分散式天线系统的室内定位系统及其定位方法.pdf

本发明是一种分散式天线系统的室内定位系统及其定位方法，其具有多个天线端、一头端及一定位单元。该头端分配一不重复的通信频段给各连接该些天线端的使用者装置，该定位单元读取各天线端被占用的通信频段及该些被占用的通信频段的网络信号强度，然后依据各天线端被占用的通信频段及该些被占用的通信频段的网络信号强度定位各使用者装置的所在位置。如此本发明可定位出一室内使用者装置的分布位置，使该楼层的管理者能够于该楼层中使用者装置经常聚集的位置增设天线端，以维持该位置的网络连线品质。

权利要求书1.  一种分散式天线系统的室内定位系统，其特征在于，包括：多个天线端，其中各天线端可收发多个通信频段的无线网络信号，且以无线方式连接其通信范围内请求连结至网络的使用者装置；一头端，用以与一网络连结，并分别以多个信号线连接至该些天线端，以取得各天线端回报其通信范围内的使用者装置，以通过天线端分配一未被占用的通信频段给其回报请求连结的使用者装置；及一定位单元，内建有一定位程序，并与该头端连接以执行该定位程序，其中该定位程序包含以下步骤：(a)读取各天线端被占用的通信频段及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度；(b)依据各天线端被占用的通信频段，及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度定位各使用者装置的所在位置。2.  如权利要求1所述的分散式天线系统的室内定位系统，其特征在于，该定位单元进一步内建有一平面蓝图数据库，并于该步骤(b)之后，进一步执行以下步骤：(c)计算各天线端被占用的通信频段及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度与上一时间点同一通信频段的无线网络信号强度的变化量是否超出一强度变化门槛值；(d)若判断任一通信频段的无线网络信号强度与上一时间点同一通信频段的无线网络信号强度之间的变化量超出该强度变化门槛值，则判断占用该通信频段的使用者装置的所在位置及同一使用者装置于上一时间点的所在位置之间隔有一障碍物，并依据障碍物判断结果产生一平面蓝图数据，并予以储存于该平面蓝图数据库；(e)读取该平面蓝图数据库，且依据该平面蓝图数据绘制一平面蓝图。3.  如权利要求1或2所述的分散式天线系统的室内定位系统，其特征在于，于该步骤(b)时，该定位单元以三角定位法定位各使用者装置的所在位置。4.  一种分散式天线系统的室内定位方法，其特征在于，包括：(a)布设一无线网络，将一分散式天线系统的头端及多个天线端配置于一 空间不同位置，其中该多个天线端分别与该头端连接，且该头端连结至一网络；(b)搜寻无线网络通信范围内的使用者装置，由各天线端收发多个通信频段的无线网络信号，以搜寻其无线通信范围内的使用者装置，于搜寻到使用者装置后即回报至该头端；(c)分配未被占用的通信频段，由该头端依据各天线回报的使用者装置，将未占用的通信频段通过回报的天线端分配予请求连结上网的使用者装置；(d)读取各天线端被占用的通信频段及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度；及(e)依据各天线端被占用的通信频段，及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度定位各使用者装置的所在位置。5.  如权利要求4所述的分散式天线系统的室内定位方法，其特征在于，于该步骤(e)之后进一步包含以下步骤：(f)计算各天线端被占用的通信频段及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度与上一时间点同一通信频段的无线网络信号强度的变化量是否超出一强度变化门槛值；(g)若判断任一通信频段的无线网络信号强度与上一时间点同一通信频段的无线网络信号强度之间的变化量超出该强度变化门槛值，则判断占用该通信频段的使用者装置的所在位置及同一使用者装置于上一时间点的所在位置之间隔有一障碍物，并依据障碍物判断结果产生一平面蓝图数据，且予以储存于一内建于该定位单元的平面蓝图数据库；及(h)读取该平面蓝图数据库，并依据该平面蓝图数据绘制一平面蓝图。6.  如权利要求4或5所述的分散式天线系统的室内定位方法，其特征在于，该步骤(e)以三角定位法定位各使用者装置的所在位置。

说明书分散式天线系统的室内定位系统及其定位方法
技术领域
本发明是有关一种通信流量监控方法及其系统，尤指一种以DAS系统监控室内通信流量的分散式天线系统的室内定位系统及其定位方法。
背景技术
