CN1703838A - 无线局域网转发器中的环路效应的减轻 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于操作无线局域网(WLAN)中的变频转发器的方法和装置，该无线局域网具有一个或多个转发器(200，204)，一种用于在一个或多个基本单元(100)和一个或多个客户单元(104，105)之间进行通信的网络协议。第一频道可用于接收和发送，该网络协议定义了被监控以检测传输的信号的多个工作频率。描绘该信号的特征以确定它是否与基本单元相关。根据对该特征的描绘选择由转发器中的一个所使用的第二频道，用于重发附加的信号。

Description

无线局域网转发器中的环路效应的减轻
相关申请的交叉参考
本申请涉及题目为“REPEATER FOR WLAN”，的PCT申请PCT/US03/16208，还涉及并要求在2002年10月11日提交的美国临时申请序号60/417,672的优先权，这两个申请都在此引入作为参考。
技术领域
本发明大体上涉及无线局域网(WLAN)，更具体地涉及降低具有两个或更多WLAN转发器的传输环境中发生频带争用和错误连接环路的可能性。
背景技术
通常称为WLAN的无线局域网的多种标准协议正日趋流行。这些协议包括如802.11(如802.11无线标准中阐述的)、home RF和蓝牙等协议。虽然如802.11g的下一代协议等的后继者也正得到普及，但至今最具商业成就的标准无线协议仍是802.11b协议。
虽然利用以上的标准无线协议的产品标准通常表现出的数据速率例如在11MBPS的数量级上，以及例如100米数量级的范围内，但这些性能水平即使曾经实现过也还是很少实现。实际性能水平和标准规定之间的性能缺陷有很多原因，包括通常在2.4GHz范围内的、在如室内环境的工作环境中的RF信号的辐射路径的衰减。接收机的范围一般小于通常的住宅要求的覆盖范围，并且可能小至10到15米。此外，在具有分离的楼层平面的建筑物中，如牧场式或两层住宅或者那些由能够衰减RF信号的材料构筑的建筑物，需要无线覆盖的区域由于距离的缘故被隔离在如基于802.11协议的系统的范围之外。衰减问题在工作带宽上出现干扰时会被恶化，如来自其它2.4GHz设备或由于带内能量的宽带干扰所造成的干扰。此外，使用以上的标准无线协议工作的设备的数据速率依赖于信号强度。当覆盖区域内的距离增加时，无线系统的性能通常会下降。最后，协议自身的结构可能影响工作的范围。
转发器通常用于移动无线产业中以增加无线系统的范围。但是，在使用如802.11或802.16WLAN无线协议的WLAN中的接收机和发射机可能工作在相同频率上，这样的系统就可出现问题和混乱。在这种系统中，当多个发射机同时工作，就如转发器工作的情况，困难就会出现。通常的WLAN协议没有提供定义的接收和发送周期，因此，由于来自每个无线网络节点的随机信息包被同时产生和发送且不能临时预知，这就可能发生信息包的冲突。存在一些处理这些困难的补救方法，例如，如用于避免两个或多个节点同时发送信息包的冲突避免和随机退避协议。例如，在802.11标准协议下，分布式协调功能(DCF)可用于避免冲突。
这种操作明显不同于许多其它蜂窝转发器系统，如发射和接收波段由双工频率偏移隔开的那些基于IS-136、IS-95或IS-2000标准的系统，其中。频分双工或复用(FDD或FDM)操作简化了转发器的操作，因为与转发器操作相关的冲突，如在接收机和发射机信道位于相同频率的情况下出现的那些冲突不再存在。
其它的蜂窝移动系统通过时间而不是频率来分隔接收和发送信道，还把预定的时间用于指定的上行/下行传输。这种操作通常称为时分双工或复用，如TDD或TDM。这些系统的转发器很容易构建，因为发送和接收时间众所周知且通过基站进行广播。这些系统的接收机和发射机可以用许多方法进行隔离，包括物理分隔、天线辐射方向图或极化隔离。
因此，工作在相同的频率上而没有TDD或TDM能力的WLAN的转发器由于以上的自发发送能力而具有特殊的限制，因此要求独特的解决方案。由于这些转发器使用相同频率的接收和发送信道，某些形式的隔离就必须存在于该转发器的接收和发送信道之间。虽然一些相关的系统，例如用在无线电话中的CDMA系统，使用如定向天线、接收和发送天线的物理分隔等成熟的技术来实现信道分离，但这些技术对许多工作环境中的WLAN转发器来说并不实用，如在家庭中复杂的硬件或超长电缆是不值得要的或者太昂贵。
国际申请号PCT/US03/16208中描述的、并且由本申请的受让人共同拥有的一种系统，通过提供使用频率检测和变换的方法来隔离接收和发送信道的转发器解决了以上提到的许多问题。其中描述的WLAN转发器允许两个WLAN单元通过把与第一频率信道上的某个设备相关的信息包变换到第二设备使用的第二频率信道以进行通信。与所述变换或转换相关的方向，如从第一信道相关的频率变到第二信道相关的频率或者从第二信道变到第一信道的方向，根据转发器和WLAN的环境而实时配置。WLAN转发器可被配置以监控两个信道的传输，当检测到传输时把在第一频率上接收到的信号变换到以第二频率传输的另一个信道中。
