TWI470955B - 行動裝置、調整無線電發射功率之方法及電腦程式產品 - Google Patents

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Description

行動裝置、調整無線電發射功率之方法及電腦程式產品
本發明係有關於一種行動裝置，且特別有關於可偵測使用者與行動裝置之距離來調整輸出功率以降低特定吸收比(Specific Absorption Rate，SAR)之行動裝置。
隨著無線通訊技術的發展，行動裝置越來越普及。在第三代行動通訊技術中，寬頻多重分碼存取(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)系統可提供電路交換(circuit switched，CS)服務以及封包交換(packet-switched，PS)服務來分別處理語音以及數據的傳送以及接收，使得行動裝置的應用可更多樣化。然而，近年來經研究發現，行動裝置(例如行動電話)於使用時所發射出的電磁波會對使用者本身造成無形的傷害。一般而言，外露式天線行動裝置會較隱藏式天線行動裝置產生較高的電磁輻射量。
因此，許多國家先後訂定了行動裝置對人體電磁波能量特定吸收比(SAR)之相關規範，其係為當暴露於射頻(radio-frequency，RF)電磁場時，人體吸收射頻能量之比率的量度。特定吸收比被定義為人體組織(tissue)之單位質量(per mass)吸收之能量，其單位為瓦特每千克(Watts per kilogram)。例如，美國聯邦通訊委員會(FCC)所規範之每千克平均最大特定吸收比為1.6W/kg。
在行動裝置相當普及的現代，要如何降低行動裝置之特定吸收比，以保護使用者不受電磁波危害將是行動裝置的重點。一般而言，可藉由增大電路板之尺寸或是降低輸出功率來減少行動裝置之特定吸收比。然而，增大電路板之尺寸係與將行動裝置小型化(miniaturization)之趨勢矛盾。此外，降低輸出功率則將導致天線所傳送之信號會衰減。同樣地，利用微波吸收材料(microwave absorbing material)來改變行動裝置之電場強度分佈，亦會使行動裝置之天線的信號傳送會衰減。此外，使用高成本之微波吸收材料，亦會增加行動裝置之成本。
本發明提供一種行動裝置，待接至一無線電存取網路。上述行動裝置包括：一天線；一射頻模組，用以根據一無線電發射功率，經由上述天線傳送一資料封包至上述無線電存取網路；一偵測器，用以偵測一使用者與上述行動裝置之間的距離，並根據上述使用者與上述行動裝置之間的距離而產生一偵測信號；以及，一處理器，用以根據上述偵測信號，控制上述天線及上述射頻模組來傳送上述無線電發射功率之一第一功率位準至上述無線電存取網路，以便從上述無線電存取網路得到一第二功率位準，並根據上述第二功率位準來調整上述無線電發射功率。
再者，本發明提供一種調整無線電發射功率之方法，適用於待接至一無線電存取網路的一行動裝置，其中上述行動裝置根據一無線電發射功率傳送一資料封包至上述無線電存取網路。上述調整無線電發射功率之方法包括：偵測一使用者與上述行動裝置之間的距離，以判斷上述使用者是否於上述行動裝置之預定距離；當判斷出上述使用者已於上述行動裝置之預定範圍時，傳送上述行動裝置之上述無線電發射功率之一第一功率位準至上述無線電存取網路，以便接收來自上述無線電存取網路之一第二功率位準；以及根據上述第二功率位準，調整上述行動裝置之上述無線電發射功率。
再者，本發明提供一種電腦程式產品，其係被一機器載入以執行一行動裝置之一調整發射功率之方法，其中上述行動裝置待接至一無線電存取網路，上述電腦程式產品包括：一第一程式碼，用以偵測一使用者與上述行動裝置之間的距離，以判斷上述使用者是否於上述行動裝置之預定距離；一第二程式碼，用以當當判斷出上述使用者已於上述行動裝置之預定距離時，傳送上述行動裝置之一無線電發射功率之一第一功率位準至上述無線電存取網路，以便接收來自上述無線電存取網路之一第二功率位準；以及一第三程式碼，用以根據上述第二功率位準，調整上述行動裝置之上述無線電發射功率。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
實施例：
