自主式无线电控制方法及其系统与流程

本发明是一种控制技术，且特别是有关于一种自主式无线电控制方法及其系统。

背景技术：

现今多输入多输出(Multi-Input Multi-Output)系统的发展技术大多数使用失谐天线(Dumb antenna)系统架构或是适应性天线(Adaptive antenna)系统架构。失谐天线系统架构中使用的天线数目与收发器(Transceiver)的数目具有固定的对应关系，仅可满足一般的多输入多输出天线系统需求。适应性天线系统架构内则可包含数目较多的天线，通过波束处理网络进一步选择较佳信号以传送至收发器。然而上述两种天线系统架构内使用的多个天线均需要以固定规则排列，例如交错(Staggered)排列、堆叠(Stacked)排列或者交错堆叠排列，造成其硬件的空间排列方式与应用范围的不小限制。此外，上述天线必须是已知属性(例如工作频段、正常运作或故障、极化方向等)，因此若天线系统中出现未知的天线，或是天线系统中的天线故障，则将会影响天线系统的正常运作。

技术实现要素：

为了提升多输入多输出天线系统应用的弹性，本发明是提供一种自主式无线电(Autonomous Radio)控制方法，其包括下列步骤：切换天线阵列的多个天线组合，以求得在不同的各个天线组合下，所有天线信号参数的数据；这些天线组合的多个信号干扰比值(Signal-to-Interference Ratio，SIR)与多个接收信号强度指标(Received Signal Strength Indicator，RSSI)数值分别经过第一运算过程，以产生多个第一运算后信号干扰比值与多个第一运算后接收信号强度指标数值；这些信号干扰比值另经过第二运算过程，以产生多个第二运算后信号干扰比值；判断这些第二运算后信号干扰比值中的最小第二运算后信号干 扰比值与第一阈值的关系；若最小第二运算后信号干扰比值低于第一阈值，则更进一步判断这些第一运算后信号干扰比值中的最小第一运算后信号干扰比值与第一范围的关系；若最小第一运算后信号干扰比值高于第一范围，则控制自主式无线电系统进入第一模式；若最小第一运算后信号干扰比值低于第一范围，则控制自主式无线电系统进入第二模式；若最小第二运算后信号干扰比值高于第一阈值，则进一步判断这些第一运算后接收信号强度指标数值中的最小第一运算后接收信号强度指标数值与第二范围的关系；若最小第一运算后接收信号强度指标数值高于第二范围，则控制自主式无线电系统进入第一模式；若最小第一运算后接收信号强度指标数值低于第二范围，则控制自主式无线电系统进入第二模式。

本发明的一实施例中，还包括：这些接收信号强度指标数值经过第二运算过程，以产生多个第二运算后接收信号强度指标数值；若最小第一运算后接收信号强度指标数值落于第二范围内，则进一步判断这些第二运算后接收信号强度指标数值中的最大第二运算后接收信号强度指标数值与第三范围的关系；若最大第二运算后接收信号强度指标数值高于第三范围，则控制自主式无线电系统进入第二模式；若最大第二运算后接收信号强度指标数值低于第三范围，则控制自主式无线电系统进入第三模式。

本发明的一实施例中，还包括：这些天线组合的多个数据传输率(Data Rate，DR)经过第一运算过程，以产生多个第一运算后数据传输率；若最大第二运算后接收信号强度指标数值落于第三范围内，则进一步判断这些第一运算后数据传输率中的最小第一运算后数据传输率与第四范围的关系；若最小第一运算后数据传输率高于第四范围，则控制自主式无线电系统进入第四模式；若这最小第一运算后数据传输率低于第四范围，则控制自主式无线电系统进入第二模式。

本发明的一实施例中，还包括：这些数据传输率经过第二运算过程，以产生多个第二运算后数据传输率；若最小第一运算后数据传输率落于这第四范围内，则进一步判断这些第二运算后数据传输率中的最大第二运算后数据传输率与第二阈值的关系；若最大第二运算后数据传输率高于第二阈值，则控制自主式无线电系统进入第二模式；若最大第二运算后数据传输率小于第二阈值，则控制自主式无线电系统进入第五模式。

本发明的一实施例中，还包括：若最小第一运算后信号干扰比值落于第一范围内，则进一步判断这些第二运算后信号干扰比值中的最大第二运算后信号干扰比值与第五范围的关系；若最大第二运算后信号干扰比值高于第五范围，则控制自主式无线电系统进入第二模式；若最大第二运算后信号干扰比值低于第五范围，则控制自主式无线电系统进入第三模式。

本发明的一实施例中，还包括：这些天线组合的多个数据传输率经过第一运算过程，以产生多个第一运算后数据传输率；若最大第二运算后信号干扰比值落于第五范围内，则进一步判断这些第一运算后数据传输率中的最小第一运算后数据传输率与第四范围的关系；若最小第一运算后数据传输率高于这第四范围，则控制自主式无线电系统进入第四模式；若最小第一运算后数据传输率低于第四范围，则控制这自主式无线电系统进入第二模式。

