专利名称：避免无线音频信号发送干扰的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信。
背景技术：
无线通信用在各种各样应用，例如，蜂窝式电话、控制设备、和在两个或多个设备之间交换数据信号等中。
定义·主设备网络上控制着在本身和一组从设备之间如何管理通信的节点。
·从设备网络上与主设备通信的节点。
·基本数据为了可靠地将典型信号发送到一个或多个从设备而给予主设备的信息。
·辅助数据可靠性可能比基本数据差和等待时间可能比基本数据长、由要发送到网络上的另一个节点的信号所代表的给予主设备或从设备的数据。
·管理数据为了保持网络的性能而跨过网络发送的信号所代表的数据。
·发送参数影响通信系统的性能的可控特性(例如，信号功率、中心频率、调制技术、相位、天线方向、天线方向性、天线位置、信号极性、时隙、均衡器设置、码片序列、和其它特性)。
·发送配置具有相关值的一个或多个发送参数(例如，信号功率-200mV、中心频率-2450MHz、调制技术-4FSK)。
·发送质量总结像网络上的主设备那样的节点至少部分根据网络上其它节点的发送质量估计得出它自己的发送质量估计的过程。
·优选配置表近期用于或打算用于发送的不同发送配置的列表。
·优选频率包括在优选配置表的发送配置中的发送频率。
·可能配置表近期不打算用于发送，但将来某个时候可能用于发送的发送配置的列表。
·可能频率包括在可能配置表的发送配置中的发送频率。
·包利用相同发送配置连续发送的一组数据信号。
·块包含一起可以通过纠错解码器独立解码的数据信号的一组包。块最好利用各种各样的发送配置发送，以便均化局部信道变差带来的影响。
·帧利用优选配置表发送的一组块和管理包。
·流一起代表来自单个源的信息(譬如，来自FM收音机或CD播放器的音频)的数据位信号的连续流。流能够包含多于一个信道(诸如左和右)。
·标记无线系统的特征发射物。
·无线系统单个无线设备，或能够相互无线通信的多个无线设备。
其它术语被定义在说明书正文中的前后关系中。
发明内容
在一个方面中，一般地说，本发明的特征在于包括如下步骤的方法第二无线系统确定第一无线系统的有效工作频率，和在与第一无线系统有关的无线通信附近进行与第二无线系统有关的无线通信，无线通信利用排除确定频率的扩频技术。
这些实现可以包括一个或多个如下特征确定是在来自第一无线系统的发送不能被第二无线系统检测到的时候完成的。确定是在来自第一无线系统的发送不妨碍第二无线系统的功能的时候完成的。确定是在来自第二无线系统的发送不妨碍第一无线系统的功能的时候完成的。确定是在第二系统未正在进行发送的时候完成的。第二系统包括一个节点，和确定是在节点未正在进行发送的时候完成的。该确定包括从用户那里接收与要确定的频率相联系的信息。该信息包括第一无线网络的通信信道的标识。该信息通过手动用户接口接收。手动用户接口包括按钮。手动用户接口进一步包括可视指示器。该确定包括检测第一无线系统的活动。该确定包括与第一无线系统连接。可以加上得出第一无线系统的工作信道的附加步骤。该确定包括识别第一无线系统的标记。可以加上暂停与第二无线网络有关的无线通信，和在暂停期间，确定第一无线系统的工作频率的附加步骤。第一无线系统包括IEEE 802.11无线网络。
在另一个方面中，一般地说，本发明的特征在于包括如下步骤的方法为第二无线网络保持有关第一无线网络正在使用的频率的信息，利用扩频技术进行与第二无线网络有关的通信，和控制扩频技术以排除与保持信息相联系的频率。
这些实现可以包括一个或多个如下特征周期性地更新信息。通过用户接口从用户那里获取信息。通过观察第一无线网络自动获取信息。
在另一个方面中，一般地说，本发明的特征在于包括如下装置的设备标识装置，用于确定有关第一无线网络正在使用的频率的信息；利用扩频技术发送的发送装置；和控制器，用于使发送装置避开第二无线网络确定的频率。标识装置包括手动用户接口。
在另一个方面中，一般地说，本发明的特征在于包括如下装置的设备确定有关第一无线网络正在使用的频率的信息的装置；和利用扩频技术避开第二无线网络确定的频率的装置。
从如下的描述中和从权利要求书中可以清楚地看出其它特征和优点。
图1示出了本发明的一种实现的功能方块图；图2A示出了来自有效负载管理器的输出端的数据信号结构；图2B示出了来自纠错编解码器的块结构；图2C示出了CRC保护包结构；图3示出了本发明一种实现的系统操作过程的流程图；图4A示出了主设备上有关网络获取的操作过程的流程图；图4B示出了从设备上有关网络获取的操作过程的流程图；图5A-1-5A-4、图5B-1-5B-2、图5C-1-5C-4、图5D、图5E-1-5E-4是本发明的示范性实施例的示意电路图；图6是具有可视指示器和按钮的用户接口的图解表示；图7-9；以及图10是信道选择器75的方块图。
具体实施例方式
现在参照附图，图1是例示根据本发明的系统4的逻辑布局的方块图。主设备170通过无线媒体(未示出)与诸如从设备180那样的至少一个从设备通信。系统4不局限于一个主设备或一个从设备，多个主设备170可以发送到多个从设备180。为了简单起见，如下的描述基于一个主设备170和多个从设备180的例子。从设备180一般处在多个分布式位置上。从设备180可以处在数个房间中，每个房间拥有诸如扬声器之类与之连接的使用设备。虽然这个特例涉及声音系统，但其它应用也是可以设想的，譬如，视频、多媒体、遥测、和远程数据收集应用。从设备180可以是电池供电的和/或便携式的，譬如，头戴式耳机。
