专利名称：在无线就绪设备内提供FCC允许的802.11a发射器的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及无线通信设备，具体地涉及用于计算机系统的无线通信设备。再具体地说，本发明涉及用于计算机系统的用户可安装和可更换的802.11a无线卡。
背景技术：
基于电子计算机的无线通信设备，包括无线LAN和无线就绪系统(wireless ready system)，是一种迅速出现和发展的技术。传统的基于电子计算机的无线通信设备向局域网(LAN)的无线接收器发送射频(RF)信号。这些设备包括在受到严格管制的RF频谱的特定带宽内发送和接收无线通信的发射器。
该RF频谱是有限带宽的频谱，其被分配给一些不同的业务类型/应用，包括军事、航空、广播和商业通信。由于在该射频(RF)频谱内可用的带宽非常有限，在这种媒体中的传输需服从严格的政府管理条例。这些管理条例通常包括在无线网络内使用的收发机的类型和参数。这些管理条例包括发射器的调制方案、工作频率和发射功率，以避免在被许可使用该RF频谱的各种业务之间的相互干扰。
发射器包括一称为无线电单元(radio)的电路模块和一与之连接的天线的组合。天线是发射器的中心部分，因为天线被设计为和调谐到对于所希望的频率的增益或衰减为最优。传统上，发射器的制造商从政府获得一个许可该制造商制造呈现出一些特定参数的特定类型的发射器的许可证。许可证涵盖发射器单元的两个组件(即，无线电单元和天线)，而且许可证通常还为这两个组件和组合设备规定了确切的协议(即，工作参数或参数范围)。例如，在美国，许可证由联邦通信委员会(FCC)授予和管理。此外，管理条例要求最终用户不得改变或重新配置发射器，以免使发射器在允许的参数外工作。对无线电单元或天线的工作参数的任何改变都需要另行申请许可证和得到FCC的批准。
为传统的无线计算机网络提供了具有规定协议的两个频率范围以支持无线操作。这些协议是工作于2.4 GHz的802.11b和802.11g协议，以及工作于5 GHz的802.11a协议。由于严格的政府条例，无线保真(WiFi)LAN组件的制造商和用户必须确保无线组件在由2.4 GHz和5 GHz范围提供的所许可参数(即，如规范所规定的功率、滚降等)内工作。此外，这些组件还必需设计为能防止最终用户会改变发射器的工作参数的篡改或改变。
为了得到制造发射器的许可，制造商实施确保发射器遵从管理条例要求的设计控制和生产控制。例如，关于工作在2.4 GHz频带的发射器的管理条例要求在无线电单元和天线之间的唯一连接。为了满足该要求，制造商设计了一种唯一的连接器。例如，国际商业机器公司为它的短卡型(lowprofile)外围组件互连(PCI)卡选择了一种反螺纹连接。该公司还实现了一种如下所述的称为BIOS锁定(BIOS Lock)的方法，以确保遵从FCC的2.4 GHz频带管理条例。
保持台式个人计算机内无线电单元和天线之间或它们与PCMCIA卡的紧密连接是简单直截的，因为发射器(无线电单元和天线)通常作为单个单元封装在卡的外壳内。然而，要保持埋置在笔记本型计算机系统内的设备的紧密连接就复杂得多，因为天线集成在该便携式计算机系统的盒盖部分或者说顶盖内(即集成在覆盖其顶部的外部塑料或复合材料外壳内)，而无线电单元通常是一个插入便携式计算机系统的下部(即，盒底/机架)的mPCI(迷你外围组件互连)卡。在便携式计算机环境内，发射器是通过将无线PCI卡插入mPCI槽和通过同轴电缆将无线电单元附接到天线上来组装的。
由于市场上存在的802.11b mPCI(2.4 GHz频带)卡有许多供应商，笔记本计算机系统的制造商必须实施确保遵从FCC管理条例的方法。也就是说，制造商必须将计算机系统设计为具有一种防止未经许可的802.11b卡与计算机系统盒盖中内建的天线一起使用的内建机制。不同的制造商提供了不同的处理该潜在问题的方法。例如IBM当前实施了一种称为BIOS(基本输入/输出系统)锁定的方法，该方法将在下面描述。
传统的802.11b mPCI卡在计算机系统加电前插入计算机系统，并且因此，在计算机系统启动期间进行BIOS锁定。启动期间，加电自检(POST)检验mPCI卡的PCI ID，并将它与用于该计算机系统的所许可的卡相比较。如果BIOS检测到的是一未经许可的卡，BIOS就阻止系统的启动。这种方法允许制造商使一个系统可以接受来自不同供应商的几种不同的802.11bWiFi卡。这种方法还使能了无线就绪系统，其中计算机系统在发运时已在盒盖内埋置了天线，并且最终用户能够安装这些所许可的802.11b WiFimPCI无线电单元卡中的一个。
不同于其802.11b(2.4 GHz频带)对等物的FCC管理条例，按802.11a(5 GHz频带)协议工作的发射器的FCC管理条例要求“在5.15-5.25 GHz频带内工作的任何U-NII设备应该使用一个是设备的一体化部分的发射天线”(FCC管理条例，15.407d节)。该限制性的要求对于在移动PC内集成802.11a无线LAN(WLAN)设备呈现了一个难题，因为移动PC被设计为具有与实现特定WLAN功能的功能卡(feature card)分开的天线子系统。用于802.11b(2.4 GHz频带)的BIOS锁定方法不够严格，不能满足“设备的一体化部分”的该FCC标准。
作为对“设备的一体化部分”的要求的解决方案，所提供的传统方法或者(1)将天线引线焊接到(或者以其他方式永久地附接到)WLAN功能卡上，或者(2)将功能卡永久地“掩埋”在移动PC内防篡改螺钉或其他这类机构后。这两种方法都不理想，因为有着可维护性问题、可制造性问题，以及还需要额外费用。更为重要的是，卡的这种永久性安置排除了如当前对于802.11b卡是可能的那样，提供作为售后升级的用户可安装的基于802.11a的卡的能力。IBM引入的防篡改螺钉是得到FCC批准用于基于802.11a的计算机的一种硬件实现。
