專利名稱：利用直接序列擴(kuò)展頻譜信令同步wlan中的接入點(diǎn)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在無線局域網(wǎng)(WLAN)中同步多個(gè)接入點(diǎn) (AP)之間的傳輸?shù)脑O(shè)備，具體而言，涉及一種經(jīng)由"通過以太網(wǎng)供 電"(PoE )有線連接，使用直接序列擴(kuò)展頻譜(DS-SS )信令的設(shè)備。
背景技術(shù)：
無線局域網(wǎng)(WLAN )通常被實(shí)現(xiàn)用于提供有線網(wǎng)絡(luò)與一個(gè)或多 個(gè)移動(dòng)計(jì)算裝置之間的本地連接性。在典型的無線網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的 所有計(jì)算裝置相互間都利用射頻(RF)通信廣播它們的信息。WLAN 基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)在2.4GHz和5GHz的自由許可 (license-free)頻帶內(nèi)的頻率上利用各種調(diào)制技術(shù)，規(guī)定了一種無線 以太網(wǎng)技術(shù)規(guī)范，盡管其它頻帶也可以與相同的基礎(chǔ)構(gòu)架一同使用。
IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)(通常稱之為"無線保真"，或Wi-Fi)實(shí)現(xiàn)具 有高達(dá)54Mbps的通過率的無線通信。Wi-Fi基本上能夠保證制造商 的產(chǎn)品與IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)可互操作。例如，帶有Wi-Fi標(biāo)志的i殳備 被證明可以與以對等模式工作的其它卡互操作，但是Wi-Fi通常結(jié)合 了至少一個(gè)接入點(diǎn)，或邊緣裝置。大部分的接入點(diǎn)具有集成以太網(wǎng)控 制器以便連接到現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。Wi-Fi無線收發(fā)信機(jī)經(jīng)由接 入點(diǎn)將用戶連接到LAN的其余部分。大多數(shù)可用的Wi-Fi無線收發(fā) 信機(jī)是個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡國際協(xié)會(huì)(PCMCIA)卡形式，特別是用于膝上型、掌上型、以及其它便攜式計(jì)算機(jī)。然而，Wi-Fi也可以通過 以下形式實(shí)現(xiàn)桌面計(jì)算機(jī)中的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)(ISA)插槽或外 部設(shè)備互連(PCI)插槽，嵌入到膝上型計(jì)算機(jī)中的mini-PCI卡，通 用串行總線(USB)，或者可以完全集成到手持裝置內(nèi)。
現(xiàn)代的WLAN由一個(gè)以上的帶有重疊小區(qū)的接入點(diǎn)組成，要求 頻率重用模式以便使干擾最小化。然而，允許足夠數(shù)量的共信道干擾 減少的可用頻率可能太少了。目前，新的服務(wù)質(zhì)量(QoS)協(xié)議允許 AP共享"時(shí)間"以及"頻率"。然而，這種時(shí)分復(fù)用方案要求AP之間的 同步。2005年7月12日授權(quán)給T. Takayama等人的US專利6， 917， 804中討論了一種用于提供接入點(diǎn)之間的同步的現(xiàn)有技術(shù)的裝置。在 這種情況下， 一個(gè)接入點(diǎn)被定義為"主(master)"接入點(diǎn)，并且周期 性地發(fā)送"主信標(biāo)(master beacon )，，到WLAN中所有其余的接入點(diǎn)。 然而，這種裝置要求每個(gè)接入點(diǎn)都配備有附加的接收和同步組件。
因此，仍然存在對允許以較小的附加開銷同時(shí)保持有線連接的可 靠性同步接入點(diǎn)的裝置的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的需求，其涉及一種用于同步無線 局域網(wǎng)(WLAN)中的多個(gè)接入點(diǎn)(AP)之間的傳輸?shù)膇殳備，具體而 言，涉及一種經(jīng)由"通過以太網(wǎng)供電"(PoE)有線連接，使用直接序 列擴(kuò)展頻譜(DS-SS)信令的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，DS-SS信令用于在"5類，，(下文中稱為"CAT5") 以太網(wǎng)電纜的PoE線對上，提供用于傳遞三個(gè)定時(shí)信號"精度相位"、 "時(shí)標(biāo)，，和"時(shí)刻(timeofday)"的寬帶、類似于噪聲的波形。特別地， 啟動(dòng)擴(kuò)展頻鐠信號并且利用簡單的功率分離過濾器，在分離的PoE線 對上恢復(fù)擴(kuò)展頻譜信號。同步信號被用于例如對準(zhǔn)接入點(diǎn)的信標(biāo)，允 許它們無千擾地時(shí)間共享相同的信道。
