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TWI533515B - 天線分集機制與波束成型機制的共存控制方法與機器可讀媒體 - Google Patents

天線分集機制與波束成型機制的共存控制方法與機器可讀媒體 Download PDF

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TWI533515B
TWI533515B TW102149390A TW102149390A TWI533515B TW I533515 B TWI533515 B TW I533515B TW 102149390 A TW102149390 A TW 102149390A TW 102149390 A TW102149390 A TW 102149390A TW I533515 B TWI533515 B TW I533515B
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李慎中
辛建威
李宗軒
張仲堯
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瑞昱半導體股份有限公司
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Description

天線分集機制與波束成型機制的共存控制方法與機器可讀媒 體
本發明所揭露之實施例係相關於通訊系統的校正方法以及相關電腦可讀媒體，尤指一種應用於同時支援傳送/接收天線分集(Transmitter/Receiver antenna diversity)機制與主動/被動波束成型(beamformer/beamformee)機制的一無線通訊裝置的天線分集機制與波束成型機制的共存控制方法以及相關機器可讀媒體。
在無線通訊的領域中，天線分集(antenna diversity)係一種有效對抗多重路徑衰減(multi-path fading)的方法，其概念為從多根天線中選取訊號強度較強、或是訊號品質較佳的天線來作為資料的傳送與接收之用，藉以對抗單一天線因通道環境較差所造成的接收不良，可應用於如無線區域網路(wireless local area network,WLAN)等系統中。除此之外，波束成型(beamforming)技術亦被部分無線通訊系統所採用，例如IEEE 802.11n標準。該技術是一種使用感測器陣列定向發送和接收信號的信號處理技術。波束成型技術通過調整相位陣列的基本單元的參數，使得某些角度的信號獲得相長干涉，而另一些角度的信號獲得相消干涉，既可以用於信號發射端，又可以用於信號接收端。不過由於該技術定義種類繁多且較為複雜，並非受到所有相容於IEEE 802.11n標準的產品的支援，且縱使配備有該技術，不同供應商所生產的產品往往無彼此相容。因此在後來的IEEE 802.11ac標準中特別將波束成型技術簡單化、單一化，讓所有導入此一技術的產品都要能彼此相容。
再者，在習知的無線通訊系統中，設計者係將此兩種同樣用來減輕通道效應(channel effect)的技術分開處理，換句話說，設計者通常僅單獨處理天線分集技術，或是在IEEE 802.11n標準之後的標準單獨處理波束成型技術。但基本上這兩種技術要同時存在與應用勢必會遭遇彼此互相干擾的問題。舉例來說，在使用波束成型技術的過程中，如同時因應天線分集技術而進行切換天線的動作，可能會造成波束成型技術所使用的通道估計數值已不適用於更新後天線所對應的新通道，此時波束成型機制在傳送資料時利用舊通道的資訊會使得對方的接收情況變的更差。有鑑於此，本領域亟需一種天線分集技術與波束成型技術的共存控制機制以動態地得到最佳化設定，使得此兩種技術能夠相輔相成。
根據本發明的示範性實施例，揭露一種應用於同時支援傳送/接收天線分集(TX/RX antenna diversity)機制與主動/被動波束成型(beamformer/beamformee)機制的一無線通訊裝置的天線分集機制與波束成型機制的共存控制方法以及相關機器可讀媒體，以解決上述問題。
根據本發明的第一實施例，提出一種應用於同時支援傳送/接收天線分集機制與主動/被動波束成型機制的一無線通訊裝置的天線分集機制與波束成型機制的共存控制方法，包含有：判斷該無線通訊裝置所連線的複數個連線無線通訊裝置各自是否支援主動/被動波束成型機制，並產生一判斷結果；以及依據該判斷結果來決定啟用/停用該無線通訊裝置的傳送/接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的主動/被動波束成型機制；其中當決定停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制時，控制該無線通訊裝置所接收到的一波束成型機制協定封包回應一預設值。
根據本發明的第二實施例，提出一種機器可讀媒體，儲存一程式 碼，當該程式碼被一處理器所執行時，該程式碼會致使該處理器執行一種應用於同時支援傳送/接收天線分集機制與主動/被動波束成型機制的一無線通訊裝置的天線分集機制與波束成型機制的共存控制方法，該方法包含以下的步驟：判斷該無線通訊裝置所連線的複數個連線無線通訊裝置各自是否支援主動/被動波束成型機制，並產生一判斷結果；以及依據該判斷結果來決定啟用/停用該無線通訊裝置的傳送/接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的主動/被動波束成型機制；其中當決定停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制時，控制該無線通訊裝置所接收到的一波束成型機制協定封包回應一預設值。
