CN101502026B - 用于具有确认（ack）帧的未压缩视频的无线通信的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种无线通信系统以及用于无线通信的方法。所述系统的一个实施例包括无线通信装置。所述装置包括被配置为经由信道接收数据包的接收器。所述装置还包括被配置为在接收到数据包之后经由低速信道发送确认(ACK)信号的发送器。所述低速信道具有方向性模式和全向模式。所述确认信号包括：低速物理层(LRP)前同步码和确认(ACK)头，所述确认头包括模式索引字段。所述模式索引字段包括指示是使用方向性模式还是使用全向模式发送ACK信号的多个比特。

Description

用于具有确认(ACK)帧的未压缩视频的无线通信的系统和方法
技术领域
本发明涉及视频信息的无线传输，更具体地说，涉及未压缩高清晰度视频信息在无线信道上的传输。 
背景技术
随着高质量视频的增加，越来越多的电子装置(诸如消费电子装置)使用需要大约1G bps(比特每秒)带宽进行传输的高清晰度(HD)视频。这样，当在装置之间发送这种HD视频时，传统的传输方法将HD视频压缩成其大小的一部分，以降低需要的传输带宽。接着对压缩的视频进行解压缩用于消费。然而，对于视频数据的每次压缩及以后的解压缩，可能损失部分数据，并且可能降低图像质量。 
发明内容
技术问题 
高清晰度多媒体接口(HDMI)规范允许经由线缆在装置之间传送未压缩的HD信号。在消费电子制造商开始提供兼容HDMI的设备的同时，还没有能够发送未压缩HD视频信号的适合的无线(例如，射频)技术。当不具有携带未压缩HD信号的带宽的若干装置连接时，无线局域网(WLAN)和类似技术可能遭受干扰问题。 
传送未压缩视频信号比传送压缩视频信号需要使用更多的无线信道，原因在于其传送大容量数据。因此，需要提供一种在增加传送的数据的准确度和质量的同时允许有效使用无线信道的系统和方法。 
技术方案 
本发明的一方面提供一种无线通信装置。所述装置包括：接收器，被配置为经由信道接收数据包；以及发送器，被配置为在接收到数据包之后，经由低速信道发送确认(ACK)信号，所述低速信道具有方向性模式和全向模 式，所述确认信号包括：低速物理层(LRP)前同步码和确认(ACK)头，所述确认头包括模式索引字段，所述模式索引字段包括指示是使用方向性模式还是使用全向模式发送ACK信号的多个比特。 
确认信号可以不包括介质访问控制(MAC)头。可由3比特组成所述多个比特。LRP前同步码可以是持续大约2μs至大约10μs的短LRP前同步码。LRP前同步码可以是持续大约30μs至大约70μs的长LRP前同步码。 
LRP前同步码可包括从自动增益控制、信号检测、粗频率偏移补偿、细频率偏移补偿、时序恢复、接收分集训练和信道估计中选择的一个或多个字段。ACK头还可包括指示数据包的状态的ACK位图。数据包可包括多个子包，ACK位图可包括多个比特，每个ACK位图比特指示所述多个子包中的一个子包的状态。ACK头还可包括CRC字段。 
所述接收器可被配置为经由高速信道和低速信道中的一个接收数据包。所述装置可被配置为使用时分双工(TDD)。所述装置可被配置为使用频分双工(FDD)。所述发送器可包括物理层，所述物理层被配置为产生确认信号。所述确认信息可以不包括指示ACK信号目的地、ACK信号源和无线通信装置所属的网络的数据。 
本发明的另一方面提供一种音频视频装置，包括上述装置以及被配置为处理来自视频数据源的音频视频数据的电子电路。 
本发明的另一方面提供一种无线通信装置，包括：用于经由信道接收数据包的装置；以及用于在接收到数据包之后经由低速信道发送确认(ACK)信号的装置，所述低速信道具有方向性模式和全向模式，所述确认信号包括：低速物理层(LRP)前同步码和确认(ACK)头，所述确认头包括模式索引字段，所述模式索引字段包括多个比特，所述多个比特指示是使用方向性模式还是使用全向模式发送ACK信号。 
本发明的另一方面提供一种对未压缩视频数据进行无线通信的方法，所述方法包括：经由信道接收数据包；以及在接收到数据包之后经由低速信道发送确认(ACK)信号，所述低速信道具有方向性模式和全向模式，所述确认信号包括：低速物理层(LRP)前同步码和确认(ACK)头，所述确认头包括模式索引字段，所述模式索引字段包括多个比特，所述多个比特指示是使用方向性模式还是使用全向模式发送ACK信号。 
接收数据包的步骤可包括使用高速信道和/或低速信道。可由3比特组成 所述多个比特。LRP前同步码可以是持续大约2μs至大约10μs的短LRP前同步码。LRP前同步码可以是持续大约30μs至大约70μs的长LRP前同步码。LRP前同步码可包括从自动增益控制、信号检测、粗频率偏移补偿、细频率偏移补偿、时序恢复、接收分集训练和信道估计中选择的一个或多个字段。 
ACK头还可包括指示数据包的状态的ACK位图。数据包可包括多个子包，ACK位图可包括多个比特，每个ACK位图比特指示所述多个子包中的一个子包的状态。ACK头还可包括CRC字段。 
本发明的另一方面提供一种无线通信装置，包括：接收器，被配置为经由信道接收数据包；以及发送器，被配置为在接收到数据包之后，在全向模式下经由低速信道发送确认(ACK)信号，所述确认信号包括：长低速物理层(LRP)前同步码、长低速物理层(LRP)头和循环冗余校验(CRC)字段，所述长低速物理层头包括多个比特，所述多个比特包括指示ACK信号目的地、ACK信号源和无线通信装置所属的网络中的至少一个的至少一个比特。所述至少一个比特可指示是否不存在具体目的地。 
本发明的另一方面提供一种与上述无线通信装置一起使用的无线通信装置。所述装置包括：接收器，被配置为通过低速信道接收ACK信号；以及处理器，被配置为基于所述至少一个比特确定是否处理ACK信号的CRC字段中的数据。 
本发明的另一方面提供一种音频视频装置，包括上述无线通信装置以及被配置为处理来自视频数据源的音频视频数据的电子电路。 
