专利名称：利用定向天线增加无线网络中的吞吐量的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线网络，特别涉及利用定向天线增加信号强度并增加无线网络中的吞吐量。
(2)背景技术计算机系统及相关科技对社会的很多方面产生了影响。实际上，计算机处理信息的能力改变了我们生活及工作的方式。在计算机系统出现之前，现在计算机系统通常完成许多任务(例如字处理，安排及数据库管理)都是用手完成的。最近， 计算机系统被相互耦合以形成能以电子方式通信以分享数据的有线和无线的计算机网络。因此，许多在计算机系统上执行的任务(例如语音通信、访问电子邮件、电子会议、网络浏览)包括通过有线和/或无线计算机网络与一个或多个其它计算机系统的电子通信。
例如若干计算机系统可通过相应的有线连接(例如类别5电缆)耦合至数据集线器(HUB)以形成有线网络(例如以太网网段)。同样地，若干无线的计算机系统(通常称为“站”)可通过相应的无线连接(例如由无线电接收装置间适合的通信产生的)耦合至无线接入点(“AP”)以形成无线网络(例如IEEE802.11网络)。另外，数据集线器和/或AP可连接至其它数据集线器、AP或其它网络部件(例如路由器、网关和交换机)以形成更复杂的网络(包括有线和无线连接)。
在计算机系统进行电子通信时，电子数据经常会通过在电子数据完成操作的协议栈(例如打包、路由、流控制)。开放式互联(“OSI”)模型是实施协议栈的网络构架的例子。OSI模型将传送电子数据的操作分解成七个分别的“层”，每个设计成完成数据传送过程中的某些操作。虽然协议栈可以实施每一层，而许多协议栈只实施用在跨网络传送电子数据中的选定层。
当从网络接收到数据时，它进入物理层并被传递到更高的中间过渡层，然后最终在应用层被接收。最底层的物理层负责将电脉冲、光或无线电波转换成比特流，反之亦然。另一方面，当从计算机系统传送数据时，它发自应用层并被传递到下面的中间过渡层，然后到达网络。应用层、顶层负责支持应用和终端用户程序，例如电子会议软件、电子邮件客户、网浏览等等。
由大部分协议栈合成的中间过渡层是数据链路层。数据链路层将数据包(从更高层接收的)解码成由物理层使用的比特流，并将比特流(从物理层接收的)编码为由更高层使用的数据包。通常包含在数据链路层中的子层是媒体访问控制(“MAC”)层，它实施将数据包传送到共享信道(例如以太网网段或802.11信道)上的协议。
然而，为了访问媒体，计算机系统必须能感知媒体。在无线环境中，感知无线媒体(例如802.11信道)会很困难，有时是不可能的，取决于站和接入点间在物理上是如何分离的。接入点通常包括一全向天线。因此，当没有物理障碍存在时(例如墙、地板、建筑物等等)，全向天线的范围实际上形成一个在接入点周围的球形区域。当站在接入点的特定范围内时，全向天线使得接入点将数据有意义地发送到站并从该站接收数据。即，在特定范围内，发送的无线电信号有足够的信号强度使得物理层能将无线电信号转换成比特流。
然而，当一个站位于或靠近全向天线和/或被物理障碍与全向天线分离时，无线电信号传播损失(例如在2.4GHZ波段或5GHZ波段)能显著地降低在一个站和接入点之间传送的数据的速度和可靠性。当一个站在接入点的范围以外或当存在实质性的物理障碍时，在该站与接入点之间的有意义的通信也许是不可能的。例如由于传播损失能显著地降低数据率致使实际上不可能与全向天线的通信。另外，虽然全向天线可能有足以探测到正在传送无线电波(例如从一个站至接入点，反之亦然)的信号强度，信号强度有可能被降级，这样就很难，甚至不可能确定无线电波代表什么数据。即，物理层也许不能从降级的无线电波中生成比特流。因此，用于减少传播损失带来的影响的系统、方法和计算机程序产品将会是有益的。
(3)发明内容本发明的原理克服了已有技术的上述问题。它针对使用定向天线增加信号强度和增加无线网络中的吞吐量的方法、系统和计算机程序产品。天线装置包括一全向天线和至少一个定向天线。每个定向天线(例如一个电子操纵的相控阵天线)能具有一个或多个用于将波束对准无线装置的馈电。天线装置可以是将无线装置访问提供给网络，例如给局域网或甚至给英特网的接入点。
全向天线从无线装置接收数据通知信号。该数据通知信号代表无线装置有程序数据要发送到天线装置。根据接收到的数据通知信号，天线装置确定无线装置有程序数据要发送到天线装置。数据通知信号可以是向天线装置指示无线装置有程序数据要发送的一个或多个字节(例如请求发送(“RTS”)信号的请求)。天线装置识别出无线装置最有可能位于从至少一个定向天线中选出定向天线的范围内。例如根据数据通知信号(如全向天线检测到的)相关的信号强度，天线装置至少能估计出定向天线的信号强度是足够从无线装置接收程序数据的。
