CN101065912A - 具有扩展覆盖区的无线局域网接入点 - Google Patents

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Abstract

本发明披露的是通过使用智能天线和/或方向天线(在此被称为多波束天线)技术来提供有关一个大覆盖区的高带宽数据通信的系统和方法。在一个无线局域网(WLAN)接入点(AP)上可以提供电路，来提供选择特别天线波束用于下行链路和/或上行链路、多播发送控制、单播发送控制，且提供天线场型成形技术。实施例采用多波束天线技术，对接入点(AP)电路只作较少的硬件修改或不作硬件修改。其它实施例采用多波束技术，对接入点(AP)电路使用无线前端和/或无线装置硬件修改。可以采用不同的分集技术，如选择分集、最大比率合并、和等增益合并。为了提供希望得到的天线场型成形，关于在每个天线波束上发送的一个信号的可以采用相位偏移。

Description

具有扩展覆盖区的无线局域网接入点
交叉引用相关申请
[0001]本发明涉及同时另案待审的美国专利申请“Systems and Methodsfor Wireless Network Range Extension”(无线网络范围扩展的系统和方法，序列号：10/833,626)，其申请日为2004年4月28日，在此，它的公布通过引用结合到本文中。
技术领域
[0002]本发明通常涉及无线通信，尤其涉及提供扩展范围的无线通信。
发明背景
[0003]无线通信系统通常有一个基站或接入点，用于发送或传播无线信号。然后，这些信号被移动站点、远程站点、用户站点、客户站点等(在此被统称为站点)接收，使得通信得以进行。例如，站点可以是一台拥有无线调制解调器的计算机，如配备有无线局域网(WLAN)卡的笔记本电脑(在此被称为无线笔记本电脑)、移动电话或无线个人数字助理。
[0004]无线通信系统通常提供双向或双工通信，从而接入点能够与站点(如一台无线笔记本电脑)交换数据或进行“对话”，且站点也能够与接入点交换数据或进行“对话”。实际上，有两个单独的无线链路供这两个信号传输，分别被看作下行链路和上行链路。
[0005]射频(RF)信号通过某一介质(如空气)仅能够传播一定距离，然后功率电平逐渐衰减。例如，在距离发射源(如发射天线)的一段距离上，射频信号能级会低于某一阈值，而不能被有效地接收。在一个网络接入点的周围、信号能够被有效地接收的区域，被称为覆盖区，有时被称为一个单元。当站点移动到此覆盖区外时，信号不能被有效地接收，从而不能进行通信。因此，人们希望实施这样一个无线系统，在最小成本下创造一个尽可能大的覆盖区，从而提供通信服务给一个尽可能大的区域、以及尽可能多的站点。
[0006]近来，无线通信已经与局域网(LAN)系统结合在一起，来提供无线局域网(WLAN)结构，在此结构中站点可以自由地散布在整个工作空间的范围(如一幢办公楼)，且可以提供高带宽的数据通信(如大约每秒10-54兆比特率)，而不需要将网线连接到站点上。相应地，对室内移动用户(步行移动)而言，已经设计出无线局域网(WLAN)构造，在相当短的距离上(如大约1-30米)提供网络接入。
[0007]扩展一个无线局域网(WLAN)系统的覆盖区，在室外公共区域或其它大覆盖区内提供高带宽的覆盖，是一个极具挑战性的问题。例如，可能会增加隐藏节点问题(如第一个站点在一个接入点的通信区内，且能够与此接入点进行通信；第二个站点也在一个接入点的通信区内，且能够与此接入点进行通信，但第一个站点和第二个站点被布置成以至于它们不能检测到各自的通信)。同样地，通过扩展一个无线局域网(WLAN)覆盖区，单元之内、单元之间和单元之外的干涉可能会加重。
[0008]所以，需要一种系统和方法，在一个大覆盖区内(如一个具有大约500米或更大半径范围的宏单元)提供高带宽的数据通信。更需要一种扩展无线局域网(WLAN)结构覆盖区的系统和方法，在一个大覆盖区内提供无线局域网(WLAN)数据通信。
发明简述
[0009]本发明涉及的系统和方法，使用智能天线和/或方向天线(此处被称为多波束天线)技术，提供有关一个大覆盖区的高带宽的数据通信。运行首选实施例，在覆盖区范围内传送控制或开销数据信息包。但是，运行本发明实施例，在一个或多个被确定为与有效载荷数据相关的站点的最佳波束上，传送有效载荷数据信息包。
[0010]依照本发明的实施例，通过使用多波束天线技术，扩展无限局域网(WLAN)构造的范围。依照本发明运行时，处在一个无线局域网(WLAN)接入点的覆盖区内的所有站点在常规模式下运行，从而仍然可以保持一个标准构造不会发生改变，尽管是在依照本发明实施例所提供的扩展覆盖区内进行通信。最好是在无线局域网(WLAN)接入点(AP)上提供本发明的电路，来提供选择特定的天线波束用于下行链路和/或上行链路、多播传输控制、单播传输控制，并提供天线场型(即方向图，pattern)成形技术等。
[0011]本发明实施例采用前述的多波束天线技术，对接入点(AP)电路只作较少的硬件修正或不作任何硬件修正，除了直接相关的天线和相关的信号馈入矩阵。为了实现最优波束确定、为了实现时分协议等，这类实施例可以对接入点(AP)电路采取软件修正和/或硬件修正。前述的最优波束确定和时分协议可能造成产生额外的开销给通信协议，从而消耗容量，否则该容量可以用于有效载荷数据通信。但是，因为随着链接质量降低，本发明实施例使用的通信协议(如在IEEE802.11标准里描述的那些通信协议)提供下降的比特率，所以期望依照这种实施例使用多波束天线技术来提供改善的链接质量，从而可以有效提高有效载荷数据容量。
[0012]本发明的备选实施例采用前述的多波束技术，对接入点(AP)电路使用无线前端和/或无线硬件修正。这个实施例可以采用硬件修正，而不会产生额外的开销给通信协议，从而不会消耗用于进行有效载荷数据通信的容量。而且，因为随着链接质量降低，本发明实施例使用的通信协议提供下降的比特率，所以期望依照这种实施例使用多波束天线技术来提供改善的链接质量，从而可以有效提高有效载荷数据容量。
[0013]通过使用多波束天线技术，依照本发明的实施例可以采用不同的分集技术(diversity techniques)，如选择分集、最大比率组合、和平均比率组合。但是，为了简化此处配置的电路、同时发挥分集技术的明显优势，本发明实施例采用选择分集(selection diversity)。
[0014]在提供扩展覆盖区通信时，本发明实施例采用多播发送技术，其中，信息(如控制或开销数据)在一个多波束天线系统的多个波束上被同时发送。为了提供想要的天线场型成形(即避免或减少不希望的零陷)，对于在每个天线波束上发送的一个信号本发明实施例采用相位偏移(phase offset)。例如，相对于每个天线波束，可以使用随机相位偏移，在多播期间传输一个信号。这种相位偏移可以被用来提供一个期望的时间平均天线场型(即天线方向图，antenna pattern)。
[0015]前面已经广义地概括了本发明的特点和技术优越性，以便可以更好地理解后续的本发明的详细说明。本发明的其它特点和技术优越性将在此后说明，他们构成本发明的权利要求的主题。应该理解，这里公开的概念和具体实施例可以很容易地用于修正或设计实现本发明的相同目的的构造的基础。还应认识到，这样的等同结构不脱离所附权利要求定义的本发明范围。本发明的特征的创新点，即指其结构也包括操作方法，以及其它的目的和优点，这些将在后面结合附图的说明中更好地理解。但是还应理解，每个附图是用于说明的目的，不用来限定本发明的范围。
