CN101536357A - 低功率的甚高数据速率设备 - Google Patents

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Abstract

一种射频(RF)发射机，该射频发射机具有与处理器相连接并在其控制下发射数据的多个数控相控阵列天线。在使用装置的过程中，处理器能够关闭一个或多个天线，以便减小装置的功耗。

Description

低功率的甚高数据速率设备
相关申请
本申请要求享有2006年3月23日提交的美国临时申请60/785,824的优先权，其中该申请的内容在这里引入作为参考。
技术领域
本发明涉及无线通信领域；特别地，本发明涉及使用自适应波束成形的低功率甚高数据速率无线通信设备。
背景技术
消费电子产品(CE)无线设备可以隶属于两种类型：固定CE无线设备和移动CE无线设备。固定CE无线设备可以发现是位于偏远或封闭区域的，例如娱乐中心的门后。由此，固定CE无线设备因为障碍物而需要具有更大的覆盖范围。但是，由于采用AC电源供电的，固定CE无线设备可以使用实质上无限的电力。
移动CE无线设备通常是较为接近的，并可以到处移动以改善无线质量链路。但是，移动CE无线设备是用电池存储的有限能量工作的，并且它具有一个最大功率电平。
发明内容
射频(RF)发射机和接收机具有多个连接到处理器并在处理器控制下发射或接收数据的数控相控阵天线。该处理器用来使一个或多个天线能够在使用装置的过程中关闭，以便减少装置的功耗。其中，将要关闭的天线的选择及数量可以基于用户选择、与发射机和/或接收机相连的电源类型，或者尤其是数据速率和信号质量的反馈。
附图说明
从下文给出的详细描述和本发明的多种实施方式的附图中可以更全面地理解本发明，但是，这些详细描述和附图不应该被用于将本发明局限于特定实施方式，相反，它们仅仅是用于说明和理解的。
图1是通信系统的一种实施方式的框图。
图2是通信系统的一种实施方式的更详细框图。
图3是外围设备的一种实施方式的框图。
图4是基于无线设备的电源并通过使用无线设备的一部分天线来减小无线设备功耗的方法的一种实施方式的流程图。
图5是基于用户选择并通过使用无线设备的一部分天线来减小无线设备功耗的方法的一种实施方式的流程图。
图6是基于接收到的数据速率和信号质量并通过使用无线设备的一部分天线来减小无线设备功耗的方法的一种实施方式的流程图。
图7是基于数据速率和信号质量的反馈并通过使用无线设备的一部分天线来减小无线设备功耗的方法的一种实施方式的流程图。
图8是基于接收到的数据速率和信号质量并通过使用无线设备特定天线来减小无线设备功耗的方法的一种实施方式的流程图。
图9是基于数据速率和信号质量的反馈并通过使用无线设备特定天线来减小无线设备功耗的方法的一种实施方式的流程图。
图10是基于无线设备的电源并通过使用数据速率减小处理或部分数据传输来减小无线设备功耗的方法的另一实施方式的流程图。
图11是基于用户选择并通过使用数据速率减小处理或部分数据传输来减小无线设备功耗的方法的另一实施方式的流程图。
图12是基于数据速率和信号质量的反馈并通过使用数据速率减小处理或部分数据传输来减小无线设备功耗的方法的另一实施方式的流程图。
具体实施方式
本发明公开了一种用于无线通信的装置和方法。在一种实施方式中，无线通信是使用具有自适应波束成形天线的无线收发机进行的。正如本领域技术人员清楚了解的那样，所述无线通信可以使用无线接收机或发射机来进行。
在一种实施方式中，可以通过仅使用无线收发机中的一部分天线来减小无线收发机的功耗。根据另一种实施方式，无线收发机的功耗也可以通过只传送一部分数据，或者以减小的数据速率执行传输来减小功耗。
在下面的描述中阐述了众多细节来提供关于本发明的更全面说明。但是，本领域技术人员可以清楚了解，本发明是可以在没有这些具体细节的情况下实现的。在其他实例中，为了避免与本发明混淆，公知的结构和设备是用框图形式示出的而没有具体描述。
下面的详细描述的某些部分是依照算法以及计算机存储器内部的数据比特操作的符号表示给出的。这些算法描述和表示是可供数据处理领域的技术人员最有效地向该领域其他技术人员表述其工作实质的手段。在这里，算法如通常一样被认为是一种导致产生预期结果的步骤的自相容序列。这些步骤需要对物理量执行物理操作。这些物理量通常采用能够存储、传送、组合、比较以及以其他方式操作的电信号或磁信号的形式，但这并不是必需的。已经多次证实，主要由于惯常用法方面的原因，将这些信号看作比特、值、元素、符号、字符、项、数字等等是较为便利的。
然而应该牢记，所有这些术语以及类似的术语都与恰当的物理量相关联，并且只是适用于这些量的便利标签。除非以与下面论述明显不同的方式特别说明，应该意识到在整个描述中，使用了“处理”、“计算”、“运算”、“确定”或“显示”等术语的论述指的都是计算机系统或类似电子计算设备的操作和处理，其中所述计算机系统或类似电子计算设备对那些被表示成计算机系统寄存器和存储器中物理(电子)量的数据进行操作并将其转换成计算机系统存储器或寄存器中或者在其他信息存储、传输或显示设备中同样被表述成是物理量的其他数据。
本发明还涉及一种用于执行这里给出的操作的装置。该装置可以是为了必需用途而特别构造的，或者它也可以包括通用计算机，其中所述通用计算机由计算机中存储的计算机程序有选择地激活或重新配置。该计算机程序可以保存在计算机可读存储介质中，例如可包括但并不限于软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、或是任何类型的适合存储电子指令的介质，并且各自都连接到计算机系统总线。
