JP2012065321A

JP2012065321A - 無線周波数（ｒｆ）信号制御モジュールと無線周波数信号制御方法

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Publication number: JP2012065321A
Application number: JP2011201971A
Authority: JP
Inventors: wei yang Wen; 文蔚楊; Tae-Wui Song; 大偉宋
Original assignee: MediaTek Inc
Current assignee: MediaTek Inc
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-03-29
Also published as: TW201215202A; US20120071108A1; US9161321B2; CN102438300A; US20120069885A1

Abstract

【課題】無線周波数(RF)信号制御モジュールと無線周波数信号制御方法を提供する。
【解決手段】無線周波数(RF)信号制御モジュールが提供される。RF信号制御モジュールは、検出と制御装置を含み、無線カップリング信号に従って、伝送帯域中の少なくとも一つの無線カップリング値を検出し、検出された無線カップリング値に従って、制御信号を生成して、伝送されるRF信号の送信電力を制御する。
【選択図】図９

Description

本発明は、無線周波数(RF)信号制御モジュールに関するものであって、特に、無線カップリング値の全方位検出が可能で、通信装置の送信電力を制御するRF信号制御モジュールに関するものである。

比吸収率（Specific absorption rate、SAR)は、人体を無線周波数電磁場中にさらした時、人体に吸収される無線周波数(RF)エネルギーを測定する比率である。それは、組織の質量当たりで吸収される電力として定義され、ワット/キログラムを単位とする。SARは、通常、全身の平均値、又は、小サンプル体積(通常、組織の1g、又は、10g)を計算する。計算された値は、人体の体積、又は、質量対電磁波エネルギー吸収の最高レベルである。それは、組織中の電界から計算され、

σはサンプル導電率、| E |は電界強度、ρはサンプル密度を示す。

従来、近接センサーが電子装置に組み込まれて、SAR較正する。一旦、近接センサーが、人体が電子装置に接近することを検出すると、最大RF送信電力が制限される。しかし、近接センサーは単一方向の装置であり、更に多くの方向を検出して較正する必要がある時、更に多くの近接センサーの提供が必要である。
よって、方向制限のない新規設計の送信電力検出と制御方法が強く必要とされている。

特開２００２−３５３７３３号公報特開２００２−０６４３２９号公報特開２０１１−３０６３７７号公報

本発明は、無線周波数(RF)信号制御モジュールとRF信号制御方法を提供し、上述の問題を解決することを目的とする。

無線周波数(RF)信号制御モジュールとRF信号制御方法が提供される。具体例によるRF信号制御モジュールは、検出と制御装置を含む。検出と制御装置は、無線カップリング信号に従って、伝送帯域中の少なくとも一つの無線カップリング値を検出し、検出された無線カップリング値に従って、制御信号を生成し、伝送されるRF信号の送信電力を制御する。

具体例によるRF信号制御方法は、無線カップリング信号に従って、無線カップリング値の変化量を検出するステップと、無線カップリング値の変化量が、所定スレショルドを超過するかを判断するステップと、無線カップリング値の変化量が所定スレショルド値を超過した時、検出された無線カップリング値に従って、伝送されるRF信号の最大送信電力を制限するか、又は、伝送されるRF信号の送信電力のレベルを低下させるステップと、からなる。

本発明により、公知技術の欠点であった方向制限の問題が解決される。

本発明の具体例による通信装置を示す図である。本発明の具体例によるRF信号制御モジュールを示す図である。本発明の具体例による通信装置を示す図である。本発明の別の具体例による通信装置を示す図である。本発明の具体例によるカプラー528を示す図である。本発明の具体例による検出と制御装置を示す図である。本発明の別の具体例による複数の伝送アンテナを備えた通信装置を示す図である。本発明の別の具体例による複数の伝送アンテナを備えた通信装置を示す図である。本発明の具体例によるRF信号制御方法のフローチャートである。

図1は、本発明の具体例による通信装置を示す図である。通信装置100は、少なくとも、トランシーバーモジュール102と無線周波数(RF)信号制御モジュール104からなる。トランシーバーモジュール102は、無線インタフェース(air interface)に伝送されるRF信号S_RFを生成する。RF信号制御モジュール104は、制御信号S_Ctrlを生成して、トランシーバーモジュール102の送信電力を調整して、RF信号S_RFを伝送する。注意すべきことは、本発明の概念を分かりやすくするため、提案される設計に関連する装置だけが図1で示されているが、本発明はこれに限定されないことである。

