TWI584528B - 智能天線操舵方法 - Google Patents

智能天線操舵方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI584528B
TWI584528B TW104138806A TW104138806A TWI584528B TW I584528 B TWI584528 B TW I584528B TW 104138806 A TW104138806 A TW 104138806A TW 104138806 A TW104138806 A TW 104138806A TW I584528 B TWI584528 B TW I584528B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
wireless network
network device
data
directional
antenna
Prior art date
Application number
TW104138806A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201719971A (zh
Inventor
董明達
廖嘉信
Original Assignee
酷米科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 酷米科技股份有限公司 filed Critical 酷米科技股份有限公司
Priority to TW104138806A priority Critical patent/TWI584528B/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI584528B publication Critical patent/TWI584528B/zh
Publication of TW201719971A publication Critical patent/TW201719971A/zh

Links

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

智能天線操舵方法
本發明係關於無線網路天線之技術領域，尤指用以使得位於死角的電子產品能夠有效提高連網速度的一種智能天線操舵方法。
隨著筆記型電腦、平板電腦以及智慧型手機的普及化，人們係無時無刻需要無線網路之服務。因此，很多國家於是將提供高覆蓋率的WiFi網路視為國家建設發展的主要重點之一。例如，在美國紐約市的街頭已經出現了170個具備WiFi AP(Access Point)功能的公共垃圾桶，用以提供路人頻寬達50~75MB的公共免費WiFi網路。
眾所周知的是，目前市售的無線網路基地台(WiFi AP)或無線網路路由器(WiFi router)通常係搭載全向性(Omni-directional)天線。如圖1所示的全向式天線的操作示意圖，全向性天線係為一種偶極(dipole)天線。圖1之中的示意圖(a)係顯示一般的全向式天線之無線電波的發射狀態，其中，全向性天線的無線電波的輻射能量在每個方位都會一致。並且，如圖1之中的示意圖(b)所示，壓縮全向式天線之無線電波的垂直輻射範圍係能夠使得全向式天線之無線電波的水平傳輸距離隨著波束的集中而延伸，進而將無線電波集中發射至需要覆蓋之點或區域)。
由於市售的WiFi AP或WiFi router係主要搭載全向性天線並通常設置在一般家庭環境、辦公室環境、與/或公共場所之內，市售的WiFi AP或WiFi router係於無線網路的覆蓋範圍上顯示出以下主要問題:如圖2所示的單一台WiFi AP的應用示意圖，其中可明顯發現到，當單一台WiFi AP被設置於一特定應用環境中，例如一辦公室環境，WiFi AP常因受到信號干擾或牆壁阻隔之故，導致該WiFi AP的無線電波無法全面覆蓋該應用環境，而於該應用環境產生信號接收死角。可想而知，位於該信號接收死角的電子產品將無法透過該WiFi AP正常地連網。
為了解決上述單一台WiFi AP使用上的缺陷，如圖3所示的多台WiFi AP的應用示意圖，使用者通常會進一步設置1台或2台於該應用環境中，藉此方式使得WiFi AP的無線網路訊號能夠全面覆蓋該應用環境，使得該應用環境沒有任何信號接收死角。然而，由於這樣的解決方案會導致使用者的WiFi AP的購置成本增加，顯然並非最佳的解決方案。
由上所述，可以得知目前搭載於市售WiFi AP或WiFi router的天線並無法使得該WiFi AP或WiFi router的無線網路電波全面覆蓋一特定的應用環境。有鑒於此，本案之發明人極力加以研究發明，終於研發完成用以使得位於死角的電子產品能夠有效提高連網速度的一種智能天線操舵方法。
本發明之主要目的在於提供一種智能天線操舵方法。不同於習知技術係於一特定的應用環境中設置多台WiFi AP以提升該應用環境的無線網路覆蓋範圍，本發明之方法係透過軟體或者韌體的方式整合於一無線網路裝置之中。如此，當該無線網路裝置初次工作或者被重新啟動時，本發明之方法即根據該無線網路裝置所傳收的無線網路訊號之各種參數，進而設定與調整該無線網路裝置之複數根無線網路天線，使得該無線網路裝置之無線網路訊號能夠盡可能覆蓋該應用環境；這樣一來，則該應用環境之中的所有用戶(Client)都能夠透過該無線網路裝置而使用最佳品質之網路。
因此，為了達成上述本發明之目的，本案之發明人係提供一種智能天線操舵方法，係應用於具有複數組無線網路天線的一無線網路裝置之中；其中，該無線網路裝置係設置於一應用環境之中，且該智能天線操舵方法係包括以下步驟：   (1)啟動該智能天線操舵方法，同時讀取設定於該無線網路裝置之中的多組基礎參數；   (2)根據該多組基礎參數設定複數組方向性掃描規劃之資料陣列，其中，每一組方向性掃描規劃之資料陣列係具有至少一組登錄資料(entry record)；    (3)對應於該無線網路裝置之該複數組指向性天線，進而逐一讀取所述方向性掃描規劃之資料陣列的該登錄資料；    (4)確定是否所述方向性掃描規劃之資料陣列所具有的該登錄資料為有效的，若是，則執行步驟(5)；若否，則執行步驟(7)；    (5)根據該方向性掃描規劃之資料陣列進而對該無線網路裝置之該複數組無線網路天線進行設定與調整；並且，於完成該無線網路天線之設定與調整後，讀取該無線網路裝置之複數個無線網路參數之數值；   (6)再次讀取該無線網路裝置之複數個無線網路參數之數值，進以計算出對應於該無線網路裝置的該組登錄資料的一最佳無線網路權重值，並將該最佳無線網路權重值儲存於對應的該方向性掃描規劃之資料陣列的該組登錄資料之最佳無線網路權重值欄位中；接著重複執行該步驟(3)與該步驟(4)，直至完成所有無線網路天線之設定與調整；   (7)自該方向性掃描規劃之資料陣列裡面所有已經被訪問操作過的該登錄資料之中讀取出所有的最佳無線網路權重值；進一步地，對應於所有已經被訪問操作過的該登錄資料，自所有的最佳無線網路權重值之中找出一最大無線網路權重值；   (8)確定是否所找出的該最大無線網路權重值係大於或等於一最小有效經驗值，若是，則執行步驟(9)；若否，則執行步驟(10)；   (9)根據具有該最大無線網路權重值之該方向性掃描規劃之資料陣列之中的該登錄資料，進而對該無線網路裝置之該複數組無線網路天線進行設定與調整；接著執行步驟(11)；以及  (10)將該無線網路裝置之該複數組無線網路天線進行設定與調整，使其成為以全方向性的方式進行無線網路之訊號傳輸；以及  (11)等候一差值時間經過，再重複步驟(2)至步驟(10)；其中，所述差值時間係為執行一次完整方向性掃描規劃的時間頻率(big-T)與於一方向性掃描規劃內完成所有方向性掃描所需時間(scan-T)的差值。