第1圖係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊系統10。在通訊系統10中，行動裝置(亦可稱為用戶設備(User Equipment，UE))200在待接(camp on)到通用行動通訊系統陸地無線電存取網路(Universal Mobile Telecommunications System Terrestrial Radio Access Network，UTRAN)之一細胞(cell)100之後，可存取核心網路(例如，寬頻多重分碼存取(WCDMA)或其他相似網路)來進行資料封包的傳送，其中細胞100可以是基地台(base station)、節點-B(Note-B)或其他。行動裝置200包括天線210、射頻模組220、記憶體230、處理器240以及偵測器250。透過射頻模組220及天線210，處理器240可控制行動裝置200以及細胞100之間的通訊。經由天線210，射頻模組220可根據一無線電發射功率來發送無線電信號至細胞100，以傳送數據資料或語音資料。在此實施例中，行動裝置200可視為一無線數據機，其可與細胞100進行數據資料的傳輸。此外，偵測器250可設置在行動裝置200的任一側，其係用來偵測是否有使用者於行動裝置200之預定距離。在一實施例中，偵測器250可包括任何種類之感測器(例如光線、溫度、加速度、紅外線等感測器)。
第2圖係顯示根據本發明第一實施例所述之調整無線電發射功率之方法，適用於待接至通用行動通訊系統陸地無線電存取網路(UTRAN)的行動裝置。同時參考第1圖及第2圖，首先，在步驟S202，當偵測到使用者是否已於行動裝置200之預定距離時，例如偵測到使用者與行動裝置200之間的距離小於或等於一預定距離，偵測器250會產生偵測信號SD至處理器240。接著，在接收到偵測信號SD之後，處理器240會進一步判斷行動裝置200的操作模式(步驟S204)，即閒置模式(idle mode)或是連接模式(connect mode)。若行動裝置200係操作在閒置模式下，則處理器240將不理會偵測信號SD，而偵測器250會繼續偵測是否有使用者於行動裝置200之預定距離。反之，若行動裝置200係操作在連接模式下，則處理器240會控制射頻模組220來傳送具有目前無線電發射功率之功率位準P1的訊息至細胞100，並通知細胞100需降低行動裝置200之無線電發射功率(步驟S206)，其中功率位準P1係儲存在記憶體230內，而記憶體230為一非揮發記憶體。接著，在接收到需要調整行動裝置200之無線電發射功率的請求之後，細胞100會根據UTRAN之系統容量以及無線電資源的使用狀況來決定是否同意該請求(步驟S208)。例如，在接收到需要降低無線電發射功率的請求之後，細胞100會根據行動裝置200的服務品質(Quality of Service，QoS)要求來提供適合的功率位準P2給行動裝置200。在行動通訊中，服務品質是用來控制電信服務之性能(performance)、可靠性(reliability)及可用性(usability)，其中服務品質會受到涵蓋範圍(coverage)、可存取性(accessibility)、音頻品質(audio quality)等因素而改變。因此，在不影響行動裝置200之服務品質的情況下，細胞100會藉由傳送具有較低值之功率位準P2(即P2<P1)的訊息至行動裝置200。因此，在連接模式下，當使用者於行動裝置200之預定距離時，行動裝置200可根據細胞100所建議的功率位準P2來降低射頻模組220的發射功率(步驟S210)，於是便可降低特定吸收比(SAR)。此外，功率位準P2亦會被儲存在記憶體230內。反之，當降低無線電發射功率的請求會導致行動裝置200之服務品質變差(例如容易遭受到空中介面的無線電干擾)時，細胞100會拒絕該請求，並通知行動裝置200維持住原來的發射功率(步驟S212)。
另一方面，偵測器250亦可用來偵測使用者是否非於行動裝置200之預定距離內。當偵測到使用者已非於一行動裝置200(步驟S202)之預定距離時，例如偵測到使用者與行動裝置200之間的距離大於一預定距離，偵測器250會產生偵測信號SD至處理器240。同樣地，在接收到偵測信號SD之後，處理器240會進一步判斷行動裝置200的操作模式(步驟S204)。若行動裝置200係操作在閒置模式下，則處理器240將不理會偵測信號SD，而偵測器250會繼續偵測使用者是否於行動裝置200之預定距離。反之，若行動裝置200係操作在連接模式下，則處理器240會控制射頻模組220來傳送具有目前無線電發射功率之功率位準P3的訊息至細胞100，並通知細胞100需增加行動裝置200之無線電發射功率(步驟S206)，其中功率位準P3係儲存在記憶體230內。在一實施例中，功率位準P3相同於先前所描述之功率位準P2，其中功率位準P2係當使用者於行動裝置200之預定距離時，細胞100所建議的值。同樣地，在接收到需要調整行動裝置200之無線電發射功率的請求之後，細胞100會根據UTRAN之系統容量以及無線電資源的使用狀況來決定是否同意該請求(步驟S208)。