TW201503619A - 無線通訊系統的通道地圖產生方法及其裝置 - Google Patents

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Abstract

一種無線通訊系統的通道地圖產生方法及其裝置，該通道地圖產生方法包含下列步驟：對一頻帶內的複數個通道進行功率頻譜密度偵測，以產生一第一通道地圖；以及以一第一頻寬範圍對該第一通道地圖執行一第一平滑處理，以產生一第二通道地圖，該第一平滑處理包括：依據該第一頻寬範圍將該第一通道地圖中的通道分為複數組；根據該第一通道地圖中對每一通道組的好/壞通道數，決定保留該第一通道地圖對該通道組的好壞頻道判斷，或重新標示該通道組中所有通道的好壞，以產生該第二通道地圖。

Description

無線通訊系統的通道地圖產生方法及其裝置
本發明係有關一種通道選取機制，尤指一種參考通道的功率頻譜密度(power spectrum desity，PSD)進行通道選取的方法與其相關裝置。
對於一個無線傳輸(wireless communication)系統而言，由於空氣中充斥著各樣的干擾源，例如來自背景的干擾、來自電子設備的干擾、來自相同或是相鄰傳輸頻帶的干擾及/或來自其他無線通訊系統的干擾等，因此一般而言，無線路由器或是基地台會設定在一個干擾較少的傳輸頻帶，以提供較佳的傳輸效能。
舉例來說，功率頻譜密度(Power Spectrum Density，PSD)是一種以頻譜的角度來看每一個頻段能量大小的一種指標，可以用來做為判斷干擾的指標之一。一般而言，當一個頻段的PSD數值較高時，即表示在該頻段上有資料在傳輸或是有干擾源。請參考第1圖，第1圖為一功率頻譜密度分佈之一範例的示意圖。在第1圖中，臨界值TH係用來做為通道的PSD是否過高的一判斷標準，當一通道的PSD超過臨界值TH時，該通道會被視為壞通道(Bad Channel)，也就是在該通道上有干擾源。因此，透過功率頻譜密度的偵測技術可以發現干擾所在的頻帶，接著透過避開干擾所在的頻帶以使得通訊傳輸品質不受干擾的影響。
然而，為了節省硬體上的成本，PSD的偵測通常會搭配著通訊裝置上原本的射頻電路來實行，此時通訊裝置便不能進行資料的傳輸。換句話 說，為了兼顧通訊品質跟傳輸效能，PSD的偵測必須在通訊裝置沒有進行傳輸的空檔來進行，所以PSD偵測的操作通常只能在有限的時間下做有限次數的掃瞄。此外，由於干擾訊號也會隨時間變化而出現或消失，因此PSD偵測所得到的結果可能無法完全反應出干擾訊號的功率頻譜密度。
有鑒於此，有需要提出一種通道選取方法，讓PSD偵測技術可以真正判斷出無線區域網路干擾所在的頻帶，以避開受干擾的頻段來保持較佳的傳輸品質以及傳輸速率。
本發明的目的在於提出一種藉由通道的功率頻譜密度並加以過濾，以決定通道地圖的方法及其裝置。
依據本發明之一實施例，其揭示一種通道地圖產生方法。該通道地圖產生方法包含有下列步驟：對一頻帶內的複數個通道進行功率頻譜密度偵測，以產生一第一通道地圖；以及以一第一頻寬範圍對該第一通道地圖執行一第一平滑處理，以產生一第二通道地圖，該第一平滑處理包括：依據該第一頻寬範圍將該第一通道地圖中的通道分為複數組；根據該第一通道地圖中對每一通道組的好/壞通道數，決定保留該第一通道地圖對該通道組的好壞頻道判斷，或重新標示該通道組中所有通道的好壞，以產生該第二通道地圖。
