CN109889237B - 基于多天线控制以选择调变编码机制的方法及终端装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多天线控制以选择调变编码机制的方法，用于终端装置，包括：终端装置同时利用N个接收天线与远端装置的M个发送天线进行通信，每一个接收天线接收每一个发送天线的信号以获得N乘M个接收信号强度指示，其中N与M皆为大于或等于2的正整数；在N乘M个接收信号强度指示中选择一个最大值并将其转换为功率值，且将最大值的功率值与门槛值比较；当最大值的功率值低于门槛值，降低调变编码机制的指标；当最大值的功率值高于或等于门槛值，且最大值的功率值与门槛值的差异小于设定值，不改变调变编码机制的指标；当最大值的功率值高于或等于门槛值，且差异大于或等于设定值，提升调变编码机制的指标。藉此，提升长时资料率。

Description

基于多天线控制以选择调变编码机制的方法及终端装置

技术领域

本发明涉及一种选择调变编码机制的方法及终端装置，特别是一种基于多天线控制以选择调变编码机制的方法及终端装置。

背景技术

创造具有高速传输能力的无线网络与移动通信设备是相关产业一直以来的目标，各种无线传输标准的演进一直持续地提高数据传输率(简称数据率、或资料率，Datarate)，例如在现今无线局域网络(WLAN)的IEEE 802.11标准中，从早期802.11a标准的最大原始数据传输率为54Mbps，演进到目前已广泛被使用的802.11ac标准已将单信道速率提高到至少500Mbps。在移动通信方面，未来热门的第五代移动通信系统(5G)其标准更是定义了1Gbps的惊人数据传输速率的要求目标。

然而，无线传输标准的制定不但需要具有足够运算处理能力的数位晶片以执行信号编码与解码，更需要对应提升的射频电路配合足够频宽与高效率的天线(或天线系统)。实际上，无线产品供应商所能够提供的无线产品的实际数据传输率上限不仅受限于各种射频元件、类比模组与数位模组各自的效能限制，更有一大部分的原因是受限于的所有元件与模组硬件配合于软件算法的整合度。传统上，在无线传输过程中，无线数据传输率的增加或减少主要是由无线芯片(Wireless chip)的控制与通道状态(外在的传输环境)决定，而射频元件与天线元件是处于被动的地位，没有任何掌控权。仅由无线芯片的观点寻找提升数据传输率的解决方案仍是有诸多限制的。再者，对于多输入多输出(MIMO)无线通信，产业界不仅关心于提升瞬时的传输率最大值，也期待无线装置能够同时在传输率与稳定性两方面一并提升，需要有能够提升现有无线通信品质的方案。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基于多天线控制以选择调变编码机制的方法，以提升长时资料率。本发明的另一目的是提供一种基于多天线控制以选择调变编码机制的终端装置。

本发明的技术方案是这样的：一种基于多天线控制以选择调变编码机制的方法，所述方法用于具有N个接收天线的终端装置，所述方法包括：

所述终端装置同时利用N个所述接收天线与一远端装置的M个发送天线进行多输入多输出无线通信，其中每一个所述接收天线接收每一个所述发送天线的信号以获得N乘M个接收信号强度指示，其中N与M皆为大于或等于2的正整数；

在所述N乘M个接收信号强度指示中选择最大值；

将所述最大值转换为功率值，且将所述最大值的所述功率值与门槛值比较；

当所述最大值的所述功率值低于所述门槛值，降低调变编码机制的指标；

当所述最大值的所述功率值高于或等于所述门槛值，且所述最大值的所述功率值与所述门槛值的差异小于一设定值，不改变调变编码机制的指标；以及

当所述最大值的所述功率值高于或等于所述门槛值，且所述最大值的所述功率值与所述门槛值的差异大于或等于所述设定值，提升调变编码机制的指标。

进一步地，在所述终端装置同时利用N个所述接收天线与所述远端装置的M个发送天线进行多输入多输出无线通信的步骤更包括：

控制每一个所述接收天线的至少一个反射单元或至少一个地电流控制单元，以改变每一个所述接收天线接收每一个所述发送天线的信号所获得的所述N乘M个接收信号强度指示。

进一步地，所述控制每一个所述执行接收天线的所述反射单元的方式包括：选择以二极管导通半波长反射器，或者选择不导通所述二极管且使延长回路利用电容延长所述半波长反射器的路径。

