CN101681338A - 基本共线的无线设备配对的形成及干扰效应的减轻 - Google Patents

Abstract

一种方法和结构支持在数字多媒体通信环境中形成共线设备配对并减轻不希望的干扰。在无线通信环境中在彼此的范围内的协同定位设备的罗盘朝向信息被用于判断是否存在足够共线设备配对的机会，并且还可被用于识别和/或减轻不希望的干扰条件。各种救济动作可被执行来增强共线设备配对，并且减轻动作可被执行来减轻环境中基本共线设备和协同定位设备之间的干扰。

Description

基本共线的无线设备配对的形成及干扰效应的减轻

优先权要求

本申请根据35U.S.C.§120要求对2007年5月30日提交的由申请号60/932,218标识的美国临时专利申请的优先权，该在先申请通过引用而结合于此。

版权声明

本专利文献的公开内容的一部分可能包含受版权保护的素材。版权拥有者不反对对出现在专利商标局的专利文件或记录中的该专利文献或专利公开进行复制，但是在其它情况下保留所有的版权权益。

背景技术

已经认识到，为了节省桌子空间并增加人们在诸如影院室之类的房间、环境或其它空间中的活动性和视线，希望使用最少的布线(wiring)来观看或以其它方式欣赏显示器上的多媒体。例如，希望将投影仪安装在天花板上或者将等离子显示器或液晶高清晰度(HD)电视显示器安装在墙上，这样不挡道并且能够在无需布线的情况下接收供显示的多媒体数据，可以理解，这是因为除了其他因素之外，在天花板或墙上通常不存在数据传输线。

数字多媒体通信包含从诸如DVD播放器、视频接收器、ATSC调谐器或其它计算机之类的数字数据源向诸如平板视频监视器、电视机(TV)、数字电视机(DTV)或其它兼容性显示设备之类的接收器传输数字音频/视频信息，以用于多媒体娱乐的目的，包括播放数字电影、玩游戏、收听音乐等。已经开发了称为高清晰度多媒体接口(HDMI)的协议，用以支持音频/视频多媒体通信。HDMI是能够传输未经压缩和经压缩的流的数字音频/视频连接器接口，并且支持音频及视频数据的使用和电视相关的分辨率。

支持这种数字多媒体通信的无线链路必然具有不足以承载经压缩的或者未经压缩的多媒体(例如，未经压缩的高清晰度(HD)视频，和经压缩的多媒体标准清晰度(SD)视频)的带宽。此外，无线通信优选地具有不会超出当前兴趣位置的较短链路，从而保护版权和其它知识产权。因而需要极短距离的(优选地，方向性的)高带宽无线链路，其尤其适用于未经压缩的多媒体的短距离无线通信，特别是称为HD视频的相当大体积类型的多媒体。

本受让人已经提供了一种在57GHz和64GHz之间的频谱(下文中称为“60GHz频带”或毫米波通信(MMWC)技术)中运作的无线系统。60GHz射频(RF)频谱的特性包括短距离、高方向性(因而是内在安全性)、操作时高度线性、和大数据带宽，并且MMWC技术可用于使用高带宽60GHz链路来从空间中的源向空间中的接收器传输高清晰度多媒体接口(HDMI)格式的高清晰度(HD)视频。这里所使用的、MMWC通信环境或空间中的源和接收器也可称为“设备”。在该频率处，信号具有甚短距离并且可以是方向性的，以使得可以未经压缩的格式来传输视频，从而每一秒钟都传输那么多数据以致于非法传输(bootlegging)内容基本上无法维持。

附图说明

在附图中具体地阐明了相信是新颖的本发明的特征。但是，关于组织和操作方法两者的本发明自身及其目的和优点可通过参考以下对本发明的详细说明而得到最佳理解，本发明的详细说明结合附图来描述了本发明的某些示例性实施例，在附图中：

图1图示出了根据现有技术的传统无线电的全向本质。

图2图示出了毫米波通信(MMWC)固有的定向性。

图3图示出了地球的磁通线。

图4A和4B图示出了罗盘角度朝向。

图5是根据某些实施例、能够使用无线环境中的罗盘朝向信息的示例性系统的框图。

图6是根据某些实施例、能够使用无线环境中的罗盘朝向信息的示例性系统的示意图。

图7A至7E图示出了不同的发射器设备朝向。

图8是图示出根据某些实施例的新设备引入和设置的流程图。

图9是图示出根据某些实施例、判断两个无线设备是否是形成基本共线设备配对的良好候选的流程图。

图10是图示出根据某些实施例、基本共线设备配对的形成的流程图。

图11是图示出根据某些实施例、基本共线设备配对的形成和所识别出的干扰条件的减轻的流程图。

图12是图示出根据某些实施例、平行设备的识别和干扰条件的减轻的流程图。

图13是图示出根据某些实施例、对于无线环境的任意设备而言的设备配对的形成和干扰减轻的流程图。

技术人员将明白，附图中的元素是出于简便和清楚起见而图示出的，并且不必然被绘制成比例。例如，附图中的一些元素的维度可能相对于其它元素被扩大以帮助改进对本发明实施例的理解。

具体实施方式

虽然本发明容许许多不同形式的实施例，但是附图中示出了并且这里将详细描述具体实施例，应当理解，本公开应当被视为本发明原理的一个示例并且并不意图将本发明限制于所示出和描述的具体实施例。在以下描述中，相似标号用于描述几幅附图中的相同、相似或相应的部件。

在本文献中，诸如第一和第二、顶部和底部等的关系术语可能仅用于将一个实体或动作区分于另一个实体或动作，而不必然要求或暗示在这样的实体或动作之间的任何实际的这种关系或者顺序。术语“包括”或其任何其它变体意图覆盖非排他性的包含，以使得包括一系列元素的处理、方法、物件或装置不仅包括那些元素，而且可以包括未显式列出的或不是这种处理、方法、物件或装置所固有的其它元素。在没有其它约束的情况下，在“包括...”之前的元素不排除存在包括该元素的处理、方法、物件或装置中的其它相同元素。

在本文献通篇中对“一个实施例”、“某些实施例”、“实施例”或类似术语的提及意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，这样的词语的出现或者在本说明书通篇的各个地方的出现不必然都指同一实施例。此外，可以毫无限制地在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合特定特征、结构或特性。

