CN104467910A - 无线通信装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无线通信装置及其控制方法。一种无线通信装置，用于耦接具有多根天线的多天线模块，该无线通信装置包括切换电路，根据切换信号改变多根天线的连接关系，使多天线模块提供多个天线组合，以及接收模块，耦接切换电路，接收模块包括信号强度测量电路，测量无线数据包经由多个天线组合接收时的信号强度，产生多个测量结果，以及天线切换决定电路，在训练阶段期间，自多个天线组合中选用包括至少两种天线组合的第一比较组，用于接收模块接收该无线数据包，并根据第一比较组的测量结果决定出较佳的天线组合；其中，接收模块根据后处理电路提供的训练使能信号进入该训练阶段，且在后处理电路结束该训练使能信号时，进入决定阶段。

Description

无线通信装置及其控制方法

技术领域

本发明是关于一种无线通信系统，特别是关于一种以多个天线进行数据包收发的无线通信装置及其控制方法。

背景技术

随着科技的进步，无线通信（wireless communication）系统的使用也越来越普及。然而对于一个无线通信系统而言，传输的效能很容易受到环境的影响，例如系统所处的环境有较严重的通道效应（channel effect），来自其他无线通信系统或电子设备的干扰，或是受到建筑物的屏蔽等，或是因天线的摆放方向和位置造成信号衰减的程度不同，导致无线系统传送与接收受到影响，例如信噪比（SNR）降低、PER升高、传输速率低下、数据包重送等等。

一般而言，对使用者来说，解决上述问题的方式通常是移动自身的位置到一个接收信号较佳的地方来使用无线通信系统所提供的服务。或者，致电至提供无线通信系统服务的厂商，请他们调整基地台发射信号的方向。然而，这些方式都会带给使用者很大的不便，而且不一定能够及时有效地解决问题。

发明内容

本发明的目的之一，在于提出一种配合多天线模块的无线通信控制电路，提升无线通信的效能。

根据本发明，一种无线通信装置，用于耦接一具有多根天线的多天线模块，该无线通信装置包括一切换电路，根据一切换信号改变该多根天线的连接关系，使该多天线模块提供多个天线组合，以及一接收模块，耦接该切换电路，该接收模块包括一信号强度测量电路，测量一无线数据包经由该多个天线组合接收时的信号强度，产生多个测量结果，以及一天线切换决定电路，在一训练阶段期间，自该多个天线组合中选用一包括至少两种天线组合的第一比较组，用于该接收模块接收该无线数据包，并根据该第一比较组的测量结果决定出一较佳天线组合；其中，该接收模块根据一后处理电路提供的一训练使能信号进入该训练阶段，且在该后处理电路结束该训练使能信号时，进入一决定阶段。

优选地，在接收该无线数据包的标头期间产生该第一比较组的测量结果，决定出该较佳天线组合以完成数据包接收。且该接收模块将该较佳天线组合及对应的信号强度测量结果回传给后处理电路，用于后处理电路决定一最佳天线组合，以进入该决定阶段。

可替换地，该接收模块中默认有一组训练位置，在该训练阶段中，该天线切换决定电路在该无线数据包的来源地址符合该训练地址时选用一第二比较组，使该接收模块以另外两种天线组合接收该无线数据包。优选地，后处理电路仅根据来源地址符合该训练地址的无线数据包及其相关信息，决定该最佳天线组合，找出针对该训练地址的最佳天线组合。

当该无线通信控制电路与多个基地台或装置联机时，该后处理电路可在一第一训练阶段设定一第一训练地址，在一第二训练阶段设定一第二训练地址，以找出来源地址为第一训练地址及该第二训练地址的联机装置的最佳天线组合。

优选地，在判断出将发出响应数据包时，通信模块将接收该无线数据包时的较佳天线组合提供给传输模块。

附图说明

图1是多天线模块一实施方式的示意图；

图2是具有一方向性的天线场型图；

图3是具有另一方向性的天线场型图；

图4是本发明提出的无线通信系统一实施方式的示意图；

图5是训练阶段与决定阶段的时序分配图；

图6是应用于与多个源地址联机时的训练阶段与决定阶段时序分配图；

图7是接收模块一实施方式的方块图；

图8是切换电路及天线切换决定电路一实施方式的方块图；

图9是训练电路一实施方式的示意图；以及

图10是多天线模块另一实施方式的示意图。

[图的符号简单说明]：

20  无线通信系统   22  控制电路

24  后处理电路     26  接收模块

28  传输模块       30  切换电路

32  多天线模块

具体实施方式

在说明书及后续的权利要求书当中使用了某些词汇来指代特定的组件。所属领域中具有通常知识者应当理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及后续的权利要求书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当中所提及的“包含”是一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“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，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

