CN102684769A

CN102684769A - 无线lan发送接收装置、无线lan发送接收方法

Info

Publication number: CN102684769A
Application number: CN2012101403299A
Authority: CN
Inventors: 石彻白敬
Original assignee: Buffalo Inc
Current assignee: Buffalo Inc
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2012-09-19
Also published as: TW200537946A; US20050152315A1; KR100799963B1; JP4462910B2; CN1886916B; EP1693973A4; KR20060120183A; EP1693973A1; CN1886916A; JP2005167772A; US7515555B2; WO2005055468A1

Abstract

本发明提供一种无线LAN发送接收装置，用于解决对应突发的接收场强等的变动来切换天线，从长期的数据传送期间看来反而为损耗的主要原因这一课题。通过本发明中的无线LAN发送接收装置，可以在应用层上的数据吞吐量Dt没有问题的情况下，通过禁止切换天线(29a、29b)，来维持良好的数据吞吐量Dt。也就是说，不受突发性的RSSI信号Rt和下位层的错误率等左右，可以防止不必要的天线(29a、29b)的切换，长期来看可以抑制天线(29a、29b)的切换损耗。

Description

无线LAN发送接收装置、无线LAN发送接收方法

本申请是申请号为200480034880.9、申请日为2004年11月30日、发明名称为“无线LAN发送接收装置、无线LAN发送接收方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种无线LAN发送接收装置和无线LAN发送接收方法，特别涉及具备多个天线的无线LAN发送接收装置和无线LAN发送接收方法。

背景技术

以往的无线LAN发送接收装置中，公知在与天线的接收场强对应的RSSI信号(接收场强信号)和交付给MAC部的解调数据的错误率出现恶化时，切换连接在接收电路上的天线。

通过这种结构，使用接收场强和错误率良好的天线，就可以确保良好的数据链路。

但问题是，在上述以往的无线LAN发送接收装置中，接收场强和错误率变动的周期，大多比实际的数据传送期间短的多，用户能够感受到的实质的平均通信速度未必良好。也就是说，存在的课题是，从长期的数据传送期间来看，天线因突发的接收场强等的变动而被切换，反而是发生损耗的主要原因。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种可以确保良好的数据吞吐量的无线LAN发送接收装置和无线LAN发送接收方法。

为了达到上述目的的本发明，是具备多个天线、和选择该多个天线的其中一个来与接收电路连接的天线切换机构的无线LAN发送接收装置，其中，上述天线切换机构，检测出数据吞吐量，当该数据吞吐量发生恶化时，切换与上述接收电路连接的上述天线。

在如上述构成的本发明中，与上述接收电路连接的上述天线被上述天线切换机构切换。上述天线切换机构，具备检测出数据吞吐量的机构，当检测出的数据吞吐量发生恶化时，切换与上述接收电路连接的上述天线。也就是说，可以将上述数据吞吐量良好的上述天线与上述接收电路连接。另外，上述数据吞吐量是所谓的有效传送速度，表示单位时间的数据传送量。此外，上述数据吞吐量，由被传输的数据的方式决定，是单位时间的执行工作数，或单位时间的消息处理数等。

这样一来，可以提供能确保良好数据吞吐量的无线LAN发送接收装置。

此外，本发明的另一方式中，构成为：上述天线切换机构，检测出上述天线的接收场强，并当该接收场强发生恶化时，切换与上述接收电路连接的上述天线，同时若上述数据吞吐量良好，则即使该接收场强发生恶化，也不切换与上述接收电路连接的上述天线。

在如上构成的情况下，上述天线切换机构具备检测出接收场强的机构，在检出的接收场强发生恶化时，切换与上述接收电路连接的上述天线。但是，如果上述数据吞吐量良好，则即便上述接收场强发生恶化，也不对与上述接收电路连接的上述天线实施切换。也就是说，能够根据上述接收场强和上述数据吞吐量这双方，来切换与上述接收电路连接的上述天线，同时优先确保良好的上述数据吞吐量。

