專利名稱：無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和系統(tǒng)所用的設(shè)備，特別是但不僅僅是涉及在無線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送媒體內(nèi)容。具體地說，本發(fā)明可應(yīng)用于在無線局域網(wǎng)(WLAN)上分布視頻內(nèi)容的廣播接收機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字媒體內(nèi)容的廣泛使用，備受關(guān)注的是發(fā)展一種媒體中心，用于存儲和播放所收集的的媒體內(nèi)容例如數(shù)字式編碼和壓縮音頻和視頻文件。特別是最好能在需要時從無線家庭媒體中心，向分散在用戶房屋各處的無線音頻和視頻播放機(jī)分布所選擇的媒體文件。
目前，最廣泛執(zhí)行的WLAN標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.11b和IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)，它們分別提供估計為11Mbps和54Mbps的位速率。IEEE802.11g鑒于基較高的位速率，已特別被采用于無線家庭媒體系統(tǒng)。MPEG-2編碼視頻流要求2Mbps和9Mbps之間，而HDTV流大約為20Mbps，所以初看起來IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)似乎適合于支持至少一個視頻流。
實際上，基于IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)的無線家庭媒體系統(tǒng)不能為消費者提供滿意的性能，這有幾個原因。首先，標(biāo)準(zhǔn)包含著較多的內(nèi)務(wù)操作，使用的是效率頗低的停止與等待式的媒體訪問控制(MAC)方法，結(jié)果是即使在理想條件下也只有大約16Mbps對應(yīng)用層是有效的。其次，如果發(fā)射機(jī)和接收機(jī)不在同一房間，家庭的環(huán)境造成顯著的阻擋，例如一堵墻可招致10dB的衰減。隨著接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間距離的增加，會發(fā)生嚴(yán)重的傳播損失。還有，用戶不能被要求將媒體中心定位于理想的中心位置和理想的方向。802.11b/g所使用的2.4GHz頻帶也易受家用微波爐和藍(lán)牙裝置的干擾。最后，在房間里到處走動的人們也加速了發(fā)送信號的衰落。其結(jié)果是802.11g標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)不能可靠地在普通房間里分布哪怕是一種高質(zhì)量的視頻流，因為現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不能可靠地提供恒定的所需最小帶寬。
已推薦了一些解決辦法。例如，ViXs的一個系統(tǒng)包括監(jiān)控可利用的WLAN帶寬和實時改變視頻編碼速率，以維持穩(wěn)定的幀速率；雖然減小帶寬使視頻質(zhì)量退化，但誤碼還保持在可以接受的水平，幀也不丟失。Magis的Air5TM修改802.11a標(biāo)準(zhǔn)，提供不同的服務(wù)質(zhì)量(QoS)水平，允許視頻優(yōu)先于其他數(shù)據(jù)排列。
在某種程度上，可用帶寬的起伏可通過在接收機(jī)方面緩沖媒體流來克服。這種解決辦法對交互系統(tǒng)來說是合適的，那里接收機(jī)用戶要改變媒體流的內(nèi)容，例如改變信道或者反繞或快進(jìn)一個節(jié)目。由緩沖引起的延遲導(dǎo)致對用戶命令的響應(yīng)的相應(yīng)延遲，這是不能接收的，特別是當(dāng)用戶通過快速改變信道要“沖浪(瀏覽)”時。
無線媒體中心的進(jìn)一步應(yīng)用是作為廣播網(wǎng)關(guān)接收視頻廣播并將它們分布在無線鏈路上。例如，SkyTM數(shù)字廣播接收機(jī)包含tvLINKTM功能，它允許音頻和視頻輸出在遠(yuǎn)程控制命令下，通過帶返回鏈路的模擬無線鏈路轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程顯示。這個系統(tǒng)提供簡單的點對點無線鏈路，不允許多個設(shè)備單獨接收無線音頻/視頻流，由于在重新發(fā)送之前的模擬轉(zhuǎn)換，有某種質(zhì)量上的損失。
數(shù)字廣播接收機(jī)可以用加密格式接收廣播，強(qiáng)制數(shù)字權(quán)利管理(DRM)，只有具有帶解密密鑰的卡的用戶才能進(jìn)入服務(wù)。一般來說，未加密的廣播只以模擬格式從接收機(jī)輸出，所以內(nèi)容不能重新分布而不損失質(zhì)量(還因為大多數(shù)電視機(jī)只有模擬視頻輸入)。在這種情況下，媒體流不能再編碼以改進(jìn)在無線網(wǎng)絡(luò)上的性能，因為這會要求在發(fā)送之前解密，這將會使未加密的數(shù)據(jù)容易被以數(shù)字形式進(jìn)入。即使數(shù)據(jù)在發(fā)送之前被再加密過，也會要求在發(fā)射機(jī)中有再加密技術(shù)，從中必要的解密密鑰才能相對容易地導(dǎo)出。因此，推薦的辦法中至少一個與DRM是不相容的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，具有設(shè)置為提供發(fā)送和/接收極化分集的正交極化天線。優(yōu)點是極化分集提供增強(qiáng)的抗快速衰落的能力，對設(shè)備定向的敏感度小。
天線可以被配備為致使它們的零位不重合，在基本上沒有增益變化的情況下產(chǎn)生組合的無線方向圖。天線可設(shè)置在一起但是正交排列。比較好的是，組合天線方向圖在仰角方向上基本上為半球狀，而在方位上是全方向性的。優(yōu)點是提供3維的均勻復(fù)蓋。
