TWI544758B - 於無線區域網路中實施智慧天線 - Google Patents

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TWI544758B
TWI544758B TW102110348A TW102110348A TWI544758B TW I544758 B TWI544758 B TW I544758B TW 102110348 A TW102110348 A TW 102110348A TW 102110348 A TW102110348 A TW 102110348A TW I544758 B TWI544758 B TW I544758B
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Description

於無線區域網路中實施智慧天線
本案係相關於無線區域網路(wireless local area network(WLAN))，以及特別地是，相關於在一WLAN中實施一智慧天線的方法以及裝置，以支援在一WLAN中使用一智慧天線，以及用於在一WLAN中的站台(STA)之間傳送智慧天線能力資訊。
典型地，在一於基礎建設模式(infrastructure mode)下操作的WLAN中，一STA會執行掃描，以評估哪一個存取點(AP)是提供其服務的最佳候選人，而該STA所執行的掃描則可以是被動的、或是主動的。在被動掃描中，該STA會聽從該等AP所發送的信標訊框(beacon frames)，而在主動掃描模式中，該STA則是會發送出探針請求，然後，該等AP即藉由發送一探針回應至該STA而做出反應。
為了增強覆蓋範圍以及增加輸貫量(throughput)，AP係可以配備以先進的天線結構，以使得它們可以改變其所使用的輻射場型(波束)。在此，所使用之名詞“智慧天線”即表示，一組具有不同輻射場型的N個天線，典型地是，會指向所選擇的方式(或者是，在全方向性天線的例子中，不指向任何特性的方向)，其中，一個節點(AP或STA)的傳送器及/或接收器乃會選擇做合適的天線(或“波束”)，以與其相對應者進行溝通，而該最合適的天線則典型地是，在一個節點會傳送一封包至另一個特殊節點的專屬連接(dedicated connection) 例子中，於接收節點處具有最高之信號與干擾及雜訊比(signal-to-interference-plus-noise ratio，SINR)者。
覆蓋範圍的增加係為該AP發送出封包之該STA的位置、及/或時變頻道(time-varying channel)的位置的函數。因為一AP所發送至之信標訊框並不會瞄準一特別的STA，而是會瞄準許多的STA，因此，它們係會傾向於均勻地橫跨所有方向來進行發送(亦即，利用一全方向性波束)，而類似地，也因為其係需要一AP從其所有相關的STA處聽取封包，所以，該AP乃典型地會利用一全方向性波束來聽取頻道，不過，此種類型的波束並一定可以讓該AP決定哪一個波束是服務一STA的最佳波束，甚至是在其已經自該STA接收一探針請求之後，因此，一探針回應亦傾向於利用一全方向性波束來進行傳送。
一STA除了會使用信標(被動掃描)以及探針請求(主動掃描)來進行評估之外，還可利用由該等不同之AP所獲得之無線連結的品質(例如，信號對雜訊比(SNR))來進行評估。典型地，信標以及探針回應乃是該等AP，基於上述的理由，利用一全方向性波束所發送的，而如此所會產生的狀況則是，一STA係可以基於其自該等信標及/或探針回應所察覺之已接收信號品質，而在一AP事實上將會比另一個用於傳送可以利用具方向性之波束而進行發送之流量訊框(traffic frame)的AP執行的更差的時候，將此假設的AP評估為最佳的候選人。
第1圖係顯示一示範的WLAN 100，包括一STA 102以及二個AP，AP_A 110以及AP_B 120。AP_A 110係可以利用一全方向性波束112以及複數個方向性波束114，116，118，AP_A 120則是可以利用一全方向性波束122以及複數個方向性波束124，126，128。
該STA 102係會測量在表1中所顯示之各式波束的已接收功率。
表1 於STA 102處所測量的已接收信號功率
比起經由全方向性波束122而自AP_B 120接收，該STA 102係可以經由全方向性波束112而自AP_A 110接收較強的信標、及/或探針回應，不過，用於傳送流量訊框時，AP_B 120就比AP_A 110是更好的候選人，因為AP_B 120位在一個利用其先進天線結構並將能量聚焦朝向該STA 102(經由方向性波束124)的較佳位置。
在一以AP為基礎的WLAN之中，多個STA係可以在一設定的時間點時與一設定的AP產生關聯。若是該多重存取計畫係為一載波感測多重存取/碰撞避免(carrier sense multiple access/collision avoidance(CSMA/CA))時，例如，以802.11作為基礎的WLAN，則任何STA都容易受到影響而在任何設定的時間點傳送一封包(亦稱之為一"訊框")至與其相關的AP，其中，該AP乃會在一封包已經完全被接收且被解碼之後，以在該封包之媒體存取控制(medium access control(MAC))標頭(header)中所包含的來源位址作為基礎而決定與其相關之STA中的哪一個傳送了該封包，而該AP在做出該來源決定之前則是必須要完成整個封包個接收，因為涵蓋該MAC標頭以及MAC載荷(MAC payload)兩者的錯誤檢測位元乃是在該封包的末端進行接收。
在一網狀架構(mesh architecture)中，STA(或是"網狀節點(mesh node)")係亦可以配備以智慧天線，以改善所接收之信號的SNR、或是為了例如減少干擾的其他目的。
在以802.11作為基礎之WLAN中，該多重存取計畫係在有多於一個之關聯於STA的AP時，使得在該AP處進行最適當用於接收封包之波束的選擇產生困難，而這則是因為STA是可以位在該AP周圍的任何位置，也因此，對每一個STA來說，一般而言，最適合的波束並不相同，再者，由於該STA的本質在該封包被完整接收之前係為未知，因此，該AP並無法利用此資訊來決定要選擇哪一個天線來接收封包。而相同的問題也會發生在一個網狀節點可以連結至多於一個之網狀節點的網狀架構之中。
為了防止此困難的發生，係有數種的替代方案，不過，它們也都具有缺點。
1)該AP可以將其本身限制為使用一種全方向性場型來接收所有的封包，不過，因此也會喪失了利用一智慧天線所獲得的潛在可能性。
2)該AP可以使用同時來自多個波束的信號，然後將它們結合、或是選擇它們之中最佳的波束。不過，此解決方案會增加該接收器的複雜度，因為來自多個波束的該等信號係必須要進行解調變。
3)該AP可以在一接收倒封包之後馬上以一連續的方式在其可獲得的波束之間進行切換，挑選造成最佳信號品質的波束，然後再切換至此波束，以用於該封包接收的剩餘持續期間。不過，此方法所具有的缺點卻是，該AP在其嘗試較少之合適於一特別封包的波束的同時，其正冒著會不正確接收一些位元的風險，因而會造成該封包的遺失。
4)該AP可以利用一全方向性天線而嘗試地解碼發送者的該MAC位址(包含在該封包的該MAC標頭之中)，然後再將於該MAC標頭中所辨識之最適合於該STA的波束使用於該封包的剩餘部分。不過，此方法所具有的問題卻是，該MAC標頭係會以與該封包之剩餘部分一樣的 速率進行傳送，因此，若是該全方向性天線無法為該MAC載荷之足夠信號品質提供足夠的增益時，則就不太可能該MAC標頭會正確地進行解碼，而在相反的例子中(若是該全方向性天線確實地提供了足夠的增益時)，則是一開始就不需要使用一智慧天線。
5)該等STA可以被迫於利用請求發送/清除發送(Request-to-Send/Clear-to-Send，RTS/CTS)程序來發送每一個封包，而此將會使得該AP可以在該資料封包到達之前即辨識出該發送的STA，不過，此卻會由於該RTS及CYS封包的冗餘作業而付出重要輸貫量損失的代價，因而部分地擊敗使用智慧天線之目的。
6)該AP可以輪流地利用不同的波束來輪詢(poll)STA。不過，此方法有兩個問題，第一，當其於一具有叢發流量(bursty traffic)的系統中，例如，一WLAN中，試圖要預測於每一個波束上所花的時間時會產生困難，第二，在考慮到天線場型以及無線環境的不規則，例如，影子化(shadowing)，之間的必要重疊的時候，要避免STA對利用一對它們而言為次理想(但可聽取)之波束所發送的一輪詢來產生反應是有困難的。
在一WLAN之中，智慧天線能力可以存在於AP、於STA、或是兩者，而在沒有事先交換天線能力資訊的情形下，該AP並不會知道如何協調其以及一STA的智慧天線特徵，反之亦然。
該由於未交換智慧天線資訊能力所造成之對於一WLAN的潛在不利影響係於接下來之實例中舉例說明。假設一AP以及一STA兩者都使用切換波束智慧天線(switched-beam smart antennas)，但每一端的智慧天線能力(舉例而言，可獲得且需要進行掃描之波束模式 的數量，以及測試該等可獲得波束之每一個所需要的時間持續期間)對另一端仍為未知時，則因為該AP或是該STA都不知道其接收端的該智慧天線能力，所以，其每一個都將必須要：(1)猜測關於另一端的智慧天線能力，或是(2)在不知道該接收端可能於同時間使用其所擁有的一波束搜尋的情形下測試其所擁有的傳送天線波束。
