專利名稱：利用位置傳感器對輻射圖的調(diào)整的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及無線通信，更具體地涉及改變關(guān)于一個或更多個天線陣列的射 頻(RF)發(fā)射圖。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，存在對更高數(shù)據(jù)吞吐量和相應(yīng)的降低可以破壞數(shù)據(jù)通信的干 擾的驅(qū)動力的持續(xù)增長的需求。電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)802. 11網(wǎng)絡(luò)中的無線鏈路 可能容易受到來自其他接入點和接入站、其他無線發(fā)射設(shè)備的干擾以及接入點和遠程接收 節(jié)點之間的無線鏈路環(huán)境中的改變或擾動的影響。干擾可以降低無線鏈路的質(zhì)量從而迫使 以較低數(shù)據(jù)速率通信。在一些情況下，干擾可以足夠強以至于完全破壞無線鏈路。一種解決方案是采用分集式天線設(shè)計。在這樣的解決方案中，數(shù)據(jù)源和中間RF產(chǎn) 生設(shè)備耦合到兩個或更多個物理上分離的全向天線。接入點可以選擇全向天線中的一個， 通過它來保持無線鏈路。由于全向天線之間的分離，因此每一個天線針對無線鏈路經(jīng)歷不 同的信號環(huán)境和對應(yīng)的干擾電平。開關(guān)網(wǎng)絡(luò)將中間RF產(chǎn)生設(shè)備和對應(yīng)的數(shù)據(jù)源耦合到在 無線鏈路中經(jīng)歷最小干擾的任意一個全方位天線。用于在諸如分集式天線的天線配置間切換的很多方法和控制天線段的其他方法， 不能有效地最小化來自其他接入點、其他無線發(fā)射設(shè)備的干擾或者接入點和遠程接收節(jié)點 之間的無線鏈路環(huán)境中的擾動。用于天線配置選擇的方法通常通過試錯法。在這樣的試錯法中，在每種天線配置上進行發(fā)射以確定哪一種天線配置提供可以 由包差錯率量度的更有效無線鏈路。試錯法效率低，因為它通常需要在“差”天線配置上進 行發(fā)射以確定該天線配置的低品質(zhì)特性。此外，當(dāng)發(fā)射或接收設(shè)備四處移動時，新的干擾源 產(chǎn)生從而降低發(fā)射的質(zhì)量。因此對于大量天線配置和可能具有可調(diào)位置的設(shè)備，試錯法變 得更加低效。圖1是與一個或更多個遠程接收設(shè)備通信的無線設(shè)備110的框圖，這在現(xiàn)有技術(shù) 中是公知的。雖然未示出，但是圖1的無線設(shè)備Iio包括天線裝置、可以采用802. 11協(xié)議 工作的RF發(fā)射器和/或接收器。圖1的無線設(shè)備110可以示例為機頂盒、便攜式計算機、 電視、PCMCIA卡、遠程控制器、移動電話、手持游戲設(shè)備或遠程終端。無線設(shè)備110可以是通過配置為由用戶使用的輸入機構(gòu)來接收輸入的手持設(shè)備。 然后無線設(shè)備110可以處理輸入并且產(chǎn)生RF信號。然后所產(chǎn)生的RF信號可以經(jīng)由無線鏈 路發(fā)射至一個或更多個節(jié)點120、130和140。節(jié)點120-140可以接收數(shù)據(jù)、發(fā)射數(shù)據(jù)或者發(fā) 射并接收數(shù)據(jù)(即數(shù)據(jù)收發(fā)器)。無線設(shè)備110也可以是用于通過無線鏈路與一個或更多個遠程接收節(jié)點通信的 接入點，這可以在802. 11無線網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)。無線設(shè)備110可以接收來自連接到因特網(wǎng)(未 示出)的路由器的數(shù)據(jù)。然后無線設(shè)備110將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并且無線發(fā)射到一個或更多個遠程 接收節(jié)點(例如，接收節(jié)點120-140)。無線設(shè)備110/接入點也可以接收來自節(jié)點120-140 之一的無線發(fā)射、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并且允許該數(shù)據(jù)經(jīng)由上述路由器通過因特網(wǎng)傳輸。無線設(shè)備110也可以形成允許節(jié)點120-140中的兩個或更多個之間通信的無線局域網(wǎng)(LAN)的一部分。 例如，節(jié)點140可以與節(jié)點120通信，其中節(jié)點140可以是具有WiFi功能的移動電話，而節(jié) 點120可以是包括WiFi卡或具有無線功能的芯片的便攜式計算機。這些通信可以通過無 線設(shè)備110路由，這創(chuàng)建了無線LAN環(huán)境。無線設(shè)備110可以放置在墻、桌子上的不同位置處或者與另一個結(jié)構(gòu)相結(jié)合。無 線設(shè)備110所發(fā)射的輻射圖則可以基于設(shè)備的檢測位置。對于與房間的天花板水平相對或 者在中心臺狀表面上安放的設(shè)備，期望以水平方式從無線設(shè)備110延伸的輻射圖?；蛘撸?dāng) 設(shè)備與墻相對側(cè)放時，輻射圖可以以豎直方式從無線設(shè)備110向外延伸。如果一個或更多 個節(jié)點120-140試圖在建筑物的不同層上與接入點(無線設(shè)備110)相互作用，則可能期望 這樣的布置。以這樣的方式布置無線接入點或其他無線設(shè)備可能要求負責(zé)無線設(shè)備110的安 裝的人員保證無線設(shè)備110被適當(dāng)配置用于水平和/或豎直無線發(fā)射。對于往往僅在一維 上發(fā)射的現(xiàn)有技術(shù)無線設(shè)備和接入點來說尤其如此。負責(zé)創(chuàng)建無線網(wǎng)絡(luò)但是另一方面卻 缺乏對RF發(fā)射圖的深入知識的個人不能立刻明白由無線設(shè)備產(chǎn)生的任何給定輻射圖的特 性。對于無線設(shè)備的中間布置(例如，以45度角)來說可能產(chǎn)生更多困難。對于移動設(shè)備，尤其是具有WiFi功能的移動電話或移動設(shè)備，與輻射圖相關(guān)的問 題變得更加明顯。這些設(shè)備經(jīng)常處于移動中，并且可能在一個時刻與接入點在一個水平面 內(nèi)而一段時間之后垂直于接入點。移動設(shè)備相對接入點的角度可以在用戶可能繞著辦公室 行走或者甚至當(dāng)他們站在他們的桌子邊上將設(shè)備從桌面上拿到他們的耳朵邊那樣短的幾 秒內(nèi)改變?，F(xiàn)有技術(shù)中有調(diào)整天線圖和相應(yīng)的輻射圖以應(yīng)對任何給定無線環(huán)境的特性的需 要。這樣的解決方案應(yīng)該不僅考慮干擾的起因，而且考慮發(fā)射或接收設(shè)備的物理位置和配置。

