无线网络基站及天线选择方法
【专利摘要】一种无线网络基站及天线选择方法。该无线网络基站包括：一天线群组、一无线网络模块以及一处理器；该天线群组包括多支天线；该无线网络模块耦接于该天线群组；该处理器耦接于该无线网络模块；其中当该无线网络基站与一电子装置连接，并操作在一训练阶段以决定出适合该电子装置的至少一最佳天线时，该处理器根据该无线网络基站与该电子装置之间的一连接状态来决定出多个训练封包的封包数量、封包之间的延迟时间或者封包长度，并将该多个训练封包通过该无线网络模块以及该天线群组传送至该电子装置。本发明的无线网络基站使得决定出最佳天线的流程可以顺利的完成。
【专利说明】
无线网络基站及天线选择方法
技术领域
[0001] 本发明涉及无线网络基站（Access Point)，尤指一种自无线网络基站的一天线群 组中选择出至少一最佳天线的无线网络基站及天线选择方法。
【背景技术】
[0002] 当一电子装置，例如笔记本型计算机、智能型手机、平板计算机等等，连接到一具 有多支天线的无线网络基站之后，无线网络基站会进行一训练程序以传送多个训练封包 (training packet)至电子装置，之后再根据电子装置因应于该多个训练封包的响应以决 定出适合该电子装置的一组最佳天线，或是天线的最佳方向性，以达到最佳的连接质量。
[0003] 然而，电子装置与无线网络基站之间的连接质量会影响到传送训练封包的成败， 进而影响到训练程序是否可以顺利完成。详细来说，当连接质量好的时候，无线网络基站可 以顺利地决定出最佳天线；然而，当连接质量差的时候，电子装置收到训练封包的时间会拉 长，但在训练封包传输速度不变的情形下，会造成无线网络基站送出大量的封包，因此，在 网络连接质量差以及封包数暴增的情形下，传送端逾时（TX time out)的机率会大幅增加， 进而造成训练程序无法顺利完成。若是训练程序无法完成，则会影响到无线网络基站的最 佳天线的选择，严重的话会造成电子装置的传输效率变差，且传送数据的成功率也会降低。
[0004] 因此，需要提供无线网络基站及天线选择方法来解决上述问题。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的目的之一在于提供一种自无线网络基站的一天线群组中选择出一 最佳天线或是一组最佳天线的方法，其可以避免训练程序因为连接质量变差而受到影响， 以解决先前技术的问题。
[0006] 根据本发明的一实施例，一种无线网络基站包括：一天线群组、一无线网络模块 以及一处理器；该天线群组包括多支天线；该无线网络模块耦接于该天线群组；该处理器 耦接于该无线网络模块；其中当该无线网络基站与一电子装置连接，并操作在一训练阶段 以决定出适合该电子装置的至少一最佳天线时，该处理器根据该无线网络基站与该电子装 置之间的一连接状态来决定出多个训练封包的封包数量、封包之间的延迟时间或者封包长 度，并将该多个训练封包通过该无线网络模块以及该天线群组传送至该电子装置。
[0007] 根据本发明的另一实施例，公开了一种用于一无线网络基站的天线选择方法，其 中该无线网络基站包括一天线群组，该天线群组包括多支天线，以及该天线选择方法包括： 与一电子装置连接，并操作在一训练阶段；根据该无线网络基站与该电子装置之间的一连 接状态来决定出多个训练封包的封包数量、封包之间的延迟时间或者封包长度；将该多个 训练封包传送至该电子装置；以及根据该电子装置因应于该多个训练封包的响应来决定出 适合该电子装置的至少一最佳天线。
[0008] 在本发明的无线网络基站中，可根据当时的连接质量来动态地调整在训练阶段时 多个训练封包的封包数量、封包之间的延迟时间或者封包长度，以使得决定出最佳天线的 流程可以顺利的完成。
【附图说明】
[0009] 图1为依据本发明的一实施例的无线网络基站的示意图。
[0010] 图2为依据本发明的一实施例的自无线网络基站的天线群组中选择出一组最佳 天线的方法的流程图。
[0011] 图3为图2中步骤212的详细流程图。
