通信系统用于支持无线和/或有线通信设备之间的无线和有线通信。这样 的通信系统从国内和/或国际蜂窝电话系统到互联网至点对点的内部无线网 络。每种类型的通信系统都根据一种或多种通信标准构造和操作。例如，无 线通信系统可根据一种或多种标准操作，包括但不限于，IEEE 802.11、蓝牙、 高级移动电话业务(AMPS)、数字AMPS、全球移动通信系统(GSM)、码 分多址(CDMA)、本地多点分配系统(LMDS)、多信道多点分配系统 (MMDS)、射频识别(RFID)、和/或其变化形式。
根据无线通信系统的类型，例如蜂窝电话、对讲机、个人数字助理(PDA)、 个人电脑(PC)、膝上电脑、家庭娱乐设备、RDIF阅读器、RDIF标记等之 类的无线通信设备直接或间接地与其它无线通信设备通信。对于直接通信(也 被称为点对点通信)，参与的无线通信设备将它们的接收器和发射器调谐到相 同的一个或多个信道(例如，无线通信系统的多个射频(RF)载波中的一个， 或者某些系统的特定RF频率)，并通过该信道通信。对于间接无线通信系统， 每个无线通信设备都通过指定的信道直接与相关的基站(例如，对于蜂窝电 话)和/或相关的接入点(例如，对于室内或者建筑内的无线网络)通信。为 了完成无线通信设备之间的通信连接，相关的基站和/或相关的接入点通过单 个的调制解调器、经系统控制器、公共交换电话网络、互联网、和/或某些其 它的广域网与彼此直接通信，所述单个的调制解调器是例如拨号调制解调器、 电缆调制解调器、无线调制解调器、数字用户线调制解调器或其它宽带或窄 带连接。
为了实施家庭网络，要求许多不同的设备非独立地设置和连接。在某些 环境中，设备被设计用于协同工作，或者被设计用于全体协同工作而不相互 干扰，尤其是当这些设备由不同的厂商生产的时候。当多个设备在有线的基 础上互联时，过多的电缆也会是个问题。

本发明涉及的设备和操作方法在以下的附图说明、具体实施方式以及权 利要求中有进一步的描述。
根据本发明的一个方面，一种电缆调制解调器，包括：
电缆收发器，连接到电缆网络，根据第一有线通信协议提供至广域网的 双向宽带接入；
射频(RF)收发器，通过选定载波频率的短程射频链路与远程设备双向 通信；
可编程天线，连接到RF收发器，动态地调谐到选定的载波频率，以通 过短程射频链路发射和接收RF信号；
存储器模块，存储安全接入应用程序；以及
处理模块，连接到电缆收发器、RF收发器和存储器模块，执行安全接 入应用程序，所述安全接入应用程序通过短程射频链路从远程设备读取识别 用户的识别数据。
优选地，所述安全接入应用程序为以下中的一项识别用户：用户通过广 域网进行的交易、视频点播请求、用户接入广域网、用户接入广域网的特定 站点、以及接入用户设置。
优选地，远程设备是RF标记，RF收发器包括RF阅读器。
优选地，短程射频链路遵照蓝牙协议，远程设备是蓝牙设备。
优选地，短程射频链路遵照局域网协议，远程设备是多带电话，可通过 短程射频链路和替换的无线电话网络选择性地通信。
优选地，电缆调制解调器还包括：
有线收发器，连接到电缆收发器，根据第二有线通信协议与有线设备双 向通信。
优选地，所述可编程天线包括：
固定的天线单元；
可编程天线单元，连接到固定天线单元，可响应至少一个天线控制信号， 调谐到选定载波频率；以及
控制模块，连接到可编程天线单元，可响应选定的载波频率，生成至少 一个天线控制信号。
优选地，所述可编程天线还包括：
可编程阻抗匹配网络，连接到可编程天线和RF发射器，包括多个可调 反馈网络单元，所述可调反馈网络单元可对对应的多个匹配网络控制信号做 出响应进行调谐，以提供充分连续的负载阻抗；
其中所述控制模块连接到可编程阻抗匹配网络，并对选定的载波频率做 出响应，生成多个匹配网络控制信号。
优选地，所述可编程天线包括多入多出天线系统、相控阵天线系统以及 偏振分集天线系统中的一个。
优选地，所述RF收发器包括跳频模块，用于选择选定载波频率序列， 且所述可编程天线动态地调谐至选定载波频率序列的每个选定载波频率。
根据本发明的一个方面，一种电缆调制解调器，包括：
电缆收发器，连接到电缆网络，根据第一有线通信协议提供至广域网的 双向宽带接入；
射频(RF)收发器，通过短程射频链路与远程设备双向通信；
存储器模块，存储安全接入应用程序；以及
处理模块，连接到所述电缆收发器、RF收发器和存储器模块，执行安 全接入应用程序，所述安全接入应用程序通过短程射频链路从远程设备读取 识别用户的识别数据。
优选地，所述安全接入应用程序为以下中的一项识别用户：用户通过广 域网进行的交易、视频点播请求、用户接入广域网、用户接入广域网的特定 站点、以及接入用户设置。
优选地，远程设备是RF标记，RF收发器包括RF阅读器。
优选地，短程射频链路遵照蓝牙协议，远程设备是蓝牙设备。
优选地，短程射频链路遵照局域网协议，远程设备是多带电话，可通过 短程射频链路和替换的无线电话网络选择性地通信。
优选地，电缆调制解调器还包括：
有线收发器，连接到电缆收发器，根据第二有线通信协议与有线设备双 向通信。
优选地，所述电缆调制解调器还包括：
可编程天线，连接到RF收发器，动态地调谐到选定的载波频率，以通 过短程射频链路发射和接收RF信号；
其中射频(RF)收发器通过选定载波频率上的短程射频链路与远程设备 双向通信。
优选地，所述可编程天线包括：
固定的天线单元；
可编程天线单元，连接到固定天线单元，可响应至少一个天线控制信号， 调谐到选定载波频率；以及
控制模块，连接到可编程天线单元，可响应选定的载波频率，生成至少 一个天线控制信号。
优选地，所述可编程天线还包括：
可编程阻抗匹配网络，连接到可编程天线和RF发射器，包括多个可调 反馈网络单元，所述可调反馈网络单元可对对应的多个匹配网络控制信号做 出响应进行调谐，以提供充分连续的负载阻抗；
其中所述控制模块连接到可编程阻抗匹配网络，并对选定的载波频率做 出响应，生成多个匹配网络控制信号。
优选地，所述可编程天线包括多入多出天线系统、相控阵天线系统以及 偏振分集天线系统中的一个。
优选地，所述RF收发器包括跳频模块，用于选择选定载波频率序列， 且所述可编程天线动态地调谐至选定载波频率序列的每个选定载波频率。
根据本发明的一个方面，提供了一种电缆调制解调的方法，包括：
根据第一有线通信协议提供至广域网的双向宽带接入；
通过短程射频链路与远程设备双向通信；以及
执行电缆调制解调器中的安全接入应用程序，所述安全接入应用程序通 过短程射频链路从远程设备读取识别用户的识别数据。
优选地，所述安全接入应用程序为以下中的一项识别用户：用户通过广 域网进行的交易、视频点播请求、用户接入广域网、用户接入广域网的特定 站点、以及接入用户设置。
优选地，远程设备是RF标记，通过集成在电缆调制解调器中的RF阅读 器与远程设备双向通信。
优选地，短程射频链路遵照蓝牙协议，远程设备是蓝牙设备。
优选地，短程射频链路遵照局域网协议，远程设备是多带电话，可通过 短程射频链路和替换的无线电话网络选择性地通信。
优选地，所述电缆调制解调方法还包括：
将可编程天线动态地调谐到选定的载波频率，以通过短程射频链路发射 和接收信号；
其中通过选定载波频率上的短程射频链路与远程设备双向通信。