為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種智能天線操舵方法，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之較佳實施例。
請參閱圖4，為具有複數組無線網路天線的一無線網路裝置的立體圖。本發明之一種智能天線操舵方法係透過軟體或者韌體的方式應用於如圖4所示的無線網路裝置1之中；其中，軟體指的是程式語言，例如：C語言、MATLAB、或FORTRAN等，當然不以此為限。另外，韌體指的是嵌有特定程式的微處理器。於此，必須特別說明的是，雖然圖4所示的無線網路裝置1為一無線網路之基地台(WiFi accessing point (AP))，但並非用以限制本發明所述方法之應用範圍。本發明所述之方法可以進一步被應用在無線網路之路由器、無線網路之中繼器、或無線網路之網路卡，但不以此為限。
請參閱圖5A~圖5D，為本發明之一種智能天線操舵方法的步驟流程圖。在開始說明本發明之智能天線操舵方法的步驟流程之前，必須先說明該方法之中特別定義的多個簡易表示(Notation)，整理於下表(一)之中。 表(一) <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0002"><TBODY><tr><td> 簡易表示(Notation) </td><td> 描述 (Description) </td></tr><tr><td> iFAST </td><td> 智能天線操舵技術 ( Intelligent Fast Antenna Steering Technology ) </td></tr><tr><td> SAM </td><td>   具有可調式方向性之智能天線模組 (Smart Antenna Module with antenna direction adaptation capability )   </td></tr><tr><td> antDirCap </td><td>   天線指向能力 (Antenna Direction Capability of a specific wireless data stream of a specific SAM )   </td></tr><tr><td> allDirScanArray </td><td>   方向性掃描規劃之資料陣列 (Data Structure used to describe a comprehensive antenna direction scan cycle)   </td></tr><tr><td> streamN </td><td>   無線網路之空間流的數量 (Number of a spatial stream of a WiFi system)   </td></tr><tr><td> small-T </td><td>   完成單一組方向性掃描的時間 (Scan time per smart antenna direction)   </td></tr><tr><td> scan-T </td><td>   於一方向性掃描規劃內完成所有方向性掃描所需時間  (Time needed for performing operations defined in allDirScanArray)   </td></tr><tr><td> big-T </td><td> 執行一次完整方向性掃描規劃的時間頻率 (Frequency of a comprehensive antenna scan cycle to be completed in a WiFi system having SAM)   </td></tr><tr><td> dsnParam </td><td> 無線網路參數 包含: TxRate、TxSuccess、RxRate、RxSuccess、RSSI、TxFailCount、RxWithCRC、RxDuplicate、RxDropDueToOutOfResource、False CCA、AMPDU TxFailCount、AMPDU PER/RSSI   </td></tr><tr><td> best-W </td><td>   最佳無線網路權重值   </td></tr></TBODY></TABLE>
如圖5A~圖5D所示，本發明之智能天線操舵方法係首先執行步驟(S01)與步驟(S02): 啟動該智能天線操舵方法同時讀取設定於該無線網路裝置1之中的多組基礎參數，並根據該多組基礎參數設定複數組方向性掃描規劃之資料陣列；其中，每一組方向性掃描規劃結果之資料陣列係具有至少一組登錄資料(entry record)。
於步驟(S01)之中，所需讀取的多組基礎參數為antDirCap、streamN、small-T、以及big-T。如同圖6的時間軸圖所繪示的，部分基礎參數係必須於軟體或韌體啟動前事先設定的，例如：無線網路裝置1的天線指向能力(antDirCap)、無線網路裝置1的空間流的數量(streamN)以及本發明之方法執行一次完整方向性掃描規劃的時間頻率(big-T)。如此，當完成antDirCap與streamN之讀取後，便可藉由以下公式(1)計算得到於一方向性掃描規劃內完成所有方向性掃描所需時間: scan-T=small-T x (antDirCap) streamN。
繼續地參閱圖6，假設整合有本發明之方法的無線網路裝置1的天線指向能力(antDirCap)與空間流的數量(streamN)皆為2，則經由公式(1)可計算出scan-T係為small-T的4倍。其中，每一組由程式語言所設定的資料陣列allDirScanArray[]，會具有至少一登錄資料(entry record)。舉例而言，假設天線指向能力(antDirCap)與空間流的數量(streamN)皆為2，則allDirScanArray[]之中會有4組登錄資料，分別為 entry record 1、entry record 2、entry record 3、與 entry record 4，並且，4組登錄資料之中關於天線指向(antenna direction)欄位值的變數則分別由dir1、dir2、dir3、dir4所表示。
