CN104717768A - 用于同时使用工作在不同无线频带的wlan模块的无线设备的前端模块和天线设计 - Google Patents

用于同时使用工作在不同无线频带的wlan模块的无线设备的前端模块和天线设计 Download PDF

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Abstract

使WLAN客户端在同一时间在多于一个频带同时通信的系统和方法在此被描述，其中每个客户端具有至少一个在每个支持的频带都可操作的无线电设备。基于流量要求的负载平衡使多频段的使用得到优化。

Description

用于同时使用工作在不同无线频带的WLAN模块的无线设备的前端模块和天线设计
相关申请的交叉引用
本发明要求美国临时专利申请号为61/890,713，标题为“SIMULTANEOUS USAGE OF DIFFERENT WLAN MODULES”(同时使用不同的WLAN模块)(代理人案号：No.110729-8030.US00)的权益和/或优先权，其申请日为2013年10月14日，其内容通过引用全部结合于此。
技术领域
所公开的技术涉及无线局域网设备之间的通信。
背景技术
无线局域网(WLAN)客户站，例如，手机、笔记本电脑和平板，一次在一个无线频带与一个关联于该客户站的接入点通信。在一些情况下，一个笔记本电脑的客户端可以配备有一个或更多的WLAN无线电设备，它们被设计用于在多个支持频带中的一个进行通信，例如，在2.4GHz频段或者5GHz频段。常规的客户端一次不会使用超过一个频带。此外，常规的笔记本电脑客户端通常在后续尝试连接到接入点时，默认使用同一个频带。
无线接入点可以配备有一个或多个无线电设备，并且可以同时在一个或多个频带被激活。例如，一些接入点同时活跃于2.4GHz和5GHz频带中。
发明内容
在此介绍无线设备与不同频带的无线电装置或同一频带的两个或更多的无线电装置进行同时通信的系统和方法。当多个信道和/或频带可被无线设备使用用于发送无线流量时，可以考虑某些因素选择信道和频带以优化无线设备的性能，例如待传送的特定类型的流量的要求，从无线设备到流量接收方的距离，在支持的信道上的干扰水平，变更信道的时间成本，以及在支持信道上的接收信号强度。
此外，在设计同时工作在多个频带或信道的无线设备中，也需要考虑硬件的优化。设计天线以最小化无线设备的波形因数(form factor)以及对工作信道和频带彼此之间进行滤波以最小化接收机的干扰和饱和程度也是很重要的。
附图说明
附图所示是可通过多个频道与其他无线设备同时进行同时通信的无线设备。下图的例子和附图都是阐释性的，而不是限制发明范围的。
图1A所示是示例系统，其中无线客户端同时在多个频带与其他无线设备进行同时通信。
图1B所示是示例系统，其中无线设备被用作一个接入点，并且接入点同时通过多个频带与其他无线设备进行同时通信。
图2A所示是同时在两个频带进行同时通信的示例性无线模块的框图。
图2B所示是同时在三个频带进行同时通信的示例性无线模块的框图。
图2C所示是同时在两个频带进行同时通信的两个示例性无线模块的框图。
图2D所示是同时在三个频带进行同时通信的两个示例性无线模块框图。
图2E所示是同时在两个频带与其他多个无线设备进行同时通信的示例性无线模块的框图。
图2F所示是同时通过两个频带，以及在两个频带当中的每一个的两个信道进行无线同时通信的示例性无线模块的框图。
图2G所示是同时在两个频带进行通信的示例性无线模块的框图，其中一个无线电设备是可重新配置的。
图2H所示是同时在三个频带进行通信的示例性无线模块的框图，其中的两个无线电设备是可重新配置的。
图3A所示是描绘了一个PCIe总线连接多个WLAN模块至一个主处理器的框图。
图3B所示是一个描述了一个主处理器和多个WLAN模块连接的替代的示例的框图。
图3C所示是描述了一个主处理器和多个WLAN模块连接的另一个替代的示例的框图。
图4所示是一个功能性的同时客户端(simultaneous client)处理器的体系结构的例子。
图5A所示是一个位于常规的IEEE 802.11 MAC层之上的同时客户端软件/硬件模块以及管理三个WLAN模块的同时连接的示例性实施例模型的框图。
图5B所示是一个合并了三个频带的较高MAC层的通信功能的另一示例性实施例，并且其由位于较低MAC层之上的同时客户端软件/硬件模块提供，并管理三个WLAN模块的同时连接。
图5C所示是一个示例性实施例模型的框图，其中，三个频带的较高MAC层和较低MAC层的通信功能被合并，并由位于PHY层之上的同时客户端软件模块/硬件532提供。
图5D所示是另一个示例性实施例模型的框图，其中所有频带的较高MAC层，较低MAC层和PHY层的通信功能被合并，并由管理三个WLAN模块的同时连接的同时客户端软模块件/硬件同时提供。
图6A所示是同时工作在三个不同信道的同时示例的同时客户端的前端的框图。
图6B所示是具有三个WLAN芯片组的同时客户端的前端的示例框图。
图7A所示是随手机使用的天线的框图。
图7B所示是随同时客户端使用的天线的框图。
图8所示是一个同时客户端对接收到的数据包进行排序的过程示例的流程图。
图9A所示是基于省电要求确定使用哪个工作信道的示例过程的流程图。
图9B所示是基于省电要求确定使用哪个工作信道的第二示例过程的流程图。
图10所示是将流量移到不同的频带的示例过程的流程图。
图11A所示是确定无线设备的通信能力的示例过程的流程图。
图11B所示是当同时客户端被操作为一个接入点时管理客户站的示例过程的流程图。
图12A所示是在同时客户端内选择信道/频带用于分配流量的示例过程的流程图。
图12B所示是当同时客户端分配流量至信道/频带时，确定是否转移到其他的信道/频带的示例过程的流程图。
图13所示是无线设备通过中继服务器与不支持多路径TCP的服务器通信的示例框图。
图14所示是两个无线设备通过中继服务器通信的示例框图。
具体实施例
WLAN网络中的传统客户端经过单一频带的单一信道与网络中的接入点或对等端进行通信。通信频带的例子包括但不限于在IEEE 802.11和WFA(Wi-Fi联盟)协议下工作的设备所使用的2.4GHz和5GHz频带。然而，目前常规的客户端不会在多于一个频带与网络中的一个或更多的其他无线设备进行通信。
图1A所示是一个示例性系统，其中客户端A 110能在多个频带与WLAN网络内的接入点120和/或一个或多个其他客户端设备130-1...130-N进行同时通信。例如，客户端A 110可使用一个或多个频带，如频带1，频带2和/或频带M中的一个或多个信道与相关联的接入点120进行通信。另外地，或作为补充，客户端A110可以使用一个或多个频带如频带1，频带2和/或频带M中的一个或多个信道，与网络中的一个或多个对等端客户端1的130-1...130-N进行同时通信。虽然只有三个信道，信道1、信道2和信道M示于图上，客户端A 110也可同时使用超过三个频带，用于与其它无线设备120、130-1...130-N进行通信。在一些实施例中，为通过多个频带进行同时通信，客户端A 110具有每个频带独立的无线电设备或是可以在一个或更多或所有频带进行同时操作的无线电设备。在一些实施例中，客户端A 110可以在一个或更多频带中具有多于一个的无线电设备。
图1B所示是一个示例性系统，其中客户端B 150被配置作为一个接入点。客户端B 150能够通过一个或多个频带，如频带1、频带2和/或频带M，与其他无线设备，如客户端1 130-1...130-N，进行同时通信，并使用在该一个或多个频带中的一个或多个信道。同样，虽然只有三个频带，频带1、频带2和频带M示于图上，超过三个频带也可被客户端B 150同时用于与其它无线设备130-1...130-N进行通信。在一些实施例中，为同时通过多个频带进行通信，客户端B 150在每个频带都具有独立的无线电设备，并且，在一些实施例中，客户端B 150可以在一个或更多频带中具有多于一个的无线电设备。
