УСТРОЙСТВО БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЕ АДАПТИВНОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ Российский патент 2010 года по МПК H04B7/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области техники беспроводной связи; более точно, настоящее изобретение относится к устройству беспроводной связи, которое использует адаптивное формирование диаграммы направленности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В 1998 году была сформирована рабочая группа по цифровым устройствам отображения (DDWG), чтобы создать стандарт универсального интерфейса между компьютерами и устройствами отображения для замены аналогичного стандарта аналогового соединения VGA (графического видеоадаптера). Результирующим стандартом была спецификация цифрового визуального интерфейса (DVI), выпущенная в апреле 1999 года.

Есть некоторое количество имеющихся в распоряжении схем защиты контента. Например, HDCP (широкополосная защита цифрового содержимого) и DTCP (защита содержимого цифровой передачи) являются широко известными схемами защиты контента. HDCP предлагался в качестве компонента защиты для DVI и был разработан для цифровых интерфейсов видеомониторов.

HDMI является стандартом соединения, который объединяет DVI и HDCP. HDMI разрабатывался для удовлетворения внезапной потребности в аудио и видео с высоким разрешением. Как DVI, так и HDMI, имеют два ключевых преимущества. Во-первых, оба интегрируют все видео- и звуковые сигналы в одиночный тонкий кабель, в силу этого, существенно упрощая соединение компонентов. Во-вторых, контент, пересылаемый через кабель, остается в своем исходном несжатом цифровом формате.

HDCP является системой для защиты контента, передаваемого через DVI и HDMI, от копирования. Смотрите HDCP 1.0. HDCP предусматривает аутентификацию, шифрование и признание недействительным. Специализированная схема в устройстве воспроизведения и в мониторе устройства отображения шифрует видеоданные перед тем, как они пересылаются. С HDCP контент шифруется непосредственно перед (или внутри) микросхемы передатчика DVI или HDMI, а дешифруется непосредственно после (или внутри) микросхемы приемника DVI или HDMI.

В дополнение к функциям шифрования и дешифрования, HDCP реализует аутентификацию для проверки, что приемное устройство (например, дисплей, телевизор и т.п.) лицензировано для приема шифрованного контента. Повторная аутентификация происходит приблизительно каждые две секунды, чтобы постоянно подтверждать защиту интерфейса DVI или HDMI. Если, в любое время, повторная аутентификация не происходит, например, из-за отсоединения устройства и/или присоединения несанкционированного записывающего устройства, устройство источника (например, устройство воспроизведения DVD, телевизионная абонентская приставка и т.п.) прекращает передачу шифрованного контента.

Несмотря на то что обсуждения HDMI и DVI фокусируются, большей частью, на проводной связи, использование беспроводной связи для передачи контента стало более общеупотребительным, повседневным. Несмотря на то что большая часть современного фокуса поставлена на сотовые технологии и беспроводные сети, возникла растущая заинтересованность в нелицензируемом спектре вблизи 60 ГГц. Более точно, 7 ГГц смежной полосы частот были освобождены для нелицензируемого использования частот миллиметровых волн вблизи 60 ГГц в США и Японии.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В материалах настоящей заявки раскрыты способ и устройство для беспроводной связи с адаптивным формированием диаграммы направленности. В одном из вариантов осуществления, устройство содержит процессор, радиочастотный (RF) передатчик, имеющий цифровым образом управляемую фазированную антенную решетку, присоединенную к и управляемую процессором, для передачи контента с использованием адаптивного формирования диаграммы направленности, и интерфейс в канал беспроводной связи, присоединенный к процессору, чтобы сообщать информацию об антенне, относящуюся к использованию фазированной антенной решетки, и чтобы сообщать информацию для содействия воспроизведению контента в другом местоположении.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение будет полнее понятно из подробного описания, приведенного ниже, и из прилагаемых чертежей различных вариантов осуществления изобретения, которые, однако, не должны восприниматься ограничивающими изобретение отдельными вариантами осуществления, а предназначены только для пояснения и понимания.

Фиг.1 - структурная схема одного из вариантов осуществления системы связи.

Фиг.2 - более детализированная структурная схема одного из вариантов осуществления системы связи.

Фиг.3 - структурная схема одного из вариантов осуществления периферийного устройства.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Раскрыты устройство и способ для беспроводной связи. В одном из вариантов осуществления, беспроводная связь происходит с использованием беспроводного приемопередатчика с адаптивной формирующей диаграмму направленности антенной. Как было бы очевидно специалисту в данной области техники, беспроводная связь могла бы происходить с беспроводным приемником или передатчиком.

В одном из вариантов осуществления, беспроводная связь включает в себя дополнительную линию связи, или канал, для передачи информации между передатчиком и приемником. Линия связи может быть однонаправленной или двунаправленной. В одном из вариантов осуществления, канал используется для отправки информации об антенне обратно, с приемника на передатчик, чтобы дать передатчику возможность адаптировать свою антенную решетку посредством направления элементов антенны, для нахождения тракта, на другое направление. Это может быть обходом препятствий.

В одном из вариантов осуществления, линия связи также используется для передачи информации, соответствующей контенту, который передается беспроводным образом (например, беспроводному видео). Эта информация может быть информацией защиты контента. Например, в одном из вариантов осуществления, линия связи используется для передачи ключей шифрования и подтверждения ключей шифрования, когда приемопередатчики передают данные HDMI. Таким образом, в одном из вариантов осуществления, линия связи передает управляющую информацию и информацию защиты контента.

Эта дополнительная линия связи может быть отдельным каналом в полосе 60 ГГц. В альтернативном варианте осуществления, линия связи может быть беспроводным каналом в полосе 2,4 ГГц.

В последующем описании, многочисленные детали изложены, чтобы обеспечить более полное понимание настоящего изобретения. Однако специалистам в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике без этих специфичных деталей. В других случаях, широко известные конструкции и устройства показаны скорее в виде структурной схемы, чем в деталях, для того чтобы избежать затенения настоящего изобретения.

