CN101542954B

CN101542954B - 无线通信设备的hd物理层

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Publication number: CN101542954B
Application number: CN2007800090523A
Authority: CN
Inventors: K·R·霍; K·纳西里-图希; D·傅; S·P·波普; J·M·吉尔伯特; C·S·顺; J·刘
Original assignee: Sibeam Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2027-02-14
Also published as: EP1999875B1; EP1999875A2; CN101542954A; KR101416284B1; AU2007215090B2; KR20080100368A; EP2958258A1; US8014416B2; AU2007215090A1; WO2007095328A2; WO2007095328A3; US20090323563A1

Abstract

射频(RF)发射机被耦合到处理器并由该处理器控制以发射数据。物理层电路被耦合到所述RF发射机，以在数字信号与已调制模拟信号之间进行编码和解码。所述物理层电路包括高速率物理层电路(HRP)和低速率物理层电路(LRP)。由所述低速率物理层电路(LRP)生成的低速率信道与由所述高速率物理层电路(HRP)生成的相应高速率信道共享相同频段。

Description

无线通信设备的HD物理层

相关申请

本申请要求2006年2月14日提交的申请号为60/773,413的美国临时申请、2006年2月15日提交的申请号为60/774,012的美国临时申请、05/23/2006年5月23日提交的申请号为60/808,185的美国临时申请、10/5/2006年10月5日提交的申请号为60/850,116的美国临时申请、11/01/2006年11月1日提交的申请号为60/856,060的美国临时申请的利益，这些申请的内容在这里合并引用作为参考。

技术领域

本发明涉及无线通信领域；更特别地，本发明涉及一种使用自适应波束成形的无线通信设备。

背景技术

为了创建计算机与显示器之间的通用接口标准，并且以此来取代模拟VGA连接标准，在1998年成立了数字显示工作组(DDWG)。由此得到的标准是在1999年4月发布的数字可视接口(DVI)规范。

可以使用的内容保护方案有很多种。例如，HDCP和DTCP都是众所周知的内容保护方案。HDCP是作为用于DVI的安全性组件提出的，并且是为数字视频监视器接口而设计的。

HDMI是为满足高清音频和视频的爆发性需求而被开发的连接接口标准。HDMI能够传送视频和音频，并且反向兼容DVI(它仅传送视频信号)。对于DVI和HDMI来说，其关键的优点是二者都能经由单条电缆来传送未经压缩的高清数字流。

HDCP是一个通过对在DVI和HDMI上传送的内容进行保护来使其免于被拷贝的系统。关于HDCP的细节可以参见HSCP1.0。HDCP提供了认证、加密和撤销功能。在播送视频数据之前，回放设备和显示器监视器中的专用电路会对其进行加密。借助于HDCP，内容在DVI或HDMI发射机芯片之前(或内部)立即被加密，并且在DVI或HDMI接收机芯片之后(或内部)立即被解密。

除了加密和解密功能之外，HDCP还能实施验证处理，以核实接收设备(例如显示器、电视等等)被准许接收加密的内容。为了不断确认DVI或HDMI接口的安全性，大约每隔两秒就会执行一次重认证处理。在任何时间，举例来说，如果由于断开设备连接和/或连接了非法录制设备，而没有执行重认证处理，那么信源设备(例如DVD播放器、机顶盒等等)将会终止加密内容的传输。

尽管关于HDMI和DVI的论述主要集中在有线通信方面，但是将无线通信用于传送内容的处理也在日益普及。虽然当前的大部分焦点都放在蜂窝技术和无线网络上，但对用于无线视频传输或甚高速联网的60GHz周围的未经许可的频谱来说，针对该频谱的关注也在不断增长。更特别地，在美国和日本，在60GHz附近的毫米波频率上已经为未经许可的应用开放了7GHz的连续带宽。

发明内容

射频(RF)发射机被耦合到处理器并受其控制以传送数据。物理层电路被耦合到所述RF发射机以在数字信号与已调制模拟信号之间执行编码和解码。所述物理层电路包括高速率物理层电路(HRP)和低速率物理层电路(LRP)。由所述低速率物理层电路(LRP)生成的低速率信道与所述高速率物理层电路(HRP)生成的相应的高速率信道共享相同频段。

附图说明

从下文给出的详细描述和本发明不同实施方式的附图中可以更充分地理解本发明，但是，本发明并不限于这些特定的实施方式，而这些详细描述和附图仅仅用于说明和理解。

图1是通信系统的一个实施方式的框图。

图2是通信系统的一个实施方式的更详细的框图。

图3是外围设备的一个实施方式的框图。

图4是共享频率的不同信道的一个实施方式的框图。

图5A是图1中的无线HD通信系统的物理层的一个实施方式的框图。

图5B是描述块交织码的一个实例的表格。

图6是图1中的无线HD通信系统的高速率分组(HRP)参数的一个实施方式的框图。

图7是图1中的无线HD通信系统的内码电路的一个实施方式的框图。

图8是图7中的内码电路的内码速率表。

图9是图1中的无线HD通信系统的比特交织器的一个实施方式的框图。

图10是关于图9中的比特交织器的规范的表格。

图11是图1中的无线HD通信系统的音调交织器的一个实施方式的图表。

图12是图1中的无线HD通信系统的高速率分组(HRP)报头外部FEC的一个实施方式的框图。

图13是图1中的无线HD通信系统的高速率分组(HRP)数据扰频器的一个实施方式的框图。

图14是图1中的无线HD通信系统的低速率分组(LRP)传输物理层的一个实施方式的框图。

图15是图1中的无线HD通信系统的低速率分组(LRP)数据速率的表格。

图16是全向低速率分组(LRP)数据分组格式的一个实施方式的框图。

图17是用于全向低速率分组(LRP)数据分组的长前同步码格式的一个实施方式的表格。

图18是用于全向低速率分组(LRP)数据分组的短前同步码格式的一个实施方式的表格。

图19是波束成形低速率分组(LRP)数据分组的格式的一个实施方式的表格。

图20是用于波束成形低速率分组(LRP)数据分组的前同步码格式的一个实施方式的表格。

图21A是用于没有有效载荷的定向低速率分组(LRP)数据分组的格式的一个实施方式的框图。

图21B是用于具有有效载荷的定向低速率分组(LRP)数据分组的格式的一个实施方式的框图。

图22是用于定向低速率分组(LRP)前同步码的格式的一个实施方式的表格。

图23是用于天线方向跟踪的定向低速率分组(LRP)格式的一个实施方式的表格。

图24是用于发射天线方向跟踪的定向低速率分组(LRP)的后同步码格式的一个实施方式的框图。

图25是用于接收天线方向跟踪的定向低速率分组(LRP)的前同步码格式的一个实施方式的框图。

具体实施方式

本发明公开了一种用于无线通信的设备和方法。在一个实施方式中，无线通信使用具有自适应波束成形天线的无线收发信机来进行。正如对于本领域技术人员来说显而易见的，该无线通信可以使用无线接收机或发射机来进行。

在一个实施方式中，无线通信包括用于在发射机与接收机之间传送信息的附加链路或信道。该链路可以是单向或双向的。在一个实施方式中，信道被用于发送从接收机返回到发射机的天线信息，以使发射机能够通过控制天线元件发现通往另一个方向的路径来适应其天线阵列。该处理可以避免故障。

在一个实施方式中，链路还被用于传送与那些与无线传送的内容(例如无线视频)相对应的信息。该信息可以是内容保护信息。例如，在一个实施方式中，当收发信机传送HDMI数据时，将会使用该链路来传送加密密钥和加密密钥应答。由此，在一个实施方式中，链路将会传送控制信息和内容保护信息。

这个附加链路可以是在60GHz波段中的独立信道。在一个可替换实施方式中，该链路可以是在2.4或5GHz波段中的无线信道。

在后续描述中阐述了许多细节来提供关于本发明的更全面的说明。但是，本领域技术人员可以清楚理解，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，为了避免本发明不清楚，众所周知的结构和设备是用框图形式而不是详细示出的。

