無線網絡基站及天線選擇方法
【專利摘要】一種無線網絡基站及天線選擇方法。該無線網絡基站包括：一天線群組、一無線網絡模塊以及一處理器；該天線群組包括多支天線；該無線網絡模塊耦接于該天線群組；該處理器耦接于該無線網絡模塊；其中當該無線網絡基站與一電子裝置連接，并操作在一訓練階段以決定出適合該電子裝置的至少一最佳天線時，該處理器根據該無線網絡基站與該電子裝置之間的一連接狀態來決定出多個訓練封包的封包數量、封包之間的延遲時間或者封包長度，并將該多個訓練封包通過該無線網絡模塊以及該天線群組傳送至該電子裝置。本發明的無線網絡基站使得決定出最佳天線的流程可以順利的完成。
【專利說明】
無線網絡基站及天線選擇方法
技術領域
[0001] 本發明涉及無線網絡基站（Access Point)，尤指一種自無線網絡基站的一天線群 組中選擇出至少一最佳天線的無線網絡基站及天線選擇方法。
【背景技術】
[0002] 當一電子裝置，例如筆記本型計算機、智能型手機、平板計算機等等，連接到一具 有多支天線的無線網絡基站之后，無線網絡基站會進行一訓練程序以傳送多個訓練封包 (training packet)至電子裝置，之后再根據電子裝置因應于該多個訓練封包的響應以決 定出適合該電子裝置的一組最佳天線，或是天線的最佳方向性，以達到最佳的連接質量。
[0003] 然而，電子裝置與無線網絡基站之間的連接質量會影響到傳送訓練封包的成敗， 進而影響到訓練程序是否可以順利完成。詳細來說，當連接質量好的時候，無線網絡基站可 以順利地決定出最佳天線；然而，當連接質量差的時候，電子裝置收到訓練封包的時間會拉 長，但在訓練封包傳輸速度不變的情形下，會造成無線網絡基站送出大量的封包，因此，在 網絡連接質量差以及封包數暴增的情形下，傳送端逾時（TX time out)的機率會大幅增加， 進而造成訓練程序無法順利完成。若是訓練程序無法完成，則會影響到無線網絡基站的最 佳天線的選擇，嚴重的話會造成電子裝置的傳輸效率變差，且傳送數據的成功率也會降低。
[0004] 因此，需要提供無線網絡基站及天線選擇方法來解決上述問題。
【發明內容】
[0005] 因此，本發明的目的之一在于提供一種自無線網絡基站的一天線群組中選擇出一 最佳天線或是一組最佳天線的方法，其可以避免訓練程序因為連接質量變差而受到影響， 以解決先前技術的問題。
[0006] 根據本發明的一實施例，一種無線網絡基站包括：一天線群組、一無線網絡模塊 以及一處理器；該天線群組包括多支天線；該無線網絡模塊耦接于該天線群組；該處理器 耦接于該無線網絡模塊；其中當該無線網絡基站與一電子裝置連接，并操作在一訓練階段 以決定出適合該電子裝置的至少一最佳天線時，該處理器根據該無線網絡基站與該電子裝 置之間的一連接狀態來決定出多個訓練封包的封包數量、封包之間的延遲時間或者封包長 度，并將該多個訓練封包通過該無線網絡模塊以及該天線群組傳送至該電子裝置。
[0007] 根據本發明的另一實施例，公開了一種用于一無線網絡基站的天線選擇方法，其 中該無線網絡基站包括一天線群組，該天線群組包括多支天線，以及該天線選擇方法包括： 與一電子裝置連接，并操作在一訓練階段；根據該無線網絡基站與該電子裝置之間的一連 接狀態來決定出多個訓練封包的封包數量、封包之間的延遲時間或者封包長度；將該多個 訓練封包傳送至該電子裝置；以及根據該電子裝置因應于該多個訓練封包的響應來決定出 適合該電子裝置的至少一最佳天線。
[0008] 在本發明的無線網絡基站中，可根據當時的連接質量來動態地調整在訓練階段時 多個訓練封包的封包數量、封包之間的延遲時間或者封包長度，以使得決定出最佳天線的 流程可以順利的完成。
【附圖說明】
[0009] 圖1為依據本發明的一實施例的無線網絡基站的示意圖。
[0010] 圖2為依據本發明的一實施例的自無線網絡基站的天線群組中選擇出一組最佳 天線的方法的流程圖。
[0011] 圖3為圖2中步驟212的詳細流程圖。
[0012] 主要組件符號說明：