無線可集成在設(shè)備的外殼內(nèi)或安裝在設(shè)備的外殼上，以致它們實際上不投影在外殼以外。這里的外殼是長方體的，天線可以平嵌在外殼的一個面或多個面上。優(yōu)點包括減少天線損壞的危險，使用簡便不需要安裝或?qū)?zhǔn)天線，外殼方便用作天線的接地面，這里外殼是導(dǎo)電的。
本發(fā)明可提供一種無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括具有兩個正交極化天線的發(fā)射機(jī)，和具有一個天線或兩個正交極化天線的接收機(jī)。在后者的情況下，接收機(jī)可應(yīng)用最大比例的組合通過兩個天線接收的信號。發(fā)射機(jī)利用極化-時間分組碼發(fā)送數(shù)據(jù)，提供改善的增益和抗衰落的能力。
發(fā)射機(jī)可利用OFDM(光頻分多路復(fù)用)進(jìn)行發(fā)送。比較好的是，接收機(jī)獨立地為每一頻道應(yīng)用最大比率組合。發(fā)射機(jī)可發(fā)送基本上與民用干擾無關(guān)的頻譜，例如5.2GHz頻段。無線網(wǎng)絡(luò)物理層可類似于802.11a標(biāo)準(zhǔn)。
發(fā)射機(jī)可以是無線媒體中心，被配置為在無線網(wǎng)絡(luò)上分布數(shù)字媒體內(nèi)容。發(fā)射機(jī)可在發(fā)送之前存儲內(nèi)容。發(fā)射機(jī)可響應(yīng)從接收機(jī)用戶接收到的命令，改變發(fā)送的媒體內(nèi)容。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種縫隙縫隙天線，包括在一個主面上帶縫隙的薄空腔，和與所述縫隙正交延伸并基本上位于空腔中心的帶狀帶狀導(dǎo)體?？p隙可以是直線的或環(huán)形的。天線能夠產(chǎn)生高度極化的波束。天線可方便地安裝在提供有接地面的無線設(shè)備的導(dǎo)電表面上。設(shè)備可具有這樣兩個天線，兩個天線正交地設(shè)置在外殼的同一面或不同的面上。天線可放置在一起，例如它們的縫隙正交地交叉并平行于同一接地面。


下面將參考附圖描述本發(fā)明的具體實施方式
，圖中圖1是本發(fā)明實施方式中的無線網(wǎng)絡(luò)示意圖；
圖2是在包括兩個接收天線的接收機(jī)的無線網(wǎng)絡(luò)中使用的分組碼結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是在包括單接收天線的接收機(jī)的無線網(wǎng)絡(luò)中使用的分組碼結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4a和4b分別是在非分集模擬中對于不相同的802.11a模式的BER(位錯率)和PER(信息包出錯率)相對于SNR(信噪比)的曲線圖；圖5a和5b分別是在STBC和單接收天線模擬中對于不相同的802.11a模式的BER和PER相對于SNR的曲線圖；圖6a和6b分別是在STBC和雙接收天線模擬中對于不相同的802.11a模式的BER和PER相對于SNR的曲線圖；圖7a和7b示出無線網(wǎng)絡(luò)中使用的直線縫隙縫隙天線；圖8a和8b分別示出水平和垂直極化的直線縫隙縫隙天線的遠(yuǎn)場增益方向圖；圖9a和9b示出直線縫隙縫隙天線的共極性和交叉極性的方向圖；圖10是無線網(wǎng)絡(luò)中使用的環(huán)形縫隙縫隙天線的平面圖；圖11a和11b分別示出環(huán)形縫隙縫隙天線對于水平和垂直極化的遠(yuǎn)場增益方向圖。
圖12a和12b分別示出對所有饋電器施加同樣的信號時，環(huán)形縫隙縫隙天線的共極性和交叉極性分量；圖13a和13b分別示出在兩個饋電器之間施加相位相反的一信號時，環(huán)形縫隙縫隙天線的共極性和交叉極性的分量；圖14a和14b分別示出對一個饋電器施加一個信號，并且對另外兩個饋電器施加相位相反、幅度減半的相同的信號時，環(huán)形縫隙縫隙天線的共極性和交叉極性分量；圖15示出無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的外殼上可能的天線位置；圖16是包括組合衛(wèi)星電視接收機(jī)和無線網(wǎng)關(guān)的實施方式的示意圖；圖17是與無線網(wǎng)關(guān)一起使用的第一接收機(jī)的示意圖；圖18是與無線網(wǎng)關(guān)一起使用的第二接收機(jī)的示意圖。
具體實施例方式
無線媒體分布網(wǎng)圖1示出本發(fā)明的實施方式中用作局域無線媒體分布的無線網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)關(guān)4接收從廣播鏈路2來的媒體內(nèi)容。廣播鏈路2可以是衛(wèi)星，或者電纜電視廣播鏈路，在這種情況下，網(wǎng)關(guān)的情況包括衛(wèi)星或者電纜電視接收機(jī)，或者與外部網(wǎng)例如廣播互連網(wǎng)相連，在這種情況下無線網(wǎng)關(guān)4包括外部網(wǎng)適配器例如寬帶調(diào)制解調(diào)器。廣播鏈路可攜帶一個或多個媒體信道，各包含音頻和/或視頻節(jié)目。
無線網(wǎng)關(guān)4被配置為選擇一個或多個節(jié)目用于存儲和/或向一個或多個無線接收機(jī)10、18分布。在這個示例中，第一無線接收機(jī)10連接至音頻視頻顯示器12例如電視機(jī)，并接收從無線網(wǎng)關(guān)4來的音頻和視頻信號，向音頻視頻顯示器12輸出。第一無線接收機(jī)10接收從遙控器14來的命令，再重新返回遙控器14，以改變音頻和/或視頻信號。例如命令可以改變音頻和視頻的信道和/或節(jié)目，或者向后或向前移動存儲在無線網(wǎng)關(guān)4中的節(jié)目。
第二無線接收機(jī)18與音頻播放機(jī)20相連，并接收來自無線網(wǎng)關(guān)4的音頻信號向音頻播放機(jī)20輸出。由用戶在音頻播放機(jī)20輸入產(chǎn)生的命令再重新返回?zé)o線網(wǎng)關(guān)4以改變音頻信號，例如改變音頻信道或節(jié)目編程，或使在無線網(wǎng)關(guān)中存儲的節(jié)目向后或向前移動。
