CN1706117B - 具有带内控制信道的无线局域网中继器 - Google Patents

具有带内控制信道的无线局域网中继器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于WLAN环境中的频率转换中继器(200)，包括带内管理链路。在天线(300)上接收的信号被分割来提供在检测和控制单元(385)中的信号检测，其中检测是由检测器(370，371)、滤波器(375、376)、转换器(380、381)和处理器(385)执行的。使用延迟线(360、361)来增加延迟。所述带内信号包络可以使用可变增益放大器(330)进行调制并使用检测器(370、371)解调来建立具有较高协议层容量的管理链路。可选地，在至少部分符合802.11调制的调制解调器功能可以与频率转换中继器并行使用。

Description

具有带内控制信道的无线局域网中继器
相关申请的交叉引用
本申请与2002年10月24日申请的未决美国临时申请No.60/420,449相关，并要求其优先权，并进一步与题目为“WIRELESSLOCAL AREA NETWORK REPEATER(无线局域网中继器)”的PCT申请PCT/US03/16208相关，它们的内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明通常涉及无线局域网(WLAN)，尤其是，本发明涉及使用带内通信协议扩展与WLAN中继器相关的覆盖区域以允许中继器和其它网络设备使用网络管理功能相互之间传输信息。
背景技术
多种通常称作WLAN的无线局域网的标准协议正变的流行起来。这些协议包括例如802.11(如在802.11无线标准中描述的那样)、IEEE802.16、IEEE 802.20、家庭RF和蓝牙等协议。虽然例如802.11g的下一代协议也正获得流行发展，但是迄今为止，在商业上最成功的标准无线协议是802.11b协议。
虽然使用上述标准无线协议的产品规范通常指示在例如11MBPS的级别上的数据速率和在例如100米级别上的范围内，但是这些性能级别几乎很难实现。在实际和指定性能级别之间的性能缺点具有很多原因，包括RF信号辐射路径的衰减，对于802.11b来说，其在例如室内环境的工作环境中处于2.4GHz的范围内。接入点到客户端的范围通常小于典型家庭所需的覆盖范围，并且可能只有10到15米。此外，在具有例如农场型或两层家庭分层设计的结构中，或由能够衰减RF信号的材料构成的结构中，需要无线覆盖的区域可以通过在例如基于802.11协议系统的范围之外的距离物理地隔开。衰减问题在工作频带出现干扰时会被恶化，例如来自其它2.4GHz设备的干扰或具有带内能量的宽带干扰。再进一步，使用上述标准无线协议进行工作的设备的数据速率依赖于信号强度。随着在覆盖区域中的距离的增加，无线系统性能典型地会降低。最后，协议结构本身也影响工作范围。
在移动无线行业中通常使用中继器来增加无线系统的范围。然而，在该系统中产生了问题和复杂性，即，系统接收机和发射机在例如使用802.11WLAN或802.16WMAN无线协议的WLAN中可以工作在相同的频率。在这些系统中，当多个发射机同时工作时，与在中继器的操作情况相同，也产生了困难。典型WLAN协议提供了非定义的接收和发射周期，并且，这样，由于来自每个无线网络节点的随机分组被自然产生和发射并且暂时不可预知，所以会产生分组冲突。存在一些补救措施来解决这些困难，例如，用来同时避免两个或多个节点发射分组的冲突避免和随机补偿协议。在802.11标准协议下，例如，可以使用分布协调功能(DCF)进行冲突避免。
这些操作明显不同于多种其它蜂窝中继器系统的操作，例如基于IS-136、IS-95或IS-2000标准的系统，其中接收和发射频带是以双工频率偏移量分割开的。由于不存在例如在接收机和发射机信道对于上行链路和下行链路都使用相同频率的情况中产生的与中继器操作相关的冲突，所以频分复用(FDD)操作简化了中继器的操作。
其它蜂窝移动系统通过时间而不是通过频率分割接收和发射信道，并进一步使用特定上行链路/下行链路传输的预定时间。这些操作通常称作时分双工(TDD)。这种系统的中继器更容易构建，这是因为发射和接收时间是已知的，并且由基站进行广播。这些系统的接收机和发射机可以通过任意数量的方式进行隔离，包括物理隔离、天线模式、或极化隔离。即使对于这些系统来说，也可以通过不提供被广播的已知定时信息来大大降低中继器的成本和复杂性，从而允许经济可行的中继器。
这样，WLAN中继器由于上面的自发发射能力而具有独特的操作约束，并从而需要独特方案。由于这些中继器使用了相同的接收和发射信道频率，所以在该中继器的接收和发射信道之间必须存在某种形式的隔离。虽然一些相关系统，例如，在无线技术中使用的CDMA系统，使用例如定向天线、接收和发射天线的物理隔离等复杂技术来实现信道隔离，但是这些技术在例如家庭的多种操作环境中对于WLAN中继器来说并不实用，因为在家庭环境中，复杂的硬件或冗长的电缆是所不希望的，或者是成本太高。
在国际申请No.PCT/US03/16208中描述了由本申请受让人共同拥有的一种这样的系统，该系统通过提供一种使用频率检测和转换方法隔离接收和发射信道来解决上面所标识的多种问题。其中所述WLAN中继器允许两个WLAN单元通过将与在第一频率信道的一个设备相关的分组转移到由第二设备使用的第二频率信道来进行通信。与该转移或转换相关的方向，例如从与第一信道相关的频率到与第二信道相关的频率，或从第二信道到第一信道，依赖于中继器和WALN的实时配置。WLAN中继器可以配置来监视两个传输信道，并且当检测到传输时，将在第一频率接收的信号转移到以第二频率进行发射的另一信道上。