进一步地，所述控制每一个所述执行接收天线的所述地电流控制单元的方式包括：选择以开关导通地电流部至接地，或者选择不导通所述开关且使接地电容连接于所述地电流部与所述接地之间。

进一步地，所述控制每一个所述接收天线的至少一个反射单元或至少一个地电流控制单元的步骤是受控于独立于无线芯片之外的微控制器。

一种基于多天线控制以选择调变编码机制的终端装置，包括：

N个接收天线，连接无线芯片，其中所述无线芯片利用N个所述接收天线与远端装置的M个发送天线进行多输入多输出无线通信，其中每一个所述接收天线接收每一个所述发送天线的信号以获得N乘M个接收信号强度指示，其中N与M皆为大于或等于2的正整数；

应用单元，连接所述无线芯片，由所述无线芯片接收N个所述接收天线的接收信号强度指示与多输入多输出通信的接收资料率，其中所述应用单元在所述N乘M个接收信号强度指示中选择最大值，并将所述最大值转换为功率值，且将所述最大值的所述功率值与门槛值比较；其中，当所述最大值的所述功率值低于所述门槛值，所述应用单元降低调变编码机制的指标；其中，当所述最大值的所述功率值高于或等于所述门槛值，且所述最大值的所述功率值与所述门槛值的差异小于设定值，所述应用单元不改变调变编码机制的指标；其中，当所述最大值的所述功率值高于或等于所述门槛值，且所述最大值的所述功率值与所述门槛值的差异大于或等于所述设定值，所述应用单元提升调变编码机制的指标；以及

控制单元，连接所述应用单元与N个所述接收天线，受控于所述应用单元以控制N个所述接收天线。

进一步地，所述控制单元控制每一个所述接收天线的至少一个反射单元或至少一个地电流控制单元，以改变每一个所述接收天线接收每一个所述发送天线的信号所获得的所述N乘M个接收信号强度指示。

进一步地，所述控制单元控制控制每一个所述接收天线的所述反射单元的方式包括：选择以二极管导通半波长反射器，或者选择不导通所述二极管且使延长回路利用电容延长所述半波长反射器的路径。

进一步地，所述控制单元控制每一个所述接收天线的所述地电流控制单元的方式包括：选择以开关导通地电流部至接地，或者选择不导通所述开关且使接地电容连接于所述地电流部与所述接地之间。

进一步地，所述终端装置是笔记型电脑、膝上型电脑、平板电脑、一体电脑或智慧电视。

本发明所提供的技术方案的优点在于，本发明经由针对接收信号强度指示的功率值做判別，以调适较佳的调变编码机制的指标，藉此对于长时间持续传输的多输入多输出资料率的长时均速与稳定性提升有明显助益，具有很高的产业应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于多天线控制以选择调变编码机制的方法的流程图。

图2是图1的步骤S110的子步骤的流程图。

图3是本发明实施例提供的接收天线及其反射单元的示意图。

图4是本发明另一实施例提供的接收天线的示意图。

图5是本发明实施例提供的基于多天线控制以选择调变编码机制的终端装置的模块图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

请参照图1，本实施例提供一种基于多天线控制以选择调变编码机制的方法，用于具有N个接收天线的终端装置，所述方法储存于终端装置內的固件或软件，并利用终端装置本身的操作系统执行算法与控制流程。所述终端装置是笔记型电脑、膝上型电脑、平板电脑、一体电脑或智慧电视，但本发明并不因此限定。所述方法包括以下步骤。首先，进行步骤S110，终端装置同时利用N个接收天线与远端装置的M个发送天线进行多输入多输出无线通信，其中每一个接收天线接收每一个发送天线的信号以获得N乘M个接收信号强度指示(RSSI)，其中N与M皆为大于或等于2的正整数；在N乘M个接收信号强度指示中选择一个最大值。应用多输入多输出传输通信的规格例如是802.11n、802.11ac或者是现有的第四代移动通信规格，或者是未来的第五代移动通信规格。

