TWI459637B - 通訊頻道選擇方法及其電子裝置 - Google Patents

Description

通訊頻道選擇方法及其電子裝置

本發明是有關於一種通訊頻道選擇方法及其電子裝置，且特別是有關於一種可避免兩種通訊協定互相干擾的通訊頻道選擇方法及其電子裝置。

目前已邁入高頻寬時代，通訊技術最後一哩(Last Mile)的想法中，時常可見將全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access，簡稱為WiMAX)通訊協定的網路設備置於與網路服務供應者(Internet Service Provider，簡稱ISP)的最後一段連結。各種區域網路系統的使用者，可連結上設置有WiMAX通訊協定的網路設備，藉由此網路設備獲得高頻寬的服務。此外，在城市中的熱點(Hotspot)通訊裝置也應用了此概念，在熱點通訊裝置同時設置WiMAX通訊協定及最常見的無線區域網路通訊協定，例如WiFi(Wireless Fidelity)通訊協定，使用者可藉由具有WiFi通訊協定模組的電子裝置連結城市中的熱點通訊裝置，此熱點通訊裝置再藉由WiMAX通訊協定連結至網路服務供應者。

然而在熱點通訊裝置中兩種通訊協定頻帶相近，可能會互相干擾。例如WiMAX通訊協定與WiFi通訊協定共存於熱點通訊裝置中，WiMAX通訊協定操作在2.3GHz~2.4GHz或2.5GHz~2.7GHz的頻帶，WiFi通訊協定操作在2.4GHz~2.48GHz的頻帶。當熱點通訊裝置中支援WiMAX通訊協定的收發模組輸出功率時，會影響到同在熱點通訊裝置中的WiFi通訊協定收發的訊號品質。因此，在這樣的干擾效應之下，會降低整體的資料傳輸量(Throughput)。

為避免互相干擾的物理現象，目前相應的解決方法是固定WiFi通訊協定使用頻道於距WiMAX操作頻率較遠之WiFi頻道，以求取WiMAX通訊協定與WiFi通訊協定共存的環境下資料傳輸的穩定度。但此解決之道限制了WiFi通訊協定的頻道選擇，將使資料傳輸量遠低於當所有WiFi通訊協定頻道均可選擇時的資料傳輸量，而因此導致的差異性是值得思考改進的。

本發明提供一種通訊頻道選擇方法及其電子裝置，以避免或減輕兩種通訊協定之間互相干擾的問題。

本發明提出一種電子裝置，此電子裝置包括第一天線單元、第二天線單元、第一偵測單元、第二偵測單元、存儲單元及控制單元。第一天線單元支援第一通訊協定，此第一通訊協定的頻帶分為多個第一頻道。第二天線單元支援第二通訊協定，此第二通訊協定的頻帶分為多個第二頻道。第一偵測單元耦接於第一天線單元及第二天線單元，且第一偵測單元在各第一頻道被使用時，測量上述多個第二頻道的傳輸數值。第二偵測單元耦接至第二天線單元，用以偵測各第二頻道上的無線接取點數量。存儲單元耦接於第一偵測單元和第二偵測單元，存儲單元提供存儲空間，用以存儲在各第一頻道被使用時的各第二頻道之傳輸數值和無線接取點數量。控制單元耦接至存儲單元，用以根據傳輸數值與無線接取點數量，在上述多個第二頻道中，選擇和正在使用的第一頻道同時使用的第二頻道。

在本發明之一實施例中，上述控制單元利用上述第一天線單元取得目前使用的第一頻道編號，並根據第一頻道編號，在上述多個第二頻道中，決定對應的至少一可用頻道，上述可用頻道和第一頻道之間的干擾程度允許上述可用頻道和第一頻道同時使用時，上述可用頻道的傳輸數值大於或等於穩定傳輸速率，接著根據在每一上述可用頻道中競爭的無線接取點之數量，選取上述可用頻道其中之一和目前使用的第一頻道同時使用。