通過下面的討論并且參考附圖，本發(fā)明的其它和另外方面將變得明顯。


現(xiàn)在參考附圖。
圖1示意了包括多個(gè)重疊覆蓋區(qū)域接入點(diǎn)(AP)的示例性現(xiàn)有 :技術(shù)無線LAN配置；
圖2示意了從電源設(shè)備(PSE)模塊給被加電裝置(PD)終端 站提供數(shù)據(jù)以及低功率信號的示例性現(xiàn)有技術(shù)"通過以太網(wǎng)供電 (PoE)"布置；
圖3包含本發(fā)明的示例性實(shí)施例的圖示，其中PoE以太網(wǎng)電纜 連接被用于通過"備用"電纜線對，將直接序列擴(kuò)展頻鐠(DS-SS)同 步信號從集線器連接提供給示例性接入點(diǎn)；
圖4示意了用于組合功率信號(I)和DS-SS同步信號(S )到 CAT5以太網(wǎng)電纜的相同的電纜線對的功率分離過濾器的示例性實(shí)施
例；
圖5示意了其中承栽數(shù)據(jù)信號的電纜線對還被用于承載同步信 號的本發(fā)明的可選實(shí)施例；
圖6示意了在一種簡化的框圖形式中，多個(gè)接入點(diǎn)經(jīng)由支持相同
同步信號傳輸?shù)矫總€(gè)接入點(diǎn)的以太網(wǎng)電纜連接到單個(gè)集線器位置，由
此允許根據(jù)本發(fā)明的頻率重用；
圖7示意了在生成將通過以太網(wǎng)電纜被傳送的示例性DS-SS同
步信號中使用的示例性同步生成器模塊；以及
圖8示意了在AP中使用的以便從傳播的同步信號中恢復(fù)各個(gè)同
步脈沖的示例性解調(diào)器。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明基于平衡由新興的通過以太網(wǎng)供電(PoE)技術(shù)提供的通 信能力，以便將同步信號"背負(fù)(piggyback)"到功率信號之上，由此 將同步信號分配到無線LAN中的每個(gè)AP而無需附加的開銷，并且 允許相鄰、重疊小區(qū)之間的更進(jìn)一步的頻率重用。圖1是常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)的無線LAN系統(tǒng)10的圖示，無線LAN系 統(tǒng)10包括經(jīng)由常規(guī)以太網(wǎng)CAT5電纜16連接到通信交換機(jī)(或集線 器)14的多個(gè)接入點(diǎn)(AP) 12。用于每個(gè)AP 12的射頻覆蓋區(qū)示意 為陰影小區(qū)區(qū)域18,其中相鄰小區(qū)18之間的重疊部分示意為交叉陰 影區(qū)域20。如上所述，重疊覆蓋狀態(tài)可能對重疊區(qū)域20內(nèi)的某些無 線裝置產(chǎn)生過多的干擾，如圖1中所示的無線裝置22。也就是說，除 非無線LAN 10內(nèi)有頻率重用方案或者無線電資源時(shí)間共享布置，否 則裝置22將經(jīng)歷傳輸誤差。
圖2示意了一種常規(guī)的現(xiàn)有技術(shù)PoE配置，用于通過以太網(wǎng)電 纜16在電源設(shè)備(PSE )模塊30和被加電裝置(PD ) 32之間提供功 率信號輸入。雖然錯(cuò)綜復(fù)雜的功率分配對本發(fā)明的主題關(guān)系不密切， 但對PoE系統(tǒng)的總體理解還是有幫助的。參考圖2，以太網(wǎng)電纜16 在本實(shí)施例中包括CAT5電纜，CAT5電纜包含4對銅信號通路的雙 絞線對。第一線對(標(biāo)記為16-1)用于從PSE 30到PD 32提供數(shù)據(jù) 和功率信號。第二線對(標(biāo)記為16-2 )用于從PD 32到PSE 30提供 返回?cái)?shù)據(jù)信號。其余線對(16-3和16-4)在任何一個(gè)主線對出現(xiàn)故障 的情況下已經(jīng)預(yù)先被保留作為"備用，，通信線路。作為選擇，尤其是對 于高速應(yīng)用，電纜線對16-3和16-4可用作第二數(shù)據(jù)線。在實(shí)現(xiàn)PoE 時(shí)，功率信號是以"公共模式"的供電布置在數(shù)據(jù)線對16-1、 16-2 (或 "備用，，線對16-316-4)之上傳輸?shù)?。如果備用線對用于供電，則一個(gè) 線對中的各個(gè)導(dǎo)線的兩端都被短接，以允許兩條傳導(dǎo)線共享所提供的 電流。