有效负载管理器10首先处理诸如数字音频信息信号之类、要从主设备170发送到从设备180的信息信号160，以将要用作输入的数字单元信号提供给纠错编码器20，纠错编码器20起将信息信号给予通信信道，以便降低信道对数字完整性的负面影响的作用。主设备可以进一步包括提供压缩的源编码器5(例如，音频压缩器)。各种各样的技术可以应用于音频压缩例如，如ISO/MPEG-1所述的音频层2(AC2)压缩；和AC3心理声学屏蔽和冗余度降低。例如，对于16-位、2音频信道、32.55kHz音频信息信号，主设备可以包括源编码器，譬如，来自APT-音频处理技术公司(总部在Belfast，NIreland)的apt-x编码器。
来自Apt-x编码器的输出由有效负载管理器10组织成通常包含117个消息字，每个消息字6个码元，每个码元4个位，总共2808个位的数据信号结构。如图2A所示，这种数据信号结构可以用6列和117行的矩阵表示。矩阵中的每项是4个位的码元，和矩阵中的每行是一个“消息字”(输入到下面将更详细描述的纠错编码器20的单元)。来自有效负载管理器10的输出，以及一些管理位(譬如，多路复用控制信号)可以利用诸如纠错编码之类的信道编码技术来保护。纠错编码器20将消息字映射成码字。可以使用里德-索洛蒙(RS)编码。对于本例中的示范性RS编码，来自纠错编码器20的输出的位速率相对于它的输入加倍了。纠错编码器20的输出(一个块)也可以以如图2B所示的矩阵的形式表示。矩阵的每项是4个位的码元，和矩阵的每行是由12个码元组成的码字。对于示范性音频信号，作为来自纠错编码器20的输出的块是12列和117行的矩阵。矩阵的每列被定义成468(117×4)个位的包。
错误检测可以通过在纠错编码之后将循环冗余检验码(CRC)或检验和加入每个包中实现。CRC可以分布在包内，以便不仅可以告知包是否包含错误，而且可以告知包的什么部分包含错误。具体地说，对于示范性无线音频家庭应用，每个包被进一步划分成许多(对于本例，4个)子包(每个含有117个位)，和对每个子包分别计算4-位CRC(如图2C所示)。对于本例中的4-位CRC，已坏数据将有1/16的机会错误通过。通过将每个CRC插在它保护的子包附近(在子包前面或后面)，可以进一步多路复用CRC。这样，可以更好地定位包内错误的位置。然后，打包器25处理来自纠错编码器20的输出。无线接口30通过一个或多个天线40将来自打包器25的输出发送到从设备。
从一种发送配置到另一种发送配置，信道容量可以随诸如路径损耗、多径干扰、除了多径干扰之外的任何其它干扰、和非线性之类的因素而改变。系统4可以通过改变它的可控发送参数值控制它如何使用通信媒体。系统4实际上可以对一些或所有可控发送参数进行均化，以补偿局部信道容量下降。例如，使一些谱段变得不可用的多径干扰有时可以引起局部信道容量下降。如果频率是可控发送参数，通过在数量足够多的频率上发送基本数据和依靠纠错编码修补在受影响谱上发送的包中的错误，可以实现均化。
让不同的发送参数采用不同的值。例如，频率参数可以采用来自可通过锁相环(PLL)调谐的一组分立射频的一个值。对于极化参数，值的范围可以是垂直或水平极化的选择。可以测量为某种发送配置实现的发送质量，作为在从设备180上接收的信息信号的质量(当利用指定发送配置发送信息时)。可以通过诸如误码率(BER)之类的多种度量标准量化所述发送质量，所述度量标准可以根据出现在纠错解码器中的和来自CRC的信息而被估计。
对于示范性无线应用，主设备170和从设备180之间的通信信道是具有与之相关的多径特性和存在干扰源的无线媒体。可控发送参数是载波频率。发送参数值的范围依赖于所选频谱和信道带宽。例如，对于2.4GHz ISM(工业、科学和医学)无线电频带中的RF媒体，有关载波信号控制变量的参数值范围包含ISM无线电频带中的所有可调谐频率。发送配置是可以通过改变发送参数值调整的频率(对于本例，载波信号频率)。如下的描述基于示范性无线应用。
回头参考图1，来自纠错编码器20的输出端的许多块(每个块包含多个包)可以由打包器25处理和组织成包含块和管理包的帧。管理包将在下面作更详细描述。对于示范性无线应用，来自纠错编码器20的11个块和2个管理包被组织成含有134个包的帧。
然后，利用优选频率表中的40个频率，通过利用诸如频移键控(FSK)、正交调幅(QAM)、相移键控(PSK)、或幅移键控(ASK)之类的数字调制技术的无线接口30，将来自打包器25的输出从主设备170发送到从设备180。由于在2.4GHz频带中存在94个可调谐频率，这种选择让54个频率留在可能频率表中。对于本例，一个帧包含102.4μs的音频数据信号。帧中的包持续大约750μs。纠错编码器模块20可以进一步在时域和频域中进行交织，以便将来自纠错编码器20的码字中的每个码元分配给要在来自优选频率表的不同频率上发送的不同包(如图2B所示)。交织使从设备180中的纠错解码器90能够均化一些高质量包和其它一些低质量包，以便精确地重构原始信息。交织可以在时间上，在频率上，或在任何其它可控发送参数上进行。并且，帧内的每个包可以在不同频率(一般地说，发送配置)上发送-本质上，引入了频域中的均化。然后，在可用频率的典型部分上整体地发送一个块。