Некоторые части подробных описаний, которые следуют, представлены в переводе на алгоритмы и условные обозначения операций над битами данных в памяти компьютера. Эти алгоритмические описания и обозначения являются средством, используемым специалистами в области техники обработки данных для наиболее эффективной передачи сути их работы другим специалистам в данной области техники. Алгоритм, здесь и обычно, задумывается самосогласованной последовательностью этапов, ведущих к требуемому результату. Этапы являются требующими физических манипуляций физическими величинами. Обычно, хотя и не обязательно, эти величины принимают вид электрических или магнитных сигналов, сохраняемых, передаваемых, объединяемых, сравниваемых и манипулируемых иным образом. Иногда оказалось удобным, главным образом, из соображений общего употребления, указывать эти сигналы ссылкой как биты, значения, элементы, символы, литеры, термины, числа или тому подобное.

Однако должно приниматься во внимание, что все из этих и подобных терминов должны быть ассоциативно связаны с соответствующими физическими величинами и являются только удобными обозначениями, примененными к этим величинам. Если не заявлено иное особым образом, как очевидно из последующего обсуждения, принимается во внимание, что на всем протяжении описания обсуждения, использующие термины, такие как «обработка», или «вычисление», или «расчет», или «определение», или «отображение», или тому подобное, указывают ссылкой на действие и последовательности операций компьютерной системы или подобного электронного вычислительного устройства, которое манипулирует и преобразует данные, представленные в качестве физических (электронных) величин в регистрах и памяти компьютерной системы, в другие данные, подобным образом представленные в качестве физических величин в памяти или регистрах компьютерной системы либо других устройствах хранения, передачи или отображения такой информации.

Настоящее изобретение также относится к устройству для выполнения операций в нем. Это устройство может быть сконструировано для требуемых целей, или оно может содержать компьютер общего применения, приведенный в действие избирательно или переконфигурированный компьютерной программой, хранимой в компьютере. Такая компьютерная программа может храниться на машиночитаемом запоминающем носителе, таком как, но не в качестве ограничения, любой тип диска, включающий в себя гибкие диски, оптические диски, CD-ROM (ROM на компакт дисках) и магнитооптические диски, постоянные запоминающие устройства (ROM), оперативные запоминающие устройства (RAM), EPROM (стираемые программируемые постоянные запоминающие устройства), EEPROM (электрически стираемые программируемые постоянные запоминающие устройства), магнитные или оптические карты, или любые другие типы носителей, пригодных для хранения электронных инструкций, каждый из которых присоединен к системной шине компьютера.

Алгоритмы и устройства отображения, представленные в материалах настоящей заявки, по сути, не имеют отношение к какому бы то ни было конкретному компьютеру или другому устройству. Различные системы общего применения могут использоваться с программами в соответствии с доктринами, приведенными в материалах настоящей заявки, или может оказаться удобным конструировать более специализированное устройство для выполнения требуемых этапов способа. Требуемая конструкция для многообразия этих систем будет следовать из описания, приведенного ниже. В дополнение, настоящее изобретение не описано со ссылкой на какой бы то ни было конкретный язык программирования. Будет приниматься во внимание, что многообразие языков программирования может использоваться для реализации доктрин изобретения, как описано в материалах настоящей заявки.

Машиночитаемый носитель включает в себя любой механизм для хранения или передачи информации в виде, удобочитаемом посредством машины (например, компьютера). Например, машиночитаемый носитель включает в себя постоянное запоминающее устройство («ROM»); оперативное запоминающее устройство («RAM»); магнитные дисковые запоминающие носители; оптические запоминающие носители; устройства флэш-памяти; электрические, оптические, акустические или другие разновидности распространяемых сигналов (например, несущие волны, инфракрасные сигналы, цифровые сигналы и т.п.); и так далее.

Пример системы связи

Фиг.1 - структурная схема одного из вариантов осуществления системы связи. Со ссылкой на Фиг.1, система содержит приемник 100 мультимедийных данных, интерфейс 102 приемника мультимедийных данных, передающее устройство 140, приемное устройство 141, интерфейс 113 устройства воспроизведения мультимедийных данных и устройство 115 отображения.

Приемник 100 мультимедийных данных принимает контент из источника (не показан). В одном из вариантов осуществления, приемник 100 мультимедийных данных содержит телевизионную абонентскую приставку. Контент может содержать основнополосный цифровой сигнал, например, такой как, но не в качестве ограничения, контент, соблюдающий стандарты HDMI или DVI. В таком случае, приемник 100 мультимедийных данных может включать в себя передатчик (например, передатчик HDMI) для пересылки принятого контента.

Приемник 101 мультимедийных данных отправляет контент 101 в устройство 140 передатчика через интерфейс 102 приемника мультимедийных данных. В одном из вариантов осуществления, интерфейс 102 приемника мультимедийных данных включает в себя логику, которая преобразует контент 101 в контент HDMI. В таком случае, интерфейс 102 приемника мультимедийных данных может содержать разъем HDMI, и контент 101 отправляется через проводное соединение; однако передача могла бы происходить через беспроводное соединение. В другом варианте осуществления, контент 101 содержит контент DVI.

В одном из вариантов осуществления, передача контента 101 между интерфейсом 102 приемника мультимедийных данных и устройством 140 передатчика происходит через проводное соединение; однако передача могла бы происходить через беспроводное соединение.

Устройство 140 передатчика беспроводным образом передает информацию в устройство 141 приемника с использованием двух беспроводных соединений. Одно из беспроводных соединений заканчивается фазированной антенной решеткой с адаптивным формированием диаграммы направленности. Другое беспроводное соединение происходит через канал 107 беспроводной связи, в материалах настоящей заявки указываемый ссылкой как обратный канал. В одном из вариантов осуществления, канал 107 беспроводной связи является однонаправленным. В альтернативном варианте осуществления, канал 107 беспроводной связи является двунаправленным.

