TWI783732B - 可選擇頻寬的通訊裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

一種用來選擇頻寬的第一通訊裝置，包含有一接收模組，用來根據一第一頻寬，從一第二通訊裝置接收一無線訊號；一量測模組，耦接於該接收模組，用來量測該無線訊號的一通訊品質；一處理模組，耦接於該量測模組，用來根據該第一頻寬及該通訊品質，選擇一第二頻寬；以及一傳送模組，耦接於該處理模組，用來傳送該第二頻寬的資訊到該第二通訊裝置，以供該第二通訊裝置根據該第二頻寬，傳送該無線訊號到該第一通訊裝置。

Description

可選擇頻寬的通訊裝置及方法
本發明相關於一種用於無線通訊系統的通訊裝置及方法，尤指可選擇頻寬以增加吞吐量的通訊裝置及方法。
在通訊裝置連接到基地台後，頻寬也同時被固定。為了使通訊裝置達到最高的吞吐量，該頻寬通常為通訊裝置所支援的最高頻寬。當訊號強度較高時，較高的頻寬的確可使通訊裝置獲得較高的吞吐量。但當訊號強度較低時，較高的頻寬反而會使通訊裝置獲得較低的吞吐量。
因此，如何使通訊裝置在不同的訊號強度下皆可獲得較高的吞吐量是一亟待解決的問題。
本發明提供了一種通訊裝置及方法，用來根據通訊品質選擇頻寬，以解決上述問題。
本發明揭露一種用來選擇頻寬的第一通訊裝置，包含有一接收模組，用來根據一第一頻寬，從一第二通訊裝置接收一無線訊號；一量測模組， 耦接於該接收模組，用來量測該無線訊號的一通訊品質；一處理模組，耦接於該量測模組，用來根據該第一頻寬及該通訊品質，選擇一第二頻寬；以及一傳送模組，耦接於該處理模組，用來傳送該第二頻寬的資訊到該第二通訊裝置，以供該第二通訊裝置根據該第二頻寬，傳送該無線訊號到該第一通訊裝置。
本發明另揭露一種選擇頻寬的方法，用於一第一通訊裝置，包含有根據一第一頻寬，從一第二通訊裝置接收一無線訊號；量測該無線訊號的一通訊品質；根據該第一頻寬及該通訊品質，選擇一第二頻寬；以及傳送該第二頻寬的資訊到該第二通訊裝置，以供該第二通訊裝置根據該第二頻寬，傳送該無線訊號到該第一通訊裝置。
10:無線通訊系統
20、CD1、CD2:通訊裝置
200:接收模組
210:量測模組
220:處理模組
230:傳送模組
60:流程
600、602、604、606、608、610:步驟
第1圖為本發明實施例一無線通訊系統的示意圖。
第2圖為本發明實施例一通訊裝置的示意圖。
第3圖為本發明實施例一改變頻寬的示意圖。
第4圖為本發明實施例一改變頻寬的示意圖。
第5圖為本發明實施例一改變頻寬的示意圖。
第6圖為本發明實施例一流程的流程圖。
第1圖為本發明實施例一通訊系統10的示意圖。通訊系統10可為任何使用正交分頻多工(orthogonal frequency-division multiplexing，OFDM)技術(或稱為離散多頻調變(discrete multi-tone modulation，DMT)技術)或其他通訊技 術的通訊系統，簡略地由一通訊裝置CD1及一通訊裝置CD2所組成。在第1圖中，通訊裝置CD1及通訊裝置CD2是用來說明通訊系統10之架構。舉例來說，通訊系統10可為無線區域網路(wireless local area network，WLAN)、數位視訊廣播(Digital Video Broadcasting，DVB)系統、長期演進(Long Term Evolution，LTE)系統、先進長期演進(LTE-advanced，LTE-A)系統、第五代(5th generation，5G)系統(或其演進版本)等無線通訊系統。無線區域網路可符合IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11n、IEEE 802.11ac、IEEE 802.11ad、IEEE 802.11af、IEEE 802.11ax等版本的標準，或為這些版本的後續版本，但不限於此。
