毫米波天线管理
阅读说明：本技术 毫米波天线管理 (Millimeter wave antenna management ) 是由 拉希德·阿拉梅赫 埃里克·克伦茨 于 2019-07-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及毫米波天线管理。移动电子通信设备基于在至少一个毫米波天线的感测距离内是否存在有人体的存在以及是否一个或多个其他毫米波天线在设备正在使用中或被启用,来执行用于多个毫米波天线的毫米波天线管理。对于给定的天线,可以热检测人体的存在,但是取决于设备上的其他毫米波天线的状态而应用不同的置信水平。(The invention relates to millimeter wave antenna management. The mobile electronic communication device performs millimeter wave antenna management for the plurality of millimeter wave antennas based on whether a human body is present within a sensing distance of at least one millimeter wave antenna and whether one or more other millimeter wave antennas are in use or enabled by the device. For a given antenna, the presence of a human body may be thermally detected, but different confidence levels are applied depending on the state of other millimeter wave antennas on the device.)
技术领域
本公开一般涉及移动电子通信设备，并且更具体地，涉及用于激活和停用与移动电子通信设备相关的一个或多个毫米波天线的系统和方法。
背景技术
随着移动通信技术已经取得了进步，消费者已经能够利用1G、2G、3G、4G LTE以及现在的5G数据速率。1G建立了移动连接并引入了移动语音服务，而2G增加了语音容量。3G添加了移动数据(移动宽带服务)的增强，以及4G LTE使能更高的容量以改进移动宽带体验。
现在，5G(第5代)将毫米波接入集成到当前蜂窝网络中以利用毫米波波段的超宽带特性。由于毫米波信号可能干扰人体组织或受到人体组织的干扰，因此发明人希望提供一种用于激活和停用移动设备上的一个或多个毫米波天线的机制。
在继续本公开的其余部分之前，应当理解，本公开可以解决本背景技术部分中列出或隐含的一些或所有缺点。然而，除了在权利要求中明确指出的程度之外，任何这样的益处不是对所公开的原理或所附权利要求的范围的限制。
另外，在本背景技术部分中的技术的讨论反映了发明人自己的观察、考虑和想法，并且决不是为了准确地编目，或者全面地总结任何现有技术的参考或实践。如此，发明人明确地弃权该部分而作为承认或假设的现有技术。此外，本文中对一个或多个期望的行动方案的识别或暗示反映了发明人自己的观察和想法，并且不应被假定为指示本领域公认的可取性。
发明内容
本发明提供用于激活和停用与移动电子通信设备相关的一个或多个毫米波天线的系统和方法。
根据一个实施例，一种具有毫米波天线管理的移动电子通信设备，所述移动电子通信设备包括：所述设备上的多个毫米波天线，所述多个毫米波天线包括第一毫米波天线和一个或多个其他毫米波天线；与所述第一毫米波天线相关的传感器阵列，所述传感器阵列包括至少热传感器；毫米波收发器，所述毫米波收发器被配置为经由多个毫米波天线中的启用的毫米波天线发送；以及处理器，所述处理器被配置为经由传感器阵列确定在所述第一毫米波天线的预定感测距离内是否存有在人体的存在以及所述设备上的所述一个或多个其他毫米波天线中的任何毫米波天线是否被启用，并且基于在传感器阵列的所述预定感测距离内是否存在有人体的存在以及所述设备上的所述一个或多个其他毫米波天线中的任何毫米波天线是否被启用来选择性地启用和禁用所述第一毫米波天线。
