專利名稱：使用超寬帶調(diào)頻信號的超寬帶無線發(fā)射機(jī)和接收機(jī)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用UWB(ultra wideband，超寬帶)線性調(diào)頻(FM)信號的超寬帶無線發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，更具體的說，涉及一種能夠最小化脈沖間干擾，同時使用兩個獨立的UWB線性FM信號來增加傳輸速率的UWB無線發(fā)射機(jī)和接收機(jī)及其方法。
背景技術(shù)：
在超寬帶(UWB)中，當(dāng)前設(shè)置的動態(tài)頻率范圍是3.1至10.6GHz。在使用很大的頻率范圍的UWB環(huán)境中，整個頻帶被劃分為一個或有限數(shù)目個可使用的子頻帶。還采用了一種波形包(wave packet)形式的波形，其中，信號只在一個預(yù)定時域內(nèi)存在，并非是在整個時域內(nèi)連續(xù)的波形。
在使用一個信號頻帶的單一頻帶情況下，使用UWB中的全部頻率的脈沖被用做發(fā)射/接收信號。然而，這種信號頻帶方法有一個缺點，就是克服系統(tǒng)間的干擾的能力較弱。
為了克服這種單頻帶方法的缺點，已經(jīng)提出了一種多頻帶方法。根據(jù)這種多頻帶方法，系統(tǒng)在必要時可以使用幾個子頻帶，能夠有效地解決有關(guān)干擾的問題。但是，由于脈沖寬度增加了，在時間軸上的脈沖間的干擾也增加了。
圖1是表示出現(xiàn)在傳統(tǒng)的多頻帶系統(tǒng)的時域中出現(xiàn)的脈沖波形。
參考圖1，有使用不同頻帶的幾個發(fā)射信號，順序排列在時間軸上。頻率范圍可由用戶設(shè)置，但是為了滿足由UWB標(biāo)準(zhǔn)所提出的110Mbs的最小性能，必須使用多于7或8個頻帶。
如果同一頻帶的信號重疊，信號就不能彼此區(qū)分開。因此，當(dāng)信號由于多徑環(huán)境及彼此重疊的原因而發(fā)生了延遲時，就不可能精確地恢復(fù)信號。為了避免這種現(xiàn)象，必須分配足夠的周期用于同一信號的重發(fā)，這樣信號才不會重疊。但是，如果信號間的間隔加大，每單位時間的脈沖數(shù)量就會減少，從而傳輸速率就會降低。
圖2A和2B示出了脈沖通信期間時間軸上的脈沖間干擾。
參考圖2A，信號發(fā)射周期被設(shè)置成足夠長，在延遲的多徑信號和原始信號之間沒有重疊，因此也沒有干擾。圖2B示出了為了增加數(shù)據(jù)傳輸率而縮短脈沖發(fā)射周期的情形。在圖2B中示出，延遲的多徑信號和原始信號重疊。
在單頻帶系統(tǒng)中，脈沖寬度非常短，因此脈沖間干擾問題相對較小。但是，在多頻帶系統(tǒng)中，脈沖寬度增加了，因此由于室內(nèi)環(huán)境或網(wǎng)絡(luò)間的干擾存在很多與干擾有關(guān)的問題。
當(dāng)在多頻帶系統(tǒng)中使用沒有干擾的多個子頻帶而保證一個可接受的數(shù)據(jù)傳輸速率時，系統(tǒng)將變得復(fù)雜，費用也將提高。因此，需要一種通過使用盡可能少的子頻帶但卻不存在有關(guān)干擾問題的多頻帶系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明示例性的一方面是提供一種能夠通過使用兩個獨立的超寬帶(UWB)線性調(diào)頻(FM)信號來增加傳輸效率，并減小脈沖間干擾的UWB無線發(fā)射機(jī)和接收機(jī)及其方法。
為了實現(xiàn)當(dāng)前發(fā)明的上述示例性方面和/或其它特征，提供了一種超寬帶(UWB)無線發(fā)射機(jī)，該發(fā)射機(jī)包括第一脈沖發(fā)生器，用于調(diào)制將被發(fā)射的數(shù)據(jù)，并輸出第一線性調(diào)制信號；第二脈沖發(fā)生器，用于調(diào)制將被發(fā)射的數(shù)據(jù)，并輸出第二線性調(diào)制信號；加法器，用于將第一和第二線性調(diào)制信號相加；脈沖整形器，用于整形從加法器輸出的信號；載波發(fā)生器，用于輸出一個載波；混頻器，用于將從脈沖整形器輸出的信號和載波進(jìn)行混頻；發(fā)射單元，用于發(fā)送從混頻器輸出的信號；以及控制器，用于通過控制第一和第二脈沖發(fā)生器以及載波發(fā)生器的操作，控制將被發(fā)射的信號的調(diào)制。
