CN105391472A - 使用低复杂度发射机增加对噪声免疫力的感应通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通信系统的调制器。该调制器包括扩频编码器和脉冲码调制器，脉冲码调制器的信号输入端口可连接到扩频编码器的信号输出端口。通过把修改后的扩频方案与脉冲码调制结合起来使用，该调制器执行具有鲁棒性和无差错的调制和编码方案。通信系统包括使用非常简单的发射机的低数据速率、对噪声具有鲁棒性的调制和编码方案。这使得发射机电路非常简单，减少了发射机的大小和成本。

Description

使用低复杂度发射机增加对噪声免疫力的感应通信系统

本申请是申请日为2006年06月20日，题为“使用低复杂度发射机增加对噪声免疫力的感应通信系统”，申请号为200680022283.3的专利申请的分案申请。

发明领域

概括地说，本发明涉及单向通信系统，具体地说，涉及在发射机的近场区中进行操作的单向通信系统。

背景技术

电磁通信系统通常要求满足多个条件。例如，由通信系统的发射器发射的信号必须足够强以便通信系统的接收机能够可靠地检测到它。具体地说，如果发射器和接收机之一或者两者位于导电结构或者可磁化结构附近，则需要高的传输功率，以便补偿信号的部分吸收。另外，在诸如长波范围的一些常用频率范围中存在多个噪声源，因此增加了对鲁棒性和无差错调制以及编码方案的需要。特别是在医学应用中，当前技术主要包括在远场区中进行操作的RF频率收发器。在远场区中，E场分量在无线电波的传播中起着重要的作用。如果发射机接近于人体，则性能由于人体的高吸收水平而急剧下降。特别是在个人保健应用中，需要小而便宜的附在人体上的发射机来确保用户的方便使用并且保持低费用。

发明内容

由于上述原因，显然，通信系统必须使用非常简单的发射机结构来实施。同时，通信系统对于干扰噪声功率必须保持鲁棒性为可接收的级别。问题归结为寻找一种作为发射机一部分的调制器，其不改变简单的发射机结构就能理想地增加发射机的噪声鲁棒性。满足这些要求的调制器由本发明权利要求1来限定。

在本发明的一个优选实施例中，用于通信系统的调制器包括扩频编码器和脉冲码调制器，脉冲码调制器的信号输入端口可连接到扩频编码器的信号输出端口。要传输的数据首先由扩频编码器处理，然后再由脉冲码调制器处理。在调制器工作期间，数据信号经由扩频编码器的输出端口离开扩频编码器，然后进入脉冲码调制器的输入端口。这种配置的优点是，具有更高的噪声鲁棒性，同时保持相对简单的结构。特别地，通过把传输信号的频谱扩展和通过不同脉冲码调制模式对它进行编码结合起来，从而增加调制器的噪声鲁棒性。扩频(SS)编码使传输信号面对一个或者几个干扰发射机所引起的干扰不再脆弱，每个发射机发射不同频率的信号。通过在相对大的频带内划分传输信号的传输功率可以实现这种所希望的效果，因此，在接收机一端，即使部分频带受到干扰，也能够重构信号。下面解释使调制器首先执行扩频编码然后执行脉冲码调制的原因。扩频编码通常包括数据信号和所谓的伪随机噪声(PRN)信号之间的逻辑或数学运算。因为保持了现有脉冲码调制部分，所以上述调制器结构很容易整合到现有的调制器结构中。所提出的调制器结构的不同点只在于，在脉冲码调制器的信号入口处增加了扩频编码器。

在本发明的一个相关实施例中，脉冲码调制器用于把扩频编码器产生的扩频编码信号编码在脉冲码调制信号中。该特征允许扩频编码器和脉冲码调制器串联。

在另一个相关实施例中，脉冲码调制器用于将扩频编码信号的瞬时值编成一个序列，该序列是脉冲码调制信号的一部分。映射函数或者表产生本领域技术人员众所周知的脉冲码调制信号的部分序列，所述每个脉冲码调制信号分别表示扩频编码信号的瞬时值。脉冲码调制是一种时分调制技术，其中对模拟信号进行采样并且以周期性间隔量化为数字值。扩频信号虽然通过数字运算生成，但是仍然具有模拟表示，例如其可通过导致分段恒定输出信号的保持元件(holdelement)来获得。尽管如此，但是如果脉冲码调制器直接接收数字输入信号，则这样的数模转换就是不必要的。相应地，也能使用数字值序列，而不是从扩频编码器向脉冲码调制器发送模拟信号。

