CN104718708B - 在无线设备中使用电容式传感器和传输占空比控制的sar控制 - Google Patents

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Abstract

一种提供射频能量吸收比率(SAR)控制的无线设备包括无线发射器、电容传感器以及耦合到所述无线发射器和所述电容传感器的处理器，其中所述处理器用于从所述电容传感器接收第一电容测量、基于所述测量估计人体相对所述装置的相对邻近度、基于所述估计确定一个时间段内所述无线发射器的目标传输时间以及如果在所述时间段内所述无线发射器的传输时间大于所述目标传输时间，在一部分所述时间段关闭所述无线发射器。

Description

在无线设备中使用电容式传感器和传输占空比控制的SAR 控制
相关申请案的交叉参考
本发明要求2012年1月4日由石平(Ping Shi)递交的发明名称为“在无线设备中使用电容式传感器和传输占空比控制的SAR控制(SAR Control Using Capacitive Sensorand Transmission Duty Cycle Control in a Wireless Device)”的第13/343281号美国专利申请的在先申请优先权，该在先申请的内容以引用的方式并入本文本中，如同全文再现一般。
关于由联邦政府赞助的
研究或开发的声明
不适用。
参考缩微胶片附录
不适用。
技术领域
本发明涉及无线终端电磁辐射技术领域。
背景技术
无线通信技术的发展产生了多种无线设备，这些无线设备可用于减少成本和提高性能。通用串行总线(USB)数据卡、无线路由器、平板电脑、电子阅读器或手机(包括智能手机)等无线设备的一项特征在于它们可以使用射频(RF)通信信号与其它无线设备通信，这些RF通信信号可以包括频率范围为约三千赫兹(kHz)到约300千兆赫(GHz)的电磁波。然而，充分接触RF信号可能对人体有害。因此，美国联邦通信委员会(FCC)规定各种无线设备的RF能量输出以限制公众对RF能量的接触。一些FCC规则和/或遵从标准在标题为“处于3kHZ至300GHz射频电磁场的人体的IEEE安全水平标准(IEEE Standard for Safety Levels withRespect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields,3khz to300GHz)”的电气和电子工程协会(IEEE)/美国国家标准学会(ANSI)出版刊物C95.1-2005和标题为“人体处于100kHz至300GHz磁场时射频电磁场的测量和计算的IEEE推荐实施规程(IEEE Recommended Practice for Measurements and Computations of RadioFrequency Electromagnetic Fields with Respect to Human Exposure to SuchFields,100kHz-300GHz)”的IEEE C95.3-2002中进行概述，这些出版刊物均以引用的方式并入本文本中，如全文再现一般。具体而言，各项规则基于多种因素指定RF设备的最大射频能量吸收比率(SAR)，其中SAR可视为吸收体中某点处的每单位质量的RF能量吸收率。进入市场的无线设备必须符合这些规则。因此，为了确保用户安全，需要满足多种SAR要求且尽可能降低SAR。还需要使用用于满足简化开发以及降低成本和开发时间的SAR要求的系统和方法。
发明内容
一方面，本发明包括一种提供SAR控制的无线设备，所述无线设备包括无线发射器、电容传感器以及耦合到所述无线发射器和所述电容传感器的处理器，其中所述处理器用于从所述电容传感器接收第一电容测量、基于所述测量估计人体相对所述装置的相对邻近度、基于所述估计确定一个时间段内所述无线发射器的目标传输时间以及如果在所述时间段内所述无线发射器的传输时间大于所述目标传输时间，在一部分所述时间段关闭所述无线发射器。
另一方面，本发明包括一种提供SAR控制的方法，所述方法包括从电容传感器接收第一电容器的第一电容测量，其中所述电容传感器耦合到无线设备，且所述无线设备包括无线发射器；基于所述测量估计人体相对所述无线设备的相对邻近度；基于所述估计在一个时间段内确定所述无线发射器的目标传输时间；以及如果在所述时间段内所述无线发射器的传输时间大于所述目标传输时间，在一部分所述时间段关闭所述无线发射器。
又一方面，本发明包括一种无线设备，所述无线设备包括无线发射器、用于测量第一电容值和第二电容值的电容传感器以及耦合到所述无线发射器和所述电容传感器的处理器，其中所述处理器用于确定人体邻近所述无线设备、基于所述第一电容值和所述第二电容值识别所述人体位于的多个邻近区域的第一区域、监控一段时间内所述无线发射器的传输时间以及如果所述传输时间大于目标传输时间，禁止一部分所述时间段内由所述无线发射器进行的传输，其中传输时间大于所述目标传输时间无法满足针对位于所述第一邻近区域的人体的一个或多个SAR遵从标准。
结合附图和权利要求书，可从以下的详细描述中更清楚地理解这些和其他特征。
附图说明
为了更完整地理解本发明，现在参考以下结合附图和详细描述进行的简要描述，其中相同参考标号表示相同部分。
图1为一部分RF收发器电路的实施例的示意图。
图2为包括多个电容器的结构的实施例的透视图。
图3为包括多个电容器的另一结构的实施例的透视图。
