CN1574713B - 用定向天线减轻无线网络中的干扰的影响的方法和装置 - Google Patents

用定向天线减轻无线网络中的干扰的影响的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明的原理考虑使用定向天线减轻无线网络中的干扰带来的影响。天线装置包括一全向天线和至少一个定向天线。每个定向天线(例如：一电子操纵的相控阵天线)能具有一个或多个用于将定向波束对准无线装置的馈电。天线装置利用全向天线发送和接收控制数据，该控制数据帮助定位无线装置和确定无线装置什么时候将程序数据发送到天线装置或从天线装置接收程序数据。天线装置利用定向天线将程序数据发送到无线装置和从无线装置接收程序数据。因为定向天线使用定向波束，定向天线能根据相对天线装置无线装置的位置调节到干扰少的信道。

Description

用定向天线减轻无线网络中的干扰的影响的方法和装置
(1)技术领域
本发明涉及无线网络，特别涉及利用定向天线减轻无线网络中的干扰带来的影响。
(2)背景技术
计算机系统及相关科技对社会的很多方面产生了影响。实际上，计算机处理信息的能力改变了我们生活及工作的方式。在计算机系统出现之前，现在计算机系统通常完成许多任务(例如：字处理，安排及数据库管理)都是用手完成的。最近，计算机系统被相互耦合以形成能以电子方式通信以分享数据的有线和无线的计算机网络。因此，许多在计算机系统上执行的任务(例如：语音通信、访问电子邮件、电子会议、网络浏览)包括通过有线和/或无线计算机网络与一个或多个其它计算机系统的电子通信。
例如：若干计算机系统可通过相应的有线连接(例如：类别5电缆)耦合至数据集线器(HUB)以形成有线网络(例如：以太网网段)。同样地，若干无线的计算机系统(通常称为“站”)可通过相应的无线连接(例如：由无线电接收装置间适合的通信产生的)耦合至无线接入点(“AP”)以形成无线网络(例如：IEEE802.11网络)。另外，数据集线器和/或AP可连接至其它数据集线器、AP或其它网络部件(例如：路由器、网关和交换机)以形成更复杂的网络(包括有线和无线连接)。
在计算机系统进行电子通信时，电子数据经常会通过操作电子数据的协议栈(例如：打包、路由、流控制)。开放式互联(“OSI”)模型是实施协议栈的网络构架的例子。OSI模型将传送电子数据的操作分解成七个分别的“层”，每个指定执行数据传送过程中的某些操作。虽然协议栈可以实施每一层，而许多协议栈只实施用在跨网络传送电子数据中的选定层。
当从网络接收到数据时，它进入物理层并被传递到更高的中间过渡层，然后在应用层被接收。最底层的物理层负责将电脉冲、光或无线电波转换成比特流，反之亦然。另一方面，当从计算机系统传送数据时，它发自应用层并被传递到下面面的中间过渡层，然后到达网络。应用层、顶层负责支持应用程序和终端用户进程，例如：电子会议软件、电子邮件客户、网络浏览等等。
由大部分协议栈合成的中间过渡层是数据链路层。数据链路层将数据包(从更高层接收的)解码成由物理层使用的比特流并将比特流(从物理层接收的)编码为由更高层使用的数据包。通常包含在数据链路层中的子层是媒体访问控制(“MAC”)层，它实施将数据包传送到共享信道(例如：以太网网段或IEEE802.11信道)的协议。
然而，为了访问媒体，计算机系统必须能检测媒体。在无线环境中，检测无线媒体(例如：IEEE802.11信道)会很困难，有时是不可能的，取决于站和接入点之间在物理上是如何分离的。接入点通常包括一实际上在接入点周围形成球形区域的全向天线。当站在接入点的特定范围(例如：在所述球形区域)内时，全向天线使接入点能将数据有意义地发送到该站和从该站接收数据。即，在特定范围内，发送的无线电信号有足够的信号强度使物理层能将无线电信号转换成比特流。
许多无线装置在未经当局许可的波段(例如：2.4GHz波段)内通信。在未经当局许可的波段内操作的无线装置之间的通信能由于从在同一未经当局许可的波段内操作的其它装置的传送而衰减。例如：一些无绳电话、微波炉、蓝牙装置、各种控制装置、和IEEE802.11b装置都在2.4GHz波段操作。这样，无绳电话、微波炉、蓝牙装置和控制装置(以下称为“干扰装置”)就会干扰IEEE802.11b站和IEEE802.11b接入点之间的通信。
IEEE802.11b实际上有三个信道用于IEEE802.11b接入点和IEEE802.11b站之间的通信。这样，当在IEEE802.11b信道上的干扰增加时，通过切换到另一IEEE802.11b信道有可能会减少干扰。然而，因为实际上只有三条信道，找到一条能降低在IEEE802.11b接入点周围的球形区域内的每个位置上的干扰的信道通常很困难，甚至是不可能的。第一信道可能在一个方向上有增加的干扰，第二信道可能在一个第二方向上有增加的干扰，第三信道可能在一个第三方向上有增加的干扰。不幸的是，如通常实践的那样，一个全向天线在同一时间只能调节到一个信道。这样，如果IEEE802.11b信道位于第一、第二、第三方向中的每一个方向，全向天线实际上都不可能有办法选择一条使每个IEEE802.11b站都在通信时减少干扰的信道。