因为定向天线使用定向波束，定向天线的范围和障碍穿透力比全向天线大。因此，定向天线的信号强度可足够，甚至在与全向天线的通信降级(例如由于与天线装置的距离和物理障碍)时能接收程序数据。在合适时，从定向天线发出的波束对准无线装置。天线装置利用定向天线从无线装置接收程序数据。
当天线装置有程序数据要发送给无线装置时，全向天线发送一请求无线装置的位置的位置请求。全向天线从无线装置接收一指出该无线装置位置的相应的位置信号。该位置信号可以是向天线装置指示无线装置能接收数据的一个或多个字节(例如清除发送(“CTS”)信号)。
位置信号可包括代表相对于天线装置的无线装置的位置的位置数据。或者，天线装置可以至少根据接收位置信号的方向估计出该无线装置的位置。天线装置识别出无线装置最有可能位于从至少一个定向天线中选出定向天线的范围内，并使用定向天线将程序数据传送至无线装置。
本发明的附加特征和优点将在下文中列出，且部分由说明中明显看出或从实施本发明体会到。本发明的特征和优点可以通过仪器和所附权利要求特别指出的组合实现和得到。本发明的这些和其它特征从由以下说明和所附的权利要求变得更明显，或通过本发明的以下实践掌握。
(4)
为了描述可以得到本发明上述的和其它优点和特征的方式，将参照附图示出的本发明的特定实施例对以上简述的本发明作更具体的描述。要理解这些附图仅描述本发明的典型实施例而不是对其范围的限定，本发明将通过使用附图对附加特征和细节进行描述和解释，其中图1示出用于本发明的原理的合适的操作环境。
图2示出根据本发明的原理帮助利用定向天线增加信号强度和增加无线网络中的吞吐量的示例网络构造。
图3示出根据本发明的原理天线装置接收程序数据的方法的示例流程图。
图4示出根据本发明的原理天线装置发送程序数据的方法的示例流程图。
(5)具体实施方式
本发明的原理考虑使用定向天线增加信号强度和提高无线网络中的吞吐量。天线装置包括一全向天线和至少一个定向天线。每个定向天线(例如一个电子操纵的相控阵天线)能具有一个或多个用于将波束对准无线装置的馈电。天线装置可以是将无线装置访问提供给网络，例如局域网或甚至英特网的接入点计算机系统。
天线装置利用全向天线发送和接收控制数据，该控制数据有助于定位无线装置和确定无线装置准备好发送程序数据至天线装置和/或从天线装置接收程序数据。天线装置利用定向天线发送程序数据至天线装置和/或从天线装置接收程序数据。因为定向天线使用定向波束，定向天线的范围和障碍物穿透力比全向天线大。因此，定向天线能用于提高信号强度和增加吞吐量。
在本发明的范围内的实施例包括用于运载或持有存储在其上的计算机可执行指令或数据结构的计算机可读媒体。这种计算机可读媒体可以是任何可由通用或专用计算机系统访问的可用的媒体。作为示例而非限定，这种计算机可读媒体能包括诸如RAM、ROM、EPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储装置、或任何其它媒体的具体存储媒体，它们能用于运载或存储以计算机可执行指令、计算机可读指令、或数据结构的形式的想要的程序码装置，并可被通用或专用计算机系统访问。
当通过网络或另一通信连接(或是硬布线的、无线的，或是硬布线和无线的组合)将信息传送或提供给计算机系统时，该连接被合适地视为计算机可读媒体。这样，这种连接被适合地称为计算机可读媒体。以上的组合应包括在计算机可读媒体的范围内。计算机可执行或计算机可读指令包括，例如引起通用计算机系统或特定用途计算机系统执行某种功能或功能组的指令和数据。计算机可执行或计算机可读指令可以是例如二进制、诸如汇编语言的中间格式指令、或者甚至于源代码。
在说明书和以下权利要求中，“计算机系统”定义成一个或多个软件模块、一个或多个硬件模块、或其组合，它们一起工作完成对电子数据的操作。例如计算机系统的定义包括个人计算机的硬件模块和诸如个人计算机操作系统的软件模块。模块的物理布局并不重要。计算机系统可包括一个或多个通过网络耦合的计算机。同样，计算机系统可包括单个物理装置(例如移动电话或个人数字助理“PDA”)，其中内部模块(例如处理器和存储器)共同工作完成电子数据的操作。
在说明书和所附的权利要求中，“控制数据”被定义成能用于控制天线装置的操作的数据。控制数据包括天线指令、数据通知信号、位置请求和位置信号。
