CN101166254A - 一种在无线设备之间传送高速无线数据的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于从第一通信设备向第二通信设备发送高速无线数据的方法和系统。所述方法包括使用第一物理层在第一和第二设备之间传送管理数据或控制信号。在一个实施例中，所述管理数据可用于验证和分配第一和第二设备之间的适当无线通信信道。该无线通信信道是通过在第一和第二设备中设置第二物理层来建立的。该无线通信信道可用于传送高速无线数据。所述系统包括第一通信设备和第二通信设备，其中第一通信设备和第二通信设备中的每一个使用第一物理层和第二物理层。

Description

一种在无线设备之间传送高速无线数据的方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通信，更具体地说，涉及一种在无线设备之间传送高速无线数据的方法和系统。
背景技术
现有的无线网络标准如802.11、802.15和Wimedia(超宽带)使用CSMA(载波侦听多路访问)协议使用全向天线来发送数据。然而，当数据率增加时，继续使用这种标准就不再实际了。例如，当数据率增加时，相比将要发送的数据，由于每个数据分组报头包含很大比例的开销，使用CSMA协议的效率不会很高。此外，当以较高速率发送数据时，使用全向天线所需的发射功率也不太实际。再有，使用这些无线网络标准的更快版本要求与它们对应的协议能够与以前已有的版本后向兼容。这样一来，这种无线网络标准的新版本就需要负担额外的软件限制和/或要求。
通过将本发明的特征与传统系统进行比较，以及通过接下来的描述并参考相应的附图，常用和传统方法的限制和不利之处对于本发明的技术人员来说将变得更为清晰。
发明内容
本发明的多个方面提供了一种用于从第一设备向第二设备发送高速无线数据的方法和系统，结合至少一幅附图对其进行了介绍，并在权利要求中进行了完整的定义。
根据本发明的一个方面，提供一种在无线设备之间传送高速无线数据的方法，包括：
使用第一物理层在第一无线设备和第二无线设备之间传送一个或多个双向控制信号，使得所述高速无线数据能够在所述第一无线设备和所述第二无线设备之间高效的传送；
使用第二物理层在所述第一无线设备和所述第二无线设备之间传送所述高速无线数据。
在本发明所述的方法中，所述一个或多个双向控制信号提供用于建立、初始化、管理相对于所述第二无线设备的所述第一无线设备，使得所述高速无线数据能够高效地传送。
在本发明所述的方法中，所述一个或多个双向控制信号提供用于训练和设置所述第一无线设备和所述第二无线设备中每一个中的天线。
在本发明所述的方法中，所述第一物理层使用CSMA协议。
在本发明所述的方法中，所述CSMA(载波侦听多路访问)协议遵循超宽带Wimedia或ECMA-368/369标准。
在本发明所述的方法中，所述CSMA协议遵循IEEE 802.11。
在本发明所述的方法中，所述CSMA协议遵循IEEE 802.15。
在本发明所述的方法中，所述高速无线数据要求的传输带宽高于所述双向控制信号。
在本发明所述的方法中，所述高速无线数据是单向传送的。
在本发明所述的方法中，所述高速无线数据使用定向天线传送。
在本发明所述的方法中，所述第一设备和所述第二设备使用单个MAC(介质访问控制)地址。
在本发明所述的方法中，所述第一物理层工作在突发(burst)模式下，所述第二物理层工作在非突发(non-burst)模式下。
在本发明所述的方法中，所述高速无线数据包括高清(HD)视频数据。
在本发明所述的方法中，所述一个或多个双向控制信号使用第一带宽来传送，所述高速无线数据使用第二带宽来传送，所述第二带宽大于所述第一带宽。
根据本发明的一个方面，提供一种传送高速无线数据的系统，包括：
第一通信设备，其使用至少两个物理层；
第二通信设备，其使用所述至少两个物理层，其中所述第一通信设备和所述第二通信设备中每一个中的所述两个物理层中的第一物理层用于双向传送至少一个控制信号，该信号用于管理所述高速无线数据的传输，所述高速无线数据在所述第一通信设备和所述第二通信设备之间传送。
在本发明所述的系统中，所述第一物理层使用CSMA(载波侦听多路访问)协议。