發(fā)明內(nèi)容
在第一個要求保護的實施例中，公開了一種用于發(fā)射輻射信號的設(shè)備。天線裝置 包括多種天線配置，每一種天線配置與輻射圖對應(yīng)。設(shè)備中的位置傳感器檢測設(shè)備位置的 改變。處理器接收來自位置傳感器的位置信息以根據(jù)位置信息選擇天線配置和物理數(shù)據(jù)速率。在另一個要求保護的實施例中，一種用于發(fā)射無線信號的設(shè)備包括天線裝置、天 線配置選擇模塊和傾斜傳感器。天線裝置可以配置為對應(yīng)于多種輻射圖的多種配置。選擇 模塊可以根據(jù)傾斜傳感器檢測到的無線設(shè)備的位置來選擇天線裝置的第一配置和天線裝
置的第二配置。在第三個要求保護的實施例中，公開了一種用于發(fā)射無線信號的無線設(shè)備。無線 設(shè)備包括天線裝置、位置傳感器和天線配置選擇模塊。對于天線裝置可以有各自與輻射圖 相關(guān)的多種天線配置。位置傳感器檢測無線設(shè)備的位置，同時天線選擇模塊的執(zhí)行基于檢 測到的無線設(shè)備的位置而引起天線配置的選擇。在第四個要求保護的實施例中，公開了一種用于調(diào)整輻射圖的方法。所述方法包 括當(dāng)無線設(shè)備處于第一位置時選擇對應(yīng)于輻射圖的第一天線配置；采用第一配置發(fā)射RF信號；檢測設(shè)備位置的改變；選擇具有第二圖的第二天線配置；以及采用第二配置發(fā)射RF信號。


圖1是與一個或更多個遠程接收設(shè)備通信的無線設(shè)備的框圖，這在現(xiàn)有技術(shù)中是 公知的；圖2是以不同物理位置發(fā)射RF信號的示例無線設(shè)備的框圖；圖3是如同圖2中所公開的可以以不同物理位置配置的示例無線設(shè)備的框圖；
圖4是圖3的無線設(shè)備的示例軟件層、接口層和硬件層的框圖；圖5是圖3的無線設(shè)備可以采用的示例發(fā)射控制數(shù)據(jù)表；圖6是一種用于基于無線設(shè)備的物理位置發(fā)射數(shù)據(jù)的示例方法；以及圖7示出了一種用于在無線設(shè)備處處理反饋的示例方法。
具體實施例方式一種用于到遠程接收設(shè)備的無線RF鏈接的設(shè)備包括具有用于發(fā)射和接收RF信號 的可選天線單元的天線裝置、用于編碼信號和RF信號之間轉(zhuǎn)換的信號轉(zhuǎn)換器、用于控制信 號轉(zhuǎn)換器和天線裝置的處理器以及位置傳感器。當(dāng)設(shè)備被移動、替換或重新放置時，位置傳 感器檢測位置的改變并且向處理器提供位置信息。處理器接收來自位置傳感器的位置信 息，基于位置信息選擇天線配置，并且選擇物理數(shù)據(jù)速率以最大化數(shù)據(jù)發(fā)射速度。然后處理 器向信號轉(zhuǎn)換器提供編碼信號，并且控制轉(zhuǎn)換器和天線裝置通過具有所選擇的天線配置的 天線單元來提供RF信號。例如，當(dāng)設(shè)備處于豎直和直立位置的第一位置時，所選擇的天線配置產(chǎn)生的定向 輻射圖可以水平和垂直延伸。當(dāng)無線設(shè)備位置改變以使得它側(cè)放并且位于水平位置(即與 之前的位置成90度)時，檢測到位置上的改變并且選擇具有第二輻射圖的第二天線配置。 第二輻射圖可以延伸穿過設(shè)備的頂部。如果不響應(yīng)于所改變的位置對天線配置作出改變， 則所選擇的天線配置將產(chǎn)生在豎直位置(仍然與設(shè)備的側(cè)面垂直)延伸的輻射圖，因而在 從水平位置的初始方向上產(chǎn)生較弱信號。設(shè)備RF信號也可以由于在新的設(shè)備位置處檢測到的來自其他無線發(fā)射設(shè)備的干 擾或者系統(tǒng)與遠程接收設(shè)備之間的無線鏈路中的擾動而改變。處理器可以選擇具有所產(chǎn)生 輻射圖使干擾最小化的的天線配置。處理器可以選擇對應(yīng)于系統(tǒng)和遠程接收設(shè)備之間的最 大增益的天線配置?；蛘?，處理器可以選擇對應(yīng)于小于最大增益但是對應(yīng)于無線鏈路中減 小的干擾的天線配置。類似地，處理器可以選擇使通過無線鏈路到遠程接收設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā) 射速度(這里被稱為有效用戶數(shù)據(jù)速率)最大化的物理數(shù)據(jù)速率。圖2是以不同物理位置發(fā)射信號的示例無線設(shè)備210的框圖。無線設(shè)備210也可 以接收無線信號。雖然沒有示出，但是圖2的無線設(shè)備210包括可選天線單元、信號轉(zhuǎn)換器、 處理器、存儲器、可以存儲在存儲器中并且可以由處理器執(zhí)行的多種軟件單元、以及位置傳 感器。在直立位置上，無線設(shè)備210的天線配置具有從設(shè)備210的側(cè)面水平延伸的水平輻 射圖。當(dāng)無線設(shè)備210改變位置(從圖2中的豎直位置到水平位置大約90度)并且側(cè)放時，位置的改變由內(nèi)部位置傳感器檢測，以相符的方式并且基于當(dāng)前檢測到的位置或者 檢測到的位置改變來調(diào)整天線配置，以使得產(chǎn)生向外并且從無線設(shè)備210的頂部延伸的輻 射圖，從而產(chǎn)生以與無線設(shè)備210提供的第一輻射圖相同的方向延伸穿過空間的第二輻射 圖。假如沒有根據(jù)無線設(shè)備210的物理位置的改變而調(diào)整無線圖，則輻射圖將是豎直圖，它 可能只對緊鄰無線發(fā)射設(shè)備210之上或之下的接收設(shè)備有用。