完成步驟(S02)之後，本發明之方法係接著執行步驟(S03)與步驟(S04): 對應於該無線網路裝置1之該複數組指向性天線進而逐一讀取所述方向性掃描規劃之資料陣列的該至少一組登錄資料，接著確定是否所述方向性掃描規劃之資料陣列所具有的該登錄資料為有效的。必須特別說明的是，於該步驟(S04)之中，係藉由判斷是否所述向性掃描規劃之資料陣列所具有的該登錄資料大於或等於該最小有效經驗值的方式，進而確認該登錄資料是否為有效的。於本發明中，所述最小有效經驗值指的針對該無線網路裝置1之複數個無線網路參數的整體評估後的量化數值，且該最小有效經驗值會隨著設置有該無線網路裝置1之應用環境的類型而變動。例如:設置於1樓辦公室與地下5樓停車場之兩個無線網路裝置1，其對應的最小有效經驗值會彼此不同。
當步驟(S04)的判斷結果為“是”時，本發明的方法係接著執行步驟(S05)：根據該方向性掃描規劃之資料陣列進而對該無線網路裝置之該複數組無線網路天線進行設定與調整。請參閱圖7所繪示的無線網路裝置1之該複數組無線網路天線的設定與調整的示意圖，其中，該複數組無線網路天線所發射的無線電波的垂直輻射範圍係受到壓縮，使得該無線網路天線之無線電波的水平傳輸距離隨著波束的集中而延伸，進而將無線電波集中發射至需要覆蓋之點或區域。於此，必須特別說明的是，圖7的示意圖只是示範性地介紹該無線網路裝置1之無線網路天線如何地被設定與調整，並非特別限定該無線網路天線的調整方式。
並且，於步驟(S05)之中，當完成該無線網路天線之設定與調整之後，便接續著讀取該無線網路裝置1之複數個無線網路參數的數值，進而等候一完成單一組方向性掃描的時間(one small-T)經過(執行步驟(S05a))。並且，當所述small-T經過以後，方法流程便接著執行步驟(S06):再次讀取該無線網路裝置1之複數個無線網路參數之數值，進以計算出對應於該無線網路裝置1的該組登錄資料的一最佳無線網路權重值，並將該最佳無線網路權重值儲存於對應的該方向性掃描規劃之資料陣列的該組登錄資料之最佳無線網路權重值欄位中。
本發明設計步驟(S06)之目的在於確認預設的“登錄資料”是否適用於該無線網路裝置1之應用環境。因此，即使該無線網路裝置1之無線網路天線已經完成設定與調整，仍舊必須讀取該無線網路裝置1之複數個無線網路參數之數值，然後計算出最佳無線網路權重值，並接著確認計算而得的最佳無線網路權重值是否的確大於或等於最小的有效經驗值。並且，完成步驟(S06)之後，必須再重複執行步驟(S03)與步驟(S04)，直至每一組方向性掃描規劃之資料陣列allDirScanArray[]之中的所有登錄資料都被完成相同的確認，例如自entry record 1確認至entry record 4，藉以完成該無線網路裝置1之所有無線網路天線的設定與調整，使得位於該應用環境之中的所有用戶(Client)都能夠透過該無線網路裝置1而使用最佳品質之網路。必須特別說明的是，此處所稱用戶(Client)，並非特別意指筆記型電腦、智慧型手機等電子產品，所稱用戶也可能是無線網路之分享器或無線網路之中繼器。
當然，個別的無線網路工程師會採用不同的方式去獲得所數最小的有效經驗值或最佳無線網路權重值，藉以確保無線網路的傳輸品質。本發明在此提供公式(2)與公式(3)，用以計算所述最佳無線網路權重值之數值。其中，公式(2)為 :best-W=(TxRate * TxSuccess)+(RxRate * RxSuccess)+RSSI * k。再者，公式(3)為: best-W=TxFailCount+RxWithCRC+RxDuplicate+RxDropDueToOutOfResource+FalseCCA+AMPDUTxFailCount+0.5(AMPDU PER/RSSI)。
雖然上述公式(2)與公式(3)所載之複數個無線網路參數已經為無線網路技術領域之工程人員所熟知，但，吾人仍舊將該些無線網路參數之定義與說明，整理於下表(二)之中。 表(二) <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0003"><TBODY><tr><td> 簡易表示(Notation) </td><td> 描述 (Description) </td></tr><tr><td> TxRate </td><td> 該無線網路裝置之傳輸資料速率 </td></tr><tr><td> TxSuccess </td><td>   該無線網路裝置所傳輸成功的數據幀 (的數量)   </td></tr><tr><td> RxRate </td><td>   該無線網路裝置之接收資料速率   </td></tr><tr><td> RxSuccess </td><td>   該無線網路裝置所接收成功的數據幀 (的數量)   </td></tr><tr><td> RSSI </td><td>   該無線網路裝置之收訊強度指標 (Received Signal Strength Indicator, RSSI)   </td></tr><tr><td> k </td><td>   表示為一經驗常數，隨著不同的應用環境而變動   </td></tr><tr><td> TxFailCount </td><td>   該無線網路裝置所傳輸錯誤的數據幀 (的數量)   </td></tr><tr><td> RxWithCRC </td><td>   該無線網路裝置所接收的具有迴圈冗餘碼的數據幀(的數量)   </td></tr><tr><td> RxDuplicate </td><td>   該無線網路裝置接收並複製成功的數據幀 (的數量)   </td></tr><tr><td> RxDropDueToOutOfResource </td><td>   該無線網路裝置所接收的數據幀之中的丟失數   </td></tr><tr><td> False CCA </td><td>   該無線網路裝置之空閒通道 的錯誤信息 (False Clear Channel Assessment)     </td></tr><tr><td> AMPDU TxFailCount </td><td>   該無線網路裝置之實體層封包的傳輸錯誤數 (Frame Packing At MAC Layer)     </td></tr><tr><td> PER </td><td>   訊框錯誤率 (Packet Error Rate, PER)   </td></tr></TBODY></TABLE>
相反地，當步驟(S04)的判斷結果為“否”時，本發明的方法係接著執行步驟(S07)：自該方向性掃描規劃之資料陣列裡面所有已經被訪問操作過的該登錄資料之中讀取出所有的最佳無線網路權重值；進一步地，對應於所有已經被訪問操作過的該登錄資料，自所有的最佳無線網路權重值之中找出一最大無線網路權重值。於此，必須解釋的是，當整合有本發明之方法的無線網路裝置1被設置於一個新的應用環境之中的時候，無線網路裝置1內部的軟體或韌體可能沒有預先設置有相關的對應資料；在這種情況下，所述方向性掃描規劃之資料陣列allDirScanArray[]將不具有所述的登錄資料(entry record)。因此，必須執行步驟(S07)以重新計算最佳無線網路權重值，並將其作為登錄資料載於資料陣列之中。