在本发明所述的系统中，所述第一物理层遵循ECMA-368/369标准。
在本发明所述的系统中，所述第一物理层遵循IEEE 802.11。
在本发明所述的系统中，所述第一物理层遵循IEEE 802.15。
在本发明所述的系统中，所述第一物理层提供一个或多个控制信号，用于管理所述第一通信设备和所述第二通信设备，使得在所述第一通信设备和所述第二通信设备之间传送所述高速无线数据。
在本发明所述的系统中，所述第二物理层用于使用频分多址(FDMA)协议传送所述高速无线数据。
在本发明所述的系统中，所述第一通信设备和所述第二通信设备中的每一个使用定向天线来发送和/或接收所述高速无线数据。
在本发明所述的系统中，所述定向天线的波束宽度在6.4到64度之间。
在本发明所述的系统中，所述第一通信设备包括数字视频录像机，所述第二通信设备包括电视机。
在本发明所述的系统中，所述第一通信设备包括计算机，所述第二通信设备包括视频播放器。
在本发明所述的系统中，所述第一通信设备包括计算机，所述第二通信设备包括数码相机。
通过下文中的描述和附图，本发明的上述和其他优点、方面和创新之处，以及具体的实施例将得到更为完整的理解。
附图说明
图1A是依据本发明一个实施例的通过第一物理连接发送控制信号、通过第二物理连接发送高速数据信号的两个示范性设备的结构示意图；
图1B是依据本发明一个实施例的通过第一物理连接发送控制信号、通过第二物理连接发送高速数据的示范性设备的示意图；
图2是依据本发明一个实施例的两台设备之中每一个所使用的单个介质访问控制地址和两个物理层的示意图；
图3是依据本发明一个实施例的在两台设备之间发送高速无线数据的方法的操作流程图；
具体实施方式
本发明的多个方面涉及一种在两台设备之间以无线方式传送高速数据的方法和系统。这两台设备中的每一台都可以是任意类型的无线通信设备。例如，该无线通信设备可包括计算机、多媒体或视频播放器，或高清(HD)数码相机。本发明的多个方面使用第一物理层(也就是物理连接或PHY)双向传送一个或多个控制信号，这些控制信号用于管理第一设备和第二设备之间的高速数据传输。本发明的多个方面可使用第二物理层来在第一设备和第二设备之间传送高速无线数据。在一个代表性实施例中，高速数据只是单向地从一台设备发往另一台设备。此外，本发明的多个方面使用第一带宽来双向传送一个或多个控制信号，这些控制信号用于管理高速无线数据的传输。在本发明的一个代表性实施例中，第一物理层可以按照突发(burst)模式工作，第二物理层可以按照非突发(non-burst)模式工作。
第一带宽与第一物理层相关联，第二带宽与第二物理层相关联。例如，两台使用IEEE 802.11标准进行通信的设备可以实现本发明的多个方面。计算设备可使用例如IEEE 802.11协议通过每台设备各自的第一物理层在第一带宽上传送一个或多个控制信号。此外，这两台设备还可使用第二带宽通过每台设备各自的第二物理层传送高速无线数据。在一个代表性实施例中，可通过使用发送或接收设备上的定向天线(directional antenna)在特定方向上发送或接收高速数据。例如，可使用一个或多个控制信号来管理定向天线的旋转或移动，以此来确定天线波束的方向。上述一个或多个控制信号可用于在第一和第二设备之间获取和传送各种握手和/或设备管理数据。可基于例如第一设备相对于第二设备的位置或场所来旋转或移动第一设备或第二设备的定向天线。
图1A是依据本发明一个实施例的通过第一物理连接(也就是PHY或物理层)发送控制信号116、通过第二物理连接(也就是PHY或物理层)发送高速数据112的两个示范性设备的结构示意图。如图所示，在数字视频录像机(DVR)/高清(HD)视频源104与电视机108之间传送双向控制信号116，而从DVR/HD视频源104到电视机108单向传送高速数据112。控制信号116可用于建立、初始化和配置对DVR/HD视频源104和电视机108的管理，使得可以在视频源104与电视机108之间正常的发送和接收高速数据112。控制信号116可用于在传送高速数据之前在两台设备之间执行握手操作。此外，控制信号116还可对从DVR/HD视频源104发往电视机108的高速数据112进行“流量管理”。DVR/HD视频源104可用于向电视机108发送电影。