CN101897197A - 具有可配置天线的计算设备 - Google Patents

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Abstract

一种具有可配置天线的计算设备。该天线是通过在软件控制下操作的开关电路来配置的。天线的操作特性是基于开关电路所建立的导电段之间的连接来配置的，从而允许配置天线的标称频率、带宽、或其他特性。因为开关是软件控制的，所以可配置天线可以与软件定义无线电装置集成在一起。该无线电装置和天线可被重新配置成支持在不同的时间根据不同无线技术进行通信或根据不同的无线技术来交错分组以支持使用不同无线技术的并发会话。

Description

具有可配置天线的计算设备
背景
许多计算设备配备了允许该计算设备无线地连接到网络或其他计算设备的硬件。这样的无线硬件通常包含一个或多个无线电装置，每一个无线电装置都具有发射机、接收机、以及数据处理组件。
在一些设备中，无线硬件具有预定义配置，使得每一无线电装置支持根据诸如Wi-Fi、WiMAX、蓝牙、或HSDPA等特定无线技术的连接。例如，这样的无线电装置可以使用一个或多个预定义频率来通信并使用预定义控制消息序列来与另一设备连接或交换信息。为支持与使用不同无线技术通信的不同设备进行通信，无线硬件可包括多个无线电装置，每一个无线电装置都被配置成使用特定无线技术来通信。每一无线电装置可以耦合到其自己的天线，该天线通常被实现成其上实现该无线电装置的印刷电路板的表面上的或被嵌入在计算机的外壳内的接线天线。虽然一些无线电装置可以支持多种密切相关的无线技术，如802.11标准的各个变型，但具有预定义配置的无线电装置通常在其可以支持的无线技术方面受到限制。
在其他设备中，无线硬件是可配置的，使得用于通信的无线技术可以在软件控制下改变，从而实现有时被称为“软件定义无线电装置”的无线电装置。无线硬件适用于接收可改变无线电装置的操作参数的控制输入，如用于通信的频率或对接收到的信号执行的数据处理。通过重新配置硬件的操作参数，对一组硬件组件而言，担当用于不同无线技术的无线电装置是可能的。
发明概述
一种计算设备可配备有可在程序控制下被配置来支持更高效通信的可编程天线。该天线可以用在任何时间从可用元件集合中选择一个或多个元件的开关电路来实现。每一所选元件本身可创建天线孔径或可以是天线孔径的一段。
根据本发明的各实施例的天线可以结合可被配置成在不同的时间或同时使用在不同的频率范围上操作或具有不同带宽的不同无线技术来操作的软件定义无线电装置来使用。
在一些实施例中，软件定义无线电装置可具有带分开的控制平面和数据平面的体系结构。数据平面执行与无线通信相关联的数据处理操作。控制平面可改变数据平面的配置以改变无线电装置所操作的无线技术或在不改变无线技术的情况下调整操作参数。天线元件可以连接在数据平面中以用于发射或接收信号。控制平面可以基于无线电装置的编程来选择适当的天线配置。可以按任何所需速率作出选择，这可以像每个分组一次一样频繁，从而允许单个可配置天线支持使用具有不同标称频率或具有不同带宽的无线技术的并发通信。
以上概述是对由所附权利要求定义的本发明的非限定性的概述。
附图简述
附图不旨在按比例绘制。在附图中，各个附图中示出的每一完全相同或近乎完全相同的组件由同样的标号来表示。出于简明的目的，不是每个组件在每张附图中均被标号。在附图中：
图1是根据本发明的一实施例的包括具有软件定义无线电装置的计算设备的计算环境的略图；
图2是根据本发明的各实施例的包含软件定义无线电装置的计算设备内的各组件的框图；
图3是根据本发明的一实施例的无线技术规范库的数据结构的略图；
图4是根据本发明的一实施例的软件定义无线电装置的软件模块的略图；
图5A是根据本发明的一实施例的第一配置中合并软件定义无线电装置的计算设备的略图；
图5B是一替换配置中图5A的计算设备的略图；以及
图6是根据本发明的一实施例的可配置天线的略图；
图7是根据本发明的一替换实施例的可配置天线的略图；
图8是根据本发明的又一实施例的可配置天线的略图；
图9A和9B示意性地示出根据本发明的各实施例的在与可配置天线相关联的控制平面中使用的数据结构；以及
图10是根据本发明的各实施例的操作具有可配置天线的无线电装置的过程的流程图。
详细描述
发明人明白，在计算设备配备了可基于一个或多个控制输入来配置的天线的情况下该计算设备可更高效地进行无线通信。这样的天线对具有特定标称频率或带宽的发射或接收信号敏感。改变控制输入可改变与天线的操作相关联的标称频率、带宽、或其他参数。
可生成控制输入来对天线的配置与软件定义无线电装置的操作进行协调，并且在一些实施例中，软件定义无线电装置可以生成配置该天线的控制输入。可以生成控制输入来确保在任何给定时间天线对具有与软件定义无线电装置当时发射或接收的信号相匹配的频率和带宽的信号敏感。因此，在结合软件定义无线电装置使用可配置天线的情况下，无线通信尤其有效。
根据本发明的各实施例，实现了计算设备的具有允许在多个场景中容易地进行配置和重新配置的体系结构的软件定义无线电装置。其中可以采用这样的软件定义无线电装置的环境的示例由图1提供。
图1示出多个计算设备在其中交互的联网计算环境。这些计算设备中的一个或多个可包含根据本发明的各实施例的软件定义无线电装置。在所示示例中，如图所示，三个计算设备无线地通信：膝上型计算机110、打印机112、以及智能电话114。虽然示出了三个计算设备，但任何数量或类型的计算设备可以采用根据本发明的各实施例的软件定义无线电装置并且为简明起见示出了三个设备。
在该示例中，膝上型计算机110与接入点116无线地通信。通过接入点116，膝上型计算机110可获得对网络120和连接到网络120的一个或多个设备的访问。作为膝上型计算机110可通过网络120访问的各类型的设备的示例，图1示出了服务器150。在该示例中，服务器150可以是组策略服务器。如本领域中已知的，组策略服务器可被配置成向域加入的客户机提供管理信息。组策略服务器向网络管理员提供用于向域加入客户机提供策略信息的机制。这样的服务器可以在企业网络中使用以允许网络管理员配置或以其他方式管理网络客户机。诸如膝上型计算机110等网络客户机可以用代理来配置，该代理在连接到网络120时访问组策略服务器150来获得或更新组策略信息。
组策略服务器150可以用任何合适的方式来维护组策略信息。在图1的示例中，可以在数据库130中维护组策略信息。数据库130可以表示可由组策略服务器150访问的任何合适的计算机存储介质。在图1的示例中，数据库130可包含本领域已知的组策略信息。作为替换或补充，数据库130可包含对配置膝上型计算机110内的软件定义无线电装置有用的信息。例如，数据库130可包含在被下载到膝上型计算机110并被应用于膝上型计算机110内的软件定义无线电装置时配置该软件定义无线电装置以根据特定无线技术来通信的一个或多个无线技术规范。
例如，图1示出从数据库130通过服务器150下载到膝上型计算机110的无线技术规范132。所下载的无线技术规范132可以配置膝上型计算机110内的软件定义无线电装置以根据任何合适的无线技术来通信。下载到膝上型计算机110的无线技术规范可被串行或并行地应用于软件定义无线电装置以改变膝上型计算机110内的软件定义无线电装置的功能，来在不同的时刻支持不同的无线技术或同时支持多种无线技术。
例如，在图1中，膝上型计算机110与接入点116无线地通信。与基础结构网络的接入点的这一通信通常使用根据802.11协议的无线技术来执行。然而，膝上型计算机110的用户可能希望访问未连接到基础结构网络120的设备，如打印机112。打印机112可能不支持根据与接入点116相同的无线技术的通信。通常，诸如打印机112等设备被配置成使用自组织(ad hoc)网络来通信并可以使用诸如蓝牙等无线技术。因此，可将无线技术规范132应用于膝上型计算机110内的软件定义无线电装置以将该无线电装置配置成使用与用于通过接入点116通信的无线技术所不同的无线技术来与打印机112另外地进行通信。
打印机112也可包括可被类似地配置成与膝上型计算机110通信的软件定义无线电装置。但是，具有软件定义无线电装置的设备不必只与具有软件定义无线电装置的其他设备进行通信，并且打印机112中的无线电装置可以用任何合适的方式来实现。
像膝上型计算机110一样，其他计算设备可包括可通过应用无线技术规范来配置的软件定义无线电装置。例如，智能电话114被示为与接入点116无线地通信。如上所述，与接入点116的通信可以根据诸如802.11协议等无线技术。智能电话114可以另选地使用不同的无线技术来与通用分组无线业务(GPRS)网络118通信。为支持图1所示的使用两种无线技术的通信，智能电话114可配备同时使用多个无线技术规范编程的软件定义无线电装置。
使用无线技术规范来编程的每一计算设备可以用任何合适的方式来获得这些无线技术规范。作为示例，图1示出无线技术规范可由计算设备通过组策略服务器150获得。更一般地，无线技术规范可在可运输计算机存储介质(如CD)上获得、从任何合适的服务器获得、或从任何其他合适的源获得。
