DE10233619A1

DE10233619A1 - Automatische Abstimmung von drahtlosen Peripheriegeräten

Info

Publication number: DE10233619A1
Application number: DE10233619A
Authority: DE
Inventors: Bryed Billerbeck; Peter Thompson; Thomas C Lyon
Original assignee: Logitech Europe SA
Current assignee: Logitech Europe SA
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2003-05-08
Also published as: CN1400741A; US20030060218A1

Abstract

Ein System und ein Verfahren für die automatische Abstimmung von drahtlosen Peripheriegeräten wie z. B. drahtlosen Tastaturen, Mäusen und Digitalkameras durch Bereitstellung eines Hauptrechner-Sendeempfängers in Verbindung mit einem Hauptrechner über einen Bus, wobei der Hauptrechner-Sendeempfänger eine Vielzahl von Antennen aufweist, die dazu ausgelegt sind, Daten zwischen einem Hauptrechner und einem Peripheriegerät zu empfangen und zu senden, und eines im Hauptrechner befindlichen Softwareprogramms, das den Hauptrechner veranlaßt, die Antenne mit einer höhreren Signalqualität als produktivste Antenne zur Übertragung von Daten zwischen dem Hauptrechner und dem Peripheriegerät auszuwählen. Die gesamte Komplexität des Antennenauswahlvorgangs wird durch ein im Hauptrechner befindliches Softwareprogramm erreicht, das die Signalqualität jeder Antenne periodisch mißt, die Signalqualitäten vergleicht und die Antenne mit höherer Signalqualität zur Übertragung von Daten zwischen dem Hauptrechner und dem Peripheriegerät auswählt. Die Signalqualität wird auf der Basis des Signalpegels, des Rauschabstandes oder anderer Signalqualitätsindikatoren für das von der Antennte gelieferte Signal abgeschätzt. Die periodischen Messungen der Signalqualität, die von dem im Hauptrechner befindlichen Softwareprogramm durchgeführt werden, werden in einer Weise ausgeführt, um irgendwelche potentiellen Diskontinuitäten im Empfang von Signalen, die zwischen dem Hauptrechner und dem Peripheriegerät ...

