TWI789202B - 基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法、其終端設備及可讀儲存介質 - Google Patents

基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法、其終端設備及可讀儲存介質 Download PDF

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TWI789202B
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Abstract

本發明係提供一種基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其係經由一設備載入後執行下列步驟，其步驟包含：擷取一無線裝置各頻段歷程之現時雜訊值或傳輸容量，並求得所述頻段之健康度；取得每一所述頻段之傳輸量與其對應之所述健康度之健康比值；依據一門檻值對比於所述健康比值，並於所述健康比值達該門檻值時，該無線裝置切換連線為所述健康比值未達該門檻值之頻段；藉此，本發明無須更改通訊協定，僅需透過門檻值判斷各頻段依據歷程之現時雜訊值或傳輸容量求得之健康比值，以判斷其傳輸容量是否足夠，並以此作為連線頻段切換之依據，藉可自動選擇較為流暢之頻段，使優化使用者無線連線設備之連線及傳輸效率者。

Description

基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法、其終端設備及可讀儲存介質
本發明係提供一種基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法、其終端設備及可讀儲存介質，尤指一種利用無線裝置各頻段歷程之現時雜訊值或傳輸容量，並計算其健康比值，並依據健康比值是否達該門檻值以作為頻道切換與否之依據者。
按，現有之路由設備，其頻道選擇方式係侷限使用者指定，或藉由於開機確認頻道擁塞程度，藉以判斷其頻道之可用性，並據以選擇連線之。
舉例而言，MTK芯片自動信道選擇算法，其方式為單位依小時搜集一次各頻道的乾淨程度，其主要之策略在於，根據無線基地台數量與干擾狀態進行選擇，或根據判斷信道空閒之數量與無線接收訊號強度進行選擇。
而RealTek芯片自動信道選擇算法，同樣係以單位為小時去搜集一次各頻道的特性訊號，藉以於存在乾淨信道時，且重疊信道上也不存在無線基地台，通過函數find_clean_channel()以選擇乾淨的信道；而於信道不乾淨時，首 先判斷打流環境，打流通過rx_count封包數的值來判斷，藉以當rx_count的值大於MAC_RX_COUNT_THRESHOLD時，該信道存在大流量，統計該信道上的cca值(判斷信道是否空閒)及rx_count值；而當rx_count不大於MAC_RX_COUNT_THRESHOLD時，則判斷該信道沒有大流量，統計rx_count的權重到其分數中，同時統計每個信道無線基地台之個數，每個信道上無線基地台的權值跟所在信道無線基地台的無線接收訊號強度來分配不同的權重。
BRCM芯片自動信道選擇算法，同樣係以單位為3小時去搜集一次各頻道的特性訊號及各頻道的乾淨程度，在信道選擇期間，ACS(Auto Channel Selection，自動信道選擇)算法執行下述的步驟，主要是透過acs_select_chspec()(策略為使用質Realtek相類似的方式)，而其他的策略係使用acs_pick_chanspec()進行信道選擇功能(類似於MTK自動信道選擇算法)，藉以於切換到新的信道後，將ACS之狀態切換回狀態偵測，並等候下次內部時間觸發時，再度進行評估權重，並無根據長時間歷程記錄資料做為立即切換頻段的基準。
是以，現行之做法皆係以使用者所設定之固定時間，以執行優化並切換頻段；惟此，無線連線之環境將隨時間而變動，故習用之頻段選擇方式，無法即時判斷周遭是否有大量傳輸，或是否有其他無法辨識的雜訊來源，而進行頻段連線之優化或切換，其將影響使用者無線連線設備於連線時之流暢性。