上述方法通过响应于分组传输进行监视和转移解决了前面所注意的多种问题，并且可以进一步以小而便宜的单元来实现。然而，虽然与上述频率转换中继器相关的典型结构足以解决基本的技术中继问题，但是例如网络管理之类的一些重要操作方面仍然未得到解决。例如允许配置、监视、和检测网络单元存在的典型的网络管理功能可以增加典型中继器的有效性。在由相对集中实体配置和管理的大规模网络中尤其需要网络管理功能，这些相对集中实体例如是电缆工业中的多系统运营商(MSO)、电信工业中的竞争本地交换运营商(CLEC)，或者甚至在例如企业方案内的商业团体中也特别需要网络管理功能。这样，当中继器操作开始出现故障或已经发生故障时，网络运营商必须快速确定故障的存在和范围来防止网络性能的变差或失败，因而改善了顾客的不满意度。此外，网络管理功能的存在还允许执行与成本高并具有破坏性的周期反应维护相反的目标防止性维护。网络管理功能还进一步便于初始化中继器配置来保证示例的频率转换中继器在例如正确的信道上以正确的功率电平恰当地执行中继器功能。
发明内容
因此，在各种典型和替换示例性实施例中，由于示例性频率转换中继器适用于802.11WLAN环境，所以示例性频率转换中继器可以优选地包括802.11客户端。应该理解到，802.11客户端指的是具有协议处理能力的WLAN节点。通过将802.11客户端功能包括在优选地为物理层的频率转换中继器或不具有高层功能的RF中继器内，网络管理功能可以实现例如允许接收直接寻址到中继器的802.11消息并允许传输802.11消息直接到例如接入点(AP)的管理节点。根据各种示例性实施例配置的示例性频率转换中继器具有与802.11AP进行通信的能力，并且，AP例如可以在管理功能方面直接与频率转换中继器进行通信。在例如使用全802.11站设备提供在中继器中的示例性链路维护能力的情况中，站设备的RF元件可以被频率转换中继器共享，包括低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、上/下变换器、滤波器等等。为了进一步降低实现的成本和复杂度，可以包括802.11客户端设备的子集，减少附加的无用元件，例如，包括用来简化处理复杂度的802.11MAC协议的子集，或包括只对支持管理特征所需的最少调制组的支持。这可以包括只对例如802.11b和802.11g的1和2MBPS的最小数据速率的支持。在此方式中，中继器调制解调器不支持符合IEEE802.11或其它要求的协议或功能，而能够与符合整个协议所需的子集的其它设备进行交互操作。可选地，例如现有技术中已知的名称为超带宽、蓝牙、HPNA或Home Plug 2的无线调制解调器的其它标准客户端设备可以适应来根据本发明使用。
与现有的实现方式相关的一个不利点在于在示例性频率转换中继器内符合802.11标准的客户端的成本高。对于许多应用来说，增加具有额外硬件和软件的802.11客户端会导致设备成本太高。因此，在单片集成电路的情况下，与频率转换中继器集成在一起的功能的子集将减少这种不利性。
因此，本发明的一个方面包括一种管理在无线局域网(WLAN)环境内的频率转换中继器的操作的方法，所述频率转换中继器能够建立具有第一和第二频率信道的第一射频(RF)链路，所述WLAN环境由通信协议管理，所述WLAN环境能够具有符合所述通信协议的至少另一个WLAN节点并能够在第一或第二频率信道上建立到所述频率转换中继器的第二RF链路，该方法包括：在所述频率转换中继器处，在所述通信协议的较高层建立与所述至少另一个WLAN节点之间的管理链路；和基于与所述通信协议相关并在所述频率转换中继器和所述至少另一个WLAN节点之间的管理链路上传递的消息，配置所述第一和第二RF链路中的至少一个。
本发明的另一个方面包括一种能够在由通信协议管理的WLAN环境内使用的频率转换中继器，其中该WLAN环境能够具有符合所述通信协议的至少另一个WLAN节点，所述频率转换中继器包括：收发信机部分；和连接到所述收发信机部分的处理器，该处理器配置为：能够建立具有第一和第二频率信道的第一RF链路，其中所述至少另一个WLAN节点能够与所述频率转换中继器建立第二RF链路，在所述通信协议的较高层建立与所述至少另一个WLAN节点的带内管理链路，和基于与所述通信协议相关并在所述频率转换中继器和所述至少另一个WLAN节点之间的管理链路上传递的消息，配置所述第一和第二RF链路中的至少一个。
本发明的再一个方面包括一种具有第一和第二RF信道的非再生频率转换中继器，所述非再生频率转换中继器包括：处理器，所述处理器配置用来：在第一RF信道上接收与数据分组相关的信号，将与所述数据分组相关的信号转换到第二RF信道，和将来自所述第二RF信道的信号转换到所述第一RF信道上而不再生该信号；和连接到所述处理器的调制解调器，所述调制解调器配置用来控制在无线局域网和非再生频率转换中继器之间的管理链路。
