CN109478707A - 天线对准引导装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多个通信装置之间的天线对准引导装置，上述对准引导装置包括：传感部，用于检测与对准引导装置的方位角及位置有关的信息；用户界面部，用于显示与由传感部检测的位置有关的信息，用于使用户输入工作设定及与其他装置的位置有关的信息；以及固定装置，用于将对准引导装置以通信装置的无线信号辐射方向为基准对准的状态安装在通信装置的预设部位。

Description

天线对准引导装置
技术领域
本发明涉及可适用于超高频传输系统的通信装置，更具体地，涉及用于在超高频传输系统中对准两个通信装置的天线之间的指向方向的天线对准引导装置。
背景技术
近年来，正在进行长期演进技术(LTE)的多输入多输出(MIMO，Multiple InputMultiple Output)方式等的多种研究，以满足需要大容量数据服务的服务用户，从而在有限的频带中传输更有效和更多的数据。并且，正在积极开展如下的研究和开发：除了以现有宏小区为单位实现基站的方式之外，多个基站以更小的小小区(也称为小小区；smallcell)为单位实现，从而集中向少数的用户提供的数据服务的方式以及实现该方法的小型或超小型的基站。
在这种情况下，当通过光缆等来连接基站之间的常规方式适用于将多个小型基站相连接的情况下，使设置费用增加并且因设置环境的制约而加重困难。由此，需要通过无线通信装置来使基站或小型基站之间相互连接的系统，目前，可以有效地无线处理小小区的数据容量，并考虑到移动通信网络的使用频带的饱和状态，已经适用了使用毫米波(millimeter wave)频带的超高频传输系统(例如，前传(fronthaul)及回程(backhaul))。
另一方面，作为超高频的毫米波的特性为直进性强，并且具有电波随着距离减小的特性(衰减特性)。并且，增益高且光束宽度非常窄，例如，约为1.5度。因此，发送或接收超高频信号的两个通信设备之间的对准(即，两个通信设备的天线之间的对准)必须是准确的，以增加两个通信设备之间的通信距离，并且由于向指向瞄准器外辐射出的信号微弱，因此可以减少相邻通信设备之间的相互影响。由此，当设置两个通信设备时，必须要进行使两个通信设备彼此对准的工作。
然而，目前通常安装在数百米(例如，约500米)距离处的两个通信装置的天线之间的对准工作由工作人员用肉眼或望远镜来进行。这种对准工作由于缺乏精密度且消耗长时间，增加设置费用，因而降低设置效率。因此，需要一种用于以更准确、有效和快速的方式对准两个通信设备的天线的技术。
发明内容
技术问题
因此，本发明的目的在于，提供天线对准引导装置，上述天线对准引导装置尤其以准确、有效且迅速的方式进行发送或接收超高频信号的两个通信装置的天线对准工作。
解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明提供多通信装置之间的天线对准引导装置，上述对准引导装置包括：传感部，用于检测与对准引导装置的方位角及位置有关的信息；用户界面部，显示与由传感部检测的位置有关的信息，用于使用户输入工作设定及与其他装置的位置有关的信息；以及固定装置，用于将对准引导装置以通信装置的无线信号辐射方向为基准对准的状态安装在通信装置的预设部位。
上述传感部可包括：真北传感器，用于检测上述对准引导装置的方位角；以及全球定位系统(GPS，Global Positioning System)传感器，用于检测上述对准引导装置的位置，上述传感部还可以包括用于检测上述对准引导装置的设置高度的高度传感器。
上述对准引导装置与上述通信装置相连接，并在上述通信装置的控制下工作，上述对准引导装置可接收由上述通信装置提供的接收信号强度指示(RSSI，Received SignalStrength Indicator)信息来进行显示。