而現有對於頻段切換之技術，多數者，係應用於大區域之無線通訊裝置上(如：3G和4G)，藉以改變其實體層或資料交換上之通信協定，進而縮短其切換頻道或傳輸資料層技術的環境變因；如我國發明專利證書第I481206號之「無線電通信裝置和用於操作於無線電通信裝置的方法」，其即係於上行 頻帶的資料流如何使用授權的方式，藉以增加其傳輸效率；而我國發明專利證書第I643510號之「無線通信系統中改善使用配置資源之傳輸的方法及裝置」一案，係於無資料傳送時，其無線系統之架構下，當實體控制資訊不需在傳輸時間之間隔中傳輸時，省略上行鏈路之授權的方法，以其達到傳送封包流容量的改善，惟僅於增加頻道的可使用傳輸容量，並無提及當頻道擁塞時，進行頻段切換之條件；而我國發明專利證書第I672928號之「通訊基站及其操作方式」一案，其主要係搜集切換頻段前的平均傳輸能量及誤判率是否達到其門限值，藉以判斷使用者後續傳送資料訊號能量於此擁塞頻道是否為雜訊。
惟前述者，主要係應用於大區域之無線裝置，如：手機上之通信單元、或其晶圓上的CPU，藉以當環境變因改變時，當時所搜集到的參數進行通訊協定的變化，並用以自跳頻前導序列中獲取N個時間的單位能量，而經由處理單元根據此平均能量和誤判機率進行判斷進而去判斷後續訊號是否為雜訊，進而增加其頻道上的頻寬使用的容量；然其機制較為繁雜，無法統一適用於所有之無線裝置，導致其研發成本較高。
有鑑於此，吾等發明人乃潛心進一步研究基於歷程頻道資料之頻道切換，並著手進行研發及改良，期以一較佳發明以解決上述問題，且在經過不斷試驗及修改後而有本發明之問世。
爰是，本發明之目的係為解決前述問題，為達致以上目的，吾等發明人提供一種基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其係經由一設備載入後執行下列步驟，其步驟包含：擷取一無線裝置各頻段歷程之現時雜訊值， 並據以求得所述頻段之健康度；將現行連線頻段之健康度，與具最佳健康度之頻段的健康度，予以求得一健康比值；以及依據一門檻值對比於所述健康比值，並於所述健康比值達該門檻值時，該無線裝置切換連線至其他頻段者。
據上所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其步驟更包含：依據所述現時雜訊值以求得其每一所述頻段可容許之傳輸容量；取得該無線裝置之最大傳輸量；以及依據所述傳輸容量及該最大傳輸量求得所述頻段之健康度。
據上所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其中，所述傳輸容量係所述現時雜訊值於所述頻段之現時訊躁比所對應調製與編碼策略(MCS)之資料速率者。
據上所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其中，該最大傳輸量係該無線裝置於所述頻段之最大雜訊值對應之最大訊躁比，所對應調製與編碼策略(MCS)之資料速率者。
據上所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其中，所述現時訊躁比係該無線裝置於其對應頻段之預定訊躁比，扣除所述現時雜訊值減去該無線裝置最小雜訊值之差值，加上其現時等效全向輻射功率者。
據上所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其步驟更包含：界定一觸發量值；定時擷取該無線裝置各頻段歷程之現時雜訊值，並計算其健康比值；以及於所述健康比值連續達該門檻值之次數符合該觸發量值時，該無線裝置切換連線為所述健康比值未達該門檻值之頻段者。
據上所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其中，該無線裝置係於所述健康比值達該門檻值時，切換連線為所述健康比值未達該門檻值之頻段者。
本發明另提供一種基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其係經由一設備載入後執行下列步驟，其步驟包含：擷取一無線裝置各頻段歷程之可容許之傳輸容量，並據以求得所述頻段之健康度；將現行連線頻段之健康度，與具最佳健康度之頻段的健康度，予以求得一健康比值；以及依據一門檻值對比於所述健康比值，並於所述健康比值達該門檻值時，該無線裝置切換連線為所述健康比值未達該門檻值之頻段者。
本發明亦提供一種終端設備，其包含：一處理器及至少一儲存裝置，所述儲存裝置儲存一指令，該指令係經該處理器執行而實現如上所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法者。
本發明另提供一種可讀儲存介質，其中，該可讀儲存介質係儲存有至少一指令，且至少其一所述指令被執行時，係對應實現如上所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法者。
