專利名稱：用于超寬頻帶通信的發(fā)送/接收系統(tǒng)及其減少干擾的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及TFI-OFDM發(fā)送和接收系統(tǒng)及其方法，用于減少在用于超寬頻帶(UWB)傳輸?shù)亩囝l帶正交頻分復(fù)用中來(lái)自相鄰微微網(wǎng)(piconet)的干擾。
背景技術(shù)：
在使用寬頻帶諸如3.1-10.6GHz超寬頻帶(UWB)的無(wú)線通信環(huán)境中，整個(gè)頻帶被分為單個(gè)子頻帶或確定數(shù)量的子頻帶。在時(shí)域中不使用在每個(gè)時(shí)域信號(hào)都存在信號(hào)的連續(xù)波，而是采用在特定時(shí)域區(qū)域中存在信號(hào)的波包(wave packet)形式。在使用單一頻帶的單頻帶系統(tǒng)中，采用利用UWB的每個(gè)頻率的脈沖發(fā)送和接收信號(hào)。然而，單頻帶系統(tǒng)趨向于容易受到其他系統(tǒng)的干擾。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，在出現(xiàn)有效應(yīng)對(duì)干擾的需要時(shí)，多頻帶系統(tǒng)使用多個(gè)子頻帶。但是，當(dāng)使用由單個(gè)振蕩器組成的RF電路時(shí)，多頻帶系統(tǒng)的性能可能嚴(yán)重劣化，因?yàn)樘峁┳远鄰剿ヂ湫诺赖哪芰窟_(dá)到大約整個(gè)能量的20％。為了克服這個(gè)缺陷，Texas Instrument(TI)Co.建議一種用于傳輸方案的時(shí)間頻率正交交錯(cuò)的頻分復(fù)用(TFI-OFDM)系統(tǒng)。
圖1A和1B描述在依據(jù)傳統(tǒng)TFI-OFDM傳輸方案發(fā)送的頻域中的數(shù)據(jù)頻譜。
圖1A描述55Mbps模式的傳輸方案，其中只有半個(gè)(1/2)正頻域傳輸實(shí)際數(shù)據(jù)，剩余半個(gè)(1/2)正頻域攜帶實(shí)際數(shù)據(jù)的復(fù)本。負(fù)頻域攜帶在正頻域中數(shù)據(jù)的復(fù)共軛。圖1B描述110Mbps和200Mbps的模式，其中正頻域攜帶實(shí)際數(shù)據(jù)，而負(fù)頻域攜帶實(shí)際數(shù)據(jù)的復(fù)共軛。
圖2描述在依據(jù)傳統(tǒng)TFI-OFDM傳輸系統(tǒng)的頻域中擴(kuò)展的傳輸方案。傳統(tǒng)傳輸系統(tǒng)的缺點(diǎn)參照?qǐng)D2描述。通過(guò)采用三個(gè)頻帶f1，f2，f3，微微網(wǎng)(Piconet)A具有傳輸信道{f1，f2，f3，f1，f2，f3，...}，微微網(wǎng)(Piconet)B具有傳輸信道{f3，f2，f1，f3，f2，f1，...}。如圖2所示，微微網(wǎng)A和B彼此沖突。例如，在頻帶f2中傳輸?shù)奈⑽⒕W(wǎng)A的OFDM碼元A2與微微網(wǎng)B的OFDM碼元B2相沖突。沖突的OFDM碼元在接收端不能被恢復(fù)。
因此，需要減少在傳統(tǒng)TFI-OFDM系統(tǒng)中由相鄰的同時(shí)操作微微網(wǎng)(SOP)所產(chǎn)生的沖突效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上面和其它的缺陷，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種用于加載和傳輸在正和負(fù)頻域中的不同數(shù)據(jù)，并應(yīng)用時(shí)域擴(kuò)展傳輸方案的TFI-OFDM傳輸系統(tǒng)及方法，另一個(gè)方面是提供一種相應(yīng)的TFI-OFDM接收系統(tǒng)及其方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述各方面，TFI-OFDM傳輸系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)發(fā)生器，它產(chǎn)生具有對(duì)應(yīng)傳輸速率模式的速率的數(shù)據(jù)；卷積編碼該數(shù)據(jù)的卷積編碼器；比特交織該編碼數(shù)據(jù)的交織器；OFDM調(diào)制器，它將第一數(shù)據(jù)組輸入到正頻域，將第二數(shù)據(jù)組輸入到負(fù)頻域，執(zhí)行IFFT，并輸出OFDM碼元；緩沖器，它臨時(shí)存儲(chǔ)OFDM碼元以在時(shí)域中順序傳輸OFDM碼元至少兩次；以及頻率生成器，它產(chǎn)生一定頻率以在對(duì)應(yīng)傳輸信道的一定數(shù)量頻帶中傳輸OFDM碼元。
有利地，卷積編碼器具有1/3編碼率，并輸出分別在第一、第二和第三發(fā)生器中編碼的第一、第二和第三數(shù)據(jù)組。交織器執(zhí)行關(guān)于第一、第二和第三數(shù)據(jù)組的音調(diào)交織。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，TFI-OFDM傳輸方法包括(a)產(chǎn)生具有對(duì)應(yīng)傳輸速率模式的速率的數(shù)據(jù)；(b)卷積編碼該數(shù)據(jù)；(c)比特交織該編碼的數(shù)據(jù)；(d)輸入第一數(shù)據(jù)組到正頻域，并且輸入第二數(shù)據(jù)組到負(fù)頻域，執(zhí)行逆快速傅里葉變換(IFFT)，并且輸出OFDM碼元；(e)在不同頻帶中順序傳輸OFDM碼元至少兩次。