通过根据信息包的传输进行的监控和变换，以上描述的方法解决了如上所述的隔离问题和自发发送问题，并且可以在很小的廉价单元中实现。以上描述的方法的基本构思一般适合于如单个转发器在访问节点(AP)和移动通信单元或工作站之间使用的情景。
但是，在多个转发器的环境中，例如两个或多个转发器用于同一个WLAN环境中，诸如拥塞或反馈等不希望有的交互作用就可能出现在两个转发器之间。可能的原因包括在相同的频率上操作两个或多个转发器，其中转发器是服务于来自相同AP的客户端的供给转发器。例如客户设备/工作站(STA)仅能被在第一频率(F1)上传输的单个转发器查听，且该转发器在第二频率(F2)传输到AP的情况下，这种冲突可能存在。另一个转发器也可能在F1上传输，因此干扰了也在F1上传输的工作站的传输。
当转发器以直线顺序链接在一起时，如AP-R1-R2-STA，第二种不希望有的交互作用可能发生。在这种示例性情景中，例如AP可以在F1传输，转发器R1在F2传输，转发器R2也会在F1进行至STA的传输。由于传输环回(loop-back)引起的反馈或拥塞可能出现问题，该传输环回从例如AP或STA的、隐藏的或接收功率低于来自相邻转发器的信号的节点发起，而转发器工作在相同的信道对上。因此，例如如果R2接收R1传输的信号，然后在R1用于接收的相同频率上转发，这将导致信号质量下降或推定反馈情况，其中每个转发器连续地放大信号，最终导致振荡。
发明内容
因此这里描述了一种用于处理上述无线局域网(WLAN)中的问题的方法和装置，其中根据一个示例性实施例，该WLAN包括连接到广域网的基本单元。该基本单元使用一种协议与至少一个客户单元进行通信，该协议要求该基本单元和至少一个客户单元在相同的频道上接收和发送信息，该频道从至少两个可用频道中选出，如根据802.11或类似的协议。基本单元最好根据与该协议相关的协议消息中传输的控制参数来确定多个工作频率中的哪个被选出。
根据多个示例性实施例，本发明包括用于解决或至少减轻在上文预先描述的关于WLAN干扰问题的一系列技术。例如，这些技术最好包括被动监控、基于规则的信道选择、主动监控、以及反馈检测和通过增益控制的抑制。应当理解，这里描述的技术可以单独使用或一起使用，而不背离本发明的范围。而且，根据多个优选的示例性实施例，以上描述的技术可以区分优先次序，例如首先执行被动监控，然后是基于规则的信道选择，然后是主动监控，再然后是增益控制，或者采用其他合适的优先次序。
因此，要避免以上描述的转发器交互作用，就需要把位于另一个转发器的范围内的每个转发器都配置在不同的转发信道上。为了最好地完成这种配置和重配置，例如根据一种作为示例的被动控制方法，活跃信道被优选地监控，并且这样配置：仅一个争用WLAN频道上有信号活动，如不同转发器或其它WLAN节点在彼此的范围内使用或重复使用的单个信道。因此，在被动监控区域不可能有两个转发器被配置使用相同的信道或信道组。此外，通过规定如直接推断法等基于不同标准的、用于扫描和选择监控信道的规则，可以使作为示例的被动监控过程更有效率，确保信道充分隔离的高度可能性，以防止基于与转发器、通信单元或基站、AP和其它网络节点、元件等相关联的各种量度的传输质量的恶化，如本领域普通技术人员所理解的那样。
根据另一种示例性实施例，主动监控方法可用作针对转发器或节点交互作用的防护措施。在主动监控中，信道被“预先选定”之后，示例性转发器可以在没有出现明显的信号活动的转发器信道上发送如测试信号的信号。AP信道或其它关心的信道，如可能有错误的连接环路的邻近信道，此时将被监控其对应于传输的信号活动，以确定返回的传输的出现是否是由于可能导致系统级问题的例如错误的连接环路。一种示例性转发器根据主动监控方法最好继续监控AP信道和转发器信道，以获得WLAN规则在转发信道上的传输之前被编译的清楚的信道估计和测定，从而防止AP信道、转发器信道、关心的信道等信道上的信号冲突。应当注意的是，转发器产生的、用于实施示例性主动监控方法的信号可以是遵从F.C.C规则的15.247部分或15.407部分、或转发器在其中运行的WLAN系统的规则的任何信号，例如包括扩频或跳频信号，甚至可能包括包含有普通的宽带或带限噪声的脉冲、冲激信号、宽带信号等信号。可以理解，使用这些信号的好处可能包括：能更好地说明与本发明一起描述的WLAN通信环境和转发器周围环境内的相邻节点的干扰可能性的特征。
根据另一种示例性实施例，在没有未使用或空闲的信道可用、以及其它转发器可能在配对的信道上活跃的情况下，反馈检测和抑制的使用有相应的优点。这种情景可能出现在例如工作在2.4GHz带宽的仅有3个可用信道的802.11b协议环境中。典型地，信道1和信道3经常保留用于协议实现和相关的事项。这样，用以下的方法中的一种或多种优选地执行对其它信道的反馈或振荡检测：改变信道上的传输增益并检测传输功率是否相对应地改变，检验信道上的信号波形的定时参数，或者检测最大功率输出是否超出一个设定值等等。通过例如把传输增益显著地减小至传输功率下降的位置可以抑制检测到的反馈条件。通过在传输功率下降的位置去除一部分额外的增益余量可以确保稳定性。