是由上述說明及設置，顯見本發明主要具有下列數項優點及功效，茲逐一詳述如下：
1.本發明係可應用於無線基地台，包含無線控制單元及無線擴充器，藉以於其一頻段上，若某一時段內因為與其他的無線裝置共用此頻段，或某一無線裝置佔用其大部份之傳輸時間與頻寬時，選擇切換至相對乾淨之頻道，藉以令本發明無需去改變物理及資料層的無線通訊標準，僅需透過門檻值判斷各頻段依據歷程之現時雜訊值或傳輸容量求得之健康比值，以判斷其傳輸 容量是否足夠，並以此作為連線頻段切換之依據，亦可透過觸發量值之設定與判斷，根據定時擷取之歷程健康比值做為切換頻道的依據；藉此，本發明可自動選擇較為流暢之頻段，使優化使用者無線連線設備之連線及傳輸效率者。
第1圖係本發明之流程圖。
第2圖(a)係本發明實驗性的表示頻段36於歷程之門檻值，且達門檻值之次數未達觸發量值之示意圖。
第2圖(b)係本發明實驗性的表示頻段36於歷程之門檻值，且達門檻值之次數達觸發量值之示意圖。
第3圖係本發明實驗性的表示現時各頻段之健康比值及門檻值之線圖。
關於吾等發明人之技術手段，茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明，俾供鈞上深入了解並認同本發明。
請先參閱第1圖所示，本發明係一種基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其係經由一設備載入後執行下列步驟，而本發明所述之設備，係可為終端設備，其係可藉由設置一處理器及至少一儲存裝置，所述儲存裝置儲存一指令，該指令係經該處理器執行而實現其步驟，亦可透過於一可讀儲存介質儲存至少一指令，且至少其一所述指令係可被該設備執行而執行所述步驟；故可知悉者，該設備係可為電腦或無線基地台，如：路由裝置、無線控制 單元或無線擴充器，惟其僅係舉例說明，並不以此作為限定；而本發明基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其步驟包含：
S001：擷取一無線裝置各頻段歷程之現時雜訊值，並據以求得所述頻段之健康度；其中，該無線裝置係可為前所述之設備，而現時雜訊值NHM(Noise Histogram Measurement)(dBm)係可由該無線裝置所回傳，並於頻段之歷程中予以被擷取及儲存之。
就健康度之計算而言，在一實施例中，係依據所述現時雜訊值以求得其每一所述頻段可容許之傳輸容量，並依據所述傳輸容量求得所述頻段之健康度；具體舉例而言，本發明係先取得該無線裝置之EIRP(Equivalent Isotropically Radiated Power，等效全向輻射功率)增益(CH_EIRPgain)，如下數學式1所示：【數學式1】CH_EIRPgain=CH_EIRP-CH_EIRPmin
其中，CH_EIRP為依據國家或地區之規範，其每一頻段之最大EIRP，其亦可依需求而考慮天線之增益；而CH_EIRPmin為依據國家或地區之規範，其每一頻段最低之EIRP，其中，於美國，DFS(Dynamic Frequency Selection，動態頻率選擇)頻段最低EIRP為24dBm，而在歐盟，室內頻段最低EIRP為20dBm；而於2.4GHz頻段中，第一個和最後一個通道也有頻帶邊緣(Band Edge)之發射功率(Tx Power)控制；而數學式1表述者，係某一頻段之CH_EIRPgain等於其所在頻段之EIRP減去其背景干擾。
而該無線裝置之最大訊躁比SNR5G,max的最大值為下數學式2所示： 【數學式2】SNR5G,max=SNRdef5G+CH_EIRPgain,max
其中，SNRdef5G為該無線裝置於該頻段中之預定訊躁比，其係可由無線裝置廠商所提供之無線晶片資料得知，其中，標準訊躁比(Standard SNR)，通常係設置為SNRdef2.4G=18dBm，SNRdef5G=28dBm，其值一般取決於該無線裝置之電路板，且假設SNRdef5G在MCS(Modulation and Coding Scheme，調製與編碼策略)之索引MCS9下使用256QAM基頻調變，其預設訊躁比SNRdef為28dBm；而MCS索引需要由無線裝置廠商或其所採晶片之廠商所提供，如下表1所示：
Figure 111100825-A0305-02-0010-1
Figure 111100825-A0305-02-0011-2
