專利名稱：利用信道信息的超寬帶無線通信方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于超寬帶(在下文稱之為“UWB(ultra wideband)”)無線通信的方法和裝置，尤其涉及一種用于UWB無線通信的方法和裝置，其中，從接收單元接收的信號中獲得信道信息然后將其提供給發(fā)送單元，從而允許發(fā)送單元根據(jù)UWB信道的狀態(tài)來改變數(shù)據(jù)發(fā)送方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，無線通信設(shè)備變得普及。這將給人們的生活方式帶來巨大的改變。特別地，對于能夠?qū)崿F(xiàn)高速寬帶無線通信并同時提供現(xiàn)有的無線通信服務(wù)而不需要任何附加頻率資源的UWB通信的研究已進行了很多努力。
就UWB通信來說，利用短脈沖(即，子波(wavelet))來發(fā)送和接收信息。由于使用了超短脈沖，在頻域內(nèi)UWB脈沖信號的帶寬可以是幾個GHz寬。由于使用了超寬帶，在頻域中UWB信號具有低于噪聲電平的功率電平，從而它可被使用而不影響其他通信設(shè)備。同時，這樣的UWB脈沖信號具有非常低的占空比。因此，利用UWB信號的通信的優(yōu)點在于數(shù)據(jù)傳輸率非常高，能夠進行多接入以及能夠減少由多徑引起的干擾效應(yīng)。
UWB信號能夠用于各種領(lǐng)域中。當前考慮的一種領(lǐng)域是在幾米至幾十米范圍內(nèi)的高速局域網(wǎng)(LAN)通信。利用UWB信號，可以在音頻和視頻(AV)家電設(shè)備之間，利用無線流數(shù)據(jù)來傳輸諸如高清晰數(shù)字廣播或數(shù)字通用光盤(DVD)的超高清晰圖像。
圖1A是舉例說明在一個個人區(qū)域網(wǎng)(下面稱之為“PAN(personal areanetwork)”)中的UWB無線通信環(huán)境的示意圖。
該PAN A包括三個設(shè)備10、12和14，其可以是高清晰電視機(HDTV)或DVD和類似的設(shè)備?？梢栽谠O(shè)備#110和設(shè)備#212之間進行數(shù)據(jù)流動。同樣，也可以在設(shè)備#110和設(shè)備#314之間進行數(shù)據(jù)流動。不僅可以在設(shè)備#1和設(shè)備#2之間進行數(shù)據(jù)流動，而且可以在設(shè)備#1和設(shè)備#2以及設(shè)備#1和設(shè)備#3之間同時進行數(shù)據(jù)流動。當同時傳送兩個數(shù)據(jù)流時，考慮到頻域一個流對于其它設(shè)備變成噪聲。如圖1A中所示，設(shè)備#110和設(shè)備#314之間的距離大于設(shè)備#110和設(shè)備#212之間的距離。在這種情況下，可能發(fā)生如CDMA通信中的遠近問題。即，當在近距離設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)流動的功率強度與在遠距離設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)流動的功率強度相同時，多于所需的功率將被用于近距離傳輸并會對其它設(shè)備存在不必要的額外干擾信號。在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸中，一個特定設(shè)備可以作為協(xié)調(diào)器以便協(xié)調(diào)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。然而，如果兩個或更多PAN的無線域引起干擾，則不能期望這種協(xié)調(diào)。
圖1B是舉例說明無線域中的兩個PAN的相互干擾的圖。
PAN A包括三個設(shè)備10、12和14，以及PAN B包括兩個設(shè)備20和22。各個設(shè)備相互進行無線數(shù)據(jù)流動。這時，PAN A的設(shè)備#314和PAN B的設(shè)備#522位于如此位置以至于由于一個進行的數(shù)據(jù)流動會對另一個存在干擾。當設(shè)備#5與設(shè)備#420進行數(shù)據(jù)流動時，設(shè)備#5會收到由于設(shè)備#314和設(shè)備#110之間發(fā)送和接收的流數(shù)據(jù)而導致的干擾。如上所述，較近設(shè)備之間的通信會使無線信道環(huán)境惡化。
