TWI387235B - 無線通信裝置、無線通信系統、無線通信方法及其程式 - Google Patents

Description

無線通信裝置、無線通信系統、無線通信方法及其程式 【相關申請案】

本發明係以2007年2月22日提出之日本專利申請案第JP 2007-041972號為基礎，且包含其說明書、申請專利範圍、圖式、及發明內容，在此以參考資料方式合併上述之日本專利申請案所揭露之內容。

本發明係關於無線通信技術，尤有關於一種無線通信技術，其中具有複數之天線的無線通信裝置與具有一天線之無線通信裝置通信。

近年來，出現設有可以大幅增加傳輸容量MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多重輸入多重輸出)技術的高速無線通信裝置。在MIMO技術中，使用複數之傳送及接收天線。各個天線傳送不同的信號(資料)。因此，MIMO技術透過傳送複數之資料流施行平行傳輸。因此，設有MIMO技術的高速無線通信裝置可以藉由平行傳輸實施多工通信。結果，設有MIMO技術的高速無線通信裝置可以增加傳輸容量。此時，無線通信裝置的市場中使用少量的設有MIMO技術的高速無線通信裝置。MIMO技術與能夠以一個資料流的形式就達成通信的技術(IEEE802.11a、IEEE802.11g、及IEEE802.11b)相容。因此，設有MIMO技術的高速無線通信裝置及以一個資料流的形式通信的無線通信裝置在無線通信系統中可相容地操作(例如，日本專利申請案公開第2006-014027號)。

圖1為根據先前技術之系統配置圖。在圖1中，以一個資料流形式通信的通信裝置及設有MIMO技術的高速無線通信裝置是相容的。

參照圖1，無線LAN裝置10包含用以傳送及接收的三個天線。無線LAN裝置10可以經由此三個天線用三個資料流的形式傳送及接收資料。亦即，無線LAN裝置10可根據MIMO技術通信。天線11-1到11-3是安裝在無線LAN裝置10中的傳送及接收天線。

無線LAN裝置12以一個資料流的形式傳送及接收資料。亦即，無線LAN裝置12以不設有MIMO方法的一個資料流形式來通信。天線13是安裝於無線LAN裝置12中之傳送及接收天線。

在上述之配置中，無線LAN裝置10經由三個天線其中之一預定天線以一個資料流的形式通信。此時，在一個資料流的形式中，不會使用其他的天線來通信。在圖1中，無線LAN裝置10以一個資料流的形式與無線LAN裝置12通信。亦即，天線11-1及天線13用於通信。根據上述之通信，天線11-2及11-3完全不用於通信，因此，變得無用。此外，因為天線11-2及11-3係排列於接近天線11-1，對於通信無用之天線11-2及11-3會導致天線11-1的無線傳送特性改變。且天線11-1的無線傳送特性的改變會對無線LAN裝置10之天線11-1及無線LAN裝置12之天線13之間的無線傳送造成造成不良影響。

本發明係用以解決前述及其他例示性的問題、缺點、及損害。

本發明之第一例示性特徵態樣為提供一種無線通信裝置，其以多重資料流的形式通信，且能減少利用一個資料流形式通信的無線通信裝置中的，在通信中的無用天線。

本發明之第二例示性特徵態樣為提供以多重資料流形式通信的無線通信裝置，且能以利用一個資料流形式通信的無線通信裝置改善通信中的傳輸特性。

根據本發明之例示性實施態樣之無線通信裝置包含複數之天線及一控制單元。當對方之通信裝置為藉由結合複數之天線而通 信的無線通信裝置時，控制單元藉由結合無線通信裝置之複數之天線來控制通信。此外，當對方之通信裝置是藉由一個天線的無線通信裝置時，控制單元控制不用於通信的天線，因此，確保用於通信的天線的穩定傳輸特性。

