專利名稱：使用周期性再掃描操控wlan智能天線的方法
技術領域：
本發(fā)明有關WLAN(無線局域網絡)領域，且更特別有關一種操控操作于WLAN中的 智能天線算法的天線。
背景技術：
智能天線技術系有關可改變無線波束傳輸及接收圖案來適應無線通信系統(tǒng)操作 其內的環(huán)境的天線。智能天線具由提供相當高無線連結增益而不增加超額成本或系統(tǒng) 復雜性的優(yōu)點。
智能天線技術數(shù)十年來已被用于無線通信系統(tǒng)，而最近被檢視用于WLAN。 WLAN 中，客戶站(CS)系為被行動端使用者用來與相同WLAN內的其它站或WLAN外其它實體 通信的裝置。提供WLAN中的分配服務的中央集線器系被稱為存取點(APs)。存取點類 似無線通信系統(tǒng)中的基地臺。客戶站可被配置智能天線及促使該天線電子切換至特定方向性天線波束的天線 操控算法。此促使客戶站與其存取點通信而達成高效能。如信號強度指針(RSSI)或信號噪聲比(SNR)的信號質量信息，通常系被用來決定 或操控較佳方向性天線波束。然而，當被接收信號包含未失真信號加隨機噪聲時，系 很難精確測量該信號質量信息。此外，被接收信號本身可能失真而方向性干擾可能被 增添于該被接收信號中。因此，信號質量信息可能不會單獨永遠為無線連結質量的可 靠指針。此于具有很多來自其它客戶站及存取點的干擾的無線環(huán)境中或其它噪聲或干 擾源中特別為真。
一旦方向性天線波束被選為智能天線，則若客戶站移動或物體移入無線連結路徑 時，無線連結質量可能改變。結果，該被選擇方向性天線波束可能不再為較佳天線波 束。為了維持通信，其它可用天線波束可被再掃描來選擇新較佳天線波束。如上述， 當再掃描時，信號質量信息可能不會單獨永遠為無線連結質量的可靠指針
發(fā)明內容
由于上述背景，因此本發(fā)明目的系提供操控WLAN智能天線而更精確考慮無線連 結質量的方法。依據本發(fā)明的此及其它目的，特色及優(yōu)點系通過操作包含一存取點的WLAN通信 系統(tǒng)中的客戶站的方法來提供，其中該客戶站系包含一種天線操控算法及響應該天線 操控算法來選擇多個天線波束之一之一智能天線。該方法包含選擇一較佳天線波束及 至少一替代天線波束，及于不執(zhí)行再掃描其它天線波束的持續(xù)使用波束期間使用較佳 天線波束與存取點交換數(shù)據。持續(xù)使用期間結束及下一持續(xù)使用期間之前，較佳天線波束及各替代天線波束的 被交換數(shù)據質量計量系被計算。該計算可包含決定較佳天線波束的被交換數(shù)據至少一 連結質量計量(LQM)，決定較佳天線波束的被交換數(shù)據信號質量計量(SQM)，及組合該 至少一連結質量計量及該信號質量計量來計算較佳天線波束的質量計量。特別是該被 交換數(shù)據可能被隨機噪聲扭曲時，除了信號質量計量之外，至少一連結質量計量可有 利改善天線操控決定。計算各替代天線波束的替代質量計量的決定及組合系被重復。較佳天線波束的質 量計量系被與替代天線波束的質量計量比較。若質量計量小于替代天線波束質量計量 至少之一，則對應具有較高值的該至少一替代質量計量的替代天線波束系被選為繼續(xù) 與下一個持續(xù)使用期間內的存取點交換數(shù)據。具有大于較佳天線波束質量計量的多個替代質量計量，且該被選擇替代天線波束 系對應具有最高替代質量計量的替代天線波束。具有次高替代質量計量的替代天線波 束系被選為新替代天線波束。至少一連結質量計量系可以被交換數(shù)據的幀錯誤率(FER)至少一估計為基礎。該 至少一連結質量計量可包含一下鏈連結質量計量及一上鏈連結質量計量。當組合該下 鏈連結質量計量及該上鏈連結質量計量時，加權因子可被使用。WLAN可包含一 802. IIWLAN，而客戶站系包含具有估計被交換數(shù)據的幀錯誤率的 多個幀計數(shù)器之一媒體存取控制(MAC)層。第一組計數(shù)器可被用于決定該下鏈連結質 量計量，而第二組計數(shù)器可被用于決定該上鏈連結質量計量。可替代是，連結質量計量可以對應天線波束的被交換數(shù)據轉移速率為基礎。該轉 移可通過對應天線波束的被交換數(shù)據產出及/或數(shù)據速率來定義。信號質量計量可以 被交換數(shù)據的被接收信號強度指針(RSSI)為基礎。當組合該連結質量計量及該信號質
量計量時，加權因子亦可被使用。天線波束可包含多個方向性波束及全向性波束。本發(fā)明另一觀點系有關操作于包含一存取點的WLAN通信系統(tǒng)中之一客戶站。該 客戶站系包含可產生多個天線波束之一交換波束天線，被耦合至該交換波束天線可選 擇該多個天線波束之一之一波束交換單元，及被耦合至該波束交換單元經由一被選擇 天線波束與該存取點交換數(shù)據之一收發(fā)器。一天線操控演算模塊系執(zhí)行上述天線操控 演算以周期性再掃描該收發(fā)器及該存取點間的數(shù)據交換。


