TWI648961B - 一種提升接收信號品質的系統及無線存取裝置 - Google Patents

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Abstract

一種無線存取裝置，包括：多根天線；多條路徑，連接該些天線；多個濾波電路，配置於該些路徑上；以及一處理器，用以控制該些濾波電路；其中，該處理器計算該些天線的接收信號強度指標(RSSI)，該處理器決定一操作頻帶以及根據該些天線的接收信號強度指標選擇接收信號強度指標最佳的一天線，該處理器根據該天線及該操作頻帶選擇一路徑，該處理器控制該路徑上的至少一該些濾波電路以提升該無線存取裝置的接收信號品質。

Description

一種提升接收信號品質的系統及無線存取裝置
本發明關於一種提升接收信號品質，特別是一種提升接收信號品質的通信系統及無線存取裝置。
長期演進技術(LTE)已為全世界最廣泛使用的無線通訊系統。在歐洲、美洲及亞洲地區，長期演進技術所使用的頻帶並不相同。眾多頻帶當中，由於某些頻帶較為靠近而導致頻帶之間的隔離度不足，如圖1所示，頻帶B7(B7UL FDD、B7DL FDD)與頻帶B38(B38 TDD)之間。為了解決隔離度不足而導致頻帶之間的訊號干擾問題，設備製造商慣用腔體式濾波器(cavity filter)或是波導濾波器(waveguide filter)，但是這些濾波器的體積龐大且價格昂貴。
本發明提出的射頻干擾消除的系統及方法，可解決傳統濾波器體積龐大及價格昂貴的缺點，同時有效消除相鄰頻帶的訊號干擾以便提升接收信號品質。
本發明提供一種無線存取裝置，包括：多根天線；多條路徑，連接該些天線；多個濾波電路，配置於該些路徑上；以及一處理器，用以控制該些濾波電路；其中，該處理器計算該些天線的接收信號強度指標(RSSI)，該處理器決定一操作頻帶及根據該些天線的接收信號強度指標選擇接收信號強度指標最佳的一天 線，該處理器根據該天線及該操作頻帶選擇一路徑，該處理器控制該路徑上的至少一該些濾波電路以提升該無線存取裝置的接收信號品質。
本發明提供一種提升接收信號品質的系統，包括：一第一無線存取裝置包括：多根第一天線；多條第一路徑，連接該些第一天線；多個第一濾波電路，配置於該些第一路徑上；以及一第一處理器，用以控制該些第一濾波電路；以及一第二無線存取裝置，用以透過一連接埠連接該第一無線存取裝置；其中，該第一處理器計算該些第一天線的接收信號強度指標(RSSI)，該第一處理器決定一第一操作頻帶以及根據該些第一天線的接收信號強度指標選擇接收信號強度指標最佳的一第一天線，該第一處理器根據該第一天線及該第一操作頻帶選擇一第一路徑，該第一處理器控制該第一路徑上的至少一該些第一濾波電路以提升接收信號品質。
為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
1‧‧‧系統
2、3‧‧‧無線存取裝置
211~213、211’~213’‧‧‧天線
221~229、221’~227’‧‧‧路徑
231~237、231’~239’‧‧‧濾波電路
24、24’‧‧‧處理器
25、25’‧‧‧傳收電路
261、261’‧‧‧頻帶切換器
271、271’‧‧‧天線切換器
281~284、281’~283’‧‧‧功率放大器
291~294、291’~292’‧‧‧雙工器
301’~302’‧‧‧帶通濾波器
311~312、311’~312’‧‧‧震盪器
D1~D5‧‧‧二極體
RL1~RL5‧‧‧電阻
SW1~SW5‧‧‧開關
V1~V3‧‧‧輸入電壓端
圖1是長期演進技術的頻帶間的干擾示意圖。
圖2是本發明的提升接收信號品質的系統示意圖。
圖3是本發明一實施例的無線存取裝置的系統方塊圖。
圖4是本發明另一實施例的無線存取裝置的系統方塊圖。
圖5是本發明一實施例的濾波電路的電路示意圖。
圖6是本發明的頻帶間的干擾消除示意圖。
