CN109075810B - 无线虚拟现实(vr)设备以及形成无线vr设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本主题涉及无线VR设备。在本主题的示例实施方式中描述了无线VR设备。在示例中，无线VR设备包括被设置在无线VR设备的头带上以进行无线通信的第一阵列天线。该无线VR设备还包括被设置在无线VR设备的显示单元上以与对接站进行无线通信的第二阵列天线。在示例实施方式中，第一阵列天线和第二阵列天线具有全向辐射模式。

Description

无线虚拟现实(VR)设备以及形成无线VR设备的方法
背景技术
虚拟现实(VR)设备通过在VR设备的显示器上以三维(3D)仿真的形式复制真实环境来为用户提供沉浸式虚拟体验。通常，为了向用户提供虚拟现实体验，VR设备被提供为可佩戴式耳机并且包括具有显示单元的头带。围绕用户的头部佩戴头带，使得显示单元覆盖眼部并且搁置在用户的脸部上。显示单元包括各种组件，诸如显示器、头部运动跟踪传感器、游戏控制器、控制按钮和眼部跟踪传感器。VR设备通常经由电缆连接到诸如计算系统、游戏站和智能电话等对接站，其中多媒体内容通过该电缆流式传输(stream)到VR设备。
附图说明
以下详细描述参考附图，在附图中：
图1示出了根据本主题的示例实施方式的实现无线虚拟现实(VR)设备的通信环境；
图2示出了根据本主题的示例实施方式的无线VR设备的辐射模式；以及
图3是根据本主题的示例实施方式的形成无线VR设备的方法。
具体实施方式
本主题涉及无线虚拟现实(VR)设备。所描述的技术允许VR设备在所有方向上无线地交换数据，从而允许VR设备与对接站之间的全向通信。虽然已经参考VR设备描述了本主题的技术，但是应当注意，这些技术也可以在诸如增强现实设备等其他通信设备中实现。
通常，VR设备通过诸如通用串行总线(USB)电缆和高清多媒体接口(HDMI)电缆等有线连接与对接站进行通信。在VR设备与对接站之间交换的数据主要包括多媒体内容，该多媒体内容在VR设备的显示器上连续地呈现，以便进行无缝式虚拟用户体验。然而，有线连接的使用限制了通信范围，并且还限制了用户在连接到对接站时自由移动的能力。
一些VR设备实现天线以便在VR设备与对接站之间无线地交换数据。然而，这种天线的设计和放置提供有限的覆盖范围和用于通信的窄孔径。定向覆盖范围和有限的孔径影响VR设备与对接站之间的数据交换速率。以降低的速率交换多媒体内容导致延迟和中断多媒体内容的呈现，从而减少了用户的虚拟体验。此外，天线的有限的覆盖范围限制了用户对涉及VR设备的移动和用户的改变或取向的交互式多媒体内容的使用。
根据本主题的示例实施方式，描述了用于实现VR设备与对接站之间的无线通信的技术。所描述的技术允许在所有方向上以高数据交换速率在VR设备与对接站之间进行通信。此外，所描述的技术允许在VR设备与对接站之间无延迟地交换多媒体内容，从而允许无中断地呈现多媒体内容。此外，所描述的技术还通过确保天线在VR设备的所有方向上的覆盖范来允许用户使用交互式多媒体内容。
在本主题的示例实施方式中，描述了无线VR设备。无线VR设备可以包括头带和耦接到头带的显示单元。显示单元可以包括不同的组件，诸如显示器、控制按钮和各种传感器。在实施方式中，无线VR设备可以包括设置在头带上的第一阵列天线和设置在无线VR设备的显示单元上的第二阵列天线。第一阵列天线可以是被布置为形成阵列天线的多个天线的组合。类似地，第二阵列天线也可以包括被布置为形成阵列天线的多个天线。此外，第一阵列天线和第二阵列天线可以具有全向辐射模式。
在本主题的示例实施方式中，第一阵列天线的辐射平面与第二阵列天线的辐射平面成预定角度。也就是说，第一阵列天线和第二阵列天线被布置成使得第一阵列天线的辐射平面和第二阵列天线的辐射平面彼此成预定角度。应注意，每个阵列天线包括取决于天线的布置和结构的辐射平面。因此，第一阵列天线和第二阵列天线具有成预定角度的辐射平面，并且可以具有全向辐射模式。
此外，无线VR设备还可以包括感测单元，用于确定对接站相对于无线VR设备的相对位置。对接站的相对位置的确定可以允许感测单元调节第一阵列天线和第二阵列天线的辐射，以便进行波束成形(beamforming)和无线VR设备与对接站之间的定向数据交换。例如，感测单元可以确定对接站位于与无线VR设备的显示单元相对的位置。基于这样的确定，感测单元可以调节诸如第一阵列天线和第二阵列天线等阵列天线的辐射模式，以形成与无线VR设备的显示单元相对的波束。
