CN107948917B - 天线系统及其无线通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线系统及其无线通信方法，服务器通过室分天馈系统与物联网天线进行通信，所述物联网天线与用户终端进行通信；所述物联网天线通过室分天馈系统将物联网天线的设备ID和位置ID发送至服务器，并广播所述位置ID；所述服务器在接收到所述用户终端发送的携带所述位置ID的位置信息获取请求之后，将所述用户终端在室内地图上的位置坐标发送至所述用户终端；其中，所述室内地图分别与所述设备ID和位置ID预先绑定。

Description

天线系统及其无线通信方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种天线系统及其无线通信方法。

背景技术

在移动通信领域，据统计目前有60％的语音业务和70％的数据业务发生在室内。为了提供良好的网络信号质量，室分天馈系统正在紧锣密鼓的建设当中。室内覆盖是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种方案。利用室分天馈系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。室分天馈系统的建设，可以较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域。

然而，传统的室分天馈系统仅具备提供移动通信信号覆盖基础功能，存在功能价值单一的问题。

发明内容

基于此，有必要针对传统的室分天馈系统功能价值单一的问题，提供一种天线系统及其无线通信方法。

一种天线系统，包括：

服务器、室分天馈系统和物联网天线；

所述服务器通过室分天馈系统与物联网天线进行通信，所述物联网天线与用户终端进行通信；

所述物联网天线通过室分天馈系统将物联网天线的设备ID和位置ID发送至服务器，并广播所述位置ID；

所述服务器在接收到所述用户终端发送的携带所述位置ID的位置信息获取请求之后，将所述用户终端在室内地图上的位置坐标发送至所述用户终端；其中，所述室内地图分别与所述设备ID和位置ID预先绑定。

一种无线通信方法，包括以下步骤：

所述物联网天线通过室分天馈系统将物联网天线的设备ID和位置ID发送至服务器，并广播所述位置ID；

所述服务器在接收到所述用户终端发送的携带所述位置ID的位置信息获取请求之后，将所述用户终端在室内地图上的位置坐标发送至所述用户终端；其中，所述室内地图分别与所述设备ID和位置ID预先绑定。

上述天线系统及其无线通信方法，在传统的室分天馈系统中引入物联网天线，除了能够提供传统室分天馈系统的信号覆盖功能之外，还能够通过物联网天线将设备ID和位置ID发送给服务器，将位置ID发送给用户终端，服务器在接收到用户终端发送的位置信息获取请求之后返回位置坐标，从而使传统的室分天馈系统能够提供多样化的功能价值。

附图说明

图1为一个实施例的天线系统的结构框图；

图2为一个实施例的物联网天线的结构框图；

图3为一个实施例的物联网单元的结构框图；

图4为一个实施例的无线通信方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行说明。

如图1所示，本发明提供一种天线系统，可包括服务器、室分天馈系统和物联网天线；所述服务器通过室分天馈系统与物联网天线进行通信，所述物联网天线与用户终端进行通信；所述物联网天线通过室分天馈系统将物联网天线的设备ID和位置ID发送至服务器，并广播所述位置ID；所述服务器在接收到所述用户终端发送的携带所述位置ID的位置信息获取请求之后，将所述用户终端在室内地图上的位置坐标发送至所述用户终端；其中，所述室内地图分别与所述设备ID和位置ID预先绑定。

上述天线系统，在传统的室分天馈系统中引入物联网天线，除了能够提供传统室分天馈系统的信号覆盖功能之外，还能够通过物联网天线将设备ID和位置ID发送给服务器，将位置ID发送给用户终端，服务器在接收到用户终端发送的位置信息获取请求之后返回位置坐标，从而使传统的室分天馈系统能够提供多样化的功能价值。进一步地，服务器在接收到用户终端发送的位置信息获取请求之后，还可以返回室内地图给用户终端。

其中，服务器可以是运营商的服务器，运营商服务器可以直接提供位置服务，也可以通过第三方的服务器提供位置服务。例如，服务器是运营商服务器，则室分天馈系统可通过运营商网络与服务器进行通信。

室分天馈系统是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种方案。利用室分天馈系统可将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。室分天馈系统的建设，可以较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域。

