TW201438500A - 行動通訊裝置、基地台、及其適用之協助連線方法 - Google Patents

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Abstract

一種具有第一無線模組、第二無線模組、及控制器模組之行動通訊裝置。第一無線模組係用以使用電信通訊技術執行與基地台之間之無線傳輸與接收。第二無線模組係用以使用短距無線技術執行無線傳輸與接收。控制器模組係用以透過第一無線模組從基地台接收存取點之距離資訊、或存取點與基地台之位置資訊，根據透過第一無線模組從基地台所接收之上行時序校正來決定從行動通訊裝置到基地台之第一距離，根據距離資訊或位置資訊決定從存取點到基地台之第二距離，以及透過第二無線模組搜尋存取點中具有第二距離接近第一距離者，以連接至所搜尋存取點之一者。

Description

行動通訊裝置、基地台、及其適用之協助連線方法
本發明主要關於異質無線網路之間的交互作業，特別係有關於由基地台來協助行動通訊裝置連接至存取點(Access Point，AP)之技術。
近年來，由於大眾對普適(ubiquitous)運算與網路之需求大幅增長，於是各種無線技術紛紛問世，例如：短距無線(Short Range Wireless，SRW)技術、以及電信通訊技術，其中短距無線技術包括無線保真(Wireless Fidelity，WiFi)技術、藍牙技術、以及群蜂(Zigbee)技術等。電信通訊技術(又可稱之為蜂巢式(cellular)技術)包括全球行動通訊系統(Global System for Mobile communications，GSM)技術、通用封包無線服務(General Packet Radio Service，GPRS)技術、全球增強型數據傳輸(Enhanced Data rates for Global Evolution，EDGE)技術、寬頻分碼多工存取(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)技術、分碼多工存取-2000(Code Division Multiple Access 2000，CDMA-2000)技術、分時同步分碼多工存取(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA)技術、全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)技術、長期演進(Long Term Evolution，LTE)技術、長期演進強化(LTE Advanced，LTE-A)技術、以及分時長期演進(Time-Division LTE，TD-LTE)技術等。
為了使用者的便利性及使用彈性，現今多數的行動台(Mobile Station，MS)(或可稱為使用者裝置(User Equipment，UE))皆具備兩個或兩個以上的無線模組，以支援不同的無線技術。然而，每種無線技術皆有其不同之特性，例如：頻寬、訊號涵蓋範圍、以及服務率等，特別是，每個無線網路所能提供給行動台的頻寬與涵蓋率必須視行動台所在位置及當下時間條件而定。
舉例說明，一行動台同時具備有寬頻分碼多工存取模組與無線保真模組，使其可選擇性地使用寬頻分碼多工存取技術或無線保真技術以取得無線服務。一般而言，使用寬頻分碼多工存取技術所取得之無線服務具有較為受限之頻寬，但具有較佳之移動性；相較之下，使用無線保真技術所取得之無線服務具有較充足之頻寬，但其移動性較差。
傳統上，寬頻分碼多工存取模組通常被初始為啟動狀態，而無線保真模組則被初始為關閉狀態，無線保真模組必須被手動改為啟動狀態以對周遭區域進行存取點的全面搜尋，之後，根據搜尋結果，使用者可自行決定或隨機決定行動台要連接至哪個存取點，或者，行動台亦可根據先前的連線記錄自動地連接至搜尋到的特定存取點。然而，行動台所連接的 存取點很有可能無法提供良好的通道/訊號品質、或足夠的頻寬，或者，在最糟的情況下，行動台所連接的存取點根本無法提供穩定的連線服務，這些都有可能導致行動台必須再嘗試連接至其他存取點，而進一步造成無謂的電力及時間上的消耗。