本发明的另一方面提供一种无线通信装置，包括：经由信道接收数据包的装置；以及在接收到数据包之后在全向模式下经由低速信道发送确认(ACK)信号的装置，所述确认信号包括：长低速物理层(LRP)前同步码、长低速物理层(LRP)头和循环冗余校验(CRC)字段，所述长低速物理层头包括多个比特，所述多个比特包括指示ACK信号目的地、ACK信号源和无线通信装置所属的网络中的至少一个的至少一个比特。 
本发明的另一方面提供一种对未压缩视频数据进行无线通信的方法。所述方法包括：通过信道接收数据包；以及在接收到数据包之后在全向模式下通过低速信道发送确认(ACK)信号，所述确认信号包括：长低速物理层(LRP)前同步码、长低速物理层(LRP)头和循环冗余校验(CRC)字段，所述长 低速物理层头包括多个比特，所述多个比特包括指示ACK信号目的地、ACK信号源和无线通信装置所属的网络中的至少一个的至少一个比特。 
所述至少一个比特可指示是否不存在具体目的地。所述方法还可包括通过低速信道接收ACK信号；以及基于所述至少一个比特确定是否处理ACK信号的CRC字段中的数据。 
附图说明
图1是根据所述系统和方法的一个实施例的实现无线装置之间的未压缩HD视频传输的无线网络的功能性框图。 
图2是根据所述系统和方法的一个实施例的用于通过无线介质传输未压缩HD视频的示例通信系统的功能性框图。 
图3是根据所述系统和方法的一个实施例的用于通过无线介质传输未压缩HD视频的示例发送器的功能性框图。 
图4是根据所述系统和方法的一个实施例的用于通过无线介质接收未压缩HD视频的示例接收器的功能性框图。 
图5是示出根据一个实施例的用于未压缩HD视频传输的低速(LR)信道的示图。 
图6是示出根据一个实施例的用于未压缩HD视频传输的高速(HR)信道的示图。 
图7是根据一个实施例的使用时分双工(TDD)调度进行包传输的时间轴。 
图8是根据一个实施例的确认(ACK)的时间轴。 
图9是根据一个实施例的使用时分双工(TDD)调度在全向模式下经由低速信号进行包传输的时间轴。 
图10是根据另一实施例的确认(ACK)的时间轴。 
图11是根据另一实施例的全向确认(ACK)的时间轴。 
图12是根据一个实施例的图11的修改的LRP头的时间轴。 
图13是根据另一实施例的图11的修改的LRP头的时间轴。 
图14是根据另一实施例的图11的修改的LRP头的时间轴。 
图15是示出根据一个实施例的处理ACK信号的方法的流程图。 
具体实施方式
根据下面结合附图的描述以及权利要求，本发明的各个方面和特点将更加明显。在附图中，相同的标号指示相同或功能上相似的部件。 
特定实施例提供了一种通过无线信道将未压缩HD视频信息从发送方发送到接收方的方法和系统。现将描述无线高清晰度(HD)音频/视频(A/V)系统中的这些实施例的示例性实现。 
图1示出根据特定实施例的实现A/V装置(诸如A/V装置协调器和A/V站)之间的未压缩HD视频传输的无线网络100的功能性框图。在另一实施例中，一个或多个装置可以是计算机(诸如个人计算机(PC))。所述网络100包括装置协调器112和多个A/V站114(例如，装置1...装置N)。 
A/V站114使用低速(LR)无线信道116(图1中的虚线)，并且可使用高速(HR)信道118(图1中的实线)，用于任何装置之间的通信。装置协调器112使用低速信道116和高速无线信道118，用于与站114进行通信。每个站114使用低速信道116，用于与其它站114进行通信。高速信道118例如以几GB/s带宽通过根据波束赋形建立的方向性波束支持单方向单波传输，以支持未压缩HD视频传输。例如，机顶盒能够通过高速信道118将未压缩视频发送到HD电视(HDTV)。在特定实施例中，低速信道116能够例如以高达40Mbps的吞吐量支持双向传输。低速信道116主要用于发送控制帧，诸如确认(ACK)帧。例如，低速信道116能够将确认从HDTV发送到机顶盒。还可以实现直接在两个装置之间通过低速信道发送一些低速数据(如音频和压缩的视频)。时分双工(TDD)应用于高速信道和低速信道。在特定实施例中，在任何时间都不能并行使用高速信道和低速信道用于传输。能够在高速信道和低速信道两者中使用波束赋形技术。低速信道还能够支持全向传输。 
在一个实施例中，装置协调器112是视频信息的接收器(以下称为“接收器112”)，站114是视频信息的发送器(以下称为“发送器114”)。例如，接收器112可以是在诸如WLAN类型的家庭无线网络的HDTV机中实现的视频和/或音频数据的接收器。发送器114可以是未压缩视频或音频的源。发送器114的示例包括机顶盒、DVD播放器或记录器、数字相机、摄像机等。 
图2示出示例性通信系统200的功能性框图。系统200包括无线发送器202和无线接收器204。所述发送器202包括物理(PHY)层206、介质访问控制(MAC)层208和应用层210。类似地，接收器204包括PHY层214、 MAC层216和应用层218。PHY层通过无线介质201经由一个或多个天线提供发送器202和接收器204之间的无线通信。 
发送器202的应用层210包括A/V预处理模块211和音频视频控制(AV/C)模块212。A/V预处理模块211能够执行音频/视频的预处理，诸如未压缩视频的划分。AV/C模块212提供标准方式以交换A/V容量信息。在连接开始之前，AV/C模块协商将使用的A/V格式，并且当完成需要的连接时，使用AV/C命令以停止连接。 
在发送器202中，PHY层206包括用于与MAC层208和射频(RF)模块207进行通信的低速(LR)信道203和高速(HR)信道205。在特定实施例中，MAC层208可包括打包模块(未示出)。发送器202的PHY/MAC层将PHY头和MAC头添加到包，并且通过无线信道201将所述包发送到接收器204。 
在无线接收器204中，PHY层214/MAC层216处理接收的包。PHY层214包括连接到一个或多个天线的RF模块213。LR信道215和HR信道217用于与MAC层216和RF模块213进行通信。接收器204的应用层218包括A/V后处理模块219和AV/C模块220。例如，模块219可执行模块211的逆处理方法以重新产生未压缩视频。AV/C模块220以与发送器202的AV/C模块212互补的方式进行操作。 
