在移動發(fā)射分集系統(tǒng)中通過在分集分支之間使用耦合而采用波束形成的sar控制的制作方法
【專利摘要】通過耦合第一輸入信號至第二輸入信號，而實(shí)現(xiàn)一種在分集傳輸網(wǎng)絡(luò)中將信號強(qiáng)度最大化同時限制特殊吸收率的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括采樣器、耦合網(wǎng)絡(luò)和組合器。
【專利說明】在移動發(fā)射分集系統(tǒng)中通過在分集分支之間使用耦合而采用波束形成的SAR控制
[0001]優(yōu)先權(quán)
[0002]本申請要求在2011年7月8日提交的美國臨時專利申請N0.61/505，872的優(yōu)先權(quán)。另外，本申請涉及在2012年6月21日提交的PCT/US2012/043632，在此通過引用而引入該申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及具有通過特殊吸收率和總輻射功率來進(jìn)行控制的移動傳輸分級系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0004]在移動設(shè)備和基站之間的信號傳輸通過移動傳輸分級(MTD)來增強(qiáng)，這有時也被稱作波束形成。MTD的一種形式在移動單元中使用多天線，每個天線發(fā)射相同的數(shù)據(jù)。在來自兩個或者更多天線的信號之間的相位差受到控制，以便在基站處接收的信號的相長干擾使得在基站處接收的功率大于在不具有其他天線時將從每個天線輻射的所接收功率的算術(shù)和。通過改變在來自天線的信號之間的相位差，輻射功率的波峰可以被控制以聚焦于基站的天線。典型地，兩個天線被用于MTD。
[0005]由于到達(dá)基礎(chǔ)天線的信號的相位受到路徑長度改變的影響(諸如由于反射)，已經(jīng)開發(fā)了閉環(huán)MTD，其中在多個異動單元天線處的相位差響應(yīng)于來自基站的反饋而被調(diào)整。尤其是，質(zhì)量因子諸如誤碼率、或者功率控制比特(PCB)或者在基站處確定的發(fā)射機(jī)功率控制(TPC)參數(shù)可以被傳輸回到移動設(shè)備，或者基站可以返回指示所接收功率是否將被降低或者升高的信號。來自基站的此通信傳輸了在天線輸出之間調(diào)整相位差的需求。
[0006]由于移動設(shè)備位于靠近用戶，接觸到(imping on)用戶的輻射的數(shù)量也被監(jiān)控。特殊吸收率(SAR)是由生物組織吸收的功率數(shù)量的測量，并且一個目標(biāo)在于將SAR保持在低于預(yù)定值。吸收水平可以典型地定義并且通過將填充液體的人體模型頭部、手部或者其他仿真身體部分放置在靠近于正在發(fā)射的移動設(shè)備的邊緣，來進(jìn)行測量。液體溫度中測量的提高提供了整體的或者在特定點(diǎn)處的輻射暴露跡象。
[0007]為了滿足SAR需求，傳統(tǒng)方法可以基于波峰輻射點(diǎn)而不是波峰輻射的平均(即，總輻射功率(TRP))來設(shè)置天線輻射限制。此傳統(tǒng)方案可以使得提供者限制最大功率和/或最大數(shù)據(jù)率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]已經(jīng)開發(fā)了一種用于降低用于移動設(shè)備的近場位置處的SAR的裝置和方法，否則該SAR將達(dá)到其最高值。本申請依賴于迄今已經(jīng)被認(rèn)為移動分集系統(tǒng)中的問題。具體地，因?yàn)镸TD系統(tǒng)中的天線彼此靠近，廣播天線接收來自于彼此的強(qiáng)信號引發(fā)在彼此天線電路中的電流。這些電路借助于來自天線相互作用的標(biāo)準(zhǔn)波而向天線傳輸中引入指派相位中的復(fù)雜性。在本公開中，代替將天線電流之間的相互作用認(rèn)為是損害，通過在天線之間設(shè)計適當(dāng)?shù)鸟詈想娐凡⑶彝ㄟ^提供如此設(shè)計的系統(tǒng)，天線電路以上述方式耦合以便將天線電路中的電流之間的相互作用轉(zhuǎn)換至可以用于降低SAR的特征。VSWR (電壓駐波比)是在天線及其功率放大器之間的電抗失配的測量。在存在此類耦合電路的情況下，可以執(zhí)行相位調(diào)整并且存在標(biāo)準(zhǔn)波，如由耦合電路(并且被量化為VSWR)所確定，用以提供優(yōu)選的安全SAR水平，其可以在相位調(diào)整期間維護(hù)。從一個天線被耦合至另一天線的信號可以被用于與現(xiàn)有信號進(jìn)行相長干擾或者相消干擾，以操縱輸出信號從而提供優(yōu)選的SAR水平。