这里给出的算法和显示本身并不涉及任何特定的计算机或其他装置。多种通用目标系统都可以与依照这里的教学内容的程序结合使用，或者可以证明构造更专用的装置来执行所述必需的方法步骤将是非常便利的。从以下描述中可以清楚了解这其中的各种系统必需的结构。此外，本发明并没有参考任何特定编程语言来描述。应该意识到各种编程语言都可以用于实施这里描述的本发明的教学内容。
机器可读介质包含用于以机器(例如计算机)可读的形式存储和传送信息的任何机制。例如，机器可读介质包括只读存储器(“ROM”)；随机存取存储器(“RAM”)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存存储器设备；电子、光学、声学或其他形式的传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等等)等等。
通信系统实施例
图1是通信系统一种实施方式的框图。参考图1，该系统包括媒体接收机100、媒体接收机接口102、发射设备140、接收设备141、媒体播放器接口113、媒体播放器114以及显示器115。
媒体接收机100从信源(未显示)接收内容。在一种实施方式中，媒体接收机100包括机顶盒。该内容可以包括基带数字视频，例如依照HDMI或DVI标准的内容，但并不局限于此。在这种情况下，媒体接收机100可以包括用于转发所述接收内容的发射机(例如HDMI发射机)。
媒体接收机101经由媒体接收机接口102将内容101发送到发射机设备140。在一种实施方式中，媒体接收机接口102包括用于将内容101转换成HDMI内容的逻辑。在这种情况下，媒体接收机接口102可以包括HDMI插头，并且内容101经由有线连接发送；但是，该传送也可以借助无线连接进行。在另一种实施方式中，内容101包括DVI内容。
在一种实施方式中，在媒体接收机接口102与发射机设备140之间通过有线连接来传送内容101；但是该传送也可以通过无线连接进行。
发射机设备140使用两个无线连接将信息无线传送到接收机设备141。这其中的一个无线连接是通过具有自适应波束成形的相控阵天线进行的。另一个无线连接则借助了无线通信信道107，并且在这里将该信道称为反向信道。在一种实施方式中，无线通信信道107是单向的。在一种替换实施方式中，无线通信信道107是双向的。
接收机设备141经由媒体播放器接口113将源自发射机设备140的内容传送到媒体播放器114。在一种实施方式中，在接收机设备141与媒体播放器接口113之间是通过有线连接来传送内容的；但是该传送也可以通过无线连接进行。在一种实施方式中，媒体播放器接口113包括HDMI插头。同样，在媒体播放器接口113与媒体播放器114之间是通过有线连接来传送内容的；但是该传送也可以通过无线连接来进行。
媒体播放器114促使在显示器115上播放内容。在一种实施方式中，该内容是HDMI内容，并且媒体播放器114经由有线连接来将内容传送到显示器；但是该传送也可以通过无线连接来进行。显示器115可以包括等离子显示器、LCD、CRT等等。
应该指出，图1的系统可以改为包括DVD播放器/记录器，以此取代DVD播放器/记录器，以便接收、播放和/或记录内容。
在一种实施方式中，发射机140和媒体接收机接口102是媒体接收机100的一部分。同样，在一种实施方式中，接收机140、媒体播放器接口113和媒体播放器114全都属于同一设备。在一种替换实施方式中，接收机140、媒体播放器接口113、媒体播放器114以及显示器115全都是显示器的一部分。在图3中示出了该设备的一个实例。
在一种实施方式中，发射机设备140包括处理器103、可选的基带处理组件104、相控阵天线105以及无线通信信道接口106。相控阵列天线105包括射频(RF)发射机，其中该射频发射机具有与处理器103连接并受其控制的数控相控阵列天线，以便使用自适应波束成形来将内容传送到接收机设备141。
在一种实施方式中，接收机设备141包括处理器112、可选的基带处理组件111、相控阵列天线110以及无线通信信道接口109。相控阵列天线110包括射频(RF)发射机，该射频发射机具有与处理器112连接并受其控制的数控相控阵列天线，以便使用自适应波束成形来接收源自发射机设备140的内容。
在一种实施方式中，处理器103产生基带信号，该信号在被相控阵列天线105无线发射之前由基带信号处理104进行处理。在这种情况下，接收机设备141包括基带信号处理，以便将相控阵列天线110接收的模拟信号转换成供处理器112处理的基带信号。在一种实施方式中，基带信号是正交频分复用(OFDM)信号。此外，在一种实施方式，基带信号是单载波相位调制、幅度调制或相位幅度调制信号。
在一种实施方式中，发射机设备140和/或接收机设备141是独立收发机的一部分。
发射机设备140和接收机设备141使用具有自适应波束成形的相控阵列天线来执行无线通信，其中所述自适应波束成形允许波束导引。在本领域，波束成形是公知的。在一种实施方式中，处理器103向相控阵列天线105发送数字控制信息，以便指示相控阵列天线105中的一个或多个移相器的移动量，从而以本领域中公知的方式来导引由此形成的波束。处理器112同样使用数字控制信息来控制相控阵列天线110。该数字控制信息是用发射机设备140中的控制信道121以及接收机设备141中的控制信道122发送的。在一种实施方式中，数字控制信号包括一组系数。此外，在一种实施方式中，每个处理器103和112都包括一个数字信号处理器。
