CN1215674C - 无线电传输装置和接收装置与无线电传输方法和接收方法 - Google Patents

Abstract

扩频码序发生器生成一个具有合成器频率的扩频码序，然后将该扩频码序输出到乘法器。乘法器将一个扩频信号输出到一个脉冲发生器，该扩频信号是将一个数据序列乘以扩频码序得到的。脉冲发生器生成具有非常细微脉冲的脉冲信号，非常细微脉冲的信号对应于扩频信号0s/1s。脉冲信号输出到带通滤波器，在此提取预定范围内的脉冲信号。带通滤波器的输出被输出到减法器和延时电路。延时电路将带通滤波器的输出延迟一个预定的时段。延时信号被输出到减法器。减法器从带通滤波器的输出减去延时信号。经过这种减法处理所得到的信号作为传输信号由天线传输。

Description

无线电传输装置和接收装置与 无线电传输方法和接收方法

技术领域

本发明涉及用在数字无线电通信系统中的无线电传输装置和无线电接收装置。

背景技术

随着近年来手机和寻呼机等移动通信装置的广泛使用，这些移动通信装置用户的数量迅猛增长。另一方面，无线电通信可用的频率资源是有限的，因此，在引入一种新的无线电通信系统时，想要分配一个尚未被现有无线电系统使用的频带变得极其困难。

超宽频带(UWB)传输系统，作为一种能通过有效利用频率资源来处理这种情况的新的无线电技术，近来引起了人们的关注。超宽频带传输系统使用由脉冲宽度非常细微(例如，1纳秒或更小)的脉冲序列组成的信号进行基带传输。超宽频带传输系统所占用的带宽是在GHz数量级上的带宽，这样，用所占用带宽的中心频率(例如1GHz到10GHz)除所占用带宽得到的值大致为1。与所谓的W-CDMA系统和CDMA2000系统，以及使用SS(扩频)和OFDM(正交频分复用)所用的带宽相比，这个带宽是相当宽的。

此外，超宽频带传输系统还具有信号功率密度低的特点，使得具有超宽频带传输方法不会引起对另一个无线电系统的干扰。因此，人们希望超宽频带传输系统能实现这种技术，即可以把其使用的频带覆盖在由现有无线电系统使用的频带上。此外，由于具有宽频带，人们认为超宽频带传输系统有希望成为应用于个人区域网络(PAN)的速度在100Mbps一级的超高速无线电传输技术。

超宽频带(UWB)无线电传输具有信号功率密度低的特点，从而具有超宽频带无线电传输不会受到或引起干扰的优点。此外，由于具有宽频带，人们认为超宽频带传输系统有希望成为应用于个人区域网络(PAN)的速度在100Mbps一级的超高速无线电传输技术。

作为超宽频带传输系统中使用的一个调制系统，例如在日本PCT专利NO.平10-508752的译文和美国专利6026125中所描述的，有一种脉冲位置调制(PPM)功能，使用通过略微向前和向后移动脉冲发生定时而获得的信号来表达0/1信息。此外，作为另一个调制系统，还提出了根据脉冲相位中的更改来表达0/1信息的二相调制。

对于使用上述二相调制的超宽频带传输系统而言，假设使用脉冲发生器组成其传输装置和接收装置，则举例来说，可以考虑下列配置。

图5是一个框图，说明了使用这种超宽频带传输系统的传输装置的配置。图6A，6B、6C、6D和6E所示为图5中所示传输装置的部分信号波形。图7A、7B、7C和7D所示为图5中所示传输装置中的信号频谱。

扩频码序发生器502生成与合成器501频率相同的扩频码序SG502(图6B)，然后将扩频码序SG502输出到放大器503。放大器将扩频码序SG502乘以一个数字序列SG501(图6A和图7A)以形成扩频信号SG503(图6C和图7B)，并将扩频信号SG503输出到脉冲发生器504。

脉冲发生器504生成一个脉冲信号SG504(图6D和图7C)，该信号具有非常细微的脉冲，例如100ps，非常细微的脉冲的信号与扩频信号SG503的0s/1s相对应。脉冲信号SG504被输出到带通滤波器505，在此提取一个预定范围，例如3.0到5.0GHz范围的脉冲信号。脉冲信号SG504由此转换成传输信号SG505(图6E和图7DD)，并通过天线506作为SG505发送。

