TW201742389A - 天線分集系統之控制方法 - Google Patents

Abstract

一種天線分集系統之控制方法。天線分集系統之控制方法適用於一第一電子裝置。第一電子裝置具有一第一天線。控制方法包括以下步驟。選擇一第二電子裝置。第二電子裝置具有一第二天線與一第三天線。選擇性的使用第一天線、第二天線與第三天線之其中兩根天線與一基地台系統通信。

Description

天線分集系統之控制方法

本發明是有關於一種控制方法，且特別是有關於一種天線分集系統之控制方法。

過往，行動裝置僅具有單一天線，行動裝置透過此天線與基地台進行通信。隨著技術的演進以及時代的變遷，單一天線已不敷使用，而於行動裝置的殼體內部增加多支天線。許多行動裝置包括主天線(main antenna)以及副天線(secondary antenna)。藉由多天線的分集設計，增加行動裝置與基地台系統之間通信的頻寬及資料的傳輸速率。在頻寬不夠時，行動裝置利用多個不同頻帶(band)與基地台進行通信，以增加頻寬，進而增加傳輸速率。

目前正在研發中的第五代移動通信系統(5th generation mobile networks或5th generation wireless systems,5G)所提出的天線架構係於一行動裝置中置入較現行的移動通信系 統的天線架構更多的天線，以增加頻寬及傳輸速率，因此須設計出兩組完美的主天線及副天線，以提升一倍以上的傳輸效能。然而，在行動裝置這樣的較小空間中安裝更多頻率相同的天線，天線彼此之間容易發生干擾，傳輸效率會變差，因此，在原有的設計空間中置入更多的天線具有設計上的困難。

本發明係有關於一種天線分集系統之控制方法，其利用另一台具有天線之電子裝置的天線接收來自基地台系統的訊號，並進行天線訊號的分集(diversity)處理，以提昇訊號通訊效率。

根據本發明之第一方面，提出一種天線分集系統之控制方法。天線分集系統之控制方法適用於一第一電子裝置。第一電子裝置具有一第一天線。控制方法包括以下步驟。選擇一第二電子裝置。第二電子裝置具有一第二天線與一第三天線。選擇性的使用第一天線、第二天線與第三天線之其中兩根天線與一基地台系統通信。

根據本發明之第二方面，提出一種天線分集系統之控制方法。天線分集系統包括一第一電子裝置以及數個第二電子裝置。第一電子裝置具有至少一第一天線與一第一無線介面。各第二電子裝置具有至少一第二天線與至少一第二無線介面。控制方法包括以下步驟。第一電子裝置經由第一無線介面接取數個第 二無線介面。依一區分條件將此些第二電子裝置區分為一第一群組與一第二群組。第一群組具有一第一優先權，第二群組具有一第二優先權。第一優先權高於第二優先權。依據第一優先權選擇第一群組並於第一群組內選擇一選擇的第二電子裝置。第一電子裝置使用第一天線及選擇的第二電子裝置內的第二天線與一基地台系統通信。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100、100'、500‧‧‧基地台

