CN1691524B - 无线通讯装置的射频输出功率控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线通讯装置的射频输出功率控制方法，可在不同的信道环境与传输状态下，提供对应的射频输出功率模式。这些功率模式包含一正常功率模式与一节省功率模式，前者可输出一正常射频输出功率，后者可输出一节省射频输出功率。其中，节省射频输出功率不大于正常射频输出功率。另外，无线通讯装置依据所接收信标的状态参数，在正常功率模式与节省功率模式间进行切换。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于无线通讯装置的射频输出功率控制方法，特别是一种可依据所接收信标的状态参数，在不同功率模式间进行切换的控制方法。
背景技术
近年来，随着无线通讯技术的突飞猛进，移动电话(mobile phone)与无线局域网络(wireless local area network，WLAN)等应用也日益普遍。对于无线通讯装置而言，如移动电话手机、移动电话基站、无线网络适配卡、无线桥接器(access point)等，基于节省能源的要求，避免耗电量提高温度上升，造成性能下降零件老化或损坏，省电的设计已经是必然的趋势。而可携式(portable)的无线通讯装置由于依赖电池提供运作所需的电力，更亟需省电的技术，以延伸电池的续航力，延长装置的使用时间。此外，为减缓辐射电磁波对人体存在不确定或潜在伤害，无线通讯装置在近距离作业或不作业时，无谓辐射的射频能量实有保存(conserve)的必要。
就无线通讯装置所耗费的功率来看，发射机发射射频(radio frequency)讯号往往占去其中主要的部分。有鉴于此，本发明提出一种射频输出功率的控制方法，以有效控制无线通讯装置的射频输出功率，一方面可节省电力及抑制无谓辐射能量，另一方面则维持讯号传输的链路品质(link quality)不受影响。
发明内容
本发明针对无线通讯装置，设计数种不同的射频输出功率模式，以在不同的信道环境与传输状态下弹性使用。本发明还提供简明的判断标准，据以在各种功率模式间进行切换。因此，为达上述目的，本发明提供一种射频输出功率控制方法，其包含：
将一无线通讯装置切换至一正常功率模式，以输出一正常射频输出功率；以及
将该无线通讯装置切换至一节省功率模式，以输出一节省射频输出功率，其中该节省射频输出功率不大于该正常射频输出功率；
其中该无线通讯装置依据所接收的信标的一状态参数，在该正常功率模式与该节省功率模式间进行切换；
其中，该节省功率模式包含一扫描功率模式，该节省射频输出功率包含一对应的扫描输出功率，其中该扫描输出功率介于该无线通讯装置的一最大输出功率与一最小输出功率之间；
其中，该扫描输出功率对应于一预设的周期函数；
其中，该节省功率模式还包含一强化效率功率模式，该节省射频输出功率还包含一对应的控制输出功率；
其中，该控制输出功率依据该无线通讯装置至另一无线通讯装置的射程的一传播损耗估计值而设定。
为了便于进一步了解本发明，下面结合附图以具体实例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是依据本发明的较佳实施例，显示一无线通讯装置的四种功率模式的示意图；
图2是依据本发明的较佳实施例，无线通讯装置将控制输出功率最佳化的流程图。
附图标记说明：21～26本发明的射频输出功率控制方法的较佳实施例的动作流程。
具体实施方式
图1是依据本发明的一较佳实施例，显示了一无线通讯装置的四种功率模式的示意图。如图所示，该无线通讯装置可在满足特定条件的情况下，从某种功率模式切换至另一种功率模式。为便于行文，后文所提及的各种输出功率，皆指无线通讯装置的射频输出功率。以下先分述此四种功率模式：
(1)正常功率模式：在一般正常运作时使用。在此模式下，无线通讯装置会输出一正常输出功率，可为一默认值。在一实施例中，为了服务无线通讯装置的所有其它可能的接收装置或站台(station)，此正常输出功率被设定为无线通讯装置的最大输出功率。
(2)扫描功率模式：亦可称为“休息”功率模式。此时，无线通讯装置不进行一般传收资料，因而可将输出功率降至极低，以大幅节省电力。不过，无线通讯装置为了传送信标(beacon)至远处的接收站台，以告知其仍在运作，无线通讯装置必须在每一特定时段内，具有足以广播信标的输出功率。因而在此模式下，无线通讯装置会输出一对应的扫描输出功率，其大小介于无线通讯装置的最大输出功率与最小输出功率的间。在一实施例中，此扫描输出功率在时间轴上，显示为一预设的周期函数。此周期函数为何种形式并无限制，可以是正弦函数、锯齿状(saw-tooth)函数...或甚至是伪随机(pseudo random)函数。