而於本實施例中，係以SNRdef5G=28dBm導入之；而CH_EIRPgain,max為依據數學式1所得之CH_EIRPgain之最大值。
而此時之現時訊躁比SNR5G則可由下數學式3所推知：【數學式3】SNR5G=SNRdef5G-(NHM-NFmin,def5G)+CH_EIRPgain
其中，NFmin,def5G為無線裝置廠商所需提供之最小雜訊值，其中，其值通常預設為NFmin,def2.4G=-88dBm，NFmin,def5G=-95dBm，其值一般取決於該無線裝置之電路板或晶片組；而NHM如前述者，係為各頻段歷程之現時雜訊值。
而如表1所示者，可用所求得之SNR反推其現行之MCS值，以及最大信躁比SNRmax之最大MCSmax值；而當取得MCS值及SNRmax值後，即可依據其通訊協定查得其資料速率(Data_Rate)及最大傳輸量(Data_RateSNRmax)；而其查詢方式係屬習知技術，故在此不予贅述；此外，所述現時雜訊值NHM於所述頻段之現時訊躁比SNR5G之資料速率(Data_RateSNR)，即可表示為其傳輸容量。
是知，健康度(HealthRate)即為傳輸容量與傳輸量之比值，如下數學式4所示：【數學式4】HealthRate=(Data_RateSNR/Data_RateSNRmax)
而頻段剩餘吞吐量(Channel Remaining Throughput)係可被定義為現時資料速率(Data_RateSNR)與該無線裝置於對應所述頻段之繁忙比之乘積，而可知悉者，繁忙比(Channel Loading Measurement,CLM)(%)係須由該無線裝置回傳而求得之。
而在其他實施例中，本發明亦可透過由無線裝置回傳傳輸容量，並由前述者據以換算為健康度，惟其僅係舉例說明，並不以此作為限定。
S002：經由前述者，即可據以計算所有頻段之健康度(HealthRate)，而可知悉者，健康度之值越趨近於1，則表示其健康度越佳，而透過將現行連線頻段之健康度(Current Channel Healthrate)，與具最佳健康度之頻段的健康度(Best Channel Healthrate)，予以求得一健康比值，其亦可稱之為建議等級，其值為0~100%之間，而在一實施例中，其係可表述為下數學式5所示：【數學式5】健康比值=Best Channel Healthrate/Current Channel Healthrate
S003：依據一門檻值(Threshold)對比於所述健康比值，並於所述健康比值達該門檻值時，即可啟動換頻機制，藉以將該無線裝置切換連線為所述健康比值未達該門檻值之頻段者。
在一具體之實施例中，健康比值達門檻值之要件係可定義為下數學式6所示：
Figure 111100825-A0305-02-0012-3
是以，依據數學式6所示者，故門檻值之設定必須大於1，藉以表示現行頻段可進行傳輸之頻寬不足，故藉以啟動其切換頻道之機制，藉以將連線之頻段切換至相對具有較佳頻寬之頻段者。
S004：為正確判斷頻段之頻寬是否確實不足，而非暫時性的因素，並可於與其他的無線裝置共用此頻段，或某一無線裝置佔用其大部份之傳輸時間與頻寬時，進行其頻段之切換，故在一較佳之實施例中，係透過界定一觸發量值；並定時擷取該無線裝置各頻段歷程之現時雜訊值，如前述者計算其健康比值；藉由透過連續的判斷健康比值是否達門檻值，而於所述健康比值連續達該門檻值之次數符合該觸發量值時，即可認定所連線之現行頻段於該時間內皆大於門檻值，表示其於該時間內之頻寬確實不足，故將如前述者進行頻段之切換。
本發明具體之試驗，係如下表2所示者，其係實驗性的表示該無線裝置於連續八個時點之歷程資料。
Figure 111100825-A0305-02-0013-4
且此時係設定門檻值為1.33，並假定於初始連線之頻段為36，而每筆之取樣時間頻率為30秒；而本發明在一實施例中，係基於使用者介面中，透過滑動視窗之方式據以查詢歷程資料是否已於固定時間內皆達門檻值，而於本實施例中，係將觸發量值界定為7，亦即，當其一頻段之健康比值連續達門檻值之次數有大於7時，則將如前述者啟動頻段切換機制。
而初始狀態下，如第2圖(a)所示者，此時僅連續6筆之健康比值達門檻值，故尚未啟動切換頻段之機制；而於時序進展至第2圖(b)所示者，因健康比值達門檻值之次數已達所設置之觸發量值，故將進行前述之頻段切換機制。
而如第3圖所示者，其係現時每一頻段之健康比值圖，其中，頻段100之歷程健康比值皆低於門檻值，故將連線之頻段予以切換連線至頻段36。