应当注意的是，转发反馈对信号完整性的影响极小。转发器中小于1微秒(μs)的数量级上的延迟，就会有指数衰减的多径效应，一般如下所示：第一路径0dB，第二路径-10dB，第三路径-20dB，等等。与典型的衰减相关联的延迟足够小，以至于相当部分的信号能量保留在接收机中的均衡器的范围内或者例如802.11a协议的参数内，因此不会引起显著的性能恶化。
附图说明
图1的方框图示出了包含有两个示例性转发器的无线网络环境。
图2的接线图示出了可在WLAN中的示例性转发器、AP和移动通信工作站之间建立的可能的连接。
图3的接线图示出了可在WLAN中的示例性转发器、AP和移动通信工作站之间建立的其它可能的连接。
图4的流程图示出了与例如根据各种示例性实施例的被动监控的技术相关联的示例性步骤。
图5的流程图示出了与例如根据各种示例性实施例的主动监控的技术相关联的示例性步骤。
具体实施方式
现在参照图1，一个广域连接101——例如可以是以太网连接、T1线路、宽带无线连接或提供数据通信路径的任何其它电连接——可以连接到无线网关或访问节点(AP)100。无线网关100把例如IEEE802.11信息包或基于蓝牙、Hyperlan或其它无线通信协议的RF信号发送到客户单元104、105，该客户单元可以是个人计算机、个人数字助理或任何其它的能够通过某种以上提到的无线协议与其它类似设备通信的设备。到每个客户单元104、05的各自的传播或RF路径如102、103所示。
虽然RF路径102上承载的信号有足够的强度来维持客户单元104和无线网关100之间的高速数据包通信，但是RF路径103上承载的、希望传送给客户单元105的信号在经过如墙壁106或107的建筑障碍物时会被衰减，如果不是由于无线转发器200、204，即使能接收到一些数据包的话，在这两个方向上也只能接收到很少的数据包。现在将描述它的结构和操作。
为了提高覆盖范围和/或到客户单元105的通信数据速率，无线转发器200、204从无线网关100接收在第一频道201上传输的信息包。无线转发器200可位于一个通常具有如2.5”×3.5”×0.5”的尺寸的外壳内，且最好能够插入标准电气出线端中，并工作在110V交流电源上，它检测信息包是否在第一频道201上出现，接收该信息包，然后以更大的功率将信息包在第二频道202上重发。与常规的WLAN操作协议不同，即使无线网关100工作在第一频道上，客户单元105仍工作在第二频道上。为了执行返回数据包的操作，无线转发器200检测从客户单元105传输的信息包是否在第二频道202上出现，在第二频道202上接收该信息包，然后在第一频道201上重发该信息包。无线网关100然后在第一频道201上接收该信息包。这样，无线转发器200能够同时接收和发送信号，并把无线网关100的覆盖范围和性能扩展到了客户单元105。
应当理解，无线转发器200可用于增强对等网络(peer-to-peernetwork)中从一个客户单元到另一个客户单元的通信。在许多单元彼此隔离的情景中，无线转发器200最好用作允许两个不同的单元组在这种隔离环境中进行通信的无线集线器，否则其中的通信根据标准RF传播与覆盖规则将被禁止。
但是，如在上文所述的，使用频率变换的转发器系统可能会遇到一些问题，例如当使用信标信号时。因此根据本发明，在这种使用无线局域网的转发器的系统中，可以通过修改信标信号以反映频率的变换，从而实现范围的扩展，并且在使用特殊的协议时，例如802.11系列协议，是特别有利的。当在彼此的范围内使用或重新使用经过变换的频率的邻近节点可能建立错误的连接，导致节点到节点的数据通信量完整性的问题时，如上提到的问题仍然会发生。当两个转发器都使用相同的频率对时，错误的连接还可能导致转发器到转发器的振荡，而且可能进一步导致能引起WLAN环境中的全局性故障的系统问题。
再次参照图1，如上所述，广域连接101最好被连接到无线网关或访问节点(AP)100。例如，AP 100一方面例如发送和接收数据包到广域连接101，以及发送RF信号102和103到客户单元104和105，来进行通信。根据一个优选实施例，RF信号102和103最好承载如IEEE 802.11数据包。根据一个作为替代的示例性实施例，RF信号102与103还可以与蓝牙、Hyperlan、802.16、802.20、TDS-CDMA等无线通信协议相关联。与RF信号102和103相关的、到每个客户单元的两条传播路径被进一步地显示出来。应当注意的是，虽然从与RF信号102相关的路径得到的信号强度足够维持与客户单元104的高速数据包通信，但是从与RF信号103相关的路径得到的信号强度由于可能是墙壁和其它障碍物的阻挡物106而被衰减，以致衰减到在例如AP 100和客户单元105之间的两个方向上都很少或不能接收到数据包的水平。
要解决如上所述的由障碍物和信号强度沿阻碍路径产生的衰减所造成的困难，从而提高覆盖范围和/或到客户单元105的通信数据速率，如图1所示的示例性的无线转发器200可用来例如通过频率变换来突破传播路径的约束所限定的范围重发数据包。由AP 100在第一频道201上发送的信息包在转发器200处被接收，并优选地以更大的功率在第二频道202上重发。客户单元105最好工作在第二频道202上，就好像AP 100也工作在该频道上一样，从而感觉不到AP 100实际上是工作在第一频道201上的，这样频率的变换就是透明的。为了执行返回信息包的操作，转发器单元200检测从客户端105传输的返回信息包是否在第二频道202上出现，然后最好被配置为在第二频道202上接收该信息包，然后在第一频道201上重发该信息包，例如重发到AP 100。