作为这一能力所提供的灵活性的一个示例，无线设备可以通过因特网或其他公共可用网络下载无线技术规范。可通过因特网到达的服务器的运营商可以提供无线技术规范来获得费用或其他商业报酬。例如，GPRS网络118的运营商可以提供无线技术规范，从而允许计算设备访问GPRS网络118。如果对GPRS网络118的访问只提供给订阅该网络服务的用户来获得费用，则GPRS网络118的运营商通过允许更多用户访问GPRS网络118并因此订阅通过GPRS网络118提供的服务来接收商业利益。
作为另一示例，公司或其他实体可以操作网站，具有软件定义无线电装置的计算设备的用户通过该网站可购买或许可一段时间的无线技术规范，从而允许根据特定无线技术进行通信。例如，这一能力对准备旅行到外国的计算机用户而言是有用的，在该外国中广泛使用该用户的计算机未针对其进行配置的无线技术。在旅行到该外国之前，计算机用户可能希望下载无线技术规范，以使用户可以与该外国中的网络或其他设备无线地通信。在这一场景中，一公司可以提供无线技术规范来获得费用。作为替换或补充，无线技术规范可以结合对该外国中的无线网络的订阅来提供，这需要支付费用。以此方式，配备软件定义无线电装置的计算设备的用户可从他们的计算设备可在其上无线地通信的扩展地理区域极大地获益。即使在使用已下载无线技术规范访问的网络不在外国时，也可获得同一好处。因此，在本发明的各实施例中，无线技术规范可以从任何合适的服务器下载或从任何其他数据源获得，以用于与处于任何合适位置的任何合适的无线设备进行通信。
图2示出具有可使用诸如无线技术规范132(图1)等无线技术规范容易地配置的软件定义无线电装置的计算设备200的体系结构。这样的计算设备可以使用任何合适的硬件来实现。然而，在图2的示例中，计算设备200包括耦合到计算机总线260的处理器210。例如，计算机总线260可以是PCI总线。然而，可在计算设备200内使用任何合适的总线。通过计算机总线260，处理器210可以与一个或多个其他硬件组件通信。在图2的示例中，示出了无线电卡270。
处理器210可以是任何合适的一个或多个处理器并且每一个处理器可以具有一个或多个核。然而，为简单起见，示出了单个处理器210。同样，可以用任何合适的方式来封装用于实现软件定义无线电装置的硬件组件。例如，实现软件定义无线电装置的各硬件组件可以在分开的无线网络接口卡上实现或可以与计算设备200内执行其他功能的硬件组件合并。作为可能的变型的又一示例，用于实现软件定义无线电装置的硬件组件可以分布在连接到计算机总线260的多个卡上。因此，图2示出其中单个无线电卡270合并软件定义无线电装置的所有硬件组件的示例实施例，但可以采用硬件组件的任何合适的封装。
图2还示出可以在计算设备200内执行的软件组件。在所示实施例中，软件组件可以作为计算机可执行指令和配置参数来存储在与处理器210相关联的计算机存储介质中。软件组件可以用任何合适的方式来配置。在所示实施例中，软件组件包括操作系统212。操作系统212可以是本领域已知的计算机操作系统，但可以使用任何合适的操作系统。操作系统212可以提供由在计算设备200上执行的应用程序214访问的多个功能。应用程序组件214的数量和类型可取决于计算设备200的类型和功能。然而，应用程序214的各示例可包括web浏览器、电子邮件应用程序、或者可生成或消费使用软件定义无线电装置无线地发射或接收的数据的其他应用程序。
操作系统212可以提供应用程序214与软件定义无线电装置之间的接口。操作系统212还可以提供比无线电装置所提供的更高级的网络功能。例如，无线电装置可以提供OSI分层网络模型的1到3层的网络功能。操作系统212可以提供对更高网络层的功能的支持。在这一场景中，操作系统可以支持应用程序124和其他计算设备中的应用程序之间的连接。例如，应用程序通常使用TCP协议或其他基于连接的协议进行通信。操作系统212可以包含建立和维护与其他设备中的应用程序的连接的组件，但依赖于软件定义无线电装置来物理地将有关该连接的数据传达给该其他设备。
不管是否采用软件定义无线电装置，操作系统和无线电装置之间的这样的功能划分在本领域中都是已知的。因此，计算设备200内的操作系统212和软件定义无线电装置之间的通信功能的具体划分对本发明而言并不重要。
在图2的示例中，实现了软件定义无线电装置，其中软件组件被分成数据平面220和控制平面240。由应用程序214或操作系统212生成的用于无线发射的与特定无线技术相关的数据或控制消息在其应用于无线电卡270以进行发射之前穿过数据平面220。数据平面220内的组件所执行的具体处理可以由控制平面240内的组件来定义和配置。在无线电卡270上无线地接收到的与特定无线技术相关的数据或控制消息在其到操作系统212或应用程序214的途中可穿过数据平面220的各组件。在数据平面220内对接收到的数据执行的处理同样可由控制平面240内的组件来定义和配置。
在所示实施例中，无线电卡270上的硬件组件同样可以分成控制平面和数据平面。在所示实施例中，数据平面290被示为包含多个组件。无线电卡270内的硬件控制平面被实现在单个模块280中。然而，控制和数据平面中的每一个内的模块的数量和类型对本发明而言并不重要。
在所示实施例中，软件数据平面220包括分组处理和安全模块222、媒体访问控制模块(MAC)224、以及基带处理模块226。在这些模块中的每一个内执行的具体功能可取决于软件定义无线电装置的配置。然而，分组处理和安全模块222在处理要发射的数据时可以接收来自操作系统212的数据并根据该软件定义无线电装置被配置成实现的无线技术所使用的任何协议将该数据格式化成各个分组。作为形成分组的一部分，分组处理模块222可以执行分组级加密、将签名应用于分组以用于认证、或对要被无线地发射的数据执行其他安全功能。
MAC处理模块224内的各组件可以适当地执行配置软件定义无线电装置所针对的无线技术的一个或多个MAC功能。例如，MAC处理模块224内的各组件可以建立计算设备200可通过其与另一无线设备无线地通信的信道，确定何时可以通过该信道发射数据或用于通过该信道通信具体频率。
除其他功能之外，在处理要发射的数据时，MAC处理模块224内的各组件可以接收在分组处理和安全模块222内定义的分组并将每一分组转换成源位流以进行发射。
这些源位可以提供给基带处理模块226内的各组件以用于进一步处理并最终用于应用到无线电卡270上的硬件组件以进行无线发射。例如，基带处理模块226内的组件可以使用前向纠错算法来对源位进行编码。另一组件可以数字地调制经编码的位流，如通过将位的各编组映射到各个码元以供发射。可以使用的调制方案的一个示例是使用相位和幅度键控的正交幅度调制(QAM)。然而，所采用的具体调制功能可取决于软件定义无线电装置所实现的无线技术。另外，处理模块224内的各组件还使用一个或多个数字滤波算法来对已调制位流进行滤波。与基带处理模块226内的其他组件一样，各滤波组件所执行的具体功能可取决于要实现的无线技术。
为了发射数据，数据处理还可以由无线电卡270上的硬件组件来执行。因此，硬件卡270可在数据平面290内包括一个或多个硬件组件。在图2的示例中，硬件数据平面290包括卸载硬件模块292、混合电子装置模块294、以及天线和RF电子装置296。这些硬件模块中的每一个都可以使用已知数字和/或模拟电子电路组件来实现。这些硬件模块中的每一个的具体实现可取决于无线电卡270所支持的无线技术的射程。然而，作为示例，为了支持发射数据，天线和RF电子装置模块296可包含功率放大器和用于执行上变频的频率转换器。上变频器在其上操作的频率范围可取决于无线电卡270可在其上操作的频率范围。
另外，天线和RF电子装置模块296可包含耦合到功率放大器的一根或多根天线。在一些实施例中，天线是可针对不同频率的操作来配置的，其中基于软件定义无线电装置所支持的一种或多种无线技术来选择具体配置。在其他实施例中，天线和RF电子装置模块296可包含可切换地连接到模块296内的各RF电子组件的多根天线。在该实施例中，可以选择切换到RF电子装置的天线来匹配要发射的信号的频率。这些天线可被实现成本领域已知的接线天线或可用任何合适的方式来实现。在一些实施例中，天线和RF电子装置模块296内的一根或多根天线可以在无线电卡270上实现。然而，在一些实施例中，天线可以位于计算设备200内的任何合适位置。
为了处理要被发射的数据，混合电子装置模块294可包含将软件处理所生成的数据转换成供天线和RF电子装置模块296发射的模拟信号的各组件。例如，混合电子装置模块294可包含本领域已知的数模转换器。然而，可使用任何合适的组件。