这里所使用的术语“或”应当被解释为包括或者意味着任意一个或者任意组合。因此，“A、B或C”意味着“以下任意一项：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅在元素、功能、步骤或者动作的组合以某种方式固有地相互排斥时才发生该定义的例外。

设备发现和设置是无线电操作的重要部分。必需判断环境中在彼此的通信范围内并因而协同定位的(co-located)设备相对于彼此是朋友、敌人还是中立者。大多数传统无线电是全向的，原因在于信号同时从发射器向所有方向辐射，从而提供很少的关于共享空间的选择，如图1所示。一般而言，每个无线电必然使用不同信道(频率分离)或者不同时隙(时间分割)。这呈现出以下问题：多个接收器同时获取来自一个发射器的信号发射。与之不同，由MMWC提供的RF技术在操作时是高度线性的，其中，发送和接收最佳地以锥形体形状发生，如图2所示。一般而言，锥形体越小，可实现的频带利用就越高效。在给定MMWC可获得的短距离、高方向性并因而高安全性、以及大数据带宽的优点的情况下，存在解决MMWC环境中设备发现和设备设置的问题的动机。此外，注意，这里所公开的本发明的罗盘对准原理适用于激光(光)传输，以及MMWC传输。

MMWC和/或激光通信的高度线性本质是设备操作的设置和发现阶段的重要考虑，并且还用于避免与协同定位的其它MMWC设备之间的干扰。MMWC的定向性方面意味着接收器和发射器基本上在同一操作线或者视线上相互对准，以便足够共线地支持两个设备之间的无线通信。此外，希望没有其它信号源共享同一通信路径，以使得两个基本上共线的信号之间的干扰不会发生，或者至少被识别和/或被减轻。可以明白，MMWC技术的高度线性和方向性属性必需被考虑在内，以设立无线通信环境或空间中的源和接收器设备之间的所需通信配对，以及进一步识别和/或减轻空间中各信号之间的不希望的干扰。

MMWC技术可被应用于固定应用或者便携式应用。固定应用的一个示例包括经由房间传输视频，其中，发射器和接收器以永久方式被安装在彼此相距相当长距离上，例如，5到10米。此示例中两个设备之间的关系被这样预先确定并指派。假设每个设备正在寻找其特定伙伴。如果出于某种原因，两个设备的朝向不是指向彼此，则一个或两个设备的朝向必需被调整到共线的容许范围内。另一方面，便携式应用可以包括手持设备，该手持设备被呈示给问讯处(kiosk)进行下载或上载操作。在此示例中，连接的一部分可以与可由手持设备以机会方式访问的一个或多个端口一起位置固定。如果手持设备和问讯处成一直线，则他们是伙伴，而如果他们不足够共线，则一个或两个波束可被引导(steer)以进行补偿，包括补偿人工操作手持设备时固有的不稳定性。

主动、自动的发现和设立是针对设备设立和发现操作的困难且成问题的方案。仅使用带内发射和接收进行检测和干扰避免/减轻是成问题的。在发现处理期间发射带内能量可能是成问题的，因为这可能具有扰乱频带空间中的其它协同定位设备的不希望的效应。以下需要也是一个考虑：“扫寻”(sweep)比发射器或接收器的本质能力的角度大的角度以完成对准操作或者确认其它什么设备可能共线但是在设备的“后面”。

此外，可以使用波束引导或者多个天线来扫寻周围区域以努力“找出：带内能量水平”并发送主动带内信标，但是这种活动是对发送数据有效载荷所需的带内资源的耗用。添加额外的硬件或控制来模拟全向能力带来了附加成本，并且甚至从有效载荷应用刻出时隙可能是不可接受的。鉴于前述情况，可以看出所谓的用于设备设立和发现的“主动”方案也不是没有问题的。

根据本发明的实施例，对多轴电子罗盘的使用提供了一种辨别设备之间的线性度的被动、自动方案。每一个设备可以基于固定参考来确定其自身的朝向(每一个设备可以或可以不共享环境中的同一固定参考)；接收器将具有入射角度，而发射器将具有感应角度。这特别有吸引力，因为该确定可被动地进行而不会扰乱环境，这与先前论述的主动方案成鲜明的对比。电子罗盘检测地球磁场并使用该磁场来确定设备相对于固定参考点的朝向。参考图3，其中图示出了地球磁场的磁通线。两个设备之间的罗盘角度的客观度量允许就绪判断这两个设备是否足够对准并因而共线以便支持它们之间的无线通信。两个设备之间相差180°的度量指示出这两个设备正“注视”着彼此，完美共线并因而能够支持它们之间的无线通信。还可以指示出设备的目光正远离彼此，例如，背对背。参考图4A，示出了罗盘角度朝向的一个示例。在此示例中，可以看出发射器A与接收器B成180°，这促进了足以支持A和B之间的无线通信的连接。设备C和ED也成180°，并且也可以完成它们自身的独立连接，而不会干扰设备A和B，这是因为与A和B设备配对的朝向成15°。此外，如图4B所示，通过使用附加传感器可以确定倾角。这种传感器向以下描述的设备的控制子系统提供朝向信息。

注意，两个设备不必为了支持无线通信而完美地对准；它们仅需要基本上对准到足以支持无线通信的程度。足够的共线度可能受多个因素影响，包括天线有多宽和特定设备的天线及其邻居的范围。60GHz MMWC技术是高度定向波束，但是在需要时可以扩展到更宽的离散角度(更低能量)。例如，30°波束可以具有+/-15°的可接受共线度，而2°波束将具有+/-1°的可接受共线门限。再次地，接收器将具有入射角度，而发射器将具有感应角度；这为设备的朝向提供了正/负容差。在设备的控制子系统中实现的控制逻辑可以规定实施共线。

多轴电子罗盘技术的使用提供了对其它共线设备的被动设立和发现，而不会影响设备的正常操作。可以想象，由于无线电共同具有多个信道，例如四个信道，所以可使用全向、低数据率控制、“带外”信道来在设备之间共享信息。这样的“带外信道”例如可以是2.4GHz或900MHz。也可以在背景信道中被动地执行设备之间的通信以确定相对罗盘朝向。