為了避免上述情況，設(shè)備必須在一定程度確保差錯率的限制下，在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)過程中盡可能利用最小功率來傳送數(shù)據(jù)。在大量無線信道中存在大量數(shù)據(jù)流的情況下，僅僅通過調(diào)整功率來控制干擾是不夠的。如果這樣，需要改變數(shù)據(jù)傳輸率。

發(fā)明內(nèi)容
為了提供一種對于上述問題的解決方案而設(shè)計了本發(fā)明。本發(fā)明的一個方面是，提供一種通過允許數(shù)據(jù)使用UWB無線通信信道信息而根據(jù)信道情況的UWB無線通信方法和裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種利用信道信息的超寬帶無線通信方法，包括下列步驟通過解調(diào)和信道解碼接收的UWB信號，從接收的UWB信號中提取包括信息的第一信道信息，通過根據(jù)第一信道信息執(zhí)行信道編碼和調(diào)制而生成UWB信號，以及傳送生成的UWB信號。
生成的UWB信號可以進一步包括第二信道信息，可以根據(jù)接收的UWB信號的SNR來獲得該第二信道信息，以及可以根據(jù)接收的UWB信號的誤碼率來確定該第二信道信息。
可以通過利用第一信道信息來確定生成的UWB信號的發(fā)射功率，可以通過利用第一信道信息來確定生成的UWB信號的信道編碼率，可以通過利用第一信道信息來確定生成的UWB信號的調(diào)制級數(shù)，以及可以通過利用第一信道信息來確定生成的UWB信號的脈沖之間的間隔。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種UWB無線通信裝置，包括信道編碼器，通過將冗余比特添加到數(shù)據(jù)和信道信息來執(zhí)行信道編碼；調(diào)制單元，通過使用預定的調(diào)制方式來調(diào)制信道編碼后的數(shù)據(jù)和信道信息而生成UWB信號；RF模塊，接收和發(fā)送生成的UWB信號；解調(diào)單元，解調(diào)接收的UWB信號；信道解碼器，通過對解調(diào)后的UWB信號進行信道解碼而提取信道信息和數(shù)據(jù)；以及控制單元，通過使用信道信息來控制所述信道編碼器、調(diào)制單元和RF模塊。
控制單元可以根據(jù)接收的信道信息來確定將被發(fā)送到RF模塊的UWB信號的發(fā)射功率，基于接收的信道信息來確定信道編碼器的信道編碼率，通過使用接收的信道信息來確定調(diào)制單元的調(diào)制級數(shù)，以及通過使用接收的信道信息來確定由調(diào)制單元生成的UWB信號的脈沖之間的間隔。
裝置的控制單元可以基于接收的UWB信號，生成將被包括在生成的UWB信號中的信道信息。


從下面結(jié)合附圖的典型實施例的詳細描述中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1A是舉例說明存在個人局域網(wǎng)的UWB無線通信環(huán)境的示意圖；圖1B是舉例說明存在兩個PAN的相互干擾UWB無線通信環(huán)境的圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的UWB無線通信裝置的方框圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的UWB無線通信處理的流程圖；和圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的被發(fā)送數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式
在下文中，將參考附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明詳述的基于設(shè)備的UWB通信。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的UWB無線通信裝置的方框圖。
圖2中示出的UWB無線通信裝置大致包括發(fā)射模塊、接收模塊和控制單元100。
發(fā)射模塊包括信道編碼器210，執(zhí)行數(shù)據(jù)的信道編碼以生成比特流；調(diào)制單元220，將信道編碼器210中生成的比特流調(diào)制為UWB信號；以及RF模塊400，以無線方式發(fā)射調(diào)制后的UWB信號。
