專(zhuān)利名稱(chēng)：：超寬帶脈沖調(diào)制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及超寬帶通信。更特別地，本發(fā)明涉及一種用于有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信的調(diào)制超寬帶脈沖的方法。
背景技術(shù)：
：信息時(shí)代在向我們逼近。通過(guò)各種各樣不同的通信系統(tǒng)訪問(wèn)巨大量的信息，這正在改變著人們的工作、娛樂(lè)和彼此聯(lián)系的方式。例如，由美國(guó)國(guó)會(huì)在《1996年電信改革法》中制定的電信競(jìng)爭(zhēng)，其不斷增加的結(jié)果是，傳統(tǒng)的有線(xiàn)電視節(jié)目提供商發(fā)展成為向家庭和商業(yè)用戶(hù)提供先進(jìn)的視頻、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)服務(wù)的全面服務(wù)提供商。現(xiàn)在許多參與競(jìng)爭(zhēng)的有線(xiàn)公司提供有線(xiàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)單一的寬帶網(wǎng)絡(luò)傳送上述所有的服務(wù)。這些服務(wù)增加了對(duì)帶寬的需求，帶寬為單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)量。隨著傳輸數(shù)據(jù)量的持續(xù)增長(zhǎng)，更大的帶寬就變得越發(fā)的重要。諸如電影點(diǎn)播和視頻電話(huà)會(huì)議的應(yīng)用要求很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外的例子是家庭和辦公室中的交互式視頻。此外，互聯(lián)網(wǎng)上的通信量持續(xù)增加，隨著諸如會(huì)聚語(yǔ)音和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的新應(yīng)用的推出，通信量還將以更快的速度增長(zhǎng)。因此，運(yùn)營(yíng)商和服務(wù)提供商正在改造整個(gè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施(包括交換機(jī)、路由器、骨干網(wǎng)和最后一英里(即本地環(huán)路))，努力挖掘更大的帶寬。其他產(chǎn)業(yè)也在向互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商和其他數(shù)據(jù)提供商提出帶寬的要求。例如，醫(yī)院向身處異地的醫(yī)師傳輸X光和計(jì)算機(jī)斷層掃瞄(CAT)圖像。這樣的傳輸需要相當(dāng)大的帶寬以在合理的時(shí)間內(nèi)傳輸大數(shù)據(jù)文件。也因?yàn)橛脩?hù)抱怨互聯(lián)網(wǎng)接入太慢和數(shù)據(jù)鏈路中斷而更加突出了對(duì)更多帶寬的需求，上述現(xiàn)象是網(wǎng)絡(luò)超負(fù)荷的征兆。因此，需要有一種增加有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或通信系統(tǒng)，以及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或通信系統(tǒng)的帶寬的方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種調(diào)制包含多個(gè)UWB脈沖的超寬帶(UWB)信號(hào)的方法。脈沖的發(fā)送和接收可以是無(wú)線(xiàn)方式，或通過(guò)任何有線(xiàn)介質(zhì)，比如雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纜或其他有線(xiàn)介質(zhì)類(lèi)型。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了UWB脈沖調(diào)制方法，它通過(guò)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)載波信號(hào)和超寬帶脈沖的同時(shí)傳輸，來(lái)增加通信系統(tǒng)的可用帶寬。此方法包括將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有用零、正一和負(fù)一的狀態(tài)表示數(shù)據(jù)的三元(ternary)數(shù)據(jù)組。本發(fā)明的調(diào)制和脈沖傳輸方法可以實(shí)現(xiàn)超寬帶脈沖和傳統(tǒng)載波信號(hào)的同時(shí)共存。本發(fā)明可用于無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)，諸如混合光纖同軸網(wǎng)絡(luò)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換使得每一對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特中總包括一個(gè)零。在本發(fā)明的調(diào)制技術(shù)中的這些零，用電磁能量的缺失(absence)來(lái)表示。所以，通過(guò)確保每一對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特中有一個(gè)零，可以減少傳輸?shù)綗o(wú)線(xiàn)電頻譜的平均能量。從而降低與其他信號(hào)相互干擾的可能性，并且作為選擇，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可以允許增加每個(gè)超寬帶脈沖的功率。本發(fā)明的一個(gè)特征是傳輸?shù)某瑢拵}沖具有不會(huì)引起與其他通信信號(hào)相互干擾的頻譜功率密度。因而，根據(jù)本發(fā)明的方法傳輸?shù)某瑢拵}沖可以顯著地增加通信系統(tǒng)的帶寬或數(shù)據(jù)速率。通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面對(duì)本發(fā)明的具體描述，將充分認(rèn)識(shí)本發(fā)明的這些和其他特征以及優(yōu)點(diǎn)，所有附圖中相同的參考標(biāo)記指示相同的部分。圖1說(shuō)明不同的通信方法；圖2說(shuō)明兩種超寬帶脈沖；圖3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例的超寬帶(UWB)脈沖傳輸幀內(nèi)的時(shí)間元(timebin)；圖4說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理方法；圖5說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例位于在UWB脈沖傳輸幀內(nèi)的時(shí)間元中的UWB脈沖；圖6說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例位于在UWB脈沖傳輸幀內(nèi)的時(shí)間元中的UWB脈沖；圖7說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例位于在UWB脈沖傳輸幀內(nèi)的時(shí)間元中的UWB脈沖；圖8說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例位于在UWB脈沖傳輸幀內(nèi)的時(shí)間元中的UWB脈沖；圖9是實(shí)施本發(fā)明的一種方法的示意圖；圖10說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例位于在UWB脈沖傳輸幀內(nèi)的時(shí)間元中的UWB脈沖。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到某些或全部的附圖都是用于說(shuō)明目的的示意性表達(dá)，并且它們不必描述所示元件的真實(shí)相對(duì)尺寸或位置。應(yīng)該清楚地理解到，提供附圖的目的是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，而不是用來(lái)限制權(quán)利要求書(shū)的范圍或含義。具體實(shí)施例方式在下文中，將參照附圖借助于例子詳細(xì)描述本發(fā)明。貫穿整個(gè)描述，所示出的優(yōu)選實(shí)施例和例子應(yīng)認(rèn)為是范例，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。在此使用的“本發(fā)明”是指這里描述的發(fā)明的任何一個(gè)實(shí)施例以及任何等同方式。此外，本文中涉及了“本發(fā)明”的各種特征，但并不意味著所有的要求保護(hù)的實(shí)施例或方法必須包括所涉及的特征。本發(fā)明提供一種調(diào)制包含多個(gè)超寬帶脈沖的超寬帶信號(hào)的方法。