Способ радиосвязи в беспроводной локальной сети и приемопередающее устройство

 

Изобретение относится к беспроводным локальным сетям (WLAN), состоящим из множества приемопередающих устройств (ППУ) пользователей и включает одновременное сканирование антенным лучом в различных направлениях ППУ, находящимися в режиме приема, и передачу всенаправленного сигнала в виде калибровочного сигнала и пакета данных одним из ППУ, находящимся в режиме передачи, распознавание сигнала ППУ, находящимися в режиме приема, и последующую ориентацию их антенных лучей на источник сигнала. Распознавание принимаемого сигнала и ориентация антенных лучей осуществляют за время приема калибровочного сигнала. ППУ включает по меньшей мере одну направленную антенну с управляемой диаграммой направленности, переключаемой блоком, переключатель приема-передачи, приемник, передатчик и контроллер. В устройство дополнительно введен блок идентификации сигнала. Техническим результатом является увеличение досягаемости или дальности действия пользователей WLAN, повышение скорости передачи данных, улучшение качества и надежности связи, возможность передавать информацию одновременно нескольким пользователям сети. 2 с. и 19 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к беспроводным локальным коммуникационным сетям (WLAN), а именно к применяемым в таких сетях методам и оборудованию для передачи и приема различных видов информации.

В настоящее время беспроводные локальные сети получают все более широкое распространение в сфере информатики и видеографической связи для передачи и распределения данных и другой информации между множеством пользователей на одном и том же участке, например между находящимися в одном здании персональными компьютерами, laptop компьютерами, принтерами и другими пользователями, без ограничения подвижности этих устройств. Передача информации с использованием WLAN позволяет уменьшить затраты на создание сети, поскольку отпадает необходимость в прокладке соединительных проводов. Сеть подобного типа может также быть использована в случаях, когда трудно или невозможно проложить соединительные провода, а также в случаях, связанных с отсутствием розеток для локальных сетей из-за архитектурных ограничений. WLAN представляет идеальное решение для организации, в которой часто изменяется размещение пользователей. В существующих WLAN радиосвязь обычно осуществляют в соответствии с известными международными стандартами, например, такими как IEEE 802.11b.

Ряд известных способов радиосвязи в WLAN основан на использовании для передачи и приема сигналов излучения всенаправленных антенн приемопередающих устройств [1,2,3]. Эти способы и соответствующее оборудование позволяют организовать временные сети (ad hoc) для передачи информации одновременно произвольному числу пользователей, в том числе изменяющих свое месторасположение.

Так, способ работы беспроводной системы обмена данными между множеством беспроводных станций [3] включает трансляцию одной из станций, которая будет передавать данные синхронизирующих сообщений, и определение тех станций из множества, которым предназначена передача данных; перевод этих выбранных станций во время трансляции синхронизирующих сообщений в режим работы при относительно высоком уровне мощности; перевод остальных станций, которым не предназначена передача данных, в режим ожидания при относительно низком уровне мощности; трансляцию всех данных выбранным станциям и возвращение их после приема в режим ожидания при относительно низком уровне мощности.

Известный способ позволяет экономно расходовать ресурс автономных источников питания у пользователей сети. В то же время использование всенаправленного излучения сигнала накладывает ограничение на досягаемость или дальность действия, определяемые, в основном, мощностью излучения приемопередающего устройства и чувствительностью его приемника, которые у пользователей WLAN обычно не могут быть значительно увеличены. Кроме того, известный способ не обеспечивает достаточную надежность радиосвязи из-за возможного возникновения в точке приема сигнала явления многолучевой интерференции, а также из-за эффекта замирания сигнала (фединга).

Известно приемопередающее устройство, предназначенное для применения пользователями WLAN, содержащее приемопередатчик, снабженный всенаправленной антенной и подсоединенный к шине, к которой подключены процессор, память и таймер режима ожидания, в свою очередь, соединенные с автономным источником питания, подключенным к приемопередатчику через переключатель, соединенный с таймером режима ожидания и цепью управления мощностью [3].

