CN100403661C

CN100403661C - 无线通信

Info

Publication number: CN100403661C
Application number: CNB2004100566824A
Authority: CN
Inventors: 克里斯琴·A·特罗特
Original assignee: Bose Corp
Current assignee: Bose Corp
Priority date: 2003-08-12
Filing date: 2004-08-12
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2024-08-12
Also published as: CN1581727A; JP4668566B2; HK1070995A1; US20060250973A1; US7474677B2; JP2005065288A; EP1507371A2; DE602004017093D1; EP1507371B1; EP1507371A3

Abstract

本发明提供一种通信方法和系统、以及一种家用音频通信方法。其中一种用于从至少一个主机向一个或多个位于各种空间位置上的、并且被配置用于一般同时的数据接收的从机传送数据的无线通信方法包括：将数据分为多个部分，使用对于不同部分的不同传送配置传送这些部分中的至少一些，使一个或多个从机测量与不同传送配置组相关联的传送质量，并且处理质量测量以确定用于传送数据的新传送配置。

Description

无线通信

技术领域

本发明涉及无线通信。

背景技术

无线通信用于许多领域的应用，例如，在蜂窝式电话、控制设备、以及在两个或更多个设备之间交换数据信号。

US 2002/0003792公开了一种具有频带选择的无线通信技术。特别地，该文献公开了一种探测、侦听和选择(PLS)技术，其可以用于从可用频谱中选择通信质量适合于在所期望速率的无线通信的频带。

在Carla F.Chiasserini和Ramesh R.Rao的文章“coexistence mechanismsfor interference litigation between IEE802.11 WLANS and Bluetooth”中，讨论了基于流量调度技术的两种共存机制，其减轻这两种技术之间的干扰。

EP1271853公开了一种用于减少干扰的通信设备、方法和系统，特别涉及具有网络能力的蓝牙中继设备。

在Johansson等人的“Bluetooth an enabler for personal area networking”中，使用蓝牙无线技术以提供个人区域网络。“Streaming audio over BluetoothACL links”28-30，2003，XP010638632，公开了使用合适的蓝牙配置通过蓝牙链路流传输音频，诸如A2DP。

术语定义

主机：网络上控制如何管理其自身与一组从机之间的通信的节点。

从机：网络上与主机通信的节点。

主数据：为向一个或多个从机可靠地传输表示性信号的目的而呈现给主机的信息。

辅数据：呈现给主机或从机的数据，由待传送给网络上另一节点的信号表示，具有可能低于主数据的可靠性与等待时间。

管理数据：为保持网络性能的目的而通过网络传送的信号所表示的数据。

传送参数：一种可控制特性，其影响通信系统的性能(例如：信号功率、中心频率、调制技术、相位、天线方向、天线方向性、天线位置、信号极化、时隙、均衡器设置、码片序列(chipping sequence)、以及其他特性)。

传输配置：具有相关值的一个或多个传输参数(例如，信号功率——200mW、中心频率——2450MHz、调制技术——4FSK)。

传送质量聚集：一种处理，通过该处理诸如网络上的主机等节点至少部分根据网络上其他节点的传送质量估计来改进其传送质量估计。

首选配置列表：用于或意在用于短期传送的不同传送配置中的列表。

可能配置列表：不是用于或意在用于短期传送中的、而可能在将来某点上用于此目的的传送配置的列表。

包：使用同一传送配置连续传送的数据信号集合。

块：包含能够一起被纠错解码器独立解码的数据信号的数据包的集合。块最好使用多种传送配置传送，以平衡局部信道退化的效果。

帧：使用首选配置列表传送的管理包与块的集合。

流：一起表示来自单个来源(例如来自FM无线电或CD播放器的音频)的信息的数据比特信号连续流。流可能包含多于一个通信的信号(诸如左与右)。

发明内容

在第一方面，本发明提出了一种用于从至少一个主机向一个或多个位于各种空间位置上的从机传送主数据信号的通信方法。该方法包括：将主数据分为多个部分；通过在一个或多个传送参数上进行平均，使用来自用于不同部分的一个或多个传送参数的首选配置列表传送这些部分中的至少一些；通过所述一个或多个从机估计与传送配置组相关联的传送质量；以及处理所述传送质量估计，以确定新首选配置列表，并且其特征在于：从所述至少一个主机向所述一个或多个从机传送所述主数据信号通过广播发生，其中在所述一个或多个从机处通过所述一个或多个从机中的纠错解码来重建所述主数据信号，而不需要重传。

本发明这一方面的实现可以包含以下中的一个或多个。质量估计信号可以从从机传送回主机，其中主机进行确定新传送配置的处理。质量估计信号可以使用与高于平均的传送质量相关联的传送配置从从机传送回主机。试探数据信号可以使用可能配置列表中的成员传送。试探数据信号可以是预先确定并且在事先为主机与从机两者所知。传送参数可以包括频率，并且不同的值可以是不同的频率。在频率波段内可以有许多可能频率，并且在任意给定时间上只有这些频率中的一部分可以列在首选配置列表上。正在使用的频率可以一般地分布在频率波段上。数据信号可以表示音频信号。所传送的音频信号可以包括音乐。所述部分可以被分为子部分，每个子部分都具有相关的循环冗余校验(CRC)。

