CN108462516B - 无线网络适应装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种无线网络适应装置及方法，无线网络适应方法包括：侦测多输入多输出系统中多个天线对的各接收信号强度指标；选取出接收信号强度指标最高的一第一天线对；利用此第一天线对进行数据传输；侦测第一天线对的数据传输率；根据此数据传输率，决定是否调整为其他天线对执行数据传输。本发明所提出的无线网络适应装置，在同时考虑接收信号强度指标及数据传输率以选择传输天线对的情况下，透过接收信号强度指标的调整来解决非预期的杂讯或非法站台的影响，网络品质将可获得提升。

Description

无线网络适应装置及方法
技术领域
本发明是有关于一种无线网络适应系统及方法。
背景技术
一般的多输入多输出天线系统(Generic-MIMO Antenna System)所具有的输入端天线数量，会等同于输出端的天线数量。然而，在输入端天线数量与数出端天线数量相同的情况下，无法给予网络接取点(Network Accesses Point)更多额外的多样性(Diversity)。此外，就现有技术而言，大多数选择天线对(Antenna Pair)的方法仅根据接收信号强度指标(Received signal strength indicator，RSSI)的数值，可能不够精确，因为在上下行传输的过程中，杂讯与衰减未必然对称地在发送端与接收端发生，而且非法站台(roguestation)的出现也不固定，仅透过RSSI的判断机制有所不足。
发明内容
本发明提供一种无线网络适应装置及方法，适用于在无线区域网络的多输入多输出系统中，根据接收信号强度指标及数据传输率的变化，在多输入多输出天线系统的多个天线对中，选择其中的一天线对来进行上行或下行传输。相较于传统上仅根据接收信号强度指标来选择天线对的方式，本发明更考虑到可以依据即时反应通讯情况的数据传输率，来即时调整执行传输的天线对。本发明所提出的无线网络适应装置，在同时考虑接收信号强度指标及数据传输率以选择传输天线对的情况下，透过接收信号强度指标的调整来解决非预期的杂讯或非法站台的影响，网络品质将可获得提升。
本发明的一实施方式提供一种无线网络适应装置，适用于在一多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)天线系统的多个天线对(Antenna Pair)中，选择其中的一天线对作为一传输天线对执行数据传输，包括：一侦测单元、一存储单元及一处理单元。侦测单元连接至多个天线对，侦测多个天线对的各一接收信号强度指标(ReceivedSignal Strength Indicator，RSSI)。存储单元连接至侦测单元，储存侦测单元所侦测的多个天线对的各接收信号强度指标。处理单元连接至侦测单元及存储单元。处理单元根据存储单元所存有的多个天线对的各接收信号强度指标，选取出具有最高接收信号强度指标的一第一天线对与具有最低接收信号强度指标的一最末天线对，并选择第一天线对或最末天线对作为传输天线对。处理单元更控制侦测单元侦测传输天线对的一数据传输率(DataRate)，根据数据传输率的变化，切换第一天线对或最末天线对作为传输天线对。
于部分实施方式中，传输天线对更进行一上行(Up-Link)数据传输及一下行(Down-Link)数据传输。当处理单元根据侦测单元的侦测结果，判断一上行数据传输率出现异常时，处理单元将目前执行上行数据传输的传输天线对由第一天线对改为最末天线对，或是将目前执行上行数据传输的传输天线对由最末天线对改为第一天线对。
于部分实施方式中，当上行数据传输率出现异常，是上行数据传输率低于一下行数据传输率达一第一门槛时，处理单元将目前执行上行数据传输的传输天线对由第一天线对改为最末天线对，或是将目前执行上行数据传输的传输天线对由最末天线对改为第一天线对。