為了解決上述問題，本發明提出一種行動通訊裝置、基地台、以及其所適用之協助連線方法，能夠協助行動通訊裝置以連接至存取點。
本發明之一實施例提供了一種行動通訊裝置，其包括一第一無線模組、一第二無線模組、以及一控制器模組。上述第一無線模組係用以使用一電信通訊技術執行與上述基地台之間之無線傳輸與接收。上述第二無線模組係用以使用一短距無線技術執行無線傳輸與接收。上述控制器模組係用以透過上述第一無線模組從上述基地台接收一或多個存取點之一距離資訊、或上述存取點與上述基地台之一位置資訊，根據透過上述第一無線模組從上述基地台所接收之一上行時序校正來決定從上述行動通訊裝置到上述基地台之一第一距離，根據上述距離資訊或上述位置資訊決定從上述存取點到上述基地台之一或多個第二距離，以及透過上述第二無線模組搜尋上述存取點中具有上述第二距離接近上述第一距離者，以連接至所搜尋存取點之一者。
本發明之另一實施例提供了一種基地台，在一訊號涵蓋範圍內提供一蜂巢式存取服務。上述基地台包括一無線模組以及一控制器模組。上述無線模組係用以使用一電信通訊 技術執行與一行動通訊裝置之間之無線傳輸與接收。上述控制器模組係用以決定在上述訊號涵蓋範圍內提供一短距無線服務之一或多個存取點，以及透過上述無線模組傳送上述存取點之一距離資訊、或上述存取點與上述基地台之一位置資訊至上述行動通訊裝置。
本發明之另一實施例提供了一種協助連線方法，適用於一基地台以協助一行動通訊裝置以連接至一存取點。上述協助連線方法包括以下步驟：由上述基地台將在其訊號涵蓋範圍內提供一短距無線服務之一或多個存取點之一距離資訊、或將上述存取點與上述基地台之一位置資訊傳送至上述行動通訊裝置；由上述行動通訊裝置根據從上述基地台所接收之一上行時序校正來決定從上述行動通訊裝置到上述基地台之一第一距離；由上述行動通訊裝置根據上述距離資訊或上述位置資訊決定從上述存取點到上述基地台之一或多個第二距離；以及由上述行動通訊裝置搜尋上述存取點中具有上述第二距離接近上述第一距離者，以連接至所搜尋存取點之一者。
關於本發明其他附加的特徵與優點，此領域之熟習技術人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可根據本案實施方法中所揭露之行動通訊裝置、基地台、以及協助連線方法做些許的更動與潤飾而得到。
100‧‧‧行動通訊環境
110‧‧‧行動通訊裝置
120‧‧‧電信網路
121‧‧‧存取網路
1211‧‧‧基地台
122‧‧‧核心網路
130、140‧‧‧存取點
10、20‧‧‧無線模組
30‧‧‧控制器模組
S310~S340、S401~S411‧‧‧步驟
T、2T‧‧‧門檻值
D1、D2-1、D2-2‧‧‧距離
第1圖係根據本發明一實施例所述之行動通訊環境之示意圖。
第2圖係根據本發明一實施例所述之行動通訊裝置110之示意圖。
第3圖係根據本發明一實施例所述協助連線方法之流程圖。
第4圖係根據本發明一實施例所述協助駐留於基地台1211之行動通訊裝置110以連接至存取點130或140之訊息序列圖。
第5圖係根據本發明一實施例所述之行動通訊環境100之配置圖。
本章節所敘述的是實施本發明之最佳方式，目的在於說明本發明之精神而非用以限定本發明之保護範圍，應理解下列實施例可經由軟體、硬體、韌體、或上述任意組合來實現。
第1圖係根據本發明一實施例所述之行動通訊環境之示意圖。行動通訊環境100包括行動通訊裝置110、電信網路120、以及存取點130與140。行動通訊裝置110可為智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、或任何運算裝置，只要其可支援存取點130與140所使用的短距無線技術、以及電信網路120所使用的電信通訊技術。行動通訊裝置110可連接至電信網路120、以及/或存取點130或140，以取得無線服務。電信網路120可為全球行動通訊系統、通用封包無線服務系統、寬頻分碼多工存取系統、分碼多工存取-2000系統、分時同步分碼多工存取系統、全球互通微波存取系統、長期演進系統、 長期演進強化系統、或分時長期演進系統，端視所使用的電信通訊技術而定。電信網路120至少包括存取網路121與核心網路122，其中存取網路121係用以處理無線電訊號、支援終端無線電協定、以及連接行動通訊裝置110與核心網路122，核心網路122係用以執行行動管理、網路端的驗證、以及與公眾網路的介接。存取網路121至少包括基地台1211，用以為電信網路120提供無線收發之功能，或者，存取網路121還可包括一基地台控制器(Base Station Controller，BSC)，用以控制基地台1211之作業。