天线的摆放方向和位置会造成不同的天线场型，而天线场型会造成无线通信系统的传输效能差异，因此不同天线间彼此会有天线差异性（antenna diversity），本发明提出一种通过改变天线场型，判断出天线差异性以进行天线选择的通信控制电路，以使通信系统得到最佳的效能。

本发明提出的无线通信系统，可用来配合如图1所示的多天线模块10，天线A1～A8以及天线主体12设置在印刷电路板16上，其中天线A3、A4、A5及A6与印刷电路板10之间设置有天线指向单元14，天线指向单元14可以由开关组件实现，通过控制各个天线指向单元14的导通与否，可使多天线模块10构成多个天线组合，以提供各种不同的天线场型，不同天线组合所形成的天线场型可参考图2及图3，详细的指向单元控制与天线场型变化，可参照台湾专利申请第100138170号。图1所示的多天线模块10是一示例，熟悉本发明所属技术领域者，应当知道实际可配置的天线数量及配置方法有多种变化，不局限于图1的示例。

图4是本发明提出的无线通信系统一实施方式的示意图。无线通信系统20包括多天线模块32、控制电路22和后处理电路24，控制电路22包括接收模块26、传输模块28以及切换电路30。在本实施方式中，接收模块26以及传输模块28提供切换信号S_w使切换电路30改变天线A1～AN的导通状态，使多天线模块32提供多个天线组合。

无线通信系统20的操作包含了训练阶段（Training State）及决定阶段（Decision State）。当后处理电路24发出训练使能信号时，系统进入训练阶段，在训练阶段期间，当无线通信系统20为待机模式（RX idle）时，接收模块26会先将切换电路30切换至一第一天线组合，当接收模块26检测到一笔数据包时，接收模块26先记录以第一天线组合接收该笔数据包的信号强度，接着接收模块26改变切换信号S_w，使切换电路30切至第二天线组合，再记录以该第二天线组合接收该笔数据包的信号强度。接收模块26比较以该第一天线组合和该第二天线组合接收该笔数据包时的信号强度，若该第一天线组合接收该笔数据包时比该第二天线组合的信号强度要大，表示该第一天线组合接收该笔数据包的接收能力较佳，接收模块26便通过切换电路30将天线切换回第一天线组合，继续收完该笔数据包。相反的，若以该第二天线组合接收该笔数据包的信号强度较大，表示该第二天线组合接收该笔数据包的接收能力较佳，便留在第二天线组合直到该笔数据包收完。在选出较佳天线组合后，完成该笔数据包的接收后，接收模块26会记录该笔数据包是由该第一天线组合或该第二天线组合接收完成，以及该笔数据包的源地址（Source Address;SA），最后将这些信息送往后处理电路24。优选地，接收模块26在执行自动增益控制（AutoGain Control;AGC）之前完成选择天线的动作，例如在接收一笔数据包的前导（preamble）期间完成，再以较佳天线组合接收完数据包的数据（data）部份。由于从检测到数据包到执行AGC之前的这段时间非常短暂，优选地，用速度较快的硬件（IC）实现相关电路。

在本实施方式中，后处理电路24是指通过中央处理器执行的数据统整、数据包处理等相关软硬件，例如驱动程序。后处理电路24会在训练阶段结束前根据接收模块26回报的较佳天线、信号强度、源地址等信息决定出最佳的天线组合，之后结束该训练使能信号，使无线通信系统20进入决定阶段。

在决定阶段期间，接收模块26根据后处理电路24所决定的最佳天线组合，提供切换信号S_w给切换电路30，执行数据包接收及发送。在另一实施方式中，无线通信系统20若在决定阶段期间进入待机状态，将先停留在对应全向性（omni-directional）天线场型的组合，直到检测到数据包后，再切换至该最佳天线组合；或进一步比较该最佳天线组合与全向性天线组合的接收能力，再从中选择接收能力较佳的天线组合完成数据包接收，直到下一次进入待机模式，或再次进入训练阶段。由于无线环境可能随时改变，最佳天线组合也需相应更新，本发明提出的无线通信系统可定期地进入训练阶段，或参考环境变化程度，选择是否进入训练阶段。

训练阶段与决定阶段的时间分配，以及无线通信系统在训练阶段的详细操作请参照图5。在图5中，T1、T2、T3表示训练阶段，D1、D2、D3则表示决定阶段，在本实施方式中，默认有一组训练地址（trainingaddress），可储存于接收模块26的内存中，在符合一些预设条件时，后处理电路24可以改变该组训练地址，在图5的实施方式中，训练阶段T1、T2及T3皆使用相同的训练地址。在训练阶段T1期间，共接收五笔数据包P1～P5，其中数据包P1和P4的来源地址与训练地址相同，C1～C6分别表示第一到第六天线组合。

