CN101189807B - 超高频/甚高频（uhf/vhf）频带增强 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线装置，它包括以认知方式搜索和使用空信道的基于超高频/特高频(UHF/VHF)的无线电和与基于UHF/VHF的无线电硅化的多个基于MIMO的无线电。

Description

超高频/甚高频(UHF/VHF)频带增强
技术领域
本发明涉及一种超高频/甚高频(UHF/VHF)频带增强的通信系统和无线装置。
背景技术
在无线移动无线电通信中，需要增大的容量和改进的质量。诸如蜂窝电话和膝上型计算机等今天的便携式通信产品要求以高数据率接收准确的数据流，以实现有效的操作。一种电路或机构组合两个或更多个无线电的能力，而每个无线电根据不同的标准和频带操作，这将是有利的。
发明内容
按照本发明的一种通信系统，包括：
基于超高频/甚高频UHF/VHF和多输入多输出MIMO的无线电组合，其中第一和第二基于MIMO的无线电具有耦合到第一和第二天线的发射机/接收机，并且基于UHF/VHF的无线电具有耦合到第三天线的发射机/接收机。
按照本发明第一方面的一种无线装置，包括：
基于超高频/甚高频UHF/VHF的无线电和第一和第二基于多输入多输出MIMO的无线电的组合，其中第一和第二基于MIMO的无线电具有耦合到第一和第二天线的第一和第二发射机/第一和第二接收机，并且基于UHF/VHF的无线电具有耦合到第三天线的第三发射机/接收机。
在无线装置的一个实施例中，第一和第二发射机在2.4GHz到2.5GHz范围或5.150GHz到5.825GHz范围发射数据。
按照本发明的一种多天线通信系统，包括：
采用多输入多输出MIMO的两个发射机，提供到第一和第二天线的无线电链路；以及
耦合到第三天线的第三发射机，提供基于超高频/甚高频UHF/VHF的无线电，其中所述两个发射机和第三发射机被硅化。
按照本发明第二方面的一种无线装置，包括：
基于超高频/甚高频UHF/VHF的无线电，以认知方式搜索和使用空信道；以及
第一和第二基于MIMO的无线电，与所述基于UHF/VHF的无线电在所述无线装置中硅化。
附图说明
在说明书的结论部分特别指出并清楚要求了与本发明有关的主题。然而，就操作组织和方法及本发明的目的、特征和优势而言，在与附图一起阅读时参照下面详细说明可最好地理解本发明，其中：
唯一的附图示出了根据本发明的一种无线装置，它含有这样的电路和算法：可操作工作在UHF/VHF TV频带的第一认知无线电和工作在2.4或5GHz ISM频带的MIMO模式的第二无线电。
要理解，为简明和清晰起见，图中所示元件不必按比例画出。例如，为清晰起见，一些元件的尺寸相对于其它元件可能过大。此外，在认为视当之处，标号已在图中重复以指示对应或类似的元件。
具体实施方式
在下面的详细说明中，为提供本发明的详尽理解而陈述了多个具体细节。然而，本领域的技术人员将理解，本发明可在这些具体细节中的一些细节不存在的情况下实施。在其它情况下，熟知的方法、过程、组件和电路未详细描述以免混淆本发明。
在下面的说明书和权利要求书中，可使用术语“耦合”和“连接”及其派生词。应理解，这些术语并不是彼此的同义词。而是，在具体实施例中，“连接”可用于指两个或更多个元件相互直接物理或电接触，而“耦合”还可以指两个或更多个元件相互不直接接触，但仍相互合作或交互作用。
除其它应用外，无线通信装置10可内置或集成到诸如膝上型计算机、移动电话、MP3播放器、相机、通讯器和个人数字助理(PDA)、医疗或生物设备、汽车信息娱乐产品等各种各样的应用中。然而，应理解的是，本发明的范围并不限于这些示例。通信装置10可包括在处理诸如因特网访问、基于IP的话音(VoIP)、基于IP的视频、电子邮件、文件共享和高清晰视频流式传输等应用时发送和接收文件或诸如话音、数据或视频等其它信息的网络连接。
唯一的附图示出例如可包含到无线通信装置10中的本发明特征。在无线通信实施例中，多个收发机从多个天线接收和发射调制的信号。模拟前端收发机可以为独立的射频(RF)集成模拟电路，或者与处理器50嵌在一起作为混合模式集成电路。接收的调制信号可以进行下变频、滤波，然后变换成基带数字信号。接收机链可包括放大器，诸如低噪声放大器(LNA)和可变增益放大器(VGA)，以便放大从天线接收的信号。混合器电路接收调制的信号，并将调制信号的载波频率进行下变频。
