專利名稱：利用極低功率的擴頻通信方法和系統(tǒng)以及高頻無線電設(shè)備的制作方法
利用極低功率的擴頻通信方法和系統(tǒng) 以及高頻無線電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域 法和系統(tǒng)，以及高頻無線電設(shè)備。
技術(shù)背景高頻無線電設(shè)備中載波的頻率常常隨著環(huán)境溫度、組件的個體偏 差、長期變化等而改變。作為檢測這種情況下接收載波的頻率偏離固 有栽波的頻率的程度的方法， 一種常規(guī)已知的方法是通過利用高速時鐘，計數(shù)來自包括天線在內(nèi)的無線電部分的接收IF (IF代表中間頻 率信號，這同樣適用于下面的描述)的頻率分量，檢測相位變化點。 另外，另一種已知方法是通過對接收的載波進行延遲檢測，并對延遲 檢測之后的復(fù)合基帶信號進行幾何處理，計算頻率偏移量。就前一方法來說，為了檢測接收IF的相位變化點，需要速度極 高的計數(shù)時鐘。于是，整個通信系統(tǒng)的電流消耗必然增大。就后一方法來說，頻率偏移量的檢測范圍極窄，這導(dǎo)致需要頻率 精度極高的本地振蕩器。換句話說，即使利用必定能夠檢測較寬范圍 的頻率偏移量的BPSK調(diào)制/解調(diào)方法，從復(fù)合基帶信號的幾何處理獲 得的頻率偏移量也局限于符號率的絕對值的1/2。于是，當(dāng)像在QPSK 或QAM的場合下，調(diào)制/解調(diào)方法處理的值的數(shù)目增大時，檢測范圍 明顯變窄，就低傳輸速率系統(tǒng)來說，需要更高的本地振蕩頻率精度。 從而，當(dāng)執(zhí)行利用極低功率的擴頻通信時，不可能采用常規(guī)的技術(shù)。另一種方法是通過在頻率合成器中設(shè)置校正數(shù)據(jù)，調(diào)整本地振蕩 頻率。但是，這種方法需要使用昂貴的頻率合成器，這阻礙了高頻無 線電i殳備的小型化，并且還增大了整個通信系統(tǒng)的成本。
本發(fā)明的目的是提供一種通信方法和適合于實現(xiàn)該方法的高頻 無線電設(shè)備，依據(jù)該通信方法，能夠低成本地應(yīng)付接收載波中的頻率 偏移(這一直是高頻無線電設(shè)備中的常規(guī)問題)，并且即使利用不是 法律管制對象的極低功率，也能夠容易地低成本實現(xiàn)通信質(zhì)量優(yōu)良的 擴頻通信。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種利用極低功率的擴頻通信方法來解決上面說明 的問題。按照本發(fā)明，提供了一種利用極低功率的擴頻通信方法，其中通 過利用不是法律管制對象的極低功率的擴頻通信進行相互通信的一 對高頻無線電設(shè)備的其中一個被設(shè)置成主單元，所述高頻無線電通信 設(shè)備對中的另 一個被設(shè)置成從屬單元，所述擴頻通信方法包括下述步驟從屬單元在預(yù)先確定的間歇通信定時，將分配給從屬單元的擴展 碼傳送給主單元；當(dāng)接收到來自于從屬單元的擴展碼時，主單元通過 執(zhí)行包含在接收數(shù)據(jù)中的信號分量的頻率分析，檢測從屬單元的栽頻 與主單元的載波之間的差異，校正主單元的載頻，以便降低檢測到的 差異，并在根據(jù)來自從屬單元的擴展碼的接收定時確定的間歇通信定 時，將分配給主單元的擴展碼傳送給從屬單元；當(dāng)在接收來自主單元 和從屬單元中另一個的擴展碼的時候，接收數(shù)據(jù)的相關(guān)值水平大于預(yù) 先確定的閾值時，主單元和從屬單元都判斷存在相關(guān)性，并建立通信 同步，其中僅交換擴展碼，直到在所述主單元和所述從屬單元之間建 立通信同步。按照該方法，即使當(dāng)從屬單元的載波產(chǎn)生精度較低，并且栽頻變 化時，或者即使當(dāng)主單元的載頻和從屬單元的栽頻彼此不同時，通過 在主單元一側(cè)校正主單元的栽頻而執(zhí)行通信，從而能夠容易地執(zhí)行擴 頻通信，而不必使用昂貴的組件等。頻率分析最好是對通過反向擴展所述擴展碼而獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行 的快速傅里葉變換處理。從而，解決了涉及高速時鐘的常規(guī)問題。當(dāng)繼續(xù)與從屬單元的通信時，只在開始時執(zhí)行栽頻的校正就足夠 了。從而，擴頻通信方法最好還包括在主單元和從屬單元之間建立同 步之前，主單元通過利用校正前的載波對接收數(shù)據(jù)執(zhí)行載波解調(diào)，獲 得載波解調(diào)數(shù)據(jù)，對載波解調(diào)數(shù)據(jù)執(zhí)行延遲檢測，根據(jù)已經(jīng)過延遲檢 測的數(shù)據(jù)和由與延遲檢測對應(yīng)的處理獲得的預(yù)定代碼，執(zhí)行反向擴展 處理，在建立同步之后，停止由與延遲檢測對應(yīng)的處理獲得的代碼的 輸入，并跳過反向擴展處理之前的延遲檢測。擴頻通信方法還包括主單元和從屬單元都通過僅僅借助對應(yīng)于 一個周期的分段傳送分配給自己的擴展碼，使通信對方建立通信同 步。此外，擴頻通信方法還包括在建立了通信同步之后，主單元和從 屬單元都通過保持用于在對應(yīng)于擴展碼的一個周期的分段中執(zhí)行傳輸?shù)膫鬏敺侄?，和保持用于在對?yīng)于"擴展碼的兩個周期+a"的分段中 執(zhí)行接收的接收分段，確定從通信對方發(fā)送的接收數(shù)據(jù)是只供同步保 持之用的數(shù)據(jù)還是在同步保持之后發(fā)送的應(yīng)用數(shù)據(jù)。這里"a，，是所述 確定所需的時間。主單元和從屬單元都檢測擴展碼的每個周期相對于來自通信對 方的接收數(shù)據(jù)的相關(guān)值，當(dāng)檢測的相關(guān)值高于預(yù)定值時，根據(jù)接收數(shù) 據(jù)是應(yīng)用數(shù)據(jù)的判斷，每次將接收分段延長擴展碼的一個周期，并在 其中與前一周期的相關(guān)性變得低于預(yù)定值的接收分段中停止接收。借 助這種結(jié)構(gòu)，不必預(yù)先為應(yīng)用數(shù)據(jù)確保較長的分段，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高 效通信。本發(fā)明還提供一種適合于實現(xiàn)上面說明的擴頻通信方法的高頻 無線電設(shè)備。所述高頻無線電設(shè)備包括接收裝置，用于接收來自于通 信對方無線電設(shè)備的具有不是法律管理對象的極低功率的信號，偏差 檢測裝置，用于檢測它自己的栽頻相對于接收裝置接收的信號的載頻 的偏差，載頻校正裝置，用于根據(jù)偏差檢測裝置檢測的偏差，校正它 自己的載頻，以致栽頻接近接收信號的載頻，和傳送裝置，用于以其 頻率已被載頻校正裝置校正的載波作為媒體，將預(yù)定傳輸數(shù)據(jù)傳送給 通信對方無線電設(shè)備。 在所述高頻無線電設(shè)備中，偏差檢測裝置被構(gòu)造成例如包括同 步定時檢測部件，用于檢測包括在通過利用默認(rèn)栽波數(shù)據(jù)解調(diào)接收信 號而獲得的載波解調(diào)數(shù)據(jù)中的同步信號；和通過分析同步定時檢測部 分檢測的同步信號的頻率分量，檢測所述偏差。在所述高頻無線電設(shè) 備中，同步信號是通信對方無線電設(shè)備獨有的擴展碼，僅僅借助用于 同步建立和同步保持的一個周期，傳送所述擴展碼。如上所述，在建立了同步之后，栽頻的校正不是必需的。于是， 同步定時檢測部分被構(gòu)造成有選擇地形成第一電路，用于延遲檢測栽 波解調(diào)數(shù)據(jù)，并且利用通過預(yù)先為反向擴展處理分配的擴展碼的延遲 檢測處理而獲得的差分碼，反向擴展經(jīng)過延遲檢測的數(shù)據(jù)，直到與通 信對方無線電設(shè)備建立了同步為止，以及第二電路，用于在與通信對 方無線電設(shè)備建立了同步之后，在跳過延遲檢測的同時，反向擴展載 波解調(diào)數(shù)據(jù)。具體地說，在高頻無線電設(shè)備中，其中偏差檢測裝置還包括 FIFO型存儲器，用于保存與同步建立操作期間的預(yù)定長度對應(yīng)的一 部分的載波解調(diào)數(shù)據(jù)；控制電路，用于當(dāng)同步定時檢測部分檢測到從 通信對方無線電設(shè)備發(fā)出的接收數(shù)據(jù)時，將一部分的接收數(shù)據(jù)保存在 存儲器中；反向擴展處理電路，用于對保存的接收數(shù)據(jù)執(zhí)行反向擴展 處理；和檢測電路，用于在使已經(jīng)過反向擴展處理電路的反向擴展處 理的數(shù)據(jù)經(jīng)歷快速傅里葉變換處理之后，導(dǎo)出該數(shù)據(jù)的峰值，并且根 據(jù)所述導(dǎo)出的峰值檢測數(shù)據(jù)方面的偏差。