[0013] 110 無線網絡基站
[0014] 112 處理器
[0015] 113 對照表
[0016] 114 無線網絡模塊
[0017] 116 天線群組
[0018] 120 電子裝置
[0019] 200 ~222、300 ~312 步驟
【具體實施方式】
[0020] 請參考圖1，圖1為依據本發明的一實施例的無線網絡基站110的示意圖。如圖 1所示，無線網絡基站110以有線或無線的方式連接到網絡，并作為一中介點以使得一電子 裝置120可以通過無線網絡基站110與其他可上網的裝置互相連接以及傳送信息。無線網 絡基站110主要包含了一處理器112、一無線網絡模塊114以及一天線群組116,其中處理 器112包含了一對照表113，且天線群組116包含了多支天線。此外，在本實施例中，天線群 組116中所包含的多支天線中可以分別是單向性、全向性或多方向性（例如，2個方向性） 天線；而在一實施例中，天線群組116中的每一支天線為一天線陣列，且該天線陣列包含了 多個指向性天線，而該天線陣列中的多個指向性天線均可被選擇性地開啟或關閉。
[0021] 在本實施例中對照表113記載了無線網絡基站110所使用的一調制和編碼方案碼 (Modulation and Coding Scheme code，MCS code)及其對應的連接強度的等級，以及每一 個等級所對應到的訓練封包數量、訓練封包之間的延遲時間以及訓練封包長度，其中對照 表113的內容可參考以下的表一，需注意的是，表一的內容僅為范例說明，而非是作為本發 明的限制。
[0022]
[0023]表一
[0024] 在表一中，連接質量分為η個等級，等級越高代表連接強度越差，而隨著連接強度 的降低，訓練封包的封包數量越少、訓練封包之間的延遲時間越長且訓練封包的封包長度 則越短。另外，在表一中，S可為10、X可為2微秒（μ s)、C可為2微秒、Κ可約為1000字 節，但這些數值僅為范例說明，非本發明的限制。
[0025] 請參考圖2,圖2、圖3為依據本發明的一實施例的自無線網絡基站110的天線群 組116中選擇出一組最佳天線的方法的流程圖，其中在以下的說明中，假設天線群組116中 的每一支天線為一天線陣列，且該天線陣列包含了多個指向性天線，而圖2、圖3的流程用 來自每一支天線中選擇出一個指向性天線，以得到一組最佳天線。舉例來說，假設天線群組 116有三支天線，而每一個天線均包含了兩個指向性天線，則圖2、圖3的流程自該三支天線 分別選擇出一個指向性天線，而這三個被選出的指向性天線即形成一組最佳天線。參考圖 2、圖3及以上所示的表一，流程如下所述。
[0026] 在步驟200中，無線網絡基站110正在等待新裝置的連接，亦即此時無線網絡基站 110尚未與電子裝置120進行連接。在步驟202中，電子裝置120與無線網絡基站110進行 連接，并進行連接初始化的操作，其中在這個階段，無線網絡基站110會傳送多個非訓練封 包（non-training packet)至電子裝置 120,例如使用一"Ping"(Packet InterNet Grope) 命令來傳送一因特網控制信息協議（Internet Control Message Protocol，ICMP)封包，而 無線網絡基站110中的無線網絡模塊114此時會根據電子裝置120的響應來計算出一暫時 的MCS碼，以供目前與電子裝置120連接與傳遞封包時使用。
[0027] 在步驟204中，無線網絡基站110開始進入訓練階段，以決定出適合電子裝置120 的一組最佳天線；在步驟206中，無線網絡基站110切換天線群組116中每一支天線的方 向性，亦即從每一支天線中選擇其中一個指向性天線；且在步驟208中，無線網絡基站110 切換不同的MCS碼以在接下來的步驟中使用此切換后的MCS碼來與電子裝置120進行訓 練封包傳遞。在步驟210中，無線網絡基站110讀取所接收的封包的接收信號強度指示 (Received Signal Strength Indication，RSSI)〇