PC工业具有提供灵活性和可扩展性的悠久传统。诸如IBM之类的制造商正将该传统扩展到无线领域，并且现在制造的膝上型计算机基本上都带集成的天线。例如，对于802.11b标准，用户可以在购买时定购一个卡，将来添加无线卡或者改变无线卡。该功能，特别是购买计算机系统后添加和/或更换无线卡，导致在802.11b领域出现用户可更换(CRUable)无线设备。
当前，802.11b无线电单元普遍地部署在公司企业和公共热点，诸如旅馆、机场等。近来，一些制造商已经开始在性能和容量都亟需增加的公司基础设施中部署性能较高的802.11a无线电单元。这两种无线电单元(即，发射器类型)的功能特征和成本的差别导致设计为能支持这两种无线电单元的计算机系统的不同市场(和/或用户)。自然地，由于以上所说明的管理条例，支持802.11a标准的计算机系统要求802.11a无线电单元内建于计算机系统内并与计算机系统一起发运/销售，而用于支持802.11b标准的计算机的无线电单元可以作为单独的用户可更换组件在售后提供。
由于用户、工作参数/限制和用户要求有差别，制造商传统上制造带有一无线电单元的单模无线802.11b卡或含有一802.11b无线电单元和一单独的802.11a无线电单元的复合卡。复合(802.11a和802.11b)卡安装在计算机系统内，该计算机系统连接到具有防篡改机构的天线上，以满足FCC的“一体化”要求。802.11a/b复合卡或单功能802.11a无线电单元不作为单独的售后产品销售。
本发明认识到实现没有上述局限的802.11a无线计算机系统的当前限制和不能从售后市场购卡升级的限制。本发明还认识到有必要提供一些机制，其能确满足对802.11a天线连接“是设备的一体化部分”的要求，但仍允许可维护性和售后更换或或添加。在这里所公开的本发明提供了这些及其他一些优点。
发明内容
所公开的是一种在提供无线就绪802.11a设备和用户可更换的(CRUable)802.11a无线电单元的情况下使用软件和硬件的组合满足FCC对802.11a天线必需是它所工作的设备的一体化部分的要求的方法和系统。对系统BIOS作了一些改进，包括在系统BIOS中包括一个列有SSID和秘密密钥对的表。用户可更换的无线电单元包括一对重要产品数据(VitalProduct Data，VPD)寄存器和一个存储一子系统系统标识(SSID)和一个所许可设备的秘密密钥的EEPROM。在设备启动期间，将从设备的BIOS得到的SSID和秘密密钥与存储在无线电单元的EEPROM内的SSID和秘密密钥相比较。第一个比较在设备内完成无线电单元到设备验证，而第二个比较在无线电单元内完成设备到无线电单元验证。仅当这两个比较都参数匹配、表明是FCC批准的满足“一体化”要求的设备-天线-无线电单元组合时才使能802.11a传输能力。
用户可更换的802.11a无线电单元制造在一无线模块上，该无线模块还包括一EEPROM，比较器逻辑，包括SSID寄存器、VPD输入寄存器和VPD输出寄存器的多个配置寄存器，以及一个用来连接到设备的接口槽的接口。设备包括所述天线、所述接口槽、一同轴电缆连接器槽和将连接器槽接到天线的同轴电缆、一基本输入/输出系统(BIOS)和一EEPROM。设备的EEPROM存储一个指向存储在BIOS内的一个列有所许可的成对设备/天线SSID和所关联的秘密密钥的表的一个特定表项的索引。基于软件的验证过程包括无线电单元到设备验证过程和设备到无线电单元验证过程二者。
无线电单元到设备验证过程在设备内进行，包括将从表中得到的由索引指向的SSID与存储在无线模块的无线电单元的EEPROM内的在启动开始后复制到SSID寄存器的SSID相比较。在这两个SSID匹配时，将无线电单元到设备验证过程标为成功，并且将与表内的该SSID关联的秘密密钥发送给无线模块并存储在VPD输入寄存器内。
设备到无线电单元验证过程利用从该表得到的存储在VPD寄存器内的秘密密钥，并将它与存储在无线模块的EEPROM内的秘密密钥相比较。
在一个实施例中，只有在这两个SSID匹配时才允许启动过程继续进行。否则就终止启动过程。在另一个实施例中，允许启动过程继续进行，但是禁止无线电单元在设备内工作，因此设备得到启动，但没有802.11a传输能力。
此外，确认秘密密钥匹配的信息存储在VPD输出寄存器内，在使能与所述设备的802.11a连接前要检验VPD输出寄存器内的该确认信息。因此，对802.11a传输的请求的处理取决于两部分验证过程成功和在VPD输出寄存器内指示该成功。每当在设备中出现一触发条件时将VPD输出寄存器清零。触发条件包括重新启动设备、拆下无线模块、断开天线与无线电单元的连接、修改/更换无线电单元、修改/更换天线。
因此，本发明通过将无线电单元与天线拆开而允许制造无线就绪的802.11a计算机系统和所批准的用户可更换的802.11a无线电单元，同时确保了系统-天线-无线电单元的组合会满足FCC的对按FCC协议工作的天线和发射器的一体化标准。
从以下详细书面说明中可以清楚地看到不需要防篡改螺钉和唯一的操作和工具的本发明的以上及其他一些目的、特征和优点。
本发明的新颖特征在所附权利要求书中给出。然而，从以下结合附图对示例性的实施例所作的详细说明中可以最好地理解本发明本身及其应用的优选方式、其他目的和优点，在这些附图中图1A为概略地示出一个可以实现本发明的特征的示例性膝上型计算机的盒底部分和显示部分的方框图；图1B为示出图1A的示例性膝上型计算机的内部组件，包括根据本发明的一个实施例所使用的软件组件的方框图；图2示出了根据本发明的一种实施方式的带有一802.11a无线电单元的示例性的用户可更换的无线模块；图3A示出了在本发明的一个实施例内所使用的系统BIOS和天线以及基于VPD的验证组件；图3B为示出配置以上图中所示的设备硬件和BIOS等以便按照本发明的一个实施例进行工作的过程的流程图；以及图4为根据本发明的一个实施例对一802.11a无线模块进行基于VPD的验证的过程的流程图。
