專利名稱：無線網(wǎng)絡(luò)裝置及其調(diào)整式數(shù)字波束形成的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種無線網(wǎng)絡(luò)裝置，且特別是有關(guān)于一種無線網(wǎng)絡(luò)裝置及其調(diào)整式數(shù)字波束形成(adaptive digital beamforming)的方法。
背景技術(shù)：
隨著高數(shù)據(jù)傳輸率的流量需求的增加，對(duì)于高效率的無線數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的需求也變得更為重要。于是提出具備波束形成技術(shù)的智能型天線系統(tǒng)以減少種種干擾并克服多重路徑傳播(multipath propagation)所引起的信號(hào)褪變(signalfading)。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，其是傳統(tǒng)的具有模擬波束形成器的智能型天線系統(tǒng)的構(gòu)造圖。智能型天線系統(tǒng)100包括天線陣列110，天線陣列110具有能夠產(chǎn)生多重波束場(chǎng)型(multi-beam pattern)112的n個(gè)天線。來自遠(yuǎn)距單元(未顯示)如網(wǎng)絡(luò)客戶的信號(hào)是配以不同的媒體存取控制(Media Access Control，MAC)識(shí)別碼MAC101～MACn，并在落于波束場(chǎng)型所界定的涵蓋范圍(coverage area)內(nèi)時(shí)由天線陣列110加以檢測(cè)及接收。而模擬波束形成器120即用以「加權(quán)(weight)」接收信號(hào)，如施以適當(dāng)?shù)南辔灰?phase shifting)及振幅調(diào)整，以重建接收信號(hào)。接著，將加權(quán)后接收信號(hào)供至用以過濾信號(hào)的收發(fā)器130。然后，將收發(fā)器130濾出的信號(hào)供至數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器140而轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。最后，將轉(zhuǎn)換后數(shù)字信號(hào)供至MAC組件150。
然而，傳統(tǒng)的具有模擬波束形成器的智能型天線系統(tǒng)除構(gòu)造復(fù)雜外且消耗相當(dāng)大的電源，因此并不適合支持有網(wǎng)絡(luò)功能的輕便型攜帶式裝置。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)字實(shí)作的無線網(wǎng)絡(luò)裝置及其調(diào)整式數(shù)字波束形成的方法以解決上述問題。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種無線網(wǎng)絡(luò)裝置。無線網(wǎng)絡(luò)裝置包括天線陣列、收發(fā)器、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器、加權(quán)組件以及媒體存取控制組件。天線陣列包括數(shù)個(gè)天線。收發(fā)器通過天線以接收來自客戶端的數(shù)個(gè)模擬輸入信號(hào)，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器則將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸入信號(hào)。加權(quán)組件包括加權(quán)產(chǎn)生器及演算單元，加權(quán)組件是用以接收數(shù)字輸入信號(hào)并將其乘上加權(quán)向量而輸出數(shù)字加權(quán)信號(hào)。加權(quán)產(chǎn)生器包括搜尋單元、輻射場(chǎng)型單元以及追蹤單元，加權(quán)產(chǎn)生器是用以產(chǎn)生加權(quán)向量，而加權(quán)向量具有對(duì)應(yīng)接收自天線陣列的數(shù)字輸入信號(hào)的數(shù)個(gè)加權(quán)值。搜尋單元用以決定對(duì)應(yīng)數(shù)字輸入信號(hào)的主中心角。輻射場(chǎng)型單元用以決定對(duì)應(yīng)主中心角的加權(quán)向量。追蹤單元用以微調(diào)主中心角。演算單元?jiǎng)t將數(shù)字輸入信號(hào)乘上加權(quán)向量以產(chǎn)生數(shù)字加權(quán)信號(hào)。最后，與加權(quán)組件相耦接的媒體存取控制組件用以處理數(shù)字加權(quán)信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種調(diào)整式數(shù)字波束形成的方法。該方法包括借助分別形成具有不同中心角的數(shù)個(gè)波束而搜尋主中心角。即計(jì)算每一波束中的接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，具有最大信號(hào)強(qiáng)度的波束其中心角便選為主中心角。然后，借助查閱預(yù)設(shè)參數(shù)表而決定對(duì)應(yīng)主中心角的加權(quán)向量。接著，借助檢測(cè)接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度以微調(diào)主中心角。最后，依據(jù)微調(diào)后的主中心角及加權(quán)向量以形成主波束。