圖1系為依據本發(fā)明包含一存取點及以智能天線操作之一客戶站的802. 11WLAN 簡單圖示。圖2系為第一圖所示客戶站方塊圖。圖3系為依據本發(fā)明計算被用于選擇天線波束的信號質量計量及連結質量計量的 流程圖。圖4系為依據本發(fā)明操作智能天線自控再掃描的流程圖。 圖5系為依據本發(fā)明操作智能天線周期性再掃描的流程圖。圖6系為依據本發(fā)明以媒體存取控制層所提供的狀態(tài)計量為基礎操作智能天線的 流程圖。圖7系為依據本發(fā)明以媒體存取控制層所提供的功率計量為基礎操作智能天線的 流程圖。圖8系為依據本發(fā)明以天線操控演算層相關的定時器為基礎操作智能天線的流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明現(xiàn)在將參考本發(fā)明較佳實施例被顯示其中的附圖作更完整說明。然而，本 發(fā)明可被具體化為許多不同型式且不應被建構限制為在此說明的實施例。相反地，這 些實施例系被提供使此揭示詳盡且完整，且可完全表達本發(fā)明范圍給熟練技術人士。 遍及全文的相似數(shù)字系代表相似組件，而主符號系被用來標示替代實施例中的類似組 件。起初參考圖1、 2，依據本發(fā)明的802. 11WLAN10系包含一存取點12，及以一用戶 基礎智能天線16操作之一客戶站14。亦被稱為切換波束天線的該智能天線16系產
生響應天線操控算法18的多個天線波束。通過智能天線16產生的天線波束系包含方 向性波束20及一全方向波束22。所述方向性波束20系為與存取點12通信之一切換 波束?？蛻粽?4系包含被連接至智能天線16之一波束切換單元30，及被連接至該波 束切換單元之一收發(fā)器32。 一控制器40系被連接至該收發(fā)器32及至該波束切換單 元30。該控制器40系包含用于執(zhí)行該天線操控算法18之一處理器42?？商娲?， 該天線操控算法18可操作于802.11實體/媒體存取控制芯片組而非所述處理器42 上。該實體/媒體存取控制芯片組系包含所述實體層43及媒體存取控制層44。不論 執(zhí)行該天線操控算法18的處理器為何，該算法系經由外部主處理器42用于存取的媒 體存取控制擷取或實體/媒體存取控制芯片組上使用通常被稱為媒體存取控制軟件的 上媒體存取控制或媒體存取控制管理部分所提供的信息。方向性波束20的使用系改善WLAN10的產出并增加存取點12及客戶站14間的通 信范圍。大多數(shù)例中，方向性波束20系提供高信號噪聲比，促使連結以較高數(shù)據速 率操作。802. llb連結的實體數(shù)據速率系為1， 2, 5.5及l(fā)lMbps，而802. lla的速率 系為6， 9， 12， 18, 24， 36， 48及54Mbps。 802. llg裝置系支持相同于802. lla裝 置的數(shù)據速率及802. lib速率所支持的速率。如以下更詳細討論的天線操控算法18系用于802. 11WLAN客戶站，特別是支持 802. lla或802. llg者。該算法系以被獲得自媒體存取控制層管理實體(MLME)及實體 層管理實體(PLME)的特定質量計量計算及追蹤為基礎來選擇天線波束。即使 802. IIWLAN系針對天線操控算法18來討論，但熟練技術人士可輕易明了該算法亦可 適用l于其它局域網絡類型。雖然該算法的核心邏輯系為實體/媒體存取控制芯片組或所述外部主處理器42實 施所共享，但天線操控算法18仍視實施類型而有差異。例如，有關某些計量多快可 被計算的兩類實施的間系存在差異，其可再次導致效能差異。然而，天線操控算法18 系被設計充分參數(shù)化來單一說明該兩類實施?，F(xiàn)在參考圖3，用于選擇智能天線16的天線波束的質量計量(QM)系被計算。該質 量計量系以信號質量計量及連結質量計量為基礎。為了說明本發(fā)明，智能天線16系 產生6個方向性波束20及1個全方向波束22，總共7個天線波束。各方向性波束20 系涵蓋約60度方位角。開始(塊300)，啟始掃描系于塊302開始。熟練技術人士輕易明了信標周期可通
過存取點12提供。所述例中，具有IO個信標周期來累積將被掃描的各天線波束計量。 每信標周期僅l天線波束的計量被決定。因此，該流程圖系回路經過7個天線波束的 總共70個信標周期，也就是從0至69的k范圍。質量計量已針對各天線波束的各10個信標周期被決定之后，平均質量計量系通 過質量計量計算器50來決定。如以下更詳細討論，質量計量計算器50系包含可決定 信號質量計量之一信號質量模塊52，及決定連結質量計量之一連結質量模塊54。塊304中，天線波束指數(shù)n系被設定為被評估天線波束，也就是從l至7的n范 圍。n值系以k/N余數(shù)為基礎來選擇，其中N系為將被掃描的天線圖案數(shù)(也就是7)， 而k系為目前信標周期指數(shù)。對應被決定于塊304的天線波束指數(shù)的天線波束系于塊306處的信標周期TBeae。n^i。d被維持。該信標周期T^?！禡i。d系為通常100微秒階的周期或準周期時間區(qū)間。決定塊308 中，目前信標周期指數(shù)k系被與,M-l所界定的數(shù)量作比較。因為N為掃描的天線圖 案數(shù)量(也就是7)，而M為累積計量的信標周期數(shù)量(也就是10)，斯我以k系針對所 述例被與數(shù)量69作比較。塊308處，每次目前信標周期指數(shù)k小于或等于酔M-1時，該方法系循環(huán)經過用 于計算連結質量計量及信號質量計量的塊310-318。信標周期指數(shù)k接著于塊320處 被增加1，而該方法輪回至塊304用于下一個信標周期指數(shù)n。一實施例中，連結質量計量最初被測量于媒體存取控制層44，且在此以若干計數(shù) 器62的使用為基礎。該計數(shù)器62系被用來提供一媒體存取控制幀偵測率(MFDR)，被 定義為(l-MFER)，其中MFER系為媒體存取控制幀錯誤率。802. 