TWI503015B - 雙模雙待雙通的行動通訊裝置與動態切換天線之耦接路徑之方法 - Google Patents

Description

雙模雙待雙通的行動通訊裝置與動態切換天線之耦接路徑之方法

本發明系關於一種可支援雙模雙待雙通的行動通訊裝置；特別關於一種可有效提高天線設計自由度之雙模雙待雙通的行動通訊裝置。

隨著通訊技術的發展，有越來越多的行動通訊標準被規範出來，例如：第二代(2G)行動通訊系統的GSM與CDMA、第三代(3G)行動通訊系統的WCDMA、CDMA2000及TD-SCDMA與第四代(4G)行動通訊系統的LTE等行動通訊標準，因此可支援一種以上行動通訊標準的無線存取技術之行動通訊裝置也因應而生，其中以雙模(即，具有兩個行動通訊模組)之行動通訊裝置為此領域之主流。

傳統的行動通訊裝置僅支援雙模雙待單通，其中雙待代表兩個通訊模組可同時待機，因而不會錯過網路端傳送過來的訊息。而單通代表同一時間僅一個通訊模組可與遠端裝置：如基地台，建立起通話或資料傳輸連線，此時另一個通訊模組則進入無法收發訊息的無服務狀態。

為了進一步提升行動通訊裝置的通訊效能，現今 又發展出可支援雙待雙通之雙模行動通訊裝置。由於雙模雙待雙通的行動通訊裝置之兩個通訊模組可同時與遠端裝置建立起通話或資料傳輸連線，因此需要為兩模組各自配置對應之天線。然而，為了要使兩個模組同時具有良好的通訊品質，天線設計的困難度會增加，進而更限制了通訊裝置的內部空間應用與外觀設計。

因此，本案提出了一種可有效提高天線設計、內 部空間應用與外觀設計自由度之行動通訊裝置。

根據本發明之一實施例，一種雙模雙待雙通的行動通訊裝置，包括：用以支援一第一無線存取技術之一第一通訊模組、用以支援一第二無線存取技術之一第二通訊模組、一第一處理器、用以操作於一第一頻率範圍內提供射頻信號之發送與接收之一第一天線、用以操作於一第二頻率範圍內提供射頻信號之發送與接收之一第二天線、以及一切換裝置。切換裝置耦接於第一天線、第二天線、第一通訊模組與第二通訊模組之間，用以切換第一天線以及第二天線分別與第一通訊模組以及第二通訊模組之耦接方式。第二頻率範圍與第一頻率範圍至少有一部分重疊，並且第二頻率範圍窄於第一頻率範圍，並且當第一通訊模組利用第一無線存取技術與遠端裝置建立連線時，第一處理器控制切換裝置將第一天線耦接至第一通訊模組，同時將第二天線耦接至第二通訊模組，以及當第一通訊模組未利用第一無線存取技術與遠端裝置建立連線時，第一處理 器控制切換裝置將第一天線耦接至第二通訊模組，同時將第二天線耦接至第一通訊模組。

根據本發明之另一實施例，一種動態切換複數天 線之耦接路徑之方法，適用於一雙模雙待雙通的行動通訊裝置，雙模雙待雙通的行動通訊裝置包括支援至少第一無線存取技術之第一通訊模組、支援至少第二無線存取技術之第二通訊模組、一第一天線、一第二天線與一切換裝置，第一天線與第二天線透過切換裝置耦接至第一通訊模組與第二通訊模組，該方法包括：判斷第一通訊模組是否利用第一無線存取技術與一遠端裝置建立連線；當第一通訊模組利用第一無線存取技術與遠端裝置建立連線時，透過切換裝置將第一天線耦接至第一通訊模組，同時將第二天線耦接至第二通訊模組；以及當第一通訊模組未利用第一無線存取技術與遠端裝置建立連線時，透過切換裝置將第二天線耦接至第一通訊模組，同時將該第一天線耦接至第二通訊模組。