Description

RÜCKVERWEISUNG AUF VERWANDTE ANMELDUNG

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität zur vorläufigen US- Patentanmeldung Nr. 60/308 304, eingereicht am 27. Juli 2001, deren Lehren hiermit durch den Hinweis in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke aufgenommen werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft drahtlose Peripheriegeräte und insbesondere drahtlose Peripheriegeräte in Informationsaustausch mit einem Hauptrechner. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die automatische Abstimmung von drahtlosen Peripheriegeräten über ein Mehrfachantennensystem.
Viele Peripheriegerätelieferanten haben entschieden, das Kabel, das das Peripheriegerät mit seinem Hauptrechner verbindet, zu kappen. Viele Lieferanten bieten beispielsweise derzeit drahtlose Peripheriegeräte wie z. B. drahtlose Tastaturen und Computereingabegeräte wie z. B. Computermäuse an. Typischerweise ist in solchen Systemen die verdrahtete Verbindung durch ein drahtloses Gerät ersetzt, das zu einem Empfänger/Sender überträgt, wobei der Empfänger/Sender über einen Datenübertragungsbus mit einem Hauptrechner wie z. B. einem Personalcomputer verbunden ist.
Obwohl eine drahtlose Verbindung viele Vorteile gegenüber einer verdrahteten bereitstellt, führt sie gewisse einzigartige Probleme ein. Diese einzigartigen Probleme umfassen Empfangsanomalien aufgrund einer Empfangsstörung. Diese Anomalien treten an jedem Punkt im Empfangsraum auf, an dem sich die erste und eine reflektierte Übertragungswelle am Empfänger zu Null oder fast Null summieren. Die Stellen dieser Nullen hängen von der Länge der zwei Wege, die wiederum von der Stelle des Senders relativ zum Empfänger abhängt, sowie von der Stelle eines Objekts dazwischen ab. Es können auch mehrere sekundäre reflektierte Wellen vorliegen, die ähnliche Punkte eines schlechten oder Nullempfangs erzeugen. Eine weitere Herausforderung, der Peripheriegeräthersteller gegenüberstehen, besteht darin, die Kosten niedrig zu halten, während Geräte mit hoher Qualität bereitgestellt werden.
Eine Lösung für dieses Empfangsproblem beinhaltet ein Verfahren, das in RF- Kreisen bekannt ist. Dieses Verfahren ist üblicherweise als Mehrfachempfang oder Antennenvielfalt bekannt und wird hauptsächlich in drahtlosen Telekommunikationsgeräten verwendet. Die Antennenvielfalt wird in Datenübertragungssystemen auf Antennenbasis verwendet, um die Auswirkungen eines Mehrweg- Verzerrungsschwunds zu verringern. Die Antennenvielfalt kann durch Versehen eines Empfängers mit zwei oder mehr Antennen erhalten werden. Das Mehrfachempfangssystem wählt dann das Signal, das von der produktivsten Antenne für eine gegebene Stelle des Senders und Empfängers geliefert wird, aus. Mehrfachempfangsverfahren beinhalten typischerweise die Integration von zusätzlicher Hardware und Schaltungsanordnung am Empfänger- und/oder Senderende des drahtlosen Systems. Diese zusätzliche Hardware und Schaltungsanordnung fügt Kosten und Komplexitäten hinzu, die für Telekommunikationsgeräte der höheren Preisklasse (z. B. Mobiltelefone) aufnehmbar sein können, jedoch die Rentabilität von einem kostengünstigen drahtlosen Verbraucher-Peripheriegerät verringern oder vollständig beseitigen würden. Ferner wird eine Lösung auf Hardwarebasis, wenn sie einmal implementiert wird, sehr teuer zu verbessern, während die meisten, wenn nicht alle, Peripheriegeräte im allgemeinen von periodischen Aktualisierungen profitieren.
Eine weitere Lösung für die Empfangsprobleme in drahtlosen Systemen beinhaltet die manuelle (Frequenz-) Abstimmung des Peripheriegeräts und/oder des Empfängers, um einen zufriedenstellenden Empfang sicherzustellen. Obwohl dieses Verfahren eine Lösung bereitstellen kann, erfordert es einen Zugang zum Gerät durch eine Bedienperson, um das Gerät abzustimmen, was nicht immer möglich sein kann. Ein weiterer Mangel der Methode mit manueller Abstimmung besteht darin, daß es eine einmalige oder statische Abstimmung ist und somit anschließende manuelle Abstimmungen erfordern kann. Obwohl die manuelle Methode die Abstimmbedürfnisse angehen kann, wenn das System auf ein Paar von Sender/Empfängern begrenzt ist, ist die manuelle Methode ferner nicht so wirksam für die Abstimmung eines Systems, das mehr als einen Sender umfaßt, welche ihre Daten zu einem gemeinsamen Empfänger senden, da der Empfänger bestenfalls nur auf einen der Sender abgestimmt werden kann.
Es besteht folglich ein Bedarf für ein kostengünstiges System, das Empfangsprobleme in drahtlosen Peripheriegeräten automatisch angehen kann.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt Systeme und Verfahren für die automatische Abstimmung von drahtlosen Peripheriegeräten bereit, wie z. B. drahtlosen Tastaturen, Mäusen und elektronischen Kameras, durch Bereitstellung eines Hauptrechner- Sendeempfängers in Verbindung mit einem Hauptrechner über einen Bus, wobei der Hauptrechner-Sendeempfänger eine Vielzahl von Antennen aufweist, die dazu ausgelegt sind, Daten zwischen einem Hauptrechner und einem Peripheriegerät zu empfangen und zu senden, und eines im Hauptrechner befindlichen Softwareprogramms, das den Hauptrechner veranlaßt, die Antenne mit einer höheren Signalqualität als produktivste Antenne zur Übertragung von Daten zwischen dem Hauptrechner und dem Peripheriegerät auszuwählen. Die gesamte Komplexität des Antennenauswahlvorgangs wird durch ein im Hauptrechner befindliches Softwareprogramm erreicht, das die Signalqualität jeder Antenne periodisch mißt, die Signalqualitäten vergleicht und die Antenne mit höherer Signalqualität zur Übertragung von Daten zwischen dem Hauptrechner und dem Peripheriegerät auswählt. Die Signalqualität wird auf der Basis des Signalpegels, des Rauschabstandes oder anderer Signalqualitätsindikatoren für das von der Antenne gelieferte Signal abgeschätzt. Die periodischen