TW201525509A

TW201525509A - 分散式天線系統之室內定位系統及其定位方法

Info

Publication number: TW201525509A
Application number: TW102147918A
Authority: TW
Inventors: Teng-Yi Xu; Zheng-Yan Chen; Wen-Jie Huang; Rui-Xiang Jian; shao-ying Ye
Original assignee: Amoesolu Corp
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2015-07-01

Abstract

本創作係一種分散式天線系統之室內定位系統及其定位方法，其具有複數天線端、一頭端及一定位單元。該頭端係分配一不重複的通訊頻段給各連接該等天線端的使用者裝置，該定位單元讀取各天線端被佔用的通訊頻段及該等被佔用的通訊頻段的網路信號強度，然後依據各天線端被佔用的通訊頻段及該等被佔用的通訊頻段的網路信號強度定位各使用者裝置的所在位置。如此本創作可定位出一室內使用者裝置的分布位置，使該樓層的管理者能夠於該樓層中使用者裝置經常聚集的位置增設天線端，以維持該位置的網路連線品質。

Description

分散式天線系統之室內定位系統及其定位方法

本創作係有關一種通訊流量監控方法及其系統，尤指一種以DAS系統監控室內通訊流量的分散式天線系統之室內定位系統及其定位方法。

一般所稱分散式天線系統(Distributed Antenna System；DAS)(以下簡稱DAS系統)係具有一頭端及複數共同連接至該頭端的天線端，其中該頭端係連結一網路，而該等天線端係分別設置於一區域內各處，且該等天線端的通訊範圍分別覆蓋該區域內各處，以於該區域形成一無線網路。

DAS系統也可應用於室內，如地下鐵及高樓大廈等一般無線網路無法到達的區域，複數天線端分別設置於地下鐵地下各層或大廈每一層樓各處，當位於上述室內區域的各使用者裝置連結上該DAS系統時，係由該頭端透過該等天線端分配一未被佔用的通訊頻段給各使用者，各使用者裝置係透過被分配到的通訊頻段與該等天線端收發無線網路信號，該等天線端再進一步透過該頭端與網路收發網路信號。

然而，一般來說，目前大多既有DAS系統的天線端僅以讓整個室內區域皆有無線網路可使用為前提所配置的，當許多使用者裝置於同一時間在室內區域的某一處透過該DAS系統上網時，加上該處的天線端配置不足，過高的通訊流量會使該處的天線端無法負荷，而造成位於該處的使用者裝置連線品質降低。

有鑑於上述既有DAS系統的缺陷，本創作主要目的係提供一種分散式天線系統之室內定位系統及其定位方法，以解決低連線品質的技術缺陷。

為達成上述目的所採取的主要技術手段係令上述分散式天線系統之室內定位系統包含有：複數天線端，其中各天線端可收發複數通訊頻段的無線網路信號，且以無線方式連接其通訊範圍內請求連結至網路的使用者裝置；一頭端，係用以與一網路連結，並分別以複數訊號線連接至該等天線端，以取得各天線端回報其通訊範圍內的使用者裝置，以透過天線端分配一未被佔用的通訊頻段給其回報請求連結的使用者裝置；及一定位單元，係內建有一定位程序，並與該頭端連接以執行該定位程序，該定位程序係包含以下步驟：(a)讀取各天線端被佔用的通訊頻段及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度；(b)依據各天線端被佔用的通訊頻段，及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度定位各使用者裝置的所在位置。

為達成上述目的所採取的又一主要技術手段係令上述分散式天線系統之室內定位方法包含有：(a) 佈設一無線網路，係將一分散式天線系統的頭端及複數天線端配置於一空間不同位置，其中該複數天線端係分別與該頭端連接，且該頭端連結至一網路；(b) 搜尋無線網路通訊範圍內的使用者裝置，係由各天線端收發複數通訊頻段的無線網路信號，以搜尋其無線通訊範圍內的使用者裝置，於搜尋到使用者裝置後即回報至該頭端；(c) 分配未被佔用的通訊頻段，係由該頭端依據各天線回報的使用者裝置，將未佔用的通訊頻段透過回報的天線端分配予請求連結上網的使用者裝置；(d) 讀取各天線端被佔用的通訊頻段及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度；及(e) 依據各天線端被佔用的通訊頻段，及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度定位各使用者裝置的所在位置。