脈沖的發(fā)送和接收可以是無(wú)線(xiàn)方式，或通過(guò)任何有線(xiàn)介質(zhì)，比如雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纜或其他有線(xiàn)介質(zhì)類(lèi)型。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了脈沖調(diào)制方法，它通過(guò)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)載波信號(hào)和超寬帶脈沖的同時(shí)傳輸，來(lái)增加通信系統(tǒng)的可用帶寬。此方法包括將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有用零、正一和負(fù)一的狀態(tài)表示數(shù)據(jù)的三元數(shù)據(jù)組。本發(fā)明的調(diào)制和脈沖傳輸方法能夠?qū)崿F(xiàn)超寬帶脈沖和傳統(tǒng)載波信號(hào)的同時(shí)共存。本發(fā)明可用于無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)，諸如混合光纖同軸網(wǎng)絡(luò)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換使得每一對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特總包括一個(gè)零。在本發(fā)明的調(diào)制技術(shù)中的這些零，用電磁能量的缺失來(lái)表示。因此，通過(guò)確保每一對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特中有一個(gè)零，可以減少傳輸?shù)綗o(wú)線(xiàn)電頻譜的平均能量。從而降低與其他信號(hào)相互干擾的可能性，并且作為選擇，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可以允許增加每個(gè)超寬帶脈沖的功率。本發(fā)明的一個(gè)特征是傳輸?shù)某瑢拵}沖具有不會(huì)引起與其他通信信號(hào)相互干擾的頻譜功率密度。因而，根據(jù)本發(fā)明的方法傳輸?shù)某瑢拵}沖可以顯著地增加通信系統(tǒng)的帶寬或數(shù)據(jù)速率。本發(fā)明可以應(yīng)用于任何類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)，可以是無(wú)線(xiàn)、有線(xiàn)或是有線(xiàn)介質(zhì)和無(wú)線(xiàn)組件的混合。也就是說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)使用諸如同軸電纜的有線(xiàn)介質(zhì)和諸如衛(wèi)星或蜂窩天線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)裝置。在此定義，網(wǎng)絡(luò)是一組由通信路徑連接的點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)。通信路徑可以是有線(xiàn)連接或是無(wú)線(xiàn)連接。如此定義的網(wǎng)絡(luò)可以與其他網(wǎng)絡(luò)連接并可以包含子網(wǎng)絡(luò)。如此定義的網(wǎng)絡(luò)其特征可以根據(jù)例如空間距離來(lái)描述，諸如局域網(wǎng)(LAN)、個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)、城域網(wǎng)(MAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、及無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)(WPAN)等。如此定義的網(wǎng)絡(luò)其特征也可以用例如其采用的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的類(lèi)型來(lái)描述，諸如TCP/IP網(wǎng)絡(luò)、及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)等。如此定義的網(wǎng)絡(luò)其特征也可以用其是否傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)信號(hào)或以上兩種信號(hào)來(lái)描述。如此定義的網(wǎng)絡(luò)其特征也可以用其使用者來(lái)描述，例如，公共交換電話(huà)網(wǎng)絡(luò)(PSTN)、其他類(lèi)型的公共網(wǎng)絡(luò)、及私人網(wǎng)絡(luò)(諸如在單個(gè)房間內(nèi)或家中)等。如此定義的網(wǎng)絡(luò)其特征也可以用其網(wǎng)絡(luò)連接的基本特性來(lái)描述，例如，撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)、交換網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)、及非交換網(wǎng)絡(luò)等。如此定義的網(wǎng)絡(luò)其特征也可以用其采用的物理鏈路的類(lèi)型來(lái)描述，例如，光纖、同軸電纜、兩者的混合、非屏蔽雙絞線(xiàn)、及屏蔽雙絞線(xiàn)等。本發(fā)明也可以用于任何類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，諸如無(wú)線(xiàn)的PAN、LAN、MAN、WAN或WPAN。本發(fā)明可以通過(guò)“無(wú)載波”結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)施，它無(wú)需使用傳統(tǒng)頻域通信系統(tǒng)中所采用的高頻載波發(fā)生硬件、載波調(diào)制硬件、穩(wěn)定器(stabilizer)、頻率和相位鑒別硬件或其他裝置。本發(fā)明顯著地增加了使用有線(xiàn)介質(zhì)的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的帶寬，并可以在不對(duì)現(xiàn)存有線(xiàn)介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)做大改動(dòng)的情況下較便宜地得以實(shí)施。本發(fā)明增加帶寬的方法是在現(xiàn)存數(shù)據(jù)信號(hào)中注入或另外疊加超寬帶(UWB)脈沖，并隨后在末端節(jié)點(diǎn)、機(jī)頂盒、用戶(hù)網(wǎng)關(guān)或其他合適位置恢復(fù)UWB脈沖。超寬帶或脈沖無(wú)線(xiàn)電使用以納秒或皮秒間隔發(fā)射的電磁能量的脈沖(一般的持續(xù)時(shí)間為十幾皮秒到幾納秒)。因此，超寬帶常被稱(chēng)為“脈沖無(wú)線(xiàn)電”。就是說(shuō)，傳輸U(kuò)WB脈沖時(shí)可以不用將其調(diào)制到載波頻率的正弦波上，這不同于傳統(tǒng)的射頻技術(shù)。UWB的一種替代實(shí)施例是將UWB脈沖與一個(gè)載波混頻，此載波將控制所得到的UWB脈沖的中心頻率。超寬帶通常不需要指配頻率也不需要功率放大器。傳統(tǒng)射頻技術(shù)使用連續(xù)的正弦波，數(shù)據(jù)被調(diào)制在正弦波的振幅或頻率上傳輸。例如，傳統(tǒng)的蜂窩電話(huà)必須工作在整個(gè)頻譜的特定寬度的特定頻帶上。具體地，在美國(guó)，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)將蜂窩電話(huà)通信分配在800到900MHz頻帶。蜂窩電話(huà)運(yùn)營(yíng)商將25MHz的分配頻帶用于發(fā)送蜂窩電話(huà)信號(hào)，以及將另外的25MHz的分配頻帶用于接收蜂窩電話(huà)信號(hào)。附圖1說(shuō)明傳統(tǒng)射頻接收的另外一個(gè)例子。802.11a，一個(gè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(LAN)協(xié)議，用5GHz的中心頻率發(fā)送射頻信號(hào)，具有射頻擴(kuò)展約為5MHz。相比較，UWB脈沖可以具有2.0GHz的中心頻率，具有約為4GHz的頻率擴(kuò)展，如圖2所示，其中說(shuō)明了兩種典型的UWB脈沖。UWB脈沖是單一的電磁能量爆發(fā)。就是說(shuō)，UWB脈沖可以是單一的正電磁能量爆發(fā)或是單一的負(fù)電磁能量爆發(fā)。圖2說(shuō)明UWB脈沖在時(shí)間上越窄，其頻譜擴(kuò)展就越寬。這是因?yàn)槊}沖的帶寬與其持續(xù)時(shí)間成反比。一個(gè)600皮秒的UWB脈沖可以具有約為1.6GHz的中心頻率，具有約為3.2GHz的頻率擴(kuò)展。一個(gè)300皮秒的UWB脈沖可以具有約為3GHz的中心頻率，具有約為3.2GHz的頻率擴(kuò)展。