極化分集無線網(wǎng)關(guān)通過正交極化的一對天線6a、6b進(jìn)行發(fā)送和接收。天線不必是完全正交的，但隨著這兩個天線之間的隔離增大，系統(tǒng)的性能會得到改善。
第一接收機(jī)10通過也是正交極化的一對天線8a、8b進(jìn)行接收，并可通過這兩個天線之一或兩者進(jìn)行發(fā)送。第二無線接收機(jī)18具有單一天線16，通過它接收從發(fā)射天線6a、6b二者來的信號。單一天線16不需要極化。
利用正交極化的接收和發(fā)射天線提供極化分集，這有助于克服因正交極化很可能在不同時間和按照不同的數(shù)量所致的衰落。由兩個天線8a、8b接收的信號可以進(jìn)行切換，以便將較高幅度的信號選擇作為至解調(diào)器的輸入，或者將兩個信號組合起來，即用最大比率按所選的可變相位組合，從而在解調(diào)以前使兩個信號的總計幅度最大。這種帶有多重發(fā)射天線和多重接收天線的系統(tǒng)稱作MIMO(多重輸入、多重輸出)系統(tǒng)。
極化-時間分組編碼將空間-時間分組編碼(STBC)應(yīng)用于極化分集能得到較高的增益，如在例如“A simple transmit diversity technique for wirelesscommunications”，Alamouti M，IEEE Journal on Selected Areas inCommunications，Vol.16，No.8，October 1998 and US patent 6,185,258(‘Alamouti’)中所描述的，以及在“Space-time block coding for wirelesscommunicationsperformance results”，Tarokh V，Jafarkhani H，Calderbank AR，IEEE Journal on Selected Areas in Communications，Vol.17 No.3，March1999，pp.451-460(‘Tarokh’)中所總結(jié)的。在Alamouti推薦的編碼方案中，發(fā)送的數(shù)據(jù)被映象為各包含兩個符號s1、s2的數(shù)據(jù)塊。這兩個符號對應(yīng)于發(fā)送時用的調(diào)制方案的調(diào)制符號。在時間間隔t1和t2向兩個發(fā)射天線a1、a2的輸出如下

這里*號表示復(fù)共軛的。
或者，符號可用兩種不同的頻率發(fā)送，以代替不同的時間。在接收機(jī)方面，接收的信號加至信道估算器和組合器，估算器和組合器向恢復(fù)兩個符號s1、s2的最大似然檢測器提供輸入。
這種技術(shù)應(yīng)用于本實施方式，如圖2所示。無線網(wǎng)關(guān)4向映象器22輸出將被發(fā)送的數(shù)據(jù)流，映象器22將數(shù)據(jù)映象為一個符號對，向譯碼器24輸出，譯碼器24產(chǎn)生如上所述的符號、它的反符號和復(fù)共軛。向第一天線6a的輸出由第一調(diào)制器26a進(jìn)行調(diào)制，向第二天線6b的輸出由第二調(diào)制器26b調(diào)制，并被發(fā)送。
雖然在任一時刻發(fā)送的兩個符號是在兩個發(fā)射天線6a、6b不同極化的情況下發(fā)送的，但接收天線8a、8b接收到的信號每個都包括兩個符號的分量，有可變的相移、極化和衰減。符號之間的正交極化在傳輸中不能維持，這是由于經(jīng)過不同材料的反射和傳輸?shù)慕Y(jié)果。另外，不要求發(fā)射天線6a、6b的極化與接收天線8a、8b的極化對準(zhǔn)。
在第一無線接收機(jī)10中，來自各天線8a、8b的輸入分別被解調(diào)器28a、28b解調(diào)，并將結(jié)果分別輸出至信道估算器32a、32b和最大似然檢測器30，以驅(qū)動發(fā)送符號。解映像器34從符號中解映像得到數(shù)據(jù)流，將這一結(jié)果向后級輸出。
注意，STBC也能用于只有一個接收天線，如圖3所示的第二無線接收機(jī)18的情況和Alamouti所解釋的。
因此，優(yōu)選實施方式使用極化-時間分組編碼(PTBC)。
采用窄帶802.11a模擬器，對于7種工作模式進(jìn)行不同分集技術(shù)的效果測試的結(jié)果如下

圖4a和4b示出沒有采用分集技術(shù)的54字節(jié)包的位錯率(BER)和包出錯率(PER)相對于信噪比(SNR)的曲線圖。圖5a和5b示出對于兩個發(fā)射天線和一個接收天線利用PTBC的等效結(jié)果，而圖6a和6b示出有兩個發(fā)射天線和兩個接收天線的等效結(jié)果。
OFDM(正交頻分多路復(fù)用技術(shù))上述極化-時間分組編碼能應(yīng)用于寬帶傳輸，例如OFDM，以及窄帶。在OFDM中，數(shù)據(jù)流在多個正交頻道之間冗余地多路復(fù)用，這有助于克服無線信道的頻率選擇性衰落，例如多路徑衰落；見例如“A space-timecoded transmitter diversity technique for frequency selective fadingchannels”，Lee K F and Williams D B，Sensor Array and Multichannel SignalProcessing Workshop，2000，pp.149-152.在使用OFDM的實施方式中，調(diào)制器26a和26b是多載波調(diào)制器，解調(diào)器28a和28b是多載波解調(diào)器。信道估算和最大似然檢測就每一頻率載波單獨進(jìn)行。這一實施方式使用OFDM，能用于執(zhí)行802.11a標(biāo)準(zhǔn)。
直線縫隙縫隙天線下面將描述用作發(fā)送和接收天線的較好形式。天線的第一形式是如圖7a和7b所示的直線縫隙縫隙天線，圖7a和7b分別示出平面圖和通過平面A-A的剖面圖。直線縫隙縫隙天線包括具有在頂表蝕刻的縫隙42的空腔46。至天線的信號通過連接器44饋送至位于空腔中心的帶狀帶狀導(dǎo)體40?？涨坏幕装惭b在接地面上。極化的方向在圖7a中以箭頭P指示。