该方法也可以包括以如下方式进行的数据信号纠错编码，该方式使得传送低质量所导致的至少一些错误可以在不丢失主数据的情况下被纠正。数据信号可以通过交错在时间与频率域内扩展。数据信号的多个不同部分可以被纠错编码，并且被纠错编码的数据信号的不同部分中的至少一些可以使用不同的传送配置(经交错的)传送，从而如果由于与某些传送配置相关联的传送低质量产生了物理层错误，则这些错误一般可以被去局部化(de-localized)(通过解交错)并且可在从机处由纠错解码纠正。在纠错解码中可以使用擦除技术。在从机处的传送质量测量可以至少部分地基于从在从机处的纠错解码导出的错误率信息。传送参数可以包括以下中的至少一个：频率、时间、极化、天线方向性、天线方向、天线位置、相位、信号功率、均衡设置、以及调制技术。数据信号部分可以具有不相等的尺寸，从而使用与较高传送质量相关联的传送配置发送更多的数据比特。对于与较高传送质量相关联的传送配置，可以使用较高级数字调制。可以用至少一些伪随机性进行对于传送参数新值的选择。可以以非随机的方式进行对于传送参数新值的选择。可以使用以下之一进行传送：FHSS(跳频扩频)、DSSS(直接序列扩频)、以及OFDM(正交频分多路复用)。可以存在多个主机，每个主机都同时向一个或多个从机传送，其中每个传送都按照本发明的方法进行。主机与一个或至少一个从机之间的距离可以为至少100英尺。主机到从机中的传送的延迟可以小于或等于40毫秒。该方法可以与有线网络并行运行，并且无线系统可以传送主数据信号同时有线网络可以传送辅数据信号。数据信号传送可以与从到其他电子设备的传送同时发生，所述其他电子设备使用干扰用于主数据信号传送的传送配置的传送配置，并且其中进行处理以使被选择来传送主数据信号的传送配置避免来自所述其他电子设备的干扰。该方法还可以包括：传送标识主机的系统标识信号，并且在从机处可以使用系统标识信号来标识该从机希望从其接收数据信号的主机。从从机传送回主机的质量估计信号可以在分配给该从机的时隙期间传送。对于传送质量估计信号的处理可以包括：选择提高被表示为所有主机/从机对传送质量函数的指标的传送配置。新传送配置可以是那些将产生对于所有主机/从机对的传送质量门限水平的传送配置。新传送配置可以是那些提高对于当前正在经历最低传送质量的从机的传送质量的传送配置。标识新配置列表的信息信号可以使用比用于主数据传送更强的错误纠正/检测编码来广播给从机。

在另一方面，本发明提供了一种用于从至少一个主机向一个或多个位于离开主机一长距离内的从机传送音频数据信号的家用音频通信方法。该方法可以包括以下步骤：使用短距离手持式遥控单元，以传送数据信号到位于手持式遥控单元的短距离内的从机；在从机处接收数据信号，并且使用长距离通信技术将该数据信号转发到主机。

在本发明这一方面的实现中，可以使用第一方面的数据传送技术进行到主机的数据信号转发。

在另一方面，本发明提供了一种将新从机附接(attach)到具有至少一个主机的无线网络的方法，所述主机使用来自可用频率范围的频率集合与新从机通信，该方法包括：从所述可用频率范围中，选择基本频率集合；使用该基本频率集合，以发送包含主机定时基准信号以及表示首选频率集合的标识信号的包；以及在新从机处，通过将新从机调谐到所述基本频率之一并搜索定时基准信号，来接收该包。

在本发明这一方面的实现中，可以包含以下中的一个或多个。所述接收步骤可以包括交替地将新从机调谐到基本频率集合中的每一个频率。所述搜索定时基准信号步骤可以包括首先在从机中设置直流(DC)基准电平，从而根据从主机传送来的DC基准电平校准其电路。

通过参照附图阅读以下详细描述，其他特征、目标以及优点将显而易见。

附图说明

图1显示本发明一种实现的功能方框图；

图2A显示来自有效负荷管理器输出的数据信号结构；

图2B显示来自纠错编解码器的块结构；

图2C显示CRC保护的包结构；

图3显示本发明一种实现的系统操作过程的流程图；

图4A显示在主机处用于网络获取的操作过程的流程图；

图4B显示在从机处用于网络获取的操作过程的流程图；

图5A-1至5A-4、5B-1、5B-2、5C-1至5C-4、5D、5E-1至5E-4为本发明示范性实施例的示意性电路图。

具体实施方式

现在参照附图，图1为说明根据本发明的系统4的逻辑结构的方框图。主机170与至少一个从机，例如从机180通过无线介质(未显示)通信。系统4不限于一个主机或一个从机；多个主机170可以向多个从机180进行传送。为了简单，以下描述将基于一个主机170与多个从机180的例子。从机180一般位于多个分布的位置。从机180可以位于多个房间中，每个从机都有诸如扬声器等使用设备与其连接。虽然该具体实例涉及音响系统，但是也可以设想其他应用，诸如视频、多媒体、遥测、以及远程数据采集应用。从机180可以是电池供电和/或便携式的，诸如在头戴式耳机中。

将要从主机170发送到从机180的信息信号160，诸如数据音频信息信号，首先由有效负载管理器10处理，以提供将要用做纠错编码器20输入的数据单元信号，纠错编码器20用来向通信信道提供信息信号，以减少信道对于数据完整性的负面影响。主机还可以包括用来提供压缩的源编码器5，(例如音频压缩器)。对于音频压缩可以使用多种技术：例如，ISO/MPEG-1中所述的音频层2(AC2)压缩；AC3心理声学遮蔽以及冗余减少(AC3Psychoacoustic Masking and Redundancy)。例如，对于16比特、2音频信道、32.55KHz音频信息信号，主机可以包括源编码器，诸如来自APT(总部在北爱尔兰的贝尔法斯特的Audio Processing Techology，)的apt-x编码器。

来自Apt-x编码器的输出由有效负荷管理器10组织为数据信号结构，该数据信号结构一般包含117个消息字，每个消息字6个码元，每个码元4个比特，共2808比特。该数据信号结构可以由图2A所示的6列117行的矩阵表示。该矩阵中每一项为4比特码元，并且该矩阵中的每一行为“消息字”(至下文将详述的纠错编码器20的输入单元)。来自有效负荷管理器10的输出以及一些管理比特(诸如多路复用控制信号)可以使用诸如纠错编码等信道编码技术来保护。纠错编码器20将消息字映射为码字。可以使用里德-索罗门(RS)编码。对于本实例中的示范性RS编码，纠错编码器20的输出比特率相对于其输入而翻倍。纠错编码器20的输出(块)也可以用图2B所示矩阵的形式表示。该矩阵中每一项为4比特的码元，并且该矩阵的每一行为由12个码元构成的码字。对于示范性的音频信号，从纠错编码器20输出的块为具有12列117行的矩阵。该矩阵的每一列都定义为具有468(117×4)比特的包。