来自干扰装置的干扰能降低IEEE802.11b站和IEEE802.11b接入点之间数据传送的速度和可靠性。例如：来自在IEEE802.11b站或附近的干扰装置的干扰能使IEEE802.11b站以显著减少的数据速率通信(和，如干扰装置有高增益，有可能导致不能通信)。另外，当干扰装置在IEEE802.11b接入点或其附近时，可能降低与几个相关的IEEE802.11b站的通信。由干扰引起的信号衰减可能使全向天线能检测到收到无线电波但不能确定无线电波代表什么数据。即，物理层也许不能从衰减的无线电波生成比特流。因此，用于在无线通信期间减轻干扰带来的影响的计算机程序产品将会是有益的。
(3)发明内容
本发明的原理克服了已有技术的上述问题。它针对使用定向天线减轻无线网络中的干扰带来的影响的方法、系统和计算机程序产品。天线装置包括一全向天线和至少一个定向天线。每个定向天线(例如：一个电子操纵的相控阵天线)能具有一个或多个用于将波束对准无线装置的馈电。天线装置可以是网络接入点计算机系统，它将到网络接入点，例如：到局域网或甚至到英特网，提供给无线装置。
全向天线从无线装置接收数据通知信号。该数据通知信号代表无线装置有程序数据要发送到天线装置。天线装置检测到无线装置方向上的频谱的使用。例如：天线装置可检测到无线装置方向上的2.4HGz频谱或5GHz频谱的使用。
天线装置根据当前使用的检测结果从频谱中选择一条信道用于从无线装置接收程序数据。例如：根据当前使用的检测，天线装置能选择一条减轻干扰的无线信道。在合适的时候，将定向天线发出的定向波束对准该无线装置。响应于已接收到数据通知信号，天线装置利用定向天线从无线装置在选定信道上接收程序数据。
当天线装置有程序数据要发送给无线装置时，全向天线发送一请求无线装置的位置的位置请求。全向天线从无线装置接收指示该无线装置位置的相应的位置信号。天线装置检测在无线装置方向上的频谱的使用。天线装置根据当前使用的检测结果在频谱中选择一条信道，用于将程序数据发送到无线装置。在合适的时候，将定向天线发出的定向波束对准无线装置。天线装置响应于已接收到位置信号使用定向天线在选定信道上将程序数据发送到无线装置。
因为定向天线使用定向波束，可选择一条无线信道来减轻在无线装置方向上的干扰。这样，通信就不会限制于由全向天线使用的信道了。另外，当一个新的无线装置将与天线装置通信时，能计算出在新的无线装置的方向上的频谱的当前使用并可能选择一条新的信道。因此，天线装置能选择信道以减少与位于与该天线装置不同方向上的无线装置的干扰。
本发明的附加特征和优点将在下文中列出，且部分由说明中明显看出或从实施本发明体会到。本发明的特征和优点可以通过仪器和所附权利要求特别指出的组合实现和得到。本发明的这些和其它特征从由以下说明和所附的权利要求变得更明显，或通过本发明的以下实践获得。
(4)附图说明
为了描述可以得到本发明上述的和其它优点和特征的方式，将参照附图示出的本发明的特定实施例对以上简述的本发明作更具体的描述。要理解这些附图仅描述本发明的典型实施例而不是对其范围的限定，本发明将通过使用附图对附加特征和细节进行描述和解释，其中：
图1示出用于本发明的原理的合适的操作环境。
图2示出根据本发明的原理帮助利用定向天线来减轻无线网络中的干扰的示例网络构造。
图3示出根据本发明的原理用于天线装置接收程序数据的方法的示例流程图。
图4示出根据本发明的原理用于天线装置发送程序数据的方法的示例流程图。
(5)具体实施方式
本发明的原理准备使用定向天线减轻无线网络中的干扰带来的影响。天线装置包括一全向天线和至少一个定向天线。每个定向天线(例如：一个电子操纵的相控阵天线)能具有一个或多个用于将波束对准无线装置的馈电。天线装置可以是接入点计算机系统，它到网络的接入点，例如：到局域网或甚至到英特网，提供给无线装置。
天线装置利用全向天线发送和接收控制数据帮助定位无线装置和确定无线装置准备好向天线装置发送程序数据和/或从天线装置接收程序数据。天线装置利用定向天线将程序数据发送到无线装置和从无线装置接收程序数据。因为定向天线使用定向波束，定向天线可以根据与天线装置相关的无线装置的位置将定向天线调到干扰减少了的信道。
在本发明的范围内的实施例包括用于运载或持有存储在其上的计算机可执行指令或数据结构的计算机可读媒体。这种计算机可读媒体可以是任何可由通用或专用计算机系统访问的可用的媒体。作为示例而非限定，这种计算机可读媒体能包括诸如RAM、ROM、EPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储装置、或能用于运载或存储计算机可执行指令形式的想要的程序码工具、计算机可指令、或数据结构的任何其它媒体，它们可被通用或专用计算机系统访问。
当通过网络或另一通信连接(或是硬连线的、无线的，或是硬连线和无线的组合)将信息传送或提供给计算机系统时，该连接合适地被视为计算机可读媒体。这样，任何那样的连接被合适地称为计算机可读媒体。以上的组合应包括在计算机可读媒体的范围内。计算机可执行或计算机可读指令包括，例如：使通用计算机系统或专用计算机系统执行某种功能或功能组的指令和数据。计算机可执行或计算机可读指令可以是例如：二进制、诸如汇编语言的中间格式指令、或者甚至于源代码。
在说明书和以下权利要求中，“计算机系统”定义成一个或多个软件模块、一个或多个硬件模块、或其组合，它们一起完成对电子数据的操作。例如：计算机系统的定义包括个人计算机的硬件模块和诸如个人计算机操作系统的软件模块。模块的物理布局并不重要。计算机系统可包括一个或多个通过网络耦合的计算机。同样，计算机系统可包括单个物理装置(例如：移动电话或个人数字助理“PDA”)，其中内部模块(例如处理器和存储器)共同工作以完成电子数据的操作。