透過上述本創作分散式天線系統之室內定位系統及其定位方法，可得知當前各連接DAS系統的使用者裝置於室內區域的所在位置，可供該DAS系統的管理者判斷該室內區域中各處的通訊流量需求量，並於該室內區域中通訊流量需求量高處加裝天線端以提升該處的通訊流量，以維持位於該處的使用者裝置的連線品質。

請參閱圖1A及1B所示，本創作一分散式天線系統之室內定位系統的較佳實施例，其包含有八天線端10A~H、一頭端20及一定位單元30。如圖1A所示，將該分散式天線系統之室內定位系統安裝於一樓層中，該樓層中分布有複數木製隔板50及一水泥牆60，並以六個使用者裝置40A~F分置於該樓層不同位置，以清楚說明本創作室內通訊定位程序。而圖1B則是代表圖1A的時間點不久後的另一時間點，其中四個使用者裝置40A、40B、40C、40D的相較圖1A的位置有所變化，而另二個使用者裝置40E、40F則未變化。

該等天線端10A~H係分設於該樓層各處，其中各天線端10A~H可收發複數通訊頻段的無線網路信號，且以無線方式連接其通訊範圍內請求連結至網路的使用者裝置40A~F。而該頭端20係設置於該樓層一處且與網路連結，其中該頭端20係分別以複數訊號線連接該等天線端10A~H，以取得該等天線端10A~H回報的使用者裝置40A~F，再透過各天線端10A~H分配一未被佔用的通訊頻段給各使用者裝置40A~F，供該各使用者裝置40A~F之後透過其被分配到的通訊頻段無線連接至各天線端10A~H以收發無線網路信號。該定位單元30則係與該頭端20連接且內建有一定位程序。又，於此較佳實施例中，該頭端20依序分別分配0~100hz、100~200hz、200~300hz、300~400hz、400~500hz、500~600hz總計六通訊頻段給該等使用者裝置40A~F。

請參閱圖2所示，當本創作分散式天線系統之室內定位系統啟動後會以該定位單元30的定位程序定位各使用者裝置40A~F位置，其中該定位程序係具有以下步驟：讀取各天線端10A~H被佔用的通訊頻段及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度 (S1)；依據各天線端10A~H被佔用的通訊頻段及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度定位各使用者裝置40A~F的所在位置 (S2)；判斷各天線端10A~H被佔用的通訊頻段及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度與上一時間點同一通訊頻段的無線網路信號強度的變化量是否超出一強度變化門檻值 (S3)；若判斷任一通訊頻段的無線網路信號強度與上一時間點同一通訊頻段的無線網路信號強度之間的變化量超出該強度變化門檻值，則判斷佔用該通訊頻段的使用者裝置40A~F的所在位置及同一使用者裝置40A~F於上一時間點的所在位置之間隔有一障礙物，並將障礙物判斷結果予以產生於一平面藍圖資料且予以儲存於該定位裝置30中的一平面藍圖資料庫(S4)；讀取該平面藍圖資料庫的平面藍圖資料，並依據該平面藍圖資料繪製一平面藍圖(S5)。

關於上述本創作分散式天線系統之室內定位系統的定位單元30的定位程序的步驟細節詳如以下所述。

關於上述步驟(S1)，請再配合參閱圖3所示的圖表，該圖表中列標題由上往下依序分別為天線端10A~H，行標題由左至右依序分別為，於圖1A所分布的各使用者裝置40A~F所佔的通訊頻段到圖1B所分布的各使用者裝置40A~F所佔的通訊頻段，其中各欄位的數值則代表該欄位對應列的列標題的天線端所接收到該欄位所對應行的行標題的通訊頻段內的無線網路信號強度，即為該欄位對應列的列標題的天線端與以該欄位對應行的行標題的通訊頻段收發無線網路信號的使用者裝置之間的無線網路信號強度，其中各欄位中數值的單位為10^-3 db。