卸载硬件模块292可包含可执行可以在软件数据平面220内执行的功能中的部分或全部的硬件组件。将卸载硬件模块292合并到无线电卡270提供了用于配置软件定义无线电装置来以软件或硬件执行一些功能的选项。在所示实施例中，卸载硬件模块292是无线电卡270上的可任选组件。因此，在配置软件定义无线电装置时，如果卸载硬件模块292存在并且包含用于执行被用来实现所需无线技术的功能的组件，则卸载硬件模块292内的一组件可被配置成执行该功能。或者，如果卸载硬件模块292不存在或不包括用于实现作为所需无线技术的一部分的功能的组件，则该功能可以在软件数据平面220中实现。
不论软件数据平面220和硬件数据平面290中的每一模块内的各具体组件如何，这些组件的集合实现被用来根据特定无线技术发射数据的功能。软件数据平面220和硬件数据平面290中的各组件还共同实现用于根据指定无线技术接收数据的功能。因此，天线和RF电子装置模块296可包含用于接收传达该数据的无线信号的一根或多根天线。在一些情况下，可以使用相同的组件来进行数据的发射和接收。例如，天线和RF电子装置模块296内的天线可被用于数据的发射和接收两者。在其他情况下，可以包括分开的组件来用于处理发射和接收到的数据。除用于发射数据的功率放大器和上变频器之外，天线和RF电子装置模块296可包括用于处理接收到的数据的低噪声放大器和下变频器。混合电子装置模块294可包括用于将接收到的模拟信号转换成数字信号以供进一步处理的模数转换器。类似地，作为对所发射的数据执行功能的各组件的替换或补充，卸载硬件模块292可包括用于对接收到的数据执行功能的各组件。
软件数据平面220内的各模块同样可包含用于处理接收到的数据的组件。例如，基带处理模块226可包括用于操作接收到的数据的滤波器，其可以与用于操作所发射的数据的滤波器相同或不同。基带处理模块226内的其他组件可以解调接收到的信号或解码已解调的信号。在一些实施例中，对于接收到的信号的解调和解码操作是对所发射的数据执行的纠错和调制功能的逆。然而，在每一模块内执行的具体功能可以根据要实现的特定无线技术来配置。
在所示实施例中，在基带处理模块226内处理之后，接收到的信号可被提供给MAC处理模块224内的各组件以供进一步处理。这些组件可将基带处理模块226输出的位流形成各分组或以其他方式处理接收到的数据。另外，MAC处理模块224内的各组件可以根据适用于软件定义无线电装置所实现的无线技术的协议来在接收时确认分组或以其他方式执行用于维持通信的功能。
分组处理和安全模块222内的各组件也可以对接收到的数据执行功能。这些组件可以提供可作为应用于所发射的数据的功能的逆的解密或认证功能。另外，在通知操作系统212已接收到各分组之前，分组处理和安全模块222内的各组件可以对各分组进行编组或以其他方式处理它们。处理以将各分组通知给操作系统212是本领域已知的，但可以使用任何合适的机制并且与软件定义无线电装置的其他功能一样，在一些实施例中是可配置的。
为实现一种或多种所需无线技术的软件定义无线电装置，可以配置软件数据平面220和硬件数据平面290中的硬件和软件模块中的一个或多个。在所示实施例中，软件数据平面220内的各组件可由控制平面240内的各组件来配置。在所示实施例中，软件控制平面240包括提供到软件数据平面220内的各可配置组件中的每一个的接口的无线电配置和控制模块244。
无线电配置和控制模块244与软件数据平面220内的可配置组件进行交互的具体机制对本发明而言并不重要并且可以使用任何合适的机制。然而，在所示实施例中，模块222、224和226中的每一个分别包括定义的编程接口2281、2282、以及2283。接口2281、2282、以及2283中的每一个可以是所发布的或以其他方式使其为希望开发在软件定义无线电装置中使用的软件组件的各方所知晓的形式。以此方式，不论数据平面220内包括哪些组件，无线电配置和控制模块244都可以与这些组件进行接口。
虽然接口的具体格式对本发明而言并不重要，但在所示实施例中，接口2281、2282、以及2283允许双向信息交换，从而允许状态和控制信息穿过该接口。软件数据平面220中的每一组件可以通过诸如2281、2282、以及2283等接口提供状态信息，从而定义其操作状态以及其操作能力。例如，分组处理和安全模块222内的各组件可以通过接口2281向无线电配置和控制模块244传达它们可以支持的特定安全功能。接口2281还可允许无线电配置和控制模块244控制应当对要发射的分组或对接收到的分组执行这些功能中的哪一些。类似地，接口2282可允许MAC处理模块224内的各组件标识它们可以执行的功能并允许无线电配置和控制模块244配置这些组件来执行在实现所需无线技术时使用的功能。类似的双向信息交换可以通过接口2283发生，从而允许无线电配置和控制模块244确定基带处理模块226内的各组件所支持的功能并指定这些组件的配置。
在图2中所示的实施例中，无线电配置和控制模块244还接口到无线电卡270上的硬件组件。在所示实施例中，硬件配置和控制模块280用作无线电配置和控制模块244与硬件数据平面290内的各硬件组件之间的接口。无线电配置和控制模块244与硬件配置和控制模块280之间的接口的具体形式对本发明而言并不重要。然而，在所示示例中，使得实现无线电卡270的一方知道接口的形式并且在标准计算机总线上实现该形式。以此方式，可以使用来自任何合适的来源的、选择使用总线260的格式来实现到无线电配置和控制模块244的接口的无线电卡270来构造计算设备200。
可以使用任何合适的硬件组件来实现硬件配置和控制模块280。例如，硬件配置和控制模块280可被实现成安装到无线电卡270的门阵列芯片。然而，无线电卡270可以使用一个或多个专用集成电路(ASIC)来实现，并且硬件配置和控制模块280可被实现成这样的ASIC的一个或多个部分。
不论硬件配置和控制模块280的具体实现如何，在所示实施例中，模块280提供到硬件数据平面290中的硬件组件的接口，该接口可被用来配置这些组件或者获得关于这些组件的能力或其他状态信息。例如，硬件配置和控制模块280可以将各值写到与硬件模块292、294、或296相关联的控制寄存器。相反，硬件配置和控制模块280可以从这些模块读状态寄存器。不论硬件配置和控制模块280与硬件数据平面290内的硬件组件之间的具体接口机制如何，硬件配置和控制模块280可以向无线电配置和控制模块244提供从硬件组件获得的配置和状态数据并可将配置应用到无线电配置和控制模块244所指定的硬件组件。
当在无线电配置和控制模块244与硬件数据平面290内的硬件组件之间传递控制和状态信息时，硬件配置和控制模块280可以转换或以其他方式处理该信息。作为一个示例，混合电子装置模块294可以接收指定对携带所发射的数据的信号执行的上变频的量的特定数字码作为配置输入。无线电配置和控制模块244能以与混合电子装置模块294接收到的格式所不同的格式来指定上变频。在该场景中，硬件配置和控制模块280可被配置成以无线电配置和控制模块244所生成的格式接收混合电子装置模块294的所需操作参数并将其转换成可由混合电子装置模块294应用来达到上变频的所需量的格式。
硬件数据平面290和软件数据平面220内的每一组件被配置成执行的具体功能可取决于软件定义无线电装置的总体配置。在所示实施例中，该配置由无线电装置要实现的无线技术和(在无线技术具有可变的操作参数的情况下)在任何给定时间针对实现所选择的具体操作参数两者来驱动。例如，支持Wi-Fi的无线电装置可以与支持诸如Wi-MAX等不同技术的无线电装置不同地配置。另外，诸如Wi-Fi等一些无线技术支持不同的数据率或具有在使用时可以变化的其他参数。取决于针对Wi-Fi通信所要支持的数据率或其他参数的值，实现软件定义无线电装置的组件中的一个或多个可被不同地配置。
控制平面240可包含用于基于所需无线技术和该无线技术在任何时间的参数来确定软件定义无线电装置的具体配置的一个或多个组件。在图2的所示的实施例中，配置逻辑模块242执行该功能。配置逻辑模块242的具体实现对本发明而言并不重要。作为示例，配置逻辑模块242可被实现成规则引擎，其应用一组规则以基于从用户或计算设备200内的其他组件接收到的一个或多个输入和关于操作条件的信息来确定软件数据平面220和硬件数据平面290中的每一组件在任何给定时间的具体配置。然而，配置逻辑模块242的具体实现对本发明而言并不重要，并且可以使用任何合适的实现。
不论配置逻辑模块242的具体实现如何，模块242可以接收用于确定软件定义无线电装置的硬件和软件组件在任何给定时间的所需配置的一个或多个类型的输入。在图2的实施例中，从认知模块252、卸载引擎246、以及配置文件(profile)管理器248向配置逻辑模块242提供输入。