因而，如圖1所示，UWB脈沖通常不是工作在特定的頻率內(nèi)。因?yàn)閁WB脈沖擴(kuò)展在非常寬的頻率范圍內(nèi)或帶寬上，所以UWB通信系統(tǒng)允許以非常高的數(shù)據(jù)速率通信，諸如每秒100兆比特或更高。美國(guó)專(zhuān)利3,728,632(發(fā)明人為GeraldF.Ross，題為T(mén)ransmissionandReceptionSystemforGeneratingandReceivingBase-BandDurationPulseSignalswithoutDistortionforShortBase-BandPulseCommunicationSystem)中公開(kāi)了UWB技術(shù)的更多細(xì)節(jié)，在此通過(guò)參考引入其全文。同樣，因?yàn)閁WB脈沖擴(kuò)展在非常寬的頻率范圍內(nèi)，所以在單一或特定頻率下采樣的功率非常低。例如，一個(gè)持續(xù)1納秒的1瓦特UWB脈沖將1瓦特?cái)U(kuò)展到該脈沖所占據(jù)的整個(gè)頻率上。在任一單一頻率下，諸如在CATV提供商的載波頻率下，UWB脈沖呈現(xiàn)的功率為1納瓦(對(duì)應(yīng)1GHz的頻帶)。這正好在任何有線(xiàn)介質(zhì)系統(tǒng)的噪聲基準(zhǔn)內(nèi)，并因此不會(huì)干擾原始CATV信號(hào)的解調(diào)和恢復(fù)。通常，多個(gè)UWB脈沖是以相對(duì)較低的功率傳輸(在單一或特定頻率下采樣時(shí))，例如，在低于-30功率分貝到-60功率分貝，這使得對(duì)傳統(tǒng)射頻的干擾極小。然而，通過(guò)大多數(shù)有線(xiàn)介質(zhì)傳輸?shù)腢WB脈沖將不會(huì)干擾無(wú)線(xiàn)射頻傳輸。因此，通過(guò)有線(xiàn)介質(zhì)傳輸?shù)腢WB脈沖的功率(在單一頻率下采樣)范圍約為+30dBm到-140dBm。用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)使用單一符號(hào)或脈沖來(lái)代表多個(gè)二進(jìn)制數(shù)字或比特。這在通信系統(tǒng)中有明顯的增加數(shù)據(jù)速率的優(yōu)勢(shì)。幾個(gè)調(diào)制的例子包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)、脈沖幅度調(diào)制(PAM)和脈沖位置調(diào)制(PPM)。在PWM中，用一系列預(yù)定義的脈沖寬度來(lái)代表不同的比特集。例如，在采用8種不同脈沖寬度的系統(tǒng)中，每個(gè)符號(hào)可以代表8個(gè)組合之一。該符號(hào)可以攜帶3比特的信息。在PAM中，用預(yù)定義的振幅來(lái)代表不同的比特集。采用PAM16的系統(tǒng)具有16個(gè)預(yù)定義的振幅。該系統(tǒng)中的每個(gè)符號(hào)能夠攜帶4比特的信息。在PPM系統(tǒng)中，用預(yù)定義的脈沖時(shí)隙中的位置來(lái)攜帶比特集。采用PPM16的系統(tǒng)中的每個(gè)符號(hào)能夠攜帶4比特的信息。系統(tǒng)通常采用一種以上的技術(shù)。這樣就具備了大幅提高通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率的潛力。通常，在某些超寬帶(UWB)調(diào)制技術(shù)中，偶波(doublet)或小波“碼片(chip)”被數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制。數(shù)據(jù)信號(hào)給碼片加上一個(gè)相位?！芭疾ā被颉靶〔ā痹谀承┣闆r下是尾隨了負(fù)UWB脈沖的正UWB脈沖，反之亦然。該兩個(gè)UWB脈沖包含單一的碼片，其是調(diào)制信號(hào)中最小的數(shù)據(jù)元素。在這種情況下，包含兩個(gè)UWB脈沖的碼片代表單一的數(shù)據(jù)比特(1或0)。如果發(fā)送的數(shù)據(jù)比特是0，則碼片以正UWB脈沖開(kāi)始并以負(fù)UWB脈沖結(jié)束，以及如果發(fā)送的數(shù)據(jù)比特是1，則碼片以負(fù)UWB脈沖開(kāi)始并以UWB正脈沖結(jié)束。例如，在雙相位或?qū)︴?antipodal)系統(tǒng)中兩個(gè)脈沖的“小波或偶波”或是它的反相(180°相移)代表1或0。這些系統(tǒng)還可以附加采用其他諸如PAM的調(diào)制技術(shù)，以成為多級(jí)雙相位調(diào)制系統(tǒng)。PPM可以附加地用于在同一脈沖上攜帶更多的信息。也可以使用其他的相移，諸如0°、90°、180°和270°相移，以成為四相位，并結(jié)合應(yīng)用PAM，成為多級(jí)四相位系統(tǒng)。作為選擇，在二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)中信號(hào)可以是能量的單一脈沖，具有能量的特定相位，代表1或0。然而，大部分這樣的調(diào)制技術(shù)中共同的一個(gè)要素在于，0至少由能量的單一正或負(fù)脈沖來(lái)代表。在以上描述的雙相位或?qū)︴畔到y(tǒng)中，0可以用能量的兩個(gè)脈沖代表(正脈沖和負(fù)脈沖(反之亦然))。作為選擇，開(kāi)關(guān)鍵控用一個(gè)脈沖傳輸單一數(shù)據(jù)值1和用脈沖的缺失傳輸數(shù)據(jù)值0。從而，在開(kāi)關(guān)鍵控中，每個(gè)脈沖只發(fā)送單一數(shù)據(jù)值。因而，傳統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)使用具有特定相位的(正的或負(fù)的)脈沖形式的能量來(lái)發(fā)送每一個(gè)數(shù)據(jù)比特。在超寬帶(UWB)技術(shù)中，如上所述，能夠在很寬的射頻范圍內(nèi)傳輸，這樣就可以期待用盡可能低的能量傳輸，從而避免與傳統(tǒng)的射頻系統(tǒng)相互干擾。本發(fā)明與上述雙相位或?qū)︴畔到y(tǒng)的區(qū)別在于，其數(shù)據(jù)不只是用雙元或小波脈沖的相移來(lái)代表。作為替代，在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)首先被編碼為包含1、0或-1的三元比特。然后數(shù)據(jù)被分組，使得一組的兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字(比特)總包括一個(gè)0。然后使用調(diào)制方法傳輸數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)比特信息(1、0或-1)存在于可傳輸?shù)膸追N獨(dú)特模式中的任意一種模式下。就是說(shuō)，本發(fā)明采用獨(dú)特的UWB脈沖或脈沖模式，其中每一個(gè)脈沖或脈沖模式包括有意(intentional)的能量缺失。利用傳輸?shù)拿恳粋€(gè)UWB脈沖或脈沖模式，也傳輸了對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)比特的表示。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，采用四個(gè)數(shù)據(jù)組1，0；0，1；-1，0；和0，-1。每個(gè)數(shù)據(jù)組只用一個(gè)UWB脈沖或脈沖模式來(lái)傳輸，其中UWB脈沖模式包含單一有意能量脈沖和有意能量缺失。有意能量缺失不意味著絕對(duì)沒(méi)有能量，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到非有意能量可以出現(xiàn)在任何位置，包括有意能量缺失的位置。非有意能量的來(lái)源有多路徑干擾、多用戶(hù)干擾、符號(hào)間干擾以及其他。本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是用于傳輸數(shù)據(jù)的平均能量減少了50％，這就大大降低了與傳統(tǒng)的射頻(RF)信號(hào)相互干擾的可能性。這是因?yàn)橹挥靡粋€(gè)UWB脈沖來(lái)傳輸兩比特?cái)?shù)據(jù)組，而傳統(tǒng)的調(diào)制方法要使用多個(gè)脈沖來(lái)傳輸同樣數(shù)量的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的替代實(shí)施例可以在較高的功率水平下傳輸兩比特組，這有可能達(dá)到在不采用本發(fā)明的調(diào)制方法的情況下所需要的功率水平。通過(guò)在較高的功率水平下傳輸，可以增加傳輸范圍，同時(shí)仍可以避免任何與傳統(tǒng)RF信號(hào)的干擾。多路徑干擾可以在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中引起嚴(yán)重的問(wèn)題。多路徑是部分傳輸信號(hào)通過(guò)不同的傳播路徑到達(dá)預(yù)期的接收器的結(jié)果。由于路徑長(zhǎng)度的增加，多路徑分量有時(shí)延。