[0009]本公開支持包括多個天線的移動發(fā)射分集設(shè)備，每個天線接收來自相應(yīng)功率放大器的信號。功率放大器和天線的每個由電路連接，其中電路包括位于單獨(dú)電路之間的耦合元件。耦合電路被選擇以在天線電路中產(chǎn)生反射系數(shù)和VSWR值，其通過在天線之間耦合的信號而降低在相位設(shè)置(產(chǎn)生最差情況SAR)處的TRP。該示例可以在不超過預(yù)置SAR限制或者閾值的情況下產(chǎn)生最大TRP。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1繪出了針對波束形成發(fā)射分級調(diào)整分級參數(shù)的基本方法；
[0011]圖2繪出了在本公開的一個示例中的、在兩個分支分級發(fā)射系統(tǒng)的一個分支上采樣信號、修改該信號的參數(shù)以及向第二分支注入信號；
[0012]圖3繪出本公開的分級發(fā)射系統(tǒng)的描述的另一示例；
[0013]圖4是示出由本公開的一個示例發(fā)射的信號的改變方位角點(diǎn)的遠(yuǎn)場信號強(qiáng)度的圖表；
[0014]圖5是示出圖4的數(shù)據(jù)的、被修改以僅僅示出最大值和最小值的圖表；
[0015]圖6是示出由本公開的示例發(fā)射的信號的、在變化方位角點(diǎn)處的近場信號強(qiáng)度的圖表；以及
[0016]圖7是示出圖6的數(shù)據(jù)的、被修改以僅僅示出最大值和最小值的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0017]影響MTD性能的兩個問題是:(I)在存在被稱為主天線和輔天線的兩個天線的情況下，存在“最差”狀況，其中天線在來自每個天線的信號相加以產(chǎn)生最高特殊吸收率(SAR)的情況下被設(shè)置。通常，這種影響是通過來自每個天線的在一相位關(guān)系處(其中在天線處的信號與該點(diǎn)同相)的信號流量的近場相加而造成的。(2)第二個問題相關(guān)于在天線電壓駐波比(VSWR)之間的相互作用以及在天線之間的耦合。由于兩個天線之間的相位被改變(諸如，在“指引波束(pointing a beam)”中所做的那樣)，在總輻射功率(TRP)中存在變化。TRP中的變化是類似的，這是由于從一個天線到另一天線耦合的功率與來自該天線反應(yīng)的電壓相組合的事實(shí)，增加以及降低了由功率放大器(PA)可見的透明VSWR。由于這種影響是由于兩個電壓的相加或者相減，這依賴于兩個信號的相對相位。
[0018]本公開涉及一種設(shè)計方法論，從而創(chuàng)建SAR的最大值的電相位差異具有略微較低的TRP，然而利用此類實(shí)現(xiàn)，移動設(shè)備將在不超過SAR限制的情況下以較高平均TRP操作。
[0019]圖1示出了基本的兩個天線的MTD系統(tǒng)100，其具有耦合的系統(tǒng)110。信號101被劃分為兩個拷貝，其中較低拷貝由參數(shù)修改器112修改。參數(shù)修改器112修改信號101的相位，以便將在接收器處的TRP最大化。信號101的兩個拷貝進(jìn)一步由功率放大器114和116放大，以形成相應(yīng)的信號118和120。兩個信號118和120分別由天線122和124所輻射。
[0020]如圖2的示例中所示，耦合系統(tǒng)200接收兩個輸入信號:信號202和信號204。兩個輸入信號204根據(jù)已知的分集傳輸技術(shù)而修改。信號202由米樣器206所米樣,輸出信號208和第一輸出信號218。信號218被中繼至第一天線222。信號208被中繼至耦合網(wǎng)絡(luò)210，并在此處被修改以形成信號212。信號212在組合器214處與第二輸入信號204組合，以形成第二輸出信號216。第二輸出信號216被中繼至第二天線220。第二輸出信號216將根據(jù)信號202相對于信號204的相對相位而由耦合系統(tǒng)200在幅度上增加或者降低。此夕卜，耦合網(wǎng)絡(luò)210可以將信號212的相位移相，以便在信號之間建立相長干擾和相消干擾。
