CN101971532A - 使用频率选择基带的调制和解调装置、以及使用该调制和解调装置的传输和接收装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种使用人体作为媒介的通信方法。根据本发明的一方面的一种使用频率选择基带的调制装置可以包括：串行至并行转换单元，用于将从上层供应的串行数据转换为由M+1个数据输入比特组成的并行数据；以及频率选择扩展器，用于从通过将用于频率扩展的2^N(其中N是正整数)个扩展码按照2^M(其中M是正整数，并且满足M＜N)进行划分而获得的多个子组中选择一个子组，并且通过使用M个数据输入比特从所述一个子组的2^M个扩展码中选择并输出一个扩展码，并且选择并输出对所述一个子组的2^M个扩展码执行比特环形移位而获得的扩展码。相应地，增加传输数据的比特数目从而提高传输数据速率，减少由用户和其它电子设备引起的强干扰，并且执行具有低功耗的稳定的人体通信。

Description

使用频率选择基带的调制和解调装置、以及使用该调制和解调装置的传输和接收装置

技术领域

本发明涉及使用频率选择基带的调制和解调装置、以及使用该调制和解调装置的传输和接收装置，并且更具体地涉及一种避免从DC到5MHz的频带并且使用有限频率基带的调制和解调装置、以及使用该调制和解调装置的传输和接收装置，其中在DC到5MHz的频带中，与不同频带相比，人体周围的噪声功率是集中的，并且其中所述有限频带频率基带是这样的频带：在该频带中通过充当波导的人体传输的信号比辐射到人体外部的信号具有大得多的强度。

本工作由MIC/IITA[2006-S-072-02：用于人体通信的控制器SoC]的ITR&D计划资助。

背景技术

人体通信技术通过使用具有传导性的人体作为通信信道来在连接到人体的各设备之间交换信号。用户触摸允许在各种类型的便携式设备之间进行网络通信，并且允许在用户和固定设备之间进行网络通信，所述各种类型的便携式设备诸如个人数字助理(PDA)、便携式个人计算机、数字照相机、MP3播放器和蜂窝电话，以及所述固定设备诸如打印机、TV和门禁系统。

目前，人体通信方法的示例可以包括以下技术：使用有限通带、使用唯一的用户标识(ID)进行加扰、信道编码、交织、以及扩展(spreading)。

然而，人体通信方法使用具有中频(fc)的通带从而使用有限频带，大多数通信系统都使用中频。因此，通信系统要求模拟收发器，其包括：数模转换器、模数转换器、中频转换器等，其增加了功率消耗。

此外，目前的人体通信方法由于在时域/频域扩展方法中被用来获得处理增益的有限频带而是低效率的，因为这使得难以提高数据传输率并难以实现稳定的数据传输和接收。

发明内容

技术问题

本发明的一方面提供了一种使用频率选择基带的调制和解调装置、以及使用该调制和解调装置的传输和接收装置，其通过使用利用频率选择基带的传输技术或者利用频率选择扩展码的技术，可以改进频率选择、提高处理增益、并且提高传输数据速率。

本发明的一方面还提供一种使用频率选择基带的调制和解调装置、以及使用该调制和解调装置的传输和接收装置，其可以避免多用户环境中的各用户彼此干扰、即使在其它电子设备引入强干扰时也实现稳定通信、使用有限频带、并且消耗较低功率。

技术方案

根据本发明的一方面，提供了一种具有改进的传输数据速率的频率选择扩展器，其包括：N比特计数器，用于输出N个数据输入比特(其中N是正整数)；减法器，用于接收M个数据输入比特(其中M是正整数，并且满足M＜N)、N-M个频率选择控制比特、以及偏移量输入比特，以便选择期望频带；N-1个第一XOR运算单元，用于执行N-M个频率选择控制比特和M个数据输入比特的灰度索引编制；N个AND运算单元，分别用于执行N比特计数器的输出、N-M个频率选择控制比特、以及从N-1个第一XOR运算单元输出的比特的AND运算；第二XOR运算单元，用于执行N个AND运算单元的输出的XOR运算；比特环形延迟单元，用于对第二XOR运算单元的输出执行比特环形移位；以及多路复用器，用于在第二XOR运算单元的输出和通过对第二XOR运算单元的输出执行比特环形移位所获得的输出之间选择一个，并输出所选择的输出。