图4示出了邻近人体的无线设备的图。
图5为一种用于确定适当的占空比和与无线设备的一面关联的电容区域的方法的实施例的流程图。
图6为对应于不同用例的电容区域的示例的实施例的图。
图7为一种用于调整无线设备的占空比和传输功率的方法的实施例的流程图。
图8为同步通信系统中的传输的实施例的时序图。
图9为一种用于在无线设备中提供邻近度检测的系统的实施例的示意图。
具体实施方式
最初应理解，尽管下文提供一个或多个实施例的说明性实施方案，但可使用任意数目的当前已知或现有的技术来实施所公开的系统和/或方法。本发明决不应限于下文所说明的所述说明性实施方案、图式和技术，包含本文所说明并描述的示范性设计和实施方案，而是可以在所附权利要求书的范围以及其均等物的完整范围内修改。
用户设备的用户经历的SAR值可能与以下信息有关：无线设备的传输功率、传输占空比、无线设备和用户之间的距离以及天线设计和屏蔽等其它因素。(术语“传输占空比”或简称“占空比”可能指无线设备的天线传输的一小部分时间，如一段时间或时间段内所测量的。因此，占空比可以是0％到100％的任意百分比。)例如，当收发器输出功率增加，传输占空比增加(因为SAR与每单位时间的总吸收能量相关)，和/或间距缩小时，人体吸收的RF能量增加。另外，在无线设备的设计中，需要尽可能地缩短开发周期并且最大程度地减少开发成本。这些限制表明满足SAR要求的复杂天线再设计或其它复杂硬件再设计是不可取的。因此，如果人体足够邻近无线设备需要调整以满足SAR要求，一种满足SAR遵从标准的策略可以是开发算法用以减少收发器输出功率和/或减少传输占空比。实施减少占空比或传输功率的算法可比其它用于降低SAR的可能系统或方法更加简单。
由于仅当人体足够邻近无线设备时SAR才可能成为问题，所以可能需要检测人体相对于无线设备的存在和相对邻近度。电容式传感可以是一种用于可靠地检测人体相对于无线设备的存在和相对邻近度的方法。可以通过将电容式传感器放置在无线设备内来采用电容式传感。电容传感器可以通过电容中经测量的变化来监控一个或多个电容器中的电容器电极之间的电场中的变化以确定人体相对于无线设备的存在和相对邻近度。另外，不同于光学、红外线或声学传感器等其它类型的传感器，电容式传感器可以基于其介电性来区分各种对象，从而可允许电容式传感器基于人体的介电性来区分人体组织和书本或木桌等非生物体。术语“电容式传感器(capacitive sensor)”和“电容传感器(capacitancesensor)”可以互换使用。
确定SAR控制是否可取的一个因素在于是否启用了无线设备中的天线。图1为一部分RF收发器电路100的实施例的示意图，RF收发器电路100能够指示是否启用了天线110。除天线110外，RF收发器电路100可包括天线匹配电路115、网络匹配电路125、端口130和150以及天线状态电路140，如图1所示进行布置。RF收发器电路100可以是无线发射器的一部分，所述无线收发器包括基带处理器和功率放大器并用于通过RF信号格式化和传输信息。
天线110可以是任意类型的天线，该天线在接收模式时将RF信号转换为电信号并在传输模式时将电信号转换为RF信号。该天线可为单向或双向。天线匹配电路115可以是任意用于(例如，通过阻抗匹配)提高在天线状态电路140和天线110之间移动的电信号的传递效率的部件或电路。网络匹配电路125可以是任意用于(例如，通过阻抗匹配)提高在天线检测电路140和端口130处连接的RF接收器电路之间移动的电信号的传递效率的部件或电路。本文使用的“端口”可以是便于将一条电路连接到另一条电路的任意类型的设备或材料。例如，端口可包括电线上的位置。
天线状态电路140可用于确定是否启用天线110用于发射RF能量。天线状态电路140可包括直流电(DC)电压源141、电阻器142、多个电感器143和148、RF开关连接器144、多个电容器145和147以及接地146。DC电压电源141可以是任意用于向天线状态电路140提供稳定DC电压的部件。接地146可以是任意公共参考点，在天线状态电路140中对来自这些公共参考点的电压电势(voltage potential)进行测量。电阻器142可以是用于在天线状态电路140中提供电阻的任意部件。电感器143和148可以是用于将能量存储在磁场的任意电路部件。电容器145和147可以是用于将能量存储在电场的任意电路部件。
RF开关连接器144可以是用于启动后启用或禁用天线状态电路140中的电路的设备。当RF开关连接器144处于关闭状态时，天线110能够发射RF信号(即，启用或打开天线)。另一方面，当RF开关连接器144处于开启状态时，天线110无法发射RF信号(即，禁用或关闭天线)。如果将匹配的RF插头应用于RF开关连接器144，那么将导致RF开关连接器144处于开启状态，从而使得天线110被禁用。RF信号将路由到/自RF插头而不是天线。在没有应用RF插头的情况下，RF开关连接器144可处于关闭状态。
在端口150处测得的电压提供方式确定天线110是否打开。如果RF开关连接器144处于开启状态，那么在端口150处测得的电压约等于DC电压源141的电压，然而如果RF开关连接器144处于关闭状态，那么在端口150处测得的电压约等于接地146处测得的电压。因此，在端口150处测得的电压在SAR控制算法中是有用的，因为如果天线被禁用，那么SAR控制可能没有必要；SAR控制仅在天线启用时必要。