处理器50可包括基带和利用一个或多个处理器核的应用处理功能。处理器50可使用一个核处理数字化正交信号，即，来自接收机链的同相“I”信号和正交“Q”信号。核60和70一般处理取指令、生成解码、查找操作数以及执行适当动作然后存储结果的功能。使用多核可允许一个核专用于处理应用特定功能，如图形、调制解调器功能等。或者，多核可允许处理要跨核共享的工作量。存储器管理单元(MMU)80包括在主机控制器软件驱动程序与主机控制器硬件之间的硬件/软件接口，它跨存储器接口90与系统存储器交换数据。系统存储器可包括诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和非易失性存储器等存储器组合，但系统存储器中包括的存储器类型或种类不是本发明的限制。
如图所示，通信装置10包括无线电，允许在RF/位置空间与在例如无线局域网(WLAN)等无线网络中操作的其它装置进行通信。根据本发明，通信装置10解决构建到同一平台中的基于多输入多输出(MIMO)的Wi-Fi(IEEE 802.11n)和超高频/甚高频(UHF/VHF)技术的协作和共存问题。此外，通信装置10配置为在相对于802.11x无线电的基于单一业务(pure-play)标准的实现提供增强的范围、更高的数据率和改进的性能时，跨工业、科学和医疗(ISM)频带操作。
通信装置10在发射机和接收机端采用多输入多输出(MIMO)多天线技术，来利用空间维度并改进无线链路的性能。通信装置10可包括闭环或开环天线阵，在发射机(TX)与接收机(RX)均带有多个天线。MIMO形成多个“虚拟信道”，这些信道通过在同一时间跨每个虚拟信道同时发送数据流而实现具有改进可用性的更高吞吐量。对于要发射的每个分组，时空编码器(未示出)选择从每个天线同时发射的最佳星座点，以便可最大化带宽、功率和分集增益。
附图示出为提供基于2x2 MIMO的无线电而耦合到天线14的第一收发机12和耦合到天线24的第二收发机22，但2x2阵列并不是限制，并且其它阵列诸如2x3阵列、2x4阵列可包含在内。收发机12和22中的发射机可从MIMO天线14和24通过“虚拟信道”同时发射并行数据流。收发机12和22中的接收机检测并分开由天线14和24接收的多个数据流的叠加。根据各个实施例，天线功能可由连接到接收机的基本上全向的天线提供，但其它实施例可使用基本上定向的天线。
附图还示出UHF/VHF收发机42，该收发机耦合到天线44以通过在UHF/VHF频率范围的信道通信。收发机42中的发射机代表在UHF/VHF频率范围发射的电视信号发射机。电视台在UHF/VHF频率范围(对应于信道2-69的50-806MHz)发射RF信号。在一个实施例中，UHF/VHF收发机42可根据8电平残留边带(8-VSB)标准操作。8-VSB是由先进电视制式委员会(ATSC)选择的向消费者传输数字电视的标准射频调制格式。8-VSB标准包括8个幅度电平，其由联邦通信委员会(FCC)指定，对于所有数字电视广播在单个6MHz信道中支持高达19.28Mbps的数据。
因此，通信装置10是基于超高频/甚高频(UHF/VHF)和多输入多输出(MIMO)的无线电组合，后者工作在2.4GHz和/或5.0GHz ISM频带。这些频带提供了诸如高清晰(HD)视频流式传输应用等MIMO和高数据率有效负荷所需的更大可用带宽和分集多路径。通过在这些高微波频率跨诸如建筑物和墙等障碍传播，使用MIMO阵列提供了便于在家庭范围内覆盖的优点。
在先有技术设备中，家庭覆盖是通过降低在家中限制或甚至禁止高清晰视频分配的发射机数据率而获得的。根据本发明，UHF/VHF收发机与MIMO阵列的组合提供了高清晰视频所需的高数据率，并且还提供了家庭覆盖。因此，UHF/VHF收发机补充了MIMO阵列以形成至少2乘2加UHF/VHF阵列。收发机42处理的UHF/VHF成分承载了流式传输高清晰视频内容，而收发机12和22处理的MIMO成分被保留用于数据和其它应用。通信装置10可采用如正交频分复用(OFDM)、码分多址(CDMA)或直接序列扩频(DSSS)等调制方法。
在操作中，所示系统操作的环境是其它发射机正通过诸如在某个频谱的多个RF信道等无线信道发射。UHF/VHF收发机42在认知基础上操作以便首先识别空TV信道。因此，可识别出未用于TV广播或由在UHF/VHF收发机42附近位置发射的邻近UHF/VHF收发机对等体使用的空信道。收发机42中的相邻信道表征块可监控和表征相邻信道中的功率，随后也确定可由认知无线电发射的功率。
因此，根据本发明的无线通信装置10具有评估和选择从多个天线接收的信号的特征。UHF/VHF收发机42可工作在空信道之一上，使用类似于本地DTV标准的调制格式或某个其它适合的调制方法(OFDM、CDMA、DSSS)。通过识别并由此避免在ISM频带中可能存在的干扰源，认知引擎也可跨两个无线电频带利用，以优化ISM频带MIMO阵列的操作。