该频率选择扩展器可以接收M+1个数据输入比特。

该比特环形延迟单元可以对作为第二XOR运算单元的输出的2^N个扩展码执行环形移位，以便增加传输数据的比特数目。

该多路复用器可以基于M+1个数据输入比特的额外的一个输入比特，在第二XOR运算单元的输出和比特环形延迟单元的输出之间选择一个。

根据本发明的另一方面，提供了一种使用频率选择基带的调制装置，该装置包括：串行至并行转换单元，用于将从上层供应的串行数据转换为由M+1个数据输入比特组成的并行数据；以及频率选择扩展器，用于从通过将用于频率扩展的2^N(其中N是正整数)个扩展码按照2^M(其中M是正整数，并且满足M＜N)进行划分而获得的多个子组中选择一个子组，并且通过使用M个数据输入比特从所述一个子组的2^M个扩展码中选择并输出一个扩展码，并且选择并输出对所述2^M个扩展码执行比特环形移位而获得的扩展码。

该频率选择扩展器可以选择与M个数据输入比特的索引值相对应的一个扩展码，并且通过使用额外的一个比特在所述一个扩展码和通过对所述一个扩展码执行比特环形移位而获得的扩展码之间选择另一扩展码，以便增加传输数据的比特数目。

该频率选择扩展器可以向所选择的一个子组的2^N个扩展码的索引值给出作为输入参数的偏移量，以便从整个扩展频带中选择期望频带。

该频率选择扩展器可以包括：N比特计数器，用于输出N个数据输入比特；减法器，用于接收M个数据输入比特、N-M个频率选择控制比特、以及偏移量输入比特；N-1个第一XOR运算单元，用于执行N-M个频率选择控制比特和M个数据输入比特的灰度索引编制；N个AND运算单元，分别用于执行N比特计数器的输出、N-M个频率选择控制比特、以及从N-1个第一XOR运算单元输出的比特的AND运算；第二XOR运算单元，用于执行N个AND运算单元的输出的XOR运算；比特环形延迟单元，用于对第二XOR运算单元的输出执行一个比特位置的环形移位；以及多路复用器，用于在第二XOR运算单元的输出和通过对第二XOR运算单元的输出执行一个比特位置的环形移位所获得的输出之间选择一个。

该多路复用器可以通过使用来自M+1个数据输入比特中的一个额外输入比特来选择输出比特，以便增加传输数据的比特数目。

根据本发明的又一方面，提供了一种使用频率选择基带的解调装置，该装置包括：

频率选择解扩器，用于在接收到在传输侧解调的传输数据时，计算传输数据和在调制期间使用的一个子组的扩展码、以及通过对所述扩展码执行环形移位所获得的扩展码之间的相关值，所述一个子组来自通过将用于频率扩展的2^N(其中N是正整数)个扩展码按照2^M(其中M是正整数，并且满足M＜N)进行划分而获得的多个子组，检测在解调传输数据时选择的扩展码，获得所检测的扩展码的索引值，并且输出与该索引值对应的M+1比特并行数据；以及并行至串行转换单元，用于将M+1比特并行数据转换为串行数据。

频率选择扩展器可以输出与具有相关值中的最大相关值的扩展码的索引值相对应的M+1比特并行数据。

根据本发明的再一方面，提供一种使用利用频率选择基带的调制装置的传输装置，该装置包括：前同步码和报头产生单元，用于产生用于帧同步的前同步码和包含关于要传输的数据的控制信息的报头；数据产生单元，用于将串行数据作为要传输的数据输出；加扰单元，用于加扰从数据产生单元输出的串行数据；频率选择调制单元，用于从通过将用于频率扩展的2^N(其中N是正整数)个扩展码按照2^M(其中M是正整数，并且满足M＜N)进行划分而获得的多个子组中选择一个子组，并且从所选择的一个子组的2^M个扩展码、以及对所述2^M个扩展码执行比特环形移位而获得的扩展码中选择并输出一个扩展码；以及多路复用器，用于将所产生的前同步码和报头、以及所选择的一个扩展码多路复用为数字信号，并且输出该数字信号。

该前同步码和报头产生单元可以包括：前同步码产生器，通过默认值设置以便获得帧同步，并且用于产生具有预定长度的前同步码；报头产生器，用于以预定报头格式创建包含关于要传输的数据的控制信息的报头；HCS产生器，用于将以报头格式的数据产生为报头校验序列(HCS)；以及扩展器，用于扩展所产生的前同步码和报头。

