用于控制信号的设备和方法.pdf

所公开的实施例涉及一种用于对通信设备中的发射信号进行发射加以控制的设备和方法。该设备(300)包括：第一天线(306)，用于使用第一极化来接收第一信号；第二天线(302)，用于使用第二极化来接收第一信号和第二信号以及发射第二信号；以及控制器(370)，耦合至第一天线(306)和第二天线(302)，用于响应于所述第一天线(306)和第二天线(302)接收到的第一信号来调整通过所述第二天线(302)进行的发射。该方法(500)包括以下步骤：使用第一极化来接收(506)第一信号；使用第二极化来接收(516)第一信号；使用该第二极化来发射第二信号；以及响应于使用第一极化来接收(506)的步骤以及使用第二极化来接收(516)步骤，来控制(524)所述发射步骤。

1、  一种用于控制信号的设备(300)，包括：
第一天线(306)，用于使用第一极化来接收第一信号；
第二天线(302)，用于以第二极化来接收所述第一信号并接收和发射第二信号；以及
控制器(370)，耦合至所述第一天线(306)和所述第二天线(302)，用于响应于所述第一天线(306)和所述第二天线(302)接收到的所述第一信号来调整通过所述第二天线(302)进行的发射。

2、  根据权利要求1所述的设备(300)，其中，所述第一天线(306)和所述第二天线(302)具有正交辐射图形。

3、  根据权利要求2所述的设备(300)，其中，所述第一天线(306)操作于以水平辐射图形来最优地接收信号。

4、  根据权利要求2所述的设备(300)，其中，所述第二天线(302)操作于以垂直辐射图形来最优地接收信号。

5、  根据权利要求1所述的设备(300)，其中，所述第一天线(306)用于接收电视广播信号。

6、  根据权利要求1所述的设备(300)，其中，所述第二天线(302)用于数据通信网络中的信号通信。

7、  根据权利要求6所述的设备(300)，其中，所述数据通信网络是无线区域网。

8、  根据权利要求1所述的设备(300)，还包括：
第一接收电路(330)，选择性地耦合至所述第一天线(306)和所述第二天线(302)，用于接收和解调所述第一信号；以及
第二接收电路(350)，选择性地耦合至所述第一天线(306)和所述第二天线(302)，用于接收和解调所述第二信号。

9、  根据权利要求8所述的设备(300)，其中，所述第一接收电路(330)包括：检测器，耦合至所述控制器(370)，用于确定所述第一信号的存在。

10、  根据权利要求1所述的设备(300)，还包括：发射电路(360)，选择性地耦合至所述第二天线(302)，用于调制和发射所述第二信号。

11、  根据权利要求10所述的设备(300)，其中，所述控制器(370)通过禁用所述发射电路(360)的操作来调整所述发射。

12、  根据权利要求10所述的设备(300)，其中，所述控制器(370)通过减小所述发射电路(360)的发射机功率来调整所述发射。

13、  根据权利要求1所述的设备(300)，其中，所述设备(300)包括在无线数据通信设备(240)中。

14、  根据权利要求1所述的设备(300)，其中，所述第一信号和所述第二信号工作在相同的频率。

15、  一种用于控制信号的方法(500)，包括以下步骤：
使用第一极化来接收(506)第一信号；
使用第二极化来接收(516)所述第一信号；
使用所述第二极化来发射第二信号；以及
响应于所述使用所述第一极化来接收(506)的步骤以及所述使用所述第二极化来接收(516)的步骤，来控制(524)发射步骤。

16、  根据权利要求15所述的方法(500)，其中，所述第一极化与所述第二极化正交。

17、  根据权利要求15所述的方法(500)，其中，所述第一极化用于电视广播信号。

18、  根据权利要求15所述的方法(500)，其中，所述第二极化用于数据通信网络中的信号通信。

19、  根据权利要求15所述的方法(500)，其中，所述控制(524)步骤包括：阻止所述发射步骤。

20、  根据权利要求15所述的方法(500)，其中，所述控制(524)步骤包括：减小所述发射步骤中可用的发射机功率。

21、  根据权利要求15所述的方法(500)，其中，所述第一信号和所述第二信号工作在相同的频率。

22、  一种设备(300)，包括：
用于使用第一极化来接收第一信号的装置(306，330)；
用于使用第二极化来接收所述第一信号的装置(302，350)；
用于使用所述第二极化来发射第二信号的装置(302，360)；以及
用于响应于用于使用所述第一极化来接收的所述装置(306，330)以及用于使用所述第二极化来接收的所述装置(302，350)来调整用于发射的所述装置(302，306)的装置(370)。

