CN113422617B - 一种便携式mifi及天线功率调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式MIFI，包括SIM卡模块、路由器处理器、WIFI芯片、WIFI天线以及电源模块，还包括MCU模块、信号放大模块、信号强度检测模块以及按键模块，路由器处理器的数据收发端与WIFI芯片的数据收发端连接，WIFI芯片的信号收发端与信号放大模块的输入端连接，信号放大模块的输出端与WIFI天线连接；MCU模块的控制信号输出端与信号放大模块的控制信号输入端连接，信号强度检测模块的输入端与WIFI天线的输入端连接，信号强度检测模块的输出端与MCU模块的信号采样端口连接。该MIFI开启省电模式后，根据距离的远近自动调节WIFI天线的发射功率，智能调节功耗，延长续航时间；还能根据剩余电量和接入设备的数量自动校正调节后的天线发射功率，进一步延长续航时间。

Description

一种便携式MIFI及天线功率调节方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地说，它涉及一种便携式MIFI及天线功率调节方法。

背景技术

随着笔记本、手机等支持内置WiFi的设备大批量使用，近些年来 ，市场上出现了可携带的MIFI设备，可在人们外出时随身携带，为笔记本、手机等智能设备提供网络连接，随着智能设备的普及，MIFI设备的市场需求也越来越大。

由于MIFI经常要外出携带和使用，因此MIFI设备通常是内置电池，在不方便充电时MIFI设备的续航至关重要，续航焦虑甚至直接影响到用户的使用体验。MIFI设备的WIFI天线是耗电大户，现有的MIFI设备的天线发射功率一般是恒定的，不可调节，当接收设备与MIFI设备离的很近时，MIFI设备发出的WIFI信号的有效覆盖范围实际上远远超过MIFI设备与接收设备之间的距离，此时的天线发射功率对于满足正常通信已经是绰绰有余，徒增功耗。因此，设计一种天线发射功率可以自动调节的MIFI设备对于改善续航和提升使用体验十分必要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种便携式MIFI，其天线发射功率可以自动调节，功耗更低，续航时间更长。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种便携式MIFI，包括SIM卡模块、路由器处理器、WIFI芯片、WIFI天线以及电源模块，还包括MCU模块、信号放大模块、信号强度检测模块以及按键模块，所述路由器处理器的数据收发端与WIFI芯片的数据收发端连接，所述WIFI芯片的信号收发端与信号放大模块的输入端连接，所述信号放大模块的输出端与WIFI天线连接；所述MCU模块的控制信号输出端与信号放大模块的控制信号输入端连接，所述信号强度检测模块的输入端与WIFI天线的输入端连接，用于检测WIFI天线的驱动信号的强度，所述信号强度检测模块的输出端与MCU模块的信号采样端口连接，用于将采集到的信号强度反馈至MCU模块；所述按键模块与MCU模块以及路由器处理器的I\O端口连接；所述电源模块与各个模块连接，用于给整个便携式MIFI供电。

作为优选方案：所述信号强度检测模块包括滤波电路和A/D转换模块，所述滤波电路的输入端与WIFI天线的输入端连接，所述滤波电路的输出端与A/D转换电路的输入端连接，所述A/D转换电路的输出端与MCU模块的信号采样端口连接。

作为优选方案：所述电源模块包括可充电电池模块、与可充电电池模块连接的电源管理模块，以及与电源管理模块连接的USB充电接口。

作为优选方案：所述电源模块还包括与电源管理模块连接的无线充电模块。

一种便携式MIFI的天线功率调节方法，包括以下步骤：

S1、通过检测WIFI天线的驱动信号强度推算出发出WIFI信号强度；

S2、检测接收设备所在处的WIFI信号接收强度；

S3、根据发射WIFI信号发射强度和接收设备处的WIFI信号接收强度计算出信号衰减值，并根据信号衰减值计算出接收设备与MIFI之间的距离值；

S4、将距离值和剩余电量值带入“距离—续航”计算模型，输出功率调节值Pt；

S5、根据功率调节值Pt调节WIFI天线的驱动信号强度，使WIFI天线的发射功率值与所述功率调节值Pt相等。

作为优选方案：所述“距离—续航”计算模型预设有在多组距离值下的WIFI天线最小发射功率及对应的续航时间数据，当距离值被输入“距离—续航”模型后，模型自动匹配并输出当前距离值下所允许的最小发射功率值，即功率调节值Pt。

