TWI658708B

TWI658708B - 通訊系統、協調裝置及其控制方法

Info

Publication number: TWI658708B
Application number: TW106143902A
Authority: TW
Inventors: 方士豪; 許仁源; 魏鴻富; 高健育
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2019-05-01
Also published as: TW201929452A; US20190190585A1

Abstract

一種通訊系統、協調裝置及其控制方法。該通訊系統用以供一或多個用戶設備進行通訊，該控制方法實施例包括以下步驟。針對各該一或多個用戶設備，控制複數個天線組態之複數個效能值的量測。記錄該一或多個用戶設備之該些天線組態之該些效能值。該通訊系統實施例包括複數個無線寬頻頭端設備，各個無線寬頻頭端設備電性連接複數個天線。

Description

通訊系統、協調裝置及其控制方法

本發明是有關於一種通訊系統、協調裝置及其控制方法。

傳統被應用於WiFi系統的智慧型天線技術(Smart Antenna)可藉由單一基地台具備多種不同方向天線來供挑選，並且藉由天線選擇方法來決定出最適合傳輸送之天線，以提高整體使用者的資料傳輸率。但此想法目前只被應用於單一基地台上，且傳統智慧型天線系統只會利用單一天線場型來做傳輸，因此其訊號多樣性(Diversity)較無辦法有效提高。再者，若採用天線陣列的架構來做多天線傳輸，雖可藉此提高系統傳輸效能，卻常面臨單一基地台所使用天線陣列可能過大且實現成本太高的問題，因此並不適合應用於小型基地台(Small Cell)中。

本發明係有關於一種通訊系統、協調裝置及其控制方法。

根據本發明之一實施例，提出一種通訊系統之控制方法。該通訊系統用以供一或多個用戶設備進行通訊，該控制方法包括以下步驟。針對各該一或多個用戶設備，控制複數個天線組態之複數個效能值的量測。記錄該一或多個用戶設備之該些天線組態之該些效能值。其中，該通訊系統包括複數個無線寬頻頭端設備(remote radio head,RRH)。各個無線寬頻頭端設備電性連接複數個天線。

根據本發明之另一實施例，提出一種通訊系統。通訊系統用以供一或多個用戶設備進行通訊。通訊系統包括複數個無線寬頻頭端設備及一協調裝置。各個無線寬頻頭端設備電性連接複數個天線。協調裝置包括一效能量測單元及一儲存單元。效能量測單元用以針對各該一或多個用戶設備，控制複數個天線組態之複數個效能值的量測。儲存單元用以記錄該一或多個用戶設備之該些天線組態之該些效能值。

根據本發明之再一實施例，提出一種協調裝置。協調裝置用以協調一通訊系統。該通訊系統用以供一或多個用戶設備進行通訊。該協調裝置包括一效能量測單元及一儲存單元。效能量測單元用以針對各該一或多個用戶設備，控制複數個天線組態之複數個效能值的量測。儲存單元用以記錄該一或多個用戶設備之該些天線組態之該些效能值。其中，該通訊系統包括數個無線寬頻頭端設備。各個無線寬頻頭端設備電性連接複數個天線。

