收发装置及其频谱存取控制方法与流程

本发明涉及一种无线电资源管理，尤其涉及一种收发装置及其频谱存取控制方法。

背景技术：

由于移动网络(例如，第三代(3g)、第四代(4g)移动通讯等)的需求及吞吐量快速成长，促使电信营运商寻求更多频谱或增设基地台。针对可用频谱，请参照图1，电信营运商除了可通过官方主管机关授权而取得授权频谱(licensedspectrum)，亦能利用未授权频谱(unlicensedspectrum)而适时为授权频谱上的传输提供数据卸载(offload)或载波聚合(carrieraggregation，ca)。虽然未授权频谱中可能存在许多其他通讯技术(例如，wi-fi、蓝芽(bluetooth)等)的信号，但移动网络相关标准已提出了先听后送(listenbeforetalk，lbt)机制，以有效地避免碰撞。例如，基于第三代合作计划(thirdgenerationpartnershipproject，3gpp)进阶长期演进技术(longtermevolution-advanced，lte-a)专业版(pro)r13/r14标准中lte授权协助存取(licensedassistedaccess，laa)/增强授权协助存取(enhancedlicensedassistedaccess，elaa)技术，使用者设备(userequipment，ue)与基地台(basestation，bs)在存取未授权频谱前，为了避免与未授权频谱上其他装置的所发送的信号发生碰撞，使用者设备与基地台会先在未授权频谱上进行载波能量检测(energydetection)。若于未授权频谱上所测量到的信号强度高于能量检测门槛值(energydetectionthreshold)，使用者设备与基地台会认定此未授权频谱为忙碌(busy)状态而等待。相反而言，若于未授权频谱上所检测到的信号强度未高于能量检测门槛值，使用者设备与基地台则认定此未授权频谱为闲置(idle)状态，且当此未授权频谱持续为闲置状态时，使用者设备和基地台即可使用此未授权频谱来进行上/下行(uplink/downlink)数据传输。而前述机制即为空闲通道评估(clearchannelassessment，cca)程序。

由此可知，能量检测门槛值是ue与bs能否存取未授权频谱来进行上/下行数据传输的重要评估条件。然而，在现有技术中，ue与bs仅会使用单一预设的能量检测门槛值来评估是否存取未授权频谱。随着未授权频谱的使用或质量状况的变化，单一预设能量检测门槛值恐导致频宽闲置过久或数据传输发生碰撞。因此，现有未授权频谱的存取机制需要改良。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种收发装置及其频谱存取控制方法，其能动态调整能量检测门槛值，从而有效利用未授权频谱并避免于其传输数据遭碰撞。

本发明的频谱存取控制方法，其适用于使用未授权频谱的收发装置。此频谱存取控制方法包括下列步骤。接收关于存取此未授权频谱的回馈信息。依据此回馈信息调整能量检测门槛值。依据此能量检测门槛值判断是否存取未授权频谱。若于未授权频谱上所检测到的信号强度大于此能量检测门槛值，则禁能对未授权频谱的存取；若于未授权频谱上所检测到信号强度未大于此能量检测门槛值，则进行未授权频谱的存取。

另一方面，本发明的收发装置包括接收电路、传送电路及处理电路。接收电路用以经由未授权频谱接收信号。传送电路经由未授权频谱传送信号。而处理电路耦接接收电路及传送电路，并经配置用以执行下列步骤。接收关于存取此未授权频谱的回馈信息。依据此回馈信息调整能量检测门槛值。依据此能量检测门槛值判断是否存取未授权频谱。若于未授权频谱上所检测到的信号强度大于此能量检测门槛值，则禁能对未授权频谱的存取；若于未授权频谱上所检测到信号强度未大于此能量检测门槛值，则通过传送电路进行未授权频谱的存取。

