TW201528843A - 無線網路系統及其基地台連線方法 - Google Patents

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Abstract

一種無線網路系統及其基地台連線方法。無線網路系統包含行動裝置以及第一基地台。行動裝置計算行動裝置之移動速度。第一基地台廣播第一基地台之速度門檻資訊。行動裝置自該第一基地台接收速度門檻資訊，並於判斷移動速度符合速度門檻資訊後，與第一基地台連線。

Description

無線網路系統及其基地台連線方法
本發明係關於一種無線網路系統及其基地台連線方法；更具體而言，本發明之無線網路系統及其基地台連線方法利用行動裝置之速度決定是否建立連線。
傳統無線網路架構中，主要係由巨型細胞(Macro Cell)基地台主導網路資源之分配，並利用分散之多個微型細胞(Small Cell)基地台分擔使用者連線。具體而言，巨型細胞基地台通常具有較高之運算能力及較廣之通訊範圍，惟當巨型細胞基地台通訊範圍內之使用者數量大幅增加時，僅靠單一巨型細胞基地台處理全部之連線管理，將容易造成整體網路使用效率低落，因此，便透過微形單元基地台之配置，以減輕巨型細胞基地台之工作負載。
詳言之，雖微型細胞基地台之運算能力較低且通訊範圍較小，然而由於其佈建成本較低，因此，可透過大量設置於使用者較密集處之方式，供使用者直接連線利用，如此一來，便可減輕巨型細胞基地台之負擔，進而提升整體網路使用效率。
惟習知技術中，在微型細胞基地台之通訊範圍較小之限制下，當網路內之使用者具有較高移動速度時，將會因短時間內經過多個微型細胞基地台產生頻繁之換手(Handover)，進而造成網路連線處理之負擔。
更者，使用者於高速移動時，需針對不同之微型細胞基地台進行訊號強弱之量測，並同時將量測結果以及使用者移動資訊回報基地台，藉以判斷是否進行網路連線。惟透過此種方式，使用者將耗費過多資源於量測及回報不適合連線之基地台，基地台亦須額外針對使用者移動資訊預測使用者移動路線，如此將導致網路使用效率大幅降低。
綜上所述，目前之無線網路架構仍無法穩定地對不同移動速度之使用者維持連線。據此，如何於異質無線網路中，針對各種移動速度之使用者，有效率且正常地建立連線，以改善習知技術之缺點，乃業界亟需努力之目標。
本發明之主要目的係提供一種用於無線網路系統之基地台連線方法。無線網路系統包含行動裝置以及第一基地台。基地台連線方法包含：(a)令行動裝置計算行動裝置之移動速度；(b)令第一基地台廣播(broadcast)第一基地台之速度門檻資訊。其中，速度門檻資訊包含速度門檻上限值；(c)令行動裝置自第一基地台接收速度門檻資訊；(d)令行動裝置判斷移動速度係小於速度門檻上限值；(e)令行動裝置根據步驟(d)之結果，與第 一基地台連線。
為完成前述目的，本發明又提供一種無線網路系統，包含行動裝置以及第一基地台。行動裝置計算行動裝置之移動速度。第一基地台廣播第一基地台之速度門檻資訊。其中，速度門檻資訊包含速度門檻上限值。行動裝置自第一基地台接收速度門檻資訊，並於判斷移動速度係小於速度門檻上限值後，與第一基地台連線。
參閱圖式及隨後描述的實施方式後，所屬技術領域具有通常知識者可更瞭解本發明的技術手段及具體實施態樣。
1‧‧‧無線網路系統
11‧‧‧行動裝置
111‧‧‧處理單元
113‧‧‧收發器
13‧‧‧第一基地台
130‧‧‧速度門檻資訊
15a、15b、15c‧‧‧第二基地台
fa、fb、fc‧‧‧頻率值
Fref‧‧‧參考頻率值
SHIFTa、SHIFTb、SHIFTc‧‧‧頻率偏移值
V1‧‧‧移動速度
VU‧‧‧速度門檻上限值
VL‧‧‧速度門檻下限值
第1A圖係本發明第一實施例之無線網路系統之示意圖；第1B圖係本發明第一實施例之行動裝置之方塊圖；第2圖係本發明第二實施例之行動裝置計算速度之示意圖；第3圖係本發明第三實施例之基地台連線方法之流程圖；以及第4圖係本發明第四實施例之基地台連線方法之流程圖。