在其它实施例中，RF开关144和RF插头可能不存在但天线110可具有地脚和RF脚。此类天线在无线设备中很常见，例如，包括倒F天线、平面倒F天线和环形天线。可在没有RF开关144及对应RF插头的情况下实施天线状态电路。在实施例中，可移除电感器148从而断开到接地的DC路径。可以绕过或使用0欧姆电阻器替代电容器145，并且可重新设计匹配电路115以允许DC路径到天线的RF脚(从而连接至接地)。
无线设备可使用电容式传感器来检测人体的存在和邻近度。电容式传感器可包括一个或多个电容器来协助检测存在和邻近度。在一些实施例中，一个或多个电容器可蚀刻在一块绝缘材料(例如，印刷电路板(PCB)或灵活印刷电路板(FPC)中使用的材料)上。图2为包括多个电容器210、220、230的结构200的实施例的透视图。电容器210、220、230可附着于一块绝缘材料240。电容器可位于绝缘材料的不同表面上。例如，电容器210和220附着于表面250和260，电容器230附着于表面250。结构200可以是电容式传感器的一部分，该电容式传感器可位于无线设备内部，且表面250和260可与无线设备的表面对齐。电容器通常为单端类型，仅包括一个电极；或为差动类型，包括两个电极。例如，电容器210包括由空气和/或绝缘材料240隔开的两个电极(使用图形示出)。
电容器中的电极可以是任意形状，进一步如图3中通过包括多个电容器330和340的另一结构300的实施例的透视图所示。如图3所示，结构300可包括第一天线310、第二天线320、第一电容器330和附着于绝缘材料350的第二电容器340。结构300可以是数据卡或其它无线通信设备的一部分，用于邻近度检测。第一天线310和/或第二天线320可以类似于上述天线110，因为天线310和320可传输RF信号用以建立无线连接。第一天线310和第二天线320可彼此独立地或以合作的方式传输信号且可一次经由一根天线或同时经由这两根天线传输这些信号。一般而言，无线设备可包括任意数目的天线，并且无线设备可经由任意彼此独立的天线或以合作的方式传输且可同时经由任意数目的天线或仅经由单根天线来传输这些信号。
第一电容器330和第二电容器340可以策略性地位于结构300，且结构300可位于智能手机等无线通信设备的外形内以允许相当准确和/或有意义的人体存在和邻近度检测。例如，第一电容器330和第二电容器340的定位可相对于与表面360和370对齐的无线通信设备的表面提供相对较好的邻近度检测。
在实施例中，多个电容器(例如，图3中的第一电容器330和第二电容器340)的电容测量可用于确定人体相对于无线设备的存在和估计人体相对于无线设备的邻近度，无线设备包含图3中的结构300。可以采用用于测量每个电容器的电容的标准测试方法。例如，可以采用电容数字转换器(CDC)来测量一个或多个电容器的电容并产生处理器可读取的一个或多个输出。人体的存在可通过改变应用于电容器的电压生成的电场来改变电容器的电容，从而导致了电容的变化。
可使用常规地用于测量SAR的人体模型(即，仿人)进行试验流程。测量SAR的常规流程可使用人头模型，其模拟了人体组织。无线设备相对模型来定位且为该定位确定SAR值。可确定SAR值，例如，通过在模型内移动SAR探针针尖来确定SAR值，并且使用最终的测量来确定均量SAR。无线设备可放置在相对于人体模型的多种环境、方向和位置中用于测量SAR。例如，模型可放置距离无线设备一“面”的特定间距(例如，5mm)处。面还可称为表面，且通过说明性示例，一个立方体具有六个面或表面。在测量SAR的给定位置处，可测量无线设备内的电容式传感器中的电容器的电容值且该电容值与相对于模型的无线设备的位置和最近表面相关联。
图4示出了与人体380邻近的无线设备351。无线设备351可包括位于第一面352上的主天线365和位于第二面353上的辅天线375以及两个或两个以上的电容传感器356。在实施例中，可将主天线365、辅天线375和电容传感器356配置为类似结构300的第一天线310、第二天线320和电容传感器330/340。如本文所述，电容传感器356可以策略性地位于无线设备上，这样电容传感器可收集适当的电容数据，例如实现/促进确定与第一表面352和/或第二表面353相对邻近的人体380。
图5为一种用于确定适当的占空比和与无线设备的一个表面关联的电容区域的方法400的实施例的流程图。方法400可应用于确定具有一根或多根天线的无线设备的电容区域和关联的SAR值。可基于每根天线应用方法400以为每根天线生成电容区域和关联的SAR值。在方法400中，为了说明起见，假设两个电容器用于存在和邻近度确定，那么可以测量两个电容值(每个电容器一个电容值)。或者，可以使用一个电容器或可以使用三个或三个以上的电容器用于存在和邻近度确定。单个电容器可用于具有一定准确性地检测人体的存在和邻近度，但两个或两个以上电容器的测量可更准确地检测邻近度。通常，邻近度检测的准确性随电容器数目增加。
在步骤410，无线设备位于距离人体模型的最近间距处。可对无线设备进行定向，使得特定表面距离人体模型最近。接着，在步骤420，可以测量第一多个电容CX1和CY1。接着，在步骤430，无线设备移动到一个或多个FCC等监管机构指定的(相对于模型的距离和相对方向)位置(例如，无线设备和模型之间的间距为5mm)。也就是说，用例可以考虑相对于人体的无线设备的位置和方向。可将传输功率设置为最大功率PMAX，且可将最大传输占空比设置为100％，这表示最坏情况下的SAR场景。接着，在步骤440，在该位置处的SAR测量为S0。
