基于障碍物体的接近调整天线传输功率的制作方法

本发明涉及无线传输领域；并且特别地涉及该领域中的当障碍物体可能在无线通信设备附近时与来自无线通信设备的传输有关的部分。

背景技术：

当无线通信设备紧密地接近可以是设备的用户的障碍物体传输时，由于障碍物体引起的各种类型的损失，传输效率可能受损。

此外，对于旨在在使用者身体附近使用的很多无线通信设备(例如平板电脑等)，存在对电磁场(emf)暴露设置限制的政府法规。

在us8417296b2中找到了促进符合这些规定的一种方法，其中建议对于一些无线通信设备，emf暴露限制可以通过所谓的功率回退(即传输功率的减少)来满足。当设备距离用户一定距离时，执行功率回退，这可以通过向无线通信设备提供所谓的接近传感器来建立。

然而，对于当今的大多数无线通信设备，emf暴露限制通常以最小的预期用户距离被满足，而不需要功率回退。然而，对于高于6ghz的频率，已经表明，当前的emf暴露限制在来自在用户附近可使用的无线通信设备的最大可能传输功率方面受到更严格的限制。

然而，将传输功率限制在比标准化的水平更低的水平在服务质量、覆盖范围、容量等方面对通信性能有负面影响。

因此，需要改进的技术解决方案，例如，其可以用于去除或至少减轻上述困难中的一些。

技术实现要素：

例如，通过包括一个或多个接近传感器和天线布置的无线通信设备中的方法的实施例来解决上述问题。该方法包括从一个或多个接近传感器获取传感器输出的动作，其中来自每个接近传感器的传感器输出指示障碍物体的接近程度。此外，该方法包括控制天线布置的操作以基于所获取的传感器输出来在空间上操纵(steer)从天线布置传输的电磁能量的动作。一个优点在于，当在无线通信设备附近的emf中可能存在障碍物时，在处理传输时提供了新的选项和灵活性。

在天线布置包括多个天线时可适用的示例性实施例中，控制可以包括基于所获取的传感器输出来在多个天线之间分配总传输功率。

在天线布置包括一个或多个阵列天线时可适用的示例性实施例中，控制可以包括控制一个或多个阵列天线的波束成型的动作。

在示例性实施例中，该方法还可以包括功率回退考虑。功率回馈是减小天线布置的总传输功率。该方法然后可以包括确定是否要执行功率回退的动作。该确定基于预定义的测试的应用。然后，在确定要执行功率回退的情况下执行功率回退。预定义的测试可以基于所获取的传感器输出。

在示例性实施例中，该方法可以包括控制天线布置的操作以将从天线布置传输的电磁能量在空间上操纵远离障碍物体。因此，一个优点是，便利于遵守政府法规，而不存在绝对需要执行功率回退。此外，能量损失可以减小，并且所传输的电磁能量可以更有效地使用，这可能会积极地影响通信质量。

例如，通过包括一个或多个接近传感器、天线布置和处理电路的无线通信设备的实施例也解决了上述问题。处理电路被配置为从一个或多个接近传感器获取传感器输出。其中，如前所述，来自每个接近传感器的传感器输出指示障碍物体的接近程度。处理电路还被配置为控制天线布置的操作以基于所获取的传感器输出来在空间上操纵从天线布置传输的电磁能量。

在天线布置包括多个天线时可适用的示例性实施例中，处理电路可以被配置为通过基于所获取的传感器输出来控制总传输功率在多个天线之间的分配来控制天线布置。

在天线布置包括一个或多个阵列天线时可适用的示例性实施例中，处理电路可以被配置为通过控制一个或多个阵列天线的波束成型来控制天线布置。

在示例性实施例中，处理电路可以被配置为基于预定义的测试的应用来确定是否要执行功率回退。处理电路还可以被配置为在确定要执行功率回退的情况下发起功率回退。预定义的测试可以基于所获取的传感器输出。

