用于多输入多输出通信的天线控制的方法及装置与流程

本发明涉及一种天线控制的方法及装置，特别是一种用于多输入多输出通信的天线控制的方法及装置。

背景技术：

创造具有高速传输能力的无线网络与移动通信设备是相关产业一直以来的目标，各种无线传输标准的演变一直持续地提高数据传输率(简称数据率、或资料率，datarate)，例如在现有无线局域网络(wlan)的ieee802.11标准中，从早期802.11a标准的最大原始数据传输率为54mbps，演变到目前已广泛被使用的802.11ac标准已将单信道速率提高到至少500mbps。在移动通信方面，未来热门的第五代移动通信系统(5g)其标准更是定义了1gbps的惊人数据传输速率的要求目标。

然而，无线传输标准的制定不但需要具有足够运算处理能力的数字晶片执行信号编码与解码，更需要对应提升的射频电路配合足够频宽与高效率的天线(或天线系统)。实际上，无线产品供应商所能够提供的无线产品的实际数据传输率上限不仅受限于各种射频元件、类比模组与数字模组各自的效能限制，更有一大部分的原因是受限于的所有元件与模组硬件配合于软件算法的整合度。传统上，在无线传输过程中，无线数据传输率的增加或减少主要是由无线芯片(wirelesschip)的控制与通道状态(外在的传输环境)决定，而射频元件与天线元件是处于被动的地位，没有任何掌控权。仅由无线芯片的观点寻找提升数据传输率的解决方案仍是有诸多限制的。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种用于多输入多输出通信的天线控制的方法，以达到提升数据传输率的效果。本发明的另一目的是提供一种用于多输入多输出通信的天线控制的装置。

本发明的技术方案是这样的：一种用于多输入多输出通信的天线控制的方法，用于具有至少两个天线的电子装置，所述方法包括：

所述电子装置同时利用第一天线与第二天线而对远端装置进行无线通信；

依据所述第一天线的双数个第一辐射状态与所述第二天线的双数个第二辐射状态建立双数个通信表现；

对于每一个所述通信表现，使所述第一天线的接收信号强度指示的绝对值与所述第二天线的接收信号强度指示的绝对值相减，而获得一个绝对值差值；以及

在所述通信表现中，选取具有最小的绝对值差值的通信表现以作为优化的多输入多输出通信。

进一步的，在依据所述第一天线的双数个第一辐射状态与所述第二天线的双数个第二辐射状态建立双数个通信表现的步骤包括：控制所述第一天线的至少一个第一反射单元或至少一个第一地电流控制单元；以及控制所述第二天线的至少一个第二反射单元或至少一个第二地电流控制单元。

进一步的，所述控制所述第一天线的第一反射单元的方式包括：以第一二极管导通第一半波长反射器，或者不导通所述第一二极管且使第一延长回路利用第一电容延长所述第一半波长反射器的路径；所述控制所述第二天线的第二反射单元的方式包括：以第二二极管导通第二半波长反射器，或者不导通所述第二二极管且使第二延长回路利用第二电容延长所述第二半波长反射器的路径。

进一步的，所述控制所述第一天线的第一地电流控制单元的方式包括：以第一开关导通第一地电流部至接地，或者不导通所述第一开关且使第一接地电容连接于所述第一地电流部与所述接地之间；所述控制所述第二天线的第二地电流控制单元的方式包括：以第二开关导通第二地电流部至所述接地，或者不导通所述第二开关且使第二接地电容连接于所述第二地电流部与所述接地之间。

进一步的，所述第一天线与第二天线的操作频率是第五代移动通信规格的3.5ghz频带或6ghz频带。

一种用于多输入多输出通信的天线控制的装置，包括：

第一天线，连接无线芯片；

第二天线，连接所述无线芯片；

应用单元，连接所述无线芯片，由所述无线芯片接收所述第一天线与所述第二天线的接收信号强度指示与多输入多输出通信的接收资料率，其中所述应用单元依据所述第一天线的双数个第一辐射状态与所述第二天线的双数个第二辐射状态建立双数个通信表现；对于每一个所述通信表现，所述应用单元使所述第一天线的接收信号强度指示的绝对值与所述第二天线的接收信号强度指示的绝对值相减，而获得一个绝对值差值；在所述通信表现中，所述应用单元选取具有最小的绝对值差值的通信表现以作为优化的多输入多输出通信；以及

