CN1673758A

CN1673758A - 检测接收辐射功率的方法与装置

Info

Publication number: CN1673758A
Application number: CN200510003646.6A
Authority: CN
Inventors: 程德翔
Original assignee: BenQ Corp
Current assignee: BenQ Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2005-01-10
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2025-01-10
Also published as: CN100399729C; TW200533215A; US20050215268A1; TWI252703B; US7031726B2

Abstract

一种用来估测移动电话所接收的辐射功率的检测方法与装置。邻近基站与移动电话的位置是由广播***讯息，以及从服务提供业者提供的位置服务所取得的，并根据这些位置信息，辐射功率将会以基站与移动电话之间的距离估测。另外，辐射估测过程中也会利用到手机为了选择联机的基站，而持续不断测量到的辐射功率。当本发明的辐射检测装置进入一个高危险的辐射环境中，可以根据一个事先预设的安全值以及估测的辐射功率，自动发布安全性警告给使用者。

Description

检测接收辐射功率的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种检测辐射功率的方法与装置。本发明特别是涉及一种方法与装置，用来监测从周围基站所产生的辐射功率。

背景技术

许多有关移动电话辐射的学术研究报导都推测高速无线数据网络对人体健康的影响，小至头痛，大致脑癌。由于宽频码分多址(Wideband CodeDivision Multiple Access；WCDMA)***支持多媒体服务所需的大量数据流量，而成为第三代(Third Generation；3G)通信***中极普遍的一种无线通信***。可是WCDMA***的基站所发射出的辐射功率，远大于传统的码分多址(CDMA)***以及泛欧数字式移动电话***(Global System forMobile Communication；GSM)。由于WCDMA***中频带不会被重复利用，因此可以利用其宽频无线电波传递大量的数据。相对应下，因为GSM的基站有频率带重复利用的限制，而不能够发射太强功率的手机信号。前十年中移动电话用户量以及用户密度有显著的成长，造成辐射功率密度的增加。

在某一特定观测点所接收到的无线电信号强度指标(Received RadioSignal Strength Indicator；RSSI)数据，也会随着时间，藉由一些如天气变化、阻隔物、或由于山丘或大楼造成折射、或反射等干扰而受影响。这些干扰中，有些会迅速的消除，也有些会持续几个小时或是永久的影响着接收信号的强度。也就是说，在某些地点，辐射功率会因为各种干扰而高低起伏，因此所接收的辐射功率有时候高过平均值。

图1描述位于明基WTC实验室接收区中基站编号975的RSSI数据(RSSI值可以被用来估测接收到的辐射功率)分布图，其中垂直坐标(Y轴)代表功率测量值的次数，而水平轴(X轴)则代表所测量的辐射功率值(dBm)。如图1所示，所有的RSSI绝对值都在58.2dBm到84.6dBm的范围内，即接收的RSSI值的范围为-58.2dBm到-84.6dBm。全部RSSI信号的平均值为-67dBm，可是也有少数的RSSI信号高于-60dBm。这样高于-60dBm的RSSI信号强度至少比平均信号强度高过七倍。图1的分布图显示，测量时间中有不少时间测量到的信号比平均辐射功率高至少两倍，即RSSI值大于-64dBm。

根据许多有关辐射的研究，人类处于高辐射功率的环境下是极为危险的，虽然无线网络服务提供业者对每一个基站所发射的辐射功率有一定的控管，可是并不保证在一个特定地区中，集合所有基站发射的辐射功率永远在所谓的无害标准内。各无线网络服务提供业者通常只专注于本身的网络计划，而没有考虑到集合所有其它业者提供的辐射功率是否小于对人体无害的标准。位于观察点附近的每个基站，对于该观察点都占总辐射功率一部分的比例。各基站贡献的辐射功率的比例也都不同，就像如先前所述的，宽频通信***发射的辐射功率比其它通信***更大，以及涵盖较大区域的基站也比涵盖较小区域的基站(又称为微小小区基站)发射较大的辐射功率。在较高人口密度的地区中，由于服务提供业者需要提供较多的基站以支持较大的需求量，因此平均辐射功率也会较高。另外，在一特定观测点的辐射功率会因各种干扰而波动，且不同观测点接收到的辐射功率也会有极大的差异。

