專利名稱：多頻帶超寬帶通信中的增強(qiáng)解碼方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
超寬帶(UWB)通信涉及占用大量帶寬的信號(hào)傳輸。在UWB系統(tǒng)中，調(diào)制信號(hào)要么作為基帶脈沖進(jìn)行傳輸(無(wú)載波的傳輸)，要么上變頻(混頻)到特定的載波頻率。很多UWB應(yīng)用局限于雷達(dá)和軍事通信。但是，由于UWB技術(shù)具有用于高數(shù)據(jù)速率、短距離通信的潛力，聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)為無(wú)許可證的設(shè)備提供了從3.1 GHz到10.6 GHz的頻帶。
UWB通信系統(tǒng)在上述傳輸距離內(nèi)傳輸持續(xù)時(shí)間很短的數(shù)據(jù)脈沖。應(yīng)當(dāng)理解的是，由于脈沖在時(shí)域中的持續(xù)時(shí)間較短，所以頻率分量的個(gè)數(shù)是相當(dāng)大的。這樣，信號(hào)的頻帶就會(huì)比較寬。相應(yīng)地，設(shè)計(jì)良好的UWB系統(tǒng)能在較短時(shí)間內(nèi)傳輸相當(dāng)大量的數(shù)據(jù)，從而使UWB系統(tǒng)對(duì)高數(shù)據(jù)速率應(yīng)用頗具吸引力。
雖然潛力甚佳，但現(xiàn)有的UWB系統(tǒng)卻有一些問(wèn)題。例如，在一種UWB系統(tǒng)中，短持續(xù)時(shí)間(量級(jí)通常是psec)的脈沖是以預(yù)期速率傳輸?shù)摹Ｔ撁}沖是用編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的。如果脈沖重復(fù)率小，則脈沖間距很大。這在多徑信道中是不利的，因?yàn)榻邮諜C(jī)能分解出不同的多徑分量。但是，為了實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率，必須增加重復(fù)率。由于實(shí)現(xiàn)方面的約束，速率無(wú)法高于某一限度。
此外，在現(xiàn)有的單頻帶UWB系統(tǒng)中，由于信號(hào)占用了大量的帶寬，所以任何帶內(nèi)干擾都必須用帶阻濾波器來(lái)減輕。這會(huì)增加設(shè)備的成本。為了克服單頻帶系統(tǒng)的一些缺點(diǎn)，近年來(lái)提出了多頻帶系統(tǒng)。
在多頻帶脈沖UWB系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)調(diào)制到脈沖上，然后在時(shí)間交織的不同頻帶中傳輸。這些頻帶大約都是500MHz寬，因而在分配的頻譜范圍內(nèi)最多可以使用14個(gè)頻帶。與單頻帶系統(tǒng)相比，多頻帶系統(tǒng)可以靈活地根據(jù)干擾情形和數(shù)據(jù)速率需求加/減頻帶。
多頻帶脈沖UWB系統(tǒng)用于傳輸短持續(xù)時(shí)間脈沖是很有益的，提供了較寬的頻帶來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。但是，隨著傳輸速率的增加，傳輸出錯(cuò)的可能性也在增加。為了降低數(shù)據(jù)傳輸中的傳輸差錯(cuò)，已經(jīng)提出了很多數(shù)據(jù)編碼和解碼方案。這些編碼和解碼方案常被稱為前向糾錯(cuò)(FEC)方案，改善了信道容量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴EC方案為傳輸信號(hào)提供冗余信息。這被稱為信道編碼。
一種常用的信道編碼技術(shù)是卷積編碼。卷積編碼的操作對(duì)象是串行數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼以進(jìn)行傳輸。在接收機(jī)一端，采用多種方法對(duì)收到的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，以恢復(fù)出信息序列。一種這樣的解碼方案是Viterbi解碼。
雖然現(xiàn)有的編碼方案是有益的，但是解碼數(shù)據(jù)的可靠性還有待增強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