無(wú)線(xiàn)接收器必須能夠辨別預(yù)期的信號(hào)和由于多路徑效應(yīng)產(chǎn)生的信號(hào)。由于接收器只需要關(guān)注在預(yù)定的較少數(shù)量的時(shí)間元內(nèi)到達(dá)的信號(hào)，在其他時(shí)間到達(dá)的多路徑分量可以被忽略。因此本發(fā)明相比其他調(diào)制技術(shù)，提供了增強(qiáng)的多路徑抗擾性。例如，在使用PPM16的脈沖傳輸幀中的給定25個(gè)時(shí)間元，要求接收器在多路徑信號(hào)內(nèi)準(zhǔn)確地辨別25個(gè)時(shí)間元的16個(gè)中預(yù)期的脈沖。相比較，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可以在包含26個(gè)時(shí)間元的脈沖傳輸幀中放置占一個(gè)或兩個(gè)時(shí)間元的單一能量脈沖。然后在剩余的任何24個(gè)時(shí)間元內(nèi)到達(dá)接收器的能量可以被忽略。通常，注入RF頻譜的能量大小取決于在給定時(shí)幀內(nèi)發(fā)送的電磁能量脈沖的數(shù)目。因此采用較低的脈沖重復(fù)頻率(PRF)更具有優(yōu)勢(shì)，脈沖重復(fù)頻率即每秒發(fā)送的超寬帶脈沖的數(shù)目。較低的PRF的一個(gè)缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)速率通常會(huì)降低。本發(fā)明的一個(gè)特征是可以降低PRF而不引起任何數(shù)據(jù)速率的降低。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，脈沖傳輸幀的持續(xù)時(shí)間是選定的。如果在脈沖傳輸幀中傳輸多于一個(gè)比特的組(N)，則PRF將按N的因子減小。這將在后面參照?qǐng)D10進(jìn)行解釋。如上所述，脈沖重復(fù)頻率(PRF)為每秒發(fā)送的超寬帶(UWB)脈沖的數(shù)目。例如，可采用100MHz的PRF。此PRF的倒數(shù)為每個(gè)UWB脈沖的秒數(shù)或秒的分?jǐn)?shù)。在本例中，每秒一億個(gè)脈沖的倒數(shù)為10納秒。此PRF的倒數(shù)為UWB脈沖傳輸幀。如圖3所示，UWB脈沖傳輸幀示為了時(shí)間元組。具體地，時(shí)間線(xiàn)201包括25個(gè)時(shí)間元，它們被分為4個(gè)UWB脈沖傳輸幀，其中每個(gè)UWB脈沖傳輸幀包含6.25個(gè)時(shí)間元。時(shí)間線(xiàn)202包括25個(gè)時(shí)間元，它們被分為2個(gè)UWB脈沖傳輸幀，其中每個(gè)UWB脈沖傳輸幀包含12.5個(gè)時(shí)間元。包括25個(gè)時(shí)間元的時(shí)間線(xiàn)203中說(shuō)明了單一UWB脈沖傳輸幀。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，無(wú)論是201、202或203，在每個(gè)UWB脈沖傳輸幀中都傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)比特。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在UWB脈沖傳輸幀內(nèi)的特定位置放置多個(gè)數(shù)據(jù)比特，由此增加了附加調(diào)制度，并且它可以用于進(jìn)一步“白化(whiten)”射頻(RF)頻譜內(nèi)的UWB脈沖發(fā)射。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中可以包含200MHz、400MHz的PRF或其他適當(dāng)?shù)腜RF。這些PRF的持續(xù)時(shí)間可以低至100皮秒。不同的PRF也將產(chǎn)生不同大小的脈沖傳輸幀。在UWB脈沖傳輸幀201、202或203內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特首先根據(jù)圖4中所示的方法進(jìn)行編碼。在此實(shí)施例中，將所關(guān)心的數(shù)據(jù)流在接收數(shù)據(jù)區(qū)101中分組為數(shù)據(jù)組A0和A1。這些分組中的比特?cái)?shù)可以是任何的整數(shù)，但本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例如所示采用兩組分組。隨后，數(shù)據(jù)置換區(qū)102將數(shù)據(jù)映射為雙極性數(shù)據(jù)B0和B1。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，零(0)被置換成負(fù)一(-1)，并且一(1)保持為正。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，其他映射或置換數(shù)據(jù)的方法也可以得到同樣的結(jié)果，諸如將所有的一(1)映射成負(fù)一(-1)，并且所有的零(0)映射成一(1)。此步驟的目的是清除來(lái)自接收數(shù)據(jù)101的所有的零(0)。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換區(qū)103中，通過(guò)矢量矩陣乘法將新數(shù)據(jù)B0和B1(已被重新分組為1X2矩陣)轉(zhuǎn)換為C0和C1(2X1矩陣)，然后乘以比例分?jǐn)?shù)(scalingfraction)(1/N)。比例分?jǐn)?shù)(1/N或1/n)用于保持非零矩陣乘積為1或-1。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換區(qū)103中描述的2X2矩陣是一個(gè)正交矩陣。正交矩陣是正方矩陣，其轉(zhuǎn)置矩陣與其逆矩陣相等。例如，沃爾什(Walsh)矩陣為正交矩陣，沃爾什-哈達(dá)瑪(Walsh-Hadamard)矩陣和快速傅里葉逆變換矩陣也為正交矩陣。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，還可以使用其他矩陣和矩陣的其他階數(shù)。例如，如果數(shù)據(jù)組的大小選擇為每組4比特，轉(zhuǎn)換矩陣就應(yīng)該為4X4。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以采用其他具有正交矩陣特性的矩陣。就是說(shuō)，當(dāng)比較矩陣的兩行時(shí)，每行中的一半元素是相同的，而另一半不同。也就是說(shuō)，每行中一半的元素具有相同的極性，而另外一半具有相反的極性。例如，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換區(qū)103中的2X2矩陣可以有下列形式或或或4個(gè)矩陣會(huì)得出不同的C0和C1組合，但每個(gè)都可導(dǎo)出本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的三元調(diào)制方案，其中每對(duì)傳輸數(shù)據(jù)值或數(shù)據(jù)組中都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)零(0)。本發(fā)明的一個(gè)特征是每對(duì)傳輸數(shù)據(jù)比特中都包含零(0)。這是通過(guò)如上所述用包含1，-1或-1，1的B0和B1數(shù)據(jù)(2X1矩陣)乘以正交矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。乘積為C0和C1數(shù)據(jù)(2X1矩陣)，其包含至少一個(gè)零(0)。本發(fā)明中采用來(lái)自C0和C1數(shù)據(jù)的4個(gè)數(shù)據(jù)組1，0；0，1；-1，0；和0，-1。本發(fā)明的其他實(shí)施例可以包含滿(mǎn)足以下條件的矩陣每行中1/2的元素是相同的，且另一半是互補(bǔ)的。圖4所示2X2的情況下，C0可表達(dá)為(1/n)(B0+B1)以及C1可表達(dá)為(1/n)(B0-B1)。在n(用來(lái)保持非零矩陣乘積為1或-1的比例因子)選擇為2的情況下，下列表格表示本發(fā)明的數(shù)據(jù)編碼方法的一個(gè)實(shí)施例。在本例中，數(shù)據(jù)組由兩個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)比特A0和A1構(gòu)成。它們被映射為雙極性數(shù)據(jù)值B0和B1，并且然后被轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)備用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)值C0和C1。表1在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，現(xiàn)在每對(duì)傳輸數(shù)據(jù)C0和C1都包含一個(gè)零(0)。本發(fā)明的此實(shí)施例確保在每個(gè)UWB脈沖傳輸幀內(nèi)至少有一個(gè)零(0)。