通过以下参照附图对本发明进行的详细描述，本发明的其他特征和优点 将会变得明显。

图1是根据本发明的电缆调制解调系统的示意框图；
图2是根据本发明的电缆调制解调器的示意框图；
图3是根据本发明的电缆调制解调器的示意框图；
图4是根据本发明的RF收发器的示意框图；
图5是根据本发明的可编程天线的实施例的示意框图；
图6是根据本发明的可编程天线的实施例的示意框图；
图7是根据本发明的可编程天线单元的实施例的示意框图；
图8是根据本发明的可调阻抗的实施例的示意框图；
图9是根据本发明的可调阻抗的实施例的示意框图；
图10是根据本发明的可调阻抗的实施例的示意框图；
图11是根据本发明的可调阻抗的实施例的示意框图；
图12是根据本发明的可调阻抗的实施例的示意框图；
图13是根据本发明的可编程阻抗匹配网络的实施例的示意框图；
图14是根据本发明的可编程阻抗匹配网络的实施例的示意框图；
图15是根据本发明的可编程阻抗匹配网络的实施例的示意框图；
图16是根据本发明的RF收发器的示意框图；
图17是根据本发明的RF发射系统的示意框图；
图18是根据本发明的RF接收系统的示意框图；
图19是根据本发明的相控阵天线系统282的示意框图；
图20是根据本发明的相控阵天线系统296的示意框图；
图21是根据本发明实施例的方法的流程图；
图22是根据本发明实施例的方法的流程图；
图23是根据本发明实施例的方法的流程图；
图24是根据本发明实施例的方法的流程图；
图25是根据本发明实施例的方法的流程图；
图26是根据本发明实施例的方法的流程图；
图27是根据本发明实施例的方法的流程图；
图28是根据本发明实施例的方法的流程图；
图29是根据本发明实施例的方法的流程图；
图30是根据本发明实施例的方法的流程图；
图31是根据本发明实施例的方法的流程图。

图1是根据本发明的电缆调制解调系统的示意框图。特别地，电缆调制 解调器50被配置用于通过连接至广域网的电缆网络，对个人电脑48、56以 及无线电话54之类的远程设备进行双向宽带接入，所述广域网是专用网络或 者互联网之类的公共网络。
电缆调制解调器50通过有线连接连接到个人电脑48或者其它远程设 备，所述有线连接是例如以太网连接、火线连接(IEEE 1394)、小计算机系 统接口(SCSI)或者其它标准或专用有线连接。此外，电缆调制解调器50 包括天线52和RF收发器，该RF收发器提供了实施蓝牙协议、无线局域网协 议(例如802.11协议)、超宽带(UWB)协议或其它标准或专用协议的射频(RF) 链路，例如短程RF链路。用这种方式，个人计算机48、56和无线电话54 能接入互联网或者其它专用网络，以下载电影、图形、游戏、音频和其它包 含在一个或多个数据文件中的媒体内容，能接入专用或公共网页，能观看视 频流节目，收听音频流节目，运行程序，发送和接收消息(例如文本消息和 其它多媒体消息)，并执行广域网60所支持的任何其它功能。虽然仅示出了 特定的远程设备，但是其它远程设备(包括个人数字助理(PDA)和其它手持 设备)和其它可上网设备也可类似地有线或无线连接到电缆调制解调器50。
在本发明的实施例中，电缆调制解调器50包括驻留因特网语音传输协 议(VoIP)应用程序，允许远程设备例如无线电话54发送和接收VoIP呼叫。 特别地，无线电话54专属无线连接到电缆调制解调器，例如900MHz、2.4GHz 或5GHz的无绳电话链路，且只能用作VoIP电话。另一个无线电话54可用作 可上网设备，可通过电缆调制解调器50和VoIP电话接入广域网60。在这些 模式的操作中，无线电话54可完全通过互联网向另一个VoIP用户传递VoIP 呼叫，或者通过公共交换电话网络(PSTN)网关向标准电话组或者移动电话 传递VoIP呼叫。
在选择性的实施例中，无线电话54可以是多带电话，包括传统的850 MHz、900 MHz、1800 MHz、1900 MHz或者其它能够通过传统的无线电话网络 发送和接收呼叫的无线收发器。此外，无线电话54还可用于通过电缆调制解 调器50发送和接收VoIP呼叫，并可选择地漫游到其它接入点或热点，所述 接入点或热点通过蓝牙、802.11或UWB通信链路支持VoIP接入。
在本发明的另一个实施例中，电缆调制解调器50包括驻留安全接入应用 程序和用于从RF标记58读取数据(例如，识别数据)的RF标记阅读器。在 这种模式的操作中，RF标记58和电缆调制解调器50的驻留安全接入应用程 序可用于识别用户和/或批准用户的交易，例如计算机48或56的用户。例如， 在特定网站上购物的用户可通过从RF标记58读取的信息，批准商品或服务 的买卖或提供它们的付款、信用或借记信息。此外，RF标记58的识别数据 可将用户的密码、密钥或者其它安全信息提供给电缆调制解调器的安全接入 应用程序，以接入(例如，安全接入)广域网60或广域网60的特定网页。
此外，来自RF标记58的识别数据可被电缆调制解调器50的安全接入应 用程序使用，以提供对电缆调制解调器50的控制和设置的密码接入，并使得 电缆网络提供商或其它第三方服务提供商能接入广域网60。用户可选择性地 对电缆调制解调器设置父母控制(parental control)，以将每天或每周的接 入时间量限制为每天或每周的特定时间，特定类型的内容、服务、网页等。 并且，RF标记58可用于接入附属网络，例如附属于宽带接入网络的广播电 缆网络。用这种方式，用户可预订和/或支付要求付费的视频、下载、使用时 间计费服务和其它贵宾服务和特征。
在操作中，当被广域网60的网络接口触发时，电缆调制解调器50的图 形用户接口通过一个或者多个远程设备，或者通过例如电脑、机顶盒、无线 电设备或者电视接口连接到附属网络中，用户通过把卡放在附近，将来自RF 标记58的识别数据提供给电缆调制解调器50的RF阅读器，以读取识别数 据，并处理接入、交易等过程。
虽然上文的描述已经构思了存储于RF标记58中的识别数据由电缆调制 解调器50的RF收发器读取，此时电缆调制解调器50用作RF标记阅读器， 在一个替代实施例中，上文的每一个功能都可类似地由PDA或者无线电话之 类的远程设备实施，该远程设备可通过蓝牙或无线局域网之类的短程RF链 路与电缆调制解调器50通信，并可将识别数据存储到远程设备中的存储器。 用这种方式，当被触发时，用户把无线电话或者其它手持设备放在电缆调制 解调器50附近，电缆调制解调器50可以自动读取识别数据；也可以对用户 激活一个或者多个键、设备的软按键做出响应，读取数据；或响应用户在手 持设备输入的密码或其它授权数据，读取数据；或者用户通过扫描仪或其它 指纹辨识感应器将生物特征数据(例如指纹)提供给手持设备。
以下结合图2和3进一步详细说明电缆调制解调器50的可能实施例。
图2是根据本发明的电缆调制解调器的示意框图。特别的，电缆调制解 调器50包括通过总线72互连的电缆收发器62、有线收发器64、连接到天线 80的RF收发器75、处理模块66、和存储器模块68。虽然示出了特定的总 线结构，但是在电缆调制解调器50的多个模块之间的其它连接(包括一个或 者多个模块的直接连接)或者两种或多种数据总线的使用同样落入本发明的 范围之内。下文将结合图4-25将进一步详细讨论，天线80可以包括一个或 者多个固定天线或者可编程天线、多个可编程天线、或者天线阵列。