為讓本發(fā)明之上述目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明如下。


圖1是傳統(tǒng)的具有模擬波束形成器的智能型天線系統(tǒng)的構(gòu)造圖。
圖2是依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例的無線網(wǎng)絡(luò)裝置200。
圖3是具有主波束及數(shù)個(gè)副波束的波束場(chǎng)型的直角坐標(biāo)圖。
圖4是輸入信號(hào)的抵達(dá)角度θ0的角度定義的示意圖。
圖5是應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)裝置200的調(diào)整式數(shù)字波束形成的方法的流程圖。
圖6是天線陣列210在前平面的涵蓋范圍。
圖7是搜尋主中心角的步驟520的流程圖。
圖8是決定對(duì)應(yīng)主中心角的加權(quán)向量的步驟530的子步驟的流程圖。
圖9是微調(diào)主中心角C的步驟540的子步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參照?qǐng)D2，其是依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例的無線網(wǎng)絡(luò)裝置200。無線網(wǎng)絡(luò)裝置200包括天線陣列210、收發(fā)器220、數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器230、加權(quán)組件(weighting device)240以及媒體存取控制(Media Access Control，MAC)組件250。天線陣列210包括n個(gè)天線，即212(0)~212(n)。天線陣列210中的n個(gè)天線共同形成多重波束輻射場(chǎng)型，如圖3所示，其是具有主波束310及數(shù)個(gè)副波束320的波束場(chǎng)型的直角坐標(biāo)圖。主波束310具有中心角C。收發(fā)器220通過天線陣列210中的n個(gè)天線而接收來自客戶端(未顯示)的數(shù)個(gè)模擬輸入信號(hào)。D/A轉(zhuǎn)換器230則將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸入信號(hào)。加權(quán)組件240包括加權(quán)產(chǎn)生器241及演算單元248。加權(quán)產(chǎn)生器241是用以產(chǎn)生加權(quán)向量w，而加權(quán)向量w具有n個(gè)對(duì)應(yīng)接收白天線陣列210的數(shù)字輸入信號(hào)的加權(quán)值w0～wn。演算單元248則將數(shù)字輸入信號(hào)DS乘上加權(quán)向量w以產(chǎn)生數(shù)字加權(quán)信號(hào)DS’至MAC組件250。
加權(quán)產(chǎn)生器241包括搜尋單元(searching unit)242、輻射場(chǎng)型單元(radiation pattern unit)244以及追蹤單元(track unit)246。加權(quán)產(chǎn)生器241用以產(chǎn)生加權(quán)向量w。亦即，搜尋單元242依據(jù)客戶端的數(shù)字輸入信號(hào)DS決定主中心角C。輻射場(chǎng)型單元244依據(jù)主中心角C決定加權(quán)向量w。追蹤單元246用以微調(diào)主中心角C。
數(shù)字輸入信號(hào)DS在數(shù)學(xué)上能表成具有實(shí)部i(t)及虛部q(t)的復(fù)數(shù)相量(phasor)。實(shí)部i(t)表示輸入信號(hào)對(duì)于信道中心頻率(channel centerfrequency)的正頻率。虛部q(t)表示輸入信號(hào)對(duì)于信道中心頻率的負(fù)頻率。于是借助實(shí)部及虛部，數(shù)字輸入信號(hào)DS能表成s(t)＝x(t)+j×y(t)(1)其中s(t)＝DS、x(t)＝i(t)以及y(t)＝q(t)，而j=(-1).]]>