接收模塊包括RF模塊400，接收無線發(fā)送的UWB信號；解調(diào)單元320，解調(diào)由RF模塊400接收的UWB信號以生成比特流；以及信道解碼器310，用于從比特流中再現(xiàn)數(shù)據(jù)。
控制單元100生成用于發(fā)射模塊和接收模塊的控制信號，以便使UWB無線通信裝置根據(jù)信道情況自適應(yīng)地進行操作。
下面將描述發(fā)射處理。為了糾正在發(fā)射數(shù)據(jù)過程中產(chǎn)生的一個或多個比特差錯和通過UWB信道發(fā)射通過預定方式獲得的信道信息，通過對其添加適當?shù)娜哂啾忍貋韴?zhí)行數(shù)據(jù)的信道編碼。由信道編碼器210執(zhí)行信道編碼，該編碼器根據(jù)預定的信道編碼率進行信道編碼。信道編碼率被定義為信息比特與包括冗余比特的信息比特的百分比。因此，當信道編碼率是一(1)時，它意味著沒有冗余比特。信道編碼率越小，冗余比特的百分比增加越高，因此，糾正無線信道環(huán)境中產(chǎn)生的比特差錯的似然性增加。
信道編碼后的比特流由調(diào)制單元220調(diào)制為UWB信號?？梢酝ㄟ^使用諸如BPSK(二相相移鍵控)的2相調(diào)制方式、諸如QPSK(正交相移鍵控)的4相調(diào)制方式或多相調(diào)制方式、或者脈位調(diào)制方式來生成UWB信號；另外，也可以用上述方法的組合進行調(diào)制。由一個脈沖表示的信息量依據(jù)調(diào)制的級數(shù)而改變。例如，2相調(diào)制可以表示1比特，4相調(diào)制可以表示2比特，而8相調(diào)制可以表示3比特。通過使用脈位調(diào)制方式甚至可以表示一個比特，而在脈位調(diào)制方式和2相調(diào)制方式的組合中，2比特可被表示為1比特。此外，有幾種方式來將信息包括在脈沖中。在下文中，調(diào)制的級數(shù)指包括在一個脈沖中的信息量(比特數(shù))。當調(diào)制的級數(shù)高時，可以傳送更多的信息；但是在這種情況下，在無線信道中產(chǎn)生比特差錯的可能性就高。因此，在它們之間需要適當?shù)臋?quán)衡。例如，在用64QAM(正交幅度調(diào)制)方式調(diào)制數(shù)據(jù)時，可以一次傳送16比特數(shù)據(jù)，但這比傳送1比特數(shù)據(jù)的BPSK引起比特差錯的概率要高。
由于UWB信號使用非常短的周期，每單位時間可以傳送多個脈沖。在一個脈沖和下一個脈沖之間在時間上存在一個小的間隔(下文中被稱為“子波間空間”)時，可以傳送大量的信息；但由于帶內(nèi)功率電平被抬高會導致問題。這意味著干擾其它設(shè)備的通信的信號的電平增加，導致整個無線信道環(huán)境惡化。因此，需要適當?shù)卣{(diào)整脈沖間的間隔。
調(diào)制后的UWB信號通過RF模塊400被傳送到其它設(shè)備。為此，它們首先經(jīng)過放大器430。放大器430用于放大或減小UWB信號以使它們具有適當?shù)膹姸?。例如，當信道由于設(shè)備離得遠而處于較差情況下時，應(yīng)當增加放大率；當信道處于較好情況下時，應(yīng)當減小放大率。當開關(guān)420閉合時，經(jīng)過放大器430的UWB信號通過天線410被傳送到無線信道。
下面將描述接收處理。經(jīng)過無線信道傳送的UWB信號通過RF模塊400被接收。通過天線410接收的UWB信號經(jīng)過開關(guān)420被傳送到解調(diào)單元320。解調(diào)單元320用與調(diào)制方式相同的方式解調(diào)傳送的UWB信號以產(chǎn)生比特流。解調(diào)后的比特流通過信道解碼器310用與信道編碼處理相反的方式被解碼為數(shù)據(jù)和信道信息。
控制單元100利用包括在接收的信號中的信道信息，確定信道編碼器210的信道編碼率、調(diào)制單元220的調(diào)制級數(shù)、脈沖間的間隔以及放大器430的放大率，并控制信道編碼器210、調(diào)制單元220和放大器430。同時，控制單元100基于接收的UWB信號生成信道信息，并且在發(fā)射數(shù)據(jù)時一起發(fā)送生成的信道信息。根據(jù)上述實施例，UWB無線通信裝置可以由硬件或軟件構(gòu)成。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的UWB無線通信處理的流程圖。
