TWI728416B

TWI728416B - 天線控制方法及通訊系統控制方法

Info

Publication number: TWI728416B
Application number: TW108126597A
Authority: TW
Inventors: 林祐民; 陳建生
Original assignee: 正文科技股份有限公司
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2021-05-21
Also published as: CN111817007A; CN111817007B; TW202038565A

Abstract

一種天線控制方法包含以多個量測波束方向分別取得多個射頻訊號參數，依據所述多個射頻訊號參數產生多個參數組合，依據所述多個參數組合從所述多個量測波束方向中選擇一目標波束方向，並控制天線以所述目標波束方向收發訊號。其中，所述多個量測波束方向之中的二相鄰者彼此間隔一角度差，且每一參數組合包含所述多個射頻訊號參數中的多者。

Description

天線控制方法及通訊系統控制方法

本發明係關於一種天線控制方法，特別係關於一種控制天線收發訊號方向的方法。

現今無線通訊技術蓬勃，已與現代人的生活密不可分。對於無線通訊技術而言，天線為用來發射或接收無線電波的關鍵組件。在自由空間內，任何天線都向各個方向輻射能量，但在某個方向上會具有較大方向性，即具有較佳之訊號收發效益，此方向又稱為最佳波束方向。

因此，如何取得一天線裝置或多個天線裝置組成的通訊系統的最佳波束方向以使天線增益最大化為目前無線通訊領域中的重要課題。

鑒於上述，本發明提供一種天線控制方法及通訊系統控制方法。

本發明一實施例的天線控制方法包含以多個量測波束方向分別取得多個射頻訊號參數，依據所述多個射頻訊號參數產生多個參數組合，依據所述多個參數組合從所述多個量測波束方向中選擇一目標波束方向，並控制天線以所述目標波束方向收發訊號。其中，所述多個量測波束方向之中的二相鄰者彼此間隔一角度差，且每一參數組合包含所述多個射頻訊號參數中的多者。

本發明一實施例的通訊系統控制方法適用於包含第一天線裝置及第二天線裝置的通訊系統。所述通訊系統控制方法包含控制第二天線裝置運作於全向模式並控制第一天線裝置執行目標波束方向決定流程以決定第一目標波束方向，控制第一天線裝置以第一目標波束方向運作並控制第二天線裝置執行目標波束方向決定流程以決定第二目標波束方向，以及控制第二天線裝置以第二目標波束方向運作。

藉由上述架構，本案所揭示的天線控制方法以關聯於天線場型的射頻訊號參數作為選擇目標波束方向的依據，可以不涉及產生饋入訊號或對接收訊號執行運算之平台的硬體架構規格，因此具有高適應性。藉由以多個射頻訊號參數作為各方向上的訊號收發效率的依據來決定目標波束方向，本案所揭示的天線控制方法可以降低量測雜訊的影響，進而提升目標波束方向選擇的準確度，意即可以使所決定的目標波束方向更貼近具有最佳訊號收發效率的方向。另外，本案所揭示的通訊系統控制方法藉由控制相互連結的二天線裝置輪流執行目標波束方向決定流程，減少配對方向組合的數量，進而降低運算時間，提升執行效率。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

本發明提出一種天線控制方法，用於依據關聯於天線場型的參數來選擇並控制天線收發訊號的方向。請參考圖1及圖2，圖1係本發明多個實施例的天線控制方法所適用的天線裝置的功能方塊圖，圖2則係依據本發明一實施例所繪示的天線控制方法的流程圖。如圖1所示，天線裝置1包含天線部11及處理控制器13。天線部11作為收發射頻訊號的媒介。處理控制器13則用於產生或處理欲饋入天線部11的訊號，或透過天線部11接收外部訊號，且可以控制天線部11收發訊號的方向。處理控制器13可以係中央處理器、微控制器、可編程邏輯控制器等，本發明不予限制。

於一實施例中，天線裝置1的天線部11可以包含一訊號收發件，訊號收發件例如為單極、偶極、環形、螺旋或其他形態，本發明不予限制。於此實施例中，處理控制器13可以藉由控制訊號收發件轉動以朝各種方向收發訊號。於另一實施例中，天線裝置1可以為智慧天線（Smart antenna），其天線部11包含多個訊號收發件，每個訊號收發件分別具有不同的訊號收發方向。處理控制器13可以藉由致能一或多個訊號收發件以朝各種方向收發訊號。