例如，在接收到需要增加無線電發射功率的請求之後，細胞100會根據待接至細胞100之全部行動裝置(例如行動裝置200、300、400等)之服務品質來提供適合的功率位準P4給行動裝置200。因此，在不影響全部行動裝置之服務品質的情況下，細胞100會藉由傳送具有較高值之功率位準P4(即P4>P3)的訊息至行動裝置200。因此，在連接模式下，當使用者已非於行動裝置200之預定距離時，行動裝置200可根據細胞100所建議的功率位準P4來調高射頻模組220的發射功率(步驟S210)。此外，功率位準P4亦會被儲存在記憶體230內。反之，當調高無線電發射功率的請求會影響到任一待接至細胞100之行動裝置的服務品質時，細胞100會拒絕該請求，並通知行動裝置200維持住原來的發射功率(步驟S212)。
第3圖係顯示根據本發明第一實施例所述之行動裝置與通用行動通訊系統陸地無線電存取網路(以下簡稱UTRAN)以及核心網路之間訊息交換的示意圖。在第3圖中，當行動裝置內的偵測器偵測到使用者是否於行動裝置之預定距離時，行動裝置會透過設定無線電資源控制(Radio Resource Control，RRC)連接來請求調整無線電發射功率之服務。首先，行動裝置對UTRAN發送一無線電資源控制連接請求(RRC connection request)訊息，以便請求建立無線電資源控制連接以及請求調整行動裝置之無線電發射功率，其中該訊息包括行動裝置之目前發射功率位準。如先前所描述，當偵測到使用者於行動裝置之預定距離時，行動裝置會發送降低無線電發射功率之請求，而當偵測到使用者非於行動裝置之預定距離時，行動裝置會發送增加無線電發射功率之請求。接著，UTRAN對行動裝置發送一無線電資源控制連接設定(RRC connection setup)訊息。行動裝置接收該訊息，並對UTRAN發送一無線電資源控制連接設定完成(RRC connection setup complete)的訊息。接著，核心網路發送一認證及加密請求(Authentication and Ciphering request)訊息至行動裝置，以對行動裝置進行安全設定。接著，行動裝置對核心網路發送一認證及加密回應(Authentication and Ciphering response)訊息以進行回應。接著，在安全設定完成之後，行動裝置會對核心網路發送一封包資料協定上下文請求(Packet Data Protocol(PDP) context request)訊息，以便請求封包通訊服務。接著，核心網路發送一封包資料協定上下文認可(PDP context accept)訊息至行動裝置。接著，根據UTRAN之系統容量以及無線電資源的使用狀況，UTRAN會發送一實體通道重新配置(Physical channel reconfiguration)訊息至行動裝置，以便通知行動裝置是否同意增加或減少無線電發射功率之請求並提供適合的無線電發射功率位準。接著，行動裝置會根據UTRAN所提供的功率位準來調整無線電發射功率。在完成調整無線電發射功率之後，行動裝置會發送一實體通道重新配置完成(Physical channel reconfiguration complete)訊息至UTRAN。
第4圖係顯示根據本發明第二實施例所述之行動裝置與UTRAN以及核心網路之間訊息交換的示意圖。在第4圖中，行動裝置與UTRAN已建立無線電資源控制連接。當行動裝置內的偵測器偵測到使用者是否於行動裝置之預定距離時，行動裝置會發送一用戶裝置能力資訊(UE capability information)訊息至UTRAN，以便請求調整行動裝置之無線電發射功率，其中該訊息包括行動裝置之目前發射功率位準。如先前所描述，當偵測到使用者於行動裝置之預定距離時，行動裝置會發送降低無線電發射功率之請求，而當偵測到使用者非於行動裝置之預定距離時，行動裝置會發送增加無線電發射功率之請求。接著，UTRAN對行動裝置發送一用戶裝置能力資訊證實(UE capability information confirm)訊息。接著，根據UTRAN之系統容量以及無線電資源的使用狀況，UTRAN會發送一實體通道重新配置(Physical channel reconfiguration)訊息至行動裝置，以便通知行動裝置是否同意增加或減少無線電發射功率之請求並提供適合的無線電發射功率位準。接著，行動裝置會根據UTRAN所提供的功率位準來調整無線電發射功率。在完成調整無線電發射功率之後，行動裝置會發送一實體通道重新配置完成(Physical channel reconfiguration complete)訊息至UTRAN。