在说明书和所附的权利要求中，“程序数据”被定义成不与天线装置的控制相关联的数据。程序数据包括网络数据、文件传送数据、音频/视频(“A/V”)流数据、或其它在应用间交换的信息。程序数据可以与更受限制的传送要求相关联，例如与控制数据相关的提高的带宽要求、增加的可靠性和缩短的与等待时间。程序数据可以利用宽范围的协议发送和/或接收，例如网际协议(“IP”)和传输控制协议(“TCP”)。
本领域的技术人员将理解本发明可实施于具有包括集线器、路由器、无线接入点(“AP”)、无线站、个人计算机、膝上电脑、手持装置、多处理器系统、基于微处理器或可编程的消费电子产品、网络PC机、小型计算机、大型计算机、移动电话、PDA、寻呼机等等多种计算机系统配置的网络计算机环境。本发明可实施于分布式系统环境，其中通过网络链接(或者通过硬布线、无线，或通过硬布线和无线的组合)的本地和远程计算机系统都执行任务。在分布式系统环境中，程序模块可位于本地和远程的存储装置中。
图1和以下的讨论将用于对本发明可实施的合适的计算机环境提供简要的、总的说明。尽管不是必需的，将在诸如由计算机系统执行的程序模块的计算机可执行指令的总的背景下描述本发明。程序模块通常包括例行程序、程序、对象、组件、数据结构等等，它们执行特定任务或实施特定的抽象数据类型。计算机可执行指令、相关的数据结构和程序模块代表用于执行这里公开的方法的程序码装置。
见图1，一可适合于本发明的原理的操作环境包括以电话装置100形式的通用计算机系统。电话装置100包括使用户能通过输入用户界面103输入信息和查看在输出用户界面102出现的信息的用户界面101，例如输出用户界面102包括将音频信息提供给用户的扬声器104及将视频信息提供给用户的显示器105。尽管不是必需的，电话装置100也可以带有天线109。
输入用户界面103可包括用于将音频信息输入到电话装置100的麦克风。另外，输入用户界面103包括由12个按钮代表的拨号控件107，用户可以通过它输入信息。输入用户界面103也可以包括帮助用户通过列于显示器105上的多种输入项和选项的导航控件108。
尽管用户界面101具有移动电话的外表，该用户界面101的不可视特征使其具有综合及灵活的通用处理能力。例如电话装置100也包括通过系统总线110相互连接并与用户界面101连接的处理器111、网络接口180和存储器112。存储器112通常代表各种易失性和/或非易失性存储器并可包括上述各种存储器。然而，用于电话装置100的特定类型的存储器对本发明并不重要。包括一个或多个程序模块的程序码装置可以存储在存储器112中。所述一个或多个程序模块可包含一个操作系统113、一个或多个应用程序114、其它程序模块115和程序数据116。
电话装置100可与诸如办公室范围或企业范围计算机网络、内联网、和/或英特网的网络相连。电话装置100能在这一网络上无线地与诸如远程计算机系统和/或远程数据库的外部资源交换数据。电话装置100包括能在合适的时候与天线109共同操作从外部资源接收数据和/或将数据传送至外部资源的网络接口180。
尽管图1代表用于本发明的合适的操作环境，本发明的原理可应用于可实施本发明的原理的任何系统(必要时可作适合的调整)。图1所示的环境仅为示例而决不代表哪怕是可实施发明的原理的多种环境的一小部分。
例如本发明的实施例也可以应用于膝上电脑。膝上电脑可包括从诸如键盘、麦克风或鼠标的输入设备接收信息的用户输入界面。膝上电脑也可以包括将视频输出信号提供给诸如彩色或单色监视器的整体的或外部视频显示装置的视频输出接口。
膝上电脑也可以包括用于从磁硬盘读出和写入磁硬盘的磁硬盘驱动器。磁硬盘驱动器和磁硬盘可提供计算机可执行指令、数据结构、程序模块和其它用于膝上电脑的数据的非易失性存储。例如磁硬盘能存储包括操作系统、应用程序和程序数据在内的一个或多个程序模块。
膝上电脑能与诸如办公室范围或企业范围计算机网络、内联网、和/或英特网的网络相连。膝上电脑能在这一网络上无线地与诸如远程计算机系统和/或远程数据库的外部资源交换数据。膝上电脑可包括网络接口，通过网络接口膝上电脑从外部资源接收数据和/或将数据传送至外部资源。
本发明的模块包括控制模块及包括控制数据、数据通知信号、位置请求、位置信号、位置数据和程序数据在内的相关数据。本发明的模块可以存入与电话装置100相关的任何计算机(或膝上电脑)可读媒体并被访问。例如这些模块的一部分和相关的程序数据的一部分可以包含在操作系统113、应用程序114、程序模块115、和/或程序数据116中，用于存储于系统存储器112中。当诸如磁硬盘的大容量存储器装置与电话装置100(或膝上电脑)耦合时，这些模块和相关的程序数据也可以存储在大容量存储器装置中。在一个联网的环境中，所述与电话装置100(或膝上电脑)相关的程序模块，或其中的一部分，能存储在诸如与远程计算机相连的系统存储器和/或大容量存储器装置的远程存储器装置中。可以在上述的分布式环境中执行这些模块。