控制单元，连接所述应用单元、第一天线与第二天线，受控于所述应用单元以控制所述第一天线的双数个第一辐射状态与所述第二天线的双数个第二辐射状态。

进一步的，所述控制单元控制所述第一天线的至少一个第一反射单元或至少一个第一地电流控制单元，且所述控制单元控制所述第二天线的至少一第二反射单元或至少一第二地电流控制单元。

进一步的，所述控制单元控制第一二极管以导通第一半波长反射器，或者不导通所述第一二极管且使第一延长回路利用第一电容延长该半波长反射器的路径；所述控制单元控制第二二极管以导通第二半波长反射器，或者不导通所述第二二极管且使第二延长回路利用第二电容延长所述第二半波长反射器的路径。

进一步的，所述控制单元控制第一开关以导通第一地电流部至接地，或者不导通所述第一开关且使第一接地电容连接于所述第一地电流部与接地之间；所述控制单元控制第二开关以导通第二地电流部至接地，或者不导通所述第二开关且使第二接地电容连接于所述第二地电流部与接地之间。

进一步的，所述电子装置为笔记本电脑、膝上型电脑、平板电脑、一体电脑、智能电视、小型基站或无线路由器。

本发明所提供的技术方案的优点在于，本发明配合天线的辐射状态控制，利用将各天线的接收信号強度指示绝对值差值最小化，以进一步提升多输入多输出通信的资料率，具有很高的产业应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于多输入多输出通信的天线控制的方法的流程图。

图2为图1的步骤s120的子步骤的流程图。

图3为本发明实施例提供的第一天线及其第一反射单元的示意图。

图4为本发明实施例提供的第二天线及其第二反射单元的示意图。

图5为本发明另一实施例提供的第一天线及第二天线的示意图。

图6为本发明实施例提供的用于多输入多输出通信的天线控制的装置的模块图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

请参照图1，本实施例提供一种用于多输入多输出通信的天线控制的方法，用于具有至少两个天线的电子装置，所述方法储存于电子装置内的固件或软件，并利用电子装置本身的操作系统执行。电子装置可以是笔记本电脑、膝上型电脑、平板电脑、一体电脑、智能电视、小型基站或无线路由器，但本发明并不因此限定。所述方法包括以下步骤。首先，进行步骤s110，电子装置同时利用第一天线与第二天线而对远端装置进行无线通信，也就是使用至少两个天线实现多输入多输出(mimo)传输通信。应用多输入多输出(mimo)传输通信的规格，例如是802.11n或者是现有的第四代移动通信规格，或者是未来的第五代移动通信规格。当应用于未来的第五代移动通信规格，第一天线与第二天线的操作频率是第五代移动通信规格的3.5ghz频带或6ghz频带。

然后，进行步骤s120，依据第一天线的双数个第一辐射状态与第二天线的双数个第二辐射状态建立双数个通信表现。本发明基于要使多输入多输出通信发揮更好的效能(提升资料率)的目的，使用具有双数个辐射状态的天线，也可以说是使用的天线控制其操作状态实现有多个辐射场型(每一种操作状态具有的辐射场型皆不同)。例如第一天线ata具有双数个辐射状态ra1、ra2、ra3…ram，第二天线atb具有双数个辐射状态rb1、rb2、rb3…rbn。电子装置在运作时，选择第一天线ata的一种辐射状态(例如ra1)且选择第二天线的一种辐射状态(例如rb1)以得到一个对应的通信表现p11，然后可以继续改变第一天线ata与第二天线atb的辐射状态，并将其作选择性的组合，则可以得到双数个通信表现，例如可得到通信表现p11、p12、p13…p1n、p21、p22、p23…、p2n…等等，以至于得到通信表现pmn，总共有m乘以n种通信表现的结果。所述通信表现通常以资料率呈现。并且，改变第一天线与第二天线的辐射状态的方式将于后续图2进一步说明。