舉例來說，電信網路120可為寬頻分碼多工存取系統，而存取網路121可為通用陸地無線電存取網路(Universal Terrestrial Radio Access Network，UTRAN)，其包括至少一無線基站(Node-B，NB)與無線網路控制器(Radio Network Controller，RNC)。核心網路122可為通用封包無線服務核心，其包括了：本籍註冊資料庫(Home Location Register，HLR)、至少一服務通用封包無線服務支援節點(Serving GPRS Support Node，SGSN)、以及至少一閘道通用封包無線服務支援節點(Gateway GPRS Support Node，GGSN)。或者，電信網路120可為長期演進/長期演進強化系統，而存取網路121可為演進式通用陸地無線電存取網路(Evolved UTRAN，E-UTRAN)，其包括至少一進化式無線基站(evolved NB，eNB)。核心網路122可為演進封包核心(Evolved Packet Core，EPC)，其包括了：本籍用戶伺服器(Home Subscriber Server，HSS)、行動管理實體(Mobility Management Entity，MME)、服務閘道器(Serving Gateway，S-GW)、以及封包資料網路閘道器(Packet Data Network Gateway，PDN-GW/P-GW)。
存取點130、140可各自建立一短距無線網路，以作為提供無線服務給行動通訊裝置110的另一種選擇。舉例來說，存取點130、140可由電信網路120之經營業者或其合作伙伴所布建、或者與電信網路120之經營業者或其合作伙伴以協力模式運作。存取點130、140可透過乙太網纜線連接至有線區域網路，且通常係用以接收、暫存、以及傳送往返行動通訊裝置110之資料流量。存取點130、140可直接連接至核心網路122、或透過網際網路間接地連接至核心網路122，如第1圖所示。一般來說，若存取點130、140所使用的短距無線技術為無線保真技術，則其平均具有20公尺(在有障礙物的空間，例如：牆壁、樓梯間、電梯等)到100公尺(在空曠開放的空間)不等的涵蓋範圍。除了無線保真技術之外，存取點130、140亦可使用其他的短距無線技術，例如：藍牙技術、群蜂技術等，且本發明不在此限。
第2圖係根據本發明一實施例所述之行動通訊裝置110之示意圖。行動通訊裝置110包括無線模組10、20、以及控制器模組30。無線模組10係用以提供與電信網路120之間的無線傳輸與接收功能，無線模組20係用以提供與存取點130或140之間的無線傳輸與接收功能。控制器模組30係用以控制無線模組10、20之運作、以及控制其他功能元件(未繪示)，例如：用作人機介面(Man-Machine Interface，MMI)之 顯示單元以及/或按鍵、用以儲存應用或通訊協定之程式碼之儲存單元、以及用以取得位置資訊之全球定位系統(Global Positioning System，GPS)單元等。特別是，控制器模組30還用以控制無線模組10、20以執行本發明所述之協助連線方法。
進一步說明，無線模組10、20可個別為一射頻(Radio Frequency，RF)單元，而控制器模組30可為通用處理器或基頻單元之微控制器(Micro Control Unit，MCU)。基頻單元可包括多個硬體裝置以執行基頻信號處理，包括類比數位轉換(analog to digital conversion，ADC)/數位類比轉換(digital to analog conversion，DAC)、增益(gain)調整、調變與解調變、以及編碼/解碼等。射頻單元可接收射頻無線信號，並將射頻無線信號轉換為基頻信號以交由基頻單元進一步處理，或自基頻單元接收基頻信號，並將基頻信號轉換為射頻無線信號以進行傳送。射頻單元亦可包括多個硬體裝置以執行上述射頻轉換，舉例來說，射頻單元可包括一混頻器(mixer)以將基頻信號乘上無線通訊系統之射頻中之一震盪載波，其中該射頻可為無線保真技術所使用之2.4吉赫、3.6吉赫、4.9吉赫、或5吉赫，或寬頻分碼多工存取技術所使用之900兆赫、1900兆赫、或2100兆赫，或長期演進/長期演進強化技術所使用之900兆赫、2100兆赫、或2.6吉赫，或端視所使用的無線技術而定。