102、102'、402、502‧‧‧第一電子裝置

1021、1021'、5021‧‧‧第一無線介面

1022、1022'、4022、5022‧‧‧第一天線

104、104'、404、406、408、410、504、506、508、510、512、514、516、518‧‧‧第二電子裝置

1000、1000’、4000、5000‧‧‧天線分集系統

1041、1041'、5041、5061、5081、5101、5121、5141、5161、5181‧‧‧第二無線介面

1042、1042'、4042、4062、4082、4102、5042、5062、5082、5102、5122、5142、5162、5182‧‧‧第二天線

1044、1044'、4044、4064、4084、4104‧‧‧第三天線

D1、D2‧‧‧訊號極化方向

G1‧‧‧第一群組

G2‧‧‧第二群組

S1‧‧‧第一高頻訊號

S2‧‧‧第二高頻訊號

S202、S204、S302、S304、S306、S308、S604、S606、S608、S610‧‧‧步驟

S3‧‧‧第三高頻訊號

第1A圖繪示一天線分集系統的示意圖。

第1B圖繪示另一天線分集系統的示意圖。

第2圖繪示一天線分集系統之控制方法的流程圖。

第3圖繪示第一電子裝置選擇第一天線以及第二電子裝置的第二天線與基地台進行通信的示例流程圖。

第4圖繪示另一天線分集系統的示意圖。

第5圖繪示另一天線分集系統的示意圖。

第6圖繪示另一天線分集系統之控制方法的流程圖。

以下係提出各種實施例進行詳細說明。具有天線的一電子裝置透過無線連接的方式，藉由另一台具有天線的電子裝 置內的天線接收來自基地台系統的訊號，進行分集(diversity)的訊號接收，用以改善訊號通訊品質。然而，實施例僅用以作為範例說明，並不會限縮本發明欲保護之範圍。此外，實施例中之圖式係省略部份元件，以清楚顯示本發明之技術特點。

在下文中，多個實施例以圖式描述。於圖式與實施例中，相同或相似的圖式標號在所有圖式中皆指相同、實質相同、或功能相同的部件和元件。圖式為一簡化形式，且於所有實施例中，圖式不是依照精確的尺寸所繪製。

應當明瞭的是下述實施例是以例子的方式呈現，並非構成本案發明之限制。藉由以下之實施方式的說明來討論示範性的實施例，實施方式可解釋為包含為由專利範圍所定義的本發明的精神和範圍的範圍內的所有的潤飾、改變或等效實施例。該明瞭的是，於此描述的方法步驟和結構不包含為了天線分集的操作之一完整方法流程。本發明可與不同的操作方法與其它被使用於本領域之技術一起使用。本發明於天線分集的領域有可應用性。然而為了說明目的，下述描述係針對一種天線分集系統的控制方法。

在使用者使用電子裝置的現行環境中，除了使用者正在使用的電子裝置之外，四周亦有許多相似的裝置，甚至是具有相同通信頻段的電子裝置，上述電子裝置可以為行動電話、智慧型手機、平板電腦及相似的電子裝置。

請參照第1A圖，其繪示一天線分集系統1000的示 意圖。天線分集系統1000包括一第一電子裝置102及一第二電子裝置104。第一電子裝置102至少具有一第一天線1022。第一電子裝置102透過第一天線1022與基地台系統進行通信，基地台系統包括基地台100。第二電子裝置104至少具有一第二天線1042及一第三天線1044。第二電子裝置104可透過第二天線1042及第三天線1044與基地台100進行通信。第一天線1022之訊號極化方向D1可以相同或接近於第二天線1042的訊號極化方向D1，第一天線1022之訊號極化方向可以不同於第三天線1044的訊號極化方向D2。

上述第一電子裝置102及第二電子裝置104皆為獨立操作的電子裝置，並非為附屬裝置。可獨立操作的電子裝置可以具有處理器、螢幕、聽筒及喇叭等元件，更可具有相機鏡頭、觸控螢幕面板、實體或虛擬鍵盤、全球定位系統(Global Positioning System,GPS)晶片、重力感應水平儀等元件。可獨立操作的裝置具有獨立的操作系統、良好的使用者介面以及較強的應用擴展性。舉例來說，可獨立操作的裝置可以獨立執行以下各種功能之其中之一：撥打電話、收發簡訊、拍攝照片或影片、播放音樂、導航、處理文件檔案、安裝和刪除應用程式、資料傳輸、瀏覽網頁、下載檔案、收發電子郵件。

此外，第一電子裝置102更具有一第一無線介面1021，第二電子裝置104更具有一第二無線介面1041。第一電子裝置102可經由第一無線介面1021與第二電子裝置104的第二 無線介面1041接取第二電子裝置104的第二天線1042及第三天線1044所接收到的無線訊號。第一無線介面1021及第二無線介面1041可以為Wi-Fi無線網路、藍芽(Bluetooth)、超寬頻(Ultra WideBand,UWB)或相似的無線通訊介面。第一無線介面1021與第二無線介面1041係為具有相同或相容通訊規約的無線通訊介面。