接着，在步骤441，比较S0和目标SAR值SARTARGET，其可以，例如为该用例的目标SAR值，或，又例如FCC指定的具有一些设计限度的SAR接触限制。如果S0≤SARTARGET，该具体配置不需要SAR控制。如果S0>SARTARGET，减少传输功率(步骤442)直到S0≤SARTARGET。在步骤445，记录传输功率为P0且将传输功率重置为最大功率。可移动无线设备以增加与人体模型的距离，同时保持相对于人体模型的无线设备的方向大致相同。在步骤460，在该位置处测量SAR，且SAR的值表示为S1。在步骤470，确定S1是否小于等于SARTARGET。如果S1不小于或等于SARTARGET，那么该方法返回到步骤450。如果S1小于或等于SARTARGET，该方法前进到步骤480，在步骤480，可为两个电容器测量第二多个电容CX2和CY2(每个电容器一个电容)。
方法400生成以下参数，这些参数对应于一特定用例P0、CX1、CY1、CX2和CY2。可基于这些测量指定电容区域以关联该用例为CX1和CX2之间的第一电容器的测量电容C1和CY1和CY2之间的第二电容器的测量电容C2。以数学方式说明，地区R可以指定为R＝{C1∈(CX1,CX2),C2∈(CY1,CY2)}。
假设P0确实小于PMAX，可减少无线设备的占空比和/或传输功率，这样SAR小于或等于邻近区域的SARTARGET。例如，可以将占空比设置为等于P0/PMAX，这可确保不大于用例的SARTARGET。或者，可通过因数P0/PMAX减少传输功率,这可确保不大于用例的SARTARGET。
对于每个可能用例和对应的SAR测试配置，为每根天线获取一组参数(P0、CX1、CY1、CX2和CY2)。对于具有一根以上天线的无线设备，可以将传输功率P0替换为功率的向量(P0A、P0B……)。当天线同步传输时，可以测试天线以获取同步传输的SAR值，或当天线单独传输时，通过添加从每根天线获取的SAR值可以估计同步传输的SAR值。对于同步传输案例，在步骤442，可以根据每个发射器的优先级和实际设计要求降低一个或多个发射器的功率。
在许多数据应用中，无线传输可以是突发性的，数据在短突发中传输，短突发后为静默期。例如，在IEEE802.11标准(还称为Wi-Fi)，数据传输，例如这些与网络浏览相关的数据传输，可以是突发性的。占空比控制对于用于以突发性方式传输的通信系统而言是优选的，而不是以连续或定期方式传输的通信系统，例如语音传输。对于突发性传输，如果无线信道条件足够好，可以使用功率回退，甚至在功率降低的情况下，可以使用高阶调制。例如，在802.11系统中，如果接收信号强度指示(RSSI)足够大，在对吞吐量产生不利影响的情况下可以使用功率回退。如下所述，当信道质量度量小于阈值时通常可以使用占空比控制，当信道质量度量大于阈值时可以使用功率回退。
图6为对应于不同用例的电容区域500的示例的实施例的图。该图的x轴指示第一电容器的测量值，而该图的y轴指示第二电容器的测量值。电容区域R1至R4对应无线设备的四个不同用例，每个区域由第一电容器的电容范围定义，第一电容器的电容范围由x轴上的值指示，而第二电容器的电容范围由y轴上的值指示。对于无线设备的四个不同表面，电容区域R1至R4可以，例如，对应于相对于人体(例如，用户)的无线设备的一个方向的用例。如果无线设备为智能手机，例如，其中一个表面可以是包括触摸屏的表面，且区域R1，例如，可指示人体相对触摸屏的邻近度。
电容区域RFS对应于无线设备位于自由空间的案例，即任意可能在设备附近的对象对测量电容的影响微乎其微。可以通过将无线设备放置在各种配置中，例如将USB软件保护器(USB dongle)放置在各种笔记本电脑和不同USB插口中，来确定此案例的电容区域RFS。可以采取对每个位置进行多次测量并平均这些测量以生成结果。电容区域RFS可以由CX1，CX2，CY1和CY2定义，CX1、CX2、CY1和CY2为测量的结果。如果设备在该区域内运行，占空比应为100％且传输功率应为最大功率，因为测得的电容指示不存在人体，所以SAR应该不是问题。
电容区域RNU对应于无线设备的“正常使用”，且在理想配置中，RNU和RFS为同一区域。然而，RNU和RFS之间可能存在差异。例如，正常使用可包括放置在木桌上的无线路由器，或旋转到靠近液晶显示器的位置的数据卡。
RNU和用例(R1至R4)之间还可能存在重叠。如果RNU和用例(R1至R4)之间存在明显的重叠，那么电容式传感器可能需要在无线设备内相对于彼此重新放置以减少重叠。
通过遵循方法400中的步骤可以创建每个区域R1至R4，且每个区域将具有关联的占空比和功率回退，可以基于信道条件使用占空比或功率回退。一些区域可以互相重叠。例如，如图6所指示，区域R3和R4互相重叠。重叠的区域表示从测得的电容值确定用例的模糊性。例如，如果测得的电容在图6的重叠区域中，很难确定测得的电容属于区域R3还是R4。如果两个或两个以上的区域彼此重叠，那么来自不同区域的最低占空比和功率回退应与重叠的区域相关联。可以选择最低占空比，因为最低占空比会导致最低SAR值，这确保了无论发生对应于不同区域的不同用例中的哪个用例，都可以满足SAR要求。或者，如果信道条件足够好，可以选择对应于不同重叠区域的最高功率回退，这将导致最低SAR值。