Известное приемопередающее устройство позволяет увеличить срок службы автономного источника питания пользователей сети. В то же время использование в устройстве всенаправленной антенны лимитирует досягаемость или дальность действия, определяемые, в основном, мощностью излучения приемопередающего устройства и чувствительностью его приемника, которые в мобильных пользователях WLAN, получающих питание от автономного источника, обычно не могут быть значительно увеличены. Кроме того, известное приемопередающее устройство не обеспечивает достаточную надежность радиосвязи из-за возможного возникновения в точке приема сигнала явления многолучевой интерференции, а также из-за эффекта замирания сигнала (фединга).

Для повышения надежности радиосвязи в WLAN широко используют различные варианты метода разнесения антенн и реализующих этот метод приемопередатчиков, при котором информацию принимают на антенну, обеспечивающую лучшее качество принимаемого сигнала [4, 5, 6].

Например, в [6] описан способ радиосвязи для использования в коммуникационных сетях, в которых приемник имеет множество антенн. Выбор антенны, обеспечивающей лучшие условия приема сигнала, осуществляют во время приема преамбулы передаваемого пакета данных.

Известный способ, позволяя минимизировать влияние фединга, сохраняет те же ограничения по досягаемости или дальности действия, которые присущи способам, использующим всенаправленное излучение для передачи и приема информации.

Известно приемопередающее устройство [6] для использования в WLAN, включающее множество антенн, подсоединенных к переключателю, посредством которого во время передачи преамбулы пакета данных включают для радиосвязи антенну с лучшими рабочими характеристиками.

Известное приемопередающее устройство позволяет минимизировать влияние фединга, но сохраняет те же ограничения по дальности действия, которые присущи устройствам, использующим всенаправленную антенну для передачи и приема информации.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является способ радиосвязи в беспроводной локальной сети, включающий передачу с помощью всенаправленной антенны калибровочного сигнала одним приемопередающим устройством второму приемопередающему устройству, принимающему этом сигнал также всенаправленной антенной; затем определение из множества направленных антенн второго устройства той, которая обеспечивает лучшие условия приема сигнала, передачу вторым приемопередающим устройством с помощью выбранной антенны калибровочного сигнала, служащего для выбора лучшей по качеству приема сигнала направленной антенны первого приемопередающего устройства, и осуществление дальнейшей радиосвязи с помощью выбранных при передаче калибровочных сигналов направленных антенн первого и второго приемопередающих устройств [7].

Использование в известном способе-прототипе направленного излучения приемопередающих устройств позволяет обеспечить достаточную надежность радиосвязи вследствие уменьшения влияния многолучевой интерференции и фединга. В то же время установление радиосвязи на первом этапе с использованием всенаправленной диаграммы излучения не позволяет увеличить досягаемость или дальность действия пользователей WLAN по сравнению со способами, использующими принцип разнесения антенн. Кроме того, при использовании способа-прототипа перед трансляцией пакета данных необходимо дважды передавать калибровочный сигнал, что увеличивает продолжительность сеанса связи. При необходимости передать пакет данных нескольким пользователям сети время передачи пакета возрастает пропорционально числу этих пользователей.

Известный способ-прототип реализуют с помощью приемопередающих устройств [7] , каждое из которых включает по меньшей мере одну направленную антенну и одну всенаправленную антенну, которые соединены через блок переключения антенн с подвижным контактом переключателя режима приема-передачи, неподвижные контакты которого соединены соответственно с входом приемника и выходом передатчика. Первый выход приемника подключен к первому входу контроллера, а второй выход приемника соединен со входом блока измерения качества сигнала, выход которого подключен ко второму входу контроллера. Первый выход контроллера соединен с блоком переключения антенн, второй выход контроллера подключен к первому входу передатчика, а третий выход контроллера соединен со вторым входом передатчика. Контроллер имеет двухстороннюю связь с блоком памяти и с интерфейсом пользователя.