類似於第2圖之實施例，基地台1211亦可包括一無線模組(未繪示)與一控制器模組(未繪示)，其中該無線 模組係用以使用電信通訊技術執行與行動通訊裝置110之間之無線傳輸與接收，而該控制器模組係用以控制該無線模組以協助駐留於基地台1211之行動通訊裝置110以連接至存取點130或140。關於該無線模組與該控制器模組之詳細說明，可參照如上述第2圖之實施例說明文字。
第3圖係根據本發明一實施例所述協助連線方法之流程圖。本發明所述之協助連線方法可執行於行動通訊裝置與電信網路之間所使用之通訊協定中的無線資源控制(Radio Resource Control，RRC)層、以及/或應用層。在此實施例，行動通訊裝置係初步地先駐留於電信網路端之一基地台。首先，基地台將在其訊號涵蓋範圍內提供短距無線服務之一或多個存取點之一距離資訊、或將上述存取點與基地台之一位置資訊傳送至行動通訊裝置(步驟S310)。在一實施例，短距無線服務係使用無線保真技術所提供。在另一實施例，亦可使用其他短距無線技術，例如：藍牙技術、或群蜂技術，來提供短距無線服務，且本發明不在此限。
接著，行動通訊裝置根據從基地台所接收之上行時序校正來決定從行動通訊裝置到基地台之一第一距離(步驟S320)。明確來說，上行時序校正所包括的資訊係關於無線訊號在行動通訊裝置與基地台之間的傳播延遲，且該傳播延遲可用來得到上述第一距離。
然後，行動通訊裝置根據上述距離資訊或上述位置資訊決定從上述存取點到基地台之一或多個第二距離(步驟S330)。之後，行動通訊裝置搜尋上述存取點中具有上述第二 距離接近上述第一距離者，以連接至所搜尋存取點之一者(步驟S340)。也就是說，行動通訊裝置所進行的存取點搜尋只會針對到基地台的距離與行動通訊裝置到基地台的距離差不多相同的存取點，因此，能夠有效節省行動通訊裝置在進行存取點搜尋時所需耗費的電力。
值得注意的是，本發明之行動通訊裝置可在不起用全球定位系統模組來取得其位置資訊或存取點的位置資訊的情況下、或根本不需要裝設全球定位系統模組，即能夠決定出到基地台的距離與行動通訊裝置到基地台的距離差不多相同的存取點。因此，本發明能夠進一步節省行動通訊裝置的電力消耗(針對裝設有全球定位系統模組的情形)，或能夠直接簡化行動通訊裝置的硬體需求(針對未裝設有全球定位系統模組的情形)。
第4圖係根據本發明一實施例所述協助駐留於基地台1211之行動通訊裝置110以連接至存取點130或140之訊息序列圖。首先，行動通訊裝置110係初步地先駐留於基地台1211(步驟S401)。接著，為了校正行動通訊裝置110之上行時序，基地台1211傳送下行訊號至行動通訊裝置110(步驟S402)，然後行動通訊裝置110回覆上行訊號至基地台1211(步驟S403)。在接收到上行訊號時，基地台1211根據傳送下行訊號與接收上行訊號之間的時間差，來決定出行動通訊裝置110與基地台1211之間的傳播延遲，再從傳播延遲得出上行時序校正，然後將上行時序校正傳送至行動通訊裝置110(步驟S404)。在接收到上行時序校正時，行動通訊裝置110根據上 行時序校正決定從行動通訊裝置110到基地台1211的距離D1(步驟S405)。
在一實施例，距離D1可由以下公式計算得到： 在該公式中，NTA代表上行時序校正，TS係根據第三代合作夥伴計劃(3rd Generation Partnership Project，3GPP)制訂之標準規格書TS 36.211所定義其代表1/(15000*2048)秒，M、N為可調變之係數，而C代表以公尺為單位的光速。舉例來說，在步驟S404中，當行動通訊裝置110接收到上行時序校正時，M、N可被設為0，之後，當行動通訊裝置110離開接收到上行時序校正的地點時，可根據參考訊號接收功率(Reference Signal Received Power，RSRP)或參考訊號接收品質(Reference Signal Received Quality，RSRQ)將M及/或N增大或減小，例如：如果參考訊號接收功率/參考訊號接收品質逐漸增加時，可將M、N減小，反之，則可將M、N增大。