藉此，顯見本發明之設置，係可直接應用於現有之無線裝置，而無須更改任何通訊協定，而僅係要求無線裝置之廠商或晶片廠商提供或回傳CH_EIRPminNFdef5G、NFdef2.4G、MCS、NFmin,def5G、NFmin,def2.4G、Data_RateSNRmax等相關資訊，即可如前述者，進行本發明之演算方法，並據以進行其智慧型頻段切換之機制，使可自動選擇較為流暢之頻段，使優化使用者無線連線設備之連線及傳輸效率者。
綜上所述，本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題，並達致預期之目的與功效，且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性，誠屬專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇祈 鈞上惠予詳審並賜准發明專利，至感德馨。
惟以上所述者，僅為本發明之數種較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (9)

  1. 一種基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其係經由一設備載入後執行下列步驟，其步驟包含：擷取一無線裝置各頻段歷程之現時雜訊值，依據所述現時雜訊值以求得其每一所述頻段可容許之傳輸容量，並取得該無線裝置之最大傳輸量，以依據所述傳輸容量及該最大傳輸量求得所述頻段之健康度；將現行連線頻段之健康度，與具最佳健康度之頻段的健康度，予以求得一健康比值；以及依據一門檻值對比於所述健康比值，並於所述健康比值達該門檻值時，該無線裝置切換連線至其他頻段者。
  2. 如請求項1所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其中，所述傳輸容量係所述現時雜訊值於所述頻段之現時訊躁比所對應調製與編碼策略(MCS)之資料速率者。
  3. 如請求項1所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其中，該最大傳輸量係該無線裝置於所述頻段之最大雜訊值對應之最大訊躁比，所對應調製與編碼策略(MCS)之資料速率者。
  4. 如請求項2所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其中，所述現時訊躁比係該無線裝置於其對應頻段之預定訊躁比，扣除所述現時雜訊值減去該無線裝置最小雜訊值之差值，加上其現時等效全向輻射功率者。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其中，該無線裝置係於所述健康比值達該門檻值時，切換連線為所述健康比值未達該門檻值之頻段者。
  6. 如請求項1至請求項4中任一項所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其步驟更包含：界定一觸發量值；定時擷取該無線裝置各頻段歷程之現時雜訊值，並計算其健康比值；以及於所述健康比值連續達該門檻值之次數符合該觸發量值時，該無線裝置切換連線為所述健康比值未達該門檻值之頻段者。
  7. 一種基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法，其係經由一設備載入後執行下列步驟，其步驟包含：擷取一無線裝置各頻段歷程之可容許之傳輸容量，並取得該無線裝置之最大傳輸量，以依據所述傳輸容量及該最大傳輸量求得所述頻段之健康度；將現行連線頻段之健康度，與具最佳健康度之頻段的健康度，予以求得一健康比值；以及依據一門檻值對比於所述健康比值，並於所述健康比值達該門檻值時，該無線裝置切換連線為所述健康比值未達該門檻值之頻段者。
  8. 一種終端設備，其包含：一處理器及至少一儲存裝置，所述儲存裝置儲存一指令，該指令係經該處理器執行而實現如請求項1至請求項7中任一項所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法者。
  9. 一種可讀儲存介質，其中，該可讀儲存介質係儲存有至少一指令，且至少其一所述指令被執行時，係對應實現如請求項1至請求項7中任一項所述之基於歷程頻道資料之智慧型頻道切換方法者。
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