專利名稱：用于解調(diào)uwb脈沖序列的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在包括至少一臺發(fā)射機(jī)和一臺接收機(jī)的電信系統(tǒng)中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，所述發(fā)射機(jī)用于發(fā)送由N個脈沖的至少一個序列在N個時間窗上形成的信號，每一個脈沖包括在一時間片內(nèi)，該時間片在它相應(yīng)時間窗的位置由片數(shù)來定義。
伴隨估定所謂超寬帶電信系統(tǒng)(也稱為UWB系統(tǒng))的相關(guān)性的目標(biāo)，這種數(shù)據(jù)發(fā)送方法當(dāng)前正在研究。在這種系統(tǒng)中，每一臺發(fā)射機(jī)由上述片數(shù)形成的標(biāo)記來識別，該標(biāo)記本身十分強(qiáng)健，因此可以可靠、精確地通信給所有潛在接收機(jī)。
UWB系統(tǒng)中使用的脈沖很短，例如，具有低于0.1納秒的持續(xù)時間，這給這種系統(tǒng)提供至少有10千兆赫那樣大的帶寬，為這樣的系統(tǒng)提供了高靈活性和大量可能的應(yīng)用。
上面描述的信號可以形成載波信號，在該載波信號上信息可以通過對所述載波信號的調(diào)制來編碼。發(fā)明人已經(jīng)觀察到由于包含的脈沖短，與給定脈沖序列的精確同步在接收機(jī)端將很難實(shí)施，因此為了節(jié)約成本，選擇的調(diào)制方案應(yīng)當(dāng)包括盡可能少的時間相關(guān)參數(shù)。
因此，本發(fā)明旨在提供調(diào)制/解調(diào)方案，根據(jù)此方案，在所述接收機(jī)不必關(guān)于時間來精確映象已接收的脈沖序列情況下，脈沖序列攜帶的信息可以在接收機(jī)端恢復(fù)。
實(shí)際上，一種用于根據(jù)本文首段描述來發(fā)送數(shù)據(jù)的方法根據(jù)本發(fā)明其特征在于它包括在接收機(jī)端執(zhí)行的至少一個碼元解碼步驟，在碼元解碼步驟的過程中，計(jì)算至少一個表示每一脈沖序列所攜帶的功率量的調(diào)制值并與至少一個預(yù)定閾值進(jìn)行比較。
通過定量接收信號的功率和實(shí)施與一個或幾個閾值的容易實(shí)施的簡單比較，根據(jù)本發(fā)明的碼元解碼步驟能夠以一個十分直接了當(dāng)?shù)姆绞将@得調(diào)制的UWB碼元的解調(diào)。這種解調(diào)方案不需要接收機(jī)就時間而言來實(shí)施精確映象接收的信息，反之能夠以一個相對低成本制造適合的接收機(jī)。
通過執(zhí)行這樣的碼元解碼步驟來解調(diào)UWB信號的調(diào)制可以由各種調(diào)制方案產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，上文中描述的方法進(jìn)一步包括在發(fā)射所述脈沖序列之前執(zhí)行的至少一個碼元編碼步驟，在碼元編碼步驟過程中每一個脈沖序列乘以表示所述脈沖序列攜帶的碼元的整數(shù)值。
借助于這種調(diào)制方案，在超帶寬電信系統(tǒng)中發(fā)送的信號所攜帶的信息根據(jù)本發(fā)明基本上與這些信號攜帶的功率相關(guān)，該功率是與包括在這種信號內(nèi)的脈沖的振幅有關(guān)。這樣的調(diào)制方案容易實(shí)施，而且能夠以相對低成本制造適合的發(fā)射機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的變化，將要發(fā)送的每一個信號由一個預(yù)定數(shù)目脈沖序列的疊加構(gòu)成，每一個脈沖序列已經(jīng)提交到碼元編碼步驟并對應(yīng)于可用于發(fā)送的總帶寬事先已經(jīng)劃分好的幾個子帶之一。
本發(fā)明的這種變化能通過相同通信信道同時發(fā)送幾個碼元，并因此有效地提高包括本發(fā)明這一變化的電信系統(tǒng)的吞吐量。