本发明的一实施例中，还包括：这些数据传输率经过第二运算过程，以产生多个第二运算后数据传输率；若最小第一运算后数据传输率落于第四范围内，则进一步判断这些第二运算后数据传输率中的最大第二运算后数据传输率与第二阈值的关系；若最大第二运算后数据传输率高于第二阈值，则控制自主式无线电系统进入第二模式；若最大第二运算后数据传输率低于第二阈值，则控制自主式无线电系统进入第五模式。

本发明的一实施例中，其中第一运算过程为均方根离差(Root Mean Square Deviation)运算，第二运算过程为平均值(Mean)运算。

本发明的一实施例中，其中第一运算过程为最大差值运算，第二运算过程为最小值运算。

本发明的又一方面为一种自主式无线电系统，其包括波束处理网络(Beam Processing Network，BPN)与接入点(Access Point，AP)装置，其中接入点装置耦接波束处理网络。波束处理网络用以切换天线阵列的多个天线组合。接入点装置用以执行下列步骤：这些天线组合的多个信号干扰比值与多个接收信号强度指标数值分别经过第一运算过程，以产生多个第一运算后信号干扰比值与多个第一运算后接收信号强度指标数值；这些信号干扰比值经过第二运算过程，以产生多个第二运算后信号干扰比值；判断这些第二运算后信号干扰比值中的最小第二运算后信号干扰比值与第一阈值的关系；若这最小第二运算后信号干扰比值低于第一阈值，则进一步判断这些第一运算后信号干扰比值中的最 小第一运算后信号干扰比值与第一范围的关系；若这最小第一运算后信号干扰比值高于第一范围，则控制自主式无线电系统进入第一模式；若最小第一运算后信号干扰比值低于第一范围，则控制自主式无线电系统进入第二模式；若最小第二运算后信号干扰比值高于第一阈值，则进一步判断这些第一运算后接收信号强度指标数值中的最小第一运算后接收信号强度指标数值与第二范围的关系；若最小第一运算后接收信号强度指标数值高于第二范围，则控制自主式无线电系统进入第一模式；若最小第一运算后接收信号强度指标数值低于第二范围，则控制自主式无线电系统进入第二模式。

综上所述，本发明是根据天线阵列中不同天线组合的信号干扰比值与接收信号强度指标数值经过运算后所得的数值为基准，对不同天线组合进行可靠度(Reliability)与品质(Quality)的分类，并根据其分类以控制自主式无线电系统进入对应的运作模式，以弹性地适应不同环境条件。

以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1是说明本发明一实施例的用于多输入多输出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)天线阵列(Antenna matrix)的自主式无线电(Autonomous Radio)控制方法流程图；

图2是说明本发明一实施例的自主式无线电控制方法流程图；

图3是说明本发明一实施例的自主式无线电控制方法流程图；

图4是说明本发明一实施例的自主式无线电控制方法流程图；

图5是说明本发明一实施例的自主式无线电系统示意图；

图6是说明本发明一实施例的自主式无线电系统示意图；以及

图7是说明本发明一实施例的自主式无线电系统与天线的空间配置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照附图及以下所述的各种实施例。但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围；步骤的描述亦非用以限制其执行的顺序，任何由重新组合，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明所涵盖的范围。

于实施方式与权利要求书中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”,”所述”与“该”可泛指单一个或多个。

另外，关于本文中所使用的“耦接”及“连接”，均可指二或多个元件相互直接或是相互间接作实体接触或电性接触，而“耦接”还可指二或多个元件相互操作或动作。

请参考图1，图1是说明本发明一实施例的自主式无线电(Autonomous Radio)控制方法100流程图。自主式无线电控制方法100包括多个步骤S102～S112，可应用于如图5、图6所示的自主式无线电系统500、600中，然熟悉本案的技艺者应了解到，在本实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行。

首先，于步骤S102中，切换天线阵列的多个天线组合，更具体的说，是多个天线与多个收发器间的连接组合。举例而言，若天线阵列内的天线数目为正整数M，而且自主式无线电系统内的收发器(Transceiver)数目为正整数N，则天线组合的数目为N个收发器分别从M个天线选出其中N个进行连接的所有组合情况。因此，天线组合的数目为Combination(M,N)。一般而言，正整数M高于或等于正整数N。当切换所有可能的天线组合时，根据组合中每一个天线的接收信号强度指标(Received Signal Strength Indicator，RSSI)数值为基础去计算出代表每一个天线组合特性的运算后接收信号强度指标数值。举例而言，运算后接收信号强度指标数值可以是天线组合中每一个天线接收信号强度指标数值的总和(Sum)、平均值(Mean)、均方根离差(Root Mean Square Deviation，RMSD)、正规化(Normalized)均方根离差、最小值、最大差值(Maximum difference)、或者是正规化最大差值等以接收信号强度指标数值为基础的运算结果。举例而言，前述的接收信号强度指标数值中的正规化均分根离差为每一个天线组合的接收信号强度指标数值的均方根离差除以其接收信号强度指标数值平均值，前述的接收信号强度指标数值的正规化最大差值为每一个天线组合的接收信号强度指标数值的最大差值除以其接收信号强度指 标数值平均值。