在所示实施例中，配置文件管理器模块248向配置逻辑模块242提供软件定义无线电装置要实现的无线技术的规范。该规范可定义由软件数据平面220和硬件数据平面290内的各组件共同实现的功能。这些功能可以按任何合适的方式来指定。例如，这些功能可以通过指示软件数据平面220和硬件数据平面290内的一个或多个组件的操作参数来指定。作为替换或补充，该规范可包括可作为组件添加到软件数据平面220内的一个或多个模块的可执行码。配置文件管理器模块248可以用任何合适的方式获得无线技术的规范。在所示实施例中，控制平面240包括包含一个或多个无线技术规范的配置文件存储250。配置文件存储250可以在与计算设备200相关联的计算机存储介质中实现。如结合图1所述，可以通过网络从服务器或其他合适的源下载诸如规范132(图1)等无线技术规范。然而，配置文件存储250中的无线技术规范的源和配置文件存储250的具体实现对本发明而言并不重要，并且可以使用任何合适的机制来获得无线技术规范并选择一个或多个规范来在任何给定时间使用。
除向配置逻辑模块242提供无线技术规范之外，配置文件管理器模块248可以向配置逻辑模块242提供指示软件定义无线电装置在任何时间要实现的无线技术的输入。配置文件管理器模块248可以基于从一个或多个源接收到的输入来提供要实现的无线技术的指示。例如，配置文件管理器模块248可包括用户界面，从而允许用户选择软件定义无线电装置要实现的无线技术。作为替换或补充，可以从操作系统212、应用程序214、计算机200上的从组策略服务器或任何其他合适的源下载的组策略存储来接收类似输入。
配置逻辑模块242还可以从卸载引擎模块246接收关于软件数据平面220和硬件数据平面290内的各组件的所需配置的输入。如图2所示，无线电卡270可包括卸载硬件模块292。在存在时，卸载硬件模块292可以执行还可由软件数据平面220内的软件组件执行的功能。卸载引擎模块246接收并分析卸载硬件模块292输出的能力信息。使用这一能力信息，卸载引擎模块246可以分析无线技术规范来确定实现该无线技术规范所需的功能中的某一个是否可以在卸载硬件模块292中执行。如果卸载硬件模块292支持所需功能的某一个，则卸载引擎模块246可以向配置逻辑模块242提供某些功能可被分配给卸载硬件模块292的指示。作为响应，配置逻辑模块242可以生成适当的配置命令，使得这些功能由卸载硬件模块292内的组件来实现。
在一些实施例中，卸载引擎模块246可以在向配置逻辑模块242指示硬件组件可用于执行某些数据处理功能之前执行附加处理。例如，计算系统200内的硬件在一个或多个方面受到限制，并且在一些情况下，即使卸载硬件模块292包含可执行数据处理功能的组件，计算系统200的总体操作也可以通过配置软件组件执行相同的功能来优化。
卸载引擎模块246可以用任何合适的方式来实现。例如，卸载引擎模块246可以使用基于规则的技术来实现。
另外，配置逻辑模块242可以从配置逻辑模块242可以在配置软件定义无线电装置的硬件和/或软件组件时使用的认知模块252接收输入。在所示实施例中，认知模块252接收关于实现软件定义无线电装置的硬件和/或软件组件的操作的状态信息。基于该状态信息，认知模块252可以执行处理来识别出需要在软件定义无线电装置的配置中进行适应。在一些实施例中，该适应可涉及修改无线技术内的操作参数。
例如，许多无线技术支持在多个频率的操作。这些组件中的一个或多个所输出的状态信息可以允许认知模块252标识应当使用不同的信道。例如，天线和RF电子装置模块296内的组件所输出的接收信号可以指示一些频率较少使用或比软件定义无线电装置当前正在使用的频率具有较少干扰。在该场景中，认知模块252可以向配置逻辑模块242报告不同的频率将提供更可靠的通信并且配置逻辑模块242可以向软件定义无线电装置中的一个或多个硬件或软件组件生成配置命令以改变频率。
作为替换或补充，认知模块252可以标识需要无线技术内的其他适应的条件。例如，认知模块252可以标识更低或更高发射功率级是合乎需要的。作为响应，配置逻辑模块242可以生成配置天线和RF电子装置模块296内的功率放大器的命令以在不同的功率级发射。
更一般地，认知模块252可以从软件数据平面220或硬件数据平面290内的任何组件收集状态信息并对该状态信息执行处理以标识保证适应的正在进行的通信的条件。在许多情况下，状态信息将涉及通信，如测量到的误码或要发射的数据量。然而，认知模块252所使用的状态信息不必做此限制。状态信息可包括电池寿命或关于计算设备200的其他信息或在选择或设置无线技术的参数时有用的任何其他可用信息。
适应可通过配置逻辑模块242发出重新配置软件数据平面220或硬件数据平面290中的一个或多个组件以在不改变软件定义无线电装置所实现的无线技术的情况下引起该适应的命令来实现。
认知模块252不限于标识同一无线技术内的适应。在一些实施例中，认知模块252可被配置成识别更高效通信可以通过使用不同的无线技术进行通信来实现。在这样的实施例中，配置逻辑模块242可以从配置文件管理器模块248获得不同无线技术的规范。配置逻辑模块242随后可生成重新配置软件定义无线电装置来使用不同的无线技术进行通信的配置命令。以此方式，计算设备200可被灵活地控制以通过在一种无线技术内或跨各种无线技术进行适应来实现高效通信。
如果需要对不同的无线技术进行适应，则配置文件管理器248可以从配置文件存储250获得无线技术规范并将该规范提供给配置逻辑242。可以用任何方式将规范存储在配置文件存储250中。作为一个示例，图3示出配置文件存储250的可能实现。
如图3所示，配置文件存储250可以在任何合适的计算机存储介质中实现。例如，定义一个或多个规范的数据可以记录在计算机存储介质300上。在所示示例中，示出了记录3101、3102…310N，每一个记录都存储定义无线技术的规范的信息。
在记录3101…310N的每一个内存储定义无线技术的信息的具体格式对本发明而言并不重要。然而，示出了记录310N的示例性结构。在图3的示例中，记录310N包含多个字段，每一字段定义在配置软件定义无线电装置时使用的信息。在该示例中，每一记录包含两种类型的字段。字段320所表示的一种类型的字段包含标识可执行码的信息。在字段320中标识的可执行码可以是软件数据平面220(图2)内的模块中的任一个的一个或多个组件。可以用任何合适的方式在字段320中标识可执行码。例如，计算机可执行指令可以存储为记录310N的一部分。作为另一示例，字段320可包括存储在计算设备200(图2)内的其他位置的可执行组件的列表。作为可能实现的又一示例，字段320可以存储到计算设备200外部的从中可以获得可执行组件的存储位置的一个或多个链接。
另外，记录310N被示为包含存储用于配置硬件数据平面290或软件数据平面220(图2)中的硬件或软件组件的参数的多个字段，由字段3221…322M表示。字段3221…322M中的信息可以用任何合适的形式来存储，这可取决于字段3221…322M中的值要被应用到的具体硬件或软件组件。
使用图3中示出的形式的无线技术规范，控制平面240内的组件可以通过提供可执行组件和/或指定这些组件的操作参数的值来配置软件定义无线电装置。图4示出通过应用图3所示的形式的一个或多个规范来配置的软件定义无线电装置内的示例模块。
图4示出软件数据平面220内的模块——MAC处理模块224——的示例。然而，在一些实施例中，软件数据平面220内的各模块中的每一个可以具有图4中概括示出的体系结构。
图4示出MAC处理模块224包括无线电配置和控制模块244或任何其他合适的组件通过其可配置该模块的接口2282。通过接口2282，可以向模块224添加可执行组件。在图4所示的操作状态中，添加了可执行组件4521、4522、4523、以及4544。
组件4521…4524中的每一个可以表示任何其他合适形式的编程对象或组件。组件4521…4524中的每一个可以执行模块224内执行的一个或多个功能。在其中模块224执行MAC处理的示例中，组件组450内的每一组件可以执行与MAC处理相关联的功能，如对控制分组作出响应或对已分段的接收分组进行编组。然而，组件组450内的组件的具体数量和功能可取决于模块224的功能和配置软件定义无线电装置所针对的一种或多种无线技术。
虽然实现组件4521…4524的具体格式对本发明而言并不重要，但该示例实施例示出这些组件中的每一个可具有相同的一般格式。在所示实施例中，组件组450内的每一组件都被实现为“插件”。在被实现成插件时，组件4521…4524中的每一个包括定义格式的一个或多个接口，从而允许计算设备200的其他组件与这些组件进行交互。以此方式，在标识了软件定义无线电装置要实现新功能时可将各组件容易地添加到组件组450。
作为一个示例，无线技术协议通常经历多次修订。对于每一修订，生成执行实现经修订的协议所必需的功能的一个或多个组件是合乎需要的。有了图4的体系结构所提供的灵活性，计算设备200可被容易地配置成根据经修改的协议来操作，即使未针对该协议来特别设计。
为支持作为插件进行操作，组件组450内的每一组件可以实现一个或多个定义接口。在所示实施例中，组件组450内的每一组件实现两个接口。取组件4521作为说明，示出了接口4601和接口4621。接口4601可以是数据接口而接口4621可以是控制接口。通过接口4601，计算设备200内的其他组件可以向组件4521提供数据以供处理。作为替换或补充，计算设备200内的其他组件可以通过接口4601获得组件4521所处理的数据。取决于组件4521的类型和性质，操作系统212、模块224内的或其他模块内的其他组件可以通过接口4601与组件4521交换数据。