设备ID是物联网天线本身的唯一识别信息，一般可通过序列号来标识，服务器可通过该设备ID实现对物联网天线的识别，便于对物联网天线的管理以及识别上报的业务数据来源。

由于要提供室内位置信息服务，所以每一台物联网天线都有其位置ID，编码规则可以自定义，位置ID、物联网天线的安装位置和物联网天线在室内地图上显示的位置是一一关联的。

在一个实施例中，物联网天线还用于获取室分天馈系统的网络参数信息，并将网络参数信息发送至服务器；服务器还用于根据网络参数信息对室分天馈系统进行射频链路状态管理。具体地，网络参数信息可包括天馈系统场强和驻波等信息。通过这些参数的上报可实现对室分天馈网络的自动监测，如信号质量等。值得一提的是，传统的室分天馈系统都是无源网络，存在无统一监控，巡检维护成本高，维护服务工作被动等问题，而本发明通过物联网天线实现了对室分天馈系统的在线监测，从而降低了巡检维护成本，提高了室分天馈系统的维护效率。

在一个实施例中，本发明的天线系统还可包括设于室内的传感器，该传感器与物联网天线进行通信，传感器检测室内的环境参数，并将检测到的环境参数通过物联网天线发送至服务器，由服务器推送至用户终端，以进一步提供增值服务。上述传感器检测的环境参数可包括但不限于室内的温度参数、湿度参数、烟雾浓度参数等，具体哪些参数视实际应用需求来定。

在一个实施例中，服务器还可以对所述物联网天线的通信参数进行配置，并将经配置的通信参数发送至所述物联网天线；所述物联网天线根据配置后的通信参数将自身的设备ID和位置ID发送至服务器，并根据配置后的通信参数广播所述位置ID。

其中，通信参数可包括广播包发包频率、数据上报周期、服务器通信地址等参数，还可包括电池电量。具体地，广播包发包频率即为物联网天线向用户终端广播数据的频率，在实际应用中，物联网天线可通过蓝牙方式向用户终端广播数据，即，该广播包发包频率可以是蓝牙广播包发包频率。该参数关系到物联网天线的功耗和用户位置信息服务的实时性。发包频率越高，实时性越好，但越费电。数据上报周期是物联网天线向服务器上报数据的周期，上报的数据包括但不限于传感器数据、电池电量、场强和/或驻波等参数。数据上报周期关系到检测的实时性，但同时影响功耗，数据上报周期越短，功耗越大。可选地，数据上报周期可设为24小时。服务器通信地址用于标识与物联网天线进行通信的服务器，由于物联网天线需要将数据上报到服务器，因而需要配置服务器地址信息。电池电量即对物联网天线供电的电池的剩余电量，由于物联网天线是一个有源装置，因此需要外接供电设备。

进一步地，服务器还可以根据物联网天线上报的数据实现报警功能。具体地，服务器可以在网络参数信息异常时向运维中心发送报警指示信息。例如，当物联网天线的电池电量低于预设的电量阈值时，当天馈系统场强小于预设的场强阈值时，当检测到物联网天线离线时和/或当驻波比大于设定值时，服务器可以向运维中心发送报警指示信息。进一步地，本发明的天线系统还可包括与服务器进行通信的运维终端；运维终端用于接收服务器发送的运维通知信息。当服务器检测到数据异常时，可以将运维通知信息发送至运维终端，以便通知运维人员进行处理。

在一个实施例中，物联网天线还可以对位置ID进行加密后，对加密后的位置ID进行广播。用户终端可以从运营商的服务器或第三方获取位置服务。作为一个可选实施例，密钥可动态更新，加密方式可采用AES(Advanced Encryption Standard，高级加密标准)加密。

如图2所示，在一个实施例中，物联网天线可包括射频耦合单元、物联网单元和天线单元；所述射频耦合单元耦合到所述室分天馈系统上，所述天线单元和物联网单元分别与所述射频耦合单元通信连接，所述天线单元与所述用户终端进行通信；所述物联网单元用于将所述设备ID和位置ID发送至服务器；所述天线单元用于广播所述位置ID。