后续详细描述的某些部分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而被给出。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本领域其他技术人员表述其工作实质的手段。一般来说，在这里算法被认为是一种产生预期结果的步骤的自相容的序列。这些步骤需要对物理量执行物理操作。尽管并非必要，但是这些量值通常采用能够被存储、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。已被证实的是，在某些时候，主要由于通用的原因，将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、项、数字等等更为方便。

然而，应该牢记的是，所有这些以及类似条款都与恰当的物理量相关联，并且仅仅是适用于这些参量的便利标记。可以预见的是，除非特别说明，否则如从下文论述中所显而易见的，应理解在整个描述中，使用例如“处理”或“计算”或“运算”或“确定”或“显示”等等术语的论述都指代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操作并转换那些在计算机系统寄存器和存储器内部代表物理(电子)量的数据，使之成为在计算机系统存储器或寄存器或其他信息存储、传输或显示设备内部代表物理量的其他数据。

本发明还涉及一种用于执行这里的操作的设备。该设备可以是为必要用途而被特别构建的，或者其可以包括通用计算机，其中该通用计算机由存储在该计算机中的计算机程序有选择地激活或重新配置。所述计算机程序可以被保存在计算机可读存储介质中，其中该计算机可读存储介质的实例可以是但并不局限于包括软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘在内的任意类型的磁盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、或是适合存储电子指令的任意类型的介质，并且其中每一种介质都被耦合到计算机系统总线。

这里给出的算法和显示本身并不涉及任意的特定计算机或其他设备。多种通用系统可以与依照这里的教导的程序结合使用，此外还证实，如果通过构造更为专用的设备来执行所需要的方法步骤，那么将会是非常方便的。从以下描述中将能得出这其中的各种系统所需要的结构。此外，本发明并未参考任何特定的编程语言来进行描述。可以预见的是，各种编程语言都可以用于实施这里描述的本发明的教导。

机器可读介质包括用于以机器(例如计算机)可读的形式来存储和传送信息的任意机械装置。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；传播信号的(例如载波、红外信号、数字信号等等)电、光、声或其他形式；等等。

通信系统的一个实例

图1是通信系统一个实施方式的框图。参见图1，该系统包括媒体接收机110、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接收来自某个信源(未示出)的内容。在一个实施方式中，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，举例来说，依照HDMI或DVI标准的内容，但是该内容并不局限于此。在这种情况下，媒体接收机100可以包括用于转发所接收的内容的发射机(例如HDMI发射机)。

媒体接收机101经由媒体接收机接口102而将内容101发送到发射机设备140。在一个实施方式中，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是经由有线连接发送的；但是，该传送也可以通过无线连接来进行。在另一个实施方式中，内容101包括DVI内容。

在一个实施方式中，在接收机接口102与发射机设备140之间是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来进行。

发射机设备140通过使用两个无线连接而将信息无线传送到接收机设备141。其中一个无线连接通过具有自适应波束成形的相控阵列天线来进行。另一个无线连接则经由无线通信信道107来进行，这里将该信道称为反馈信道。在一个实施方式中，无线通信信道107是单向的。在可替换实施方式中，该无线通信信道107是双向的。

接收机设备141经由媒体播放器接口113而将从发射机设备140接收的内容传送到媒体播放器114。在一个实施方式中，在接收机设备141与媒体播放器接口113之间通过有线连接来传送内容；但是，该传送也可以通过无线连接来进行。在一个实施方式中，媒体播放器接口113包括HDMI插头。类似地，在媒体播放器接口113与媒体播放器114之间通过有线连接来传送内容；但是，该传送也可以通过无线连接来进行。

媒体播放器114使得可以在显示器115上播放内容。在一个实施方式中，该内容是HDMI内容，并且媒体播放器114通过有线连接来将内容被传送到显示器；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。

应该指出的是，图1中的系统可以改为包含DVD播放器/记录器，以此来取代DCD播放器/记录器，以便接收、播放和/或记录内容。

在一个实施方式中，发射机140和媒体接收机接口102是媒体接收机100的一部分。类似地，在一个实施方式中，接收机140、媒体播放器接口113和媒体播放器114都是同一个设备的一部分。在可替换实施方式中，接收机140、媒体播放器接口113、媒体播放器114以及显示器115都是显示器的一部分。在图3中示出了这种设备的一个实例。

在一个实施方式中，发射机设备140包括处理器103、可选的基带处理组件104、相控阵列天线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被耦合到处理器103并受其控制的数控相控阵列天线，以使用自适应波束成形来将内容传送到接收机设备141。

在一个实施方式中，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，其中该射频发射机具有被耦合到处理器112并受其控制的数控相控阵列天线，以使用自适应波束成形来接收源自发射机设备140的内容。

在一个实施方式中，处理器103产生基带信号，在相控阵列天线105传送基带信号信号之前，该信号将由基带信号处理104来进行处理。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进行处理的基带信号。在一个实施方式中，基带信号是正交频率复用(OFDM)信号。在一个实施方式中，基带信号是单载波相位、幅度或相位和幅度二者的调制信号。

在一个实施方式中，发射机设备140和/或接收机设备141是独立收发信机的一部分。

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(steer)。在本领域，波束成形是公知的。在一个实施方式中，处理器103向相控阵列天线105发送数字控制信息，以指示相控阵列天线105中的一个或多个移相器的移动量，以便导引由此以本领域中公知的方式形成的波束。处理器112同样使用数字控制信息来控制相控阵列天线110。该数字控制信息被使用发射机设备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。在一个实施方式中，数字控制信号包括一组系数。在一个实施方式中，处理器103和112中的每个都包括数字信号处理器。

无线通信链路接口106被耦合到处理器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，以传送与相控阵列天线的使用相关的天线信息，以及传送促进在另一位置播放内容的信息。在一个实施方式中，在发射机设备140与接收机设备141之间传递以促进播放内容的信息包括：被从处理器103发送到接收机设备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也在发射机设备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传送能使处理器103为相控阵列天线105选择方向的信息。在一个实施方式中，该信息包括但不限于天线位置信息以及与天线位置相应的性能信息，例如包括相控阵列天线110的位置以及该天线位置的信道的信号强度的一个或多个数据对。在另一个实施方式中，该信息包括但不限于由处理器112发送给处理器103、以使处理器103能够确定使用相控阵列天线105的哪些部分来传送内容。

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将传送一个来自接收机设备141的处理器112的关于通信路径状态的指示。该通信路径状态的指示包括一个来自处理器112并且提示处理器103以在另一个方向中导引波束(例如导引到另一个信道)的指示。该提示可以在部分内容的传输出现干扰时作为响应而产生。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。

在一个实施方式中，该天线信息包括由处理器112发送以指定接收机设备141将其相控阵列天线110指引的位置的信息。在初始化过程中，当发射机设备140向接收机设备141告知将其天线定位在哪里、以便通过执行信号质量测量来识别最佳信道时，可以使用该信息。所指定的位置既可以是确切位置，或者也可以是相对位置，例如，举例来说，发射机设备140和接收机设备141接着的预定位置顺序中的下一个位置。

在一个实施方式中，无线通信链路107指定了相控阵列天线110的天线特征的信息从接收机设备141传送到发射机设备140，反之亦然。

收发信机结构的实例

图2是自适应波束成形多天线无线电系统的一个实施方式的框图，其中该系统包括图1的发射机设备140和接收机设备141。收发信机200包括多个独立的发射和接收链路。该收发信机200使用相控阵列来执行相控阵列波束成形，其中该相控阵列采用一个恒等的RF信号，并且移动该阵列中的一个或多个天线组件的相位，以实现波束导引。

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。DSP201可以提供调制、FEC编码、分组装配、交织以及自动增益控制。

然后，DSP201转发将被调制并发送到发射机的RF部分的基带信号。在一个实施方式中，该内容被以本领域公知的方式调制成OFDM信号。

数模转换器(DAC)202接收DSP201输出的数字信号，并且将其转换成模拟信号。在一个实施方式中，DAC202输出的信号是介于0～256MHz之间的信号。在一个可替换实施方式中，DAC202输出的信号是介于0～750MHz之间的信号。