完成步驟(S07)之後，本發明之方法係接著執行步驟(S08): 確定是否所找出的該最大無線網路權重值係大於或等於一最小有效經驗值。並且，當步驟(S08)的判斷結果為“是”時，則繼續執行步驟(S09)，具有該最大無線網路權重值之該方向性掃描規劃之資料陣列之中的該登錄資料，進而對該複數組無線網路天線進行設定與調整。最後，則執行步驟(S11)，等候一差值時間經過，再重複步驟(2)至步驟(10)，進而使得位於該應用環境之中的所有用戶(Client)都能夠透過該無線網路裝置1而使用最佳品質之網路。其中，所述差值時間係為執行一次完整方向性掃描規劃的時間頻率(big-T)與於一方向性掃描規劃內完成所有方向性掃描所需時間(scan-T)的差值。
相反地，當步驟(S08)的判斷結果為“否”時，則繼續執行步驟(S10)，將該無線網路裝置1之該複數組無線網路天線進行設定與調整，使其成為以全方向性的方式進行無線網路之訊號傳輸。在這樣的情況下，表示特定的方向性掃描規劃之資料陣列無法運算出最佳的權重值；然而，必須特別說明的是，單一組方向性掃描規劃之資料陣列無法運算出最佳的權重值，並不表示所有的方向性掃描規劃之資料陣列都無法運算出最佳的權重值。因此，當完成該複數組無線網路天線之設定與調整以後，有可能部分的天線被調整至以全方向性的方式進行無線網路之訊號傳輸，而部分的天線則根據載有最佳權重值之方向性掃描規劃之資料陣列而被進行相應的設定與調整。
如此，上述係已經清楚、完整地說明本發明之一種智能天線操舵方法的步驟流程與技術特徵；接著，為了證明此智能天線操舵方法的可行性，吾人係完成兩組實驗加以證實之。
實驗一 : 將整合有智能天線操舵方法之無線網路裝置 1 設置於一般住家環境中 。
請參閱圖8，為一般住家環境的平面示意圖。如圖8所示，一網路伺服器2、整合有智能天線操舵方法之一無線網路裝置1、以及一無線網路分享器3係分別被擺置於住家環境之中的O、P1與P2之位置點。其中，該網路伺服器2為IxChariot Server，且該無線網路分享器3為2x2/11n的無線網路分享器；並且，該網路伺服器2係以透過一乙太網路21而連接至該無線網路裝置1。實驗一之相關實驗數據係載於下列表(三)、表(四)與表(五)之中。並且，由相關實驗數據，吾人可以得知的是，相較於習知的載有偶極天線之無線網路裝置，整合有智能天線操舵方法之無線網路裝置，其係能夠在一般的住家環境中提供用戶(Client)較高的網路封包流通率(Throughput)；亦即，位於該住家環境之中的所有用戶(Client)係能夠透過整合有智能天線操舵方法之無線網路裝置而使用最佳品質之網路。 表(三) <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0004"><TBODY><tr><td> 2.4G Channel 13 </td></tr><tr><td> 天線角度 </td><td> 網路封包流通率 Throughput(Mbps) </td></tr><tr><td> P1點擺放習知的載有偶極天線之無線網路裝置 </td><td> P1點擺放整合有智能天線操舵方法之一無線網路裝置 </td><td> ΔTP (Mbps) </td><td> ΔTP (%) </td></tr><tr><td> 0<sup>o</sup></td><td> 172.151 </td><td> 190.626 </td><td> 18.475 </td><td> 11% </td></tr><tr><td> 45<sup>o</sup></td><td> 153.620 </td><td> 140.023 </td><td> 13.597 </td><td> -9% </td></tr><tr><td> 90<sup>o</sup></td><td> 167.284 </td><td> 189.578 </td><td> 22.294 </td><td> 13% </td></tr><tr><td> 135<sup>o</sup></td><td> 167.691 </td><td> 171.164 </td><td> 3.473 </td><td> 2% </td></tr><tr><td> 180<sup>o</sup></td><td> 135.942 </td><td> 182.088 </td><td> 46.146 </td><td> 34% </td></tr><tr><td> 225<sup>o</sup></td><td> 145.338 </td><td> 176.798 </td><td> 31.460 </td><td> 22% </td></tr><tr><td> 270<sup>o</sup></td><td> 142.981 </td><td> 168.685 </td><td> 25.703 </td><td> 18% </td></tr><tr><td> 315<sup>o</sup></td><td> 171.240 </td><td> 186.038 </td><td> 14.798 </td><td> 9% </td></tr><tr><td> Maximum Gain(%) </td><td> 34% </td></tr><tr><td> Average Gain (%) </td><td> 12% </td></tr></TBODY></TABLE>表(四) <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 2.4G Channel 13 </td></tr><tr><td> 天線角度 </td><td> 網路封包流通率 Throughput(Mbps) </td></tr><tr><td> P2點擺放習知的載有偶極天線之無線網路裝置 </td><td> P2點擺放整合有智能天線操舵方法之一無線網路裝置 </td><td> ΔTP (Mbps) </td><td> ΔTP (%) </td></tr><tr><td> 0<sup>o</sup></td><td> 57.959 </td><td> 81.536 </td><td> 23.577 </td><td> 41% </td></tr><tr><td> 45<sup>o</sup></td><td> 60.453 </td><td> 77.071 </td><td> 16.618 </td><td> 27% </td></tr><tr><td> 90<sup>o</sup></td><td> 50.652 </td><td> 71.492 </td><td> 20.840 </td><td> 41% </td></tr><tr><td> 135<sup>o</sup></td><td> 70.835 </td><td> 71.322 </td><td> 0.487 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> 180<sup>o</sup></td><td> 51.831 </td><td> 75.089 </td><td> 23.258 </td><td> 45% </td></tr><tr><td> 225<sup>o</sup></td><td> 52.910 </td><td> 78.098 </td><td> 25.188 </td><td> 48% </td></tr><tr><td> 270<sup>o</sup></td><td> 63.169 </td><td> 76.123 </td><td> 12.953 </td><td> 21% </td></tr><tr><td> 315<sup>o</sup></td><td> 50.239 </td><td> 88.594 </td><td> 38.355 </td><td> 76% </td></tr><tr><td> Maximum Gain(%) </td><td> 76% </td></tr><tr><td> Average Gain (%) </td><td> 34% </td></tr></TBODY></TABLE>表(五) <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 2.4G Channel 13 </td></tr><tr><td> 天線角度 </td><td> 網路封包流通率 Throughput(Mbps) </td></tr><tr><td> P3點擺放習知的載有偶極天線之無線網路裝置 </td><td> P3點擺放整合有智能天線操舵方法之一無線網路裝置 </td><td> ΔTP (Mbps) </td><td> ΔTP (%) </td></tr><tr><td> 0<sup>o</sup></td><td> 25.325 </td><td> 39.851 </td><td> 14.526 </td><td> 57% </td></tr><tr><td> 45<sup>o</sup></td><td> 16.667 </td><td> 38.349 </td><td> 21.682 </td><td> 130% </td></tr><tr><td> 90<sup>o</sup></td><td> 33.931 </td><td> 35.719 </td><td> 1.787 </td><td> 5% </td></tr><tr><td> 135<sup>o</sup></td><td> 26.170 </td><td> 33.762 </td><td> 7.592 </td><td> 29% </td></tr><tr><td> 180<sup>o</sup></td><td> 33.869 </td><td> 40.015 </td><td> 6.146 </td><td> 18% </td></tr><tr><td> 225<sup>o</sup></td><td> 25.996 </td><td> 36.863 </td><td> 10.867 </td><td> 42% </td></tr><tr><td> 270<sup>o</sup></td><td> 20.270 </td><td> 29.974 </td><td> 9.704 </td><td> 48% </td></tr><tr><td> 315<sup>o</sup></td><td> 18.967 </td><td> 53.390 </td><td> 34.422 </td><td> 181% </td></tr><tr><td> Maximum Gain(%) </td><td> 181% </td></tr><tr><td> Average Gain (%) </td><td> 64% </td></tr></TBODY></TABLE>
實驗二 : 將整合有智能天線操舵方法之無線網路裝置 1 設置於地下室環境中 。
請參閱圖9，為地下室環境的平面示意圖。如圖9所示，整合有智能天線操舵方法之一無線網路裝置1、一無線網路用戶3a、作為干擾源之一無線網路裝置1b、以及作為干擾源之一無線網路用戶3b係被擺置位於地下5樓的地下室環境之中，並分別位於P1、P2、P3、與P4之位置點。實驗的數據係載於下列表(六)與表(七)之中，其中表(六)之實驗數據係基於該干擾源之微弱干擾下所測得，且表(七)之實驗數據係基於該干擾源之強烈干擾下所測得。並且，由相關實驗數據，吾人可以得知的是，相較於習知的載有偶極天線之無線網路裝置，整合有智能天線操舵方法之無線網路裝置，其係能夠在具有無線網路干擾源的環境之中提供用戶(Client)較高的網路封包流通率(Throughput)；亦即，位於該具有無線網路干擾源的環境之中的所有用戶(Client)係能夠透過整合有智能天線操舵方法之無線網路裝置而使用最佳品質之網路。 表(六) <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0005"><TBODY><tr><td> 2.4G Channel 8 </td></tr><tr><td> 天線角度 </td><td> 網路封包流通率 Throughput(Mbps) </td></tr><tr><td> P1點擺放習知的載有偶極天線之無線網路裝置 </td><td> P1點擺放整合有智能天線操舵方法之一無線網路裝置 </td><td> ΔTP (Mbps) </td><td> ΔTP (%) </td></tr><tr><td> 0<sup>o</sup></td><td> 37.050 </td><td> 41.044 </td><td> 3.994 </td><td> 11% </td></tr><tr><td> 45<sup>o</sup></td><td> 21.055 </td><td> 33.062 </td><td> 12.007 </td><td> 57% </td></tr><tr><td> 90<sup>o</sup></td><td> 41.623 </td><td> 49.626 </td><td> 8.003 </td><td> 19% </td></tr><tr><td> 135<sup>o</sup></td><td> 42.485 </td><td> 44.412 </td><td> 1.927 </td><td> 5% </td></tr><tr><td> 180<sup>o</sup></td><td> 29.549 </td><td> 52.927 </td><td> 23.378 </td><td> 79% </td></tr><tr><td> 225<sup>o</sup></td><td> 37.613 </td><td> 46.382 </td><td> 8.769 </td><td> 23% </td></tr><tr><td> 270<sup>o</sup></td><td> 37.221 </td><td> 36.516 </td><td> 0.705 </td><td> -2% </td></tr><tr><td> 315<sup>o</sup></td><td> 37.954 </td><td> 41.945 </td><td> 3.991 </td><td> 11% </td></tr><tr><td> Maximum Gain(%) </td><td> 79% </td></tr><tr><td> Average Gain (%) </td><td> 25% </td></tr></TBODY></TABLE>表(七) <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 2.4G Channel 8 </td></tr><tr><td> 天線角度 </td><td> 網路封包流通率 Throughput(Mbps) </td></tr><tr><td> P1點擺放習知的載有偶極天線之無線網路裝置 </td><td> P1點擺放整合有智能天線操舵方法之一無線網路裝置 </td><td> ΔTP (Mbps) </td><td> ΔTP (%) </td></tr><tr><td> 0<sup>o</sup></td><td> 29.224 </td><td> 36.577 </td><td> 7.353 </td><td> 25% </td></tr><tr><td> 45<sup>o</sup></td><td> 8.660 </td><td> 22.181 </td><td> 13.521 </td><td> 156% </td></tr><tr><td> 90<sup>o</sup></td><td> 7.536 </td><td> 11.309 </td><td> 3.773 </td><td> 50% </td></tr><tr><td> 135<sup>o</sup></td><td> 15.340 </td><td> 42.180 </td><td> 26.840 </td><td> 175% </td></tr><tr><td> 180<sup>o</sup></td><td> 20.737 </td><td> 45.329 </td><td> 24.592 </td><td> 119% </td></tr><tr><td> 225<sup>o</sup></td><td> 34.203 </td><td> 37.034 </td><td> 2.831 </td><td> 8% </td></tr><tr><td> 270<sup>o</sup></td><td> 19.133 </td><td> 26.982 </td><td> 7.849 </td><td> 41% </td></tr><tr><td> 315<sup>o</sup></td><td> 35.921 </td><td> 32.889 </td><td> 3.032 </td><td> -8% </td></tr><tr><td> Maximum Gain(%) </td><td> 175% </td></tr><tr><td> Average Gain (%) </td><td> 71% </td></tr></TBODY></TABLE>
如此，上述係已完整、且清楚地說明本發明之智能天線操舵方法的步驟流程、技術特徵及其可行性；並且，經由上述可以得知本發明之方法係具有以下之優點：
(1)不同於習知技術係於一特定的應用環境中設置多台WiFi AP以令無線網路訊號能夠全面覆蓋該應用環境，本發明所提供的智能天線操舵方法係透過軟體或者韌體的方式整合於一無線網路裝置之中。如此，當該無線網路裝置初次工作或者被重新啟動時，本發明之方法即根據該無線網路裝置所傳收的無線網路訊號之各種參數，進而設定與調整該無線網路裝置之複數根無線網路天線，使得該無線網路裝置之無線網路訊號能夠盡可能覆蓋該應用環境；這樣一來，則該應用環境之中的所有用戶(Client)都能夠透過該無線網路裝置而使用最佳品質之網路。
(2)並且，實驗一的實驗數據係證實，相較於習知的載有偶極天線之無線網路裝置，整合有智能天線操舵方法之無線網路裝置，其係能夠在一般的住家環境中提供用戶(Client)較高的網路封包流通率(Throughput)；同時，實驗二的實驗數據進一步證實，相較於習知的載有偶極天線之無線網路裝置，整合有智能天線操舵方法之無線網路裝置，其係能夠在具有無線網路干擾源的環境之中提供用戶(Client)較高的網路封包流通率(Throughput)。
必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本發明可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
＜本發明＞
1‧‧‧無線網路裝置
S01~S05‧‧‧方法步驟
S06‧‧‧方法步驟
S07‧‧‧方法步驟
S08~S10‧‧‧方法步驟
S11‧‧‧方法步驟
big-T‧‧‧執行一次完整方向性掃描規劃的時間頻率
small-T‧‧‧完成單一組方向性掃描的時間
scan-T‧‧‧於一方向性掃描規劃內完成所有方向性掃描所需時間
allDirScanArray[]‧‧‧方向性掃描規劃之資料陣列
dir1‧‧‧登錄資料之中關於天線指向欄位值的變數
dir2‧‧‧登錄資料之中關於天線指向欄位值的變數
dir3‧‧‧登錄資料之中關於天線指向欄位值的變數
dir4‧‧‧登錄資料之中關於天線指向欄位值的變數
2‧‧‧網路伺服器
21‧‧‧乙太網路
3‧‧‧無線網路分享器
O‧‧‧位置點
P1‧‧‧位置點
P2‧‧‧位置點
P3‧‧‧位置點
圖1為全向式天線的操作示意圖； 圖2為單一台WiFi AP的應用示意圖； 圖3為多台WiFi AP的應用示意圖； 圖4為具有複數組無線網路天線的一無線網路裝置的立體圖； 圖5A~圖5D為本發明之一種智能天線操舵方法的步驟流程圖； 圖6係示出一時間軸圖； 圖7為示出無線網路裝置之該複數組無線網路天線的設定與調整的示意圖； 圖8為一般住家環境的平面示意圖；以及 圖9為地下室環境的平面示意圖。
S01~S05‧‧‧方法步驟
S07‧‧‧方法步驟

Claims (9)

