TWI252703B - Method and apparatus for detecting received radiation power - Google Patents

Description

1252703 九、發明說明： 發明所屬之技術領域 本發明有種射功率的方法與裝置。本發明特·有關一 種方法與裝置，用來監測從周圍基地台所產生的輻射功率。 先前技術 許多有關行動電話輻射的學術研究報導都推測高速無線資料網路對 人體健康的影響，小至_，A致麵4於寬頻分碼k存取(聰触_ Code Division Multiple Access; WCD祖)系統支援多媒體服 料流量’而成為第王代恤㈣麵^冲通信系統中極普遍的一種無線 通^系統。可是WCDMA系統的基地台所發射出的輻射功率，遠大於傳統 的分碼多工存取(CDMA)系統以及泛歐數位式行動電話系統(Gi_ s_m for Mobile Communication ; GSM) 〇由於WCDMA系統中頻率帶不會被重 複利用，因此可以利用其寬頻無線電波傳遞大量的資料。相對應下，因為 GSM的基地台有頻率帶重複利用的限制，而不能夠發射太強功率的手機信 號。前十年中行動電話用戶量以及用戶密度有顯著的成長，造成輻射功率 密度的增加。 在某一特定觀測點所接收到的無線電信號強度指標(Received Radi() Signal Strength Indicator ;RSSI)資料，也會隨著時間，藉由一些如天氣變化、 阻隔物、或由於山丘或大樓造成折射、或反射等干擾而受影響。這些干擾 中，有些會迅速的消除，也有些會持續幾個小時或是永久的影響著接收信 號的強度。也就疋㊂兄’在某些地點’輕射功率會因為各種干擾而高低起伏， 0535-A20228TW(N2)；A03617；SNOWBALL 5 1252703 因此所接收的輻射功率有時候高過平均值。

一第1圖描述位於明基WC實驗室接收區中基地台編號975的RSSI 、料(HSSI值可以被用來估測接收到之韓射功率)分佈圖，其中垂直座標(γ 軸)代表功率測量值之次數，而水平軸^轴)則代表所測量的賴射功率值 (dBm) °如第1圖所示，所有的咖絕對值都在58.2dBm到84.6dBm的範 圍内’即接收之咖值的範圍為_58.2dBm到-84.6dBm。全部讀信號的 平均值為-67dBm’可是也有少數的咖信號高於德瓜。這樣高於截功 的RSSIU虎強度至少比平均信號強度高過七倍。第工圖的分佈醜示，測 量時間中有不少時間測量到的信號比平均輻射功率高至少兩倍，即顧值 大於-64dBm。 根據許多有關輻射的研究，人類處於高輻射功率的環境下是極為危險 勺雖…線肩路服務提供業者對每一個基地台所發射的輻射功率有一定 的控s T疋亚不保證在一個特定地區中，集合所有基地台發射的輕射功 率永遂在所痛無害鮮内。各無線網路服舰供業者通常只專注於本身 的鹏核’而不考慮到集合所有其他業者提供的輻射功率是否小於對人 體無告的標準，於觀察點附近的每個基地台，對於該觀察點都佔總輕射 功率-部分的比例。各基地台貢獻的輻射功率的比例也都不同，就像如先 刚所途的’見頻通#系統發射的輻射功率比其他通信系統更大，以及涵蓋 較大區域的基地台也比涵蓋較小_的基地台(又稱為徽小細胞基地台^ 射較大的輻射功率。在較高人口密度的地區中，由於服務提供業者需要提 供較多的基地台以支援較大的需求量，平均輻射功率也會較高。另外，