圖2所示的天線控制方法可以由天線裝置1的處理控制器13來執行，以控制天線部11朝一目標波束方向執行訊號的收發。於步驟S1中，處理控制器13以多個量測波束方向分別取得多個射頻訊號參數，其中所述多個量測波束方向之中的二相鄰者彼此間隔一角度差。於步驟S3中，處理控制器13可以依據取得的射頻訊號參數產生多個參數組合，其中每一參數組合包含所取得的射頻訊號參數中的多者。於步驟S5中，處理控制器13會依據這些參數組合來從前述多個量測波束方向中選擇一個方向來作為目標波束方向。於步驟S7中，處理控制器13會控制天線部11以此目標波束方向來收發訊號。

進一步來說明圖2的步驟S1中處理控制器13取得射頻訊號參數的執行方式，請一併參考圖1～圖4，其中圖3係依據本發明一實施例所繪示的射頻訊號參數的量測數據示意圖，圖4則係依據本發明一實施例所繪示的射頻訊號參數的正規化數據示意圖。於圖3及圖4所示的實施例中，射頻訊號參數係關聯於無線接收訊號強度（Received signal strength indicator，RSSI）。於此特別說明的是，後述之實施例將以無線接收訊號強度作為射頻訊號參數為例來進一步說明天線控制方法的執行，然而射頻訊號參數亦可以為其他與天線場型相關的參數，例如資料速率（data rate）。藉由選擇關聯於天線場型的射頻訊號參數來作為決定目標波束方向的依據，本發明所提出之天線控制方法可以不涉及產生饋入訊號或對接收訊號執行運算之平台的硬體架構規格。換句話說，當天線之後端平台更換或更新時，本發明的天線控制方法可以無需為了配合更換或更新後的規格而重新設計，因此具有高適應性。

於圖2的步驟S1中，處理控制器13可以控制天線部11分別朝多個方向接收無線訊號，以量測各方向所對應的無線接收訊號強度，其中所量測的無線接收訊號強度可以共同形成如圖3所示的場型圖。接著，如圖4所示，處理控制器13可以針對幾個量測波束方向（包含方位角為0、45……270及315度之方向）分別計算出對應的平均無線接收訊號強度以作為射頻訊號參數rssi₀ 、rssi₁ ……rssi₆ 及rssi₇ 。於此實施例中，取得射頻訊號參數的量測波束方向中的任二者皆彼此間隔了45度的角度差。於另一實施例中，相鄰的量測波束方向之間的角度差可以為多種，舉例來說，處理控制器13亦可以針對方位角為0、30、90、135、270及300度之量測波束方向來取得對應的射頻訊號參數。

進一步說明圖2的步驟S3及S5，請一併參考圖1、圖2、圖4及圖5，其中圖5係依據本發明一實施例所繪示的天線控制方法中的目標波束方向決定步驟的流程圖。於步驟S3中，處理控制器13依據射頻訊號參數rssi₀ ～rssi₇ 產生多個參數組合，其中每個參數組合包含射頻訊號參數rssi₀ ～rssi₇ 中的多者。於此實施例中，每個參數組合中的射頻訊號參數包含奇數個前向決定參數，這些前向決定參數所對應的量測波束方向包含了一中心方向以及以此中心方向為軸而對稱排列的多個剩餘方向。

舉例來說，處理控制器13所產生的參數組合各可包含三個射頻訊號參數來作為前向決定參數。詳細來說，處理控制器13所產生的參數組合之一包含射頻訊號參數rssi₀ 、rssi₁ 及rssi₂ 作為前向決定參數，這三個前向決定參數分別對應於方位角為0、45及90度的量測波束方向，其中方位角為45度的量測波束方向即為中心方向，方位角為0及90度的量測波束方向則為以中心方向為軸而對稱排列的剩餘方向。處理控制器13所產生的參數組合中之另一則包含射頻訊號參數rssi₁ 、rssi₂ 及rssi₃ ，分別對應於方位角為45、90及135度的量測波束方向，其中方位角為90度的量測波束方向即為中心方向，方位角為45及135度的量測波束方向則為以中心方向為軸而對稱排列的剩餘方向。以此類推，處理控制器13所產生的其他參數組合可以分別具有方位角135、180、225、270、315及0度的對應中心方向。