Устройство 141 приемника пересылает контент, принятый из устройства 140 передатчика, в устройство 114 воспроизведения мультимедийных данных через интерфейс 113 устройства воспроизведения мультимедийных данных. В одном из вариантов осуществления, передача контента между устройством 141 приемника и интерфейсом 113 устройства воспроизведения мультимедийных данных происходит через проводное соединение; однако передача могла бы происходить через беспроводное соединение. В одном из вариантов осуществления, интерфейс 113 устройства воспроизведения мультимедийных данных содержит разъем HDMI. Подобным образом, передача контента между интерфейсом 113 устройства воспроизведения мультимедийных данных и устройством 114 воспроизведения мультимедийных данных происходит через проводное соединение; однако передача могла бы происходить через беспроводное соединение.

Устройство 114 воспроизведения мультимедийных данных заставляет контент воспроизводиться на устройстве 115 отображения. В одном из вариантов осуществления, контент является контентом HDMI, и устройство 114 воспроизведения мультимедийных данных передает мультимедийный контент на устройство отображения через проводное соединение; однако передача могла бы происходить через беспроводное соединение. Устройство 115 отображения может содержать плазменный дисплей, LCD (жидкокристаллический дисплей), ЭЛТ (электронно-лучевую трубку, CRT) и т.п.

Отметим, что система по Фиг.1 может быть изменена, чтобы включать в себя устройство воспроизведения/записи DVD вместо устройства воспроизведения/записи DVD для приема и воспроизведения и/или записи контента.

В одном из вариантов осуществления, передатчик 140 и интерфейс 102 приемника мультимедийных данных являются частью приемника 100 мультимедийных данных. Подобным образом, в одном из вариантов осуществления, приемник 140, интерфейс 113 устройства воспроизведения мультимедийных данных и устройство 114 воспроизведения мультимедийных данных все являются частью одного и того же устройства. В альтернативном варианте осуществления, приемник 140, интерфейс 113 устройства воспроизведения мультимедийных данных, устройство 114 воспроизведения мультимедийных данных и устройство 115 отображения все являются частью устройства отображения. Пример такого устройства показан на Фиг.3.

В одном из вариантов осуществления, устройство 140 передатчика содержит процессор 103, необязательный компонент 104 основнополосной обработки, фазированную антенную решетку 105 и интерфейс 106 канала беспроводной связи. Фазированная антенная решетка 105 содержит радиочастотный (РЧ) передатчик, содержащий цифровым образом управляемую фазированную антенную решетку, присоединенную к и управляемую процессором 103, для передачи контента в устройство 141 приемника с использованием адаптивного формирования диаграммы направленности.

В одном из вариантов осуществления, устройство 141 приемника содержит процессор 112, необязательный компонент 111 основнополосной обработки, фазированную антенную решетку 110 и интерфейс 109 канала беспроводной связи. Фазированная антенная решетка 110 содержит радиочастотный (РЧ) передатчик, содержащий цифровым образом управляемую фазированную антенную решетку, присоединенную к и управляемую процессором 112, для приема контента из устройства 140 передатчика с использованием адаптивного формирования диаграммы направленности.

В одном из вариантов осуществления, процессор 103 формирует основнополосные сигналы, которые обрабатываются посредством основнополосной сигнальной обработки 104 перед беспроводной передачей фазированной антенной решеткой 105. В таком случае, устройство 141 приемника включает в себя основнополосную сигнальную обработку для преобразования аналоговых сигналов, принятых фазированной антенной решеткой 110, в основнополосные сигналы для обработки процессором 112. В одном из вариантов осуществления, основнополосные сигналы являются сигналами мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM).

В одном из вариантов осуществления, устройство 140 передатчика и/или устройство 141 приемника являются частью отдельных приемопередатчиков.

Устройство 140 передатчика и устройство 141 приемника выполняют беспроводную связь с использованием фазированной антенной решетки с адаптивным формированием диаграммы направленности, которое предоставляет возможность управления диаграммой направленности. Формирование диаграммы направленности общеизвестно в данной области техники. В одном из вариантов осуществления, процессор 103 отправляет информацию цифрового управления на фазированную антенную решетку 105, чтобы указывать величину фазового сдвига одного или более фазовращателей в фазированной антенной решетке 105, для управления диаграммой направленности, формируемой в силу этого некоторым образом, общеизвестным в данной области техники. Процессор 112 также использует информацию цифрового управления для управления фазированной антенной решеткой 110. Информация цифрового управления отправляется с использованием канала 121 управления в устройстве 140 передатчика и канала 122 управления в устройстве 141 приемника. В одном из вариантов осуществления, информация цифрового управления содержит набор коэффициентов. В одном из вариантов осуществления, каждый из процессоров 103 и 112 содержит цифровой сигнальный процессор.

Интерфейс 106 беспроводной линии связи присоединен к процессору 103 и обеспечивает интерфейс между линией 107 беспроводной связи и процессором 103, чтобы сообщать информацию об антенне, относящуюся к использованию фазированной антенной решетки, и чтобы сообщать информацию для содействия воспроизведению контента в другом местоположении. В одном из вариантов осуществления, информация, передаваемая между устройством 140 передатчика и устройством 141 приемника для содействия воспроизведению контента, включает в себя ключи шифрования, отправленные из процессора 103 в процессор 112 устройства 141 приемника, и одно или более подтверждений из процессора 112 устройства 141 приемника в процессор 103 устройства 140 передатчика.

Линия 107 беспроводной связи также пересылает информацию об антенне между устройством 140 передатчика и устройством 141 приемника. Во время приведения в исходное состояние фазированных антенных решеток 105 и 110, линия 107 беспроводной связи пересылает информацию, чтобы дать процессору 103 возможность выбирать направление для фазированной антенной решетки 105. В одном из вариантов осуществления, информация включает в себя, но не в качестве ограничения, информацию о местоположении антенны и информацию о качестве функционирования, соответствующую местоположению антенны, такую как одна или более пар данных, которые включают в себя положение фазированной антенной решетки 110 и интенсивность сигнала канала для такого положения антенны. В еще одном варианте осуществления, информация включает в себя, но не в качестве ограничения, информацию, отправляемую процессором 112 в процессор 103 для предоставления процессору 103 возможности определять, какие участки фазированной антенной решетки 105 следует использовать для передачи контента.

