超寬帶通信裝置和方法
【專利說明】超寬帶通信裝置和方法
[0001]本申請是申請日為2011年01月11日、申請?zhí)枮?01180013448.1、發(fā)明名稱為“超寬帶通信裝置和方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及超寬帶系統(tǒng)，具體來說涉及超寬帶通信裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]超寬帶(UWB)是一種無線電技術(shù)，其用于通過使用無線電頻譜的大部分以很低的能量級別進行短距離高帶寬的通信。UWB無線電頻譜一般來說范圍從3.1GHz到10.6GHz。按照各種規(guī)章制定機構(gòu)設(shè)立的規(guī)定，UffB信號在UWB發(fā)射機天線的輸出端應(yīng)當具有最小為500MHz的帶寬以及最大為-41.3dBm/MHz的功率譜密度。此外，UWB系統(tǒng)應(yīng)當在一個小時時間內(nèi)支持小于5%的低占空比。
[0004]一般地，在低占空比的UWB系統(tǒng)中，UffB發(fā)射機使用DMPSK調(diào)制技術(shù)調(diào)制包括啁啾脈沖(chirp pulse)或“短脈沖串(series of short pulses) ”的UWB信號并且使用UWB網(wǎng)絡(luò)將UWB信號發(fā)送到UWB接收機。啁啾脈沖是頻率調(diào)制的載波脈沖，其中調(diào)制信號是三角波形。啁啾脈沖跨越較大帶寬(> =500MHz)并且具有極好的自相關(guān)性。UWB接收機可以混合(mix)進入的(incoming)UWB信號并且對其進行濾波以從進入的UWB信號去除啁啾信號。此外，UWB接收機使用任何傳統(tǒng)的DMPSK解調(diào)技術(shù)來解調(diào)進入的UWB信號?！岸堂}沖串”是指在等于符號(symbol)的“通時間(on time) ”的特定時間段內(nèi)重復(fù)的高斯單周期(monocycle)的流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題
[0006]可替換地，UWB接收機使用差分解調(diào)相移鍵控(differentially demodulatedphase shift keying，DDPSK)解調(diào)技術(shù)來解調(diào)進入的UWB信號，而無需執(zhí)行初始的信道估計。UWB接收機通過采樣對相鄰的脈沖(consecutive pulses)采樣進行差分并且對差分的采樣求平均值以獲得相關(guān)脈沖之間的相位差。然而，在這個技術(shù)中，UWB接收機可能不得不估計信道的最顯著抽頭(most significant tap of channel)的定時，以取得更好的性能。
[0007]IEEE 802.15.6 (針對人體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(body area network)設(shè)計的標準)在UWB頻帶中提供基于脈沖(例如，啁啾脈沖或短脈沖串)的物理層，以便以更好的性能和低功耗來解調(diào)進入的UWB信號。然而，當進入的UWB信號中的啁啾脈沖的寬度隨著不同的數(shù)據(jù)速率改變時，需要采用不同的濾波器。此外，UWB接收機需要在解碼進入的UWB信號之前適應(yīng)重新同步的需求。此外，啁啾脈沖寬度的變化隨著不同的數(shù)據(jù)速率的改變要求在UWB接收機的ADC和UWB發(fā)射機的DAC處有不同的采樣速率。結(jié)果，UffB發(fā)射機的復(fù)雜度隨著變化的數(shù)據(jù)速率增加。
[0008]目前已知的解決方案之一使用卷積碼來解決上述與可增減的(scalable)數(shù)據(jù)速率相關(guān)聯(lián)的問題。然而，使用卷積碼來應(yīng)對可增減的數(shù)據(jù)速率的解碼器增加了 UWB接收機的總成本。
[0009]技術(shù)方案
[0010]本發(fā)明提供一種用于生成調(diào)制信號的超寬帶(UWB)發(fā)射機的方法，包括:通過使用UWB發(fā)射機的差分擴頻編碼器基于擴頻序列對參考比特序列進行差分編碼，來生成比特序列；使用UWB發(fā)射機的脈沖發(fā)生器，基于所述比特序列生成與所述比特序列相關(guān)聯(lián)的若干脈沖，其中所述若干脈沖的長度等于所述比特序列的長度；以及由UWB發(fā)射機的DMPSK調(diào)制器通過使用差分數(shù)據(jù)符號的相位對所述若干脈沖進行調(diào)制，來生成調(diào)制信號。
[0011]本發(fā)明提供一種超寬帶(UWB)系統(tǒng)的發(fā)射機，包括:差分擴頻編碼器，被配置為通過基于擴頻序列對參考比特序列進行差分編碼來生成比特序列；脈沖發(fā)生器，被配置為使用所述比特序列生成與所述比特序列相關(guān)聯(lián)的若干脈沖，其中所述若干脈沖的長度等于所述比特序列的長度；以及DMPSK調(diào)制器，被配置為通過使用差分數(shù)據(jù)符號的相位對所述若干脈沖進行調(diào)制，來生成調(diào)制信號。