该频率调制单元可以包括：串行至并行转换单元，用于将从数据产生单元输出的串行数据转换为由M+1个数据输入比特组成的并行数据；以及频率选择扩展器，用于从通过将用于频率扩展的2^N个扩展码按照2^M进行划分而获得的多个子组中选择一个子组，并且通过使用M+1个数据输入比特从所选择的一个子组的2^M个扩展码、以及对所述2^M个扩展码执行比特环形移位而获得的扩展码中选择并输出一个扩展码。

该频率选择扩展器可以选择与M个数据输入比特的索引值相对应的一个扩展码，并且通过使用额外的一个比特在所述一个扩展码和通过对所述一个扩展码执行比特环形移位而获得的扩展码之间选择一个，以便增加传输数据的比特数目。

根据本发明的另一方面，提供了一种使用利用频率选择基带的解调装置的接收装置，该装置包括：帧同步单元，用于从自传输侧传输的传输数据中检测前同步码，并执行帧同步；去多路复用器，用于根据帧同步从传输数据中分离并输出报头和数据；报头处理单元，用于解扩所分离的报头，并且然后通过检验报头校验序列(HCS)来恢复关于数据的控制信息；频率选择解调单元，用于计算所分离的数据和在调制期间使用的一个子组的扩展码、以及通过对所述扩展码执行环形移位所获得的扩展码之间的相关值，所述一个子组来自通过将用于频率扩展的2^N(其中N是正整数)个扩展码按照2^M(其中M是正整数，并且满足M＜N)进行划分而获得的多个子组，获得被确定为在解调所述传输数据时要选择的扩展码的索引值，并且将与该索引值对应的M+1比特并行数据输出为串行数据；解扰单元，用于将该串行数据解扰为正交码；以及数据处理单元，用于处理解扰的数据。

该接收装置还可以包括模拟处理单元，用于通过传输数据的噪声降低、信号放大、时钟恢复、以及帧同步之前的数据对齐来补偿定时同步和频率偏移量。

该频率选择解调单元可以包括：频率选择解扩器，用于计算传输数据和在调制期间使用的一个子组的扩展码、以及通过对所述扩展码执行环形移位所获得的扩展码之间的相关值，所述一个子组来自通过将用于频率扩展的2^N个扩展码按照2^M进行划分而获得的多个子组，检测与最大相关值相对应的扩展码作为在解调传输数据时选择的扩展码，获得所检测的扩展码的索引值，并且输出与该索引值对应的M+1比特并行数据；以及并行至串行转换单元，用于将M+1比特并行数据转换为串行数据，并且输出串行数据。

有益效果

如前面提出的，根据本发明的示例实施例，在数字通信中使用串行至并行转换、频率选择基带传输、以及有限数目的频率选择扩展码，使得可以提高整个系统的处理增益、可以有效地降低外部噪声、可以有效地提高传输数据速率。

此外，根据本发明的示例实施例，通过利用选择并使用用户期望频带中的扩展码的频率选择基带传输方法，降低了模拟收发器的复杂度由此降低整个数字通信系统的功率消耗。

附图说明

图1是图示根据本发明的示例实施例的按照频率的用于人体通信的频率选择基带、传输到人体中的信号的功率、外部辐射功率、以及人体周围的噪声功率之间的关系的图；

图2是图示根据本发明的示例实施例的使用频率选择基带的人体通信系统的配置图；

图3到图6是顺序图示根据本发明的示例实施例的64个沃尔什(Walsh)码的子组的示例图；

图7是图示根据本发明的示例实施例的用于人体通信的具有提高的数据传输速率的频率选择扩展器的配置图；以及

图8是图示根据本发明的示例实施例的频率选择扩展器中比特误差率的计算机试验结果的图。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本发明的示例实施例。

然而，本发明可以以许多不同形式来实现，并且不应被解释为限于这里提出的实施例。此外，提供这些实施例，使得该公开将是彻底的和完全的，并且将向本领域技术人员全面地传达本发明的范围。

另外，贯穿说明书，相似的参考标号指代相似的元件。

下文中，现在将参考附图详细描述本发明的示例实施例。然而，在描述与本发明的示例实施例相关联的操作原理时，省略已知技术或配置的详细描述，这是因为其可能不必要地使本发明的精神模糊。在以下描述中，不详细描述公知功能或配置，这是因为它们将以不必要的细节使本发明的精神模糊。

另外，在附图中，始终使用相同的参考标号来指定相同或相似组件。

根据本发明实施例的使用频率选择基带的调制和解调装置、以及使用该调制和解调装置的传输和接收装置可以应用于数字通信系统，具体地，应用于使用人体作为媒介的人体通信系统。在本发明实施例中，将进行应用于人体通信系统的调制和解调装置、以及传输和接收装置的描述。

