CN106162832A - 无线网络基站及天线选择方法 - Google Patents

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Abstract

一种无线网络基站及天线选择方法。该无线网络基站包括：一天线群组、一无线网络模块以及一处理器；该天线群组包括多支天线；该无线网络模块耦接于该天线群组；该处理器耦接于该无线网络模块；其中当该无线网络基站在操作在一训练阶段以决定出适合该电子装置的至少一最佳天线时，该处理器在不切换调制和编码方案码的情形下，直接使用一特定调制和编码方案码，并通过该无线网络模块及该天线群组来传送多个训练封包至该电子装置，以决定出适合该电子装置的该至少一最佳天线。本发明可以大幅降低无线网络基站操作在训练阶段的操作时间。

Description

无线网络基站及天线选择方法
技术领域
本发明涉及无线网络基站(Access point)，尤指一种自无线网络基站的一天线群组中选择出至少一最佳天线的无线网络基站及天线选择方法。
背景技术
当一电子装置，例如笔记本型计算机、智能型手机、平板计算机等等，连接到一具有多支天线的无线网络基站之后，无线网络基站会进行一训练程序以传送多个训练封包(training packet)至电子装置，之后再根据电子装置因应于该多个训练封包的响应以决定出适合该电子装置的一组最佳天线，或是天线的最佳方向性，以达到最佳的连接质量。
在上述的训练程序中，除了天线的切换之外，同时还会根据该电子装置所能支持的调制和编码方案码(Modulation and Coding Scheme code，MCS码)列表来进行切换选择，以确定所选择的是最佳的天线。然而，若是在训练程序时的连接质量不佳，或是所支持的MCS太多，则会影响到天线选择的效率，且会拉长训练的时间。
因此，需要提供无线网络基站及天线选择方法来解决上述问题。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供一种自无线网络基站的一天线群组中选择出一最佳天线或是一组最佳天线的方法，其可以降低训练程序的运行时间，以解决先前技术的问题。
根据本发明的一实施例，一无线网络基站包括：一天线群组、一无线网络模块以及一处理器；该天线群组包括多支天线；该无线网络模块耦接于该天线群组；该处理器耦接于该无线网络模块；其中当该无线网络基站在操作在一训练阶段以决定出适合该电子装置的至少一最佳天线时，该处理器在不切换调制和编码方案码的情形下，直接使用一特定调制和编码方案码，并通过该无线网络模块及该天线群组来传送多个训练封包至该电子装置，以决定出适合该电子装置的该至少一最佳天线。
根据本发明的另一实施例，公开一种用于一无线网络基站的天线选择方法，其中该无线网络基站包括一天线群组，该天线群组包括多支天线，以及该天线选择方法包括：与一电子装置连接，并操作在一训练阶段；在不切换调制和编码方案码的情形下，直接使用一特定调制和编码方案码，并传送多个训练封包至该电子装置；以及根据该电子装置因应于该多个训练封包的响应来决定出适合该电子装置的至少一最佳天线。
在本发明的无线网络基站中，可以在不需要切换MCS码的情形下决定出适合电子装置的至少一最佳天线，因此，可以大幅降低无线网络基站操作在训练阶段的操作时间。
附图说明
图1为依据本发明的一实施例的无线网络基站的示意图。
图2为依据本发明的一实施例的无线网络基站的天线选择方法的流程图。
图3为依据本发明的另一实施例的无线网络基站的天线选择方法的流程图。
主要组件符号说明：
110 无线网络基站
112 处理器
114 无线网络模块
116 天线群组
120 电子装置
200～220、300～308 步骤
具体实施方式