Известное приемопередающее устройство-прототип позволяет повысить надежность (качество) радиосвязи между двумя пользователями за счет уменьшения влияния многолучевой интерференции и фединга. Но за эти достоинства приходится расплачиваться увеличением временем передачи каждого пакета данных и отсутствием возможности одновременной передачи данных нескольким пользователям сети. Известное устройство-прототип не позволяет увеличить досягаемость или дальность действия пользователей WLAN по сравнению с устройствами, использующими разнесенные антенны, так как на первом этапе связи передачу и прием ведут с помощью всенаправленных антенн.

Задачей заявляемого изобретения является создание такого способа организации радиосвязи в беспроводной локальной сети и разработка такого приемопередающего устройства, которые, сохраняя достоинства прототипов, позволили бы увеличить досягаемость или дальность действия пользователей WLAN, а также повысить скорость передачи данных или другой информации, улучшить качество и надежность связи, передавать информацию одновременно нескольким пользователям сети, в том числе мобильным, и при этом сократить время передачи.

Поставленная задача решается тем, что в способе радиосвязи в беспроводной локальной сети, состоящей из множества приемопередающих устройств, осуществляют следующие операции: одновременное сканирование антенным лучом в различных направлениях приемопередающими устройствами локальной сети, находящимися в режиме приема, и передача всенаправленного сигнала в виде калибровочного сигнала и пакета данных одним из приемопередающих устройств сети, находящимся в режиме передачи; прием при сканировании сигнала приемопередающими устройствами и последующую ориентацию их антенных лучей в направлении на источник сигнала, осуществляемые за время приема калибровочного сигнала; последующий прием одного или нескольких пакетов данных при направлении, в котором сориентирован антенный луч.

В заявляемом способе сканирование можно осуществлять различным образом: по азимутальному направлению, по углу возвышения, по азимутальному направлению и по углу возвышения одновременно. Можно также осуществлять пошаговое сканирование путем переключения диаграммы направленности антенны. Пошаговое сканирование можно осуществлять как в предварительно определенной части радиопространства с лучшими условиями приема сигнала, так и по всему радиопространству, например, с шагом в 45^o, 60^o, 90^o, 120^o или в 180^o. Возможны и другие виды сканирования, кроме перечисленных.

Сканирование и ориентацию антенных лучей приемопередатчиков в направлении на источник сигнала можно повторять при передаче каждого пакета данных с тем, чтобы оперативно реагировать на изменение условий прохождения сигнала, в частности в случае мобильных пользователей сети.

При приеме сигнала производят его распознавание для последующей ориентации антенного луча приемопередатчика в направлении на источник сигнала.

Ориентацию антенных лучей приемопередатчиков в направлении на источник сигнала можно определять по максимальному значению по меньшей мере одного из измеренных энергетических параметров принимаемого сигнала, например по максимальному значению уровня сигнала или по максимальному значению отношения уровня принимаемого сигнала к уровню шума. При этом значение энергетического параметра принимаемого сигнала можно измерять при различной поляризации сигнала и осуществлять прием пакета данных при той поляризации сигнала, при которой величина энергетического параметра принимает максимальное значение.

Целесообразно также во время приема пакета данных измерять по меньшей мере один из энергетических параметров принимаемого сигнала, например уровень сигнала или отношение сигнал-шум, и при его уменьшении ниже установленного порогового значения возобновлять сканирование.

В качестве калибровочного сигнала может быть использована преамбула передаваемого пакета данных.

Для избежания коллизий сигналов перед началом передачи пакета данных желательно предварительно сканировать радиопространство, например, по азимутальному направлению или по углу возвышения в пределах 360^o, или по азимутальному направлению и по углу возвышения в пределах полусферы или сферы, в зависимости от месторасположения пользователей сети.

После окончания передачи приемопередатчик, как правило, переключают в режим приема со сканированием антенным лучом в различных направлениях.