第一和第二線性調(diào)制信號共享同一頻帶。第一線性調(diào)制信號位于其頻率沿時間軸線性增加的頻帶內(nèi)，第二線性調(diào)制信號位于其頻率沿時間軸線性減小的頻帶內(nèi)。
控制器獨立于發(fā)射將被發(fā)射的信號的頻帶的各個子頻帶執(zhí)行調(diào)制。
控制器從操作第一脈沖發(fā)生器的第一調(diào)制方法、操作第二脈沖發(fā)生器的第二調(diào)制方法及操作第一和第二脈沖發(fā)生器的第三調(diào)制方法中確定其中之一。
控制器根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率從第一、第二和第三調(diào)制方法中確定其中之一，并且根據(jù)所確定的調(diào)制方法執(zhí)行調(diào)制。
如果在網(wǎng)絡(luò)重疊的多微微網(wǎng)絡(luò)(multi-piconet)環(huán)境下需要頻帶下降(banddrop)，控制器選擇第一或者第二線性調(diào)制方法，這樣每個網(wǎng)絡(luò)能夠具有不同的調(diào)制方法。
第一和第二調(diào)制方法互相獨立地執(zhí)行，或者沿時間軸交替地執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明，一個超寬帶(UWB)無線接收機(jī)包括接收單元，用于接收UWB信號；逆載波發(fā)生器，用于產(chǎn)生逆載波；混頻器，用于混頻逆載波以去除接收信號中的載波；第一匹配濾波器，用于濾波去除載波后的信號；第二匹配濾波器，用于濾波去除載波后的信號；開關(guān)，用于輸出載波去除后的信號至第一匹配濾波器和第二匹配濾波器之一或之二；第一檢測器，用于檢測從第一匹配濾波器輸出的信號；第二檢測器，用于檢測從第二匹配濾波器輸出的信號；數(shù)據(jù)處理器，用于處理從第一和第二檢測器輸出的信號；以及控制器，用于通過控制所述載波發(fā)生器、開關(guān)和數(shù)據(jù)處理器來控制接收信號的解調(diào)。
第一和第二匹配濾波器分別響應(yīng)于共享同一頻帶的第一線性調(diào)制信號和第二線性調(diào)制信號，同時響應(yīng)于所有其它類型的線性調(diào)制信號如噪聲。第一線性調(diào)制信號位于頻率線性增加的頻帶內(nèi)，而第二線性調(diào)制信號位于頻率線性減小的頻帶內(nèi)。
控制器獨立于發(fā)射接收信號的頻帶的子頻帶控制解調(diào)。
控制器確定接收信號的波形的調(diào)制方法，以選擇第一和第二匹配濾波器之一或之二來濾波接收信號。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種超寬帶(UWB)無線信號發(fā)射方法，該方法調(diào)制一個將被發(fā)射的UWB數(shù)據(jù)并發(fā)射調(diào)制的UWB信號。該超寬帶無線信號發(fā)射方法包括以下步驟確定發(fā)射方法；根據(jù)確定的發(fā)射方法和通信環(huán)境，選擇一種調(diào)制方法；根據(jù)所選擇的調(diào)制方法，調(diào)制將被發(fā)射的信號；整形調(diào)制后的信號；混頻整形后的信號和載波并發(fā)射該信號。
所述的調(diào)制方法選擇步驟選擇第一和第一線性調(diào)制方法之一或之二。第一線性調(diào)制方法使用第一線性調(diào)制信號，利用預(yù)定頻帶內(nèi)沿時間軸線性增加的頻率。第二線性調(diào)制方法使用第二調(diào)制信號，利用預(yù)定頻帶內(nèi)沿時間軸線性減小的頻率。
對于一個較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，所述的發(fā)射方法確定步驟確定一種交替的調(diào)制，其中第一和第二線性調(diào)制方法以交替的順序被執(zhí)行，或者確定第三線性調(diào)制方法。
當(dāng)多微微網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，各網(wǎng)絡(luò)互相重疊時，相應(yīng)的需要一個頻帶下降，所述的發(fā)射方法選擇步驟確定第一或者第二線性調(diào)制方法，以防止網(wǎng)絡(luò)間的干擾。