因此，转发器200可以同时在不同的频道上接收和发送数据包，从而扩展了AP 100和客户单元105之间、以及对等连接(如一个客户单元到另一个客户单元的连接)之间的连接覆盖范围和性能。当多个单元彼此隔离时，转发器单元200还用作允许两个不同的单元组进行通信的无线网桥，其中最佳的RF传播和覆盖范围、或者在许多情况下任意的RF传播和覆盖范围在从前是不可能实现的。
无线转发器200最好能够同时接收两个不同的频率，如第一频道201和第二频道202，确定哪个信道承载着例如与数据包的传输相关的信号，从原始频道变换到一个替代频道，然后在替代信道上重发这种频率变换形式的接收信号。内部的转发器操作的细节可以在待审的PCT申请号PCT/US03/16208中找到。
仍然参照图1，并根据一个优选的802.11系统的示例性实施例，从AP 100传输到另一个设备的信标消息具有特定的字段，如直接序列(DS)参数集的信道号字段。但是，例如从AP 100传输到转发器200的信标中所标识的信道号与AP 100和转发器200之间的实际信道号，如信道201，并不一致。
实际上，根据多种示例性和优选的示例性实施例，来自AP 100的信标中标识的工作信道是要在转发器200中发生的频率变换之后使用的信道，后面将其称为变频转发器200。变频转发器200还能够从AP 100接收信标，用信标的DS参数集段中的正确的信道号修改信标内容，然后重发修改后的信标。应当注意的是，这种操作允许使用802.11协议而无需修改AP、客户设备或其它的节点，因为节点以正常的方式处理“假的”参数。从AP 100传输的包含错误信道号的原始信标在指向包含在具有假的DS参数的信标中的新的经过变换的信道号之后将被客户设备忽略。如何根据所述协议在这里所描述的频率上传输信号对本领域的普通技术人员来说是很清楚的，此外，通过修改信道设定值可以很容易地重新设定DS参数，例如根据IEEE 802.11的段落7.3.2.4“DS Parameter Set Element”。
这样，变频转发器200把802.11b调制的数据包从第一频道变换到能被一个或多个客户接收到的第二频道，如工作站设备(STA)或者客户单元104或105。客户单元104或105最好接收将一个802.11b信道标识为用于传输的适当信道的信标，并且接收由转发器200从第一信道变换到第二信道的信息包。本领域的普通技术人员可以理解的是，根据多种示例性和替代示例性实施例的示例性的变频转发器可以在任意2个信道间进行变换，如从一个802.11a信道变换到另一个802.11a信道，从一个802.11a信道变换到一个802.11b信道，从一个802.11b信道变换到一个802.11a信道，从一个802.11b信道变换到另一个802.11b信道等等。还可以预料，802.11g信道或与任何适当的无线协议相关的信道也可以按照频率变换来使用，而没有背离本发明。
在返回的信号路径上，工作站客户单元105可以在合适的频带上发送如在标准802.11b中定义的符合802.11b标准的信号，转发器200检测到该802.11b信号，然后把其上承载的数据包变换到802.11a标准中定义的、但不符合802.11a的OFDM调制的频道上。AP 100可以在为802.11a信号定义的频道中接收802.11b调制的波形，而且就像在802.11b频道中一样处理该波形。
可以理解，为了执行到不同波段上的信道的频率变换，最好在一个或多个示例性的AP、变频转发器、客户工作站等示例性WLAN的节点中表现出多波段能力。例如，这种多波段能力最好允许通过使用合适的硬件(如天线、功率控制电路、收发器)以及相同设备或节点内的控制软件来产生、发送、检测和接收2.4GHz与5GHz的波形。
根据多种示例性和替代示例性实施例，AP 100可使用符合IEEE802.11b或IEEE 802.11g调制的波形，但在不符合标准的波段上传输该信号，例如在与IEEE 802.11a标准定义的适当波段不同的波段上传输。这样变频转发器200、204可以把典型的IEEE 802.11b或IEEE802.11g调制的数据包从一个信道上的“a”波段变换到如客户单元105的工作站设备所使用的另一信道上的“b”波段。当信号从工作站，如客户单元104或105，返回到AP 100时，客户单元104或105最好可以在合适的波段上传输如标准802.11b中所定义的符合标准802.11b的信号，转发器200检测802.11b信号，并按照802.11a标准中定义的频道变换该信号，但是如果出现参数集消息的话，就与例如DS参数集消息中的工作频道发生冲突。
应当注意的是，根据多种示例性和替代的示例性实施例，例如图1所示，“回程(backhaul)”信道可以指具有不正确的DS参数集消息的信道，且变频转发器可称为“出站(off-ramp)”转发器204。图1还显示了具有三个不同工作信道的“高速(hi-way)”转发器200和“出站”转发器204：AP 100和高速转发器200之间的信道201、高速转发器200和出站转发器204之间的中间信道或“出站”信道202、以及出站转发器204和客户单元105之间的本地信道203。