组件4521还被示为包含控制接口4621。在图2的实施例中，无线电配置和控制逻辑244可以通过接口4621从组件4521接收状态信息并向组件2521提供控制信息。例如，通过接口4621，组件4521可以接收指定组件4521的操作的一个或多个方面的参数的值。作为替换或补充，组件4521可以使用接口4621来提供状态信息。
在一些实施例中，模块224内的所有功能可由组件组450内的组件来实现。然而，在一些实施例中，模块224可包括一个或多个固定组件410。固定组件410可存在于模块224中，而不论无线电装置在任何时间的具体配置如何。例如，不论配置如何，固定组件410都可以协调组件组450内的组件的操作，方便组件组450内的组件与计算设备200(图2)的其他组件之间的接口，或执行由模块224所执行的功能。
图4示出可以使用图4的组件化体系结构实现的又一特征。这些组件的部分或全部可以合并数字权限管理来控制这些组件的可使用性的一些方面。在图4的示例中，组件4523被示为包括数字权限管理，如象征性地由权限管理元素454所示。权限管理元素454可以表示应用于组件4523的密码机制，该密码机制除非是在允许条件下否则阻止组件4523的执行。允许组件4523执行的条件可按数字权限管理领域已知或任何其他合适的方式来定义。作为一个示例，这些条件可以基于时间来定义。权限管理元素454可以阻止组件4523在预定义时间之后的执行。有了这一能力，可以“租用”向软件定义无线电装置提供功能的组件。
或者，权限管理元素454可用来控制允许组件4523执行的其他条件。例如，只要计算设备200的用户维持对网络或其他服务的订阅，则可允许组件4523执行。
转向图5A，提供了可用使用根据本发明的各实施例的体系结构的软件定义无线电装置实现的功能的又一示例。图5A示出软件定义无线电装置可被配置成支持同时使用多种无线技术的通信。可以通过配置软件定义无线电装置的各模块来实现由将要实现的多种无线技术的全部共同执行的所有功能以同时支持多种无线技术。
在图5A的示例中，一个或多个应用程序5141、5142和5143生成和/或消费用于无线通信的数据。应用程序5141…5143可以通过操作系统栈512使用本领域已知的栈机制来与软件定义无线电装置进行接口。然而，在图5A的示例中，应用程序5141可以使用与5143不同的无线技术来进行通信。
操作系统栈512可以使用任何合适的接口来与软件定义无线电装置进行接口。然而，可以采用常规栈接口。因此，分组处理和安全模块222被示为具有栈接口520，其可如本领域已知的那样来实现。然而，就分组处理和安全模块222存储关于使用不同无线技术的连接的不同类型的连接信息而言，分组处理和安全模块222内可包括用于存储关于应用程序5141和5143所使用的无线技术的连接信息的两个组件。因此，图5A示出存储关于两种无线技术的连接信息的组件522A和522B。
另外，MAC处理模块224还可包含用于实现两种无线技术的组件。在该示例中，组件530A被示为实现应用程序5141所使用的无线技术，而组件530B被示为实现应用程序5143所使用的无线技术。
同样，基带处理模块226A被示为包含分别实现应用程序5141和5143所使用的无线技术的功能的组件540A和540B。
在所示实施例中，硬件550被示为与组件540A和540B接口。硬件550可包含用于支持对两种无线技术的数据同时进行处理的足够组件。可以合并多路复用组件552来提供到硬件550的接口。多路复用组件552可以根据时分多路复用方案来操作，其中在一些时间间隔中，其根据应用程序5141的无线技术传递数据并且在其他时间间隔中其传递应用程序5143所使用的无线技术的数据。在时间被多路复用时，硬件550的操作能以足够高以使得无线电装置可被认为同时支持两种无线技术的速率来在不同无线技术的数据处理之间切换。
图5B示出其中顺序地支持两种无线技术的替换操作序列。与在图5A的示例中一样，图5B示出通过操作系统栈512无线地通信的应用程序5141…5143。操作系统栈512与分组处理安全模块222B内的栈接口模块组件520进行接口。就维护与应用程序5141…5143使用无线技术同其他设备中的其他组件所形成的连接有关的信息而言，该信息可以在连接信息组件522中维护。
首先，图5B中示出的软件定义无线电装置可被配置成使用第一无线技术进行通信。为支持使用第一无线技术进行通信，MAC处理模块224B首先可以用组件530A来配置。同样，基带处理模块226B可以用组件542A来配置以支持使用第一无线技术的无线通信。
在某稍后时间，可重新配置无线电装置以根据第二无线技术来操作。可出于任何合适的原因来进行该重新配置。例如，认知模块252(图2)可能检测到干扰根据第一无线技术的通信的干扰源。作为响应，配置逻辑模块242(图2)可以重新配置软件定义无线电装置来使用第二无线技术进行通信。例如，这一重新配置可以通过用组件530B配置MAC处理模块224B并用组件542B重新配置基带处理模块226B来实现。因此，在第二时间实例，通信可以使用第二无线技术来实现。
图5B示出在从第一无线技术到第二无线技术的任何切换的情况下，数据平面220(图2)内的某些模块的操作改变。然而，分组处理和安全模块222B未被重新配置。因此，在连接信息组件522内维护的连接信息没有作为重新配置的结果被改变。因此，虽然软件定义无线电装置使用不同的无线技术进行通信，但应用程序5141…5143建立的任何连接都可被维护。
在一些情况下，重新配置软件定义无线电装置将改变该无线电装置发射或接收的信号的频率特性。在一些实施例中，混合电子装置模块294与天线和RF电子装置模块296(图2)将被实现成宽带组件。这些组件可在甚宽带宽度上传递RF信号。因此，在重新配置该无线电装置时，对混合电子装置模块294或天线和RF电子装置模块296内的组件的操作参数的改变可能是不必要的。在其他实施例中，混合电子装置模块294与天线和RF电子装置模块296内的一些或全部组件可诸如通过硬件配置和控制模块280来接收控制输入，这些控制输入允许在重新配置软件定义无线电装置来在不同的频率操作或结合具有不同频谱的RF信号操作时调整这些组件的操作特性。
天线和RF电子装置模块296内的可配置的一个组件是天线。图6示出根据本发明的可配置天线的实施例。图6中示出的可配置天线使用多个螺旋接线天线，其中每一个都可以是本领域已知的形式。在该示例中，示出了三个螺旋接线天线元件6201、6202以及6203。天线元件的数量对本发明而言并不重要，并且可以用任何合适数量的天线来实现计算设备。
此外，每一天线元件的形状对本发明而言并不重要。在该示例中，每一天线元件6201、6202、6203被实现成螺旋天线。可以使用已知技术来实现这样的天线以定位螺旋图中的导电迹线。这样的天线可以使用已知的印刷电路制造技术或以任何其他合适的方式来构造。
这些天线中的每一个可以物理地安装到计算设备的任何合适的组件。例如，可以在其上实现无线网络接口卡的印刷电路板上形成每一接线天线。作为另一示例，每一天线可被嵌入在计算设备的塑料外壳中。但是，天线的安装位置对本发明而言并不重要，并且可以使用任何合适的安装位置。
在所示示例中，每一螺旋都是使用直段形成的，使得螺旋具有大致正方形的形状。然而，可以构造其中形成接线天线的导电迹线以真正螺旋(具有弯曲迹线)来布线的各实施例。作为又一可能变型的示例，不必要将天线实现成接线天线，并且可以采用任何合适的天线形状，不管是一维、二维还是三维。
不论天线6201、6202、6203的具体形状如何，每一个天线都可通过开关610连接到天线和RF电子装置模块296内的其他组件。在该示例中，开关610连接到天线和RF电子装置模块296(图2)内的输入/输出端口612。例如，输入/输出端口612可连接到驱动信号以供传输的功率放大器的输出。作为替换或补充，输入/输出端口612可连接到接收天线之一所拾取的信号的低噪声放大器的输入。因此，在本发明的各实施例中，输入/输出端口612可以表示输入端口、输出端口、或组合输入和输出端口。在本发明的各实施例中，天线6201、6202和6203可以辐射RF信号、拾取由另一计算设备辐射的RF信号、或既辐射又拾取信号。
在图6的实施例中，天线6201、6202、6203中的每一个被示为具有不同的物理尺寸。不同的物理尺寸导致每一天线对不同频率特性的信号敏感。作为示例，天线支持的标称频率与天线孔径的大小相关。例如，许多天线对具有与天线孔径的大小大致相同的波长的频率的信号敏感。因此，对较高频率敏感的天线一般比对较低频率的信号敏感的天线更小，因为较高频率信号具有较短波长。在图6的示例中，天线6201可以连接到输入/输出端口612以发射或接收相对低频率的信号。相反，在要发射或接收相对高频率信号时，天线6203可以连接到输入/输出端口612，因为它比天线6201小。