用于控制信号的设备和方法
技术领域
本公开总体涉及通信系统，更具体地，涉及包括地面广播、蜂窝、无线保真(Wi-Fi)、无线区域网(WRAN)、和卫星通信在内的无线系统。
背景技术
本部分旨在向读者介绍可能与以下描述和/或要求保护的本公开的各个方面有关的现有技术的各个方面。相信该讨论有助于为读者提供背景信息，以便更好地理解本公开的各个方面。相应地，应理解，仅应据此阅读这些说明，而不应将这些说明视为对现有技术的认可。
在美国，电视频谱当前包括与国家电视系统委员会(NTSC)广播信号并存的高级电视系统委员会(ATSC)广播信号。ATSC广播信号还被称作数字电视(DTV)信号。预计在2009停止NTSC传输，那时电视频谱将仅包括ATSC广播信号。然而，正如仅存在NTSC广播信号时的情况，在国家的任何给定区域内，未使用大量电视频谱，以免广播信道之间的干扰。
最近，政府机构和商业已经提出，将来不同的服务可以共享诸如广播电视频谱之类的频带。各个标准团体提出了称作无线区域网(WRAN)的新的无线服务，其可以共享当前由地面电视广播使用的电视频谱。一种这样提出的WRAN系统旨在基于互不干扰来利用电视频谱中未使用的广播信道。所提出的WRAN系统的主要目的是为了在乡村和郊区以及人口密度低、服务水平低下的市场中实现宽带接入，并且提供与为市区和近郊提供服务的宽带接入技术类似的性能指标。此外，还可以对所提出的WRAN系统进行扩展，以便为频谱可用的人口密度校高区域提供服务。
为了使WRAN系统和当前的广播信号共享频谱，必须减少这两个系统之间的干扰。已经提出一种控制干扰的方式可以确保在一些情况下这两种服务各自信号辐射图形正交极化。在美国，通常使用水平极化来发射广播电视信号。广播电台，因此可以要求意图工作在当地广播电台所用广播信道中或其附近的WRAN系统采用垂直极化，使干扰得以最小化。
为了使WRAN设备，如基站和住宅设备能够采用特定(例如垂直)的辐射极化图形来实现发射，WRAN设备所使用的天线要求精确对准，并且如果将发生WRAN发射则进一步要求该天线保持精确对准。一种对准测量是确定比如垂直或水平辐射图形间的交叉极化隔离度。例如，可以用给定为14dB的交叉极化隔离值来作为针对正确辐射极化的准确对准的测量，对于确保业务间干扰最小的目标而言，该值是可以接受的。
一种可行的、用于实现高度交叉极化隔离的方法是由熟练或专业的安装人员来安装WRAN设备所使用的天线，其中高度的交叉极化隔离是确保WRAN设备所用天线具有预期辐射极化所必须的。天线可以包含能够用杠杆或铅垂或某种电气测量设备进行调整的参考元件，以便获得特定的辐射图形取向。可以在允许WRAN设备进行发射之前，对天线进行调整和对准。因此，熟练和专业的调整能够确保对辐射元件进行正确调整，以产生预期的交叉极化，从而确保获得预期的辐射极化。
然而，可以证明WRAN设备所用天线的专业安装和持续专业监控以及保持将花费不必要的大量资金。此外，由于环境或其他因素，初始调整后的任何其它对天线的调整都可能需要安装人员重新回到WRAN设备的所在地。此外，如果天线失调，没有以正确的极化取向进行辐射，就可能导致对广播信号产生有害和不良干扰。因此，希望拥有一种确定是否正确对准共享无线服务(如WRAN服务)所使用的天线，以具体防止与共享频谱服务(如广播电视)的干扰。
发明内容
所公开的实施例涉及一种对通信设备中的信号发射加以控制的设备和方法。在一个实施例中，描述了一种设备，该设备包括：第一天线，用于使用个第一极化来接收第一信号；第二天线，用于使用第二极化来接收第一信号和第二信号以及发射第二信号；以及控制器，耦合至第一天线和第二天线，用于响应于所述第一天线和第二天线接收到的第一信号来调整由所述第二天线进行的发射。
在第二实施例中，描述了一种控制信号的方法，该方法包括以下步骤：使用第一极化来接收第一信号；使用第二极化来接收第一信号；使用第二极化来发射第二信号；以及响应于使用第一极化来接收的步骤以及第二极化的接收步骤，来控制所述发射步骤。
附图说明
在附图中：
图1是在地理区域中使用的示例WRAN的框图。
图2是在WRAN中使用的示例系统的框图。
图3是使用本公开实施例的收发机设备的实施例的框图。
图4是示出了使用本公开实施例的收发机设备的另一实施例的框图。
图5是示意了使用本公开实施例的用于控制发射的示例过程的流程图。
图6是示意了使用本公开实施例的用于控制发射的另一示例过程的流程图。
根据以下以示例的方式给出的描述中，本公开的特征和优点将变得更加明显。
具体实施方式
下面将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了给上述实施例提供一个简洁的描述，说明书中并未描述实际实现方式的全部特征。应当认识到，在任何此类实际实现方式的改进方案中(比如在一些工程或设计项目中)，必须针对具体实现方式做出大量判定，以实现开发人员的特定目标，例如，符合系统相关及服务相关的各种约束，对于每种实现方式，上述约束可能各不相同。此外，应当认识到，此类开发工作可能是十分复杂耗时的，然而对于受益于本公开的所属领域技术人员而言，此类开发工作将是一项包含设计、制造和加工在内的常规任务。
