JP4637093B2 - 無線デジタルビデオ表示の方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、無線デジタル表示システムに関する。

ビデオプロジェクタを用いて、室内で、マルチメディアプログラムを表示又は再生することが望まれる場合がある。通常、プレゼンタ（presenter）のラップトップコンピュータ又はマルチメディアの他のソースがビデオプロジェクタに接続され、マルチメディアデータがプロジェクタに供給され、これに基づく映像が部屋のスクリーン上に表示される。

なお、テーブル空間を確保し、人々の移動性を高め、室内での視野を広げるために、プロジェクタは、スクリーンに映像を投影するような向きで、邪魔にならないように天井に取り付けることが望ましい。ここで、本発明では、電力供給ケーブルは、殆どの天井に存在しているが、データ伝送線は、天井には配設されていない場合が多いことに注目した。したがって、ラップトップ又は他のソースから、天井に取り付けられたプロジェクタには、マルチメディアデータを無線通信することが望ましい。

ここで、本発明者らは、如何なる無線伝送システムもこの用途に最適ではないことを見出した。具体的には、無線リンクが、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１（ｂ）である場合、例えば、圧縮されていない高精細度（high definition：ＨＤ）ビデオ等、圧縮された又は圧縮されていないマルチメディアデータを搬送するには不十分な帯域幅しかない場合、圧縮されたマルチメディア標準精細度（standard definition：ＳＤ）ビデオを送信する必要があり、プロジェクタ側で比較的高価な伸張モジュールが必要になる。ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）等の幾つかのリンクは、圧縮されたＨＤビデオデータを搬送するには十分な帯域幅を有するが、この帯域幅は、圧縮されていないＳＤビデオデータ又はＨＤビデオデータを搬送するには不十分である。

またＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）の場合、リンクは、（リンクの起点である部屋を超えて）広い範囲に広がり、データを送信するラップトップの近傍の範囲を超えてデータが検出されるため、著作権保護の問題も生じる。これらの問題から、非常に狭い通信範囲で、好ましくは、指向性を有し、特に、圧縮されていないマルチメディアデータ、特に、ＨＤビデオとして知られ、広く普及しているマルチメディアデータの短距離無線通信に適合する広帯域無線リンクの実現が望まれる。

本発明に係る伝送システムは、例えば、ラップトップコンピュータ等のマルチメディアデータのソースと、例えば、プロジェクタ等のマルチメディアデータの表示器（displayer）とを備える。表示器は、ソースが配置された部屋の天井に取り付けることでき、ソースは、第１のリンク上の表示器に、マルチメディアデータを、圧縮されていない形式で、約６０ＧＨｚの周波数により、無線で送信する。第１のリンクは、好ましくは、少なくとも毎秒２ギガビット（２．０Ｇｂｐｓ）のデータレートと、約２．５ＧＨｚの帯域幅を有する。

必要であれば、第１のリンクを全二重リンクとし、暗号鍵、表示器制御信号及び能力信号の少なくとも１つが、第１のリンク上のマルチメディアデータに多重化される。これに代えて、表示器及びソースは、第１のリンクのデータレートより低いデータレートを有する第２のリンクを介して、これらの非マルチメディア信号を通信してもよい。制御信号は、ソースの送信パワーレベル制御及び／又はソースアンテナビーム制御に有用である。

他の側面として、本発明に係るマルチメディアデータを伝送するデータ伝送方法では、マルチメディア送信機及びマルチメディア受信機を部屋内に配置し、これらの送信機と受信機との間で無線リンクを確立する。このデータ伝送方法は、第１のリンクを介して、送信機から受信機に、部屋の外では、実質的に信号を受信できないような十分高い周波数によりマルチメディア信号を無線で送信するステップを有する。

更に他の側面として、本発明に係るコンピュータ装置は、マルチメディアデータを保存する保存手段を備える。更に、このコンピュータ装置は、受信機がコンピュータ装置と同じ部屋にない場合、マルチメディアデータを実質的に受信することができないように、受信機に、圧縮されていない形式のマルチメディアデータを、約６０ＧＨｚの周波数により、無線で送信する送信手段を備える。更に他の側面として、本発明に係るマルチメディアプレイヤは、マルチメディアデータを保存する保存手段と、マルチメディアデータを、約６０ＧＨｚの周波数により、及び少なくとも毎秒２ギガビット（２．０Ｇｂｐｓ）のデータレートで送信機から無線で受信する受信手段とを備える。これらの特徴の組合せにより、送信機が、マルチメディアプレイヤと同じ部屋になければ、マルチメディアプレイヤが、実質的に、マルチメディアデータを受信することができないようにすることができる。

