專利名稱：掃描凹槽uwb發(fā)射機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電信號、無線電發(fā)射機和無線電接收機，具體 涉及采用多載波或OFDM (正交頻分復(fù)用)技術(shù)的無線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖1示出了已知的超寬帶傳輸系統(tǒng)的框圖。擾頻器101、巻積編 碼器103、刪除器105和位交織器107依次對輸入數(shù)據(jù)進行處理。然 后執(zhí)行星座映射(模塊109)，隨后是IFFT操作111，其中插入了導 頻音和CP (循環(huán)前綴)和GI (保護間隔)信息。采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器， 產(chǎn)生的數(shù)字采樣信號被轉(zhuǎn)換為模擬信號，并且由混頻器U5和交叉核 心117對其進行上變頻。交叉核心本質(zhì)上是非?？焖俚奶l本振發(fā)生 器。通過天線119來傳輸產(chǎn)生的上變頻信號。
在圖l的系統(tǒng)中，可以采用圖2所示的OFDM子載波的映射。 在文獻中已經(jīng)討論了 UWB傳輸系統(tǒng)，其已經(jīng)降低了在某些頻率 的輻射，以避免影響可能在附近工作的已知受害服務(wù)業(yè)。這種方案己 被描述為"偵測及回避"方案，這是由于其用于檢測受害服務(wù)業(yè)然后 避免它。由于已經(jīng)獲得用于發(fā)射機中的頻譜塑型(采用IFFT)和接 收機中的頻譜分析(采用FFT)的合適硬件，所以O(shè)FDM發(fā)信號非常 適于產(chǎn)生這種動態(tài)監(jiān)測和避免。而且，最近已經(jīng)討論了采用在期望零 位頻帶的左邊緣和右邊緣的一對或多對零位單音來對有源干擾消除 (AIC)進行信號處理，這將產(chǎn)生30-40dB的深凹槽。
當前技術(shù)的主要缺點是本機受害接收機的頻帶通常不是預(yù)先已 知的。因此，UWB發(fā)射機可能增大本機受害接收機的有害信號(干擾 +噪聲)基底，阻止其從基站正確接收遠距離的弱信號。僅僅當相關(guān) 的發(fā)射機開始發(fā)射時，才可以發(fā)現(xiàn)本機接收機；但是如果接收機持續(xù) 被UWB發(fā)射所阻擋，則不可能發(fā)現(xiàn)本機接收機。因此，可以阻擋本機受害發(fā)射機的啟動，直到在UWB發(fā)射中出現(xiàn)足夠持續(xù)時間的靜默周
期。已經(jīng)提出了在UWB系統(tǒng)的媒質(zhì)訪問控制器(MAC)中插入規(guī)則的 靜默周期，以促進受害服務(wù)業(yè)。然而，最初的估計顯示這些靜默周期 的長度和頻率對于由大約50ras的相鄰靜默(頻率為lHz或更大)組 成的UWB器件來說是非常麻煩的。這種操作方式實質(zhì)上將損壞任何保 持與足夠低的等待時間的等時連接的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用頻域技術(shù)，以保證受害服務(wù)業(yè)的適當?shù)撵o默周期， 而不直接分配任何時域MAC資源。在示范性實施例中，發(fā)射子載波的 子集被設(shè)置為零，并且零的位置不是靜態(tài)的，而是系統(tǒng)方式地掃描通 過傳輸頻帶中受害服務(wù)業(yè)可能位于的可能位置集。因此，從受害接收 機的視角來看，當凹槽為具有受害服務(wù)業(yè)的頻域中的同信道時，在與 規(guī)則重復(fù)的間隔對應(yīng)的規(guī)則可推斷的時間內(nèi)，與UWB發(fā)射機相關(guān)的干
擾被去除。 —


可從以下結(jié)合附圖的描述進一步理解本發(fā)明。在圖中
圖1是已知的UWB傳輸系統(tǒng)的框圖。
圖2是圖示了圖1的系統(tǒng)中的OFDM子載波的映射的視圖。 圖3是掃描凹槽UWB傳輸系統(tǒng)的框圖。
圖4是圖示了圖3的系統(tǒng)中的在特定時刻的OF腿子載波的映射 的視圖。
圖5是圖示了圖3的系統(tǒng)中的超時的0FDM子載波的映射的視圖。 圖6是圖3的發(fā)射機在第一時間間隔內(nèi)的功率譜密度曲線。 圖7是圖3的發(fā)射機在第二時間間隔內(nèi)的功率譜密度曲線。 圖8是圖3的發(fā)射機在第三時間間隔內(nèi)的功率譜密度曲線。 圖9是圖3的發(fā)射機在第四時間間隔期間的功率譜密度曲線。 圖IO是圖3的發(fā)射機在第五時間間隔期間的功率譜密度曲線。 圖11是圖3的掃描凹槽處理模塊的框圖。