100、100A、100B‧‧‧行動通訊裝置

110、120‧‧‧通訊模組

111、121‧‧‧基頻處理裝置

112、122‧‧‧射頻收發機

113、123‧‧‧天線切換模組

115、125‧‧‧處理器

114、124‧‧‧用戶身分模組

130‧‧‧切換裝置

A、B‧‧‧輸入端

ANT1、ANT2‧‧‧天線

Path_1、Path_2、Path_3、Path_4‧‧‧耦接路徑

X、Y‧‧‧輸出端

第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之雙模雙待雙通的行動通訊裝置方塊圖。

第2圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之雙模雙待雙通的行動通訊裝置方塊圖。

第3圖係顯示根據本發明之又另一實施例所述之雙模雙待雙通的行動通訊裝置方塊圖。

第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之動態切換複數 天線之耦接路徑之方法流程圖。

第5圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之動態切換複數天線之耦接路徑之方法流程圖。

為使本發明之製造、操作方法、目標和優點能更明顯易懂，下文特舉幾個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：為了解決上述天線設計的困難度增加的問題，同時達到提高行動通訊裝置之天線設計、內部空間應用與外觀設計自由度的功效，本發明提出一種全新的行動通訊裝置架構，此行動通訊裝置可支援雙模雙待雙通，並且可透過一切換裝置動態切換或改變複數天線之耦接路徑。根據本發明之一實施例，本發明所提出之行動通訊裝置可包括至少兩通訊模組、一切換裝置以及至少兩天線。行動通訊裝置可為一行動電話、或一具有行動電話功能的平板電腦，且兩通訊模組均可各別支援一個或一個以上行動通訊標準的無線存取技術(Radio Access Technology，縮寫為RAT)。

第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之雙模雙待雙通的行動通訊裝置方塊圖。如圖所示，行動通訊裝置100可包括通訊模組110與120、切換裝置130以及天線ANT1與ANT2。通訊模組110可包括至少一基頻處理裝置111、一射頻收發機112與一天線切換模組113，其中基頻處理裝置111可包括一處理器115，並且耦接至一用戶身分模組(Subscriber Identity Module，縮寫為SIM)卡114。另一方面，通訊模組120 可包括至少一基頻處理裝置121、一射頻收發機122、一天線切換模組123，其中基頻處理裝置121可包括一處理器125，並且耦接至耦接至一用戶身分模組(SIM)卡124。於本發明之一實施例中，通訊模組120之用戶身分模組(SIM)卡124與通訊模組110之用戶身分模組(SIM)卡114可為兩不同電信營運商所分別發行的用戶身分模組(SIM)卡，但不以此為限。

此外，於本發明之一實施例中，通訊模組110可支 援，例如，時分同步碼分多重存取(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，縮寫為TD-SCDMA)與全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications，縮寫為GSM)兩種行動通訊標準的無線存取技術，而通訊模組120可支援，例如，GSM無線存取技術與寬頻碼分多重存取(Wideband Code Division Multiple Access，縮寫為WCDMA)兩種行動通訊標準的無線存取技術，但不以此為限。

由於通訊模組110可支援兩種行動通訊標準的無 線存取技術，天線切換模組113可用以將兩種無線存取技術之射頻信號擇一傳送至切換裝置130，以及根據無線存取技術將接收到的射頻信號透過對應的通道傳送給射頻收發機112。同樣地，由於通訊模組120亦可支援兩種行動通訊標準的無線存取技術，天線切換模組123可用以將兩種無線存取技術之射頻信號擇一傳送至切換裝置130，以及根據無線存取技術將接收到的射頻信號透過對應的通道傳送給射頻收發機122。