[0028] 在步驟212中，無線網絡基站110開始進行訓練封包發送程序，詳細來說，請參考 圖3,圖3為訓練封包發送程序的詳細流程圖。在步驟300中，處理器112會先取得電子裝 置120的媒體訪問控制地址（Media Access Control Address，MAC address)，之后在步驟 302中，處理器112進行查表程序，并根據連接狀態來決定出封包數量、封包之間的延遲時 間以及封包長度。在本實施例中，處理器112利用目前所使用的MCS碼以自對照表113中 決定出無線網絡基站110與電子裝置120之間的連接強度等級n，并再根據上述表一中的公 式來計算出封包數量、封包之間的延遲時間以及封包長度。
[0029] 在步驟304中，處理器112根據步驟302中查表所決定出的封包數量，以確認在接 下來的一特定時間內所需要傳送的封包數量，并在步驟306中開始根據步驟302中所決定 出的封包長度來開始傳送出第一個訓練封包到電子裝置120中，接著在步驟308中處理器 112繼續根據步驟302中所決定出的封包之間的延遲時間來傳送下一個訓練封包到電子裝 置120中。在步驟310中，處理器112判斷是否所有的訓練封包都已經傳送完畢，亦即判斷 訓練封包發送階段是否已完成，若是，則進入步驟312中，反之則回到步驟308以繼續傳送 下一個訓練封包。在步驟312中，處理器112判斷訓練封包的傳送均已成功完成，若是，則 進入圖2所示的步驟214 ;反之，則回到步驟300以重新開始訓練封包發送程序。
[0030] 在步驟214中，處理器112讀取電子裝置120因應于訓練封包所回傳的回應封包。 詳細來說，當電子裝置120成功收到一個訓練封包時，就會立即傳送一個響應封包至無線 網絡基站110以告知訓練封包已確實收到，因此，步驟214中處理器112會讀取電子裝置 120所回傳的回應封包，并計算所接收到的回應封包個數。
[0031] 在步驟216中，處理器112根據所接收到的響應封包的個數，來計算出無線網絡 基站110與電子裝置120之間的實質連接速率。舉例來說，假設無線網絡基站110傳送10 個封包到電子裝置120,但是電子裝置120只成功接收到5個訓練封包，故只回傳了 5個響 應封包到無線網絡基站110,則此時無線網絡基站110與電子裝置120之間的實質連接速 率便只有預設連接速率的一半，亦即，若是預設連接速率是975Mbps，則實質連接速率便是 487. 5Mbps (975/2 = 487. 5)。需注意的是，在本步驟中所決定出的實質連接速率是用來表 示目前所使用的天線的傳輸質量，而在本發明的其他實施例中，實質連接速率亦可用其他 具有類似意義的指標/數值來代替，例如訓練封包的傳送成功率/失敗率等等。
[0032] 在步驟218,處理器112判斷是否所有的MCS碼都已經切換完成，若是，則流程進入 步驟220,反之則回到步驟208以切換其他尚未進行訓練封包發射程序的MCS碼。
[0033] 在步驟220,處理器112判斷是否所有的天線都已經切換完成，若是，則流程進入 步驟222,反之則回到步驟206以切換其他尚未進行訓練封包發射程序的天線。
[0034] 在步驟222中，處理器112根據各個天線在步驟210中得到的接收信號強度指示 以及步驟216中所得到的實質連接速率，來計算出適合電子裝置120的一組最佳天線，并使 用所決定的該組最佳天線來作為后續無線網絡基站110與電子裝置120之間的傳輸媒介。
[0035] 如上所述，在圖2、圖3所示的流程中，由于訓練封包的封包數量、封包之間的延遲 時間以及封包長度可以根據目前無線網絡基站110與電子裝置120之間連接強度/速率來 動態地調整，因此，可以改善在先前技術中傳送訓練封包時所遭遇到的問題，進而提升訓練 階段的成功率。
[0036] 需注意的是，在以上有關于圖2、圖3的說明內容中，訓練封包的封包數量、封包 之間的延遲時間以及封包長度都會根據MCS碼來動態地調整，然而，在其他的實施例中，訓 練封包的封包數量、封包之間的延遲時間以及封包長度中三者可以僅有一者或兩者會根據 MCS碼來動態地調整，這些設計上的變化應隸屬于本發明的范疇。
