CN104284354B

CN104284354B - 无线通信系统的信道映射产生方法及其装置

Info

Publication number: CN104284354B
Application number: CN201310290970.5A
Authority: CN
Inventors: 陈彦宇; 张仲尧
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2018-04-10
Anticipated expiration: 2033-07-11
Also published as: CN104284354A

Abstract

一种无线通信系统的信道映射产生方法及其装置，该信道映射产生方法包含下列步骤：对一频带内的多个信道进行功率频谱密度检测，以产生第一信道映射；以及以一第一带宽范围对该第一信道映射执行一第一平滑处理，以产生一第二信道映射，该第一平滑处理包括：依据该第一带宽范围将该第一信道映射中的信道分为多组；根据该第一信道地图中每一信道组的好/坏信道数，决定保留该第一信道映射对该信道组的好坏频道判断，或重新标示该信道组中所有信道的好坏，以产生该第二信道映射。

Description

无线通信系统的信道映射产生方法及其装置

技术领域

本发明涉及通信领域的一种信道选择机制，尤其涉及一种参考信道的功率频谱密度（Power Spectrum Density，PSD）决定信道映射的方法及其装置。

背景技术

对于一个无线传输（wireless communication）系统而言，由于空气中充斥着各样的干扰源，例如来自背景的干扰、来自电子设备的干扰、来自相同或是相邻传输频带的干扰及/或来自其他无线通信系统的干扰等，因此一般而言，无线路由器或是基站会设定在一个干扰较少的传输频带，以提供较佳的传输性能。

举例来说，功率频谱密度是一种以频谱的角度来看每一个频段能量大小的一种指标，可以用来做为判断干扰的指标之一。一般而言，当一个频段的PSD数值较高时，即表示在该频段上有数据在传输或是有干扰源。请参考图1，图1为一功率频谱密度分布的范例的示意图。在图1中，临界值TH是用来做为信道的PSD是否过高的一个判断标准，当一条信道的PSD超过临界值TH时，该信道可被视为坏信道（Bad Channel），也就是在该信道上有干扰源。因此，通过对功率频谱密度的检测技术可以发现干扰所在的频带，接着通过避开干扰所在的频带以使得通信传输质量不受干扰的影响。

然而，为了节省硬件上的成本，PSD的检测通常会搭配着通信装置上原本的射频电路来实行，此时通信装置便不能进行数据的传输。换句话说，为了兼顾通信质量跟传输性能，PSD的检测必须在通信装置没有进行传输的间隙来进行，所以PSD检测的操作通常只能在有限的时间内做有限次数的扫描。此外，由于干扰信号也会随时间变化而出现或消失，因此PSD检测所得到的结果可能无法完全反应出干扰信号的功率频谱密度。

有鉴于此，需要提出一种信道选取方法，让PSD检测技术可以真正判断出无线局域网络干扰所在的频带，以避开受干扰的频段来保持较佳的传输质量以及传输速率。

发明内容

本发明的目的在于提出一种藉由信道的功率频谱密度并加以过滤，以决定信道映射的方法及其装置。

依据本发明的一实施例，其揭示了一种信道映射的产生方法。该信道映射产生方法包含有下列步骤：对一频带内的多个信道进行功率频谱密度检测，以产生第一信道映射；以及以一第一带宽范围对该第一信道映射执行第一平滑处理，以产生第二信道地图，该第一平滑处理包括：依据该第一带宽范围将该第一信道频率中的信道分为多组；根据该第一信道地图中对每一信道组的好/坏信道数，决定保留该第一信道映射对该信道组的好坏信道判断，或重新标示该信道组中所有信道的好坏，以产生该第二信道映射。

依据本发明的另一实施例，其揭示了一种信道映射产生装置。该信道映射产生装置包含有功率频谱密度检测电路以及平滑处理电路。该功率频谱密度检测电路用来对一频带内的多个信道进行功率频谱密度检测，以产生第一信道映射。该平滑处理电路用来以一第一带宽范围对该第一信道映射执行第一平滑处理，以产生一第二信道映射。该平滑处理电路包含有分组电路以及信道决定电路。该分组电路依据该第一带宽范围将该第一信道映射中的信道分为多组。该信道决定电路根据该第一信道映射中对每一信道组的好/坏信道数，决定保留该第一信道映射对该信道组的好坏信道判断，或重新标示该信道组中所有信道的好坏，以产生该第二信道映射。

