CN106535123A

CN106535123A - 装置和方法

Info

Publication number: CN106535123A
Application number: CN201610976763.9A
Authority: CN
Inventors: T·P·卡尔塔维; L·H·哈卡拉; M·J·杭卡恩; A·T·佩尔西宁
Original assignee: Nokia Technologies Oy
Current assignee: Nokia Oyj; Nokia Technologies Oy
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2017-03-22
Also published as: EP2449398A1; US9414353B2; WO2011000391A1; US8892133B2; CN102483452A; US20150223195A1; US20120220315A1

Abstract

本申请涉及一种装置和方法。所述装置包括：第一天线，其被配置以便通过第一通信信道从第一发射机接收对准信令，第一通信信道具有第一特性集合；以及第二天线，其被配置以便通过第二通信信道与第二发射机交换数据，第二通信信道具有不同的第二特性集合。所述装置还包括处理器，其被配置以便：处理从第一天线接收到的对准信令并且确定第二发射机相对于所述装置的位置；以及生成表示所确定的第二发射机相对于所述装置的位置的控制信令。所述装置进一步包括用户接口，其被配置以便按照所述控制信令来向用户提供对于第二发射机相对于所述装置的相对位置的指示，从而允许第二天线被对准用于与第二发射机的数据交换。

Description

装置和方法

本申请是2009年6月30日申请的申请号为200980160994.0、发明名称为“装置和方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及包括第一和第二天线的装置、相关联的方法、计算机程序和用户接口的领域。所公开的某些方面/实施例涉及便携式电子设备，特别地，涉及所谓的手持便携式电子设备，其在使用中可以是手持的(尽管它们在使用中可以被放置在托架中)。这样的手持便携式电子设备包括所谓的个人数字助理(PDA)。

根据一个或多个所公开的方面/实施例的便携式电子设备/装置可以提供一个或多个音频/文本/视频通信功能(例如，远程通信、视频通信和/或文本传输(短消息服务(SMS)/多媒体消息服务(MMS)/电子邮件发送)功能)、交互式/非交互式查看功能(例如，Web浏览、导航、TV/节目查看功能)、音乐录制/播放功能(例如，MP3或其它格式和/或(FM/AM)无线电广播录制/播放)、数据的下载/发送功能、图像捕获功能(例如，使用(例如，内置式)数码相机)和游戏功能。

还可以理解的是，某些公开的方面/实施例涉及膝上型计算机、计算机外设，以及可以与另一电子设备交换数据的任何其它电子设备。

背景技术

近来在技术和章程上的开发已经激励了对毫米波通信应用的强烈兴趣，例如在30GHz至90GHz的范围中。作为一个例子，大的未授权频带正在全球分配用于在大约60GHz处的通信。宽的可用带宽给予了以下机会：利用相对简单的调制方案来开发极高比特速率无线电通信系统。高达10Gbps的数据速率是可能的。60GHz的大气衰减也可以减少干扰问题。

US 2007/0037528(Doan等人)公开了一种使用自适应波束成形的无线通信设备。该设备包括具有数字控制的相控阵列天线(phased array antenna)的射频发射机，所述相控阵列天线耦合到处理器并被处理器控制以便使用自适应波束成形来发射内容。该设备还具有针对无线通信信道的接口，所述无线通信信道耦合到处理器以便传送与相控阵列天线的使用有关的天线信息以及传送用于促进在另一位置处播放内容的信息。

US 2007/0197229(Kalliola等人)公开了一种系统，用于指示如根据无线通信设备的当前位置所确定的目标对象或位置的相对方向。

在该说明书中列出或讨论在先公布的文档或任何背景技术不应当必须被视为承认所述文档或背景是现有技术的一部分或是公知常识。本公开的一个或多个方面/实施例可以针对或不针对一个或多个背景问题。

发明内容

在第一方面中，提供了一种装置，其包括：

第一天线，所述第一天线被配置以便通过第一通信信道从第一发射机接收对准信令(alignment signalling)，所述第一通信信道具有第一特性集合；

第二天线，所述第二天线被配置以便通过第二通信信道来与第二发射机交换数据，所述第二通信信道具有不同的第二特性集合；

处理器，所述处理器被配置以便：

处理从所述第一天线接收到的所述对准信令，并且确定所述第二发射机相对于所述装置的位置；以及

生成表示所确定的所述第二发射机相对于所述装置的位置的控制信令；以及

用户接口，所述用户接口被配置以便按照所述控制信令来向用户提供对于所述第二发射机相对于所述装置的相对位置的指示，从而允许所述第二天线被对准用于与所述第二发射机的数据交换。

用户可以按照对于所述第二发射机相对于所述装置的相对位置的指示来操纵所述装置，以便提供与所述第二发射机的数据交换。这可以为用户提供方便的用户接口以便能够与第二发射机交换数据，即使第二发射机对于用户是不可见的。在这样的例子中，对于用户来说，使用现有技术而能够将其设备与第二发射机对准可能不是可行/方便的。所述装置对于用户来说可能易于在不要求特定专业技术的情况下使用并与发射机交换数据。

第一和第二通信信道的不同特性可以用来提供有效和经济的装置。例如，可以使用具有适合其目的的特性(包括由所述装置消耗的功率)的通信信道和对应的天线/发射机，以便改进所述装置的性能。

可以理解，在所述装置和所述第二发射机之间交换数据可以是单向(在任一方向上)或双向的。类似地，可以理解，在此描述的任何发射机也可能是收发器，也就是说，所述发射机也可能可操作为接收机。