图2示出有助于使用定向天线增加信号强度和无线网络中吞吐量的示例网络结构。在网络结构中的是天线装置201，它可以是接入点计算机系统或站计算机系统。天线装置201能在诸如IEEE802.11信道的普通无线信道上无线地与无线装置221、222和223(其中每一个都可以是站计算机系统)通信。天线装置201通过链路234进一步地连接到网络235。链路234可以是将天线装置201连接到诸如其它包含在网络235中的接入点、路由器、集线器的其它网络装置的有线的或无线的链路。网络235实际上可以是任何类型的网络，例如局域网，广域网或甚至英特网。因此，天线装置201可以为无线装置211、222和223提供对网络235的访问。
天线装置201包括全向天线203、定向天线204和控制模块205。全向天线203具有全向范围242的范围。在全向范围242中，全向天线203可以有足够的信号强度将程序数据发送至无线装置或从无线装置接收程序数据。另一方面，在全向范围242外，全向天线203也许没有足够的信号强度将程序数据发送至无线装置或从无线装置接收程序数据。例如在全向范围242外，全向天线203也许没有足够的信号强度接收流A/V数据。
然而，在全向范围242之外，全向天线203可以有足够的信号强度发送和接收控制数据。例如在全向范围242之外，全向天线203可以有足够的信号强度接收数据通知信号。甚至在全向范围242内，通信也可能因为诸如地板、屋顶、墙和建筑物的物理障碍而降级。这样，在全向范围242内通信可降级，致使全向天线203可以有足够的信号强度传送控制数据但不足以传送程序数据。也有可能天线装置201的范围和物理障碍合起来引起与天线装置201的通信降级。
定向天线204(例如电子操纵相控阵天线)可包括一个或多个用于将波束对准无线装置的馈电。可以将波束对准将程序数据发送至天线装置201和/或从天线装置201接收程序数据的无线装置。例如当无线装置222有程序数据要发送到天线装置201时，定向波束243A可以对准无线装置222。尽管天线装置201被描述成具有一个信号定向天线(例如定向天线204)，天线201也可以包括多个定向天线。因此，天线装置201可配置成通过同时从不同定向天线发出的多束定向波束来通信。
代表波束位置243B、243C和243D的虚线代表从定向天线204发出的定向波束能对准的某些位置。然而，应该理解波束位置243B、243C和243D仅仅是示例，实际上可一束定向波束以对准任何方向。这包括将定向波束对准天线装置的上方和/或下方来与在那些位置的无线装置通信。例如定向天线204可将定向波束对准天线装置201的上方和/或下方(例如对准天线装置201上方或下方的底板上的无线装置)。
全向天线203和定向天线204分别通过相应的链路211和212连接到控制模块205。链路211和212可以是系统总线(例如总线110)或局域网(“LAN”)连接的一部分。控制模块205可以通过相应的链路211和212将程序数据发送至全向天线203和定向天线204和从全向天线203和定向天线204接收数据。控制模块205也可以将诸如天线指令的控制数据通过相应的链路211和212发送至全向天线203和定向天线204。天线指令能引起全向天线203和定向天线204的配置改变(例如使定向天线204能将定向波束对准一无线装置)。因此，控制模块205能与全向天线203和定向天线204互操作以实施本发明的原理。
例如控制模块205能使全向天线203侦听指示无线装置有数据要发送到天线装置201的数据通知信号。当全向天线203接收到一数据通知信号时，控制模块205能使定向天线204的定向波束对准无线装置的位置。另外，当天线装置201有数据要发送至无线装置时，控制模块205能使全向天线203发送一位置请求并侦听相应的位置信号。控制模块205能处理相应的位置信号并使定向波束对准无线装置的位置。控制模块205也可以使全向天线203和/或定向天线204检测与接收到的通信相关联的信号强度。
图3示出根据本发明的原理天线装置接收程序数据的方法300的流程图的示例。将结合网络结构200中的天线装置和无线装置讨论方法300。