在训练阶段T1开始时，无线通信系统20处于待机状态，此时系统以第一天线组合C1等待数据包，当数据包P1进来时，接收模块26比较以第一天线组合C1和第二天线组合C2接收数据包P1的信号强度，从中选出较佳天线组合继续接收完数据包P1，第一天线组合C1和第二天线组合C2可视为一第一比较组，由于数据包P1的源地址与训练地址一致，在完成数据包接收后，接收模块26将待机模式的天线组合切换至以第三天线组合C3和第四天线组合C4进行数据包接收，可视为一第二比较组，在以第三天线组合C3待机的期间，每一笔数据包进来都会先以第三天线组合C3接收，再以第四天线组合C4接收，依据信号强度找出各个数据包的较佳天线组合，由于数据包P2和P3的源地址与该训练地址不符，在完成数据包接收后，待机模式的天线组合仍为第三天线组合C3，直到数据包P4进来，在比较完以第三天线组合C3和第四天线组合C4接收数据包P4的信号强度，并选出较佳天线及完成数据包P4的接收后，接收模块26判断出数据包P4的源地址符合该训练地址，便将待机模式的天线组合切至第五天线组合C5，选用第三比较组（第五天线组合C5及第六天线组合C6）；在以第五天线组合C5为待机模式的期间，每一笔数据包进来都改为比较第五天线组合C5与第六天线组合C6的信号强度，再从中选择较佳天线组合。接收完数据包P5后，训练阶段T1结束，此时后处理电路已根据接收数据包P1～P5所收集到的信息，决定出最佳天线组合，系统进入决定阶段D1，在本实施方式中，因为只有数据包P1和P4是来自该训练地址，后处理电路24将只根据数据包P1和P4所提供的较佳天线组合和信号强度测量结果决定出针对该训练地址的最佳天线组合。当后处理电路24判断出第四天线组合C4为最佳天线组合时，在进入决定阶段D1后，系统便以第四天线组合C4接收所有数据包，直到进入训练阶段T2，再重新找出最佳天线组合。在决定阶段D1～D3期间，亦可先以默认的全向性天线组合等待数据包，在检测到数据包后，才切换以第四天线组合C4进行数据包接收，或比较第四天线组合C4与该默认的全向性天线组合的接收能力，从中选择一个。

在前述的实施方式中，由于接收模块26只向后处理电路24回报较佳天线组合的信号强度，若其中一组天线组合信号强度一直较弱的话，数据包不会经由该组天线组合接收进来，后处理电路24也无法得知该组天线组合的信号强度，此时可以假设该组天线组合的信号强度为一极小值（例如0%或-100dBm）。

参照图4的无线通信系统20，后处理电路24通过接收模块26回报的信息统计各天线组合的信号强度，从中选择对于该训练地址信号强度最强的天线组合，做为该最佳天线组合。当后处理电路24有一笔数据包要传送出去，且该数据包的目的地址（Destination Address，DA）等于该训练地址时，后处理电路24可在该数据包附加该最佳天线组合信息再传送给传输模块28，此时传输模块28得以根据该最佳天线组合信息输出切换信号S_w，通过切换电路30以该最佳天线组合将数据包发送至该目的地址。由于后处理电路24的反应速度较慢，在需要实时回复的状况下，例如需发送响应数据包（Response Packet）时，传输模块28所选用的天线组合可由接收模块26决定，接收模块26在接收完数据包后，将其在接收数据包时判断出的较佳天线组合直接传送传输模块28，使传输模块28产生对应的切换信号S_w，以该较佳天线组合发送响应数据包。

无线通信系统20可以为网络卡或是无线基地台，当无线通信系统20为网络卡时，训练地址可以是联机基地台的媒体访问控制地址（MACaddress）。当无线通信系统20为一无线基地台时，训练地址可以是连上来的网络卡里其中一张的MAC地址。

图6为本发明应用于与多个源地址联机时的时序图，配合图4的硬件对其进行说明，在本实施方式中，无线通信系统20同时与装置STA1、STA2、和STA3联机。在训练阶段T1期间，后处理电路24将训练地址设定为装置STA1的MAC地址，进行数据包的接收及发送，在训练阶段T1结束时找出对应于装置STA1信号强度最强的第一最佳天线组合，进入决定阶段D1；相似地，后处理电路24在进入训练阶段T2时将训练地址设定为装置STA2的MAC地址，以在训练阶段T2结束时找出对应于装置STA2信号强度最强的第二最佳天线组合；在进入训练阶段T3时，后处理电路24将训练地址设定为装置STA3的MAC地址，在训练阶段T3结束时找出对应于装置STA3信号强度最强的第三最佳天线组合。在找出装置STA1、STA2、和STA3各自对应的最佳天线组合后，当要传送数据包至装置STA1、STA2、或STA3时，后处理电路24可将对应的最佳天线组合告知传输模块28，使数据包得以经由最佳天线组合发送出去。