用户接口可以包括显示器，所述显示器被配置以便向用户提供对于从所述装置到所述第二发射机的相对方向的图形指示。例如，所述图形指示可以是能够在两维或三维上表示方向的指向箭头。在其它例子中，不同类型的用户接口可以用于向用户提供对于相对方向的指示，包括可听指示和/或用户可以感觉/触摸到的指示符。

第一和第二发射机可以具有彼此相关联的相对位置。例如，在第一和第二发射机之间的相对位置可以是已知的，或者可以从对准信令导出，并且当基于从第一发射机接收到的对准信令来确定到达第二发射机的相对方向时可以进行考虑。

所述第一通信信道的第一特性集合可由来自包括以下内容的组中的一个或多个来进行定义：

低数据速率通信信道，其可以低于与所述第二通信信道相关联的数据速率；

宽视场/波束宽度，其可以宽于与所述第二通信信道相关联的视场/波束宽度；

低频率RF信号，其可以是比与所述第二通信信道相关联的频率更低的频率；

低功率消耗，其可以低于与通过所述第二通信信道交换数据相关联的功率消耗；

用于以载波频率提供数字信号处理的功能性；以及

针对在第一天线和第一发射机之间失去视线(losing line of sight)的高容限，针对在第一通信信道上失去视线的容限可以大于与第二通信信道相关联的容限。

所述第二通信信道的第二特性集合可由来自包括以下内容的组中的一个或多个来定义：

高数据速率通信信道，其可以高于与所述第二通信信道相关联的数据速率；

窄视场/波束宽度，其可以窄于与第二通信信道相关联的视场/波束宽度；

高频率RF信号，其可以是比与第二通信信道相关联的频率更高的频率；以及

高功率消耗，其可以高于与通过第二通信信道交换数据相关联的功率消耗。

第一和第二发射机可以共址。所述处理器可以被配置以便：如果第一发射机在所述第二天线的视场内，则控制第二定向天线的方向，从而使得其与所确定的到达第一发射机的相对方向对准。也就是说，从所述装置到第一发射机的相对方向可被认为是与到达第二发射机的相对方向相同，或者认为是足够接近而使得能够在所述装置和所述发射机之间交换数据。

第一和第二发射机可以被配置以便具有不同的位置但却具有仍然能够彼此关联的相对位置。在这样的情况下，通过第一通信信道发射的对准信令可以使得能够：通过利用与第二发射机相对于第一发射机的位置有关的数据来确定第二发射机的相对位置。

所述第一和第二天线可以根据一个或多个相同的天线元件来配置。

所述第一天线可以是定向天线，和/或所述第二天线可以是定向天线。所述第二天线可以例如通过处理器来配置以便自动地与第二发射机交换数据，所述处理器被配置以便按照所确定的从所述装置到所述第二发射机的相对方向来控制所述第二天线的方向性。

所述第一天线可以包括一个或多个相控阵列天线。可以按照第一天线的期望视场来选择所使用的相控天线阵列的数目和/或类型，例如，可以期望180度的视场。所期望的第一天线的视场可以表示所述装置指向所述第一发射机的角度，以便可以经由用户接口将反馈提供给用户，从而使得能够与所述第二发射机进行数据交换。在一些例子中，可以提供具有360度视场的第一天线，从而使得所述装置总是能够向用户提供关于以下内容的反馈：如何将所述装置与所述第二发射机对准以便能够交换数据。

所述第一通信信道可以选自包括以下内容的组：

2.4GHz无线局域网(WLAN)信道；以及

蓝牙信道。

所述第一天线可以包括多个全向天线，例如与蓝牙或WLAN应用相关联的天线。所述第一通信信道可以利用在与所述装置相关联的设备中已经存在的天线的属性。例如，现有天线可以用作所述第一天线的一部分来接收所述对准信令。

所述第二通信信道可以选自包括以下内容的组：

具有在大约30GHz到大约90GHz的范围中的频率的无线局域网(WLAN)信道；以及

60GHz无线局域网(WLAN)信道。

可以理解，通信信道的确切频率在一些实施例中不是本发明的必要特征，并且所述第二通信信道可以具有支持充分的数据交换的任何特性，包括任何频率。

所述第二通信信道可以实现高速率数据交换，以便例如提供高速无线因特网接入，或者任何其它的高速数据下载或上传。

所述第二通信信道可以是窄波束通信信道。这也许是有利的，因为在大视场上以高频率/数据速率发射或尝试接收数据可能并不导致浪费功率。这可以改进与所述装置相关联的设备的效率。

所述第二通信信道可以提供从所述第二发射机到所述第二天线的单向数据链路、从所述第二天线到所述第二发射机的单向数据链路，或者在所述第二发射机和所述第二天线之间的双向数据链路。

类似地，所述第一通信信道可以提供从所述第一发射机到所述第一天线的单向数据链路、从所述第一天线到所述第一发射机的单向数据链路，或者在所述第一发射机和所述第一天线之间的双向数据链路。