直線縫隙天線的原型由其間夾有帶狀導(dǎo)體40構(gòu)成的兩個矩形介電板構(gòu)成，各在其外表面用銅包蓋。板可以是RT/Duroid(杜羅艾德鉻合金鋼，硬鋁)，介電常數(shù)為2.2?？p隙42刻蝕到一個外表面中，板的邊緣用銅箔密封形成空腔46。SMA連接器端口44附接至從空腔46凸出的帶狀導(dǎo)體40的末端。在這個示例中，設(shè)計的天線使用2.4GHz和5.2GHz兩個頻率段，尺寸為50×20×3.2mm。
直線縫隙天線安裝在250×250mm的接地面上，對不同極化的5.2GHz的遠(yuǎn)場增益進(jìn)行了三維測量。圖8a和8b分別示出水平和垂直極化的增益。也進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理，給出圖9a所示的共極性方向圖，和圖9b所示的交叉極性方向圖。共極性方向圖有明顯的優(yōu)勢。方向圖中的波紋可能是由于接地面的繞射。方向圖表示類似于偶極子波束的寬波束，但是由于接地面的影響基本上是半球狀的。類似的結(jié)果也在2.4GHz頻段得到，不同之處是頻率和方向性較低，因為與波長相比接地面的尺寸較小。方向圖性能概括如下

環(huán)形縫隙天線適用于本發(fā)明實施方式的縫隙天線的第二種形式是環(huán)形縫隙天線，如圖10所示。環(huán)形縫隙天線類似于直線縫隙天線，不同之處是在空腔46的頂面有一環(huán)形縫隙42，空腔46為六邊形，有三個端口44a、44b、44c對應(yīng)于向六邊形中心延伸并平行和等距于空腔46上下表面的帶狀導(dǎo)體40a、40b、40c。
當(dāng)一個端口44a被饋以信號時，環(huán)形縫隙天線的遠(yuǎn)場天線方向圖，水平極化表示在圖11a中，垂直極化表示在圖11b中。由其他端口44b、44c之一個饋送信號產(chǎn)生的天線方向圖相對于所示方向圖旋轉(zhuǎn)120°。
采用不同相位和幅度的信號向多個端口饋電，能產(chǎn)生不同的方向圖。例如，圖12a和12b分別示出向每一端口(即A+B+C)施加相同信號的共極性和交叉極性響應(yīng)。結(jié)果類似于由上述接地面上由單極子產(chǎn)生的方向圖。圖13a和13b分別示出向端口44b、44c(即B-C)兩個端子施加相位相反的兩個信號的共極性和交叉極性響應(yīng)。結(jié)果是寬廣的極化波束。圖14a和14b分別示出向端口44a施加一個信號和向另外兩個端口44b、44c施加幅度減半相位相反的信號(即A-(B+C)/2)的共極性和交叉極性響應(yīng)。結(jié)果是極化和方向性與圖13a和13b的波束正交的寬波束。
這里，單環(huán)形縫隙天線能產(chǎn)生兩個正交極化波束，一個波束與另一波束的零位交疊，能用來實現(xiàn)兩個天線6a、6b或8a、8b。
天線安裝直線和環(huán)形縫隙天線的尺寸使得它們方便地安裝在金屬殼的外表面上例如無線網(wǎng)關(guān)4的外殼上。外殼表面起接地面作用。另外，這能使天線基本上嵌平地安裝至無線網(wǎng)關(guān)4的外表面，很好地受低介電常數(shù)材料例如塑料的非導(dǎo)電外罩的保護(hù)。
圖15示出無線網(wǎng)關(guān)4的長方體外殼48，在外殼48的頂、前和側(cè)面上示出直線縫隙天線的槽42的可能位置a1-a8。也示出了x、y和z方向，其分別平行外殼48的寬、高和深。位置a1、a3和a7是x方向，a2、a4和a6是y方向，a5和a8是z方向。為了在直線縫隙天線對之間達(dá)到正交極化，它們必須指向不同的軸，或者至少沿不同的軸具有實質(zhì)上的長度。
測試了對于每一位置a1-a8以及正交位置對的組合的天線方向圖。不同位置的天線方向圖之間的主要差別是天線方向圖的取向，以及裝有天線并起接地面作用的外殼48的表面的不同尺寸的影響。接地面較大可得到較好的性能，例如在位置a7和a8。但是，最佳覆蓋方向圖從位置a3和a4的組合獲得，在那里天線基本上設(shè)置在一起，而且是正交的。這些位置可平行于前表面旋轉(zhuǎn)45°，以減小外殼48的相對短的高度的影響。在這個示例中，外殼48的尺寸在圖15所示的x、y和z方向上為300×60×210mm。
如從圖8a和9a所看到的，直線縫隙天線的方向圖包括這些圖中的+x和-x方向上的定向波束，和+y和-y方向上的零。如果一個類似的正交天線加在x-y平面上，一個天線的定向波束與另一天線的零位交疊，給出圍繞z軸基本上是全方向性的并從x-y平面上仰的方向圖。因此，與提供極化分集的優(yōu)點無關(guān)，正交縫隙天線基本上提供全方向性的覆蓋方向圖，至少在一個半球。這種設(shè)計有助于避免在家庭環(huán)境中使用無線網(wǎng)絡(luò)時經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的零信號。正交天線基本上提供三維均勻覆蓋，允許在樓層之間以及同一樓層的不同房間之間使用網(wǎng)絡(luò)。
同一設(shè)備可使用多于一對的發(fā)射天線6a、6b或接收天線8a、8b。例如，如果需要完全的球狀覆蓋，則一對天線可設(shè)置于外殼48的兩個相對面的每一個面上，用同一信號驅(qū)動每對天線中的一個。
類似的正交天線配置能用在第一無線接收機(jī)10。正交天線的組合均勻覆蓋意味著接收設(shè)備不必與發(fā)射天線6a、6b對準(zhǔn)以獲得好的接收效果。這對于接收機(jī)10是便攜的情況特別重要。
當(dāng)數(shù)據(jù)在發(fā)射天線的不同極化之間冗余地發(fā)送時，正交縫隙天線的覆蓋優(yōu)點特別明顯，如帶有上述極化-時間分組碼的情況就是這樣。如果接收機(jī)定位在一個天線的零位，則仍然能在另一天線的指方波束中接收到數(shù)據(jù)。
無線衛(wèi)星廣播網(wǎng)關(guān)本發(fā)明一個具體實施方式
中的無線網(wǎng)關(guān)4細(xì)節(jié)表示在圖16中。在這個實施方式中，無線網(wǎng)關(guān)4包括衛(wèi)星廣播接收機(jī)，集成在外殼48中。這個實施方式的衛(wèi)星廣播接收機(jī)是基于應(yīng)用Sky+RTM的機(jī)頂盒。