以下為對(duì)于8種可能的只使用1或-1的正交矩陣，獲得C0和C1的矩陣方程C0C1=1N111-1B0B1]]>C0=1N(B0+B1)]]>C1=1N(B0-B1)]]>C0C1=1N11-11B0B1]]>C0=1N(B0+B1)]]>C1=1N(-B0+B1)]]>C0C1=1N-1111B0B1]]>C0=1N(-B0+B1)]]>C1=1N(B0+B1)]]>C0C1=1N1-111B0B1]]>C0=1N(B0-B1)]]>C1=1N(B0+B1)]]>C0C1=1N-1-1-11B0B1]]>C0=1N(-B0-B1)]]>C1=1N(-B0+B1)]]>C0C1=1N-1-11-1B0B1]]>C0=1N(-B0-B1)]]>C1=1N(B0-B1)]]>C0C1=1N1-1-1-1B0B1]]>C0=1N(B0-B1)]]>C1=1N(-B0-B1)]]>C0C1=1N-11-1-1B0B1]]>C0=1N(-B0+B1)]]>C1=1N(-B0-B1)]]>在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換矩陣由相互成正交的行定義。此正交條件通常要求矩陣中每一行與任何其他行的矢量乘積為零(0)。在具有與沃爾什-哈達(dá)瑪矩陣類(lèi)似特性的4X4矩陣的情況下，這種正交條件是通過(guò)確保矩陣中每一行都正好有一半的元素與任何其他行內(nèi)的元素相同以及每行的另一半元素與任何其他行內(nèi)的元素互補(bǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如，具有與沃爾什-哈達(dá)瑪矩陣類(lèi)似特性的正交4X4矩陣可以有下列形式11111-11-111-1-11-1-11]]>在此例中，比較各行可見(jiàn)，每行與另外每行正好有一半的元素相同而另一半的元素互補(bǔ)。正交條件可以通過(guò)樣本矢量乘積計(jì)算來(lái)證明，如下第1，2行的矢量乘積計(jì)算如下[1111]1-11-1=(1X1)+(1X-1)+(1X1)+(1X-1)=0]]>第1，3行的矢量乘積計(jì)算如下[1111]11-1-1=(1X1)+(1X1)+(1X-1)+(1X-1)=0]]>同樣地，可以說(shuō)明在具有與沃爾什-哈達(dá)瑪矩陣類(lèi)似特性的矩陣中每行與其他任何一行的矢量乘積的余數(shù)(remainder)為零。也可以說(shuō)明快速傅里葉逆變換(IFFT)矩陣的正交特性。4X4IFFT矩陣定義如下11111j-1-j1-11-11-j-1j]]>其中j=-1]]>按照上面的討論，第1，3行和第2，4行的正交性明顯符合一半元素相同而另一半元素互補(bǔ)的條件。比較第1，2行產(chǎn)生如下矢量乘積[1111]1j-1-j=(1X1)+(1Xj)+(1X-1)+(1X-j)=0]]>同樣可以說(shuō)明第3，4行為正交[1-11-1]1-j-1j=(1X1)+(-1X-j)+(1X-1)+(-1Xj)=0]]>用同樣的方法可以說(shuō)明任何階數(shù)的IFFT矩陣滿(mǎn)足該正交條件。因而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在本發(fā)明的各種實(shí)施例中可以采用其他正交矩陣。在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用了具有與沃爾什-哈達(dá)瑪矩陣類(lèi)似特性的4X4矩陣，形成的調(diào)制方案為多級(jí)。在此實(shí)施例中，數(shù)據(jù)將轉(zhuǎn)換成4個(gè)連續(xù)比特集。然后數(shù)據(jù)矢量的乘積，乘以一個(gè)被適當(dāng)?shù)木仃嚦诉^(guò)的分?jǐn)?shù)，將生成要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)分組成4個(gè)比特集時(shí)有16種可能的比特組合。這些組合為0000，0001，0010，0011，0100，0101，0110，0111，1000，1001，1010，1011，1100，1101，1110和1111。在此實(shí)施例中，再一次所有的零(0)用負(fù)一(-1)代替，或作為選擇，所有的一(1)用負(fù)一(-1)代替而所有的零(0)用一(1)代替。在所有的零(0)用負(fù)一(-1)代替的情況下，替換的結(jié)果將產(chǎn)生-1-1-1-1，-1-1-11，-1-11-1，-1-111，-11-1-1，-11-11，-111-1，-1111，1-1-1-1，1-1-11，1-11-1，1-111，11-1-1，11-11，111-1和1111。然后4X4矩陣乘以這組數(shù)據(jù)。通常，原始數(shù)據(jù)An映射為雙極性數(shù)據(jù)Bn。然后數(shù)據(jù)按以下方式轉(zhuǎn)換為傳輸數(shù)據(jù)CnC0C1C2C3=1N11111-11-111-1-11-1-11XB0B1B2B3]]>該轉(zhuǎn)換的結(jié)果給出以下等式C0=1N(B0+B1+B2+B3)]]>C1=1N(B0-B1+B2-B3)]]>C2=1N(B0+B1-B2-B3)]]>C3=1N(B0-B1-B2+B3)]]>選擇N＝2的結(jié)果如表2表2因而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以采用2X2，4X4和其他矩陣?，F(xiàn)參照?qǐng)D5來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的另一個(gè)特征。如上所述(圖4中所示)，在所關(guān)心的數(shù)據(jù)被編碼或轉(zhuǎn)換之后，使用圖5-8中表示的UWB脈沖或脈沖模式傳輸數(shù)據(jù)，圖中描述了時(shí)間線(xiàn)301，302，303，304，401，402，403，404，501，502，503，504，601，602，603和604。每個(gè)時(shí)間線(xiàn)包括兩個(gè)UWB脈沖傳輸幀，其中每個(gè)脈沖傳輸幀包含13個(gè)時(shí)間元。如上所述，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，每?jī)蓚€(gè)數(shù)據(jù)比特包括一個(gè)零(0)，而另一個(gè)比特為1或?yàn)?1。具體地，本發(fā)明中采用來(lái)自C0和C1數(shù)據(jù)(圖4中所示)的4個(gè)數(shù)據(jù)比特組1，0；0，1；-1，0；和0，-1。本發(fā)明的一個(gè)特征是用于傳輸代表數(shù)據(jù)比特組的字符的UWB脈沖調(diào)制包含或是正極脈沖或是負(fù)極脈沖的脈沖模式。就是說(shuō)，或是發(fā)送正極UWB脈沖模式，或是發(fā)送負(fù)極UWB脈沖模式。正極脈沖模式代表包含1，0(或0，1)的兩個(gè)數(shù)據(jù)比特，而負(fù)極脈沖代表包含-1，0(或0，-1)的兩個(gè)數(shù)據(jù)比特。本發(fā)明的一個(gè)特征是只發(fā)送一個(gè)UWB脈沖或脈沖模式，但也發(fā)送附加符號(hào)(0)。0由UWB脈沖能量的缺失或缺乏來(lái)代表。以此方式，在只使用一個(gè)UWB脈沖的同時(shí)發(fā)送了對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)比特的表示。這個(gè)實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是用于傳輸數(shù)據(jù)的平均能量減少了50％，這就大大降低了與傳統(tǒng)射頻(RF)信號(hào)相互干擾的可能性。本發(fā)明的可選擇實(shí)施例可以在較高的功率水平下傳輸兩個(gè)比特組，這有可能達(dá)到在不采用本發(fā)明的調(diào)制方法的情況下使用的功率水平。通過(guò)在較高的功率水平下傳輸，可以增加傳輸范圍，同時(shí)仍可以避免任何與傳統(tǒng)RF信號(hào)的干擾。圖5描繪了4個(gè)時(shí)間線(xiàn)301，302，303和304。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，每個(gè)時(shí)間線(xiàn)包括兩個(gè)UWB脈沖傳輸幀，其中每個(gè)脈沖傳輸幀包含13個(gè)時(shí)間元。作為選擇，其他實(shí)施例可以采用使用其他時(shí)間元數(shù)目(如圖3所示)或適當(dāng)時(shí)間元數(shù)目的UWB脈沖傳輸幀。在圖5所示的實(shí)施例中，時(shí)間線(xiàn)301，302，303和304每個(gè)的持續(xù)時(shí)間為10納秒，并且每個(gè)時(shí)間線(xiàn)能傳輸4個(gè)數(shù)據(jù)比特。因而，數(shù)據(jù)傳輸速率為400Mbps。后面將參照?qǐng)D3和圖10說(shuō)明，其他數(shù)據(jù)傳輸速率是可以的。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用時(shí)間元1，2，14和15傳輸數(shù)據(jù)，而其他時(shí)間元另有它用。在該實(shí)施例中，可以忽略任何其他時(shí)間元內(nèi)出現(xiàn)的反射(reflection)。