此外，在所述高頻無線電設(shè)備中，傳送裝置包括差分編碼電路， 用于執(zhí)行傳輸數(shù)據(jù)的差分編碼；擴展調(diào)制部分，用于利用已由差分編 碼電路執(zhí)行差分編碼的傳送數(shù)據(jù)，擴展調(diào)制分配給自己的擴展碼；數(shù) 字調(diào)制電路，用于數(shù)字調(diào)制由擴展調(diào)制部分?jǐn)U展調(diào)制的數(shù)據(jù)；和D/A 轉(zhuǎn)換電路，用于將數(shù)字調(diào)制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)。如上所述構(gòu)成的 傳送裝置的優(yōu)點是在利用邏輯門電路構(gòu)成所述這些電路時的電路結(jié) 構(gòu)被顯著簡化。此外，本發(fā)明提供一種利用極低功率的擴頻通信系統(tǒng)，所述擴頻 通信系統(tǒng)包括通過利用不是法律管制對象的極低功率的擴頻通信，相 互通信的一對高頻無線電設(shè)備，所述一對高頻無線電設(shè)備的其中一個 被設(shè)置成主單元，所述對中的另一個被設(shè)置成從屬單元。在該擴頻通信系統(tǒng)中，從屬單元包括用于在預(yù)先確定的間歇通信定時，將分配給從屬單元的擴展碼B傳送給主單元，并等待來自于主 單元的擴展碼A的通信裝置；主單元包括檢測裝置，用于當(dāng)接收到 來自于從屬單元的擴展碼B時，通過執(zhí)行包括在接收數(shù)據(jù)中的信號分 量的頻率分析，檢測從屬單元的栽頻和主單元的載頻之間的偏差；載 頻校正裝置，用于校正主單元的栽頻，以致檢測裝置檢測到的偏差被 減??；和傳送裝置，用于以其頻率已被栽頻校正裝置校正的栽波作為 媒體，在根據(jù)來自于從屬單元的擴展碼B的接收定時確定的間歇通信 定時，將分配給主單元的擴展碼A傳送給從屬單元；主單元和從屬單 元都包括同步建立裝置，用于當(dāng)在接收來自主單元和從屬單元中的另 一個的擴展碼的時候，接收數(shù)據(jù)的相關(guān)值水平大于預(yù)先確定的閾值 時，判斷存在相關(guān)性，并建立通信同步。


圖1是按照本發(fā)明的一個實施例的通信系統(tǒng)中的高頻無線電設(shè)備(主單元或從屬單元)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；圖2 (a) - (d)是在異步狀態(tài)、同步保持狀態(tài)和傳輸/接收狀態(tài)下，主單元和從屬單元的操作定時的示意圖；圖3是起主單元和從屬單元作用的高頻無線電設(shè)備的信號處理部分的整體結(jié)構(gòu)圖；圖4是初始接收階段中，主單元的信號處理部分的結(jié)構(gòu)圖； 圖5是在同步保持狀態(tài)下，主單元的信號處理部分的結(jié)構(gòu)圖； 圖6是當(dāng)高頻無線電設(shè)備起從屬單元的作用時，信號處理部分的結(jié)構(gòu)圖；圖7是信號處理部分中的主要部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖；圖8A是在建立同步之前，同步定時檢測部分的結(jié)構(gòu)圖，圖8B
是在保持同步之后的結(jié)構(gòu)圖；圖9是具體圖解說明栽頻偏移檢測部分的操作的示意圖；圖IO是栽波數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路和栽頻校正電路的結(jié)構(gòu)圖；圖ll是相關(guān)值檢測電路中的相關(guān)值檢測處理的概述圖；圖12是當(dāng)高頻無線電設(shè)備起從屬單元的作用時激活的載波解調(diào)部分的操作的示意圖。
具體實施方式
下面參考

本發(fā)明的一個實施例。在該實施例中，將說明 通信系統(tǒng)的一個實例，其中以具有不是法律管制對象的極低功率的載 波作為媒體，在安裝于汽車上的高頻無線電設(shè)備(主單元)和用戶攜 帶的高頻無線電設(shè)備(從屬單元)之間執(zhí)行利用不是法律管制對象的 極低功率的擴頻通信。(擴頻通信的概述)首先，參考圖1和2說明在主單元和從屬單元之間執(zhí)行的按照本 實施例的擴頻通信的概述。圖l是從屬單元(或者主單元)的通信狀 態(tài)轉(zhuǎn)換圖，圖2A-2D是在各個狀態(tài)下，主單元和從屬單元的傳輸/接 收定時圖。在圖2A-2D中，"IDLE"指示未被用于傳輸/接收的分段， "TRANSMISSION"指示傳輸分段，"RECEPTION"指示接收分段， 從圖中可看出，在本實施例中的通信系統(tǒng)中，在每個預(yù)定的間歇通信 定時，在主單元和從屬單元之間執(zhí)行雙向通信。這種情況下，主單元 使用的擴展碼和從屬單元使用的擴展碼需要彼此不同。在本實施例 中，為了便于說明，主單元的擴展碼被賦予參考符號"A，，，從屬單元 的擴展碼被賦予參考符號"B"。如圖1中所示，存在三種通信狀態(tài)異步狀態(tài)ST1、同步保持狀 態(tài)ST2和傳輸/接收狀態(tài)。下面描述這些狀態(tài)的概述。 (異步狀態(tài)ST1)異步狀態(tài)ST1是所謂的"異步"狀態(tài)，其中主單元或者從屬單元
剛剛在通信區(qū)內(nèi)被通電，或者存在于通信區(qū)之外。在這種狀態(tài)下，在
主單元和從屬單元之間還未建立通信的同步。在這種異步狀態(tài)ST1 下，如圖2A中所示，從屬單元在預(yù)先確定的間歇通信定時傳送分配 給它自己的擴展碼B，并檢查在固定的時間間隔之后，分配給主單元 的擴展碼A是否被發(fā)送。換句話說，從屬單元進入間歇傳輸/接收狀 態(tài)。傳輸分段具有一個數(shù)據(jù)的長度，換句話說，對應(yīng)于擴展碼的一個 周期的長度。傳輸分段和接收分段之間的時間以及接收分段和下一傳 輸分段之間的時間均被稱為"保護時間"?？梢噪S意設(shè)置該保護時間的 長度。
在連續(xù)接收狀態(tài)下，主單元等待來自從屬單元的擴展碼B。當(dāng)從 從屬單元接收到擴展碼B時，主單元將分配給它的擴展碼A傳給從屬 單元。需要注意的是，對于主單元，在傳輸分段和接收分段之間也設(shè) 置任意的保護時間。
主單元還通過從從屬單元接收擴展碼B，確定間歇通信定時，還 執(zhí)行根據(jù)擴展碼B的接收信號分量，檢測從屬單元的栽頻偏離它自己 的載頻的程度的栽頻偏移檢測處理，并按照檢測的偏移量校正它自己 的栽頻。因此，為了提高頻率精度和溫度特性，對于從屬單元來說， 可以使用廉價的本地振蕩器，而不是使用諸如頻率合成器和TCXO之 類的組件。
主單元和從屬單元還都執(zhí)行相關(guān)值確認(rèn)(檢測)，以便判斷是否 接收到主單元和從屬單元中的另一個的擴展碼。當(dāng)主單元處于連續(xù)接 收狀態(tài)時，由主單元執(zhí)行相關(guān)值確認(rèn)。另一方面，在間歇接收的時候， 由從屬單元執(zhí)行相關(guān)值確認(rèn)。當(dāng)表示擴展碼的接收數(shù)據(jù)的相關(guān)值級別 大于預(yù)先確定的閾值時，主單元和從屬單元都判斷存在相關(guān)性，換句 話說，接收數(shù)據(jù)(擴展碼)被接收，并轉(zhuǎn)換成同步保持狀態(tài)。
通過在按照這種方式于主單元和從屬單元之間建立了通信同步 之前，只傳送擴展碼A和B，實現(xiàn)了電流消耗的降低。 (同步保持狀態(tài)ST2)
同步保持狀態(tài)ST2是主單元和從屬單元都完成通信對方的擴展
碼的識別的狀態(tài)。換句話說，主單元識別從屬單元的擴展碼B，而從 屬單元識別主單元的擴展碼A。在這種狀態(tài)下，在主單元和從屬單元 之間建立通信同步。通過將該同步(間歇通信定時)保存在預(yù)定存儲 器中，主單元和從屬單元能夠維持傳輸/接收的間歇通信定時。需要注 意的是，也可取決于對應(yīng)的規(guī)范，任意改變間歇通信定時。
從屬單元在上面說明的間歇通信定時，不斷傳送分配給它自己的 擴展碼B，隨后接收來自于主單元的擴展碼A，從而保持同步。
主單元也在前一狀態(tài)下檢測到的間歇通信定時，不斷等待來自于 從屬單元的擴展碼B，隨后傳送擴展碼A。這種情況下，作為用于載 波調(diào)制/解調(diào)的載頻，使用通過校正在前一狀態(tài)下計算的相對于從屬單 元的栽頻的偏移而獲得的栽頻。另外在同步保持狀態(tài)，當(dāng)從從屬單元 接收擴展碼B時，主單元繼續(xù)檢測載頻偏移量和間歇通信定時偏移 量，并獨自順序地校正所述偏移量。于是，在所有狀態(tài)下，從屬單元 不必執(zhí)行諸如栽頻校正和定時校正之類的復(fù)雜處理，這使得能夠簡化 從屬單元的結(jié)構(gòu)。