可以通过在纠错编码之后向每个包中添加循环冗余校验(CRC)或校验和来实现错误检验。CRC可以分布在包内，从而可能不仅判断该包是否包含错误，而且能够判断该包的哪个部分有错。具体地，对于示范性无线音频家用应用，每个包被进一步分为几个(对于该实例为4)子包(每个具有117比特)，并且对每个子包分别计算4比特CRC(如图2C所示)。对于本实例中的4比特CRC，被破坏的数据将具有1/16的误通过可能性。通过将每个CRC插入紧靠其所保护的子包(在子包之前或者在其之后)，进一步多路复用CRC。通过这样做，可以更好地定位包中错误的位置。然后，纠错编码器20的输出由打包器25处理。打包器25的输出通过无线接口30借助一个或多个天线40传送给从机。

从一种传送配置到另一种传送配置，信道容量可能由于以下因素而变化，例如路径损失、多径干扰、不同于多径干扰的任何干扰、以及非线性。通过改变其可控制传送参数值，系统4能够控制其使用通信介质的方法。系统4能够有效地对一些或全部的可控传送参数执行平均以补偿局部信道容量退化。例如，有时，使某些谱段不可用的多径干扰可能造成局部信道容量退化。如果频率是可控制的传送参数，则可以通过在足够多数目的频率上发送主数据并且依靠纠错编码来修复在被影响的频谱上发送的包中的错误来达到平衡。

允许不同的传送参数采用不同的值。例如，频率参数可以采用来自可由锁相环(PLL)调谐的射频离散集合中的一个值。对于极化参数，值的范围可以是对垂直或水平极化的选择。对于特定传送配置所达到的传送质量可以作为在从机180处接收的信息信号质量来测量。(当使用特定传送配置传送信息时)传送质量可以由许多度量来量化，诸如比特错误率(BER)，其可以根据纠错解码器中出现的以及来自CRC的信息来估计。

对于该示范性无线应用，在主机170以及从机180之间的通信信道为具有其相关的多径特性与干扰源的无线介质。可控制传送参数为载波频率。传送参数值的范围依赖于所选择的频谱与信道带宽。例如，对于2.4GHz ISM(工业、科学、以及医疗)无线电波段中的RF介质，对于载波信号控制变量的参数值范围包括ISM无线电波段内所有可调谐频率。传送配置是可通过改变传送参数值(对于该示例为载波信号频率)来调整的频率。以下描述基于该示范性无线应用。

回去参照图1，来自纠错编码器20输出的多个块(每个都包含多个包)可以由打包器25进一步处理并组织为包含块与管理包的帧。以下将详细描述管理包。对于该示范性的无线应用，来自纠错编码器20的11个块以及2个管理包被组织到具有134个包的帧中。

然后，使用诸如频移键控(FSK)、正交幅度调制(QAM)、相移键控(PSK)、或幅移键控(ASK)等数字调制技术，从主机170到从机180，使用首先频率列表上的40个频率，将打包器25的输出通过无线接口30发送。因为在2.4GHz波段中存在94个可调谐频率，所以该选择剩余了54个频率在可能频率列表上。对于本实例，帧包含102.4μs的音频数据信号。帧内的包持续大约750μs。纠错编码器模块20还可以在时间与频率域中进行交错，使得来自纠错编码器20的码字中的每个码元都分布在不同的包中(如图2B所示)，以在首选频率列表的不同频率上传送。交错使从机180中的纠错解码器90能够将某些包的低质量与其他包的良好质量进行均衡，从而准确地重建原始信息。交错可以在时间上或任何其他可控的传送参数上执行。另外，帧中的每个包都可以在不同的频率上传送(一般传送配置)——实质上，引入频率域上的均衡。然后，块作为整体通过可用频率的代表部分被发送。

系统4不限于源编码器5与有效负荷管理器10的特定形式。源编码器5与有效负荷管理器10以及纠错编码器20与打包器25的基本功能可以包括分割将在多个诸如用于信道编码的块等数据信号单元中传送的信息信号。该功能还可以包括交错。使用模块有效负荷管理器10、纠错编码器20、以及打包器25是为了说明的目的。这些功能模块可以在一个或多个物理单元中以硬件或软件形式实现。本发明不限于特定源编码器(诸如示范性实现中的Apt-x源编码器)、特定的数据单元结构(诸如所示的块与帧)、以及特定的纠错编码器(诸如示范性实现中的RS编码)。如图2A与图2B所示的所描述的数据结构只是为了说明的目的。

图1中还显示了从机180，其可以包括一个或多个天线150，与无线接口80一起用于接收从主机170传送来的信息。所接收的信息馈入解包器185，然后到纠错解码器90。解包器185与纠错解码器90进行和打包器25与纠错编码器20的实际上逆向的功能。在纠错解码器90中，使用纠错编码(例如RS编码与CRC)中所固有的信息，检查每个接收块的每个码字来寻找错误。每个码字中的码元被标志为正确或错误。如果存在CRC，则如纠错编码领域中所公知的，它们可以用来标志一组码元为“擦除”。由信道质量估计器130(以下详述)提供的传送质量估计通过无线信道返回给主机170。主机170中的信道质量聚集器70收集该信息，供信道管理器50用来选择用于传送主数据信号的随后的频率集合(首选频率列表)。来自纠错解码器90的已解码信息送往有效负荷管理器100。还可以提供源解码器105，以进行与用于进行音频数据信号传送的源编码器5的实际上逆向的功能。然后，信息信号通过示范性无线应用的数字/模拟转换器110，并且馈入到扬声器120。