本发明的另一个实施例指的是包括上述调制器的发射机，其还包括可连接到扩频编码器的伪随机噪声生成器。因此，调制器是用于通过传输信道传输数据信号或者一些其它类型信号的发射机的一部分。为了执行扩频编码，需要所谓的伪噪声信号，其本质上是随机序列。该伪噪声信号能够由伪噪声生成器生成。这些序列也称为发射机和接收机两者必须预先知道的“密钥”。在现代通信中，序列必须尽可能看起来“如同噪声”一样尽可能长以及尽可能随机地出现。但是在任何情况下，它们必须保持为可重现的。否则，接收机将不能提取已经发送的消息。因此，序列是“接近随机的”。这样的代码称为伪随机数或者序列。为了保证高效的SS通信，PRN序列必须遵守某些规则，诸如长度、自相关、互相关、正交性、和比特平衡。起初，不同序列的相关特征对于它们在扩频通信系统中的应用性来说是关键的。一些常见的伪随机序列是：最大长度、Barker、Gold、Hadamard-Walsh、等等。

在一个相关实施例中，发射机还包括谐振电路和开关元件，开关元件用于响应调制器生成的信号而给谐振电路加电和断电。当由诸如单位阶跃函数的输入信号激励时，谐振电路以特征输出信号作为响应。该输出信号的特征在于某些谐振频率和阻尼因子，这两者都是谐振电路的特征。谐振电路的谐振频率能够选取为位于优选用来在特定传输信道上进行传输的频带内。阻尼因子确保输入信号在一定时间之后衰减，以便谐振电路不积累过去的所有输入信号。这两个特征使谐振电路由上述调制器生成的信号所驱动成为可能。特别地，如果驱动信号由脉冲组成，则谐振电路将在占优势脉冲的上升沿做出实质上在它的谐振频率处开始振荡的反应。同样地，谐振电路在脉冲的下降沿做出衰减它的振荡直到感觉不到振荡时为止的反应。一个优点是，不需要采用标准调制元件，诸如乘法器或者压控振荡器。相反地，通过上述谐振电路的单位阶跃响应获取期望载波频率的传输信号，其能简化发射机并且降低它的功耗。

在一个相关实施例中，谐振电路的谐振频率处于长波范围内。长波范围中的无线电通信是有利的，原因在于长波信号与具有更短波长的信号相比，较少为诸如人体的某些结构所吸收。因为使用扩频编码，即使相当拥挤的长波范围也能为预定的数据通信提供足够的带宽。这是因为，对于在长波范围中操作的任一其它通信系统来说，传输信号事实上在噪声基底消失，所以对于这些通信系统不存在干扰发射机。此外，传输信号能够使用长波范围中任意大的部分。它只需要确保传输范围的上下界仍然在传输信道的规格内。

在另一个实施例中，发射机还包括磁换能器。这样的磁换能器产生强大的B场。使用磁换能器进行通信的优点是在近场区电磁无线电波的E场分量小而B场或者H场分量大。这对强烈吸收电场而磁场几乎不受影响的环境是有利的。在导电而不导磁的材料附近，尤其如此。

在根据本发明的另一个优选实施例中，用于通信系统的解调器与通信系统内的发射机对应。解调器包括用于执行接收信号和参考信号的相关的相关器，其中参考信号表示当由特定脉冲码调制序列激励时发射机的系统响应，特定脉冲码调制序列表示选取的脉冲码调制值。解调器的任务是确定接收信号是与已经由相应的发射机传输的信号对应还是包括该信号。此外，解调器还具有确定接收信号的瞬时值，即在给定时刻信号所表示的值的任务。执行接收信号和参考信号之间的相关(即两种信号的互相关)的相关器最适合用于该任务。当发射机由特定脉冲码调制序列激励时，参考信号从发射机的系统响应中获得。因此，每次相关器或者一些附加部件认定接收信号和参考信号的互相关本质上等于参考信号的自相关时，假定接收信号表示上述选取的脉冲码调制值。相反，如果接收信号和参考信号之间的互相关本质上类似于当由特定脉冲码调制序列激励时发射机的参考信号和系统响应之间的互相关，则其中特定脉冲码调制序列表示另一脉冲码调制值。在仔细选取表示不同值的脉冲码调制序列的条件下，能够很容易地区分各种自相关和互相关函数。

