TWI433584B - Outdoor wireless base station and its antenna adjustment method - Google Patents

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Description

戶外型無線基地台及其天線調整方法
本發明係與無線訊號傳輸設備有關，更詳而言之是指一種戶外型無線基地台及其天線調整方法。
按，在架設戶外型無線基地台(Outdoor Access Point，OAP)時，為祈橋接兩端點的無線基地台有較佳的連線品質，通常施工人員在架設無線基地台的過程中，先完成無線基地台之初步連線後，再依當下天線接收到由遠端無線基地台發出的無線訊號的接收訊號強度值(Received Signal Strength Indication，RSSI)，判斷目前的連線品質，藉以調整該無線基地台的天線位置，並手動微調該天線的位置與面向，以求與遠端的無線基地台能處於連線品質較佳的狀態。
然而，上述之方法容易因施工人員之經驗而有所差異，使得無線基地台之安裝品質無法得到保障。另外，上述方法僅以天線在架設當時環境接收的訊號強度來調整，對於依據接收到被環境因素干擾(如氣候、異物干擾、訊號干擾或是其他干擾源)的接收訊號強度值來調整天線的架設位置與面向，可能僅是當下較佳的配置，而非長時較佳的配置，而影響大部份時間的連線品質。此外，環境因素的改變，也時常牽動連線的品質，常因無法即時校準及調整天線較佳設置位置，造成斷訊或傳輸效能不佳，不僅需時常重新校準無線基地台的天線位置，校準的工作亦需額外的人力與時間成本。
有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種戶外型無線基地台之天線調整方法，可自動進行天線位置之校準，而使得該戶外型無線基地台連線時能有較佳的接收訊號強度值。
緣以達成上述目的，本發明所提供之戶外型無線基地台包含有一天線、一驅動裝置以及一無線通訊電路，其中，該驅動裝置與該天線連接，且包含有一馬達及一控制電路；該馬達用以驅動該天線移動；該控制電路用以控制該馬達之作動；該無線通訊電路與該天線電性連接，用以透過該天線發送或接收無線訊號，且可偵測與計算該天線移動而指向不同方位時，各方位的接收訊號強度值(Received Signal Strength Indication，RSSI)，以操控該控制電路控制該馬達移動該天線，使該天線指向接收訊號強度值較高之方位。
另外，本發明更提供一種戶外型無線基地台之天線調整方法，用以在該戶外型無線基地台與另一戶外型無線基地台連線時執行；該方法包含有下列步驟：
A.　在一預定的指向範圍中移動該天線，並於不同時間點取得複數個方位之接收訊號強度值(Received Signal Strength Indication，RSSI)；
B.　將該指向範圍分成至少二個次範圍，並計算每個次範圍中所有方位的平均接收訊號強度值；C.移動該天線指向平均接收訊號強度值最高的次範圍，並以平均接收訊號強度值最高的次範圍為下一個預定的指向範圍，且重覆執行步驟A~步驟C，直至步驟C被執行一預定之次數。
藉此，利用上述設計達到使該戶外型無線基地台連線時能有較佳的接收訊號強度值之目的。
為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如後。
請參閱圖1，本發明之戶外型無線基地台(Outdoor Access Point，OAP)1包含有一天線10、一處理器20、一驅動裝置30。其中：該處理器20與該天線10電性連接，用以透過該天線10發送或接收無線訊號，並取得接收訊號強度值(Received Signal Strength Indication，RSSI)，其中，該處理器20可以是數位訊號處理器(Digital Signal Processor)、微控制器(Micro Controller Unit)、中央處理器(Central Procesing Unit)或是具有實施上述步驟的處理器，或是用以實施上述步驟而設計的電路，例如複雜可程式邏輯元件(Complex Programmable Logic Device)、現場可程式閘陣列(Filed Programmable Gate Array)等，但不以此為限。
該驅動裝置30與該天線10連接，且包含有一馬達32及一控制電路34。該馬達32用以驅動該天線10擺動，而該控制電路34則透過一傳輸線50與該處理器20電性連接，用以控制該馬達32之作動。於本實施例中，該控制電路34係透過一條RS232纜線與該處理器20電性連接，但不以此為限，亦可依使用需求或設置距離改用乙太網路(Ethernet)纜線、射頻纜線(Radiofrequency Cable，RF Cable)、或是其它可做為訊號傳輸之傳輸線代替。