然后，进行步骤S120，将所述最大值转换为功率值PW，且将最大值的功率值PW与门槛值TH比较。当最大值的功率值PW低于门槛值TH，进行步骤S130，降低调变编码机制的指标(Modulation and Coding Scheme index，MCS index)，调适取得较佳的调变编码机制的指标，藉此让资料持续传输的过程中能够得到平均资料率的提升。当最大值的功率值PW高于或等于门槛值TH，且最大值的功率值PW与门槛值TH的差异PD(PD＝PW-TH)小于设定值DF，进行步骤S140，不改变调变编码机制的指标。当最大值的功率值PW高于或等于门槛值TH，且最大值的功率值PW与门槛值TH的差异PD大于或等于设定值DF，进行步骤S150，提升调变编码机制的指标，藉此进一步提升资料率。调变编码机制的指标使用一个数字代表，例如MCSindex为8～15时是两只天线，N＝2；MCS index为16～23时是三只天线，N＝3；MCS index为24～31时是四只天线，N＝4；使用多于四只天线的MCS index則是用更大的数字代表。本发明基于要让多输入多输出通信发挥更好的效能(提升资料率)的目的，使用具有双数个辐射状态的天线，也可以说控置多个接收天线的操作状态以实现有多个辐射场型(每一接收天线的每一种操作状态具有的辐射场型皆不同)，以至于达到不同的无线接收性能。一般应用条件下，依据互易定理(reciprocity theorem)，辐射状态等于接收状态，通常研发人员可分析辐射状态作为研发手段。本发明基于要让多输入多输出通信发挥更好的效能(提升资料率)的目的，使用具有双数个辐射状态的天线。例如第一个接收天线ATA具有双数个辐射状态RA1、RA2、RA3…，第二个接收天线ATB具有双数个辐射状态RB1、RB2、RB3…，第三个接收天线ATC具有双数个辐射状态RC1、RC2、RC3…，依此类推至第N个接收天线ATN的辐射状态。改变接收天线的辐射状态的实施方式将于后续图2进一步说明。

请同时参照图1与图2，在终端装置同时利用N个接收天线与远端装置的M个发送天线进行多输入多输出无线通信的步骤(S110)中，更可包括图2的步骤S111与S112，步骤S111与步骤S112是并行的，或者是择一进行。在步骤S111中，控制每一个接收天线的至少一反射单元或至少一地电流控制单元，以改变每一个接收天线接收每一个发送天线的信号所获得的N乘M个接收信号强度指示。在步骤S112中，控制每一个接收天线的至少一地电流控制单元，以改变每一个接收天线接收每一个发送天线的信号所获得的N乘M个接收信号强度指示。较佳的，控制每一个接收天线的至少一反射单元或至少一地电流控制单元的步骤是受控于独立于(终端装置本身的)无线芯片之外的一个微控制器，此微控制器依据终端装置本身的操作系统的算法结果的输出命令以执行步骤S111与步骤S112。

对于步骤S111与步骤S112中，控制反射单元的方式是属于一种控制方式，而控制地电流元件是属于另一种控制方式。对于控制反射单元的方式，请参照与图3的天线及反射单元结构，反射单元例如是半波长反射器，接收天线以半波长偶极天线为例，在控制接收天线的反射单元的方式中，接收天线1的反射单元11有至少一个或两个以上为较佳，例如图3的一个半波长反射器111在左侧而另一个半波长反射器112在右侧，以产生接收天线1的双数种辐射状态。图3实施例的控制方式包括：对于在左侧的半波长反射器111而言，选择以二极管111a导通半波长反射器111，使半波长反射器111实现半波长反射功能。或者，选择不导通二极管111a且使延长回路111b利用电容111c延长半波长反射器111的路径，使半波长反射器111不产生半波长反射功能。对于在右侧的半波长反射器112而言，选择以二极管112a导通半波长反射器112，使半波长反射器112实现半波长反射功能。或者，选择不导通二极管112a且使延长回路112b利用电容112c延长半波长反射器112的路径，使半波长反射器112不产生半波长反射功能。

对于控制地电流控制单元的示范性实施方式，以N＝2为例(接收天线是两个)，请参照图4，地电流控制单元211与地电流控制单元221是用以连接接地G，第一个接收天线21与第二个接收天线22以倒F形平板天线(PIFA)为例，在控制第一个接收天线21的地电流控制单元211的方式中，第一个接收天线21的地电流控制单元211较佳的需要有至少一个或两个以上的部件，例如图4的一个地电流部211a与另一个地电流部211b，利用改变靠近第一个接收天线21的接地电流以产生双数种第一个接收天线21的辐射状态。图4实施例的控制方式包括：对于地电流部211a而言，选择以开关212a导通地电流部211a至接地G，或者选择不导通开关212a且使接地电容213a连接于地电流部211a与接地G之间，在图4中的地电流部211a不只使用接地电容213a，也使用接地电容213b以连接至接地G。再者，对于地电流部211b而言，选择以开关212b导通地电流部211b至接地G，或者选择不导通开关212b且使接地电容213b连接于地电流部211b与接地G之间。