在一个相关实施例中，解调器还包括峰值检测器，其输入端口可连接到相关器的输出端口。峰值检测器分析接收信号和参考信号之间的相关性，以便确定接收信号是否与传输信号(而不仅仅是噪声)对应，如果是，则在接收信号中编码其值。特别地，接收信号和参考信号之间的相关通常具有一对峰值。因为参考信号保持恒定，由此峰值的数量、位置和大小表示接收信号的相关。因此，通过估计相关的峰值，峰值检测器能够确定由发射机传输的信号的存在与否以及其值的大小。

在一个相关实施例中，解调器还包括扩频解码器，其输入端口可连接到峰值检测器的输出端口。这样，峰值检测器的输出序列就能通过用于编码扩频编码信号的伪噪声序列进行解码或者解扩。因为对于发射器和接收机以同样的方式规定了生成伪噪声序列的原则，所以接收机能够产生与发射器相同的伪噪声序列。然而，两种序列是否同步是未知的。通过用前导码或者头部能够确定是否同步，前导码或者头部由接收机检测，并用作接收机一方的伪噪声生成器的触发器。如果接收机一方的伪噪声序列与发射器一方的伪噪声序列相同并且同步，则能够成功地执行解扩操作。解扩操作的结果是原始数据序列，就好像它进入发送方发射机时一样。

在另一个优选实施例中，数据传输系统包括发送方扩频编码器和接收方扩频解码器。数据传输系统还包括位于扩频编码器和扩频解码器之间的发送方脉冲码调制器和接收方脉冲码解调器。如此配置有利于能够给基于脉冲码调制的现有传输系统提供更高的噪声鲁棒性。通过保持由发送方脉冲码调制器和接收方解调器组成的传输系统的内部，可以采用已经开发出的并且经过试验的结构。这是特别重要的，如果用于脉冲码调制的元件是集成电路的一部分，例如，如果打算将扩频编码/解码级包括在脉冲码调制/解调阶段之间，则其将不得不几乎完全重新设计。

在一个相关实施例中，数据传输系统还包括发送方发射机电路，该发射机电路包括谐振电路和开关元件，开关元件用于响应脉冲码调制器生成的信号而接通或者断开谐振电路。如上所述，尤其当谐振电路由例如形成由脉冲码调制器生成的信号的单位阶跃函数序列激励时，在当前数据传输系统中采用谐振电路的振荡行为。

在一个相关实施例中，脉冲码解调器包括相关器和峰值检测器。相关器和峰值检测器的结合允许对接收信号和参考信号进行比较以及基于在接收信号和参考信号之间的相关中出现的所有峰值的数量、位置和大小而对接收信号进行识别。

在一个相关实施例中，当信号在数据传输系统的发射机和接收机之间的传输信道上传输时，相关器把它作为输入。在此过程中相关器能够对没有受到任何附加处理的原始信号执行相关。

在根据本发明的另一个优选实施例中，从发射机传输数据到接收机的方法包括以下步骤：

对表示所述数据的信号执行扩频编码，以产生扩频编码信号；

对扩频编码信号执行脉冲码调制，以产生脉冲码调制信号。

如上所述，扩频编码和脉冲码调制的次序原则上是可互换的。如果将添加噪声鲁棒性到现有的或者已开发的传输系统，则有可能在脉冲码调制步骤之前提供扩频编码步骤，这样在成本和性能方面具有优势。

在一个相关实施例中，所述方法还包括以下步骤：

接收脉冲码调制信号；

执行脉冲码调制信号和参考信号的相关来获得互相关，其中该参考信号表示当由脉冲码调制序列激励时发射机的系统响应，该脉冲码调制序列表示从扩频编码信号的可能值中选取的值；

对互相关执行峰值检测。

通过执行接收信号和参考信号之间的相关，能够获得对它们相似性的有意义的衡量尺度。相关，或者更准确地说互相关，是能够通过确定互相关函数的各个峰值的数量、位置和大小的峰值检测来进行分析的函数。

在一个相关实施例中，所述方法还包括以下步骤：

响应脉冲码调制信号而给谐振电路交替地加电和断电，以产生传输信号；

在传输信道上发送所述传输信号。

对于脉冲码调制数据，给谐振电路交替地加电和断电更用于调制信号到谐振电路的谐振频率上。可能充当开关元件并且用作加电和断电动作的晶体管能够以低功耗方式操作，原因在于避免了大部分耗电的中间操作状态。