其中，天线单元负责网络信号的覆盖，射频耦合单元负责从天馈系统中耦合信号，物联网单元负责提供增值业务。

进一步地，如图3所示，物联网单元可包括控制子单元、第一通信子单元、第二通信子单元和检测子单元；所述控制子单元分别与所述第一通信子单元、第二通信子单元和检测子单元通信连接，所述第一通信子单元与所述服务器进行通信，所述第二通信子单元与所述用户终端进行通信；所述检测子单元用于检测所述室分天馈系统的网络参数信息，并将所述网络参数信息发送至控制子单元；所述控制子单元用于实现对所述第一通信子单元、第二通信子单元和检测子单元的控制，并通过所述第一通信子单元定期将所述网络参数信息发送至服务器；所述控制子单元还用于获取所述位置ID，并通过第二通信子单元广播所述位置ID。

各个部分的功能如下：

(1)控制子单元，完成对整个物联网子单元的控制，包括同服务器的通信、同用户终端的通信、传感器数据的采集、无线网络信号检测、参数配置等，配置参数至少包括设备ID、位置ID、广播包发包频率、第二通信子单元的发射功率、数据上报周期、服务器通信地址等参数，控制子单元通过第一通信子单元定期与服务器进行通信，上报传感器数据、电池电量、天馈系统场强和/或驻波等信息，同时接收服务器的控制管理。

(2)第一通信子单元，通过在原馈线中耦合信号实现RF接入，实现与服务器的双向通信，也可同时上报通信模块给出的网络参数信息。在一个实施例中，第一通信子单元可以采用LPWAN(Low Power Wide Area Network，低功耗广域物联网)通信模块，如NB-IOT模块。第一通信子单元的RF(Radio Frequency，射频)可通过有线方式直接耦合到室分天馈系统上，控制子单元通过其与服务器进行通信。如果第一通信子单元支持功率检测，还可把功率上报到服务器，服务器可通过功率场强、驻波等参数或通信情况来判断室分天馈系统是否存在连接问题，以及室分天馈系统的场强及驻波是有要求等信息。当场强低于设定值或驻波比大于设定值，则会产生告警，此时需要维护人员进行维护。如室分天馈系统完全异常导致物联网天线无法与服务器通信，服务器可根据通信断开的情况触发异常告警通知进行维护。在实际应用中，第一通信子单元每天与服务器通信一次即可满足需求。

(3)第二通信子单元，按照设定的发包频率定期广播位置ID信息供用户终端获取，在一个实施例中，广播周期可设为1～5秒1次。在另一个实施例中，第二通信子单元可采用BLE(Bluetooth Low Energy，蓝牙低功耗)通信子单元，实现BLE蓝牙通信协议，因BLE有三个广播信道，为节省功耗，每次仅广播1个信道，3次1个循环。由于每次只在一个信道上广播，可节省功耗，又能避免干扰，对终端无任何应用影响。在一个实施例中，控制子单元与第二通信子单元可采用SOC(System on a Chip，片上系统)一体化解决方案，如Nordic的nRF51822，芯片同时支持MCU(Microcontroller Unit，微处理单元)和BLE通信，具有体积小、功耗低和成本低的优点。为支持本地无线维护调测需要，第二通信子单元可通过密码与运维终端连接。同时，为保障运营商或第三方的利益，广播的位置ID可定期更新。为简单起见，可采用服务器定期更新密钥，采用AES加密产生位置ID，位置ID中可包含校验信息和位置信息；运维终端可安装专用应用程序，可以通过蓝牙等无线方式与物联网天线进行通信，用于本地维护调测。

(4)检测子单元，实现温度无线网络信号的场强和/或驻波等关注信息的采集以及无线网络信号场强、驻波等的检测。为了降低功耗，检测频次可设置得尽可能低，例如，对于场强、驻波的监测一般1天1次即可满足需求。其中，关注信息是增值业务的一部分，如室内温度、湿度或空气质量等。

进一步地，物联网单元还可包括所述控制子单元相连接的供电子单元，用于向所述物联网单元供电。由于需维护周期长的特点，供电子单元可采用不可充电的锂锰电池，年自放电率极低，标称电压为3.0V，无需电压转换，直接给系统供电。供电子单元还可提供系统供电和电池低电量的指示，整个系统采用低功耗设计，低工作占空比，在实际应用中，供电子单元的续航能力可达10年。

