TWI665893B - 無線通訊方法及應用其之通訊終端裝置 - Google Patents

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Abstract

一種通訊終端裝置的無線通訊方法及一種通訊終端裝置，無線通訊方法包括：通訊終端裝置側聽無線電訊號並自無線電訊號擷取封包；通訊終端裝置判斷封包是否符合來源條件；當封包符合該來源條件，通訊終端裝置判斷封包是否符合資料條件；當封包符合資料條件，通訊終端裝置擷取封包的資料負載；通訊終端裝置判斷資料負載之資料錯誤率是否超出容許值；當資料負載的錯誤率超出容許值，通訊終端裝置發送錯誤更正資訊至伺服器，使伺服器對無線發送裝置提供用以更新向前錯誤更正編碼的錯誤更正參數。

Description

無線通訊方法及應用其之通訊終端裝置
本揭露是關於一種無線通訊方法及應用其之通訊終端裝置。
隨著網路串流服務品質的提升，如何滿足無線通訊中低延遲、高傳輸率的要求，乃目前業界待解的議題之一。
WiFi是目前廣泛被使用的無線通訊協定之一。WiFi可支援多點傳輸(multicast)，也就是每個存取點(access point，AP)可提供多個用戶裝置(user equipment)無線傳輸服務。然而，AP可能會為了服務位置較遠的用戶裝置而調降對整體用戶裝置的資料傳輸率，或是因為與過多的用戶裝置建立傳輸連線而導致頻寬不足，因而使資料傳輸率無法提升。
本揭露是關於一種無線通訊方法及應用其之通訊終端裝置。根據本揭露實施例，通訊終端裝置並不需要與無線發送裝置建立連線才能進行資料傳輸。通訊終端裝置可採取側聽 (sniff)的方式從旁擷取無線發送裝置對一虛設(dummy)的無線接收裝置所發出的無線電訊號，再從中擷取封包。通訊終端裝置可對擷取到的封包以特定條件進行篩選，以取出通訊終端裝置所需的資料負載(data payload)。由於通訊終端裝置不需與無線發送裝置建立連線，而是單純側聽無線發送裝置發送的無線電訊號，故通訊終端裝置並不佔用無線發送裝置的傳輸頻寬。另外，通訊終端裝置亦可根據解出的資料負載的錯誤率對伺服器回報錯誤更正資訊，以促使無線發送裝置調整其錯誤更正機制，藉此降低資料錯誤率。
根據本揭露之一方面，提出一種通訊終端裝置的無線通訊方法，無線通訊方法包括：通訊終端裝置側聽無線電訊號並自無線電訊號擷取封包；通訊終端裝置判斷封包是否符合來源條件，來源條件包括封包具有對應無線發送裝置的特定發送端位址以及對應無線接收裝置的特定接收端位址；當封包符合來源條件，通訊終端裝置判斷封包是否符合資料條件，資料條件包括封包具有特定封包類型；當封包符合資料條件，通訊終端裝置擷取封包的資料負載；通訊終端裝置判斷資料負載之資料錯誤率是否超出容許值；當資料負載之資料錯誤率超出容許值，通訊終端裝置發送錯誤更正資訊至伺服器，使伺服器對無線發送裝置提供用以更新向前錯誤更正(forward error correction，FEC)編碼的錯誤更正參數。
根據本揭露之另一方面，提出一種通訊終端裝置，其包括傳輸介面以及處理電路。傳輸介面用以側聽無線電訊號，並自無線電訊號擷取封包。處理電路耦接傳輸介面，並經配置而用以：判斷封包是否符合來源條件，來源條件包括封包具有對應無線發送裝置的特定發送端位址以及對應無線接收裝置的特定接收端位址；當封包符合來源條件，判斷封包是否符合資料條件，資料條件包括封包具有特定封包類型；當封包符合資料條件，擷取封包的資料負載；判斷資料負載之資料錯誤率是否超出容許值；當資料負載之資料錯誤率超出容許值，發送錯誤更正資訊至伺服器，使伺服器對無線發送裝置提供用以FEC編碼的錯誤更正參數。
為了對本揭露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：
100‧‧‧通訊終端裝置
120‧‧‧無線發送裝置
140‧‧‧無線接收裝置
160‧‧‧伺服器
102‧‧‧傳輸介面
104‧‧‧驅動單元
106‧‧‧穿隧單元
108‧‧‧封包處理單元
110‧‧‧干擾協調單元
320‧‧‧閘道器
340‧‧‧視訊源裝置
S202、S204、S206、S208、S210、S212、S214、S216、S218、S220、S402、S404、S406、S408、S410、S412、S414、S502、S504、S506、S5058、S510、S512、S514‧‧‧步驟