电缆收发器62通过电缆网络与广域网60连接，例如同轴电缆网络、混 合光纤同轴电缆(HFC)网、光纤网络或者其它电缆网络连接。在本发明的 实施例中，电缆收发器62可以根据一个或多个标准协议工作，例如电缆系统 数据接口规范(DOCSIS)、eDOCSIS、电缆调制解调器终端系统(CMTS)、  嵌 入式多媒体终端适配器(E-MTA)或其它标准或专用协议。电缆收发器62可以 通过该有线网络同与其相连接的设备交换已调制的数据，从而提供到广域网 60的双向宽带接入。
有线收发器64轮流提供与有线设备的双向通信，例如个人电脑48或其 它符合标准或专有通信协议(例如以太网、火线(IEEE1394)、SCSI或者其它 协议)的远程设备。在操作中，由有线收发器64接收的数据发往广域网60， 该数据从符合有线宽带连接76使用的协议转换成由电缆收发器62使用的协 议格式，并在电缆网络上传输，而反过来有线收发器64接收来自于广域网 60的数据的过程也类似。例如，来自于每一个连接的数据包存储在缓存中， 如共享存储器或者是存储器模块68的缓存部分，以用来转换和发送到其它的 连接。用这种方式，如个人电脑48的远程设备可以接入广域网60。
存储器模块68进一步存储一个或者多个应用程序72、74，例如之前讨 论过的安全接入应用和VoIP应用程序，以及配置和设置应用程序、其它的电 缆调制解调器程序和有用的以及包括多个操作指令的其它可选程序。处理模 块66通过执行包括在其中的操作指令来执行这些应用程序。在本发明的一个 实施例中，处理模块66由处理器件来实现。这样的处理器件可以是微处理器、 微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵 列、可编程逻辑器件、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路、和/或任何 基于操作指令处理(模拟和/或数字)信号的器件。存储器模块68可以是单个存 储器器件或者多个存储器器件。这样的存储器可以是只读存储器、随机读写 存储器、易失存储器、非易失存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、和/ 或任何可以存储数字信息的器件。应该注意当处理模块66通过状态机、模拟 电路、数字电路、和/或逻辑电路，实现它的一个或者多个功能时，存储了相 应操作指令的存储器是嵌入在包括状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑 电路的电路里面。
RF收发器75可通过选定载波频率的短程射频链路，与远程设备双向通 信。在本发明的多个实施例中，RF收发器75可根据IEEE 802.11及其变化 形式、蓝牙、RDIF、无绳电话通信路径、和/或任何其他的基于射频的网络 协议工作，所述无绳电话通信路径是用作基站的电缆调制解调器与无绳电话 设备之间的路径。当实现了与RF标记如RFID标记(卡)的通信，RF收发器 75用作RF标记阅读器，以基于包含在信号中的信息，在载波频率上发送 RF信号；该信号被RF标记反向散射，并被RF收发器75接收以提取出包含 在其中的信息数据。在这种情况下，RF信号78包括这些已发送和已接收的 RF信号。单个或者多个RF标记从已发射RF信号中获取能量并在相同的 RF载波频率响应所请求数据。如此，RF收发器75可以收集在其覆盖区内由 电缆调制解调器50从每一个RF标记请求的数据。另外，和/或在一个替代 实施例中，电缆调制解调器50可以通过相关的RF收发器给一个或者多个 RF标记提供数据。那些下载信息可以包括识别数据或者其它基于具体应用 的数据，差别可很大。当接收到下载的数据，RF标记可以存储该数据到非 易失存储器中。
在一种操作模式下，RF收发器75可提供一个或多个远程设备，通过如 802.11、蓝牙、UWB、或者其它无线链接之类的短程射频链路双向宽带接入 广域网。在操作上，发送到广域网60的数据由RF收发器75接收，并把该 数据从符合RF收发器75使用的协议转换成由电缆收发器62使用的协议格 式，并在有线网络上传输，而反过来RF收发器75接收来自于广域网60的 数据的过程也类似。例如，来自于每一个连接的数据包存储在缓存中，如共 享存储器或者是存储器模块68的缓存部分，以用来转换和发送到其它的连接 上。用这种方式，如电脑56、无线电话54和/或其它的远程设备可以接入广 域网60。
在结合图1进一步讨论的操作模式中，处理模块66执行安全接入应用程 序，安全接入应用程序通过由RF收发器75实现的短程射频链路从远程设备 读取识别数据。在RF收发器75的多个不同的实施例中，该短程RF链路可 以是用于与如RFID标记这样的RF标记通信的RFID链路、用于从蓝牙电 话、手持设备、或其它蓝牙设备接收识别数据的蓝牙链路、以及如802.11的 无线局域网链路、用于从多频带兼容的移动电话、手持设备、或者其它移动 设备收集识别数据的UWB链路。如上所讨论的，安全接入应用程序可使用 该识别数据来识别以下任何可能数量场景的用户，这些场景包括由用户通过 广域网发起的交易、视频点播请求、用户接入广域网、用户接入广域网的特 定站点、以及接入用户设置。
在另外一个操作模式下，射频收发器可以通过如802.11、蓝牙、UWB、 无绳电话链路或者其它RF链路，与如无线电话54之类的无线电话的双向通 信。处理模块66执行VoIP应用程序，以通过电缆网络给无线电话提供VoIP 服务。无线电话54可以是通过射频链路上专用通信的VoIP电话用户组。或 者，无线电话54可以是多频带电话，它可以在射频链路和如传统的无线电话 网络这样的替代无线电话网络上选择性地通信，而且该它还可以通过电缆调 制解调器和射频链路选择性地接入到广域网的数据服务。
这里公开的电缆收发器62、有线收发器64和RF收发器75是可以用电 路实现，这一点对于本领域技术人员而言是明显的。另外，这些设备的每一 个部分可以用处理设备实现，例如结合处理模块66讨论的处理设备。关于 RF收发器75的具体实现在结合图4和图16的下文中将进一步给出。
图3是根据本发明的电缆调制解调器的示意框图。特别的，给出的电缆 调制解调器50’包含电缆调制解调器50的多个通用部分，用通用数字作为 参考标号。另外，电缆调制解调器包含用来实现两个RF链路并能同时工作 在两种操作模式下的第二RF收发器。例如，电缆调制解调器50’可以通过 RF收发器75为一个或者多个远程设备提供宽带接入，并能同时通过由单独 的RF阅读器(由RF收发器77实现)的RF标记提供安全接入服务。另外， 电缆调制解调器50’可以通过RF收发器75为一个或者多个远程设备提供无 线宽带接入，而同时可以通过RF收发器77为专用VoIP电话提供VoIP服务， 以及提供其它多种组合的服务和功能。
图4是根据本发明的RF收发器的示意框图，该图也可以实现RF收发器 75和/或77。RF收发器125包含RF发射器129、RF接收器127和频率控制 模块175。RF接收器127包含RF前端140、下变频模块142和接收器处理 模块144。发射器129包含发射器处理模块146、上变频模块148和射频发射 器前端150。