所述对准信令可以包括以下中的一个或多个：

发射机标识数据；

定时和/或同步数据；

连接初始化数据；以及

非调制波形，包括正弦波形。

根据进一步的方面，提供了一种装置，其包括：

第一发射机，所述第一发射机被配置以便通过第一通信信道向第一天线发射对准信令，所述第一通信信道具有第一特性集合；以及

第二发射机，所述第二发射机被配置以便通过第二通信信道来与第二天线交换数据，所述第二通信信道具有不同的第二特性集合。

所述第一发射机可以是蓝牙低能量信标，所述蓝牙低能量信标被配置以便发射传送了方向和接入点名称的信号。

可以提供包括在此公开的任何装置的设备。

可以提供用于设备的模块，所述模块包括在此公开的任何装置。

可以提供一种系统，其包括：

第一装置和第二装置，所述第一装置包括：

第一天线，所述第一天线被配置以便通过第一通信信道从所述第二装置的第一发射机接收对准信令，所述第一通信信道具有第一特性集合；

第二天线，所述第二天线被配置以便通过第二通信信道来与所述第二装置的第二发射机交换数据，所述第二通信信道具有不同的第二特性集合；

处理器，所述处理器被配置以便：

处理从所述第一天线接收到的所述对准信令，并且确定所述第二发射机相对于所述第一装置的位置；以及

生成表示所确定的所述第二发射机相对于所述第一装置的位置的控制信令；以及

用户接口，所述用户接口被配置以便按照所述控制信令来向用户提供对于所述第二发射机相对于所述装置的相对位置的指示，从而允许所述第二天线被对准用于与所述第二发射机的数据交换；

所述第二装置包括：

第一发射机，所述第一发射机被配置以便通过所述第一通信信道来向所述第一装置的第一天线发射对准信令；以及

第二发射机，所述第二发射机被配置以便通过所述第二通信信道来与所述第二天线交换数据。

根据进一步的方面，提供了一种在装置与发射机/收发器之间交换数据的方法，其包括：

通过第一通信信道在所述装置处从所述发射机/收发器的第一发射机接收对准信令，所述第一通信信道具有第一特性集合；

处理所述对准信令并且确定所述发射机/收发器的第二发射机相对于所述装置的位置；

生成表示所确定的所述第二发射机相对于所述装置的位置的控制信令；

按照所述控制信令来向用户提供对于所述第二发射机相对于所述装置的位置的指示，从而允许所述第二天线被对准用于与所述第二发射机的数据交换；以及

通过第二通信信道在所述装置与所述发射机/收发器的第二发射机之间交换数据。

所述方法可以进一步包括：用户按照对于所述第二发射机相对于所述装置的位置的指示来调整所述装置的物理方位。

根据进一步的方面，提供了一种在发射机和装置之间交换数据的方法，其包括：

通过第一通信信道从所述发射机向所述装置的第一天线发射对准信令，所述第一通信信道具有第一特性集合；以及

通过第二通信信道在所述发射机与所述装置的第二天线之间交换数据，所述第二通信信道具有不同的第二特性集合。

根据进一步的方面，提供了一种记录在载体上的计算机程序，所述计算机程序包括计算机代码，所述计算机代码被配置以便提供在此公开的任何方法；或者配置在此公开的任何装置。

还可以提供一种在其上存储了数据结构的计算机可读存储介质，所述数据结构被配置以便提供在此公开的任何方法；或者配置在此公开的任何装置。

可以提供一种包括计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机可读介质承载了在其中体现的用于与计算机一起使用的计算机程序代码，所述计算机程序代码包括：

用于通过第一通信信道在装置处从发射机的第一发射机接收对准信令的代码，所述第一通信信道具有第一特性集合；

用于处理所述对准信令并且确定所述发射机的第二发射机相对于所述装置的位置的代码；

用于生成表示所确定的所述第二发射机相对于所述装置的位置的控制信令的代码；

用于按照所述控制信令来向用户提供对于所述第二发射机相对于所述装置的位置的指示，从而允许所述第二天线被对准用于与所述第二发射机的数据交换的代码；以及

用于通过第二通信信道在所述装置与所述发射机的第二发射机之间交换数据的代码。

用于通过第一通信信道从发射机向装置的第一天线发射对准信令的代码，所述第一通信信道具有第一特性集合；以及

用于通过第二通信信道在所述发射机与所述装置的第二天线之间交换数据的代码，所述第二通信信道具有不同的第二特性集合。

一种用指令编码的计算机可读介质，当由计算机执行所述指令时，其实施：

通过第一通信信道在装置处从发射机的第一发射机接收对准信令，所述第一通信信道具有第一特性集合；

处理所述对准信令并且确定所述发射机的第二发射机相对于所述装置的位置；

通过第二通信信道在所述装置与所述发射机的第二发射机之间交换数据。

可以提供在此公开的任何计算机程序或软件的电子分发。

可以提供一种装配在此公开的任何装置或设备的方法。

可以提供用于在设备与发射机/收发器之间交换数据的装置的设备，其包括：

用于通过第一通信信道在所述设备处从所述发射机/收发器的第一发射机接收对准信令的装置，所述第一通信信道具有第一特性集合；

用于处理所述对准信令并且确定所述发射机/收发器的第二发射机相对于所述设备的位置的装置；

用于生成表示所确定的所述第二发射机相对于所述设备的位置的控制信令的装置；

用于按照所述控制信令来向用户提供对于所述第二发射机相对于所述设备的位置的指示的装置，从而允许所述第二天线被对准用于与所述第二发射机的数据交换；以及

用于通过第二通信信道在所述设备与所述发射机/收发器的第二发射机之间交换数据的装置。

可以提供用于在发射机/收发器与设备之间交换数据的装置的设备，其包括：

用于通过第一通信信道从所述发射机/收发器向所述设备的第一天线发射对准信令的装置，所述第一通信信道具有第一特性集合；以及

用于通过第二通信信道在所述发射机/收发器与所述设备的第二天线之间交换数据的装置，所述第二通信信道具有不同的第二特性集合。

本公开包括单独地或按照各种组合的一个或多个对应方面、实施例或特征，而不管是否按照组合或单独地进行了具体陈述(包括请求保护)。用于实现一个或多个所讨论的功能的对应装置也在本公开之内。

