专利名称：一种无线局域网微微网组网的实现方法
技术领域：
本发明涉及一种无线局域网的组网方法，特别涉及一种无线局域网微微网组网的实现方法。
背景技术：
无线局域网是一种遵循国际电气和电子工程师协会(IEEE)802.11协议、以电磁波作为传输媒介的局域网。IEEE802.11a和IEEE802.11b的工作频段分别为2.4G和5G，支持的最高物理接口速率为11Mbps和54Mbps，IEEE802.11a和IEEE802.11b采用相同的媒体接入控制协议(MAC)。
无线局域网主要由插入无线局域网卡的移动终端和接入点组成，移动终端和接入点在MAC的控制下，分享同一信道。多个移动终端可以和一个接入点组成中心点转发的基础设施(Infrastructure)模式，并通过接入点与有线网络或其他的接入点互联。如图1所示，图1为一种Infrastructure模式的无线局域网组网图，其具体描述为接入点(AP)通过无线连接与不同的移动终端相连，AP通过有线连接与有线网络连接。
AP常常采用外置天线收发信号，由于外置天线的增益较高，因此，AP的覆盖范围较大。当在移动终端稀疏的时候，建立无线局域网，由于没有很多用户同时登陆无线网络，通信容量要求不高，此时，AP覆盖范围较大的特点是一个优点。但是，当在移动终端密集的时候，如在开大型展示会时，建立无线局域网微微网，由于同时有很多用户登陆无线网络，所以要求在小范围内使用多个AP以提高通信速率，并且要求控制AP的覆盖范围来防止不同AP之间的同信道干扰问题，此时，AP覆盖范围较大的特点就是一个缺点。当由于AP的覆盖范围大所导致的AP之间同信道干扰严重的时候，就可能不能实现用AP建立无线局域网微微网。
由上述描述可以看出，如何控制AP的覆盖范围，使AP的覆盖范围适应不同无线局域网的组网方式，特别是适应无线局域网微微网的组网，是一个亟待解决的问题。
发明内容
由鉴于此，本发明提供一种无线局域网微微网组网的实现方法，该方法实现了无线局域网微微网的组网。
根据上述目的，本发明的具体实施方案为一种无线局域网微微网组网的实现方法，每一个接入点通过外置天线与多个移动终端互相通信，接入点与接入点之间通过外置天线互相通信，该方法还包括A、在接入点中设置内置天线；B、根据无线局域网微微网的容量要求，确定该网所需接入点的数目和每个接入点覆盖的范围；C、设置接入点的输出功率，根据接入点的输出功率和覆盖范围，确定接入点的天线增益；D、判断接入点的天线增益是否大于等于预设值，如果是，接入点继续用外置天线收发信号，否则，切换接入点的天线，使接入点用内置天线收发信号。
在所述的接入点中设置射频插座开关，该射频插座开关对接入点中的内置天线和外置天线进行切换。
所述的接入点内置天线为内置微带天线。
所述的接入点内置微带天线为倒L形金属天线。
所述的预设值为接入点外置天线的最小增益。
所述的步骤B进一步包括b1、无线局域网微微网所需接入点的数目为无线局域网微微网的容量除以接入点的容量得到的值；b2、每个接入点覆盖的范围为该无线局域网微微网覆盖范围除以接入点的数目得到的值。
在所述的接入点分别设置两个内置微带天线和两个外置天线，用于空间分集接收。
对所述接入点的内置天线配置阻抗匹配网络。
该方法还包括采用分布参数匹配法、集总参数匹配法或天线形状匹配法配置阻抗匹配网络。
所述确定接入点天线增益进一步包括c1、根据圆面积公式利用接入点覆盖范围计算出接入点覆盖半径；c2、20乘以以10为底工作频率的对数后加上92.4得到的值，该值再加上20乘以以10为底接入点覆盖半径的对数得到电波自由空间损耗；c3、设置接入点的输出功率，接入点天线增益为移动终端接收灵敏度减去接入点输出功率和移动终端的天线增益后，再加上电波自由空间损耗和通信衰落储备得到的值。
本发明提供一种无线局域网微微网组网的方法，由于建立无线局域网微微网的重要设备为AP，而AP是否能提供无线局域网微微网所需的比较小的覆盖范围成为是否能实现无线局域网微微网组网的关键，本发明在AP上采用内置微带天线和外置天线相结合的方法，当移动终端密集的时候，多个AP采用内置微带天线进行短距离的信号收发，在提高整个无线局域网容量的同时防止了AP之间同信道的干扰，实现无线局域网微微网的组网；当移动终端稀疏的时候，AP采用外置天线进行通信，提高无线局域网中AP的覆盖范围，减少了无线局域网中AP的数目，节约了成本。
图1为一种Infrastructure模式的无线局域网组网图。
图2为本发明无线局域网微微网的组网图。
图3为无线局域网不重叠的三个组网信道框图。
图4为无线局域网微微网的组网实现方法流程图。
图5为一种无线局域网微微网中AP实施例的内部框图。
