TWI620378B

TWI620378B - 多天線系統的控制裝置

Info

Publication number: TWI620378B
Application number: TW104126466A
Authority: TW
Inventors: 邱宗文; 施佑霖; 李冠緯; 甘宗左
Original assignee: 泓博無線通訊技術有限公司
Priority date: 2015-08-14
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2018-04-01
Also published as: TW201707278A

Abstract

一種多天線系統的控制裝置，包括：一多天線系統、一天線控制單元、一無線模組及一微處理單元。以該多天線系統所接收無線射頻訊號經該天線控制單元傳送至該無線模組上，該無線模組將接收訊號強度值傳至該微處理單元中。微處理單元以訊號強度判斷邏輯判斷所接收之訊號強度低或高於一預設值，配邏輯演算法處理後，以輸出控制訊號至該天線控制單元來改變該多天線系統的輻射場型，達到最好的通訊效能，或是一個同定時間到達時，該微處理單元對該天線控制單元進行控制，使該多天線系統的輻射方向改變，並掃描所切換之方向之訊號強度，並選擇最佳的通訊方向。

Description

多天線系統的控制裝置

本發明係有關一種控制裝置，尤指一種可以控制天線輻射方向的天線控制裝置。

隨著科技水平不斷的迅速發展，通訊設備上完全利用有線或無線電完成，相繼出現了固網電信、無線電話、手提電話、互聯網甚至視訊電話等各種通訊方式。因此，通訊技術拉近了人與人之間的距離，提高了通訊的效率，深刻的改變了人類的通訊。

目前應用於接收無線訊號的天線多為以下三種設計：

A、全向性：優點是收發訊號角度大，但缺點為收發訊號距離較短。

B、指向性：優點是收發訊號距離遠，但缺點為收發訊號角度小。

C、傳統多天線控制系統：如圖1，包括有多天線系統10電性連結有一天線控制單元20，以及該天線控制單元20電性連結該無線模組30，此系統優點是距離遠角度大，缺點是只要天線設計改變，就要改變無線模組韌體控制，成本高。

因此，本發明之主要目的，在於控制天線輻射場型的同時，減少模組端與天線控制端的整合成本，因此本發明將天線輻射場型的控制裝置與無線模組拆開，只針對天線輻射場型控制裝置去做設計，透過一微處理單元可選擇最佳的通訊方向，並且可簡單的整合既有的無線通訊模組。

為達上述之目的，本發明提供一種多天線系統的控制裝置，係與電子通訊裝置電性連結，包括：一多天線系統、一天線控制單元、一無線模組及一微處理單元。該天線控制單元與該多天線系統電性連結。該無線模組與該天線控制單元電性連結。該微處理單元與該天線控制單元及該無線模組電性連結，並內建有訊號強度判斷邏輯。以該多天線系統所接收無線射頻訊號經該天線控制單元傳送至該無線模組上，該無線模組將接收訊號傳至該微處理單元中，該微處理單元以訊號強度判斷邏輯判斷所接收之訊號強度低或高於一預設值，配邏輯演算法處理後，以輸出控制訊號至該天線控制單元來改變該多天線系統的輻射場型，達到最好的通訊效能，或是一個固定時間到達時，該微處理單元對該天線控制單元進行控制，使該多天線系統的輻射方向改變，並掃描所切換之方向之訊號強度，並選擇最佳的通訊方向。

在本發明之一實施例中，該天線控制單元為射頻開關、射頻功率或相位控制器。

在本發明之一實施例中，該訊號強度判斷邏輯為接收的訊號強度指示(RSSI)的值判定或以類比轉數位轉換器(ADC)的值判定。

在本發明之一實施例中，該無線模組以提供一接收的訊號強度指示輸出。

為達上述之目的，本發明另提供一種多天線系統的控制裝置，係與電子通訊裝置電性連結，包括：一多天線系統、一天線控制單元、一無線模組、一微處理單元及一偵測單元。該天線控制單元與該多天線系統電性連結。該無線模組與該天線控制單元電性連結。該微處理單元與該天線控制單元電性連結，並內建有訊號強度判斷邏輯。該偵測單元與該多天線系統及該微處理單元電性連結。以該多天線系統將所接收的無線射頻訊號傳送至該偵測單元上，該偵測單元算出訊號強度，將算出的訊號強度傳送至該微處理單元中，該微處理單元以訊號強度判斷邏輯判斷所接收之訊號強度低或高於一預設值，配邏輯演算法處理後，以控制該天線控制單元改變多天線系統的輻射場型，達到最好的通訊效能，或是一個固定時間到達時，該微處理單元對該天線控制單元進行控制，使該多天線系統的輻射方向改變，並掃描所切換之方向之訊號強度，並選擇最佳的通訊方向。

在本發明之一實施例中，該偵測單元為射頻計量器。

在本發明之一實施例中，該偵測單元為射頻功率耦合器與功率計量器的組成。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，現在配合圖式說明如下：