实现同时在多个频带进行通信的其中一个原因是提供在无线设备之间的更鲁棒的连接。通过无线信道通信的可靠性非常依赖于通信发生的物理环境，而物理环境以及因此无线信道的特性是不断变化的。此外，在工业、科学和医疗(ISM)频带的设备没有专门的预留或频谱分配用于无线通信；发射机只需要按照美国联邦通信委员会的关于最大功率和其他发射要求的规则。因此，干扰可能来自与无线设备在相同频带工作的一个或更多其他发射机。例如，如果客户端被连接到家庭接入点，并且家中的微波炉被接通时，在2.4GHz频带中的接入点的连接可能会因干扰而受损，因为该微波炉在2.4GHz的频带有发射。同样的，婴儿监视器同样在2.4GHz频带运行，因此如果婴儿监视器靠近手机或接入点，连接同样很可能会受损。蓝牙设备是另一类可能活跃于2.4GHz频带的设备。此外，不期望的噪音也可能在ISM频带从家中的其他设备发出。
常规的手机已经安装了允许其连接至2.4GHz频带或5GHz频带的接入点，但两者不能同时连接。此外，一旦现有的手机已经在一个频带有连接，例如，2.4GHz频带，它不能再切换至5GHz频带，因为该软件可能不够精密以至于不能确定在2.4GHz频带存在问题然后切换至5GHz频带。即使手机充分智能可以在需要的时候切换频带，仍然存在频带之间的过渡时间，而在这当中手机不能够传送或接收数据。然而，如果一个WLAN客户端，例如手机，同时连接于2.4GHz频带和5GHz频带或其他在此描述的频带，并且干扰产生于例如运行在接入点附近的工作在2.4GHz频带的婴儿监视器，手机可以依靠通过5GHz频带中的信道进行通信而不是如果连接只依赖于2.4GHz信道，在2.4GHz保持有噪声的连接或者完全失去连接。
此外，即使在2.4GHz或5GHz频带都不存在干扰，利用两个同时连接而不是单一连接，可以增加数据吞吐量并减少往返时间(RTT)。
此外，客户端同时操作在不同频带的通信范围可以得到改进。例如，一个可以同时在2.4GHz频带和5GHz频带同时通信的客户端，在5GHz频带会比2.4GHz频带具有更大的可用带宽，但是5GHz传输范围更短。因此如果客户端还使用2.4GHz频带同时进行传输，距离特性将得到改善，因为2.4GHz频带的可获得的传输范围更大。
更进一步地，在多个频带同时通信提供给无线通信更强的鲁棒性，因为当工作在第一频带的无线电设备不能足以传输数据包至目标接收方时，数据包可以在不同的频带传输。例如，如果手机具有5GHz的连接到接入点，当手机用户移动到远离接入点的地方时，5GHz的连接可以使用较低的传输速率，或者可以由于路径损耗断开连接以及丢失该无线信号。但是如果有2.4GHz的同时连接时，手机可以依赖于这个范围更广的2.4GHz的连接，并且用户不会经历任何的服务中断。
而在2.4GHz频带中的通信，例如，使用IEEE 802.11 n/b/g其中之一的协议并在5GHz频带通信，例如，使用上述的IEEE 802.11 ac/n/a协议，其他频带也可用于通信而不是，或是除了这些频带。这些其他频带包括，例如，在遵循IEEE 802.11ad协议的60GHz频带，电视空白频段(TVWS)具有位于特高频(VHF)/超高频(UHF)频带(即IEEE802.11af或其他)，(如在欧洲的470MHz-790MHz，以及在美国的54MHz-698MHz)以及使用IEEE 802.11ah协议的低于1GHzISM频带的工作频率，它的确切范围可能与所在国家相关。
在一些实施例中，WLAN模块可以具有多个同时活跃在一个特定频带的无线电设备，和/或一些WLAN模块可以具有多个活跃在不同频带的无线电设备。WLAN模块还可以包括可以同时活跃于多于一个信道和/或多于一个的频带。这些WLAN模块可用于的客户端示例包括台式计算机，笔记本电脑，平板电脑，上网本，工作站，蜂窝设备，电视，娱乐中心，卫星通信设备以及其他形式的计算设备。
图2A-2E描述了客户端A 110或客户端B 150的示例性实施例。图2A显示了一个示例的双频带无线模块210的框图，其利用无线电设备211通过频带A通信，以及利用无线电设备212通过频带B通信。图2A所示是无线模块210通过频带A 211a内的信道X进行通信，同时也通过频带B 212a内的信道Y同时通信，其中频带A 211a和频带B 212a覆盖不同的频率范围。WLAN模块210可以用于作为接入点或软接入点。当WLAN模块作为软接入点时，WLAN模块具有双重作用；WLAN模块是一个相对于其他接入点的客户站，并且还作为另一无线设备的接入点。在一些实施例中，整个说明书中所描述的无线模块可被实现为一个或多个芯片组。在两个或更多频带上同时通信的无线模块被称作同时客户端或并发客户端。
图2B所示是一个示例的三频带无线模块或同时客户端220同时在三个不同的频带进行通信的框图，其使用了无线电设备221在频带A通信，使用无线电设备222在频带B通信以及使用无线电设备223在频带C通信。图2B所示是同时客户端220通过频带A 221a内的信道X，频带B 222a内的信道Y和频带C 223a的信道Z进行同时通信，其中频带A 221a，频带B 222a和频带223a覆盖不同的频率范围。无线电设备221，222和223的功能可被结合进一个无线电设备中以支持多个频带内的多个信道。
图2C所示是示例的两个双频带同时客户端230，235之间的通信的框图。同时客户端230使用无线电设备231以在频带A上通信，以及使用无线电设备232以在频带B上通信，而同时客户端235使用无线电设备236以在频带A上通信，以及使用无线电设备237以在频带B上通信。在图2C的示例中，同时客户端230使用无线电设备231以通过频带A与同时客户端235的无线电设备236通信，以及使用无线电设备232以通过频带B与同时客户端235的无线电设备237通信。客户端230和235之间，位于频带A和频带B两个频带的通信可以同时发生。在一些实施例中，同时客户端之一可以是多频带的路由器。
图2D所示是两个三频带同时客户端240，250之间的示例的通信的框图。同时客户端240使用无线电设备241以在频带A上通信，使用无线电设备242以在频带B上通信，以及使用无线电设备243以在频带C上通信。同时客户端250使用无线电设备251以在频带A上通信，使用无线电设备252以在频带B上通信，以及使用无线电设备253以在频带C上通信。在图2D的示例中，同时客户端240使用无线电设备241以通过频带A与同时客户端250的无线电设备251通信，使用无线电设备242以通过频带B与同时客户端250的无线电设备252通信，以及使用无线电设备243以通过频带C与同时客户端250的无线电设备253通信。客户端240和205之间，位于频带A，频带B和频带C三个频带的通信可以同时发生。
图2E所示是示例的同时客户端260通过两个频带与多个其他无线设备265，270，275，280，290和295同时通信的框图。同时客户端260使用无线电设备261以在频带A上通信，以及使用无线电设备262以在频带B上通信。同时客户端275具有用于在频带A通信的无线电设备276和用于在频带B通信的无线电设备277，其可与同时客户端260同时通过频带A和频带B通信，如图2C所讨论的那样。客户端265，270，275，280，290和295不是同时客户端。客户端265，270和280分别具有各自的无线电设备266，271和281，用于通过频带A进行通信，而客户端290，295分别具有各自的无线电设备291292，用于通过频带B进行通信。同时客户端260可以在与客户端275通信的同时与常规的非同时客户端265，270，280，290和295通信。为了与无线设备265，270，275，280，290和295同时通信，同时客户端260可以在时间和/或频率上对数据包交换进行复用。
图2F所示是示例性的同时客户端201的框图，其在两个频带上的每一个中都通过多个信道进行同时通信。特别地，同时客户端201分别使用了无线电设备201a和201b以在频带A上的信道X 201e和在频带A上的信道Y 201f进行通信，也分别使用了无线电设备201c和201d以在频带B上的信道W 201g和在频带B上的信道Z 201h进行通信。
图2G所示是另一个示例性同时客户端203的框图，其在超过两个频带上进行同时通信。特别地，同时客户端203使用无线电设备203a在频带A的信道X 203d上进行通信，也使用无线电设备203c在频带B的信道Z 203f上进行通信。无线电设备203b是可重新配置以在工作频带的频带A和频带B中的任何频率上工作。因此，无线电设备203b可以被重新配置，通过频带A或频带B的信道Y 203e上进行通信。