在同步保持狀態(tài)下，和異步狀態(tài)的情況一樣，在傳輸?shù)臅r候，主 單元和從屬單元都只傳送與一個數(shù)據(jù)(對應(yīng)于擴展碼的一個周期)對 應(yīng)的分段。但是，在接收的時候，和異步狀態(tài)的情況不同，主單元和 從屬單元都接收與"兩個數(shù)據(jù)+a (對應(yīng)于擴展碼的兩個周期+ot)，，對應(yīng) 的分段。這是因為要求確定該數(shù)據(jù)是只供同步保持之用的數(shù)據(jù)(只是 擴展碼)，還是在同步保持之后發(fā)送的應(yīng)用數(shù)據(jù)。另一方面，在接收 的時候，對于每個數(shù)據(jù)段檢測該數(shù)據(jù)的相關(guān)值。
可遵循下面說明的進程執(zhí)行上面所述的確定。即，就僅供同步保 持之用的數(shù)據(jù)來說，在第一數(shù)據(jù)段中獲得相關(guān)峰值，但是在第二數(shù)據(jù) 段中不獲得任何相關(guān)峰值。當(dāng)在第二數(shù)據(jù)段中不存在任何相關(guān)峰值 時，判斷僅供同步保持之用的數(shù)據(jù)被接收，此時結(jié)束接收。當(dāng)在第二 數(shù)據(jù)段中也獲得相關(guān)峰值時，判斷接收到應(yīng)用數(shù)據(jù)，之后接收段被延 長一個數(shù)據(jù)長度(狀態(tài)轉(zhuǎn)變成"傳輸/接收狀態(tài)")。上述說明中的符號 "+a"對應(yīng)于確認(rèn)接收數(shù)據(jù)的相關(guān)值所需的處理時間。通過利用這樣的 進程，不必將接收段延長應(yīng)用數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)長度來等待應(yīng)用數(shù)據(jù)，這使 得能夠?qū)崿F(xiàn)電流消耗的降低。
(傳輸/接收狀態(tài)ST3) 傳輸/接收狀態(tài)ST3是在當(dāng)前狀態(tài)是"同步保持狀態(tài)"的條件下， 主單元或者從屬單元啟動數(shù)據(jù)的傳輸/接收的狀態(tài)。當(dāng)在"同步保持狀 態(tài)，，下，出現(xiàn)由主單元或從屬單元執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸/接收的需要時，狀態(tài) 轉(zhuǎn)變成傳輸/接收狀態(tài)，按照保持的同步(間歇通信定時)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳 輸/接收。主單元和從屬單元都確認(rèn)每個數(shù)據(jù)的相關(guān)值，并且當(dāng)如上所 述獲得峰值(值等于或大于閾值)時，將接收段延長下一數(shù)據(jù)的長度 (+a)。傳輸段的上限可按照應(yīng)用來確定，或者對于傳輸段可不設(shè)置 任何限制。另外，可周期性地執(zhí)行接收來自于接收方的ACK(接收 確認(rèn)信號)的握手處理。
當(dāng)主單元和從屬單元之一的傳輸結(jié)束時，傳輸/接收狀態(tài)返回"同 步保持狀態(tài)"，從下一個間歇通信定時重新開始供同步保持之用的擴 展碼的傳輸/接收。
(高頻無線電設(shè)備的結(jié)構(gòu)的實例)
下面，說明起能夠?qū)崿F(xiàn)上述通信的主單元或從屬單元作用的高頻 無線電設(shè)備的結(jié)構(gòu)的實例。起主單元作用的高頻無線電設(shè)備和起從屬 單元作用的高頻無線電設(shè)備可以使用相同的結(jié)構(gòu)，不過在主單元和從 屬單元之間，在操作時激活的功能塊稍有不同。另外，在同步建立之 前啟動的主單元的功能塊和在同步保持之后激活的主單元的功能塊 彼此不同。
除了包括天線的無線電部分之外，主單元和從屬單元都包括一個 信號處理部分，所述信號處理部分組合地具有傳送部分的功能和接收 部分的功能。為了便于說明，將通過將高頻無線電設(shè)備或者信號處理 部分稱為主單元或從屬單元來執(zhí)行下面的說明。
圖3是信號處理部分的總體結(jié)構(gòu)圖，圖4是在同步建立之前的信 號處理部分的結(jié)構(gòu)圖，該信號處理部分起主單元的作用，圖5是在同 步保持之后的信號處理部分的結(jié)構(gòu)圖，該信號處理部分起主單元的作 用。圖6是起從屬單元作用的信號處理部分的結(jié)構(gòu)圖。另外，圖7表 示圖3-6中的主要部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。 (傳送部分)
首先，說明主單元和從屬單元共有的傳送部分的結(jié)構(gòu)。
傳送部分主要包括位于圖3-6的下部的功能塊作為構(gòu)成部件。換 句話說，傳送部分包括DBPSK調(diào)制部分211、擴展調(diào)制部分212和 D/A轉(zhuǎn)換部分213。
DBPSK調(diào)制部分211數(shù)字執(zhí)行傳輸數(shù)據(jù)的BPSK調(diào)制，包括示 于從圖7頂部開始的第二層的右手側(cè)的功能塊差分編碼電路2111、 BPSK調(diào)制電路2112、波形整形電路2113和載波調(diào)制/解調(diào)電路(載 波MOD) 2114。
差分編碼電路2111執(zhí)行從包含在高頻無線電設(shè)備中的控制部分 (未示出)發(fā)送的傳輸數(shù)據(jù)的差分編碼，并將其輸出發(fā)送給擴展電路 212。擴展電路212對差分編碼的傳輸數(shù)據(jù)執(zhí)行擴展調(diào)制。注意其中 差分編碼電路2111和擴展電路212被設(shè)置在單個電路板上的結(jié)構(gòu)也 是可能的。
BPSK調(diào)制電路2112執(zhí)行從擴展電路212輸出的擴展調(diào)制信號 的電平轉(zhuǎn)換(level conversion )。換句話說，輸入的擴展調(diào)制信號只 具有"0"和"1"電平，從而BPSK調(diào)制電路2112分別將這些電平轉(zhuǎn)換 成"1 "和"-l"。當(dāng)通信系統(tǒng)中的主要調(diào)制/解調(diào)是BPSK調(diào)制/解調(diào)時， 數(shù)據(jù)"1，，和"0" ("-l"和"l")的栽波相位為180°，從而往往會發(fā)生亂 真?zhèn)鬏?transmission spurious )。波形整形電路2113相對于在前一 級中電平轉(zhuǎn)換成"-l"和"l，，的傳輸數(shù)據(jù)除去這樣的亂真?zhèn)鬏?，從而?zhí)行 波形整形。載波MOD 2114通過以載波乘以經(jīng)過波形整形的傳輸數(shù)據(jù) 而執(zhí)行調(diào)制。這里被乘的載波數(shù)據(jù)是來自后面說明的栽波數(shù)據(jù)產(chǎn)生部 分206的數(shù)據(jù)。當(dāng)高頻無線電設(shè)備起主單元的作用時，該數(shù)據(jù)是經(jīng)過 栽頻偏移校正的數(shù)據(jù).另一方面，當(dāng)高頻無線電設(shè)備起從屬單元的作 用時，該數(shù)據(jù)是默認(rèn)栽波數(shù)據(jù)。細(xì)節(jié)將在后面說明。
DBPSK調(diào)制部分212具有和這種類型的BPSK調(diào)制部分的結(jié)構(gòu)
不同的特殊結(jié)構(gòu)。有關(guān)擴頻通信的一般文獻(xiàn)描述了常規(guī)已知的BPSK 調(diào)制部分或BPSK調(diào)制電路按照(l)差分編碼，(2)電平轉(zhuǎn)換，(3) BPSK (DBPSK)調(diào)制(栽波MOD),和(4)擴展調(diào)制的規(guī)定順 序執(zhí)行傳輸數(shù)據(jù)處理，意味著在擴展調(diào)制的時候，傳輸數(shù)據(jù)已經(jīng)過電 平轉(zhuǎn)換。但是，就這樣的結(jié)構(gòu)來說，如果在IC芯片上實現(xiàn)電路組件， 那么不可能減少門級(gate scale)。為了改進這一點和盡可能地減少 門級，在擴展調(diào)制的時候，本實施例中的DBPSK調(diào)制部分212不是 利用乘法器，而是通過異或操作執(zhí)行處理，并按照規(guī)定的順序?qū)崿F(xiàn)功 能塊布置(block arrangement)，以致盡可能地在后面的級中執(zhí)行到 多位形式的轉(zhuǎn)換.