舉另一個例子來說，參數組合可以包含五個射頻訊號參數rssi₀ 、rssi₁ 、rssi₂ 、rssi₃ 及rssi₄ 作為前向決定參數，這五個前向決定參數分別對應於方位角為0、45、90、135及180度的量測波束方向，其中方位角為90度的量測波束方向即為中心方向，方位角為0、45、135及180度的量測波束方向則為以中心方向為軸而對稱排列的剩餘方向。於上述二例子中，中心方向與剩餘方向之中的任二相鄰者彼此皆間隔了相同的角度差。而於其他例子中，中心方向與剩餘方向之中的相鄰者之間的角度差亦可以有多種。舉例來說，參數組合中的射頻訊號參數所對應的方向中的二相鄰者之間具有45度的角度差，另二相鄰者之間具有90度的角度差，本發明不以此為限。

特別來說，參數組合中的前向決定參數的數量可以取決於天線部11的收發波束寬度（角度範圍）。詳細來說，處理控制器13可以使前向決定參數對應的方向所涵蓋的角度範圍等於天線部11的收發波束寬度。假設天線裝置1的天線部11的收發波束寬度為135度，且天線裝置1的運作模式有9種，包含一全向模式（Omnidirectional mode）及8種指向模式（Directional mode），其中8種指向模式係指分別朝8個量測波束方向運作的模式，且這些量測波束方向中的任二相鄰者彼此間隔45度（即均分360度），則處理控制器13會決定使每個參數組合中包含任三個連續的量測波束方向所對應的三個前向決定參數。

接著於步驟S5中，處理控制器13會依據各個包含奇數個前向決定參數的參數組合以從量測波束方向中選擇目標波束方向。於此實施例中，圖2的步驟S5可以包含圖5的步驟S11及S13。於步驟S11中，處理控制器13會將每個參數組合中的前向決定參數相加。以代數來說明，處理控制器13會執行下列演算式：

，其中

為所有量測波束方向的數量，

的範圍係0至

，

則為函式

，其中

為波束寬度，

為相鄰量測波束方向之間的角度差。

計算完各參數組合中的前向決定參數之和後，於步驟S13中，處理控制器13會選擇具有最大之和的參數組合所對應的中心方向來作為目標波束方向。以圖4所示之數據且波束寬度為135度為例，量測波束方向的數量為8，處理控制器13會判斷射頻訊號參數rssi₇ 、rssi₀ 及rssi₁ 之和大於其他參數組合中的射頻訊號參數之和，因而選擇方位角0度的量測波束方向來作為目標波束方向。

上述天線控制方法針對每個量測波束方向皆取多個射頻訊號參數，以其之和作為比較參數，並比較每個量測波束方向的比較參數以決定具有最大者為目標波束方向。相較於僅取每一方向上對應的單一射頻訊號參數來進行比較，以多個射頻訊號參數來作為比較參數的實施方法降低量測的雜訊的影響，進而提升目標波束方向選擇的準確度；意即對於目標波束方向的決定可以更貼近具有最佳訊號收發效率的方向，以最大化天線增益。

除了依據各參數組合中的前向決定參數之和來決定目標波束方向，處理控制器13亦可執行另一種目標波束方向的決定流程。請一併參考圖1、圖2、圖4及圖6，其中圖6係依據本發明另一實施例所繪示的天線控制方法中的目標波束方向決定步驟的流程圖。於此實施例中，處理控制器13於圖2的步驟S3所產生的每個參數組合中的射頻訊號參數至少包含了一前向決定參數及一背向決定參數。其中，前向決定參數所對應的量測波束方向與背向決定參數所對應的量測波束方向之間夾有180度角。

舉例來說，處理控制器13若以射頻訊號參數rssi₀ 作為一參數組合中的前向決定參數，則會以射頻訊號參數rssi₄ 作為此參數組合中的背向決定參數；若以射頻訊號參數rssi₁ 作為另一參數組合中的前向決定參數，則會以射頻訊號參數rssi₅ 作為此參數組合中的背向決定參數；以此類推，處理控制器13可以另外產生分別以射頻訊號參數rssi₂ ～rssi₇ 作為前向決定參數的參數組合。