一般所称分散式天线系统(Distributed Antenna System；DAS)(以下简称DAS系统)具有一头端及多个共同连接至该头端的天线端，其中该头端连结一网络，而该些天线端分别设置于一区域内各处，且该些天线端的通信范围分别覆盖该区域内各处，以于该区域形成一无线网络。
DAS系统也可应用于室内，如地下铁及高楼大厦等一般无线网络无法到达的区域，多个天线端分别设置于地下铁地下各层或大厦每一层楼各处，当位于上述室内区域的各使用者装置连结上该DAS系统时，由该头端通过该些天线端分配一未被占用的通信频段给各使用者，各使用者装置通过被分配到的通信频段与该些天线端收发无线网络信号，该些天线端再进一步通过该头端与网络收发网络信号。
然而，一般来说，目前大多既有DAS系统的天线端仅以让整个室内区域皆有无线网络可使用为前提所配置的，当许多使用者装置于同一时间在室内区域的某一处通过该DAS系统上网时，加上该处的天线端配置不足，过高的通信流量会使该处的天线端无法负荷，而造成位于该处的使用者装置连线品质降低。
发明内容
有鉴于上述既有DAS系统的缺陷，本发明主要目的是提供一种分散式天线系统的室内定位系统及其定位方法，以解决低连线品质的技术缺陷。
为达成上述目的所采取的主要技术手段令上述分散式天线系统的室内定位系统包含有：
多个天线端，其中各天线端可收发多个通信频段的无线网络信号，且以无线方式连接其通信范围内请求连结至网络的使用者装置；
一头端，用以与一网络连结，并分别以多个信号线连接至该些天线端，以取得各天线端回报其通信范围内的使用者装置，以通过天线端分配一未被占用的通信频段给其回报请求连结的使用者装置；及
一定位单元，内建有一定位程序，并与该头端连接以执行该定位程序，该定位程序包含以下步骤：
(a)读取各天线端被占用的通信频段及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度；
(b)依据各天线端被占用的通信频段，及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度定位各使用者装置的所在位置。
为达成上述目的所采取的又一主要技术手段令上述分散式天线系统的室内定位方法包含有：
(a)布设一无线网络，将一分散式天线系统的头端及多个天线端配置于一空间不同位置，其中该多个天线端分别与该头端连接，且该头端连结至一网络；
(b)搜寻无线网络通信范围内的使用者装置，由各天线端收发多个通信频段的无线网络信号，以搜寻其无线通信范围内的使用者装置，于搜寻到使用者装置后即回报至该头端；
(c)分配未被占用的通信频段，由该头端依据各天线回报的使用者装置，将未占用的通信频段通过回报的天线端分配予请求连结上网的使用者装置；
(d)读取各天线端被占用的通信频段及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度；及
(e)依据各天线端被占用的通信频段，及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度定位各使用者装置的所在位置。
通过上述本发明分散式天线系统的室内定位系统及其定位方法，可得知当前各连接DAS系统的使用者装置于室内区域的所在位置，可供该DAS系统的管理者判断该室内区域中各处的通信流量需求量，并于该室内区域中通信流量需求量高处加装天线端以提升该处的通信流量，以维持位于该处的使用者装置的连线品质。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的 限定。
附图说明
图1A是本发明分散式天线系统的室内定位系统的较佳实施例于第一时间点的位置平面配置图；
图1B是本发明分散式天线系统的室内定位系统的较佳实施例于第二时间点的位置平面配置图；
图2是本发明分散式天线系统的室内定位系统的较佳实施例的一定位单元的一定位程序的流程图；
图3A是本发明分散式天线系统的室内定位系统的较佳实施例于第一时间点的各天线端所接收的无线网络信号强度图表；
图3B是本发明分散式天线系统的室内定位系统的较佳实施例于第二时间点的各天线端所接收的无线网络信号强度图表；
图4是本发明分散式天线系统的室内定位方法的较佳实施例的流程图。
其中，附图标记
10A～H天线端
20头端
30定位单元
40A～F使用者装置
50木制隔板
60水泥墙
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
请参阅图1A及1B所示，本发明一分散式天线系统的室内定位系统的较佳实施例，其包含有八天线端10A～H、一头端20及一定位单元30。如图1A所示，将该分散式天线系统的室内定位系统安装于一楼层中，该楼层中分布有 多个木制隔板50及一水泥墙60，并以六个使用者装置40A～F分置于该楼层不同位置，以清楚说明本发明室内通信定位程序。而图1B则是代表图1A的时间点不久后的另一时间点，其中四个使用者装置40A、40B、40C、40D的相较图1A的位置有所变化，而另二个使用者装置40E、40F则未变化。