請參閱圖2，係本發明之第一實施例的多天線系統的控制裝置的電路方塊示意圖。如圖所示：本發明之多天線系統的控制裝置，包括：一多天線系統1、一天線控制單元2、一無線模組3及一微處理單元4。

該多天線系統1，係與電子通訊裝置(圖中未示)及該天線控制單元2電性連結，用以接收或發射無線射頻訊號，並接將所接收的無線射頻訊號(RF)傳送至該天線控制單元2上。該多天線系統1是由一組採特定幾何排列形式的天線元件所組成，利用切換式、掃描式或自適性的方式控制主動性元件達成改變無線電波輻射的場型，具有提升載波干擾比、區域範圍、系統容量等系統操作參數的功能。該多天線系統1利用空間分隔多工的概念將天線輻射場型形成一特定的波束(beam)，應用空間分集的特性來區分與合成不同方位的使用者與路徑訊號。而該空間分隔多工是接收端利用使用者在空間中的不同位置對於所接收的不同使用者訊號進行區分。

該天線控制單元2，係可安裝於電子通訊裝置內部的電路板(圖中未示)上，並與該多天線系統1、該無線模組3及該微處理單元4電性連結，以接收微處理單元4所輸出的控制訊號，以控制該多天線系統1的輻射場型方向改變。在本圖式中，該天線控制單元2為波束切換開關(Beam Switch)或射頻開關(RF Switch)或者為射頻功率或相位控制器的組合。

該無線模組3，係與該天線控制單元2電性連結，以連接網際網路並處理所接收及發射的訊號，並且提供一接收的訊號強度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)輸出。在本圖式中，該無線模組為WIFI。

該微處理單元4，係可安裝於電子通訊裝置內部的電路板(圖中未示)上，並與該天線控制單元2及該無線模組3電性連結。該微處理單元4內建有訊號強度判斷邏輯，該微處理單元4會取得無接模組3所輸出的接收訊號強度指示(RSSI)，該微處理單元4以訊號強度判斷所接收之訊號強度低或高於一預設值，配邏輯演算法，以輸出控制訊號至該天線控制單元2來改變多天線系統1輻射場型，達到最好的通訊效能，或是一個固定時間到達時，該微處理單元4對天線控制單元2進行控制，使該多天線系統1的輻射方向改變，並掃描所切換之方向之訊號強度，並選擇最佳的通訊方向。在本圖式中，該訊號強度判斷邏輯是以接收的訊號強度指示(RSSI)的值判定(單位為dBm)；或該訊號強度判斷邏輯是以類比轉數位轉換器(analog-to-digital converter，ADC)的值判定(單位為mV)。

在本發明之多天線系統1將所接收的無線射頻訊號經該天線控制單元2傳送至該無線模組3上，由該無線模組3處理後，將接收的的訊號強度指示傳送至該微處理單元4中，該微處理單元4以訊號強度判斷所接收之訊號強度低或高於一預設值，配邏輯演算法處理後，以輸出控制訊號至該天線控制單元2來控制改變多天線系統1輻射場型，達到最好的通訊效能，或是一個固定時間到達時，該微處理單元4對天線控制單元2進行控制，使該多天線系統1的輻射方向改變，並掃描所切換之方向之訊號強度，並選擇最佳的通訊方向。

由上述的說明中可知本發明之多天線系統的控制裝置，是在於控制該多天線系統1的輻射場型的同時，減少模組端與天線控制端的整合成本，將多天線系統1的輻射場型的控制裝置與無線模組拆開，只針對多天線系統1的輻射場型的控制裝置去做設計，透過一微處理單元4可選擇最佳的通訊方向，並且可簡單的整合既有的無線通訊模組。

因此，本發明將控制該多天線系統1的控制方法內建於該微處理單元4中，由該微處理單元4控制多天線系統1的輻射場型方向改變，以選擇最佳的通訊方向，這種設計方式，可以與既有的無線模組結合，使模組端不需重新設計及認證，讓多天線系統1的設計上更佳容易簡單。請參閱圖3，係本發明之第二實施例的多天線系統的控制裝置的電路方塊示意圖。如圖所示：在本實施例與上述之圖2大致相同，所不同處係在於該多天線系統1與該微處理單元4之間電性連結有一偵測單元5，且該無線模組3不與該微處理單元4電性連結，同時該無線模組3也不需以接收的訊號強度指示給微處理單元4。

該偵測單元5，係可安裝於電子通訊裝置內部的電路板(圖中未示)上，並與該多天線系統1及該微處理單元4連結，以接收該多天線系統1所接收射頻訊號，並會算出訊號強度，再將算出的訊號強度傳送至該微處理單元4中。在本圖式中，該偵測單元5為射頻計量器(RF Meter)或射頻功率耦合器(Coupler)與功率計量器(Power meter)的組成。