于部分实施方式中，其中当上行数据传输率出现异常，是上行数据传输率低于一上行数据传输率历史数据达一第二门槛时，处理单元将目前执行上行数据传输的传输天线对由第一天线对改为最末天线对，或是将目前执行上行数据传输率的传输天线对由最末天线对改为第一天线对。
于部分实施方式中，传输天线对更进行一上行数据传输及一下行数据传输，当处理单元根据侦测单元的侦测结果，判断一下行数据传输率出现异常时，处理单元将目前执行下行数据传输的传输天线对由第一天线对改为最末天线对，或是将目前执行下行数据传输的传输天线对由最末天线对改为第一天线对。
于部分实施方式中，其中当下行数据传输率出现异常，是下行数据传输率低于一上行数据传输率达一第一门槛时，处理单元将目前执行下行数据传输的传输天线对由第一天线对改为最末天线对，或是将目前执行下行数据传输的传输天线对由最末天线对改为第一天线对。
于部分实施方式中，当下行数据传输率出现异常，是下行数据传输率低于一下行数据传输率历史数据达一第二门槛时，处理单元将目前执行下行数据传输的传输天线对由第一天线对改为最末天线对，或是将目前执行下行数据传输率的传输天线对由最末天线对改为第一天线对。
本发明的一实施方式提供一种无线网络适应方法，适用于在一无线区域网络的一多输入多输出天线系统的多个天线对中，选择其中的一天线对作为一传输天线对执行数据传输，包括：侦测多个天线对的各一接收信号强度指标；根据多个天线对的各接收信号强度指标，选取出具有最高接收信号强度指标的一第一天线对以及具有最低接收信号强度指标的一最末天线对；选择第一天线对或最末天线对作为传输天线对进行一上行数据传输及一下行数据传输；侦测传输天线对的一上行数据传输率与一下行数据传输率；根据上行数据传输率与下行数据传输率，调整为其他天线对执行数据传输；其中，当上行数据传输率出现异常时，改变目前执行上行传输的传输天线对，由第一天线对改为最末天线对，或由最末天线对改为第一天线对；其中，当下行数据传输率出现异常时，改变目前执行下行传输的传输天线对，由第一天线对改为最末天线对，或由最末天线对改为第一天线对。
于部分实施方式中，当上行数据传输率出现异常，是上行数据传输率低于一下行数据传输率达一第一门槛时或上行数据传输率低于一上行数据传输率历史数据达一第二门槛时，处理单元将目前执行上行数据传输的传输天线对由第一天线对改为最末天线对，或是将目前执行上行数据传输率的传输天线对由最末天线对改为第一天线对。
于部分实施方式中，当下行数据传输率出现异常，是下行数据传输率低于一上行数据传输率达一第一门槛时或下行数据传输率低于一下行数据传输率历史数据达一第二门槛时，处理单元将目前执行下行数据传输的传输天线对由第一天线对改为最末天线对，或是将目前执行下行数据传输率的传输天线对由最末天线对改为第一天线对。
附图说明
图1绘示本发明第一实施方式的无线网络适应装置的功能方块图；
图2绘示本发明第一实施方式的无线网络适应方法的流程图；
图3绘示本发明第一实施方式的调整天线对的示意图。
具体实施方式
以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”，是包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中所使用的用词，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本揭露的描述上额外的引导。
本发明提供一种无线网络适应装置，适用于在一无线区域网络的一多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)天线系统中，根据一接收信号强度指标(Received Signal Strength Indicator，RSSI)及一数据传输率(Data Rate，DR)，在多输入多输出天线系统中的多个天线对(Antenna Pair)中，选择其中的一天线对执行数据传输。图1绘示本发明第一实施方式的无线网络适应装置的功能方块图，图1的无线网络适应装置100可以运作在一多输入多输出天线系统110上，无线网络适应装置100包括一侦测单元120、存储单元130及处理单元140。侦测单元120可以是接收信号强度指标的感测元件，如一无线收发单元，其连接至多输入多输出天线系统110中的多个天线对，侦测多个天线对的各接收信号强度指标。存储单元130可以是大型硬盘、记忆体或微型硬盘等，其连接至侦测单元120，储存侦测单元120所侦测的多个天线对的各接收信号强度指标。处理单元140，连接至侦测单元120及存储单元130，其可以是一具有运算数据功能的处理器，在多输入多输出天线系统110中的多个天线对中，选择其中的一天线对执行数据传输。
