多天线装置的控制方法与模块与流程

本发明属于无线传输技术领域，具体涉及一种多天线装置的控制方法，并且还涉及多天线装置的控制模块。

背景技术：

构建具有高速传输能力的无线网络以及行动通讯装备（即“移动通讯装置”，以下同）是相关产业一贯的追求目标，各种无线传输标准的不断演进推动着数据传输率（简称“数据率〈daterate〉”）的提高，例如在现今无线局域网络(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，演进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。在行动通讯方面，未来热门的第五代行动通讯系统(5g)的标准更是定义了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芯片执行信号编码与译码，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，无线产品供货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组件、模拟模块以及数字模块各自的效能限制，更有一大部分的原因是受限于的所有组件与模块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，而射频组件与天线组件处于被动的地位，没有任何掌控权，因此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：

本发明的首要任务在于提供一种多天线装置的控制方法，该方法有助于利用无线芯片外部以效能优化单元实现的多天线系统的算法来帮助提升多天线装置所接收无线信号的数据率并且在天线的接收信号强度指示值不大时仍可获得最佳的接收天线而藉以动态提升多天线装置所接收到的封包的数据率。

本发明的另一任务在于提供一种多天线装置的控制模块，该控制模块能保障多天线装置的控制方法的所述技术效果得以全面体现。

本发明的首要任务是这样来完成的，一种多天线装置的控制方法，用于一无线传送装置与所述多天线装置之间无线传输数据，其中：多天线装置具有复数个天线，所述方法包括：

由所述无线传送装置发送无线信号至所述多天线装置的复数个天线，该复数个天线通过多天线装置的一效能优化单元的一信杂比控制器将接收到的无线信号传送至多天线装置的一无线芯片；

所述无线芯片获得对应于每一个天线的一接收信号强度指示(rssi)，并将每一个天线的接收信号强度指示传送至所述效能优化单元的一应用程序；

所述效能优化单元判断所述多天线装置的复数个天线所对应的所述接收信号强度指示的差异；

当所述复数个天线所对应的所述接收信号强度指示的差异大于或等于一第一门坎值时，由所述效能优化单元控制所述无线芯片从复数个天线中选择具有最大值的接收信号强度指示的天线作为一指定接收天线；

当所述复数个天线所对应的所述接收信号强度指示的差异小于所述第一门坎值时，所述效能优化单元控制所述信杂比控制器提高复数个天线所接收到的无线信号的信杂比，由所述无线芯片依序地选择复数个天线的其中之一以接收所述无线传送装置的无线信号，并获得对应于每一个天线的一接收数据率，且将每一个天线的接收数据率传送至所述应用程序，由所述效能优化单元控制所述无线芯片从复数个天线中选择具有最大值的接收数据率的天线作为指定接收天线。

在本发明的一个具体的实施例中，所述信杂比控制器依据所述无线芯片所选定的一无线通道频带而去除无线通道频带之外的信号，且将无线通道频带之内的无线信号传送至所述无线芯片。

在本发明的另一个具体的实施例中，还包括：

在获得对应于所述复数个天线的每一个天线的该接收数据率的步骤之后，由所述效能优化单元选择具有次大值的接收数据率所对应的天线作为一待命接收天线；

在一设定时间之后，判断所述指定接收天线所对应的所述接收信号强度指示与所述待命接收天线所对应的接收信号强度指示的差异是否小于一第二门坎值；

当所述指定接收天线所对应的所述接收信号强度指示与所述待命接收天线所对应的接收信号强度指示的差异小于所述第二门坎值时，所述效能优化单元在一传输周期内以指定接收天线接收来自于所述无线传送装置的无线信号，并且在所述传输周期之中插入至少一测试区间段，并在该测试区间段利用所述待命接收天线取代所述指定接收天线接收来自于所述无线传送装置的无线信号，其中，所述测试区间段的时间长度短于所述传输周期，且该测试区间段的时间长度小于一无碍测试时间；以及

所述效能优化单元判断在所述测试区间段的所述接收数据率是否大于在所述传输周期内的接收数据率，且当在所述测试区间段的接收数据率大于传输周期内的接收数据率时，效能优化单元将所述待命接收天线指定为更新后的所述指定接收天线。

在本发明的又一个具体的实施例中，在所述设定时间之后，当所述指定接收天线所对应的所述接收信号强度指示与所述待命接收天线所对应的接收信号强度指示的差异大于或等于所述第二门坎值时，所述效能优化单元选择具有最大值的所述接收信号强度指示的所述天线作为所述的指定接收天线。

