CN101895897A - 多功能无线系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了多功能无线系统和方法。提供所示出的多功能无线节点的系统和方法。实施例的多功能无线节点提供适于多种情况和环境的链路完成基础设施，例如，中继器、桥接器、网关和AP。实施例提供包括多个无线电装置的多功能无线节点。实施例的多功能无线节点还包括耦合到无线电装置并且提供服务体积内的照明的智能天线系统。实施例的服务体积包括半球形体积。实施例包括控制器，其辅助以不同链路完成基础设施形式中的每一种链路完成基础设施形式来对多功能无线节点进行合适的和/或最优的部署。实施例还包括通信接口，其除了提供通过无线链路可用的信息通信链路以外还提供一个或更多信息通信链路。

Description

多功能无线系统和方法
技术领域
本发明一般地涉及无线通信，更具体而言，涉及提供多功能无线通信解决方案的系统和方法。
背景技术
近年来，使用无线通信链路来提供信息通信，例如提供数字数据通信、因特网协议上的语音(VoIP)通信等等，已经变得越来越普遍。例如，局域网(LAN)系统管理员已经越来越多地依靠无线接入点(AP)来向各种节点提供信息通信，所述无线接入点例如是遵循电气与电子工程师协会(IEEE)802.11(a)、(b)、(g)和/或(n)标准(WiFi)来提供通信的相对短距离AP。类似地，商业通信提供商和其它提供商已经部署了类似的AP来提供城域网(MAN)覆盖、无线热点等等，这些AP通常适于比传统WiFi AP照明更大的通信区域。某些商业通信提供商和其它提供商已经利用其它无线技术来向各种节点提供信息，所述其它无线技术例如是遵循IEEE 802.16-2004(常常称为802.16d)和802.16e-2005(常常称为802.16e)标准(WiMax)来提供通信的典型长距离基站(BS)。同样地，某些商业通信提供商和其它提供商还利用另一些无线技术来向各种节点提供信息，所述这些无线技术例如是使用国际通信联盟(ITU)第三代(3G)或第四代(4G)IMT-2000标准或高速分组接入(HSPA)标准来提供信息通信的蜂窝通信网络BS。
即使在限定的区域内，例如在城市或甚至在办公楼内，无线基础设施部署也没有达到提供真正无处不在的无线网络覆盖。例如，所有这样的技术都经历在具体的情况中经历阴影和其它现象，这防止或以其他方式致使与在所希望的服务区中的某些部分中的节点的无效的通信。另外，希望向其提供信息通信的某些节点可能无法与提供服务区照明的具体AP或BS通信。例如，虽然使能无线的个人计算机(PC)或个人数字助理(PDA)可以包括WiFi接口，但是在具体区域想要的无线信息通信可能仅通过WiMAX BS或3G BS来提供。
可以部署诸如中继器、桥接器、网关等各种不同形式的链路完成基础设施来解决无线基础设施部署在所希望的无线信息通信中产生缺口(gap)这样的具体情况。然而，遗憾的是，这样的链路完成基础设施常常由未经技术培训或以其他方式经过最少的技术培训的人来部署。适当地以及较大程度上最优地部署和委任这样的链路完成基础设施常常是复杂的并且/或者要求理解网络环境。使得链路完成基础设施的部署更加困难的是诸如中继器、桥接器和网关之类的各种链路完成基础设施装置之间的差异。通常，必须针对情况选择具体的装置，并且这些装置的人工部署和委任关于具体装置必须是聪明的才能成功部署。
发明内容
本发明针对提供多功能无线节点的系统和方法。本发明实施例的多功能无线节点提供适合于多种情况和环境的链路完成基础设施。例如，本发明实施例的多功能无线节点辅助它们作为不同形式的链路完成基础设施的使用，例如中继器、桥接器、网关和AP。
本发明实施例提供一种多功能无线节点，包括多个无线电装置，例如多个无线电收发装置。无线电装置优选根据一个或多个广泛利用的协议来操作以容易地辅助与大量节点的信息通信，这些协议例如是WiFi、WiMAX、3G、长期演进(LTE)和/或卫星协议中的一个或多个。根据本发明实施例所利用的无线电装置适合于提供用来辅助节点连通性的多协议操作，例如，802.11(a)、802.11(b)、802.11(g)和802.11(n)。另外地或可替换地，根据本发明实施例所利用的无线电装置适合于提供诸如2.4GHz和5GHz之类的多频率操作来辅助节点兼容性以及/或者在不同信息通信链路之间提供隔离。
本发明实施例的多功能无线节点还包括智能天线系统，该智能天线系统耦合到无线电装置，并且在服务体积内提供照明(优选用于发送和接收信息通信两者)。例如，本发明实施例的服务体积包括半球形体积，该半球形体积包括比半球体大比球体小的体积。本发明实施例的智能天线系统优选为多功能无线节点的每个无线电装置提供多个天线波束。根据本发明，这样的智能天线系统可以提供宽波束、窄波束、固定波束、自适应波束以及它们的组合。根据实施例，多功能无线节点的每个具体无线电装置的天线波束的聚合优选地提供针对该无线电装置的服务体积的收敛。
多功能无线节点的实施例包括控制器，该控制器以多个不同链路完成基础设施形式中的每一个链路完成基础设施形式(例如，中继器、桥接器、网关和AP)辅助对多功能无线节点的合适的/最优的部署和委任。例如，本发明实施例的控制器可操作用于分析与用于多功能无线节点的每个无线电装置的每个天线波束(或选择的多个天线波束)相关联的信息通信，来确定要采用的链路完成基础设施以及/或者配置信道、频率、无线电装置和/或天线波束选择，以用于合适地/最优地提供所选择的链路完成基础设施形式。
本发明实施例的多功能无线节点包括通信接口，其除了通过无线链路可用的信息通信链路或与前述无线电装置和智能天线系统相关联的主要无线链路以外还提供一个或更多信息通信链路。例如，多功能无线节点可以包括通信接口，该通信接口包括一个或更多非无线网络接口(例如，以太网，公用电话交换网络(PSTN)、光纤、微型计算机系统接口(SCSI)等等)。另外或可替换地，多功能无线节点可以包括通信接口，该通信接口包括一个或更多点对点型接口(例如，通用串行总线(USB)、IEEE1394串行接口(通常称为“火线”)、IEEE 1284并行接口(通常称为“并口”等等)。多功能无线节点同样可以包括具有一个或更多额外的或补充的无线接口(例如，WiMAX、3G、LTE、卫星等等)的通信接口。