執(zhí)行加權(quán)動(dòng)作時(shí)，以天線陣列210中的第0天線212(0)為例，第0天線212(0)的數(shù)字輸入信號(hào)s0(t)的實(shí)部x0(t)及虛部y0(t)是與復(fù)數(shù)的加權(quán)值w0相乘以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)南辔灰萍罢穹{(diào)整。所有的天線212(0)～212(n)的數(shù)字輸入信號(hào)皆執(zhí)行這樣的加權(quán)乘法，而乘積加總后即輸出數(shù)字加權(quán)信號(hào)DS’。MAC組件250則接收數(shù)字加權(quán)信號(hào)DS’并據(jù)此重建信息。
底下將更詳細(xì)討論加權(quán)向量w。加權(quán)向量w具有復(fù)數(shù)的加權(quán)值w0～wn，分別為對(duì)應(yīng)于天線212(0)～212(n)的加權(quán)值。對(duì)應(yīng)天線陣列210中的第i天線的加權(quán)值能表成wi=ai×ejθi---(2)]]>也能表成復(fù)數(shù)相量wi＝ai×cosθi+j×ai×sinθi；其中i小于等于n，n為整數(shù)，ai為復(fù)數(shù)的加權(quán)值wi的相對(duì)振幅；θi為第i天線的相位移，且等于被第0天線所接收的接收信號(hào)的抵達(dá)角度θ0(入射角θ0)加上相位差i×ΔΦθi＝θ0+i×ΔΦ (3)請(qǐng)參照?qǐng)D4，其是輸入信號(hào)410的抵達(dá)角度θ0(入射角θ0)的角度定義的示意圖。接收信號(hào)410的波前(wave front)420自角度θ0的方向首先抵達(dá)第0天線212(0)。接著，行經(jīng)額外的路徑長(zhǎng)Δl1后，接收信號(hào)410抵達(dá)第1天線212(1)。路徑長(zhǎng)Δl1產(chǎn)生第0天線212(0)及第1天線212(1)之間的相位差ΔΦΔΦ=2π×Δl1λ=2π×d×sinθ0λ---(4)]]>其中Δl1＝d×sinθ0，λ(lambda)為信道中心頻率的波長(zhǎng)。而將上述相位差公式重新表示后，通過輻射源定向法(radiation source direction-finding approach)便能夠?qū)⑦h(yuǎn)距單元的客戶端所產(chǎn)生的接收信號(hào)定位，亦即，從相位差ΔΦ來計(jì)算接收信號(hào)在第0天線212(0)的抵達(dá)角度θ0
θ0=sin-1(ΔΦ×λ2π×d)---(5)]]>請(qǐng)參照?qǐng)D5，其是應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)裝置200的調(diào)整式數(shù)字波束形成的方法的流程圖。調(diào)整式數(shù)字波束形成的方法是用以調(diào)整配置于一表面如平面上的天線陣列，以將來自客戶端的所需接收信號(hào)定位。首先，于步驟510中，初始化數(shù)個(gè)參數(shù)，包括設(shè)定波束的振幅及預(yù)設(shè)信號(hào)強(qiáng)度等，容待稍后更詳細(xì)討論。接著，于步驟520中，利用搜尋單元242決定涵蓋客戶端的接收信號(hào)的主波束的主中心角C。
此外，無線網(wǎng)絡(luò)裝置200還包括一預(yù)設(shè)參數(shù)表。于步驟530中，輻射場(chǎng)型單元244是借助查閱預(yù)設(shè)參數(shù)表決定對(duì)應(yīng)主中心角C的加權(quán)向量。接著，于步驟540中，為最佳化信號(hào)強(qiáng)度，追蹤單元246借助檢測(cè)所需接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度而微調(diào)主中心角C。然后，于步驟550中，最佳化信號(hào)強(qiáng)度后，依據(jù)微調(diào)后的主中心角C及加權(quán)向量形成主波束。
為形成涵蓋范圍，圖2中的天線陣列210產(chǎn)生朝向數(shù)個(gè)方向的數(shù)個(gè)波束而延展一平面。亦即，天線陣列210產(chǎn)生的波束形成360度的全方位范圍，并區(qū)分為前平面及后平面。請(qǐng)參照?qǐng)D6，其是天線陣列210在前平面的涵蓋范圍。前平面由波束如N1及N2所界定出的涵蓋區(qū)域依次區(qū)分出N個(gè)位置。每一波束具有波束寬度BW如120度及用以信號(hào)跨區(qū)(signal hand-off)的重迭區(qū)(陰影區(qū))。為求圖示效果，圖6中的波束是繪成調(diào)整式主波束；然而，如圖3所示，天線陣列210也能產(chǎn)生具有主波束及數(shù)個(gè)副波束的多重波束場(chǎng)型。
請(qǐng)參照?qǐng)D5，于步驟510中，在形成數(shù)個(gè)波束以決定主中心角C的前，是決定波束寬度BW以及其它參數(shù)如初始加權(quán)向量與預(yù)設(shè)信號(hào)強(qiáng)度RSSIO。