这样一来，可以不被突发的接收场强的变化左右，能确保良好的数据吞吐量。

此外，本发明的另一方式中，构成为：上述天线切换机构，为了能切换与上述接收电路连接的上述天线，事先将上述数据吞吐量的变动样式作为切换样式进行保存，并且对该切换样式与检测出的上述数据吞吐量的变动样式进行比较，如果它们相似，则切换与上述接收电路连接的上述天线。

在如上构成的情况下，上述天线切换机构为了切换上述天线，将上述数据吞吐量的变动样式作为切换样式进行保存。上述天线切换机构将该切换样式与实际检测出的上述数据吞吐量的变动样式相比较。然后，如果上述变动样式与实际检测出的上述数据吞吐量的变动相似，对与上述接收电路连接的上述天线实施切换。

这样一来，可以不被突发的数据吞吐量的变动左右，能确保良好的数据吞吐量。

再有，本发明的另一方式中，构成为：上述数据吞吐量，是应用层上的数据吞吐量。

在如上构成的情况下，与上述接收电路连接的上述天线，被根据应用层上的上述数据吞吐量来切换。

这样一来，可使用户能察觉到的数据吞吐量变得良好。

再有，本发明的另一方式中，构成为：上述数据吞吐量，是实际数据的数据吞吐量。

也就是说，可以良好地保持实际数据的数据吞吐量。

这样一来，可以使实际发送接收的数据的数据吞吐量变得良好。

如上所述，可以容易地理解，根据数据吞吐量来切换天线的方法并非必须限定在一个具有实体的装置中，可将其作为方法来使用。因此，用于具备多个天线、和选择该多个天线的其中一个来与接收电路连接的天线切换机构的无线LAN发送接收装置的无线LAN发送接收方法中，可构成为：检测出数据吞吐量，当该数据吞吐量发生恶化时，切换与上述接收电路连接的上述天线。

也就是说，并不限于具有实体的装置，作为其方法也有效。

附图说明

图1是表示LAN卡和个人计算机所构成的系统的概略硬件结构的图。

图2是表示个人计算机的概略软件结构的图。

图3是表示系统的网络体系结构的图。

图4是表示数据的发送接收的流程的示意图。

图5是天线切换处理的流程图。

图6是天线切换处理的流程图。

图7是表示变动样式和切换样式的图线。

具体实施方式

(1)第1实施方式

图1中，用概略框图表示本发明的一个实施方式中的实现无线LAN的无线LAN卡和与该无线LAN卡相连的个人计算机的硬件结构。另外，本发明的适用对象不限于无线LAN卡和个人计算机，既可以应用于无线LAN的接入点等，也可以应用于具备无线LAN通信功能的路由器、集线器或终端适配器等。在图1中，无线LAN卡10包括：集中控制本无线LAN卡10的CPU12。CPU12与内部总线13连接，RAM14和ROM15与该内部总线13连接。CPU12根据ROM15存储的固件和数据，适当利用RAM14的存储区域来执行规定的运算处理。

物理层电路20连接在总线13上。物理层电路20，由以下各部分构成：MAC电路21、基带处理器(BBP)电路22、无线电路(RF)23、切换电路24、以及一对天线29a、29b。MAC电路21控制媒体访问，通过基带处理器电路22，由无线电路23用规定的频带实现数字数据的传送。切换电路24根据MAC电路21作出的切换指示，切换与切换电路24相连的天线29a、29b。无线电路23，检测出与连接的天线29a、29b的接收场强对应的直流电压作为RSSI信号，并将检出的RSSI信号传达给MAC电路21。然后，MAC电路21在所传达的RSSI信号地下，且满足规定条件的情况下，对切换电路24发出天线29a、29b的切换指示。