此外，通过每一个天线的接收信号强度指标数值除以其噪声基底(Noise Floor，NF)数值，或是背景噪声等天线的噪声数据去计算出每一个天线的信号干扰比值(Signal-to-Interference Ratio，SIR)。类似地，当在切换所有可能的天线组合时，也根据每一个组合中的天线的信号干扰比值为基础去计算出代表每一个天线组合特性的运算后信号干扰比值。举例而言，运算后信号干扰比值可以是天线组合中每一个天线信号干扰比值的总和、平均值、均方根离差(RMSD)、正规化均方根离差、最小值、最大差值、或者是正规化最大差值等以信号干扰比值为基础的运算结果。举例而言，前述的信号干扰比值的正规化均分根离差为每一个天线组合的信号干扰比值的均方根离差除以其信号干扰比值的平均值，前述的信号干扰比值的正规化最大差值为每一个天线组合的信号干扰比值的最大差值除以其信号干扰比值的平均值。

于步骤104中，先以信号品质的抗干扰性(Interference immunity)为主要的考量，将信号干扰比值的平均值作为判断条件，亦即采用各天线组合的信号干扰比值的平均值为第二运算后信号干扰比值。当各天线组合的信号干扰比值的平均值当中最小的信号干扰比值的平均值低于第一阈值TH0(例如46分贝(dB))时，表示目前天线组合的抗干扰性不佳。因此，于步骤S106中，为了提升信号可靠性的相容可靠性(Compatibility reliability)，则以各天线组合的信号干扰比值的均方根离差(RMSD)作为判断条件，亦即采用各天线组合的信号干扰比值的均方根离差为第一运算后信号干扰比值。当天线组合的信号干扰比值的均方根离差当中最小的信号干扰比值的均方根离差高于第一范围，亦即高于第一范围的上限值HTH1-1(例如20分贝(dB))时，表示目前天线组合的相容可靠性不佳。因此于步骤S108中，自主式无线电系统会选择具有最小的信号干扰比值的均方根离差的天线组合，以及进入单一串流(Stream)空间分集(Spatial Diversity，SD)模式(第一模式)，在单一串流下，使全部天线发送相同信号。本实施例可通过信号干扰比值的均方根离差(RMSD)检查是否进一步存在干扰，并进入空间分集模式利用天线缺陷或通道严重衰减(Channel deep fade)效应以消除干扰，也就是利用天线缺陷或破坏干涉去抵销干扰源对天线的作用。

若于步骤S106中，最小的信号干扰比值的均方根离差不高于第一范围， 亦即低于第一范围的上限值HTH1-1，则于步骤S110中，判断最小的信号干扰比值的均方根离差是否低于第一范围。若最小的信号干扰比值的均方根离差低于第一范围，亦即低于第一范围的下限值LTH2-1(例如10分贝(dB))时，表示目前天线组合的相容可靠性佳。因此于步骤S112中，自主式无线电系统会选择具有最小的信号干扰比值的均方根离差的天线组合，以及进入高数量串流空间复用(Spatial Multiplexing，SM)模式(第二模式)，亦即高秩数多输入多输出(High-rank MIMO)模式(例如发射信号天线与接收天线数目均为4的空间复用模式(4×4SM)，但本揭示不以此数目为限)，在此运作模式下，可以让不同的天线组合分别进行不同的信号的传输。

另一方面，若于步骤S104中，最小的信号干扰比值的平均值高于第一阈值TH0时，表示目前天线组合的抗干扰性佳。因此，于步骤S114中，为了提升信号可靠性的涵盖范围(Coverage)的可靠性，便以接收信号强度指标数值的均方根离差作为判断条件，亦即采用各天线组合的接收信号强度指标数值的均方根离差为第一运算后接收信号强度指标数值。当各天线组合的接收信号强度指标数值的均方根离差当中最小的接收信号强度指标数值的均方根离差高于第二范围，亦即高于第二范围的上限值HTH1-2(例如20分贝(dB))时，表示目前天线组合的信号涵盖范围的可靠性不佳。因此于步骤S108中，自主式无线电系统会选择具有最小的接收信号强度指标数值的均方根离差的天线组合，以及进入单一串流空间分集模式(第一模式)。本实施例可通过接收信号强度指标数值的均方根离差(RMSD)检查是否存在有天线缺陷(由于被禁能或被阻隔)且/或通道严重衰减(由于强度破坏性干涉)的情形，并进入空间分集模式以避免目标遗失(例如用户端遗失)，也就是避免通讯目标因天线缺陷或破坏干涉而失去联系。