图2绘示本发明第一实施方式的时程与数据管理方法的流程图。首先，侦测单元120侦测多个天线对的各接收信号强度指标(步骤S210)。处理单元140根据存储单元130所存有的多个天线对的各接收信号强度指标，选取出接收信号强度指标最高的一第一天线对(步骤S220)，也就是选取具有RSSI峰值(Peak)的天线对作为第一天线对，接着，利用第一天线对进行数据传输(步骤S230)。处理单元140接着控制侦测单元120侦测第一天线对的数据传输率(步骤S240)，处理单元140并根据数据传输率，决定是否调整为其他具有不同接收信号强度指标的天线对执行数据传输(步骤S250)。
由于在步骤S210至步骤S240中，已选取出接收信号强度指标最高的第一天线对，其中，利用第一天线对进行数据传输包括利用第一天线对进行一上行(Up-Link)数据传输及一下行(Down-Link)数据传输，也就是本实施态样会先将第一天线对设为一传输天线对，但本发明不以此为限。而在步骤S250中，根据各个天线对的数据传输率，处理单元140决定是否调整为其他天线对执行数据传输。
图3绘示本发明第一实施方式的调整天线对的示意图，箭头表示数据传输率状态，若使用第一天线对执行传输由实线箭头表示，若使用最末天线对执行传输就由虚线箭头表示，其中，最末天线对定义为接收信号强度指标(RSSI)最低的天线对，也就是具有RSSI零值(Null)的天线对作为最末天线对。此外，箭头朝上即表示上行传输的数据传输率，箭头朝下即表示下行传输的数据传输率。值得说明的是本实施例如果以2x2的MIMO天线系统为例，在上行、下行的传输上会各以一对天线进行运作，但不以此为限，在其他态样中，可以是单独一支天线，或者是，一组多个天线进行上行、下行的传输。
首先，图3的状态转换说明，可以从状态A开始，但不以此为限，在状态A下先选择下行传输使用第一天线对，上行传输也使用第一天线对，也就是分别在上行与下行的传输链路上均选择具有峰值RSSI的天线对进行传输。如果，上行数据传输率与下行数据传输率可以维持平衡状态，或者是，上行数据传输率与上行数据传输率历史数据可以维持平衡状态，就维持目前的运作状态，而平衡状态指上下行的传输效率相当，或者是上行传输率相较先前过往的上行传输率纪录维持相当，相当是指差异在一范围内；值得说明的是，为避免当上下行的数据传输率同时出现变化而难以判断上下行传输状态差异的改变，因此上行数据传输率除了与下行数据传输率进行比对之外，在其他实施方式也可以跟自身的历史数据，也就是上行数据传输率历史上行数据进行比对，以求发现自身传输状态的改变。当处理单元140根据侦测单元120的侦测结果，发现出现上行传输率变小的情况，且判断一上行数据传输率低于一下行数据传输率的幅度达一第一门槛时，处理单元140调整执行上行传输的天线对改为最末天线对，换言之，处理单元140将负责上行传输的天线，转换为RSSI最低的天线对来执行，也就是由状态A转换到状态B进行运作。在本发明其他实施例中，当处理单元140判断上行数据传输率低于第一天线对的一第一上行数据传输率历史数据的幅度达一第二门槛时，处理单元140亦调整执行上行传输的天线对改为最末天线对，也就是由状态A转换到状态B。其中，第一上行数据传输率历史数据已预先储存于存储单元130中。调整的原因是，在以第一天线对，也就是具有峰值RSSI的天线对进行传输的前提下，如果传输率出现异常低落的现象，则可能是出现干扰源或非法站台在传输对象附近而影响其上传的数据传输率，此时改以最末天线对进行传输，也就是具有零值RSSI的天线对对其进行传输，此时可以利用天线对在场型上的零值指向去抑制干扰源或非法站台，同时透过场形上零值附近仍有的旁波瓣对原本的传输对象进行信号传输，如此不仅可以抑制杂讯，也能维持相当传输效率。