具体实施例方式
本发明提供了一种软件实现的验证程序，其使一个设计成具有一埋置的802.11a标准天线的计算机系统可以接纳一用户可更换的无线卡，同时又满足FCC的“一体化”要求。本发明利用由在包括系统BIOS的系统软件内的代码和VPD实现的特定验证过程来满足对802.11a无线发射器设备的一体化要求。具体地说，BIOS和VPD寄存器用来在启动期间在允许无线电单元可在系统内工作前确保是存在FCC批准的系统-天线-无线电单元的唯一连接。
这种通过软件的唯一连接允许无线电单元单独销售和随后安装入具有一正确的天线的计算机系统，而仍满足管理条例的对唯一连接的要求。本发明因此提供了一种在启动过程期间通过软件指导的方案得到验证的用户可更换的用于802.11a操作的无线卡。这种用户可更换的卡配置有一EEPROM和一些寄存器，这些寄存器包括VPD输入和输出寄存器，其存储有用来完成验证过程和确保只有该唯一连接才会在系统内使能802.11a传输能力的数据(例如，序号、计算机类型，制造代码(mfg code)等)。VPD寄存器的功能性作用下面在对图3和4的说明中还要详细说明。
在所说明的该实施例中，软件实现的方案涉及通过VPD与系统BIOS交互来完成验证过程。使用本发明的软件指导的验证方案时，在没有通过对无线电单元和天线组合的完全验证的情况下，被设计为(有着埋置天线)按照802.11a无线协议工作的计算机系统被阻止加电使用。
值得注意的是，如在所说明的实施例中将可看到的，本发明的各种实现方式与当前对于802.11b(2.4 GHz)操作实现的BIOS锁定有着显著的不同。BIOS锁定防止系统带着未批准的无线电单元启动，但是并不防止无线电单元在未批准的系统内工作。例如，可以取出一802.11a(5 GHz)无线电单元，并将其安装在另一个没有BIOS锁定的笔记本计算机内，该无线电单元就可连接到该机架内的天线上并完全发挥功能。然而，对于802.11a(5GHz)系统，这很可能会产生一个按FCC管理条例是未经许可或非法的配置。本发明克服了这个潜在的问题，因为本发明确保了系统将只接纳批准的无线电单元，而且无线电单元将只在批准的系统内发射。
由于无线电单元只有在安置在含有正确的天线的特定机架内时起作用，因此排除了导致违背严格的FCC一体化条例的问题/担忧，而不需要在制造期间在系统内将天线与无线电单元硬连线在一起。天线和无线电单元组合当连接在一起、并通过本发明所提供的方法被验证时满足FCC的“设备的一体化部分”的要求，因此是合法批准的组合。
现在来看这些附图，具体地是图1A和1B，其中分别示出了可以实现本发明的无线就绪膝上型计算机和计算系统环境100的一例子。为了简化对本发明的说明，该计算系统环境假设为图1A所示的膝上型系统的内部示图，因此共享一些标号。该膝上型系统和计算系统环境只是作为例子给出，并不是要对本发明的使用范围或功能有什么限制。也不应将该计算环境看作对在该示例性系统环境中所示出的任何一个组件或一些组件的组合有任何依赖或要求。
因此，本发明可用于许多其他通用或专用计算机系统环境或配置。适合使用本发明的著名的计算系统、环境和/或配置的例子包括但不局限于个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程用户电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括任何以上系统或设备的分布式计算环境之类。
图1A示出了一个配置成可用于无线通信的典型膝上型计算机系统(也称为无线就绪膝上型计算机系统)。膝上型计算机100包括一盒底单元(或者说机架)101，它具有一些内部组件和一个有着一顶面、一底面、一些侧壁等的外壳。膝上型计算机100还包括一盒盖部分或者说顶盖105，其包括一显示单元107。盒盖部分105通过某种形式的铰链机构108连接到盒底单元101上。在该示例性的实施例中，显示单元包括一显示屏107和外壳。盒盖部分105还包括一埋置天线115，其附接的同轴电缆113从天线115通过铰链108进入盒底单元101。天线115隐藏/埋置在盒盖/外壳后，因此称为埋置天线。此外，按照本发明，天线具有一个为计算机系统的BIOS所知道的唯一的ID。天线115可以设计成支持2.4 GHz频带操作和5 GHz频带操作二者。
盒底单元101还包括一接通或断开对内部组件供电的通/断按钮102和一用于接纳光记录媒体的CD ROM(光)驱动器155。在盒底单元101内有一母板(未示出)，上面建造/安装着膝上型计算机的功能组件，诸如处理器、存储器之类。此外，母板上还含有一mPCI连接器(示为虚线)114，用来接纳诸如802.11a无线卡、802.11b无线卡或801.11a/b无线复合卡之类的mPCI卡。通过打开检视盖(access panel)104(在机架单元101的底部)或掀起键盘161，可以获得对mPCI槽的访问。虽然在这里具体就mPCI卡和所关联的mPCI槽进行了说明，但熟悉该技术领域的人员可以理解，本发明的这些特征可以适用于其他类型的端口/连接方案和用户可更换的卡。
如下面将更为详细说明的那样，检视盖104使一诸如图2所示的无线卡/模块111可以插入位于检视盖104后的mPCI连接器114。接口是电连接器，用来接纳无线卡111的联锁连接器。无线卡111有一用作mPCI总线信号接口的连接接口，其连接到母板上的mPCI连接器114上。图1A中所示出的电连接器用来将无线卡111的无线电单元112通过微同轴电缆113电连接到天线115上。