图7是本发明提出的接收模块一实施方式的方块图，后处理电路24在训练阶段期间提供一训练使能信号，使天线切换决定电路408执行训练阶段的相应操作，天线切换决定电路408用来决定天线组合，并提供相应的切换信号给切换电路30，以决定收发数据包的天线场型。在训练阶段期间，天线切换决定电路408会先提供一组待机模式下的切换信号，使切换电路30以一待机模式天线组合等待数据包，当数据包进来时，在接收该笔数据包的前导期间，接收模块40以该待机模式天线组合进行数据包接收，接收进来的数据包经过射频电路401降频，并由模拟数字转换器402转换为数字信号后，信号强度测量单元404测量当前所接收的数据包的信号强度，并将测量结果提供给天线切换决定电路408，天线切换决定电路408再改变切换信号，使切换电路30以另一天线组合接收数据包，而得到该另一天线组合的信号强度并产生对应的测量结果，天线切换决定电路408再依据以该待机模式天线组合及该另一天线组合接收该数据包的信号强度测量结果，选出较佳天线组合，将对应该较佳天线组合的切换信号提供给切换电路30完成该笔数据包的接收，并将该较佳天线组合、该笔数据包的源地址及其对应的测量结果（信号强度）等信息回传给后处理电路24，用于后处理电路24据以决定出最佳天线组合。在本实施方式中，较佳天线组合、该笔数据包的来源地址及其对应的测量结果附加于数据包之后，每隔一段时间才和数据包一起通过数据包数据处理电路406回传给后处理电路24。后处理电路24在决定出最佳天线组合后，会将最佳天线组合交给天线切换决定电路408，并结束该使能信号。

图8是切换电路及天线切换决定电路一实施方式的示意图。切换电路50包含查值表504及多任务器502，天线切换决定电路52设置于接收模块（图中未示出）中，包含天线选择电路524、训练电路522以及多任务器526，为避免图过于杂乱，在图8中未绘出与天线切换判断无关的电路。当处于接收数据包状态时，系统以TX/RX控制信号hwtrsw（tx）使多任务器502切换至选通来自接收模块的信号，当接收模块收到训练使能信号时，训练电路522被使能，系统进入训练阶段，此时天线选择电路524会控制多任务器526选通信号antsel_ori_mx，做为待机模式的天线组合，等待数据包到来。信号antsel_ori_mx和antsel_alt_mx分别对应不同天线组合，当检测到数据包时，接收模块先测量以信号antsel_ori_mx对应的天线组合接收数据包的信号强度，并提供测量结果给天线选择电路524，天线选择电路524再控制多任务器526切至信号antsel_alt_mx，得到另一种天线组合的测量结果，加以比较而选出较佳天线组合，再控制多任务器526切至该较佳天线组合，完成数据包接收。较佳天线组合将以信号antsel_rx_new传送给数据包数据处理电路，以回传给后处理电路（图中未示出）。

训练电路522是用来从现有的天线组合里选出一比较组，每一比较组中包括至少两组天线组合，以用于天线切换决定电路52选用，在本实施方式中，训练电路522提供的两组天线组合分别以信号antsel_ori_mx和antsel_alt_mx表示，图9是训练电路522一实施方式的示意图，以下配合图8加以说明。信号r_antsel_ori、r_antsel_alt、antsel_ori、antsel_alt的值域为{0～Cmax}，每一个值代表一种天线组合。Cmax为训练电路可用的天线组合总数，若天线有N根，则Cmax最多可为2N-1。当进入决定阶段时，训练使能信号r_fast_training_en为0，多任务器605被切换至信号r_antsel_ori，多任务器606亦切换至信号r_antsel_alt，此时天线选择电路524只会在信号r_antsel_ori和r_antsel_alt对应的两种天线组合作切换选择，并以信号r_antsel_ori作为待机模式时的天线组合。在一实施方式中，当进入决定阶段时，可以利用控制信号ant_div_en停止天线选择电路524的功能，并且将切换信号r_antsel_ori所对应的天线组合设定为全向性天线场型。在本实施方式中，后处理电路在每次训练阶段结束时，会决定出最佳天线组合，如果最佳天线组合不是全向性天线组合，后处理电路便会把r_antsel_ori的值设为对应全向性天线场型的天线组合，r_antsel_alt的值设为对应最佳天线组合，控制信号ant_div_en设为1，此时天线选择电路524会将信号r_antsel_ori和信号r_antsel_alt提供给切换电路50，换言之，天线选择电路524会在最佳天线组合和全向性天线组合之间选择接收能力较佳者。当最佳天线组合即为全向性天线组合时，后处理电路便把切换信号r_antsel_ori设为该最佳天线组合，控制信号ant_div_en设为0，此时接收模块所输出的切换信号将固定为信号r_antsel_ori。

