使用全球卫星定位系统引导的射频传送及接收波束成形的方法与系统

摘要

本发明涉及一种使用全球卫星定位系统引导的无线存取点的射频传送及接收波束成形的系统。所述方法包括提供具有多个预载无线存取点位置的无线网络装置；根据至少一个所述多个预载无线存取点位置对于存取点计算对应向量；调控具有听测封包的传送波束朝向所述存取点；通过所述存取点计算频道的状态；以及通过所述存取点传送封包至所述无线网络装置以建立连接。

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线系统，特别涉及一种具有波束成形性能的无线系统。

背景技术

在计算机网络中，无线存取点或基站提供无线通讯装置连接至无线网络，如无线局域网络(wireless local area network，WLAN)、无线城域网络(wireless metropolitan area network，WMAN)或其它相关规范的网络。该无线存取点或基站通常连接至一有线网络，无线通讯装置(如计算机或打印机)与该有线网络中的有线装置即可通过该无线存取点或基站传递数据。

全球卫星定位系统(global positioning system，GPS)广泛地应用于手提式装置，如行动电话、MP3随身听或汽车电子中。今日，WLAN装置通常内嵌于上述装置或其它手提式装置中。

波束成形为一种信号处理技术，其用于感测数组的指向性信号传输与接收。在无线装置中，利用多个天线或多个收发机的波束成形方法已被用于增强信号强度及增加一个或多个预传送方向的信号距离。以往，已使用许多方法来执行波束成形以建立初始连接。传统技术包括使用数字信号处理器(DSP processor)及现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)芯片用以在不同的型态(pattern)中进行搜寻。然而，此技术也同时需要相当高的成本。

波束成形另一个常见的方法需要使用现有的等向性(isotropic)信号以建立初始连接，接着执行波束成形以提升信噪比的值。使用此技术时，当距离增加时，信噪比的值会开始下降，进而导致整体性能表现下滑。因此，使用此现有等向性信号的方法将受限于等向性距离。

波束成形第三个方法，其包括使用多个天线和多个收发机以增强信号强度及信号传送距离。然而，待连接位置是未知的，所以经常因连接位置太远无法达到而导致连接失败。所以，因为在错误的地点接收非引导(non-guided)波束或根本没接收到任何信号证明此为耗时且无效率的方法。

因此，需要一种传送及接收波束成形的方法，其可克服上述实际操作上的问题。此方法需是有成本效益、容易实现、有效率及有优异工作性能特性。本发明即满足这些需求。

发明内容

本发明提出一种使用预载无线存取点位置的射频传送及接收波束成形的方法与系统以满足上述的需求。为达到上述目标，所述方法提供具有多个预载无线存取点位置的无线网络装置；根据至少一个所述多个预载无线存取点位置对于存取点计算对应向量；调控具有听测封包的传送波束朝向所述存取点；通过所述存取点计算频道的状态；以及通过所述存取点传送封包至所述无线网络装置以建立连接。

根据本发明的系统与方法，其优点为通过计算对应向量而向已知方向传送波束成形。本发明提供更多有效连接，相对的，传统方法其传送的信号可能无法被接收到，或接收到的信号已相当微弱进而导致低传输量。根据本发明的系统与方法的第二优点，因为事先确定存取点位置，进而提升传送距离以及信号传输量。

附图说明

图1A图示了无线网络装置系统；

图1B图示了无线网络装置与存取点通讯情形。；

图2为对于无线网络装置决定的存取点的计算的对应向量图；

图3为无线网络装置与存取点用以建立连接的协议过程流程图；以及

图4图示了传统的以及根据本发明的全球卫星定位系统协助波束成形的传送距离。

【主要组件符号说明】

10    无线网络装置系统

12    全球卫星定位系统

14     无线网络装置

16     电子罗盘

18     预载无线存取点

20     天线

200    无线网络装置系统

202    外部无线存取点

500    计算的对应向量

300-306  步骤

具体实施方式

本发明涉及一种无线系统，特别涉及一种具有波束成形性能的无线系统。以下叙述的表示是为使本领域技术人员能了解其内容并可据以实施，且提供于专利申请文件中。优选实施例的不同修改和在此描述的一般性原则和特点对于本领域技术人员而言为明显的。因此，本发明不应受限于所示的实施例，而应基于上述原则和特点给予一致性的最宽广的范围。

根据本发明的方法与系统使用具有预载的无线存取点位置的无线网络装置，以及根据至少一个预载无线存取点位置而计算对应于存取点的对应向量。调控传送波束及听测封包(sounding packet)朝向该存取点，最后该存取点传送封包至无线网络装置以建立预期的连接。根据本发明的方法与系统具有许多有优点，其描述如下。