第1圖繪示依據本揭露一實施例的無線通訊系統的範例方塊圖。
第2圖繪示根據本揭露一實施例的無線通訊方法的範例流程圖。
第3圖繪示依據本揭露一實施例的無線通訊系統的範例架構圖。
第4圖繪示依據本揭露一實施例的無線通訊方法的範例順序圖。
第5圖繪示依據本揭露一實施例的無線通訊方法的流程圖。
第1圖繪示依據本揭露一實施例的無線通訊系統的範例方塊圖。無線通訊系統包括通訊終端裝置100、無線發送裝置120、無線接收裝置140以及伺服器160。
無線發送裝置120例如是存取點(access point，AP)或無線發送器，其具有一發送端位址(如無線發送裝置120的網際網路協定(internet protocol，IP)位址)。無線發送裝置120可自伺服器160接收串流資料，再將串流資料以無線電訊號的形式發送給無線接收裝置140。無線發送裝置120與無線接收裝置140之間除了可採用WiFi協定進行傳輸，亦可採用其他類型的無線通訊協定進行傳輸，例如藍芽、ZigBee等。
伺服器160例如是位在雲端網路的一串流資料提供節點。無線接收裝置140例如是一無線接收器，其具有一接收端位址(如無線接收裝置140的IP位址)。根據本揭露實施例，無線接收裝置140可被視為一虛設的接收器(dummy receiver)，目的在於作為無線發送裝置120發送封包的目標。在一實施例中，無線發送裝置120和無線接收裝置140係獨立設置，且兩者之間的距離係小於或等於1公尺。作此配置的原因在於，一般無線發送裝置120的資 料傳輸率會視接收對象的距離而動態調整，也就是接收對象的距離越近，無線發送裝置120將採用越高的資料傳輸率進行傳輸。為使無線發送裝置120固定採取相對高的資料傳輸率來傳輸封包，故可將無線接收裝置140安排在無線發送裝置120的鄰近區域，例如(但不限於)相距1公尺的範圍內。又一實施例中，亦可將無線發送裝置120和無線接收裝置140設置在同一設備當中。
通訊終端裝置100例如是用戶裝置，像是個人電腦、行動電話、筆記型電腦、虛擬實境(virtual reality，VR)/擴增實境(augmented reality，AR)穿戴裝置等。根據第1圖的實施例，通訊終端裝置100包括傳輸介面102、驅動單元104、穿隧單元106、封包處理單元108以及干擾協調單元110。
傳輸介面102例如是網卡(network adapter)或無線收發器，可用於發送及/或接收無線電訊號。
驅動單元104、穿隧單元106、封包處理單元108以及干擾協調單元110可以軟體(如程式、指令、資料、檔案等)、硬體(如邏輯電路)或其結合的方式實施於一處理電路，其中處理電路耦接傳輸介面102，其經配置後可執行本揭露實施例之無線通訊方法。處理電路可例如被實施為微控制器(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)、數位邏輯電路、現場可程式邏輯閘陣列(field programmable gate array，FPGA)、或其它具有運算處理功能的硬體元件。
通訊終端裝置100可在無線發送裝置120對無線接收裝置140發送封包的過程中，透過傳輸介面102從旁側聽無線發送裝置120發出的無線電訊號，藉此從中取得封包。在此過程中，通訊終端裝置100並不需要和無線發送裝置120建立連線，例如建立關聯(association)，而僅是被動地側聽來自無線發送裝置120的無線電訊號。對無線發送裝置120而言，無線發送裝置120發送封包的對象是無線接收裝置140，而非通訊終端裝置100。
驅動單元104例如是傳輸介面102的驅動器，用以控制傳輸介面102的運作。穿隧單元106可自傳輸介面102擷取封包，並將其提供至上層的封包處理單元108進行處理。換言之，穿隧單元106可建立一從傳輸介面102至封包處理單元108的穿隧通道。在一實施例中，穿隧單元106可例如以Linux平台的libpcap函數庫來實現。
封包處理單元108可對封包進行篩選，以取得通訊終端裝置100所需的資料內容，例如影音資料。封包處理單元108更可在偵測出資料負載(data payload)的資料錯誤率超出容忍值時，對遠端的伺服器160回傳錯誤更正資訊，以透過伺服器160致能無線發送裝置120調整其錯誤更正機制，例如向前錯誤更正(forward error correction，FEC)編碼機制。在一實施例中，封包處理單元108可實施在一硬體抽象中介層(hardware abstract middleware layer)當中。封包處理單元108的相關操作將配合第2圖作說明。