接著，基地台1211決定出存取點130、140在其訊號涵蓋範圍內提供短距無線服務(步驟S406)，然後將存取點130、140之距離資訊、或將存取點130、140與基地台1211之位置資訊傳送至行動通訊裝置110(步驟S407)。明確來說，上述距離資訊係用以指示從存取點130、140到基地台1211之距離，而上述位置資訊包括存取點130、140與基地台1211之經度及緯度資訊。在接收到上述距離資訊或上述位置資訊時，行動通訊裝置110根據上述距離資訊或上述位置資訊決定從存 取點130、140到基地台1211之距離D2-1、D2-2(步驟S408)。
之後，藉由判斷距離D2-1、D2-2與距離D1之間的距離差是否小於門檻值T，行動通訊裝置110決定出存取點130、140中的何者到基地台1211之距離接近距離D1(步驟S409)。如第5圖所示之實施例，由於只有距離D2-1與距離D1之間的距離差小於門檻值T，所以行動通訊裝置110僅搜尋存取點130以連接至存取點130(步驟S410)。後續，因為連接至存取點130並不成功，所以行動通訊裝置110將門檻值T調升至2T，然後再搜尋存取點140以連接至存取點140(步驟S411)。當可理解的是，行動通訊裝置110可在連接至存取點失敗時、或未搜尋到任何存取點時，重複執行上述調升門檻值之步驟以擴大搜尋範圍，直到成功地連接至存取點為止、或直到所有可搜尋的存取點皆已嘗試過為止、或直到門檻值已超過基地台1211之訊號涵蓋範圍為止。
本發明雖以各種實施例揭露如上，然而其僅為範例參考而非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾。因此上述實施例並非用以限定本發明之範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
需注意的是，申請專利範圍中所使用之序數「第一」、「第二」等等並非表示其所描述之元件之間存在任何時間先後次序、優先等級之差別、或其它關係上之先後次序，而是用以區別具有相同名稱之不同元件。
100‧‧‧行動通訊環境
110‧‧‧行動通訊裝置
120‧‧‧電信網路
121‧‧‧存取網路
1211‧‧‧基地台
122‧‧‧核心網路
130、140‧‧‧存取點

Claims (17)

  1. 一種行動通訊裝置，包括：一第一無線模組，用以使用一電信通訊技術執行與一基地台之間之無線傳輸與接收；一第二無線模組，用以使用一短距無線(Short Range Wireless，SRW)技術執行無線傳輸與接收；以及一控制器模組，用以透過上述第一無線模組從上述基地台接收一或多個存取點(Access Point，AP)之一距離資訊、或上述存取點與上述基地台之一位置資訊，根據透過上述第一無線模組從上述基地台所接收之一上行時序校正來決定從上述行動通訊裝置到上述基地台之一第一距離，根據上述距離資訊或上述位置資訊決定從上述存取點到上述基地台之一或多個第二距離，以及透過上述第二無線模組搜尋上述存取點中具有上述第二距離接近上述第一距離者，以連接至所搜尋存取點之一者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之行動通訊裝置，其中上述控制器模組更決定上述第二距離個別與上述第一距離之間的距離差是否小於一門檻值，而上述距離差小於上述門檻值之上述存取點即為具有上述第二距離接近上述第一距離者。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之行動通訊裝置，其中上述控制器模組更於未搜尋到任何存取點、或無法成功連接至所搜尋存取點時調升上述門檻值，以及根據調升 後之上述門檻值重複進行上述存取點之搜尋步驟。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之行動通訊裝置，其中上述距離資訊係用以指示從上述存取點到上述基地台之上述第二距離。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之行動通訊裝置，其中上述位置資訊包括上述存取點與上述基地台之經度及緯度資訊。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之行動通訊裝置，其中上述距離資訊或上述位置資訊係透過一廣播訊息或一專用訊息所接收到。