以上非常广泛地概述了本发明的特征和技术优势使得以下对本发明的详细描述可以被更好地理解。以下，将描述本发明的构成本发明权利要求的主题的附加特征和优势。本领域技术人员应当理解，所公开的概念和具体实施例易用作修改或涉及用来实施本发明的相同目的的其它结构的基础。本领域技术人员应当明白，这样的等同构建不偏离权利要求书所阐述的精神和范围。结合附图从以下描述中可以更好地理解组织结构和操作方法都被认为是本发明的特征的新颖性特征以及其更多目的和优势。然而，应当更清楚地理解，每个附图都是仅为说明和描述的目的而提供的并且不希望作为对本发明的限制的限定。
附图说明
为了更全面地理解本发明，现在将参考附图来进行以下描述，在附图中：
图1A至图1E示出根据本发明实施例提供对服务体积的照明以用于信息通信的多功能无线节点；
图1F示出本发明实施例的多功能无线节点的城市部署；
图2示出关于本发明实施例的多功能无线节点的细节；
图3示出根据本发明实施例的提供信息通信的多功能无线节点的操作；
图4示出根据本发明实施例的多功能无线节点的中继器链路完成基础设施形式配置；
图5示出根据本发明实施例的多功能无线节点的具有回传的AP链路完成基础设施形式配置；
图6示出根据本发明实施例的多功能无线节点的AP链路完成基础设施形式配置；
图7示出根据本发明实施例的多功能无线节点的网关链路完成基础设施形式配置；以及
图8示出根据本发明实施例的多功能无线节点的桥接器链路完成基础设施形式配置。
具体实施方式
关注图1A至图1E，示出本发明实施例的多功能无线节点110。多功能无线节点110适合于提供适于多种情况和环境的链路完成基础设施。例如本发明实施例的多功能无线节点110适于提供中继器、桥接器、网关和AP链路完成基础设施形式。其它实施例可以根据本发明的概念提供更少、更多、另外或可替换的链路完成基础设施形式。
如图1A和图1B中所示，多功能无线节点110提供服务体积(servicevolume)120内的照明以在该服务体积内提供无线信息通信。这样的无线信息通信照明优选地辅助发送和接收信息通信两者，尽管可能针对相应的发送和接收链路使用不同的天线图。
根据本发明的优选实施例，多功能无线节点110适合于将服务体积120限定为半球形体积(以下，称为半球面)，其包括比半球体大但是比球体小的体积。从如图1A中的平面图中所示的实施例中可见，该半球面提供径向围绕多功能无线节点110的360°照明。从如图1B中所示的实施例中可见，该半球面提供径向围绕多功能无线节点110约270°(例如，θ约为135°)的照明。
如图1A和图1B中所示的半球形服务体积因为若干理由关于多功能无线节点110提供令人满意的服务体积。这样的半球形服务体积支持对该多功能无线节点的多操作配置，并且在部署和/或安装中提供灵活性。实施例的多功能无线节点110适合于以许多不同的方向和配置来适应部署。例如，多功能无线节点110可以适于安装在屋顶的表面上(例如，以相反的或朝向下方的方向布置)，地板的表面上(例如，以水平或向上的方向布置)，墙壁的表面上(例如，以垂直或侧向方向布置)，桌子或其它家具的表面上(例如，以水平或朝上的方向布置)，水平杆、悬臂式组件或其它构件上附加的柱子、标杆或其它机构(例如，以顶上或端上方向布置)上(例如，被布置在从诸如灯柱之类的垂直构件延伸的水平杆的上部、底部、侧面或端点上)等等。前述半球形在多功能无线节点110上方、旁边和下方提供照明，从而在前述每个方向和配置中提供令人满意的照明。
在图1F中示出以上提及的部署和安装。图1F示出城市部署示例，其中，实施例的半球形服务体积提供用于楼内覆盖，使用街道水平灯柱安装配置来覆盖多个大楼并且使用墙壁安装配置来覆盖相对的大楼和/或街道水平或其它开阔区域。
尽管希望由本发明实施例提供的服务体积提供轴向围绕多功能无线节点110大于180°的照明，但是轴向照明角度(轴向围绕多功能无线节点110的服务体积照明角度)可以与上述270°轴向照明角度不同。本发明实施例可以使用所选择的轴向照明角度来提供适合于适应所选择的各种部署方向和配置的服务体积。
应当理解，根据本发明实施例，服务体积不需要在体积内提供均匀的或甚至完整的照明。例如，如从以下讨论中将可以更好地理解的，在多个天线波束被聚合来提供对服务体积的照明时，可能存在各种无效的增益降低区域。然而，根据这里所描述的概念，这样的天线波束可以聚合来充分照明要使用的服务体积。
关注图1C，一实施例的比较宽的(例如，方位角或仰角大于或等于90°)天线波束121-126聚合来照明服务体积120。根据所示出的实施例，天线波束121-126中的每一个提供小于360°的径向照明角度(径向围绕多功能无线节点的服务体积照明的角度)和小于270°的轴照明角度(例如，约135°)。应当理解，由于天线波束之间可观的覆盖，可以依靠天线波束121、122和123来对服务体积120提供基本上完整的照明，并且可以依靠天线波束124、125和126来向服务体积120提供基本上完整的照明。可以如下所述关于多个多功能无线节点无线电装置来利用这样的天线波束重叠子集。根据实施例，针对一多功能无线节点的每个具体无线电装置的天线波束的聚合优选地辅助针对那个无线电装置的服务体积的照明。
根据本发明实施例所使用的天线波束可以以与图1C中所示不同的各种形状、大小和数目来提供。例如，可以如图1D中所示地利用多个比较窄的(方位角或仰角小于90°)天线波束。这样的窄天线波束往往可以提供改进的、高增益的、比较长距离的连接等(例如，通过限制干扰，增大信噪比，提供高的天线增益，等等)，而如图1C中所示的那些较宽的天线波束往往可以提供较宽的区域覆盖、增大的无线信号接入、改进的链路聚合等等(例如，通过照明较大的区域，向大量无线节点提供覆盖，等等)。具有不同仰角和方位角的大量天线波束(例如，图1D中所示的天线波束121-126)可以聚合来提供服务体积120的照明。可以各个依靠这样的天线波束(例如，天线波束121-123和未示出的另外的天线波束形成第一子集，而天线波束124-126和未示出的另外的天线波束形成第二子集)的重叠子集来提供对服务体积120的基本完整的照明。根据实施例所利用的天线波束可以使用各种技术来提供，这些技术包括自适应波束形成、固定波束程序、切换波束、自适应波束选择等等。