附图说明
[0016]为了更全面地理解本发明，现参考结合附图的下述说明，其中：
[0017]图1显示一个适合本发明实施例的无线网络系统；
[0018]图2A和2B显示可以用于本发明实施例的多波束天线场型；
[0019]图3显示一个适合本发明实施例的无线网络基站的方框示意图；
[0020]图4显示一种依照本发明实施例搜索站点的最佳天线波束的技术；
[0021]图5显示本发明实施例的时序安排方法的运行；
[0022]图6显示一个适合本发明实施例的无线网络基站的方框示意图；
[0023]图7显示有关图6无线网络基站的不同方框的一个实施例的详情；
[0024]图8显示一个适合本发明实施例的无线网络基站的方框示意图；
[0025]图9显示图8无线网络基站的无线转换的实施例运行流程图；
[0026]图10显示图8无线网络基站的波束转换的实施例运行流程图；
[0027]图11显示依照本发明实施例在多天线波束上同时发送而采用的随机相位偏移；和
[0028]图12和13显示与图11电路相关的辐射场型。
发明详述
[0029]通过使用多波束天线技术，本发明实施例在一个大覆盖区内提供高带宽的数据通信。例如，通过使用一个可控多波束结构，依照本发明可以提供一个更大的或扩展的无线局域网(WLAN)覆盖区。依照此实施例运行时，依照本发明实施例运行的无线局域网(WLAN)结构的覆盖区内任何位置的一个站点，可以在常规模式下运行，并与接入点(AP)进行通信，从而提供高数据率的链接。然后，通过多波束天线系统的一个或多个方向天线波束指向合适的站点，可以发送高比特率数据(比如携带有效载荷数据)。多播发送(即同时使用多波束天线的多天线波束来发送一个信号)可以被用来提供控制或开销数据。可以在一个低数据率上提供这种多播发送，来便于与处在覆盖区内的所有站点进行有效通信。
[0030]尽管在此描述了有关无线局域网(WLAN)网络的典型实施例，本发明的概念并不仅限于这种网络的应用。本领域的技术人员将会理解，本发明的概念可以被应用于多种无线通信链接，无论是否符合通常与无线局域网(WLAN)网络相关的协议，或是否包括一个被称为接入点的节点。例如，本发明的实施例可以用于个人手机电话系统(PHS)。
[0031]如图1所示，显示一个无线网络接入点或基站的无线通信覆盖区。具体地，图1显示无线网络系统100，其中接入点或基站110适合在覆盖区101内提供无线通信，且在覆盖区101内，远程站点，也可能是移动站点(如站点120)之间的无线通信，可以与基站110建立。应该理解，通过使用多波束技术，覆盖区101是一个依照本发明概念提供的扩展覆盖区。例如，接入点或基站(如基站110)通常采用的电路和/或协议可以提供一个十分小的覆盖区，如覆盖区102，但是，在所述实施例内使用的多波束天线111的方向天线波束辐射到覆盖区101。
[0032]在基站110和站点(如站点120)之间的无线通信最好是双向的。例如，依照本发明实施例，通过使用IEEE802.11协议，在基站110和站点120之间可以建立双向通信链接。但是，依照本发明的备选实施例，可以根据许多协议来实现这种链接。
[0033]为了简化图表，尽管在图1中没有显示，系统100可以包含任何数目的基站和/或站点以适合某一特定情况。这种系统的基站可以是互相连接的和/或被连接到骨干通信网，如局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、互联网、公共交换电话网(PSTN)、卫星通信系统、有线网等。同样地，远程站点(如站点120)可以包含一种或多种系统，如计算机网络(如LAN、MAN、WAN等)，或单机终端，如个人电脑(PC)、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑、蜂窝式电话等，都具有一个所述运行的无线接口。
[0034]依照本发明的实施例，覆盖区101是一个相当大的区域，比如可以扩展到一个距离基站110任何方向上方圆500米或更大的距离范围，可以相当于一个蜂窝式电话通信系统基站收发台(BTS)的覆盖区(通常被称为一个单元)。或者，覆盖区101也可以是从基站110扩展开来，来提供小于全向的覆盖，尽管可能仍然覆盖一个相当大的区域，且可能扩展到一个在特定方向上距离基站110有大约500米或更长的距离范围。例如，如果希望的话，覆盖区101可以提供一个扇形覆盖区，如一个90°或120°的扇形。
[0035]图2A显示一个实施例，其中多波束天线111提供一个扇形覆盖区。具体地，多波束天线111提供高增益方向天线波束211a-211n(n代表任何数目)，而天线波束212提供的覆盖区相当于天线波束211a-211n组合的覆盖区(在此显示为一个大约120°的扇形覆盖区)。相比较而言，图2B多波束天线111的实施例提供一个全向覆盖区，通过使用高增益方向天线波束221a-221n(n代表任何数目)，天线波束222提供的覆盖区相当于天线波束221a-221n组合的覆盖区(在此显示为一个全向覆盖区)。尽管图2A和2B的实施例分别显示一个相同数目的天线波束，应该理解，本发明的概念并不仅限于任何特别数目的天线波束、天线波束构造、或天线波束辐射场型(pattern)。
[0036]多波束天线111可以包含多种天线技术。例如，多波束天线111可以包含一个具有天线元件纵列的平板天线，与波束形成器(如本领域技术人员所熟悉的Butler矩阵)一起使用，来提供多个固定的方向波束。或者，多波束天线111可以包含一个具有天线元件纵列的相控阵，与自适应波束形成器(如本领域技术人员所熟悉的数字波束形成器)一起使用，来提供多个自适应的方向波束。多波束天线111的实施例可以包含多个前述的天线平板，来提供一个期望数目的天线波束和/或朝向期望方向(无论是方位角和/或仰角)的天线波束。尽管以上已经提到平板天线构造，本发明的实施例可以使用任何数目的天线几何结构，包括圆锥型的、曲线型的等。而且，如果期望的话，本发明的实施例可以使用分离的或个别的天线，来提供多种方向天线波束。
[0037]根据本发明不同的实施例，使用多波束可以提供一个扩展覆盖区，如覆盖区101。为了更好地协助理解本发明的概念，在此将特别描述3个这样的实施例。但是，应该理解，本发明概念的应用并不仅限于详细描述的这些实施例。
[0038]如图3所示，系统300显示一个依照本发明使用多波束天线技术，采用时序安排算法(scheduling algorithm)来控制信息包发送和接收的实施例。图3所示实施例利用射频(RF)电路320，基带电路330，媒体访问控制(MAC)电路340，和一个常规接入点体系结构(如符合IEEE802.11的接入点)的网络处理器350(尽管在适合依照本发明的算法控制下运行)。但是，本发明的天线波束选择电路310(包含多路复用电路311、波束转换器312、功率分配器/功率合并器313、模式选择器314、和控制逻辑315)被连接到前述的接入点电路，来提供一个接口给依照本发明概念运行的多波束天线111。
[0039]实施例的控制逻辑315在前述时序安排算法的控制下运行，通过使用波束1-n中的每个波束，在整个覆盖区内传送控制或开销数据包，且在一个或多个被确定为与有效载荷数据相关的一个站点的最佳波束上，传送有效载荷数据包。相应地，控制逻辑315可以包含一个中央处理单元(CPU)、相关的存储器、和适当的输入/输出接口，在此处所述的一组定义运行的指令控制下运行。另外地或有选择地，控制逻辑315可以包含此处所述的提供运行的专用集成电路(ASICs)。
