可调整天线指向的无线接入点系统及其调整方法和装置与流程

本发明涉及无线接入点系统的无线信号调整，特别涉及一种可调整天线指向的无线接入点系统、具有控制无线信号基站指向的移动电子装置以及最佳化无线信号基站的天线指向的方法。

背景技术：

随着手持上网装置的普及，例如智能手机、平板电脑等装置，无线上网已经被广泛的应用。工作场所或住家都会自行以无线路由器建立无线接入点系统(wirelessaccesspointsystem，wapsystem)，以连接至网际网络或建立区域网络。无线路由器的天线通常会有指向性，使得其无线信号在特定指向有最佳的信号接收强度。但手持上网装置却会在不同的地点移动，而无法固定一处配合特定指向。特别是室内场所常常还有信号遮蔽物会对无线信号进行遮蔽、折射或反射。

虽前述问题可以通过发射功率的加强来解决，但是发射功率受到法规限制，有一定的功率上限，并非能无限制的加强功率。另外一种方式则是另外设置无线桥接器，针对个别区域、地点加强信号品质，但是无线路由器所碰到的问题，于无线桥接器也会碰到。同时，无线桥接器也增加了无线接入点系统的建立成本。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提出一种可调整天线指向的无线接入点系统、具有控制无线信号基站指向的移动电子装置以及最佳化无线信号基站的天线指向的方法。

本发明一或多个实施例提供一种可调整天线指向的无线接入点系统，包含一无线信号基站、一地点设定模块以及一移动电子装置。无线信号基站具有一指向性天线单元以及一天线调整单元。指向性天线单元用以发出具有发射指向的基站无线信号，天线调整单元用以接收一控制指令，调整基站无线信号的发射指向。地点设定模块储存有一地点清单，地点清单记录多个地点以及对应于各地点的最佳指向。移动电子装置与无线信号基站建立无线通信连结，且移动电子装置具有一无线信号收发器、一信号强度分析模块以及一天线控制模块。无线信号收发器用以接收基站无线信号，并发出控制指令。信号强度分析模块连接于无线信号收发器，分析基站无线信号的信号接收强度以及对应的发射指向。天线控制模块用以接收一地点的输入，并产生控制指令以控制天线调整单元改变发射指向，且天线控制模块具有一检测模式以及一连线模式。于检测模式，天线控制模块控制无线信号基站，在一指定的指向范围内发出基站无线信号并改变发射指向，信号强度分析模块分析基站无线信号，取得具有最佳信号接收强度的最佳指向，从而以最佳指向以及对应的地点更新地点清单。于连线模式，天线控制模块接收地点的输入，并由地点清单载入对应地点的最佳指向，控制发射指向调整为载入的最佳指向。

在本发明一或多个实施例中，指向性天线单元包含至少二指向性天线，天线调整单元用以调整二指向性天线的信号输出，以提供基站无线信号以及发射指向。

在本发明一或多个实施例中，指向性天线单元包含至少一指向性天线，天线调整单元为一转动基座，承载指向性天线并调整基站无线信号的发射指向。

在本发明一或多个实施例中，地点设定模块结合于无线信号基站以及移动电子装置的其中之一。

在本发明一或多个实施例中，地点清单更记录移动电子装置与无线信号基站于每一地点建立无线通信连结的一使用地点次数，于进行检测模式前，无线信号基站依据使用地点次数最高的地点，载入对应的最佳指向并调整基站无线信号的发射指向。