图1是图示根据本发明的示例实施例的按照频率的用于人体通信的频率选择基带、传输到人体中的信号的功率、外部辐射功率、以及人体周围的噪声功率之间的关系的图。

如图1所示，当用于人体通信的频带在从0到40MHz的范围中时，传输到人体中的信号的功率11高于辐射到人体外部的信号的功率12。相反，在大于40MHz的频带中，外部辐射功率12高于内部传输功率11。

通过将在各个测量位置引入的测量干扰信号的结果相加、并且每5MHz将相加后的值取平均，来获得噪声功率13。在0到5MHz的频带中，噪声功率13高于信号功率。

因此，在本发明实施例中，除从0到5MHz的频带(其中示出最大噪声功率)和高于40MHz的频带之外，在5到40MHz的频带内使用频率选择基带进行数据传输。

这里，使用频率选择基带的传输技术仅使用用于数据处理增益的所有扩展码中、具有用户期望频带中的主要频率特性的扩展码。因此，使用频率选择基带的传输技术执行基带传输以提供模拟收发器的简化配置，并且获取期望频带和处理增益两者。

在本发明实施例中，使用64个沃尔什码作为扩展码，用于选择如图1中所示的频带。64个沃尔什码是通过将0到16MHz的频带划分为64个频带而获得的。最主要频率(fd)被顺序提供给相应的64个沃尔什码。

这里，将64个沃尔什码划分为4个子组，并且选择使用最大频带的沃尔什码子组，使得可以执行使用期望频带的频率选择基带传输。

此外，在本发明实施例中，可以通过将偏移量应用于沃尔什码索引来选择该子组。例如，当选择子组3时(其中fs0＝1以及fs1＝1是固定的)，如果偏移量为1，即如果图7中所示的减法器2182是-1，则选择沃尔什码索引值62到47。

然而，上述频率选择扩展码不限于每个由64比特组成的沃尔什码。可以使用由2^N(其中N是正整数)个比特组成的沃尔什码作为频率选择扩展码。

图2是图示根据本发明实施例的利用使用频率选择基带的调制和解调装置的人体通信系统的配置图。

如图2所示，人体通信系统包括人体通信MAC处理单元1、人体通信物理层调制解调器2、人体通信模拟处理单元3、信号电极4、以及地电极5。这里，人体通信物理层调制解调器2和人体通信模拟处理单元3是根据本发明实施例的利用使用频率选择基带的调制和解调装置的传输和接收装置的示例。

人体通信MAC处理单元1的MAC传输处理器11处理从上层接收的要传输的数据、以及关于该数据的控制信息，并且将处理的数据和控制信息传输到人体通信物理层调制解调器2中传输器21。MAC接收处理器12接收并处理通过人体通信物理层调制解调器2的接收器22接收的数据以及关于该数据的控制信息，并且然后将处理的数据和控制信息传输到上层。

人体通信物理层调制解调器2包括利用使用频率选择基带的调制和解调装置的传输器21和接收器22。

传输器21包括前同步码产生器211、报头产生器212、数据产生器215、HCS产生器213、扩展器214、加扰器216、包括串行至并行转换器217和频率选择扩展器218的调制部分、以及多路复用器219。

将前同步码产生器211设置为每个用户都知道的默认值，并且产生具有预定长度的前同步码。

扩展器214接收由前同步码产生器211产生的前同步码，并且扩展该前同步码以获得预定扩展码。

报头产生器212接收从人体通信MAC处理单元1传输的关于数据的控制信息(包括传输速率、调制方法、用户ID和数据长度)，并且创建预定报头格式的报头。

HCS产生器213关于预定报头格式的报头产生报头校验序列(HCS)。然后，扩展器214扩展由HCS产生器213产生的该报头校验序列，以便获得预定扩展码。

数据产生器215接收由MAC传输处理器11传输的数据，并在期望的时间输出该数据。

由用户ID初始化的加扰器216输出正交码。通过该正交码和从数据产生器215输出的数据之间的XOR运算，来执行数据加扰。

假设串行至并行转换器(S2P)217使用64个沃尔什码，串行至并行转换器217接收加扰的数据，并执行5比特的串行至并行转换。

串行至并行转换导致在本发明实施例中使用的频率基带减少1/5。结果，在相同频带中可以传输大量数据、或者可以传输高质量数据，这是因为在相同频带内可以获得扩展码的大处理增益。