在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中，可為了清楚而誇示層及區之大小及相對大小。類似數字始終指示類似元件。
應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或信號等，但此等元件或信號不應受此等術語限制。此等術語乃用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，如本文中所使用，術語「或」視實際情況可能包括相關聯之列出項目中之任一者或者多者之所有組合。
本發明提升接收信號品質的系統1應用於長期演進技術(LTE)。圖2是本發明的提升接收信號品質的系統示意圖。本發明的提升接收信號品質的系統1包括無線存取裝置2、3。無線存取裝置2、3是透過連接埠彼此直接連接，使得無線存取裝置2、3可以得知彼此所使用的頻帶是否為相鄰，例如：無線存取裝置2、3交換本身所使用的頻帶(band)、頻段(channel)及組態(configuration)資訊等等。較佳地，此連接埠是乙太網路(Ethernet)埠。無線存取裝置2、3可以是小型基地台(small cell)、行動分享器(mobile hotspot)、或是可連接至通訊網際網路的基地台、熱點等，其中以小型基地台為例，小型基地台所支援的頻帶至少為頻帶3、頻帶7及頻帶38。以行動分享器為例，行動分享器所支援的頻帶至少為頻帶1、頻帶3、頻帶7、及頻帶20。本領域技術人員可依據系統設計以使得小型基地台及行動分享器更可支援其他頻帶，因此本發明並不以支援的頻帶為限。值得注意的是，本發明的提升接收信號品質的系統1可包括一個無線存取裝置、或是 二個以上的無線存取裝置，本發明並不以無線存取裝置的數目為限。
圖3是本發明一實施例的無線存取裝置的系統方塊圖。圖3是以行動分享器為例，行動分享器包括天線211~213、路徑221~229、濾波電路231~237、處理器24、傳收電路25、頻帶切換器261、天線切換器271、功率放大器281~284、雙工器291~294、及震盪器311、312。
圖4是本發明另一實施例的無線存取裝置的系統方塊圖。圖4是以小型基地台為例，小型基地台包括天線211’~213’、路徑221’~227’、濾波電路231’~239’、處理器24’、傳收電路25’、頻帶切換器261’、天線切換器271’、功率放大器281’~283’、雙工器291’~292’、帶通濾波器301’~302’及震盪器311’、312’。
根據長期演進技術標準，小型基地台與行動分享器所使用的頻帶可包括分頻多工(FDD)、分時多工(TDD)或兩者，所使用的頻帶分別對應的功率放大器、雙工器、及帶通濾波器的特性亦不相同。另外，特別注意的是，小型基地台的多個震盪器311’、312’中可包括一個壓控震盪器。
以圖3為例，路徑221~229是分別從傳收電路25至天線211~213，其中傳收電路25可經由天線切換器271的切換從不同的天線211~213傳收射頻訊號。濾波電路231~237、頻帶切換器261、天線切換器271、功率放大器281~284、雙工器291~294皆位於每條路徑221~228上。處理器24連接濾波電路231~237、傳收電路25、頻帶切換器261及天線切換器271，使得處理器24控制濾波電路231~233以調整天線211~213的接收信號強度指標(RSSI)以提升接收信號品質(包括消除射頻訊號在相鄰頻帶的干擾)以及控制濾波電路234~237以調整路徑221~228上的阻抗匹配、處理器24接收傳收電路25所提供在多條路徑221~229上的訊號、處理器24控制頻帶切換器261在多個頻帶中選擇一個操作頻帶、 及處理器24依據最佳的RSSI控制天線切換器271在多根天線211~213中選擇一天線以用來傳輸無線訊號。
值得注意的是，圖3及圖4的行動分享器與小型基地台僅為示例，本領域技術人員可依系統需求(如頻帶、分頻多工、分時多工等)增加或減少圖3及圖4的行動分享器與小型基地台中的天線、路徑、濾波電路、頻帶切換器、天線切換器、功率放大器、雙工器、帶通濾波器、及震盪器的數目，故本發明不以此為限。