在該圖中，數(shù)據(jù)#1表示要被發(fā)送到設(shè)備#2的信息，以及數(shù)據(jù)#2表示要由設(shè)備#2傳送到設(shè)備#1的信息。信道信息#1表示由設(shè)備#1生成的信道信息，其與設(shè)備#2的信道編碼和UWB調(diào)制處理有關(guān)。信道信息#2表示由設(shè)備#2生成的信道信息，其與設(shè)備#1的信道編碼和UWB調(diào)制處理有關(guān)。
設(shè)備#1首先對要被傳送到設(shè)備#2的數(shù)據(jù)#1連同信道信息#1進行信道編碼。由于數(shù)據(jù)#1由設(shè)備#1傳送到設(shè)備#2，在這種情況下可以采用預定的方法執(zhí)行信道編碼。例如，可以利用1/4信道編碼率來生成比特流。另外，信道信息#1可以具有預先確定的值。信道編碼后的比特流被調(diào)制為UWB信號可以用預先確定的任意方法來確定調(diào)制的級數(shù)和脈沖間的間隔。用預先確定的初始放大率來放大UWB信號并傳送到無線信道。
當設(shè)備#2收到傳送到無線信道的UWB信號時，最初設(shè)備#2以預定的方法解調(diào)該UWB信號。解調(diào)后的比特流被解碼為數(shù)據(jù)#1和信道信息#1。同時，設(shè)備#2基于接收的UWB信號而生成信道信息#2。可以有幾種方法來生成信道信息。例如，可以基于接收的UWB信號的功率強度來確定信道信息，或使用信噪比(下文被稱為“SNR”)?？梢酝ㄟ^使用在信道編碼處理中插入的冗余比特來確定比特差錯?？商鎿Q地，可以通過在數(shù)據(jù)傳送過程中生成一個測試比特而利用產(chǎn)生的差錯比特來識別信道信息。
當設(shè)備#2向設(shè)備#1傳送數(shù)據(jù)#2時，傳送信道信息#2。在發(fā)送前，基于信道信息#1來確定信道編碼率并執(zhí)行信道編碼。通過基于信道信息#1來選擇一種UWB調(diào)制方式而將信道編碼的比特流調(diào)制為UWB信號，并基于信道信息#1適當?shù)貙⑵浞糯?，然后將USB信號傳送到無線信道。
設(shè)備#1接收傳送到無線信道的UWB信號并對其進行解調(diào)。這時，基于先前由設(shè)備#1傳送的信道信息#1來解調(diào)調(diào)制級數(shù)。解調(diào)的比特流被解碼為數(shù)據(jù)#2和信道信息#2。同時，設(shè)備#1基于接收的UWB信號而生成至設(shè)備#2的傳送處理所需的信道信息#1，基于從接收的UWB信號傳送的信道信息#2，根據(jù)生成的信道信息#1和將要傳送的數(shù)據(jù)#1執(zhí)行信道編碼，然后將它們調(diào)制為UWB信號從而將其傳送到無線信道。
以相同方式，設(shè)備#2在接收處理期間基于由設(shè)備#2傳送的信道信息#2來提取數(shù)據(jù)#1和信道信息#1，并在傳送過程中使用提取的信道信息#1。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，被發(fā)送的數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)的圖。
設(shè)備#1能夠以幀為單位傳送要通過UWB信號被傳送的數(shù)據(jù)，并且一幀被分為信道信息和數(shù)據(jù)。通過使用由設(shè)備#1接收的UWB信號來生成信道信息。生成的信道信息用于設(shè)備#2的傳送處理和設(shè)備#1的接收處理，以便從設(shè)備#2所接收的信號中再現(xiàn)數(shù)據(jù)。在圖4中，示出了信道信息包括信道編碼率和調(diào)制級數(shù)。該信道信息也可以包括功率放大率或脈沖間的間隔。圖4中示出的幀不包含識別設(shè)備的信息，例如MAC地址，但是也可以包括這樣的信息。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以選擇一種適合于傳送UWB信號的無線信道中的信道環(huán)境的傳送方法，從而最小化其它設(shè)備之間的干擾并提高通信的可靠性。