Когда фазированные антенные решетки 105 и 110 являются работающими в режиме, во время которого они могут передавать контент (например, контент HDMI), линия 107 беспроводной связи передает признак состояния тракта связи из процессора 112 устройства 141 приемника. Признак состояния связи содержит признак из процессора 112, который указывает процессору 103 направлять диаграмму направленности в другом направлении (например, на другой канал). Такое указание может происходить в ответ на помехи передаче порций контента. Информация может задавать один или более альтернативных каналов, которые процессор 103 может использовать.

В одном из вариантов осуществления, информация об антенне содержит информацию, отправляемую процессором 112 для задания местоположения, на которое устройство 141 приемника должно направлять фазированную антенную решетку 110. Это может быть полезным во время приведения в исходное состояние, когда устройство 140 передатчика является указывающим устройству 141 приемника, где следует размещать его антенну, так что измерения качества сигнала могут производиться для определения наилучших каналов. Заданное положение может быть точным местоположением или может быть относительным местоположением, например, таким как следующее местоположение в предопределенной очередности местоположений, отслеживаемой устройством 140 передатчика и устройством 141 приемника.

В одном из вариантов осуществления, линия 107 беспроводной связи передает информацию из устройства 141 приемника в устройство 140 передатчика, специфицирующую характеристики антенны фазированной антенной решетки 110, и наоборот.

Пример архитектуры приемопередатчика

Фиг.2 - структурная схема одного из вариантов осуществления многоантенной радиосистемы с адаптивным формированием диаграммы направленности, содержащей устройство 140 передатчика и устройство 141 приемника по Фиг.1. Приемопередатчик 200 включает в себя многочисленные независимые цепи передачи и приема. Приемопередатчик 200 выполняет формирование диаграммы направленности фазированной решетки с использованием фазированной решетки, которая берет идентичный РЧ-сигнал и сдвигает фазу для одного или более элементов антенны в решетке, чтобы добиться управления диаграммой направленности.

Со ссылкой на Фиг.2, цифровой сигнальный процессор 201 (DSP) форматирует контент и формирует основнополосные сигналы в реальном времени. DSP 201 может обеспечивать модуляцию, FEC-кодирование (с прямым исправлением ошибок), сборку пакетов, перемежение и автоматическое регулирование усиления.

DSP 201, в таком случае, пересылает основнополосные сигналы, которые должны модулироваться и отправляться в RF-часть передатчика. В одном из вариантов осуществления, контент модулируется в сигналы OFDM некоторым образом, общеизвестным в данной области техники.

Цифроаналоговый преобразователь 202 (DAC) принимает цифровые сигналы, выдаваемые из DSP 201, и преобразует их в аналоговые сигналы. В одном из вариантов осуществления, сигналы, выдаваемые из DAC 202, являются сигналами между 0-256 МГц.

Микшер 203 принимает сигналы, выдаваемые из DAC 202, и объединяет их с сигналом из гетеродина (LO) 204. Сигналы, выдаваемые из микшера 203, находятся на промежуточной частоте. В одном из вариантов осуществления, промежуточная частота находится между 2-9 ГГц.

Многочисленные фазовращатели 205_0-N принимают выходной сигнал из микшера 203. Демультиплексор включен в состав для управления тем, какие фазовращатели принимают сигналы. В одном из вариантов осуществления, эти фазовращатели являются квантованными фазовращателями. В альтернативном варианте осуществления, фазовращатели могут быть замещены комплексными умножителями. В одном из вариантов осуществления, DSP 201 также управляет, через канал 208 управления, фазой и амплитудой токов в каждом из элементов антенны в фазированной антенной решетке 220, чтобы создавать требуемую конфигурацию диаграммы направленности некоторым образом, общеизвестным в данной области техники. Другими словами, DSP 201 управляет фазовращателями 205_0-N фазированной антенной решетки 220, чтобы создавать требуемую конфигурацию.

Каждый из фазовращателей 205_0-N создает выходной сигнал, который подается на один из усилителей 206_0-N мощности, который усиливает сигнал. Усиленные сигналы подаются на антенную решетку 207, которая содержит многочисленные элементы 207_0-N антенны. В одном из вариантов осуществления, сигналы, передаваемые с антенн 207_0-N, являются радиочастотными сигналами между 56-64 ГГц. Таким образом, многочисленные диаграммы направленности выдаются из фазированной антенной решетки 220.

Что касается приемника, антенны 217_0-N принимают беспроводные передачи с антенн 207_0-N и подают их на фазовращатели 211_0-N. Как обсуждено выше, в одном из вариантов осуществления, фазовращатели 211_0-N содержат квантованные фазовращатели. В качестве альтернативы, фазовращатели 211_0-N могут замещаться комплексными умножителями. Фазовращатели 211_0-N принимают сигналы с антенн 210_0-N, которые объединяются для формирования однофазного фидерного выходного сигнала. В одном из вариантов осуществления, мультиплексор используется для объединения сигналов с разных элементов и выдачи одиночной фидерной фазы. Выходной сигнал фазовращателей 211_0-N вводится в усилитель 212 промежуточной частоты (IF), который понижает частоту сигнала до промежуточной частоты. В одном из вариантов осуществления, промежуточная частота находится между 2-9 ГГц.

Микшер 213 принимает выходной сигнал усилителя 212 IF и объединяет его с сигналом из гетеродина 214 некоторым образом, общеизвестным в данной области техники. В одном из вариантов осуществления, выходной сигнал микшера 213 является сигналом в диапазоне 0-250 МГц. В одном из вариантов осуществления, есть I (синфазный) и Q (квадратурный) сигналы для каждого канала.

Аналого-цифровой преобразователь 215 (ADC) принимает выходной сигнал микшера 213 и преобразует его в цифровую форму. Цифровой выходной сигнал из ADC 215 принимается ЦСП DSP. DSP 216 восстанавливает амплитуду и фазу сигнала. DSP 211 могут обеспечивать демодуляцию, разборку пакетов, обращенное перемежение и автоматическое регулирование усиления.

