CN1293773C - 动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线数据通信技术领域，尤其是一种动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法，需要解决现有技术无线局域网不能动态调整基站接入点的覆盖范围等问题。根据基站接入点的分布和通信容量需求确定功率等级，通过远端管理设备控制远端基站接入点的内核操作层，调整基站接入点的输出功率，在提高通信容量的同时降低基站接入点之间的干扰；或者扩大基站接入点的覆盖范围。具有在密集地区提高通信容量，而又不产生同频干扰，在不密集地区，扩大AP覆盖范围等优点，极大地提高了无线局域网基站接入点组网的灵活性，经济、适用、安全，适宜于对现有无线局域网输出功率和覆盖范围的动态调整。

Description

动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法
技术领域
本发明涉及一种动态调整无线局域网基站接入点的方法，特别是指一种通过控制基站接入点的功率输出，改变其覆盖范围，控制客户端功率输出，降低用户密集地区同频基站接入点间的干扰或扩大用户稀少地区覆盖范围的无线局域网动态调整方法，属于无线数据通信技术领域。
背景技术
无线局域网(WLAN，Wireless Local AreaNetwork)具有可移动性、高速、灵活性等特点，近年来在世界范围内得到了迅速发展和应用。无线局域网技术属于一种短距离无线通信技术，它是以无线信道为传输媒介构成的计算机局域网络，通过无线射频技术(RF)在空中传输数据、话音和视频信号。无线局域网可以在一些特殊的应用环境中弥补依靠铜缆或光缆构成的有线局域网的不足，实现网络的延伸，使个人计算机(PC)具有可移动性，能迅速、方便地解决通过有线方式不易实现的网络信道的连通问题。
由于无线局域网和码分多址(CDMA)技术各具特点，移动运营商可以利用目前自身的网络资源，通过结合无线局域网和CDMA技术来为用户提供更优质的服务，为用户提供最大程度上的便利性。由于无线局域网技术所具有的高速数据接入的特点弥补了通用分组无线业务GPRS和CDMA.3G等技术的部分不足，也促进了现有移动低端用户向高端用户的转变。
基站接入点(Access Point，简称AP)是无线基站接入点或称网络桥接器，一个AP能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户。AP的主要作用是将无线网络接入以太网。在一些应用密集的地区，往往需要设置多个基站接入点，用于提高通信速率；但多个基站接入点距离很近，将面临信道干扰的问题。而在一些应用稀少地区，为了节省投资，又希望一个AP能够尽量覆盖大的范围，但这是一对矛盾，很难同时满足。
现有技术中，在应用稀少地区，一般的AP由于其输出功率有限，不能覆盖大的范围，会使用户通讯效果差。在应用密集地区，为了提高通信容量，同一地区一般采用3个基站接入点3个频点同时组网。但是无线网络又要覆盖一定的面积，实现无线漫游，必须采用频率复用组网。AP的覆盖范围与输出功率及天线增益有关，大功率的AP覆盖范围大，在某个AP的覆盖范围内设置同一频点的AP会导致同频干扰。例如2002年11月19日公布，序号为6484029的美国专利公开了一种移动无线局域网的设备和方法就有一个或多个基站接入点，移动用户接受一个或多个基站接入点发出的唯一频率的信息，如果在同一物理地域采用多个基站接入点，将会产生同频干扰，从而也会影响用户的通讯效果。
发明内容
为克服上述问题，本发明的目的在于提供一种动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法，可根据实际情况，通过AP远端管理器在通讯应用密集地区降低基站接入点的输出功率，在提高通信容量的同时避免基站接入点之间的干扰。
本发明的另一个目的在于提供一种动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法，可根据实际情况，通过AP远端管理器在通讯应用稀少地区提高基站接入点的输出功率，扩大基站接入点的覆盖范围。
为完成上述目的，本发明采取的总体技术方案是：根据基站接入点的分布和通信容量需求确定功率等级，通过远端管理设备控制远端基站接入点的内核操作层，调整基站接入点的输出功率，在提高通信容量的同时降低基站接入点之间的干扰；或者扩大基站接入点的覆盖范围。
调整具体是指当同一区域设置多个基站接入点时，相应降低该区域中各基站接入点的输出功率；当同一区域设置单个基站接入点时，提高基站接入点的输出功率。