通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的非限制性實施例進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特性和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中參考附圖的相同的標(biāo)號指定相同結(jié)構(gòu)的單元，并且在其中圖1是表示傳統(tǒng)的多頻帶系統(tǒng)沿時間軸的脈沖波形的視圖；圖2A和2B是表示脈沖通信期間沿時間軸發(fā)生的脈沖間干擾的視圖；圖3A是表示線性FM信號的波形包的視圖；圖3B是表示與圖3A的波形包有關(guān)的匹配濾波器調(diào)制信號的視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的使用兩個獨立的線性FM信號來發(fā)射調(diào)制信號的UWB無線發(fā)射機(jī)的框圖；圖5是接收并解調(diào)通過使用兩個獨立的線性調(diào)制FM信號調(diào)制的信號的UWB無線接收機(jī)的框圖；圖6A和6B是表示共享同一頻帶的兩個獨立線性FM信號的波形特性的視圖；圖7是表示與兩個獨立的線性FM信號有關(guān)的匹配濾波器調(diào)制信號的視圖；圖8是表示根據(jù)數(shù)據(jù)的增加在時間軸上脈沖幀結(jié)構(gòu)的變化的視圖；圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射兩個獨立的用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€性FM信號的UWB無線發(fā)射機(jī)的操作流程圖；圖10是表示根據(jù)本發(fā)明，發(fā)射兩個獨立的線性FM信號用于多微微網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的脈沖控制的UWB無線發(fā)射機(jī)的操作流程圖；以及圖11是表示根據(jù)本發(fā)明，接收兩個獨立的線性FM信號用于多微微網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的脈沖控制的UWB無線接收機(jī)的操作流程圖。
具體實施例方式
以下將參考幾個示例性實施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
圖3A是表示線性FM信號的波形包的視圖，圖3B是表示與圖3A的波形包有關(guān)的匹配濾波器調(diào)制信號的視圖。如圖3A所示的線性FM信號的波形包具有隨時間線性增加的頻率特性，并當(dāng)信號在接收機(jī)側(cè)被接收并被解調(diào)時，信號波形通常具有如圖3B中所示的圖案。
線性頻率信號具有相對較低的信號電平，對于發(fā)射UWB信號非常有效。由于線性頻率信號在硬件方面很容易實現(xiàn)，因此也尤其經(jīng)濟(jì)。
線性調(diào)頻(FM)信號具有沿時間軸線性變化的頻率特性，能夠單獨用有效頻帶和脈沖寬度來定義。這意味著，如果使用相同的頻帶和相同的脈沖寬度，線性FM信號將彼此不能區(qū)分。
因此，為了通過使用線性FM信號來增加數(shù)據(jù)傳輸速率，還需要另一變量類型。另外，為了減小多徑環(huán)境下的脈沖間干擾，必須減小共享類似頻帶的脈沖間的干擾。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的使用兩個獨立的線性FM信號來發(fā)射調(diào)制信號的UWB無線發(fā)射機(jī)的框圖。
參考圖4，根據(jù)本發(fā)明的UWB無線發(fā)射機(jī)包括第一脈沖發(fā)生器410、第二脈沖發(fā)生器415、加法器420、脈沖整形器430、載波發(fā)生器435、控制器425、混頻器440和發(fā)射單元445。
圖6A和6B是表示同一頻帶中的兩個獨立線性FM信號的波形特性視圖。圖6A示出的線性FM信號是上升脈沖，具有隨時間增加的頻率特性。圖6B示出的線性FM信號是下降脈沖，具有隨時間減小的頻率特性。