若于步骤S114中，最小的接收信号强度指标数值的均方根离差不高于第二范围，亦即低于第二范围的上限值HTH1-2，则于步骤S116中，判断最小的接收信号强度指标数值的均方根离差是否低于第二范围。若最小的接收信号强度指标数值的均方根离差低于第二范围，亦即低于第二范围的下限值LTH2-2(例如10分贝(dB))，表示目前天线组合的信号涵盖范围的可靠性佳。因此于步骤S112中，自主式无线电系统会选择具有最小的接收信号强度指标数值的均方根离差的天线组合，以及进入高数量串流空间复用模式(第二 模式)，亦即高秩数多输入多输出模式(例如发射信号天线与接收天线数目均为4的空间复用模式(4×4SM))。

于本实施例中，第一运算过程为均方根离差运算，第二运算过程为平均值运算。自主式无线电控制方法100中的运算后的均方根离差与平均值仅作为举例说明目的，其他适当的运算数值亦在本发明的涵盖范围内。相应地，由于选用其他适当运算数值而使用的阈值与数值范围亦在本发明的涵盖范围内。

于另一实施例中，第一运算过程为最大差值运算，第二运算过程为最小值运算。于步骤S104中，以信号干扰比值的最小值作为判断条件，亦即第二运算后信号干扰比值为各天线组合的信号干扰比值中的最小值，并且设定第一阈值TH0为36分贝(dB)。于步骤S106、S110中，以信号干扰比值的最大差值作为判断条件，亦即第一运算后信号干扰比值为各天线组合的信号干扰比值的最大差值，并且设定第一范围为10分贝(dB)至20分贝(dB)间。于步骤S114、S116中，以接收信号强度指标数值的最大差值作为判断条件，亦即第一运算后接收信号强度指标数值为各天线组合的接收信号强度指标数值的最大差值，并且设定第二范围为10分贝(dB)至20分贝(dB)间。相较于均方根离差与平均值的运算，最小值与最大差值的运算复杂度较低，因此采用最小值与最大差值的实施例所耗费的时间较短，可提升自主式无线电系统的执行效率。

通过上述多次切换天线组合与检查的判断流程，本发明依据环境状况由天线阵列中选择适当的天线组合，并且控制自主式无线电系统运作在适当的模式，以适应变动的环境条件。因此，本发明可与环境中未知特性的天线偕同运作，无须于自主式无线电系统建立时设定天线特性与相关参数于系统内，提升系统的应用弹性。即使天线阵列内天线故障导致不正常运作或停止运作，也可通过上述判断流程以选择其他适用的天线组合，而不会造成整体系统的停止运作，亦无须重新设定系统参数。

请参考图2，图2是说明本发明一实施例的自主式无线电控制方法200流程图，并于A点与图1连接。自主式无线电控制方法200包括多个步骤S202～S208，可应用于如图5、图6所示的自主式无线电系统500、600，然熟悉本案的技艺者应了解到，在本实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行。

于步骤S116中，若最小的接收信号强度指标数值的均方根离差位于第二范围内，例如10分贝(dB)与20分贝(dB)间，表示目前具有中等的信号涵盖范围可靠性。于步骤S202中，为了信号品质的涵盖范围边缘扩展(Coverage edge expansion)，以接收信号强度指标数值的平均值为判断条件，亦即第二运算后接收信号强度指标数值为接收信号强度指标数值的平均值。当各天线组合的接收信号强度指标数值的平均值当中最大的接收信号强度指标数值的平均值高于第三范围，亦即高于第三范围的上限值HTH4-2(例如-23分贝毫瓦(dBm))，表示天线组合的涵盖范围广。因此于步骤S204中，自主式无线电系统会选择具有最大的接收信号强度指标数值的平均值的天线组合，以及进入高数量串流空间复用模式(第二模式)，亦即高秩数多输入多输出(High-rank MIMO)模式(例如发射信号天线与接收天线数目均为4的空间复用模式(4×4SM))。

若于步骤S202中，最大的接收信号强度指标数值的平均值不高于第三范围，亦即低于第三范围的上限值HTH4-2，则于步骤S206中，判断最大的接收信号强度指标数值的平均值是否低于第三范围。若最大的接收信号强度指标数值的平均值低于第三范围，亦即低于第三范围的下限值LTH3-2(例如-79分贝毫瓦(dBm))，表示目前天线组合的涵盖范围不广。因此于步骤S208中，自主式无线电系统会选择具有最大的接收信号强度指标数值的平均值的天线组合，以及进入单一串流波束成形(Beam Forming，BF)模式(第三模式)。本实施例可通过接收信号强度指标数值检查用户端站(Client station)是否存在超出涵盖范围，并进入波束成形模式利用波峰(Peaking)以提高对于用户端站的有效涵盖范围，同时利用波束零点(Nulling)消除干扰或噪声。