(3)强化效率(effectiveness-enhancing)功率模式：亦可称为“半休息”功率模式。此时，无线通讯装置传收资料的动作并不像在正常功率模式时那样频繁，因而可将原来的正常输出功率降低，以节省电力。在此模式下，无线通讯装置会输出一对应的控制(controlled)输出功率，而为了强化功率的使用效率，此控制输出功率依据无线通讯装置至另一他方装置射程的一传播损耗(propagationloss)估计值而设定，并可进一步依据无线通讯装置是否重传帧而进行调整。至于如何设定及调整，下文会详述描述。
(4)零功率模式：此时未提供电源给无线通讯装置，所以无线通讯装置不再输出功率。
下面，依据图1详述无线通讯装置如何在四种功率模式间做切换。首先，不论无线通讯装置处于正常模式、扫描模式或强化效率模式，当其电源切断时，即切换至零功率模式；而在电源重新激活后，无线通讯装置即切换至正常功率模式，恢复正常运作。
其次，无线通讯装置依据其所接收的信标的状态参数，如出现频率或消失时间，而在正常、扫描及强化效率等三种功率模式间进行切换。此处，信标为无线通讯装置间相互传送的特定讯号，用于请求(request)、响应(response)、并告知他方装置关于己方装置的目前状态，据以进行后续可能的资料传收。以下依据图1进一步叙述如何进行切换：
(1)无线通讯装置依据其所接收信标的出现频率与一预设第一临界值的比较结果，在正常功率模式与强化效率功率模式间进行切换。当无线通讯装置处于正常功率模式时，若信标的出现频率小于第一临界值，则表示无线通讯装置的资料传收动作并不频繁，所以将无线通讯装置切换至强化效率功率模式，以节省功率。而当无线通讯装置处于强化效率功率模式时，若信标的出现频率不小于第一临界值，则表示无线通讯装置的资料传收动作恢复频繁，所以将无线通讯装置切换至正常功率模式，以进行正常运作。
(2)当无线通讯装置处于强化效率功率模式时，若其所接收信标的消失时间大于一预设第二临界值，则表示无线通讯装置与周围其它无线通讯装置间已暂无资料的传收动作，所以将无线通讯装置切换至扫描功率模式，以节省更多功率。而当无线通讯装置处于扫描功率模式时，若重新接收到一信标，则表示无线通讯装置可能将重新进行资料传收，所以将无线通讯装置切换至正常功率模式。在另一实施例中，此时亦可将无线通讯装置切换至强化效率功率模式。
接着，对强化效率功率模式下所采用的控制输出功率，做进一步解说。如前所述，控制输出功率依据无线通讯装置至其所要通信的一他方装置射程的传播损耗估计值而设定。此处考虑传播损耗的用意在于，可在控制输出功率中加入传播损耗估计值，以使得讯号在发射到该他方装置时，能不受传播损耗的影响，而维持所需的功率强度。
在图1的实施例中，控制输出功率是藉由一目标有效等向辐射功率(effective isotropic radiated power，EIRP)加上传播损耗估计值、再减去无线通讯装置的一天线增益而取得。亦即控制输出功率＝目标有效等向辐射功率+传播损耗估计值-天线增益 式(1-1)
在式(1-1)中，目标有效等向辐射功率为依据无线通讯装置的数据传输率(data rate)、多路复用(multiplex)模式、扩频(spreading)方式及调制(modulation)方式所决定的一目标值，其中数据传输率为主要的决定因素。并且，可将这些决定因素与目标有效等向辐射功率间的对应表内建于无线通讯装置中，以便查询运用。
在此实施例中，合理假设无线通讯装置与该特定他方装置间的信道为非时变的(time-invariant)。所以，对此无线通讯装置而言，发射路径的传播损耗会与接收路径的传播损耗相同。为了便于估计，式(1-1)的传播损耗估计值是接收路径的特定传播损耗值与一参考传播损耗值间的差值，其可由下式求得：
传播损耗估计值＝特定传播损耗值-参考传播损耗值
＝[ERP+接收天线增益-RSS]-[ERPref+参考接收天线
增益-RSSref]
＝(ERP-ERPref)+(接收天线增益-参考接收天线增
益)+(RSS-RSSref)
≌(接收天线增益-参考接收天线增益)+(RSS-RSSref)
式(1-2)