于步驟520中，欲搜尋主中心角C，于本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，是于天線陣列210所界定的涵蓋范圍中的N個(gè)不同位置之間切換波束的位置，直到找出接受信號(hào)的最大信號(hào)強(qiáng)度。N個(gè)不同位置是對(duì)應(yīng)于涵蓋此涵蓋范圍內(nèi)所有接收信號(hào)的N個(gè)主波束，如圖6所示，N即等于2(N1及N2)。N為將表面角度(surface angle)除以波束寬度BW所得的商數(shù)修整(round off)為最接近的兩整數(shù)中的較大者。表面較佳者是為一平面。于是，在表面為平面而表面角度為180度以及波束寬度為120度時(shí)，N等于180/120＝1.5，再將N修整為最接近的兩整數(shù)(1及2)中的較大者即得N＝2。如圖6所示，由平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)定義的平面具有平行于平面的水平軸以及垂直于平面的垂直軸。正水平軸位于+P(90)度，負(fù)水平軸位于-P(90)度，而正垂直軸位于0度。于是決定出主波束的主中心角C如下式C=P-(n-1)×BW2---(6)]]>其中n為小于或等于(N-1)的整數(shù)(注意此處n并非指「n」個(gè)天線)。因此，于圖6的例子中，即P＝90度、N＝2及BW＝120度，則n＝0及1。接著，由公式(6)可計(jì)算出當(dāng)n＝0及1時(shí)，C分別等于30及-30，并分別對(duì)應(yīng)涵蓋區(qū)域N1及N2的位置。待更詳細(xì)討論調(diào)整式數(shù)字波束形成的方法中的步驟后，上述概念將更為清楚。
請(qǐng)參照?qǐng)D7，其是搜尋主中心角C的步驟520的流程圖。首先，于步驟810中，借助濾出不需要的接收信號(hào)，以識(shí)別與所需要接收信號(hào)相關(guān)的客戶端MAC代碼。接著，于步驟820中，將初始化數(shù)個(gè)參數(shù)的步驟510中決定的表面角度除以波束寬度BW 決定N(N＝表面角度/BW)。然后，于步驟830中，n的初始值設(shè)為1，其中n≤(N-1)。接著，于步驟840中，計(jì)算中心角，并將主波束的中心角C調(diào)整至計(jì)算所得的中心角C，如圖6所示的C＝30度。然后，于步驟850中，檢查于計(jì)算所得的中心角C檢測(cè)的接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度RSSIn是否大于所需接收信號(hào)的預(yù)設(shè)信號(hào)強(qiáng)度RSSI0若是，則執(zhí)行步驟880，若否，則執(zhí)行步驟860。于步驟880中，是執(zhí)行步驟530以決定對(duì)應(yīng)主中心角的加權(quán)向量。
于步驟860中，決定n是否小于N若是，則執(zhí)行步驟870，若否，則回到步驟830。
于步驟870中，是將n增加1，回到步驟840以增加1的n值計(jì)算主波束的新中心角C后，將主波束的中心角C調(diào)整至新中心角C。請(qǐng)參照?qǐng)D6，若于主中心角C＝30度所檢測(cè)的來自客戶端的接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度未大于預(yù)設(shè)信號(hào)強(qiáng)度RSSI0(步驟850)，則執(zhí)行步驟840以將涵蓋區(qū)域從N1的位置換至N2的位置，以及調(diào)整主波束即主中心角至C＝-30度以進(jìn)一步搜尋客戶端，并重復(fù)切換主中心角C的位置直到找到客戶端。
于步驟520的子步驟決定出主中心角C后，執(zhí)行決定加權(quán)向量的步驟530而更新天線陣列210所產(chǎn)生的數(shù)個(gè)波束并消除不需要的接受信號(hào)以增加所需接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度RSSI。請(qǐng)參照?qǐng)D8，其是決定對(duì)應(yīng)主中心角的加權(quán)向量的步驟530的子步驟的流程圖。首先，于步驟910中，依據(jù)最大信號(hào)強(qiáng)度RSSI更新加權(quán)值的振幅a。接著，于步驟920中，更新加權(quán)值的相角θ。最后，于步驟930中，使用施以適當(dāng)?shù)南辔灰萍罢穹{(diào)整的更新后加權(quán)向量分別形成天線陣列中的天線的波束。
請(qǐng)參照?qǐng)D9，其是微調(diào)主中心角C的步驟540的子步驟的流程圖。于步驟1010中，決定步進(jìn)數(shù)(step number)K以微調(diào)主中心角C的位置，其中K為二分之一的波束寬度除以一步進(jìn)角量θstep，即K=(BW2)θstep---(7)]]>亦即，例如在波束寬度BW＝120度及步進(jìn)角量θstep＝5度時(shí)，則依照公式(7)決定步進(jìn)數(shù)K，而主波束依據(jù)步進(jìn)數(shù)K以步進(jìn)角量θstep的整數(shù)倍由主中心角C遞增或遞減至微調(diào)后的主中心角C。此外，如步驟1010所示，也定義整數(shù)k，其中k為大于或等于-K且小于或等于+K的整數(shù)。于步驟1020中，k的初始值設(shè)為1。于是，依據(jù)θ0＝C+k×θstep將主波束的中心角的位置調(diào)整至θ0。