无线通信链路接口106连接到处理器103，并且在无线通信链路107与处理器103之间提供了一个接口，以便传递那些与相控阵列天线的使用相关的天线信息，以及传递那些有助于在别的位置播放所述内容的通信信息。在一种实施方式中，在发射机设备140与接收机设备141之间传递并且有助于播放内容的信息包括：从处理器103传送到接收机设备141的处理器112的加密密钥，以及从接收机设备141的处理器112到发射机设备140的处理器103的一个或多个应答。
无线通信链路107还在发射机设备140与接收机设备141之间传送天线信息。在相控阵列天线105和110的初始化过程中，无线通信链路107传送那些能使处理器103为相控阵列天线105选择方向的信息。在一种实施方式中，该信息包括但不局限于天线位置信息以及与天线位置信息相对应的性能信息，例如包含了相控阵列天线110的位置以及该天线位置的信道信号强度的一个或多个数据对。在另一种实施方式中，该信息包括但不局限于由处理器112发送给处理器103的用来使处理器103能够确定使用相控阵列天线105的哪些部分来传送内容的信息。
当相控阵列天线105和110在可供其传送内容(例如HDMI内容)的模式中工作时，无线通信链路107将会传送一个来自接收机设备141的处理器112的通信路径状态指示。该通信链路状态指示包括一个来自处理器112并且提示处理器103在另一个方向导引波束(例如导引到另一个信道)的指示。所述提示可以在部分内容传输出现干扰时作为响应而发生。该信息可以指定可供处理器103使用的一个或多个备选信道。
在一种实施方式中，天线信息包括由处理器112发送的用来指定接收机设备141将相控阵列天线110指引到的位置的信息。当发射机设备140向接收机设备141告知在哪里定位其天线可使信号质量测量来识别最佳信道的时候，所述信息在初始化过程中是有用的。所指定的位置既可以是一个确切位置，也可以是一个相对位置，例如发射机设备140和接收机设备141遵循的预定位置顺序中的下一个位置。
在一种实施方式中，无线通信链路107将指定了相控阵列天线110的天线特性的信息从接收机设备141传送到发射机设备140，反之亦然。
收发机架构实例
图2是自适应波束成形多天线无线电系统的一种实施方式的框图，其中该系统包括图1的发射机设备140和接收机设备141。收发机200包括多个独立的发射和接收链。该收发机200使用了相控阵列来执行相控阵列波束成形，其中该相控阵列获取一个恒等的RF信号，并且移动所述阵列中的一个或多个天线部件的相位，以便实现波束导引。
参考图2，数字信号处理器(DSP)201格式化内容并产生实时基带信号。DSP 201可以提供调制、FEC编码、包装配、交织以及自动增益控制。
然后，DSP 201将基带信号转发成被调制的基带信号，并在发射机的RF部分将其发送。在一种实施方式中，该内容是用本领域公知的方式调制成OFDM信号的。
数模转换器(DAC)202接收DSP 201输出的数字信号，并且将该信号转换成模拟信号。在一种实施方式中，DAC 202输出的信号是介于0～256MHz的信号。在一种替换实施方式中，DAC 202输出的信号是介于0～750MHz的信号。
混频器203接收DAC 202输出的信号，并且将该信号与来自本地振荡器(LO)204的信号组合在一起。从该混频器203输出的信号处于中频。在一种实施方式中，所述中频介于2～15GHz。
多个移相器2050～N接收混频器203的输出。在这里包含了一个倍减器，以便控制由哪些移相器接收信号。在一种实施方式中，这些移相器是量化移相器。在一种替换实施方式中，移相器可以由复数乘法器取代。在一种实施方式中，DSP 201还会借助控制信道208来控制相控阵列天线220中的每一个天线部件的电流相位和幅度，以便以本领域公知的方式产生预期波束图案。换句话说，DSP201通过控制相控阵列天线220的移相器2050～N来产生预期图案。
每个移相器2050～N都产生一个输出，并且该输出被发送到用于放大信号的放大器2060～N之一。经过放大的信号被发送到具有多个天线部件2070～N的天线阵列207。在一种实施方式中，从天线2070～N发射的信号是介于56～64GHz之间的射频信号。由此，相控阵列天线220将会输出多个波束。
对接收机来说，天线2100～N接收来自天线2070～N的无线传输，并且将其提供给移相器2110～N。如上所述，在一种实施方式中，移相器2110～N包括量化移相器。可替换地，移相器2110～N可以由复数乘法器取代。该移相器2110～N接收来自天线2100～N的信号，并且这些信号将会组合在一起，以便形成单线路馈送输出。在一种实施方式中，使用多工器来组合源自不同部件的信号并输出单馈线。移相器2110～N的输出被输入到中频(IF)放大器212，放大器会将信号频率降至中频。在一种实施方式中，所述中频介于2～9GHz。
混频器213接收IF放大器212的输出，并且采用本领域公知的方式将其与来自LO 214的信号组合在一起。在一种实施方式中，混频器213的输出是一个范围在0到大约250MHz的信号。在一种实施方式中，每一个信道都具有I和Q信号。在一种替换实施方式中，混频器213的输出是一个范围在0到大约750MHz的信号。
模数转换器(ADC)215接收混频器213的输出，并且将其转换成数字形式。来自ADC 215的数字输出由DSP 216接收。DSP 216将会恢复信号的幅度和相位。DSP 211则可以提供解调、包拆卸、解交织、FEC解码以及自动增益控制。