截拋物面天線50接收從衛(wèi)星電視廣播網(wǎng)絡(luò)來的衛(wèi)星電視廣播信號。接收到的信號輸入到第一和第二調(diào)諧器52a和52b，雖然也可以使用任意多數(shù)量的調(diào)諧器。調(diào)諧器52a、52b可調(diào)諧到衛(wèi)星電視廣播網(wǎng)的同一或不同信道，以便同時接收同一或不同的電視節(jié)目。從第一和第二調(diào)諧器52a和52b來的信號通過正交相移鍵控解調(diào)器(QPSK)56，其也可進(jìn)行正向糾錯。網(wǎng)關(guān)4具有硬盤58，其從解調(diào)器56接收表現(xiàn)接收的電視節(jié)目的被壓縮的視頻和音頻數(shù)據(jù)，，用于記錄和回放。
接收的信號包括數(shù)字編碼的數(shù)據(jù)。在這個示例中，數(shù)據(jù)利用數(shù)字視頻廣播/運動圖像專家組2(DVB/MPEG 2)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮，該標(biāo)準(zhǔn)允許在單信道中發(fā)送節(jié)目數(shù)據(jù)和附加數(shù)據(jù)(例如交互式服務(wù)數(shù)據(jù))兩者。DVB/MPEG2能得到高的壓縮比。數(shù)據(jù)可包括媒體數(shù)據(jù)例如視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)，以及服務(wù)數(shù)據(jù)例如用戶服務(wù)數(shù)據(jù)和節(jié)目目錄數(shù)據(jù)。服務(wù)數(shù)據(jù)可與媒體數(shù)據(jù)分開進(jìn)行處理和存儲，并用于提供節(jié)目指南功能。硬盤58接收并存儲被壓縮和加密的媒體數(shù)據(jù)。
無線網(wǎng)關(guān)4的功能，包括接收機(jī)，是由處理器70控制的，處理器通過總線72與其他部件相連。處理器70訪問存儲器68，包括RAM、用于存儲操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的閃速存儲器，和ROM。
處理器70通過對調(diào)諧器52a和52b調(diào)諧控制接收機(jī)的工作，以接收所希望的信道的信號，并通過控制硬盤58記錄所希望的電視節(jié)目或者回放以前記錄的電視節(jié)目。希望節(jié)目的瀏覽選擇和客戶服務(wù)由通過天線6a、6b之一或二者接收到的遙控的用戶命令進(jìn)行控制，并由命令接收機(jī)76譯碼。命令用低帶寬信號，因此不需要分集接收，盡管這是可以使用的。
被選擇的節(jié)目或服務(wù)作為加密媒體流輸出，直接從解調(diào)器56或從硬盤58向STBC編碼器24(為清楚起見，包括映象功能22以及調(diào)制器26a和26b)輸出，利用上述PTBC發(fā)送技術(shù)經(jīng)過天線6a、6b進(jìn)行發(fā)送。
MAC層和無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可由處理器70和/或?qū)Ｓ眯酒M實現(xiàn)。在這個示例中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是根據(jù)802.11a標(biāo)準(zhǔn)，以5.2GHz頻段發(fā)送。比較好的是，操作限制為模式5、6和7，以提供至少一個視頻流的需要的頻帶?？梢允褂肏iperlan/2，802.11或802.11e的MAC層。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議允許同時向不同的接收機(jī)10、18發(fā)送不同的媒體流，如果有足夠的帶寬可利用的話。無線網(wǎng)關(guān)能夠基本上同時從硬盤58(例如通過使用多磁頭、帶冗余的硬盤陣列，或者時分讀取和緩存)和/或從解調(diào)器56讀取多個數(shù)據(jù)流。
無線網(wǎng)關(guān)可包括數(shù)據(jù)通信接口66，例如與PSTN相連的撥號調(diào)制器，或者DSL調(diào)制解調(diào)器，以允許與遠(yuǎn)程系統(tǒng)交互通信，并從互聯(lián)網(wǎng)上接收流媒體數(shù)據(jù)。
無線接收機(jī)下面參考圖17描述本實施方式中與網(wǎng)關(guān)4一起使用的接收機(jī)10的較詳細(xì)的電路圖。接收機(jī)10包括接收天線8a、8b，解調(diào)器28a、28b，信道估算器32a、32b和最大似然檢測器30，如圖2所示，利用最大比率組合接收和譯碼媒體流。
被譯碼的媒體流傳送至譯碼器80，譯碼器80對媒體流進(jìn)行解密，并利用MPEG2標(biāo)準(zhǔn)將它譯碼為音頻和視頻數(shù)據(jù)。解密可借助于存儲在智能卡86上的密鑰并由智能卡閱讀器84讀取。音頻和視頻數(shù)據(jù)通過視頻接口82進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出至音頻視頻顯示器12。視頻接口82可以是SCART接口。
遙控器14具有用戶可實現(xiàn)用來產(chǎn)生相應(yīng)IR代碼的鍵，例如由飛利浦(Philips)開發(fā)的RC6標(biāo)準(zhǔn)定義的。這些信號由IR接收機(jī)92接收，通過命令譯碼器90譯碼，并輸入至處理器88，處理器88通過總線94與接收機(jī)部件相連。處理器88通過調(diào)制器96和天線8a、8b中的一個或兩個在無線網(wǎng)絡(luò)上向無線網(wǎng)關(guān)4發(fā)送相應(yīng)的命令信號。
無線網(wǎng)關(guān)4通過改變在無線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送給接收機(jī)10的媒體內(nèi)容對命令信號進(jìn)行響應(yīng)。例如，用戶可使用遙控器14改變接收的電視節(jié)目，跳過或向后或向前掃描接收的電視節(jié)目，或者改變由調(diào)諧器52a、52b中的任一個所接收的信道。用戶也可以與無線網(wǎng)關(guān)4執(zhí)行的交互性的節(jié)目進(jìn)行交互。