请参考图1，图1为依据本发明的一实施例的无线网络基站110的示意图。如图1所示，无线网络基站110以有线或是无线的方式连接到网络，并作为一中介点以使得一电子装置120可以通过无线网络基站110与其他可上网的装置互相连接以及传送信息。无线网络基站110主要包含了一处理器112、一无线网络模块114以及一天线群组116，其中天线群组116包含了多支天线。此外，在本实施例中，天线群组116中所包含的多支天线中可以分别是单向性、全向性或多方向性(例如，2个方向性)天线；而在一实施例中，天线群组116中的每一支天线为一天线阵列，且该天线阵列包含了多个指向性天线，而该天线阵列中的多个指向性天线均可被选择性地开启或关闭。
请参考图2，图2为依据本发明的一实施例的无线网络基站110的天线选择方法的流程图，其中在以下的说明中，假设天线群组116中的每一支天线为一天线阵列，且该天线阵列包含了多个指向性天线，而图2、图3的流程用来自每一支天线中选择出一个指向性天线，以得到一组最佳天线。举例来说，假设天线群组116有三支天线，而每一个天线均包含了两个指向性天线，则图2的流程自该三支天线分别选择出一个指向性天线，而这三个被选出的指向性天线即形成一组最佳天线。参考图2，流程如下所述。
在步骤200中，无线网络基站110正在等待新装置的连接，亦即此时无线网络基站110尚未与电子装置120进行连接。在步骤202中，电子装置120与无线网络基站110进行连接，并进行连接初始化的操作。接着，在步骤204中，无线网络基站110会传送多个非训练封包(non-training packet)至电子装置120，例如使用一“Ping”(Packet InterNetGrope)命令来传送一因特网控制信息协议(Internet Control Message Protocol，ICMP)封包，而无线网络基站110中的无线网络模块114此时会根据电子装置120因应于该多个非训练封包的响应来计算出一特定MCS码，以供目前与电子装置120连接与传递封包时使用。
在步骤206中，无线网络基站110开始进入训练阶段，以决定出适合电子装置120的一组最佳天线；在步骤208中，无线网络基站110切换天线群组116中每一支天线的方向性，亦即从每一支天线中选择其中一个指向性天线。在步骤210中，无线网络基站110读取所接收的封包的接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)。
在步骤212中，无线网络基站110开始进行训练封包发送程序，亦即将多个训练封包通过目前所选择的天线发送至电子装置120。在步骤214中，处理器112读取电子装置120因应于该多个训练封包所回传的响应封包。详细来说，当电子装置120成功收到一个训练封包时，就会立即传送一个响应封包至无线网络基站110以告知训练封包已确实收到，因此，步骤214中处理器112会读取电子装置120所回传的响应封包，并计算所接收到的响应封包个数。
在步骤216中，处理器112根据所接收到的响应封包的个数，来计算出无线网络基站110与电子装置120之间的实质连接速率。举例来说，假设无线网络基站110传送10个封包到电子装置120，但是电子装置120只成功接收到5个训练封包，故只回传了5个响应封包到无线网络基站110，则此时无线网络基站110与电子装置120之间的实质连接速率便只有预设连接速率的一半，亦即，若是预设连接速率是975Mbps，则实质连接速率便是487.5Mbps(975/2＝487.5)。需注意的是，在本步骤中所决定出的实质连接速率是用来表示目前所使用的天线的传输质量，而在本发明的其他实施例中，实质连接速率亦可用其他具有类似意义的指标/数值来代替，例如训练封包的传送成功率/失败率等等。
在步骤218，处理器112判断是否所有的天线都已经切换完成，若是，则流程进入步骤220，反之则回到步骤208以切换其他尚未进行训练封包发射程序的天线。
在步骤220中，处理器112根据各个天线在步骤210中得到的接收信号强度指示以及步骤216中所到的实质连接速率，来计算出适合电子装置120的一组最佳天线，并使用所决定的该组最佳天线来作为后续无线网络基站110与电子装置120之间的传输媒介。
如上所述，在图2所示的流程中，由于在整个训练阶段中，无线网络基站110只会使用一个MCS码来搭配所有的天线来进行训练封包的传送，因此，由于不需要切换MCS码，故可以大幅降低训练阶段的操作时间。