[0040]，网络处理器350可以适应地提供信息或其它信令给控制逻辑315，以便依照本发明的实施例运行。例如，网络处理器350可以提供被发送/接收的数据包的类型信息、与被发送/接收的数据相关的特定站点信息等等，以便于控制逻辑315控制不同的元件来提供所述基站110的运行。另外地或有选择地，除了以上所述的控制逻辑315使用的指令集合，网络处理器350的控制软件可以适应地包含所述定义运行的指令。例如，可以改变网络处理器350的软件来提供适当的控制信号，或许经由控制逻辑315，给多路复用器电路311、波束转换器312、模式选择器314、和控制逻辑中的一个或多个。
[0041]多波束天线111(波束1-n)提供的多个天线波束在依照图3实施例的多种模式上运行。在第一种模式上，天线波束通过功率分配器/合并器，表现如一个全局天线，来提供一个广阔的覆盖区，如图2A的天线波束212提供大约120°的扇形覆盖区，或图2B的天线波束222提供一个全向覆盖区。在此，第一种模式被称为“全局模式”，且当模式选择器314通过功率分配器/合并器313将天线111连接到射频(RF)电路320时，可以提供这种模式。例如，在依照实施例的全局模式的发送期间，射频(RF)电路320输出的信号经模式选择器314被提供给功率分配器/合并器313，其中信号功率被分配(最好是等功率分配的)，经由多路复用器电路311在每个波束1-n上进行辐射。和以上所述的发送完全一样，依照实施例可以提供在全局模式上的接收，尽管信号路径是相反的。
[0042]在第二种模式上，天线波束通过波束转换器被单独使用或部分天线波束子集被使用，来提供一个局部的覆盖区，如图2A中的天线波束211a，211b，211c或211n中的一个(天线波束)提供大约30°覆盖区，或图2B中的天线波束221a，221b，221c或221n中的一个提供大约90°覆盖区。在此，第二种模式被称为“局部模式”，且当模式选择器314通过波束转换器312将天线111连接到射频(RF)电路320时，可以提供这种模式。例如，在依照实施例的局部模式的发送期间，射频(RF)电路320输出的信号被模式选择器314提供给波束转换器312，其中信号经由多路复用器电路311传输到天线波束1-n中选择的一个或一部分。和以上所述的发送一样，依照实施例可以提供局部模式上的接收，尽管信号路径是相反的。依照实施例，在局部模式上使用的波束提供额外的天线增益，尽管是在相当狭窄的区域。
[0043]依照本发明的实施例，如通过多路复用电路311和模式选择器314在上述全局模式和局部模式之间的模式选择，最好由网络处理器350和/或控制逻辑315上的软件控制。同样，如在局部模式上通过波束转换器312选择波束1-n中的一个特别波束的波束转换，最好由网络处理器350和/或控制逻辑315上的软件控制。
[0044]依照一个首选实施例运行时，系统300使用全局模式发送广播帧，如信标(Beacon)和控制帧(如请求发送(RTS)、消除发送(CTS)等)。最好在一个低数据率(如可能最低的数据率)和高传输功率上提供这种全局模式通信。另外地或有选择地，有关上行链路通信可以使用全局模式通信，如周期性地监控覆盖区101，寻找新出现的/移动到新位置的站点，和/或提供其它的控制信令。使用全局模式通信，特别是结合首选实施例的低数据率/高功率传输技术，本发明的实施例能够在覆盖区101内对每个站点进行优化来接收这种发送，从而获知系统状态以及其它控制和运行信息。
[0045]一个首选实施例的局部模式提供有效载荷数据帧和确认(ACKs)帧的传输进/出系统300。最好是在一个高数据率(如最高可能的数据率)上提供这种局部模式通信。使用局部模式通信，特别是结合首选实施例的高数据率传输技术，本发明实施例能够优化系统300承载的数据量，并最大化信道质量的度量(如信噪比、干扰等)，同时最小化对其它系统造成的干扰(如与特别数据传输没有联系的基站和远程站点)。特别地，使用方向天线波束提供额外增益给有关站点(特别是那些远离基站110的站点)，从而这些站点能够在一个更高的比特率上进行连接。
[0046]在如上所述的运行时，在局部模式通信期间，多波束天线111中的当前选出的方向天线波束指向一个选出的站点(或多个站点)，且处在其它方向上的站点可能不会被选出的天线波束辐射到。相应地，本发明实施例会选择天线波束指向不同方向以满足所有站点。依照首选实施例，只有当辐射到站点所处区域的方向天线被选择时(或另外，方向天线用于通信时)，站点才发送或接收帧(或其它数据)，从而避免不能被相关基站接收、但是会对其它站点造成干扰的发送。例如，使用全局模式天线波束，本发明实施例可以发送消除发送(CTS)信息包，促使站点暂停发送。其后，可以选择一个辐射到多个站点的局部模式天线波束。然后与多个或所有这些被局部模式天线波束辐射到的站点开始信息通信。相应地，轮询信息或其它合适的信息(如信标信息或免竞争周期结束信息)，可以由使用局部模式天线波束的基站发送，以便于与相关任意或所有被辐射到的站点进行信息通信。
[0047]仅当一个选出的方向天线波束正在辐射该站点时，控制有关站点发送/接收的一个有效方法是安排该站点在一个预设的时间间隔上进行发送或接收。这个时间安排是这样完成的，即通过获知哪个波束场型对某个特定站点是最佳的(如提供最高接收信号强度、最佳信噪比、最低干扰、最低比特误差率等的天线波束)、并在当站点被允许进行发送或接收时(如当合适天线波束将被用于通信时，当使用合适天线波束进行的通信将针对某特定站点时等)提供有关信息给站点。
[0048]本发明实施例采用一个或多个波束转换表，来保留由基站110提供通信给每个站点的波束选择信息。例如，存储在波束转换表里的信息可以包含每个站点每次使用的最佳天线波束的信息。通过比较所有波束的接收信号强度指示(RSSI)和误差状态的统计值，可以确定用于某个特定站点的一个最佳天线波束。
[0049]图4显示的是一种寻找基站最有效(“最佳”)天线波束的技术。在图4实施例中，基站110利用每个天线波束发送空帧并等待一个相应的响应(如确认(ACK)帧)。例如，使用波束转换器312(图3)，基站110运行选择第一个天线波束，如天线波束211a(图2A)，并发送空帧401。空帧401可能指向(定址)一个特定站点，如站点120(图1)。或者，依照本发明实施例空帧可以是一个广播帧。不管空帧401指向什么站点，基站110最好在发送之后等待一个预设的时间段，等待来自一个或多个站点的响应402。如果通过天线波束211a在基站110和站点(如站点120)之间有可能进行某些层次的通信(如无论是通过直接辐射或间接辐射)，依照首选实施例的通信协议将返回响应402。但是，如果通过天线波束211a在基站110和站点(如站点120)之间不可能进行通信，应该没有响应402被基站110接收。在发送空帧401并等待一个预设的时间段接收到响应402之后，实施例的基站110使用波束转换器312(图3)，运行选择下一个天线波束，如天线波束211b(图2A)，重复以上所述的发送空帧并等待接收一个响应帧。依照本发明实施例，对于每个天线波束和每个站点都可以执行这些步骤，从而选择一个最佳天线波束与每个站点相连通信。
[0050]一个最佳天线波束可以认为是，由相关确认帧测量到的具有最大平均接收信号强度指示器(RSSI)的波束。其他的度量也可以用来识别一个最佳天线波束，如信噪比信息，比特误差率等。但是，依照本发明实施例利用的接收信号强度指示(RSSI)测量可能更适宜某些特别构造以便于采用。