第一脈沖發(fā)生器410調(diào)制將被發(fā)射的數(shù)據(jù)并輸出第一線性調(diào)制信號。如參考圖6A如上所述，第一線性調(diào)制信號是一個具有隨時間線性增加的頻率特性的上升脈沖。也就是說，圖6A的信號是具有正的(+)線性調(diào)制的線性FM波形包。這樣一個如圖6A所示的線性FM波行包可在時域由以下等式表示[等式1]fu(t)=w(t)exp[j(wct+B2Tt2)],-1/2T<t<+1/2T]]>其中，“w(t)”是權(quán)重函數(shù)，“wc”是中頻，“B”是脈沖的帶寬，“T”是脈沖出現(xiàn)的時間周期。
第二脈沖發(fā)生器415調(diào)制將被發(fā)射的數(shù)據(jù)并輸出一個第二線性調(diào)制信號。如圖6B所示，第二線性調(diào)制信號是一個下降脈沖，具有隨時間線性減小的頻率特性。也就是說，圖6B示出的信號是一個具有負(fù)(-)線性調(diào)制的線性FM信號。這樣一個如圖6B所示的線性FM波形包可在時域內(nèi)由以下等式表示[等式2]fd(t)=w(t)exp[j(wct-B2Tt2)],-1/2T<t<+1/2T]]>其中，“w(t)”是權(quán)重函數(shù)，“wc”是中頻，“B”是脈沖的帶寬，“T”是脈沖出現(xiàn)的時間周期。
由等式1和2所表示的每個線性頻率波形包通過根據(jù)時間因子增加或減小頻率而被互相分開。可以說每一線性頻率波形包是通過在時間軸上不同地分配單頻帶而獲得的。如上所述，“fu(t)”是一個具有對于載波逐漸增加的頻率特性的脈沖，而“fd(t)”是一個具有逐漸減小的頻率特性的脈沖。因為這兩個線性FM波形包具有沿時間軸相對分布的矢量分量，雖然兩個FM波形包共享同一頻帶，也幾乎不存在干擾或相關(guān)。
加法器420將第一和第二線性調(diào)制信號相加。脈沖整形器430對從加法器420輸出的信號進(jìn)行整形。載波發(fā)生器435輸出載波?；祛l器440混頻從脈沖整形器430輸出的信號和載波，以及發(fā)射單元445發(fā)射來自混頻器440的信號。
同時，控制器425控制第一和第二脈沖發(fā)生器410，415及載波發(fā)生器435的操作?？刂破?25選擇調(diào)頻方法。也就是說，控制器425使用具有正(+)線性調(diào)制的線性頻率波形包驅(qū)動第一脈沖發(fā)生器410或第二脈沖發(fā)生器415產(chǎn)生第一線性調(diào)制信號，或使用具有負(fù)(-)線性調(diào)制的線性頻率波形包產(chǎn)生第二線性調(diào)制信號?；蛘?，控制器425也可以同時驅(qū)動第一和第二脈沖發(fā)生器410和415同時產(chǎn)生第一和第二線性調(diào)制信號。
下文中，控制器425驅(qū)動第一脈沖發(fā)生器410輸出第一脈沖調(diào)制信號的方式被稱為“第一調(diào)制”，而控制器425驅(qū)動第二脈沖發(fā)生器410輸出第二脈沖調(diào)制信號的方式被稱為“第二調(diào)制”?？刂破?25同時驅(qū)動第一和第二脈沖發(fā)生器410、415輸出第一和第二脈沖調(diào)制信號的方式被稱為“第三調(diào)制”。
因為在第一和第二調(diào)制中，只有第一和第二脈沖發(fā)生器410、415中的一個被驅(qū)動，加法器420不操作。因此，脈沖整形器430整形第一調(diào)制信號或第二調(diào)制信號并輸出整形后的信號至混頻器440。第一和第二調(diào)制可以彼此獨立地執(zhí)行，或者沿時間軸以交替的順序執(zhí)行。
其間，加法器420以第三調(diào)制方式工作，將來自第一和第二脈沖發(fā)生器410和415的第一和第二線性調(diào)制信號相加，脈沖整形器430整形從加法器420輸出的信號。
在確定發(fā)射方式的步驟中，控制器425可以考慮數(shù)據(jù)傳輸速率的增加/減小和多徑特性而從第一、第二和第三調(diào)制中選擇其一。控制器425也可以在時間軸上以交替的方式選擇第一和第二調(diào)制。
圖8是表示根據(jù)數(shù)據(jù)的增加沿時間軸改變的脈沖幀結(jié)構(gòu)的變化的視圖。
參考圖8，根據(jù)本發(fā)明的UWB無線發(fā)射機(jī)沿時間軸在通過第一調(diào)制產(chǎn)生的第一調(diào)制信號的周期T之間插入通過第二調(diào)制產(chǎn)生的第二調(diào)制信號，以便增加數(shù)據(jù)傳輸速率。信號周期相應(yīng)地減少“T/2”，但是第一和第二調(diào)制信號間的干擾減少了。結(jié)果，由于數(shù)據(jù)傳輸不受其它信號或多徑信號的干擾的影響，每小時的數(shù)據(jù)傳輸速率能夠增加兩倍。