一旦通过上述经验流程确定不同电容区域及对应占空比和功率回退，可将区域和对应占空比/功率回退作为信息表或信息数据库加载到无线设备中的静态存储器中。可以在方法600的实施例中采用该信息用于调整无线设备的占空比和传输功率，其示为图7的流程图。方法600适用于经由单根天线的传输，在仅有一根天线的无线设备或具有多根天线的无线设备中可能发生一种情形，即仅选择使用一根天线用于传输。一种为同时传输的两根或两根以上天线调整传输占空比和功率回退的流程可能更为复杂，此流程将稍后论述。
在每个“控制周期”结束时，方法600开始于步骤610并返回至步骤610。可选择尽量短的控制周期的持续时间以便对用户而言不那么明显，且持续时间不应比SAR测试期间用于确定SAR值的时间量长。方法600的步骤如下选择每个控制周期的占空比和电平。在步骤610，可以确定相对于人体的设备状态和邻近度。设备状态可包括，例如天线是否启用、(如果设备是翻盖电话)电话是否处于开启或关闭状态，和/或(如果设备具有滑动键盘)键盘是否处于滑动位置。例如，可以使用天线状态电路140确定天线状态，如图1所示并已在前面论述。确定相对人体的邻近度包括确定附近是否存在人体，如果存在，确定设备和人体之间的距离以及相对于设备的人体位置(例如，识别用例)。可以使用电容式传感器中的电容测量来作出这些确定。例如，如果使用两个电容器，可以将测量与电容区域比较，如图6，且可以选择与电容区域关联的传输占空比。
接着在步骤615中，可以确定是否需要SAR控制。该确定可基于步骤610中确定的设备状态信息。例如，如果确定在步骤610中天线被禁用，那么不需要SAR控制。又例如，如果确定测得的电容位于电容区域RFS，如图6所示，例如，可能不需要SAR控制，因为该设备被估计为位于自由空间中。然而，如果步骤610中确定测得的电容位于电容区域R1，如图6所示，例如人体被估计为在附近，因此可能需要为功率回退的占空比控制形式的SAR控制。
如果在步骤615中确定需要SAR控制，在步骤625中确定信道质量度量是否低于阈值。信道质量度量可以为接收信号强度，其与无线设备和基站/接入点之间的路径损耗、或SNR/SNIR、对信噪比或信号噪声加干扰比的估计、或提供对无线设备和预期接收器之间的信道条件的良好度的指示的任意其它度量有关。可以不断监控信道质量度量，例如每控制周期一次。基本上，如果信道条件足够好，如步骤625中所确定的那样，那么可以在步骤665至680中采用功率回退。否则，可以在步骤630至660中采用传输占空比控制。为了避免功率回退和传输占空比控制之间的频繁切换，可以实施迟滞。例如，可以使用多个信道质量度量阈值，这样一旦选择了传输占空比控制，在下一迭代中选择功率回退可能会更加困难，反之亦然。以下示例提供了一个图解。在方法600的一次迭代中，如果信道质量度量低于第一阈值，那么可以在步骤630至660中采用传输占空比控制。在下一迭代中，可以使用高于第一阈值的第二阈值。这将确保传输占空比控制(而不是功率回退)更有可能应用于第二次迭代。如果在第一迭代中选择功率回退，那么可以使用带有两个阈值的类似流程确保更有可能在后续迭代中选择功率回退。
如果在步骤625中确定信道质量度量低于阈值，方法600前进到步骤630，在步骤630中，基于步骤610确定的估计的人体邻近度和设备状态确定传输时间定额。可以通过将占空比与控制周期相乘来确定传输时间定额。
接着在步骤635中，可以启动定时器并初始化传输时间计数器。传输时间计数器可计算天线传输时间的运行总和，且定时器可记录时间的运行总和。在步骤640中，传输时间计数器记录天线传输数据的时间。在决策方框645中，确定定时器是否超时。如果定时器超时，这意味着控制周期结束，方法600在步骤610处开始。如果定时器没有超时，方法600移动到决策方框650，在决策方框650中，确定是否超过传输时间定额。
如果超过传输时间定额，那么在步骤655和660中，禁止在控制周期的剩余时间内进行传输。可能存在两种实施方式，在这两种实施方式中可以完成步骤655中的禁止传输。在第一实施方式中，可以采用数据节流(data throttling)。例如，可以充分降低从数据队列接受数据的速率以保证在足够获取目标占空比的时间段内禁止数据传输。在数据节流中，可以在不丢包的情况下降低数据速率。在第二实施方式中，如果接收器正等待来自发射器的数据，控制信号可以用于强制关闭发射器。在“关闭(off)”期间将跳过预定用于传输的数据包。此类实施方式可导致数据包丢失，这可通过例如混合自动重传请求(HARQ)方案等重传方案来恢复。现有通信标准可用于实施第二实施方式。例如，IEEE802.11a/b/g/n实施节能模式，这可用于配置收发器以仅在一段时间内进行传输。在高速上行分组接入(HSUPA)、演进高速分组接入(HSPA+)和长期演进(LTE)系统中可以定义不连续传输且不连续传输可用于无线设备。通过修改低级软件和使用通信标准的标准特性，可以向通信策略的接收设备发送合适的通知以避免包丢失和重传。如果步骤660中的定时器超时，这意味着控制周期结束，方法600在步骤610处开始。
返回步骤615，如果不需要SAR控制，方法600在步骤620继续，在步骤620中，通过使用控制周期持续时间的100％占空比来允许传输。当控制周期结束时，过程在步骤610处开始。
返回到步骤625，如果信道质量度量大于阈值，方法600前进到步骤665，在步骤665中，基于步骤610中确定的估计的人体邻近度和设备状态确定传输功率回退。在步骤670中，可以启动定时器。接着在步骤675中，无线设备在所选电平处传输任意可用数据。在决策方框680中，确定定时器是否超时。如果定时器没有超时，那么无线设备继续在所选电平处传输。如果计时器超时，这意味着控制周期结束，过程在步骤610处开始。