接著於步驟S5中，處理控制器13會依據各個包含前向及背向決定參數的參數組合以從量測波束方向中選擇目標波束方向。於此實施例中，圖2的步驟S5可以包含圖6的步驟S31及S33。於步驟S31中，處理控制器13會針對每一參數組合，假設其前向決定參數為所有射頻訊號參數rssi₀ ～rssi₇ 中的最大值且其背向決定參數為所有射頻訊號參數rssi₀ ～rssi₇ 中的最小值，並由射頻訊號參數rssi₀ ～rssi₇ 執行上述之假設是否成立之投票演算法（voting algorithm）。進一步來說，上述假設係基於某些天線場型的背向凹陷特性。所謂背向凹陷特性係指於天線場型圖中，較大值所分布的範圍的背側範圍，特別是最大值的背向，會具有凹陷圖案（null point）。以圖4為例，於天線部11的射頻訊號參數所構成的場型圖中，具有最大值之方向為方位角為0度的方向，而其背向（即方位角為180度的方向）上具有一凹陷。

在執行上述投票演算法的過程中，處理控制器13會分別判斷除了前向及背向決定參數的其他射頻訊號參數是否大於背向決定參數且小於前向決定參數。若判斷結果為是，則成立票數加1；若判斷結果為否，則成立票數不變。以代數來說明，處理控制器13會定義若

，則

定義為等於1；若

非位於上述範圍內，則

定義為0，且處理控制器13會執行以下投票演算式：

，其中

係指量測波束方向的數量，

不等於

且不等於

。

計算完各參數組合對應的成立票數後，於步驟S33中，處理控制器13會選擇投票演算法的執行結果中成立票數最高的參數組合中的前向決定參數所對應的量測波束方向作為目標波束方向。以圖4所示的數據為例，經上述投票演算法，處理控制器13可以得知以射頻訊號參數rssi₀ 作為前向決定參數的參數組合之票數最高，因此選擇方位角0度之量測波束方向來作為目標波束方向。

此外，參數組合中亦可包含多對前向及背向決定參數。這些前向決定參數所對應的方向包含第一中心方向及以第一中心方向為軸而對稱排列的其餘方向，背向決定參數所對應的方向包含第二中心方向及以第二中心方向為軸而對稱排列的其餘方向，其中第一及第二中心方向之間夾有180度角。於此例子中，處理控制器13會對參數組合中每對前向及背向決定參數執行投票演算法，再將各對的成立票數相加以作為該參數組合的總成立票數。處理控制器13依上述方式取得各參數組合的總成立票數並進行比較，選擇具有最高總成立票數的參數組合所對應的第一中心方向作為目標波束方向。

上述天線控制方法針對每個量測波束方向皆取該方向與其背向之射頻訊號參數，利用天線場型之背向凹陷特性來進行假設且執行投票演算法，並比較每個量測波束方向的投票演算結果，以決定獲得最多假設成立票數者為目標波束方向。相較於僅取每一方向上對應的單一射頻訊號參數來進行比較，以多個射頻訊號參數來作為比較參數的實施方法降低量測的雜訊的影響，進而提升目標波束方向選擇的準確度；意即對於目標波束方向的決定可以更貼近具有最佳訊號收發效率的方向，以使天線增益最大化。

以上描述了依據各參數組合中的前向決定參數之和來執行的目標波束方向決定流程以及利用投票演算法來執行的目標波束方向決定流程，而於又一實施例中，處理控制器13亦可結合上述二種流程。請一併參考圖1、圖2及圖7，其中圖7係依據本發明又一實施例所繪示的天線控制方法中的目標波束方向決定步驟的流程圖。

於此實施例中，處理控制器13於圖2的步驟S3所產生的每個參數組合中的射頻訊號參數至少包含了奇數個前向決定參數以及一背向決定參數。這些前向決定參數所對應的量測波束方向包含中心方向以及以此中心方向為軸而對稱排列的多個剩餘方向，類似於前述圖5之實施例的前向決定參數，而這些前向決定參數中對應於中心方向的前向決定參數與背向決定參數之間的關係則類似於前述圖6之實施例中的前向及背向決定參數。也就是說，於此實施例中，中心方向與背向決定參數所對應的量測波束方向之間夾有180度角。