作为优选方案：还包括功率调节值校正的步骤，具体为：将“距离—续航”计算模型输出的功率调节值与修正因数进行运算获得功率校正值Pt。

作为优选方案：所述修正因数γ=，所述功率校正值Pz=*Pt，式中Y为MIFI的剩余电量、N为当前连入WIFI的设备数量。

作为优选方案，还包括延迟调节的步骤，具体为：在S5步骤执行前，跳转至执行S3步骤，在延迟调节时间段内，多次重复执行S3步骤，并根据多次的执行结果分析接收设备的运动状态，当判断出接收设备停留在某区间时，开始执行S5步骤；否则，不执行S5步骤。

作为优选方案，判断接收设备是否停留在某一区间，具体为：根据多次计算出的距离值获得平均距离值，再计算出这些距离值的方差，若方差小于预设值，则认为接收设备停留在某一区间。

与现有技术相比，本发明的优点是：该MIFI开启省电模式后，通过信号衰减来测量接收设备与MIFI的距离，并根据距离的远近自动调节WIFI天线的发射功率，智能调节MIFI的功耗，延长续航时间，使得MIFI外出携带使用时的可靠性更高；另外，该MIFI还能根据剩余电量和接入设备的数量自动校正调节后的天线发射功率，在满足正常通信的前提下降低功耗，尽可能延长MIFI的续航时间。

附图说明

图1为实施例一中的电路原理图；

图2为实施例二中的方法流程图。

具体实施方式

实施例一：

一种便携式MIFI，包括SIM卡模块、路由器处理器、WIFI芯片、WIFI天线、内存模块以及电源模块，还包括MCU模块、信号放大模块、信号强度检测模块以及按键模块，SIM卡模块与路由器处理器的信号收发端连接，内存模块与路由器处理器的读写端口连接。SIM卡模块用于插入上网卡。

路由器处理器的数据收发端与WIFI芯片的数据收发端连接，WIFI芯片的信号收发端与信号放大模块的输入端连接，信号放大模块的输出端与WIFI天线连接；MCU模块的控制信号输出端与信号放大模块的控制信号输入端连接，信号强度检测模块的输入端与WIFI天线的输入端连接，用于检测WIFI天线的驱动信号的强度，信号强度检测模块的输出端与MCU模块的信号采样端口连接，用于将采集到的信号强度反馈至MCU模块；按键模块与MCU模块以及路由器处理器的I\O端口连接；电源模块与各个模块连接，用于给整个便携式MIFI供电。

该便携式MIFI的工作原理为：

当MIFI接通市电使用时，信号放大模块以固定的放大倍数对WIFI芯片输出的信号进行放大，经过放大的驱动信号驱动WIFI天线向外发出无线电磁波，从而在MIFI周围产生WIFI网络，接收设备可以接入WIFI网络中，进行正常上网。

当MIFI连接移动电源或是使用自身的电池时，出于续航的考虑，需要尽可能降低WIFI天线的发射功率，从而降低MIFI设备的功耗。要开启“节能”模式，需要用户在接收设备上安装客户端APP，客户端APP包括WIFI信号检测模块，WIFI信号检测模块用于检测和计算接收设备的天线收到的WIFI信号强度值，即WIFI信号接收强度值，并将检测到的WIFI信号接收强度值通过接收设备发送至MIFI。

需要开启“节能”模式时，用户可以通过按压按键模块中的“节能”按钮向MCU模块发送“节能”电平信号，MCU接收到该电平信号后开始对信号强度检测模块输出的信号进行采样，通过对采样信号的处理和计算可以通过驱动信号的强度得到WIFI天线发出的信号强度值，即WIFI信号发射强度值（需要事先测量，获得驱动信号的强度与发出的WIFI信号强度的对应关系，计算时根据驱动信号的强度直接调用对应的WIFI信号发射强度），同时MCU根据接收设备发回的WIFI信号接收强度值，将WIFI信号发射强度值与WIFI信号接收强度值相减，即可得到信号强度衰减值。