請(qǐng)參照?qǐng)D6，于步驟1030中，假若步進(jìn)角量θstep＝5，主中心角C為30度，則主波束是增加至新中心角，即入射角θ0＝35度(以θ＝0度的軸向右偏離35度)。接著，于步驟1040中，檢查利用k計(jì)算出的θ0所檢測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度RSSIk是否大于進(jìn)行初始化的步驟510中決定的所需接收信號(hào)的預(yù)設(shè)信號(hào)強(qiáng)度RSSI0。若RSSIk＞RSSI0，于步驟1050中，檢查RSSIk減去RSSI0的差值是否小于或等于預(yù)設(shè)分貝值DB，即RSSIk-RSSI0≤DB。DB較佳為1.5dB。若RSSIk-RSSI0≤DB，表示找到客戶端并滿足預(yù)設(shè)分貝值DB的條件，則回到步驟1030，仔細(xì)地將主波束的中心角C的位置調(diào)整至θ0以鎖定客戶端。相反地，于步驟1040中，若判斷RSSIk未大于RSSI0，則進(jìn)入步驟1060中檢查k是否為負(fù)值。接著，若k非為負(fù)值，于步驟1070中將k設(shè)為-k，并回到步驟1030以便最佳化信號(hào)強(qiáng)度RSSIk。如圖6所示，依照θ0＝C+k×θstep，其中k＝1，主中心角C＝30度，若k變?yōu)?k時(shí)，入射角θ0由θ＝0度的軸向右偏離35度調(diào)整至由θ＝0度的軸向右偏離25度，即新主中心角為θ0＝25度，而鎖定客戶端。然而，若k為負(fù)值，于步驟1080中檢查于整個(gè)涵蓋范圍內(nèi)是否搜尋到客戶端，亦即，檢查k的絕對(duì)值是否小于K。若否，回到步驟1020重新搜尋客戶端。若于步驟1080中判斷k的絕對(duì)值小于K，則于步驟1090中將k增加1，并回到步驟1030依據(jù)新的k值將主波束調(diào)整至主中心角C以最佳化信號(hào)強(qiáng)度RSSIk。
本發(fā)明的實(shí)施例解決當(dāng)客戶端在涵蓋范圍內(nèi)不同涵蓋區(qū)域的位置之間移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的問題。借助應(yīng)用調(diào)整式數(shù)字波束形成的方法，加權(quán)組件240不斷地調(diào)整天線陣列210產(chǎn)生的波束場(chǎng)型，使得能夠最佳化來自客戶端的接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度。本發(fā)明的實(shí)施例也借助將用以計(jì)算加權(quán)向量的演算單元設(shè)置于加權(quán)組件內(nèi)而提供較簡(jiǎn)單的構(gòu)造。此外，相較于模擬波束形成的方法，采取數(shù)字波束形成的方法如應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例，亦減少可觀的電源消耗。又，傳統(tǒng)的模擬波束形成的方法中，將模擬信號(hào)饋至MAC組件經(jīng)常需要頗可觀的時(shí)間。本發(fā)明的實(shí)施例提供快速的處理而解決此問題，這對(duì)于支持網(wǎng)絡(luò)功能的輕便型攜帶式裝置如需要快速處理以求行動(dòng)性的PDA及膝上型(laptop)計(jì)算機(jī)特別有用。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭示如上，然而其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中任何普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的等效的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的本申請(qǐng)權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種無線網(wǎng)絡(luò)裝置，包括一天線陣列，包括復(fù)數(shù)個(gè)天線；一收發(fā)器，通過這些天線以接收來自一客戶端的復(fù)數(shù)個(gè)模擬輸入信號(hào)；一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，用以將這些模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成復(fù)數(shù)個(gè)數(shù)字輸入信號(hào)；一加權(quán)組件，用以接收這些數(shù)字輸入信號(hào)，并將各數(shù)字輸入信號(hào)乘上一加權(quán)向量而輸出一數(shù)字加權(quán)信號(hào)，該加權(quán)組件包括一加權(quán)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生該加權(quán)向量，該加權(quán)向量具有對(duì)應(yīng)接收自該天線陣列的這些數(shù)字輸入信號(hào)的復(fù)數(shù)個(gè)加權(quán)值；及一演算單元，用以將這些數(shù)字輸入信號(hào)乘上該加權(quán)向量以產(chǎn)生該數(shù)字加權(quán)信號(hào)；以及一媒體存取控制組件，耦接該加權(quán)組件，用以處理該數(shù)字加權(quán)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的無線網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于該加權(quán)產(chǎn)生器還包括一搜尋單元，用以決定對(duì)應(yīng)各這些數(shù)字輸入信號(hào)的一主中心角；一輻射場(chǎng)型單元，用以決定對(duì)應(yīng)該主中心角的該加權(quán)向量；以及一追蹤單元，用以微調(diào)該主中心角。