频率选择扩展器218接收从串行至并行转换器217输出的、由并行的5比特组成的输出，将该5比特输出调制为1比特的频率选择扩展码，并且输出调制的传输数据。

多路复用器219根据帧结构输出前同步码、报头、以及调制的传输数据。信号电极4通过人体通信模拟处理单元3的传输/接收开关31接收多路复用器219输出的前同步码、报头、以及调制的传输数据，并且通过人体传输前同步码、报头、以及调制的传输数据。地电极5具有像人体通信物理层调制解调器2的每个传输器21和接收器22的地的基线电势。

因此，使用在本发明实施例中提出的频率选择扩展器允许使用期望频带的基带传输、以及具有1比特输出的数字直接传输。此外，通过使用传输/接收开关31和信号电极4可以将数据传输到人体中，而无需使用包括数字至模拟转换器、中频转换器等的附加模拟传输器。

现在将描述人体通信物理层调制解调器2的接收器22的操作。这里，假设在接收器22中预先知道在传输器中使用的频率选择控制比特以及偏移量输入值。

通过信号电极4输入的接收信号经过传输/接收开关31。然后，该接收信号经过噪声降低滤波器32，以便从该接收信号中移除在将该信号传输到人体中时添加到该信号中的噪声。此外，放大器33将该接收信号的幅度增加到期望电平。

放大的接收信号输入到时钟恢复和数据重新定时(CDR)34。CDR 34补偿该接收信号和接收侧的时钟之间的定时同步、以及该接收信号的频率偏移量。CDR 34的输出(即补偿了定时同步以及频率偏移量的接收信号)输入到人体通信物理层调制解调器2的接收器22。

在帧同步之前，输入到接收器22的信号输入到帧同步器229。帧同步器229使用前同步码执行帧同步。

在通过帧同步器229获得帧同步之后，接收器22中的去多路复用器221从该接收信号中分离报头和数据，并且输出分离后的报头和数据。

报头经过解扩器222和HSC检测器223。报头处理器224提取关于该接收信号的数据的控制信息，并且将所提取的控制信息传送到MAC接收处理器12。

来自去多路复用器221的输出的数据输入到使用频率选择基带的解调部分。该解调部分包括频率选择解扩器225和并行至串行转换器(P2S)226。

接收从去多路复用器221输出的数据的频率选择解扩器225通过使用相关器(未示出)，来计算该数据与64个扩展码中的作为在传输器21中频繁选择使用的16个扩展码以及通过将该16个扩展码执行1比特位置的环形移位而获得的另外16个扩展码(即，32个沃尔什码)之间的相关值。然后，频率选择解扩器225输出与相关值中的最大相关值的扩展码的索引值相对应的5个数据比特。这里，替代计算该数据与从频率选择解扩器225输入的32个沃尔什码之间的相关值，可以使用最大似然度(ML)检测方法。然而，将省略其详细描述。

由5比特组成的输出数据输入到并行至串行转换器(P2S)226。P2S 226然后将该5比特并行数据转换为串行数据。串行数据输入到解扰器227。然后，串行输出被解扰为由从报头中提取的用户ID初始化的正交码产生器(未示出)所输出的正交码。解扰的接收数据输入到数据处理器228。数据处理器228处理该数据，并将处理的数据传输到MAC接收处理器12。

图3到图6是顺序图示根据本发明的示例实施例的64比特沃尔什码的子组0到3的配置图。

在本发明实施例中，如图3到图6所示，当64个沃尔什码用作扩展码时，将其划分为4个子组，子组0包括16个沃尔什码W₀到W₁₅，子组1包括16个沃尔什码W₁₆到W₃₁，子组2包括16个沃尔什码W₃₂到W₄₇，子组3包括16个沃尔什码W₄₈到W₆₃。

这里，可用频带被相等地划分为64个频带，并且相应的64个沃尔什码W₀到W₆₃的最主要频率(fd)顺序映射到所划分的频带。

例如，基于全部沃尔什码的扩展频带是16MHz的假设，每个沃尔什码具有16MHz/64的主要频率fd间隔，即250kHz频率间隔。

因此，沃尔什码W₀具有0Hz的主要频率fd，沃尔什码W₁具有250kHz的主要频率fd，沃尔什码W₄₈具有12MHz的主要频率fd，沃尔什码W₆₃具有15.75MHz的主要频率fd。