本發明所提出的天線分集技術與波束成型技術的共存控制機制，使得同時應用此兩種技術的無線通訊系統能夠視情況來取捨當下應採取的方案，以在具有眾多連線裝置的情況下，儘可能地降低通道效應，增加訊號品質與穩定度。
S202~S214‧‧‧步驟
S402~S420‧‧‧步驟
500‧‧‧電腦系統
502‧‧‧處理器
504‧‧‧機器可讀媒體
第1圖為IEEE 802.11ac標準所規範的極高吞吐量單一使用者波束成型探測協定的示意圖。
第2圖為本發明波束成型機制/天線分集機制的共存控制方法的一實施例的流程圖。
第3圖為複數個連線無線通訊裝置STA的分組示意圖。
第4圖為波束成型機制/天線分集機制的仲裁方法的流程圖。
第5圖為執行本發明波束成型機制/天線分集機制的共存控制方法的一電腦系統的一實施例的示意圖。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
本發明係一種應用於同時支援傳送/接收天線分集(TX/RX antenna diversity)機制與主動/被動波束成型(beamformer/beamformee)機制的一無線通訊裝置的天線分集機制與波束成型機制的共存控制方法，首先，關於習知的波束成型機制的大致流程，請參考第1圖，第1圖為IEEE 802.11ac標準所規範的極高吞吐量(Very High Throughput,VHT)單一使用者(Single User,SU)波束成型探測(sounding)協定的示意圖。如第1圖所示，一波束成型發起者(主動波束成型機制)在波束成型機制的開始的時候，會先傳送一空白資料封包通知(Null Data Packet Announcement,NDPA)來通知一波束成型輔助者(被動波束成型機制)來開始準備接收一空白資料封包(Null Data Packet,NDP)，該波束成型發起者在發出該空白資料封包通知之後，經過一短圖框間距(Short Inter-Frame Space,SIFS)才會發出該空白資料封包。而該波束成型輔助者在接收到該空白資料封包之後，便會回應一『極高吞吐量壓縮波束成型封包(VHT compressed beamforming packet)』，其內容可以係通道狀態資訊(Channel State Information,CSI)，以供該波束成型發起者參考，好讓該波束成型發起者能夠利用該『極高吞吐量壓縮波束成型封包』中所包含有資訊，在傳送資料給該波束成型輔助者時進行相對應的調整，使該波束成型 輔助者針對該波束成型發起者所傳送的資料具有更高的接收能力，也就是說，藉由利用波束成型機制，可以增加無線裝置之間的傳輸距離與吞吐量。然而，此僅係為了說明的用途，並非對本發明之限制，實際上，任何能夠達到同樣或類似功能的協定或是標準，且符合本發明之發明精神的其他變化，都屬於本發明的範疇。
此外，關於習知的天線分集機制的原理，則係額外加入一根或多根傳送與接收天線的無線通訊裝置，例如支援1空間流(1 spatial stream)傳輸之1套傳送/接收天線(1T1R)的無線通訊裝置上再加入額外2套傳送/接收天線(3T3R)，來進行資料的傳收以對抗多路徑衰減(multi-path fading)，但請注意本發明不以此為限。具體來說，假設該具有多根傳送與接收天線的無線基地台與一無線連線裝置保持連線狀態，則該具有多根傳送與接收天線的無線基地台會隨時地根據接收該無線連線裝置的資料的狀況來調整接收天線，舉例來說，該具有多根傳送與接收天線的無線基地台會從3套接收天線中選擇針對該無線連線裝置具有最高接收訊號強度的一套接收天線，此外，並隨時地依據實際通道變化來更新該接收天線。而相對地，當該無線基地台欲傳送資料至該無線連線裝置時，在通道具對稱性(reciprocal)的前提之下，可依據所選擇的最佳接收天線來更新傳送天線，一般來說，即選擇和接收天線相對應的一套傳送天線來傳送資料至該無線連線裝置。以上所述乃分別係接收/傳送天線分集機制基本原理。
應注意的是，而當使用波束成型機制時，傳送/接收天線一般不被允許動態切換，否則波束成型的效能將會被影響，然而，這樣一來又可能會影響到其它連線裝置的天線分集機制的正常操作，因此本發明的精神即係在於針對同時支援傳送/接收天線分集機制與主動/被動波束成型機制的一無線通訊裝置，提出一有效的天線分集機制與波束成型機制的共存控制方法。在 以下的段落中，會將所有的連線情況區分為若干種，並且分別說明其中的控制方法細節。