[0021]第二輸出信號216的電壓幅度與信號204的電壓加上信號212的電壓的總和成正t:匕(當(dāng)兩個信號基本上相干并且同相時)。此外，第二輸出信號216的電壓幅度與信號204的電壓和信號212的電壓的差成正比(當(dāng)兩個信號相干并且相位相反(+/-180度)時)。由于信號212的相位由耦合網(wǎng)絡(luò)210操作，耦合網(wǎng)絡(luò)210可以被用于設(shè)置信號204和信號212的相對相位差，由此建立第二輸出信號216的電壓幅度。由此，耦合網(wǎng)絡(luò)210可以被調(diào)整以在不超過預(yù)定SAR的情況下在接收機(jī)處建立最大TRP。
[0022]示例
[0023]在一個不例中，第二輸出信號216比第二輸入信號204弱10dB。由f禹合網(wǎng)絡(luò)210造成的這一變化導(dǎo)致由系統(tǒng)200造成在SAR中降低3dB。
[0024]圖3示出了使用兩個耦合天線的MTD系統(tǒng)的另一示例。在此示例中，系統(tǒng)300包括兩個輸入信號:信號302和信號304。第一輸入信號302由米樣器306劃分為第一輸出信號322和耦合信號308。耦合信號308經(jīng)過放大器310、衰減器312和移相器314以形成信號316。信號316和第二輸入信號304由組合器318來組合，以產(chǎn)生第二輸出信號320。第一輸出信號322和第二輸出信號320分別由天線324和天線326來輻射。
[0025]圖4示出了采樣數(shù)據(jù)，該采樣數(shù)據(jù)示出了分集傳輸系統(tǒng)200、300在30度的方位角間隔的遠(yuǎn)場信號。圖表中的各種線表示耦合網(wǎng)絡(luò)的變化相移。遠(yuǎn)場信號對應(yīng)于系統(tǒng)的TRP。在圖5中，數(shù)據(jù)被簡化以便僅僅示出相關(guān)于相長干擾相位值的峰值。較淺的線表示在沒有耦合情況下的遠(yuǎn)場信號，而較深的線標(biāo)識當(dāng)應(yīng)用耦合時的遠(yuǎn)場信號?；谶@些結(jié)果，示出了可以通過使用耦合系統(tǒng)200而增加特定方位角位置處的遠(yuǎn)場信號。
[0026]類似地，圖6和圖7示出了采樣數(shù)據(jù)，該采樣數(shù)據(jù)示出了分集傳輸系統(tǒng)200、300的在45度方位角間隔處的近場輸出。圖6中的變化的線表示耦合網(wǎng)絡(luò)的變化相移的信號。在圖7中僅示出了峰值。近場輸出對應(yīng)于由系統(tǒng)造成的SAR。數(shù)據(jù)示出了:耦合系統(tǒng)200、300將降低在特定方位角(例如，90度和270度)處的最大進(jìn)場信號水平。
[0027]由此，系統(tǒng)200、300可以被用于將TRP最大化同時保持預(yù)先確定的SAR水平。
[0028]盡管已經(jīng)以特定的參數(shù)值描述了本示例，應(yīng)當(dāng)理解，該示例是系統(tǒng)/方法的代表，而并不被限制為示例中假定使用的這些特定值或者電路。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解如何將此示例調(diào)整至不同的參數(shù)值以及不同的具體硬件。盡管在此已經(jīng)示出并且描述了本公開的特定特征，現(xiàn)在對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言可以實(shí)現(xiàn)多種修改、替換、改變和等同項(xiàng)。由此可以理解，所附權(quán)利要求書旨在覆蓋落入本公開的真實(shí)精神內(nèi)的全部此類修改以及改變。
【權(quán)利要求】