当进入训练阶段时，如图9所示，训练使能信号r_fast_training_en为1，多任务器605切换至antsel_ori且多任务器606切换至antsel_alt，此时天线组合的设定可用下列伪代码（pseudo code）表示：

逻辑电路601在训练阶段时会设定一段等待时间，在进入传送或接收数据包结束后开始倒计时，若数至该等待时间后仍没有检测到数据包，则watchdog assert成立，antsel_ori值加1，antsel_alt的值变成新antsel_ori再加1。换言之，训练电路提供对应另外两组天线组合的信号做为新的比较组，当新antsel_ori或新antsel_alt值超过Cmax时则除以Cmax取余数，意即以循环方式回到最前面再找天线组合。这个设计目的是为了避免待机模式所停留的天线组合太差，导致无法检测数据包，因此若长时间没有检测到数据包时，可以切换到另一组天线组合以避免上述情况发生。

当检测到数据包并且顺利接收完成（cca_negedge=1），且此数据包的来源地址等于训练地址（mac_id_match_flag=1），antsel_ori值加2，antsel_alt变成新antsel_ori再加1。这个设计的目的是希望接收到来自训练地址的数据包后，可以选用一第二比较组，以与该第一比较组不同的另外两组天线组合继续比较信号强度，当下一次来源地址等于训练地址时，则再跳到第三比较组，如此一来可以快速扫描所有天线组合，找出信号强度最强的天线组合。

不论是来自传输模块或接收模块，最后进入到切换电路50的切换信号antsel_tr_mux会被送至查值表504转换成开关信号antsel_map，使多天线模块受控切换至对应的天线组合。图10是开关信号antsel_map控制多天线模块的一实施方式示意图。天线A1～AN各自连接开关组件S1～SN，开关信号antsel_map含有N个位（bit），每个位各自对应开关组件S1～SN，位值为0时开关组件断开，位值为1时开关组件关上而接上对应的天线。切换信号antsel_tr_mux与开关信号antsel_map的值域为一对一的对应关系，举例来说，若开关信号antsel_map只有位1、位2和位N为1且其余位为0时，则对应的天线组合为天线A1、A2、和AN导通，数据包只经由天线A1、A2和AN传送或接收。切换信号antsel_tr_mux的位数取决于可用的天线组合总数，因此位数至少要大于log2（Cmax）才足够表示。切换信号antsel_tr_mux与开关信号antsel_map的对应关系由查值表504决定。

当数据包类型为确认数据包（Acknowledge；简称ACK）或传送完成数据包（Clear To Send；CTS）等响应数据包时，其附带的MAC地址只有接收地址（Receiver地址;RA），在一实施方式中，若判断出数据包的接收地址与自己的MAC地址相同时，代表该笔数据包是响应自己传送出去的数据包，此时可以在回传较佳天线组合及相关信息给后处理电路的同时，附上自己之前传送出去的数据包的目的地址，以便后处理电路统计来自该目的地址的数据包的信号强度。

请再参照图8，当要进行数据包传送时，后处理电路以TX/RX控制信号hwtrsw（tx）使多任务器502切换至选通来自传输模块的信号，传输模块提供的信号antsel_tx通过多任务器502做为切换信号antsel_tr_mux，再经过查值表504转换成为对应的开关信号antsel_map，使多天线模块切换至所需的天线组合，再将该笔数据包传送出去。来自传输模块的信号antsel_tx的值域与接收模块的信号（antsel_ori_mx和antsel_alt_mx）相同，每一个值都代表一种天线组合，信号antsel_tx与antsel_map的值域对应关系亦为一对一，并且和切换信号antsel_tr_mux与开关信号antsel_map的对应关系相同。

在一实施方式中，antsel_rx_new的值可以保留一段短帧间间隔（Shortinterframe spacing;SIFS）的时间，若传送的数据包类型为响应数据包时，信号antsel_tx可由antsel_rx_new决定，由于在接收从一来源地址传送过来的数据包后，接收模块已判断出当前可选的两种天线组合里较佳的一种，因此要向该来源地址传送响应数据包时，该较佳天线组合也理应是当前可选的两种天线组合里传输能力最佳的，且此时传输模块的信号antsel_tx不需要等待后处理电路决定，接收模块将对应当前数据包的较佳组合antsel_rx_new传送给传输模块，即可快速决定antsel_tx。