根据另一实施例，一种用于管理具有多个毫米波天线的移动电子通信设备上的第一毫米波天线的使用的方法，所述方法包括：检测所述第一毫米波天线附近的热辐射中的变化，所述变化与人体移动一致；确定所述设备上的一个或多个其他毫米波天线是否正在使用中，并且此后确定人体的存在是否存在于所述传感器的所述感测距离内，其中确定人体的存在是否存在包括如果所述设备上的一个或多个其他毫米波天线正在使用中则应用第一置信水平，否则使用第二置信水平，所述第二置信水平低于所述第一置信水平。
附图说明
尽管所附权利要求具体地阐述了本技术的特征，从以下结合附图的详细描述中可以最好地理解这些技术及其目的和优点：
图1是移动电子设备的一般示意性表示，在其中可以实现所公开原理的各种实施例；
图2是如图1中的设备的示意性示图，其示出了毫米波天线和相关的传感器阵列；
图3是示出根据所公开原理的实施例的毫米波天线管理的过程的流程图；
图4是示出根据所公开原理的实施例的图3的毫米波天线管理过程内的启动过程的流程图；以及
图5是示出根据所公开原理的实施例的毫米波天线管理的可替选的过程的流程图。
具体实施方式
在呈现所公开原理的实施例的详细讨论之前，给出了某些实施例的概述以帮助读者理解后面的讨论。如上所述，5G采用毫米波来实现超宽带特性。然而，因为毫米波信号可能干扰人体组织或受到人体组织的干扰，因此需要一种用于激活和停用移动设备上的一个或多个毫米波天线的可靠且有效的机制。
在所公开的原理的实施例中，移动通信设备采用多个毫米波天线，其中这些天线中的一个或多个与热传感器和电容传感器中的一个或两者相关。在这样的设备中，在初始化传感器状态和基线时，尚不知道哪些传感器可能被人遮挡，如果有的话。例如，在70摄氏度下初始化的温度传感器可能正在读取人手温度或仅读取环境温度。
在实施例中，人体运动的特性允许解决这种困境。特别地，具有与人体运动一致的变化率的正或负温度变化用于识别潜在的人体接触或存在。如果未检测到这种运动，则设备使用其过滤算法中的数据来更新用于该传感器的局部基线。
然而，如果检测到这种运动，则分析温度变化的幅度以确定幅度是否足够大以与检测距离(例如，10cm)内的运动一致。在满足这些标准时，指示可能的人体存在于检测距离内，与热传感器相关的天线被禁用并且其基线值被冻结以避免具有跟踪人体的存在的基线。作为冻结基线的替选方案，在实施例中，设备可以基于全局基线继续调整，全局基线从平均其他传感器的值得出。
关于释放，即解冻热传感器的基线并启用相关的毫米波天线，再次使用人体运动作为触发器。如果检测到与检测区域内的人体运动一致的斜率变化，则在实施例中采取进一步的步骤以确定是否要释放传感器。特别地，远离传感器的人体运动(温度向基线移回)可以在该实施例中用作释放的先决条件。例如，系统可以分析并考虑用户是否完全移出检测区域以及温度降低是否与原始变化匹配。能够记录跟踪的变化，或简单地将其与原始或全局基线进行比较。
记住该概述，并且现在结合附图转到更详细的讨论，本公开的技术被说明为在合适的设备环境中或经由合适的设备环境实现。以下设备描述基于其中或经由其可以实现所公开的原理的实施例和示例，并且不应被视为限制关于本文未明确描述的可替选实施例的权利要求。
因此，例如，虽然图1说明了可以实现关于所公开原理的实施例的示例移动电子通信设备，但是应当理解，可以使用其他设备类型，包括但不限于膝上型计算机、平板电脑等。应当理解，取决于用户偏好、部件可用性、价格点和其他考虑因素，可以在给定实现中使用附加或替选的部件。
在所说明的实施例中，用户设备110的部件包括显示屏120、应用程序(例如，程序)130、处理器140、存储器150、诸如RF输入设施或有线输入设施的包括例如一个或多个天线以及相关的电路和逻辑的一个或多个输入部件160。天线和相关电路可以支持任何数量的协议，例如WiFi、蓝牙、包括5G的不同代的蜂窝服务等。
如所说明的设备110还包括诸如RF(射频)或有线输出设施的一个或多个输出部件170。RF输出设施可以类似地支持任何数量的协议，例如WiF、蓝牙、包括5G的蜂窝等，并且可以与相关的输入设施相同或重叠。应当理解，单个物理输入可以用于发送和接收两者。
处理器140能够是微处理器、微计算机、专用集成电路、或其他合适的集成电路。例如，处理器140能够经由来自任何期望的系列或制造商的一个或多个微处理器或控制器来实现。类似地，存储器150是非暂时性介质，其可以(但不必)驻留在与处理器140相同的集成电路上。附加地或可替选地，可以经由网络，例如经由基于云的存储访问存储器150。存储器150可以包括随机存取存储器(例如，同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRM)、或任何其他类型的随机存取存储器设备或系统)。附加地或可替选地，存储器150可以包括只读存储器(即，硬盘驱动器、闪存或任何其他期望类型的存储器设备)。
由存储器150存储的信息能够包括与一个或多个操作系统或应用程序相关的程序代码(例如，应用程序130)以及信息数据，例如程序参数、过程数据等。操作系统和应用程序通常经由存储在非暂时性计算机可读介质(例如，存储器150)中的可执行指令来实现，以控制电子设备110的基本功能。这些功能可以包括例如各种内部部件之间的交互以及向存储器150和从存储器150存储和检索应用程序和数据。
此外，关于应用程序和模块，这些通常利用操作系统来提供诸如文件系统服务以及存储在存储器150中的受保护和未受保护数据的处理的更具体的功能。在实施例中，模块是包括或与诸如一个或多个传感器的硬件部件交互，并且管理设备110的关于所描述的实施例的操作和交互的软件代理。
关于例如程序参数和过程数据的信息数据，该不可执行的信息能够由操作系统或应用程序引用、操纵或写入。这种信息数据能够包括，例如在制造期间预编程到设备中的数据，由设备创建或由用户添加的数据，或者上载到服务器或其他设备、从服务器或其他设备下载或以其他方式在服务器或其他设备处访问的任何各种类型的信息，设备在其正在进行操作期间与该服务器或其他设备通信。
在实施例中，毫米波管理模块180执行如下所述的天线管理过程。毫米波管理模块180可以在设备110中表示为由设备110的处理器140执行的代码，其中代码包括从非暂时性计算机可读介质读取的计算机可执行指令。
在实施例中，包括诸如电池或燃料电池的电源190以向设备110及其部件提供电力。附加地或可替选地，设备110可以例如通过车辆电池、墙壁插座或其他电源从外部被供电。在所说明的示例中，所有或一些内部部件通过诸如内部总线的一个或多个共享或专用内部通信链路195彼此通信。
在实施例中，设备110被编程为使得处理器140和存储器150与设备110的其他部件交互以执行各种功能。处理器140可以包括或实现各种模块并执行用于启动诸如初始化应用程序、传送数据和通过各种图形用户界面对象切换(例如，通过链接到可执行应用程序的各种显示图标切换)的不同活动的程序。如上所述，设备110可以包括一个或多个显示屏120。这些显示屏可以包括集成显示器和外部显示器中的一个或两者。
在实施例中，输入160和输出170部件包括多个毫米波天线，以及与多个毫米波天线并置的至少一个传感器阵列。传感器阵列包括电容传感器和热传感器。该设备还可以包括作为输入部件160之一的一个或多个加速计或其他惯性传感器，并且还可以包括其他位置或运动传感器。
图2是图1的设备110的示意性示图，其更详细地示出了毫米波天线和相关的传感器阵列。在所说明的实施例中，设备210(110)包括毫米波收发器201。收发器201选择性地链接到四个毫米波天线203、205、207、209中的每一个。
设备210(110)类似地包括与四个毫米波天线203、205、207、209中的每一个并置的相应传感器阵列211、213、215、217，使得每个传感器阵列211、213、215、217能够感测相关天线203、205、207、209的检测距离处或检测距离内的温度和电容。设备处理器240(图1中的140)监视传感器阵列211、213、215、217以便执行本文描述的技术和过程。
转到图3，该图示出了根据所公开原理的实施例的设备110(210)通过其操作的过程300的流程图。虽然应当理解，其他类型的移动通信设备在适当配置时也是合适的，假设执行或主机设备与图1和图2中所示的相似或类似。此外，过程300被描述为其涉及单个传感器阵列和相关的天线，但是应当理解，对于每个阵列和天线执行过程300，无论是串行还是并行执行。
在过程300的阶段301，设备执行稍后将参考图4更详细地讨论的启动算法。在启动之后，过程300流到阶段303，其中设备确定热信号是否被检测到具有与人体运动一致的斜率(时间热梯度)。例如，非常渐进的变化可以简单地对应于环境空气的变化而不是代表人体移动。
如果在阶段303处没有检测到这样的移动，则过程300流到阶段305，其中设备更新局部(传感器)基线并返回到阶段303。否则，如果在阶段303处检测到合格的移动，则过程300流到阶段307，其中设备确定检测到的热信号的幅度的变化(热变化幅度)是否足够大以与检测距离内的运动一致。如果不是，则过程300流到阶段305。否则，过程300流到阶段309，其中设备禁用相关的毫米波天线并冻结传感器基线。这表示确定在所讨论的天线的检测距离内可能存在人体组织。
随后在阶段311处，设备确定热信号中是否存在与人类移动一致的另一斜率变化。如果不是，则过程300返回到阶段309。否则，过程流到阶段313，其中设备确定检测到的信号斜率是否在预定容限内匹配最初检测到的斜率(来自阶段303)。
如果斜率在预定容限内匹配，则过程返回到阶段309。否则，过程300移动到阶段315，其中设备确定检测到的热信号的幅度变化是否类似于(例如，在预定容限内的)最初检测到的幅度变化。如果不是，则该过程返回到阶段309。否则，过程300移动到阶段317，其中重新启用相关的天线并且该过程返回到阶段305。
如上所述，移动通信设备110(210)在过程300的开始时执行启动算法。转到图4，更详细地示出了该启动算法。在过程400的阶段401处，设备禁用设备上的多个毫米波天线，然后移动到阶段403，该阶段403提供例如2-秒延迟以为用户留出从设备上移除他或她的手的时间。
对于每个天线和相关的传感器阵列执行后续阶段，无论是串行还是并行执行。在阶段405处，设备例如经由其加速度计确定设备是否放置在桌面或其他固定表面上。如果是，则过程400跳到阶段417，其中它更新传感器基线并启用相关的天线。否则，过程400流到阶段407，其中，如果设备具有与感兴趣的天线并置的电容传感器，则过程流到阶段409。否则，过程继续到阶段410。
在阶段409处，确定电容传感器是否已经被触发。如果不是，则过程400流到阶段417，但是否则流到阶段411，其中设备跟踪温度传感器读数但不更新传感器基线。随后在阶段413处，设备是否仍放置在桌面或其他固定表面上。如果是，则过程400流到阶段417。否则，过程流到阶段415，其中设备确定电容传感器是否已被释放(即，不再被触发)并且已经存在热斜率事件，如上所述，表明人体移动。如果满足两个标准，则过程400流向阶段417。否则，过程400返回到阶段411。
返回到阶段407并且在阶段410处继续，即，如果热传感器不具有与其相关的电容传感器，则设备更新局部(传感器)基线。随后在阶段412处，设备确定相对于与其他天线相关的其他热传感器的其他局部(传感器)基线是否已经稳定。如果不是，则该过程返回到阶段410，否则过程400流到阶段414，其中该设备确定当前热传感器读数是否与预定容限内的其他热传感器的全局(设备范围)平均值匹配。如果不是，则过程400返回到阶段410，否则过程400流到阶段417以更新局部(传感器)基线并启用相关的天线。
作为该过程的结果，400与过程300结合，可以在任何给定时刻禁用一个或多个毫米波天线(设备可以使用LTE操作直到毫米波再次可用)，而其他天线保持激活。此外，然后可以选择激活天线中的一个以供使用，或者在实施例中，如果需要，可以多路复用激活天线。无论如何，到毫米波辐射的暴露被管理为保持在可接受的范围内，同时允许尽可能多地使用毫米波天线系统。
在另一实施例中，一个或多个天线可以被节流，或者以降低的功率设置使用，而不是被禁用，如果这样做则允许观察到辐射功率密度限制。类似地，可以使用波束转向而不是禁用来避免检测到的人体组织，如果这样做仍然允许观察到辐射功率密度限制。
在图3的过程300的可替选的实施例中，设备可以替代地考虑其他设备天线的状态来做出关于特定的感兴趣天线的启用或禁用决策。图5是示出毫米波天线管理的该可替选的过程500的示例的流程图。
过程500包含过程300的第一部分，但是在过程300的阶段311之后脱离。特别地，如果在过程300的阶段311处确定热信号中存在与人体移动一致的另一斜率变化，则采用路线A，其提供图5的过程500的入口。
在过程500的阶段501处，设备确定设备上的一个或多个其他毫米波天线是否被启用。如果在阶段501处确定设备上的一个或多个其他毫米波天线被启用，则过程500流到阶段509，其将在下面讨论。相反，如果在阶段501处确定设备上没有其他毫米波天线被启用，则过程500流到阶段503，其中设备确定来自图3的阶段311的检测到的斜率是否在宽窗口内。关于方向，指示传感器温度向基线移回的斜率与远离传感器的用户移动一致。
这里，术语“宽”指的是斜率和幅度变化的限制性较小的匹配，以指示人未触摸设备，例如，与触摸设备时检测到的值的方向相反，但不一定与斜率和幅度的绝对水平匹配。换句话说，当其他毫米波天线不可用时，更需要重新启用当前天线，并因此使用较低的阈值或较宽松的容限。对于天线释放，这提供了更宽容的决策窗口。换句话说，当相关传感器被释放时重新启用天线的决策是以传感器实际上是未被触摸的较低的所需置信度进行的。更宽的窗口的一个理由是，在这种情况下，没有其他可用的天线。
如果在阶段503处确定来自图3的阶段311的检测到的斜率不在宽窗口内，则过程500经由环节C流到过程300的阶段309。否则，过程500流到阶段505，其中设备确定检测到的热信号幅度(例如来自过程300阶段315)是否也适合宽窗口。如果不是，则过程500流向环节C。否则，过程500经由环节B流到过程300的阶段309。
返回到阶段501，如果在该阶段确定设备上的一个或多个其他毫米波天线被启用，则过程500流到阶段509，如上所述。在阶段509处，过程500确定检测到的斜率是否在窄窗口内(严格窗口、更高的阈值、天线确实已被释放的高置信水平)。如本文所使用的，窄窗口意味着比宽窗口更严格的幅度和斜率轮廓匹配阈值，从而增强了用户的手指确实已经从传感器和相关的天线移除的更高置信度。
下面的段落应该放在图5中“窄窗口内的斜率”块下面。在其他天线/多个天线可用并且设备已经被持有很长时间时，这个延迟特征可以被单独或者除了“窄窗口内的斜率”之外被启用。等待特征是要收集更多有效数据，同时允许设备在被持有后达到热平衡/冷却。如果其他天线工作并且主要由传感器上的扩展触摸驱动，则该延迟是一个重要特征(能够承担得起等待因为其他天线是可操作的)。
还可以实现延迟以便累积更多数量的热样本。这通常将基于达到稳态温度的设备的受影响区域来启用更高置信度的决策。重新启用天线之前的更严格的限制和延迟是合理的，因为正如在阶段501处确定的一样，存在被启用的其他天线。
如果在阶段509处确定检测到的斜率在窄窗口内，则该过程移动到阶段511，其中确定热信号幅度是否在窄窗口内，例如，是紧密匹配到原来的变化幅度。例如，这将是当用户完全移出检测区域的情况。设备可以保留热变化的记录，或者可以将变化与原始温度或所有传感器上的全局基线进行比较。
如果热信号幅度在窄窗口内，则过程500经由环节B流到过程300的阶段317。否则，过程500经由环节C流到过程300的阶段309。类似地，相反，如果在阶段509处确定检测到的斜率不在窄窗口内，则该过程经由环节C流到过程300的阶段309，其中设备禁用相关的毫米波天线并在继续之前冻结传感器基线。
以这种方式，在启用或禁用设备上的另一个毫米波天线时可以考虑设备上的其他毫米波天线的存在和状态。这使得该设备能够在毫米波通信方面提供更鲁棒的用户体验，同时仍最小化用户的毫米波暴露。
应当理解，本文已经公开了各种系统和过程。然而，鉴于许多可能的实施例可以应用于本公开的原理，应该认识到，本文关于附图描述的实施例仅仅是说明性的，不应被视为限制权利要求的范围。因此，这里描述的技术考虑了所有这样的实施例，因为其可以落入所附权利要求及其等同的范围内。