TWI467936B - 光載無線通訊系統中抑制干擾的方法與裝置 - Google Patents

光載無線通訊系統中抑制干擾的方法與裝置 Download PDF

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Description

光載無線通訊系統中抑制干擾的方法與裝置
本揭露係關於一種光載無線(Radio-over-Fiber，RoF)通訊系統中抑制干擾(interference suppression)的方法與裝置。
RoF技術是高速的通訊系統中重要的技術之一。在一RoF系統中，位於一頭端單元(Head End Unit，HEU)的一基地台(Base Station，BS)經由分散在不同地理位置的多個遠端天線單元(Remote Antenna Unit，RAU)來傳收(transmit and receive)信號至/自一行動台(Mobile Station，MS)。這些RAUs經由不等長的光纖各自連接至此基地台。在使用正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)的有固定行動軌跡(例如鐵路)的通訊系統中，RoF技術可以延伸基地台的涵蓋範圍，具有降低建置及維運成本與提高行動台信號品質。在此RoF系統中，此基地台需控制此多個不同地理位置的RAUs。當行動台移動至RAU間，不等長光纖引致的延遲擴展(delay spread)超過行動台收發機可處理的範圍時，可能會出現信號的品質下降，或是信號的延遲擴展過大時，會造成行動台的連線中斷。
目前有幾種方法，例如一方法在基頻(base frequency)端或是射頻(Radio Frequency，RF)端設計時間延遲模組， 對時間差進行估計與補償。例如在第一圖的RoF系統100中，L1 與L2 分別是基地台110到達RAU1與RAU2所需的光纖長度，τ 1 與τ 2 分別是經由RAU1以發射功率γ1 與RAU2以發射功率γ2 的信號傳輸時間(signal propagation time)。不等長的光纖會產生額外的延遲(delay)，例如第一圖中，D是RAU1與RAU2的距離，RAU1與行動台120的距近似於d，RAU1與行動台120的距近似於D-d，因此所產生之額外的延遲△τ (即| τ2 -τ1 |)，估計為近似於|L1 -L2 |/vf ，其中vf 是在光纖中的信號傳輸速度(signal propagation speed)。另一方法是基地台端的時間延遲單元可以延遲上下行信號，利用一時間延遲模組測量並產生時間延遲控制信號，並利用一時間延遲補償器根據時間延遲控制信號，對光纖中的信號進行補償，來維持基站與RAU發射信號同步。當時間延遲模組設計在基頻端時，此方法亦會改變基地台的設計。
更有一方法是採用補齊頭端至各個RAU之光纖長度(optical fiber length)的方式，使到達這些RAUs所需的光纖拉成等長的光纖。第二A圖的曲線圖說明光纖長度對吞吐量(throughput)的影響，其中實線曲線圖214代表光纖長度等長後的吞吐量，虛線曲線圖212代表光纖不等長時的吞吐量；第二B圖的曲線圖說明光纖長度對載波-干擾及雜訊比(Carrier to Interference and Noise Ratio，CINR)的比較，其中實線曲線圖224代表光纖長度等長後的CINR，虛線曲線圖222代表光纖不等長時的CINR。
另一方法是在OFDM系統中，調整保護區間(Guard Interval，GI)的長度、或是調整時間間隙(time gap)；例如，有的技術提出保護區間長度(GI length)與不等長光纖造成之延遲擴展(delay spread)的關係，也就是保護區間的長度至少要大於最大延遲擴展的三倍。若要支援更大的光纖長度差異(fiber length difference)，則可採用增加保護區間長度的方式來因應，如第三圖所示，將原本可用頻譜的一部份310複製成一保護區間320。
了解上述及其他現有之RAU的控制技術後，可以看出在目前的RoF通訊系統中，有的技術需要改變基地台的設計或是複雜度高也容易失真；有的光纖等長(fiber equalization)技術使佈建成本高、或是缺乏調整的彈性；有的GI調整技術犧牲頻譜效益，將更多的資源用於傳送重複信號。因此，需要設計一種在RoF通訊系統中控制干擾的技術，來判斷多路徑模式是否會造成連線中斷，並且能自動調整RAU的發射功率(power)，又具備可調整、結構簡單且不影響頻譜效益的特性。
本揭露實施例提供一種光載無線(RoF)通訊系統中抑制干擾的方法與裝置。
本揭露的一實施例是關於一種RoF通訊系統中抑制 干擾的方法。此方法包含：藉由一模式選擇模組來更新至少一行動台的即時資訊，並且決定進入一會車模式或是一單向模式；在此單向模式中，當此至少一行動台之其中一行動台接近一切換點時，送出一單向模式指令來控制至少一第一特定的遠端天線單元(RAU)；以及在此會車模式中，當一當下的會車條件為一新的會車條件時，產生一新的會車模式表，並且當此至少一行動台中任一行動台的位置越過一臨界點時，根據一相對應的會車模式表，送出一會車模式指令來控制至少一第二特定的RAU。
本揭露的另一實施例是關於一種RoF通訊系統中控制干擾的裝置，配置於一RoF切換控制器(switch controller)。此裝置包含一模式選擇模組、一會車模式模組、以及一單向模式模組。此模式選擇模組配置來更新至少一行動台的即時資訊，並且選擇一會車模式或是一單向模式。當此單向模式被選擇時，此單向模式模組於一行動台接近一切換點時，送出一單向模式指令給此RoF切換控制器，來控制至少一第一特定的遠端天線單元(RAU)。當此會車模式被選擇時，此會車模式模組判斷一當下的會車條件為一新的會車條件後，產生一新的會車模式表，並且於此至少一行動台中任一行動台的位置越過一臨界點時，根據一相對應的會車模式表，送出一會車模式指令給此RoF切換控制器，來控制至少一第二特定的RAU。