当传输模块完成一笔数据包的传送时，有时可以预期在经过一段SIFS时间后会收到对方的响应数据包，因此，在一实施方式中，可以在传输模块将一笔数据包传输到一地址后，将antsel_tx的值设入训练电路60的antsel_ori_mx并停留一段SIFS时间，待检测到对方回复的响应数据包后，就以当前的antsel_ori_mx所对应的天线组合，完成该笔响应数据包的接收。因为每个无线装置的定时器不完全一致，可另行设计一偏移值offset，将该停留时间设定为SIFS+offset，以弥补各无线装置间的时间偏移量，本实施方式的特点在于，当可预期的收到响应数据包时，由传输模块将其刚刚向一地址完成数据包传输的antsel_tx的值告知接收模块，如此可让来自该地址的响应数据包有机会通过对应的最佳天线组合接收，而进一步提高接收效能。

在一实施方式中，后处理电路在训练阶段结束后可把不同来源地址所对应的最佳天线组合传输给传输模块，传输模块储存这些对应关系。当接收模块收到一笔数据包后，要传输模块回传响应数据包时，接收模块将由该笔数据包取得的当前数据包来源地址传给传输模块，传输模块即可根据该当前数据包来源地址找出对应的最佳天线组合，设定antsel_tx的值，控制切换电路以该来源地址的最佳天线组合回传响应数据包，因此，传输模块可不需等待后处理电路，自行决定要使用的天线组合，仍能以对应的最佳天线组合回传响应数据包。

请参照图7，由于实际的通信系统在待机模式时，接收模块40的接收增益（RX gain）会回到初始增益（initial gain），接收增益会影响到数据包检测能力，当数据包的能量愈小时接收增益必须愈大。在切换两组天线组合，测量信号强度的训练阶段期间，接收增益仍然维持在初始增益，此时若数据包能量大，且初始增益也大时，可能会导致模拟数字转换器44发生信号削波（clipping），造成从两组天线组合看到的信号强度都在信号削波电平（clipping level）而无法判断哪一种天线组合较佳。为了避免这个问题，可以根据AGC后看到的信号强度来调整初始增益，兼顾数据包检测能力以及天线组合判断机制。理想的是，初始增益的选择须考虑不使距离最远的联机装置断开，又能让距离最近的联机装置不发生信号削波，由于训练阶段在待机模式的天线组合会不断变换，在一实施方式中，在训练阶段期间，依据训练地址对应的所有天线组合里信号强度最大者，选择初始增益的值。

本发明提出的无线通信系统、控制电路及其控制方法可快速选择出接收能力较佳的天线进行数据包接收，换言之，得到更高的信噪比，因而得以接收信噪比需要较高的数据速率（data rate），使得通信系统的接收能力提升，此外，由于一般情况下通道效应是相互的（reciprocal），接收效能好的天线其传送效能也会比较好，因此本发明提出的控制方法还可应用于提升传送效能，提升传输数据包时的SNR。

由于无线通信系统的发射功率受到各国规范或是系统本身的限制，当传送端与接收端的距离太远或是环境阻隔造成信号衰减（例如传送端与接收端隔了几道水泥墙），当数据包到达接收端时已衰减到一定程度以下，接收端便无法检测到此数据包，换言之，每根天线都有自己的接收信号范围，在接收信号范围以外的地方发射的数据包就无法收到，因此默认天线的选择决定了一个无线通信系统的接收信号范围。本发明提出的无线通信系统能够记录所有与接收端处于相同基本服务集（Basic Service Set；BSS）传送端的信号强度，因此可找出信号强度最小的目标传送端，再选择对于该目标传送端信号强度最大的天线作为检测数据包的默认天线。

虽然本发明通过上述实施方式进行说明，然而该些实施方式并非用来限定本发明，本技术领域具有通常知识者可依据本发明的明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求的专利保护范畴，换言之，本发明的专利保护范围须视本说明书的权利要求所限定为准。

[符号说明]

A1～AN 天线        10  多天线模块

12     天线主体    14  天线指向单元

16     印刷电路板  20  无线通信系统

22  控制电路                    24  后处理电路

26  接收模块                    28  传输模块

30  切换电路                    32  多天线模块

40  接收模块                    42  射频电路

44  模拟数字转换器              46  信号强度测量单元

48  天线切换决定电路            50  切换电路

502 多任务器                    504 查值表

52  天线切换决定电路            522 训练电路

524 天线选择电路                526 多任务器

60  训练电路                    601 逻辑电路

605 多任务器                    606 多任务器

65  多天线模块                  S1～SN  开关组件

Claims (38)