上述对准引导装置还包括控制部，上述控制部用于综合控制上述对准引导装置的工作，上述控制部可进行如下的工作：利用由上述传感部提供的位置信息及方位角信息和通过上述用户界面部输入的对方通信装置的位置信息，通过上述用户界面部以朝向对方通信装置的位置的方式输出与自身的设置方向有关的信息。
上述控制部可进行如下的工作：还增加利用由上述传感部提供的高度信息和通过上述用户界面部输入的对方通信装置的高度，来通过上述用户界面部输出与上述自身的设置方向有关的信息。
发明的效果
如上所述，本发明的天线对准引导装置尤其能够以准确、有效且迅速的方式进行发送或接收超高频信号的两个通信装置的天线对准工作。
附图说明
图1为本发明一些实施例的适用天线对准引导装置的通信装置的简要设置结构图。
图2为本发明的第一实施例的天线对准引导装置及相关通信装置的简要框型结构图。
图3为本发明的一些实施例的与使用天线对准引导装置使多个通信装置之间的对准方式有关的概念图。
图4为本发明的一些实施例的当使用天线对准引导装置进行多个通信装置之间的对准工作时对准相互水平方位角的概念图。
图5为本发明的一些实施例的当使用天线对准引导装置进行多个通信装置之间的对阵工作时对准相互垂直梯度的概念图。
图6为本发明的第二实施例的天线对准引导装置及相关通信装置的简要框型结构图。
图7为本发明的第三实施例的天线对准引导装置及相关通信装置的简要框型结构图。
图8为本发明的一些实施例的利用天线对准引导装置的通信装置的对准工作进行流程图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。对于本领域技术人员显而易见的是，在以下说明中示出了具体结构要素等的特定事项，其仅用于更好地理解本发明，在本发明的范围内，可以对这些特定事项进行锁定的修改或变更。
图1为本发明一些实施例的适用天线对准引导装置的通信装置的简要设置结构图。参照图1，使用30GHz以上毫米波频带等的超高频发送或接收无线信号的两个通信装置1-1、1-2可以以彼此隔开数百米并以相向的方式设置于多个支撑柱6，上述支撑柱6可设置于地面上或建筑物等。在这种通信装置中，第一通信装置1-1可以被视为施主(Donor)单元，第二通信装置1-2可以为视为远程(Remote)单位。在这种情况下，两个通信装置1-1、1-2通过由夹具等组成的固定设备分别固定设置到支撑柱6-1、6-2，上述夹具等能够调整与水平方位角和垂直倾斜有关的设置姿势。
在上述结构中，根据本发明的多个实施例的对准引导装置2-1、2-2以能够拆装的形态设置于各通信装置1-1、1-2的外侧。在图1的例中，以对准引导装置2-1、2-2设置于各通信装置1-1、1-2的上部的结构的方式示出。在这种情况下，各对准引导装置2-1、2-2的放置方向以辐射出各通信装置1-1、1-2中天线的毫米波频带的无线信号的方向为基准，以对准其的状态放置。在此情况下，在各通信装置1-1、1-2还可以设置有具有合适的形状的额外的结构物，以使相应对准引导装置2-1、2-2放置在预设的准确的位置。
并且，还可以配置有另外的固定装置4-1、4-2，使得上述对准引导装置2-1、2-2可以以可拆卸的形态固定在各通信装置1-1、1-2的预设的准确的位置。这种固定装置4-1、4-2有夹具结构或支架结构形成，通过具有与相应对准引导装置2-1、2-2及通信装置1-1、1-2相对应的部位，来将相应对准引导装置2-1、2-2固定到通信装置1-1、1-2。
图2为本发明的第一实施例的天线对准引导装置及相关通信装置的简要框型结构图。参照图2，首先观察通信装置1的结构，通信装置1包括：无线信号收发部10，为了发送或接收毫米波无线信号而由毫米波频带的天线等形成；以及微控制单元(MCU，Micro ControlUnit)11，用作整体控制相应通信装置1的工作的控制部。