方法300包括全向天线接收一数据通知信号(动作301)的动作。方法301可包括全向天线从无线装置接收数据通知信号。例如全向天线203可从无线装置222接收数据通知信号。数据通知信号可以指示无线装置有程序数据要传送到天线装置。例如从无线装置222发出的数据通知信号能指示，无线装置222有程序数据要发送到天线装置201。数据通知信号可以是向天线装置指示，无线装置有程序数据发送的一个或多个字节(例如请求发送(“RTS”)信号)。
方法300包括将定向天线配置成从无线装置接收数据的功能的及面向结果的步骤(步骤305)。步骤305可包括用于将定向天线配置成从无线装置接收数据的任何相应的动作。然而，在图3所示的例子中，步骤305包括确定无线装置有程序数据要发送到天线装置的相应的动作(步骤302)。
动作302可包括天线装置确定，无线装置根据接收到的数据通知信号有程序数据要发送到天线装置。例如根据从无线装置222接收到的数据通知信号，控制模块205能确定，数据通知信号指示，无线装置222有程序数据要发送到天线装置201。控制模块205能处理一个或多个字节的RTS信号，以确定数据通知信号指示无线装置有程序数据要发送。
步骤305也包括识别无线装置最有可能在定向天线的范围内的相应的动作(动作303)。动作303可包括天线装置识别无线装置最有可能在定向天线的射程范围内(例如从在天线装置上的一个或多个定向天线中选择)。例如天线装置201可识别无线装置222(或有线装置221或223)最有可能在定向天线204的范围内。
控制模块205能分析数据通知信号的特征(例如测得的信号强度)，以便至少估计出从定向天线204发出的定向波束是否有足够的信号强度来接收程序数据。例如根据数据通知信号相关的信号强度(例如如在全向天线203测得的)，控制模块205能至少估计出，定向天线204的信号强度足够从无线装置222接收程序数据。因为定向波束对准的区域比由全向天线覆盖的区域小，定向天线的信号强度可以比同样增加的全向天线的信号强度大。甚至在全向天线和无线装置之间的通信降级时(例如由于到天线装置的距离或物理障碍)，定向波束的更大的信号强度也可以足够将程序数据发送至无线装置和/或从无线装置接收程序数据(有可能会以增加的数据率)。根据接收到的数据通知信号，天线装置201也能确定无线装置222的位置。
从定向天线发出的定向波束的射程可以是同样增益的全向天线的两倍。因此，定向波束可以有足够的信号强度与全向范围外的无线装置通信。例如定向天线204也许能利用一个定向波束与全向范围242外的无线装置通信。另外，甚至在全向范围内，从定向天线发出的定向波束也能有更大的信号强度。因此，当全向天线因为物理障碍缺少信号强度时，从定向天线发出的定向波束也可以有足够的信号强度将程序数据发送到无线装置和/或从无线装置接收程序数据(有可能会以增加的数据率)。例如定向波束243A可以有足够的信号强度与在被全向范围242内物理障碍与天线装置201分离的无线装置通信。
在合适的时候，控制模块205能使定向天线204发出的定向波束对准无线装置。当无线装置222有程序数据要发送到天线装置201但没有定向波束正对准无线装置222时，控制模块205能使定向波束对准无线装置222。例如控制模块205能使定向波束243A对准无线装置222.方法300包括在定向天线上从无线装置接收程序数据的动作(动作304)。动作304能包括天线装置响应于已接收到的一个数据通知信号使用定向天线(例如从在天线装置上的一个或多个定向天线中选择的定向天线)从无线装置接收程序数据。例如响应于无线装置222发出的一个数据通知信号，天线装置201能通过定向波束243A从无线装置222接收程序数据。
可以是在网络235(或者甚至在天线装置201)中的应用(例如网络服务器或电子邮件服务器)有程序数据要发送到无线装置。因此，该应用可以向天线装置201指示，有程序数据要发送至无线装置。天线装置201能接收程序数据并接着将程序数据发送到合适的无线装置。例如如果网络服务器指出网页将被传递给无线装置221，天线装置201能接该网页并接着将该网页发送到无线装置221。
图4示出根据本发明的原理使天线装置发送程序数据的方法400的示例流程图。将参照网络结构200中的天线装置和无线装置讨论方法400。方法400包括全向天线发送位置请求的动作(动作401)。动作401能包括全向天线发送请求无线装置位置的位置请求。例如全向天线203能发送请求无线装置221的位置的位置请求(有可能会包含一个RTS信号)。
可以是由于射程和/或将无线装置与天线装置分开的物理障碍，无线装置没有接收到位置请求。例如无线装置221可以在全向范围242外的一定距离和/或被一堵或多堵墙与天线装置201分开。另一方面，当条件合适时，无线装置可以接收一个位置请求。例如全向天线203可以有足够的强度使得位置请求到达无线装置221。因此，无线装置221能通过发送一个位置信号响应该位置请求。例如无线装置221能发送一个位置信号指出无线装置221的位置。