更に他の側面として、本発明に係るシステムは、マルチメディアデータのソースと、マルチメディアデータを表示するディスプレイとを備える。ソースは、第１のリンクを介して、ディスプレイに、マルチメディアデータを、圧縮されていない形式で、約６０ＧＨｚの周波数により無線で送信する。

本発明の詳細、その構造及び動作は、添付の図面を参照して説明され、添付の図面では、同様の部分に同様の符号を付している。

図１は、マルチメディアデータ、特にＨＤビデオデータのソース１２を含むシステム１０を示している。ソース１２は、例えば、ラップトップコンピュータであってもよく、又は例えば、ユーザが部屋１６内のテーブル１４に置き、スクリーン又は壁１８にマルチメディア情報を表示することができる他のマルチメディアコンピュータ又はサーバであってもよい。ここでは、単一のソース１２だけを示しているが、２つ以上のソース１２が後述するプレイヤ又はプロジェクタを共有して使用してもよい。ソース１２と同じ部屋内で、例えば、ラップトップコンピュータに加えて、カムコーダ、ＤＶＤプレイヤ、又は他のマルチメディアソースを後述するプレイヤ又はプロジェクタに無線接続してもよい。

図１に示す構成では、ビデオプロジェクタ等のマルチメディアプレイヤ２０は、無線リンク２２を介してマルチメディアデータを受信し、矢印２４によって示すように、スクリーン１８にマルチメディア情報を表示する。図１では、マルチメディアプレイヤ２０は、スクリーン１８の前方に配置されているが、マルチメディアプレイヤ２０をスクリーン１８の後方に配置し、スクリーン１８を介してマルチメディア画像を投射するようにしてもよい。

この好適な実施形態では、マルチメディアプレイヤ２０は、プレイヤの種類に応じて、スクリーン１８の前方又は後方おいて、例えば、１個以上の取付金具又は支柱２８によって、部屋１６の天井２６に取り付けられる。本発明に基づく無線リンクでは、天井２６には、電力線以外の配線は必要はなく、マルチメディアプレイヤ２０は、ＭＰＥＧ又は他の規格のビデオ伸張モジュールを有している必要はない。

これに代えて、マルチメディアプレイヤ２０は、マルチメディアデータを表示するために、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）又は薄膜トランジスタディスプレイ（ＴＦＴ）を備えていてもよい。マルチメディアデータのソースは、衛星、ケーブル、地上波放送、インターネットストリーミング又は他のソースから受信した圧縮されたマルチメディアコンテンツを復号することができるセットトップボックスのような機器であってもよい。本発明に基づくデータ通信では、デジタルビジュアルインタフェース（digital visual interface：ＤＶＩ）プロトコルを用いることができる。

本発明に基づく原理において、無線リンク２２は、部屋の外では、リンクの信号を実質的に受信することができないように十分高い周波数の信号を搬送する第１のリンクである。また、好ましくはないが、あるデータは、圧縮して伝送するが、第１のリンク２２を介して、コンテンツの不正取得（bootlegging）が本質的に不可能になるように、マルチメディアデータを圧縮しない形式で伝送して、データを毎秒当たり十分に大量となるように伝送するようにしてもよい。また、必要であれば、圧縮された形式でデータを送信してもよい。後に詳細に説明するように、第１のリンク２２は、例えば、約６０ギガヘルツ（６０ＧＨｚ）の固定の（変化しない、単一の）周波数で動作し、好ましくは、５９ＧＨｚ〜６４ＧＨｚの範囲で動作し、第１のリンク２２のデータレートは、好ましくは、少なくとも毎秒２ギガビット（２．０Ｇｂｐｓ）に固定されている。ＤＱＰＳＫを用いる場合、データレートは、２．２Ｇｂｐｓであってもよく、リンクは、約２．５Ｇｂｐｓのデータレートを有することができるリンクは、２．５ギガヘルツ（２．５ＧＨｚ）の固定された帯域幅を有することができる。無線伝送に適するエラー訂正（例えば、リード−ソロモン符号化）及び適切な再多重化（ＱＰＳＫ変調の場合、２４のビデオライン及び適切な制御信号を２つに再多重化する。）は、好ましくは、当分野で周知の無線伝送技術に基づいて実現される。