再来看一下图2，无线mPCI卡111包括无线801.11a(2 GHz)无线电单元112B、基带单元206、媒体接入控制器(MAC)205。无线mPCI卡111还含有一天线接口204，它向无线电单元112提供一电缆连接器，用来使微同轴电缆113完成与天线115的外部连接和交互。如图1A所示，天线115可以集成在膝上型计算机100的盒盖部分内，并通过微同轴电缆113与mPCI卡111上的802.11a无线电单元112连接。mPCI卡111还包括一mPCI接口/连接器203，其通过mPCI连接器114与母板上的处理器及其他组件接口连接。mPCI上配置的其他连接器包括供电接口(未示出)，用来在PCI卡111通过mPCI连接器114连接在膝上型计算机100内时为mPCI卡111供电。无线mPCI卡111还可以包括一功率分配器和前置放大器以及其他组件，这些组件都与本发明无关，因此在这里没有示出。
具体来看图1B，所示出的是一示例性的通用计算设备，为了简化，假设其为无线就绪的膝上型计算机100。计算机100包括但不局限于一个由局部总线连接到核心芯片121上的处理单元120。核心芯片121还与系统存储器130和系统总线122连接。系统总线122可以是几种类型的总线结构中的任何一种，这些总线结构包括采用多种总线体系结构中的任何一种的存储器总线、外围总线和局部总线。作为示例而不是限制，这样的体系结构包括工业标准体系结构(ISA)总线、微通道体系结构(MCA)总线、增强的ISA(EISA)总线、视频电子标准协会(VESA)局部总线和外围组件互连(PCI)总线。
系统存储器130包括形式为易失性和/或非易失性存储器的计算机存储媒体，诸如只读存储器(ROM)131和随机存取存储器(RAM)132。对于本发明的目的来说，计算机100还包括一连接到系统总线122上并含有VPD 125的EEPROM 118。含有帮助诸如在启动期间在计算机100内的各部件之间传送信息的基本例行程序的基本输入/输出系统(BIOS)133通常存储在ROM 131内。RAM 132通常含有可由处理单元120立即访问和/或正在操作的数据和/或程序模块。作为例子而不是限制，这些程序模块包括操作系统(OS)134、应用程序135、其他程序模块136和程序数据137。
计算机100还可以包括其他可移动的/不可移动的、易失性的/非易失性的计算机存储媒体。仅作为例子，图1B示出了硬盘驱动器141、对可移动的非易失性磁盘152进行读或写的磁盘驱动器151和对诸如CD ROM或其他光媒体之类的可移动的非易失性光盘进行读或写的光盘驱动器155。可以在该示例性操作环境内使用的其他可移动的/不可移动的、易失性的/非易失性的计算机存储器媒体包括但不局限于盒式磁带、闪存卡(flash memorycard)、数字多用盘(digital versatile disk)、数字视频磁带、固态(solidstate)RAM、固态ROM等。
I/O接口140将硬盘驱动器141、磁盘驱动器151和光盘驱动器155连接到系统总线122上。这些驱动器及其以上所述并在图1B中所示的相关联的计算机存储媒体为计算机100存储计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据。例如，硬盘驱动器141示为存储操作系统144、应用程序145、其他程序模块146和程序数据147。注意，这些组件可以与操作系统134、应用程序135、其他程序模块136和程序数据137相同或者不同。操作系统144、应用程序145、其他程序模块146和程序数据147在这里被给以不同的标号，以标示至少它们是不同的拷贝。
用户可以通过诸如键盘161和通常称为触模板(touch pad)的集成的指点设备162(例如，指点杆(track point)或触模板(trackpad))之类的输入装置将命令和信息输入计算机100。这些及其他输入装置被集成在机架101中，并往往通过连接到系统总线122上的用户输入接口160与处理单元120连接，但是也可以由诸如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)之类的其他接口及总线结构连接。LCD面板107(集成在盒盖105中)也通过一诸如视频接口190之类的接口连接到系统总线122上。除了监视器之外，计算机还可以包括其他的外围输出设备，诸如扬声器197和打印机196之类，其可以通过输出外围接口195连接。
计算机100可以使用与一个或多个诸如远程计算机180之类的远程计算机的逻辑连接在一联网环境内工作。远程计算机180可以是另一个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其他常见的网络节点，并通常包括以上就计算机100所述的很多或所有部件。在用于WLAN联网环境时，计算机100通过WLAN网络接口或无线适配器111接到WLAN 171上。到联网的远程计算机180的连接是由WLAN模块111帮助实现的，该WLAN模块111通过无线传输与WLAN 171内的其他组件连接。WLAN模块111通过一mPCI连接器114连接到系统总线122上。计算机100也可以通过诸如调制解调器之类的其他连接模块通过有线LAN和/或因特网连接。
本发明可用于需要FCC许可的无线电单元-天线连接来进行802.11a通信的通信设备(例如，图1A和1B的膝上型计算机系统100)。为用户提供的计算机系统带有一个埋置在盒盖内或者用户较难够及或没有制造商许可的支持难以修改/更换的其他位置处的802.11a已批准天线。这防止了天线被人篡改。此外，每个埋置天线具有一唯一的ID，其将天线标识为一可以在特定计算机系统内用来接收和发送无线传输的802.11a天线。最后，按照本发明，该特定的设备和天线一起提供了要被用来按802.11a协议进行无线通信的无线电单元和天线连接的任何组合所需的特定标识特征。