若是位在兩端之該等智慧天線能力對彼此為已知時，則兩個裝置就都可以依循簡單、預先同意的規則，以避免同時間在兩端上的波束搜尋所造成的服務降級，舉例而言，若是該"波束搜尋時間"(Tsearch)對該AP以及該STA皆為已知時，則一簡單而有用的規則就可能會是，在嘗試給予(已開始進行傳送之)另一端足夠之時間來引導其所擁有的波束搜尋的時候，於產生關聯之後會首先接收一封包的裝置(該AP或該STA)係應該在其開始其所擁有的波束搜尋之前先等待持續期間Tsearch。
目前的天線技術乃是藉由使用接收及/或傳送密度來增強接收，而這些技術不是需要較長之時間來獲得任何增益，就是提供比起其他方法較少之增益，此外，目前的天線技術常常需要使用專有信息(proprietary messages)才能知道一STA的天線能力，而在缺乏此資訊的情形下，該等AP以及STA就無法利用天線能力來增加資料率、或範圍。
為了使得智慧天線特徵能更有效率地運作，有關該STA以及該AP之能力的資訊係應該要進行交換，再者，交換天線資訊也使得在智慧天線特徵的最佳化期間的可能協調成為可能，例如，波束選擇，波束掃描，波束形成，多輸入多輸出(multiple input multiple output，MIMO)，以及使得允許改變波束場型及/或天線增益的任何其他能力成為可能。
一種用於在建立於一WLAN中之一STA以及一AP之間的關聯時、實施一智慧天線的方法的一開始係為，該AP在一天線波束上傳送一信標訊框，而該信標訊框則是會於該STA處被接收，且該STA係會測量該信標訊框的一信號品質，然後，該AP會切換至一不同的天線波束，並且重複該方法，直到該信標訊框已經在所有的天線波束上完成傳送為止，接著，該STA乃會與在其天線波束的其中之一上利用最高信號品質而傳送該信標訊框的AP產生關聯。一個類似的方法也可以使用於會發送一探針請求訊框至該AP的該STA之中，而該AP則是接著會利用在多個天線波束上發送的探針回應訊框作為回應。
一種在建立於一WLAN中之一STA以及一AP之間的關聯時、實施一智慧天線的系統係包括，一自該AP發送至該STA的信標訊框，其中，該信標訊框乃會包括一用以辨識將會進行傳送之天線波束的總數的欄位，以及一用以辨識當前正在其上進行傳送之波束的欄位。
另一種在建立於一WLAN中之一STA以及一AP之間的關聯時、實施一智慧天線的系統係包括：一自該STA發送至該AP的探針請求訊框，以及一自該AP發送至該STA的探針回應訊框，其中，該探針請求訊框乃會包括一有關該STA是否要掃描來自該AP之多個天線波束的指示，並且，該探針回應訊框乃會包括一用以辨識將會進行傳送之天線波束的總數的欄位，以及一用以辨識當前正在其上進行傳送之波束的欄位。
一種用於支援一智慧天線在一包括一AP以及一STA的WLAN中之使用的方法，一開始係為，該AP選擇一天線波束，以用於與該STA進行溝通，然後，該所選擇之波束資訊會自該AP被發送至該STA，以及一封包會自該STA被傳送至該AP，且該封包之中乃會包括該所選擇的波束資訊，藉此，該AP係可以使用該所選擇的波束來接收該封包的至少一部份。
一種用於支援一智慧天線在一包括一AP以及一STA的WLAN中之使用的系統，其係包括一第一封包以及一第二封包。該第一封包乃是自該AP發送至該STA，並會包括一選擇波束指示符，該AP的一MAC位址，以及該STA的一MAC位址，其中，該所選擇波束指示符係會辨識該AP所選擇的一天線波束，以用於與該STA進行溝通。該第二封包乃是自該STA被發送至該AP，並會包括該所選擇波束指示符，藉此，該AP即可以經由該所選擇波束而接收該第二封包的至少一部份。
一種用於在一無線通訊系統中的一傳送STA以及一接收STA之間交換智慧天線能力資訊的系統係包括，一天線能力資訊單元(information element，IE)，而該天線能力IE則是會在該傳送STA以及該接收STA之間的資料傳送之前，自該傳送STA發送至該接收STA，且當使用於一WLAN之中時，該天線能力IE係可以加以發送為一管理訊框的部分。
一種用於在一無線通訊系統中的一傳送STA以及一接收STA之間交換智慧天線能力資訊的方法係包括下列步驟：自該傳送STA發送天線能力資訊至該接收STA，決定該接收STA是否能夠支援該傳送STA的該等天線能力，若是該接收STA可以支援該傳送STA的該等天線能力時，調整於該接收STA處的設定，以及若是該接收STA可以支援該傳送STA的該等天線能力時，利用該等天線能力而將資料自該傳送STA傳送至該接收STA。
一種用於在一WLAN之中實施智慧天線特徵的系統係包括一AP以及一STA。該AP係包括一第一天線能力決定裝置；連接至該第一天線能力決定裝置的一第一天線能力資訊裝置，且該第一天線能力決定裝置乃加以建構以藉由檢驗儲存在該第一天線能力資訊裝置之中的資訊而決定該AP的該等天線能力；連接至該第一天線能力決定裝置的一第一傳送器/接收器；連接至該傳送器/接收器的一第一天線；以 及連接至該傳送器/接收器的一波束切換裝置，且該波束切換裝置乃加以建構以切換該第一天線的波束。該SAT係包括一第二天線；連接至該第二天線的一第二傳送器/接收器，且該第二傳送器/接收器乃加以建構以自該AP接收天線能力資訊；連接至該第二傳送器/接收器的一第二天線能力決定裝置；連接至該第二天線能力決定裝置的一第二天線能力資訊裝置，且該第二天線能力決定裝置乃加以建構以對接收自該第二傳送器/接收器之該AP的該等天線能力以及擷取自該第二天線能力資訊裝置之該STA的該等天線能力進行比較；以及連接至該第二天線能力決定裝置的一STA設定調整裝置，且該STA設定調整裝置乃加以建構以調整該STA的該等設定，以利用智慧天線能力。
AA‧‧‧先進天線
AP‧‧‧存取點
BSS‧‧‧基本服務集合
BSSID‧‧‧基本服務集合辨識
CF‧‧‧無競爭
DA‧‧‧目標位址
DIFS‧‧‧分散式訊框間間隔
DS‧‧‧分配系統
ESS‧‧‧擴展服務集合
FH‧‧‧跳頻
IBSS‧‧‧獨立BSS
IE‧‧‧資訊單元
MAC‧‧‧媒體存取控制
N‧‧‧多個
PLCP‧‧‧實體層會聚協定
SA‧‧‧來源位址
SIFS‧‧‧短訊框間間隔
STA‧‧‧站台
STA 1‧‧‧第一STA
STA 2‧‧‧第二STA
TIM‧‧‧流量指示映像
WLAN‧‧‧無線區域網路
X‧‧‧間距
100‧‧‧示範的WLAN
102‧‧‧STA
110‧‧‧AP_A
112‧‧‧全方向性波束
114、116、118‧‧‧方向性波束
120‧‧‧AP_B
122‧‧‧全方向性波束
124、126、128‧‧‧方向性波束
200‧‧‧先進天線信標訊框
202、602‧‧‧訊框控制
204、604‧‧‧持續期間
206、606‧‧‧DA
208、608‧‧‧SA
210、610‧‧‧BSSID
212、612‧‧‧順序控制
214、614‧‧‧時間戳
216、616‧‧‧信標間距
218、618‧‧‧能力資訊
220、620‧‧‧SSID IE
222、622‧‧‧支援速率IE
224、624‧‧‧FH/DS參數集合IE
226、626‧‧‧CF參數集合IE
228、628‧‧‧IBSS參數集合IE
230‧‧‧TIM IE
232‧‧‧發送信標波束的數量
234‧‧‧傳送信標的波束辨識符
300‧‧‧AA信標間距
302‧‧‧DIFS
304‧‧‧信標訊框
306‧‧‧間距X
400‧‧‧在一被動掃瞄中傳送一AA信標訊框的方法
500‧‧‧AA探針請求訊框
502‧‧‧訊框控制
504‧‧‧持續期間
506‧‧‧DA
508‧‧‧SA
510‧‧‧BSSID
512‧‧‧順序控制
514‧‧‧SSID IE
516‧‧‧支援速率IE
518‧‧‧掃描AP所有波束的指示符
600‧‧‧AA探針回應訊框
632‧‧‧當前波束辨識符
700‧‧‧AA探針請求訊框
702‧‧‧DIFS
704‧‧‧探針回應訊框
706‧‧‧X
800‧‧‧在一主動掃瞄中傳送一AA探針回應訊框的方法
900‧‧‧本案操作系統
902‧‧‧AP
904‧‧‧STA 1
906‧‧‧STA 2
910‧‧‧全方向性波束b0
912‧‧‧第一方向性波束b1
914‧‧‧第二方向性波束b2
1000‧‧‧一STA所發送之該波束指示符資訊的訊框格式
1002‧‧‧PLCP前導碼
1004‧‧‧PLCP標頭
1006‧‧‧波束指示符欄位
1008‧‧‧MAC訊框
1100‧‧‧一AP所發送之一波束指示符信息
1102‧‧‧波束指示符欄位
1104‧‧‧AP位址欄位
1106‧‧‧STA位址欄位
1108‧‧‧可選擇性年齡限制欄位
1200、1220‧‧‧一AP所發送之該波束指示符資訊的訊框格式
1202‧‧‧PLCP前導
1204‧‧‧PLCP標頭
1206‧‧‧波束指示符欄位
1208‧‧‧AP位址欄位
1210‧‧‧STA位址欄位
1212‧‧‧可選擇性年齡限制欄位
1214‧‧‧MAC訊框
1300、1320‧‧‧替代訊框格式