Поставленная задача решается также с помощью приемопередающего устройство для использования в беспроводной локальной сети, включающего направленную антенну с управляемой диаграммой направленности, средство для работы упомянутой антенны во всенаправленном режиме, в режиме направленного сканирования и в стационарном направленном режиме и дополнительно содержащего средство для идентификации принимаемого сигнала, включающего калибровочный сигнал, предназначенный для переключения упомянутой антенны из упомянутого режима направленного сканирования в упомянутый стационарный направленный режим в направлении упомянутого принимаемого сигнала.

Средство для работы антенны в указанных выше режимах может включать: средство, реагирующее на команду пользователя осуществить передачу всенаправленного сигнала, содержащего калибровочный сигнал, средство, предназначенное для поддержания работы антенны в режиме направленного сканирования при отсутствии калибровочного сигнала, а также средство, реагирующее на команду пользователя отменить функционирование средства, предназначенного для поддержания работы антенны в режиме направленного сканирования.

Приемопередающее устройство для использования в беспроводной локальной сети может быть выполнено в виде устройства, включающего по меньшей мере одну направленную антенну с управляемой диаграммой направленности, блок переключения диаграммы направленности, переключатель приема-передачи, приемник, передатчик, блок измерения качества сигнала, контроллер и дополнительно введенный блок идентификации сигнала. Антенна соединена через блок переключения диаграммы направленности с первым входом/выходом переключателя приема-передачи, выход которого подключен ко входу приемника, а второй вход соединен с выходом передатчика. Выход приемника подключен к первому входу контроллера, ко входу блока измерения качества сигнала и ко входу блока идентификации сигнала, выход блока измерения качества сигнала соединен со вторым входом контроллера, выход блока идентификации сигнала подключен к третьему входу контроллера, первый выход контроллера соединен с блоком переключения диаграммы направленности, второй выход контроллера подключен ко входу передатчика, а третий выход контроллера соединен с пользователем.

Антенна с управляемой диаграммой направленности может иметь самое различное выполнение. Например, приемопередающее устройство может быть снабжено одной антенной с двумя или более излучателями с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими не менее 360^o по азимутальному направлению или по углу возвышения, или с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими полусферу или сферу по азимутальному направлению и по углу возвышения.

Приемопередающее устройство может быть также выполнено с несколькими антеннами, имеющими одиночные или множественные излучатели с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими 360^o по азимутальному направлению или по углу возвышения, или с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими полусферу или сферу по азимутальному направлению и по углу возвышения.

Например, приемопередающее устройство может быть снабжено одной антенной с тремя или с шестью излучателями с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими полусферу по азимутальному направлению и по углу возвышения.

Приемопередающее устройство может быть также выполнено с тремя или с шестью антеннами с одиночными излучателями с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими полусферу по азимутальному направлению и по углу возвышения.

Приемопередающее устройство может быть снабжено пятью антеннами с одиночными излучателями с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими сферу по азимутальному направлению и по углу возвышения.

Приемопередающее устройство может быть снабжено по меньшей мере двумя антеннами с одиночными излучателями и по меньшей мере четырьмя антеннами по меньшей мере с двумя излучателями, в совокупности перекрывающими сферу по азимутальному направлению и по углу возвышения.

Возможно использование в приемопередающем устройстве и других известных вариантов выполнения антенн с управляемой диаграммой направленности.

Одновременное сканирование радиопространства пользователями сети, находящимися в режиме приема, антенной с направленной диаграммой и передача всенаправленного калибровочного сигнала позволяют, в отличие от способа-прототипа, осуществляющего передачу и прием калибровочного сигнала всенаправленными антеннами, увеличить досягаемость или дальность действия, а также повысить скорость передачи данных или информации, улучшить качество и надежность связи при одинаковой с прототипом мощности передаваемого сигнала. Дальнейшая передача информации всенаправленным излучением обеспечивает одновременный прием ее множеством пользователей, в то время как переход в способе-прототипе и реализующем его устройстве на передачу-прием направленными антеннами позволяет передать информацию только одному пользователю в режиме "пользователь-пользователь" (point-to-point), а для передачи этой информации нескольким пользователям необходимо повторять все операции приема-передачи соответствующее число раз, что значительно увеличивает продолжительность приема информации. Введение в заявляемое приемопередающее устройство блока идентификации сигнала позволяет не прерывать сканирование в случае прихода постороннего сигнала и тем самым избежать потери информации, передаваемой пользователю, во время поступления постороннего сигнала.