  7. 一種基地台，在一訊號涵蓋範圍內提供一蜂巢式(cellular)存取服務，包括：一無線模組，用以使用一電信通訊技術執行與一行動通訊裝置之間之無線傳輸與接收；以及一控制器模組，用以決定在上述訊號涵蓋範圍內提供一短距無線(Short Range Wireless，SRW)服務之一或多個存取點(Access Point，AP)，以及透過上述無線模組傳送上述存取點之一距離資訊、或上述存取點與上述基地台之一位置資訊至上述行動通訊裝置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之基地台，其中上述距離資訊指示了從上述基地台到上述存取點之個別距離。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之基地台，其中上述位置資訊包括上述存取點與上述基地台之經度及緯度資訊。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之基地台，其中上述控制器 模組更根據透過上述無線模組從上述行動通訊裝置所接收之一上行訊號來決定上述行動通訊裝置所用之一上行時序校正。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之基地台，其中上述距離資訊或上述位置資訊係透過一廣播訊息或一專用訊息所接收到。
  12. 一種協助連線方法，適用於一基地台以協助一行動通訊裝置以連接至一存取點(Access Point，AP)，包括：由上述基地台將在其訊號涵蓋範圍內提供一短距無線(Short Range Wireless，SRW)服務之一或多個存取點(Access Point，AP)之一距離資訊、或將上述存取點與上述基地台之一位置資訊傳送至上述行動通訊裝置；由上述行動通訊裝置根據從上述基地台所接收之一上行時序校正來決定從上述行動通訊裝置到上述基地台之一第一距離；由上述行動通訊裝置根據上述距離資訊或上述位置資訊決定從上述存取點到上述基地台之一或多個第二距離；以及由上述行動通訊裝置搜尋上述存取點中具有上述第二距離接近上述第一距離者，以連接至所搜尋存取點之一者。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之協助連線方法，更包括：由上述行動通訊裝置決定上述第二距離個別與上述第 一距離之間的距離差是否小於一門檻值，其中上述距離差小於上述門檻值之上述存取點即為具有上述第二距離接近上述第一距離者。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之協助連線方法，更包括：由上述行動通訊裝置於未搜尋到任何存取點、或無法成功連接至所搜尋存取點時調升上述門檻值；以及由上述行動通訊裝置根據調升後之上述門檻值重複進行上述存取點之搜尋步驟。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之協助連線方法，其中上述距離資訊係用以指示從上述存取點到上述基地台之上述第二距離。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之協助連線方法，其中上述位置資訊包括上述存取點與上述基地台之經度及緯度資訊。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之協助連線方法，其中上述距離資訊或上述位置資訊係透過一廣播訊息或一專用訊息所接收到。
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