有利地，步驟(b)按照1/3編碼率編碼，并輸出第一、第二和第三數(shù)據(jù)組。步驟(c)執(zhí)行對(duì)第一、第二和第三數(shù)據(jù)組的每個(gè)的音調(diào)交織。
TFI-OFDM接收系統(tǒng)，包括接收機(jī)，它接收在對(duì)應(yīng)傳輸信道的一定數(shù)量頻帶中發(fā)送的OFDM碼元；沖突檢測(cè)器，通過(guò)測(cè)量關(guān)于所依次接收的并包含相同數(shù)據(jù)的至少兩個(gè)OFDM碼元的功率來(lái)確定至少兩個(gè)OFDM碼元的沖突；數(shù)據(jù)檢測(cè)器，它檢測(cè)根據(jù)由沖突檢測(cè)器關(guān)于至少兩個(gè)OFDM碼元確定的沖突信息要處理的數(shù)據(jù)。
沖突檢測(cè)器測(cè)量關(guān)于作為從第一頻帶和第二頻帶中順序接收的相同數(shù)據(jù)的OFDM碼元的第一功率和第二功率；測(cè)量關(guān)于從第一頻帶和第二頻帶中接收的信號(hào)的第一平均功率和第二平均功率；比較第一功率和第一平均功率，比較第二功率和第二平均功率，確定在第一OFDM碼元和第二OFDM碼元中是否存在沖突，并將信息提供給數(shù)據(jù)檢測(cè)器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供TFI-OFDM接收方法，包括(a)接收在對(duì)應(yīng)傳輸信道的一定數(shù)量頻帶中發(fā)送的OFDM碼元；(b)通過(guò)測(cè)量關(guān)于所依次接收的并包含相同數(shù)據(jù)的至少兩個(gè)OFDM碼元的功率來(lái)檢測(cè)至少兩個(gè)OFDM碼元的沖突；以及(c)檢測(cè)根據(jù)沖突判定從至少兩個(gè)OFDM碼元要處理的數(shù)據(jù)。
步驟(b)包括(b-1)關(guān)于作為從第一頻帶和第二頻帶中順序接收的相同數(shù)據(jù)的第一OFDM碼元和第二OFDM碼元測(cè)量第一功率和第二功率；(b-2)測(cè)量關(guān)于從第一頻帶和第二頻帶中接收的每個(gè)信號(hào)的第一平均功率和第二平均功率，以及(b-3)比較第一功率和第一平均功率，比較第二功率和第二平均功率，確定在第一OFDM碼元和第二OFDM碼元中是否有沖突，并將信息提供給步驟(c)。


本發(fā)明的這些或其它優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)參照相應(yīng)附圖詳細(xì)描述其示范實(shí)施例而容易清楚和明白，其中圖1A和1B是描述在傳統(tǒng)TFI-OFDM傳輸系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的頻域中頻譜的圖；圖2是描述在傳統(tǒng)TFI-OFDM系統(tǒng)的頻域中擴(kuò)展的傳輸方案的圖；圖3A是描述依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TFI-OFDM傳輸系統(tǒng)的示意性框圖；圖3B是描述依據(jù)本發(fā)明替換實(shí)施例的TFI-OFDM傳輸系統(tǒng)的示意性框圖；圖4是描述依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳輸方案的概念圖；圖5是描述在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多微微網(wǎng)(piconet)環(huán)境中碼元間沖突的概念圖；圖6A到6C是描述依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳輸方案的圖；圖7A到7D是描述施加到依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的每個(gè)傳輸信道模式的傳輸方案的實(shí)例圖；圖8是描述對(duì)應(yīng)于依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳輸方案的TFI-OFDM接收系統(tǒng)的示意性框圖；以及圖9是描述借助于依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TFI-OFDM接收系統(tǒng)在多微微網(wǎng)(piconet)環(huán)境中來(lái)選擇性檢測(cè)非沖突OFDM碼元的示范步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述，附圖中顯示了說(shuō)明性而非限制性的本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)始終指相同的元件。
在描述本發(fā)明的典型實(shí)施例之前，假定時(shí)間頻率正交交織頻分復(fù)用(TFI-OFDM)系統(tǒng)使用1/3卷積編碼器，可應(yīng)用的傳輸速率模式限于110Mbps和200Mbps，傳輸頻帶有三個(gè)頻帶f1，f2，f3。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到1/3卷積編碼器是為了解釋而非限制目的而示范，傳輸速率也是同樣目的。