1302‧‧‧PLCP前導
1304‧‧‧PLCP標頭
1306‧‧‧波束指示符資訊旗標
1308‧‧‧波束指示符欄位
1310‧‧‧AP位址欄位
1312‧‧‧STA位址欄位
1314‧‧‧可選擇性年齡限制欄位
1316‧‧‧MAC訊框
1400‧‧‧藉由一AP以及一STA來傳送智慧天線資訊之方法
1500‧‧‧AP
1502‧‧‧STA 1
1504‧‧‧STA 2
1600‧‧‧能力資訊欄位
1602‧‧‧ESS次欄位
1604‧‧‧IBSS次欄位
1606‧‧‧CF可輪詢次欄位
1608‧‧‧CF輪詢請求次欄位
1610‧‧‧隱私次欄位
1612‧‧‧保留位元
1700‧‧‧訊框
1702‧‧‧能力資訊欄位
1704‧‧‧傾聽間距欄位
1706‧‧‧SSID IE
1708‧‧‧支援速率IE
1710‧‧‧天線能力IE
1802‧‧‧天線技術欄位
1804‧‧‧支援波束欄位
1806‧‧‧在PLCP標頭之後傳送天線資料之支援的欄位
1808‧‧‧傳遞技術欄位
1810‧‧‧指示天線測量信號發送之支援的欄位
1812‧‧‧指示多個輸入之支援的欄位
1900‧‧‧交換天線能力資訊的方法
2000‧‧‧傳送STA 2002以及接收STA 2004之間交換天線能力資訊的替代方法
2002、2004‧‧‧STA
2100‧‧‧建構實施本案各種觀點的系統
2102‧‧‧AP
2104‧‧‧STA
2110‧‧‧天線能力決定裝置
2112‧‧‧天線能力資訊裝置
2114‧‧‧傳送器/接收器
2116‧‧‧天線
2118‧‧‧波束切換裝置
2120‧‧‧天線
2122‧‧‧傳送器/接收器
2124‧‧‧天線能力決定裝置
2126‧‧‧天線能力資訊裝置
2128‧‧‧STA設定調整裝置
第1圖：其係為一顯示全方向性以及方向性天線波束場型之WLAN的圖式。
第2圖：其係為一用於辨識天線波束之信標訊框格式的圖式。
第3圖：其係為一被動掃瞄的時序圖。
第4圖：其係為一種用於在一被動掃瞄中傳送一信標訊框之方法的流程圖。
第5圖：其係為一使用於主動掃瞄中之探針請求訊框各式的圖式。
第6圖：其係為一使用於主動掃瞄中之探針請請求訊框格式的圖式。
第7圖：其係為一主動掃瞄的時序圖。
第8圖：其係為一種用於在一主動掃瞄中傳送一探針請求訊框之方法的流程圖。
第9圖：其係為顯示在一AP以及STA之間之資料封包傳送的圖式。
第10圖：其係為一STA所發送之一包含波束指示符資訊之訊框格式的圖式。
第11圖：其係為一AP所發送至之一波束指示符信息格式的圖式。
第12a圖以及第12b圖：其係為一AP所發送之包含波束指示符資訊之訊框格式的圖式。
第13a圖以及第13b圖：其係為一AP所發送之包含波束指示符資訊之替代訊框格式的圖式。
第14圖：其係為一種藉由一AP以及一STA而傳送智慧天線資訊之方法的流程圖。
第15圖：其係為在第14圖中所顯示之該方法的一實例的流程圖。
第16圖：其係為一既存能力資訊欄位的圖式。
第17圖：其係為一包含一天線能力IE之訊框的圖式。
第18圖：其係為在第17圖中所顯示之該天線能力IE的圖式。
第19圖：其係為一種交換天線能力資訊之方法的流程圖。
第20圖：其係為交換天線能力資訊的一替代方法的流程圖。
第21圖：其係為一架構以實施本案之系統的方塊圖式。
此後，該名詞"站台(station)"(STA)係包括，但不限於，一無線傳輸/接收單元，一使用者設備，一固定或移動用戶單元，一呼叫器，或是能夠在一無線環境中操作的任何其他形式裝置。當於之後提及時，該名詞"存取點(access point)"(AP)係包括，但不限於，一基地台，一節點B，一位置控制器，或是在一無線環境中的任何其他形式介面裝置。
本案係會解決於被動掃描以及主動掃描兩者中的波束選擇 問題，本案亦相關於一種可以在一AP以及一STA中實施的方法以及信號發送計畫，以使得在該AP處使用智慧天線而自STA接收封包成為可能，其中，該方法在一網狀架構的例子中亦可以加以實施於網狀節點之中，此外，本案係會定址在一AP以及STA之間的天線能力資訊交換，並且，乃是依照802.11標準所提供的當前信息所建立，以及係完全向後相容(backward compatible)。
被動掃描
本案係提供用於一AP的信號發送以及支援，以於多個波束上發送其信標，而此則是可以藉由增加兩個欄位到WLAN信標管理訊框，如第2圖中所示，之中而加以達成，所得到的管理訊框係稱之為一先進天線(Advanced Antenna，AA)信標訊框200。該訊框200的許多欄位係正如該等802.11標準所定義的既存欄位一樣，而這些欄位則是包括，訊框控制202，持續期間204，目標位址(destination address，DA)206，來源位址(source address，SA)208，基本服務集合(basic service set，BSS)辨識(BSSID)210，順序控制(sequence control)212，時間戳(timestamp)214，信標間距(beacon interval)216，能力資訊218，SSID資訊單元(information element，IE)220，支援速率(supported rate)IE 222，跳頻/分配系統參數集合IE(frequency hop(FH)/distribution system(DS)parameter set IE)224，無競爭參數集合IE(contention free(CF)parameter set IE)226，獨立BSS(IBSS)參數集合IE 228，以及流量指示映像(traffic indication map，TIM)IE 230。
該訊框200的第一個新欄位232係在於指示該STA，該等信標訊框在一AA信標間距的範圍內乃被發送了N次，其中，N係對應於該AP將於其上發送該信標之波束的數量，而第二個新欄位234則是在於辨識已被用於傳送該信標的波束，亦即，波束辨識符(beam identifier)，因此，當接收由一AP所發送之多個AA信標訊框的其中任一時，該STA係能夠辨識被包含在該AP所執行之波束掃描中之波 束的數量，並且，其亦能夠藉由察看該波束辨識符(234)而識別不同的版本。
要注意的是，該AA信標間距216係可以加以設定為與該非AA間距相同、或是不同的數值，而為了使得該系統能夠提供使用者服務，該AA信標間距則是必須要大於該波束掃描持續期間，因此才有時間剩下來傳送流量訊框。此係可以強制實行為，舉例而言，一建構管理規則，而避免一使用者以該信標掃描佔據大部分該AA信標間距時間的方式而建構該AP。
在一較佳實施例之中，該等N個AA信標訊框200乃會於時間上連續地進行發送。此乃是可以藉由讓該AP在試著要存取於兩信標訊框之傳送間的無線媒體時，使用一較DIFS(Distributed Inter-Frame Space，分散式訊框間間隔)為短但較SIFS(Short Inter-Frame Space短訊框間間隔)為大的延遲(X)而加以達成。在此，應該要注意的是，該AP在存取該無線媒體以用於傳送該等N個信標訊框的第一個時，仍然需要等待一個完整的DIFS，而此則是將一上限設置在一STA一旦已偵測到一AP所通知之該等N個信標訊框的其中之一時，其掃描該媒體所需要之時間的最大值，藉此：上限=(N-1)×(信標持續期間+X) 方程式1
換言之，此係避免了一STA在未曾得知該AP是否已經傳送所有該等N個信標的情形下，以未決定量的時間來掃描一頻道。
該被動掃描的時序圖係顯示於第3圖之中。在該AP開始該AA信標間距300之前，其係會等待一個DIFS 302，然後，在該AA信標間距300的一開始，該AP係會傳送該第一信標訊框304，而在信標訊框304之間，該AP則是會等待該間距X(306)，其中，X係較該DIFS為短，但較該SIFS為大。
一種用於在一被動掃描中傳送一AA信標訊框的方法400係顯示於第4圖之中。於該方法400的一開始，該AP係於N個天線波束的其中之一上傳送一AA信標訊框200，且該當前波束辨識符234乃加以設定為該當前波束(步驟402)，然後，依照該AA信標訊框是否已經於所有N個波束上進行傳輸而做出決定(步驟404)，其中，若是該AA信標訊框已經在所有N個波束上進行傳送，則該方法終止(步驟406)，而若是該AA信標訊框尚未在所有N個波束上進行傳送時(步驟404)，則該方法會等待該間距X(步驟408)，接著，該天線系統會切換至下一個波束(步驟408)，並在當前的波束上傳送該AA信標訊框200，且該當前波束辨識符234乃加以設定為該當前波束(步驟410)，然後，該方法接續步驟404。在此，要注意的是，該切換至下一個波束的步驟(步驟408)係可以在等待該間距X之前、或之後執行。
該STA是否關聯於該AP所使用的決定乃具有實施特異性，其中，一個方法是，使用在該等信標上所察覺的功率位準或是SNR來選擇要進行關聯的AP，此外，本案係允許一STA在使用此方法的同時，完全利用該AP已配備有一先進天線系統的事實。
主動掃描