图2H所示是一个示例的同时客户端的205的框图，其在三个频带上进行同时通信。特别地，同时客户端205使用了无线电设备205a以在频带A上的信道X 205e进行通信，使用了无线电设备205d以在频带C上的信道Z 205h进行通信。无线电设备205b可重新配置，通过频带A或频带B，在信道Y 205f上进行通信。无线电设备205c可重新配置，通过频带B或频带C，在信道W 205g上进行通信。
任何用于WLAN模块的不同的配置，如图2A-2G所示，可被用于作为接入点。
同时客户端可在其进行通信的两个或更多频带上进行多输入多输出(MIMO)模式操作。例如，同时客户端可以在NxN MIMO模式下操作，其中N是一个整数，并且多达N个的独立数据流可以同时被发送，多达N个的独立数据流可以同时被接收。因此，对于一个NxN无线模块，该模块可以用N个或更多天线来发送每个数据流，以及N个或更多天线来接收每个数据流。如果天线是多个频带，同一个天线也可用于多个频带。如果天线是单频带的，不同的频带可以被用于不同的天线。涉及多频带天线的细节将在下面进行进一步讨论。
一个同时客户端也可使用不同的带宽用于选择工作的频带，例如20MHz，40MHz，80MHz，5MHz，10MHz，1MHz，2MHz，4MHz，6MHz，8MHz和16MHz。
在一些实施例中，WLAN模块可以被设计为一个客户端模块、软接入点、中继器，或使用Wi-Fi直通互联标准、通道直接链路建立(TDLS)，或在任何其他IEEE 802.11或Wi-Fi模式下操作。在一些实施例中，WLAN模块可以被用作接入点。
到WLAN模块的连接
一个同时客户端模块可被用作客户端设备的内部设备，该客户端设备例如笔记本电脑或移动电话。可以替换地，该同时客户端模块可以被用作被设计为连接到客户端设备的端口之一的外部设备，例如经由USB(通用串行总线)加密狗或以太网硬件锁。利用示于图3A-3C的与WLAN模块的示例连接，无线模块可以被用作内部或外部设备。
许多笔记本电脑使用了外围组件互联标准(PCI)或外围组件互联高速(PCIe)的本地计算机总线，用于将设备连接至笔记本电脑主处理器。图3A描绘了在多个WLAN模块314，316，318和客户端设备的主处理器312之间的通过PCIe或PCI总线310的示例连接的框图。PCI或PCIe总线310是由其他连接到主处理器312的PCI/PCIe设备319所共享。可替代地，总线310可以是其他任何类型的总线，如USB，高速片间(HSIC)，串行ATA(高级技术附件)，以太网，SPI/I2C(串行外设接口/集成电路间)和火线。虽然没有明确在图3A示出，该同时客户端处理器的功能可以是连接到PCI/PCIe总线310的专用处理器。在一些实施例中，同时客户端处理器所执行的功能可以以任何方式分布在专用同时客户端处理器、WLAN模块314，316，318的处理器和主处理器312中。
图3B是描绘主处理器325和用于在多个方便频带，例如，频带A328a和频带B 324a，326a，通信的多个WLAN模块324，326和328之间的连接的示例框图。数据总线320将主处理器325连接至包括了WLAN模块324，326，328和同时客户端处理器323的M模块。数据总线320可以是任何类型的数据总线，诸如PCIe，HSIC，USB以太网或USB。在M模块中有将不同WLAN模块324，326，328和同时客户端处理器323连接起来的相互连接322。虽然同时客户端处理器323在图3B的示例中被示为单个处理器，该同时客户端处理器的功能可以以任何方式分布在各种WLAN模块324，326，328，同时客户端处理器323和主处理器325中。
图3C是一个框图，其描述了在主处理器335和多个无线模块334，336，338之间的替代示例的连接以用于在多个方便频带，例如，频带A338a和频带B 334a，336a通信的框图。和图3B所描述的示例连接相似，有一根数据总线330将主处理器335与M模块中的同时客户端处理器332连接起来。数据总线330可以是任何类型的数据总线，诸如PCIe，以太网或USB。在M模块中，该同时客户端处理器332与不同的WLAN模块324，326，328直接连接和通信。该主处理器335和WLAN模块334，336，338共享部分存储器，例如随机存取存储器，其中控制包和数据包可被交换。
虽然同时客户端处理器332在图3C的示例中被示为单个处理器，该同时客户端处理器的功能可以以任何方式分布在各个WLAN模块334，336，338，同时客户端处理器332和主处理器335中。该同时客户端处理器332和WLAN模块334，336，338可位于笔记本电脑或手机内的印刷电路板(PCB)上，也可被集成在一个芯片组。对于外部设备的情况，同时客户端处理器332和WLAN模块334，336，338可以被置于容纳USB和以太网硬件锁的物理盒子。
同时客户端处理器
图4是一个功能性同时客户端处理器405配置的结构的示例，例如，在发送机上的不同频带之间分发或复用数据包，并且在接收机上根据需要对数据包进行解复用和重新排序。在图4的例子中，功能性同时客户端处理器405包括数据包排序模块412，接口模块424，多路径TCP模块420，负载均衡模块422，重新配置模块416，硬件控制模块418，功率控制模块410，二层聚合/控制模块426和/或存储器490。
用于操作同时客户端的功能性处理器模块能够在单独的WLAN模块的一个或多个处理器上，在专用同时客户端处理器上，或在主处理器上运行。在一些实施例中，功能处理器模块或甚至是功能处理器模块的子部分可以被分布在主处理器、专用同时客户端处理器和/或单独的WLAN模块中的一个或更多处理器的任一个当中。
功能性处理器405和功能性处理器405中所包括的所有元件是由使用软件和/或固件编程的可编程电路，或使用专用硬件电路，或者使用这些实施例的组合实现的。更多或更少的元件可被包括在功能性处理器405和各图示元件中。如本文所用的，功能性处理器405的“模块”可以包括通用、专用或共享的处理器，以及通常是由功能性处理器405执行的固件或软件模块。功能的一些部分也可被集成在硬件中。出于特定实现或其他考虑，该模块可以是集中的或是它的功能被分布。该模块可以包括装在计算机可读(存储)介质中的通用或专用硬件，固件或软件，其被功能性客户端处理器405用于执行。
功能性处理器405的一些实施例包括数据包排序模块412，它在接收到的数据包中读取头部信息并将它们合理排序。如果接收时数据包未被合理排序，在不同频带传送的数据包可能将以不同于传送时的顺序的顺序到达。例如，如果数据包1，3和5通过频带A被传送到同时客户端，并且数据包2，4通过频带B被传送，数据包4可能先于数据包3到达，这将导致数据包的顺序有误，因为通过不同频带的数据包的传送时间可能不相同。当同时客户端一次通过多于一个信道或频带与另一个无线设备通信时，数据包可以在任何一个信道从另一设备被接收，这取决于发射机使用的发送数据包的方法。
图8是一个说明同时客户端为了重传输对数据包进行排序的过程的流程图。在块805，数据包排序模块412接收所发送的数据包并在块807缓冲数据包。接着在块810，数据包排序模块412读取数据包中的头部信息以确定所接收的数据包的序列号。然后，在块815，数据包排序模块412基于所确定的序列号对数据包进行合理排序。接下来，在块820，数据包排序模块412经过合理排序的数据包至电脑网络的OSI(开放系统互连)模型的三层中的因特网协议(IP)或是在其他实施方法中的等价层。换而言之，无论在哪一个层中实现数据包排序，有序的数据包都会通过在它上面的下一层。在一些实施例中，当数据包被同时客户端传送时，排序信息可以被插入在被传输数据包的头部中，这样数据包的接收方可以使用排序信息以将接收的数据包合理排序。在一些实施例中，排序可以在TCP(传输控制协议)或应用层中进行。
功能处理器405的一些实施例包括接口模块424，以确定与同时客户端通信的无线设备是否能够作为同时客户端使用。例如，如果同时客户端与一个接入点相关联，且接入点是传统的接入点，该接入点不知道该同时客户端通过多个频带进行通信，因此，它可能不能合理地对数据包排序，这会导致通信问题。在这样的情况下，该功能处理器405可以依赖于服务器的排序功能，或者功能处理器405可以以一种不需要排序的方式通信使用多个信道和/或频带上的多个通信链路。例如，功能处理器405可以对不同的应用各用一个链路，并且功能处理器405可以在一些应用中对各个无线电链路运行独立的TCP/IP(因特网协议)实例。