В одном из вариантов осуществления, каждый из приемопередатчиков включает в себя управляющий микропроцессор, который подготавливает управляющую информацию для DSP. Управляющий микропроцессор может быть на том же самом кристалле, что и DSP.

Управляемое DSP адаптивное формирование диаграммы направленности

В одном из вариантов осуществления, DSP реализует адаптивный алгоритм с весами формирования диаграммы направленности, реализуемый в аппаратных средствах. Таким образом, передатчик и приемник работают вместе для выполнения формирования диаграммы направленности на РЧ-частоте с использованием управляемых цифровым образом аналоговых фазовращателей; однако, в альтернативном варианте осуществления, формирование диаграммы направленности выполняется на IF. Фазовращатели 205_0-N и 211_0-N управляются через канал 208 управления и канал 217 управления соответственно с помощью своих соответственных DSP некоторым образом, общеизвестным в данной области техники. Например, DSP 201 управляет фазовращателями 105_0-N для вынуждения передатчика выполнять адаптивное формирование диаграммы направленности, чтобы направлять диаграмму направленности, в то время как DSP 211 управляет фазовращателями 211_0-N, чтобы направлять элементы антенны для приема передачи с элементов антенны, и объединяет сигналы с разных элементов, чтобы сформировать однофазный фидерный выходной сигнал. В одном из вариантов осуществления, мультиплексор используется для объединения сигналов с разных элементов и выдачи одиночной фидерной фазы.

DSP 201 выполняет управление диаграммной направленности посредством подачи импульсов или возбуждения надлежащего фазовращателя, присоединенного к каждому элементу антенны. Алгоритм подачи импульсов в DSP 201 управляет фазой и коэффициентом усиления каждого элемента. Выполнение управляемого DSP формирования диаграммы направленности фазовой решетки широко известно в данной области техники.

Адаптивная формирующая диаграмму направленности антенна используется для обхождения мешающих препятствий. Посредством адаптации формирования диаграммы направленности и управления диаграммой направленности, связь может происходить с обхождением препятствий, которые могут препятствовать или мешать беспроводным передачам между передатчиком и приемником.

В одном из вариантов осуществления, что касается адаптивных формирующих диаграмму направленности антенн, они имеют три стадии работы. Тремя стадиями работы являются стадия обучения, стадия поиска и стадия слежения. Стадия обучения и стадия поиска имеют место во время приведения в исходное состояние. Стадия обучения определяет профиль канала с предопределенными последовательностями пространственных конфигураций и Стадия поиска вычисляет список пространственных конфигураций-кандидатов и выбирает лучшего кандидата для использования при передаче данных между передатчиком одного из приемопередатчиков и приемником другого. Стадия слежения отслеживает интенсивность по списку кандидатов. Когда лучший кандидат заслоняется, следующая пара пространственных конфигураций выбирается для использования.

В одном из вариантов осуществления, во время стадии обучения, передатчик передает последовательность пространственных конфигураций {}. Для каждой пространственной конфигурации {} приемник проецирует принятый сигнал на другую последовательность конфигураций {}. В результате проецирования, профиль канала получается посредством пары {}, {}.

В одном из вариантов осуществления, полное обучение выполняется между передатчиком и приемником, при котором антенна приемника располагается во всех местоположениях, а передатчик передает многочисленные пространственные конфигурации. Полное обучение общеизвестно в данной области техники. В этом случае, M пространственных конфигураций передачи передаются передатчиком, и N принятых пространственных конфигураций принимаются приемником, чтобы сформировать матрицу канала N на M. Таким образом, передатчик проходит конфигурацию секторов передачи, а приемник осуществляет поиск, чтобы найти самый интенсивный сигнал для такой передачи. Затем, передатчик переходит на следующий сектор. В конце последовательности операций полного поиска было получено ранжирование всех положений передатчика и приемника и интенсивностей сигналов канала в таких положениях. Информация удерживается в качестве пары положений, куда наведены антенны, и интенсивностей сигналов каналов. Список может использоваться для управления диаграммой направленности антенны в случае помех.

В альтернативном варианте осуществления, используется двухсекционное обучение, при котором пространство делится на неизменно узкие секции с ортогональными антенными конфигурациями, отправляемыми для получения профиля канала.

При условии, что DSP 101 находится в устойчивом состоянии, и направление, на которое должна указывать антенна, уже определено. В номинальном состоянии, DSP будет получать набор коэффициентов, которые он отправляет на фазовращатели. Коэффициенты указывают величину фазы, на которую фазовращатель должен сдвинуть сигнал для своих соответствующих антенн. Например, DSP 101 отправляет настроенную информацию цифрового управления на фазовращатели, которая указывает, что разные фазовращатели должны осуществлять сдвиг на разные величины, например сдвиг 30 градусов, сдвиг 45 градусов, сдвиг 90 градусов, сдвиг 180 градусов и т.д. Таким образом, сигнал, который идет на такой элемент антенны, будет сдвинут на определенное количество градусов по фазе. Конечный результат сдвига, например 16, 34, 32, 64 элемента в решетке на разную величину, дает антенне возможность направляться в направлении, которое предусматривает местоположение наиболее чувствительного приема для приемной антенны. То есть, смешанный набор сдвигов по полной антенной решетке дает возможность направлять туда, куда наиболее чувствительная точка антенны является указывающей в полусфере.

Отметим, что, в одном из вариантов осуществления, надлежащее соединение между передатчиком и приемником может не быть прямым трактом из передатчика в приемник. Например, наиболее подходящий тракт мог бы отражаться от потолка.

Обратный канал

В одном из вариантов осуществления, система беспроводной связи включает в себя обратный канал, или линию связи, для передачи информации между устройствами беспроводной связи (например, передатчиком и приемником, парой приемопередатчиков и т.д.). Информация имеет отношение к формирующим диаграмму направленности антеннам и дает одному или обоим из устройств беспроводной связи возможность адаптировать элементы антенны для лучшего совместного направления элементов антенны передатчика на элементы антенны приемного устройства. Информация также включает в себя информацию для содействия использованию контента, передаваемого беспроводным образом между элементами антенны передатчика и приемника.