应当注意的是，如高速转发器200和出站转发器204的一个或多个转发器可以连接到任意的特定回程或出站信道，该信道允许任意给定AP 100的覆盖范围的增加，例如与工作站(STA)、客户单元等单元的通信能够被扩展到可能包括了多个转发器而不仅仅是单个转发器的辐射涵盖范围。此外很重要的是，应当注意高速转发器200和出站转发器204简单地变换并重新广播信息包和信标信息，从而使它们类似于待审的PCT申请号PCT/US03/16208中所描述的转发器。
在根据图1所述示例性实施例的操作之前必须理解，本发明可以用在使用现有无线局域标准的环境中。例如，如1999 IEEE 802.11无线标准中所定义的、并在下面的表1中进一步显示的段落15.4.6.2和18.4.6.2，为具有DS参数的传输所定义的所有的信道都位于2.4GHz波段内。
信道号 频率 X’10’ X’20’ X’30’ X’31’ X’32’ X’40’
美国  加拿大 欧洲   西班牙   法国    日本
(下略)
表1
由以上的描述可以理解的是，转发器在一个或两个信道上检测信号，然后把信号在另一个信道上重发，如待审的PCT申请号PCT/US03/16208中具体描述的。
在图2所示的示例性情景300中仍然会出现有问题的转发器状态，其中两个转发器R1 320和R2 330被配置为例如经由无线连接301和303服务于在两个转发器的传输范围内的AP 310。转发器R1 320和R2 330还可以经由建立在如链路302上的连接来监听彼此各自的传输。在示例性情景300中，建立的到通信单元或工作站设备或STA 340的仅有的连接是可以理解为无线或RF链路的连接304。当转发器R1320和R2 330工作在相同的信道对(如AP和转发器信道)上时就会出现问题。当AP 310发送时，R1 320和R2 330均检测例如第一频率F1上的传输，并在如转发器信道的第二频率F2上重发。在WLAN环境内的某些位置，会出现很容易例如用802.11a均衡器进行补偿的700纳秒的多径信号。主要问题会在隔离的客户工作站STA340在F2上传输时出现，如上所述，F2是转发器信道。R2 330然后重复进行在F1上至AP 310的发送。R1 320检测F1上的来自R2 330的传输，然后设法重发检测到的传输。如果R1 320碰巧选择F2作为发送频率，就会在R1 320和R2 330之间建立环路。若有足够的增益，例如由于正反馈，该RF环路会发生振荡，从而导致任何经由连接304去往STA340的信号均被阻塞。
图3示出了通常称为隐藏节点转发器情景的另一种示例性情景400。根据此情景，R2 430经由R1 420连接到AP 410。基于连接质量等，客户工作站STA 440最好可以连接到R1 420或R2 430。假定到R2 430的连接403较好，当连接403已建立但无信号时，例如没有产生通信流时，可能会发生一种不希望有的情况。当R1 420开启时，就不能检测R2 430的存在，因此不能回避与R2430相关的信道。当客户工作站STA 440发送，且R2 430把发送的信号重发到R1 420，R1420然后在F1上将该信号传输到AP 410，可能会发生第二种更为严重的情况。应当注意的是，根据该情景，从客户端STA 440传输的信号也可以在F1上被检测到，俘获R1 420并防止它把来自R2 430的信号重发回AP 410。
因此，根据本发明，将描述用于处理以上所述的示例性情景的技术，例如包括也在上面描述过的优选的技术。根据多种示例性的实施例，本发明将避免或显著地减小与以上所述的情况相关的不希望有的效应。现在参照图4，所示的流程图示出了优选地与示例性状态机相关的各种状态，例如该状态用示例性的被动方法进行初始信道选择，如在下文进一步描述的。
前面描述的反馈问题可以通过仔细选择初始信道来避免或显著地减小。图4中，信道最好被递增地或者以相反方式被扫描，直至在502处扫描结束。每次都有一个信道被监控，一个示例性的接收机可调谐到一个新的信道，并可以在503处被监控，以确定信号是否出现或类似信号活动。如果在504出现信号活动，将尝试评价该信号活动的表现是类似于AP、其它WLAN节点、或类似于一些不希望有的信号，例如雷达或微波炉的信号。如果没有出现信号活动，则扫描下一个信道，如此继续下去。如果检测到信号活动，就可以在505处判定该传输是否具有表现WLAN传输的特性。表现WLAN传输的特性可包括但并不局限于：已知功率水平、或已知的调制符号序列的检测；来自AP的表现为信标消息的几乎周期性的传输；可能包含了整个信标消息区间的已知序列，表示WLAN传输的信道上的信号活动的电平，等等。该传输的特征还可以相对于对与WLAN信息包相关的已知系统参数来评价，如最小和最大数据包持续时间。