本發明之方法，或特定型態或其部份，可以以程式碼的型態存在。程式碼可以包含於實體媒體，如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體，亦或不限於外在形式之電腦程式產品，其中，當程式碼被機器，如電腦載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。程式碼也可透過一些傳送媒體，如電線或電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送，其中，當程式碼被機器，如電腦接收、載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般用途處理單元實作時，程式碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．通訊系統
100．．．細胞
200、300、400．．．行動裝置
210．．．天線
220．．．射頻模組
230．．．記憶體
240．．．處理器
250．．．偵測器
SD．．．偵測信號
第1圖係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊系統；
第2圖係顯示根據本發明第一實施例所述之調整無線電發射功率之方法，適用於待接至通用行動通訊系統陸地無線電存取網路(UTRAN)的行動裝置；
第3圖係顯示根據本發明第一實施例所述之行動裝置與UTRAN以及核心網路之間訊息交換的示意圖；以及
第4圖係顯示根據本發明第二實施例所述之行動裝置與UTRAN以及核心網路之間訊息交換的示意圖。
10．．．通訊系統
100．．．細胞
200、300、400．．．行動裝置
210．．．天線
220．．．射頻模組
230．．．記憶體
240．．．處理器
250．．．偵測器
SD．．．偵測信號

Claims (18)

  1. 一種行動裝置，待接至一無線電存取網路，上述行動裝置包括：一天線；一射頻模組，用以根據一無線電發射功率，經由上述天線與上述無線電存取網路進行通訊；一偵測器，用以偵測一使用者與上述行動裝置之間的距離，並根據上述使用者與上述行動裝置之間的距離而產生一偵測信號；以及一處理器，用以根據上述偵測信號，控制上述天線及上述射頻模組來傳送一功率調整請求至上述無線電存取網路，其中上述功率調整請求包括上述無線電發射功率之一第一功率位準；其中上述無線電存取網路係根據上述功率調整請求之上述第一功率位準而提供一第二功率位準；其中上述處理器將上述無線電發射功率調整至上述第二功率位準。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中當上述偵測信號所偵測上述使用者已於行動裝置之預定距離時，上述第二功率位準係小於上述第一功率位準，以及當上述偵測信號所偵測上述使用者已非於上述行動裝置之預定距離時，上述第二功率位準係大於上述第一功率位準。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中上述無線電存取網路更根據上述行動裝置的服務品質，來提 供上述第二功率位準。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之行動裝置，其中當上述偵測信號所偵測上述使用者已於上述行動裝置之預定距離且上述行動裝置之服務品質小於一特定值時，上述第二功率位準係等於上述第一功率位準。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中上述無線電存取網路更根據待接至上述無線電存取網路之其他行動裝置之無線電發射功率的功率位準，來提供上述第二功率位準。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之行動裝置，其中當上述偵測信號所偵測上述使用者已非於上述行動裝置之預定距離且待接至上述無線電存取網路之任一行動裝置之服務品質小於一預定值時，上述第二功率位準係等於上述第一功率位準。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中當偵測到上述使用者與上述行動裝置之間的距離小於或等於一預定距離時，上述偵測器提供上述偵測信號來判斷上述使用者已於上述行動裝置之預定距離，以及當偵測到上述使用者與上述行動裝置之間的距離大於上述預定距離時，上述偵測器提供上述偵測信號來判斷上述使用者已非於上述行動裝置之預定距離。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一記憶體，用以儲存上述第一功率位準以及上述第二功率位準。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中上述 處理器係藉由一無線電資源控制連接請求訊息或是一用戶設備能力資訊訊息來傳送上述第一功率位準至上述無線電存取網路，以及上述處理器係藉由來至上述無線電存取網路之一實體通道重新配置訊息而得到上述第二功率位準。