接着，进行步骤s130，对于每一个通信表现，使第一天线的接收信号强度指示(rssi)的绝对值与第二天线的接收信号强度指示的绝对值相减，而获得个绝对值差值。也就是将每一个通信表现(p11以至于pmn)会有一个绝对值差值。不论通信环境好坏，将个別天线改变辐射状态对于多输入多输出资料率的影响可能是不容易预期的，但是当第一天线与第二天线的接收信号强度指示的差异越小，则越有利于多输入多输出资料传输(包括稳定度)。然后，进行步骤s140，在所述通信表现中，选取具有最小的绝对值差值的通信表现以作为优化的多输入多输出通信。当选择具有最小的绝对值差值的通信表现，不论通信环境好坏，整体而言是表示第一天线与第二天线皆同时选到最佳或较佳的辐射状态，最有利于多输入多输出的传输。相反的，第一天线与第二天线的接收信号强度指示的差异越大，对于多输入多输出通信而言可能造成更不稳定的传输或者是资料传输率的变化浮动很可能较大，对多输入多输出传输而言都是相当不利。本发明步骤s140是选择了具有最小的绝对值差值的通信表现以作为优化的多输入多输出通信，是考虑到在同时使用至少两个天线的通信架构的情況下，顾及了两个或两个以上天线的接收信号强度指示其绝对值上的差异，借由选择最小差异化的方式，尽可能地避免传输过程的不稳定性或不确定性参数，且不须对于多输入多输出矩阵做复杂的资料运算处理而能用较为方便(降低成本与降低运算时间)的方式提出优化方案。并且，在多输入多输出的传输过程中，若传输环境或传输距离有所改变，也可以使步骤s120、s130与s140动态地持续进行，在避免影响正常传输状态的条件下，可以动态地尝试找出适于当时情況的更佳的通信表现。

请同时参照图1与图2，在依据第一天线的双数个第一辐射状态与第二天线的双数个第二辐射状态建立双数个通信表现的步骤(s120)中，更可包括图2的步骤s121与s122，步骤s121与步骤s122是并行的，因为多输入多输出通信的第一天线与第二天线是同时在运作以传输资料的。在步骤s121中，控制该第一天线的至少一个第一反射单元或至少一个第一地电流控制单元。在步骤s122中，控制第二天线的至少一个第二反射单元或至少一个第二地电流控制单元。

对于步骤s121与步骤s122中，控制第一反射单元与第二反射单元的方式是属于同一种控制方式，而控制第一地电流控制单元与控制第二地电流元件是属于另一种控制方式。对于控制第一反射单元的方式，请参照与图3的天线及反射单元结构，第一反射单元例如是半波长反射器，第一天线以半波长偶极天线为例，在控制第一天线的第一反射单元的方式中，第一天线1的第一反射单元11有至少两个以上为较佳，例如图3的一个第一半波长反射器111在左侧而另一个第一半波长反射器112在右侧，以产生第一天线1的双数种辐射状态。图3实施例的控制方式包括：对于在左侧的第一半波长反射器111而言，以第一二极管111a导通第一半波长反射器111，使第一半波长反射器111实现反射功能。或者，不导通第一二极管111a且使第一延长回路111b利用第一电容111c延长第一半波长反射器111的路径，使第一半波长反射器111不产生反射功能。对于在右侧的第一半波长反射器112而言，以第一二极管112a导通第一半波长反射器112，使第一半波长反射器112实现反射功能。或者，不导通第一二极管112a且使第一延长回路112b利用第一电容112c延长第一半波长反射器112的路径，使第一半波长反射器112不产生反射功能。类比于第一天线1的控制方式，请参照图4，控制第二天线2的第二反射单元21的方式包括：以第二二极管211a导通第二半波长反射器211，或者不导通第二二极管211a且使第二延长回路211b利用第二电容211c延长第二半波长反射器211的路径；以及以第二二极管212a导通第二半波长反射器212，或者不导通第二二极管212a且使第二延长回路212b利用第二电容212c延长第二半波长反射器212的路径。

对于控制第一地电流控制单元与控制第二地电流控制单元的方式，请参照图5，第一地电流控制单元211与第二地电流控制单元221是用以连接接地g，第一天线21与第二天线22以倒f形平板天线(pifa)为例，在控制第一天线21的第一地电流控制单元211的方式中，第一天线21的第一地电流控制单元211需要有至少两个以上的部件，例如图5的一个第一地电流部211a与另一个第一地电流部211b，利用改变靠近第一天线21的接地电流以产生双数种第一天线21的辐射状态。图5实施例的控制方式包括：对于第一地电流部211a而言，以第一开关212a导通第一地电流部211a至接地g，或者不导通第一开关212a且使第一接地电容213a连接于第一地电流部211a与接地g之间，在图5中第一地电流部211a不只使用第一接地电容213a，也使用第一接地电容213b以连接至接地g。再者，对于第一地电流部211b而言，以第一开关212b导通第一地电流部211b至接地g，或者不导通第一开关212b且使第一接地电容213b连接于第一地电流部211b与接地g之间。

