CN101588401A - 一种电磁辐射量的统计计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁辐射量的统计计算方法，包括：a.移动终端触发物理层上报自身的无线发射功率信息；b.移动终端对所上报的无线发射功率信息内的发射功率值进行时域积分；c.将通过积分计算所得的结果与预设的阈值进行比较，若所述结果小于所述阈值，则返回步骤b；否则，移动终端发出告警信息提醒用户或执行相关操作甚至强制移动终端关机。采用本发明方法，可有效降低移动终端对人体的电磁辐射的危害。

Description

一种电磁辐射量的统计计算方法

技术领域

本发明涉及电磁辐射的检测技术，尤其涉及一种电磁辐射量的统计计算方法。

背景技术

随着现代科技的高速发展，一种看不见、摸不着的污染源日益受到广泛的关注，这就是被人们称为“稳形杀手”的电磁辐射。电磁辐射污染已被公认为是继大气污染、水质污染、噪音污染之后的第四大公害，现已被列入必须控制的主要污染物之一。

当今社会随着越来越多的电子、通信设备投入使用，已使得各种频率的不同能量的电磁波充斥着地球的每个角落，乃至更加广阔的宇宙空间，可以说，电磁辐射的影响面已经无处不在、无时不在。由于电磁辐射无色、无味、无形，可以穿透包括人体在内的多种物质，人体如果长期暴露在超过安全的辐射剂量下，细胞会被大面积损伤或被杀死，并导致罹患多种疾病。电磁辐射对人的影响程度与辐射强度、频率、作用时间、环境等因素有关，辐射强度越大、辐射作用于人体的时间越长、频率越高，其影响就越大。这里，所述的电磁辐射的频率为国家标准电磁辐射防护规定的100kHz～300GHz范围内的电磁波。

现在随着无线通信技术的发展，移动终端的使用已普及到全球，人们在享受无线通信技术所带来的便利、快捷的个人通信方式的同时，也在承受着电磁辐射对自身健康损害的代价，尤其是来自每天随身携带的移动终端的电磁辐射。以低辐射著称的码分多址(CDMA)制式的移动终端为例，实际测量结果显示，其在天线连接器处发射功率约为24dBm，除去天线效率外，该移动终端辐射功率也在20dBm左右，而与此相比，从CDMA系统的基站接收到的发射功率约为-70～-60dBm之间。从上述实测数据不难看出，在人体附近移动终端的辐射强度远远大于其基站的辐射，两者相差80dB，若换算成功率来看，基站的辐射水平只有移动终端辐射水平的2^-80/3倍，也就是说，基站的辐射功率只是移动终端辐射功率的2的80/3方分之一。由于使用移动终端已经成为现代生活的主要通信方式之一，很多人的工作、生活中已经离不开它，因此，能够尽量地降低和减少移动终端的电磁辐射对人体的危害就显得尤为必要了。

在实际的移动通信系统中，为了降低移动小区内干扰和延长终端电池的使用时间，均采用一定的功率控制协议，包括闭环功控和开环功控方式。一般地，在移动终端随机接入网络的阶段采用开环功控，而在移动终端使用业务的过程中采用闭环功控。基站根据接收到的移动终端的上行功率的情况，通过下发功率控制命令(TPC_cmd)来调整移动终端的发射功率。譬如，在移动终端离基站比较远的地方，移动终端的上行信号路径衰减很大，需要移动终端提高发射功率以提高基站接收机接收到的信号信噪比；反之，如果移动终端离基站比较近时，移动终端不需要发射很强的信号就可以使基站接收机接收到高质量的信号，此时基站就会通知移动终端降低其发射功率。