在不同的網(wǎng)絡(luò)彼此間互相重疊的環(huán)境下，如多微微網(wǎng)中，各子頻帶互相重疊，因此需要頻帶下降。此時，通過切換頻帶的調(diào)制至第一或者第二調(diào)制，每一網(wǎng)絡(luò)可以具有相反的調(diào)制方法，這樣不需要頻帶下降，即使在共享頻帶中，系統(tǒng)也能夠沒有任何干擾的平滑運行。換句話說，圖8示出了一個與另一微微網(wǎng)(微微網(wǎng)2)重疊的微微網(wǎng)(微微網(wǎng)1)。如果第一微微網(wǎng)工作在第一調(diào)制而第二微微網(wǎng)工作在第二調(diào)制，就不需要頻帶下降，兩個微微網(wǎng)可以沒有任何干擾的平滑運行。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個UWB無線接收機(jī)的框圖。該接收機(jī)接收并解調(diào)通過使用兩個獨立的線性FM信號調(diào)制的信號。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明的UWB無線接收機(jī)包括接收單元505、逆載波發(fā)生器510、混頻器515、第一匹配濾波器525、第二匹配濾波器530、開關(guān)520、第一檢測器535、第二檢測器540、數(shù)據(jù)處理器545及控制器550。
接收單元505接收信號。逆載波發(fā)生器510產(chǎn)生一個逆載波以去除攜帶接收信號的載波?；祛l器515混頻逆載波和接收信號以從接收信號中去除載波。
第一匹配濾波器525和第二匹配濾波器530濾波去除載波后的信號。第一和第二匹配濾波器525、530分別響應(yīng)于第一和第二調(diào)制信號，也就是每一匹配濾波器強(qiáng)響應(yīng)于相應(yīng)信號而弱響應(yīng)于另一信號。
圖7是表示相應(yīng)于兩個獨立的線性FM信號的匹配濾波器解調(diào)信號的視圖。參考圖7，當(dāng)接收兩個線性FM信號時，匹配濾波器強(qiáng)響應(yīng)于相應(yīng)線性FM信號，同時弱響應(yīng)于另一很可能代表噪聲的線性FM信號。由于使用了第一和第二匹配濾波器525、530，覆蓋相同時域和頻域的兩種類型的脈沖在接收機(jī)側(cè)能夠被區(qū)分開。
通過控制器550的控制，開關(guān)520分別發(fā)送第一和第二調(diào)制信號至第一和第二匹配濾波器525、530。當(dāng)僅收到第一調(diào)制信號時，第一匹配濾波器525工作，而當(dāng)僅收到第二調(diào)制信號時，第二匹配濾波器530工作。
由第一匹配濾波器525濾波后的第一調(diào)制信號由第一檢測器535進(jìn)行檢測，而由第二匹配濾波器530濾波后的第二調(diào)制信號由第二檢測器540進(jìn)行檢測。檢測的信號在數(shù)據(jù)處理器545處被處理。
同時，控制器550控制逆載波發(fā)生器510、開關(guān)520和數(shù)據(jù)處理器545的操作?？刂破?50根據(jù)所用頻帶的數(shù)目和脈沖產(chǎn)生之間的間隔，控制信號的接收，并控制接收信號的解調(diào)?？刂破?50確定接收信號的波形，并分析信號的調(diào)頻方法。然后控制器550控制開關(guān)520，以使接收信號被傳送到第一和第二匹配濾波器525、530中的相應(yīng)匹配濾波器，或者使信號分別傳送到第一和第二匹配濾波器525、530。
當(dāng)接收到多頻帶信號時，控制器550控制UWB無線接收機(jī)通過使用上述的線性調(diào)制來區(qū)分和檢測信號成分。
另外，在網(wǎng)絡(luò)重疊如多微微網(wǎng)的環(huán)境下，由于子頻帶的重疊而需要頻帶下降時，控制器550通知相應(yīng)的UWB無線發(fā)射機(jī)一個頻帶下降的請求，確定一種接收方法，并控制接收信號的解調(diào)。相應(yīng)地，UWB無線發(fā)射機(jī)根據(jù)控制器550的操作切換其調(diào)制方法，并相應(yīng)地調(diào)制和發(fā)射信號。