就上述的第一门槛，可让使用者自由设定。举例来说，第一门槛可以设定为上下行的数据传输率差距到达百分之二十以上。就上述的第二门槛，亦可让使用者自由设定，举例来说，第二门槛可以设定为当前的数据传输率低于数据传输率历史数据百分之十以上。
当处理单元140调整执行上行传输的天线对为最末天线对之后，如果，上行数据传输率与下行数据传输率可以回复先前的平衡状态，或者是，上行数据传输率与上行数据传输率历史数据可以回到先前的平衡状态，那就维持目前的运作状态B，也就是上行传输使用最末天线对，下行传输使用第一天线对；如果，处理单元140判断出现下行数据传输率变小的情形，也就是当处理单元140判断当前的下行数据传输率低于上行数据传输率的幅度达第一门槛，此时如同前述的说明，判断可能在下行链路出现干扰或非法站台，处理单元140便调整下行传输的天线对改为最末天线对，也就是由状态B转换到状态C。或是，当处理单元140判断下行数据传输率低于第一天线对的一第一下行数据传输率历史数据的幅度达第二门槛，处理单元140调整执行下行传输的天线对改为最末天线对，也就是由状态B转换到状态C，状态C是上行、下行传输均使用最末天线对。其中，第一下行数据传输率历史数据已预先储存于存储单元130中。
承上所述，如果上行数据传输率与下行数据传输率可以回复平衡状态，或者是，上行数据传输率与上行数据传输率历史数据可以回到平衡状态，那就维持目前的运作状态C，也就是上行传输使用最末天线对，下行传输使用最末天线对。若当处理单元140调整执行下行传输的天线对为最末天线对之后，处理单元140判断出现上行数据传输率下降，当处理单元140判断上行数据传输率低于下行数据传输率的幅度达第一门槛时，此时如同前述的说明，判断可能在上行链路出现干扰或非法站台，处理单元140调整执行上行传输的天线对改为第一天线对，也就是由状态C转换到状态D。或是，当处理单元140判断上行数据传输率低于最末天线对的一最末上行数据传输率历史数据的幅度达第二门槛，处理单元140调整执行上行传输的天线对改为第一天线对，也就是由状态C转换到状态D。其中，最末上行数据传输率历史数据已预先储存于存储单元130中。
承上所述，如果上行数据传输率与下行数据传输率可以回复平衡状态，或者是，上行数据传输率与上行数据传输率历史数据可以回到平衡状态，那就维持目前的运作状态D，也就是上行传输使用第一天线对，下行传输使用最末天线对。若当处理单元140调整执行上行传输的天线对为第一天线对后，发现下行数据传输率降低，且当处理单元140判断下行数据传输率低于上行数据传输率的幅度达第一门槛时，此时如同前述的说明，判断可能在下行链路出现干扰或非法站台，处理单元140调整执行下行传输的天线对改为第一天线对，也就是由状态D转换回到状态A。或是，当处理单元140判断下行数据传输率低于最末天线对的一最末下行数据传输率历史数据的幅度达第二门槛，处理单元140调整执行下行传输的天线对改为第一天线对，也就是由状态D转换回到状态A。其中，最末下行数据传输率历史数据已预先储存于存储单元130中。
在其他实施例中，由于不同上下行的传输率状况，图3的各状态转换也可以为顺时针方向，例如从一开始状态A出发，但不以此为限，当处理单元140根据侦测单元120的侦测结果，发现下行数据传输率下降，并判断下行数据传输率低于上行数据传输率的幅度达第一门槛，处理单元140即依前述说明，调整执行下行传输的天线对改为最末天线对，也就是由状态A进入状态D下操作。或是，当处理单元140判断下行数据传输率低于第一天线对的第一下行数据传输率历史数据的幅度达第二门槛，处理单元140调整执行下行传输的天线对改为最末天线对，也就是切换到状态D下进行运作。