图8是一个框图，说明使用超宽频带传输系统的接收装置的配置。图9说明了在图8所示接收装置中具有所谓DLL(延时锁定环路)配置的定时同步电路主要部件的相关特性。

无线电信号由天线801接收。带通滤波器802从所接收的信号中滤掉不需要的部分，然后将最终接收的信号输出到乘法器803、805和807。

扩频码序发生器811生成与合成器815具有相同频率的扩频码序(扩频码序与图5中传输装置中使用的扩频码序相同)，然后将该扩频码序输出到一个脉冲发生器812。脉冲发生器812生成脉冲，将从扩频码序发生器811输出的扩频码序叠加在这些脉冲上，然后，将结果输出到延时电路813、814和乘法器807。

延时电路814将在其上叠加了扩频码序的脉冲延时1/2的脉冲宽度，然后将结果输出到乘法器803。延时电路813将在其上叠加了扩频码序的脉冲延时一个脉冲宽度，然后将结果输出到乘法器805。

这时，乘法器803将所接收的信号乘以在其上叠加了扩频码序的脉冲，以解调所传输的数据，从而执行扩频还原处理过程。乘法器807以提前于延时电路814输出1/2脉冲宽度的定时，将所接收的信号乘以在其上叠加了扩频码序的脉冲，从而执行扩频还原处理过程。乘法器805以滞后于延时电路814输出1/2脉冲宽度的定时，将所接收的信号乘以在其上叠加了扩频码序的脉冲，从而执行扩频还原处理过程。

乘法器803的乘法结果输出到积分器804，由积分器804积分，然后作为接收的数据输出。乘法器805的乘法结果输出到积分器806，由积分器804积分，然后输出到差分单元809(图9中的902)。乘法器807的乘法结果输出到积分器808，由积分器808积分，然后输出到差分单元809(图9中的901)。

差分单元809获得积分器806输出与积分器808输出的差分值(图9中的903：实线)，然后将该差分值输出到环路滤波器810。从图9可以看出，输出(纵轴)与相位移动(横轴)呈线性对应关系。具体而言，输出特性为一条基于接收定时偏移的S形曲线。

因此，由环路滤波器810过滤差分值所获得的输出(差分值)反馈回到合成器815。当图9中所示特性表明没有接收定时偏移时，输出“0”；当接收定时偏移提前或滞后时，定时偏移信号输出为正值或负值。这样的电路被称为定时同步电路(DLL：延时锁定环路)。

同步器815影响控制过程，使得当环路滤波器810的输出为正时，所生成的扩频码序的相位被略微延迟，当环路滤波器810的输出为负时，所生成的扩频码序的相位被略微提前。因此，环路滤波器810的输出(差分值)变为0，且进入乘法器803的扩频码序和在其上叠加了所接收信号的脉冲得到彼此同步，从而使乘法器803的扩频还原输出最大化。

超宽频带(UWB)无线电传输使用3GHz到6GHz的频段。然而，超宽频带(UWB)无线电传输不使用2GHz及其以下的频段，这段频段被许多其它系统使用，像IEEE 802.11a这样的无线LAN系统使用5GHz。即使在PAN中的应用中，超宽频带(UWB)无线电传输和无线LAN系统所使用的频率在某些地方也会彼此冲突，因此，超段频带(UWB)无线电传输和无线LAN系统会引起彼此之间的干扰或受到彼此之间的干扰。

由于其超宽频带，UWB无线电传输受到的干扰处于相当低的水平。假设在大致相同的区域中使用着其它系统，如果5GHz无线LAN系统的发射机的位置临近UWB接收机，或者如果UWB发射机的位置临近5GHz无线LAN系统的接收机，则干扰水平会超出允许的范围，从而大大降低接收质量，并进而使接收变得不可能。

公开的文本WO 01/93445(申请人：XTREMESPECTRUM)中有解决此问题的方法。根据该发明，当检测到出现了另一个窄带系统(如5GHz无线LAN系统)时，使用滤波电路去除该频带。但是，该方法的问题在于去除滤波器的结构复杂。此外，其中只公开了用来去除从另一个系统接收来的干扰的接收机的结构，没有从避免引起对其它系统干扰的角度去考虑问题。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一个无线电传输装置和一个无线电接收装置，即使在同一区域或邻近区域中使用另一个系统，也可以避免引起和受到干扰。