圖3是如同圖2中所公開的可以以不同物理位置配置的示例無線設(shè)備300的框 圖。無線設(shè)備300可以是可被移動并且能夠發(fā)射和接收無線信號的任意設(shè)備。例如，無線 設(shè)備300可以實施為移動電話、個人數(shù)字助理、游戲控制器、便攜式計算機或可被移動的接 入點。圖3中所示的無線設(shè)備300包括處理器310、加速度計315、傾斜傳感器320、輸出部 325、輸入部330、顯示器335、存儲器340、天線單元選擇器345、信號轉(zhuǎn)換器350、天線單元 355、網(wǎng)絡(luò)連接360和數(shù)據(jù)總線365。圖3的處理器310耦合到存儲器340。處理器310可以示例為微控制器、微處理 器或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)。處理器310可以執(zhí)行存儲在存儲器340中的程序。存儲器340 也可以存儲發(fā)射控制數(shù)據(jù)，處理器310可以檢索發(fā)射控制數(shù)據(jù)以控制天線裝置355的天線 配置的選擇和信號轉(zhuǎn)換器350的物理數(shù)據(jù)速率的選擇。下面將參照圖4和圖5更詳細地討 論發(fā)射控制、天線單元選擇、數(shù)據(jù)速率等方面。圖3的處理器310還耦合到天線單元選擇器設(shè)備345，這一耦合經(jīng)由控制總線365 產(chǎn)生。天線單元選擇器設(shè)備345轉(zhuǎn)而耦合到天線裝置355以允許單個或成組天線單元的選 擇。所選擇的天線單元的不同組合可以產(chǎn)生不同輻射圖。處理器310控制天線單元選擇器 設(shè)備345選擇與天線裝置355的給定天線配置相對應(yīng)的輻射圖。處理器310也通過控制總線365耦合到信號轉(zhuǎn)換器350。處理器310控制信號轉(zhuǎn) 換器350從多個物理數(shù)據(jù)速率中選擇物理數(shù)據(jù)速率，信號轉(zhuǎn)換器350以該物理數(shù)據(jù)速率將 數(shù)據(jù)位轉(zhuǎn)換為RF信號以便經(jīng)由天線裝置355發(fā)射。處理器310可以接收來自外部網(wǎng)絡(luò)360的包數(shù)據(jù)。所接收的包數(shù)據(jù)在信號轉(zhuǎn)換器 350(例如，無線調(diào)制器/解調(diào)器)處以所選擇的物理數(shù)據(jù)速率被轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于802. 11無線 協(xié)議的數(shù)據(jù)。所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)作為RF發(fā)射經(jīng)由天線裝置355通過無線鏈路發(fā)射至遠程節(jié)點。天線裝置110包括天線裝置355內(nèi)的多個單獨可選的天線單元(未示出)。例如， 天線裝置可以包括兩個天線單元、三四個天線單元或者多于四個天線單元。當(dāng)被選擇時，與 全向天線相比每一個天線單元產(chǎn)生具有增益的定向輻射圖。天線裝置355的每一個單元 或者直接耦合到天線單元選擇器345，或者經(jīng)由中間單獨天線單元耦合到天線單元選擇器 345。天線單元選擇器345選擇性地將天線單元中的一個或更多個耦合至信號轉(zhuǎn)換器350 以發(fā)射所產(chǎn)生的RF信號。在共同擁有的美國專利7，292，198,7, 193，562和7，362，280號 中進一步描述了天線裝置355和天線單元選擇器設(shè)備345的多個實施例。設(shè)備300可以包括任意數(shù)量的端口或接口，所述端口或接口可以對應(yīng)于用于輸出 設(shè)備325和輸入設(shè)備330的象通用串行總線(USB)、RS-χ、火線(FireWire)、以太網(wǎng)、SCSI 和PCI Express的串行通信結(jié)構(gòu)或者諸如ATA、HIPPI、IEEE-488和PCMCIA之類的并行通信 結(jié)構(gòu)。適當(dāng)?shù)妮敵鲈O(shè)備的示例包括揚聲器、打印機、網(wǎng)絡(luò)接口和監(jiān)視器。輸入設(shè)備330可以 包括或耦合到諸如字母數(shù)字袖珍鍵盤和鍵盤或者指示設(shè)備(比如鼠標(biāo)、軌跡球、觸筆或光 標(biāo)方向鍵)的用戶接口。
顯示系統(tǒng)335可以包括液晶顯示器(IXD)或其他適當(dāng)?shù)娘@示設(shè)備。顯示系統(tǒng)335接收文本和圖形信息并且處理所述信息以輸出至顯示設(shè)備。輸出部 325、輸入部330、顯示器335和存儲器340經(jīng)由一條或更多條總線365耦合到處理器310。傾斜傳感器320可以測量參考平面的兩個軸上的傾斜。傾斜傳感器320可以檢 測俯仰角、傾側(cè)角和觀測角，并且可以用于檢測諸如角度傾斜之類的位置變化和將指示位 置或傾斜的信號發(fā)送至處理器310。然后處理器310可以處理所述信號以選擇對無線設(shè)備 300的當(dāng)前位置提供最佳覆蓋信號的天線配置。傾斜傳感器320可以實施為一個或更多個 水平、豎直、模擬或數(shù)字傾斜傳感器，并且可以實施為電解、水銀、氣泡液體、擺動式或其他 類型的傾斜傳感器。