根据本发明的方法与系统使用具有预载无线存取点位置的无线网络装置可以全硬件形式实现或全软件形式实现或同时包括硬件或软件组件。根据本发明的实施例，本揭露以软件实现，其包括但不限于应用软件、韧体、常驻软件、微码等。

此外，根据本发明的方法与系统使用具有预载的无线存取点位置的无线网络装置可为计算机程序产品形式，其可存取计算机可读取媒体，该计算机可读取媒体提供计算机的程序代码。计算机或任何指令执行系统的计算机可使用该程序代码或连接至该程序代码。对于上述的描述，计算机可使用或计算机可读取的媒体可以是任何装置，其可包括、储存、传递、传播或运送该被使用的程序，或连接至指令执行系统、装置或设备。

该媒体可为电子式、磁式、光学式、电磁式、红外线或半导体系统(或装置或设备)或传播媒体。例如，计算机可读取媒体包括半导体或固态内存、磁带、可移除式计算机磁盘、随机存取内存、只读存储器、硬磁盘(rigid magnetic disk)及光盘片。目前光盘片包括DVD、光盘只读存储器(compact disk-read-only memory，CD-ROM)、可读写光盘(CD-R/W)。为详细描述本发明特征，请结合附图并参照以下说明。

根据本发明实施利，图1A图示了无线网络装置系统10。无线网络装置系统10包括无线网络装置14、全球卫星定位系统12及电子罗盘16。此外，该系统亦包括预载无线存取点18。预载无线存取点18由多个不同位置的存取点组成，其中所述这些存取点可通过无线网络装置14通讯连接。

图1B图示了无线网络装置200与一存取点202通讯情形。预载无线存取点18于特定区域相应于存取点202。无线网络装置200预先储存存取点202的位置至特定内存中，如随机存取内存、只读存储器或类似内存。

例如，一辆在旧金山(San Francisco)旅行的汽车，其装配了无线网络装置200，在这辆车中的无线网络装置200已有遍及旧金山特定预载无线存取点18的位置，其位置信息储存于内存中。例如，预载无线存取点18的位置可能为柯伊特塔(Coit Tower)。这辆车中的无线网络装置200将与该预载无线存取点18联通以辨别相应于柯伊特塔的存取点202。接着，无线网络装置200判断在柯伊特塔中的存取点202是否可与之联通(也就是频道没有被占用)并可与之连接(如接下来图2至图4所描述)。

图2为对于存取点202的计算的对应向量500，该存取点202是由无线网络装置14′决定。

图3为无线网络装置14与存取点202用以建立连接的协议过程流程图。首先，经由步骤300，无线网络装置14与电子罗盘16、全球卫星定位系统12及预载无线存取点18相互联通以确定一无线存取点的位置。接着，经由步骤302，参阅图2及图3，无线网络装置14对于存取点202计算对应向量500以决定存取点202。在步骤304中，根据对于存取点202计算的对应向量500，无线网络装置14调控传送波束及听测封包(sounding packet)朝向存取点202。

该听测封包可能含有多个帧，其帧包括继承短训练帧(legacy shorttraining frame，L-STF)、继承长训练帧(legacy long training frame，L-STF)、高传输量长训练帧(high-throughput long training frame，HT-LTF)及高传输量数据(high-throughput data)。该继承帧参照之前IEEE 802.11标准。该高传输量帧参照目前发展的IEEE 802.11n的草拟标准，其包括最近规格书的草拟文件″实体层部分技术规格889r7(PHY subsectionTech Spec)″，于此被纳入；根据该草拟文件，本发明的技术特征较佳地可一并被纳入。例如在专利申请号为US2008/0212538A1，名称为多输入多输出系统的天线选择(Antenna Selection for Multi-InputMulti-Output System)所描述的听测封包(sounding packet)。

最后，经由步骤306，根据所接受到的听测封包，存取点202计算频道状态，调控传送波束及发送一封包(图未示)至无线网络装置14以建立连接。

图4图示了传统的以及根据本发明的波束成形技术的性能表现特性图。第一个波形400显示传统波束成形技术或许增强信噪比的值，由此也仅增加传输量表现。然而，因为受限于初始封包侦测，对传送距离无任何影响。

相对的，第二个波形402显示相比于传统的波束成形技术，本发明的波束成形技术具有显著的优点。该优点是由于对于存取点计算的对应向量及根据预载无线存取点位置预先得知传送波束方向，进而增加无线装置的传送距离。因此，本发明的波束成形本质上增加了信噪比的值及距离。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修改。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修改，并为本申请的专利保护范围所涵盖。