システム１０の詳細を図２に示す。好適なマルチメディアソース１２は、プロセッサ３０を備え、プロセッサ３０は、ハードディスクドライブ、ＣＤ又はＤＶＤ等のデータ蓄積装置３２にアクセスし、当分野で周知の技術に基づく符号化を行う順方向チャンネルエンコーダ３４にマルチメディアデータを供給する。符号化されたデータは、６０ＧＨｚ順方向チャンネル変調器３６によって約６０ＧＨｚで変調され、６０ＧＨｚアンテナとして適切に構成される第１のソースアンテナ４０、第１のリンク２２を介して６０ＧＨｚで伝送するためにアップコンバータ３８によってアップコンバートされる。上述したワイドチャンネル及び例えば、ＤＱＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＢＰＳＫ又は８ＰＳＫ等のより簡単な変調スキームを用いることにより、高いデータレートとともに、より簡単なシステムを実現できる。例えば、ＤＱＰＳＫを用いれば、シンボルレートの２倍のデータレートを達成できる。８ＰＳＫの場合、３．３Ｇｂｐｓのデータレートを達成できる。必要ならば、当分野に周知のＨＤ技術に基づき、マルチメディアコンテンツに対して、例えば、高精細度コピー保護（high definition copy protection：ＨＤＣＰ）等のコピー保護方式を適用してもよい。

マルチメディア信号は、マルチメディアプレイヤ２０上の（６０ＧＨｚで動作するよう構成されている）第１のプレイヤアンテナ４２によって受信される。マルチメディア信号は、順方向チャンネルダウンコンバータ４４において、当分野で周知の技術に基づいてダウンコンバートされ、順方向チャンネル６０ＧＨｚ復調器４６において、６０ＧＨｚから復調され、順方向チャンネルデコーダ４８において、復号される。順方向チャンネルデコーダ４８では、更に、エラー訂正処理及び多重化処理を行ってもよい。復号されたマルチメディア信号は、マルチメディアプレイヤ２０のプロセッサ５２のデータ蓄積装置５０に保存してもよい。なお、当業者に理解されるように、ソース１２のコンポーネント３４〜３８は、少なくとも無線送信機の一部を構成し、マルチメディアプレイヤ２０のコンポーネント４４〜４８は、少なくとも無線受信機の一部を構成する。

第１のリンク２２は、マルチメディアデータ自体を搬送することに加えて、制御情報及びマルチメディアデータ内に多重化された暗号鍵を搬送することができ、これにより順方向チャンネルデコーダ４８は、ストリームを復号することができ、また、ソース１２において、マルチメディアプレイヤ２０のオーディオ及びビデオ表示機能（トリック再生機能を含む）を制御できる。必要ならば、第１のリンク２２は、全二重リンクであってもよく、これによりマルチメディアプレイヤ２０は、ソース１２に情報を返すことができる。例えば、マルチメディアプレイヤ２０は、自らの能力に関する情報と、必要であれば、自らの暗号鍵をソース１２に供給することができる。或いは、マルチメディアプレイヤ２０は、受信条件を通信してもよく、これにより、受信感度を最高にしながら、消費電力を最小化するように、ソース１２の送信パワー又は第１のソースアンテナ４０の指向性を調整することができる。この場合、ソース１２のプロセッサ３０によって、自動利得制御及び自動アンテナビーム制御調節が行われる。