下文描述了一种用于在与广播信号共享频谱的WRAN中发射和接收信号的系统和电路。其他网络中用于发射和接收其他类型信号的其他系统和电路也可以包含极其相似的结构。本领域技术人员将认识到，此处描述的电路的实施例仅仅是一种可能的实施例。如此以来，在备选实施例中，可以重新布置或省略该系统的组件，或者还可以根据系统特性添加额外的组件。例如，只需进行极小的修改，就可以将所述电路配置用于其他无线网络，如电气和电子工程师协会(IEEE)802.11。
现在转向附图并首先参考图1，示出了在包括本地广播信号的在地理区域中进行操作的示例WRAN的框图100。网络110(如，由互联网服务提供商提供的互联网络)在物理上与建筑物内所示的基站120a和120b接口连接。基站120a和120b中的每一个典型地包含用于在网络110和在WRAN中使用的其他设备之间进行接口连接的电路。基站120a和120b中的每一个还可以包括位于建筑物内的设备，并且还可以包括一个或更多个天线，所述天线位于建筑物顶部以向在建筑物内的WRAN中使用的其他设备提供无线或无线电接口。所述一个或更多个天线还能够接收本地广播电视信号以供WRAN中的设备使用、或供建筑物内的电视接收机和显示设备使用。
基站120a和120b中的每一个通过无线或无线电接口与位于基站120a和120b附近地理区域中各个建筑物内的用户端设备(CPE)设备130a-h通信。包含CPE设备130a-h的建筑物可以处于固定位置，如，房屋或公寓大楼，或者可以是移动的，如，汽车(未示出)。在优选实施例中，基于由无线电信号特性和地形所确定的边界，将基站120a和120b和CPE设备130a-h之间的地理邻近区域分割成小区。此外，CPE设备130a-h中的一个或更多个能够与基站120a和120b通信，并且还能够与其他CPE设备130a-h通信。例如，如所示的，CPE设备130h可以既能够与基站120b通信又可以与CPE设备130e、f和g通信。这样，CPE设备130h可以被称作WRAN中的中继设备。
广播塔140也可以位于该地理区域内。广播塔140从广播塔140顶部的天线向该地理区域内的建筑物和住宅发射诸如电视信号之类的广播信号。广播塔140可以包含诸如放大器之类的发射设备以及附加的信号产生设备。广播电台、演播室、或其他信号设施可以与广播塔140位于相同位置，或者可以位于通过信号网络(未示出)提供广播信号的不同位置。在优选实施例中，广播塔140能够在从55到88兆赫(MHz)的低甚高频(VHF)、从175到215MHz的高VHF、或从470到803MHz的超高频(UHF)的允许电视广播频带内发射信号。在许多地理区域中，有不止一个广播塔140以不同频率发射广播信号。
转向图2，示出了在WRAN中使用的示例系统200的框图。该框图示出了由没有互连的设备的简化集合。示例系统200中的若干模块将具有位于该模块内的电路(未示出但是以下将详细描述)。如图1所示，WRAN系统包含能够为地理区域(WRAN区域)提供服务的至少一个基站210。基站210可以包含用于对通过网络接口从网络接收到的信息和内容进行处理和转换的电路。基站210还可以包含用于使用WRAN来发射和接收信息的收发机电路。基站210通过分别附着到基站210和CPE 240的天线220和230在WRAN上与CPE 240通信。在一个实施例中，基站210和CPE 240之间通信的物理层协议是基于使用基于分组的数据结构的正交频分复用(OFDM)。
尽管天线220和230被示为单个天线，然而基站210或CPE 240可以使用不止一个天线。最佳地，不管是在单个还是多个配置下，天线220和230都应当优选地能够以不干扰广播信号正常操作的方式来发射和接收信号。在一个实施例中，天线220和230能够采用与所发射的广播信号的极化正交的极化来发射WRAN通信信号。天线220和230还能够采用所发射的广播信号的极化来接收信号。
CPE 240包括如由处理器260和存储器270表示的一个或更多个处理器和关联的存储器。在这种情况下，在存储器270中存储计算机程序或软件以供处理器260执行。处理器260还可以控制CPE 240的其他功能。存储器270代表任何存储设备，例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、等，并且可以在CPE 240的内部或外部。根据需要存储器270可以是易失性的或非易失性的。CPE 240还包含收发机250，所述收发机250使用天线230在WRAN上接收和发射信息。收发机250可以直接与处理器260通信在WRAN上接收或发射的信息，或者可以与信号处理器通信。以下将更详细地描述收发机250。CPE 240可以附加地包含诸如键盘或显示屏之类的用户接口组件，以直接与用户交互。备选地，CPE 240可以提供诸如通用串行总线(USB)之类的间接接口以便与诸如家用计算机或电视之类的外部设备接口连接。