以下將透過本發明之實施例來闡釋本發明。然而，該等實施例並非用以限制本發明需在如實施例所述之任何環境、應用程式或方式方能實施。因此，以下實施例的說明僅在於闡釋本發明，而非用以限制本發明。在以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關的元件已省略而未繪示，且繪示於圖式中的各元件 之間的尺寸關係僅為便於理解，而非用以限制為實際的實施比例。
請同時參考第1A-1B圖。第1A係本發明第一實施例之一無線網路系統1之示意圖，無線網路系統1包含一行動裝置11以及一第一基地台13。第1B圖係本發明第一實施例之行動裝置11之方塊圖，行動裝置11包含一處理單元111以及一收發器113。本發明基地台連線之過程將於下文中進一步闡述。
首先，行動裝置11之處理單元111先計算行動裝置11本身之一移動速度V1。接著，行動裝置11之收發器113於移動並接近第一基地台13之同時，接收第一基地台13廣播(broadcast)之一速度門檻資訊130。其中，速度門檻資訊130包含一速度門檻上限值VU，表示第一基地台13可服務之行動裝置之速度上限。
隨後，行動裝置11之處理單元111便可判斷其本身之移動速度V1有無超過第一基地台13所要求之速度門檻上限值VU。若無超過，表示行動裝置11之移動速度V1是在第一基地台13可穩定服務之能力範圍內，則行動裝置11透過收發器113與第一基地台13連線。
相反地，若行動裝置11之移動速度V1超過第一基地台13所要求之速度門檻上限值VU，表示行動裝置11之移動速度V1不在第一基地台13可穩定服務之能力範圍內，則行動裝置11不與第一基地台13連線，以避免後續連線不穩定，並降低換手之次數。
須特別說明者，於其他實施態樣中，速度門檻資訊130更可包含一速度門檻下限值V1，表示第一基地台13可服務之行 動裝置之速度下限，而行動裝置11之處理單元111可同時判斷移動速度V1是否介於速度門檻上限值VU以及速度門檻下限值VL之間，俾後續判斷是否與第一基地台13連線。惟其並非用以限制速度門檻之實施方式，本領域技術人員應透過本發明前述內容，輕易理解速度門檻資訊係用以規範基地台之可接受速度範圍。
請參考第2圖，其係本發明第二實施例之行動裝置11計算速度之示意圖。須特別說明者，第二實施例中與先前實施例之架構相同，因此符號相同之元件功能亦同，於此不再贅述。而第二實施例主要係用以例示行動裝置11如何利用多個基地台完成速度之估測。
首先，行動裝置11之收發器113自複數第二基地台15a、15b、15c接收相對於一基準頻率值(未繪示)之複數頻率值fa、fb、fc。其中，基準頻率值係無線網路環境統一規範使用之頻率，頻率值fa、fb、fc係行動裝置11實際自第二基地台15a、15b、15c接收之頻率資訊。
接著，行動裝置11之處理單元111計算頻率值fa、fb、fc之一參考頻率值Fref，並進一步計算頻率值fa、fb、fc與參考頻率值Fref之複數頻率偏移值SHIFTa、SHIFTb、SHIFTc。其中，頻率偏移值SHIFTa、SHIFTb、SHIFTc分別為頻率值fa、fb、fc與參考頻率值Fref之差值。
隨後，行動裝置11之處理單元111自頻率偏移值SHIFTa、SHIFTb、SHIFTc中，挑選一最適頻率偏移值。於第二實 施例中，最適頻率偏移值係SHIFTb。最後，行動裝置11之處理單元111便根據最適頻率偏移值SHIFTb以及參考頻率值Fref，利用都卜勒效應(Doppler Effect)公式計算移動速度V1。
更進一步來說，根據都卜勒效應之公式，將最適頻率偏移值SHIFTb對應之頻率值fb帶入f’，光速(即電磁波在介質中行進速度)帶入v，第二基地台15b之移動速度(即為0)帶入Vs，基準頻率值帶入f，如此便可求得行動裝置11之移動速度V1。
須特別說明，第二實施例中，參考頻率值Fref之較佳實施態樣可為頻率值fa、fb、fc之一平均頻率值，而最適頻率偏移值之較佳實施態樣可為頻率偏移值SHIFTa、SHIFTb、SHIFTc中之一最大頻率偏移值。惟其並非用以限制本發明參考頻率值以及最適頻率偏移值之實施態樣。
另外，由於行動裝置移動方向與基地台間之所產生之夾角越接近0度(或180度)，表示行動裝置之移動方向越直接朝向(或遠離)基地台，此時行動裝置與基地台間具有越大頻率偏差值，有利於都卜勒效應計算速度之精確度。因此，前述本發明之方法主要係於多個基地台中，挑選與平均頻率之頻率偏差值最大之基地台之頻率做為都卜勒效應之計算之基礎，以提升行動裝置速度計算之精準度。