本发明还提出一种具有控制无线信号基站指向的移动电子装置，用以接收一无线信号基站发射的具有发射指向的基站无线信号，与无线信号基站建立无线通信连结。移动电子装置包含一地点设定模块、一无线信号收发器、一信号强度分析模块以及一天线控制模块。地点设定模块储存有一地点清单，地点清单记录多个地点以及对应于各地点的最佳指向。无线信号收发器用以接收基站无线信号，并发射一控制指令。信号强度分析模块连接于无线信号收发器，分析基站无线信号的信号接收强度以及对应的发射指向。天线控制模块用以接收一地点的输入，并产生一控制指令以控制天线调整单元改变发射指向，且天线控制模块具有一检测模式以及一连线模式。于检测模式，天线控制模块以控制指令控制无线信号基站，在一指定的指向范围内发出基站无线信号并改变发射指向，信号强度分析模块通过无线信号收发器接收基站无线信号，取得具有最佳信号接收强度的最佳指向，从而以最佳指向以及对应的地点更新地点清单。于连线模式，天线控制模块接收地点输入，并由地点清单载入对应地点的最佳指向，控制无线信号基站发射基站无线信号的发射指向调整为载入的最佳指向。

在本发明一或多个实施例中，地点设定模块结合于移动电子装置。

在本发明一或多个实施例中，地点清单更记录移动电子装置与无线信号基站于每一地点建立无线通信连结的一使用地点次数，于进行检测模式前，无线信号基站依据使用地点次数最高的地点，载入对应的最佳指向并调整基站无线信号的发射指向。

在本发明一或多个实施例中，于连线模式中，若输入的地点不存在于地点清单，天线控制模块终止连线模式，并启动检测模式。

在本发明一或多个实施例中，于执行检测模式之后，天线控制模块执行连线模式。

在本发明一或多个实施例中，天线控制模块控制无线信号基站发射基站无线信号的发射指向调整为载入的最佳指向之后，天线控制模块以最佳指向为基准，控制无线信号基站在一辅助指向范围内改变发射指向，以信号强度分析模块分析是否有另一发射指向的信号接收强度优于最佳指向；若有，以另一发射指向取代最佳指向并更新地点清单。

在本发明一或多个实施例中，当天线控制模块以最佳指向以及一对应的地点更新地点设定模块的地点清单时，同时于地点清单写入对应的信号接收强度；天线控制模块控制无线信号基站发射基站无线信号的发射指向调整为载入的最佳指向之后，以信号强度分析模块分析信号接收强度与最佳指向对应的信号接收强度之间，差值是否大于一门槛值；若大于门槛值，重新执行检测模式。

本发明进一步公开一种最佳化无线信号基站的天线指向的方法，包含：接收一无线信号基站发出的基站无线信号；接收一地点的输入，于一地点清单更新地点；发出一控制指令，控制无线信号基站在一指定的指向范围内发出基站无线信号并改变发射指向；分析基站无线信号的信号接收强度以及对应的发射指向，取得具有最佳信号接收强度的最佳指向；以及于一地点清单中建立最佳指向与地点的对应关系。

在本发明一或多个实施例中，最佳化无线信号基站的天线指向的方法还包含一步骤，于接收地点的输入之后，比对地点是否存在于地点清单；若地点不存在于地点清单，继续执行后续步骤；以及若地点存在于地点清单，依据地点输入，由地点清单载入对应地点的最佳指向，控制无线信号基站将发射指向调整为载入的最佳指向。

在本发明一或多个实施例中，地点清单更记录移动电子装置与无线信号基站于每一地点建立无线通信连结的一使用地点次数，且于接收地点输入前，无线信号基站依据使用地点次数最高的地点，载入对应的最佳指向并调整基站无线信号的发射指向。

在本发明一或多个实施例中，最佳化无线信号基站的天线指向的方法还包含步骤，在基站无线信号的发射指向调整为载入的最佳指向之后，以最佳指向为基准，在一辅助指向范围内改变发射指向，分析是否有另一发射指向的信号接收强度优于最佳指向；若有，以另一发射指向取代最佳指向并更新地点清单。

在本发明一或多个实施例中，最佳化无线信号基站的天线指向的方法还包含步骤：基站无线信号的发射指向调整为载入的最佳指向之后，分析信号接收强度与最佳指向对应的信号接收强度之间，差值是否大于一门槛值；若大于门槛值，重新取得具有最佳信号接收强度的最佳指向。