本发明可以在由计算机执行的诸如程序模块之类的计算机可执行指令的一般背景内说明。通常，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行程序、程序、对象、组件、数据结构等。本发明也可以在分布式计算环境内实现，其中任务由一些通过通信网络链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境内，程序模块可以位于包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储媒体内。
由于本发明的大部分实现发生在诸如膝上型计算机系统100之类的便携式计算机系统内，因此本发明的其余部分将具体结合一计算机系统及其软件和硬件组件进行说明。如前面所述，天线埋置在系统的盒盖内，该盒盖永久性地连接到母板所在的机架上，该母板具有CPU和系统BIOS以及用于连接用户可更换的mPCI卡的mPCI槽。含有天线的系统盒盖与系统机架之间的永久性连接是通过铰链形成的。母板/系统板具有到机架的永久性连接，而且含有对于该母板/机架/系统和盒盖配置是唯一的BIOS。这种永久性连接使天线、母板和BIOS的组合可以看作单个单元。一无线卡(诸如卡111)与母板的唯一配对保证了满足FCC要求的一体化连接，因为母板具有到天线的唯一连接。
在设计和制造传输天线期间，创建一天线标识(ID)，该标识对于该特定的天线子系统和将埋置该天线的计算机系统是唯一的。该天线ID是基于天线的尺寸、形状、材料、调谐和周围的复合材料的尺寸、形状、材料。此外，该唯一的天线ID只是天线和机架的函数，而与以前用于机器型号的标识(即，CPU、段、序列等)无关。
采用VPD寄存器的软件验证机制本发明提供了一种包括(1)系统到模块验证和(2)模块到系统验证两部分的基于软件的mPCI无线电单元验证过程。图3A示出了在完成这种验证过程中涉及的部分软件和硬件组件。图中重要的方框包括被示为由通信线分隔的表示计算机系统100的母板300和无线模块111的一些方框，在验证过程期间信号/数据将通过该通信线发送。计算机系统100包括连接到天线115上的同轴电缆113、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)118和BIOS133。无线模块111包括一独立的EEPROM 317、802.11a无线电单元112和PCI配置空间319。
为了完成该两部分验证过程的第一部分(即，系统到模块验证)，在BIOS 133内配置一表303。表303存储有BIOS所支持的所有无线模块的SSID(来自PCI配置空间的子系统系统ID)的和所关联的用来只使能每个模块独有的一发射器的秘密密钥的列表。子系统ID包括制造商ID、制造商子系统ID、设备ID、和设备子系统ID。
在EEPROM 118内配置有一个与该特定系统相应的索引339，其指向表303内所标识的诸无线模块中的一个无线模块的ID，该ID代表FCC批准可与该计算机系统一起使用的天线。图3中的计算机系统100的其他组件包括比较器311和启动使能机构(例如，开关)313。无线模块111内的其他组件包括比较器335和一些寄存器，这些寄存器包括EEPROM 317内的SSID寄存器327和秘密密钥寄存器325，以及PCI配置空间319内的SSID寄存器328、VPD X寄存器329和VPD Y寄存器330。
为了支持/提供本发明的功能，上述系统组件和适配卡被设计和/或编程为具有一些特定参数和功能。图3B给出了在将这些组件设计和/或编程为具有实现本发明各个步骤所需的参数和功能后，获得FCC对这些组件的批准时所涉及的各个步骤的流程图。该过程可以分成三个阶段，它们是(1)设计、配置和安装BIOS；(2)制造用户可更换的适配卡；以及(3)从管理机构获得许可。虽然被描述为相继的阶段，但这些阶段可以以任何次序以及同时或接近同时完成。
第一阶段首先是制造商将系统/设备设计成具有一个具有预先确立的工作参数的特定天线，如方框352所示。然后，BIOS的创建者在BIOS内配置列有SSID和相应的秘密密钥的表，如方框354所示。制造商/供应商确定所安装(埋置)的天线的SSID和秘密密钥对，并将索引编程入EEPROM，以指向表内正确的SSID/秘密密钥对，如方框356所示。接着，在制造母板期间将BIOS安装在系统/设备/计算机上，如方框358所示。
在将系统/设备设计成具有根据天线-系统组合被编程为具有必要功能的BIOS后，就进行第二阶段的创建/制造无线模块，如方框362所示。在制造过程期间，在模块内提供在将模块插入系统/设备并向模块供电时完成各验证步骤的逻辑。接着，制造商或得到授权的供应商将模块配置成具有一SSID和秘密密钥对。这对SSID/秘密密钥分别存储在模块的EEPROM内的各自寄存器内，如方框364所示。虽然可以制造不同类型的模块，但被设计用于该系统/设备的所有模块被编程有与该系统/设备的SSID/秘密密钥对相同的SSID和秘密密钥。
在一系统/设备和所许可的模块制作好后，如方框372所示，该组合要经过一系列测试，以确保系统/设备遵从政府管理条例。完成这些测试后，该系统/设备被提交给管理机构以便获得批准，如方框374所示，然后，制造商等待管理机构的批准。卡也经测试后提交以便获得批准，如方框558所示。值得注意的是，诸模块卡和系统/设备的不同组合也可以被提交以获得政府管理机构的批准。这样，就获得了对被赋予BIOS和VPD操作能力的卡和系统/设备的所有组合的政府批准。得到批准后，如方框376所示，将同样配置和设计的系统/设备和模块作为独立的单元发送到市场，供顾客购买，如方框378所示。建入系统/设备和用户可更换的卡内的验证过程每当将两个单元相互连接在一起和系统/设备得到供电时触发。
下面将结合图4的流程说明本发明内图3A所示的每个组件的功能和操作。为了简明起见，在以下说明中只是那些对于操作来说是必不可少的组件标有标号。