在本發明之一實施例中，上述穩定傳輸速率為第二通訊協定所規定的最低資料傳輸速率。

在本發明之一實施例中，上述控制單元根據各第一頻道編號及各第一頻道被使用時的各第二頻道之傳輸數值建立一查找表，查找表中紀錄對應於各第一頻道編號的第一頻道被使用時，可與第一頻道同時使用的各第二頻道，控制單元存儲查找表於存儲單元，且控制單元利用查找表，根據第一頻道編號自查找表在各第二頻道中取得上述可用頻道。

在本發明之一實施例中，上述控制單元選取上述可用頻道內競爭之無線接取點之數量最少的可用頻道和目前使用的第一頻道同時使用。

在本發明之一實施例中，上述若有無線接取點的訊號強度小於一臨界值，則此無線接取點不納入上述競爭之無線接取點之數量的計算。

在本發明之一實施例中，上述第一通訊協定為為無線廣域網路通訊協定。

在本發明之一實施例中，上述無線廣域網路通訊協定為全球互通微波存取(WiMAX)標準、第三代通訊系統夥伴專案長程演進(3GPP LTE)標準、或第三代通訊系統夥伴專案先進長程演進(3GPP LTE-Advanced)標準。

在本發明之一實施例中，上述第二通訊協定為無線區域網路通訊協定。

在本發明之一實施例中，上述無線區域網路通訊協定為WiFi標準或802.11標準。

在本發明之一實施例中，上述802.11標準為802.11a標準、802.11b標準、802.11g標準或802.11n標準。

本發明提出一種通訊頻道選擇方法，由一電子裝置執行，此電子裝置支援第一通訊協定與第二通訊協定，第一通訊協定的頻帶分為多個第一頻道，第二通訊協定的頻帶分為多個第二頻道，此通訊頻道選擇方法包括：在各第一頻道被使用時，測量上述多個第二頻道的傳輸數值，並偵測各第二頻道上的一無線接取點數量，根據傳輸數值與無線接取點數量，在上述多個第二頻道中，選擇和正在使用的第一頻道同時使用的第二頻道。

基於上述，本發明的通訊頻道選擇方法可測量同一電子裝置的兩種通訊協定之間的干擾狀況，在電子裝置中儲存測量所得的數據。接著藉由上述數據選擇可用的第二通訊協定頻道，並依據上述可用頻道內的無線接取點數量，決定可用頻道的其中之一與目前使用的第一頻道同時使用，以避免或減輕兩種通訊協定之間的干擾，進而提高通訊品質。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明一實施例的一種電子裝置的功能方塊圖，圖2是依照本發明一實施例的一種通訊頻道選擇方法的流程圖，請同時參照圖1及圖2，圖2的通訊頻道選擇方法以電子裝置100進行通訊頻道選擇。電子裝置100可以是手機、個人數位助理(personal digital assistant，簡稱PDA)、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦等類似的電子裝置。只要某個電子裝置支援多種通訊協定，這些通訊協定的頻帶各分為多個頻道，而且這些通訊協定因為使用的頻帶接近可能互相干擾，本實施例的通訊頻道選擇方法即適用。此外，電子裝置100亦可是城市中的熱點通訊裝置，支援兩種通訊協定，例如使用者可透過WiFi通訊協定連結至熱點通訊裝置，而熱點通訊裝置再透過WiMAX連結至網路服務供應者，因此，圖2的通訊頻道選擇方法亦適用於熱點通訊裝置。

圖3A與圖3B是本發明實施例的通訊頻道干擾示意圖。本實施例的電子裝置100支援WiFi與WiMAX這兩種通訊協定。WiFi的頻帶為2.4GHz至2.48GHz，WiMAX的頻帶為2.5GHz至2.7GHz。目前使用的WiMAX頻道是由WiMAX基地台決定，但電子裝置可以選擇WiFi所使用的頻道。其中，每個WiFi頻道為對應至WiFi頻帶上的不同頻率，每個WiMAX頻道則對應至WiMAX頻帶上的不同頻率。