干擾協調單元110可調整通訊終端裝置100的接收頻段，以調整傳輸介面102以及驅動單元104針對無線發送裝置120的傳輸頻段作封包接收，藉此降低鄰近無線發送裝置(如鄰近AP)可能對通訊終端裝置100產生的訊號干擾。在一實施例中，通訊終端裝置100可不包含干擾協調單元110。
第2圖繪示根據本揭露一實施例的無線通訊方法的範例流程圖。所述之無線通訊方法可例如由第1圖的通訊終端裝置100來實施，或是由包含傳輸介面以及處理電路的電子裝置來實施。為方便理解，以下說明是以通訊終端裝置100為例。
在步驟S202，通訊終端裝置100透過傳輸介面102側聽無線電訊號並自無線電訊號擷取封包。
在步驟S204，封包處理單元108判斷封包是否符合來源條件。若是，則接續步驟S206，封包處理單元108進一步判斷封包是否符合資料條件。若判斷步驟S204為否，則接續步驟S208，封包處理單元108將捨棄封包。在步驟S208後，流程可返回步驟S202。
在一實施例中，來源條件包括：接收到的封包係具有對應無線發送裝置120的發送端位址以及對應無線接收裝置140的接收端位址。
若步驟S206的判斷結果為「是」，則步驟S210中封包處理單元108將擷取封包的資料負載。反之，步驟S208中封包處理單元108將捨棄封包。在一實施例中，資料條件包括：接收到的封包係具有一特定封包類型。
在一實施例中，步驟S206可例如被實施成：封包處理單元108自封包的標頭(header)取得封包類型，並判斷封包類型是否符合特定封包類型。進一步說，封包的標頭可包含一封包類型欄位，其用來指示該封包所承載的資訊的類型。封包類型可包括重傳封包、魔法封包(magic packet)、信標(beacon)、資料封包等。由於通訊終端裝置100係欲從無線發送裝置120取得伺服器160提供的資料，故通訊終端裝置100可將資料條件中的特定封包類型設定為「資料封包」類型。根據此設定，若通訊終端裝置100接收到的封包是一信標，通訊終端裝置100將捨棄該封包；反之，若通訊終端裝置100接收到的封包是一資料封包，則會擷取其中的資料負載。
在步驟S212，封包處理單元108對資料負載執行FEC解碼。在步驟S214，封包處理單元108計算FEC解碼的資料錯誤率。舉例來說，資料錯誤率可透過計算累積一定數量的接收封包的FEC錯誤率求得。在步驟S216，封包處理單元108將資料負載提供至應用層(application layer)。
在步驟S218，封包處理單元108判斷資料負載之資料錯誤率是否超出容許值。若是，表示錯誤更正機制(如FEC)的設定可能過於寬鬆，步驟S220中通訊終端裝置100將透過傳輸介 面102發送錯誤更正資訊至伺服器160，使伺服器160對無線發送裝置120提供更新FEC編碼的錯誤更正參數，使無線發送裝置120改採較嚴格的FEC設定，例如從1/4 FEC調整至1/2 FEC。另一方面，伺服器160亦可對通訊終端裝置100提供更新的錯誤更正參數，使通訊終端裝置100與無線發送裝置120同步更新FEC參數。步驟S220執行後可返回步驟S202，以繼續側聽無線電訊號。
若判斷步驟S218為否，表示資料負載之資料錯誤率未超出容許值，流程將返回步驟S202。
第3圖繪示依據本揭露一實施例的無線通訊系統的範例架構圖。在第3圖的範例中，無線通訊系統包括四個通訊終端裝置100、三個無線發送裝置120、一無線接收裝置140、一伺服器160、一閘道器320、以及三個視訊源裝置340。
在此範例中，通訊終端裝置100例如是VR頭盔，無線發送裝置120例如是WiFi AP，無線接收裝置140例如是筆記型電腦，視訊源裝置340例如環場攝影機。應注意此範例僅是基於說明目的而提出，而非用以限制本揭露。上述各裝置的數量、類型及配置皆可視應用環境的不同而作調整。
視訊源裝置340可將擷取到的視訊資料提供至伺服器160。無線發送裝置120可透過閘道器320連至雲端的伺服器160，以取得來自視訊源裝置340的視訊資料。無線發送裝置120可將取得的視訊資料以無線方式對無線接收裝置140進行發送。無 線接收裝置140係設置在無線發送裝置120的鄰近位置，例如在1公尺範圍以內，或是整合在同一設備當中。