对于具有可同时传输的多根天线的系统而言，用于选择占空比和功率回退的方法可能更为复杂。例如，如果一根天线传输第一类型的业务(例如，语音)且第二根天线传输第二类型的业务(例如，数据)，在控制SAR过程中一种类型的业务可以优先于另一种类型的业务，在这种情况下，相比较高优先级业务，较低优先级的业务可在较低电平或较低占空比处传输以满足SAR要求。如果两种天线协同传输特定类型的业务(例如，多入多出数据传输)，那么可以将每根天线的电平或占空比设置为相同值。
方法600可能没有明确说明在计算占空比过程中为信令或参考信号传输预留的时隙。例如，根据HSPA+和LTE等电信标准实施的系统使用同步传输，其中某些帧和/或子帧(通常称为时隙)为信令、参考和/或控制传输预留。可要求无线设备在预留的时隙期间传输信息。在此类系统中，定时器和控制周期可以和系统时钟和/或系统帧边界同步。无论是否超过传输时间定额，都可以允许预留传输。或者，例如，在预留传输发生之前通过将预留传输的传输时间添加到累加的传输时间使得传输占空比控制可能考虑这些所需的传输，这样算法通过预先阻挡非预留传输来为预留的传输腾出空间。在这种方式下，方法600可适配同步和异步系统以及具有和不具预留传输的时间段。
图8为同步通信系统中的传输的实施例的时序图700，该同步通信系统具有定期预留的传输。该时序图示出了在目标占空比为50％的情况下的传输占空比控制。图中存在两种类型的传输：一种类型涉及系统正常运行所需的定期预留的传输，第二种类型涉及随机数据传输。定期预留的传输可包括系统信息或控制信息。示出了对应于包括十个时隙的固定帧或子帧的持续时间。三个帧/子帧图示为710、720和730。时隙715为随机数据传输的示例，时隙735为定期预留的传输。50％的占空比对应于每帧/子帧的十个时隙中的五个时隙期间的传输。本示例中设计每五个时隙发生定期预留的传输，每个帧/子帧中的第一和第五时隙可为定期预留传输(例如，本示例中的控制传输)预留。
在第一帧/子帧710中，第三随机数据传输之后禁止传输，因为已达到五个时隙(两个时隙用于定期预留传输，三个时隙用于随机数据传输)的定额。禁止期间可以排列或丢弃数据。在第二帧/子帧720中，不必要禁止传输，因为五个时隙的定额无法达到(两个时隙用于定期预留传输，仅两个时隙用于随机数据传输)。在第二帧/子帧720期间可传输第一帧/子帧710期间排列的任意数据。在第三帧/子帧730中，第四时隙之后禁止随机数据的传输，因为预期在时隙735中必须发生一个额外的定期预留传输，这使得总共在五个时隙(两个时隙用于定期预留传输，三个时隙用于随机数据传输)中传输。预先阻挡第五时隙可用的任意数据以为帧/子帧730的第六时隙中的定期预留传输腾出空间。或者，一些应用中，在为控制传输预留的时隙(例如，图8中的每个帧/子帧中的第一和第五时隙)期间，可允许传输数据而不是定期预留传输，例如控制传输。
图9为一种用于在无线设备中提供邻近度检测的系统800的实施例的示意图。系统800包括电容式传感器810，其包括m个电容器CX1820至CXM830(m为整数)和CDC840，CDC840用于测量模拟电容并以数字形式输出测得的电容。
系统还包括n个传感器，标记为传感器-1 850至传感器-n 860，其中n为整数。传感器可在硬件和/或软件中实施，且可用于(例如，使用一个或多个天线状态电路，例如图1中的天线状态电路140)确定无线设备的信息，例如是否启用一根或多根天线。，传感器850至860还可确定：如果设备为翻盖电话，电话处于开启还是关闭状态，和/或如果设备具有滑动键盘，键盘是否处于滑动位置，和/或信道质量度量，例如图7中方法600使用的信噪比或RSSI。
传感器850至860之一能够在特定天线的时间段期间确定累加的传输时间，从而有助于实施图7中的方框640。在不进行物理层或媒体接入控制(MAC)层修改的情况下，可以基于来自收发器或调制解调器的发射器或功率放大器使能信号计算传输时间。使能信号的定期轮询可用于累加总传输时间，这可易于由软件或硬件逻辑实施。或者，在具有一些协议修改的情况下，软件实施方式可确定总传输时间。例如，每个传输物理层包的数目、类型和长度可在一段时间内确定并提供给处理器880和/或上层协议层。可基于该信息确定总传输时间。
电容式传感器810和传感器850至860向处理器880提供输入，这可实施类似于图7中的方法600的步骤，用于确定需要功率回退还是占空比控制。处理器880可以作为一个或多个中央处理器单元(CPU)芯片实施，或者可以为一个或多个专用集成电路(ASIC)的一部分。处理器880可访问存储器870，存储器870可存储电容区域(其类似于图6中的电容区域)和关联传输占空比以及功率回退值以有助于确定出于SAR控制目的应改变传输占空比还是传输功率。
