專利名稱：通信方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在使用電波進行無線通信的過程中，在調(diào)制載波后，發(fā)送、接收并解調(diào)信息的方法、裝置和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
調(diào)制作為載波的電波來進行信息通信的方法存在多種。其中作為代表的已經(jīng)知道頻移鍵控調(diào)制(FSKFrequency Shift Keying)、相移鍵控調(diào)制(PSKPhase Shift Keying)和幅移鍵控調(diào)制(ASKAmplitude Shift Keying)。
其中相移鍵控調(diào)制方式是對應于輸入的數(shù)據(jù)(0或1)來傳送載波的相位(0、π)的方式。這種情況下，傳送的數(shù)據(jù)是1位。與此相對，也已經(jīng)知道其它增加了傳送數(shù)據(jù)量的相移鍵控調(diào)制方式，例如將連續(xù)輸入的2位看作一個符號，以對應于該傳送數(shù)據(jù)(00、01、10、11)的載波相位(π/4、3π/4、5π/4、7π/4)來傳送的四位相移鍵控調(diào)制(QPSKQuadrature Phase Shift Keying)等。
圖5表示在使用4位相移鍵控調(diào)制的情況下對應于各傳送數(shù)據(jù)的載波波形的一個例子。在該圖5b的例子中，表示傳送數(shù)據(jù)(001110)的情況下對載波進行調(diào)制。在下述專利文獻2中公開了區(qū)別發(fā)送更重要的數(shù)據(jù)和不那么重要的數(shù)據(jù)的相移鍵控調(diào)制的分級化方式。
另一方面，幅移鍵控調(diào)制是調(diào)制載波的振幅，例如圖6所示對應于輸入數(shù)據(jù)(0或1)來傳送2個值(A/2，A)的方式。進行幅移鍵控調(diào)制后的載波通過接收器進行接收。對所接收的載波檢測其振幅強度，并再生對應于檢測到的振幅強度的輸入數(shù)據(jù)。在上述例子的情況下，如果接收波的振幅強度是A，則解調(diào)為數(shù)據(jù)1，如果接收波的振幅強度是A/2，則解調(diào)為數(shù)據(jù)0。在該幅移鍵控調(diào)制方式中，還可以通過增加振幅的分割數(shù)，來增加傳送數(shù)據(jù)量。
但是，在無線通信的情況下，幅移鍵控調(diào)制容易受到降雨和云層等氣象條件的干擾。引起接收波振幅在短周期的波動的衰減。為此，產(chǎn)生載波的振幅衰減、誤碼率增大的問題。按上述例子，例如，如果對應于輸入數(shù)據(jù)1的振幅A的載波受到外部干擾而衰減到A/2振幅，就會再生錯誤的輸入數(shù)據(jù)0。為此，在無線通信中不使用幅移鍵控調(diào)制，而是使用耐噪音性優(yōu)越的相移鍵控調(diào)制。例如，在現(xiàn)在的CS廣播中，使用用于在偏振波面中調(diào)制的大約27MHz的傳送波段，通過使用4位相移鍵控調(diào)制，而具有30Mbps左右的傳送速度。
另一方面，在CATV這樣的有線廣播的情況下，上述衰減的擔心減少，可有效地進行幅移鍵控調(diào)制。在有線廣播中，使用組合了幅移鍵控調(diào)制和相移鍵控調(diào)制的調(diào)制方式。在例如下述的專利文獻1中介紹了這樣的調(diào)制方式。
例如將2進制的相移鍵控調(diào)制和幅移鍵控調(diào)制分別施加到正交的2個偏振波、即水平偏振波和垂直偏振波上。這種情況下，如上述，通過相移鍵控調(diào)制和幅移鍵控調(diào)制，能夠分別傳送2×2＝4位的數(shù)據(jù)。因此，整個載波能夠傳送4×4＝16位的數(shù)據(jù)。而且，由于在幅移鍵控調(diào)制上增加相移鍵控調(diào)制，所以各偏振波的振幅由各偏振波的包絡(luò)線的振幅來決定。
如果如上對獨立的2個偏振波分別施加幅移鍵控調(diào)制和相移鍵控調(diào)制，能夠利用相同的頻帶傳送多個信息位。但是，由于在空間中無法避免上述由外部干擾導致的載波振幅衰減，所以對于無線通信而言，不是有效的調(diào)制方式。即，空中載波受外部干擾導致的影響隨時間而變動，所以所接收的載波振幅的絕對值也隨著時間變動，從而不能可靠地再生傳送數(shù)據(jù)。