根據(jù)它的一個面向硬件的方面，本發(fā)明也涉及包括至少一臺發(fā)射機(jī)和一臺接收機(jī)的電信系統(tǒng)，所述發(fā)射機(jī)用于發(fā)送由N個脈沖的至少一個脈沖序列在N個時間窗上形成的信號，每一脈沖包括在時間片內(nèi)，該時間片內(nèi)在其相應(yīng)時間窗內(nèi)的位置由片數(shù)來定義，系統(tǒng)中的接收機(jī)包括用于計(jì)算至少一個表示每一脈沖序列所攜帶的功率量的調(diào)制值并比較所述調(diào)制值和至少一個預(yù)定閾值的碼元解碼裝置。
根據(jù)這硬件相關(guān)方面的特定實(shí)施例，發(fā)射機(jī)包括用于將表示所述脈沖序列所攜帶的碼元的整數(shù)值與每一脈沖序列相乘的碼元編碼裝置。
根據(jù)這硬件相關(guān)方面的變化，發(fā)射機(jī)進(jìn)一步包括用于接收預(yù)定數(shù)目的脈沖序列的信號組合裝置，每一脈沖序列已經(jīng)由碼元編碼裝置產(chǎn)生并對應(yīng)于可用于發(fā)送的總帶寬事先已經(jīng)劃分好的幾個子帶之一，所述信號組合裝置用于將所有所述脈沖序列組合成將要發(fā)送的信號。
根據(jù)它的另一個面向硬件的方面，本發(fā)明還涉及用于接收由N個脈沖的至少一個序列在N個時間窗上形成的信號的設(shè)備，每一個脈沖包括在時間片內(nèi)，該時間片在其相應(yīng)時間窗內(nèi)的位置由片數(shù)來定義，該接收機(jī)包括用于計(jì)算至少一個表示每一脈沖序列所攜帶的功率量的調(diào)制值并比較所述調(diào)制值和至少一個預(yù)定閾值的碼元解碼裝置。
根據(jù)它的另一個面向硬件的方面，本發(fā)明還涉及用于發(fā)送由N個脈沖的至少一個序列在N個時間窗上形成的信號的設(shè)備，每一個脈沖包括在時間片內(nèi)，該時間片在其相關(guān)時間窗內(nèi)的位置由片數(shù)來定義，該發(fā)射機(jī)包括用于將表示所述脈沖序列攜帶的碼元的整數(shù)值與每一個脈沖序列相乘的碼元編碼裝置。
從下而關(guān)于附圖給出的描述的閱讀中，上面提到的本發(fā)明的特征和其它特征將顯得更清楚，其中

圖1是描述使用本發(fā)明的電信系統(tǒng)的功能圖；圖2是描述構(gòu)成在這樣的電信系統(tǒng)中發(fā)送的載波信號的脈沖序列的計(jì)時圖；圖3是描述可以用于產(chǎn)生這樣序列的脈沖模式的計(jì)時圖；圖4是描述包括多個脈沖序列的數(shù)據(jù)幀的計(jì)時圖；以及圖5是描述包括在包含本發(fā)明一個變化的接收機(jī)中的碼元解碼裝置的框圖。
圖1描述包括本發(fā)明的電信系統(tǒng)SYST。這種系統(tǒng)SYST包括至少一臺發(fā)射機(jī)TRD和一臺接收機(jī)RCD，例如，它們都可以由諸如移動電話的設(shè)備構(gòu)成。發(fā)射機(jī)TRD用于發(fā)送由N個脈沖pj(從j＝1到N)的至少一個序列在N個時間窗上形成的信號Tsg，每一個脈沖包括在時間片內(nèi)，該時間片在其相關(guān)時間窗內(nèi)的位置由片數(shù)cj(從j＝1到N)來定義。例如，包括在這個序列中的脈沖數(shù)目N可以選擇等于128，而每一時間窗的寬度可以選擇等于100納秒，同時每一時間片的寬度為1納秒。
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)射機(jī)TRD包括用于將表示所述脈沖序列攜帶的碼元的整數(shù)值與每一脈沖序列相乘的碼元編碼裝置ENC。
因此，由發(fā)送的信號Tsg攜帶的信息實(shí)際上與該信號Tsg攜帶的功率相關(guān)，該功率是與包括在所述信號Tsg中的脈沖的振幅相關(guān)。然后，在所述接收機(jī)RCD不必關(guān)于時間來精確映象接收的脈沖序列的情況下，這信息可以由接收機(jī)RCD恢復(fù)。
為了這個目的，接收機(jī)RCD包括用于計(jì)算表示每一脈沖序列所攜帶的功率量的至少一個調(diào)制值并比較所述調(diào)制值和至少一個預(yù)定閾值的碼元解碼裝置DEC。根據(jù)將在下文中解釋的，這種比較的結(jié)果將自動指向在發(fā)射的信號Tsg內(nèi)電碼元編碼裝置ENC最初編碼的碼元的解調(diào)值。