显示系统4的图1的方框图中的模块(例如源编码器5，有效负荷管理器10以及信道管理器50等等)为可以一起聚集到一个或多个物理模块中的逻辑模块，例如以象ASIC的硬件模块和/或软件模块的形式。

该系统估计对于首选频率列表(一般为首选配置列表)与可能频率列表(一般可能配置列表)两者的信道传送质量。对于该实例，可能频率列表可以包括从2.4GHz ISM频率波段中选择的所有可用的频率(在来自首选频率列表的40个RF频率之外)。虽然本详细描述重点在于该示范性无线应用，但是系统4具有更宽广的用途，并且不限于单一可控制传送参数，而是适用于多个可控制传送参数，包括但不限于：时间、频率、波长、极化、天线方向性、天线方向、天线位置、均衡器设置、码片序列、信号功率、以及信号相位。一般而言，该系统监视对于将用于传送主数据信号的首选配置列表以及在近期将来不会用于传送主数据信号的可能配置列表的传送质量。

回去参照图1，对于首选频率列表，从机180的每一个都通过跟踪在其纠错解码器60中所确定的码元错误信息在130中得到其自己的传送质量估计。对于可能频率列表，通过发送包含主机170及诸如从机180的从机在先已知的数据信号的试探包，可以进行传送质量估计。试探包在从可能频率列表中所选择的试探频率上发送。对于试探频率，在每个从机中通过测量所接收的试探数据的诸如BER等来估计传送质量。试探频率当前没有使用，但主机170需要知道它们的传送质量，从而当系统4选择用于传送随后的主数据信号的随后的首选频率列表时，可以将它们与首选频率列表一道用做候选。探测频率集合可能包括所有来自可能频率列表的频率或者其子集。对于首选频率列表上40个频率的集合以及试探频率集合两者的传送质量估计可以在反馈包中返回给主机。由于多种现象，例如多径干扰，所述40个频率的集合中的每一个都可能就传送质量表现各异。对于传送反馈包的频率的较好的一种选择是来自首选列表的、具有最高传送质量的频率，但是许多其他选择也是可能，例如交替地使用具有高于平均的传送质量的频率。

为了改进性能，使用频率(一般传送配置)改变。主机收集来自所有从机的反馈数据信号，并聚集其自身的传送质量估计。然后，对于随后的主数据信号，主机周期性地调整首选频率列表(或一般首选配置列表)。在主机聚集来自从机180的传送质量信息并选择随后的首选频率列表中，存在许多可能的方法。例如，其可以简单地对每个频率求由每个从机180所报告的估计的平均。主机170还可以使用来自每个从机180的传送质量信息，以估计到每个从机180的链接质量，然后根据最接近失败的从机180的需求，决定在将来使用哪些频率。一般地，主机170可以处理传送质量测量，并选择随后的首选频率列表，该首选频率列表改善所有主机/从机对的传送质量的功能。根据传送质量估计以及主机170如何选择随后的首选频率列表，首选频率列表可能不需要调整，或者调整(从当前首选频率列表到随后的首选频率列表)可以是伪随机的，部分伪随机，或者该调整可以是非随机的。

有关所选择的随后的首选频率列表的信息包含在可以传送给从机180的网络管理信息中。为了提高传送该信息的可靠性，该网络管理信息可能进一步地通过纠错编码以及CRC的使用来得到保护，该纠错编码可以比保护主数据所使用的纠错编码更加确保纠正。另外，在帧传送期间不是发送该网络管理信息一次，而是该网络管理信息可以传送多次。对于该示范性无线音频应用来说，因为每个帧包含11个块，所以该网络管理信息可以与每个数据块一道传送，从而从机有11次接收它的机会。

图3显示了系统4的流程图操作过程190。系统启动(200)将信息信号组织在第一数目的帧中，每个帧都包括第二数目的包(210)。通过借助首选频率列表发送帧内的包(220)，每个帧被从主机170传送到从机180。对于首选频率列表以及从可能频率列表两者中选择的一组试探频率，根据所有主机/从机对之间的传送质量估计，主机170聚集并选择随后的首选频率列表(230)。继续过程190直至所有的帧都被发送为止(240)。

通过自适应地调整一个或多个可控制传送参数，可以与各种传送数字调制信息的技术(例如FHSS、DSSS、以及OFDM)一道使用自适应方案(选择适当的RF频谱以及数字调制方案)，该方案使用了传送质量估计。例如，在跳频(FHSS)的情况下，主机170借助诸如4-电平频移键控(4-FSK)或正交幅度调制(QAM)的数字调制技术，发送短促的数据信号突发串(对于示范性无线音响系统为包)，然后调整频率并发送另一短促的数据信号突发串。每个频率被占据一段短暂的时间。根据传送质量估计以及主机170如何选择频率，可以自适应地调整或不调整首选频率列表，以适应局部信道容量变化。当与直接序列调制(DSSS)一起使用所提出的基于传送质量的自适应方案时，根据传送质量信息，系统4可能采取各种动作，包括：切换到新的、具有更好传送质量的中心频率、调整码片序列、或者改变可能影响传送的其他变量，例如天线极化、功率水平、以及时隙。当从机180为手持式设备时，该手持式设备的传送功率也可以调整，从而所有手持式设备的信号在到达主机170时都具有相同的功率。

一般地，除上述自适应地调整频率(一般传送配置)之外，所监视的信道传送质量信息可以许多不同的方式使用，以改进信息性能。例如，可以根据所监视的传送质量来调整数字调制的特性。对于具有较好质量的频率，可以使用较高级的调制方案，诸如16-QAM，而对于具有较差质量的频率，可以使用较低级的调制方案，诸如4-QAM，从而均衡频率上BER。