於此實施例中，圖2的步驟S5可以包含圖7的步驟S51～S57。於步驟S51中，處理控制器13會將每一參數組合中的前向決定參數相加，以取得每一參數組合的參數和。此步驟的詳細運作方式同於前述圖5之實施例的步驟S11，因此不再贅述。於步驟S53中，處理控制器13會針對每一參數組合，假設其中心方向所對應的前向決定參數為所有射頻訊號參數中的最大值且背向決定參數為所有射頻訊號參數中的最小值，並由射頻訊號參數執行假設是否成立之投票演算法，以取得各參數組合的成立票數。此步驟的詳細運作方式同於前述圖6之實施例的步驟S31，於此不再贅述。特別要說明的是，本發明並不限制上述步驟S51及S53執行的順序，且二步驟亦可同時進行。於步驟S55～S57中，處理控制器13會針對每一參數組合，依據其參數和及成立票數來取得各參數組合的效率分數，再選擇具有最大效率分數的參數組合所對應的中心方向來作為目標波束方向。

進一步來說，請參考圖1、圖7及圖8，其中圖8係繪示天線控制方法中之目標波束方向決定步驟中取得效率分數的一實施方式。於圖8之實施例中，處理控制器13會執行步驟S101～S105以取得各參數組合的效率分數。於圖8的步驟S101中，處理控制器13會將圖7的步驟S51所取得的參數和乘上第一權重以得到第一分數；於圖8的步驟S103中，處理控制器13會將圖7的步驟S53所取得的成立票數乘上第二權重並加上調整參數以得到第二分數；且於圖8的步驟S105中，處理控制器13會將上述第一分數與第二分數相加以取得效率分數。以代數來說明，處理控制器13所執行之步驟S101～S105可以視為以下運算式：

，其中，

為效率分數，

為參數和，

為成立票數，

為第一權重，

為第二權重，

為調整參數。

由於參數和與成立票數的數值範圍差異甚大，為了平衡二者對於效率分數的影響性，處理控制器13以第一權重、第二權重及調整參數來進行線性正規化。其中，第一權重、第二權重及調整參數的數值可以取決於天線部11的型態或特性。舉例來說，相較於場型之背向凹陷特性明顯的天線部11，對於此特性不明顯的天線部11所使用的第二權重便會設定為較低的數值。較佳而言，第一權重會設定為大於第二權重。相較於單一種原理的考量，上述天線控制方法藉由結合兩種原理的實施方式，對於目標波束方向的決定可以更加貼近天線部11的最佳波束方向，即具有最佳訊號收發效率的方向。

本發明亦提出一種通訊系統控制方法，請參考圖9及圖10，其中，圖9係本發明多個實施例的通訊系統控制方法所適用的通訊系統的功能方塊圖，圖10則係依據本發明一實施例所繪示的通訊系統控制方法的流程圖。如圖9所示，通訊系統2包含第一天線裝置22及第二天線裝置24。第一及第二天線裝置22及24皆類似於前述圖1之實施例中的天線裝置1，其中第一天線裝置22包含天線部222及處理控制器224，第二天線裝置24包含天線部242及處理控制器244，各部件的硬體態樣於此不再詳述。於一實施例中，通訊系統2中的第一天線裝置22及第二天線裝置24可以透過網狀網路（Mesh Network）來進行回程網路（Backhaul）連結，其中，第一天線裝置22例如為無線電基地台（CAP），第二天線裝置24例如為無線電設備（RE）。

於圖10所示的通訊系統控制方法可以適用於通訊系統2，以分別決定並控制通訊系統2中的第一及第二天線裝置22及24的目標波束方向。於步驟S2中，第二天線裝置24會被控制以運作於全向模式，第一天線裝置22則被控制執行目標波束方向決定流程，以決定第一目標波束方向。於步驟S4中，第一天線裝置22會被控制以第一目標波束方向運作，第二天線裝置24則被控制執行目標波束方向決定流程，以決定第二目標波束方向。於步驟S6中，第二天線裝置24被控制以第二目標波束方向運作。