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

1000‧‧‧通訊系統

100‧‧‧用戶設備

300‧‧‧無線寬頻頭端設備

310‧‧‧天線

320‧‧‧切換單元

500‧‧‧協調裝置

510‧‧‧基頻處理單元

520‧‧‧效能量測單元

530‧‧‧儲存單元

540‧‧‧配置單元

BM‧‧‧波束

TB‧‧‧效能紀錄表

S101~S106、S201~S204、S301~S317、S401~S403、S501~S505‧‧‧步驟

第1圖繪示根據一實施例之通訊系統之示意圖。

第2圖繪示通訊系統之方塊圖。

第3圖繪示根據一實施例天線組態之量測方法的流程圖。

第4圖繪示根據一實施例天線組態之配置方法的流程圖。

第5A~5B圖繪示根據另一實施例天線組態之量測方法的流程圖。

第6圖繪示根據另一實施例天線組態之配置方法的流程圖。

第7圖繪示根據另一實施例天線組態之配置方法的流程圖。

請參照第1圖，其繪示根據一實施例之通訊系統1000之示意圖。通訊系統1000包括數個無線寬頻頭端設備(remote radio head,RRH)300及一協調裝置(coordinator)500，服務一或多個用戶設備(user equipment(s))100。各個無線寬頻頭端設備300電性連接數個天線310(繪示於第2圖)。無線寬頻頭端設備300係可採用智慧型天線技術(smart antenna)，實施時可將多個天線310設置於一平板或一柱體上，各個天線310具有不同的射頻方向。第1圖繪示出各個天線310之波束(beam)BM。可以在各個無線寬頻頭端設備300選擇一或多個天線310，而組合成一天線組態。請參下表一，以各無線寬頻頭端設備300具備三個天線310舉例來說明，若選擇第1個無線寬頻頭端設備300之第1個天線310、第2個無線寬頻頭端設備300之第1個天線310、第3個無線寬頻頭端設備300之第2個天線310、第4個無線寬頻頭端設備300之第1個天線310，則天線組態為(100,100,010,100)。而若選擇第1個無線寬頻頭端設備300之第1、2個天線310、第2個無線寬頻頭端設備300之第1、3個天線310、第3個無線寬頻頭端設備300之第2、3個天線310、第4個無線寬頻頭端設備300之第1~3個天線310，則天線組態為(110,101,011,111)。也就是說於此例中，最多可有(2^3-1)*(2^3-1)*(2^3-1)*(2^3-1)種組合(即2401種天線組態)。通訊系統1000透過所選擇的天線組態，供用戶設備100進行通訊。

請參照第2圖，其繪示通訊系統1000之方塊圖。如第2圖所示，無線寬頻頭端設備300電性連接數個天線310並且包括切換單元320。切換單元320用以切換此些天線310。切換單元320可以例如是一電路板、一晶片、一機械組件、具有控制指令的一韌體或一電腦程式，配合RF模組進行切換控制。協調裝置500包括一基頻處理單元510、一效能量測單元520、一儲存單元530及一配置單元540。基頻處理單元510用以進行訊號處理，例如是類比轉數位、訊號解碼、或相關基頻訊號處理演算法的運算(如通道估測(Channel Estimation)、載波頻率偏移估測(Carrier Frequency Offset Estimation,CFO Estimation)、取樣頻率偏移估測(Sampling Frequency Offset Estimation,SFO Estimation))等等。

效能量測單元520用以控制各個天線310之效能量測。效能量測單元520可以利用通道品質指示(Channel Quality Indicator,CQI)、訊號與干擾雜訊比(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio,SINR)、訊號雜訊比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)、接收訊號強度(Received Signal Strength Indicator,RSSI)、接收訊號品質(Reference Signal Received Quality,RSRQ)、接收訊號功率(Reference Signal Received Power,RSRP)、或輸送量(Throughput)來量測出效能。儲存單元530用以儲存各種資料，可以是任何儲存裝置，例如是一記憶體、一硬碟或一雲端資料中心的儲存單元。配置單元540用以進行天線組態的配置。效能量測單元520及配置單元540例如是一電路、一晶片、一電路板、一韌體或儲存數組程式碼之非暫態記錄媒體。

本實施例之通訊系統1000可以對多個無線寬頻頭端設備300之多個天線310進行天線組態的量測與配置，使得訊號強度與訊號覆蓋率(coverage)能夠有效提升，可相當適合應用於正在發展的第五代行動通訊技術中。以下分別以流程圖來詳細說明天線組態之量測與天線組態之配置。

請參照第3圖，其繪示根據一實施例天線組態之量測方法的流程圖。在步驟S101中，效能量測單元520設定用戶設備池(User Equipment pool)，並隨機選擇一天線組態。用戶設備池包含所有需要量測之用戶設備100。

