TWI401903B - 雙天線通訊裝置與方法 - Google Patents

Description

雙天線通訊裝置與方法

本發明係有關一種通訊裝置與方法，特別是一種雙天線通訊裝置與方法。

科技日益進步，無線網路與無線通訊隨著無線傳輸頻寬的擴大、無線傳輸速率的提升、以及無線傳輸收訊範圍的擴展，使得無線傳輸的連線方式已逐漸成為主流。

於無線區域網路(wireless local area network，WLAN)中，使用者可透過站台(STA)耦接存取點(access point，Ap)，以完成無線網路的連線。其中，站台可為配置天線而用以傳送/接收無線傳輸資料的電子裝置，如：行動電話(mobile phone)、個人數位助理(PDA)或智慧型手機(smart phone)等。

此外，WiMAX為新一代的無線傳輸技術。所謂WiMAX為全球互通微波存取(worldwide interoperability for microwave access)，其透過無線寬頻連線方式，提供高速雙向網際網路連線，為英特爾(Intel)所主推的新一代遠距無線通訊技術，以IEEE 802.16系列的無線寬頻標準為基礎。同樣是無線通訊，WLAN屬於短距離的無線通訊傳輸，其傳輸距離最遠約為100公尺，而WiMAX則將距離拉大，最遠傳輸距離可達50公里。

由於WiMAX具有諸多優點，例如：傳輸距離長，其最大傳輸距離約為50公里；傳輸速率快，其最高傳輸速率為70Mbps，約為3G傳輸速度的30倍；涵蓋範圍廣；且可減少架設無線寬頻網路基礎建設成本，以解決「最 後1哩」(last mile)環境限制，使得偏遠地區亦可使用網路服務等多項優點。因此，使得WiMAX逐漸在無線傳輸領域中佔有一席之地。

此外，多重輸入多重輸出(Multi－input Multi－output，MIMO)通訊協定，能利用發射端的多根天線各自獨立發送訊號，同時在接收端也利用多根天線接收並回復原訊號。由於MIMO可以在不需增加頻寬或總發送功率的情況下大幅增加系統的資料吞吐量(throughput)，因此可提升傳輸速率與通訊品質，使得此技術於近幾年也受到許多矚目。

於此，若通訊裝置要同時支援WLAN與WiMAX兩種不同的無線通訊模式，且WLAN與WiMAX又可各自支援MIMO通訊協定，此時通訊裝置必須至少具備4根天線(WLAN模組配置2根，WiMAX也配置2根)。然而，在通訊裝置體積日益縮小的趨勢下，印刷電路板(PCB)佈局空間的不足，將難以在同一個通訊裝置中，同時配置4根天線。

有鑑於此，本發明提出一種雙天線通訊裝置與方法。藉由本發明所提出的裝置或方法，只需藉由兩根天線，即可於同一通訊裝置中同時具有WLAN與WiMAX兩種通訊模式，且WLAN與WiMAX可分別支援MIMO通訊協定。如此，使用者只需藉由一個通訊裝置即可傳送接收WLAN或WiMAX的無線通訊訊號，且同時享有MIMO通訊協定所帶來的便利，讓使用者可於不同環境中得到更好的無線通訊品質。

本發明提出一種雙天線通訊裝置，包含：第一天線、第二天線、第一通訊模組、第二通訊模組、第一切換模組及第二切換模組。第一通訊模組 具有第一連接埠與第二連接埠。第二通訊模組具有第三連接埠與第四連接埠。第一切換模組依據訊號，切換第一天線耦接於第一通訊模組之第一連接埠與第二通訊模組之第三連接埠其中之一。第二切換模組依據訊號，切換第二天線耦接於第一通訊模組之第二連接埠與第二通訊模組之第四連接埠其中之一。

本發明亦提出一種雙天線通訊方法，應用於具有第一天線與第二天線之通訊裝置，包含下列步驟：判斷訊號屬於第一通訊模式與第二通訊模式其中之一；當訊號屬於第一通訊模式，切換第一天線與第二天線同時進行第一通訊模式之傳輸；當訊號屬於第二通訊模式，切換第一天線與第二天線同時進行第二通訊模式之傳輸。

本發明亦提出一種雙天線通訊方法，應用於具有第一天線與第二天線之通訊裝置，包含下列步驟：判斷通訊裝置所傳輸之訊號係屬於第一通訊模式與第二通訊模式其中至少一者；當判斷訊號屬於第一通訊模式，切換第一天線與第二天線同時進行第一通訊模式之多重輸入多重輸出傳輸；當判斷訊號屬於第二通訊模式，切換第一天線與第二天線同時進行第二通訊模式之多重輸入多重輸出傳輸。