在示例性实施例中，处理电路可以被配置为控制天线布置的操作以将从天线布置传输的电磁能量在空间上操纵远离障碍物体。

现在将使用实施例并参照附图进一步描述本发明。本领域技术人员将理解，其他的目的、细节、效果和优点可以与这些示例性实施例相关联。

附图说明

图1是示出其中可以使用实施例的示例性情况的示意图。

图2是示出根据实施例的无线通信设备的框图。

图3是示出根据实施例的无线通信设备的方法的流程图。

图4是示出根据实施例的无线通信设备的框图。

图5是示出根据实施例的无线通信设备的框图。

图6是示出在示例性实施例中的用于执行功率分配的一个选项的流程图。

图7是示出在示例性实施例中的使用阵列天线来实现波束成型的方法的流程图。

图8是示出在示例性实施例中的实现功率回退的执行的方法的流程图。

图9是示出处理电路的非限制性实现实施例的框图。

图10是示出处理电路的非限制性实现实施例的框图。

具体实施方式

图1是示出可以有利地应用实施例的示例性情况的示意图。无线通信设备1使用电磁能量(无线电信号)进行通信。在图1的示例中，无线通信设备1能够参与与蜂窝通信网络的通信，蜂窝通信网络在这里由两个基站bs1和bs2表示。无线通信设备使用电磁场(emf)的波传播向蜂窝网络传输信号。然而，在图1中，存在可以是例如无线通信设备1的用户的障碍物体2。障碍物体2阻止某个电磁场到达基站bs2并且从而损害无线通信设备1和基站bs2之间的通信。假定障碍物体2是无线通信设备1的用户，则另一困难是，可能不能增加传输功率以提供补偿，因为这可能导致违反对用户可能会暴露于的emf水平设置限制的政府法规。事实上，遵守这样的规定可能反而要求降低传输功率。本文中公开的实施例将提供将使得无线设备能够更有效地处理这种情况和其他情况的技术设计和方法。

这里的术语无线通信设备通常用于表示能够与其他设备或网络进行无线通信(使用无线电信号的通信)的任何设备。术语无线通信设备因此包括例如可以由用户使用用于无线通信的任何设备。该术语可以特别地包括移动终端、固定终端、用户终端(ut)、无线终端、无线传输/接收单元(wtru)、移动电话、蜂窝电话、台式计算机、智能电话等。此外，术语无线通信设备可以包括不一定涉及人类交互的mtc(机器类型通信)设备。mtc设备有时被称为机器对机器(m2m)设备。

图2是示出根据示例性实施例的无线通信设备1的框图。无线通信设备1包括天线布置3、处理电路7以及一个或多个接近传感器5。图1的框图被简化，以便不会由于无线通信设备设计的众所周知但是对于我们的目的而是较不相关的细节而模糊呈现。例如，本领域技术人员将知道，无线通信设备1可以包括连接到天线布置3并且提供从天线布置3传输的信号的一个或多个收发器。

一个或多个接近传感器5被适配成检测和/或测量任何障碍物体2的接近，并且提供传感器输出9，每个传感器的传感器输出9指示障碍物体2的接近程度。传感器输出9可以是连续的或离散的(例如数字的)。对于连续的或离散的传感器输出9，传感器输出9可以指示到障碍物体2的距离。在离散的情况下，传感器输出9可以是二进制的，其意思是它仅指示两个可能的状态：检测到接近或没有检测到接近。一个或多个接近传感器5可以使用传统和商业上可获得的技术，诸如电容、光或红外接近检测。

天线布置3在这里被设计成使得天线布置3的操作可以被控制以便在空间上操纵从天线布置3传输的电磁能量。也就是说，可以选择性地操纵与天线布置3相关联的emf能量，使得其相对于无线通信设备1的取向在一个或多个方向上在较大程度上被传输并且在一个或多个其它方向上在较小程度上被传输。处理电路7操作地连接到天线布置3并且被适配成使用例如一个或多个控制信号11来对天线布置3执行控制。由处理电路7执行的对天线布置3的控制基于传感器输出9，并且处理电路7可以被适配成将电磁能量在空间上操纵远离障碍物体2进入一个或多个其它方向。因此，可以符合emf暴露规定，而不进行功率回退，即不减小无线通信设备1的总传输功率。