茲配合下列圖示、實施例之詳細說明及申請專利範 圍，將上述及本發明之其他優點詳述於後。
本揭露實施例之RoF通訊系統中抑制干擾的技術是先檢查來自多個遠端天線單元(RAUs)的信號會對行動台引起接收信號品質(received signal quality)衰退(degradation)的情況，然後使RoF系統可判斷多路徑模式是否會造成連線中斷，並自動調整RAU的發射功率，使行動台不論在單一模式(single mode)與會車模式(cross mode)下，都可免於不利的多路徑干擾，且能維持足夠的接收信號強度。
本揭露中，單一模式的情境為，在一鄰近區域(neighborhood)中，只有一行動台。會車模式如第四圖與第五圖所示，有兩種情境。第四圖之會車模式的情境是，兩行動台(行動台410與行動台420)在一互相會車的過程中，只有一RAU 400重疊。第五圖之會車模式的情境是，兩行動台(記為行動台510與行動台520)以相對的方向(contrary directions)互相通過(pass by each other)，並且在一互相會車的過程中，有一或兩個RAUs重疊。
在第五圖之會車模式的情境中，行動台510可接收到來自兩個RAUs(記為R11 與R12 )的信號，而行動台520可接收到來自兩個RAUs(記為R21 與R22 )的信號。兩個RAUs之間分成三個區域。行動台510依序通過R11 與R12 之間的三個區域，即區域a、區域b、區域c，類似地，行動台 520依序通過R21 與R22 之間的三個區域，即區域c'、區域b'、區域a'，並且此兩行動台在重疊的RAU(即R12 與R21 )會車。
在一RoF或OFDM系統中，當與行動台較近的RAU有較長的光纖長度，會造成較近行動台的RAU之傳輸延遲會較長於距離行動台較遠的RAU之傳輸延遲。如果接收端又無法偵測到較弱的路徑(weaker path)，並且使用此較長路徑做為接收信號的開始，那麼就有可能引起符元間干擾(Inter-Symbol-Interference，ISI)，並且降低系統效能。當行動台接收到來自多個RAUs的信號時，只有在相對發射功率(relative power，記為|γ2 -γ1 |)與相對傳輸延遲(relative delay，記為| τ2 -τ1 |)具有特定的關係下，才會發生系統效能衰退的情形，此特定關係根據系統參數決定，系統參數如調變與編碼率、吞吐量等，其中γ1 與τ1 分別是經由RAU1的發射功率與信號傳輸延遲時間，γ2 與τ2 分別是經由RAU2的發射功率與信號傳輸延遲時間。
第六圖是一實驗結果，說明數個特定的相對發射功率|γ2 -γ1 |，其相對傳輸延遲| τ2 -τ1 |與吞吐量的關係圖，其中，兩路徑的相對發射功率γ1 -γ2 是從-6dB至6dB，相對傳輸延遲| τ2 -τ1 |是從0.1GI至0.9GI。根據第六圖的實驗結果，系統的吞吐量在下列的條件下，不會受到影響： 對於所有的相對傳輸延遲，|γ2 -γ1 |≧6dB；或是 對於所有的相對發射功率，| τ2 -τ1 |≦0.3GI。 否則，此吞吐量可能會衰退或甚至掉落至0(drop to zero)。
所以，本揭露實施例定義三個臨界值(critical thresholds)，來判斷一行動台是否能夠維持穩定的連線(stable connection)以及是否能夠成功地將接收信號解碼。此三個臨界值的定義及說明如下，其中此行動台位於兩RAUs(分別記為Rn 與Rn+1 )之間，γn 與γn+1 分別是來自Rn 與Rn+1 的接收信號強度。
(a)當接收信號強度低於一臨界值T γ 時，此行動台不能夠維持穩定的連線；(b)當|γn -γn+1 |≧一臨界值T△γ ，並且接收信號強度高於T γ 時，行動台能夠成功地將接收信號解碼；(c)當|τn -τn+1 |≦T△τ ，並且接收信號強度高於T γ 時，行動台能夠成功地將接收信號解碼。
三臨界值T γ 、T△γ 與T△τ 的實際值(actual value)可參考如實驗量測而得到，且與行動台的設計、基地台提供的調變與編碼方式(Modulation and Coding Scheme，MCS)如四階相移鍵控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)等有關。
根據此三種臨界值，本揭露實施例同時設計一種RAU發射功率切換方法(power switching method)來調整RAU發射功率，以消除由於不等長光纖所引致的延遲擴展超過。此RAU發射功率切換方法是用在前述之單向模式。在單一模式中，當行動台接近預先規劃於一查詢表 (Lookup Table，LUT)上的切換位置(switching point)時，便會送出此查詢表中規劃的操作指令來控制特定的RAU。對於前述之會車模式，本揭露實施例針對不同的會車條件，設計相對應的會車模式表(cross mode table)，來描述兩行動台各自於不同區間時，多個RAUs的控制方式；並且當其中任一行動台的位置越過一臨界點時，就會根據會車模式表送出操作指令來控制特定的RAU。