舉例來說，通訊裝置CD1(或通訊裝置CD2)可為用戶端(user equipment，UE)、站點(station)、低成本裝置(例如機器型態通訊(machine type communication，MTC)裝置)、裝置對裝置(device-to-device，D2D)通訊裝置、窄頻物聯網(narrow-band IoT，NB-IoT)裝置、行動電話、筆記型電腦、平板電腦、電子書、可攜式電腦系統或以上所述裝置之結合。通訊裝置CD2(或通訊裝置CD1)可為行動網路中的基地台、無線區域網路中的存取點(access point，AP)或其他無線通訊裝置，但不限於此。
第2圖為本發明實施例一通訊裝置20的示意圖，用於實現第1圖的通訊裝置CD1，以與另一通訊裝置進行無線通訊。為便於說明，以下以通訊裝置CD1(通訊裝置20)及通訊裝置CD2(另一通訊裝置)為例，說明通訊裝置20的運作方式。通訊裝置CD1包含有接收模組200、量測模組210、處理模組220及傳送模組230。根據第一頻寬，接收模組200從通訊裝置CD2接收無線訊號(例如封包)。量測模組210耦接於接收模組200，用來量測(例如偵測、監控)無線訊號的通訊品質(例如訊號強度)。處理模組220耦接於量測模組210，用來根據第 一頻寬及通訊品質，選擇第二頻寬。傳送模組230耦接於處理模組220，用來傳送第二頻寬的資訊到另一通訊裝置，以供通訊裝置CD2根據第二頻寬，傳送無線訊號到通訊裝置CD1。也就是說，通訊裝置CD1會根據目前的頻寬及通訊品質來決定接下來要使用的頻寬，以及通知通訊裝置CD2使用新的頻寬來傳送無線訊號到通訊裝置CD1。換言之，根據通訊品質，通訊裝置CD1指示通訊裝置CD2使用不同的頻寬(例如最高頻寬)來進行無線通訊。因此，本發明可解決使用固定頻寬所產生的問題，改善通訊裝置的吞吐量。此外，在通訊品質更低(例如更遠的距離)的情況下，本發明仍可將無線通訊維持在連接狀態。
舉例來說，帶有第二頻寬的資訊可包含在IEEE 802.11n所定義的高吞吐量(high throughput，HT)動作訊框(action frame)中，例如通知通道改變寬度訊框(Notify Channel Width frame)。通訊裝置CD1可使用通知通道改變寬度訊框中的通道寬度欄位來通知通訊裝置CD2改變目前的頻寬。舉例來說，帶有第二頻寬的資訊可包含在IEEE 802.11ac所定義的超高吞吐量(very high throughput，VHT)動作訊框中，例如運作模式通知訊框(Operating Mode Notification frame)。通訊裝置CD1可使用運作模式通知訊框中的運作模式欄位(Operating Mode field)來通知通訊裝置CD2改變目前的頻寬。舉例來說，帶有第二頻寬的資訊可包含在IEEE 802.11ac所定義的其它封包中，例如運作模式通知元件(Operating Mode Notification element)。通訊裝置CD1可使用運作模式通知元件中的運作模式欄位來通知通訊裝置CD2改變目前的頻寬。舉例來說，帶有第二頻寬的資訊可包含在IEEE 802.11ax所定義的運作模式控制子欄位(Operating Mode Control subfield)中，通訊裝置CD1可使用運作模式控制子欄位來通知通訊裝置CD2改變目前的頻寬。
需注意的是，以上所述的實施例可應用於未來新推出的IEEE 802.11標準，而不限於此。上述的用來通知通訊裝置CD2的資訊可為(或被傳送在)「改變頻寬通知訊息/封包」。