继续参照图5，第二地电流控制单元221需要有至少两个以上的部件，例如图5的一个第二地电流部221a与另一个第二地电流部221b，利用改变靠近第二天线22的接地电流以产生第二天线22的双数种辐射状态。相同于第一地电流控制单元211的控制方式，控制第二地电流控制单元221的控制方式包括：以第二开关222a导通第二地电流部221a至接地g，或者不导通第二开关222a且使第二接地电容223a连接于第二地电流部221a与接地g之间，在图5中第二地电流部221a不只使用第二接地电容223a，也使用第二接地电容223b以连接至接地g。再者，以第二开关222b导通第二地电流部221b至接地g，或者不导通第二开关222b且使第二接地电容223b连接于第二地电流部221b与接地g之间。然而，第二天线22的结构与第一天线21的结构不必要相同，第二地电流控制单元221与第一地电流控制单元211也不必要相同。并且，上述开关212a、212b、222a、222b例如以二极管实现，但不限于此。

基于上述的方法，本实施例提供一种用于多输入多输出通信的天线控制的装置，所述用于多输入多输出通信的天线控制的装置所述装置例如是可实现多输入多输出通信的笔记本电脑、膝上型电脑、平板电脑、一体电脑、智能电视、小型基站或无线路由器。请参照图6，本实施例的所述装置包括第一天线3、第二天线4、应用单元5以及控制单元6，本实施例的装置以具有两个天线为例，也可以是具有三个以上的天线。第一天线3连接与第二天线4都连接无线芯片7。应用单元5连接无线芯片7，由无线芯片7接收第一天线3与第二天线4的接收信号强度指示与多输入多输出通信的接收资料率，其中应用单元5依据第一天线3的双数个第一辐射状态与第二天线4的双数个第二辐射状态建立双数个通信表现；其中对于每一个通信表现，应用单元5使第一天线3的接收信号强度指示的绝对值与第二天线4的接收信号强度指示的绝对值相减，而获得一个绝对值差值；其中，在所述通信表现中，应用单元5选取具有最小的绝对值差值的通信表现以作为优化的多输入多输出通信。控制单元6连接应用单元5、第一天线3与第二天线4，受控于应用单元5以控制第一天线3的双数个第一辐射状态与第二天线4的双数个第二辐射状态。第一天线3与第二天线4可参考图3或图5实施例及相关的说明，简单地说，控制单元6控制第一天线3的至少一个第一反射单元或至少一个第一地电流控制单元，且控制单元6控制第二天线4的至少一个第二反射单元或至少一个第二地电流控制单元。

当控制单元6控制第一天线3的至少一个第一反射单元与第二天线4的至少一个第二反射单元时，将其类比于图3的实施例，控制单元6控制第一二极管以导通第一半波长反射器，或者不导通第一二极管且使第一延长回路利用第一电容延长半波长反射器的路径；其中，控制单元6控制第二二极管以导通第二半波长反射器，或者不导通第二二极管且使第二延长回路利用第二电容延长第二半波长反射器的路径。

当控制单元6控制第一天线3的至少一个第一地电流控制单元与第二天线4的至少一个第二地电流控制单元时，类比于图5的实施例，控制单元6控制第一开关以导通第一地电流部至接地，或者不导通第一开关且使第一接地电容连接于第一地电流部与接地之间；其中，控制单元控制第二开关以导通第二地电流部至接地，或者不导通第二开关且使第二接地电容连接于第二地电流部与接地之间。

综上所述，本发明实施例提供一种用于多输入多输出通信的天线控制的方法及装置，配合天线的辐射状态控制，利用将各天线的接收信号强度指示绝对值差值最小化，以进一步提升多输入多输出通信的资料率，具有很高的产业应用价值。天线的辐射状态控制可以利用反射器或接地电流控制。