在说明书和所附的权利要求中，“控制数据”被定义成能用于控制天线装置的操作的数据。控制数据包括天线指令、数据通知信号、位置请求和位置信号。
在说明书和所附的权利要求中，“程序数据”被定义成不与天线装置的控制相关联的数据。程序数据包括网络数据、文件传送数据、音频/视频(“A/V”)流数据、或其它在应用间交换的信息。程序数据可以与更受限制的传送要求相关联，例如：与控制数据相关的提高的带宽要求、增加的可靠性和缩短的与等待延迟时间。程序数据可以利用宽范围的协议发送和/或接收，例如：网际协议(“IP”)和传输控制协议(“TCP”)。
本领域的技术人员将理解本发明可实施于包括集线器、路由器、无线接入点(“AP”)、无线站、个人计算机、膝上电脑、手持装置、多处理器系统、基于微处理器或可编程的消费电子产品、网络PC机、小型计算机、大型计算机、移动电话、PDA、寻呼机等等多种计算机系统配置的网络计算机环境。本发明还可实施于分布式系统环境，其中通过网络链接(或者通过硬连线、无线，或通过硬连线和无线的组合)的本地和远程计算机系统都执行任务。在分布式系统环境中，程序模块可定位于本地和远程的存储装置中。
图1和以下的讨论将用于对可实施本发明的合适的计算机环境提供简要的、总的说明。尽管不是必需的，将在诸如由计算机系统执行的程序模块的计算机可执行指令的总的背景下描述本发明。程序模块通常包括例行程序、程序、对象、组件、数据结构等等，它们执行特定任务或实施特定的抽象数据类型。计算机可执行指令、相关的数据结构和程序模块代表用于执行这里公开的方法的程序码工具的例子。
见图1，一可适合于本发明的原理的操作环境包括电话装置100形式的通用计算机系统。电话装置100包括使用户能通过输入用户界面103输入信息和查看在输出用户界面102出现的信息的用户界面101，例如：输出用户界面102包括将音频信息提供给用户的扬声器104及将视频信息提供给用户的显示器105。尽管不是必需的，电话装置100也可以带有天线109。
输入用户界面103可包括用于将音频信息输入至电话装置100的麦克风。另外，输入用户界面103包括由12个按钮代表的拨号控件107，用户可以通过它输入信息。输入用户界面103还包括帮助用户通过列于显示器105上的多种输入项和选项导航的控制按钮108。
尽管用户界面101具有移动电话的外表，该用户界面101的不可视特征使其具有综合及灵活的通用处理能力。例如：电话装置100也包括通过系统总线110相互连接和与用户界面101连接的处理器111、网络接口180和存储器112。存储器112通常代表各种易失性和/或非易失性存储器并可包括上述各种存储器。然而，用于电话装置100的特定类型的存储器对本发明并不重要。包括一个或多个程序模块的程序码工具可以存储在存储器112中。所述一个或多个程序模块可包含一个操作系统113、一个或多个应用程序114、其它程序模块115和程序数据116。
电话装置100可与诸如办公室范围或企业范围计算机网络、内联网、和/或英特网的网络相连。电话装置100能在这一网络上无线地与诸如远程计算机系统和/或远程数据库的外部资源交换数据。电话装置100包括能在合适的时候与天线109共同操作从外部资源接收数据和/或将数据传送至外部资源的网络接口180。
尽管图1代表用于本发明的合适的操作环境，本发明的原理可应用于可实施本发明的原理的任何系统(必要时可作适合的调整)。图1所示的环境仅为示例而决不代表哪怕是可实施发明的原理的多种环境的一小部分。
例如：本发明的实施例也可以应用于膝上电脑。膝上电脑可包括用户输入接口，它从诸如键盘、麦克风或鼠标的输入设备接收信息。膝上电脑也可以包括将视频输出信号提供给或诸如彩色或单色监视器的整体的或外部视频显示装置的视频输出接口。
膝上电脑也可以包括用于从磁硬盘读出和写入磁硬盘的磁硬盘驱动器。磁硬盘驱动器和磁硬盘可提供计算机可执行指令、数据结构、程序模块和其它用于膝上电脑的数据的非易失性存储。例如：磁硬盘能存储一个或多个包括操作系统、应用程序和程序数据在内的程序模块。
膝上电脑能与诸如办公室范围或企业范围计算机网络、内联网、和/或英特网的网络相连。膝上电脑能在这一网络上无线地与诸如远程计算机系统和/或远程数据库的外部资源交换数据。膝上电脑可包括网络接口，通过网络接口膝上电脑从外部资源接收数据和/或将数据传送至外部资源。
本发明的模块包括控制模块及包括控制数据、数据通知信号、位置请求、位置信号、位置数据和程序数据在内的相关数据。本发明的模块可以存入与电话装置100(或膝上电脑)相关的任何计算机可读媒体并从该电话装置访问。例如：这些模块的一部分和相关的程序数据的一部分可以包含在操作系统113、应用程序114、程序模块115、和/或程序数据116中，用于存储于系统存储器112中。
当诸如磁硬盘的大容量存储器装置与电话装置100耦合时(或膝上电脑)，这些模块和相关的程序数据也可以存储在大容量存储器装置中。在一个联网的环境中，所述与电话装置100(或膝上电脑)相关的程序模块，或其中的一部分，能存储在诸如与远程计算机相连的系统存储器和/或大容量存储器装置的远程存储器装置中。可以在上述的分布式环境中执行这些模块。