图3是示出诸如在PHY块206(图2)中使用的包括多个模块、子系统或装置的发送链300的示例的功能性框图。可以理解，能够使用硬件、软件或硬件和软件的结合来实现这些模块、子系统或装置。将具有诸如来自视频播放器或其它装置的视频数据的视频序列310输入到加扰器315。加扰器315对信号进行转置或转换，或者对数据进行编码以使数据在没有配备相应的解扰设备的接收器中难以识别。通过将分量添加到原始信号或者改变原始信道的部分重要分量来实现加扰，使得难以对原始信号进行提取。后面的示例可包括去除或改变视频信号中的垂直或水平同步脉冲。 
前向纠错(FEC)子系统320接收加扰器的输出，并且在无线数据传输期间提供防止噪声、干扰和信道衰减的保护。FEC子系统320将冗余数据添加到输入到所述子系统的加扰的视频数据。所述冗余数据允许接收器在不向发送器请求附加数据的情况下检测并纠正错误。在将冗余数据添加到视频数据的过程中，FEC子系统320可使用各种纠错码，诸如里德-索罗门(RS) 编码器和卷积码(CC)编码器。在另一实施例中，FEC子系统320可使用各种其它编码器，包括(但不限于)：LDPC编码器、Hamming编码器和BCH编码器。 
将FEC 320的输出发送到比特交织器325。比特交织器325重新排列从FEC 320接收的数据比特的序列。比特交织器325用于提供对通过无线介质发送的视频数据的进一步纠错。将比特交织器325的输出发送到映射器330。映射器330将数据比特映射到复(IQ)符号。复符号用于调制载波用于上述的无线传输。映射器330可使用各种调制方案，包括(但不限于)：二相相移键控(BPSK)、四相相移键控(QPSK)和正交调幅(QAM)。在一个实施例中，映射器330是QAM映射器，例如，16-QAM映射器或64-QAM映射器。QAM是通过调制两个载波的幅度来传送数据的调制方案。所述两个载波通常是相位相差90°的正交正弦曲线，因此被称为正交载波。“QAM”前面的数量16或64是指映射器可将数据比特组映射到的符号总数。例如，16-QAM映射器将4比特数据转换成2^4＝16个符号。通常，对于QAM映射器，星座图用于表示这些符号的集合。 
将映射器330的输出发送到符号交织器335，所述符号交织器335重新排列从映射器输出的复符号的序列。示出的符号交织器335位于映射器330之后。在另一实施例中，符号交织器335可位于FEC和映射器330之间比特交织器的位置。在这个实施例中，符号交织器将预定数量的比特改变为符号组。例如，在QAM映射器将4个数据比特映射到复符号的实施例中，符号交织器被配置为对4个数据比特的组进行交织。 
在符号交织器335位于映射器330之后的实施例中，符号交织器重新排列从映射器330输出的符号的序列。在一个实施例中，符号交织器335可包括随机交织器，所述随机交织器采用固定的随机置换顺序并且根据该置换顺序对符号进行交织。例如，随机交织器可使用基2FFT(快速傅立叶变换)操作。在另一实施例中，符号交织器335可包括块交织器。块交织器接受一组符号，并且在不重复或不省略该组内的任何符号的情况下重新排列这些符号。对于给定的交织器，每组内符号的数量是固定的。对于一组符号的交织器的操作独立于对于所有其它组符号的交织器的操作。 
将符号交织器335的输出发送到逆快速傅立叶变换(IFFT)模块340。IFFT 340将经过纠错、映射和交织模块的频域数据变换回相应的时域数据。 IFFT模块340将表示频域中的信号的多个复符号转换成等同的时域信号。IFFT模块340还用于保证产生的载波信号是正交的。将IFFT 340的输出发送到循环前缀添加器345以减少接收器复杂度。循环前缀添加器345还可被称为保护间隔插入器。循环前缀添加器345将循环前缀间隔(或保护间隔)添加到经过IFFT处理的信号块的前端。这种循环前缀间隔的持续时间可以是原始信号块持续时间的1/32、1/16、1/8或1/4，取决于实际信道条件和可承受的接收器复杂度。 
从发送链300来看，前同步码是头310的一部分并且在经过IFFT处理的信号块之前。通常，如前面所描述的，由系统200的设计者来选择前同步码，并且前同步码被标准化，从而系统的所有装置能够理解它。前同步码的使用用于检测包的开始、估计各种信道参数(诸如符号时序、载波频率偏移)，从而能够成功接收数据。 
符号成形模块355对从IFFT模块340、循环前缀添加器345和前同步码产生的包信号进行插值，并对其进行低通滤波。符号成形模块355的输出是IFFT模块340的输出信号的复基带。上变换器360将符号成形模块355的输出上变换到射频(RF)，以进行有意义的传输。一组发送天线365通过无线介质(诸如无线信道201(图2))将信号从上变换器360输出到接收器。发送天线365可包括适合无线发送未压缩HD视频信号的任何天线系统或模块。 
图4是示出诸如在PHY块214(图2)中使用的模块、子系统或装置的接收器链400的功能性示图。接收器链400通常执行图3的发送器链300的处理的逆处理。接收器400在接收天线410经由无线信道201(图2)从发送器链300的发送天线365接收RF信号。下变换器415将RF信号下变换到具有适合处理的频率的信号或者数字域中容易进行数字信号处理的基带信号。接着前同步码查找器420定位数字信号的前同步码部分，查找符号开始时序，估计信道系数，估计载波频率偏移并且尝试经由本地处理来进行补偿。在特定实施例中，前同步码查找器420包括相关器以及能够对前同步码的短训练序列进行操作的包开始查找算法(图4和图7)。在查找器420识别前同步码之后，将当前信号包的前同步码部分发送到信道估计、同步和时序恢复部件425，下面将进行进一步的描述。循环前缀恢复器430从信号中去除循环前缀。接下来，快速傅立叶变换(FFT)模块435将信号(时域信号)变换为频域信号。符号去交织器440使用FFT 435的输出，所述符号去交织器440重新 排列FFT输出用于去映射器445。去映射器445将频域信号(复信号)转换为时域的比特流。比特去交织器450重新排列原始比特流序列中的比特流，类似之前图3的比特交织器325。 