本發明之一第三實施例係為一基地台連線方法，其 流程圖請參考第3圖。第三實施例之方法係用於一無線網路系統(例如前述實施例之無線網路系統1)。無線網路系統包含一行動裝置以及一第一基地台。第三實施例之詳細步驟如下所述。
首先，執行步驟301，令行動裝置計算行動裝置之一移動速度。執行步驟302，令第一基地台廣播第一基地台之一速度門檻資訊。其中，速度門檻資訊包含一速度門檻上限值。執行步驟303，令行動裝置自第一基地台接收速度門檻資訊。接著，執行步驟304，令行動裝置判斷移動速度是否小於速度門檻上限值。
若是，執行步驟305，令行動裝置與第一基地台連線。若否，執行步驟306，令行動裝置判斷不與第一基地台建立連線。同樣地，於其他實施態樣中，速度門檻資訊更可包含一速度門檻下限值，表示第一基地台可服務之行動裝置之速度下限，行動裝置亦可同時判斷移動速度是否介於速度門檻上限值以及速度門檻下限值之間，俾後續判斷是否與第一基地台連線。
本發明之一第四實施例係為一基地台連線方法，其流程圖請參考第4圖。第四實施例之方法係用於一無線網路系統(例如前述實施例之無線網路系統1)。無線網路系統包含一行動裝置以及一第一基地台。第四實施例之詳細步驟如下所述。
首先，執行步驟401，令行動裝置自複數第二基地台接收相對於一基準頻率值之複數頻率值。執行步驟402，令行動裝置計算複數頻率值之一參考頻率值。執行步驟403，令行動裝置計算複數頻率值與參考頻率值之複數頻率偏移值。執行步驟404，令 行動裝置自複數頻率偏移值中挑選一最適頻率偏移值。
接著，執行步驟405，令行動裝置根據最適頻率偏移值以及參考頻率值，利用都卜勒效應計算行動裝置之一移動速度。而於計算出行動裝置之移動速度後，便可執行步驟406，令第一基地台廣播第一基地台之速度門檻資訊。其中，速度門檻資訊包含一速度門檻上限值以及一速度門檻下限值。執行步驟407，令行動裝置自第一基地台接收速度門檻資訊。
接著，執行步驟408，令行動裝置判斷移動速度是否介於速度門檻上限值與速度門檻下限值之間。若是，執行步驟409，令行動裝置與第一基地台連線。若否，執行步驟410，令行動裝置判斷不與第一基地台建立連線。
綜上所述，本發明之無線網路系統及其基地台連線方法，可在行動裝置無GPS硬體設置之情況下，準確地利用多個基地台之頻率訊號計算本身之移動速度，並進一步透過基地台廣播之可接受速度服務範圍資訊，由行動裝置本身直接判斷是否需與基地台進行連線，如此一來，便可更穩定且有效率地與適合之基地台進行連線，以解決先前技術之缺點。
惟上述實施例僅為例示性說明本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技藝之人士可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。
401~410‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種用於一行動裝置之基地台連線方法，包含：(a)令該行動裝置計算該行動裝置之一移動速度；(b)令該行動裝置自一第一基地台接收一速度門檻資訊，其中，該速度門檻資訊包含一速度門檻上限值；(c)令該行動裝置判斷該移動速度係小於該速度門檻上限值；(d)令該行動裝置根據步驟(c)之結果，與該第一基地台連線。
  2. 如請求項1所述之基地台連線方法，其中，該速度門檻資訊更包含一速度門檻下限值，步驟(c)更包含：(c1)令該行動裝置判斷該移動速度係介於該速度門檻上限值以及該速度門檻下限值之間。
  3. 如請求項1所述之基地台連線方法，其中，步驟(a)更包含：(a1)令該行動裝置自複數第二基地台，接收相對於一基準頻率值之複數頻率值；(a2)令該行動裝置計算該等頻率值之一參考頻率值；(a3)令該行動裝置計算該等頻率值與該參考頻率值之複數頻率偏移值；(a4)令該行動裝置自該等頻率偏移值中，挑選一最適頻率偏移值；(a5)令該行動裝置根據該最適頻率偏移值以及該 參考頻率值，利用都卜勒效應(Doppler Effect)計算該移動速度。