[0012] 主要组件符号说明：
[0013] 110 无线网络基站
[0014] 112 处理器
[0015] 113 对照表
[0016] 114 无线网络模块
[0017] 116 天线群组
[0018] 120 电子装置
[0019] 200 ~222、300 ~312 步骤
【具体实施方式】
[0020] 请参考图1，图1为依据本发明的一实施例的无线网络基站110的示意图。如图 1所示，无线网络基站110以有线或无线的方式连接到网络，并作为一中介点以使得一电子 装置120可以通过无线网络基站110与其他可上网的装置互相连接以及传送信息。无线网 络基站110主要包含了一处理器112、一无线网络模块114以及一天线群组116,其中处理 器112包含了一对照表113，且天线群组116包含了多支天线。此外，在本实施例中，天线群 组116中所包含的多支天线中可以分别是单向性、全向性或多方向性（例如，2个方向性） 天线；而在一实施例中，天线群组116中的每一支天线为一天线阵列，且该天线阵列包含了 多个指向性天线，而该天线阵列中的多个指向性天线均可被选择性地开启或关闭。
[0021] 在本实施例中对照表113记载了无线网络基站110所使用的一调制和编码方案码 (Modulation and Coding Scheme code，MCS code)及其对应的连接强度的等级，以及每一 个等级所对应到的训练封包数量、训练封包之间的延迟时间以及训练封包长度，其中对照 表113的内容可参考以下的表一，需注意的是，表一的内容仅为范例说明，而非是作为本发 明的限制。
[0022]
[0023]表一
[0024] 在表一中，连接质量分为η个等级，等级越高代表连接强度越差，而随着连接强度 的降低，训练封包的封包数量越少、训练封包之间的延迟时间越长且训练封包的封包长度 则越短。另外，在表一中，S可为10、X可为2微秒（μ s)、C可为2微秒、Κ可约为1000字 节，但这些数值仅为范例说明，非本发明的限制。
[0025] 请参考图2,图2、图3为依据本发明的一实施例的自无线网络基站110的天线群 组116中选择出一组最佳天线的方法的流程图，其中在以下的说明中，假设天线群组116中 的每一支天线为一天线阵列，且该天线阵列包含了多个指向性天线，而图2、图3的流程用 来自每一支天线中选择出一个指向性天线，以得到一组最佳天线。举例来说，假设天线群组 116有三支天线，而每一个天线均包含了两个指向性天线，则图2、图3的流程自该三支天线 分别选择出一个指向性天线，而这三个被选出的指向性天线即形成一组最佳天线。参考图 2、图3及以上所示的表一，流程如下所述。
[0026] 在步骤200中，无线网络基站110正在等待新装置的连接，亦即此时无线网络基站 110尚未与电子装置120进行连接。在步骤202中，电子装置120与无线网络基站110进行 连接，并进行连接初始化的操作，其中在这个阶段，无线网络基站110会传送多个非训练封 包（non-training packet)至电子装置 120,例如使用一"Ping"(Packet InterNet Grope) 命令来传送一因特网控制信息协议（Internet Control Message Protocol，ICMP)封包，而 无线网络基站110中的无线网络模块114此时会根据电子装置120的响应来计算出一暂时 的MCS码，以供目前与电子装置120连接与传递封包时使用。
[0027] 在步骤204中，无线网络基站110开始进入训练阶段，以决定出适合电子装置120 的一组最佳天线；在步骤206中，无线网络基站110切换天线群组116中每一支天线的方 向性，亦即从每一支天线中选择其中一个指向性天线；且在步骤208中，无线网络基站110 切换不同的MCS码以在接下来的步骤中使用此切换后的MCS码来与电子装置120进行训 练封包传递。在步骤210中，无线网络基站110读取所接收的封包的接收信号强度指示 (Received Signal Strength Indication，RSSI)〇