至此，显然本发明增强了传输质量并提供统一的视频表现能力。UHF/VHF模式的使用使处理复杂性降到最低，并因此使无线电的成本和功耗降到最低。在一个实施例中，收发机12和收发机22可在单个无线电装置中与UHF/VHF收发机42硅化。相对于802.11n无线电的基于单一业务标准的实现，本发明使产品能够工作在更大范围和更高数据率，并提供了可测量的性能、功率和成本优势。
虽然本文中已示出和描述了本发明的某些特征，但本领域的技术人员现在会想出许多修改、替代、更改和等效物。因此，要理解，所附权利要求书旨在涵盖落在本发明真正精神范围内的所有此类修改和更改。

Claims (19)

1.一种通信系统，包括：
用于工作在频率范围为50-806MHz的基于超高频/甚高频UHF/VHF的无线电和用于工作在2.4GHz和/或5GHz ISM频带的基于多输入多输出MIMO的无线电的组合，其中第一和第二基于MIMO的无线电具有耦合到第一和第二天线的发射机/接收机，并且基于UHF/VHF的无线电具有耦合到第三天线的发射机/接收机。
2.如权利要求1所述的通信系统，其中第一和第二基于MIMO的无线电和所述基于UHF/VHF的无线电在无线局域网WLAN无线电装置中硅化。
3.如权利要求1所述的通信系统，其中第一和第二基于MIMO的无线电在所述发射机和所述接收机端具有到多个天线的无线电链路，并且所述基于UHF/VHF的无线电在所述发射机/接收机处具有到第三天线的无线电链路。
4.如权利要求1所述的通信系统，其中所述基于UHF/VHF的无线电是被配置成搜索并使用在50到800MHz频带的空信道的认知无线电。
5.一种无线装置，包括：
用于工作在频率范围为50-806MHz的基于超高频/甚高频UHF/VHF的无线电和用于工作在2.4GHz和/或5GHz ISM频带的第一和第二基于多输入多输出MIMO的无线电的组合，其中第一和第二基于MIMO的无线电具有耦合到第一和第二天线的第一和第二发射机/第一和第二接收机，并且基于UHF/VHF的无线电具有耦合到第三天线的第三发射机/接收机。
6.如权利要求5所述的无线装置，其中所述第一和第二发射机/第一和第二接收机是无线局域网WLAN发射机/接收机。
7.如权利要求5所述的无线装置，其中所有所述发射机/接收机被配置成使用正交频分复用OFDM调制技术。
8.如权利要求5所述的无线装置，其中所有所述发射机/接收机是码分多址CDMA发射机/接收机。
9.如权利要求5所述的无线装置，其中所有所述发射机/接收机被配置成处理直接序列扩频DSSS信道。
10.如权利要求5所述的无线装置，其中所述第三发射机/接收机被配置成在免许可频带范围上操作。
11.一种多天线通信系统，包括：
采用多输入多输出MIMO的两个发射机，提供到第一和第二天线的无线电链路，并且在2.4GHz和/或5GHz ISM频带发射数据；以及
耦合到第三天线的第三发射机，提供用于工作在频率范围为50-806MHz的基于超高频/甚高频UHF/VHF的无线电，其中所述两个发射机和第三发射机被硅化。
12.如权利要求11所述的多天线通信系统，还包括：两个接收机，解析来自第一和第二天线的两个数据流；以及第三接收机，解析来自第三天线的第三数据流。
13.如权利要求12所述的多天线通信系统，其中所述两个发射机和第三发射机以及所述两个接收机和第三接收机是在无线局域网WLAN无线电装置中。
14.一种无线装置，包括：
配置成工作在频率范围为50-806MHz的基于超高频/甚高频UHF/VHF的无线电，以认知方式搜索和使用空信道；以及
配置成工作在2.4GHz和/或5GHz ISM频带的第一和第二基于MIMO的无线电，与所述基于UHF/VHF的无线电在所述无线装置中硅化。
15.如权利要求14所述的无线装置，其中所述空信道在50到800MHz频带内。
16.如权利要求14所述的无线装置，在所述无线装置中还包括第一和第二处理核。
17.如权利要求14所述的无线装置，其中所述无线装置被配置成作为无线局域网WLAN装置操作。
18.如权利要求14所述的无线装置，其中所述基于UHF/VHF的无线电包括优化所述无线装置跨无线电频带操作的认知引擎。
19.如权利要求14所述的无线装置，其中所述基于UHF/VHF的无线电被配置成接收流式传输的高清晰视频。
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