通訊終端裝置100位在無線發送裝置120的訊號覆蓋範圍內。在無線發送裝置120對無線接收裝置140發送封包的過程中，通訊終端裝置100可側聽無線發送裝置120所產生的無線電訊號，並從中擷取封包，進而取得來自視訊源裝置340的視訊資料。透過此方式，通訊終端裝置100不需要與無線發送裝置120建立連線即可取得視訊資料。
第4圖繪示依據本揭露一實施例的無線通訊方法的範例順序圖(sequence diagram)。
在步驟S402，伺服器160對無線發送裝置120提供串流資料(例如視訊串流)以及FEC的錯誤更正參數。
在步驟S404，通訊終端裝置100對伺服器160發出要求，使伺服器160回傳無線發送裝置120的發送端位址以及無線接收裝置140的接收端位址，如步驟S406所示。通訊終端裝置100可根據伺服器160提供的發送端位址以及接收端位址，確認要側聽的目標封包來源。
在步驟S408，無線發送裝置120以無線方式對無線接收裝置140發送封包。在此過程中，通訊終端裝置100亦經由無線電訊號傳播介質(如空氣)從旁聽取無線發送裝置120所發出的無線電訊號，並從中擷取封包。
在步驟S410，通訊終端裝置100可對擷取到的封包進行如第2圖所示的封包處理。擷取到的封包須符合來源條件以及資料條件，才是通訊終端裝置100欲取得的資料封包。來源條件中所採用的特定發送端位址及特定接收端位址，可以是伺服器160於步驟S406所提供的無線發送裝置120的發送端位址(如無線發送裝置120的IP位址)以及無線接收裝置140的接收端位址(如無線接收裝置140的IP位址)。
在步驟S412，若通訊終端裝置100偵測到封包雖符合來源條件以及資料條件，但對封包擷取資料負載的資料錯誤率超出容忍值，通訊終端裝置100將對伺服器160回報錯誤更正資訊。
在步驟S414，伺服器160將回應錯誤更正資訊，對無線發送裝置120提供用以更新FEC編碼的錯誤更正參數，使無線發送裝置120改採較嚴格的FEC編碼，藉此降低資料錯誤率。
熟習本揭露之技藝者應瞭解到，在本揭露實施例中所提及的步驟。除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。
第5圖繪示依據本揭露一實施例的無線通訊方法的流程圖。所述之無線通訊方法可例如由第1圖的通訊終端裝置100來實施，或是由包含傳輸介面以及處理電路的電子裝置來實施。為方便理解，以下說明是以通訊終端裝置100為例。
在步驟S502，通訊終端裝置100側聽無線電訊號並自無線電訊號擷取封包。
在步驟S504，通訊終端裝置判斷封包是否符合來源條件。來源條件例如包括：封包具有對應無線發送裝置的特定發送端位址以及對應無線接收裝置的特定接收端位址。
若判斷步驟S504為是，在步驟S506，通訊終端裝置100判斷封包是否符合資料條件。資料條件例如包括：封包具有特定封包類型。反之，若判斷步驟S504為否，步驟S508通訊終端裝置100將捨棄該封包。步驟S508後，流程將返回步驟S502。
若封包符合資料條件，步驟S510通訊終端裝置100將擷取封包的資料負載。反之，若封包不符合資料條件，流程將返回步驟S508以捨棄該封包。
在步驟S512，通訊終端裝置100判斷對封包作FEC解碼後的資料錯誤率是否超出容許值。若判斷步驟S512為是，步驟S514中通訊終端裝置100將發送錯誤更正資訊至伺服器160，使伺服器160對無線發送裝置120提供用以更新FEC編碼的錯誤更正參數。若判斷步驟S512為否，流程將返回步驟S502。
綜上所述，本揭露提出一種無線通訊方法及應用其之通訊終端裝置。根據本揭露實施例，通訊終端裝置並不需要與無線發送裝置建立連線才能進行資料傳輸。通訊終端裝置可採取側聽的方式從旁擷取無線發送裝置對一虛設的無線接收裝置所發出的無線電訊號，再從中擷取封包。通訊終端裝置可對擷取到的封包以特定條件進行篩選，以取出通訊終端裝置所需的資料負載。由於通訊終端裝置不需與無線發送裝置建立連線，而是單純側聽 無線發送裝置發送的無線電訊號，故通訊終端裝置並不佔用無線發送裝置的傳輸頻寬。另外，通訊終端裝置亦可根據解出的資料負載的錯誤率對伺服器回報錯誤更正資訊，以促使無線發送裝置調整其錯誤更正機制，藉此降低資料錯誤率。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (12)