根據本發明之例示性實施態樣的無線通信系統包含第一無線通信裝置，其傳送第一無線通信裝置之通信模式的資訊；及第二無線通信裝置，其接收上述傳送之通信模式的資訊。當上述之通信模式的資訊表示第一無線通信裝置藉由結合複數之天線而通信時，第二無線通信裝置就藉由結合複數之天線而通信。此外，當上述之通信模式的資訊表示第一無線通信裝置藉由一個天線通信，則第二無線通信裝置藉由控制不用於通信之天線，確保用於通信的天線的穩定傳輸特性。當對方之通信裝置是藉由結合複數之天線而通信的無線通信裝置，本發明之無線通信裝置之軟體控制無線通信裝置藉由結合無線通信裝置的複數之天線而通信。此外，當對方之裝置是藉由一個天線的無線通信裝置，無線通信裝置的軟體藉由控制複數之天線中之不用於通信的天線控制無線通信裝置，以確保用於通信的天線的穩定傳輸特性。

根據本發明之例示性實施態樣，當藉由複數之天線通信(例如MIMO技術)的通信裝置與藉由一個天線而通信的通信裝置通信時，可確保以下效應。

亦即，在先前技術中未使用的天線可根據本發明而用於選擇的分集接收，則有可能改善天線之傳輸特性，並保持傳輸狀態穩定。

此外，根據先前技術未使用的天線可移動至靠近用於通信的天線，以產生頻率共振，改善天線之傳輸特性並保持傳輸狀態穩定。

以下將根據附圖詳細描述本發明之例示性實施例。

例示性實施例之無線通信系統包含例如：如同無線通信裝置般操作的無線LAN裝置。無線通信系統包含經由複數之天線(例如MIMO技術)通信的無線LAN裝置、及經由一個天線(例如SISO(Single-in Single-out，單一輸入單一輸出)技術)通信的無線LAN裝置。在本發明之系統中，具有複數之天線的無線LAN裝置與具有一個天線的無線LAN裝置通信。例示性的實施例揭示出未用於通信之天線係用於選擇的分集接收，以穩定及改善通信狀態。更進一步，當無線LAN裝置以多重資料流的形式互相通信時，係根據MIMO技術通信。

以下將參照圖式來描述本發明之第一例示性實施例。

圖2為顯示根據本發明之第一例示性實施例之無線通信系統之系統配置圖。

無線通信系統包含無線LAN裝置20及22。更進一步，無線通信系統可包含多於兩個的無線LAN裝置。然而，為了要簡化描述，以下將解釋包含無線LAN裝置20及22的配置。

在圖2中，無線LAN裝置20包含三個天線及三個無線電路，並根據MIMO技術經由複數之通道傳送/接收不同資料。

天線21-1到21-3是設有MIMO技術的無線LAN裝置20的傳送及接收天線。

更進一步，無線LAN裝置20包含三個傳送及接收天線、及三個無線電路，因此可以傳送/接收三個多工資料流。然而，天線及無線電路的數目不受限制。根據本發明之例示性實施例，大於1的N(N為整數)表示無線通信裝置中的天線及無線電路的數目。

無線LAN裝置22不採用MIMO技術，但以一個資料流的形式通信。更進一步，無線LAN裝置22包含傳送前兆信號中所述之通信模式的傳送單元。無線LAN裝置20接收前兆信號，並判斷其所連接之傳輸線。

天線23為無線LAN裝置22的傳送及接收天線。

圖3顯示根據本發明之第一例示性實施例之無線LAN裝置20 之例示性配置。更進一步，圖3顯示無線LAN裝置20之傳送及接收單元中的零件。此外，無線LAN裝置20包含未顯示於圖3中之其他零件。

如圖3所示，無線LAN裝置20包含三個傳送天線及三個無線電路，並可經由三個天線傳送/接收三個多工資料流。

無線LAN裝置20包含天線21-1到21-3、開關31到33、無線電路34-1到34-3、通道判斷電路35、解調電路36-1到36-3、資料結合單元37、及控制單元38。

資料係經由天線21-1到21-3而傳送及接收。

開關31改變經由天線21-1傳送及接收的資料的路徑。開關31包含輸入-輸出端子a、b、c、及d。

開關32改變經由天線21-2傳送及接收的資料的路徑。開關32包含輸入-輸出端子e、f、及g。

開關33改變經由天線21-3傳送及接收的資料的路徑。開關33包含輸入-輸出端子h、i、及j。

無線電路34-1到34-3分別連接於開關31、32、及33。然後，無線電路34-1到34-3對應於各個路徑。

通道判斷電路35在解調從天線21-1到21-3接收的信號的處理之前實施一處理。因為是多重路徑，天線21-1到21-3通常接收具有不同相位及振幅的信號，例如直接波及反射波。既然信號會因此而失真，則天線不能精確解調信號。因此，通道判斷電路35判斷且移動在整條傳輸線上的相位及振幅的失真。