  10. 一種調整無線電發射功率之方法，適用於待接至一無線電存取網路的一行動裝置，其中上述行動裝置根據一無線電發射功率與上述無線電存取網路進行通訊，上述方法包括：偵測一使用者與上述行動裝置之間的距離，以判斷上述使用者是否於上述行動裝置之預定距離；當判斷出上述使用者已於上述行動裝置時之預定距離，傳送一功率調整請求至上述無線電存取網路，其中上述功率調整請求包括上述無線電發射功率之一第一功率位準；得到來自上述無線電存取網路之一第二功率位準，其中上述無線電存取網路係根據上述功率調整請求之上述第一功率位準而提供上述第二功率位準；以及調整上述行動裝置之上述無線電發射功率至上述第二功率位準。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中上述第二功率位準係小於上述第一功率位準。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中上述無線電存取網路係根據上述行動裝置之服務品質，來提供上述第二功率位準，以及當上述行動裝置之服務品質小 於一特定值時，上述第二功率位準係等於上述第一功率位準。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中上述行動裝置係藉由一無線電資源控制連接請求訊息或是一用戶設備能力資訊訊息來傳送上述第一功率位準至上述無線電存取網路，以及上述行動裝置係藉由來至上述無線電存取網路之一實體通道重新配置訊息而得到上述第二功率位準。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之方法，更包括：在判斷出上述使用者已於上述行動裝置之之預定距離後，偵測上述使用者與上述行動裝置之間的距離；當判斷出上述使用者已非於上述行動裝置之預定距離時，傳送上述行動裝置之上述無線電發射功率之一第三功率位準至上述無線電存取網路，以便接收來自上述無線電存取網路之一第四功率位準；以及根據上述第四功率位準，調整上述行動裝置之上述無線電發射功率。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中上述第四功率位準係大於上述第三功率位準。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中上述無線電存取網路係根據待接至上述無線電存取網路之其他行動裝置之無線電發射功率的功率位準，來提供上述第四功率位準，以及當待接至上述無線電存取網路之任一行動裝置之服務品質小於一特定值時，上述第四功率位準係等於上述第三功率位準。
  17. 一種電腦程式產品，其係被一機器載入以執行一行動裝置之一調整發射功率之方法，其中上述行動裝置待接至一無線電存取網路，上述電腦程式產品包括：一第一程式碼，用以偵測一使用者與上述行動裝置之間的距離，以判斷上述使用者是否於上述行動裝置之預定距離；一第二程式碼，用以當判斷出上述使用者已於上述行動裝置之預定距離時，傳送一功率調整請求至上述無線電存取網路，其中上述功率調整請求包括上述無線電發射功率之一第一功率位準；一第三程式碼，得到來自上述無線電存取網路之一第二功率位準，其中上述無線電存取網路係根據上述功率調整請求之上述第一功率位準而提供上述第二功率位準；以及一第四程式碼，用以調整上述行動裝置之上述無線電發射功率至上述第二功率位準。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之電腦程式產品，更包括：一第五程式碼，用以在判斷出上述使用者已於上述行動裝置之之預定距離後，偵測上述使用者與上述行動裝置之間的距離，以判斷上述使用者是否非於上述行動裝置之預定距離；一第六程式碼，用以當判斷出上述使用者已非於上述行動裝置之預定距離時，傳送上述行動裝置之上述無線電發射功率之一第三功率位準至上述無線電存取網 路，以便接收來自上述無線電存取網路之一第四功率位準；以及一第七程式碼，用以根據上述第四功率位準，調整上述行動裝置之上述無線電發射功率。
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