该些天线端10A～H分设于该楼层各处，其中各天线端10A～H可收发多个通信频段的无线网络信号，且以无线方式连接其通信范围内请求连结至网络的使用者装置40A～F。而该头端20设置于该楼层一处且与网络连结，其中该头端20分别以多个信号线连接该些天线端10A～H，以取得该些天线端10A～H回报的使用者装置40A～F，再通过各天线端10A～H分配一未被占用的通信频段给各使用者装置40A～F，供该各使用者装置40A～F之后通过其被分配到的通信频段无线连接至各天线端10A～H以收发无线网络信号。该定位单元30则与该头端20连接且内建有一定位程序。又，于此较佳实施例中，该头端20依序分别分配0～100hz、100～200hz、200～300hz、300～400hz、400～500hz、500～600hz总计六通信频段给该些使用者装置40A～F。
请参阅图2所示，当本发明分散式天线系统的室内定位系统启动后会以该定位单元30的定位程序定位各使用者装置40A～F位置，其中该定位程序具有以下步骤：
读取各天线端10A～H被占用的通信频段及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度(S1)；
依据各天线端10A～H被占用的通信频段及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度定位各使用者装置40A～F的所在位置(S2)；
判断各天线端10A～H被占用的通信频段及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度与上一时间点同一通信频段的无线网络信号强度的变化量是否超出一强度变化门槛值(S3)；
若判断任一通信频段的无线网络信号强度与上一时间点同一通信频段的无线网络信号强度之间的变化量超出该强度变化门槛值，则判断占用该通信频段的使用者装置40A～F的所在位置及同一使用者装置40A～F于上一时间点的所在位置之间隔有一障碍物，并将障碍物判断结果予以产生于一平面蓝图数据且予以储存于该定位装置30中的一平面蓝图数据库(S4)；
读取该平面蓝图数据库的平面蓝图数据，并依据该平面蓝图数据绘制一平 面蓝图(S5)。
关于上述本发明分散式天线系统的室内定位系统的定位单元30的定位程序的步骤细节详如以下所述。
关于上述步骤(S1)，请再配合参阅图3所示的图表，该图表中列标题由上往下依序分别为天线端10A～H，行标题由左至右依序分别为，于图1A所分布的各使用者装置40A～F所占的通信频段到图1B所分布的各使用者装置40A～F所占的通信频段，其中各栏位的数值则代表该栏位对应列的列标题的天线端所接收到该栏位所对应行的行标题的通信频段内的无线网络信号强度，即为该栏位对应列的列标题的天线端与以该栏位对应行的行标题的通信频段收发无线网络信号的使用者装置之间的无线网络信号强度，其中各栏位中数值的单位为10-3db。
关于上述步骤(S2)，请配合参阅图1A及图1B中使用者装置40D的位置，以及图3中的使用者装置端40D与天线端10E、10G、10H之间无线网络信号强度的变化可发现，各天线端所收到的无线网络信号强度会受到该天线端及使用者装置之间的距离所影响，即两者之间距离越近则无线网络信号强度越强。因此，该定位单元30依据于步骤(S1)所读取的各天线端10A～H被占用的通信频段及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度，来计算各使用者装置40A～F与各天线端10A～H之间的相对距离，再配合以三角定位法等方法即可定位各使用者装置40A～F的位置。
关于上述步骤(S3)及(S4)，请参阅图1A及图1B中使用者装置40A的位置，以及图3中的使用者装置端40A与天线端10A、10B之间无线网络信号强度的变化，可发现当天线端10A、10B及使用者装置40A之间隔有木制隔板50时，无线网络信号强度会大约下降10单位(即0.01db)，请再参阅图1A及图1B中使用者装置40B的位置，以及图3中的使用者装置端40B与天线端10G、10H之间无线网络信号强度的变化，可发现当天线端10G、10H及使用者装置40B之间隔有水泥墙60时，无线网络信号强度会大约下降20单位(即0.02db)。通过比较使用者装置端40A、天线端10A、10B与使用者装置端40B、天线端10G、10H于图1A、图1B两时间点的无线网络信号强度变化，可发现当天线端及使用者装置之间隔有一木制隔板50所下降的无线网络信号强度就相对低于两者之间隔有一水泥墙60所下降的无线网络信号强度；意即，当天线端10A～H及 使用者装置40A～F隔有一障碍物时会使两者之间的无线网络信号强度有所变化，且会依照该障碍物的材质不同而有不同的变化量，而该变化量通常会远高于一使用者装置因两相邻时间点内的距离变化所能造成的无线网络信号强度的变化量。因此，该定位单元30可进一步通过计算一天线端10A～H与一使用者装置40A～F之间的无线网络信号强度与上一时间点的该天线端10A～H与该使用者装置40A～F之间的无线网络信号强度变化的变化量，若该变化量超过一强度变化门槛值，则判断为该使用者装置40A～F目前所在位置及同一使用者装置40A～F于上一时间点的所在位置之间隔有一障碍物，并依据该障碍物判断结果产生一平面蓝图数据且予以储存于该定位装置30内建的一平面蓝图数据库。