雖然結(jié)合本發(fā)明的典型實施例詳細描述了本發(fā)明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然其中所產(chǎn)生的各種改變和修改不脫離本發(fā)明的精神和范疇。因此，對本發(fā)明的實施例的簡單的修改落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用信道信息的超寬帶(UWB)無線通信方法，包括下列步驟通過將接收的UWB信號解調(diào)為解調(diào)的UWB信號并對解調(diào)的UWB信號進行信道解碼，提取包括生成UWB信號的信息的第一信道信息；通過根據(jù)第一信道信息進行信道編碼和調(diào)制而生成UWB信號作為生成的UWB信號；和傳送生成的UWB信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，生成的UWB信號進一步包括第二信道信息。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，根據(jù)接收的UWB信號的信噪比(SNR)來獲得所述第二信道信息。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，根據(jù)接收的UWB信號的誤碼率來確定所述第二信道信息。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過利用所述第一信道信息來確定生成的UWB信號的傳輸功率。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過利用所述第一信道信息來確定生成的UWB信號的信道編碼率。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過利用所述第一信道信息來確定生成的UWB信號的調(diào)制級數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過所述第一信道信息來確定生成的UWB信號的脈沖之間的間隔。
9.一種用于超寬帶(UWB)無線通信的裝置，包括信道編碼器，通過向第一數(shù)據(jù)和第一信道信息添加冗余比特而執(zhí)行信道編碼；調(diào)制單元，通過使用預定的調(diào)制方式來調(diào)制信道編碼后的數(shù)據(jù)和第一信道信息，生成第一UWB信號；第一RF模塊，發(fā)送所述第一UWB信號并接收第二UWB信號；解調(diào)單元，將所述第二UWB信號解調(diào)為解調(diào)的UWB信號；信道解碼器，通過對解調(diào)的UWB信號進行信道解碼來提取第二信道信息和第二數(shù)據(jù)；和控制單元，通過使用所述第二信道信息來控制所述信道編碼器、調(diào)制單元和RF模塊。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述控制單元根據(jù)所述第二信道信息，確定將向第二RF模塊發(fā)送的第一UWB信號的傳輸功率。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述控制單元基于所述第二信道信息，確定所述信道編碼器的信道編碼率。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述控制單元基于所述第二信道信息，確定所述調(diào)制單元的調(diào)制級數(shù)。
13.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述控制單元基于所述第二信道信息，確定所述調(diào)制單元所生成的第一UWB信號的脈沖之間的間隔。
14.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述控制單元基于所述第二UWB信號，生成將被包括在第二UWB信號中的第一信道信息。
全文摘要
一種利用信道信息的超寬帶(UWB)無線通信方法。該方法包括下列步驟通過解調(diào)接收的UWB信號并執(zhí)行信道解碼來提取包括生成UWB信號的信息的第一信道信息；通過根據(jù)第一信道信息執(zhí)行信道編碼和調(diào)制而生成UWB信號；以及傳送生成的UWB信號。
文檔編號H04B1/69GK1574667SQ20041005508
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月3日
發(fā)明者崔倫華 申請人:三星電子株式會社