依據本發明之另一實施例，其揭示一種用於一通道地圖產生裝置。該通道地圖產生裝置包含有一功率頻譜密度偵測電路以及一平滑處理電路。該功率頻譜密度偵測電路用來對一頻帶內的複數個通道進行功率頻譜密度偵測，以產生一第一通道地圖。該平滑處理電路用來以一第一頻寬範圍對該第一通道地圖執行一第一平滑處理，以產生一第二通道地圖。該平滑處理電路包含有一分組電路以及一通道決定電路。該分組電路依據該第一頻寬範 圍將該第一通道地圖中的通道分為複數組。該通道決定電路根據該第一通道地圖中對每一通道組的好/壞通道數，決定保留該第一通道地圖對該通道組的好壞頻道判斷，或重新標示該通道組中所有通道的好壞，以產生該第二通道地圖。功率頻譜密度偵測分組電路功率頻譜密度偵測分組電路
透過本發明所提出的通道選取方法與相關裝置可以讓PSD偵測技術可以真正判斷出無線區域網路干擾所在的頻帶，使得採用適應性跳頻機制的無線通訊系統可避開受干擾的頻段，以保持較佳的傳輸品質以及傳輸速率。
200‧‧‧通道選取裝置
210‧‧‧射頻電路
220‧‧‧功率頻譜密度偵測電路
230‧‧‧平滑處理電路
240‧‧‧分組電路
250‧‧‧通道決定電路
第1圖為一功率頻譜密度分佈之一範例的示意圖。
第2圖為本發明通道選取裝置之一實施例的方塊示意圖。
第3A圖為一功率頻譜密度真實分佈之一範例的示意圖。
第3B圖為第2圖中的射頻電路對第3A圖所示之實際的功率頻譜密度進行偵測所得到之分佈的示意圖。
第4圖為第3B圖所示之偵測到的功率頻譜密度分佈之一通道地圖的示意圖。
第5圖為一更新後的通道地圖的示意圖。
第6圖為另一更新後的通道地圖的示意圖。
第7圖為再另一更新後的通道地圖的示意圖。
第8圖為本發明通道選取方法之一實施例的流程圖。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在 通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
請參考第2圖，第2圖為本發明通道選取裝置200之一實施例的方塊示意圖。舉例來說(但本發明不以此為限)，通道選取裝置200係用於支援適應性跳頻機制(adaptive frequency hopping，AFH)之一無線通訊系統(例如，藍芽通訊系統(Bluetooth，BT))，換言之，通道選取裝置200係為該無線通訊系統的一部份。本實施例中，通道選取裝置200包含有一射頻(radio frequency，RF)電路210、一基頻(base band)訊號處理電路220、一平滑處理電路230。平滑處理電路230包含有一分組電路240以及一通道決定電路250。射頻電路210用來於複數個通道C1~CN上分別進行無線訊號接收以產生複數個接收訊號S1~SN。功率頻譜密度偵測220用來依據複數個接收訊號S1~SN來分別計算所對應之複數個通道狀態指標PSD1~PSDN，以產生一第一通道地圖。平滑處理電路230用來以一頻寬範圍R(例如，藍芽通訊系統可使用的頻譜2402MHz~2480MHz)對該第一通道地圖執行一平滑處理。分組電路240用來依據該第一頻寬範圍將該第一通道地圖中的通道分為複數組。通道決定電路250用來根據該第一通道地圖中對每一通道組的好/壞通道數，決定保留該第一通道地圖對該通道組的好壞頻道判斷，或重新標示該通道組中所有通道的好壞，以產生該第二通道地圖。舉例來說，分組電路240使用具有一寬度W1的滑動窗，W1可為5MHz，以對通道C1~CN進行分組中，例如第一通道組為目標通道C1~CM，M為滑動窗W1中所包含的通道個數。該些目標通道C1~CM對應於目標通道狀態指標PSD1~PSDM，在本實施例中，平滑處理電路230以每5MHz分為一通道組，有如移動滑動窗一般，對 所有通道完成一次平滑化處理，在其他實施例中，平滑處理電路230亦可採用小於W1的頻道寬度移動距離來移動滑動窗W1。通道決定電路250根據每一通道組中，複數個目標通道狀態指標PSD1~PSDM中大於臨界值TH之一第一通道個數N1，與小於臨界值TH之一第二通道個數N2，來決定整個通道組的好壞。若第一通道個數N1大於第二通道個數N2時，通道決定電路250便將整個通道組中的目標通道C1~CM全部判斷為壞通道，若第一通道個數N1不大於第二通道個數N2，則只將目標通道C1~CM中具有通道狀態指標大於臨界值TH之每一通道判斷為壞通道，並將通道狀態指標小於臨界值TH之每一通道標示為好通道。經過上述平滑處理後所得到的目標通道狀態指標PSD1~PSDM所對應的複數個目標通道C1~CM即為該第二通道地圖。