На Фиг.2 обратный канал 220 присоединен между DSP 216 и DSP 201, чтобы дать DSP 216 возможность отправлять следящую и управляющую информацию в DSP 201. В одном из вариантов осуществления, обратный канал 220 функционирует в качестве высокоскоростной нисходящей линии связи и канала подтверждения.

В одном из вариантов осуществления, обратный канал также используется для передачи информации, соответствующей применению, для которого происходит беспроводная связь (например, беспроводного видео). Такая информация включает в себя информацию защиты контента. Например, в одном из вариантов осуществления, обратный канал используется для передачи информации шифрования (например, ключей шифрования и подтверждений ключей шифрования), когда приемопередатчики передают данные HDMI. В таком случае, обратный канал используется для сообщений защиты контента.

Более точно, в HDMI шифрование используется для подтверждения, что приемник данных является разрешенным устройством (например, разрешенным устройством отображения). Есть непрерывный поток новых ключей шифрования, который передается наряду с передачей потока данных HDMI, для подтверждения, что разрешенное устройство не изменилось. Блоки кадров для данных HDTV (телевидения с высоким разрешением) шифруются с разными ключами, а затем эти ключи должны подтверждаться в обратном направлении, по обратному каналу 220, для того, чтобы подтверждать действительность устройства воспроизведения. Обратный канал 220 передает ключи шифрования в прямом направлении, на приемник, а подтверждения приемов ключей, из приемника, в обратном направлении. Таким образом, шифрованная информация отправляется в обоих направлениях.

Использование обратного канала для сообщений защиты контента является полезным, так как оно избегает принуждения завершать очень длинную последовательность операций переобучения, когда такие сообщения отправляются наряду с контентом. Например, если ключ из передатчика отправляется параллельно с контентом, идущим по основной линии связи, и такая основная линия разрывается, это будет вызывать очень длинное переобучение в 2-3 секунды для типичной системы HDMI/HDCP. В одном из вариантов осуществления, эта отдельная двунаправленная линия связи, которая обладает более высокой надежностью, чем простая направленная линия связи, при условии ее однонаправленной ориентации. Посредством использования этого обратного канала для сообщения ключей HDCP и соответствующего подтверждения в обратном направлении, из приемного устройства, потребляющее время переобучение может избегаться, даже в случае наиболее эффективной преграды.

Во время активного периода, когда формирующие диаграмму направленности антенны передают контент, обратный канал используется для предоставления возможности приемнику уведомлять передатчик о состоянии канала. Например, в то время как канал между формирующими диаграмму направленности антеннами имеет достаточное качество, приемник отправляет информацию через обратный канал, чтобы указывать, что канал является приемлемым. Обратный канал также может использоваться приемником для отправки поддающейся количественному определению передатчиком информации, указывающей качество используемого канала. Если возникает некоторая разновидность помех (например, препятствие), которая ухудшает качество канала ниже приемлемого уровня или полностью препятствует передачам между формирующими диаграмму направленности антеннами, приемник может указывать, что канал больше не является приемлемым, и/или может запрашивать изменение канала, по обратному каналу. Приемник может запрашивать переключение на следующий канал в предопределенном наборе каналов или может задавать определенный канал, чтобы использовать передатчику.

В одном из вариантов осуществления, обратный канал является двунаправленным. В таком случае, в одном из вариантов осуществления, передатчик использует обратный канал для отправки информации на приемник. Такая информация может включать в себя информацию, которая предписывает приемнику располагать элементы своей антенны в разных фиксированных местоположениях, которые передатчик мог бы просканировать во время приведения в исходное состояние. Передатчик может задавать это посредством специального назначения местоположения или указания, что приемник должен перейти на следующее местоположение, назначенное в предопределенном порядке или списке, через который продолжают движение оба, передатчик и приемник.

В одном из вариантов осуществления, обратный канал используется для любого или обоих из передатчика и приемника, чтобы извещать второго об информации характеристик определенной антенны. Например, информация характеристик антенны может задавать, что антенна является допускающей разрешение вплоть до 6 градусов по радиусу и что антенна имеет определенное количество элементов (например, 32 элемента, 64 элемента и т.д.).

В одном из вариантов осуществления, связь по обратному каналу выполняется беспроводным образом посредством использования интерфейсных блоков. Может использоваться любой вид беспроводной связи. В одном из вариантов осуществления, OFDM используется для передачи информации по обратному каналу. В еще одном варианте, CPM (непрерывная фазовая модуляция) используется для передачи информации по обратному каналу.

Несмотря на то что многочисленные изменения и модификации настоящего изобретения, несомненно, станут очевидными специалисту в данной области техники после прочтения вышеизложенного описания, должно быть понятно, что любой конкретный вариант осуществления, показанный и описанный в качестве иллюстрации, никоим образом не предназначен, чтобы считаться ограничивающим. Поэтому, ссылки на детали различных вариантов осуществления не предназначены для ограничения объема формулы изобретения, которая, сама по себе, перечисляет только те признаки, которые существенны в отношении изобретения.

Изобретение относится к области техники беспроводной связи, а более точно к устройству беспроводной связи, которое использует адаптивное формирование диаграммы направленности. Техническим результатом является возможность адаптировать элементы антенны для лучшего совместного направления элементов антенны передатчика на элементы антенны приемного устройства. Устройство содержит процессор, радиочастотный (RF) передатчик, имеющий цифровым образом управляемую фазированную антенную решетку, присоединенную к и управляемую процессором, для передачи контента с использованием адаптивного формирования диаграммы направленности, и интерфейс для канала беспроводной связи, присоединенный к процессору, чтобы сообщать информацию об антенне, относящуюся к использованию фазированной антенной решетки, и чтобы сообщать информацию для содействия воспроизведению контента в другом местоположении. 6 н. и 43 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для беспроводной связи с адаптивным формированием диаграммы направленности, содержащее:
процессор;
радиочастотный (RF) передатчик, имеющий управляемую цифровым образом фазированную антенную решетку, присоединенную к и управляемую процессором, для передачи контента с использованием адаптивного формирования диаграммы направленности; и
интерфейс для канала беспроводной связи, присоединенный к процессору, чтобы сообщать информацию об антенне, относящуюся к использованию фазированной антенной решетки, и чтобы сообщать информацию для содействия воспроизведению контента в другом местоположении, при этом информация для содействия воспроизведению контента содержит информацию защиты контента, которая содержит одну или более групп, состоящих из ключей шифрования, отправляемых процессором, и одно или более подтверждений от приемника одного или более ключей шифрования, принятых из процессора.