本発明の具体例によると、RF信号制御モジュール104は、無線カップリング信号S_Coupleを得るか、又は、受信し、且つ、無線カップリング信号S_Coupleに従って、制御信号S_Ctrlを生成する。本発明の具体例中、無線カップリング信号S_CoupleはRF信号S_RFの伝送に対応する。

図2は、本発明の具体例によるRF信号制御モジュールを示す図である。RF信号制御モジュール104は、無線カップリング装置202と検出と制御装置204からなる。無線カップリング装置202は、伝送帯域で、無線カップリング信号S_Coupleを得る、又は、受信し、伝送帯域は、RF信号S_RFを伝送する伝送アンテナとRF信号制御モジュール104間で構築される無線カップリング経路にある(以下の段落で詳細を説明する)。検出と制御装置204は、無線カップリング信号S_Coupleに従って、少なくとも一つの無線カップリング値を検出し、検出された無線カップリング値に従って、制御信号S_Ctrlを生成して、伝送されるRF信号S_RFの送信電力を制御する。

本発明の具体例によると、無線カップリング装置202は、無線カップリング信号S_Coupleを受信するセンサーアンテナにより実現される。本具体例中、無線カップリング信号S_Coupleは、RF信号S_RFの減衰信号である。図3は、本発明の具体例による通信装置300を示す図である。図3で示されるように、トランシーバーモジュール302は、伝送アンテナ324に結合されて、生成されたRF信号S_RFを伝送する。注意すべきことは、ある具体例中、伝送アンテナ324はトランシーバーモジュール302中に整合されているが、本発明は、これに制限されないことである。RF信号制御モジュール104は、検出と制御装置304とセンサーアンテナ326からなる。センサーアンテナ326は、伝送アンテナ324とセンサーアンテナ326間の無線カップリング経路330から伝送されるRF信号S_RFを受信する。本発明の具体例によると、伝送アンテナ324からセンサーアンテナ326の無線カップリングは、全方位、且つ、固定なので、検出と制御装置304は、無線カップリング信号S_Coupleの電力や位相を検出するか、又は、無線カップリング信号S_Coupleに従って、その他の無線カップリング値を検出、及び、監視すると共に、通信装置300に接近する人体がない時、目下の検出された無線カップリング値が、所定スレショルドを超過しているか判断する。無線カップリング値が所定スレショルドを超過していると判断された時、検出と制御装置304は、少なくとも一つの人体が通信装置300に接近すると判断し、制御信号S_Ctrlを生成して、トランシーバーモジュール302の最大送信電力を制限するか、又は、伝送されるRF信号S_RFの送信電力のレベルを低下させる。これにより、人体が無線周波数電磁場中に暴露する時、人体に吸収されるRFエネルギーを減少させることができる。注意すべきことは、本発明のある具体例中、通信装置300に接近する人体がない時、所定スレショルドは、無線カップリング値の可能変化量として設定される。検出と制御装置304は、無線カップリング値の変化量を検出、及び、監視する。無線カップリング値の変化量が所定スレショルド値を超過した時、検出と制御装置304は、少なくとも一つの人体が通信装置300に接近すると判断し、制御信号S_Ctrlを生成し、トランシーバーモジュール302の最大送信電力を制限、又は、伝送されるRF信号S_RFの送信電力の特定レベルを低下させる。注意すべきことは、別の具体例中、通信装置に接近する人体がない時、所定スレショルドは、所定の無線カップリング値、又は、無線カップリング値の可能な変化量のパーセンテージ、又は、絶対値として設定されたり、同じコンセプトに基づいて、別の値として設定されてもよく、本発明は、上述の例に限定されないことである。

本発明の具体例によると、通信装置に接近する人体がないと判断される時、まず、理想的な無線カップリング値、又は、理想的な無線カップリング値の可能な変化量を測定する。例えば、通信装置300に接近する人体がない時、伝送されるRF信号S_RFの電力は23dBmで、受信された無線カップリング信号S_Coupleの電力は-7dBmであり、これにより、理想の無線カップリング経路損失は、(-7-23)=30dBmである。10%マージンが加えられるので、無線カップリング経路損失の所定スレショルドは、33dBmと判断される。言い換えると、検出と制御装置304が、無線カップリング経路損失が33dBmを超過すると判断する時、検出と制御装置304は、少なくとも一つの人体が通信装置300に接近すると判断し、制御信号S_Ctrlを生成して、トランシーバーモジュール302の最大送信電力を制限する。