基于上述，由于回馈数据通常会在一次传输后接收到，因此本发明实施例的收发装置便能基于接收到回馈信息(例如，是否正确接收到或通道条件等信息)来动态调整能量检测门槛值，从而避免传输数据遭碰撞或未授权频谱空闲过久等情况。此外，在一些应用情境中，频繁调整能量检测门槛值恐会造成装置耗电，本发明实施例亦可在连续多次收到ack的情况下，才执行能量检测门槛值的增加调整。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是现有未授权频谱及授权频谱的使用的示意图；

图2是依据本发明一实施例的通讯系统的示意图；

图3a是依据本发明一实施例的使用者设备的元件方块图；

图3b是依据本发明一实施例的基地台的元件方块图；

图4是依据本发明一实施例的频谱存取控制方法的流程图；

图5是一范例说明基地台存取未授权频谱以进行下行数据传输的流程图；

图6是一范例说明使用者设备存取未授权频谱以进行上行数据传输的流程图。

附图标号说明：

1：通讯系统

100：使用者设备

200：基地台

110、210：天线

120、220：接收电路

130、230：传送电路

140、240：模拟至数字/数字至模拟转换器

160、260：存储器

161、261：实体层

162、262：媒体存取层

163、263：无线电资源控制层

170、270：处理电路

s410～s430、s510～s590、s610～s690：步骤

具体实施方式

图2是依据本发明一实施例的通讯系统1的示意图。请参照图2，通讯系统1至少包括但不仅限于使用者设备100及基地台200。使用者设备100及基地台200系使用移动(或蜂巢式(cellular))通讯网络(例如，3g、4g、甚至更高世代移动网络)。

使用者设备100可能有多种实施方式，例如可包含(但不限于)移动站、先进移动站(advancedmobilestation；ams)、电话装置、客户驻地设备(customerpremiseequipment、cpe)、无线感测器等。

图3a是依据本发明一实施例说明使用者设备100的元件方块图，使用者设备100可至少包括(但不限于)天线110、接收电路120、传送电路130、模拟至数字(a/d)/数字至模拟(d/a)转换器140、存储器160及处理电路170。

接收电路120及传送电路130分别用以通过天线110无线地经由授权频谱和/或未授权频谱接收下行链路(downlink)信号及传送上行链路(uplink)信号。值得注意的是，授权频谱所包括的所有频带都是需要相关机关授权使用，例如，900、1800百万赫兹(mhz)频段等。而未授权频谱所包括的所有频带则是不需要授权即可供大众免费使用。例如，2.4、5十亿赫兹(ghz)等工业科学医疗(industrialscientificmedical)频段。接收电路120及传送电路130亦可执行诸如低噪音放大、阻抗匹配、混频、升频或降频转换、滤波、放大及其类似者的模拟信号处理操作。模拟至数字/数字至模拟转换器140经组态以在下行链路信号处理期间自模拟信号格式转换为数字信号格式，且在上行链路信号处理期间自数字信号格式转换为模拟信号格式。

存储器160可以是任何方式的固定或可移动随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、只读存储器(read-onlymemory，rom)、快闪存储器(flashmemory)或类似元件或上述元件的组合。存储器160记录程序码、装置组态、码本(codebook)、缓冲的或永久的数据，并记录诸如无线电资源控制(radioresourcecontrol，rrc)层、媒体存取控制(mediaaccesscontrol，mac)层(或媒体存取层)、实体层等其他各种通讯协定相关软件模块。

处理电路170经组态以处理数字信号且执行根据本发明的例示性实施例的程序，并可存取或载入存储器160所记录的数据及软件模块。处理电路170的功能可通过使用诸如cpu、微处理器、微控制器、数字信号处理(digitalsignalprocessing，dsp)芯片、场可程序化逻辑门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)等可程序化单元来实施。处理电路170的功能亦可用独立电子装置或集成电路(integratedcircuit，ic)实施，且处理电路170的操作亦可用软件实现。

基地台200可能有多种实施方式，例如可包含(但不限于)家用演进型节点b(homeevolvednodeb，henb)、enb、进阶基地台(advancedbasestation，abs)、基地收发器系统(basetransceiversystem；bts)、中继器(relay)、转发器(repeater)、和/或基于卫星的通信基地台。