圖2以計(jì)時圖的形式描述了這種已發(fā)送的信號Tsg，據(jù)此，每一脈沖序列具有總持續(xù)時間Ts，該總持續(xù)時間Ts分成具有每一持續(xù)時間Tf的時間窗，每一時間窗被再分成時間片Tc，每一窗口中的單個時間片用于包括脈沖pj(從j＝1到N)，該單個時間片通過片數(shù)cj識別。因此，這個發(fā)送的信號Tsg的發(fā)射機(jī)由所有上面提到的片數(shù)cj(從j＝1到N)結(jié)合形成的標(biāo)記Sg＝(c1，c2...cN)來識別，該標(biāo)記Sg本身十分強(qiáng)健，因此可以可靠、精確地通信給所有潛在接收機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，屬于在這圖中示出的脈沖序列的每一脈沖pj(從j＝到N)乘以相同整數(shù)值Vi，該整數(shù)值Vi以該序列攜帶的功率的形式表示所述脈沖序列攜帶的碼元，參考“i”表示分配給要考慮的脈沖序列的參考數(shù)。
此外，脈沖pj(從j＝1到N)乘以在碼元編碼步驟過程中隨機(jī)選擇等于+1或-1的值αj，使得在這里示出的例子中，第二脈沖p2是負(fù)的。
因?yàn)樗鲂畔⑹桥c所述脈沖的矩形形式相關(guān)，這種正脈沖和負(fù)脈沖的隨機(jī)分布不影響所述脈沖攜帶的信息，并且允許在光譜域中防止出現(xiàn)高振幅峰值，該峰值可以干擾不包括在電信系統(tǒng)中的設(shè)備。這種頻率干擾應(yīng)通常受限，以及作為歐盟指引83/336 CEE和美國聯(lián)邦通信委員會的規(guī)則的目標(biāo)。
這里示出的脈沖序列的所有脈沖pj(j＝1到N)在碼元編碼步驟過程中可以附加地提交給時間抖動dti。
由時間延遲裝置引入的時間抖動將關(guān)于通信信道引起的延遲傳播而言保持較小，通過該通信信道已調(diào)制的信號將發(fā)送。例如，延遲傳播可以具有100納秒的值。這樣的時間抖動不影響每一脈沖序列攜帶的信息并主要將靈活性的可選級別增加到根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制方案中。
發(fā)送的信號Tsg可以這樣以下面形式表述Tsg(t)=Σi,jVi.aj.pj(t-cj-j.Tf-dti)]]>圖3是另一個描述可以選擇作為構(gòu)成上述脈沖的可能形狀p(t)的計(jì)時圖。相同序列的脈沖pj(t)(從j＝1到N)可以具有不同形狀，假定它們基本上具有相同寬度并攜帶相同數(shù)量的能量。然而，屬于相同序列的所有脈沖pj(t)(從j＝1到N)可以具有相同形狀，例如這里描述的形狀p(t)，該形狀被定義為高斯函數(shù)的第二規(guī)則的派生，這可以算術(shù)表示為p(t)＝A.[1-4π(t/Tw)2].exp(-2π(t/Tw)2)。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它脈沖形狀當(dāng)然也用于相同目的。
圖4也是另一描述由諸如上面描述的一個脈沖序列的連續(xù)脈沖序列形成的數(shù)據(jù)幀DF的計(jì)時圖，每一個具有總持續(xù)時間Ts，以及為了防止由下面一個脈沖序列形成的給定序列的變更而周期性插入在兩個這樣序列之間的保護(hù)間隔GI，例如，該變更可以由在所述脈沖序列之間的相互調(diào)制引起。因此這數(shù)據(jù)幀DF由具有每一持續(xù)時間Tr的連續(xù)幀構(gòu)成，其中Tr＝Ts+GI，以及包括如上面描述的每一脈沖序列。
在不必關(guān)于時間來精確映象接收的脈沖序列的情況下，為了識別數(shù)據(jù)幀DF的信息內(nèi)容，用于接收這樣數(shù)據(jù)幀DF的設(shè)備必須僅能測量表示連續(xù)脈沖序列攜帶功率的連續(xù)量的數(shù)量。