因此，优选方法包括使用例如在上面参考申请中详细描述的频率转换中继器的结构，其允许低成本、低速率维护链路。应该注意，具有在参考申请中描述的形式的示例性频率转换中继器典型地是不可再生的；它不提供任何纠错或其它协议功能。这样，根据一个典型实施例，调制解调器可以与示例性频率转换中继器并行使用以充当到来自网络的开销和控制管理的无线连接，其中调制解调器与中继器的控制处理器相互进行通信。调制解调器与频率转换中继器的并行使用具有这样的优点，即，它更容易实现并从而具有及时上市的优点。一种在其中启动调制解调器功能的元件与中继器共享并将调制解调器本身与中继器集成在一起的更集成方法是优选的。
根据各种示例和可选典型实施例，优选地使用在示例性频率转换中继器中已经存在的能力。应当注意，基本非再生频率转换中继器可以具有用来检测信道活动的灵敏信道功率检测器，这一点在上面参考的专利申请以及2003年10月15日申请的题目为“WIRELESSLOCAL AREA NETWORK REPEATER WITH AUTOMATICGAIN CONTROL FOR EXTENDING NETWORK COVERAGE”共同未决共同转让的国际专利申请No.PCT/US03/29130(代理卷号为27-008)中更全面地进行了描述，其内容在此引用作为参考。
进一步根据各种示例和替换典型实施例，本发明优选地使用嵌入在典型频率转换中继器接收机部分的信道检测器以允许使用幅度调制形式解调接收的信号。此外，例如可以通过增益控制来设置发射机的功率控制以便对发射的幅度执行调制，从而进一步允许从中继器到例如AP的管理节点建立控制链路。因此，无需额外的硬件就可以执行管理功能和基本的中继功能。例如LNA、PA、上和/或下变换器、滤波器等RF元件优选地可以在中继器和嵌入的客户端功能之间共享。
附图说明
图1是显示包括根据各种典型实施例的示例性中继器环境的WLAN的视图。
图2是显示用来提供带内控制信道的典型频率转换中继器和电路的示意图。
图3是与频率转换中继器并行的802.11或其它标准或标准子集的调制解调器。
具体实施方式
现在参考图1，例如可以作为提供数据通信路径的以太网连接、T1线路、宽带无线连接或任何其它电连接的广域连接101可以连接到无线网关或接入点(AP)100。无线网关100发送例如基于蓝牙、Hyperlan、或其它无线通信协议的IEEE802.11分组或信号之类的RF信号到客户端单元104、105，所述客户端单元可以是个人电脑、个人数字助理、或能够通过上面提到的无线协议的其中一个与其它设备进行通信的任何其它设备。到客户端单元104、105每一个的各自传播或RF路径表示为102、103。
虽然在RF路径102上承载的信号具有足够的强度在客户端单元104和无线网关100之间维持高速数据分组通信，但是在RF路径103上承载并打算传送给客户端单元105的信号在通过结构障碍时将被衰减，所述结构障碍例如是墙壁106或107到这样一种点的障碍，在该点处，如果存在数据分组，则在任意方向上接收很少的数据分组，如果不存在，则对于无线中继器200，现在将描述其结构和操作。
为了增强覆盖和/或到客户端单元105的通信数据速率，无线中继器200在第一频率信道201上接收从无线网关100发射的分组。无线中继器200可以容纳在典型地具有例如2.5”×3.5”×.5”尺寸的外壳内，并优选地能够被插入到标准电插座中，并工作在110V AC电源上，其检测在第一频率信道上201上的分组的存在，接收该分组并在第二频率信道202上使用更多的功率来重新发射该分组。与传统WLAN工作协议不同，客户端单元105工作在第二频率信道上，即使无线网关100工作在第一频率上也是如此。为了执行返回分组操作，无线中继器200在第二频率信道202上检测来自客户端单元105的发射分组的存在，在第二频率信道202上接收该分组，并在第一频率信道201上重新发射该分组。然后，无线网关100在第一频率信道201上接收该分组。在该方式中，无线中继器200能够同时接收和发射信号，以及扩展无线网关100到客户端单元105的覆盖范围和性能。
为了解决由上述障碍引起的困难以及沿着障碍路径而伴随的信号强度衰减，和提高到客户端单元105的覆盖范围和/或通信数据速率，可以使用图1所示的典型无线中继器200来在超出传播路径约束限定的范围内，通过例如频率转换重新发射分组。中继器200接收在第一频率信道201上从AP 100发射的分组并优选地使用更高的功率电平在第二频率信道202上重新发射所述分组。好象AP 100也正工作于该频率信道上一样，客户端单元105例如在不知道AP 100实际正工作在第一频率信道201的情况下，优选地工作在第二频率信道202上，以便频率转换是透明的。为了执行返回分组操作，中继器单元200检测在第二频率信道202上从客户端单元105发射的返回分组的存在，并优选地配置来在第二频率信道202上接收该分组，并在第一频率信道201上重新发射该数据分组例如到AP 100。
无线中继器200优选地能够同时接收两个不同的频率，例如，第一频率信道201和第二频率信道202，确定哪个信道正承载例如与分组的发射相关的信号，从源频率信道转换到可选的频率信道，并在可选信道上重新发射频率转换版本的接收信号。详细的内部中继器操作可以在共同未决的PCT申请No.PCT/US03/16208中找到，其内容在此引用作为参考。
这样，中继器200在不同频率信道上同时接收和发射分组，从而扩展在AP 100和客户端105之间的连接和例如从一个客户端单元到另一个客户端单元的对等连接之间的覆盖范围和性能。当许多单元被相互隔离时，中继器单元200进一步充当无线桥来允许两个不同的单元组在理想RF传播和覆盖的情况或不能实现前面的任何RF传播和覆盖的多种情况下进行通信。