方法400包括一个用于将定向天线设置成发送数据到无线装置的功能的、面向结果的步骤(步骤405)。步骤405能包括任何用于将定向天线配置成向无线装置发送数据的相应动作。然而，在图4示出的例子中，步骤405包括全向天线从无线装置接收一位置信号的相应动作(动作402)。动作402能包括全向天线响应于接收位置请求接收从无线装置发送的相应位置信号。例如无线装置222能通过发送一相应位置信号响应位置请求。
位置信号可以是向天线装置指示无线装置能接收程序数据的一个或多个字节(例如清除发送(“CTS”))。位置信号能包括代表相对于天线装置的无线装置的位置的位置数据。控制模块205能处理位置数据以计算无线装置222的位置。或者，控制模块205可以根据接收到位置信号的方向至少估计出无线装置的位置。
步骤405也包括识别无线装置最有可能在定向天线的范围内的相应动作(动作403)。动作403可包括天线装置识别无线装置最有可能在定向天线的范围内(例如从在天线装置上的一个或多个定向天线中选择)。例如天线装 201可识别无线装置222(或无线装置221或223)最有可能在定向天线204的范围内。在合适的时候，控制模块205能将定向天线204发出的定向波束对准无线装置。例如控制模块205能使定向波束243A对准无线装置222。
方法400包括将定向天线发出的程序数据发送到无线装置(动作404)。动作404能包括天线装置响应于接收到的位置信号使用定向天线(例如从在天线装置上一个或多个定向天线中选择的定向天线)将数据发送至无线装置。例如响应于从无线装置222接收一位置信号，定向天线204能通过定向波束243A向无线装置222发送程序数据。
在一些实施例中，天线装置201同时与多个无线装置通信。因此，能使用不同的定向波束与每个无线装置通信。例如在图2中，定向波束243A能用于与无线装置222通信且对准无线装置221的定向波束能用于与无线装置221通信。因此，甚至在无线装置位于相对于天线装置201不同的方向时，天线装置201能配置成通过各定向波束同时与多个无线装置通信。
本发明可以其它特定形式出现而不偏离它的精神或本质特征。所述实施例应从各方面作为示例性而非限定性考虑。因此，本发明的范围是由所附的权利要求而非上述说明示出的。所有在和权利要求等同的意思和范围内的改变都包括在它们的范围中。
权利要求
1.在包括一个全向天线和至少一个定向天线的天线装置中，一种用于以功率有效的形式无线地从无线装置接收数据的方法，其特征在于，该方法包括全向天线从无线装置接收一个数据通知信号的动作，该数据通知信号指示，无线装置有程序数据要传送到天线装置；天线装置根据所述数据通知信号确定该无线装置有程序数据要发送到天线装置的动作；天线装置识别无线装置最有可能在至少一个定向天线中的一个天线的射程范围内的动作；和天线装置响应于已接收到数据通知信号使用至少一个定向天线中的一个天线从无线装置接收程序数据的动作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全向天线从无线装置接收一个数据通知信号的动作包括全向天线接收准备发送信号的动作。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线装置确定无线装置有程序数据要发送到天线装置的动作包括处理准备发送信号的动作。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线装置识别无线装置最有可能在至少一个定向天线中的一个天线的射程范围内的动作包括分析数据通知信号的特征的动作。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分析数据通知信号的特征的动作包括检测与数据通知信号相关的信号强度的动作。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线装置识别无线装置最有可能在至少一个定向天线中的一个天线的射程范围内的动作包括确定从至少一个定向天线发出的定向波束有足够的信号强度从该无线装置接收程序数据的动作。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线装置识别无线装置最有可能在至少一个定向天线中的一个天线的射程范围内的动作包括确定该无线装置的位置的动作。