0535-A20228TW(N2)；A03617；SNOWBALL 6 1252703 在一特额_輻射功_各種干擾而波動，他接 輻射功率也會有極大的差異。 、 ，除此之外’同—地區中，也會有其他無線通信網路會產生其他的輕射 力率例如’&供無線區域網路(^〇以1 过w她林从 、 、監牙、超寬頻 ⑽㈣糾㈣、峨$、w幽㈣帽細線服務提 供業者。各健距離無線電驗緒發射對某—定點㈣翻功率值都 有一定的«。而FCC僅規定了各種基地台_功率大小，並沒有規〜 同地區内全部基地台的數目、或是同地區内的總輕射功率值。 疋 因此，在某-特定觀測點的輻射功率可能比其他觀測點高出許多，且 在一天中某些時刻，該特定觀測點測量的輻射功率又會因各種干擾，比並 =繼高。當進入這嫩地區時，人類暴露在高細的機率將大: 所以當人們進人這種高輻射聽時，最好能隨時被告知目前 _的觀巾。㈣梅料，的物功铜，整辦 、所有輪純麵必麵·。賴分析时崎湘彳餘號的功效 過隨時攜帶麟分析賴測厢輻射功率是不切實際的解決方法。 發明内容 有舰，本發明的目的就在於當周圍麵射超過—個事先設定的安全 值％，自動給予使用者警告。為達成上述 ，本發明提供一種輻射偵測 裝置，可量顯鋪辨值 ]里值超過預設安全值時，馬 上!X佈警告告知使用者。本發明之姉侧 射功率對人類潛在的影響。 、以保護使用者免於高輕

0535-A20228TW(N2)；A03617；SN〇W8ALL 7 1252703 本發明揭露的輻射偵測裝置可以安裝於支援無線語音或/及資料通信 的行動設備中，如手機或個人數位助理(Personal Digital Assistant; ^ 本發明之輻射領測方法利用行動設備可取得的資料，包括如行動國家碼 (Mobile Country Code，MCC)、行動網路碼(Mobile Network Code ; MNC)、 及位置區碼(Location Area Code ; LAC)等行動資訊、藉由基地台選擇與重選 所測里的服務基地台及鄰近基地台的奶幻值、以及許多行動設備已具 備的位置歸轉目·動設備所在錄，紐_爲設備触到的總輕 射功率。將本發明實施於行動設備的最大優點就是避免額外需要-台輻射 韻測裝置，目為目前摘設備，齡機來說，已經具擁大的持有率。因 此藉由在行_備中加添此功能，可以充分利用行動設備原有的功能，達 到經濟效益。 本發明提供一種侧並估計行動設備所接收到的輕射功率的方法。行 動設備首細肋建驗置服務魏，如辅助全球定位統(AssistedGi〇bai Positioning System ; AGPS)，提供行動設備的目前位置。行動設備接著根據 服務紐台產生-個基地台组合與基地台相關資訊。而基地台，组合舆基地 台相關資訊係以服務基地台的位置資訊作為搜尋索引，從資料庫搜尋而 得。延些位置資訊包括服務基地台的行動國家碼(M〇bile C〇unt^ ewe ; MCC)、行動網路碼(Mobile Network Code ; MNC)、以及位置區碼(L〇cati〇n Area Code ’· LAC) ’而這些位置資訊係原本用作判斷細胞選擇與重選所需的 廣播資訊。資料庫憎存著每-個基地台的—組基地台資訊，而各組基地 台資訊包括MCC、MNC、LAC、基地台辨別號碼、功率值、經度、緯度、 0535-A20228TW(N2)；A03617；SNOWBALL 8 1252703 南度、以及其他對應該基地台的相關資訊。此資料庫可在啟動前，於離線 狀態中被建立，其内容也可被下載至攜帶式辅助記憶體裝置中或藉由血線 封包資料協定存取。 在知到與位置貧訊對應之基地台的基地台資訊後，根據行動設備的目 ir位置，·基地台組合縣地台資訊，計算摘設備與基地台組合内各 基地台之嶋輯，並料算出來的麟代人__先設定算式，以估測 總輻射功率。此減設定算式為總輻射神與計算出的距離之間的關係。 而輻射功率可由接收端與傳送端之職離的平方反比估測出^因此由行動 設備接收之總輻射功率為對應各鄰近基地台的輻射功率的總合。