混频器203接收DAC202输出的信号，并且将其与来自本地振荡器(LO)204的信号组合到一起。从该混频器203输出的信号处于一个中间频率。在一个实施方式中，该中间频率介于2～15GHz之间。

多个移相器205_0～N接收混频器203的输出。在这里包括了一个倍减器，以便对接收信号的移相器进行控制。在一个实施方式中，这些移相器是量化相位的移相器。在一个可替换实施方式中，移相器可以由复数乘法器取代。在一个实施方式中，DSP201还可以经由控制信道208来控制相控阵列天线220中的每一个天线组件的电流相位和幅度，以便以本领域公知的方式来产生期望的波束方向图(pattern)。换句话说，DSP201对相控阵列天线220的移相器205_0～N进行控制，以便产生期望的方向图。

移相器205_0～N中的每个都产生输出，该输出将被发送到用于放大信号的放大器206_0～N之一。经过放大的信号将被发送到具有多个天线部件207_0～N的天线阵列207。在一个实施方式中，从天线207_0～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输出多个波束。

对接收机来说，天线210_0～N接收来自天线207_0～N的无线传输，并且将其提供给移相器211_0～N。如上所述，在一个实施方式中，移相器211_0～N包括量化的移相器。可替换地，移相器211_0～N可以由复数乘法器所取代。该移相器211_0～N接收来自天线210_0～N的信号，该信号将会被组合到一起，以形成单线路馈送输出。在一个实施方式中，复用器被用于组合源自不同组件的信号以及输出单馈送线路。移相器211_0～N的输出被输入到中频(IF)放大器212，并且该放大器会将信号频率降至中频。在一个实施方式中，该中频介于2～9GHz之间。

混频器213接收IF放大器212的输出，并且采用一种本领域公知的方式将其与来自LO214的信号组合到一起。在一个实施方式中，混频器213的输出是一个范围在0到大约250MHz之间的信号。并且在一个实施方式中，每一个信道都具有I和Q信号。在一个可替换实施方式中，混频器213的输出是一个范围在0到大约750MHz之间的信号。

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ADC215的数字输出由DSP216接收。该DSP216将会恢复信号的幅度和相位。DSP211可以提供解调、分组拆卸、解交织、FEC解码以及自动增益控制。

在一个实施方式中，每一个收发信机都包括用于为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。

受DSP控制的自适应波束成形

在一个实施方式中，DSP使用在硬件中实施的波束成形加权来实施自适应算法。换言之，发射机和接收机通过合作而在RF频率中使用数控模拟移相器来执行波束成形；但在可替换实施方式中，波束成形在IF中被执行。移相器205_0～N和211_0～N分别经由控制信道208和控制信道217，以及经由各自的DSP并以本领域中公知的方式而被控制。例如，DSP201控制移相器105_0～N来使发射机执行自适应波束成形，以导引波束，而DSP211则通过控制移相器211_0～N来指引天线组件，以接收来自天线组件的无线传输并将来自不同部件的传输组合，从而形成一个单线路馈送输出。在一个实施方式中，复用器被用于组合源自不同组件的信号，并且输出单馈送线路。

DSP201通过脉冲化、激励连接到每个天线组件的恰当的移相器来执行波束导引。这种受DSP201控制的脉冲算法控制每个组件的相位和增益。在本领域中，执行受DSP控制的相控阵列波束成形是公知的。

自适应波束成形天线被用于避免干扰障碍物的影响。通过适配波束成形和导引波束，发射机与接收机之间的通信可以在避免可能阻止或干扰无线通信的障碍物的情况下进行。

在一个实施方式中，对于自适应波束成形天线来说，其具有三个工作阶段。这三个工作阶段是训练阶段、搜索阶段和跟踪阶段。训练阶段和搜索阶段是在初始化过程中进行的。训练阶段确定具有预定空间方向图的序列和

的信道简档。搜索阶段计算关于候选空间方向图

的列表，并且选择一个主候选方向图以将其用于一个收发信机的发射机与另一个收发信机的接收机之间的数据传输。而跟踪阶段则记录候选列表的强度。当主候选方向图受到阻碍时，将选择使用下一对空间方向图。

在一个实施方式中，在训练阶段，发射机发出空间方向图序列

对每个空间方向图

来说，接收机将接收信号投影到另一个方向图序列

上。作为投影的结果，信道简档是在配对

和

上获取的。

在一个实施方式中，在发射机与接收机之间执行一个穷举性训练，其中接收机的天线被定位于所有位置，并且发射机发送多个空间方向图。在本领域中，这种穷举性训练是公知的。在这种情况下，发射机发送M个发送的空间方向图，并且接收机接收N个接收的空间方向图，从而形成N乘M的信道矩阵。由此，发射机将经历一系列发射扇区，并且接收机将通过搜索来找到最强的传输信号。然后，发射机将移动到下一个扇区。在该穷举性搜索处理的结尾可以获得关于发射机和接收机的所有位置以及在这些位置的信道信号强度的等级的排列。该信息将会作为信道指向位置与信道信号强度的配对而被保持。如果存在干扰，那么可以使用该列表来导引天线波束。

在可替换实施方式中，所使用的是对分(bi-section)训练，在该训练中，空间被分成了连续的窄区域，通过发送正交天线方向图来获取信道简档。

假设DSP101处于稳定状态，并且天线应该指向的方向已经被确定。在标称状态中，DSP具有一组系数，它将这组系数发送给移相器。这些系数指示的是移相器将移动用于其相应天线的信号的相位量。例如，DSP101向移相器发送一个设置数字控制信息，该信息表明不同移相器将会移动不同数量，例如移动30度、移动45度、移动90度、移动180度等等。由此，去往该天线元件的信号将会被移动一定相位度数。举个例子，如果将阵列中的16、34、32、64个原件移动不同的数量，那么其最终结果将会使天线能在为接收天线提供最敏感接收位置的方向上被导引。换言之，整个天线阵列上的复合移位集合将会提供移动(stir)能力，其中天线的大多数敏感点都指在该半球之上。

应该指出的是，在一个实施方式中，发射机与接收机之间的恰当连接未必是从发射机到接收机的直达路径。例如，最恰当的路径有可以是从天花板反射。

反向信道

在一个实施方式中，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，一对收发信机等等)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，并且使这两个无线通信设备或是其中一个无线通信设备能够适配天线元件阵列，以更好地将发射机的天线元件与接收设备的天线元件指引到一起。此外，该信息还包括促进在发射机与接收机的天线元件之间无线传送的内容的使用。

在图2中，反向信道220被耦合在DSP216与DSP201之间，以使DSP216能向DSP201发送跟踪和控制信息。在一个实施方式中，反向信道220作为高速下行链路和应答信道而运行。

在一个实施方式中，反向信道还被用于传送与进行无线通信(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。例如，在一个实施方式中，当收发信机传送HDMI数据时，这时将会使用反向信道来传送加密信息(例如加密密钥和加密密钥的应答)。在这种情况下，反向信道将被用于内容保护通信。

更特别地，在HDMI中使用加密处理来验证数据接收装置是得到许可的设备(例如得到许可的显示器)。为了验证这个得到许可的设备没有改变，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HDTV数据的帧的组块被用不同的密钥进行加密，然后，这些密钥必须在反向信道220上得到反向应答，以对播放器进行验证。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，加密的信息在两个方向上都会被发送。

在将内容保护通信连同内容一起发送时，通过将反向信道用于内容保护通信，可以不必完成冗长的再训练处理，因此这种应用是有益的。例如，如果来自发射机的密钥与流过主链路的内容被并排发送，并且所述主链路中断，那么对于典型的HDMI/HDCP系统来说，将会强制执行一个2～3秒的重新训练。在一个实施方式中，这样处理会分离具有的可靠性高于给定全向方向的主定向链路的双向链路。通过使用这个反向信道来传送从接收设备返回的HDCP密钥以及恰当的应答，即使出现影响最大的障碍，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有效周期中，使用反向信道来允许接收机向发射机告知信道状态。例如，当波束成形天线之间的信道质量充分好时，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使用的信道质量的可计量信息。如果出现某种形式的干扰(例如障碍物)，并且该干扰将信道质量降至可接受等级以下或者完全阻止了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，也可以指定供发射机使用的特定信道。