当检测到信号活动时，它可能被评价为如上所述的AP或一些其它类型的信号，例如干扰信号。如果是其它的信号，例如如果该信号被认为是干扰信号，它的特征就可以在507被存储在如表2的数据存储设备中在以后使用，如果给信号被认为与AP相关，它就在506被存储在表1中在以后使用。根据多种优选的示例性实施例，在506和507中完成了表1和表2之后，意味着信道扫描结束，最好在508中选择最佳AP信道。如果在509发现了有效的AP信道，将使用例如下文更具体地描述的规则在511预先选择信道。
根据优选的示例性实施例来选择或“预先选择”转发器信道避免了两个转发器工作在相同的信道对上。此外，通过定义“已知的”或优选的信道间隔、并通过定义和应用使用规则，根据哪个信道或哪些信道可用于重发、以及哪些信道上有判定为AP传输的传输活动，可进一步避免信道侵扰。应当注意的是，根据多种示例性实施例的使用规则可包括，例如规则集合A)总是从AP信道递增两个信号或预先确定的数目的信道，除非没有有效信道存在；如果没有有效的信道存在，递减3个信道或其它预先确定的数目的信道；规则集B)根据列表、数学方程、或其它合适的方法定义一对一的有效信道映射，其中每个有效的如AP信道的信道被指定或以另外的方式与有效的转发器信道相关联，且其中定义的转发器器信道和如AP信道的信道不会与发送如AP信号的转发器相重叠。
本领域的普通技术人员将认识到，以上的规则出于示例性的目的而提出。也可推导出其它的规则，用于根据在上文描述的参数、或其它与信道选择有关的参数来减小或消除信道干扰，如本领域的普通技术人员所理解的那样。此外，本领域的普通技术人员将认识到，并非所有的信道都必须被扫描。而是可以扫描根据本发明的示例性的WLAN信道，当找到一个或多个可用的信道后，可在508中选择最佳AP信道。在506的表1和在507的表2可进一步用于确定最佳预先选择的转发器信道。
例如，最低限度地，根据如上所述的示例性信道预选步骤，可以在506监控表1中的一个或多个预先选择的转发器信道以检测信号活动，该信号活动表明它们是否已经被另一个AP或另一个设备使用，或者是否已经被另一个或多个转发器选定用作转发器信道。应当注意的是，如果检测到如AP的信号，一个或多个预选的转发器信道可以被取消资格，并且下一个转发器信道被选定以进行监控，用于在507的表2或在506的列表1中的分类。还应当注意的是，实际AP是否产生AP类信号的结论性判定并非是必须的。确定类似AP信号的信号就足以取消信道的资格。
作为替代，根据同时监控AP类和预授资格的转发器信道，并比较这两种信道上的信号活动参数、以确定下列相似性：即在预选的转发器信道上的传输是否是来自使用与正被监控的信道相同的AP类信道和相同转发器信道转发器的传输，可以在509取消预选的转发器信道的资格。如果在预选的转发器信道上检测到足够程度的信号不活动性，那么例如在511中该信道可以作为有效使用的转发器信道被授予资格以传递被动测试。
现在参照图5，所示的流程图示出了可能与示例性状态机相关的各种示例性技术，该状态机用示例性的主动方法选择初始信道。应该认识到，活跃信道的选择最好可在AP信道的被动选择和转发器信道的预选之后执行，作为附加步骤进一步地减轻反馈的影响。作为替代，信道可以基于其它因素被预先选择，或可以随机选择以进行主动测试。根据多种优选的示例性实施例，预选的转发器信道可以与检测到的AP信道配对，在602中标识预选转发器信道的信息被存储在存储设备中或者类似设备中。此时一个示例性转发器可以在603执行分布式协调功能程序，或例如IEEE 802.11 MAC标准中定义的程序等等，以防止阻塞其它用户。
当确定传输有效时，可在604中在预选的转发器信道上发送一个测试信号。可以理解，该测试信号可以是跳频信号、扩频信号、OFDM信号、或者可以是例如宽带或带限噪声，如白噪声等。当在预选的转发器信道上执行测试传输时，例如可在605中监控AP信道或类似AP的信道，以检测与测试转发器工作在相同的两个信道(如检测到的如AP的信道和测试转发器所定义的预选的转发器信道)上的另一个转发器是否存在。
在605中，如果在AP类信道上检测到具有相同的信号参数的传输，该AP类信号可被定义为工作在相同的两个信道上的转发器信号。应当注意的是，成对信号的匹配最好可以基于信号参数来确定，这些信号参数可包括持续时间、幅度或功率调制、开/关数据包的次数、以及发送多个传输情况下的中间传输间隔等等。匹配的频率对最好在607中被存储在例如可称为“已知转发器列表”的表中。可以在609中执行一个测试，以确定其它的转发器信道是否可用，如果可用的话，预选的转发器信道可被取消有效使用的资格，在611中另一个信道被选作预选的转发器信道，此时可返回一个示例性的处理过程，例如返回到603。应当注意的是，上面的测试传输过程还可以在不同的信道上执行，如从AP和608中的干扰列表中导出的信道，直到在AP类成对信道上检测不到相关的或匹配的传输。应当注意的是，如果在605检测不到转发器的信号活动，则预选的转发器信道被定义为有效使用的转发器信道，且该转发器可被启动进行正常的操作。
在609中如果没有新的转发器信道可用，则最好可以采取两种动作：一种示例性WLAN或者相关的设备或系统可停止工作，并宣称没有有效的转发器信道可用于操作，此时可尝试另一个AP信道，或者作为替代，可在610中减小与传输的信号相关的增益，以防止振荡或反馈。例如，可通过主动地控制或偏置示例性转发器中的AGC环路来实现增益值减小。该增益最好被减小，直至确定了RF振荡或正反馈发生的可能性显著减小或消失。一般的情况是，如果增益被减小且未出现传输功率的减小，就已经实现了振荡或反馈的减小。