作為選擇，UWB脈沖可以占據(jù)預(yù)定的其他時(shí)間元以“白化”RF頻譜。就是說(shuō)，UWB脈沖的譜峰被減小，從而避免與傳統(tǒng)RF信號(hào)干擾。再來(lái)參照?qǐng)D5，時(shí)間線(xiàn)301在時(shí)間元1和2上描述1，0和在時(shí)間元14和15上描述1，0。此外，正相或正極UWB脈沖代表1，而0由UWB脈沖能量的缺乏代表。也就是說(shuō)，發(fā)送特定的UWB脈沖模式，其中每個(gè)UWB脈沖模式代表一個(gè)數(shù)據(jù)比特組。時(shí)間元1和14的陰影區(qū)域代表主(primary)UWB脈沖或脈沖能量，而臨近的時(shí)間元2和15的無(wú)陰影區(qū)域代表UWB脈沖能量的缺乏。時(shí)間線(xiàn)302所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的1，0以及時(shí)間元14，15沖的0，1。時(shí)間線(xiàn)303所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的1，0以及時(shí)間元14，15中的0，-1。時(shí)間線(xiàn)304所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的1，0以及時(shí)間元14，15中的-1，0。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，UWB接收器確定在UWB脈沖傳輸幀中的主脈沖能量或是正或是負(fù)脈沖的時(shí)間元位置，并在1(正脈沖)或-1(負(fù)脈沖)的前或后加0。此調(diào)制邏輯，根據(jù)其實(shí)施可為硬件形式也可為軟件形式。以此方式，數(shù)據(jù)的四個(gè)比特被描述在各自的時(shí)間線(xiàn)中301，302，303或304?，F(xiàn)參照?qǐng)D6，介紹其他UWB脈沖調(diào)制例子。時(shí)間線(xiàn)401所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的0，1以及時(shí)間元14，15中的1，0。時(shí)間線(xiàn)402所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的0，1以及時(shí)間元14，15中的0，1。時(shí)間線(xiàn)403所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的0，1以及時(shí)間元14，15中的0，-1。時(shí)間線(xiàn)404所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的0，1以及時(shí)間元14，15中的-1，0?，F(xiàn)參照?qǐng)D7，介紹附加的UWB脈沖調(diào)制例子。時(shí)間線(xiàn)501所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的0，-1以及時(shí)間元14，15中的1，0。時(shí)間線(xiàn)502所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的0，-1以及時(shí)間元14，15中的0，1。時(shí)間線(xiàn)503所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的0，-1以及時(shí)間元14，15中的0，-1。時(shí)間線(xiàn)504所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的0，-1以及時(shí)間元14，15中的-1，0?，F(xiàn)參照?qǐng)D8，介紹其他的UWB脈沖調(diào)制例子。時(shí)間線(xiàn)601所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的-1，0以及時(shí)間元14，15中的1，0。時(shí)間線(xiàn)602所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的-1，0以及時(shí)間元14，15中的0，1。時(shí)間線(xiàn)603所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的-1，0以及時(shí)間元14，15中的0，-1。時(shí)間線(xiàn)604所代表的調(diào)制數(shù)據(jù)為時(shí)間元1和2中的-1，0以及時(shí)間元14，15中的-1，0。因而，如上所述，對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)比特組的表示可用單一的UWB脈沖或脈沖模式來(lái)傳輸。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，上述的三元編碼和調(diào)制的方法也可采用其他調(diào)制技術(shù)，諸如脈沖幅度調(diào)制。現(xiàn)參照?qǐng)D3，說(shuō)明本發(fā)明的其他實(shí)施例。圖3說(shuō)明可選擇實(shí)施例的時(shí)間線(xiàn)201，202和203。例如，在時(shí)間線(xiàn)201中，說(shuō)明了三種不同的UWB脈沖傳輸幀，每個(gè)具有6.25個(gè)不同的時(shí)間元。就是說(shuō)，持續(xù)時(shí)間為400皮秒的UWB脈沖和脈沖重復(fù)頻率(PRF)為400兆赫茲(MHz)的UWB脈沖為201中所示的三個(gè)UWB脈沖傳輸幀的每一個(gè)建立6.25個(gè)不同的時(shí)間元，其中UWB脈沖傳輸幀的持續(xù)時(shí)間為2.5納秒。在此實(shí)施例中，包含或是負(fù)脈沖(-1)或是正脈沖(1)的單一UWB脈沖或脈沖模式，可占據(jù)6.25個(gè)時(shí)間元中的任何一個(gè)。在一個(gè)實(shí)施例中，UWB脈沖可以占據(jù)第一個(gè)時(shí)間元的位置，允許在下一個(gè)UWB脈沖傳輸幀之前有5.25個(gè)時(shí)間元的“保護(hù)時(shí)間(guardtime)”。在此實(shí)施例中，可以忽略在其他任何時(shí)隙內(nèi)出現(xiàn)的反射。作為選擇，UWB脈沖傳輸幀可占據(jù)預(yù)定的時(shí)間元并可用來(lái)“白化”RF頻譜。本發(fā)明的另一選擇實(shí)施例如時(shí)間元202所示，示出了兩種不同的UWB脈沖傳輸幀。對(duì)于相同的具有400皮秒持續(xù)時(shí)間(如時(shí)間線(xiàn)201)和200MHzPRF的UWB脈沖，如時(shí)間線(xiàn)202所示，兩個(gè)UWB脈沖傳輸幀中的每一個(gè)內(nèi)有12.5個(gè)時(shí)間元。此實(shí)施例中的UWB脈沖傳輸幀持續(xù)時(shí)間為5.0納秒。在此實(shí)施例中，通過(guò)利用在每個(gè)時(shí)間線(xiàn)202中的兩個(gè)時(shí)間元，可達(dá)到每秒400兆比特(Mbps)的數(shù)據(jù)速率。在此實(shí)施例中，一對(duì)UWB脈沖或脈沖模式(每12.5個(gè)可用時(shí)間元中有一個(gè))將包含表示為1或-1的比特和至少一個(gè)零(0)。如前面的實(shí)施例那樣，該數(shù)據(jù)對(duì)的位置可以開(kāi)始于幀內(nèi)的任何預(yù)定的時(shí)間元(1-12.5)。在此實(shí)施例中，如果時(shí)間元選擇為1和2，則只有時(shí)間元1和2中有脈沖能量。如上所述，UWB脈沖可以具有正極性或負(fù)極性。因而，在10.5個(gè)時(shí)間元中出現(xiàn)的脈沖能量是非期望的，并因而代表了反射或UWB脈沖的多路徑形式，這些均可被忽略，由此降低誤碼率。另外，抖動(dòng)(dither)所使用時(shí)間元將進(jìn)一步“白化”RF頻譜。再次參照?qǐng)D3，本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例如時(shí)間元203所示，具有100MHz的基礎(chǔ)PRF。如果UWB脈沖持續(xù)時(shí)間為400皮秒，在時(shí)間線(xiàn)203中就有25個(gè)不同的時(shí)間元(1-25)。這種情況下的脈沖傳輸幀的持續(xù)時(shí)間為10納秒。為保持同樣400Mbps的數(shù)據(jù)速率，在該UWB脈沖傳輸幀內(nèi)可以發(fā)送4個(gè)數(shù)據(jù)比特。如以上的例子那樣，利用能量的出現(xiàn)或有意缺失以及能量呈現(xiàn)的極性來(lái)代表4個(gè)數(shù)據(jù)比特。如圖10所示，說(shuō)明了3個(gè)時(shí)間線(xiàn)1001，1002和1003。時(shí)間線(xiàn)1001包括三個(gè)脈沖傳輸幀T1，其中每個(gè)脈沖傳輸幀T1具有12個(gè)時(shí)間元，每個(gè)時(shí)間元持續(xù)400皮秒。