图4示出了完成本发明的软件控制的功能的过程。软件处理开始之前，将用户可更换的无线模块111插入计算机系统的MPCI槽，如方框401所示。然后，给系统加电，如方框403所示，并且启动包括BIOS检验等的加电程序。给计算机系统加电也会对无线模块供电，这启动了它自己的启动或“引导”过程。在方框404，将无线模块的SSID从EEPROM复制入PCI配置空间内的SSID寄存器328，再由BIOS读SSID寄存器，如方框405所示。BIOS还从系统的EEPROM 118读取索引339，如方框406所示。索引的值指向表303内标识对于该计算机系统100的有效的所许可的一无线模块的SSID。然后，BIOS将索引所指向的SSID与无线模块111的SSID(328)相比较，如方框407所示。
在方框409，确定插入系统的mPCI槽的无线模块331的SSID是否与存储在EBPROM 118内的索引值所指示的表位置处的有效SSID匹配。如果这两个SSID匹配，BIOS将与表内的该SSID关联的秘密密钥写入无线模块内的(只写)VPD寄存器，如方框413所示。于是允许正常的启动过程继续进行，如方框415所示。在这两个SSID不匹配时，BIOS将显示一错误消息，如方框411所示，然后终止启动过程，如方框412所示。
上面所说明的系统到模块验证过程后，接着启动模块到系统验证过程。在启动过程的该阶段，计算机系统的OS含有在无线模块的EEPROM 317内的SSID和使能发射器的秘密密钥(327/328)。无线模块在系统得到加电的几乎同时得到加电(由于供电配置是共享的)，并且模块的处理器将SSID327装入PCI配置的SSID寄存器328，如以上方框404所示。模块处理器将VPD X寄存器329的内容(在上述系统到模块验证期间接收到的)与存储在模块的EEPROM 317内的秘密密钥325相比较，如方框419所示。在方框421确定这两个秘密密钥是否匹配。在VPD X寄存器329内的秘密密钥与在EEPROM 317内的秘密密钥匹配时，使能无线模块进行RF传输，如方框425所示。在这两个秘密密钥不匹配时，不使能RF传输，如方框423所示，并通过另一个(只读)VPD Y寄存器330报告错误。然后，或者终止启动过程，如方框412所示，或者使卡不能由系统操作(访问)。
在一个实施例中，后来确定何时无线电单元已通过验证的过程涉及使用VPD输出寄存器。将一个表示秘密密钥匹配的指示存储在VPD输出寄存器内。在系统接收到对802.11a传输的请求时，在完成从系统的802.11a连接前，BIOS检验VPD输出寄存器，看是否存储了该指示。因此，仅当在VPD输出寄存器内存在该指示时才允许继续处理对802.11a连接的请求。此外，每当设备中检测出一触发条件时就将VPD输出寄存器(以及SSID和VPD输入寄存器)清零。该触发条件可以是重新启动系统、拆下无线模块、检测到天线与无线电单元之间的连线连接断开、修改/更换无线电单元和修改/更换所述天线等条件之中的一个条件。
这种两部分验证机制确保了系统只有在双重地确认了无线模块和天线的组合是许可组合的情况下才能完成启动。在一个验证过程(例如，系统到模块)中的错误验证很可能不会在另一个验证过程(模块到系统)中出现。此外，如方框429所示，也可以允许计算机系统启动，但是完全禁用无线能力。此外，本发明的其他内建的检验可以在用户试图在系统工作期间使用一个未经许可的无线电单元(即，没有经以上过程验证的无线电单元)进行连接时使计算机系统自动关机。因此，本发明提供了一些附加的安全措施。因此，使用以软件实现的对被设计为支持802.11a无线传输的计算机系统内的用户可更换的无线模块的验证满足了FCC的对一体化发射器的唯一连接要求。
总结当前的一些用于802.11a使能的系统的解决方案采用防篡改螺钉来防止未经许可的个人拆下无线电单元。例如，对于PCMCIA(个人计算机存储卡国际适配器)卡的情况，天线被焊在无线电单元上，形成一单个单元，从而防止非有意地拆下无线电单元。本发明的实现方式和/或实施例使制造商可以提供用于802.11a(5 GHz频带)操作的无线就绪系统。此外，本发明允许在售后市场上购买在配置有软件许可检验功能的特定设备内满足FCC要求的无线电单元，从而使用户可以灵活地决定是否要投资购买较贵的802.11a设备。本发明还使制造商显著地节约了成本，因为这些802.11a产品是用户可更换的(即用户可以安装、互换或更换无线电单元，而不是需要由所授权的服务中心来为提供无线电单元)。这种解决方案还显著地改善了制造工艺，因为它不需要防篡改设计。
虽然以上具体结合便携式计算机和/或膝上型计算机对本发明作了说明，但本发明的特征不局限于这样的设备。本领域的技术人员可以理解，本发明的特征可以扩展到任何运用无线发射器的设备，包括被制造成具有埋置天线和用于容纳无线卡的槽的台式计算机，以及任何具有类似的无线传输能力和组件的便携式电子设备。
此外，应注意的是，虽然是以一个功能完全的数据处理系统为背景对本发明进行说明的，但本领域的技术人员可以理解，本发明的机制能以各种形式的含有指令的计算机可读媒体的形式分发，而且无论实际用来进行分发所用的信号承载媒体具体是什么类型，本发明都同样适用。计算机可读媒体的例子有诸如只读存储器(ROM)或电可擦可编程只读存储器(EEPROM)之类的非易失性硬编码型媒体，诸如软盘、硬盘驱动器和CD-ROM之类的可记录型媒体，以及诸如数字和模拟通信链路之类的传输型媒体。
虽然本发明是结合具体实施例说明的，但不应该将该说明看作是限制性的。对于本领域的技术人员来说，在参考了本发明的说明后，对所公开的这些实施例的各种修改以及本发明的其他实施例都是显而易见的。因此，可以理解，可以作出这样的修改而不背离如在所附权利要求书中给出的本发明的精神实质或专利保护范围。
权利要求