圖5描述了包括在根據(jù)本發(fā)明的一個可選實(shí)施例的接收機(jī)中的碼元解碼裝置DEC，在這實(shí)施例中，發(fā)送的信號Tsg是包括根據(jù)上文描述的K脈沖序列的組合的復(fù)合信號，因此，每一脈沖在發(fā)送端已經(jīng)提交到碼元編碼步驟。這種接收機(jī)包括用于接收這樣的復(fù)合信號Tsg的天線裝置ANT。解碼裝置DEC包括一組用于使K個子帶彼此分離的K個帶通濾波器PBFk(從k＝1到K)，為了定義用于攜帶特定碼元的K個不同的脈沖序列，用于傳輸復(fù)合信號Tsg的總帶寬被劃分成K個子帶。
本發(fā)明的這個變化能夠通過相同通信信道同時發(fā)射多個碼元，因此能有效地提高包括本發(fā)明變化的電信系統(tǒng)的吞吐量。
在這樣的實(shí)施例中，對應(yīng)于等級k(k＝1到K)的給定子帶的每一脈沖序列將表示如下Tsgk(t)=Σi,jVki.akj.pkj(t-ckj-j.Tf-dtki))]]>和Tsg(t)=ΣkTsgk(t)]]>在這里描述的本發(fā)明實(shí)施例中，碼元解碼裝置DEC包括一組K個平方模塊SQMk(k＝1到K)，每一平方模塊連接到帶通濾波器BPFk中的一個并用于接收脈沖序列Tsgk(k＝1到K)和傳遞由所述信號Tsgk的平方構(gòu)成的信號Sqsk。
碼元解碼裝置DEC進(jìn)一步包括一組K個積分模塊INTk(k＝1到K)，每一積分模塊連接到一個平方模塊SQMk并用于傳遞表示由相應(yīng)脈沖序列Tsgk攜帶的功率量的調(diào)制值Pwk。這種調(diào)制值Pwk可以例如在信道延遲的持續(xù)時間上被計(jì)算為由相關(guān)平方模塊SQMk傳遞的平方信號Sqsk的積分。
碼元解碼裝置DEC也包括一組K個比較模塊CMPMk(k＝1到K)，每一比較模塊連接到一個積分模塊INIk并用于比較由所述積分模塊INTk傳遞的調(diào)制值Pwk和預(yù)定閾值thk1，thk2…thkM(k)的數(shù)目M(k)，該數(shù)目M(k)從一個比較模塊到另一個比較模塊可以是不同的。
因此根據(jù)表述如下的簡單解碼柵格，給定脈沖序列Tsk攜帶的碼元以十分直接了當(dāng)?shù)姆绞阶R別如果Pwk＜thk1，則脈沖序列Tsk攜帶的碼元是S0；如果thkn＜Pwk＜thkn+1，則脈沖序列Tsk攜帶的碼元是Sn，n＝1到M(k)-1；以及如果thkM(k)＜Pwk，則脈沖序列Tsk攜帶的碼元是SM(k)。
各種方法可以被本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員用來確定和計(jì)算。通過例如在接收的信號可以攜帶的功率的整個變化范圍上考慮所述數(shù)值的線性級數(shù)，可以定義這種閾值，然后所述范圍被劃分成具有基本上相同大小的間隔并且每個間隔對應(yīng)于一個給定的可編碼的碼元。
然而，預(yù)定閾值thk1，thk2…thkM(k)的定義應(yīng)當(dāng)優(yōu)選考慮在碼元解碼步驟過程中實(shí)施的非線性處理，該碼元解碼步驟將包括例如熱噪聲、其它收發(fā)機(jī)引起的干擾等等的難以量化參數(shù)的特定統(tǒng)計(jì)模式。
每一平方模塊SQMk可以由用相同輸入信號饋送的吉爾伯特單元形成。每一個積分模塊INTk可以由配備RC反饋的運(yùn)算放大器形成。每一比較模塊CMPMk可以由一組M(k)個運(yùn)算放大器形成，每個運(yùn)算放大器用于接收相同調(diào)制值Pwk和分配給該比較模塊CMPMk的預(yù)定閾值thk1，thk2…thkM(k)中的一個，。因此，碼元解碼裝置DEC可以由現(xiàn)有模擬電路形成，該模擬電路對于高處理速度是公知的并且不需要任何抽樣，相對于數(shù)字方案，它根據(jù)本發(fā)明的這個實(shí)施例能進(jìn)一步減小處理功率和實(shí)施信號解碼步驟所需的時間。
權(quán)利要求