根據本發明之一實施例，通訊模組110之處理器 115可判斷通訊模組110接下來需使用哪種無線存取技術與一 遠端裝置建立連線，用以控制切換裝置的切換狀態。於本發明之實施例中，天線ANT1與ANT2可分別於不同的頻率範圍內提供射頻信號之發送與接收。舉例而言，天線ANT1可支援800~2300兆赫茲(MHz)之射頻信號之發送與接收，天線ANT2可支援800~1900兆赫茲(MHz)之射頻信號之發送與接收，其中天線ANT1所支援之頻率範圍與天線ANT2所支援之頻率範圍至少有一部分重疊，並且天線ANT2所支援之頻率範圍窄於天線ANT1所支援之頻率範圍。由於僅天線ANT1可支援1900兆赫茲以上之射頻信號之發送與接收，因此處理器115在判斷出通訊模組110接下來需使用哪種無線存取技術與遠端裝置建立連線後，可根據此資訊得知通訊模組110將需利用的頻率範圍為多少兆赫茲(MHz)，並依此決定是否需改變切換裝置130之切換狀態。

根據本發明之一實施例，切換裝置130可以是一雙 軸雙切(Double Pole,Double Throw，縮寫為DPDT)開關，具有兩輸入端A與B與兩輸出端X與Y。切換裝置130可切換於兩種不同的狀態，舉例而言，於第一種狀態，輸入端A電性連接至輸出端X，同時間輸入端B電性連接至輸出端Y。而於第二種狀態，輸入端A電性連接至輸出端Y，同時間輸入端B電性連接至輸出端X。根據本發明之一實施例，處理器115可透過一些控制信號，例如，通用型之輸入輸出(GPIO)之腳位控制信號，來控制切換裝置130是否改變其切換狀態。

第2圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之雙 模雙待雙通的行動通訊裝置方塊圖，其中行動通訊裝置100A 為將第1圖所示之行動通訊裝置100之切換裝置130切換至第一種狀態的結果。當切換裝置130切換至第一種狀態時，通訊模組110之天線切換模組113可經由耦接路徑Path_1耦接至天線ANT1，並且通訊模組120之天線切換模組123可經由耦接路徑Path_2耦接至天線ANT2。如此一來，通訊模組110可透過天線ANT1發送與接收射頻信號，而通訊模組120可透過天線ANT2發送與接收射頻信號。例如，圖中的箭頭方向顯示出通訊模組110/120分別透過天線ANT1/ANT2發送射頻信號之信號傳送路徑，而射頻信號之接收路徑則為相反方向。

根據本發明之一實施例，第一種狀態可以被設定 為切換裝置130之預設狀態。舉例而言，假設行動通訊裝置一開機後，處理器115可控制切換裝置130先切換到第一種狀態。 而當處理器115判斷出通訊模組110接下來僅需使用較窄的頻率範圍與遠端裝置(如：基地台)建立連線時，或者，判斷通訊模組110接下來無須使用高頻的頻率範圍，例如上述之1900兆赫茲以上的頻率範圍與遠端裝置建立連線時，可控制切換裝置130切換至第二種狀態。

第3圖係顯示根據本發明之又另一實施例所述之 雙模雙待雙通的行動通訊裝置方塊圖，其中行動通訊裝置100B為將第1圖所示之行動通訊裝置100之切換裝置130切換至第二種狀態的結果。當切換裝置130切換至第二種狀態時，通訊模組110之天線切換模組113可經由耦接路徑Path_3耦接至天線ANT2，並且通訊模組120之天線切換模組123可經由耦接路徑Path_4耦接至天線ANT1。如此一來，通訊模組110可透過天線 ANT2發送與接收射頻信號，而通訊模組120可透過天線ANT1發送與接收射頻信號。例如，圖中的箭頭方向顯示出通訊模組110/120分別透過天線ANT2/ANT1發送射頻信號之信號傳送路徑，而射頻信號之接收路徑則為相反方向。