2. Устройство по п.1, в котором процессор принимает информацию через интерфейс канала беспроводной связи, когда фазированная антенная решетка приводится в исходное состояние, чтобы дать процессору возможность выбирать направление для управления диаграммой направленности, сформированной фазированной антенной решеткой, и принимает признак состояния тракта связи от RF-передатчика до приемника контента, когда фазированная антенная решетка является работающей в режиме, во время которого контент может пересылаться.

3. Устройство по п.2, в котором информация для предоставления процессору возможности выбирать направление для управления диаграммой направленности, сформированной фазированной антенной решеткой, содержит информацию о местоположении антенны и информацию о качестве функционирования, соответствующую местоположению антенны.

4. Устройство по п.3, в котором информация о местоположении антенны и информация о качестве функционирования содержит одну или более пар информации, которые включают в себя положение антенны и интенсивность сигнала канала для такого положения антенны.

5. Устройство по п.2, в котором информация для предоставления процессору возможности выбирать направление для управления диаграммой направленности, сформированной фазированной антенной решеткой, содержит информацию, идентифицирующую один или более каналов, которые должны использоваться процессором.

6. Устройство по п.2, в котором признак состояния связи из RF-передатчика содержит признак для указания процессору направлять диаграмму направленности в другом направлении.

7. Устройство по п.6, при этом признак для указания процессору направлять диаграмму направленности в другом направлении формируется в ответ на помехи передаче порций контента.

8. Устройство по п.6, в котором признак для указания процессору направлять диаграмму направленности в другом направлении включает в себя информацию, задающую один или более альтернативных каналов.

9. Устройство по п.1, в котором информация об антенне содержит информацию, задающую одну или более характеристик приемника для приема контента.

10. Устройство по п.1, в котором канал беспроводной связи является двунаправленным.

11. Устройство по п.1, в котором информация об антенне содержит информацию, отправляемую процессором для задания местоположения, на которое должен направляться сам приемник, предназначенный для приема контента.

12. Устройство по п.11, в котором местоположение, задающее местоположение, указывает его приемнику, чтобы направлять себя на следующее местоположение в предопределенной очередности местоположений.

13. Устройство по п.1, в котором информация об антенне указывает качество одного или более каналов и признак из приемника контента процессору для направления диаграммы направленности на другое местоположение.

14. Устройство по п.1, в котором процессор отправляет информацию цифрового управления на фазированную антенную решетку для указания величины фазового сдвига одного или более фазовращателей в фазированной антенной решетке.

15. Устройство по п.14, в котором информация цифрового управления содержит набор коэффициентов.

16. Устройство по п.1, в котором процессор содержит цифровой сигнальный процессор.

17. Устройство по п.1, в котором процессор формирует исходные сигналы.

18. Устройство по п.17, в котором исходные сигналы являются сигналами мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM).

19. Устройство по п.17, которое также содержит:
цифроаналоговый преобразователь для преобразования исходных сигналов в аналоговые сигналы на первой частоте; и
микшер для смешивания аналоговых сигналов с сигналом из гетеродина, чтобы вырабатывать приведенные аналоговые сигналы со второй частотой, более высокой, чем первая частота, приведенные аналоговые сигналы отправляются на фазированную антенную решетку для передачи посредством нее.

20. Устройство по п.19, в котором фазированная антенная решетка содержит:
демультиплексор, присоединенный для приема приведенных аналоговых сигналов;
множество фазовращателей, присоединенных к демультиплексору, для сдвига фазы приведенных аналоговых сигналов на основании управляющих сигналов из процессора;
множество усилителей, при этом каждый из множества усилителей присоединен к выходу одного из множества фазовращателей; и
множество антенн, при этом каждая из множества антенн присоединена к выходу одного из множества усилителей.

21. Устройство по п.1, в котором контент соблюдает стандарт HDMI.

22. Устройство по п.1, в котором контент соблюдает стандарт DVI.

23. Устройство по п.1, в котором передатчик является частью приемопередатчика.

24. Устройство для беспроводной связи с адаптивным формированием диаграммы направленности, содержащее:
процессор;
радиочастотный (RF) приемник, имеющий управляемую цифровым образом фазированную антенную решетку, присоединенную к и управляемую процессором, для приема контента с передатчика с использованием адаптивного формирования диаграммы направленности; и
интерфейс для канала беспроводной связи, присоединенный к процессору, чтобы сообщать информацию об антенне, имеющую отношение к использованию фазированной антенной решетки, и чтобы сообщать информацию для содействия воспроизведению контента, принятого с передатчика, при этом информация для содействия воспроизведению контента содержит информацию защиты контента, которая содержит одну или более групп, состоящих из ключей шифрования, отправляемых передатчиком, и одно или более подтверждений от приемника одного или более ключей шифрования, принятых из передатчика.

25. Устройство по п.24, в котором процессор отправляет информацию через интерфейс канала беспроводной связи, когда фазированная антенная решетка приводится в исходное состояние, чтобы дать передатчику возможность выбирать направление для управления диаграммой направленности, сформированной фазированной антенной решеткой, и отправляет признак состояния связи при приеме фазированной антенной решеткой через интерфейс, когда фазированная антенная решетка является работающей в режиме, во время которого контент может передаваться.