效能量測單元520從用戶設備池中選擇其中之一用戶設備100(步驟S102)。並針對此用戶設備100，控制對天線組態進行量測(步驟S103)。

在步驟S104中，效能量測單元520取得量測到的天線組態效能值後，譬如經由自行量測效能值或經由接收此用戶設備100對天線組態進行量測且回報的效能值，從用戶設備池中移除此用戶設備100。

而於步驟S105中，效能量測單元520將效能值記錄於一效能紀錄表TB中，並將效能紀錄表TB儲存於儲存單元530中。於一實施例中，於效能紀錄表TB中，對於各個用戶設備100可以僅記錄最佳前N個效能值，N大於或等於1。舉例來說，請參下表二，其示例性說明某一用戶設備100之效能紀錄表TB的內容。

在步驟S106中，效能量測單元520判斷用戶設備池是否已清空。用戶設備池未清空時，代表尚有其他的用戶設備100需要量測，則可再重複執行步驟S102~S105，以獲得類似於表二之另一張效能紀錄表TB。用戶設備池清空時，代表所有需要量測之用戶設備100均已完成量測。重複步驟S101至S106，直到預定數量之天線組態被用戶設備100完成量測。

透過上述天線組態之量測方法，可以針對各個用戶設備100，量測出數個天線組態之數個效能值。並且記錄此些用戶設備100之多個天線組態之多個效能值。請參照表三，上述各個用戶設備100之效能值可以整合成一張效能紀錄表TB。

取得量測出的天線組態之效能值之後，即可進行天線組態之配置。請參照第4圖，其繪示根據一實施例天線組態之配置方法的流程圖。在步驟S201中，配置單元540對所有的用戶設備100進行排序。

接著，在步驟S202中，配置單元540從用戶設備池中選取具有最高優先權的用戶設備100，例如是選擇效能紀錄表TB中編號「A」的用戶設備100)。

然後，在步驟S203中，從效能紀錄表TB中選擇最佳的天線組態給此用戶設備100，例如是選擇(100,100,010,100)之天線組態給編號「A」的用戶設備100。並且，將此編號「A」的用戶設備100從用戶設備池中移除。

在步驟S204中，配置單元540判斷用戶設備池是否已清空。當用戶設備池清空時，代表所有的用戶設備100均已完成配置。

上述實施例之天線組態之配置方法可以重複執行，直到所有的用戶設備100依序完成配置。透過上述天線組態之配置方法，可以依據此些效能值，配置最佳的天線組態給用戶設備100。配置於同一天線組態之多個用戶設備100，可以透過時間分割的方式錯開使用時間，以避免相互干擾。

上述實施例已揭露一種天線組態之量測方法與天線組態之配置方法。天線組態之量測方法與天線組態之配置方法更有其他實施方式。在另一實施例中，天線組態之量測方法可以搭配區域分配的技術來降低量測次數。請參照第5A~5B圖，其繪示根據另一實施例天線組態之量測方法的流程圖。第5A~5B圖之流程圖亦搭配第2圖之方塊圖詳細說明如下。在步驟S301中，效能量測單元520針對各個用戶設備100，從此些無線寬頻頭端設備300決定一服務無線寬頻頭端設備(serving Remote Radio Head)。服務無線寬頻頭端設備例如是最靠近於此用戶設備100的無線寬頻頭端設備300，或者是此用戶設備100能夠收到之訊號最強的無線寬頻頭端設備300。

在步驟S302中，效能量測單元520從用戶設備池中選擇其中之一用戶設備100。

在步驟S303中，效能量測單元520從作為服務無線寬頻頭端設備之無線寬頻頭端設備300中，隨機選擇一天線310。

而在步驟S304中，效能量測單元520針對此用戶設備100控制對選擇之天線310進行量測。

在步驟S305中，效能量測單元520取得量測到的效能值，譬如經由自行進行量測效能值或是經由接收此用戶設備100對選擇之天線310進行量測且回報的效能值。

而在步驟S306中，效能量測單元520記錄服務無線寬頻頭端設備之服務天線(最佳的天線310)。

在步驟S307中，效能量測單元520判斷作為服務無線寬頻頭端設備之無線寬頻頭端設備300中，是否還有尚未量測的天線310。若還有尚未量測的天線310，則重複執行步驟S303~S306，直到找出服務天線。