依此，於在線(on-line)操作時，本揭露實施例可根據行動台的即時資訊，例如行動台的位置、速度、以及相對距離(出現多個行動台時)，並配合查表來執行事先規劃好的RAUs的操作指令，並在單向模式與會車模式間切換。本揭露實施例可藉由一模式選擇模組(mode selection module)來持續更新行動台的即時資訊，如位置(里程)、移動速度(含方向)以及與行動台最近的兩RAUs，並且決定要進入一會車模式或是一單向模式。
承上述，第七圖是根據本揭露一實施例，說明一種在一RoF通訊系統中抑制干擾的方法。此RoF通訊系統備有多個RAUs。參考第七圖，此方法藉由一模式選擇模組710來持續更新至少一行動台的即時資訊(步驟712)，例如此至少一行動台的位置(里程)、移動速度(含方向)以及與每一行動台最近的兩RAUs，並且決定進入一會車模式或是一單向模式(步驟714)。在單向模式720中，當其中一行動台接近一切換點時(步驟722，是)，此方法送出一 單向模式指令(步驟724)，來控制至少一第一特定的RAU；否則，此方法回至步驟712，持續更新至少一行動台的即時資訊。
在會車模式730中，先判斷一當下的會車條件是否為一新的會車條件(步驟732)。當一當下的會車條件為一新的會車條件時(步驟732，是)，此方法產生一新的會車模式表(步驟734)；並且，判斷此至少一行動台中任一行動台的位置是否越過一臨界點(步驟736)；當一當下的會車條件不是一新的會車條件時(步驟732，否)，此方法執行步驟736，判斷此至少一行動台中任一行動台的位置是否越過一臨界點。當此至少一行動台中任一行動台的位置越過一臨界點時(步驟736，是)，此方法根據一相對應的會車模式表，送出一會車模式指令(步驟738)，來控制至少一第二特定的RAU。當此至少一行動台中任一行動台的位置無越過一臨界點時(步驟736，否)，此方法回至步驟712，持續更新至少一行動台的即時資訊。
在步驟714中，模式選擇模組710根據兩行動台之每一行動台的位置資訊如行駛里程數(mileage)、估計速度(estimated speed)、以及最近的兩RAUs，來判斷此兩行動台是否會發生會車，以決定進入一會車模式或是一單向模式。在單向模式720的運作中，一單向模式指令是依賴一LUT所預先產生的一元素來執行，此LUT的每一元素至少包含一里程數(mileage)欄位、一RAU欄位、以及此RAU 欄位中一特定RAU之發射功率的控制方式。所以，當此行動台接近該切換點時，表示此行動台移動至此LUT中一對應元素之里程欄位裡的里程數，此時，送出的單向模式指令就會根據該元素的內容來執行，也就是說，此送出的單向模式指令會控制該元素之RAU欄位中該特定RAU的發射功率。第八圖是根據本揭露一實施例，說明產生一LUT的流程。
參考第八圖，對於位於兩RAUs(分別記為Rn 與Rn+1 )之間的一行動台，判斷多路徑是否不造成干擾(步驟805)。當是不造成干擾時(步驟805，是)，結束處裡產生此LUT的流程；當會造成干擾時(步驟805，否)，根據此兩RAUs之光纖長度(分別記為Ln 與Ln+1 )的關係，分兩種情況來檢查。第一種情況是Ln <Ln+1 ，第二種情況是Ln ≧Ln+1 。在第一種情況(Ln <Ln+1 )時，決定一第一切換點dn,s (步驟810)；在步驟812中，當此行動台行經Rn (即，此行動台的里程數為mn )時，衰減(attenuate)Rn+1 的發射功率例如2T△γ dB(此控制方式例如可記為-2T△γ dB)；直到此行動台在第一切換點(即，此行動台與Rn 距離為dn,s ，其里程數為mn +dn,s )時，恢復Rn+1 的發射功率(此控制方式例如可記為0dB)，如步驟814所示。如上述所載，步驟812之行動台的里程數mn 、Rn+1 、以及衰減Rn+1 之發射功率的控制方式(例如-2T△γ dB)；以及步驟814之行動台的里程數mn +第一切換點dn,s 、Rn+1 、以及恢復Rn+1 之發射功率(此控制方式例如可記為0dB)的前述資訊是預先分別填入在一LUT的 兩元素中。
在第二種情況(Ln ≧Ln+1 )時，決定一第二切換點dk,s (步驟820)；在步驟822中，行動台尚未移動至第二切換點dk,s 前，Rn 與Rn+1 都以最大功率發射。當行動台移動至第二切換點dk,s 時，衰減Rn 的發射功率例如2T△γ dB(此控制方式例如可記為-2T△γ dB)，如步驟824所示。類似地，如上述所載，步驟822之行動台的里程數(mk )、Rk 、以及Rk 以最大發射功率；及步驟824之行動台的里程數(mk +第二切換點)、Rn 、以及與衰減Rn 之發射功率的前述資訊也是預先被分別填入於此LUT的另外兩元素中。
承上述第八圖的說明，所產生之LUT的範例如第九圖所示。其中，查詢表(LUT)900的每一元素包含一里程(mileage)欄位、一RAU欄位、以及此RAU欄位中一特定RAU之發射功率的控制方式。如第九圖所示，元素912及元素914之各欄位的內容是根據上述第一種情況(Ln <Ln+1 )產生的，元素922及元素924之各欄位的內容是根據上述第二種情況(Ln ≧Ln+1 )產生的。
在第八圖之第一種情況(Ln <Ln+1 )的步驟805中，對於此行動台，令dn,1 與dn,2 分別代表兩個與Rn 的距離，其中△γn (d n,1 )=T△γ 以及△γn (d n,2 )=-T△γ 。當從Rn 到此行動台的距離d小於dn,1 (即d<dn,1 )或是大於等於d n,2 時，|△γn (d )|大於T△γ 並且多路徑不會造成干擾。當Rn 至此行動台的距 離d介於dn,1 與d n,2 時，可利用下列式(1)與式(2)來檢查是否|△τn (d )|≦T△τ ，使得多路徑不會造成干擾：
其中D是Rn 與Rn+1 之間的距離，v f 與v a 分別是在光纖中與空氣中的信號傳輸速度。