系统4不受特定形式的源编码器5和有效负载管理器10限制。源编码器5和有效负载管理器10，以及纠错编码器20和打包器25的基于功能可以包括将要发送的信息信号划分成诸如块之类的多个数据信号单元，以便进行信道编码。该功能也可以包括交织。使用模块化有效负载管理器10、纠错编码器20和打包器25是为了举例说明。这些功能模块可以以硬件或软件的形式在一个或多个物理单元中实现。本发明不受特定源编码器(譬如，在示范性实现中，Apt-x源编码器)、数据单元(譬如，所示的块和帧)的特定结构、和特定纠错编码器(譬如，在示范性实现中，RS编码)限制。如图2A和2B所示的所述数据结构也只是为了举例说明的目的。
图1还示出了从设备180，从设备180可以包括与无线接口80一起接收从主设备170发送的信息的一个或多个天线150。接收信息被馈送到拆包器185，然后，到纠错解码器90。拆包器185和纠错解码器90基本上执行与打包器25和纠错编码器20相反的功能。在纠错解码器90中，利用纠错编码，例如，RS编码固有的信息和CRC对每个接收块的每个码字进行错误检验。每个码字中的码元将被标志成正确或错误的。如果存在CRC，像纠错编码的现有技术中众所周知的那样，它们可以用于将一组码元标志成“疑符(erasure)”。通过无线信道将信道质量估计器130(后面将作更详细描述)提供的发送质量估计发送回到主设备170。主设备170中的信道质量总结器70收集这个供信道管理器50使用的信息，以选择用于发送基本数据信号的后续频率组(优选频率表)。将来自纠错解码器90的解码信息发送到有效负载管理器100。对于音频数据信号发送，可以进一步提供源解码器105，以基本上执行与源编码器5相反的功能。然后，信息信号对于示范性无线应用可以穿过数字/模拟转换器110，和被馈送到扬声器120。
描绘系统4的图1的方块图中的模块(例如，源编码器5、有效负载管理器10和信道管理器50等)是可以一起汇集在一个或多个物理模块中，譬如，以像ASIC那样的硬件模块和/或软件模块的形式汇集的逻辑模块。
系统为优选频率表(一般地说，优选配置表)和可能频率表(一般地说，可能配置表)估计信道发送质量。对于本例，可能频率表可以包括从2.4GHzISM频带中选择的所有可用频率(除了来自优选频率表的40个RF频率之外)。尽管这个详细描述集中在示范性无线系统上，但系统4具有更广泛的可应用性。和不受单个可控发送参数限制，而是可应用于多个可控发送参数，包括(但不受这些限制)时间、频率、波长、极性、天线方向性、天线方向、天线位置、均衡器设置、码片序列、信号功率、和信号相位。一般说来，系统监视用于发送基本数据信号的优先配置表的发送质量、和近期不打算用于发送基本数据信号的可能配置表。
回头参照图1，对于优选频率表，每一个从设备180通过跟踪在它的纠错解码器90中确定的码元错误信息，在信道质量估计器130中得出它自己的发送质量估计。对于可能频率表，通过主设备170和像从设备180那样的从设备两者发送包括事先已知的数据信号的试探包(probe)，可以完成发送质量的估计。试探包在从可能频率表中选择的试探频率上发送。在每个从设备中通过测量，譬如，接收试探数据的BER估计试探频率的发送质量。试探频率不是当前正在使用的频率，但主设备170需要知道它们的发送质量，以便当系统4选择发送后续基本数据信号的后续优选频率表时，它们可以与优选频率表一起用作候选者。试探频率组可以包括可能频率表当中的所有或一小组频率。优选频率表中的频率组(40个)和试探频率组的发送质量估计可以在反馈包中发送回到主设备。由于各种各样的现象，譬如，多径干扰，40个频率的每一个可以在发送质量方面表现得不同。发送反馈包的频率的一种有利选择是从最高发送质量的优选频率表中选择频率，但许多其它选择，譬如，可替代地，利用发送质量比平均发送质量高的频率也是可以的。
为了改善性能，采用频率(一般地说，发送配置表)自适应。主设备收集来自所有从设备的反馈数据信号和总结它自己的发送质量估计。然后，主设备周期性地为后续基本数据信号调整优选频率表(或者，一般地说，优选配置表)。存在许多种主设备可以总结来自从设备180的发送质量信息和选择后续优选频率表的不同方式。例如，可以简单地对每个频率求每个从设备180报告的估计的平均。主设备170也可以使用来自每个从设备180的发送质量信息估计与每个从设备180连接的质量，然后，根据最有可能失败的从设备180的需要作出有关将来使用那些频率的判定。一般地说，主设备170可以处理发送质量测量和选择改善所有主设备/从设备对的发送质量的功能的后续优选频率表。根据发送质量估计和主设备170如何选择后续优选频率表，可以不需要调整优选频率表，或者，调整(从当前优选频率表到后续优选频率表)可以是伪随机的或部分伪随机的或调整是非随机的。
尽管到此为止所述的系统的有效之处在于弥补外界干扰，但在一些情况下，它可能干扰其它通信系统。此外，到此为止所述的手段是反应性手段，其中，必须已经出现了干扰，以便系统补偿它。另外，前摄性手段也是可以的，其中，可以在干扰发生之前，指示系统避免来自另一个网络的干扰，和避免干扰另一个网络。