如果估測 的總輻射功率比最小安全值更大，則通知警告行動設備用戶，指出目前周 圍的輻射值可能會造成危險。 如果行動電話之位置改變並不造成基地台組合的變更時，則獲取行動 設備的新位置以更新目前位置，並根據行動設備的新位置更新總輕射功 率。如果位置改變會造成基地台組合的變更，則必須以新的位置資訊，在 資料庫中重新搜尋’得到新的基地台組合。這裡的位置改變代表行動設備 進入一個新的細胞範圍内，並得到一組新的Mcc、_c、以及LAC值。 本發明也可以實施在當行動設備進入一個被許多LAC<或細胞)涵蓋 的地區。這時，會藉由從廣播系統訊息得到的LAC，導出其他鄰近的LACS。 基地口、、且曰口此會包括更多的基地台，因為目前位置的總幸昌射功率為更多 基地台貢獻的。可是有些基地台組合中的基地台距離行動設備太遠，因此 將被假設為對總輻射功率沒有影響。為了簡化計算，對應各基地台的距離 0535-A20228TW(N2)；A03617；SN〇WBALL Ο 1252703 會因此與-翅先決定的距離比較’而距離較遠的基地台，即比較結果比 預先決定義_長的基地纟，將會從基地纟齡巾酬除。行動設備中 的協定疊__ staek)會持續的測量服務細胞與隔壁細胞所發出的輕射功 率’以供細胞選擇與重選作業。因此測量的輻射值會用來储估測的㈣ 值’以顧慮到即時干擾效應。行動設備首先得到包括服務基地台在内的一 組監控基地台，並測量以及計算這些監控制基地台的總輻射功率。藉由搜 尋資料庫’紐減地雜基地心合中齡，骑免同樣祕地台同時 被測量又計。最後，將剩量之輻射辦與_先設定算式算出的估 測輻射功率結合為總輻射功率。 由於有一先干擾影響只在很短的時間内出現，因此輕射侧裝置不能 對這些快速衰弱干擾太過織。因此本糾提供—種方法，糊整輕射功 率偵測的敏紐’糊-個計㈣來數算總練功率超過預設最小安全值 的連續次數，如料數⑽數目大於鱗於—贿忍鮮，才警告使用者。 此容忍標準可由使用者自己設定， 的敏感度。 而越N的容忍標準代表對干擾有著越低 本發明提出__罐置齡執行上縣發3狀輻射侧方法。輕 射偵測裝置可齡餅行統射，衫麵射辨超射料的安全值 時，發出警告。 為了讓本發明之上述和其他目的1徵、和優點能更明顯易懂，下文 特舉-較佳實補，並配合所_示，轉細朗如下。 0535~A20228TW(N2)；A03617；SNOWBALL 10 1252703 實施方式 第2圖描述一個用戶攜帶著行動設備22,從提供無線通信服務的細胞 24移位至細胞26的範例。行動設備22 —開始位於位置A，並連線至基地 台B1。假設行動設備22包括了本發明之輻射偵測裝置。依照本發明第一 實施例的輻射偵測與估計方法之說明如下。 第2圖的行動設備22自動取得支援相同通信協定及射頻(RF)頻寬的 一個地域内的行動國家碼(Mobile Country Code ; MCC)、行動網路碼(Mobile Network Code ; MNC)、以及位置區碼(Location Area Code ; LAC)。MCC、 MNe'LAd#在M務地區内廣播給每一個行動設備的細胞資訊中，而行 動設備利用這些細胞資訊執行位置登錄。無線通信協定的細胞選擇與重選 演异法可以偵測行動設備位置，並可辨識一個最靠近的基地台。如第2圖 所示’位於位置A的行動設備22係在基地台B1涵蓋的服務地區内（即細胞 24)，因此行動設備22會接收到與基地台B1相關的MCC、MNC、以及LAC。 行動δ又備22的資料庫儲存了多筆紀錄，每筆紀錄包括施尤、mnc、 LAC、基地台ID、功率值、經度、、緯度、高度、以及其他資訊，此資料庫 可在啟動前就被建立。資料庫的内容可被額外的下載到一個可攜式辅助記 fe體裝置或透過無線封包資料協定存取。