藉此，請參閱圖2，當該戶外型無線基地台1架設完畢並與另一戶外型無線基地台1’連線完成後，便可執行下列自動校準該天線10的方法，而可使該戶外型無線基地台1連線時能具有較佳的接收訊號強度值；請參閱圖3，該方法包含有下列步驟：
A.在一預定的指向範圍中移動該天線10，並於不同時間點對該範圍內的複數個方位進行接收訊號強度值偵測(如圖4)，於本實施例中，係以亂數取樣之方式於不同時間點取得複數個方位之接收訊號強度值，但不以此為限。
B.將該指向範圍區分出至少二個次範圍，並計算每個次範圍中所有方位的平均接收訊號強度值。舉例來說，可先計算得到各該次範圍中所有方位的接收訊號強度值的總合，再利用所計算得到之接收訊號強度值總合除以該次範圍中之方位數，藉以計算出每個次範圍中所有方位的平均接收訊號強度值。而於本實施例中，係以區分四個次範圍A~D(如圖5)為例，但不以此為限，亦可依設置上之需求改區分為兩個次範圍、三個次範圍或是其他數量的次範圍代替。
C.　移動該天線10，使該天線10指向平均接收訊號強度值最高的次範圍，並以平均接收訊號強度值最高的次範圍為下一個預定的指向範圍，且重覆執行步驟A～步驟C(如圖6)，直至步驟C被執行一預定之次數。於本實施例中，每次執行步驟C時，係移動該天線10，使該天線10之中心點指向平均接收訊號強度值最高的次範圍之中心點，且當步驟C執行預定之次數後，例如：5次，停止執行步驟C，但不以此為限，亦可依需求增加或減少步驟C之執行次數。是以，於步驟C執行完畢後，便可使該天線10指向平均接收訊號強度值最高且範圍最小的次範圍，而使該戶外型無線基地台1能處於接收訊號強度值較佳的狀態。
於本實施例中，係透過利用該處理器20分析於該天線10移動而指向不同方位時所取得的接收訊號強度值後，計算每個次範圍中所有方位的平均接收訊號強度值，並送出訊號至該控制電路34驅動該馬達32移動該天線10指向預定接收訊號強度值之方位。
另外，上述步驟中所述之指向範圍係指該天線10可偏擺移動之範圍。舉例而言，我們可透過限制該馬達32帶動天線10上、下、左、右偏擺之角度來使該天線10於預定之指向範圍內移動。換句話說，在第一次執行步驟A時，該馬達32能帶動該天線10於各方向偏擺移動10度角，以使該天線10於所預定之指向範圍內移動，並利用偏擺方向及角度之差異區分出所需之次範圍(如向上10度角至向左10度角之間之區域為次範圍A、而向上10度角至向右10度角之間之區域為次範圍B等)，並於執行步驟C時，在該天線10指向平均接收訊號強度值最高的次範圍後，將該天線10偏擺移動之角度縮減為5度角，即可使該天線10之預定指向範圍縮減至平均接收訊號強度值最高的次範圍大小，進而達到逐步縮減偵測範圍之目的，而後續之範圍縮減方式則可以此類推，於此容不再贅述。
再者，本發明之除了上述步驟A所述之移動偵測方式除使用亂數取樣外，亦可依據規律的預定取樣規則於不同時間點取得複數個方位之接收訊號強度值，舉例而言，於步驟A中可先將該預定之指向範圍區分出至少兩個取樣區域，並於不同時間點分別於各取樣區域中取得預定個方位之接收訊號強度值，且於步驟B中，再依據該等取樣區域將該指向範圍分成至少二個次範圍。另外，為能更準確地將該天線10調整指向接收訊號強度值之方位，更可於步驟A在各該取樣區域中取得相同數量個方位之接收訊號強度值，藉以使得步驟B計算取得之各該次範圍的平均接收訊號強度值時能更加精確。
又，於本實施例中，係以該戶外型無線基地台1’接收該戶外型無線基地台1之訊號時的接收訊號強度值做為調整該戶外型無線基地台1的天線指向之依據，如此，對於上傳需求較大之該戶外型無線基地台(例如提供給無線監視器、無線攝影機等設備，需要上傳大量資料的戶外型無線基地台)而言，將能確保上傳的通訊品質。於本發明實施例中，接收訊號強度值係由該戶外型無線基地台1’傳送之封包中取得，藉此，當該戶外型無線基地台1接收到該戶外型無線基地台1’傳送之封包後，便可依據該封包內所載之接收訊號強度值進行該天線10之調整。
當然，於該戶外型無線基地台1下載需求較大之設置環境中，亦可改用該戶外型無線基地台1接收該戶外型無線基地台1’之訊號時的訊號強度做為接收訊號強度值判斷之依據。或是於該戶外型無線基地台1下載與上傳需求皆較大之設置環境中，亦可改用該戶外型無線基地台1接收該戶外型無線基地台1’之訊號時的訊號強度、與該戶外型無線基地台1’接收該戶外型無線基地台1之訊號時的訊號強度的總合做為接收訊號強度值判斷之依據。
值得一提的是，本發明自動校準該戶外型無線基地台1之天線10的方法，除可於該戶外型無線基地台1架設後完成時執行外，亦可在該戶外型無線基地台1校準完成後(即步驟C已執行預定之次數後)，經過一預定時間，再度重新執行上述之自動校準戶外型無線基地台之天線的方法(即執行步驟A～步驟C，直至步驟C被執行該預定之次數)，而使該戶外型無線基地台1具有定時校準之功效。亦或是在該戶外型無線基地台1校準完成後，其接收訊號強度值小於一預定訊號強度時自動重新執行，藉以使該戶外型無線基地台1之接收訊號強度值能持續保持在較佳之狀態。