例如，参照图1，另一个局部无线网络190可以存在于与所述系统相同的频率范围之中。举一个更具体的例子，用户可以在与所述系统相同的区域内拥有WiFi网络(遵从IEEE 802.11标准的无线网络)。WiFi网络包括诸如计算机和/或基站之类的一个或多个节点，尽管所述的情况也可应用于其它频带，但所有节点都在与如上所述的示范性系统相同的2.4GHz范围内发送。在某些配置中，WiFi网络受所述系统影响可能比该系统受WiFi网络影响更甚。
为了解决这种状况，信道管理器50在确定优选频率表的过程中，和可选地，在确定可能频率表的过程中还考虑来自信道选择器75的信息(尽管在图1中分开示出信道选择器75，但它也可以是信道管理器的一部分或系统中的另一个部件或设备的一部分)。信道选择器75确定应该未包括在优选频率，和可选地，可能频率中的频率，因为确定的频率可能干扰其它局部无线网络190。
参照图1和6，在一些情况下，信道选择器75包括用户接口610，用户接口610含有诸如LED(液晶显示器)之类的可视指示器620、和按钮650。每当用户按下按钮650时，指示器620就闪烁一次。这向用户表明系统已经登记了按钮按下操作。每当用户按下按钮650时，信道选择器75就选择要避开的WiFi信道(IEEE802.11无线网络使用的频带)。默认地，在用户按下按钮650之前，信道选择器75选择要避开的WiFi信道6，因为信道6在WiFi网络中是最通用信道。当用户按下按钮650一次时，信道选择器75选择WiFi信道11，因为那是次最通用WiFi信道。随后每当用户按下按钮650时，信道选择器75就选择WiFi信道2-5，接着6-10。如果用户再次按下按钮650，或者，如果在任何时候，用户按住按钮650达三秒钟时，信道选择器75将切换到“全频带”模式，在这种模式下，不避开任何WiFi信道。在这种情况下，指示器620闪烁许多次。
在其它实现中，存在多个指示器，以便可以清楚地显示当前选择的WiFi信道。例如，在一些实现中，存在示出WiFi信道号的显示。在一些实现中，用户通过DIP(双列直插式)开关控制所选信道。在一些实现中，用户通过屏幕上图形用户界面或基于LCD图形用户界面控制所选信道。
在一些实现中，一次可以选择不止一个WiFi信道。
用户可以通过其它网络190事先知道哪个信道正在使用之中，在这种情况下，他或她可以按下按钮650达选择所需信道的正确次数。可替代地，当其它网络190正受到干扰时，用户可以简单地按下按钮650。重复按下按钮650将最终使信道选择器70选择要避开的正确信道。
信道选择器75将有关已经选择了WiFi信道的信息发送到从优选频率表，和可选地，可能频率表中排除相关频率的信道管理器50。例如，如果用户选择了WiFi信道6，信道管理器50将从优选频率表，和可选地，以及可能频率表中排除与WiFi信道6对应的频率，即，2.426-2.448GHz。
在其它实现中，信道选择器75包括可以自动检测和避开在2.4GHz频率范围上工作的其它设备占用的信道的机构。例如，参照图7，信道选择器75首先等待到主设备170与其它节点，例如，与从设备节点断开(步骤710和720)。然后，信道选择器75监听2.4GHz频带内的频率上的活动(步骤730)。如果信道选择器75发现有活动(步骤740)，它就指示信道管理器50从优选频率表，和可选地，可能频率表中排除那些频率(步骤750)；否则，信道管理器50就确定整个频带都是可用的(步骤760)。在一些变体中，取代等待到主设备170与其它节点断开(步骤710和720)，而是让信道选择器75等待到按钮650(图6)被按下。在一些变体中，不使用步骤760；取而代之，除非另有指示，信道管理器假设工作频带内的所有频率都可以包括在可能和优选频率表中。在一些变体中，除了位于主设备170中的信道选择器75之外，还使用位于从设备180中的信道选择器77。在这些变体中，从设备的信道选择器77向主设备170中的信道选择器75发送有关指示信道管理器50在步骤750中排除哪些频率的信息。在一些变体中，位于从设备180和主设备170两者中的信道选择器75，77都监听活动。这些变体的有利之处在于，从设备的信道选择器77也许能够检测到主设备的信道选择器75不能检测到的频率。
在一些实现中，参照图8，主设备170在网络上所有节点保持无线电寂静的正常发送/接收序列内周期性地分配一些小时片(例如，150微秒)。信道选择器75等待分配的时片(步骤810)。此刻，主设备170暂停发送(步骤825)，而信道选择器75监听活动(步骤820)。如果它发现有活动(步骤830)，信道管理器50就从优选频率中排除正在活动的频率(步骤840)；否则，信道管理器确定给定频率是可用的(步骤850)。在一些变体中，不使用步骤850；取而代之，除非另有指示，信道管理器假设工作频带内的所有频率都可以包括在可能和优选频率表中。