在一實施例中，通訊裝置CD1根據一初始頻寬連接到通訊裝置CD2，以及根據第一頻寬、初始頻寬及通訊品質，處理模組220選擇第二頻寬。也就是說，通訊裝置CD1在選擇第二頻寬時，也會同時考慮建立連線時所使用的初始頻寬。在一實施例中，通訊品質小於第一數值，以及第二頻寬小於第一頻寬。也就是說，當通訊品質較差時，通訊裝置CD1會選擇較小的頻寬來進行通訊。在一實施例中，通訊品質大於第二數值，以及第二頻寬大於第一頻寬。也就是說，當通訊品質較佳時，通訊裝置CD1會選擇較大的頻寬來進行通訊。
在一實施例中，通訊品質包含有一接收通訊品質指示(received signal strength indication，RSSI)。在一實施例中，無線訊號符合IEEE 802.11標準的至少一版本，例如IEEE 802.11n、IEEE 802.11ac、IEEE 802.11ax等版本。也就是說，通訊裝置CD1及通訊裝置CD2可根據上述任一無線通訊標準來進行無線通訊。在一實施例中，通訊裝置CD2為一存取點。
在一實施例中，第一頻寬為20兆赫(MHz)、40兆赫、80兆赫或160兆赫。在一實施例中，第二頻寬為20兆赫、40兆赫、80兆赫或160兆赫。
以下以數個實施例舉例說明通訊裝置CD1的運作方式。
第3圖為本發明實施例一改變頻寬的示意圖。通訊裝置CD1以40兆赫 的頻寬連接到通訊裝置CD2，以及通訊裝置CD1量測接收通訊品質指示。當接收通訊品質指示小於第一數值(例如-70dbm)時(例如當通訊裝置CD1遠離通訊裝置CD2時)，通訊裝置CD1選擇頻寬20兆赫，以及傳送20兆赫的資訊到通訊裝置CD2，以通知通訊裝置CD2將頻寬降低到20兆赫。當接收通訊品質指示大於第二數值(例如-60dbm)(例如當通訊裝置CD1接近通訊裝置CD2時)以及通訊裝置CD2支援頻寬40兆赫時，通訊裝置CD1選擇頻寬40兆赫，以及傳送40兆赫的資訊到通訊裝置CD2，以通知通訊裝置CD2將頻寬升高到40兆赫。
第4圖為本發明實施例一改變頻寬的示意圖。通訊裝置CD1以80兆赫的頻寬連接到通訊裝置CD2，以及通訊裝置CD1量測接收通訊品質指示。當接收通訊品質指示小於第三數值(例如-67dbm)時(例如當通訊裝置CD1遠離通訊裝置CD2時)，通訊裝置CD1選擇頻寬40兆赫，以及傳送40兆赫的資訊到通訊裝置CD2，以通知通訊裝置CD2將頻寬降低到40兆赫。當接收通訊品質指示小於第一數值(例如-70dbm)時，通訊裝置CD1選擇頻寬20兆赫，以及傳送20兆赫的資訊到通訊裝置CD2，以通知通訊裝置CD2將頻寬降低到20兆赫。
當接收通訊品質指示大於第二數值(例如-60dbm)時(例如當通訊裝置CD1接近通訊裝置CD2時)，通訊裝置CD1選擇頻寬40兆赫，以及傳送40兆赫的資訊到通訊裝置CD2，以通知通訊裝置CD2將頻寬升高到40兆赫。當接收通訊品質指示大於第四數值(例如-57dbm)(例如當通訊裝置CD1接近通訊裝置CD2時)以及通訊裝置CD2支援頻寬80兆赫時，通訊裝置CD1選擇頻寬80兆赫，以及傳送80兆赫的資訊到通訊裝置CD2，以通知通訊裝置CD2將頻寬升高到80兆赫。因為起始的連線頻寬為80兆赫，通訊裝置CD1最高只會通知通訊裝置CD2將頻寬升高到80兆赫，例如不會因為更好的通訊品質通知通訊裝置CD2升高頻寬到160 兆赫。
需注意的是，當通訊裝置CD1以頻寬20兆赫與通訊裝置CD2進行通訊(傳送/接收無線訊號)時，可根據接收通訊品質指示選擇頻寬40兆赫或80兆赫。當通訊裝置CD1以頻寬80兆赫與通訊裝置CD2進行通訊(傳送/接收無線訊號)時，可根據接收通訊品質指示選擇頻寬20兆赫或40兆赫。也就是說，頻寬改變的幅度為可變的，不需要是固定的。