本案亦藉由允許一STA請求該AP在多個波束上發送探針回應而定址主動掃描，而此則是可以藉由將一新的欄位增加至該WLAN探針請求訊框而加以達成，該所得到的訊框係顯示於第5圖之中，並且，係稱之為一AA探針請求訊框500。該訊框500的許多欄位係正如該等802.11標準所定義的既存探針請求訊框一樣，而這些欄位則是包括訊框控制502，持續期間504，DA 506，SA 508，BSSID 510，順序控制512，SSID IE 514，以及支援速率IE 516，而該訊框500的該新欄位則是會將一有關該STA要掃描該AP之所有波束的指示(以一是、或否的數值)提供至該AP。
此外，兩個新的欄位係會被增加至該WLAN探針回應訊框，所得到的訊框係顯示於第6圖之中，並且，係被稱之為一AA探針回應訊框600，而該訊框600的許多欄位則正如該等802.11標準所定義的既存探針請求訊框一樣，其中，該訊框600的欄位602-628係與該訊框200的欄位202-228一樣。
該訊框600的該第一個新欄位係在於指示該STA，該AA探針回應在一AA信標間距的範圍乃被發送了N次，其中，N係對應於該AP將於其上發送該探針回應之波束的數量，而該第二個新欄位632則是在於辨識已被用於傳送該AA探針回應的波束，也就是，波束辨識符，並且，一配備以一AA系統的AP乃會藉由將多個(N)AA探針回應發送至該STA而回應該AA探針請求。
在一較佳實施例之中，該等N個AA探針回應乃會於時間上連續地進行發送。此係可以藉由讓該AP在試著要存取於兩AA探針回應之傳送間的無線媒體時，使用一較DIFS為短但較SIFS為大的延遲(X)而加以達成。在此，應該要注意的是，該AP在存取該無線媒體以用於傳送該等N個探針回應的第一個時，仍然需要等待一個完整的DIFS，而此則是將一上限設置在一STA一旦已接收到一AP所發送之該等N個探針回應的其中之一時，其需要等待之時間的最大值，藉此：上限=(N-1)×(探針回應持續期間+X) 方程式2
該主動掃描的時序圖係顯示於第7圖之中。在該STA發送該AA探針請求訊框700之後，該AP乃會在發送該第一個探針回應訊框704之前等待一個DIFS 702，然後，在探針回應訊框704之間，該AP則是會等待該間距X(706)，其中，X係較該DIFS為短，但較該SIFS為大。
一種用於在一主動掃描中傳送一AA探針回應訊框的方法 800係顯示於第8圖之中。於該方法800的一開始，該STA乃會發送一AA探針請求訊框500，包括將該指示符518設定為掃描該AP的所有波束(步驟802)，然後，該AP係會接收該AA探針請求訊框，並等待該DIFS期間(步驟804)，接著，該AP會在N個天線波束的其中之一上傳送一AA探針回應訊框600，且該當前波束辨識符632乃加以設定為該當前波束(步驟806)，再者，依照該AA探針回應訊框是否已經於所有N個波束上進行傳輸而做出決定(步驟808)，其中，若是該AA探針回應訊框已經在所有N個波束上進行傳送時，則該方法終止(步驟810)，而若是該AA探針回應訊框尚未在所有N個波束上進行傳送時(步驟808)，則該方法會等待該間距X(步驟812)，接著，該天線系統會切換至下一個波束(步驟812)，並在當前的波束上傳送該AA探針回應訊框600，且該當前波束辨識符632乃加以設定為該當前波束(步驟814)，然後，該方法接續步驟808。在此，要注意的是，該切換至下一個波束的步驟(步驟812)係可以在等待該間距X之前、或之後執行。
在習知技術的系統中，一STA所做出之有關哪一個AP要產生關聯的決定並不會考慮到於該AP處之該先進天線結構所獲得的無線連結增益，此即表示，在該等信標訊框以及探針回應乃是AP利用一全方向性之方式而加以發送的該RF環境中，藉由掃描，無論是被動、或是主動，所收集到的資料係可以將一STA導向與一會提供較另一AP更差之效能的AP產生關聯，並已考慮到獲得自該等AA系統的增益。
藉由本案，在考慮到該等AA系統於流量訊框進行傳輸時將會提供之增益的情形下，當掃描該RF環境時，一STA所收集的資料係使得對哪一個AP能夠提供最佳無線連結的評估成為可能。
波束指示符
第9圖係為依照本案而進行操作之一系統900的圖式。該系統900係包括一AP 902，一第一STA(STA 1)904，以及一第二STA(STA 2)906，其中，該AP 902係會在一全方向性波束(或模式，b0)910上進行傳送，在一第一方向性波束(b1) 912上與該STA 1 904一起進行傳送，以及在一第二方向性波束(b2)914上與該STA 2 906一起進行傳送，並且，在該全方向性波束910能夠為STA 1 904以及STA 2 906(雖然是微弱地)所接收的同時，該等方向性波束912，914乃是較佳的選擇。
一新的欄位，在此稱之為一"波束指示符"，係會增加在自一STA發送至一AP之大部分封包的實體層會聚協定(Physical Layer Convergence Protocol，PLCP)標頭之後，以用於指示該AP其應該選擇其波束(或天線)的哪一個，進而接收該封包的剩餘部分(MAC協定資料單元(MAC protocol data unit，PDU))，在此，要注意的是，該波束指示符並不需要與所有的封包一起自該STA被發送至該AP，因為某些封包(例如，一確認(ACK)或一CTS)乃是預期要藉由該AP而自一特殊的STA進行接收，若是該AP事先得知哪一個STA將會發送下一個封包時，則其係可以選擇最佳的波束，以用於接收該封包，在此，該波束指示符並非為必要的，不過，該波束指示符係亦可以在該些封包之中進行傳送。
第10圖係為一包括一STA所發送之該波束指示符資訊的訊框格式1000的圖式。該訊框1000係為一PLCP PDU(PPDU)的一修飾版本，以及係包括一PLCP前導碼(PLCP preamble)1002，一PLCP標頭1004，一波束指示符欄位1006，以及一MAC訊框1008。
此資訊乃是藉由該STA傳送該封包1000，以最小的資料速率，而加以提供。該AP係會使用其全方向性天線來解碼該PLCP標頭1004以及該波束指示符欄位1006，並且，在解碼該波束指示符欄位1006之後，該AP係可以在不需要知道對於發送該封包1000之該STA的辨 識的情形下，選擇相對應的波束來接收該封包1008的剩餘部分。
該波束指示符1006係為一介於0以及Namax之間的整數，其中，Namax係為該AP可使用之波束的最大數量，而Namax的數值則可以是對相容於該系統之所有裝置皆為固定，或是在信標訊框中、在探針回應訊框中、或是其他管理訊框中藉由該AP而進行信號發送，較佳地是，Namax係為一相對而言較小的整數(亦即，7或是15)，以便限制該波束指示符欄位1006所需要之額外位元的數量，並且，該等數值的其中之一係較佳地預留為該STA不知道要在該波束指示符欄位1006中使用什麼數值之狀況時的一預設值(default value)，而當使用此預設值，該AP就可以簡單的使用未指向在一特殊方向中(例如，一全方向性場型)的波束。
該STA乃會在AP至STA的信號發送之前，以該AP所提供的資訊作為基礎，而決定要在該波束指示符欄位1006中使用哪一個數值。此信號發送所需要的資訊乃是由該波束指示符其本身以及該等AP以及STA MAC位址所構成，可選擇地是，一"年齡限制(age limit)"係可以加以增加，以指示該STA在該波束指示符資訊被視為不可靠、或是無效之外的一最大時間，並且，該年齡限制乃可以是一固定的數值，或者可以是來自信標訊框、探針回應訊框、或是其他管理訊框的信號發送，而在稍候的例子中，該年齡限制則是可以藉由AP、並以對STA移動性之考量作為基礎而進行設定。
該AP將該波束指示符資訊傳輸至該STA乃具有數種信號發送的可能性，而其中一個方法則是，該AP會發送僅包含此目的(AP以及STA定址，波束指示符，可選擇之年齡限制)所需要之資訊的一特殊封包(一波束指示符信息)。第11圖係為一AP所發送之一波束指示符信息1100的圖式，其中，該信息1100係包括一波束指示符欄位1102，一AP位址欄位1104，一STA位址欄位1106，以及一可選擇性年齡限制欄位1108，在此，該等欄位1102-1108的順序乃是作為示 範之用，亦即，該信息1100的該等欄位1102-1108係可以有任何的順序。
在一單點傳播(unicast)的情況中，較佳地是，該STA會往回發送一ACK，因此，若是該STA並未連續地接收該封包時，該AP就可以重新傳送該封包1100，此外，若是該AP必須為了數個STA而更新該波束指示符時，則其係可以將一包含這些STA分別之波束指示符數值的多點傳播信息(multicast message)發送給它們。
該AP發送信號的另外一種可能性則是將該所需要的資訊插入、或揹負至一包含其他指定該STA之資料的封包之上，而該資訊則是可以增加在該PLCP標頭之後，在該MAC PDU之後，或是在該MAC標頭中作為另一個欄位。第12a圖以及第12b圖即為包含一AP所發送之該波束指示符資訊的訊框格式1200，1220的圖式，而該等訊框1200，1220則為該PPDU的修飾版本。
第12a圖係顯示將該波束指示符資訊增加在該PLCP標頭之後的一訊框1200，該訊框1200包括了一PLCP前導1202，一PLCP標頭1204，一波束指示符欄位1206，一AP位址欄位1208，一STA位址欄位1210，一可選擇性年齡限制欄位1212，以及一MAC訊框1214。