根据本发明的一个目的，客户端根据不同的功率等级生成不同的设置参数，并将生成参数值下载到基站接入点的参数存储区域，通过基站接入点远端管理设备设置与多个基站接入点分布和高的通信需求容量相应的功率等级，并通过简单网络管理协议或互联网技术将该设置信息传输到相应的基站接入点中，基站接入点通过内核操作层和驱动层将控制请求和控制内容写入相应的功率控制寄存器，基站接入点根据得到的功率等级参数选择对应的设置参数，通过主系统程序设置到基带处理器的功率设置寄存器中，基站接入点根据功率设置寄存器设置的参数控制混频电路的增益，降低基站接入点的输出功率，从而降低同频干扰。
根据本发明的另一个目的，客户端根据不同的功率等级生成不同的设置参数，并将生成参数值下载到基站接入点的参数存储区域，通过基站接入点远端管理器设置与单个基站接入点分布低的通信需求容量相应的功率等级，并通过简单网络管理协议或互联网技术将该设置信息传输到相应的基站接入点中，基站接入点通过内核操作层和驱动层将控制请求和控制内容写入相应的功率控制寄存器，基站接入点根据得到的参数选择对应的设置参数，通过主系统程序设置到基带处理器相应的寄存器中，基站接入点根据寄存器设置的参数控制混频电路的增益，提高基站接入点的输出功率，从而扩大基站接入点的覆盖范围。
本发明动态调节无线局域网基站接入点的覆盖范围，可以通过降低AP的输出功率，缩小单个AP的覆盖范围，在近距离环境下用相同频率组网，在小范围内通过设置多个同频点AP，提高了通信容量，而又不产生同频干扰；在通讯应用不密集地区，通过提高单个AP的输出功率，提高AP的覆盖范围，既达到通信的要求，又节省了投资。本发明极大地提高了无线局域网基站接入点组网的灵活性，具有适用、经济、安全等优点。
附图说明
图1为本发明的主流程图；
图2为本发明基站接入点硬件原理图；
图3为基站接入点的硬件架构图；
图4为基站接入点小功率组网图；
图5为基站接入点大功率组网图；
图6为防止基站接入点之间干扰示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，其为本发明的主流程图。本发明的一个实施例中具体包括下述步骤：首先将功率控制环境信息及基站接入点基带参数信息传递到基站接入点存储区中，然后确定功率等级；通过网络设置控制对象，控制远端基站接入点内核操作层，进行硬件中断及控制，将功率参数设定到基带处理器相应的寄存器中，如果已设定则启动基站接入点硬件，如果没有设定到基带处理器的寄存器中，则再控制远端基站接入点内核操作层，进行硬件中断及控制，之后将功率参数设定到基带处理器相应的寄存器中，判断功率等级是否满足要求，如果功率设定不满足功率控制要求则重新确定功率等级并循环直到满足要求。
客户端根据不同地区通讯容量和通讯带宽的需要设置的基站接入点(AP)的数量，判断需要的适宜的功率，然后根据不同的功率等级，生成不同的功率设置参数，分别对应功率的大、较大、中、较小、小五个等级，之后将生成参数值下载到基站接入点的参数存储区域中，用户通过基站接入点远端管理器设置的相应功率等级，通过简单网络管理协议(SNMP)或互联网(WEB)将设置传输到基站接入点中，基站接入点通过内核操作层和驱动层将控制请求和控制内容写入相应的功率控制寄存器中，基站接入点根据得到的参数选择对应的设置参数通过主系统程序将参数设置到基带处理器的相应寄存器中，基站接入点根据寄存器设置的参数控制混频电路的增益，控制基站接入点的功率输出，从而实现在密集地区降低功率，在稀少地区增大功率等级，动态调整基站接入点的覆盖范围。当通讯容量越大时，基站接入点对应的输出功率越小，当通讯容量越小时，基站接入点对应的输出功率越大。
图2为基站接入点的原理框图，基站接入点的发射功率与发射链路有关，发射链路的信号处理过程如下：协议转换器21通过以太网收发器22的接口23将有线链路或无线链路的接入信号进行处理，通过基带处理器24进行交织、编码，完成信号的基带调制。然后经过射频调制器25的射频调制完成信号的频率搬移，将基带信号搬移到射频频段，最后将射频信号进行功率放大后，通过天线26发射出去。
在基站接入点的生产过程中已生成5个等级的功率，五个等级的功率是大、较大、中、较小、小，对应的功率值存储到基站接入点AP中的相应参数存储区域中，功率值经过一定的量化处理变为一个整型数，分别对应功率的大、较大、中、较小、小五个等级。
图3为基站接入点AP底层软硬件的一种典型结构，基站接入点的硬件包括中心处理器31、802.3以太网收发器32和802.11无线收发芯片组33及闪存34，基站接入点AP的功率控制服务的实现依赖于基站接入点AP端网络协议的响应，将这一响应发送到设备抽象层，通过抽象层的功率管理对象向设备内核和通信协议层发出功率控制的命令，实现对AP端的功率控制。