根据各种典型实施例，中继器200优选地配置来接收信号并以非常小的失真或信号损失来转换接收信号的频率。为了进一步提高网络的管理功能，根据第一典型实施例，中继器200进一步具有客户端设备功能。应当注意，术语“设备”是用来描述由符合802.11协议的设备所执行的功能。在本发明的环境中，“设备“可以是虚拟设备，即，设备可以使用最少的附加硬件以软件来实现或可以优选地包括现有适应于执行与客户端设备相关功能的目的的硬件来实现。这样，客户端设备优选地被集成在中继器200中，并如下面在此进一步描述的那样进行工作。
应该理解到，不管确切的实现方式如何，与频率转换接收机相关的示例性客户端设备都可以运行作为在网络中的独特标识和寻址的设备。具体来说，客户端设备在WLAN环境中可以作为独立的节点进行工作，并可以通过例如AP等网络管理设备直接进行寻址，可以与控制中继器200进行通信，并可以对通过它的数据执行再生功能。
根据另一个典型实施例，提供一个调制解调器来共享中继器200的信号检测硬件。在这种情形中，控制处理器优选地充当使用功率检测电路的解调器以允许对与基于调制发射或接收信号的幅度的典型管理链路相关的调制，或者，换句话说，提供带内链路。如果共享相同的接收机和发射机，那么控制处理器必须能够发射符合FCC 15.247部分或15.407部分的波形。这样，当发送管理信号给中继器200时，AP可以简单发射具有哑信息的标准802.11信号。对于具有在802.11波形上执行的幅度调制的标准802.11前同步码来说，至少部分哑波形是相同的。应当注意，虽然在802.11分组中存在无用的802.11数据，但是管理信息是通过在哑分组上的幅度调制进行传输的。
可选地，中继器200可以发射与典型维护或管理链路相关的信息，而不需要从AP接收信号。根据这样典型实施例的波形可以是基于通过放大例如基于二极管噪声产生器的RF噪声源、或在中继器200刚刚重新发射的信号的固有噪声电平的其它噪声源、或本领域熟练技术人员已知的其它噪声源产生调制类似噪声的信号。
根据另一个示例性实施例，中继器控制处理器可以发射用来与适合增强其接收的802.11AP进行通信的幅度调制的加性高斯白噪声(AWGN)；其中AP具有解调AM信号的能力。应该理解，这种调制可以是称作开/关键控(OOK)类型的幅度调制。在OOK中，信号被打开和关闭来表示比特或符号值，例如，打开代表1，关闭代表0。OOK普遍应用在通信的符号率比能够例如在光缆中进行发射的介质更慢的速率进行发射。OOK调制被认为是特定情况的振幅键控(ASK)调制，在此情况下，在例如发射零的期间内没有载波或信号能量。OOK调制也普遍用于控制在其中简单和低成本实现很重要的应用中。进一步应该理解到，OOK调制允许发射机在发射例如零的期间保持空闲的附加优点，从而降低了功耗。应该理解到，可以提供与示例性频率转换中继器和典型客户端设备相关的收发信机部分，以便接收解调和调制发射与管理链路相关的信号。
应该理解到，除了示例性管理链路的合适调制方案之外，还需要合适的线路编码方法。例如，与OOK调制结合使用的数字线路编码方法必须是单极码。即，与典型地例如电压均衡的其它代码相反，该码在非零门限值和零值之间进行变化。一些适用于根据各种示例性实施例使用的流行线路码包括：单极不归零(UNRZ)、单极归零(URZ)、偏移曼彻斯特编码等，但不局限于此。
适用于根据各种示例性实施例使用的另一种类型的调制方案是结合红外物理层的脉冲位置调制(PPM)，其例如在1999版本的802.11规范的16节进行了命名。PPM因其极高的功率效率而成为一种很有用的调制方案。此外，由于协议高层可以由802.11链路层指定，所以PPM非常适合于协议框架。可选地，在物理层调制以上的协议层可以从例如IrDa规范的另一个标准中进行指定和采用。
在802.11用于物理层以上的情况下，需要与管理链路相关的特定定时同步前同步码，但是只有在前同步码确认对于任何标准802.11前同步码正用于相同信道的期间内才是如此。初始前同步码优选地没有AM或OOK以允许例如802.11分布协调功能正确运行。通过使用更高层或802.11采用的其至少一部分，当中继器200发射与管理链路相关的OOK波形时，MAC协议将遵守802.11DCS程序，以便对现有数据业务量产生最低影响。而且，根据802.11链路层规范，管理链路优选地工作于肯定的确认模式。
从而，根据各种示例性实施例，管理链路及其上的调制信号被作为802.11高层下的唯一物理层来进行操作。此外，通过在中继器200中采用802.11的更高协议层，可以允许将已知并有效的寻址方案包括到其中，并且将用来处理冲突等异常的建立良好的程序进一步包括到其中。
应该理解到，上述调制解调器可以用来在802.11或其它站设备(STA)和/或也相互进行通信并用于数据通信的AP之间发射和接收数据。当相互之间通过中继器200进行通信时，可以使用标准802.11调制。由于中继器200优选地是非再生性的；它并不解调中继的802.11波形从而不能访问中继802.11分组内的信息，所以需要管理链路。这样，例如当802.11AP这样的AP希望直接与中继器200而不是STA设备进行通信时，可以使用具有OOK调制的控制链路。去往中继器200的消息由于具有标准802.11分组格式，因而可以包括中继器的MAC地址，或在返回来自中继器200的消息的情况下，包括AP的MAC地址。消息可以包括用于节点识别、初始化配置、对于当前配置的修改的信息和性能监视信息。