图3b是依据本发明一实施例说明基地台200的元件方块图，基地台200可至少包括(但不限于)天线210、接收电路220、传送电路230、模拟至数字(a/d)/数字至模拟(d/a)转换器240、存储器260及处理电路270。

基地台200的各元件的功能将相同或类似于前述图3a针对使用者设备100对应元件的描述，且因此将不重复对各元件的详细描述。而与使用者设备100的不同之处在于，接收电路220及传送电路230分别用以接收上行链路信号及传送下行链路信号。而模拟至数字/数字至模拟转换器240经组态以在上行链路信号处理期间自模拟信号格式转换为数字信号格式，且在下行链路信号处理期间自数字信号格式转换为模拟信号格式。

为了方便理解本发明实施例的操作流程，以下将举诸多实施例详细说明本发明实施例中使用者设备100及基地台200的运作流程。

图4是依据本发明一实施例说明频谱存取控制方法的流程图。请参照图4，本实施例的方法适用于图2中通讯系统1下的使用者设备100及基地台200。下文中，将先搭配使用者设备100的各项元件及模块说明本发明实施例所述的方法。本方法的各个流程可依照实施情形而随之调整，且并不仅限于此。

使用者设备100的处理电路170通过接收电路120接收关于存取未授权频谱的回馈信息(步骤s410)。具体而言，假设处理电路170已通过传送电路130经由未授权频谱发送信息(即，存取未授权频谱)，处理电路170会通过接收电路120(经由未授权或授权频谱)收到关于使用此未授权频谱的传输是否正确接收的回馈信息(例如，混和自动重传请求(hybridautomaticrepeat-request，harq)机制的确认(acknowledgement，ack)信息及未确认(non-acknowledgement，nack)信息、或是其他接收指示信息)。或者，处理电路170可通过接收电路120于未授权频谱执行测量(measurement)程序，以取得关于未授权频谱的通道条件(例如，接收信号强度指示(receivedsignalstrengthindication，rssi)、接收信号接收功率、接收信号质量等)的回馈信息。此回馈信息亦可能是包括其他信息，但需要具有未授权频谱的通道情况(例如，信号强度、质量、所用编码等)、或使用情况(例如，设备数量、资源分配情况等)等相关信息。

处理电路170取得回馈信息之后，即可依据此回馈信息来调整能量检测门槛值(步骤s420)。具体而言，在部分通讯协定所规范的碰撞避免(collisonavoidance，ca)机制(例如，载波感测多重存取/碰撞避免(carriersensemultipleaccess/collisonavoidance，csma/ca)、先听后送(lbt)等)中，装置欲传输之前，会先检测通道是否为空闲状态。在通道经评估为空闲状态之后，此装置才会进行传输(部分机制还会进行握手(handshake)程序来确认)。而在判断通道是否为空闲状态的过程中，通常会将能量检测门槛值(或是空闲通道评估门槛值)来作为评断的依据。若检测到的信号强度大于此能量检测门槛值，则欲评断的通道可判定为忙碌状态；反之，若检测到的信号强度未大于此能量检测门槛值，则欲评断的通道可判定为空闲状态。

在现有技术中，能量检测门槛值通常是在初始化设定后即维持不变。而本发明实施例则是会依据前述关于存取未授权频谱的回馈信息来弹性调整能量检测门槛值，并依据回馈信息的不同内容而提供不同调整方式。在一实施例中，假设回馈信息是关于使用未授权频谱的传输是否正确接收；若回馈信息是关于使用未授权频谱的传输未正确接收(例如，回馈信息系nack信息)，则处理电路170会降低能量检测门槛值；而若回馈信息是关于使用未授权频谱的传输正确接收(例如，回馈信息系ack信息)，则处理电路170会增加能量检测门槛值。此外，为了减少频繁调整能量检测门槛值(例如，耗电考量)，在一些实施例中，若连续接收回馈信息是关于使用未授权频谱的传输正确接收的接收次数大于次数门槛值(例如，3、5次等)，处理电路170才会增加能量检测门槛值。若连续接收回馈信息是关于使用未授权频谱的传输正确接收的接收次数未大于次数门槛值，则处理电路170会维持能量检测门槛值。而若前述接收次数在达到1次之后的特定时间区间(例如，800毫秒、1秒、5秒等)内没有收到回馈信息，处理电路170可能会将此接收次数归零，以因应于未授权频谱的状态快速变化。