詳細來說，在通道決定電路250依據比較結果RST來判斷複數個目標通道C1~CM是否可選取後，平滑處理電路230便控制滑動窗W1的移動來更新滑動窗W1，此時，更新後的滑動窗W1便自複數個通道C1~CN中決定複數個更新後的目標通道CA~CA+M。分組電路240便比較更新後的目標通道CA~CA+M所對應到的複數個目標通道狀態指標PSDA~PSDA+M中大於臨界值TH之一更新後的第一通道個數N1’與小於臨界值TH之一更新後的第二通道個數N2’，來產生一更新後的比較結果RST’。同樣地，通道決定電路250便依據更新後的比較結果RST’來判斷複數個更新後的目標通道CA~CA+M是否可選取。通道選取裝置200如此不斷地重複以上的操作，直到滑動窗W移動至超出通道選取範圍R為止。
如此一來，通道選取裝置200便可完成通道C1~CN之第一階段的篩選動作。此時，平滑處理電路230便以一第二頻寬範圍對該第二通道地圖執行一第二平滑處理，以產生一第三通道地圖，其中，該第二頻寬範圍大於該第一頻寬範圍。換句話說，分組電路240增加滑動窗W1的大小，以決定一 個新的滑動窗W2(例如，一個長度為10MHz頻段的窗口)，新的滑動窗W2的大小便是該第二頻寬範圍。分組電路240利用移動滑動窗W2來執行第二平滑處理，也就是說，重複上述的步驟以進行通道C1~CN之第二階段的篩選動作，以此類推。請注意，本實施例僅做為範例說明之用，並非作為本發明之限制條件，通道選取裝置200亦可使用來繼續進行更多階段的篩選，本發明不以此為限，例如，平滑處理電路230可以一第三頻寬範圍對該第三通道地圖執行一第三平滑處理，以產生一第四通道地圖，其中，該第三頻寬範圍大於該第二頻寬範圍。另外，通道狀態指標可以是任何可用來反應通道品質狀況的計量值(例如，功率頻譜密度(power spectrum density，PSD)、淨空通道評估指標、假警報個數、基地台個數、封包的個數等)，但為了方便說明本發明之內容，以下的段落將以功率頻譜密度為例子來進行說明，然而，實際上本發明並不以此為限。
舉例來說，請一併參考第3A圖與第3B圖，第3A圖為一功率頻譜密度真實分佈之一範例的示意圖。第3B圖為第2圖中的射頻電路210對第3A圖所示之功率頻譜密度進行偵測所得到之分佈的示意圖。由第3B圖中可知，由於射頻電路210僅能利用傳輸與接收的空檔來進行功率頻譜密度的偵測，因此所得到的分佈可能會與實際分佈有所不同。在第3B圖中，每一通道的寬度係為1MHz，並且臨界值TH為好通道與壞通道的判斷依據(亦即，若是通道的功率頻譜密度高於臨界值TH，該通道會被判斷為壞通道，反之，則被判斷為好通道)。為了簡化表示，可以將第3B圖中被判斷為好通道的通道係以數值1來表示，被判斷為壞通道的通道係以數值0來表示，如此便可得到第3圖的一通道地圖(channel map)。