附图说明

当结合附图考虑时，参考以下详细描述能够了解本发明及其预期优点，同时将很容易地获得更加全面的理解。其中：

图1A是根据现有技术的传输系统的方框图。

图1B是根据现有技术的先进传输系统。

图1C是根据本发明的传输系统。

图2是根据本发明的传输系统的更详细的方框图。

图3A和3B是在根据本发明在脉冲码调制器中使用的两个信号图形(motif)的示意图。

图3C和3D是用于两个不同的编码逻辑值的脉冲码调制信号部分的示意图。

图4是说明供本发明使用的发射机电路的示意图。

图5A和5B是根据本发明在发射机中出现的它们各自功率谱密度的不同信号的示意图。

图6A和6B分别表示在根据本发明的传输系统的发射机和接收机之间传输的信号的自相关函数和互相关函数。

具体实施方式

现在参考图1A，示出根据现有技术的用于数字数据通信的传输系统。将要传输的一系列数字数据信号101充当传输系统的输入。输入信号101送到发射机100。发射机100包括脉冲码调制器110和输出级150。此外，在射频通信的情况下，发射机100连接到诸如天线的换能器元件180。由换能器180发射的信号沿着传输信道200传播到另一换能器280，另一换能器280位于接收机一端并且连接到接收机300。由换能器280拾取的信号进入到接收机300的输入级350。在已经传递到输入级350并且已经受到相应处理之后，信号送到脉冲码解调器310，其在它的输出端提供输出信号301。假定传输信道200是理想的，则可以认为输出信号301等于输入信号101。然而，在实际应用中，传输信道200受到多个衰减，诸如信号传播延迟、失真和噪声。虽然对于多个应用来说脉冲码调制技术在这方面是令人满意的，但是在采用位于已经广泛使用的频率范围内的传输频率的传输系统中发现了它的局限性。如果使用这样的频率范围，则接收机难以区分想要接收的信号和普通噪声基底。

下面参考图1B，示出先进的传输系统，其中所谓的扩频技术用于克服上述问题。使用扩频技术，通过注入更高频率信号有意地把基带信号带宽扩展到更大的带宽。其直接后果是，在传输信号时使用的能量扩展到更宽的带宽上。这通常意味着，信号在噪声层消失。通过在接收机一端执行解扩操作，在解扩操作与扩展操作对应的条件下能够恢复原始信号。在图1B中扩频模块120位于脉冲码调制模块110和输出级150之间。相应地，执行解扩操作320的模块位于输入级350和脉冲码解调模块310之间。因为扩频技术对传输信号的带宽有影响，所以，如此配置能通过扩展和解扩操作对传输信号和所需要的带宽进行直接控制。

图1C示出根据本发明的传输系统，其中输入信号101在它传递到脉冲码调制模块110上之前首先由扩频编码模块120处理。同样地，接收机300内的扩频解码模块320作为脉冲码解调器310的输出。然后扩频模块320产生输出信号301。因此，扩频技术的扩展和解扩操作封住了如图1A所述的传输系统。

下面参考图2，示出根据本发明的传输系统的更详细的描述。输入信号101进入运算模块124，其中该输入信号与伪噪声生成器122生成的伪噪声(PN)信号相结合。运算模块124可以执行例如XOR(异或)运算、加法和随后的模运算或者结合输入信号101和伪噪声的其它运算。伪噪声生成器生成伪噪声随机序列。这些序列可以是最大长度序列，或者，还有更好地，码片速率为500码片/秒的Gold序列。在所述示例中输入数据与来自PN生成器的比特相加(模2)，从而产生新的比特信号。