[0051]波束转换表，比如可能存储在与控制逻辑315和/或网络处理器350相连的存储器内，最好更新有被识别出的每个站点的最佳天线波束的信息，由此基站110提供通信给每个站点。如果需要的话，波束转换表可以存储额外的信息，如下一个最佳天线波束，与站点备选位置相关的一个天线波束等。
[0052]依照本发明，前述最佳天线波束的选择最好在系统300初始化时执行，建立一个波束转换表用于提供通信。另外，波束转换表可以在网络运行期间时时更新，反应站点的增加或离开、站点移动、链接传播条件改变等。这种更新的周期性可能依赖于某些因素如站点移动性、覆盖区形态等。
[0053]依照首选实施例，系统300运行启动链接的时序安排，使用合适的天线波束、使用站点(如站点120)本地协议，与基站110进行通信，从而便于本发明实施例的运行，而不需要对这些站点做特别的改变。例如，站点120可以依照IEEE 802.11通信协议运行(射频电路320、基带电路330、媒体访问控制电路340、和基站110的网络处理器350可以相应地依照IEEE 802.11通信协议运行)，且控制算法(如在控制逻辑315和/或网络处理器350上运行)可以使用IEEE 802.11通信协议的本地信令来进行适当的时序安排。
[0054]依照一个典型实施例，当基站110有下行信息包发送给一个站点，基站110能够读取一个波束转换表，并选择一个合适波束进行发送。但是，对从站点到基站110的上行信息包而言，预知哪个站点将获得信道会面临挑战，特别是在一个载波侦听/碰撞检测协议(如IEEE 802.11通信协议)上。而且，如果基站110要等到下行链路数据被发送到一个特定站点，才确定那个站点是否有数据用于上行链路通信，数据可能会在站点排队等待很长时间。相应地，通过在时分模式上分配时隙给网络上的每个站点，本发明实施例可以运行提供消除发送(CTS)的时序安排来人工设立一个时分多址(TDMA)系统。例如，通过参考波束转换表，在既定时隙上可以选择特定的天线波束用于特定站点，从而给每个站点提供一段时间用于上行链路通信。
[0055]图5显示的是如上所述的消除发送(CTS)时序安排。在图5所述的实施例中，使用一个全局模式天线结构(波束512)，基站110周期性地发送一个消除发送(CTS)帧给一个预定的站点(如站点1)，最好有一个非常长持续时间来保证所有站点都接收到消除发送(CTS)帧。消除发送(CTS)帧可以以一个低数据率被发送，如可能最低的数据率，来便于所有站点(即使是在覆盖区周边的那些站点)都接收到消除发送(CTS)帧。预定站点(即被消除发送(CTS)帧指向地址的站点)应该忽视消除发送(CTS)，而其余站点最好通过设定各自的网络分配向量(NAV)来回应消除发送(CTS)帧并保持沉默。然后，所述实施例的基站110转换到局部模式，并通过读取波束转换表选择与寻址站点相关的最佳波束(如波束511a)。于是，选定的站点可以开始上行链路传输。在对那个站点适当的天线波束被选择的期间，基站110也可以提供下行链路传输给选定的站点。
[0056]对其它站点最好重复以上步骤，提供机会给那些站点进行上行链路通信。例如，在完成有关站点1的上行链路通信(或已经分配一个预设的时间周期、带宽、比特或帧的数目等)之后，基站110使用全局模式天线结构(波束512)，再次发送一个消除发送(CTS)帧给一个预定站点(如站点2)。然后，所述实施例的基站110转换成局部模式，并通过读取波束转换表来选择与寻址站点相关的最佳波束(如波束511b)。于是，被选定的站点可开始上行链路传输。其后，在完成有关站点2的上行链路通信(或已经分配一个预设的时间周期、带宽、比特或帧的数目等)之后，基站110使用全局模式天线结构(波束512)，再次发送一个消除发送(CTS)帧给一个预定的站点(如站点3)。然后，所述实施例的基站110转换成局部模式，并通过读取波束转换表来选择与寻址站点(如站点511n)相关的最佳波束。于是，被选定的站点可以开始上行链路传输。
[0057]当超过一个预设的时间期间没有检测到流量进出站点时，基站110可以终止预分配的时间持续周期。终止可以被解释为在基站和站点之间既没有信息包交换，或当站点已经移动到另一个波束覆盖区时上行信息包丢失。在发送消除发送(CTS)帧给下一个预定站点之前，基站110使用全局天线波束可以发送一个特殊的控制帧(CF-End，结束非竞争)来宣布介质畅通(mediaclear)。基站110可利用“介质畅通”期来检测新站点和/或有关先前服务站点的新位置。例如，在使用全局天线波束512发送一个特殊的控制帧(CF-End)之后，基站110可以监控使用全局天线波束512接收到的信号，检测来自站点的信令(如请求发送(RTS))，从而识别一个新站点或移动到新位置的站点。这种信令可被用来更新波束转换表和/或通过选择如上所述的最佳天线波束来实施更新波束转换表。
[0058]应该理解，使用已有协议来设立时分控制的前述技术仅仅是本发明的范例，显示一个系统如何依照本发明运行。在IEEE 802.11媒体访问控制(MAC)机制下，消除发送(CTS)信号仅仅是用于控制顺序发送的控制信号的一个例子。也可以使用其它信号来建立对本发明有用的发送排队的和退避次数(back-off times)。例如，依照本发明实施例可以采用点协调功能(PCF)或混合协调功能(HCF)。
[0059]可以想象的是，波束搜索将产生一些开销，来维持波束转换表和传递如上所述的时序安排信息。但是，也可以想象的是，由于当链接质量降低时，本发明实施例使用的通信协议(如在IEEE 802.11标准里阐述的那些协议)提供降低的比特率，依照这个实施例，期望使用多波束技术来提供改善的链接质量，从而，可以有效提高载荷数据容量。而且，应该注意的是，图3实施例主要在基站上运行软件和控制变化(除了天线和馈给矩阵硬件的改变)，因而，开发和实施时间可以很短(而且不需要改变客户站)。由于从基站发送的每个单播有效载荷都是在狭窄波束上运行的，极大地减小了对其它系统(如没有与基站进行通信的站点、其它基站、等等)的干扰。从而，前述实施例提供一个全面的系统容量增加。
[0060]如图6所示，系统600显示本发明采用分集技术用于信息包发送和使用多波束天线技术接收的一个实施例。图6的所述实施例使用基带电路630、媒体访问控制(MAC)电路640、和一个常规接入点体系结构(尽管是在适应本发明的控制算法下运行)的网络处理器650，如一个符合IEEE802.11的接入点。但是，本发明的天线波束选择电路610，包含双工器电路611、射频前端612a-612n、功率分配器613、基带合并器614、和控制逻辑615(如以上所述的有关控制逻辑315的配置)，被连接到前述接入点电路，给依照本发明概念运行的多波束天线111提供一个接口。
[0061]图6实施例采用多个射频前端，并使用一个额外基带元件来实现接收分集。依照一个首选实施例运作时，对发送而言，功率分配器613经由双工器电路611与这n个波束连接，来形成一个宽波束的全局天线波束用于发送。例如，射频前端612n可以被用于下行帧，从而与功率分配器613连接用于在全局模式上的下行链路发送。通过射频前端612n可以大幅提高发送功率，从而在整个扩展覆盖区内提供下行帧的通信。但是，对于上行接收，每个波束1-n最好被连接到各自的射频前端612a-612n中的一个，用于上行接收。来自射频前端612a-612n的输出信号流最好输入到基带合并器614上用于分集合并。然后，合并结果可以被传递给基带电路630(比如可能包含一个IEEE802.11基带芯片组)以便进一步处理。