参考图5，图示出了示出使用罗盘传感器的MMWC系统100的示例系统示图。可以看出，在发射器方200和接收器方300之间的潜在配对中，发射元件或源设备210和接收器设备310各自分别具有控制子系统220和320。发射器方200还具有罗盘元件240，而接收器300具有罗盘元件340，如图所示。对MMWC系统100的60GHz技术的有效利用是从信息的高度定向传输中搜集到的，像有效载荷数据被从发射元件210播送到接收元件310一样。罗盘元件240、340以协作布置耦合到其各自的天线230、330。由罗盘元件确定的、设备的定向罗盘朝向被各个控制子系统用来判断设备200、300是否足够共线到支持它们之间的无线通信。

现在参考图6，出于图示的目的示出了根据本发明实施例的、支持MMWC技术的一个示例性系统。系统400包括基带多媒体数据以及特别地具有音频的高清晰度(HD)数字视频的源410。源410可以是膝上型计算机或者其它多媒体计算机或服务器。或者，源410可以是卫星、广播、或有线接收器，或者其可以是DVD播放器或其它多媒体源。注意，图5中的控制子系统220、320的示例实施例的细节被图示出，并且并不意味着缩减或者以其它方式限制本发明所预见的实施例的变体。

源410经由线路415向媒体接收器420发送经复用的多媒体数据，以使得源410和媒体接收器420一起可以被视为数据以及特别地HDMI数据的“源”。媒体接收器420可以是机顶盒，该机顶盒可以包括高清晰度多媒体接口(HDMI)发射器430，例如60GHz发射器。HDMI发射器430采用HDMI协议，通过使用高带宽数字内容保护(HDCP)对数据进行加密并对多媒体数据支持诸如16×9显示比率之类的TV分辨率等来对多媒体数据进行处理。

根据本领域已知的HDMI原理，HDMI发射器430经由线缆或其它布线440向诸如数字视频接口(DVI)接收器之类的接收器450发送经HDCP加密的多媒体数据。根据本发明，接收器450使用诸如DVI协议之类的协议来处理所接收的数据。作为处理的一部分，HDMI发射器430对视频进行复用，并对视频数据流内的音频进行复用。接收器450对视频进行解复用，同时使在数据流内复用的音频通过。在任何情况下，无论何时也不需要接收器450对流进行解密或再加密。

来自VBI接收器450的经加密的多媒体数据被发送到处理器470，例如，专用集成电路(ASIC)或者现场可编程门阵列(FPGA)或者其它微处理器。处理器470对数据进行处理以供由无线发射器210经由发射天线230进行无线发射。下面将进一步描述处理器470。

经加密的多媒体数据经由无线链路500而被无线发射到接收器天线330，接收器天线330将数据发送到无线接收器660。可在链路500上以未经压缩的形式传输多媒体，以使得每一秒都传输那么多数据以致于非法传输内容基本上无法维持，但是不怎么优选地，也可以实现某种数据压缩。如果需要，也可以以经压缩的形式来传输数据。发射器210和接收器660(以及因而形成的链路500)可以以约60千兆赫(60GHz)的固定(不变且单一的)频率操作，更具体地可以在59GHz到64GHz的范围内操作，并且链路500可以具有至少每秒2吉比特(2.0Gbps)的可以是固定的数据率。当使用DQPSK时，数据率可以是2.2Gbps，并且该链路可以具有约2.5Gbps的数据率。链路可以具有2.5千兆赫(2.5GHz)的固定带宽。

考虑到这一点，现在可以明白无线发射器210可以包括用于根据本领域已知的原理进行编码的编码器。编码后的数据被调制并被上变频器上变频以供以大约60HGz(即，在60GHz频带中)经由链路500传输。使用上述宽信道和诸如但不限于DQPSK、QPSK、BPSK或8-PSK的更简单的调制方案，可以实现高数据率但更简单的系统。例如，当使用DQPSK时，可以实现符号率两倍的数据率。对于8-PSK，可以实现3.3Gbps的数据率。

可进一步明白，无线接收器660包括与无线发送器210互补的电路，也就是，下变频器、解调器和解码器。在任一种情况下，来自无线接收器660的数据都被发送到处理器650进行适当的纠错和再复用，以由诸如DVI发射器640之类的发射器使用。处理器650还可以在必要时从视频数据中解复用任何用于显示器的控制信号。发射器640根据本领域已知的原理进行操作，以对经加密的多媒体进行处理而无需对其进行解密，并经由线缆或其它布线630将多媒体数据发送到可以作为媒体播放器620的一部分的HDMI接收器610，媒体播放器620例如是DVD播放器或TV或其它播放器。HDMI接收器610根据HDCP原理对多媒体数据进行解密，并从视频数据中解复用音频数据。多媒体内容随后可被显示在诸如显示器600之类的数据宿(data sink)上，显示器600例如是阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)、或TFT、或具有屏幕的投影仪等。媒体播放器620和显示器600一起可被视为视频显示器、HDMI宿、或其它单元。

上述链路可以是双向的，并且可在60GHz频带中的返回链路上发送例如HDCP解密目的所需的返回信道信息，或者可以在“带外”返回链路上发送该返回信道信息。

接收器450、处理器470和无线发射器210可被包含在单个芯片、芯片组或者分离的基板上。事实上，接收器450、处理器470和无线发射器210可被集成到媒体接收器420中。同样，无线接收器660、处理器650和发射器640可在单个芯片上实现，并且如果需要则可以集成到媒体播放器620中。在任一种情况下，媒体接收器420和媒体播放器620及各自组件可被协同定位在同一地方，这得归因于在本实施例中60GHz的无线传输频率，该传输频率无法容易地穿透墙壁。

如已经论述的，判断一个或多个设备是否处于共线或者足够共线关系对于在设备操作的设立部分期间识别(一个或多个)潜在的通信伙伴并经营基本上共线的配对以及进一步辨别在一个或多个设备之间的干扰潜力，以使得可将干扰减轻到可接受水平或者甚至消除而言是重要的。一般而言，如果设备不具有相同朝向，则它们并不共线，并因而不会干扰信号的传输。但是，如果设备具有基本上相同的朝向，如由它们各自的朝向所确定的，则存在有利设备配对的机会，以及不想要地干扰非配对设备的信号的机会。