具体实施例方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
当一个地区移动终端密集的时候，也就是有多个用户同时登陆互联网，为了提高通信容量，在该地区采用无线局域网微微网的组网方式，其组网方式如图2所示，其具体描述为该无线局域网微微网中含有多个AP，每个AP通过无线连接与不同的移动终端相连，AP与AP之间的连接方式可以为有线连接方式或者无线连接方式。
本发明以工作在2.4GHz工作频段的无线局域网微微网说明该网的组成方式在2.4GHz工作频段无线局域网微微网有14个信道可以进行工作，可工作的14个信道的中心频率为2412MHz到2484MHz，前12个信道频率间隔为5MHz，即前12信道的频点分别为2412MHz、2417MHz、2422MHz、...，第13、14信道为日本采用的信道，频点为2472MHz、2484MHz。但是，无线局域网微微网采用直序扩频的调制方式，其信号带宽为22MHz，加上3MHz的频率间隔保护，避免同频干扰的实际组网频点仅有三个频点1信道2412MHz，6信道2437MHz，11信道2462MHz，因此，当无线局域网微微网进行组网时，为了避免同频信道之间的干扰，同一地区也只能采用3个AP的3个频点进行组网，如图3所示，图3为无线局域网不重叠的三个组网信道框图。
如果采用3个AP利用3个频点进行组网，对于用户密集的无线局域网微微网，其所提供的通信容量是远远不能满足要求的；如果采用在多个AP使用同一个频点进行组网，由于AP具有一定的覆盖范围，在某个AP的覆盖范围内设置另一个同一频点的AP将导致无线局域网微微网中出现同频信道的干扰。
降低功率可以改变AP的覆盖范围，从而解决无线局域网微微网中出现同频信道干扰的问题。但是，为了满足IEEE802.11b协议和杂散的要求，AP的功率无法无限制地下降，目前AP最小功率可以调节到6dBmw，运用该功率可以降低AP的覆盖范围，但是对于组建无线局域网微微网，使用最小功率的AP覆盖仍然偏大，仍然会引起无线局域网微微网中的AP之间出现同频干扰。
因此，本发明在AP中采用了内置微带天线和外置天线相结合的组合方式。组建无线局域网微微网时，根据无线局域网微微网的容量要求，确定AP的数目和AP的覆盖范围，再根据AP的覆盖范围确定使用AP的微带内置天线或外置天线当无线局域网微微网中AP需要覆盖的范围小时，采用AP的内置微带天线进行收发信号；当无线局域网微微网中AP需要覆盖的范围大时，采用AP的外置天线收发信号。
如图4所示，图4为无线局域网微微网的组网实现方法流程图，其具体实现过程为步骤400，在AP中设置内置微带天线和可以切换AP中的微带天线和外置天线的射频插座开关；步骤401，根据通信容量的要求确定AP的数目，通信容量是以每平方公里的带宽统计的，假设每个地区有两种情况通信容量较高时每平方公里的带宽为Vhigh Mbps，通信容量较低时每平方公里的带宽为Vlow Mbps；步骤402，根据AP的数目确定每个AP的覆盖范围；步骤403，设置AP的输出功率，根据AP的输出功率与覆盖范围，确定AP的天线增益；步骤404～406，由于AP外置天线的最小增益最小只能到2dB，所以判断AP的天线增益是否大于等于2dB，如果AP的天线增益大于等于2dB，转换射频括座开关，使AP选择外置天线收发信号；如果AP的天线增益小于2dB，转换射频插座开关，使AP选择内置微带天线收发信号；步骤407，确定AP选择的天线后，确定AP最终的输出功率，完成无线局域网微微网的组网。
在AP中设置内置微带天线，该微带天线的基本结构为在损耗和厚度都很小的介质衬底两面分别敷设金属底板和金属贴片，形成辐射体。贴片可以为具有规则形状的面积单元，如矩形、圆形和圆环等，这种由面积贴片单元组成的微带天线称为微带贴片天线；贴片也可以为窄长条形的薄片振子，这种天线称为微带振子天线。不同形状的导体贴片形成不同的辐射方向性。
微带天线通常采用微带传输线馈电，也可采用同轴线馈电。馈电方式与天线结构决定了辐射波的极性化方式。
与AP的外置天线相比，AP的内置微带天线具有以下优点尺寸小，重量轻，价格低和可移动性好；馈电网络、匹配网络可与天线结构一起制成，适合大批量生产；容易实现圆极化，双频段，双极化等多功能。但是，微带天线也有缺点，导致在某种场合无法应用辐射单元具有谐振特点，频带宽度很窄；存在导体和介质的损耗；功率容量小，只能用于小功率场合，性能受基片材料影响大。
在无线局域网微微网中AP工作在2.4GHz或5.7GHz，频带宽度为22GHz，属于窄带通信，AP可以选择内置微带天线。如AP选择微带天线或倒L形金属天线。
AP有了内置微带天线，必须设置该内置微带天线的阻抗匹配网络，没有该阻抗匹配网络不仅会影响到内置微带天线的辐射效率，而且会影响发射单元的工作，降低接收灵敏度。