當行動設備22得到mcc、MNC、 及LAC的值後，會以這些值當作資料庫的搜尋索引，用來找出所有鄰近的 基地台，以及這些基地台的對應位置以及發射功率資訊。例如，從資料庫 找出N筆資料，都具有相同的Mcc、mnc、以及LAC值，而這每一筆資 料都代表著一個對應的基地台，並包括其功率、位置、與其他資訊。這些 0535-A20228TW(N2)；A03617；SNOWBALL 11 1252703 對應的基地台在這裡被稱做基地台組合，這些基地台被認為是最靠近行動 設備的’亚且對行動設備來說，發射的幸昌射比其他基地台更強。 k資料庫_基地台組合後，下_個步驟為取得行動設備加⑽的 目月位置’才可以計算行動設備22與基地台組合中每一個祕台之間的距 離。基地台⑽的位置資訊包括經度、緯度、高度，啡(卿，顺切，顺⑽ 可由資料縣得，而行動設備22的錄收咏刺，啦胸可纟行動設備 22本身的定位功能取得。行動設備a與基地台雨之間的距離因此為 {[x(m)-x⑽))f+[y(m)方(B⑼]2 都已提供定位服務的功能，而其中最著名的提供位置服務的系统為全球定 位系統(Global Positioning System ; GPS)，利用衛星取得目前位置，其準確 度通常最多距離實際目標5公尺遠。 s行動δ又備22與基地台組合中各基地台的距離被計算出來後，總輻 射功率就可以按照這些距離被估測。接收信號強度與相隔距離的平方成反 比，因此距離遠大，其信號強度就會越弱。輻射功率係按照接收信號強度 而估計的。下面的算試代表從基地台Β1傳來，並且在與基地台B1間隔距 離為D的地點接收到的輻射功率。 P=C(B1)*(1/D2) C(B1)為基地台B1的一個常數，係由基地台Bi的功率值衍生出的。 將之逆计鼻的距離代入此异式’從基地台發射的幸畐射功率為： P=C(B 1)* {1/{ [x(m>x(B 1 )]2+[y(m>y(B 1 )]2+[z(m>z(B 1 )]2}} 如果基地台組合中包括了 N個基地台，總輻射功率p(t〇tal)為：

0535-A20228TW{N2)；A03617；SNOWBALL 12 1252703 其中行動設備m與基地台B(i)目前的位置分別由 L(m)={x(m)，y㈣，z(m)}以及 L(B(i))={x(B(i))，y(B(i似 總輻射功率P(total)會與一個最小安全值比較，如果p(t〇tal)比較大， 代表位置L{x(m)，y(m)，z(m)}的輻射量可能過大。行動設備22因此會發出警 告訊息。 如果行動設備22位置改變後，仍然是在相同基地台組合的範圍内， 只需要更新行動設備的最新位置。例如，當行動設備從位置A移至位置B， 他仍處於細胞24中，因此MCC、MNC、以及LAC的值都没有改變。輻射 偵測裝置因此不必重新在資料庫做搜尋，因為基地台組合不會變。如果位 置改變會變更基地台組合，_侧裝置就必驗新請求制—組新的 MCC、MNC、以及LAC，並重複所有估計的運算。如第2圖所示，當行動 設備22從移至位置C時，會與不同的基地台(即B4)連線，因此㈣值將 會改變。 第4圖為根據本發明第二實施例描述韓射功率估測方法的流程圖。第 二貫施例考慮到當行動設備處在一個被許多LACs(即細胞)涵蓋之地區的情 況。如果行動設備所在地騎信服務係由多健地台所涵蓋的，翻單一 的LAC健基地台組合職柯能不解確。因此從廣齡龜息得到的 LAC則被用來找出其鄰近的LACs。實施上，可以利用另一個資料庫，藉 -個LAC核其鄰近的LACs。第二實施射，基地台组合巾將包含更 的基地台，可是為了維持相同的效果，只考慮—部分的基地台來估測招 功率。而被選擇的基地台為最靠近行動設制基地台，而距離較遠輸