为在任何给定时间控制天线6201、6202、或6203中的哪一个连接到输入/输出端口612，开关610具有控制输入。在此，示出了控制输入6141、6142、和6143。在这一简单的示例中，每一控制输入6141、6142、和6143分别对应于天线元件6201、6202、6203。响应于控制输入上的数字值，开关610可以完成输入/输出端口612与相应天线6201、6202、或6203之间的连接。然而，控制输入的具体编码不是对本发明的限制，并且可以使用任何合适格式的控制输入来控制在任何给定时间使用的特定天线。
图6示出其中通过在不同的时间选择使用不同的天线元件来配置天线的实施例。还可以用其他方式来配置天线。图7示出配置单个天线元件720以在不同的时间选择性地传递具有不同频率特性的信号的示例。在图7的示例中，天线元件720也是与图6的天线元件之一类似的正方形螺旋接线天线，但天线元件720的具体配置对本发明而言并不重要。在这种情况下，天线元件720被用来辐射信号。要被辐射的信号被加到输入端口712并在驱动天线元件720的输入的RF功率放大器716中放大。
在图7的实施例中，天线720的频率特性可以通过调整附连到天线元件720的可调整负载来配置。在图7的示例中，可调整负载由一组不同阻抗值的天线端接来表示。例如，天线端接可由电阻器7241、7242或7243来提供。在所示实施例中，每一可能端接通过开关晶体管耦合到天线元件720。在此，RF开关晶体管7221、7222和7223被用来在任何给定时间选择性地分别将电阻器7241、7242或7243中的一个或多个耦合到天线元件720。因为天线端接的具体值可影响该天线的频率特性，如通过改变天线的标称频率或带宽，所以将电阻器7241、7242或7243中的一个或多个连接到天线元件720可改变该天线的频率特性。
与图6的示例一样，图7的可配置天线包括多个控制输入，在此示出了控制输入7141、7142和7143。这些控制输入中的每一个可以接收分别接通或断开RF开关晶体管7221、7222或7223中的对应一个的值。在开关晶体管接通时，其相关联的负载将耦合到天线元件720，从而改变总体天线的频率特性。控制输入7141、7142和7143处的值可在软件定义无线电装置的控制平面内生成并且可以用使得天线具有在任何给定时间与要由该软件定义无线电装置辐射的信号的频率特性相匹配的频率特性的值来生成。
图8示出可配置天线的又一实施例，其也包括控制输入，该控制输入可连接到软件定义无线电装置的控制平面以确保无线电装置耦合到的天线对具有与该无线电装置要发射或接收的RF信号兼容的频率特性的信号敏感。在该示例中，如可由软件定义无线电装置的数据平面内的其他组件生成的信号耦合到输入端口812。输入端口812可耦合到驱动可配置天线的RF功率放大器816的输入。在该实施例中，可配置天线使用多个导电段8201、8202、8203和8204来实现。这些导电段由RF开关晶体管8221、8222和8223联结，并且取决于RF开关晶体管的状态，电子地连接的导电段的长度可以改变。例如，在开关晶体管8221断开时，只有导电段8201形成天线的一部分。相反，在开关晶体管8221接通时，导电段8202另外形成天线的一部分。
以类似的方式，RF开关晶体管8222的状态可以规定导电段8203是否形成天线孔径的一部分。RF开关晶体管8223同样规定导电段8204是否形成天线的一部分。
在所示实施例中，示出了四个导电段8201、8202、8203和8204以及三个开关晶体管8221、8222和8223。段和开关晶体管的具体数量只是出于说明的目的，并且可以使用任何合适的数量。然而，这一数量允许使用四个不同的长度来配置图8的天线。在一个配置中，天线只包括导电段8201。在第二配置中，天线包括导电段8201和8202。在第三配置中，天线包括导电段8201、8202和8203。在第四配置中，天线包括所有四个导电段8201、8202、8203和8204。
因为天线对其敏感的频率(不论是在接收该频率的信号的有效性方面还是在辐射该频率的信号的有效性方面)取决于天线孔径的长度，所以天线的频率特性可以通过接通或断开开关晶体管8221、8222和8223中的选择性的一些来改变。在图8的实施例中，RF开关晶体管可以由加到控制输入8141、8142和8143的信号的值来分开控制。与图6和7的可配置天线一样，控制输入8141、8142和8143处的值可由软件定义无线电装置的控制平面上的组件来施加。
配置可配置天线的控制信号的值可以用任何合适的方式来导出。然而，在一些实施例中，控制信号可以使用存储在与包含可配置天线的计算设备相关联的计算机可读介质中的映射表来导出。
图9A示出根据本发明的各实施例的可存储在与使用可配置天线的计算设备相关联的计算机可读介质910中的数据结构。如图9A中所示，数据结构920被存储在计算机可读介质910中。数据结构920包含允许配置无线电装置所针对的特定无线技术被映射到可配置天线的控制参数的信息，该映射可被定义成将天线配置成对具有要作为根据为该无线电装置指定的特定无线技术的通信的一部分来传递的频率特性的信号敏感。
在图9A的示例中，数据结构920包括多个行，如行922A和922B。这些行中的每一个在数据结构920中创建对应于一无线技术的记录。诸如922A和922B等每一行将标识特定无线技术的值映射到可将天线配置成对所标识的无线技术所使用的频率范围中的信号敏感的控制值。例如，在行922A中，字段922A1标识无线技术“Wi-Fi”。字段922A2标识可配置天线的控制参数。在图9A的示例中，字段922A2包含值“S1 S2”。该值可以将天线配置成传递具有与用于WiFi通信的频谱相匹配的频谱的信号。例如，在结合诸如图8所示的可配置天线使用时，值“S1 S2”可以指示RF开关晶体管8221和8222应被置于闭合状态，但开关晶体管8223应被置于断开状态。在这一配置中，可配置天线可对用于无线地传递Wi-Fi信号的频率范围上的RF信号敏感。
字段922A2中标识的参数的具体值可取决于字段922A1中指定的无线技术和正在使用的可配置天线的特性两者。可以使用任何合适的机制来确定字段922A2中的参数的适当的值。这些值可以根据经验来确定，或可以通过计算来确定，或以任何其他合适的方式来确定。
继续图9A的示例，数据结构920被示为具有第二行922B。这一行对应于字段922B1中标识的无线技术“WiMAX”。在这种情况下，字段922B2包含值“S1S2S3”，其可指示其中闭合三个RF开关晶体管来配置天线以传递根据WiMAX规范所使用的信号的天线配置。
配置可配置天线所针对的无线技术可以用任何合适的方式在数据结构中标识。在图9中，无线技术通过名称来标识。然而，可以使用无线技术的任何合适的标识符。如图所示，可以使用具有无线技术的名称的文本串。作为替换，数字码或其他合适的标识符可以存储在诸如数据结构920等数据结构中以指示特定无线技术。
然而，基于特定无线技术来索引存储天线配置信息的数据结构是不必要的。例如，天线配置可以结合配置文件存储250(图2)中的每一配置文件来存储。
此外，无线技术的规范与天线配置之间不必存在一对一关联。在一些实施例中，与可配置天线相关联的控制组件可以基于当时的操作条件来选择适当的天线配置。图9B示出可存储在与使用可配置天线的计算设备相关联的计算机可读介质950中的数据结构960的替换实施例。在图9B的示例中，数据结构960被示为具有多个行，每一行对应于不同的一组频率特性。为简明起见，示出了四个行962A、962B、962C和962D。然而，数据结构960内可包括任何数量的行。这些行中的每一个表示数据结构960中的将可配置天线的频率参数与控制参数相关联的记录。可以选择存储在数据结构960中的控制参数来将可配置天线配置成对具有相关联的频率特性的信号敏感。在该示例中，频率特性由标称频率和带宽表示。然而，可以使用频率特性的任何其他合适的表示。
取行962B作为说明，该行包含字段962B1和962B2，其包含定义频率特性的信息。与这些频率特性相关联的是字段962B3中的控制参数的值。字段962B3中的值可表示加到可配置天线的控制输入的值，该值将造成对具有落入字段962B1和962B2中的值所定义的频谱的一部分内的频谱的信号敏感的天线配置。
在操作中，具有可配置天线和数据结构960的计算设备中的控制组件可在任何给定时间接收标识要发射的一个或多个信号的频率特性的输入。作为响应，控制组件可以标识数据结构960中的具有最佳地匹配要被处理的信号的频率特性的频率特性的行。控制组件随后可使用与这些频率特性相关联地存储的控制参数的值来配置该可配置天线。