如圖3A所示，WiMAX頻帶310為2.5GHz至2.7GHz，當使用中的WiMAX頻道屬於此頻帶之中頻帶或高頻帶時，如XCH(0)頻道位於較為靠近2.7GHz之高頻帶，此時在不受WiMAX收發訊號的干擾之下，WiFi從低頻帶至高頻帶，能有較多的可用頻道供選擇。另一方面，圖3A中位在WiFi頻帶320的頻道可能被WiMAX之收發訊號干擾，而位於WiFi頻帶330的頻道，則為仍能維持傳輸數值大於或等於WiFi通訊協定所規定的最低資料傳輸速率之頻道。

相對來說，如圖3B所示，WiMAX頻帶360為2.5GHz至2.7GHz，若是使用中的WiMAX頻道屬於此頻帶中的低頻帶時，如XCH(1)頻道較為靠近2.5GHz，此時在不受WiMAX收發訊號的干擾之下，WiFi中能供選擇的可用頻道則較少。而在圖3B中，位於WiFi頻帶370的頻道可能被WiMAX之收發訊號干擾，而位於WiFi頻帶380的頻道，則為仍能維持傳輸數值大於或等於WiFi通訊協定所規定的最低資料傳輸速率之頻道。

圖4A及圖4B是依照本發明另一實施例的通訊頻道干擾示意圖。WiMAX頻帶410為2.3GHz至2.4GHz，若是使用中的WiMAX頻道屬於此頻帶中的低頻帶時，如XCH(2)頻道較為靠近2.3GHz，此時在不受WiMAX收發訊號的干擾之下，WiFi中能供選擇的可用頻道則較多。而在圖4A中，位於WiFi頻帶420的頻道可能被WiMAX之收發訊號干擾，而位於WiFi頻帶430的頻道，則為仍能維持傳輸數值大於或等於WiFi通訊協定所規定的最低資料傳輸速率之頻道。

相對來說，當使用中的WiMAX頻道屬於此頻帶之中頻帶或高頻帶時，如XCH(3)頻道位於較為靠近2.4GHz，此時位於WiFi頻帶470的頻道可能被WiMAX之收發訊號干擾，而位於WiFi頻帶480的頻道，則為仍能維持傳輸數值大於或等於WiFi通訊協定所規定的最低資料傳輸速率之頻道。

而基於以上在同一電子裝置中，兩種通訊協定(WiMAX及WiFi)之通訊頻道干擾現象描述，以下說明本發明所提出的通訊頻道選擇方法及其電子裝置。

請同時參照圖1及圖2。電子裝置100包括第一天線單元110、第二天線單元120、第一偵測單元130、第二偵測單元140、存儲單元150及控制單元160。其中，第一天線單元110支援第一通訊協定，此第一通訊協定的頻帶分為多個第一頻道。第二天線單元120支援第二通訊協定，此第二通訊協定的頻帶分為多個第二頻道。

第一偵測單元130耦接於第一天線單元110及第二天線單元120，第一偵測單元110在各第一頻道被使用時，測量上述多個第二頻道的傳輸數值(Throughput)(步驟210)。第二偵測單元140耦接於第二天線單元120，用以偵測各第二頻道上的無線接取點(Access point)數量(步驟220)。

存儲單元150耦接至第一偵測單元130和第二偵測單元140，存儲單元150提供存儲空間，用以存儲在各第一頻道被使用時的各第二頻道之傳輸數值和無線接取點數量。電子裝置100中的存儲單元150可以是軟碟、記憶卡及硬碟等任何型式的儲存裝置，不限於上述。

控制單元160耦接至存儲單元150，用以根據傳輸數值與無線接取點數量，在上述多個第二頻道中，選擇和正在使用的第一頻道同時使用的第二頻道(步驟230)。控制單元160的詳細實施方式為控制單元160利用第一天線單元110取得目前使用的第一頻道編號，並根據第一頻道編號，在上述多個第二頻道中，決定對應的至少一個可用頻道。