在该实施例中，选择包括沃尔什码W₄₈到W₆₃的子组3，并且使用分别被分配给整个频带16MHz中的12到15.75MHz的频带内的最主频率fd的沃尔什码。

图7是图示根据本发明实施例的频率选择扩展器的配置的细节图。

根据本发明实施例的频率选择扩展器218接收M+1比特输入数据。频率选择扩展器218然后通过使用(N-M)比特的频率选择控制比特以及偏移量输入比特，从通过将2^N(其中N是正整数)个扩展码按照2^M(其中M是正整数，并且满足M＜N)进行划分而获得的多个子组中选择一个子组，并且使用所选择的子组用于频率扩展。在本发明实施例中，假设满足N＝6和M＝4，并且使用64个沃尔什码作为扩展码。

如图7所示，频率选择扩展器218包括6比特计数器2181，并且接收2比特的频率选择控制比特fs1和fs0、较低的5比特的数据输入比特b4、b3、b2、b1和b0、以及1比特输出FS_DOUT。

这里，根据所选择的子组，不同地设置2比特的频率选择控制比特fs1和fs0。例如，在子组1的情况下，频率选择控制比特fs1和fs0被设置为(0，1)，在子组2的情况下，频率选择控制比特fs1和fs0被设置为(1，0)，在子组3的情况下，频率选择控制比特fs1和fs0被设置为(1，1)。

此外，频率选择扩展器218在选择沃尔什码索引时可以通过使用减法器2182来给出偏移量。即，减法器2182如下地根据偏移量输入值产生输出值：fs1fs0b4b3b2b1₍₂₎-偏移量输入值＝fs1’fs0’b4’b3’b2’b1’₍₂₎。

具体地，改变2比特的频率选择控制比特fs1和fs0、以及偏移量输入值(4比特或更少)，使得可以控制输出值(fs1’fs0’b4’b3’b2’b1’₍₂₎)或输出值的范围。根据该输出值选择沃尔什码。由于所选择的沃尔什码每个具有主要频带，因此选择了用户期望频带。

此外，频率选择扩展器218需要用于灰度索引编制的5个XOR逻辑电路(2183、2184、2185、2186和2197)、6个AND逻辑电路(2189、2190、2191、2192、2193和2194)、以及XOR逻辑电路2195。AND逻辑电路2189、2190、2191、2192、2193和2194分别接收6比特计数器2181的输出C₅到C₀、频率选择控制比特的最高有效比特fs1、以及5个XOR逻辑电路输出比特。XOR逻辑电路2195执行6个AND逻辑电路的输出的XOR运算。

基于以下假设：选择并使用图6所示的子组3的16个沃尔什码(W₄₈到W₆₃)，2比特的频率选择控制比特fs1和fs0被固定为来自频率选择扩展器218的6比特输入的值“11”，并且可以向沃尔什码索引施加偏移量的减法器2182变为0。即，输出十六个沃尔什码W₄₈到W₆₃。

从XOR逻辑电路2195产生的最终输出满足以下等式：

等式＝(fs1’and C0)xor[(fs1’xor fs0’xor C₁]xor[(fs0’xor b4’xor C₂]xor[(b4’xor b3’xor C₃]xor[(b3’xor b2’xor C₄]xor[(b2’xor b1’xor C₅]

从XOR逻辑电路2195输出的沃尔什码、以及在所输出的沃尔什码经过比特环形延迟2196以对沃尔什码执行1比特位置的环形移位时获得的沃尔什码经过多路复用器2197，其通过使用额外传输的输入数据比特b0来确定1比特输出FS_DOUT。

这里，可以选择32个扩展码作为1比特输出FS_DOUT。因此，根据本发明实施例的频率选择扩展器218可以相对于现有方法在传输速率增益方面获得25％的增加。

图8是图示根据本发明实施例的频率选择扩展器中比特误差率的计算机试验结果的图。

基于以下假设：使用图6所示的子组3的16个沃尔什码W₄₈到W₆₃，2比特的频率选择控制比特fs1和fs0被固定为来自频率选择扩展器218的比特输入的值“11”，并且可以向沃尔什码索引施加偏移量的减法器2182变为0。

如图8中所示，当通过使用现有的16个沃尔什码执行4比特串行至串行转换时，通过由圆圈A和三角形C标记的线来指示比特误差率性能；并且当通过使用16个沃尔什码以及通过根据本发明实施例对该16个沃尔什码执行1比特位置的环形移位所获得的另外16个沃尔什码，来执行5比特串行到串行转换时，通过由菱形B和矩形D标记的线来指示比特误差率性能。