本发明公开至少一项实施例，且所属领域的普通技术人员对所述实施例和/或所述实施例的特征作出的变化、组合和/或修改均在本发明公开的范围内。因组合、合并和/或省略所述实施例的特征而得到的替代性实施例也在本发明的范围内。在明确陈述数值范围或限制的情况下，应将此类表达范围或限制理解为包含属于明确陈述的范围或限制内的类似量值的迭代范围或限制(例如，从约为1到约为10包含2、3、4等；大于0.10包含0.11、0.12、0.13等)。例如，每当公开具有下限Rl和上限Ru的数值范围时，具体是公开落入所述范围内的任何数字。具体而言，特别公开所述范围内的以下数字：R＝Rl+k*(Ru-Rl)，其中k是从1％到100％以1％增量递增的变量，即，k是1％、2％、3％、4％、5％……50％、51％、52％……95％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，还特此公开了，上文定义的两个R值所定义的任何数值范围。相对于权利要求的某一要素，术语“可选择”的使用表示该要素可以是“需要的”，或者也可以是“不需要的”，二者均在所述权利要求的范围内。例如包括、包含和具有等较广义的术语，应被理解为用于支持较狭义的术语，例如由“组成”、“基本上由组成”、以及“大体上由组成”等。因此，保护范围不受上文所述的限制，而是由所附权利要求书定义，所述范围包含所附权利要求书的标的物的所有等效物。每项和每条权利要求作为进一步公开的内容并入说明书中，且权利要求书是本发明的实施例。所述揭示内容中的参考的论述并不是承认其为现有技术，尤其是具有在本申请案的在先申请优先权日期之后的公开日期的任何参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的揭示内容特此以引用的方式并入本文本中，其提供补充本发明的示例性、程序性或其他细节。
虽然本发明多个具体实施例，但应当理解，所公开的系统和方法也可通过其他多种具体形式体现，而不会脱离本发明的精神或范围。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文本所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或合并，或者某些特征可以省略或不实施。
此外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其他系统、模块、技术或方法进行组合或合并。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其他项也可以采用电方式、机械方式或其他方式通过某一接口、设备或中间部件间接地耦合或通信。其他变更、替换、更替示例对本领域技术人员而言是显而易见的，均不脱离此处公开的精神和范围。

Claims (16)

1.一种用于提供射频能量吸收比率(SAR)控制的无线设备，其特征在于，包括：
无线发射器；
电容传感器；以及
耦合到所述无线发射器和所述电容传感器的处理器，其特征在于，所述处理器用于：
从所述电容传感器接收第一电容测量；
基于所述测量估计人体相对所述无线设备的相对邻近度；
基于所述估计确定一个时间段内所述无线发射器的目标传输时间；以及如果在所述时间段内所述无线发射器的传输时间大于所述目标传输时间，在部分所述时间段关闭所述无线发射器；
所述电容传感器耦合到第一电容器和第二电容器，其中所述第一电容测量对应于所述第一电容器，所述电容传感器用于给所述处理器提供所述第二电容器的第二电容测量，所述处理器进一步用于接收所述第二电容测量，且估计相对邻近度进一步基于所述第二电容测量；
所述处理器进一步用于：
基于所述第一电容测量和所述第二电容测量确定人体相对于所述无线设备的存在；
如果确定人体存在，估计所述相对邻近度并基于对相对邻近度的所述估计确定是否需要SAR控制；
如果需要SAR控制，比较信道质量度量和阈值；
如果所述信道质量度量小于所述阈值，确定所述目标传输时间，且如果在所述时间段内所述无线发射器的传输时间大于所述目标传输时间，在一部分所述时间段内关闭所述无线发射器；以及
如果所述信道质量度量大于所述阈值，确定功率回退系数和在所述时间段内以一个功率水平传输，该功率水平为从最大功率经所述功率回退系数衰减后的功率水平。
2.根据权利要求1所述的无线设备，其特征在于，进一步包括存储器，用于存储电容区域和对应目标传输占空比的表，其中所述处理器耦合到所述存储器，确定所述目标传输时间包括使用所述第一电容测量和所述第二电容测量以查找所述表中的目标传输占空比，其中所述目标传输时间等于所述目标传输占空比乘以所述时间段。
3.根据权利要求1所述的无线设备，其特征在于，所述无线发射器包括天线，其中所述无线设备进一步包括天线状态电路，用于生成指示天线是否启用的信号，所述处理器用于接收所述信号且所述处理器用于当所述天线启用时在部分所述时间段内关闭所述无线发射器。
4.根据权利要求3所述的无线设备，其特征在于，进一步包括含第二天线的第二无线发射器，确定目标传输时间进一步基于通过所述无线发射器的第一传输相对于通过所述第二无线发射器的第二传输的优先级，所述处理器进一步用于基于所述估计和所述优先级确定所述第二无线发射器的第二目标传输时间。
5.根据权利要求2所述的无线设备，其特征在于，所述时间段的开始和结束分别与帧/超帧的开始和结束同步，所述处理器进一步用于在为控制传输预留的时隙期间允许数据传输替代控制传输。
6.一种用于提供射频能量吸收比率(SAR)控制的方法，其特征在于，包括：
从电容传感器接收第一电容器的第一电容测量，其中所述电容传感器耦合到无线设备，所述无线设备包括无线发射器；
基于所述测量估计人体相对所述无线设备的相对邻近度；
基于所述估计确定一个时间段内所述无线发射器的目标传输时间；以及
如果在所述时间段内所述无线发射器的传输时间大于所述目标传输时间，在部分所述时间段内关闭所述无线发射器；