1.一种用于在具有一埋置天线的无线就绪设备内提供FCC所许可的802.11a发射器的方法，包括下列步骤将一用户可更换的802.11a无线电单元接纳入所述设备内被设计用来接纳无线电单元卡的一接口槽，所述无线电单元具有一对标识参数，其中所述槽使所述无线电单元可以与内建在设备内并具有一唯一的区别特征的天线接口连接；在启动所述设备期间，完成核实所述无线电单元是一个按802.11a标准许可在该设备内与该天线配合使用的无线电单元的基于软件的验证过程；以及在所述验证过程核实所述无线电单元是所许可的无线电单元时，完成所述设备的启动，并使能通过所述天线和所述无线电单元的组合进行802.11a通信。
2.权利要求1的方法，其中所述用户可更换的802.11a无线电单元制造在一无线模块上，所述无线模块还包括一EEPROM，比较器逻辑，包括SSID寄存器、VPD输入寄存器和VPD输出寄存器的多个配置寄存器，以及一个用来连接到所述设备的所述接口槽上的接口；所述设备包括所述天线、所述接口槽、一同轴电缆连接器槽和将所述连接器槽连接到所述天线上的同轴电缆、一基本输入/输出系统(BIOS)和一EEPROM，所述EEPROM存储有一个指向存储在所述BIOS内的一个列有一些成对值的表的一特定表项的索引，所述成对值表提供所述设备的一SSID和一个所关联的秘密密钥；以及所述完成基于软件的验证过程的步骤包括完成一无线电单元到设备验证过程和完成一设备到无线电单元验证过程。
3.权利要求2的方法，其中所述完成无线电单元到设备验证过程的步骤包括下列步骤从所述BIOS内的表读取一第一SSID，其中所述读取的SSID为存储在EEPROM内的所述索引所指向的、存储在所述表内的一表项；从无线模块的SSID寄存器接收一第二SSID，所述SSID与许可所述无线电单元连接的天线/设备的SSID相对应；将所述第一SSID与所述第二SSID相比较，以确定是否匹配；以及在所述第一SSID与所述第二SSID匹配时，认可所述无线电单元到设备验证过程是用于允许所述无线电单元在所述设备内工作的成功验证。
4.权利要求3的方法，包括下列步骤在所述第一SSID与所述第二SSID匹配时，将表内与所述第一SSID关联的一秘密密钥输出给无线模块的VPD寄存器。
5.权利要求3的方法，还包括下列步骤在所述第一SSID与所述第二SSID匹配时，允许在该设备上执行的启动过程完成，其中在没有出现所述匹配时，终止所述启动过程。
6.权利要求3的方法，还包括下列步骤在所述第一SSID与所述第二SSID不匹配时，禁止所述无线电单元在所述设备内工作，其中所述设备得到启动但没有802.11a传输能力。
7.权利要求2的方法，其中所述完成设备到无线电单元验证过程的步骤包括下列步骤从无线模块的EEPROM读取一第一秘密密钥；从设备接收一第二秘密密钥，所述第二秘密密钥被暂时存储在VPD输入寄存器内；将所述第一秘密密钥与所述第二秘密密钥相比较，以确定是否匹配；以及在所述第一秘密密钥与所述第二秘密密钥匹配时，使能所述无线电单元在所述设备内进行802.11a传输。
8.权利要求7的方法，其中所述第二秘密密钥仅在存储在无线模块的EEPROM内的一SSID与设备/天线的SSID匹配后才被接收入所述VPD输入寄存器，从而完成了双重验证过程，来启动所述无线电单元在设备内进行802.11a操作。
9.权利要求7的方法，还包括下列步骤在所述匹配没有出现时，禁止所述无线电单元在所述设备内工作，其中所述设备得到启动但没有802.11a传输能力。
10.权利要求7的方法，其中所述使能步骤还包括下列步骤将所述匹配的一指示存储在所述VPD输出寄存器内；在完成与所述设备的802.11a连接前检验所述VPD输出寄存器中的所述指示，其中仅当在所述VPD输出寄存器内存在所述指示时才允许继续处理对802.11a连接的请求；以及每当在所述设备上出检测到一触发条件时就将所述VPD输出寄存器清零，所述触发条件为重新启动设备、拆下无线模块、断开所述天线与所述无线电单元之间的连接、修改/更换所述无线电单元、修改/更换所述天线这些条件之中的一个条件。
11.一种在具有一埋置天线的无线就绪设备内提供FCC所许可的802.11a发射器的系统，包括用于将一用户可更换的802.11a无线电单元接纳入所述设备内被设计为接纳无线电单元卡的一接口槽的装置，所述无线电单元具有一对标识参数，其中所述槽使所述无线电单元可以与内建在设备内且具有一独特的区别特征的天线接口连接；用于在启动所述设备期间完成核实所述无线电单元是一个按照802.11a标准许可与所述设备内的天线配合使用的无线电单元的基于软件的验证过程的装置；以及用于在所述验证过程核实所述无线电单元是所许可的无线电单元时完成所述设备的启动、并使能通过所述天线和所述无线电单元的组合进行802.11a通信的装置。
12.权利要求11的系统，其中所述用户可更换的802.11a无线电单元制造在一无线模块上，所述无线模块还包括一EEPROM，比较器逻辑，包括SSID寄存器、VPD输入寄存器和VPD输出寄存器的多个配置寄存器，以及一个用来连接到所述设备的所述接口槽上的接口；所述设备包括所述天线、所述接口槽、一同轴电缆连接器槽和将所述连接器槽连接到所述天线上的同轴电缆、一基本输入/输出系统(BIOS)和一EEPROM，所述EEPROM存储有一个指向存储在所述BIOS内的一个列有一些成对值的表的一特定表项的索引，所述成对值表提供所述设备的一SSID和一个所关联的秘密密钥；以及所述用于完成基于软件的验证过程的装置包括用于完成无线电单元到设备验征过程的装置和用于完成设备到无线电单元验证过程的装置。
13.权利要求12的系统，其中所述用于完成无线电单元到设备验证过程的装置包括用于从所述BIOS内的表读取一第一SSID的装置，其中所述读取的SSID为存储在EEPROM内的所述索引所指向的、存储在所述表内的一表项；用于从无线模块的SSID寄存器接收一第二SSID的装置，所述SSID与许可所述无线电单元连接的天线/设备的SSID相对应；用于将所述第一SSID与所述第二SSID相比较以确定是否匹配的装置；以及用于在所述第一SSID与所述第一SSID匹配时认可所述无线电单元到设备验证过程是用于所述无线电单元在所述设备内工作的成功验证的装置。