專利文獻1特開昭63-175542號公報專利文獻2特開平5-276211號公報

發(fā)明內(nèi)容
這里，本發(fā)明的目的是提供一種無線通信方法，其通過利用2個不同的偏振波面、通過比較每個偏振波面的相對振幅來進行幅移鍵控調(diào)制、并與已有的相移鍵控調(diào)制疊加，來加寬數(shù)字傳送帶寬。
依據(jù)本發(fā)明的一種通信方法，包括對應于傳送數(shù)據(jù)，生成與所發(fā)送的第1偏振波和獨立于該第1偏振波的第2偏振波的各振幅強度的相對值相關(guān)的代碼的步驟；對所述第1偏振波和第2偏振波進行對應于所述代碼的調(diào)制后進行發(fā)送的步驟；接收所述發(fā)送的第1偏振波和第2偏振波，并檢測該第1偏振波和第2偏振波的振幅強度的步驟；根據(jù)所述檢測的振幅強度解碼所述代碼的步驟；根據(jù)所述解碼后的代碼再生所述傳送數(shù)據(jù)的步驟。
這里，第1偏振波和第2偏振波在空中傳送時也能夠保持較高的獨立性。為此通過調(diào)制傳送的數(shù)據(jù)在偏振波之間也相互獨立，第1偏振波和第2偏振波可利用同一頻帶傳送大量的數(shù)據(jù)。
另外，第1偏振波和第2偏振波的各振幅強度的相對值幾乎不受空中外部干擾導致的衰減的影響。因此，通過使用與該相對值相關(guān)的代碼來進行解調(diào)，能夠更正確地再生所傳送的數(shù)據(jù)。
依據(jù)本發(fā)明的一種通信裝置，具有發(fā)送第1偏振波的第1發(fā)送器；發(fā)送獨立于所述第1偏振波的第2偏振波的第2發(fā)送器；代碼數(shù)據(jù)分配器，對應于傳送數(shù)據(jù)，分配與所述傳送的第1偏振波和第2偏振波的各振幅強度的相對值相關(guān)的代碼；調(diào)制器，將所述第1偏振波和第2偏振波調(diào)制成對應于所述代碼數(shù)據(jù)分配器分配的代碼的振幅。
另外，依據(jù)本發(fā)明的一種通信裝置，具有接收所述第1偏振波的第1接收器；接收所述第2偏振波的第2接收器；相對振幅檢測器，檢測所述第1接收器和第2接收器接收的所述第1偏振波和第2偏振波的振幅強度的相對值；解碼部，根據(jù)由所述相對振幅檢測器檢測的所述相對值，解碼所述代碼；再生部，根據(jù)由所述解碼部解碼后的代碼，再生所述傳送數(shù)據(jù)。
通過使用這樣的通信裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)依據(jù)上述發(fā)明的通信方法，另外，通過使用多個上述通信裝置，也能夠構(gòu)建無線通信系統(tǒng)。
下面，在本發(fā)明的實施形式中，將第1偏振波稱為“橫向偏振波”，將第2偏振波稱為“縱向偏振波”。


圖1是表示本發(fā)明的通信方法中幅移鍵控解調(diào)的概略方框圖。
圖2表示利用本發(fā)明實施形式的幅移鍵控調(diào)制方式得到的相對坐標編碼矩陣，其作為代碼檢索表來存儲。
圖3是表示本發(fā)明的通信方法中使用的發(fā)送器的發(fā)送方法的方框圖。
圖4(a)是表示本發(fā)明的通信方法中使用的接收器的接收方法的方框圖。
圖4(b)是表示圖4(a)中相對振幅檢測器22的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理方法的方框圖。
圖5(a)是表示相移鍵控調(diào)制方法的概略圖。
圖5(b)是利用圖5(a)的相移鍵控調(diào)制來傳送數(shù)據(jù)(001110)時的調(diào)制波的波形。
圖6是表示通過幅移鍵控調(diào)制來調(diào)制載波的方法的概略圖。
圖7是利用本發(fā)明實施形式的幅移鍵控調(diào)制方式得到的振幅值的編碼矩陣。
具體實施例方式
首先，使用方框圖3來說明在本發(fā)明的通信方法中使用的發(fā)送裝置。發(fā)送裝置50包括分配傳送的數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分配器52；對分配的各個偏振波分別施加相移鍵控調(diào)制和幅移鍵控調(diào)制的相移鍵控和幅移鍵控調(diào)制器54a、54b、58a、58b；對進行了相移鍵控調(diào)制的各偏振波進行放大的上變頻器56a，56b；將經(jīng)相移鍵控調(diào)制和幅移鍵控調(diào)制的各個偏振波分別相加的加法器60a，60b；發(fā)送相加后的經(jīng)功率放大的各偏振波的水平和垂直發(fā)送天線64a，64b。