继续参照图4，对于第二个接收天线22，地电流控制单元221较佳的需要有至少一个或两个以上的部件，例如图4的一个地电流部221a与另一个地电流部221b，利用改变靠近第二个接收天线22的接地电流以产生第二个接收天线22的双数种辐射状态。相同于地电流控制单元211的控制方式，控制地电流控制单元221的控制方式包括：选择以开关222a导通地电流部221a至接地G，或者选择不导通开关222a且使接地电容223a连接于地电流部221a与接地G之间，在图4中的地电流部221a不只使用接地电容223a，也使用接地电容223b以连接至接地G。再者，选择以开关222b导通地电流部221b至接地G，或者选择不导通开关222b且使接地电容223b连接于地电流部221b与接地G之间。然而，第二个接收天线22的结构与第一个接收天线21的结构不必要相同，地电流控制单元221与地电流控制单元211也不必要相同。并且，上述开关212a、212b、222a、222b例如以二极管实现，但不限于此。

基于上述的方法，本实施例提供一种基于多天线控制以选择调变编码机制的终端装置，所述终端装置例如是可实现多输入多输出通信的笔记型电脑、膝上型电脑、平板电脑、一体电脑或智慧电视。请参照图5，本实施例的终端装置包括：N个接收天线(31至3N)、应用单元4以及控制单元5。N个接收天线(31至3N)连接无线芯片6，其中无线芯片6利用N个接收天线(31至3N)与远端装置的M个发送天线(图5未示)进行多输入多输出无线通信，其中每一个接收天线接收每一个发送天线的信号以获得N乘M个接收信号强度指示，其中N与M皆为大于或等于2的正整数。应用单元4连接无线芯片6，由无线芯片6接收N个接收天线(31至3N)的接收信号强度指示与多输入多输出通信的接收资料率，其中应用单元4在N乘M个接收信号强度指示中选择最大值，并将所述最大值转换为功率值，且将所述最大值的所述功率值与门槛值比较；其中，当所述最大值的所述功率值低于门槛值，应用单元4降低调变编码机制的指标；其中，当所述最大值的所述功率值高于或等于门槛值，且所述最大值的所述功率值与门槛值的差异小于设定值，应用单元4不改变调变编码机制的指标；其中，当所述最大值的所述功率值高于或等于门槛值，且所述最大值的所述功率值与门槛值的差异大于或等于设定值，应用单元4提升调变编码机制的指标。控制单元5连接应用单元4与N个接收天线(31至3N)，受控于应用单元4以控制所述N个接收天线(31至3N)。

控制单元5控制每一个接收天线(31至3N的其中一个)的至少一反射单元或至少一地电流控制单元，以改变每一个接收天线(31至3N的其中一个)接收每一个发送天线的信号所获得的N乘M个接收信号强度指示。控制单元5独立于无线芯片6之外，且例如是微控制器(MCU)。当控制单元5控制接收天线的至少一反射单元时，将其类比于图3的实施例，控制单元5控制二极管以选择导通半波长反射器，或者选择不导通二极管且使延长回路利用电容延长半波长反射器的路径。当控制单元5控制接收天线的至少一地电流控制单元时，类比于图4的实施例，控制单元5控制开关以选择导通地电流部至接地，或者选择不导通开关且使接地电容连接于地电流部与接地之间。

综上所述，本发明实施例提供一种基于多天线控制以选择调变编码机制的方法及终端装置，经由针对接收信号强度指示的功率值做判別，以调适较佳的调变编码机制的指标，藉此对于长时间持续传输的多输入多输出资料率的长时均速与稳定性提升有明显助益，具有很高的产业应用价值。并且，对于改变接收天线所接收到的信号强度指示，是利用反射器或接地电流控制接收天线的辐射状态控制，实现可控多天线效能的目的。

Claims (10)

1.一种基于多天线控制以选择调变编码机制的方法，其特征在于，所述方法用于具有N个接收天线的终端装置，所述方法包括：

所述终端装置同时利用N个所述接收天线与一远端装置的M个发送天线进行多输入多输出无线通信，其中每一个所述接收天线接收每一个所述发送天线的信号以获得N乘M个接收信号强度指示，其中N与M皆为大于或等于2的正整数；