[0062]一个首选实施例的基带合并器614是由硬件实现的，比如可能包含一个现场可编程门阵列(FPGA)和/或其它的数字和模拟设备。依照首选实施例，基带合并器614执行一个或多个有关n个基带模拟信号副本的分集技术。这种分集技术可以包含分集选择和/或分集合并。
[0063]首选实施例的n个天线波束指向不同的方向(无论在方位角或者仰角上)。相应地，可以想象的是，关于一个特定站点，一个或一小部分的这n个天线波束应该比其它天线波束拥有更强信号强度。因此，依照本发明实施例，选择分集可以是一种可以被用来在性能和复杂性之间获得最佳均衡的分集技术。例如，可以分析有关每个天线波束接收分支的一个信号的接收信号强度指示(RSSI)水平，通过基带合并器614用于选择天线波束信号，来提供给基带电路630。当然，也可以采用其它分集技术，如最大比例合并、等增益合并等。
[0064]图7显示采用适合的基带合并器614来提供选择分集的一个实施例细节。在图7实施例里，射频前端612a-612n包含一个低噪声放大器(LNA)(低噪声放大器711a-711n)和一个可变增益放大器(VGA)(可变增益放大器712a-712n)。从低噪声放大器的输出所测量到的接收信号强度指示(RSSI)信息被输入到比较运算器721。依照实施例，将选择具有最大接收信号强度指示(RSSI)数值的天线波束信号，用来控制接收信号链接转换器723和自动增益控制(AGC)接口转换器724。
[0065]应该理解，如上所述的有关图7实施例的分集选择的实现，提供了一个相当简单的方案来实现在接收方的选择分集。而且，如上所述的有关系统600的接收分集结构是在基带模拟领域完成的，因此，对物理层(PHY)和上网络层是透明的。这种技术的实现，不需要改变现有协议，如IEEE802.11通信协议。而且，有关所述系统600的实施例使用多波束技术提供一个扩展覆盖区，又不会产生开销影响到网络吞吐量。
[0066]如图8所示，系统800显示本发明采用分集技术用于信息包发送和使用多波束天线技术用于接收的另一个实施例。图8所述实施例利用一个常规接入点结构(尽管在适应本发明的算法控制下运行)的网络处理器850，如一个符合IEEE802.11的接入点。但是，本发明的天线波束选择电路810，包含双工器电路811、前端转换器812、功率分配器/交换网络813、波束转换器814、控制逻辑615a和615b(如以上所述有关控制逻辑615的配置)，和无线装置817a-817n，与前述接入点电路相连，来提供接口给依照本发明概念运行的多波束天线111。图8实施例最好提供一个无线电发送装置(如主无线装置817n)和多个无线电接收装置(如无线监听装置817a-817n-1)。相应地，对于解码和/或解调信号，运行有关系统800使用的分集技术，比如基于数据差错率、重试次数等作出天线波束选择。
[0067]本发明实施例的无线电装置817a-817n每个都包含媒体访问控制(MAC)、基带、和射频(RF)电路。这n个无线电装置最好在相同频道上运行，并具有相同的媒体访问控制(MAC)地址，且通过在网络处理器850和/或控制逻辑815a和815b上运行的算法，被协调做到一个无线装置用于发送，而N个无线装置用于接收。尽管运行多个无线装置，首选实施例的系统800，对于与基站110进行通信的站点来说，看起来还是运行在单个无线设备上的单个基站。
[0068]对一般接收而言，如监控请求发送(RTS)或来自站点启动通信对话的其它信令，对无线装置817a-817n-1经由前端转换器812，对无线装置817n经由波束转换器814，每个天线波束1-n都与无线装置817a-817n中的一个相应无线装置相连。相应地，每个无线装置817a-817n可以单独在接收模式上运行。每个无线装置817a-817n解调出的数据可以被提供给网络处理器850以作进一步处理。当从两个或多个无线装置接收到相同数据帧时，首选实施例的网络处理器850会运行选择一个最佳数据流，如具有最大接收信号强度指示(RSSI)和/或最小差错的那个。
[0069]对发送而言，通过功率分配器/交换网络813，天线波束可以被一起使用，来形成一个宽波束的全局天线波束，或者可以通过功率分配器/交换网络813单独被选择。依照一个首选实施例，所有下行有效载荷帧都由一个主无线装置发送，如图8所示的无线装置817n。所述实施例的n-1个监听无线装置(sniffer radio)，如此所示的无线装置817a-817n-1，最好仅发送特定帧，如发送确认(ACK)/消除发送(CTS)帧作为对接收数据或请求发送(RTS)帧的即刻响应。
[0070]一个实施例的无线转换器816提供切换，来避免来自多个无线装置817a-817n的重复帧的同时发送，如确认(ACK)/消除发送(CTS)帧。所述实施例的无线转换器816在逻辑815b的控制下运行，避免重复帧在空气介质中被发送，并且当一个无线装置正在发送有效载荷数据时，暂停其它无线装置的发送。
[0071]依照本发明实施例，图9阐述在控制逻辑815b的控制下无线转换器816的运行。在图9实施例里，每个无线装置817a-817n的“Tx2”针输出被用来显示相关无线装置什么时候正在发送一个帧。例如，在发送的时候，无线装置的Tx2针可能提供高信号，而在不发送的时候提供低信号。在图9实施例里，每个无线装置817a-817n的“RX_CLEAR”针输出被用来显示相关无线装置提供的空闲信道评估(CCA)。当空闲信道评估(CCA)显示信道不是活动的时候，无线装置的RX_CLEAR针可能提供高信号，而当空闲信道评估(CCA)显示信道是活动的时候，可能提供低信号。例如，当无线装置正在接收信息包时、当无线装置正在发送信息包时、或当介质中的能量大于预设数值(如-62dBm)时，这个特定的无线装置的RX_CLEAR可能是低的。在图9实施例里，“BT_ACTIVE”代表每个无线装置817a-817n的输入针，避免相关无线装置发送新信息包。依照本发明实施例使用的BT_ACTIVE信号类似于外部的载波侦听。当需要阻止这个无线装置发送的时候，这个特定的无线装置的BT_ACTIVE信号可能是高的。
[0072]在方框901，无线转换器816保持在一个闲置状态。在方框901的闲置状态里，控制逻辑815b监控无线装置817a-817n的Tx2针和RX_CLEAR针。在方框902，如果确定没有Tx2针是高的且没有RX_CLEAR针是低的，处理将返回方框901。但是，如果确定任一Tx2针已变成高的或任一RX_CLEAR针已变成低的，处理将进行到一个分支。在通向方框903的分支上，一个无线装置(记作第i1个无线装置Ri1)被确定具有一个高Tx2信号，不考虑相关RX_CLEAR针信号的状态。在通向方框908的分支上，一个无线装置(记作第i2个无线讯号Ri2)被确定具有一个低RX_CLEAR信号，而没有无线装置具有高Tx2信号。