在本发明其他实施例中，还包括当处理单元140调整执行下行传输的天线对为最末天线对之后，发现有上行数据传输率减少的情形，即当处理单元140判断上行数据传输率低于下行数据传输率的幅度达第一门槛时，处理单元140调整执行上行传输的天线对改为最末天线对，也就是由状态D切换到状态C下运作。或是，当处理单元140判断上行数据传输率低于第一天线对的第一上行数据传输率历史数据的幅度达第二门槛，处理单元140调整执行上行传输的天线对改为最末天线对，也就是由状态D切换到状态C。
在本发明其他实施例中，当处理单元140调整执行上行传输的天线对为最末天线对之后，发现下行数据传输率下降，即当处理单元140判断下行数据传输率低于上行数据传输率的幅度达第一门槛时，处理单元140调整执行下行传输的天线对改为第一天线对，也就是切换到状态B下运作。或是，当处理单元140判断下行数据传输率低于最末天线对的最末下行数据传输率历史数据的幅度达第二门槛，处理单元140调整执行下行传输的天线对为第一天线对，也就是状态B。
在本发明其他实施例中，当处理单元140调整执行下行传输的天线对为第一天线对之后，发现上行数据传输率减低，而当处理单元140判断上行数据传输率低于下行数据传输率的幅度达第一门槛时，处理单元140调整执行上行传输的天线对改为第一天线对，也就是回到状态A下操作。或是，当处理单元140判断上行数据传输率低于最末天线对的最末上行数据传输率历史数据的幅度达第二门槛，处理单元140调整执行上行传输的天线对改为第一天线对，也就是回到状态A。
在本发明其他实施例中，当一开始在状态A时，上行传输及下行传输均使用第一天线对，也就是RSSI最高的天线对，然而，若处理单元140发现侦测单元120所侦测到的上行及下行数据传输率均下降，且下降的幅度达百分之十，处理单元140即将目前执行上行传输及下行传输的天线均调整为RSSI为次高的第二天线对，以第二天线对执行数据传输。若是较为极端的情况，倘若处理单元140发现侦测单元120所侦测到的上行及下行数据传输率均下降，且下降的幅度达百分之五十以上，处理单元140即将目前执行上行传输及下行传输的天线均调整为RSSI为最低的最末天线对，以最末天线对执行数据传输。
侦测单元120侦测数据传输率的变化，可以使用周期性侦测的方式，例如每隔一预定时间侦测一次，至于预定时间的长短可由使用者依需要调整。在较轻度的干扰环境中，可以是基于特定条件发生即重新侦测，例如干扰一旦发生即重新侦测。此外，本案技术不限于建立在RSSI峰值跟RSSI零值两种较极端的条件，也可以利用比RSSI峰值稍低的次峰值，或是比RSSI零值略高的微小RSSI值等较和缓的条件。
本发明提供一种无线网络适应装置及方法，适用于在无线区域网络的多输入多输出系统中，根据接收信号强度指标及数据传输率，在多输入多输出天线系统的多个天线对中，选择其中的一天线对来进行上行或下行传输。相较于传统上仅根据接收信号强度指标来选择天线对的方式，本发明更考虑到可以依据即时反应通讯情况的数据传输率，来即时调整执行传输的天线对。本发明所提出的无线网络适应装置，在同时考虑接收信号强度指标及数据传输率以选择传输天线对的情况下，网络品质将可获得提升。
虽然本发明已以多种实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种无线网络适应装置，适用于在一多输入多输出天线系统的多个天线对中，选择其中的一天线对作为一传输天线对执行数据传输，其特征在于，该无线网络适应装置包括：
一侦测单元，连接至该多个天线对，侦测该多个天线对的各一接收信号强度指标；
一存储单元，连接至该侦测单元，储存该侦测单元所侦测的该多个天线对的各该接收信号强度指标；以及
一处理单元，连接至该侦测单元及该存储单元，该处理单元根据该存储单元所存有的该多个天线对的各该接收信号强度指标，选取出具有最高该接收信号强度指标的一第一天线对与具有最低该接收信号强度指标的一最末天线对，并选择该第一天线对或该最末天线对作为该传输天线对，该处理单元控制该侦测单元侦测该传输天线对的一数据传输率，根据该数据传输率的变化，切换该第一天线对或该最末天线对作为该传输天线对。