如图所示，接收器和发射器分别连接到可编程天线(171、173)，然而， 该接收器和发射器可以通过发射/接收交换机和/或不平衡变压器(balun)共享 单根天线。在另外一个实施例中，接收器和发射器可以共享包含两个或者多 个天线(如可编程天线171和173)的天线分集结构。在另外一个实施例中， 接收器和发射器可以使用包含两个或者多个天线(如可编程天线171和173) 的各自的天线分集结构。在另外一个实施例中，接收器和发射器可以共享包 含多个可编程天线(171，173)的多输入多输出(MIMO)天线结构。因此，无线 收发器的天线结构取决于该无线收发器所使用的特定标准。
在操作中，发射器通过发射器处理模块146接收由主设备或者其它源输 出的数据162。发射器处理模块146根据特定的无线通信标准(如，IEEE 802.11、蓝牙、RFID、GSM、CDMA等)处理上述输出的数据162以生成基 带或者低中频(IF)发送(TX)信号164。基带或者低IF TX信号164可以是数字 基带信号(如，零IF)或数字低IF信号，其中该低IF通常的频率范围是100KHz 到几MHz。应该注意发射器处理模块146执行的处理包括(但不局限于)数据 加扰、编码、打孔、映射、调制、和/或数字基带到IF转换。另外应该注意 该发射器处理模块146可以用共享的处理设备、单独的处理设备、或多个处 理设备来实施，它还可以包括存储器。这样的处理设备可以是微处理器，微 控制器，数字信号处理器，微型计算机，中央处理器单元，现场可编程门阵 列，可编程逻辑器件，状态机，逻辑电路，模拟电路，数字电路，和/或任何 基于操作指令且处理(模拟和/或数字)信号的器件。存储器可以是单个存储器 器件或者多个存储器器件。这样的存储器可以是只读存储器、随机读写存储 器、易失存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、和/或任何可以存储数字 信息的器件。应该注意当处理模块146通过状态机、模拟电路、数字电路、 和/或逻辑电路，实现它的一个或者多个功能时，存储了相应的操作指令的存 储器嵌入在包括状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑电路的电路里面。
上变频模块148包含数模转换(DAC)模块、滤波模块和/或增益模块，和 混频部分。该DAC模块把基带信号或低IF TX信号164从数字域转换成模 拟域。滤波模块和/或增益模块可以在提供信号给混频部分之前，滤波和/或 调整模拟信号的增益。基于发射器的本地振荡168，混频部分将模拟基带信 号或低IF信号转换为上变频信号166。
射频发射前端150包括功率放大器84并也包括发射器滤波模块。该功率 放大器放大上变频信号166以产生输出RF信号170，如果包括发射器滤波模 块，该输出信号可能被发射器滤波器模块滤波处理。天线结构将该输出的RF 信号170发射到如RF标记、基站、接入点之类的目标设备和/或另外一个无 线通信设备。
接收器通过天线结构接收输入RF信号152，其中基站、接入点、或者另 外一个无线通信设备发送输入RF信号152。天线结构提供输入信号152到接 收器前端140，在参考图4-7将会给出进一步详细的描述。一般地，不使用 带通滤波器，接收器前端140滤除了输入RF信号152中的一种或者多种不 希望的信号部分174(如，一个或者多个干扰)，并让输入RF信号152中需要 的信号部分172(如，多个信道中一个或者多个所需要的信号)通过滤波器并作 为所需要的RF信号154。
下变频模块70包含混频部分、模数转换(ADC)模块，并也可以包括滤波 和/或增益模块。基于接收器的本地振荡158，该混频部分把所需要的RF信 号154转换成下变频信号156，如模拟基带信号或低IF信号。ADC模块把模 拟基带信号或低IF信号转换成数字基带或者低IF信号。滤波器和/或增益模 块高通和/或低通滤波该数字基带或者低IF信号以产生基带和低IF信号156。 注意ADC模块和滤波器和/或增益模块的位置可以互换，从而滤波器和/或增 益模块是模拟模块。
根据特定的无线通信标准(如，IEEE 802.11，蓝牙，RFID，GSM，CDMA 等)，接收器处理模块144处理基带和低IF信号156以产生输入数据160。由 接收器处理模块144执行的处理包括(但不局限于)数字中频到基带转换，解 调制，解映射，解打孔，解码，和/或解扰码。注意接收器处理模块144可以 用共享的处理设备、单独的处理设备、或多个处理设备，它还可以包括存储 器。这样的处理设备可以是微处理器，微控制器，数字信号处理器，微型计 算机，中央处理器单元，现场可编程门阵列，可编程逻辑器件，状态机，逻 辑电路，模拟电路，数字电路，和/或任何基于操作指令处理(模拟和/或数字) 信号的器件。存储器可以是一个存储器器件或者多个存储器器件。这样的存 储器可以是只读存储器，随机读写存储器，易失存储器，非易失存储器，静 态存储器，动态存储器，闪存，和/或任何可以存储数字信息的器件。应该注 意当接收器处理模块144通过状态机，模拟电路，数字电路，和/或逻辑电路 实现一个或者多个其自身功能，存储了相应操作指令的存储器是嵌入在包括 状态机，模拟电路，数字电路，和/或逻辑电路的电路里面。
根据所需要的载波频率，频率控制模块175控制发射器本地振荡的频率 和接收器本地振荡的频率。在本发明的实施例中，频率控制模块包括发射本 地振荡和接收本地振荡，它们可以在多个与输出RF信号170的多个载频对 应的选定频率工作。另外，频率控制模块175产生频率选择信号，该信号可 以指示当前选定的载波频率。在操作上，载波频率可以在用户的控制下预测 或者选定。在替代实施例中，频率控制模块可以改变频率，以实施跳频方案， 该方案选择性地控制该载波频率至载频序列。在另外一个实施例中，基于信 道特性，如接收信号强度指示，信号噪声比，信号干扰比，误比特率，重传 率或者其它性能指示，频率控制模块175可以评估多个载波频率并选择载频。
在本发明的一个实施例中，频率控制模块175包括可执行多个不同处理 步骤以实现在这里描述的功能和特性的处理模块。这样的处理模块可以用共 享的处理设备、单独的处理设备、或多个处理设备来实施，它还可以包括存 储器。这样的处理设备可以是微处理器，微控制器，数字信号处理器，微型 计算机，中央处理器单元，现场可编程门阵列，可编程逻辑器件，状态机， 逻辑电路，模拟电路，数字电路，和/或任何基于操作指令处理(模拟和/或数 字)信号的器件。存储器可以是一个存储器器件或者多个存储器器件。这样的 存储器可以是只读存储器，随机读写存储器，易失存储器，非易失存储器， 静态存储器，动态存储器，闪存，和/或任何可以存储数字信息的器件。应该 注意当控制模块通过状态机通过状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑电 路实现一个或者多个其自身功能，存储了相应的操作指令的存储器是嵌入在 包括状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑电路的电路里面。