第2圖為本發明波束成型機制/天線分集機制的共存控制方法的一實施例的流程圖。其中該波束成型機制/天線分集機制的共存控制方法係應用在同時支援傳送/接收天線分集制與主動/被動波束成型機制的一無線通訊裝置AP，例如一無線分享器或是一無線基地台。倘若大體上可達到相同的結果，並不一定需要按照第2圖所示之流程中的步驟順序來進行，且第2圖所示之步驟不一定要連續進行，亦即其他步驟亦可插入其中。此外，第2圖中的某些步驟可根據不同實施例或設計需求省略之。第2圖的共存控制方法的詳細步驟說明如下：首先在無線通訊裝置AP被啟動之後(步驟S202)，會先控制無線通訊裝置AP進入初始狀態，接著，有複數個連線無線通訊裝置STA與無線通訊裝置AP形成連線，其中的一部分可能具有主動/被動波束成型機制的功能。一般來說，就算是支援主動波束成型機制的裝置也不一定會隨時發起波束成型機制，較具經濟效益的作法為僅針對通道較差(或是極差)的場合才主動發起波束成型機制，其目的即在於降低功耗與複雜度；也就是說，在通道狀況正常的情況下，甚至可以將主動/被動波束成型機制停用也不會影響連線的品質，應注意的是，無線通訊裝置AP和複數個連線無線通訊裝置STA在連線的過程中就已決定波束成型機制發起者和波束成型機制輔佐者的角色，之後除非無線通訊裝置AP和複數個連線無線通訊裝置STA重新建立連線，否則雙方就會一直認定對方是的角色，因此，當決定停用無線通訊裝置AP的主動波束成型機制後，無線通訊裝置AP便不會再主動發起波束成型機制；而當決定停用無線通訊裝置AP的被動波束成型機制後，無線通訊裝置AP還是有可能會接收到波束成型機制協定封包，在這樣的情況下，無線通訊裝置 AP可以對所接收到的波束成型機制協定封包回應一預設值(例如一預設矩陣或是一單位矩陣)，而不需就量測到的通道狀況作計算並回覆通道狀態資訊矩陣。在該初始狀態下，可以控制無線通訊裝置AP僅啟用天線分集機制，並且停用波束成型機制；也就是啟用無線通訊裝置AP的傳送天線分集機制以及無線通訊裝置AP的被動天線分集機制，並且停用無線通訊裝置AP的主動波束成型機制以及無線通訊裝置AP的被動波束成型機制(步驟S204)。此時無線通訊裝置AP會即時地針對複數個連線無線通訊裝置STA分別找出最佳的接收天線，並且依據所選擇的接收天線來更新傳送天線。然而，此僅係為了說明的用途，並非對本發明之限制，實際上，任何能夠達到同樣或類似功能的設計，且符合本發明之發明精神的其他變化，都屬於本發明的範疇。例如初始狀態亦可以設定為停用無線通訊裝置AP的天線分集機制以及波束成型機制。
請參考第3圖，第3圖為複數個連線無線通訊裝置STA的分組示意圖。在第3圖中，複數個連線無線通訊裝置STA被劃分為一第一連線無線通訊裝置GRP1、一第二連線無線通訊裝置GRP2、一第三連線無線通訊裝置GRP3、一第四連線無線通訊裝置GRP4、一第五連線無線通訊裝置GRP5以及一第六連線無線通訊裝置GRP6，其中實線外框的第一連線無線通訊裝置GRP1、第三連線無線通訊裝置GRP3以及第五連線無線通訊裝置GRP5代表複數個連線無線通訊裝置STA中，不支援主動波束成型機制的連線無線通訊裝置群；而虛線外框的第二連線無線通訊裝置GRP2、第四連線無線通訊裝置GRP4以及第六連-線無線通訊裝置GRP6係代表複數個連線無線通訊裝置STA中，支援主動波束成型機制的連線無線通訊裝置群。
具體來說，第3圖中的橫軸為與無線通訊裝置AP之間的連線品質，可以係指接收訊號強度指標(Received Signal Strength Indicator,RSSI)、調變與編碼機制(Modulation and Coding Scheme,MCS)指標、訊號雜訊比 (Signal-to-Noise Ratio,SNR)、錯誤向量量測(Error Vector Magnitude,EVM)、通道狀態資訊(Channel State Information,CSI)、位元錯誤率(Bit Error Rate,BER)、封包錯誤率(Packet Error Rate,PER)的其中之一、或是其中的一部份或是全部的組合。而縱軸則係與無線通訊裝置AP之間的吞吐量(throughput)。然而，此僅係為了說明的用途，並非對本發明之限制，實際上，任何能夠達到同樣或類似功能的設計，且符合本發明之發明精神的其他變化，都屬於本發明的範疇。在第3圖中，依據連線品質與吞吐量來繪示出複數個連線無線通訊裝置STA的相對位置的目的係在於找出連線品質需要被提升的連線無線通訊裝置，並針對該些連線品質需要被提升的連線無線通訊裝置來進行天線分集/波束成型的仲裁。
在本實施例中，就複數個連線無線通訊裝置STA來說，吞吐量小於一吞吐量臨界值低標TP_low_th的連線無線通訊裝置因為與無線通訊裝置AP之間的資料吞吐量過低，因此可以視為無動作或是非活性裝置，而排除在目標裝置之外。而吞吐量高於一吞吐量臨界值高標TP_high_th的連線無線通訊裝置，則會因為吞吐量夠高而被視為與無線通訊裝置AP之間的連線品質良好。此外，連線品質大於一連線品質臨界值LQ_th的連線無線通訊裝置也會被視為與無線通訊裝置AP之間的連線品質良好。至於吞吐量小於吞吐量臨界值高標TP_high_th以及大於吞吐量臨界值低標TP_low_th，且連線品質小於連線品質臨界值LQ_th的連線無線通訊裝置，即第一連線無線通訊裝置GRP1與第二連線無線通訊裝置GRP2，則屬於連線品質尚待加強並需要被提升的部分，其中第一連線無線通訊裝置GRP1係不支援主動波束成型機制的一天線分集目標裝置群DIV_tar，而第二連線無線通訊裝置GRP2係支援主動波束成型機制的一波束成型目標裝置群BF_tar。
因此在步驟S204中，會先從複數個連線無線通訊裝置STA中找 出天線分集目標裝置群DIV_tar和波束成型目標裝置群BF_tar，以供後續的步驟使用。在步驟S206中，TXbfee==1代表與無線通訊裝置AP建立連線的複數個連線無線通訊裝置STA中至少有一個連線無線通訊裝置支援波束成型輔助者的角色。換句話說，複數個連線無線通訊裝置STA中至少有一個連線無線通訊裝置支援波被動波束成型機制。若判斷TXbfee==1為真，則流程會進入步驟S208，否則會進入步驟S210。在步驟S208中，會針對支援被動波束成型機制的至少一連線無線通訊裝置，停用無線通訊裝置AP的傳送天線分集機制以及啟用無線通訊裝置AP的主動波束成型機制，以避免無線通訊裝置AP於探測(sounding)通道並估計出校正數值之後，在真正傳輸資料的過程中又發生因接收天線分集機制的切換而使傳送天線被更新的狀況，也就是防止無線通訊裝置AP在探測通道和資料傳輸的過程中所使用的傳送天線不一致(即習知設計中，波束成型機制與天線分集機制彼此發生互相干擾的狀況)。