一種數(shù)據(jù)發(fā)送和接收方法，包括發(fā)送多個(gè)位置數(shù)據(jù)比特，并隨同所述各位置數(shù)據(jù)比特發(fā)送多個(gè)幅度數(shù)據(jù)比特；對(duì)所述位置數(shù)據(jù)比特和所述幅度數(shù)據(jù)比特進(jìn)行解碼。
一種超寬帶(UWB)系統(tǒng)(400)，包括匹配濾波器/相關(guān)器(403)，其向解映射器/卷積解碼器(406)提供有關(guān)多個(gè)位置數(shù)據(jù)比特的信息和有關(guān)多個(gè)幅度數(shù)據(jù)比特的信息，所述解映射器/卷積解碼器(406)對(duì)所述位置數(shù)據(jù)比特和所述幅度數(shù)據(jù)比特進(jìn)行解碼。


結(jié)合附圖閱讀以下的詳細(xì)描述，可以更好地理解范例性的實(shí)施例。需要強(qiáng)調(diào)的是，不同的特征不一定是按比例畫出的，實(shí)際上，為了清楚說(shuō)明起見(jiàn)，可以任意增加或者縮減尺寸。
圖1是根據(jù)一個(gè)范例性實(shí)施例的時(shí)間-頻率交織的5頻帶UWB系統(tǒng)的示意圖。
圖2是根據(jù)一個(gè)范例性實(shí)施例的脈沖傳輸、重復(fù)和持續(xù)時(shí)間的時(shí)序圖。
圖3是根據(jù)一個(gè)范例性實(shí)施例的編碼/解碼方法中使用的映射表。
圖4是根據(jù)一個(gè)范例性實(shí)施例的多頻帶UWB接收機(jī)的示意性框圖。
圖5是在根據(jù)一個(gè)范例性實(shí)施例的接收機(jī)中進(jìn)行解調(diào)和相關(guān)之后的接收數(shù)據(jù)的圖示。
圖6是根據(jù)一個(gè)范例性實(shí)施例的UWB系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在以下的詳細(xì)描述中，出于說(shuō)明目的而不是限制目的，給出了公開具體細(xì)節(jié)的示例性實(shí)施例，以便使大家透徹理解這些示例性實(shí)施例。但是，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)閱讀當(dāng)前公開的內(nèi)容，不脫離這里公開的具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例也是顯而易見(jiàn)的。此外，為了使實(shí)施例的描述重點(diǎn)突出、主次分明，眾所周知的設(shè)備、部件、方法和系統(tǒng)在這里不再贅述。但是，依據(jù)這些示例性的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可使用這些設(shè)備、方法、系統(tǒng)和協(xié)議。最后，無(wú)論在哪里使用，相同的標(biāo)記都表示相同的特征。
簡(jiǎn)而言之，這些示例性實(shí)施例涉及通信系統(tǒng)中的前向糾錯(cuò)方法和裝置。這些前向糾錯(cuò)方法包括在回溯(trace-back)操作中使用幅度數(shù)據(jù)比特或符號(hào)比特，以便改善傳輸數(shù)據(jù)的可靠性(改善體現(xiàn)在比特差錯(cuò)率(BER))。例如，卷積編碼器將一個(gè)比特編成兩個(gè)比特。編碼后的比特和一個(gè)幅度比特用于調(diào)制脈沖。
接收機(jī)對(duì)脈沖進(jìn)行解調(diào)，并將有關(guān)位置比特和符號(hào)比特的信息輸入解碼器。這樣，與僅僅使用位置比特信息的編碼/解碼方法相比，數(shù)據(jù)的可靠性就提高了，增益的提高量級(jí)為大約1.5 dB到大約2.0dB。
應(yīng)當(dāng)注意的是，這些示例性實(shí)施例是圍繞著UWB無(wú)線通信及其相關(guān)部件展開描述的。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，這些示例性實(shí)施例的方法和裝置的應(yīng)用僅僅出于說(shuō)明目的。顯然，這些示例性實(shí)施例的方法和裝置還可以用其它通信應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，所描述的調(diào)制和編碼技術(shù)也是用來(lái)說(shuō)明這些示例性實(shí)施例的。例如，編碼是Viterbi型編碼/調(diào)制。但是，也可以使用其它網(wǎng)格編碼調(diào)制(TCM)。當(dāng)然，其它編碼調(diào)制技術(shù)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的?？梢砸罁?jù)這些示例性實(shí)施例使用這些技術(shù)。