设置内置微带天线的阻抗匹配有多种方法第一种方法，分布参数匹配法一定结构的传输线具有阻抗变换特性，馈线与天线之间采用一定宽度的印制板微带线或微带线网络可获得匹配作用，由于微带线所占的印制板面积大，通常的移动设备不适用。
第二种方法，集总参数元件匹配法史密斯阻抗圆图表明，在馈线与天线之间并联或串联一定数值的集总参数元件，可达到天线与馈线间的阻抗匹配，这种方法大大减小了印制板的面积，本发明中的AP常常采用该方法。
第三种方法，天线形状匹配法，内置微带天线的特性阻抗与内置微带天线的宽度、形状有关，改变内置微带天线的宽度、形状或馈电的位置，也可以获得阻抗匹配。
为了可以切换AP的内置微带天线和外置天线，本发明提供了射频插座开关，该射频插座开关为了射频传输的连续性，一般安装在阻抗匹配网络后，射频传输线的终端上。该射频插座开关的电压驻波比小于1.8，为了保证射频插座开关的损耗低性，损耗值小于0.5dB。
通常AP外置天线的接口均为50欧姆标准接口，因此根据AP的覆盖范围选择外置天线时，采用一定增益的全向天线，如通常采用增益为3dB的鞭状天线或采用增益为8dB的鞭状天线。
为了达到AP空间分集接收的效果，克服电波传播的多径衰落，可以采用收发分开的两个内置微带天线和两个外置天线，其中，两个内置微带天线之间的距离选择为四分之三波长，最好为四分之五的波长。如图5所示，图5为一种无线局域网微微网中AP实施例的内部框图，其具体描述为当发射信号时，AP需要发射的信号通过RJ45接口、以太网收发器、协议转换器、基带信号处理器、信号调制解调器、收发切换器和功率放大器传输到射频插座开关，根据该无线局域网微微网需要的输出功率大小，选择内置微带天线或外置天线，将射频插座开关切换到相应的位置，通过内置微带天线或外置天线将该信号发射到无线局域网微微网中。
当接收信号时，根据该无线局域网微微网需要的输出功率大小，选择内置微带天线或外置天线，将射频插座开关切换到相应的位置，通过内置微带天线或外置天线接收无线局域网微微网的信号，该接收的信号通过接收链路分集切换、收发切换器、信号调制解调器、基带信号处理器、协议转换器、以太网收发器和RJ45接口接入到AP，AP接收该信号。
电波传播受电磁环境、地形环境和地物环境等的影响，在建立无线局域网微微网时，通常要首先进行环境的电磁测试和了解地形地物，选择合适的电波传播模型，对接入点基站的覆盖范围进行计算与估测，最后进行实际的测试，确定无线局域网的组网。
以下举具体实例说明本发明为了便于分析与计算，假设电波传播模型为自由空间传播，假设移动端接收灵敏度为-90dBm(1Mbps)，则AP的覆盖范围半径R计算如下Ls＝92.4+20lgF(GHz)+20lgR(Km)； (1)Rssenstivity＝Papout+Gap+Gstation-Ls-Lr；(2)其中，Ls为电波自由空间损耗，Lr为通信衰落储备，此处设为15dB，f(GHz)为工作频率，此处按照2.45GHz计算，R(Km)为AP的覆盖范围半径；Rssenstivity为移动端接收灵敏度，Papout为接入点输出功率，Gap为接入点天线增益；Gstation为移动端的天线增益，移动端天线增益为0dB。
根据公式(1)和公式(2)，已知AP的覆盖范围半径R可以计算出Ls，进一步可以计算出AP的天线增益；已知AP的天线增益，可以计算出Ls，进一步可以计算出AP的覆盖范围半径。
设置一个地区每平方公里要求的通信容量最低为30Mbps，最高为300Mbps，针对这两种情况进行分析。
当该地区每平方公里要求的通信容量为30Mbps，由于AP提供的最大容量为11Mbps，因此该地区需要设置3个AP。每个AP覆盖范围为0.333平方公里，根据圆面积公式可以计算出每个AP覆盖范围的半径为316m。设置每个AP的输出功率为12.5dBm，利用公式(1)和公式(2)计算得到天线增益为2.5dB，即采用AP中的外置天线即可，如采用辫状天线。
当该地区每平方公里要求的通信容量为300Mbps，由于AP提供的最大容量为11Mbps，因此该地区需要设置28个AP。每个AP覆盖范围为0.0357平方公里，根据圆面积公式可以计算出每个AP覆盖范围的半径为107m。通过减小AP的功率降低AP的覆盖范围，由于杂散和发射频谱等因素的影向，AP的功率最小可设置为6dBm，假设仍然采用增益为2.5dB的外置天线，根据公式(1)和公式(2)可以计算得出AP的覆盖范围为150m，这比实际需要的覆盖范围大了1.5倍，不能满足实际无线局域网微微网的组网需要，因此必须降低天线增益，采用内置微带天线进行信号的收发工作，通常内置微带天线增益为0dB，根据公式(1)和公式(2)计算得到AP输出功率为5.69dBmW，与AP的最低输出功率基本相等，基本满足无线局域网微微网的组网需要。