Messungen der Signalqualität, die von dem im Hauptrechner befindlichen Softwareprogramm durchgeführt werden, werden in einer Weise ausgeführt, um irgendwelche potentiellen Diskontinuitäten im Empfang von Signalen, die zwischen dem Hauptrechner und dem Peripheriegerät übertragen werden, zu minimieren. Die Implementierung eines Schemas auf Softwarebasis zum Auswählen einer Antenne an einem mit einem Hauptrechner verbundenen Sendeempfänger durch den Hauptrechner verringert die Hardwarekosten und stellt ein System bereit, das leicht ausgebaut werden kann. Für ein weiteres Verständnis der Art und der Vorteile der vorliegenden Erfindung sollte auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen Bezug genommen werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des automatischen Abstimmsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des automatischen Abstimmverfahrens der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 ist ein Diagramm eines Systems zum Implementieren des automatischen Abstimmschemas gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Dieses System stellt ein System dar, das das automatische Abstimmschema der vorliegenden Erfindung implementiert, und soll den Schutzbereich der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen. Da die bidirektionale Art des Sendens und des Empfangs zwischen einem Peripheriegerät und einem Hauptrechner innig miteinander in Beziehung stehen, beschreibt die nachstehend vorgesehene ausführliche Beschreibung sowohl die Vorwärts- als auch die Rückkanaloperationen. Die Vorwärtskanaloperation bezieht sich auf die Übertragung von Bild, Ton und Daten (einschließlich Steuersignalen) vom Peripheriegerät zum Hauptrechner und die Rückkanaloperation bezieht sich auf die Übertragung von Steuersignalen vom Hauptrechner zum Peripheriegerät.
Fig. 1 zeigt ein drahtloses System zum Senden und Empfangen von Bildern, Ton und Daten von einer Videokamera 30 zu einer Empfängereinheit 40, die mit einem Hauptrechner 52 über einen Bus 50 verdrahtet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Vorwärtskanaloperationen, die mit der vorliegenden Erfindung verbunden sind. Fig. 1 zeigt auch ein Ausführungsbeispiel des Rückkanalsystems, das Steuersignale vom Hauptrechner 52 über den Bus 50 zu einem Sender 142 in derselben Empfängereinheit 40 und über eine drahtlose Übertragung zur Kamera 30 liefert. Dieses System umfaßt ein Sendegerät oder eine Kameraeinheit 30 und eine Empfängereinheit 40. Die Kameraeinheit 30 empfängt als Eingangssignal Bild, Ton und Daten, wandelt ihre jeweiligen Signale in ein analoges Format um (oder läßt sie in einem analogen Format) und sendet sie zur Empfängereinheit. Die Empfängereinheit 40 empfängt die gesandten Signale, wandelt sie in das digitale Format um und führt die erforderliche Verarbeitung zur Anpassung an die Bandbreite des Busses, mit dem sie in Informationsaustausch steht, durch. Zusätzlich zur Kamera 30 kann das System eine zweite Kamera 30a und zusätzliche Geräte, wie z. B. ein Faxgerät 30b, einen Kopierer 30c, einen Scanner 30d, eine drahtlose Tastatur 30e, eine drahtlose Computermaus 30f oder andere Netzwerk-Peripheriegeräte, wie z. B. Telefone, Bildtelefone, Telekonferenz- und Videokonferenzgeräte, umfassen.
Wie in Fig. 1 zu sehen ist, besteht ein Ausführungsbeispiel der Kameraeinheit aus drei Untereinheiten. Die erste Untereinheit erfüllt die Funktion des Abtastens des Videobildes, die zweite Untereinheit erfüllt die Sendefunktion und die dritte Untereinheit ist der Empfänger. Die erste Untereinheit kann auch ein Mikrophon und einen IR-Empfänger und eine Steuerschaltung, die Steuerdaten zur Übertragung erzeugt, umfassen. Die Steuerschaltung verarbeitet auch Befehlssignale zur Ausführung. Die drei Untereinheiten können auf der Baugruppenebene in mehreren Chips oder auf der integrierten Schaltkreisebene in einem Chip integriert sein, der eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) sein kann.
Fig. 1 stellt die Hauptuntereinheiten eines Ausführungsbeispiels der Empfängereinheit 40 dar. Diese sind eine Antennenanordnung 41, ein Empfänger 42, ein Analog- Digital-Wandler (ADC) 44, ein Prozessor (z. B. ein Digitalsignalprozessor "DSP") 46 und eine Busschnittstelleneinheit 48. Die Antennenanordnung 41 umfaßt eine Vielzahl von Antennen, die räumlich voneinander getrennt sind und aus denen der Hauptrechner die produktivste als Quelle für empfangene Daten auswählt, wie nachstehend beschrieben ist. Die Antennenanordnung 41 empfängt das Sendesignal von der Kameraeinheit 30. Das Sendesignal wird zum Empfänger 42 weitergeleitet, um es auf eine Zwischenfrequenz abwärtszumischen und das Signal zu seinen separaten Bild-, Ton- und Daten-Basisband-Signalteilen zurück zu demodulieren. Die analogen Basisbandsignale werden durch den ADC 44 in Signale im digitalen Format umgewandelt, welcher die Signale im digitalen Format zu einem DSP 46 weiterleitet, der eine oder mehrere der Komprimierung, Beschneidung, Skalierung, Farbverarbeitung und anderen Funktionen an den Daten sowie eine Digitalfilterung ausführt. Einmal verarbeitet wird das digitale Signal zu einer Busschnittstelle 48 geliefert. Die Busschnittstelle 48 empfängt das digitale Signal vom DSP 46 und verarbeitet es zur Anpassung an die Bandbreite des Busses 50, mit dem sie in Informationsaustausch steht. Der Bus 50 überträgt die vom DSP 46 verarbeiteten Signale zu einem Hauptprozessor 52, der auf das übertragene Datensignal reagiert und/oder das Videosignal anzeigt und/oder das übertragene Tonsignal wiedergibt.