圖1是根據(jù)一個(gè)范例性實(shí)施例的時(shí)間-頻率交織的多頻帶UWB系統(tǒng)100的示意圖。在該范例性實(shí)施例中，在第一時(shí)隙期間，在頻帶F1101中發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制脈沖。同樣，在第二時(shí)隙期間，在頻帶F3102中發(fā)送調(diào)制脈沖；在第三時(shí)隙期間，在頻帶F5103中發(fā)送調(diào)制脈沖；在第四時(shí)隙期間，在頻帶F4104中發(fā)送調(diào)制脈沖；在第五時(shí)隙期間，在頻帶F2中發(fā)送調(diào)制脈沖。可以看出，這種處理會(huì)重復(fù)下去，即，在頻帶F1106中發(fā)送另一調(diào)制脈沖。
如上所述，為了提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率，提高脈沖重復(fù)率是有用的。此外，通過(guò)增加每一脈沖發(fā)送的比特?cái)?shù)來(lái)提高數(shù)據(jù)速率是有用的。這可以通過(guò)使用在本領(lǐng)域中眾所周知的幅度調(diào)制和/或位置調(diào)制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在多頻帶UWB系統(tǒng)中將脈沖幅度調(diào)制(PAM)和脈沖位置調(diào)制(PPM)相組合的系統(tǒng)對(duì)于提高信道的吞吐量是非常合乎需要的。在PPM-PAM系統(tǒng)中，一些比特用于調(diào)制脈沖的位置，而剩余的比特用于調(diào)制脈沖的幅度。這可通過(guò)參閱圖2而獲知，圖2是4 PPM/二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)調(diào)制UWB系統(tǒng)的時(shí)序圖。
在BPSK調(diào)制脈沖中，每個(gè)脈沖僅攜帶一個(gè)幅度比特。因此，幅度的符號(hào)給出了有關(guān)比特的信息。因此，可以將BPSK調(diào)制脈沖的幅度比特稱為符號(hào)比特。相比而言，在4-PAM調(diào)制脈沖中，每個(gè)脈沖攜帶兩個(gè)幅度比特。這將導(dǎo)致脈沖采用四個(gè)等級(jí)。因此，在接收機(jī)處，必須確定幅度，從而確定出兩個(gè)發(fā)射的比特。
在第一時(shí)隙202期間發(fā)送用第一頻帶F1調(diào)制的脈沖201。脈沖201的脈沖持續(xù)時(shí)間Tp如圖所示。同樣，在第二時(shí)隙204期間發(fā)送用第三頻帶F3調(diào)制的脈沖203；在第三時(shí)隙206期間發(fā)送用第五頻帶F5調(diào)制的脈沖205；在第四時(shí)隙204期間發(fā)送用第四頻帶F4調(diào)制的脈沖207；在第五時(shí)隙209期間發(fā)送用第二頻帶F2調(diào)制的脈沖208；并且，重復(fù)這種處理下去，即，在該序列的第一時(shí)隙中發(fā)送用第一頻帶F1調(diào)制的脈沖211。
根據(jù)設(shè)計(jì)需要，PPM偏移Tc可以小于脈沖持續(xù)時(shí)間Tp或大于脈沖持續(xù)時(shí)間。PPM偏移會(huì)影響接收機(jī)的性能。例如，如果基于相關(guān)性的接收機(jī)用于解調(diào)脈沖201、203、205、207、209和211的數(shù)據(jù)，則幅度比特和PPM比特的性能取決于該偏移。如果偏移持續(xù)時(shí)間大于脈沖持續(xù)時(shí)間，則PPM比特的性能優(yōu)于幅度比特的性能。如果偏移持續(xù)時(shí)間小于脈沖持續(xù)時(shí)間，則幅度比特的性能優(yōu)于PPM比特的性能。
在接收機(jī)處，相關(guān)器計(jì)算接收脈沖與所有可能位置的相關(guān)性。如果在不同的脈沖位置之間不存在交迭(即，偏移持續(xù)時(shí)間大于脈沖持續(xù)時(shí)間)，則相關(guān)值是不同的(假設(shè)空信道)。對(duì)應(yīng)于發(fā)送脈沖的位置的相關(guān)值將基本上處于最大值，而剩余的相關(guān)值將相對(duì)較小。
但是，當(dāng)在不同的脈沖位置之間存在交迭時(shí)，鄰近位置對(duì)任何脈沖位置的相關(guān)性都有一定的影響。因此，在這種情況下的位置信息不如在另一情況下的位置信息可靠。