0535-A20228TW(N2) Ά03617"SNOWBALL 1252703 台責備假設鱗總輻射功率無太大影響。·預先設定的—個距離s將被 用來判斷基地台是否夠接近行動設備，如果距離比s大，則此基地台所發 射的輻射將被忽視。 弟5圖為«本發明第三實施鑛賴射辨侧方法的流程圖，估 測程序中更考慮軒擾的影響。行練備的協定疊為了隨時進行細胞轉移 (細胞重選），因此會持續的對服務基地台與鄰近基地台測量其接收&观 值。測量到的咖值與利用先前算式計算出來的值會有差別。如第工圖所 不’ RSSI值可能遠遠大於平均值。因此為了將干擾考慮在本發明中，當基 物議率可被行動設備測量到(這些基地台被稱為監控基地台），將以測 量到的值縣’其他無法被測量到地㈣仍是以算式絲計其輕射功 率。這裡觸觀意，必驗上述之基地纽合更新，使之不包括被監控 的基地台，因為不必再以算式估計監控基地台的輕射功率。 由於干擾包括了許多種類，有些干擾只會出現—陣子，而其他的干擾 則會有較長的影響。因此本發明提供一種方法，用來調整韓射功率侧方 法的敏感度，利用計數器來鮮總輻射功率大於最小安全值的連續次數， 並只有當此連續次數大於或等於—個容忍指數時，才發佈通知警告使用 者。容臟取<，爾財設定，只有#輻射功糊了次超過預 設最小安全值，輻射翻裝置才麵 雖咖

何4白此技勢者，在不脫離本翻之精神和範_，當可作些許之更_ _，因蝴㈣纖邮咖增__梅鱗。/、 0535-A20228TW(N2)；A03617；SNOWBALL 14 1252703 【圖式簡單說明】 第1圖描述位於明基WTC實驗室接收區中基地台975的RSSI資料 分佈圖。 第2圖描述行動設備在無線通信系統中改變其位置。 第3圖為根據本發明第一實施例描述輻射功率估測方法的流程圖。 第4圖為根據本發明第二實施例描述輻射功率估測方法的流程圖。 第5A〜5B圖為根據本發明第三實施例描述輻射功率估測方法的流程 圖。 【主要元件符號說明】 B1-B4〜基地台； 22〜行動設備； 24、25、26〜細胞。 0535-A20228TW(N2)；A03617；SNOWBALL 15

Claims (1)

1252703 十、申请專利範圍： 種偵測並估计輪射功率的方法，包括下列步驟： 取得一行動設備的目前位置； 產生一基地台組合與基地台相關資訊，其中該基地台組合 /、忒基地台相關資訊係利用一服務基地台的位置資訊為一搜 ，索引乂第一資料庫搜尋而得，該基地台組合包括該服務 基地台與鄰近該服務基地台的複數基地台； 根據該行動設備的目前位置，以及該基地台組合的該基地 台資訊，計算該行動設備與該基地台組合内各基地台間的一距 離； 將計算出來的距離代入一預先設定算式，以估測總輻射功 率； 檢查该總輻射功率是否超過一最小安全值；以及 當該總韓射功率比該最小安全值大，通知該行動設備用 戶。 2·如申請專利範圍第1項所述之偵測並估計輻射功率的 方法’其中該基地台組合與該基地台相關f訊係由該服務基地 台所建立的該第-資料庫搜尋到，再傳送至該行動設備。 3.如申清專利範圍第2項所述之偵測並估計輻射功率的 方法’其中該服務基地台的該第一資料庫係透過一無線封包資 料協定存取的。 0535~A20228TW{N2)；A03617；SNOWBALL 1252703 4. 如申請專利範圍第1項所述之偵測並估計輻射功率的 方法，其中產生一基地台組合與基地台相關資訊的步驟·，更包 括： 從該服務基地台取得該位置資訊；以及 當利用該服務基地台的該位置資訊為搜尋索引時，從該第 一資料庫獲得該基地台組合，其中該第一資料庫為下載至一輔 助記憶體裝置中。 5. 如申請專利範圍第1項所述之偵測並估計輻射功率的 方法，更包括在該第一資料庫啟動前，在離線狀態中準備該第 一資料庫。 