在使用高通滤波器时形成线A和C，而在不使用高通滤波器时获得线B和D。

因此，根据本发明实施例的频率选择扩展器218导致在数据传输速率方面增加25％、以及在10e-5的比特误差率时大约1dB的性能劣化。这里，当SNR_avg为0，频率选择扩展器运行于SNR。

尽管已经结合示例实施例示出并描述了本发明，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是：可以在不偏离由所附权利要求限定的本发明的精神与范围的情况下，作出各种修改和变型。

Claims (18)

1.一种具有改进的传输数据速率的频率选择扩展器，其包括：

N比特计数器，用于输出N个数据输入比特(其中N是正整数)；

减法器，用于接收M个数据输入比特(其中M是正整数，并且满足M＜N)、N-M个频率选择控制比特、以及偏移量输入比特，以便选择期望频带；

N-1个第一XOR运算单元，用于执行N-M个频率选择控制比特和M个数据输入比特的灰度索引编制；

N个AND运算单元，分别用于执行N比特计数器的输出、N-M个频率选择控制比特、以及从N-1个第一XOR运算单元输出的比特的AND运算；

第二XOR运算单元，用于执行N个AND运算单元的输出的XOR运算；

比特环形延迟单元，用于对第二XOR运算单元的输出执行比特环形移位；以及

多路复用器，用于在第二XOR运算单元的输出和通过对第二XOR运算单元的输出执行比特环形移位所获得的输出之间选择一个，并输出所选择的输出。

2.如权利要求1所述的频率选择扩展器，其中该频率选择扩展器接收M+1个数据输入比特。

3.如权利要求1所述的频率选择扩展器，其中该比特环形延迟单元对作为第二XOR运算单元的输出的2^N个扩展码执行环形移位，以便增加传输数据的比特数目。

4.如权利要求2所述的频率选择扩展器，其中该多路复用器基于M+1个数据输入比特的额外的一个输入比特，在第二XOR运算单元的输出和比特环形延迟单元的输出之间选择一个。

5.一种使用频率选择基带的调制装置，该装置包括：

串行至并行转换单元，用于将从上层供应的串行数据转换为由M+1个数据输入比特组成的并行数据；以及

频率选择扩展器，用于从通过将用于频率扩展的2^N(其中N是正整数)个扩展码按照2^M(其中M是正整数，并且满足M＜N)进行划分而获得的多个子组中选择一个子组，并且通过使用M个数据输入比特从所述一个子组的2^M个扩展码中选择并输出一个扩展码，并且选择并输出对所述2^M个扩展码执行比特环形移位而获得的扩展码。

6.如权利要求5所述的调制装置，其中该频率选择扩展器选择与M个数据输入比特的索引值相对应的一个扩展码，并且通过使用额外的一个比特在所述一个扩展码和通过对所述一个扩展码执行比特环形移位而获得的扩展码之间选择另一扩展码，以便增加传输数据的比特数目。

7.如权利要求5所述的调制装置，其中该频率选择扩展器向所选择的一个子组的2^M个扩展码的索引值给出作为输入参数的偏移量，以便从整个扩展频带中选择期望频带。

8.如权利要求5所述的调制装置，其中该频率选择扩展器包括：

N比特计数器，用于输出N个数据输入比特；

减法器，用于接收M个数据输入比特、N-M个频率选择控制比特、以及偏移量输入比特；

N-1个第一XOR运算单元，用于执行N-M个频率选择控制比特和M个数据输入比特的灰度索引编制；

N个AND运算单元，分别用于执行N比特计数器的输出、N-M个频率选择控制比特、以及从N-1个第一XOR运算单元输出的比特的AND运算；

第二XOR运算单元，用于执行N个AND运算单元的输出的XOR运算；

比特环形延迟单元，用于对第二XOR运算单元的输出执行一个比特位置的环形移位；以及

多路复用器，用于在第二XOR运算单元的输出和通过对第二XOR运算单元的输出执行一个比特位置的环形移位所获得的输出之间选择一个。

9.如权利要求8所述的调制装置，其中该多路复用器可以通过使用来自M+1个数据输入比特中的一个额外输入比特来选择输出比特，以便增加传输数据的比特数目。

10.一种使用频率选择基带的解调装置，该装置包括：

频率选择解扩器，用于在接收到在传输侧解调的传输数据时，计算传输数据和在调制期间使用的一个子组的扩展码、以及通过对所述扩展码执行环形移位所获得的扩展码之间的相关值，所述一个子组来自通过将用于频率扩展的2^N(其中N是正整数)个扩展码按照2^M(其中M是正整数，并且满足M＜N)进行划分而获得的多个子组，检测在解调传输数据时选择的扩展码，获得所检测的扩展码的索引值，并且输出与该索引值对应的M+1比特并行数据；以及