在本發明之多天線系統1將所接收的無線射頻訊號傳送至該偵測單元5上，由該偵測單元5算出訊號強度，再將算出的訊號強度傳送至該微處理單元4中，該微處理單元4以訊號強度判斷所接收之訊號強度低或高於一預設值，配邏輯演算法處理後，以控制該天線控制單元2改變多天線系統1的輻射場型，達到最好的通訊效能，或是一個固定時間到達時，該微處理單元4對該天線控制單元2進行控制，使該多天線系統1的輻射方向改變，並掃描所切換之方向之訊號強度，並選擇最佳的通訊方向。

因此，本發明將控制該多天線系統1的控制方法內建於該微處理單元4中，由該微處理單元4控制多天線系統1的輻射場型方向改變，以選擇最佳的通訊方向，這種設計方式，可以與既有的無線模組結合，使模組端不需重新設計及認證，讓多天線系統1的設計上更佳容易簡單。

上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

習知

10‧‧‧多天線系統

20‧‧‧天線控制單元

30‧‧‧無線模組

本發明

1‧‧‧多天線系統

2‧‧‧天線控制單元

3‧‧‧無線模組

4‧‧‧微處理單元

5‧‧‧偵測單元

圖1，傳統多天線系統的控制裝置的電路方塊示意圖。

圖2，係本發明之第一實施例的多天線系統的控制裝置的電路方塊示意圖。

圖3，係本發明之第二實施例的多天線系統的控制裝置的電路方塊示意圖。

Claims

一種多天線系統的控制裝置，係與電子通訊裝置電性連結，包括：一多天線系統，該多天線系統是由一組採特定幾何排列形式的天線元件所組成，利用切換式、掃描式或自適性的方式控制主動性元件達成改變無線電波輻射的場型，該多天線系統利用空間分隔多工將天線輻射場型形成一特定的波束；一天線控制單元，係與該多天線系統電性連結；一無線模組，係與該天線控制單元電性連結；一微處理單元，係與該天線控制單元及該無線模組電性連結，內建有訊號強度判斷邏輯；其中，以該多天線系統所接收無線射頻訊號經該天線控制單元傳送至該無線模組上，該無線模組將接收訊號傳至該微處理單元中，該微處理單元以訊號強度判斷邏輯判斷所接收之訊號強度低或高於一預設值，配邏輯演算法處理後，以輸出控制訊號至該天線控制單元來改變該多天線系統的輻射場型，達到最好的通訊效能，或是一個固定時間到達時，該微處理單元對該天線控制單元進行控制，使該多天線系統的輻射方向改變，並掃描所切換之方向之訊號強度，並選擇最佳的通訊方向；其中，該訊號強度判斷邏輯為接收的訊號強度指示(RSSI)的值判定或以類比轉數位轉換器(ADC)的值判定。
如申請專利範圍第1項所述之多天線系統的控制裝置，其中，該天線控制單元為射頻開關、射頻功率或相位控制器。
如申請專利範圍第1項所述之多天線系統的控制裝置，其中，該無線模組以提供一接收的訊號強度指示輸出。
一種多天線系統的控制裝置，係與電子通訊裝置電性連結，包括：一多天線系統，該多天線系統是由一組採特定幾何排列形式的天線元件所組成，利用切換式、掃描式或自適性的方式控制主動性元件達成改變無線電波輻射的場型，該多天線系統利用空間分隔多工將天線輻射場型形成一特定的波束；一天線控制單元，係與該多天線系統電性連結；一無線模組，係與該天線控制單元電性連結；一微處理單元，係與該天線控制單元電性連結，內建有訊號強度判斷邏輯；一偵測單元，係與該多天線系統及該微處理單元電性連結；其中，以該多天線系統將所接收的無線射頻訊號傳送至該偵測單元上，該偵測單元算出訊號強度，將算出的訊號強度傳送至該微處理單元中，該微處理單元以訊號強度判斷邏輯判斷所接收之訊號強度低或高於一預設值，配邏輯演算法處理後，以控制該天線控制單元改變多天線系統的輻射場型，達到最好的通訊效能，或是一個固定時間到達時，該微處理單元對該天線控制單元進行控制，使該多天線系統的輻射方向改變，並掃描所切換之方向之訊號強度，並選擇最佳的通訊方向；其中，該訊號強度判斷邏輯為接收的訊號強度指示(RSSI)的值判定或以類比轉數位轉換器(ADC)的值判定。
如申請專利範圍第4項所述之多天線系統的控制裝置，其中，該天線控制單元為射頻開關、射頻功率或相位控制器。
如申請專利範圍第4項所述之多天線系統的控制裝置，其中，該偵測單元為射頻計量器。
如申請專利範圍第4項所述之多天線系統的控制裝置，其中，該偵測單元為射頻功率耦合器與功率計量器的組成。