CN108701898B - 采用多个天线单元的符合emf限制的传输 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于无线通信网络的传输节点(10)。所述传输节点(10)适于利用天线装置(24)的独立可控天线单元进行传输。此外，所述传输节点(10)适于在所述天线单元的不同波束和/或子集之间进行切换，以用于基于与EMF暴露限制有关的传输功率进行传输。还公开了相关的设备和方法。

Description

采用多个天线单元的符合EMF限制的传输
技术领域
本公开涉及无线通信网络中的传输，尤其涉及利用多个天线单元的传输。
背景技术
对于无线通信网络，特别是对于这种网络的传输节点，例如用户设备或终端，适用通常由政府法规定义的电磁场(EMF)暴露限制。这种限制尤其可以与靠近人体使用的节点相关，例如像智能手机这样的用户设备。对于这样的设备，已经表明，在最大可能传输功率方面，当前的6GHz以上的EMF暴露限制比低于6GHz的频率更具限制性。特别地，与限制传输功率(例如，干扰条件)的其他条件相比，可以认为EMF限制的相对重要性对于这样的高频率增加。
发明内容
本公开的一个目的是提供利用具有多个天线单元的天线装置并考虑特别是对于高频的EMF暴露限制(有时简称为EMF限制)来促进传输功率优化的方法。
公开了一种用于无线通信网络的传输节点。所述传输节点适于利用天线装置的独立可控天线单元进行传输。所述传输节点还适于和/或包括切换模块，所述切换模块用于在所述天线单元的不同波束或子集之间进行切换，以用于基于与至少一个EMF暴露限制有关的传输功率进行传输。
此外，公开了一种用于操作用于无线通信网络的传输节点的方法。所述传输节点适于利用天线装置的独立可控天线单元进行传输。所述方法包括在所述天线单元的不同波束或子集之间进行切换，以用于基于与至少一个EMF暴露限制有关的传输功率进行传输。
根据本文描述的方法，能够优化给定时间内传输的功率，从而提供符合EMF暴露限制的良好信令质量。切换具体地有助于使用传输的空间和/或时间扩展来影响每面积、体积或立体角(solid angel)的平均传输功率或能量，特别是涉及相关时间间隔(timeinterval of interest)。传输节点通常必须在操作上符合所有适用的EMF暴露限制和规定。
在天线单元的不同波束或子集之间的切换可以包括使用切换之间不同的波束或子集进行传输。可以按时间顺序执行切换，其中切换之间具有时间间隔(切换时间间隔)。切换时间间隔可以例如是由传输节点预定义和/或配置和/或确定的。切换时间间隔可以确定利用天线单元的特定波束或子集进行传输的时间间隔。在切换时间间隔结束时，可以切换到另一子集或波束，所述另一子集或波束可以用于关联切换时间间隔的传输。切换时间间隔对于不同子集可以不同或相同(在持续时间或时间长度上)。可以根据可以配置和/或预先确定的序列来执行切换。切换可以是周期性的，使得重复地和/或以给定顺序在有限数量(例如，N)的波束或子集之间进行切换。可以基于配置来执行切换，该配置可以由网络或网络节点配置。每个子集可以包括天线装置的多个天线单元。不同子集可以包括不同的天线单元。特别地，可以认为不同子集在至少一个物理天线单元中不同。切换通常可以包括符合EMF暴露限制的传输。
可以通过波束成形产生波束，波束成形可以包括向不同的物理天线单元提供不同的信号以产生波束。不同的波束可以具体在其空间图案和/或立体传输角(solid angle oftransmission)方面不同。利用天线单元的子集的传输可以包括波束成形。通常，可以定义N个波束。对于不同的波束，可以使用不同的天线单元子集，或者可以将不同的信号提供给相同的物理天线单元。在不同子集之间进行切换可以包括在N个波束之间切换。可以例如通过诸如eNodeB或基站之类的网络节点例如经由控制信令预定义和/或预先配置波束。可以认为波束由表示不同波束的码本定义。使用波束成形允许使用传输模式或对应波束的空间分布来降低每面积或立体角或体积的平均传输功率，以符合EMF限制。
通常可以在6GHz或大约6GHz或更高频率下执行传输。该频率可以是用于传输的载波的频率。可以认为在频率范围处执行传输，该频率范围可能受较低频率和较高频率的限制。传输频率可以代表这样的频率范围。频率范围可以对应于载波和/或载波的带宽。