[0073]在方框902如果确定任一Tx2针已变成高的，处理将进行到方框903。在方框903，无线转换器816被控制逻辑815b控制，将无线装置连同它的高Tx2信号(无线装置Ri1)连接到功率分配器/交换网络813上。如果两个或多个Tx2针几乎同时变成高的(例如，偏移足够小以至于控制逻辑815b不能分辨出来)，将任意选择一个具有高Tx2针的无线装置(例如，无线装置Ri1被选择出来)。控制逻辑815b设置所有其它无线装置(无线装置Rj)的BT_ACTIVE信号来显示介质是繁忙的(方框904)，并删除这些其它无线装置中的每个无线装置的射频(RF)输出信号(方框905)，例如通过将无线装置输出和匹配荷载连接起来。选择的无线装置(无线装置Ri1)最好在一个允许的时间段内提供数据通信，直到相连站点的排队数据信息包被传送。相应地，在方框906，控制逻辑815b最好在选择的无线装置(无线装置Ri1)上不停地检查Tx2信号。如果确定Tx2信号已变成低的，处理将进行到方框907，即控制逻辑815b释放剩余无线装置(无线装置Rj)的BT_ACTIVE信号。其后，处理将返回到闲置状态(方框901)。
[0074]在方框902如果确定没有Tx2针变成高的，但是任一RX_CLEAR针已变成低的，处理将进行到方框908。在方框908，控制逻辑815b设置所有无线装置(无线装置Rj)的BT_ACTIVE信号，除了无线装置Ri2，因为其RX_CLEAR针被检测到是低的。如果两个或多个RX_CLEAR针几乎同时变成低的(例如，偏移足够小以至于控制逻辑815b不能分辨出来)，将任意选择一个具有低RX_CLEAR信号的无线装置(例如，无线装置Ri2被选择出来)。其后，控制逻辑815b监控无线装置Ri2的RX_CLEAR信号和所有无线装置的Tx2信号。在方框909如果确定无线装置Ri2的RX_CLEAR信号已变成高的，处理将进行到方框910，其中无线装置Rj的BT_ACTIVE信号被释放，处理将返回方框901。但是，在方框909如果确定无线装置Ri2的RX_CLEAR信号没有变成高的，控制逻辑815b将确定是否有任一Tx2信号已变成高的(方框911)。在方框911如果确定没有Tx2信号已变成高的，处理将返回909。但是，如果在方框911确定有一个Tx2信号已变成高的，处理将进行到方框912，其中无线装置Rj的BT_ACTIVE信号被释放，处理将进行到方框903。相应地，如果任何Tx2信号(例如在无线装置Ri1上)变成高的，而Ri2仍然具有一个低RX_CLEAR，所述实施例的无线转换器816的控制逻辑将处理到与如上所述的方框903-907相连接的流程，为具有高Tx2信号的无线装置提供数据通信。应该理解，在上述流程图里，无线装置Ri1和Ri2可以是相同的无线装置，也可以是不同的无线装置。
[0075]当一个选择的无线装置(例如以上从无线装置817a-817n选择的无线装置Ri1)通过无线转换器816被连接到功率分配器/交换网络813上时，通过功率分配器/交换网络813的功率分配器，无线装置的信号可以在每个天线波束1-n(全局模式)上被发送。或者，使用功率分配器/交换网络813的交换网络，一部分天线波束1-n，如天线波束1-n中的一个最佳天线波束，可以被用来进行这种数据通信。
[0076]以上已经描述了在基站110发送信号路径上的无线转换器816的运行，以下将描述在基站110接收信号路径上的波束转换器814。首选实施例的波束转换器814默认地将天线波束n连接到无线装置817n上，例如当无线装置817n空闲时。但是，当无线装置817n(在所述实施例里的主无线装置)有一个单播下行帧(例如，送往特定站点的有效载荷帧)要发送时，最好选择一个特定天线波束，经由前端转换器812通过波束转换器814连接到无线装置817n。例如，可能依照站点地址来选择连接到无线装置817n的一个天线波束，然后提供通信给站点。依照实施例，通过波束转换器814，选择连接到无线装置817n的一个天线波束是基于一个波束转换表，例如可能保留在网络处理器850和/或控制逻辑815a的软件里。
[0077]依照首选实施例运行时，当一个下行帧通过无线装置817n在宽波束的全局天线波束上被发送时，对应站点位置(下行帧指向的站点)而选择的一个天线波束被用来接收来自站点的即刻响应，例如确认(ACK)/消除发送(CTS)帧。在这段时间期间，初始与选择的天线波束相连接的监听无线装置(无线装置817a-817n-1中的一个相应无线装置)，如果是的话，最好断开连接，且在此时间期内接收不到任何信号。依照本发明实施例，在有效载荷传输之前的载波侦听和退避(backoff)步骤期间，波束转换器814将无线装置817n连接到天线波束n。
[0078]图10显示依照本发明实施例在控制逻辑815a控制下波束转换器814的运行。依照有关图9的如上所述，“Tx2”是无线装置817a-817n中的各个无线装置的一个针信号，显示无线装置正在发送帧，“RX_CLEAR”是由无线装置817a-817n中的各个无线装置的一个针信号，来显示介质空闲。如图10流程图所使用的“超时”是指等待确认(ACK)/消除发送(CTS)信号的时间，然后发出超时。
[0079]在图10的方框1001，在一个默认机制下控制逻辑815a控制波束转换器814来连接天线波束。例如，一个首选实施例默认机制将天线波束n连接到无线装置817n。应该理解，在波束转换器814所提供的默认机制期间，前端转换器812可以将1到n-1的每个天线波束连接到无线装置817a-817n-1中的相应无线装置上，而不是波束转换器814。在方框1002，控制逻辑815a确定无线装置817n的Tx2信号是否已变成高的，暗示一个主无线装置817n的单播发送。如果无线装置817n的Tx2信号没有变成高的，处理返回到方框1001。但是，如果无线装置817n的Tx2信号已变成高的，处理将进行到方框1003。在方框1003，波束转换器814和前端转换器812由控制逻辑815a控制，将天线波束1-n中的一个选择的天线波束连接到无线装置817n上。例如，可以使用一个波束转换表来确定最适合与特定站点进行通信的天线波束1-n中的一个天线波束，由此一个单播有效载荷帧通过无线装置817n被发送。在方框1004，控制逻辑815a等待直到无线装置817n的Tx2信号再次变成低的，显示通过无线装置817n的通信已经结束。在方框1005，控制逻辑815a确定无线装置817n的RX_CLEAR信号在一个超时期间是否已变成低的。如果无线装置817n的RX_CLEAR信号在超时期间没有变成低的，处理将进行到方框1001。但是，如果无线装置817n的RX_CLEAR信号在超时期间已变成低的，处理将进行到方框1006。在方框1006，控制逻辑815a等待直到无线装置817n的RX_CLEAR信号再次变成高的，然后处理进行到方框1001。
[0080]如上所述，系统800的实施例可能使用一个波束转换表。这种波束转换表包含一个可以进入网络处理器850和/或控制逻辑815a和815b的数据库。而且，网络处理器850和/或控制逻辑815a和815b上的软件，可以运行来建立和更新这种波束转换表。
[0081]依照系统800的实施例而使用的波束转换表，在基站110上保留有为每个相关站点而选择的天线波束信息。这种选择的天线波束信息可以包含每个站点的最佳天线波束，如上所述的系统300。但是，系统800可使用其他度量来确定一个最佳天线波束。具体地，由于系统800的每个天线波束1-n有一个相应的无线装置(817a-817n中的一个)与之相连，通过比较所有波束的接收信号强度指示(RSSI)和错误状态的统计信息，可以确定一个最佳天线波束。