これに代えて、例えば、ブルートゥース、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１５、赤外線、ＰＬＣ、ＨＰＮＡ、又は、他の適切な双方向リンクを始めとする第２の、比較的低速のリンク５４（以下、第２のリンクと呼ぶ。）を設け、上述した制御情報、暗号鍵及び能力信号（すなわち、非マルチメディアデータ）を通信してもよい。第２のリンクを用いる場合、ソース１２は、第２のソースアンテナ５８を介して上述したマルチメディア信号を送受信し、制御信号モジュール６０において制御信号を保存／処理する制御信号送受信機５６を備える。制御信号モジュール６０は、図２に示すように、ソース１２のプロセッサ３０によってアクセスされる、ソフトウェアにより実行されたモジュールであってもよい。同様に、第２のリンクを用いる場合、マルチメディアプレイヤ２０は、第２のプレイヤアンテナ６４を介して上述したマルチメディア信号を送受信し、制御信号モジュール６６において、制御信号を保存／処理する制御信号送受信機６２を備える。制御信号モジュール６６は、図２に示すように、マルチメディアプレイヤ２０のプロセッサ５２によってアクセスされる、ソフトウェアにより実行されたモジュールであってもよい。制御信号、暗号鍵及び能力信号の使用は、当分野で周知の技術に基づく。この６０ＧＨｚ、２．０Ｇｂｐｓのシステムは、他の用途、例えば、２つの規格適合機器（compliant device）間における音楽ファイル、映画又は他のデータの伝送にも用いることができる。

上述した高周波数、高データレートシステムにより、上述したコンポーネントを比較的小さくすることができ、製造コストを削減できる。また、６０ＧＨｚのシステムにより、より低い周波数を用いるシステムに比べて、より良好なアンテナビーム制御を達成でき、送信パワーを小さくでき、したがって消費電力を小さくでき、更に、傍受行為が成功する可能性を最小化できる。非常に短距離の６０ＧＨｚ信号（壁を透過することができない。）により、空間領域多重化が実現し、ユーザ間の干渉を引き起こすことなく、利用可能な帯域幅が広がる。本発明では、より低い周波数及びより狭い帯域幅を用いるシステムに比べて、伝播の制限及び広帯域信号により、安全性が高まり、コンテンツが保護される。

以下、本発明の利点を更に詳細に述べる。
短波長：
−アンテナが小さいため、例えば、フェーズドアレイアンテナは、小さく形成できるため、アンテナビーム形式を容易に制御できる。
−回路サイズを小さくできる。
−アンテナビーム制御が容易であり、遠方の機器からの干渉は無視できる程度であるので、複数の機器がスペクトルを共有できる。
−回路を小さくすることにより、コストを削減し、コンパクトな設計が可能である。

高周波数：
−広帯域システムを比較的容易に設計できる。例えば、２．５ＧＨｚの帯域幅の場合、中心周波数に対する帯域幅の比率は、２．５ＧＨｚ／６０ＧＨｚ＝４．２％である。２．５ＧＨｚ帯域幅アンテナを５ＧＨｚで設計した場合、比率は、２．５ＧＨｚ／５ＧＨｚ＝５０％となる。４．２％のアンテナ設計は、５０％のアンテナ設計より遙かに容易であることは勿論である。すなわち、中心周波数が高いほど、広帯域システムを容易に設計できる。また、公称６０ＧＨｚの固定周波数により、送信機及び受信機は、単一の一次周波数のみについて構成すればよく、設計が簡素化される。また、固定されたデータレートにより、システム設計も簡素化される。

広帯域幅：
−広い帯域幅が使用可能なため、より簡単な変調方式を用いることができ、及び送信機及び受信機の設計を簡素化することができる。これは、特に、上述した高いデータレートの観点から、重要である。２．５ＧＨｚに固定された広い帯域幅により、用いられる変調方式が簡素化され、及び送信及び受信コンポーネントの設計が簡素化される。

制限された伝播距離：
−他の機器からの干渉を低減でき、簡単な通信プロトコルを用いることができ、及び狭い範囲に多くの機器を存在させることができる。
−制限された伝播距離は、送信パワーが小さくて済むことを意味する。

圧縮されないデータの伝送：
−例えば、ユーザがディスプレイにスーパーインポーズされたチャンネル表を閲覧する場合、スクリーンへの表示が容易である。ＭＰＥＧ圧縮及び伸張を採用した場合、圧縮されないデータを伝送する場合に比べて、応答速度が遅くなる。
−圧縮されたビデオに比べて、圧縮されていないＨＤビデオの画質は著しく高い。