3.如權(quán)利要求2所述的無線網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于該搜尋單元借助分別形成具有不同中心角的復(fù)數(shù)個(gè)波束，計(jì)算各這些波束中的接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，以及將接收信號(hào)具有最大信號(hào)強(qiáng)度的波束的該中心角選為該主中心角而決定該主中心角。
4.如權(quán)利要求2所述的無線網(wǎng)絡(luò)裝置，還包括一預(yù)設(shè)參數(shù)表，以使該輻射場(chǎng)型單元借助查閱該預(yù)設(shè)參數(shù)表決定對(duì)應(yīng)該主中心角的該加權(quán)向量。
5.如權(quán)利要求2所述的無線網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于該追蹤單元進(jìn)一步檢測(cè)接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度以微調(diào)該主中心角。
6.一種調(diào)整式數(shù)字波束形成的方法，用以調(diào)整一天線陣列，該方法包括搜尋一主中心角C，是借助分別形成具有不同中心角的復(fù)數(shù)個(gè)波束，計(jì)算各這些波束中的接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，并將接收信號(hào)具有最大信號(hào)強(qiáng)度的該波束的中心角選為該主中心角C；借助查閱一預(yù)設(shè)參數(shù)表，決定對(duì)應(yīng)該主中心角C的一加權(quán)向量；借助檢測(cè)接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，以微調(diào)該主中心角C；以及依據(jù)微調(diào)后的該主中心角C及該加權(quán)向量，以形成一主波束。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于微調(diào)該主中心角C的該步驟包括調(diào)整該主中心角C，使得微調(diào)后的該主中心角C更接近所需接收信號(hào)的一入射角θ0。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于搜尋一主中心角C的該步驟包括于該天線陣列所界定的一涵蓋范圍中的N個(gè)不同位置之間切換這些波束的位置，直到找出這些接受信號(hào)的最大信號(hào)強(qiáng)度，其中該N個(gè)不同位置對(duì)應(yīng)于涵蓋該涵蓋范圍內(nèi)的所有接收信號(hào)的N個(gè)波束。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于N為將一表面角度除以一波束寬度BW所得的商數(shù)修整為最接近的兩整數(shù)中的較大者。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于該表面為一平面，該表面角度為180度，且N為180/BW。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于該表面具有位于+P度之一正水平軸、位于-P度之一負(fù)水平軸以及位于0度的一正垂直軸，該主波束的該中心角C為P-(n+1)×BW2,]]>其中n≤(N-1)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于該P(yáng)為90度。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于該BW為120度。
