[發明專利]無線局域網基站接入系統及智能定向收發方法

無效

• 申請號: 200910219472.5
• 申請日: 2009-12-14
• 公開（公告）號: CN101765127A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 王文杰;殷勤業;李鋒;劉遠洋;楊榮;徐振興
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04W16/28
• 分類號: H04W16/28;H04W84/12;H04W88/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本發明涉及一種無線數據通信系統，具體涉及到一種無線局域網(WLAN， Wireless?Local?Area?Network)基站接入點(AP，Access?Point)的系統及 智能定向收發方法。

背景技術

WLAN屬于一種短距離無線通信技術，它通過無線射頻(RF)技術在空中傳 輸數據、話音和視頻信號，具有靈活、高效等特點。無線終端很好的可移動 性是其相對于布線網絡的重要優勢之一。隨著無線通信技術的發展和對無線 局域網通信速率要求的不斷提高，數據速率、安全性和服務質量都得到了很 好的提升。

基站接入點AP也稱作網絡連接器，它的主要作用是將無線網絡接入以太 網，一個AP能夠在幾十米至上百米的范圍內連接多個無線用戶。在一些應用 密集的區域，往往要設置多個基站接入點，用于提高通信速率；而在一些應 用稀少地區，為了節省投資，又希望一個AP可以覆蓋較大的范圍。

然而，現有的無線AP采用全向天線進行發送和接收，在功率受限的情況 下，可以覆蓋的范圍比較小；在有限的無線信道資源條件下如何增加系統的 吞吐率也是現有AP應用受限的問題之一。

發明內容

本發明的目的是利用與無線局域網基站接入點AP連接的智能天線波束切 換控制實現每一幀業務幀定向接收或發送，以克服現有的無線AP采用全向天 線，在功率受限時覆蓋范圍較小的問題，實現提高基站接入點AP的覆蓋范圍 和網絡吞吐率，同時解決了AP之間存在基站間干擾的問題。

為了達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種無線局域網基站接入系統，包括智能天線波束切換控制部分、擺放 位置相鄰的第一智能天線和第二智能天線，兩個智能天線均為可進行波束切 換的正九棱柱天線，且結構相同；智能天線波束切換控制部分由射頻接收模 塊、A/D轉換器以及基帶處理和控制模塊構成；第一智能天線與射頻接收模 塊相連；第二智能天線輸出與基站接入點AP模塊相連；射頻接收模塊對來自 第一智能天線的射頻信號進行解調，解調后輸出的4路I、Q模擬基帶信號經 A/D轉換器采樣變為4路I、Q數字基帶信號，輸出到基帶處理和控制模塊， 該模塊采用FPGA對接收到的數字基帶信號進行處理和分析，并根據得到的結 果控制第一、第二智能天線的波束方向，從而使得系統接收/發送的每一個業 務幀都使用定向波束進行接收/發送。

利用上述系統實現智能定向收發的方法，包括系統初始化、定向接收和 定向發送三個流程，其中：

系統初始化的流程包括：

(1)系統初始化時，基帶處理和控制模塊控制兩個正九棱柱的第一、第 二智能天線都工作在全向波束；初始化射頻接收模塊使其工作在接收狀態；

(2)系統初始化時，每隔一定時間間隔通過基帶處理和控制模塊改變射 頻接收模塊的頻點，并將不同頻點處解調后的基帶信號通過A/D轉換器，作 為基帶處理和控制模塊的輸入，此模塊實時運算得到不同配置頻點下數字基 帶信號的接收信號強度，接收信號強度最強的頻點極為此基站接入點的頻點， 射頻接收模塊配置至此頻點進行后續接收/發送，此頻點配置過程只在系統初 始化的時候進行一次；

定向接收一個業務幀的流程包括下述步驟：

(1)初始狀態時，使兩個正九棱柱的第一、第二智能天線都工作在全向 波束；

(2)當第一智能天線起始檢測到有業務幀時，再區別檢測該幀是否是由 客戶端發起的業務幀，如果該幀是由客戶端發起的，則由射頻接收模塊將該 幀幀頭的前一小段時間信號解調成基帶信號，通過A/D轉換器轉為數字信號， 基帶處理和控制模塊對得到的基帶數據進行計算后，調整射頻增益至合適值， 其目的是為了實現自動增益控制，使系統接收到的信號強度值在A/D的動態 范圍之內，方便進行處理；

(3)接著，在對此幀的后續接收過程中，基帶處理和控制模塊切換第一 智能天線的九個波束方向，分別使用九個波束對后續接收到幀的前一小段進 行接收，使接收到的射頻信號通過射頻接收模塊及A/D轉換器由基帶處理和 控制模塊計算第一智能天線在各個方向上的接收信號強度RSSI，由此選定具 有最大接收信號強度的方向；

(4)基帶處理和控制模塊調整第二智能天線的波束方向為最大接收信號 強度方向，第二智能天線將其對應的波束作為此幀接收的最終方向，把該業 務幀接收至基站接入點AP模塊，由AP模塊對此幀進行相應的處理和響應；