用于实现一个或多个所公开的方法的对应计算机程序也在本公开之内并且由一个或多个所描述的实施例涵盖。

以上发明内容旨在仅是示例性的和非限制性的。

附图说明

现在参照附图仅通过例子的方式来给出描述，在附图中：

图1示意性地图示了根据本发明实施例的装置；

图2示意性地图示了在使用中的根据本发明实施例的装置；

图3示意性地图示了根据本发明实施例的方法；

图4示意性地图示了根据本发明另一实施例的方法；

图5示意性地图示了根据本发明又一实施例的方法；以及

图6示意性地图示了根据本发明实施例来提供程序的计算机可读介质。

具体实施方式

在此描述的一个或多个实施例涉及具有第一天线和第二天线的装置，第一天线和第二天线用于通过不同的通信信道与相应的发射机交换数据。第一通信信道可以适合交换对准信令，从而使得该装置的用户可以标识出针对发射机的相对方向，其中，该装置可以通过第二通信信道与该发射机交换数据。可以通过第二通信信道交换的数据的例子包括：高清晰度视频内容、从因特网下载的信息，或者通常通过无线局域网(WLAN)交换的任何其它数据。

用户接口可以提供对于所述发射机相对于所述装置的位置的指示，从而使得用户可以手动地对准所述装置用于通过第二通信信道与第二发射机交换数据。可以根据通过第一通信信道接收到的对准信号来确定相对位置。

在一些例子中，第一通信信道的特性(其使得第一通信信道适合交换对准信令)可以包括：宽波束宽度/视场、低频率，以及低比特速率等等。第二通信信道的特性(其使得第二通信信道适合交换数据)可以包括：高频率(例如，在30GHz到90GHz的范围中，并且在一个例子中是60GHz的量级)、高比特速率，以及窄波束宽度/视场等等。

可以理解，对不同的数据交换利用不同的通信信道可以提供有效和经济的装置，因为可以减少和/或避免用于在第二通信信道上建立通信路径的过度不必要的功率消耗，并且可以针对要通过信道交换的数据/信息的类型来定制各个通信信道的特定特性。

图1图示了根据本发明实施例的第一数据处理装置100。数据处理装置100可以被提供作为诸如手持便携式电子设备(包括移动电话、个人数字助理(PDA)或膝上型计算机)这样的电子设备(未示出)的一部分。

图1还图示了第二数据处理装置114。在该例中，第二数据处理装置114将被称为信标，因为其可以被配置以便发射数据。对措辞“信标”的使用不应当被解释为限制第二数据处理装置114的功能性。信标114可以涉及仅用于方向寻找的简单发射机。在其它实施例中，举例来说，第二数据处理装置114可以是基站或手持便携式电子设备。在一些例子中，第一和第二装置100、114可以是相同类型，并且可以提供对等数据交换。

可以理解，任一数据处理装置100、114独立地或者两个数据处理装置100、114一起可以包括本发明的实施例。

第一装置100包括第一天线102、第二天线104和用户接口108。第一和第二天线102、104以及用户接口108与处理器106进行电子通信。

第一天线102在该例中是多个全向天线，其可以通过第一通信信道110与信标114的第一发射机116进行通信，或者仅从信标114的第一发射机116接收数据。全向天线可以包括已经在该装置/设备上存在的天线(诸如蓝牙或WLAN天线)，以及补充天线集合(其可以被切换以便测量信号属性并解析它们接收到的信号的方向)。合适的全向天线的例子可以包括：螺旋线圈天线(helicoil antenna)和由印刷电路板(PCB)表面上的走线提供的走线天线(tracked antenna)，由此仅定义很多可能选项中的两个例子。

第二天线104被配置以便通过第二通信信道112与信标114的第二发射机118交换数据。

在其它实施例中，第一天线102可以是定向天线，诸如相控阵列天线。

第一和第二天线102、104可以形成第一装置的关联收发器的一部分。类似地，第一和第二发射机116、118可以形成信标114的关联收发器的一部分。如下所述，至少第二通信信道112可以是单向的，尽管可以提供发射机/接收机/收发器的任何配置，以便实现本发明的实施例所要求的数据交换。

信标114的第一发射机116通过第一通信信道110来发射对准信令，从而使得对准信令可以由第一天线102接收到。对准信令可以是未调制的信号，诸如正弦波，或者可以利用诸如发射机标识数据、同步数据、连接初始化数据等的数据来进行调制。对准信令的目的是使得装置100可以标识从装置100到第二发射机118的相对位置，并且因此，可以执行该功能的任何波形都可被用作对准信令。

在该例中，第一天线102具有宽视场，以便能够从第一发射机116接收对准信令，即使第一天线102没有与第一发射机116完全对准。第一天线102的视场在图1中被示为标记120。第一天线102在该例中被配置以便(诸如使用2.4GHz WLAN或蓝牙协议)通过第一通信信道110来接收低频率的低比特速率信号。可以理解，需要通过第一通信信道110传输的数据量相对小，并且因此，低比特速率通信信道可被认为是合适的。另外，低频率通信信道经常具有比高频率通信信道更大的视场，并且因此可被认为更适合于第一通信信道110。

可以理解，第一天线102可以包括多个相控阵列天线，以便提供所要求的视场。取决于对装置100的预期使用、所期望的整个视场以及由相控阵列天线使用的被认为是可接受的功耗级别，可以在一个维度、两个维度或三个维度上将相控阵列天线进行对准。例如，可以在与所述装置相关联的设备的外设的一侧或多侧周围提供相控阵列天线。

第二天线104可以通过高频率的高比特速率通信信道112来与第二发射机118交换数据。通常，这样的高频率通信信道具有窄视场/波束宽度，并且因此可能难以将第二天线104与第二发射机118有效地对准。第二天线104的视场在图1中被示为标记122。也就是说，如果第二天线104没有准确地指向第二发射机118，那么可能不可通过第二通信信道112来交换数据。