換句話說，當一行動台看到不同RAUs的信號強度，兩RAUs的信號強度相差超過臨界值T△γ 時，較弱的信號可視為干擾且不影響行動台的接收性能。當行動台看到不同RAUs的信號延遲，兩RAUs之信號延遲的相距小於臨界值T△τ 時，不論兩RAUs之發射功率的相差△γ其大小為何，都不影響行動台的接收性能。T△γ 與T△τ 值可由靜態實驗量測而得到。若滿足式(1)與式(2)，則在Rn 與Rn+1 之間不必進行RAU之發射功率的控制。當Ln =Ln+1 且有適當的細胞元規劃(cell plan)，通常式(1)與式(2)會自動滿足。
上述第一種情況下的第一切換點dn,s 可利用下列函式(3)來決定：d n ,s =min{d n ,3 ,d n ,4 ,d n ,5 } (3)其中γn (d n,3 )=Tγ ，△γn (d n,4 )=-T△γ ，以及△τn (d n,5 )=-T△τ 。也就是說，上述最小值函式(min)可根據行動台接收Rn 之信號強度的一臨界值Tγ 、兩RAUs之相對發射功率(relative power)的一負臨界值(-T△γ )、以及兩RAUs之相對信號傳輸延遲(relative delay)的一負臨界值(-T△τ )來決定。若d n,s =d n,3 ，則Rn 要再經額外衰減使△γn (d n,s )=-T△γ 。第一種情況下的發射功率的控制方式如第十A圖所示，當一行動台M行經Rn 時，將Rn+1 的發射功率衰減2T△γ dB，如箭頭1012所指；直到此行動台在第一切換點dn,s 時，恢復Rn+1 的發射功率，如箭頭1014所指。第二種情況(Ln ≧Ln+1 )下的第二切換點dn,s 可利用下列函式(4)來決定：d n ,s =max{d n ,3 ,d n ,4 ,d n ,5 } (4)其中γn+1 (d n,3 )=Tγ ，△γn (d n,4 )=T△γ ，以及△τn (d n,5 )=T△τ 。也就是說，上述最大值函式(max)可根據行動台接收Rn+1 之信號強度的一臨界值(Tγ )、兩RAUs之相對發射功率的一正臨界值(T△γ )、以及兩RAUs之相對信號傳輸延遲的一正臨界值T△τ 來決定。第二種情況下的發射功率的控制方式如第十B圖所示，當行動台行經Rn 時，Rn 與Rn+1 都以最大功率發射；直到此行動台移動至一第二切換點dn,s 時，將Rn 的發射功率衰減例如2T△γ dB，如如箭頭1022所指。第十A圖與第十B圖中，橫軸代表行動台的位置，縱軸代表△γn (即γn -γn+1 )。
上述第八圖、第九圖、以及第十A圖與第十B圖是用於單向模式的運作。當系統是第四圖或第五圖中的情境時，例如兩行動台逐漸接近時，模式選擇模組710會根據判斷出的會車條件切換至會車模式。假設一行動台同時只 會收到最多兩個RAUs的信號，將第一行動台M1 收到的兩個RAUs命為R1,1 與R1,2 ，第二行動台M2 收到的兩個RAUs命為R2,1 與R2,2 。根據本揭露實施例，切換至會車模式的條件為R1,i 等於R2,j ，其中i屬於{1,2}，j屬於{1,2}。切換至會車模式的條件R1,i 等於R2,j 分別對應到三種會車模式，分別如第十一A圖之會車模式1110、第十一B圖之會車模式1120、以及第十一C圖之會車模式1130所示。其中兩行動台M1 與M2 各自會落於三個區域其中之一，總共有九種可能的組合，例如會車模式1110中，行動台M1 落於區域a、區域b、區域c此三區域其中之一區域b；而行動台M2 落於區域a'、區域b'、區域c'此三區域其中之一區域b'。此三種會車模式依序對應到三個階段(phase)。對每一階段，會建立一對應的會車模式表(cross mode table)。
在十一A圖中，切換至會車模式1110的條件是R1,2 =R2,1 ，也就是說，R1,2 與R2,1 代表同一RAU。在第十一B圖中，切換至會車模式1120的條件是R1,2 =R2,2 ，也就是說，R1,2 與R2,2 代表同一RAU。在第十一C圖中，切換至會車模式1130的條件是R1,1 =R2,2 ，也就是說，R1,2 與R2,1 代表同一RAU。類似地，本揭露實施例可根據給定的系統參數如上述的臨界值，來預先決定每一會車模式的各RAU的控制方式與行動台位置的關係。再根據行動台即時的位置、速度與相對距離的資訊，配合查表執行事先規劃好的RAU的控制方式。
以下說明每一會車模式各自對應的一會車模式表。此會車模式表敘述每一種可能組合之事先規劃好的RAU的控制方式。在每一會車模式表中，兩行動台在每一種可能組合之事先規劃好的RAU的控制方式可使用一向量來表示，向量中每一元素表示多個RAUs中每一RAU的發射功率衰減值。根據本揭露一實施例，但不限定於僅此實施例，當此向量中的元素為0時，此元素對應的RAU不會被衰減並且以其最大發射功率(full power)來傳送。當此向量中的元素為-2T時，此元素對應的RAU會被衰減2TdB。當此向量中的元素為x時，表示忽略(don’t care)。
在十一A圖中的會車模式1110的情境下(即R1,2 =R2,1 時)，R1,2 與R2,1 代表同一RAU，令從基地台至三個RAUs(即R1,1 、R1,2 、R2,2 )的光纖長度分別為L1 、L2 與L3 。根據本揭露一實施例，第十二圖是R1,2 等於R2,1 的會車模式的情境下，所產生的會車模式表1200。參考第十二圖，可窺知每一種可能組合之RAU的控制方式與從基地台至多個RAUs(此例為R1,1 、R1,2 、R2,2 )的光纖長度有關。以R1,1 、R1,2 、R2,2 的光纖長度分別為L1 、L2 與L3 為例說明如下。