现在参考图7A-7E，图示出了不同发射器设备朝向的示例，即，发射器可以与其它发射器共享空间的方式。在图7A中，发射器设备处于独立情形，其中，没有另一个发射器共享相同空间；即，不存在协同定位的发射器。不存在诸如信号干扰之类的冲突或竞争的潜力。在图7B中，其它发射器与左侧的发射器TX1协同定位，但是具有与TX1不同的朝向，不共享同一通信线路，并因而不会是对TX1发射的信号的干扰源，或者不会遭受在其它情况下可能由发射器TX1导致的在它们的信号中的干扰。TX1相对于其它发射器的这个朝向构成了高效的第一鉴别器。例如图7C所示的平行布置的两个发射器TX1和TX2可以共享相同方向，但是在平行但不太接近的情况下，愉快地共存而不会干扰它们各自的信号。在图7D中，两个“叠层”发射器TX1和TX2的示例就成问题。可以明白，来自TX2的能量与其前方的TX1的能量叠加的这种布置呈现了针对干扰问题的最佳途径，假设这两个设备处在彼此的通信范围内。图7E图示了如下情况：发射器TX1和TX2共线，但是因为它们异相180°，所以它们事实上“背对背”，并因而它们的信号之间的干扰并不是问题。

参考图8，流程图800图示出了在无线空间或环境中引入新设备时如何使用罗盘数据。该流程适用于处于以下阶段的设备：操作的设立阶段，换而言之，寻找可能是形成基本共线的配对的良好候选的其它设备的阶段；以及操作的纯粹发现阶段，其中，必需搜出潜在干扰的问题。可以针对用于在设备之间共享信息的控制信道采用全向低数据率(即，2.4GHz、900MHz等)。

在块810，设备的控制子系统请求位于区域中且在通信范围内的其它协同定位设备的朝向信息。在判决块820，设备的控制子系统审查由该设备的接收元件从区域中的其它设备接收的朝向，以判断所接收的朝向是否有基本上与设备自身朝向相同的。如果都不相同，则可以以生成的消息的形式或以其它方式向系统或人工操作员或控制器返回反馈：该设备当前没有潜在伙伴。当然，可以周期性地重复处理，因为认识到如果新设备新近加入该空间或者如果物理上位于该空间但是先前未开机的设备被使得可操作，则新设备可能变得可成为已有伙伴的合适伙伴。在空间中“醒来”的每一个设备可以核查以查看有什么其它设备正在共享该空间——潜在伙伴、潜在竞争者(例如，如果两个设备都是发射器)、先前存在的配对等。如果没有检测到感兴趣的其它设备，则未配对的设备可以进入睡眠或待机模式，直到另一协同定位设备变得活动为止。可以想象，各个设备的控制子系统可以帮助判断其它设备正在寻找配偶还是只不过是简单地闯入该空间的新单元。已经参与与另一设备的“对话”的设备将通过经由其发射器元件发送适当信息来使该事实被知晓，并且可以假设除其共线伙伴之外的任何设备都是潜在的闯入者。如果需要，可使用与空间中的一个或多个设备的人工交互来帮助进行这样的判断。

另一方面，如果判定区域中的其它设备的一个或多个朝向具有基本相似的朝向，并且是这些设备在进行询问，则流程继续到判决块830。如果设备的接收元件检测到环境中存在已有对话，则流程继续到块840，其中，设备的控制子系统可能为设备选择非冲突信道。之后在判决块850，询问是否存在不具有伙伴并因而可以形成共线配对的另一设备。如果存在，则在判决块860设备的控制子系统将需要确认新近识别出的潜在伙伴是否可形成基本上共线的配对。如果是，则在块870可以开始由设备进行的带内发现。

返回来参考判决块830，如果在判决块820被识别为具有与设备基本相同的朝向的其它设备发现不存在已有对话，则具有相同或基本相同的朝向的那些所识别出设备可能是将与设备形成配对的良好候选。在判决块860，询问是否已发现伙伴。如果已发现，则在块870开始带内发现。如果没有发现，则流程行进到块880，如上所论述。

可以想象在限定环境中的设备之间形成共线关系并减轻设备之间潜在或实际的干扰的其它实施例。现在参考图9，一个流程图图示出了可用来在限定无线环境中形成基本共线的无线设备配对的方案。在块910，限定环境中的第一设备接收位于该限定环境中的第二设备的第二罗盘朝向。如先前所论述的，第一设备的接收元件可操作来接收第二设备的第二罗盘朝向。接下来，在判决块920，询问第二设备的第二罗盘朝向是否与第一设备的第一罗盘朝向足够共线以支持第一和第二设备之间的无线数据传输。该判断由第一设备的控制子系统在接收到第二设备的第二罗盘朝向时进行。同样，对第一和第二罗盘朝向的比较和对所需共线度的判断是多个因素的函数，但是这些设备将足够共线来支持它们之间的无线通信。如果第二设备的第二罗盘朝向与第一设备的第一罗盘朝向不足够共线，则可以对第一和第二设备的至少一个执行救济动作以支持实现足够共线关系。此外，如果第二设备的第二罗盘朝向与第一设备的第一罗盘朝向不足够共线，则可以确定这两个设备不适合配对，并且可以执行减轻动作来减轻设备之间的潜在或实际干扰。

适当的救济或减轻动作可以涉及多种响应，例如包括：

·使用不同信道；

·如果另一信道不可用，则进行核查以查看设备(接收器)是否从先前存在的设备(发射器)获取任何带内能量，并且如果是这样，则该设备避免该频率；

·使任一设备朝向另一个第三设备，该第三设备可能是与其形成能够进行无线通信的基本共线配对的更好候选；

·新的发射器设备可以与具有相同朝向和信道的其它设备协同地发射短脉冲，以使环境中的不利效应最小化；如果由任意先前存在的接收器检测到干扰，则叠层情况已被识别出并且将通过使用新信道来解决；