應注意的是，無線通訊裝置AP的接收天線分集機制可以獨立運作而不受無線通訊裝置AP的傳送端的天線分集機制被停用的影響。其原因係在於支援波束成型輔助者的至少一連線無線通訊裝置所回應的『極高吞吐量壓縮波束成型封包』的內容並不會因為無線通訊裝置AP的接收天線切換而被影響。而無線通訊裝置AP本身在接收封包時啟用被動天線分集機制當然也不會影響此筆封包的通道估計的內容，事實上選用訊號強度較佳之天線只會帶來使無線通訊裝置AP的接收能力更好的好處，並不會有干擾的副作用。除此之外，在TXbfee==1的狀況下，針對支援被動波束成型機制的至少一連線無線通訊裝置以外的連線無線通訊裝置，並不需要去停用無線通訊裝置AP的傳送天線分集機制或是啟用無線通訊裝置AP的主動波束成型機制。另外，應注意的是，由於長時間停留在同樣的傳送天線，有可能在這期間通道已經發生重大的改變，使得傳送品質下降，因此在本實施例中採取一折衷 作法，也就是可以每間隔一第一特定時間T1，便針對支援被動波束成型機制的至少一連線無線通訊裝置暫時地啟用無線通訊裝置AP的傳送天線分集機制，並使天線分集機制維持一第二特定時間T2以強制無線通訊裝置AP更新至較佳的傳送天線(即較佳接收天線有改變的情況下)，然而，此僅係為了說明的用途，並非對本發明之限制，實際上，任何能夠達到同樣或類似功能的設計，且符合本發明之發明精神的其他變化，都屬於本發明的範疇。
在步驟S210中，TXbfer==1代表與無線通訊裝置AP建立連線的複數個連線無線通訊裝置STA中至少有一個連線無線通訊裝置支援波束成型發起者的角色。換句話說，複數個連線無線通訊裝置STA中至少有一個連線無線通訊裝置支援主動波束成型機制。若判斷TXbfer==1為真，則流程會進入步驟S212，否則會進入步驟S214並結束流程。在步驟S212中，無線通訊裝置AP會進入波束成型機制/天線分集機制的仲裁方法流程，而關於該波束成型機制/天線分集機制的仲裁方法流程的細節請參考第4圖，第4圖為波束成型機制/天線分集機制的仲裁方法的流程圖。倘若大體上可達到相同的結果，並不一定需要按照第4圖所示之流程中的步驟順序來進行，且第4圖所示之步驟不一定要連續進行，亦即其他步驟亦可插入其中。此外，第4圖中的某些步驟可根據不同實施例或設計需求省略之。第4圖的波束成型機制/天線分集機制的仲裁方法的詳細步驟說明如下：首先，在無線通訊裝置AP進入波束成型機制/天線分集機制的仲裁流程之後(步驟S402)，會先檢查是否與無線通訊裝置AP連線的所有複數個連線無線通訊裝置STA全都支援波束成型發起者機制，若是，則無須考慮波束成型機制/天線分集機制的仲裁問題而進入步驟S408，也就是直接停用無線通訊裝置AP的接收天線分集機制以及啟用無線通訊裝置AP的被動波束成型機制，以隨時等待複數個連線無線通訊裝置STA發起波束成型並給予回應 和輔助，之後便進入步驟S410結束流程。反之，若與無線通訊裝置AP連線的所有複數個連線無線通訊裝置STA並非全都支援波束成型發起者機制，此時流程將會進入步驟S406，而所有的狀況將會被區分為四種可能，分別為情況1~情況4，在情況1中，{BF_tar,DIV_tar}={0,0}，也就是在本實施例中的吞吐量小於吞吐量臨界值高標TP_high_th以及大於吞吐量臨界值低標TP_low_th，且連線品質小於連線品質臨界值LQ_th的目標區域中不存在有任何的連線無線通訊裝置STA，也就是說，在複數個連線無線通訊裝置STA中，所有的裝置都具有與無線通訊裝置AP良好的連線，或著是並非處於資料傳輸的活躍狀態因此不需考慮。總而言之，當{BF_tar,DIV_tar}={0,0}時，沒有需要仲裁的標的，因此流程會直接進入S410並且結束。
在情況2中，{BF_tar,DIV_tar}={0,1}，代表上述該目標區域中僅存在有不支援主動波束成型機制的天線分集目標裝置群DIV_tar，在此種狀況下同樣沒有執行更進一步波束成型機制/天線分集機制仲裁的需要，無線通訊裝置AP只要維持初始狀態即可，因此流程會直接進入S410並且結束。在情況3中，{BF_tar,DIV_tar}={1,0}，代表上述該目標區域中僅存在有支援主動波束成型機制的波束成型目標裝置群BF_tar，在此種狀況下同樣沒有執行更進一步波束成型機制/天線分集機制仲裁的需要，因此流程會直接進入S408，直接停用無線通訊裝置AP的接收天線分集機制以及啟用無線通訊裝置AP的被動波束成型機制，以隨時等待複數個連線無線通訊裝置STA的發起並給予回應和輔助，之後會進入步驟S410結束流程。應注意的是，由於此時無線通訊裝置AP的接收天線分集機制被停用，因此便無法據以更新無線通訊裝置AP的傳送天線分集機制，可能會造成無線通訊裝置AP之該傳送端的品質低落，因此，亦可以每間隔第一特定時間T1，啟用該無線通訊裝置的接收天線分集機制並維持第二特定時間T2。然而，此僅係為了說明的用途，並非對本發明之限制，實際上，任何能夠達到同樣或類似功能的設計，且符合本發明 之發明精神的其他變化，都屬於本發明的範疇。