  1. 一種智能天線操舵方法，係應用於具有複數組無線網路天線的一無線網路裝置之中；其中，該無線網路裝置係設置於一應用環境之中，且該智能天線操舵方法係包括以下步驟：        (1)啟動該智能天線操舵方法，同時讀取設定於該無線網路裝置之中的多組基礎參數；         (2)根據該多組基礎參數設定複數組方向性掃描規劃之資料陣列，其中，每一組方向性掃描規劃之資料陣列係至少具有至少組一登錄資料(entry record)；          (3)對應於該無線網路裝置之該複數組指向性天線，進而逐一讀取所述方向性掃描規劃之資料陣列的該至少一組登錄資料；        (4)確定是否所述方向性掃描規劃之資料陣列所具有的該登錄資料為有效的，若是，則執行步驟(5)；若否，則執行步驟(7)；        (5)根據該方向性掃描規劃之資料陣列進而對該無線網路裝置之該複數組無線網路天線進行設定與調整；並且，於完成該無線網路天線之設定與調整後，讀取該無線網路裝置之複數個無線網路參數之數值；        (6)再次讀取該無線網路裝置之複數個無線網路參數之數值，進以計算出對應於該無線網路裝置的該組登錄資料的一最佳無線網路權重值，並將該最佳無線網路權重值儲存於對應的該方向性掃描規劃之資料陣列的該組登錄資料之最佳無線網路權重值欄位中；接著重複執行該步驟(3)與該步驟(4)，直至完成所有無線網路天線之設定與調整；         (7)自該方向性掃描規劃之資料陣列裡面所有已經被訪問操作過的該登錄資料之中讀取出所有的最佳無線網路權重值；進一步地，對應於所有已經被訪問操作過的該登錄資料，自所有的最佳無線網路權重值之中找出一最大無線網路權重值；         (8)確定是否所找出的該最大無線網路權重值係大於或等於一最小有效經驗值，若是，則執行步驟(9)；若否，則執行步驟(10)；         (9)根據具有該最大無線網路權重值之該方向性掃描規劃之資料陣列之中的該登錄資料，進而對該無線網路裝置之該複數組無線網路天線進行設定與調整；接著執行步驟(11)；以及         (10)將該無線網路裝置之該複數組無線網路天線進行設定與調整，使其成為以全方向性的方式進行無線網路之訊號傳輸；以及         (11)等候一差值時間經過，再重複步驟(2)至步驟(10)；其中，所述差值時間係為執行一次完整方向性掃描規劃的時間頻率與於一方向性掃描規劃內完成所有方向性掃描所需時間(scan-T)的差值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之智能天線操舵方法，其中，所述無線網路裝置可為下列任一者：無線網路之基地台、無線網路之路由器、無線網路之中繼器、無線網路之網路卡。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之智能天線操舵方法，其中，該步驟(1)之中所述的多組基礎參數係包括：該無線網路裝置的一天線指向能力(antenna direction capability)、該無線網路裝置的空間流的數量(Number of spatial stream)、完成單一組方向性掃描的最小時間、以及完成一次性的智能天線操舵方法的一完成一次完整的方向性掃描規劃所需時間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之智能天線操舵方法，其中，於該步驟(4)之中，係藉由判斷該登錄資料是否大於或等於該最小有效經驗值的方式，進而確認該登錄資料是否為有效的。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之智能天線操舵方法，其中，於該步驟(8)之中，所述最小有效經驗值係隨著設置有該無線網路裝置之該應用環境的類型而變動。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之智能天線操舵方法，其中該步驟(5)與步驟(6)之間更包括以下步驟：       (5a)等候一完成單一組方向性掃描的最小時間經過。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之智能天線操舵方法，其中，該完成一次完整的方向性掃描規劃所需時間係藉由以下公式(1)計算而得: scan-T=small-T x (antDirCap) streamN；       其中，所述公式(1)之中的scan-T表示為該於一方向性掃描規劃內完成所有方向性掃描所需時間，small-T表示為該完成單一組方向性掃描的時間，且antDirCap表示為該天線指向能力。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之智能天線操舵方法，其中，該最佳無線網路權重值係藉由以下公式(2)計算而得: best-W=(TxRate * TxSuccess)+(RxRate * RxSuccess)+RSSI * k；並且，於所述公式(2)之中：       所述TxRate表示為該無線網路裝置之傳輸資料速率；       所述TxSuccess表示為該無線網路裝置所傳輸成功的數據幀；       所述RxRate表示為該無線網路裝置之接收資料速率；       所述RxSuccess表示為該無線網路裝置所接收成功的數據幀；       所述RSSI表示為該無線網路裝置之收訊強度指標(Received Signal Strength Indicator, RSSI)；       所述k表示為一經驗常數。
  9. 如申請專利範圍第3項所述之智能天線操舵方法，其中，該最佳無線網路權重值係藉由以下公式(3)計算而得: best-W=TxFailCount+RxWithCRC+RxDuplicate+RxDropDueToOutOfResource+False CCA+AMPDU TxFailCount+0.5(AMPDU PER/RSSI)；並且，於所述公式(3)之中： 所述TxFailCount表示為該無線網路裝置所傳輸錯誤的數據幀；      所述RxWithCRC表示為該無線網路裝置所接收的具有迴圈冗餘碼的數據幀；      所述RxDuplicate表示為該無線網路裝置接收並複製成功的數據幀；      所述RxDropDueToOutOfResource表示為該無線網路裝置所接收的數據幀之中的丟失數；      所述False CCA表示為該無線網路裝置之空閒通道的錯誤信息(False Clear Channel Assessment)；       所述AMPDU TxFailCount表示為該無線網路裝置之實體層封包的傳輸錯誤數(Frame Packing At MAC Layer)；       所述PER表示為訊框錯誤率(Packet Error Rate, PER)；       所述RSSI表示為無線網路之收訊強度指標((Received Signal Strength Indicator, RSSI)。
TW104138806A 2015-11-23 2015-11-23 智能天線操舵方法 TWI584528B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW104138806A TWI584528B (zh) 2015-11-23 2015-11-23 智能天線操舵方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW104138806A TWI584528B (zh) 2015-11-23 2015-11-23 智能天線操舵方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI584528B true TWI584528B (zh) 2017-05-21