以上、本発明に基づく、無線デジタルビデオ表示のための特定の方法及びシステムについて、詳細に説明したが、ここに説明した具体例は、本発明の好ましい実施の形態及び本発明によって意図される広範な手段を代表するものであり、本発明の範囲は、他の具体例をも包含することは当業者にとって明らかであり、したがって、本発明の範囲は、添付の請求の範囲によってのみ制限される。特許請求の範囲において、単数で記載される構成要素は、明確な記載がない限り「単一のみ」を意味するのではなく、「１以上」を意味する。上述の好ましい実施形態の構成要素の構造上及び機能上の同等物で、当業者にとって知られているもの又は後に知られることになるものについては、ここで参照することにより明示的に援用し、本願の特許請求の範囲に含まれるものとする。また、装置又は方法を本願の特許請求の範囲に含めるために、その装置又は方法が、本発明により解決されるべき個々の課題に一々対応する必要はない。更に、本願における構成要素、構成部品、方法のステップは、いずれも、特許請求の範囲に明示的に記載されているか否かに関わらず公開されるものではない。本願の特許請求の範囲の構成要素は、いずれも、「・・・する手段」という語句を用いて明示的に記載されていない限り、また、方法クレームの場合は構成要素が「動作」ではなく「ステップ」として記載されていない限り、米国特許法第１１２条（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２）第６パラグラフの規定に該当しない。請求の範囲で用いているがここでは定義を示していない用語は、全て、本明細書及びファイル履歴に矛盾しない通常の慣用的な意味で用いられている。

本発明に基づくシステムの構成を示す図である。 詳細なアーキテクチャのブロック図である。

Claims (9)

1. 無線アンテナを有するマルチメディアデータのソース（１２）と、
   該ソース（１２）が配設された部屋（１６）に取り付けられたマルチメディアデータの表示器（２０）とを備え、
   上記ソース（１２）は、第１のリンク（２２）上の上記表示器（２０）に、マルチメディアデータを、圧縮されていない形式で、約６０ＧＨｚの周波数及び少なくとも毎秒２ギガビット（２．０Ｇｂｐｓ）のデータレートにより、無線で送信し、
   前記ソースの送信パワー及び前記ソースの前記無線アンテナの指向性は、無線伝送されるマルチメディアデータが部屋の外で受信されないように構成されていることを特徴とする無線デジタル表示伝送システム（１０）。
2. 上記表示器（２０）は、プロジェクタであることを特徴とする請求項１記載の無線デジタル表示伝送システム（１０）。
3. 上記第１のリンク（２２）は、約２．５ＧＨｚの帯域幅を有することを特徴とする請求項１記載の無線デジタル表示伝送システム（１０）。
4. 上記第１のリンク（２２）は、全二重リンクであることを特徴とする請求項１記載の無線デジタル表示伝送システム（１０）。
5. 暗号鍵、表示器制御信号及び能力信号の少なくとも１つが、上記第１のリンク（２２）上のマルチメディアデータに多重化されることを特徴とする請求項１記載の無線デジタル表示伝送システム（１０）。
6. 上記表示器（２０）及びソース（１２）は、上記第１のリンク（２２）のデータレートより低いデータレートを有する第２のリンク（５４）を介して、暗号鍵、表示器制御信号及び能力信号の少なくとも１つを通信することを特徴とする請求項１記載の無線デジタル表示伝送システム（１０）。
7. 制御信号は、上記ソース（１２）と表示器（２０）との間で送受され、該ソースの送信パワーレベル制御及びソースアンテナビーム制御のうちの少なくとも１つに有用な制御信号であることを特徴とする請求項１記載の無線デジタル表示伝送システム（１０）。
8. 上記マルチメディアデータは、高精細度（ＨＤ）のマルチメディアデータであることを特徴とする請求項１記載の無線デジタル表示伝送システム（１０）。
9. マルチメディアデータを保存する保存手段（１２）と、
   受信機（２０）に、圧縮されていない形式のマルチメディアデータを、約６０ＧＨｚ（６０ＧＨｚ）の周波数及び少なくとも毎秒２ギガビット（２．０Ｇｂｐｓ）のデータレートにより、無線で送信する送信手段（３４、３６、３８）とを備え、
   前記送信手段の送信パワー及び前記送信手段の無線アンテナの指向性は、無線伝送されるマルチメディアデータが部屋の外で受信されないように構成されているコンピュータ装置。

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