目前，控制移动终端辐射对人体危害的方式主要是控制比吸收率(SAR)的指标，所述SAR是测量人体在使用移动终端等电子设备时人体单位质量组织所吸收的射频功率大小的单位。但该指标是在实验室环境下的测试结果，体现的也只是移动终端处于最大发射功率情况下的情况，因而反映的并不是真实的网络环境下的实际电磁辐射程度。另外，SAR的单位是瓦/千克(W/kg)，由于物理意义为单位质量的人体组织所吸收或消耗的电磁辐射功率，反映的只是单位时间内的单位质量的人体组织所吸收或消耗的电磁能量的大小，也就是说，SAR指标反映的是单位时间内的电磁辐射危害程度，然而实际上电磁辐射对人体的危害在时间上是有累积效应的，这种积累效应却无法通过SAR这一指标体现出来，因而不能全面直观地反映人体实际受到的电磁辐射量的大小。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种电磁辐射量的统计计算方法，能够统计移动终端在实际使用过程中的电磁辐射量的大小，并提醒用户，从而降低电磁辐射对人体的伤害。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电磁辐射量的统计计算方法，该方法包括：

a、移动终端触发自身物理层上报自身的无线发射功率信息；

b、移动终端对所上报的无线发射功率信息内的发射功率值进行时域积分；

c、将积分计算得到的结果与预设的阈值进行比较，若所述结果小于所述阈值，则返回步骤b；否则，执行步骤d；

d、移动终端发出告警信息提醒用户或执行相关操作。

其中，步骤a之前进一步包括：移动终端发起或接受呼叫，建立与移动通信网络的通信业务链路。

步骤a所述移动终端触发自身物理层上报无线发射功率信息为：通过内部软件或通过硬件节点触发。

步骤a所述移动终端触发自身物理层上报无线发射功率信息为：以预设的时长作为上报周期，并按上报周期触发。

步骤b所述对所上报的无线发射功率信息内的发射功率值进行时域积分为：从触发物理层上报移动终端发出无线发射功率信息的时刻至当前时刻t_c对移动终端的发射功率P(t)进行积分，得到累计的电磁辐射量结果Q(t)。

较佳地，移动终端与网络侧基站的相对位置稳定时，步骤b所述对所上报的无线发射功率信息内的发射功率值进行时域积分进一步包括：增大当前已预设的上报周期值，再对从触发物理层上报移动终端发出无线发射功率信息的时刻至当前时刻t_c对移动终端的发射功率P(t)进行积分，得到累计的电磁辐射量结果Q(t)。

步骤c所述预设的阈值根据网络环境预设。

步骤d所述移动终端发出告警信息提醒用户是单独以文字显示，或图像显示，或以声音告警、或三者任意组合的方式告知用户。

步骤d所述移动终端执行相关操作为：移动终端的发射功率超出预设的阈值时，设置移动终端自行发出指令强制自动关机。

本发明所提供的一种电磁辐射量的统计计算方法，具有以下优点：

1)本发明通过对实际移动通信网络中处于业务活动状态的移动终端的发射功率进行监测，并通过对业务起始时刻到当前时刻内的移动终端发射功率进行时域积分，从而获得电磁辐射对用户的电磁辐射的累计值；当该累计值超过预设的阈值时，对用户进行告警提示，从而降低移动终端电磁辐射对人体的危害。

2)本发明不需要移动终端新增硬件，可以完全通过软件实现，因此实现起来简单易行、容易推广。

附图说明

图1为本发明实施例中无线协议栈分层结构与物理层上报测量信息的流程对照示意图；

图2为本发明实施例中统计计算累积电磁辐射量的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

在第三代移动通信合作伙伴计划(3GPP)的相关协议中规定，移动终端物理层需要测量移动终端的发射功率(UE transmitted power)，移动终端的发射功率作为一种参数主要以事件触发的方式上报给移动网络，也可周期性的上报给移动网络。

图1为本发明实施例中无线协议栈分层结构与物理层获取测量信息的过程对照示意图，图1中虚线右侧部分所示为简化后的无线协议栈分层结构，在Uu口上，无线协议栈按其功能和任务分为物理层、数据链路层和网络层。其中，数据链路层又分为媒体接入控制(MAC)、无线链路控制(RLC)、分组数据汇聚协议(PDCP)、广播/多播控制(BMC)等四个子层。这里，所述PDCP和BMC只存在于用户平面即U平面。在控制平面即C平面，网络层又可分为无线资源控制(RRC)、移动性管理(MM)、连接管理(CM)等子层。