如上所述，基站210和CPE 240还能够通过天线220和230接收广播信号。基站210和CPE 240中的电路用于检测由广播发射机280通过天线290提供的广播信号。如上所述，不允许与广播信号并存于相同频率空间范围和WRAN系统内的WRAN信号对的现有广播信号造成有害干扰。WRAN系统可以利用电视频谱中未使用的电视(TV)广播信道。假设WRAN系统以不产生有害干扰的方式进行操作，WRAN系统还可以与广播信道共同占用相同的频率空间，或者可以占用与广播信道邻近的频率。在这一点上，WRAN系统作为从属用户必须遵从本地广播电台的操作，以避免对其操作造成干扰。因此，CPE 240可以包括通过例如检测信号能量来确定本地广播电台的存在的能力。此外，CPE240包括使用以下将进一步描述的组件和技术来避免对本地广播电台造成干扰的能力。
为了进入WRAN，CPE 240可以首先与特定地理区域中的基站210“相关联”。在该关联期间，CPE 240初始地执行操作以确定该地理区域的信号环境，如，确定存在哪些本地广播信道。优选地，在被配置为例如以水平极化来最优地接收广播信号时，CPE 240可以通过测量天线230上的接收信号来确定本地广播信号的存在。当CPE 240最优地被配置为例如采用垂直极化在WRAN中操作时，CPE 240还可以确定天线230上接收到的广播信号的电平。
基于确定信号环境的结果，CPE 240使用以通信协议建立的控制信道经由收发机250和天线230向基站210发射包含CPE 240能力的信息。例如，所报告的能力包括最小和最大发射功率、以及用于发射和接收的支持信道列表。基站210还可以通过天线220，经由相同的控制信道或通过备选信道向CPE 240传送回有关数据通信信道操作需求和WRAN能力。来自基站210的能力和需求还可以包括附加信息，如，用于在数据通信信道上进行正确操作的天线230的所需极化取向、或任何本地电视信道的所确定的极化取向。然后可以将产生的与信号环境有关的信息提供给基站210，以便修改或扩充供在WRAN通信中使用的支持信道列表。
转向图3，示出了使用本公开实施例的收发机系统的框图300。尽管以下描述了CPE 240中的收发机电路和天线布置，但是，基站210中的收发机电路在描述和电路上可以是类似或相同的。此外，所描述的模块表示逻辑功能分离。这些模块可以保持为分离的物理元件，或者可以组合成更大的子模块。这些模块还可以并入到一个或更多个集成电路中。
两个天线(天线302和天线306)提供用于与基站或其他CPE进行通信的物理层中间接口。在优选实施例中，天线302和306是对数周期天线，如本领域技术人员公知的，所述对数周期天线可以以较窄的极化波束图形在从低VHF到UHF的整个广播信号范围上进行操作。在物理上定向天线302和306，使得天线302和306的天线极化图形在至少一个轴上彼此正交。例如可以将天线302定向用于以垂直极化来操作，例如可以将天线306定向用于以水平极化来操作。
以机械方式将天线302和天线306均安装至天线杆308。天线杆308还可以包含诸如用于使天线杆308绕着其纵轴旋转的电动机。天线杆308的旋转通过允许天线302和天线306覆盖整个径向接收图形的公转来使这两个天线旋转。
天线杆308由转子控制310来控制。转子控制310向天线杆308中的电动机提供电信号，以将天线302和天线306定位或定向在特定的径向位置。转子控制器310还可以从天线杆308接收回指示移动量或相对径向位置的信号。诸如控制器370之类的控制设备结合收发机300的其余部分的操作来控制转子控制310。
天线302和天线306均电连接至天线开关320。天线开关320将天线302或天线306连接至包含感测接收机/解调器330的感测电路、或连接至包含数据接收机/解调器350、数据调制器/发射机360以及发射/接收(T/R)开关340在内的数据电路。如本领域技术人员公知的，天线开关320包含一个或更多个电类型或机电类型的开关装置。在优选实施例中，天线开关320包含两个电可控的单刀双掷(SPDT)开关，每个SPDT开关包括非连接或中立位置。一个SPDT开关用于从或向天线302和306切换信号，另一个SPDT开关用于从或向感测电路(接收机/解调器330)和数据电路(数据接收机/解调器350、数据调制器/发射机360、和T/R开关340)切换信号。从以下将进一步描述的，针对天线开关320的控制是从诸如控制器370之类的控制设备产生的。