而在步驟S308中，效能量測單元520從用戶設備池中移除此用戶設備100。

然後，在步驟S309中，效能量測單元520判斷用戶設備池是否已清空。用戶設備池未清空時，代表尚有其他的用戶設備100需要量測，則可再重複執行步驟S302~S308，以針對各個用戶設備100皆找出其對應之服務無線寬頻頭端設備及其服務天線。

在步驟S310中，效能量測單元520初始化用戶設備池。

然後，在步驟S311中，效能量測單元520從用戶設備池中選擇其中之一用戶設備100。

而在步驟S312中，效能量測單元520基於此用戶設備100所對應之服務無線寬頻頭端設備的服務天線選擇天線組態。

在步驟S313中，效能量測單元520針對此用戶設備100控制天線組態的量測。

而在步驟S314中，效能量測單元520取得量測到的天線組態效能值，譬如經由自行進行效能值量測，或經由接收此用戶設備100對天線組態進行量測且回報的效能值。

然後，在步驟S315中，效能量測單元520將效能值記錄於效能紀錄表TB中，並將效能紀錄表TB儲存於儲存單元530 中。於效能紀錄表TB中，對於各個用戶設備100可以記錄最佳前N個效能值，N大於或等於1。舉例來說，請參下表四，其示例性說明某一用戶設備100之效能紀錄表TB的內容。

在步驟S316中，效能量測單元520將此用戶設備100從用戶設備池中移除。

然後，在步驟S317中，效能量測單元520判斷用戶設備池是否已清空。用戶設備池未清空時，代表尚有其他的用戶設備100需要量測，則可再重複執行步驟S311~S316，以獲得類似於表四之另一張效能紀錄表TB。用戶設備池清空時，代表所有需要量測之用戶設備100均已完成量測。

也就是說，經過步驟S301~S309針對各個用戶設備100選定出對應之服務無線寬頻頭端設備的服務天線後，僅需針對服務天線與其他天線310之組合進行量測，大幅降低量測的次數。

此外，除了上述實施例以外，在另一實施例中，天線組態之配置方法可以透過平均技術來減少天線組態的變動。請參照第6圖，其繪示根據另一實施例天線組態之配置方法的流程圖。在步驟S401中，配置單元540計算各個天線組態對應於此些用戶設備100之效能值之一效能均值。舉例來說，針對編號「A」~「E」的用戶設備100，其效能均值如表五所示。

在步驟S402中，配置單元540針對各個天線組態進行排序。

然後，在步驟S403中，配置單元540配置排序最佳的天線組態(例如是(010,100,010,010))給所有的用戶設備100。

因此，透過此天線組態之配置方法，可以依據此些效能值，配置平均上最佳的天線組態給所有用戶設備100，可大幅減少天線組態的變動。

此外，除了上述實施例以外，在另一實施例中，天線組態之配置方法可以透過分群技術來同時取得第4圖及第6圖之實施例的優點。請參照第7圖，其繪示根據另一實施例天線組態之配置方法的流程圖。在步驟S501中，配置單元540將此些用戶設備100歸類於數個群組。舉例來說，對應於同一服務無線寬頻頭端設備之數個用戶設備100可以歸類於同一群組。或者，位置相近的數個用戶設備100可以歸類為同一群組。

在步驟S502中，配置單元540計算各個天線組態對應於各個群組之用戶設備100之效能值之一效能均值。舉例來說，針對不同群組的用戶設備100，其效能均值如表六所示。