第5圖為本發明實施例一改變頻寬的示意圖。通訊裝置CD1以160兆赫的頻寬連接到通訊裝置CD2，以及通訊裝置CD1量測接收通訊品質指示。當接收通訊品質指示小於第五數值(例如-64dbm)時(例如當通訊裝置CD1遠離通訊裝置CD2時)，通訊裝置CD1選擇頻寬80兆赫，以及傳送80兆赫的資訊到通訊裝置CD2，以通知通訊裝置CD2將頻寬降低到80兆赫。當接收通訊品質指示小於第三數值(例如-67dbm)時，通訊裝置CD1選擇頻寬40兆赫，以及40兆赫的資訊到通訊裝置CD2，以通知通訊裝置CD2將頻寬降低到40兆赫。當接收通訊品質指示小於第一數值(例如-70dbm)時(例如當通訊裝置CD1遠離通訊裝置CD2時)，通訊裝置CD1選擇頻寬20兆赫，以及傳送20兆赫的資訊到通訊裝置CD2，以通知通訊裝置CD2將頻寬降低到20兆赫。
當接收通訊品質指示大於第二數值(-60dbm)時(例如當通訊裝置CD1接近通訊裝置CD2時)，通訊裝置CD1選擇頻寬40兆赫，以及傳送40兆赫的資訊到通訊裝置CD2，以通知通訊裝置CD2將頻寬升高到40兆赫。當接收通訊品質指示大於第四數值(例如-57dbm)時(例如當通訊裝置CD1接近通訊裝置CD2時)，通訊裝置CD1選擇頻寬80兆赫，以及傳送80兆赫的資訊到通訊裝置CD2， 以通知通訊裝置CD2將頻寬升高到80兆赫。當接收通訊品質指示大於第六數值(例如-54dbm)(例如當通訊裝置CD1接近通訊裝置CD2時)以及通訊裝置CD2支援頻寬160兆赫時，通訊裝置CD1選擇頻寬160兆赫，以及傳送160兆赫的資訊到通訊裝置CD2，以通知通訊裝置CD2將頻寬升高到160兆赫。因為起始的連線頻寬為160兆赫，通訊裝置CD1最高只會通知通訊裝置CD2升高頻寬到160兆赫，而不會因為更好的通訊品質通知通訊裝置CD2進一步升高頻寬。
需注意的是，當通訊裝置CD1以頻寬20兆赫與通訊裝置CD2進行通訊(傳送/接收無線訊號)時，可根據接收通訊品質指示選擇頻寬40兆赫、80兆赫或160兆赫。當通訊裝置CD1以頻寬40兆赫與通訊裝置CD2進行通訊(傳送/接收無線訊號)時，可根據接收通訊品質指示選擇頻寬20兆赫、80兆赫或160兆赫。當通訊裝置CD1以頻寬80兆赫與通訊裝置CD2進行通訊(傳送/接收無線訊號)時，可根據接收通訊品質指示選擇頻寬20兆赫、40兆赫或160兆赫。也就是說，頻寬改變的幅度為可變的，不需要是固定的。
當量測通訊品質時，可從低度衰減慢慢增加到高度衰減，以模擬通訊裝置CD1逐漸遠離通訊裝置CD2的使用情境。所以用來執行測試的通訊裝置CD1所量測的通訊品質會逐漸從強到弱。若通訊裝置CD1連線時所使用的初始頻寬是較高的40兆赫、80兆赫或160兆赫，當通訊裝置CD1具有較好的通訊品質時，較高頻寬的吞吐量會優於較低頻寬(例如20兆赫)的吞吐量。反之，當通訊裝置CD1具有較差的通訊品質時，較低頻寬(例如20兆赫)的吞吐量會優於較高頻寬的吞吐量。當通訊裝置CD1具有非常差的通訊品質時，較高頻寬(例如80兆赫)甚至會比較低頻寬(例如20兆赫)早斷線。
從另一角度來看，若通訊裝置CD1連線時所使用的初始頻寬是較低的20兆赫，當通訊裝置CD1具有較好的通訊品質時，較高頻寬(例如40兆赫、80兆赫或160兆赫)的吞吐量會優於較低頻寬的吞吐量。反之，當通訊裝置CD1具有較差的通訊品質時，不僅較低頻寬的吞吐量會優於較高頻寬的吞吐量，也有較高的機率可以繼續維持通訊。
根據以上實施例，根據起始的連線頻寬、目前的連線頻寬及通訊品質，通訊裝置CD1可決定接下來要使用的頻寬，例如20兆赫，40兆赫、80兆赫或160兆赫。上述原理可應用到大於160兆赫的頻寬。