图2示出帮助使用定向天线减轻无线网络中的干扰带来的影响的示例网络结构200。在网络结构200中的是天线装置203，它可以是接入点计算机系统或站计算机系统。天线装置203能在诸如2.4GHz和/或5GHz频谱内的IEEE802.11信道的普通无线信道上与无线装置227和228(它们也可以是站计算机系统)无线地通讯。天线装置203通过链路232被进一步连接到网络274。链路232可以是将天线装置203连接到诸如：其它包含在网络274中的接入点、路由器、集线器等的其它网络装置的有线或无线链路。网络274实际上可以是诸如：局域网、广域网、或甚至是英特网的任何类型的网络。因此，天线装置203能提供访问网络274的无线装置227和228。
无绳电话238和装置248都是在用于天线装置203和无线装置227和228之间无线通信的频谱中操作的装置。因此，无绳电话238和装置248能将信号传送到天线装置203和无线装置227和228无线地使用的频谱。然而，无绳电话238和装置248没有配置成与天线装置203和无线装置227和228通信。这样，无绳电话238和装置248为了避免冲突不实施由天线装置203和无线装置227和228使用的协议(例如：分布式协调功能(Distributed Coordination Function))。因此，由无绳电话238和装置248发送的信号可能会干扰天线装置203、无线装置227和无线装置228之间的无线通信。
天线装置203包括全向天线206、定向天线207和控制模块218。全向天线206具有全向范围246的范围。在全向范围246中，全向天线206可以有足够的信号强度将程序数据发送至无线装置或从无线装置接收程序数据。另一方面，在全向范围246外，全向天线206可能没有足够的信号强度将程序数据发送至无线装置或从无线装置接收程序数据。例如：在全向范围246外，全向天线206可能没有足够的信号强度接收流A/V数据。
然而，在全向范围246以外，全向天线206可以有足够的信号强度发送和接收控制数据。例如：在全向范围246以外，全向天线206可以有足够的信号强度接收数据通知信号。甚至在全向范围246内，通信也可能因为来自诸如无绳电话、微波炉、蓝牙装置、或其它控制装置的干扰而衰减。这样，甚至在全向范围246内，通信可衰减致使全向天线206可以有足够的信号强度传送控制数据但没有足够的信号强度传送程序数据。也可以是天线装置203的范围和干涉合起来引起与天线装置203的通信衰减。
定向天线207(例如：电子操纵的相控阵天线)可包括一个或多个用于将波束对准无线装置的馈电。可以将波束对准要将程序数据发送至天线装置203和/或从天线装置203接收程序数据的无线装置。例如：当无线装置227有程序数据要发送到天线装置203时，定向波束252A可以对准无线装置227。类似地，当无线装置228有程序数据要发送到天线装置203时，定向波束252C可以对准无线装置228。尽管天线装置203被描述成具有一个信号定向天线(例如：定向天线207)，天线203也可以包括多个定向天线。因此，天线装置203可配置成通过同时从不同定向天线发出的多束定向波束通信。
代表波束位置252B和252D的虚线代表从定向天线207发出的定向波束能对准的某些位置。然而，应该理解，波束位置252B和252D仅仅是示例，实际上一束定向波束可以对准任何方向。这包括将定向波束对准天线装置的上方和/或下方来与在那些位置的无线装置通信。例如：定向天线207可将定向波束对准天线装置203的上方和/或下方(例如：与天线装置203上方或下方的底板上的无线装置通讯)。
全向天线206和定向天线207分别由相应的链路214和216连接到控制模块218。链路214和216可以是系统总线(例如：总线110)或局域网(“LAN”)连接的一部分。控制模块218可以将程序数据通过相应的链路214和216发送至全向天线206和定向天线207和从全向天线206和定向天线207接收程序数据。控制模块218也可以将诸如天线指令的控制数据通过相应的链路214和216发送至全向天线206和定向天线207。天线指令能引起全向天线206和定向天线207的配置改变(例如：使定向天线207能将定向波束对准一无线装置)。因此，控制模块218能与全向天线206和定向天线207互操作以实施本发明的原理。
例如：控制模块218能使全向天线206侦听指示无线装置有数据要发送到天线装置203的数据通知信号。当全向天线206接收到-数据通知信号时，控制模块218能使定向天线207的定向波束对准无线装置的位置。另外，当天线装置203有数据要发送至无线装置时，控制模块218能使全向天线206发送一位置请求并侦听相应的位置信号。控制模块218能处理相应的位置信号并使定向波束对准无线装置的位置。控制模块218也可以使全向天线206和/或定向天线207测量一个频谱(例如：2.4GHz或5GHz频谱)的使用和在频谱内的特定信道上通信。
图3示出根据本发明的原理天线装置接收程序数据的方法300的流程图的示例。将结合网络结构200中描述的天线装置、无线装置、无绳电话及装置讨论方法300。
方法300包括全向天线接收-数据通知信号(动作301)的动作。动作301可包括全向天线从无线装置接收数据通知信号。例如：全向天线206可从无线装置227接收数据通知信号。数据通知信号可以指示无线装置有程序数据要传送到天线装置。例如：从无线装置227发出的数据通知信号能指示无线装置227有程序数据要发送到天线装置203。数据通知信号可以是向天线装置指示无线有程序数据要发送的一个或多个字节(例如：发送(“RTS”)信号的请求)。
