TW201914276A - 通訊裝置 - Google Patents

Abstract

一種通訊裝置，其包含電路板、處理器以及複數個第一通訊單元。處理器配置於電路板上。多個第一通訊單元耦接至處理器。多個第一通訊單元各自用以接收無線訊號，並各自用以將無線訊號轉換為對應於無線訊號之強度的第一資料訊號。多個第一通訊單元各自依據一個時間週期定時傳送第一資料訊號至處理器。處理器用以對多個第一通訊單元所傳送之多個第一資料訊號進行處理，並據以產生處理訊號傳送至伺服器。

Description

通訊裝置

本揭示內容是關於一種通訊裝置，且特別是有關於訊號追蹤掃描的通訊裝置。

傳統上的通訊裝置皆為一個天線單元對一個處理器的一對一通訊裝置，然而這樣的裝置在唯一的天線接收訊號時封包遺失，或接收到錯誤的訊號，會造成傳輸失敗或訊號大小判斷錯誤。

此外，傳統上一對一的通訊裝置因為只能設置在空間中一個位置，當空間中出現障礙物時，會因為多重路徑而造成無法準確判斷訊號在空間中的實際位置。若將多個傳統的一對一的通訊裝置設置於空間中，雖然可以免除掉多重路徑的問題，但是也會造成成本大幅度增加。

因此如何設計一種成本低且訊號定位準確的通訊裝置為現今一個重要的議題。

為了解決上述問題，本揭示內容提供之一種通訊裝置，其包含電路板、處理器以及複數個第一通訊單元。處理 器配置於電路板上。多個第一通訊單元耦接至處理器。多個第一通訊單元各自用以接收無線訊號，並各自用以將無線訊號轉換為對應於無線訊號之強度的第一資料訊號。多個第一通訊單元各自依據一個時問週期定時傳送第一資料訊號至處理器。處理器用以對多個第一通訊單元所傳送之多個第一資料訊號進行處理，並據以產生處理訊號傳送至伺服器。

本揭示內容之另一實施方式關於一種通訊裝置，其包含多個天線單元、多個通訊晶片、微處理器以及電路板。多個天線單元各自用以接收無線訊號。多個通訊晶片分別耦接至多個天線單元，並用以將多個天線單元所接收到之多個無線訊號轉換為對應的多個資料訊號。微處理器耦接至多個通訊晶片，其中多個通訊晶片依據一時間週期將多個資料訊號定時傳送至微處理器。微處理器用以對多個通訊晶片所傳送之多個資料訊號進行處理，並據以產生處理訊號傳送至伺服器。微處理器、多個通訊晶片以及多個天線單元係整合於電路板上。

本揭示內容之另一實施方式關於一種通訊裝置，其包含多個天線單元、多個通訊晶片、微處理器以及電路板。多個天線單元各自用以接收無線訊號。多個通訊晶片分別耦接至多個天線單元，並用以將多個天線單元所接收到之多個無線訊號轉換為對應的多個資料訊號。微處理器耦接至多個通訊晶片，其中多個通訊晶片依據一時間週期將多個資料訊號定時傳送至微處理器。微處理器用以對多個通訊晶片所傳送之多個資料訊號進行處理，並據以產生處理訊號傳送至伺服器。微處理器以及多個通訊晶片係整合於電路板上，多個天線單元可設置於電路板上，亦可設置於電路板外之不同位置。

綜上所述，本揭示內容經由多對一的通訊裝置可以在不增加通訊裝置部屬密度的情況下，讓訊號的定位更為準確，並且可以讓訊號的可靠性大幅的提升。

100、200‧‧‧通訊裝置

110‧‧‧第一通訊單元

120‧‧‧資料傳輸電路

130‧‧‧無線訊號處理電路

140‧‧‧處理器

150、250‧‧‧天線單元

160‧‧‧第二通訊單元

170、270‧‧‧電路板

252‧‧‧資料傳輸線

為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種通訊裝置的示意圖；以及第2圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種通訊裝置的示意圖。