例如，傾斜傳感器320可以是產(chǎn)生電信號來表示結(jié)構(gòu)關(guān)于重力有多傾斜的電解傾 斜傳感器。在無線接入點的場景下，傾斜傳感器320可以檢測設(shè)備300是位于水平位置(例 如，與天花板水平相對)、豎直位置(例如，與墻相對)還是某個其他位置。在移動電話的情 況下，傾斜傳感器也可以確定無線設(shè)備300是否直立放置或者相對平伸地放置在諸如桌子 的表面上，并且產(chǎn)生用于天線裝置355處的天線配置和對應(yīng)輻射圖的選擇的信號。加速度計315可以測量無線設(shè)備300所經(jīng)受的加速度力。這些力可以是靜態(tài)的， 比如設(shè)備所受的恒定重力；或者是動態(tài)的，比如移動或振動設(shè)備300所引起的力。當(dāng)加速度 計315檢測到加速度力時，加速度計315可以向處理器310提供信號以報告所檢測到的加 速度。處理器310可以處理加速度計信號，以基于設(shè)備300的任何當(dāng)前位置或位置的改變 來幫助選擇天線裝置355處的提供適當(dāng)輻射圖的天線配置。在一些情況下，雖然傾斜傳感 器不能檢測到設(shè)備300的改變位置，但是加速度計315可以檢測到設(shè)備300的加速度。在 這種情況下，處理器310可以響應(yīng)于加速度計信號而探查提供最佳輻射圖的天線配置。無線設(shè)備300也可以包括全球定位系統(tǒng)(GPS)設(shè)備。GPS設(shè)備可以耦合到處理器 310并且能夠接收和處理從GPS衛(wèi)星或其他信號源接收的信號。無線設(shè)備300的位置可以 通過估計GPS設(shè)備接收來自源衛(wèi)星或其他信號源的信號的時間來確定。所確定的位置可以 由GPS設(shè)備作為信號提供給處理器310。處理器310可以處理GPS設(shè)備信號，以基于任何當(dāng) 前位置或設(shè)備300的位置變化來幫助選擇天線裝置355處的提供適當(dāng)輻射圖的天線配置。存儲器340可以包括由處理器310執(zhí)行的程序和指令。當(dāng)被執(zhí)行時，所述程序基于 加速度計315和/或傾斜傳感器320所提供的檢測位置、位置的改變或者其他位置信息來 選擇天線配置。選擇天線配置可以包括為每個遠程節(jié)點創(chuàng)建具有發(fā)射參數(shù)控制數(shù)據(jù)的表。 所述表可以包括每種天線配置的鏈路質(zhì)量度量。鏈路質(zhì)量度量的一些示例是成功比率、有 效用戶數(shù)據(jù)速率、接收信號強度指示(RSSI)和誤差向量幅度(EVM)。成功比率可以計算為特定遠程接收節(jié)點130接收到的數(shù)據(jù)包的數(shù)目除以發(fā)射到 遠端接收節(jié)點130的數(shù)據(jù)包的數(shù)目。成功比率可以取決于在天線配置上發(fā)射所采用的物理 數(shù)據(jù)速率。所述表可以按照例如成功比率排序，以使得可以優(yōu)選地選擇非常成功的天線配 置。成功比率也可以用類似的方式針對從發(fā)射節(jié)點成功接收的數(shù)據(jù)計算得到。圖4示出了圖3的無線設(shè)備的示例軟件層410、接口層460和硬件層470的框圖。 軟件層410和接口層460包括處理器310執(zhí)行的指令。硬件層470包括參照圖3描述的設(shè) 備100的硬件單元，比如處理器310、天線單元選擇器345、信號轉(zhuǎn)換器350和天線裝置355。 雖然被描述為軟件和硬件單元，但是可以用軟件、硬件和固件單元的任意組合來實施設(shè)備300的各方面。圖4的軟件層410包括發(fā)射控制選擇模塊430和反饋模塊440。圖4的發(fā)射控制 選擇模塊430包括天線配置選擇模塊415、位置傳感器模塊420和探查調(diào)度器425。反饋模 塊440通信上耦合到可以集成在反饋模塊440中的數(shù)據(jù)庫435。圖4的硬件層470包括發(fā) 射器475和接收器465。發(fā)射控制選擇模塊430通信上鏈接到反饋模塊440。發(fā)射控制選擇模塊430經(jīng)由 鏈路445與接口層460通信。反饋模塊經(jīng)由鏈路450與接口層460通信。接口層460經(jīng)由 鏈路455從軟件層410接收包并且將包發(fā)送至硬件層470中的發(fā)射器475。接口層460也 接收來自硬件層470中的接收器465的包并且將包經(jīng)由鏈路445發(fā)送至軟件層410。發(fā)射控制選擇模塊430包括配置用于基于反饋模塊440、探查調(diào)度器425或位置 傳感器模塊420來選擇并通過接口層460傳遞當(dāng)前天線配置和當(dāng)前物理數(shù)據(jù)速率的軟件單 元。探查調(diào)度器425包括配置用于基于預(yù)定準(zhǔn)則為發(fā)射控制選擇模塊430確定未使用的天 線配置和未使用的物理數(shù)據(jù)速率的軟件單元。
未使用的天 線配置。反饋模塊440包括配置用于基于接口層460的反饋來更新每種天線配置和每個數(shù) 據(jù)速率的鏈路質(zhì)量度量的軟件單元。反饋模塊440配置用于保持數(shù)據(jù)庫435中的鏈路質(zhì)量 度量。位置傳感器模塊420包括接收和處理來自加速度計315和傾斜傳感器320 (圖3)的 信號的軟件單元。所述處理可以包括基于位置傳感器模塊420所接收到的信號確定是否開 始新天線配置的選擇。下面將參照圖6和圖7來描述軟件層410、接口層460和硬件層470 的操作。設(shè)備300的一個優(yōu)點是發(fā)射控制選擇模塊430可以基于來自接收節(jié)點的反饋(即 直接的或間接的)為天線裝置355選擇例如使通過無線鏈路到遠程接收節(jié)點130的通信的 干擾最小化的天線配置。接口層460指示遠程接收節(jié)點是否接收到以特定天線配置和物理 數(shù)據(jù)速率發(fā)射的包。此外，發(fā)射控制選擇模塊430可以基于反饋來選擇用于通過無線鏈路 與遠程接收節(jié)點130通信的另一種天線配置，從而改變天線裝置355的輻射圖以最小化無 線鏈路中的干擾。發(fā)射控制選擇模塊430可以選擇對應(yīng)于設(shè)備300和遠程接收節(jié)點130之間的無線 鏈路的最大增益的適當(dāng)天線配置?；蛘?，發(fā)射控制選擇模塊430可以選擇對應(yīng)于小于最大 增益但是對應(yīng)于對設(shè)備特定位置的干擾減小的天線配置。另一個優(yōu)點是發(fā)射控制選擇模塊 430可以選擇在遠程接收節(jié)點130處提供最大有效用戶數(shù)據(jù)速率的物理數(shù)據(jù)速率。圖5示出了圖3的無線設(shè)備可以采用的發(fā)射控制數(shù)據(jù)的示例表500。