進一步來說，目標波束方向決定流程包含：以多個量測波束方向分別取得多個射頻訊號參數，其中這些量測波束方向之中的二相鄰者彼此間隔一角度差；依據這些射頻訊號參數產生多個參數組合，其中每一參數組合包含多個射頻訊號參數；以及依據這些參數組合從量測波束方向中選擇一者以作為目標波束方向。選擇的方式可以係前列實施例所述之依據各參數組合中的前向決定參數之和來執行，或是依據投票演算法的運算結果來執行，或是結合兩者的目標波束方向決定流程，詳細執行內容如前列實施例所載，於此不再贅述。第一及第二天線裝置22在執行上述目標波束方向決定流程後可分別決定第一及第二目標波束方向。

於一實施例中，第一天線裝置22及第二天線裝置24可以受控於包含於通訊系統2中或是外部的一監控台，以執行步驟S2～S6。於另一實施例中，步驟S2～S6可以由第一天線裝置22的處理控制器224及第二天線裝置24的處理控制器244來執行。進一步來說，第一與第二天線裝置22及24的處理控制器224及244可以先確認彼此是否位於可連結的通訊範圍。在確認過後，第二天線裝置24的處理控制器244便可以控制天線部242以全向模式收發訊號，而第一天線裝置22的處理控制器224則執行目標波束方向決定流程以決定第一目標波束方向，並且產生第一目標波束方向決定完成的通知訊號。接著，第一天線裝置22的處理控制器224控制天線部222以第一目標波束方向收發訊號，第二天線裝置24的處理控制器244接收到來自第一天線裝置22的通知訊號，因而執行目標波束方向決定流程來決定第二目標波束方向，並控制天線部242以第二目標波束方向來收發訊號。

一般而言，對於各有N個量測波束方向的兩個天線裝置來說，二裝置的量測波束方向組合數量有N的二次方個。若逐一計算各組合對應的訊號收發效率將會耗費大量的運算時間。透過本發明上述實施例所提出的通訊系統控制方法，則僅需執行2N個組合的運算，藉此減少目標波束方向組合判定流程的執行時間。

請一併參考圖9及圖11，其中圖11係依據本發明另一實施例所繪示的通訊系統控制方法的流程圖。於步驟S21中，第一天線裝置22開啟。於步驟S22中，第二天線裝置24開啟。於步驟S23中，第一天線裝置22的處理控制器224會檢測是否能與第二天線裝置24通訊連結。於步驟S24中，第二天線裝置24的處理控制器244會檢測是否能與第一天線裝置22通訊連結。若步驟S23及步驟S24的判斷結果皆為是，則會續行步驟S25。若步驟S23及步驟S24中的任一者判斷結果為否，則該步驟會反覆進行。當步驟S23或步驟S24反覆進行的次數或時間超過一預設值時，則第一天線裝置22、第二天線裝置24或者是與第一及第二天線裝置22及24連接的監控台會發出連線錯誤的指示訊號。於此特別要說明的是，本發明不限制步驟S21及S22的先後順序，亦不限制步驟S23及S24的先後順序。此外，上述之檢測程序為選擇性之程序，監控台亦可以從步驟S25開始執行第一及第二天線裝置22及24的控制。

於步驟S25中，第二天線裝置24會被控制以運作於全向模式，第一天線裝置22則被控制執行目標波束方向決定流程，以決定第一目標波束方向。於步驟S26中，第一天線裝置22會被控制以第一目標波束方向運作，第二天線裝置24則被控制執行目標波束方向決定流程，以決定第二目標波束方向，並且第二天線裝置24會被控制以第二目標波束方向運作。其中，步驟S25及S26的執行內容同於前列圖10之實施例中的步驟S2～S6，於此不再贅述。

於此實施例中，在判定完成第一及第二天線裝置22及24的目標波束方向後，會判斷是否有觸發條件遭觸發，如步驟S27所示。當判斷結果為是時，則會重新決定第一及第二目標波束方向，即重新執行步驟S25及S26。所述觸發條件可以包含：第一天線裝置22或第二天線裝置24的平均射頻訊號參數的變動值大於一預設閾值，其中所述預設閾值例如為5dbm。進一步來說，第一天線裝置22或第二天線裝置24的訊號收發效率可能會隨著通訊環境的變化而有所變動，當變動較大時，兩裝置具有最佳效率的訊號收發方向則可能有所改變，因此此實施例可以藉由判斷步驟S27來因應上述狀況，進而提升通訊系統2的適應性。於一實施例中，判斷步驟S27可以週期性地執行，或者第一天線裝置22、第二天線裝置24或監控台可以在偵測到通訊環境的改變時執行步驟S27。