[0012]本發(fā)明提供一種超寬帶(UWB)接收機的用于處理經(jīng)由UWB網(wǎng)絡(luò)接收到的基帶信號的方法，包括:使用差分器通過將與基帶信號相關(guān)聯(lián)的當前的調(diào)制基帶數(shù)據(jù)符號除以先前的調(diào)制基帶數(shù)據(jù)符號，來獲得利用差分數(shù)據(jù)符號調(diào)制的具有期望的循環(huán)自相關(guān)性的擴頻序列；并且使用解擴頻器通過將參考擴頻序列乘以利用差分數(shù)據(jù)符號調(diào)制的具有期望的循環(huán)自相關(guān)性的擴頻序列，來獲得差分數(shù)據(jù)符號。
[0013]本發(fā)明提供一種超寬帶(UWB)系統(tǒng)的接收機，包括:差分器，被配置為通過將與基帶信號相關(guān)聯(lián)的當前的調(diào)制基帶數(shù)據(jù)符號除以先前的調(diào)制基帶數(shù)據(jù)符號，來獲得利用差分數(shù)據(jù)符號調(diào)制的具有期望的循環(huán)自相關(guān)性的擴頻序列；以及解擴頻器，被配置為通過將參考擴頻序列乘以利用差分數(shù)據(jù)符號調(diào)制的具有期望的循環(huán)自相關(guān)性的擴頻序列，來獲得差分數(shù)據(jù)符號。
[0014]本發(fā)明提供一種超寬帶(UWB)系統(tǒng)和方法。在一個方面中，一種低占空比的UWB發(fā)射機的用于生成調(diào)制信號的方法包括:使用低占空比的UWB發(fā)射機的差分擴頻編碼器，基于參考比特序列對比特序列的相位進行編碼。該方法包括:使用低占空比的UWB發(fā)射機的脈沖發(fā)生器，基于經(jīng)編碼的比特序列的相位生成與該比特序列相關(guān)聯(lián)的若干脈沖，其中脈沖的數(shù)目等于該比特序列的長度。而且，該方法包括:由低占空比的UWB發(fā)射機的DMPSK調(diào)制器通過使用差分數(shù)據(jù)符號的相位對所述若干脈沖進行調(diào)制，來生成調(diào)制信號。
[0015]該方法可以包括:由低占空比的UWB發(fā)射機的相位檢測器使用經(jīng)編碼的比特序列的相位，從DMPSK表格中選擇隨機相位值。此外，該方法可以包括:使用低占空比的UWB發(fā)射機的比特加擾器通過將該隨機相位值乘以調(diào)制信號的相位值，來對該調(diào)制信號進行加擾。
[0016]在另一個方面中，一種低占空比的UWB系統(tǒng)的發(fā)射機包括差分擴頻編碼器，其用于基于參考比特序列對比特序列的相位進行編碼。該發(fā)射機還包括脈沖發(fā)生器，其用于使用經(jīng)編碼的比特序列的相位生成與該比特序列相關(guān)聯(lián)的若干脈沖，其中脈沖的數(shù)目等于該比特序列的長度。此外，該發(fā)射機包括DMPSK調(diào)制器，其用于通過使用差分數(shù)據(jù)符號的相位對所述若干脈沖進行調(diào)制，來生成調(diào)制信號。
[0017]該發(fā)射機可以包括相位檢測器，用于使用經(jīng)編碼的比特序列的相位，從DMPSK表格中選擇隨機相位值。而且，該發(fā)射機可以包括比特加擾器，用于通過將該隨機相位值乘以調(diào)制信號的相位值，來對該調(diào)制信號進行加擾。
[0018]在另一方面中，一種低占空比的UWB接收機的用于處理經(jīng)由UWB網(wǎng)絡(luò)接收到的基帶信號的方法包括:使用差分器通過將與基帶信號相關(guān)聯(lián)的當前的調(diào)制基帶數(shù)據(jù)符號除以先前的調(diào)制基帶數(shù)據(jù)符號，來獲得利用差分數(shù)據(jù)符號調(diào)制的具有期望的循環(huán)自相關(guān)性的擴頻序列。該方法還包括:使用解擴頻器通過將參考擴頻序列乘以利用差分數(shù)據(jù)符號調(diào)制的具有期望的循環(huán)自相關(guān)性的擴頻序列，來獲得差分數(shù)據(jù)符號。
[0019]該方法可以包括:使用比特解擾器對接收到的基帶信號進行解擾以消除接收到的基帶信號中的隨機相位值。此外，該方法可以包括:從利用差分數(shù)據(jù)符號調(diào)制的具有期望的循環(huán)自相關(guān)性的擴頻序列中濾除一個或多個頻率，以消除殘余的脈沖形狀的頻率特性。
[0020]在另一方面中，一種低占空比的UWB系統(tǒng)的接收機包括差分器，用于通過將與基帶信號相關(guān)聯(lián)的當前的調(diào)制基帶數(shù)據(jù)符號除以先前的調(diào)制基帶數(shù)據(jù)符號，來獲得利用差分數(shù)據(jù)符號調(diào)制的具有期望的循環(huán)自相關(guān)性的擴頻序列。該接收機還包括解擴頻器，用于通過將參考擴頻序列乘以利用差分數(shù)據(jù)符號調(diào)制的具有期望的循環(huán)自相關(guān)性的擴頻序列，來獲得差分數(shù)據(jù)符號。
[0021]而且，該接收機可以包括比特解擾器，用于對接收到的基帶信號進行解擾以消除