需说明的是，前述调整能量检测门槛值的机制可能还有很多种，例如，无论某一种回馈信息是否为连续接收到，只要特定时间内所累计的接收次数到达、或特定时间内ack及nack中一者的接收次数大于另一者即调整能量检测门槛值等诸如此类，端视应用本发明实施例者的需求而自行调整，本发明不加以限制。

在另一实施例中，假设回馈信息是关于前述测量程序所取得的通道条件(例如，rssi、接收信号质量等)；若回馈信息的数值小于比较门槛值(例如，rssi小于-80分贝毫瓦(dbm)、接收信号质量小于-70分贝(db)等)，则处理电路170会降低能量检测门槛值；而若回馈信息未小于比较门槛值，则处理电路170会增加能量检测门槛值。此外，处理电路170亦可采用前述接收次数累计机制来减少调整能量检测门槛值的次数，依此类推，于此不多赘述。

需说明的是，回馈信息的内容还可能是其他表示未授权频谱的状态的信息，且其调整能量检测门槛值的依据可能不同，例如，高传输速率编码(例如，64-正交振幅调变(quadratureamplitudemodulation，qam)、256-qam)、设备数量少(例如，一台、三台等)等情况会增加能量检测门槛值；反之则降低能量检测门槛值。

接着，在下次传输前，处理电路170便会依据此能量检测门槛值判断是否存取未授权频谱(步骤s430)。若处理电路170通过接收电路120而于未授权频谱上所检测到的信号强度大于此能量检测门槛值，则禁能(或停用)对未授权频谱的存取(例如，禁能在未授权频谱上信号的发送)；若于未授权频谱上所检测到信号强度未大于此能量检测门槛值，则进行未授权频谱的存取。值得注意的是，本发明实施例的能量检测门槛值会被调整，若能量检测门槛值被增加，则相对地增加存取未授权频谱的机会(处理电路170判定未授权频谱系空闲状态的机会增加)，并提高未授权频谱使用效率；反之，能量检测门槛值被减少，则相对地减少存取未授权频谱的机会(处理电路170判定为授权频谱系忙碌状态的机会增加)，并降低数据碰撞机会。前述步骤s410至s430反复进行，即能达到动态调整能量检测门槛值的功能。

而针对基地台200的频谱存取控制方法大致上可参照前述使用者设备100搭配图4的说明。与前述实施例不同之处在于，基地台200的回馈信息可能系使用者设备100所回报的通道状态信息(channelstateinformation，csi)(包括通道质量指示(channelqualityindicator，cqi)、预编码矩阵指示(precodingmatrixindicator，pmi)及秩指示(rackindicator，ri)等)或其他用以指示通道条件的信息。而在步骤s420中，基地台200的处理电路270则是在cqi索引大于对应比对门槛值、或收到pmi及ri时才会增加能量检测门槛值，反之则减少能量检测门槛值。

此外，考量多个使用者设备的排程时，若同时有数条下行数据传输欲进行，则可由下列三种考量目的而分别将能量检测门槛值调整为不同值。若为了避免未授权频谱上发生碰撞情况，则处理电路270可将当前排程中的能量检测门槛值设为所有下行数据传输(即，所有使用者设备100)中的最小值。若为了避免浪费未授权频谱，处理电路270则将当前排程中的能量检测门槛值设为所有下行数据传输中的最大值。此外，若为了同时考量前述两种情况，则处理电路270亦可将当前排程中的能量检测门槛值设为所有下行数据传输中的平均值。需说明的是，于其他实施例中，中位数、众数等其他统计指标都能作为能量检测门槛值的调整依据。