In einem Beispiel wird eine Sendefrequenz von 65,5 MHz (Kanal 3) für die Videokamera 30 verwendet, wobei andere Frequenzen (Kanäle 1, 2 und 4) für die anderen Sendegeräte verwendet werden. Der Sender 34 enthält in einem Ausführungsbeispiel einen Mischer, der seine Mittenfrequenz zwischen 907 MHz und 925 MHz variiert. Der Empfänger 42 mischt auf eine Zwischenfrequenz von 45 MHz abwärts. Zusätzlich zu den vorstehend dargelegten Frequenzbereichen umfassen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gleichermaßen die Übertragung von Daten, einschließlich Bilddaten, über andere Frequenzbereiche, einschließlich beispielsweise 27 MHz, 900 MHz, 2,4 GHz, 5 GHz, sowie andere, die Fachleuten bekannt sind.
In einem Ausführungsbeispiel, das als Ausführungsbeispiel mit externem Empfänger bezeichnet wird, ist der Bus 50 ein universeller serieller Bus (USB) oder ein IEEE- 1394-Bus (wie z. B. ein Bus der Handelsmarke FireWire® von Apple) oder ein paralleler Anschluß. Alternativ ist der Bus in einem Ausführungsbeispiel mit eingebettetem Empfänger ein Bus einer interintegrierten Schaltung (IIC). Zusätzlich zu den vorstehend dargelegten Datenübertragungs-Schnittstellenprotokollen liegen andere Protokolle, einschließlich einer seriellen Datenübertragung, sowie andere, die Fachleuten bekannt sind, innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung. Diese Datenübertragungsprotokolle sollen den Schutzbereich der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen.
Die verschiedenen Ausführungsbeispiele des Hauptrechners 52 umfassen typische Prozessoren, wie z. B.: einen Personalcomputer (PC), ein Fernseh-Decodiergerät (STB, Set Top Box), einen Netzwerkcomputer, einen Arbeitsplatzrechner, einen Server, einen Wegewähler, einen Schalter, einen Netzknoten, eine Brücke, einen Drucker, einen Kopierer, einen Scanner, ein Faxgerät, ein Modem, eine Netzwerkvorrichtung, eine Spielstation, ein Mobiltelefon, oder irgendein Gerät, wo Bilder, Ton und Daten angezeigt, weiterverarbeitet, betrachtet, ausgedruckt oder über ein Netzwerk verteilt werden. Anstelle einer Kamera könnte die Erfindung Sendesignale von einem elektronischen Schreibstift, Scanner, Kopierer, FAX-Gerät, Photographieprozessor oder irgendeinem anderen Gerät empfangen, welches Daten, einschließlich Bilddaten, empfängt, verarbeitet oder einfach weitersendet.
Die Empfängereinheit 40 von Fig. 1 ist ein Empfänger für Bild, Ton und Daten von den Peripheriegeräten 30, 30a-f, und sie ist auch ein Sender für Steuersignale von einem Hauptrechner 52 über einen Bus 50 zu den Peripheriegeräten 30, 30a-f. Wie aus Fig. 1 zu sehen ist, umfaßt die Empfängereinheit 40 einen Sender 142 und eine Antennenanordnung 141 zum Übertragen von Steuersignalen zu den Peripheriegeräten 30, 30a-f. Die Antennenanordnung 141 umfaßt eine Vielzahl von Antennen, aus denen der Hauptrechner die produktivste zum Übertragen von Daten zum Peripheriegerät auswählt, wie nachstehend beschrieben ist. In einem Ausführungsbeispiel des Befehlskanals wird vom Hauptrechner 52 ein Steuersignal geliefert und wird über den Bus 50 zur externen Empfängereinheit 40 übertragen. Das Steuersignal wird zum Sender 142 weitergeleitet, wo es in ein Signal mit sendbarem Format umgewandelt wird, welches von der Sendeantennenanordnung 141 ausgestrahlt wird. Spezielle Steuersignalbeispiele umfassen: Ein/Ausschalten, Anzeigeformateinstellungen, Standortsignale, Kanalauswahl, Lautstärke auf/ab, Betriebsart, Schwenken, Neigung, Zoom, Wahl, Ruf, Antwort, Anzeige, Ton ein/aus, Daten ein/aus, Untertitel ein/aus, Verbinden und Trennen. Spezielle Beispiele von Anzeigeformatsignalen umfassen voll, Bild-im-Bild (PIP, Picture in Picture), allgemeines Zwischenformat (GIF, Common Intermediate Format), Viertel-CIF (QCIF, Quarter CIF), Quelleneingabeformat (SIF, Source Input Format), Viertel-SIF (QSIF, Quarter SIF), VGA, PAL und NTSC. Die gesandten Steuersignale werden dann vom Empfänger in dem Peripheriegerät, wie z. B. vom Empfänger 134 in der Videokameraeinheit 30, empfangen.
In einem Ausführungsbeispiel können die Kamera und das Empfängermodul eine Form aufweisen, die in einer gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung der Vereinigten Staaten Nr. 09/440 827 mit dem Titel "Wireless Intelligent Host Imaging, Audio and Data Receiver" beschrieben ist, welche auf den Anmelder hierin übertragen wurde und deren gesamte Offenbarung hiermit durch den Hinweis hierin aufgenommen wird.
Wie vorstehend beschrieben, umfaßt das vorstehend beschriebene Sende/Empfangs-System ferner auch Befehlskanal- oder Rückkanaloperationen, die dazu ausgelegt sind, Daten vom Hauptrechner zum Peripheriegerät zurückzusenden. Die Rückkanaloperationen können eine Form aufweisen, die in einer gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung der Vereinigten Staaten Nr. 09/439 736 mit dem Titel "Wireless Network Device Command Channel" beschrieben ist, die auf den Anmelder hierin übertragen wurde und deren gesamte Offenbarung hiermit durch den Hinweis hierin aufgenommen wird.
Ein Computerprogramm (nicht dargestellt) wird in den Hauptrechner 52 geladen und auf diesem ausgeführt, um die Signalqualität des empfangen Signals an der Empfangsantennenanordnung 41 zu messen und die produktivste Antenne als Quelle für empfangene Signale auszuwählen. Ebenso wird dasselbe Computerprogramm verwendet, um die produktivste Antenne aus der Antennenanordnung 41 zum Senden von Daten zum Peripheriegerät auszuwählen.
Im allgemeinen verwenden die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung einen Mehrfachempfang, der ein Verfahren ist, das auf dem RF-Gebiet bekannt ist. Mehrfachempfangssysteme beinhalten typischerweise die Beabstandung von mehreren Antennen in einem gewissen Bruchteil einer Wellenlänge und dann das Wählen der produktivsten Antenne für irgendeine gegebene Kombination von Sender und Empfänger. In Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden die mehreren Antennen am Hauptrechnerempfänger verwendet und der Hauptrechner, der mit dem Hauptrechnerempfänger verbunden ist, wählt über die Operation eines Softwareprogramms auf der Hauptrechnerseite automatisch die produktivste Antenne auf der Basis von gewünschten Signaleigenschaften aus, die von jeder der verschiedenen Antennen gemessen werden. Die Messung der Signale und das Umschalten zwischen den Antennen geschieht gewöhnlich während Austast- oder anderen Nicht- Datenübertragungs-Intervallen, ist jedoch nicht auf diese Intervalle begrenzt, um irgendeine potentielle Diskontinuität im Empfang zu minimieren. Die Messung der Signale und das Umschalten zwischen den Antennen werden periodisch durchgeführt, so daß, selbst wenn das Peripheriegerät (z. B. Kamera, Maus, Tastatur, Schreibstift, Scanner, Drucker und so weiter) oder Objekte in dem Feld in Bewegung sind, Empfangsanomalien kontinuierlich minimiert werden, was somit einen verbesserten Empfang ermöglicht.