然后，在调制器110中对所得的信号用以下形式进行调制，其仅仅是示例性的。如果之前由运算模块124确定的二进制信号的瞬时值是逻辑1，则重复由一个矩形脉冲组成的比特图形例如13次。通过考虑图3A-3D这变得很明显。图3A示出由矩形脉冲组成的图形。图3B示出由水平直线组成的另一个图形。图3C示出图3A的图形如何重复13次，以便产生由运算模块124产生的逻辑1信号的脉冲码调制表示。同样地，在图3D中示出由运算模块124产生的逻辑0信号的脉冲码调制表示。该脉冲码调制表示是图3A和图3B的图形的交替。可以看出，图3A的图形重复七次而图3B的图形重复六次。该运算还可以用以下方式理解。由运算模块124产生的逻辑1信号映射成脉冲码调制值“1111111111111”。由运算模块124产生的逻辑0信号映射成脉冲码调制值“1010101010101”。回到参考图2，该信号穿过信道200传输到接收机中。在接收机一端，信号由相关器312拾取相关器312，执行接收信号和参考信号之间的相关。参考信号可能是一个图3C或者3D表示的信号。或者，参考信号也可能是考虑了例如信道200的诸如振荡行为或者低通特征的特定性质的另一信号。无论如何，根据接收信号和参考信号之间的相似性，相关器312计算或多或少的显著相关函数。通常这样的相关函数示出至少一个峰值。在周期信号的情况下相关函数示出多个峰值。因此传递相关函数到确定例如相关函数的峰值的数量、位置和大小的峰值检测器314上。通过对峰值的数量、位置和大小确定值与预定值进行比较，峰值检测器能够确定发送方运算模块124最初产生的信号的二进制值。这个结果是峰值检测器314的输出并且被传递到实质上执行与发送方运算模块124相同运算的接收方运算模块324上。为此，伪噪声生成器322连接到运算模块324以提供作为第二输入的伪噪声。由伪噪声生成器322生成的伪噪声通过用与发送方伪噪声生成器122中使用的相同的规律管理的处理而产生。此外，伪噪声生成器322与发射机的伪噪声生成器122同步。例如通过锁相环等等可以达到同步的效果。运算模块324的结果是输出信号301，其能够认为高可靠地等于输入信号101。

下面转向图4，更详细地示出发射机100的输出级150。该电路的两个输入端口PFET_DRIVE和NFET_DRIVE连接到脉冲码调制器110。脉冲码调制器110的输出信号连接到两个输入端口中的一个，而脉冲码调制器110的输出信号的反相信号连接到两个输入端口的另一个。两个电阻分别是简单的上拉和下拉电阻，这在本领域是众所周知的。两个输入端口分别连接到两个晶体管151和152的栅极。具体地，输入端口PFET_DRIVE连接到p沟道MOSFET晶体管151，而输入端口NFET_DRIVE连接到n沟道MOSFET晶体管152。晶体管151的漏极经由电阻154连接到电源电压，而晶体管152的源极接地。电容153为稳定晶体管151和152两端的电压而提供。电容153还用作电荷的存储元件。晶体管151的源极和晶体管152的漏极连接在一起并且两者都连接到包括谐振电路电容155和谐振电路电感156的串联谐振电路。串联谐振电路的另一端接地。晶体管151和152以交替方式运行，即每次通过施加适当的驱动电压到各个晶体管的栅极时只导通一个。因此，可分为两个阶段：充电阶段和放电阶段。在充电阶段期间，晶体管151导通，其意味着施加电源电压到串联谐振电路电阻154、电容155和电感156，形成阻尼谐振电路，电流流过上述元件以及晶体管151，其取决于电源电压和阻尼串联谐振电路的振荡行为。因此，可以认为在谐振电路中建立了振荡电流。箭头157表示电流的路径，但应该理解电流实际上是双向流动的，因为它是振荡电流。在放电阶段期间，晶体管151不导通，而晶体管152导通。之前在充电阶段期间建立的电流现在由于电容155、电感156和晶体管152的内阻而衰减。放电阶段期间的电流路径用箭头158表示。与充电阶段的情况一样，作为振荡电流的电流实际上是双向流动的。

图5A和5B说明在发射机100内出现的多个信号，以及它们各自的功率谱分布。在图5A中第一个信号是携带将要传输的比特数据的信号。如果这个输入数据信号具有比特率f_d，则功率谱分布指的是在该信号的右边的sinc²函数，该函数在f_d处具有它的第一个根或最小值。根据图2，该信号在运算模块124中进行二进制运算，其中数据输入信号101与由伪噪声生成器122产生的伪噪声信号PN合并。在图5A中第二个信号表示伪噪声信号。PN信号是伪噪声随机序列。该序列可能是具有码片率f_PN的最大长度序列或者Gold序列。在图5A中伪噪声信号的右边表示该信号的功率谱分布。而且，它也是在f_PN处具有它的第一个最小值的sinc²函数。运算可以是两个信号用随后的模2运算相加，或者可以是XOR运算。该结果表示为图5A中从上面数的第三个信号，其初看起来类似于伪噪声信号PN。然而，与伪噪声信号相比，每当输入数据信号改变它的相位时，所得的信号就改变它的相位。既然具有sinc²形式功率谱分布的两个信号的调制产生具有sinc²功率谱分布的信号，该功率谱分布在等于运算所涉及的两个调制频率中的较高频率处具有第一个最小值，则所得的信号mod2(data+PN)的功率谱分布等于伪噪声信号PN的功率谱分布。