第12b圖則是顯示一將該波束指示符資訊增加在該MAC訊框1214之後的訊框1220，而該訊框1220的欄位則是與該訊框1200的該等欄位相同，其中的不同僅在於該等欄位的順序。
另一種發送信號的可能性則是增加一用以指示該波束指示符資訊是否存在的旗標，而該旗標則是使得該AP可以不需要在每一個朝向該STA的封包中都發送該波束指示符資訊，亦即，該波束指示符資訊係可以週期性地(舉例而言，每五秒一次)，及/或以事件驅動作為基礎(舉例而言，以在該AP處傳送至某一STA之波束中的改變作為基礎)而進行發送。
第13a圖以及第13b圖係為替代訊框格式1300，1320的圖式，其係包括一AP所發送之該波束指示符資訊，並合併有該波束指示符資訊旗標，且該等訊框1300，1320乃是該PPDU的修飾版本。第13a圖係顯示一訊框1300，包括一PLCP前導1302，一PLCP標頭1304，一波束指示符資訊旗標1306，一波束指示符欄位1308，一AP位址欄位1310，一STA位址欄位1312，一可選擇性年齡限制欄位1314，以及一MAC訊框1316，其中，該旗標1306僅有在該波束指示符資訊(欄位1308-1314)若被提供在該訊框1300之中時才會進行設定。
第13b圖則是顯示一將該波束指示符資訊增加在該MAC訊框1316之後的訊框1320，而該訊框1320的欄位則是與該訊框1300的該等欄位相同，其中的不同僅在於該等欄位的順序。
該STA係會在該等STA至AP之傳送(封包1000)中的該波束指示符欄位1006裡填上由該AP為了此STA所發送的最新波束指示符(1102，1206，1308)，而這是在此最新的信號發送若是於其年齡限制屆期之前即已被接收的時候，否則，該STA就會將該波束指示符欄位1006填上該預設值，正如上述，再者，對該波束指示符的每一個數值而言，該AP乃會知道其波束(或天線)的哪一個是與該指示符相對應的，而該STA並不需要知道此相應性。
第14圖係為一種用於藉由一AP以及一STA來傳送智慧天線資訊之方法1400的流程圖。於該方法1400的一開始，該AP係會選擇一用於與該STA溝通的波束，以及選擇對應於該所選擇波束的波束指示符(步驟1402)，在此，雖然非為強制，但較佳地是該AP選擇會讓在其接收器端之該信號位準、或該信號干擾比(signal-to-interference ratio，SIR)最大化的波束，而該AP則是可以藉由各式各樣的方法來學習哪一個波束對一特殊的STA來說會最大化該SIR。
舉例而言，該AP在接收預期來自一特別之STA所之封包時，乃可以嘗試不同的波束，並且，可以挑選造成該已接收信號之最佳品質的波束，而所預期之封包的實例則是包括：緊接在一資料封包至一特別STA之傳送之後的一ACK，以及緊接在一RTS封包至一特別STA之傳送之後的一CTS封包，再者，藉由所預期的封包，該STA並沒有必要將該波束指示符欄位1006增加在該PLCP標頭1004之後，因為該AP係預期該等封包會藉由某一STA而進行發送，並且因此，該AP將會已經知道要使用哪一個波束。
接著，該AP會將該波束指示符資訊發送至該STA(步驟1404)，其中，該波束指示器資訊(正如前面較清楚解釋的)係包括該波束指示符，該AP之位址，該STA之位址，以及一可選擇的年齡限制作為該波束指示符資訊的終結，此外，該方法1400乃是假設該年齡限制有出現在該波束指示符資訊之中。
然後，乃會做出該波束指示符資訊是否已經被達到，亦即，該波束指示符資訊是否仍然有效，的決定(步驟1046)，若是該年齡限制尚未達到時，則該STA就加以設定為會將一封包的該波束指示符傳送至該所選擇的波束(步驟1048)，然後，該STA會在該所選擇的波束上發送具有該波束指示符資訊的封包(步驟1410)，該AP開始在該全方向性波束上接收來自該STA的該封包(步驟1412)，然後，該AP會解碼被包含在該封包之中的該波束指示符資訊，並且將該天線切換至該所選擇的波束，以接收該封包的剩餘部分(步驟1414)，接著，該方法終止(步驟1416)。
若是該波束指示符資訊的該年齡限制已經達成，亦即，該波束指示符資訊不再是有效時(步驟1406)，則該STA即加以設定為一封包的該波束指示符會被傳送至該全方向性波束(或場型，步驟1420)，接著，該STA會於該全方向性波束上發送該封包(步驟1422)，該AP會在該全方向性波束上接收該封包(步驟1424)，然後，該方 法終止(步驟1416)。在此，因為該封包是在該全方向性波束上進行傳送(由於來自該STA的該封包並未包括該波束指示符資訊、或是該STA已經將該波束指示符設定為該預設值)，因此，該AP並不需要改變其天線波束。
第15圖係顯示該方法1400的一實例。在此實例中，其係假設該AP 1500已經決定與STA 1 1502以及STA 2 1504溝通之最佳波束係分別為b1以及b2(如第9圖中所示)。
第15圖係顯示事件的一可能順序，其中，STA 1 1502，STA 2 1504，以及該AP1500係會彼此進行溝通。首先，該AP意欲於傳送一封包至STA 1，而在獲得對媒體的存取(步驟1510)之後，該AP即切換至波束b1(步驟1512)，並且將一資料傳送至STA 1，包括一波束指示符信息，並伴隨著該波束指示符(b1)以及使用此波束指示符的一年齡限制(五秒鐘，步驟1514)，接著，STA 1將一ACK發送至該AP(步驟1516)，而從這個時間開始(以及至從這個時間起的五秒鐘)，STA 1得知，其若必須傳送一封包至該AP，則其應該要將該波束指示符欄位(1006)設定為b1(步驟1518)，而在自STA 1接收該ACK之後，該AP就會將其天線切換至一全方向性場型(b0，步驟1520)。
接下來，該AP再次獲得對該媒體的存取(步驟1522)，並且會切換至波束b2(步驟1524)，以將一封包傳送至STA 2，包括一波束指示符信息，並伴隨著該波束指示符(b2)以及使用此波束指示符的一年齡限制(五秒鐘，步驟1526)，接著，STA 2會將一ACK發送至該AP(步驟1528)，並且，STA 2係得知，為了要將任何封包(除了一ACK、或一CTS)傳送至該AP，其就應該要在從這個時間起的五秒鐘內將該波束指示符欄位(1006)設定為b2(步驟1530)，然後，在自STA 2接收該ACK之後，該AP就會將其天線切換至一全方向性場型(b0，步驟1532)。
接著，STA 1獲得對該媒體的存取(步驟1534)，並會將一資料封包傳送至該AP，且該波束指示符欄位(1006)乃加以設定為b1(假設流逝的時間少於五秒鐘，步驟1536)，再者，於解碼該波束指示符欄位之後，該AP會立即地切換至波束b1(步驟1538)，以解碼該封包的剩餘部分(步驟1540)，而在該封包接收終止之後，該AP則是會將一ACK發送至STA 1(步驟1542)，並將其天線切換至該全方向性場型(b0，步驟1544)。
然後，STA 2獲得對該媒體的存取(步驟1546)，並會將一資料封包傳送至該AP，且該波束指示符欄位(1006)乃加以設定為b2(假設流逝的時間少於五秒鐘，步驟1548)，再者，於解碼波束指示符欄位之後，該AP會立即地切換至波束b2(步驟1550)，以解碼該封包的剩餘部分(步驟1552)，而在該封包接收終止之後，該AP則是會將一ACK發送至STA 1(步驟1554)，並將其天線切換至該全方向性場型(b0，步驟1556)。
應該要注意的是，若是該波束指示符資訊的該年齡限制已經屆滿時(在此例子中為五秒鐘)，則一STA(STA 1、或是STA 2)就會將該波束指示符欄位(1006)加以設定為b0(該預設值)。
本案係使得在不需要造成任何重大不便的情形下可以於該AP處利用該智慧天線，並且，在該PLCP標頭中增加該波束指示符欄位並不會造成過量的冗餘作業，因為可能波束的數量通常是可以被限制為八、或是更少(例如，對該波束指示符欄位而言，三、或四個位元)。
為了向後相容的目的，該PLCP標頭的一個欄位係可以被賦予一新的數值，以用於傳送自實施本案之STA的封包，因此，該AP就可以決定一輸入的封包是否已經傳送自實施本案的一STA，舉例而言，在該PLCP標頭之"服務(service)"欄位中，目前所保留之位元 的其中之一就可以被用以指示該STA是否實施了本案(，以及因此，是否將會有一波束指示符欄位位在該PLCP之後)，若是答案為否時，則該AP就會知道其不應該預期在該PLCP標頭之後的波束指示符欄位，而可以簡單地使用該全方向性場型來解碼該封包的剩餘部分。
本案亦可以應用在一網狀節點容易受到來自多於一個之其他網狀節點的封包之影響的一網狀架構例子之中。在該例子中，一網狀節點係扮演一STA以及一AP的角色，如上所述，此即表示，一網狀節點A乃會利用該網狀節點B已事先發送信號至網狀節點A之該波束指示符的數值，而在傳送至另一個網狀節點B時使用該波束指示符欄位，相反地，網狀節點B則是會利用該網狀節點A已事先發送信號至網狀節點B之該波束指示符的數值，而在傳送至網狀節點A時使用該波束指示符欄位。