本發明亦提出一種多重輸入多重輸出(MIMO)通訊方法，應用於具有第一天線及第二天線且支援複數通訊模式之通訊裝置，包含下列步驟：(a)判斷通訊裝置所傳輸之訊號係屬於通訊模式之其中何者；(b)若經判斷訊號係屬於通訊模式中之第一通訊模式，則切換第一天線與第二天線，以同時進行第一通訊模式之多重輸入多重輸出傳輸。

本發明亦提出一種一種多重輸入多重輸出(MIMO)通訊方法，應用於具有第一天線、第二天線、第一通訊模式射頻電路及第二通訊模式射頻電路之通訊裝置，包含下列步驟：依據訊號所屬之通訊模式，將第一及第二天線導接至訊號所屬模式之第一與第二通訊模式射頻電路其中一者；將訊號透過第一天線、第二天線與第一、第二天線導接之射頻電路傳送或接收。

有關本發明的較佳實施例及其功效，茲配合圖式說明如後。

請參照「第1圖」，該圖所示為本發明之雙天線通訊裝置第一實施例示意圖。本發明所提出之雙天線通訊裝置1包含：第一天線10、第二天線20、第一通訊模組30、第二通訊模組40、第一切換模組50及第二切換模組60。

第一通訊模組30具有第一連接埠32與第二連接埠34。第二通訊模組40具有第三連接埠42與第四連接埠44。其中，第一通訊模組30與第二通訊模組40分別可支援多重輸入多重輸出(Multi－input Multi－output，MIMO)之通訊協定。此外，第一通訊模組30與第二通訊模組40包含接收無線訊號所需之必要習知電路及電子元件，例如：射頻(radio frequency，RF)電路、基頻(baseband，BB)電路等。

上述之第一通訊模組30可為無線區域網路(wireless local area network，WLAN)模組(底下簡稱為WLAN模組)，而第二通訊模組40可為全球互通微波存取(worldwide interoperability for microwave access，WiMAX)模組(底下簡稱為WiMAX模組)。

第一切換模組50耦接於第一天線10，而依據訊號切換第一天線10耦 接於第一通訊模組30或第二通訊模組40。第二切換模組60耦接於第二天線20，同樣依據訊號切換第二天線20耦接於第一通訊模組30或第二通訊模組40。

本發明所提出之雙天線通訊裝置1具有兩個不同的通訊模組以及兩根天線。透過第一切換模組50與第二切換模組60的切換，讓同一個通訊裝置享有兩種不同的通訊模式，且每一個通訊模式又可以支援多重輸入多重輸出(MIMO)之通訊協定。舉例說明，當雙天線通訊裝置1所接收(或發送)的訊號為WLAN通訊訊號，此時便可藉由第一切換模組50與第二切換模組60進行切換動作，使雙天線通訊裝置1中的第一通訊模組30(亦即WLAN模組)與相對應之天線一同運作，而接收WLAN通訊訊號。

於此，讓第一切換模組50與第二切換模組60產生切換動作的訊號，舉例言之可為：雙天線通訊裝置1所接收或發送的通訊訊號，或者由控制電路(圖中未示)依使用者需求所產生的控制訊號等，例如：使用者欲使用WiMAX通訊模式時，即可透過控制電路產生控制訊號，而傳送至第一切換模組50與第二切換模組60，使雙天線通訊裝置1中的第二通訊模組40(亦即WiMAX模組)與相對應之天線一同運作，而採用WiMAX通訊模式。

第一切換模組50與第二切換模組60可採用致能(enable)或禁能(disable)第一通訊模組30或第二通訊模組40之連接埠的方式，來達到切換的目的，底下將有更詳盡之說明。

請參照「第2圖」為本發明之雙天線通訊裝置第二實施例示意圖。於第二實施例中，說明使用第一通訊模組30之狀態。舉例說明，若雙天線通 訊裝置1欲使用WLAN模組，亦即「第2圖」之第一通訊模組30。此時，可由第一切換模組50控制第一連接埠32為致能，且第三連接埠42為禁能。如此，可使第一天線10與第一連接埠32之間電性導通，而用以流通訊號，相對的，使第一天線10與第三連接埠42之間斷路，而無法流通訊號。