14.权利要求13的系统，还包括用于在所述第一SSID与所述第二SSID匹配时将表内与所述第一SSID关联的一秘密密钥输出给无线模块的VPD寄存器的装置。
15.权利要求13的系统，还包括用于在所述第一SSID与所述第二SSID匹配时允许完成在设备上执行的启动过程的装置，其中在没有出现所述匹配时终止所述启动过程。
16.权利要求13的系统，所述系统还包括用于在所述第一SSID与所述第二SSID不匹配时禁止所述无线电单元在所述设备内工作的装置，其中所述设备得到启动但没有802.11a传输能力。
17.权利要求12的系统，其中所述用于完成设备到无线电单元验证过程的装置包括用于从无线模块的EEPROM读取一第一秘密密钥的装置；用于从设备接收一第二秘密密钥的装置，所述第二秘密密钥被暂时存储在VPD输入寄存器内；用于将所述第一秘密密钥与所述第二秘密密钥相比较、以确定是否匹配的装置；以及用于在所述第一秘密密钥与所述第二秘密密钥匹配时使能所述无线电单元在所述设备内进行802.11a传输的装置。
18.权利要求17的系统，其中所述第二秘密密钥仅在存储在无线模块的EEPROM内的SSID与设备/天线的SSID匹配后才被接收入所述VPD输入寄存器，从而完成了双重验证过程，以启动所述无线电单元在设备内的802.11a操作。
19.权利要求17的系统，还包括用于在没有出现所述匹配时禁止所述无线电单元在所述设备内工作的装置，其中所述设备得到启动但没有802.11a传输能力。
20.权利要求17的系统，其中所述用于使能的装置还包括用于将所述匹配的一指示存储在所述VPD输出寄存器内的装置；用于在完成与所述设备的802.11a连接前检验所述VPD输出寄存器中的所述指示装置，其中仅当在所述VPD输出寄存器内存在所述指示时才允许继续处理对802.11a连接的请求；以及用于每当在所述设备上检测到一触发条件时就将所述VPD输出寄存器清零的装置，所述触发条件为重新启动设备、拆下无线模块、断开所述天线与所述无线电单元之间的连接、修改/更换所述无线电单元、修改/更换所述天线这些条件之中的一个条件。
21.一种用于在具有一个被设计为支持遵从802.11a无线协议的无线通信的埋置天线、一基本输入/输出系统(BIOS)、一第一EEPROM和一个用来接纳用户可更换的802.11a无线电单元的接口的设备内提供一个所许可的802.11a发射器的方法，所述方法包括下列步骤在设备的一接口槽处将一个含有所述用户可更换的802.11a无线电单元的mPCI卡接纳入所述电子设备，其中所述mPCI卡包括一第二EEPROM和包括SSID寄存器、VPD输入寄存器和VPD输出寄存器的多个配置寄存器；将从第二EEPROM得到的一第二SSID与一个与对于该设备的所批准的天线关联、并存储在该设备的BIOS内的第一SSID相比较；将从第二EEPROM得到的一第二秘密密钥与一个也存储在所述BIOS内的所述第一SSID的秘密密钥相比较；仅当第一比较步骤和第二比较步骤都得到匹配结果时才使能通过无线电单元和天线的组合进行802.11a传输。
22.权利要求21所述的方法，还包括下列步骤在所述接纳步骤后开始设备的启动，其中所述启动激活对设备和无线电单元的BIOS检验；在所述启动期间将第二SSID从mPCI卡的一EEPROM复制入所述SSID寄存器；从所述BIOS的一个将SSID和秘密密钥对存储为表项的表读取所述第一SSID，其中所述第一SSID由一个在第一EEPROM内、指向所述表的含有第一SSID的一表项的索引标识；以及仅在所述第一比较步骤得到匹配结果后才将所述第一秘密密钥输出给所述VPD输入寄存器，其中所述第二比较步骤在所述第一比较步骤后按顺序进行。
23.权利要求22的方法，还包括在所述第一比较和所述第二比较步骤中的至少一个步骤没有得到匹配结果时终止所述启动。
24.权利要求22的方法，还包括在所述第一比较和所述第二比较步骤中至少一个步骤没有得到匹配结果时禁用所述mPCI卡，其中所述设备得到启动但没有802.11a传输能力。
25.权利要求22的方法，其中所述使能步骤还包括下列步骤将所述匹配的一指示存储在所述VPD输出寄存器内；在完成与所述设备的802.11a连接前检验所述VPD输出寄存器中的所述指示，其中仅当在所述VPD输出寄存器内存在所述指示时才允许继续处理对802.11a连接的请求；以及每当在所述设备上检测到一触发条件时就将所述VPD输出寄存器清零，所述触发条件为重新启动设备、拆下无线模块、断开所述天线与所述无线电单元之间的连接、修改/更换所述无线电单元、修改/更换所述天线这些条件之中的一个条件。
26.权利要求21的方法，其中所述设备是一便携式计算机系统。
全文摘要
本发明提出了一种在提供无线就绪802.11a设备和用户可更换的802.11a无线电单元的情况下用软件手段满足FCC对802.11a天线必需是它所工作的设备内的一体化部分的要求的方法。对系统BIOS作了一些改进，包括在系统BIOS中包括一个列有SSID和秘密密钥对的表。用户可更换的无线电单元包括一对VPD寄存器和一个存储所批准的设备的SSID和秘密密钥的EEPROM。在设备启动期间，将从设备的BIOS得到的SSID和秘密密钥与存储在无线电单元的EEPROM内的SSID和秘密密钥相比较。第一个比较在设备内完成无线电单元－设备验证，而第二个比较在无线电单元内完成设备－无线电单元验证。仅当这两个比较的参数都匹配、表明是FCC批准的满足“一体化”要求的设备－天线－无线电单元组合时才允许使能802.11a传输能力。
文档编号H04B1/40GK1605995SQ20041007469
公开日2005年4月13日 申请日期2004年9月13日 优先权日2003年10月7日
发明者D·C·克罗默, 藤井一男, R·J·小格里菲思, 伊藤雅晴, P·J·雅克斯, 松永幸三, 尾家正树 申请人:国际商业机器公司