图11A所示是一个说明确定无线设备的通信能力的示例过程的流程图。在块1105，接口模块424与同时客户端希望通信的接入点或对等端开始关联进程。常规地，一个接入点周期性地传送提供接入点能力信息的信标，例如支持的数据率，支持模式，以及工作的国家。当通过多个频带的通信开始被接入点支持，信标中可能会包括一些详细说明接入点支持的频带和/或信道的附加信息，和其他关于通过多个频带或一个频带内的多个信道同时通信的信息。类似的，当该同时客户端希望与对等端通信，一个关联过程将在对等端当中发生，其中关于在多个频带同时通信的能力被交互。因此，在块1110，该同时客户端传输关于自身的多频带通信能力信息，并且在块115，该同时客户端接收关于接入点或对等端的通信能力信息，包括哪些频带和/或信道被支持以及那些频带和信道的各自数据率。
然后在确定块1120，该接口模块424从接收信息确定其他无线设备是否具有多频带通信能力。如果其他无线设备确实支持多频带同时通信(块1120-是)，在块1130，该接口模块424提供信息给负载平衡模块422，并且该同时客户端使用支持的模式、数据率和频带与其他设备进行通信。在一些实施例中，该接口模块424为与一个接入点或对等端通信选择频带和信道。在一些实施例中，该接口模块424接收由接入点或对等端选择的通信的频带和信道。
如果其他无线设备不支持多频带同时通信(块1120-否)，接下来有两个选择。在块1125，该接口模块424可以提供信息给负载平衡模块422，并且同时客户端通过其他设备支持的单一频带通信。可替代地，或附加地，该接口模块424可以提供信息给多路径TCP模块420，并且在块1127，该同时客户端可以通过多个频带使用多路径TCP与其他设备通信。可替代或附加地，该多路径TCP链接可以与家中的服务器或支持多路径TCP的云端连接。例如，可以使用多路径TCP连接将文件下载自或上传至支持多路径TCP的文件服务器。在一些实施例中，一个支持多路径TCP的服务器可以被用于作为一个中间的中继设备，其转而传送排序好的数据包至别的不支持多路径TCP的服务器。
此外，接口模块424可以管理被相对于其他无线设备的同时客户端使用的信道。例如，如果该同时客户端被操作为一个软接入点，点对点设备或直接Wi-Fi设备，并且客户站想与该支持同时通信的设备连接或关联，该接口模块424可以判断该客户站的通信能力然后发送信息给客户站以确保该客户站使用了合适的通信信道。在一个情况下，如果该客户站没有能力作为一个同时客户端，该接口模块424应当传送关于将被使用的信道的信息。并且如果该信道的质量由于干扰或其他原因被恶化，该接口模块424应当客户站，通信将被转移至一个不同的信道和/或频带。
图11B是一个说明当同时客户端被操作为一个接入点时的管理客户端过程的示例流程图。在块1140，该接入点确定了将在关联过程中进行关联的客户端的能力。
然后在确定块1145，接入点的接口模块424确定该客户端是否可以工作为一个同时客户端。如果该客户端可以工作为一个同时客户端(块1145-是)，在块1150，该接入点将使用被客户端支持的数据速率和信道以及附加信息来进行通信，该附加信息例如，由接入点支持的链路聚合的种类，负载均衡如何实现的，以及在各个信道上应该被传输的流量或数据包的类型。如果客户端不能被操作为客户端(块1145-否)，在块1155，该接入点传输给客户端关于由客户端支持的可使用的合适的信道的信息。
在确定块1160，接入点确定通信信道是否存在问题。如果没有问题(块1160-否)，该进程将保持在确定块1160。如果存在问题(块1160-是)，接入点将试图发送信息给客户端，将其移至一个不同的信道。
一些关于功能性处理器405的实施例包括多路径的TCP模块420，其修改常规的TCP(传输控制协议)因此一个标准的TCP接口被展现至应用，其中数据通过多个子流传播。多路径TCP是一种通过TCP层链路聚合将多个无线或有线连接上的吞吐量聚合的技术。使用多路径TCP的好处包括减少下载时间，减少往返时间并且通过改善丢失率提高连接稳定性。
二层链路聚合也可以聚合通过多个无线连接的吞吐量，如下文将描述的，或者作为多路径TCP的补充或者替换。上层链路聚合也可以，例如，使用比特流类应用，多服务器的HTTP(超文本传输协议)，点对点聚合方法，基于服务器的聚合方法，或者其它可能被用于应用层的方法。
常规的多路径TCP聚合使用了两种不同的传输方式，即在服务器和无线设备间的WLAN链路和蜂窝链路。与此相反，本文所述的是利用通过同种类型的两个链路的多路径TCP，例如，两个无线设备间的两个WLAN链路。例如，家庭接入点或者家庭网关可以使用多路径TCP来聚合链路，或者对两个对等客户端可以使用多路径TCP以及使用软接入模式、直接wifi、点对点或其他的模式来互相通信。
作为一个特殊的例子，图14所示是一个建立在两手机间的多路径TCP连接的框图。这两个手机，比如iPhone手机1405，1407之间可以使用一个例如FaceTime的应用通信，其中语音和视频在两个手机1405，1407之间传输。其中一个手机1405可以识别另一只手机1407的位置并且不通过使用中间服务器直接通过多路径TCP 1406发送语音和视频通信。然而，在某些情况下，电话1405，1407可能因为网络中的滤波器和分离器的使用以至于不能够直接通信。因此，在这种情况下，为了相互通信，电话1405，1407可以使用中继服务器1410。然后第一多路径TCP连接1412就在第一电话1405和中继服务器1410间被建立，然后第二多路径TCP连接1414就在第二电话1407和中继服务器1410间被建立。通信的无线设备1405，1407之间的多路径TCP连接1406，1412，1414的使用使得无线设备1405，1407之间的通信质量更好。
虽然无线手机1405，1407的例子被使用在图14的实施例，这些概念同样适用于其他无线设备，比如具有低延迟时间要求的游戏设备。例如，如果第一游戏主机，如Xbox，将游戏数据流传输至第二游戏主机，游戏主机可以直接使用多路径TCP相互通信，或可替代地，它们可以通过多路径TCP与中继服务器通信。在这样的情况下，使用多路径TCP可以帮助最小化游戏主机之间的传输往返延迟。
此外，多路径TCP连接可以被用于一个无线设备和中继服务器之间，其中该中继服务器被用于将数据转发到不支持多路径TCP的服务器。例如，如图13所示的示例情景，如果无线客户端1305希望与文件服务器1310连接以请求一个文件传输，并且该文件服务器1310不能够执行多路径TCP，一个多路径TCP连接1320可以在无线客户端1305和一个家庭接入点或者可以支持多路径TCP的第二服务器1315之间创建。然后家庭接入点或第二服务器1315在发送经排序的数据包向下至下一较低层以传送到文件服务器1310之前，家庭接入点或第二服务器1315充当中继站先将从多路径TCP1320接收到的数据包排序。
当多路径TCP模块420通过发送SYN数据包发起与另一无线设备的多路径TCP连接时，第一流被建立。每个终端主机因此知道其他对等端的互联网协议(IP)地址。当同时客户端具有可用的其他接口，例如一个第二WLAN信道，该多路径TCP模块420将通知其他无线设备附加IP地址，带有在先前已建立的子流上的添加地址选项(Add Addressoption)，并向其他无线设备的已知IP地址发送另一个SYN数据包以发起另一个连接，以及一个加入选项(JOIN option)。有了多路径TCP的加入选项，该第二子流将与先前建立的WLAN上的多路径TCP连接相关联。由于多路径TCP技术可以利用TCP握手，它可以迅速自举子流，比应用层聚合速度更快。此外，多路径TCP适用于所有现有的TCP应用。
由于许多WLAN客户端是在网络地址翻译(NATs)之后，当同时客户端具有附加接口时，其他设备很难直接与同时客户端直接通信，因为NAT通常将为识别的数据包滤过。同时客户端可以在现有的子流上发送一个添加地址选项(Add Address option)以通知其他无线设备其辅助接口。然后，一旦无线设备接收了添加地址选项，它会发送另一个含有连接选项的SYN数据包至同时客户端的新的通知IP地址，以及为发起新的子流的新的多路径TCP连接的交换散列密钥。
除了拥塞控制算法，每个多路径子流就像是一个传统的TCP流。使用路径子流，在使用三方握手建立连接后，每个子流在数据传输过程中保持自身的拥塞窗口和重传输方案。该拥塞控制窗口从一个缓慢的起步阶段开始，该阶段在进入拥塞避免阶段之前，在每个往返时间加倍了窗口。