6. 如申請專利範圍第1項所述之偵測並估計輻射功率的 方法，其中該位置資訊係為了位置註冊而廣播的細胞資訊中一 部分，係該行動設備透過廣播系統訊息而取得的。 7. 如申請專利範圍第1項所述之偵測並估計輻射功率的 方法，其中該位置資訊包括該服務基地台的一行動國家碼 (Mobile Country Code ; MCC)、一行動網路碼（Mobile Network Code ; MNC)、以及一位置區碼（Location Area Code ; LAC)。 8. 如申請專利範圍第1項所述之偵測並估計輻射功率的 方法，其中該位置資訊包括該服務基地台的一行動國家碼 (Mobile Country Code ; MCC)、一行動網路碼（Mobile Network Code，· MNC)、以及一位置區碼（Location Area Code ; LAC)。 0535-A20228TW(N2)；A03617；SNOWBALL 17 1252703 之摘測並估計輻射功率的 該行動設備中一位置服務 9·如申請專利範圍第1項所述 方法，其中該基地台目前位置係利用 功能導出的。 輪射功率的 統（Assisted 10·如申請專利範圍第9項所述之铺測並估計 方法，其中該位置服務功能係輔助全球定位系 Gl〇bal P〇siii()ning Sysiem ; AGps)所提供。 U，如申請專利範圍第1項所述之偵測並估計輻射功率的 方法’其中該預先設u式為計算接收之㈣功率的總合，而 該輻射功率係從該基地台組合中各基地台發射的，並且從一基 地台發射的㈣功率會跟該基地台與該行動設借之間距離平 方成反比。 12，如申請專利範圍第丨項所述之偵測並估計輻射功率的 方法，更包括： 當該行動電話之位置改變並不造成該基地台組合的變更 時’取得一行動設備的新位置以更新目前位置；以及 根據該行動設備的新位置更新該總輻射功率。 I3·如申請專利範圍第7項所述之偵測並估計輻射功率的 方法’更包括： §該行動設備處於一個被多個LACs涵盘的區域時，利用該 位置資訊的該LAC導出鄰近的LACs;以及 0535-A20228TW(N2)；A03617；SNOWBALL 18 1252703 更新該位置資訊以包括該LAC以及所有鄰近LACs，以更新 該基地台組合。 a如_請專㈣13項所述之制並估計輻射功率 的方法，其中該鄰近LACs係藉由搜尋_第二資料庫而得到的。 '〗5.如申請專利範圍第1項所述之债測並估計輻射功率的 方法’更包括： 將該行動設傷與該基地台組合中各基地台的距离隹，舆一預 先決定距離比較；以及 如果一較遠基地台的距離比該預先決定距離更大，將該較 m從該基地台組合排除，因此簡化該輻射功率估測計算。 I6·如申請專利範圍第1項所述之偵測並估計輻射功率的 方法，更包括： 取得包括該服務基地台的一組監控基地台； 利用該行動設備中一協定疊（protocol stack)，測量並計算 該監控基地台的輻射功率； 藉由搜尋該第一資料庫，將該監控基地台從該基地台組合 中排除；以及 將所測量之輻射功率與由該預先設定算式算出的估測輻 射功率結合為該總輻射功率。 17,如申請專利範圍第1項所述之偵測並估計輻射功率的 方法，更包括： 〇535-A20228TW(N2)；A03617；SNOWBALL 19 1252703 數算該總輻射功率比該最小安全值更大的連續次數；以及 當該連續次數大於或等於一容忍指數時，通知警告該行動 設備用戶。 18，如申請專利範圍第17項所述之偵測並估計輻射功率 的方法，其中該容忍指數可為行動設備用戶所設定的。 0535—A20228丁 W(N2);A03617;SN〇WBALL 20