参阅图4，在人员密集地区，需要提高通讯的容量和通讯带宽，本发明采用小功率组网的方法。但目前大部分无线局域网产品工作在2.4GHz，有14个信道载波工作，从2412MHz到2467MHz，信道间隔5MHz。无线局域网采用直序扩频的调制方式，其信号带宽为22MHz，加上3MHz频率间隔保护，除了日本所用的13、14频道，为避免同频干扰，实际组网频点为三组频点：1信道2412MHz，6信道2437MHz，11信道2462MHz，本发明采用这三组频点。
参阅图5，在人员不密集的地区采用大功率组网的方法，一般只有一个基站接入点，本发明通过提高基站接入点的输出功率扩大覆盖范围，满足通讯的需要。
图3所示的基于WEB的AP远端管理器工作方式如下：远端响应35通过网络协议请求AP端的WEB服务。AP端的WEB服务包括对于AP设备的功率控制服务，用户通过WEB界面选择功率等级，功率等级的具体内容对应于AP生产过程中定制的功率控制级别，由AP的相应参数存储区域读出。以选择中等功率为例，通过互联网技术将设置参数下载到AP内的底层软件中，AP读取该请求，将该功率值参数值设置到基带处理器24中的功率设置寄存器中，功率设置寄存器的值经过一定处理控制增益控制寄存器的值，增益控制寄存器控制调制电路的增益，控制发射调制信号的幅度，此时对应的功率输出为中等功率。其它功率等级的控制输出与中等功率的控制输出相同。
图4所示的基于简单网络协议SNMP的AP远端管理器工作方式给出了远端响应35设置AP输出功率的另外一种模式，即远端AP远端管理器36的控制响应信号通过SNMP协议来完成。AP端的SNMP服务包括对于AP设备的功率控制服务，用户通过SNMP选择功率等级，功率等级的具体内容对应于AP生产过程中定制的功率控制级别，由AP的相应参数存储区域读出。以选择大功率为例。通过网络协议将设置参数下载到AP内的底层软件中，AP读取该请求，将该功率值参数值设置到基带处理器24中的功率设置寄存器中，功率设置寄存器的值经过一定处理控制增益控制寄存器的值，增益控制寄存器控制调制电路的增益，控制发射调制信号的幅度，此时对应的功率输出为大功率。其它功率等级的控制输出与大功率的控制输出相同。
参阅图6防止基站接入点之间干扰示意图。无线局域网基站接入点AP的覆盖范围与AP周围的环境、位置密切相关，因为环境决定电波传播的特性。以理想环境，即假设基站接入点AP与移动端之间的电波传播为理想自由空间传播为例，来分析AP不同功率输出覆盖范围，和两个同频近距离AP之间不互相干扰的方法。
AP的最大输出功率分为5个等级，具体等级分别为17.5dBm，14.5dBm，11.5dBm，8.5dBm，5.5dBm，天线增益为2.5dBi，假设AP的接收灵敏度为-88dBm@1Mbps；假设移动端接收灵敏度为-90dBm@1Mbps，移动端最大输出功率为15dBm，天线增益为0dBi。则根据电波传播理论可以计算AP与移动端之间最大通信距离R：
Ls＝92.4+201gf(GHz)+201gR(Km)；
Rssenstivity＝Papout+Gap-Ls-Lr；
Rapsenstivity＝Pstationout+Gstation-Ls-Lr；
其中，Ls为电波自由空间损耗，Lr为通信衰落储备，此处设为15dB，f(GHz)为工作频率，此处按照2.45GHz计算，R(Km)为通信距离；Rssenstivity为移动端接收灵敏度，Papout为基站接入点输出功率，Gap为基站接入点天线增益；Rapsenstivity为基站接入点接收灵敏度，Pstationout为移动端输出功率，Gstation为移动端天线增益。
根据以上公式，以及基站接入点、移动端的各项参数，可以计算出AP最大输出功率分别为17.5dBm，11.5dBm，5.5dBm时，AP的覆盖范围半径分别为：562m，281m，140m。可见基站接入点功率降低6dB，基站接入点覆盖范围缩小四分之三。
两个同频近距离的AP同时工作会互相干扰，根据本发明的实验，得出相关的实验数据为：移动端对邻频信号的抑制能力可达到-60dBm，对同频信号的抑制能力为-80dBm，即当接收端接收的邻道信号高于-60dBm时，移动端无法与AP正常通信；当接收端接收的同频信号高于-80dBm时，移动端无法与AP正常通信；可见移动端抗邻道干扰的能力比抗同频干扰高近100倍。
在图6中，61为6信道覆盖范围，62为11信道覆盖范围，63为1信道覆盖范围。图中AP1-6，AP4-6工作在6信道，AP2-11工作在11信道，AP3-1工作在1信道。假设目前AP工作在大功率状态，功率输出为17.5dBm；假设为了提高区域通信容量布设的密度为半径250m一个AP，两个基站接入点之间距离为400m。则当移动端处于AP1-6，AP2-11，AP3-1三个AP覆盖范围的交点处，受到的同频干扰最严重。根据图6中所示可以计算出移动端与AP1-6距离200m，与AP2-11距离250m，与AP3-1距离250m，与AP4-6距离500m。移动端接收到AP信号强度等于：