为了便于说明和定位，在图5B中重复所得的信号mod2(data+PN)。从图5B上面看的第二个信号是所得的信号mod2(data+PN)的放大部分，其中表示两个比特，一个具有逻辑值“1”，另一个具有逻辑值“0”。这个信号传递到图2的调制器110上。在调制器110内，信号调制成具有名为PFET_DRIVE的信号，表示这个信号驱动图4中的p沟道MOSFET151。为了便于说明，下面描述特定的调制，但是应该理解存在多个可能的调制方案。如果信号mod2(data+PN)具有瞬时逻辑值“1”，则调制器110产生如图3A中指出的13个矩形脉冲序列。如果信号mod2(data+PN)的逻辑值在特定瞬间是“0”，则调制器110产生七个矩形脉冲序列。换句话说，在逻辑“0”的情况下，与逻辑“1”对应的调制信号的矩形脉冲每隔一个用空行代替，如图3B中描述所示。信号PFET_DRIVE具有该信号右边的示图所表示的功率谱分布。而且，它是sinc²函数，在脉冲码频率f_c处具有它的第一个最小值。注意，脉冲码频率f_c随信号mod2(data+PN)的逻辑值函数发生改变。在所述示例中，由于矩形脉冲数量较多，在逻辑“1”情况下的f_c大约是在逻辑“0”情况下的f_c的两倍。当包括电容155和电感156的谐振电路由单个矩形脉冲信号PFET_DRIVE激励时，在图5B的最下面的第四个信号是通过电感156所得的电流。能够看出，电流在代表传输频率的特定频率f_t处振荡。还可以看出，当PFET_DRIVE矩形脉冲有效时电流I_L的振幅增大，而一旦PFET_DRIVE矩形脉冲无效时电流I_L的振幅马上降低。

流过电感(诸如电感156)的电流感应出磁场或者B场。因此，电感156还可以用作发射B场的传输元件，所述B场可以由适当的接收元件(诸如另一电感)拾取。通过电感156和B场的电流I_L具有如表示电流I_L的右边所示的功率谱分布。主瓣以传输频率f_t为中心，该传输频率f_t还可以认为是传输系统的载波频率。此外，能够看出电感电流I_L的频谱是线状频谱，其具有从载波频率f_t隔开脉冲码频率f_c的明显频谱线。

图6A示出当传输逻辑“0”时电感电流I_L的自相关。如果在传输逻辑“0”期间选择电感电流I_L为之前描述的参考信号，则在由接收机接收的信号和参考信号之间的互相关可以认为类似于图6A中所表示的自相关。

另一方面，图6B表示低信号和高信号之间的互相关，其中低信号意指当传输逻辑“0”时电感电流I_L的波形。类似地，高信号意指当传输逻辑“1”时电感电流I_L的波形。当比较图6B和图6A时，可以看到，图6A的自相关的每个峰值是图6B中表示的互相关的两倍。由于这个波形的相关性质，相关通过使用简单的峰值检测器并且计算峰值或者确定峰值之间的时间来传递将要解码的比特。通过使用同步PN序列发生器并且将来自PN序列的比特模2加到峰值检测器的输出端来将这些比特解码成原始数据比特。

本领域技术人员应该理解，根据本发明的传输系统的特征在于简单和低功耗的发射机。具有更高性能的接收机能够可靠地检测出原始数据比特。由于发射机比接收机简单的事实，该传输系统可以称为“不对称的传输系统”。

显然，根据以上教导可以对本发明进行许多修改和变更。具体地，本发明可以使用各种传输技术，诸如(远场)射频传输系统、光传输系统和使用声波作为载波的传输系统。因此可以理解的是，在所附权利要求的范围内，除在此明确描述的之外也可以实施本发明。

Claims (7)