本實施方式中的第二接收機(jī)18的詳細(xì)型式表示在圖18中。與第一接收機(jī)10相同的部件用同樣的參考號碼表示，這里不再重復(fù)描述。在這個特定實施方式中，第二接收機(jī)是集成的便攜式無線音頻設(shè)備，其中音頻播放機(jī)與接收機(jī)18集成。設(shè)備包括至少一個揚(yáng)聲器97(最好是立體聲揚(yáng)聲器)，產(chǎn)生命令信號的小鍵盤99和顯示節(jié)目信息的顯示器98。在這個實施方式中，第二接收機(jī)18能解密和譯碼由無線網(wǎng)關(guān)4接收的和/或從硬盤58回放的音頻流，例如無線電節(jié)目，或者電視節(jié)目的音頻內(nèi)容。僅用一個天線16來接收音頻流和發(fā)送用戶命令，但是，如果要求較好的接收性能，也能夠如在第一接收機(jī)10中那樣使用有接收分集和最大比率組合的兩個天線。
備選的實施方式上面以舉列方式對上述實施方式做了描述，但并不意味限制本發(fā)明的范圍。在讀了上面的描述后，可以展望其他的一些變形，它們還是落在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無線局域網(wǎng)設(shè)備，其特征在于具有發(fā)送第一和第二正交極化波束的天線配置，并設(shè)置為利用在第一和第二波束之間的冗余發(fā)送數(shù)字式調(diào)制的數(shù)據(jù)作為調(diào)制符號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述符號是使用極化-時間分組碼發(fā)送的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于在第一時間周期每一符號是不修改的發(fā)送的，在第二時間周期是作為復(fù)共軛發(fā)送的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于符號成對編碼，使每對符號在第一周期中不修改地發(fā)送，而在第二周期中，符號對中的一個作為復(fù)共軛發(fā)送，而符號對中的另一個作為負(fù)的復(fù)共軛發(fā)送。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于被設(shè)置為使用正交頻分多路復(fù)用發(fā)送數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于每一調(diào)制的符號以頻率冗余發(fā)送。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于第一和第二波束都是包括至少一個零位的定向波束，第一定向波束與第二定向波束的零位交疊。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于天線配置包括第一和第二縫隙天線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于第一和第二天線是具有正交排列的縫隙的直線縫隙天線。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于天線配置包括環(huán)形縫隙天線。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于包括具有一個或多個實質(zhì)上平的表面的外殼，第一和第二天線中的每一個基本上都是平的，并且配置成與所述實質(zhì)上平的表面之一平行。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于第一和第二天線中每一個與所述實質(zhì)上平的表面之一基本上共面。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的設(shè)備，其特征在于一個或多個實質(zhì)上平的表面是導(dǎo)電的。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于所述數(shù)據(jù)包括媒體流。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于設(shè)備包括用于接收從局域網(wǎng)以外的資源來的媒體流的內(nèi)容的接收裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于接收裝置包括電視廣播接收機(jī)，其中所述設(shè)備配置成在局域網(wǎng)上發(fā)送由電視廣播接收機(jī)接收的電視節(jié)目作為媒體流。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括用于在局域網(wǎng)上在發(fā)送之前存儲電視節(jié)目的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中的任一項所述的設(shè)備，其特征在于設(shè)備配置成在所述網(wǎng)上向接收機(jī)設(shè)備發(fā)送所述媒體流，并響應(yīng)從所述接收機(jī)設(shè)備接收到的命令改變局域網(wǎng)上的媒體流的內(nèi)容。
19.一種無線局域網(wǎng)設(shè)備，其特征在于具有接收正交極化的第一和第二信號的天線配置，并配置成接收利用正交極化之間的冗余發(fā)送的數(shù)字式調(diào)制數(shù)據(jù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備配置成對通過利用最大比率組合的第一和第二信號接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的設(shè)備，其特征在于所述數(shù)據(jù)是利用極化-時間分組碼進(jìn)行編碼的。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21中的任一項所述的設(shè)備，其特征在于天線配置成產(chǎn)生第一和第二定向波束，各具有至少一個零位，第一定向波束與第二定向波束的零位交疊。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于天線配置包括一個或多個縫隙天線。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于天線配置包括具有正交排列的縫隙的第一和第二直線縫隙天線。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的設(shè)備，其特征在于包括具有一個或多個實質(zhì)上平的表面的外殼，一個或多個縫隙天線實質(zhì)上是平的，并配置成與所述實質(zhì)上平的表面之一平行。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于一個或多個縫隙天線的每一個與所述實質(zhì)上平的表面之一實質(zhì)上共面。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于一個或多個實質(zhì)上平的表面是導(dǎo)電的。
