CN102970065A - 一种控制无线通讯范围的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种控制无线通讯范围的方法和装置，其基本控制单元由定向天线103，105，检波模块104，106和CPU101组成；所述定向天线103，105的最大方向根据要控制的范围成一定夹角安装；104连接103，104检测103的接收信号强度送入101，106连接105，106检测105的接收信号强度送入101，101内置各定向天线接收信号强度差D的阈值M，通过设定D大于M，D小于M或者D等于M做为允许通讯发生的判据，可以将无线通讯控制在受控范围内，受控范围外或者受控范围边沿；通过调整M的大小，可以调整受控范围的大小。本发明具有实施简便，低成本，具有通用性。

Description

一种控制无线通讯范围的方法和装置

技术领域

本发明属于无线通讯领域，具体地涉及需要控制无线通讯范围在一定区域的应用中的射频电路和天线综合设计方法，特别是提供了一种仅依靠射频电路及天线本身就可以控制无线通讯范围的通用方法，可以使用在所有利用电磁场通讯同时又需要控制通讯范围的无线通讯实践中。

背景技术

随着射频识别（RFID），近场通讯（NFC）等无线通讯技术逐渐进入人们的生活，越来越多的业务可以通过刷卡来完成。人们在享受新技术带来的方便快捷的同时，也在担心无线通讯带来的潜在风险。在通常的无线通讯中，由于无线终端的个体差异，通讯距离有远有近。通常刷卡的时候，读卡设备的场区里很可能存在多个终端设备，如果对通讯范围不加控制，刷卡的时候就极有可能想刷的卡刷不到，而不想刷的卡却被刷到。从而造成业务操作失败，严重的有可能造成持卡人经济上的损失，甚至引起法律上的纠纷。控制通讯范围的难点在于移动终端的差异化。电磁波的传播特性不同的移动终端，不同的应用环境，甚至同样的终端在同样的应用环境下由于摆放位置的不同，通讯范围都会有巨大差异。现有的技术通常利用调整接收门限绝对值，调整发射功率绝对值等方法来控制通讯范围。由于不能解决对具体硬件特性的依赖，使用时都会遇到困难。不具备通用性。

中国专利200810067445.6公开了一种基于SIM卡控制有效通讯距离的方法，该专利通过读取移动设备的IMEI号确定移动终端的类型，再通过查表获取与该类型终端对应的射频参数，从而控制有效通讯距离。使用这种方法，需要将市面上的移动终端全部检测一遍，通过实验的手段取得各终端的射频参数经验数据，然后在SIM卡里建立一张表格，SIM卡根据使用该卡的移动终端IMEI号查表确定对应的射频参数。这种方法对具体硬件依赖过大，操作繁琐，生产SIM卡的厂商需要做海量测试工作；SIM卡中要存储大量的射频参数，浪费存储空间；维护成本也比较高，当新的移动终端出现时，就需要到指定的地点重新校正射频参数；用户需要过多参与技术本身的实施，用户体验比较差，难于推广；对于不使用SIM卡的移动终端，这种方法就因为失去了关键部件而失效。

发明内容

针对上述技术问题存在的缺陷，本发明提供了一种基于定向天线组和相对接受信号强度（RSSI）实现对无线通讯范围的控制方法。是由包括第一定向天线，第二定向天线，第一检波模块，第二检波模块，通讯终端和中央处理单元CPU组成，本发明是通过以下技术方案实现的：

第一定向天线连接第一检波模块；第二定向天线连接第二检波模块；第一检波模块和第二检波模块的检波输出送入CPU；第一定向天线与第二定向天线根据所控制的通讯范围，以一定夹角安装，此时以第一定向天线的增益最大方向，和第二定向天线的增益最大方向所构成的区域成为受控通讯范围；当通讯终端进入场区，第一定向天线与第二定向天线各自接收信号强度通过第一检波模块与第二检波模块被CPU接收到，CPU计算第一检波模块与第二检波模块输出RSSI值的相对差D，与事先设定的阈值M做比较；当通讯终端在受控范围内，此时D小于M，CPU做出判断允许通讯终端和自己通讯；当通讯终端在受控范围外，此时D大于M，CPU做出判断不允许通讯终端和自己通讯。

所述检波模块为逻辑功能模块，其作用是获取接收信号强度。在实际应用中，不一定表现为独立的电路模块，与使用的芯片相关。有的芯片自带RSSI检波功能。

所述检波模块输出的RSSI值送入中央处理单元（CPU），根据要控制范围的大小预置阈值大小，CPU比较所述各个检波模块的RSSI值，计算得到各个定向天线接收信号强度的相对差值，再与阈值比较，根据结果决定允许或不允许通讯发生。

通过设定所述定向天线的数目，所述RSSI相对差阈值，所述安装角度，可以灵活指定所述受控通讯范围。

有益效果：该发明以所述定向天线接受信号的RSSI作为基本控制要素，通过比较多个所述定向天线的RSSI的相对大小，使得所述无线通信只能在限定的范围内发生。本发明具有不依赖于具体通讯终端来控制通讯范围的方法，实施简便，低成本，具有通用性。

附图说明

图1是本发明的原理示意图；

图2是本发明优选实例一的示意图；

图3是本发明优选实例二的示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示之各优选实施例做进一步详述：