D/A轉(zhuǎn)換部分213對從DBPSK調(diào)制部分211輸出的數(shù)據(jù)執(zhí)4亍 D/A轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出給后一級的無線電部分(未示出)。
在主單元和從屬單元中，都按照上面所述的方式構(gòu)成傳送部分， 但是在主單元和從屬單元之間，傳送部分的操作稍有不同。
換句話說，就主單元來說，當(dāng)在后面說明的接收部分檢測到來自 從屬單元的同步信號時，在下一間歇通信定時，傳送部分向從屬單元 發(fā)出指示同步被建立的同步建立通知信號。作為同步建立通知信號， 只有擴展碼A被發(fā)出。換句話說，傳送的信號表現(xiàn)為"l"。作為待使 用的栽波，使用通過校正在后面說明的接收部分檢測的從屬單元的栽 頻的偏移量而獲得的栽波。就這種結(jié)構(gòu)來說，當(dāng)接收的數(shù)據(jù)在從屬單 元一側(cè)被載波調(diào)制時，通過利用從屬單元自己的栽波數(shù)據(jù)執(zhí)行解調(diào)， 能夠獲得不包括任何偏移分量的解調(diào)數(shù)據(jù)。主單元的傳送定時被^L置 成在從屬單元和主單元之間預(yù)先確定的定時。
在自發(fā)出同步信號以來一段固定時間之后，從屬單元等待來自主 單元的擴展碼A，主單元按照從屬單元的接收定時發(fā)出擴展碼A, (同步建立之前的主單元的結(jié)構(gòu))
下面，參考圖4和7，說明當(dāng)高頻無線電設(shè)備起到同步建立之前 的主單元的作用時，具有圖3中所示結(jié)構(gòu)的信號處理部分中的結(jié)構(gòu)， 尤其是接收部分的結(jié)構(gòu)。
接收部分主要對應(yīng)于圖3的上部中的功能塊。換句話說，來自無 線電部分(未示出)的接收IF被輸入A/D轉(zhuǎn)換部分(A/D ) 201。例 如接收IF是通過將接收信號的頻率轉(zhuǎn)換成48 (kHz)的頻率而獲得 的模擬間歇頻率信號。A/D轉(zhuǎn)換部分201將接收IF數(shù)字轉(zhuǎn)換成5位 接收數(shù)據(jù)等，隨后有選擇地將數(shù)據(jù)發(fā)給載波解調(diào)部分202。這里應(yīng)注意A/D轉(zhuǎn)換部分201為主單元和從屬單元所共有，不 過在主單元和從屬單元之間，其操作頻率不同。從A/D轉(zhuǎn)換部分201到載波解調(diào)部分202的輸出的切換由控制 部分(未示出)執(zhí)行。載波解調(diào)部分202是從接收數(shù)據(jù)中除去載波分 量，并解調(diào)數(shù)據(jù)分量的部分。這里，在同步建立之前的初始接收階段 中，主單元和從屬單元的栽頻分量之間的偏移量未被掌握。于是，載 波解調(diào)部分202根據(jù)預(yù)先確定的默認(rèn)載波數(shù)據(jù)執(zhí)行解調(diào)。利用默認(rèn)載波數(shù)據(jù)執(zhí)行載波解調(diào)的接收數(shù)據(jù)被導(dǎo)向同步定時檢 測部分205,在同步定時檢測部分205執(zhí)行同步檢測。在同步檢測之后，在栽頻偏移檢測部分204檢測栽頻偏移量，檢 測結(jié)果被輸出給載波數(shù)據(jù)產(chǎn)生部分206。栽波數(shù)據(jù)產(chǎn)生部分206產(chǎn)生 上面所述的校正后的載波數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)而不是默認(rèn)載波數(shù)據(jù)發(fā)給 栽波解調(diào)部分202。這里應(yīng)注意載頻偏差檢測部分204、同步定時檢測部分205和載 波數(shù)據(jù)產(chǎn)生部分206的結(jié)構(gòu)和操作將在后面詳細(xì)說明。栽波解調(diào)部分202接收校正后的栽波數(shù)據(jù)，并通過在栽波MOD 部分2021將來自從屬單元的后續(xù)接收數(shù)據(jù)乘以該校正后的載波數(shù)據(jù)， 執(zhí)行栽波解調(diào)。被乘的載波數(shù)據(jù)包括其相位彼此相差90。的兩種數(shù)據(jù)， 換句話說，同相分量(I分量)和正交分量(Q分量)的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)。 按照這種方式執(zhí)行載波解調(diào)的接收數(shù)據(jù)由諧波去除濾波器2022執(zhí)行 諧波分量的切除，隨后被輸入下采樣部分2023。下采樣部分2023按 照后面的功能塊的處理頻率執(zhí)行下采樣處理。注意取決于應(yīng)用或者使 用的系統(tǒng)，該處理可被消除。如上所述，在初始接收階段中，即使在主單元的栽頻和從屬單元
的栽頻之間存在偏移，也不可能在主單元校正該偏移，從而即使接收 到從屬單元的擴展碼，與載頻偏移對應(yīng)的頻率分量也會殘留在栽波解調(diào)之后的數(shù)據(jù)中。于是，在主單元，在初始接收階段中，A/D轉(zhuǎn)換部 分201的輸出被引到載波解調(diào)部分202,并被進一步引到同步定時檢 測部分205,根據(jù)在同步定時檢測部分205檢測的同步檢測信號，在 栽頻偏移檢測部分204執(zhí)行頻率偏移檢測處理.實際上，在檢測到來自從屬單元的擴展碼之后，并在下一接收時 間之前，通過離線處理在同步定時檢測部分205執(zhí)行在栽頻偏移檢測 部分204的偏移檢測處理。如圖7的右上側(cè)區(qū)域中所示，載頻偏移檢 測部分204在其初始級配有緩沖器(Buff) 2041。緩沖器2041由多個 移位寄存器構(gòu)成，并且在同步定時檢測部分205等待從屬單元的擴展 碼的時候，不斷地連續(xù)使經(jīng)過載波解調(diào)的數(shù)據(jù)移位。緩沖器2041具有"(擴展碼長度x過采樣數(shù))+01"的移位寄存器 長度.隨后，以在檢測從屬單元的擴展碼的時候，從同步定時檢測部 分205輸出的同步檢測信號為觸發(fā)信號，停止對緩沖器2041的移位 寄存器的數(shù)據(jù)移位處理，從而保存此時的載波解調(diào)數(shù)據(jù)。因此，上面 描述的移位寄存器長度中的"a"對應(yīng)于檢測相關(guān)值的峰值和輸出同步 檢測信號所必需的時間，來自保存之后的最后一級的對應(yīng)于"(擴展 碼長度x過采樣數(shù))"的數(shù)據(jù)變成接收數(shù)據(jù)。此時的接收數(shù)據(jù)仍未經(jīng)過 栽頻偏移校正，從而通信對方(從屬單元)的栽頻偏移(偏差)仍然 留在傳送的擴展處理數(shù)據(jù)中。反向擴展電路2042對保存的接收數(shù)據(jù)執(zhí)行反向擴展處理，從而 從從屬單元的載頻中提取表示所述偏移的正弦波分量。注意反向擴展 處理中使用的擴展碼是普通的擴展碼。FFT電路2043執(zhí)行快速傅里 葉變換(FFT)處理，從而計算上面說明的正弦波的頻率分量。FFT 電路2043的輸入數(shù)據(jù)也是復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，從而FFT電路2043分別對I 分量和Q分量執(zhí)行FFT。 I分量的數(shù)據(jù)的相位和Q分量的數(shù)據(jù)的相位 被改變90。，從而FFT中頻率偏移的正/負(fù)沿著相移的方向改變。頻率 偏移估計部分2044分析通過FFT獲得的頻率分量，并以數(shù)值數(shù)據(jù)的