Организацию передачи информации с помощью направленной и всенаправленной антенн применяют в системах связи между мобильным приемопередающим устройством, в частности между мобильной частью бесшнурового телефона, и стационарным приемопередающим устройством, в например базовой станцией бесшнурового телефона [8]. Однако, в отличие от заявляемого изобретения, в известном способе базовая станция осуществляет передачу информации антенной, в частичном радиопространстве которой находится одно мобильное приемопередающее устройство, снабженное всенаправленной антенной. При наличии нескольких мобильных приемопередающих устройств, находящихся в различных точках радиопространства, базовая станция вынуждена осуществлять передачу практически во всенаправленном режиме, тем самым способ радиосвязи ничем не будет отличаться от способа связи с использованием всенаправленных антенн с присущими этому способу недостатками.

Заявляемое изобретение поясняется графическими материалами, где: на фиг. 1 схематически изображена работа антенн приемопередающих устройств WLAN перед началом сеанса радиосвязи; на фиг. 2 показана работа антенн приемопередающих устройств WLAN в момент, когда одно из них переведено в режим передачи; на фиг.3 показана работа антенн приемопередающих устройств WLAN во время передачи информации; на фиг. 4 показана работа антенн приемопередающих устройств WLAN после окончания сеанса радиосвязи; на фиг. 5 показаны пример возможных положений (а, b, с, d, e, f, g, h) диаграммы направленности антенны приемопередающего устройства; на фиг.6 приведена временная диаграмма процесса ориентации антенны приемопередающего устройства на примере работы WLAN в соответствии со стандартом IEEE 802.11, где: T_s - поле синхронизации; T_or - общее время ориентации антенны; T_ms - время измерения уровня принимаемого сигнала; T_sw - время переключения антенны; T_opt - время последнего переключения антенны, после которого антенна занимает наилучшее положение;
на фиг.7 показаны режимы работы антенн приемопередающих устройств в процессе сеанса радиосвязи;
на фиг. 8 приведена функциональная схема заявляемого приемопередающего устройства, работающего в режиме приема;
на фиг. 9 приведена функциональная схема заявляемого приемопередающего устройства, работающего в режиме передачи.

Способ радиосвязи в беспроводной локальной сети может быть осуществлен с помощью приемопередающего устройства, изображенного на фиг.8 и фиг.9 в двух режимах работы - приема и передачи соответственно. Устройство 1 включает антенный блок 2, состоящий по меньшей мере из одной направленной антенны 3 с диаграммой направленности, управляемой посредством блока 4 переключения диаграммы направленности. Конструктивно антенный блок 2 может быть выполнен самым различным образом, например: в виде одной антенны 3 по меньшей мере с двумя излучателями с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими не менее 360^o по азимутальному направлению или по углу возвышения; в виде одной антенны 3 по меньшей мере с тремя излучателями (например, с четырьмя или шестью излучателями) с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими полусферу или сферу по азимутальному направлению и по углу возвышения. Антенный блок 2 может быть также выполнен по меньшей мере с двумя упомянутыми антеннами 3, имеющими по меньшей мере по одному излучателю с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими не менее 360^o по азимутальному направлению или по углу возвышения. В качестве примера на фиг. 8 и фиг.9 изображен вариант антенного блока 2 с четырьмя направленными антеннами 3 с одиночными излучателями. Блок 2 может быть выполнен по меньшей мере с тремя упомянутыми антеннами, имеющими по меньшей мере по одному излучателю с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими полусферу или сферу по азимутальному направлению и по углу возвышения. Возможны и другие конструктивные варианты выполнения антенного блока 2. Блок 4 переключения диаграммы направленности соединен с первым входом/выходом 5 переключателя 6 приема-передачи. Выход 7 переключателя 6 приема-передачи подключен ко входу приемника 8, а второй вход 9 переключателя 6 соединен с выходом передатчика 10. Выход приемника 8 подключен к первому входу контроллера 11, ко входу блока 12 измерения качества сигнала и ко входу блока 13 идентификации сигнала. Выход блока 12 измерения качества сигнала соединен со вторым входом контроллера 11, к третьему входу которого подключен выход блока 13 идентификации сигнала 10. Первый выход контроллера 11 соединен с блоком 4 переключения диаграммы направленности, второй выход контроллера 11 подключен к входу передатчика 7, а третий выход контроллера 11 предназначен для соединения с пользователем 14 для приема и/или передачи информации.