[0028] 在步骤212中，无线网络基站110开始进行训练封包发送程序，详细来说，请参考 图3,图3为训练封包发送程序的详细流程图。在步骤300中，处理器112会先取得电子装 置120的媒体访问控制地址（Media Access Control Address，MAC address)，之后在步骤 302中，处理器112进行查表程序，并根据连接状态来决定出封包数量、封包之间的延迟时 间以及封包长度。在本实施例中，处理器112利用目前所使用的MCS码以自对照表113中 决定出无线网络基站110与电子装置120之间的连接强度等级n，并再根据上述表一中的公 式来计算出封包数量、封包之间的延迟时间以及封包长度。
[0029] 在步骤304中，处理器112根据步骤302中查表所决定出的封包数量，以确认在接 下来的一特定时间内所需要传送的封包数量，并在步骤306中开始根据步骤302中所决定 出的封包长度来开始传送出第一个训练封包到电子装置120中，接着在步骤308中处理器 112继续根据步骤302中所决定出的封包之间的延迟时间来传送下一个训练封包到电子装 置120中。在步骤310中，处理器112判断是否所有的训练封包都已经传送完毕，亦即判断 训练封包发送阶段是否已完成，若是，则进入步骤312中，反之则回到步骤308以继续传送 下一个训练封包。在步骤312中，处理器112判断训练封包的传送均已成功完成，若是，则 进入图2所示的步骤214 ;反之，则回到步骤300以重新开始训练封包发送程序。
[0030] 在步骤214中，处理器112读取电子装置120因应于训练封包所回传的回应封包。 详细来说，当电子装置120成功收到一个训练封包时，就会立即传送一个响应封包至无线 网络基站110以告知训练封包已确实收到，因此，步骤214中处理器112会读取电子装置 120所回传的回应封包，并计算所接收到的回应封包个数。
[0031] 在步骤216中，处理器112根据所接收到的响应封包的个数，来计算出无线网络 基站110与电子装置120之间的实质连接速率。举例来说，假设无线网络基站110传送10 个封包到电子装置120,但是电子装置120只成功接收到5个训练封包，故只回传了 5个响 应封包到无线网络基站110,则此时无线网络基站110与电子装置120之间的实质连接速 率便只有预设连接速率的一半，亦即，若是预设连接速率是975Mbps，则实质连接速率便是 487. 5Mbps (975/2 = 487. 5)。需注意的是，在本步骤中所决定出的实质连接速率是用来表 示目前所使用的天线的传输质量，而在本发明的其他实施例中，实质连接速率亦可用其他 具有类似意义的指标/数值来代替，例如训练封包的传送成功率/失败率等等。
[0032] 在步骤218,处理器112判断是否所有的MCS码都已经切换完成，若是，则流程进入 步骤220,反之则回到步骤208以切换其他尚未进行训练封包发射程序的MCS码。
[0033] 在步骤220,处理器112判断是否所有的天线都已经切换完成，若是，则流程进入 步骤222,反之则回到步骤206以切换其他尚未进行训练封包发射程序的天线。
[0034] 在步骤222中，处理器112根据各个天线在步骤210中得到的接收信号强度指示 以及步骤216中所得到的实质连接速率，来计算出适合电子装置120的一组最佳天线，并使 用所决定的该组最佳天线来作为后续无线网络基站110与电子装置120之间的传输媒介。
[0035] 如上所述，在图2、图3所示的流程中，由于训练封包的封包数量、封包之间的延迟 时间以及封包长度可以根据目前无线网络基站110与电子装置120之间连接强度/速率来 动态地调整，因此，可以改善在先前技术中传送训练封包时所遭遇到的问题，进而提升训练 阶段的成功率。