而可用頻道的定義為與第一頻道之間的干擾程度，可允許可用頻道和第一頻道同時使用時，可用頻道的傳輸數值大於或等於穩定傳輸速率，其中穩定傳輸速率為第二通訊協定所規定的最低資料傳輸速率。例如在本實施例中，WiFi可用頻道定義為可與正在使用的WiMAX頻道同時使用而不受WiMAX收發訊號功率干擾或僅受到輕微干擾，仍能維持傳輸數值大於或等於WiFi通訊協定所規定的最低資料傳輸速率之頻道。上述的WiFi通訊協定所規定的最低資料傳輸速率可稱之為穩定傳輸速率。

此外，亦可利用一查找表來取得上述可用頻道。控制單元160根據各第一頻道編號及各第一頻道被使用時的各第二頻道之傳輸數值建立查找表，此查找表中紀錄對應於各第一頻道編號的第一頻道被使用時，可與此第一頻道同時使用的各第二頻道，而控制單元160存儲此查找表於存儲單元150，且控制單元160利用此查找表，根據第一頻道編號自此查找表在各第二頻道中取得上述可用頻道。

接著，根據在每一可用頻道中競爭的無線接取點之數量，控制單元160選取可用頻道內競爭之無線接取點之數量最少的可用頻道和目前使用的第一頻道同時使用。其中，若有無線接取點的訊號強度小於一臨界值，則此無線接取點不納入上述競爭之無線接取點之數量的計算。

而在本實施例中，此通訊頻道選擇方法運用在Wimax及WiFi兩種通訊協定同時使用之情況，實施方式如下述。首先，自第一天線單元110取得目前使用的WiMAX的頻道編號，接著根據WiMAX頻道編號，取得目前相應的WiFi可用頻道。在查找表中，對應每一個WiMAX頻道的WiFi可用頻道可能不只一個，此時根據每一WiFi可用頻道中競爭的無線接取點數量，控制單元160選取其中一個WiFi可用頻道與正在使用的WiMAX頻道同時使用，在本實施例中，控制單元160選取在上述可用頻道內競爭之無線接取點數量最少的WiFi可用頻道。

在查找表取得目前相應的WiFi可用頻道之後，電子裝置取得每一WiFi可用頻道中競爭的無線接取點數量，以及上述的每一個無線接取點之訊號強度(Received Signal Strength Indicator，RSSI)資訊。在上述的WiFi可用頻道中之無線接取點，若存在無線接取點的訊號強度小於臨界值(此臨界值由電子裝置之系統預設)，則此無線接取點不納入上述競爭的無線接取點數量的計算，例如在WiFi的某一可用頻道中有多個無線接取點在競爭頻道使用權，但其中有1個無線接取點的訊號強度小於臨界值，這時此無線接取點則不納入計數。例如表格1所示，此時WiFi有5個可用頻道可供選擇，每一個可用頻道有相應的無線接取點數量，接著扣除掉訊號強度小於臨界值之無線接取點數量，得到過濾後之無線接取點數量。根據上述步驟過濾掉訊號強度較弱的無線接取點之後，電子裝置選取目前無線接取點數量最少的WiFi可用頻道，與正在使用的WiMAX頻道同時使用，如表格1中的編號4之WiFi頻道，過濾後之無線接取點數量為最少，則控制單元160選擇此頻道與正在使用的WiMAX頻道同時使用。

綜上所述，本發明根據WiMAX在每一頻道的收發訊號功率，找出相應的WiFi可用頻道，並儲存這些相應的測量結果於此電子裝置。之後電子裝置可根據測量結果，根據WiFi的各可用頻道中競爭的無線接取點數量，決定此時所要使用的WiFi頻道。本發明提出的通訊頻道選擇方法，不再只是如同以往的解決之道，以固定WiFi的頻道來避免干擾，而是提供多個WiFi可用頻道並利用上述的選擇方法來動態調整，以期擴大WiFi的資料傳輸速率。如此一來，電子裝置就能同時使用WiFi與WiMAX通訊協定，而且能避免兩者互相干擾的問題。另外，須說明的是各國所規定的WiMAX及WiFi頻帶不盡相同，但本實施例的應用不限於上述WiMAX及WiFi頻帶範圍。