形式輸出相對于默認(rèn)載波的偏移量。這里應(yīng)注意當(dāng)計算點N被設(shè)置成1024,并且計算處理頻率(1/At) 被設(shè)置成64 (kHz)時，F(xiàn)FT的檢測頻率間隔Af變成由下面的表達(dá) 式表示的數(shù)值。Af=l/ ( AtxN ) =62.5 ( Hz )即使當(dāng)應(yīng)用FFT算法時，就理論值來說，執(zhí)行1024次計算所需 的乘法器的數(shù)目和加法器的數(shù)目也分別為"5120"和"10240"。于是， 為了減少門電路的數(shù)目，最好采取下面的措施。(1) 只對在根據(jù)所使用設(shè)備的規(guī)范(一般溫度偏移或者溫度偏 移)，工作環(huán)境等假定的頻率偏移量的范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)執(zhí)行FFT。(2) 從有效數(shù)據(jù)長度開始，到下一次數(shù)據(jù)接收為止，存在幾秒 的時間間隔，從而通過反復(fù)利用乘法器/加法器，減少門電路的數(shù)目。 按照接收時間間隔確定所減少的門電路的數(shù)目。圖9具體表示上面所述的栽頻偏移檢測部分204的操作。在每一 層的圖形(除最底下的一層之外)中，垂直軸表示數(shù)據(jù)電平，水平軸 表示時間(t)。在圖9中，圖解說明了其中從屬單元和主單元之間的 栽波比為"8 (從屬單元)9 (主單元)"的實例。在最上層的從屬單 元方的傳送擴展碼中，正電平為"l，，，負(fù)電平為"-l"。當(dāng)從屬單元方的 栽波數(shù)據(jù)是示于從圖9頂部開始的第二層上的載波數(shù)據(jù)時，在數(shù)據(jù)電 平變化的時候，在D/A轉(zhuǎn)換之后位于從屬單元一側(cè)的傳送IF信號的 相位被反轉(zhuǎn)，如從圖9頂部開始的第三層上所示的。栽波解調(diào)部分202的默認(rèn)載波數(shù)據(jù)的頻率稍不同于從屬單元的 栽波數(shù)據(jù)的頻率，如從圖9頂部開始的第四層上所示的(在圖解說明 的實例中，從屬單元的栽波數(shù)據(jù)的頻率稍高于在栽波解調(diào)部分的默認(rèn) 栽波數(shù)據(jù)的頻率)。在栽波解調(diào)數(shù)據(jù)中，從屬單元和主單元之間的載 頻偏移分量保持，如從圖9頂部開始的第五層上所示的。注意至于在 從圖9頂部開始的第六層上的由垂直軸表示的數(shù)據(jù)電平，正數(shù)據(jù)電平 被設(shè)置成"l",負(fù)數(shù)據(jù)電平被設(shè)置成"-l"。主單元中反向擴展之后的數(shù)據(jù)變成與接收IF和載波數(shù)據(jù)之間的
差異對應(yīng)的頻率數(shù)據(jù)，如從圖9頂部開始的第七層上所示。通過對該 頻率數(shù)據(jù)執(zhí)行FFT (快速傅里葉變換)，獲得具有如在圖9的最下層 所示波形的離散數(shù)據(jù)行。圖9的最下層的水平軸表示頻率(f)。通過 計算處理得出該離散數(shù)據(jù)行的峰值相對于默認(rèn)載波頻率的偏移量，以 數(shù)值數(shù)據(jù)的形式將該偏移量輸出給栽波數(shù)據(jù)產(chǎn)生部分206。如從圖7頂部開始的第三層的左側(cè)所示，栽波數(shù)據(jù)產(chǎn)生部分206 包括栽波數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路2061、頻率偏移校正電路2062和正弦波數(shù)據(jù) 表(栽波數(shù)據(jù)表)2063。在正弦波數(shù)據(jù)表2063中，保存正弦波數(shù)據(jù)， 所述正弦波數(shù)據(jù)是用于產(chǎn)生載波數(shù)據(jù)的基本數(shù)據(jù)。正弦波數(shù)據(jù)的值可 被預(yù)先保存在正弦波數(shù)據(jù)表2063中，或者可在初始操作等的時候產(chǎn) 生，并累積在正弦波數(shù)據(jù)表2063中。載波數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路2061和栽頻校正電路2062如圖10中所示那 樣構(gòu)成。在圖10中，當(dāng)正弦波數(shù)據(jù)表2063中的栽波數(shù)據(jù)的表格數(shù)用 "T，，表示，頻率偏移校正靈敏度用"Acc，，表示，偏移校正頻率用"fdet，， 表示，默認(rèn)載頻用"f^"表示，操作處理頻率用"fs，，表示時，首先，栽 頻校正電路2062按照下面給出的關(guān)系表達(dá)式，得出栽波產(chǎn)生計數(shù)系 數(shù)al，系數(shù)積分后的除法系數(shù)D (division coefficient)，以及積分電 路的位上限值u ( bit upper limit value )。al= (fiF+fdet) /AccD=fs/ ( T*Acc )U=l0g2 (fs) "0g2 (ACC)在上面的關(guān)系表達(dá)式中，當(dāng)T被設(shè)置成"128"， Acc被設(shè)置成"2 (Hz)，，(最小校正頻率單位被設(shè)置成"2 (Hz) ，，) ， fdet被設(shè)置成"l (kHz) ，，， fnr被設(shè)置成"49.152 (kHz)"，并且fs被設(shè)置成"262.144 (kHz)"時，載波產(chǎn)生計數(shù)系數(shù)al、除法系數(shù)D和位上限值u變成 如下所示。al=25074D=1024u=17在位上限值為u的情況下，載波數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路2061以處理頻率 (fs)為步長，對載頻校正電路2062獲得的系數(shù)al執(zhí)行積分處理。 該積分處理中的過載被忽略。之后，除以為其獲得積分電路輸出的除 法系數(shù)D。通過執(zhí)行從D獲得的位移位處理，能夠容易地執(zhí)行該除法處理 中的計算(在本例中，D為"l"，并且24為"10""，從而執(zhí)行10位移 位處理)。位移位處理之后的值變成正弦波數(shù)據(jù)的索引值，從而按照該索引 值，從正弦波數(shù)據(jù)表2063提取所述正弦波數(shù)據(jù)作為載波數(shù)據(jù)。栽頻校正電路2062獲得的計數(shù)系數(shù)al是用于計算索引值的系 數(shù)，所述索引值用于提取轉(zhuǎn)換成表形式的正弦波數(shù)據(jù)，通過偏移校正 量的增加/減少而提取的索引值也變化。例如，在上面說明的實例中， 當(dāng)fdet為"O"時，al變成"24576"。當(dāng)利用該系數(shù)執(zhí)行計數(shù)處理時，和fdet為"1 ( kHz )，，的情況相比， 提取的索引值的提升變慢。因此，提取的栽波數(shù)據(jù)的頻率也變低。載 波數(shù)據(jù)的范圍變成與D/A (數(shù)/模)和A/D (模/數(shù))位數(shù)對應(yīng)的范圍， 但是就在傳輸?shù)臅r候使用的栽波數(shù)據(jù)來說，從實際的觀點來看，整個 范圍內(nèi)的使用是不可能的，從而在可實現(xiàn)的范圍內(nèi)執(zhí)行準(zhǔn)備。載波數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路2061產(chǎn)生的載波數(shù)據(jù)被發(fā)給上面說明的 DBPSK調(diào)制部分212和栽波解調(diào)部分202。這里應(yīng)注意校正后的栽波數(shù)據(jù)還包括其相位彼此相差90。的兩種 數(shù)據(jù)，即，同相分量(I分量)。和正交分量(Q分量)的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)。 因此，在實際的電路結(jié)構(gòu)中，需要通過獨立地提供其相位彼此相差90。 的正弦波的栽波數(shù)據(jù)表，或者利用索引解碼器電路新產(chǎn)生其相位與某 一索引值的相位相差90。的索引值，產(chǎn)生與同相分量和正交分量對應(yīng) 的兩條栽波數(shù)據(jù)。另外，在實際電路中，栽波偏移分別由載頻偏移檢 測部分204和后面說明的接收數(shù)據(jù)解碼部分207檢測，從而以設(shè)置成上面所述的fdet的每個檢測值的相加結(jié)果執(zhí)行校正處理。在檢測頻率偏移量之后，栽波解調(diào)部分202通過在栽波MOD部