另一方面，天线对准引导装置2基本上包括：传感部22，用于检测与相应对准引导装置的方位角及位置有关的信息；以及用户界面部24，用于显示与由上述传感部22检测的位置有关的信息，用于使用户输入工作设定及与其他装置的位置有关的信息。并且，这种用户界面部24显示与其他装置的位置信息对应地相应对准引导装置2的设置方向(即，水平方位角)。
传感部22可包括：真北传感器222，用于检测相应对准引导装置的方位角；以及全球定位系统(GPS，Global Positioning System)传感器224，用于检测对准引导装置的位置。并且，还可以包括高度传感器，用于检测相应对准引导装置的所被设置的高度。
用户界面部24可包括：显示部242，用于向用户显示与由上述传感部22检测的位置有关的信息；以及输入部246，用于输入工作设定及接收与其他装置的位置有关的信息。这种显示部242和输入部246可以以一体的方式体现为触摸屏等。另外，显示部242如后所述，可以显示相应通信装置的接收信号强度指示(RSSI，Received Signal StrengthIndicator)信息，并且可以显示用户从用户接收工作设定的适当的菜单画面等。并且，输入部246可以设置有用于执行工作设置的功能键。
具有这种结构的对准引导装置2可以以如下的状态安装：例如在通信装置1的上侧，以通信装置1的无线信号收发部10的无线信号辐射方向为基准而对准。图2中简要示出用于将相应对准引导装置2安装在通信装置1的固定装置4。
并且，对准引导装置2与通信装置1通过由通信电缆及连接器等形成的通信接口3连接，以彼此交换信号。由此，通信装置1的微控制单元11可通过上述通信接口3与对准引导装置2的传感部22及用户界面部24相连接，并且控制传感部22及用户界面部24的工作。即，可知这种结构为对准引导装置2在通信装置1的微控制单元11的控制下工作的结构。
当对准引导装置2安装于通信装置1并两者相互连接时，工作人员通过对准引导装置2调整通信装置1的设置姿势。在这种情况下，工作人员通过用户界面部24输入对方通信装置(即，安装于对方通信装置的对准引导装置)的位置信息。输入到用户界面部24的对方通信装置的位置信息被提供给相应通信装置1的微控制单元11。
微控制单元11考虑到从传感部22提供的自身的位置信息及方位角信息以及从上述用户界面部24提供的对方通信装置的位置信息，通过用户界面部24输入与自身的设置方向有关的信息(即，水平方位角)，以朝向对方通信装置的位置。由此，在用户界面部24可显示目前相应通信装置(即，相应对准引导装置)的方位角和与所需设置方向有关的方位角，工作人员通过确认这样输入的信息来调整通信装置1的设置方向(水平方位角)。
在这种情况下，通信装置1的微控制单元11可以控制用户界面部24显示与通过无线信号收发部10接收的无线信号的接收信号强度指示有关的信息，工作人员通过这种与接收信号强度指示有关的信息更准确地调整通信装置1的设置方向。即，在上述接收信号强度指示良好的情况下，工作人员可视为通信装置的设置方向被适当的调整。
在通信装置1测定接收信号强度指示可适用两种方式。例如，可使用确认通信装置1的无线信号收发部10的输入电压的方法。或者，也可以使用确认以控制相应通信装置1为目的的低频区域的无线通信(例如，频移键控(FSK)、紫蜂(Zigbee)等)解调器的接收信号强度指示的方式。
另一方面，另外，工作人员可通过用户界面部24输入对方通信装置(即，安装在对方通信装置的对准引导装置)的高度信息。并且，由传感部22的高度传感器226检测高度信息可以被提供到微控制单元11。并且，微控制单元11考虑到从传感部22提供的自身的位置信息及方位角信息以及从上述用户界面部24提供的对方通信装置的位置信息，通过用户界面部24输出与自身的设置方向有关的信息(即，垂直倾斜)，以朝向对方通信装置的位置。由此，工作人员通过确认这样输出的信息来调整通信装置1的设置方向(垂直倾斜)。