理解了在以太網(wǎng)電纜上分配低電壓功率信號的能力，本發(fā)明的主 題可以解釋如下。參考圖3，用于重疊AP的示例性無線LAN同步布 置被示意為包括集線器14和經(jīng)由以太網(wǎng)電纜16相連的示例性AP 12。 為清晰起見，在該圖中僅示出了一個(gè)AP12。根據(jù)本發(fā)明，集線器14 包括PSE30,這與圖2的配置類似。集線器14還包括以太網(wǎng)線路驅(qū) 動(dòng)器31，用于將輸入數(shù)據(jù)信號(E)提供給電纜16的線對16-1，以 及包括以太網(wǎng)線路接收機(jī)33，用于從CAT5電纜16的電纜線對16-2
7恢復(fù)所接收的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明，集線器14還包括同步生成器模塊40，其被用于生 成直接序列擴(kuò)展頻譜(DS-SS )同步信號S，該信號通過第一功率分 離過濾器42耦合，并通過電纜16傳送到AP 12。應(yīng)理解的是，同步 信號S可以被生成并發(fā)送到AP12,而不管功率I也是經(jīng)由PoE通過 電纜線對16-3被傳送到AP 12的。有利的是，為同步信號S創(chuàng)建DS-SS 信號允許形成一個(gè)功率相對較低的、寬帶信號，該信號不會(huì)干擾與同 樣通過電纜線對16-1傳送的數(shù)據(jù)(或者沿電纜線對16-3存在的任何 功率信號)。
在AP 12內(nèi)的接收端，第二功率分離過濾器44被用于將同步信 號S與可能沿線對16-3存在的任何功率信號I分離。同步信號S然后 被用作DS-SS同步解調(diào)器46的輸入，以便恢復(fù)該特定的同步信號S， 如下所述，該同步信號S被用于在多個(gè)分離的接入點(diǎn)之間保持總體同 步。功率信號I (如果存在的話)然后被用作功率吸收裝置(PD) 32 的輸入，如圖3所示。
在于此討論并且在圖3中特別示意的同步方法的優(yōu)選實(shí)施例中， CAT5電纜16的備用線對16-3、 16-4用于在集線器14和多個(gè)AP 12 之間傳送同步信號(以及功率信號)。在此情況下，第一功率分離過 濾器42被插入到PSE30、同步生成器模塊40、以及位于集線器位置 14的CAT5電纜16之間。應(yīng)理解的是，如果有多個(gè)CAT5電纜與集 線器14相關(guān)聯(lián)，則可以在多個(gè)電纜之間共享單個(gè)電源、功率分離過 濾器、以及同步生成器，以提供所期望的同步信號。
第一功率分離過濾器42的功能是防止由模塊42生成的高頻 DS-SS同步信號S^皮電源/供電設(shè)備30的低電阻所衰減，由此更有效 地將同步信號s耦合到備用電纜線對16-3之上。圖4示意了第一功率 分離過濾器42、同步生成器模塊40、以及電纜線對16-3和16-4的示 例性布置。LC電路裝置43用于在DC功率信號(Ide)和較高頻率的 同步信號S之間保持分離。特別是，作為其高頻成分的結(jié)果，同步信 號S通過該電纜傳播，該電纜以相對無阻礙的方式用作均衡傳輸線路。這使得對數(shù)據(jù)線對的耦合最小化，并且能夠使得易于與FCC發(fā)射規(guī) 則一致。每個(gè)AP 12內(nèi)的第二功率分離過濾器44在形式上類似于第 一功率分離過濾器42,且被用作隔離其輸出端的同步信號S。
在本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例中，如圖5所示，同步信號S與數(shù)據(jù) 信號E —起被直接應(yīng)用于電纜線對16-1和16-2。由于DS-SS同步信 號S類似于噪聲，而且被擴(kuò)展使得其功率分布在一個(gè)較寬的頻率范圍 上，對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸(尤其是載波敏感的功能)僅存在少量干擾。 然而，該可選實(shí)施例要求在將同步和數(shù)據(jù)信號饋送到集線器處的線路 耦合轉(zhuǎn)換器之前被組合。另外，功率信號I也可以通過電纜線對16-1 傳輸。如圖所示，功率信號I隨同DS-SS信號以及數(shù)據(jù)信號一起通過 中心抽頭的轉(zhuǎn)換器34耦合到數(shù)據(jù)線對16-1上。 一旦到達(dá)AP 12，低 壓DC電流I就經(jīng)由另一個(gè)中心抽頭的轉(zhuǎn)換器36返回，其電流如圖所 示通過PD 32。 DS-SS同步信號S還以與上述結(jié)合圖3的實(shí)施例討論 的類似的方式，通過DS-SS同步解調(diào)器46從以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號E中被 去除。除了以太網(wǎng)信噪比的微小降低之外，這種可選的體系結(jié)構(gòu)還使 得中度跨距(mid-span)的供電變得復(fù)雜，因?yàn)樵撾娎|線對必須被斷 開以便經(jīng)由金屬導(dǎo)線(而不是共模)電流施加同步信號，同時(shí)保留線 路平衡。這最好通過將中度跨距的供電抽頭變?yōu)橐蕴W(wǎng)中繼器來實(shí) 現(xiàn)。