对于根据本发明实施例被用来提供对服务体积120的基本完整的照明的天线波束没有任何限制。例如，多功能无线节点110可以被配置到不需要对服务体积120的基本完整的照明的各种链路完成基础设施形式中。作为一个示例，中继器链路完成基础设施形式可以使用由如图1D中提供第一选择器的天线波束121-123和图1D中提供第二选择器的天线波束124-126示出的选择天线波束来在两个节点(例如，AP或BS和工作站)之间提供链路。这样的选择器配置优选通过从可用于提供对服务体积120的基本完整的照明的天线波束中选择合适的一个来实现。
尽管以上已经关于比较宽的天线波束的使用或比较窄的天线波束的使用讨论了实施例，但是本发明的实施例可以利用天线波束配置的各种组合。关注图1E，示出：在如以上关于图1D讨论的比较窄的波束配置中提供天线波束121-126，并且在如以上关于图1C讨论的比较宽的波束配置中提供天线波束127-130。根据本发明实施例，可以利用不同天线波束配置这样的组合来辅助多功能无线节点110的具体链路完成基础设施形式。
图2示出关于本发明实施例的多功能无线节点110的一个实施例的细节。所图示的实施例的多功能无线节点110包括多个无线电装置，例如被示出为无线电装置211-213的多个无线电收发装置。尽管被视为单个无线电单元，但是应当了解，实施例的无线电装置211-213中的任一个或全部都可以包括无线电装置的集合(例如，MIMO无线电配置)并且/或者被组合到公共单元(例如，单个多无线电单元)中。无线电装置211-213优选根据一个或多个广泛使用的协议(例如，WiFi、WiMAX、3G、LTE和/或卫星协议中的一个或多个)来操作，以容易地辅助与大量节点(例如，PC、PDA、使能无线LAN(WLAN)的蜂窝电话、AP等等)的信息通信。此外，根据本发明实施例所利用的无线电装置211-213适合于提供多协议操作(例如，IEEE 802.11(a)、(b)、(g)和(n))来提供节点兼容性。另外地或可替换地，根据本发明实施例所利用的无线电装置211-213适合于提供多频率操作(例如，2.4GHz和5GHz)来辅助节点兼容性和/或来提供不同信息通信链路间的隔离。
如图2中所示，无线电装置211-213优选地包括多个无线信号接口。例如，实施例的无线电装置211-213可以通过使用前述多个无线信号接口来提供分集(例如，极性分集、空间分集、角度分集和/或延迟分集)发送和/或接收，多输入所输出(MIMO)发送和/或接收，rake接收机接收等等。
还是参考图2，所图示出的实施例的多功能无线节点110还包括耦合到无线电装置211-213的智能天线系统。具体而言，智能天线装置221-223被耦合到无线电装置211-213中相应的无线电装置来提供用于照明服务体积120的天线波束。根据本发明实施例，每个智能天线装置221-223适合于提供或联合地提供用于提供对服务体积120的基本上完整的照明的天线波束。即，根据实施例，每个无线电装置和相对应的波束形成器可以提供对整个服务体积的覆盖，每个无线电装置和相对应的波束形成器可以聚合来提供对服务体积或其组合的覆盖。根据这里描述的概念，不论是关于任何具体的智能天线装置还是关于不同的智能天线装置，各种天线波束的大小、形状、方向和分集可以根据需要而不同，以提供链路完成基础设施形式。关于多功能无线节点的任何无线电装置实现的具体天线波束以及由多功能无线节点关于任何与之通信的节点实现的具体天线波束可以包括各种数目的具有所希望的大小、形状、方向和/或分集的天线波束以及它们的组合。例如，可以针对本发明实施例的多功能无线节点的具体无线电装置来实现天线波束集合以提供MIMO通信链路，其中每个天线波束选择不同的大小、形状等作为提供与具体节点的“最佳”通信的属性。
所图示出的实施例的每一个智能天线装置221-223包括波束形成器和天线系统。具体而言，智能天线装置221包括波束形成器231和天线系统241，智能天线装置222包括波束形成器232和天线系统242，并且智能天线装置223包括波束形成器233和天线系统243。这样的波束形成器和它们相对应的天线系统优选地被各自用来提供多个具有所希望的大小、形状、方向和/或分集的天线波束。作为一个说明性示例，波束形成器231和天线系统241可以被用来提供与天线系统121-123的天线波束相对应的天线波束配置，波束形成器232和天线系统242可以被用来提供与天线波束124-126的天线波束相对应的天线波束配置，而波束形成器233和天线系统243可以用来提供与天线波束127-130的天线波束相对应的天线波束配置。
天线系统241-243可以包括各种形式的天线，例如单个天线，天线阵列，等等。天线系统241-243可以提供各种形式的分集，例如，极性分集、空间分集、角度分集、延迟分集等等。因此，各个天线波束可以关于与同一无线电装置相关联的其它天线波束和/或关于与另一无线电装置相关联的天线波束来实现分集(例如，极性分集、空间分集、角度分集、延迟分集等等)。例如，与无线电装置211相关联的天线波束121-123可以设置第一分集属性(例如，垂直极化)，而与无线电装置212相关联的波束124-126可以设置第二分集属性(例如，水平极化)，以关于每个这样的无线电装置的信号来提供正交的或至少某种水平的隔离。
波束形成器231-233可以包括各种形式的波束形成电路，例如多个固定波束电路、自适应波束形成电路等等。尽管被示出为分离的波束形成器单元，但是应当了解，实施例的波束形成器231-233中的任何或所有波束形成器可以被组合到公共单元(例如，服务多个无线电装置的单个波束形成器单元)中。
使用这样的波束形成器和天线系统所提供的智能天线系统可以提供从中做出切换波束选择的多个固定波束。另外地或可替换地，使用这样的波束形成器和天线系统所提供的智能天线系统可以通过用于动态波束形成的多个自适应波束。因此，本发明的实施例可以按照需要提供固定的波束、自适应波束或固定波束与自适应波束的组合。
应当了解，根据本发明的概念，通过任意这样的波束形成器和相对应的天线系统提供的天线波束的具体数目、大小、形状和方向可以按照需要被选择来提供所希望的链路完成基础设施形式，并且不限于以上给出的示例。并且，本发明的实施例操作用于根据所调用的具体链路完成基础设施形式来提供通过波束形成器和相对应的天线系统提供的天线波束的不同数目、大小、形状和/或方向。