方法300包括根据频谱中的干扰将定向天线配置成在一选定的信道上接收数据的功能性面向结果的步骤(步骤305)。步骤305可包括根据频谱中的干扰用于将定向天线配置成在一选定的信道上接收数据的任何相应的动作。然而，在图3所示的例子中，步骤305包括检测在无线装置方向上的频谱的当前使用的相应的动作(步骤302)。
步骤302可包括检测在无线装置方向上的频谱的当前使用的天线装置。接收到的数据通知信号能向控制模块指示无线装置有程序数据要发送到天线装置。响应于接收到的数据通知信号，控制模块能发送天线指令使全向天线或定向天线(例如：从在天线装置上的一个或多个定向天线中选择的)检测一频谱的使用。例如：根据从无线装置227接收到的RTS信号，控制模块218能发送天线指令，使全向天线206和/或定向天线207检测在无线装置227方向上的频谱(例如：2.4GHz频谱或5GHz频谱)的使用。
在无绳范围238内，无绳电话238可能会干扰部分频谱。例如：如果无绳电话238在2.4GHz频谱内操作，无绳电话238可能会在2.4GHz频谱的某个部分(例如：在2.401GHz和2.473GHz的范围内)发出噪声。如果天线装置203和无线装置227在2.4GHz频谱内的频率上通信，从无绳电话238发出的噪声就有可能干扰天线装置203和无线装置227之间的通信。例如：当它们尝试在2.412GHz频率上通信时，无绳电话238能在2.412GHz频率(对应于IEEE802.11b信道1的频率)或其附近发出噪声使天线装置203和无线装置227之间的通信衰减。因此，天线装置203能检测到在2.412GHz频率或其附近的使用(在无线装置227方向上的)相对于在2.4GHZ频谱的其它频率(例如：在2.437GHz频率或其附近或在2.462GHz附近等等)检测到的更多的噪声。
同样地，在装置范围249内，装置248可能干扰频谱的一部分。例如：如果装置248在5GHz频谱内操作，装置248可能会在5GHz频谱内某个部分发出噪声(例如：在5.17GHz到5.805GHz之间)。如果天线装置203和无线装置228在5GHz频谱内的频率上通信，从装置248发出的噪声有可能会干扰天线装置203和无线装置248之间的通信。例如：当它们尝试在5.22GHz频率上通信时，装置248可能会在频率5.22GHz(对应于IEEE802.11a信道44的频率)或其附近发出噪声使天线装置203和无线装置227的通信衰减。因此，天线装置203能检测到在5.22GHz频率或其附近的使用(在无线装置227方向上的)相对于在5.22GHZ频谱的其它频率(例如：在5.18GHz频率或其附近或在5.3GHz附近等等)检测到的更多的噪声。
步骤305也包括根据当前使用的检测结果在频谱内选择一条用于接收程序数据的信道的相应动作(动作303)。动作303可包括天线装置根据当前使用的检测结果从频谱内选择一条信道用于从无线装置接收程序数据。例如：天线装置203根据2.4GHz频谱内检测到的使用的结果能从2.4GHz频谱内选择一条信道，用于从无线装置227接收程序数据。同样地，天线装置203根据5GHz频谱内检测到的使用的结果能从5GHz频谱内选择一条信道用于从无线装置228接收程序数据。
频谱可以有预定的信道-频率映射将频谱中的特定频率(例如：中央频率)映射到特定的对应信道。例如：IEEE802.11b具有将2.4GHz频谱中的特定频率映射到1-11范围内的特定相应信道的预定信道-频率映射。同样地，IEEE802.11a定义了将5GHz频谱中的特定频率映射到特定相应信道的预定信道-频率映射。根据频谱中的每条信道上检测到的噪声，天线装置203能为与无线装置的通信选择一条合适的信道。控制模块218能分析检测到的频谱用于至少为天线装置203与无线装置的通信估计一条合适的信道。一条合适的信道可以是在无线装置方向上减少干扰的信道。
例如：在无线装置227的方向上，IEEE802.11b信道6上的干扰有可能比IEEE802.11b信道1和11上的少。因此，控制模块218可以将IEEE802.11b信道6作为供天线203装置与无线装置227通信时使用的合适的信道。同样地，在无线装置228方向上，IEEE802.11a信道44上的干扰有可能比IEEE802.11a信道36，40和48上的少。因此，控制模块218可以将IEEE802.11a信道44作为供天线装置203与无线装置227通信时使用的合适的信道。
在合适的时候，控制模块218能使定向天线207发出的定向波束对准无线装置。例如：当无线装置227有程序数据要发送到天线装置203，但没有定向波束正对准无线装置227时，控制模块218能使定向波束252A对准无线装置227.同样地，当无线装置228有程序数据要发送到天线装置203，但没有定向波束正对准无线装置228时，控制模块218能使定向波束252C对准无线装置228.
方法300包括定向天线在选定信道上从无线装置接收程序数据的动作(动作304)。动作304能包括天线装置使用一定向天线(例如：从在天线装置上的一个或多个定向天线中选择的)响应于一个数据通知信号在选定信道上从无线装置接收程序数据。例如：响应于无线装置227发出的数据通知信号，天线装置203能通过定向波束252A从无线装置227在一预定IEEE802.11b信道上接收程序数据。同样，响应于无线装置228发出的数据通知信号，天线装置203能通过定向波束252C从无线装置228在一预定IEEE802.11a信道上程接收序数据。