通过业务接入点(SAP)，即图1中虚线右侧层与层之间的椭圆标注部分，不仅使相邻的层或子层之间可以进行通信，不相邻的层或子层之间也可以进行通信，较低的层也可以通过SAP向更高的层提供服务。如：RRC子层可通过SAP对物理层进行控制，以接收物理层上报的测量信息。在RRC连接模式下，发送一条控制/测量消息，即可触发移动终端的测量过程，所述控制/测量消息中可以规定测量对象、测量信息、报告准则和报告模式等。这里，所述报告准则是指以周期性上报测量报告、或以事件作为触发条件上报测量报告两种；所述报告模式是指收到报告消息的作用，分为起证实作用的、起非证实作用的两种。如果报告准则得到满足，即报告时间到或者触发事件出现时，移动终端将以测量报告消息向上层报告其测量结果。

图1中虚线左侧部分所示为物理层获取测量信息的过程示意图，其中，A节点为取得测量样本的测量点，它可以是内部软件的节点，如：控制功率大小的码表的取值；也可以是硬件节点，如：测量元件或相关芯片的测试输出点。B节点为物理层收集各种测量样本数据的输出点，当A节点获取功率大小的方式不同时，B节点处的数据的格式及单位也会有所不同。C节点为物理层的测量样本数据上报给网络层的节点，物理层根据较高层的配置情况对B节点所上报的数据进行过滤和处理后，将C节点所输出的数据格式及单位进行统一；网络层根据应用程序的需要对C节点所输出的数据再进行处理，如：对于测量样本数据上报过程中发生丢失数据的现象，需要按照事先规定的原则进行数据补齐，最终保证D节点所输出的数据为周期离散序列。这里，所述按照事先规定的原则，是指根据测量过程中所丢失数据的前一个测量值或后一个测量值取一个接近的近似值，这个近似值的取值范围在所述前一个测量值与后一个测量值之间。D节点为无线协议栈对运行于上层的应用程序的数据输出节点。

综上所述，本发明方法通过物理层获取测量信息的过程为：通过物理层的A节点即测量点采集样本信息后，将所获得的样本信息通过B节点输出，经过物理层过滤后，再按照配置参数对所获得的样本信息数据进行处理，然后将处理结果从C节点输出上报到网络层，网络层根据标准的参数配置对所收到的上报的样本数据进行过滤和处理，如：可对部分数据进行加权或平均等，最后通过D节点将计算结果输出。

图2为本发明实施例中统计计算累积电磁辐射量的流程示意图，如图2所示，该过程包括：

步骤201：移动终端发起或接受呼叫建立与移动通信网络的通信业务链路。

这里，所述移动终端建立与网络的通信业务链路，是指移动终端作为主叫或被叫通过移动通信网络建立与其他通信设备的业务联系；所述业务可以是数据业务、语音业务或可视业务等。

步骤202：移动终端触发物理层周期性地上报自身的无线发射功率信息。

这里，所述移动终端触发物理层周期性地上报自身的无线发射功率信息，是指移动终端无线协议栈要求物理层每隔τ秒上报一次移动终端发射机的无线发射功率。所述τ的取值可以根据需要预设。

步骤203：对移动终端所上报的发射机的发射功率值进行时域积分。

这里，所述移动终端对所上报的发射机的发射功率值进行时域积分，具体为：将触发物理层上报移动终端所发出的无线发射功率信息的时刻作为起始时刻，即0时刻，并设当前时刻为t_c，对移动终端的发射功率P(t)从0时刻到当前时刻t_c进行积分，可用公式(1)表示：

