CN114826302A - 天线调整方法及通信装置 - Google Patents

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郑明杰
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Abstract

一种天线调整方法，适用于具有指向型天线的通信装置，其特征在于，所述方法包括：透过所述指向型天线于既定位置朝第一方向接收无线信号源所输出的无线信号，并取得对应于所述第一方向的第一接收功率值，其中所述第一方向与所述指向型天线所对应的最小增益方向之间具有第一夹角；透过所述指向型天线于所述既定位置朝第二方向接收所述无线信号源所输出的所述无线信号，并取得对应于所述第二方向的第二接收功率值，其中所述第一方向与所述第二方向具有第二夹角；根据所述第一接收功率值、所述第二接收功率值、所述指向型天线的最大增益值、所述第一夹角及所述第二夹角计算最佳接收角度；及根据所述最佳接收方位角调整所述指向型天线。

Description

天线调整方法及通信装置
技术领域
本发明是关于一种天线调整方法及通信装置，尤其关于一种于根据对应于不同角度的接收功率的变化计算最佳接收位置的天线调整方法及通信装置。
背景技术
具有无线连网能力的通信装置已大量使用于日常生活中，然而当用户于室内使用无线连网装置时，若遇到信号不良的状况，用户必须尝试调整天线的接收角度以改善通信品值，但往往无法准确找出最适合的角度与方向。此外，目前用来侦测信号强度的方式通常使用RSSI技术,然而使用RSSI技术必须花费较多的计算时间，教不适合一般用户进行操作，因此如何以较简单的方式指示用户调整天线角度为目前所需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，需要一种可利用多个对应于不同接收角度的接收功率值来推算对应于无线信号源的最佳接收角度的天线调整方法及通信装置。
本发明提供一种天线调整方法，适用于具有指向型天线的通信装置，其特征在于，所述方法包括：透过所述指向型天线于既定位置朝第一方向接收无线信号源所输出的无线信号，并取得对应于所述第一方向的第一接收功率值，其中所述第一方向与所述指向型天线所对应的最小增益方向之间具有第一夹角；透过所述指向型天线于所述既定位置朝第二方向接收所述无线信号源所输出的所述无线信号，并取得对应于所述第二方向的第二接收功率值，其中所述第一方向与所述第二方向具有第二夹角；根据所述第一接收功率值、所述第二接收功率值、所述指向型天线的最大增益值、所述第一夹角及所述第二夹角计算最佳接收角度；及根据所述最佳接收方位角调整所述指向型天线。
本发明还提供一种通信装置，其特征在于，所述通信装置包括指向型天线及处理模块。所述指向型天线用以于既定位置分别朝第一方向及第二方向接收无线信号源所输出的无线信号，其中所述第一方向与所述指向型天线所对应的最小增益方向之间具有第一夹角，及所述第一方向与所述第二方向具有第二夹角。所述处理模块用以取得对应于所述第一方向的第一接收功率值及对应于所述第二方向的第二接收功率值，并根据所述第一接收功率值、所述第二接收功率值、所述指向型天线的最大增益值、所述第一夹角及所述第二夹角计算最佳接收角度。
根据本发明一实施例，其中所述处理模块更透过快速傅里叶变换算法取得所述第一接收功率值及所述第二接收功率值。
根据本发明另一实施例，其中所述通信装置更根据所述最佳接收角度、对应于所述既定位置的路径损耗及所述第一接收功率值与所述第二接收功率值之一者计算所述通信装置与所述无线信号源的距离。
根据本发明另一实施例，其中所述通信装置更根据以下路径损耗方程式计算所述距离：
L＝20log10 f+Nlog10 d+pf(n)
其中，L为所述路径损耗，f为传输频率，N为路径损耗常数，d为所述通信装置与所述无线信号源的所述距离，及pf(n)为楼板穿透损耗因子。
附图说明
图1为根据本发明一实施例所述的通信系统10的方块图。
图2为根据本发明一实施例所述的通信装置200以不同方向接收无线信号的示意图。
图3为根据本发明一实施例所述的天线调整方法的流程图。
主要元件符号说明
通信系统 10
无线信号源 100
通信装置 200
无线传输模块 210
指向型天线 211
处理模块 220
存储模块 230
指向型天线峰值最大增 Grmax
益
既定位置 O
接收功率值 Pr1、Pr2
步骤流程 S501至S506
第一方向与指向型天线 θ1最小增益方向的夹角
第一方向与第二方向的 θ2夹角
具体实施方式
有关本发明之装置及方法适用之其他范围将于接下来所提供的详述中清楚易见。必须了解的是下列的详述以及具体的实施例，当提出有关天线调整方法及通信装置的示范实施例时，仅作为描述的目的以及并非用以限制本发明的范围。