為了使本揭示內容之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本揭示內容造成不必要的限制。

關於以下各種實施例中所使用之「耦接」或「連接」，可指二或多個元件相互「直接」作實體接觸或電性接觸，或是相互「間接」作實體接觸或電性接觸，亦可指二個或多個元件相互動作。

於本文中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或多個。將進一步理解的是，本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』及 相似詞彙，指明其所記載的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件與/或組件，但不排除其所述或額外的其一個或多個其它特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件，與/或其中之群組。

於一些實施例中，本揭示內容的通訊裝置是為了掃描追蹤藍芽訊號而設計的，但並不限於此，任何射頻(Radio Frequency,RF)訊號皆在本揭示內容所保護的範圍內。舉例而言，射頻訊號可以是在頻率為433MHz、920MHz或2.4GHz上傳送的訊號。

於一些實施例中，本揭示內容的環境是架構於即時定位系統(Real-time location system,RTLS)中的一室內空間中，並且包含至少一無線訊號源及至少一通訊裝置，其中通訊裝置用以掃描該無線訊號源之訊號，或用以和無線訊號源進行無線通訊，以準確偵測訊號大小，以及準確判斷此訊號之位置。

第1圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種通訊裝置100的示意圖。如第1圖所示，於一些實施例中，通訊裝置100包含多個第一通訊單元110、處理器140、以及多個天線單元150，其中每一個第一通訊單元110耦接至處理器140以及對應的天線單元150。如第1圖所示，於一些實施例中，多個第一通訊單元110、處理器140、以及多個天線單元150整合於電路板170之上。

於一些實施例中，多個天線單元150分別用以連續地偵測一個或多個無線訊號，並將此無線訊號傳送至無 線訊號處理裝置130。於一些實施例中，多個天線單元150連續地偵測一個或多個無線訊號，並同步將偵測得到的無線訊號傳送至無線訊號處理裝置130。於一些實施例中，天線單元150可以由指向性天線所實現，但不限於此，其他各種適用於實現天線單元150的電路元件皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於一些實施例中，多個第一通訊單元110各自用以接收來自對應的天線單元150的無線訊號，並各自用以將無線訊號轉換為對應於無線訊號之強度的資料訊號，且各自依據一時間週期定時傳送資料訊號至處理器140。於一些實施例中，第一通訊單元110可以由通訊晶片實現，但不限於此，其他各種適用於實現第一通訊單元110的電路元件皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於一些實施例中，處理器140用以接收來自多個第一通訊單元110的多個資料訊號，並將這些資料訊號整合成處理訊號，且將此處理訊號經由無線傳輸或有線傳輸的方式傳送至伺服器(未繪示)。

於一些實施例中，處理器140用以接收來自多個第一通訊單元110的多個資料訊號，並對多個資料訊號進行處理以產生處理訊號，且將處理訊號傳送至伺服器(未繪示)。舉例而言，上述對多個資料訊號的處理可以包含計算多個資料訊號對應的資料值中的最大值或平均值，亦可以將多個資料訊號進行濾波得到的對應的值，以對接收到的訊號做初步的處理。

於一些實施例中，處理器140用以接收來自多個第一通訊單元110的多個資料訊號，並進行冗餘訊息分析(redundant information analysis)以產生處理訊號，且將處理訊號傳送至伺服器(未繪示)，以增強處理訊號對應的資料的可靠度。

於一些實施例中，處理器140可以由具有通訊功能的微處理器所實現，但不限於此，其他各種適用於實現處理器140的通訊晶片皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於一些實施例中，多個天線單元150分別將偵測到的無線訊號傳送至對應的第一通訊單元110，第一通訊單元110週期性的將此資料訊號傳送至處理器140。處理器140對此資料訊號進行處理，並據以產生處理訊號傳送至伺服器(未繪示)，以整合對應於此處理訊號的資料。

如第1圖所示，於一些實施例中，第一通訊單元110包含資料傳輸電路120以及無線訊號處理裝置130，其中資料傳輸電路120耦接至無線訊號處理裝置130以及處理器140，無線訊號處理裝置130更耦接至對應的天線單元150。