总线IF16连接在内部总线13上，该总线IF16可以作为接口，与用来安装周边机器的总线连接。在本实施方式中，以个人计算机(以下，简称PC)50为上述周边机器的一例，其通过总线I/F56与无线LAN卡10相连。PC50中，总线50a上连接有CPU51、ROM52、RAM53、CRTI/F55a、输入I/F57a、总线I/F56、硬盘(HDD)54等。此外，还通过CRTI/F55a与显示器55b连接，通过输入I/F57a与鼠标器57b和键盘57c连接。硬盘54中，保存有应用程序(APL)54a、操作系统(OS)54b和各种驱动程序54c等。

(2)PC软件结构：

图2表示PC50所执行的软件的概略结构图。PC50中，安装有OS54b。OS54b是基础软件，它提供各APL54a中共同执行的文件展开和画面显示等基本处理。APL54a，是实现文件传送、邮件、创建文档以及表计算等各种目的的软件，与OS54b同样地被安装。执行APL54a后适当地被读出到RAM53中，CPU51执行基于APL54a的运算处理。这时，CPU51还执行基于OS54b的运算处理，并提供上述基本处理，或者管理APL54a使用的资源。

驱动程序54c1、54c2，是被编入OS54b的软件，它构成OS54b、APL54a与各种硬件的中介。因此，OS54b、APL54a，通过利用驱动程序54c1、54c2，可以对各种硬件进行驱动控制。另外，驱动程序54c2，是用于全面驱动LAN卡10的设备驱动程序，驱动程序54c1，是用于驱动LAN卡10中的天线29a、29b和切换电路24的设备驱动程序。编入OS54b的驱动程序并不限于以上部分，用来对CPU51、总线50a、鼠标器57b以及键盘57c等进行控制驱动的驱动程序也被编入OS54b。驱动程序54c1、54c2提供给LAN卡10的控制信号，通过总线I/F56传达给LAN卡10的各个硬件。

(3)功能构成：

以上，对PC50和无线LAN卡10的硬件和软件结构进行了说明，而通过这些硬件和软件协调工作来分担规定的功能，PC50和无线LAN卡10就可以进行正确的无线LAN通信。图3概念性地表示无线LAN通信所需要的功能构成。该功能构成也被称作网络体系结构，为了实现各系统资源的通用化，标准模型化不断得到发展。作为该标准模型的一例，图3表示的是OSI基本参照模型。在该图中，层分为第1～第7层，各个阶层中实现规定的功能。

位于最下层的第1层是物理层，它执行以下处理，即，将从上位层传递下来的数据包转换为由位串等表现的电信号，相反将电信号转换成数据包传递给上位层。此外，它还起到物理连接外部计算机等的系统并接收电信号的作用。为了物理连接外部系统，需要使相互之间规格统一，对该规格的定义是协议。本发明的这种无线LAN中，由天线29a、29b收发的电波的频带和调制方式等，都遵从协议。另外，由于这种协议不限于物理层，在第2～第7的各层中也被定义，因此，即便是在不同的系统之间，也可以相互进行无线LAN的通信。

第2层的数据链路层中，在发生通信错误时进行错误检测、错误纠正等的处理。在本发明的这种无线LAN的情况下，物理层和数据链路层进行的处理，大多由IEEE802.11b等协议统一规定。此外，由于在IEEE802.11b等无线LAN的协议中，物理层和数据链路层的区别模糊，所以常如下分层来代替，即分为：进行媒体的访问控制的MAC副层，和构成该MAC副层和上层之间的中介的LLC副层。虽然属于物理层和数据链路层的处理，主要是物理层电路20和CPU12通过执行保存在ROM15中的固件等来实施，但只要遵从各系统中特定的协议，谁来进行什么样的处理均可。

第3层的网络层中，主要进行路由(路径控制)和数据包的顺序控制等的处理。具体讲就是，对从上层接收的数据包附加路由信息和顺序控制信息等信头(head)后传递给下层，或从下层传递来的数据包中分离路由信息和顺序控制信息等信头，同时读出这些信息传递给上层。另外，由于第3层以后，不是无线LAN独有的结构，所以在此仅作一般性说明。