功能处理器405的一些实施例包括负载平衡模块422，其用于确定在多个频带被多个同时客户端用于与一个或更多无线设备通信时如何在可用的频带中分配数据包。该负载平衡模块422可以以动态的数据包至数据包的基础，静态基础或半静态基础来选择哪个数据包通过哪个频带来传输。
最简单的方案是简单地用一个无线电设备在一个信道或频带内工作，并且如果有干扰或其他问题，可以切换至在不同的信道或频带上工作的第二无线电设备，尽管这种方法确实没有利用到同时在多个频带工作的好处。
图10是一个说明转移流量到不同频带的示例过程的流程图。在确定块1005中，负载平衡模块422确定正在使用的无线电设备或链路是否有故障或问题。如果没有故障或问题(块1005-否)，进程停留在确定块1005。如果检测到有问题或故障，在块1010，该负载平衡模块422将最初要发送到有问题的链路的数据包重新导向不同的无线电设备。然后进程返回到确定框1005。
在一些实施例中，WLAN优先级分配可以被用作选择工作频带的指导。例如，语音流量被分配到最高优先级，视频流量被分配到次最高级的优先级，最大努力(best effort)流量被排在再低一级最高的优先级，以及背景流量被分配到最低的优先级。对于最高优先级的流量，负载平衡模块422可以选择在发送流量的时刻的最佳频带，其中最好的频带具有最低的干扰量。负载平衡模块422可以在存储器490中追踪并且维持无线模块所工作在的各个信道的噪声或干扰水平的统计数据。
在一些情况下，可用的信道和/或频带的特定百分比可以被保留用于对每个优先级的流量，并可以基于最新的吞吐量对信道进行排名。
在一些实施例中，负载平衡模块422可以对特定种类的流量保持在特定频带中的专用信道。因此，例如，语音流量可以被分配到第一信道和频带，视频流量可以分配到第二信道和频带，最大努力流量可以被分配到第三信道和频带，背景流量可以被分配到第四信道和频带。然而，基于工作环境，流量可以被转移到其他信道和/或频带。例如，如果不存在语音业务，并且视频流量较大，负载平衡模块422可以发送一些视频流量至预先为语音流量保留的第一信道和频带上。或者负载平衡模块422可以发送一些视频流量至预先为背景流量保留的第四信道和频带，然后背景流量可以被延迟到稍后的时间。
负载平衡模块422可以基于特定的流量类型的具体要求确定频带的选择。例如，如果一个10兆比特/秒的连接需要为视频流量保持，并且接收方离同时客户端很近，那么可能会选择5GHz的频带。如果接收方移动到很远，一个解决方案就是移动到2.4GHz频带，因为其具有更大的范围。另一个解决方案是使用两个频带，因此如果5GHz频带可以保持2兆比特/秒的传输吞吐量，那么其他的8兆比特/秒可以被转移到2.4GHz频带。
对于一些应用，例如游戏或网络(互联网协议)电话，延迟和延迟变化的要求是负载平衡模块422考虑的重要因素。为了确保延迟最小，负载平衡模块422可以选择在不同的频带发送相同数据包的多个副本，并且接收方可以合并来自不同频带的数据包，在延迟最小的同时恢复数据包的序列。即，当对数据包序列进行排序时，序列中的每一数据包的从不同的频带接收到的最优最快的数据包将被选择。负载平衡模块422也可以尝试最小化传输数据包的重试次数。对于用同时客户端传输的每个数据包，客户端期待接收一个对数据包的确认。然而，如果没有接收到确认，数据包将会被重新发送直到达到最大重试次数，通常最大的尝试是六次。但是对于延迟敏感的应用，最大的重试次数可被限制为一次或两次。
如跨信道和频带的信道编码的技术也可以由负载平衡模块422实施以最小化重试的次数。有了信道编码，数据可以被编码，并且编码数据的不同部分可以通过一个或更多的信道发送，例如，编码数据的第一部分可以通过第一信道发送，编码数据的另一部分可以通过第二信道发送，其中第一和第二信道可以是在相同或不相同的频带中。然后在接收机，信道译码器被用来合并从两个或更多信道接收到的信息。相比通过单一的信道发送未经编码的数据，通过使用信道编码和通过不同信道传送编码数据的不同部分，传送的数据在接收端被恢复的可能性更高。
在一些情况下，由于无线信道的质量由于环境改变而连续改变，即使有初始专用信道分配至特定类型的流量，当一个或更多信道出现干扰时，通过信道发送的流量可以被切换。例如，如果专用语音流量的信道突然经历了较多的路径损耗，较小的秩或更多的噪音，分配至最大努力流量的最好的信道和频带将被语音流量占用，以及最大努力流量被切换至先前为较低优先级的背景流量预留的信道和频带。
在一些实施例中，信道和频带可以基于速率比范围的数据，由负载平衡模块422选择。在一些情况下，负载平衡模块422可以使用无线模块的全部或它的子集来实现最佳的整体速率比范围。如果同时客户端在与多于一个的无线设备通信，它可以基于RSSI(接收信号强度指示)以及每个频带的被支持的每个无线设备中的MIMO设备的矩阵的秩。此外，待被发送的数据包的RSSI和服务质量(QoS)要求可以被用于选择工作频带的标准。
功耗方面的考虑同样可以用于选择将被用于发送数据一个或多个信道。空闲状态的功耗对电池供电的设备很重要，因此，负载平衡模块422可以采取最小化低功率状态下的设备的功耗的方法。例如，控制数据包或定期保持活跃数据包可以通过需要最小功耗的频带，以具有最小的空闲功耗，例如2.4GHz或低于1GHz频带。但是当设备不处于低功率模式并且在发送更多的数据，负载平衡模块422可以将流量切换到具有更大带宽的频带，并且提供了一个更快的方式执行数据交换，例如5GHz频带。
当流量从一个信道移动到另一个信道，有一个与信道变化相关联的时间成本。在接收方侧，许多数据包可能已经被缓冲，所以，例如，如果频带从2.4GHz转变到5GHz，则缓冲器将被清空，并且先前发送和缓冲的数据将需要重新传输。因此，负载平衡模块422应在从一个信道或频带移动到另一个时之前首先确定具有改善的最小余量。
在一些实施例中，负载平衡模块422可以基于数据包正在被发送的链路状况(例如，路经损耗)确定使用哪些信道和频率。例如，如果数据包的预期接收端具有良好的RSSI，在5GHz频带可能比2.4GHz更适合，与类型的流量无关。因此，如果有一个可以在5GHz或2.4GHz或者该两个频带上操作的并发或可重配置无线电设备，负载平衡模块422可以指示无线电设备在5GHz频带的信道工作。
在一些实施例中，负载平衡模块422可以做出基于套接字(socket)的频带选择。网络套接字是一个计算机网络进程间通信流的终点，套接字地址是IP地址和端口号的组合。套接字区分可以用于不同种类的套接字，例如UDP的数据报套接字，为了TCP和SCTP(流控制传输协议)的面向连接的套接字，和原始套接字。然后对于每一个建立的套接字，负载平衡模块422可以选择使用哪个频带和使用哪个栈来创建网络套接字。使用哪个频带用于套接字的确定是基于该套接字的需要做出的。例如，在一个网络浏览会话中，TCP套接字可以使用HTTP(超文本传输协议)创建来从服务器中获取数据。该网络浏览器可以通过由负载平衡模块422选择的2.4GHz频带上的TCP/IP栈建立到谷歌网页的连接，然后建立一个到YouTube网站的连接，以使用由负载平衡模块422选择的5GHz频带上的TCP/IP栈来获取视频。
一些负载平衡模块422的实施例可以扩展到定义在IEEE 802.1ax，IEEE 802.3ad，和其它聚合机制中的以太网的无线网络链路聚合控制协议。例如，一些可扩展的标准和专用协议，包括端口中继，链路捆绑，以太网绑定，NIC(网络接口控制)绑定，以及NIC协同。当两个希望通信的无线设备都支持同时客户端功能时，链路聚合技术可以被使用。这些协议也可以扩展至包括以下的情况：当一个同时客户端可以与其他无线设备相关联，但是反之不可以；当一个同时客户端在流传输流量之中失去了连接；当连接的质量在一侧非常差；当一个同时客户端将具有更高优先级的数据包放在具有更好信道状况的一侧。
图12A是一个说明选择在同时客户端中信道/频带进行流量分配的的示例过程的框图。在确定块1250中，负载平衡模块422确定是否有流量需要被分配用于传输。如果不存在流量(块1250-否)，该进程停留在确定块1250。
如果有流量等待分配(块1250-是)，在块1255，负载平衡模块422至少基于某些分配的准则选择分配的信道/频带。负载平衡模块422为流量选择的信道/频带以及确定是否将流量移至不同的信道/频带所考虑的一些分配准则包括但不限于，流量的优先级；各种类型的流量的需求，例如吞吐量、延迟、延迟变化、最大重试次数和QoS；路径损耗、信道的秩或是同时客户端到接收端的距离；信道的干扰等级；改变信道的时间成本；当前信道的RSSI。