2.根据权利要求1的无线网络适应装置，其特征在于，该传输天线对进行一上行数据传输及一下行数据传输，当该处理单元根据该侦测单元的侦测结果，判断一上行数据传输率出现异常时，该处理单元将目前执行该上行数据传输的该传输天线对由该第一天线对改为该最末天线对，或是将目前执行该上行数据传输的该传输天线对由该最末天线对改为该第一天线对。
3.根据权利要求2的无线网络适应装置，其特征在于，当该上行数据传输率出现异常，是该上行数据传输率低于一下行数据传输率达一第一门槛时，该处理单元将目前执行该上行数据传输的该传输天线对由该第一天线对改为该最末天线对，或是将目前执行该上行数据传输的该传输天线对由该最末天线对改为该第一天线对。
4.根据权利要求2的无线网络适应装置，其特征在于，当该上行数据传输率出现异常，是该上行数据传输率低于一上行数据传输率历史数据达一第二门槛时，该处理单元将目前执行该上行数据传输的该传输天线对由该第一天线对改为该最末天线对，或是将目前执行该上行数据传输率的该传输天线对由该最末天线对改为该第一天线对。
5.根据权利要求1的无线网络适应装置，其特征在于，该传输天线对进行一上行数据传输及一下行数据传输，当该处理单元根据该侦测单元的侦测结果，判断一下行数据传输率出现异常时，该处理单元将目前执行该下行数据传输的该传输天线对由该第一天线对改为该最末天线对，或是将目前执行该下行数据传输的该传输天线对由该最末天线对改为该第一天线对。
6.根据权利要求5的无线网络适应装置，其特征在于，当该下行数据传输率出现异常，是该下行数据传输率低于一上行数据传输率达一第一门槛时，该处理单元将目前执行该下行数据传输的该传输天线对由该第一天线对改为该最末天线对，或是将目前执行该下行数据传输的该传输天线对由该最末天线对改为该第一天线对。
7.根据权利要求5的无线网络适应装置，其特征在于，当该下行数据传输率出现异常，是该下行数据传输率低于一下行数据传输率历史数据达一第二门槛时，该处理单元将目前执行该下行数据传输的该传输天线对由该第一天线对改为该最末天线对，或是将目前执行该下行数据传输率的该传输天线对由该最末天线对改为该第一天线对。
8.一种无线网络适应方法，适用于在一无线区域网络的一多输入多输出天线系统的多个天线对中，选择其中的一天线对作为一传输天线对执行数据传输，其特征在于，该无线网络适应方法包括：
侦测该多个天线对的各一接收信号强度指标；
根据该多个天线对的各该接收信号强度指标，选取出具有最高该接收信号强度指标的一第一天线对以及具有最低该接收信号强度指标的一最末天线对；
选择该第一天线对或该最末天线对作为该传输天线对进行一上行数据传输及一下行数据传输；
侦测该传输天线对的一上行数据传输率与一下行数据传输率；以及
根据该上行数据传输率与该下行数据传输率，调整为其他天线对执行数据传输；其中，当该上行数据传输率出现异常时，改变目前执行该上行传输的该传输天线对，由该第一天线对改为该最末天线对，或由该最末天线对改为该第一天线对；
其中，当该下行数据传输率出现异常时，改变目前执行该下行传输的该传输天线对，由该第一天线对改为该最末天线对，或由该最末天线对改为该第一天线对。
9.根据权利要求8的无线网络适应方法，其特征在于，还包括：
当该上行数据传输率出现异常，是该上行数据传输率低于一下行数据传输率达一第一门槛时或该上行数据传输率低于一上行数据传输率历史数据达一第二门槛时，将目前执行该上行数据传输的该传输天线对由该第一天线对改为该最末天线对，或是将目前执行该上行数据传输率的该传输天线对由该最末天线对改为该第一天线对。
10.根据权利要求8的无线网络适应方法，其特征在于，还包括：
当该下行数据传输率出现异常，是该下行数据传输率低于一上行数据传输率达一第一门槛时或该下行数据传输率低于一下行数据传输率历史数据达一第二门槛时，将目前执行该下行数据传输的该传输天线对由该第一天线对改为该最末天线对，或是将目前执行该下行数据传输率的该传输天线对由该最末天线对改为该第一天线对。
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