本发明所述基本控制单元如图1所示，包括第一定向天线103连接第一检波模块104；第二定向天线105连接第二检波模块106；所述第一检波模块104和第二检波模块106是逻辑功能模块，在实际实施中可以集成在射频芯片内部，也可以是独立的检波电路模块，使用独立检波电路时，也可以使用一个检波模块连接第一定向天线103和第二定向天线105，这样可以节约成本；不论使用芯片自带检波功能，或者独立检波电路模块，或者多个定向天线复用一个检波电路模块，使用本方法控制通讯范围都应当视为本发明的实施实例；第一检波模块104和第二检波模块106的检波输出送入CPU101；第一定向天线103与第二定向天线105根据所控制的通讯范围，以一定夹角安装，此时以第一定向天线103的增益最大方向203，和第二定向天线105的增益最大方向205所构成的区域成为受控通讯范围；当通讯终端102进入场区，第一定向天线103与第二定向天线105各自接收信号强度通过第一检波模块104、第二检波模块106被CPU101接收到，CPU101计算第一检波模块104与第二检波模块106输出RSSI值的相对差D，与事先设定的阈值M做比较；如果通讯终端102在受控范围内，此时D小于M，CPU101做出判断允许通讯终端102和自己通讯；如果通讯终端102在受控范围外，此时D大于M，101做出判断不允许通讯终端102和自己通讯；通过增大M，可以使受控范围扩大为方向201与方向203所构成的区域，通过减小M，可以使受控范围缩小到方向202与方向204构成的范围，可以称之为受控范围的“呼吸效应”，方便在实际使用中灵活决定受控范围；如果用相反的判据做为判决条件，即D大于M允许通讯发生，D小于M不允许通讯发生，则受控范围成为禁止通讯区域，受控范围之外则成为允许通讯范围；则极特殊的应用中，设置D等于M时允许或禁止通讯发生，此时的受控范围就是方向203和方向205。

图2是本发明实施例一的原理示意图，第一定向天线103与第二定向天线105的最大方向沿X轴成180度角安装；此时的受控范围为平面301与平面303之间的区域；平面301垂直于第一定向天线103最大方向（即X轴），平面303垂直于第二定向天线105最大方向（也是X轴）；平面301与平面303在X轴上的截距由CPU101中设定的M值决定；调整M值，即可调整平面301与平面303之间的距离，从而调整受控范围。在本实施例中，受控范围是一个开放区域，只在X轴方向上受控。

图3是本发明实施例二的原理示意图，第一定向天线103与第二定向天线105的最大方向平行于Z轴成180度角安装，第三定向天线107与第四定向天线109的最大方向平行于Y轴成180度角安装；第一定向天线103、第二定向天线105、第三定向天线107、第四定向天线109的检波输出送入CPU101；CPU101内置第一定向天线103与第二定向天线105的RSSI相对差DZ的阈值MZ，第三定向天线107与第四定向天线109的RSSI相对差DY的阈值MY，以及第一定向天线103、第二定向天线105这组天线的RSSI与第三定向天线107、第四定向天线109这组天线的RSSI之差DX的阈值MX；MZ限定了垂直于Z轴的平面302和平面304的距离，MY限定了垂直于Y轴的平面305和平面306的距离，MX限定了垂直于X轴的平面301和平面303的距离；使用DZ小于MZ，DY小于MY，DZ小于MZ做为允许通讯发生的判据就可以将通讯范围控制在平面301、302、303、304、305、306所围成的封闭区间。

Claims (3)

1.一种控制无线通讯范围的方法和装置，包括第一定向天线（103），第二定向天线（105），第一检波模块（104），第二检波模块（106），通讯终端（102）和中央处理单元CPU（101），其特征在于：第一定向天线（103）连接第一检波模块（104）；第二定向天线（105）连接第二检波模块（106）；第一检波模块（104）和第二检波模块（106）的检波输出送入CPU（101）；第一定向天线（103）与第二定向天线（105）根据所控制的通讯范围，以一定夹角安装，此时以第一定向天线（103）的增益最大方向，和第二定向天线（105）的增益最大方向所构成的区域成为受控通讯范围；当通讯终端（102）进入场区，第一定向天线（103）与第二定向天线（105）各自接收信号强度通过第一检波模块（104）与第二检波模块（106）被CPU（101）接收到，CPU（101）计算第一检波模块（104）与第二检波模块（106）输出RSSI值的相对差D，与事先设定的阈值M做比较；当通讯终端(102)在受控范围内，此时D小于M，CPU(101)做出判断允许通讯终端(102)和自己通讯；当通讯终端(102)在受控范围外，此时D大于M，CPU(101)做出判断不允许通讯终端(102)和自己通讯。

2.根据权利要求1所述的一种控制无线通讯范围的方法和装置，其特征在于：所述检波模块为逻辑功能模块，获取接收信号强度；在实际应用中，即表现为独立的电路模块，与使用的芯片相关；也有的芯片自带RSSI检波功能。

3.根据权利要求1所述的一种控制无线通讯范围的方法和装置，其特征在于：通过设定所述定向天线的数目，所述RSSI相对差阈值，所述安装角度，可以灵活指定所述受控通讯范围。

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