圖6以簡單的圖示示意了本發(fā)明的布置，其中在集線器14的同 步生成器模塊40內(nèi)創(chuàng)建的同步信號S之后，沿以太網(wǎng)電纜16傳輸并 且被與電纜16相連的每個(gè)AP 12接收。只要每個(gè)AP 12包含相同的 解調(diào)器46，每個(gè)AP 12將恢復(fù)相同的同步信號，并且能夠在由多個(gè) AP 12形成的無線LAN內(nèi)維持同步通信。尤其是同步信號S被用于 對準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)AP 12的超幀(信標(biāo))，以允許它們在時(shí)間上共享 同一頻道而不會(huì)引起干擾。該同步還促進(jìn)了無線客戶機(jī)設(shè)備內(nèi)的功率 節(jié)省，而且提供了 AP之間的客戶機(jī)設(shè)備的改進(jìn)切換。
圖7示意了根據(jù)本發(fā)明形成的示例性同步生成器模塊40。在一 個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中， 一對獨(dú)立的偽噪聲(PN)序列被用于形成DS-SS同步信號S。標(biāo)記為PN-1的第一 PN序列被用于生成精確的相位信號， 該相位信號被用作其它同步信號的"導(dǎo)頻"音。PN-1可包括全0或全1 以便快速獲取。便于在AP (如上所述)中提供超幀(信標(biāo))定時(shí)的 時(shí)標(biāo)信號TM和"時(shí)刻，，(ToD)編碼信號在多路復(fù)用器50內(nèi)組合， 然后由例如第二PN序列(PN-2)擴(kuò)展作為AP 12的實(shí)時(shí)時(shí)鐘工具， 從而提供測距、延時(shí)測量等等。除了包括相同數(shù)量的0和1之外，序 列PN-2與PN-1具有相同的長度。作為選擇，可以對PN-2使用較長 的PN序列以便使得該信號更像噪聲。
如圖7所示，這些PN序列中的每一個(gè)都被用作加法器54的單 獨(dú)輸入，其中以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號E被用作加法器54的第三輸入。加法 器54將同步信息(導(dǎo)頻、ToD、 TM)加到已經(jīng)存在的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)E 中(類似于將白噪聲加入到信號中)，然后經(jīng)由CAT5電纜16將該 信號傳輸?shù)竭h(yuǎn)程AP。應(yīng)理解的是，在各種其它實(shí)施例中，可能僅使 用PN-1，或者PN-1和PN-2的組合，或者將同步脈沖提供給多個(gè)單 獨(dú)的AP的一個(gè)或多個(gè)PN序列的任何其它適當(dāng)?shù)慕M合。所產(chǎn)生的 DS-SS同步信號S通常以類似噪聲的頻譜的形式存在，足夠的低以便 提供與沿電纜16傳播的數(shù)據(jù)和/或功率信號的忽略不計(jì)的串?dāng)_。
圖8示意了在每個(gè)AP 12內(nèi)使用的用于從沿電纜16傳輸?shù)慕邮?信號中提取各種PN序列的示例性解調(diào)器46。如圖所示，所接收的信 號利用同一基帶信號B解調(diào)，然后使用相對直接的過濾裝置來將各種 PN序列從信號中分離出來。因此，只要每個(gè)AP 12恢復(fù)了相同的同 步脈沖(導(dǎo)頻TM、 ToD),各個(gè)單元就能夠提供頻譜的時(shí)間共享， 而不存在現(xiàn)有技術(shù)中所常見的干擾問題。
雖然已經(jīng)聯(lián)系特定的優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是各種變型、 等同、修正以及其它用法對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是很顯然的。因此，本 發(fā)明僅應(yīng)受限于所附權(quán)利要求書的范圍。
權(quán)利要求