Способ радиосвязи в беспроводной локальной сети WLAN, включающей пользователей 14, 15, 16...N, каждый из которых оснащен приемопередающим устройством 1, осуществляют следующим образом.

Перед сеансом (см. фиг. 1) радиосвязи все пользователи 14, 15, 16...N WLAN осуществляют сканирование радиопространства антеннами 3, функционирующими в направленном режиме. Сканирование может быть осуществлено как по азимутальному направлению (фиг.5), по углу возвышения, так и по азимутальному направлению и по углу возвышения, охватывая полусферу или всю сферу радиопространства. Сканирование может быть осуществлено различным путем: пошаговое сканирование, в том числе в предварительно определенной половине радиопространства с лучшими условиями приема сигнала, с шагом в 45^o, 60^o, 90^o, 120^o, 180^o путем электронного переключения диаграммы направленности и другими известными приемами. После принятия решения каким-либо пользователем (например, 15) передавать данные он прослушивает эфир, сканируя направленной антенной 3 радиопространство, для устранения коллизий. Если радиопространство свободно, антенну 3 пользователя 15 блоком 4 переключения диаграммы направленности (см. фиг. 8) переводят во всенаправленный режим, первый вход/выход 5 переключателя 6 прием-передача соединяют с выходом передатчика 10 и производят передачу калибровочного сигнала и данных (см. фиг.2). Остальные пользователи 14, 16. ..N сети в это время продолжают осуществлять сканирование радиопространства антеннами 3, функционирующими в направленном режиме. В этом режиме происходит поиск источника калибровочного сигнала. Как только те из пользователей 14, 16...N, которые обнаруживают посредством блока 13 идентификации сигнала наличие калибровочного сигнала, с помощью блока 12 измерения качества сигнала измеряют один из энергетических параметров этого сигнала (например, уровень сигнала или отношение уровня сигнала к уровню шума) при различных положениях диаграммы направленности антенны 3. Дополнительно измерение энергетического параметра можно проводить при различной поляризации сигнала. Результаты измерений поступают в контроллер 11, который вырабатывает управляющий сигнал для установки антенны 3 в направлении, соответствующем наилучшему или заданному качеству принимаемого сигнала, после чего указанные выше пользователи переходят в режим приема данных, которые из приемника 8 поступают в контроллер 11 (см. фиг.3).

Режимы работы антенн 3 приемопередающих устройств 1 пользователя 15, передающего данные, и пользователей из числа 14, 16...N, принимающих эти данные, показаны на фиг.7. В случае уменьшения величины одного из энергетических параметров принимаемого сигнала ниже установленного порогового значения пользователи из числа 14, 16...N, принимающие сигнал, возобновляют сканирование. После окончания передачи антенну 3 пользователя 15 посредством блока 4 переключения диаграммы направленности переводят в режим сканирования, первый вход/выход 5 переключателя 6 режима прием-передача соединяют с входом приемника 8, и сеть возвращается в первоначальное состояние (см. фиг. 4).

