[发明专利]无线网络的有源天线装置、网络设备和接入点

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络(尤其是交通工具到路旁通信网络)的一种有源天线装置、一种网络设备以及一种接入点。

背景技术

举例来说，在例如无线CBTC(基于通信的列车控制)或PIS(乘客信息系统)等交通工具到路旁数据通信中，客户端的移动性和所造成的信道条件的迅速变化使得难以获得可靠且高效的通信。尽管对AP(接入点)放置、天线配置和硬件设置的仔细规划可考虑到传播路径损耗、屏蔽和(在某种程度上)多路径传播的效应，但例如来自其它系统的干扰或传播条件的临时变化等其它效应较难预测，且可严重影响系统性能(即，数据通过量和链路可靠性)。

在一常规无线网络中，每一AP配备有单个天线单元。在本申请案中，术语“天线单元”可指代单个天线，或指代分集方案中所使用的一组天线。术语“天线单元”还涵盖MIMO(多输入多输出)通信系统(例如，IEEE 802.11n无线网络)中或波束成形方案中所使用的天线阵列。然而，在这些情况的每一者中，形成AP的天线单元的所有天线元件彼此靠近，也即其距离与AP之间的距离相比较小)。

图1描绘在AP和客户端侧使用天线分集的交通工具到路旁(此处为列车到轨道旁)通信网络的典型设置。为了选择邻近AP之间的合适距离，必须考虑各种方面：

·无线电传播：考虑到发射功率、接收器灵敏度以及AP和客户端的天线增益，AP之间的距离必须足够小以保证客户端的运动路径的任一点处的接收信号强度足以允许与至少一个AP的通信。在实践中，邻近AP的覆盖范围需要有一些重叠，以便能够顺畅的切换。

·成本：AP之间的距离越小导致AP的数量越大，且因此设备成本越高。

·切换频率：频繁的切换将增加开销且减少传输量。因此，不应将邻近AP之间的距离选择得太小。交通工具的速度在此场境中发挥重要作用，因为快速移动的交通工具与缓慢的交通工具相比，将在较短的时间间隔中从一个AP通过到下一个AP。因此，高速交通工具需要较大的AP间距，以便使切换引起的开销保持在可接受的限度内。

·频率再用：因为RF(射频)带宽是有限的，因此密集的AP部署将导致使用同一RF的AP之间的争用和/或干扰。这影响了带宽利用的效率。

发明内容

因此，本发明旨在提供无线网络中的AP与无线终端之间的较易预测且可靠的无线电链路，并允许AP之间相对较大的间距，从而实现低切换频率，但使通信与在常规系统中相比，较不易受争用和/或干扰的攻击。

本发明的目的是通过一有源天线装置实现的。所述有源天线装置包括：一放大器单元，其用于放大一RF信号；以及一天线单元，其用于将所述RF信号转换为电磁波，以及将电磁波转换为RF信号。所述有源天线装置进一步包括：一控制单元，其用于接收来自一管理单元的一指令，并根据所述指令产生一控制信号，该控制信号用于控制放大器单元的放大。

本发明的目的进一步通过用于将一无线终端连接到一无线网络的一网络设备来实现。所述网络设备具有一管理单元，所述管理单元用于控制根据本发明的至少一有源天线装置，其中根据来自所述管理单元的指令而控制放大器单元的放大。

本发明的目的进一步通过一AP来实现。所述AP具有一网络设备和多个根据本发明的分布式有源天线装置，且另外具有用于耦合所述网络设备和所述有源天线装置的一电力配送单元，其中根据来自所述网络设备的管理单元的指令而控制每一有源天线装置的放大器单元的放大。

在本发明的一实施例中，AP的网络设备和有源天线装置通过由电力配送单元提供的一有线链路而彼此耦合。在此情况下，管理单元的指令可在网络设备与无线终端之间的交通数据信号的RF上连同交通数据信号一起，或在单独的RF上，或作为低频率或基带信号，经由有线链路而发射到控制单元。

实施管理单元以通过计算网络设备与相应的有源天线装置之间的RF信号损耗，来得出针对每一有源天线的控制单元的指令。

更有利的是，每一有源天线装置可进一步包括：一接收器单元，其用于接收来自天线单元的RF信号输出；以及一测量单元，其用于测量来自接收器单元的接收信号输出。依据接收器单元的复杂性，测量单元可测量相应的有源天线装置与无线终端之间的传播损耗，甚至测量相应的有源天线装置所遭受的干扰。此外，测量单元还可以用于将其测量结果经由有线链路发送到管理单元。在此情况下，管理单元可进一步实施为基于测量结果来动态地更新指令，使得可通过动态调整放大器单元的放大来抵消传播损耗甚至干扰。