除此之外，同一地区中，也会有其它无线通信网路会产生其它的辐射功率，例如，提供无线局域网络(Local Area Network；LAN)、蓝芽、超宽频(ultra-wide-band)、无线电话、以及其它短距离的无线电协议的无线服务提供业者。各个短距离无线电通信***发射台对某一定点的总辐射功率值都有一定的贡献。而FCC仅规定了各种基站的输出功率大小，并没有规定同地区内全部基站的数目、或是同地区内的总辐射功率值。

因此，在某一特定观测点的辐射功率可能比其它观测点高出许多，且在一天中某些时刻，该特定观测点测量的辐射功率又会因各种干扰，比普通时候还要高。当进入这些特定地区时，人类暴露在高辐射的机率将大幅提高，所以当人们进入这种高辐射地区时，最好能随时被告知目前正处于高危险的环境中。为了取得存在于某一定点的总辐射功率影响，整个频谱的所有辐射信号都必须被测量。频谱分析器可以达到测量信号的功效，不过随时携带频谱分析器检测周围辐射功率是不切实际的解决方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就在于当周围辐射超过一个事先设定的安全值时，自动给予使用者警告。为实现上述目的，本发明提供一种辐射检测装置，可以不断测量周围辐射功率值，并当测量值超过预设安全值时，马上发布警告告知使用者。本发明的辐射检测装置可以保护使用者免于高辐射功率对人类潜在的影响。

本发明披露的辐射检测装置可以安装于支持无线语音或/及数据通信的移动设备中，如手机或个人数字助理(Personal Digital Assistant；PDA)。本发明的辐射检测方法利用移动设备可取得的数据，包括如移动国家码(Mobile Country Code；MCC)、移动网络码(Mobile Network Code；MNC)、及位置区码(Location Area Code；LAC)等移动信息、藉由基站选择与重选所测量的服务基站及邻近基站的RSSI值、以及许多3G移动设备已具备的位置服务取得目前移动设备所在位置，来估测移动设备接收到的总辐射功率。将本发明实施于移动设备的最大优点就是避免额外需要一台辐射检测装置，因为目前移动设备，就手机来说，已经具有极大的持有率。因此藉由在移动设备中加添此功能，可以充分利用移动设备原有的功能，达到经济效益。

本发明提供一种检测并估计移动设备所接收到的辐射功率的方法。移动设备首先利用内建的位置服务功能，如辅助全球定位***(AssistedGlobal Positioning System；AGPS)，提供移动设备的目前位置。移动设备接着根据服务基站产生一个基站组合与基站相关信息。而基站组合与基站相关信息是以服务基站的位置信息作为搜寻索引，从数据库搜寻而得。这些位置信息包括服务基站的移动国家码(Mobile Country Code；MCC)、移动网络码(Mobile Network Code；MNC)、以及位置区码(Location AreaCode；LAC)，而这些位置信息原本用作判断小区选择与重选所需的广播信息。数据库中储存着每一个基站的一组基站信息，而各组基站信息包括MCC、MNC、LAC、基站辨别号码、功率值、经度、纬度、高度、以及其它对应该基站的相关信息。此数据库可在启动前，于离线状态中被建立，其内容也可被下载至携带式辅助内存装置中或藉由无线数据包数据协议存取。

在得到与位置信息对应的基站的基站信息后，根据移动设备的目前位置，以及基站组合的基站信息，计算移动设备与基站组合内各基站之间的距离，并将计算出来的距离代入一个预先设定算式，以估测总辐射功率。此预先设定算式为总辐射功率与计算出的距离之间的关系。而辐射功率可由接收端与传送端之间距离的平方反比估测出。因此由移动设备接收的总辐射功率为对应各邻近基站的辐射功率的总合。如果估测的总辐射功率比最小安全值更大，则通知警告移动设备用户，指出目前周围的辐射值可能会造成危险。

如果移动电话的位置改变并不造成基站组合的变更时，则获取移动设备的新位置以更新目前位置，并根据移动设备的新位置更新总辐射功率。如果位置改变会造成基站组合的变更，则必须以新的位置信息，在数据库中重新搜寻，得到新的基站组合。这里的位置改变代表移动设备进入一个新的小区范围内，并得到一组新的MCC、MNC、以及LAC值。