在式(1-2)中，接收天线增益指本机接收讯号时的天线增益，为默认值；而RSS为本机的接收讯号强度(received signal strength)，为实测值。至于式(1-2)中的所有估计值(包含下标为ref者)，则为在无线通讯装置所处的通讯环境，利用数个同类型装置所估计出的平均值或代表值，皆亦为默认值。需注意的是，为求控制简便，式(1-2)是合理假设他方装置的有效辐射功率(effective radiatedpower)等同参考的有效辐射功率，即ERP＝ERPref，而相互抵消。
此外前述决定目标有效等向辐射功率时，已将参考传播损耗值的部分考虑进去，因此在求取传播损耗估计值时，无需将这部分并入。
另外，在图1的实施例中，无线通讯装置具有一分集天线(diversityantenna)，而前述式(1-1)中的天线增益，则为无线通讯装置的分集天线中，具有较高信噪比(SNR)的天线发射讯号时的增益。不过，如前所述，由于信道假设为非时变的，天线的发射增益与接收增益会相同，因此可量测具较高信噪比(SNR)的天线的接收增益，以作为式(1-1)中的天线增益。
进一步，在图1的实施例中，无线通讯装置可依据是否重传帧(frame)而调整控制输出功率，以将其最佳化。此处帧为无线通讯装置传收讯号的基本单位，前述的信标亦为其中一种。图2是依据本发明的较佳实施例，无线通讯装置将控制输出功率最佳化的流程图，其包含下列步骤：
21：判断无线通讯装置是否重传帧，若是则跳至步骤26，否则接续以下步骤；
22：计算无线通讯装置的一重传比率；
23：判断该重传比率是否小于一临界值，若是则接续以下步骤，否则跳至步骤25；
24：将控制输出功率递减一预设单位，并返回步骤21；
25：维持控制输出功率不变，并返回步骤21；以及
26：将控制输出功率递增该预设单位，并返回步骤21。
无线通讯装置会重传帧，代表其先前所传送的帧并未为他方装置正确地接收。至于无线通讯装置如何判断要重送帧，如收到他方装置的否定确认(negative acknowledgement)帧或隔一段时间未收到他方装置的确认帧，本发明并无限制。当判断出无线通讯装置有重传帧时，即有必要加强无线通讯装置的输出功率，以提升讯号品质，使他方装置能正确接收后续所传送的帧。所以，步骤21在判断无线通讯装置有重传帧后，即跳至步骤26，将控制输出功率递增一预设单位。此处的预设单位大小，依据无线通讯装置的类型及其内部所用的功率放大器而定。
若步骤21判断无线通讯装置未重传帧，则进一步于步骤22及23中计算重传比率，并将其与临界值做比较。其中，重传比率是等于无线通讯装置重传帧的次数除以传送帧次数，亦即其所重传的帧占所传送的帧的比例。若重传比率小于临界值，则表示他方装置接收讯号的情形良好，可将控制输出功率递减一预设单位以节省功率，如步骤24；若大于临界值，则表示他方装置接收讯号的情形还不算良好，需维持原有的控制输出功率，如步骤25。此处的临界值大小，是依据无线通讯装置的类型及规格所要求的讯号品质而定。
以上所述是利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。本领域熟练技术人员利用本发明思想而为的修饰，皆属于本发明的保护范围。
Claims (18)
1.一种射频输出功率控制方法，其特征在于，其包含：
将一无线通讯装置切换至一正常功率模式，以输出一正常射频输出功率；以及
将该无线通讯装置切换至一节省功率模式，以输出一节省射频输出功率，其中该节省射频输出功率不大于该正常射频输出功率；
其中该无线通讯装置依据所接收的信标的一状态参数，在该正常功率模式与该节省功率模式间进行切换；
其中，该节省功率模式包含一扫描功率模式，该节省射频输出功率包含一对应的扫描输出功率，其中该扫描输出功率介于该无线通讯装置的一最大输出功率与一最小输出功率之间；
其中，该扫描输出功率对应于一预设的周期函数；
其中，该节省功率模式还包含一强化效率功率模式，该节省射频输出功率还包含一对应的控制输出功率；
其中，该控制输出功率依据该无线通讯装置至另一无线通讯装置的射程的一传播损耗估计值而设定；
该传播损耗估计值通过该无线通讯装置的一天线增益与一参考天线增益之差，再减去该无线通讯装置的一接收讯号强度与一参考接收讯号强度之差而得；
该控制输出功率通过一目标有效等向辐射功率加上该传播损耗估计值、再减去该天线增益而得；
该天线增益是该无线通讯装置的一分集式天线中，具有最高信噪比的天线的增益。
