TWI621361B - 於無線通訊系統中共享未授權頻譜的傳輸裝置、傳輸方法及傳輸系統 - Google Patents
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Abstract
一種傳輸裝置包含一天線以及一第一收發器。天線用以接收一當前頻道資訊，當前頻道資訊中包含一未授權頻道的一未授權頻道資訊。第一收發器用以依據未授權頻道資訊，以量測一當前頻道的一能量資訊。其中，當第一收發器判斷能量資訊大於一觸發門檻值時，該第一收發器累加當前頻道中的一能量強度，以及偵測一能量特徵，依據能量強度的一累加結果與能量特徵，以判斷一未授權頻道使用者所占用的一頻譜範圍，並迴避頻譜範圍，對另一未授權頻道進行量測。
Description
本案是有關於一種傳輸裝置、傳輸方法及傳輸系統。特別是有關於一種可使用未授權頻道的傳輸裝置、傳輸方法及傳輸系統。
一般而言，無線通信系統(例如LTE系統)係運行在一個專用射頻(Radio Frequency；RF)頻譜中，基地台和電子裝置(如行動電話)之間可透過此專用射頻頻譜進行通信。其中，無線電信商需向政府購買或註冊，才能獲得此專用射頻頻譜的使用權。
在整個傳輸頻譜中，有部分頻道是屬於未授權頻道，例如政府保留的部分頻道。當無線電信商欲使用未授權頻道時，無需向政府購買。因此，許多無線電信商(例如：WiFi、藍芽、LTE業者)會搶用此些未授權頻道，以取得更多的傳輸頻道。例如，
LTE通信系統制定了授權輔助存取(licensed-assisted access；LAA)、增強型授權輔助存取(Enhanced licensed-assisted access；eLAA)等規格，用以規範LTE通信系統於未授權頻譜的運作。
然而，在搶用未授權頻道的過程中，一無線通信系統的裝置(例如為LTE通信系統)必須與未受此無線通信系統控制的其他裝置(例如為Wi-Fi通信系統)共存。舉例而言，當LTE通信系統欲搶用未授權或共享頻譜的無線通信系統時，使用相同或不同無線存取技術的其他通信裝置也可能欲搶用相同的未授權頻譜，由此可知，多台裝置在共享未授權頻譜時，可能會導致相互干擾或競爭。因此，如何提供用於在未授權頻譜中共享無線電資源的方法及相關裝置，已成為本領域相關人員所需解決的問題。
為解決上述課題，本案之一態樣是提供一種傳輸裝置包含一天線以及一第一收發器。天線用以接收一當前頻道資訊，當前頻道資訊中包含一未授權頻道的一未授權頻道資訊。第一收發器用以依據未授權頻道資訊，以量測一當前頻道的一能量資訊。其中，當第一收發器判斷能量資訊大於一觸
發門檻值時，該第一收發器累加當前頻道中的一能量強度，以及偵測能量特徵，依據能量強度的一累加結果與能量特徵，以判斷一未授權頻道使用者所占用的一頻譜範圍，並迴避頻譜範圍，對另一未授權頻道進行量測。
本案之另一態樣是提供一種傳輸方法，包含：藉由一天線以接收一當前頻道資訊，當前頻道資訊中包含一未授權頻道的一未授權頻道資訊；以及依據未授權頻道資訊，以藉由一第一收發器量測一當前頻道的一能量資訊；其中，當該第一收發器判斷該能量資訊大於一觸發門檻值時，第一收發器累加當前頻道中的一能量強度，以及偵測一能量特徵，依據能量強度的一累加結果與能量特徵，以判斷一未授權頻道使用者所占用的一頻譜範圍，並迴避頻譜範圍，對另一未授權頻道進行量測。
本案之另一態樣是提供一種傳輸系統包含一基地台、一天線以及一第一收發器。基地台用以傳送一當前頻道資訊，當前頻道資訊中包含一未授權頻道的一未授權頻道資訊。天線用以接收當前頻道資訊。收發器用以依據未授權頻道資訊，以量測一當前頻道的一能量資訊。其中，當收發器判斷能量資訊大於一觸發門檻值時，收發器累加當前頻道中的一能量強度，以及偵測一能量特徵，依據能量強度的一累加結果與能量特徵，以判斷一未授權
頻道使用者所占用的一頻譜範圍，並迴避頻譜範圍，選用另一未授權頻道以上傳一待傳輸資料至基地台或由基地台下載待傳輸資料。
綜上，本案藉由量測當前頻道的能量資訊及推估佔用此未授權頻道的使用者，可避免選擇到已被其他使用者搶用的此未授權頻道，並改以選用未被占用的另一未授權頻道，因此，本案提供了一種有效且準確地於未授權頻譜中共享無線電資源的傳輸方法、傳輸裝置及傳輸系統。