至少一个EMF限制通常可以包括特别适用于传输节点的一个或多个(适用的)EMF暴露限制。符合EMF暴露限制可以取决于一个或多个参数，特别是最大传输功率Pmax和/或典型的或相关的时间间隔T，例如平均时间Tav。EMF暴露通常旨在在(平均)时间间隔Tav上进行平均以确定符合性。EMF限制和/或对应参数可以通过法规来定义。EMF限制可以涉及频率或频率范围，特别是传输的频率或频率范围。对于不同的频率和/或频率范围可能存在不同的EMF限制。EMF暴露限制可以指例如取决于传输的频率而适用于传输节点的所有EMF暴露限制。符合EMF暴露限制通常可取决于最大传输功率Pmax和/或平均时间Tav。
在天线单元的不同子集之间进行切换以用于基于与至少一个EMF暴露限制有关的传输功率进行传输可以包括进行切换，以使得所确定的例如平均和/或最大传输功率(特别是对于面积、立体角或体积和/或在指定时间间隔例如Tav或典型的或相关的时间间隔而言)低于将保证符合EMF暴露限制的确定水平。
可以考虑一种包括如本文所述的传输节点和/或适于执行本文描述的任何方法的无线通信装置。
而且，可以考虑一种包括可以由控制电路执行的指令的程序产品，所述指令当由控制电路执行时使所述控制电路控制和/或执行本文所述的任何方法。
还公开了一种存储介质装置，其存储本文公开的任何程序产品。存储介质装置通常可以包括适于存储指令和/或对应程序产品的一个或多个存储介质例如存储设备。存储介质装置可以是计算机可读的和/或可由控制电路读取的和/或可以连接到和/或是可连接到控制电路或者可以作为其一部分来实现的。存储介质通常可以是易失性或非易失性存储介质，和/或包括闪存和/或只读存储器和/或光存储器和/或磁存储器和/或随机存取存储器和/或缓冲器或高速缓冲存储器等。
传输节点通常可以是终端。终端可以是适于与无线通信网络特别是与可以连接到核心网络的接入网络进行无线通信的设备。终端可以是用户设备和/或用于MTC(机器型通信)的设备，特别是移动电话、智能电话、手持设备、计算机、膝上型电脑、个人数字助理等。接入网络可以包括提供无线通信和/或访问诸如终端的传输节点的无线通信节点。然而，传输节点可以替代地是网络的无线网络节点，例如基站。通常，任何适于本文所公开的(无线)传输的设备都可以被认为是传输节点。传输节点可以是移动的或固定的。
天线装置可以包括多个天线单元，特别是4个或更多个天线单元(在某些情况下可以单独称为天线)。天线单元可以是独立可控的。独立可控的天线单元可以是被提供有与提供给一个或多个其他天线单元的用于传输的信号不同的用于传输的信号(以可控和/或可变的方式)的天线单元，所述不同特别是与定时和/或相位和/或功率和/或极化有关。天线单元可以是例如偶极子单元的物理天线单元或虚拟单元。虚拟单元可以包括到一个或多个物理天线单元的映射和/或表示。天线单元的子集可以包括天线装置的一个或多个天线单元。不同的子集可以在至少一个天线单元中不同。在子集之间进行切换可以包括向不同子集提供用于传输的信号。备选地或另外地，天线单元的不同子集可以表示使用波束成形传输的不同波束。然而，应当注意，通过向天线单元提供不同的信号，可以使用同一天线单元子集来产生不同的波束。
附图说明
提供附图是为了说明和阐明本文描述的方法，并非旨在将范围限于本公开。
附图包括：
图1示出了用于操作传输节点的示例性方法的流程图；
图2示出了示例性传输节点；
图3示出了用于操作传输节点的示例性方法的流程图；以及
图4示出了另一示例性传输节点。
具体实施方式
本公开特别涉及像传输节点这样的无线通信设备管理无线信号发射的空间和时间分布的可能性，以便减小符合电磁场(EMF)暴露限制的最小距离，特别是对于射频(RF)。所公开的方法适合于但不限于在高频带(例如，6GHz或更高)中操作的未来无线通信设备(5G)。
预计例如用于5G技术的未来通信频谱将被扩展到包括6GHz以上的频带。在这些频率下，波长相对较小使得可以使用较小的天线单元，从而开辟了甚至在具有小形状因子的设备(传输节点)例如终端上集成更多天线或天线单元(或天线阵列或装置)的可能性。
在高于6GHz的频率下，当前EMF暴露限制已被证明在来自在人体附近使用的设备的最大可能传输功率方面更具限制性。因此，需要技术解决方案能够保持必要的传输功率水平以确保所需的QoS并保证符合EMF限制。
