭 露以軟件實(shí)現(xiàn)，其包括但不限于應(yīng)用軟件、韌體、常駐軟件、微碼等。 此外，根據(jù)本發(fā)明的方法與系統(tǒng)使用具有預(yù)載的無線存取點(diǎn)位置的無線網(wǎng)絡(luò)裝置 可為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品形式，其可存取計(jì)算機(jī)可讀取媒體，該計(jì)算機(jī)可讀取媒體提供計(jì)算機(jī)的程序代碼。計(jì)算機(jī)或任何指令執(zhí)行系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)可使用該程序代碼或連接至該程序代 碼。對(duì)于上述的描述，計(jì)算機(jī)可使用或計(jì)算機(jī)可讀取的媒體可以是任何裝置，其可包括、儲(chǔ) 存、傳遞、傳播或運(yùn)送該被使用的程序，或連接至指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備。
該媒體可為電子式、磁式、光學(xué)式、電磁式、紅外線或半導(dǎo)體系統(tǒng)(或裝置或設(shè)備) 或傳播媒體。例如，計(jì)算機(jī)可讀取媒體包括半導(dǎo)體或固態(tài)內(nèi)存、磁帶、可移除式計(jì)算機(jī)磁盤、 隨機(jī)存取內(nèi)存、只讀存儲(chǔ)器、硬磁盤(rigid magnetic disk)及光盤片。目前光盤片包括 DVD、光盤只讀存儲(chǔ)器(compact disk-read-only memory, CD-ROM)、可讀寫光盤(CD-R/W)。 為詳細(xì)描述本發(fā)明特征，請(qǐng)結(jié)合附圖并參照以下說明。 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施利，圖1A圖示了無線網(wǎng)絡(luò)裝置系統(tǒng)10。無線網(wǎng)絡(luò)裝置系統(tǒng)10包 括無線網(wǎng)絡(luò)裝置14、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)12及電子羅盤16。此外，該系統(tǒng)亦包括預(yù)載無線存 取點(diǎn)18。預(yù)載無線存取點(diǎn)18由多個(gè)不同位置的存取點(diǎn)組成，其中所述這些存取點(diǎn)可通過無 線網(wǎng)絡(luò)裝置14通訊連接。 圖IB圖示了無線網(wǎng)絡(luò)裝置200與一存取點(diǎn)202通訊情形。預(yù)載無線存取點(diǎn)18于 特定區(qū)域相應(yīng)于存取點(diǎn)202。無線網(wǎng)絡(luò)裝置200預(yù)先儲(chǔ)存存取點(diǎn)202的位置至特定內(nèi)存中， 如隨機(jī)存取內(nèi)存、只讀存儲(chǔ)器或類似內(nèi)存。 例如，一輛在舊金山(San Francisco)旅行的汽車，其裝配了無線網(wǎng)絡(luò)裝置200， 在這輛車中的無線網(wǎng)絡(luò)裝置200已有遍及舊金山特定預(yù)載無線存取點(diǎn)18的位置，其位置信 息儲(chǔ)存于內(nèi)存中。例如，預(yù)載無線存取點(diǎn)18的位置可能為柯伊特塔(Coit Tower)。這輛 車中的無線網(wǎng)絡(luò)裝置200將與該預(yù)載無線存取點(diǎn)18聯(lián)通以辨別相應(yīng)于柯伊特塔的存取點(diǎn) 202。接著，無線網(wǎng)絡(luò)裝置200判斷在柯伊特塔中的存取點(diǎn)202是否可與之聯(lián)通(也就是頻 道沒有被占用)并可與之連接(如接下來圖2至圖4所描述)。 圖2為對(duì)于存取點(diǎn)202的計(jì)算的對(duì)應(yīng)向量500，該存取點(diǎn)202是由無線網(wǎng)絡(luò)裝置 14'決定。 圖3為無線網(wǎng)絡(luò)裝置14與存取點(diǎn)202用以建立連接的協(xié)議過程流程圖。首先，經(jīng) 由步驟300，無線網(wǎng)絡(luò)裝置14與電子羅盤16、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)12及預(yù)載無線存取點(diǎn)18 相互聯(lián)通以確定一無線存取點(diǎn)的位置。接著，經(jīng)由步驟302，參閱圖2及圖3，無線網(wǎng)絡(luò)裝置 14對(duì)于存取點(diǎn)202計(jì)算對(duì)應(yīng)向量500以決定存取點(diǎn)202。在步驟304中，根據(jù)對(duì)于存取點(diǎn) 202計(jì)算的對(duì)應(yīng)向量500，無線網(wǎng)絡(luò)裝置14調(diào)控傳送波束及聽測(cè)封包(sounding packet) 朝向存取點(diǎn)202。 該聽測(cè)封包可能含有多個(gè)幀，其幀包括繼承短訓(xùn)練幀(legacy shorttraining frame, L-STF)、繼承長(zhǎng)訓(xùn)練幀(legacy long training frame, L-STF)、高傳輸量長(zhǎng)訓(xùn)練幀 (high-throughput long training frame, HT-LTF)及高傳輸量數(shù)據(jù)(high-throughput data)。該繼承幀參照之前IEEE 802. 11標(biāo)準(zhǔn)。該高傳輸量幀參照目前發(fā)展的IEEE 802. lln的草擬標(biāo)準(zhǔn)，其包括最近規(guī)格書的草擬文件〃 實(shí)體層部分技術(shù)規(guī)格889r7(PHY subsectionTech Spec)"，于此被納入；根據(jù)該草擬文件，本發(fā)明的技術(shù)特征較佳地可一 并被納入。例如在專利申請(qǐng)?zhí)枮閁S2008/0212538A1，名稱為多輸入多輸出系統(tǒng)的天線 選擇(Ante麗Selection for Multi-InputMulti-Output System)所描述的聽測(cè)封包 (sounding packet)。 