這里，數(shù)據(jù)分配器52可包含在所述代碼數(shù)據(jù)分配器中，水平和垂直發(fā)送天線64a，64b可包含在所述第1和第2發(fā)送器中。
通過發(fā)送裝置50發(fā)送的水平和垂直偏振波，通過如圖4a所示的接收裝置10來接收。接收裝置10包括接收各個偏振波的拋物面天線12；分別檢測水平和垂直偏振波的水平和垂直高頻變換電路14a，14b；信號強度檢測器18a，18b，檢測通過下變頻器16a，16b檢測和接收的各偏振波的振幅強度；對所接收的各偏振波進行4位相移鍵控解調(diào)的QPSK解調(diào)器24a，24b；將從信號強度檢測器18a，18b接收的各偏振波進行幅移鍵控解調(diào)的相對振幅檢測器22；數(shù)字數(shù)據(jù)處理裝置26，其組合各個解調(diào)后的各個偏振波數(shù)據(jù)，以再生傳送數(shù)據(jù)。
其中，信號強度檢測器18a，18b可對應于上述第1和第2接收器。
其中，為了將通過拋物面天線12發(fā)送的水平偏振波和垂直偏振波信號分離，并導入到高頻變換電路14中，可以使用公知的方法。在無線通信中，雖然水平偏振波和垂直偏振波由于外部干擾而衰減，但是除了特別的情況之外，能夠保持兩者的獨立性和偏振波面中的衰減量之差的小度。通過拋物面反射板匯集的電波被導入低噪聲塊變頻器(LNB)的角部。在該角部的一端，水平偏振波和垂直偏振波通過裝備用于各個偏振波的2個正交高頻變換電路14a，14b被分離，并通過上述LNB電路而被導入下變頻器16a，16b。
或者，也可以設(shè)置水平偏振波和垂直偏振波各自專用的拋物面天線12來分離和接收兩個偏振波。也可以使用其它任何分離水平和垂直偏振波的方法，天線的種類也不限于特定的類型。
為了方便，假設(shè)本實施形式中所使用的幅移鍵控調(diào)制在發(fā)送裝置50中被調(diào)制為每個偏振波取5個值，并在放大后，以整數(shù)值(5，6，7，8，9)中的一個來表示。這些振幅例如分別對應于傳送數(shù)據(jù)(000，001，010，011，100)。如果橫軸為水平偏振波，縱軸為垂直偏振波，繪制分別放大的振幅強度(5，6，7，8，9)，就得到圖7所示的編碼矩陣。利用該編碼矩陣，通過各個偏振波的放大振幅強度組而得到按例如圖7那樣被編碼的5×5＝25值的傳送數(shù)據(jù)。
另外，省略了對各偏振波的相移鍵控調(diào)制的調(diào)制方法中與現(xiàn)有方式相同的內(nèi)容的說明。除了上述幅移鍵控調(diào)制之外，例如如果利用相移鍵控調(diào)制，每個偏振波取4個值，按已有的方式，對每個特定頻帶，進行4×4×5×5＝400個數(shù)據(jù)的編碼。
下面詳細說明本實施形式的相對振幅檢測器22中水平和垂直偏振波的幅移鍵控調(diào)制的解調(diào)方法。
圖4b表示了本實施形式的相對振幅檢測器22。相對振幅檢測器22包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器32a、32b，將從信號強度檢測器18a發(fā)送的各個偏振波的振幅模擬數(shù)據(jù)變換為各數(shù)字數(shù)據(jù)；根據(jù)各個偏振波的振幅數(shù)字數(shù)據(jù)來檢測振幅強度差Δ的振幅差檢測器36；除法器38a、38b，根據(jù)各個偏振波的振幅數(shù)字數(shù)據(jù)和振幅差檢測器36檢測出的振幅強度差Δ，求出各個偏振波的振幅強度的相對值。
相對振幅檢測器22包括將從除法器38a、38b接收的振幅強度的相對值與代碼檢索表30比較后，檢測出最近點的數(shù)據(jù)比較器40；接收該最近點的數(shù)據(jù)和/或從振幅差檢測器36產(chǎn)生的振幅強度差Δ＝0的信號，并產(chǎn)生最終數(shù)據(jù)的振幅數(shù)據(jù)解碼器42。
這里，數(shù)據(jù)比較器40或振幅數(shù)據(jù)解碼器42可包含在上述解碼部或者再生部中。