在情況4中，{BF_tar,DIV_tar}={1,1}，代表上述該目標區域中同時存在有不支援主動波束成型機制的天線分集目標裝置群DIV_tar與支援主動波束成型機制的波束成型目標裝置群BF_tar，此種狀況下較為複雜，因此需要執行更進一步的波束成型機制/天線分集機制仲裁，請注意，一個完整的仲裁機制包含有步驟S412~步驟S420的五個階段循環。首先，當開始一個新的仲裁循環時，會先從步驟S406進入步驟S412的天線分集訓練階段，也就是啟用無線通訊裝置AP的接收天線分集機制並停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制，並記錄此時的連線品質的相關資訊，在此實施例中，可以係記錄該目標區域內的連線無線通訊裝置的各自的調變與編碼機制(MCS)指標與吞吐量的至少其一來得到一天線分集資訊DIV_info，例如，在一基於調變與編碼機制的連線品質評估標準中，可以記錄在步驟S412的這段時間中，天線分集目標裝置群DIV_tar與波束成型目標裝置群BF_tar分別的最大與最小的調變與編碼機制指標值，或是利用所有封包的調變與編碼機制指標值計算出一加權值。又例如，在一基於吞吐量的連線品質評估標準中，可以記錄在步驟S412的這段時間中，天線分集目標裝置群DIV_tar與波束成型目標裝置群BF_tar分別的平均吞吐量。然而，此僅係為了說明的用途，並非對本發明之限制，實際上，任何能夠達到同樣或類似功能的指標或是統計資訊，且符合本發明之發明精神的其他變化，都屬於本發明的範疇。
接著，會從步驟S412回到步驟S402，並且重新進行步驟S404，若是在步驟S404中判斷複數個連線無線通訊裝置STA的狀況發生改變(複數個連線無線通訊裝置STA都支援波束成型發起者機制)，則會進入步驟S408之後在進入步驟S410結束仲裁流程。也代表上述的仲裁循環跳出，若是下一次在步驟S406中情況4成立的時候，會再次地進入步驟S412重新開 始新的仲裁循環。而反之，若是在上述在步驟S404中判斷複數個連線無線通訊裝置STA的狀況未發生改變，則進入步驟S406，同樣的，若是在步驟S406中判斷複數個連線無線通訊裝置STA的狀況發生改變而進入步驟S410，則代表上述的仲裁循環跳出；若是複數個連線無線通訊裝置STA的狀況均未發生改變，則會進入步驟S414的波束成型訓練階段，也就是停用無線通訊裝置AP的接收天線分集機制並啟用該無線通訊裝置的被動波束成型機制，並記錄此時之該連線品質的相關資訊，同樣地，在此實施例中，可以係紀錄該目標區域內的連線無線通訊裝置的各自的調變與編碼機制指標與吞吐量的至少其一來得到一波束成型資訊BF_info，以便和上述步驟S412中所記錄到之該連線品質的相關資訊。之後回到步驟S402。
相同地，若是複數個連線無線通訊裝置STA的狀況未發生變化，則循環繼續，會進入步驟S416中，此時係依據天線分集資訊DIV_info以及波束成型資訊BF_info來進行波束成型機制/天線分集機制的仲裁，例如，可以比較從步驟S412的天線分集訓練階段進入步驟S414的波束成型訓練階段後，波束成型目標裝置群BF_tar之該連線品質的相關資訊是否有明顯的提升，以及天線分集目標裝置群DIV_tar之該連線品質的相關資訊是否有明顯的下降。若是波束成型目標裝置群BF_tar之該連線品質的相關資訊有明顯的提升，且天線分集目標裝置群DIV_tar之該連線品質的相關資訊沒有明顯的下降，則會判斷下次再從情況4進入仲裁循環時應進入步驟S418，即停用無線通訊裝置AP的接收天線分集機制並啟用無線通訊裝置AP的被動波束成型機制，並且之後的一特定數目N(例如N=20)個仲裁循環都會進入步驟S418；反之，若是判斷啟用無線通訊裝置AP的被動波束成型機制所得到的效果有限，或是過度地影響其它僅支援的天線分集機制的裝置，則換判斷應進入步驟S420，即啟用無線通訊裝置AP的接收天線分集機制並停用無線通訊裝置AP的被動波束成型機制，並且之後的特定數目N(例如N=20)個仲裁循環都會 進入步驟S420。然而，此僅係為了說明的用途，並非對本發明之限制，實際上，任何能夠達到同樣或類似功能的設計，且符合本發明之發明精神的其他變化，都屬於本發明的範疇。舉例來說，也可以比較步驟S412的天線分集訓練階段和步驟S414的波束成型訓練階段之間波束成型目標裝置群BF_tar之該最大調變與編碼機制指標值或是該調變與編碼機制指標加權值是否具有一定的提升，以及天線分集目標裝置群DIV_tar之該最小調變與編碼機制指標值或是該調變與編碼機制指標加權值是否下降過度。
除此之外，應注意的是，在步驟S420中，針對部分的連線無線通訊裝置對無線通訊裝置AP所發送的『空白資料封包通知』，由於無線通訊裝置AP的被動波束成型機制已被停用，故可以回應一預設值，例如一單位矩陣(identity matrix)，或是完全不予回應。然而，此僅係為了說明的用途，並非對本發明之限制，實際上，任何能夠達到同樣或類似功能的方法，且符合本發明之發明精神的其他變化，都屬於本發明的範疇。
請參閱第5圖，第5圖為執行本發明波束成型機制/天線分集機制的共存控制方法的一電腦系統的一實施例的示意圖。電腦系統500包含有一處理器502以及一機器可讀媒體504，舉例來說，電腦系統500可以是一個人電腦，而機器可讀媒體504可以是個人電腦中任何具有資料儲存功能的儲存裝置，例如揮發性記憶體、非揮發性記憶體、硬碟、光碟等等。本實施例中，機器可讀媒體504中儲存一程式碼PROG，因此，當程式碼PROG被處理器502所載入並執行時，程式碼PROG會致使處理器502依據一無線通訊裝置AP所連線的複數個連線無線通訊裝置STA各自是否支援主動/被動波束成型機制所產生的一判斷結果來執行本發明所揭示的波束成型機制/天線分集機制的共存控制方法(亦即第2圖所示的步驟202~214)。由於熟習此領域者於閱讀過上述針對時序分析方法的內容之後應可輕易瞭解處理器502執行 程式碼PROG所進行的操作，故在此省略更進一步的說明以求簡潔。