28.根據(jù)權(quán)利要求19至27中的任一項所述的設(shè)備，其特征在于數(shù)據(jù)包括媒體流，所述設(shè)備配置成譯碼并輸出所述媒體流。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于媒體流包括編碼的視頻流，而所述設(shè)備配置成在輸出之前對編碼的視頻流進(jìn)行譯碼。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的設(shè)備，其特征在于媒體流被加密，和設(shè)備配置成在輸出之前解密被加密的媒體流。
31.根據(jù)權(quán)利要求28至30中的任一項所述的設(shè)備，其特征在于包括用于在局域網(wǎng)上發(fā)送控制命令以便改變媒體流的內(nèi)容的裝置。
32.一種無線局域網(wǎng)絡(luò)，其特征在于包括發(fā)射機(jī)，其配置成利用第一和第二極化之間的冗余發(fā)送數(shù)字式調(diào)制的數(shù)據(jù)，和一臺或多臺接收機(jī)，各配置成接收所述數(shù)字式調(diào)制的數(shù)據(jù)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于至少一臺接收機(jī)配置成接收具有正交極化的第一和第二信號中的數(shù)據(jù)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于至少一臺接收機(jī)配置成利用最大比率組合對數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼。
35.根據(jù)權(quán)利要求32至34中的任一項所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述數(shù)據(jù)是利用極化-時間分組碼發(fā)送的。
36.根據(jù)權(quán)利要求32至35中的任一項所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于發(fā)射機(jī)配置成在所述網(wǎng)絡(luò)上向一臺或多臺接收機(jī)發(fā)送的一個或多個媒體流。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于發(fā)射機(jī)配置成從局域網(wǎng)之外的資源接收一個或多個媒體節(jié)目，所述一種或多種媒體流是從所述一個或多個媒體節(jié)目中得到的。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述發(fā)射機(jī)包括接收所述一個或多個媒體節(jié)目的廣播接收機(jī)。
39.根據(jù)權(quán)利要求37或38所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述媒體節(jié)目在由所述發(fā)射機(jī)接收以前被加密，一個或多個接收機(jī)配置成對從所述加密媒體節(jié)目中得到的媒體流進(jìn)行解密。
40.根據(jù)權(quán)利要求36至39中的任一項所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述接收機(jī)中的至少一個包括裝用于在無線網(wǎng)絡(luò)上向發(fā)射機(jī)發(fā)送控制命令的裝置，以改變由該接收機(jī)接收到的媒體流之一的內(nèi)容。
41.一種無線局域網(wǎng)設(shè)備，具有至少第一和第二天線，配置成利用第一和第二天線之間的冗余發(fā)送調(diào)制數(shù)據(jù)，其特征在于每個天線的遠(yuǎn)場方向圖包括定向波束和零位，和第一天線的波束設(shè)置成與第二天線的零位交疊。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其特征在于第一和第二天線正交地極化。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其特征在于第一和第二天線是縫隙天線。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其特征在于第一和第二天線是具在正交排列的縫隙的直線縫隙天線。
45.根據(jù)權(quán)利要求41至44中的任一項所述的設(shè)備，其特征在于包括具有一個或多個實質(zhì)上平的表面的外殼，第一和第二天線中的每一個實質(zhì)上都是平的，并被配置成與所述實質(zhì)上平的表面之一平行。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其特征在于第一和第二天線中的每一個與所述實質(zhì)上平的表面之一實質(zhì)上共面。
47.根據(jù)權(quán)利要求45或46所述的設(shè)備，其特征在于一個或多個實質(zhì)上平的表面是導(dǎo)電的。