来自天线开关320的一个连接连接至感测接收机/解调器330。感测接收机/解调器330对作为广播信号而提供的信号类型的信号进行接收和解调。在优选实施例中，感测接收机/解调器340对模拟信号格式(如，用于模拟地面信号的NTSC)或数字格式(如，用于ATSC数字地面信号的八残留边带(8-VSB))的接收信号进行解调。感测接收机/解调器330可以仅能够进行部分信号解调，如，达到检测信号的程度的信号处理。感测接收机/解调器330还仅能够确定接收信号的信号电平和幅度。备选地，感测接收机/解调器330能够进行包括同步、均衡、以及纠错在内的完全解调。完全解调将允许感测接收机/解调器向诸如显示设备(未示出)之类的其他电路提供解调后的广播信号，以便允许收发机300用作电视信号接收机和WRAN设备。
来自天线开关320的另一连接连接至T/R开关340。T/R开关340具有两个开关状态，这两个开关状态控制将信号传送至天线302或306还是从天线302或306接收信号。T/R开关340典型地是SPDT型开关，并且是可以使用多个电路布置和组件(如本领域技术人员公知的二极管、晶体管、或门)来构造的。
当T/R开关340切换至接收状态时，由天线302和天线306接收到的、以无线电波传播的信号经由天线开关320通过T/R开关340来传送，并且被提供给与T/R开关340连接的数据接收机/解调器350。数据接收机/解调器350包含用于对接收信号进行放大、频率转换、滤波和解调的电路。在优选实施例中，数据接收机/解调器350通过对接收信号进行第一放大和滤波来处理该接收信号。数据接收机/解调器350还可以将接收信号从其接收频率转换至更好地允许信号解调的第二频率。数据接收机/解调器350还可以在接收信号被放大、滤波和转换之后根据信号标准来解调该信号。在优选实施例中，解调器能够根据在WRAN中使用的信号标准来进行OFDM解调。提供表示数字数据流的输出信号，以在诸如信号处理器(未示出)之类的电路中作进一步处理。
当T/R开关340切换至发射状态时，天线302和天线306通过天线开关320，通过T/R开关340连接至数据调制器/发射机360。数据调制器/发射机360包含用于将输入数据信号接口连接至调制器的电路，并且还可以包含诸如放大器、滤波器、混频器和振荡器之类的电路。数据调制器/发射机360接收来自诸如数据信号处理器(未示出)之类的信号处理电路的输入数字数据信号。数据调制器/发射机360对输入数字数据信号进行调制以产生调制后的信号。在优选实施例中，数据调制器/发射机360对输入数字数据信号进行调制，以根据用于WRAN的信号标准来形成OFDM信号。数据调制器/发射机360还可以将调制后的信号频率转换成适合于最终作为在天线302或天线306处传播的无线电波信号发射的频率。数据调制器/发射机360还可以对转换后的信号进行滤波和放大，以进一步调整并准备用于发射的信号。将来自数据调制器/发射机360的输出发射信号提供给T/R开关340。切换至发射状态的T/R开关340通过天线开关320向天线302或天线306提供发射信号以供传播。
尽管感测接收机/解调器330和数据接收机/解调器350被描述为单独的模块，但是它们可以组合成一个模块块。此外，类似的功能允许相同的电路元件以诸如复用操作之类的方式来执行感测接收机/解调器330和数据接收机/解调器350的功能。
控制器370连接至转子控制310、天线开关320、感测接收机/解调器330、T/R开关340、数据接收机/解调器350、以及数据调制器/发射机360。控制器370提供用于在数据接收机/解调器350或数据调制器/发射机360中操作或调谐频率转换电路的控制信号。控制器370还可以控制数据接收机/解调器350中的解调器和数据调制器/发射机360中的调制器的操作，这允许针对包括信号带宽、纠错、或信号格式在内的不同信号标准的改变。
控制器370还提供用于以类似于上述控制数据接收机/解调器350的方式来操作感测接收机/解调器330的控制信号。此外，控制器370可以接收并处理来自感测接收机/解调器330的感测或检测信号，以便确定信号操作环境以及确定针对WRAN数据发射的正确天线配置或取向。
控制器370还向转子控制310和天线开关320提供控制信号。至转子控制310的控制信号可以基于例如控制器370从感测接收机/解调器330接收到的针对接收信号电平的输入、或来自于与地理区域中其他设备的位置有关的输入。如上所述，控制器370可以基于当前使用的操作模式来控制天线开关320。
控制器370还可以从感测接收机/解调器330、数据接收机/解调器350、以及数据调制器/发射机360接收指示状态或错误条件的信号，或者可以接收命令以传送到其他电路上。控制器370还控制针对T/R开关340的操作的开关状态。T/R开关340的控制是可以利用传送至控制器370的命令来控制的、或者是可以由控制器370基于对其他模块的控制来发起的。如上所述，控制器370或其他模块(如感测接收/解调器330)所确定的错误条件可以允许控制器370阻止T/R开关340切换至发射状态。控制器370可以是单独的组件、或者可以并入到信号处理电路(未示出)中、或者还可以如图2所示并入用于整个CPE的较大处理器中。