在如图7和8所述的实现中，信道选择器75按如下两种示范性方式之一监听活动。在一种变体中，信道选择器75依次调谐到频带中的每个频率(或信道)和检测射频能量。在第二种变体中，信道选择器75尝试检测在信道上工作的设备的标记。正如这里使用的那样，标记代表设备的特征发射物。标记可以与发射频率、持续时间、幅度、相位，功率电平、天线极性、或其它属性、或这些属性的组合相关。在一些实现中，标记包括每隔一定时间发送、具有与802.11网络相联系的固定持续时间的“信标”包。在一些实现中，标记包括每隔一定时间的能量串。在一些实现中，标记包括配置在22MHz频区中的能量，以及802.11网络的特性。在一些实现中，标记包括调制技术，例如，ASK、FSK、QAM、OFDM、FHSS、或DSSS。在一些实现中，定义了其它标记。
参照图1和9，在一些实现中，诸如主设备170之类的节点能够与802.11无线网络连接。在一些变体中，节点通过，譬如，标准802.11芯片73与802.11无线网络连接。在这些变体中，可以由用户启动连接，譬如，当用户按下按钮时。在这种情况下，信道选择器75进行检验，看看按钮650是否已按下(步骤905)。如果没有，一直等待到用户按下按钮(注意，这里所述的按钮按下不引起与在参照图6的文本中所述的按钮按下相同的作用)。接着，信道选择器75进行检验，看看802.11网络190是否存在(步骤910)。如果网络存在，信道选择器75指示802.11芯片73与网络连接(步骤920)，和利用802.11协议查明网络正在工作的信道(步骤930)。然后，信道选择器75指示信道管理器50排除与所检测信道相联系的频率(步骤940)。在一些变体中，信道选择器75进行检验，看看诸如主设备170之类的节点是否与诸如从设备节点180之类的节点连接。如果是，在搜索无线网络之前一直等待到断开。
在一些变体中，主设备170完全省略步骤905地执行如图9所述的过程。取而代之，主设备170从步骤910开始。在一些实现中，当第一次打开时，就执行这个过程。在一些实现中，每隔预定时间间隔，例如，每隔3秒钟，就执行这个过程。在一些变体中，主设备170在执行所述的过程的同时，暂停发送。
在其它例子中，其它网络190无需是WiFi网络，而可以是其通信可能干扰系统的任何网络。其它技术也可以用于请求用户在要避开的频率上输入，或自动获取那个信息。
在一些实现中，信道选择器75是在DSP(“数字信号处理器”)上实现的软件程序。参照图10，按钮650(图6)与DSP上的引线1005连接。信道选择器75由两层软件代码组成低层1010和中层1020。低层1010中的代码监视引线1005上的电压。零电压指示按钮650被压下；非零电压(例如，3.3伏)指示按钮未被压下。低层代码1010不断地监视引线1005的状态。中层代码1020不断地监视低层代码1010的状态。当引线1005上的电压变成非零时，低层代码返回按钮已被按下过的指示。不持续以返回这个结果，直到电压再次变成零，然后变成非零(否则，每当按下按钮650时，将发送多个消息)。
低层代码1010还维持着计时器1007，代码1010利用它来确定按钮650被持续按下三秒钟或更多的时间。当发生这种情况时，低层代码1010向中层代码1020返回按钮已被按下过的指示。这种指示，即，按钮已被按下过的指示可以采取任意式样。在一些例子中，按钮未按下的指示是二进制‘00’；按钮被按下的指示是‘01’，和按钮已被按下三秒钟的指示是‘11’。
指示器620通过引线1025与DSP连接。当中层代码1020从低层代码1010接收到肯定结果(指示按钮已被按下过)时，中层代码1020在引线1025上短暂地发送信号，使指示器620闪烁一次。然后，中层代码1020更新内部信道ID表，以标记要避开的信道。如果在更新之后，信道ID表指示系统现在应该处在全频带模式下，中层代码1020在引线1025发送信号，使指示器620另外闪烁一次或更多次。
信道管理器50不断地监视中层代码1020的状态。中层代码1020返回与所选WiFi信道相联系的频率。当按钮650被按下时，中层代码1020启动根据新选择重新分配频带中的所有信道的过程1030。
信道管理器50根据如上所述的因素，以及来自中层代码1020的结果，更新优选频率表，和可选地，可能频率表。
有关所述后续优选频率表的信息包括在可以发送到从设备180的网络管理信息中。为了提高发送这个信息的可靠性，可以与CRC的使用一起，通过可以比用于保护基本数据的纠错编码更有把握纠正的纠错编码进一步保护网络管理信息。并且，取代一次性发送网络管理信息，在帧发送期间，可以多次发送网络管理信息。对于示范性无线音频应用，由于每个帧包含11个块，可以与每个数据块一起发送网络管理信息，因此，从设备将有11次机会接收到它。
图3示出了系统4的操作过程190的流程图。该系统从步骤200开始，在步骤210中将信息信号组织成第一个数的帧，每个帧包括第二个数的包。在步骤220中通过优选频率表发送帧内的包，将每个帧从主设备170发送到从设备180。在步骤230中主设备170针对优选频率表和从可能频率表中选择的一组试探频率，根据所有主设备/从设备对之间的发送质量估计总结和选择后续优选频率表。过程190一直持续到在步骤240中所有帧都得到发送。