待传送的信息信号160同时可以包括多于一个的信息信号流。例如，对于示范性无线音响系统，可以存在来自两个独立音频信号来源(例如一个可能承载无线电广播，而另一个承载来自CD播放器上的素材)的两个流，从而允许不同房间中的人们同时聆听来自不同音频信号源的声音。所述多个流可以通过分离的主机分别编码并传送，然后从机选择链接到可用主机中的一个。可替换地，多个流可以被多路复用到单一主机的传送中。对于传送多于一个流时的情况，编码器20的纠错编码方案也可以根据传送质量和/或所接收的流的使用情况来调整(例如根据从机180状态以及对每个流的用户命令/控制)。例如，当一个流不被使用时，可以对另一个流使用更能确保纠错的编码器20的纠错方案。另外，一种实施例可以将两个主机170装入单一物理单元中，其中每个主机170都专用于独立的音频信号源(例如，一个用于无线电广播，另一个用于CD播放器)。它们可以共享公共组件，诸如公共电源。另外，两个主机170可以被导线连接，以同步其传送并共享首选频率列表。这样实现的两个主机170最好被同步，从而它们可以同时监听反馈包。它们也可以协调其对频率的选择，以避免同时在同一频率上传送。

主机170与从机180最好在将使用哪些频率(一般传送配置)上取得一致，尤其对于广播网络，当新的从机180或者丧失与网络的同步(例如由于干扰)的现有从机180必须能够获取该网络(知道对于下一帧数据将使用哪些频率，并且将其自身的时基与主机170的同步)而不打扰任何现在进行中的到其他从机180的同步时。主机170可以使用一组预定的“基本频率”，以向从机180传送有关当前首选频率列表的信息，并且该信息被新从机180使用以获取网络。这一组基本频率在事先为主机170与从机180(包括待附加的从机180)两者所知。以预定的速度，主机170可以在基本频率之一上传送“同步”包。该同步包包括从主机的本地时钟(例如本地晶体震荡器)中抽取的定时基准以及当前首选频率列表。当接通新的从机180时，该从机180调谐到基本频率之一。从机180反复尝试接收同步包，并且移动到另一个基本频率上，直至其成功为止。然后，从机180读入数据与CRC。如果CRC失败，则从机180将自身重置，并再次尝试。如果CRC通过，则从机180假定其已经获取了主机。然后，新从机180接收来自主机170的包，直至新从机180检测到失去同步的时间为止。

图4A显示了在主机170上用于网络获取的过程290。过程290开始(300)从一组预先选择的基本频率中选择一个频率(310)，以由新从机180用来获取网络。然后重置COUNT(计数)变量(320)。周期性地(例如每100ms)，主机170在所选择的基本频率上传送包含主机的定时基准以及随后的首选频率列表的同步包(330)。增加COUNT变量(340)。如果COUNT变量大于预定的门限值(350)，则该过程切换到选择一个频率(310)，以从基本频率列表中选择另一频率。否则，主机170在同一所选择的基本频率上传送同步包。当主机170没有传送同步包(大部分时间都如此)时，其发送包含其他数据信号的其他包。

图4B显示在从机180上用于网络获取的过程390。过程390开始(400)从一组预先选择的基本频率中选择一个频率(410)，以由新从机180用来获取网络。然后重置COUNT(计数)变量(420)。寻找主机170附接的新从机180调谐到所选择的频率，并且寻找作为同步包的一部分发送的定时基准信息(430)。如果其成功了，则该过程读入同步数据(450)。否则，增加COUNT变量(460)。如果COUNT变量大于预定的门限值(470)，则该过程切换到选择频率(410)，以从基本频率列表中选择另一频率。否则，该过程返回(430)，从而新从机180将继续尝试在同一基本频率上寻找同步包。在读取同步数据之后(450)，检查其CRC以验证有效性(480)。如果同步数据是有效的，则已经达到同步。新从机180读入随后的包(490)。否则，该过程返回(460)，以再次寻找同步数据。在步骤480后，新从机接收主数据包。如果所接收的主数据包总是不正确(495)，则该过程返回410，以尝试再次获取网络。

图5A-5E为适合用做主机170或从机180的示范性示意电路图。该电路可以作为主机170连接，并且接收来自诸如CD播放器或调谐器等来源的立体声信号，以及作为提供适当音频信号给扩音系统的从机180。

试探包、反馈包、以及同步包是几个可被实现的可能的管理包。这些管理包的包结构可以与用于数据信号传送的包结构相同或不同。本发明的示范性实施例允许每个帧一个反馈包，每隔一个帧发送一个试探包与同步包。

无线系统4可以独立操作，或者与其他类型的现有网络(例如以太网络)并行操作。例如，该无线系统可用来传送对时间重要的数据(例如音频信号流)，同时现有网络用来传输其他数据信号(例如命令/控制信号)。

无线系统4的优点在于：在同一传送波段上存在噪声以及竞争数据信号传送的情况下(例如来自微波炉、蜂窝式电话、无线电话、以及其他音频设备)，其能够成功地运行。例如，对家庭中无线数据信号传送可以构成严重影响的来自微波炉的干扰，就被该系统的通过对传送质量的监视固有地排斥——受微波炉影响的频率被发现并避免。竞争无线数据传送也在某种程度上以同样方式处理；并且通过选择与竞争系统所使用的频率没有什么重叠的频率集合(例如在跳频实现中所使用的频率可以与竞争系统的频率正交)，还得到对于此类竞争传送的附加的免疫力。

系统中的每个主机170也可以被分配唯一的标识信号，该信号可以传送给同一系统中的从机180，以使从机180接收正确的数据信号。可以在按照从机的唯一标识信号所分配的时隙期间，发送由从机180向主机170返回的管理包。

系统4足够可靠，从而能够提供多房间家庭的无线音频信息，具有大于100英尺的范围，以及多达8个的从机，小于40ms的延迟(在主机与从机之间的时间延迟)，良好的音频质量，以及允许从至少两个独立的音频信号源传送的能力。