作為在該PLCP標頭之後具有一波束指示符欄位的替代，該STA係可以將其位址增加在該PLCP標頭之後，不過，此並非為一有效率的解決方法，因為該STA位址，相較於該波束指示符的三、或四個位元，乃有48個位元長。另外一種替代方案是，以該AP根據關聯性及/或之後較高層的信號發送而指派之到達該STA的一任意STA索引來取代該波束指示符欄位，依據相關聯之STA的最大數量，該STA索引係可以相對而言較短(其最大值少於十個位元)，而該AP則是會進行查詢，並將該當前的最佳波束用於該前導中所具體載明的該STA索引，在此，該AP並不需要在每一個AP至STA的封包中都接著將一波束指示符發送至該STA，但將會有更多個額外位元落在該PLCP前導之後。
天線能力資訊
一能力資訊欄位1600，正如在一信標訊框，一關聯請求訊框，一關聯回應訊框，以及一探針回應訊框中所使用的一樣，係具有 如第16圖所示的一些保留位元。該能力資訊欄位1600係會包括一擴展服務集合(extended service set，ESS)次欄位1602，一IBSS次欄位1604，一無競爭(CF)可輪詢(pollable)次欄位1606，一CF輪詢請求次欄位1608，一隱私次欄位1610，以及一些保留的位元1612。在802.11標準之中，該等次欄位1602-1610的每一個係為一個位元長，並且，係具有11個保留位元1612。
本案係藉由將該等保留位元的其中之一作為一指示天線能力資訊是否將會進行傳送的旗標，而將該等保留位元1612的其中之一利用於傳送天線能力資訊，此外，若是該天線能力資訊旗標係加以設定時，則一個天線之能力的詳細內容則會是依附於該封包之末端的一額外IE的部分。
該天線能力資訊IE係可以被包含成為一關聯請求訊框、一關聯回應訊框、一探針請求訊框、以及一探針回應訊框的部分，而一個包含此新IE之關聯請求訊框200的一部份的實例則是顯示於第17圖之中，該訊框1700係包括一能力資訊欄位1702，一傾聽間距欄位(listen interval field)1704，一SSID IE 1706，一支援速率IE 1708，以及一天線能力IE 1710，或者，二者擇一地，該天線能力IE 1710係可以增加到任何的管理訊框，例如，一重新關聯請求，一重新關聯回應，或是一信標，之上、增加到任何控制訊框之上、或是增加至資料封包之上。而在一較佳實施例之中，該天線能力IE 1710則是以一管理訊框的形式來進行發送，再者，若是該天線能力IE 1710被增加至該探針請求訊框以及該探針回應訊框之上時，則一STA就可以在起始一關聯於一AP的程序之前先行使用此資訊。
該天線能力IE 1710的詳細內容係顯示於第18圖之中，並且，其係包括，但不限於，一天線技術欄位1802，一些支援波束欄位1804，一用以指示在該PLCP標頭之後、傳送天線資料之支援的欄位1806，一傳遞技術欄位1808，一用以指示天線測量信號發送之支援的 欄位1810，以及一用以指示多個輸入之支援的欄位1812，此外，額外的天線能力資訊係亦可以被包括在該IE 1710之中。
在一實施例中，待交換資訊的最大量乃會包括該天線技術欄位1802，而剩下的該等欄位則為可選擇的，再者，一旦該天線技術形式係為已知的時候，其亦有可能擷取該等剩下的欄位(亦即，欄位1804-1812)。
在一側(AP或是STA)接收了來自傳送側的天線能力資訊之後，該接收側乃會調整用於傳送及/或接收的局部設定，例如，所使用的天線數量，分集的方法(diversity method)，用於傳送/接收的智慧天線技術，以及額外的天線測量。
若是發生該接收側無法支援該傳送側的天線能力的時候，則該傳送側將會無法使用特殊的天線特徵，某些天線技術僅有在該傳送側以及該接收側兩者都能夠利用該技術的時候才能正確地進行操作，其中的一個即為MIMO技術，其僅在兩側都獲得支援的時候才能運作。
第19圖係顯示一種用於交換天線能力資訊的方法1900。而為了達到討論該方法1900的目的，係加以使用該等名詞"傳送STA"以及"接收STA"，不過，要注意的是，該傳送STA以及該接收STA兩者都可以是一AP或是一STA，因此，天線能力資訊的交換，無論是以哪個方向，乃可以發生在一AP以及一STA之間、或是兩個STA之間。
於該方法1900的一開始，該傳送STA係會將其天線能力資訊發送至在一天線能力IE之中的該接收STA(步驟1902)，而該接收STA會接收該天線能力IE(步驟1904)，並乃會決定其是否可以支援該等所請求的天線能力，若是該接收STA可以支援該傳送STA的該等天線能力時(步驟1906)，則該接收STA就會調整其設定來掌控該傳送STA的天線能力(步驟1908)，並且，該接收STA乃會將有關其 天線能力的一確認發送至該傳送STA(步驟1910)。
在該方法1900的一替代實施例之中，該確認乃會在該接收STA調整其設定之前先行被發送至該傳送STA(亦即，步驟1908以及1910彼此轉換)，而在此信息乃是該接收STA之天線能力的一確認的同時，其並非必然是一ACK信號，若是該接收STA具有一些，但不是所有都是，該傳送STA的該等能力時，則就會發生能力之間協商，以達成一待使用能力的共同集合(common set)。在一較佳實施例之中，該等所使用的能力將會是屬於兩個STA的較小能力集合。
該傳送STA利用該等已溝通的天線能力而開始進行傳送(步驟1912)，然後，該方法終止(步驟1914)。
若是該接收STA並不支援該傳送STA的天線能力時(步驟1906)，則該接收STA就會將其並不具有該等所請求之天線能力的情形通知該傳送STA(步驟1916)，所以，該傳送STA就會在不使用該等所請求之天線能力的情形下開始進行傳送(步驟1918)，然後，該方法終止(步驟1914)。
第20圖係為一種用於在一傳送STA 2002以及一接收STA 2004之間交換天線能力資訊的替代方法2000的流程圖。該傳送STA 2002係會將其天線能力資訊發送至該接收STA 2004(步驟2010)，該接收STA 2004會將其天線能力資訊發送至該傳送STA 2002(步驟2012)，在此，要注意的是，步驟2010以及2012係可以以相反的順序執行，亦即，步驟2010以及2012的順序並非關鍵，只要該天線能力資訊在該傳送STA 2002以及該接收STA 2004之間可以進行交換即可，可選擇地是，該傳送STA 2002以及該接收STA 2004係可以協商天線能力，以發現一共同天線能力集合、或者可以交換測量資訊(步驟2014)，而此可選擇的步驟則是可以被使用來精鍊所使用之天線特徵集合。
在該天線資訊的交換(步驟2010，2012)以及任何額外的資訊交換(步驟2014)之後，該傳送STA 2002以及該接收STA 2004兩者都會以受到局部支援的該等天線能力作為基礎而局部地決定要使用哪一個天線特徵(步驟2016，2018)。
在天線能力資訊的傳輸已經就WLAN方面而進行敘述的同時，此種概念的原則也同樣地可以應用於任何形式的無線通信系統。
系統實施
第21圖係為一種加以建構以實施本案之各種觀點的系統的方塊圖。該系統2100係包括一AP 2102以及一STA 2104，其中，該AP 2102包括一天線能力決定裝置2110，其係會藉由檢驗儲存在一連接於該天線能力決定裝置2110的天線能力資訊裝置2112之中的天線能力資訊而決定該AP 2012的該等天線能力，並且，該AP 2102的該等天線能力乃會藉由連接至該天線能力決定裝置2110的一傳送器/接收器2114以及一連接至該傳送器/接收器2114的天線2116而發送出去，再者，一波束切換裝置2118係會連接至該傳送器/接收器2114，並且，會被以切換該天線2116的該等波束。
該STA 2104係會經由一天線2120以及一連接至該天線2120的傳送器/接收器2122而接收該AP 2102的該天線能力資訊。一天線能力決定裝置2124係會被連接至該傳送器/接收器2122，並且，係會藉由存取連接至該天線能力決定裝置2124的一天線能力資訊裝置2126而進行該AP 2102之該等天線能力與該STA 2104之該天線能力資訊之間的比較。該天線能力決定裝置2124係會被連接至一STA設定調整裝置2128，其中，該STA設定調整裝置乃會為了利用該等智慧天線能力而調整該STA 2104的該等設定。
要注意的是，在該AP 2102以及該STA 2104之間之天線能力的協商係可以經由該分別的天線能力決定裝置2110，2124而發生。 此外，在該系統2100已經利用一AP 2102而加以敘述的同時，在該系統2100之中的該AP 2102也是可以由另外的STA所取代。
實施例
一種用於在建立一STA以及一AP之間之關聯時實施一智慧天線的方法係包括下列步驟：(a)該AP在一天線波束上傳送一信標訊框；(b)於該STA處接收該信標訊框；(c)於該STA處測量該信標訊框的一信號品質；(d)切換至一不同的天線波束；(e)重複步驟(a)-(d)，直到該信標訊框已經在所有的天線波束上完成傳送為止；以及(f)使該STA與在其天線波束的其中之一上利用最高信號品質而傳送該信標訊框的AP產生關聯。
一種於建立一STA以及一AP之間之關聯時實施一智慧天線的方法係包括下列步驟：(a)自該STA發送一探針請求訊框到達該AP，其中，該探針請求訊框乃會包括一有關該STA是否要掃描來自該AP之多個波束的指示；(b)將來自該AP的一探針回應訊框於一天線波束上傳送至該STA；(c)於該STA處接收該探針回應訊框；(d)於該STA處測量該探針回應訊框的一信號品質；(e)切換至一不同的天線波束；(f)重複步驟(b)-(e)，直到該探針回應訊框已經在所有的天線波束上完成傳送為止；以及(g)使該STA與在其天線波束的其中之一上利用最高信號品質而傳送該探針回應訊框的AP產生關聯。