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括所述天线装置响应于已接收数据通知信号，将从至少一个定向天线发出的一束定向波束对准所述无线装置的动作。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线装置使用至少一个定向天线从无线装置接收程序数据动作包括接收根据英特网协议传送的程序数据的动作。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线装置使用至少一个定向天线从无线装置接收程序数据动作包括使用电子操纵相控阵天线从无线装置接收程序数据的动作。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线装置使用至少一个定向天线从无线装置接收程序数据动作包括同时使用第一定向波束从该无线装置接收程序数据及使用第二定向波束与第二无线装置通讯的动作。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括所述天线装置在从无线装置接收程序数据的同时使用至少一个定向天线中的另一个与第二无线装置通信的动作。
13.在包括一个全向天线和至少一个定向天线的天线装置中一种用于以功率有效的形式从天线装置无线地接收数据的方法，其特征在于，该方法包括全向天线从无线装置接收一个数据通知信号的动作，该数据通知信号指示无线装置有程序数据要传送到该天线装置；将至少一个定向天线中的一个天线配置成从无线装置接收数据的步骤；和所述天线装置响应于已接收到数据通知信号利用至少一个定向天线中的一个天线来从该无线装置接收程序数据的步骤；
14.在包括一个全向天线和至少一个定向天线的天线装置中，一种用于天线装置以功率有效的形式无线地将数据发送到无线装置的方法，其特征在于，该方法包括全向天线发送一位置请求的动作，该位置请求请求该无线装置的位置；全向天线从无线装置接收一位置信号的动作，该位置信号指示该无线装置的位置；天线装置识别该无线装置最有可能在至少一个定向天线中的一个天线的射程范围内的动作；和天线装置响应于已接收到位置信号使用一个定向天线中的一个天线向该无线装置发送程序数据的动作。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括接收表示一个应用有程序有数据要发送到无线装置的指示的动作。
16.所权利要求14所述的方法，其特征在于，所述全向天线从无线装置接收一位置信号的动作包括全向天线接收一个清除发送信号。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述全向天线从无线装置接收一位置信号的动作包括全向天线接收指示该无线装置位置的位置数据的动作。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述天线装置识别无线装置最有可能在至少一个定向天线中的一个天线的射程范围内的动作包括根据接收到的位置数据计算无线装置的位置的动作。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述天线装置识别无线装置最有可能在至少一个定向天线中的一个天线的射程范围内的动作包括根据接收到位置信号的方向至少估计出无线装置的位置的动作。
20.所权利要求14所述的方法，其特征在于，所述天线装置识别无线装置最有可能在至少一个定向天线中的一个天线的射程范围内的动作包括检测与出位置信号相关的信号强度的动作。
21.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述天线装置识别无线装置最有可能在至少一个定向天线中的一个天线的射程范围内的动作包括确定从至少一个定向天线中的一个天线发出的定向波束有足够的信号强度将程序数据发送至该无线装置。
22.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括天线装置响应于已接收到位置信号将至少一个定向天线中的一个天线发出的定向波束对准该无线装置的动作。
23.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述天线装置使用至少一个定向天线中的一个天线向无线装置发送程序数据的动作包括发送根据英特网协议传输的程序数据的动作。