本發明所提出的天線分集技術與波束成型技術的共存控制機制，使得同時應用此兩種技術的無線通訊系統能夠視情況來取捨當下應採取的方案，以在具有眾多連線裝置的情況下，儘可能地降低通道效應，增加訊號品質與穩定度。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
S202~S214‧‧‧步驟

Claims (24)

  1. 一種應用於同時支援傳送/接收天線分集(Transmitter/Receiver antenna diversity)機制與主動/被動波束成型(beamformer/beamformee)機制的一無線通訊裝置的天線分集機制與波束成型機制的共存控制方法，包含有：判斷該無線通訊裝置所連線的複數個連線無線通訊裝置各自是否支援主動/被動波束成型機制，並產生一判斷結果；以及依據該判斷結果來決定啟用/停用該無線通訊裝置的傳送/接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的主動/被動波束成型機制；其中當決定停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制時，控制該無線通訊裝置所接收到的一波束成型機制協定封包回應一預設值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，另包含有：在依據該判斷結果來決定啟用/停用該無線通訊裝置的傳送/接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的主動/被動波束成型機制停用啟用的步驟被執行之前，啟用該無線通訊裝置的傳送/接收天線分集機制，並且停用該無線通訊裝置的主動/被動波束成型機制。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中依據該判斷結果來決定啟用/停用該無線通訊裝置的傳送/接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的主動/被動波束成型機制的步驟包含有：當該判斷結果顯示該複數個連線無線通訊裝置中的至少一連線無線通訊裝置係支援被動波束成型機制時，針對支援被動波束成型機制之該至少一連線無線通訊裝置，停用該無線通訊裝置的傳送天線分集機制以及啟用該無線通訊裝置的主動波束成型機制。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，另包含有： 每間隔一第一特定時間，針對支援被動波束成型機制之該至少一連線無線通訊裝置啟用該無線通訊裝置的傳送天線分集機制並維持一第二特定時間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中依據該判斷結果來決定啟用/停用該無線通訊裝置的傳送/接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的主動/被動波束成型機制的步驟包含有：當該判斷結果顯示該複數個連線無線通訊裝置之每一連線無線通訊裝置都支援主動波束成型機制時，停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制以及啟用該無線通訊裝置的被動波束成型機制。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的方法，另包含有：每間隔一第一特定時間，啟用該無線通訊裝置的接收天線分集機制並維持一第二特定時間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中依據該判斷結果來決定啟用/停用該無線通訊裝置的傳送/接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的主動/被動波束成型機制的步驟包含有：當該判斷結果顯示該複數個連線無線通訊裝置中僅有一部份的連線無線通訊裝置的支援主動波束成型機制時，依據該複數個連線無線通訊裝置中是否具有符合一特定條件的連線無線通訊裝置，來決定啟用/停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中符合該特定條件係指一吞吐量(throughput)位於一特定區間且一連線品質小於一臨界值。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中該連線品質係指接收訊號強度指標(Received Signal Strength Indicator,RSSI)、調變與編碼機制(Modulation and Coding Scheme,MSC)指標、訊號雜訊比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)、錯誤向量量測(Error Vector Magnitude,EVM)、通道狀態資訊(Channel State Information,CSI)、位元錯誤率(Bit Error Rate,BER)、封包錯誤率(Packet Error Rate,PER)的其中之一、或是一部份、或是全部的組合。