来自从机的诸如命令/控制信号等辅数据信号也可以与传送质量估计信息信号一道或分离地借助同一或分离的频率返回主机。例如，对于示范性无线音响系统应用，用户可能希望诸如通过改变FM无线电台来改变由扬声器所换能的音频信号。对于该实例，相对长距离无线链接(对于示范性应用，长达大于100英尺)可以与短距离RF遥控器一道操作，通过该长距离无线链接，用户可以命令特定音频设备(例如改变FM无线电台)。用户的命令/控制信息可以从短距离RF遥控器中继到位于长距离无线链接另一头的主机。当RF遥控器运行于不同于无线数据传送的频谱时，其上连接音频设备的从机可以包含RF遥控收发器，从而去向/来自RF遥控器的命令/控制可以通过长距离无线链接以与传送辅信息信号相同的方式传递。在实质上，该结构形成了对于短距离RF遥控器的转发器，从而允许在由长距离无线链接服务的同一区域内的RF遥控操作。

图5A包括收发器芯片500，其可从San Jose，CA.的Atmel公司购得。对于传送，芯片500接收基带信号，并且在2.4GHz波段中可由该芯片上的PLL调谐的载波上对该信号进行FSK调制。数字接口接收用于控制载波频率与其他参数的适当信号。对于接收，芯片500在2.4GHz波段中接收信号，将该信号转换用于滤波，然后将其解调到在510处传送的基带信号。可以将芯片502看作收发器芯片500的兄弟芯片。对于传送，其作为功率放大器，传送高达几百mw的功率，用于在2.4GHz波段中的已调制载波的发射。对于接收，其包括低噪声放大器。

芯片504为模拟开关，其主要用于调制，并且可以从Atmel公司购得，其接受两级FSK调制，并且与支持组件一起提供四电平FSK调制。芯片506作为运算放大器，其与模拟开关504中的一个开关一起作用，成为采样/保持电路。该电路接受来自在510处到达的模拟信号的基准电平，从而随后的电路能够正确地将一个电平从另一电平中区分开来，以抵消达到信号中任何DC偏压的影响。

数据限幅器508与周围组件一起作用，以将510处的模拟信号转换为可以被采样的数字信号。

参照图5B，其中震荡器512作为主要时间基础，用于向该实施例中所有其他电路提供定时信号。当该实施例作为主机时，模拟音频进口514接收左与右立体声信号，并且只有当运行为主机时才填充插座516。开关组合518允许用户选择对于特定主机170或者从机180的标识信号。

可编程逻辑器件(PLD)520可以是EPM3032ATC44-10，其可以从SanJose，CA.的Atmel公司购得。器件520处理许多用可编程逻辑相对较易处理的低级数字信号功能。该器件还进行前同步检测。当PLD在到达信号(前同步)中检测到给定模式(前同步)时，其发出数字信号处理器用做定时基准的中断信号。

当用做从机180时，主机/从机接口可以包括这些电压转换晶体管。

参照图5C，数字信号处理器526执行根据系统4的方法。在示范性实施例中的该数字信号处理器为180-MIPS Motorola芯片(Motorola DSP56367)，可从Motorola购得。

参照图5D，其中显示了执行模拟音频信号处理的电路。对于主机170，电路528包括差动前置放大器，随后为A/D转换器。主机170通过两对差动放大器与两个双模拟到数字转换器能够处理两个模拟流(两个信道每一个的)。对于从机180，电路530具有单(双)数字到模拟转换器，随后为缓冲放大器对。对于该实例，只提供了两个信道输出中的一个流。

参照图5E，其中为电源的示意电路图。变压器的输出被全波整流、处理、并转换到该电路中所使用的DC电压范围。

已经描述了对于无线通信的新颖的装置与技术。显然本领域技术人员现在能够在不脱离这些创新性概念的前提下，可以对于与此处所公开的特定装置与技术不同的装置与技术进行许多修改并用于各种用途。因此，应该认为本发明包含了此处所公开的装置与技术中所存在或包含的每个新颖特征或这些特征的新颖组合，并且只由权利要求的精神与范围来限定。

Claims

1.一种用于从至少一个主机向一个或多个位于各种空间位置上的从机传送主数据信号的通信方法，该方法包括以下步骤：

将所述主数据信号分为多个部分；

通过在一个或多个传送参数上进行平均，使用对于不同部分的首选配置列表，根据一个或多个传送参数传送所述部分中的至少一些；

通过所述一个或多个从机，估计与传送配置组相关联的传送质量；以及

处理所述传送质量估计，以确定新首选配置列表，并且其特征在于：

从所述至少一个主机向所述一个或多个从机传送所述主数据信号通过广播发生，其中在所述一个或多个从机处通过所述一个或多个从机中的纠错解码来重建所述主数据信号，而不需要重传。