然后，在块1260，负载平衡模块422将流量路由至分配的所选择的信道/频带。
图12B是一个框图，其所示是当同时客户端为流量分配了信道和频带后，确定是否转移到另一个信道或频带的示例过程。在块1205，负载平衡模块422在所选择的信道或频带上传输流量，并监控所选择的信道/频带。
然后在确定块1210，负载平衡模块422确定选定的信道/频带是否有问题。例如，无线模块可能会故障使其不能发送/接收数据包。如果存在问题(块1210-是)，负载平衡模块422会将流量移动到下一个最好的信道/频带。
如果不存在问题(块1210-否)，则在确定块1215，负载平衡模块422确定当前信道的干扰级别是否超过阀值。如果干扰水平不超过阀值(块1215-否)，则过程返回确定块1210。
如果干扰水平超过阀值(块1215-是)，在确定块1220，负载平衡模块422确定是否存在一个可用的改进的余量最小的信道。如果有可用的信道(块1220-是)，在块1215，负载平衡模块422将流量转移至次最佳的改进的最小余量的信道。
如果没有可用的改进的余量最小的信道(块1220-否)，在确定块1225，负载平衡模块422确定是否存在一个具有更好的速度比范围的另一个信道。如果存在一个更好的速度比范围(块1225-是)，在块1215，负载平衡模块422将流量移动至提供更好速度比范围的信道。
如果没有信道提供更好的速率比范围(块1225-否)，则过程返回到确定块1210。
功能处理器405的一些实施例包括二层聚合/控制模块426，其管理二层内多个无线电设备的功能，例如关联、速率控制、跟踪活动链路等等。二层聚合/控制模块426也可以执行二层聚合。数据包排序可能是在二层，TCP层或应用层完成的，并且二层的部分可以执行数据包排序的部分或全部过程。
功能处理器405的一些实施例包括重新配置模块416，其可以重新配置一个或更多的可重新配置的无线WLAN模块以工作在一个特定频带和/或在频带的一个特定的信道上。
功能处理器405的一些实施例包括硬件控制模块418，其控制用于重定向从天线发射或接收的信号的硬件开关，例如，如图6B所示，也在下文更详细地讨论。
可替代地或另外地，该硬件控制模块418可以控制一个硬件开关，该开关用于引导蜂窝无线电设备和/或同时客户端在哪里使用信号，如图7B的例子所示，也在下文更详细地讨论。
功能处理器405的一些实施例包括功率控制模块410。有一个标准，IEEE 802.11ah，它被用于使用低于1GHz ISM频带的低功率传感器。低功率传感器通常不需要非常多的带宽来传送数据，但它们通常使用电池供电，并且需要节省电力。相比为5GHz频带定义的IEEE 802.11ac标准，IEEE 802.11ah的标准是为了节省传感器的功率，而不是提供高性能和高数据吞吐量。另外，由于低于1GHz频带(例如，900MHz)的频带不具有像2.4GHz和5GHz的带宽那样宽的频带，如果一个同时客户端没有正在发送太多的数据，功率控制模块410可以将数据定向到工作在使用IEEE 802.11ah协议的低于1GHz频带上的WLAN模块以更加节能，然后当有大量流量需要被传输时，可以指示将流量在2.4GHz或5GHz频带发送。功率控制模块410也可以使用低于1GHz频带的IEEE 802.11ah协议控制数据并在2.4GHz或5GHz频带传送数据本身。
在一些实施例中，一个或多个频带(例如，低于1GHz频带或2.4Hz)可以用作控制信道，而一个或多个频带可以用作数据信道(例如，5GHz或60GHz)。较低功耗的信道或频带可能更适合用作控制数据包。
图9A所示是一个基于省电要求确定使用哪个工作频带的第一示例过程的框图。在确定块905中，功率控制模块410确定数据传输率是否大于预定的阀值速率。如果大于阀值速率(块905-是)，则在块910中，功率控制模块指示数据通过除了低于1GHz频带发送。可选的，功率控制模块410可以在低于1GHz频带发送控制数据。例如，对于家庭的监视相机，控制数据包可用于启动相机的视频流传输，而该视频流可以被视为数据。其他从环境捕获数据的传感器会有具有控制数据包，其规定，例如，去哪里捕获数据或执行测量。在一个视频会议中，控制数据包可以包括发起呼叫或更新用户的位置的数据包，而实际的视频会议流可以被视作数据。然后进程返回到确定块905。
如果发送速率不高(块905-否)，则在块915中，功率控制模块410指示数据在使用IEEE 802.11ah协议的低于1GHz(例如，900MHz)频带传送。
图9B所示是一个基于省电要求确定使用哪个工作频带的第二示例过程的流程图。在确定块950，功率控制模块410确定流量是否可以从低功耗的支持中收益。例如，手机可以被放在一个支持低功耗的信道以节省电池功率，而个人电脑的流量，因为其可以插入墙上的电源插座，
因此可能不需要低功耗支持。
如果需要低功率的支持(块950-是)，则在块955中，功率控制模块发送的流量通过一个无线频带，如使用支持省电协议，例如IEEE802.11ah的低于1GHz频带。如果低功率支持是不需要的(块950-否)，在块960中，功率控制模块将流量通过一个不需要使用省电协议的不同的无线频带传输。
OSI二层的实施例模型
当上述的功能性同时客户端处理器的模块被合理实施时，常规的IP层，或OSI的三层，不需要知道发生在该层下，例如，二层，的多个同时连接。有很多可以作为二层和三层之间的中间层的实施模型。该中间层将接收到的数据包以正确的顺序传送到层3的TCP/IP，而从TCP/IP接收的数据包通过由该中间层选择的最合适的频带发送出去，以最优化流量需求。任何类型的栈都可以被用在中间层之上，例如TCP/IP和UDP(用户数据报协议)/IP。在一些实施例中，功能性同时客户端的功能的一些或所有可以通过改变三层执行的功能来实现。
图5A所示是一个同时客户端软件/硬件模块530的第一示例实施例的框图，其位于常规的IEEE 802.11 MAC(媒体访问控制)层之上并且管理WLAN模块的同时连接。在图5A所示的示例性实施例中，三个标准的WLAN核或芯片组执行了MAC和OSI物理(PHY)层的功能，每个WLAN模块的一个核/芯片组在频带A，B，C工作。虽然三个频带用于三个模块被作为一个示例示出，该实施模型可以被适用于任何两个或多于频带的任何数量的模块。
在频带A工作的WLAN模块包括软件/硬件模块501，其执行PHY层的功能，软件/硬件模块511执行较低MAC层上的功能，软件/硬件模块521执行较高MAC层上的功能，例如数据包排序，负载平衡等等。在频带B工作的无线模块包括执行PHY层功能的软件/硬件模块502，执行较低MAC层功能的软件/硬件模块512，执行较高MAC层功能的软件/硬件模块522。在频带C工作的无线模块包括执行PHY层功能的软件/硬件模块503，执行较低MAC层功能的软件/硬件模块513，执行较高MAC层功能的软件/硬件模块523。因此，每个核/芯片组实施执行了PHY层，较低MAC层和较高MAC层的通信功能的软件/硬件三层。
在本实施方式中，PHY层软件/硬件模块501，502，503；较低MAC层的软件/硬件模块511，512，513；或较高MAC层的软件/硬件模块521，522，523执行的功能都没有改变。软件/硬件模块530被添加到MAC层之上，并使用了应用程序接口(API)以从较高MAC层模块521，522，523获取信息，并将信息写回到较高MAC层模块521，522，523。对于核/芯片组的现有的软件/硬件模块501，502，503，511，512，513，521，522，523没有作出更改，因此相比下面描述的其他实施模式，这些模块的控制较少。
图5B所示是一个将三个频带中的较高MAC层的通信功能聚合并由同时客户端软件/硬件模块531执行的另一示例性实施例，并且同时客户端软件/硬件模块531位于较低MAC层之上，并管理三个WLAN模块的同时连接。虽然三个模块用于三个频带被作为一个例子示出，该实施模型可以被用于两个或更多频带的任何数目的模块使用。较低MAC层和PHY层的功能仍然由芯片组执行，并且软件/硬件模块531使用API来从较低MAC层模块511，512，513获取和写入信息。作为一个例子，在此实施例中，如果较高MAC层由主处理器执行，较高MAC层可以被修改以执行数据包排序，负载平衡，以及上述的其他功能。