對(duì)于幅度比特，在偏移持續(xù)時(shí)間大于脈沖寬度的情況下，積分時(shí)間大于其它情形。這將導(dǎo)致產(chǎn)生更多的噪聲，因此，性能比其它情形稍差。
通常，PPM偏移持續(xù)時(shí)間小于脈沖持續(xù)時(shí)間，以避免多徑干擾。如上所述，在這一示例中，幅度比特比位置比特更加強(qiáng)健。為了提高位置比特的性能并使其性能與幅度比特的性能一樣，可以對(duì)PPM比特使用信道編碼。
如上所述，一種編碼信道的方法是使用卷積編碼器或基于網(wǎng)格的類似編碼方案。在這里描述的范例性實(shí)施例中，結(jié)合網(wǎng)格編碼/解碼使用的調(diào)制方案是4-PPM/BPSK系統(tǒng)，它作為PPM-PAM調(diào)制系統(tǒng)的示例。再次需要強(qiáng)調(diào)的是，這僅僅是示例性的，并且，也可以使用幅度調(diào)制與m元PPM調(diào)制方案的其它類型以及組合。
4-PPM/BPSK系統(tǒng)將信息比特分成PPM比特和幅度/符號(hào)比特。然后，使用卷積編碼器對(duì)PPM比特進(jìn)行編碼。眾所周知，通常用兩個(gè)參數(shù)描述卷積編碼器編碼速率和約束長(zhǎng)度?？梢詫⒕幋a長(zhǎng)度k/n表示為進(jìn)入卷積編碼器的比特?cái)?shù)與編碼器在給定循環(huán)中輸出的信道信號(hào)數(shù)之比。例如，將接收1比特和輸出2個(gè)信道信號(hào)的卷積編碼器稱為速率為二分之一(1/2)的卷積編碼器。
約束長(zhǎng)度參數(shù)K表示卷積編碼器的長(zhǎng)度。也就是說(shuō)，約束長(zhǎng)度參數(shù)表示有多少級(jí)可供反饋給生成輸出符號(hào)的組合邏輯。最后，與K密切相關(guān)的參數(shù)(m)是在輸入比特首先出現(xiàn)在編碼器的輸入端之后保留該輸入比特并將其用于進(jìn)行編碼的編碼器循環(huán)次數(shù)。這通常被稱為編碼器的存儲(chǔ)器。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，卷積編碼器是速率為1/2的卷積編碼器?？梢愿鶕?jù)性能要求選擇編碼器的約束長(zhǎng)度。一種指明編碼器性能的方法是使用給定信號(hào)噪聲比(SNR)的比特差錯(cuò)率(BER)。例如，如果一個(gè)編碼器在SNR＝5 dB時(shí)給出BER＝0.0001，而在相同的SNR時(shí)給出的BER為0.001，那么，從性能角度看，第一編碼器是有利的。但是，這種性能通常是以附加的復(fù)雜性/硬件為代價(jià)的，這里僅僅列舉了影響成本的一些因素。因此，當(dāng)選擇編碼器時(shí)，需要考慮許多因素。
然后，卷積編碼器的輸出通過(guò)格雷編碼器，格雷編碼器將兩個(gè)比特映射到四個(gè)位置中之一，如圖3的表1所示?？梢酝ㄟ^(guò)參閱圖2和圖3而獲知這種映射。例如，考慮第一時(shí)隙202。將位置比特編碼成兩個(gè)編碼比特‘11’，當(dāng)進(jìn)行格雷編碼時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生表1中的‘2’。因此，將在位置2中發(fā)送脈沖。同樣，在這種情況下，符號(hào)/幅度比特為1；因此，發(fā)送帶有正幅度的脈沖。
位置決定了脈沖位置的相對(duì)偏移。然后，將映射器的輸出發(fā)送到PPM調(diào)制器，其中，它用于偏移脈沖的位置。然后，脈沖乘以BPSK調(diào)制符號(hào)比特。這種系統(tǒng)的有效速率為2/3，因?yàn)閮蓚€(gè)信息比特被編碼成三個(gè)數(shù)據(jù)比特兩個(gè)位置比特(b0，b1)和一個(gè)符號(hào)或幅度比特(b2)。
將PPM調(diào)制器的輸出混頻到特定頻率，并使用眾所周知的傳輸技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行發(fā)送。將頻帶的次序預(yù)先確定好(例如，圖1的次序)，并且，在傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間內(nèi)不改變次序。發(fā)射信號(hào)可以表示為s(t)=Σn=-∞∞anp(t-nTb-cnTc)cos(w0t)---(1)]]>