圖3A是描述依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TFI-OFDM傳輸系統(tǒng)的示意性框圖。如圖3A所示，傳輸系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)發(fā)生器310，卷積編碼器320，交織器330，正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制器340，正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制器350，防護(hù)間隔(GI)插入器360，數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器370，緩沖器380和頻率生成器390。
數(shù)據(jù)發(fā)生器310生成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)具有對(duì)應(yīng)傳輸速率模式的比率，例如在本系統(tǒng)中限定的110Mbps和200Mbps。
卷積編碼器320在一定編碼速率對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積編碼。例如，200比特輸入數(shù)據(jù)在1/3編碼速率輸出為600比特編碼數(shù)據(jù)。
交織器330執(zhí)行對(duì)編碼數(shù)據(jù)的碼元交織和音調(diào)交織。
QPSK調(diào)制器340對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行QPSK調(diào)制。例如，如果輸入200比特?cái)?shù)據(jù)，QPSK調(diào)制器340通過(guò)在每個(gè)碼元上映射2比特來(lái)輸出100個(gè)碼元數(shù)據(jù)。
OFDM調(diào)制器350使用逆快速傅里葉變換(IFFT)將頻域的數(shù)據(jù)調(diào)制到時(shí)域的OFDM碼元。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，OFDM調(diào)制器350通過(guò)將不同數(shù)據(jù)分別輸入到正和負(fù)頻域中，并執(zhí)行IFFT來(lái)輸出復(fù)共軛形式的OFDM碼元。因此，與在傳統(tǒng)TFI-OFDM傳輸系統(tǒng)中的時(shí)域OFDM碼元相比，傳輸了兩倍的數(shù)據(jù)量。
GI插入器360復(fù)制執(zhí)行IFFT的OFDM碼元的實(shí)部的一定間隔，將該一定間隔插入到OFDM碼元的前部，以保持在多徑信道條件下OFDM碼元的正交性。插入到OFDM碼元前面的一定間隔被稱為防護(hù)間隔(GI)。
D/A轉(zhuǎn)換器370將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
緩沖器380臨時(shí)存儲(chǔ)傳輸?shù)腛FDM碼元，并多于兩次順序發(fā)送在時(shí)域中相同的OFDM碼元，因而將OFDM碼元擴(kuò)展到時(shí)域中。
頻率生成器390依據(jù)預(yù)置傳輸信道模式生成對(duì)應(yīng)三個(gè)頻帶的頻率。這樣，轉(zhuǎn)換為最終模擬信號(hào)的OFDM碼元被順序上變頻到預(yù)定頻帶。
因此，在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TFI-OFDM傳輸系統(tǒng)中，相比于傳統(tǒng)OFDM碼元，OFDM碼元傳輸兩倍的數(shù)據(jù)量，依據(jù)傳輸信道，在不同頻帶上兩次順序發(fā)送數(shù)據(jù)。
圖3B是描述依據(jù)本發(fā)明替換實(shí)施例的TFI-OFDM傳輸系統(tǒng)的示意性框圖。出于簡(jiǎn)明目的將省略在圖3A中相同元件的詳細(xì)描述。
傳輸系統(tǒng)包括卷積編碼器321，交織器331，QPSK調(diào)制器341，OFDM調(diào)制器351，緩沖器381和頻率生成器391。
卷積編碼器321具有1/3編碼率，因此包括三個(gè)生成器多項(xiàng)式(下文中稱為第一、第二和第三生成器)。第一、第二和第三生成器G1、G2和G3各自輸出編碼的數(shù)據(jù)。如果輸入200比特?cái)?shù)據(jù)，第一、第二和第三生成器G1、G2和G3分別各自輸出200比特編碼的第一、第二和第三數(shù)據(jù)組。
交織器331省去了碼元交織，并且只執(zhí)行關(guān)于從卷積編碼器320的第一、第二和第三生成器G1、G2和G3中分別輸出的第一、第二和第三數(shù)據(jù)組的音調(diào)交織(tone interleaving)。
QPSK調(diào)制器341執(zhí)行對(duì)音調(diào)交織后的第一、第二和第三數(shù)據(jù)組的QPSK調(diào)制。
OFDM調(diào)制器351通過(guò)IFFT將頻域數(shù)據(jù)調(diào)制到時(shí)域的OFDM碼元上。根據(jù)本發(fā)明的替換實(shí)施例，OFDM調(diào)制器351將不同數(shù)據(jù)分別輸入到正和負(fù)頻域上，并執(zhí)行對(duì)輸入數(shù)據(jù)的IFFT。正頻域是采用第一數(shù)據(jù)組的輸入，負(fù)頻域是采用第二數(shù)據(jù)組的輸入。執(zhí)行IFFT的OFDM碼元對(duì)應(yīng)第一和第二數(shù)據(jù)組。
接著，GI被插入到OFDM碼元中，OFDM碼元被轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
