專利名稱：使用超寬帶調(diào)頻信號(hào)的超寬帶無(wú)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(hào)的超寬帶無(wú)線發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，更具體的說(shuō)，涉及一種能夠最小化脈沖間干擾，同時(shí)使用兩個(gè)獨(dú)立的UWB線性FM信號(hào)來(lái)增加傳輸速率的UWB無(wú)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(dòng)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(gè)頻帶被劃分為一個(gè)或有限數(shù)目個(gè)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(hào)只在一個(gè)預(yù)定時(shí)域內(nèi)存在，并非是在整個(gè)時(shí)域內(nèi)連續(xù)的波形。
在使用一個(gè)信號(hào)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(hào)。然而，這種信號(hào)頻帶方法有一個(gè)缺點(diǎn)，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(diǎn)，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(shí)可以使用幾個(gè)子頻帶，能夠有效地解決有關(guān)干擾的問(wèn)題。但是，由于脈沖寬度增加了，在時(shí)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(shí)域中出現(xiàn)的脈沖波形。
參考圖1，有使用不同頻帶的幾個(gè)發(fā)射信號(hào)，順序排列在時(shí)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(gè)頻帶。
如果同一頻帶的信號(hào)重疊，信號(hào)就不能彼此區(qū)分開。因此，當(dāng)信號(hào)由于多徑環(huán)境及彼此重疊的原因而發(fā)生了延遲時(shí)，就不可能精確地恢復(fù)信號(hào)。為了避免這種現(xiàn)象，必須分配足夠的周期用于同一信號(hào)的重發(fā)，這樣信號(hào)才不會(huì)重疊。但是，如果信號(hào)間的間隔加大，每單位時(shí)間的脈沖數(shù)量就會(huì)減少，從而傳輸速率就會(huì)降低。
圖2A和2B示出了脈沖通信期間時(shí)間軸上的脈沖間干擾。
參考圖2A，信號(hào)發(fā)射周期被設(shè)置成足夠長(zhǎng)，在延遲的多徑信號(hào)和原始信號(hào)之間沒(méi)有重疊，因此也沒(méi)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(hào)和原始信號(hào)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(wèn)題相對(duì)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(wèn)題。
當(dāng)在多頻帶系統(tǒng)中使用沒(méi)有干擾的多個(gè)子頻帶而保證一個(gè)可接受的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)，系統(tǒng)將變得復(fù)雜，費(fèi)用也將提高。因此，需要一種通過(guò)使用盡可能少的子頻帶但卻不存在有關(guān)干擾問(wèn)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(guò)使用兩個(gè)獨(dú)立的超寬帶(UWB)線性調(diào)頻(FM)信號(hào)來(lái)增加傳輸效率，并減小脈沖間干擾的UWB無(wú)線發(fā)射機(jī)和接收機(jī)及其方法。
為了實(shí)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(wú)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(hào)；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(hào)；加法器，用于將第一和第二線性調(diào)制信號(hào)相加；脈沖整形器，用于整形從加法器輸出的信號(hào)；載波發(fā)生器，用于輸出一個(gè)載波；混頻器，用于將從脈沖整形器輸出的信號(hào)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(hào)；以及控制器，用于通過(guò)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(hào)的調(diào)制。
第一和第二線性調(diào)制信號(hào)共享同一頻帶。第一線性調(diào)制信號(hào)位于其頻率沿時(shí)間軸線性增加的頻帶內(nèi)，第二線性調(diào)制信號(hào)位于其頻率沿時(shí)間軸線性減小的頻帶內(nèi)。
控制器獨(dú)立于發(fā)射將被發(fā)射的信號(hào)的頻帶的各個(gè)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(gè)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(dú)立地執(zhí)行，或者沿時(shí)間軸交替地執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)超寬帶(UWB)無(wú)線接收機(jī)包括接收單元，用于接收UWB信號(hào)；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(hào)中的載波；第一匹配濾波器，用于濾波去除載波后的信號(hào)；第二匹配濾波器，用于濾波去除載波后的信號(hào)；開關(guān)，用于輸出載波去除后的信號(hào)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(cè)器，用于檢測(cè)從第一匹配濾波器輸出的信號(hào)；第二檢測(cè)器，用于檢測(cè)從第二匹配濾波器輸出的信號(hào)；數(shù)據(jù)處理器，用于處理從第一和第二檢測(cè)器輸出的信號(hào)；以及控制器，用于通過(guò)控制所述載波發(fā)生器、開關(guān)和數(shù)據(jù)處理器來(lái)控制接收信號(hào)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(hào)和第二線性調(diào)制信號(hào)，同時(shí)響應(yīng)于所有其它類型的線性調(diào)制信號(hào)如噪聲。第一線性調(diào)制信號(hào)位于頻率線性增加的頻帶內(nèi)，而第二線性調(diào)制信號(hào)位于頻率線性減小的頻帶內(nèi)。
控制器獨(dú)立于發(fā)射接收信號(hào)的頻帶的子頻帶控制解調(diào)。