11媒體存取控制并不僅通過査看被標準化于802. 11媒體存取控制層44中的 計數(shù)器62來決定被傳送至客戶站(下鏈)或來自客戶站(上鏈)的所有封包精確媒體存 取控制幀偵測率。因此，例如不可計算精確下鏈(存取點12至客戶站14)媒體存取控 制幀偵測率。然而，具有計算與下鏈MPDR相關的計量，且可為測量下鏈質量的有用 計量的方法。例如，被定義于802. 11媒體存取控制信息庫(MIB)的某些計數(shù)器62可被用來產 生下鏈，也就是客戶站14經歷接收來自存取點12的封包的連結中的連結質量估計。 下鏈的媒體存取控制信息庫計數(shù)器62的利益系為dotllReceivedFragmentCount， dotl1MulticastFragmentCount，及dotl1FCSErrorCount。追蹤被接收片段數(shù)的dotllReceivedFragmentCount系為任何被接收數(shù)據類型幀 或針對此計數(shù)器的隨選類型管理。操控算法18系追蹤第k信標周期的此計數(shù)器增量 Rx—Frag_Cnt(k)。追蹤被接收多播片段數(shù)的dotllMulticastFragmentCount系為任何被接收數(shù)據類 型幀或針對此計數(shù)器的管理。操控算法18系追蹤第k信標周期的此計數(shù)器增量 Rx—Mult—Cnt(k)。追蹤被接收幀數(shù)的任何類型dotllFCSErrorCount系產生幀檢査序列(FCS)錯誤。 此計數(shù)器亦可標示BSS的連結狀況。天線操控算法18系追蹤第k信標周期的此計數(shù) 器增量Fes—Err—Cnt(k)。下鏈鏈接質量計量(DLQM)系被定義為<formula>formula see original document page 11</formula>被定義于方程式1的下鏈連結質量計量仍不給予下鏈中的精確幀錯誤率(因為i) 分母僅計數(shù)管理及數(shù)據隨選及多播類型，而分子計數(shù)因所有幀類型的幀檢查序列錯誤造成的封包損失，及ii)分母亦不區(qū)分因來自純幀檢查序列檢查和錯誤的沖突造成的 封包損失。事實上，下鏈連結質量計量可能過度估計下鏈幀錯誤率。然而，若該限制系被考 慮通過如使用較若下鏈連結質量計量為幀錯誤率較精確估計器則被使用為高的門坎 值來決定可接受幀錯誤率，則下鏈連結質量計量仍可為下鏈連結質量的有用指針。同樣地，上鏈(客戶站14至存取點12)連結質量測量可被獲得。媒體存取控制層 管理實體計數(shù)器62系為dotllACKFailureCount，及dotllTransmittedFrameCount。 dotl 1ACKFailureCount系追蹤響應被傳送自客戶站的數(shù)據封包的下鏈確認(ACK)接收 失敗數(shù)。天線操控算法18系追蹤第k信標周期的此計數(shù)器增量Ack—Fail—Cnt(k)。dotllTransmittedFrameCount系計數(shù)成功下鏈幀傳輸總數(shù)。運算計數(shù)器系被定義 為Tx一Frm一Cnt (k)，其中后者系追蹤任何第k信標周期期間媒體存取控制層管理實體 計數(shù)器dotllTransmittedFrameCount增量。通過使用計數(shù)器Ack—Fail—Cnt(k)及Tx_Frm—Cnt (k)，上鏈連結質量計量(ULQM) 系可獲得。此系依據以下的上鏈媒體存取控制封包錯誤率(MPER)估計 <formula>formula see original document page 12</formula>方程式2
如下鏈連結質量計量(方程式l)例中，因為分母中的ACK失敗可能來自存取點12 處的沖突及幀檢査序列檢查和錯誤，所以方程式2的上鏈連結質量計量通常過度估計 上鏈中的實際幀檢査序列檢査和錯誤率。然而，由于該限制被考慮，上鏈連結質量計 量系有用當作下鏈質量測量。較佳天線波束的搜尋系使用該下鏈連結質量計量及上鏈連結質量計量的估計。當 以來自塊314的各下鏈及上鏈計算為基礎來決定塊316中的連結質量計量時，加權因 子系被使用。該加權因子系小于l，且通常被選擇用于強調下鏈計算對上鏈計算或反 的亦然。該加權因子系小于1。塊318中，信號質量計量系針對目前n及k來決定。通常，驅動器位準處的實體 層43最快可得的信號質量計量系為被接收信號強度指針。被接收信號強度指針通常 針對各封包被測量于實體層匯聚協(xié)議標頭末端處且被提供至信號質量模塊52。802. 11標準系嚴格定義被接收信號強度指針為一相對量，也就是被接收信號強度 指針并非接收器中任何點處的被接收信號功率真實測量。然而，視其可用格式及頻率 而定，被接收信號強度指針仍可為天線操控算法18為基礎的有用計量。802. 11WLAN 中，因為無線實體頻道為下鏈及上鏈共享媒體，所以被接收信號強度指針較少程度地 不僅保持接收亦保持傳輸。當然，信號噪聲比亦可被使用。塊308處，當信標周期指數(shù)k大于N*M-1吋，該方法系繼續(xù)至塊322來決定信號 質量計量的加權因子。該加權因子系小于l，且通常被選擇用于強調連結質量計量對 信號質量計量。各天線波束指數(shù)n及各信標周期指數(shù)k的質量計量系被計算于塊324 中。因為各天線波束有IO質量計量計算，所以平均質量計量值系被獲得于塊326中。 以各天線波束的平均質量計量為基礎，具最高值的天線波束n系被選擇于塊328中。候選或替代天線波束系以被決定于塊328中的質量計量值為基礎被進一步選擇于 塊330中。也就是說，具次高質量計量值的天線波束r^及具第三高質量計量值的天 線波束n。2系被選擇。預設若較佳天線波束為方向性波束20，則替代天線波束之一系 為全方向波束22。 一旦較佳及替代天線波束被選擇，則系統(tǒng)前進至塊332中的持續(xù) 使用狀態(tài)或周期。持續(xù)使用狀態(tài)或周期中，該被選擇天線波束系被使用于客戶站14 處于下一個Psu假設信標周期用于所有幀的下鏈及上鏈，其中60〈PSU<6000且具有一默 認值600。該方法結束于塊334。