并行至串行转换单元，用于将M+1比特并行数据转换为串行数据。

11.如权利要求10所述的解制装置，其中频率选择扩展器输出与具有相关值中的最大相关值的扩展码的索引值相对应的M+1比特并行数据。

12.一种使用利用频率选择基带的调制装置的传输装置，该装置包括：

前同步码和报头产生单元，用于产生用于帧同步的前同步码和包含关于要传输的数据的控制信息的报头；

数据产生单元，用于将串行数据作为要传输的数据输出；

加扰单元，用于加扰从数据产生单元输出的串行数据；

频率选择调制单元，用于从通过将用于频率扩展的2^N(其中N是正整数)个扩展码按照2^M(其中M是正整数，并且满足M＜N)进行划分而获得的多个子组中选择一个子组，并且从所选择的一个子组的2^M个扩展码、以及对所述2^M个扩展码执行比特环形移位而获得的扩展码中选择并输出一个扩展码；以及

多路复用器，用于将所产生的前同步码和报头、以及所选择的一个扩展码多路复用为数字信号，并且输出该数字信号。

13.如权利要求12所述的传输装置，其中该前同步码和报头产生单元包括：

前同步码产生器，通过默认值设置以便获得帧同步，并且用于产生具有预定长度的前同步码；

报头产生器，用于以预定报头格式创建包含关于要传输的数据的控制信息的报头；

HCS产生器，用于将报头格式的数据产生为报头校验序列(HCS)；以及

扩展器，用于扩展所产生的前同步码和报头。

14.如权利要求12所述的传输装置，其中该频率调制单元包括：

串行至并行转换单元，用于将从数据产生单元输出的串行数据转换为由M+1个数据输入比特组成的并行数据；以及

频率选择扩展器，用于从通过将用于频率扩展的2^N个扩展码按照2^M进行划分而获得的多个子组中选择一个子组，并且通过使用M+1个数据输入比特从所选择的一个子组的2^M个扩展码、以及对所述2^M个扩展码执行比特环形移位而获得的扩展码中选择并输出一个扩展码。

15.如权利要求14所述的传输装置，其中该频率选择扩展器选择与M个数据输入比特的索引值相对应的一个扩展码，并且通过使用额外的一个比特在所述一个扩展码和通过对所述一个扩展码执行比特环形移位而获得的扩展码之间选择一个，以便增加传输数据的比特数目。

16.一种使用利用频率选择基带的解调装置的接收装置，该装置包括：

帧同步单元，用于从自传输侧传输的传输数据中检测前同步码，并执行帧同步；

去多路复用器，用于根据帧同步从传输数据中分离并输出报头和数据；

报头处理单元，用于解扩所分离的报头，并且然后通过检验报头校验序列(HCS)来恢复关于数据的控制信息；

频率选择解调单元，用于计算所分离的数据和在调制期间使用的一个子组的扩展码、以及通过对所述扩展码执行环形移位所获得的扩展码之间的相关值，所述一个子组来自通过将用于频率扩展的2^N(其中N是正整数)个扩展码按照2^M(其中M是正整数，并且满足M＜N)进行划分而获得的多个子组，获得被确定为在解调所述传输数据时要选择的扩展码的索引值，并且将与该索引值对应的M+1比特并行数据输出为串行数据；

解扰单元，用于将该串行数据解扰为正交码；以及

数据处理单元，用于处理解扰的数据。

17.如权利要求16所述的接收装置，还包括模拟处理单元，用于通过传输数据的噪声降低、信号放大、时钟恢复、以及帧同步之前的数据对齐来补偿定时同步和频率偏移量。

18.如权利要求16所述的接收装置，其中该频率选择解调单元包括：

频率选择解扩器，用于计算传输数据和在调制期间使用的一个子组的扩展码、以及通过对所述扩展码执行环形移位所获得的扩展码之间的相关值，所述一个子组来自通过将用于频率扩展的2^N个扩展码按照2^M进行划分而获得的多个子组，检测与最大相关值相对应的扩展码作为在解调传输数据时选择的扩展码，获得所检测的扩展码的索引值，并且输出与该索引值对应的M+1比特并行数据；以及

并行至串行转换单元，用于将M+1比特并行数据转换为串行数据，并且输出串行数据。

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