請參照第1B圖，其繪示另一天線分集系統1000’之示意圖。在第1A圖中，天線分集系統1000之第一電子裝置102與第二電子裝置104與基地台系統通信。在第1B圖之實施例中，基地台系統包括基地台100’與基地台101，天線分集系統1000’之第一電子裝置102’與第二電子裝置104’分別與不同基地台100’、101進行通信。第一電子裝置102'透過第一天線1022'與基地台100'進行通信，而第二電子裝置104'透過第二天線1042'及第三天線1044'與基地台101進行通信。第一電子裝置102'可經由第一無線介面1021'與第二電子裝置104'的第二無線介面1041'接取第二電子裝置104'的第二天線1042'及第三天線1044'所接收到的無線訊號。第一無線介面1021'及第二無線介面1041'可以為Wi-Fi無線網路、藍芽(Bluetooth)、超寬頻(Ultra WideBand,UWB)或相似的無線通訊技術。第一無線介面1021'與第二無線介面1041'係為相同的無線通訊介面。

請參照第2圖，其繪示一天線分集系統之控制方法的流程圖。第2圖係搭配第1A圖之天線分集系統1000詳細說明 如下。在步驟S202中，當第一電子裝置102需要更多頻寬與基地台100進行通信時，第一電子裝置102可以從周遭環境中選擇第二電子裝置104。

在步驟S204中，選擇性的使用第一電子裝置102的第一天線1022、第二電子裝置104的第二天線1042及第三天線1044之其中兩根天線與基地台系統(例如是基地台100)通信。藉由利用更多的天線與基地台100進行通信，以增加頻寬、訊號強度或傳輸速率。

在上述選擇兩根天線的步驟S204中，可以依照第一天線1022、第二天線1042及第三天線1044的訊號強度，選擇訊號強度較強的兩根天線，來與基地台100進行通信，以增加第一電子裝置102與基地台100之間通信的頻寬與訊號強度。

在上述選擇兩根天線的步驟S204中，第一電子裝置102可以利用第一天線1022與第二天線1042(或第三天線1044)與基地台100進行通信。或者，第一電子裝置102可以利用第二天線1042與第三天線1044與基地台100進行通信，而不使用第一電子裝置102本身的第一天線102。

請參照第3圖，其繪示以第1A圖之第一電子裝置102選擇第一天線1022以及第二電子裝置104的第二天線1042與基地台100進行通信的示例流程圖。在步驟S302中，第一電子裝置102的第一天線1022接收來自基地台100的第一高頻訊號S1，第二電子裝置104的第二天線1042接收來自基地台100 的第二高頻訊號S2。第二高頻訊號S2例如是2.6GHz的訊號。

在步驟S304中，第二電子裝置104轉換第二高頻訊號S2為第三高頻訊號S3。第一無線介面1021第二無線介面1041例如是藍牙介面，故第二高頻訊號S2將被轉換成2.4GHz(或中頻訊號)的第三高頻訊號S3。

在步驟S306中，第二電子裝置104經由第二無線介面1041與第一無線介面1021將第三高頻訊號S3傳輸至第一電子裝置102。

在步驟S308中，第一電子裝置102依據第一高頻訊號S1以及第三高頻訊號S3進行天線訊號分集處理。

第4圖繪示另一天線分集系統4000的示意圖。天線分集系統4000包括一第一電子裝置402及數個第二電子裝置404、406、408、410。第一電子裝置402至少具有一第一天線4022。第二電子裝置404、406、408、410分別至少具有第二天線4042、4062、4082、4102及第三天線4044、4064、4084、4104。

在此實施例中，第一電子裝置402周遭有四個第二電子裝置404、406、408、410。上述之第二電子裝置404、406、408、410位於不同的空間位置上。第一電子裝置402可依據第二電子裝置404、406、408、410的訊號大小以及訊號極化方向的需求，選出適合第二電子裝置404、406、408、410之其中之一。

在一實施例中，第一電子裝置402與第二電子裝置404之間距離最短。第二電子裝置404與第一電子裝置402之間 的傳輸效率高於電子裝置406、408、410與第一電子裝置402之間的傳輸效率，故可選擇第二電子裝置404來協助第一電子裝置402進行通訊。