1.一种无线通信装置，用于耦接一具有多根天线的多天线模块，所述无线通信装置包括：

一切换电路，根据一切换信号改变所述多根天线的连接关系，使所述多天线模块提供多个天线组合；以及

一接收模块，耦接所述切换电路，所述接收模块包括：

一信号强度测量电路，测量一无线数据包经由所述多个天线组合接收时的信号强度，产生多个测量结果；以及

一天线切换决定电路，在一训练阶段期间，自所述多个天线组合中选用一包括至少两个天线组合的第一比较组，用于所述接收模块接收所述无线数据包，并根据所述第一比较组的测量结果决定出一较佳天线组合；

其中，所述接收模块根据一后处理电路提供的一训练使能信号进入所述训练阶段，且在所述后处理电路结束所述训练使能信号时，进入一决定阶段。

2.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述天线切换决定电路根据所述第一比较组提供一第一切换信号以及一第二切换信号，使所述接收模块以一第一天线组合及一第二天线组合接收所述无线数据包。

3.如权利要求2所述的无线通信装置，其中，所述信号强度测量电路根据以所述第一天线组合接收所述无线数据包时的信号强度，产生一第一测量结果，以及根据以所述第二天线组合接收所述无线数据包时的信号强度，产生一第二测量结果。

4.如权利要求3所述的无线通信装置，其中，所述第一测量结果及所述第二测量结果是在接收所述无线数据包的前导期间产生。

5.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述接收模块以所述较佳天线组合完成所述无线数据包的接收。

6.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述接收模块将所述较佳天线组合及所述较佳天线组合的相关信息回传给所述后处理电路，以用于所述后处理电路决定一最佳天线组合。

7.如权利要求6所述的无线通信装置，其中，所述接收模块还包括一数据包数据处理电路，将所述较佳天线组合及所述较佳天线组合的相关信息附加于所述无线数据包的数据部分，提供给所述后处理电路。

8.如权利要求6所述的无线通信装置，其中，所述相关信息包括对应所述较佳天线组合的测量结果以及所述无线数据包的源地址。

9.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述接收模块存储有一组训练地址，在所述训练阶段中，所述天线切换决定电路在所述无线数据包的源地址符合所述训练地址时选用一第二比较组，使所述接收模块以另外两种天线组合接收所述无线数据包。

10.如权利要求9所述的无线通信装置，其中，所述接收模块只在所述无线数据包的源地址符合所述训练地址时，将所述无线数据包的较佳天线组合及相关信息交给所述后处理电路。

11.如权利要求6所述的无线通信装置，其中，所述后处理电路根据源地址符合所述训练地址的无线数据包及相关信息，决定所述最佳天线组合。

12.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述切换电路包括一查值表，用以将所述切换信号转换为多个开关信号，以控制所述多天线模块中所述多根天线的连接关系。

13.如权利要求1所述的无线通信装置，还包括一传输模块，耦接所述切换电路。

14.如权利要求13所述的无线通信装置，其中，所述切换电路还包括一多任务器，根据一传输/接收控制信号选通所述接收模块或所述传输模块提供的信号，以作为所述切换信号。

15.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述天线切换决定电路在所述决定阶段期间提供一对应所述最佳天线组合的切换信号。

16.如权利要求15所述的无线通信装置，其中，所述天线切换决定电路在所述决定阶段期间还提供一全向性切换信号，使所述接收模块以一全向性天线组合等待数据包。

17.如权利要求16所述的无线通信装置，其中，所述接收模块在所述决定阶段期间，根据所述最佳天线组合及所述全向性天线组合的接收能力，从所述最佳天线组合及所述全向性天线组合中选择一个来完成数据包的接收。

18.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述天线切换决定电路包括：

一训练电路，被所述训练使能信号使能，在所述训练阶段期间提供对应所述第一比较组的一第一切换信号及一第二切换信号；

一多任务器，耦接在所述训练电路及所述切换电路之间；以及

一天线选择电路，使所述多任务器选通所述第一切换信号或所述第二切换信号；

其中，在所述训练阶段的待机模式中，所述天线选择电路控制所述多任务器选通所述第一切换信号，使所述接收模块以一第一天线组合等待数据包，以及在收到以所述第一天线组合接收所述无线数据包的测量结果后，使所述多任务器选通所述第二切换信号。

19.如权利要求18所述的无线通信装置，其中，所述训练电路在所述无线数据包的源地址符合一训练地址时，提供对应一第二比较组的一第三切换信号及一第四切换信号，其中，所述第三切换信号对应一第三天线组合，所述第四切换信号对应一第四天线组合，所述第三及第四天线组合与所述第一天线和第二天线组合具有不同的天线场型。