图3为本发明的一些实施例的与使用天线对准引导装置使多个通信装置之间的对准方式有关的概念图。参照图3，发送或接收超高频无线信号的多个通信装置1-1、1-2可设置于例如约隔开500米，相应对准引导装置2-1、2-2的传感部所检测的真北或磁北方向可以是例如从多个相应通信装置1-1、1-2隔开数百或数千公里。因此，如果各通信装置1-1、1-2的对准引导装置2-1、2-2所检测的真北或磁北值为0(即，通信装置指向北方)，可以认为两个通信装置处于平行线上。
图4作为本发明的一些实施例的当使用天线对准引导装置进行多个通信装置之间的对准工作时对准相互水平方位角的概念图，如上述图3中所述，图4为示出平行的两条线上的两个点(即，两个通信装置所在的地点A、B)获取相向的角度α的方式的图。参照图4，考虑到以两个通信装置所在的地点A、B为顶点的直角三角形，若知道直角三角形的三个边a、b、c中的两个边，则可借助三角比来获取上述α。
利用两个通信装置各自的全球定位系统传感器获取全球定位系统坐标，并且可通过维度坐标等的坐标计算两个地点A、B的维度差[x-x’]，以获取南北距离a。可通过经度坐标家两个地点A、B的经度差[y-y’]，以获取东西距离c。在此情况下，两个收发装置之间的直线距离b为[a2+c2]的平方根，还可以通过全球定位系统的功能获取直线距离。之后，可利用所获取的a、b、c的长度最终获取α，例如sinα可通过a/b计算出。
可利用如上所述获取的α，例如，在如图4所示，位于维度上下侧(南侧)的第一通信装置1-1在经度上比对方第二通信装置1-2偏西的情况下，第一通信装置1-1将方位角(yaw，heading)以北侧方向为基准向东侧移动α。在第一通信装置1-1在经度上位于对方通信装置1-2东侧的情况下，将方位角向西侧移动α。
在维度上位于上侧(北侧)的第二通信装置1-2在经度上比第一通信装置1-1偏东的情况下，将方位角向西侧方向移动180-α，在经度上位于第一通信装置1-1的西侧的情况下，将方位角向东侧方向移动180-α。
图5作为本发明的一些实施例的当使用天线对准引导装置进行多个通信装置之间的对阵工作时对阵相互垂直梯度的概念图，是示出用于获取相互具有高度差的两个地点(即，两个通信装置所在的地点A、B)的相向的各β的方法的图。参照图5，考虑到以两个通信装置所在的地点A、B为顶点的直角三角形，与在上述图4中说明的方式相同地，可通过三角比来获取上述β。
即，通过使用如上述图4所示的方式来获取的两个通信装置之间的直线距离b和设置于两个通信装置的高度传感器获取两个通信装置的高度差[z-z’]d。在此情况下，可利用b和d最终获取β，例如tanβ可通过d/b计算出。
如上所示，利用所获取的β，例如，在如图5所示，位于高处的第一通信装置1-1将倾斜角(pitch)向地面方向移动β，位于低处的第二通信装置1-2向与地面相反方向移动β。
如图4及图5所示，可以对准两个通信装置的方位角及倾斜，此时，两个通信装置的对准状态可显示例如，以500米的距离为基准，每1度(17mm)约8.5米的误差。鉴于实际常用的传感器的平均误差为0.3左右，在500米的情况下，以0.3度的误差，可产生约2.83米的误差距离。在某些情况下，这可能处于稳定的范围，但是在本发明的一些实施例中，可通过测定两个通信装置之间的额外的接收信号强度指示及根据其的额外的微调来校正这种误差。
图6为本发明的第二实施例的天线对准引导装置及相关通信装置的简要框型结构图。参照图6，本发明的第二实施例的天线对准引导装置2与图2所示的第一实施例的结构相同地，包括：传感部22，用于检测与相应装置的方位角及位置有关的信息；以及用户界面部24，用于显示与由上述传感部22检测的位置有关的信息，用于使用户输入工作设定及接收与其他装置的位置有关的信息。并且，这种用户界面部24显示与其他装置的位置信息对应地相应对准引导装置2的设置方向(即，水平方位角)。