图1为根据本发明一实施例所述的通信系统10的方块图。通信系统10至少包括一无线信号源100及通信装置200。无线信号源100与通信装置200用以透过射频信号进行无线信号传输。通信装置200可为智能手机、平板电脑、或笔记本等可连网装置，且至少包括无线传输模块210、处理模块220及存储模块230。无线传输模块210至少包括一指向型天线211，用以于既定位置朝至少两个方向自无线信号源100接收无线信号，并输出对应于每个接收方向的接收功率值。处理模块220用以自无线传输模块210取得接收功率值，根据接收功率值、两个接收方向之间的夹角、指向型天线211的最大增益方向及最小增益方向等参数计算最佳接收角度及无线信号源100与通信装置200值之间的距离。其中，处理模块220可为例如专用硬体电路或者通用硬体(例如，单一处理器、具平行处理能力的多处理器、图形处理器或者其它具有运算能力的处理器)，且于执行程式碼或者软件时，提供之后所描述的功能。存储模块230可为硬盘、随身碟等非挥发性储存装置，用以储存对应于不同无线信号源的最佳接收角度、执行前述计算所需的公式及相关参数等，以供处理模块220进行存取。此外，通信装置200更可包括显示模块或声音模块等(未显示于图1中)，用以输出对应于最佳接收角度的指示信号，例如图标或声音的指引等。
图2为根据本发明一实施例所述的通信装置200以不同方向接收无线信号的示意图。于此一示例中，指向型天线211首先于既定位置O朝第一方向D1接收无线信号源100所输出的无线信号，并取得对应于第一方向D1的第一接收功率值Pr1。其中，由于指向型天线211的最大增益方向与最小增益方向皆为已知，因此处理模块220可得知第一方向D1与指向型天线211所对应的最小增益方向之间的第一夹角θ1。接着，指向型天线211于既定位置自第一方向D1旋转第二角度(即第二夹角θ2)至第二方向D2，再以第二方向D2接收无线信号源100的无线信号，并取得对应于第二方向D2的第二接收功率值Pr2。其中，第一接收功率值Pr1及第二接收功率值Pr2可透过无线传输模块210中的芯片藉由快速傅里叶变换算法取得。由于对应于第一方向D1的第一增益值Gr1及对应于第二方向D2的第二增益值Gr2可根据第一接收功率值Pr1、第二接收功率值Pr2、传输功率Pt、传输增益Gt及线路损耗L计算而得。又，在与无线信号源100的距离不变的情况下，第一增益值Gr1与第二增益值Gr2的差值会等于第一接收功率值Pr1与第二接收功率值Pr2的差值。接着，在第二夹角θ2为已知的前提下，处理模块220更可根据第一方向D1、第二方向D2与最小增益方向的夹角及指向型天线211的最大增益值Grmax来分别求得第一增益值Gr1及第二增益值Gr2，藉此即可推算第一方向D1或第二方向D2与对应于最大增益方向的最佳接收方向的夹角。值得注意的是，图2中所示的第一夹角θ1及第二夹角θ2仅为本发明的示例，其角度大小及旋转方向可因用户需求自行定义，并不以本发明的示例为限。
举例来说，根据公式(1)-(3)配合图2的内容，在与无线信号源的距离位置与无线信号源皆不变的情况下，第二增益值Gr2与第一增益值Gr1的差值等于第二接收功率值Pr2与第一接收功率值Pr1的差值。
Gr1＝Pr1-Pt-Gt+L (1)
Gr2＝Pr2-Pt-Gt+L (2)
Gr2-Gr1＝Pr2-Pr1 (3)
又，根据公式(4)、(5)，第一增益值Gr1与第二增益值Gr2可根据接收方向与指向型天线211对应于最小增益方向的第一夹角θ1求得。因此透过公式(3)、(6)的计算方法，第二增益值Gr2与第一增益值Gr1的差值可透过两种不同的方法计算而得，而在第二接收功率值Pr2与第一接收功率值Pr1的差值、旋转角度(即第二角度θ2)、最大增益值Grmax皆为已知的情况下，处理模块220即可求得第一夹角θ1。最后，处理模块220可根据第一夹角θ1得知指向型天线211最大增益方向与第一方向D1的夹角(即最佳接收角度)。此外，处理模块220更可根据最佳接收角度透过显示模块或声音模块藉由图标或声音的指引来指示用户将通信装置200转到对应于无线信号源的最佳接收角度。
Figure BDA0002924171430000061
Figure BDA0002924171430000062
Figure BDA0002924171430000063
根据本发明另一实施例，处理模块220于求得第一方向D1与最小增益方向的第一夹角θ1后，更可透过公式(1)结合路径损耗方程式(7)计算距离d。其中，L为路径损耗、f为传输频率、N为路径损耗常数、d为所述通信装置与所述无线信号源的所述距离及pf(n)为楼板穿透损耗因子。而由于第一增益值Gr1、第一接收功率Pr1、传输功率Pt、传输增益Gt、传输频率f、路径损耗常数N及楼板穿透损耗因子pf(n)皆可从产品信息中取得，因此处理模块220即可根据上述参数及公式(1)、公式(7)推得距离d。值得注意的是，路径损耗常数N会因通信装置200的位置及信号的频宽而有所不同。举例来说，室内、室外、不同的频宽皆分别对应至不同的路径损耗常数值。