为了实施在图5B所示的模型，如果使用了标准芯片组，那么只由有较高MAC层的软件执行的功能可以被并入模块531，而芯片组的硬件仍然执行其较高MAC层的功能。然而，通常的硬件/芯片组可以被设计成硬件/芯片组只可以执行较低MAC和PHY层中的功能，而由常规芯片组的硬件和软件执行的较高MAC层的功能被合并入模块531。
图5C所示是另一个示例性实施例模型的框图，其中，三个频带的较高MAC层和较低MAC层的通信功能被合并且由位于PHY层之上的同时客户端软件模块/硬件532执行，并管理三个WLAN模块的同时连接。虽然三个模块用于三个频带被作为一个例子示出，该实施模型可以被用于在两个或更多频带的任何数目的模块使用。PHY层的功能还由芯片组执行，并且软件/硬件模块532使用API来从PHY层模块501，502，503获取和写入信息。
为了实施图5C所示的实施例的模型，如果使用了标准芯片组，那么只有较高MAC层和较低MAC层的软件执行的功能可以被并入模块532，而芯片组的硬件仍然执行其较高MAC层和较低MAC层的功能。然而，通常的芯片组可以被设计成芯片组只执行PHY层的功能，而由常规芯片组和芯片的硬件和软件执行的较高MAC层和较低MAC层的功能被合并入模块532。
图5D所示是另一个示例性实施例模型的框图，其中所有频带的较高MAC层，较低MAC层和PHY层的通信功能被合并，并通过同时客户端软件/硬件模块533执行，其管理三个WLAN模块的同时连接。在一些实施例中，由于PHY层的部分通信功能由同时客户端软件/硬件模块533执行，数据有效载荷需要通过至少两个无线信道传输以提供对信道变化，干扰以及其他的因素的鲁棒性。在一些实施例中，同时客户端软件/硬件模块533可以被配置为对在至少两个无线信道所发送的同一数据包的传送符号进行信道编码。然后接收机可以对收到的数据包使用信道解码器，以合并从多个无线信道接收到的信息。在一些实施例中，同时客户端软件/硬件模块533可以被配置为在两个或更多的信道/频带发送数据包的多个副本。例如，数据包的第一副本可以通过第一信道发送，同一个数据包的第二副本可以通过第二信道重复发送。
虽然三个模块用于三个频带被作为一个例子示出，该实施模型可以被用于在两个或更多频带的任何数目的模块使用。所有的这些功能可以被组合到一个芯片组或者功能可以分配给一个以上的芯片组。
在一些实施例中，每个上述的模块530，531，532，533可以通过一个专门设计的芯片组执行。
硬件-前端
图6A所示是使用低于1GHz频带(例如，900MHz)模块612，2.4GHz模块614和5GHz模块616的三个不同频带同时工作的同时客户端的前端610的示例框图。虽然三个工作频带被作为图6A的一个例子示出，该同时客户端可以使用任何数目的频带工作，并且这些频带可以包括图6A例子所示的任何频带，和/或任何其他的频带。在图6A的例子中，前端610每次活跃在多于一个频带，并且在一些请况下，一次可以活跃在一个频带之中的多个信道。在一些实施例中，每个频带可以使用独立的前端，甚至是每个信道。然而，独立的前端需要更多的部件，因此，设计的尺寸更大而且更昂贵。
主机平台625中的主处理器(未示出)与同时客户端610中的处理器620通信。在图6A的示例中，同时客户端610是主机平台625的外部，但是同时客户端610可以在主机平台625的内部被实施。三个WLAN模块612，614，616的每一个提供了输入至复用输入的三通器618，并且三通器618的输出被发送至天线630以传输到接入点640。
硬件-天线
在一个同时客户端610中使用的天线630可以包括一个或更多的天线。为了减少同时客户端所需的天线总数，以及因此减少同时客户端波形因数，可以使用谐振在一个以上的频带的多频带天线。
对于个人电脑，笔记本电脑，平板电脑和手机，可以使用的多频带天线的种类示例包括PIFA天线(平面倒F天线)，曲折线型单极天线，芯片天线以及贴片天线。PIFA天线的好处就是尺寸小，全向辐射模式，低成本，效率高。曲折线型单极天线的优势是小的波形因数。这些类型的天线目前用于个人电脑可以在2.4GHz或5GHz传输的双频带天线。双频带天线有一个单一的馈入和在每个选定波段谐振的组件。因此，它们可以在两个频带同时传输。这些天线可被设计为具有在超过两个以上的频带上同时谐振的组件。
超宽带(UWB)天线是谐振在一定范围的频率的天线，虽然UWB天线创建的辐射模式以频率的函数变化。UWB天线具有一个大的尺寸使得其主要用于同时客户端的室外应用。UWB天线的例子包括蝶形天线，喇叭天线，维瓦尔第(Vivaldi)天线，螺旋天线。蝶形天线具有简单的结构，因此易于制造，并且具有对多接入点连接有用的全向辐射方向。虽然喇叭天线可能更贵并且更难制造，但是喇叭天线是定向的使其可以对于点对点的应用很有用。维瓦尔第天线和蝶形类似，也具有简单的结构，然而维瓦尔第天线是定向的，因此对点对点的应用有用。螺旋天线很大，具有圆极化和高增益，并且定向在相反的方向。
常规的可工作在多个蜂窝频带的手机可以使用可调节的有源匹配天线以在一个特定频带谐振并使其具有小的波形因数。由于手机一次只使用单一的蜂窝频段，有源匹配天线对手机来说是一个不错的选择。然而，广泛使用有源匹配天线只对单个频带的使用有帮助，而不是同时对多个频带有帮助。手机天线的框图示于图7A，其中Wi-Fi或WLAN天线710和2G/3G/LTE天线720两者都在手机中被使用，但不是同时的。将WLAN天线工作在2.4GHz频带或者5GHz频带工作，2G/3G/LTE天线工作在900MHz频带。
由于同时客户端必须在两个或多个频段同时工作，同时客户端自身的有源匹配天线将不能满足其自身的需求。然而，如图7B所示的框图中的示例，有源匹配天线可以与多频带天线进行复用，例如芯片天线或者曲折线型天线，以提供同时客户端所需的功能。在一些实施例中，同时客户端可以同时在2.4GHz，5GHz和低于1GHz频带工作。当前的多频带芯片天线710可以在2.4GHz和5GHz共振，即使芯片天线目前没有被用于同时在这些频带共振。此外，蜂窝式天线720可以被用于低于1GHz(例如，900MHz)频带。多频带天线710和蜂窝式天线720的输出可以一起被复用器715复用，使其作为同时或并发客户端715的三频带模块。
蜂窝天线720可以起到双重作用。第一个作用，蜂窝天线720可以作为仅用作蜂窝无线电设备730的天线。在这个角色下，开关/分离器722被调整以将蜂窝天线720连接至蜂窝无线电设备730。如果蜂窝无线电设备和并发客户端不同时工作，可以使用开关。可替换地，在第二个作用中，蜂窝天线720将信号发送到蜂窝无线电730和同时客户端705。开关/分离器722被用作分离器，其可以分开从蜂窝天线720来的信号并且将一部分的信号发送到蜂窝无线电设备730和同时客户端705。用于同时客户端705的部分信号首先耦合至有源匹配天线724，其将蜂窝天线720的谐振频率调谐至低于1GHz频带(例如，900MHz)中的一个合适信道以被同时客户端705使用。以这种方式，同时客户端705所工作的频率可以和蜂窝电话的工作频率不同。当有源匹配天线的输出和双频带WLAN天线710的输出被复用时，三频天线可以与同时客户端705一起使用。虽然关于图7B描述了的是三个特定的频带5GHz，2.4GHz和低于1GHz频带(例如，900MHz)，这是因为在这些频带工作的组件都是可用的，任何其他频带都可以使用这种复用技术。
作为上述的多频带天线解决方法的替代，一个或更多的单频带天线可以被用于同时客户端的各个频带。这个解决方案可能是较优的，因为多频带天线的辐射图案会随着频率的变化而变化，并使用单频带天线可以提供更好的辐射图案和在频带中更好的一致性。然而，使用为每个频带优化的单频带天线会占据更多的空间并且可能会更昂贵，虽然这个解决方案对大客户来说可能是可行的。
硬件-放大器
图6B所示是具有三个WLAN芯片组的同时客户端的示例实施例框图，其中每个芯片组执行如上所述的WLAN模块的功能。每个WLAN芯片组612，614，616工作在不同的频带并且可以发送和接收数据包。在每个频带的发送侧，有一个可以放大待传输的信号的功率放大器(PA)，在接收侧，有一个在将接收到的信号发送到合适的芯片组之前放大接收信号的带通滤波器和低噪声放大器(LNA)。