透过本发明所提出的信道选取方法与相关装置可以让PSD检测技术真正判断出无线局域网络干扰所在的频带，使得采用适应性跳频机制的无线通信系统可避开受干扰的频段，以保持较佳的传输质量以及传输速率。

附图说明

图1为功率频谱密度分布的范例的示意图。

图2为本发明信道选取装置的实施例的方块示意图。

图3A为功率频谱密度真实分布的范例的示意图。

图3B为图2中的射频电路对图3A所示的实际的功率频谱密度进行检测所得到的分布示意图。

图4为图3B所示的检测到的功率频谱密度分布的信道映射的示意图。

图5为第二信道映射的示意图。

图6为第三信道映射的示意图。

图7为第四信道映射的示意图。

图8为本发明信道选取方法的一实施例的流程图。

其中，附图标记说明如下：

200 信道选取装置

210 射频电路

220 功率频谱密度检测电路

230 平滑处理电路

240 分组电路

250 信道决定电路

具体实施方式

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求项当中所提及的「包含」是为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

请参考图2，图2为本发明信道选取装置200的一实施例的方块示意图。举例来说(但本发明不以此为限)，信道选取装置200是用于支持适应性跳频机制（adaptivefrequency hopping，AFH）的一无线通信系统（例如，蓝芽通信系统（Bluetooth，BT）），换言之，信道选取装置200可以为该无线通信系统的一部份。本实施例中，信道选取装置200包含有一射频（radio frequency，RF）电路210、一基带（base band）信号处理电路220、一平滑处理电路230。平滑处理电路230包含有一分组电路240以及一信道决定电路250。射频电路210用于在多个信道C₁～C_N上分别进行无线信号接收以产生多个接收信号S₁～S_N。功率频谱密度检测220用来依据多个接收信号S₁～S_N来分别计算所对应的多个信道状态指标PSD₁～PSD_N，以产生第一信道映射，接着平滑处理电路230对该第一信道映射执行一平滑处理。在平滑处理电路230中，分组电路240用来依据一第一带宽范围将该第一信道映射中的信道分为多个组。信道决定电路250再根据该第一信道映射中每一信道组的好/坏信道数，决定保留该第一信道映射对该信道组的好坏信道判断，或重新标示该信道组中所有信道的好坏，以产生该第二信道映射。

请一并参考图3A与图3B，图3A为真实环境中一功率频谱密度实际分布的示意图。图3B为以图2中的射频电路210对相同真实环境进行侦测所得到的功率谱密度分布图。由图3A及图3B可知，由于射频电路210仅能利用传输与接收的间隙来进行功率频谱密度的检测，因此检测得到的功率频谱密度与实际状况存在落差。每一信道的宽度为1MHz，功率频谱密度检测电路220以临界值TH为好信道与坏信道的判断依据，若该信道的功率频谱密度高于临界值TH，该信道会被判断为坏信道，反之，则被判断为好信道。

在图4中，0MHz～40MHz中的40个信道的好坏情况可以进一步简化用数列来表达，其结果为1111111111001111110011000100111111111111的一数列，其中1表示好信道，0表示坏信道。接着，分组电路240以5MHz作为选取宽度，亦以5MHz作为每次移动的距离，将这40个信道分为第一～第八信道组，分别对应0～5MHz、5～10MHz、10～15MHz、15～20MHz、20～25MHz、25～30MHz、30～35MHz、35～40MHz，以数列表示为11111、11111、00111、11100、00000、10011、11111、11111，通道决定电路250再根据每一该信道组内的好/坏信道数，决定保留该第一信道映射对该信道组的好坏信道判断，或重新标示该信道组中所有信道的好坏，以产生该第二信道映射。请同时参考图4与图5，信道决定电路250将好信道数门限值设定为3，进行第一平滑处理，此时第五信道组（20～25MHz）中的好信道数仅为2，未超过门限值3，信道决定电路250便将第五信道组中的所有信道皆标示为0，产生第二信道映射如图5所示。从图4与图5可知，在经过第一次平滑处理后，原本被判断为好信道的第20信道与第21信道被筛选成坏信道。