解調電路36-1到36-3分別解調經由天線21-1到21-3接收的信號。

資料結合單元37結合由解調電路36-1到36-3之各者所解調的資料。

控制單元38基於無線LAN裝置22所傳送的前兆信號判定下列事物。亦即，資料結合單元37判定無線LAN裝置22為藉由結合複數之天線而通信的裝置、或為經由一個天線而通信的裝置。 當控制單元38判定無線LAN裝置22是藉由結合複數之天線而通信的裝置時，控制單元38控制開關31到33藉由結合複數之天線而通信。當控制單元38判定無線LAN裝置22是經由一個天線而通信的裝置時，控制單元38控制開關31到33經由複數之天線中之最高信號位準的天線而通信。

將參照根據本發明之例示性實施例之圖2中之系統配置圖、圖3之無線LAN裝置之配置圖、及圖4之流程圖來描述傳送及接收操作。在以下描述中，包含三個天線及三個無線電路的無線LAN裝置20根據MIMO技術通信。此外，無線LAN裝置20藉由使用以一個資料流形式通信之無線LAN裝置22的無線波通信。以下，設有MIMO技術的無線LAN裝置20操作如同通信裝置。

天線21-1到21-3的全部或是任一接收資料(402)。接著，控制單元38根據由傳送裝置(403)加入資料中的前兆信號判定對象的通信裝置是否採用MIMO技術。更進一步，前兆信號包含用以判斷傳輸線的資訊。

判定對象的通信裝置不採用MIMO技術(403中之「是」)，因此控制單元38控制開關33連接端子h與端子j，因此連接天線21-3與GND(404)。此處理著重於避免天線21-1及21-2會因為天線21-3的出現而使傳輸特性衰劣。

接著，控制單元38控制排列於天線21-2之較後部分的開關32連接端子e與端子f(405)。

然後，控制單元38控制開關31實施使用天線21-1及天線21-2的選擇的分集接收(406)。在選擇性的分集接收處理中，控制單元38控制開關31連接端子a與端子c、並連接端子b與端子d。接著，控制單元38抓取經由天線21-1所接收的信號位準。接著，控制單元38根據接收信號的抓取位準之比較，選擇具有高於其他天線的接收信號位準的天線。控制單元38經由選擇的天線通信。

此外，若判定對方之通信裝置採用MIMO技術(403中之「否」)，則控制單元38控制開關33連接端子h與端子i，因此連 接天線21-3與無線電路34-3(407)。接著，控制單元38控制開關32連接端子e與端子g，因此連接天線21-2與無線電路34-2(408)。控制單元38控制開關31連接端子a與端子c，因此連接天線21-1與無線電路34-1。然後，控制單元38根據經由三個天線之MIMO技術控制傳送及接收處理(409)。

於此，將詳細描述根據MIMO技術之傳送及接收處理。經由天線21-1到21-3接收到的信號分別藉由無線電路34-1到34-3而轉換頻率，之後分別輸入通道判斷電路35。通道判斷電路35根據加入傳送資料中之接收前兆信號抓取傳送天線及接收天線之間的轉移函數。接收資料分離成資料流，且資料流分別根據抓取的轉移函數藉由解調電路36-1到36-3解調。然後，資料結合單元37結合解調的資料，並輸出結合的資料。

如上述，根據本發明之例示性實施例，設有MIMO技術的通信裝置與不設有MIMO技術的通信裝置通信。在此種情況中，根據本發明之例示性實施例，在先前技術中不使用的天線可有效地用作選擇的分集接收的天線。因此，本發明可提供能夠改善及穩定傳輸特性的無線LAN裝置。

更進一步，再上述之描述中，在天線21-3連接至GND之後，在天線21-1及21-2中選擇所接收到的信號位準較高的天線。所選擇的天線係用於通信。然而，可使用三個天線中之最高信號位準之天線來通信。

