專利名稱：高速率無線數(shù)據(jù)傳輸裝置及采用該裝置的數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線電傳輸技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高速率無線數(shù)據(jù)傳輸裝置及采 用該裝置進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?br> 技術(shù)背景隨著無線通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，各種無線技術(shù)層出不窮。傳統(tǒng)的無線技術(shù) 基本上只能提供語音、控制等低速服務(wù)，對于當(dāng)今多媒體和數(shù)據(jù)交換等高速率的要求卻常常不能滿足，常見的藍(lán)牙只有1M~ 3M的速率；WLAN也只有幾十兆的 速率。目前一種新的無線通信技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注，這就是所謂 UWB(Ultra WideBand，超寬帶無線)技術(shù)，冊B技術(shù)與常見的通信方式使用連續(xù) 的載波不同，UWB技術(shù)采用極短的脈沖信號來傳送信息。通常每個脈沖持續(xù)的時 間只有幾十皮秒到幾納秒的時間，這些脈沖所占用的帶寬甚至高達(dá)幾GHz，因此 最大數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到幾百Mbps。在高速通信的同時，UWB設(shè)備的發(fā)射功 率卻很小，僅僅是現(xiàn)有設(shè)備的幾百分之一，對于普通的非冊B接收機(jī)來說近似 于噪聲，因此從理論上講，UWB設(shè)備可以與現(xiàn)有無線電設(shè)備共享帶寬。超寬帶無 線技術(shù)以極寬的頻帶換取高速、大容量、低功耗和低成本的優(yōu)點。 一個相同作 用范圍10米的超寬帶無線通信系統(tǒng)，其速率可達(dá)到無線局域網(wǎng)802. lib的10 倍、藍(lán)牙的100倍，而其平均功率僅為上述系統(tǒng)的1/10-1/100，而且還具有更 低的成本。但UWB技術(shù)也有自身的不足，它是一種缺乏信令控制的無線技術(shù)，因而無 法解決高速率無線數(shù)據(jù)傳輸時的交互問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)交互通信，并具有大容量、 低功耗特點的高速率無線數(shù)據(jù)傳輸裝置，本發(fā)明還要提供一種采用該裝置進(jìn)行 無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明高速率無線數(shù)據(jù)傳輸裝置包括 兩個無線傳輸單元，二者結(jié)構(gòu)相同，當(dāng)其中一個為發(fā)送無線傳輸單元時， 另 一個為接收無線傳輸單元，該兩個無線傳輸單元均包括ZigBee無線收發(fā)模塊、 冊B超寬帶無線收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和中央控制單元。其中ZigBee無線收 發(fā)模塊用于建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)作為信令通道，冊B超寬帶無線收發(fā)模塊用于建立 UWB網(wǎng)絡(luò)作為高速率無線數(shù)據(jù)傳遞通道，中央控制單元對ZigBee網(wǎng)絡(luò)上的信令 傳遞、UWB網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳遞和數(shù)據(jù)存儲模塊的讀寫操作進(jìn)行控制，數(shù)據(jù)存 儲模塊用于對在UWB網(wǎng)絡(luò)上傳遞的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。采用本發(fā)明高速率無線數(shù)據(jù)傳輸裝置進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ò?步驟l，首先接收無線傳輸單元向發(fā)送無線傳輸單元申請ZigBee組網(wǎng)，由 ZigBee無線收發(fā)模塊按照ZigBee標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組網(wǎng)。ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立就保證了 之后高速率的無線數(shù)據(jù)傳遞有了專用的信道。