在一些实施例中，宽频带放大器可以用于放大在同一个频带里两个或更多的信道，甚至是不同频带里的两个或更多的信道。宽频带放大器可以被用来替代两个或更多的功率放大器和/或两个或更多的低噪声放大器。
硬件-频率滤波器
可能在同时客户端使用一个或更多的频率滤波器来防止工作在相同频带间的模块或工作在不同频带间的模块之间的干扰。
如果一个频带的谐波频率与第二频带的频率相近，那么工作在不同频带间的模块之间可能会产生干扰。例如，如果同时客户端同时工作在2.4GHz频带和5GHz频带，2.4GHz频带内传输的二次谐波是4.8GHz，这与5GHz频带十分相近。因此，在2.4GHz频带的传输需要被滤波以防止传输在5GHz频带的接收方饱和。此外，5GHz频带的传输可能会存在不想要的噪声或散射，这也会在2.4GHz频带内产生散射。因此，在5GHz频带的传输应当被滤波以保护2.4GHz频带内的通信。
对于具有相当大带宽的频带，例如5GHz频带这样，模块可以在该频带内的多个频率下工作，只要这些频率隔得足够远。例如，如果各个频带的带宽是80MHz，第一80MHz信道可以在5GHz的低频率范围内使用，第二80MHz频率信道可以在5GHz的高频率范围内使用。通过对两频率频带间使用滤波，在不同信道的通信可以互不干扰进行。虽然类似的技术可被使用在一个相对较窄的频带中，例如2.4GHz频带，但防止2.4GHz频带中的频率之间的干扰需要的滤波要求更为严格，因此也更为昂贵。
可以使用频率滤波器以防止工作在不同频带的模块间甚至是工作在相同频带的模块间的干扰，其可以使用一个或多个的带通滤波器，低通滤波器和高通滤波器。可以使用的滤波器类型包括但不限于微带状滤波器，陶瓷滤波器，低温共烧陶瓷(LTCC)滤波器，声表面波(SAW)滤波器，体声波(BAW)滤波器，薄膜腔声谐振(FBAR)滤波器，空腔滤波器，和波导滤波器。
在此描述了在不同信道和/或频带同时使用多个WLAN模块的方法和系统。如本文所用，术语“连接”，“耦合”或其任何变形都是指任何的连接或耦合，无论是直接的还是间接的，在两个或是更多元件之间。本领域的普通技术人员可以理解此处所描述的概念和技术可以体现在各种特定的形式中而不脱离其本质特征。本发明公开的实施例在各方面都是示例性而不是限制性的。实施例的范围由所附的权利要求所限定，而不是由前面的说明书限定，所有的在意图和等同方式范围内的改动都应包含在保护范围内。

Claims (21)

1.一种无线装置，包括：
第一无线电设备，被配置成在第一无线频带中发送和接收射频(RF)信号；
第二无线电设备，被配置成在第二无线频带中发送和接收射频信号，其中所述第一无线频带不同于所述第二无线频带；并且
第一处理器，被配置成同时使用所述第一无线电设备和所述第二无线电设备，以使用局域网协议与无线设备进行通信，其中与仅仅使用所述第一无线电设备或者仅仅使用所述第二无线电设备相比，使用所述第一无线电设备和所述第二无线电设备与所述无线设备进行通信，有利地影响了与所述无线设备的通信。
2.根据权利要求1所述的无线装置，其中所述第一无线电设备被配置成在所述第一无线频带的第一无线信道上发送和接收射频信号，所述无线装置进一步包括第三无线电设备，被配置成在所述第一无线频带的不同于所述第一信道的第二信道上发送和接收射频信号。
3.根据权利要求1所述的无线装置，进一步包括连接器，被配置成插入到无线设备的端口，其中所述连接器包括通信总线，以及进一步其中所述第一处理器通过所述通信总线与所述无线设备的第二处理器进行通信。
4.根据权利要求1所述的无线装置，其中所述无线装置被配置成，作为内部装置连接到无线设备，其中所述连接包括通信总线，进一步其中所述第一处理器通过所述通信总线与所述无线设备的第二处理器进行通信。
5.根据权利要求1所述的无线装置，进一步包括复用器，其中所述第一无线电设备的第一输出和所述第二无线电设备的第二输出被耦合到所述复用器的输入，以及进一步其中所述复用器的输出被耦合到一个或更多的天线。
6.根据权利要求5所述的无线装置，其中所述一个或更多的天线包括谐振在至少所述第一无线频带和所述第二无线频带的多频带天线。
7.根据权利要求5所述的无线装置，其中所述一个或更多的天线包括有源天线，被配置成被有源地匹配到所述第一无线频带的信道。
8.根据权利要求5所述的无线装置，其中所述一个或更多的天线包括谐振在每个所述第一无线频带和第二无线频带的一个或更多的单频带天线。
9.根据权利要求1所述的无线装置，进一步包括至少一个宽频带功率放大器，被配置成放大用于在所述第一无线频带上发送的所述RF信号和用于在所述第二无线频带上发送的所述RF信号。
10.根据权利要求1所述的无线装置，进一步包括至少一个宽频带低噪音放大器，被配置成放大在所述第一无线频带中接收到的所述射频信号和在所述第二无线频带中接收到的所述射频信号。
11.根据权利要求1所述的无线装置，进一步包括一个或更多的频率滤波器，以减少在所述第一无线频带上发送或接收的射频信号与在所述第二无线频带上发送或接收到的射频信号之间的相互干扰。
12.根据权利要求1所述的无线装置，其中利用所述第一无线电设备和所述第二无线电设备进行通信的有利影响是至少下述一种：增加吞吐量，降低延迟以及提高范围。
13.一种被配置成同时在两个或更多的无线频带上发送或接收信号的无线装置，所述无线装置包括：
第一天线，被配置成谐振在至少第一无线频带上；
第二天线，被配置成谐振在至少第二无线频带的一部分上，其中所述第二天线能被有源地匹配到所述第二无线频带中的多个信道的一个；
复用器，其中所述第一天线的输出和所述第二天线的输出被耦合到所述复用器的输入；
处理器，其中所述复用器的输出被耦合到所述处理器，以及进一步，其中所述处理器被配置成在所述第一无线频带的第一信道上通过使用第一无线电装置，并同时在所述第二无线频带的第二信道上通过使用第二无线电装置，使用局域网协议与无线设备进行通信，其中所述第二天线被有源地匹配到所述第二信道。
14.根据权利要求13所述的无线装置，其中所述第一天线被进一步配置成谐振在至少第三无线频带上，以及进一步，其中所述第一天线是宽频带天线。
15.根据权利要求14所述的无线装置，其中所述第一天线是可重新配置的。
16.根据权利要求14所述的无线装置，进一步包括：
开关，配置成将所述第二天线的输出引导到蜂窝无线电设备或者模块，该模块将所述第二天线的谐振有源地匹配到所述处理器选择的特定信道；
所述蜂窝无线电设备，被配置成在所述第二无线频带中发送和接收射频信号；
其中所述第二天线可切换与所述蜂窝无线电设备工作或者与所述处理器工作。
17.根据权利要求14所述的无线装置，进一步包括：
分离器，被配置成将所述第二天线的输出分开成第一输出和第二输出，其中所述第一输出被耦合到蜂窝无线电设备，并且所述第二输出被耦合到模块，该模块将所述第二天线的谐振有源地匹配到所述处理器选择的特定信道；
蜂窝无线电设备，被配置成在所述第二无线频带中发送和接收无线电设备频率信号；
其中所述蜂窝无线电设备和所述处理器能够同时工作。
18.一种无线装置，包括：
第一无线电设备，被配置成在第一无线频带中的第一信道发送和接收射频信号；
第二无线电设备，被配置成在所述第一无线频带的第二信道发送和接收射频信号，其中所述第一信道不同于所述第二信道；
第一频率滤波器，被配置成衰减所述第一无线频带中的在所述第一信道之外的频率；
第二频率滤波器，被配置成衰减所述第一无线频带中的在所述第二信道之外的频率；并且
第一处理器，被配置成同时使用所述第一无线电设备和所述第二无线电设备，以使用局域网协议与无线设备进行通信，其中与仅仅使用所述第一无线电设备或者仅仅使用所述第二无线电设备相比，使用所述第一无线电设备和所述第二无线电设备以与所述无线设备进行通信有利地影响了与所述无线设备的通信。
19.根据权利要求18所述的无线装置，其中利用所述第一无线电设备和所述第二无线电设备进行通信的有利影响是至少下述一种：增加吞吐量，降低延迟以及提高范围。
20.根据权利要求18所述的无线装置，进一步包括至少一个宽频带功率放大器，被配置成放大用于在所述第一信道上发送的所述RF信号和用于在所述第二无信道上发送的所述RF信号。
21.根据权利要求18所述的无线装置，进一步包括至少一个宽频带低噪音放大器，被配置成放大在所述第一信道接收到的所述射频信号和在所述第二信道接收到的所述射频信号。
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