尽管如图2中所示的实施例示出3个无线电装置和相对应的智能天线装置，但是应当了解，根据本发明实施例可以利用任何数目的无线电装置和智能天线装置。例如，多功能无线节点的一实施例可以包括两个无线电装置和相对应的智能天线系统，提供这里所描述的服务体积的照明。类似地，如图2中的椭圆所示，实施例按照需要可以包括4、5等个无线电装置和/或4、5个智能天线来实现各种链路完成基础设施形式。
还是参考图2，所图示出的实施例的多功能无线节点110还包括控制器250，控制器250适合于辅助以多个不同链路完成基础设施形式中的每一个来合适地和/或最优地部署和委任多功能无线节点110。例如，实施例的控制器250操作用于分析与和每个无线电装置211-213相关联的每个天线波束(或所选择的多个天线波束)相关联的信息通信来配置信道、频率、无线电和/或天线波束选择，以合适地和/或最优地提供所选择的链路完成基础设施形式。因此，所图示出的实施例的控制器250与无线电装置211-213和智能天线装置221-223进行通信来关于配置和提供操作从其收集信息并且/或者向其提供信息。可以关于监控来往的操作、检测误差或故障、重新配置多功能无线节点能来另外地或可替换地利用这样的信息通信。
可以手动或自动地选择要由多功能无线节点110调用的链路完成基础设施形式。例如，用户可以(例如，通过设置开关、向寄存器输入数据等等)选择所需要的具体链路完成基础设施并且控制器250之后可以合适地和/或最优地提供所选择的链路完成基础设施形式。可替换地，控制器250可以分析其被置于的环境，例如通过分析前述与每个天线波束相关联的信息通信和/或其它信息(例如，其它链路的存在、所检测到的链路的数目、所检测到的链路的类型，所检测到的数据的类型、所检测到的数据的量，等等)，来自动地为多功能无线节点110选择合适的链路完成基础设施。之后，控制器250可以操作用于合适地和/或最优地提供所选择的链路完成基础设施。
还是参考图2，所图示出的实施例的多功能无线节点110还包括通信接口260。实施例的通信接口260除了提供通过与无线电装置211和智能天线装置221-223相关联的无线链路可用的信息通信链路以外，还提供一个或更多信息通信链路。例如，通信接口260可以包括一个或多个非无线网络接口(例如，以太网、PSTN、光纤、SCSI等等)。另外地或可替换地，通信接口260可以包括一个或更多点对点型的接口(例如，USB、IEEE 1394串行接口、IEEE 1284并行接口等等)。多功能无线节点同样可以包括一个或多个额外的或补充的无线接口(例如，WiMAX、3G、LTE、卫星等等)。
关注图3，示出多功能无线节点110为提供经合适的和/或最优的配置的所选择的链路完成基础设施形式所执行的操作的流程图。在块301，由控制器260选择这多个无线电装置的具体无线电装置，以在针对所选择的链路完成基础设施形式配置多功能无线节点110中所要使用的环境数据的收集中使用。如上所述，优选实施例的多功能无线节点的无线电装置本身优选地提供各种配置，以例如使用不同的协议、使用不同的频带等来进行通信。因此，所图示的实施例的块310处的操作还包括由控制器260选择所选择的无线电装置的配置。
在块302处，由控制器260控制天线系统(例如，与所选择的无线电装置和/或无线电配置相对应的天线装置)来步进遍历(step through)用于所选择的无线电装置和/或无线电配置的天线波束。例如，控制器260可以控制与所选择的无线电装置相对应的天线装置来扫描多个天线波束中的每一个，同时所选择的无线电装置受控制器260的控制而发送和/或接收信号。这样的信号可以使用多种协议、多种信道、多种频带等来发送和/或接收(例如使用所多协议和所频率无线电装置的所有协议和频率或其某些选择出的子集)。在块303，由控制器260各种环境数据，例如所接收到的信号、所接收到的数据、信号电平信息、噪声电平信息、干扰信息、与传送相关联地检测到的响应、所检测到的节点等。
应当了解，块302处所利用的天线波束可以包括关于所选择的无线电装置可用的所有天线波束。可能希望使用所有这样的天线波束来给出环境的非常完整的示图，但是调用每个这样的天线波束要花费相当多的时间。可替换地，在块302处所利用的天线波束可以包括关于所选择的无线电装置可用的天线波束的子集。可能希望使用这样的天线波束子集来辅助更迅速的配置和供应操作，但是需要给出环境的不那么完整的示图。在例如通过用户手动选择已经事先完成了具体链路完成基础设施形式选择的情况中，可以在给出与所选择的链路完成基础设施形式有关的环境的各个方面的基本上完整的示图的同时，针对具体的链路完成基础设施形式选择使用这样的天线波束子集来辅助更迅速的配置和供应操作。还可能关于实现自适应波束形成技术希望使用这样的天线波束子集，因为这样的环境可以以其他方式形成接近无穷数目的天线波束。因此，用这样的实施例可以利用提供合适的覆盖的天线波束子集(例如，聚合来充分照明服务体积或其被选择的部分，提供对服务体积或其被选择的部分的部分重叠的覆盖)。
在块304，关于是否存在要对其收集环境数据的另外的无线电装置和/或无线电配置进行判断。如果存在要对其收集环境数据的另外的无线电装置和/或无线电配置，根据所图示出的实施例的处理返回块301，在块301，选择下一无线电装置和/或无线电配置。然而，如果存在要对其收集环境数据的另外的无线电装置和/或无线电配置，根据所图示出的实施例的处理进行到块305。
应当了解，尽管图3中示出的实施例顺序地示出每个所选择的无线电装置和无线电配置的处理来简化所描述的概念，但是关于本发明，对顺序地或以其它顺序提供对无线电装置、无线电配置、天线波束形成和/或环境数据的选择没有限制。例如，本发明的实施例可以操作用于关于多个无线电装置和/或无线电配置并行地收集环境数据。
在块305，关于是否存在要被收集以在针对所选择的链路完成基础设施形式配置多功能无线节点110中使用的另外的环境数据进行判断。例如，如果通信接口260被耦合到网络或其它链路，则根据本发明实施例，在块306，由控制器250收集有关那个链路的环境数据。然而，如果不存在要收集的另外的环境数据，则根据所图示出的实施例的处理进行到块307。