14.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于搜尋一主中心角C的該步驟包括(a)借助濾出不需要的接收信號(hào)，以識(shí)別與所需接收信號(hào)相關(guān)的一客戶端MAC代碼；(b)將一初始化步驟中決定的該表面角度除以該波束寬度而決定N值；(c)將n的初始值設(shè)為1，其中n≤(N-1)；(d)計(jì)算該中心角為P-(n+1)×BW2,]]>并將該主波束的該中心角C調(diào)整至計(jì)算所得的該中心角C；(e)檢查于以n計(jì)算所得的該中心角C檢測(cè)的接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度是否大于所需接收信號(hào)的一預(yù)設(shè)信號(hào)強(qiáng)度；(f)若于計(jì)算所得的該中心角C檢測(cè)的接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度未大于所需接收信號(hào)的預(yù)設(shè)信號(hào)強(qiáng)度，則檢查n是否小于N，否則進(jìn)行決定對(duì)應(yīng)該主中心角的一加權(quán)向量的該步驟；(g)若n小于N，則將n增加1，否則回到步驟(c)；以及(h)回到步驟(d)以增加1的n值計(jì)算該主波束的一新中心角后，將該主波束的該中心角C調(diào)整至該新中心角。
15.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于決定一加權(quán)向量的該步驟包括依據(jù)搜尋一主中心角C的該步驟中的最大信號(hào)強(qiáng)度RSSI，更新分別對(duì)應(yīng)該天線數(shù)組中該些天線的該些波束的加權(quán)值的振幅a；依據(jù)切換該主波束位置的該步驟中決定的所需接收信號(hào)，更新加權(quán)值的相角θ；以及使用以更新后的相角θ及振幅a施以適當(dāng)?shù)南辔灰萍罢穹{(diào)整的該更新后加權(quán)向量分別形成該天線陣列中各這些天線的該些波束。
16.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于微調(diào)該主中心角C的該步驟包括(j)決定一步進(jìn)數(shù)K以微調(diào)該主中心角C的位置，其特征在于K為二分之一的波束寬度除以一步進(jìn)角量θstep，即K=(BW2)θstep;]]>(k)定義一k，其特征在于k為大于或等于-K且小于或等于+K的整數(shù)；(l)設(shè)k＝1；(m)將該主波束的該中心角的位置調(diào)整至θ0，其中θ0＝C+k×θstep；(n)檢查利用k計(jì)算出的θ0所檢測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度(RSSI＝RSSIk)是否大于該初始化步驟中決定的所需接收信號(hào)的該預(yù)設(shè)信號(hào)強(qiáng)度RSSI0；(o)若RSSIk＞RSSI0，則檢查RSSIk減去RSSI0的差值是否小于或等于一預(yù)設(shè)分貝值DB(RSSIk-RSSI0≤DB)；(p)若RSSIk-RSSI0≤DB，則回到步驟(1)，將該主波束的該中心角C位置調(diào)整至θ0以鎖定網(wǎng)絡(luò)客戶；(q)檢查k是否為負(fù)值；(r)若k非為負(fù)值，則設(shè)k＝-k，并回到步驟(m)以最佳化信號(hào)強(qiáng)度RSSIk；(s)檢查k的絕對(duì)值是否小于K，若k的絕對(duì)值未小于K，則回到步驟(1)以重新搜尋網(wǎng)絡(luò)客戶；以及(t)若k的絕對(duì)值小于K，則將k增加1，并回到步驟(m)以最佳化信號(hào)強(qiáng)度RSSIk。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于該預(yù)設(shè)分貝值DB為1.5分貝。
全文摘要
一種無線網(wǎng)絡(luò)裝置，包括天線陣列、收發(fā)器、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器、加權(quán)組件以及媒體存取控制組件。天線陣列包括數(shù)個(gè)天線。收發(fā)器通過天線以接收來自客戶端的數(shù)個(gè)模擬輸入信號(hào)，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器則將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸入信號(hào)。加權(quán)組件包括加權(quán)產(chǎn)生器及演算單元，加權(quán)組件用以接收來自天線的數(shù)字輸入信號(hào)，并將其乘上加權(quán)向量而輸出數(shù)字加權(quán)信號(hào)。本發(fā)明借助檢測(cè)客戶端的信號(hào)強(qiáng)度及使用依據(jù)上述算法的調(diào)整式數(shù)字波束形成的方法，將天線陣列所產(chǎn)生的主波束朝向客戶端而搜尋客戶端的位置。搜尋客戶端的方法包括首先，搜尋主中心角；接著，決定對(duì)應(yīng)主中心角的加權(quán)向量；然后，微調(diào)主中心角；以及依據(jù)微調(diào)后的主中心角及加權(quán)向量以形成主波束。
文檔編號(hào)H01Q21/00GK1925219SQ20061005885
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月29日
發(fā)明者林清年 申請(qǐng)人:智邦科技股份有限公司