別の例で、通信装置300に接近する人体がない時、まず、受信された無線カップリング信号S_Coupleの理想的な位相が測定される。位相成分は、受信された無線カップリング信号S_Coupleの虚部から得られる。最適なマージンが加えられて、受信された無線カップリング信号S_Coupleの位相に対応する一つ、又は、それ以上の所定スレショルドを決定する。受信された無線カップリング信号S_Coupleの得られた位相は、所定スレショルドと異なると判断されると、検出と制御装置304は、少なくとも一つの人体が通信装置300に接近すると判断し、制御信号S_Ctrlを生成して、トランシーバーモジュール302の最大送信電力を制限、又は、伝送されるRF信号S_RFの送信電力の特定レベルを低下させる。

本発明の別の具体例によると、無線カップリング装置202は、無線カップリング信号S_Coupleを得るカプラーにより実現される。本具体例中、無線カップリング信号S_Coupleは、RF信号S_RFの反射(又は、リターン)信号である。図4は、本発明の別の具体例による通信装置400を示す図である。図4で示されるように、カプラー428は、伝送アンテナ424と電力増幅器422間に結合されて、RF信号S_RFを伝送する。電力増幅器422はトランシーバーモジュール402に含まれる。注意すべきことは、ある具体例中、伝送アンテナ424もトランシーバーモジュール402中に整合できるが、本発明は、これに制限されないことである。更に注意すべきことは、ある具体例中、カプラーは、電力増幅器422中に整合、又は、プリント回路板に嵌入しているが、本発明は、これに制限されないことである。図5は、本発明の具体例によるカプラー528を示す図である。カプラー528は、電力増幅器422からRF信号S_RFを受信する入力ポート501、RF信号S_RFを出力し、反射(又は、リターン)RF信号S’_RFを受信する伝送ポート502と、反射(又は、リターン)RF信号S’_RFを結合して、無線カップリング信号S_Coupleを生成する結合ポート503と、分離ポート504と、からなる。再度、図4を参照すると、本発明の具体例によると、検出と制御装置404は、無線カップリング信号S_Coupleの電力や位相、又は、無線カップリング信号S_Coupleに従って、別の無線カップリング値(例えば、伝送アンテナ424のインピーダンス)を検出、監視し、通信装置400に接近する人体がない時、無線カップリング値、又は、無線カップリング値の変化量が、所定スレショルドを超過するか判断する。無線カップリング値、又は、無線カップリング値の変化量が、所定スレショルドを超過していると判断される時、検出と制御装置404は、少なくとも一つの人体が通信装置400に接近すると判断し、制御信号S_Ctrlを生成して、トランシーバーモジュール402の最大送信電力を制限するか、又は、伝送されるRF信号S_RFの送信電力の特定レベルを低下させる。これにより、人体が無線周波数電磁場中で暴露する時、人体に吸収されるRFエネルギーを減少させることができる。

図6は、本発明の具体例による検出と制御装置を示す図である。検出と制御装置604は、検出器641、サンプラー642、比較器643、及び、メモリ644からなる。本発明の具体例によると、検出器641は、無線カップリング装置から無線カップリング信号S_Coupleを受信し、無線カップリング信号S_Coupleに従って、無線カップリング値、及び/又は、無線カップリング値の変化量を検出する。例えば、検出器641は、波形と電圧の転換を実行することにより、無線カップリング信号S_Coupleの電力、及び/又は、電力変化を検出する。別の例で、検出器641は、無線カップリング信号S_Coupleの虚部を得ることにより、無線カップリング信号S_Coupleの位相、及び/又は、相変化を検出する。更に別の例で、検出器641は、トランシーバネットワーク中のS パラメータを測定することにより、伝送アンテナのインピーダンス、及び/又は、インピーダンス変化を検出する。検出器641により検出される値S_Vは、更に、サンプラー642によりサンプリングされる。サンプラー642は、例えば、アナログ−デジタルコンバータである。抽出値S_V’は比較器643に送られる。比較器643は、抽出値S_V’とメモリ644に保存される所定スレショルド値THを比較し、比較結果に従って、制御信号S_Ctrlを生成する。注意すべきことは、図6は、検出と制御装置の設計の一例を示し、本発明は、これに制限されないことである。この他、本発明の具体例中、検出と制御装置は専用のハードウェアにより実現されるか、又は、上述の検出と制御装置により実行される機能は、汎用プロセッサにより実行されるソフトウェア命令として符号化され、よって、本発明は、上述の方法に限定されない。