[0082]最初，依照新用户的探询请求和/或关联请求，能够自动为新用户建立一个波束转换表。例如，每个新用户的最佳天线波束可以被指定为与这样一个无线装置相连接的天线波束，该无线装置接收请求帧且具有最强接收信号强度指示(RSSI)水平和/或最少错误。在网络运行期间，对特定的使用上行链路通信的用户，网络处理器850和/或控制逻辑815a和815b能够更新波束转换表。当站点从一个区域移动到由不同天线波束覆盖的区域时，由前一个最佳波束获得的接收信号强度指示(RSSI)将有可能比从新波束获得的更弱。相应地，在与这个站点相关的波束转换表里的天线波束信息可以被更新成新的天线波束。应该理解，系统800结构的多个无线装置便于更新这种被动波束转换表，因此，不会产生任何开销到网络吞吐量。
[0083]另外地或有选择地，本发明实施例的系统800可以主动地更新站点的波束转换表，而不需要等待来自这个站点的上行帧。例如，依照本发明的一个实施例，一个提供主动波束转换表更新的简单机制是使用每个波束场型(beam pattern)发送多个空帧并等待它们的回应，这与以上所述的有关系统300的技术很类似。在此，可以选择从确认(ACK)帧测量的具有最大平均接收信号强度指示(RSSI)的天线波束，作为最佳天线波束。
[0084]应该理解，采用图8实施例的多个无线装置结构便于避免在隐藏节点之间的上行链路碰撞，因为不同的无线装置与指向不同方向的天线波束相连接，能够单独接收信息包。而且，使用所述实施例的波束选择机制，从基站发送的单播有效载荷帧可以选择在合适的狭窄波束上被发送，从而减少与其它站点或基站等的接触。
[0085]关于全局模式发送，或使用n个天线波束中的所有或多个天线波束来同时发送一个特别信号，以上实施例已逐个地进行了描述。应该理解，当提供相同信号给多波束天线馈入矩阵的多天线波束接口时，可能会得到不希望有的零陷(不希望有的天线波束信号的破坏性组合)，从而组合的辐射场型不会近似等于单个天线波束场型的加总。为了避免或减少这种零陷(null)，在多个天线波束(如全局模式发送)上同时发送信号时，本发明实施例采用零陷避免技术。例如，通过在馈入矩阵的每个天线波束端口之间增加随机相位偏移，首选实施例运行来减少或避免上述零陷(null)。
[0086]如图11所示，显示一个实施例，其中在一个典型4-端口Butler矩阵天线馈入网络的每个天线波束端口之间产生随机相位偏移。通过将即将发送的信号与相应的相位偏移信号混合在一起，在Butler矩阵的每个端口增加随机相位θ1、θ2、θ3、和θ4。在基带或射频(RF)领域以及数字或模拟领域可以执行增加相位偏移。依照本发明首选实施例，随机相位是独立的，能够均匀分布在0到2π范围内。例如，随机相位偏移数值能够均匀分布在0°-360°范围内。另外地或有选择地，也可以从一些固定的离散数值(如0°、90°、180°和270°)中随机地选择随机相位偏移数值。
[0087]有关相位θ1、θ2、θ3、和θ4的随机性最好是随信息包不同而不同。相应地，依照首选实施例在每个信息包发送期间相位θ1、θ2、θ3、和θ4是常数。应用这种随机相位偏移会产生一个时间平均化的天线波束场型，完全没有不希望的零陷，因此，更接近逼近单个天线波束辐射场型的加总。
[0088]图12是显示图11的Butler矩阵的单个天线波束辐射场型。每个波束大约具有一个20°的3dB波宽。当给所有4个天线波束端口提供一个没有任何相位偏移(即θ1＝θ2＝θ3＝θ4＝0)的相同信号时，图13中显示产生的辐射场型，即辐射场型1301。可以观察到，在产生的主波瓣侧面有两个很大的不希望有的零陷，它极大地缩小总体波宽。但是，在从{0°，90°，180°，270°}抽取数值加入随机相位偏移之后，平均辐射场型提供一个更宽的3dB波宽，如辐射场型1302所示，具有一个大约90度的波宽。
[0089]应该理解，为了实现每个随机偏移，总体场型可以包括一些不希望的零陷。但是，在长期时间平均上，天线增益在一个很大角度区域内是相当一致的。从覆盖区内运行的站点角度来看，这些随机零陷的影响与人工产生随机信道衰退是一样的。
[0090]依照本发明实施例，增加随机相位偏移可以被利用来统计地克服不希望的零陷，从而改善天线覆盖区。而且，可以采用本发明的随机相位偏移技术，而不需要对射频信号发送使用的电缆线路进行昂贵的校准。
[0091]虽然已经详细说明了本发明及其优越性，但应理解，在不脱离所附权利要求定义的本发明的条件下可以做出各种改变，替换和变化。此外，本申请的范围不限定到此处说明书中描述的处理方法，机器，制造，物质构成，手段，方法和步骤等的特定实施例。从说明书可以容易理解，可以利用实质上执行了与这里说明的相应实施例相同功能或实现了相同结果的目前已有的或者将来会开发出的处理方法，机器，制造，物质构成，手段，方法和步骤。因此，所附的权利要求书旨在包括这些处理方法，机器，制造，物质构成，手段，方法或步骤。

Claims (66)

1.一个无线局域网接入点，包括：
一个多波束天线系统，提供多个天线波束；和
信号发送路径电路，同时将一个相同的下行信号连接到所述多波束天线系统的每个所述天线波束上。
2.根据权利要求1所述的无线局域网接入点，其中所述的多波束天线系统提供多个狭窄天线波束。
3.根据权利要求1所述的无线局域网接入点，其中所述的多波束天线系统提供多个扇形天线波束。
4.根据权利要求1所述的无线局域网接入点，其中所述的信号发送路径电路包括一个功率分配器。
5.根据权利要求1所述的无线局域网接入点，还包括：
控制逻辑，所述控制逻辑连接到所述信号发送路径电路，可控地将所述相同的下行信号连接到每个所述天线波束上，并将另一个下行信号连接到所述天线波束中的一个选择的天线波束上。
6.根据权利要求5所述的无线局域网接入点，其中所述的另一个下行信号包括一个信标信息。
7.根据权利要求5所述的无线局域网接入点，其中所述的另一个下行信号包括一个轮询信息。
8.根据权利要求5所述的无线局域网接入点，其中所述的另一个下行信号包括一个免竞争周期结束信息。
9.根据权利要求5所述的无线局域网接入点，其中所述的相同下行信号包括一个控制信号，且所述另一个下行信号包括有效载荷数据。
10.根据权利要求9所述的无线局域网接入点，其中所述的控制信号包括一个免竞争周期结束信息。
11.根据权利要求9所述的无线局域网接入点，其中所述的控制信号包括一个消除发送信息。
12.根据权利要求9所述的无线局域网接入点，其中所述的控制信号包括一个确认信息。
13.根据权利要求5所述的无线局域网接入点，还包括：
一个波束转换表，所述控制逻辑使用来自所述波束转换表的信息来选择所述天线波束中的所述选择的一个天线波束。
14.根据权利要求13所述的无线局域网接入点，其中所述的波束转换表存储有关所述天线波束的一个最佳天线波束的信息，用于有关多个站点中的每个站点。
15.根据权利要求1所述的无线局域网接入点，还包括：
信号接收路径电路，独自将来自每个所述天线波束的信号连接到接收电路上。
16.根据权利要求15所述的无线局域网接入点，还包括：
控制逻辑，所述控制逻辑被连接到所述信号接收路径电路上，可控地将所述天线波束信号中的一个选择的信号连接到所述接收电路上。
17.根据权利要求15所述的无线局域网接入点，其中所述的信号接收路径电路包括：
射频前端电路，与所述天线波束的每个天线波束相连。
18.根据权利要求15所述的无线局域网接入点，其中所述的信号接收路径电路包括：
一个无线装置，与所述天线波束的每个天线波束相连。
19.根据权利要求1所述的无线局域网接入点，还包括：
一个基带合并器，置于信号接收路径上，并提供有关所述天线波束信号的接收分集。