$Q\left(t\right)={\∫}_0^{t_c}P\left(t\right)\mathrm{dt}---\left(1\right)$

其中，Q(t)即为累计的电磁辐射量即所反映的电磁辐射程度。

由于物理层上报的发射功率信息实际上是周期离散序列，T＝n×τ(n＝0，1，2，3，...，N_c)，其中P(t)＝P(n)，所以公式(1)可以变换为下式表示：

$Q\left(n\right)=\mathrm{\τ}\underset{n=0}{\overset{N_c-1}{\mathrm{\Σ}}}P\left(n\right)---\left(2\right)$

但在实际应用中，还可以在网络层对数据进行进一步的过滤处理，如：只选取部分数据进行积分。由于多数情况下，移动终端与网络侧基站的相对位置不会发生太大的变化，传输介质即空气的物理性质相对也比较稳定，因此移动终端的发射功率不会在短时间内发生剧烈变化，所以在计算过程中并不是所有的发射功率数据信息都会被利用，如：考虑到移动终端芯片的计算负荷不能太大，可以在网络层设置更大的数据上报周期T＝m×τ来简化计算过程，具体为：要求每隔m个数据选取一个上报值进行积分，这样可以减少移动终端的计算量，有效地降低系统的运算负荷。

步骤204：将通过积分计算所得的计算结果与预设的阈值进行比较，若小于预设的阈值，则返回步骤203；若大于等于预设的阈值，则执行步骤205。

这里，所述预设的阈值可以是用户根据网络环境进行设定的数值，也可以是根据国家标准电磁辐射防护规定的指导值进行预设的数值，还可以是根据国际医学组织的相关研究结果进行设定的数值。

步骤205：移动终端发出告警信息提醒用户或执行相关操作。

这里，所述告警信息可以通过移动终端的显示屏进行文字、图像显示，还可以同时以文字、图像伴以声音或单独以声音告警的方式对用户进行提示。

所述移动终端执行相关操作，是指如果当移动终端处于网络边缘或移动信号较差的环境时，移动终端的发射功率值会远远高于移动通信网络信号正常时的发射功率值，此时，用户还可以采取一种更为严格的工作模式设置来预防自身免受来自移动终端的电磁辐射的伤害，具体为：当移动终端的发射功率超出预设的阈值时，设置移动终端可自行发出指令强制自动关机，从而切断电磁辐射源，达到预防用户过度承受电磁辐射的目的。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1、一种电磁辐射量的统计计算方法，其特征在于，该方法包括：

a、移动终端触发自身物理层上报自身的无线发射功率信息；

b、移动终端对所上报的无线发射功率信息内的发射功率值进行时域积分；

c、将积分计算得到的结果与预设的阈值进行比较，若所述结果小于所述阈值，则返回步骤b；否则，执行步骤d；

d、移动终端发出告警信息提醒用户或执行相关操作。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a之前进一步包括：移动终端发起或接受呼叫，建立与移动通信网络的通信业务链路。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a所述移动终端触发自身物理层上报无线发射功率信息为：通过内部软件或通过硬件节点触发。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a所述移动终端触发自身物理层上报无线发射功率信息为：以预设的时长作为上报周期，并按上报周期触发。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b所述对所上报的无线发射功率信息内的发射功率值进行时域积分为：从触发物理层上报移动终端发出无线发射功率信息的时刻至当前时刻t_c对移动终端的发射功率P(t)进行积分，得到累计的电磁辐射量结果Q(t)。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，移动终端与网络侧基站的相对位置稳定时，步骤b所述对所上报的无线发射功率信息内的发射功率值进行时域积分进一步包括：增大当前已预设的上报周期值，再对从触发物理层上报移动终端发出无线发射功率信息的时刻至当前时刻t_c对移动终端的发射功率P(t)进行积分，得到累计的电磁辐射量结果Q(t)。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c所述预设的阈值根据网络环境预设。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d所述移动终端发出告警信息提醒用户是单独以文字显示，或图像显示，或以声音告警、或三者任意组合的方式告知用户。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d所述移动终端执行相关操作为：移动终端的发射功率超出预设的阈值时，设置移动终端自行发出指令强制自动关机。

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