於另一實施例中，當觸發條件遭觸發時，除了會重新決定第一及第二目標波束方向之外，更會紀錄此觸發事件。第一天線裝置22、第二天線裝置24或監控台可以計算觸發事件的數量，即觸發條件遭觸發的次數。當此次數大於預設次數（例如3次）時，則會提高前述作為觸發條件之判斷基準的預設閾值。進一步來說，當通訊系統2處於不穩定的通訊環境時，其中的天線裝置之平均射頻訊號參數可能會在較大的範圍內變動。為了避免系統因上述狀況而過度頻繁地執行訊號收發方向的判定，前述預設閾值可以根據最近幾次重新執行判定的時間間隔來調整。

藉由上述實施方法，本案所揭示的天線控制方法以關聯於天線場型的射頻訊號參數作為選擇目標波束方向的依據，可以不涉及產生饋入訊號或對接收訊號執行運算之平台的硬體架構規格，因此具有高適應性。藉由以多個射頻訊號參數作為各方向上的訊號收發效率的依據來決定目標波束方向，本案所揭示的天線控制方法可以降低量測雜訊的影響，進而提升目標波束方向選擇的準確度，意即可以使所決定的目標波束方向更貼近具有最佳訊號收發效率的方向。另外，本案所揭示的通訊系統控制方法藉由控制相互連結的二天線裝置輪流執行目標波束方向決定流程，減少配對方向組合的數量，進而降低運算時間，提升執行效率。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1:天線裝置 11:天線部 13:處理控制器 rssi₀～rssi₇:射頻訊號參數 2:通訊系統 22:第一天線裝置 24:第二天線裝置 222、242:天線部 224、244:處理控制器

圖1係本發明多個實施例的天線控制方法所適用的天線裝置的功能方塊圖。圖2係依據本發明一實施例所繪示的天線控制方法的流程圖。圖3係依據本發明一實施例所繪示的射頻訊號參數的量測數據示意圖。圖4係依據本發明一實施例所繪示的射頻訊號參數的正規化數據示意圖。圖5係依據本發明一實施例所繪示的天線控制方法中的目標波束方向決定步驟的流程圖。圖6係依據本發明另一實施例所繪示的天線控制方法中的目標波束方向決定步驟的流程圖。圖7係依據本發明又一實施例所繪示的天線控制方法中的目標波束方向決定步驟的流程圖。圖8繪示天線控制方法中之目標波束方向決定步驟中取得效率分數的一實施方式。圖9係本發明多個實施例的通訊系統控制方法所適用的通訊系統的功能方塊圖。圖10係依據本發明一實施例所繪示的通訊系統控制方法的流程圖。圖11係依據本發明另一實施例所繪示的通訊系統控制方法的流程圖。