在比特去交织器之后，FEC解码器455对比特流进行解码，从而去除图3的FEC 320添加的冗余。在一个实施例中，FEC解码器455包括解复用器、复用器以及设置在解复用器和复用器之间的多个卷积(CC)解码器。最终，解扰器460从FEC解码器455接收输出，然后对其进行解扰，从而重新产生从图3的发送器链300发送的视频数据。现在，视频装置465可使用所述视频数据来显示视频。视频装置的示例包括(但不限于)：CRT电视、LCD电视、背投影电视和等离子显示电视。可以理解，上述无线HD A/V系统还可按照与处理视频数据相同的方式处理并发送音频数据。可使用不同的无线传输方案处理并发送音频数据。接收器链400的解扰器460、FEC解码器455、比特去交织器450、去映射器445、符号去交织器440、FFT 435、循环前缀去除器430、下变换器415和接收天线410执行与发送链300的相应加扰器315、FEC 320、比特交织器325、映射器330、符号交织器335、IFFT 340、循环前缀添加器345、上变换器360和发送天线365类似的功能，但是为所述这些部件的逆功能。 
可例如使用RGB颜色模型(红、绿和蓝)或YUV(一个亮度和两个色度值)将每个像素编码为若干个值通过像素数据来表示视频信号。通常，与像素值的最低有效位(LSB)中的错误或损失相比，观看者对像素值的最高有效位(MSB)中的传输错误或数据损失比较敏感。因此，在一个实施例中，使用与每个像素值的LSB不同的编码和/或调制方案对每个像素值的MSB(例如，每个颜色信道8比特中的4比特)进行编码。 
如上面参照图1所述，根据一个实施例，无线HD A/V系统可包括低速(LR)信道和高速(HR)信道。所述两个信道在时分双工(TDD)模式下操作，即，在任何给定的情况仅能激活一个信道。 
图5是根据一个实施例的在无线系统500的两个装置之间建立的低速(LR)信道的示图。所述装置的示例包括(但不限于)：DVD播放器、HD电视、家庭影院装置、媒体服务器、打印机和高射投影机。示出的系统500包括显示装置510(例如，HD电视、高射投影机等)和视频源装置520(例如，机顶盒、DVD播放器、VCR、 
Figure G2007800293759D00091
记录器等)。在示出的实施例中，视 频源装置520是视频数据的发送器，而显示装置510是接收器。在另一实施例中，视频源装置520可作为接收器操作，而显示装置510可作为发送器操作，取决于数据传输的方向。例如，显示装置510(例如，HD电视)可接收广播视频数据，并将其发送到视频源装置520(例如，DVD记录器)，用于存储视频数据。 
LR信道是对称控制信道。LR信道可按照下面两种模式进行操作：全向模式530和方向性(波束赋形的)模式540。 
全向模式530用于控制数据(诸如信标、相关和非相关、装置发现、确认(ACK)等)的传输。全向模式530可支持大约2.5Mbps至大约10Mbps的数据率。可使用任何适合的全向天线来建立全向模式530。全向天线被配置为在所有方向上基本均匀地发射功率。全向天线的示例包括(但不限于)：鞭状天线、垂直方向偶极天线、盘锥天线和水平环天线。 
方向性模式540可用于发送低容量数据，例如，音频数据。方向性模式540可支持大约20Mbps至大约40Mbps的数据率。可通过在系统中的两个装置510和520之间形成波束来建立方向性模式540。可以理解，可采用任何适合的方向性天线用于波束赋形。技术人员将理解，可采用各种通信技术用于实现方向性模式或全向模式。 
图6是根据一个实施例的在无线系统500中的两个装置510和520之间建立的高速(HR)信道550。HR信道550是不对称方向性信道。可通过在装置510和520之间形成波束来建立HR信道550。HR信道550可用于将未压缩视频数据从两个装置510和520中的一个传输到的另一个。在一个实施例中，可使用这个信道550将视频数据从视频源装置520发送到显示装置510。HR信道550支持大约3Gbps至大约4Gbps的数据率。HR信道550上的包传输持续时间可以是大约100μs至大约300μs。 
在一个实施例中，无线通信系统500被配置为无线发送未压缩的HD电视信号。无线通信系统500可使用60GHz频带毫米波技术以大约3Gbps至大约4Gbps的速率来发送信号。无线通信系统500可使用高速(HR)方向性信道，用于发送/接收HD信号。系统500可支持需要2.98Gbps(帧大小×每秒帧的数量＝(1920×1080×3×8)×60)原始数据率的1080p HD格式。 
在一个实施例中，上面描述的无线HD A/V系统可使用图7所示的数据传输时间轴，用于所述系统中两个装置之间的通信。所述系统中的一个装置 可用作协调器，负责管理超帧61-65，如图7中所示。在示出的实施例中，视频数据发送器可用作协调器。超帧61-65中的每一个按顺序包括信标时间段610、基于竞争的时间段(CBP)620和非竞争时间段(CFP)630。基于竞争的时间段(CBP)620还可被称为“控制时间段”。非竞争时间段630还可被称为“调度的数据时间段”。 
在信标时间段610期间，协调器(或示出的实施例中的视频数据发送器)将可包含各种时序信息的信标包发送到视频数据接收器。在一个实施例中，时序信息可包括用于基于竞争的时间段620和非竞争时间段630的时间分配信息。所述时序信息还可包括时间同步信息。在一个实施例中，协调器被配置为通过低速信道周期地发送信标包。 
在基于竞争的时间段620期间，系统中的视频数据发送器监视信道(HR和/或LR信道)，并且确定对于预定的时间段信道是否未占用。 
然后，在基于竞争的时间段620之后的非竞争时间段630期间，发送器将数据包发送到接收器。基于竞争的时间段可基于MAC(介质访问控制)协议使用CSMA或Aloha。在非竞争时间段630期间，通过高速信道以预定的间隔发送多个数据包631、632和633。数据包可包含视频数据。在另一实施例中，数据包还可包括音频数据和控制数据。在另一实施例中，所述数据包可包括文件传送数据和控制数据。 
