[发明专利]使用定向天线的信标发射和接收

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信装置和方法，并且更具体地，涉及针对采用定 向天线的无线装置的信标发射和接收的方法和系统。

背景技术

在集中式和分布式无线网络中，都广泛使用信标信号来在无线装置 之间传递重要控制信息。具体来说，当″新的″无线装置刚刚打开时，或 者刚刚移动到已经有一个或多个其它无线装置(例如，无线接入点)在 工作的区域内时，信标信号包括使得该″新的″无线装置能够与其它已有 的(多个)无线装置建立通信的重要信息。这样的信息可以包括用于使 无线装置之间的通信同步的时序信息、工作信道或频率、针对数据传输 的时隙分配等。

信标信号通常是这样广播的：使得发信标装置的发射范围内的任何 无线装置都能够接收到该信标。过去，这些信标信号在信标发射器处和 信标接收器处都是使用全向或基本全向的天线来广播和接收的。图1图示 这种全向信标发射设置的实例，包括发信标装置110和两个无线信标接收 装置120。

不过，在新一代无线网络中，工作频率在很多情况下要远高于从前 的系统。例如，这些系统中的某一些会以60GHz左右的频率工作，或甚至 更高。不幸的是，与工作频率较低的信号相比，以这些较高频率广播或 发射的信号会遭受明显大得多的衰减--尤其是在穿透中间物体时，比如 建筑物中的墙壁。结果，除非显著增加发射器功率电平(这样做通常没 有可行性)，否则工作在这些较高频率上的无线装置的通信范围将会明 显减小。

缓和这些较高频带的问题的一种解决方案是让无线装置使用定向天 线。众所周知，当减小发射或广播天线方向图(antenna pattern)的波 束宽度时，会达到效果与增大发射器功率电平一样的天线增益。类似地， 当减小接收天线方向图的波束宽度时，会达到效果与增大接收功率电平 一样的天线增益。通过采用波束宽度足够窄(即，天线增益足够大)的 定向天线来进行发射和接收，无线装置就能够在依旧维持可接受的通信 范围的同时在较高频带上工作。

不过，当广播信标信号的无线装置采用定向天线时，仅仅沿着天线 方向图的方向广播信标信号。因此，在处于发信标装置的通信范围内的 无线装置中，仅有很小百分比的无线装置能够真正接收到信标信号。此 外，这一问题在接收无线装置也采用定向天线而且这些定向天线的波束 可能并不指向发信标装置的时候更加严重。同时，因为假设发信标装置 和搜索信标信号的″新的″无线装置彼此都不知道对方的存在，那么它们 没有办法知道将它们的天线指向哪里，或者何时将天线指向对方，以使 信标信号从发信标装置有效地传送到无线装置。

图2图示这种设置的实例，包括发信标装置210和两个搜索信标信号 的无线装置220a和220b。无线装置220a将它的定向天线指向发信标装置 210，但是它仍然可能接收不到信标信号，因为发信标装置210将它的定 向天线指向了远离无线装置220a的方向。同时，发信标装置210将它的定 向天线指向了无线装置220b，但是无线装置220b可能接收不到信标信号， 因为它的定向天线指向了远离发信标装置210的方向。

由此，希望提供一种针对采用定向天线的无线装置的信标发射和接 收方法。还希望提供一种采用定向天线并且依然能够将信标信号传送到 位于相对于它而言的任何方向上的无线装置的信标发射器。此外还希望 提供一种具有能够从位于相对于它而言的任何方向上的发信标装置接收 到信标信号的定向天线的无线装置。

发明内容

在本发明的一个方面中，一种广播信标信号的方法包括：提供多个 超帧，每个这些超帧都包括具有至少M个信标时隙的信标周期；生成要在 多个超帧中的每个超帧的信标周期期间广播的信标信号；以及在信标周 期期间的M个信标时隙中的每个信标时隙期间在M个不同方向中的一个相 应方向上广播信标信号，其中该信标信号在每个信标周期期间在所有M个 方向上都进行了广播。

在本发明的另一个方面中，一种信标发射装置包括：信标信号发生 器，适合于生成信标信号；以及定向天线系统，适合于在多个超帧中的 每个超帧内的信标周期期间的M个信标时隙中的每个信标时隙期间在M个 不同方向中的一个相应方向上广播信标信号，其中该定向天线系统在每 个信标周期期间在所有M个方向上广播信标信号。