本发明的另一任务是这样来完成的，一种多天线装置的控制模块，用以安装于所述多天线装置，该控制模块包括：

复数个天线，用以接收来自于一无线传送装置的无线信号；以及

一效能优化单元，该效能优化单元包括：

一微处理器；

一信杂比控制器，该信杂比控制器与所述微处理器连接，并且还连接于复数个天线与一无线芯片之间，该些天线透过该信杂比控制器传送所接收到的无线信号至所述多天线装置的所述无线芯片；以及

一应用程序，该应用程序通过所述微处理器以控制所述信杂比控制器，其中，所述无线芯片获得对应于复数个天线的每一个天线的一接收信号强度指示(rssi)，并将每一个该天线的该接收信号强度指示传送至应用程序；

其中，当所述复数个天线的每一个天线所对应的所述接收信号强度指示的差异大于或等于一第一门坎值时，所述效能优化单元控制所述无线芯片选择具有最大值的接收信号强度指示的天线作为一指定接收天线；

其中，当所述复数个天线的每一个天线所对应的所述接收信号强度指示的差异小于所述第一门坎值时，所述效能优化单元控制所述信杂比控制器提高复数个天线所接收到的无线信号的信杂比，由所述无线芯片从复数个天线中依序地选择其中之一以接收所述无线传送装置的无线信号，并获得对应于每一个天线的一接收数据率，且将每一个天线的接收数据率传送至所述应用程序，由所述效能优化单元控制所述无线芯片从复数个天线中选择具有最大值的接收数据率的天线作为指定接收天线。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述信杂比控制器依据所述无线芯片所选定的一无线通道频带而去除无线信道频带之外的信号，且将无线通道频带之内的无线信号传送至所述无线芯片。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述微处理器与所述信杂比控制器设置于一天线控制电路板上，所述应用程序执行于所述多天线装置的一操作系统的一应用层。

在本发明的更而一个具体的实施例中，在所述无线芯片获得了对应于所述复数个天线的每一个天线的所述接收数据率之后，所述效能优化单元选择具有次大值的接收数据率所对应的天线作为一待命接收天线；接着，在一设定时间之后，所述效能优化单元判断所述指定接收天线所对应的所述接收信号强度指示与所述待命接收天线所对应的接收信号强度指示的差异是否小于一第二门坎值；当所述指定接收天线所对应的所述接收信号强度指示与所述待命接收天线所对应的接收信号强度指示的差异大于或等于所述第二门坎值时，所述效能优化单元选择具有最大值的所述接收信号强度指示的天线作为所述指定接收天线；当所述指定接收天线所对应的所述接收信号强度指示与所述待命接收天线所对应的所述接收信号强度指示的差异小于所述第二门坎值时，所述效能优化单元在一传输周期内以指定接收天线接收来自于所述无线传送装置的无线信号，并且在所述传输周期之中插入至少一测试区间段，并在该测试区间段利用所述待命接收天线取代所述指定接收天线接收来自于所述无线传送装置的无线信号，其中所述测试区间段的时间长度短于所述传输周期，且该测试区间段的时间长度小于一无碍测试时间；其中，所述效能优化单元判断在所述测试区间段的所述接收数据率是否大于在所述传输周期内的接收数据率，且当在所述测试区间段的接收数据率大于传输周期内的该接收数据率时，效能优化单元将所述待命接收天线指定为更新后的所述指定接收天线。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述信杂比控制器为双极滤波器、滤波器组、rlc电路或π型滤波器。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述多天线装置为笔记型计算机、膝上型计算机、平板计算机、一体计算机、智能电视、小型基站、无线路由器或智能手机。

本发明提供的技术方案的技术效果在于：方法利用在无线芯片外部以效能优化单元实现的多天线系统的算法取代已有技术中仅靠无线芯片分析信号强度的方式，有利于帮助提升多天线装置所接收无线信号的数据率并且在天线的接收信号强度指示值不大时仍能获得最佳的接收天线而藉以动态提升多天线装置所要收到的封包的数据率；提供的控制模块能保障所述方法的所述技术效果得以全面体现。

附图说明

图1是本发明实施例提供的多天线装置的控制方法的流程图。

图2是本发明另一实施例提供的多天线装置的控制方法的流程图。

图3是本发明实施例提供的多天线控制装置及其多天线装置的控制模块的方框图。

具体实施方式

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明之详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