在一个实施例中，在发送器将数据包631、632和633发送到接收器之后，在接收到数据包之后，接收器可将确认信号635、636和637发送到发送器。确认信号用于将至少一个数据包的安全接收通知给发送器。在示出的实施例中，在接收到每个数据包之后，在接收到另一数据包之前接收器将确认信号发送到发送器。可通过LR信道发送确认信号。 
确认(ACK)帧 
在上述无线HD A/V系统中，在时分双工(TDD)模式下两个信道(HR信道和LR信道)操作。因此，不能同时使用两个信道。因为系统中的未压缩视频信号的传输涉及大容量数据的传输，所以需要有效使用信道。 
在图7示出的一个实施例中，在非竞争时间段630期间，高速(HR)信道用于数据包的传输，而低速(LR)信道用于确认(ACK)信号的传输。在一个实施例中，ACK信号635、636和637被配置为具有减小的大小以允许更多的时间用于数据包631、632和633。 
例如，在系统使用的ACK帧不包括MAC头，从而减小全部ACK帧大小。通常，通过MAC层产生ACK帧。这种ACK真包括指示源地址和目的地址的MAC头。在上述无线系统中，ACK发送器包括产生ACK帧的物理(PHY)层。在系统中，在调度的保留时隙或非竞争数据时间段进行数据传输。对于每个保留时隙，系统网络中的所有装置或站通过解析信标帧预先获知关于发送器和接收器。因此，源地址和目的地址是冗余信息。因此，ACK帧在不对其操作造成不利影响的情况下可以不包括MAC头。这种配置减小ACK帧的大小，并且最小化通过LR信道进行ACK传输所需的时间。 
减小的ACK帧的大小增加了信道的可用性。减小ACK大小或者LR信道忙的持续时间可对HR信道提供更具有可用性的空闲时间。这个HR信道的额外空闲时间(或可用时间)可用于将部分冗余比特附加到数据包，用于纠错或用于支持HR信道上的数据重新传输。在另一实施例中，节省的时间可用于支持无线系统中的更多站。在另一实施例中，可使用节省的时间将波束跟踪数据放置在ACK帧后。波束跟踪数据可用于发送器和接收器之间建立的波束的准确的控制。 
在另一实施例中，ACK发送器经由低速信道接收数据包，并且经由低速信道发送确认信号。低速信道可以处于方向性模式或全向模式。在一个实施例中，当ACK发送器在方向性模式下接收数据包时，ACK发送器可发送方向性确认信号。在另一实施例中，当ACK发送器在全向模式下接收数据包时，ACK发送器可发送全向确认信号。在特定实施例中，ACK发送器可经由高速信道在方向性模式下发送确认信号。可以理解，数据包和ACK传输的各种其它结合也是可行的。 
在特定实施例中，可在带外发送上述ACK。例如，通过IEEE 802.11(在大约2.4GHz)、 
Figure G2007800293759D00121
或60GHz频带之外的部分其它信道发送ACK。在另一实施例中，可在高速(HR)信道频带外(但是仍然在60GHz频带上)发送ACK。在这些实施例中，系统使用频分双工(FDD)。可以理解，可使用各种其它信道和无线通信技术发送ACK。 
参照图8，下面将描述根据一个实施例的ACK信号的帧格式700。示出的帧格式700依次包括短低速物理层(LRP)前同步码710和ACK头720。 
短LRP前同步码710被配置为允许ACK发送器(数据包接收器)与ACK接收器(数据包发送器)之间的同步，从而接收器从发送器正确地接收信号。 短LRP前同步码710可持续大约2μs至大约10μs。 
ACK头720可包括模式索引字段721、ACK位图722和循环冗余校验(CRC)字段723。在示出的实施例中，模式索引字段721可包括3比特。ACK位图722可包括5比特。CRC字段723可包括8比特。 
在一个实施例中，模式索引字段721被配置为指示ACK发送器正在发送全向ACK信号还是方向性ACK信号。例如，模式索引字段721可具有3比特，提供从0至7的8个索引值。任何一个索引值(例如，6)可用于指示ACK发送器正在发送全向ACK。另一索引值(例如，7)可用于指示ACK发送器正在发送方向性ACK。其它索引值可保留。下面的表1示出模式索引值的示例。 
表1 
    模式索引     解释
    1-5     用于其它目的
    6     全向ACK
    7     方向性ACK
在特定实施例中，ACK帧还可包括有效载荷字段(未示出)。在这个实施例中，索引值可用于指示有效载荷字段使用的编码率。 
ACK位图722被配置为指示ACK发送器(数据包接收器)从ACK接收器(数据包发送器)接收的数据包的状态。在一个实施例中，所述数据包可包括多个子包。ACK位图722可包括多个比特，每个比特指示所述多个子包中的一个的状态。例如，如果ACK位图长N比特，则数据包发送器可包括数据包中的N个子包，并且数据包接收器可指示哪个子包被正确地接收。 
CRC字段723被配置为包括从数据包或子包中的数据块计算的校验和，以检测传输期间的错误。在传输之前ACK发送器计算并添加校验和。然后，ACK接收器检验校验和以确认传输期间校验和没有发生改变。在示出的实施例中，CRC字段723包括基于由等式1给出的多项式定义的CRC-8方案计算的8比特校验和。可以理解，CRC方案的各种配置可适合于CRC字段723。 
x8+x2+x+1    (1) 
在另一实施例中，ACK发送器经由低速信道接收数据包，并且经由低速信道发送确认信号。低速信道可以是全向模式或方向性模式。例如，无线HDA/V系统可使用图9所示的数据传输时间轴。所述系统中的装置之一可管理 图9示出的超帧81-85。超帧81-85中的每一个依次包括信标时间段850、基于竞争的时间段(CBP)851和非竞争时间段(CFP)852。信标时间段850、基于竞争的时间段851和非竞争时间段852的配置可以如上面描述的图7的信标时间段610、基于竞争的时间段620和非竞争时间段630的配置。在示出的实施例中，可经由低速信道在基于竞争的时间段851和非竞争时间段852两者期间发送数据861-865和ACK信号871-875。基于竞争的时间段851中的ACK信号871和872可以处于全向模式。非竞争时间段852中的ACK信号873-875可以处于方向性模式或全向模式。 