L＝20log10 f+Nlog10 d+pf(n) (7)
图3为根据本发明一实施例所述的天线调整方法的流程图。于步骤S301，指向型天线211于既定位置O朝第一方向D1接收无线信号源100所输出的无线信号，并取得对应于第一方向D1的第一接收功率值Pr1。于步骤S302，指向型天线211于既定位置O自第一方向D1旋转第二角度(即第二夹角θ2)以朝向第二方向D2。于步骤S303，指向型天线211接收无线信号源100所输出的无线信号，并取得对应于第二方向D2的第二接收功率值Pr2。于步骤S304，处理模块220取得第一方向D1与指向型天线211对应于最小增益方向的第一夹角θ1，并根据第一接收功率值Pr1、第二接收功率值Pr2、指向型天线的最大增益值Grmax及第一夹角θ1计算最佳接收角度。于步骤S305，处理模块220根据最佳接收角度输出指示以调整指向型天线211。
值得注意的是，尽管上述方法已在使用一系列步骤或方框之流程图的基础上描述，但本发明不局限于这些步骤的顺序，并且一些步骤可不同于其余步骤的顺序执行或其余步骤可同时进行。此外，本领域技术人员将可理解在流程图中所示的步骤并非唯一的，其可包括流程图的其它步骤，或者一或多个步骤可被删除而不会影响本发明的范围。
综上所述，根据本发明一些实施例所提出的天线调整方法及通信装置，透过快速傅里叶变换算法搭配指向型天线的特性，通信装置可在不需要与其他无线装置连接的前提下，藉由侦测对应于不同接收角度的接收功率来完成最佳接收角度的计算，并可透过显示模块或声音模块等来指示用户，以提供用户最佳的无线网络体验。
值得注意的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种天线调整方法，适用于具有指向型天线的通信装置，其特征在于，所述方法包括：
透过所述指向型天线于既定位置朝第一方向接收无线信号源所输出的无线信号，并取得对应于所述第一方向的第一接收功率值，其中所述第一方向与所述指向型天线所对应的最小增益方向之间具有第一夹角；
透过所述指向型天线于所述既定位置朝第二方向接收所述无线信号源所输出的所述无线信号，并取得对应于所述第二方向的第二接收功率值，其中所述第一方向与所述第二方向具有第二夹角；
根据所述第一接收功率值、所述第二接收功率值、所述指向型天线的最大增益值、所述第一夹角及所述第二夹角计算最佳接收角度；及
根据所述最佳接收方位角调整所述指向型天线。
2.如权利要求1所述的天线调整方法，其特征在于，所述通信装置更透过快速傅里叶变换算法取得所述第一接收功率值及所述第二接收功率值。
3.如权利要求1所述的天线调整方法，其特征在于，所述通信装置更根据所述最佳接收角度、对应于所述既定位置的路径损耗及所述第一接收功率值与所述第二接收功率值之一者计算所述通信装置与所述无线信号源的距离。
4.如权利要求3所述的天线调整方法，其特征在于，所述通信装置更根据以下路径损耗方程式计算所述距离：
L＝20log10f+Nlog10d+pf(n)
其中，L为所述路径损耗，f为传输频率，N为路径损耗常数，d为所述通信装置与所述无线信号源的所述距离，及pf(n)为楼板穿透损耗因子。
5.一种通信装置，其特征在于，所述通信装置包括：
指向型天线，用以于既定位置分别朝第一方向及第二方向接收无线信号源所输出的无线信号，其中所述第一方向与所述指向型天线所对应的最小增益方向之间具有第一夹角，及所述第一方向与所述第二方向具有第二夹角；及
处理模块，用以取得对应于所述第一方向的第一接收功率值及对应于所述第二方向的第二接收功率值，并根据所述第一接收功率值、所述第二接收功率值、所述指向型天线的最大增益值、所述第一夹角及所述第二夹角计算最佳接收角度。
6.如权利要求5所述的通信装置，其特征在于，所述处理模块更透过快速傅里叶变换算法取得所述第一接收功率值及所述第二接收功率值。
7.如权利要求5所述的通信装置，其特征在于，所述通信装置更根据所述最佳接收角度、对应于所述既定位置的路径损耗及所述第一接收功率值与所述第二接收功率值之一者计算所述通信装置与所述无线信号源的距离。
8.如权利要求7所述的通信装置，其特征在于，所述通信装置更根据以下路径损耗方程式计算所述距离：
L＝20log10f+Nlog10d+pf(n)
其中，L为所述路径损耗，f为传输频率，N为路径损耗常数，d为所述通信装置与所述无线信号源的所述距离，及pf(n)为楼板穿透损耗因子。
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