24.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述天线装置使用至少一个定向天线中的一个天线向无线装置发送程序数据的动作包括使用电子操纵的相控阵天线向该无线装置发送程序数据的动作。
25.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述天线装置使用至少一个定向天线中的一个天线向无线装置发送程序数据的动作包括在使用一个第一定向波束将程序数据发送到无线装置的同时使用一个第二定向波束与第二无线装置通信。
26.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括所述天线装置在将程序数据发送到无线装置的同时使用至少一个定向天线中的另一个天线与第二无线装置通信的动作。
27.在包括一个全向天线和至少一个定向天线的天线装置中，一种用于天线装置以功率有效的形式无线地将数据发送到无线装置的方法，其特征在于，该方法包括该全向天线发送一位置请求的动作，该位置请求请求无线装置的位置；配置至少一个定向天线中的一个天线以将数据发送至无线装置的步骤；和响应于已接收到位置信号，天线装置利用至少一个定向天线中的一个天线以将程序数据发送至无线装置的动作。
28.一种用于包括一全向天线和至少一个定向天线的天线装置的计算机程序产品，其特征在于，该计算机程序产品用于实施让天线装置以功率有效的方式从无线装置无线地接收数据的方法，该计算机程序产品包括一个或多个具有存储在其上的计算机可执行指令的计算机可读媒体，所述计算机可执行指令由处理器执行时，会引起天线装置实施以下步骤在全向天线上接收一数据通知信号，该数据通知信号指示，该无线装置有程序数据要传送到天线装置；根据数据通知信号确定该无线装置有程序数据要传送到天线装置；识别无线装置最有可能在至少一个定向天线中的一个天线的射程范围内；和响应于已接收到的数据通知信号，利用至少一个定向天线中的一个天线从该无线装置接收程序数据。
29.如权利要求28所述的计算机程序产品，其特征在于，其中所述一个或多个计算机可读媒体为具体的媒体。
30.如权利要求28所述的计算机程序产品，其特征在于，其中所述一个或多个计算机可读媒体包括系统存储器。
31.一种包括一全向天线和至少一个定向天线的用于天线装置的计算机程序产品，其特征在于，该计算机程序产品用于实施让天线装置以功率有效的方式从无线装置无线地接收数据的方法，该计算机程序产品包括一个或多个具有存储在其上的计算机可执行指令的计算机可读媒体，所述计算机可执行指令由处理器执行时，会引起天线装置实施以下步骤从全向天线发送一个位置请求，该位置请求请求无线装置的位置；在全向天线上接收一个相应的位置信号，该位置信号指示该无线装置的位置；识别出该无线装置最有可能在至少一个定向天线中的一个天线的射程范围内；和响应于已接收到位置信号，利用至少一个定向天线中的一个将程序数据发送到该无线装置。
32.如权利要求31所述的计算机程序产品，其特征在于，所述一个或多个计算机可读媒体为具体的媒体。
33.如权利要求31所述的计算机程序产品，其特征在于，所述一个或多个计算机可读媒体包括系统存储器。
34.一种配置成与无线装置无线无线通信的天线装置，其特征在于，包括一全向天线；一个或多个定向天线，每个定向天线具有用于将定向波束对准无线装置的一个或多个馈电；一个或多个处理单元；和一个或多个具有存储在其上的控制模块的计算机可读媒体，所述控制模块配置成与全向天线交换控制数据，该控制数据指示，该无线装置将和天线装置交换程序数据；识别出该无线装置最有可能位于一个或多个定向天线中的一个的射程范围内；和响应于交换的控制数据，通过一个或多个定向天线中的一个与该无线装置交换程序数据。
全文摘要
本发明的原理考虑使用定向天线增加信号强度并提高无线网络中的吞吐量。天线装置包括一全向天线和至少一个定向天线。每个定向天线(例如一电子操纵的相控阵天线)能具有一个或多个用于将定向波束对准无线装置的馈电。天线装置利用全向天线发送和接收控制数据，该控制数据帮助定位无线装置，和确定无线装置什么时候将程序数据发送到天线装置或从天线装置接收程序数据。天线装置利用定向天线将程序数据发送到无线装置和从无线装置接收程序数据。因为定向天线使用定向波束，定向天线的射程范围和障碍穿透力大于全向天线。
文档编号H04B7/26GK1574698SQ20041004743
公开日2005年2月2日 申请日期2004年5月28日 优先权日2003年5月30日
发明者C·J·科比特, W·V·巴克利, A·A·哈桑 申请人:微软公司