48.一種直線縫隙天線，其特征在于包括第一和第二平行導(dǎo)電面，在所述導(dǎo)電面之間具有導(dǎo)電邊緣；在所述導(dǎo)電面之間的空腔，其厚度實質(zhì)上小于第一和第二平行導(dǎo)電面的尺寸；在第一導(dǎo)電面中的直線縫隙；和實質(zhì)上配置在空腔的中心并與所述縫隙正交的帶狀導(dǎo)體。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的天線，其特征在于所述第二平行導(dǎo)電面設(shè)置在接地平面上。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的天線，其特征在于所述接地平面是無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備外殼的平的導(dǎo)電表面。
51.一種無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其特征在于具有包括平的導(dǎo)電表面的外殼和安裝在所述平的導(dǎo)電表面上的直線縫隙天線。
52.一種環(huán)形縫隙天線，其特征在于包括第一和第二平行導(dǎo)電面，具有在所述平行導(dǎo)電面之間的導(dǎo)電邊緣；在所述平行導(dǎo)電面之間的空腔，其厚度實質(zhì)上小于第一第二面的尺寸；在第一導(dǎo)電面中的環(huán)形縫隙；和至少第一和第二相互傾斜移位的帶狀導(dǎo)體，帶狀導(dǎo)體實質(zhì)上配置在空腔的中心，并與環(huán)形縫隙的圓周正交。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的天線，其特征在于第二平行導(dǎo)電面安裝在接地平面上。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的天線，其特征在于接地平面是無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備外殼的平的導(dǎo)電表面。
55.根據(jù)權(quán)利要求52至54中的任一項所述的天線，其特征在于配置成接收在第一和第二帶狀導(dǎo)體之間帶有相位差的信號，以產(chǎn)生極化波束。
56.一種環(huán)形縫隙天線，其特征在于包括第一和第二平行導(dǎo)電面，帶有在所述平行導(dǎo)電面之間的導(dǎo)電邊緣；在平行導(dǎo)電面之間的空腔，其厚度實質(zhì)上小于第一和第二平行導(dǎo)電面的尺寸；第一導(dǎo)電面上的環(huán)形縫隙；和等間隔的第一、第二和第三帶狀導(dǎo)體，帶狀導(dǎo)體基本上配置在空腔的中心，并與環(huán)形縫隙的圓周正交。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的天線，其特征在于第一和第二平行導(dǎo)電面實質(zhì)上是六邊形。
58.根據(jù)權(quán)利要求56或57所述的天線，其特征在于配置成在第一帶狀導(dǎo)體上接收信號，而在第二帶狀導(dǎo)體上接收該信號的反相信號，以便產(chǎn)生極化波束。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的天線，其特征在于進(jìn)一步配置成在第三帶狀導(dǎo)體上接收該信號的反相信號。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的天線，其特征在于各所述反相信號具有大約為第一帶狀導(dǎo)體上的信號的一半幅度。
61.一種無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其特征在于具有包括平的導(dǎo)電面的外殼和安裝在所述平的導(dǎo)電面上的環(huán)形縫隙天線。
62.一種無線媒體設(shè)備，其特征在于配置成在局域網(wǎng)上向一個和多個接收機(jī)發(fā)送一個或多個媒體流，所述設(shè)備包括正交排列的直線縫隙天線，并被配置成利用空間-時間分組碼經(jīng)過第一和第二天線發(fā)送所述一個或多個媒體流。
63.一種無線媒體網(wǎng)絡(luò)，其特征在于包括無線媒體發(fā)射機(jī)，其被配置成在局域網(wǎng)上向一個或多個接收機(jī)發(fā)送一個或多個媒體流，所述發(fā)射機(jī)包括第一和第二正交極化的直線縫隙天線，并配置成利用極化-時間分組碼經(jīng)過第一和第二天線發(fā)送所述一個和多個媒體流；和一個或多個接收機(jī)，其包括利用最大比組合對從第一和第二天線接收到的信號進(jìn)行譯碼的裝置。
64.一種無線媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其特征在于配置成在局域網(wǎng)上接收一個或多個媒體節(jié)目和發(fā)送一個或多個媒體節(jié)目，所述設(shè)備包括正交排列的第一和第二直線縫隙天線，并配置成利用空間-時間分組碼經(jīng)過第一和第二天線發(fā)送所述一個或多個媒體節(jié)目。
全文摘要
無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(4)，例如無線媒體中心，具有配置成提供發(fā)送和/或接收極化分集的正交極化天線(6a、6b)。天線可配置成致使它們的零位不重合，以產(chǎn)生隨方向增益很小變化的組合天線方向圖。天線可設(shè)置在一起并正交配置。最好是組合天線方向圖在仰角以及方位上基本上是全方向性的。這種配置提供三維環(huán)境的均勻覆蓋。發(fā)射機(jī)可利用極化－時間分組碼發(fā)送數(shù)據(jù)。用在無線網(wǎng)絡(luò)上的無線接收機(jī)(10、18)可以有一個天線或兩個正交極化的天線。接收機(jī)(10、18)對所接收的信號應(yīng)用最大比組合。信號可以是OFDM信號，接收機(jī)獨立地對各個頻道應(yīng)用最大比組合。天線可以是平坦直線的或環(huán)形的縫隙天線，其提供強(qiáng)極化波束，并能集成在設(shè)備的外殼中。
文檔編號H01Q13/18GK101023599SQ200580022239
公開日2007年8月22日 申請日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者安德魯·R·尼克斯, 安德魯·喬治·利利 申請人:英國天空廣播公司