在一种实施方式中，每一个收发机都包括用于为DSP设置控制信息的控制微处理器。所述控制微处理器可以与DSP处于相同的芯片上。
反向信道
在一种实施方式中，无线通信系统包括用于在无线通信设备(例如发射机与接收机，一对收发机等等)之间传送信息的反向信道或链路。该信息与波束成形天线相关联，并且能够允许这两个无线通信设备或是其中一个无线通信设备适配天线部件阵列，以便更好地将发射机的天线部件与接收设备的天线部件指引在一起。此外，该信息还包括有助于使用在发射机与接收机的天线部件之间无线传送的内容的信息。
在图2中，反向信道220耦合在DSP 216与DSP 201之间，以使DSP216能向DSP201发送追踪和控制信息。在一种实施方式中，反向信道220充当的是高速下行链路和应答信道。
在一种实施方式中，反向信道还被用于传送与发生无线通信(例如无线视频)的应用相对应的信息。该信息包括内容保护信息。举个例子，在一种实施方式中，当收发机传送HDMI数据时，反向信道用来传送加密信息(例如加密密钥和加密密钥应答)。在这种情况下，反向信道将被用于内容保护通信。
更为特别的是，在HDMI中使用了加密处理来验证数据接收装置是一个许可设备(例如得到许可的显示器)。为了验证这个许可设备没有改变，在传送HDMI数据流的同时还会传送一个连续的新加密密钥流。用于HD TV数据的帧组块是用不同密钥加密的，然后，这些密钥必须在反向信道220上得到回应，以便对播放器进行验证。该反向信道220会在前向方向上将加密密钥传送到接收机，并且在返回方向上接收来自接收机的密钥应答。由此，加密信息是双向发送的。
将反向信道用于内容保护通信是非常有益的，这是由于在将此类通信连同内容一起发送时，可以不必完成冗长的再训练处理。举个例子，如果来自发射机的密钥与流过主链路的内容并排发送，并且主链路中断，那么典型的HDMI/HDCP系统将会强制执行一个2～3秒的冗长再训练处理。在一种实施方式中，该独立双向链路比给出全向定向的主定向链路具有更高的可靠性。通过使用这个反向信道来传递HDCP密钥以及从接收设备返回的恰当应答，即使出现最有效的遮断，也可以避免耗时的再训练处理。
在波束成形天线传送内容的激活周期中，反向信道用于允许接收机向发射机告知信道状态。举个例子，当波束成形天线之间的信道质量满足需要时，接收机会在反向信道上发送用于表明信道可接受的信息。该反向信道还可以供接收机用来向发射机发送用于指示所用信道质量的可计量信息。如果出现某种形式的干扰(例如遮断)，并且该干扰将信道质量降至可接受水平以下或者完全阻止了在波束成形天线之间的传输，那么接收机可以指示该信道不再是可以接受的，和/或可以在反向信道上请求信道变更。该接收机既可以请求变更到预定信道集合中的下一个信道，也可以指定一个供发射机使用的特定信道。
在一种实施方式中，反向信道是双向的。在这种情况下，在一种实施方式中，发射机将会使用反向信道来向接收机发送信息。该信息可以包括用于指示接收机将其天线部件定位在可供发射机在初始化过程中扫描的不同固定位置的信息。对发射机来说，它既可以通过特别指派位置来指定所述信息，也可以通过指示接收机前进到在发射机和接收机执行的预定顺序或列表中指派的下一个位置来指定所述信息。
在一种实施方式中，反向信道由发射机和接收机这二者或是其中一方使用，以便向另一方通告特定的天线特性信息。例如，该天线特性信息可以规定天线能够将分辨率降至6度半径，并且天线具有一定数量的部件(例如32个部件、64个部件等等)。
在一种实施方式中，反向信道上的通信是使用接口单元并以无线方式执行的。任何形式的无线通信都是可用的。在一种实施方式中，在反向信道上使用了OFDM来传送信息。在另一种实施方式中，在反向信道上使用了峰均功率比很低的连续相位调制(CPM)来传送信息。
减小功耗
为了维持甚高数据速率和低成本，无线设备可以具有多个天线，这些天线可以在相位和幅度方面进行调整，以便将无线电波聚焦在将递送给接收机的有功功率最大化的方向上。但是，对在减小的范围工作和/或以减小的数据速率工作的低功率设备来说，如果使用发射机中的所有功率放大器来激励所有天线，那么将会非常浪费电力的。根据一种实施方式，在低范围状况中只使用了一部分天线，并且与未使用天线相关联的功率放大器将会关闭，以便减小TX功率使用。这样做将会略微减小范围，但是将会极大节约电力。举个例子，如果仅仅使用一半天线，并且由此仅仅使用一半电力，那么范围将会减小四倍。根据另一种实施方式，只有一部分天线将被关闭，以便减小RX功率使用。无线设备可以包括与接收机发射机或是这二者同时连接的若干个天线。
图4是基于无线设备的电源并通过使用无线设备的一部分天线来减小无线设备功耗的方法的一种实施方式的流程图。在402，无线设备的电源类型将被确定。例如，无线设备可以检测它是由电池还是AC电源供电。在404，一旦设备察觉到是由电池或AC电源供电，那么它会自动减少用于最小化功率使用的TX天线的数量。在由AC电源供电时，该无线设备可以使用所有天线和功率放大器来执行操作。
图5是基于用户选择并通过使用无线设备的一部分天线来减小无线设备功耗的方法的一种实施方式的流程图。如果用户正在为无线设备电池充电，或者如果用户希望在比典型时间更长的时间运行该无线设备，那么它们有可能希望将其设置在电源插座附近，其中该电源插座既可以接近显示器，也可以不接近显示器。在这种情况下，用户可以告知设备进入满功率，由此使用所有天线来传送数据，从而允许更远距离的连接。在502，用户选择将被确定。在504，用于传送或接收的天线的数量是以用户选择为基础的。