在一个实施方式中，反向信道是双向的。在这种情况下，在一个实施方式中，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元件定位在可供发射机将在初始化过程中扫描的不同固定位置的信息。发射机可以通过特别指派所述位置，或者通过指示接收机应该进行到在发射机和接收机二者都进行的预定顺序或列表中指定的下一个位置，从而指定所述信息。

在一个实施方式中，反向信道由发射机和接收机二者或是其中一者使用，以向另一方通告特定的天线特征信息。例如，该天线特征信息可以规定天线能够将分辨率降至范围为6度，并且天线具有一定数量的组件(例如32个组件、64个组件等等)。

在一个实施方式中，反向信道上的通信通过使用接口单元以无线方式被执行。任何形式的无线通信都可以被使用。在一个实施方式中，在反向信道上使用OFDM来传送信息。在另一个实施方式中，在反向信道上使用具有低峰均功率比的连续相位调制(CPM)来传送信息。

物理层(PHY)概述

无线HD规范支持两种基本类型的PHY：高速率PHY(HRP)和低速率PHY(LRP)。

根据一个实施方式，HRP支持多Gbps数据速率。HRP可以工作在定向模式中(通常是波束成形模式)。该HRP可以被用于传送音频、视频、数据和控制消息。LRP则只能从HTx/HTR设备被发送到TRx/HTR设备。在一个实施方式中，HROP大约占用1.7GHz带宽。

根据一个实施方式，LRP支持多个Mbps数据速率。LRP可以工作在定向、全向或波束成形模式中。在一个实施方式中，LRP可以被用于传送控制消息、信标和应答。在一个可替换实施方式中，LRP还可以被用于传送音频或压缩视频。此外，在另一个实施方式中，LRP还可以被用于传送低速数据。该LRP可以在任何设备之间被发送。如下所述，LRP占用的是HRP信道内部的三个91MHz子信道之一。

频率规划

HRP和LRP可以共享相同的频段。图4描述了一个用于HRP和LRP的频率规划的实施方式。低速率信道404与相对应的高速率信道402共享了相同的频段。在每一个高速率信道带宽(信道1)内部可以分配三个低速率信道1A、1B、1C，以免发生干扰。根据另一个实施方式，低速率和高速率信道可以工作在时分双工模式中。图4描述了介于57GHz到66GHz之间的四个信道的实例：信道1在57.2GHz与59.2GHz之间工作，信道2在59.4GHz与61.4GHz之间工作，信道3在61.6GHz与63.6GHz之间工作，信道4则在63.8GHz与65.8GHz之间工作。

这些频率可以由一个单独的低成本晶振(crystal)振荡器来产生。基带时钟频率可以接近于2.5GHz(例如2.508GHz)。根据一个实施方式，该频率规划可以支持易于实施的RF同步器设计。合成的中心频率可以是：58.608GHz，60.720GHz、62.832GHz以及64.944GHz。可能的晶振频率可以包括44MHz、66MHz以及132MHz。

高速率PHY(HRP)

HRP可以支持大小为3.76Gbps、1.88Gbps、0.94Gbps的数据速率。这些数据速率可以各自根据需要响应于用于不同采样率的视频分辨率标准1080p、1080i、480p。由此，处于较低数据速率的范围可以增大。较高的PHY速率仍旧可以通过MAC而供多个较低速率的流使用。

HRP可以使用若干种类型的编码和调制：OFDM、16QAM和QPSK调制、内部卷积码(速率为1/3、2/3、4/7、4/5)以及速率为0.96的外部里德-所罗门码。除了内部卷积码之外，通过附加使用里德-所罗门码，可以将SNR需求减小大约2dB。此外，在这里还可以使用外部交织器来实现外码全增益。

HRP可以将整个60GHz波段上的四个信道用于1.7GHz的有效信道带宽。根据一个实施方式，每一个区域可以有三个信道。

HRP可以被扩展以包括用于成本效益合算的实施方式的FEC流的并行化处理，并为UEP概念提供支持。

图5A描述了Tx PHY框图的一个实施方式。扰频器502接收LMAC数据，并且将其馈送到MSB/LSB分离块504中。对于MSB来说，在这里可以为其使用RS编码器506和外部交织器510。对于LSB来说，在这里可以为其使用RS编码器508和外部交织器512。删余电路514可以与外部交织器510和512相耦合。后续电路则会形成删余电路514之后的序列：数据复用器516、比特交织器518、QAM映射器520、音调交织器522、导频/DC/空值插入(null insert)524以及IFFT526。

HRP外部交织器510、512可以包括块交织器和卷积交织器。外部交织器的功能是确保外码的每一个字节都被映射到用于内码码字的连续比特，以及确保将外码的连续字节映射到不同的内码码字。在发射机中，块交织器几乎不需要存储器，并且它会因为没有零值插入而提高了效率。尾部比特很容易由外部交织器添加。在发射机中，卷积交织器需要若干个移位寄存器，并且有可能会由于零值插入而降低效率。当使用卷积交织器时，可能需要四个OFDM符号来传送移位寄存器中的初始/最终的零值。而效率则有可能会降低从大约0，5％到大约2％的范围。块外部交织器510、512可以将外部里德-所罗门码与内部卷积码之间的存储器需求减至最小。在一个实施方式中，块交织器具有大小为4的深度，并且每个外部交织器都具有M＝4个内部卷积编码器。该外部块交织器将结合用于HRP数据且大小为4的深度来操作。在一个实施方式中，块交织器可以由一个八位字节表格来实现，在该表格中，列的数量与深度相同，行的数量则与里德-所罗门码的长度相同，如下所示：

b(i，k)，i＝0，1，...，depth-1；k＝0，1，...，N-1

b(i，k)，b(i，K+1)，...，b(i，N-1)的八位字节是b(i，0)，b(i，1)，...，b(i，K-1)的八位字节的里德-所罗门码的奇偶性，其中RS(N，K)是里德-所罗门码。在一个实施方式中，用于外部交织器的参数为depth＝4、K＝216以及N＝224。在另一个实施方式中，块交织器在被称为字节的比特组上工作。在另一个实施方式中，每个字节具有8个比特或一个八位字节。在另一个实施方式中，每个字节都具有一个以上的比特。

图5B描述的是块交织器码的一个实例。为降低存储器需求，针对图5B中的列和行的映射使用如下的公式：

i＝floor{[lmod(depth*M)]/M}

k＝Mfloor[l/(depth*M)]+lmod M

l＝0，1，...，depth*K-1

其中l是到外部交织器的输入端的八位字节数字。

外部交织器可以输出从起始为i＝0，k＝0到最后为i＝depth-1，k＝N-1的八位字节。如果每一个RS码字具有M个并行的卷积内部编码器，那么外部交织器应该将八位字节b(0，0)，...，b(depth-1，0)供给第一个卷积编码器，其中首先供给LSB。b(i，k*M+m)，i＝0，...depth-1，k＝0，...，N/M-1的所有八位字节都将被输出到第m个卷积编码器。用于卷积编码器的尾部比特是由外部交织器插入的。图5B的第i＝depth-1列是缩短的RS(N-M，K-M，t＝4)，并且其位于b(depth-1，K-M-9)，b(depth-1，K-M-8)，...，b(depth-1，K-M-1)。b(depth-1，N-M)，...，b(depth-1，N-1)的奇偶性比特是被用零填充的。

图6描述的是处于三个不同表格(602，604，606)中的HRP的不同参数。表格602和604描述了根据一个实施方式的HRP的不同参数。表格606描述了在HRP的不同模式中所支持的速率。

在图7和图8中描述了HRP内码电路的一个实施方式。图7描述了HRP内码的电路图700。该内码电路可以使用(133，171，165)的多项式来描述。图8描述了HRP内码电路的码率、删余方向图以及发射序列的表格。删余方向图中的“0”指的是凿孔或删除，而删余方向图中的“1”指的则是非删余或不删除。