并且，在图6所示的第二实施例的对准引导装置中，上述传感部22与上述第一实施例相同地，上述传感部22可包括真北传感器、全球定位系统传感器、高度传感器等。并且，用户界面部24由显示部及输入部形成，且可以以触摸屏体现。另外，图6所示的对准引导装置2通过通信接口3与通信装置1相连接，并通过固定装置4安装在通信装置1。当工作人员通过用户界面部24输入对方通信装置(即，安装于对方通信装置的对准引导装置)的位置信息及高度信息时，被输入的对方通信装置的位置信息及高度信息被提供给相应对准引导装置2的微控制单元21。
对准引导装置2的微控制单元21考虑到从传感部22提供的自身的位置信息、方位角信息及高度信息和从上述用户界面部24提供的对方通信装置的位置信息及高度信息，通过用户界面部24输入与自身的设置方向有关的信息(即，水平方位角及垂直倾斜)，以朝向对方通信装置的位置。由此，在用户界面部24可显示目前相应通信装置(即，相应对准引导装置)的方位角和与所需设置方向有关的方位角，工作人员通过确认这样输出的信息来调整通信装置1的设置方向(水平方位角及垂直倾斜)。
如图6所示的第二实施例的对准引导装置2的结构为如下的结构：通过在对准引导装置2的内部设置微控制单元21等的处理器，来使对准引导装置2自主处理传感部22的检测信息及用户界面部24的输入信息，并使用户控制界面部24的显示工作。对准引导装置2可以向通信装置1的微控制单元11仅通报这些工作的结果。
与第一实施例的工作类似地，通信装置1的微控制单元11测定相应通信装置1的接收信号强度指示并将其提供给对准引导装置2的微控制单元21。对准引导装置2的微控制单元21可以控制用户界面部24显示与向上述通信装置1的微控制单元11提供的接收信号强度指示有关的信息，工作人员通过这种与接收信号强度指示有关的信息更准确地调整通信装置1的设置方向。
图7为本发明的第三实施例的天线对准引导装置及相关通信装置的简要框型结构图。参照图7，与图6所示的第二实施例的结构相同地，本发明的第三实施例的天线对准引导装置2包括传感部22和用户界面部24，并且，作为控制部具有微控制单元21。并且，这种对准引导装置2可通过固定装置4安装在通信装置1。
然而，在图7所示的第三实施例的结构中，对准引导装置2没有通过图6所示的通信接口3与通信装置1相连接。即，可以看出，这种结构为对准引导装置2的微控制单元21与通信装置1的微控制单元11不相互通信的结构。
在这种结构中，与图6所示的第二实施例相同地，进行如下的工作：利用对准引导装置2的自身的位置信息、方位角信息及高度信息和对方通信装置的位置信息及高度信息，向工作人员输出与自身的设置方向有关的信息，但是不进行用于额外的精密调整的利用检测信号的工作。
图8作为本发明的一些实施例的利用天线对准引导装置的通信装置的对准工作进行流程图，例如，可利用上述第一或第二实施例的对准引导装置来进行。参照图8，当对准引导装置安装在通信装置时，首先，在步骤502中，输入对方对准引导装置的位置信息(及高度信息)。
之后，在步骤504中，调整对准引导装置的水平方位角(及垂直倾斜)。当完成对准引导装置的水平方位角(及垂直倾斜)的调整时，在步骤506中，确认天线接收信号强度指示的测定结果。之后，在步骤508中，将确认的天线接收信号强度指示与预设的稳定范围内的基准值进行比较。在步骤506中的比较结果中，接收信号强度指示不大于基准值的情况下，进行上述步骤504，并轻微重新调整对准引导装置的水平方位角(及垂直倾斜)，并重复上述过程。在步骤506中的比较结果中，接收信号强度指示大于基准值的情况下，完成对准工作。