在根據前述兩段其中之一的方法之中，該方法係會在傳送該信標訊框之前，以及在切換天線波束之後等待一間距，以及該間距係會大於一短的訊框間間隔並少於一分散式訊框間間隔。
一種用於在建立一STA以及一AP之間之關聯時實施一智慧天線的系統係包括一自該AP發送至該STA的信標訊框。
一種用於在建立一STA以及一AP之間之關聯時實施一智慧天線的系統係包括：一自該STA發送至該AP的探針請求訊框，其 中，該探針請求訊框乃會包括一有關該STA是否要掃描來自該AP之多個天線波束的指示；以及一自該AP發送至該STA的探針回應訊框。
在前述實施例的其中任一之中，該信標訊框或是該探針回應訊框乃會包括一辨識天線波束之總數的欄位、及/或一辨識當前天線波束的欄位。
一種用於支援一智慧天線在一包括一AP以及一STA的WLAN中之使用的方法係包括下列步驟：該AP選擇一天線波束，以用於與該STA進行溝通；自該AP將該所選擇之波束資訊發送至該STA；以及自該STA將一封包傳送至該AP，且該封包之中乃會包括該所選擇的波束資訊，藉此，該AP係可以使用該所選擇的波束來接收該封包的至少一部份。
在根據前述段落的方法之中，該選擇步驟係包括，利用一最大信號位準而選擇一天線波束、或是利用一最大信號對干擾比而選擇一天線波束。
在根據前述二段落其中之一的方法之中，該發送步驟係包括，發送下列的其中之一或多個：一波束指示符；一用於該波束指示符的年齡限制，其中，該所選擇之波束將僅能在該年齡限制尚未屆期時使用；該AP的媒體存取控制(medium access control，MAC)位址；以及該STA的MAC位址。
在根據前述三段落其中之一的方法之中，該發送步驟係會包括，於一分開的信息中發送將該所選擇的波束資訊。
在根據前述四段落其中之一的方法之中，該發送步驟係包括，將該所選擇的波束資訊發送為一既存訊框形式的一部分。
在根據前述五段落其中之一的方法之中，該發送步驟更進一步包括，發送一波束指示符資訊旗標，以在該訊框之中指示所選擇之 波束資訊的存在。
在根據前述六段落其中之一的方法之中，該發送步驟係包括，在發送該所選擇之波束資訊之前，先將該AP的該天線切換至該所選擇的波束。
在根據前述七段落其中之一的方法之中，該發送步驟更進一步包括，在於該所選擇之波束上發送該所選擇之波束資訊之後，將該AP的該天線切換至一全方向性場型。
在根據前述八段落其中之一的方法之中，更包括根據該所選擇波束資訊的成功接收而將來自該STA的一確認發送至該AP的步驟。
在根據前述九段落其中之一的方法之中，更包括下列步驟：於該AP處經由一全方向性波束接收該封包的一第一部份，其中，該封包的該第一部份乃會包括該所選擇波束資訊；將該AP的該天線切換至如該所選擇波束資訊中所載明的該所選擇波束；以及於該AP處經由該所選擇波束接收該封包的一第二部分。
在根據前述十段落其中之一的方法之中，該切換步驟係包括，對該封包的該第一部份進行解碼，以決定該所選擇波束。
一種用於支援一智慧天線在一包括一AP以及一STA的WLAN中之使用的系統係包括：自該AP發送至該STA的一第一封包，其中，該第一封包乃會包括一所選擇之波束指示符，該AP的一媒體存取控制(MAC)位址，以及該STA的一MAC位址，其中，該所選擇波束指示符乃會辨識該AP所選擇的一天線波束，以用於與該STA進行溝通；以及自該STA發送至該AP的一第二部分，且該第二部分係包括該所選擇波束指示符，藉此，該AP會經由該所選擇波束而接收該第二封包的至少一部份。
在根據前述段落的系統之中，該第一封包係自該AP作為一 分開的信息而發送至該STA。
在根據前述二段落的系統之中，該第一封包係為一既存訊框形式的部分。
在根據前述三段落的系統之中，該第一封包更進一步包括一用於該所選擇波束指示符的年齡限制，其中，該所選擇波束將僅能在該年齡限制尚未屆期時使用。
在根據前述四段落的系統之中，該第一封包更進一步包括一波束指示符資訊旗標，以在該封包之中指示所選擇之波束指示符的存在。
在根據前述五段落的系統之中，該第二封包的一第一部份係會於該AP處經由一全方向性波束而加以接收，其中，該第二封包的該第一部份乃會包括該所選擇波束指示符；該AP會將其天線切換至如該所選擇波束指示符中所載明的該所選擇波束；以及該第二封包的一第二部分係會於該AP處經由該所選擇波束而加以接收。
一種用於在一無線通訊系統中之一傳送STA以及一接收STA之間交換智慧天線能力資訊的系統係包括，一天線能力資訊單元，以在該傳送STA以及該接收STA之間的資料傳送之前，於該兩個STA之間進行交換，且該天線能力資訊單元係包括有關該兩個STA之該等能力的資訊。
在根據前述段落的系統之中，該無線通訊系統係為一WLAN，該傳送STA係為在該WLAN之中的一AP、或是一STA，以及該接收STA係為在該WLAN之中的一STA、或是一AP。
在根據前述二段落其中之一的系統之中，該天線能力資訊單元係包括一天線技術欄位以及至少一選自下列群組的欄位：支援波束之數量，一有關在實體層會聚協定標頭之後之傳送天線資訊的支援的 指示符，一有關分集技術的指示符，一有關天線測量信號發送支援的指示符，以及一有關多輸入支援的指示符。
在根據前述二段落其中之一的系統之中，每一個欄位皆是藉由該接收STA而衍生自該天線技術欄位。
在根據前述三段落其中之一的系統之中，該天線能力資訊單元係加以發送為一管理訊框，一控制訊框，或是一資料訊框的部分。
在根據前述四段落其中之一的系統之中，該天線能力資訊單元係會在該傳送STA以及該接收STA產生關聯之後的任何時間、或是在該傳送STA以及該接收STA之間的一資料傳輸之後的任何時間點，於該傳送STA以及該接收STA之間進行交換。
一種用於在一無線通訊系統中的一傳送STA以及一接收STA之間交換智慧天線能力資訊的方法係包括下列步驟，自該傳送STA發送天線能力資訊至該接收STA；決定該接收STA是否能夠支援該傳送STA的該等天線能力；若是該接收STA可以支援該傳送STA的該等天線能力時，調整於該接收STA處的設定；以及若是該接收STA可以支援該傳送STA的該等天線能力時，利用該等天線能力而將資料自該傳送STA傳送至該接收STA。
在根據前述段落的方法之中，更包括，利用有關該接收STA之天線能力的一確認而回覆該傳送STA的步驟。
在根據前述二段落其中之一的方法之中，該回覆步驟乃是在該調整步驟之前、或是該調整步驟之後執行。
在根據前述三段落其中之一的方法之中，該回覆步驟係包括通知該傳送STA有關該接收STA並不具有該等所請求的天線能力的情形。
在根據前述四段落其中之一的方法之中，該傳送步驟係包 括，在不使用該等天線能力的情形下，自該傳送STA傳送資料至該接收STA。
在根據前述五段落其中之一的方法之中，該發送步驟係包括將該等天線能力資訊發送成為一管理訊框的部分。
在根據前述六段落其中之一的方法之中，該調整步驟係包括，調整選自下列群組至少其中之一的設定：所使用的天線數量，分集方法，所使用之智慧天線技術，以及額外的天線測量。
一種用於在一無線通訊系統中的一第一STA以及一第二STA之間交換智慧天線能力資訊的方法，係包括下列步驟：自該第一STA發送天線能力資訊至該第二STA；以及自該第二STA發送天線能力資訊至該第一STA。
在根據前述段落的方法之中，更包括下列步驟，在該第一STA以及在該第二STA處，局部地決定該等天線能力，以用於該第一STA以及該第二STA之間的未來傳送以及接收。
在根據前述二段落其中之一的方法之中，該決定步驟乃是在該第一STA以及該第二STA之間沒有任何額外之溝通的情形下執行。
在根據前述三段落其中之一的方法之中，更包括下列步驟：比較該第一STA以及該第二STA的該等天線能力，其中，該決定步驟係包括，使用該第一STA以及該第二STA兩者都支援的該等天線能力。
在根據前述四段落其中之一的方法之中，更包括下列步驟，在該第一STA以及該第二STA之間交換測量資訊，且該交換步驟乃是在該決定步驟之前執行。
在根據前述五段落其中之一的方法之中，更包括下列步驟，在該第一STA以及該第二STA之間協商天線能力資訊，且該協商步驟乃是在該決定步驟之前執行。
一種用於在一WLAN之中實施智慧天線特徵的系統係包括一AP以及一STA。該AP係包括一第一天線能力決定裝置；連接至該第一天線能力決定裝置的一第一天線能力資訊裝置，且該第一天線能力決定裝置乃加以建構以藉由檢驗儲存在該第一天線能力資訊裝置之中的資訊而決定該AP的該等天線能力；連接至該第一天線能力決定裝置的一第一傳送器/接收器；連接至該傳送器/接收器的一第一天線；以及連接至該傳送器/接收器的一波束切換裝置，其中，該波束切換裝置乃加以建構以切換該第一天線的波束。該SAT係包括一第二天線；連接至該第二天線的一第二傳送器/接收器，且該第二傳送器/接收器乃加以建構以自該AP接收天線能力資訊；連接至該第二傳送器/接收器的一第二天線能力決定裝置；連接至該第二天線能力決定裝置的一第二天線能力資訊裝置，且該第二天線能力決定裝置乃加以建構以對接收自該第二傳送器/接收器之該AP的該等天線能力以及擷取自該第二天線能力資訊裝置之該STA的該等天線能力進行比較；以及連接至該第二天線能力決定裝置的一STA設定調整裝置，且該STA設定調整裝置乃加以建構以調整該STA的該等設定，以利用智慧天線能力。