因为天线装置203使用定向波束进行通信，可选择一条无线信道来减轻无线装置方向上的干扰。这样，通信就不局限于全向天线206使用的信道。另外，在新的无线装置要与天线装置203通信时，能计算出在新的无线装置方向上频谱的当前使用并有可能选择一条新的信道。因此，天线装置203能根据相对于天线装置203无线装置的位置选择信道，以减轻与不同无线装置的干扰。
可以在网络274(或者甚至在天线装置203)中应用，例如：网络服务器或电子邮件服务器有程序数据要发送到无线装置。因此，该应用可以向天线装置203指示，程序数据要被发送至无线装置。天线装置203能接收程序数据并接着将程序数据发送到合适的无线装置。例如：如果网服务器指出网页将被递交给无线装置228，天线装置203能接收该网页并接着将该网页发送到无线装置228。
图4示出根据本发明的原理让天线装置发送程序数据的方法400的示例流程图。将结合天线装置、无线装置、无绳电话和在网络结构200中描述的装置讨论方法400。方法400包括全向天线发出位置请求的动作(动作401)。动作401能包括全向天线发送请求无线装置位置的位置请求。例如：全向天线206能发送一个请求无线装置227或无线装置228的位置的位置请求(有可能会包含一个RTS信号)。
由于无线装置使用的信道上的干扰，无线装置可能接收不到位置请求。例如：由于来自无绳电话238的干扰与无线装置227的通信要可能会显著地衰减。另一方面，在条件合适的时候，无线装置可以接收位置请求。例如：全向天线203可以有足够的强度使位置请求到达无线装置228。因此，无线装置228能通过将一位置信号发送回天线装置203响应于该位置请求。例如：无线装置228能发送指出无线装置228位置的位置信号。
方法400包括用于根据频谱中的干扰将定向天线配置成在选定信道上发送数据的功能性的面向结果的步骤(步骤406)。步骤406能包括用于根据频谱中的干扰将定向天线配置成在选定信道上发送数据的任何相应动作。然而，在图4示出的例子中，步骤406包括全向天线从无线装置接收位置信号的相应动作(动作402)。动作402能包括全向天线响应于接收位置请求接收从无线装置发送的相应位置信号。例如：无线装置228能通过发送相应位置信号响应位置请求。
位置信号可以是向天线装置指示无线装置能接收程序数据的一个或多个字节(例如：清除发送(“CTS”)信号)。该位置信号能包括代表相对于天线装置无线装置的位置的位置数据。控制模块218能处理该位置数据以计算出无线装置228的位置。或者，控制模块218能根据接收到位置信号的方向至少估计出无线装置的位置。
步骤406包括检测在无线装置方向上的频谱的当前使用的相应动作(动作403)。动作403能包括天线装置检测在无线装置方向上的频谱的当前使用。接收到的位置信号能向控制模块指示，无线装置将要从天线装置接收程序数据。控制模块能响应于接收到的位置信号发送让全向天线或定向天线(例如；从天线装置上的一个或多个定向天线中选择的)检测频谱的当前使用的天线指令。例如：根据无线装置228接收到的CTS信号，控制模块218能发送天线指令，使全向天线206和/或定向天线207检测无线装置228方向上的频谱(例如：2.4GHz频谱或5GHz频谱)的使用。
步骤406包括根据当前使用的检测结果在频谱中选择用于发送程序数据的信道的相应动作(动作404)。动作404能包括天线装置根据当前使用的检测结果在频谱中选择用于向无线装置发送程序数据的信道。例如：天线装203根据2.4GHz频谱中检测到的使用的结果能在2.4GHz频谱中选择用于向无线装置227发送程序数据的信道。同样，天线装置203在5GHz频谱中检测到的使用的结果的基础上能在5GHz频谱中选择用于向无线装置228发送程序数据的信道。
在合适的时候，控制模块218使从定向天线207发出的定向波束能对准无线装置。当无线装置228要从天线装置203接收程序数据但没有定向波束正对准无线装置228时，控制模块218能使定向波束252C对准无线装置228。方法400包括在选定信道上向无线装置发送程序数据的动作(动作405)。动作405能包括天线装置响应于已接收到位置信号利用定向天线(从天线装置上的一个或多个定向天线中选择的)在选定信道上向无线装置发送程序数据。例如：响应于无线装置227发出的位置信号，天线装置203能在预定的IEEE802.11b信道上通过定向波束252A将程序数据发送到无线装置227。同样，响应于无线装置228发出的位置信号，天线装置203能在预定的IEEE802.11a信道上通过定向波束252C将程序数据发送到无线装置228。
在某些实施例中，天线装置203为一多模式接入点计算机系统。即，天线装置203能同时以多个不同频谱与各无线装置通信。因此，可以在每个不同的频谱用不同的定向波束与各无线装置通信。例如在图2中，定向波束252A能用于在2.4GHz频谱内通信，定向波束252C可用于在5GHz频谱内通信。因此，天线装置203能配置成甚至在某些无线装置在第一频谱内通信而其它无线装置在第二频谱内通信时，同时与多个无线装置通信。在合适的时候，天线装置203能包括用于每个不同频谱的不同定向天线。
本发明的实施例是明确地参照特定的频谱来描述的。然而，应该理解本发明并不局限于那些明确参照的频谱。在看过本说明书之后对本领域的技术人员来说显而易见的是除了那些明确参照的频谱之外，本发明还可应用于实际上任何频谱。