100‧‧‧無線通訊系統
eNB1、WAP、eNB3‧‧‧基地台
Ra1、Ra2‧‧‧傳輸範圍
110‧‧‧傳輸裝置
200、300‧‧‧傳輸系統
210‧‧‧傳輸裝置
211‧‧‧天線
213‧‧‧收發器
215‧‧‧處理器
217‧‧‧資料庫
LK1‧‧‧通訊連結
219‧‧‧收發器
400‧‧‧傳輸方法
410~460‧‧‧步驟
IN1、GP、IN2‧‧‧頻率區間
為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖示之說明如下：第1圖為根據本案一實施例繪示的一種無線通訊系統的示意圖；第2圖為根據本案一實施例繪示的一種傳輸系統的方塊圖；第3圖為根據本案一實施例繪示的一種傳輸系統的方塊圖；第4圖為根據本案一實施例繪示的一種電子系統之傳輸方法的流程圖；以及第5圖為根據本案一實施例繪示的一種能量特徵的示意圖。
請參閱第1圖，第1圖為根據本案一實施例繪示的一種無線通訊系統100的示意圖。於一實施例中，傳輸系統100包含傳輸裝置110及基地台eNB1、WAP。於一實施例中，傳輸裝置110可以是平板電腦、筆記型電腦、智慧型手機或其他具有傳輸功能之電子裝置。於一實施例中，基地台WAP為一Wi-Fi基地台。
於一實施例中，由於基地台eNB1是採用LTE通訊系統，而基地台WAP是採用Wi-Fi通訊系統，因此，當傳輸裝置110(例如為手機)位於基地台eNB1之傳輸範圍Ra1及基地台WAP之傳輸範圍Ra2的交界處，且傳輸裝置110欲以未授權頻譜進行訊號傳輸時，會使得基地台eNB1、WAP的運作彼此造成干擾或搶用。為解決此問題，本領域目前的發展趨勢，是將資料傳輸位於未授權頻道進行傳送，例如藉由輔助授權頻譜接取(Licensed-Assisted Access，LAA)或增強輔助授權頻譜接取(Enhanced Licensed-Assisted Access，eLAA)等通訊規格，於未授權頻道中進行訊號傳輸。然而，此些通訊規格不具有良好的頻道偵測機制，以支援動態頻道選擇能力。因此，以下提供一種用於在未授權頻譜中共享無線電資源的傳輸方法、傳輸裝置及傳輸系統，以
提供良好的頻道偵測機制，並支援動態頻道選擇的能力。
請參閱第2圖，第2圖為根據本案一實施例繪示的一種傳輸系統200的方塊圖。於一實施例中，電子系統200包含傳輸裝置210及基地台eNB3。於一實施例中，傳輸裝置210可以是平板電腦、筆記型電腦、智慧型手機或其他具有傳輸功能之電子裝置。
於一實施例中，基地台eNB3用以傳送一當前頻道資訊，當前頻道資訊中包含一未授權頻道資訊及/或一內部頻道資訊，其中，未授權頻道資訊是指未授權頻道之相關資訊，內部頻道資訊是指傳輸裝置210與基地台eNB3之間經由授權而取得的傳輸方法之相關資訊。
於一實施例中，傳輸裝置210包含天線211及收發器213。於一實施例中，傳輸裝置210可運行LTE的傳輸方式，而LTE運作頻寬為5~20MHz，單一收發機213的頻寬約為30MHz，天線211頻寬則約為130MHz，收發機213的數量可以是複數個(例如為2~5個)。於一實施例中，傳輸裝置210與基地台eNB3之間可建立一通訊連結LK1。
於一實施例中，傳輸裝置210可包含多個天線及/或多個收發器，以與多個基地台建立通訊連結，並量測多個基地台的當前頻道資訊。
於一實施例中，傳輸裝置210更包含處理器215及資料庫217。處理器215用以執行各種運算並控制傳輸裝置210中的各個元件，處理器215可以被實施為微控制單元(microcontroller)、微處理器(microprocessor)、數位訊號處理器(digital signal processor)、特殊應用積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)或一邏輯電路。於一實施例中，資料庫217可儲存於儲存裝置中，儲存裝置可被實作為唯讀記憶體、快閃記憶體、軟碟、硬碟、光碟、隨身碟、磁帶、可由網路存取之資料庫或熟悉此技藝者可輕易思及具有相同功能之儲存媒體。