連結質量計量因此被計算來增加及改善信號質量計量以外的天線操控決定。連結 質量計量系以802.11媒體存取控制處理中所操作的五個既存計數(shù)器所得信息為基 礎。如塊304中所記述，兩個幀錯誤率獨立估計系被獲得， 一為下鏈連結質量計量而 另一為上鏈連結質量計量。802. 11WLAN媒體存取控制層管理實體系提供幀計數(shù)器來 估計下鏈連結質量計量及上鏈連結質量計量。使用幀錯誤率為基礎的連結質量計量替代，媒體存取控制層44所提供的 LENGTH(也就是產出)及RATE(速率)信息可被使用。LENGTH及RATE信息可從各被傳送 或接收媒體存取控制幀的802. 11媒體存取控制層44獲得。RATE模塊64及LENGTH 模塊64系被用來提供下鏈(接收側)及上鏈(傳送側)中的媒體存取控制層轉移速率的 估計。該被估計轉移速率系于一周期時間每被傳送或接收幀從LENGTH及RATE信息來 計算。天線操控算法18系具有對以Mbps單位報告合理潛伏內的各第k預設信標周期末 端處的第k預設信標周期中的第m被接收幀的RATE(速率)的媒體存取控制層44內的 RATEw^)的最低驅動器位準讀取存取。該RATE亦可被計算于上鏈。天線操控算法18 亦具有對報告合理潛伏內的各第k預設信標周期末端處的第k預設信標周期中的第m 被接收幀的位表示的SIZE(大小)的媒體存取控制層44內的SIZEK^,k)的最低驅動器位 準讀取存取。天線操控算法18的其它觀點系有關執(zhí)行自控再掃描及周期性再掃描的方法。自 控再掃描涉及監(jiān)控目前被選擇天線波束，而周期性再掃描涉及監(jiān)控替代天線波束。自控再掃描系通過天線操控算法18選擇較佳天線波束之后于持續(xù)使用期間來執(zhí) 行。持續(xù)使用期間，其它天線波束的再掃描并不被執(zhí)行。天線操控算法18周期性監(jiān) 控較佳天線波束所提供正進行無線連結的質量計量。該質量計量系以信號質量計量及 連結質量計量為基礎。若質量計量于持續(xù)使用期間下降低于特定門坎，則操控算法18 系交換較佳天線波束及替代天線波束或啟動再掃描可用天線波束來選擇新較佳天線 波束。如上述，若自控再掃描于任何持續(xù)使用期間觸發(fā)事件發(fā)生，則天線操控18系執(zhí) 行自控再掃描。持續(xù)使用期間，被選擇圖案質量計量系從來自M,p最近預設信標周期 的計量數(shù)據來計算，且被評估于每Msp/2預設信標周期末端處。例如，Msp為大于O且 小于12的偶數(shù)，且具有默認值6。自控再掃描觸發(fā)事件系被定義為目前被選擇圖案質量計量采用與最后M^最近先
前評估周期中相同計量平均值相較的較低某些門坎值的事件。視被選擇圖案質量計量 與平均值相較的下降量而定，目前被選擇圖案可被以較早被識別的候選圖案交換，或 再掃描所有N圖案。同時，當自控再掃描發(fā)生時，排序周期性再掃描及持續(xù)使用期間 的定時器系被重設，而長度Psu預設信標周期的新持續(xù)使用期間系幵始?，F(xiàn)在參考圖4，使用自控再掃描操控智能天線16的流程圖將被討論。開始(塊 400)，較佳天線波束及替代天線波束系被選擇于塊402。于塊404，數(shù)據系于再掃描 其它天線波束不被執(zhí)行的持續(xù)使用期間使用較佳天線波束被與存取點12交換。持續(xù) 使用期間，被交換數(shù)據的質量計量系針對較佳天線波束被周期性計算于塊406。于塊 408，該計算系系針對較佳天線波束包含決定被交換數(shù)據的至少一連結質量計量。針 對較佳天線波束的被交換數(shù)據的信號質量計量系被決定于塊410。至少一連結質量計 量及信號質量計量系被組合于塊412來計算質量計量。較佳天線波束的質量計量系于 塊414與交換門坎范圍作比較。于塊416，若質量計量位于交換門坎范圍內繼續(xù)與持續(xù)使用期間內的存取點12 交換數(shù)據，則較佳天線波束被與替代天線波束交換。于塊418，若質量計量不位于交 換門坎范圍內，則質量計量系與再掃描門坎作比較啟動再掃描多個天線波束來選擇新 較佳天線波束。該方法系結束于塊420。周期性再掃描系于一持續(xù)使用期間末端及下一持續(xù)使用期間之前通過天線操控 算法18來執(zhí)行。持續(xù)使用期間，其它天線波束的再掃描并不被執(zhí)行。當較佳天線波 束被選擇時，周期性再掃描系被執(zhí)行于被選擇的替代天線波束上。天線操控算法18系監(jiān)控替代天線波束的質量計量及較佳天線波束的質量計量。 若較佳天線波束的質量計量低于任一替代天線波束的質量計量，則對應具有較高質量 計量值的替代天線波束系被選擇用于下一持續(xù)使用期間。如上述，若自控再掃描于先前持續(xù)使用期間并不發(fā)生，則發(fā)生周期性再掃描。周 期性再掃描決定計量系于(Nc+l)承M預設信標周期被計算于替代天線波束上，其中Nc 系為候選或替代天線波束數(shù)量。若本被選擇天線波束系為全方向性，則剩余替代天線 波束將為方向性波束。若切換波束天線16具有7個天線波束而目前被選擇天線波束 系為方向性天線波束，則替代天線波束之一將為全方向波束22，而另外替代天線波 束將為方向性天線波束20。周期性再掃描期間，天線波束系被掃描于所有被接收或被傳送于所有替代天線波 束上的所有幀上。隨后，是否取代或維持既存被選擇天線波束的決定將被作成。另一