在一些情况下，要发射的信号将具有精确地匹配数据结构960中的条目之一的频率特性的频率特性。在其他情况下，要发射的信号可能不具有精确地匹配要被处理的信号的频率特性的频率特性。在这种情况下，可配置天线的控制组件可以采用试探法或其他适当的算法来标识数据结构960中的最佳地匹配要发射的信号的频率特性的行。作为一具体示例，要被处理的信号的标称频率可能不精确地与数据结构960中列出的任何频率相匹配。在这一场景中，控制组件可以选择数据结构960中的、频率特性定义包含要由天线传递的RF信号的频谱的最小部分频谱的行。然而，可以使用任何合适的机制来从数据结构960中为要发射或接收的每一信号选择记录。
此外，可配置天线不必被配置成传递单个信号。在一些情况下，软件定义无线电装置或其他可配置无线电装置可并发地传递与多个无线技术规范相关联的信号。软件定义无线电装置可被配置成在不同的时间根据每一无线技术规范来发射或接收信号。数据结构960适用于存储指示使用数据结构960中标识的每一天线配置的时间的信息。例如，时间字段970B可以与行962B相关联。时间字段970B可以存储指示应将字段962B3中的配置应用于可配置天线的时间的时间值。类似的，时间字段970D可用于存储指示何时应将字段962D3中的值应用于可配置天线的信息。
可以在时间字段970B和970D中存储任何合适的时间表示。例如，时间可以指示相对于共同参考时钟或其他合适的时间测量的时间。在这样的实施例中，与可配置天线相关联的控制组件可以在诸如时间字段970B和970D等时间字段中的值所指示的时间从数据结构960读取天线配置信息。
在替换实施例中，时间字段970B和970D中的值可以指示只有在当前时间可配置无线电装置才需要支持具有在时间字段970B和970D所标识的行中的特性的信号的发射或接收。
控制电路可以用任何合适的方式来使用这一信息。例如，配置电路可以使用时间信息来在逐分组的基础上、基于通过天线发射或接收的每一单独分组的频率特性来改变天线的配置。或者，控制电路可以使用这一信息来选择对可被传递的所有信号平均最高效的天线配置。例如，如果时间字段970B和970D指示在任何给定时间可配置无线电装置都可以发射具有在字段962B1和962B2中指示的特性的信号，或可另选地处理具有在字段962D1和962D2中描述的频率特性的信号，则控制电路可计算支持具有这两种频率特性的信号的天线配置。在该场景中，可以组合字段962B3和962D3中的信息来选择适当的配置。
例如，字段962B3包含值“S1 S2 S3”而字段962D3包含值“S1 S3”。与不同频率特性的信号相关联的分开的配置值可以用任何合适的方式来确定。在该示例中，如在图9B中所示，可以选择共同的一组控制参数，以使得为支持具有在行962B和962D中标识的频率特性的信号，可以应用配置“S1 S3”，因为S1和S2都出现在962B3和962D3中。或者，可以指定参数的聚集。例如，值“S1 S2 S3”可以作为控制值应用于天线，因为这一值表示字段962B3和962D3中的控制值的组合。
在其他实施例中，控制值可被排序。作为示例，值“S1 S2 S3”可以表示第二配置值而值“S1 S3”可以表示第四个值。这些值可以与它们支持的标称频率或其他频率特性成比例地排序。选择同时支持多个无线技术规范的天线配置可涉及取平均频率特性。在图9B所示的其中要同时使用第二和第四天线配置的实施例中，可配置天线并非针对第二或第四来配置，而是针对第三来配置，因为该值表示第二和第四的平均值。在该示例中，控制值S2 S3可对应于第三无线配置并可在要并发地使用第二和第四配置时被应用来控制可配置天线而不重新配置可编程天线。这样的平均配置例如具有标称频率，其是与第二和第四配置相关联的标称频率的平均值。作为替换或补充，与这样的配置相关联的带宽可涵盖存在于第二和第四配置两者中的频谱分量以及第二和第四配置的每一个的不重叠的频谱分量的一半。然而，可以使用任何合适的方式来确定天线配置，从而提供用于支持具有两个或更多个不同频率特性的信号的天线配置的平均值。
在一些实施例中，不必确定同时支持不同频率特性的信号的天线配置。例如，在图2所示的软件定义无线电装置中，该包括可配置天线的无线电装置可在逐分组的基础上被重新配置。因此，每一次发射和每一次接收都可使用针对用于无线传达分组信息的信号的频率特性来配置的天线。操作具有这样的无线电装置的计算设备的过程在图10中示出。
图10的过程在框1010开始。在框1010，接收第一分组的特性。该特性可以用任何合适的方式来接收。在图2所示的软件定义无线电装置中，配置逻辑242可以向软件定义无线电装置内的每一模块传递配置信息，包括控制天线配置的那些信息。配置逻辑242可以向硬件配置和控制模块280提供定义用于传递第一分组的信号的频率特性的信息。该特性可以用任何合适的方式来传递。例如，如图9A所示，该特性可以通过标识要用于处理该分组的无线技术来传递。图9B示出用于传递分组特性的替换方法是可能的。在图9B中，使用标称频率和带宽来定义与配置天线相关的分组特性。
不论定义分组特性的信息的形式和使用定义的特性来配置天线的计算系统内的具体组件如何，图10的过程前进至框1012。在框1012，接收分组特性的处理元件可以选择最接近的可用天线配置来支持具有在框1010接收到的特性的分组。在框1012的选择可以用任何合适的方式来进行。选择天线配置的方式的示例在以上结合图9A和9B来描述。这些示例指示天线配置可以通过直接将分组特性映射到天线配置或通过选择支持涵盖用于无线地传递该分组的RF信号的频谱或以其他方式与该频谱相关的频谱的天线特性来选择。
不论天线配置是如何选择的，该过程前进至框1014。在框1014，将所选择的配置应用于可配置天线。图6、7和8提供了可用于配置天线的机制的示例。然而，可使用任何合适的机制来配置天线。
该过程随后前进至框1016。在框1016，存储所应用的天线配置。该配置可以用任何合适的方式来存储。在图9B的示例中，可以在数据结构中记录诸如970B或970D等时间值以指示正在使用的特定天线配置。然而，存储配置的具体机制对本发明而言并不重要，并且可使用任何合适的机制。在框1018，在针对第一分组配置了天线的情况下，无线电装置发射分组。因为该分组是通过具有选择来高效地辐射具有与用于无线地传递该分组的RF信号的特性相匹配的频率特性的RF信号的配置的天线来辐射的，所以在框1018处的发射是高效的。在天线被配置成选择性地传递具有与用于无线地传递要在具有可配置天线的无线电装置处接收的分组的RF信号的频率特性相匹配的频率特性的RF信号时，可以达到类似的效率。虽然图10只示出用于发射分组的配置，但应当理解，可以执行对应的过程来在逐分组的基础上配置天线以高效地接收分组。
一旦在框1018发射了第一分组，则该过程可继续至框1020，其中进一步在框1020，可以接收又一分组的特性。在框1022，可以基于在框1020接收到的特性来选择最接近的可用天线配置。在框1020和1022的处理可以与在框1010和1012针对第一分组执行的处理相同。然而，分组处理可以由任何合适的组件以任何合适的方式来执行。
不论在框1022天线配置是如何被选择的，该过程前进至判定框1024。在判定框1024，该过程取决于在框1022选择的配置与先前存储的配置是否相同而分支。如果配置相同，则处理前进至框1030，在那里在不对天线配置进行改变的情况下发射分组。然而，如果在框1022选择的配置与先前存储的配置不同，则该过程从判定框1024分支到框1026。在框1026，基于在框1022选择的配置来重新配置天线。在框1028，存储该配置。在框1028存储的配置可替换先前存储的配置。然而，关于天线配置的信息可以用任何合适的方式来存储。
如果针对分组重新配置了天线，则该过程从框1028前进至框1030。在框1030，使用重新配置的天线发射分组。
该过程随后前进至判定框1032。在判定框1032，该过程取决于是否还剩余有分组要发射而分支。如果没有剩余分组，则该过程终止。或者，如果剩余有更多分组要发射，则该过程从判定框1032分支并循环回到框1020。在框1020，接收又一分组的特性。
该过程能以此方式迭代地进行，接收到的每一分组的频率特性用于配置天线来选择性地传递具有与用于传递该分组的频率特性相匹配的频率特性的信号。以此方式，可以在逐分组的基础上配置天线，从而允许将天线配置成高效地传递根据不同无线技术来传达信息的信号。
至此描述了本发明的至少一个实施例的若干方面，可以理解，本领域的技术人员可容易地想到各种更改、修改和改进。
这样的更改、修改和改进旨在是本发明的一部分，且旨在处于本发明的精神和范围内。因此，上述描述和附图仅用作示例。
可以用多种方式中的任一种来实现本发明的上述实施例。例如，可使用硬件、软件或其组合来实现各实施例。当使用软件实现时，该软件代码可在无论是在单个计算机中提供的还是在多个计算机之间分布的任何合适的处理器或处理器集合上执行。
此外，应当理解，计算机可以用多种形式中的任一种来具体化，如机架式计算机、台式计算机、膝上型计算机、或平板计算机。另外，计算机可以具体化在通常不被认为是计算机但具有合适的处理能力的设备中，包括个人数字助理(PDA)、智能电话、或任何其他合适的便携式或固定电子设备。