Es ist bekannt, daß in einem Mehrfachempfangsschema eine Erhöhung der Anzahl von Antennen zu einer proportionalen Verbesserung des Gesamtempfangs führt. Ein System mit zwei Antennen korrigiert beispielsweise mindestens 80% der Anomalien und ein System mit drei Antennen korrigiert bis zu 95% der Anomalien. Eine Antenne, wie hierin verwendet, umfaßt einen beliebigen Körper, der mit dem Hauptrechnerempfänger verbunden ist und der in der Lage ist, RF-Signale zu empfangen (oder zu senden), und kann daher das Kabel umfassen, das den Hauptrechnerempfänger mit dem Hauptrechner verbindet.
Fig. 2 ist ein Ablaufplan 200 eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, das zum Auswählen der produktivsten Antenne am Hauptrechnerempfänger zum Empfangen von Daten vom oder Senden von Daten zum Peripheriegerät verwendet wird. Wenn die Software einmal geladen und initialisiert wurde (Schritt 202), was in einem Ausführungsbeispiel als Teil des normalen Hochfahrens des Hauptrechners geschieht, bewirkt die Software, daß der Hauptrechner nach Netzwerksendern abtastet (Schritt 204). Netzwerksender sind beispielsweise irgendwelche der Geräte 30a-f. Dieser Schritt (Schritt 204) geschieht als Reaktion darauf, daß der Hauptrechnerempfänger 40 beginnt, Sendesignale von verschiedenen entfernten Geräten 30a-f zu empfangen. Als nächstes ermittelt das Softwareprogramm ein Maß für die Qualität des empfangenen Signals, wie von der ersten Antenne empfangen (Schritt 206). In einem Ausführungsbeispiel ist der Signalqualitätsindikator der Absolutwert des Signalpegels. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Signalqualitätsindikator der Rauschabstand des empfangenen Signals. Andere Signalqualitätsmaße, wie sie auf dem Fachgebiet bekannt sind, können auch verwendet werden, um die Qualität des Signals abzuschätzen. Der gemessene Signalqualitätsindikator von der ersten Antenne wird dann gespeichert (Schritt 208). Als nächstes bewirkt die Software, daß das System (d. h. Hauptrechner und Hauptrechnerempfänger) zur nächsten Empfangsantenne umschaltet (Schritt 210), und ein Maß für die Signalqualität wird für die nächste Antenne erhalten (Schritt 212). Dieser Prozeß (Schritte 210-212) wird für alle Antennen in dem System wiederholt. Ein Vergleich wird als nächstes durchgeführt (Schritt 214) und die Antenne, die die höchste Signalqualität bereitstellt, wird ausgewählt (Schritt 216). Die ausgewählte Antenne wird verwendet, um Daten von Sendegeräten zu empfangen, bis es Zeit ist, die Antennen wieder zu vergleichen, zu welcher Zeit die Schritte 204-216 erneut wiederholt werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet sich auf die Rückkanal- oder Befehlskanaloperationen des Hauptrechnerempfängers. Das Software- Vielfaltschema gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ermöglicht auch signifikante Verbesserungen an der Funktionalität der Rückkanaloperationen. In einem Rückkanal- oder Befehlskanalmodus, in dem der Hauptrechnerempfänger sendet und das drahtlose Gerät empfängt, werden Daten vom Hauptrechner zum drahtlosen Gerät (z. B. Kamera, Maus, Tastatur, Schreibstift, Scanner, Drucker und so weiter) gesandt. Genau wie im "Vorwärts"-Übertragungsmodus, in dem beim Senden von Daten zum Hauptrechner Empfangsprobleme entstehen könnten, könnten im "Rückwärts"-Übertragungsmodus Empfangsprobleme beim Senden von Daten vom Hauptrechner entstehen. Um die Rückkanalempfangsprobleme anzugehen, wird der Hauptrechner verwendet, um die Wahl der Antenne am Empfänger zu steuern, welche für die Übertragung von Daten zum drahtlosen Peripheriegerät (z. B. Kamera, Maus, Tastatur, Schreibstift, Scanner, Drucker und so weiter) verwendet wird. Um in einem Ausführungsbeispiel festzustellen, welche Sendeantenne die produktivste ist, wird ein "Token" von jeder der Empfängerantennen zum Peripheriegerät gesandt. Das Peripheriegerät sendet dann die Tokens zurück; der Hauptrechner vergleicht das zurückgesandte Token mit dem gesandten, und in Abhängigkeit von davon, wie die Tokens zurückkamen, wählt der Hauptrechner die Antenne, die den besseren zurückgesandten Token ergab, als produktivste für die Übertragung von Befehlen vom Hauptrechner zum Peripheriegerät aus.
Ein Vorteil des automatischen Abstimmsystems der vorliegenden Erfindung ist seine leichte Verwendung. Das Anwendungsprogramm auf Hauptrechnerbasis mißt die Antennenleistung und wählt die produktivste Antenne auf der Basis der Qualität des Signals aus. Wie vorstehend beschrieben, erfordern die meisten drahtlosen Systeme typischerweise, daß das Peripheriegerät oder der Empfänger für einen optimalen Empfang manuell eingestellt wird. Wenn anschließend die Kamera oder der Empfänger bewegt wird, kann der andere folglich für einen optimalen Empfang eingestellt werden müssen. Die automatische Abstimmethode gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mildert den Bedarf für manuelle Einstellungen.