根据各种示例性实施例的中继器200，图2显示了其详细示意图，优选地能够同时接收至少两个不同的频率，确定哪一个频率包含活动，将活动频率的频率转换到另一个频率的频率并重新发射频率转换版本的接收信号。示例性中继器的特征包括接收信号并使用由于快速信号检测而产生的极小失真转换接收信号频率的能力，并足够长地延迟接收信号来确定恰当的控制操作，这一点在上面参考的国际申请No.PCT/US03/29130中更充分地进行了描述。
根据本发明的各种示例和可选示例性实施例，来自例如AP等各种无线设备的RF信号传播对于元件300来说变得易于发生，该元件是配置用来接收来自传播信号的能量并最终将信号能量转换成表示该信号的时变电压电平的天线或电磁变换器。在优选实施例中，元件300为调谐并匹配到相关频率的单个全向天线，虽然元件300可选地可以包括定向平面天线、双单元天线、方向阵列等，但不局限于此。上述天线可以包括发射天线和接收天线，它们彼此的极性相反，并且被方向性地隔离。
RF信号可以通过元件300如上所述那样转换成时变电压信号，该信号然后被输入到优选为隔离器的元件305。注意，使用图2所示的拓扑，在两个或更多的相应中继器200内形成两个完整的802.11客户端，并可以形成端到端的再生中继系统。然而，图2所示并在此描述的非再生中继器被认为更有成本效率。元件305允许信号从元件300流向低噪声放大器(LNA)310以及从功率放大器(PA)325流向元件300，但是优选地从PA 325阻断或隔离LNA 310，这一点是可以明白和理解的。应当进一步理解到，元件305还可以包括环形器、定向耦合器、分离器、开关等，但不局限于此，本领域普通技术人员是已知的。
如上所述，接收信号被输入到LNA 310进行放大并用于设置噪声电平。然后，将放大的信号输入到分离器315，其执行RF功率分离或将信号耦合到两个不同的路径的功能。应该注意，分离器315还可以包括定向耦合器或能够将主要接收信号分离成在两个路径上的两个信号的任何设备。
频率转换器320和321混频从分离器315输入的RF信号和来自本地振荡器340和341的信号以产生在频率上典型地低于RF信号的中频(IF)信号。本地振荡器340和341被调谐到不同的频率以便在从分离器315输入的两个不同频率上的两个不同信号可以被转换成共同的IF频率。例如，如果两个不同的频率，假设为在2.412GHz的F1和在2.462GHz的F2，出现在频率转换器320的输入端，并假设频率转换器320执行下侧混频功能，频率转换器321执行上侧混频功能，那么，例如通过调谐LO1到2.342GHz和调谐LO2到2.532GHz，频率转换器320和321的输出将表示在被变换到70MHz的IF的F1和F2上的输入。
分离器323和324的每一个运行来将各个相应的输入IF信号分离成两个不同的路径。来自分离器323和324的每一个的两个路径的其中一个将相应的分离信号分别耦合到延迟线361和360，同时另一个分别去向366和365。延迟线360和361优选地为具有延迟的带通滤波器。需要在延迟线360和361进行滤波来从混频操作中移除所需频率成分之外的频率成分。此外，根据各种示例性实施例，与延迟线360和361相关的滤波器优选地具有足够的时间延迟以便检测控制电路可以检测两个RF频率中的哪一个出现并在信号被由其进行延迟的同时执行下文所述的控制功能。可选地，如果可以容许切断RF信号第一部分的一些，那么延迟线360和361将不再需要指定的延迟。在检测和控制单元386中的带通滤波器(BPF)365和366可以进一步执行带通滤波，而无需指定的长时间延迟。应该注意，BPF365和366优选地不需要与延迟线360和361相同的滤波性能级别。
根据各种示例性实施例的功率检测器370和371优选地是配置用来检测例如信号是否出现在F1或F2上的活动并提供与其成比例的输出电压的简单功率检测设备。将理解到，功率检测器370和371可以使用多种形式的模拟检测，包括积分检测、在RF或IF的二极管滤波器、在RF或IF使用SAW设备的匹配滤波器、工作在模数转换之后的基带频率的匹配滤波器或相关器，等，但不局限于此。应该理解到，根据各种示例和可选典型实施例，使用功率检测器370和371来解调OOK或与如上所述的管理链路相关的其它幅度调制波形。
低通滤波器(LPF)375和376优选地为具有比BPF 365和366更窄的带宽的低通滤波器。应该注意，需要LPF 375和376来移除在检测之后剩余的高频成分而留下用于由转换器380和381进行模数转换的功率包络，转换器优选地为现有技术已知的快速模数转换器。在滤波之后剩余的模拟功率包络的数字表示可以通过转换器380和381产生，并被发送到处理器385，处理器优选地为微处理器、数字信号处理器、ASIC、或其它数字处理和控制设备等等。
应该注意，根据各种示例和可选典型实施例，处理器385可以被编程来实现例如在检测在高度确定性内F1或F2上的活动中所需的软件、算法等，并起动合适的控制功能。处理器385例如可以配置用来使用数字功率包络信息执行例如解调与管理链路相关的波形所需的MODEM功能。这些功能包括：门限检测、定时恢复、CRC校验、高层协议功能等等。可选地，可以去除处理器而使用配置具有可调门限控制的峰值检测器的典型电路。例如逻辑电路等的数字门优选地可以配置来产生控制输出，例如控制开关和显示功能、和连接到低通滤波器输出的对数放大器、模拟功率包络，并控制AGC功能等等。应该注意，AGC功能，在微处理器控制下，可以用来以OOK形式或其它的形式为与管理链路相关的面向发射的功能执行幅度调制。