最后，經(jīng)由步驟306，根據(jù)所接受到的聽測(cè)封包，存取點(diǎn)202計(jì)算頻道狀態(tài)，調(diào)控傳送波束及發(fā)送一封包(圖未示)至無線網(wǎng)絡(luò)裝置14以建立連接。 圖4圖示了傳統(tǒng)的以及根據(jù)本發(fā)明的波束成形技術(shù)的性能表現(xiàn)特性圖。第一個(gè)波 形400顯示傳統(tǒng)波束成形技術(shù)或許增強(qiáng)信噪比的值，由此也僅增加傳輸量表現(xiàn)。然而，因?yàn)?受限于初始封包偵測(cè)，對(duì)傳送距離無任何影響。 相對(duì)的，第二個(gè)波形402顯示相比于傳統(tǒng)的波束成形技術(shù)，本發(fā)明的波束成形技 術(shù)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。該優(yōu)點(diǎn)是由于對(duì)于存取點(diǎn)計(jì)算的對(duì)應(yīng)向量及根據(jù)預(yù)載無線存取點(diǎn)位置 預(yù)先得知傳送波束方向，進(jìn)而增加無線裝置的傳送距離。因此，本發(fā)明的波束成形本質(zhì)上增 加了信噪比的值及距離。 本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員仍可能基于本發(fā) 明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修改。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)不 限于實(shí)施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修改，并為本申請(qǐng)的專利 保護(hù)范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
一種使用波束成形以建立無線連接的方法，包括提供具有多個(gè)預(yù)載無線存取點(diǎn)位置的無線網(wǎng)絡(luò)裝置；根據(jù)所述多個(gè)預(yù)載無線存取點(diǎn)位置中的至少一個(gè)對(duì)存取點(diǎn)計(jì)算對(duì)應(yīng)向量；調(diào)控具有聽測(cè)封包的傳送波束朝向所述存取點(diǎn)；通過所述存取點(diǎn)基于所述接收到的頻道狀態(tài)決定頻道的狀態(tài)；以及假使所述頻道的狀態(tài)可接受，則通過所述存取點(diǎn)傳送封包至所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置以建立連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括提供具有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)及電子羅盤的所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其還包括利用所述羅盤及所述全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)計(jì)算所述對(duì)應(yīng)向量，用以建立所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置的位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)控所述傳送波束的步驟包括基于所述計(jì)算的對(duì)應(yīng)向量初始化一搜尋算法。
5. —種系統(tǒng)，包括無線網(wǎng)絡(luò)裝置，用以接收及傳送信息；電子羅盤；全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)；以及多個(gè)預(yù)載無線存取點(diǎn)位置，其中所述全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、所述電子羅盤及所述多個(gè)預(yù)載無線存取點(diǎn)位置協(xié)同合作以辨別至少一個(gè)存取點(diǎn)以提供連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中在接收到關(guān)于每一個(gè)新存取點(diǎn)的信息后，所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置計(jì)算一個(gè)朝向所述存取點(diǎn)的對(duì)應(yīng)向量，其中基于朝向所述存取點(diǎn)的對(duì)應(yīng)向量，所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置調(diào)控傳送波束及聽測(cè)封包以朝向所述存取點(diǎn)，其中所述存取點(diǎn)發(fā)送封包至所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置，從而建立連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)引導(dǎo)的無線存取點(diǎn)的射頻傳送及接收波束成形的系統(tǒng)。所述方法包括提供具有多個(gè)預(yù)載無線存取點(diǎn)位置的無線網(wǎng)絡(luò)裝置；根據(jù)至少一個(gè)所述多個(gè)預(yù)載無線存取點(diǎn)位置對(duì)于存取點(diǎn)計(jì)算對(duì)應(yīng)向量；調(diào)控具有聽測(cè)封包的傳送波束朝向所述存取點(diǎn)；通過所述存取點(diǎn)計(jì)算頻道的狀態(tài)；以及通過所述存取點(diǎn)傳送封包至所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置以建立連接。
文檔編號(hào)H04B7/06GK101742400SQ20091014812
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者羅忠穩(wěn) 申請(qǐng)人:雷凌科技股份有限公司