[0037] 在本發明的另一實施例中，圖2中的步驟208、218可以自流程中移除，而由于步驟 202中無線網絡基站110操作在訓練階段之前所計算出的暫時的MCS碼可以反映出此時無 線網絡基站110與電子裝置120之間的連接質量，故此時步驟302中的查表程序可以使用 步驟202中所決定出的MCS碼，以自上述表一進行查表來得到對應的連接強度等級，并再據 以決定出訓練封包的封包數量、封包之間的延遲時間以及封包長度。
[0038] 另一方面，在上述實施例中，無線網絡基站110都是使用MCS碼來決定出連接狀態 (連接強度等級），然而，在本發明的其他實施例中，無線網絡基站110可以使用任何可以用 來表示連接狀態的參數，例如任何有關于連接強度、連接速率、連接質量的參數，來決定出 訓練封包的封包數量、封包之間的延遲時間和/或封包長度，這些設計上的變化應隸屬于 本發明的范疇。
[0039] 此外，雖然在以上圖2、圖3的說明中決定出一組最佳天線，然而，在本發明的另一 實施例中，亦可只決定出一支最佳天線來作為后續的傳輸使用，由于本領域的普通技術人 員在閱讀過以上的說明后應能了解如何實施，故細節在此不予贅述。
[0040] 簡要歸納本發明，在本發明的無線網絡基站中，可根據當時的連接質量來動態地 調整在訓練階段時多個訓練封包的封包數量、封包之間的延遲時間或者封包長度，以使得 決定出最佳天線的流程可以順利的完成。
[0041] 以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡是根據本發明權利要求書的范圍所作的等 同變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
【主權項】
1. 一種無線網絡基站，該無線網絡基站包括： 一天線群組，該天線群組包括多支天線； 一無線網絡模塊，該無線網絡模塊耦接于該天線群組；以及 一處理器，該處理器耦接于該無線網絡模塊； 其中當該無線網絡基站與一電子裝置連接，并操作在一訓練階段以決定出適合該電子 裝置的至少一最佳天線時，該處理器根據該無線網絡基站與該電子裝置之間的一連接狀態 來決定出多個訓練封包的封包數量、封包之間的延遲時間或者封包長度，并將該多個訓練 封包通過該無線網絡模塊以及該天線群組傳送至該電子裝置。2. 如權利要求1所述的無線網絡基站，其中該天線群組中的每一支天線均包括多個指 向性天線，且當該無線網絡基站操作在該訓練階段時，該無線網絡基站自每一支天線中選 擇出一指向性天線，以決定出適合該電子裝置的一組最佳天線。3. 如權利要求1所述的無線網絡基站，其中該處理器根據該無線網絡基站與該電子裝 置之間的一連接強度等級來決定出該多個訓練封包的封包數量，且當該連接強度等級越差 時，該多個訓練封包的封包數量也越少。4. 如權利要求1所述的無線網絡基站，其中該處理器根據該無線網絡基站與該電子裝 置之間的一連接強度等級來決定出該多個訓練封包之間的延遲時間，且當該連接強度等級 越差時，該多個訓練封包之間的延遲時間則越長。5. 如權利要求1所述的無線網絡基站，其中該處理器根據該無線網絡基站與該電子裝 置之間的一連接強度等級來決定出該多個訓練封包的封包長度，且當該連接強度等級越差 時，該多個訓練封包的封包長度則越短。6. 如權利要求1所述的無線網絡基站，其中該連接狀態為一調制和編碼方案碼。7. 如權利要求6所述的無線網絡基站，其中該處理器根據該調制和編碼方案碼以決定 出無線網絡基站與該電子裝置之間的一連接強度等級，并根據該連接強度等級來決定出多 個訓練封包的封包數量、封包之間的延遲時間或者封包長度。8. 如權利要求6所述的無線網絡基站，其中該連接狀態為該無線網絡基站與該電子裝 置目前正在使用的該調制和編碼方案碼。9. 