於一些實施例中，無線訊號處理裝置130用以接收來自對應的天線單元150的無線訊號，並將此無線訊號轉換為對應於此無線訊號的強度以及資料類型的資料訊號。於一些實施例中，無線訊號處理裝置130可以經由解碼的方式將類比的無線訊號轉換為數位訊號，以得到包含此無線訊號對應的訊號強度及資料強度的資料訊號。舉例而言，無線訊 號的訊號強度可以是接收訊號強度指標(Received Signal Strength Indicator，RSSI)或資料傳輸率(Data Rate)，但不限於此，各種可以代表資料強度的參數皆在本揭示內容所保護的範圍內。無線訊號的資料強度可以是此無線訊號的資料內容，例如溫度、濕度、脈搏、心跳或體溫，但不限於此，各種資料類型皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於一些實施例中，無線訊號處理裝置130可以由通訊晶片所實現，但不限於此，其他各種適用於實現無線訊號處理裝置130的電路元件皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於一些實施例中，資料傳輸電路120用以接收來自無線訊號處理裝置130的資料訊號，並依據一時間週期傳送至處理器140。舉例而言，時間週期可以是半秒或一秒。於一些實施例中，資料傳輸電路120用以將收到的資料訊號存在一記憶體中，並在週期性地將此記憶體中的資料訊號傳送至處理器140。於一些實施例中，多個資料傳輸電路120將對應的記憶體中的資料訊號同步傳送至處理器140。於一些實施例中，資料傳輸電路120可以由訊號橋(signal bridge)或已協定好的匯流排(Bus)所實現，但不限於此，其他各種適用於實現資料傳輸電路120的電路元件皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於一些實施例中，多個天線單元150分別將偵測到的無線訊號傳送至無線訊號處理裝置130。無線訊號處理裝置130對此無線訊號進行處理，並將對應於此無線訊號 的資料訊號傳送至資料傳輸電路120。資料傳輸電路120於週期性的將此資料訊號傳送至處理器140。處理器140對此資料訊號進行處理，並據以產生處理訊號傳送至伺服器(未繪示)，以整合對應於此處理訊號的資料。

於一些實施例中，伺服器(未繪示)用以接收來自處理器140的處理訊號，並對處理訊號進行處理。於一些實施例中，伺服器(未繪示)根據處理訊號進行全場域的運算得到訊號源的所在位置，其中全場域的運算的方法包含全場域定位法、三角定位法、樓層定位法以及區域內分區定位法，但不限於此，任何用以定位訊號源的方法皆在本揭示內容所保護的範圍內。於一些實施例中，伺服器(未繪示)可以由設置在遠端的電腦裝置所實現，但不限於此，其他各種適用於實現伺服器的具有運算功能及通訊功能的裝置皆在本揭示內容所保護的範圍內。

如第1圖所示，於一些實施例中，通訊裝置100更包含第二通訊單元160。於一些實施例中，第二通訊單元160用以和一可攜式電子裝置(例如手機)進行無線通訊。於一些實施例中，第二通訊單元160可以經由可攜式電子裝置設定多個第一通訊單元110其中至少一者的臨界值，以控制對應的資料傳輸電路120，在對應於收到的資料訊號的一參數超過一臨界值時，將此資料訊號刪除。舉例而言，對應於收到的資料訊號的參數可以是雜訊大小，但不限於此，各種關於第一通訊單元110的設定值皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於一些實施例中，通訊裝置100更耦接至一外接處理器(未繪示)。於一些實施例中，外接處理器(未繪示)用以在通訊裝置100停止運作或發生錯誤時重新啟動通訊裝置100。於另一些實施例中，外接處理器(未繪示)用以定時傳送一溝通訊號至通訊裝置100，當通訊裝置未依約定回覆溝通，則外接處理器(未繪示)將重置通訊裝置100，使得通訊裝置100在系統不穩定時或當機時，可以回復到正常的工作狀態。於一些實施例中，外接處理器(未繪示)可以是中央處理器(CPU)、特殊應用積體電路(Application-specific integrated circuit,ASIC)、多處理器或分散式處理系統，但不限於此，各種適用於實現外接處理器的電路或單元皆在本揭示內容所保護的範圍內。