以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍之等效結構及方法的變化，亦屬本發明另一實施態樣而已，理應包含在本發明之專利範圍內。
1、1’．．．戶外型無線基地台
10．．．天線
20．．．處理器
30．．．驅動裝置
32．．．馬達
34．．．控制電路
50．．．傳輸線
A~D．．．區域
P．．．方位
圖1為本發明戶外型無線基地台之示意圖。
圖2為兩台戶外型無線基地台之連線示意圖。
圖3為本發明校準方法之流程圖。
圖4~圖6為本發明校準方法各步驟之示意圖。
此圖為流程圖，故無元件符號。

Claims (15)

  1. 一種戶外型無線基地台之天線調整方法，用以在該戶外型無線基地台與另一戶外型無線基地台連線時執行；該方法包含有下列步驟：A.　在一預定的指向範圍中移動該天線，並於不同時間點取得複數個方位之接收訊號強度值(Received Signal Strength Indication，RSSI)；B.　將該指向範圍分成至少二個次範圍，並計算每個次範圍中所有方位的平均接收訊號強度值；C.　移動該天線指向平均接收訊號強度值最高的次範圍，並以平均接收訊號強度值最高的次範圍為下一個預定的指向範圍，且重覆執行步驟A～步驟C，直至步驟C被執行一預定之次數。
  2. 如請求項1所述戶外型無線基地台之天線調整方法，其中，於步驟A所述之接收訊號強度值係取自該另一戶外型無線基地台接收該戶外型無線基地台之訊號時的訊號強度。
  3. 如請求項1所述戶外型無線基地台之天線調整方法，其中，於步驟A所述之接收訊號強度值係取自該戶外型無線基地台接收該另一戶外型無線基地台之訊號時的訊號強度、與該另一戶外型無線基地台接收該戶外型無線基地台之訊號時的訊號強度的總合。
  4. 如請求項1所述戶外型無線基地台之天線調整方法，於步驟A中，係以亂數取樣之方式於不同時間點取得複數個方位之接收訊號強度值。
  5. 如請求項1所述戶外型無線基地台之天線調整方法，於步驟A中，係依據預定之取樣規則於不同時間點取得複數個方位之接收訊號強度值。
  6. 如請求項5所述戶外型無線基地台之天線調整方法，該預定之取樣規則係指於步驟A中，先將該預定之指向範圍區分出至少兩個取樣區域，並於不同時間點分別於各取樣區域中取得預定個方位之接收訊號強度值，且於步驟B中，再依據該等取樣區域將該指向範圍分成至少二個次範圍。
  7. 如請求項6所述戶外型無線基地台之天線調整方法，於步驟A中，係於各取樣區域中取得相同數量個方位之接收訊號強度值。
  8. 如請求項1所述戶外型無線基地台之天線調整方法，於步驟A中，係透過限制該天線於各個方向上的偏擺角度，以使該天線於該預定之指向範圍內移動。
  9. 如請求項8所述戶外型無線基地台之天線調整方法，於步驟C中，移動該天線指向平均接收訊號強度值最高的次範圍後，係以預定比例縮減該天線於各個方向上的偏擺角度，以使該天線以平均接收訊號強度值最高的次範圍為下一個預定的指向範圍。
  10. 如請求項1所述戶外型無線基地台之天線調整方法，於步驟C中，係移動該天線使該天線之中心點指向平均接收訊號強度 值最高的次範圍之中心點。
  11. 如請求項1所述戶外型無線基地台之天線調整方法，於步驟B中，係以各該次範圍中所有方位的接收訊號強度值的總合除以該次範圍中之方位數來計算取得每個次範圍中所有方位的平均接收訊號強度值。
  12. 如請求項1所述戶外型無線基地台之天線調整方法，更包括：於步驟C執行預定之次數後，該戶外型無線基地台之接收訊號強度值小於一預定訊號強度時，開始執行步驟A~步驟C，直至步驟C被執行該預定之次數。
  13. 如請求項1所述戶外型無線基地台之天線調整方法，更包括：於步驟C執行預定之次數後，經過一預定時間，開始執行步驟A~步驟C，直至步驟C被執行該預定之次數。
  14. 一種戶外型無線基地台，包含：一天線；一驅動裝置，與該天線連接，且包含有一馬達及一控制電路；該馬達用以驅動該天線移動，該控制電路用以控制該馬達之作動；以及一處理器，與該天線電性連接，用以透過該天線發送或接收無線訊號，且可分析於該天線移動而指向不同方位時所取得的接收訊號強度值(Received Signal Strength Indication，RSSI)，並送出訊號至該控制電路驅動該馬達在一預定的指向範圍中移動該天線， 並於不同時間點取得複數個方位之接收訊號強度值，並將該指向範圍分成至少二個次範圍，且計算每個次範圍中所有方位的平均接收訊號強度值後，移動該天線指向平均接收訊號強度值最高的次範圍，並以平均接收訊號強度值最高的次範圍為下一個預定的指向範圍，以移動該天線指向預定接收訊號強度值之方位。
  15. 如請求項14所述之戶外型無線基地台，其中，該控制電路係透過RS232纜線、乙太網路(Ethernet)纜線及射頻纜線(Radiofrequency Cable，RF Cable)其中之一者與該處理器電性連接。
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