緩沖器381臨時(shí)存儲(chǔ)OFDM碼元，以便將OFDM碼元擴(kuò)展到時(shí)域中。因此，相同的OFDM碼元至少兩次在時(shí)域被順序發(fā)送。頻率生成器391產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于依據(jù)預(yù)定傳輸信道模式的三個(gè)頻帶f1，f2，f3的頻率。
最終模擬轉(zhuǎn)換的OFDM碼元兩次順序上變頻到一定頻帶。例如，如果傳輸信道是{f1，f2，f3，f1，f2，f3}，最終模擬轉(zhuǎn)換的OFDM碼元在時(shí)間T0在頻域f1中發(fā)送一次，臨時(shí)存儲(chǔ)在緩沖器380中，并在下一時(shí)間T1在頻域f2中再一次發(fā)送。
上面的描述是對(duì)于110Mbps和200Mbps模式進(jìn)行的。對(duì)于55Mbps模式，OFDM調(diào)制器350或351使用不同的數(shù)據(jù)輸入方案。特別地，一半(1/2)的正頻域是采用實(shí)際的第一數(shù)據(jù)的輸入，剩余一半(1/2)的正頻域是采用復(fù)制實(shí)際的第一數(shù)據(jù)的相同數(shù)據(jù)的輸入。類似地，一半(1/2)的負(fù)頻域是采用實(shí)際的第二數(shù)據(jù)的輸入，剩余一半(1/2)負(fù)頻域是采用復(fù)制的實(shí)際的第二數(shù)據(jù)的輸入。這些加載的數(shù)據(jù)被執(zhí)行IFFT，并輸出為與傳統(tǒng)55Mbps的OFDM碼元相比具有兩倍數(shù)據(jù)量的OFDM碼元。接下來(lái)，OFDM碼元經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，并如前面描述的在時(shí)域中被發(fā)送兩次。因此，就獲得與在55Mbps模式下相同的數(shù)據(jù)傳輸率。對(duì)于480Mbps模式，應(yīng)用傳統(tǒng)的傳輸方案。
圖4是描述擴(kuò)展到依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TFI-OFDM傳輸系統(tǒng)的時(shí)域中的傳輸方案概念圖，這在下文將進(jìn)行更詳細(xì)的描述。作為舉例，下面描述的微微網(wǎng)(piconet)A具有對(duì)于三個(gè)頻帶{f1，f2，f3}的傳輸信道模式{f3，f1，f2，f3，f1，f2}。
如圖4所示，加載在每個(gè)頻帶中的OFDM碼元分別包含在正和負(fù)頻域中的不同數(shù)據(jù)，并且沿著時(shí)間軸發(fā)送兩次。特別地，開(kāi)始在時(shí)間T0在頻帶f3中發(fā)送的OFDM碼元A11和A12，被再次在時(shí)間T1在頻帶f1中發(fā)送。以同樣的方式，多個(gè)OFDM碼元在依據(jù)傳輸信道模式的頻帶中被發(fā)送兩次。該傳輸方案相對(duì)在時(shí)間T0到T5發(fā)送的OFDM碼元具有與圖2的傳統(tǒng)傳輸方案相同的數(shù)據(jù)傳輸率。
圖5是說(shuō)明在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多微微網(wǎng)(piconet)環(huán)境中的碼元間沖突的概念圖，其中在相同數(shù)據(jù)傳輸率被保持為圖2的傳統(tǒng)傳輸方案時(shí)，相鄰?fù)瑫r(shí)操作的微微網(wǎng)(SOP)的性能被增強(qiáng)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5，關(guān)于三個(gè)頻帶f1，f2，f3，微微網(wǎng)(piconet)A的傳輸信道模式是{f1，f2，f3，f1，f2，f3}，微微網(wǎng)(piconet)B的傳輸信道模式是{f3，f2，f1，f3，f2，f1}。微微網(wǎng)A的OFDM碼元A1是在時(shí)間T1在頻帶f2被發(fā)送，它與微微網(wǎng)B的OFDM碼元B1發(fā)生沖突。微微網(wǎng)A的OFDM碼元A3是在時(shí)間T4在頻帶f2被發(fā)送，它與微微網(wǎng)B的OFDM碼元B3發(fā)生沖突。因此，由于在多微微網(wǎng)中相鄰的SOP，碼元間沖突是無(wú)法避免的。
依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的擴(kuò)展到時(shí)域的傳輸方案沿著時(shí)間軸傳輸相同的OFDM碼元兩次，以使沖突的OFDM碼元A1，B1，A3和B3在以前的時(shí)間間隔或下一個(gè)時(shí)間間隔中在其它頻帶被重新發(fā)送。結(jié)果，即使OFDM碼元發(fā)生沖突或丟失，其它OFDM碼元也會(huì)無(wú)損失發(fā)送，由于相同OFDM碼元發(fā)送兩次，使得相鄰的SOP性能得到明確增強(qiáng)。
圖6A和6C是描述依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳輸方案的圖。
圖6A描述了當(dāng)每個(gè)傳輸信道CH#2，CH#3和CH#4關(guān)于傳輸信道CH#1延遲0.5 OFDM碼元的情況，這引起了相鄰傳輸信道之間的沖突。傳輸信道CH#2具有對(duì)傳輸信道CH#1的四個(gè)碼元沖突，傳輸信道CH#3和CH#4各自具有對(duì)傳輸信道CH#1的三個(gè)碼元沖突。因此，傳輸信道CH#1經(jīng)歷了在傳輸信道CH#2附近的最差信道條件。參照?qǐng)D6B，對(duì)于發(fā)送的600比特?cái)?shù)據(jù)只有400比特?cái)?shù)據(jù)被無(wú)損失傳輸。