·通过重新布置第一和第二设备中的一个或多个的位置来解决通过使用不同信道无法解决的共线问题；

·向范围内的其它设备发送如下消息：第一和第二设备之一或两者能够形成共线配对的一部分，等等。

如果第二罗盘朝向与第一设备的第一罗盘朝向足够共线，则这指示出第一和第二设备足够共线来形成可操作来支持无线通信的共线设备配对，像在块940中一样。

将明白，在被设计来产生支持无线通信所必需的共线设备配对的设立阶段期间，设备的初始位置布置和大致的对准可以例如由人工操作员或机器人控制器执行，然后被核查以查看两个设备是否足够共线来支持它们之间的无线通信以及可以进行什么类型的调整或救济动作来提高共线度。在发现操作期间，可以使用位置布置和对准来发现可以提供用于建立共线关系的更好选择的什么样的其它设备被协同定位，以及设备的初始位置布置会导致什么样的潜在干扰问题(如果有的话)。人工操作员或控制器随后可以采取一个或多个救济动作，包括建立更好的配对并减轻可能在两个或更多个基本共线的信号之间存在的干扰。还要注意，可以在任何时间代表设备采取这些动作或调整，包括在初始设立和发现其它协同定位的设备之时，周期性地，以及在先前已协同定位但是没有操作的设备变得操作时，即“加入”环境空间中可用设备的网络时。

在图10中，示出了用于在限定通信环境中形成基本共线的无线设备配对的流程1000。在块1010，分别具有第一和第二多轴罗盘元件的第一设备和第二设备最初被定位成环境中的粗共线布置。在块1020确定第一设备相对于环境的固定参考的第一罗盘朝向；这可由第一设备的第一控制子系统通过讯问第一设备的第一罗盘元件以确定第一设备相对于环境的固定参考的第一罗盘朝向来执行。与块1020类似地，在块1030，确定第二设备相对于环境的固定参考的第二罗盘朝向；这可由第二设备的第二控制子系统通过询问第二设备的第二罗盘元件以确定第二设备相对于环境的固定参考的第二罗盘朝向来执行。在判决块1040，询问第一和第二设备是否足够共线来支持第一和第二设备之间的无线数据传输；这是根据第一和第二罗盘朝向来判断的。该判断可由第一或第二设备的控制子系统执行，但是可以想象，发起图10的流程的设备的控制子系统将进行该判断。如果第一和第二罗盘朝向不足够共线来自支持设备之间的无线通信，则可选地可在块1050传送非线性度；该消息可被传送到除第一和第二设备之外的实体，例如传送到能够响应于该信息而采取校正动作的控制器或人工操作员。

同样，任一设备可以执行该功能，尽管可以想象，发起处理并因而管理该努力行为的设备将处置该传送，因为该设备是被指派给将进行该判断的设备的控制子系统。

在块1060，响应于在块1050(如果进行了该可选动作)传送的第一和第二设备之间的非共线度，可以执行救济以改变第一和第二罗盘朝向的至少一个。如果块1050未被执行，则仍然可进行救济动作以增加形成第一和第二设备之间的共线配对的机会或者支持使得任一设备或两者可以与环境中的其它第三方设备形成共线配对。例如，救济动作可以是改变第一设备的第一罗盘朝向以支持实现第一设备与环境中的第三设备之间的足够共线关系。或者，救济动作可以是调整第一和第二设备的至少一个的位置以实现第一和第二设备之间的更大共线度。

如果在判决块1040判定第一和第二罗盘朝向足够共线来支持它们之间的无线通信，则第一和第二设备足够共线来形成可操作来支持它们之间的无线通信的共线设备配对。

除了在设备操作的设立部分期间形成基本共线配对之外，还可以想象到辨别一个或多个设备之间的干扰潜力，因此可以将干扰减轻到可接受水平或者甚至消除。现在参考图11，流程1100提供来判断设备是否与环境中的基本共线配对基本共线。一般而言，设备与已有共线配对共线将成问题，因为这指示出在传输活动期间发生干扰问题的可能性和确实的似然性。该流程可在如图9和10所论述的形成基本共线的设备配对之后执行，或者该流程可在任何所需时间执行，例如，在设备加入环境时或者在设备在环境中变得活动时，如在设备通电时可能发生的。

从设备或者共线设备配对的角度，对该设备与该共线设备配对的协同定位的识别可以指出环境中的干扰问题所在。在块1110，对于无线环境中的给定设备，可以识别与环境中的设备协同定位的基本共线设备配对。这样的共线设备配对将在设备的通信范围内，并且该设备的控制子系统将可操作来使用由该设备的接收元件接收的这些配对设备的第一和第二罗盘朝向。在块1120，设备检测该基本共线配对的信道使用，并且该设备的发射元件可被关断以执行信道使用检测。在判决块1130，询问所检测到的该基本共线配对的信道使用是否近似该设备的信道使用。如果是，则在块1140，这指示出设备与该基本共线配对相互共线。可在块1150传送关于此的消息，并且在块1160，可以采取救济动作来消除该基本共线配对与该设备之间的共线关系。这可以包括将设备移出该共线配对的范围之外，或者反之亦然，从而改变设备的朝向以破坏其与该共线配对的共线性，或者将设备的操作改变到不同信道。

相反，如果该基本共线配对的信道使用与该设备的信道使用彼此不近似，则流程从判决块1130继续到块1170，块1170示出，这指示出该基本共线配对与该设备平行且不共线。在彼此平行且足够接近来产生信号干扰的设备与共线配对之间仍然可能具有干扰问题，因而在判决块1180询问在设备与该共线设备配对之间检测到的任何干扰是否超过了可允许水平。如果未超过，则不必解决任何干扰(如果存在的话)，因为该干扰未超过可允许水平并且正常的设备操作可以进行或继续，块1195。如果超过了，则可以在块1190执行减轻动作以减轻(或者可能甚至消除)设备与该基本共线设备配对之间的干扰。

注意，可以从基本共线设备配对的角度采取类似努力。从这个角度，与环境中的基本共线设备配对协同定位、共享分别与第一和第二设备的第一和第二罗盘朝向的任一个基本近似的朝向、并且在第一基本共线设备配对的通信范围内的一个或多个设备可以被识别，并且设备的罗盘朝向被共线配对的设备之一的控制子系统知晓，如在图12的流程1200的块1210中那样。然后，在判决块1220，针对具有与第一或第二罗盘朝向基本近似的朝向的一个或多个协同定位设备的任何协同定位设备，询问该协同定位设备的朝向是否支持与第一基本共线设备配对的第一和第二设备之间的第一通信路径基本平行的通信线路。