在本实施例中，分组电路240所使用的选取宽度(第一带宽范围)与每次移动的带宽距离是相等的，但在其他实施例中，两者并不一定需要相等，详述如后。本实施例是以每一信道组内的好信道数是否高于一门限值，判断是否更改整个信道组的好坏信道判断，在其他实施例中，亦可设计一坏信道数门限值，根据该信道组中的坏信道数是否高于该坏信道数门坎值，来决定是否更改整个信道组的好坏信道判断。

接着，分组电路240再以10MHz作为第二带宽范围，并仍以5MHz作为每次移动的距离，对图5的信道映射进行分组，将0MHz～40MHz划分为1111111111、1111100111、0011111100、1110000000、0000010011、1001111111、1111111111共七组，分别对应0～10MHz、5～15MHz、10～20MHz、15～25MHz、20～30MHz、25～35MHz、30～40MHz，信道决定电路250将第二次平滑处理的好信道数门限值设定为4，此时对应于15MHz～25MHz的第四信道组（1110000000）以及对应于20MHz～30MHz的第五信道组（0000010011）中的好信道数皆小于4，因此，信道决定电路250将第四信道组及第五信道组中的所有信道标示为0，产生如图6所示的第三信道映射11111-11111-00111-00000-00000-00000-11111-11111。从图5与图6可知，在经过第二阶段的筛选后，原本被判断为好信道的第16信道、第17信道、第18信道、第26信道、第29信道与第30信道皆被筛选成坏信道。

接着，分组电路240再以20MHz作为第三带宽范围，仍以5MHz作为每次移动的带宽距离，将图6所示的第三信道映射分为11111111110011100000、11111001110000000000、00111000000000000000、00000000000000011111、00000000001111111111共五组，信道决定电路250的好信道门限值设定为4，此时对应于10MHz～30MHz的第三信道组（0011100000000000000）中的好信道低于4，因此信道决定电路250将第三信道组中所有的信道标示为坏信道，产生第四信道映射11111-11111-00000-00000-00000-00000-11111-11111如图7所示。从图6与图7可知，在经过第三阶段的筛选后，原本被判断为好信道的第13信道、第14信道与第15信道皆被筛选成坏信道。

请同时再次参照图3A、图3B与图7，从图3A可知，干扰信号所在的频带为10MHz～30MHz，但是图3B并未能正确反应出来。然而，由图7可知，信道选取装置200可以将图3B中10MHz～30MHz间的具有噪声的信道正确地判断出来，使得信道选取装置200可以避免将可能具有干扰源的信道纳入信道映射中的可选取信道，如此一来，便可使信道选取装置200保持有较佳的传输质量以及传输速率。

本发明以三次平滑处理为例做说明，然并不以此为限，平滑处理的次数可根据实际需要增减。

请参考图8，图8为本发明信道选取方法的一实施例的流程图。假若可获得实质上相同的结果，则这些步骤并不一定要遵照图8所示的执行次序来执行。本发明信道选取方法可被图2所示的信道选取装置200所采用，并可简短归纳为下列步骤：

步骤800：开始。

步骤801：对一频带内的多个信道进行功率频谱密度检测，以产生第一信道映射。

步骤802：依据该第一带宽范围将该第一信道映射中的信道分为多组。

步骤803：根据该第一信道映射中每一信道组的好/坏信道数，决定保留该第一信道映射对该信道组的好坏信道判断，或重新标示该信道组中所有信道的好坏，以产生该第二信道映射。

步骤804：以一第二带宽范围对该第二信道映射执行第二平滑处理，以产生第三信道映射，其中，该第二带宽范围大于该第一带宽范围。

步骤806：以一第三带宽范围对该第三信道映射执行第三平滑处理，以产生第四信道地图，其中，该第三带宽范围大于该第二带宽范围。

步骤816：结束。

由于了解此技术者当可于阅读以上针对信道选取装置200的段落后轻易了解图8各步骤的操作，为简洁起见，于此便不再赘述。

总结来说，本发明利用传输与接收的间隙来进行功率频谱密度（power spectrumdesity，PSD）的检测，并且根据检测的结果所得到的信道映射中有可能具有干扰源的频段做进一步的过滤，从而正确地反应出信道上真正的状况。如此一来，便可保持有较佳的传输质量以及传输速率。