在该例中，处理器106可以处理在第一天线102处接收到的对准信令，以便确定第二发射机118相对于装置100的位置。这可以允许第二天线104与第二发射机118对准，从而通过第二通信信道112进行数据交换。

在该例中，第一发射机116和第二发射机118共址于同一信标114内。因此，处理器106可以根据对准信令来确定第一发射机116相对于装置100的相对位置，并且将第一发射机116的相对位置用作第二发射机118的相对位置。

在其它实施例中，第一和第二发射机116、118可以具有已知的或者可以根据对准信令来确定的相对于彼此的相对位置。如此，处理器116可以按照所确定的第一发射机116的相对位置来确定第二发射机118针对装置100的相对位置。

本领域技术人员将理解，对所接收到信号(诸如从第一发射机116接收到的对准信令)的源的位置进行确定的天线在本领域中是公知的。例如，可以执行到达方向计算，并且可用于计算到达方向的系统的例子被示为图1b。

图1b的系统包括两个天线152、154，分别从同一发射机接收信号。从该发射机(未示出)接收到的信号在图1b中被给予附图标记156a和156b。通过比较在天线152、154处接收到的信号，可以计算在两个天线152、154处接收到的信号156a、156b之间的相位差。这对带限信号来说可能特别有利。与所计算的相位差相关联的时间差可以乘以光速，以便确定从发射机到两个天线152、154的路径长度之差。路径长度之差在图1b中被标记为x。而且，两个天线152、154之间的距离d是已知的。然后可以使用数学运算来计算信号156a、156b被接收的角度θ，并且在该例中，θ可以使用以下公式来计算：

θ＝arcsin(x/d)

可以理解，在不同位置处的不止两个天线152、154可用于计算所接收到的信号156a、156b的入射角。相位差以及因此入射角可被测量为近似值。在一些实施例中，对准信令的源的位置仅需要被确定成对于第二天线104足够精确，以便能够与第二发射机118交换数据。装置100可能能够处理从第二发射机接收到的信号，以便提供用于确定第二发射机118的位置的进一步信息。例如，从第二发射机118接收到的接收信号强度分析可用于更准确地确定第二发射机118的位置。

对第一通信信道110的使用可被视为提供了粗略的方向寻找，以便第二天线104和第二发射机118被足够地对准，从而通过第二通信信道112交换数据。可选地，第二通信信道112还可以提供更精确的方向寻找以便改进数据交换的质量。本发明的一个或多个实施例可以提供高质量的(在一些实施例中最优的)用于第二通信信道上的数据交换的连接。

在US 2007/0197229(Kalliola等人)中描述了可以与本发明的实施例一起使用的关于确定信号被接收的相对方向的其它例子。

在一些例子中，也可以使用单个接收机天线的辐射模式以模拟方式来测量无线电信号的到达方向，例如通过旋转在该模式下具有精确零位(sharp null)的天线。

返回图1a，处理器106生成用于用户接口108的控制信令，其中，控制信令使得用户接口向用户提供对于从装置100到第二发射机118的相对方向的指示。在一个例子中，用户接口108可以是图形显示器，并且可以向用户显示指示出到达第二发射机118的相对方向的指向箭头。可以理解，第一和第二天线102、104可以具有相对于装置100的固定关系，从而使得所确定的从第一或第二天线102、104到第二发射机118的相对方向将针对用户接口108具有相同或一致的相对方向。

在第二天线104是定向天线的实施例中，可以使用用户接口108，使得第二天线104和第二发射机118之间的对准足够接近，这样可以控制天线104的方向性来允许数据交换。这是因为第二天线104的方向性可以由处理器106自动地控制，以便促进数据交换。在其它实施例中(其中第二天线不是定向的，或者定向得不足以与第二发射机建立通信链路112)，装置100的物理操纵可由用户来要求，以便第二天线104和第二发射机118能够交换数据。例如，用户可以移动/旋转装置100，从而使得第二天线在与显示器108上的指向箭头相同的方向上进行指向。

图2示意性地图示了根据本发明实施例的装置202和基站204。装置202和基站204可以被称为终端。两个终端被设置具有高增益(例如，窄波束)天线。在示例性实现中，两个终端都配备有ISM带(2.4GHz WLAN或蓝牙)无线电装置。当检测到需要在毫米波处的高速数据传输时(例如，通过检测到大文件下载或高清晰度非压缩视频流送的开始)，首先使用该2.4GHz带无线电装置来建立连接。交换基本数据，包括毫米波链路类型、可用性、频率、设备地址、定时等。对于初始移动天线对准，基站204发射2.4GHz信标信号。然后，使用来自设备202的显示器206上示出的无线电定向接收机的信息，移动用户将其设备202(或仅其天线)指向基站204。然后，基站204发射宽波束毫米波信号，并且移动终端202通过扫描视场和确定最强信号的方向来自动地将其窄毫米波波束调整朝着终端。然后使该过程逆向，以便将基站天线波束朝着移动装置202对准。2.4GHz链路可以保持活动于整个时间并且用于控制对准过程。一旦天线波束被对准，则利用毫米波链路的数据传输可以开始。该过程的流程图在图5中示出，并且可以理解，使用平面天线的电子控制波束成形原理在本领域中是公知的。

在一些例子中，通过使发光二极管(LED)灯或等效标记进行闪烁以示出方向，基站可以使其位置在视觉上可用。

如果低频率方向寻找系统足够精确，则可以通过仅使用该信息来调整毫米波天线波束。在这样的例子中，可以省略使用宽毫米波波束的系统的那部分。这将明显简化系统。整体手动的天线指向也可以是可行的。