请参考以下所示的表一，其为符合IEEE 802.11ac_VHT80，且空间串流数量(numberof spatial streams，NSS)等于3时数据传输率与MCS码的对应表：
表一
在本实施例中，由于天线群组116有三支天线，而每一个天线均包含了两个指向性天线，由于每一个天线都需要选取一个指向性天线，故天线需要切换的次数为八次(2*2*2＝8)，若是照先前技术的做法，由于表一的12个MCS码也都要随着所切换的天线来进行训练操作，故训练步骤的次数为96次(8*12＝96)，而在图2所示的实施例中，训练步骤的次数仅需要8次，故可以大幅降低训练阶段的操作时间。
此外，虽然在以上图2的说明中决定出一组最佳天线，然而，在本发明的另一实施例中，亦可只决定出一支最佳天线来作为后续的传输使用，由于本领域的普通技术人员在阅读过以上的说明后应能了解如何实施，故细节在此不予赘述。
另外，在处理器112决定出适合电子装置120的一组最佳天线之后，且在无线网络基站110使用该组最佳天线与电子装置120进行数据传输的情形下，无线网络基站110与电子装置120之间的连接质量可能会因为某些因素，例如使用者移动电子装置120或是有其他连接质量的变化因素，而产生变化，而造成目前所使用的天线并非是一组最佳天线。因此，在本发明的另一实施例中，处理器112还包含了一RSSI检测程序，且处理器112可通过所检测到的RSSI来判断是否需要重新让无线网络基站110操作在训练阶段，以重新决定出适合电子装置120的一最佳天线或一组最佳天线。详细来说，请参考图3，其为依据本发明的另一实施例的天线选择方法的流程图，流程如下所述。
在步骤300中，无线网络基站110与电子装置120已进行连接，此时无线网络基站110持续自电子装置120接收信号，处理器112则收集所接收的信号的RSSI。在步骤302中，处理器112将所收集的RSSI储存于处理器112内或是处理器112外的一储存单元中。接着，在步骤304中，处理器112根据该储存单元的RSSI来判断接收信号的质量，举例来说，接收信号的质量可以藉由判断RSSI变化量超过一标准量的次数来决定，或是其他任何可以判断出信号质量的指标/参数。
接着，在步骤306中，处理器112根据所接收的信号的质量来决定所应用的策略。举例来说，假设RSSI很低，而处理器112判断信号质量符合一第一条件时，处理器112会控制无线网络基站110重新操作在训练阶段，亦即重启步骤206～220的操作；另外，若是RSSI低到使得处理器112判断系统断线时，则可以暂停搜索天线的程序。此外，假设RSSI很高，而处理器112判断信号质量符合一第二条件时，处理器112会对天线群组116执行一全向性天线程序，亦即天线群组116对于每一个方向的辐射量大致上会一致，以与电子装置120进行数据传输。
接着，在308中，处理器112会根据在步骤306中所决定出的操作策略，来发送相对应的通知到内部的模块以进行对应的操作，亦即重启步骤206～220的操作，或是进行全向性天线程序。
简要归纳本发明，在本发明的无线网络基站中，可以在不需要切换MCS码的情形下决定出适合电子装置120的至少一最佳天线，因此，可以大幅降低无线网络基站110操作在训练阶段的操作时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡是根据本发明权利要求书的范围所作的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种无线网络基站，该无线网络基站包括：
一天线群组，该天线群组包括多支天线；
一无线网络模块；该无线网络模块耦接于该天线群组；以及
一处理器，该处理器耦接于该无线网络模块；
其中当该无线网络基站在操作在一训练阶段以决定出适合该电子装置的至少一最佳天线时，该处理器在不切换调制和编码方案码的情形下，直接使用一特定调制和编码方案码，并通过该无线网络模块及该天线群组来传送多个训练封包至该电子装置，以决定出适合该电子装置的该至少一最佳天线。