EMF暴露限制通常旨在随时间平均化。平均时间(Tav)(虽然对于不同的暴露标准是不同的并且依赖于频率)大约为几分钟。通过将身体的给定区域暴露的时间限制为小于Tav，可以减少暴露。这可以通过如本文所述的在子集之间进行切换来实现，例如利用设备中的天线单元的子集以例如提供波束成形，使得每个波束使N个充分分离的组织区域中的一个暴露，以便独立地考虑暴露区域。可以相应地执行在不同子集之间的切换。通过仅在有限的时间量(例如切换时间，其可以是(Tav/N))内采用某一波束进行传输，将降低时间平均暴露水平。当分配的时间结束时，可以由不同的波束进行传输，以此类推，所述传输例如具有相同的切换时间或不同的切换时间。这有利于减少暴露和/或增加总传输功率。
另一种方法是利用N个(分离的)天线或(物理)天线单元(或天线单元的子集)，使得每个(物理)天线单元或天线使单独的组织区域暴露。通过仅在有限的切换时间量例如(Tav/N)内采用特定天线或天线单元(或子集)进行传输，将降低时间平均暴露水平。可以相应地执行切换。应当注意，(单个)天线单元(可以是物理天线单元)表示(具有一个单元的)天线单元子集，并且不同的物理天线单元通常将位于不同的物理位置。
通过所描述的解决方案，在6GHz以上的频率下运行的未来移动通信网络(5G及更高版本)可以利用与当前技术(2G、3G、4G)采用的那些类似的上行链路功率水平，尽管EMF暴露限制的限制性更强。这反过来将允许更大的覆盖范围和容量。
可以考虑能够例如借助天线阵列分别通过利用天线阵列的天线单元的子集(可以认为术语天线阵列和天线装置是同义词)提供波束成形的无线设备(如传输节点)。参考图1，传输节点可以适于传输具有合适的QoS(服务质量)的N个(不同)波束，为此可以认为所得到的局部暴露在空间上是分开的。对于时隙T(切换时间)，可以以特定空间角度(立体角)发生波束的传输，之后允许第二空间角度被传输等等。T可以等于Tav/N，其中Tav是与EMF暴露有关的平均时间。在时间Tav之后，传输可以从第一空间角度循环地重新开始。每个波束传输的最大允许功率是Pmax*N，其中如果连续地由同一波束执行传输，则Pmax将是符合暴露限制的功率。图1中指示了时间范围，例如从时间0到Tav/N，没有时差。
如果使用不同但非常相似的波束并且使相同的组织区域暴露，则这些波束可以被收集到波束组中，并且以上段落可以应用于波束组而不是波束。每个波束表示天线单元的子集，其可以包括用于波束成形的至少2个(物理)天线单元。波束组也可以表示和/或利用具有多个天线单元(物理单元)的天线单元子集，这可以取决于组中波束的数量。
作为备选解决方案，该设备配备有N个天线(代表不同的物理天线单元)，其被放置和设计成使得每个天线的局部暴露可以被认为是在空间上分开的。与上述类似，每个天线传输一个时隙T，之后允许第二天线传输，依此类推。每个天线传输的最大允许功率是Pmax*N，其中如果天线可以连续传输，则Pmax将是符合暴露限制的功率(本文为简单起见，假设其对于每个天线相等)。然而，任何允许符合EMF限制的传输功率可以被认为是传输功率或最大传输功率。特别地，对于不同的波束和/或子集可以存在不同的传输功率，特别是对于不同的波束或子集具有不同的切换时间。
可以通过使用多于一个天线阵列来应用两种方法的混合(N可以是具有空间分离的暴露的波束的总数)。
当来自每个天线/波束的局部暴露不与其他暴露隔离时，该方法也适用，因此允许的传输功率可以低于Pmax*N。
N不一定对应于可用波束的总数。可以选择和使用可用波束的子集来进行传输，例如选择以优化通信性能(即，N不一定对应于固定数量并且可以随时间变化)。
图2示意性地示出了传输节点10，其可以实现为终端或用户设备。传输节点10包括控制电路20，控制电路20可包括连接到存储器的控制器。接收模块和/或发送模块和/或控制或处理模块或传输节点10的任何其他模块可以在特别是作为控制器中的模块的控制电路20中实现和/或可由控制电路20执行。传输节点10还包括提供接收和发送或收发功能的无线电路22，无线电路22连接或可连接到控制电路。终端10的天线电路24连接或可连接到无线电路22，以收集或传输和/或放大信号。天线电路表示具有多个独立可控天线单元的天线装置(例如，可由无线电路22和/或控制电路20控制)。无线电路22和控制它的控制电路20被配置用于与无线通信网络通信，特别是以高频(>＝6GHz)进行通信。传输节点10可以适于执行用于操作本文公开的传输节点的任何方法；特别是，它可以包括对应的电路例如控制电路。本文描述的传输节点的模块可以在对应电路中的软件和/或硬件和/或固件中实现。