图3是示出例如可以由无线通信设备1或者在本文中公开或指出的无线通信设备的其他实施例执行的方法的示例性实施例的流程图。在特定实施例中，该方法的动作可以例如由处理电路7执行或发起。图3的方法开始于从一个或多个接近传感器5获取传感器输出9的动作21。在动作23，控制天线布置3的操作，以基于所获得的传感器输出9在空间上操纵从天线布置3传输的电磁能量。这允许基于接近检测来操纵电磁能量的空间分配。例如，可以将电磁能量操纵远离其到无线设备1的接近被检测的障碍物体2。如果使用若干接近传感器5，则传感器输出9可以与例如定位技术一起使用以估计障碍物体2相对于无线设备1的位置和取向的位置；此后该信息可以用于确定如何在空间上操纵电磁能量。动作21和23当然可以重复任意次数。

当天线布置3包括若干单独的天线时可以使用的电磁能量的空间操纵的一种非限制性技术在本文中称为功率分配。也就是说，传送到天线布置3的总传输功率基于传感器输出9被分配到各种天线。例如，可以向主要在远离障碍物体2的方向上传输的一个或多个天线提供更多的功率，而可以向朝向障碍物体2传输的一个或多个天线提供较少的功率。功率分配在图3中被表示为可选动作23a。

电磁能量的空间操纵的另一非限制性技术是所谓的波束成型。当天线布置3包括允许其相关联的天线波束的操纵的阵列天线时，可以使用波束成型。阵列天线通常包括以规则图案(通常为一维或二维阵列的形式)布置的多个天线元件。阵列天线的天线波束的形状和/或方向可以例如通过选择施加到被提供给阵列天线的天线元件的信号的复数权重(相位和/或幅度调整)来操纵。波束成型在图3中被表示为可选动作23b。

上述过程的优点是，可以满足政府emf暴露规定，而无需诉诸功率回退。然而，可选地，动作21和23中的上述过程可以与功率回退考虑相结合，以在特定情况下进一步增强操作。因此，在可选动作25中，基于可以涉及一个或多个条件的预定义的测试来确定是否要执行功率回退，即减小与天线布置3相关联的总传输功率。

动作25中的测试可以基于所获取的传感器输出9。例如，可以评估障碍物体2的位置/方向的估计的可靠性；并且如果估计不够可靠(例如来自两个或更多个接近传感器5的相互矛盾或不确定的输出)，则进行功率回退作为补偿动作21和23的预防措施。动作25中的测试还可以检测障碍物体2是否具有使得可能难以成功地将电磁能量操纵远离障碍物体2的位置/方向，在这种情况下可以进行功率回退以补偿动作21和23。

在确定在动作25中进行功率回退的情况下，在动作27中执行功率回退。在天线布置3包括多于一个天线的情况下，可以对一个或多个所选择的天线(例如，基于传感器输出9被认为最接近障碍物体2的一个或多个天线)执行功率回退。如可选动作27a和27b所示，功率回退可以是完全的或部分的。在完全功率回退中，所选择的天线的功率被减小到零，而在部分功率回退中，所选择的天线的功率被减小但不是被减小到零。

图4是示出无线通信设备的框图。图4中的无线通信设备被称为1a以表示它是非限制性实现实施例，而图1和图2的实施例是更一般的实施例。图4的实施例旨在说明其中天线布置3包括多个天线的实施例。作为示例，图4中的无线通信设备1a配备有五个天线31-35，其分别朝向无线通信设备1a的前面(纸张向外)、背面(纸张向内)、左侧、右侧和顶部传输。在无线通信设备1a中，作为示例，具体地，一个或多个接近传感器5包括检测任何障碍物体2的接近的四个接近传感器51a-54a。接近传感器51a-54a可以被放置并且被设计成使得障碍物体2的接近的检测能够在所需程度上被辨识。例如，接近传感器51a-54a可以提供二进制输出(检测到/未检测到的障碍物体的接近)或者指示障碍物体2距离例如天线31-35有多远的输出。无线通信设备1a包括处理电路7，处理电路7可以被配置为获取并且处理传感器输出9以确定如何在天线31-35之间分配给定的总传输功率，以便在空间上操纵由天线传输的电磁能量。在图4的示例中，无线通信设备1a包括被配置为执行由处理电路7确定的功率分配的功率分配器13。功率分配器13被配置为根据来自处理电路7的控制指令在天线31-35之间分配来自无线电传输器(未示出)的信号的总传输功率。功率分配器13被配置为根据来自处理电路7的控制指令在天线31-35之间分配来自无线电传输器(未示出)的信号的总传输功率。处理电路7还可以实现如前所述的功率回退选项。