在一實施例中，行動分享器與小型基地台的每條路徑上，濾波電路可設置於天線與天線切換器之間；較佳地，行動分享器與小型基地台的每條路徑上可設置一個以上的濾波電路，例如在行動分享器中，濾波電路更可設置於頻帶切換器以及雙工器之間以及設置於頻帶切換器與帶通濾波器之間；在小型基地台中，濾波電路更可設置於頻帶切換器以及帶通濾波器之間以及設置於頻帶切換器與雙工器之間。特別說明的是，由於在頻帶切換器與雙工器之間的濾波電路或者頻帶切換器與帶通濾波器之間的濾波電路是進一步增加的，考慮到減少濾波電路的數量以及消除相鄰頻帶干擾，濾波電路除了設置在天線與天線切換器之間以外，濾波電路可選擇地設置於頻帶B7及頻帶B38的路徑上以便消除射頻訊號在相鄰頻帶的干擾而取得最佳的接受信號品質。除了調整天線的接收信號強度指標的濾波電路之外，行動分享器與小型基地台分別進一步加入的濾波電路更使得行動分享器與小型基地台調整每條路徑上的阻抗匹配以便取得最佳的接受信號品質。
圖5是本發明一實施例的濾波電路的電路示意圖。以濾波電路231為例，濾波電路231係由多個電阻RL1~RL5、多個壓控正本徵負(Positive Intrinsic Negative)二極體D1~D5、及多個開關SW1~SW5組成。處理器24控制濾波電路231的輸入電壓端V1、V2、V3以及開關SW1~SW5以實現濾波效果，使得濾波電路231之階數大於等於3。如圖5所示，處理器24控制濾波電路231的 開關SW1連接至b1、開關SW2連接a2、開關SW3連接a3、開關SW4連接a4、及開關SW5連接b5，以及較佳地，處理器24控制濾波電路231的輸入電壓端V1=0V、輸入電壓端V2=2.5V、輸入電壓端V3=0.5V、電阻RL1=0Ω、電阻RL5=0Ω，以使得濾波電路231成為一3階濾波器，如中華民國專利第I355500號所揭示。值得注意的是，本領域技術人員可依據需要的階數擴展濾波電路以得到相應階數的濾波器，本發明並不以濾波器的階數為限。因此，處理器24得以調整天線211的接收信號強度指標(RSSI)以提升接收信號品質。另外，本發明的濾波電路更可以是主動電阻-電容(RC)多階濾波器及主動電感-電容(LC)多階濾波器等，本領域技術人員可依濾波效果設計濾波電路，本發明並不以此為限。
請同時參照圖2、3及4，以無線存取裝置2是小型基地台及無線存取裝置3是行動分享器為例。當行動分享器發射頻帶B7的射頻訊號及小型基地台接收頻帶B38的射頻訊號或是小型基地台發射頻帶B38的射頻訊號及行動分享器接收頻帶B7的射頻訊號時，由於頻帶B7及頻帶B38過於接近而造成頻帶B7及頻帶B38之間的隔離度不足，使得頻帶B7及頻帶B38的射頻訊號互相干擾而影響射頻訊號的接收品質。因此，本發明的提升接收信號品質的系統1執行射頻干擾消除以消除相鄰頻帶之間的射頻訊號干擾。
在一示例中，行動分享器發射頻帶B7的射頻訊號及小型基地台接收頻帶B38的射頻訊號之前，小型基地台的處理器24’及行動分享器的處理器24分別會計算小型基地台及行動分享器上的天線211’~213’、211~213的接收信號強度指標。小型基地台的處理器24’會根據小型基地台的所有天線211’~213’的接收信號強度指標選擇最佳的天線212’以及操作頻帶，如頻帶B38。行動分享器的處理器24會根據行動分享器的所有天線211~213的接收信號強度指標選擇最佳的天線211以及操作頻帶，如頻帶B7。特別說明的是，上述選擇操作頻帶的方式是當無線存取裝置2本身支援兩個 以上的頻帶時，無線存取裝置2的處理器根據每個可支援的頻帶搭配不同天線所得到的RSSI值選擇最佳的天線及操作頻帶；然而，當無線存取裝置2僅支援一個頻帶時，無線存取裝置2的處理器根據不同天線的RSSI值決定最佳的天線即可，處理器決定可支援的頻帶為操作頻帶。其中小型基地台的處理器24’及行動分享器的處理器24分別計算天線211’~213’、211~213的接收信號強度指標的週期為10微秒/次，然而本領域的技術人員可依照系統需求設定週期的長短，本發明不以此為限。接著，小型基地台的處理器24’會在天線212’至傳收電路25’之間選擇接收頻帶B38的射頻訊號的路徑222’(如圖4的虛線表示)。行動分享器的處理器24會在天線211至傳收電路25之間選擇發射頻帶B7的射頻訊號的路徑221(如圖3的虛線表示)。此時，小型基地台與行動分享器透過乙太網路埠得知彼此所使用的頻帶是相鄰。