在所图示出的实施例的块307处，控制器250处理和/或分析所收集的环境数据来针对多功能无线节点110确定合适的链路完成基础设施形式。例如，控制器250可以确定所选择的环境数据示出该环境包括AP和多个工作站或其它终端节点，从而选择中继器链路完成基础设施形式。类似地，控制器250可以确定所收集的环境数据示出该环境包括AP和多个工作站或其它终端节点，从而选择具有回传能力的中继器链路完成基础设施形式，例如来在AP之间提供链路。控制器250可以确定所收集的环境数据示出该环境包括BS(可能使用耦合到通信接口260的桥接适配器)和AP和/或工作站或其它终端节点，从而选择桥接器链路完成基础设施形式。作为另一示例，控制器250可以确定所收集的环境数据示出该环境包括BS(例如，蜂窝电信网络BS)和LAN(可能每一个使用通信接口260)，从而选择网络链路完成基础设施形式。控制器250确定所收集的数据示出该环境包括LAN(可能使用通信接口260)和多个工作站或其它终端节点，从而选择AP链路完成基础设施形式。
根据本发明实施例，控制器250的用于确定合适的链路完成基础设施形式的操作是可选的。例如，用户可以例如在块301的初始操作之前选择所希望的链路完成基础设施形式，如果需要的话。根据本发明实施例，这样的处理可以从块305进行到块308(如用点线所示)，其中，根据所收集的环境数据来配置多功能无线节点的属性(例如，天线波束选择和/或配置，无线电装置指派、信道选择等)以提供所选择的链路完成基础设施形式。可替换地，用户可以提供某些信息，例如所要使用的无线电装置的数目、所要使用的具体信道和/或频率、天线波束图参数、所要使用的天线波束的数目、所要建立的链路的数目和/或类型等等，并且块307处控制器250的操作可以使用前述用户数据、环境数据和/或其它可用数据来确定适当的链路完成基础设施形式，或其中某些部分。
应当了解，尽管以上参考具体完成基础设施形式提到了示例性实施例，但是本发明的实施例可以操作用于使用一个或多个多功能无线节点来提供多个这样的完成基础设施形式。例如，通过适当地配置各种无线电装置和智能天线系统，本发明的实施例可以设置桥接器链路完成基础设施形式和AP链路完成基础设施形式两者。当然，根据本发明实施例可以提供完成基础设施形式的其它组合。
在块308处，控制器250以所选择的链路完成基础设施形式针对合适的和/或最优的操作来配置多功能无线节点110的组件。例如，控制器250可以选择具体的无线电装置、无线电配置以及天线波束来提供所选择的链路完成基础设施形式的确定的链路。作为一个示例，在中继器链路完成基础设施形式被选择的情况中，第一无线电装置可以被选择来使用一个或多个所选择的天线波束提供与所检测到的AP的链路，并且第二无线电装置可以被选择来提供遍布适合各种工作站和其它终端装置的服务体积的照明。根据本发明实施例，第一无线电配置(例如，5GHz通信频带选择)被选择与第一无线电装置一起使用，并且第二无线电配置(例如，2.4GHz通信频带选择)被选择与第二无线电装置一起使用。这样的选择可操作用于关于各个无线电装置的通信提供正交性并且适应所希望的信息通信(例如，较大百分比的工作站和其它终端设备能够在2.4GHz频带中通信而大量的AP能够在5GHz频带中通信，从而在许多情况中提供最优的配置)。另外地或可替换地，本发明的实施例可以利用提供与AP的通信的一个或多个比较宽的波束天线来辅助增大的通信链路长度、增大的信息通信速率、减小的干扰等。而，可以利用照明服务体积的一个或多个比较宽的天线波束来提供与工作站和其它终端设备的通信，以辅助对服务体积的基本完整的覆盖，以适应移动设备等等。
应当了解，可以提供前述操作的控制器250作为在限定这里所述的操作的指令集的控制下操作的一个或多个基于处理器的系统。例如，具有中央处理单元(CPU)、存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、盘驱动存储器、光驱动存储器等等)基于处理器的系统和合适的输入/输出接口可以用指令集来编程以向控制器250提供如这里所述地进行操作的实施例。另外地或可替换地，控制器250可以包括被配置来提供这里所描述的操作的专用电路，例如专用集成电路(ASIC)、可编程门阵列(PGA)等。
为了帮助理解本发明的这些概念，以下提供针对本发明实施例的多功能无线节点的若干示例性链路完成基础设施形式配置。应当了解，所给出的示例不希望被限制于这里所描述的概念，而是希望提供本发明实施例的更具体的示例。
关注图4，示出中继器链路完成基础设施形式配置，其提供无线室外覆盖到无线网络未服务到或未充分服务到的室内环境和其它区域的扩展。具体而言，图4的多功能无线节点110a和110c在2.4GHz或5GHz频带中从提供WiFi基础设施的AP 410接收信号，并且将该信号中继到室内，同时，图4中的多功能无线节点110b在2.4GHz或5GHz频带中从AP 410接收信号并且在遮蔽AP 410的信号的区域中中继该信号。为了辅助该示例性实施例，多功能无线节点110a优选被置于外部的门口或窗户附近以容易地连接到AP 410。在该示例性实施例中，多功能无线节点110b以朝向要提供服务的阴影区的方向被布置在由AP 410照明的诸如从灯柱延伸的水平组件的底部之类的机构上。类似地，该示例性实施例的多功能无线节点110c以朝向要提供服务的大楼的方向被布置在由AP 410照明的诸如灯柱或天线杆的顶部之类的机构上。回传链路(多功能无线节点110a-110c之间的链路)和接入链路(多功能无线节点110a-110c与工作站或其服务的其它终端装置(未示出)之间的链路)优选在分离的频带/信道上被执行(5/2.4GHz或2.4GHz中的2个不重叠信道)。
以下在表格中示出前述示例的多功能无线节点的各种配置选择。在以下表格中，两个和3个无线电装置列示出可以根据由多功能无线节点所利用的无线电装置的数目来选择的不同配置，并且固定的和自适应的天线系统行示出可以根据由多功能无线节点所利用的天线系统选择的不同配置。下表中所示出的示例采用3端口无线电装置，例如具有3个天线端口的802.11n无线电装置。
  2个无线电装置的多功能无线节点   3个无线电装置的多功能无线节点