圖9是表示根據(jù)本發(fā)明，發(fā)射兩個獨立的線性FM信號用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)腢WB無線發(fā)射機(jī)的操作流程圖。
參考圖9，UWB無線發(fā)射機(jī)的控制器425首先確定用于無線發(fā)射機(jī)的信號發(fā)射方式(S910)。
如前所述，可以確定發(fā)射方式以使得由第二調(diào)制產(chǎn)生的第二調(diào)制信號沿時間軸被插入到由第一調(diào)制產(chǎn)生的第一調(diào)制信號的周期T之間，以便使數(shù)據(jù)傳輸速率增加兩倍?；蛘撸捎诘谝缓偷诙{(diào)制信號不存在很多干擾，可以同時發(fā)射這兩個調(diào)制信號。
同時，在由于子頻帶的重疊而通常需要頻帶下降的多微微網(wǎng)環(huán)境下，可以在第一和第二調(diào)制之間適當(dāng)切換調(diào)制方法，這樣當(dāng)發(fā)射信號時就不需要頻帶下降。
UWB無線發(fā)射機(jī)的控制器425選擇調(diào)制(S920)?？刂破?25基于在發(fā)射方法確定步驟S910中確定的發(fā)射方式并參考通信環(huán)境，在第一、第二或第三調(diào)制方法中選擇調(diào)制方法。
UWB無線發(fā)射機(jī)根據(jù)所選擇的調(diào)制方法調(diào)制將被發(fā)送的數(shù)據(jù)(S930)。相應(yīng)地，第一和第二脈沖發(fā)生器410、415中的一個或兩個可以用來調(diào)制該數(shù)據(jù)。當(dāng)通過操作第一和第二脈沖發(fā)生器410、415來調(diào)制數(shù)據(jù)時，從其輸出的第一和第二調(diào)制信號彼此相加。
然后，UWB無線發(fā)射機(jī)整形調(diào)制信號以滿足發(fā)射方法(S940)，并混頻整形后的信號和載波，然后發(fā)送信號(S950)。
圖10是表示根據(jù)本發(fā)明，在多微微網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下發(fā)射兩個獨立的線性FM信號用于脈沖控制的UWB無線發(fā)射機(jī)的操作流程圖。圖11是表示根據(jù)本發(fā)明，在多微微網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下接收兩個獨立的線性FM信號用于脈沖控制的UWB無線接收機(jī)的操作流程圖。
參考圖10，根據(jù)本發(fā)明的UWB無線發(fā)射機(jī)確定發(fā)射信號的方式(S1010)。發(fā)射方法的確定可以根據(jù)傳輸環(huán)境和數(shù)據(jù)傳輸速率而進(jìn)行。然后，該UWB無線發(fā)射機(jī)從相應(yīng)無線設(shè)備如一個接收機(jī)接收信道特性(S1020)，并獲得關(guān)于信道特性的必要信息。關(guān)于信道特性的信息可以包括關(guān)于無線接收機(jī)的頻帶下降的頻帶信息。
UWB無線發(fā)射機(jī)基于收到的信道特性信息，確定無線接收機(jī)處是否存在頻帶下降(S1030)。當(dāng)確定沒有頻帶下降時，該UWB無線發(fā)射機(jī)執(zhí)行預(yù)定的調(diào)制方法并發(fā)射調(diào)制信號(S1050)。否則，即當(dāng)確定有任何頻帶下降時，該UWB無線發(fā)射機(jī)切換調(diào)制方法(S1040)。
參考圖11，根據(jù)本發(fā)明的UWB無線接收機(jī)首先確定接收數(shù)據(jù)的方式，然后接收數(shù)據(jù)(S1110)。該UWB無線接收機(jī)根據(jù)預(yù)定的接收方法解調(diào)接收信號，并通過從第一和第二匹配濾波器525、530中選擇其一，或者通過同時操作第一和第二匹配濾波器525、530來執(zhí)行濾波(S1120)。如果接收多個信號，該UWB無線接收機(jī)對于濾波后的信號執(zhí)行相關(guān)(S1130)。在多微微網(wǎng)環(huán)境下，在同一頻率接收同一調(diào)制類型的多個信號，相關(guān)性通常較高。