具體實施例方式
考慮根據(jù)圖3的示意性框圖的OF羅UWB發(fā)射機。圖3的發(fā)送鏈 路與圖1的發(fā)送鏈路不同，區(qū)別在于掃描凹槽處理模塊301被耦接在 星座映射模塊109和IFFT模塊111之間。將立刻描述掃描凹槽處理 模塊301的操作。在下文中，將連同圖11更詳細地描述掃描凹槽處 理模塊301的一個實現(xiàn)。
通過示范性實施例，假設(shè)一種情況，其中刪除了四個連續(xù)的子 載波，來產(chǎn)生4X4. 125=16. 5MHz的零區(qū)，如圖4所示。
首先，通過將零值插入發(fā)射機中的相應(yīng)IFFT寄存器位置中，來 去除最左邊的四個音調(diào)。這種情況將持續(xù)預(yù)定時間周期。在后續(xù)的時 隙中，凹槽位置被移位了一個子載波位置。在圖5中示出了這個移位。
凹槽移位之間的示范性時間間隔可以為20ms。這可以使通過刪 除兩個子載波而被保護的服務(wù)業(yè)被保護60ms。假設(shè)該循環(huán)將被128 個子載波延伸，則保護間隔之間的周期將為128X20ms二2.56秒。從 受害服務(wù)業(yè)第一次啟動的觀點來看，這是令人滿意的，這是由于在對 器件供電之后，用戶可以接受用幾秒來獲取服務(wù)并且建立連接。 一旦 上行鏈路通信己經(jīng)開始從器件接受保護，則可以用固定凹槽來代替掃 描凹槽，以便保護受害服務(wù)業(yè)下行鏈路信號的已知位置。這種保護可 以基于已知的雙工間隔，或基于已知為服務(wù)業(yè)接收保護所采用的可能 雙工間隔的有限集。
第二示范性實施例涉及了采用有源干擾消除的情況。(見
cowihVe rao^'o Yamaguchi，H. ''Microwave Conference, 2004. 34th European Volume 2，13 Oct.2004，Page(s):1105-1108。)
在上述工作中，示出了通過采用有源干擾消除音調(diào)可以產(chǎn)生深 凹槽，其通常位于要被設(shè)置為零的區(qū)域的邊緣。在不再現(xiàn)整個數(shù)學基 礎(chǔ)的情況下，主要注釋如下
可從下列矩陣乘積，計算出上采樣的頻域矢量Y:
Y[512， 1]=P[512， 128] X[128， 1]要被設(shè)置為零的Y的段被定義為d1:
cUnu， l]=P2[nu， 128] ，X![128, l]，其中Xjl28， l]是被傳輸 的0F畫音調(diào)的矢量，其具有被設(shè)置為零的長度為n^-nai。的連續(xù)段。 nu=4 (n叫u-rw-1) +1; nai。是AIC音調(diào)的數(shù)量。 進行最小化處理IP,[nu，n小h[rid，i;i + d』nu,112 -h = -(PJ&)"PJ《Moore-Penrose廣義逆
<formula>formula see original document page 8</formula>
在上述等式中，P,和P2是用于執(zhí)行頻域上采樣的變換核P的子矩
陣，h是要被插入的有源干擾消除值的矢量，而Xi是要被傳輸?shù)男畔?br> 符號的矢量，其中將要被有源干擾消除矢量h插入的位置由零代替。
對于任意給定的期望凹槽，固定矩陣W2的值，并且可將其預(yù)先計算出來。
已經(jīng)注意到的是，"零矩陣"'W2通常僅僅具有naic個有效行，其 中n^是被使用的有源干擾音調(diào)的數(shù)量(通常為2)。鑒于此， 一對矢 量的點積(一個矢量對應(yīng)于所采用的每個有源干擾消除音調(diào))可以代
替矩陣乘積h^W2Xi。
注意，通過矩陣W2的相應(yīng)循環(huán)移位，可將給定的凹槽移動到任
意期望的位置。在本發(fā)明的上下文中，這是有用的，這是因為通過采 用低復(fù)雜性操作，即由一個或多個位置進行的循環(huán)移位，可以將有源 干擾消除凹槽進行移動。因此，可以非常容易地完成凹槽位置的規(guī)則 的、定時的循環(huán)移位。
參見圖11，示出了圖3的掃描凹槽處理模塊框圖，該模塊用于 以上述方式產(chǎn)生循環(huán)移位的AIC凹槽。控制電路1101對圖11的各種
模塊的操作進行控制。