第4层的传输层中，进行的是接线(连接)的建立、维持、释放等。另外，当数据包被从网络层传递到传输层后，数据包被结合来形成数据，反之，当数据被从传输层传递到网络层后，数据被分割来形成数据包。

第5层的会话层中，主要管理·控制数据的同步信息等。所以，可使声音信息、动画信息、文本信息等不同种类的数据同步来再生。

第6层的表示层中，实施的处理是：对数据的形式等进行表现，同时转换成能用网络传送的数据形式。

第7层的应用层中，执行邮件、文件传送、表计算等各种的应用。

图4是示意表示系统发送接收数据时各层所进行的处理的流程。在该图中，系统A是数据的发送侧，系统B是数据的接收侧。这里，以根据系统B的文件传送应用的请求将系统A保持的文件传送给系统B的处理为例进行说明。首先，系统A中，第7层向第6层传递相当于传送对象的文件的传送数据。第6层到第4层中，将传送数据逐步向下层传送，同时，对传送数据附加必要的信头和信尾(footer)。该信头和信尾，是系统B所对应的阶层中用来正确接收数据的数据，例如，为发送目的地、发信者、错误检验、以及数据容量等信息所对应的数据。

被附加了信头和信尾的传送数据，再被传递到下层的第3层，并被分割成多个数据包。通过像这样将数据分割成小单位的数据包，可以防止系统A-B间的线路被长时间占用，同时，还可以用小单位来实施用于错误修复的重新发送。由此，可以实现高效的通信。被分割的数据包被传递到第2层，并对各数据包附加必要的信头等。该信头中，包含有用来使数据包按顺序正确结合并恢复成原来的数据的数据等。然后，附加了信头的数据包，被传递到第1层，并转换成电信号。该电信号被用电波传送，由系统B的第1层接收。

以上，对发送侧的系统A的处理的流程进行了说明，而系统B中，进行基本上与系统A的发送处理相反的接收处理。也就是说，第1层将接收的电信号转换成数据包，第2层从数据包中取得信头等信息，同时从数据包中分离该信头。此外，检测数据包的出错率等，对于有问题的数据包，向系统A的第2层作出重新发送请求。然后，修复有问题的数据包，同时，向上层的第3层传递数据包。第3层根据从数据包的信头中取得的信息，生成附加有信头等的状态的传送数据。然后，将传输数据传递给上层，随之将信头等分离，在第7层中，将由系统A的第7层发送的数据复原。

这样，下位层中收发的数据(数据包)中，包含信头和信尾等，与第7层的应用层发送接收的实际数据量不一致。此外，由于下位层中，有时为了错误恢复要进行数据(数据包)的重新发送处理，因此结果，与由应用层发送接收的实际数据量不一致。再有，由于下位层所处理的数据单位是数据包单位，因此即使在下位层中可以检测出数据包单位的传送状态，也无法由应用层检测出被发送接收的实际数据的数据吞吐量。换言之，在应用层中，评价的是收发长且大的数据的长期间单位的数据吞吐量，与此相对在下位层中，只能掌握与数据包的传送时间对应的短期间的传送状态。

这里的问题是，切换电路24按照MAC电路21的切换指示进行天线29a、29b的切换处理。该切换处理本身，由MAC副层或物理层执行，通常，与无线电路23连接的天线29a、29b，被根据RSSI信号和错误率的变动来切换，其中，RSSI信号与天线29a、29b的接受场强对应，错误率的变动是由MAC副层或物理层收发的数据包的错误率的变动。但是，如上所述，下位层中的传送状态与应用层所发送接收的实际数据的数据吞吐量的状态，未必表示同一个倾向。