接著，以下將描述本發明之第二例示性實施例。

如圖5所示，根據本發明之第二例示性實施例，無線通信系統包含無線LAN裝置50及52。更進一步，無線通信系統可包含複數之無線LAN裝置。但在以下描述中，解釋包含無線LAN裝置50及52的配置。

在圖5中，無線LAN裝置50包含三個天線及三個無線電路。無線LAN裝置50根據MIMO技術經由複數之通道分別傳送及接收複數之不同的資料流。

天線51-1到51-3是設有MIMO技術的無線LAN裝置50的傳送及接收天線。

更進一步，在第二例示性實施例中，無線LAN裝置50包含三個傳送及接收天線、及三個無線電路。然而，天線及無線電路的數目未受限制。根據本發明之第二例示性實施例，大於1的N(N為整數)表示無線通信裝置中的天線及無線電路的數目。

無線LAN裝置52不採用MIMO技術，且以一個資料流的形式通信。無線LAN裝置52包含在前兆信號中傳送其通信模式之傳送單元。無線LAN裝置50接收前兆信號，並判斷其所連接之傳輸線。

天線53是無線LAN裝置52的傳送及接收天線。

圖6顯示根據本發明之第二例示性實施例之無線LAN裝置50的例示性配置。更進一步，圖6顯示無線LAN裝置50的傳送及接收單元中的零件。此外，無線LAN裝置50包含未顯示於圖6中之其他零件。

如圖6所示，無線LAN裝置50包含三個傳送及接收天線、及三個無線電路，且可經由此三個天線傳送及接收多工資料流。

無線LAN裝置50包含天線51-1到51-3、開關61及62、匹配電路63、無線電路64-1到64-3、通道判斷電路65、解調電路66-1到66-3、資料結合單元67、及控制單元68。

資料係經由天線51-1到51-3傳送及接收。

開關61經由匹配電路63改變連接天線51-2及GND的路徑。開關61包含輸入-輸出端子A、B、及C。

開關62改變連接天線51-3至GND、或是無線電路64-3的路徑。開關62包含輸入-輸出端子D、E、及F。

調整匹配電路63以使天線51-1及天線51-2之間的共振發生在天線51-1及51-2排列於預定距離時。當天線51-2接近天線51-1預定距離時，匹配電路63製造天線51-1及天線51-2之間的頻率共振。因此，可改善天線51-1的傳輸特性。

無線電路64-1到64-3、通道判斷電路65、解調電路66-1到66-3、及資料結合單元67與第一例示性實施例中之各者相同。

控制單元68根據無線LAN裝置52傳送的前兆信號判定無線LAN裝置52是藉由結合複數之天線而通信的裝置、或是經由一個天線而通信的裝置。當無線LAN裝置52是經由一個天線而通信的裝置，控制單元68實施控制，以使複數之天線中未用於通信的天線接近用於通信的天線，以製造頻率共振。無線LAN裝置52可以經由上述之控制而穩定地通信。

將參照根據本發明之例示性實施例之圖5之系統配置圖、圖6之無線裝置之配置圖、及圖7之流程圖來描述操作。包含三個天線及三個無線電路的無線LAN裝置50與無線LAN裝置52經由天線51-1以一個資料流的形式通信。未使用的天線51-2靠近離用於通信的天線51-1預定距離的地方。天線51-1到51-3的全部或任一者接收資料(702)。接著，控制單元68根據由傳送裝置加入資料的前兆信號判定對方之通信裝置是否採用MIMO技術(703)。

判定對方之通信裝置不採用MIMO技術(703中之「是」)，則控制單元68控制開關62連接端子D與端子F。接著，天線51-3連接於GND(704)。

此處理著重於避免天線51-1及51-2會因為天線51-3地出現而使傳輸特性衰劣。

接著，控制單元68控制開關61連接端子A與端子B(705)。因此，天線51-2經由匹配電路63連接於GND。調整匹配電路63之參數，當天線51-1及51-2接近至預定距離時，使共振發生在天線51-1及天線51-2之間。