同样，计算机可以具有一个或多个输入和输出设备。这些设备主要可被用来呈现用户界面。可被用来提供用户界面的输出设备的示例包括用于可视地呈现输出的打印机或显示屏和用于可听地呈现输出的扬声器或其他声音生成设备。可被用于用户界面的输入设备的示例包括键盘和诸如鼠标、触摸板和数字化输入板等定点设备。作为另一示例，计算机可以通过语音识别或以其他可听格式来接收输入信息。
这些计算机可以通过任何合适形式的一个或多个网络来互连，包括作为局域网或广域网，如企业网络或因特网。这些网络可以基于任何合适的技术并可以根据任何合适的协议来操作，并且可以包括无线网络、有线网络或光纤网络。
而且，此处略述的各种方法或过程可被编码为可在采用各种操作系统或平台中任何一种的一个或多个处理器上执行的软件。此外，这样的软件可使用多种合适的程序设计语言和/或常规程序设计或脚本工具中的任何一种来编写，而且它们还可被编译为可执行机器语言代码或在框架或虚拟机上执行的中间代码。
就此，本发明可被具体化为用一个或多个程序编码的一个或多个计算机可读介质(例如，计算机存储器、一个或多个软盘、紧致盘、光盘、磁带、闪存、现场可编程门阵列或其它半导体器件中的电路配置、或其他计算机存储介质)，当这些程序在一个或多个计算机或其他处理器上执行时，它们执行实现本发明的上述各个实施例的方法。这一个或多个计算机可读介质可以是便携的，使得其上存储的一个或多个程序可被加载到一个或多个不同的计算机或其他处理器上以便实现本发明上述的各个方面。
此处以一般的意义使用术语“程序”或“软件”来指可被用来对计算机或其他处理器编程以实现本发明上述的各个方面的任何类型的计算机代码或计算机可执行指令集。另外，应当理解，根据本实施例的一个方面，当被执行时实现本发明的方法的一个或多个计算机程序不必驻留在单个计算机或处理器上，而是可以按模块化的方式分布在多个不同的计算机或处理器之间以实现本发明的各方面。
计算机可执行指令可以具有可由一个或多个计算机或其他设备执行的各种形式，诸如程序模块。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常，在各实施例中，程序模块的功能可以视需要组合或分散。
而且，数据结构能以任何合适的形式存储在计算机可读介质上。为简化说明，数据结构可被示为具有通过该数据结构中的位置而相关的字段。这些关系可以通过对各字段的存储分配传达各字段之间的关系的计算机可读介质中的位置来得到。然而，可以使用任何合适的机制来在数据结构的各字段中的信息之间建立关系，包括通过使用指针、标签、或在数据元素之间建立关系的其他机制。
本发明的各个方面可单独、组合或以未在前述实施例中具体讨论的各种安排来使用，从而并不将其应用限于前述描述中所述或附图中所示的组件的细节和安排。例如，可使用任何方式将一个实施例中描述的各方面与其他实施例中描述的各方面组合。
同样，本发明可被具体化为方法，其示例已经提供。作为该方法的一部分所执行的动作可以按任何合适的方式来排序。因此，可以构建各个实施例，其中各动作以与所示的次序所不同的次序执行，不同的次序可包括同时执行某些动作，即使这些动作在各说明性实施例中被示为顺序动作。
在权利要求书中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等序数词来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素较之另一个权利要求元素的优先级、先后次序或顺序、或者方法的各动作执行的时间顺序，而仅用作将具有某一名字的一个权利要求元素与(若不是使用序数词则)具有同一名字的另一元素区分开的标签以区分各权利要求元素。
同样，此处所使用的短语和术语是出于描述的目的而不应被认为是限制。此处对“包括”、“包含”、或“具有”、“含有”、“涉及”及其变型的使用旨在包括其后所列的项目及其等效物以及其他项目。

Claims (20)

1.一种计算设备(200)，包括：
具有发射和/或接收端口(612)的无线电装置，所述发射和/或接收端口适用于并被配置成传递电磁信号来用于无线通信；
多个天线元件(6201、6202、6203、8201…8204)；以及
耦合到所述发射和/或接收端口和所述多个天线元件中的每一个的开关电路(610、8221…8223)，所述开关电路具有控制输入(6141…6143、8141…8143)且适用于并被配置成响应于所述控制输入处的值来选择性地将所述发射和/或接收端口耦合到所述多个天线元件中的一个或多个。
2.如权利要求1所述的计算设备，其特征在于，所述多个天线元件包括多个接线天线(6201…6203)，所述多个接线天线包括不同物理尺寸的多个接线天线。
3.如权利要求2所述的计算设备，其特征在于，所述开关电路适用于每次将所述多个接线天线中的一个接线天线耦合到所述发射和/或接收端口。
4.如权利要求1所述的计算设备，其特征在于，所述多个天线元件包括多个导电段(8201…8204)，并且所述开关电路(8141…8143)适用于每次将所述多个导电段的多个不同的子集耦合到所述发射和/或接收端口。
5.如权利要求4所述的计算设备，其特征在于，所述开关电路包括多个RF晶体管(8141...8143)，每一RF晶体管连接所述多个导电段中的至少两个。
6.如权利要求1所述的计算设备，其特征在于，所述多个天线元件包括天线上的可变负载，并且所述开关电路适用于并被配置成响应于在所述控制输入处的值来改变所述负载的阻抗。
7.如权利要求1所述的计算设备，其特征在于，所述无线电装置包括软件定义无线电装置，并且所述软件定义无线电装置生成所述控制输入处的值。
8.一种操作具有可配置天线和可配置无线电装置的计算设备的方法，所述方法包括：
使用具有标称频率和围绕该标称频率的带宽的频谱来配置所述无线电装置以根据一无线技术操作(图5B)；以及
配置所述天线(1014、1026)来选择性地发射和/或接收具有所述标称频率和所述带宽的信号。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
接收所述无线技术的标识(1010、1020)；以及
将所标识的无线技术映射到一个或多个天线控制值(920、1012、1022)，其中配置所述天线包括应用所述天线控制值。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括重新配置所述无线电装置和所述天线来根据第二无线技术操作(1026)。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述重新配置在使用所述第一无线技术的通信会话和使用所述第二无线技术的通信会话期间发生。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述重新配置在逐分组的基础上发生。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述重新配置包括从所述计算设备上的数据结构(960)检索与所述第二无线技术相关联的天线控制参数。
14.一种计算设备，包括：
具有适用于传递信号的输入/输出端口(612)的可配置天线；
其上存储有数据结构的计算机存储介质(910、950)，包括：
多个记录(922A、922B、962A…962D)，每一记录包括：
包含表示所述信号的参数的数据的第一字段(922A1、922B1、962A1…962D1、962A2…962D2)；以及
包含表示所述天线的配置的数据的第二字段(922A2、922B2、962A2…962D2、962A3…962D3)。
15.如权利要求14所述的计算设备，其特征在于，所述第一字段(922A1、922B1)中包含的数据包括一无线技术的标识符，所述信号要根据该无线技术而生成。
16.如权利要求14所述的计算设备，其特征在于，所述第一字段(962A1…962D1、962A2…962D2)中包含的数据包括所述信号的频率参数。
17.如权利要求16所述的计算设备，其特征在于，所述频率参数包括标称频率和围绕该标称频率的带宽。
18.如权利要求14所述的计算设备，其特征在于，所述计算机存储介质还包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于以下动作：
接收所述信号的规范(1010)；
从所述数据结构中选择与所述规范相对应的记录(1012)；以及
将从所选记录的第二字段中的数据导出的控制信号应用于所述可配置天线(1014)。
19.如权利要求18所述的计算设备，其特征在于：
接收所述信号的规范包括接收第一规范和第二规范；以及
从所述数据结构选择记录包括选择第一记录和第二记录。
20.如权利要求19所述的计算设备，其特征在于，所述计算机可执行指令在被执行时还用于以下动作：
通过组合来自所述第一记录和所述第二记录的第二字段的数据来导出所述控制信号(1012、1022)。
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