第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之動態 切換複數天線之耦接路徑之方法流程圖。如圖所示，處理器首先判斷所屬之通訊模組是否利用較高頻之無線存取技術與一遠端裝置建立連線(步驟S402)。當通訊模組利用較高頻之無線存取技術與遠端裝置建立連線時，透過切換裝置將可支援較高頻率範圍之第一天線耦接至該通訊模組，同時將第二天線耦接至另一通訊模組(步驟S404)。當通訊模組未利用較高頻之無線存取技術與遠端裝置建立連線時，透過切換裝置將第二天線耦接至該通訊模組，同時將可支援較高頻率範圍之第一天線耦接至另一通訊模組(步驟S406)。值得注意的是，於本發明之其它實施例中，步驟S402的判斷條件亦可修改為判斷所屬之通訊模組利用哪種無線存取技術與遠端裝置建立連線、判斷所屬之通訊模組接下來利用哪個頻率範圍與遠端裝置建立連線、或其它，並且依照不同的判斷條件決定將切換裝置切換到哪種狀態。因此，本發明並不限於以上實施例所述之實施方式。此外，於本發明之實施例中，通訊模組未利用特定之無線存取技術與遠端裝置建立連線之情況可以是由於通訊模組透過其所連接的天線無法搜尋到或無法連上支援該特定之無線存取技術的遠端裝置、或者是由於通訊模組選擇利用其他無線存取技術之情況，而本發明並不限於特定之實施方式。

以下段落將針對本發明所提出之動態切換複數天線之耦接路徑之方法作更詳細的介紹。其中於以下實施例中，第一通訊模組可支援TD-SCDMA與GSM之行動通訊標準的無線存取技術，第二通訊模組可支援WCDMA與GSM之行動通訊標準的無線存取技術，天線ANT1可支援800~2300兆赫茲(MHz)之射頻信號之發送與接收，天線ANT2可支援800~1900兆赫茲(MHz)之射頻信號之發送與接收。然而，值得注意的是，本發明之實施並不限於TD-SCDMA、GSM以及WCDMA等三種無線存取技術與其對應之運作頻率範圍。任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動，將本發明之概念應用於其它不同的無線存取技術或運作頻率範圍，以及對應地設計天線支援不同的頻率範圍，並且藉由切換裝置動態地將天線耦接到不同的通訊模組，進而達到相同或相似的結果。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

第5圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之動態切換複數天線之耦接路徑之方法流程圖，其中由於本發明所提出之通訊裝置包含兩個通訊模組，此兩個通訊模組可同時並且獨立的運作，而切換裝置之切換被設計為由第一通訊模組來控制，因此第5圖所示之流程僅用以描述第一通訊模組之運作流程。於此實施例中，第一通訊模組可支援TD-SCDMA與GSM之行動通訊標準的無線存取技術，第二通訊模組可支援WCDMA與GSM之行動通訊標準的無線存取技術。當行動通訊裝置開機(步驟S502)後，切換裝置會預先切換至第一種狀態 (如第2圖所示)，此時，第一通訊模組預設可使用天線ANT1進行射頻信號之發送與接收。接著，第一通訊模組嘗試連線到TD-SCDMA的網路(步驟S504)。於本發明之實施例中，由於TD-SCDMA的無線存取技術之資料傳送速度比GSM的無線存取技術之資料傳送速度快速，因此，第一通訊模組會被設計為優先嘗試連線到TD-SCDMA的網路。接著，第一通訊模組判斷透過天線ANT1是否可成功連線上(camp on)TD-SCDMA的網路(步驟S506)。若第一通訊模組透過天線ANT1可以搜尋到並成功連上TD-SCDMA網路中的遠端裝置，則第一通訊模組使用天線ANT1與TD-SCDMA的網路進行連線(步驟S508)。若第一通訊模組透過天線ANT1無法搜尋到或無法連上TD-SCDMA網路中的遠端裝置)，則第一通訊模組接著嘗試連線到GSM網路(步驟S510)。

接著，第一通訊模組判斷透過天線ANT1是否可成功連線上GSM的網路(步驟S512)。若可以，則第一通訊模組使用天線ANT1與GSM的網路進行連線(步驟S514)。若不行，則第一通訊模組接著判斷現在是否為無法收發訊息的無服務狀態(步驟S516)。若是，代表第一通訊模組目前無法接收到任何可用之信號，例如，進入所屬之電信營運商無佈建網路之地理區域、或進入無佈建任何網路或無任何網路之信號可及之地理區域等。此時，第一通訊模組可進入無服務狀態模式(步驟S518)並在經過一預設的時間後重新執行網路搜尋(例如，回到步驟S504)，以企圖重新找到可用的網路。若否，代表第一通訊模組目前進入了漫遊模式，即，第一通訊模組可接收到 與所屬之電信營運商所合作之其它網路之信號，此時，由於第一通訊模組目前無須再使用最高頻的頻帶進行連線，第一通訊模組可控制切換模組切換到第二種狀態(如第3圖所示)(步驟S520)。值得注意的是，根據本發明之另一實施例，當第一通訊模組判斷可可成功連線上GSM的網路時，亦可於步驟S514之前或後控制切換模組切換到第二種狀態。