在本发明的实施例中，可编程天线171和173动态的调谐到由频率选择 信号169指示的特定的载波频率或者已选择的频率序列。用这种方式，这些 天线的每一个的性能在任何给出的时间点内可以被选定的特定载波优化(以 性能衡量的方式，如阻抗匹配，增益和/或带宽)。
以下结合图4到24将进一步给出可编程天线171和173的细节，包括多 种实现和使用。
图5是根据本发明的可编程天线实施例的示意框图。特别的，给出的可 编程天线225包含具有固定天线元件202和可编程天线元件202的天线。该 可编程天线225进一步包括控制模块210和阻抗匹配网络206。在操作上， 可编程天线225可以调谐到多个谐波中的一个以响应频率选择信号169。
可编程天线元件200连接到固定天线元件202，并调谐到特定的谐波频 率上以响应一个或者多个天线控制信号212。用这种方式，可编程天线225 可以动态的调谐到发射RF信号和/或接收RF信号的特定载波或者载波序列。 在本发明的实施例中，固定天线元件202有可操作的谐振频率和中央频率， 它们是取决于该固定天线元件的物理尺寸，例如四分之一波长或者其它尺寸 的天线元件。可编程天线元件200可以通过选择地加上或者减少可编程天线 元件200的电抗，修改整个天线的“有效”长度或尺寸，以符合选定频率和 相应波长的变化。固定天线元件202可以包括一个或者多个元件的组合，其 中每一个天线元件可以是偶极矩(dipole)、环形(loop)、缝隙环(annular slot)或 其它缝隙(slot)配置、矩形孔、圆形孔、线电流源、螺旋元件或者其它天线配 置。可编程天线元件200可以用可调整阻抗实施，该可调阻抗包含电抗和可 选的电阻部分，这些部分都可以编程为任何一种值。以下结合图7到12和图 15进一步给出可编程天线元件200的其它实施例的细节。
可编程天线225可选地包含阻抗匹配网络206，该网络直接或者通过传 输线将可编程天线225连接到发射器和接收器。阻抗匹配网络206尽力最大 化天线和接收器或发射器和天线之间的功率传输，并尽力最小化反射和/或驻 波比，和/或将天线阻抗桥接到接收器和/或发射器，反过来也类似。在本发 明的实施例中，阻抗匹配网络206包含变压器(如不平衡变压器)、L型、pi 网络，t网络或者其它可以实现阻抗匹配的阻抗网络。
控制模块210响应频率选择信号产生一个或者多个天线控制信号212。 在本发明的实施例中，控制模块210产生天线控制信号212，命令可编程天 线元件根据所需求的谐波或者由频率选择信号169指示的特定载波频率修改 其阻抗。例如，当频率选择信号指示与2.4GHz频带的特定802.11信道相应 的特定载波频率时，控制模块产生的天线控制信号212可以命令可编程天线 元件200调整其阻抗使得该可编程天线的整个谐波频率(其中包括固定天线 元件202和可编程天线元件200)等于、完全等于或者非常近似地等于所选 定的载波频率。
在一种操作模式下，所有可能的载波频率集是提前已知的，控制模块210 预编程与每一个载波频率相对应的特定天线控制信号212，因此当选定特定 频率时，例如通过查找表的方式，逻辑或其它电路或程序可以用来获取选定 频率所需求的该特定天线控制信号。在另一种操作模式下，基于由阻抗网络 原理得到的等式(这对于本领域技术人员而言是明显的)，控制模块210计算 由可编程天线网络200所需求的特定阻抗，并产生天线控制命令212以实现 该特定的阻抗。
在本发明的实施例中，控制模块210包括处理模块，它可以执行多种步 骤以实现这里描述的功能和特性。这样的处理模块可以用共享的处理设备、 单独的处理设备、或多个处理设备来实施，它还可以包括存储器。这样的处 理设备可以是微处理器，微控制器，数字信号处理器，微型计算机，中央处 理器单元，现场可编程门阵列，可编程逻辑器件，状态机，逻辑电路，模拟 电路，数字电路，和/或任何基于操作指令处理(模拟和/或数字)信号的器件。 存储器可以是一个存储器器件或者多个存储器器件。这样的存储器可以是只 读存储器，随机读写存储器，易失存储器，非易失存储器，静态存储器，动 态存储器，闪存，和/或任何可以存储数字信息的器件。应该注意当控制模块 通过状态机通过状态机、模拟电路、数字电路、和/或逻辑电路实现一个或者 多个其自身功能，存储了相应的操作指令的存储器是嵌入在包括状态机、模 拟电路、数字电路、和/或逻辑电路的电路里面。
图6是根据本发明的可编程天线实施例的示意框图。特别的，给出的可 编程天线225’包含可编程天线225的多个通用部分，用通用数字作为参考 标号。为了替代可选阻抗匹配网络206，可编程天线225’包含可编程阻抗匹 配网络204，它是可调的以响应由控制模块210产生的一个或者多个匹配网 络控制信号214，以提供恒定的负载阻抗。用这种方式，由可编程天线元件 200的阻抗变化导致的整个可编程天线的阻抗变化可同时通过调整可编程阻 抗匹配网络204来补偿。另外或者在一个替代实施例中，控制模块210可选 地调整可编程阻抗匹配网络204的阻抗，以基于振幅和相位信号216控制当 前可编程天线的振幅和相位，或者调整天线刚刚由可编程天线接收到的振幅 和相位，以支持应用，例如将可编程天线225’作为相控阵天线系统的一部 分。
结合天线控制信号212的产生所讨论的，控制模块210可以用处理器实 现，该处理器可以获取所述特定的匹配网络控制信号214，以响应由频率选 择信号169和振幅以及相位信号216选定的特定频率，振幅，和/或相位。该 处理器还可以基于网络方程和选定的特定频率、振幅、和/或相位实时计算特 定匹配网络控制信号214。
可编程阻抗匹配网络204的更多实施例的细节将结合图13到15给出。
图7是根据本发明的可编程天线实施例的示意框图。特别的，给出的可 编程天线元件200包含可以调整以响应天线控制信号212的可调阻抗290。 可调阻抗290是复数阻抗，它具有可调电抗部分和可选的可调电阻部分。可 调阻抗可以包括至少一个可调电抗元件例如可调电感、可调电容、可调储能 电路、如不平衡变压器的可调变压器、或者其它可调阻抗网络或网络元件。 可调阻抗网络290的其它几个实施例将结合图8到12和图15给出。
图8是根据本发明的可调阻抗实施例的示意框图。给出的可调阻抗220 包括多个固定的网络元件Z1，Z2，Z3，…Zn，例如电阻，或电抗网络元件， 例如电容、和/或电感。交换网络230选择性地把多个固定网络元件连接起来 以响应一个或者多个控制信号252，例如天线控制信号212。在操作上，该交 换网络230选择多个固定电抗网络元件中的至少一个，并放弃选择该多个固 定电抗网络元件的剩余的部分，以响应控制信号252。特别的，交换网络230 把多个抽头(tap)中的一个连接到终端B。用这种方式，基于所选择的抽头， 终端A和终端B之间的阻抗可调整成包括Z1，Z1+Z2，Z1+Z2+Z3等阻抗 值。选择该固定网络元件Z1，Z2，Z3，…Zn为多个电感，那么可以使得该可 调阻抗220实现范围为(Z1到Z1+Z2+Z3+…Zn)的可调电感。类似地，选择 该固定网络元件Z1，Z2，Z3，…Zn为多个电容，那么可以使得该可调阻抗220 实现可调电容等。