關於上述步驟(S2)，請配合參閱圖1A及圖1B中使用者裝置40D的位置，以及圖3中的使用者裝置端40D與天線端10E、10G、10H之間無線網路信號強度的變化可發現，各天線端所收到的無線網路信號強度會受到該天線端及使用者裝置之間的距離所影響，即兩者之間距離越近則無線網路信號強度越強。因此，該定位單元30係依據於步驟(S1)所讀取的各天線端10A~H被佔用的通訊頻段及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度，來計算各使用者裝置40A~F與各天線端10A~H之間的相對距離，再配合以三角定位法等方法即可定位各使用者裝置40A~F的位置。

關於上述步驟(S3)及(S4)，請參閱圖1A及圖1B中使用者裝置40A的位置，以及圖3中的使用者裝置端40A與天線端10A、10B之間無線網路信號強度的變化，可發現當天線端10A、10B及使用者裝置40A之間隔有木製隔板50時，無線網路信號強度會大約下降10單位(即0.01db)，請再參閱圖1A及圖1B中使用者裝置40B的位置，以及圖3中的使用者裝置端40B與天線端10G、10H之間無線網路信號強度的變化，可發現當天線端10G、10H及使用者裝置40B之間隔有水泥牆60時，無線網路信號強度會大約下降20單位(即0.02db)。透過比較使用者裝置端40A、天線端10A、10B與使用者裝置端40B、天線端10G、10H於圖1A、圖1B兩時間點的無線網路信號強度變化，可發現當天線端及使用者裝置之間隔有一木製隔板50所下降的無線網路信號強度就相對低於兩者之間隔有一水泥牆60所下降的無線網路信號強度；意即，當天線端10A~H及使用者裝置40A~F隔有一障礙物時會使兩者之間的無線網路信號強度有所變化，且會依照該障礙物的材質不同而有不同的變化量，而該變化量通常會遠高於一使用者裝置因兩相鄰時間點內的距離變化所能造成的無線網路信號強度的變化量。因此，該定位單元30可進一步透過計算一天線端10A~H與一使用者裝置40A~F之間的無線網路信號強度與上一時間點的該天線端10A~H與該使用者裝置40A~F之間的無線網路信號強度變化的變化量，若該變化量超過一強度變化門檻值，則判斷為該使用者裝置40A~F目前所在位置及同一使用者裝置40A~F於上一時間點的所在位置之間隔有一障礙物，並依據該障礙物判斷結果產生一平面藍圖資料且予以儲存於該定位裝置30內建的一平面藍圖資料庫。

關於上述步驟(S5)，該定位單元30讀取該平面藍圖資料庫且依據該平面藍圖資料繪製一該樓層的平面藍圖。

透過步驟(S3)~(S5)，該樓層DAS系統的管理者可進一步參閱該平面藍圖，得知會影響該平面樓層無線網路信號強度的障礙物於該樓層的配置，供該樓層DAS系統的管理者參考並依據其需求增減天線端10A~H或改變天線端10A~H的配置位置。