在另一种实施方式中，如图6和7所示，无线设备在保持数据速率和预期信号质量的同时将会减少所用天线的数量。
图6是基于接收到的数据速率和信号质量并通过使用无线设备的一部分天线来减小无线设备功耗的方法的一种实施方式的流程图。在602，无线设备可以监视接收数据的数据速率和信号质量。在604，如果信号质量或数据速率低于预定或预设阈值，那么可以使用接收无线设备中的更多天线。
图7是基于数据速率和信号质量的反馈并通过使用无线设备的一部分天线来减小无线设备功耗的方法的一种实施方式的流程图。在702，无线设备可以接收一个反馈，该反馈为在另一个位置的另一个无线设备上接收的数据速率或信号质量的反馈。在704，如果反馈信号质量或数据速率低于预定或预设阈值，那么可以使用发射无线设备中的更多天线。根据一种实施方式，无线设备监视信道条件并且连续地、自动地改变TX天线数量，以便优化参数，例如功率使用情况、性能、抗干扰性和/或依据所用功率总量的性能。在链路质量降低时，无线设备可以为该链路使用更多TX天线，在链路质量改善时，它可以减少所用TX天线的数量。由此，如果源设备接近显示器，并且具有无妨碍的视线链路，那么可以最小化电池消耗。同时，如果链路临时受阻，那么设备可以临时增加TX天线的数量，并且这些天线将会以所功率临时升高为代价来保持链路质量。这种自动功率调整处理最优地使用了电池中可供使用的有限能量。
在另一种实施方式中，如图8和9所示，无线设备可以选择为特定天线供电以及关闭特定天线。
图8是基于接收到的数据速率和信号质量并通过使用无线设备特定天线来减小无线设备功耗的方法的一种实施方式的流程图。在802，数据速率和信号质量将被确定并受到监视。在804，每一个天线都被评估，来确定通电还是断电，从而对无线设备上接收的数据速率和信号质量的升降作出响应。
图9是基于数据速率和信号质量的反馈并通过使用无线设备特定天线来减小无线设备功耗的方法的一种实施方式的流程图。在902，在处于另一个位置的另一个无线设备上接收的数据速率和信号质量的反馈将被接收并受到监视。在904，每一个天线都被评估，来确定通电还是断电，从而对反馈的数据速率和信号质量的升降作出响应。该无线设备可以确定哪些TX天线能够发送最高性能或最低功耗信号。这一点是非常重要的，因为天线的有效发射性能有可能依照天线的相对位置、环境和/或制造因素而改变。然后，无线设备将会选择所要使用的最佳天线(随时间而调整选择)，以便优化前述参数。这种天线选择可以根据发射天线与预期接收机之间的估计信道来完成。一个实例中将仅仅使用给出最强接收信号的天线。
根据另一种实施方式，无线设备可以为减小的数据速率使用较窄的信号带宽，以便减少功率使用。如图10、11和12所示，该无线设备可以通过只传送具有最佳链路质量的子载波来减小数据速率和TX RF功率，或者可以发送原始图像或视频流的一部分。
图10是基于无线设备的电源来减小无线设备功耗的方法的另一种实施方式的流程图。在1002，无线设备的电源被确定。在1004，根据电源类型，无线设备既可以传送一部分数据，也可以减小数据速率，还可以减小占空比。
图11是基于用户选择来减小无线设备功耗的方法的另一种实施方式的流程图。在1102，无线设备的用户功率选择被确定。在1104，根据用户选择，无线设备既可以传送一部分数据，也可以减小数据速率，还可以减小占空比。
图12是基于数据速率和信号质量反馈来减小无线设备功耗的方法的另一种实施方式的流程图。在1202，在位于另一个位置的另一个无线设备上接收的数据速率和信号质量的反馈被确定。在1204，根据该反馈，无线设备既可以传送一部分数据，也可以减小数据速率，还可以减小占空比。
这些部分可以包括跳过(skipping)整行、特定像素、像素图案、像素子集和/或每个像素的比特的子集。在显示的图像中，所用图案或所用比特可以在色度、亮度或像素物理位置方面进行不同的选择。
在未压缩视频信号中，大多数信息是包含在三色信号中的每一个的最高有效位(MSB)上的。通过只发送用于对每一个像素的颜色进行编码的比特的一部分，可以重建大部分信号逼真度。举个例子，如果只发送了用于图像中的三种颜色的每一个字节的2个最高有效位，那么数据速率将会减小4倍。在接收端则可以使用多种算法来重建图像。遗失的最低有效位(LSB)可以使用随机数据来填充，以免在图像中产生非自然信号。可替换地，每一个遗失的LSB可以从所发送的MSB中确定。在另一种实施方式中，来自一个或多个相邻像素的MSB可以与该像素的MSB结合使用，以便计算完成像素数据所需要的LSB。
一旦减小了数据速率，那么设备可以在较短的总时间中执行传送，由此减小平均功率使用。可替换地，设备可以减小RF发射(TX)功率和数据速率，以便减小设备中的平均和峰值功率使用。由于数据速率是与RF TX功率一起减小的，因此，在减小需要从电池得到的能量和功率的同时，链路余量可以保持不变。
当前，最高质量的HD信号是1080p，它是以逐行扫描模式工作的。这意味着整个视频帧是以近似30Hz的帧速率发送的(其他速率也是得到支持的，其中包括24Hz，对较低分辨率来说则是60Hz。此外，某些分辨率还定义了大小为24Hz/1.001、30Hz/1.001以及60Hz/1.001的速率)。1080i是1080p的低质量版本，它们有相同的分辨率，且1080i以1080p的数据速率的一半来工作。它是通过以相同帧速率发送隔行视频帧来完成这个处理的。由此，屏幕上的数据将会以相同速率更新，但是在指定时间只更新1/2的数据。举个例子，1080i的视频流有可能发送来自一个视频帧的奇数线以及来自下一个视频帧的偶数线，由此以30Hz的更新速率来交替奇数线和偶数线。