Claims

1.一种信道映射产生方法，包含下列步骤：

对一频带内的多个信道进行功率频谱密度检测，以产生第一信道映射；以及

以第一带宽范围对该第一信道映射执行第一平滑处理，以产生第二信道映射，该第一平滑处理包括：

依据该第一带宽范围将该第一信道映射中的信道分为多个信道组；以及

根据该第一信道映射中每一信道组的好/坏信道数，决定保留该第一信道映射对该信道组的好坏信道判断，或重新标示该信道组中所有信道的好坏，以产生该第二信道映射。

2.根据权利要求1所述的信道映射产生方法，更包括：

以第二带宽范围对该第二信道映射执行第二平滑处理，以产生第三信道映射，其中，该第二带宽范围大于该第一带宽范围。

3.根据权利要求2所述的信道映射产生方法，其中该第二平滑处理包括：

依据该第二带宽范围将该第二信道映射中的信道分为多个信道组；以及

根据该第二信道映射中每一信道组的好/坏信道数，决定保留该第二信道映射对该信道组的好坏信道判断，或重新标示该信道组中所有信道的好坏，以产生该第三信道映射。

4.根据权利要求2所述的信道映射产生方法，更包括：

以第三带宽范围对该第三信道映射执行第三平滑处理，以产生第四信道映射，其中，该第三带宽范围大于该第二带宽范围。

5.根据权利要求4所述的信道映射产生方法，其中该第三平滑处理包括：

依据该第三带宽范围将该第三信道映射中的信道分为多个信道组；以及

根据该第三信道映射中每一信道组的好/坏信道数，决定保留该第三信道映射对该信道组的好坏信道判断，或重新标示该信道组中所有信道的好坏，以产生该第四信道映射。

6.根据权利要求1所述的信道映射产生方法，其中根据该第一信道映射中，每一信道组的好/坏信道数，决定保留该第一信道映射对该信道组的好坏信道判断，或重新标示该信道组中所有信道的好坏，以产生该第二信道映射的步骤包括：

依据该信道组中的好信道数是否低于一好信道数门限值，或依据该信道组中的坏信道数是否高于一坏信道数门限值，决定是否将该信道组中的所有信道标示为坏信道。

7.一种信道映射产生装置，包含有：

功率频谱密度检测电路，用来对一频带内的多个信道进行功率频谱密度检测，以产生第一信道映射；以及

平滑处理电路，用来以一第一带宽范围对该第一信道映射执行第一平滑处理，以产生第二信道映射，该平滑处理电路包含有：

分组电路，依据该第一带宽范围将该第一信道映射中的信道分为多组；以及

信道决定电路，根据该第一信道映射中每一信道组的好/坏信道数，决定保留该第一信道地图对该信道组的好坏信道判断，或重新标示该信道组中所有信道的好坏，以产生该第二信道映射。

8.根据权利要求7所述的信道映射产生装置，其中该平滑处理电路更用于以一第二带宽范围对该第二信道映射执行第二平滑处理，以产生第三信道映射。

9.根据权利要求8所述的信道映射产生装置，其中该第二平滑处理包括：

10.根据权利要求8所述的信道映射产生装置，其中该第二带宽范围大于该第一带宽范围。

11.根据权利要求10所述的信道映射产生装置，其中该平滑处理电路更用于以一第三带宽范围对该第三信道映射执行第三平滑处理，以产生第四信道映射。

12.根据权利要求11所述的信道映射产生装置，其中该第三平滑处理包括：

13.根据权利要求11所述的信道映射产生装置，其中该第三带宽范围大于该第二带宽范围。

14.根据权利要求7所述的信道映射产生装置，其中该信道决定电路依据该信道组中的好信道数是否低于一好信道数门限值，或依据该信道组中的坏信道数是否高于一坏信道数门限值，决定是否将该信道组中的所有信道标示为坏信道。