在示出的实施例中，ACK信号可具有长前同步码。参照图10，全向模式(低速信道)传输中使用的ACK帧格式800可包括长低速物理层(LRP)前同步码810和ACK头820。 
长LRP前同步码810被配置为允许ACK发送器(数据包接收器)和ACK接收器(数据包发送器)之间的同步，从而接收器从发送器正确地接收信号。长LRP前同步码810可以持续大约30μs至大约70μs。这个长LRP前同步码810实际上比通常持续大约2μs至大约10μs的短LRP前同步码长。从下面的描述将更好的理解，ACK头820被优化以减小ACK帧800的总长度(有效传输时间)。在示出的实施例中，长LRP前同步码810可具有AGC/信号检测字段811、粗频率偏移补偿(FOC)字段812、细FOC/时序恢复/接收(RX)分集训练字段813、另一AGC字段814和信道估计字段815。字段811-815包含为下面描述的操作设计的数据。可以理解，各种配置的前同步码也是可行的。 
自动增益控制(AGC)/信号检测字段811允许ACK接收器检测来自ACK发送器的信号。另外，自动增益控制(AGC)/信号检测字段811允许ACK接收器在输入信号电平的范围保持足够的性能。在AGC/信号检测字段811期间，ACK接收器被配置为自动调整ACK接收器的增益，以保持输出的恒定电平。例如，如果信号强，则减小增益，如果信号弱，则增加增益。在一个实施例中，AGC/信号检测字段811可持续大约6.5μs。可以理解，AGC/信号检测字段811的持续时间可根据ACK帧800的设计而改变。 
粗频率偏移补偿(FOC)字段812允许ACK接收器调整由于信号传输期间的频域移动产生的频率偏移。在上述无线系统中，由于ACK发送器和ACK接收器中的本地振荡器的频率的差异产生载频中的不确定性。这种差异使频 域中的移动增加。在粗FOC字段812期间，允许ACK接收器粗略地调整频率偏移。在一个实施例中，粗FOC字段812可持续大约9.3μs。可以理解，粗FOC字段812的持续时间可根据ACK帧800的设计而改变。 
细FOC/时序恢复/接收(RX)分集训练字段813允许ACK接收器细调谐与ACK发送器的通信。在这个字段中，允许ACK接收器执行细频率偏移补偿，进一步调整由于传输期间的频率移动产生的频率偏移。另外，允许ACK接收器执行能够被进一步划分成符号同步和采样时钟同步的时序恢复。符号同步的目的是寻找快速傅立叶变换(FFT)窗口的正确位置。采样时钟同步的目的是将ACK接收器采样时钟频率对准到ACK发送器采样时钟频率。在这个字段期间，还允许ACK接收器执行接收分集训练。接收分集训练调整多个分集天线部分，从而增强信号的接收。在一个实施例中，细FOC/时序恢复/接收(RX)分集训练字段813可持续大约23.2μs。可以理解，细FOC/时序恢复/接收(RX)分集训练字段813的持续时间可根据ACK帧800的设计而改变。 
AGC字段814还允许ACK接收器在输入信号电平的范围保持足够的性能。在一个实施例中，AGC字段814可持续大约1.8μs。可以理解，AGC字段814的持续时间可根据ACK帧800的设计而改变。 
信道估计字段815被配置为对于发送的信号允许ACK接收器考虑信道的效果。在一个实施例中，信道估计字段815可持续大约14.7μs。可以理解，信道估计字段815的持续时间可根据ACK帧800的设计而改变。 
ACK头820可如上面描述的图8的ACK头720包括模式索引字段、ACK位图和CRC字段。在特定实施例中，ACK帧800还可包括有效载荷字段。在这个实施例中，模式索引字段可包括指示用于有效载荷字段的编码率的索引值。 
图11示出根据另一实施例的ACK信号的帧格式900。示出的ACK帧格式900用于全向ACK。ACK帧900包括长LRP前同步码910和修改的LRP头920。长LRP前同步码910可以如上面描述的图8的ACK帧800的长LRP前同步码910。 
修改的LRP头930的示例如图12所示。修改的LRP头920包括LRP模式索引931、MAC协议数据单元(MPDU)长度字段932、无线视频网络ID(WVNID)字段933、目的ID(DestID)字段934、源ID(SrcID)字段 935、加扰器初始化字段936、波束跟踪字段937、保留字段938和CRC字段939。 
LRP模式索引931被设置为保留的模式索引值以指示帧900是全向ACK。LRP模式索引931可包括3比特。 
MPDU长度字段932用于指示MPDU的长度。在一个实施例中，MPDU长度字段932用于指示ACK发送器从ACK接收器接收的数据包的状态。在确认数据包的多个子包的情况下，MPDU长度字段932可用作位图。在这种情况下，位图中的每个比特可用于指示子包之一的状态。MPDU长度字段932可包括12比特。因此，最多可指示12个子包。 
WVNID字段933包括无线系统网络的标识符。WVNID字段933允许ACK接收器识别无线系统网络。因此，在覆盖无线系统网络的事件中，无线装置能够容易地确定将ACK信号发送到哪个无线网络。WVNID字段933可包括8比特。 
DestID字段934被配置为指示ACK信号的目的，即，ACK接收器。这种配置允许除了ACK接收器之外的装置忽略ACK帧。DestID字段934可包括8比特。在特定实施例中，DestID字段934可具有指示“广播”的值，即，没有具体的目的装置。 
将SrcID字段935设置为ACK发送器的装置ID。SrcID字段935明确地指示ACK信号的来源。SrcID字段935可包括8比特。 
加扰器初始化字段936被配置为提供用于制造噪声随机的加扰器的初始状态。加扰器初始化字段936可包括6比特。 
波束跟踪字段937包括指示ACK发送器的天线部件的波束跟踪的状态的数据。ACK发送器可使用用于发送ACK信号的波束。该波束的状态可由于环境的改变而改变。在示出的实施例中，波束跟踪字段937指示波束跟踪数据的当前状态是否与波束跟踪数据的刚刚之前的状态相同。波束跟踪字段937可包括1比特。 