通过上述公开的技术手段，无线信号基站的发射指向，可以受到移动电子装置的控制，随时调整到具有最佳化或可接受的信号强度品质(针对移动电子装置所在地点)。因此，信号接收地点对于信号强度品质的负面影响，可以被有效地降低。

附图说明

图1为本发明实施例中，可调整天线指向的无线接入点系统的电路方块图；

图2为本发明实施例中，可调整天线指向的无线接入点系统的系统示意图；

图3为本发明实施例中，地点设定模块及地点清单的示意图；

图4为本发明实施例中，移动电子装置的电路方块图；

图5为本发明实施例中，无线信号基站的电路方块图；

图6为本发明另一实施例中，无线信号基站的示意图；

图7为本发明又一实施例中，无线信号基站的电路方块图；

图8为本发明另一实施例中，移动电子装置的电路方块图；

图9为本发明最佳化无线信号基站的天线指向的方法中，检测模式的流程图；

图10及图11为本发明最佳化无线信号基站的天线指向的方法中，连线模式的流程图；

图12为本发明最佳化无线信号基站的天线指向的方法中，另一地点清单的示意图；

图13为本发明最佳化无线信号基站的天线指向的方法中，另一连线模式实施方式的流程图；

图14为本发明最佳化无线信号基站的天线指向的方法中，另一连线模式实施方式的流程图；

图15为本发明最佳化无线信号基站的天线指向的方法中，另一连线模式实施方式的流程图；

图16为本发明实施例中，移动电子装置显示信号接收强度的示意图。

附图标记说明：

100无线信号基站110指向性天线单元

112a指向性天线120天线调整单元

200地点设定模块210地点清单

300移动电子装置310无线信号收发器

320信号强度分析模块330天线控制模块

c控制指令p,p1-p6地点

s基站无线信号v,v1-v6发射指向

vb1-vb6最佳指向sl1-sl6最佳接收强度

step101～step278步骤

具体实施方式

请参阅图1所示，为本发明一实施例提供的一种可调整天线指向的无线接入点系统(wirelessaccesspointsystem，wapsystem)，包含一无线信号基站100、一地点设定模块200以及一移动电子装置300。如图2所示，所述移动电子装置300实际上是在多个地点(p1至p6)之间移动，而无线信号基站100的无线信号收发范围则涵盖前述多个地点(p1至p6)，但每一个地点(p1至p6)对应的无线信号基站100也可能是不相同；而移动电子装置300可依据地点(p1至p6)的不同，针对所在地点(p1至p6)的无线接入点系统进行控制，以调整无线信号基站100的天线指向。于一具体应用例中，无线信号基站100是家用无线路由器，移动电子装置300则为无线上网装置；移动电子装置300用以与无线信号基站100建立无线通信连结。移动电子装置300包含但不限定于智能手机、平板电脑或笔记本电脑，地点(p1至p6)则为家中不同的生活区域(不同的房间)。

如图1所示，无线信号基站100具有一指向性天线单元110以及一天线调整单元120。指向性天线单元110用以发出具有发射指向v的基站无线信号s，天线调整单元120用以接收一控制指令c，调整指向性天线单元110，以调整基站无线信号的发射指向v。调整发射指向v的方式包含了机械式调整以及电子式调整，取决于指向性天线单元110的形式。

如图1以及图3所示，地点设定模块200储存有一地点清单210，地点清单210记录多个地点(p1至p6)、对应于各地点(p1至p6)的最佳指向(vb1至vb6)以及最佳信号强度(sl1至sl6)。

如图1以及图4所示，移动电子装置300具有一无线信号收发器310、一信号强度分析模块320以及一天线控制模块330。无线信号收发器310用以接收基站无线信号s，并且可用于发出控制指令c，而信号强度分析模块320连接于无线信号收发器310，用以分析基站无线信号s的信号接收强度以及对应的发射指向v。