申请人需要说明的是：本发明实施例并不限定多天线装置与无线传送装置之间的无线传输所使用无线标准的种类，例如可应用于ieee802.11标准，或是长期演进技术标准(lte)，或是未来的第五代行动通讯标准(5g)。本发明实施例所提及的无线传送装置与多天线装置依据应用情况有多种实施态样，无线传送装置与多天线装置可以是相同的无线装置，也可以是不相同的无线装置。无线传送装置例如但不限于是笔记型计算机、膝上型计算机、平板计算机、一体计算机、智能电视、小型基站、无线路由器或智能手机，而多天线装置例如但不限于是笔记型计算机、膝上型计算机、平板计算机、一体计算机、智能电视、小型基站、无线路由器或智能手机。

请参照图1，图1是本发明实施例提供的多天线装置的控制方法的流程图。多天线装置的控制方法用于无线传送装置与多天线装置两者之间无线传输数据，在本实施例中是叙述多天线装置作为接收方，而无线传送装置作为传送方，但实际应用于产品时多天线装置通常也具有无线传送能力，也就是多天线装置具有复数个天线负责收发无线讯号，并且也具有无线芯片(包括射频收发机、模拟数字转换器、数字模拟转换器、数字讯号处理器等以实现无线讯号的相关解调、调变、编码、译码功能)。并且，多天线装置具有独立于无线芯片之外的效能优化单元。本实施例的多天线装置的控制方法可例如利用后续图3实施例所述的多天线控制装置及其多天线装置的控制模块实现。

本实施例的多天线装置的控制方法包括以下步骤。首先，在步骤s110中，由无线传送装置发送无线信号至多天线装置的复数个天线，所述复数个天线透过（即“通过”，以下同）多天线装置的效能优化单元的信杂比控制器（即“信噪比控制器”，以下同）传送所接收到的无线信号至多天线装置的无线芯片，多天线装置的效能优化单元及其部件将于图3实施例详细说明。然后，在步骤s120中，无线芯片获得对应于多天线装置的复数个天线中的每一个天线的接收信号强度指示(rssi)，并将每一个天线的接收信号强度指示传送至效能优化单元的应用程序。接着，在步骤s130中，效能优化单元判断所述复数个天线所对应的复数个接收信号强度指示的差异δrssi。当所述复数个天线所对应的复数个接收信号强度指示的差异δrssi大于或等于第一门坎值th1时，进行步骤s140，效能优化单元控制无线芯片选择具有最大值的接收信号强度指示的天线作为指定接收天线。当所述复数个天线所对应的复数个接收信号强度指示的差异δrssi小于第一门坎值th1时，进行步骤s150、步骤s160以及步骤s170。在步骤s150中，效能优化单元控制信杂比控制器提高所述复数个天线所接收到的无线信号的信杂比。较佳的是，信杂比控制器依据无线芯片所选定无线信道频带而去除所述无线信道频带之外的信号，且将所述无线通道频带之内的无线信号传送至无线芯片。

在步骤s150之后，进行步骤s160，无线芯片依序地选择所述复数个天线的其中之一以接收无线传送装置的无线信号，且获得对应于每一个天线的接收数据率，并将每一个天线的接收数据率传送至应用程序，接着在步骤s170中，效能优化单元控制无线芯片选择具有最大值的接收数据率的天线作为指定接收天线。

基于图1的实施例，接着说明另一实施例，请参照图2。图2的流程中的步骤s110至s160与图1相同，而在步骤s160之后，也就是在获得对应于每一个天线的接收数据率的步骤之后，进行步骤s170与步骤s171，步骤s170已如前所述，步骤s171是效能优化单元选择具有次大值的接收数据率所对应的天线作为待命接收天线。在步骤s170与步骤s171完成后，进行步骤s180，在一设定时间之后，判断指定接收天线所对应的接收信号强度指示与待命接收天线所对应的接收信号强度指示的差异(δrssi)是否小于第二门坎值th2。当指定接收天线所对应的接收信号强度指示与待命接收天线所对应的接收信号强度指示的差异(δrssi)小于第二门坎值th2时，进行步骤s191，效能优化单元在一个传输周期内以指定接收天线接收来自于无线传送装置的无线信号，并且在传输周期之中插入至少一个测试区间段，并在所述测试区间段利用待命接收天线取代指定接收天线接收来自于无线传送装置的无线信号，其中所述测试区间段的时间长度短于传输周期，且测试区间段的时间长度不大于一个无碍测试时间。在步骤s191之后，进行步骤s193，效能优化单元判断在测试区间段的接收数据率是否大于在传输周期内的接收数据率，且当在测试区间段的接收数据率大于在传输周期内的接收数据率时，效能优化单元将待命接收天线指定为更新后的指定接收天线。相对于步骤s191，当指定接收天线所对应的接收信号强度指示与待命接收天线所对应的接收信号强度指示的差异(δrssi)大于或等于第二门坎值th2时，进行步骤s192，效能优化单元选择具有最大值的接收信号强度指示的天线作为指定接收天线。