請參考第4圖，第4圖為第3B圖所示之偵測到的功率頻譜密度分佈的一通道地圖的示意圖。在第4圖中，0MHz~40MHz中的40個通道的 好壞情況可以進一步簡化用數列來表達，其結果為11111-11111-00111-11100-11000-10011-11111-11111之一數列，此為第一通道地圖之好壞通道標示。接著，根據通道決定電路250的選取標準，以5MHz作為滑動窗W1的寬度，亦以5MHz作為滑動窗W1每次移動的距離，來對上列的數列由左而右，進行第一階段篩選，以可得到數列11111-11111-00111-11100-00000-10011-11111-11111。請注意，在本實施例中，滑動窗大小與滑動窗每次移動的距離並不一定需要相等，然而滑動窗每次移動的距離在不同階段的篩選中仍需要保持固定。請同時參考第4圖與第5圖，第5圖為一更新後的通道地圖的示意圖。從第4圖與第5圖可知，在經過第一次平滑處理後，原本被判斷為好通道的第20通道與第21通道被篩選成壞通道。
接著，根據通道決定電路250的選取標準，以10MHz作為滑動窗W2大小以及5MHz作為滑動窗W2每次移動的距離來對上列的數列由左而右進行第二階段篩選，則可得到數列11111-11111-00111-00000-00000-00000-11111-11111。請同時參考第5圖與第6圖，第6圖為另一更新後的通道地圖的示意圖。從第5圖與第6圖可知，在經過第二階段的篩選後，原本被判斷為好通道的第16通道、第17通道、第18通道、第26通道、第29通道與第30通道皆被篩選成壞通道。
接著，根據通道決定電路250的選取標準，以20MHz作為滑動窗W3大小以及5MHz作為滑動窗W3每次移動的距離來對上列的數列由左而右進行第三階段篩選，則可得到數列11111-11111-00000-00000-00000-00000-11111-11111。請同時參考第6圖與第7圖，第7圖為再另一更新後的通道地圖的示意圖。從第6圖與第7圖可知，在經過第三階段的篩選後，原本被判斷為好通道的第13通道、第14通道與 第15通道皆被篩選成壞通道。
請同時再次參考第3A圖、第3B圖與第7圖，從第3A圖可知，干擾訊號所在的頻帶為10MHz~30MHz，但是第3B圖並未能正確反應出來。然而，由第7圖可知，通道選取裝置200可以將第3B圖中的10MHz~30MHz間的具有雜訊的通道正確地判斷出來，使得通道選取裝置200可以避免將可能具有干擾源的通道納入通道地圖中的可選取通道，如此一來，便可使通道選取裝置200保持有較佳的傳輸品質以及傳輸速率。
請參考第8圖，第8圖為本發明通道選取方法之一實施例的流程圖。假若可獲得實質上相同的結果，則這些步驟並不一定要遵照第8圖所示的執行次序來執行。本發明通道選取方法可被第2圖所示之通道選取裝置200所採用，並可簡短歸納為下列步驟：
步驟800：開始。
步驟801：對一頻帶內的複數個通道進行功率頻譜密度偵測，以產生一第一通道地圖。
步驟802：依據該第一頻寬範圍將該第一通道地圖中的通道分為複數組。
步驟803：根據該第一通道地圖中對每一通道組的好/壞通道數，決定保留該第一通道地圖對該通道組的好壞頻道判斷，或重新標示該通道組中所有通道的好壞，以產生該第二通道地圖。
步驟804：以一第二頻寬範圍對該第二通道地圖執行一第二平滑處理，以產生一第三通道地圖，其中，該第二頻寬範圍大於該第一頻寬範圍。
步驟806：以一第三頻寬範圍對該第三通道地圖執行一第三平滑處理，以產生一第四通道地圖，其中，該第三頻寬範圍大於該第二頻寬範圍。
步驟816：結束。
由於熟習此技藝者當可於閱讀以上針對通道選取裝置200的段落後輕易了解第8圖各步驟之操作，為簡潔起見，於此便不再贅述。
總結來說，本發明利用傳輸與接收的空檔來進行功率頻譜密度(power spectrum desity，PSD)的偵測，並且對根據偵測的結果所得到的通道地圖中有可能具有干擾源的頻段做進一步的過濾，以正確地反應出通道上真正的狀況。如此一來，便可保持有較佳的傳輸品質以及傳輸速率。
200‧‧‧通道選取裝置
210‧‧‧射頻電路