Пример. Способом, изложенным выше, была осуществлена радиосвязь в WLAN в соответствии со стандартами: IEEE 802.11, IEEE 802.1 la, IEEE 8 02.11b и ISO 8802-11, HIPELAN типа 2. В таких WLAN данные передают пакетами. В начале каждого пакета имеется обязательная часть (преамбула), предназначенная для настройки приемника 8 и определения начала информационной посылки. Преамбула состоит из двух полей: поля синхронизации и поля указателя начала информационной посылки (Start Frame Delimiter). Преамбула всегда передается с минимальной скоростью 1 Мбит/с, что соответствует максимальному расстоянию уверенного приема. Поле синхронизации в случае короткой преамбулы имеет длительность 56 мкс и было использовано в качестве калибровочного сигнала для ориентации на источник сигнала направленной антенны 3, которая в данном примере могла занимать 16 возможных положений. Для осуществления способа использовалась антенна, диаграмму направленности которой переключали электронным способом (фиг.5). За время приема поля синхронизации приемник 8 пользователей, принимающих сигнал, должен выполнить определенные действия, общая продолжительность которых составляет 47 мкс. Таким образом, общее время T_or, которое можно использовать для ориентации антенны 3, составляет 9 мкс. В худшем случае за это время необходимо произвести 15 измерений уровня сигнала и переключении диаграммы направленности антенны 3 (16 при прямом переборе, 8. ..13 или меньше при оптимизированных алгоритмах сканирования и поиска максимума одного из энергетических параметров принимаемого сигнала). Время переключения диаграммы направленности антенны 3 ограничено снизу временем переключения используемых PIN-диодов и равно 100 нс. Временная диаграмма процесса ориентации антенны 3 приведена на фиг.6. Так как скорость сканирования позволяет направить антенну 3 на источник сигнала за время преамбулы, то при использовании заявляемого способа отсутствуют какие-либо отличия от протоколов указанных выше стандартов. Следует подчеркнуть, что прием пакета данных осуществляют антенны 3 с направленной диаграммой, имеющей высокий коэффициент усиления. Это позволяет расширить зону устойчивого приема, увеличив радиус зоны приема со скоростью 11 Мбит/с, до зоны, в которой без использования способа можно было осуществлять радиосвязь со скоростью 1 Мбит/с.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент США 6026303, МПК H 04 Q 7/00, 2000.

2. Патент США 6028853, МПК H 04 J 3/06, 2000.

3. Патент США 6192230, МПК Н 04 В 7/14, 2001.

4. Патент США 5546397, МПК Н 04 В 7/04, 1996.

5. Патент США 5828658, МПК H 04 Q 7/00, 1998.

6. Патент США 5748676, МПК Н 04 К 1/10, 1998.

7. ЕР 1063789, МПК Н 04 В 7/04, 2000.