通过自适应地调整一个或多个可控发送参数，利用发送质量估计的自适应方案可以与许多发送数字调制信息的技术，例如，FHSS、DSSS、和OFDM(选择适当的RF谱和数字调制方案)一起使用。例如，在跳频(FHSS)的情况下，主设备170通过诸如4-级频移键控(4-FSK)或正交调幅(QAM)之类的数字调制技术发送短数据信号串(用于示范性无线声音系统的包)，然后，调整频率和发送另一个短数据信号串。每个频率占据很短的时间间隔。根据发送质量估计和主设备170如何选择频率，优选频率表可以是或可以不是自适应调整的，以适应局部信道容量变化。当推荐的基于发送质量的自适应方案与直接序列调制(DSSS)一起使用时，系统4可以根据发送质量信息采取各种运作，包括切换到具有更好发送质量的新中心频率，调整码片序列，或改变可以影响发送的其它变量，譬如，天线极性、功率电平、和时隙。当从设备180是头戴式耳机时，也可以调整头戴式耳机发送功率，以便所有头戴式耳机的信号具有到达主设备170的相同功率。
一般说来，除了上述的自适应频率(一般地说，发送配置)调整之外，可以以许多不同方式将监视信道发送质量信息用于改善系统性能。例如，可以根据监视发送质量调整数字调制的特性。对于具有较好质量的频率，可以使用诸如16-QAM之类的较高级调制方案，而对于具有较差质量的频率，可以使用诸如4-QAM之类的较低级调制方案，以便使BER在频率上达到均衡。
要发送的信息信号160可以同时包括不止一种信息信号流。例如，对于示范性无线声音系统，可以存在来自两个分立音频信号源的两种流(例如，一种可以承载无线电广播，而另一种承载来自CD播放器的内容)。使处在不同房间中的人们可以同时收听来自不同音频信号源的声音。多种流可以分开编码和通过分立主设备发送，然后，从设备选择与可用主设备之一连接。可替代地，可以将多种流多路复用成由单个主设备来发送。对于发送不止一种流的情况，也可以根据发送质量和/或接收流的使用(譬如，根据从设备180的状态和每种流的用户命令/控制)调整编码器20的纠错编码方案。例如，当一种流不使用时，可以将更有把握纠错的编码器20的纠错编码方案用于另一种流。并且，一个实施例可以将两个主设备170装在单个物理单元中，每个主设备170专用于分立音频信号源(例如，一个用于无线电广播，另一个用于CD播放器)。它们可以共享公共元件，诸如公共电源。此外，也可以有线连接两个主设备170，以便使它们的发送同步和共享优选频率表。最好使如此实现的两个主设备170同步，以便它们可以同时监听反馈包。它们也可以协调它们的频率选择，以免同时在同一频率上发送。
主设备170和从设备180最好商定将使用哪些频率(一般地说，发送配置)，尤其对于与网络失去同步(由于干扰)的新从设备180或现有从设备180必须能够不干扰到其它从设备180的任何正在进行的发送而获取网络(知道哪些频率用于下一个数据帧和使它自己的时基与主设备170的时基同步)的广播网络。一组预定“基频”可以由主设备170用于将有关当前优选频率表的信息发送到从设备180，和该信息由新从设备180用来获取网络。该组基频是主设备170和包括要附加的从设备180在内的从设备180事先已知的。主设备170可以在基频之一上以预定速率发送“同步”包。同步包包括从主设备本机时钟(例如，本机晶体振荡器)中提取的计时基准和当前优选频率表。当新从设备180被打开时，从设备180调谐到基频之一。从设备180重复地尝试接收同步包，和移动到另一个基频上，直到成功为止。然后，从设备180读入数据和CRC。如果CRC失败，从设备180重置它自己和再次尝试。如果CRC通过，从设备180认为它已获得主设备。然后，新从设备180接收来自主设备170的包，直到新从设备180检测到同步已丧失的时刻。
图4A示出了主设备170上有关网络获取的过程290。该过程290从步骤300开始，在步骤310中从该组预选基频中选择一个频率，供新从设备180获取网络用。然后，在步骤320中重置COUNT变量。在步骤330中主设备170周期性地(例如，每100ms)在所选基频上发送包含主设备计时基准和后续优选频率表的同步包。在步骤340中使COUNT变量递增。如果在步骤350中COUNT变量大于预定阈值，该过程切换到选择一个频率的步骤310，以便从基频表中挑选另一个频率。否则，主设备170在同一所选基频上发送同步包。当主设备170未正在发送同步包时(大多数时间是这样)，它发送包含其它数据信号的其它包。
图4B示出了从设备180上有关网络获取的过程390。该过程390从步骤400开始，在步骤410中从该组预选基频中选择一个频率，供新从设备180获取网络用。然后，在步骤420中重置COUNT变量。在步骤430中寻找主设备170附在上面的新从设备180调谐到所选频率和搜索作为同步包的一部分发送的计时基准信息。如果成功，该过程在步骤450中读入同步数据。否则，在步骤460中使COUNT变量递增。如果在步骤470中COUNT变量大于预定阈值，该过程切换到选择频率的步骤410，以便从基频表中选择另一个频率。否则，该过程返回到步骤430，因此，新从设备180将继续尝试在同一基频上找出同步包。在在步骤450中读取同步数据之后，在步骤480中检验其CRC的有效性。如果同步数据有效，同步已被实现。新从设备180在步骤490中读入后续包。否则，该过程返回到步骤460，再次寻找同步数据。在步骤480之后，新从设备接收基本数据包。如果在步骤495中接收的基本数据包始终不正确，该过程返回到步骤410，尝试再次获取网络。