此外，基于无线千兆联盟(WiGig)通信协议，第一阵列天线和第二阵列天线可以在大约60千兆赫兹(GHz)下操作。60GHz的数据通信可以允许在无线VR设备与对接站之间高效且及时地传输多媒体内容。在本主题的示例实施方式中，第一阵列天线和第二阵列天线可以被印刷到柔性电路板上以牢固片上天线。在无线VR设备被用户使用时，柔性电路板允许对第一阵列天线和第二阵列天线进行折叠和弯曲。
因此，在VR设备上使用多个阵列天线、在大约60GHz下操作以及通过波束成形来交换数据允许无线VR设备与对接站之间的高效数据传输。此外，用于印刷第一阵列天线和第二阵列天线的柔性电路板的使用允许将天线放置在无线VR设备的头带上，从而提供全向覆盖。
参考图1、图2和图3进一步描述上述技术。应当注意，说明书和附图仅仅示出了本主题的原理以及本文所描述的示例，并且不应该被解释为对本主题的限制。因此要理解，尽管没有在本文明确地描述或示出，但是可以设想体现了本主题的原理的各种布置。此外，在本文中阐述本主题的原理、方面和实施方式的所有陈述及其具体示例旨在涵盖其等同物。
图1示出了根据本主题的示例实施方式的通信环境100。通信环境100包括与对接站104通信的无线VR设备102。无线VR设备102可以是包含多个天线的VR设备，该多个天线可以允许VR设备与对接站104无线地通信。此外，无线VR设备102可以包括头带108和显示单元110。头带108可以耦接到无线VR设备102的显示单元110，使得头带108在被捆绑到用户头部时可以支撑显示单元110。
对接站104可以包括能够将数据无线地流式传输到无线VR设备102的任何计算设备，诸如台式计算机、手持式计算设备、膝上型计算机、便携式计算机、网络计算机或无线手持式设备(诸如移动电话、个人数字助理(PDA)、智能电话、台式移动设备，以及多媒体功能的电话)。
对接站104可以连接到通信网络(未示出)，该通信网络可以是无线网络或有线网络或它们的组合。通信网络可以是彼此互连并且用作单个大型网络(例如互联网或内联网)的各个网络的集合。可以将几个或全部通信网络实现为不同类型的网络中的一种，诸如局域网(LAN)、广域网(WAN)、无线局域网(WLAN)等。此外，通信网络可以是用于彼此通信的专用网络或共享网络，该共享网络表示使用各种协议(例如，超文本传输协议(HTTP)、传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)和无线应用协议(WAP))的不同类型的网络的关联性。
在本主题的示例实施方式中，无线VR设备102可以包括用于与对接站104进行无线通信的多个天线。在示例实施方式中，无线VR设备102可以实现第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-1。第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2可以设置在无线VR设备102上，使得天线形成全向辐射模式。例如，第一阵列天线106-1可以设置在无线VR设备102的头带108上，而第二阵列天线106-2可以设置在无线VR设备102的显示单元110上。此外，第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2可以在不同的通信频率(诸如60GHz)下操作。
设置在无线VR设备102的头带108上的第一阵列天线106-1可以印刷在柔性电路板(FCB)上。FCB可以为第一阵列天线106-1提供灵活性，使得头带108的形状的任何变化不会损坏第一阵列天线106-1。在示例中，第一阵列天线106-1可以实现为片上天线并且设置在无线VR设备102的头带108内。类似地，设置在无线VR设备102的显示单元110上的第二阵列天线106-2也可以被印刷到FCB上。此外，第二阵列天线106-2也可以被实现为设置在显示单元110内的片上天线。
在本主题的示例实施方式中，第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2可以包括被布置在一起以形成阵列天线的多个天线。为了便于说明，阵列天线内的天线被称为阵列天线的元件。应注意，阵列天线的元件通常近似地由“电磁波的波长除以2”或“λ/2”分开。换句话说，天线元件相互分开λ/2以得到最佳阵列天线性能。在本主题的示例实施方式中，第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2的元件分开至少“λ/2”的距离。