为了支持3.9Gbps的数据速率，有可能需要将卷积编码器并行化。在一个实施方式中，在接收机上可以使用基数为4的累积-比较-选择(ACS)技术。基数为4的ACS在每个循环中处理2个比特。所需要的时钟频率等于3.9Gbps除以解码器数量再除以2。例如，对于8个解码器，将需要244MHz时钟。

HRP数据复用器516可以组合来自8个卷积编码器的数据。其模式可以取决于EEP或UEP。在EEP模式中，通过实施循环方案来均匀分布比特。在UEP调制模式中，MSV对应于QAM映射器的I分支，而LSB对应于QAM映射器的Q分支。在UEP编码模式中，在数据复用器516的输入端，健壮的MSB卷积码将会产生多于LSB比特的MSB比特。在8个卷积编码器中，每个卷积编码器都具有4个输入比特的组块(一共32个比特)，该组块可以表示一个完整的删余方向图周期。在卷积编码器的输出端，UEP编码模式可以产生28个MSB比特以及20个LSB比特，并且这些比特将被映射到分布在I和Q上的48个传输比特。

HRP比特交织器518可以将来自HRP数据复用器516的比特扩展到QAM或QPSK星座的I/Q分支。QAM星座的MSB和LSB并不提供相同的已编码的BER。比特交织器可以确保来自同一内码编码器的每个比特流都具有相同的BER。每个比特流都被映射到QAM星座中的数量相等的MSB和LSB。以下给出的是目前提出的一种方案：

对于P16：0，1，2，3，4，5，6，7，9，8，11，10，13，12，15，14具有

i＝M*floor(k/M)+mod(2*floor(k/2)+mod(k+floor(k/M)，2)，M)，k＝0，1，...，2M-1

其中i是输出比特的索引，而k是2M＝16的组块中的输入比特的索引。

对于P32：0，1，2，3，4，5，6，7，11，8，9，10，15，12，13，14，18，19，16，17，22，23，20，21，25，26，27，24，29，30，31，28具有

i＝M*floor(k/M)+mod(4*floor(k/4)+mod(k+floor(k/M)，4)，M)，k＝0，1，...4M-1，

其中i是输入比特的索引，而k是4M＝32的组块中的输入比特的索引。

在图9和10中以图形方式描述了上述解决方案。

在具有频率选择性衰落的HRP信道中，OFDM符号的不同子信道可以具有不同的信道响应，并且邻近的OFDM子信道通常会经历相同的衰落效应。为提高性能，音调交织器将邻近数据映射到远离OFDM子信道的信道上。在一个实施方式中，HRP螺旋扫描音调交织器可以包括如下解决方案：

i＝mod(floor(k/24)+3*mod(k，24)，14)*24+mod(k，24)

其中i是输出音调的索引，而k是输入音调的索引。

在图11中以图形方式描述了上述解决方案。

在可替换实施方式中，音调交织器可以根据比特反转原理来设计。在IFFT的实际实现中，在IFFT计算之前或是之后存在一个比特反转电路。在这个比特反转电路中，输入数据的索引最先被表示为二进制数字，由此得到的二进制表示是经过比特反转的，并且经过比特反转的二进制数字将成为输出数据的索引。在使用比特反转音调交织器时，音调交织器和IFFT计算可以被组合到一起。IFFT计算电路嵌入在比特反转音调交织器中。在音调交织器之前将DC、空值和导频音调插入到比特反转位置。这将确保DC、空值和导频音调在置换之后出现在预先指定的位置中。对于稍后描述的移动导频(travel pilot)来说，用于该导频的比特反转位置将会随OFDM符号而改变。在基数为2的IFFT实现中，比特反转音调交织器可以在最佳状态下工作，其中该实现使用很多2乘2的基本构建组块。例如，对使用很多8乘8构建组块且基数为8的IFFT实现来说，输入数据的索引应该首先被表示成一个八位字节数字，而八位字节反转数字则是输出数据。在这个特定实例中，八位字节反转音调交织器提供关于组合的音调交织器和IFFT的最简单的实现。

HRP导频524可以包括旋转导频方案，以在需要时改变每个符号的导频载体，从而允许对分组执行更好的信道跟踪。依照覆盖序列，通过这种处理，可以避免必须改变从一个OFDM符号到下一个OFDM符号的所有导频的奇偶性。这些导频值可以与稍后描述的HRP前同步码#5的相应音调中的导频值相同。导频音调的位置可以用一个始于前同步码#5的符号索引来定义。对于符号＝0：Nsysmbol-1，k＝(-177+模(3*符号，22):22:177)，其中k！＝{-1，0，1}。根据一个实施方式，导频旋转速度可以是固定的，使得每个字符旋转3位二进制数。相反，如果导频位置是固定的，那么它们的值需要随时间而被改变，以免发生频谱波纹效应。

HRP前同步码可以包括8个符号。符号#1～#4以PN序列为基础。在四个符号中可以使用6个连续的m-序列。符号#1～#4可以用于分组检测、帧同步以及AGC训练。符号#5～#8则可以基于OFDM符号，并且可以被用于频率偏移估计以及信道估计。根据一个实施方式，可以通过使用比例因子校正来保持用于数据传输的八个前同步码符号与剩余OFDM符号的功率相同。在一个实施方式中，符号#1～#4的功率可以比符号#5～#8的功率大3dB。

图12描述了用于HRP报头的外部FEC的一个实施方式。HRP报头的外部FEC与用于HRP数据的外部FEC有些相似，其相同之处在于它提供了与数据相同的或是更好的差错保护。它使用相同的里德-所罗门生成器。它使用相同的方法来提供尾部比特，以终止卷积码字。它在接收机中使用相同的里德-所罗门解码器。可以为具有112个编码字节以及四分之一速率的HRP报头使用四个OFDM符号。HRP报头的FEC可以使用与数据相同的RS码生成器多项式。该HRP报头FEC可以包括92个或者更多的未编码的字节。一个编码分支可以包括具有4个尾部字节1202的4个卷积编码器。HRP报头FEC的深度可以是2字节的1204和1206。字节1204可以包括44个数据字节、8个奇偶性字节以及尾部字节1202。字节1206可以则包括48个数据字节、8个奇偶性字节。而深度为2的块交织器可以提供足够的性能。

图13描述了HRP数据扰频器的一个实施方式。在这里可以使用一个15次多项式(x¹⁵+x¹⁴+1)来提高用于HRP的传输数据的随机性。图13描述了一个初始化序列，其中该序列具有处于位置D12～D15的四个比特(首先是D15)。

低速率PHY(LRP)

LRP既可以被用于MAC帧传输(例如ACK、信标、发现等等)，也可以用于来自A/V源的低速率(小于40Mbps)流传输，还可以用于传输用于天线导引和跟踪的数据。LRP可以使用基于128点FFT的OFDM以及结合BPSK调制和1/3、1/2以及2/3速率的卷积编码来设计。由于消息更短并且BER容限很高，因此在这里不需要里德-所罗门码。LRP可以工作在三种模式中：LRP全向(长)模式，LRP波束成形模式，以及LRP定向(短)模式。在下文中将会进一步论述这些不同模式。

图14描述了LRP Tx处理的一个实施方式。LRP电路可以包括扰频器1402、FEC1404、映射1408、IFFT1416、循环前缀1414、符号整形1412以及上变换1410。

图15描述了一个关于LRP数据速率的表格。如表格所示，不同的LRP模式产生不同的LRP数据速率。

LRP导频和数据音调可以被定义如下：128点FFT、30个数据音调和4个导频音调、处于DC的三个未使用的音调(音调编号为-1，0，1)、可以修改的导频音调位置、处于音调编号为-14、-6、6和-14的固定导引音调位置、以及处于从-18到+18的所有其他位置的数据音调。