本实施例使用接收信号强度指标数值的平均值作为判断条件。当最大的接收信号强度指标数值的平均值高于第三范围时，表示目前天线组合的信号强度高，则控制自主式无线电系统进入高数量串流空间复用模式，提升传输效率。当最大的接收信号强度指标数值的平均值低于第三范围，表示信号强度低，则控制自主式无线电系统进入单一串流波束成形模式，减少干扰。于本实施例中，第二运算过程为平均值运算。自主式无线电控制方法200使用的运算后平均值仅作为举例说明目的，其他适当的运算数值亦在本发明的涵盖范围内。相应地，由于选用其他适当运算数值而使用的阈值与数值范围亦在本发明的涵盖范围 内。

于另一实施例中，第二运算过程为最小值运算。于步骤S202、S206中，以接收信号强度指标数值的最小值作为判断条件，亦即第二运算后接收信号强度指标数值为接收信号强度指标数值的最小值，并且设定第三范围为-89分贝毫瓦(dBm)至-33分贝毫瓦(dBm)间。相较于平均值的运算，最小值的运算复杂度较低，因此采用最小值的实施例所耗费的时间较短，可提升执行效率。

请参考图3，图3是说明本发明一实施例的自主式无线电控制方法300流程图，并于B点与图1连接。自主式无线电控制方法200包括多个步骤S302～S308，可应用于如图5、图6所示的自主式无线电系统500、600，然熟悉本案的技艺者应了解到，在本实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行。

于步骤S110中，若最小的信号干扰比值的均方根离差位于第一范围内，例如10分贝(dB)与20分贝(dB)间，表示中等的相容可靠性。于步骤S302中，为了信号品质的抗干扰性，以信号干扰比值的平均值为判断条件，亦即以各天线组合的信号干扰比值的平均值作为第二运算后信号干扰比值。当天线组合的信号干扰比值的平均值当中最大的信号干扰比值的平均值高于第五范围，亦即高于第五范围的上限值HTH4-1(例如72分贝(dB))时，表示目前天线组合的抗干扰性佳。因此于步骤S304中，自主式无线电系统选择具有最大的信号干扰比值的平均值的天线组合，以及进入高数量串流空间复用模式(第二模式)，亦即高秩数多输入多输出(High-rank MIMO)模式(例如发射信号天线与接收天线数目均为4的空间复用模式(4×4SM))。

若于步骤S302中，最大的信号干扰比值的平均值不高于第五范围，亦即低于第五范围的上限值HTH4-1，则于步骤S306中，判断最大的信号干扰比值的平均值是否低于第五范围。若最大的信号干扰比值的平均值低于第五范围，亦即低于第五范围的下限值LTH3-1(例如16分贝(dB))时，表示天线组合的抗干扰性不佳。因此于步骤S308中，选择具有最大的信号干扰比值的平均值的天线组合，以及控制自主式无线电系统进入单一串流波束成形模式(第三模式)。本实施例可通过信号强度指标数值检查盗用站台(Rogue station)是否存在于涵盖范围内，并进入波束成形模式利用零点(Nulling)以降低对于盗用站台或干扰源的有效涵盖范围。

本实施例使用信号干扰比值的平均值作为判断条件。当最大的信号干扰比值的平均值高于第五范围，表示抗干扰性佳，则控制自主式无线电系统进入高数量串流空间复用模式。当最大的信号干扰比值的平均值低于第五范围，表示抗干扰性不佳，则控制自主式无线电系统进入单一串流波束成形模式。于本实施例中，第二运算过程为平均值运算。自主式无线电控制方法300使用的运算后的平均值仅作为举例说明目的，其他适当的运算数值亦在本发明的涵盖范围内。相应地，由于选用其他适当运算数值而使用的阈值与数值范围亦在本发明的涵盖范围内。

于另一实施例中，第二运算过程为最小值运算。于步骤S302、S306中，以信号干扰比值的最小值作为判断条件，亦即第二运算后信号干扰比值为信号干扰比值的最小值，并且设定第五范围为6分贝(dB)至62分贝(dB)间。相较于平均值的运算，最小值的运算复杂度较低，因此采用最小值的实施例所耗费的时间较短，可提升执行效率。

请参考图4，图4是说明本发明一实施例的自主式无线电控制方法400流程图，并于C点与图2或图3连接。自主式无线电控制方法400包括多个步骤S402～S412，可应用于如图5、图6所示的自主式无线电系统500、600，然熟悉本案的技艺者应了解到，在本实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行。

当切换所有可能的天线组合时，根据每一个天线的数据传输率(Data Rate，DR)计算代表每一个天线组合特性的运算后数据传输率。举例而言，运算后数据传输率可以是天线组合中每一个天线数据传输率的总和、平均值、均方根离差(RMSD)、正规化均方根离差、最小值、最大差值、或者是正规化最大差值等以数据传输率为基础的运算结果。举例而言，前述的数据传输率的正规化均分根离差为每一个天线组合的数据传输率的均方根离差除以其数据传输率的平均值，前述的数据传输率的正规化最大差值为每一个天线组合的数据传输率的最大差值除以其数据传输率的平均值。