调节AP的功率是调节覆盖范围的一种方法，设置AP的功率不同，AP的覆盖范围也不同，通常AP的功率可以设置为5个等级，因此在AP的外置天线增益一定时，AP有5种覆盖范围可选。当AP中设置了内置微带天线，AP又增加了5种覆盖范围可以进行选择。由此可知，本发明在AP中设置内置天线提高了AP组网的灵活性。
本发明提供无线局域网微微网中的AP同时具有外置天线和内置微带天线，当移动终端密集时，AP采用内置微带天线进行收发信号，避免了AP之间同频信道的干扰问题；当移动终端稀疏时，AP采用外置天线进行收发信号，在固定的地区减少了AP的数量，节约了成本。更进一步的，在AP中设置内置微带天线，可以防止由于在未接外置天线的情况下给AP加电导致的AP空载工作从而烧毁AP问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种无线局域网微微网组网的实现方法，每一个接入点通过外置天线与多个移动终端互相通信，接入点与接入点之间通过外置天线互相通信，其特征在于，该方法还包括A、在接入点中设置内置天线；B、根据无线局域网微微网的容量要求，确定该网所需接入点的数目和每个接入点覆盖的范围；C、设置接入点的输出功率，根据接入点的输出功率和覆盖范围，确定接入点的天线增益；D、判断接入点的天线增益是否大于等于预设值，如果是，接入点继续用外置天线收发信号，否则，切换接入点的天线，使接入点用内置天线收发信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的接入点中设置射频插座开关，该射频插座开关对接入点中的内置天线和外置天线进行切换。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的接入点内置天线为内置微带天线。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的接入点内置微带天线为倒L形金属天线。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的预设值为接入点外置天线的最小增益。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤B进一步包括b1、无线局域网微微网所需接入点的数目为无线局域网微微网的容量除以接入点的容量得到的值；b2、每个接入点覆盖的范围为该无线局域网微微网覆盖范围除以接入点的数目得到的值。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的接入点分别设置两个内置微带天线和两个外置天线，用于空间分集接收。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述接入点的内置天线配置阻抗匹配网络。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括采用分布参数匹配法、集总参数匹配法或天线形状匹配法配置阻抗匹配网络。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定接入点天线增益进一步包括c1、根据圆面积公式利用接入点覆盖范围计算出接入点覆盖半径；c2、20乘以以10为底工作频率的对数后加上92.4得到的值，该值再加上20乘以以10为底接入点覆盖半径的对数得到电波自由空间损耗；c3、设置接入点的输出功率，接入点天线增益为移动终端接收灵敏度减去接入点输出功率和移动终端的天线增益后，再加上电波自由空间损耗和通信衰落储备得到的值。
全文摘要
本发明公开一种无线局域网微微网组网的实现方法，每一个接入点通过外置天线与多个移动终端互相通信，接入点与接入点之间通过外置天线互相通信，该方法还包括A.在接入点中设置内置天线；B.根据无线局域网微微网的容量要求，确定该网所需接入点的数目和每个接入点覆盖的范围；C.设置接入点的输出功率，根据接入点的输出功率和覆盖范围，确定接入点的天线增益；D.判断接入点的天线增益是否大于等于预设值，如果是，接入点继续用外置天线收发信号，否则，切换接入点的天线，使接入点用内置天线收发信号。该方法实现了无线局域网微微网的组网。
文档编号H04Q3/00GK1567865SQ0314253
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月17日 优先权日2003年6月17日
发明者单文英, 杨胤嗣, 杨学贤, 郭大伟 申请人:联想(北京)有限公司