發(fā)射控制數(shù) 據(jù)的表500可以包含在數(shù)據(jù)庫435中并且可以通過反饋模塊440的多種軟件單元的執(zhí)行來 訪問。表500包括以下列設(shè)備位置、天線配置、嘗試發(fā)射、成功發(fā)射、成功比率和RSSI。表500的行對應(yīng)于天線裝置355的多種天線配置。例如，具有四個可選天線單元 {A、B、C、D}的天線裝置355的發(fā)射控制數(shù)據(jù)的表將具有包括組{A|B|C|D|AB|AC|AD|BC|BD CD I ABC IABD | ACD | BCD | ABCD}的15種可能天線配置，以及多達15行的表條目。對遠程接收節(jié)點120-140中的每一個，表500可以保存在圖4的數(shù)據(jù)庫435中。遠 程接收節(jié)點120-140中的每一個可能需要不同的天線配置和/或物理數(shù)據(jù)速率以獲得設(shè)備 和遠程接收節(jié)點120-140之間的每條無線鏈路的最優(yōu)性能，因此可能保存多個表500。例如，如果5個遠程接收節(jié)點與設(shè)備100相關(guān)，則處理器310將為5個遠程接收節(jié)點中的每一 個保存單獨的表500。為了便于討論，將只討論單個表500。
表500識別對于每種天線配置的幾個位置中的每一個的嘗試發(fā)射的數(shù)目和成功 發(fā)射的數(shù)目。在接口層460指示包已經(jīng)發(fā)射到遠程接收節(jié)點之后，反饋模塊440更新當(dāng)前 天線配置的嘗試發(fā)射的數(shù)目。在接口層460指示包由遠程接收節(jié)點接收之后，反饋模塊440 更新成功發(fā)射的數(shù)目。在一些實施例中，反饋模塊440可以在接口層460指示遠程接收節(jié) 點是否接收到包之后更新嘗試發(fā)射的數(shù)目，而不是在設(shè)備驅(qū)動器發(fā)射包時更新嘗試發(fā)射的 數(shù)目。可以對其收集發(fā)射控制數(shù)據(jù)的設(shè)備位置的數(shù)目可以基于設(shè)備資源、設(shè)計師偏好和 其他因素變化。例如，設(shè)備位置可以與諸如水平向上、豎直面向上、水平面向下、豎直面向下 的預(yù)定90度間隔相關(guān)。此外，當(dāng)設(shè)備被放置在某位置時可以創(chuàng)建位置。在這種情況下，傾 斜傳感器320可以向位置傳感器模塊420提供位置信息，位置傳感器模塊420可以轉(zhuǎn)而向 反饋模塊440提供位置信息以存儲在表500中。當(dāng)位置信息存儲在“設(shè)備位置”列中時，可 以為特定位置處的不同天線配置來配置發(fā)射控制數(shù)據(jù)。表500也存儲成功比率和RSSI。雖然表中示出了成功比率和RSSI，但是表500中 也可以存儲其他鏈路質(zhì)量度量，比如電壓駐波比(VSWR)、信號質(zhì)量、誤比特率和誤差向量幅 度(EVM)。成功比率包括成功發(fā)射的數(shù)目除以嘗試發(fā)射的數(shù)目的計算。RSSI包括接收器480中的輸入(接收)信號強度的指示(例如，以從遠程接收節(jié) 點120接收的響應(yīng)于發(fā)射到遠程接收節(jié)點120的包的802. IlACK包來量度)。RSSI可以提 供比成功比率好的量度以在天線配置之間進行區(qū)分。RSSI可以提供更好的鏈路質(zhì)量度量， 用于當(dāng)每種天線配置具有小的嘗試發(fā)射的數(shù)目和成功發(fā)射的數(shù)目值時確定當(dāng)前天線配置。在一個示例中，如果兩個包采用兩種單獨的天線配置被發(fā)送到遠程接收節(jié)點120 并且被接收，那么單獨基于各自的成功比率沒有足夠信息來指示一種天線配置是否更可 靠。兩種單獨天線配置中的每一種都具有100%成功比率(例如，2次嘗試發(fā)射中有2次 成功發(fā)射)。RSSI可以提供更精確的鏈路質(zhì)量度量。例如，如果一種天線配置具有RSSI值 110而另一種天線配置具有RSSI值115，則具有較強RSSI的天線配置將可能提供更穩(wěn)定的 無線鏈路。圖6是一種用于基于無線設(shè)備的物理位置發(fā)射數(shù)據(jù)的示例方法。反饋模塊440可 以將表500中的嘗試發(fā)射和成功發(fā)射的數(shù)目初始化為0。在一些實施例中，反饋模塊440可 以確定表500的可替選初始值。例如，反饋模塊440可以確定提供基本上全向的輻射圖的 天線配置的初始值。天線配置的初始值可以是成功比率或者RSSI的高值，以迫使發(fā)射控制 選擇模塊430為接口層460選擇該天線配置。在步驟610中，接收包以采用天線裝置355的天線單元發(fā)射?？梢詮木W(wǎng)絡(luò)360上、 從另一個無線設(shè)備或有線網(wǎng)絡(luò)、通過輸入部330、或者關(guān)于存儲器340(圖3)中的數(shù)據(jù)接收 包。包可以被編碼并且由信號轉(zhuǎn)換器350轉(zhuǎn)換為RF形式。所轉(zhuǎn)換的包可以提供給接口層 460。在步驟620中對是否檢測到設(shè)備位置的改變進行確定。位置改變可以由傾斜傳感 器320、加速度計315或GPS設(shè)備檢測到。無線路由器設(shè)備300中的傾斜傳感器320可以 檢測到設(shè)備從安放到墻上的豎直位置移動到桌子上的水平位置。移動電話設(shè)備300中的傾斜傳感器可以檢測到比如當(dāng)用戶拿起電話來看電話顯示時電話從桌子上的水平位置移動 到豎直位置。加速度計可以檢測到游戲平臺設(shè)備300被四處移動并且正在經(jīng)歷動態(tài)加速度 力。加速度計或者傾斜傳感器可以檢測到當(dāng)用戶將便攜式計算機設(shè)備300移動到另一個房 間時該設(shè)備被移動。如果傾斜傳感器320、加速度計315或GPS設(shè)備中的任何一個檢測到改 變，則檢測單元將向位置傳感器模塊420發(fā)送帶有位置信息的信號。在步驟620中，除了檢測位置改變，傾斜傳感器320(或者另外的位置傳感器)也 可以檢測無線設(shè)備300的當(dāng)前位置而不檢測設(shè)備位置改變。