关于上述步骤(S5)，该定位单元30读取该平面蓝图数据库且依据该平面蓝图数据绘制一该楼层的平面蓝图。
通过步骤(S3)～(S5)，该楼层DAS系统的管理者可进一步参阅该平面蓝图，得知会影响该平面楼层无线网络信号强度的障碍物于该楼层的配置，供该楼层DAS系统的管理者参考并依据其需求增减天线端10A～H或改变天线端10A～H的配置位置。
通过上述本发明分散式天线系统的室内定位系统的较佳实施例，该楼层DAS系统的管理者可依据该楼层各处的无线网络流量需求及会影响该平面楼层无线网络信号强度的障碍物于该楼层的配置，来安排增减天线端10A～H或改变天线端10A～H的配置位置。
又，请参阅图4所示，本发明分散式天线系统的室内定位方法的一较佳实施例具有以下步骤：
布设一无线网络，将一分散式天线系统的头端及多个天线端配置于一空间不同位置，其中该多个天线端分别与该头端连接，且该头端连结至一网络(D1)。
搜寻无线网络通信范围内的使用者装置，由各天线端收发多个通信频段的无线网络信号，以搜寻其无线通信范围内的使用者装置，于搜寻到使用者装置后即回报至该头端(D2)。
分配未被占用的通信频段，由该头端依据各天线回报的使用者装置，将未占用的通信频段通过回报的天线端分配予请求连结上网的使用者装置(D3)；
读取各天线端被占用的通信频段及该些被占用的通信频段的无线网络信 号强度(D4)。
依据各天线端被占用的通信频段，及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度定位各使用者装置的所在位置(D5)。
计算各天线端被占用的通信频段及该些被占用的通信频段的无线网络信号强度与上一时间点同一通信频段的无线网络信号强度的变化量是否超出一强度变化门槛值(D6)。
若判断任一通信频段的无线网络信号强度与上一时间点同一通信频段的无线网络信号强度之间的变化量超出该强度变化门槛值，则判断占用该通信频段的使用者装置的所在位置及同一使用者装置于上一时间点的所在位置之间隔有一障碍物，并依据障碍物判断结果产生一平面蓝图数据，并予以储存于一内建于该定位单元的平面蓝图数据库(D7)。
读取该平面蓝图数据库，并依据该平面蓝图数据绘制一平面蓝图(D8)。
关于上述本发明分散式天线系统的室内定位方法的较佳实施例的各步骤细节详如以下所述。
关于上述步骤(D1)～(D3)，设置一DAS系统于空间中，再通过该些天线端与该头端于该空间中形成一无线网络，并通过该头端分配各使用者装置一未被占用的通信频段，使各使用者装置以其被分配的通信频段与该无线网络连结。
关于上述步骤(D4)及(D5)，则分别对应上述本发明分散式天线系统的定位程序的步骤(S1)及(S2)，以各天线端所接收到来自使用者装置的无线网络信号的强度以三角定位法等方法计算出各使用者装置于该空间中的位置。
关于上述步骤(D6)～(D8)则分别对应上述本发明分散式天线系统的定位程序的步骤(S3)～(S5)，比对任一通信频段的无线网络信号强度与上一时间点同一通信频段的无线网络信号强度之间的变化量，并判断该变化量是否超出一强度变化门槛值，若超出该强度变化门槛则判断占用该通信频段的使用者装置的所在位置及同一使用者装置于上一时间点的所在位置之间隔有一障碍物，并依据障碍物判断结果产生一平面蓝图数据，并予以储存于一内建于该定位单元的平面蓝图数据库，再读取该平面蓝图数据库中的平面蓝图数据以绘制显示有该空间中影响通信的障碍物的一平面蓝图。
通过上述本发明分散式天线系统的室内定位方法的较佳实施例的步骤(D1)～(D8)可提供该空间DAS系统的管理者一架设该些天线端的依据，达到如 同上述本发明分散式天线系统的室内定位系统的较佳实施例的功效。
综上所述，通过安装本发明分散式天线系统的室内定位系统及其定位方法，可定位该楼层中各使用者装置的所在位置，该楼层DAS系统的管理者可于多数使用者装置经常聚集的位置(如图1A及图1B中所示的两天线端10G、10H之间)增加天线端，以提升该位置的通信流量使该位于该处的天线端数量能够维持于该处连线的使用者装置的连线品质。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。