前述通訊裝置CD1的運作方式可歸納為一流程60，用於實現通訊裝置20，如第6圖所示。流程60包含以下步驟：
步驟600：開始。
步驟602：根據一第一頻寬，從一第二通訊裝置接收一無線訊號。
步驟604：量測該無線訊號的一通訊品質。
步驟606：根據該第一頻寬及該通訊品質，選擇一第二頻寬。
步驟608：傳送該第二頻寬的資訊到該第二通訊裝置，以供該第二通訊裝置根據該第二頻寬，傳送該無線訊號到該第一通訊裝置。
步驟610：結束。
需注意的是，通訊裝置20(及其中的接收模組200、量測模組210、處理模組220及傳送模組230)的實現方式可有很多種，例如由硬體(例如電路)實現。再舉例來說，可將上述模組整合為一或多個模組。此外，通訊裝置20可以硬體(例如電路)、軟體、韌體(為硬體裝置與電腦指令與資料的結合，且電 腦指令與資料屬於硬體裝置上的唯讀軟體)、電子系統、或上述裝置的組合來實現，不限於此。
綜上所述，本發明提供一種裝置及方法，用來處理無線通訊。通訊裝置可根據目前的頻寬及通訊品質來決定接下來要使用的頻寬，而非使用固定的頻寬來進行無線通訊。因此，本發明可解決使用固定頻寬所產生的問題，改善通訊裝置的吞吐量。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
20:通訊裝置
200:接收模組
210:量測模組
220:處理模組
230:傳送模組

Claims (9)

  1. 一種可選擇頻寬的第一通訊裝置，包含有：一接收模組，用來根據一第一頻寬，從一第二通訊裝置接收一無線訊號；一量測模組，耦接於該接收模組，用來量測該無線訊號的一通訊品質；一處理模組，耦接於該量測模組，用來根據該第一頻寬及該通訊品質，選擇一第二頻寬；以及一傳送模組，耦接於該處理模組，用來傳送該第二頻寬的資訊到該第二通訊裝置，以供該第二通訊裝置根據該第二頻寬，傳送該無線訊號到該第一通訊裝置；其中，當該第一通訊裝置與該第二通訊裝置之間的一距離增加，使該通訊品質小於一第一數值時，該處理模組選擇該第二頻寬，以及該第二頻寬小於該第一頻寬。
  2. 如請求項1所述的第一通訊裝置，其中該第一通訊裝置根據一初始頻寬連接到該第二通訊裝置，以及根據該第一頻寬、該初始頻寬及該通訊品質，該處理模組選擇該第二頻寬。
  3. 如請求項1所述的第一通訊裝置，其中該通訊品質大於一第二數值，以及該第二頻寬大於該第一頻寬。
  4. 如請求項1所述的第一通訊裝置，其中該通訊品質包含有一接收通訊品質指示(received signal strength indication，RSSI)。
  5. 如請求項1所述的第一通訊裝置，其中該無線訊號符合一IEEE 802.11標準的至少一版本。
  6. 如請求項1所述的第一通訊裝置，其中該第二通訊裝置為一存取點(access point，AP)。
  7. 如請求項1所述的第一通訊裝置，其中該第一頻寬為20兆赫(MHz)、40兆赫、80兆赫或160兆赫。
  8. 如請求項1所述的第一通訊裝置，其中該第二頻寬為20兆赫、40兆赫、80兆赫或160兆赫。
  9. 一種選擇頻寬的方法，用於一第一通訊裝置，包含有：根據一第一頻寬，從一第二通訊裝置接收一無線訊號；量測該無線訊號的一通訊品質；根據該第一頻寬及該通訊品質，選擇一第二頻寬；以及傳送該第二頻寬的資訊到該第二通訊裝置，以供該第二通訊裝置根據該第二頻寬，傳送該無線訊號到該第一通訊裝置；其中當該第一通訊裝置與該第二通訊裝置之間的一距離增加，使該通訊品質小於一第一數值時，選擇該第二頻寬，以及該第二頻寬小於該第一頻寬。
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