另一方面，第二切換模組60控制第二連接埠34為致能，且第四連接埠44為禁能。如此，可使第二天線20與第二連接埠34之間電性導通，而用以流通訊號，相對的，使第二天線20與第四連接埠44之間斷路，而無法流通訊號。

於此，第一通訊模組30所屬的第一連接埠32與第二連接埠34皆為致能狀態，而分別與第一天線10與第二天線20互相耦接，如此可利用第一天線10與第二天線20來傳送接收訊號。相對的，第二通訊模組40所屬的第三連接埠42與第四連接埠44皆為禁能狀態，因此分別與第一天線10與第二天線20之間呈現斷路(圖中以虛線表示)，而無法利用第一天線10與第二天線20來傳送接收訊號。如此，即可達到使用第一通訊模組30之功能，且第一通訊模組30同時利用兩根天線，亦即支援MIMO通訊技術。

請參照「第3圖」為本發明之雙天線通訊裝置第三實施例示意圖。於第三實施例中，說明使用第二通訊模組40之狀態。舉例說明，若雙天線通訊裝置1欲使用WiMAX模組，亦即「第3圖」之第二通訊模組40。此時，可由第一切換模組50控制第三連接埠42為致能，而第一連接埠32為禁能。如此，可使第一天線10與第三連接埠42之間電性導通，而用以流通訊號，相對的，使第一天線10與第一連接埠32之間斷路，而無法流通訊號。

另一方面，第二切換模組60控制第四連接埠44為致能，而第二連接埠34為禁能。如此，可使第二天線20與第四連接埠44之間電性導通，而用以流通訊號，相對的，使第二天線20與第二連接埠34之間斷路，而無法流通訊號。

於此，第二通訊模組40所屬的第三連接埠42與第四連接埠44皆為致能狀態，而分別與第一天線10與第二天線20互相耦接，如此可利用第一天線10與第二天線20來傳送接收訊號。相對的，第一通訊模組30所屬的第一連接埠32與第二連接埠34皆為禁能狀態，因此分別與第一天線10與第二天線20之間呈現斷路(圖中以虛線表示)，而無法利用第一天線10與第二天線20來傳送接收訊號。如此，即可達到使用第二通訊模組40之功能，且第二通訊模組40同時利用兩根天線，亦即支援MIMO通訊技術。

請參照「第4圖」為本發明之雙天線通訊裝置第四實施例示意圖。於第四實施例中，說明第一通訊模組30與第二通訊模組40除了可支援MIMO通訊協定之外，更可支援傳統的單一天線技術，亦即單輸入單輸出(Single－Input Single－Output，SISO)通訊協定。

如「第4圖」所示，可由第一切換模組50控制第一連接埠32為致能，而第三連接埠42為禁能。使第一天線10與第一連接埠32之間電性導通，而用以流通訊號，相對的，使第一天線10與第三連接埠42之間斷路，而無法流通訊號。

另一方面，第二切換模組60控制第四連接埠44為致能，而第二連接埠34為禁能。

於此，第一通訊模組30所屬的第一連接埠32，與第二通訊模組40所屬的第四連接埠44皆為致能狀態，而分別與第一天線10與第二天線20互相耦接，如此可分別利用第一天線10與第二天線20來傳送接收訊號。相對的，第一通訊模組30所屬的第二連接埠34，與第二通訊模組40所屬的第三連接埠42皆為禁能狀態，因此分別與第二天線20及第一天線10之間呈現斷線路(圖中以虛線表示)。也就是說，「第4圖」中，第一通訊模組30使用第一天線10，而第二通訊模組40使用第二天線20。如此，兩通訊模組分別使用單一根天線，由只可知本發明也可支援傳統SISO通訊技術。

此外，另一實施例同樣可支援傳統SISO通訊技術，如「第5圖」所示。由第一切換模組50控制第三連接埠42為致能，而第一連接埠32為禁能。使第一天線10與第三連接埠42之間電性導通，而用以流通訊號，相對的，使第一天線10與第一連接埠32之間斷路，而無法流通訊號。

另一方面，第二切換模組60控制第二連接埠34為致能，而第四連接埠44為禁能。使第二天線20與第二連接埠34之間電性導通，而用以流通訊號，相對的，使第二天線20與第四連接埠44之間斷路，而無法流通訊號。