下面的表1示出了传感器输出9如何由处理电路7使用以确定总传输功率(pt)在天线31-35之间的分配的一些纯粹的示例性情况。表1(或扩展版本)可以存储在可读存储器(图4中未示出)中，并且在需要时由处理电路7查阅。表1假定传感器输出9已经被用于首先针对每个天线确定障碍物体2是否处在天线附近。

表1

情况1是当没有检测到任何接近时总传输功率pt在5个天线之间均匀分配(相等共享)的情况。

在情况2中，处理电路7已经推导出天线32与障碍物体2的接近，并且指示功率分配器在其余4个天线之间划分可用功率。

表1的情况3中示出了不均匀功率分配的示例，其中在针对天线32检测到与障碍物体2的接近之后，天线32的传输功率被定向到天线31。还可能发生如下情况：其中针对多于一个天线检测到与障碍物体2的接近。其示例在表1的情况4中说明。

在检测到接近之前和之后，也可以实现任何其他类型的功率分配算法，例如以便最大化覆盖范围或容量性能。

图5是示出无线通信设备的框图。图5中的无线通信设备被称为1b以表示它是非限制性的实现实施例，图5中的无线通信设备1b配备有阵列天线36和37，其中例如，阵列天线37可以是可选的。在无线通信设备1a中，作为示例，具体地，一个或多个接近传感器5包括检测任何障碍物体2的接近的四个接近传感器51b-54b。接近传感器51b-54b可以被放置并且被设计成使得障碍物体2的接近的检测能够在所需程度上被辨识。例如，接近传感器51b-54b可以提供二进制输出(检测到/未检测的障碍物的接近)或者指示障碍物体2距离例如阵列天线36和37有多远的输出。无线通信设备1b包括处理电路7，处理电路7可以被配置为获取并且处理传感器输出9并且确定如何设置阵列天线36和37的波束成型以便在空间上操纵来自阵列天线36和37的电磁能量。处理电路7可以例如被配置为通过适当地选择与阵列天线36和37的天线元件相关联的复数权重来控制波束成型。可选地，无线通信设备1b还可以包括功率分配器13，并且处理电路7可以被配置为使用功率分配器13来实现阵列天线36和37之间的功率分配，作为在空间上操纵电磁能量的附加措施。处理电路7还可以实现功率回退选项。

可以组合图4和图5的实施例。也就是说，可以想到包括如图4所示的一个或多个单独的天线和如图5所示的一个或多个阵列天线的实施例。在这样的实施例中，可以使用功率分配和波束成型两者。

处理电路7可以以普遍存在的常规电子电路技术来实现。例如，处理电路7可以使用具有单独的硬件部件、专用集成电路、可编程电路或其任何组合的电路来实现。处理电路7还可以使用一个或多个数字处理器和具有程序代码的计算机可读存储器来完全或部分地实现，该程序代码可以由一个或多个数字处理器执行以执行由处理电路7执行的一个或多个功能。

图6是示出执行功率分配选项的一个非限制性方法的流程图。如上所述，该选项在天线布置3包括多个天线时是适用的。在动作23a1，获取总传输功率。例如，这可能需要从存储器中的条目读取总传输或者实际确定要使用的总传输功率。在动作23a2，基于传感器输出9确定功率分配方案。功率分配方案是应当如何在多个天线之间分配总传输功率的规定。