天線51-2朝向天線51-1移動至位於其中之預定距離(706)。然後頻率共振會發生在天線51-1及天線51-2之間，並改善天線51-1的傳輸特性。

判定對方之通信裝置採用MIMO技術(703中之「否」)，控制單元68控制開關62連接端子D與端子E。然後，天線51-3連 接於無線電路64-3(708)。

接著，控制單元68控制開關61連接端子A與端子C。然後，天線51-2連接無線電路64-2(709)。

然後，控制單元68根據使用三個天線的MIMO技術實施傳送及接收操作(710)。

在一個天線開關控制及一個天線的配置中，設有MIMO技術的通信裝置與不採用MIMO技術的通信裝置通信。可有效地根據本發明之例示性實施例來使用根據先前技術未使用的天線。此外，在兩個天線之間會發生頻率共振。因此，根據本發明之例示性實施例，有可能可以提供可以增加天線之頻率帶寬的無線通信裝置。更進一步，若施加於天線，本發明可在傳輸操作中起效用。在無線LAN裝置中，根據本發明之例示性實施例，可調整天線之間的距離至預定距離。

圖8為顯示天線之頻率特性改善之概略圖，且顯示頻率特性改善之效用。圖8中之80是顯示先前技術中之天線之頻率特性之概略圖。圖8中之81是顯示在頻率共振狀態之天線的頻率特性之概略圖。圖中之縱軸表示天線增益，其上部表示優於其下部之天線。圖中之橫軸表示頻率，其右部表示高於其左部之頻率。圖式表示關於高天線增益時的頻率帶寬，具有頻率共振的天線的帶寬寬於先前技術之天線的帶寬。此外，當用於通信之頻帶在圖中係由虛線表示時，具有頻率共振的天線在天線增益中會有小波動。

更進一步，在上述描述中，MIMO係以多重資料流的形式通信之方法。可施加其他使用多重資料流形式的通信方法於本發明中。結合第一例示性實施例及第二例示性實施例亦為可能。

控制單元的功能不只可由硬體形成，亦能由電腦程式形成。在電腦程式中，在儲存於程式記憶體中之電腦程式的基礎上運行的處理器可實施與上述之例示性實施例中相同的功能。更進一步，電腦程式可實施上述之例示性實施例中的一部分功能。

實施例的先前描述皆係為了使熟知本技藝者能夠製造及使用 本發明。此外，熟知本技藝者當可輕易得知不同的改型，不必使用創造技能即可把此處所定義之一般原則及明確範例施加於其他實施例中。因此，本發明並不限於此處所述之實施例，而是由申請專利範圍及均等物所定義之限制的最寬範圍。

應了解者為：即使已伴隨某些較佳實施例而描述本發明，本發明之標的物並不限於該等特定實施例。相反的，在以下之申請專利範圍的精神及範圍中，本發明之標的物包含全部替換物、改型、及均等物。

更進一步，即使在訴願時修正申請專利範圍，發明人仍意欲保留本發明所申請之全部均等物。

10‧‧‧無線LAN裝置

11-1到11-3‧‧‧天線

12‧‧‧無線LAN裝置

13‧‧‧天線

20‧‧‧無線LAN裝置

21-1到21-3‧‧‧天線

22‧‧‧無線LAN裝置

23-1到23-3‧‧‧天線

31到33‧‧‧開關

34-1到34-3‧‧‧無線電路

35‧‧‧通道判斷電路

36-1到36-3‧‧‧解調電路

37‧‧‧資料結合單元

38‧‧‧控制單元

50‧‧‧無線LAN裝置

51-1到51-3‧‧‧天線

52‧‧‧無線LAN裝置

53‧‧‧天線

61‧‧‧開關

62‧‧‧開關

63‧‧‧匹配電路

64-1到64-3‧‧‧無線電路

65‧‧‧通道判斷電路

66-1到66-3‧‧‧解調電路

67‧‧‧資料結合單元

68‧‧‧控制單元

從以下伴隨附圖的說明將可輕易了解本發明之其他例示性特徵態樣及優點，其中相似的參考符號表示圖式中的相同或是相似部分，其中：圖1為描述先前技術之系統配置圖；圖2為根據本發明之第一例示性實施例之系統配置圖；圖3為根據本發明之第一例示性實施例之經由複數之天線通信之無線LAN裝置之方塊圖；圖4為根據本發明之第一例示性實施例顯示操作之流程圖；圖5為根據本發明之第二例示性實施例之系統配置圖；圖6為根據本發明之第二例示性實施例之經由複數之天線通信之無線LAN裝置之方塊圖；圖7為根據本發明之第二例示性實施例顯示操作之流程圖；及圖8為根據本發明之例示性實施例顯示頻域之傳輸特性改善之效應之概略圖。