LRP扰频器1402可以使用6次多项式。该扰频器的初始化字段可以是4比特。为了初始化这个多项式，这个4比特初始化字段可以与01比特连接。

在LRP全向模式中，所产生的信号是全向的，该信号具有至少与任何前向信道模式一样大的范围，与前向信道相比，它能忍受更强的多径干扰。在LRP全向模式中，线路速率可以为从大约5Mbps到大约10Mbps，其中目标BER小于10^-6。在LRP全向模式中，每个信号都被使用不同天线方向图而传送多次。在一个实施方式中，每个信号都被使用8个不同的天线方向图而重复八次。在一个实施方式中，不同的天线方向图是相互正交的。由此，每一次重复都会使用不同的TX相控阵列设置(在循环前缀中切换)。接收机可以使用MRC或类似技术来组合这些重复。空间分集也有助于保持全向覆盖。

图16描述了LRP全向数据格式，其中该格式包括：前同步码1602、报头1604、有效载荷1606。报头1604可以包括模式1608、保留1610、长度1612、扰频器初始化1614以及CRC-8。报头1604是将30比特编码到2个OFDM符号中并具有1/2速率的咬尾卷积码的长格式。在使用咬尾处理时，卷积码的初始和最终状态是相同的。在一个实施方式中，使用报头的最后六个信息比特来初始化卷积编码器的状态。LRP全向前同步码1602可以包括两种类型：长全向前同步码和短全向前同步码。

长全向前同步码的长度可以为大约56.67μs。这种前同步码可以用于信标以及其他需要盲定时同步的LRP数据分组。

图17描述了长全向前同步码1700的一个实施方式，该前同步码具有6个分段(具有17766个采样)：自动增益控制(AGC)和信号检测分段1702、粗略频率偏移估计(FOE)和定时恢复分段1704、精确FOE和定时恢复分段1706、RX波束成形分段1708、AGC分段1710、以及信道估计片段1712。前三个前同步码分段1702、1704、1706包括码片速率为156.75MHz(采样率的一半)的偏移QPSK调制码片序列，其中该序列将被过滤，以符合91MHz的LRP传输掩模。

AGC和信号检测分段1702字段包括78个符号，其中每个符号都被定义为由巴克-13(([-1-1-1-1-111-1-11-11-1])码片序列为I和Q分量扩展的1或-1。符号序列{S_k}，S_k＝

1是通过对3符号序列{b_k}＝[-1，1，-1]重复执行26次差分编码来构造的，特别地，S_k＝S_k-1xb_k，其中S₀＝1。

粗略FOE(频率偏移估计)分段1704字段包括81个符号，其中每个符号都被定义为由巴克-13码片序列为I和Q分量扩展的1或-1。符号序列{S_k}，S_k＝

1是通过对9符号序列{b_k}＝[-1-1-1-111-11-1]重复执行9次差分编码来构造的，特别地，S_9i+k＝S_9i+k-1xb_k，其中S₀是前一个字段的最后一个符号。

精确GOE和定时恢复分段1706字段包括用于I和Q分量的1440PN码片序列，其中该序列是通过使用初始条件为0xB95的多项式x¹²+x¹¹+x⁸+x⁶+1而产生的。

RX波束成形分段1708字段包括用于I和Q分量两者的2560个PN码片序列，其中该序列是通过重复初始条件为101001的多项式x⁶+x⁵+1所产生的63分接头M序列而产生的。

AGC分段1710是长度为32个采样的OFDM训练符号的20次重复，该序列符号与后续的BPSK32点序列的IFFT相等：副载波-4到4等于{111-10-1-11-1}，并且所有其他的副载波都等于0。

信道估计分段1712包括32个具有128个采样的OFDM训练符号，其中每个符号都等于具有28个采样的循环前缀之后的后续128点BPSK序列的IFFT：副载波2～18等于{1-11-1-11-1111111-1-111}，副载波-18到-2等于{-111111-1-11-11-1-1-11-11}，并且所有其他副载波都等于零。TX天线相控阵列方向图可以在用于LRP全向前同步码1602的五个字段中的每个字段的规则间隔上改变。因此对于8个TX天线，TX相控阵列分别改变用于上述五个字段中的每个字段的每78、234、640、64和156个采样。

短全向前同步码的长度可以为大约42.72μs。这种前同步码可以被用于争用周期(用于时隙化的CSMA)，以及只需要有限(+/-135ns)定时同步的其他LRP数据分组。

图18描述了短全向前同步码1800的一个实施方式，其中该短全向前同步码1800具有6个分段(13392个采样)：AGC分段1802、AGC分段1804、信号检测和时间同步分段1806、RX波束成形分段1808、AGC分段1810以及信道估计分段1812。前四个前同步码字段1802、1804、1806、1808包括码片速率为156.75MHz的BPSK码片序列(每个码片都等于2个采样)，其中所述BPSK码片将被过滤，以符合符号91MHz的LRP传输掩模。该码片序列是通过重复所要指定的63分接头M序列来产生的。前两个字段1802、1804是AGC字段，这些字段的长度分别是336和264个码片。第三个字段1806的长度是720个码片，并且该字段被用于检测LRP分组以及在-/+135ns的窗口中同步其定时。第四个字段1808的长度是2560码片，该字段被用于RX波束成形。第二个AGC字段1804是长为32采样的OFDM训练序列的20次重复，该序列与后续的BPSK32点序列的IFFT相等：副载波-4到4等于{111-10-1-11-1}，并且所有其他副载波等于零。信道估计字段1812包括32个128采样的OFDM训练符号，其中每个符号都与处于28采样的循环前缀之后的后续128点BPSK序列的IFFT相等：副载波2～18等于{1-11-1-11-1111111-1-111}，副载波-18到-2等于{-111111-1-11-11-1-1-11-11}，并且所有其他副载波等于零。TX天线相控阵列方向图是在用于短全向前同步码的6个字段中的每个字段的规则间隔改变的。因此对于8个TX天线，TX相控阵列分别改变用于上述六个字段中的每个字段的每32、487、160、640、64和156个采样。

在LRP波束成形模式中，可以使用与HRP波束成形中相同的技术。这种模式是最高数据速率，但是它是定向的，并且需要波束更新。图19描述了LRP波束成形数据分组格式1900的一个实例，其中该格式包括短前同步码1902、报头1904以及有效载荷1906。报头1904可以是被编码到3个符号中的30个比特，并且具有速率为1/3的咬尾卷积码。

LRP波束成形前同步码1902可以供盲定时同步使用，并且与HRPPDU前同步码具有相似的结构。图20描述了LRP波束成形前同步码2000的一个实施方式。LRP波束成形前同步码2000分组的长度是7.96ms(2496个采样)，并且包括两个字段：帧同步和AGC字段2004、以及信道估计字段2006。

帧同步和AGC字段2004包括码片速率为156.75MHz的BPSK码片序列(每个码片等于2个采样)，其中这些码片将被过滤，以符合91MHz的LRP传输掩模。码片序列等于要为936个码片指定的63分接头M序列的14次重复，其中该序列分别由[11-1-1111111-1-1111]而被调制/与其相乘。

信道估计字段2006是通过重读128音调的OFDM训练符号的时域采样而被构造的，如图20的序列2002所示，该符号由频域中的表格35描述，其中加法和减法符号指的是相应采样分别与1和-1相乘。

在LRP定向模式中，所产生的信号具有与前向信道中相似的范围，其只需要“反向”硬件(即较少的Rx/Tx)。在LRP定向模式中，每个信号被使用最佳天线方向图而重复多次。在一个实施方式中，最佳天线方向图是在全向模式中可能使用的八个天线方向图中被选择的。在一个实施方式中，每个信号都被重复5(＝4+1)或9(＝8+1)次。例如可以每隔10个分组跟踪最优的TX相控阵列方向图。最佳的TX分集方向图将从反向信道接收机被反馈到反向信道发射机。

在LRP定向模式中，线路速率可以是从大约5Mbps到大约10Mbps。定向LRP分组可以作为应答HRP或波束成形LRP的ACK而被使用，以及用作具有或不具有附加有效载荷的数据分组。图21A描述了一个没有有效载荷的15比特的短ACK报头。图21B描述了一个具有有效载荷的16比特短ACK报头。定向LRP的短ACK报头被用1/2速率的咬尾卷积码编码，并且被用1个OFDM符号传送。对于具有有效载荷的定向LRP分组(第二种格式)，模式比特选择下列非波束成形的PHY数据速率之一：