透過上述本創作分散式天線系統之室內定位系統的較佳實施例，該樓層DAS系統的管理者可依據該樓層各處的無線網路流量需求及會影響該平面樓層無線網路信號強度的障礙物於該樓層的配置，來安排增減天線端10A~H或改變天線端10A~H的配置位置。又，請參閱圖4所示，本創作分散式天線系統之室內定位方法的一較佳實施例具有以下步驟：佈設一無線網路，係將一分散式天線系統的頭端及複數天線端配置於一空間不同位置，其中該複數天線端係分別與該頭端連接，且該頭端連結至一網路(D1)。搜尋無線網路通訊範圍內的使用者裝置，係由各天線端收發複數通訊頻段的無線網路信號，以搜尋其無線通訊範圍內的使用者裝置，於搜尋到使用者裝置後即回報至該頭端(D2)。分配未被佔用的通訊頻段，係由該頭端依據各天線回報的使用者裝置，將未佔用的通訊頻段透過回報的天線端分配予請求連結上網的使用者裝置(D3)；讀取各天線端被佔用的通訊頻段及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度(D4)。依據各天線端被佔用的通訊頻段，及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度定位各使用者裝置的所在位置(D5)。計算各天線端被佔用的通訊頻段及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度與上一時間點同一通訊頻段的無線網路信號強度的變化量是否超出一強度變化門檻值(D6)。若判斷任一通訊頻段的無線網路信號強度與上一時間點同一通訊頻段的無線網路信號強度之間的變化量超出該強度變化門檻值，則判斷佔用該通訊頻段的使用者裝置的所在位置及同一使用者裝置於上一時間點的所在位置之間隔有一障礙物，並依據障礙物判斷結果產生一平面藍圖資料，並予以儲存於一內建於該定位單元的平面藍圖資料庫(D7)。讀取該平面藍圖資料庫，並依據該平面藍圖資料繪製一平面藍圖(D8)。

關於上述本創作分散式天線系統之室內定位方法的較佳實施例的各步驟細節詳如以下所述。

關於上述步驟(D1)~(D3)，係設置一DAS系統於空間中，再透過該等天線端與該頭端於該空間中形成一無線網路，並透過該頭端分配各使用者裝置一未被佔用的通訊頻段，使各使用者裝置以其被分配的通訊頻段與該無線網路連結。

關於上述步驟(D4)及(D5)，則係分別對應上述本創作分散式天線系統之定位程序的步驟(S1)及(S2)，以各天線端所接收到來自使用者裝置的無線網路信號的強度以三角定位法等方法計算出各使用者裝置於該空間中的位置。

關於上述步驟(D6)~(D8)則係分別對應上述本創作分散式天線系統之定位程序的步驟(S3)~(S5)，比對任一通訊頻段的無線網路信號強度與上一時間點同一通訊頻段的無線網路信號強度之間的變化量，並判斷該變化量是否超出一強度變化門檻值，若超出該強度變化門檻則判斷佔用該通訊頻段的使用者裝置的所在位置及同一使用者裝置於上一時間點的所在位置之間隔有一障礙物，並依據障礙物判斷結果產生一平面藍圖資料，並予以儲存於一內建於該定位單元的平面藍圖資料庫，再讀取該平面藍圖資料庫中的平面藍圖資料以繪製顯示有該空間中影響通訊的障礙物的一平面藍圖。

透過上述本創作分散式天線系統之室內定位方法的較佳實施例的步驟(D1)~(D8)可提供該空間DAS系統的管理者一架設該等天線端的依據，達到如同上述本創作分散式天線系統之室內定位系統的較佳實施例的功效。

綜上所述，透過安裝本創作分散式天線系統之室內定位系統及其定位方法，可定位該樓層中各使用者裝置的所在位置，該樓層DAS系統的管理者可於多數使用者裝置經常聚集的位置(如圖1A及圖1B中所示的兩天線端10G、10H之間)增加天線端，以提升該位置的通訊流量使該位於該處的天線端數量能夠維持於該處連線的使用者裝置的連線品質。

10A~H‧‧‧天線端
20‧‧‧頭端
30‧‧‧定位單元
40A~F‧‧‧使用者裝置
50‧‧‧木製隔板
60‧‧‧水泥牆

圖1A：係本創作分散式天線系統之室內定位系統的較佳實施例於第一時間點的位置平面配置圖。圖1B：係本創作分散式天線系統之室內定位系統的較佳實施例於第二時間點的位置平面配置圖。圖2：係本創作分散式天線系統之室內定位系統的較佳實施例的一定位單元的一定位程序的流程圖。圖3A：係本創作分散式天線系統之室內定位系統的較佳實施例於第一時間點的各天線端所接收的無線網路信號強度圖表。圖3B：係本創作分散式天線系統之室內定位系統的較佳實施例於第二時間點的各天線端所接收的無線網路信號強度圖表。圖4：係本創作分散式天線系統之室內定位方法的較佳實施例的流程圖。