在一个代表性实施例中，可通过低带宽连接发送控制信号116，而通过高带宽连接发送高速数据112。在一个代表性实施例中，低带宽连接可遵循IEEE 802.11、IEEE 802.15或ECMA-368/369(Wimedia UWB)通信标准。IEEE 802.11和IEEE 802.15标准可直接从电气和电子工程师学会获取，而ECMA-368/369标准的详细内容可从ECMA国际(一个工业标准组织)获取。高带宽连接可以是用于传送高速数据112的点到点无线通信连接。高速数据传输可使用任意可用频段。在一个代表性实施例中，通过59-66Ghz之间的可用频段来传送高速数据112。高速数据可通过高达接近例如10Gbgs的速度来传送。
图1B是依据本发明一个实施例的通过第一物理连接(也就是PHY或物理层)发送控制信号116、通过第二物理连接(也就是PHY或物理层)发送高速数据112的示范性设备的示意图。可在例如计算机120和视频播放器124之间，以及计算机120和高清(HD)相机128之间传送双向控制信号116。可通过低带宽连接来传送双向控制信号116，而通过高带宽连接传送高速数据112。视频播放器124可以是例如视频IPOD。计算机120可用于向例如视频播放器124发送高速数据112如高清(HD)视频。通过这种方式，观众可使用例如其视频IPOD来方便地收看HD电影。在图1B所示的代表性实施例中，HD相机128可用于向计算机120发送高清(HD)视频或照片。当计算机120与视频播放器124和HD相机128中任意的一个一起使用时，可使用双向控制信号116来对发送的任意高速数据112进行配置、初始化、建立和断开。在一个代表性实施例中，设置在每台设备(也就是计算机120、视频播放器124或HD相机128)中的天线可通过控制信号116来控制。该天线可用于接收和/或发送高速数据112。例如，通过使用这些控制信号116，天线可将其波束设定在特定的方向上。可将天线设置在特定的方向上，以使传输增益最大，这样便可例如高效地接收高速数据传输。在一个代表性实施例中，定向天线可在接近6.4-64度之间的波束宽度内工作。
图2是依据本发明一个实施例的两台设备之中每一个设备所使用的单个介质访问控制(MAC)地址和两个物理层的示意图。两台设备中的第一设备使用第一MAC地址204和两个物理层212、216(也就是两个物理连接或“PHY”)。第一物理层212可包括支持超宽带(UWB)Wimedia传输的物理层，第二物理层216可支持在中心在接近60Ghz的频带上进行高速传输。同理，两台设备中的第二设备使用第二MAC地址208和两个物理层212、216。例如第一物理层212可遵循超宽带(UWB)Wimedia物理层(如在ECMA-368/369标准中指定的)，而第二物理层216可包括支持通过中心设置在接近60Ghz的频带上进行高速单向数据传输的任意物理层。第一物理层212可遵循可在其物理层中使用CSMA协议的任意无线标准。第一物理层212可遵循例如IEEE 802.11或IEEE 802.15或ECMA-368/369。如图2所示，第二物理层216可配置成用于进行单向传输，以在从一台设备到另一台设备之间提供不间断的单向数据传输。然而，第一物理层212可用于在两台设备之间提供一个或多个双向控制信号。该双向控制信号可承载设备管理数据如配置、时序和/或控制数据。上述一个或多个控制信号可用于在设备之间进行验证(authentication)和关联、分配通信信道以在两台设备之间传送高速数据，还可为两台设备进行天线训练和设置。通信信道是使用设置在两台设备中的第二物理层216来实现的。第二物理层216可用于承载从第一设备单向发往第二设备的高速数据。第二物理层216可使用频分多址(FDMA)或时分多址(TDMA)协议来发送高速数据。在一个代表性实施例中，高速数据能够以高达接近10Gbps的速率发送。