周期性再掃描發(fā)生之后，長度P^預設信標周期的新持續(xù)使用期間系開始。除了當先 前持續(xù)使用期間發(fā)生自控再掃描觸發(fā)事件或信號強度指針下降感應再掃描之外，此先 前持續(xù)使用期間系繼續(xù)周期性再掃描及持續(xù)使用固定，周期序列。
現(xiàn)在參考圖5，使用周期性再掃描操控智能天線16的流程圖將被討論。開始(塊 500),較佳天線波束及至少一替代天線波束系被選擇于塊502。于塊504,數(shù)據系于 再掃描其它天線波束不被執(zhí)行的持續(xù)使用期間使用較佳天線波束被與存取點12交 換。
持續(xù)使用期間末端及下一持續(xù)使用期間之前，較佳天線波束及各替代天線波束的 被交換數(shù)據質量計量系被計算于塊506。于塊508，該計算系包含針對較佳天線波束 決定被交換數(shù)據的至少一連結質量計量。針對較佳天線波束的被交換數(shù)據的信號質量 計量系被決定于塊510。至少一連結質量計量及信號質量計量系被組合于塊512來計 算較佳天線波束的質量計量。該決定及組合系被重復于塊514來計算各替代天線波束 的質量計量。于塊516，較佳天線波束的質量計量系被與替代天線波束的質量計量比較。于塊 518，若較佳天線波束的質量計量低于至少一替代天線波束的質量計量，則對應至少 一該具有較高質量計量值的替代天線波束系被選擇于下一個持續(xù)使用期間內繼續(xù)與 繼續(xù)與存取點12交換數(shù)據。該方法系結束于塊520。
本發(fā)明另一觀點系響應媒體存取控制層執(zhí)行的三個函數(shù)來操作天線操控算法18。 該函數(shù)系為MAC—STATUS, MAC—PowerMode及信標周期同步信息中的改變通知。媒體存 取控制層44內的接續(xù)模塊系與這些函數(shù)連結狀態(tài)72，功率74及同步化76。
MAC一STATUS函數(shù)72及MAC—PowerMode函數(shù)74系通知媒體存取控制層44內的媒 體存取控制狀態(tài)變化給天線操控算法18。該通知系確保媒體存取控制狀態(tài)適當，使 天線操控算法18得以操作。媒體存取控制層44所使用的信標周期同步信息76系促 使天線操控算法18維持與實際信標周期緊密同步。
客戶站14內的媒體存取控制層44系與天線操控算法18通信來決定天線波束選 擇。天線波束選擇期間，媒體存取控制層44主要函數(shù)系涉及客戶站14開始時間期間 接續(xù)運作于媒體存取控制層44中的若干媒體存取控制狀態(tài)機器，如 Aut,hreqService—Sta ， AuthRspService一Sta ， AsocService一Sta 及 Synchronization—Sta。
天線操控算法18本身僅需知道媒體存取控制狀態(tài)機器的狀態(tài)是否準備服務，而 不需更詳細媒體存取控制函數(shù)及程序。因此，被擷取狀態(tài)計量MAC—STATUS 72系被定 義于媒體存取控制層44處來計算所需被擷取信息。當MAC一STATUS值改變時，媒體存 取控制層44系通知天線操控算法18來驗證MAC—STATUS 72的狀態(tài)。MAC—STATUS計 量系被計算提供于方程式3中。天線操控算法18接著響應MAC一STATUS狀態(tài)的改變。雄c 細rns:O,if Ssynch一STATUS ^M) SASS0CIATIQN—STATUS ^WZ) SAUTH—STATUS = 0l，if SSYNCH—STATUS ^M3 SASSOCIATION—STATUS JM> SAUTH—STATUS =1 方程式3MAC—STATUS 72的三個不同狀態(tài)系被監(jiān)控來同步化天線波束選擇函數(shù)及媒體存取 控制狀態(tài)機器。該三個不同狀態(tài)系SsCAN隨g ， SAUTHENTIcm0NSSCANNINe—STATUS狀態(tài)系標示客戶站14已被成功與存取點12同步或異步。此狀態(tài) 亦可被稱為BSS狀態(tài)。若客戶站14已通過存取點同步，則狀態(tài)為1。否則，狀態(tài)為0。從802. ll標準看來，若媒體存取控制狀態(tài)機器運作出BSS狀態(tài)，則所有數(shù)據幀 均不能傳送于上鏈及下鏈。此例中，媒體存取控制層44僅接收信標幀，而拒絕任何 申請數(shù)據幀。因此，BSS狀態(tài)系被當作開始天線波束選擇的條件。SASSQCIA N_ STATUS狀態(tài)系標示客戶站14已被成功與存取點12連結或中斷。此狀 態(tài)亦可被稱為assoc狀態(tài)。若客戶站14已通過存取點連結，則狀態(tài)為1。否則，狀 態(tài)為0。SAUTH— STATUS狀態(tài)系標示客戶站14已成功通過驗證或反驗證。此狀態(tài)于802. 