此外，虽然MAC电路21，根据短期间评价的RSSI信号和错误率的变动，来切换与无线电路23连接的天线29a、29b，但有时反倒会使上位阶层的数据吞吐量发生损耗。也就是说，天线29a、29b的切换本身也会产生损耗，所以在以评价上位阶层的数据吞吐量的长期间来看，有时不切换天线29a、29b，结果损耗较少。另外，应用层上的数据吞吐量，实际上是用户通过APL54a上的接收处理的执行开始到执行完毕为止的期间察觉到的。另外，有时被执行的APL54a，会将传送速度等直接通知给用户。也就是说，用户评价的是应用层的数据吞吐量，良好地维持该数据吞吐量是很重要的。

(4)关于天线切换处理：

为了解决上述问题点，本实施方式中，如下执行天线切换处理。图5用流程图表示由PC50执行的天线切换处理的流程。此外，图6用流程图表示由LAN卡10执行的天线切换处理的流程。在图5中，首先，步骤S100中取得应用层上的接收数据的数据吞吐量Dt。例如，在作为APL54a执行邮件软件的情况下，APL54a取得接收邮件和该接收邮件的附件的数据吞吐量Dt。

步骤S110中，将取得的数据吞吐量Dt与数据吞吐量的下限值Th1相比较，如果数据吞吐量Dt大于下限值Th1，则由步骤S150对LAN卡10作出禁止切换天线的指示。也就是说，如果比数据吞吐量的下限值Th1大的数据吞吐量Dt得到确保，则视为接收状态没有问题，不用切换与接收电路23连接的天线29a、29b。另一方面，如果数据吞吐量Dt小于下限值Th1，则由步骤S120取得数据吞吐量Dt的变动样式Da。另外，数据吞吐量Dt，是指单位时间的平均数据传送量，而数据吞吐量Dt的变动样式Da，是指多个单位时间的数据吞吐量Dt的变动。举例来说，若数据吞吐量Dt是单位时间1秒的平均数据传送量，则取得数据吞吐量Dt的变动Da的期间为20秒或30秒。当然，并不限于以上期间。

图7的上段，用图线表示由步骤S120取得的数据吞吐量Dt的变动样式Da的一例。图7的下段，用图线表示切换样式Dc的一例。步骤S130中，对变动样式Da和切换样式Dc的相似性进行判断，只有在相似的情况下，由步骤S140对LAN卡10发出切换许可指示。图7下段所示的切换样式Dc-1、Dc-2均表示的是，数据吞吐量Dt的下降量很大、且无法预见出可能恢复的数据吞吐量Dt的变动样式。

因此，在步骤S130中，判断出变动样式与切换样式Dc-1、Dc-2相似的情况下，视为数据吞吐量Dt发生恶化、同时无法预见出可能恢复，由步骤S140对LAN卡10发出天线的切换许可指示。相反，在判断为变动样式Da与切换样式Dc-1、Dc-2不相似的情况下，视为数据吞吐量Dt良好，由步骤S150对LAN卡10发出天线的切换禁止指示。在该图所示的例子中，变动样式Da-2与切换样式Dc-1相似。另外，步骤S130中的样式是否相似的判断中，也可对切换样式Dc的曲线设置规定的允许范围，判定变动样式Da是否在该允许范围内推移。此外，也可以根据变动样式Da和切换样式Dc中的最大值、最小值、以及斜率等各个特性值的相似性来进行判断。

通过这样，可以只有在长期看来数据吞吐量Dt下降、且无法预见出可能恢复的情况下，对LAN卡10发出天线的切换许可指示。也就是说，可以在例如像变动样式Da-1上的点N那样，数据吞吐量Dt仅在特定的时间带下降的情况下，不切换天线29a、29b，等待数据吞吐量Dt的恢复。另外，如上所述，数据吞吐量Dt是指单位时间内的平均数据传送量，所以在像点M那样，实际上表示急剧的传送量下降的情况下，也可以通过以1秒为单位进行平均化处理来除去此高频成分。也就是说，可以不受例如数据包的错误恢复或天线29a、29b中的突发的接收场强的降低等左右，判断长期的接收状态是否良好。另外，切换样式被事先存放在HDD54等中，适当地读出来使用。