Ein weiterer Vorteil der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird im Fall von mehreren Peripheriegeräten (z. B. Kameras, Mäusen, Tastaturen, Schreibstiften, Scannern, Druckern und so weiter) besser ausgedrückt. Ein Beispiel eines solchen Systems mit mehreren Peripheriegeräten ist der Fall von mehreren Kameras, die Bilddaten über einen Hauptrechnerempfänger zum gleichen Hauptrechner senden, wie bei einem Heimsicherheitssystem, bei dem eine Kamera dazu ausgelegt sein kann, die Vordertür eines Hauses zu "betrachten", und eine andere dazu ausgelegt sein kann, den Swimmingpool zu betrachten, und eine weitere Kamera ein schlafendes Kind "betrachten" kann. In einer solchen Anordnung ist es schwierig, wenn nicht fast unmöglich, die Empfangsqualität aller Kameras, die zu einem einzelnen stationären Empfänger senden, zu optimieren. Ohne die Verfahren und Systeme der vorliegenden Erfindung muß die Bedienperson beispielsweise jedes Mal, wenn eine andere Kamera ausgewählt wird, den Empfänger oder die Empfängerantenne einstellen, um einen optimalen Empfang zu erzielen. Die Verfahren und Systeme der vorliegenden Erfindung bewirken, daß der Hauptrechner über die Ausführung der im Hauptrechner befindlichen Software automatisch in Abhängigkeit von jedem Sendegerät die beste Antenne auswählt. Unter Verwendung der Verfahren und Systeme der vorliegenden Erfindung wählt folglich der Hauptrechner automatisch die beste Empfängerantenne für irgendeine Kameraansicht aus, die ohne den Bedarf ausgewählt wird, den Empfänger oder die Empfängerantenne zu bewegen.
Ein weiterer Vorteil der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß es die Minimierung der Kosten des Senders für das Peripheriegerät (z. B. eine Kamera) ermöglicht. Eine Kamera kann eine sehr einfache Antenne für alle Richtungen mit ortsfester Position und geringer Leistung aufweisen, wobei folglich Antennen vermieden werden, die relativ zur Kamera einstellbar sind und dis kostenaufwendiger sind. Ohne die automatische Abstimmfunktionalität, die von der im Hauptrechner befindlichen Software bereitgestellt wird, würde eine drahtlose Kamera entweder eine einstellbare Antenne benötigen, die zusätzliche Kosten zu den Kosten der Kamera hinzufügt, oder die Kameraposition müßte für einen optimalen Empfang am Hauptrechner eingestellt werden. In einer Überwachungsanwendung muß die Kamera jedoch für ihre gewünschte Ansicht und nicht die Richtung ihrer Antenne für eine beste Übertragung positioniert werden. Indem die Antennenanordnung der Mehrfachempfangsanordnung am intelligenten Hauptrechnerempfänger vorhanden ist und die Meß- und Auswahlalgorithmen von der im Hauptrechner befindlichen Software durchgeführt werden, können die Kamerakosten folglich minimiert werden.
Die Verlagerung der Komplexität und der Intelligenz vom Sendegerät zum im Hauptrechner befindlichen Softwareprogramm ist noch vorteilhafter, wenn mehrere Kameraansichten gleichzeitig über einen Hauptrechnerempfänger auf einem Hauptrechner angezeigt werden. In einem solchen Szenario werden mehrere Einsparungen realisiert, indem mehrere kostengünstige Kameras zu einem einzelnen Hauptrechnerempfänger senden, was somit ein kostengünstiges Gesamtsystem ermöglicht.
Noch ein weiterer Vorteil des Verfahrens und des Systems der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Signalmessung und Antennenauswahl durch ein im Hauptrechner befindliches Softwareprogramm ausgeführt werden. Die Verwendung von Software anstelle von Hardware ermöglicht ein sehr effizientes und kostengünstiges Verfahren zum Aktualisieren der Meß- und Auswahlalgorithmen. Wenn effizientere und verbesserte Algorithmen entwickelt werden, wird die Software des Systems leicht aufgerüstet, ohne die teureren Hardwarenachrüstungen zu erfordern.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das Mehrfachempfangsverfahren als Firmware in einem auf einem Betriebssystem basierenden Hauptrechner auf einem Universal- oder anwendungsspezifischen Chip, der mit dem Hauptrechner gekoppelt ist, implementiert. Alternativ wird das Mehrfachverfahren auch als Firmware auf einer nicht auf einem Betriebssystem basierenden integrierten Schaltung implementiert.
Wie vorstehend dargelegt, verwendet die Mehrfachempfangsmethodologie gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ferner eine Vielzahl (mindestens zwei) von Antennen für den Empfang und/oder das Senden von Daten. Die Vielzahl (mindestens zwei) von Antennen kann sich am Sende- oder Empfangsgerät befinden, oder alternativ kann das Mehrfachschema Antennen verwenden, die in einem residenten Gerätenetzwerk gemeinsam genutzt werden oder gemeinsam genutzt werden können, wie in einem drahtlosen Netzwerk wie beispielsweise einem auf Bluetooth basierenden Netzwerk. Ein Beispiel eines solchen Netzwerks ist ein Netzwerk mit Bluetooth-Fähigkeit, in dem viele Geräte in einem gegebenen Bereich in einer vernetzten Weise miteinander in Informationsaustausch stehen. In einer solchen Umgebung kann ein Sende- oder Empfangsgerät eine Antenne eines anderen Geräts als alternative (d. h. Mehrfach-) Antenne verwenden, um eine Null zu vermeiden, um ein Signal mit einer höheren Signalqualität zu empfangen oder zu senden. In dieser Weise verwendet die Mehrfachempfangsmethode gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die produktivste Antenne zum Empfangen oder Senden von Daten, und die produktivste Antenne kann entweder eine alternative Antenne am Empfangs- oder Sendegerät oder alternativ eine Antenne an einem anderen Gerät innerhalb des Netzwerks sein.
Wie für Fachleute selbstverständlich ist, kann die vorliegende Erfindung in anderen speziellen Formen verkörpert werden, ohne von deren wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Der Antennenauswahlalgorithmus kann beispielsweise auf anderen Signalqualitätsindikatoren basieren als dem Rauschabstand oder dem Signalpegel, wie z. B. der Signalgeschichte oder -varianz. Diese anderen Ausführungsbeispiele sollen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein, welcher in den folgenden Ausführungsbeispielen dargelegt ist.