本发明能以其它特定形式出现而不偏离它的精神或本质特征。所述实施例应从各方面作为示例性非限定性考虑。因此，本发明的范围是由所附的权利要求而非上述说明示出的。所有在和权利要求等同的意思和范围内的改变都包括在它们的范围中。

Claims (33)

1.在包括一个全向天线和至少一个定向天线的天线装置中，一种用于减轻无线通信中的干扰的方法，所述无线通信与所述天线装置从无线装置无线地接收数据相关联，其特征在于，该方法包括：
全向天线从所述无线装置接收数据通知信号的动作，该数据通知信号指示所述无线装置有程序数据要发送到所述天线装置，其中所述程序数据包括网络数据、文件传送数据、音频/视频流数据；
所述天线装置检测在所述无线装置方向上的频谱的当前使用的动作；
所述天线装置根据当前使用的检测结果在频谱中选择一条用于从所述无线装置接收程序数据的信道的动作；和
响应于已接收到所述数据通知信号，所述天线装置利用至少一个定向天线中的一个在选定信道上从所述无线装置接收程序数据的动作；
所述天线装置检测在所述无线装置方向上的频谱的当前使用的动作包括对有可能会干扰所述天线装置从所述无线装置充分地接收程序数据的干扰频谱的使用进行检测的动作；
所述天线装置根据当前使用的检测结果在频谱中选择一条用于从无线装置接收程序数据的信道的动作包括选择一条在所述无线装置方向上干扰已减轻的信道的动作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全向天线从所述无线装置接收数据通知信号的动作包括所述全向天线接收一个准备发送信号的动作。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线装置检测在所述无线装置方向上的频谱的当前使用的动作包括检测2.4GHz频谱中频率的使用的动作。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线装置检测在所述无线装置方向上的频谱的当前使用的动作包括检测5GHz频谱中频率的使用的动作。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线装置检测在所述无线装置方向上的频谱的当前使用的动作包括所述全向天线检测频谱的使用的动作。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线装置检测在所述无线装置方向上的频谱的当前使用的动作包括所述至少一个定向天线中的一个检测频谱的使用的动作。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线装置在频谱中选择一条用于从所述无线装置接收程序数据的信道的动作包括选择一条映射到频谱中特定频率的信道的动作。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述选择一条映射到频谱中特定频率的信道的动作包括选择一条映射到2.4GHz频谱中特定频率的信道的动作。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述选择一条映射到频谱中特定频率的信道的动作包括选择一条映射到5GHz频谱中特定频率的信道的动作。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
所述天线装置响应于已接收到所述数据通知信号将从所述至少一个定向天线中的一个发出的波束对准所述无线装置的动作。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线装置利用所述至少个定向天线中的一个在选定信道上从所述无线装置接收程序数据的动作包括接收根据英特网协议传输的程序数据的动作。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线装置利用所述至少个定向天线中的一个在选定信道上从所述无线装置接收程序数据的动作包括利用电子操纵相控阵天线在选定信道上从所述无线装置接收程序数据的动作。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
所述天线装置在选定信道上从所述无线装置接收程序数据的同时利用所述至少一个定向天线中的另一个在第二信道上与第二无线装置通信的动作。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二信道在频谱范围内。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二信道在不同于所述频谱的第二频谱内。
16.在包括一个全向天线和至少一个定向天线的天线装置中，一种用于减轻无线通信中的干扰的方法，该无线通信与所述天线装置向无线装置无线地发送数据相关联，其特征在于，该方法包括：
所述全向天线发送一位置请求的动作，该位置请求请求所述无线装置的位置；
所述全向天线从所述无线装置接收位置信号的动作，该位置请求指示所述无线装置的位置；
所述天线装置检测在所述无线装置方向上的频谱的当前使用的动作；
所述天线装置根据当前使用的检测的结果在频谱中选择一条用于将程序数据发送到所述无线装置的信道的动作，其中所述程序数据包括网络数据、文件传送数据、音频/视频流数据；和
所述天线装置响应于已接收到位置信号，利用至少一个定向天线中的一个在选定信道上将程序数据发送到所述无线装置的动作；