  4. 如請求項3所述之基地台連線方法，其中該參考頻率值為該等頻率值之一平均頻率值。
  5. 如請求項3所述之基地台連線方法，其中該最適頻率偏移值為該等頻率偏移值中之一最大頻率偏移值。
  6. 一種用於一無線網路系統之基地台連線方法，該無線網路系統包含一行動裝置以及一第一基地台，該基地台連線方法包含：(a)令該行動裝置計算該行動裝置之一移動速度；(b)令該第一基地台廣播(broadcast)該第一基地台之一速度門檻資訊，其中，該速度門檻資訊包含一速度門檻上限值；(c)令該行動裝置自該第一基地台接收該速度門檻資訊；(d)令該行動裝置判斷該移動速度係小於該速度門檻上限值；(e)令該行動裝置根據步驟(d)之結果，與該第一基地台連線。
  7. 如請求項6所述之基地台連線方法，其中，該速度門檻資訊更包含一速度門檻下限值，步驟(d)更包含：(d1)令該行動裝置判斷該移動速度係介於該速度門檻上限值以及該速度門檻下限值之間。
  8. 如請求項6所述之基地台連線方法，其中，步驟(a) 更包含：(a1)令該行動裝置自複數第二基地台，接收相對於一基準頻率值之複數頻率值；(a2)令該行動裝置計算該等頻率值之一參考頻率值；(a3)令該行動裝置計算該等頻率值與該參考頻率值之複數頻率偏移值；(a4)令該行動裝置自該等頻率偏移值中，挑選一最適頻率偏移值；(a5)令該行動裝置根據該最適頻率偏移值以及該參考頻率值，利用都卜勒效應(Doppler Effect)計算該移動速度。
  9. 如請求項8所述之基地台連線方法，其中該參考頻率值為該等頻率值之一平均頻率值。
  10. 如請求項8所述之基地台連線方法，其中該最適頻率偏移值為該等頻率偏移值中之一最大頻率偏移值。
  11. 一種行動裝置，包含：一處理單元，用以計算該行動裝置之一移動速度；一收發器，用以自一第一基地台接收一速度門檻資訊，其中，該速度門檻資訊包含一速度門檻上限值；其中，該處理單元更用以於判斷該移動速度係小於該速度門檻上限值後，透過該收發器與該第一基地台連線。
  12. 如請求項11所述之行動裝置，其中，該速度門檻資訊 更包含一速度門檻下限值，該處理單元更用以於判斷該移動速度係介於該速度門檻上限值以及該速度門檻下限值之間後，透過該收發器與該第一基地台連線。
  13. 如請求項11所述之行動裝置，其中，該收發器更用以自複數第二基地台，接收相對於一基準頻率值之複數頻率值，該處理單元更用以：計算該等頻率值之一參考頻率值；計算該等頻率值與該參考頻率值之複數頻率偏移值；自該等頻率偏移值中挑選一最適頻率偏移值；根據該最適頻率偏移值以及該參考頻率值，利用都卜勒效應(Doppler Effect)計算該移動速度。
  14. 如請求項13所述之行動裝置，其中該參考頻率值為該等頻率值之一平均頻率值。
  15. 如請求項13所述之行動裝置，其中該最適頻率偏移值為該等頻率偏移值中之一最大頻率偏移值。
  16. 一種無線網路系統，包含：一行動裝置；以及一第一基地台；其中，該行動裝置計算該行動裝置之一移動速度，該第一基地台廣播(broadcast)該第一基地台之一速度門檻資訊，該速度門檻資訊包含一速度門檻上限值，該行動裝置自該第一基地台接收該速度門檻資訊，並於判斷該移動速度係小於該速度門檻上限值後，與該第一基 地台連線。
  17. 如請求項16所述之無線網路系統，其中，該速度門檻資訊更包含一速度門檻下限值，該行動裝置更於判斷該移動速度係介於該速度門檻上限值以及該速度門檻下限值之間後，與該第一基地台連線。
  18. 如請求項16所述之無線網路系統，其中，該行動裝置更：自複數第二基地台接收相對於一基準頻率值之複數頻率值；計算該等頻率值之一參考頻率值；計算該等頻率值與該參考頻率值之複數頻率偏移值；自該等頻率偏移值中，挑選一最適頻率偏移值；根據該最適頻率偏移值以及該參考頻率值，利用都卜勒效應(Doppler Effect)計算該移動速度。
  19. 如請求項18所述之無線網路系統，其中該參考頻率值為該等頻率值之一平均頻率值。
  20. 如請求項18所述之無線網路系統，其中該最適頻率偏移值為該等頻率偏移值中之一最大頻率偏移值。
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