振幅差檢測器36進行(水平偏振波的振幅強度)-(垂直偏振波的振幅強度)的運算，并檢測這兩個偏振波的振幅強度差的絕對值。該振幅強度差Δ依據(jù)施加到振幅上的調(diào)制信號而為不同的正值，在兩個偏振波的振幅相等的情況下是0。在振幅強度差不是0的情況下，通過獲得兩個偏振波的振幅絕對值與振幅強度差Δ之比，獲得兩個振幅強度的相對值。
下面更詳細地說明振幅強度差Δ和振幅強度的相對值。振幅差檢測器36檢測出的Δ＝0的信號被直接送到相對振幅檢測器22內(nèi)部的振幅數(shù)據(jù)解碼器42中。反之，振幅差檢測器36檢測出的振幅強度差Δ被送到除法器38a、38b中，計算相對值坐標(水平振幅強度/Δ、垂直振幅強度/Δ)。下面，將除法器38a、38b根據(jù)所接收的載波振幅計算的相對值坐標稱為接收相對值坐標，以與下面說明的代碼檢索表30中被編碼的相對值坐標區(qū)別開來。
由于利用振幅強度除以振幅強度差Δ得到的量在振幅強度變化時也保持恒定，所以接收相對值坐標能夠避免受到由外部干擾導致的振幅衰減的影響。
圖2表示了代碼檢索表30。除了對角線之外全部的相對值坐標相互不同，并如圖2所示那樣被編碼。對角線上的坐標Δ＝0，相互沒有區(qū)別，并給予編碼X。因此，在本實施形式中，由于經(jīng)幅移鍵控調(diào)制的振幅強度是5～9的整數(shù)值，所以相對振幅檢測器22能夠進行A～T、X的編碼，產(chǎn)生21個多值數(shù)據(jù)。
代碼檢索表30預先存儲在相對振幅檢測器22的外部或者內(nèi)部的存儲裝置中，以備在解調(diào)時參考。
利用上述除法器38a、38b計算的上述接收相對值坐標數(shù)據(jù)被送到數(shù)據(jù)比較器40中進行編碼。首先，數(shù)據(jù)比較器40將代碼檢索表30中被編碼的相對值坐標數(shù)據(jù)與接收相對值坐標進行比較。在上述無線通信中，由于載波的振幅信號受到外部干擾而變壞，所以，數(shù)據(jù)比較器40從編碼檢索表30中檢索出與接收相對值坐標最近的相對值坐標數(shù)據(jù)。檢索出的相對值坐標數(shù)據(jù)是被編碼成圖2所示的A～T這20個相對值坐標數(shù)據(jù)。
這樣檢測出的最近相對值坐標數(shù)據(jù)被送到振幅數(shù)據(jù)解碼器42中。振幅數(shù)據(jù)解碼器42從A～T中提取出編碼檢索表30中的相應編碼。另外，在振幅強度差Δ＝0的信號來自振幅差檢測器36的情況下，振幅數(shù)據(jù)解碼器42將振幅強度差判斷為0，并給予編碼X。提取出的幅移鍵控調(diào)制的代碼被送到數(shù)字數(shù)據(jù)處理裝置26，與通過QPSK解調(diào)得到的代碼組合后，進行解碼以得到傳送數(shù)據(jù)。
圖1表示了本發(fā)明的通信方法中，幅移鍵控調(diào)制方式的概要方框圖。本發(fā)明的通信方法不限于上述實施形式的通信方法。在幅移鍵控調(diào)制中，振幅可具有的值不限于5個值，也可以是其它的多個值，與幅移鍵控調(diào)制組合的調(diào)制方式也不限于特定的方式。將振幅強度以振幅強度差Δ規(guī)格化、編碼的其它全部幅移鍵控調(diào)制、解調(diào)的方法包含在本發(fā)明的通信方法中。
另外，本發(fā)明的通信裝置不限于上述實施形式的構(gòu)成。與檢測振幅強度相對值的相對振幅檢測器；參照代碼檢索表、根據(jù)該相對值解碼對應代碼的解碼部；根據(jù)該代碼再生傳送數(shù)據(jù)的再生部對應的構(gòu)成要件可以以任何形式包含在本發(fā)明的通信裝置中。
另外，分離水平和垂直偏振波的方法可以是任何方法，發(fā)送接收器、天線的種類也不限于特定的類型。另外，2個偏振波可以是正交的，也可以是右旋、左旋這樣的圓偏振波。2個偏振波也可以相互獨立地傳送數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的通信方法中使用的無線通信最好是高頻銳指向性的無線通信，但不限于特定頻帶的無線通信。使用本發(fā)明的通信方法，最好主要通過千兆赫(GHz)以上的無線通信來進行衛(wèi)星通信。
此外，本發(fā)明能夠以在不脫離其宗旨的范圍中基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識進行各種改進、修改、變更后的形式來進行實施。
按本發(fā)明的通信方式，作為載波，使用相互獨立的2個偏振波，對偏振波分別進行幅移鍵控調(diào)制和相移鍵控調(diào)制，從而使用無線通信能夠進行大容量的數(shù)據(jù)通信。