所述天线装置检测在所述无线装置方向上的频谱的当前使用的动作包括检测有可能干扰所述天线装置向所述无线装置发送程序数据的干扰频谱的使用；
所述天线装置根据当前使用的检测的结果在频谱中选择一条用于将程序数据发送到所述无线装置的信道的动作包括选择一条在所述无线装置方向上干扰已减轻的信道的动作。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：
接收表示一个应用有程序数据要发送到所述无线装置的指示的动作。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述全向天线从所述无线装置接收位置信号的动作包括所述全向天线接收一个清除发送信号的动作。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述全向天线从所述无线装置接收位置信号的动作包括所述全向天线接收指示所述无线装置的位置的位置数据的动作。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述天线装置检测在所述无线装置方向上的频谱的当前使用的动作包括检测2.4GHz频谱内的频率使用的动作。
21.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述天线装置检测在所述无线装置方向上的频谱的当前使用的动作包括检测5GHz频谱内的频率使用的动作。
22.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述天线装置检测在所述无线装置方向上的频谱的当前使用的动作包括所述全向天线检测频谱的使用的动作。
23.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述天线装置检测在所述无线装置方向上的频谱的当前使用的动作包括至少一个定向天线中的一个检测频谱的使用的动作。
24.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述天线装置在频谱中选择一条用于程序数据发送到所述无线装置的信道的动作包括选择一条映射到频谱中特定频率的信道的动作。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述选择一条映射到频谱中特定频率的信道的动作包括选择一条映射到2.4GHz频谱中的特定频率的信道的动作。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述选择一条映射到频谱中特定频率的信道的动作包括选择一条映射到5GHz频谱中的特定频率的信道的动作。
27.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：所述天线装置响应于已接收到位置信号将从所述至少一个定向天线中的一个发出的波束对准所述无线装置的动作。
28.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述天线装置利用至少一个定向天线中的一个在选定信道上将程序数据发送到所述无线装置的动作包括发送根据英特网协议传输的程序数据的动作。
29.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述天线装置利用至少一个定向天线中的一个在选定信道上将程序数据发送到所述无线装置的动作包括利用电子操纵相控阵天线在选定信道上将程序数据发送到所述无线装置的动作。
30.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括所述天线装置在选定信道上将程序数据发送到无线装置的同时利用至少一个定向天线中的另一个在第二信道上与第二无线装置通信的动作。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述第二信道在所述频谱内。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述第二信道在不同于所述频谱的第二频谱内。
33.一种配置成无线地与无线装置通信的天线装置，其特征在于，包括：
一个全向天线；
一个或多个定向天线，每个定向天线具有一个或多个用于将波束对准无线装置的馈电；
一个或多个处理单元；和
一个或多个其上存储有控制模块的计算机可读媒体，该控制模块配置成：
与所述全向天线交换控制数据，该控制数据指示无线装置要与所述天线装置交换程序数据，其中所述程序数据包括网络数据、文件传送数据、音频/视频流数据；
检测所述无线装置方向上的频谱的当前使用；
在频谱中选择一条信道用于根据当前使用的检测的结果与所述无线装置交换程序数据；和
响应于已交换的控制数据，利用一个或多个定向天线中的一个与所述无线装置在选定信道上交换程序数据；
检测在所述无线装置方向上的频谱的当前使用的动作包括检测有可能干扰所述天线装置与所述无线装置交换程序数据的干扰频谱的使用；
在频谱中选择一条信道用于根据当前使用的检测的结果与所述无线装置交换程序数据的动作包括选择一条在所述无线装置方向上干扰已减轻的信道的动作。
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