对传送视频内容的移动设备来说，它可以获取逐行扫描流，并且通过在发射机上丢弃一半视频线来将其转换成隔行扫描的，由此节约电力。在接收机上，先前的视频帧将被存储，其中由于所述帧是隔行版本的，因此该视频帧的大小仅仅是完整逐行帧的一半。然后，作为输出，接收机将会为先前帧供应当前帧，以便充当一个完整的视频帧。在一种实施方式中，发射系统以较高数据速率发送数据，但是只使用了时间的一半，由此将需要从电池获取的平均功率减小了大约一半。在另一种实施方式中，发射系统将RF TX功率和数据速率都减小了一半，由此减少了需要从电池得到的峰值功率和平均功率。在另一种实施方式中，其中的任何一种功率减小技术都可以应用于系统中，其中所述系统可以感测发射机何时插上电源或者不用电池工作，并基于用户干预或自动的根据输入功率状态来调整参数以节约电力。
另一种实施方式要么以减小的占空比来执行发射，要么为了响应信道条件和电源的变化而自动减小功率和数据速率。当设备插上电源时，它会以完整的数据速率执行操作。当设备处于电池供电并且正在经历良好地无线链路条件时，它会以减小的占用比或是减小的RF TX功率和数据速率来执行操作。如果无线链路条件恶劣，那么设备要么临时增大RF TX功率。要么重复丢失的无线电传输，以便提高数据递送的可靠性。
在另一种实施方式中，设备用信号向显示器告知以较低分辨率、帧速率、色深或逼真度工作，以便减少其期望设备发送的数据量；由此减小功耗。
在应用于所有在先方法的另一种实施方式中，接收机将会应用多种去隔行、隐藏和/或代码转换算法中的一者，以便减少从逐行扫描变成隔行扫描所产生的非自然信号的视觉效果。
如果移动无线设备需要显示图像，例如在显示器上无线演示图像的DSC，那么由于显示器并未显示运动，从而刷新率有可能会很低，大约是每秒几次(<6Hz)的量级。在这种情况下，发射设备会将刷新率从24、30或60Hz降至很低速率，例如3或6Hz，由此提供10到20倍的可能电力节约。然后，接收机会将视频帧保存在存储器中，并且通过简单地重复相同数据来将其以预期刷新率提供给输出。在一种实施方式中，发射机减小了数据发送的占空比，但是将会使用更高的数据速率。这样做允许发射机只在一部分时间活动，由此减小需要从电池得到的平均功率。在另一种实施方式中，发射机将会同减小RF TX功率和数据速率，由此减小需要从电池得到的峰值和平均功率。在另一种实施方式中，设备可以使用减小静止图像刷新率的方法，根据设备电源状态的不同来减少占空比或减小RF TX功率和数据速率，并且通过用户干预或者通过感测电源来自动选择方法。
在本发明的另一种实施方式中，发射机只发送像素子集，并且接收机会在将信号传递到显示器之前重建该信号。在另一种实施方式中，接收机将会应用多种去隔行、隐藏和/或代码转换算法中的一者，以便减小发送的像素数量减少所产生的非自然信号的可视效果。这其中的一种方案可以是一个“棋盘”，其中每隔一个像素发送，其中第一个未被发送的像素是第一像素或第二像素，其中所述像素在行间交替，例如在行1、3、5，...中跳过编号为奇数的像素以及在行2、4、6中跳过编号为偶数的像素。
围绕屏幕边缘的像素通常仅仅是供个人的外围视野查看的，由此可以将其跳过并且将其用随机数据来替换。此外，通常会将图像中的最重要的部分放置在中心来关注所述内容，由此，围绕外部边缘的像素可以跳过，或者使用较低分辨率来发送，从而减少所需要的带宽。在一种实施方式中，处于帧或图像外围的视频帧或图像中的像素的子集不被发送，或者是以较低分辨率发送。
在适用于先前所有方法的另一种实施方式中，接收机将会应用多种去隔行、隐藏和/或代码转换算法中的一者，以便减少发送较少像素或是发送任何像素中的较少比特所产生的非自然信号的视觉效果。
对前述所有方法来说，系统可以为减小的数据速率使用较窄的信号带宽，以便减小功率使用。举个例子，这种处理可以减少无线电装置的各个部分需要的功率、例如ADC、DAC、模拟基带、数字基带和功率放大器所需要的功率。
对前述所有方法来说，系统可以通过只传送具有最佳链路质量的子载波来减小数据速率和TX RF功率。
根据另一种实施方式，无线设备可以通过交替实施数据处理和无线电传输来执行操作。对移动设备来说，电池寿命不但是由无线连接所用功率确定的，而且还是由系统剩余部分中使用的功率确定的。举个例子，DVD需要提供电力来读取磁带。在所有这些设备中，由于大多数显示器不具有解压缩能力，因此，输出是未经压缩的视频，如果显示器具有解压缩能力，那么它们未必具有用于设备上的数据格式的正确解码器。由此，为了最大兼容性，视频或静止图像将被解压缩，并且会在发送到显示器之前重新格式化。这种解压缩处理有可能使用大量电力，如果解压缩处理在无线电装置执行发射的同时运行，总的峰值功率将会增大。对电池来说，除了具有有限能量之外，由于电池特性，它还具有可以递送的有限电力。如果解压缩数据所需要的电力与传送数据所需要的电力的总和超出电池的电力限制，那么该系统将不工作。此外，所有电池都具有内部阻抗，并且电力损失(以及转换成热量)与电流的平方是成比例的。由此，如果可以将电流减半，那么因为电池内部阻抗所导致的电力损失将会减少四分之一。