藉由如上所述之配置的通訊裝置100，即多個天線單元150、多個第一通訊單元110和處理器140皆設置於電路板170上，可以有效的提高接收到的訊號的準確度。其原因在於，多個天線單元150比傳統上單一天線單元能接收到更多個資料訊號，以降低錯誤訊號產生的機率。舉例而言，若此用藍芽傳輸訊號封包遺失的機率為10^-1，且訊號一秒送兩次，則具有五個天線單元150的通訊裝置100同時封包遺失的機率為10^-5，且通訊裝置100掃不到訊號的機率為10^-10，遠低於使用藍芽傳輸的傳統裝置掃不到訊號的機率。

綜上所述，通訊裝置100中多個天線單元150對單一處理器140的通訊裝置設計(即多對一的通訊裝置設計)可以有效的提高訊號接收的準確度，並且相應提高服務 品質(Quality of Service,QoS)。

第2圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種通訊裝置200的示意圖。如第2圖所示，於一些實施例中，通訊裝置200包含多個第一通訊單元110、處理器140、多個天線單元250以及多條資料傳輸線252，其中多個第一通訊單元110分別耦接至處理器140，且經由對應的資料傳輸線252連接至對應的天線單元250。如第2圖所示，於一些實施例中，第一通訊單元110以及處理器140整合於一電路板270之上，而多個天線單元250設置於電路板270外之不同位置。於一些實施例中，多個天線單元250分布於門內和門外，通訊裝置200可以據以判斷訊號源位於門內或門外。於一些實施例中，多個天線單元250分布於一根大柱子的四個面，通訊裝置200可以據以判斷訊號源相對於大柱子的方位。

於一些實施例中，通訊裝置200中的第一通訊單元110以及處理器140和通訊裝置100中的第一通訊單元110以及處理器140的特徵和功能皆相同。與通訊裝置200連接的伺服器(未繪示)以及外接處理器(未繪示)和與通訊裝置100連接的伺服器(未繪示)以及外接處理器(未繪示)的特徵和功能皆相同。

於一些實施例中，多個資料傳輸線252分別用以將對應的天線單元250所接收的無線訊號傳送至對應的第一通訊單元110。於一些實施例中，資料傳輸線252可以由延長訊號線或訊號放大器所實現，但不限於此，其他各種 適用於傳輸訊號的通道皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於一些實施例中，通訊裝置200中的第二通訊單元160和通訊裝置100中的第二通訊單元160皆用以和一可攜式電子裝置(例如手機)進行無線通訊。然而，通訊裝置200中的第二通訊單元160在設定功能上不同於通訊裝置100中的第二通訊單元160。於一些實施例中，通訊裝置200中的第二通訊單元160用以設定多個天線單元250設置在門內/門外、大柱子的四個面或其他可以用以判斷訊號源位置的參考點。

藉由如上所述之配置的通訊裝置200，即多個天線單元250設置於電路板270外的不同位置，可以更加準確的判斷訊號源的位置。其原因在於，相較於傳統上天線和處理器設置於單一位置的通訊裝置，多個天線單元250設置於不同位置的通訊裝置200可以避免訊號受到多重路徑衰減(Multipath fading)的影響。舉例而言，四個天線單元250設置於一大柱子的四個面上，四個天線單元250將分別偵測到的訊號傳送至對應的第一通訊單元110，並產生對應的資料訊號傳送至處理器140，處理器140可以根據對應於四個天線單元250的四個訊號大小，判斷訊號源位於相對於大柱子的方位，簡單而言，由接收到最大訊號強度的天線單元250係位於訊號源之一側判斷訊號源之方位。