根据本发明，所提供的无线电传输装置包括：扩频装置，使用扩频码序对要传输的数据进行扩频调制处理，从而得到一个扩频信号；脉冲发生装置，用于对应扩频信号生成一个脉冲信号；延时装置，用于将脉冲信号延长一个时间，该时间等于可能引起干扰的频率的倒数；减法装置，用于把延时的脉冲信号和脉冲信号进行减法处理；以及传输装置，用于在减法处理后传输信号。

根据本发明，所提供的无线电接收装置包括：接收装置，用于接收无线电信号；延时装置，用于将所接收的信号延时一个时间，该时间等于可能受到干扰的频率的倒数；减法装置，用于把延时的所接收信号和所接收信号进行减法处理；扩频码发生装置，用于生成一个扩频码序；脉冲发生装置，用于对应于该扩频码序生成一个脉冲信号；以及扩频还原装置，通过将执行减法处理后的信号乘以脉冲信号来执行扩频还原处理，从而得到所接收数据。

像这样配置的装置对脉冲信号延时一个时间，该时间等于可能引起或受到干扰的频率的倒数，并对延时信号和原始信号执行减法处理。由此可能削弱具有另一个系统所使用的频率的信号，从而，即使在相同或邻近区域中使用着另一个系统的情况下，也有可能避免引起或受到干扰。

本发明的一个优选实施例的特征是，使用大约5GHz的频率。“大约5GHz”指包括5GHz在内的5GHz附近的一个范围。

附图说明

图1是一个框图，表明根据本发明的一个实施例，使用扩频通信系统的一个无线电传输装置的配置；

图2A和图2B表明了图1中所示的无线电传输装置中的信号；

图3是一个框图，表明根据本发明的一个实施例，使用扩频通信系统的一个无线电接收装置的配置；

图4A和4B表明图3中无线电接收装置中的信号；

图5是一个框图，说明了使用扩频通信系统的常规传输装置的配置；

图6A、6B、6C、6D和图6E表明了图5中所示传输装置中的信号；

图7A、7B、7C、7D和图7E表明了图5中所示传输装置中信号的波形；

图8是一个框图，表明了使用扩频通信系统的常规接收装置的配置；

图9表明了图8中所示接收装置中的相关特征。

优选实施例的详细说明

下面将结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

图1是一个框图，表明根据本发明的一个实施例，使用扩频通信系统的一个无线电传输装置的配置；图2A和图2B表明了图1中所示无线电传输装置中信号频谱的一部分；

图1中所示的无线电传输装置包括：一个扩频码序发生器102，用于生成一个扩频码序，该扩频码序具有用做振荡器的合成器101的频率；一个乘法器103，用于将数据序列乘以该扩频码序；一个脉冲发生器104，用于生成一个与扩频信号0s/1s对应的脉冲信号，所述扩频信号通过将数据序列乘以扩频码序得到；一个带通滤波器105，用于提取预定范围内的脉冲信号；一个延时电路106，用于延时带通滤波器105的输出；一个减法器107，用于求出带通滤波器105的输出与延时电路106的输出之间的差值；以及一个天线108，用于传输附加信号。

下面将说明具有上述配置的无线电传输装置的操作。在下面所说明的情况中，另一个系统使用5GHz的频段，因此，将传输信号延时1/5GHz＝200ps。

扩频码序发生器102生成具有合成器101的频率的扩频码序，然后将该扩频码序输出乘法器103。乘法器103将数据序列乘以一个扩频码序以形成一个扩频信号，然后将该扩频信号输出到脉冲发生器104。

脉冲发生器104生成一个具有非常细微脉冲，例如，100ps的脉冲信号，该非常细微脉冲的信号与扩频信号0s/1s相对应。该脉冲信号输出到带通滤波器105，在此提取预定范围，例如3.0到5.0GHz的脉冲信号。带通滤波器的输出又输出到减法器107和延时电路106。注意，带通滤波器不是本发明中的必要组件。

延时电路106将带通滤波器的输出延时1/5GHz＝200ps。被延时信号输出到减法器107。减法器从带通滤波器的输出中减去延时带通滤波器输出所得到的信号。执行过减法处理得到的信号作为一个传输信号经过天线108传输。