其中p(t)是基本脈沖；Tb是脈沖重復(fù)周期；Tc是最小偏移持續(xù)時(shí)間；an是根據(jù)符號(hào)比特導(dǎo)出的(如果符號(hào)比特＝1，則an＝1；如果符號(hào)比特＝0，則an＝-1)；cn是偏移量，且是根據(jù)編碼比特導(dǎo)出的。(圖3的表1)對(duì)于4-PPM調(diào)制來(lái)說(shuō)，cn＝0、1、2或3，并且， 是每隔Tb而改變的載波頻率。從子集{F1、F3、F5、F2和F4}中選擇載波頻率。將一組載波頻率表示為fn＝3.5×109+500×10b*(n-1)。
根據(jù)在圖4中示出的范例性實(shí)施例，在接收機(jī)400處接收所發(fā)射的脈沖。接收機(jī)400包括與本地振蕩器402相連的混頻器401，本地振蕩器402根據(jù)脈沖頻率有序地輸入F1-F5中之一。將混頻器401的輸出輸入到匹配濾波器/相關(guān)器403。相關(guān)器403輸出相關(guān)值mk404，并且，將幅度/符號(hào)信息ak405輸入到解映射器/卷積解碼器406。匹配濾波器/相關(guān)器402將接收信號(hào)與脈沖模板(template)的偏移版本相關(guān)，從而提供相關(guān)值mk(n)=∫0Tpanp(t-nTb-cnTc)p(t-nTb-kTc)---(2)]]>其中，對(duì)于上述范例性實(shí)施例的4-PPM/BPSK系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，k＝0、1、2和3。因?yàn)榉独詫?shí)施例的其余描述與n無(wú)關(guān)，所以取代mk(n)而使用mk。
圖5示出了相關(guān)器403對(duì)于采用所示編碼的示例性輸入脈沖的輸出500。例如，用第一頻帶調(diào)制的脈沖501包括編碼比特10和幅度/符號(hào)比特1；第三頻帶脈沖502具有編碼比特01和幅度/符號(hào)比特1；用第五頻帶調(diào)制的脈沖503具有編碼比特00和幅度/符號(hào)比特0。根據(jù)公式(2)，相關(guān)器403用圖5所示的相應(yīng)結(jié)果計(jì)算m0至m3。
分別如公式3和4所示根據(jù)mk導(dǎo)出脈沖的位置和發(fā)射脈沖的符號(hào)比特。
pos=argmax[k](abs(mk))---(3)]]>bpsk_bit＝sign(mpos)(4)框406的解映射器將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成兩個(gè)數(shù)據(jù)比特?？?06的卷積解碼器使用Viterbi算法或類似的網(wǎng)格解碼方法，對(duì)兩個(gè)比特輸入數(shù)據(jù)的PPM(位置)比特進(jìn)行解碼。如上所述，這種解碼方案的性能不是最理想的。通過(guò)范例性實(shí)施例的方法和裝置來(lái)提高性能，其包括用于Viterbi解碼器的軟(soft)度量?，F(xiàn)在描述這些范例性實(shí)施例。
根據(jù)范例性實(shí)施例，用于提高PPM比特和幅度比特的性能的方法和裝置使用軟度量，并在網(wǎng)格回溯序列中使用符號(hào)比特。在上述編碼方案中，發(fā)射機(jī)在位置比特中提供所有編碼增益，而在符號(hào)比特中基本上不提供編碼增益。為了提高符號(hào)比特的性能，接收機(jī)400還在網(wǎng)格回溯中包括符號(hào)比特。與軟判決解碼接收機(jī)相比，這將系統(tǒng)的性能提高了約1.5-2.0 dB，所述接收機(jī)在其路徑存儲(chǔ)器中僅包括PPM比特(回溯)。
在圖4的范例性實(shí)施例的接收機(jī)400中，在匹配濾波器/相關(guān)器403中未做出判決。但是，相關(guān)器403為解映射器/解碼器406生成所有相關(guān)信息，包括相關(guān)值和符號(hào)值。最后，匹配濾波器計(jì)算相關(guān)值mk，如公式2所示，其中k＝0、1、2和3。此外，匹配濾波器使用下式計(jì)算由mk導(dǎo)出的相應(yīng)符號(hào)信息akak＝sign(mk)(5)眾所周知，軟度量是為解碼器提供有關(guān)比特的附加信息的任何度量。采用表1所定義的映射，可以根據(jù)公式2的mk而使用公式6計(jì)算比特b0和b1的軟度量。在范例性實(shí)施例中，公式6和7(a)-7(b)給出了軟度量mb00＝max(abs(m0)，abs(m3))mb01＝max(abs(m1)，abs(m2))(6)mb10＝max(abs(m0)，abs(m1))mb11＝max(abs(m2)，abs(m3))其中，mbxy表示對(duì)于比特x＝y(tǒng)時(shí)的度量。據(jù)此，比特b0和b1的軟度量是sm0和sm1可以分別如下計(jì)算