若步骤S206中最大的接收信号强度指标数值的平均值或者步骤S306中最大的信号干扰比值的平均值分别位于第五范围内，则于步骤S402中，以连线可靠性(Link reliability)的容量可靠性(Capacity reliability)为主要的考量，以数据传输率的均方根离差为判断条件，亦即第一运算后数据传输率为数据传 输率的均方根离差。当天线组合的数据传输率的均方根离差当中最小的数据传输率的均方根离差高于第四范围，亦即第四范围的上限值HTH5(例如每秒80兆位(80Mbps))时，表示目前天线组合的容量可靠性不佳。因此于步骤S404中，自主式无线电系统会选择具有最小的数据传输率的均方根离差的天线组合，以及进入小数量串流空间复用模式(第四模式)，亦即低秩数多输入多输出(Low-rank MIMO)模式(例如发射信号天线与接收天线数目均为2的空间复用模式(2×2SM))。

若于步骤S402中，最小的数据传输率的均方根离差不高于第四范围，亦即低于第四范围的上限值HTH5，则于步骤S406中，判断最小的数据传输率的均方根离差是否低于第四范围。若最小的数据传输率的均方根离差低于第四范围，亦即低于第四范围的下限值LTH6(例如每秒40兆位(40Mbps))时，表示目前天线组合的容量可靠性佳。因此于步骤S408中，自主式无线电系统会选择具有最小的数据传输率的均方根离差的天线组合，以及进入高数量串流空间复用模式(第二模式)，亦即高秩数多输入多输出(High-rank MIMO)模式(例如发射信号天线与接收天线数目均为4的空间复用模式(4×4SM))。

若于步骤S406中，最小的数据传输率的均方根离差位于第四范围内，例如每秒40兆位(40Mbps)至每秒80兆位(80Mbps)间时，表示目前天线组合具有中等的容量可靠性。于步骤S410中，为了连线品质的频谱效率强化(Spectrum efficiency enhancement)，更以数据传输率的平均值为判断条件，亦即第二运算后数据传输率为数据传输率的平均值。当天线组合的数据传输率的平均值当中最大的数据传输率的平均值高于第二阈值TH7(例如每秒220兆位(220Mbps))时，表示目前天线组合的频谱效率佳。因此于步骤S408中，自主式无线电系统会选择具有最大的数据传输率的平均值的天线组合，以及进入高数量串流空间复用模式(第二模式)，亦即高秩数多输入多输出(High-rank MIMO)模式(例如发射信号天线与接收天线数目均为4的空间复用模式(4×4SM))。

若于步骤S410中，最大的数据传输率的平均值不高于第二阈值TH7，亦即低于第二阈值TH7(例如每秒220兆位(220Mbps))，表示目前天线组合的容量可靠性不佳。因此于步骤S412中，自主式无线电系统会选择具有最大的数据传输率的平均值的天线组合，以及进入中等数量串流空间复用模式(第 五模式)，亦即中秩数多输入多输出(Mid-rank MIMO)模式(例如发射信号天线与接收天线数目均为3的空间复用模式(3×3SM))。

本实施例使用数据传输率的均方根离差作为判断条件。当最小的数据传输率的均方根离差高于第四范围时，表示目前天线组合的容量可靠性不佳，则控制自主式无线电系统进入低数量串流空间复用模式。当最小的数据传输率的均方根离差低于第四范围时，表示目前天线组合的容量可靠性佳，则控制自主式无线电系统进入高数量串流空间复用模式。当最小的数据传输率的均分根离差位于第四范围内，表示目前天线组合具有中等的容量可靠性。接着，本实施例使用数据传输率的平均值为判断条件。当最大的数据传输率的平均值高于第二阈值，表示频谱效率佳，则控制自主式无线电系统进入高数量串流空间复用模式。当最大的数据传输率的平均值低于第二阈值时，表示目前天线组合的频谱效率不佳，则控制自主式无线电系统进入中等数量串流空间复用模式。于本实施例中，第一运算过程为均方根离差运算，第二运算过程为平均值运算。自主式无线电控制方法400使用的运算后的平均值与均方根离差仅作为举例说明目的，其他适当的运算数值亦在本发明的涵盖范围内。相应地，由于选用其他适当运算数值而使用的阈值与数值范围亦在本发明的涵盖范围内。

于另一实施例中，第一运算过程为最大差值运算，第二运算过程为最小值运算。于步骤S402、S406中，以数据传输率的最大差值作为判断条件，亦即第一运算后数据传输率为数据传输率的最大差值，并且设定第四范围为每秒40兆位(40Mbps)至每秒80兆位(80Mbps)间。于步骤S410中，以数据传输率的最小值为判断条件，亦即第二运算后数据传输率为数据传输率的最小值，并且设计第二阈值TH7为每秒110兆位(110Mbps)。相较于均方根离差与平均值的运算，最小值与最大差值的运算复杂度较低，因此采用最小值与最大差值的实施例所耗费的时间较短，可提升执行效率。