1.一种在近场区中操作的不采用标准调制元件的低复杂度发射机，所述标准调制元件包括乘法器，所述发射机包括；

伪噪声生成器，其提供伪噪声信号；

扩频编码器，其接收表示要传输的数据比特的输入数据信号和所述伪噪声信号，并且对所述输入数据信号和所述伪噪声信号执行XOR运算或者执行加法和随后的模运算以在所述扩频编码器的信号输出端口生成扩频信号；

脉冲码调制器，其具有信号输入端口，该输入端口连接到所述扩频编码器的所述信号输出端口，以将由所述扩频编码器生成的所述扩频信号进行脉冲码调制以生成在脉冲码调制器输出端的脉冲码调制信号，其中，所述脉冲码调制器将所述扩频信号的瞬时值编码成一个序列，所述序列是所述脉冲码调制信号的一部分；

输出级，其连接到所述脉冲码调制器输出端以输出所述脉冲码调制信号到换能器来进行传输，其中，所述输出级包括：

谐振电路；以及

开关元件，响应由所述脉冲码调制器生成的信号而给所述谐振电路交替地加电和断电，其中所述谐振电路包括磁换能器(156)，其用于产生并发射磁场信号。

2.权利要求1的发射机，其中，所述谐振电路的谐振频率处于长波范围中。

3.包括权利要求1所述的发射机和解调器的通信系统，所述解调器与所述通信系统内的所述发射机相对应，并且所述解调器包括：

相关器，所述相关器对接收信号和参考信号执行相关，其中，所述参考信号表示当由特定脉冲码调制序列激励时所述发射机的系统响应，所述特定脉冲码调制序列表示所选取的脉冲码调制值；

峰值检测器，其输入端口可连接到所述相关器的输出端口；以及

扩频解码器，其输入端口可连接到所述峰值检测器的输出端口。

4.数据传输系统，包括：

在近场区中操作的不采用标准调制元件的低复杂度发射机和解调器，所述标准调制元件包括乘法器；

其中，所述发射机包括：

发送方扩频编码器，其接收表示要传输的数据比特的输入数据信号和伪噪声信号，并且对所述输入数据信号和所述伪噪声信号执行XOR运算或者执行加法和随后的模运算以生成扩频信号；

发送方脉冲码调制器，其接收所述扩频信号，并将所述扩频信号进行脉冲码调制以生成脉冲码调制信号，其中，所述脉冲码调制器将所述扩频信号的瞬时值编码成一个序列，所述序列是所述脉冲码调制信号的一部分；

输出级，其接收所述脉冲码调制信号，并将所述脉冲码调制信号应用于发射换能器以发送磁场信号，其中，所述输出级还包括：谐振电路；开关元件，响应由所述脉冲码调制器生成的信号而给所述谐振电路交替地加电和断电，其中所述谐振电路包括磁换能器(156)，其用于产生并发射磁场信号；其中，所述解调器包括：

输入电路，其与接收换能器连接以接收所发送的磁场信号；

接收方脉冲码解调器，其对所述磁场信号进行解调，以生成脉冲码解调信号，以及

接收方扩频解码器，其对所述脉冲码解调信号进行解码以恢复所述数据信号。

5.权利要求4的数据传输系统，其中，所述脉冲码解调器包括相关器和峰值检测器。

6.权利要求5的数据传输系统，其中，当信号在所述数据传输系统的发射机和接收机之间的传输信道上传输时，所述相关器把所述信号作为输入。

7.用于从在近场区中操作的不采用标准调制元件的低复杂度发射机向接收机传输数据的方法，所述标准调制元件包括乘法器，所述方法包括以下步骤：

对表示所述数据的信号和伪噪声信号执行XOR运算或者执行加法和随后的模运算，以产生扩频编码信号；

对所述扩频编码信号执行脉冲码调制，以产生脉冲码调制信号，其中，所述脉冲码调制将所述扩频信号的瞬时值编码成一个序列，所述序列是所述脉冲码调制信号的一部分；

响应所述脉冲码调制信号而给谐振电路交替地加电和断电，并利用所述谐振电路包含的磁换能器(156)产生磁场传输信号；

在传输信道上发送所述传输信号；

接收所发送的脉冲码调制信号；

对所述脉冲码调制信号和参考信号执行相关，以获得互相关，其中所述参考信号表示当由脉冲码调制序列激励时所述发射机的系统响应，所述脉冲码调制序列表示从所述扩频编码信号的可能值中选取的值；

对所述互相关执行峰值检测。