步驟2,當(dāng)需要發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)時，接收無線傳輸單元首先通過ZigBee網(wǎng)絡(luò) 向發(fā)送無線傳輸單元發(fā)出發(fā)送請求，即接收無線傳輸單元上的ZigBee無線收發(fā) 模塊通過已經(jīng)建立起來的ZigBee網(wǎng)絡(luò)向發(fā)送無線傳輸單元的ZigBee模塊發(fā)送 請求信息，發(fā)送無線傳輸單元收到該請求信息后由中央控制單元判斷、處理， 若中央控制單元允許發(fā)送，則發(fā)送無線傳輸單元通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)返回一個應(yīng)答 信號，接收無線傳輸單元收到該應(yīng)答信號后便和發(fā)送無線傳輸單元建立UWB網(wǎng) 絡(luò)并建立同步脈沖。在UWB網(wǎng)絡(luò)中，信息是調(diào)制在脈沖上傳遞的，可用單個脈 沖傳遞不同的信息，也可使用多個脈沖傳遞相同的信息。步驟3，發(fā)送無線傳輸單元把待發(fā)送的數(shù)據(jù)信息和自身地址進(jìn)行調(diào)制、放大 后通過UWB天線發(fā)送出去。步驟4，接收無線傳輸單元收到信息后進(jìn)行放大、相關(guān)乘積、積分、取樣保持和解調(diào)運算恢復(fù)發(fā)送無線傳輸單元發(fā)送過來的原始數(shù)據(jù)。步驟5,接收無線傳輸單元通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)向發(fā)送無線傳輸大單元返回數(shù) 據(jù)傳輸結(jié)果反饋信息。以上步驟中的發(fā)送無線傳輸單元和接收無線傳輸單元的角色是能夠互換 的，以保證數(shù)據(jù)能夠雙向傳輸。步驟3所述發(fā)送無線傳輸單元把待發(fā)送的數(shù)據(jù)信息和自身地址進(jìn)行調(diào)制、 放大后通過UWB天線發(fā)送出去的具體實現(xiàn)方法為發(fā)送無線傳輸單元把待發(fā)送 的數(shù)據(jù)信息和表征自身地址的偽隨機(jī)碼與冊B超寬帶無線收發(fā)模塊產(chǎn)生的周期 脈沖序列進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制方式包括單脈沖和多脈沖調(diào)制方式，調(diào)制后的脈沖序 列驅(qū)動脈沖產(chǎn)生電路，形成可用于發(fā)射的、 一定脈沖形狀和規(guī)律的脈沖序列， 然后通過UWB超寬帶無線收發(fā)模塊里的放大器將該脈沖序列放大到所需功率， 再耦合到UWB天線發(fā)射出去。本發(fā)明中，ZigBee指一種無線通信技術(shù)，其低功耗、低速率、短時延、高 安全和工作在免執(zhí)照頻段的特點可以滿足傳輸無線信令的要求，同時ZigBee的 自組網(wǎng)和免維護(hù)的特性保證了信令傳遞的穩(wěn)健性。本發(fā)明通過UWB和ZigBee網(wǎng) 絡(luò)的互補(bǔ)，既能提供高速率的無線收發(fā)，又能提供可靠的信令通道，給高速率 無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪\用提供了一種完善的解決方案。


圖l是本發(fā)明高速率無線數(shù)據(jù)傳輸裝置的硬件架構(gòu)示意圖。圖2本發(fā)明方法的工作流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對技術(shù)方案的實施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖1所示，本發(fā)明高速率無線數(shù)據(jù)傳輸裝置包括發(fā)送無線傳輸單元和接 收無線傳輸單元；無線收發(fā)傳輸單元結(jié)構(gòu)相同，只是在運用中一個是接收端而 另一個是發(fā)送端，無線收發(fā)傳輸單元均包括ZigBee無線收發(fā)模塊、UWB超寬帶無線收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和中央控制單元。其中ZigBee無線收發(fā)模塊用于 建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)作為信令通道，UWB超寬帶無線收發(fā)模塊用于建立UWB網(wǎng)絡(luò)作 為高速率無線數(shù)據(jù)傳遞通道，中央控制單元對ZigBee網(wǎng)絡(luò)上的信令傳遞、UWB 網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳遞和數(shù)據(jù)存儲模塊的讀寫操作進(jìn)行控制，數(shù)據(jù)存儲模塊用 于對在UWB網(wǎng)絡(luò)上傳遞的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。其中，Zigbee是一種短距離、低 功耗的無線通信技術(shù)，其特點是近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率和低 成本，主要適合用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，也可以運用于嵌入各種設(shè)備。 