8. WO 96/22646, МПК Н 04 В 7/26, 1996.3

Формула изобретения

1. Способ радиосвязи в беспроводной локальной сети, состоящей из множества приемопередающих устройств, включающий одновременное сканирование антенным лучом в различных направлениях приемопередающими устройствами упомянутой сети, находящимися в режиме приема, и передачу всенаправленного сигнала в виде калибровочного сигнала и пакета данных одним из приемопередающих устройств упомянутой сети, находящимся в режиме передачи, прием при упомянутом сканировании сигнала приемопередающими устройствами и последующую ориентацию их антенных лучей в направлении на упомянутое приемопередающее устройство, находящееся в режиме передачи, осуществляемые за время приема калибровочного сигнала, и последующий прием одного или нескольких упомянутых пакетов данных при направлении, в котором сориентирован антенный луч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутое сканирование осуществляют по азимутальному направлению и/или по углу возвышения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют пошаговое сканирование.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что пошаговое сканирование осуществляют в предварительно определенной части радиопространства с лучшими условиями приема сигнала.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что сканирование осуществляют путем переключения диаграммы направленности антенны.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что сканирование и ориентацию антенных лучей приемопередатчиков в направлении на упомянутое приемопередающее устройство, находящееся в режиме передачи, осуществляют при передаче каждого пакета данных.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при сканировании измеряют по меньшей мере один из энергетических параметров принимаемого сигнала от упомянутого приемопередающего устройства, находящегося в режиме передачи, при этом ориентацию антенных лучей приемопередатчиков осуществляют в направлении, соответствующем наилучшему или заданному значению по меньшей мере одного из измеренных энергетических параметров упомянутого принимаемого сигнала.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что в качестве упомянутого энергетического параметра измеряют уровень принимаемого сигнала или отношение уровня принимаемого сигнала к уровню шума.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что во время приема пакета данных измеряют по меньшей мере один из энергетических параметров принимаемого сигнала от приемопередающего устройства, находящегося в режиме передачи, и при его уменьшении ниже установленного порогового значения возобновляют сканирование.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве упомянутого энергетического параметра измеряют уровень принимаемого сигнала или отношение уровня принимаемого сигнала к уровню шума.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что после окончания передачи упомянутое приемопередающее устройство переключают в режим приема со сканированием антенным лучом в различных направлениях.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед началом передачи пакета данных предварительно сканируют радиопространство для избежания коллизий сигналов.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве упомянутого калибровочного сигнала используют преамбулу передаваемого пакета данных.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что при приеме упомянутого сигнала производят его распознавание.

15. Приемопередающее устройство для использования в беспроводной локальной сети, включающее по меньшей мере одну направленную антенну с управляемой диаграммой направленности, блок переключения диаграммы направленности, переключатель приема-передачи, приемник, передатчик, блок измерения качества сигнала, блок идентификации сигнала и контроллер, при этом антенна соединена через блок переключения диаграммы направленности с первым входом/выходом переключателя приема-передачи, выход которого подключен ко входу приемника, а второй вход соединен с выходом передатчика, выход приемника подключен к первому входу контроллера, ко входу блока измерения качества сигнала и ко входу блока идентификации сигнала, выход блока измерения качества сигнала соединен со вторым входом контроллера, к третьему входу которого подключен выход блока идентификации сигнала, первый выход контроллера соединен с блоком переключения диаграммы направленности, второй выход контроллера подключен ко входу передатчика, а третий выход контроллера предназначен для соединения с устройством, предназначенным для приема и/или передачи информации.

16. Приемопередающее устройство по п.15, отличающееся тем, что снабжено по меньшей мере одной упомянутой антенной по меньшей мере с двумя излучателями с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими не менее 360° по азимутальному направлению или по углу возвышения.

17. Приемопередающее устройство по п.15, отличающееся тем, что снабжено по меньшей мере одной упомянутой антенной по меньшей мере с двумя излучателями с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими сферу по азимутальному направлению или по углу возвышения.

18. Приемопередающее устройство по п.15, отличающееся тем, что снабжено по меньшей мере одной упомянутой антенной по меньшей мере с тремя излучателями с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими полусферу по азимутальному направлению и по углу возвышения.

19. Приемопередающее устройство по п.15, отличающееся тем, что снабжено по меньшей мере двумя упомянутыми антеннами с одиночными излучателями с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими не менее 360° по азимутальному направлению или по углу возвышения.

20. Приемопередающее устройство по п.15, отличающееся тем, что снабжено по меньшей мере тремя упомянутыми антеннами с одиночными излучателями с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими полусферу по азимутальному направлению и по углу возвышения.

21. Приемопередающее устройство по п.15, отличающееся тем, что снабжено по меньшей мере двумя упомянутыми антеннами с одиночными излучателями и по меньшей мере четырьмя упомянутыми антеннами с по меньшей мере двумя излучателями с диаграммами направленности, в совокупности перекрывающими сферу по азимутальному направлению и по углу возвышения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 02.11.2007

Извещение опубликовано: 27.12.2010        БИ: 36/2010

---