再根据信号衰减值推算出接收设备与MIFI之间的距离值，再输出该距离值允许的最小发射功率值，最小发射功率即在当前距离时满足MIFI与接收设备正常通信的天线发射功率，亦即功率调节值。MCU模块再根据功率调节值向信号放大模块发送控制信号，对信号放大模块的放大倍数进行调节，并由信号强度检测模块对调节后的驱动信号实时检测，直至信号放大模块输出的驱动信号强度能够使WIFI天线的发射功率等于功率调节值（需要实现测试不同驱动信号强度下，WIFI信号的发射功率值），此时接收设备处于WIFI信号的有效覆盖范围内，超出该有效覆盖范围外的接收设备则无法正常使用WIFI网络，在保证用户正常使用移动设备的前提下，降低了WIFI天线的功耗，从而降低了MIFI的功耗，可以尽量延长MIFI的续航时间。

需要使用“省电”模式时，通过按压按键切换至正常模式。

本实施例中，信号强度检测模块包括滤波电路和A/D转换模块，滤波电路的输入端与WIFI天线的输入端连接，滤波电路的输出端与A/D转换电路的输入端连接，A/D转换电路的输出端与MCU模块的信号采样端口连接。滤波电路可以过滤掉其他信号，只能使信号放大模块输出的驱动信号通过，从而保证检测的准确度，A/D转换模块则将模拟的驱动信号转化为数字信号并输出至MCU模块，MCU模块再通过对数字信号计算还原出驱动信号的强度值。

本实施例中，电源模块包括可充电电池模块、与可充电电池模块连接的电源管理模块，以及与电源管理模块连接的USB充电接口，MIFI可以通过USB数据线连接电源适配器或是移动电源，补充电能。电源模块还包括与电源管理模块连接的无线充电模块，可以通过无线充电器为MIFI充电，使用更灵活。

实施例二：

一种便携式MIFI的天线功率调节方法，包括以下步骤：

S1、通过检测WIFI天线的驱动信号强度推算出发出WIFI信号发射强度。

S2、检测接收设备所在处的WIFI信号接收强度。

S3、根据发射WIFI信号发射强度和接收设备处的WIFI信号接收强度计算出信号衰减值，并根据信号衰减值计算出接收设备与MIFI之间的距离值。

S4、将距离值带入“距离—续航”计算模型，输出功率调节值；

这里，“距离—续航”计算模型预设有在多组距离值下的WIFI天线最小发射功率及对应的续航时间数据，当距离值被输入“距离—续航”模型后，模型自动匹配并输出当前距离值下所允许的最小发射功率值，即功率调节值Pt。

S5、根据功率调节结果调节WIFI天线的驱动信号强度，使WIFI天线的发射功率值与功率调节值Pt相等。

最小发射功率值被发送至MCU模块，MCU模块再换算出该最小发射功率信号对应的驱动信号强度，进而换算出此时信号放大模块对应的放大倍数，MCU模块再向信号放大模块输出控制信号，将信号放大模块的放大倍数调节至所需倍数，从而实现将WIFI天线的发射功率调节值当前距离值所需最小发射功率。

考虑到接受设备的位置可能会来回移动，此时无法准确计算MIFI与接收设备之间的距离值，因此需要判断接收设备在移动后是否会停留在某一区域。所以需要有一个延时延迟时间段来完成上述判断，这里在S5步骤执行前，跳转至执行S3步骤，在延迟调节时间段内，多次重复执行S3步骤，并根据多次的执行结果分析接收设备的运动状态，当判断出接收设备停留在某区间时，开始执行S5步骤；否则，不执行S5步骤。

判断接收设备是否停留在某一区间，具体为：根据多次计算出的距离值获得平均距离值，再计算出这些距离值的方差，若方差小于预设值，则认为接收设备停留在某一区间。

同时，考虑到检测并计算WIFI信号发射强度和WIFI信号接收强度可能存在误差，误差可能使得经过调节发射功率后的WIFI信号，不能始终很好地保证通信的稳定性，为消除误差的影响，还包括功率调节值校正的步骤，具体为：将“距离—续航”计算模型输出的功率调节值与修正因数进行运算获得功率校正值Pt。