於此，第一通訊模組30所屬的第二連接埠34，與第二通訊模組40所屬的第三連接埠42皆為致能狀態，而分別與第二天線20與第一天線10互相耦接，如此可分別利用第二天線20與第一天線10來傳送接收訊號。相對的，第一通訊模組30所屬的第一連接埠32，與第二通訊模組40所屬的第四連接埠44皆為禁能狀態，因此分別與第一天線10及第二天線20之間 呈現斷路(圖中以虛線表示)。也就是說，「第5圖」中，第一通訊模組30使用第二天線20，而第二通訊模組40使用第一天線10。如此，兩通訊模組分別使用單一根天線，同樣可支援傳統SISO通訊技術。

其中，「第1圖」到「第5圖」所繪製皆為雙天線通訊裝置1的印刷電路板(PCB)佈局之示意圖。因此，由任一圖均可看出，第一天線10可設置於雙天線通訊裝置1之縱邊，而第二天線20可設置於橫邊，如此的設置方式，讓第一天線10與第二天線20可接收不同極化之訊號。其中，第一天線10與第二天線20的設置關係，只需兩天線之設置呈垂直(orthogonal)即可，並不以設置於縱邊或橫邊為限。

此外，由於WLAN通訊模式的頻段為2.4GHz，而WiMAX通訊模式的頻段為2.3 GHz~2.7 GHz，因此第一天線10與第二天線20可採用寬頻天線(broadband antenna)，且第一天線10與第二天線20之頻段可為2.3~2.7GHz。

請參照「第6圖」，該圖所示為本發明之雙天線通訊方法流程圖之一實施例，應用於具有第一天線與第二天線之通訊裝置，包含下列步驟。

步驟S10：判斷訊號屬於第一通訊模式或第二通訊模式。其中，第一通訊模式與第二通訊模式可支援多重輸入多重輸出(MIMO)之通訊協定。於此，第一通訊模式可為WLAN模式，第二通訊模式可為WiMAX模式。

步驟S20：當訊號屬於第一通訊模式時，切換第一天線與第二天線同時進行第一通訊模式之傳輸。

步驟S30：當訊號屬於第二通訊模式時，切換第一天線與第二天線同時進行第二通訊模式之傳輸。

上述之步驟說明，當第一與第二通訊模式支援MIMO時之通訊方法。除此之外，本發明所提出之雙天線通訊方法，亦可支援單輸入單輸出(Single－Input Single－Output，SISO)通訊協定。此時，可包含下列步驟：判斷多個訊號分別屬於第一通訊模式與第二通訊模式；切換第一天線進行第一通訊模式之傳輸；切換第二天線進行第二通訊模式之傳輸。當然，也可由第二天線進行第一通訊模式之傳輸，而第一天線進行第二通訊模式之傳輸。

此外，可配置第一天線垂直於第二天線，用以接收不同極化之訊號。其中，第一天線與第二天線之頻段可為2.3~2.7GHz。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，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。

1‧‧‧雙天線通訊裝置

10‧‧‧第一天線

20‧‧‧第二天線

30‧‧‧第一通訊模組

32‧‧‧第一連接埠

34‧‧‧第二連接埠

40‧‧‧第二通訊模組

42‧‧‧第三連接埠

44‧‧‧第四連接埠

50‧‧‧第一切換模組

60‧‧‧第二切換模組

第1圖：本發明之雙天線通訊裝置第一實施例示意圖第2圖：本發明之雙天線通訊裝置第二實施例示意圖第3圖：本發明之雙天線通訊裝置第三實施例示意圖第4圖：本發明之雙天線通訊裝置第四實施例示意圖第5圖：本發明之雙天線通訊裝置第五實施例示意圖第6圖：本發明之雙天線通訊方法流程圖之一實施例

1‧‧‧雙天線通訊裝置

10‧‧‧第一天線

20‧‧‧第二天線

30‧‧‧第一通訊模組

32‧‧‧第一連接埠

34‧‧‧第二連接埠

40‧‧‧第二通訊模組

42‧‧‧第三連接埠

44‧‧‧第四連接埠

50‧‧‧第一切換模組

60‧‧‧第二切換模組

Claims (20)