一般而言，切換模組130之切換僅為一瞬間的動作，因此，第一通訊模組可於確定無須或無法使用較高頻之無線存取技術與遠端裝置建立連線後的任意時間控制切換模組切換到第二種狀態，而不會影響行動通訊裝置的通訊品質。至於第二通訊模組，其運作流程與第一通訊模組雷同，同樣是可設計為先嘗試連線到較先進或資料傳送速度較快的無線存取技術(例如，WCDMA)，若無法連線，則再嘗試連線到其它無線存取技術(例如，GSM)，其中與第一通訊模組的差別僅在於，第二通訊模組不會主動控制切換模組。而當切換模組的狀態改變時，對於第二通訊模組而言只是信號傳送路徑被動地被改變，即，射頻信號將透過不同的天線發送與接收，因此切換模組的狀態改變對於第二通訊模組之運作流程並不會有任何的影響。由於第二通訊模組之運作流程與第一通訊模組雷同，任何熟習此項技藝者當可根據以上說明推得第二通訊模組之運作流程，因此不再贅述。

本發明之上述實施例能夠以多種方式執行，例如使用硬體、軟體或其結合來執行。熟悉此項技藝者應了解執行上述功能之任何組件或組件之集合可被視為一個或多個控制 上述功能之處理器。此一個或多個處理器可以多種方式執行，例如藉由指定硬體，或使用微碼或軟體來編程之通用硬體來執行上述功能。

申請專利範圍中用以修飾元件之“第一”、“第二”等序數詞之使用本身未暗示任何優先權、優先次序、各元件之間之先後次序、或方法所執行之步驟之次序，而僅用作標識來區分具有相同名稱(具有不同序數詞)之不同元件。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧行動通訊裝置

110、120‧‧‧通訊模組

111、121‧‧‧基頻處理裝置

112、122‧‧‧射頻收發機

113、123‧‧‧天線切換模組

115、125‧‧‧處理器

114、124‧‧‧用戶身分模組

130‧‧‧切換裝置

A、B‧‧‧輸入端

ANT1、ANT2‧‧‧天線

X、Y‧‧‧輸出端

Claims (13)