在另一實施例中，第二電子裝置406的訊號極化方向D2與第一電子裝置402的訊號極化方向D1之相位差為90度。第二電子裝置406能夠補償第一電子裝置402在訊號極化方向D2的收訊能力，故可選擇第二電子裝置406來協助第一電子裝置402進行通訊。

請參照第5圖及第6圖，第5圖繪示另一天線分集系統5000的示意圖，第6圖繪示另一天線分集系統之控制方法的流程圖。天線分集系統5000包括一第一電子裝置502以及數個第二電子裝置504、506、508、510、512、514、516、518。第一電子裝置502具有一第一無線介面5021與至少一第一天線5022。第二電子裝置504、506、508、510、512、514、516、518分別具有一第二無線介面5041、5061、5081、5101、5121、5141、5161、5181與至少一第二天線5042、5062、5082、5102、5122、5142、5162、5182。

在步驟S604中，依一區分條件將上述之第二電子裝置504、506、508、510、512、514、516、518區分為一第一群組G1與一第二群組G2。第一群組G1具有一第一優先權，第二群組G2具有一第二優先權，且第一優先權高於第二優先權。

在步驟S606中，當第一電子裝置502要選擇第二電 子裝置504、506、508、510、512、514、516、518之其中之一時，將依據第一優先權優先從第一群組G1進行選擇。

上述之第一群組G1內的數個第二電子裝置504、506、508、510各具有一個體優先權。舉例來說，第二電子裝置504、506、508、510之個體優先權依序遞減。在步驟S608中，當第一電子裝置502要選擇第一群組G1中的第二電子裝置504、506、508、510時，將會從第一群組G1中優先選擇具有最高個體優先權的第二電子裝置504。

這些個體優先權可以係由人工設定。舉例來說，這些個體優先權可以正相關於第一無線介面5021與上述之第二無線介面5041、5061、5081、5101的接收訊號強度，亦可以相關於第二電子裝置504、506、508、510停留於一空間且未離開此空間的時間，亦可以相關於第二電子裝置504、506、508、510分享其連線給其他電子裝置的能力，亦可以相關於第二電子裝置504、506、508、510與基地台500通信的通信品質，亦可以相關於第二電子裝置504、506、508、510與基地台500通信之間的通信頻寬。第二群組G2內的第二電子裝置512、514、516、518亦各具有個體優先權，在此不再贅述。

在步驟S610中，第一電子裝置502使用第一天線5022及選擇的第二電子裝置504內的第二天線5042與基地台500進行通信。

上述之區分條件可以是依據第一無線介面5021接 取第二無線介面5041、5061、5081、5101、5121、5141、5161、5181的接收訊號時的品質與一第一接收訊號品質閥值比對。此第一接收訊號品質閥值可以是訊號強度、位元錯誤率(Bit Error Rate,BER)或是訊號品質(quality)。高於此第一接收訊號品質閥值的第二電子裝置504、506、508、510則為第一群組G1，低於第一接收訊號品質閥值的第二電子裝置512、514、516、518則為第二群組G2。

上述之區分條件亦可以是依據第二電子裝置504、506、508、510、512、514、516、518接取基地台500的訊號品質與一第二接收訊號品質閥值比對。第二接收訊號品質閥值亦可以是訊號強度、位元錯誤率(Bit Error Rate,BER)或是訊號品質(quality)。訊號品質高於該第二接收訊號品質閥值的第二電子裝置504、506、508、510則為第一群組G1，低於第二接收訊號品質閥值的第二電子裝置512、514、516、518則為第二群組G2。

上述之實施例係依一區分條件將複數個第二電子裝置區分為第一群組G1與第二群組G2，但本實施例並不以區分為兩個群組為限，數個第二電子裝置可依區分條件區分為三個、四個或更多個群組，且各群組具有不同優先次序的優先權。