在所述N乘M个接收信号强度指示中选择最大值；

将所述最大值转换为功率值，且将所述最大值的所述功率值与门槛值比较；

当所述最大值的所述功率值低于所述门槛值，降低调变编码机制的指标；

当所述最大值的所述功率值高于或等于所述门槛值，且所述最大值的所述功率值与所述门槛值的差异小于一设定值，不改变调变编码机制的指标；以及

当所述最大值的所述功率值高于或等于所述门槛值，且所述最大值的所述功率值与所述门槛值的差异大于或等于所述设定值，提升调变编码机制的指标。

2.根据权利要求1所述的基于多天线控制以选择调变编码机制的方法，其特征在于，在所述终端装置同时利用N个所述接收天线与所述远端装置的M个发送天线进行多输入多输出无线通信的步骤包括：

控制每一个所述接收天线的至少一个反射单元或至少一个地电流控制单元，以改变每一个所述接收天线接收每一个所述发送天线的信号所获得的所述N乘M个接收信号强度指示。

3.根据权利要求2所述的基于多天线控制以选择调变编码机制的方法，其特征在于，所述控制每一个所述执行接收天线的所述反射单元的方式包括：选择以二极管导通半波长反射器，或者选择不导通所述二极管且使延长回路利用电容延长所述半波长反射器的路径。

4.根据权利要求2所述的基于多天线控制以选择调变编码机制的方法，其特征在于，所述控制每一个所述执行接收天线的所述地电流控制单元的方式包括：选择以开关导通地电流部至接地，或者选择不导通所述开关且使接地电容连接于所述地电流部与所述接地之间。

5.根据权利要求2所述的基于多天线控制以选择调变编码机制的方法，其特征在于，所述控制每一个所述接收天线的至少一个反射单元或至少一个地电流控制单元的步骤是受控于独立于无线芯片之外的微控制器。

6.一种基于多天线控制以选择调变编码机制的终端装置，其特征在于，包括：

N个接收天线，连接无线芯片，其中所述无线芯片利用N个所述接收天线与远端装置的M个发送天线进行多输入多输出无线通信，其中每一个所述接收天线接收每一个所述发送天线的信号以获得N乘M个接收信号强度指示，其中N与M皆为大于或等于2的正整数；

应用单元，连接所述无线芯片，由所述无线芯片接收N个所述接收天线的接收信号强度指示与多输入多输出通信的接收资料率，其中所述应用单元在所述N乘M个接收信号强度指示中选择最大值，并将所述最大值转换为功率值，且将所述最大值的所述功率值与门槛值比较；其中，当所述最大值的所述功率值低于所述门槛值，所述应用单元降低调变编码机制的指标；其中，当所述最大值的所述功率值高于或等于所述门槛值，且所述最大值的所述功率值与所述门槛值的差异小于设定值，所述应用单元不改变调变编码机制的指标；其中，当所述最大值的所述功率值高于或等于所述门槛值，且所述最大值的所述功率值与所述门槛值的差异大于或等于所述设定值，所述应用单元提升调变编码机制的指标；以及

控制单元，连接所述应用单元与N个所述接收天线，受控于所述应用单元以控制N个所述接收天线。

7.根据权利要求6所述的基于多天线控制以选择调变编码机制的终端装置，其特征在于，所述控制单元控制每一个所述接收天线的至少一个反射单元或至少一个地电流控制单元，以改变每一个所述接收天线接收每一个所述发送天线的信号所获得的所述N乘M个接收信号强度指示。

8.根据权利要求7所述的基于多天线控制以选择调变编码机制的终端装置，其特征在于，所述控制单元控制控制每一个所述接收天线的所述反射单元的方式包括：选择以二极管导通半波长反射器，或者选择不导通所述二极管且使延长回路利用电容延长所述半波长反射器的路径。

9.根据权利要求7所述的基于多天线控制以选择调变编码机制的终端装置，其特征在于，所述控制单元控制每一个所述接收天线的所述地电流控制单元的方式包括：选择以开关导通地电流部至接地，或者选择不导通所述开关且使接地电容连接于所述地电流部与所述接地之间。

10.根据权利要求6所述的基于多天线控制以选择调变编码机制的终端装置，其特征在于，所述终端装置是笔记型电脑、膝上型电脑、平板电脑、一体电脑或智慧电视。

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