當行動分享器發射頻帶B7的射頻訊號及小型基地台接收頻帶B38的射頻訊號時，小型基地台的處理器24’會在接收頻帶B38的射頻訊號的路徑上控制濾波電路232’以提升天線212’的傳輸效率及消除相鄰頻帶(頻帶B7)的射頻訊號干擾，進而提升接收信號品質。行動分享器的處理器24會在發射頻帶B7的射頻訊號的路徑上控制濾波電路231以調整接收信號強度指標以提升天線211的傳輸效率。
當行動分享器傳收射頻訊號的頻帶及小型基地台傳收射頻訊號的頻帶並非相鄰時，小型基地台的處理器24’及行動分享器的處理器24分別會在傳收頻帶的路徑上控制濾波電路231’~233’、231~233以調整接收信號強度指標並提升天線211’~213’、211~213的傳輸效率進而提升接收信號品質。
圖6是本發明的頻帶間的干擾消除示意圖。本發明的提升接收信號品質的系統1及無線存取裝置所提供的濾波電路不但可以消除相鄰頻帶的射頻訊號干擾，如圖6所示，同時可以微調天線的 接收信號強度指標以提升天線的傳輸效率。
綜上所述，本發明提供的提升接收信號品質的系統及無線存取裝置，可解決傳統濾波器體積龐大及價格昂貴的缺點，同時有效提升接收信號品質及消除相鄰頻帶的干擾。進一步地，本發明的提升接收信號品質的系統及無線存取裝置可應用於其他無線通訊系統中。
以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (18)

  1. 一種無線存取裝置，包括：多根天線；多條路徑，連接該些天線；多個濾波電路，配置於該些路徑上；一處理器，用以控制該些濾波電路；以及一連接埠，用以連接另一無線存取裝置並取得該另一無線存取裝置的一第二操作頻帶；其中，該處理器計算該些天線的接收信號強度指標(RSSI)，該處理器決定一第一操作頻帶及根據該些天線的接收信號強度指標選擇接收信號強度指標最佳的一天線，該處理器根據該天線及該操作頻帶選擇一路徑以接收訊號，當該第一操作頻帶相鄰於該第二操作頻帶時，該處理器控制該路徑上的至少一該些濾波電路以提升該無線存取裝置的接收信號品質。
  2. 如請求項1所述的無線存取裝置，其中該處理器根據該些天線的接收信號強度指標選擇接收信號強度指標最佳的該操作頻帶。
  3. 如請求項1所述的無線存取裝置，更包括：一傳收電路，連接該處理器；一頻帶切換器；以及一雙工器，耦接該傳收電路及該頻帶切換器，該雙工器設置於該傳收電路與頻帶切換器之間；其中，該處理器控制該頻帶切換器以選擇該操作頻帶，至少一該些濾波電路設置於該雙工器與該頻帶切換器之間。
  4. 如請求項1所述的無線存取裝置，更包括：一傳收電路，連接該處理器；一頻帶切換器；以及 一帶通濾波器，耦接該傳收電路及該頻帶切換器，該帶通濾波器設置於該傳收電路與頻帶切換器之間；其中，該處理器控制該頻帶切換器以選擇該操作頻帶，至少一該些濾波電路設置於該帶通濾波器與該頻帶切換器之間。
  5. 如請求項1所述的無線存取裝置，更包括：一天線切換器，耦接該處理器及該些天線；其中，該處理器控制該天線切換器以選擇該天線，該些濾波電路設置於該天線切換器與該些天線之間。
  6. 如請求項1所述的無線存取裝置，其中該處理器控制該路徑上的該至少一濾波電路之輸入電壓以調整該至少一濾波電路之一階數，且該階數大於等於3。
  7. 如請求項1所述的無線存取裝置，其中該無線存取裝置係小型基地台(small cell)或行動分享器(mobile hotspot)。