根據(jù)相關(guān)性來確定信道中是否存在任何干擾(S1140)。如果確定信道中存在干擾，該UWB接收機(jī)執(zhí)行一個頻帶下降，通知正在通信的無線發(fā)射機(jī)關(guān)于頻帶下降的請求(S1160)。當(dāng)確定不需要頻帶下降時，該UWB無線接收機(jī)通過解調(diào)處理接收的信號(S1150)。
根據(jù)本發(fā)明，所述的UWB無線發(fā)射機(jī)和接收機(jī)使用兩個匹配濾波器，每一濾波器強(qiáng)響應(yīng)于相應(yīng)調(diào)制類型的特定信號，而弱響應(yīng)于非相應(yīng)調(diào)制類型的另一信號。結(jié)果，即使在脈沖間隔被減小時，數(shù)據(jù)傳輸速率也能夠在沒有任何脈沖間干擾的情況下被大大提高。
而且，即使在網(wǎng)絡(luò)互相重疊并因此需要頻帶下降的多微微網(wǎng)環(huán)境下，因為網(wǎng)絡(luò)分別使用不同的線性FM方法，干擾被減小，通信效率提高了。
盡管本發(fā)明是參照其特定的優(yōu)選實施例來描述的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種超寬帶無線發(fā)射機(jī)，包括第一脈沖發(fā)生器，用于調(diào)制將被發(fā)送的數(shù)據(jù)并輸出第一線性調(diào)制信號；第二脈沖發(fā)生器，用于調(diào)制將被發(fā)送的數(shù)據(jù)并輸出第二線性調(diào)制信號；加法器，用于相加所述第一線性調(diào)制信號和第二線性調(diào)制信號；脈沖整形器，用于整形從所述加法器輸出的相加后的信號；載波發(fā)生器，輸出一個載波；混頻器，用于混頻從所述脈沖整形器輸出的整形后的信號和所述載波；發(fā)射單元，用于發(fā)射從混頻器輸出的混頻后的信號；以及控制器，用于通過控制所述第一和第二脈沖發(fā)生器以及所述載波發(fā)生器的操作，控制將被發(fā)射的信號的調(diào)制。
2.如權(quán)利要求1所述的UWB無線發(fā)射機(jī)，其中，所述第一線性調(diào)制信號和第二線性調(diào)制信號共享同一頻帶，其中，所述第一線性調(diào)制信號的頻率位于沿時間軸線性增加的頻帶內(nèi)，其中，所述第二線性調(diào)制信號的頻率位于沿時間軸線性減小的頻帶內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的UWB無線發(fā)射機(jī)，其中，所述控制器獨立于發(fā)射一個或多個信號的頻帶的一個或多個子頻帶執(zhí)行調(diào)制。
4.如權(quán)利要求1所述的UWB無線發(fā)射機(jī)，其中，所述控制器從用于操作所述第一脈沖發(fā)生器的第一調(diào)制方法、用于操作所述第二脈沖發(fā)生器的第二調(diào)制方法和同時操作所述第一和第二脈沖發(fā)生器的第三調(diào)制方法中，確定一種調(diào)制方法。
5.如權(quán)利要求4所述的UWB無線發(fā)射機(jī)，其中，所述控制器根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率，從所述第一、第二和第三調(diào)制方法中確定一種調(diào)制方法，并根據(jù)確定的調(diào)制方法執(zhí)行調(diào)制。
6.如權(quán)利要求4所述的UWB無線發(fā)射機(jī)，其中，當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)重疊的多微微網(wǎng)環(huán)境下需要頻帶下降時，所述控制器選擇所述第一調(diào)制方法或者第二調(diào)制方法，于是每個網(wǎng)絡(luò)可以具有不同的調(diào)制方法。
7.如權(quán)利要求4所述的UWB無線發(fā)射機(jī)，其中，所述第一調(diào)制方法和第二調(diào)制方法互相獨立地執(zhí)行，或者沿時間軸交替地執(zhí)行。
8.一種超寬帶無線接收機(jī)，包括接收單元，用于接收UWB信號；逆載波發(fā)生器，用于產(chǎn)生逆載波；混頻器，用于混頻所述逆載波以從接收的UWB信號中去除載波；第一匹配濾波器，用于濾波所述去除載波后的信號；第二匹配濾波器，用于濾波所述去除載波后的信號；開關(guān)，用于輸出所述去除載波后的信號至所述第一匹配濾波器、所述第二匹配濾波器或者同時至所述第一和第二匹配濾波器；第一檢測器，用于檢測來自所述第一匹配濾波器的第一輸出信號；第二檢測器，用于檢測來自所述第二匹配濾波器的第二輸出信號；數(shù)據(jù)處理器，用于處理來自所述第一和第二檢測器之一或之二的輸出信號；以及控制器，用于通過控制所述逆載波發(fā)生器、所述開關(guān)和所述數(shù)據(jù)處理器，控制所述接收的UWB信號的解調(diào)。