分2021將從上面說明的載波產(chǎn)生部分206發(fā)送的頻率偏移校正后的 栽波數(shù)據(jù)乘以接收數(shù)據(jù)，執(zhí)行載波解調(diào)。下面將詳細(xì)說明同步定時檢測部分205。同步定時檢測部分205是只用于主單元的功能塊。在圖7的最下 層表示了同步定時檢測部分205的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的實例。在同步定時檢測 部分205,在其中未建立同步的初始接收階段和建立同步的狀態(tài)之間， 同步定時檢測部分205的操作的內(nèi)容被改變。換句話說，在初始接收 階段，如圖8A中所示，從栽波解調(diào)部分202輸出的栽波解調(diào)后的接 收數(shù)據(jù)通過延遲檢測電路2051被輸入反向擴展電路2052，但是在保 持同步的狀態(tài)下，如圖8B中所示，載波解調(diào)后的接收數(shù)據(jù)跳過延遲 檢測電路2051被輸入反向擴展電路2052。這種輸入切換由接收同步 檢測信號的控制部分(未示出)執(zhí)行。首先，示意圖8A的情況下的操作。在待機狀態(tài)下，主單元在連 續(xù)接收狀態(tài)下檢測來自從屬單元的擴展碼。注意即使當(dāng)接收到來自從 屬單元的擴展碼，如上所述，當(dāng)存在載波偏移時，與偏差對應(yīng)的頻率 分量保留在載波解調(diào)后的接收數(shù)據(jù)中，從而不可能原樣執(zhí)行反向擴展 處理。于是，在反向擴展電路2052執(zhí)行反向擴展之前，延遲檢測電 路2051執(zhí)行延遲檢測，從而避免偏移頻率分量的影響。考慮到后來 執(zhí)行的反向擴展處理，延遲檢測時的延遲量被設(shè)置成擴展碼速率(一 個碼片)。更具體地說，輸入同步定時檢測部分205的數(shù)據(jù)在栽波解調(diào)部分 202被轉(zhuǎn)換成復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)。于是，在反向擴展之前，需要在延遲檢測電 路2051對這些復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)執(zhí)行延遲檢測。當(dāng)此時的輸入數(shù)據(jù)被稱為"I" 和"Q"，在該輸入數(shù)據(jù)之前一個碼片的輸入數(shù)據(jù)被稱為"Id"和"Qd" 時，延遲檢測電路2051通過由下面給出的表達(dá)式表述的計算處理， 執(zhí)行延遲檢測。<formula>formula see original document page 23</formula>按照上面的表達(dá)式計算的I分量數(shù)據(jù)(I*Id+Q*Qd)和Q分量 數(shù)據(jù)(Q*Id-I*Qd )都由反向擴展電路2052反向擴展。注意這里使用
的擴展碼在前一級經(jīng)過延遲檢測，從而不可能使用在從屬單元使用的 擴展碼。于是，和接收的情況一樣，通過對擴展碼執(zhí)行與延遲檢測對 應(yīng)的處理而獲得的代碼被用于反向擴展。關(guān)于擴展碼的延遲檢測處理包括按照來自控制部分(未示出)的擴展碼數(shù)據(jù)指定，將延遲檢測處理電路2056相對于從擴展數(shù)據(jù)產(chǎn)生 部分209和擴展碼表208 (參見圖3和4 )輸入的代碼產(chǎn)生的延遲檢 測碼記錄在反向擴展數(shù)據(jù)表2055中，并將該代碼作為反向擴展碼輸 入反向擴展電路2052。對接收數(shù)據(jù)執(zhí)行延遲檢測，以致與第一碼片對 應(yīng)的代碼采用不定值。于是，在反向擴展的時候，與第一碼片對應(yīng)的 擴展碼不被包括。因此，當(dāng)擴展碼長度為128個碼片時，與差分處理 后的從第2到第128個碼片的127個碼片相對應(yīng)的擴展碼被用于反向 擴展.至于延遲檢測處理電路2056的具體處理方^，通過對輸入的擴 展碼("1"或"0")與將輸入的代碼移動一個碼片而獲得的代碼執(zhí)行異 或操作，獲得延遲檢測碼。注意在該階段中，代碼仍然為"1"或"0"， 從而在記錄到反向擴展數(shù)據(jù)表2055中之前，對于反向擴展處理來說， 需要執(zhí)行到"1 "或"-l"的電平轉(zhuǎn)換。反向擴展電路2052反向擴展的數(shù)據(jù)被輸入相關(guān)值檢測電路 2053。為了檢測每個碼片中數(shù)據(jù)的相關(guān)值，相關(guān)值檢測電路2053計 算反向擴展后的每個數(shù)據(jù)的一部分(它對應(yīng)于擴展碼的一個周期)的 總和，并獲得I分量數(shù)據(jù)的相加值和Q分量數(shù)據(jù)的相加值的矢量和(=W (I2+Q2))。利用在數(shù)據(jù)具有相關(guān)性的情況下矢量和增大的性質(zhì)。這里應(yīng)注意作為在未建立同步的時候，確認(rèn)數(shù)據(jù)的相關(guān)值的方 法，也可采用匹配濾波方法。因此可以檢測在任意定時從通信對方輸 入的接收數(shù)據(jù)的相關(guān)性峰值。圖12是作為實例，在擴展碼長度為128個碼片，并且對一個碼 片執(zhí)行8次過釆樣處理的情況下，在相關(guān)值檢測電路2053的相關(guān)值 檢測處理的概述。在圖12中，表示了 I分量的相關(guān)值輸出的實例。圖 12中的虛線表示其中通過對一個碼片執(zhí)行8次釆樣獲得相關(guān)值的情
況。附圖標(biāo)記"al"，到"al28"，表示通過對固定分配的擴展碼al到a128 執(zhí)行延遲檢測處理和電平轉(zhuǎn)換而獲得的用于反向擴展的代碼。按照相同的方式還獲得Q分量的相關(guān)值輸出值。通過獲得這些 相關(guān)值輸出值的矢量和，檢測相關(guān)性峰值，并根據(jù)相關(guān)性峰值的位置 計算接收數(shù)據(jù)行(......dl到d128 )的頭部(參見圖11的下部)。當(dāng)根據(jù)相關(guān)值檢測電路2053的檢測結(jié)果，檢測到等于或大于預(yù) 先確定的閾值的峰值時，同步定時檢測電路2054判斷來自通信對方 的擴展碼已被確認(rèn)，并輸出同步檢測信號。同步檢測信號是用于識別 在栽頻偏移檢測部分204的數(shù)據(jù)范圍，以及識別后續(xù)的間歇傳輸/接收 定時的信號。來自通信對方的擴展碼的頭部在相關(guān)值的峰值點(位置) 之前一個擴展碼周期的位置，檢測精度變成土l碼片。通過執(zhí)行以快于碼片率的頻率處理該確認(rèn)塊的處理頻率的過采 樣處理，能夠提高相對于噪聲的接收靈敏度，并將上面說明的頭部檢 測精度提高到±1過采樣間隔。當(dāng)建立與從屬單元的同步時，在預(yù)先確定的間歇通信定時重復(fù)傳 輸/接收操作。注意間歇通信定時由信號處理部分的時鐘產(chǎn)生，從而當(dāng) 32.768 (kHz)的石英振蕩器被用于基本振動時，例如， 一般分量的 精度變成約±10-20 (ppm)。于是，出現(xiàn)幾秒到幾十秒的相當(dāng)大的時 間偏移。從而，在同步定時檢測部分2054，即使在同步保持之后仍然 檢測來自從屬單元的接收信號的相關(guān)值，當(dāng)時間偏移變大時，執(zhí)行順 序更新同步檢測信號的處理。下面將說明當(dāng)改變成圖8B中所示的狀態(tài)時，同步定時檢測部分 205的操作。在同步被保持的狀態(tài)下，載波偏移已被校正，從而不需要對載波 解調(diào)數(shù)據(jù)執(zhí)行延遲檢測。從而，在同步保持的情況下，如圖8B中所 示，延遲檢測電路2051被跳過。從而，在反向擴展電路2052，未經(jīng) 過延遲檢測處理的普通擴展碼被用作擴展碼。再次參見圖3和4， AGC部分(AGC) 214執(zhí)行將輸入信號處 理部分的接收IF的增益(幅度)保持在固定值的控制.預(yù)先根據(jù)來 自載波解調(diào)部分202的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，估計接收IF的幅度值，并提供用 于將所述幅度保持在固定值的閾值。注意就該閾值來說，在主單元和 從屬單元之間栽波解調(diào)方法是不同的。輸入到AGC部分214的復(fù)數(shù) 數(shù)據(jù)的I分量和Q分量的絕對值被獲得，并且彼此相加。之后，通過 執(zhí)行乘積-和運算，給出隨機響應(yīng)特性，隨后執(zhí)行PWM調(diào)制。 (同步保持之后的主單元的結(jié)構(gòu))在同步保持之后，主單元的結(jié)構(gòu)變成如圖5中所示。這種情況下， 同步定時檢測部分205的詳細(xì)結(jié)構(gòu)變成如圖8B中所示。在同步保持之后，接收數(shù)據(jù)解碼部分207被啟動。接收數(shù)據(jù)解碼部分207的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示于從圖7的頂部開始的第三 層的右側(cè)。在該結(jié)構(gòu)中，只有頻率偏移檢測部分2071是主單元獨有 的功能，其它功能是為主單元和從屬單元所共有的處理。