[0036] 需注意的是，在以上有关于图2、图3的说明内容中，训练封包的封包数量、封包 之间的延迟时间以及封包长度都会根据MCS码来动态地调整，然而，在其他的实施例中，训 练封包的封包数量、封包之间的延迟时间以及封包长度中三者可以仅有一者或两者会根据 MCS码来动态地调整，这些设计上的变化应隶属于本发明的范畴。
[0037] 在本发明的另一实施例中，图2中的步骤208、218可以自流程中移除，而由于步骤 202中无线网络基站110操作在训练阶段之前所计算出的暂时的MCS码可以反映出此时无 线网络基站110与电子装置120之间的连接质量，故此时步骤302中的查表程序可以使用 步骤202中所决定出的MCS码，以自上述表一进行查表来得到对应的连接强度等级，并再据 以决定出训练封包的封包数量、封包之间的延迟时间以及封包长度。
[0038] 另一方面，在上述实施例中，无线网络基站110都是使用MCS码来决定出连接状态 (连接强度等级），然而，在本发明的其他实施例中，无线网络基站110可以使用任何可以用 来表示连接状态的参数，例如任何有关于连接强度、连接速率、连接质量的参数，来决定出 训练封包的封包数量、封包之间的延迟时间和/或封包长度，这些设计上的变化应隶属于 本发明的范畴。
[0039] 此外，虽然在以上图2、图3的说明中决定出一组最佳天线，然而，在本发明的另一 实施例中，亦可只决定出一支最佳天线来作为后续的传输使用，由于本领域的普通技术人 员在阅读过以上的说明后应能了解如何实施，故细节在此不予赘述。
[0040] 简要归纳本发明，在本发明的无线网络基站中，可根据当时的连接质量来动态地 调整在训练阶段时多个训练封包的封包数量、封包之间的延迟时间或者封包长度，以使得 决定出最佳天线的流程可以顺利的完成。
[0041] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡是根据本发明权利要求书的范围所作的等 同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1. 一种无线网络基站，该无线网络基站包括： 一天线群组，该天线群组包括多支天线； 一无线网络模块，该无线网络模块耦接于该天线群组；以及 一处理器，该处理器耦接于该无线网络模块； 其中当该无线网络基站与一电子装置连接，并操作在一训练阶段以决定出适合该电子 装置的至少一最佳天线时，该处理器根据该无线网络基站与该电子装置之间的一连接状态 来决定出多个训练封包的封包数量、封包之间的延迟时间或者封包长度，并将该多个训练 封包通过该无线网络模块以及该天线群组传送至该电子装置。2. 如权利要求1所述的无线网络基站，其中该天线群组中的每一支天线均包括多个指 向性天线，且当该无线网络基站操作在该训练阶段时，该无线网络基站自每一支天线中选 择出一指向性天线，以决定出适合该电子装置的一组最佳天线。3. 如权利要求1所述的无线网络基站，其中该处理器根据该无线网络基站与该电子装 置之间的一连接强度等级来决定出该多个训练封包的封包数量，且当该连接强度等级越差 时，该多个训练封包的封包数量也越少。4. 如权利要求1所述的无线网络基站，其中该处理器根据该无线网络基站与该电子装 置之间的一连接强度等级来决定出该多个训练封包之间的延迟时间，且当该连接强度等级 越差时，该多个训练封包之间的延迟时间则越长。5. 如权利要求1所述的无线网络基站，其中该处理器根据该无线网络基站与该电子装 置之间的一连接强度等级来决定出该多个训练封包的封包长度，且当该连接强度等级越差 时，该多个训练封包的封包长度则越短。6. 如权利要求1所述的无线网络基站，其中该连接状态为一调制和编码方案码。7. 如权利要求6所述的无线网络基站，其中该处理器根据该调制和编码方案码以决定 出无线网络基站与该电子装置之间的一连接强度等级，并根据该连接强度等级来决定出多 个训练封包的封包数量、封包之间的延迟时间或者封包长度。8. 如权利要求6所述的无线网络基站，其中该连接状态为该无线网络基站与该电子装 置目前正在使用的该调制和编码方案码。9. 