Claims

1. System zum drahtlosen Übertragen von Daten zwischen einem Peripheriegerät und einem Hauptrechner, wobei das System folgendes umfaßt:
ein Peripheriegerät, das dazu ausgelegt ist, Daten drahtlos zu übertragen;
mindestens zwei Empfangsantennen, die dazu ausgelegt sind, die Daten von dem Peripheriegerät zu empfangen, um mindestens zwei empfangene Signale zu erzeugen, wobei jedes der empfangenen Signale eine entsprechende Signalqualität aufweist;
einen Empfänger, der mit den mindestens zwei Antennen verbunden ist, wobei der Empfänger dazu ausgelegt ist, die empfangenen Signale zu verarbeiten;
einen Bus, der mit dem Empfänger gekoppelt ist;
einen Hauptrechner, der mit dem Empfänger über den Bus verbunden ist, wobei der Hauptrechner dazu ausgelegt ist, die empfangenen Signale zu verarbeiten; und
ein vom Computer verwendbares Medium, in dem ein maschinenlesbarer Code verkörpert ist, um den Hauptrechner zu veranlassen, eine der mindestens zwei Antennen auszuwählen, wobei der maschinenlesbare Code ferner folgendes umfaßt:

a) einen Signalqualitäts-Meßcodeteil, der dazu ausgelegt ist, den Hauptrechner zu veranlassen, die Signalqualität der empfangenen Signale zu messen;

b) einen Signalqualitäts-Vergleichscodeteil, der dazu ausgelegt ist, den Hauptrechner zu veranlassen, die Signalqualität der empfangenen Signale zu vergleichen; und

c) einen Antennenauswahl-Codeteil, der dazu ausgelegt ist, den Hauptrechner zu veranlassen, eine der Antennen in Abhängigkeit von der Signalqualität auszuwählen, wobei die ausgewählte Antenne zum Senden von vom Empfänger zu verarbeitenden Daten zur Übertragung mit dem Hauptrechner verwendet wird.

2. System nach Anspruch 1, wobei der Empfänger ferner mindestens zwei Sendeantennen für das Senden von Daten vom Hauptrechner zum Peripheriegerät umfaßt, wobei jede der Sendeantennen ein gesandtes Signal mit einer entsprechenden Signalqualität liefert und wobei das Peripheriegerät dazu ausgelegt ist, Daten drahtlos zu empfangen.

3. System nach Anspruch 2, wobei das vom Computer verwendbare Medium ferner einen darin verkörperten maschinenlesbaren Code umfaßt, um den Hauptrechner zu veranlassen, eine der mindestens zwei Sendeantennen auszuwählen, wobei der maschinenlesbare Code ferner folgendes umfaßt:

a) einen Sendesignal-Qualitätsmeßcodeteil, der dazu ausgelegt ist, den Hauptrechner zu veranlassen, eine Sendesignalqualität für jede der Sendeantennen zu messen;

b) einen Signalqualitäts-Vergleichscodeteil, der dazu ausgelegt ist, den Hauptrechner zu veranlassen, die Sendesignalqualität für jede der Sendeantennen zu vergleichen; und

c) einen Sendeantennen-Auswahlcodeteil, der dazu ausgelegt ist, den Hauptrechner zu veranlassen, eine der Sendeantennen in Abhängigkeit von der Sendesignalqualität auszuwählen, wobei die ausgewählte Sendeantenne zum Übertragen von Daten mit dem Peripheriegerät verwendet wird.