存储器372可以连接至控制器370，并且用于存储与诸如本地广播信道和天线配置之类的信号环境有关的信息。存储器372还可以根据正确操作的需要来存储与地理区域中的WRAN有关的信息。存储器372可以是单独的组件或者可以如图2所示并入到用于整个CPE的较大存储器组件中。
在操作中，天线开关320可以具有许多操作模式，由控制器370来控制这些操作模式以确定天线302或天线306连接至上述感测电路还是数据电路以及何时连接。在第一优选模式下，天线306连接至感测电路，而天线302不连接至任何电路。该第一优选模式被称作广播感测预期模式。在该模式下，将通常被配置为使用广播信号来进行操作的天线306所接收到的信号提供给用于接收广播信号的电路或感测电路。广播感测预期模式可以用于确定例如广播天线306是否接收到广播信号。
在第二优选模式下，天线302连接至感测电路，天线306不连接至任何电路。该第二优选模式被称作广播感测非预期模式。在该模式下，将通常被配置为使用数据网络或WRAN来进行操作的天线302所接收到的信号提供给用于接收广播信号的电路或感测电路。广播感测非预期模式可以用于确定例如数据天线(天线302)是否接收到过大的广播信号电平，该过大的广播信号电平指示天线取向可能存在的问题。
在第三优选模式下，天线302连接至数据电路，而天线306不连接至任何电路。该第三优选模式被称作正常数据模式。在该模式下，在被配置用于数据操作的天线(天线306)和数据电路之间出现正常的信号通信。然而，正常的发射可能不会基于控制器370对T/R开关340的控制而发生。在备选的第四模式下，天线302连接至数据电路，而天线306连接至感测电路。该备选模式被称作监控数据模式。在该模式下，如在正常数据模式下描述的一样发生正常信号通信，然而还可以同时发生将通过天线306接收到的信号信号通信至感测电路。例如，感测电路可以提供对广播信号条件的连续监控。备选地，感测接收机/解调器330可以向其他电路提供接收到的且解调后的广播信号。基于天线开关320中的切换功能，其他模式也是可能的。例如，在任何时刻都不允许数据调制器/发射机360连接至天线306，并且由控制器370的操作来禁止这样的连接。控制器370和存储器372可以被配置为符合该要求或不同标准的其他要求。
尽管图3所描述的收发机和电路包括用于广播接收的单独天线和用于数据通信或WRAN操作的单独天线，但是使用单个天线是可能的。如本领域技术人员已知的，单个天线可以是机械或电可操纵或可旋转的。例如，可以使单个天线在附加有天线旋转器和控制电路的天线杆308上轴向旋转特定弧距，如，90度。然后，在一个操作模式下，可以使单个天线旋转到用于广播信号操作的位置(如，水平极化)。然后可以在第二模式下使单个天线旋转到用于数据通信操作的位置。在该单个轴向可旋转天线配置中，同时的广播信号操作和数据通信操作是不可能的。此外，如果将这样的单个天线调整或旋转到针对来自广播信号的最大接收信号的轴向位置，则从该位置开始90度的精确旋转可以用于针对正确WRAN操作最优地定向天线。备选地，可以针对来自广播信号的最小接收信号来调整单个天线，然后旋转90度以确认来自广播信号的最大接收信号。
转向图4，示出了使用本公开另一实施例的另一收发机和关联电路的框图400。除了如下所述以外，天线开关420、感测接收机/解调器430、数据接收机/解调器450、数据调制器/发射机460、控制器470、以及存储器472与先前在图3中描述的那些组件具有类似的功能，并且这里将不再进一步描述。在图4中，天线402、天线404、以及天线406优选地是偶极天线。垂直安装的偶极天线402典型地在水平面上具有均匀的径向接收图形。然而，为了在垂直面上实现均匀的径向接收图形，可以使用如天线404和天线406所示的两个偶极天线并以交叉的形式定向这两个偶极天线。所示的布置消除了对如图3所示旋转杆和转子控制的需要。天线402、天线404、和天线406可以机械安装在公共的天线杆(未示出)上，或者可以单独地机械安装。重要的是注意到，对于本申请来说，与天线404和406的平面成正确角度精确地安装天线402是关键的。
天线404和天线406连接至天线控制器410。天线控制器410确定天线404和天线406与天线开关420连接的方式。天线控制器410可以包括用于选择天线404或天线406并将天线404或天线406连接至天线开关420的开关。可以从控制器470提供控制信号，并且可以使用来自感测接收机/解调器430或来自数据接收机/解调器450的输入来得到控制信号。天线控制器410还可以包括用于将天线404和406接收到的信号在提供给天线开关420之前进行组合的组合器电路。天线控制器410可以根据是在感测模式下还是在操作模式下来相同地或不同地控制天线402和天线404/406的连接。例如，感测可以利用天线404和406。正常数据操作可以利用天线402。