图9是根据本发明的可调阻抗实施例的示意框图。给出的可调阻抗221 包括多个固定的网络元件Z1，Z2，Z3，…Zn组A和多个固定的网络元件Za， Zb，Zc，…Zm组B，例如电阻，或电抗网络元件，如电容，和/或电感。交换 网络231有选择地把多个固定网络元件连接起来，以响应一个或者多个控制 信号252，例如天线控制信号212，以形成两个可调阻抗网络的并联组合。在 操作上，该交换网络231选择多个固定电抗网络元件中的至少一个，并放弃 选择该多个固定电抗网络元件的剩余部分，以响应控制信号252。特别的， 交换网络231把组A中的多个抽头中的一个和组B中的多个抽头中的一个都 连接到终端B。用这种方式，基于所选择的抽头，终端A和终端B之间的阻 抗可以调整并能够形成并联电路，例如并联储能电路，它具有总的阻抗等于 阻抗为ZA＝Z1，Z1+Z2或者Z1+Z2+Z3等的组A的阻抗与阻抗为ZB＝Za， Za+Zb或者Za+Zb+Zc等的组B的阻抗的并联组合。
图10是根据本发明的可调阻抗实施例的示意框图。给出的可调阻抗222 包括多个固定的网络元件Z1，Z2，Z3，…Zn组A和多个固定的网络元件Za， Zb，Zc，…Zm组B例如电阻，或电抗网络元件，如电容，和/或电感。交换 网络232有选择地把多个固定网络元件连接起来以响应一个或者多个控制信 号252，例如天线控制信号212，以形成两个可调阻抗网络的串联组合。在操 作上，该交换网络232选择多个固定电抗网络元件中的至少一个，并放弃选 择该多个固定电抗网络元件的剩余部分，以响应控制信号252。特别的，交 换网络232把组A中的多个抽头中的一个和组B中的多个抽头中的一个都连 接到终端B。用这种方式，基于所选择的抽头，终端A和终端B之间的阻抗 可以调整并能够形成串联电路，例如具有总的阻抗等于阻抗为ZA＝Z1，Z1+ Z2或者Z1+Z2+Z3等的组A的阻抗与阻抗为ZB＝Za，Za+Zb或者Za+Zb +Zc等的组B的阻抗的串联组合的串联储能电路。
图11是根据本发明的可调阻抗实施例的示意框图。给出的可调阻抗223 包括多个固定的网络元件Z1，Z2，Z3，…Zn，例如电阻，或电抗网络元件， 如电容，和/或电感。交换网络233有选择地把多个固定网络元件连接起来， 以响应一个或者多个控制信号252，例如天线控制信号212。在操作上，该交 换网络233选择多个固定电抗网络元件中的至少一个，并放弃选择该多个固 定电抗网络元件的剩余的部分，以响应控制信号252。特别的，交换网络233 把所选择元件的上分支(top leg)的多个抽头中的一个连接到终端A，将所 选择元件的对应下分支连接到终端B。用这种方式，抽头终端A和终端B之 间的阻抗可调整成包括成所选择固定阻抗的并联总阻抗。选择该固定网络元 件Z1，Z2，Z3，…Zn为多个电感，那么可以使得该可调阻抗220实现并联阻 抗值为(Z1，Z2，Z3，…Zn)到MAX(Z1，Z2，Z3，…Zn)范围的可调电感。类 似地，该固定网络元件Z1，Z2，Z3，…Zn也可选择为多个电容。
图12是根据本发明的可调阻抗实施例的示意框图。给出的可调阻抗224 包括多个固定的网络元件Z1，Z2，Z3，…Zn组A和多个固定的网络元件Za， Zb，Zc，…Zm组B例如电阻，或电抗网络元件，如电容，和/或电感。交换 网络234有选择地把多个固定网络元件连接起来以响应一个或者多个控制信 号252，例如天线控制信号212，以形成两个可调阻抗网络的串联组合。在操 作上，该交换网络234选择多个固定电抗网络元件中的至少一个，并放弃选 择该多个固定电抗网络元件的剩余部分，以响应控制信号252。特别的，交 换网络234把组A中选中的多个并联阻抗与组B中选中的多个并联阻抗串联 起来。用这种方式，基于所选择的抽头，终端A和终端B之间的阻抗可以调 整并能够形成串联电路，例如串联储能电路，它具有总的阻抗等于组A的阻 抗ZA与组B的阻抗ZB的串联组合。
图13是根据本发明的可编程阻抗匹配网络实施例的示意框图。给出了可 编程阻抗匹配网络240，包括多个可调阻抗290，响应匹配控制信号214。特 别的，每一个可调阻抗290可以用在图8-12中讨论的用来实现可编程天线 元件200相关的阻抗中的所讨论的任何一种实现，而控制信号252是由匹配 网络控制信号214所提供的而不是由天线控制信号212所提供的。在给出的 配置中，可以用三个可调阻抗实现t网络配置，然而可以用开路或者短路替 代一个或者多个可调阻抗以产生其它配置，这些配置包括L型匹配网络。另 外，固定阻抗可以替代一个或者多个可调阻抗290，例如电阻或者固定电抗 网络元件。
图14是根据本发明的可编程阻抗匹配网络实施例的示意框图。给出了可 编程阻抗匹配网络242，包括多个可调阻抗290，响应匹配控制信号214。特 别的，每一个可调阻抗290可以用在图8-12中讨论的用来实现可编程天线 元件200相关的阻抗中的所讨论的任何一种实现，而控制信号252是由匹配 网络控制信号214所提供的而不是由天线控制信号212所提供的。在给出的 配置中，可以用三个可调阻抗实现一个pi网络配置，然而可以用开路或者短 路替代一个或者多个可调阻抗以产生其它配置。另外，固定阻抗(例如电阻) 或者固定电抗网络元件可以替代一个或者多个可调阻抗290。
图15是根据本发明的可调变压器实施例的示意框图。给出的可调变压 器可以用来实现可编程天线元件200，而控制信号252由天线控制信号212 提供。选择性地，可调变压器250可以用来实现该可编程阻抗匹配网络204 的所有或者一部分，而控制信号252由匹配网络控制信号214提供。特别的， 多抽头电感254和256是电磁耦合的。交换网络235控制终端A和B的抽头 选择(也可选地连接到地)以形成变压器，例如不平衡变压器或者其它具有控 制阻抗匹配特性和可选具备控制桥接的电压/电流/阻抗变压设备。
图16是根据本发明的RF收发器的示意框图，利用它可以实现RF收发 器75和/或77。给出的RF收发器125’包含用通用数字作为参考标号的可编 程天线125的多个通用部分。特别的，这里公开的RF发射和接收系统工作 在跳频方式。跳频模块产生频率选择信号169，它可以指示选定的载波频率 序列。RF发射器129在选定的载波序列上产生输出RF信号170。可编程天 线173，例如可编程天线225或者225’可以基于该频率选择信号169调谐到 所选定的载波频率序列的每一个频率，以发射RF信号。可编程天线171，例 如可编程天线225或者225’可以基于该频率选择信号169调谐到所选定的 载波频率序列的每一个频率，并可以接收所选定载波频率序列的输入RF信 号152。RF接收器127解调该RF信号152以产生输入数据160。
图17是根据本发明的RF发射系统的示意框图。这里公开的RF发射系 统260包含用通用数字作为参考标号的RF发射器129的多个通用部分。特 别的，RF发射系统260包含多个RF发射器或者多个RF发射器前端150， 该前端在选定的载波频率上可以产生多个RF信号294-296，以响应频率选择 信号169。多个可编程天线173，例如可编程天线225或者225’都可以调谐 到所选定的频率，以响应频率选择信号，以发射多个RF信号294-296相应 的一个。