控制器確定接收信號(hào)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(lái)濾波接收信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種超寬帶(UWB)無(wú)線信號(hào)發(fā)射方法，該方法調(diào)制一個(gè)將被發(fā)射的UWB數(shù)據(jù)并發(fā)射調(diào)制的UWB信號(hào)。該超寬帶無(wú)線信號(hào)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(hào)；整形調(diào)制后的信號(hào)；混頻整形后的信號(hào)和載波并發(fā)射該信號(hào)。
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(hào)，利用預(yù)定頻帶內(nèi)沿時(shí)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(hào)，利用預(yù)定頻帶內(nèi)沿時(shí)間軸線性減小的頻率。
對(duì)于一個(gè)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(shí)，相應(yīng)的需要一個(gè)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(guò)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的非限制性實(shí)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(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中參考附圖的相同的標(biāo)號(hào)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(shí)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(shí)間軸發(fā)生的脈沖間干擾的視圖；圖3A是表示線性FM信號(hào)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(hào)的視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的使用兩個(gè)獨(dú)立的線性FM信號(hào)來(lái)發(fā)射調(diào)制信號(hào)的UWB無(wú)線發(fā)射機(jī)的框圖；圖5是接收并解調(diào)通過(guò)使用兩個(gè)獨(dú)立的線性調(diào)制FM信號(hào)調(diào)制的信號(hào)的UWB無(wú)線接收機(jī)的框圖；圖6A和6B是表示共享同一頻帶的兩個(gè)獨(dú)立線性FM信號(hào)的波形特性的視圖；圖7是表示與兩個(gè)獨(dú)立的線性FM信號(hào)有關(guān)的匹配濾波器調(diào)制信號(hào)的視圖；圖8是表示根據(jù)數(shù)據(jù)的增加在時(shí)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(gè)獨(dú)立的用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€性FM信號(hào)的UWB無(wú)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(gè)獨(dú)立的線性FM信號(hào)用于多微微網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的脈沖控制的UWB無(wú)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(gè)獨(dú)立的線性FM信號(hào)用于多微微網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的脈沖控制的UWB無(wú)線接收機(jī)的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參考幾個(gè)示例性實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
圖3A是表示線性FM信號(hào)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(hào)的視圖。如圖3A所示的線性FM信號(hào)的波形包具有隨時(shí)間線性增加的頻率特性，并當(dāng)信號(hào)在接收機(jī)側(cè)被接收并被解調(diào)時(shí)，信號(hào)波形通常具有如圖3B中所示的圖案。
線性頻率信號(hào)具有相對(duì)較低的信號(hào)電平，對(duì)于發(fā)射UWB信號(hào)非常有效。由于線性頻率信號(hào)在硬件方面很容易實(shí)現(xiàn)，因此也尤其經(jīng)濟(jì)。
線性調(diào)頻(FM)信號(hào)具有沿時(shí)間軸線性變化的頻率特性，能夠單獨(dú)用有效頻帶和脈沖寬度來(lái)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(hào)將彼此不能區(qū)分。
因此，為了通過(guò)使用線性FM信號(hào)來(lái)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(gè)獨(dú)立的線性FM信號(hào)來(lái)發(fā)射調(diào)制信號(hào)的UWB無(wú)線發(fā)射機(jī)的框圖。
參考圖4，根據(jù)本發(fā)明的UWB無(wú)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(gè)獨(dú)立線性FM信號(hào)的波形特性視圖。圖6A示出的線性FM信號(hào)是上升脈沖，具有隨時(shí)間增加的頻率特性。圖6B示出的線性FM信號(hào)是下降脈沖，具有隨時(shí)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(hào)。如參考圖6A如上所述，第一線性調(diào)制信號(hào)是一個(gè)具有隨時(shí)間線性增加的頻率特性的上升脈沖。也就是說(shuō)，圖6A的信號(hào)是具有正的(+)線性調(diào)制的線性FM波形包。這樣一個(gè)如圖6A所示的線性FM波行包可在時(shí)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(shí)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(gè)第二線性調(diào)制信號(hào)。如圖6B所示，第二線性調(diào)制信號(hào)是一個(gè)下降脈沖，具有隨時(shí)間線性減小的頻率特性。也就是說(shuō)，圖6B示出的信號(hào)是一個(gè)具有負(fù)(-)線性調(diào)制的線性FM信號(hào)。這樣一個(gè)如圖6B所示的線性FM波形包可在時(shí)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(shí)間周期。