图3是依据本发明一个实施例的在两台设备之间发送高速无线数据的方法的操作流程图。在步骤304，使用第一物理层在第一设备和第二设备之间建立通信。第一物理层可遵循CSMA协议。例如，第一物理层可遵循IEEE 802.11、802.15或ECMA-368/369。在一个代表性实施例中，第一或第二设备可使用CSMA协议发送信标，以告知其存在和可用性。第一或第二设备可发送一个或多个控制信号来管理高速无线数据传输。上述信标和/或一个或多个控制信号可通过第一带宽发送。第一或第二设备可在全方向上发送信标。随后，在步骤308，可使用第一物理层来在例如第一和第二设备之间进行验证(authenticating)和分配通信信道。第二物理层可使用该通信信道来发送高速无线数据。随后，在步骤312，与第一和第二设备相关联的每个定向天线都将进行初始化和训练，用于对每个定向天线的位置进行设置，以便可以通过最佳方式发送和接收高速无线数据。在步骤316，对定向天线的位置进行优化设置，以便在第一设备和第二设备之间提供高效的高速无线数据传送。随后，在步骤320，使用第一和第二设备中的第二物理层来正确地建立高速通信信道。第二物理层可通过第二带宽(也就是不同于第一带宽的)发送高速无线数据。最后，在步骤324，在第一和第二设备之间发送高速无线数据。该高速无线数据可包括任意类型的数据，可包括多媒体、视频、音频和/或语音数据。在一个代表性实施例中，在单个方向上(例如从第一设备到第二设备)发送高速无线数据。在一个代表性实施例中，发射功率可介于+5到+10dBM之间，发射器和/或接收器增益可介于+10到+30db之间，射频(RF)带宽可接近2Ghz，系统噪声值在8到20dB之间。
虽然本发明是参考特定实施例来描述的，但本领域的技术人员应当明白，可以在不脱离本发明实质的前提下，对上述内容进行修改或者等效替代。此外，在不脱离本发明实质的情况下，还可针对具体情况或材料，对上文讲述的内容进行修改。因此，本发明的范围并不受特定实施例的限制，但本发明却包含所有落入权利要求范围内的实施例。

Claims (10)

1.一种在无线设备之间传送高速无线数据的方法，其特征在于，包括：
使用第一物理层在第一无线设备和第二无线设备之间传送一个或多个双向控制信号，使得所述高速无线数据能够在所述第一无线设备和所述第二无线设备之间高效地传送；
使用第二物理层在所述第一无线设备和所述第二无线设备之间传送所述高速无线数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个双向控制信号提供用于建立、初始化、管理相对于所述第二无线设备的所述第一无线设备，使得所述高速无线数据能够高效地传送。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个双向控制信号提供用于训练和设置所述第一无线设备和所述第二无线设备中每一个中的天线。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一物理层使用载波侦听多路访问协议。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述载波侦听多路访问协议遵循超宽带Wimedia或ECMA-368/369标准。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述载波侦听多路访问协议遵循IEEE 802.11或IEEE 802.15。
7.一种传送高速无线数据的系统，其特征在于，包括：
第一通信设备，其使用至少两个物理层；
第二通信设备，其使用所述至少两个物理层，其中所述第一通信设备和所述第二通信设备中每一个中的所述两个物理层中的第一物理层用于双向传送至少一个控制信号，该信号用于管理所述高速无线数据的传输，所述高速无线数据在所述第一通信设备和所述第二通信设备之间传送。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一物理层使用载波侦听多路访问协议。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一物理层遵循ECMA-368/369标准。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一物理层遵循IEEE802.11或IEEE 802.15。
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