當前示例中的IFFT大小被假設(shè)為128。在準備IFFT時，采用轉(zhuǎn) 換電路1103形成了 a[128， l]大小的數(shù)組的信息符號。然后，模塊 1105執(zhí)行操作，其中將零插入子載波的值將要被設(shè)置為零的位置， 由此形成了 "凹槽0FDM符號"Xp同時，從查表1107，讀取根據(jù)期望凹槽寬度(在此假設(shè)為5個子載波)而選擇的調(diào)零矩陣W2。根據(jù)
窄帶凹槽的當前期望位置，電路1109循環(huán)旋轉(zhuǎn)調(diào)零矩陣。乘法器1111 將凹槽OFDM符號和旋轉(zhuǎn)的調(diào)零矩陣相乘，以獲得干擾消除矢量h。 在模塊1113中，用干擾消除矢量h的值來代替凹槽OFDM符號的零值， 從而產(chǎn)生AIC OF畫符號X/ 。那么，AIC OFDM符號可以用于隨后的 IFFT操作。
循環(huán)移位的AIC凹槽的示例MATLAB 代碼如下 %對示出了凹槽位置的循環(huán)位移的OFDM的AIC進行測試 %采用OFDM傳輸128個隨機的QPSK符號 %通過將零寫入所要求的IFFT位置來創(chuàng)建零區(qū)域 %找到在期望的零頻帶中代替最小能量的缺失集的復(fù)雜音調(diào)值集的 MMSE算法
%繪制1000個這種0FDM符號的結(jié)果PSD Clear; close all; nr=24:28; %子載波的零區(qū)域范圍 um=(nr-l)*4+l; %4倍過采樣的零區(qū)域索引 unrl=unr(2):unr(end-1); %這是零能量子載波區(qū)域
p=zeros(length(unrl),128); %4倍過采樣的轉(zhuǎn)換核 for k=0:127
for l=unrl
p(l+l-unrl(l)， k+l)=sum(exp(j*2*pi*(0:127)*(k-(l-l)/4)/128)); end
end
fprintf(l,，done caculating P\n，)
P1=P (:,nr) ; %較小的變換核
Wl=inv(Pl 、 *P1)*P1 、 ； ％Moore-Penrose廣義逆
W2=Wl*p;forshift=l: 5 stream=[]; for sim=l:1000 a=(rand(l，128)>0.5)*2-l+j*"rand(l,128)〉0.5)*2-l); %128個QPSK子載波的矢量
a(nr)i;。/。這個區(qū)域因此被設(shè)置為零 h=-W2*a. 、 ； ％所要求的調(diào)零音調(diào)集的計算 b=[a(l:nr(l)-l)h. ' a(nr(end)+l):128];。/。音調(diào)集的插入 ofdm爿fft(b);。/。在時域產(chǎn)生OFDM符號 stream=[stream ofdm zeros(l,128)];。/。計算OFDM符號流 end
figure(shift)
pwelch(stream,1024)。/。評價頻譜 nFnr+5;e/。將凹槽位置移位5個位置
W2=[W2(:,128-5+l:end)W2(:，l:128-5)];%W2的相應(yīng)循環(huán)移位 end
最后"end"語句前的最后兩行代碼負責"移位"凹槽。在圖形 輸出中，為了表達明確，該移位被設(shè)置為5個IFFT bin。這不損失 普遍性，該移位也可被設(shè)置為用于真實情況的單個IFFT bin,以便 延長對受害服務(wù)業(yè)的干擾保護周期。
圖5-IO是通過執(zhí)行上述代碼而產(chǎn)生的5個圖。它們代表了凹槽 在5個位置序列中的平均功率譜密度。注意，凹槽深度大約為40dB， 并且，用于將凹槽移動到期望位置的循環(huán)移位操作不會影響凹槽質(zhì)
所述的發(fā)射機可以與不知道接收到的信號的掃描凹槽特性的傳 統(tǒng)接收機連用。作為選擇，對接收機進行布置，使低于給定的載波或 載波序列的閾值水平的能量被"刪除"。以此方式，噪聲不會被誤認 為是發(fā)射信息。
例如，本發(fā)明通常可以應(yīng)用于采用探測和避免方法來保護帶內(nèi) 的受害服務(wù)業(yè)的超寬帶無線電收發(fā)機中，以及在認知無線電解決辦法中。注意，由于掃描凹槽是可觀測度高的現(xiàn)象，所以本發(fā)明的應(yīng)用是 非常容易檢測的。
應(yīng)該理解，對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的 思想或基本特征的情況下，本發(fā)明可以用其它形式來實施。因此，將 所述方面中的以上描述認為是描述性的而不是限制性的。本發(fā)明的范 圍由所附權(quán)利要求表示的，而不是以上的描述，并且其包括所有在其 等價物的含義和范圍內(nèi)的改變。