11 標準中系被稱為auth一open狀態(tài)或auth一key狀態(tài)。若客戶站14已通過驗證，則狀態(tài) 為1。否則，狀態(tài)為0。從802. 11標準看來，該驗證服務系被所有客戶站14用來建立其實體及其將與通 信的存取點12。兩類驗證服務系為開放系統(tǒng)及共享鑰匙。開放系統(tǒng)驗證系違反較高 網絡層的內含假設。媒體存取控制層44僅驗證媒體存取控制地址。共享鑰匙驗證系 需實行有線等效加密(WEP)選擇，而該實體系通過共享，秘密，有線等效加密鑰匙知 識來呈現(xiàn)。無論被使用的驗證服務類型為何，驗證處理的狀態(tài)結果將被當作開始天線 波束選擇的條件。驗證處理可視使用的驗證協(xié)議而耗時。該驗證服務可獨立于連結服務被引用。已 與存取點連結的客戶站H(其先前被與驗證)通常執(zhí)行預先驗證。然而，802. ll標準 并不要求客戶站14預先驗證存取點12，但須于連結可被建立之前作驗證。當所有三個管理程序，也就是掃描，驗證及連結均被達成時，MAC一STATUS 72系 被設定為1。媒體存取控制層44接著通知該變化給天線操控算法18。天線操控算法 18接著設定其SCAN—STATUS為1，也就是起始掃描期間，并開始如上述的起始掃描程 序。同時，天線操控算法18的接續(xù)操作發(fā)生，如持續(xù)使用期間或不同類型再掃描。若任何三個狀態(tài)計量為0，則MAC—STATUS 72的值系改變?yōu)?。此改變再次從媒 體存取控制層44被通知至天線操控算法18。天線操控算法18接續(xù)重設目前被選擇 天線波束為預設天線波束，如全方向波束22。天線操控算法18亦于起始掃描開始之 前重設其定時器至右方，且起始掃描或開始之前重設其SCAN—STATUS為0。參考圖6所述流程圖，通過天線操控算法18選擇天線波束響應MAC—STATUS 72 的改變通知現(xiàn)在將被討論。開始(塊600),于塊602，客戶站14系被放置于電源開啟 狀態(tài)。狀態(tài)計量72系被計算于塊604。狀態(tài)計量72系標示以下事件狀態(tài)客戶站14 與存取點12的同步或異步，客戶站14與該存取點的連結，及客戶站通過存取點驗證。 當該事件被滿足時，狀態(tài)計量72系具有一第一值，當任一事件不被滿足時，系具有 一第二值。于塊614，當狀態(tài)計量72具有第一值時，多個天線波束系被掃描來選擇較佳天線 波束以便與存取點12交換數(shù)據。狀態(tài)計量72系被監(jiān)控于塊616。于塊61S，當狀態(tài) 計量72從第一值被改變?yōu)榈诙禃r，較佳天線波束系被改變?yōu)轭A設天線波束。該方 法系結束于塊620。媒體存取控制層44亦計算及維持功率計量SPQWER—STATUS 74。 SPOTBR—STATUS 74系 被用于通知省電模式狀態(tài)的變化。功率計量74系經由讀取媒體存取控制傳輸協(xié)調狀 態(tài)機器(Tx-Coordination)被媒體存取控制層44更新。此計量值改變時，媒體存取控 制層44系通知天線操控算法18。功率計量SPQWER—STATUS 74的狀態(tài)系標示客戶站14已被喚醒或已被移入省電模式。此函數(shù)于802. 11標準中系被稱為TxC一Idle狀態(tài)或睡著狀態(tài)。若客戶站清醒，則狀態(tài)為l。否則，狀態(tài)為0。功率計量SPQWER—STATUS 74系被計算提供于方程式4。<formula>formula see original document page 17</formula>媒體存取控制層44中的傳輸協(xié)調狀態(tài)機器系使用所有站處的狀態(tài)。媒體存取控 制層44系于省電模式期間關閉傳送器及接收器，而媒體存取控制層系于TRTT之前提
升接收器功率?？蛻粽?4系維持其目前功率管理模式直到其經由將喚醒的成功幀交 換來通知存取點12為止。功率計量SP。WER—STATUS 74的狀態(tài)系被用來指導天線操控算 法18重新開始正常天線操控操作或關閉該操作。特別是，若功率計量SP。WER—STATUS 74從1改變?yōu)?，也就是客戶站14進入省電 模式，則天線操控算法18可保存目前被選擇天線波數(shù)及任何替代天線波束的指數(shù)。 天線操控算法18亦重設其定時器至持續(xù)使用期間末端或新周期性再掃描開始時，并 接著設定其SCAN—STATUS,及通知媒體存取控制層44完成這些程序。也就是若功率 計量SPOTER—STATUS 74從0改變?yōu)?,則天線操控算法18立即使用最后被保存被選擇 天線波束及替代天線波束來執(zhí)行周期性再掃描。參考圖7說明的流程圖，通過天線操控算法選擇天線波束響應通知SPQWER—STATUS 74的改變現(xiàn)在將被討論。開始(塊700)，于塊702，客戶站14系被放置于電源開啟 狀態(tài)。功率計量74系被計算于塊704。功率計量74系具有標示客戶站14位于電源 開啟狀態(tài)的第一值，及標示客戶站14位于省電狀態(tài)的第二值。于塊706，當功率計 量74具有第一值時，多個天線波束系被掃描來選擇較佳天線波束及至少一替代天線 波束以便與存取點12交換數(shù)據。于塊70S，功率計量74系被監(jiān)控從第一值至第二值 的改變。當功率計量74改變?yōu)闃耸究蛻粽?4位于省電狀態(tài)的第二值時，天線波束選 擇系被儲存用于較佳天線波束及至少一替代天線波束。