保留字段938包括2比特。字段938为任何附加数据保留。 
CRC字段939包括使用CRC-16方案从LRP头计算的校验和。可以理解，各种CRC方案可适合于CRC字段939。CRC字段939可包括16比特。 
图13示出修改的LRP头940的另一示例。LRP头940包括LRP模式索引字段941、子包ACK字段942、WVNID字段943、DestID字段944，a SrcID 字段945和CRC字段946。修改的LRP头940不包括MPDU长度字段、加扰器初始化字段、波束跟踪字段和保留字段。LRP模式索引字段941、WVNID字段943、DestID字段944、SrcID字段945和CRC字段946的配置可以如上面描述的图12的修改的LRP头930的LRP模式索引字段931、WVNID字段934、DestID字段934、SrcID字段935和CRC字段939的配置。 
在示出的实施例中，子包ACK字段942可包括指示ACK发送器已经从ACK接收器接收的数据包中的子包的状态的数据。在一个实施例中，子包ACK字段942可包括多个比特，每个比特指示多个子包中的一个。在示出的实施例中，数据包包括5个子包并且子包ACK字段942包括5比特，每个比特指示多个子包中的一个子包的状态。可以理解，子包ACK字段942中的比特总数可根据数据包中的子包的数量而改变。还可以理解，每个字段的比特数可根据ACK帧900的设计而改变。 
在示出的图12和图13的实施例中，ACK帧900的修改的LRP头930的WVNID字段933、DestID字段934和SrcID字段93 5以及修改的LRP头940的WVNID字段943、DestID字段944和SrcID字段945允许ACK接收器有效地处理ACK信号900。ACK接收器能够通过WVNID 933、WVNID 943和SrcID 935、SrcID 945识别ACK的源。如果ACK信号900的WVNID 933、WVNID 943、DestID 934、DestID 944、SrcID 935、SrcID 945与ACK接收器具有的信息不匹配，则ACK接收器可丢弃ACK信号。在一个实施例中，如果WVNID 933、WVNID 943和SrcID 935、SrcID 945与ACK接收器具有的信息匹配，则ACK接收器被配置为仅计算循环冗余校验和。另外，可避免处理来自其它无线HD网络的包。这种配置还可增强为便携式AV装置节省功率。 
图14示出修改的LRP头950的另一示例。LRP头950包括LRP模式索引951、DestID字段952、WVNID字段953和CRC字段954。LRP模式索引951、DestID字段952、WVNID字段953和CRC字段954的配置可以如上面描述的图12的修改的LRP头930的LRP模式索引931、DestID字段934、WVNID字段933和CRC字段939的配置。在示出的实施例中，CRC field 954可使用CRC-8方案。 
ACK信号900的修改的LRP头950的WVNID字段953和DestID字段952允许ACK接收器有效地处理ACK信号900。ACK接收器可通过DestID 952识别ACK的源。如果ACK信号900的WVNID 953和DestID 952中的任何一个都不与ACK接收器具有的信息匹配，则ACK接收器可丢弃ACK信号。在一个实施例中，如果WVNID 953和DestID 952与ACK接收器具有的信息匹配，则ACK接收器被配置为仅计算循环冗余校验和。另外，可避免处理来自其它无线HD网络的包。这种配置还可增强为便携式AV装置节省功率。 
图15是示出处理ACK信号的方法的流程图。在一个实施例中，在从视频源装置(数据包发送器)接收数据包之后，视频显示装置(数据包接收器)可将ACK信号发送到视频源装置，以确认数据包的接收。 
在一个实施例中，ACK信号是图11的ACK信号900。如上所述，ACK信号900可包括WVNID 933、WVNID 943、DestID 934、DestID 944、SrcID935和SrcID 945。在块1010中，当从视频显示装置接收到ACK信号900时，视频源装置确定WVNID 933和WVNID 943是否与视频源装置具有的WVNID匹配。如果答案是“是”，则视频源装置接着在块1020确定DestID 934和DestID 944是否与视频源装置具有的DestID匹配。如果答案还是“是”，则视频源装置在块1030计算CRC校验和。块1030用于确定视频源装置是否在没有错误的情况下接收到ACK。如果CRC校验和成功，则视频源装置在块1040处理ACK，并且可将另一数据包发送到视频显示装置。在块1010、1020和1030中的任何一个中，如果答案还是“否”，则视频源装置可丢弃ACK信号，并且可停止将另一数据包发送到视频显示装置。 
上面的描述是本发明的实施例，并且在不脱离权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可进行各种改变、修改、合并和再次合并。 
产业上的可利用性 
特定实施例提供了一种通过无线信道将未压缩HD视频信息从发送方传输到接收方的方法和系统。现将描述无线高清晰度(HD)音频/视频(A/V)系统中的这些实施例的示例性实现。 

Claims (38)

1.一种无线通信装置，包括：
接收器，被配置为经由高速信道接收数据包；以及
发送器，被配置为在接收到数据包之后，经由低速信道发送确认(ACK)信号，所述低速信道具有方向性模式和全向模式，所述确认信号包括：
低速物理层(LRP)前同步码和确认(ACK)头，所述确认头包括模式索引字段，所述模式索引字段包括指示是使用方向性模式还是使用全向模式发送ACK信号的多个比特。
2.如权利要求1所述的装置，其中，确认信号不包括介质访问控制(MAC)头。
3.如权利要求1所述的装置，其中，由3比特组成所述多个比特。
4.如权利要求1所述的装置，其中，LRP前同步码是持续大约2μs至大约10μs的短LRP前同步码。
5.如权利要求1所述的装置，其中，LRP前同步码是持续大约30μs至大约70μs的长LRP前同步码。
6.如权利要求5所述的装置，其中，LRP前同步码包括从自动增益控制、信号检测、粗频率偏移补偿、细频率偏移补偿、时序恢复、接收分集训练和信道估计中选择的一个或多个字段。
7.如权利要求1所述的装置，其中，ACK头还包括指示数据包的状态的ACK位图。
8.如权利要求7所述的装置，其中，数据包包括多个子包，其中，ACK位图包括多个比特，每个ACK位图比特指示所述多个子包中的一个子包的状态。
9.如权利要求1所述的装置，其中，ACK头还包括CRC字段。
10.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置被配置为使用时分双工(TDD)。
11.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置被配置为使用频分双工(FDD)。
12.如权利要求1所述的装置，其中，所述发送器包括物理层，所述物理层被配置为产生确认信号。
13.如权利要求1所述的装置，其中，所述确认信息不包括指示ACK信号目的地、ACK信号源和无线通信装置所属的网络的数据。
14.一种音频视频装置，包括：
权利要求1所述的装置；以及
被配置为处理来自视频数据源的音频视频数据的电子电路。
15.一种无线通信装置，包括：
用于经由高速信道接收数据包的装置；以及
用于在接收到数据包之后经由低速信道发送确认(ACK)信号的装置，所述低速信道具有方向性模式和全向模式，所述确认信号包括：
低速物理层(LRP)前同步码和确认(ACK)头，所述确认头包括模式索引字段，所述模式索引字段包括多个比特，所述多个比特指示是使用方向性模式还是使用全向模式发送ACK信号。
16.如权利要求15所述的装置，其中，确认信号不包括介质访问控制(MAC)头。
17.一种对未压缩视频数据进行无线通信的方法，所述方法包括：
通过高速信道接收数据包；以及
在接收到数据包之后通过低速信道发送确认(ACK)信号，所述低速信道具有方向性模式和全向模式，所述确认信号包括：
低速物理层(LRP)前同步码和确认(ACK))头，所述确认头包括模式索引字段，所述模式索引字段包括多个比特，所述多个比特指示是使用方向性模式还是使用全向模式发送ACK信号。
18.如权利要求17所述的方法，其中，确认信号不包括介质访问控制(MAC)头。
19.如权利要求17所述的方法，其中，由3比特组成所述多个比特。
20.如权利要求17所述的方法，其中，LRP前同步码是持续大约2μs至大约10μs的短LRP前同步码。
21.如权利要求17所述的方法，其中，LRP前同步码是持续大约30μs至大约70μs的长LRP前同步码。
22.如权利要求21所述的方法，其中，LRP前同步码包括从自动增益控制、信号检测、粗频率偏移补偿、细频率偏移补偿、时序恢复、接收分集训练和信道估计中选择的一个或多个字段。
23.如权利要求17所述的方法，其中，ACK头还包括指示数据包的状态的ACK位图。
24.如权利要求23所述的方法，其中，数据包包括多个子包，其中，ACK位图包括多个比特，每个ACK位图比特指示所述多个子包中的一个子包的状态。
25.如权利要求17所述的方法，其中，ACK头还包括CRC字段。
26.一种无线通信装置，包括：
接收器，被配置为经由高速信道接收数据包；以及
发送器，被配置为在接收到数据包之后经由低速信道发送确认(ACK)信号，所述确认信号包括：
长低速物理层(LRP)前同步码，
长低速物理层(LRP)头，包括多个比特，所述多个比特包括指示ACK信号目的地、ACK信号源和无线通信装置所属的网络中的至少一个的至少一个比特，
循环冗余校验(CRC)字段。
27.如权利要求26所述的装置，其中，确认信号不包括介质访问控制(MAC)头。
28.如权利要求26所述的装置，其中，所述低速信道处于全向模式。
29.如权利要求26所述的装置，其中，所述至少一个比特指示是否不存在具体目的地。
30.一种与权利要求26所述的装置一起使用的无线通信装置，包括：
接收器，被配置为通过低速信道接收由权利要求26所述的装置的发送器发送的ACK信号；以及
处理器，被配置为基于所述至少一个比特确定是否处理ACK信号的CRC字段中的数据。
31.一种音频视频装置，包括：
权利要求26所述的装置；以及
被配置为处理来自视频数据源的音频视频数据的电子电路。
32.一种无线通信装置，包括：
通过高速信道接收数据包的装置；以及
在接收到数据包之后经由低速信道发送确认(ACK)信号的装置，所述确认信号包括：
长低速物理层(LRP)前同步码，
长低速物理层(LRP)头，包括多个比特，所述多个比特包括指示ACK信号目的地、ACK信号源和无线通信装置所属的网络中的至少一个的至少一个比特，
循环冗余校验(CRC)字段。
33.如权利要求32所述的装置，其中，确认信号不包括介质访问控制(MAC)头。
34.一种对未压缩视频数据进行无线通信的方法，所述方法包括：
通过高速信道接收数据包；以及
在接收到数据包之后通过低速信道发送确认(ACK)信号，所述确认信号包括：
长低速物理层(LRP)前同步码，
长低速物理层(LRP)头，包括多个比特，所述多个比特包括指示ACK信号目的地、ACK信号源和无线通信装置所属的网络中的至少一个的至少一个比特，
循环冗余校验(CRC)字段。
35.如权利要求34所述的方法，其中，确认信号不包括介质访问控制(MAC)头。
36.如权利要求34所述的方法，其中，所述低速信道处于全向模式。
37.如权利要求34所述的方法，其中，所述至少一个比特指示是否不存在具体目的地。
38.如权利要求34所述的方法，其中，还包括：
通过低速信道接收ACK信号；以及
基于所述至少一个比特确定是否处理ACK信号的CRC字段中的数据。
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