図7は、本発明の別の具体例による複数の伝送アンテナを備えた通信装置を示す図である。通信装置700は、少なくとも、二個の伝送アンテナ724と726からなり、同時に、RF信号を伝送する(MIMOの場合)か、又は、非同時で、RF信号を伝送する(アンテナ選択の場合)。本具体例中、二個の無線カップリング装置706と708が、伝送アンテナ724と726に近接して設置され、それぞれ、無線カップリング信号を検出する。MIMOの場合、伝送アンテナ724と726両方はRF信号を伝送するのに用いられる。無線カップリング装置706と708は、伝送アンテナ724と726に近接して設置され、それぞれ、伝送アンテナ724と伝送アンテナ726に反射する無線カップリング信号を検出する、又は、伝送アンテナ726(又は、724)から伝送アンテナ724(又は、726)を結合する無線カップリング信号を検出する。別の具体例で、アンテナ選択の場合、伝送アンテナ724が、RF信号の伝送に用いられ、伝送アンテナ726がRF信号の伝送に用いられない時、伝送アンテナ726に対応する無線カップリング装置708が用いられて、伝送アンテナ724から伝送アンテナ726を結合する無線カップリング信号を検出する。受信されたカップリング信号は、更に、検出と制御装置704に伝送されて、送信電力を制御する。注意すべきことは、図7は、本発明の概念を明確にするために、内側に設置された多くの通信装置が省略されているが、本発明は、これに制限されないことである。更に注意すべきことは、一つ以上の伝送アンテナがRF信号の伝送に用いられる時(例えば、MIMOの場合)、無線カップリング値(s)は、一伝送アンテナに対応する一無線カップリング信号に従って、又は、複数の伝送アンテナに対応する無線カップリング信号に従って、又は、複数の伝送アンテナに対応する無線カップリング信号の組み合わせ、又は、その他に従って得られる。所定スレショルドを判断する方法は、無線カップリング値を得るメカニズムに基づいて変化する。

図8は、本発明の別の具体例による複数の伝送アンテナを備えた通信装置を示す図である。通信装置800は、少なくとも、二個の伝送アンテナ824と826を有し、同時に、RF信号を伝送する(MIMOの場合)か、又は、非同時にRF信号を伝送する(アンテナ選択の場合)。本具体例中、一無線カップリング装置806は、伝送アンテナ824と826に近接して（又は、それらの間に）設置されて、無線カップリング信号を検出する。例えば、MIMOの場合、伝送アンテナ824と826両方がRF信号の伝送に用いられる。無線カップリング装置806は、伝送アンテナ824と伝送アンテナ826に反射する無線カップリング信号を検出するか、又は、伝送アンテナ826(又は、824)から伝送アンテナ824(又は、826)を結合する無線カップリング信号を検出する。別の例で、アンテナ選択の場合、伝送アンテナ824がRF信号の伝送に用いられて、伝送アンテナ826がRF信号の伝送に用いられない時、無線カップリング装置806が用いられて、伝送アンテナ824から伝送アンテナ826を結合する無線カップリング信号を検出する。受信されたカップリング信号は、更に、検出と制御装置804に伝送されて、送信電力を制御する。注意すべきことは、図8では、本発明の概念を明確にするために、内側に設置された多くの通信装置が省略されているが、本発明は、これに制限されないことである。更に注意すべきことは、本発明のある具体例中、前述のアンテナ選択の場合、RF信号の伝送に用いられない伝送アンテナも、無線カップリング装置として機能し、無線カップリング信号S_Coupleを受信、又は、得ることである。この場合、専用の無線カップリング装置(例えば、図7と図8で示される無線カップリング装置706、708、又は、806)は省略される。

図9は、本発明の具体例によるRF信号制御方法のフローチャートである。初めに、通信装置に対応する無線カップリング値の変化量が、無線カップリング信号に従って検出される(ステップS902)。次に、無線カップリング値の変化量が所定スレショルドを超過するか判断する(ステップS904)。無線カップリング値の変化量が所定スレショルドを超過しない時、対応する通信装置に近接する人体がないと判断し、プロセスが終了する。反対に、RF信号を伝送する通信装置の最大送信電力を制限するか、又は、無線カップリング値の変化量に従って、伝送されるRF信号S_RFの送信電力の特定レベルを低下させる(ステップS906)。注意すべきことは、対応する通信装置に近接する人体があると判断する時、最大送信電力は、対応する仕様により定義される小さい可能値に制限されて、人体に吸収されるRFエネルギーを減少することである。別の具体例中、検出された無線カップリング値に従って、RF信号を伝送する通信装置の送信電力を直接低下させるが、本発明は、これに制限されない。図9で示される工程は周期的に繰り返され、通信装置の送信電力を動的に制御する。