如图4所示，本发明还提供一种无线通信方法，包括以下步骤：

S1，所述物联网天线通过室分天馈系统将物联网天线的设备ID和位置ID发送至服务器，并广播所述位置ID；

S2，所述服务器在接收到所述用户终端发送的携带所述位置ID的位置信息获取请求之后，将所述用户终端在室内地图上的位置坐标发送至所述用户终端；其中，所述室内地图分别与所述设备ID和位置ID预先绑定。

上述无线通信方法可基于本发明的天线系统实现，用于实现上述无线通信方法的各个元件的实施例与以上天线系统的实施例相同，此处不再赘述。

本发明具备如下优点和有益效果：

(1)室分天馈系统由离线变为统一监控服务，提升服务质量和室分系统维护效率，解决了无源天馈系统的监控问题；

(2)利用庞大的室分天馈系统，可提供室内位置等增值服务以及各种传感器数据信息服务，解决了传统的室分天馈系统功能价值单一的问题；

(3)硬件成本低、超强续航能力，自身维护工作量小。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种天线系统，其特征在于，包括：

服务器、室分天馈系统和物联网天线；

所述服务器通过室分天馈系统与物联网天线进行通信，所述物联网天线与用户终端进行通信；

所述物联网天线通过室分天馈系统将物联网天线的设备ID和位置ID发送至服务器，并广播所述位置ID；

所述服务器在接收到所述用户终端发送的携带所述位置ID的位置信息获取请求之后，将所述用户终端在室内地图上的位置坐标发送至所述用户终端；其中，所述室内地图分别与所述设备ID和位置ID预先绑定；

所述物联网天线还用于获取所述室分天馈系统的网络参数信息，并将所述网络参数信息发送至所述服务器；

所述服务器还用于根据所述网络参数信息对所述室分天馈系统进行射频链路状态管理；

所述天线系统还包括用于检测室内环境参数的室内传感器，所述室内传感器与所述物联网天线进行通信，将检测到的环境参数通过所述物联网天线发送至服务器；

所述服务器还用于：

对所述物联网天线的通信参数进行配置，并将经配置的通信参数发送至所述物联网天线；

所述物联网天线根据配置后的通信参数将自身的设备ID和位置ID发送至服务器，并根据配置后的通信参数广播所述位置ID。

2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述网络参数信息包括天馈系统场强和驻波信息。

3.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述物联网天线包括：

射频耦合单元、物联网单元和天线单元；

所述射频耦合单元耦合到所述室分天馈系统上，所述天线单元和物联网单元分别与所述射频耦合单元通信连接，所述天线单元与所述用户终端进行通信；

所述物联网单元用于将所述设备ID和位置ID发送至服务器；

所述天线单元用于广播所述位置ID。

4.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述物联网单元包括：

控制子单元、第一通信子单元、第二通信子单元和检测子单元；

所述控制子单元分别与所述第一通信子单元、第二通信子单元和检测子单元通信连接，所述第一通信子单元与所述服务器进行通信；

所述检测子单元用于检测所述室分天馈系统的网络参数信息，并将所述网络参数信息发送至控制子单元；

所述控制子单元用于实现对所述第一通信子单元、第二通信子单元和检测子单元的控制，并通过所述第一通信子单元定期将所述网络参数信息发送至服务器；

所述控制子单元还用于获取所述位置ID，并通过第二通信子单元广播所述位置ID。

5.根据权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述物联网单元还包括：

与所述控制子单元相连接的供电子单元；

所述供电子单元用于向所述物联网单元供电。

6.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述物联网天线还用于：

对所述位置ID进行加密后对加密后的位置ID进行广播。

7.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述服务器还用于：

在所述网络参数信息异常时向运维中心发送报警指示信息。

8.根据权利要求7所述的天线系统，其特征在于，还包括：

与所述服务器进行通信的运维终端；

所述运维终端用于接收所述服务器发送的运维通知信息。

9.一种基于权利要求1至8任意一项的天线系统的无线通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述物联网天线通过室分天馈系统将物联网天线的设备ID和位置ID发送至服务器，并广播所述位置ID；

所述服务器在接收到所述用户终端发送的携带所述位置ID的位置信息获取请求之后，将所述用户终端在室内地图上的位置坐标发送至所述用户终端；其中，所述室内地图分别与所述设备ID和位置ID预先绑定。

Images