自主式无线电控制方法100～400的顺序与判断条件的选择仅为举例说明，非以限定本发明。基于其他考量而调整步骤执行顺序，或者选择不同数值作为判断条件亦在本发明的涵盖范围内。举例而言，如表1所示，为了信号品质(Signal quality)的涵盖范围边缘扩展，以最佳接收信号强度指标数值作为天线选择的判断条件，并控制系统进入(单一串流)波束成形模式。为了信号品质的抗干扰性，以最佳信号干扰比值作为天线选择的判断条件，并控制系统 进入干扰零陷(Interference nulling)模式。

或者，举例而言，为了信号可靠性(Signal reliability)的涵盖范围可靠性，以最佳接收信号强度指标数值的均方根离差(RMSD)作为天线选择的判断条件，并控制系统进入(单一串流)空间分集模式。为了信号可靠性的相容可靠性，以最佳信号干扰比值的均方根离差(RMSD)作为天线选择的判断条件，并控制系统进入干扰消除(Interference cancellation)模式。

或者，举例而言，为了连线品质(Link quality)的频谱效率强化，以最佳数据传输率作为天线选择的判断条件，并控制系统进入(高数量多串流(Multi-stream))空间复用模式。为了连线品质的抗人为干扰性(Jammer immunity)，以最佳传输量(Throughput)作为天线选择的判断条件，并控制系统进入人为干扰阻隔(Jammer blocking)模式。为了连线品质的频谱效率强化，以最佳封包遗失率(Packet loss rate)作为天线选择的判断条件，并控制系统进入(高数量多串流(Multi-stream))空间复用模式。为了连线品质的多使用者(Multi-user)频谱效率强化，以最佳总数据传输率(Total or gross data rate)作为天线选择的判断条件，并控制系统进入空间分隔多址接入(Space-Division Multiple Access，SDMA)模式。

或者，举例而言，为了增进连线可靠性(Link reliability)的容量可靠性，以最佳数据传输率的均分根离差作为天线选择的判断条件，并控制系统进入(低数量多串流)空间复用可靠模式。为了增进连线可靠性(Link reliability)的共存可靠性(Coexistence reliability)，以最佳传输量的均分根离差作为天线选择的判断条件，并控制系统进入人为干扰抑制(Jammer suppression)模式。为了增进连线可靠性的容量可靠性，以最佳封包遗失率的均分根离差作为天线选择的判断条件，并控制系统进入(低数量多串流)空间复用可靠模式。为了增进连线可靠性的多使用者容量可靠性，以最佳总数据传输率作为天线选择的判断条件，并控制系统进入空间分隔多址接入可靠(SDMA reliable)模式。

或者，举例而言，为了服务品质(Quality of Service，QoS)的流量效率强化(Flow efficiency enhancement)，以最佳延迟时间(Latency)作为天线选择的判断条件，并控制系统进入(高数量多串流)空间复用模式与频谱聚合(Spectrum aggregation)模式。为了服务品质的多使用者流量效率强化，以最佳总延迟时间(Total or gross latency)作为天线选择的判断条件，并控制系统 进入空间分隔多址接入(SDMA)与无线资源管理(Radio Resource Management，RRM)模式。

或者，举例而言，为了增进服务可靠性(Reliability of service)的通讯量可靠性(Traffic reliability)，以最佳延迟时间的均方根离差，亦即抖动(Jitter)，作为天线选择的判断条件，并控制系统进入(低数量多串流)空间复用模式与频谱聚合可靠模式。为了增进服务可靠性的多使用者通讯量可靠性，以最佳总延迟时间的均方根离差，亦即总抖动(Total jitter)，作为天线选择的判断条件，并控制系统进入空间分隔多址接入(SDMA)与无线资源管理(RRM)可靠模式。

本发明可根据上述目的其中一者或其组合选择对应的判断条件与适当调整判断顺序，以选择天线与控制系统运作模式。因此，自主式无线电系统可利用已知或未知特性的天线维持运作于变动的环境中。当部分天线故障而无法使用时，或是有天线更换时，本发明亦可根据上述实施例以选择另一较佳的天线组合与适当运作模式以避免系统运作中断。上述自主式无线电控制方法亦可适用于但不限于接入点(Access point)、基地站(Base station)、基地收发站(Base Transceiver Station，BTS)、节点B(Node B，NB)、演进节点B(Evolved Node B，eNB)。

表一

图5是说明本发明一实施例的自主式无线电控制系统500示意图。自主式无线电控制系统500包括波束处理网络510(Beam Processing Network，BPN)与接入点(Access Point，AP)装置520，其中接入点装置520耦接波束处理 网络510，波束处理网络510耦接天线阵列530。波束处理网络510可包括天线切换网络(Antenna switching network)、波束成形网络(Beam forming network)、波束切换网络(Beam switching network)的其中一者或其组合，用以处理多于波束端口(beam port)数量的天线信号。波束处理网络510频率涵盖范围同时包括低频带(Low-band)与高频带(High-band)。接入点装置520可包括射频前端(RF frontend)、收发器(Transceiver)、处理器，并且内部依频带分组。接入点装置520内建演算法以控制波束处理网络510切换天线阵列530的多个天线组合，并接收每一个天线组合的接收信号强度指标数值(RSSI)与噪声基底(NF)数值。接入点装置520通过内建演算法执行上述的自主式无线电控制方法100～400，此处不再赘述。