而在步驟S503中，配置單元540從群組池中選擇一群組。

然後，在步驟S504中，配置單元540從所選擇之群組中，挑選最佳之天線組態給此群組內的用戶設備100。在配置完成後，配置單元540將此群組從群組池中移除。舉例來說，在編號「A」、「C」之用戶設備100所屬之群組中，天線組態最佳者為(010,100,010,010)，故配置此天線組態給編號「A」、「C」之用戶設備100。

在步驟S505中，配置單元540判斷群組池是否已清空。群組池未清空時，代表尚有其他的群組需要配置，則可再重複執行步驟S503~S504，以配置另一群組。群組池清空時，代表所有群組之用戶設備100均已完成配置。

透過上述天線組態之配置方法，可以依據此些效能值，配置最適合的天線組態給用戶設備100。配置於同一天線組態之多個用戶設備100，可以透過時間分割的方式錯開使用時間，以避免相互干擾。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，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。

Claims

一種通訊系統之控制方法，該通訊系統用以供一或多個用戶設備進行通訊，該控制方法包括：針對各該一或多個用戶設備，控制複數個天線組態之複數個效能值的量測；以及記錄該一或多個用戶設備之該些天線組態之該些效能值；其中，該通訊系統包括複數個無線寬頻頭端設備(remote radio head,RRH)，各該無線寬頻頭端設備電性連接複數個天線，且其中自各個無線寬頻頭端設備各所連接的該些複數個天線中選擇出一或多個天線組成該些天線組態。
如申請專利範圍第1項所述之通訊系統之控制方法，其中記錄該一或多個用戶設備之該些天線組態之該些效能值之步驟中，針對各該一或多個用戶設備，記錄最佳前N個該些效能值，N大於或等於1。
如申請專利範圍第1項所述之通訊系統之控制方法，其中於控制該些天線組態之該些效能值的量測之步驟中，針對各該一或多個用戶設備，該些天線組態係隨機選擇。
如申請專利範圍第1項所述之通訊系統之控制方法，更包括：針對各該一或多個用戶設備，從該些無線寬頻頭端設備決定一服務無線寬頻頭端設備；以及針對各該一或多個用戶設備，從該服務無線寬頻頭端設備之該些天線決定一服務天線；其中，於控制該些天線組態之該些效能值之量測之步驟中，針對各該一或多個用戶設備，包含該服務天線之該些天線組態係被選擇。
如申請專利範圍第1項所述之通訊系統之控制方法，更包括：依據該些效能值，配置該些天線組態給該一或多個用戶設備。
如申請專利範圍第5項所述之通訊系統之控制方法，其中於配置該些天線組態給該一或多個用戶設備之步驟中，該一或多個用戶設備係依序被配置。
如申請專利範圍第5項所述之通訊系統之控制方法，更包括：計算該些天線組態對應於各該一或多個用戶設備之該些效能值之一效能均值；其中，於配置該些天線組態給該一或多個用戶設備之步驟中，係依據該些效能均值，配置該些天線組態之其中之一給所有該一或多個用戶設備。
如申請專利範圍第5項所述之通訊系統之控制方法，該一或多個用戶設備之數量係為多個，該控制方法更包括：將該些用戶設備歸類於複數個群組；以及計算各該天線組態對應於各該群組之該些用戶設備之該些效能值之一效能均值；其中，於配置該些天線組態之步驟中，係針對各該群組，依據各該群組之該些效能均值，配置該些天線組態之其中之一給各該群組內之所有該些用戶設備。
一種通訊系統，用以供一或多個用戶設備進行通訊，該通訊系統包括：複數個無線寬頻頭端設備(remote radio head,RRH)，各個無線寬頻頭端設備電性連接複數個天線；以及一協調裝置，包括：一效能量測單元，用以針對各該一或多個用戶設備，控制複數個天線組態之複數個效能值的量測，且其中自各個無線寬頻頭端設備各所連接的該些複數個天線中選擇出一或多個天線組成該些天線組態；及一儲存單元，用以記錄該一或多個用戶設備之該些天線組態之該些效能值。