  1. 一種通訊終端裝置的無線通訊方法，該無線通訊方法包括：該通訊終端裝置側聽一無線電訊號並自該無線電訊號擷取一封包；該通訊終端裝置判斷該封包是否符合一來源條件，該來源條件包括該封包具有對應一無線發送裝置的一特定發送端位址以及對應一無線接收裝置的一特定接收端位址；當該封包符合該來源條件，該通訊終端裝置判斷該封包是否符合一資料條件，該資料條件包括該封包具有一特定封包類型；當該封包符合該資料條件，該通訊終端裝置擷取該封包的一資料負載；該通訊終端裝置判斷該資料負載之一資料錯誤率是否超出一容許值；以及當該資料負載之該資料錯誤率超出該容許值，該通訊終端裝置發送一錯誤更正資訊至一伺服器，使該伺服器對該無線發送裝置提供用以更新一向前錯誤更正編碼的一錯誤更正參數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊方法，更包括：當該封包不符合該來源條件或該資料條件，該通訊終端裝置捨棄該封包。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊方法，更包括：該通訊終端裝置自該封包的一標頭取得一封包類型；以及該通訊終端裝置判斷該封包類型是否符合該特定封包類型。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊方法，更包括：該通訊終端裝置對該伺服器發出一要求，使該伺服器回傳該特定發送端位址以及該特定接收端位址。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊方法，其中該無線發送裝置與該無線接收裝置之間的距離小於或等於1公尺。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊方法，更包括：該通訊終端裝置在擷取該封包的該資料負載後，對該資料負載執行一向前錯誤更正解碼；該通訊終端裝置計算執行該向前錯誤更正解碼所取得的該資料錯誤率；以及該通訊終端裝置將該資料負載提供至應用層。
  7. 一種通訊終端裝置，包括：一傳輸介面，用以側聽一無線電訊號並自該無線電訊號擷取一封包；以及一處理電路，耦接該傳輸介面，並經配置而用以：判斷該封包是否符合一來源條件，該來源條件包括該封包具有對應一無線發送裝置的一特定發送端位址以及對應一無線接收裝置的一特定接收端位址；當該封包符合該來源條件，判斷該封包是否符合一資料條件，該資料條件包括該封包具有一特定封包類型；當該封包符合該資料條件，擷取該封包的一資料負載；判斷該資料負載之一資料錯誤率是否超出一容許值；以及當該資料負載之該資料錯誤率超出該容許值，發送一錯誤更正資訊至一伺服器，使該伺服器對該無線發送裝置提供用以更新一向前錯誤更正編碼的一錯誤更正參數。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之通訊終端裝置，其中該處理電路更用以：當該封包不符合該來源條件或該資料條件，捨棄該封包。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之通訊終端裝置，其中該處理電路更用以：自該封包的一標頭取得一封包類型；以及判斷該封包類型是否符合該特定封包類型。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之通訊終端裝置，其中該處理電路更用以：對該伺服器發出一要求，使該伺服器回傳該特定發送端位址以及該特定接收端位址。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之通訊終端裝置，其中該無線發送裝置與該無線接收裝置之間的距離小於或等於1公尺。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之通訊終端裝置，其中該處理電路更用以：在擷取該封包的該資料負載後，對該資料負載執行一向前錯誤更正解碼；計算執行該向前錯誤更正解碼所取得的該資料錯誤率；以及將該資料負載提供至應用層。
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