如权利要求6所述的无线网络基站，其中该调制和编码方案码是在该无线网络基站 与该电子装置连接之后，并在该无线网络基站操作在该训练阶段之前，由该无线网络模块 所产生。10. 如权利要求1所述的无线网络基站，其中该处理器还包括一对照表，其中该对照表 记载该连接状态的多个连接强度等级，以及每一个连接强度等级所对应到的封包数量、封 包之间的延迟时间或者封包长度；以及该处理器根据该连接状态以自该对照表中决定出该 多个训练封包的封包数量、封包之间的延迟时间或者封包长度。11. 如权利要求10所述的无线网络基站，其中当该连接强度等级越差时，该多个训练 封包的封包数量越少、该多个训练封包之间的延迟时间则越长且该多个训练封包的封包长 度则越短。12. -种用于一无线网络基站的天线选择方法，其中该无线网络基站包括一天线群组， 该天线群组包括多支天线，以及该天线选择方法包括： 与一电子装置连接，并操作在一训练阶段； 根据该无线网络基站与该电子装置之间的一连接状态来决定出多个训练封包的封包 数量、封包之间的延迟时间或者封包长度； 将该多个训练封包传送至该电子装置；以及 根据该电子装置因应于该多个训练封包的响应来决定出适合该电子装置的至少一最 佳天线。13. 如权利要求12所述的天线选择方法，其中该天线群组中的每一支天线均包括多个 指向性天线，且当该无线网络基站操作在该训练阶段时，该无线网络基站自每一支天线中 选择出一指向性天线，以决定出适合该电子装置的一组最佳天线。14. 如权利要求12所述的天线选择方法，其中根据该无线网络基站与该电子装置之间 的该连接状态来决定出该多个训练封包的封包数量、封包之间的延迟时间或者封包长度的 步骤包括： 根据该无线网络基站与该电子装置之间的一连接强度等级来决定出该多个训练封包 的封包数量，且当该连接强度等级越差时，该多个训练封包的封包数量也越少。15. 如权利要求12所述的天线选择方法，其中根据该无线网络基站与该电子装置之间 的该连接状态来决定出该多个训练封包的封包数量、封包之间的延迟时间或者封包长度的 步骤包括： 根据该无线网络基站与该电子装置之间的一连接强度等级来决定出该多个训练封包 之间的延迟时间，且当该连接强度等级越差时，该多个训练封包之间的延迟时间则越长。16. 如权利要求12所述的天线选择方法，其中根据该无线网络基站与该电子装置之间 的该连接状态来决定出该多个训练封包的封包数量、封包之间的延迟时间或者封包长度的 步骤包括： 根据该无线网络基站与该电子装置之间的一连接强度等级来决定出该多个训练封包 的封包长度，且当该连接强度等级越差时，该多个训练封包的封包长度则越短。17. 如权利要求12所述的天线选择方法，其中该连接状态为一调制和编码方案码。18. 如权利要求17所述的天线选择方法，其中该连接状态为该无线网络基站与该电子 装置目前正在使用的该调制和编码方案码。19. 如权利要求17所述的天线选择方法，其中该调制和编码方案码是在该无线网络基 站与该电子装置连接之后，并在该无线网络基站操作在该训练阶段之前，由该无线网络基 站本身所计算产生。20. 如权利要求12所述的天线选择方法，其中该无线网络基站包括一对照表，其中该 对照表记载该连接状态的多个连接强度等级，以及每一个连接强度等级所对应到的封包数 量、封包之间的延迟时间或者封包长度，且根据该无线网络基站与该电子装置之间的该连 接状态来决定出该多个训练封包的封包数量、封包之间的延迟时间或者封包长度的步骤包 括： 根据该连接状态以自该对照表中决定出该多个训练封包的封包数量、封包之间的延迟 时间或者封包长度，其中当该连接状态所对应到的该连接强度等级越差时，该多个训练封 包的封包数量越少、该多个训练封包之间的延迟时间则越长且该多个训练封包的封包长度 则越短。
【文档编号】H04B7/04GK105991173SQ201510084668
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月17日
【发明人】魏亚萍, 亢福明
【申请人】启碁科技股份有限公司