具体而言，减法器107通过执行减法处理，将图2A中所示的带通滤波器的输出频谱转换为图2B中所示的信号频谱。更确切地说，将带通滤波器的输出延时1/5GHz＝200ps进行减法运算意味着增加相位相反的延时输出，或相对大约5GHz的带通滤波器的输出使相位改变180°。由此，产生了图2B中的削弱部分201。即使使用5GHz的系统中的接收机接收到了这样一个信号，由于存在削弱部分201，该信号也不会干扰其接收。使用IC形式的延时电路可以形成延时电路106。

图3是一个框图，表明根据本发明的一个实施例，使用扩频通信系统的一个无线电接收装置的配置；图4A和4B表明图3中无线电接收装置中信号频谱的一部分；

由天线301接收无线电信号。所接收的信号提供给延时电路302，还提供给减法器303。延时电路302将所接收的信号延时1/5GHz＝200ps，然后将延时信号输出到减法器303。减法器303对所接收的信号和延时的所接收信号执行减法运算。

如图4A中所示，所接收的信号包含以另一个大约5GHz的系统的信号作为干扰401。将这样一个所接收的信号延迟1/5GHz＝200ps用于减法意味着增加相位相反的已延时所接收信号，或相对所接收的大约5GHz的所接收信号差分180°的相位。由此得到图4B中的削弱部分402。即使无线电接收机接收到使用5GHz的另一个系统发出的一个高电平信号，由于存在削弱部分201，该信号也不会干扰无线电接收装置的接收。

在执行减法处理后，带通滤波器304从一个信号中去除不需要的部分，然后将该信号输出到乘法器305、307和309。注意，带通滤波器304在本发明中不是必要组件。扩频码序发生器314生成一个具有合成器313频率的扩频码序(扩频码序与图1中所示的无线电传输装置中使用的扩频码序相同)，然后将该扩频码序输出到一个脉冲发生器315。脉冲发生器315生成脉冲，将从扩频码序发生器314输出的扩频码序叠加到这些脉冲上，然后将结果输出到延时电路316和317以及乘法器309。

延时电路317将在其上叠加了扩频码序的脉冲延时1/2个脉冲宽度，然后将结果输出到乘法器305。延时电路316将在其上叠加了扩频码序的脉冲延时一个脉冲宽度，然后将结果输出到乘法器307。

由此，乘法器305将所接收的信号乘以在其上叠加了扩频码序的脉冲，并最终进行同步以解调所传输的数据，从而执行扩频还原处理。乘法器309将所接收的信号乘以在其上叠加了扩频码序的脉冲，以提前于送入乘法器305的扩频码序1/2芯片周期定时，从而执行扩频还原处理。乘法器307将所接收信号乘以在其上叠加了扩频码序的脉冲，以滞后于送入乘法器305的扩频码序1/2芯片周期定时，从而执行扩频还原处理。

乘法器305的乘法结果被输出到积分器306，由积分器306进行积分，然后作为所接收的数据输出。乘法器307的乘法结果被输出到积分器308，由积分器308在数据位的间隔上积分，然后输出到差分单元311。乘法器309的乘法结果被输出到积分器310，由积分器310积分，然后输出到差分单元311。

差分单元311得到积分器308的输出与积分器310的输出二者之间的差值，然后将该差值输出到环路滤波器312。由环路滤波器312过滤该差值所得到的结果(差值)被送入合成器313。如果没有接收定时偏移，输出0；如果有提前后滞后的接收定时偏移，则输出一个正值或负值作为定时偏移信号。

合成器313对振荡信号进行控制，使得当环路滤波器312的输出为正时，正在生成的扩频码序的相位被略微延迟，当环路滤波器312的输出为负时，正在生成的扩频码序的相位被略微提前。因此，在取得适当的定时时，环路滤波器312的输出(差值)为0，且扩频码序和所接收信号彼此同步，其中，乘法器305的扩频还原输出被最大化，传输数据则在取得了定时同步的状态下被解调。

如上所述，当前这些实施例将一个脉冲信号延时一个时间，该时间等于可能会引起或受到干扰的频率的倒数，并对延时信号和原始信号进行减法处理。由此可能削弱由另一个系统使用的频率的信号。因此，即使在相同区域或邻近区域中使用另一个系统的情况下，也有可能避免引起和受到干扰。