Claims

一種天線控制方法，包含：以多個量測波束方向分別取得多個射頻訊號參數，其中該些量測波束方向之中的二相鄰者彼此間隔一角度差；依據該些射頻訊號參數產生多個參數組合，其中每一該些參數組合包含該些射頻訊號參數中的多者；對每一該些參數組合執行求和運算及投票演算法運算中的至少一者，並依據運算結果從該些量測波束方向中選擇一目標波束方向；以及控制一天線以該目標波束方向收發訊號；其中每一該些參數組合中的該些射頻訊號參數包含奇數個前向決定參數，該些前向決定參數所對應的該些量測波束方向包含一中心方向及以該中心方向為軸而對稱排列的多個剩餘方向，並且其中對每一該些參數組合執行該求和運算及該投票演算法運算中的至少一者，並依據該運算結果從該些量測波束方向中選擇該目標波束方向包含：將每一該些參數組合中的該些前向決定參數相加；以及選擇具有最大之和的該參數組合所對應的該中心方向作為該目標波束方向。
如請求項1所述的天線控制方法，其中該中心方向及該些剩餘方向之中的任二相鄰者彼此間隔該角度差。
一種天線控制方法，包含：以多個量測波束方向分別取得多個射頻訊號參數，其中該些量測波束方向之中的二相鄰者彼此間隔一角度差；依據該些射頻訊號參數產生多個參數組合，其中每一該些參數組合包含該些射頻訊號參數中的多者；對每一該些參數組合執行求和運算及投票演算法運算中的至少一者，並依據運算結果從該些量測波束方向中選擇一目標波束方向；以及控制一天線以該目標波束方向收發訊號；其中每一該些參數組合中的該些射頻訊號參數包含一前向決定參數及一背向決定參數，該前向決定參數所對應的該量測波束方向與該背向決定參數所對應的該量測波束方向之間夾有180度角，並且其中對每一該些參數組合執行該求和運算及該投票演算法運算中的至少一者，並依據該運算結果從該些量測波束方向中選擇該目標波束方向包含：針對每一該些參數組合，假設該前向決定參數為該些射頻訊號參數中的最大值且該背向決定參數為該些射頻訊號參數中的最小值，並由該些射頻訊號參數執行該假設是否成立之該投票演算法；以及選擇該投票演算法的執行結果中成立票數最高的該參數組合中的該前向決定參數所對應的該量測波束方向作為該目標波束方向。
一種天線控制方法，包含：以多個量測波束方向分別取得多個射頻訊號參數，其中該些量測波束方向之中的二相鄰者彼此間隔一角度差；依據該些射頻訊號參數產生多個參數組合，其中每一該些參數組合包含該些射頻訊號參數中的多者；對每一該些參數組合執行求和運算及投票演算法運算中的至少一者，並依據運算結果從該些量測波束方向中選擇一目標波束方向；以及控制一天線以該目標波束方向收發訊號；其中每一該些參數組合中的該些射頻訊號參數包含奇數個前向決定參數以及一背向決定參數，該些前向決定參數所對應的該些量測波束方向包含一中心方向及以該中心方向為軸而對稱排列的多個剩餘方向，且該中心方向與該背向決定參數所對應的該量測波束方向之間夾有180度角，並且其中對每一該些參數組合執行該求和運算及該投票演算法運算中的至少一者，並依據該運算結果從該些量測波束方向中選擇該目標波束方向包含：針對每一該些參數組合，執行：將該些前向決定參數相加，以取得一參數和；假設該中心方向所對應的該前向決定參數為該些射頻訊號參數中的最大值且該背向決定參數為該些射頻訊號參數中的最小值，並由該些射頻訊號參數執行該假設是否成立之該投票演算法，以取得一成立票數；以及依據該參數和及該成立票數取得一效率分數；以及選擇具有最大效率分數的該參數組合所對應的該中心方向作為該目標波束方向。
如請求項4所述的天線控制方法，其中依據該參數和及該成立票數取得該效率分數包含：將該參數和乘上一第一權重以得到一第一分數；將該成立票數乘上一第二權重並加一調整參數以得到一第二分數；以及將該第一分數與該第二分數相加以取得該效率分數。
如請求項5所述的天線控制方法，其中該第一權重大於該第二權重。
一種通訊系統控制方法，適用於一通訊系統，該通訊系統包含一第一天線裝置及一第二天線裝置，該通訊系統控制方法包含：控制該第二天線裝置運作於一全向模式，並控制該第一天線裝置執行一目標波束方向決定流程，以決定一第一目標波束方向；控制該第一天線裝置以該第一目標波束方向運作，並控制該第二天線裝置執行該目標波束方向決定流程，以決定一第二目標波束方向；以及控制該第二天線裝置以該第二目標波束方向運作。
如請求項7所述的通訊系統控制方法，其中該目標波束方向決定流程包含：以多個量測波束方向分別取得多個射頻訊號參數，其中該些量測波束方向之中的二相鄰者彼此間隔一角度差；依據該些射頻訊號參數產生多個參數組合，其中每一該些參數組合包含該些射頻訊號參數中的多者；以及依據該些參數組合從該些量測波束方向中選擇一者以作為該第一目標波束方向或該第二目標波束方向。
如請求項7所述的通訊系統控制方法，更包含：當判斷一觸發條件遭觸發時，重新執行決定該第一目標波束方向及決定該第二目標波束方向。
如請求項9所述的通訊系統控制方法，其中該觸發條件包含該第一天線裝置或該第二天線裝置的一平均射頻訊號參數的一變動值大於一預設閾值。
如請求項9所述的通訊系統控制方法，更包含：計算該觸發條件遭觸發的次數；以及當該次數大於一預設次數時，提高該預設閾值。