在本发明的实施例中，作为多输入多输出(MIMO)收发系统而实现的多个 RF发射器前端150可以广播多个信号，而这些信号可以在接收器端重新组 合。在一个操作模式下，天线173可以是具有物理分集而空间分开的。在本 发明的实施例中，多个RF发射器前端作为一种极化分集收发系统的一部分 而实现，可以通过配置了多个不同的极化方式的天线173在下不同的极化方 式下广播多个信号。
图18是根据本发明的RF接收系统的示意框图。这里公开的接收系统260 包含用通用数字作为参考标号的RF接收器127的多个通用部分。特别的， 多个可编程天线171的每一个都可以调谐到选定的载波频率，以响应频率选 择信号169。该多个可编程天线接收具有选定载波频率的RF信号297-299。 多个RF接收器包括RF前端140和下变频模块142，可以解调该RF信号 297-299成已解调信号287-289。重新组合模块262产生重新组合数据信号， 例如来自于已解调的信号287-289的输入数据160。
在本发明的实施例中，作为多输入多输出(MIMO)收发系统而实现的多个 RF发射器前端140可以广播多个信号，而这些信号可以在接收器端重新组 合。在一个操作模式下，天线171可以是具有物理分集而空间分开的。在本 发明的实施例中，多个RF发射器前端140可以作为极化分集收发系统的一 部分而实现，通过配置了多个不同的极化方式的天线171在下不同的极化方 式下广播多个信号。
重新组合模块262可以包括处理模块，它可以执行多种步骤以实现这里 描述的功能和特性。这样的处理模块可以用共享的处理设备、单独的处理设 备、或多个处理设备来实现，它还可以包括存储器。这样的处理设备可以是 微处理器，微控制器，数字信号处理器，微型计算机，中央处理器单元，现 场可编程门阵列，可编程逻辑器件，状态机，逻辑电路，模拟电路，数字电 路，和/或任何基于操作指令处理(模拟和/或数字)信号的器件。存储器可以是 一个存储器器件或者多个存储器器件。这样的存储器可以是只读存储器，随 机读写存储器，易失存储器，非易失存储器，静态存储器，动态存储器，闪 存，和/或任何可以存储数字信息的器件。应该注意当处理模块通过状态机、 模拟电路、数字电路、和/或逻辑电路实现一个或者多个自身功能时，存储了 相应的操作指令的存储器是嵌入在包括状态机、模拟电路、数字电路、和/ 或逻辑电路的电路里面。
图19是根据本发明的相控阵列天线系统282系统的示意框图。特别的， 相控阵列天线282包含多个可编程天线173，例如可编程天线225或者225’， 它们是由来自于发射器284(如RF发射器129)的RF信号283驱动。发射 器284进一步包括频率控制模块175。可编程天线173的每一个可以调谐到 选定载波频率以响应频率选择信号169。另外，多个可编程天线的每一个有 被调整以响应振幅和相位调整信号216的天线电流。
在本发明的实施例中，多个可编程天线组合以产生受控波束形状，例如 在选定方向产生主瓣波束或者在选定的方向产生零点(null)波束。这里使用的 零点波束项指的是在选定方向上天线辐射衰减的非常快，如按照一阶振幅或 者更高阶衰减，以衰减与另外一个基站集的干扰，或者在主瓣波束方向产生 更大的辐射输出。对于每一根天线的振幅和相位调整可以按多种方法计算以 获得所期望的波束形状，例如在Stuckman&Hill著，Method of Null Steering in Phased Array Atenna Systems，Electronics Letters，第26卷，第15册，1999年7 月19日，第1216-1218页中给出的方法。
图20是根据本发明的相控阵列天线系统296的示意框图。特别的，相控 阵列天线296包括多个可编程天线173，例如可编程天线225或者225’，这 些天线组合以产生多个RF信号292到接收器294，例如RF接收器127。接 收器294进一步包括频率控制模块175。多个可编程天线173的每一个可以 调谐到一个选定载波频率以响应频率选择信号169。另外，多个可编程天线 的每一个有被调整以响应振幅和相位调整信号216的天线电流。
在本方面的实施例中，多个可编程天线联合以产生受控波束形状，例如 在选定方向产生主瓣波束或者在选定的方向产生零点波束。如上结合图18 所讨论的，对于每一根天线的振幅和相位调整可以按多种方法计算以获得所 期望的波束。
图21是根据本发明实施例的方法的流程图。特别的，给出了与图1-20 给出的一个或者多个特性或功能一起使用的方法。在步骤400，接收频率选 择信号。在步骤402，基于该频率选择信号可产生天线控制信号，以调谐可 编程天线元件到选定的频率。在步骤404，基于该频率选择信号，产生至少 一个匹配网络控制信号，以给包含可编程天线元件的可编程天线提供非常恒 定的负载阻抗。
在本发明的实施例中，进一步产生至少一个匹配网络控制信号以响应该 可编程天线的天线电流的选定的振幅和选定的相位。可以至少产生一个匹配 网络控制信号以调谐可调不平衡变压器，以调谐至少一个可调整电抗网络元 件，以控制用来选择连接多个固定电抗网络元件的交换网络，以选择该多个 固定电抗网络元件中的至少一个和放弃选择该多个固定电抗网络元件的剩余 部分和/或调谐多个可调电抗网络元件。
图22是根据本发明实施例的方法的流程图。特别的，给出了与图1-21 给出的一个或者多个特性或功能一起使用的方法。在步骤410，产生所选定 载波频率的跳频序列。在步骤412，产生天线控制信号以调谐可编程天线元 件到跳频序列的每一个载波频率。
图23是根据本发明实施例的方法的流程图。特别的，给出了与图1-21 给出的一个或者多个特性或功能一起使用的方法，包括用通用数字作为参考 标号的图22中的多个通用部分。另外，该方法包括用于基于每一个载波频率、 产生至少一个匹配网络控制信号的步骤414，它可以控制可编程阻抗匹配网 络，为包含可编程天线元件的可编程天线提供恒定的负载阻抗。
在本发明的实施例中，进一步产生至少一个匹配网络控制信号以响应该 可编程天线的天线电流的选定振幅和选定相位。进一步产生至少一个匹配网 络控制信号以响应该可编程天线的天线电流的选定振幅和选定相位。可以产 生至少一个匹配网络控制信号，以调谐可调非平衡变压器，以调谐至少一个 可调整电抗网络元件，以控制用来选择连接多个固定电抗网络元件的交换网 络，以选择该多个固定电抗网络元件中的至少一个和放弃选择该多个固定电 抗网络元件的剩余的部分，和/或调谐多个可调电抗网络元件。
图24是根据本发明实施例的方法的流程图。特别的，给出了与图1-23 给出的一个或者多个特性或功能一起使用的方法。在步骤420，产生频率选 择信号。在步骤422，产生多个天线控制信号，以调谐多个可编程天线元件 到选定的载波频率以响应该频率选择信号。
图25是根据本发明实施例的方法的流程图。特别的，给出了与图1-23 给出的一个或者多个特性或功能一起使用的方法，包括用通用数字作为参考 标号的图24中的多个通用部分。另外，该方法包括用于基于频率选择信号、 产生至少一个匹配网络控制信号的步骤424，以控制可编程阻抗匹配网络， 为包含一个可编程天线元件的可编程天线提供恒定的负载阻抗。