如果可以使用很高的无线电数据速率并具有较低应用数据速率，那么可以将解压缩和其他处理调度成只在无线电装置没有执行传送的时候进行。照这样，当设备解压缩数据时，发射机并未工作，由此所需要的峰值功率将会减小。在一种实施方式中，无线电装置向设备提供了一个用于指出无线电装置何时传输的信号。当设备接收到这个信号时，它会推迟功率密集任务，直至无线电装置用信号指出它处于空闲状态或是处于接收模式。这种调度允许设备减小应用需要的峰值功率。对所有前述实施方式来说，当无线电装置没有执行发射和接收时，在系统中将会调度执行包括视频或图像处理在内的任何处理。
毫无疑问，对本领域普通技术人员来说，在阅读了以上描述之后，针对本发明的众多变更和修改都是显而易见的，应该理解的是，在这里作为例证而被显示和描述的任何特定实施方式都不被认为是具有限制性的。因此，参考不同实施方式的细节并不会限制权利要求的范围，权利要求本身叙述的仅仅是那些被认为是对本发明而言至关重要的特征。

Claims (52)

1.一种装置，该装置包括：
处理器；以及
射频(RF)发射机，其中该射频发射机具有与处理器相连接并由所述处理器控制来发射数据的多个数控相控阵列天线，
其中该处理器能够在使用所述装置的过程中使一个或多个天线关闭，以便减小所述装置的功耗。
2.根据权利要求1所述的装置，该装置还包括与所述多个数控相控阵列天线相对应的多个功率放大器。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述处理器用于关闭与将被关闭的天线相关联的功率放大器。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个天线是根据用户选择而被关闭的。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，在使用电池对所述装置供电时，所述一个或多个天线被关闭。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，在用AC电源对所述装置供电时，所有天线都接通。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，将被关闭的天线的数量是基于在所述装置上接收到的数据速率和信号质量的。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，将被关闭的天线的数量是基于在另一个位置的设备上接收到的数据速率和信号质量的反馈的。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，将被关闭的一个或多个选定的天线是基于在装置上接收到的数据速率和信号质量的。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，将被关闭的一个或多个选定的天线是基于在另一个位置的设备上接收到的数据速率和信号质量的反馈的。
11.一种方法，该方法包括：
检测无线设备的电源，其中该无线设备包括处理器和射频(RF)发射机，并且该射频发射机具有与所述处理器相连接并由所述处理器控制来发射数据的多个数控相控阵列天线；以及
在使用所述无线设备的过程中，基于电源而使一个或多个天线关闭，以便减小所述无线设备的功耗。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述无线设备还包括与所述多个数控相控阵列天线相对应的多个功率放大器。
13.根据权利要求12所述的方法，该方法还包括：
关闭与将被关闭的天线相关联的功率放大器。
14.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括：
基于用户选择来关闭一个或多个天线。
15.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括：
在用电池对所述无线设备供电时，关闭一个或多个天线。
16.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括：
在用AC电源对所述无线设备供电时，接通所有天线。
17.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括：
基于在所述无线设备上接收到的数据速率和信号质量来关闭多个天线。
18.根据权利要求11所述的方法，其中该方法还包括：
基于在另一个位置的另一个无线设备上接收到的数据速率和信号质量的反馈来关闭多个天线。
19.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括：
基于在所述装置上接收的数据速率和信号质量，来选择将被关闭的一个或多个天线。
20.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括：
基于在另一个位置的另一个无线设备上接收到的数据速率和信号质量的反馈，来选择将被关闭的一个或多个天线。
21.一种可供机器读取的程序存储设备，该程序存储设备具体包含了可被所述机器执行以实施一种方法的指令程序，其中该方法包括：
检测无线设备的电源，其中该无线设备包括处理器和射频(RF)发射机，并且该射频发射机具有与所述处理器相连接并由所述处理器控制来发射数据的多个数控相控阵列天线；以及
在使用所述无线设备的过程中，基于电源而使一个或多个天线关闭，以便减小所述无线设备的功耗。
22.根据权利要求21所述的程序存储设备，其中所述无线设备还包括与所述多个数控相控阵列天线相对应的多个功率放大器。
23.根据权利要求21所述的程序存储设备，其中该方法还包括：