如果确定一个或多个协同定位设备中的设备具有与第一和第二罗盘朝向的任一者基本近似并且能够支持与第一基本共线配对的第一和第二设备之间的通信路径基本平行的通信线路的朝向，则如上所述，在判决块1230将询问设备是否足够接近该配对的设备之间的通信路径而导致该基本共线设备配对与该设备之间的可允许干扰水平将被超过。如果是，则可在块1240执行减轻动作以减轻该设备与第一基本共线配对之间的干扰。如果不存在干扰或者如果干扰未超过可允许干扰水平，则在块1250该设备和设备配对的正常操作可以开始或继续。

如果协同定位设备具有的朝向不支持与第一基本共线配对之间的第一通信路径基本平行的通信线路，则在块1260指示出该协同定位设备与第一基本共线设备配对基本共线。这将支持如下假设：基本共线设备配对与所识别出的协同定位但不平行的设备不容许共线。然后，对于所识别出的共线设备，在块1270，可以执行使得该共线设备不再与基本共线设备配对共线的救济动作。使得该共线设备不再与基本共线设备配对共线的救济动作可以包括以下动作中的一个或多个：改变第一和第二设备的第一或第二罗盘朝向以定义第一和第二设备之间的新通信路径，该新通信路径基本共线来支持第一设备配对之间的无线通信；将所识别出的共线设备的朝向改变为具有新朝向，该新朝向与第一和第二设备的第一和第二罗盘朝向的任一者不基本共线；以及传送有关共线设备与基本共线设备配对不容许共线的消息。

在图13中图示出了对可能在环境中的任意设备之间发生的干扰的减轻，该干扰与共线配对和设备之间的感染不同。这样的流程1300可在设备加入已有无线通信环境时进行或者之后周期性地进行。一个或多个设备可以或者可以不与另一设备配对成共线关系。在块1310，第一无线设备的第一控制子系统讯问第一无线设备的第一罗盘元件以确定第一无线设备相对于环境的固定参考的第一罗盘朝向。在1320，第一无线设备的第一发射元件将其第一罗盘朝向传送至环境中在通信范围内的其它设备。在块1330，第一无线设备的第一接收元件接收与环境中的一个或多个其它无线设备相对应的一个或多个朝向。在判决块1340，询问第一罗盘朝向是否与由第一接收元件接收的、一个或多个其它无线设备的一个或多个朝向的任一个基本对准，以识别一个或多个其它无线设备中的一个或多个潜在共线设备。如果为否，则如块1390所示，第一无线设备至少当前不具有与环境中的另一设备的干扰问题。可以理解，如果第一设备改变朝向或者如果与该设备基本共线的另一设备在环境中变得活动，则第一设备稍后可能会形成干扰问题。

如果为是，则流程继续到块1350，其中，一个或多个无线设备中的一个或多个潜在共线设备被识别出。对于被识别出的潜在共线设备，第一无线设备的第一接收元件可以检测潜在共线设备的信道使用，并且第一无线设备的控制子系统可以判断潜在共线设备的信道使用是否近似第一无线设备的信道使用。如果潜在共线设备的信道使用不近似第一无线设备的信道使用，这指示出潜在共线设备与第一无线设备不共线，并且第一无线设备相对于潜在共线设备平行且并置排列(collocate)。在检测到第一无线设备沿第一通信路径的数据传输与潜在共线设备的数据传输之间的干扰时，可以执行救济动作来减轻潜在共线设备与无线设备之间的干扰。但是，如果潜在共线设备的信道使用近似第一无线设备的信道使用，则第一无线设备沿第一通信路径的数据传输与潜在共线设备沿第二通信路径的数据传输的时间对准可能导致第一和第二通信路径之间的干扰。可以在时间对准的无线数据通信的时间段期间执行救济动作以减轻第一和第二通信路径之间的干扰。

在这样识别出的那些设备中，接下来在块1360判断一个或多个潜在共线设备中的任一个是否与第一无线设备基本共线以便支持第一无线设备与该基本共线设备之间的无线数据传输。第一无线设备的第一控制子系统随后可以在块1370选择这些基本共线设备中的与其形成基本共线设备配对的一个基本共线设备。注意，对于未在块1370被第一无线设备选择来形成基本线性设备配对的任何其它基本共线设备，可能需要在块1380采取救济动作以减轻第一无线设备(现在是基本共线配对的一部分)与(一个或多个)未被选择的共线设备之间的任何干扰。

将会明白，这里所描述的本发明的实施例可以包括一个或多个传统处理器以及独特的所存储程序指令，这些程序指令控制该一个或多个处理器与某些非处理器电路协同来实施这里所描述的功能的一些、大多数或全部。非处理器电路可以包括但不限于无线电接收器、无线电发射器、信号驱动器、时钟电路、电源电路和用户输入设备。这样，这些功能可被解释为一种根据符合本发明的某些实施例执行功能的方法。可替代地，一些或全部功能可由不具有所存储的程序指令的状态机实现，或者可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)中实现，其中，每一个功能或者某些功能的一些组合被实现为定制逻辑。当然，可以使用这两种方案的组合。这样，这里已经描述了用于这些功能的方法和手段。此外，本领域技术人员可以预见，尽管例如由可用时间、当前技术和经济考虑来激发，但是可能相当多的努力和许多设计选择在受这里所公开的概念和原理引导时，将很容易能够生成这样的软件指令和程序和IC而进行最少的实验。

在前述说明书中，已经描述了本发明的具体实施例。但是，本领域普通技术人员明白，在不脱离由以下权利要求阐明的本发明的范围的情况下，可以作出各种修改和改变。因此，应当从例示性的角度而非限制性的角度来看待说明书和附图，并且所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围之内。可以促使任何益处、优点或解决方案的发生或者使其变得更加显著的益处、优点、对问题的解决方案以及(一个或多个)任何元素应当被解释为任意或者所有权利要求的关键、所需或实质特征或元素。本发明仅由所附权利要求限定，所附权利要求包括在本申请的悬而未决期间作出的任何修改以及所发布的那些权利要求的所有等同物。

Claims (27)