  回传无线电装置   -1个802.11(n)2.4/5GHz无线电装置   -1个802.11(n)2.4/5GHz无线电装置
  接入无线   -1个802.11(n)2.4GHz无   -2个802.11(n)2.4GHz无线电
  电装置   线电装置   装置
  固定波束天线系统   -3个双边带单极性天线(用于接入)-3个双边带单极性天线(用于回传)   -6个双边带单极性天线(用于接入)-1个平板天线(用于回传5GHz)
  自适应波束天线系统   -1个双边带3扫描波束天线集合(用于接入)-1个双边带3扫描波束天线集合(用于回传)   -2个双边带3扫描波束天线集合(用于接入)-1个平板天线(用于回传5GHz)
关注图5，示出具有回传的AP链路完成基础设施形式，其提供用于室内覆盖的网格节点(mesh node)。在该示例中，多功能无线节点110a-110c中的每一个操作用于相互自动连接来找到将流量传递到其的网络退出点(示出为耦合到多功能无线节点110a的网络510)。多功能无线节点110a-110c中每一个的控制器250的算法优选地包括公共网格机制，例如自我修复，最佳路径搜索等等。对于3个无线电装置的设计，实施例使用2个802.11(n)2.4/5GHz无线电装置来增强网格连通性使得在延迟被减少时，跳跃距离增大。此外，与之前的示例类似，网格和接入连接优选在分开的频带/信道上被执行(5/2.4GHz或2个2.4GHz不重叠信道)。
  2个无线电装置的多功能无线节点   3个无线电装置的多功能无线节点
  回传无线电装置   -1个802.11(n)2.4/5GHz无线电装置   -2个802.11(n)2.4/5GHz无线电装置
  接入无线电装置   -1个802.11(n)2.4GHz无线电装置   -1个802.11(n)2.4GHz无线电装置
  固定波束天线系统   -3个双边带单极性天线(用于接入)-3个双边带单极性天线(用于回传)   -6个双边带单极性天线(用于回传)-1个全向天线(用于接入2.4GHz)
  自适应波   -1个双边带3扫描波束天线   -2个双边带3扫描波束天线集
  束天线系统   集合(用于接入)-1个双边带3扫描波束天线集合(用于回传)   合(用于回传)-1个全向天线(用于接入2.4GHz)
关注图6，示出提供对一个或多个服务体积的照明的AP链路完成基础设施形式配置。在该示例中，多功能无线节点110a-110c中每一个节点的无线电装置被同时用作提供到网络510的接入的接入无线电装置。这样的无线电装置可以联合到一起来对所有无线客户端提供更好的收敛或被用作不同频谱(例如，2.4/5GHz或不同的2.4GHz信道)上分离的接入点来提供更好的容量。
  2个无线电装置的多功能无线节点   3个无线电装置的多功能无线节点
  回传无线电装置   -N/A   -N/A
  接入无线电装置   -2个802.11(n)2.4GHz无线电装置   -2个802.11(n)2.4GHz无线电装置-1个802.11(n)5GHz无线电装置
  固定波束天线系统   -6个双边带单极性天线(用于接入)   -6个双边带单极性天线(用于接入)-1个全向天线(用于接入5GHz)
  自适应波束天线系统   -2个双边带3扫描波束天线集合(用于接入)   -2个双边带3扫描波束天线集合(用于接入)1个全向天线(用于接入5GHz)
关注图7，示出桥接器链路完成基础设施形式，其中，多功能无线节点110a和110b在AP 410a和410b之间提供无线回传。优选提供利用5GHz的回传链路来使得对AP的干扰最小，并且提供更多信道选项来辅助回传集线器网站(hub site)操作。
  2个无线电装置的多功能无线节点   3个无线电装置的多功能无线节点
  回传无线电装置   -2个802.11(n)5GHz无线电装置   -3个802.11(n)5GHz无线电装置
  接入无线电装置   -N/A   -N/A
  固定波束天线系统   -6个双边带单极性天线(用于回传)   -6个双边带单极性天线(用于回传)-1个全向天线(用于回传)
  自适应波束天线系统   -2个双边带3扫描波束天线集合(用于回传)   -2个双边带3扫描波束天线集合(用于回传)1个全向天线(用于回传)
关注图8，示出网络链路完成基础设施形式，其提供用于将由BS 810(这里被示出布置在车辆的外部)提供的HSPA/WiMAX信号通过多功能无线节点110变换成在车辆内部传播的WiFi信号。该配置允许普通PC/PDA客户端在移动的同时在车辆(例如，公交车、渡船、飞机、火车等)内使用它们的WiFi连通性，尽管由这样的PC/PDA客户端直接支持的基础设施不适应这样的环境。另外地或可替换地，该配置允许普通PC/PDA客户端在未被这样的PC/PDA客户端直接支持的基础设置以其它方式服务到的区域内利用它们的WiFi连通性。联合无线电或多信道接入技术可以在该示例中用于不同目的(例如，覆盖/容量)。在所图示的示例中，移动IP或其它技术优选被应用来提供无缝漫游，因为该车辆可能绕着城市移动。
  2个无线电装置的多功能无线节点   3个无线电装置的多功能无线节点
  回传无线电装置   -1个外部的USB连接的HSPA/WiMAX调制解调器   -1个外部的USB连接的HSPA/WiMAX调制解调器
  接入无线电装置   -2个802.11(n)2.4GHz无线电装置   -2个802.11(n)2.4GHz无线电装置
  -1个802.11(n)5GHz无线电装置
  固定波束天线系统   -6个双边带单极性天线(用于接入)   -6个双边带单极性天线(用于接入)-1个全向天线(用于接入5GHz)
  自适应波束天线系统   -2个双边带3扫描波束天线集合(用于接入)   -2个双边带3扫描波束天线集合(用于接入)1个全向天线(用于接入5GHz)
应当了解，以上所阐述的配置可以由控制器250响应于相对应的链路完成基础设施形式的选择并根据所收集的环境信息来实现。关于具体链路使用的无线电装置、用于链路的天线波束等也优选根据所收集的环境信息来选择。