2.根据权利要求1的方法，其中通过进行交错来进行所述平均。

3.根据权利要求1的方法，其中基于在时间上累积纠错编码信息来估计传送质量。

4.根据权利要求1-3之一的方法，其中所述传送配置组包括对于不同部分的首选配置列表。

5.根据权利要求1-3之一的方法，其中所述传送配置组包括对于不同部分的首选配置列表以及来自可能传送配置列表的传送配置集合两者。

6.根据权利要求1-3之一的方法，其中将所述传送质量估计从所述至少一个或多个从机传送到所述至少一个主机，其中所述至少一个主机进行确定所述新首选配置列表的处理。

7.根据权利要求1-3之一的方法，其中使用与高于平均的传送质量相关联的传送配置，将所述传送质量估计从所述一个或多个从机传送回所述主机。

8.根据权利要求1-3之一的方法，其中使用当前不存在于所述首选配置列表中的未出现的传送配置，传送试探数据信号，并且测量对于所述未出现的传送配置的信道性能。

9.根据权利要求8的方法，其中所述试探数据信号为预先确定并且事先为所述一个或多个从机所知的哑数据信号。

10.根据权利要求1-3之一的方法，其中所述一个或多个传送参数包括频率，并且不同的频率表示所述传送配置组。

11.根据权利要求10的方法，其中对于与较高传送质量相关联的频率，使用较高级数字调制。

12.根据权利要求10的方法，其中在频率波段内可能频率范围中的频率上发生传送，并且在任意给定时间，只有所述可能频率的一部分在所述首选配置列表上。

13.根据权利要求12的方法，其中所述在首选配置列表上的可能频率被分布在所述频率波段上。

14.根据权利要求10的方法，其中所述主数据信号表示音频。

15.根据权利要求10的方法，其中所述主数据信号包括音乐。

16.根据权利要求10的方法，其中所述主数据信号的部分为不相等的大小，并且还包括：在与较高传送质量相关联的频率上传送较大的部分。

17.根据权利要求10的方法，还包括：用不同于系统对其敏感的、由其他电子设备发射的频率的频率，传送所述主数据信号。

18.根据权利要求1-3之一的方法，其中所述部分被分为子部分，每个子部分具有相关的循环冗余校验。

19.根据权利要求1-3之一的方法，还包括：纠错编码纠正所转送的主数据信号中的错误。

20.根据权利要求19的方法，其中使用比用于主数据信号传送的错误纠正/检测编码更健壮的错误纠正/检测编码，将标识在所述新首选配置列表上的传送配置的信息广播给所述一个或多个从机。

21.根据权利要求19的方法，其中更健壮的纠错编码用于具有更高传送质量的主数据信号的传送。

22.根据权利要求20的方法，其中所述主数据信号被纠错编码，并且还包括：将经纠错编码的数据信号分割为不同的部分，使用不同的传送配置传送这些部分中的至少一些，并且在所述一个或多个从机处进行纠错解码。

23.根据权利要求22的方法，其中所述纠错解码包括擦除技术。

24.根据权利要求22的方法，还包括：从在所述一个或多个从机处的纠错解码，导出用于提供所述传送质量估计的错误率信息。

25.根据权利要求1-3之一的方法，其中所述一个或多个传送参数包括以下中的至少一个：频率、时间、极化、天线方向性、天线方向、天线位置、相位、信号功率、均衡设置、以及调制技术。

26.根据权利要求1-3之一的方法，还包括：传送标识所述主机的系统标识信号，并且作为对标识所选择的主机的系统标识(ID)信号的响应，调节所述从机以接收来自该主机的主数据信号。

27.根据权利要求1-3之一的方法，还包括：在分配给每个从机的时隙期间，从每个从机向所述主机传送回所述传送质量估计。

28.根据权利要求1-3之一的方法，还包括以下步骤：

从至少第二主机向位于各种位置上的至少第二组的一个或多个从机，发送第二组主数据信号；其中原来的主机为第一主机；

将所述第二组主数据信号分为第二多个部分；

使用对于不同部分的首选配置列表，根据一个或多个传送参数传送所述第二多个部分中的至少一些；

对于所述第二组中的一个或多个从机，估计与传送配置组相关联的传送质量；以及

处理后一种传送质量估计，以确定新首选配置列表。

29.根据权利要求28的方法，还包括以下步骤：

建立在至少所述第一与第二主机之间的通信，其中至少所述第一与第二主机共享有关传送配置以及与每个传送相关联的传送质量估计的信息信号。

30.根据权利要求29的方法，其中所述传送配置为频率，并且至少第一与第二主机共享有关与每个传送相关联的频率的信息信号。

31.一种用于从至少一个主机向一个或多个位于各种空间位置上的从机传送主数据信号的无线通信方法，该方法包括以下步骤：

将所述主数据信号分为多个部分；

通过在一个或多个传送参数上进行平均，使用对于不同部分的首选频率列表，传送所述部分的至少一些；

通过所述一个或多个从机，估计与频率组相关联的传送质量；

传送所述传送质量估计给所述主机；以及

在所述主机处，处理所述传送质量估计，以确定新首选频率列表，并且其特征在于：

32.根据权利要求31的方法，其中通过进行交错来进行所述平均。

33.根据权利要求31的方法，其中基于在时间上累积纠错编码信息来估计传送质量。

34.根据权利要求31-33之一的方法，其中所述频率组包括对于不同部分的首选频率列表。

35.根据权利要求31-33之一的方法，其中所述频率组包括对于不同部分的首选频率列表以及来自可能频率列表的频率集合两者。

36.根据权利要求31-33之一的方法，其中使用当前不存在于用于传送所述主数据信号的首选频率列表中的未出现的频率，传送试探数据信号，并且测量对于所述未出现的频率的信道性能。

37.根据权利要求36的方法，其中所述试探数据信号为预先确定并且事先为所述一个或多个从机所知的哑数据信号。

38.根据权利要求31-33之一的方法，其中使用跳频进行传送。

39.根据权利要求31-33之一的方法，其中在频率波段内可能频率范围中的频率上发生传送，并且在任意给定时间，只有所述可能频率的一部分在所述首选配置列表上。

40.根据权利要求31-33之一的方法，其中所述主数据信号包括音乐。

41.根据权利要求31-33之一的方法，其中所述部分被分为子部分，每个子部分具有相关的循环冗余校验。

42.根据权利要求31-33之一的方法，还包括：纠错编码纠正在所传送的主数据信号中的错误。

43.根据权利要求42的方法，其中使用比用于主数据信号传送的错误纠正/检测编码更健壮的错误纠正/检测编码，将标识在所述新首选频率列表上的频率的信息广播给所述一个或多个从机。