在根據前述段落的系統之中，該第一天線能力決定裝置以及該第二天線能力決定裝置乃加以建構以對該AP以及該STA兩者都可以支援之天線能力的位準進行協商。
雖然本案的特徵以及元件已經於特殊結合的較佳實施例中完成敘述，但是，每一個特徵或元件都可以單獨使用(在不需要該等較佳實施例的其他特徵以及元件的情形下)、或者可以使用為與本案其他特徵及元件一起、或不一起的各式結合，在本案之特殊實施例已經加以顯示以及敘述的同時，許多的修飾以及變化對熟習此技藝之人而言都可以在不脫離本案之範圍的情形下完成，上述的敘述乃是作為舉例之用，並不會對本案有任何特殊的限制。
BSSID‧‧‧基本服務集合辨識
CF‧‧‧無競爭
DA‧‧‧目標位址
DS‧‧‧分配系統
FH‧‧‧跳頻
IBSS‧‧‧獨立BSS
IE‧‧‧資訊單元
SA‧‧‧來源位址
TIM‧‧‧流量指示映像
200‧‧‧先進天線信標訊框
202‧‧‧訊框控制
204‧‧‧持續期間
206‧‧‧DA
208‧‧‧SA
210‧‧‧BSSID
212‧‧‧順序控制
214‧‧‧時間戳
216‧‧‧信標間距
218‧‧‧能力資訊
220‧‧‧SSID IE
222‧‧‧支援速率IE
224‧‧‧FH/DS參數集合IE
226‧‧‧CF參數集合IE
228‧‧‧IBSS參數集合IE
230‧‧‧TIM IE
232‧‧‧發送信標波束的數量
234‧‧‧傳送信標的波束辨識符

Claims (24)

  1. 一種用於在無線通信中交換一天線能力資訊的第一802.11站台(STA)，該第一802.11 STA包括：一接收器，被配置為接收一探測請求訊框，該探測請求訊框包含一天線能力資訊元素，該天線能力資訊元素表明一第二802.11 STA的一支援波束數量；以及一傳送器，被配置為傳送一探測回應訊框，該探測回應訊框包含一第二天線能力資訊元素，該第二天線能力資訊元素表明該第一802.11 STA的一支援波束數量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的第一802.11站台(STA)，其中該第一天線能力資訊元素或該第二天線能力資訊元素更包括從一實體層會聚協定標頭之後的一傳送天線資訊的支援的一指示符、一分集技術的指示符、一天線測量信號發送支援的指示符、以及一多輸入支援的指示符所組成的群組中選出的至少一欄位。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的第一802.11站台(STA)，其中該第一802.11 STA是一無線區域網路(WLAN)存取點。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的第一802.11站台(STA)，其中該第一802.11 STA是一802.11無線區域網路(WLAN)中的一STA。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的第一802.11站台(STA)，其中該第一天線能力資訊元素或該第二天線能力資訊元素包括一天線技術欄位。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的第一802.11站台(STA)，其中該至少一欄位中的每一欄位是由該第二802.11 STA從該天線技術欄位所導出。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的第一802.11站台(STA)，其中該探測回應 訊框是在該第一802.11 STA與該第二802.11 STA之間的關聯後的任何時間被傳送。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的第一802.11站台(STA)，其中該探測回應訊框是在該第一802.11 STA與該第二802.11 STA之間的一資料傳送後的任何時間被傳送。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的第一802.11站台(STA)，其中該處理器更被配置為：在該第一802.11 STA支援所表明的複數個天線能力中的至少一者的情況下，調整該第一802.11 STA的一天線設定以使用屬於該第一802.11 STA以及該第二802.11 STA兩者的一組天線能力。
  10. 一種用於在無線通信中於一第一802.11站台(STA)處交換一天線能力資訊的方法，該方法包括：接收一探測請求訊框，該探測請求訊框包含一天線能力資訊元素，該天線能力資訊元素表明一第二802.11 STA的一支援波束數量；以及傳送一探測回應訊框，該探測回應訊框包含一第二天線能力資訊元素，該第二天線能力資訊元素表明該第一802.11 STA的一支援波束數量。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，更包括：調整該第一802.11 STA處的一設定以使用屬於該第一802.11 STA以及該第二802.11 STA兩者的一數量的支援波束。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中所述調整包括：調整至少一設定，該至少一設定是從所使用天線的一數量、一分集方法、所使用的一智慧天線技術以及一額外天線測量所組成的群組中選出。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中所述傳送是在所述調整之前執 行。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中所述傳送是在所述調整之後執行。
  15. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中所述傳送包括通知該第二802.11 STA該第一802.11 STA不支援所請求的波束數量。
  16. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中所述接收包括使用與所表明的支援波束數量不同的一支援波束數量以從該第二802.11 STA接收一資料。
  17. 一種用於在無線通信中於一第一802.11站台(STA)處交換一天線能力資訊的方法，該方法包括：在與一第二802.11 STA的資料傳輸之前，傳送一探測請求訊框，該探測請求訊框包含一天線能力資訊元素，該天線能力資訊元素與該第一802.11 STA的一天線能力相關，其中該天線能力資訊元素表明一支援波束數量；以及接收一探測回應訊框，該探測回應訊框包含與該第二802.11 STA的一天線能力相關的一天線能力資訊元素；以及確定要使用哪些天線能力以用於未來的傳輸及接收。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的方法，其中所述確定是在沒有任何額外通信下執行。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的方法，更包括：與該第二802.11 STA交換一測量資訊，其中所述交換是在所述確定之前執行。
  20. 如申請專利範圍第17項所述的方法，更包括： 與該第二802.11 STA協商一天線能力資訊，其中所述協商是在所述確定之前執行。
  21. 一種用於在無線通信中交換一天線能力資訊的第一802.11站台(STA)，該第一802.11 STA包括：一傳送器，被配置為：在與一第二802.11 STA的資料傳輸之前，傳送一探測請求訊框，該探測請求訊框包含一天線能力資訊元素，該天線能力資訊元素與該第一802.11 STA的一天線能力相關，其中該天線能力資訊元素表明一支援波束數量；以及一接收器，被配置為接收一探測回應訊框，該探測回應訊框包含與該第二802.11 STA的一天線能力相關的一天線能力資訊元素；以及一處理器，被配置為確定要使用哪些天線能力以用於未來的傳輸及接收。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的第一802.11站台(STA)，其中該處理器被配置為在沒有任何額外通信下確定要使用哪些天線能力以用於未來的傳輸及接收。
  23. 如申請專利範圍第21項所述的第一802.11站台(STA)，其中該處理器被配置為：在其確定要使用哪些天線能力以用於未來的傳輸及接收之前，與該第二802.11 STA交換一測量資訊。
  24. 如申請專利範圍第21項所述的第一802.11站台(STA)，其中該處理器被配置為：在其確定要使用哪些天線能力以用於未來的傳輸及接收之前，與該第二802.11 STA協商一天線能力資訊。
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