用于实现无线电方向寻找的原理是基于利用接收机的天线来接收已知信号。通过检测在不同位置处接收到的信号的相位差，可以导出入射角。手机实现的准确度可以取决于环境(距离、角度等)，但正常是在5-10度的量级。这对于毫米波天线的粗略调整来说应当是足够的。不使用已建立的2.4GHz系统，而是使用专用无线电和/或其它频率来进行连接辅助。

还可以理解，在概念上不限于基站—移动台布置，而是可以用于以下情形：用户想要在直接的设备到设备连接的情况下，在两个移动设备之间建立高速率连接。在对等通信的情况下，手动对准过程可以在两端执行，而在固定基站的情况下，天线视场可以覆盖所要求的空间或可使用的若干天线。此外，在一些例子中，在未对准天线或遮挡了设备的情况下，较低频率链路可用作退守(fall-back)模式，用于交换若非如此则将通过较高频率链路来发射的数据。

图3示意性地图示了根据本发明实施例的用于交换数据的处理流程。

该处理通过从第一发射机接收对准信令而开始于步骤302。通过具有第一特性集合的第一通信信道来接收对准信令。举例来说，第一通信信道的特性的例子包括：低频率、低比特速率、较低功率消耗，以及窄波束宽度。

该方法通过按照所接收到的对准信令来确定第二发射机的相对位置而在步骤304继续。当确定第二发射机的相对位置时，可以考虑就位置而言在第一和第二发射机之间的任何固定关系。

在步骤306，该方法包括：生成表示所确定的所述发射机相对于所述装置的位置的控制信令。所述控制信令适合于用户接口。

在步骤308，该方法包括：按照所述控制信令来向用户提供对于所述发射机相对于所述装置的位置的指示。这可以允许将第二天线对准用于与所述发射机的数据交换。

在步骤310，该处理通过按照所确定的所述第二发射机的相对位置而与所述第二发射机交换数据来继续。这可以通过以下方式来实现：自动地控制/调整第二天线的方向性，和/或使用户控制/调整第二天线的物理方位，使得提供所要求的通信信道用于数据的交换。

图4图示了根据本发明的进一步实施例的处理流程，并且通过从第一发射机发射对准信令来在步骤402开始。可以发射对准信令来由一个不同的数据处理装置的第一天线接收，从而使得可以按照对准信令来对准所述不同的数据处理装置，以便与第二发射机进行数据交换。

在已经按照对准信令对准了第二发射机与所述不同装置的天线之后，该处理在步骤404通过在第二发射机和所述不同装置的天线之间交换数据而继续。

图6示意性地图示了根据本发明的实施例来提供程序的计算机/处理器可读介质600。在该例中，计算机/处理器可读介质是诸如数字多用途盘(DVD)或光盘(CD)的盘。在其它实施例中，计算机可读介质可以是已经按照用于执行本发明功能这样的方式来编程的任何介质。

本发明的一个或多个实施例涉及无线电技术，并且特别涉及使用毫米波频率范围的高速通信。提供了一种解决方案来辅助进行毫米波窄波束天线的初始对准，从而使得能够建立高速通信链路，并且辅助控制该链路。

本发明的实施例可以解决涉及与有限链路预算结合来提供视线传播的任何问题，并且可以解决现有技术中要求使用定向天线来获得合理的无线通信距离的问题。定向天线可能限制所计划的系统的移动性和一般的可使用性。60GHz频率范围中的若干标准(IEEE802.15.3c、WGA、ECMA-387、WirelessHD)处于开发中。

可以理解，任何电子设备均可用作图1中的第二装置114，或者图2中的基站204。用于发射数据的装置可被认为是“超高速连接/接入点”。在ECMA标准下，图1的第二装置114可能指的是用于PAL个域网的“设备”，并且其可以是本地连接设备。在一些例子中，根据本发明实施例的装置可以取决于数据业务流而被称为术语“中继”和“目的地”。

还可以理解，两个或更多的装置(分别具有与图1的第一和第二装置100、114的类似功能性)可以提供本发明的实施例。也就是说，每个装置可以具有发射和接收这二者的功能性。这两个装置可以是手持式的并且可以提供对等数据交换。

在一些例子中，窄波束天线必须被仔细地彼此对准，以便在两个终端之间建立高速毫米波无线电链路。为了确保系统中特定级别的移动性和可使用性，天线中的一个或两个天线可以配备有可转向波束(steerable beam)。对于波束之一的对准，以下方式可能是有帮助的：在该处理期间使用其它天线中的较宽辐射模式并且然后当要求较好的链路预算时切换到窄波束用于高速数据传输。如此，窄波束天线可被指向最强信号的方向上。如果在两端都使用窄波束，则会非常难以找到最佳对准，并且理论上将接收不到信号，直到两个波束直接指向彼此为止。在最坏的情况下，将不得不执行在波束方向的所有可能组合情况下的彻底搜索，从而消耗相当数量的时间和能量。

在一些实施例中，例如，首先建立使用全向天线的控制链路以便使该过程同步。然而，在该情况下，传输功率需要更高以便达到相比于在窄天线波束情况下的类似范围，从而导致更高的功率消耗和能够传递所要求的功率的更苛求的设计。即使在全向天线的情况下，也可以手动完成初始对准以确保终端处于彼此的视场中，也就是，在窄波束天线的转向角的范围中。如果终端不容易看见或者如果存在若干终端以及可能混淆的话，那么这不一定总是明显的。对毫米波平面相控阵列天线的转向角的实际限制(其是实现可转向波束的一种方法)可以是±45度。