20.根据权利要求19所述的无线局域网接入点，其中所述的基带合并器提供选择分集。
21.根据权利要求1所述的无线局域网接入点，其中所述的信号发送路径电路包括：
相位偏移电路，在所述相同信号之间产生一个相位偏移，所述相同信号被提供给所述多波束天线系统的每个天线波束。
22.根据权利要求21所述的无线局域网接入点，其中所述的相位偏移包括一个在所述天线波束之间均匀分布的相位偏移。
23.根据权利要求21所述的无线局域网接入点，其中所述的相位偏移从数据信息包到数据信息包是随机的，但在数据信息包发送期间是固定不变的。
24.一种用来扩展无线局域网接入点的覆盖区的方法，所述方法包括：
将一个提供多个天线波束的多波束天线系统连接到所述无线局域网接入点；和
通过所述多波束天线系统的每个所述天线波束，控制所述无线局域网接入点来同时发送一个相同的下行信号。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括：
产生一个相位偏移给有关所述相同的下行信号，所述下行信号通过每个所述的天线波束被发送。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述的相位偏移是随机的。
27.根据权利要求25所述的方法，其中所述的相位偏移提供一个时间平均的辐射场型，没有不希望的零陷。
28.根据权利要求24所述的方法，其中所述的通过每个所述天线波束被发送的相同下行信号包括一个免竞争周期结束信息。
29.根据权利要求24所述的方法，还包括：
选择所述天线波束中的单个天线波束，用于与一个特定站点进行通信。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述的通过每个所述天线波束被发送的相同下行信号的地址指向所述特定站点。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述的相同下行信号包括一个消除发送信息。
32.根据权利要求29所述的方法，其中所述的选择单个天线波束包括：参照一个波束转换表，所述波束转换表包括有关一个最佳天线波束的信息，用于多个站点与所述无线局域网接入点进行通信。
33.根据权利要求32所述的方法，还包括：
在网络通信期间，被动地确定在所述波束转换表内包括的所述最佳天线波束信息。
34.根据权利要求32所述的方法，还包括：
主动地确定在所述波束转换表内包括的所述最佳天线波束信息。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述的确定所述最佳天线波束信息包括：
通过所述多波束天线系统的每个天线波束，传送空信号。
36.根据权利要求24所述的方法，还包括：
通过所述多波束天线系统的每个所述天线波束，在控制所述无线局域网接入点来同时发送所述相同下行信号之后，选择所述天线波束中的单个天线波束，用来与一个站点进行通信。
37.根据权利要求36所述的方法，还包括：
通过所述单个天线波束，发送一个有效载荷数据信息包给所述站点。
38.根据权利要求36所述的方法，还包括：
通过所述单个天线波束，从所述站点接收一个有效载荷数据信息包。
39.根据权利要求36所述的方法，还包括：
通过所述单个天线波束，发送一个信标信息。
40.根据权利要求36所述的方法，还包括：
通过所述单个天线波束，发送一个轮询信息。
41.根据权利要求36所述的方法，还包括：
通过所述单个天线波束，发送一个免竞争周期结束信息。
42.根据权利要求24所述的方法，其中与所述无线局域网接入点进行通信的站点依照一个本地通信协议进行运行。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述的本地通信协议包括一个IEEE802.11通信协议。
44.根据权利要求42所述的方法，还包括：
使用在所述本地通信协议上可用的信令，实现一个时分多址机制。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述的信令包括消除发送信息。
46.根据权利要求24所述的方法，还包括：
在所述多波束天线系统的所述天线波束上实施接收分集。
47.根据权利要求46所述的方法，其中所述的接收分集包括选择分集。
48.一个提供高速数据通信的基站系统，所述系统包括：
一个多波束天线系统，提供多个天线波束；
每个所述天线波束的独立射频前端电路，提供有关通过所述天线波束接收到的信号的分集接收；和
一个射频前端电路，提供一个相同发送信号给多个所述天线波束用于发送。
49.根据权利要求48所述的系统，还包括：
一个基带合并器，被连接到所述前述独立射频前端电路的每个前端电路上。
50.根据权利要求48所述的系统，其中所述的基带合并器提供有关通过所述天线波束接收到的所述信号的选择分集。
51.根据权利要求49所述的系统，其中所述独立射频前端电路的所述前端电路各自包含一个相应独立无线装置的一部分。
52.根据权利要求48所述的系统，还包括：
一个功率分配器，被连接到所述射频前端电路，提供所述相同发送信号给所述多个天线波束。
53.一个使用多波束天线系统发送信号时减轻零陷的系统，所述系统包括：
相位偏移电路，被连接到多个天线波束接口上，并产生一个不同相位偏移给有关所述多个天线波束的每个天线波束，所述多个天线波束接口与所述多波束天线系统的多个天线波束连接，其中所述信号被同时发送。
54.根据权利要求53所述的系统，还包括：
控制逻辑，被连接到所述相位偏移电路上，并提供控制信号给所述相位偏移电路，在所述信号的数据信息包之间随机化所述不同的相位偏移。
55.根据权利要求54所述的系统，其中所述的不同相位偏移在所述数据信息包的发送期间是固定不变的。
56.根据权利要求53所述的系统，其中所述的相位偏移电路包括：
一个与所述多个天线波束的每个天线波束相连的混合器，来将所述信号和相位偏移信号混合在一起。
57.根据权利要求53所述的系统，其中所述系统是一个无线局域网接入点的一部分。
58.根据权利要求53所述的系统，其中所述系统是一个个人手机系统基站的一部分。
59.一个使用多波束天线系统发送信号时减轻零陷的方法，所述方法包括：提供一个相同信号到多个天线波束接口，所述多个天线波束接口各自与所述多波束天线系统的一个相应天线波束相连用于合成一个组合辐射场型；
产生一个所述信号的不同相位偏移，被提供给每个所述的天线波束接口；和
同时发射在所述天线波束上具有所述不同相位偏移的所述信号，来合成所述的组合辐射场型。
60.根据权利要求59所述的方法，其中为每个天线波束接口产生的所述相位偏移在所述信号的数据信息包之间被随机化。
61.根据权利要求60所述的方法，其中为每个天线波束接口产生的所述相位偏移在发送所述数据信息包期间是固定不变的。
62.根据权利要求59所述的方法，其中所述的不同相位偏移在所述天线波束接口之间是均匀分布的。
63.根据权利要求59所述的方法，其中所述的不同相位偏移在所述天线波束接口之间是随机分布的。
64.根据权利要求59所述的方法，其中所述的产生所述的相位偏移提供一个时间平均辐射场型，没有不希望的零陷。
65.根据权利要求59所述的方法，其中所述方法在一个无线局域网接入点上实现。
66.根据权利要求59所述的方法，其中所述方法在一个个人手机系统基站上实现。
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