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中依據該複數個連線無線通訊裝置中是否具有符合該特定條件的連線無線通訊裝置，來決定啟用/停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制的步驟包含有：當符合該特定條件之每一連線無線通訊裝置都支援主動波束成型機制時，停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制，以及啟用該無線通訊裝置的被動波束成型機制。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中依據該複數個連線無線通訊裝置中是否具有符合該特定條件的連線無線通訊裝置，來決定啟用/停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制的步驟包含有：當符合該特定條件之複數個連線無線通訊裝置中的部分連線無線通訊裝置支援主動波束成型機制，且符合該特定條件之該些連線無線通訊裝置中的其餘連線無線通訊裝置不支援主動波束成型機制時，依據符合該特定條件之該些連線無線通訊裝置的各自的一連線品質與一吞吐量的至少其一來決定啟用/停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制，以及啟用/停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中依據符合該特定條件之該些連線無線通訊裝置的各自之該連線品質與該吞吐量的至少其一來決定啟用/停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制，以及啟用/停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制的步驟包含有：啟用該無線通訊裝置的接收天線分集機制並且停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制，並根據符合該特定條件之該些連線無線通訊裝置的各自之該連線品質與該吞吐量的至少其一來得到一天線分集資訊；停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制並且啟用該無線通訊裝置的被動波束成型機制，並根據符合該特定條件之該些連線無線通訊裝置的各自之該連線品質與該吞吐量的至少其一來得到一波束成型資訊；以及依據該天線分集資訊以及該波束成型資訊來決定要啟用該無線通訊裝置的接收天線分集機制並且停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制，或是停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制並且啟用該無線通訊裝置的被動波束成型機制。
  13. 一種機器可讀媒體，儲存一程式碼，當該程式碼被一處理器所執行時，該程式碼會致使該處理器執行一種應用於同時支援傳送/接收天線分集(TX/RX antenna diversity)機制與主動/被動波束成型(beamformer/beamformee)機制的一無線通訊裝置的天線分集機制與波束成型機制的共存控制方法，該方法包含以下的步驟：判斷該無線通訊裝置所連線的複數個連線無線通訊裝置各自是否支援主動/被動波束成型機制，並產生一判斷結果；以及依據該判斷結果來決定啟用/停用該無線通訊裝置的傳送/接收天線分集 機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的主動/被動波束成型機制；其中當決定停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制時，控制該無線通訊裝置所接收到的一波束成型機制協定封包回應一預設值。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的機器可讀媒體，其中該方法另包含有：在依據該判斷結果來決定啟用/停用該無線通訊裝置的傳送/接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的主動/被動波束成型機制停用啟用的步驟被執行之前，啟用該無線通訊裝置的傳送/接收天線分集機制，並且停用該無線通訊裝置的主動/被動波束成型機制。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的機器可讀媒體，其中依據該判斷結果來決定啟用/停用該無線通訊裝置的傳送/接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的主動/被動波束成型機制的步驟包含有：當該判斷結果顯示該複數個連線無線通訊裝置中的至少一連線無線通訊裝置係支援被動波束成型機制時，針對支援被動波束成型機制之該至少一連線無線通訊裝置，停用該無線通訊裝置的傳送天線分集機制以及啟用該無線通訊裝置的主動波束成型機制。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的機器可讀媒體，其中該方法另包含有：每間隔一第一特定時間，針對支援被動波束成型機制之該至少一連線無線通訊裝置啟用該無線通訊裝置的傳送天線分集機制並維持一第二特定時間。