在将通信装置(天线)固定设置于支撑柱的情况下，使用根据上述本发明的多个实施例的对准引导装置的天线对准方式合适于临时帮助用户(工作人员)的通信装置设置工作。当设置通信装置时，工作人员将上述对准引导装置安装于通信装置，当完成通信装置的设置后，从通信装置拆卸对准引导装置。工作人员可以携带根据本发明的多个实施例的对准引导装置，并在设置通信装置时重复使用它。像这样，本发明可以提供简单且费用有效的最佳方案，用于帮助工作人员设置固定设置的通信设备，例如，常规移动通信网络的基站天线。
如上所述，可实现根据本发明的一实施例的天线对准引导装置的结构及利用其的对准工作，另一方面，在上述本发明的说明中，虽然已经关于具体实施例进行了说明，但是在不脱离本发明的范围的情况下，可以以多种变形的方式实施。例如，每个上述说明的实施例的至少一些详细结构同样也可以适用于其他实施例，各实施例的至少一些详细结构也可以被删除。并且，在这些实施例中，至少一些详细结构也可以相互结合。
并且，在上述说明中，用于手动调整支撑柱上的通信装置的设置方向，但是本发明的多个实施例日后还可以适用于自动调整通信装置的设置方向的技术。
例如，相应通信装置由电驱动装置及相关机械装置体现，用于通过外部控制信号自动调整设置方向，并且也可以由将相应通信装置固定于支撑柱的固定设备体现。在这种情况下，本发明的对准引导装置(或者从这种对准装置接收信号的通信装置)可以配置成向这种固定装置输入适当的工作控制信号。
另外，可以进行本发明的各种修改或变更，因此，本发明的范围不是由所描述的实施例确定，而是应由权利要求和权利要求的等同物确定。

Claims (8)

1.一种对准引导装置，其为用于发送或接收无线信号并借助固定设备固定设置于支撑柱的多个通信装置之间的天线对准引导装置，其特征在于，
包括：
传感部，用于检测与上述对准引导装置的方位角及位置有关的信息；
用户界面部，显示与由上述传感部检测的位置有关的信息，用于使用户输入工作设定及与其他装置的位置有关的信息；以及
固定装置，用于将上述对准引导装置以能够相对于上述通信装置的预设部位拆装的形态固定，
上述对准引导装置通过上述固定装置安装在上述通信装置的外侧或从上述通信装置的外侧拆卸。
2.根据权利要求1所述的对准引导装置，其特征在于，上述传感部包括：
真北传感器，用于检测上述对准引导装置的方位角；以及
全球定位系统传感器，用于检测上述对准引导装置的位置。
3.根据权利要求2所述的对准引导装置，其特征在于，上述传感部还包括高度传感器，上述高度传感器用于检测上述对准引导装置的设置高度。
4.根据权利要求1所述的对准引导装置，其特征在于，
上述用户界面部通过触摸屏来实现，
上述触摸屏包括：
显示部，用于向用户显示与由上述传感部检测的位置有关的信息；以及
输入部，用于使用户输入工作设定及与其他装置的位置有关的信息。
5.根据权利要求1所述的对准引导装置，其特征在于，
上述对准引导装置与上述通信装置相连接来在上述通信装置的控制下进行工作，并接收由上述通信装置提供的接收信号强度指示信息来进行显示。
6.根据权利要求1所述的对准引导装置，其特征在于，
还包括控制部，上述控制部用于综合控制上述对准引导装置的工作，
上述控制部进行如下的工作：利用由上述传感部提供的位置信息及方位角信息和通过上述用户界面部输入的对方通信装置的位置信息，通过上述用户界面部以朝向对方通信装置的位置的方式输出与自身的设置方向有关的信息。
7.根据权利要求6所述的对准引导装置，其特征在于，上述控制部还进行如下的工作：接收由上述通信装置提供的接收信号强度指示信息来通过上述用户界面部进行显示。
8.根据权利要求6或7所述的对准引导装置，其特征在于，
上述传感部还包括高度传感器，上述高度传感器用于检测上述对准引导装置的设置高度，
上述控制部进行如下的工作：还增加利用由上述传感部提供的高度信息和通过上述用户界面部输入的对方通信装置的高度，来通过上述用户界面部输出与上述自身的设置方向有关的信息。
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