一般而言，在無線通訊系統中，訊號經空氣傳播而由天線211接收，收發器213可從天線211所接收到的訊號中選擇正確的頻道，經過降頻及處理後，將接收的微弱射頻訊號轉變為基頻訊號，以提供後段的基頻訊號處理。
於一實施例中，天線211用以接收來自基地台eNB3的一當前頻道資訊(如通訊連結LK1的相關資訊)，當前頻道資訊中包含至少一未授權頻道的一未授權頻道資訊(如多個未授權頻道之資訊)。收發器213用以依據未授權頻道資訊，以量測一當前頻道的一能量資訊。
請參閱第3圖，第3圖為根據本案一實施例繪示的一種傳輸系統300的示意圖。第3圖之傳輸
系統300與第2圖之傳輸系統200的不同之處在於，傳輸系統300更包含收發器219。收發器219用以透過一內部頻道傳送以接收待傳輸資料，並量測內部頻道的內部頻道資訊，而處理器215更用以將內部頻道資訊及外部頻道資訊儲存於資料庫217中。於一實施例中，內部頻道是指傳輸裝置210與基地台eNB3之間用以建立通訊的授權頻道。
須注意的是，由於未授權頻道可能被各種傳輸裝置所占用，因此，藉由未授權頻道以傳送資料時，傳輸裝置210會有動態切換頻道的需求；相反地，在已授權頻道中，由於通信商可完全掌握頻道資源，因此無需進行共存機制。據此，本案提供了一種應用於未授權頻道中，可動態偵測頻道占用情形的傳輸方法、傳輸裝置及傳輸系統。
請一併參閱第2、4圖，第4圖為根據本案一實施例繪示的一種傳輸方法400的流程圖。
於步驟410中，處理器215開始執行先聽後送(Listen Before Talk，LBT)機制。LBT機制係指在欲使用未授權頻道的任何設備(如傳輸裝置210)必須先聽(偵測)，以判斷此特定頻道是否被占用。若此特定頻道不繁忙，則傳輸裝置210即可利用此特定頻道進行傳輸。於一些例子中，此特定頻道的佔用最長只能保持10微秒，之後將被釋放並重複進行LBT機制，藉此可確保對此特定頻道的公平訪問，
使得多個傳輸裝置能夠共享未授權頻譜。
於一實施例中，當處理器215開始執行LBT機制時，收發器213量測當前頻道的能量資訊。
於一實施例中，能量資訊可以是指收發器213判斷當前頻道的一等待時間及/或一判斷次數。
於一實施例中，收發器213開始執行LBT機制後，收發器213發出判斷當前頻道的訊息，並透過此當前頻道中的能量狀態，以判斷未授權頻道已是否被占用，例如，收發器213判斷一特定時間內累積的能量是否高於一能量門檻值。若判斷特定時間內累積的能量是否高於一能量門檻值時，則於等待一段時間後，再次偵測此未授權頻道是否被占用，藉由重覆執行此些偵測步驟，直到偵測到此未授權頻道尚未被占用為止，藉此可判斷出未授權頻道可以用以傳輸待傳輸資料的時點；此外，收發器213可將多次的等待時間一一記錄並儲存於資料庫217中，此外，收發器213亦可將判斷次數記錄並儲存於資料庫217中。
於步驟420中，收發器213判斷先聽後送等待次數/時間是否超過一特定門檻值。於一實施例中，收發器213判斷能量資訊是否大於一觸發門檻值。若收發器213判斷能量資訊大於一觸發門檻值，則進入步驟430。若收發器213判斷能量資訊未大於
一觸發門檻值，則進入步驟435。於步驟435中，收發器213可直接進行一般上行程序，即，透過此未授權頻道傳輸此待傳輸資料。
於一實施例中，收發器213發出判斷當前頻道的訊息後，若依據當前頻道的訊息判斷未授權頻道已被占用，則會經過一等待時間後，再次發出判斷當前頻道的訊息。於一實施例中，當能量資訊是指收發器213判斷當前頻道的一等待時間時，觸發門檻值被設定為一時間門檻值。舉例而言，在時間門檻值被設置為50毫秒時，若收發器213判斷當前頻道時所需的等待時間大於50微秒時，則進入步驟430。
於一實施例中，收發器213發出判斷當前頻道的訊息後，若依據當前頻道的訊息判斷未授權頻道已被占用，則會經過一等待時間後，再次發出判斷當前頻道的訊息，並累計請求次數。於一實施例中，當能量資訊是指收發器213進行判斷當前頻道的一判斷次數時，觸發門檻值被設定為一次數門檻值。舉例而言，在次數門檻值被設置為10次時，若收發器213累計判斷次數大於10次時，則進入步驟430。