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的機器可讀媒體，其中依據該判斷結果來決定啟用/停用該無線通訊裝置的傳送/接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的主動/被動波束成型機制的步驟包含有： 當該判斷結果顯示該複數個連線無線通訊裝置之每一連線無線通訊裝置都支援主動波束成型機制時，停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制以及啟用該無線通訊裝置的被動波束成型機制。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的機器可讀媒體，其中該方法另包含有：每間隔一第一特定時間，啟用該無線通訊裝置的接收天線分集機制並維持一第二特定時間。
  19. 如申請專利範圍第13項所述的機器可讀媒體，其中依據該判斷結果來決定啟用/停用該無線通訊裝置的傳送/接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的主動/被動波束成型機制的步驟包含有：當該判斷結果顯示該複數個連線無線通訊裝置中僅有一部份的連線無線通訊裝置的支援主動波束成型機制時，依據該複數個連線無線通訊裝置中是否具有符合一特定條件的連線無線通訊裝置，來決定啟用/停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的機器可讀媒體，其中符合該特定條件係指一吞吐量(throughput)位於一特定區間，以及一連線品質小於一臨界值。
  21. 如申請專利範圍第19項所述的機器可讀媒體，其中該連線品質係指接收訊號強度指標(Received Signal Strength Indicator,RSSI)、調變與編碼機制(Modulation and Coding Scheme,MSC)指標、訊號雜訊比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)、錯誤向量量測(Error Vector Magnitude,EVM)、通道狀態資訊(Channel State Information,CSI)、位元錯誤率(Bit Error Rate,BER)、封包錯誤率(Packet Error Rate,PER)的其中之一、或是一部份或是全部 的組合。
  22. 如申請專利範圍第19項所述的機器可讀媒體，其中依據該複數個連線無線通訊裝置中是否具有符合該特定條件的連線無線通訊裝置，來決定啟用/停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制的步驟包含有：當符合該特定條件之每一連線無線通訊裝置都支援主動波束成型機制時，停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制，以及啟用該無線通訊裝置的被動波束成型機制。
  23. 如申請專利範圍第19項所述的機器可讀媒體，其中依據該複數個連線無線通訊裝置中是否具有符合該特定條件的連線無線通訊裝置，來決定啟用/停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制以及啟用/停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制的步驟包含有：當符合該特定條件之複數個連線無線通訊裝置中的部分連線無線通訊裝置支援主動波束成型機制，且符合該特定條件之該些連線無線通訊裝置中的其餘連線無線通訊裝置不支援主動波束成型機制時，依據符合該特定條件之該些連線無線通訊裝置的各自的一連線品質與一吞吐量的至少其一來決定啟用/停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制，以及啟用/停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制。
  24. 如申請專利範圍第23項所述的機器可讀媒體，其中依據符合該特定條件之該些連線無線通訊裝置的各自之該連線品質與該吞吐量的至少其一來決定啟用/停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制，以及啟用/停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制的步驟包含有：啟用該無線通訊裝置的接收天線分集機制並且停用該無線通訊裝置的 被動波束成型機制，並根據符合該特定條件之該些連線無線通訊裝置的各自之該連線品質與該吞吐量的至少其一來得到一天線分集資訊；停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制並且啟用該無線通訊裝置的被動波束成型機制，並根據符合該特定條件之該些連線無線通訊裝置的各自之該連線品質與該吞吐量的至少其一來得到一波束成型資訊；以及依據該天線分集資訊以及該波束成型資訊來決定要啟用該無線通訊裝置的接收天線分集機制並且停用該無線通訊裝置的被動波束成型機制，或是停用該無線通訊裝置的接收天線分集機制並且啟用該無線通訊裝置的被動波束成型機制。
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