本发明也可以实施在当移动设备进入一个被许多LACs(或小区)涵盖的地区。这时，会藉由从广播***讯息得到的LAC，导出其它邻近的LACs。基站组合因此会包括更多的基站，因为目前位置的总辐射功率为更多基站贡献的。可是有些基站组合中的基站距离移动设备太远，因此将被假设为对总辐射功率没有影响。为了简化计算，对应各基站的距离会因此与一个预先决定的距离比较，而距离较远的基站，即比较结果比预先决定的距离还长的基站，将会从基站组合中被删除。移动设备中的协议堆栈(protocolstack)会持续的测量服务小区与隔壁小区所发出的辐射功率，以供小区选择与重选作业。因此测量的辐射值会用来代替估测的辐射值，以顾虑到实时干扰效应。移动设备首先得到包括服务基站在内的一组监控基站，并测量以及计算这些监控制基站的总辐射功率。藉由搜寻数据库，将监控基站从基站组合中排除，以避免同样的基站同时被测量又被估计。最后，将所测量的辐射功率与由预先设定算式算出的估测辐射功率结合为总辐射功率。

由于有一先干扰影响只在很短的时间内出现，因此辐射检测装置不能对这些快速衰弱干扰太过敏感。因此本发明提供一种方法，以调整辐射功率检测的敏感度，利用一个计数器来数算总辐射功率超过预设最小安全值的连续次数，如果计数器的数目大于或等于一个容忍标准，才警告使用者。此容忍标准可由使用者自己设定，而越高的容忍标准代表对干扰有着越低的敏感度。

本发明提出的辐射检测装置则会执行上述本发明的辐射检测方法。辐射检测装置可被安装于移动设备中，并当总辐射功率超过可容许的安全值时，发出警告。

附图说明

为了使本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

图1描述位于明碁WTC实验室接收区中基站975的RSSI数据分布图。

图2描述移动设备在无线通信***中改变其位置。

图3为根据本发明第一实施例描述辐射功率估测方法的流程图。

图4为根据本发明第二实施例描述辐射功率估测方法的流程图。

图5A～5B为根据本发明第三实施例描述辐射功率估测方法的流程图。

附图符号说明

B1～B4 基站；

22 移动设备；

24、25、26 小区。

具体实施方式

图2描述一个用户携带着移动设备22，从提供无线通信服务的小区24移位至小区26的范例。移动设备22一开始位于位置A，并联机至基站B1。假设移动设备22包括了本发明的辐射检测装置。依照本发明第一实施例的辐射检测与估计方法的说明如下。

图2的移动设备22自动取得支持相同通信协议及射频(RF)频宽的一个地域内的移动国家码(Mobile Country Code；MCC)、移动网络码(MobileNetwork Code；MNC)、以及位置区码(Location Area Code；LAC)。MCC、MNC、LAC包括在服务地区内广播给每一个移动设备的小区信息中，而移动设备利用这些小区信息执行位置登录。无线通信协议的小区选择与重选算法可以检测移动设备位置，并可辨识一个最靠近的基站。如图2所示，位于位置A的移动设备22是在基站B1涵盖的服务地区内(即小区24)，因此移动设备22会接收到与基站B1相关的MCC、MNC、以及LAC。

移动设备22的数据库储存了多笔纪录，每笔纪录包括MCC、MNC、LAC、基站ID、功率值、经度、纬度、高度、以及其它信息，此数据库可在启动前就被建立。数据库的内容可被额外的下载到一个可携式辅助内存装置或通过无线数据包数据协议存取。图3为根据本发明第一实施例描述辐射功率估测方法的流程图。第一实施例考虑到当移动设备22得到MCC、MNC、及LAC的值后，会以这些值当作数据库的搜寻索引，用来找出所有邻近的基站，以及这些基站的对应位置以及发射功率信息。例如，从数据库找出N笔数据，都具有相同的MCC、MNC、以及LAC值，而这每一笔数据都代表着一个对应的基站，并包括其功率、位置、与其它信息。这些对应的基站在这里被称做基站组合，这些基站被认为是最靠近移动设备的，并且对移动设备来说，发射的辐射比其它基站更强。