配置传输节点可以包括由所配置的节点接收配置数据，该配置数据指示所配置的节点将要采用的设置或设定或配置和/或使所配置的节点进入配置或设置或设定。这种配置可以由网络节点(例如基站或eNodeB)例如通过指示配置和/或配置数据的控制信令来执行。传输节点可以适于和/或可以包括配置模块用于被配置和/或执行这样的配置，特别是基于从网络或网络节点接收到的配置数据。网络节点可以适于和/或可以包括配置模块，用于执行这样的配置和/或可以执行这样的配置，例如通过传输对应的配置数据。预定义的信息和/或数据可以存储在传输节点和/或相应控制电路可访问的存储设备中。
传输节点通常可以包括电路，例如控制电路和/或无线电路和/或天线电路，其可以实现空中接口特别是毫米波空中接口。控制电路通常可以包括处理电路例如一个或多个处理器和/或例如微控制器的控制器。可以认为控制电路可以包括和/或连接到或可连接到存储电路例如一个或多个存储设备。存储设备可以包括易失性和/或非易失性存储器例如随机存取存储器和/或只读存储器和/或闪存和/或光存储器和/或磁存储器，或通常可由控制电路和/或对应处理电路读取的任何类型的存储器。无线电路通常可以包括用于发送和/或接收无线信号的电路，例如一个或多个收发器和/或接收器和/或收发器。无线电路可以包括检测器和/或放大器和/或采样器和/或滤波器和/或通常合适的用于处理信令的电路或接口。天线电路通常可以包括一个或多个天线单元和/或相应的设备(例如，前置放大器和/或无线电路的接口)。控制电路通常可以适于和/或连接到和/或可连接以控制无线电路和/或天线电路。无线电路可在操作上连接到或可连接到天线电路。
图3示出了用于操作传输节点的示例性方法的流程图，该传输节点可以是本文描述的任何传输节点。该方法可以包括动作TS10：在天线装置的天线单元的不同子集之间进行切换，以用于基于与至少一个EMF暴露限制有关的传输功率进行传输。
图4示出了示例性传输节点，其可以具有本文描述的传输节点的任何特征。传输节点包括用于执行动作TS10的切换模块TM10。
对于本领域技术人员显而易见的是，本文描述的示例不旨在限制所描述的方法的范围，而是用于解释这些方法。

Claims (9)

1.一种用于无线通信网络的传输节点(10)，所述传输节点(10)适于利用天线装置(24)的独立可控天线单元进行传输，所述传输节点(10)适于在所述天线单元的不同波束和/或子集之间进行切换，以用于基于与至少一个EMF暴露限制有关的传输功率进行传输，其中所述传输节点(10)被配置为在有限量的切换时间内采用天线单元的特定波束或子集进行传输，并且当所述切换时间结束时，所述传输由天线单元的不同波束或子集进行，并且其中所述切换时间等于Tav/N，其中Tav是与EMF暴露有关的平均时间且N是由所述传输节点(10)传输的具有合适的服务质量QoS的波束的数量。
2.根据权利要求1所述的传输节点，其中，利用天线单元的子集的传输包括波束成形。
3.根据权利要求1所述的传输节点，其中，传输以大约6GHz或更高的频率执行。
4.根据权利要求1-3中的一项所述的传输节点，其中，符合所述EMF暴露限制取决于最大传输功率Pmax和/或平均时间Tav。
5.一种用于操作用于无线通信网络的传输节点(10)的方法，所述传输节点(10)适于利用天线装置(24)的独立可控天线单元进行传输，所述方法包括：在所述天线单元的不同波束和/或子集之间进行切换，以用于基于与至少一个EMF暴露限制有关的传输功率进行传输，其中所述传输由天线单元的特定波束或子集在有限量的切换时间内进行，并且当所述切换时间结束时，所述传输由天线单元的不同的波束或子集进行，并且其中所述切换时间等于Tav/N，其中Tav是与EMF暴露有关的平均时间且N是由所述传输节点(10)传输的具有合适的服务质量QoS的波束的数量。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，利用天线单元的子集的传输包括波束成形。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，传输以大约6GHz或更高的频率执行。
8.根据权利要求5至7中的一项所述的方法，其中，符合所述EMF暴露限制取决于最大传输功率Pmax和/或平均时间Tav。
9.一种无线通信装置，包括根据权利要求1至4中的一项所述的传输节点(10)。
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