9.如權(quán)利要求8所述的UWB無線接收機(jī)，其中，所述第一匹配濾波器和第二匹配濾波器分別響應(yīng)于共享同一頻帶的第一線性調(diào)制信號和第二線性調(diào)制信號，同時響應(yīng)于作為噪聲的其它類型的線性調(diào)制信號，其中，所述第一線性調(diào)制信號的頻率位于線性增加的頻帶內(nèi)，其中，所述第二線性調(diào)制信號的頻率位于線性減小的頻帶內(nèi)。
10.如權(quán)利要求8所述的UWB無線接收機(jī)，其中，所述控制器獨立于發(fā)射所接收的一個或多個信號的頻帶的一個或多個子頻帶控制解調(diào)。
11.如權(quán)利要求8所述的UWB無線接收機(jī)，其中，所述控制器確定所接收的UWB信號的波形的相應(yīng)線性調(diào)制方法，以選擇所述第一匹配濾波器、第二匹配濾波器之一或之二來濾波所接收的UWB信號。
12.一種超寬帶無線信號發(fā)射方法，該方法調(diào)制將被發(fā)射的UWB信號并發(fā)射調(diào)制后的UWB信號，該方法包括以下步驟確定一種發(fā)射方法；根據(jù)確定的發(fā)射方法和通信環(huán)境，選擇一種調(diào)制方法；根據(jù)所選擇的調(diào)制方法調(diào)制所述將被發(fā)射的UWB信號；整形所述調(diào)制信號；混頻所述整形后的信號和載波；以及發(fā)射混頻后的信號。
13.如權(quán)利要求12所述的UWB無線發(fā)射方法，其中，所述調(diào)制方法選擇步驟包括選擇第一線性調(diào)制方法、第二線性調(diào)制方法之一或之二，其中，所述第一線性調(diào)制方法使用具有在預(yù)定的頻帶內(nèi)沿時間軸線性增加的頻率的第一線性調(diào)制信號，其中，所述第二線性調(diào)制方法使用具有在預(yù)定的頻帶內(nèi)沿時間軸線性減小的頻率的第二線性調(diào)制信號。
14.如權(quán)利要求12所述的UWB無線發(fā)射方法，其中，對于較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，所述確定發(fā)射方法的步驟包括確定一種交替的調(diào)制，其中以交替的順序執(zhí)行所述第一線性調(diào)制方法和第二線性調(diào)制方法，或者確定一種第三線性調(diào)制方法。
15.如權(quán)利要求12所述的UWB無線發(fā)射方法，其中，當(dāng)在多微微網(wǎng)環(huán)境下，多個網(wǎng)絡(luò)互相重疊而需要頻帶下降時，所述確定發(fā)射方法的步驟包括確定所述第一線性調(diào)制方法或第二線性調(diào)制方法，以便在網(wǎng)絡(luò)間沒有干擾。
全文摘要
一種超寬帶(UWB)無線發(fā)射機(jī)包括調(diào)制將被發(fā)射的數(shù)據(jù)并輸出第一線性調(diào)制信號的第一脈沖發(fā)生器，調(diào)制將被發(fā)射的數(shù)據(jù)并輸出第二線性調(diào)制信號的第二脈沖發(fā)生器，相加所述第一和第二線性調(diào)制信號的加法器，整形從所述加法器輸出的相加后的信號的脈沖整形器，輸出一個載波的載波發(fā)生器，將從所述脈沖整形器輸出的信號和載波進(jìn)行混頻的混頻器，發(fā)射從混頻器輸出的信號的發(fā)射單元，以及通過控制所述第一和第二脈沖發(fā)生器以及所述載波發(fā)生器的操作來控制將被發(fā)射的信號的調(diào)制的控制器。結(jié)果，即使在脈沖間隔被減小時，也能夠在非常小的脈沖間干擾的情況下大大增加數(shù)據(jù)傳輸速率。
文檔編號H04B1/04GK1574655SQ200310118190
公開日2005年2月2日 申請日期2003年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月19日
發(fā)明者李愚景, 金用錫, 金完鎮(zhèn), 李禮勛 申請人:三星電子株式會社