尽管已经详细描述了本发明及其优势，应当理解，可以在不偏离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下进行各种改变、替换和更改。并且，本申请的范围不希望被限制于在该说明书中描述的处理、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的具体实施例。本领域普通技术人员从本发明的公开中将容易了解到，可以根据本发明来利用现存的或稍后被开发来执行与这里所描述的相对应的实施例相同功能或实现基本相同的结果的处理、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤。因此，权利要求希望将这样的处理、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤包括在其范围内。

Claims (54)

1.一种多功能无线节点，适合于提供多个可选择链路完成基础设施形式，所述多功能无线节点包括：
多个无线电装置；
智能天线系统，所述智能天线系统耦合到所述多个无线电装置，并且为经由所述多个无线电装置的通信提供用于照明服务体积的天线波束；以及
控制器，所述控制器耦合到所述多个无线电装置，并且可操作用于使用所述天线波束和所述多个无线电装置来收集通信环境数据以及针对所述多个链路完成基础设施形式中所选择的链路完成基础设施形式，利用所收集的通信环境数据来配置所述多功能无线节点。
2.根据权利要求1所述的多功能无线节点，其中，所述多个链路完成基础设施形式包括从由中继器、桥接器、网关、回传以及接入点组成的群组中选择的至少一个链路完成基础设施形式。
3.根据权利要求2所述的多功能无线节点，其中，所述智能天线系统被配置为提供用于限定所述服务体积的天线波束，所述服务体积适合于充分服务所述多个可选择的链路完成基础设施形式中的每个链路完成基础设施形式。
4.根据权利要求3所述的多功能无线节点，其中，所述智能天线系统被配置为提供用于限定服务体积的天线波束，所述服务体积适合于辅助在多个方向中部署所述多功能无线节点。
5.根据权利要求4所述的多功能无线节点，其中，所述服务体积包括半球形体积，所述半球形体积包括比半球体大但比球体小的体积。
6.根据权利要求4所述的多功能无线节点，其中，所述多个方向包括相反的方向、垂直的方向、水平的方向和顶上的方向。
7.根据权利要求1所述的多功能无线节点，其中，所述多个链路完成基础设施形式包括中继器、桥接器、网关、回传以及接入点。
8.根据权利要求1所述的多功能无线节点，其中，由所述智能天线系统提供的天线波束包括与所述多个无线电装置中的每个无线电装置相关联的一组多个天线波束。
9.根据权利要求8所述的多功能无线节点，其中，所述每组多个天线波束的多个天线波束聚合来充分照明所述服务体积。
10.根据权利要求8所述的多功能无线节点，其中，至少两组多个天线波束的多个天线波束聚合来充分照明所述服务体积。
11.根据权利要求8所述的多功能无线节点，其中，由所述控制器收集的通信环境数据包括使用每组多个天线波束的每个天线波束收集的数据。
12.根据权利要求8所述的多功能无线节点，其中各组多个天线波束中的第一组多个天线波束的多个天线波束相对于各组多个天线波束中的第二组多个天线波束的多个天线波束具有正交属性。
13.根据权利要求8所述的多功能无线节点，其中各组多个天线波束中的第一组多个天线波束的多个天线波束相对于各组多个天线波束中的第二组多个天线波束的多个天线波束具有分集属性。
14.根据权利要求1所述的多功能无线节点，其中，所述多个无线电装置每一个提供多协议操作和多频率操作中的至少一个，并且其中，所述控制器可操作用于利用所收集到的通信环境数据中有关通信环境协议和通信环境频率的信息中的至少一个来配置所述多功能无线节点。
15.根据权利要求1所述的多功能无线节点，其中，所述多个无线电装置中的每个无线电装置适合于根据一个或多个被广泛利用的协议来操作。
16.根据权利要求15所述的多功能无线节点，其中，所述被广泛利用的协议包括根据电气与电子工程师协会802.11标准提出的WiFi协议。
17.根据权利要求1所述的多功能无线节点，其中，所述多个无线电装置中的每个无线电装置适合于提供多协议操作。
18.根据权利要求17所述的多功能无线节点，其中，所述多协议操作包括从由电气与电子工程师协会802.11(a)、802.11(b)、802.11(g)和802.11(n)协议组成的群组中选择的多个协议。
19.根据权利要求1所述的多功能无线节点，其中，所述智能天线系统包括固定天线波束网络，其中，用于照明所述服务体积的天线波束中的一个或多个天线波束由所述固定天线波束网络提供。
20.根据权利要求1所述的多功能无线节点，其中，所述智能天线系统包括自适应天线波束形成电路，其中，用于照明所述服务体积的天线波束中的一个或多个天线波束由所述自适应天线波束形成电路提供。
21.根据权利要求1所述的多功能无线节点，还包括：
通信接口，所述通信接口除了提供通过与所述多个无线电装置和所述智能天线系统相关联的无线链路可用的信息通信链路以外，还提供一个或更多信息通信链路。
22.根据权利要求21所述的多功能无线节点，其中，所述通信接口包括一个或更多非无线网络接口。
23.根据权利要求21所述的多功能无线节点，其中，所述通信接口包括一个或更多点对点型接口。
24.根据权利要求21所述的多功能无线节点，其中，所述通信接口包括一个或更多无线类型接口。
25.一种方法，用于以多个链路完成基础设施形式中的链路完成基础设施形式来提供多功能无线节点的操作，所述方法包括：
针对多个无线电装置中的每一个扫描多个天线波束；
从所述扫描中收集针对服务体积的通信环境数据；以及
使用所收集的通信环境数据来针对所述多个链路完成基础设施形式中的链路完成基础设施形式配置所述多功能无线节点的一个或更多方面。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述多个天线波束包括与所述多个无线电装置中的每个无线电装置相关联的一组天线波束，其中，至少一组天线波束包括两个或更多天线波束。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述每组天线波束中的天线波束聚合来充分照明所述服务体积。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，至少两组天线波束中的天线波束聚合来充分照明所述服务体积。