例如，如果第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2基于WiGig通信协议在60GHz下通信，则波长“λ”可以转换为5毫米(mms)。因此，可以在第一阵列天线106-1的元件和第二阵列天线106-2的元件之间保持2.5毫米的间隔。应当注意，包括在第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2内的元件的数量可以基于可用的实现区域。
在示例实施方式中，第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2可以各自包括5个元件以便与对接站104进行无线通信。在另一示例中，第一阵列天线106-1可以包括10个元件，而第二阵列天线106-2可以包括8个元件，以便与对接站104进行无线通信。因此，应注意，第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2可以利用不同数量的元件来与对接站104进行无线通信。
如前所述，无线VR设备102可以实现多个阵列天线。虽然已经参考图1描述了第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2的实现，但是应当注意，可以在无线VR设备102上实现更多天线以改善无线VR设备102的范围和覆盖范围。
在本主题的示例实施方式中，无线VR设备102的阵列天线在不同的频率下进行通信以与对接站104交换多媒体内容。例如，第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2可以在DBand中(即，在60GHz频带上)操作。
已经参考图2进一步描述了第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2中的每个的辐射模式以及无线VR设备102的其他实现细节。
图2示出了根据本主题的示例实施方式的无线VR设备102的辐射模式。如先前所述，第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2可以包括多个元件并且具有全向辐射模式。
在无线VR设备102的头带108上实现的第一阵列天线106-1可以被认为是在XY平面上实现的。因此，第一阵列天线106-1的辐射模式可以在XY平面中延伸。在无线VR设备102的显示单元110上实现的第二阵列天线106-2可以在相对于XY平面的垂直平面上实现。因此，第二阵列天线106-2的平面可以被认为是XZ平面。而且相应地，应当注意，第二阵列天线106-2的辐射模式可以在XZ平面中延伸。因此，XY平面和XZ平面中的辐射模式的存在可以向无线VR设备102的阵列天线提供真正的全向覆盖。
由于第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2被设置在相互垂直的平面中，因此两个阵列天线的辐射平面也可以是垂直的。并且因此，在所描述的示例中，第一阵列天线106-1的辐射平面与第二阵列天线106-2的辐射平面之间的预定角度可以是90度。应注意，可以改变第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2的平面，以改变阵列天线的辐射平面之间的预定角度。
在示例中，无线VR设备102的阵列天线可以以定向方式与对接站104进行通信。也就是说，无线VR设备102可以调节阵列天线的辐射模式以进行波束成形，使得第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2可以形成用于与对接站104进行通信的定向波束。
在示例中，无线VR设备102可以包括感测单元(未示出)。感测单元可以相对于无线VR设备102的位置确定对接站104的位置。对接站104的位置的确定可以允许感测单元调节第一阵列天线106-1和第二阵列天线106-2的元件的辐射，使得在对接站104的方向上的定向波束可以由阵列天线来辐射。波束成形的使用可以允许无线VR设备102与对接站104之间的高效通信。
在本主题的示例实施方式中，无线VR设备102可以基于WiGig通信协议在60GHz下与对接站进行通信。在另一实施方式中，无线VR设备102可以在其他无线通信频率下与对接站104进行通信。