sm0＝mb00-mb01(7a)sm1＝mb10-mb11(7b)公式6或公式7a-7b的軟度量可以用于在Viterbi計(jì)算中計(jì)算支路度量。
在本發(fā)明的范例性實(shí)施例中，將在第(i-1)個(gè)節(jié)點(diǎn)中的路徑度量表示為pmi-1(s′)，并且，將在第i個(gè)節(jié)點(diǎn)中的路徑度量表示為pmi(s)，其中，s′，和s分別是第(i-1)個(gè)和第i個(gè)節(jié)點(diǎn)中的通用狀態(tài)。使用下式計(jì)算路徑度量pmi(s)=mins′[pmi-1(s′)+bmi(s′,s)]]]>其中，bmi(s′，s)是從節(jié)點(diǎn)i-1的狀態(tài)s′到節(jié)點(diǎn)i的狀態(tài)s的支路的支路度量。
在一個(gè)范例性實(shí)施例中，網(wǎng)格開始于狀態(tài)0，因此pm0(s)=0,s=0∞,s≠0---(9)]]>使用對(duì)最小路徑度量有影響的狀態(tài)更新狀態(tài)s的(解碼器406的)路徑存儲(chǔ)器。在該范例性實(shí)施例的解碼器中，還使用生存符號(hào)/幅度比特更新路徑存儲(chǔ)器。生存符號(hào)比特有助于在回溯長(zhǎng)度結(jié)束時(shí)確定幅度/符號(hào)比特。
在一個(gè)范例性實(shí)施例中，如下導(dǎo)出生存符號(hào)比特設(shè) 是狀態(tài)s′的生存狀態(tài)，并設(shè)bwi( ，s)是從 到s的狀態(tài)轉(zhuǎn)變的支路輸出字。使用表1定義的映射，根據(jù)bwi( ，s)導(dǎo)出 ，并且，根據(jù)公式5的組ak確定生存符號(hào)比特，其中k=k^]]>。然后，將生存符號(hào)比特 和生存狀態(tài) 一起存儲(chǔ)在狀態(tài)占的路徑存儲(chǔ)器。
在更新節(jié)點(diǎn)i的所有狀態(tài)的路徑存儲(chǔ)器之后，從具有最小度量的狀態(tài)開始啟動(dòng)回溯序列(假設(shè)解碼器處在穩(wěn)定狀態(tài))。依標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)行回溯，并且，在回溯長(zhǎng)度結(jié)束時(shí)，輸出解碼后的PPM比特407。此外，輸出符號(hào)/幅度比特408，其對(duì)應(yīng)于在回溯長(zhǎng)度結(jié)束時(shí)的狀態(tài)。
因此，使用公式6、7(a)和7(b)的軟度量，可以執(zhí)行包括符號(hào)/幅度比特408的回溯。
應(yīng)當(dāng)指出的是，當(dāng)與現(xiàn)有的接收機(jī)相比時(shí)，這些范例性實(shí)施例并不會(huì)顯著增加接收機(jī)的復(fù)雜性。在路徑存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的符號(hào)比特將存儲(chǔ)器尺寸增加了(K*L)個(gè)比特，其中，K是狀態(tài)數(shù)，且L是回溯長(zhǎng)度。用于計(jì)算 的邏輯也非常小。
圖6是根據(jù)一個(gè)范例性實(shí)施例的UWB網(wǎng)絡(luò)600。該網(wǎng)絡(luò)包括接入點(diǎn)(AP)或主機(jī)601。例如，UWB網(wǎng)絡(luò)600是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)600，其包括處于AP 601中的集中式MAC層。特別地，AP 601根據(jù)上述多個(gè)示例性協(xié)議中的一個(gè)協(xié)議而工作。AP 601根據(jù)所選擇的協(xié)議為許多無(wú)線站STA 602提供服務(wù)。
例如，網(wǎng)絡(luò)600是WLAN或無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)(WPAN)，并且，STA(設(shè)備)601、602是計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)或通常在這類網(wǎng)絡(luò)中工作的類似設(shè)備。如雙向箭頭所示，設(shè)備601、602可以進(jìn)行雙向通信；并且，主機(jī)601和設(shè)備602可以進(jìn)行雙向通信。
應(yīng)當(dāng)指出的是，根據(jù)某些MAC層協(xié)議，從STA 602的一個(gè)設(shè)備到STA 602的另一設(shè)備的通信并不一定是直接的；這些通信信息通過(guò)主機(jī)601，主機(jī)601然后將該通信信息(使用現(xiàn)有的調(diào)度方法)發(fā)送到正確的接收方STA 602。