就主單元來說，只有在上面說明的同步保持狀態(tài)ST2和傳輸/接 收狀態(tài)ST3的時候，接收數(shù)據(jù)解碼部分207才被激活。在上面所述的 狀態(tài)的時候，在主單元一側(cè)已掌握栽頻偏移量和間歇通信定時，從而 在栽波被校正之后，接收來自從屬單元的數(shù)據(jù)。更具體地說，在反向擴展電路2071,對通過在載波解調(diào)部分202 分離栽波而獲得的接收數(shù)據(jù)(復(fù)數(shù)數(shù)據(jù))執(zhí)行反向擴展處理。普通的 擴展碼被用作在此時使用的擴展碼。隨后，在延遲檢測電路2074對 反向擴展處理后的接收數(shù)據(jù)(復(fù)數(shù)數(shù)據(jù))執(zhí)行延遲檢測處理。此時的 延遲量被設(shè)置成對應(yīng)于預(yù)先確定的傳輸/接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)速率。由于栽 頻偏移被校正，因此延遲檢測之后的數(shù)據(jù)只具有同相分量(I分量) 的值.因此，通過在BPSK解調(diào)電路2073僅僅確認(rèn)延遲檢測后的數(shù) 據(jù)的同相分量，就能夠從接收數(shù)據(jù)獲得解碼數(shù)據(jù)。相關(guān)值檢測電路2075獲得反向擴展處理后的數(shù)據(jù)和來自相關(guān)性 峰值閾值表210的數(shù)據(jù)之間的相關(guān)值，并輸出其結(jié)果。這里應(yīng)注意取決于周圍環(huán)境，也存在再次出現(xiàn)栽頻偏移的可能 性。于是，當(dāng)高頻無線電設(shè)備起主單元的作用時，不斷或定期監(jiān)視延 遲檢測后的接收數(shù)據(jù)，從由I分量和Q分量指示的值得出其角度，并
在頻率偏移檢測電路2072檢測頻率偏移。頻率偏移分量變成數(shù)據(jù)速 率的±1/4。如上所述，在傳輸?shù)臅r候執(zhí)行差分編碼處理，從而通過在接收數(shù) 據(jù)解碼部分207對接收數(shù)據(jù)執(zhí)行延遲檢測處理，來解碼初始數(shù)據(jù)。如 在同步保持狀態(tài)ST1下的操作的概述中所述，在同步保持狀態(tài)ST2 和傳輸/接收狀態(tài)ST3下，在接收方接收至少兩位的數(shù)據(jù)，并對每一 位執(zhí)行反向擴展后的相關(guān)值的確認(rèn)。在每一位的相關(guān)值大于預(yù)先確定 的閾值的時候，接收段被延長。在接收數(shù)據(jù)解碼部分207的反向擴展和相關(guān)值確認(rèn)采用滑動相 關(guān)方法。通過采用這種方法，能夠減少門級和電流消耗。這里應(yīng)注意，在高頻無線電設(shè)備起主單元作用的情況下的相關(guān)值 確認(rèn)處理不僅在接收數(shù)據(jù)解碼部分207被執(zhí)行，而且在同步定時檢測 部件205被執(zhí)行。但是，在同步定時檢測部分205和接收數(shù)據(jù)解碼部 分207之間，判斷中使用的閾值是不同的.這是因為在同步定時檢測 部分205,在反向擴展處理之前執(zhí)行延遲檢測處理，從而就同步定時 檢測部分205來說，在相關(guān)值確認(rèn)時候的接收數(shù)據(jù)不同于就接收數(shù)據(jù) 解碼部分207來說，在相關(guān)值確認(rèn)時候的接收數(shù)據(jù)。從而，需要預(yù)先值。(在高頻無線電設(shè)備起從屬單元作用的情況下的結(jié)構(gòu)實例) 下面，將參考圖6和7說明在高頻無線電設(shè)備起從屬單元作用的 情況下的信號處理部分的結(jié)構(gòu)的實例，尤其是將說明接收部分的操 作。如上所述，當(dāng)在從屬單元的栽頻和主單元的載頻之間存在偏移 時，該偏移在主單元側(cè)被校正，利用校正后的栽波數(shù)據(jù)執(zhí)行傳輸，并 且同步建立和保持之間的切換，換句話說，間歇通信定時調(diào)整也在主 單元側(cè)執(zhí)行，這允許從屬單元僅僅通過執(zhí)行簡單的接收處理執(zhí)行擴頻 通信，而不管同步是否還未被建立或者已被保持。在自從在為從屬單元設(shè)置的間歇通信定時執(zhí)行傳輸以來的固定
時間之后，從屬單元執(zhí)行接收處理。在圖6中，由A/D轉(zhuǎn)換器201執(zhí) 行A/D轉(zhuǎn)換后的載波數(shù)據(jù)(A/D輸出信號)被輸入載波解調(diào)部分203。 栽波解調(diào)部分203如從圖7的頂部開始的第二層的左側(cè)所示那樣構(gòu) 成。載波解調(diào)部分203如圖12中所示那樣工作。當(dāng)在A/D轉(zhuǎn)換器201執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換的時候的釆樣頻率和在栽波解調(diào)部分的處理頻率被稱為"f;",接收IF信號的載頻被稱為"f^"時，&被設(shè)置成以致建立表達(dá)式'％=4*^/3"。在這種情況下，栽頻被欠采樣，并且在A/D轉(zhuǎn)換之后，如從圖 12的頂部開始的第二層上所示，獲得具有其載頻為fs/4的波形的信號。 通過在栽波MOD 2032反復(fù)將該A/D輸出信號乘以記錄在MOD數(shù)據(jù) 表2031中的四個值"l，l，-l，-l" (MOD數(shù)據(jù)從圖11的頂部開始的第 三層)，獲得在從圖11的頂部開始的第四層上所示的數(shù)據(jù)。在I/Q分量選擇器2033，如在從圖11的頂部開始的笫五層和第 六層所示，數(shù)據(jù)被交替地分離成同相分量(I分量)和正交分量(Q 分量)。這些分量之一被延遲一個處理頻率，以致按照延遲量調(diào)節(jié)所 述分離的定時(圖11中的最低層)。通過實現(xiàn)這樣的載波解調(diào)方法，不必在主單元執(zhí)行復(fù)雜的處理， 比如用于諧波消除的栽波數(shù)據(jù)的倍增，以及用于數(shù)字濾波處理的高速 處理，并且能夠?qū)崿F(xiàn)低電流消耗操作。除了上面說明的頻率偏移檢測電路2072之外，在高頻無線電設(shè) 備起從屬單元作用的情況下，接收數(shù)據(jù)解碼部件207的操作內(nèi)容與在 高頻無線電設(shè)備起主單元作用的情況下，接收數(shù)據(jù)解碼部分207的操 作內(nèi)容相同。從而，當(dāng)高頻無線電設(shè)備被用作從屬單元時，也能夠減 少門級和電流消耗。這里應(yīng)注意在從屬單元的相關(guān)值判斷中使用的閾值最好應(yīng)被設(shè) 置成不同于在主單元的相關(guān)值判斷中使用的閾值。 (本發(fā)明的效果)在按照本實施例的通信系統(tǒng)中，即使在主單元和從屬單元的載頻 之間存在偏移，通過在主單元一側(cè)控制主單元的栽頻，以便適應(yīng)于從
屬單元的載頻，也能夠執(zhí)行通信，從而能夠簡化從屬單元一側(cè)的結(jié)構(gòu)。 另外，主單元能夠在較寬的范圍中執(zhí)行載頻偏移檢測和校正，從而起 從屬單元作用的高頻無線電設(shè)備不必像常規(guī)類型的高頻無線電設(shè)備那樣，使用諸如TCXO和PLL之類的昂貴組件來獲得高精度本地振 蕩頻率。從而，能夠利用廉價的本地振蕩器實現(xiàn)擴頻通信。此外，在按照本實施例的通信系統(tǒng)中，載頻偏移檢測由FFT執(zhí) 行，從而僅僅借助低速時鐘即可執(zhí)行高精度檢測處理。此外，由于能 夠在較寬的頻率范圍內(nèi)檢測頻率偏移，因此能夠降低整個通信系統(tǒng)的 電流消耗和成本。
權(quán)利要求
1、一種利用極低功率的擴頻通信方法，其中通過利用不是法律管制對象的極低功率的擴頻通信進行相互通信的一對高頻無線電設(shè)備中的一個被設(shè)置成主單元，所述高頻無線電通信設(shè)備對中的另一個被設(shè)置成從屬單元，所述擴頻通信方法包括下述步驟所述從屬單元在預(yù)先確定的間歇通信定時，將分配給所述從屬單元的擴展碼傳送給所述主單元；當(dāng)接收到來自于所述從屬單元的擴展碼時，所述主單元通過執(zhí)行包含在接收數(shù)據(jù)中的信號分量的頻率分析，檢測所述從屬單元的載頻與所述主單元的載頻之間的差異，校正所述主單元的載頻，以便降低所述檢測到的差異，并在根據(jù)來自所述從屬單元的擴展碼的接收定時確定的間歇通信定時，將分配給所述主單元的擴展碼傳送給所述從屬單元；當(dāng)在接收來自所述主單元和所述從屬單元中的所述另一個的擴展碼的時候，接收數(shù)據(jù)的相關(guān)值水平大于預(yù)先確定的閾值時，所述主單元和所述從屬單元中的每一個都判斷存在相關(guān)性，并建立通信同步，其中僅交換擴展碼，直到在所述主單元和所述從屬單元之間建立通信同步。