根据本发明的实施例，较低频率系统/通信信道被用于辅助建立主要/较高频率通信链路。可以提供以下优点/特征中的至少一个或多个：

1.使用无线电方向寻找来定位其它终端。例如，较低频率无线电装置不仅为高频率无线电装置提供层1-3参数来设置链路，而且还提供应当与其建立高频率链路的设备的方向。

a.于是可以向用户示出该方向来进行更好的设备对准；或者

b.其可以在没有用户干预的情况下被自动地用于操纵天线波束；或者

c.a和b的组合。很可能要求(甚至在可自动转向波束情况下)特定度数的手动设备对准，因为自动波束转向仅可以覆盖360°的一部分。

2.低数据速率信令用于对终端进行控制和同步。

3.在异步数据传输要求的情况下仅提供另一链路方向(即，上行链路或下行链路)。

在一些例子中，较低频率无线电装置可以是诸如无线LAN的现有系统，尽管其也可以是专用系统。适合与本发明的实施例一起使用的采用2.4GHz WLAN或蓝牙信号的无线电方向寻找系统是已知的(例如，在US2007/0197229中)。

进一步的优点可以包括：

-可以在没有另一天线的位置的先验知识的情况下完成移动终端天线的初始对准。如果另一天线在视线上被遮住，例如，在有顶的空洞(ceiling cavity)中，则这可能尤其有用。

-低频率链路可以提供控制信道来对天线波束的精细调整和初始化连接的过程进行同步。

-在异步数据传输要求的情况下，如果附加的低频率无线电装置被用作返回链路，则仅在一个方向上需要毫米波链路。

-使用2.4GHz无线电的方向寻找处理可以是移动设备中的标准特征，以便向用户提供方向寻找应用，因为存在将该功能性嵌入所有蓝牙芯片的计划。因此，相同的无线电可被用于那些特定应用的两个方向寻找以及在毫米波链路情况下寻找两个设备及其天线视场。

-如果较低频率链路被用作退守模式，则改进了数据传输的可靠性。低频率模式可以提供使得用户能够恢复数据传输(例如，在大数据文件的情况下)的信息，即使毫米波链路发生中断。

本发明的实施例可以要求来自与所述装置相关联的无线电芯片的算法支持，以及在一些例子中要求具有切换能力的多天线元件。

在附图中描绘的其它实施例已经提供有与较早描述的实施例的类似特征相对应的附图标记。例如，特征标记1也可以对应于标记101、201、301等等。这些被标记的特征可以出现在附图中，但不一定在这些特定实施例的描述中被直接引用。仍然在附图中提供这些标记以帮助理解进一步的实施例，特别是关于类似较早描述的实施例的特征。

本领域技术人员可以理解，任何所提及的装置/设备/服务器和/或特定提及的装置/设备/服务器的其它特征可以通过如下布置的装置来提供：使得它们被配置以便仅当启用(例如，接通等)时才执行所期望的操作。在这样的情况下，它们可能不一定将适当的软件装载到未启用(例如，断开状态)的活动存储器中，而仅在启用(例如，接通状态)时装载适当的软件。所述装置可以包括硬件电路和/或固件。所述装置可以包括加载到存储器上的软件。这样的软件/计算机程序可被记录在同一存储器/处理器/功能单元上和/或一个或多个存储器/处理器/功能单元上。

在一些实施例中，特别提及的装置/设备/服务器可以利用合适的软件来预编程以便执行所期望的操作，并且其中，通过用户下载“密钥”以便例如解锁/启用软件及其关联的功能性，可以启用合适的软件用于使用。与这样的实施例相关联的优点可以包括当设备要求进一步的功能性时减少对下载数据的要求，并且在以下例子中这可能是有用的：设备被感知具有足够的能力来存储这样的预编程软件用于用户可能没有启用的功能性。

可以理解，任何所提及的装置/电路/元件/处理器均可以具有除了所提及的功能之外的其它功能，并且这些功能可以由同一装置/电路/元件/处理器来实现。一个或多个所公开的方面可以包括关于关联的计算机程序和在合适载体(例如，存储器、信号)上记录的计算机程序(其可以是进行了源/传输编码的计算机程序)的电子分布。

可以理解，在此描述的任何“计算机”均可以包括：可以位于或不位于同一电路板上，或者电路板的同一区域/位置上，或者甚至同一设备上的一个或多个独立处理器/处理元件的集合。在一些实施例中，任何所提及的处理器中的一个或多个处理器可以分布在多个设备上。相同或不同的处理器/处理元件可以实现在此描述的一个或多个功能。

可以理解，术语“信令”可以指的是作为一系列发射和/或接收信号来发射的一个或多个信号。这一系列信号可以包括一个、两个、三个、四个或者甚至更多的独立信号分量或不同信号以便组成所述信令。这些独立信号中的一些或所有信号可以被同时、依序发射/接收，和/或使得它们彼此临时重叠。

参照对任何所提及的计算机和/或处理器和存储器(例如，包括ROM、CD-ROM等)的任何讨论，这些可以包括计算机处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或已经按照执行本发明功能这样的方式来编程的其它硬件组件。

鉴于本领域技术人员的一般常识，申请人由此独立地公开了在此描述的各个独立特征以及两个或更多个这样的特征的任何组合，以致于这样的特征或组合能够基于本说明书来作为整体实现，这与这样的特征或特征的组合是否解决了在此公开的任何问题无关，并且不对权利要求的范围进行限制。申请人表明所公开的方面/实施例可以由任何这样的单独特征或特征的组合来构成。鉴于前述描述，对本领域技术人员将明显的是，可以在本公开的范围之内进行各种修改。