2.如权利要求1所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，该正常射频输出功率为该无线通讯装置的一预设最大输出功率。
3.如权利要求1所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，还包含：
于该无线通讯装置的一电源切断时，将该无线通讯装置切换至一零功率模式。
4.如权利要求3所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，还包含：
于该无线通讯装置的该电源激活时，将该无线通讯装置切换至该正常功率模式。
5.如权利要求1所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，该无线通讯装置依据该状态参数与一临界值的比较结果，在该正常功率模式与该节省功率模式间进行切换。
6.如权利要求5所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，该状态参数是显示该无线通讯装置所接收信标的一出现频率。
7.如权利要求6所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，还包含：
当该无线通讯装置处于该正常功率模式时，若所接收信标的该出现频率小于该临界值，则将该无线通讯装置切换至该节省功率模式。
8.如权利要求7所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，还包含：
当该无线通讯装置处于该节省功率模式时，若其所接收信标的出现频率不小于该临界值，则将该无线通讯装置切换至该正常功率模式。
9.如权利要求1所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，该状态参数是显示该无线通讯装置所接收信标的一消失时间。
10.如权利要求9所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，还包含：
当该无线通讯装置处于该强化效率功率模式时，若所接收信标的消失时间大于一临界值，则将该无线通讯装置切换至该扫描功率模式。
11.如权利要求10所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，还包含：
当该无线通讯装置处于该扫描功率模式时，若重新接收到一信标，则将该无线通讯装置切换至该正常功率模式。
12.如权利要求11所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，该目标有效等向辐射功率依据该无线通讯装置的一数据传输率而决定。
13.如权利要求12所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，该目标有效等向辐射功率还依据该无线通讯装置的多路复用模式、扩频方式及调变方式而决定。
14.如权利要求1所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，该控制输出功率依据该无线通讯装置是否重传一帧而进行调整。
15.如权利要求14所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，当该无线通讯装置重传该帧时，将该控制输出功率递增一预设单位。
16.如权利要求15所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，当该无线通讯装置未重传该帧时，依据该无线通讯装置的一重传比率调整该控制输出功率，其中该重传比率依据该无线通讯装置的一传送次数与一重传次数而决定。
17.如权利要求16所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，该重传比率等于该重传次数除以该传送次数，而当该无线通讯装置未重传该帧时且该重传比率小于一预设临界值时，将该控制输出功率递减该预设单位。
18.如权利要求17所述的射频输出功率控制方法，其特征在于，当该无线通讯装置未重传该帧且该重传比率不小于该预设临界值时，维持该控制输出功率。
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Granted publication date: 20110629 |