具體地，由于利用兩個偏振波的振幅強度除以振幅強度差Δ而得到的量在振幅強度變化也保持恒定，所以接收相對值坐標能夠避免受到由外部干擾導致的振幅衰減的影響。即，由于本發(fā)明的通信方式使用振幅強度的相對值來進行調(diào)制、解調(diào)，所以與已有的使用振幅強度的絕對值來調(diào)制的方式不同，載波能夠避免在空中受到的影響。
因此，本發(fā)明的通信方法，增強了無線通信中的抗干擾能力，能夠正確地傳送大量的傳送數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種通信方法，包括對應于傳送數(shù)據(jù)，生成與所發(fā)送的第1偏振波和獨立于該第1偏振波的第2偏振波的各振幅強度的相對值相關(guān)的代碼的步驟；對所述第1偏振波和第2偏振波進行對應于所述代碼的調(diào)制后發(fā)送的步驟；接收所述發(fā)送的第1偏振波和第2偏振波，并檢測該第1偏振波和第2偏振波的振幅強度的步驟；依據(jù)所述檢測的振幅強度，對所述代碼進行解碼的步驟；根據(jù)所述解碼后的代碼，再生所述傳送數(shù)據(jù)的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信方法，其中，在所述第1偏振波和第2偏振波的振幅強度相等時，所述代碼為同一代碼，在所述第1偏振波和第2偏振波的振幅強度不同時，所述代碼基于作為該第1偏振波和第2偏振波的振幅強度與振幅強度差之比的所述相對值而確定，并與所述同一代碼不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通信方法，其中，所述發(fā)送步驟包括對所述第1偏振波和第2偏振波進行相移鍵控調(diào)制后發(fā)送的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3所述的通信方法，其中，所述第1偏振波和獨立于該第1偏振波的第2偏振波是相互正交的2個偏振波。
5.一種通信裝置，包括發(fā)送第1偏振波的第1發(fā)送器；發(fā)送獨立于所述第1偏振波的第2偏振波的第2發(fā)送器；代碼數(shù)據(jù)分配器，對應于傳送數(shù)據(jù)，分配與所述傳送的第1偏振波和第2偏振波的各振幅強度的相對值相關(guān)的代碼；調(diào)制器，將所述第1偏振波和第2偏振波調(diào)制成與所述代碼數(shù)據(jù)分配器所分配的代碼相對應的振幅。
6.一種通信裝置，包括接收所述第1偏振波的第1接收器；接收所述第2偏振波的第2接收器；相對振幅檢測器，檢測所述第1接收器和第2接收器接收的所述第1偏振波和第2偏振波的振幅強度的相對值；解碼部，根據(jù)由所述相對振幅檢測器檢測的所述相對值，對所述代碼進行解碼；再生部，根據(jù)由所述解碼部解碼后的代碼，再生所述傳送數(shù)據(jù)。
7.一種通信系統(tǒng)，其中在多個如權(quán)利要求5或6所述的通信裝置之間進行無線通信。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種利用在相互獨立的偏振波面上進行傳送的方法的通信方法、裝置和系統(tǒng)，利用2個不同的偏振波面，進行比較每個偏振波面的相對振幅的幅移鍵控調(diào)制，疊加到已有的相移鍵控調(diào)制上，從而加寬數(shù)字傳送帶寬。本發(fā)明的無線通信方法，包括對應于傳送數(shù)據(jù)，生成與所發(fā)送的第1偏振波和獨立于該第1偏振波的第2偏振波的各振幅強度的相對值相關(guān)的代碼的步驟；對所述第1偏振波和第2偏振波進行對應于所述代碼的調(diào)制后發(fā)送的步驟；接收所述發(fā)送的第1偏振波和第2偏振波，并檢測該第1偏振波和第2偏振波的振幅強度的步驟；依據(jù)所述檢測的振幅強度，對所述代碼進行解碼的步驟；根據(jù)所述解碼后的代碼，再生所述傳送數(shù)據(jù)的步驟。
文檔編號H04B14/00GK1592290SQ200410007789
公開日2005年3月9日 申請日期2004年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者久保宏昭, 藤田典生 申請人:國際商業(yè)機器公司