20.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述天线切换决定电路在未检测到数据包超过一预定时间时，选用一第二比较组。

21.如权利要求9所述的无线通信装置，其中，所述训练地址包括一第一训练地址以及一第二训练地址，分别对应一第一装置及一第二装置的媒体访问控制地址。

22.如权利要求21所述的无线通信装置，其中，所述训练阶段包括一第一训练阶段及一第二训练阶段，在所述第一训练阶段期间，以所述第一训练地址找出针对所述第一装置的最佳天线组合，以及在所述第二训练阶段期间，以所述第二训练地址找出针对所述第二装置的最佳天线组合。

23.如权利要求13所述的无线通信装置，其中，所述接收模块在需传输响应数据包时，将所述较佳天线组合提供给所述传输模块。

24.如权利要求13所述的无线通信装置，其中，所述接收模块在所述无线数据包的接收地址符合所述无线通信装置的媒体访问控制地址时，在向所述后处理电路提供所述较佳天线组合及相关信息时，附上前一次传输数据包时的目的地址。

25.如权利要求21所述的无线通信装置，其中，所述接收模块根据所述第一装置及所述第二装置中信号强度最大者，决定初始增益的值。

26.一种无线通信控制方法，用以控制一具有多根天线的多天线模块以进行无线数据包的收发，所述多天线模块可受控以提供多个天线组合，所述控制方法包括：

测量所述无线数据包经由所述多个天线组合接收时的信号强度，产生多个测量结果；

根据一训练使能信号进入一训练阶段；

在所述训练阶段期间，自所述多个天线组合中选用一包括至少两种天线组合的第一比较组，以接收一无线数据包，并根据所述第一比较组的测量结果决定出一较佳天线组合；以及

在所述训练使能信号结束时，进入一决定阶段。

27.如权利要求26所述的无线通信控制方法，其中，从所述多个天线组合中选用所述第一比较组，以接收所述无线数据包，并根据所述第一比较组的测量结果决定出所述较佳天线组合的步骤包括:

根据所述第一比较组提供一第一切换信号以及一第二切换信号，使所述接收模块以一第一天线组合及一第二天线组合接收所述无线数据包；

根据以所述第一天线组合接收所述无线数据包时的信号强度，产生一第一测量结果，以及根据以所述第二天线组合接收所述无线数据包时的信号强度，产生一第二测量结果；以及

比较所述第一测量结果及所述第二测量结果，将对应较强信号强度的天线组合选为所述较佳天线组合。

28.如权利要求27所述的无线通信控制方法，其中，所述第一测量结果及所述第二测量结果是在接收所述无线数据包的前导期间产生。

29.如权利要求26所述的无线通信控制方法，还包括将所述较佳天线组合及其相关信息回传给一后处理电路，以用于所述后处理电路决定一最佳天线组合。

30.如权利要求26所述的无线通信控制方法，还包括预先存储一组训练地址，在所述训练阶段期间，当所述无线数据包的来源地址符合所述训练地址时，选用一第二比较组，以通过另外两种天线组合接收所述无线数据包。

31.如权利要求29所述的无线通信控制方法，还包括在所述决定阶段期间提供一对应所述最佳天线组合的切换信号。

32.如权利要求31所述的无线通信控制方法，还包括在所述决定阶段期间提供一全向性切换信号，使所述接收模块以一全向性天线组合等待数据包。

33.如权利要求32所述的无线通信控制方法，还包括在所述决定阶段期间，根据所述最佳天线组合及所述全向性天线组合的接收能力，从所述最佳天线组合及所述全向性天线组合中选择一个以完成数据包接收。

34.如权利要求26所述的无线通信控制方法，还包括在未检测到数据包超过一预定时间时，选用一第二比较组。

35.如权利要求26所述的无线通信控制方法，还包括预先存储一第一训练地址以及一第二训练地址，分别对应一第一装置及一第二装置的媒体访问控制地址。

36.如权利要求35所述的无线通信控制方法，其中，所述训练阶段包括一第一训练阶段及一第二训练阶段，在所述第一训练阶段期间，以所述第一训练地址找出针对所述第一装置的最佳天线组合，以及在所述第二训练阶段期间，以所述第二训练地址找出针对所述第二装置的最佳天线组合。

37.如权利要求26所述的无线通信控制方法，还包括在需传输响应数据包时，将所述较佳天线组合提供给一传输模块。

38.如权利要求35所述的无线通信控制方法，还包括根据所述第一装置及所述第二装置中数据包信号强度最大者，决定一初始增益。