此外，本實施例的電子裝置支援WiFi與WiMAX這兩種通訊協定，但是本發明的範圍並不限於此，以上兩種通訊協定可以置換為同性質的其他通訊協定，其中WiMAX通訊協定可用其它形式的無線廣域網路通訊協定來取代，例如第三代通訊系統夥伴專案長程演進(3^rd Generation Partnership Project Long Term Evolution，3GPP LTE)標準，或第三代通訊系統夥伴專案先進長程演進(3GPP LTE-Advanced)標準。而WiFi通訊協定可用其它形式的無線區域網路通訊協定來取代，例如美國電機電子工程師學會(IEEE)的802.11標準或802.11標準的補充版本，如802.11a標準、802.11b標準、802.11g標準或802.11n標準。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．電子裝置

110．．．第一天線單元

120．．．第二天線單元

130．．．第一偵測單元

140．．．第二偵測單元

150．．．存儲單元

160．．．控制單元

210~230．．．流程步驟

310、360、410、460．．．WiMAX頻帶

320、330、370、380、420、430、470、480．．．WiFi頻帶

XCH(0)、XCH(1)、XCH(2)、XCH(3)．．．WiMAX頻道

圖1是依照本發明一實施例的一種電子裝置的功能方塊圖。

圖2是依照本發明一實施例的一種通訊頻道選擇方法的流程圖。

圖3A與圖3B是依照本發明一實施例的通訊頻道干擾示意圖。

圖4A與圖4B是依照本發明另一實施例的通訊頻道干擾示意圖。

210~230．．．流程步驟

Claims (22)