如果圖3B的傳輸系統(tǒng)對(duì)在傳輸信道CH#1中發(fā)送的OFDM碼元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，那么在頻帶f1和f2中傳輸?shù)牡谝籓FDM碼元對(duì)應(yīng)從卷積編碼器321的第一生成器G1中輸出的第一數(shù)據(jù)組，在頻帶f3和f1中傳輸?shù)牡诙﨩FDM碼元對(duì)應(yīng)從第二生成器G2中輸出的第二數(shù)據(jù)組，而在頻帶f2和f3中傳輸?shù)牡谌齇FDM碼元對(duì)應(yīng)從第三生成器G3中輸出的第三數(shù)據(jù)組。這樣，即使在最差信道條件下，只有第一OFDM碼元被損失，而第二和第三OFDM碼元被無(wú)損失發(fā)送。
因此，效果與1/2卷積編碼相同，使差錯(cuò)校正能力的1/2速率通過(guò)在接收端1/2速率的卷積解碼來(lái)保持。
圖7A到7D是描述應(yīng)用到依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的每個(gè)傳輸信道模式的時(shí)域擴(kuò)展的傳輸方案的圖。作為舉例，采用相對(duì)于三個(gè)頻帶f1，f2，f3的四種傳輸信道模式。
在圖7A的傳輸信道CH#1＝{f1，f2，f3，f1，f2，f3...}中，依次地，頻帶f1和f2傳輸?shù)谝籓FDM碼元，頻帶f3和f1傳輸?shù)诙﨩FDM碼元，頻帶f2和f3傳輸?shù)谌齇FDM碼元。
在圖7B的傳輸信道CH#2＝{f1，f3，f2，f1，f3，f2...}中，依次地，頻帶f1和f3傳輸?shù)谝籓FDM碼元，頻帶f2和f1傳輸?shù)诙﨩FDM碼元，頻帶f3和f2傳輸?shù)谌齇FDM碼元。
在圖7C的傳輸信道CH#3＝{f1，f1，f2，f2，f3，f3...}中，頻帶f1、f1和f2分別傳輸?shù)谝?、第二和第三OFDM碼元，頻帶f2、f3和f3再次分別傳輸?shù)谝?、第二和第三OFDM碼元。
在圖7D的傳輸信道CH#4＝{f1，f1，f3，f3，f2，f2...}中，頻帶f1、f1和f3分別傳輸?shù)谝?、第二和第三OFDM碼元，頻帶f3、f2和f2再次分別傳輸?shù)谝?、第二和第三OFDM碼元。
根據(jù)前面的描述，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TFI-OFDM傳輸系統(tǒng)分別傳輸在正和負(fù)頻域中加載的不同數(shù)據(jù)，并傳輸擴(kuò)展到時(shí)域中的OFDM碼元。結(jié)果，數(shù)據(jù)傳輸率變得與傳統(tǒng)TFI-OFDM傳輸方案相同，并且由于來(lái)自相鄰SOP的干擾信號(hào)引起的沖突效應(yīng)減少。
圖8是描述依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TFI-OFDM接收系統(tǒng)的示意性框圖。參照?qǐng)D8，接收系統(tǒng)包括接收機(jī)810，同步和信道估計(jì)部分820，沖突檢測(cè)器830，OFDM解調(diào)器840，相位補(bǔ)償器850，均衡器860，數(shù)據(jù)檢測(cè)器870和解交織器880。
接收機(jī)810將一定數(shù)量的頻帶下轉(zhuǎn)換到預(yù)定的傳輸信道模式。
同步和信道估計(jì)部分820通過(guò)掃描一定數(shù)量頻帶的一定頻帶而通過(guò)在前同步碼之間的互相關(guān)來(lái)檢測(cè)同步信號(hào)。通過(guò)使用每個(gè)頻帶兩個(gè)參考OFDM碼元來(lái)估計(jì)信道。例如，對(duì)于傳輸信道模式{f1，f2，f3，f1，f2，f3...}，在底線(underlined)相同的頻帶f1中發(fā)送的OFDM碼元存在于時(shí)間軸上三個(gè)OFDM碼元間隔。因此，相位差源于在單頻帶中發(fā)送的兩個(gè)OFDM碼元之間的相位偏移、定時(shí)偏移和頻率偏移。因此，通過(guò)使用兩個(gè)OFDM碼元的相位差來(lái)估計(jì)信道。
沖突檢測(cè)器830確定在多徑信道條件下傳輸?shù)腛FDM碼元的沖突。對(duì)沖突判定的算法可以有多種。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)測(cè)量所接收碼元的功率來(lái)檢測(cè)沖突。下面將參照?qǐng)D9描述沖突判定的步驟。
OFDM解調(diào)器840通過(guò)使用快速傅里葉變換(FFT)從時(shí)域的OFDM碼元中輸出頻域的數(shù)據(jù)，其中OFDM碼元是采用與發(fā)送端相同的規(guī)格輸入的。
相位補(bǔ)償器850通過(guò)使用基于參考的方法和判定導(dǎo)向(decision-directed)方法的結(jié)合來(lái)補(bǔ)償接收信號(hào)的相位。
均衡器860一般使用依據(jù)OFDM傳輸特性的ONE-TAP均衡器來(lái)消除接收信號(hào)的多徑。
數(shù)據(jù)檢測(cè)器870僅檢測(cè)根據(jù)沖突檢測(cè)器830的判定所要接收并進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)。優(yōu)選但不是必要地，數(shù)據(jù)檢測(cè)器870檢測(cè)對(duì)應(yīng)兩次接收的相同OFDM碼元的非沖突OFDM碼元的數(shù)據(jù)。