時(shí)間線(xiàn)1002包括兩個(gè)脈沖傳輸幀T2，其中一個(gè)脈沖傳輸幀T2具有24個(gè)時(shí)間元，而另一個(gè)脈沖傳輸幀T2具有12個(gè)時(shí)間元。時(shí)間線(xiàn)1003只有一個(gè)脈沖傳輸幀T3，它具有36個(gè)時(shí)間元。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，脈沖傳輸幀T1，T2或T3的大小可根據(jù)期望的數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸范圍和其他因素任意地選擇。還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，每個(gè)時(shí)間元的持續(xù)時(shí)間也可以根據(jù)多種因素變化。在時(shí)間線(xiàn)1001中，每個(gè)脈沖傳輸幀T1內(nèi)傳輸一個(gè)比特組，時(shí)間元分別為1-2，13-14和25-26。每個(gè)時(shí)間元具有400皮秒的持續(xù)時(shí)間，并因而本例中的PRF，或每秒的脈沖數(shù)，用1/T1計(jì)算，即為208.3MHz。在時(shí)間線(xiàn)1002中，時(shí)間元1-4和25-28中傳輸兩個(gè)比特組。這時(shí)的PRF用1/T2計(jì)算，即為104.16MHz。在時(shí)間線(xiàn)1003中，時(shí)間元1-6中傳輸三個(gè)比特組，本例中的PRF用1/T3計(jì)算，即為69.4MHz。因此當(dāng)傳輸N個(gè)比特組時(shí)PRF將按N的因子減小。也就是說(shuō)，保持了數(shù)據(jù)速率，但降低了每秒發(fā)送的UWB脈沖數(shù)。此特征的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是接收器只須在具有36個(gè)時(shí)間元的脈沖傳輸幀(時(shí)間線(xiàn)1003)中的6個(gè)時(shí)間元內(nèi)尋找能量。任何在時(shí)間元7-36內(nèi)出現(xiàn)的能量可被忽略，這顯著降低了多路徑效應(yīng)和誤碼率。參照?qǐng)D9，說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。提供任何來(lái)源于諸如網(wǎng)頁(yè)、計(jì)算機(jī)程序、視頻、音頻、圖像或文本的數(shù)據(jù)作為a0，a1，a2...。該數(shù)據(jù)流可以包含如下形式的二進(jìn)制數(shù)字...010001110110...。該數(shù)據(jù)由S/P(串并轉(zhuǎn)換處理器)組織成兩比特?cái)?shù)據(jù)組，包含01；00；01；11；01；和10。這些數(shù)據(jù)組由查找表(look-uptable)(LUT)進(jìn)行分析，該查找表包含硬件或軟件，執(zhí)行結(jié)合圖4所述的步驟，以映射數(shù)據(jù)。映射的數(shù)據(jù)形式可如下-11；-1-1；-11；11；-11；和-1-1。應(yīng)用在此描述的(如圖4所示)方法，并根據(jù)所應(yīng)用的轉(zhuǎn)換矩陣，數(shù)據(jù)隨后可被轉(zhuǎn)換成包含10；01；-10；和0-1的數(shù)據(jù)組?，F(xiàn)在數(shù)據(jù)就可以準(zhǔn)備用于傳輸并轉(zhuǎn)發(fā)到P/S(并串轉(zhuǎn)換處理器)，然后將它向上轉(zhuǎn)發(fā)，用于實(shí)際的傳輸。作為選擇，可通過(guò)利用LUT，將原始的數(shù)據(jù)對(duì)直接映射為轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)對(duì)。該實(shí)施例避免了轉(zhuǎn)換矩陣的計(jì)算。因而，可見(jiàn)提供了一種用于調(diào)制和傳輸諸如超寬帶脈沖的電磁脈沖的設(shè)備和方法。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以通過(guò)不同于上述實(shí)施例的方式來(lái)實(shí)施，描述實(shí)施例的目的是為了說(shuō)明而非加以限制。說(shuō)明書(shū)中的描述和舉例以及關(guān)聯(lián)的附圖只是為闡述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。說(shuō)明書(shū)和附圖不是用來(lái)限制本專(zhuān)利文件的排他性范圍。很多不同于上述實(shí)施例的設(shè)計(jì)將落入即時(shí)公開(kāi)的文字和/或法律上的范圍內(nèi)，并且本發(fā)明只受限于即時(shí)公開(kāi)。應(yīng)該注意到，各種與該描述中討論的具體實(shí)施例等同的方式也可以實(shí)施本發(fā)明。權(quán)利要求1.一種傳送數(shù)據(jù)的方法，該方法包括以下步驟接收多個(gè)數(shù)據(jù)比特；將所述多個(gè)數(shù)據(jù)比特中的每一個(gè)轉(zhuǎn)換為一或負(fù)一比特；將所述一或負(fù)一比特分組為包括一個(gè)零的比特組；以及通過(guò)發(fā)射單一超寬帶脈沖來(lái)傳輸所述比特組。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將所述比特轉(zhuǎn)換為一或負(fù)一的步驟，包括以下步驟將包括多個(gè)一和零的所述多個(gè)數(shù)據(jù)比特變成選擇性地包括一、零和負(fù)一的多個(gè)數(shù)據(jù)比特。3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將所述一或負(fù)一比特分組為包括零的比特組的步驟，包括以下步驟將所述多個(gè)一和負(fù)一數(shù)據(jù)比特乘以轉(zhuǎn)換矩陣。4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將所述一或負(fù)一比特分組為包括零的比特組的步驟，包括以下步驟使用查找表，將所述一或負(fù)一比特分組為包括一個(gè)零的比特組。5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述轉(zhuǎn)換矩陣選自包含下列矩陣的組中沃爾什矩陣，沃爾什-哈達(dá)瑪矩陣，正交矩陣，2X2沃爾什矩陣，4X4沃爾什矩陣，階數(shù)大于4的沃爾什矩陣，以及2X2快速傅里葉逆變換矩陣。6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過(guò)發(fā)射單一超寬帶脈沖來(lái)傳輸比特組的步驟，包括以下步驟傳輸包括或是正脈沖或是負(fù)脈沖的超寬帶電磁能量脈沖。7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中還包括以下步驟接收包括或是正脈沖或是負(fù)脈沖的所述超寬帶電磁能量脈沖；以及根據(jù)所述脈沖在時(shí)間元內(nèi)的缺失或出現(xiàn)以及所述超寬帶電磁脈沖的極性，為所述超寬帶電磁脈沖分配數(shù)據(jù)值。8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將所述一或負(fù)一比特分組為包括一個(gè)零的比特組的步驟，包括將所述一或負(fù)一比特分組為包括一個(gè)零的2比特組的步驟。9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將所述一或負(fù)一比特分組為包括一個(gè)零的比特組的步驟，包括以下步驟將所述一或負(fù)一比特?cái)?shù)據(jù)集合在選自下列組的組中2比特組，4比特組，8比特組，16比特組，32比特組，64比特組和128比特組。10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將所述多個(gè)數(shù)據(jù)比特中的每一個(gè)轉(zhuǎn)換為一或負(fù)一的步驟，包括任一以下步驟用負(fù)一替換所述多個(gè)數(shù)據(jù)比特內(nèi)的每個(gè)零；用正一替換所述多個(gè)數(shù)據(jù)比特內(nèi)的每個(gè)零；以及用負(fù)一替換所述多個(gè)數(shù)據(jù)比特內(nèi)的每個(gè)一。11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述單一超寬帶脈沖選自包含下列脈沖的組中電磁能量超寬帶脈沖和脈沖無(wú)線(xiàn)電脈沖。12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過(guò)發(fā)射單一超寬帶脈沖來(lái)傳輸所述比特組的步驟，包括通過(guò)介質(zhì)發(fā)射單一超寬帶脈沖來(lái)傳輸所述比特組，所述介質(zhì)選自包含下列介質(zhì)的組中空氣，光纖帶，光纜，單模光纜，多模光纜，雙絞線(xiàn)，非屏蔽雙絞線(xiàn)，高壓線(xiàn)，PVC線(xiàn)，同軸電纜和導(dǎo)電材料。13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述單一超寬帶脈沖的持續(xù)時(shí)間的范圍可以在約0.01納秒到約1毫秒之間。