10A~H‧‧‧天線端

20‧‧‧頭端

30‧‧‧定位單元

40A~F‧‧‧使用者裝置

50‧‧‧木製隔板

60‧‧‧水泥牆

Claims

一種分散式天線系統之室內定位系統，包括：複數天線端，其中各天線端可收發複數通訊頻段的無線網路信號，且以無線方式連接其通訊範圍內請求連結至網路的使用者裝置；一頭端，係用以與一網路連結，並分別以複數訊號線連接至該等天線端，以取得各天線端回報其通訊範圍內的使用者裝置，以透過天線端分配一未被佔用的通訊頻段給其回報請求連結的使用者裝置；及一定位單元，係內建有一定位程序，並與該頭端連接以執行該定位程序，其中該定位程序係包含以下步驟：(a)讀取各天線端被佔用的通訊頻段及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度；(b)依據各天線端被佔用的通訊頻段，及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度定位各使用者裝置的所在位置。
如請求項1所述之分散式天線系統之室內定位系統，其中該定位單元進一步內建有一平面藍圖資料庫，並於該步驟(b)之後，係進一步執行以下步驟：(c)計算各天線端被佔用的通訊頻段及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度與上一時間點同一通訊頻段的無線網路信號強度的變化量是否超出一強度變化門檻值；(d)若判斷任一通訊頻段的無線網路信號強度與上一時間點同一通訊頻段的無線網路信號強度之間的變化量超出該強度變化門檻值，則判斷佔用該通訊頻段的使用者裝置的所在位置及同一使用者裝置於上一時間點的所在位置之間隔有一障礙物，並依據障礙物判斷結果產生一平面藍圖資料，並予以儲存於該平面藍圖資料庫； (e)讀取該平面藍圖資料庫，且依據該平面藍圖資料繪製一平面藍圖。
如請求項1或2所述之分散式天線系統之室內定位系統，其中於該步驟(b)時，該定位單元係以三角定位法定位各使用者裝置的所在位置。
一種分散式天線系統之室內定位方法，包括：(a) 佈設一無線網路，係將一分散式天線系統的頭端及複數天線端配置於一空間不同位置，其中該複數天線端係分別與該頭端連接，且該頭端連結至一網路；(b) 搜尋無線網路通訊範圍內的使用者裝置，係由各天線端收發複數通訊頻段的無線網路信號，以搜尋其無線通訊範圍內的使用者裝置，於搜尋到使用者裝置後即回報至該頭端；(c) 分配未被佔用的通訊頻段，係由該頭端依據各天線回報的使用者裝置，將未佔用的通訊頻段透過回報的天線端分配予請求連結上網的使用者裝置；(d) 讀取各天線端被佔用的通訊頻段及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度；及(e) 依據各天線端被佔用的通訊頻段，及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度定位各使用者裝置的所在位置。
如請求項4所述之分散式天線系統之室內定位方法，其中於該步驟(e)之後進一步包含以下步驟：(f) 計算各天線端被佔用的通訊頻段及該等被佔用的通訊頻段的無線網路信號強度與上一時間點同一通訊頻段的無線網路信號強度的變化量是否超出一強度變化門檻值；(g) 若判斷任一通訊頻段的無線網路信號強度與上一時間點同一通訊頻段的無線網路信號強度之間的變化量超出該強度變化門檻值，則判斷佔用該通訊頻段的使用者裝置的所在位置及同一使用者裝置於上一時間點的所在位置之間隔有一障礙物，並依據障礙物判斷結果產生一平面藍圖資料，且予以儲存於一內建於該定位單元的平面藍圖資料庫；及(h) 讀取該平面藍圖資料庫，並依據該平面藍圖資料繪製一平面藍圖。
如請求項4或5所述之分散式天線系統之室內定位方法，該步驟(e)係以三角定位法定位各使用者裝置的所在位置。