解交織器880按照在發(fā)送端交織的相反順序?qū)?shù)據(jù)檢測(cè)器870的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行解交織。
圖9是描述由依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TFI-OFDM接收系統(tǒng)的沖突檢測(cè)器830來(lái)選擇性檢測(cè)在多微微網(wǎng)環(huán)境中的非沖突OFDM碼元的示范步驟的流程圖。在下面的例中，關(guān)于在傳輸信道{f1，f2，f3，f1，f2，f3}中發(fā)送的OFDM碼元檢測(cè)沖突。
在頻帶f1和f2中傳輸?shù)牡谝籓FDM碼元按次序被接收。
沖突檢測(cè)器830測(cè)量在當(dāng)前頻帶f1中傳輸?shù)牡谝籓FDM碼元的功率R1(下文中稱為“第一功率”)，以及在下一個(gè)頻帶f2中傳輸?shù)牡谝籓FDM碼元的功率R2(下文中稱為“第二功率”)。接下來(lái)，在步驟S911，計(jì)算對(duì)于在頻帶f1中先前傳輸?shù)腛FDM碼元的平均功率TH1(下文中稱為“第一平均功率”)，并且計(jì)算對(duì)于在頻帶f2中先前傳輸?shù)腛FDM碼元的平均功率TH2(下文中稱為“第二平均功率”)。
在步驟S913比較第一功率R1和第一平均功率TH1，比較第二功率R2和第二平均功率TH2。如果第一功率R1低于第一平均功率TH1和容限m1的和，并且第二功率R2低于第二平均功率TH2和容限m2的和，那么在頻帶f1中傳輸?shù)牡谝籓FDM碼元和在頻帶f2中傳輸?shù)牡谝籓FDM碼元并不存在沖突(步驟S915)。因此，在步驟S917，數(shù)據(jù)檢測(cè)器870使用在頻帶f1和f2中傳輸?shù)膬蓚€(gè)第一OFDM碼元來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)。
在步驟S921，如果第一功率R1大于第一平均功率TH1和容限m1的和，并且第二功率R2低于第二平均功率TH2和容限m2的和，那么在頻帶f1中傳輸?shù)牡谝籓FDM碼元就存在沖突(步驟S923)。因此，在步驟S925，數(shù)據(jù)檢測(cè)器870使用在頻帶f2中傳輸?shù)牡谝籓FDM碼元來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)。
在步驟S931，如果第一功率R1低于第一平均功率TH1和容限m1的和，并且第二功率R2大于第二平均功率TH2和容限m2的和，那么在頻帶f2中傳輸?shù)牡谝籓FDM碼元就存在沖突(步驟S933)。因此，在步驟S935，數(shù)據(jù)檢測(cè)器870使用在頻帶f1中傳輸?shù)牡谝籓FDM碼元來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)。
在步驟S931，如果第一功率R1大于第一平均功率TH1和容限m1的和，并且第二功率R2大于第二平均功率TH2和容限m2的和，那么在頻帶f1中傳輸?shù)牡谝籓FDM碼元和在頻帶f2中傳輸?shù)牡谝籓FDM碼元都存在沖突(步驟S941)。因此，數(shù)據(jù)檢測(cè)器870使用在頻帶f1和f2中傳輸?shù)膬蓚€(gè)第一OFDM碼元來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)?？商鎿Q地，數(shù)據(jù)檢測(cè)器870可以不使用兩個(gè)第一OFDM碼元(步驟S942)。
返回到圖3A，如果卷積編碼器320執(zhí)行碼元交織和音調(diào)交織兩者，那么交織器330通過(guò)使用兩個(gè)沖突的OFDM碼元來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)。返回到圖3B，如果卷積編碼器321只執(zhí)行音調(diào)交織，那么交織器331可以通過(guò)如圖6B和6C中顯示的1/2的卷積解碼率來(lái)校正誤差，而不必使用兩個(gè)沖突的OFDM碼元。
如上所述，對(duì)于依次接收的相同OFDM碼元執(zhí)行沖突檢測(cè)。
鑒于前述內(nèi)容，在對(duì)數(shù)據(jù)接收的多微微網(wǎng)環(huán)境中通過(guò)選擇地使用非沖突OFDM碼元而使接收的性能得到增強(qiáng)。
依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TFI-OFDM傳輸系統(tǒng)OFDM調(diào)制在正和負(fù)頻域中的不同數(shù)據(jù)，并在時(shí)域中傳輸調(diào)制的OFDM碼元至少兩次，這樣就減少由多微微網(wǎng)環(huán)境中的相鄰SOP所引起的沖突。
依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TFI-OFDM接收系統(tǒng)在多微微網(wǎng)環(huán)境中對(duì)數(shù)據(jù)接收選擇地使用非沖突的OFDM碼元。