尽管已经示出并且描述和指出了如应用于本发明优选实施例的其基本的新颖性特征，但是可以明白，在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员可以在所描述的设备和方法的形式和细节上进行各种省略和替换及改变。例如，清楚地预计到，按照基本上相同的方式来实现基本上相同的功能以便实现相同结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合均在本发明的范围之内。而且，应当认识到，结合任何公开形式或本发明的实施例示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤可以按照任何其它公开或描述或建议的形式或实施例而被合并作为设计选项的一般情况。此外，在权利要求中，装置加功能的句式旨在涵盖在此描述为实现所记载的功能的结构，并且不仅是结构上的等同物，而且是等同结构。因而，尽管钉子和螺丝钉不一定是结构上的等同物，因为钉子采用圆柱体表面来将木材部件紧固在一起，而螺丝钉采用螺旋形表面，但是在扣紧木材部件的环境中，钉子和螺丝钉可以是等同结构。

Claims

1.一种装置，其包括：

第一天线，所述第一天线被配置以便通过第一通信信道从第一发射机接收对准信令，所述第一通信信道是蓝牙信道并且具有适合粗对准的第一对准特性集合，其中所述第一天线包括两个或更多天线，所述两个或更多天线被配置以便接收所述对准信令；

第二天线，所述第二天线被配置以便通过第二通信信道来与第二发射机交换数据，所述第二通信信道具有不同于所述第一对准特性集合的第二特性集合，所述第二特性集合包括与关联于所述第一通信信道的频率相比更高频率的RF信号并且适合于数据交换；

处理器，所述处理器被配置以便：

处理从所述第一天线接收到的所述对准信令，并且通过使用以下来确定所述第二发射机相对于所述装置的位置：在所述两个或更多天线处所接收的对准信令间的相位差，用于计算所接收的对准信令的入射角；以及所述第二发射机相对于所述第一发射机的关联的相对位置；以及

用户接口，所述用户接口被配置以便按照所述控制信令来向用户提供对于所述第二发射机相对于所述装置的相对位置的指示，从而允许所述装置被用户操纵来将用于数据交换的所述第二天线与所述第二发射机对准，

其中所述第一和第二天线被固定在某方位，从而使得所确定的所述第二发射机相对于所述第一或第二天线的方向与针对所述用户接口的方向相一致。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述用户接口包括显示器，所述显示器被配置以便向用户提供对于从所述装置到所述第二发射机的相对方向的图形指示。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其中，所述第一和第二发射机具有彼此相关联的相对位置。

4.根据任何前述权利要求所述的装置，其中，所述第一通信信道的第一特性集合由来自包括以下内容的组中的一个或多个来进一步定义：

比与所述第二通信信道相关联的数据速率更低的数据速率；

比与所述第二通信信道相关联的视场更宽的视场；

比与通过所述第二通信信道交换数据相关联的功耗更低的功耗；

用于在载波频率提供数字信号处理的功能性；以及

与针对在所述第二通信信道上失去视线的容限相比，更高的针对在所述第一天线和所述第一发射机之间失去视线的容限。

5.根据任何前述权利要求所述的装置，其中，所述第二通信信道的第二特性集合由来自包括以下内容的组中的一个或多个来进一步定义：

比与所述第一通信信道相关联的数据速率更高的数据速率；

比与所述第一通信信道相关联的视场更窄的视场；以及

比与通过所述第一通信信道交换数据相关联的功耗更高的功耗。

6.根据任何前述权利要求所述的装置，其中，所述第一和第二发射机共址，并且所述处理器被配置以便：基于所述第一发射机相对于所述装置的位置来生成所述控制信令。

7.根据任何前述权利要求所述的装置，其中，所述第二天线是定向天线。

8.根据任何前述权利要求所述的装置，其中，所述第二通信信道选自包括以下内容的组：

具有在大约30GHz到大约90GHz的范围中的频率的无线局域网信道；以及

60GHz无线局域网信道。

9.根据任何前述权利要求所述的装置，其中，所述对准信令包括以下中的一个或多个：

发射机标识数据；

同步数据；

连接初始化数据；以及

非调制波形。

10.根据任何前述权利要求所述的装置，其中所述装置为设备、便携式电子设备或者用于所述设备的模块。

11.根据任何前述权利要求所述的装置，其中所述第二通信信道不适合粗对准。

12.一种在装置和第二发射机之间交换数据的方法，其包括：

通过第一通信信道在所述装置处使用所述装置的第一天线从第一发射机接收对准信令，所述第一通信信道是蓝牙信道并且具有适合粗对准的第一对准特性集合，其中所述第一天线包括两个或更多天线，所述两个或更多天线被配置以便测量所述对准信令的相位；

处理所述对准信令并且通过使用以下来确定所述第二发射机相对于所述装置的位置：在所述两个或更多天线处所接收的对准信令间的相位差，用于计算所接收的对准信令的入射角；以及所述第二发射机相对于所述第一发射机的关联的相对位置；

按照所述控制信令来在所述装置的用户接口上向用户提供对于所述第二发射机相对于所述装置的位置的指示，以便允许所述装置被用户操纵来将用于数据交换的所述装置的第二天线与所述第二发射机对准，其中所述第一和第二天线被固定在某方位，从而使得所确定的所述第二发射机相对于所述第一或第二天线的方向与针对所述用户接口的方向相一致；以及

通过第二通信信道在所述装置和所对准的第二发射机之间交换数据，所述第二通信信道具有不同于所述第一特性集合的第二特性集合，所述第二特性集合包括与关联于所述第一通信信道的频率相比更高频率的RF信号并且适合于数据交换。