天线开关420的一个连接直接连接至数据接收机/解调器450和数据调制器/发射机460。与上述基于单工通信的收发机相反，这种直接连接在采用半双工或全双工通信的收发机系统中更为常见。控制器470可以直接向数据调制器/发射机460提供发射启用和禁用控制。
控制器470还可以调整数据调制器/发射机460的发射信号功率或信号电平。可以使用许多现有技术在数据调制器/发射机460内完成发射信号功率调整，这些现有技术包括并入衰减器电路或调整一个或更多个发射机放大器的信号增益。这样，收发机可以继续发射但是在减小的发射功率条件下发射。可以采用保持不存在干扰或使干扰最小化到可接受水平的方式，基于本地广播电台的信号条件来确定该减小的发射功率条件。
如上所述，一种使用相同频率或邻近频率来防止两个系统(如，WRAN和广播电视)之间干扰的方式是：确保这两个系统使用相对于彼此正交极化的信号来进行操作。广播电视台主要使用水平极化来进行信号发射。因此，数据通信或WRAN信号可以通过使用垂直极化来维持正交极化。尽管可能希望维持理想的正交极化，然而仅接近理想的取向仍可以在广播信号与数据通信信号(如，在WRAN中使用的)之间产生高级别的交叉极化隔离。对于能够产生垂直或水平方向上的极化辐射图形的天线，交叉极化隔离与非预期的辐射极化图形和预期的信号天线之间角度的余弦成比例。如果该角度是90度，则隔离可以是无穷。然而，如果之间的角度是78.5度，则隔离下降到14dB。所述极化角的误差可以产生不会导致对广播电视信号造成不可接受干扰的劣化水平。
此外重要的是应注意到，尽管大多数广播电台利用水平极化进行发射，然而少数广播电台采用不同的极化。一些广播电台甚至可以采用椭圆或垂直极化。因此，允许在这些广播信道上或邻近这些广播信道的数据通信系统的操作之前，必须确定这几种情况，以便防止干扰。在一些情况下，可能需要禁止具体地理区域中使用由这些广播信道所占用的信道的数据通信系统的操作。
转向图5，示出了示意了使用本公开实施例的控制发射的示例过程500的流程图。可以使用过程500来控制与在WRAN中操作的CPE240或基站210中使用的收发机一同使用的发射机控制电路的操作。该流程图包括指示基于方法的特定实施例的完整过程的步骤。本领域技术人员应认识到，为了根据不同操作标准的需要适应不同实施例，可以省略或交换这些步骤中的一些步骤。
在步骤502，执行初始化。初始化步骤502是在诸如CPE 240之类的设备中执行的，并且可以包括初始上电和/或软件引导，并且还可以包括若干自检操作。初始化步骤502还可以包括准备CPE 240来接收信号，包括选择用于初始操作的信道。可以通过用户选择来选择或从存储器位置获取该初始信道。可以将信道选择信息从控制器370传送至感测接收机/解调器330和数据接收机/解调器350。这样，初始化步骤502可以是上述CPE和基站之间的初始“关联”阶段的一部分。
接下来，在步骤504，发起第一接收模式，如上述广播感测预取模式。在该模式下，通常用于接收广播信号的天线(如，天线306)连接至感测接收机/解调器330。接下来，在步骤506，调整与接收信号的感测操作相关联的电路，并使用感测接收机/解调器330来检测和/或测量该接收信号。例如，可以通过经由转子控制器310调整天线杆308的旋转位置来调整和最大化步骤506处的感测操作。接着，在步骤508，使用来自步骤506的测量后的接收值来确定是否检测到信号或所接收和感测的信号的信号电平是否足够高。可以将所接收和感测的信号电平与预定阈值相比较。例如，预定阈值可以是预期的背景接收噪声电平，或者可以是接收电路无法适当地解调和显示接收信号的阈值电平。在步骤508，如果没有检测到信号或者所感测的信号的信号电平不够高，则在步骤510，将指示在所选信道上不存在广播信号的信息记录在诸如存储器372之类的存储器中。因此，可以进行WRAN中的正常数据操作，并且不需要附加的发射限制。
在步骤508，如果存在信号并且该信号的信号电平足够高，则在步骤512，将指示该接收信号电平的信息存储在存储器中。接着，在步骤514，发起第二接收模式，如广播感测非预期接收模式。在该模式下，通常用于数据通信的天线(如，天线302)连接至感测接收机/解调器330。接下来，在步骤516，如在以上步骤506中描述的，对该第二接收模式下的感测操作进行调整和最优化，以及检测并测量信号电平。在步骤518，将根据第二接收模式确定的接收信号电平存储在存储器中。