由等式1和2所表示的每個(gè)線性頻率波形包通過(guò)根據(jù)時(shí)間因子增加或減小頻率而被互相分開。可以說(shuō)每一線性頻率波形包是通過(guò)在時(shí)間軸上不同地分配單頻帶而獲得的。如上所述，“fu(t)”是一個(gè)具有對(duì)于載波逐漸增加的頻率特性的脈沖，而“fd(t)”是一個(gè)具有逐漸減小的頻率特性的脈沖。因?yàn)檫@兩個(gè)線性FM波形包具有沿時(shí)間軸相對(duì)分布的矢量分量，雖然兩個(gè)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(hào)相加。脈沖整形器430對(duì)從加法器420輸出的信號(hào)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(hào)和載波，以及發(fā)射單元445發(fā)射來(lái)自混頻器440的信號(hào)。
同時(shí)，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(shuō)，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(dòng)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(hào)，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(hào)。或者，控制器425也可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)第一和第二脈沖發(fā)生器410和415同時(shí)產(chǎn)生第一和第二線性調(diào)制信號(hào)。
下文中，控制器425驅(qū)動(dòng)第一脈沖發(fā)生器410輸出第一脈沖調(diào)制信號(hào)的方式被稱為“第一調(diào)制”，而控制器425驅(qū)動(dòng)第二脈沖發(fā)生器410輸出第二脈沖調(diào)制信號(hào)的方式被稱為“第二調(diào)制”。控制器425同時(shí)驅(qū)動(dòng)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(hào)的方式被稱為“第三調(diào)制”。
因?yàn)樵诘谝缓偷诙{(diào)制中，只有第一和第二脈沖發(fā)生器410、415中的一個(gè)被驅(qū)動(dòng)，加法器420不操作。因此，脈沖整形器430整形第一調(diào)制信號(hào)或第二調(diào)制信號(hào)并輸出整形后的信號(hào)至混頻器440。第一和第二調(diào)制可以彼此獨(dú)立地執(zhí)行，或者沿時(shí)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(lái)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(hào)相加，脈沖整形器430整形從加法器420輸出的信號(hào)。
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?？刂破?25也可以在時(shí)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(shí)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(wú)線發(fā)射機(jī)沿時(shí)間軸在通過(guò)第一調(diào)制產(chǎn)生的第一調(diào)制信號(hào)的周期T之間插入通過(guò)第二調(diào)制產(chǎn)生的第二調(diào)制信號(hào)，以便增加數(shù)據(jù)傳輸速率。信號(hào)周期相應(yīng)地減少“T/2”，但是第一和第二調(diào)制信號(hào)間的干擾減少了。結(jié)果，由于數(shù)據(jù)傳輸不受其它信號(hào)或多徑信號(hào)的干擾的影響，每小時(shí)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(shí)，通過(guò)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(méi)有任何干擾的平滑運(yùn)行。換句話說(shuō)，圖8示出了一個(gè)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(gè)微微網(wǎng)可以沒(méi)有任何干擾的平滑運(yùn)行。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)UWB無(wú)線接收機(jī)的框圖。該接收機(jī)接收并解調(diào)通過(guò)使用兩個(gè)獨(dú)立的線性FM信號(hào)調(diào)制的信號(hào)。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明的UWB無(wú)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(cè)器535、第二檢測(cè)器540、數(shù)據(jù)處理器545及控制器550。
接收單元505接收信號(hào)。逆載波發(fā)生器510產(chǎn)生一個(gè)逆載波以去除攜帶接收信號(hào)的載波?；祛l器515混頻逆載波和接收信號(hào)以從接收信號(hào)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(hào)。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(hào)，也就是每一匹配濾波器強(qiáng)響應(yīng)于相應(yīng)信號(hào)而弱響應(yīng)于另一信號(hào)。
圖7是表示相應(yīng)于兩個(gè)獨(dú)立的線性FM信號(hào)的匹配濾波器解調(diào)信號(hào)的視圖。參考圖7，當(dāng)接收兩個(gè)線性FM信號(hào)時(shí)，匹配濾波器強(qiáng)響應(yīng)于相應(yīng)線性FM信號(hào)，同時(shí)弱響應(yīng)于另一很可能代表噪聲的線性FM信號(hào)。由于使用了第一和第二匹配濾波器525、530，覆蓋相同時(shí)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(guò)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(hào)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(hào)時(shí)，第一匹配濾波器525工作，而當(dāng)僅收到第二調(diào)制信號(hào)時(shí)，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(hào)由第一檢測(cè)器535進(jìn)行檢測(cè)，而由第二匹配濾波器530濾波后的第二調(diào)制信號(hào)由第二檢測(cè)器540進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)的信號(hào)在數(shù)據(jù)處理器545處被處理。