4. System nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Signalqualität aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Rauschabstand, einem Signalpegel und Kombinationen davon besteht.

5. System nach Anspruch 1, wobei das Peripheriegerät aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Digitalkamera, einer Computertastatur, einer Computermaus und Kombinationen davon besteht.

6. System nach Anspruch 1, wobei der Bus aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem universellen seriellen Bus, einem Bus einer interintegrierten Schaltung, einem IEEE-1394-Bus, einem seriellen Anschluß, einem parallelen Anschluß, einem erweiterten parallelen Anschluß und einem Anschluß mit erweiterten Fähigkeiten besteht.

7. System nach Anspruch 1, wobei der Hauptrechner aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Personalcomputer, einem in der Hand gehaltenen Computer, einem interaktiven Decodiergerät für digitales Fernsehen, einer interaktiven Spielekonsole, einer einfachen Client-Rechenvorrichtung, einem Mobiltelefon, einem Internetgerät, einer elektronischen Bildanzeige, einem Fernsehgerät, einem Projektor, einem Medienbrenner, einem Medienspieler, einem Drucker, einem Photobearbeitungs-Auskunftscomputer und Kombinationen davon besteht.

8. Drahtloses Sendeempfängersystem, das dazu ausgelegt ist, Daten zwischen einem Peripheriegerät und einem Hauptrechner zu übertragen, wobei das System folgendes umfaßt:
mindestens zwei Antennen, die dazu ausgelegt sind, Daten zwischen dem Peripheriegerät und dem Hauptrechner zu übertragen;
einen Sendeempfänger, der mit den mindestens zwei Antennen verbunden ist, wobei der Sendeempfänger dazu ausgelegt ist, die Daten zu verarbeiten;
einen Hauptrechner, der dazu ausgelegt ist, mit dem Sendeempfänger über einen Bus verbunden zu werden, wobei der Hauptrechner dazu ausgelegt ist, die Daten zu verarbeiten; und
ein vom Computer verwendbares Medium, in dem ein maschinenlesbarer Code verkörpert ist, um den Hauptrechner zu veranlassen, eine der mindestens zwei Antennen auszuwählen, wobei der maschinenlesbare Code ferner folgendes umfaßt:

a) einen Signalqualitäts-Meßcodeteil, der dazu ausgelegt ist, den Hauptrechner zu veranlassen, eine Signalqualität eines Signals für jede der Antennen zu messen;

b) einen Signalqualitäts-Vergleichscodeteil, der dazu ausgelegt ist, den Hauptrechner zu veranlassen, die Signalqualität für jede der Antennen zu vergleichen; und

c) einen Antennenauswahl-Codeteil, der dazu ausgelegt ist, den Hauptrechner zu veranlassen, eine der Antennen in Abhängigkeit von der Signalqualität auszuwählen, wobei die ausgewählte Antenne zum Übertragen von Daten zwischen dem Hauptrechner und dem Peripheriegerät verwendet wird.

9. System nach Anspruch 8, wobei die Signalqualität aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Rauschabstand, einem Signalpegel und Kombinationen davon besteht.

10. System nach Anspruch 8, wobei das Peripheriegerät aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer elektronischen Kamera, einer Computertastatur, einer Computermaus und Kombinationen davon besteht.

11. System nach Anspruch 8, wobei der Hauptrechner aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Personalcomputer, einem in der Hand gehaltenen Computer, einem interaktiven Decodiergerät für digitales Fernsehen, einer interaktiven Spielekonsole, einer einfachen Client-Rechenvorrichtung, einem Mobiltelefon, einem Internetgerät, einem Digitalbildrahmen und Kombinationen davon besteht.

12. Verfahren zum Auswählen einer Antenne aus mindestens zwei Antennen, die dazu ausgelegt sind, Daten zwischen einem Peripheriegerät und einem Hauptrechner zu übertragen, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:
kontinuierliches Messen einer ersten Signalqualität von einer ersten Antenne;
kontinuierliches Messen einer zweiten Signalqualität von einer zweiten Antenne;
Vergleichen der ersten Signalqualität mit der zweiten Signalqualität; und
Auswählen von einer der mindestens zwei Antennen mit einer höheren Signalqualität zum Übertragen von Daten zwischen dem Peripheriegerät und dem Hauptrechner, wobei das Messen und Vergleichen vom Hauptrechner durchgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Signalqualität aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Rauschabstand, einem Signalpegel und Kombinationen davon besteht.

14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Peripheriegerät aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einer Digitalkamera, einer Computertastatur, einer Computermaus und Kombinationen davon besteht.

15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Hauptrechner aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Personalcomputer, einem in der Hand gehaltenen Computer, einem interaktiven Decodiergerät für digitales Fernsehen, einer interaktiven Spielekonsole, einer einfachen Client-Rechenvorrichtung, einem Mobiltelefon, einem Internetgerät, einer elektronischen Bildanzeige, einem Fernsehgerät, einem Projektor, einem Medienbrenner, einem Medienspieler, einem Drucker, einem Photobearbeitungs-Auskunftscomputer und Kombinationen davon besteht.