TW201719971A TW201719971A (zh) 2017-06-01

Family

ID=59367520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104138806A TWI584528B (zh) 2015-11-23 2015-11-23 智能天線操舵方法

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI584528B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011078951A2 (en) * 2009-12-24 2011-06-30 Intel Corporation Method and system for improving wireless link robustness using spatial diversity
CN102324957A (zh) * 2011-08-09 2012-01-18 杭州华三通信技术有限公司 一种基于智能天线的天线探测方法和设备
TW201242283A (en) * 2011-04-08 2012-10-16 Oriental Inst Technology Method and apparatus for calculating smart antenna weight of spatial division multiple access system
EP2941830A1 (en) * 2013-12-19 2015-11-11 Huawei Technologies Co., Ltd. Beamforming method and apparatus for directional signal transmission

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011078951A2 (en) * 2009-12-24 2011-06-30 Intel Corporation Method and system for improving wireless link robustness using spatial diversity
TW201242283A (en) * 2011-04-08 2012-10-16 Oriental Inst Technology Method and apparatus for calculating smart antenna weight of spatial division multiple access system
CN102324957A (zh) * 2011-08-09 2012-01-18 杭州华三通信技术有限公司 一种基于智能天线的天线探测方法和设备
EP2941830A1 (en) * 2013-12-19 2015-11-11 Huawei Technologies Co., Ltd. Beamforming method and apparatus for directional signal transmission

Also Published As

Publication number Publication date
TW201719971A (zh) 2017-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8229506B2 (en) Enhanced connection acquisition using an array antenna
Wei et al. Facilitating Robust 60 {GHz} Network Deployment By Sensing Ambient Reflectors
TWI262668B (en) Antenna steering for an access point based upon spatial diversity
CN112425090B (zh) 用于传感器辅助的波束选择、波束追踪和天线模块选择的方法和设备
US9456357B2 (en) Adaptive antenna pattern management for wireless local area networks
US10292139B2 (en) Method and apparatus for beamforming
TWI238610B (en) Antenna steering for an access point based upon probe signals
JP2023510712A (ja) 顧客構内設備、アンテナ制御方法及び非一時的記憶媒体
US9941982B2 (en) Method and apparatus for testing the beamforming performance of a wireless communication device
WO2021164676A1 (zh) 电子设备、无线通信方法和计算机可读存储介质
JP5335153B2 (ja) 無線通信装置および無線通信方法
US7948914B2 (en) Power learning security in wireless routers
US20090279523A1 (en) Wireless communication apparatus and wireless communication method
TWI540857B (zh) 天線控制方法與使用此方法的裝置
JP6564867B2 (ja) アンテナビーム情報の利用
CN1685749B (zh) 无线局域网天线操控方法及装置
CN103327506B (zh) Wlan覆盖控制方法、发射参数优化方法、装置和系统
CN103716855A (zh) 一种智能电视无线工作站的数据传输方法和装置
TW202244536A (zh) 使用射頻感測的室內地圖產生
KR20230057219A (ko) Ris 자동 설정 방법 및 장치
CN111385039B (zh) 一种小区广播波束参数的调整方法及装置
WO2020258995A1 (zh) 一种基于非独立组网nsa系统的波束管理方法和装置
TWI584528B (zh) 智能天線操舵方法
CN112118530B (zh) 基于wifi信道状态信息的定位系统及方法
CN112332893A (zh) 一种天线的波束赋形方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees