技术领域
[0001] 本
发明提供用于减少人类向射频辐射的暴露的系统和方法。具体来说，本发明使高功率射频(HPRF)模
块连同其天线一起与无线装置(例如，蜂窝式电话)解耦且加倍。HPRF模块连同其天线一起在外部与人类头部相距一定距离而
定位，同时允许此HPRF模块使用低功率通信(LPC)链接与无线装置通信。这样，会显著减小无线装置的SAR值，其继而减少对人类的RF暴露。
背景技术
[0002]
比吸收率SAR是由人体中的组织吸收的射频
能量的量的量度，且以瓦/千克(W/kg)表达。使用SAR测量来确定无线装置的能
力，所述无线装置例如为包含智能电话、无绳电话、膝上型计算机或笔记本或上网本等手机，和包含手持式平板计算机的平板计算机装置，以及主要被设计成用于靠近人体或在人体附近进行交互性手持式使用的装置、PTT双向无线电，和遵守安全标准或指南的通用
串行总线接收器收发器。当前，担心SAR要求的妥善性或者有意减少向射频的暴露的用户通过使用免提电话或免提配件来使相关无线装置远离头部或身体。
[0003] 现有的对受控的电信的合规性批准规定要求射频装置、具体来说是基于射频的无线装置制造商遵守安全标准或指南。举例来说，美国的联邦通信委员会FCC采用遵守1.6W/kg安全标准的指南和要求，借此，在最大功率使用的条件下进行对无线装置的测试。合规性要求是严格的，并且无线装置制造商难以遵守，尤其在以紧密接近身体或头部的方式使用这些装置时，因为这些无线装置并入有
信号调制、通道带宽、射频功率、频带、
数据速率和多个天线传输方案的众多组合，这引起对人类暴露于射频能量的潜在安全隐患的关注。
[0004]
申请日期为2011年10月24日(
申请人：LSI公司)的标题为“减少比吸收率的设备(Apparatus to Reduce Specific Absorption Rate)”的美国
专利申请公布案第US 2013/0099956 A1号(US 956公布案)涉及用于防护射频能量的防护性装置，具体来说为被配置成吸收无线通信装置的辐射能量的防护性材料。在US 956公布案中，提供了通过减少无线手持机或其它装置的比吸收率SAR来保护用户免于来自所述装置的发射的射频能量的潜在健康
风险，同时通过防护性材料来避免或甚至提高天线的辐射模式。US 956公布案中公开的防护性材料的实例包含装置用户的上身的帽、盖或其它
覆盖物，其包含双层结构，所述双层结构包括具有
金属化层的载有
碳的开孔
泡沫。此外，在US 956公布案中阐明，所述双层结构嵌入(例如)帽中，其中载有碳的泡沫背向用户头部。US 956公布案的防护性材料中提供的覆盖物实现对用户的RF防护以减小SAR，同时维持优良的回波损耗特性，这避免了对无线装置的天线辐射模式的负面影响。
[0005] 申请日期为2013年8月16日(申请人：John Fred Cruz)的标题为“
移动电话微波辐射保护(Mobile Phone Microwave Radiation Protection)”的美国专利申请公布案第US 2014/0051480 A1号(US 480公布案)涉及保护移动电话免受微波辐射影响。US 480公布案中公开的发明用于反射并且阻止从移动电话的前方引出的显著
水平的微波无线
电信号，因为微波无线电信号用于在移动电话与蜂窝塔之间传输数据或语音。US 480公布案中公开的发明进一步在移动电话的前方保持靠近头部或身体时在发生进入身体的微波辐射吸收时提供防护性屏蔽，因为所述屏蔽位于电话的前方。
[0006] 申请日期为2013年8月20日(申请人：ZTE公司)的标题为“移动终端和比吸收率减小方法(Mobile Terminal and Specific Absorption Rate Reduction Method)”的另一公布的专利申请、美国专利申请公布案第US 2015/0333788 A1号(US 788公布案)描述了一种移动终端和一种用于减小比吸收率的方法，在确保高
质量通信的前提条件下，减小SAR值，且减小移动终端对人体和人类头部的辐射危害。此外，在US 788公布案中，所述移动终端包含：控制单元，其连接到输入单元、
存储器和
开关；天线群组，其含有多个天线；以及开关，其连接到每个天线和射频
电路；其中所述输入单元被配置成检测移动终端相对于用户的
位置，且向控制单元通知所述位置；所述存储器被配置成存储每个天线的位置-比吸收率对应信息；以及所述控制单元被配置成根据所述位置来搜索位置-比吸收率对应信息以寻找每个天线在所获得的位置处的比吸收率，根据每个天线在所述位置处的比吸收率而选择天线，且控制所述开关以使
选定天线与射频电路连接。
[0007] 因为存在对人类暴露于来自无线装置的射频能量的潜在安全隐患的关注，所以需要用于解决并且减少人类向射频辐射的暴露的系统和方法。
发明内容
[0008] 本发明提供用于减少人类向射频辐射的暴露的系统和方法。具体来说，本发明使高功率射频(HPRF)模块连同其天线一起与无线装置解耦且加倍。
[0009] 本发明的一个方面提供一种用于减少人类向射频辐射的暴露的系统(300)。所述系统包括：混合无线装置(302)，其包括高功率射频(HPRF)模块(302a)和低功率通信(LPC)模块(302b)，所述高功率射频(HPRF)模块(302a)和低功率通信(LPC)模块(302b)耦合到开关(302c)且进一步耦合到控制单元(302d)和混合无线装置(302e)的剩余模块以及电源(302f)；以及外部高功率射频–低功率通信(HPRF-LPC)装置(304)，其包括高功率射频(HPRF)模块(304a)，所述高功率射频(HPRF)模块(304a)耦合到处理器(304b)且进一步耦合到低功率通信(LPC)模块(304c)。混合无线装置(302)进一步通过在混合无线装置(302)中的LPC模块(302b)与HPRF-LPC装置(304)中的LPC模块(304c)之间建立的低功率通信链接(LPC链接)而与外部HPRF-LPC装置(304)
配对，借此，在混合无线装置(302)与外部HPRF-LPC(304)配对之后，从HPRF模块(302a)到基站(306)的直接通信将停止，同时将经由外部HPRF-LPC装置(304)建立混合无线装置(302)与基站(306)之间的通信。
[0010] 本发明的另一方面提供外部HPRF-LPC装置(304)复制在混合无线装置(302)中找到的HPRF模块(302a)的功能，且外部HPRF-LPC装置(304)中的LPC模块(304c)与混合无线装置(302)中的LPC模块(302b)通信，同时低功率通信(LPC)模块(302b)并入有利用超宽带(UWB)技术的收发器，且低功率通信(LPC)模块(302b)将贡献0.16瓦/千克(W/kg)或更低的比吸收率(SAR)水平。
[0011] 本发明的另一方面提供将所述外部HPRF-LPC装置(304)放置在与人类头部相距一定距离处，借此，外部HPRF-LPC的布置(1800)可以包含
鞋后跟、
鞋底、鞋的套头内，或者可以放置在远离混合无线装置的身体的其它部分上。
[0012] 本发明的又另一方面提供外部HPRF-LPC装置的布置可以进一步在存在射频连接性的情况下放置在
建筑物或车辆中(1900)。
[0013] 本发明的仍另一方面提供外部HPRF-LPC装置(304)是
电池供电(304d)或通过外部调节器供电的，或可通过
能量收集技术进行充电。
[0014] 本发明的另一方面提供混合无线装置(302)中的控制单元(302d)被配置成控制选择HPRF模块(302a)和LPC模块(302b)的开关(302c)。
[0015] 本发明的又另一方面提供混合无线装置(302、202)可以排除HPRF模块(302a)、开关(302c)和控制单元(302d)，其中LPC模块(302b、202a)直接耦合到混合无线装置(302e)的剩余模块以及电源(302f)。
[0016] 本发明的仍另一方面提供可以通过第二混合无线装置(400、404)取代外部HPRF-LPC装置(304)。
[0017] 本发明的另一方面提供可以进一步通过使用混合无线装置(504)取代外部高功率射频–低功率通信(HPRF-LPC)装置(304)来配置本发明的系统，其实现两个混合无线装置(502、504)之间的通信。
[0018] 本发明的另一方面提供外部HPRF-LPC装置(304)包括耦合到处理器(304b、806c)的两个或更多HPRF模块(304a、800)，从而允许一个或多个无线装置(302、802、804)经由LPC链接与外部HPRF-LPC装置配对。
[0019] 本发明的另一方面提供使用网络
接口模块(1004)取代HPRF-LPC无线装置(304)中的HPRF模块(304a)。
[0020] 本发明的又另一方面提供网络接口模块(1004)连接到宽带连接和因特网和服务提供商的核心网络。
[0021] 本发明的仍另一方面提供从混合无线装置(302)移除HPRF模块(302a)、控制单元(302d)和开关(302c)，借此，LPC模块(302b)现在直接耦合到无线装置(302e)的其余部分以及电源(302f)(900)。
[0022] 本发明的另一方面提供允许混合无线装置(302)中的HPRF模块(302a)使用其天线(302g)从基站(306)接收RF信号。
[0023] 本发明的又另一方面提供与开关(302c)耦合的控制单元(302d)将把从HPRF模块(302a)和LPC模块(302b)两者接收的数据路由到混合无线通信装置(302)的剩余模块以进行进一步处理，从而提取空间分集和多路复用分集的增益。
[0024] 本发明的仍另一方面提供通过第二混合无线装置(1300、1304)取代外部HPRF-LPC装置(304)。
[0025] 本发明的另一方面提供外部HPRF-LPC装置(304)包括两个或更多HPRF模块304a，从而允许一个或多个无线装置(302)经由LPC链接与外部HPRF-LPC装置配对(1400)。
[0026] 本发明的另一方面提供用于减少人类向射频辐射的暴露的系统(600)。所述系统包括：可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(608)，，其连接到无线装置(602)上可用的外部数据接口端口(602c)；以及高功率射频–低功率通信(HPRF-LPC)装置(604)，其包括耦合到处理器(604b)且进一步耦合到低功率通信(LPC)模块(604c)的高功率射频(HPRF)模块(604a)。无线装置(602)通过在可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(608)与LPC模块(604c)之间建立的低功率通信链接(LPC链接)而与外部HPRF-LPC装置(604)配对，借此，在无线装置(602)和HPRF-LPC装置(604)配对之后，从HPRF模块(602a)到基站的直接通信将停止，同时将经由外部HPRF-LPC装置(604)建立所述无线装置(602)与基站(606)之间的通信，且进一步在PLPC无线装置(608)与HPRF-LPC装置(604)配对之后，PLPC无线装置(608)将通过数据接口端口USB(602c)向无线装置(602)发送控制命令以停用HPRF模块(602a)。
[0027] 本发明的另一方面提供可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(608)将通过无线装置(602)中可用的免提功能向无线装置(602)发送话音、音频、文本以及视频、图像和因特网数据且从无线装置(602)接收话音、音频、文本以及视频、图像和因特网数据。
[0028] 本发明的仍另一方面提供可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(608)将从无线装置(602)接收认证信息，所述认证信息随后由PLPC无线装置(608)中继到HPRF-LPC装置(604)以对接入基站(606)的用户进行认证。
[0029] 本发明的又另一方面提供可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(608)进一步包括用于经由外部HPRF-LPC装置(604)来认证用户对基站(606)的接入的认证模块。
[0030] 本发明的仍另一方面提供认证模块进一步包括订户身份模块(SIM)，所述SIM可以是物理SIM或
电子SIM，且所述认证模块进一步包括存储器模块以含有用于认证用户对无线LAN接入点(WLAN-AP)的接入的信息。
[0031] 本发明的另一方面提供经由外部HPRF-LPC装置(604)在所述无线装置(602)与基站(606)之间建立通信进一步包括，在其它认证选项不可用时，通过经由无线装置(602)中的HPRF模块(602a)的传输来认证用户对基站的接入。
[0032] 本发明的又另一方面提供通过耦合到PLPC无线装置(708)的第二无线装置(710)来取代外部HPRF-LPC装置(604)。
[0033] 本发明的仍另一方面提供进一步在PLPC无线装置(708)与第二PLPC无线装置(710)之间建立LPC链接。
[0034] 本发明的又另一方面提供在其它认证选项不可用时，第二无线装置(710)将传输用于认证用户对基站的接入的信息。
[0035] 本发明的另一方面提供使用网络接口模块取代HPRF-LPC无线装置(604)中的HPRF模块(604a)，且所述网络接口模块连接到宽带连接和因特网和服务提供商的核心网络。
[0036] 本发明的又另一方面提供与开关(302c)耦合的控制单元(302d)将把从HPRF模块(302a)和LPC模块(302b)两者接收的数据路由到混合无线装置的剩余模块。
[0037] 本发明的仍另一方面提供允许无线装置(602)中的HPRF模块(602a)使用其天线(602d)从基站(606)接收RF信号(1500)。
[0038] 本发明的另一方面提供来自基站的所接收的RF信号进一步被来自基站(606)的HPRF模块(602a)转换为数据，且所述数据被来自HPRF-LFC装置(604)的PLPC无线装置(608)接收，且进一步被路由到无线装置(602)以进行进一步处理，从而提取空间分集和多路复用分集的增益。
[0039] 本发明的另一方面提供本发明的系统进一步包括用于扩展低功率通信装置的范围的无线范围扩展器(1700)，其包括耦合到LPC模块(1702b)且进一步耦合到电源的LPC无线范围扩展器(1702)，所述LPC无线范围扩展器包括处理器(1702a)，借此，LPC模块(1702b)将在LPC链接1上与具备LPC功能的装置链接，且在充分的功率放大之后经由LPC链接2重新传输所接收的数据，且LPC模块(1702b)将在LPC链接2上与另一具备LPC功能的装置链接，且在充分的功率放大之后经由LPC链接1重新传输所接收的数据。
[0040] 本发明的另一方面提供一种用于减少人类向射频辐射的暴露的方法(2000)，其包括以下步骤：通过无线装置中的至少一对低功率通信模块使第一无线装置与第二外部无线装置配对(2002)；在第一无线装置与第二外部无线装置配对之后停用第一无线装置中的射频模块(2004)；以及启用第二外部无线装置到基站(706)之间的直接通信，借此，通过嵌入第一无线装置中的开关和控制单元的切换机构实现所述第二外部无线装置到基站之间的直接通信，借此，将从第一无线装置的基带单元到第一无线装置中的射频模块的通信切换到第一无线装置中的低功率通信模块，其通过断开第一无线装置中的射频传输而停用所述射频模块。
[0041] 本发明由在下文在
附图中全面描述且说明的特征和部分的组合组成，应理解，可以在不脱离本发明的范围或不牺牲本发明的优势中的任一者的情况下在细节上作出各种改变。
附图说明
[0042] 为了进一步阐明本发明的一些
实施例的各个方面，将通过参考本发明的特定实施例呈现本发明的更具体描述，在附图中说明所述特定实施例。应了解，这些图式仅描绘本发明的典型实施例，且因此不应视为限制本发明的范围。将通过附图以额外的特征和细节来描述和阐释本发明，附图中：
[0043] 图1.0说明从无线装置到基站的射频传输和接收的常规系统的架构。
[0044] 图2.0使用LPC无线装置和外部HPRF-LPC装置说明本发明的系统的子架构。
[0045] 图3.0使用混合无线装置和外部HPRF-LPC装置说明本发明的系统的一般架构。
[0046] 图4.0使用LPC无线装置与外部混合无线装置说明本发明的系统的架构。
[0047] 图5.0使用两个混合无线装置说明本发明的系统的架构。
[0048] 图6.0使用可插拔低功率无线装置和外部HPRF-LPC装置说明本发明的系统的架构。
[0049] 图7.0使用两个无线装置中的可插拔低功率装置说明本发明的系统的架构，借助所述可插拔低功率装置，第一无线装置与第二外部无线装置通信。
[0050] 图8.0使用与外部多用户HPRF-LPC装置通信的多个无线装置说明本发明的系统的架构。
[0051] 图9.0使用与外部网络LPC无线装置通信的LPC无线装置说明本发明的系统的架构。
[0052] 图10.0使用与外部网络LPC无线装置通信的混合无线装置说明本发明的系统的架构。
[0053] 图11.0说明使用与外部网络LPC无线装置通信的可插拔低功率通信装置说明本发明的系统的架构。
[0054] 图12.0使用与具有接收分集的外部HPRF-LPC装置通信的混合无线装置说明本发明的系统的架构。
[0055] 图13.0使用具有接收分集的混合无线装置说明本发明的系统的架构。
[0056] 图14.0使用与具有接收分集的外部多用户RF-LPC装置通信的多个无线装置说明本发明的系统的架构。
[0057] 图15.0使用可插拔低功率无线装置和具有接收分集的外部HPRF-LPC装置说明本发明的系统的架构。
[0058] 图16.0使用两个无线装置中的可插拔低功率装置说明本发明的系统的架构，借助所述可插拔低功率装置，第一无线装置与具有接收分集的第二外部无线装置通信。
[0059] 图17.0使用LPC无线范围扩展器说明本发明的系统的架构
[0060] 图18.0说明本发明的装置的位置的实例
[0061] 图19.0说明建筑物和车辆中的本发明的装置的位置的实例。
[0062] 图20.0是说明本发明的方法的
流程图。
具体实施方式
[0063] 本发明提供用于减少人类向射频辐射的暴露的系统和方法。具体来说，本发明通过使得无线通信装置能够经由LPC链接与外部HPRF-LPC装置通信而使无线通信装置(例如，蜂窝式装置)与其相对高功率射频(HPRF)模块解耦。在下文中，本
说明书将根据优选实施例描述本发明。将理解，将描述限制于本发明的优选实施例仅仅有助于论述本发明，且在不脱离所附
权利要求书的范围的情况下进行设想。如本发明的系统和方法中所提供，在如本文中所描述的HPRF-LPC装置或其它低功率通信装置放置成相对远离用户时，会自动地减少对人类的RF暴露。这与被人体中的组织吸收的RF能量的量的减少相关，且进而减小无线装置的有效SAR值。
[0064] 本发明的系统和方法通过减少被人类吸收的RF能量的量来减少来自无线装置的射频(RF)对人类的暴露。图1.0说明从常规无线通信装置到基站的射频传输的常规系统的架构，借此，在典型的蜂窝式基站环境中在无线装置与基站之间直接传输RF能量。所提及的基站可以是无线广域网(WWAN)基站和/或在Wi-Fi热点的情况下是无线局域网接入点(WLAN-AP)。
[0065] 参看图2.0，说明本发明的系统的一般架构，借此，用于减少人类向射频辐射的暴露的本发明的系统(200)包括与外部HPRF-LPC装置(204)通信的低功率通信(LPC)无线装置(202)。LPC无线装置(202)包括耦合到LPC无线装置(202b)的剩余模块(例如，基带、显示器、处理器、电源)的低功率通信(LPC)模块(202a)，而外部HPRF-LPC装置(204)包括高功率射频(HPRF)模块(204a)，其耦合到处理器(204b)且进一步耦合到低功率通信(LPC)模块(204c)。LPC无线装置(202)通过在LPC无线装置(202a)中的LPC模块与HPRF-LPC装置(204c)中的LPC模块之间建立的低功率通信链接(LPC链接)而与外部HPRF-LPC装置(204)电子配对。
[0066] 在本发明中，外部HPRF-LPC装置(204)通过经由外部HPRF-LPC装置(204)实现LPC无线装置(202)与基站之间的间接通信而分离一般在常规的无线通信装置中找到的高功率射频(HPRF)模块。LPC无线装置(202)中的LPC模块(202a)并入有利用超宽带技术或新颖的无线通信技术的收发器，所述技术与图1.0的HPRF模块(102a)和所有其它图中的HPRF模块相比具有相对更低的SAR值。
[0067] 如图2.0中提及的外部HPRF-LPC装置(204)的电源(204d)是由电池供电，或通过外部电源供电，或通过多种能量收集技术中的任一者供电。外部HPRF-LPC装置(204)放置在与人类头部相距一定距离处。外部HPRF-LPC装置(204)的布置可以包含鞋的套头、鞋后跟和鞋底，或者可以放置在身体的远离头部的其它部分上。外部HPRF-LPC装置(204)还可以放置成进一步远离人体，例如，放置在家中、建筑物中、车辆中和其它战略位置中，使得HPRF-LPC装置(204)与基站之间的通信具有良好的RF链接，同时维持LPC链接。
[0068] 参看图3.0，说明本发明的系统的一般架构，借此，用于减少人类向射频辐射的暴露的本发明的系统(300)包括与外部HPRF-LPC装置(304)通信的混合无线装置(302)。混合无线装置(302)包括高功率射频(HPRF)模块(302a)，和低功率通信(LPC)模块(302b)，其耦合到开关(302c)且进一步耦合到控制单元(302d)和混合无线装置(302e)的剩余模块(例如，基带、显示器、处理器)以及电源(302f)，而外部HPRF-LPC装置(304)包括高功率射频(HPRF)模块(304a)，其耦合到处理器(304b)且进一步耦合到低功率通信(LPC)模块(304c)。混合无线装置(302)通过在混合无线装置(302b)中的LPC模块(302b)与外部HPRF-LPC装置(304)中的LPC模块(304c)之间建立的低功率通信链接(LPC链接)而与外部HPRF-LPC装置(304)电子配对。外部HPRF-LPC装置(304)中的LPC模块(304c)与混合无线装置(302)中的LPC模块(302b)通信。在混合无线装置(302)与外部HPRF-LPC装置(304)配对之后，从HPRF模块(302a)到基站的直接通信将停止，同时将经由外部HPRF-LPC装置(304)建立所述混合无线装置(302)与基站(306)之间的通信。混合无线装置(302)中的控制单元(302d)被配置成控制选择HPRF模块(302a)和LPC模块(302b)的开关(302c)。低功率通信(LPC)模块(302b)并入有利用超宽带(UWB)技术或新颖的无线通信技术的收发器。外部HPRF-LPC装置(304)复制在混合无线装置(302)中找到的HPRF模块(302a)的功能。外部HPRF-LPC装置(304)的电源(304d)是由电池供电，或通过外部电源供电，或通过多种能量收集技术中的任一者供电。
[0069] 在本发明中，外部HPRF-LPC装置(304)通过经由外部HPRF-LPC装置(304)实现混合无线装置(302)与基站之间的间接装置而具体化在混合无线装置(302)中找到的HPRF模块(302a)的功能。外部HPRF-LPC装置(304)放置在与人类头部相距一定距离处。外部HPRF-LPC装置(304)的布置可以包含鞋的套头、鞋后跟和鞋底，或者可以放置在身体的远离头部的其它部分上。外部HPRF-LPC装置(304)还可以在存在射频连接性的情况下放置成进一步远离人体，例如，放置在家中、建筑物中、车辆中和其它战略位置中，使得HPRF-LPC装置(304)与基站之间的通信具有良好的RF链接，同时维持LPC链接。
[0070] 如图3.0中说明，从混合无线装置(302)移除HPRF模块(302a)、控制单元(302d)和开关(302c)，借此，LPC模块(302b)现在直接耦合到无线装置(302e)的其余部分以及电源(302f)(900)。允许混合无线装置(302)中的HPRF模块(302a)使用其天线(302g)从基站(306)接收RF信号，而与开关(302c)耦合的控制单元(302d)将把从HPRF模块(302a)和LPC模块(302b)两者接收的数据路由到混合无线通信装置(302)的剩余模块以进行进一步处理，以提取空间分集和多路复用分集的增益。
[0071] HPRF模块(302a)和HPRF模块(304a)同时向基站传输以增强传输器性能(例如，空间和多路复用分集增益)。在此情景中，如果减小HPRF模块(302a)的总传输功率，那么将实现SAR的减小。然而，在不减小HPRF模块(302a)中的总传输功率的情况下将实现不了SAR的减小。在本发明的系统(300)中，低功率通信(LPC)模块(302b)将贡献0.16瓦/千克(w/kg)或更低的比吸收率(SAR)水平。将在图5.0、图6.0、图7.0、图8.0、图12.0、图13.0、图14.0、图15.0和图16.0中描述的发明中实现对传输器性能的类似的增强。
[0072] 参看图4.0，通过第二混合无线装置(404)取代图2.0和图3.0中描述的外部HPRF-LPC装置(204、304)的功能。耦合到开关(404c)的控制单元(404d)现在将使用HPRF模块(404b)在LPC无线装置(402)与基站之间路由数据。这是通过使用第二混合无线装置(404)中的开关(404c)在LPC模块(404a)与HPRF模块(404b)之间路由数据而实现。混合无线装置(404)将远离头部而定位，从而使对人类的RF暴露最小化。
[0073] 参看图5.0，可以通过使用混合无线装置(504)取代外部高功率射频-低功率通信(HPRF-LPC)装置(304)来配置本发明的系统，其实现两个混合无线装置(502、504)之间的通信。如图5.0中说明，第一混合无线装置(502)经由第二混合无线装置(504)而与基站通信。第一混合无线装置(502)通过在混合无线无线装置(502b)中的LPC模块与第二混合无线装置(504)中的LPC模块(504b)之间建立的低功率通信链接(LPC链接)而与第二混合无线装置(504)电子配对。在第一混合无线装置(502)和第二混合无线装置(504)配对之后，从HPRF模块(502a)到基站(506)的直接通信将停止，同时将经由第二混合无线装置(504)建立所述第一混合无线装置(502)与基站(506)之间的通信。混合无线装置(502)中的控制单元(502d)被配置成控制选择HPRF模块(502a)和LPC模块(502b)的开关(502c)。耦合到第二混合无线装置中的开关(504c)的控制单元(504d)将经由使用HPRF模块(504a)的第二混合无线装置(504)在第一混合无线装置(502)与基站(506)之间路由通信。这是通过使用第二混合无线装置(504)中的开关(504c)在LPC模块(504b)与HPRF模块(504a)之间路由数据而实现。混合无线装置(504)将远离头部而定位，从而使对人类的RF暴露最小化。
[0074] 图6.0使用可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(608)和HPRF-LPC装置(604)说明本发明的系统的架构。可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(608)连接到无线装置(602)上可用的外部数据接口端口，例如
通用串行总线USB(602c)。PLPC无线装置(608)可以经由外部HPRF-LPC装置(604)通过无线装置(602)中可用的免提功能向无线装置(602)和基站(606)发送话音、音频、文本以及视频、图像和电子数据(例如，因特网数据)且从无线装置(602)和基站(606)接收话音、音频、文本以及视频、图像和电子数据，所述外部HPRF-LPC装置(604)包括耦合到处理器(604b)且进一步耦合到低功率通信(LPC)模块(604c)的高功率射频(HPRF)模块(604a)。无线装置(602)通过在可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(608)与LPC模块(604c)之间建立的低功率通信链接(LPC链接)而与外部HPRF-LPC装置(604)配对。在PLPC无线装置(608)与HPRF-LPC装置(604)配对之后，PLPC无线装置(608)将通过数据接口端口USB(602c)向无线装置(602)发送控制命令以停用其HPRF模块(602a)。这是通过无线装置(602)中的功能(例如，
操作系统(OS)功能或通过预装/已安装的应用)来实施。经由外部HPRF-LPC装置(604)在无线装置(602)与基站(606)之间建立通信进一步包括，在其它认证选项不可用时，通过经由无线装置(602)中的HPRF模块(602a)的传输来认证用户对基站的接入。可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(608)进一步包括用于经由外部HPRF-LPC装置(604)认证用户对基站(606)的接入的认证模块。所述认证模块进一步包括订户身份模块(SIM)；所述SIM可以是物理SIM或电子SIM(eSIM)。所述认证模块进一步包括含有用于认证用户对无线LAN接入点(WLAN-AP)的接入的信息的存储器模块。将从无线装置(602)传输订户身份模块(SIM)认证或WLAN认证信息，因为可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(608)将从无线装置(602)接收认证信息，所述认证信息由PLPC无线装置(608)中继到HPRFLPC装置(604)以认证用户和用于接入基站(606)的通信通道。在外部接口端口USB(602c)处没有可用的SIM认证或WLAN用户接入信息的情况下，PLPC无线装置(608)将需要其自身的有效SIM或WLAN用户接入模块来向基站认证。替代地，将在需要时经由HPRF模块(602a)传输SIM认证和WLAN认证信息。还可能的是，可以在HPRF-LPC装置(604)中执行SIM认证和WLAN认证。HPRF-LPC装置(604)将远离头部而定位，从而使对人类的RF暴露最小化。使用网络接口模块取代HPRF-LPC无线装置(604)中的HPRF模块(604a)，且网络接口模块连接到宽带连接和因特网，且进一步连接到服务提供商的核心网络。
[0075] 图7.0使用可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(708)说明本发明的系统的架构，借此，通过耦合到PLPC无线装置(710)的第二无线装置(704)取代外部HPRF-LPC装置。可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(708)连接到无线装置(702)上可用的外部数据接口端口，例如通用串行总线USB(702c)。PLPC无线装置(708)可以经由在其中附接第二PLPC无线装置(710)的第二外部无线装置(704)通过无线装置(702)中可用的免提功能向无线装置(702)和基站(706)发送话音、音频、文本以及视频、图像和电子数据(例如，因特网数据)且从无线装置(702)和基站(706)接收话音、音频、文本以及视频、图像和电子数据。在PLPC无线装置(708)与第二PLPC无线装置(710)配对之后，PLPC无线装置(708)将向无线装置(702)发送控制命令以停用其HPRF模块(702a)。这是通过无线装置(702)中的功能(例如，操作系统(OS)功能或通过预装或已安装的应用)来实施。将订户身份模块(SIM)认证或WLAN用户接入认证从第一无线装置(702)传输到第二无线装置(704)以向相关基站认证通信通道。在外部接口端口USB(702c)处没有可用的SIM认证或WLAN用户接入信息的情况下，第二无线装置(704)将利用其自身的有效SIM或WLAN用户接入来向第二无线装置(704)中可用的基站认证且与所述基站通信。可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(708)进一步包括用于经由外部第二无线装置(704)认证用户对基站(706)的接入的认证模块。所述认证模块进一步包括订户身份模块(SIM)；所述SIM可以是物理SIM或电子SIM(eSIM)。所述认证模块进一步包括含有用于认证用户对无线LAN接入点(WLAN-AP)的接入的信息的存储器模块。替代地，将在需要时经由HPRF模块(702a)将用于认证WLAN用户接入的SIM认证和信息传输到基站(706)。在其它认证选项不可用时，在PLPC无线装置(708)与第二PLPC无线装置(710)之间进一步建立LPC链接，且第一无线装置(702)将传输用于认证用户对基站的接入的信息。第二无线装置(704)将远离头部而定位，从而使对人类的RF暴露最小化。
[0076] 参看图8.0，引入外部多用户HPRF-LPC装置(806)，其用于将由混合无线装置、LPC无线装置和无线装置组成的多个无线装置(802、804)的组合与PLPC无线装置组合地配对。外部多用户HPRF-LPC装置(806)由两个或更多HPRF模块(806a、806b)组成，其耦合到处理器(806c)、LPC模块(806d)和电源(806e)，从而允许一个或多个无线装置(802、804)经由LPC链接与外部HPRF-LPC装置配对。外部多用户HPRF-LPC装置(806)将远离头部而定位，从而使对人类的RF暴露最小化。
[0077] 图9.0、10.0和11.0是本发明的系统的一般架构，借此，相应的无线装置(902、1002和1102)通过宽带(906、1006、1106)连接、因特网(908、1008和1108)和服务提供商的核心网络(910、1010、1110)经由相应的网络LPC无线装置(904、1004和1104)而与蜂窝式服务提供商通信。如所说明，使用网络接口模块(904、1004、1104)取代HPRF-LPC无线装置(304)中的HPRF模块(304a)。网络接口模块(904a、1004a、1104a)连接到宽带连接和因特网以及服务提供商的核心网络。
[0078] 图12.0、13.0、14.0是系统的一般架构，借此，并入有RF接收天线的在外部无线装置(1204、1304、1406)中的HPRF模块(1204a、1304a、1406a-1406b)的复制品现在允许无线装置(1202、1302、1402-1404)使用其天线(1202g、1302g、1402a-1404a)从基站(1206、1306、1408)接收RF信号。在此架构中，与原本在天线全部处于常规无线装置内的情况下可以提供的距离相比，接收天线现在相隔大得多的距离。另外，还已经增加了接收天线的数目(例如，加倍)。在接收天线增加的间隔和接收天线增加的数目的情况下，将通过提取所接收的RF信号中的空间分集和多路复用分集的增益来提高系统的可靠性和处理量。相反地，可以减小基站的总传输功率，同时通过提取所接收的RF信号中的空间分集和多路复用分集的增益而维持了系统的可靠性和处理量。这具有减小尤其在人口密集区附近的基站传输功率的重要效果。与开关(1202c、1302c、1402e-1404e)耦合的控制单元(1202d、1302d、1402d-1404d)将通过两对分离大的天线(1202g/1204e、1302g/1304g、1402a-1404a/1406f-1406g)路由所接收的数据。如早先提及且如图13.0中说明，通过第二混合无线装置(1300、1304)取代外部HPRF-LPC装置(304)。外部HPRF-LPC装置包括两个或更多HPRF模块，从而允许一个或多个无线装置经由LPC链接与外部HPRF-LPC装置配对(1400)。
[0079] 图15.0使用可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(1508)和HPRF-LPC装置(1504)说明本发明的系统的架构。可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(1508)连接到无线装置(1502)上可用的外部数据接口端口，例如通用串行总线USB(1502c)。PLPC无线装置(1508)可以经由外部HPRF-LPC装置(1504)通过无线装置(1502)中可用的免提功能向无线装置(1502)和基站(1506)发送话音、音频、文本以及视频和图像和电子数据(例如，因特网数据)且从无线装置(1502)和基站(1506)接收话音、音频、文本以及视频和图像和电子数据。在PLPC无线装置(1508)与HPRF-LPC装置(1504)配对之后，PLPC无线装置(1508)将向无线装置(1502)发送控制命令以仅停用HPRF模块(1502a)的传输器区段。这是通过无线装置(1502)中的功能(例如，操作系统(OS)功能或通过预装/已安装的应用)来实施。在此架构中，与原本在天线全部处于常规无线装置内的情况下可以提供的距离相比，接收天线现在相隔大得多的距离。另外，还已经增加了接收天线的数目(例如，加倍)。在接收天线增加的间隔和接收天线增加的数目的情况下，将通过提取所接收的RF信号中的空间分集和多路复用分集的增益来提高系统的可靠性和处理量。相反地，可以减小基站的总传输功率，同时通过提取所接收的RF信号中的空间分集和多路复用分集的增益而维持了系统的可靠性和处理量。这具有减小尤其在人口密集区附近的基站传输功率的重要效果。将从无线装置(1502)传输订户身份模块(SIM)认证或WLAN认证信息，且被PLPC无线装置(1508)中继到HPRF-LP装置(1504)以向基站(1506)认证通信通道。在外部接口端口USB(1502c)处没有可用的SIM认证或WLAN用户接入信息的情况下，PLPC无线装置(1508)将需要其自身的有效SIM或WLAN用户接入模块来向基站(1506)认证。替代地，将在需要时经由HPRF模块(1502a)传输SIM认证或WLAN用户接入认证。HPRF-LPC装置(1504)将远离头部而定位，从而使对人类的RF暴露最小化。允许无线装置中的HPRF模块使用其天线从基站接收RF信号(1500)。
[0080] 图16.0使用通过外部数据接口端口、通用串行总线USB(1602c、1604c)耦合到常规无线通信装置(1602、1604)的可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(1608)和第二可插拔低功率通信(PLPC)无线装置(1610)说明本发明的系统的架构。PLPC无线装置(1608)经由耦合到无线装置(1604)的PLPC无线装置(1610)利用无线装置(1602)中可用的免提功能向基站(1606)发送话音、音频、文本、视频、图像和电子数据且从基站(1606)接收话音、音频、文本、视频、图像和电子数据。在PLPC无线装置(1608)与第二无线装置(1610)配对之后，第一PLPC无线装置(1608)将向无线装置(1602)发送控制命令以仅停用HPRF模块(1602a)的传输器区段。这是通过无线装置(1602)中的
软件功能(例如，操作系统(OS)功能或通过预装/已安装的应用)来实施。将从无线装置(1602)传输订户身份模块(SIM)认证或WLAN认证，且被PLPC无线装置(1608)中继到PLPC无线装置(1610)、无线装置(1604)以向基站(1606)认证通信通道。在外部接口端口USB(1602c)处没有可用的SIM认证或WLAN用户接入信息的情况下，第二无线装置(1604)将需要其自身的有效SIM卡或WLAN用户接入来向基站认证且与基站通信。替代地，PLPC无线装置(1608)将需要其自身的有效SIM或WLAN用户接入模块向基站(1606)认证。否则，将在需要时经由无线装置(1602)中的HPRF模块(1602a)传输SIM认证和WLAN用户接入认证。第二无线装置(1604)将远离头部而定位，从而使对人类的RF暴露最小化。
[0081] 图17.0说明用于扩展LPC链接(LPC链接1、LPC链接2)的范围的LPC无线范围扩展器(1702)的架构，所述LPC链接用于在混合无线装置、HPRF-LPC装置、多用户HPRF-LPC装置、LPC无线装置、PLPC无线装置、网络LPC无线装置与LPC无线范围扩展器之间进行通信。LPC无线范围扩展器(1702)由处理器(1702a)、LPC模块(1702b)和电源(1702c)组成。LPC模块(1702b)将在LPC链接1上与具备LPC功能的装置链接，且经由LPC链接2重新传输所接收的数据。同时，LPC模块(1702b)将在LPC链接2上与另一具备LPC功能的装置链接，且经由LPC链接1重新传输所接收的数据。
[0082] 参看图18.0，说明本发明的外部HPRF-LPC装置(1802a、1802c、1804、1806)的位置的实例。可以将外部HPRF-LPC装置放置在战略位置中，从而将其
捆绑、附接或插入到鞋(1802)的后跟(1802c)中的狭缝中，以及嵌入或放置在鞋底中。此外，可以将外部HPRF-LPC放置在鞋的套头(1802a)中，借此，使得套头的设计充分考虑到脚趾以用于放置外部HPRF-LPC装置，且在身体的各部分与外部HPRF-LPC装置之间具有适当的RF屏蔽(1802b、1802d)。屏蔽还可以呈RF屏蔽织物的形式，其可以采取袜子、服装等的形式。外部HPRF-LPC装置将被拆卸以使得能够对外部HPRF-LPC装置中的电池进行充电，或者进行再用，或者用于不同的位置。用于HPRF-LPC的电源可以是电池供电或者通过多种能量收集技术中的任一者进行供电，所述能量收集技术例如为鞋中的来自用户运动的产生并且存储电力的
动能。此外，可以将HPRF-LPC装置捆绑或保持在人体的其它部分的适当位置，同时确保与头部和身体的充分的RF屏蔽或物理间隔以用于减少RF辐射。还可以将外部HPRF-LPC装置放置在背包、公文包、手袋和在物理上与头部和身体分隔以减小SAR值的其它携带
箱体中。
[0083] 参看图19.0，可以将HPRF-LPC装置(1904、1906)放置在建筑物(1912)或车辆(1910)中。还可以将HPRF-LPC装置(1906)放置在可以相对远离人类而接入的杆和其它结构上，以使RF暴露最小化。还可以将这些位置选择为其对无线广域网、WWAN基站或在WiFi热点的情况下的无线局域网接入点(WLAN-AP)具有最小的射频(RF)阻塞。
[0084] 现在参考图20.0，其说明本发明的方法。如图20.0中说明，在减少人类向射频辐射的暴露的过程中，在本发明中采用的方法(2000)通过无线装置中的至少一对低功率通信模块使第一无线装置与第二外部无线装置配对(2002)，且随后在无线装置与外部射频传输模块配对之后停用无线装置中的射频模块(2004)。在停用无线装置中的射频模块之后，在所述无线装置到基站之间启用直接通信(2006)。通过嵌入无线装置中的开关和控制单元的切换机构来实现所述无线装置到基站之间的直接通信，借此，将从无线装置的基带单元到无线装置中的射频模块的通信切换到无线装置中的低功率装置，其通过断开无线装置中的射频传输来停用射频模块。
[0085] 本发明增加了有效HPRF模块和天线与人类的头部或身体之间的距离，这直接有助于减少源自定位在常规无线装置内的内部HPRF模块的RF辐射暴露。
[0086] 技术的演进已经引起由于常规无线装置内的固有空间约束而导致的天线设计中的大小与性能之间的设计折衷。这尤其涉及天线设计的复杂性以及某些无线装置中的空间约束，所述无线装置的大小已经随着技术的演进而减小，这使得装置更小且大小紧凑。通过复制HPRF模块与天线以使其在无线装置之外操作而观察到本发明中的进一步优势，借此，可以缓解对天线设计的传统约束，因为在外部HPRF-LPC装置中和周围可以存在额外的可用空间。
[0087] 依据RF传输和接收性能，无线装置的紧密接近(例如，靠近头部而握持或靠近身体而放置)可以具有意想不到的后果，借此，在靠近身体或头部而放置无线装置时可以降低辐射效率。辐射效率的降低可以影响无线装置与基站之间的通信质量，这转变为减小的
数据处理量和增加的掉线率。同时，这还可能导致无线装置中的电池使用时间的减少，因为无线装置通常将通过增加其RF输出功率来补偿辐射效率的降低。此外，将HPRF-LPC装置放置在战略位置中(例如，建筑物窗口旁边或甚至放置在
屋顶)导致对基站减小的RF阻碍，其继而有助于提高RF覆盖。提高的RF覆盖将转换为用于无线装置的用户的更高质量的通信，其进一步转换为增加的数据处理量和减小的掉线率。
[0088] 在此架构中，与原本在天线全部处于常规无线装置内的情况下可以提供的距离相比，接收天线现在相隔大得多的距离。另外，还已经增加了接收天线的数目(例如，加倍)。在接收天线增加的间隔和接收天线增加的数目的情况下，将通过提取所接收的RF信号中的空间分集和多路复用分集的增益来提高系统的可靠性和处理量。相反地，可以减小基站的总传输功率，同时通过提取所接收的RF信号中的空间分集和多路复用分集的增益而维持了系统的可靠性和处理量。这具有减小尤其在人口密集区附近的基站传输功率的重要效果。
[0089] 本发明增加了无线装置与基站之间的RF链接效率，因此有助于为网络服务提供商降低资本支出，因为网络服务提供商不需要承担投资来渗透无法到达的位置。
[0090] 除非上下文另外要求或有具体相反的规定，否则本文叙述为单数的整体、步骤或元件的本发明的整体、步骤或元件明确地涵盖所叙述的整体、步骤或元件的单数和复数形式两者。
[0091] 在整个本说明书中，除非上下文另外要求，否则词语“包括(comprise)”或例如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”等变化将被理解为暗示包括所陈述的步骤或元件或整体，或者步骤或元件或整体的群组，但不排除任何其它步骤或元件或整体，或者步骤、元件或整体的群组。因此，本说明书的上下文中，以包括性意义使用术语“包括(comprising)”，且因此应理解为是指“主要包含但不一定单独地包含”。