进一步应该理解到，向用户反馈来指示例如中继器状态条件的特定条件是有用的。提供用户反馈优选地由处理器385通过点亮指示器390来控制，指示器390包括一系列的灯、发光二极管等等，但不局限于此。反馈可以包括例如指示中继器200处于可接收位置以便可以检测来自多个设备的频率、指示提供电源给中继器200、指示存在活动、等等。
一旦在F1或F2上检测到活动，处理器385就控制开关345和365以允许进行信号路由。例如，开关355优选地被转换以允许作为处于IF频率的信号F1或F2的检测信号被路由到频率转换器350的输入。处理器385进一步可以设置开关345以允许来自本地振荡器340或341的合适LO信号被路由到频率转换器350，以便输入到其中的IF频率被转换到合适的频率进行输出。作为例子，使用在前面例子中的频率，假设F1为2.412GHz，F2为2.462GHz，IF为700MHz，以及本地振荡器340的频率LO1为2.342GHz，本地振荡器341的频率LO2为2.532GHz。如果检测到F1并且其部分通过分离器315和频率转换器320路由到延迟线361，那么开关355就被设定从延迟线361接收其输入，其输入为被转换到70MHz的IF的F1。由于F1将被在F2或2.462GHz进行重新发射，所以设置开关345从本地振荡器341获得在2.532GHz的LO2频率。这样，频率转换器350的输出可以为LO2-IF和LO2+IF的两个频率成分的组合。由于所需的成分是LO2-IF，所以计算结果将是2.532GHz-70MHz或2.462GHz，该频率可以被看作F2。
由于频率转换器350通过开关345和开关355产生输入信号的和与差，所以滤波器355优选地用来移除不需要的成分。这样，在上面的例子中，不需要的成分为LO2+IF或2.602GHz，并且滤波器335被优选地配置或者合适地调谐执行滤波操作来移除不需要的频率。在检测到F2的情形中，该例子也可以使用合适的替代值。
应该理解到，根据上面的描述，将转换滤波版本的接收信号应用到可变增益放大器330以在例如处理器385的控制下应用可变增益量。在此阶段再次应用增益对于保证例如被输入到PA 325以输出到空中接口的信号处于尤其由FCC规则指定的目标发射功率范围内是很重要的。PA 325将放大的信号输出到元件305，该元件如上所述优选地为隔离器，然后，其将该信号输出到元件300。可以理解到，该信号然后可以被元件300转换回到电磁场进行发射。
应该注意，上面的描述和随附的例子为F1和F2假设了特定值。还可以通过移动LO1和LO2到不同定义的信道并检查在这些信道上的功率检测而用任意的FI和F2值进行工作。一旦确定这些信道，处理器385就使用这些信道并如上所述执行所有的操作。对于LO1和LO2的控制可以由处理器385来完成。进一步应该注意，频率转换可以根据定时器来控制，该定时器可以在处理器中实现或可以是定时器电路(没有示出)。可选地，频率转换可以被保持与接收信号相关的分组间隔的持续时间，或可以在检测到活动的同时被保持。
本领域普通技术人员将认识到如上所述，AP 100可操作地通过接口连接到有线或无线广域网基础结构元件的任何一个或其组合，所述接口典型地符合控制协议并被使用下面的连接类型和/或设备或设备类型的一种或其组合进行连接：数字用户线(DSL)、电缆调制解调器、PSTN、Cat5以太网电缆、蜂窝调制解调器、或其它例如根据802.16协议的无线本地环路类型系统等等。
进一步，AP 100，也如上所述那样，可以连接在特设(ad-hoc)对等网络配置中，在该配置中，客户端站、节点、设备等等不需要基站单元的帮助就可以进行通信。根据各种示例性实施例的典型WLAN优选地需要每个单元在相同的频率上进行接收和发射；其中其所使用的典型协议定义了多个工作频率；和其中，该典型协议包括下面的至少一个：802.11、802.11b、802.11a、802.11g、802.11WLAN协议的任何附加增量扩展或演进、蓝牙、TDS-CDMA、TDD-W-CDMA。
参考图3，块400包括与根据例如图2中表示的硬件的各种示例性实施例的功能相关的典型部件。块401包括与例如频率转换中继器200并行的调制解调器406，中继器200具有允许使用调制解调器406实现带内管理链路的互连。模拟前端409优选地能够接收F1和F2，并可以进一步连接下变换器403。下变换器403优选地连接到信号路径404、检测路径405、和可以理解为带内调制解调器的调制解调器406。应该注意，下变换器403将输入的信号处理成共同的中频，该中频然后被路由通过各种模块和电路元件。调制解调器406优选地能够处理输入的信号以便将该信号解调为信息比特，并将该信息比特传递给处理器407，根据各种示例和可选典型实施例的处理器407可以与图2所示的处理器385相同，可以是与处理器385结合进行工作的辅助处理器，或可以为本领域普通技术人员理解的专用处理器等等。处理器407以信息比特的形式依次产生消息并将该信息传递给调制解调器406，在此可以产生与该信息比特相关的调制波形并且该波形被耦合到发射选择块408。发射选择块408配置用来将来自调制解调器407的调制波形耦合到上变换器402，该上变换器例如在处理器407等的指导下依次产生基带信号并将输出耦合到RF模块409进行放大和发射。