當(dāng)無線設(shè)備靜止時可以檢測到 無線設(shè)備300的位置。例如，在無線設(shè)備300已經(jīng)靜止一段時間之后或者在檢測到無線設(shè) 備的移動停止之后，傾斜傳感器320可以檢測無線設(shè)備的位置。傾斜傳感器320可以向位 置模塊420發(fā)送指示無線設(shè)備的當(dāng)前位置的位置信息。位置信息可以指示傾斜水平、加速度測量結(jié)果、關(guān)于設(shè)備的當(dāng)前位置的數(shù)據(jù)、關(guān)于 設(shè)備的位置增量的數(shù)據(jù)、GPS定位數(shù)據(jù)、或者表示設(shè)備300的移動或位置的一些其他信息。 位置傳感器模塊420接收位置信息并且向天線配置選擇模塊415發(fā)送表示當(dāng)前設(shè)備位置或 所發(fā)生的設(shè)備位置改變的信號。在步驟660中選擇用于新設(shè)備位置的天線配置。可以基于當(dāng)前設(shè)備位置或所檢測 到的設(shè)備位置的改變來選擇天線配置。從表500中的多種天線配置中選擇天線配置。例如， 發(fā)射控制選擇模塊430選擇用于當(dāng)前位置的具有最高成功比率的最優(yōu)等級天線配置。發(fā)射 控制選擇模塊430可以可替選地選擇用于當(dāng)前位置的具有最高RSSI的天線配置。在步驟670中，發(fā)射控制選擇模塊430從信號轉(zhuǎn)換器120提供的多個物理數(shù)據(jù)速 率中選擇當(dāng)前物理數(shù)據(jù)速率。可以象用于無線網(wǎng)絡(luò)的IEEE802. 11規(guī)范中那樣限定多個物 理數(shù)據(jù)速率，包括諸如IEEE 802. Ilb的1Mbps、2Mbps、5. 5Mbps、IlMbps的物理數(shù)據(jù)速率。在 步驟680中，接口層460將包發(fā)送至硬件層470的發(fā)射器460。發(fā)射器460在當(dāng)前天線配置 上以當(dāng)前物理數(shù)據(jù)速率將包通過無線鏈路發(fā)射至特定遠程接收節(jié)點。返回至步驟620，如果發(fā)射控制選擇模塊430確定位置信息不指示新的當(dāng)前位置 或者設(shè)備位置沒有變化，則在步驟630中發(fā)射控制選擇模塊430的探查調(diào)度器425確定是 否探查另外的天線配置。如果采用當(dāng)前天線配置所發(fā)射的包的數(shù)目達到包的門限數(shù)目，例 如5個包，則可以探查另外的天線配置。如果在步驟630中探查調(diào)度器425確定不執(zhí)行探查，則在步驟650中發(fā)射控制選 擇模塊430從表500中的多種天線配置中選擇天線裝置355的當(dāng)前天線配置。例如，發(fā)射 控制選擇模塊430可以選擇所列出的具有最高成功比率的天線配置。在替選實施例中，發(fā) 射控制選擇模塊430可以選擇具有最高RSSI的天線配置。發(fā)射控制選擇模塊430也可以從信號轉(zhuǎn)換器120提供的多個物理數(shù)據(jù)速率中選擇 當(dāng)前物理數(shù)據(jù)速率。多個物理數(shù)據(jù)速率可以象IEEE802.il規(guī)范中那樣限定。接口層460 將包發(fā)送至硬件層470的發(fā)射器460。發(fā)射器460在當(dāng)前天線配置上以當(dāng)前物理數(shù)據(jù)速率 將包通過無線鏈路發(fā)射至特定遠程接收節(jié)點(例如，遠程接收節(jié)點120)。返回至步驟630，如果所發(fā)射的包沒有被確認由遠程接收節(jié)點120接收到，則可以 優(yōu)先考慮包的重發(fā)。重發(fā)的需要可能表示發(fā)射設(shè)備與遠程接收節(jié)點之間的無線鏈路的問 題。當(dāng)重發(fā)包時，發(fā)射控制選擇模塊430試圖確定最可能成功的用于重發(fā)的天線配置和用 于重發(fā)的物理數(shù)據(jù)速率。在步驟640中，發(fā)射控制選擇模塊430選擇用于重發(fā)的天線配置。在一些實施例中，發(fā)射控制選擇模塊430選擇表500中次低等級的天線配置。發(fā)射控制選 擇模塊430也可以選擇用于重發(fā)的物理數(shù)據(jù)速率。然后在步驟680中發(fā)射器460發(fā)射包。
在一些實施例中，發(fā)射控制選擇模塊430選擇同一當(dāng)前天線配置，但是逐步降低 向遠程接收節(jié)點120重發(fā)包的物理數(shù)據(jù)速率。較低的物理數(shù)據(jù)速率提供給遠程接收節(jié)點 120較多的時間來獲得包的成功接收。在其他實施例中，對每一次重發(fā)，發(fā)射控制選擇模塊 430交替地基于成功比率和RSSI選擇下一天線配置。例如，在第一次重發(fā)時，發(fā)射控制選擇模塊430基于成功比率選擇次低等級的天 線配置。如果接口層460確定遠程接收節(jié)點120未指示包的接收，則接口層460將重發(fā)包， 并且發(fā)射控制選擇模塊430將基于RSSI選擇次低等級的天線配置。對于向遠程接收節(jié)點 120的每一次后續(xù)重發(fā)，發(fā)射控制選擇模塊430交替地基于成功比率和RSSI選擇天線配置。返回參照步驟630，當(dāng)大量連續(xù)包成功地發(fā)射至遠程接收節(jié)點120并且指示為由 遠程接收節(jié)點120接收到，表明無線鏈路的穩(wěn)定性時，發(fā)射控制選擇模塊430可以確定執(zhí)行 對未使用的天線配置的探查。探查是將當(dāng)前天線配置臨時改變成未使用的天線配置之一以 用于包發(fā)射。未使用的天線配置是非當(dāng)前天線配置的任意天線配置。探查允許反饋模塊 440更新表500中的未使用天線配置的值。探查自覺地臨時地改變當(dāng)前天線配置以保證數(shù) 據(jù)庫435不陳舊。此外，探查允許設(shè)備100預(yù)見無線鏈路中的改變。基于通過查詢探查調(diào)度器425來執(zhí)行探查的肯定確認，在步驟640中發(fā)射控制選 擇模塊430選擇未使用的天線配置。