增益也可被减小，直至在传输功率和增益之间得到线性关系，如直到传输功率开始随增益水平的减小以线性方式减小。当达到产生上述线性关系的状态时，可以认为没有振荡发生。这种状态的存在可用其它的技术来确定，这对本领域的普通技术人员来说是很清楚的。还应注意的是，减小的功率状态是有利的，因为它即使在次最佳的条件下也允许维持操作。此外，根据多种示例性和替代示例性实施例，当进入减小的功率状态时，可以提供给用户一个指示，以允许把转发器移动到更好的位置。
本领域的普通技术人员将认识到，以上描述的根据多种示例性和替代示例性实施例的设备，如AP、转发器、客户设备或工作站、基本单元或工作站等设备在无线通信网络或WLAN中有许多种形式。例如，示例性AP可对应于基本单元，例如连接到有线或无线广域网基础设施的802.11 AP，包括但并不局限于：数字用户线路(DSL)、电缆调制解调器、PSTN、Cat5以太网电缆、蜂窝式调制解调器、或其它的例如根据802.16等的无线局域环型系统。此外，根据多种示例性实施例的示例性WLAN或无线网络可根据许多种不同的协议，包括但并不局限于：802.11、802.11b、802.11a、802.11g、802.16、802.20、802.15.3.a、以及802.11 WLAN协议的其它的扩展、蓝牙、TDS-CDMA、TDD-W-CDMA等等。
此外，虽然本发明的多种示例性实施例是在现有标准的环境中在此进行描述的，如802.11a和802.11b以及如上所述的那些其它的标准和环境，但是这些技术也可应用于具有不同标准或不同配置的环境中，而没有背离本发明。因此，本发明特别地参照目前优选的实施例在这里进行了具体的描述。但是应当理解，在本发明的范围和精神内可以实现本发明的变化和修改。

Claims (34)

1.一种用于操作无线局域网(WLAN)中的转发器的方法，该无线局域网具有一个或多个转发器，以及一种在一个或多个基本单元和一个或多个客户单元之间进行通信的网络协议，所述一个或多个基本单元以及一个或多个客户单元在至少第一频道上进行接收和发送，该网络协议定义了多个工作频率，该方法包括：
监控多个工作频率以检测由一个或多个基本单元中的一个在第一频道上传输的信号；
描绘该信号的特征以确定信号是否与一个或多个基本单元中的一个相关；以及
选择第二个频道供一个或多个转发器中的至少一个使用，以用于根据对信号特征的描绘将第一频道上接收到的一个或多个附加的信号进行重发。
2.根据权利要求1的方法，其中所述监控步骤包括把一个检测器电路调谐到多个工作频率中的一个或多个，以检测第一频道上的信号。
3.根据权利要求1的方法，其中描绘信号特征的步骤包括确定一个或多个基本单元的特征是否和该信号相关，所述特征包括：功率水平、已知的调制符号序列、近似周期性的传输、信号活动的电平、最小数据包持续时间、以及最大数据包持续时间。
4.根据权利要求1的方法，其中选择第二频道的步骤包括为选择第二频道应用至少一种基于特征描绘的频率选择规则。
5.根据权利要求4的方法，其中所述的至少一种频率选择规则还包括选择与第一频道不同的预定数目的信道的第二频道。
6.根据权利要求1的方法，其中选择第二频道的步骤包括基于第一频道的频率自动地选择第二频道。
7.根据权利要求1的方法，其中选择第二频道的步骤包括选择第二频道以使转发器和一个或多个基本单元、一个或多个客户单元、以及一个或多个转发器之间的干扰最小。
8.根据权利要求1的方法，其中选择第二频道的步骤包括监控第二频道以检测信号活动的第一电平，该电平表示第二频道已经被使用。
9.根据权利要求1的方法，其中选择第二频道的步骤包括确定第二频道是否已经被一个或多个转发器中的另一个转发器选定作为转发器信道。
10.根据权利要求8的方法，还包括：如果所监控的信号活动的第一电平处于或低于最低电平，则确立第二频道为可使用的有效信道。
11.根据权利要求8的方法，其中选择第二频道的步骤还包括，如果在具有与基本单元相关的特征的第二频道上检测到一个或多个信号，则取消第二频道选为有效转发器信道的资格。
12.根据权利要求11的方法，其中选择第二频道的步骤还包括，如果第二频道被取消作为有效转发器信道的资格，则预先选择第三个频道。
13.根据权利要求12的方法，还包括：如果没有有效转发器信道可用，则提供一个指示。
14.根据权利要求13的方法，还包括：如果没有有效转发器信道可用，则提供一个应该将转发器移动到一个不同的物理位置的指示。
15.根据权利要求8的方法，其中选择第二频道的步骤还包括，监控第二频道以检测信号活动的第一电平，并监控第一频道以检测信号活动的第二电平，然后比较信号活动的第一电平和信号活动的第二电平，以确定在预选的转发器信道上的传输是否是来自使用第一频道和第二频道的一个或多个转发器中的另一个转发器的传输，如果确定了该传输是来自另一个转发器的传输，则取消第二频道作为有效转发器信道的资格。
16.根据权利要求1的方法，其中选择第二频道的步骤还包括，在第二频道上发送一个测试传输，并监控第一频道，以检测被测试的、工作在第二频道上的一个或多个转发器中的另一个转发器是否出现。