  8. 一種提升接收信號品質的系統，包括：一第一無線存取裝置包括：多根第一天線；多條第一路徑，連接該些第一天線；多個第一濾波電路，配置於該些第一路徑上；以及一第一處理器，用以控制該些第一濾波電路；以及一第二無線存取裝置，用以透過一連接埠連接該第一無線存取裝置；其中，該第一處理器計算該些第一天線的接收信號強度指標(RSSI)，且透過該連接埠取得該第二無線存取裝置的一第二操作頻帶，該第一處理器決定一第一操作頻帶以及根據該些第一天線的接收信號強度指標選擇接收信號強度指標最佳的一第一天線，該第一處理器根據該第一天線及該第一操作頻帶選擇一第一路徑以接收訊號，當該第一操作頻帶相鄰於該第二操作頻帶時，該第一處理器控制該第一 路徑上的至少一該些第一濾波電路以提升接收信號品質。
  9. 如請求項8所述的系統，其中該第一處理器根據該些第一天線的接收信號強度指標選擇接收信號強度指標最佳的該第一操作頻帶。
  10. 如請求項8所述的系統，其中該第一無線存取裝置更包括：一第一傳收電路，連接該第一處理器；一第一頻帶切換器；一第一雙工器，耦接該第一傳收電路及該第一頻帶切換器，該第一雙工器設置於該第一傳收電路與該第一頻帶切換器之間；以及一第一帶通濾波器，耦接該第一傳收電路及該第一頻帶切換器，該第一帶通濾波器設置於該第一傳收電路與該第一頻帶切換器之間；其中，該第一處理器控制該第一頻帶切換器以選擇該第一操作頻帶，至少一該些第一濾波電路設置於該第一雙工器與該第一頻帶切換器之間或至少一該些第一濾波電路設置於該第一帶通濾波器與該第一頻帶切換器之間。
  11. 如請求項8所述的系統，其中該第一無線存取裝置更包括：一第一天線切換器，耦接該第一處理器及該些第一天線；其中，該第一處理器控制該第一天線切換器以選擇該第一天線，該些第一濾波電路設置於該第一天線切換器與該些第一天線之間。
  12. 如請求項8所述的系統，其中該連接埠係一乙太網路(Ethernet)埠。
  13. 如請求項8所述的系統，其中該第一無線存取裝置用以於該第一操作頻帶上接收一第一無線信號，該第二無線存取裝置用以於一第二操作頻帶上發射一第二無線信號，該第一操作頻帶相鄰於該第二操作頻帶。
  14. 如請求項8所述的系統，其中該第一處理器控制該第一路徑上的該至少一第一濾波電路之輸入電壓以調整該至少一第一濾波電路之一階數，且該階數大於等於3。
  15. 如請求項13所述的系統，其中該第二無線存取裝置包括：多根第二天線；多條第二路徑，連接該些第二天線；多個第二濾波電路，配置於該些第二路徑上；以及一第二處理器，用以控制該些第二濾波電路；其中，該第二處理器計算該些第二天線的接收信號強度指標，該第二處理器決定該第二操作頻帶以及根據該些第二天線的接收信號強度指標選擇接收信號強度指標最佳的一第二天線，該第二處理器根據該第二天線及該第二操作頻帶選擇一第二路徑，該第二處理器控制該第二路徑上的至少一該些第二濾波電路以提升接收信號品質。
  16. 如請求項15所述的系統，其中該第二無線存取裝置更包括：一第二傳收電路，連接該第二處理器；一第二頻帶切換器；一第二雙工器，耦接該第二傳收電路及該第二頻帶切換器，該第二雙工器設置於該第二傳收電路與該第二頻帶切換器之間；以及一第二帶通濾波器，耦接該第二傳收電路及該第二頻帶切換器，該第二帶通濾波器設置於該第二傳收電路與該第二頻帶切換器之間；其中，該第二處理器控制該第二頻帶切換器以選擇該第二操作頻帶，至少一該些第二濾波電路設置於該第二雙工器與該第二頻帶切換器之間或至少一該些第二濾波電路設置於該第二帶通濾波器與該第二頻帶切換器之間。
  17. 如請求項15所述的系統，其中該第二無線存取裝置更包括： 一第二天線切換器，耦接該第二處理器及該些第二天線；其中，該第二處理器控制該第二天線切換器以選擇該第二天線，該些第二濾波電路設置於該第二天線切換器與該些第二天線之間。
  18. 如請求項15所述的系統，其中該第二處理器控制該第二路徑上的該至少一第二濾波電路之輸入電壓以調整該至少一第二濾波電路之一階數，且該階數大於等於3。
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