本発明の具体例は多くの方法で実現される。例えば、具体例は、ハードウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせを用いて実現される。当然のことながら、上述の機能を実行する素子、又は、素子の組み合わせは、一般的に、上述の機能を制御する一つ、又は、それ以上のプロセッサと見なされる。多くの方式を用いて、一つ、又は、それ以上のプロセッサを実現し、例えば、マイクロコード、又は、ソフトウェアを用いて、上述の機能を実行する専用のハードウェア、又は、汎用ハードウェアである。

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

100、300、400、700、800 通信装置
102、302、402 トランシーバーモジュール
104 RF信号制御モジュール
202、706、708、806 無線カップリング装置
204、304、404、604、704、804 検出と制御装置
324、424、724、726、824、826 伝送アンテナ
326 センサーアンテナ
330 無線カップリング経路
422 電力増幅器
428、528 カプラー
501 入力ポート
502 伝送ポート
503 結合ポート
504 分離ポート
641 検出器
642 サンプラー
643 比較器
644 メモリ

Claims

無線周波数(RF)信号制御モジュールであって、無線カップリング信号に従って、伝送帯域中の少なくとも一つの無線カップリング値を検出し、前記検出された無線カップリング値に従って、制御信号を生成して、伝送されるRF信号の送信電力を制御する検出と制御装置からなることを特徴とするRF信号制御モジュール。
更に、前記RF信号を伝送するのに用いられる伝送アンテナと前記無線カップリング装置間の無線カップリング経路から、前記無線カップリング信号を得る無線カップリング装置を含むことを特徴とする請求項1に記載のRF信号制御モジュール。
前記無線カップリング装置はアンテナであることを特徴とする請求項2に記載のRF信号制御モジュール。
前記無線カップリング装置はカプラーであることを特徴とする請求項2に記載のRF信号制御モジュール。
前記無線カップリング値は前記無線カップリング信号の電力であることを特徴とする請求項1に記載のRF信号制御モジュール。
前記無線カップリング値は、前記無線カップリング信号の位相であることを特徴とする請求項1に記載のRF信号制御モジュール。
前記無線カップリング値は、前記RF信号を伝送するのに用いられる伝送アンテナのインピーダンスであることを特徴とする請求項1に記載のRF信号制御モジュール。
前記無線カップリング信号は、前記RF信号の減衰信号であることを特徴とする請求項1に記載のRF信号制御モジュール。
前記無線カップリング信号は、前記RF信号の反射信号であることを特徴とする請求項1に記載のRF信号制御モジュール。
前記無線カップリング値は、前記RF信号を伝送するのに用いられる伝送アンテナに対応するSパラメータを測定することにより検出されることを特徴とする請求項1に記載のRF信号制御モジュール。
前記検出と制御装置は、更に、所定スレショルド値を保存するメモリと、前記無線カップリング信号に従って、前記無線カップリング値を検出する検出器と、前記の検出された無線カップリング値をサンプリングして、サンプリングされた無線カップリング値を得るサンプラーと、前記のサンプリングされた無線カップリング値と前記所定スレショルド値を比較して、比較結果に従って、前記制御信号を生成する比較器と、からなることを特徴とする請求項1に記載のRF信号制御モジュール。
無線周波数(RF)信号制御方法であって、無線カップリング信号に従って、無線カップリング値の変化量を検出するステップと、前記無線カップリング値の変化量が、所定スレショルドを超過するか判断するステップと、
前記無線カップリング値の変化量が前記所定スレショルド値を超過する時、伝送されるRF信号の最大送信電力を制限、又は、伝送されるRF信号の送信電力のレベルを低下させるステップと、からなることを特徴とする方法。
更に、RF信号の伝送に用いられる伝送アンテナに結合される無線カップリング経路から、前記無線カップリング信号を得るステップを含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
前記無線カップリング信号は、前記RF信号の減衰信号であることを特徴とする請求項12に記載の方法。
前記無線カップリング信号は、前記RF信号の反射信号であることを特徴とする請求項12に記載の方法。
前記無線カップリング値は、前記無線カップリング信号の電力であることを特徴とする請求項12に記載の方法。
前記無線カップリング値は、前記無線カップリング信号の位相であることを特徴とする請求項12に記載の方法。
前記無線カップリング値は、前記RF信号の伝送に用いられる伝送アンテナのインピーダンスであることを特徴とする請求項12に記載の方法。
前記検出ステップは、更に、前記RF信号の伝送に用いられる伝送アンテナに対応するSパラメータを測定するステップを含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。