应当注意，根据在频率转换中继器处于中继操作的间隔期间的操作，信号路径404和检测路径405例如参考图2所述的那样进行操作。检测块405优选地检测与在被从下变换器块403转换成其两个输入F1和F2上的分组相关的分组或信号的存在。当检测到信号时，发射选择块408优选地通过如上所述的处理器407，或者通过图3所示的示意图中显示的与处理器407相关的组合逻辑进行控制，并被连接到检测器块405，从而使得能够选择优选地出现在信号路径404的两个独立路径的至少其中一个上的信号。应该理解到，该信号优选地被上变换器402进行上变换，并被如图2所示的那样进行发射。
本领域普通技术人员将进一步认识到可以使用各种技术来配置不同的调制方法，例如使用增益控制和例如不同信号检测器电路的幅度调制，而这些也不脱离本发明的范围。此外，例如可变增益控制330、处理器385和在其中执行来实现根据各种示例性实施例的带内管理的功能的各种部件和其它元件可以被组合在单个集成设备中，例如专用电路等。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域普通技术人员可以对特定部件及其互连做出其它变化和改变。
本发明以及特定参考其当前优选实施例进行了详细描述，但是应该明白，在本发明的精神和范围内可以实施各种变化和修改。

Claims (46)

1.一种管理在无线局域网WLAN环境内的频率转换中继器的操作的方法，所述频率转换中继器能够建立具有第一和第二频率信道的第一射频RF链路，所述WLAN环境由通信协议管理，所述WLAN环境能够具有符合所述通信协议的至少另一个WLAN节点并能够在第一或第二频率信道上建立到所述频率转换中继器的第二RF链路，该方法包括：
在所述频率转换中继器处，在所述通信协议的较高层建立与所述至少另一个WLAN节点之间的管理链路；和
基于与所述通信协议相关并在所述频率转换中继器和所述至少另一个WLAN节点之间的管理链路上传递的消息，配置所述第一和第二RF链路中的至少一个。
2.根据权利要求1的方法，其中建立管理链路包括在所述第一和第二RF链路中的至少一个上检测波形，该波形根据所述通信协议的较高层进行调制。
3.根据权利要求1的方法，其中建立管理链路包括在所述第一和第二RF链路中的至少一个上根据所述通信协议的较高层调制波形。
4.根据权利要求1的方法，其中配置第一和第二RF链路中的至少一个包括基于所述消息配置所述频率转换中继器将在所述第一和第二RF链路之一上发射的信号转换到所述第一和第二RF链路的另一个上。
5.根据权利要求1的方法，其中配置第一和第二RF链路中的至少一个包括基于所述消息配置所述频率转换中继器将在所述第一和第二频率信道之一上发射的信号转换到所述第一和第二频率信道的另一个上。
6.根据权利要求1的方法，其中配置第一和第二RF链路中的至少一个包括配置所述频率转换中继器改变所述第一或第二频率信道中的至少一个的频率。
7.根据权利要求1的方法，进一步包括：
监视至少所述第一和第二RF链路；和
检测在至少所述第一和第二RF链路中的一个上是否出现信号。
8.根据权利要求1的方法，其中配置所述第一和第二RF链路中的至少一个包括配置所述频率转换中继器来改变所述第一或第二频率信道中的至少一个的发射功率。
9.根据权利要求8的方法，进一步包括：
如果在一时间间隔内在所述第一RF链路的第一频率信道上检测到信号，就将所检测的信号转换到第二频率信道上，
如果在所述时间间隔内在所述第一RF链路的第二频率信道上检测到信号，就将所检测的信号转换到第一频率信道上。
10.根据权利要求9的方法，其中所述时间间隔相应于与所述信号相关的分组间隔。
11.根据权利要求9的方法，其中所述时间间隔根据定时器来设置。
12.根据权利要求9的方法，其中当不再检测到信号时，终止所述时间间隔。
13.一种能够在由通信协议管理的WLAN环境内使用的频率转换中继器，其中该WLAN环境能够具有符合所述通信协议的至少另一个WLAN节点，所述频率转换中继器包括：
收发信机部分；和
连接到所述收发信机部分的处理器，该处理器配置为：
能够建立具有第一和第二频率信道的第一RF链路，其中所述至少另一个WLAN节点能够与所述频率转换中继器建立第二RF链路，
在所述通信协议的较高层建立与所述至少另一个WLAN节点的带内管理链路，和
基于与所述通信协议相关并在所述频率转换中继器和所述至少另一个WLAN节点之间的管理链路上传递的消息，配置所述第一和第二RF链路中的至少一个。
14.根据权利要求13的频率转换中继器，其中所述收发信机部分包括用来在所述第一和第二RF链路中的至少一个上检测波形的检测电路，所述波形根据所述通信协议的较高层进行调制。
15.根据权利要求13的频率转换中继器，其中所述收发信机部分包括用来根据所述通信协议的较高层在所述第一和第二RF链路中的至少一个上调制波形的调制器。
16.根据权利要求13的频率转换中继器，其中所述处理器在配置所述第一和第二RF链路中的至少一个时，进一步配置用来基于所述消息配置所述频率转换中继器将在所述第一和第二RF链路中的一个上发射的信号转换到所述第一和第二RF链路的另一个上。
17.根据权利要求13的频率转换中继器，其中所述处理器在配置所述第一和第二RF链路中的至少一个时，进一步配置用来基于所述消息配置所述频率转换中继器将在所述第一和第二频率信道中的一个上发射的信号转换到所述第一和第二频率信道的另一个上。
18.根据权利要求13的频率转换中继器，其中所述处理器在配置所述第一和第二RF链路中的至少一个时，进一步配置用来基于所述消息配置所述频率转换中继器将在所述第一和第二频率信道中的一个上发射的信号转换到第三和第四频率信道中的一个上。