當L1<L2<L3時，行動台M1 收到的R1,1 與R1,2 其發射功率的控制方式與前述第十A圖之第一種情況下的控制方式相同；而行動台M2 收到的R1,2 (R1,2 =R2,1 )與R2,2 其發射功率的控制方式與前述第十B圖之第二種情況下的控 制方式相同。當L1>L2且L2<L3時，行動台M1 收到的R1,1 與R1,2 其發射功率的控制方式與前述第十B圖之第二種情況下的控制方式相同；而行動台M2 收到的R1,2 (R1,2 =R2,1 )與R2,2 其發射功率的控制方式與前述第十B圖之第二種情況下的控制方式相同。當L1>L2>L3時，行動台M1 收到的R1,1 與R1,2 其發射功率的控制方式與前述第十B圖之第二種情況下的控制方式相同；而行動台M2 收到的R1,2 (R1,2 =R2,1 )與R2,2 其發射功率的控制方式與前述第十A圖之第一種情況下的控制方式相同。
第十二圖的會車模式表1200中，代表九種組合(i,j)，i從1至3且j從1至3，之RAU控制方式的九個向量中，向量[0 0 0]、向量[0 0-2T]、及向量[0-2T 0]的控制方式是容易決定的。若組合(2,2)及組合(2,3)的向量被設定為[0-2T-2T]或是[0 0-2T]的情況時，會發生衝突情況(conflict situation)。解決此衝突的RAU控制方式為，將組合(2,2)及組合(2,3)的向量設定為[-2T 0-2T]。第十三A圖與第十三B圖說明當組合(2,2)及組合(2,3)的向量分別被設定為[0-2T-2T]與[0 0-2T]時，可能發生的衝突情況。第十三C圖是根據本揭露一實施例，說明當組合(2,2)及組合(2,3)的向量分別被設定為[-2T 0-2T]的情況。
如第十三A圖所示，當組合(2,2)及組合(2,3)的向量被設定為[0-2T-2T]時，因為行動台M2 收到的R2,1 (R1,2 =R2,1 )與R2,2 的發射功率皆被衰減，所以行動台M2 可能遭遇到 弱信號強度(weak signal strength)的情形。如第十三B圖所示，當組合(2,2)及組合(2,3)的向量被設定為[0 0-2T]時，因為行動台M1 受到干擾，所以行動台M1 的吞吐量可能會下降。如第十三C圖所示，當組合(2,2)及組合(2,3)的向量被設定為[-2T 0-2T]時，位於區域b的行動台M1 與位於區域b’或a’的行動台M2 之間的RAU(即R1,2 或R2,1 )是主要的服務遠端天線單元(serving RAU)並且維持最大的發射功率，所以，行動台M1 與行動台M2 不會發生衝突的情況。第十三C圖的RAU控制方式可以解決前述第十三A圖與第十三B圖之衝突情況。
第十四圖是根據本揭露一實施例，說明R1,1 等於R2,1 的會車模式1120的情境下，所產生的會車模式表1400。第十四圖的情境中，可窺知行動台M1 的兩個RAUs等同行動台M2 的兩個RAUs。會車模式表1400中每一種可能組合之RAU的控制方式與R1,1 、R1,2 的光纖長度(分別為L1 、L2 )有關。在會車模式表1400中，將R1,1 與R1,2 之間分成a、b、c三個區域，行動台M1 與行動台M2 各自會落於此三個區域其中之一。當L1<L2時，行動台M1 收到的R1,1 與R1,2 其發射功率的控制方式與前述第十A圖之第一種情況下的控制方式相同；而行動台M2 收到的R2,1 (R1,1 =R2,1 )與R2,2 其發射功率的控制方式與前述第十B圖之第二種情況下的控制方式相同。當L1>L2時，行動台M1 收到的R1,1 與R1,2 其發射功率的控制方式與前述第十B圖之第二種情況下的控制方式相同；而行動台M2 收到的 R2,1 (R2,1 =R1,1 )與R2,2 其發射功率的控制方式與前述第十A圖之第一種情況下的控制方式相同。
第十五圖是根據本揭露一實施例，說明R1,1 等於R2,2 的會車模式1130的情境下，所產生的會車模式表1500。參考第十五圖，當L1<L2<L3時，行動台M1 收到的R1,1 與R1,2 其發射功率的控制方式與前述第十A圖之第一種情況下的控制方式相同；而行動台M2 收到的R2,1 與R2,2 (R2,2 =R1,1 )其發射功率的控制方式與前述第十B圖之第二種情況下的控制方式相同。當L1>L2並且L2<L3時，行動台M1 收到的R1,1 與R1,2 其發射功率的控制方式與前述第十A圖之第一種情況下的控制方式相同；而行動台M2 收到的R2,1 與R2,2 (R2,2 =R1,1 )其發射功率的控制方式與前述第十A圖之第一種情況下的控制方式相同。當L1>L2>L3時，行動台M1 收到的R1,1 與R1,2 其發射功率的控制方式與前述第十B圖之第二種情況下的控制方式相同；而行動台M2 收到的R2,1 與R2,2 (R2,2 =R1,1 )其發射功率的控制方式與前述第十A圖之第一種情況下的控制方式相同。
承上述，本揭露實施例可根據給定的系統參數如上述的臨界值，以離線的方式來預先決定各RAU的控制方式與行動台位置的關係。在線上操作時，則根據行動台即時的位置、速度與相對距離(出現複數行動台時)資訊，配合查表執行事先規劃好的RAU的控制方式，並在單向模式與會車模式間進行切換。