17.根据权利要求16的方法，其中测试传输包括下列信号中的一个或多个：跳频信号、扩频信号、带限噪声信号、调制波形、以及宽带噪声信号。
18。根据权利要求16的方法，还包括：如果确定了另一个转发器工作在被测试的第二频道上，则减小一个或多个转发器中的至少一个的传输功率，直至反馈环路被中断。
19.根据权利要求18的方法，还包括提供传输功率减小的指示。
20.根据权利要求19的方法，其中提供指示的步骤包括在LED上提供指示。
21.一种用于操作无线局域网(WLAN)中的转发器的方法，该无线局域网具有一个或多个转发器，以及一种在一个或多个基本单元和一个或多个客户单元之间进行通信的网络协议，所述一个或多个基本单元以及一个或多个客户单元在至少第一频道上进行接收和发送，该网络协议定义了多个可有效地在无线局域网中工作的工作频率，该方法包括：
检测多个工作频率中的一个或多个频率上的一个或多个信号；
识别所述多个工作频率中的第一个频率上的无线传输；
根据至少一种规则来预先选择由转发器所使用的第二个信道；
监控第二频道，以检测表明无线传输的一个或多个信号是否出现；
如果所述一个或多个信号中的一些信号处于或低于最低值，则设定该转发器工作在第一频道和第二频道上。
22.根据权利要求21的方法，还包括在第二频道上发送一个测试传输，并监控第一频道，以检测工作在被测试的第二频道上的一个或多个转发器中的另一个转发器是否出现。
23.根据权利要求22的方法，还包括：如果没有检测到另一个转发器存在，则提供将转发器移动到一个不同的物理位置的指示。
24.一种用于操作无线局域网(WLAN)中的转发器的方法，该无线局域网具有一个或多个转发器，以及一种在一个或多个基本单元和一个或多个客户单元之间进行通信的网络协议，所述一个或多个基本单元以及一个或多个客户单元在至少第一频道上进行接收和发送，该网络协议定义了多个可有效地用于在无线局域网中进行工作的工作频率，该方法包括：
在多个工作频率上检测一个或多个信号，所述信号表示至少在所述多个工作频率中的至少一个第一频道上存在一个或多个无线传输；
预先选择第二个频道以供转发器使用；
检测第二频道上的一个或多个信号，所述信号表示在第二频道上存在一个或多个无线传输；
如果所述一个或多个信号中的一些信号处于或低于最低值，则设定该转发器工作在第一频道和第二频道上；
在第二频道上传输测试信号并监控第一频道；以及
如果所述一个或多个转发器中没有其它转发器工作在第一频道和第二频道上，则授予第二信道为用于转发器操作的有效信道的资格，否则，如果有一个其它的转发器工作在第一频道和第二频道上，则减小与测试信号相关的功率水平，以确定一个能防止与其它转发器形成反馈环路的传输电平，然后并将该转发器设定为以所确定的电平传输。
25.在具有一个或多个转发器的无线网络中，一种在一个或多个基本单元和一个或多个客户单元之间进行通信的网络协议，所述一个或多个基本单元以及一个或多个客户单元在至少两个频道中的至少一个第一频道上进行接收和发送，该网络协议定义了多个工作频率，一种用于提高该无线网络的覆盖范围的装置，包括：
一个变频转发器，被配置为：
监控多个工作频率以检测由一个或多个基本单元中的一个在第一频道上传输的信号；
描绘该信号的特征以确定该信号是否与一个或多个基本单元中的一个相关；以及
选择由变频转发器所使用的第二个频道，用于重发根据对信号特征的描绘在第一频道上接收到的一个或多个附加的信号。
26.根据权利要求25的装置，其中如果没有频道可用于选择，该变频转发器还被配置为提供一个指示。
27.根据权利要求26的装置，其中所述指示包括变频转发器应该移动到一个不同的物理位置的指示。
28.根据权利要求25的装置，其中变频转发器还被唯一地配置为物理层转发器。
29.根据权利要求25的装置，其中变频转发器还被唯一地配置为RF信号转发器。
30.在包括一个或多个基本单元和一个或多个客户单元的无线网络中，所述一个或多个基本单元能够在至少两个频道中的第一频道上进行传输，所述一个或多个客户单元能够在至少两个频道中的第二频道上进行传输，所述无线网络具有多个工作频率，一种用于提供该无线网络的覆盖范围的装置，包括：
一个变频转发器，被配置为：
检测在多个工作频率中的一个或多个频率上的一个或多个信号；
识别在所述多个工作频率中的第一个频率上的无线传输；
根据至少一种规则来预先选择由转发器所使用的第二信道；
监控第二频道以检测标识出无线传输的一个或多个信号是否存在；以及
如果所述一个或多个信号中的一些信号处于或低于最低值，则设定该转发器工作在第一频道和第二频道上。
31.根据权利要求30的装置，其中如果没有频道可用于设定，该变频转发器还被配置为提供一个指示。
32.根据权利要求31的装置，其中所述指示包括变频转发器应该移动到一个不同的物理位置的指示。
33.根据权利要求30的装置，其中变频转发器还被唯一地配置为物理层转发器。
34.根据权利要求30的装置，其中变频转发器还被唯一地配置为RF信号转发器。
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