图5A-5E是适合用作主设备170或从设备180的示范性示意电路图。这个电路可以连接成主设备170和接收来自诸如CD播放器或调谐器之类的信号源的立体声信号，和起将适当音频信号供应给扩音器系统的从设备180的作用。
试探包、反馈包、和同步包是可以实现的少数可能管理包。这样管理包的包结构可以与用于数据信号发送的包结构相同或不同。本发明的示范性实现每帧容纳一个反馈包，而试探包和同步包每一个都每隔一个帧发送。
无线系统4可以单独工作，或与诸如Ethernet网络之类其它类型的现有网络并行地工作。例如，无线系统可以用于发送时间至关重要的数据(例如，音频信号流)，而现有网络用于发送其它数据信号(例如，命令/控制信号)。
无线系统4的一个优点是，它可以在在同一发送频带中存在噪声和竞争数据信号发送(例如，来自微波炉、蜂窝式电话、无线电话、和其它音频设备)的情况下成功地工作。例如，通过发送质量的系统监视，可以从根本上抑制可以对室内无线数据信号发送造成严重损害的来自微波炉的干扰-发现和避开受微波炉影响的频率。竞争无线数据发送在一定程度上也以相同的方式处理，和通过选择与竞争系统使用的频率几乎不重叠的频率组，可以额外提高对这样竞争发送的抗干扰能力(例如，用在跳频实现中的频率可以与竞争系统中的那些频率正交)。
还可以对系统中的每个主设备170指定可以发送到同一系统中的从设备180以制约从设备180接收正确数据信号的唯一标识信号。在根据从设备唯一标识信号指定的时隙内可以发送从设备180返还给主设备170的管理包。
系统4足够可靠地提供范围(主设备和从设备之间的距离)超过100英尺、多达八个从设备、等待时间(主设备和从设备之间的延迟时间)小于40毫秒、音频质量卓越、和具有接纳来自至少两个独立音频信号源的发送的能力的多房间家用无线音频系统。
诸如来自从设备的命令/控制信号之类的辅助数据信号也可以通过相同或分立频率，与发送质量估计信息信号一起或分开地发送回到主设备。例如，对于示范性无线声音系统应用，用户可能想要，例如，通过改变FM无线电台来改变扬声器转换的音频信号。对于这个例子，除了用户可以命令特定音频设备(例如，改变RF无线电台)的短程RF遥控之外，相对长程的无线链路(对于示范性应用，超过100英尺)也可以工作。用户的命令/控制信息可以从短程RF遥控器转发到处在长程无线链路另一端的主设备。当RF遥控器在与无线数据发送不同的频谱下工作时，连接着音频设备的从设备可以将RF远程收发器包括其中，以便让到/来自RF遥控器的命令/控制可以以发送辅助信息信号的相同方式穿过长程无线链路。基本上，这种布局形成短程RF遥控器的中继器，使RF遥控器能够在长程无线链路服务的相同区域内工作。
图5A-1包括可从Atmel公司(Atmel Corporation of San Jose，CA)购买到的收发器芯片500。对于发送，芯片500接收基带信号并在可通过芯片上的PLL调谐的2.4GHz频带中的载波上FSK调制该信号。数字接口接收适合控制载波频率和其它参数的信号。对于接收，芯片500在2.4GHz频带中接收信号，转换信号以便加以滤波，然后，将它解调成在510上传递的基带信号。芯片502可以当作收发器芯片500的同胞芯片。对于发送，它起功率放大器的作用，传递多达几百毫瓦的功率，以便辐射2.4GHz频带中的调制载波。对于接收，它包括低噪声放大器。
芯片504是接受2-级FSK调制、主要起调制作用和可从Atmel公司购买到，和带有支持部件，提供4-级FSK调制的模拟开关。芯片506起运算放大器的作用，该运算放大器与模拟开关504中的开关之一协作成为取样/保持电路。这个电路接受来自510上的输入模拟信号的参考电平，以便随后的电路可以正确地将一个电平与另一个电平区分开，以消除输入信号中任何DC偏置的影响。
数据限幅器508与周围部件协作，将510上的模拟信号转换成可以取样的数字信号。
参照图5B-1，振荡器512起将计时信号供应给本实施例中的所有其它电路的基本时基的作用。当本实施例起主设备的作用时，模拟音频接口514接收左右立体声信号，和作为主设备操作时，只占据插座516。开关阵列518使用户可以为特定主设备170或从设备180选择标识信号。
可编程逻辑器件(PLD)520可以是从Altera公司(Altera of San Jose，CA)购买到的EPM3032ATC44-10。器件520管理用可编程逻辑相对容易管理的许多低级数字信号功能。该器件还进行前置码检测。当PLD检测到输入信号(前置码)中的给定模式时，它引发数字信号处理器用作计时基准的中断信号。当用作从设备180时，主设备/从设备接口可以包括这些电压平移晶体管。
参照图5C-1-5C-4，数字信号处理器526执行基于系统4的方法。这个示范性实施例中的这个数字信号处理器是可从Motorola公司购买到的180-MIPS Motorola芯片(Motorola DSP56367)。参照图5D，它示出了进行模拟音频信号处理的电路。对于主设备170，电路528包括后面接着A/D转换器的差动前置放大器。主设备170能够接纳两种模拟流(两个信道的每一个)、两对差动放大器、和两个双模拟-数字转换器。对于从设备180，电路530含有后面接着一对缓冲放大器的单个(双)数字-模拟转换器。对于本例，只提供两个信道输出的一种流。