盡管參照本發(fā)明的典型實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施例進(jìn)行了描述，但在本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員一旦理解基本發(fā)明原理，他們就可以對(duì)各實(shí)施例進(jìn)行附加的改動(dòng)和修改。因此，構(gòu)造所附的權(quán)利要求的意圖是包含上述實(shí)施例和落在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有這種改動(dòng)和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于超寬頻帶(UWB)通信的時(shí)頻正交交織頻分復(fù)用(TFI-OFDM)的傳輸系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)發(fā)生器，它產(chǎn)生具有對(duì)應(yīng)傳輸速率模式的速率的數(shù)據(jù)；卷積編碼該數(shù)據(jù)的卷積編碼器；比特交織該編碼數(shù)據(jù)的交織器；OFDM調(diào)制器，它將第一數(shù)據(jù)組輸入到正頻域，將第二數(shù)據(jù)組輸入到負(fù)頻域，執(zhí)行逆快速傅里葉變換(IFFT)，并輸出OFDM碼元；緩沖器，它臨時(shí)存儲(chǔ)OFDM碼元以在時(shí)域中順序傳輸OFDM碼元至少兩次；以及頻率生成器，它產(chǎn)生特定頻率以在對(duì)應(yīng)傳輸信道的一定數(shù)量頻帶中傳輸OFDM碼元。
2.如權(quán)利要求1的傳輸系統(tǒng)，其中卷積編碼器具有1/3編碼率，并輸出分別在第一、第二和第三發(fā)生器中編碼的第一、第二和第三數(shù)據(jù)組，并且交織器執(zhí)行關(guān)于第一、第二和第三數(shù)據(jù)組的每個(gè)的音調(diào)交織。
3.如權(quán)利要求1的傳輸系統(tǒng)，其中傳輸速率模式是110Mbps模式和200Mbps模式的一種。
4.如權(quán)利要求1的傳輸系統(tǒng)，其中如果傳輸速率模式是55Mbps模式，OFDM調(diào)制器將第一數(shù)據(jù)組輸入到一半(1/2)的正頻域中，將復(fù)制的第一數(shù)據(jù)組輸入到剩余的一半(1/2)正頻域中，將第二數(shù)據(jù)組輸入到一半(1/2)的負(fù)頻域中，將復(fù)制的第二數(shù)據(jù)組輸入到剩余的一半(1/2)的負(fù)頻域中；并執(zhí)行IFFT調(diào)制。
5.一種用于超寬頻帶(UWB)通信的時(shí)頻正交交織頻分復(fù)用(TFI-OFDM)的傳輸方法，包括(a)產(chǎn)生具有對(duì)應(yīng)傳輸速率模式的速率的數(shù)據(jù)；(b)卷積編碼該數(shù)據(jù)；(c)比特交織該編碼的數(shù)據(jù)；(d)輸入第一數(shù)據(jù)組到正頻域，輸入第二數(shù)據(jù)組到負(fù)頻域，執(zhí)行逆快速傅里葉變換(IFFT)，并輸出OFDM碼元；(e)在不同頻帶中順序傳輸OFDM碼元至少兩次。
6.如權(quán)利要求5的傳輸方法，其中步驟(b)按照1/3編碼率編碼，并分別輸出第一、第二和第三數(shù)據(jù)組，并且步驟(c)執(zhí)行對(duì)第一、第二和第三數(shù)據(jù)組的每個(gè)的音調(diào)交織。
7.如權(quán)利要求5的傳輸方法，其中傳輸速率模式是110Mbps模式和200Mbps模式的一種。
8.如權(quán)利要求5的傳輸方法，其中如果傳輸速率模式是55Mbps模式，步驟(b)將第一數(shù)據(jù)組輸入到一半(1/2)的正頻域中，將復(fù)制的第一數(shù)據(jù)組輸入到剩余的一半(1/2)正頻域中，將第二數(shù)據(jù)組輸入到一半(1/2)的負(fù)頻域中，將復(fù)制的第二數(shù)據(jù)組輸入到剩余的一半(1/2)負(fù)頻域中；并執(zhí)行IFFT調(diào)制。
9.一種用于超寬頻帶(UWB)通信的時(shí)頻正交交織頻分復(fù)用(TFI-OFDM)接收系統(tǒng)，包括接收機(jī)，它接收在對(duì)應(yīng)傳輸信道的一定數(shù)量頻帶中發(fā)送的OFDM碼元；沖突檢測(cè)器，通過(guò)測(cè)量關(guān)于所依次接收的并包含相同數(shù)據(jù)的至少兩個(gè)OFDM碼元的功率來(lái)確定至少兩個(gè)OFDM碼元的沖突；數(shù)據(jù)檢測(cè)器，它檢測(cè)根據(jù)由沖突檢測(cè)器關(guān)于至少兩個(gè)OFDM碼元確定的沖突要處理的數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求9的接收系統(tǒng)，其中沖突檢測(cè)器測(cè)量關(guān)于作為從第一頻帶和第二頻帶中順序接收的相同數(shù)據(jù)的OFDM碼元的第一和第二功率，測(cè)量關(guān)于從第一頻帶和第二頻帶中接收的信號(hào)的第一平均功率和第二平均功率，比較第一功率和第一平均功率，比較第二功率和第二平均功率，確定第一頻帶和第二頻帶的OFDM碼元中的沖突，并將沖突信息提供給數(shù)據(jù)檢測(cè)器。