它是由最多65000個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺，每一個Zigbee 網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動網(wǎng)絡(luò)的一個基站，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn) 行相互通信；每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴(kuò)展后的幾百米， 甚至幾公里；另外整個Zigbee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。圖2是本發(fā)明方法的流程圖，如圖所示，首先，申請數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線傳輸 單元即接收無線傳輸單元會向發(fā)送傳輸單元申請ZigBee組網(wǎng)，發(fā)送傳輸單元在 確認(rèn)后向接收傳輸單元發(fā)送允許應(yīng)答和地址分配信息，ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立保證 了之后高速率的無線數(shù)據(jù)傳遞有了專用的信道。當(dāng)需要發(fā)送高速率無線數(shù)據(jù)(諸如音視頻和數(shù)據(jù)庫等信息)時，接收無線 傳輸單元首先會通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)向發(fā)送無線傳輸單元發(fā)出發(fā)送請求，即接收無 線傳輸單元上的ZigBee無線收發(fā)模塊會通過已經(jīng)建立起來的ZigBee網(wǎng)絡(luò)向發(fā) 送無線傳輸單元的ZigBee模塊發(fā)送請求信息(當(dāng)然都是由中央控制單元來控制 的)，發(fā)送無線傳輸單元收到信息后送往其中央控制單元來判斷、處理，如果 允許發(fā)送則通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)返回一個應(yīng)答信號，接收無線傳輸單元收到該應(yīng)答 信號后便和發(fā)送無線傳輸單元建立UWB網(wǎng)絡(luò)并建立同步脈沖。在UWB網(wǎng)絡(luò)中， 信息是調(diào)制在脈沖上傳遞的，既可以用單個脈沖傳遞不同的信息，也可以使用 多個脈沖傳遞相同的信息。發(fā)送傳輸單元把發(fā)送的數(shù)據(jù)信息和表征自身地址的 偽隨機(jī)碼與UWB超寬帶無線收發(fā)模塊產(chǎn)生的周期脈沖序列進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制方式 包括單脈沖和多脈沖調(diào)制方式，調(diào)制后的脈沖序列驅(qū)動脈沖產(chǎn)生電路，形成可用于發(fā)射的、 一定脈沖形狀和規(guī)律的脈沖序列，然后通過冊B超寬帶無線收發(fā) 模塊里的放大器放大到所需功率，再耦合到冊B天線發(fā)射出去。接收無線傳輸 單元收到信息后進(jìn)行放大、相關(guān)乘積、積分、取樣保持和解調(diào)運算后恢復(fù)發(fā)送 無線傳輸單元發(fā)送過來的原始數(shù)據(jù)。最后接收無線傳輸單元會判斷所收數(shù)據(jù)的完整性、正確性，然后通過ZigBee 網(wǎng)絡(luò)向發(fā)送無線傳輸單元回復(fù)一個反饋信息，告訴此次傳輸?shù)那闆r，如果傳輸 有誤則通過此反饋信息申請重新傳輸。以上步驟中的發(fā)送無線傳輸單元和接收無線傳輸單元的角色是可以互換 的，以保證數(shù)據(jù)能夠雙向傳輸。本發(fā)明有效地融合了冊B技術(shù)高速、干擾小的優(yōu)點和ZigBee技術(shù)低速、可 靠，適合控制和信令信息傳遞的優(yōu)點，使得無線高速傳輸可靠、高效，給高速 率無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪\用提供了一種完善的解決方案。
權(quán)利要求
1、一種高速率無線數(shù)據(jù)傳輸裝置，包括兩個無線傳輸單元，二者結(jié)構(gòu)相同，當(dāng)其中一個為發(fā)送無線傳輸單元時，另一個為接收無線傳輸單元，其特征在于所述兩個無線傳輸單元均包括ZigBee無線收發(fā)模塊、UWB超寬帶無線收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和中央控制單元；其中ZigBee無線收發(fā)模塊用于建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)作為信令通道，UWB超寬帶無線收發(fā)模塊用于建立UWB網(wǎng)絡(luò)作為高速率無線數(shù)據(jù)傳遞通道，中央控制單元對ZigBee網(wǎng)絡(luò)上的信令傳遞、UWB網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳遞和數(shù)據(jù)存儲模塊的讀寫操作進(jìn)行控制，數(shù)據(jù)存儲模塊用于對在UWB網(wǎng)絡(luò)上傳遞的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。