5Mbps：模式比特＝0

10Mbps：模式比特＝1

在LRP定向模式中，信息被用2/3速率的卷积码编码。如果能够使用咬尾处理来减少OFDM符号的数量，则使用咬尾处理。否则，至少要使用六个连续的零值来终止卷积码的格式结构(trellis)。

对这些分组来说，前同步码标记指定是(标记＝1)否(标记＝0)为该分组附加后同步码。

图22描述了定向LRP分组前同步码2200。用于定向分组的LRPPDU前同步码的长度是2.04ms(640个采样)，并且如这里所示出的，所述前同步码包括5个128采样OFDM训练符号。第一个符号2202被用于AGC，接下来的四个符号被用于信道估计和频率偏移估计2204。这个前同步码顾及了有限的(-/+150ns)定时不确定性。

图23描述了用于定向LRP分组的天线定向跟踪。如所记载的，定向LRP被用于应答HRP或波束成形(BF)的LRP分组。这些分组使用了来自多达八个天线方向中的最佳TX天线方向，其中最优TX天线方向需要通过使用如图23所示的特殊帧结构随着时间来进行跟踪。对于每M个规则HRP/短ACK或波束成形LRP/短ACK来说，所述帧可以如图23的2300中所示而被形成。在这里存在一对HRP/短ACK、或波束成形LRP/短ACK、具有后续特殊结构的帧，其中HR/LR波束跟踪以及LR天线方向跟踪(ADT)是如图23的2302中所描述的而进行的。

如所示出的，天线方向跟踪分为两个阶段来进行：(1)通过使用专用的后同步码来选择最优TX天线方向，以及(2)通过使用专用后同步码来为选定的TX天线方向进行波束成形/调谐。在以上这两个阶段之间，选定的天线方向的索引将会从短ACK RX经由HRP、或波束成形LRP、分组而被反馈到短ACK TX。

图24描述了Tx天线方向跟踪后同步码2400。用于定向LRPPDU的TX天线方向跟踪后同步码被附加到具有有效载荷的定向LRP分组。TXADT后同步码的长度是9.24μs(2896个采样)，并且包括三个分段2402、2404、2406。两个后同步码字段2404、2406跟随的是2.04ms的保护间隔2402，并且包括码片速率为156.75MHz的BPSK码片序列(每个码片等于2个采样)，其中这些码片将被过滤，以符合91MHz的LRP传输掩模。码片序列通过重复要指定的63分接头M序列而产生。第二个字段2404用于AGC，其长度是264个码片。第三个字段2406的长度是864个码片，并且被用于在8个天线中选择最佳的TX分集组合。TX天线相控阵列方向图在后同步码的规则间隔上改变。对于8个TX天线，TX相控阵列分别会在用于上述两个字段中的每个字段的每48和192个采样上改变。

图25描述了一个Tx天线方向跟踪前同步码2500。RXADT前同步码被附加到没有有效载荷的定向LRP分组，并且被用于所选择的TX天线方向的RX波束成形。这个附加前同步码包括两个分段2502、2504(1152个采样)。这两个字段包括码片速率为156.75MHz的BPSK码片序列(每个码片等于2个采样)，其中所述码片将被过滤，以符合91MHz的LRP传输掩模。该码片序列通过重复要指定的63分接头M序列而产生。第一个字段2502用于AGC，其长度是128个码片。第二个字段2504的长度是448个码片，并且被用于执行RX波束成形。

毫无疑问，对于本领域普通技术人员来说，在阅读了以上描述之后，针对本发明的很多变更和修改都是显而易见的，应该理解的是，所示出和描述的特定实施方式并不是限制性的。因此，针对不同实施方式细节的参考并不是要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

1.一种无线通信设备，该设备包括：

处理器；

射频(RF)发射机，该RF发射机被耦合到所述处理器并由该处理器控制以发射数据；以及

物理层电路，该物理层电路被耦合到所述RF发射机并且该物理层电路用于在数字信号与已调制模拟信号之间进行编码和解码，其中所述物理层电路包括高速率物理层电路(HRP)和低速率物理层电路(LRP)，

其中由所述低速率物理层电路(LRP)生成的低速率信道与由所述高速率物理层电路(HRP)生成的相应高速率信道共享相同频段。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述高速率物理层电路(HRP)用于产生吉比特每秒的级别的数据速率，而所述低速率物理层电路(LRP)用于产生兆比特每秒的级别的数据速率。

3.根据权利要求1所述的设备，其中由所述低速率物理层电路(LRP)生成的三个低速率信道在由所述高速率物理层电路(HRP)产生的一个高速率信道内部被分配。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述低速率信道和所述高速率信道以时分双工(TDD)方式工作。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述射频(RF)发射机包括一个用于产生中频(IF)和RF的晶振。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述晶振产生在57GHz与66GHz之间的四个信道中心。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述四个信道包括58.608GHz、60.720GHz、62.832GHz以及64.944GHz。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述高速率物理层电路(HRP)用于产生占用1.7GHz带宽的一个或多个无线信号。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述高速率物理层电路(HRP)用于产生用于所述RF发射机的定向波束成形信号。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述高速率物理层电路(HRP)与音频、视频、数据和控制消息的传输相关联。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述低速率物理层电路(LRP)用于产生占用91MHz带宽的子信道的一个或多个无线信号。

12.根据权利要求1所述的设备，其中所述低速率物理层电路(LRP)用于产生用于所述RF发射机的定向信号、全向信号或波束成形信号。

13.根据权利要求1所述的设备，其中所述低速率物理层电路(LRP)与控制消息、信标、应答以及低速数据相关联。

14.根据权利要求1所述的设备，其中所述HRP包括外码电路、外部交织器电路、内码电路、比特交织器电路、音调交织器电路以及数据扰频器电路。

15.根据权利要求1所述的设备，其中所述HRP包括外码电路、外部交织器电路、M个内码电路，

其中M大于1，并且所述外部交织器包括块交织器，所述块交织器将外码码字的连续字节映射到不同的内码，且将所述外码码字中的相同字节映射到所述内码的连续比特。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述外部交织器电路还用于将输入字节分成一组连续的M个字节，将所述M个字节输入到所述外码的连续字节中，并将所述M个字节映射到M个不同的内码。

17.根据权利要求15所述的设备，该设备还包括：

比特交织器电路，该比特交织器电路将来自同一内码的比特映射到信号星座中的相等数量的最高有效位MSB和最低有效位LSB。

18.根据权利要求1所述的设备，其中所述LRP包括导频音调电路、音调交织器电路、FEC电路以及数据扰频器电路。

19.根据权利要求1所述的设备，其中所述LRP被配置成生成LRP长全向数据分组、LRP波束成形数据分组以及LRP短定向数据分组。

20.根据权利要求19所述的设备，其中所述LRP长全向数据分组包括LRP前同步码、LRP报头、LRP有效载荷。

21.根据权利要求20所述的设备，其中所述LRP报头由咬尾卷积码来编码。

22.根据权利要求20所述的设备，其中所述LRP前同步码包括长全向LRP前同步码或短全向LRP前同步码。

23.根据权利要求22所述的设备，其中所述长全向LRP前同步码的长度为57μs。

24.根据权利要求22所述的设备，其中所述长全向LRP前同步码被配置是用于信标和用于具有盲定时同步的LRP数据分组。

25.根据权利要求22所述的设备，其中所述长全向LRP前同步码包括第一自动增益控制和信号检测分段、粗略频率偏移估计和定时恢复分段、精确频率偏移估计和定时恢复分段以及接收机波束成形分段、第二自动增益控制分段和信道估计分段。

26.根据权利要求22所述的设备，其中所述短全向LRP前同步码的长度为43μs。

27.根据权利要求22所述的设备，其中所述短全向LRP前同步码被配置为用于争用周期和用于具有定时同步的LRP数据分组。

28.根据权利要求22所述的设备，其中所述短全向LRP前同步码包括第一自动增益控制分段、第二自动增益控制分段、信号检测和定时同步分段、接收机波束成形分段、第三自动增益控制分段以及信道估计分段。