接着，在步骤520，获取在步骤512中存储的第一接收信号电平以及在步骤518中存储的第二接收信号电平，并执行计算。例如，可以通过得到两个信号电平的比值来执行计算。该计算还可以包括存储在存储器中并且与所选信道相关联的其他信息。例如，该计算可以包括与两个天线的不同增益有关的信息。在步骤522，将涉及这两个信号电平的计算结果与预定阈值相比较。例如，预定阈值可以与在广播中使用的天线和在数据通信中使用的天线之间的可允许交叉极化隔离(如，上述14dB的值)有关。如果在步骤522，从步骤518得到的计算值超过预定阈值，则在广播频带中，在用于广播接收的天线与用于数据通信的天线之间存在充分的极化隔离。该计算值指示用于数据通信的天线被配置为与所选信道上的广播信号相正交地进行操作。如上所述，在步骤510进行数据通信操作。
如果在步骤522，从步骤518得到的计算值不超过预定阈值，则可以存在不充分的交叉极化。因此用于广播接收或数据通信的天线可能存在问题，在步骤526，禁止由数据调制器/发射机360进行发射以免对现有广播信号造成干扰。备选地，在步骤526，可以将发射减小至不会导致不可接受的干扰级别的信号功率电平。可以通过用户输入来选择另一信道或从存储器中选择另一信道并从步骤504开始重复该过程，来继续进行该过程。
转向图6，图6是示意了使用本公开实施例的控制发射的另一示例过程600的流程图。过程600与上述过程500相类似，不同之处在于过程600描述了对于处理多个所选信道而言必要的附加步骤。该过程可以包括：通过对可能信道中的一些或全部进行处理来确定可以用于数据通信的信道，以及检查在一些或全部信道上的正确天线操作。因此，除了与以上提供的描述的不同之处以外，上述步骤中有一些步骤没有在此示出或者没有被进一步描述。
该过程以初始化为开始，该过程包括：在步骤602选择初始操作信道，在步骤604选择第一接收模式，以及在步骤606调整第一接收模式的感测。接着，在步骤608，确定是否如上所述存在信号。如果在步骤608，不存在信号或者所感测的信号的接收信号电平不足，则在步骤610，存储与初始所选信道有关的信息。
如果在步骤610，存在信号并且确定接收信号电平足够，则在步骤612，如上所述存储该信号电平。该过程继续进行：在步骤614选择第二接收模式，在步骤616调整第二接收模式的感测，以及在步骤618使用两个接收信号值来进行计算。接着，在步骤620，如上所述将所计算的值与预定阈值相比较。如果在步骤620，在步骤618计算的值超过预定值，则在步骤622，将指示所选信道对于数据通信而言是可接受的信息存储在存储器中。此外，对于所选信道而言，不存在与天线有关的错误条件。
如果在步骤620，在步骤618计算的值不超过预定值，则将指示该信道对于数据通信而言是不可以的信息存储在存储器中。然而，如上所述，广播电台可以采用除了水平极化以外的其他极化。这样，检验单个信道不会提供与用于数据通信的正确天线取向有关的充分信息。应当测试附加的信道。因此，该过程重复继续从步骤622、步骤624或步骤610至步骤626。
在步骤626，确定是否仍要测试附加信道。可以由用户输入信道列表或者可以将信道列表存储在存储器中。此外，可以在必要时向用户提示附加信道。如果在步骤626，仍要测试附加信道，则在步骤628，测试下一信道。从步骤604开始重复该过程。
如果在步骤626，所有剩余信道都已被测试，则在步骤630，获取在存储器中存储的信道信息并对信道信息进行比较。可以比较该数据以确定与信号环境有关的附加信息，如，本地广播信道的数目、位置、以及信号强度。还可以获取与根据这两种接收模式所测量的接收信号电平以及计算的值有关的信息，以确定正确的天线操作以及本地广播信号的极化。如果在步骤632，数据比较指示正确地定向要用于数据通信的天线以便正交地进行发射并避免对本地广播信道造成干扰，则在步骤634，允许数据发射。应注意，步骤630中的比较可以附加地指示仅在特定信道上允许数据发射。可以将与允许的发射条件有关的信息存储在存储器中。
如果在步骤632，在步骤630的数据比较指示存在与用于数据通信的天线的取向有关的误差，则在步骤636禁止数据发射。此外，与天线取向有关的信息可以指示允许数据发射但仅允许在减小的发射功率级别下进行发射，以免对本地广播信道造成干扰。一旦解决了与天线取向相关联的错误条件，就可以重复以步骤620或步骤630开始的过程中的步骤。
尽管在过程500和600中描述的方法适合于初始操作，但是还能够继续监控设备的操作以及确定是否出现与天线取向有关的误差。因此，设备在该过程指示存在错误(如，未对准)的任意时刻禁用或修改发射。
本公开的实施例可以具有各种修改和替换形式，这里在附图中以示例的方式示出了特定实施例并详细描述了这些特定实施例。然而，应理解，本公开不应限于所公开的具体形式。而是本公开覆盖落入如所附权利要求所限定的本公开的范围之内的所有修改、等同物以及备选方案。