還應(yīng)當(dāng)指出的是，雖然僅示出了幾個(gè)STA 602，但這僅僅是為了便于討論。最后，應(yīng)當(dāng)指出的是，設(shè)備602并不必須相同。實(shí)際上，可以在網(wǎng)絡(luò)600中使用很多不同的設(shè)備，這些設(shè)備在所選擇的協(xié)議下工作。根據(jù)上述范例性實(shí)施例，用于發(fā)送根據(jù)范例性實(shí)施例編碼的UWB脈沖的發(fā)射機(jī)可以布置在AP 601和STA 602中。此外，網(wǎng)絡(luò)600的AP 601和STA 602包括上述范例性實(shí)施例的接收機(jī)400。
通過(guò)參閱上述范例性實(shí)施例可以認(rèn)識(shí)到，實(shí)現(xiàn)了解碼數(shù)據(jù)可靠性的益處。在現(xiàn)有的PPM/PAM系統(tǒng)中，在相關(guān)器中解碼PAM比特，而在卷積解碼器框中解碼PPM比特。這對(duì)PAM比特和PPM比特產(chǎn)生了不等的差錯(cuò)性能。相比而言，根據(jù)這些范例性實(shí)施例，通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)解碼器的路徑存儲(chǔ)器中包括PAM比特并在回溯之后根據(jù)這些比特和PPM比特而提高PAM比特的性能。例如，對(duì)于PPM比特，與軟判決解碼接收機(jī)相比，這些范例性實(shí)施例的接收機(jī)提供了大約1.5 dB到大約2.0 dB的增益。
對(duì)于本申請(qǐng)公開的內(nèi)容，需要指出的是，圍繞著這些示例性實(shí)施例的UWB系統(tǒng)所描述的不同方法和設(shè)備都能以硬件和軟件的方式實(shí)現(xiàn)。而且，所包括的不同方法和參數(shù)只是舉例，而沒(méi)有任何限制性意味。通過(guò)閱讀本申請(qǐng)公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)不同的示例性設(shè)備和方法，他們可以確定自己采用的技術(shù)和實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)所需的設(shè)備，但這仍落入所附權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)發(fā)送和接收方法，包括發(fā)送多個(gè)位置數(shù)據(jù)比特，并隨同所述各位置數(shù)據(jù)比特發(fā)送多個(gè)幅度數(shù)據(jù)比特；以及對(duì)所述位置數(shù)據(jù)比特和所述幅度數(shù)據(jù)比特進(jìn)行解碼。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)發(fā)送方法，其中，所述數(shù)據(jù)比特是用脈沖位置調(diào)制(PPM)/二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)調(diào)制技術(shù)進(jìn)行調(diào)制的，并且，所述幅度數(shù)據(jù)比特是符號(hào)比特。
3.權(quán)利要求1的方法，其中，所述方法還包括在網(wǎng)格解碼器的路徑存儲(chǔ)器中提供所述幅度數(shù)據(jù)比特；以及回溯所述幅度數(shù)據(jù)比特。
4.權(quán)利要求1的方法，其中，所述數(shù)據(jù)傳輸是超寬帶(UWB)脈沖傳輸。
5.權(quán)利要求3的方法，其中，所述方法還包括計(jì)算軟度量；以及使用軟度量去確定所述位置數(shù)據(jù)比特。
6.權(quán)利要求5的方法，其中，對(duì)于x＝y(tǒng)時(shí)比特的度量mbxy來(lái)說(shuō)，比特b0和b1的軟度量是sm0和sm1，表示如下sm0＝mb00-mb01sm1＝mb10-mb11。