401‧‧‧開始

402‧‧‧經由天線接收信號

403‧‧‧傳送裝置不採用MIMO方法

404‧‧‧控制開關33的路徑連接h到j

405‧‧‧控制開關32的路徑連接e到f

406‧‧‧經由控制開關31實施選擇的分集接收

407‧‧‧控制開關33的路徑連接h到i

408‧‧‧控制開關32的路徑連接e到g

409‧‧‧根據MIMO方法，經由三個天線通信

Claims (8)

1. 一種無線通信裝置，包含：複數之天線；及一控制單元，當對方之無線通信裝置為將複數之天線結合而進行通信之無線通信裝置時，即以結合複數之天線方式進行通信；而當對方之通信裝置係以一天線通信之無線通信裝置時，即控制該複數之天線中未用於通信之一天線，以保持用於通信之一天線於穩定通信的狀態，其中當該對方之無線通信裝置是經由一天線而通信之一無線通信裝置時，該控制單元令該複數之天線中之未使用於通信之該天線朝向用於通信之該一天線移動，以產生頻率共振。
2. 如申請專利範圍第1項之無線通信裝置，更包含：一匹配電路，連接在未用於通信之該天線，以產生該頻率共振。
3. 一種無線通信系統，包含：一第一無線通信裝置，傳送其通信模式之資訊；及一第二無線通信裝置，在接收到顯示係藉由結合複數之天線而通信的一無線通信裝置所傳送之資訊時，即藉由結合複數之天線而通信；且在接收到顯示係藉由單一天線而通信的一無線通信裝置所傳送之資訊時，即控制該複數之天線中未用於通信之天線，以將用於通信之一天線保持於穩定通信狀態，其中，當該資訊顯示其係經由一天線而通信之無線通信裝置所傳送之資訊時，該第二無線通信裝置即將該複數之天線中未用於通信之該天線朝向用於通信之該一天線移動。
4. 如申請專利範圍第3項之無線通信系統，其中，該第二無線通信裝置包含一匹配電路，其連接在未使用於通信之該天線，以產 生該頻率共振。
5. 一種無線通信裝置之通信方法，其係藉由結合複數之天線而通信，該方法包含：判定對方之無線通信裝置是否為經由一天線而通信之無線通信裝置；及當該對方之無線通信裝置為經由一天線而通信之無線通信裝置時，控制在複數之天線中未用於通信之一天線，以保持用於通信之一天線於穩定通信之狀態中，其中，當該對方之無線通信裝置為經由一天線而通信之無線通信裝置時，即藉由將該複數之天線中未用於通信之該天線朝向用於通信之該一天線移動以進行通信，而產生頻率共振。
6. 如申請專利範圍第5項之無線通信裝置之通信方法，其中，該無線通信裝置包含一匹配電路，此匹配電路連接於該未使用的天線，以產生頻率共振。
7. 一種無線通信裝置之程式，該程式作用如同一控制單元：當對方之無線通信裝置為藉由結合複數之天線而通信之無線通信裝置時，該控制單元藉由結合複數之天線而進行通信；且當該對方之無線通信裝置為經由單一天線而進行通信之無線通信裝置時，該控制單元控制該複數之天線中未用於通信之一天線，以保持用於通信中之一天線於穩定通信之狀態中，其中，當該對方之無線通信裝置為經由一天線而進行通信之無線通信裝置時，該程式實施控制，將該複數之天線中之未用於通信之該天線朝向用於通信之該一天線移動，以產生頻率共振。
8. 如申請專利範圍第7項之無線通信裝置之程式，其中該無線通信裝置包含一匹配電路，其連接於該未使用的天線，以產生頻率 共振。