19.根据权利要求17的频率转换中继器，其中所述处理器进一步配置来：
监视至少所述第一和第二RF链路；和
检测在所述至少第一和第二RF链路中的一个上是否出现信号。
20.根据权利要求19的频率转换中继器，其中所述处理器进一步配置来：
如果在一时间间隔内在所述第一RF链路的第一频率信道上检测到信号，就将所检测的信号转换到所述第二频率信道上，
如果在所述时间间隔内在所述第一RF链路的第二频率信道上检测到信号，就将所检测的信号转换到所述第一频率信道上，
如果在所述时间间隔内在所述第二RF链路的第三频率信道上检测到信号，就将所检测的信号转换到第四频率信道上，和
如果在所述时间间隔内在所述第二RF链路的第四频率信道上检测到信号，就将所检测的信号转换到第三频率信道上。
21.根据权利要求20的频率转换中继器，其中所述时间间隔相应于与所述信号相关的分组间隔。
22.根据权利要求20的频率转换中继器，其中所述时间间隔根据定时器设置。
23.根据权利要求20的频率转换中继器，其中当不再检测到信号时，所述时间间隔终止。
24.根据权利要求13的频率转换中继器，进一步包括中频IF单元，其配置为能够：
下变换在所述第一RF链路上的信号；和
选择所述第一和第二频率信道中的一个连接到所述收发信机。
25.根据权利要求24的频率转换中继器，其中所述IF单元进一步配置用来滤波来自所述第一和第二频率信道中的一个的下变换信号。
26.根据权利要求24的频率转换中继器，其中所述IF单元进一步配置用来：
在没有在所述第一和第二频率信道的一个上检测到信号的周期期间内，延迟来自所述第一和第二频率信道中的另一个的下变换信号，该延迟用来防止所述下变换信号的至少一部分的丢失。
27.根据权利要求13的频率转换中继器，进一步包括连接到所述收发信机和所述处理器的二极管检测器，所述二极管检测器配置用来在IF和RF中的一个进行检测。
28.根据权利要求13的频率转换中继器，进一步包括连接到所述收发信机和所述处理器的匹配滤波器检测器，所述匹配滤波器检测器配置用来在IF和RF中的一个进行检测。
29.根据权利要求19的频率转换中继器，进一步包括：
连接所述收发信机的低通滤波器，所述低通滤波器配置用来移除在所述检测之后剩余的高频成分而留下所述信号的功率包络；和
连接所述低通滤波器和所述处理器的转换器，所述转换器配置用来将所述功率包络转换成数字表示。
30.根据权利要求13的频率转换中继器，其中所述频率转换中继器包括非再生中继器。
31.根据权利要求13的频率转换中继器，进一步包括发射天线和接收天线，和其中所述收发信机配置用来使用所述发射天线进行发射和使用所述接收天线进行接收。
32.根据权利要求31的频率转换中继器，其中所述发射天线和所述接收天线具有相反的极性。
33.根据权利要求31的频率转换中继器，其中所述发射天线和所述接收天线被方向性地隔离。
34.一种具有第一和第二RF信道的非再生频率转换中继器，所述非再生频率转换中继器包括：
处理器，所述处理器配置用来：
在第一RF信道上接收与数据分组相关的信号；
将与所述数据分组相关的信号转换到第二RF信道；和
将来自所述第二RF信道的信号转换到所述第一RF信道上，而不再生该信号；和
连接到所述处理器的调制解调器，所述调制解调器配置用来控制在无线局域网和所述非再生频率转换中继器之间的管理链路。
35.根据权利要求34的非再生频率转换中继器，进一步包括下面部件的一个或多个：低噪声放大器LNA、功率放大器PA、上变换器、和下变换器，和其中所述调制解调器进一步包括：客户端设备，和其中这些部件的一个或多个在所述非再生频率转换中继器和所述客户端设备之间共享。
36.根据权利要求34的非再生频率转换中继器，其中所述调制解调器包括符合IEEE 802.11标准的设备。
37.根据权利要求34的非再生频率转换中继器，其中所述调制解调器至少能够接收和发射在IEEE 802.11和派生IEEE 802.11中定义的消息的子集。
38.根据权利要求37的非再生频率转换中继器，其中所述调制解调器包括标准客户端设备。
39.根据权利要求34的非再生频率转换中继器，进一步包括用来检测信号的检测器，和其中所述检测器在所述非再生频率转换中继器的中继器功能和所述调制解调器之间被共享。
40.根据权利要求39的非再生频率转换中继器，其中所述处理器进一步配置来使用所述检测器解调在所述管理链路上的信息。
41.根据权利要求40的非再生频率转换中继器，其中在所述管理链路上的信息使用该信号的幅度调制来调制。
42.根据权利要求40的非再生频率转换中继器，其中所述调制解调器进一步配置用来与802.11设备、站设备STA、和数据通信设备中的一个或多个进行通信。
43.根据权利要求34的非再生频率转换中继器，其中所述调制解调器进一步配置用来与一个或多个接入点AP进行通信。
44.根据权利要求43的非再生频率转换中继器，其中所述AP包括802.11的AP。
45.根据权利要求43的非再生频率转换中继器，其中在所述管理链路上发射的一个或多个消息包括：中继器的MAC地址，和接入点的MAC地址。
46.根据权利要求45的非再生频率转换中继器，其中所述一个或多个消息包括下面的一个或多个：节点标识消息、初始配置消息、配置修改消息、和性能监视消息。
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