26. Устройство по п.25, в котором информация для предоставления передатчику возможности выбирать направление для управления диаграммой направленности, сформированной фазированной антенной решеткой, содержит информацию о местоположении антенны и информацию о качестве функционирования, соответствующую местоположению антенны.

27. Устройство по п.26, в котором информация о местоположении антенны и информация о качестве функционирования содержит одну или более пар информации, которые включают в себя положение антенны и интенсивность сигнала канала для такого положения антенны.

28. Устройство по п.25, в котором информация для предоставления передатчику возможности выбирать направление для управления диаграммой направленности, сформированной фазированной антенной решеткой, содержит информацию, идентифицирующую один или более каналов, которые должны использоваться передатчиком.

29. Устройство по п.25, в котором признак состояния связи между передатчиком и RF-приемником содержит признак для указания передатчику направлять диаграмму направленности в другом направлении.

30. Устройство по п.29, в котором признак для указания передатчику направлять диаграмму направленности в другом направлении, формируется в ответ на помехи передаче порций контента.

31. Устройство по п.29, в котором признак для указания передатчику направлять диаграмму направленности в другом направлении, включает в себя информацию, задающую один или более альтернативных каналов.

32. Устройство по п.24, в котором информация об антенне содержит информацию, задающую одну или более характеристик приемника.

33. Устройство по п.24, в котором канал беспроводной связи является двунаправленным.

34. Устройство по п.24, в котором информация об антенне содержит информацию, отправляемую процессором для задания местоположения, на которое должен направляться сам приемник, предназначенный для приема контента.

35. Устройство по п.34, в котором местоположение, задающее местоположение, указывает его приемнику, чтобы направлять себя на следующее местоположение в предопределенной очередности местоположений.

36. Устройство по п.24, в котором информация об антенне указывает качество одного или более каналов и признак из приемника контента процессору для направления диаграммы направленности на другое местоположение.

37. Устройство по п.24, в котором процессор отправляет информацию цифрового управления на фазированную антенную решетку для указания величины фазового сдвига одного или более фазовращателей в фазированной антенной решетке.

38. Устройство по п.37, в котором информация цифрового управления содержит набор коэффициентов.

39. Устройство по п.24, в котором процессор содержит цифровой сигнальный процессор.

40. Устройство по п.24, в котором сигналы с фазированной антенной решетки обрабатываются процессором в качестве исходных сигналов.

41. Устройство по п.40, в котором исходные сигналы являются сигналами мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM).

42. Устройство по п.24, которое также содержит:
усилитель, присоединенный для приема сигналов, принятых фазированной антенной решеткой;
микшер для объединения аналоговых сигналов с сигналом из гетеродина, чтобы вырабатывать приведенные аналоговые сигналы с частотой, меньшей чем частота аналоговых сигналов;
аналого-цифровой преобразователь, присоединенный к микшеру, для преобразования приведенных аналоговых сигналов в цифровые сигналы, которые обрабатываются процессором.

43. Устройство по п.24, в котором контент соблюдает стандарт HDMI.

44. Устройство по п.24, в котором контент соблюдает стандарт DVI.

45. Устройство по п.24, в котором приемник является частью приемопередатчика.

46. Способ для беспроводной связи с адаптивным формированием диаграммы направленности, содержащий этапы, на которых:
принимают, через канал беспроводной связи, информацию об антенне и информацию защиты контента, которая содержит одну или более групп, состоящих из ключей шифрования, отправляемых процессором, и одно или более подтверждений от приемника одного или более ключей шифрования, принятых из процессора;
отправляют управляющую информацию на управляемую цифровым образом фазированную антенную решетку на основании информации об антенне, в то время как информация защиты контента действительна; и
передают контент с использованием фазированной антенной решетки.

47. Способ для беспроводной связи с адаптивным формированием диаграммы направленности, содержащий этапы, на которых:
отправляют, через канал беспроводной связи, информацию об антенне и информацию защиты контента, которая содержит одну или более групп, состоящих из ключей шифрования, отправляемых передатчиком, и одно или более подтверждений от приемника одного или более ключей шифрования, принятых из передатчика;
адаптируют диаграмму направленности, формируемую посредством управления формирующей диаграмму направленности антенной через управляемую цифровым образом фазированную антенную решетку, на основании информации об антенне, в то время как информация защиты контента действительна; и
воспроизводят контент с использованием фазированной антенной решетки.

48. Устройство для приема контента, содержащее:
приемник, содержащий
процессор,
радиочастотный (RF) приемник, имеющий управляемую цифровым образом фазированную антенную решетку, присоединенную к и управляемую процессором, для приема контента с передатчика с использованием адаптивного формирования диаграммы направленности, и
интерфейс для канала беспроводной связи, присоединенный к процессору, чтобы сообщать информацию об антенне, имеющую отношение к использованию фазированной антенной решетки, и чтобы сообщать информацию для содействия воспроизведению контента, принятого с передатчика, при этом информация для содействия воспроизведению контента содержит информацию защиты контента, которая содержит одну или более групп, состоящих из ключей шифрования, отправляемых процессором, и одно или более подтверждений от приемника одного или более ключей шифрования, принятых из процессора;
экран устройства отображения;
контроллер устройства отображения, присоединенный для приема контента и для побуждения контента отображаться на экране устройства отображения.

49. Устройство для приема контента, содержащее:
приемник, содержащий процессор,
радиочастотный (RF) приемник, имеющий управляемую цифровым образом фазированную антенную решетку, присоединенную к и управляемую процессором, для приема контента с передатчика с использованием адаптивного формирования диаграммы направленности, и
интерфейс для канала беспроводной связи, присоединенный к процессору, чтобы сообщать информацию об антенне, имеющую отношение к использованию фазированной антенной решетки, и чтобы сообщать информацию для содействия воспроизведению контента, принятого с передатчика, при этом информация для содействия воспроизведению контента содержит информацию защиты контента, которая содержит одну или более групп, состоящих из ключей шифрования, отправляемых передатчиком, и одно или более подтверждений от приемника одного или более ключей шифрования, принятых из передатчика; и
устройство DVD, присоединенное для приема и воспроизведения контента.