綜上所述，通訊裝置200中多個天線單元250對單一處理器140的設計(即多對一的設計)以及多個天線單元250設置於電路板外的不同位置的設計，可以據以判斷 訊號源和參考點的相對位置，並在伺服器(未繪示)端進行全場域的運算得到訊號源的絕對位置。於一實施例中，參考點可以是門或大柱子，但不限於此，任何會阻隔訊號穿透的物體皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於實際應用中，通訊裝置200可以操作於工廠或醫院內，以定位人員、原物料、半成品或成品，其中人員的衣物上有嵌入的訊號源，且原料物、半成品和成品上有黏貼的訊號源，以讓通訊裝置200和這些訊號源經由天線單元250進行通訊，並據以定位之。

綜上所述，本揭示內容提供一種多對一的通訊裝置，此通訊裝置可藉由與訊號源做無線傳輸，得到訊號源的實際大小及位置。此外，本揭示內容的通訊裝置可以在不增加通訊裝置部屬密度的情況下，讓訊號的可靠性大幅的提升，並且可以讓訊號的定位更為準確。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，於不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種通訊裝置，包含：一電路板；一處理器，配置於該電路板上；複數個第一通訊單元，耦接至該處理器，其中該些第一通訊單元各自用以接收一無線訊號，並各自用以將該無線訊號轉換為對應於該無線訊號之強度的一第一資料訊號，且各自依據一時間週期定時傳送該第一資料訊號至該處理器，其中該處理器用以對該些第一通訊單元所傳送之該些第一資料訊號進行處理，並據以產生一處理訊號傳送至一伺服器。
2. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該些第一通訊單元中之每一者包含：一無線訊號處理電路，用以連續地量測該無線訊號，並將該無線訊號轉換為對應於該無線訊號之強度的一第一資料訊號；以及一資料傳輸電路，耦接至該無線訊號處理電路，其中該資料傳輸電路用以依據一時間週期定時傳送該第一資料訊號至該處理器。
3. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該些通訊單元及該處理器係整合於該電路板上。
4. 如請求項1所述之通訊裝置，更包含： 複數個天線單元，設置於該電路板外之不同位置；以及複數條資料傳輸線，其中該些天線單元經由該些條資料傳輸線連接至該些第一通訊單元。
5. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該些第一通訊單元各自用以依據該第一時間週期定時傳送對應於該無線訊號之編碼的一第二資料訊號至該處理器，該處理器更用以將該第二資料訊號傳送至該伺服器，以識別一訊號類型。
6. 如請求項1所述之通訊裝置，更包含：一第二通訊單元更用以和一可攜式電子裝置進行無線通訊，使得該可攜式電子裝置經由該第二通訊單元設定該些第一通訊單元中至少一者。
7. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該些第一通訊單元用以同步傳送該些第一資料訊號至該處理器。
8. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該處理器更用以計算該些第一資料訊號所對應之資料的平均值或最大值，並據以產生該處理訊號傳送至該伺服器。
9. 一種通訊裝置，包含：複數個天線單元，各自用以接收一無線訊號；複數個通訊晶片，分別耦接至該些天線單元，並用以將該些天線單元所接收到之該些無線訊號之強度轉換為對應的 複數個資料訊號；一微處理器，耦接至該些通訊晶片，其中該些通訊晶片依據一時間週期將該些資料訊號定時傳送至該微處理器，該微處理器用以對該些通訊晶片所傳送之該些資料訊號進行處理，並據以產生一處理訊號傳送至一伺服器；以及一電路板，其中該微處理器、該些通訊晶片以及該些天線單元係整合於該電路板上。
10. 一種通訊裝置，包含：複數個天線單元，各自用以接收一無線訊號；複數個通訊晶片，分別耦接至該些天線單元，並用以將該些天線單元所接收到之該些無線訊號之強度轉換為對應的複數個資料訊號；一微處理器，耦接至該些通訊晶片，其中該些通訊晶片依據一時間週期將該些資料訊號定時傳送至該微處理器，該微處理器用以對該些通訊晶片所傳送之該些資料訊號進行處理，並據以產生一處理訊號傳送至一伺服器；以及一電路板，其中該微處理器、該些通訊晶片係整合於該電路板上，其中該些天線單元設置於電路板上或設置於電路板外之不同位置。