从数据库得到基站组合后，下一个步骤为取得移动设备22L{m}的目前位置，才可以计算移动设备22与基站组合中每一个基站之间的距离。基站B(i)的位置信息包括经度、纬度、高度，L{x(B(i))，y(B(i))，z(B(i))}可由数据库取得，而移动设备22的位置L(x(m)，y(m)，z(m))则可由移动设备22本身的定位功能取得。移动设备22与基站B(i)之间的距离因此为{[x(m)-x(B(i))]²+[y(m)-y(B(i))]²+[z(m)-z(B(i))]²}^1/2。许多第三代(3G)通信***都已提供定位服务的功能，而其中最著名的提供位置服务的***为全球定位***(Global Positioning System；GPS)，利用卫星取得目前位置，其准确度通常最多距离实际目标5公尺远。

当移动设备22与基站组合中各基站的距离被计算出来后，总辐射功率就可以按照这些距离被估测。接收信号强度与相隔距离的平方成反比，因此距离远大，其信号强度就会越弱。辐射功率是按照接收信号强度而估计的。下面的算试代表从基站B1传来，并且在与基站B1间隔距离为D的地点接收到的辐射功率。

P＝C(B1)*(1/D²)

C(B1)为基站B1的一个常数，是由基站B1的功率值衍生出的。将之前计算的距离代入此算式，从基站发射的辐射功率为：

P＝C(B1)*{1/{[x(m)-x(B1)]²+[y(m)-y(B1)]²+[z(m)-z(B1)]²}}

如果基站组合中包括了N个基站，总辐射功率P(total)为：

P (total) = Σ_{i = 1}^{N} C (B (i)) {\frac{1}{{[x (m) - x (B (i))]}^{2} + {[y (m) - y (B (i))]}^{2} + {[z (m) - z (B (i))]}^{2}}}

其中移动设备m与基站B(i)目前的位置分别由L(m)＝{x(m)，y(m)，z(m)}以及L(B(i))＝{x(B(i))，y(B(i))，z(B(i))}代表。

总辐射功率P(total)会与一个最小安全值比较，如果P(total)比较大，代表位置L{x(m)，y(m)，z(m)}的辐射量可能过大。移动设备22因此会发出警告讯息。

如果移动设备22位置改变后，仍然是在相同基站组合的范围内，只需要更新移动设备的最新位置。例如，当移动设备从位置A移至位置B，他仍处于小区24中，因此MCC、MNC、以及LAC的值都没有改变。辐射检测装置因此不必重新在数据库做搜寻，因为基站组合不会变。如果位置改变会变更基站组合，辐射检测装置就必须从新请求得到一组新的MCC、MNC、以及LAC，并重复所有估计的运算。如图2所示，当移动设备22从移至位置C时，会与不同的基站(即B4)联机，因此LAC值将会改变。

图4为根据本发明第二实施例描述辐射功率估测方法的流程图。第二实施例考虑到当移动设备处在一个被许多LACs(即小区)涵盖的地区的情况。如果移动设备所在地的通信服务是由多个基站所涵盖的，利用单一的LAC值做基站组合的搜寻可能不够准确。因此从广播***讯息得到的LAC则被用来找出其邻近的LACs。实施上，可以利用另一个数据库，藉由一个LAC寻找其邻近的LACs。第二实施例中，基站组合中将包含更多的基站，可是为了维持相同的效果，只考虑一部分的基站来估测辐射功率。而被选择的基站为最靠近移动设备的基站，而距离较远的基站则被假设为对总辐射功率无太大影响。因此预先设定的一个距离S将被用来判断基站是否够接近移动设备，如果距离比S大，则此基站所发射的辐射将被忽视。

图5为根据本发明第三实施例描述辐射功率估测方法的流程图，估测程序中还考虑到干扰的影响。移动设备的协议堆栈为了随时进行小区转移(小区重选)，因此会持续的对服务基站与邻近基站测量其接收RSSI值。测量到的RSSI值与利用先前算式计算出来的值会有差别。如图1所示，RSSI值可能远远大于平均值。因此为了将干扰考虑在本发明中，当基站发射功率可被移动设备测量到(这些基站被称为监控基站)，将以测量到的值为主，其它无法被测量到的基站则仍是以算式来估计其辐射功率。这里须特别注意，必须将上述的基站组合更新，使之不包括被监控的基站，因为不必再以算式估计监控基站的辐射功率。

由于干扰包括了许多种类，有些干扰只会出现一阵子，而其它的干扰则会有较长的影响。因此本发明提供一种方法，用来调整辐射功率检测方法的敏感度，利用计数器来计数总辐射功率大于最小安全值的连续次数，并只有当此连续次数大于或等于一个容忍指数时，才发布通知警告使用者。容忍指数T(T＜＝N)可由使用者设定，只有当辐射功率连续T次超过预设最小安全值，辐射检测装置才会触发通知给使用者。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims

1.一种检测并估计辐射功率的方法，包括下列步骤：

取得一移动设备的目前位置；

产生一基站组合与基站相关信息，其中该基站组合与该基站相关信息是利用一服务基站的位置信息为一搜寻索引，从一第一数据库搜寻而得，该基站组合包括该服务基站与邻近该服务基站的多个基站；

根据该移动设备的目前位置，以及该基站组合的该基站信息，计算该移动设备与该基站组合内各基站间的一距离；

将计算出来的距离代入一预先设定算式，以估测总辐射功率；

检查该总辐射功率是否超过一最小安全值；以及

当该总辐射功率比该最小安全值大，通知该移动设备用户。

2.如权利要求1所述的检测并估计辐射功率的方法，其中该基站组合与该基站相关信息是由该服务基站所建立的该第一数据库搜寻到，再传送至该移动设备。

3.如权利要求2所述的检测并估计辐射功率的方法，其中该服务基站的该第一数据库是通过一无线数据包数据协议存取的。

4.如权利要求1所述的检测并估计辐射功率的方法，其中产生一基站组合与基站相关信息的步骤，还包括：

从该服务基站取得该位置信息；以及

当利用该服务基站的该位置信息为搜寻索引时，从该第一数据库获得该基站组合，其中该第一数据库为下载至一辅助内存装置中。

5.如权利要求1所述的检测并估计辐射功率的方法，还包括在该第一数据库启动前，在离线状态中准备该第一数据库。

6.如权利要求1所述的检测并估计辐射功率的方法，其中该位置信息是为了位置注册而广播的小区信息中一部分，是该移动设备通过广播***讯息而取得的。

7.如权利要求1所述的检测并估计辐射功率的方法，其中该位置信息包括该服务基站的一移动国家码、一移动网络码、以及一位置区码。

8.如权利要求1所述的检测并估计辐射功率的方法，其中该位置信息包括该服务基站的一移动国家码、一移动网络码、以及一位置区码。

9.如权利要求1所述的检测并估计辐射功率的方法，其中该基站目前位置是利用该移动设备中一位置服务功能导出的。

10.如权利要求9所述的检测并估计辐射功率的方法，其中该位置服务功能是辅助全球定位***所提供。

11.如权利要求1所述的检测并估计辐射功率的方法，其中该预先设定算式为计算接收的辐射功率的总合，而该辐射功率是从该基站组合中各基站发射的，并且从一基站发射的辐射功率与该基站与该移动设备之间距离平方成反比。

12.如权利要求1所述的检测并估计辐射功率的方法，还包括：

当该移动电话的位置改变并不造成该基站组合的变更时，取得一移动设备的新位置以更新目前位置；以及

根据该移动设备的新位置更新该总辐射功率。

13.如权利要求7所述的检测并估计辐射功率的方法，还包括：

当该移动设备处于一个被多个LACs涵盖的区域时，利用该位置信息的该LAC导出邻近的LACs；以及

更新该位置信息以包括该LAC以及所有邻近LACs，以更新该基站组合。

14.如权利要求13所述的检测并估计辐射功率的方法，其中该邻近LACs是藉由搜寻一第二数据库而得到的。

15.如权利要求1所述的检测并估计辐射功率的方法，还包括：

将该移动设备与该基站组合中各基站的距离，与一预先决定距离比较；以及

如果一较远基站的距离比该预先决定距离更大，将该较远从该基站组合排除，因此简化该辐射功率估测计算。

16.如权利要求1所述的检测并估计辐射功率的方法，还包括：

取得包括该服务基站的一组监控基站；

利用该移动设备中一协议堆栈，测量并计算该监控基站的辐射功率；

藉由搜寻该第一数据库，将该监控基站从该基站组合中排除；以及

将所测量的辐射功率与由该预先设定算式算出的估测辐射功率结合为该总辐射功率。

17.如权利要求1所述的检测并估计辐射功率的方法，还包括：

计数该总辐射功率比该最小安全值更大的连续次数；以及

当该连续次数大于或等于一容忍指数时，通知警告该移动设备用户。

18.如权利要求17所述的检测并估计辐射功率的方法，其中该容忍指数可为移动设备用户所设定的。