参照图5E，它是电源的示意电路图。变压器的输出被全波整流、处理和转换成用在电路中的一批DC电压。
上面已经描述了用于无线通信的新设备和技术。显而易见，本领域的普通技术人员现在可以从本文公开的特定设备和技术出发作出各种各样的应用和修改，而不会偏离本发明的概念。因此，本发明应该被理解为包括出现在本文公开的特定设备和技术中或本文公开的特定设备和技术拥有的每个新特征和这些特征的新组合，和只受所附权利要求书的精神和范围的限制。
权利要求
1.一种包括如下步骤的方法第二无线系统确定第一无线系统的有效工作频率，和在与第一无线系统有关的无线通信附近进行与第二无线系统有关的无线通信，无线通信利用排除确定频率的扩频技术。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定是在来自第一无线系统的发送不能被第二无线系统检测到的时候完成的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定是在来自第一无线系统的发送不妨碍第二无线系统的功能的时候完成的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定是在来自第二无线系统的发送不妨碍第一无线系统的功能的时候完成的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定是在第二系统未正在进行发送的时候完成的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，第二系统包括一个节点，和确定是在所述节点未正在进行发送的时候完成的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，该确定包括从用户那里接收与要确定的频率相联系的信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，该信息包括第一无线网络的通信信道的标识。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，该信息通过手动用户接口接收。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，手动用户接口包括按钮。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，手动用户接口包括可视指示器。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，该确定包括检测第一无线系统的活动。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，该确定包括与第一无线系统连接。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括得出第一无线系统的工作信道。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，该确定包括识别第一无线系统的标记。
16.根据权利要求1所述的方法，进一步包括暂停与第二无线网络有关的无线通信，在暂停期间，确定第一无线系统的工作频率。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，第一无线系统包括IEEE 802.11无线网络。
18.一种包括如下步骤的方法为第二无线网络保持有关第一无线网络正在使用的频率的信息，利用扩频技术进行与第二无线网络有关的通信，和控制扩频技术以排除与保持信息相联系的频率。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，周期性地更新信息。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，通过用户接口从用户那里获取信息。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，通过观察第一无线网络自动获取信息。
22.一种包括如下装置的设备标识装置，用于确定有关第一无线网络正在使用的频率的信息；利用扩频技术发送的发送装置；和控制器，用于使发送装置避开第二无线网络确定的频率。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，标识装置包括手动用户接口。
24.一种包括如下装置的设备确定有关第一无线网络正在使用的频率的信息的装置；和利用扩频技术避开第二无线网络确定的频率的装置。
全文摘要
在一个方面中，一般地说，本发明的特征在于包括如下步骤的方法第二无线系统确定第一无线系统的有效工作频率，和在与第一无线系统有关的无线通信附近进行与第二无线系统有关的无线通信，无线通信利用排除确定频率的扩频技术。
文档编号H04B1/713GK1838551SQ20061000421
公开日2006年9月27日 申请日期2006年1月28日 优先权日2005年2月3日
发明者克里斯琴·A·特罗特, 埃里克·J·凯奇 申请人:伯斯有限公司