2、 一種采用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟诎ú襟E一、首先接收無線傳輸單元向發(fā)送無線傳輸單元申請ZigBee組網(wǎng)，由 ZigBee無線收發(fā)模塊按照ZigBee標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組網(wǎng)；步驟二、當(dāng)需要發(fā)送高速率無線數(shù)據(jù)時，接收無線傳輸單元首先通過ZigBee 網(wǎng)絡(luò)向發(fā)送無線傳輸單元發(fā)出發(fā)送請求，發(fā)送無線傳輸單元收到該請求信息后 將其送往中央控制單元判斷、處理，若中央控制單元允許發(fā)送，則發(fā)送無線傳 輸單元通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)返回一個應(yīng)答信號，接收無線傳輸單元收到該應(yīng)答信號 后便和發(fā)送無線傳輸單元建立UWB網(wǎng)絡(luò)并建立同步脈沖；步驟三，發(fā)送無線傳輸單元把待發(fā)送的數(shù)據(jù)信息和自身地址進(jìn)行調(diào)制、放 大后通過UWB天線發(fā)送出去；步驟四、接收無線傳輸單元收到信息后將其恢復(fù)為發(fā)送無線傳輸單元發(fā)送 的原始數(shù)據(jù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟谠摲椒ㄔ谒?步驟四之后還包括步驟五、接收無線傳輸單元通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)向發(fā)送無線傳輸單元返回數(shù)據(jù) 傳輸結(jié)果信息。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其特征在于步驟三所 述發(fā)送無線傳輸單元把待發(fā)送的數(shù)據(jù)信息和自身地址進(jìn)行調(diào)制、放大后通過UWB 天線發(fā)送出去的具體實現(xiàn)方法為發(fā)送無線傳輸單元把待發(fā)送的數(shù)據(jù)信息和表征自身地址的偽隨機(jī)碼與UWB 超寬帶無線收發(fā)模塊產(chǎn)生的周期脈沖序列進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的脈沖序列驅(qū)動脈 沖產(chǎn)生電路，形成可用于發(fā)射的、 一定脈沖形狀和規(guī)律的脈沖序列，然后通過 UWB超寬帶無線收發(fā)模塊里的放大器將該脈沖序列放大到所需功率，再耦合到 UWB天線發(fā)射出去。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其特征在于在所述發(fā)送無收發(fā)模塊產(chǎn)生的周期脈沖序列進(jìn)行調(diào)制的方式包括單脈沖調(diào)制方式和多脈沖 調(diào)制方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用UWB技術(shù)并能實現(xiàn)交互通信的無線數(shù)據(jù)傳輸裝置及采用該裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，該裝置的發(fā)送端和接收端結(jié)構(gòu)相同，均包括ZigBee模塊、UWB超寬帶無線收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和中央控制單元。其中ZigBee模塊建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)作為信令通道，UWB模塊建立UWB網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)通道；該方法步驟包括首先接收端向發(fā)送端申請ZigBee網(wǎng)絡(luò)連接，建立信令通道，然后發(fā)送傳輸請求，發(fā)送端反饋請求信息并準(zhǔn)備發(fā)送，發(fā)送端把數(shù)據(jù)和地址進(jìn)行調(diào)制、放大后通過UWB天線發(fā)送出去，接收端將接收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)為原始數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過UWB和ZigBee網(wǎng)絡(luò)互補(bǔ)，為高速率無線數(shù)據(jù)傳輸提供了一種完善的解決方案。
文檔編號H04B5/02GK101227210SQ20081000074
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月15日
發(fā)明者威 王 申請人:中興通訊股份有限公司