天线阵列530内的天线特性可为已知或未知。举例而言，天线的频率涵盖范围可为但不限于单一低频带(Single low-band)、单一高频带(Single high-band)、双高/低频带(Dual low/high-band)或涵盖低频带与高频带的宽频带(Wideband)。天线的极化可为但不限于单一共极化(Single co-polarized)、单一异极化(Single cross-polarized)、双正交极化(Dual-orthogonally polarized)或非极化(Non-polarized)。天线可为但不限于无分组或依频带分组。

为了详细说明自主式无线电控制系统的架构，图6是说明本发明一实施例的自主式无线电控制系统600示意图。波束处理网络510包含频率收发双工器612(Frequency duplexer)、开关613与614、波束成形网络615与616、开关617与618，以过滤信号为低频带信号与高频带信号，并且信号数量由天线632数量减少为波束端口数量。接入点装置520包括射频前端与收发器622、624与处理器626，其中射频前端与收发器依频带分组为低频带射频前端与收发器622与高频带射频前端与收发器624。如图6所示，实线的低频带信号经由开关613、波束成形网络615与开关617选择与处理为2个低频带波束。相似地，虚线的高频带信号经由开关614、波束成形网络616与开关618选择与处理为2个高频带波束。2个低频带波束与2个高频带波束分别经由2个低频带的波束端口与2个高频带的波束端口耦接至接入点装置520。具体而言，低频带的波束端口耦接至低频带射频前端与收发器622，高频带的波束端口耦接至高频带射频前端与收发器624。低频带射频前端与收发器622与带射频前端与收发器624均耦接至处理器626。实作上，频率收发双工器612可以替换为但不限 于为复用器(Multiplexer)或跨接线(Jumping wire)。波束成形网络616可通过但不限于功率分波器(Power divider)、混成耦合器(Hybrid coupler)、巴特勒矩阵(Bulter matrix)且/或跨接线的组合建立而成。上述的处理器626，其具体实施方式可为软件、硬件与/或固件。举例来说，若以执行速度及精确性为首要考量，则处理器626基本上可选用硬件与/或固件为主；若以设计弹性为首要考量，则处理器626基本上可选用软件为主；或者，处理器626可同时采用软件、硬件及固件协同作业。应了解到，以上所举的这些例子并没有所谓孰优孰劣的分别，亦并非用以限制本发明，熟悉此项技艺者当视当时需要，弹性选择处理器626的具体实施方式。于一实施例中，处理器626内建演算法以执行上述自主式无线电控制方法100～400，此处不再赘述。

通过执行多次检查的判断流程，本发明依据环境状况由天线阵列中选择适当的天线组合，并且控制自主式无线电系统运作在适当的模式，以适应变动的环境条件。即使天线阵列内天线故障导致不正常运作或停止运作，也可通过上述判断流程以选择其他天线组合，而不会造成整体系统的停止运作，亦无须重新设定系统参数。

图7是说明本发明一实施例的自主式无线电控制系统700与天线的空间配置示意图。在环境730中，自主式无线电控制系统700与天线710、720的空间配置不限制于特定排列规则。如图7所示，相同或不同特性的天线710与天线720任意设置在环境730中。自主式无线电控制系统700可根据环境730内设置的天线710与720，通过与收发器连接的切换、处理器的运算与比对，以选择出适当的天线组合并且控制其运作在适当的模式。因此，天线阵列内的天线710、720依照特定规则排列与否，均可适用于自主式无线电控制系统700，进而提升硬件配置的弹性。

综上所述，本发明得以通过上述实施例，根据天线阵列中不同的天线组合的信号干扰比值与接收信号强度指标数值经过运算后所得的数值为基准，对天线组合进行可靠度(Reliability)与品质(Quality)的分类，并根据其分类以控制自主式无线电系统进入对应的运作模式，以弹性地适应不同环境条件。因此，本发明可适用于已知或未知特性的天线，并且天线在环境中可为规则排列或不规则排列。即使天线阵列内天线故障导致不正常运作或停止运作，也可通过上述判断流程以选择其他适用的天线组合以维持自主式无线电系统的运作， 而不会造成整体系统的停止运作，亦无须重新设定系统参数。

本发明适用但不限于IEEE 802.11标准、第三代合作伙伴计划–长期演进技术(3rd Generation Partnership Project-Long-Term Evolution，3GPP-LTE)标准、次世代无线区域网络(Wireless Local Area Network，WLAN)或次世代蜂巢式网络(Cellular network)的任一标准。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。