1. 一種電子裝置，包括：一第一天線單元，其支援一第一通訊協定，該第一通訊協定的頻帶分為多個第一頻道；一第二天線單元，其支援一第二通訊協定，該第二通訊協定的頻帶分為多個第二頻道；一第一偵測單元，耦接於該第一天線單元及該第二天線單元，該第一偵測單元在各該第一頻道被使用時，測量上述多個第二頻道的一傳輸數值；一第二偵測單元，耦接至該第二天線單元，用以偵測各該第二頻道上的一無線接取點數量；一存儲單元，耦接於該第一偵測單元和該第二偵測單元，該存儲單元提供一存儲空間，用以存儲在各該第一頻道被使用時的各該第二頻道之該傳輸數值和該無線接取點數量；以及一控制單元，耦接至該存儲單元，用以根據該傳輸數值與該無線接取點數量，在上述多個第二頻道中，選擇和正在使用的該第一頻道同時使用的該第二頻道。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該控制單元利用該第一天線單元取得目前使用的一第一頻道編號，並根據該第一頻道編號，在上述多個第二頻道中，決定對應的至少一可用頻道，上述可用頻道和該第一頻道之間的干擾程度允許上述可用頻道和該第一頻道同時使用時，上述可用頻道的該傳輸數值大於或等於一穩定傳輸速率，接著根據在每一上述可用頻道中競爭的無線接取點之數量，選取上述可用頻道其中之一和目前使用的該第一頻道同時使用。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電子裝置，其中該穩定傳輸速率為該第二通訊協定所規定的最低資料傳輸速率。
4. 如申請專利範圍第2項所述之電子裝置，其中該控制單元根據各該第一頻道編號及各該第一頻道被使用時的各該第二頻道之該傳輸數值建立一查找表，該查找表中紀錄對應於各該第一頻道編號的該第一頻道被使用時，可與該第一頻道同時使用的各該第二頻道，該控制單元存儲該查找表於該存儲單元，且該控制單元利用該查找表，根據該第一頻道編號自該查找表在各該第二頻道中取得上述可用頻道。
5. 如申請專利範圍第2項所述之電子裝置，其中該控制單元選取上述可用頻道內競爭之無線接取點之數量最少的該可用頻道和目前使用的該第一頻道同時使用。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電子裝置，其中若有無線接取點的訊號強度小於一臨界值，則該無線接取點不納入上述競爭之無線接取點之數量的計算。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該第一通訊協定為為無線廣域網路通訊協定。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電子裝置，其中該無線廣域網路通訊協定為全球互通微波存取(WiMAX)標準、第三代通訊系統夥伴專案長程演進(3GPP LTE)標準、或第三代通訊系統夥伴專案先進長程演進(3GPP LTE-Advanced)標準。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該第二通訊協定為無線區域網路通訊協定。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電子裝置，其中該無線區域網路通訊協定為WiFi標準或802.11標準。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中該802.11標準為802.11a標準、802.11b標準、802.11g標準或802.11n標準。
12. 一種通訊頻道選擇方法，由一電子裝置執行，該電子裝置支援一第一通訊協定與一第二通訊協定，該第一通訊協定的頻帶分為多個第一頻道，該第二通訊協定的頻帶分為多個第二頻道，該通訊頻道選擇方法包括：在各該第一頻道被使用時，測量上述多個第二頻道的一傳輸數值；偵測各該第二頻道上的一無線接取點數量；以及根據該傳輸數值與該無線接取點數量，在上述多個第二頻道中，選擇和正在使用的該第一頻道同時使用的該第二頻道。
13. 如申請專利範圍第12項所述之通訊頻道選擇方法，其中根據該傳輸數值與該無線接取點數量，在上述多個第二頻道中，選擇和正在使用的該第一頻道同時使用的該第二頻道的步驟更包括：取得目前使用的一第一頻道編號；根據該第一頻道編號，在上述多個第二頻道中，決定對應的至少一可用頻道，上述可用頻道和該第一頻道之間的干擾程度允許上述可用頻道和該第一頻道同時使用時，上述可用頻道的該傳輸數值大於或等於一穩定傳輸速率；以及根據在每一上述可用頻道中競爭的無線接取點之數量，選取上述可用頻道其中之一和目前使用的該第一頻道同時使用。
14. 如申請專利範圍第13項所述之通訊頻道選擇方法，其中該穩定傳輸速率為該第二通訊協定所規定的最低資料傳輸速率。
15. 如申請專利範圍第13項所述之通訊頻道選擇方法，更包括：根據各該第一頻道編號及各該第一頻道被使用時的各該第二頻道之該傳輸數值建立一查找表，該查找表中紀錄對應於各該第一頻道編號的該第一頻道被使用時，可與該第一頻道同時使用的各該第二頻道；以及根據該第一頻道編號，自該查找表在各該第二頻道中取得上述可用頻道。
16. 如申請專利範圍第13項所述之通訊頻道選擇方法，其中該電子裝置選取上述可用頻道其中之一和目前使用的該第一頻道同時使用的步驟包括：該電子裝置選取在上述可用頻道內競爭之無線接取點之數量最少的該可用頻道和目前使用的該第一頻道同時使用。
17. 如申請專利範圍第16項所述之通訊頻道選擇方法，其中若有無線接取點的訊號強度小於一臨界值，則該無線接取點不納入上述競爭之無線接取點之數量的計算。
18. 如申請專利範圍第12項所述之通訊頻道選擇方法，其中該第一通訊協定為為無線廣域網路通訊協定。
19. 如申請專利範圍第18項所述之通訊頻道選擇方法，其中該無線廣域網路通訊協定為全球互通微波存取(WiMAX)標準、第三代通訊系統夥伴專案長程演進(3GPP LTE)標準、或第三代通訊系統夥伴專案先進長程演進(3GPP LTE-Advanced)標準。
20. 如申請專利範圍第12項所述之通訊頻道選擇方法，其中該第二通訊協定為無線區域網路通訊協定。
21. 如申請專利範圍第20項所述之通訊頻道選擇方法，其中該無線區域網路通訊協定為WiFi標準或802.11標準。
22. 如申請專利範圍第21項所述之通訊頻道選擇方法，其中該802.11標準為802.11a標準、802.11b標準、802.11g標準或802.11n標準。