在本发明的实施例中，进一步产生至少一个匹配网络控制信号，以响应 该可编程天线的天线电流的选定振幅和选定相位。
图26是根据本发明实施例的方法的流程图。特别的，给出了与图1-25 给出的一个或者多个特性或功能一起使用的方法。在步骤500，根据第一有 线通信协议，提供到广域网的双向宽带接入。在步骤502，可以在短程射频 链路上提供与远程设备之间的双向通信。在步骤506，在电缆调制解调器中 执行安全接入应用，该安全接入应用通过短程射频链路从远程设备读取识别 用户的识别数据。
在本发明的实施例中，安全接入应用程序可以识别以下之一的用户：由 用户通过广域网发起的交易，视频点播服务请求，用户接入到广域网，用户 接入到特定广域网站点，以及接入到用户设置。该远程设备可以是RF标记， 而与该远程设备的双向通信可以由集成在电缆调制解调器中的RF阅读器实 现。该短程射频链路可以遵循蓝牙协议，而该远程设备可以是具有蓝牙功能 的设备。该短程射频链路可以遵循局域网协议，例如802.11，UWB或者其它 网络协议，而该远程设备可以是个多频带电话，它可以通过射频链路和替代 无线电话网络选择性地通信。
图27是根据本发明实施例的方法的流程图。特别的，给出的方法包括用 通用数字作为参考标号的图26中的多个通用部分。另外，该方法包括步骤 504，它可以用来动态调谐可编程天线到选定载波频率，以在射频链路上发送 和接收RF信号，其中与该远程设备的双向通信是在该选定的载波频率的短 程射频链路上实现的。
图28是根据本发明实施例的方法的流程图。特别的，给出了与图1-25 给出的一个或者多个特性或功能结合使用的方法。在步骤510，第一远程设 备通过电缆调制解调器和第一远程设备之间的第一短程射频链路双向宽带接 入到广域网络。在步骤512，第二远程设备通过电缆调制解调器和第二远程 设备之间的第二短程射频链路双向宽带接入到广域网络。在步骤516，在电 缆调制解调器中执行安全接入应用程序，该安全接入应用程序通过短程射频 链路从第二远程设备读取识别用户的识别数据。
在本发明的实施例中，安全接入应用程序可以鉴别以下之一的用户：由 用户通过广域网发起的交易，视频点播服务请求，用户接入到广域网，用户 接入到特定广域网站点，以及接入到用户设置。该第二远程设备可以是RF 标记，而与该远程设备的双向通信可以由集成在电缆调制解调器中的RF阅 读器实现。在替代的实施例中，该第二短程射频链路可以遵循蓝牙协议，而 该第二远程设备可以是具有蓝牙功能的设备。而且，该第二短程射频链路可 以遵循无线局域网协议，而该第二远程设备可以是多频带电话，它可以通过 短程射频链路和替代无线电话网络选择性地通信。
图29是根据本发明实施例的方法的流程图。特别的，给出的方法包括用 通用数字作为参考标号的图28中的多个通用部分。另外，该方法包括步骤 514，它可以用来动态调谐可编程天线到第一选定载波频率，以通过第一短程 射频链路发送和接收RF信号，其中与该第一远程设备的双向通信是通过该 选定载波频率的第一短程射频链路实现的。
图30是根据本发明实施例的方法的流程图。特别的，给出了与图1-25 给出的一个或者多个特性或功能一起使用的方法。在步骤520，根据第一有 线通信协议提供到广域网的双向宽带接入。在步骤522，在射频链路上提供 与无线电话之间的双向通信。在步骤526，在电缆调制解调器中执行VoIP应 用程序，以通过电缆网络为无线电话提供VoIP服务。
在本发明的实施例中，无线电话可以是在射频链路上专用通信的VoIP电 话群。可选的，该无线射频链路可以遵循局域网协议，并且该无线电话可以 是多频带电话，它可以通过射频链路和替代性的无线电话网络选择性地通信。 而且该它还可以通过电缆调制解调器和射频链路选择性地接入到广域网的数 据服务。
图31是根据本发明实施例的方法的流程图。特别的，给出的方法包括用 通用数字作为参考标号的图30中的多个通用部分。另外，该方法包括步骤 524，它可以用来动态调谐可编程天线到选定的载波频率，以在射频链路上发 送和接收RF信号。
虽然本发明的多个不同的方面是在电缆调制解调器中以它们操作的方式 而被描述的，本发明的多个不同的功能和特性可以在机顶盒、数字视频录像 机、数字用户线调制解调器、路由器、无线LAN中继器、电视、视频监控 仪、电话、家庭网关、计算机或者其它家用多媒体设备中类似地实施。
正如这里用到的，术语“基本上”或“大约”对相应的术语和/或术语之 间的关系提供了一种业内可接受的公差。这种业内可接受的公差从小于1％到 50％，并对应于，但不限于，组件值、集成电路处理波动、温度波动、上升和 下降时间和/或热噪声。术语之间的这些关系从几个百分点的区别到极大的区 别。正如这里可能用到的，术语“可操作地连接”包括术语之间的直接连接 和间接连接(术语包括但不限于，组件、元件、电路和/或模块)，其中对于 间接连接，中间插入术语并不改变信号的信息，但可以调整其电流电平、电 压电平和/或功率电平。正如在此进一步使用的，推断连接(亦即，一个元件 根据推论连接到另一个元件)包括两个元件之间用相同于“连接”的方法直 接和间接连接。正如在此进一步使用的，术语“可用于”指包括一个或多个 功率连接、输入、输出等，以执行一个或多个对应的功能，还包括推断地连 接到一个或多个其它术语。正如在此进一步使用的，术语“与。。。相关” 包括直接或间接连接分离的术语和/或一个术语嵌入另一个术语。正如在此进 一步使用的，术语“比较结果有利”，指两个或多个元件、项目、信号等之 间的比较提供一个想要的关系。例如，当想要的关系是信号1具有大于信号 2的振幅时，当信号1的振幅大于信号2的振幅或信号2的振幅小于信号1 振幅时，可以得到有利的比较结果。
虽然以上所讨论的晶体管可以是场效应管(FETs)，作为本技术领域的工 作人员应该明白，晶体管可以使用任何晶体管结构，这包括，但不局限于， 二极管，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，N型三极管，P型三极管， 增强模式，损耗模式，零电压门限(VT)晶体管。
以上还借助于说明特定功能的执行及其关系的方法步骤对本发明进行 了描述。为了描述的方便，这些功能组成模块和方法步骤的界限在此处被专 门定义。只要这些特定的功能和关系被适当地实现，选择性的界限和顺序也 可被适当执行。任何这样的选择性界限和顺序都落入本发明的范围和精神内。
以上还借助于说明某些重要功能的功能模块对本发明进行了描述。为了 描述的方便，这些功能组成模块的界限在此处被专门定义。只要这些重要的 功能被适当地实现时，也可定义选择性的界限。类似地，流程图模块也在此 处被专门定义来说明某些重要的功能，为广泛应用，流程图模块的界限和顺 序可以被另外定义，只要仍能实现这些重要功能。上述功能模块、流程图功 能模块的界限及顺序的变化仍应被视为在权利要求保护范围内。本领域技术 人员也知悉此处所述的功能模块，和其它的说明性模块、模组和组件，可以 如示例或由分立元件、特殊功能的集成电路、带有适当软件的处理器及类似 的装置组合而成。