於步驟430中，收發器213累加當前頻道中的一能量強度，以及偵測一能量特徵。請參閱第5圖，第5圖為根據本案一實施例繪示的一種能量特徵
的示意圖。於一實施例中，在時間門檻值被設置為50微秒時，若收發器213判斷當前頻道的等待時間大於50微秒，則收發器213累加當前頻道中的一能量強度(例如累加時間區間為此50微秒之中的能量強度)，以及偵測一能量特徵。
於一實施例中，能量特徵包含一頻寬資訊或一訊號分布特徵。例如為第5圖所示，收發器213偵測到此當前頻道在頻率區間IN1、IN2時具有能量出現，而在頻率區間GP中沒有能量出現，換言之，此當前頻道的能量特徵為兩個頻率區間IN1、IN2能量較高，而位於此兩個頻率區間IN1、IN2之間的頻率區間GP具有能量較低的訊號分布情形。
於一實施例中，在次數門檻值被設置為10次時，若收發器213判斷當前頻道的判斷次數大於10次，則收發器213累加當前頻道中的一能量強度(例如累加一特定時間區間內的能量強度)，以及偵測一能量特徵。
於步驟440中，收發器213依據能量強度的一累加結果與能量特徵，以判斷未授權頻道使用者所占用的一頻譜範圍。舉例而言，收發器213將頻率區間IN1、GP、IN2所偵測到的能量強度進行累加，以取得累加結果。
於一實施例中，由於現有的通訊系統中，已知不同的使用者會對應到不同的能量特徵，
例如，第5圖所示的能量特徵為兩個頻率區間IN1、IN2能量較高，而位於此兩個頻率區間IN1、IN2之間的頻率區間GP具有能量較低，收發器213可判斷此種能量特徵所對應到的使用者為WiFi系統。
於一實施例中，已知WiFi系統的頻段範圍通常大於藍芽的頻段範圍，藍芽的頻段範圍通常大於無線麥克風的頻段範圍，而無線麥克風的頻段範圍通常大於無線電視的頻段範圍。此外，各種通訊系統之傳輸訊號的能量強度亦可能有所不同。
因此，收發器213可依據頻段範圍、累加結果及/或能量特徵的分布狀態，以判斷占用未授權頻道的一使用者訊號。其中，使用者訊號是指此未授權頻道目前被占用的訊號類型，例如為一Wi-Fi訊號、一藍芽訊號、一無線麥克風訊號或一無線電視訊號。
藉此，收發器213可判斷出最有可能占用此未授權頻道的使用者，依據此使用者的頻寬，推估此未授權頻道使用者可能已佔用的頻道範圍，預測此未授權頻道使用者的頻道占用狀況。
於步驟450中，收發器213迴避頻譜範圍，對另一未授權頻道進行量測。例如，具有LTE系統的傳輸裝置210判斷此未授權頻道被具有Wi-Fi系統的另一傳輸裝置所佔用時，傳輸裝置210的收發器213迴避此未授權頻道之頻譜範圍，不以此頻譜範
圍傳送待傳輸資料。
於一實施例中，收發器213選用另一未授權頻道以上傳此待傳輸資料至基地台eNB3或由基地台eNB3下載此待傳輸資料。於一實施例中，收發器213可藉由上述步驟偵測另一未授權頻道，若此另一未授權頻道尚未被其他傳輸裝置占用時，收發器213對另一未授權頻道進行量測。
於步驟460中，當收發器213通過當前頻道的能量偵測判斷時，於當前頻道傳輸上行資料以及量測資訊至基地台eNB3。由於傳輸裝置210並無更換傳輸頻道的能力與權限，僅能對目標頻道進行量測並回報量測資訊給基地台，最終的頻道切換決定權還是在基地台eNB3。因此，在此實例中，傳輸裝置210還是會在當前頻道完成資料傳輸，並同時上傳量測資訊。
於一實施例中，收發器213傳送量測結果(如能量強度的累加結果、能量特徵及/或頻譜範圍等資訊)至基地台eNB3，此些量測結果可提供基地台eNB3進行通訊相關調控之應用。於一實施例中，多台傳輸裝置可各自執行傳輸方法400，以將各自的量測結果提供基地台eNB3作應用。
藉由上述傳輸方法、傳輸裝置及傳輸系統可使多台傳輸裝置在共享未授權頻譜時，避免因搶用同一未授權頻道，而產生相互干擾或競爭的情
形。
綜上，本案藉由量測當前頻道頻道的能量資訊及推估佔用此未授權頻道的使用者，可避免選擇到已被其他使用者搶用的此未授權頻道，並改以選用未被占用的另一未授權頻道，因此，本案提供了一種有效且準確地於未授權頻譜中共享無線電資源的傳輸方法、傳輸裝置及傳輸系統。
雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (15)
- 一種傳輸裝置，包含：一天線，用以接收一當前頻道資訊，該當前頻道資訊中包含一未授權頻道的一未授權頻道資訊；以及一第一收發器，用以依據該未授權頻道資訊，以量測一當前頻道的一能量資訊；其中，當該第一收發器判斷該能量資訊大於一觸發門檻值時，該第一收發器累加該當前頻道中的一能量強度，以及偵測一能量特徵，依據該能量強度的一累加結果與該能量特徵，以判斷一未授權頻道使用者所占用的一頻譜範圍，並迴避該頻譜範圍，對另一未授權頻道進行量測。
- 如申請專利範圍第1項所述之傳輸裝置，其中該當前頻道資訊中更包含一內部頻道資訊，該傳輸裝置更包含：一第二收發器，用以透過一內部頻道傳送一待傳輸資料，並量測該內部頻道的一內部頻道資訊。
- 如申請專利範圍第2項所述之傳輸裝置，更包含：一資料庫；以及一處理器，用以將該內部頻道資訊及一外部頻道資訊儲存於該資料庫中。
- 如申請專利範圍第1項所述之傳輸裝置，其中該能量資訊係指該第一收發器判斷該當前頻道的一等待時間或一判斷次數。
- 如申請專利範圍第4項所述之傳輸裝置，其中當該能量資訊係指該等待時間時，該觸發門檻值為一時間門檻值。
- 如申請專利範圍第4項所述之傳輸裝置，其中當該能量資訊係指該判斷次數時，該觸發門檻值為一次數門檻值。
- 如申請專利範圍第1項所述之傳輸裝置，其中當該第一收發器判斷該能量資訊高於一觸發門檻值時，該第一收發器藉由量測該能量特徵以判斷占用該未授權頻道的一使用者訊號；其中，該能量特徵包含一頻寬資訊或一訊號分布特徵。
- 一種傳輸方法，包含：藉由一天線以接收一當前頻道資訊，該當前頻道資訊中包含一未授權頻道的一未授權頻道資訊；以及依據該未授權頻道資訊，以藉由一第一收發器 量測一當前頻道的一能量資訊；其中，當該第一收發器判斷該能量資訊大於一觸發門檻值時，該第一收發器累加該當前中的一能量強度，以及偵測一能量特徵，依據該能量強度的一累加結果與該能量特徵，以判斷一未授權頻道使用者所占用的一頻譜範圍，並迴避該頻譜範圍，對另一未授權頻道進行量測。
- 如申請專利範圍第8項所述之傳輸方法，其中該當前頻道資訊中更包含一內部頻道資訊，該傳輸方法更包含：藉由一第二收發器以透過一內部頻道傳送一待傳輸資料。
- 如申請專利範圍第9項所述之傳輸方法，更包含：藉由一處理器以將該內部頻道資訊及一外部頻道資訊儲存於一資料庫中。
- 如申請專利範圍第8項所述之傳輸方法，其中該能量資訊係指該第一收發器判斷該當前頻道的一等待時間或一判斷次數。
- 如申請專利範圍第11項所述之傳輸方法，其中當該能量資訊係指該等待時間時，該 觸發門檻值為一時間門檻值。
- 如申請專利範圍第11項所述之傳輸方法，其中當該能量資訊係指該判斷次數時，該觸發門檻值為一次數門檻值。
- 如申請專利範圍第8項所述之傳輸方法，其中當該第一收發器判斷該能量資訊高於一觸發門檻值時，該第一收發器藉由量測該能量特徵以判斷占用該未授權頻道的一使用者訊號，其中，該能量特徵包含一頻寬資訊或一訊號分布特徵。
- 一種傳輸系統，包含：一基地台，用以傳送一當前頻道資訊，該當前頻道資訊中包含一未授權頻道的一未授權頻道資訊；一天線，用以接收該當前頻道資訊；以及一收發器，用以依據該未授權頻道資訊，以量測一當前頻道的一能量資訊；其中，當該收發器判斷該能量資訊大於一觸發門檻值時，該收發器累加該當前頻道中的一能量強度，以及偵測一能量特徵，依據該能量強度的一累加結果與該能量特徵，以判斷一未授權頻道使用者所占用的一頻譜範圍，並迴避該頻譜範圍，對另一未授權頻道進行量測。
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| 張志鵬、陳志宇、王彥中、江亮均，"LTE-U與LAA發展趨勢介紹"，財團法人電信技術中心，2015/10/22 |
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