29.根据权利要求19所述的设备，其中所述LRP波束成形数据分组包括LRP波束成形前同步码、LRP波束成形报头、以及LRP波束成形有效载荷。

30.根据权利要求29所述的设备，其中所述LRP波束成形前同步码包括帧同步和自动增益控制分段以及信道估计分段。

31.根据权利要求19所述的设备，其中所述LRP短定向数据分组包括LRP短定向前同步码以及LRP短定向报头。

32.根据权利要求19所述的设备，其中所述LRP短定向数据分组包括LRP短定向前同步码、LRP短定向报头以及LRP短定向有效载荷。

33.根据权利要求31所述的设备，其中所述LRP短定向前同步码包括自动增益控制分段以及信道估计分段。

34.根据权利要求19所述的设备，其中所述LRP短定向数据分组被配置为用于HRP分组以及波束成形LRP分组的应答。

35.一种无线通信设备，该设备包括：

处理器；

射频(RF)发射机，该RF发射机具有被耦合到所述处理器并由该处理器控制的数控相控阵列天线，并且该RF发射机用于发射数据或内容；

到无线通信信道的接口，该接口被耦合到所述处理器并且该接口用于传送与所述数控相控阵列天线的使用相关的天线信息，并用于传送用来便于在另一位置接收所述数据或播放所述内容的信息；以及

物理层电路，该物理层电路被耦合到所述射频发射机和所述接口并且该物理层电路用于在数字信号与已调制模拟信号之间进行编码和解码，该物理层电路包括高速率物理层电路(HRP)和低速率物理层电路(LRP)，

其中由所述低速率物理层电路(LRP)生成的低速率信道与所述高速率物理层电路(HRP)生成的相应高速率信道共享相同频段。

36.根据权利要求35所述的设备，其中所述高速率物理层电路(HRP)用于产生吉比特每秒的级别的数据速率，而所述低速率物理层电路(LRP)用于产生兆比特每秒的级别的数据速率。

37.根据权利要求35所述的设备，其中所述低速率物理层电路(LRP)产生的三个低速率信道在由所述高速率物理层电路(HRP)产生的一个高速率信道内部被分配。

38.根据权利要求35所述的设备，其中所述高速率物理层电路(HRP)用于产生占用1.7GHz带宽的一个或多个无线信号。

39.根据权利要求35所述的设备，其中所述高速率物理层电路(HRP)用于产生用于所述RF发射机的定向波束成形信号。

40.根据权利要求35所述的设备，其中所述高速率物理层电路(HRP)与音频、视频、数据和控制消息的传输相关联。

41.根据权利要求35所述的设备，其中所述低速率物理层电路(LRP)用于产生占用91MHz带宽的子信道的一个或多个无线信号。

42.根据权利要求35所述的设备，其中所述低速率物理层电路(LRP)用于产生用于所述RF发射机的定向信号、全向信号或波束成形信号。

43.根据权利要求35所述的设备，其中所述低速率物理层电路(LRP)与控制消息、信标、应答以及低速数据相关联。

44.根据权利要求35所述的设备，其中所述HRP包括外码电路、外部交织器电路、内码电路、比特交织器电路、音调交织器电路以及数据扰频器电路。

45.根据权利要求35所述的设备，其中所述HRP包括外码电路、外部交织器电路、M个内码电路，

46.根据权利要求45所述的设备，其中所述外部交织器电路还用于将输入字节分成一组连续的M个字节，将所述M个字节输入到所述外码的连续字节中，并将所述M个字节映射到M个不同的内码。

47.根据权利要求46所述的设备，该设备还包括：

48.根据权利要求35所述的设备，其中所述LRP包括导频音调电路、音调交织器电路、FEC电路以及数据扰频器电路。

49.根据权利要求35所述的设备，其中所述LRP被配置成产生LRP长全向数据分组、LRP波束成形数据分组以及LRP短定向数据分组。

50.根据权利要求49所述的设备，其中所述LRP长全向数据分组包括LRP前同步码、LRP报头、LRP有效载荷。

51.根据权利要求50所述的设备，其中所述LRP报头由咬尾卷积码来编码。

52.根据权利要求50所述的设备，其中所述LRP前同步码包括长全向LRP前同步码或短全向LRP前同步码。

53.根据权利要求52所述的设备，其中所述长全向LRP前同步码的长度为57μs。

54.根据权利要求52所述的设备，其中所述长全向LRP前同步码被配置为用于信标和用于具有盲定时同步的LRP数据分组。

55.根据权利要求52所述的设备，其中所述长全向LRP前同步码包括第一自动增益控制和信号检测分段、粗略频率偏移估计和定时恢复分段、精确频率偏移估计和定时恢复分段以及接收机波束成形分段、第二自动增益控制分段和信道估计分段。

56.根据权利要求52所述的设备，其中所述短全向LRP前同步码的长度为43μs。

57.根据权利要求52所述的设备，其中所述短全向LRP前同步码被配置为用于争用周期和用于具有定时同步的LRP数据分组。

58.根据权利要求52所述的设备，其中所述短全向LRP前同步码包括第一自动增益控制分段、第二自动增益控制分段、信号检测和定时同步分段、接收机波束成形分段、第三自动增益控制分段以及信道估计分段。

59.根据权利要求49所述的设备，其中所述LRP波束成形数据分组包括LRP波束成形前同步码、LRP波束成形报头以及LRP波束成形有效载荷。

60.根据权利要求59所述的设备，其中所述LRP波束成形前同步码包括帧同步和自动增益控制分段以及信道估计分段。

61.根据权利要求59所述的设备，其中所述LRP短定向数据分组包括LRP短定向前同步码以及LRP短定向报头。

62.根据权利要求59所述的设备，其中所述LRP短定向数据分组包括LRP短定向前同步码、LRP短定向报头以及LRP短定向有效载荷。

63.根据权利要求61所述的设备，其中所述LRP短定向前同步码包括自动增益控制分段以及信道估计分段。

64.根据权利要求59所述的设备，其中所述LRP短定向数据分组被配置为用于HRP分组以及波束成形LRP分组的应答。

65.一种无线通信方法，该方法包括：

生成已调制模拟信号用以经由无线通信信道发送天线信息以及与内容相对应的内容保护信息，

其中生成所述已调制模拟信号还包括：

使用低速率物理层电路(LRP)来生成低速率信道；

使用高速率物理层电路(HRP)来生成高速率信道，

其中所述低速率信道与相应的高速率信道共享相同频段。

66.根据权利要求65所述的方法，该方法还包括：

在一个高速率信道内部分配三个低速率信道。

67.根据权利要求65所述的方法，其中生成所述已调制模拟信号还包括：

生成在57GHz与66GHz之间的四个信道中心，其中所述四个信道位于58.608GHz、60.720GHz、62.832GHz以及64.944GHz。

68.一种无线通信方法，该方法包括：

生成已调制模拟信号用以经由无线通信信道发送与内容相对应的内容保护信息，

其中生成所述已调制模拟信号还包括：

用占用91MHz带宽的低速率物理层电路(LRP)来生成低速率信道，

用占用1.7GHz带宽的高速率物理层电路(HRP)来生成高速率信道，

其中所述低速率信道与相应的高速率信道共享相同频段，并且以时分双工(TDD)方式操作所述低速率信道和高速率信道。

69.根据权利要求68所述的方法，其中所述已调制模拟信号可以从在57GHz与66GHz之间的四个信道中心中传送。

70.根据权利要求69所述的方法，其中所述四个信道包括58.608GHz、60.720GHz、62.832GHz以及64.944GHz。

71.根据权利要求68所述的方法，其中所述LRP包括导频音调电路、音调交织器电路、FEC电路以及数据扰频器电路。

72.根据权利要求68所述的方法，其中所述HRP包括外码电路、外部交织器电路、内码电路、比特交织器电路、音调交织器电路以及数据扰频器电路。