1. 一種雙模雙待雙通的行動通訊裝置，包括：一第一通訊模組，用以支援一第一無線存取技術；一第二通訊模組，用以支援一第二無線存取技術；一第一處理器；一第一天線，用以操作於一第一頻率範圍內提供射頻信號之發送與接收；一第二天線，用以操作於一第二頻率範圍內提供射頻信號之發送與接收；以及一切換裝置，耦接於該第一天線、該第二天線、該第一通訊模組與該第二通訊模組之間，用以切換該第一天線以及該第二天線分別與該第一通訊模組以及該第二通訊模組之耦接方式，其中該第二頻率範圍與該第一頻率範圍至少有一部份重疊，且該第二頻率範圍窄於該第一頻率範圍；其中當該第一通訊模組利用該第一無線存取技術與一遠端裝置建立連線時，該第一處理器控制該切換裝置將該第一天線耦接至該第一通訊模組，同時將該第二天線耦接至該第二通訊模組，及當該第一通訊模組未利用該第一無線存取技術與該遠端裝置建立連線時，該第一處理器控制該切換裝置將該第一天線耦接至該第二通訊模組，同時將該第二天線耦接至該第一通訊模組，及其中該切換裝置為一雙軸雙切開關。
2. 如申請專利範圍第1項所述之雙模雙待雙通的行動通訊裝置，其中該第一處理器包含於該第一通訊模組內，並且該第一通訊模組更包括一第一射頻收發機以及一第一天線切換模組耦接於該切換裝置與該第一射頻收發機之間；以及該第二通訊模組包括一第二處理器以及一第二天線切換模組耦接於該切換裝置與該第二射頻收發機之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之雙模雙待雙通的行動通訊裝置，其中該第一通訊模組未利用該第一無線存取技術與該遠端裝置建立連線是由於該第一通訊模組透過該第一天線無法搜尋到或無法連上該遠端裝置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之雙模雙待雙通的行動通訊裝置，其中該第一通訊模組更包括一第一用戶身分模組(SIM)卡耦接至該第一處理器，且該第二通訊模組更包括一第二用戶身分模組(SIM)卡耦接至該第二處理器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之雙模雙待雙通的行動通訊裝置，其中該第一通訊模組更用以支援一第三無線存取技術，並且當該第一通訊模組利用該第三無線存取技術與該遠端裝置建立連線時，該第一處理器控制該切換裝置將該第一天線耦接至該第二通訊模組，同時將該第二天線耦接至該第一通訊模組。
6. 如申請專利範圍第5項所述之雙模雙待雙通的行動通訊裝置，其中該第一無線存取技術為一時分同步碼分多重存取(TD-SCDMA)技術、該第二無線存取技術為一寬頻碼分多重存取(WCDMA)技術、並且該第三無線存取技術為一全球 行動通訊系統(GSM)之無線存取技術。
7. 如申請專利範圍第1項所述之雙模雙待雙通的行動通訊裝置，其中當該第一處理器控制該切換裝置將該第一天線耦接至該第二通訊模組時，該第二通訊模組利用該第二無線存取技術與另一遠端裝置建立連線。
8. 一種動態切換複數天線之耦接路徑之方法，適用於一雙模雙待雙通的行動通訊裝置，該雙模雙待雙通的行動通訊裝置包括支援至少一第一無線存取技術之一第一通訊模組、支援至少一第二無線存取技術之一第二通訊模組、一第一天線、一第二天線與一切換裝置，該第一天線與該第二天線透過該切換裝置耦接至該第一通訊模組與該第二通訊模組，該方法包括：判斷該第一通訊模組是否利用該第一無線存取技術與一遠端裝置建立連線；當該第一通訊模組利用該第一無線存取技術與該遠端裝置建立連線時，透過該切換裝置將該第一天線耦接至該第一通訊模組，同時將該第二天線耦接至該第二通訊模組；以及當該第一通訊模組未利用該第一無線存取技術與該遠端裝置建立連線時，透過該切換裝置將該第二天線耦接至該第一通訊模組，同時將該第一天線耦接至該第二通訊模組，其中該切換裝置為一雙軸雙切開關。
9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該第一天線用以於一第一頻率範圍內提供射頻信號之發送與接收，該第二天 線用以於一第二頻率範圍內提供射頻信號之發送與接收，該第二頻率範圍與該第一頻率範圍至少有一部份重疊，且該第二頻率範圍窄於該第一頻率範圍。
10. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該第一通訊模組更用以支援一第三無線存取技術，當該第一通訊模組利用該第三無線存取技術與該遠端裝置建立連線時，該第二通訊模組使用該第二無線存取技術與另一遠端裝置建立連線。
11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該第一無線存取技術為一時分同步碼分多重存取(TD-SCDMA)無線存取技術、該第二無線存取技術為一寬頻碼分多重存取(WCDMA)無線存取技術、並且該第三無線存取技術為一全球行動通訊系統(GSM)無線存取技術。
12. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中當該第一天線耦接至該第一通訊模組並且該第二天線耦接至該第二通訊模組時，該方法更包括：由該第一通訊模組透過該第一天線發送與接收射頻信號；以及由該第二通訊模組透過該第二天線發送與接收射頻信號。
13. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中當該第一天線耦接至該第二通訊模組並且該第二天線耦接至該第一通訊模組時，該方法更包括：由該第一通訊模組透過該第二天線發送與接收射頻信號；以及由該第二通訊模組透過該第一天線發送與接收射頻信號。