1.一种在无线通信环境中的无线设备之间形成共线关系的方法，包括：

所述环境中的第一无线设备接收在所限定环境中协同定位的第二无线设备的第二罗盘朝向；

判断所述第二无线设备的第二罗盘朝向是否与所述第一无线设备的第一罗盘朝向足够共线以支持所述第一无线设备和所述第二无线设备之间的无线数据传输；

如果所述第二无线设备的第二罗盘朝向与所述第一无线设备的第一罗盘朝向不足够共线，则对所述第一无线设备和所述第二无线设备中的至少一个执行救济动作以支持实现足够的共线关系。

2.一种在通信环境中形成基本共线无线设备配对的方法，包括：

在所述环境中将第一和第二无线设备的位置布置成粗共线布置，其中，所述第一和第二无线设备分别具有第一和第二多轴罗盘元件；

确定所述第一无线设备相对于所述环境的第一固定参考的第一罗盘朝向；

确定所述第二无线设备相对于所述环境的第二固定参考的第二罗盘朝向；

根据所述第一罗盘朝向和所述第二罗盘朝向来判断所述第一和第二无线设备是否足够共线以支持所述第一和第二无线设备之间的无线数据传输；以及

如果判定所述第一和第二无线设备不足够共线来支持所述第一和第二无线设备之间的无线数据传输，则还包括对所述第一和第二无线设备中的至少一个执行救济动作以支持实现足够共线关系。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，如果根据所述第一罗盘朝向和所述第二罗盘朝向判定所述第一和第二无线设备不足够共线来支持所述第一和第二无线设备之间的无线数据传输，则还包括调整所述第一和第二无线设备中的至少一个的位置以实现所述第一和第二无线设备之间的更大的共线度。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，如果根据所述第一罗盘朝向和所述第二罗盘朝向判定所述第一和第二无线设备不足够共线来支持所述第一和第二无线设备之间的无线数据传输，则所述救济动作包括改变所述第一无线设备的第一罗盘朝向以支持实现所述第一无线设备与所述环境中的第三无线设备之间的足够共线关系。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，如果根据所述第一罗盘朝向和所述第二罗盘朝向判定所述第一和第二无线设备不足够共线来支持所述第一和第二无线设备之间的无线数据传输，则还包括传送如下消息，该消息对所述第一和第二无线设备之间的非共线度进行量化。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，如果根据所述第一罗盘朝向和所述第二罗盘朝向判定所述第一和第二无线设备不足够共线来形成基本共线配对，则还包括判断该基本共线配对是否与所述环境中的无线设备基本共线。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

识别与所述环境中的所述基本共线设备配对协同定位的一个或多个无线设备，这一个或多个无线设备共享分别与所述第一和第二无线设备的第一和第二罗盘朝向中的任一个基本近似的朝向并且在第一基本共线设备配对的通信范围内；

从所述一个或多个协同定位的无线设备中识别具有与所述第一罗盘朝向或所述第二罗盘朝向基本近似的朝向但与所述第一通信路径不是基本平行的任意协同定位的无线设备，作为共线无线设备，其中，所述基本共线设备配对与每一个识别出的共线无线设备不容许共线；以及

针对识别出的共线无线设备，执行救济动作以使得所述共线无线设备不再与所述基本共线设备配对共线。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，执行救济动作以使得所述共线无线设备不再与所述基本共线设备配对共线还包括执行以下处理中的一个或多个：改变所述第一和第二无线设备的第一罗盘朝向或第二罗盘朝向以限定所述第一和第二无线设备之间的新通信路径，该新通信路径基本上共线以支持第一设备配对之间的无线通信；将识别出的共线无线设备的朝向改变为具有新朝向，该新朝向与所述第一和第二无线设备的第一罗盘朝向和第二罗盘朝向中的任一个都不基本共线；以及传送有关所述共线无线设备与所述基本共线设备配对不容许共线的消息。

9.根据权利要求7所述的方法，针对所述一个或多个协同定位的无线设备中的被识别为具有与所述第一罗盘朝向和所述第二罗盘朝向中的任一个基本近似的朝向的无线设备，判断该无线设备的朝向是否将支持与第一基本共线配对的所述第一和第二无线设备之间的第一通信路径基本平行的通信线路。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，如果所述无线设备的朝向与所述第一通信路径基本平行，则判断与所述第一通信路径基本平行的所述无线设备是否足够接近所述第一通信路径而导致该无线设备与所述第一共线配对之间的干扰超过了可允许干扰水平，并且如果所述无线设备与所述第一共线配对之间的干扰超过了可允许干扰水平，则执行减轻动作以减轻所述无线设备与所述第一共线配对之间的干扰。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，判断基本共线配对是否与所述环境中的另一无线设备不容许共线还包括：

确定该无线设备的信道使用和所述基本共线配对的信道使用；以及

如果该无线设备的信道使用近似所述基本共线配对的信道使用，则所述无线设备和所述基本共线配对相互共线。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括执行救济动作以减轻所述基本共线配对与所述无线设备之间的共线关系。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，如果所检测到的所述无线设备的信道使用不近似所述基本共线配对的信道使用，则所述基本共线配对与所述无线设备平行且不共线。

14.一种在通信环境中使用罗盘朝向信息来形成通信配对的方法，包括：

第一无线设备的第一控制子系统讯问所述第一无线设备的第一罗盘元件以确定所述第一无线设备相对于所述环境中的固定参考的第一罗盘朝向；

所述第一无线设备的第一发射元件将其第一罗盘朝向传送至所述环境中在通信范围内的其它无线设备；

所述第一无线设备的第一接收元件接收与所述环境中的一个或多个其它无线设备相对应的一个或多个朝向；

判断所述第一罗盘朝向是否与由所述第一接收元件接收的、所述一个或多个其它无线设备的一个或多个朝向中的任一个基本对准，以识别出所述一个或多个其它无线设备中的一个或多个潜在共线无线设备；

判断所述一个或多个潜在共线无线设备中的任一个是否与所述第一无线设备基本共线来支持所述第一无线设备与该基本共线无线设备之间的无线数据传输；以及

所述第一无线设备的第一控制子系统选择基本共线无线设备中的、与其形成能够进行无线数据传输的基本共线配对的一个基本共线无线设备。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括针对所述基本共线无线设备中的、未与所述第一无线设备配对的任何其它基本共线无线设备，执行救济动作以在所述第一无线设备与所述任何其它基本共线无线设备之间存在干扰的情况下减轻该干扰。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，对于识别出的所述一个或多个潜在共线无线设备中的潜在共线无线设备，还包括：