同時(shí)，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。控制器550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(hào)的接收，并控制接收信號(hào)的解調(diào)?？刂破?50確定接收信號(hào)的波形，并分析信號(hào)的調(diào)頻方法。然后控制器550控制開關(guān)520，以使接收信號(hào)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(hào)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(hào)時(shí)，控制器550控制UWB無(wú)線接收機(jī)通過(guò)使用上述的線性調(diào)制來(lái)區(qū)分和檢測(cè)信號(hào)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(shí)，控制器550通知相應(yīng)的UWB無(wú)線發(fā)射機(jī)一個(gè)頻帶下降的請(qǐng)求，確定一種接收方法，并控制接收信號(hào)的解調(diào)。相應(yīng)地，UWB無(wú)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(hào)。
圖9是表示根據(jù)本發(fā)明，發(fā)射兩個(gè)獨(dú)立的線性FM信號(hào)用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)腢WB無(wú)線發(fā)射機(jī)的操作流程圖。
參考圖9，UWB無(wú)線發(fā)射機(jī)的控制器425首先確定用于無(wú)線發(fā)射機(jī)的信號(hào)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(hào)沿時(shí)間軸被插入到由第一調(diào)制產(chǎn)生的第一調(diào)制信號(hào)的周期T之間，以便使數(shù)據(jù)傳輸速率增加兩倍。或者，由于第一和第二調(diào)制信號(hào)不存在很多干擾，可以同時(shí)發(fā)射這兩個(gè)調(diào)制信號(hào)。
同時(shí)，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(hào)時(shí)就不需要頻帶下降。
UWB無(wú)線發(fā)射機(jī)的控制器425選擇調(diào)制(S920)。控制器425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(wú)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(gè)或兩個(gè)可以用來(lái)調(diào)制該數(shù)據(jù)。當(dāng)通過(guò)操作第一和第二脈沖發(fā)生器410、415來(lái)調(diào)制數(shù)據(jù)時(shí)，從其輸出的第一和第二調(diào)制信號(hào)彼此相加。
然后，UWB無(wú)線發(fā)射機(jī)整形調(diào)制信號(hào)以滿足發(fā)射方法(S940)，并混頻整形后的信號(hào)和載波，然后發(fā)送信號(hào)(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(gè)獨(dú)立的線性FM信號(hào)用于脈沖控制的UWB無(wú)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(gè)獨(dú)立的線性FM信號(hào)用于脈沖控制的UWB無(wú)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(wú)線發(fā)射機(jī)確定發(fā)射信號(hào)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(wú)線發(fā)射機(jī)從相應(yīng)無(wú)線設(shè)備如一個(gè)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(wú)線接收機(jī)的頻帶下降的頻帶信息。
UWB無(wú)線發(fā)射機(jī)基于收到的信道特性信息，確定無(wú)線接收機(jī)處是否存在頻帶下降(S1030)。當(dāng)確定沒(méi)有頻帶下降時(shí)，該UWB無(wú)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(hào)(S1050)。否則，即當(dāng)確定有任何頻帶下降時(shí)，該UWB無(wú)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(wú)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(wú)線接收機(jī)根據(jù)預(yù)定的接收方法解調(diào)接收信號(hào)，并通過(guò)從第一和第二匹配濾波器525、530中選擇其一，或者通過(guò)同時(shí)操作第一和第二匹配濾波器525、530來(lái)執(zhí)行濾波(S1120)。如果接收多個(gè)信號(hào)，該UWB無(wú)線接收機(jī)對(duì)于濾波后的信號(hào)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(gè)信號(hào)，相關(guān)性通常較高。
根據(jù)相關(guān)性來(lái)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(gè)頻帶下降，通知正在通信的無(wú)線發(fā)射機(jī)關(guān)于頻帶下降的請(qǐng)求(S1160)。當(dāng)確定不需要頻帶下降時(shí)，該UWB無(wú)線接收機(jī)通過(guò)解調(diào)處理接收的信號(hào)(S1150)。
根據(jù)本發(fā)明，所述的UWB無(wú)線發(fā)射機(jī)和接收機(jī)使用兩個(gè)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(hào)，而弱響應(yīng)于非相應(yīng)調(diào)制類型的另一信號(hào)。結(jié)果，即使在脈沖間隔被減小時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率也能夠在沒(méi)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?yàn)榫W(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(shí)施例來(lái)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(duì)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(wú)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(hào)；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(hào)；加法器，用于相加所述第一線性調(diào)制信號(hào)和第二線性調(diào)制信號(hào)；脈沖整形器，用于整形從所述加法器輸出的相加后的信號(hào)；載波發(fā)生器，輸出一個(gè)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(hào)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(hào)；以及控制器，用于通過(guò)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(hào)的調(diào)制。