29.根据权利要求26所述的方法，其中，所述服务体积包括半球形体积，所述半球形体积包括比半球体大但比球体小的体积。
30.根据权利要求26所述的方法，其中，所述扫描包括：
扫描与所述多个无线电装置中的每个无线电装置相关联的那组天线波束的每个波束天线。
31.根据权利要求26所述的方法，其中，所述扫描包括：
扫描比与所述多个无线电装置中的一个无线电装置相关联的那组天线波束的所有天线波束少的天线波束。
32.根据权利要求25所述的方法，还包括：
收集额外的通信环境数据，所述额外的通信环境数据与由所述多个天线波束和所述多个无线电装置提供的通信接口以外的通信接口相关联，其中，所述配置所述多功能无线节点的一个或更多方面的步骤使用所收集的通信环境数据和所收集的额外的通信环境数据。
33.根据权利要求25所述的方法，其中，在配置所述多功能无线节点的一个或更多方面的步骤中所使用所收集的通信环境数据包括关于在所述服务区域中检测到的节点的类型的信息。
34.根据权利要求25所述的方法，其中，用于所述多个无线电装置中的第一无线电装置的多个天线波束包括充分照明所述服务体积的第一组天线波束，并且用于所述多个无线电装置中的第二无线电装置的多个天线波束包括充分照明所述服务体积的第二组天线波束。
35.根据权利要求25所述的方法，其中，用于所述多个无线电装置中的第一无线电装置的多个天线波束包括第一组天线波束，并且用于所述多个无线电装置中的第二无线电装置的多个天线波束包括第二组天线波束，其中，所述第一组天线波束和所述第二组天线波束聚合来充分照明所述服务体积。
36.根据权利要求25所述的方法，其中，所述配置所述多功能无线节点的一个或多个方面的步骤包括：
选择第一子集中的天线波束子集以用于在由所述第一无线电装置以所述链路完成基础设施形式提供信息通信中使用；以及
选择第二子集中的天线波束子集以用于在由所述第二无线电装置以所述链路完成基础设施形式提供信息通信中使用。
37.根据权利要求25所述的方法，还包括：
从所述多个链路完成基础设施形式中选择所述链路完成基础设施形式。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，选择所述链路完成基础设施形式的步骤从由中继器、桥接器、网关、回传以及接入点组成的群组中选择所述链路完成基础设施形式。
39.根据权利要求37所述的方法，其中，选择所述链路完成基础设施形式的步骤由所述多功能无线节点使用所收集的通信环境数据来执行。
40.根据权利要求25所述的方法，还包括：
用户提供一个或多个参数以用于在针对所述链路完成基础设施形式来配置所述多功能无线节点的一个或多个方面的步骤中使用。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述一个或多个参数包括对所述链路完成基础设施形式的选择。
42.根据权利要求40所述的方法，其中，所述一个或多个参数包括辅助由所述多功能无线节点的控制器从所述多个链路完成基础设施形式中选择所述链路完成基础设施形式的信息。
43.一种多功能无线节点，适合于提供多个可选择链路完成基础设施形式，所述多功能无线节点包括：
多个无线电装置，其中，所述多个无线电装置中的无线电装置各自提供多协议操作和多频率操作；
智能天线系统，所述智能天线系统耦合到所述多个无线电装置，并且为经由所述多个无线电装置的通信提供用于照明服务体积的天线波束，其中，所述智能天线系统被配置为提供用于限定服务体积的天线波束，所述服务体积适合于充分服务所述多个可选择链路完成基础设施形式中的每个链路完成基础设施形式；以及
控制器，所述控制器耦合到所述智能天线系统，并且可操作用于使用所述天线波束和所述多个无线电装置来收集通信环境数据以及针对所述多个链路完成基础设施形式中的所选择的链路完成基础设施形式，利用所收集的通信环境数据来配置所述多功能无线节点，并且其中，所述控制器可操作用于利用所收集的通信环境数据中有关通信环境协议和通信环境频率的信息中的至少一者来配置所述多功能无线节点。
44.根据权利要求43所述的多功能无线节点，其中，所述控制器可操作用于使用所收集的通信环境数据来从所述多个链路完成基础设施形式中选择所述链路完成基础设施形式。
45.根据权利要求44所述的多功能无线节点，其中，所述控制器的操作从由中继器、桥接器、网关、回传以及接入点组成的群组中选择所述链路完成基础设施形式。
46.根据权利要求43所述的多功能无线节点，其中，所述服务体积包括半球形体积，所述半球形体积包括比半球体大但比球体小的体积。
47.根据权利要求43所述的多功能无线节点，其中，所述智能天线系统还被配置为提供用于限定服务体积的天线波束，所述服务体积适合于辅助在多个方向中部署所述多功能无线节点。
48.根据权利要求43所述的多功能无线节点，其中，所述多个链路完成基础设施形式包括中继器、桥接器、网关、回传以及接入点。
49.根据权利要求43所述的多功能无线节点，其中，由所述智能天线系统提供的天线波束包括与所述多个无线电装置中的每个无线电装置相关联的一组多个天线波束。
50.根据权利要求49所述的多功能无线节点，其中，每组多个天线波束中的多个天线波束聚合来充分照明所述服务体积。
51.根据权利要求49所述的多功能无线节点，其中，所述控制器控制各组天线波束。
52.根据权利要求43所述的多功能无线节点，其中，所述多协议和多频率操作包括根据电气与电子工程师协会802.11(a)、802.11(b)、802.11(g)和802.11(n)协议的操作。
53.根据权利要求43所述的多功能无线节点，其中，所述智能天线系统包括固定天线波束网络，其中，用于照明所述服务体积的天线波束中的一个或多个天线波束由所述固定天线波束网络提供。
54.根据权利要求43所述的多功能无线节点，其中，所述智能天线系统包括自适应天线波束形成电路，其中，用于照明所述服务体积的天线波束中的一个或多个天线波束由所述自适应天线波束形成电路提供。
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