14.一種傳送數(shù)據(jù)的方法，該方法包括以下步驟傳輸超寬帶脈沖，所述超寬帶脈沖代表數(shù)據(jù)；以及用超寬帶脈沖的缺失代表附加的數(shù)據(jù)比特。15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述超寬帶脈沖包括正脈沖或負(fù)脈沖。16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中用超寬帶脈沖的缺失代表附加的數(shù)據(jù)比特的步驟，包括正的超寬帶脈沖，不包括負(fù)的脈沖。17.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中用超寬帶脈沖的缺失代表附加的數(shù)據(jù)比特的步驟，包括負(fù)的超寬帶脈沖，不包括正的脈沖。18.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述超寬帶脈沖選自包含下列脈沖的組中電磁能量超寬帶脈沖和脈沖無(wú)線(xiàn)電脈沖。19.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述超寬帶脈沖的持續(xù)時(shí)間的范圍可以在約0.01納秒到約1毫秒之間。20.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于指導(dǎo)通用數(shù)字計(jì)算機(jī)執(zhí)行傳送數(shù)據(jù)的方法步驟，所述方法步驟包括接收多個(gè)數(shù)據(jù)比特；將所述多個(gè)數(shù)據(jù)比特中的每一個(gè)轉(zhuǎn)換為一或負(fù)一比特；將所述一或負(fù)一比特分組為包括一個(gè)零的比特組；以及通過(guò)發(fā)射單一超寬帶脈沖來(lái)傳輸所述比特組。21.根據(jù)權(quán)利要求20的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中將所述比特轉(zhuǎn)換為一或負(fù)一的步驟，包括以下步驟將包括多個(gè)一和零的所述多個(gè)數(shù)據(jù)比特變成選擇性地包括一、零和負(fù)一的多個(gè)數(shù)據(jù)比特。22.根據(jù)權(quán)利要求20的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中將所述一或負(fù)一比特分組為包括一個(gè)零的比特組的步驟，包括以下步驟將所述多個(gè)一和負(fù)一數(shù)據(jù)比特乘以轉(zhuǎn)換矩陣。23.根據(jù)權(quán)利要求22的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述轉(zhuǎn)換矩陣選自包含下列矩陣的組中沃爾什矩陣，沃爾什-哈達(dá)瑪矩陣，快速傅里葉逆變換矩陣，正交矩陣，2X2沃爾什矩陣，4X4沃爾什矩陣和階數(shù)大于4的沃爾什矩陣。24.根據(jù)權(quán)利要求20的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中通過(guò)發(fā)射單一超寬帶脈沖來(lái)傳輸所述比特組的步驟，包括以下步驟傳輸包括或是正脈沖或是負(fù)脈沖的超寬帶電磁能量脈沖。25.根據(jù)權(quán)利要求20的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括以下步驟接收包括或是正脈沖或是負(fù)脈沖的所述超寬帶電磁能量脈沖；以及根據(jù)所述超寬帶電磁脈沖在時(shí)間元內(nèi)的缺失或出現(xiàn)以及所述超寬帶電磁脈沖的極性，為所述超寬帶電磁脈沖分配數(shù)據(jù)值。26.根據(jù)權(quán)利要求20的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中將所述一或負(fù)一比特分組為包括一個(gè)零的比特組的步驟，包括將所述一或負(fù)一比特分組為包括一個(gè)零的2比特組的步驟。27.根據(jù)權(quán)利要求20的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中將所述一或負(fù)一比特分組為包括一個(gè)零的比特組的步驟，包括以下步驟將所述一或負(fù)一比特?cái)?shù)據(jù)集合在選自下列組的組中2比特組，4比特組，8比特組，16比特組，32比特組，64比特組和128比特組。28.根據(jù)權(quán)利要求20的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中將所述多個(gè)數(shù)據(jù)比特中的每一個(gè)轉(zhuǎn)換為一或負(fù)一的步驟，包括任一以下步驟用負(fù)一替換所述多個(gè)數(shù)據(jù)比特內(nèi)的每個(gè)零；用正一替換所述多個(gè)數(shù)據(jù)比特內(nèi)的每個(gè)零；以及用負(fù)一替換所述多個(gè)數(shù)據(jù)比特內(nèi)的每個(gè)一。29.根據(jù)權(quán)利要求20的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述單一超寬帶脈沖選自包含下列脈沖的組中電磁能量超寬帶脈沖和脈沖無(wú)線(xiàn)電脈沖。30.根據(jù)權(quán)利要求20的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中通過(guò)發(fā)射單一超寬帶脈沖來(lái)傳輸所述比特組的步驟，包括通過(guò)介質(zhì)發(fā)射單一超寬帶脈沖來(lái)傳輸所述比特組，所述介質(zhì)選自包含下列介質(zhì)的組中空氣，光纖帶，光纜，單模光纜，多模光纜，雙絞線(xiàn)，非屏蔽雙絞線(xiàn)，高壓線(xiàn)，PVC線(xiàn)，同軸電纜和導(dǎo)電材料。31.根據(jù)權(quán)利要求20的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述單一超寬帶脈沖的持續(xù)時(shí)間的范圍可以在約0.01納秒到約1毫秒之間。32.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于指導(dǎo)通用數(shù)字計(jì)算機(jī)執(zhí)行傳送數(shù)據(jù)的方法步驟，所述方法步驟包括傳輸超寬帶脈沖，所述超寬帶脈沖代表數(shù)據(jù)；以及用超寬帶脈沖的缺失代表附加的數(shù)據(jù)比特。33.根據(jù)權(quán)利要求32的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述超寬帶脈沖包括正脈沖或負(fù)脈沖。34.根據(jù)權(quán)利要求32的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中用超寬帶脈沖的缺失代表附加的數(shù)據(jù)比特的步驟，包括正的超寬帶脈沖，不包括負(fù)的脈沖。35.根據(jù)權(quán)利要求32的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中用超寬帶脈沖的缺失代表附加的數(shù)據(jù)比特的步驟，包括負(fù)的超寬帶脈沖，不包括正的脈沖。36.根據(jù)權(quán)利要求32的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述超寬帶脈沖選自包含下列脈沖的組中電磁能量超寬帶脈沖和脈沖無(wú)線(xiàn)電脈沖。37.根據(jù)權(quán)利要求32的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述超寬帶脈沖的持續(xù)時(shí)間的范圍可以在約0.01納秒到約1毫秒之間。全文摘要提供一種超寬帶脈沖調(diào)制系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的一種方法包括將數(shù)據(jù)(A0，A1)轉(zhuǎn)換(102，103)為數(shù)據(jù)用零、正一和負(fù)一狀態(tài)表示的三元數(shù)據(jù)組(C0，C1)。本發(fā)明的調(diào)制和脈沖傳輸方法能夠?qū)崿F(xiàn)超寬帶脈沖和傳統(tǒng)載波信號(hào)的同時(shí)共存。本發(fā)明可用于無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)，諸如混合光纖同軸網(wǎng)絡(luò)。提供本摘要的唯一目的是符合說(shuō)明書(shū)摘要的要求規(guī)則，使讀者迅速確定在此公開(kāi)的主題內(nèi)容。我們清楚地理解，本摘要不用來(lái)對(duì)權(quán)利要求書(shū)進(jìn)行解釋或限制其范圍或含義。文檔編號(hào)H04L27/04GK1757171SQ200480005822公開(kāi)日2006年4月5日申請(qǐng)日期2004年2月25日優(yōu)先權(quán)日2003年3月3日發(fā)明者巴賴(lài)尼·亞薩曼,萊克基·伊梅爾申請(qǐng)人:脈沖互聯(lián)有限公司