利用上述RoF通訊系統中抑制干擾的方法，第十六圖是根據本揭露一實施例，說明一種RoF通訊系統中抑制干擾的裝置，配置於一RoF切換控制器(switch controller)1699。參考第十六圖，此抑制干擾的裝置可包含模式選擇模組710、一會車模式模組1610、以及一單向模式模組1620。模式選擇模組710配置來持續更新至少一行動台的即時資訊1650，並且決定選擇一會車模式1641或是一單向模式1642。當此單向模式被選擇時，單向模式模組1620於一行動台接近一切換點時，送出一單向模式指令1623給RoF切換控制器1699，來控制至少一第一特定的遠端天線單元(RAU)。當此會車模式被選擇時，會車模式模組1610判斷一當下的會車條件為一新的會車條件後，產生一新的會車模式表，並且於此至少一行動台中任一行動台的位置越過一臨界點時，根據一相對應的會車模式表，送出一會車模式指令1613給RoF切換控制器1699，來控制至少一第二特定的RAU。
第十七圖是根據本揭露一實施例，說明RoF切換控制器1699利用第十六圖之抑制干擾的裝置，在一RoF系統中的運作。參考第十七圖，模式選擇模組710根據估算出的行動台即時資訊，例如行動台的位置(里程)1703、移動速度(含方向)1705、以及與每一行動台最近的兩RAUs等，將選出的會車模式或是單向模式輸入至一第一切換器1701，以傳送至RoF切換控制器1699。當單向模式1642 被選擇時，模式選擇模組710藉由第一切換器(switch)1701，將單向模式1642分別傳送至單向模式模組1620與一第二切換器1702。當會車模式被選擇時，模式選擇模組710藉由第一切換器1701，將會車模式1641分別傳送至會車模式模組1610與第二切換器1702。單向模式模組1620從一查詢表1725讀出至少一單向模式指令1623中至少一第一特定的RAU控制方式，並輸入第二切換器1702，以傳送給RoF切換控制器1699。會車模式模組1610從相對應的會車模式表讀出至少一會車模式指令1613中至少一第二特定的RAU控制方式，並輸入第二切換器1702，以傳送給RoF切換控制器1699。RoF切換控制器1699根據第二切換器1702的輸出，將至少一RAU控制方式1777傳送至一RoF系統中的一頭端單元行庫(HEU bank)1766，來控制此RoF系統中一或多個特定的RAUs。在此RoF系統中，一基地台1788可經由分散在不同地理位置的多個RAUs，例如RAU1 至RAUk ，來傳收信號至/自行動台。RoF切換控制器1699也可參考基地台1788提供的調變與編碼方式(MCS)的靜態量測資訊來得到前述的三種臨界值。
單向模式下RAU的控制方式、會車模式下RAU的控制方式、單向模式與會車模式的選擇與切換方式、產生LUT的流程、判斷多路徑干擾與否、臨界值的定義、切換點的決定等技術特徵如前述本揭露實施例所述，此處不再重述。
綜上所述，本揭露實施例提供一種光載無線(RoF)通訊系統中抑制干擾的方法與裝置。其技術根據給定的系統參數，以離線的方式決定各RAU的控制方式與行動台位置的關係。並且在線上操作時，根據行動台即時的位置、速度與相對距離(出現複數行動台時)資訊，配合查表執行即時RAU的控制，使RoF系統可判斷多路徑模式是否會造成連線中斷，並自動調整RAU的發射功率，具備可調整、實現簡單且不影響頻譜效益的特性。
以上所述者僅為本揭露實施例，當不能依此限定本揭露實施之範圍。即舉凡本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍。
100‧‧‧光載無線系統
110‧‧‧基地台
L1、L2‧‧‧光纖長度
τ 1、τ 2‧‧‧信號傳輸時間
γ1 、γ2 ‧‧‧發射功率
D‧‧‧RAU1與RAU2的距離
RAU‧‧‧遠端天線單元
D‧‧‧RAU1與行動台的近似距離
212‧‧‧虛線曲線圖(光纖不等長時的吞吐量)
214‧‧‧實線曲線圖(光纖長度等長後的吞吐量)
222‧‧‧虛線曲線圖(光纖不等長時的載波-干擾及雜訊比)
224‧‧‧實線曲線圖(光纖長度等長後的載波-干擾及雜訊比)
310‧‧‧可用的頻譜的一部份
320‧‧‧保護區間
400‧‧‧RAU
410、420‧‧‧行動台
RAU‧‧‧遠端天線單元
510、520‧‧‧行動台
R11 、R12 ‧‧‧行動台510可收到信號的兩個RAUs
R21 、R22 ‧‧‧行動台520可收到信號的兩個RAUs
a、b、c R11 與R12 ‧‧‧之間的三個區域
c'、b'、a' R21 與R22 ‧‧‧之間的三個區域
γ1 ‧‧‧經由RAU1的發射功率
γ2 ‧‧‧經由RAU2的發射功率
τ1 ‧‧‧經由RAU1的信號傳輸延遲時間
τ2 ‧‧‧經由RAU2的信號傳輸延遲時間
| τ2 -τ1 |‧‧‧相對傳輸延遲
γ1 -γ2 ‧‧‧相對發射功率
GI‧‧‧保護區間
710‧‧‧模式選擇模組
720‧‧‧單向模式
730‧‧‧會車模式
712‧‧‧持續更新至少一行動台的即時資訊
714‧‧‧決定進入一會車模式或是一單向模式
722‧‧‧其中一行動台是否接近一切換點？
724‧‧‧送出一單向模式指令
732‧‧‧一當下的會車條件是否為一新的會車條件？
734‧‧‧產生一新的會車模式表
736‧‧‧此至少一行動台中任一行動台的位置是否越過一臨界點？
738‧‧‧送出一會車模式指令
805‧‧‧判斷多路徑是否不造成干擾
810‧‧‧決定一第一切換點dn,s
812‧‧‧行經Rn 時，衰減Rn+1 的發射功率
814‧‧‧在切換點dn,s 時，恢復Rn+1 的發射功率
820‧‧‧決定一第二切換點dk,s
822‧‧‧行動台尚未移動至第二切換點dk,s 前，Rn 與Rn+1 都以最大功率發射
824‧‧‧至第二切換點dk,s 時，衰減Rn 的發射功率
900‧‧‧查詢表
912、914、922、924‧‧‧元素
T△γ ‧‧‧臨界值
dn,s ‧‧‧切換點
mn ‧‧‧行動台的里程數
Rn 、Rn+1 ‧‧‧RAUs
1012‧‧‧將Rn+1 的發射功率衰減2T△γ dB
1014‧‧‧恢復Rn+1 的發射功率