继续参照图2，接着说明关于步骤s191的测试区间段、传输周期与无碍测试时间。首先，关于传输周期，因为其是作为在修正(或更新)最佳的接收天线(指定接收天线)之前，以先前所设定的指定接收天线做正常传输的时间段，使得测试区间段的时间长度相比于正常传输的传输周期应该要短许多，无碍测试时间是测试区间段在时间长度方面所能允许的上限，而这个无碍测试时间可以是预设固定的，例如是10毫秒(ms)、20毫秒(ms)，或者是一个程序可变的。在一实施例中，效能优化单元例如可以依据多天线装置所接收的无线封包的流量状况(trafficcondition)以决定无碍测试时间。例如当流量状况是流量高峰时，无碍测试时间可能要有所减缩，因为执行测试的测试区间段(让待命接收天线接收封包)可能让接收数据率瞬间大幅降低(但并不是必然，必须依实机运作的整体效能而决定)，但在流量很少时则可以增加而并不会影响接收数据率的整体情况。作为一个范例，依据应用在无线局域网络(wlan)的802.11a/b/g/n/ac等标准，随着流量状况的改变，无碍测试时间较佳的是介于5毫秒(ms)至50毫秒(ms)的范围，因此测试区间段的时间长度的是短于或等于这个上限值(上限值是5毫秒至50毫秒)。在实际应用时，依据所使用的通讯标准与协议，用于执行测试的测试区间段相比于用于正常传输的传输周期这两者的比率是可调整的(不需要是固定的)，在本实施例只需要一个很短的切换区间(即测试区间段)就能得到资料率的变化值，以作为优化依据。

请参照图3，图3是本发明实施例提供的多天线控制装置及其多天线装置的控制模块的方块图。控制模块1用以安装于多天线装置100，控制模块1包括复数个天线11a、11b…、11n以及效能优化单元12。复数个天线11a、11b…、11n用以接收来自于无线传送装置200的无线信号。效能优化单元12包括微处理器121、信杂比控制器122以及应用程序123a。信杂比控制器122连接微处理器121，且连接于所述复数个天线11a、11b…、11n与无线芯片101之间，所述复数个天线11a、11b…、11n透过信杂比控制器122传送所接收到的无线信号至多天线装置100的无线芯片101。应用程序123a透过微处理器121以控制信杂比控制器122，其中无线芯片101获得对应于复数个天线中的每一个天线的接收信号强度指示(rssi)，并将每一个天线的接收信号强度指示传送至应用程序123a。当所述复数个天线11a、11b…、11n所对应的复数个接收信号强度指示的差异(δrssi)大于或等于第一门坎值th1时，效能优化单元12控制无线芯片101选择具有最大值的接收信号强度指示的天线作为指定接收天线。当所述复数个天线11a、11b…、11n所对应的复数个接收信号强度指示的差异(δrssi)小于第一门坎值th1时，效能优化单元12控制信杂比控制器122提高所述复数个天线11a、11b…、11n所接收到的无线信号的信杂比，较佳的是，信杂比控制器122依据无线芯片所选定的无线通道频带（也可称“无线信道频带”，以下同）而去除无线通道频带之外的信号，且将无线通道频带之内的无线信号传送至无线芯片。在实际应用时，应用程序123a由无线芯片101获得无线芯片101所选定的无线通道频带，且应用程序123a通知信杂比控制器122去除无线通道频带之外的信号，且将无线通道频带之内的无线信号传送至无线芯片101。或者是，无线芯片101不通过应用程序123a，而是直接通知信杂比控制器122目前无线芯片101所选定的无线通道频带，使信杂比控制器122去除无线通道频带之外的信号，且将无线通道频带之内的无线信号传送至无线芯片101。

信杂比控制器122较佳的是双极滤波器、滤波器组、rlc电路或π型滤波器，但本发明并不因此限定。然后，无线芯片101依序地选择所述复数个天线11a、11b…、11n的其中之一以接收无线传送装置200的无线信号，并获得对应于每一个天线11a、11b…或11n的接收数据率，且将每一个天线11a、11b…或11n的接收数据率传送至应用程序123a，效能优化单元12控制无线芯片101选择具有最大值的接收数据率的天线11a、11b…或11n作为指定接收天线。