用于确定功率分配方案的一种非限制性技术是使用可以存储在存储器上的制表数据。作为示例，制表数据可以与表1相同或相似，以预定的方式将传感器输出9链接到功率分配方案。使用制表数据在图6中表示为可选动作23a21。

用于确定功率分配方案的另一种非限制性技术是使用将传感器输出9链接到功率分配方案的数学模型。可以选择数学模型，例如，目的是最大化覆盖范围或容量性能。除了使用传感器输出9之外，数学模型可以依赖于例如来自无线通信设备与之通信的网络的外部信息。例如，外部信息可以指示从多个预定义的数学模型中选择一个数学模型。使用数学模型在图6中表示为可选动作23a22。

在动作23a3，根据所确定的功率分配方案来在天线之间分配总传输功率。

当然，当适用时，图6的方法可以用本文中公开或指出的任何实施例来实现。

图7是示出用阵列天线实现波束成型的非限制性方法的流程图。在动作23b1，基于传感器输出9来选择波束成型选项。也就是说，基于由传感器输出9提供的关于任何障碍物体2的信息如何成型和/或定向阵列天线的波束的选项。如可选动作23b11所示，这可以包括选择阵列天线的天线元件的复数权重。在动作23b2，例如通过在阵列天线中实现所选择的复数权重，将波束成型控制为对应于所选择的波束成型选项。

当然，当适用时，图7的方法可以用本文中公开或指出的任何实施例来实现。

图8是示出实现功率回退的执行的一个非限制性方法的流程图。在动作271，选择要参与功率回退的一个或多个天线。如可选动作2711所示，可以基于传感器输出9来进行天线的选择。例如，可以选择到障碍物体2的距离小于门限距离的任何天线，或者将其与进一步的考虑一起作为用于选择的候选。在动作272，部分或完全减小与所选择的一个或多个天线相关联的传输功率以减小总传输功率。

当然，当适用时，图8的方法可以用本文中公开或指出的任何实施例来实现。

图9是示出可选地可以用作在本文中公开和指出的实施例中使用的处理电路7的处理电路7a的非限制性实现实施例的框图。处理电路7a是具有为各种目的专门设计的电路的仅硬件替代方案。因此，处理电路7a包括被配置为从接近传感器5获取传感器输出9的电路7a1。处理电路7a还包括电路7a2，电路7a2被配置用于控制天线布置3的操作以基于所获取的传感器输出9来在空间上操纵从天线布置3传输的电磁能量，例如以以上公开或指出的方式。可选地，处理电路7a还可以包括被配置为处理功率回退过程的电路7a3，例如以先前公开或指示的方式中的任一种。

在示例性实施例中，电路框7a1-7a3可以被实现为分离但协作的单元或模块，例如作为物理上分离的操作上连接的电路板。

图10是示出可选地可以用作在本文中公开或指出的实施例中使用的处理电路7的处理电路7b的另一非限制性实现实施例的框图。处理电路7b旨在说明基于数字处理器和软件的替代方案。因此，处理电路7b包括这里作为示例连接到输入/输出(i/o)接口7b6的一个或多个数字处理器7b5。在示例性实施例中，数字处理器7b5可以例如包括微处理器、数字信号处理器、微控制器或其组合。数字处理器7b5被配置用于使用存储在计算机可读存储器(简称为存储器)7b4上的计算机可执行程序代码(简称为代码)来执行功能。因此，存储器7b4包括具有用于从接近传感器5获取传感器输出9的指令的代码7b1。存储器7b4还包括具有用于控制天线布置3的操作以基于所获取的传感器输出9来在空间上操纵从天线布置3传输的电磁能量的指令的代码7b2，例如以以上公开或指出的任何一种方式。可选地，存储器7b4还可以包括具有用于处理功率回退过程的指令的代码7b3，例如以先前公开或指示的方式中的任一种。

以上，已经通过各种实施例描述了本发明。这些实施例仅仅被视为非限制性示例，并且保护范围由所附权利要求来限定。特别地，技术特征不应该仅仅因为其结合示例性实施例被提到而被视为是必不可少的。