天线控制模块330用以接收一地点(p1至p6)的输入。所述地点通常是由使用者手动输入现在所在地点(p1至p6)的详细信息，也可以通过自动检测，例如在每一个地点(p1至p6)附近设置无线射频识别标签(radiofrequencyidentification，rfid)供移动电子装置300检测以判断现在所在地点(p1至p6)。在使用者手动输入时，地点(p1至p6)可以自一清单选取；例如，在住家中设置可调整天线指向的无线接入点系统时，可先将家中规划为不同生活区域(多个地点p1至p6)，然后以一选择清单记录这些地点(p1至p6)；移动电子装置300的使用者就可以通过选择清单挑选自己所在的地点(p1至p6)。天线控制模块330主要功能在于发出一控制指令c控制天线调整单元120，以改变发射指向v，且天线控制模块330控制天线调整单元120的模式包含一检测模式以及一连线模式。

如图2及图3所示，当移动电子装置300到达一个不在地点清单210的地点(p1至p6)时，可以启动检测模式。在检测模式中，天线控制模块330通过无线信号收发器310发出控制指令c，控制无线信号基站100在一指定的指向范围内发出基站无线信号s并改变发射指向v，例如360度水平转动发射指向v一次，再180度转动发射指向v一次。无线信号收发器310可以持续接收基站无线信号s，或是每隔一定角度差，对基站无线信号s取样，再传送给信号强度分析模块320。信号强度分析模块320可以分析持续接收到的基站无线信号s，取得具有最佳信号强度(sl1至sl6)的发射指向v作为最佳指向(vb1至vb6)，从而将最佳指向(vb1至vb6)、对应的地点(p1至p6)以及最佳信号强度(sl1至sl6)对应的更新地点设定模块200的地点清单210。当然，地点(p1至p6)储存于地点清单210时，移动电子装置300仍旧可以自动或依据使用者操作手动来启动检测模式。

如图2及图3所示，当现在所在地点(p1至p6)储存于地点清单210时，移动电子装置300可以直接进行连线模式。在使用者手动输入或选取现在所在地点(p1至p6其中之一)后，天线控制模块330接收现在所在地点(p1至p6)输入，并依据现在所在地点(p1至p6)输入，由地点设定模块200的地点清单210，载入对应现在所在地点(p1至p6)的最佳指向(vb1至vb6)，发出控制指令c控制指向性天线112a发射基站无线信号s的发射指向v调整为载入的最佳指向(vb1至vb6)，此时，移动电子装置300与无线信号基站100之间，就可以直接建立连线品质相对较为优异的无线通信连结。

请参阅图5所示，在本发明一或多个实施例中，指向性天线单元110包含二或二个以上指向性天线112a，各指向性天线112a具有固定的发射指向v，或是可以分别在不同的基准平面(例如水平面及垂直面)改变发射指向v。这类指向性天线112a可以是pcbpifa(pcbplanarinverted-fantenna，印刷电路板平面倒f天线)，或其他的天线，例如：dipole天线或monopole天线。多个指向性天线112a连接于天线调整单元120。天线调整单元120通过多工控制线路切换天线位置，藉以调整二指向性天线112a的信号输出，例如各天线的信号强度以及指向，以提供基站无线信号s以及发射指向v。

请参阅图6所示，在本发明一或多个实施例中，指向性天线单元110为机械式指向天线单元，指向性天线单元110是一指向性天线，天线调整单元120为一单轴或多轴的转动基座，承载指向性天线并调整指向性天线发出基站无线信号s的发射指向v。

如图7及图8所示，地点设定模块200主要是储存地点清单210，并且地点清单210可被更新，或是被载入移动电子装置300。

如图7所示，在本发明一或多个实施例中，地点设定模块200结合于无线信号基站100。结合方式可以是内建的软件或硬件模块，或是外接的可移除式储存装置。在移动电子装置300与无线信号基站100建立无线通信连结后，供移动电子装置300以无线传输方式通过无线信号基站100取得地点清单210。在图9的实施例中，地点设定模块200可以储存多个地点清单210，分别属于不同的移动电子装置300。