2.如权利要求1所述的无线网络基站，其中该处理器仅使用该特定调制和编码方案码，并通过该无线网络模块及该天线群组来传送该多个训练封包至该电子装置，以决定出适合该电子装置的该至少一最佳天线。
3.如权利要求1所述的无线网络基站，其中在该无线网络基站与该电子装置连接后，并操作在该训练阶段以决定出适合该电子装置的该至少一最佳天线之前，该无线网络模块决定出该特定调制和编码方案码，以供该处理器操作在该训练阶段时使用。
4.如权利要求1所述的无线网络基站，其中在该无线网络基站与该电子装置连接后，并操作在该训练阶段以决定出适合该电子装置的该至少一最佳天线之前，该处理器传送至少一非训练封包至该电子装置，并根据该电子装置因应于该非训练封包所回传的一响应封包来决定出该特定调制和编码方案码。
5.如权利要求1所述的无线网络基站，其中在该处理器决定出适合该电子装置的该至少一最佳天线之后，且在该无线网络基站使用该至少一最佳天线与该电子装置进行数据传输的情形下，该处理器持续检测所接收的信号的一信号质量，并根据该信号质量来决定是否让该无线网络基站重新操作在该训练阶段，以重新决定出适合该电子装置的该至少一最佳天线。
6.如权利要求5所述的无线网络基站，其中当该信号质量符合一第一判断条件时，该处理器控制该无线网络基站重新操作在该训练阶段；以及当该信号质量符合一第二判断条件时，该处理器对该天线群组执行一全向性天线程序，以与该电子装置进行数据传输。
7.如权利要求1所述的无线网络基站，其中该天线群组中的每一支天线均包括多个指向性天线，且当该无线网络基站操作在该训练阶段时，该无线网络基站自每一支天线中选择出一指向性天线，以决定出适合该电子装置的一组最佳天线。
8.一种用于一无线网络基站的天线选择方法，其中该无线网络基站包括一天线群组，该天线群组包括多支天线，以及该天线选择方法包括：
与一电子装置连接，并操作在一训练阶段；
在不切换调制和编码方案码的情形下，直接使用一特定调制和编码方案码，并传送多个训练封包至该电子装置；以及
根据该电子装置因应于该多个训练封包的响应来决定出适合该电子装置的至少一最佳天线。
9.如权利要求8所述的天线选择方法，其中传送该多个训练封包至该电子装置的步骤包括：
在操作于该训练阶段时，仅使用该特定调制和编码方案码来传送该多个训练封包至该电子装置，以决定出适合该电子装置的该至少一最佳天线。
10.如权利要求8所述的天线选择方法，还包括：
在该无线网络基站与该电子装置连接后，并操作在该训练阶段以决定出适合该电子装置的该至少一最佳天线之前，决定出该特定调制和编码方案码，以供该处理器操作在该训练阶段时使用。
11.如权利要求8所述的天线选择方法，还包括：
在该无线网络基站与该电子装置连接后，并操作在该训练阶段以决定出适合该电子装置的该至少一最佳天线之前，传送至少一非训练封包至该电子装置，并根据该电子装置因应于该非训练封包所回传的一响应封包来决定出该特定调制和编码方案码。
12.如权利要求8所述的天线选择方法，还包括：
在该无线网络基站决定出适合该电子装置的该最佳天线之后，且在该无线网络基站使用该最佳天线与该电子装置进行数据传输的情形下，该无线网络基站持续检测所接收的信号的一信号质量，并根据该信号质量来决定是否让该无线网络基站重新操作在该训练阶段，以重新决定出适合该电子装置的该至少一最佳天线。
13.如权利要求12所述的天线选择方法，还包括：
当该信号质量符合一第一判断条件时，该无线网络基站重新操作在该训练阶段；以及
当该信号质量符合一第二判断条件时，对该天线群组执行一全向性天线程序，以与该电子装置进行数据传输。
14.如权利要求8所述的天线选择方法，其中该天线群组中的每一支天线均包括多个指向性天线，且当该无线网络基站操作在该训练阶段时，该无线网络基站自每一支天线中选择出一指向性天线，以决定出适合该电子装置的一组最佳天线。
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