1022‧‧‧將Rn 的發射功率衰減2T△γ dB
1110、1120、1130‧‧‧會車模式
M1 、M2 ‧‧‧行動台
1200‧‧‧會車模式表
1400‧‧‧會車模式表
1500‧‧‧會車模式表
1699‧‧‧RoF切換控制器
RoF‧‧‧光載無線
1610‧‧‧會車模式模組
1620‧‧‧單向模式模組
1613‧‧‧會車模式指令
1623‧‧‧單向模式指令
1650‧‧‧至少一行動台的即時資訊
1701‧‧‧第一切換器
1702‧‧‧第二切換器
1703‧‧‧行動台的位置
1705‧‧‧行動台的移動速度
1725‧‧‧查詢表
1766‧‧‧頭端單元行庫
1777‧‧‧RAU控制方式
1788‧‧‧基地台
第一圖是一光載無線通訊系統模型的一範例示意圖。
第二A圖是光纖長度對吞吐量的曲線圖。
第二B圖是比較光纖長度對載波-干擾及雜訊比的曲線圖。
第三圖是一範例示意圖，說明在一OFDM系統中，調整保護區間的長度。
第四圖是根據本揭露一實施例，說明一種會車模式的情境。
第五圖是根據本揭露實施例，說明另一種會車模式的情境。
第六圖是一實驗結果，說明數個特定的相對發射功率，其相對傳輸延遲與吞吐量的關係圖。
第七圖是根據本揭露一實施例，說明一種RoF通訊系統中抑制干擾的方法。
第八圖是根據本揭露一實施例，說明產生一LUT的流程。
第九圖是根據本揭露一實施例，說明依第八圖的流程所產生的LUT的範例。
第十A圖與第十B圖是根據本揭露實施例，分別說明單向模式中第一種情況與第二種情況的RAU控制。
十一A圖、第十一B圖、以及第十一C圖是根據本揭露實施例，說明切換至會車模式的條件R1,i 等於R2,j 分別對應到三種會車模式。
第十二圖是根據本揭露一實施例，說明R1,2 等於R2,1 的會車模式的情境下，所產生的會車模式表。
第十三A圖、第十三B圖、及第十三C圖是根據本揭露 實施例，說明第十二圖中組合(2,2)及組合(2,3)的向量分別被設定為[0-2T-2T]、[0 0-2T]、以及[-2T 0-2T]的情況。
第十四圖是根據本揭露一實施例，說明R1,1 等於R2,1 的會車模式的情境下，所產生的會車模式表。
第十五圖是根據本揭露一實施例，說明R1,1 等於R2,2 的會車模式的情境下，所產生的會車模式表。
第十六圖是根據本揭露一實施例，說明一種RoF通訊系統中抑制干擾的裝置。
第十七圖是根據本揭露一實施例，說明說明RoF切換控制器利用抑制干擾的裝置，在一RoF系統中的運作。
710‧‧‧模式選擇模組
720‧‧‧單向模式
730‧‧‧會車模式
712‧‧‧持續更新至少一行動台的即時資訊
714‧‧‧決定進入一會車模式或是一單向模式
722‧‧‧其中一行動台是否接近一切換點？
724‧‧‧送出一單向模式指令
732‧‧‧一當下的會車條件是否為一新的會車條件？
734‧‧‧產生一新的會車模式表
736‧‧‧此至少一行動台中任一行動台的位置是否越過一臨界點？
738‧‧‧送出一會車模式指令

Claims (22)

  1. 一種光載無線(RoF)通訊系統中抑制干擾的方法，包含：藉由一模式選擇模組來更新至少一行動台的即時資訊，並且決定進入一會車模式或是一單向模式；在該單向模式中，當該至少一行動台之其中一行動台接近一切換點時，送出一單向模式指令來控制至少一第一特定的遠端天線單元(RAU)；以及在該會車模式中，當一當下的會車條件為一新的會車條件時，產生一新的會車模式表，並且當該至少一行動台中任一行動台的位置越過一臨界點時，根據一相對應的會車模式表，送出一會車模式指令來控制至少一第二特定的RAU。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之抑制干擾的方法，其中該單向模式指令是依賴一查詢表所產生的多個元素中一對應的元素來執行，該查詢表的每一元素至少包含一里程欄位、一RAU欄位、以及該RAU欄位中一特定RAU之發射功率的一控制方式。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之抑制干擾的方法，其中該模式選擇模組根據一第一行動台與一第二行動台之每一行動台的一位置資訊、一估計速度、以及最近的兩RAUs，來判斷該第一行動台與該第二行動台是否會發生會車，以決定進入該會車模式或是該單向模式。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之抑制干擾的方法，其中對於位於具有一第一光纖長度的一第一RAU與具有一第二光纖長度的一第二RAU之間的一行動台，當多路徑 會造成干擾時，進入該單向模式。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之抑制干擾的方法，該方法預先產生一查詢表，並且當該第一光纖長度小於該第二光纖長度時，該查詢表預先包含：當該行動台行經該第一RAU時，該行動台的一第一里程數、該第二RAU、以及衰減該第二RAU的一第二發射功率的資訊；以及當該行動台在一第一切換點時，該行動台的一第二里程數、該第二RAU、以及恢復該第二發射功率的資訊。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之抑制干擾的方法，該方法預先產生一查詢表，並且當該第一光纖長度大於等於該第二光纖長度時，該查詢表預先包含：當該行動台行經該第一RAU時，該行動台的一第一里程數、該第一RAU、以及恢復該第一RAU的一第一發射功率的資訊；以及當該行動台移動至一第二切換點時，該行動台的一第二里程數、該第一RAU、以及衰減該第一RAU的該第一發射功率的資訊。