如图8所示，在本发明一或多个实施例中，地点设定模块200结合于移动电子装置300，储存移动电子装置300本身专属的地点清单210，但是这个地点清单210可以包含不同无线信号基站100的发射指向v设定。因此，图8的实施例提供一种具有控制无线信号基站100指向的移动电子装置300，包含无线信号收发器310、信号强度分析模块320、地点设定模块200以及天线控制模块330，且天线控制模块330具有一检测模式以及一连线模式。在图8的实施例中，地点设定模块200可以是移动电子装置300内建的软件或硬件模块，也可以是外接的可移除式储存装置。实际上，信号强度分析模块320、天线控制模块330及地点设定模块200，都可以通过软件模块方式建立，从而整合为单一应用软件，安装于移动电子装置300，以调用无线信号收发器310以及移动电子装置300其他硬件资源建立对应的软件模块。

参阅图9所示，本发明一或多个实施例进一步公开一种最佳化无线信号基站100的天线指向的方法，其步骤说明如下。

首先，移动电子装置300在进入无线信号基站100的传送范围时，移动电子装置300可通过无线信号收发器310发出初始化信号，以和无线信号基站100进行交握程序以建立通信连接，藉以初始化移动电子装置300与无线信号基站100之间的连线，如步骤step101所示。

接着，以移动电子装置300接收一无线信号基站100发出的基站无线信号s，如步骤step110所示。前述的基站无线信号s中，包含了跟信号发射相关的参数，例如参考信号强度、发射指向v等等。

接着，基于使用者的输入，或是其他地点检测手段，移动电子装置300接收一地点(p1至p6)的输入，于一地点清单210更新地点(p1至p6)，如步骤step120所示。前述步骤step110及step120的执行顺序可以任意变换，甚至是同时执行。所述于地点清单210更新地点(p1至p6)，是指确认地点清单210记录的地点(p1至p6)中，是否有和目前所在地点(p1至p6)相符者，若无则将目前所在地点(p1至p6)写入地点清单210中作为一笔地点(p1至p6)的纪录。

移动电子装置300执行检测模式。移动电子装置300发出一控制指令c，控制无线信号基站100在一指定的指向范围内发出基站无线信号s并改变发射指向v，如步骤step130所示。前述指定的指向范围，可以是在垂直与水平方向设定一定的角度范围，也可以是在发射指向v可以变化的最大范围内(例如垂直180度以及水平360度)进行完整的变化。发射指向v的参数，可以封装于数据封包，而随着基站无线信号s发出。

在无线信号基站100持续发出基站无线信号s并且改变发射指向v的同时，移动电子装置300以无线信号收发器310接收基站无线信号s，并传送至信号强度分析模块320。信号强度分析模块320接收基站无线信号s后，由数据封包中解析发射指向v，以分析基站无线信号s的信号接收强度以及对应的发射指向v。最后信号强度分析模块320在多个信号接收强度以及对应的发射指向v中，取得具有最佳信号接收强度的最佳指向vb，如步骤step140所示。

最后，信号强度分析模块320于地点清单210更新最佳指向vb，并地点清单210中建立最佳指向vb与目前所在地点(p1至p6)的对应关系，如步骤step150所示。

通过上述步骤step110至步骤step150，移动电子装置300即可完成检测模式的执行。

参阅图10所示，于本发明一或多个实施例中，步骤step120可以进一步细分为下列子步骤。

在接收地点(p1至p6)的输入之后，比对地点(p1至p6)是否存在于地点清单210，如步骤step122所示。

在步骤step122的比对中，若地点(p1至p6)不存在于地点清单210，继续执行后续步骤，(执行step130之后的步骤)，以完成检测模式。

在步骤step122的比对中，若地点(p1至p6)存在于地点清单210，则停止检测模式若，并启动连线模式。

参阅图11及图12所示，于连线模式中，依据地点(p1至p6)输入，由地点清单210载入对应地点(p1至p6)的最佳指向vb，如步骤step210所示。接着控制无线信号基站100将发射指向v调整为载入的最佳指向vb，如步骤step220所示。