R1＝Papout+Gap-Ls；
Ls＝92.4+201gf(GHz)+201gd(Km)；
其中，d为移动端至AP之间的距离。
根据上两式有：移动端接收11信道信号强度为：Rdi11＝-68.27dbm；移动端接收1信道信号强度为：Rdi1＝-67.77dbm；移动端接收同信道信号强度为：Rdi6＝-74dbm.
从以上计算可见，邻道干扰不会影响移动端的正常工作，但同频干扰将影响移动端的工作，此时降低AP的发射功率至11.5dBm，及同频干扰信道降低为-80dBm，移动端将能够正常工作。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明所涉及的技术方案，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，但本发明的技术方案可以进行修改、变化或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和实质，这些修改、变化或者替换均涵盖在本发明的权利要求范围之中。

Claims (10)

1、一种动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法，其特征在于：根据基站接入点的分布和通信容量需求确定功率等级，通过远端管理设备控制远端基站接入点的内核操作层，调整基站接入点的输出功率，在提高通信容量的同时降低基站接入点之间的干扰；或者扩大基站接入点的覆盖范围。
2、根据权利要求1所述的动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法，其特征在于：所述的调整具体包括：当同一区域设置多个基站接入点时，相应降低该区域中各基站接入点的输出功率；当同一区域设置单个基站接入点时，提高基站接入点的输出功率。
3、根据权利要求1或2所述的动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法，其特征在于：所述的调整具体包括：
步骤1：通过基站接入点远端管理设备设置相应功率等级，并将该设置信息传输到相应的基站接入点中；
步骤2：基站接入点通过内核操作层和驱动层将控制请求和控制内容写入相应的功率控制寄存器；
步骤3：基站接入点根据得到的功率等级参数选择对应的设置参数，通过主系统程序设置到基带处理器的功率设置寄存器中；
步骤4：基站接入点根据功率设置寄存器设置的参数控制混频电路的增益，实现对基站接入点输出功率的调整。
4、根据权利要求3所述的动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法，其特征在于：所述远端管理设备通过简单网络管理协议或互联网将设置信息传输到基站接入点中。
5、根据权利要求3所述的动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法，其特征在于：在步骤3之前，根据基站接入点所输出的功率等级，生成与之相对应的设置参数，并将该设置参数值下载到基站接入点的参数存储区中。
6、根据权利要求3所述的动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法，其特征在于：该方法还进一步包括：
步骤5：判断基站接入点的功率等级是否满足降低基站接入点之间干扰或覆盖范围的具体要求，如果不满足，则重新确定功率等级并执行步骤1。
7、根据权利要求3所述的动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法，其特征在于：它还包括：
步骤6：客户端根据基站接入点的输出功率，采用自动增益控制机制，相应地调整自身的输出功率。
8、根据权利要求3所述的动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法，其特征在于：所述的功率等级与设置参数根据通信容量分别对应设置，且该设置参数经量化处理为整数后存储到基站接入点相应的参数存储区中。
9、根据权利要求8所述的动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法，其特征在于：当通讯容量越大时，基站接入点对应的输出功率越小。
10、根据权利要求1所述的动态调整无线局域网基站接入点覆盖范围的方法，其特征在于：所述的基站接入点在近距离环境下采用同频率组网，且组网频点为1信道2412MHz或6信道2437MHz或11信道2462MHz。
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