44.根据权利要求42的方法，其中更健壮的纠错编码用于具有更高传送质量的主数据信号的传送。

45.根据权利要求31-33之一的方法，还包括：根据从包含以下的组中选择的一个或多个传送参数来进行传送：频率、时间、极化、天线方向性、天线方向、天线位置、相位、信号功率、均衡设置、以及调制技术。

46.根据权利要求31-33之一的方法，其中所述主数据信号的部分具有不相等的尺寸，并且还包括：在与较高传送质量相关联的频率上传送较大的部分。

47.根据权利要求31-33之一的方法，其中对于与较高传送质量相关联的频率，使用较高级数字调制。

48.根据权利要求31-33之一的方法，其中使用以下之一进行所述传送：跳频扩频(FHSS)、直接序列扩频(DSSS)、以及正交频分多路复用(OFDM)。

49.根据权利要求31-33之一的方法，其中所述主机与一个或多个从机之间的距离为至少100英尺。

50.根据权利要求31-33之一的方法，其中从所述主机到一个或多个从机的传送中的延迟小于或等于40毫秒。

51.根据权利要求31-33之一的方法，还包括：通过有线网络传送辅数据信号。

52.根据权利要求31-33之一的方法，还包括：用不同于系统对其敏感的、由其他电子设备发射的频率的频率，传送所述主数据信号。

53.根据权利要求31-33之一的方法，还包括：传送标识所述主机的系统标识信号，并且作为对标识所选择的主机的系统标识信号的响应，调节所述从机以接收来自该主机的主数据信号。

54.根据权利要求31-33之一的方法，还包括：在分配给每个从机的时隙期间，从每个从机向所述主机传送回所述传送质量估计。

55.一种用于从至少一个主机向一个或多个位于各种空间位置上的从机无线传送主数据信号的通信系统，所述系统包括：

主机，具有被分为多个部分的主数据信号的来源，所述主机被构建并安排以通过在一个或多个传送参数上进行平均，使用对于不同部分的首选配置列表，根据一个或多个传送参数传送所述部分中的至少一些；

一个或多个从机，每一个都具有用来估计与传送配置组相关联的传送质量的估计器；以及

处理器，用来响应于所估计的质量估计，提供新首选配置列表，并且其特征在于：

56.根据权利要求55的系统，其中通过进行交错来进行所述平均。

57.根据权利要求55的系统，其中基于在时间上累积纠错编码信息来估计传送质量。

58.根据权利要求55-57之一的系统，其中所述传送配置组包括对于不同部分的首选配置列表。

59.根据权利要求55-57之一的系统，其中所述传送配置组包括对于不同部分的首选配置列表以及来自可能传送配置列表的传送配置集合两者。

60.根据权利要求55-57之一的系统，其中所述主机被构建并安排具有所述处理器，并且所述一个或多个从机被构建并安排以将传送质量估计传送回所述主机。

61.根据权利要求55-57之一的系统，其中所述一个或多个从机被构建并安排以使用与高于平均的传送质量相关联的传送配置，将传送质量估计传送回所述主机。

62.根据权利要求55-57之一的系统，该系统被构建并安排具有试探数据信号源，所述试探数据信号使用可能配置列表上的传送配置来传送，以测量具有所述传送配置的信道性能。

63.根据权利要求62的系统，其中所述一个或多个传送参数包括频率，并且不同的频率表示所述传送配置组，所述系统被构建并安排以使用可能频率列表上的频率来传送试探数据信号。

64.根据权利要求62的系统，其中所述一个或多个从机被构建并安排具有预先确定并且事先已知的试探数据。

65.根据权利要求55-57之一的系统，还包括对于主数据信号的源纠错编码。

66.根据权利要求55-57之一的系统，该系统被构建并安排以通过交织在时间与频率域内扩展所述主数据信号。

67.根据权利要求55-57之一的系统，其中所述一个或多个传送参数包括以下中的至少一个：频率、时间、极化、天线方向性、天线方向、天线位置、相位、信号功率、均衡设置、以及调制技术。

68.根据权利要求55-57之一的系统，其中所述一个或多个传送参数包括频率，并且不同的频率表示所述传送配置，所述系统被构建并安排以：与来自其他附近电子设备的传送同时，在避免与由所述其他电子设备所使用的频率相冲突的频率上，传送所述主数据信号。

69.根据权利要求55-57之一的系统，所述系统被构建并安排以传送标识所述主机的系统标识信号，并且调节所述从机以接收主数据信号。

70.根据权利要求55-57之一的系统，所述系统被构建并安排以：在分配给所述从机的时隙期间，从由所选择的系统标识信号所标识的所选择主机，将来自所述从机的传送质量估计传送回所述主机。

71.根据权利要求55-57之一的系统，其中所述处理器被构建并安排以：选择所述新首选配置列表上的、提高被表示为所有主机/从机对传送质量函数的指标的传送配置。

72.根据权利要求71的系统，其中所述新首选配置列表上的传送配置为那些将产生对于所有主机/从机对的传送质量的门限水平的传送配置。

73.根据权利要求71的系统，其中所述新首选配置列表上的传送配置为那些提高对于当前正在经历最低传送质量的从机的传送质量的传送配置。

74.根据权利要求55-57之一的系统，还包括：至少第二主机，用来将至少第二组主数据信号无线地传送给位于各种空间位置上的第二组的一个或多个从机，所述第二主机具有被分为第二多个部分的主数据信号的第二来源，

所述第二主机被构建并安排以：使用对于不同部分的首选配置列表，根据一个或多个传送参数传送所述第二部分中的至少一些，

所述第二组中的一个或多个从机每一个都具有估计与传送配置组相关联的传送质量的估计器，以及

第二处理器，用来响应于后一种所估计的质量估计，提供新首选配置列表。

75.根据权利要求74的系统，其中所述主机被安装在一个物理单元中，其中每个主机都被构建并安排具有各自的主数据信号源。

76.根据权利要求75的系统，其中所述主机被构建并安排以：交换有关传送配置以及与每个传送相关联的传送质量估计的信息信号。