关闭与将被关闭的天线相关联的功率放大器。
24.一种装置，该装置包括：
处理器；以及
射频(RF)发射机，其中该射频发射机具有多个数控相控阵列天线，所述天线与所述处理器相连接并且由所述处理器控制来发射数据，
其中所述RF发射机发射一部分数据，以便减小所述装置的功耗。
25.根据权利要求24所述的装置，该装置还包括与所述多个数控相控阵列天线相对应的多个功率放大器。
26.根据权利要求24所述的装置，其中，所述一部分数据包括一行或多行像素、多个预定像素、像素的预定图案、像素的预定子集或每个像素的比特的预定子集。
27.根据权利要求24所述的装置，其中，所述一部分数据包括每一个彩色信号的最高有效位。
28.根据权利要求24所述的装置，其中，在只用电池对所述装置供电时，所述RF发射机以减小的数据速率来发射数据。
29.根据权利要求24所述的装置，其中，在只用电池对所述装置供电时，所述RF发射机以减小的占空比来发射数据。
30.根据权利要求24所述的装置，其中，在只用电池对所述装置供电时，所述RF发射机发射所述一部分数据。
31.根据权利要求24所述的装置，其中，在只用电池对所述装置供电时，所述RF发射机在很窄的信号带宽上执行发射。
32.根据权利要求24所述的装置，其中，所述一部分数据基于在另一个位置的另一个无线设备上接收到的数据速率和信号质量的反馈来确定。
33.一种方法，该方法包括：
检测无线设备的电源，其中该无线设备包括处理器和射频(RF)发射机，并且该射频发射机具有与所述处理器相连接并且由所述处理器控制来发射数据的多个数控相控阵列天线；以及
基于电源而使得所述RF发射机发射一部分数据，以便减小装置的功耗。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述无线设备还包括与所述多个数控相控阵列天线相对应的多个功率放大器。
35.根据权利要求33所述的方法，其中所述一部分数据包括整行像素、多个预定像素、像素的预定图案、像素的预定子集或每个像素的比特的预定子集。
36.根据权利要求33所述的方法，其中所述一部分数据包括每一个彩色信号的最高有效位。
37.根据权利要求33所述的方法，该方法还包括：
在只用电池对所述无线设备供电时，以减小的数据速率来发射数据。
38.根据权利要求33所述的方法，该方法还包括：
在只用电池对所述无线设备供电时，以减小的占空比来发射数据。
39.根据权利要求33所述的方法，该方法还包括：
在只用电池对所述无线设备供电时，发射所述一部分数据。
40.根据权利要求33所述的方法，该方法还包括：
在只用电池对所述装置供电时，在很窄的信号带宽上执行发射。
41.根据权利要求33所述的方法，其中，所述一部分数据基于在另一个位置的另一个无线设备上接收到的数据速率和信号质量的反馈来确定。
42.一种可供机器读取的程序存储设备，该程序存储设备具体包含了可被所述机器执行以实施一种方法的指令程序，其中该方法包括：
检测无线设备的电源，其中该无线设备包括处理器和射频(RF)发射机，并且该射频发射机具有与所述处理器相连接并由所述处理器控制来发射数据的多个数控相控阵列天线；以及
基于电源而使得所述RF发射机发射一部分数据，以便减少装置的功耗。
43.根据权利要求42所述的程序存储设备，其中所述一部分数据包括整行像素、多个预定像素、像素的预定图案，像素的预定子集或每个像素的比特的预定子集。
44.根据权利要求42所述的程序存储设备，其中所述一部分数据基于在另一个位置的另一个无线设备上接收到的数据速率和信号质量的反馈来确定。
45.根据权利要求42所述的程序存储设备，其中该方法还包括：
在只用电池对所述无线设备供电时，以减小的数据速率来发射数据。
46.一种装置，该装置包括：
处理器；以及
射频(RF)发射机，该发射机具有与所述处理器相连接并由所述处理器控制来发射数据的多个数控相控阵列天线，
其中所述RF发射机在数据处理与数据传输之间循环，以减小所述装置的功耗。
47.根据权利要求24所述的装置，该装置还包括与所述多个数控相控阵列天线相对应的多个功率放大器。
48.一种方法，该方法包括：
检测无线设备的电源，其中该无线设备包括处理器和射频(RF)发射机，并且该射频发射机具有与所述处理器相连接并由所述处理器控制来发射数据的多个数控相控阵列天线；以及
基于电源而使得所述RF发射机在数据处理与数据传输之间循环，以便减小所述无线设备的功耗。
49.根据权利要求48所述的方法，其中所述无线设备还包括与所述多个数控相控阵列天线相对应的多个功率放大器。
50.一种可供机器读取的程序存储设备，该程序存储设备具体包含了可被所述机器执行以实施一种方法的指令程序，其中该方法包括：
检测无线设备的电源，其中该无线设备包括处理器和射频(RF)发射机，并且该射频发射机具有与所述处理器相连接并由所述处理器控制来发射数据的多个数控相控阵列天线；以及
基于电源而使得所述RF发射机在数据处理与数据传输之间循环，以便减小所述无线设备的功耗。
51.根据权利要求48所述的程序存储设备，其中所述无线设备还包括与所述多个数控相控阵列天线相对应的多个功率放大器。
52.一种无线收发机，该无线收发机包括：
用于发射数据的多个自适应波束成形天线；以及
与所述多个天线相连接的处理器，该处理器能够使一个或多个天线关闭，以便减小所述无线收发机的功耗，并同时保持最低预定信号质量阈值。
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