所述第一无线设备的所述第一接收元件检测该潜在共线无线设备的信道使用；

判断该潜在共线无线设备的信道使用是否近似所述第一无线设备的信道使用；以及

如果该潜在共线无线设备的信道使用不近似所述第一无线设备的信道使用，则该潜在共线无线设备不与所述第一无线设备共线，并且所述第一无线设备相对于该潜在共线无线设备平行且并置排列。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，在检测到所述第一无线设备沿第一通信路径的数据传输与所述潜在共线无线设备的数据传输之间的干扰时，执行救济动作以减轻在所述潜在共线无线设备与所述无线设备之间的干扰。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，如果所述潜在共线无线设备的信道使用近似所述第一无线设备的信道使用，则判断所述第一无线设备沿第一通信路径的数据传输与所述潜在共线无线设备沿第二通信路径的数据传输之间的时间对准是否导致了所述第一通信路径和所述第二通信路径之间的干扰。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括执行救济动作以减轻在时间上对准的无线数据通信时间段期间在所述第一通信路径和所述第二通信路径之间的干扰。

20.一种无线通信系统，用于形成无线通信环境中的设备的共线设备配对，所述系统包括：

第一无线设备，其还包括：

第一控制子系统；

与所述第一控制子系统协同布置并受所述第一控制子系统控制的第一发射器元件；

与所述第一控制子系统协同布置并受所述第一控制子系统控制的第一罗盘元件，其中，所述第一罗盘元件可操作来确定所述第一无线设备相对于所述环境中的第一固定参考的第一罗盘朝向，并且所述第一控制子系统向所述第一罗盘元件讯问所述第一无线设备的第一罗盘朝向；

与所述第一发射器元件耦合的第一天线元件；

数字数据源，其操作地耦合到所述第一无线设备的第一控制子系统；

第二无线通信设备，其还包括：

第二控制子系统；

与所述第二控制子系统协同布置并受所述第二控制子系统控制的第一接收器元件；

与所述第二控制子系统协同布置并受所述第二控制子系统控制的第二罗盘元件，其中，所述第二罗盘元件可操作来确定所述第二无线设备相对于所述环境中的第二固定参考的第二罗盘朝向，并且所述第二控制子系统向所述第二罗盘元件讯问所述第二无线设备的第二罗盘朝向；以及

与所述第一接收器元件耦合的第二天线元件；以及

数据宿，其操作地耦合到所述第二无线设备的所述第二控制子系统；

其中，所述第一控制子系统和所述第二控制子系统之一或两者根据所述第一罗盘朝向和所述第二罗盘朝向判断所述第一无线设备和所述第二无线设备是否足够共线来支持在所述第一无线设备和所述第二无线设备之间的无线数据传输。

21.根据权利要求20所述的系统，其中，如果所述第一控制子系统和所述第二控制子系统之一或两者根据所述第一罗盘朝向和所述第二罗盘朝向判定所述第一无线设备和所述第二无线设备足够共线来支持在所述第一无线设备和所述第二无线设备之间的无线数据传输，则所述第一无线设备和所述第二无线设备分别受所述第一控制子系统和所述第二控制子系统的控制而形成基本共线设备配对。

22.根据权利要求20所述的系统，其中，所述第一控制子系统和所述第二控制子系统之一或两者根据所述第一罗盘朝向和所述第二罗盘朝向判断所述第一无线设备和所述第二无线设备是否基本平行并且足够接近而导致干扰，并且如果干扰超过了干扰阈值则执行干扰减轻动作。

23.根据权利要求20所述的系统，其中，如果所述第一控制子系统和所述第二控制子系统之一或两者根据所述第一罗盘朝向和所述第二罗盘朝向判定所述第一无线设备和所述第二无线设备不足够共线来支持无线数据传输，则所述第一控制子系统和所述第二控制子系统中的至少一个操作来支持救济动作，该救济动作用于针对所述第一无线设备和所述第二无线设备中的至少一个实现足够共线关系。

24.一种无线通信设备，其可操作来与无线通信环境中的另一无线设备以共线关系操作，所述无线通信设备包括：

第一控制子系统；

与所述第一控制子系统协同布置并受所述第一控制子系统控制的第一罗盘元件，其中，所述第一罗盘元件可操作来确定所述第一无线通信设备相对于所述环境中的第一固定参考的第一罗盘朝向，并且将所述第一罗盘朝向传送至所述第一无线设备的第一控制子系统；

与所述第一控制子系统协同布置并受所述第一控制子系统控制的第一发射/接收元件，其中，所述第一发射/接收元件可操作来接收在所述环境中在所述第一无线设备的范围内协同定位的第二无线实体的第二罗盘朝向，并将所述第二罗盘朝向传送至所述第一控制子系统；以及

与所述第一发射/接收元件耦合的第一天线元件；

其中，所述第一控制子系统根据所述第一罗盘朝向和所述第二罗盘朝向判断所述第一无线设备的第一朝向是否与所述第二罗盘朝向足够共线来支持在所述第一无线设备和第二无线设备之间的无线数据传输。

25.根据权利要求24所述的无线设备，其中，所述第一控制子系统根据所述第一罗盘朝向和所述第二罗盘朝向判定所述第一无线设备和所述第二无线设备足够共线来支持在所述第一无线设备和第二无线设备之间的无线数据传输，并且所述第一控制子系统控制所述第一无线设备以与所述第二无线设备形成基本共线设备配对。

26.根据权利要求24所述的无线设备，其中，所述第一控制子系统根据所述第一罗盘朝向和所述第二罗盘朝向判断所述第一无线设备和所述第二无线设备是否基本平行并且足够接近而导致超过了干扰阈值的干扰，并且如果是这样，则所述第一控制子系统执行干扰减轻动作。

27.根据权利要求24所述的无线设备，其中，如果所述第一控制子系统根据所述第一罗盘朝向和所述第二罗盘朝向判定所述第一无线设备和所述第二无线设备不足够共线来支持无线数据传输，则所述第一控制子系统对所述第一无线设备执行救济动作以实现足够共线关系。

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