7.權(quán)利要求6的方法，其中，對(duì)于多個(gè)脈沖位置的相關(guān)器的輸出mk來(lái)說(shuō)，mbxy表示為mb00＝max(abs(m0)，abs(m3))mb01＝max(abs(m1)，abs(m2))mb10＝max(abs(m0)，abs(m1))mb11＝max(abs(m2)，abs(m3))。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括計(jì)算多個(gè)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)狀態(tài)各自的生存幅度比特；以及用所述生存幅度比特更新路徑存儲(chǔ)器。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述解碼還包括在所述更新之后，執(zhí)行回溯序列；以及輸出所述幅度比特和所述位置比特。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述幅度比特和所述位置比特對(duì)應(yīng)于在所述回溯序列結(jié)束時(shí)具有最小度量的狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述幅度數(shù)據(jù)比特是根據(jù)相關(guān)器輸出的符號(hào)ak導(dǎo)出的，ak表示為ak＝sign(mk)。
12.一種超寬帶(UWB)系統(tǒng)(400)，包括匹配濾波器/相關(guān)器(403)，其向解映射器/卷積解碼器(406)提供有關(guān)多個(gè)位置數(shù)據(jù)比特的信息和有關(guān)多個(gè)幅度數(shù)據(jù)比特的信息，所述解映射器/卷積解碼器(406)對(duì)所述位置數(shù)據(jù)比特和所述幅度數(shù)據(jù)比特進(jìn)行解碼。
13.如權(quán)利要求12所述的UWB系統(tǒng)，其中，所述幅度數(shù)據(jù)比特是根據(jù)相關(guān)器輸出的符號(hào)導(dǎo)出的，表示為ak＝sign(mk)。
14.如權(quán)利要求12所述的UWB系統(tǒng)，其中，所述解映射器/卷積解碼器406是帶有路徑存儲(chǔ)器的網(wǎng)格解碼器。
15.如權(quán)利要求14所述的UWB系統(tǒng)，其中，所述網(wǎng)格解碼器406計(jì)算軟度量。
16.如權(quán)利要求14所述的UWB系統(tǒng)，其中，所述網(wǎng)格解碼器計(jì)算多個(gè)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)狀態(tài)各自的生存幅度比特，并用所述生存幅度比特更新所述路徑存儲(chǔ)器。
17.如權(quán)利要求14所述的UWB系統(tǒng)，其中，所述網(wǎng)格解碼器更新所述幅度數(shù)據(jù)比特，并執(zhí)行回溯序列，以輸出所述幅度數(shù)據(jù)比特和所述位置數(shù)據(jù)比特。
18.如權(quán)利要求16所述的UWB系統(tǒng)，其中，對(duì)于x＝y(tǒng)時(shí)的度量mbxy來(lái)說(shuō)，比特b0和b1的軟度量是sm0和sm1，表示為sm0＝mb00-mb01sm1＝mb10-mb11。
19.如權(quán)利要求18所述的UWB系統(tǒng)，其中，對(duì)于多個(gè)不同脈沖位置的相關(guān)器的輸出mk來(lái)說(shuō)，mbxy表示為mb00＝max(abs(m0)，abs(m3))mb01＝max(abs(m1)，abs(m2))mb10＝max(abs(m0)，abs(m1))mb11＝max(abs(m2)，abs(m3))。
20.如權(quán)利要求19所述的UWB系統(tǒng)，其中，所述UWB系統(tǒng)是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，它包括多個(gè)無(wú)線電臺(tái)(STA)，并且，所述STA是計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)中的一種或多種。
全文摘要
一種數(shù)據(jù)發(fā)送和接收方法，包括發(fā)送多個(gè)位置數(shù)據(jù)比特，并隨同各脈沖發(fā)送幅度比特。該方法還包括對(duì)位置比特和幅度比特進(jìn)行解碼。本發(fā)明還描述一種超寬帶(UWB)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04B1/69GK101073065SQ200580042002
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者V·R·加達(dá)姆 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司