220‧‧‧功率頻譜密度偵測電路
230‧‧‧平滑處理電路
240‧‧‧分組電路
250‧‧‧通道決定電路

Claims (10)

  1. 一種通道地圖產生方法，包含下列步驟：對一頻帶內的複數個通道進行功率頻譜密度偵測，以產生一第一通道地圖；以及以一第一頻寬範圍對該第一通道地圖執行一第一平滑處理，以產生一第二通道地圖，該第一平滑處理包括：依據該第一頻寬範圍將該第一通道地圖中的通道分為複數組；以及根據該第一通道地圖中對每一通道組的好/壞通道數，決定保留該第一通道地圖對該通道組的好壞頻道判斷，或重新標示該通道組中所有通道的好壞，以產生該第二通道地圖。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之通道地圖產生方法，更包括以一第二頻寬範圍對該第二通道地圖執行一第二平滑處理，以產生一第三通道地圖，其中，該第二頻寬範圍大於該第一頻寬範圍。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之通道地圖產生方法，更包括以一第三頻寬範圍對該第三通道地圖執行一第三平滑處理，以產生一第四通道地圖，其中，該第三頻寬範圍大於該第二頻寬範圍。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之通道選取方法，其中根據該第一通道地圖中，每一通道組的好/壞通道數，決定保留該第一通道地圖對該通道組的好壞頻道判斷，或重新標示該通道組中所有通道的好壞，以產生該第二通道地圖的步驟包括：依據該通道組中的好通道數是否低於一好通道數門檻值，或依據該通道組中的壞通道數是否高於一壞通道數門檻值，決定是否將該通道組 中的所有通道標示為壞通道。
  5. 一種通道地圖產生裝置，包含有：一功率頻譜密度偵測電路，用來對一頻帶內的複數個通道進行功率頻譜密度偵測，以產生一第一通道地圖；以及一平滑處理電路，用來以一第一頻寬範圍對該第一通道地圖執行一第一平滑處理，以產生一第二通道地圖，該平滑處理電路包含有：一分組電路，依據該第一頻寬範圍將該第一通道地圖中的通道分為複數組；以及一通道決定電路，根據該第一通道地圖中對每一通道組的好/壞通道數，決定保留該第一通道地圖對該通道組的好壞頻道判斷，或重新標示該通道組中所有通道的好壞，以產生該第二通道地圖。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之通道地圖產生裝置，其中該平滑處理電路更以一第二頻寬範圍對該第二通道地圖執行一第二平滑處理，以產生一第三通道地圖。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之通道地圖產生裝置，其中該第二頻寬範圍大於該第一頻寬範圍。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之通道地圖產生裝置，其中該平滑處理電路更以一第三頻寬範圍對該第三通道地圖執行一第三平滑處理，以產生一第四通道地圖。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之通道地圖產生裝置，其中該第三頻寬範圍大於該第二頻寬範圍。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之通道地圖產生裝置，其中該通道決定電路依據該通道組中的好通道數是否低於一好通道數門檻值，或依據該通道組中的壞通道數是否高於一壞通道數門檻值，決定是否將該通道組中的所有通道標示為壞通道。
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