图3示出了根据本主题的示例实施方式的形成无线VR设备的方法300。描述方法300的顺序不旨在被解释为限制，而是可以以任何顺序来组合任何数量的所描述的方法方框以实现方法300或任何替代方法。此外，方法300可以由电子电路或处理器通过任何合适的硬件或其组合来实现，以便形成无线VR设备。
在方框302处，将第一阵列天线设置在VR设备的头带上。在本主题的示例实施方式中，第一阵列天线可以基于无线千兆联盟(WiGig)通信协议与对接站进行无线通信，并且可以具有全向辐射模式。
此外，第一阵列天线可以被印刷在柔性电路板上，以便被设置在无线VR设备的头带上。此外，第一阵列天线可以包括5个元件，以生成全向辐射模式，
在框304处，将第二阵列天线设置在无线VR设备的显示单元上，使得第二阵列天线基于无线千兆联盟(WiGig)通信协议与对接站进行无线通信，并且可以具有全向辐射模式。在本主题的示例实施方式中，第二阵列天线可以包括5个元件以生成全向辐射模式。
尽管已经用特定于方法和/或结构特征的语言描述了本主题的实施方式，但是应该理解，本主题不限于所描述的特定方法或特征。相反，方法和特定特征被公开和解释为本主题的示例实施方式。

Claims (11)

1.一种无线虚拟现实VR设备，包括：
头带；
第一阵列天线，被设置在所述无线VR设备的所述头带上以进行无线通信，其中，所述第一阵列天线具有全向辐射模式；
显示单元，耦接到所述无线VR设备的所述头带；以及
第二阵列天线，被设置在所述无线VR设备的所述显示单元上以进行无线通信，其中，所述第二阵列天线具有全向辐射模式；
其中，所述第一阵列天线被设置成使得所述第一阵列天线的辐射平面与所述第二阵列天线的辐射平面成90度。
2.根据权利要求1所述的无线虚拟现实VR设备，还包括：
感测单元，耦接到所述第一阵列天线和所述第二阵列天线以便：
确定对接站相对于所述VR设备的位置；并且
基于所述对接站的所确定的位置，调节所述第一阵列天线和所述第二阵列天线的辐射，以进行波束成形和定向数据交换。
3.根据权利要求1所述的无线虚拟现实VR设备，其中，所述第一阵列天线包括布置成阵列的至少五个天线。
4.根据权利要求1所述的无线虚拟现实VR设备，其中，所述第一阵列天线和所述第二阵列天线中的至少一个作为片上天线被印刷在柔性电路板上。
5.根据权利要求1所述的无线虚拟现实VR设备，其中，所述第一阵列天线和所述第二阵列天线基于无线千兆联盟(WiGig)通信协议在大约60千兆赫兹(GHz)下通信。
6.一种形成无线虚拟现实VR设备的方法，包括：
将第一阵列天线设置在所述无线VR设备的头带上，其中，所述第一阵列天线用于基于无线千兆联盟(WiGig)通信协议与对接站进行无线通信，并且其中，所述第一阵列天线具有全向辐射模式；以及
将第二阵列天线设置在所述无线VR设备的显示单元上，其中，所述第二阵列天线用于基于无线千兆联盟(WiGig)通信协议与所述对接站进行无线通信，并且其中，所述第二阵列天线具有全向辐射模式；
其中，所述第一阵列天线被设置成使得所述第一阵列天线的辐射平面与所述第二阵列天线的辐射平面成90度。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括确定所述对接站相对于所述无线VR设备的位置，以调节所述第一阵列天线和第二阵列天线的辐射，以便进行波束成形和与所述对接站的定向数据交换。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括调节所述第一阵列天线和所述第二阵列天线的辐射，以便进行波束成形和与所述对接站的定向数据交换。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括在60GHz下操作所述第一阵列天线和所述第二阵列天线。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二阵列天线包括布置成阵列的至少5个天线。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，设置所述第一阵列天线和设置所述第二阵列天线包括将所述第一阵列天线和所述第二阵列天线作为片上天线印刷在柔性电路板上。
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