本發明實施例透過多個電子裝置的連接，當第一電子裝置需要更多的頻寬或者訊號強度時，可以利用第二電子裝置的主天線或副天線做為自己的副天線，利用裝置分集及頻寬共享的觀念，增加頻寬與訊號強度，除了減少在同一空間中安置很多 天線的空間設計問題外，亦可改善隔離度及天線彼此之間干擾的問題，以及得到利用空間分集所增加的增益，此增益至少為3dB以上，其中訊號強度增加2的次方倍，而雜訊僅增加1+1倍，此外，還有訊號極化方向的分集優勢。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，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。

S202、S204‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種天線分集系統之控制方法，適用於一第一電子裝置，該第一電子裝置具有一第一天線，該控制方法包括：選擇一第二電子裝置，該第二電子裝置具有一第二天線與一第三天線；以及選擇性的使用該第一天線、該第二天線與該第三天線之其中兩根天線與一基地台系統通信。
2. 如申請專利範圍第1項所述方法，其中選擇性的使用該第一天線、該第二天線與該第三天線之其中兩根天線與該基地台系統通信的步驟中，係選擇該第一天線、該第二天線與該第三天線接收該基地台系統之訊號強度強的兩根天線。
3. 如申請專利範圍第1項所述方法，其中該第一電子裝置具有一第一無線介面，該第一電子裝置經由該第一無線介面與該第二電子裝置的一第二無線介面選擇性的接取該第二天線與該第三天線接收到的無線訊號。
4. 如申請專利範圍第3項所述方法，選擇性的使用該第一天線、該第二天線與該第三天線之其中兩根天線與該基地台系統通信的步驟包括：選擇該第一天線與該第二天線與該基地台系統通信；該第一天線與該第二天線分別接收一第一高頻訊號與一第二高頻訊號；該第二電子裝置轉換該第二高頻訊號為一第三高頻訊號並 經由該第二無線介面與該第一無線介面傳輸至該第一電子裝置，其中該第二高頻訊號之頻率高於該第三高頻訊號；以及該第一電子裝置依據該第一高頻訊號與該第三高頻訊號進行天線訊號分集處理。
5. 如申請專利範圍第1項所述方法，其中該第一天線之訊號極化方向不同於該第二天線的訊號極化方向，該第一天線之訊號極化方向相同於該第三天線的訊號極化方向。
6. 一種天線分集系統之控制方法，該天線分集系統包括一第一電子裝置以及複數個第二電子裝置，該第一電子裝置具有至少一第一天線與一第一無線介面，各該第二電子裝置具有至少一第二天線與至少一第二無線介面，該控制方法包括：該第一電子裝置經由該第一無線介面接取該複數個第二無線介面，依一區分條件將該些第二電子裝置區分為一第一群組與一第二群組，該第一群組具有一第一優先權，該第二群組具有一第二優先權，該第一優先權高於該第二優先權；依據該第一優先權選擇該第一群組並於該第一群組內選擇一選擇的第二電子裝置；以及該第一電子裝置使用該第一天線及該選擇的第二電子裝置內的第二天線與一基地台系統通信。
7. 如申請專利範圍第6項所述方法，其中該區分條件包括依據該第一無線介面接取複數個第二無線介面時的接收訊號時的品質與一第一接收訊號品質閥值比對，當高於該第一接收訊號品 質閥值的第二電子裝置為該第一群組，低於該第一接收訊號品質閥值的第二電子裝置為該第二群組。
8. 如申請專利範圍第6項所述方法，其中該區分條件包括依據該複數個第二電子裝置接取該基地台系統的訊號品質與一第二接收訊號品質閥值比對，當高於該第二接收訊號品質閥值的該第二電子裝置為該第一群組，當低於該第二接收訊號品質閥值的該第二電子裝置為該第二群組。
9. 如申請專利範圍第6項所述方法，其中該第一群組內該複數個第二電子裝置各具有一個體優先權，該些個體優先權係由人工設定。
10. 如申請專利範圍第6項所述方法，其中該第一群組內該複數個第二電子裝置各具有一個體優先權，該些個體優先權係正相關於該第一無線介面與該複數個第二無線介面的接收訊號強度。