權(quán)利要求
1.一種在寬帶通信系統(tǒng)中傳輸?shù)姆椒ǎ浒▊鬏斁哂姓瓗О疾鄣膶拵盘?，其中，窄帶凹槽?nèi)的信號功率被故意地衰減以使在窄帶凹槽的頻帶內(nèi)的其它器件能夠傳輸窄帶信號；以及以一定時間間隔在所述寬帶信號的頻帶內(nèi)對所述窄帶凹槽進行掃描。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其包括基于對上行鏈路窄帶信號傳輸?shù)臋z測，將所述窄帶凹槽固定在所述頻帶內(nèi)的位置上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括采用有源干擾消除，借此，采用所述窄帶凹槽內(nèi)的有源干擾消除音調(diào)來降低所述窄帶凹槽外 的音調(diào)的能量貢獻。 一
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其包括 形成值的數(shù)組，每個值代表在特定子載波上傳輸?shù)男畔ⅲ?對于與在所述窄帶凹槽內(nèi)的子載波對應(yīng)的值，將零值插入所述的值的數(shù)組；以及將所述的值的數(shù)組與零矩陣相乘，以獲得有源干擾消除矩陣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其包括 用所述有源干擾消除矩陣的值代替所述零值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其包括執(zhí)行所述零矩陣的循環(huán)旋轉(zhuǎn)，從而改變所述窄帶凹槽的位置。
7. —種用于寬帶通信系統(tǒng)的發(fā)射機，其包括-用于傳輸具有窄帶凹槽的寬帶信號的裝置，其中窄帶凹槽內(nèi)的信號功率被故意地衰減以使窄帶凹槽的頻帶內(nèi)的其它器件能傳輸窄 帶信號；以及用于在所述寬帶信號的頻帶內(nèi)以一定時間間隔對所述窄帶信號 進行掃描的裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)射機，其包括一種裝置，該裝置基 于對上行鏈路窄帶信號傳輸?shù)臋z測，將所述窄帶凹槽固定在所述頻帶 內(nèi)的位置上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)射機，其包括一種裝置，其用于形成值的數(shù)組，每個值代表在特定子載波上 傳輸?shù)男畔?；一種裝置，其用于對于與所述窄帶凹槽內(nèi)的子載波對應(yīng)的值，將零值插入值的數(shù)組中；以及一種乘法器，其用于將所述值的數(shù)組與零矩陣相乘，以獲得有 源干擾消除矩陣。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)射機，其包括一種裝置，其用所述有源干擾消除矩陣的值代替所述零值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)射機，其包括一種裝置，其用于執(zhí)行所述零矩陣的循環(huán)旋轉(zhuǎn)，從而改變所述 窄帶凹槽的位置。
12. —種在寬帶通信系統(tǒng)中接收的方法，其包括檢測窄帶凹槽，該窄帶凹槽內(nèi)的信號功率被故意地衰減以使窄帶凹槽的頻帶內(nèi)的其它器件能傳輸窄帶信號；以及將所述窄帶凹槽內(nèi)的接收機能量信號設(shè)置為預(yù)定的低電平。
13. —種用于寬帶通信系統(tǒng)的接收機，其包括一種裝置，用于檢測窄帶凹槽，該窄帶凹槽內(nèi)的信號功率被故 意地衰減以使在窄帶凹槽的頻帶內(nèi)的其它器件能傳輸窄帶信號；以及一種裝置，其將所述窄帶凹槽內(nèi)的接收機能量信號設(shè)置為預(yù)定 的低電平。
全文摘要
UWB或其它發(fā)射機通過頻率掃描凹槽來周期性地降低對窄帶受害接收機的干擾。采用有源干擾抵消信號處理或簡單刪除子載波可以產(chǎn)生凹槽。給出了兩種方法的細節(jié)。
文檔編號H04B1/707GK101317337SQ200680044832
公開日2008年12月3日 申請日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月2日
發(fā)明者查爾斯·J·H·拉澤爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司