本实施例中，修正因数γ=，功率校正值Pz=*Pt，式中Y为MIFI的剩余电量、N为当前连入WIFI的设备数量。通过分析上式可知：当接入设备数量一定时，剩余电量越低，则修正因数越小，且修正因数的变化与剩余电量的变化呈非线性关系。更确切的说，随着剩余电量等量降低时，修正因素每次变小的差值越来越大，如此可以在电量越低时，采取越保守的功耗策略；当剩余电量一定时，接入的设备越多，则修正因数越大，且两者的变大趋势也不是呈线性关系，确切地说是随着接入设备数量的等量增加，修正因素每次变大的差值越来越小，接入设备变多后用户可以明显感知网络质量的变化。如此可以通过对发射功率的限制来限制用户接入过多的设备。通过上述策略可以在“省电”模式下尽量保证续航时间。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种便携式MIFI，包括SIM卡模块、路由器处理器、WIFI芯片、WIFI天线以及电源模块，其特征是：还包括MCU模块、信号放大模块、信号强度检测模块以及按键模块，所述路由器处理器的数据收发端与WIFI芯片的数据收发端连接，所述WIFI芯片的信号收发端与信号放大模块的输入端连接，所述信号放大模块的输出端与WIFI天线连接；所述MCU模块的控制信号输出端与信号放大模块的控制信号输入端连接，所述信号强度检测模块的输入端与WIFI天线的输入端连接，用于检测WIFI天线的驱动信号的强度，所述信号强度检测模块的输出端与MCU模块的信号采样端口连接，用于将采集到的信号强度反馈至MCU模块；所述按键模块与MCU模块以及路由器处理器的I\O端口连接；所述电源模块用于给整个便携式MIFI供电,所述MCU模块对信号强度检测模块输出的采样信号进行处理和计算得到WIFI天线发出的WIFI信号发射强度值，同时MCU模块根据接收设备发回的WIFI信号接收强度值，将WIFI信号发射强度值与WIFI信号接收强度值相减，即可得到信号强度衰减值，再根据信号衰减值推算出接收设备与MIFI之间的距离值，再输出功率调节值，所述MCU模块再根据功率调节值向信号放大模块发送控制信号，对信号放大模块的放大倍数进行调节，并由信号强度检测模块对调节后的驱动信号实时检测，直至信号放大模块输出的驱动信号强度能够使WIFI天线的发射功率等于功率调节值；调节天线功率包括以下步骤：S1、通过检测WIFI天线的驱动信号强度推算出发出WIFI信号发射强度；S2、检测接收设备所在处的WIFI信号接收强度；S3、根据WIFI信号发射强度和接收设备处的WIFI信号接收强度计算出信号衰减值，并根据信号衰减值计算出接收设备与MIFI之间的距离值；S4、将距离值和剩余电量值带入“距离—续航”计算模型，输出功率调节值Pt；S5、根据功率调节值Pt调节WIFI天线的驱动信号强度，使WIFI天线的发射功率值与所述功率调节值Pt相等；所述“距离—续航”计算模型预设有在多组距离值下的WIFI天线最小发射功率及对应的续航时间数据，当距离值被输入“距离—续航”模型后，模型自动匹配并输出当前距离值下所允许的最小发射功率值，即功率调节值Pt；还包括功率调节值校正的步骤，具体为：将“距离—续航”计算模型输出的功率调节值与修正因数进行运算获得功率校正值Pz；所述修正因数，所述功率校正值，式中Y为MIFI的剩余电量、N为当前连入WIFI的设备数量。

2.根据权利要求1所述的便携式MIFI，其特征是：所述信号强度检测模块包括滤波电路和A/D转换模块，所述滤波电路的输入端与WIFI天线的输入端连接，所述滤波电路的输出端与A/D转换模块的输入端连接，所述A/D转换模块的输出端与MCU模块的信号采样端口连接。

3.根据权利要求1所述的便携式MIFI，其特征是：所述电源模块包括可充电电池模块、与可充电电池模块连接的电源管理模块，以及与电源管理模块连接的USB充电接口。

4.根据权利要求3所述的便携式MIFI，其特征是：所述电源模块还包括与电源管理模块连接的无线充电模块。

5.根据权利要求1所述的便携式MIFI，其特征是，还包括延迟调节的步骤，具体为：在S5步骤执行前，跳转至执行S3步骤，在延迟调节时间段内，多次重复执行S3步骤，并根据多次的执行结果分析接收设备的运动状态，当判断出接收设备停留在某区间时，开始执行S5步骤；否则，不执行S5步骤。

6.根据权利要求5所述的便携式MIFI，其特征是，判断接收设备是否停留在某一区间，具体为：根据多次计算出的距离值获得平均距离值，再计算出这些距离值的方差，若方差小于预设值，则认为接收设备停留在某一区间。

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