2、 按照權(quán)利要求1所述的擴頻通信方法，其中所述頻率分析包處理，
3、按照權(quán)利要求l所述的擴頻通信方法，還包括 在所述主單元和所述從屬單元之間建立同步之前，所述主單元通 過利用校正前的載波對接收數(shù)據(jù)執(zhí)行栽波解調(diào)，獲得載波解調(diào)數(shù)據(jù)， 對載波解調(diào)數(shù)據(jù)執(zhí)行延遲檢測，根據(jù)已經(jīng)過延遲檢測的數(shù)據(jù)和預(yù)定的差分碼，執(zhí)行反向擴展處理，在建立同步之后，停止差分碼的輸入， 并跳過反向擴展處理之前的延遲檢測。
4、 按照權(quán)利要求l、 2或3所述的擴頻通信方法，還包括 所述主單元和所述從屬單元中的每一個都通過借助僅僅對應(yīng)于一個周期的分段傳送分配給自己的擴展碼，使通信對方建立通信同 步。
5、 按照權(quán)利要求4所述的擴頻通信方法，還包括 在建立通信同步之后，所述主單元和所述從屬單元中的每一個都通過保持用于在對應(yīng)于擴展碼的一個周期的分段中執(zhí)行傳輸?shù)膫鬏?分段，以及保持用于在對應(yīng)于"擴展碼的兩個周期+a，，的分段中執(zhí)行接 收的接收分段，確定從通信對方發(fā)送的接收數(shù)據(jù)是只供同步保持之用 的數(shù)據(jù)還是在同步保持之后發(fā)送的應(yīng)用數(shù)據(jù)。
6、 按照權(quán)利要求5所述的擴頻通信方法，還包括 所述主單元和所述從屬單元中的每一個都檢測擴展碼的每個周期相對于從通信對方發(fā)送的接收數(shù)據(jù)的相關(guān)值，當(dāng)所述檢測的相關(guān)值 高于預(yù)定值時，根據(jù)接收數(shù)據(jù)是應(yīng)用數(shù)據(jù)的判斷，每次將接收分段延 長擴展碼的一個周期，并停止其中與前一周期的相關(guān)性變得低于所述 預(yù)定值的接收分段中的接收。
7、 一種高頻無線電設(shè)備，包括接收裝置，用于接收來自通信對方無線電設(shè)備的、具有不是法律 管理對象的極低功率的信號；偏差檢測裝置，用于檢測自身設(shè)備的栽頻相對于所述接收裝置接 收的信號的載頻的偏差；載頻校正裝置，用于根據(jù)所述偏差檢測裝置檢測的偏差，校正自 身設(shè)備的栽頻，以致所述載頻接近所述接收信號的栽頻；和 傳送裝置，用于以其頻率已被所述載頻校正裝置校正的栽波作為 媒體，將預(yù)定傳輸數(shù)據(jù)傳送給所述通信對方無線電設(shè)備。
8、按照權(quán)利要求7所述的高頻無線電設(shè)備，其中 所述偏差檢測裝置包括同步定時檢測部件，用于檢測包含在通過 力步信號；并且信號的頻率分量，檢測所述偏差。
9、 按照權(quán)利要求8所述的高頻無線電設(shè)備，其中所述同步信號 包含通信對方無線電設(shè)備唯一的擴展碼，僅僅借助用于同步建立和同 步保持的一個周期，傳送所述擴展碼。
10、 按照權(quán)利要求9所述的高頻無線電設(shè)備，其中所述同步定時 檢測部分有選擇地形成第一電路，用于延遲檢測載波解調(diào)數(shù)據(jù)，并且利用通過預(yù)先為反 向擴展處理分配的擴展碼的延遲檢測處理而獲得的差分碼，反向擴展 經(jīng)過延遲檢測的數(shù)據(jù)，直到在所述高頻無線電設(shè)備和所述通信對方無 線電設(shè)備之間建立同步為止，以及第二電路，用于在所述高頻無線電設(shè)備和所述通信對方無線電設(shè) 備之間建立同步之后，在跳過延遲檢測的同時，反向擴展載波解調(diào)數(shù) 據(jù)。
11、 按照權(quán)利要求10所述的高頻無線電設(shè)備，其中所述偏差檢 測裝置還包括FIFO型存儲器，用于保存與同步建立操作期間的預(yù)定長度對應(yīng) 的一部分的栽波解調(diào)數(shù)據(jù)；控制電路，用于當(dāng)所述同步定時檢測部分檢測到從所述通信對方 無線電設(shè)備發(fā)送的接收數(shù)據(jù)時，將一部分的接收數(shù)據(jù)保存在所述存儲器中；反向擴展處理電路，用于對所述保存的接收數(shù)據(jù)執(zhí)行反向擴展處理；以及檢測電路，用于在使已經(jīng)過所述反向擴展處理電路的反向擴展處 理的數(shù)據(jù)經(jīng)歷快速傅里葉變換處理之后，導(dǎo)出所述數(shù)據(jù)的峰值，并且 根據(jù)所述導(dǎo)出的峰值檢測數(shù)據(jù)中的偏差。
12、 按照權(quán)利要求7所述的高頻無線電設(shè)備，其中所述傳送裝置包括差分編碼電路，用于執(zhí)行傳輸數(shù)據(jù)的差分編碼； 擴展調(diào)制部分，用于利用已由所述差分編碼電路執(zhí)行差分編碼的傳輸數(shù)據(jù)，擴展調(diào)制分配給自己的擴展碼；數(shù)字調(diào)制電路，用于數(shù)字調(diào)制由所述擴展調(diào)制部分?jǐn)U展調(diào)制的數(shù)據(jù)；以及D/A轉(zhuǎn)換電路，用于將所述數(shù)字調(diào)制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)。
13、 按照權(quán)利要求12所述的高頻無線電設(shè)備，其中所述數(shù)字調(diào) 制電路執(zhí)行BPSK調(diào)制。
14、 一種利用極低功率的擴頻通信系統(tǒng)，所述擴頻通信系統(tǒng)包括 通過利用不是法律管制對象的極低功率的擴頻通信進行相互通信的 一對高頻無線電設(shè)備，所述高頻無線電設(shè)備對中的一個被設(shè)置成主單 元，所述對中的另一個被設(shè)置成從屬單元，其中所述從屬單元包括用于在預(yù)先確定的間歇通信定時，將分配給所 述從屬單元的擴展碼B傳送給所述主單元，并等待來自所述主單元的 擴展碼A的通信裝置；所述主單元包括檢測裝置，用于當(dāng)接收到來自所述從屬單元的擴展碼B時，通 過執(zhí)行包含在接收數(shù)據(jù)中的信號分量的頻率分析，檢測所述從屬單元的載頻和所述主單元的栽頻之間的偏差；載頻校正裝置，用于校正所述主單元的載頻，以便所述檢測裝置 檢測到的偏差被減?。缓蛡魉脱b置，用于以其頻率已被所述栽頻校正裝置校正的載波作為 媒體，在根據(jù)來自所述從屬單元的擴展碼B的接收定時確定的間歇通 信定時，將分配給所述主單元的擴展碼A傳送給所述從屬單元；所述主單元和所述從屬單元中的每一個都包括同步建立裝置，用 于當(dāng)在接收來自所述主單元和所述從屬單元中的所述另一個的擴展 碼的時候，接收數(shù)據(jù)的相關(guān)值水平大于預(yù)先確定的閾值時，判斷存在 相關(guān)性，并建立通信同步。
全文摘要
提供了一種當(dāng)利用極低功率進行擴頻通信時，能夠按照接收載波的頻率校正自身設(shè)備的載頻的高頻無線電設(shè)備。載波解調(diào)部分(202)通過利用默認(rèn)載波數(shù)據(jù)解調(diào)從通信對方無線電設(shè)備接收的擴展碼，并將解調(diào)的擴展碼發(fā)送給同步定時檢測部分(205)。當(dāng)同步定時檢測部分(205)從載波解調(diào)數(shù)據(jù)中檢測到擴展碼時，載頻偏移檢測部分(204)執(zhí)行擴展碼的頻率分析，以檢測載頻的偏移量。載波數(shù)據(jù)產(chǎn)生部分(206)根據(jù)檢測的偏移量產(chǎn)生校正的載波數(shù)據(jù)。DBPSK調(diào)制部分(211)利用校正的載波數(shù)據(jù)執(zhí)行對通信對方無線電設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。
文檔編號H04B1/707GK101164247SQ20068001383
公開日2008年4月16日 申請日期2006年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月3日
發(fā)明者塚本信夫, 小林薰 申請人:日本電波工業(yè)株式會社