11.如權(quán)利要求10的接收系統(tǒng)，其中沖突檢測(cè)器確定如果第一功率低于第一平均功率和容限的和，并且第二功率低于第二平均功率和容限的和，那么第一頻帶和第二頻帶的OFDM碼元都不存在沖突，并且數(shù)據(jù)檢測(cè)器檢測(cè)對(duì)應(yīng)第一頻帶和第二頻帶的OFDM碼元的數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求10的接收系統(tǒng)，其中沖突檢測(cè)器確定如果第一功率低于第一平均功率和容限的和，并且第二功率大于第二平均功率和容限的和，那么第二頻帶的OFDM碼元存在沖突，并且數(shù)據(jù)檢測(cè)器檢測(cè)對(duì)應(yīng)第一頻帶的OFDM碼元的數(shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求10的接收系統(tǒng)，其中沖突檢測(cè)器確定如果第一功率大于第一平均功率和容限的和，并且第二功率低于第二平均功率和容限的和，那么第一頻帶的OFDM碼元存在沖突，并且數(shù)據(jù)檢測(cè)器檢測(cè)對(duì)應(yīng)第二頻帶的OFDM碼元的數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求10的接收系統(tǒng)，其中沖突檢測(cè)器確定如果第一功率大于第一平均功率和容限的和，并且第二功率大于第二平均功率和容限的和，那么第一頻帶和第二頻帶的OFDM碼元都存在沖突，并且數(shù)據(jù)檢測(cè)器檢測(cè)對(duì)應(yīng)第一頻帶和第二頻帶的OFDM碼元的數(shù)據(jù)。
15.如權(quán)利要求10的接收系統(tǒng)，其中沖突檢測(cè)器確定如果第一功率大于第一平均功率和容限的和，并且第二功率大于第二平均功率和容限的和，那么第一頻帶和第二頻帶的OFDM碼元都存在沖突，并且數(shù)據(jù)檢測(cè)器不檢測(cè)對(duì)應(yīng)第一頻帶和第二頻帶兩者的OFDM碼元的數(shù)據(jù)。
16.一種用于超寬頻帶(UWB)通信的時(shí)頻正交交織頻分復(fù)用(TFI-OFDM)的接收方法，包括(a)接收在對(duì)應(yīng)傳輸信道的一定數(shù)量頻帶中發(fā)送的OFDM碼元；(b)通過(guò)測(cè)量關(guān)于所依次接收的并包含相同數(shù)據(jù)的至少兩個(gè)OFDM碼元的功率來(lái)檢測(cè)至少兩個(gè)OFDM碼元的沖突；以及(c)檢測(cè)根據(jù)沖突判定從至少兩個(gè)OFDM碼元要處理的數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求16的接收方法，其中步驟(b)包括(b-1)測(cè)量關(guān)于作為從第一頻帶和第二頻帶中順序接收的相同數(shù)據(jù)的OFDM碼元的第一和第二功率，(b-2)測(cè)量關(guān)于從第一頻帶和第二頻帶中接收的每個(gè)信號(hào)的第一平均功率和第二平均功率，以及(b-3)比較第一功率和第一平均功率，比較第二功率和第二平均功率，確定第一頻帶和第二頻帶的OFDM碼元中的沖突，并將沖突判定提供給步驟(c)。
18.如權(quán)利要求17的接收方法，其中步驟(b-3)確定如果第一功率低于第一平均功率和容限的和，并且第二功率低于第二平均功率和容限的和，那么第一頻帶和第二頻帶的OFDM碼元都不存在沖突，并且步驟(c)檢測(cè)對(duì)應(yīng)第一頻帶和第二頻帶的OFDM碼元的數(shù)據(jù)。
19.如權(quán)利要求17的接收方法，其中步驟(b-3)確定如果第一功率低于第一平均功率和容限的和，并且第二功率大于第二平均功率和容限的和，那么第二頻帶的OFDM碼元存在沖突，并且步驟(c)檢測(cè)對(duì)應(yīng)第一頻帶的OFDM碼元的數(shù)據(jù)。
20.如權(quán)利要求17的接收方法，其中步驟(b-3)確定如果第一功率大于第一平均功率和容限的和，并且第二功率低于第二平均功率和容限的和，那么第一頻帶的OFDM碼元存在沖突，并且步驟(c)檢測(cè)對(duì)應(yīng)第二頻帶的OFDM碼元的數(shù)據(jù)。
21.如權(quán)利要求17的接收方法，其中步驟(b-3)確定如果第一功率大于第一平均功率和容限的和，并且第二功率大于第二平均功率和容限的和，那么第一頻帶和第二頻帶的OFDM碼元都存在沖突，并且步驟(c)檢測(cè)對(duì)應(yīng)第一頻帶和第二頻帶的OFDM碼元的數(shù)據(jù)。
22.如權(quán)利要求17的接收方法，其中步驟(b-3)確定如果第一功率大于第一平均功率和容限的和，并且第二功率大于第二平均功率和容限的和，那么第一頻帶和第二頻帶的OFDM碼元都存在沖突，并且步驟(c)不檢測(cè)對(duì)應(yīng)第一頻帶和第二頻帶兩者的OFDM碼元的數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種TFI－OFDM傳輸系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)發(fā)生器，它產(chǎn)生具有對(duì)應(yīng)傳輸速率模式的速率的數(shù)據(jù)；卷積編碼該數(shù)據(jù)的卷積編碼器；比特交織該編碼數(shù)據(jù)的交織器；OFDM調(diào)制器，它將第一數(shù)據(jù)組輸入到正頻域，將第二數(shù)據(jù)組輸入到負(fù)頻域，執(zhí)行IFFT，并輸出OFDM碼元；緩沖器，它臨時(shí)存儲(chǔ)OFDM碼元以在時(shí)域中順序傳輸OFDM碼元至少兩次；以及頻率生成器，它產(chǎn)生一定頻率以在對(duì)應(yīng)傳輸信道的一定數(shù)量頻帶中傳輸OFDM碼元。
文檔編號(hào)H04B1/69GK1599368SQ200410090179
公開(kāi)日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月14日
發(fā)明者樸乘瑩, 金用錫, 托布喬恩·拉森, 羅伯托·艾洛 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社, 斯塔卡托通訊公司