进一步包括从所述电容传感器接收第二电容器的第二电容测量，估计所述相对邻近度进一步基于所述第二电容测量；
进一步包括：
基于所述第一电容测量和所述第二电容测量确定人体相对于所述无线设备的存在；
如果确定所述人体存在，估计所述相对邻近度并基于对相对邻近度的所述估计确定是否需要SAR控制；
如果需要SAR控制，比较信道质量度量和阈值；
如果信道质量度量小于所述阈值，确定所述目标传输时间，且如果在所述时间段内所述无线发射器的传输时间大于所述目标传输时间，在一部分所述时间段内关闭所述无线发射器；以及
如果所述信道质量度量大于所述阈值，确定功率回退系数和在所述时间段内以一个功率水平传输，该功率水平为从最大功率经所述功率回退系数衰减后的功率水平。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，确定所述目标传输时间包括使用所述第一电容测量和所述第二电容测量来查找电容区域和对应传输占空比的表中的所述目标传输占空比。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述无线发射器包括天线，且所述方法进一步包括从天线检测电路接收信号，所述信号指示所述天线是否启用，仅当所述天线启用时关闭所述无线发射器。
9.根据权利要8所述的方法，其特征在于，所述无线设备进一步包括第二无线发射器，所述第二无线发射器包括第二天线，确定所述目标传输时间进一步基于通过所述无线发射器的第一传输相对于通过所述第二无线发射器的第二传输的优先级，并且所述方法进一步包括基于所述估计和所述优先级确定所述第二无线发射器的第二目标传输时间。
10.一种无线设备，其特征在于，包括：
无线发射器；
电容传感器，用于测量第一电容值和第二电容值；以及
耦合到所述无线发射器和所述电容传感器的处理器，其特征在于，所述处理器用于：
确定人体邻近所述无线设备；
基于所述第一电容值和所述第二电容值识别所述人体位于的多个邻近区域中的第一邻近区域；
监控一个时间段内所述无线发射器的传输时间；以及
如果所述传输时间大于目标传输时间，禁止一部分所述时间段内由所述无线发射器进行的传输，其中所述传输时间大于所述目标传输时间无法满足针对位于所述第一邻近区域的人体的一个或多个射频能量吸收比率(SAR)遵从标准；
进一步包括与所述第一邻近区域相关联的第一表面和与所述多个邻近区域中的第二邻近区域相关联的第二表面；
所述处理器进一步用于比较信道质量度量和阈值；如果所述信道质量度量小于所述阈值，确定所述目标传输时间，且如果在所述时间段内所述无线发射器的传输时间大于所述目标传输时间，在一部分所述时间段内关闭所述无线发射器；如果所述信道质量度量大于所述阈值，确定功率回退系数和在所述时间段内以一个功率水平传输，该功率水平为从最大功率经所述功率回退系数衰减后的功率水平。
11.根据权利要求10所述的无线设备，其特征在于，进一步包括存储器，用于存储电容区域和对应目标传输占空比的表，其中所述处理器耦合到所述存储器，确定所述目标传输时间包括使用所述第一电容值和所述第二电容值以查找所述表中的所述目标传输占空比，其中所述目标传输时间等于所述目标传输占空比乘以所述时间段。
12.根据权利要求10所述的无线设备，其特征在于，所述无线发射器包括天线，其中所述无线设备进一步包括天线状态电路，用于生成指示天线是否启用的信号，所述处理器用于接收所述信号且所述处理器用于当所述天线启用时在一部分所述时间段内关闭所述无线发射器。
13.根据权利要求12所述的无线设备，其特征在于，进一步包括含第二天线的第二无线发射器，确定目标传输时间进一步基于通过所述无线发射器的第一传输相对于通过所述第二无线发射器的第二传输的优先级，所述处理器进一步用于基于所述优先级确定所述第二无线发射器的第二目标传输时间。
14.根据权利要求11所述的无线设备，其特征在于，所述时间段的开始和结束分别与帧/超帧的开始和结束同步，所述处理器进一步用于在为控制传输预留的时隙期间允许数据传输替代控制传输。
15.一种用于提供射频能量吸收比率(SAR)控制的无线设备，其特征在于，包括：
无线发射器；
电容传感器；以及
耦合到所述无线发射器和所述电容传感器的处理器，其特征在于，所述处理器用于：
从所述电容传感器接收第一电容测量和第二电容测量，所述电容传感器耦合到第一电容器和第二电容器，其中所述第一电容测量对应于所述第一电容器，所述第二电容器对应于所述第二电容测量；
基于所述测量估计人体相对所述无线设备的相对邻近度；
基于对所述相对邻近度的所述估计确定是否需要SAR控制；
如果需要SAR控制，比较信道质量度量和阈值；
如果所述信道质量度量小于所述阈值，确定一个时间段内所述无线发射器的目标传输时间，且如果在所述时间段内所述无线发射器的传输时间大于所述目标传输时间，在一部分所述时间段内关闭所述无线发射器；以及
如果所述信道质量度量大于所述阈值，确定功率回退系数和在所述时间段内以一个功率水平传输，该功率水平为从最大功率经所述功率回退系数衰减后的功率水平。
16.根据权利要求15所述的无线设备，其特征在于，进一步包括存储器，用于存储电容区域和对应目标传输占空比的表，其中所述处理器耦合到所述存储器，确定所述目标传输时间包括使用所述第一电容测量和所述第二电容测量以查找所述表中的目标传输占空比，其中所述目标传输时间等于所述目标传输占空比乘以所述时间段。
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