1、一種在無線局域網(wǎng)(LAN)中用于在多個(gè)接入點(diǎn)內(nèi)的每個(gè)接入點(diǎn)之間提供同步通信的設(shè)備，所述無線局域網(wǎng)(LAN)包括通過以太網(wǎng)電纜與集線器互連的多個(gè)接入點(diǎn)，每個(gè)接入點(diǎn)為其附近的一個(gè)或多個(gè)無線客戶機(jī)設(shè)備提供無線通信服務(wù)，所述設(shè)備包括位于所述集線器的同步生成器模塊，用于根據(jù)基帶信號和包含定時(shí)信息的至少一個(gè)偽噪聲序列的組合，生成直接序列擴(kuò)展頻譜(DS-SS)同步信號，以提供同步；以及部署在所述同步模塊和所述以太網(wǎng)電纜之間的“通過以太網(wǎng)供電”(PoE)耦合設(shè)備，用于將所述DS-SS同步信號耦合到所述以太網(wǎng)電纜，并且將所述DS-SS同步信號傳送到所述多個(gè)接入點(diǎn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的設(shè)備，其中所述同步模塊根據(jù)所述基帶信 號和定義精確相位信號的第一偽噪聲序列的組合，生成所述DS-SS同 步信號，所述精確相位信號被用作維持所述多個(gè)接入點(diǎn)之間的同步的 導(dǎo)頻音。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中根據(jù)所述基帶信號、所述第一 偽噪聲序列、以及定義時(shí)標(biāo)信號的第二偽噪聲序列的組合，生成所迷 DS-SS同步信號，所述時(shí)標(biāo)信號被用作所述多個(gè)接入點(diǎn)之間的超幀/ 信標(biāo)同步信號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中根據(jù)所述基帶信號、所述第一 和第二偽噪聲序列、以及定義時(shí)刻信號的第三偽噪聲序列的組合，生 成所述DS-SS同步信號，所述時(shí)刻信號在每個(gè)接入點(diǎn)中使用以便提供 實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l的設(shè)備，其中所述以太網(wǎng)電纜包括CAT5以太網(wǎng)電纜。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l的設(shè)備，其中所述設(shè)備還包括 與所述多個(gè)接入點(diǎn)的每個(gè)接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)部署的解調(diào)器/過濾單元，所述解調(diào)器/過濾單元被配置用于從所述傳送的DS-SS同步信號 中恢復(fù)所述至少 一個(gè)偽噪聲序列，并且從其中提取定時(shí)信息。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l的設(shè)備，根據(jù)用于非數(shù)據(jù)對的PoE實(shí)踐，將 所述同步信號提供給備用CAT5線對。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述同步信號經(jīng)由依照PoE實(shí) 踐的中心抽頭的轉(zhuǎn)換器被提供給數(shù)據(jù)線對，其通過數(shù)據(jù)接收機(jī)/發(fā)射機(jī) 提供所述同步信號的共模抑制。
全文摘要
一種用于在無線LAN內(nèi)的多個(gè)重疊區(qū)域接入點(diǎn)之間提供同步的設(shè)備，利用“通過以太網(wǎng)供電”(PoE)電纜連接，將同步信號從集中式集線器/交換機(jī)發(fā)送到與該電纜相連的每個(gè)接入點(diǎn)。該同步信號采用直接序列擴(kuò)展頻譜(DS-SS)信號的形式，連接到用于為各種被加電裝置提供低壓PoE信號的雙絞線對上。在每個(gè)接入點(diǎn)，過濾器被用于從PoE傳輸中去除同步信號，使得該組接入點(diǎn)能夠共享公共的信標(biāo)信號，以及允許這些接入點(diǎn)之間的頻率重用。優(yōu)選地，根據(jù)基帶信號、定義精確相位(“導(dǎo)頻音”)信號的一組分離的偽噪聲(PN)序列、時(shí)標(biāo)(超幀/信標(biāo))信號、以及時(shí)刻(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)信號的組合，創(chuàng)建該DS-SS信號。
文檔編號H04B7/26GK101455000SQ200780015369
公開日2009年6月10日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月29日
發(fā)明者J·F·墨里, R·R·米勒二世, S·S·加瑟姆扎德赫 申請人:美國電報(bào)電話公司