如图10、图11及图12所示，实际上完整的连线模式，实际上仍然是由步骤step101开始。因此，若输入的地点(p1至p6)不存在于地点清单210，则会由步骤step122转入step130，而改为执行检测模式，亦即执行步骤step130以后的步骤。

如图10、图11及图12所示，实际上，于步骤step150之后，也可以直接执行启动连线模式，控制无线信号基站100将发射指向v调整为载入的最佳指向vb。

如图12所示，除了地点(p1至p6)、对应于各地点(p1至p6)的最佳指向(vb1至vb6)以及最佳信号强度(sl1至sl6)之外，地点清单210更记录移动电子装置300与无线信号基站100于每一地点建立该无线通信连结的一使用地点次数(fr1至fr6)。于进行检测模式前，亦即接收地点(p1至p6)输入之前，该无线信号基站100依据使用地点次数(fr1至fr6)最高的地点(p1至p6)，载入对应的最佳指向(vb1至vb6)并调整基站无线信号的发射指向。

如图13所示，移动电子装置300的天线控制模块330可以通过地点清单210以及输入的地点(p1至p6)，直接载入最佳指向(vb1至vb6)，而控制无线基信号基站100的指向性天线112a，将发射指向v调整为载入的最佳指向(vb1至vb6)。移动电子装置300的天线控制模块330仍可以最佳指向(vb1至vb6)为基准，控制无线基信号基站100的指向性天线112a在一辅助指向范围内改变发射指向v，如步骤step230。辅助指向范围是指小幅度改变发射指向v，例如以最佳指向(vb1至vb6)为基准，在水平及仰角方向做小角度(例如不大于45度)的改变发射指向。接着移动电子装置300以信号强度分析模块320分析在辅助指向范围内是否有另一发射指向v的信号接收强度优于最佳指向(vb1至vb6)，如步骤step240所示；若有，以另一发射指向v及对应的信号强度取代最佳指向vb及最佳信号强度(sl1至sl6)并更新地点清单210，如步骤step250所示，如此一来，即可确保每一最佳指向(vb1至vb6)可以随时被更新维持在最佳状态，因应无线信号基站100或是移动电子装置300的无线收发特性可能随软硬件变更、环境变化而改变的状况。

如图12及图14所示，在检测模式中，当天线控制模块330以最佳指向(vb1至vb6)以及一对应的地点(p1至p6)更新地点设定模块200的地点清单210时，同时于地点清单210写入对应的信号接收强度(sl1至sl6)。连线模式中，在基站无线信号s的发射指向v调整为载入的最佳指向(vb1至vb6)之后(步骤step220)，移动电子装置300的信号强度分析模块320仍可分析实际的信号接收强度与最佳指向(vb1至vb6)对应的信号接收强度(sl1至sl6)之间，差值是否大于一门槛值，如步骤step260。若差值大于门槛值，代表原有的最佳指向(vb1至vb6)已经不适用，移动电子装置300重新取得具有最佳信号接收强度的最佳指向(vb1至vb6)，亦即由步骤step130开始执行检测模式。

参阅图15及图16所示，若步骤step260中，差值大于门槛值，也可以输出信号接收强度(sl1至sl6)信息，显示于移动电子装置300显示界面上，如步骤step272所示。所显示的信息，也可以包含其他讯息，如图16所示，包含无线信号基站100名称、传输速率、信号接收强度、流量、连线时间、使用地点次数(fr1至fr6)。其中，信号接收强度不一定要显示绝对数值，可以用等级(level)表示之。

此时，移动电子装置300可以接收手动调整命令，控制无线信号基站100调整发射指向v，如步骤step274及步骤step276所示。使用者可以反复调整，直到取得最佳连线强度后，结束调整(step278)。

通过上述公开的技术手段，无线信号基站100的发射指向，可以受到移动电子装置300的控制，随时调整到具有最佳化或可接受的信号强度品质(针对移动电子装置300所在地点)。因此，信号接收地点对于信号强度品质的负面影响，可以被有效地降低。