如上所述，PC50对LAN卡10，输出天线的切换许可指示或切换禁止指示的任意一个。然后，图6的步骤S210中，实施待机直到从PC50输入上述的任何一个指示。步骤S220中，对输入了天线的切换许可指示或切换禁止指示的哪个进行判断，如果输入的是切换禁止指示，则返回步骤S210，再次等待来自PC50的指示。也就是说，如果输入的是切换禁止指示，则不执行后面的天线切换处理，在下一个指示到来之前一直待机。

另一方面，如果输入的是切换许可指示，由步骤S230取得基于接收场强的RSSI信号Rt。步骤S240中，对天线29a、29b中的RSSI信号Rt与该RSSI信号的下限值Th2进行比较。如果RSSI信号Rt是高于下限值Th2的值，则视为接收场强没有问题，返回步骤S210，再次等待来自PC50的指示。如果RSSI信号Rt是低于下限值Th2的值，则视为接收场强存在问题，用步骤S250取得RSSI信号Rt的变动样式Ra。步骤S260中，对RSSI信号Rt的变动样式Ra和RSSI信号Rt的切换样式Rc进行比较。

RSSI信号Rt的切换样式Rc，被事先保存在HDD54或ROM15中，基本与数据吞吐量Dt的切换样式Dc一样。也就是说，存储有无法预见到在规定的变动期间内RSSI信号Rt可能恢复的变动样式。因此，能够只有在RSSI信号Rt的变动样式Ra与切换样式Rc相似，且无法预见到RSSI信号Rt可能恢复的情况下，用步骤S270切换连接在切换电路24上的天线29a、29b。另外，虽然本实施方式中，根据RSSI信号Rt来判断天线29a、29b的切换，但也可以构成为，根据传递给MAC电路21的数据包的错误率来判断切换。当然，也可以将它们组合起来进行判断。

(5)总结：

根据如上所述的本发明中的无线LAN发送接收装置，可以在应用层的数据吞吐量Dt没有问题的情况下，通过禁止切换天线29a、29b，来维持良好的数据吞吐量Dt。也就是说，由于不会被突发性的RSSI信号Rt和下位层的错误率等左右，因此可以防止不必要的天线29a、29b的切换，长期来看可以抑制天线29a、29b的切换损耗。

Claims

1.一种无线LAN发送接收装置，具备多个天线、和选择该多个天线的其中一个来与接收电路连接的天线切换机构，其中，

所述天线切换机构，检测出数据吞吐量，当该数据吞吐量发生恶化时，切换与所述接收电路连接的所述天线，

所述天线切换机构，为了能切换与所述接收电路连接的所述天线，事先将随时间变化的所述数据吞吐量的变动样式作为切换样式进行保存，并且对该切换样式与检测出的所述数据吞吐量的变动样式进行比较，如果它们相似，则切换与所述接收电路连接的所述天线。

2.根据权利要求1所述的无线LAN发送接收装置，其特征在于，

所述天线切换机构，检测出所述天线的接收场强，并当该接收场强发生恶化时，切换与所述接收电路连接的所述天线，同时若所述数据吞吐量良好，则即使该接收场强发生恶化，也不切换与所述接收电路连接的所述天线。

3.根据权利要求1或2所述的无线LAN发送接收装置，其特征在于，

所述数据吞吐量，是应用层上的数据吞吐量。

4.根据权利要求1或2所述的无线LAN发送接收装置，其特征在于，

所述数据吞吐量，是实际数据的数据吞吐量。

5.一种无线LAN发送接收方法，用于具备多个天线、和选择该多个天线的其中一个来与接收电路连接的天线切换机构的无线LAN发送接收装置，其中，

检测出数据吞吐量，当该数据吞吐量发生恶化时，切换与所述接收电路连接的所述天线，

为了能切换与所述接收电路连接的所述天线，事先将随时间变化的所述数据吞吐量的变动样式作为切换样式进行保存，并且对该切换样式与检测出的所述数据吞吐量的变动样式进行比较，如果它们相似，则切换与所述接收电路连接的所述天线。