更详细的说，当获得对应于每一个天线的接收数据率之后，效能优化单元12不仅控制无线芯片101选择具有最大值的接收数据率的天线11a、11b…或11n作为指定接收天线，效能优化单元12也选择具有次大值的接收数据率所对应的天线11a、11b…或11n作为待命接收天线；接着，在一个设定时间之后，效能优化单元12判断指定接收天线所对应的接收信号强度指示与待命接收天线所对应的接收信号强度指示的差异(δrssi)是否小于第二门坎值th2；当指定接收天线所对应的接收信号强度指示与待命接收天线所对应的接收信号强度指示的差异(δrssi)大于或等于第二门坎值th2时，效能优化单元12选择具有最大值的接收信号强度指示的天线作为指定接收天线；当指定接收天线所对应的接收信号强度指示与待命接收天线所对应的接收信号强度指示的差异(δrssi)小于第二门坎值th2时，效能优化单元12在一个传输周期内以指定接收天线接收来自于无线传送装置200的无线信号，并且在传输周期之中插入至少一个测试区间段，并在测试区间段利用待命接收天线取代指定接收天线接收来自于无线传送装置200的无线信号，其中测试区间段的时间长度短于传输周期，且测试区间段的时间长度小于一个无碍测试时间；其中，效能优化单元12判断在测试区间段的接收数据率是否大于在传输周期内的接收数据率，且当在测试区间段的接收数据率大于在传输周期内的接收数据率时，效能优化单元12将待命接收天线指定为更新后的指定接收天线，详细的说明可参照图2流程图的对于步骤s170、s171、s180、s191、s192和s193的叙述。

在图3实施例中，微处理器121与信杂比控制器122设置于天线控制电路板124。也就是，乘载有微处理器121与信杂比控制器122的天线控制电路板124可用模块化的方式安装于多天线装置100之内，并作为天线11a、11b…、11n与无线芯片101的中介。而效能优化单元12的应用程序123a则可以储存在韧体，并执行于多天线装置100其操作系统的应用层123，或者也可以外挂程序或驱动程序的方式安装于多天线装置100的操作系统。就产品应用而言，具有微处理器121与天线控制器122的天线控制电路板124较佳的为模块化设定，以通用地安装于各种机种的多天线装置，而可不受限于应用机种的差异，以让无线芯片101不需要针对各种多天线应用需求情况差异做修改设定，简易地节省了变更无线芯片101规格的高昂成本，并且设置于无线芯片101之外的天线控制权(微处理器121与应用程序123a)更在天线设计需要变更时提供的更大的设计弹性、方便地改变天线的控制方式，也能以更低的成本解决天线设计端的需求。并且，应用程序123a也可以由微处理器121获得11a、11b…、11n控制器122对于天线11a、11b…、11n的控制状况，例如让研发人员或多天线装置100的使用者监看天线的选择结果与工作模式。

另外，相比于图3的实施例是控制模块1将效能优化单元12的应用程序123a存于其中，在另一实施例中，若多天线装置100是由外部终端机(或监控设备)控制时，效能优化单元12的应用程序123a可以存于外部终端机(或监控设备)的应用层，并以软件监控方式控制多天线装置100的多天线控制模块1。

更进一步，在又一实施例中，参考图1实施例的方法所述，效能优化单元12可依据多天线装置100所接收的无线封包的流量状况以决定无碍测试时间。在又一实施例中，当测试区间段的接收数据率低于无碍门坎值时，效能优化单元12缩短无碍测试时间，或者当测试区间段的接收数据率低于传输周期内的接收数据率的差值超过差异门坎值(图中未示出)时，效能优化单元12缩短无碍测试时间。

综上所述，本发明实施例所提供的一种多天线装置的控制方法与模块能够取代传统上仅靠无线芯片分析讯号强度的方式，在天线的接收信号强度指示差异(δrssi)不大时，仍可以获得最佳的接收天线。并且，在不妨碍原本正常传输数据(无线封包)效率情况下，利用在传输数据(无线封包)的过程中插入待命接收天线的至少一个工作区间(测试区间段)，以尝试判读出相比于目前设定的指定接收天线更好的接收天线。藉此，在不必要逐一迁就于无线通讯标准与通讯协议的各种繁复规范的情况下，可用相当低的成本对各种多天线装置实现动态提升无线封包的接收数据率的效果。

以上所述仅为本发明之实施例，其并非用以局限本发明之专利范围。