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之抑制干擾的方法，其中該方法在該單向模式中，利用一RAU發射功率切換方法來調整位於具有一第一光纖長度的一第一RAU與具有一第二光纖長度的一第二RAU之間的一行動台的該第一RAU的一第一發射功率與該第二RAU的一第二發射功率。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之抑制干擾的方法，其中當 該第一光纖長度小於該第二光纖長度時，該RAU發射功率切換方法包含：決定一第一切換點，並且當該行動台行經該第一RAU時，衰減該第二RAU的一第二發射功率；以及當該行動台在該第一切換點時，恢復該第二RAU的該第二發射功率。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之抑制干擾的方法，其中當該第一光纖長度大於等於該第二光纖長度時，該RAU發射功率切換方法包含：當該行動台行經該第一RAU時，該第一與該第二RAU分別以一第一發射功率與一第二發射功率發射；以及當該行動台移動至一第二切換點時，衰減該第一發射功率。
  10. 如申請專利範圍第3項所述之抑制干擾的方法，其中當該第一行動台的該兩RAUs與該第二行動台該兩RAUs有一或兩RAUs重疊時，該模式選擇模組判斷該第一行動台與該第二行動台會發生會車，並且進入該會車模式。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之抑制干擾的方法，其中該方法針對多種會車條件的每一會車條件，產生一相對應的會車模式表，來描述該第一行動台與該第二行動台各自於不同區間時，對該至少一第二特定的RAU的至少一控制方式。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之抑制干擾的方法，其中該多種會車條件至少包括R1,2 等於R2,1 、R1,1 等於R2,1 、 以及R1,1 等於R2,2 ，之前述三種會車條件，其中R1,1 與R1,2 代表該第一行動台最近的該兩RAUs，R2,1 與R2,2 代表該第二行動台最近的該兩RAUs。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之抑制干擾的方法，其中當一會車條件是R1,2 等於R2,1 時，該第一行動台與該第二行動台之間的一主要的服務RAU以一最大發射功率發射。
  14. 如申請專利範圍第5項所述之抑制干擾的方法，其中該第一切換點根據該行動台接收該第一RAU之信號強度的一臨界值、該第一RAU與該第二RAU之相對發射功率的一負臨界值、以及該第一RAU與該第二RAU之相對信號傳輸延遲的一負臨界值來決定。
  15. 如申請專利範圍第6項所述之抑制干擾的方法，其中該第二切換點根據該行動台接收該第二RAU之信號強度的一臨界值、該第一RAU與該第二RAU之相對發射功率的一正臨界值、以及該第一RAU與該第二RAU之相對信號傳輸延遲的一正臨界值來決定。
  16. 一種光載無線(RoF)通訊系統中抑制干擾的裝置，配置於一RoF切換控制器，該裝置包含：一模式選擇模組，配置來更新至少一行動台的即時資訊，並且選擇一會車模式或是一單向模式；一單向模式模組，當該單向模式被選擇時，於一行動台接近一切換點時，送出一單向模式指令給該RoF切換控制器，來控制至少一第一特定的遠端天線單元(RAU)；以及 一會車模式模組，當該會車模式被選擇時，判斷一當下的會車條件為一新的會車條件後，產生一新的會車模式表，並且於該至少一行動台中任一行動台的位置越過一臨界點時，根據一相對應的會車模式表，送出一會車模式指令給該RoF切換控制器，來控制至少一第二特定的RAU。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之抑制干擾的裝置，其中當該單向模式被選擇時，該模式選擇模組藉由一第一切換器，將該單向模式分別傳送至該單向模式模組與一第二切換器，而當該會車模式被選擇時，將該會車模式分別傳送至該會車模式模組與該第二切換器。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之抑制干擾的裝置，其中該單向模式模組從一查詢表讀出至少一單向模式指令中至少一第一特定的RAU控制方式，並輸入該第二切換器，以傳送給該RoF切換控制器。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之抑制干擾的裝置，其中該會車模式模組從該相對應的會車模式表讀出至少一會車模式指令中至少一第二特定的RAU控制方式，並輸入該第二切換器，以傳送給該RoF切換控制器。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之抑制干擾的裝置，其中該RoF切換控制器根據一第二切換器的輸出，將至少一RAU控制方式傳送至一RoF系統中，來控制該RoF系統中一或多個特定的RAUs。
  21. 如申請專利範圍第18項所述之抑制干擾的裝置，其中該查詢表的多個元素中每一元素至少包含一里程欄 位、一RAU欄位、以及該RAU欄位中一特定RAU之發射功率的一控制方式。
  22. 如申請專利範圍第16項所述之抑制干擾的裝置，其中該模式選擇模組根據一第一行動台與一第二行動台之每一行動台的一位置資訊、一估計速度、以及最近的兩RAUs，來判斷該第一行動台與該第二行動台是否會發生會車，以選擇該會車模式或是該單向模式。
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