[发明专利]无线局域网基站接入系统及智能定向收发方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线数据通信系统，具体涉及到一种无线局域网(WLAN， Wireless Local Area Network)基站接入点(AP，Access Point)的系统及 智能定向收发方法。

背景技术

WLAN属于一种短距离无线通信技术，它通过无线射频(RF)技术在空中传 输数据、话音和视频信号，具有灵活、高效等特点。无线终端很好的可移动 性是其相对于布线网络的重要优势之一。随着无线通信技术的发展和对无线 局域网通信速率要求的不断提高，数据速率、安全性和服务质量都得到了很 好的提升。

基站接入点AP也称作网络连接器，它的主要作用是将无线网络接入以太 网，一个AP能够在几十米至上百米的范围内连接多个无线用户。在一些应用 密集的区域，往往要设置多个基站接入点，用于提高通信速率；而在一些应 用稀少地区，为了节省投资，又希望一个AP可以覆盖较大的范围。

然而，现有的无线AP采用全向天线进行发送和接收，在功率受限的情况 下，可以覆盖的范围比较小；在有限的无线信道资源条件下如何增加系统的 吞吐率也是现有AP应用受限的问题之一。

发明内容

本发明的目的是利用与无线局域网基站接入点AP连接的智能天线波束切 换控制实现每一帧业务帧定向接收或发送，以克服现有的无线AP采用全向天 线，在功率受限时覆盖范围较小的问题，实现提高基站接入点AP的覆盖范围 和网络吞吐率，同时解决了AP之间存在基站间干扰的问题。

为了达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种无线局域网基站接入系统，包括智能天线波束切换控制部分、摆放 位置相邻的第一智能天线和第二智能天线，两个智能天线均为可进行波束切 换的正九棱柱天线，且结构相同；智能天线波束切换控制部分由射频接收模 块、A/D转换器以及基带处理和控制模块构成；第一智能天线与射频接收模 块相连；第二智能天线输出与基站接入点AP模块相连；射频接收模块对来自 第一智能天线的射频信号进行解调，解调后输出的4路I、Q模拟基带信号经 A/D转换器采样变为4路I、Q数字基带信号，输出到基带处理和控制模块， 该模块采用FPGA对接收到的数字基带信号进行处理和分析，并根据得到的结 果控制第一、第二智能天线的波束方向，从而使得系统接收/发送的每一个业 务帧都使用定向波束进行接收/发送。

利用上述系统实现智能定向收发的方法，包括系统初始化、定向接收和 定向发送三个流程，其中：

系统初始化的流程包括：

(1)系统初始化时，基带处理和控制模块控制两个正九棱柱的第一、第 二智能天线都工作在全向波束；初始化射频接收模块使其工作在接收状态；

(2)系统初始化时，每隔一定时间间隔通过基带处理和控制模块改变射 频接收模块的频点，并将不同频点处解调后的基带信号通过A/D转换器，作 为基带处理和控制模块的输入，此模块实时运算得到不同配置频点下数字基 带信号的接收信号强度，接收信号强度最强的频点极为此基站接入点的频点， 射频接收模块配置至此频点进行后续接收/发送，此频点配置过程只在系统初 始化的时候进行一次；

定向接收一个业务帧的流程包括下述步骤：

(1)初始状态时，使两个正九棱柱的第一、第二智能天线都工作在全向 波束；

(2)当第一智能天线起始检测到有业务帧时，再区别检测该帧是否是由 客户端发起的业务帧，如果该帧是由客户端发起的，则由射频接收模块将该 帧帧头的前一小段时间信号解调成基带信号，通过A/D转换器转为数字信号， 基带处理和控制模块对得到的基带数据进行计算后，调整射频增益至合适值， 其目的是为了实现自动增益控制，使系统接收到的信号强度值在A/D的动态 范围之内，方便进行处理；

(3)接着，在对此帧的后续接收过程中，基带处理和控制模块切换第一 智能天线的九个波束方向，分别使用九个波束对后续接收到帧的前一小段进 行接收，使接收到的射频信号通过射频接收模块及A/D转换器由基带处理和 控制模块计算第一智能天线在各个方向上的接收信号强度RSSI，由此选定具 有最大接收信号强度的方向；

(4)基带处理和控制模块调整第二智能天线的波束方向为最大接收信号 强度方向，第二智能天线将其对应的波束作为此帧接收的最终方向，把该业 务帧接收至基站接入点AP模块，由AP模块对此帧进行相应的处理和响应；