如權利要求6所述的無線網絡基站，其中該調制和編碼方案碼是在該無線網絡基站 與該電子裝置連接之后，并在該無線網絡基站操作在該訓練階段之前，由該無線網絡模塊 所產生。10. 如權利要求1所述的無線網絡基站，其中該處理器還包括一對照表，其中該對照表 記載該連接狀態的多個連接強度等級，以及每一個連接強度等級所對應到的封包數量、封 包之間的延遲時間或者封包長度；以及該處理器根據該連接狀態以自該對照表中決定出該 多個訓練封包的封包數量、封包之間的延遲時間或者封包長度。11. 如權利要求10所述的無線網絡基站，其中當該連接強度等級越差時，該多個訓練 封包的封包數量越少、該多個訓練封包之間的延遲時間則越長且該多個訓練封包的封包長 度則越短。12. -種用于一無線網絡基站的天線選擇方法，其中該無線網絡基站包括一天線群組， 該天線群組包括多支天線，以及該天線選擇方法包括： 與一電子裝置連接，并操作在一訓練階段； 根據該無線網絡基站與該電子裝置之間的一連接狀態來決定出多個訓練封包的封包 數量、封包之間的延遲時間或者封包長度； 將該多個訓練封包傳送至該電子裝置；以及 根據該電子裝置因應于該多個訓練封包的響應來決定出適合該電子裝置的至少一最 佳天線。13. 如權利要求12所述的天線選擇方法，其中該天線群組中的每一支天線均包括多個 指向性天線，且當該無線網絡基站操作在該訓練階段時，該無線網絡基站自每一支天線中 選擇出一指向性天線，以決定出適合該電子裝置的一組最佳天線。14. 如權利要求12所述的天線選擇方法，其中根據該無線網絡基站與該電子裝置之間 的該連接狀態來決定出該多個訓練封包的封包數量、封包之間的延遲時間或者封包長度的 步驟包括： 根據該無線網絡基站與該電子裝置之間的一連接強度等級來決定出該多個訓練封包 的封包數量，且當該連接強度等級越差時，該多個訓練封包的封包數量也越少。15. 如權利要求12所述的天線選擇方法，其中根據該無線網絡基站與該電子裝置之間 的該連接狀態來決定出該多個訓練封包的封包數量、封包之間的延遲時間或者封包長度的 步驟包括： 根據該無線網絡基站與該電子裝置之間的一連接強度等級來決定出該多個訓練封包 之間的延遲時間，且當該連接強度等級越差時，該多個訓練封包之間的延遲時間則越長。16. 如權利要求12所述的天線選擇方法，其中根據該無線網絡基站與該電子裝置之間 的該連接狀態來決定出該多個訓練封包的封包數量、封包之間的延遲時間或者封包長度的 步驟包括： 根據該無線網絡基站與該電子裝置之間的一連接強度等級來決定出該多個訓練封包 的封包長度，且當該連接強度等級越差時，該多個訓練封包的封包長度則越短。17. 如權利要求12所述的天線選擇方法，其中該連接狀態為一調制和編碼方案碼。18. 如權利要求17所述的天線選擇方法，其中該連接狀態為該無線網絡基站與該電子 裝置目前正在使用的該調制和編碼方案碼。19. 如權利要求17所述的天線選擇方法，其中該調制和編碼方案碼是在該無線網絡基 站與該電子裝置連接之后，并在該無線網絡基站操作在該訓練階段之前，由該無線網絡基 站本身所計算產生。20. 如權利要求12所述的天線選擇方法，其中該無線網絡基站包括一對照表，其中該 對照表記載該連接狀態的多個連接強度等級，以及每一個連接強度等級所對應到的封包數 量、封包之間的延遲時間或者封包長度，且根據該無線網絡基站與該電子裝置之間的該連 接狀態來決定出該多個訓練封包的封包數量、封包之間的延遲時間或者封包長度的步驟包 括： 根據該連接狀態以自該對照表中決定出該多個訓練封包的封包數量、封包之間的延遲 時間或者封包長度，其中當該連接狀態所對應到的該連接強度等級越差時，該多個訓練封 包的封包數量越少、該多個訓練封包之間的延遲時間則越長且該多個訓練封包的封包長度 則越短。
【文檔編號】H04B7/04GK105991173SQ201510084668
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月17日
【發明人】魏亞萍, 亢福明
【申請人】啟碁科技股份有限公司