如申請專利範圍第9項所述之通訊系統，其中該協調裝置針對各該一或多個用戶設備，將最佳前N個該些效能值記錄於該儲存單元中，N大於或等於1。
如申請專利範圍第9項所述之通訊系統，其中該效能量測單元更用以控制針對各該一或多個用戶設備，隨機選擇該些天線組態進行量測。
如申請專利範圍第9項所述之通訊系統，其中該效能量測單元更用以針對各該一或多個用戶設備，從該些無線寬頻頭端設備決定一服務無線寬頻頭端設備，並針對各該一或多個用戶設備，從該服務無線寬頻頭端設備之該些天線決定一服務天線，且控制針對各該一或多個用戶設備，選擇包含該服務天線之該些天線組態進行量測。
如申請專利範圍第9項所述之通訊系統，其中該協調裝置更包括：一配置單元，用以依據該些效能值，配置該些天線組態給該一或多個用戶設備。
如申請專利範圍第13項所述之通訊系統，其中該配置單元係依序配置該一或多個用戶設備。
如申請專利範圍第13項所述之通訊系統，其中該配置單元更用以計算各該天線組態對應於該一或多個用戶設備之該些效能值之一效能均值，並依據該效能均值，配置該些天線組態之其中之一給所有該一或多個用戶設備。
如申請專利範圍第13項所述之通訊系統，其中該一或多個用戶設備之數量係為多個，該配置單元更用以將該些用戶設備歸類於複數個群組，並用以計算各該天線組態對應於各該群組之該些用戶設備之該些效能值之一效能均值，並針對各該群組，依據各該群組之該些效能均值，配置該些天線組態之其中之一給各該群組內之所有該些用戶設備。
一種協調裝置，用以協調一通訊系統，該通訊系統用以供一或多個用戶設備進行通訊，該協調裝置包括：一效能量測單元，用以針對各該一或多個用戶設備，控制複數個天線組態之複數個效能值的量測；及一儲存單元，用以記錄該一或多個用戶設備之該些天線組態之該些效能值；其中，該通訊系統包括複數個無線寬頻頭端設備，各個無線寬頻頭端設備電性連接複數個天線，且其中自各個無線寬頻頭端設備各所連接的該些複數個天線中選擇出一或多個天線組成該些天線組態。
如申請專利範圍第17項所述之協調裝置，其中該協調裝置針對各該一或多個用戶設備，將最佳前N個該些效能值記錄於該儲存單元中，N大於或等於1。
如申請專利範圍第17項所述之協調裝置，其中該效能量測單元更用以控制針對各該一或多個用戶設備，隨機選擇該些天線組態進行量測。
如申請專利範圍第17項所述之協調裝置，其中該效能量測單元更用以針對各該一或多個用戶設備，從該些無線寬頻頭端設備決定一服務無線寬頻頭端設備，並針對各該一或多個用戶設備，從該服務無線寬頻頭端設備之該些天線決定一服務天線，且控制針對各該一或多個用戶設備，選擇包含該服務天線之該些天線組態進行量測。
如申請專利範圍第17項所述之協調裝置，更包括：一配置單元，用以依據該些效能值，配置該些天線組態給該一或多個用戶設備。
如申請專利範圍第21項所述之協調裝置，其中該配置單元係依序配置該一或多個用戶設備。
如申請專利範圍第21項所述之協調裝置，其中該配置單元更用以計算各該天線組態對應於該一或多個用戶設備之該些效能值之一效能均值，並依據該效能均值，配置該些天線組態之其中之一給所有該一或多個用戶設備。
如申請專利範圍第21項所述之協調裝置，其中該一或多個用戶設備之數量係為多個，該配置單元更用以將該些用戶設備歸類於複數個群組，並用以計算各該天線組態對應於各該群組之該些用戶設備之該些效能值之一效能均值，且針對各該群組，依據各該群組之該些效能均值，配置該些天線組態之其中之一給各該群組內之所有該些用戶設備。