接着，为了方便读者更加理解本发明实施例的精神，以下将另举两情境范例说明。

第一应用情境系，在授权协助存取(licensedassistedaccess，laa)技术中，基地台200存取未授权频谱以进行下行数据传输。请参照图5，假设基地台200的存储器260至少记录有实体层261、媒体存取层262及无线电资源控制层263的软件模块(可被处理电路270存取并载入)。无线电资源控制层263发送无线电承载组态以向媒体存取层262指示服务质量(qualityofservice，qos)(步骤s510)。而媒体存取层262则依据具有下行频宽需求的使用者设备100所回报的cqi分别调整每一使用者设备100的能量检测门槛值作为初始设定(步骤s520)，并将此能量检测门槛值夹带于下行组态请求(downlinkconfigurationrequest，dl_cfg_req)以告知实体层261(步骤s530)。需说明的是，前述初始设定可以系依据不同考量目而设定为所有下行数据传输中的最大值、最小值、平均值或其他任意值。

接着，基地台200会基于lbt机制而于未授权频谱上进行载波能量检测，并依据步骤s520设定的能量检测门槛值来判断是否存取未授权频谱(步骤s540)。假设判断结果系可存取未授权频谱，则基地台200于未授权频谱进行下行数据传输(步骤s550)。而使用者设备100接收到下行数据传输后会通过harq机制反馈ack或nack信息，以告知基地台200此次传输是否正确接收；或者，使用者设备100回馈cqi、ri、pmi等csi，以告知基地台200当前通道条件是否良好。而实体层261则将回馈信息作为控制信息指示，并将此控制信息指示与其他数据指示通知给媒体存取层262(步骤s560、s570)。媒体存取层262将前述指示进行循环冗余检查(cyclicredundancycheck，crc)以验证数据的正确性(步骤s580)之后，即可依据回馈信息的ack信息、nack信息或csi来预估且调整下次传输所用的能量检测门槛值(步骤s590)，并依据调整后的能量检测门槛值来进行cca程序。此外，当存在数个使用者设备100的下行数据需要存取未授权频谱时，为了避免发生碰撞，基地台200可自这些使用者设备100中挑选最小能量检测门槛值来作为当前传输所使用的能量检测门槛值，以进行后续载波能量检测、cca程序与下行数据传输(即，重复步骤s540、s550)，直到基地台200没有存取未授权频谱的需求时才停止前述程序。

第二应用情境系，在laa技术中，使用者设备100存取未授权频谱以进行上行数据传输。请参照图6，假设使用者设备100的存储器160至少记录有实体层161、媒体存取层162及无线电资源控制层163的软件模块(可被处理电路170存取并载入)。图6中相同或相似步骤可参照图5中对应步骤的说明，于此不再赘述。而与图5的应用情境不同之处在于，使用者设备100可能会任意挑选或依据测量程序所取得的接收信号强度来挑选一个能量检测门槛值来做为初始设定(步骤s620)。而基地台200系反应于步骤s650的上行数据传输来回馈ack或nack信息，使实体层161提供harq相关控制信息指示的回馈信息(步骤s660)，并使媒体存取层162依据回馈信息来预估并调整能量检测门槛值(步骤s690)。

需说明的是，前述实施例都是针对使用移动通讯网络的使用者设备100及基地台200，然于其他实施例中，前述频谱存取控制方法亦可应用在其他可使用授权频谱及未授权频谱二者的无线收发装置(可能是使用移动通讯网络以外的通讯技术，例如，雷达、影音机上盒、无线路由器等)，但须注意其回馈信息及调整能量检测门槛值的细节须依据应用情境而调整。

综上所述，本发明实施例的收发装置(例如，基地台、使用者设备等)可基于回馈信息来动态调整能量检测门槛值，以适时地依据未授权频谱的状态来增加或减少收发装置存取未授权频谱的机会，从而避免数据碰撞或未授权频谱的空闲时间过长而未使用。此外，通过记录连续收到相同内容的回馈信息的接收次数，来减少频繁调整能量检测门槛值，可进一步节省功耗。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。