2.如權(quán)利要求1所述的UWB無(wú)線發(fā)射機(jī)，其中，所述第一線性調(diào)制信號(hào)和第二線性調(diào)制信號(hào)共享同一頻帶，其中，所述第一線性調(diào)制信號(hào)的頻率位于沿時(shí)間軸線性增加的頻帶內(nèi)，其中，所述第二線性調(diào)制信號(hào)的頻率位于沿時(shí)間軸線性減小的頻帶內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的UWB無(wú)線發(fā)射機(jī)，其中，所述控制器獨(dú)立于發(fā)射一個(gè)或多個(gè)信號(hào)的頻帶的一個(gè)或多個(gè)子頻帶執(zhí)行調(diào)制。
4.如權(quán)利要求1所述的UWB無(wú)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(shí)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(wú)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(wú)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(shí)，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(gè)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(wú)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(dú)立地執(zhí)行，或者沿時(shí)間軸交替地執(zhí)行。
8.一種超寬帶無(wú)線接收機(jī)，包括接收單元，用于接收UWB信號(hào)；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(hào)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(hào)；第二匹配濾波器，用于濾波所述去除載波后的信號(hào)；開關(guān)，用于輸出所述去除載波后的信號(hào)至所述第一匹配濾波器、所述第二匹配濾波器或者同時(shí)至所述第一和第二匹配濾波器；第一檢測(cè)器，用于檢測(cè)來(lái)自所述第一匹配濾波器的第一輸出信號(hào)；第二檢測(cè)器，用于檢測(cè)來(lái)自所述第二匹配濾波器的第二輸出信號(hào)；數(shù)據(jù)處理器，用于處理來(lái)自所述第一和第二檢測(cè)器之一或之二的輸出信號(hào)；以及控制器，用于通過(guò)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(hào)的解調(diào)。
9.如權(quán)利要求8所述的UWB無(wú)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(hào)和第二線性調(diào)制信號(hào)，同時(shí)響應(yīng)于作為噪聲的其它類型的線性調(diào)制信號(hào)，其中，所述第一線性調(diào)制信號(hào)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(hào)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(wú)線接收機(jī)，其中，所述控制器獨(dú)立于發(fā)射所接收的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)的頻帶的一個(gè)或多個(gè)子頻帶控制解調(diào)。
11.如權(quán)利要求8所述的UWB無(wú)線接收機(jī)，其中，所述控制器確定所接收的UWB信號(hào)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(lái)濾波所接收的UWB信號(hào)。
12.一種超寬帶無(wú)線信號(hào)發(fā)射方法，該方法調(diào)制將被發(fā)射的UWB信號(hào)并發(fā)射調(diào)制后的UWB信號(hào)，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(hào)；整形所述調(diào)制信號(hào)；混頻所述整形后的信號(hào)和載波；以及發(fā)射混頻后的信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的UWB無(wú)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(shí)間軸線性增加的頻率的第一線性調(diào)制信號(hào)，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(shí)間軸線性減小的頻率的第二線性調(diào)制信號(hào)。
14.如權(quán)利要求12所述的UWB無(wú)線發(fā)射方法，其中，對(duì)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(wú)線發(fā)射方法，其中，當(dāng)在多微微網(wǎng)環(huán)境下，多個(gè)網(wǎng)絡(luò)互相重疊而需要頻帶下降時(shí)，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(méi)有干擾。
全文摘要
一種超寬帶(UWB)無(wú)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(hào)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(hào)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(hào)的加法器，整形從所述加法器輸出的相加后的信號(hào)的脈沖整形器，輸出一個(gè)載波的載波發(fā)生器，將從所述脈沖整形器輸出的信號(hào)和載波進(jìn)行混頻的混頻器，發(fā)射從混頻器輸出的信號(hào)的發(fā)射單元，以及通過(guò)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(lái)控制將被發(fā)射的信號(hào)的調(diào)制的控制器。結(jié)果，即使在脈沖間隔被減小時(shí)，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(hào)H04B1/04GK1574655SQ200310118190
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)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(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社