1. 一種雙天線通訊裝置，包含：一第一天線；一第二天線；一第一通訊模組，具有一第一連接埠與一第二連接埠；一第二通訊模組，具有一第三連接埠與一第四連接埠，其中該第一通訊模組與該第二通訊模組為不同的通訊模式；一第一切換模組，依據一訊號，切換該第一天線耦接於該第一通訊模組之該第一連接埠與該第二通訊模組之該第三連接埠其中之一；及一第二切換模組，依據該訊號，切換該第二天線耦接於該第一通訊模組之該第二連接埠與該第二通訊模組之該第四連接埠其中之一。
2. 如請求項1之雙天線通訊裝置，其中該第一通訊模組與該第二通訊模組係支援多重輸入多重輸出(MIMO)之通訊協定。
3. 如請求項1之雙天線通訊裝置，其中該第一通訊模組係為WLAN模組。
4. 如請求項1之雙天線通訊裝置，其中該第二通訊模組係為WiMAX模組。
5. 如請求項1之雙天線通訊裝置，其中該第一切換模組控制該第一連接埠與該第三連接埠分別為致能(enable)及禁能(dsiable)其中之一。
6. 如請求項1之雙天線通訊裝置，其中該第二切換模組控制該第二連接埠與該第四連接埠分別為致能及禁能其中之一。
7. 如請求項1之雙天線通訊裝置，其中該第一天線與該第二天線係為垂直配置，用以接收不同極化之訊號。
8. 如請求項1之雙天線通訊裝置，其中該第一天線與該第二天線之頻段係為2.3~2.7GHz。
9. 一種雙天線通訊方法，應用於具有一第一天線與一第二天線之通訊裝置，包含下列步驟：判斷一訊號屬於一第一通訊模式與一第二通訊模式其中之一，其中該第一通訊模式與該第二通訊模式為不同的通訊模式；當該訊號屬於該第一通訊模式，切換該第一天線與該第二天線同時進行該第一通訊模式之傳輸；及當該訊號屬於該第二通訊模式，切換該第一天線與該第二天線同時進行該第二通訊模式之傳輸。
10. 如請求項9之雙天線通訊方法，其中該第一通訊模式與該第二通訊模式係支援多重輸入多重輸出(MIMO)之通訊協定。
11. 如請求項9之雙天線通訊方法，其中該第一通訊模式係為WLAN模式。
12. 如請求項9之雙天線通訊方法，其中該第二通訊模式資料係為WiMAX模式。
13. 如請求項9之雙天線通訊方法，更包含下列步驟：判斷多個該等訊號分別屬於該第一通訊模式與該第二通訊模式；切換該第一天線進行該第一通訊模式之傳輸；及切換該第二天線進行該第二通訊模式之傳輸。
14. 如請求項9之雙天線通訊方法，更包含下列步驟：配置該第一天線垂直於該第二天線，以接收不同極化之訊號。
15. 如請求項9之雙天線通訊方法，其中該第一天線與該第二天線之頻段係為2.3~2.7GHz。
16. 一種雙天線通訊方法，應用於具有一第一天線與一第二天線之一通訊裝置，包含下列步驟：判斷該通訊裝置所傳輸之複數訊號係屬於一第一通訊模式與一第二通訊模式其中至少一者，其中該第一通訊模式與該第二通訊模式為不同的通訊模式；當判斷該等訊號屬於該第一通訊模式，切換該第一天線與該第二天線同時進行該第一通訊模式之多重輸入多重輸出傳輸；及當判斷該等訊號屬於該第二通訊模式，切換該第一天線與該第二天線同時進行該第二通訊模式之多重輸入多重輸出傳輸。
17. 如請求項16之雙天線通訊方法，更包含下列步驟：當判斷該等訊號各分別屬於該第一及第二通訊模式，切換該第一天線與該第二天線，分別供同時進行該第一及第二通訊模式傳輸。
18. 一種多重輸入多重輸出(MIMO)通訊方法，應用於具有一第一天線及一第二天線且支援複數通訊模式之一通訊裝置，其中該些通訊模式為不同的通訊模式，包含下列步驟：(a)判斷該通訊裝置所傳輸之複數訊號係屬於該等通訊模式之其中何者；及(b)若經判斷該等訊號係屬於該等通訊模式中之一第一通訊模式，則切換該第一天線與該第二天線，以同時進行該第一通訊模式之多 重輸入多重輸出傳輸。
19. 如請求項18之多重輸入多重輸出通訊方法，其中於步驟(a)中該通訊裝置所傳輸之該等訊號，係包括該通訊裝置所傳送或接收之訊號其中至少一者。
20. 一種多重輸入多重輸出(MIMO)通訊方法，應用於具有一第一天線、一第二天線、一第一通訊模式射頻電路及一第二通訊模式射頻電路之一通訊裝置，其中該第一通訊模式與該第二通訊模式為不同的通訊模式包含下列步驟：依據複數訊號所屬之通訊模式，將該第一及第二天線導接至該等訊號所屬模式之該第一與第二通訊模式射頻電路其中一者；及將該等訊號透過該第一天線、該第二天線與該第一、第二天線導接之該射頻電路傳送或接收。