該方法系結束于塊712。信標周期同步信息定時器計量Tb。n14亦被定義，計算及維持于天線操控算法18 來較佳同步其時序與媒體存取控制層44的實際定時器，且最終較佳同步化天線操控 算法的預設信標周期及實際信標周期。信標周期同步信息定時器計量Tb。n76系為追蹤天線操控算法18的預設信標區(qū)間 的計數(shù)器。當此計數(shù)器達到特定預定數(shù)量時，天線算法18系詢問媒體存取控制層44 及讀取媒體存取控制TSF值。天線操控算法18接著使用該被讀取媒體存取控制定時 器值來更新其本身定時器。此定時器系被用于天線操控算法18來校準該搜尋時間與 信標周期。除了各信標周期之外，天線操控算法18系周期性更新與實際信標周期的同步。 更新周期的間，天線操控算法18系維持預設信標周期的定時器，并針對各波束搜尋 周期運算該定時器。當天線操控算法18接收來自媒體存取控制層44的更新輸入時， 其系更新預設信標周期的邊界。第k預設信標周期上，目前預設信標周期的定時器值 系被計算提供于方程式5中。<formula>formula see original document page 19</formula>方程式5LBeaconPeriod (integer), if k = rem(k， M TU) = 0JMWU值系為被選擇用來表示天線操控算法18的定時器可操作而不需被媒體存取 控制定時器更新的時間長度數(shù)字。Rem(x，y)系為x除以y的余數(shù)。TU系為長度為1024 ys的時間單位。例如，因為TBTT通常為IOOTU(. 100微秒)，M應至少為100倍數(shù)， 如500或1000。參考圖8描繪的流程圖，通過天線操控算法選擇天線波束響應算法 18所維持的定時器現(xiàn)在將被討論。開始(塊800)，于塊802，客戶站14系接收來自 存取點的信標幀來設定追蹤該被接收信標幀的第一信標定時器。第一信標定時器系被 與天線操控算法18獨立操作。于塊804，第一信標定吋器系周期性被與第二信標定 時器同步，其系被操作于天線操控算法18亦追縱被接收信標幀的信標周期。于塊806， 第二信標定時器系運作于各天線波束搜尋期間。該方法系結束于塊808。具有被呈現(xiàn)于上述說明及相關圖示的傳授利益的熟練技術人士將了解本發(fā)明的 許多修改及其它實施例。因此，應了解本發(fā)明不限于被揭示的特定實施例，而該修改 及實施例系預期被包含于附帶申請專利范圍內。
權利要求
1.一種操作包含一存取點的無線局域網絡通信系統(tǒng)中的客戶站的方法，該客戶站包含一天線操控算法及響應該天線操控算法來選擇多個天線波束之一之一智能天線，該方法包含選擇一較佳天線波束及至少一替代天線波束；于不執(zhí)行再掃描其它天線波束的持續(xù)使用期間，使用該較佳天線波束與該存取點交換數(shù)據；該持續(xù)使用期間末端及下一持續(xù)使用期間之前，計算該較佳天線波束及各替代天線波束的被交換數(shù)據質量計量，該計算包含決定該較佳天線波束的該被交換數(shù)據的至少一連結質量計量，決定該較佳天線波束的該被交換數(shù)據信號質量計量，及組合該至少一連結質量計量及該信號質量計量來計算該較佳天線波束的該質量計量，及重復該決定及組合來計算各替代天線波束的替代質量計量；比較該較佳天線波束的該質量計量與該替代天線波束的該質量計量；及若該質量計量小于該替代質量計量至少之一，則選擇對應具有較高值的該至少一替代質量計量的該替代天線波束以便繼續(xù)與該下一持續(xù)使用期間內的該存取點交換數(shù)據。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，若具有大于該較佳天線波束質量計 量的多個替代質量計量，則該被選擇替代天線波束是對應具有最高替代質量計量的替 代天線波束。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，進一步包含選擇具有次高替代質量 計量的該替代天線波束為新替代天線波束。
4. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，該替代天線波束包含一全方向波束。
5. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，該無線局域網絡包含一802. ll無線 局域網絡。
6. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，該至少一連結質量計量是以該被交 換數(shù)據的幀錯誤率至少一估計為基礎。
7. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，該至少一連結質量計量是包含一下 鏈連結質量計量及一上鏈連結質量計量。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，于組合該下鏈連結質量計量及該 上鏈連結質量計量時使用一加權因子。
9. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，該無線局域網絡包含一802. ll無線 局域網絡，而該客戶站包含一媒體存取控制層，其包含可估計該被交換數(shù)據的幀錯誤 率的多個幀計數(shù)器；而其中第一組計數(shù)器是用于決定該下鏈連結質量計量，而第二組 計數(shù)器是用于決定該上鏈連結質量計量。
10. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，該至少一連結質量計量是以該對應 天線波束的該被交換數(shù)據之一轉移速率為基礎。
11. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，該至少一連結質量計量是以該對應 天線波束的該被交換數(shù)據的產出及數(shù)據速率至少之一為基礎。
12. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，該信號質量計量是以該被交換數(shù)據 的被接收信號強度指針為基礎。
13. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，于組合該連結質量計量及該信號質 量計時使用一加權因子。
14. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，該多個天線波束包含多個方向性波 束及一全向性波束。
15. —種于包含一存取點的無線局域網絡通信系統(tǒng)中操作的客戶站，該客戶站包含一交換波束天線，用于可產生多個天線波束之；一波束交換單元，與該交換波束天線耦合，以選擇一較佳天線波束及至少一替代 天線波束；一收發(fā)器，與該波束交換單元耦合，以便于不執(zhí)行再掃描其它天線波束的持續(xù)使 用期間，經由該較佳天線波束與該存取點交換數(shù)據；及一天線操控演算模塊，可運算天線操控演算，且于該持續(xù)使用期間末端及下一持 續(xù)使用期間之前，計算該較佳天線波束及各替代天線波束的被交換數(shù)據質量計量，該 計算包含決定該較佳天線波束的該被交換數(shù)據的至少一連結質量計量， 決定該較佳天線波束的該被交換數(shù)據信號質量計量，及 組合該至少一連結質量計量及該信號質量計量來計算該較佳天線波束的該質量計 量，及重復該決定及組合來計算各替代天線波束的替代質量計量；該天線操控演算模塊系比較該較佳天線波束的該質量計量與該替代天線波束的該 質量計量，若該質量計量小于該替代質量計量至少之一，則選擇對應具有較高值的該 至少一替代質量計量的該替代天線波束以便繼續(xù)與該下一持續(xù)使用期間內的該存取 點交換數(shù)據。
16. 根據權利要求15所述的客戶站，其特征在于，若具有大于該較佳天線波束質 量計量的多個替代質量計量，則該被選擇替代天線波束是對應具有最高替代質量計量 的替代天線波束。
17. 根據權利要求16所述的客戶站，其特征在于，進一步包含選擇具有次高替代 質量計量的該替代天線波束為新替代天線波束。
18. 根據權利要求15所述的客戶站，其特征在于，該替代天線波束包含一全方向 波束。
19. 根據權利要求15所述的客戶站，其特征在于，該無線局域網絡包含一802. 11 無線局域網絡。
20. 根據權利要求15所述的客戶站，其特征在于，該至少一連結質量計量是以該 被交換數(shù)據的幀錯誤率至少一估計為基礎。
21. 根據權利要求15所述的客戶站，其特征在于，該至少一連結質量計量是包含 一下鏈連結質量計量及一上鏈連結質量計量。
22. 根據權利要求21所述的客戶站，其特征在于，于組合該下鏈連結質量計量及 該上鏈連結質量計量時使用一加權因子。
23. 根據權利要求21所述的客戶站，其特征在于，該無線局域網絡包含一802. 11 無線局域網絡，而該客戶站包含一媒體存取控制層，其包含可估計該被交換數(shù)據的幀 錯誤率的多個幀計數(shù)器；而其中第一組計數(shù)器是用于決定該下鏈連結質量計量，而第 二組計數(shù)器是用于決定該上鏈連結質量計量。
24. 根據權利要求15所述的客戶站，其特征在于，該至少一連結質量計量是以該 對應天線波束的該被交換數(shù)據之一轉移速率為基礎。
25. 根據權利要求15所述的客戶站，其特征在于，該至少一連結質量計量是以該 對應天線波束的該被交換數(shù)據的產出及數(shù)據速率至少之一為基礎。
26. 根據權利要求15所述的客戶站， 數(shù)據的被接收信號強度指針為基礎。
27. 根據權利要求15所述的客戶站， 號質量計量時使用一加權因子。
28. 根據權利要求15所述的客戶站， 性波束及一全向性波束。其特征在于，該信號質量計量是以該被交換 其特征在于，于組合該連結質量計量及該信 其特征在于，該多個天線波束包含多個方向
全文摘要
一種天線操控算法于持續(xù)使用期間末端及下一持續(xù)使用期間之前執(zhí)行周期性再掃描。持續(xù)使用期間，其它天線波束的再掃描系不被執(zhí)行。當較佳天線波束被選擇時，周期性再掃描是于被選擇的替代天線波束上執(zhí)行。該操控算法監(jiān)控替代天線波束的質量計量及較佳天線波束的質量計量。若較佳天線波束的質量計量小于任一替代天線波束的質量計量，則選擇對應具有較高值的質量計量的該替代天線波束以用于下一持續(xù)使用期間。
文檔編號H04B1/06GK101129052SQ200580007694
公開日2008年2月20日 申請日期2005年3月16日 優(yōu)先權日2004年3月17日
發(fā)明者托瑪斯·E.·戈薩奇, 羅斯·L.·林特曼, 正 趙, 車尹赫 申請人:美商內數(shù)位科技公司