1.一種通信系統(tǒng)，包括: 第一輸入，所述第一輸入適用于接收第一輸入信號； 第二輸入，所述第二輸入適用于接收第二輸入信號，其中所述第一輸入信號和所述第二輸入信號配置用于分集傳輸； 耦合網(wǎng)絡(luò)，所述耦合網(wǎng)絡(luò)連接至所述第一輸入和所述第二輸入，其中所述耦合網(wǎng)絡(luò)適用于組合所述第一輸入信號的采樣和所述第二輸入信號以形成耦合的輸出信號； 第一天線，所述第一天線適用于輻射所述第一輸入信號； 第二天線，所述第二天線適用于輻射耦合的所述輸出信號； 其中所述耦合網(wǎng)絡(luò)適用于將所述第一輸入信號和耦合的所述輸出信號的分集信號強(qiáng)度最大化，而保持特殊吸收率低于預(yù)定水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述耦合網(wǎng)絡(luò)適用于調(diào)整采樣的所述第一輸入信號的幅度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述耦合網(wǎng)絡(luò)適用于調(diào)整采樣的所述第一輸入信號的相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述耦合網(wǎng)絡(luò)包括衰減器和移相器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述移相器適用于調(diào)整采樣的所述第一輸入信號的所述相位以便與所述第二輸入信號同相。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述移相器適用于調(diào)整采樣的所述第一輸入信號的所述相位以與所述第二輸入信號的相位相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一輸入信號的幅度根據(jù)所述第一輸入信號相對于所述第二輸入信號的相對相位而被修改。
8.—種在分集傳輸系統(tǒng)中通過稱合第一輸入信號和第二輸入信號而在不超過特殊吸收率的情況下將分集信號強(qiáng)度最大化的方法，所述方法包括步驟: 采樣第一天線和耦合網(wǎng)絡(luò)之間的所述第一輸入信號； 修改所述第一輸入信號的所述采樣； 將所述第二輸入信號與所述第一輸入信號信號的修改的所述采樣組合，以及從第二天線輻射組合的所述信號； 從所述第一天線輻射所述第一輸入信號； 其中從所述第一天線輻射的所述信號和從所述第二天線輻射的所述信號適用于形成分集傳輸信號；以及 其中所述耦合網(wǎng)絡(luò)適用于將特殊吸收率保持低于預(yù)定義水平。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括:將第三輸入信號耦合至從包括如下組中選擇的信號的步驟，所述組包括所述第一輸入信號和所述第二輸入信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中修改所述第一輸入信號的所述采樣的所述步驟包括提高所述第一輸入信號的幅度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中修改所述第一輸入信號的所述采樣的所述步驟包括降低所述第一輸入信號的所述幅度。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中修改所述第一輸入信號的所述采樣的所述步驟包括將所述第一輸入信號的所述相位移相。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中修改所述第一輸入信號的所述采樣的所述步驟包括將所述第一輸入信號的幅度降低以及將所述第一輸入信號移相二者。
14.一種分集傳輸電路,包括: 輸入，所述輸入適用于將用于傳輸?shù)男盘柦邮盏轿挥谝晃恢锰幍慕邮諜C(jī)； 采樣器，適用于將所述輸入劃分為第一信號和第二信號； 參數(shù)修改器，適用于修改所述第二信號以便將用于傳輸?shù)乃鲂盘栆龑?dǎo)至所述位置； 第一天線，適用于接收并發(fā)射所述第一信號； 耦合網(wǎng)絡(luò)，接收所述第一信號以及修改所述第一信號，所述耦合網(wǎng)絡(luò)向組合器輸出修改的所述第一信號，所述組合器還接收修改的所述第二信號以及向第二天線輸出修改的所述第一信號和修改的所述第二信號的組合，所述第二天線適用于接收并發(fā)射組合的所述信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述耦合網(wǎng)絡(luò)適用于修改所述第一信號的幅度和相位，以便將特殊吸收率保持低于預(yù)定義水平。
【文檔編號】H01Q1/24GK103650369SQ201280033753
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月8日
【發(fā)明者】K·科魯特 申請人:谷歌公司