在未使用的天線配置上的發(fā)射可能導(dǎo)致比當(dāng)前天線配 置更高等級的成功比率。此外，發(fā)射控制選擇模塊430可以探查未使用的物理數(shù)據(jù)速率。在 步驟680中，發(fā)射器460將探查包發(fā)射至遠程接收節(jié)點120。圖7示出了一種用于在無線設(shè)備處處理反饋的示例方法。如同參照圖6所述的那 樣，在包的發(fā)射之后方法開始于步驟705。在步驟710中，反饋模塊440增加當(dāng)前天線配置 的嘗試發(fā)射520的數(shù)目。圖7示出了一種用于在無線設(shè)備處處理反饋的示例方法。在步驟720中，接口層460確定遠程接收節(jié)點120是否指示所發(fā)射的包的接收。如 果遠程接收節(jié)點120指示了包的接收，則反饋模塊440增加當(dāng)前天線配置的成功發(fā)射530 的數(shù)目。在一些實施例中，無論遠程接收節(jié)點120是否指示了包的接收，反饋模塊440均計 算每種天線配置的成功比率。如同之前參照圖5所述的那樣，反饋模塊440確定允許發(fā)射控制選擇模塊430選 擇天線配置的多種鏈路質(zhì)量度量。在步驟750中，反饋模塊440可以確定用于遠程接收節(jié) 點120的各種天線配置510的RSSI。在步驟760中，反饋模塊440可以確定各種天線配置 的各個物理數(shù)據(jù)速率的有效用戶數(shù)據(jù)速率。在步驟770中，反饋模塊440按照每種配置和設(shè)備位置對的成功比率將每一種天 線配置分級。在步驟780中，反饋模塊440也可以按照RSSI將天線配置分級。在步驟790 中，反饋模塊440可以按照有效用戶數(shù)據(jù)速率將遠程接收節(jié)點120的各種天線配置的各個 物理數(shù)據(jù)速率分級。這使得發(fā)射控制選擇模塊430可以選擇可能比當(dāng)前物理數(shù)據(jù)速率具有 更高有效用戶數(shù)據(jù)速率的物理數(shù)據(jù)速率。這里所公開的實施例是說明性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解這里所描述的結(jié)構(gòu) 和方法的各種修改或改變。依賴于本公開的教導(dǎo)并且這些教導(dǎo)通過其提高了現(xiàn)有技術(shù)的這 樣的修改、改變和/或變型被認為是在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，這里的描述和附圖應(yīng)該參考所附權(quán)利要求中所述的具體限定來限定 。
權(quán)利要求
一種用于在無線局域網(wǎng)中無線地交換數(shù)據(jù)的無線設(shè)備，所述無線設(shè)備包括天線裝置，其與多種天線配置相關(guān)，每種天線配置與輻射圖相關(guān)；位置傳感器，用于檢測所述設(shè)備的位置改變；以及處理器，用于執(zhí)行存儲在存儲器中的天線配置選擇模塊，天線配置選擇模塊能夠執(zhí)行以基于接收由所述位置傳感器檢測到的位置改變的指示來改變所述天線裝置的所選擇的天線配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線設(shè)備，還包括天線單元選擇器，所述天線單元選擇器用 于響應(yīng)于控制信號從所述多種天線配置中選擇天線配置，所述控制信號響應(yīng)于所述天線配 置選擇模塊的執(zhí)行而產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線設(shè)備，其中所述位置傳感器是傾斜傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線設(shè)備，其中所述位置傳感器是加速度計。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線設(shè)備，其中所述位置傳感器是全球定位系統(tǒng)設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線設(shè)備，其中所述位置改變與所述無線設(shè)備的90度方位改 變相關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線設(shè)備，其中所選擇的天線配置改變是從具有第一輻射圖 的第一天線配置到具有第二輻射圖的第二天線配置的改變。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線設(shè)備，其中所述第二天線配置與所存儲的指示在改變位 置處的所述第二天線配置的成功發(fā)射的發(fā)射數(shù)據(jù)相關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線設(shè)備，還包括用于將編碼信號轉(zhuǎn)換為射頻信號的信號轉(zhuǎn) 換器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線設(shè)備，還包括用于向所述無線設(shè)備的用戶提供信息的 顯不設(shè)備。
11.一種用于在無線局域網(wǎng)中無線地交換數(shù)據(jù)的無線設(shè)備，包括天線裝置，具有多種天線配置，每種天線配置與輻射圖相對應(yīng)；天線配置選擇模塊，存儲在存儲器中，并且可以由處理器執(zhí)行以為第一設(shè)備位置選擇 所述天線裝置的第一天線配置；以及傾斜傳感器，用于檢測所述設(shè)備的位置改變，其中所述天線配置選擇模塊還能夠由所 述處理器執(zhí)行以基于第二設(shè)備位置的檢測來選擇所述天線裝置的第二天線配置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線設(shè)備，還包括位置傳感器模塊，所述位置傳感器模塊 存儲在存儲器中，并且能夠由處理器執(zhí)行以接收和處理來自所述傾斜傳感器的信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線設(shè)備，其中所述傾斜傳感器用于檢測從第一位置到第 二位置的位置改變。