1.一種用于在包括至少一臺發(fā)射機(jī)和一臺接收機(jī)的電信系統(tǒng)中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，所述發(fā)射機(jī)用于發(fā)送由N個脈沖的至少一個脈沖序列在N個時間窗上形成的信號，每一個脈沖包括在時間片內(nèi)，該時間片在其相應(yīng)時間窗內(nèi)的位置由片數(shù)來定義，該方法包括在接收機(jī)端執(zhí)行的至少一個碼元解碼步驟，在碼元解碼步驟過程中，計(jì)算表示每一脈沖序列所攜帶的功率量的至少一個調(diào)制值并與至少一個預(yù)定閾值進(jìn)行比較。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述脈沖序列發(fā)送之前執(zhí)行的至少一個碼元編碼步驟，在該碼元編碼步驟過程中，每一個脈沖序列乘以表示所述脈沖序列所攜帶的碼元的整數(shù)值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，根據(jù)此方法，將要發(fā)送的每一信號由預(yù)定數(shù)目的脈沖序列的疊加構(gòu)成，每一脈沖序列提交到碼元編碼步驟并對應(yīng)于可發(fā)送的總帶寬事先被分成的多個子帶中的一個。
4.一種包括至少一臺發(fā)射機(jī)和一臺接收機(jī)的電信系統(tǒng)，所述發(fā)射機(jī)用于發(fā)送由N個脈沖的至少一個脈沖序列在N個時間窗上形成的信號，每一脈沖包括在時間片內(nèi)，該時間片在其相應(yīng)時間窗的位置由片數(shù)來定義，系統(tǒng)中的接收機(jī)包括碼元解碼裝置，用于計(jì)算表示每一個脈沖序列所攜帶的功率量的至少一個調(diào)制值并比較所述調(diào)制值和至少一個預(yù)定閾值。
5.如權(quán)利要求4所述的電信系統(tǒng)，其中，發(fā)射機(jī)包括用于將表示所述脈沖序列所攜帶的碼元的整數(shù)值與每一脈沖序列相乘的碼元編碼裝置。
6.如權(quán)利要求4或5所述的電信系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射機(jī)進(jìn)一步包括用于接收預(yù)定數(shù)目的脈沖序列的信號組合裝置，每一個脈沖序列已經(jīng)由碼元編碼裝置產(chǎn)生并且對應(yīng)于可用于發(fā)送的總帶寬事先已經(jīng)劃分成的多個子帶中的一個，所述信號組合裝置用于將所有所述脈沖序列組合成將要發(fā)送的信號。
7.一種用于接收由N個脈沖的至少一個序列在N個時間窗上形成的信號的設(shè)備，每一脈沖包括在時間片內(nèi)，該時間片在其相應(yīng)時間窗的位置是由片數(shù)來定義的，接收機(jī)包括用于計(jì)算表示每一脈沖序列所攜帶的功率量的至少一個調(diào)制值并且比較所述調(diào)制值和至少一個預(yù)定閾值的碼元解碼裝置。
8.一種用于發(fā)送由N個脈沖的至少一個序列在N個時間窗上形成的信號的設(shè)備，每一脈沖包括在時間片內(nèi)，該時間片在其相應(yīng)時間窗的位置是由片數(shù)來定義的，發(fā)射機(jī)包括用于將表示所述脈沖序列攜帶的碼元的整數(shù)值與每一脈沖序列相乘的碼元編碼裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于以至少一個脈沖序列Tsgk(k＝1到K)的形式發(fā)送數(shù)據(jù)的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法包括至少一個碼元解碼步驟，在該碼元解碼步驟過程中，計(jì)算表示每一個脈沖序列Tsgk所攜帶的功率量的至少一個調(diào)制值Pwk并且與至少一個預(yù)定閾值thk1，thk2…thkM(k)進(jìn)行比較。由于在不必關(guān)于時間來精確映象接收的脈沖序列的情況下，這樣的信號所攜帶的信息可以被接收機(jī)恢復(fù)，因此根據(jù)本發(fā)明的該方法能夠限制處理時間和對功率調(diào)制的UWB信號進(jìn)行解調(diào)所需的功率。
文檔編號H04B1/69GK1606251SQ20041009216
公開日2005年4月13日 申請日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月9日
發(fā)明者S·帕凱萊特 申請人:三菱電機(jī)株式會社