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的無線設(shè)備，其中所述天線配置選擇模塊能夠執(zhí)行以當(dāng)所述 設(shè)備處于所述第二位置時選擇最適于與遠程接收節(jié)點通信的第二天線配置。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線設(shè)備，其中所述天線配置選擇模塊能夠執(zhí)行為選擇與 設(shè)備位置相關(guān)的天線配置。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線設(shè)備，其中所述第一天線配置具有第一輻射圖并且所 述第二天線配置具有第二輻射圖，所述第一輻射圖和所述第二輻射圖彼此不同。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線設(shè)備，還包括用于接收來自用戶的輸入的輸入設(shè)備。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線設(shè)備，其中所述無線設(shè)備是移動電話。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線設(shè)備，其中所述無線設(shè)備是便攜式計算機。
20.一種在無線局域網(wǎng)中無線地交換數(shù)據(jù)的無線設(shè)備，所述無線設(shè)備包括 天線裝置，具有多種天線配置，每種天線配置與輻射圖相關(guān)；位置傳感器，用于檢測所述無線設(shè)備的位置；以及天線配置選擇模塊，存儲在存儲器中，并且能夠由處理器執(zhí)行以基于所檢測的所述無 線設(shè)備的位置來選擇所述多種天線配置中的天線配置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的無線設(shè)備，所述位置傳感器用于當(dāng)所述無線設(shè)備靜止時檢 測所述無線設(shè)備的位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的無線設(shè)備，所述位置傳感器用于在所述無線設(shè)備位置改變 之后檢測所述無線設(shè)備的位置。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的無線設(shè)備，所述天線配置選擇模塊能夠由處理器執(zhí)行以基 于第一檢測位置來選擇第一天線配置并且基于第二檢測位置來選擇第二天線配置，所述多 種天線配置包括所述第一天線配置和第二天線配置。
24.一種用于調(diào)整設(shè)備的輻射圖的方法，包括當(dāng)所述設(shè)備在第一位置處時選擇與第一輻射圖相關(guān)的第一天線配置；利用所述第一天 線配置發(fā)射射頻信號；由傳感器檢測所述設(shè)備位置從所述第一位置改變到第二位置； 基于設(shè)備位置的改變來選擇與第二輻射圖相關(guān)的第二天線配置；以及 利用所述第二天線配置來發(fā)射射頻信號。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，還包括接收來自傾斜傳感器的信號，所述接收的信 號與所述設(shè)備的位置改變有關(guān)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，還包括訪問與設(shè)備位置信息有關(guān)的天線配置數(shù)據(jù)表。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，還包括基于用于所述設(shè)備的當(dāng)前位置的天線配置性 能數(shù)據(jù)來選擇天線配置。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述第一輻射圖與所述第二輻射圖不同。
29.一種用于調(diào)整設(shè)備的輻射圖的方法，包括當(dāng)所述設(shè)備在第一位置處時選擇與第一輻射圖相關(guān)的第一天線配置； 利用所述第一天線配置來接收射頻信號； 由傳感器檢測所述設(shè)備位置從所述第一位置改變到第二位置； 基于設(shè)備位置的改變來選擇與第二輻射圖相關(guān)的第二天線配置；以及 利用所述第二天線配置來接收射頻信號。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括接收來自傾斜傳感器的信號，所述接收的信 號與所述設(shè)備位置的改變有關(guān)。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括訪問與設(shè)備位置信息有關(guān)的天線配置數(shù)據(jù)表。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括基于用于所述設(shè)備的當(dāng)前位置的天線配置性 能數(shù)據(jù)來選擇天線配置。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述第一輻射圖與所述第二輻射圖不同。
全文摘要
本發(fā)明公開了利用位置傳感器對輻射圖的調(diào)整，具體公開了一種用于到遠程接收設(shè)備的無線RF鏈路的設(shè)備，所述設(shè)備可以響應(yīng)于檢測到設(shè)備位置的改變而以不同輻射圖輻射。當(dāng)設(shè)備被移動、替換或重新放置時，設(shè)備中的位置傳感器檢測位置的改變并且向處理器提供位置信息。處理器接收來自位置傳感器的位置信息，根據(jù)位置信息選擇天線配置和物理數(shù)據(jù)速率，并且通過所選擇的天線配置的天線單元來提供與所選擇的天線配置相關(guān)的RF信號。
文檔編號H04B7/04GK101834643SQ20091025888
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者伯納德·巴龍, 威廉·S·基什, 維克托·施特羅姆 申請人:魯庫斯無線公司