上述配置适用于用于UWB无线电传输的无线电传输装置和无线电接收装置，并且用一个简单的电路就能实现。而且，在这种情况下，增加有关UWB无线电传输装置传输和接收特性的电路所产生的影响可以被控制在低水平。

本发明不限于上述实施例。例如，上述实施例中的频率和芯片速率并不是专门针对上述实施例，可以对实施例进行各种更改。

另外，虽然在说明上述实施例时结合了在随传输信号调制扩频码序的过程中使用了乘法器的情况，在本发明中也可以使用异或电路而不使用乘法器。

而且，虽然在说明上述实施例时结合了另一个系统使用5GHz并提供1/5GHz延时的情况，本发明不特别针对频带进行限制，因为通过提供一个等于另一系统所用频带中频率的倒数的时间，就可以实现本发明。

如上所述，根据本发明的无线电传输装置和无线电接收装置将脉冲信号延迟一个时间，该时间等于会引起或受到干扰的频率的倒数，并对延时信号和原始信号执行减法处理。由此，可能削弱具有另一系统使用的频率的信号。从而，即使在相同或邻近区域中使用着另一个系统的情况下，也有可能避免引起或受到干扰。

虽然在说明本发明的优选实施例时使用了特定的术语，但这些说明完全出于阐述的目的，应该理解，在不违背下列权利要求书的宗旨和范围的情况下，可以进行各种修改和变动。

Claims (12)

1.一种无线电传输装置，包括：

扩频装置，使用扩频码序对要传输的数据进行扩频调制处理，从而获得扩频信号；

脉冲发生装置，对应于所述的扩频信号产生一个脉冲信号；

延时装置，将所述脉冲信号延迟一个时间，该时间等于可能引起干扰的频率的倒数；

减法装置，用于对延时的脉冲信号和所述脉冲信号进行减法处理；以及

传输装置，在进行减法处理后传输信号。

2.根据权利要求1的无线电传输装置，其特征在于，所述延时由延时电路提供。

3.根据权利要求1的无线电传输装置，其特征在于，使用所述脉冲信号序列的所述无线电传输装置是一种使用超宽频带通信的无线电传输装置。

4.一种使用脉冲信号序列的无线电接收装置，包括：

接收装置，接收一个由脉冲信号序列组成的无线电信号；

延时装置，将所述脉冲信号延迟一个时间，该时间等于可能受到干扰的频率的倒数；

减法装置，用于对延时的脉冲信号序列和所接收的脉冲信号进行减法处理；以及

扩频码发生装置，用于生成一个扩频码序；

脉冲发生装置，对应于所述的扩频码序生成一个脉冲信号；以及

扩频还原装置，通过将进行减法处理后得到的信号乘以所述脉冲信号来执行扩频还原处理，从而得到所接收数据。

5.根据权利要求4的无线电接收装置，其特征在于，所述延时由延时电路提供。

6.根据权利要求4的无线电接收装置，其特征在于，使用所述脉冲信号序列的所述无线电接收装置是一种使用超宽频带通信的无线电接收装置。

7.一种无线电传输方法，使用脉冲信号序列减少所述无线电传输方法在频率f引起的窄带干扰，所述无线电传输方法包括：

将由脉冲信号序列组成的信号延迟1/f秒而生成一个延时信号的步骤；

从由脉冲信号序列组成的信号减去所述延时信号而生成一个相减后信号的步骤；

传输相减后信号的步骤。

8.根据权利要求7的无线电传输方法，其特征在于，所述延时由延时电路提供。

9.根据权利要求7的无线电传输方法，其特征在于，使用所述脉冲信号序列的所述无线电传输方法是一种使用超宽频带通信的无线电传输方法。

10.根据权利要求7的无线电传输方法，其中由脉冲信号序列组成的信号是通过下列步骤形成的：

使用扩频码序对要传输的数据进行扩频调制处理，从而获得扩频信号的步骤；

对应于所述的扩频信号生成一个脉冲信号的步骤。

11.一种无线电接收方法，包括：

接收一个由脉冲信号序列组成的无线电信号的步骤；

将所述脉冲信号延迟一个时间的步骤，该时间等于可能受到干扰的频率的倒数；

用于对延时的脉冲信号序列和所接收的脉冲信号序列进行减法处理的步骤；

用于生成一个扩频码序的步骤；

对应于所述的扩频码序生成一个脉冲信号的步骤；以及

通过将进行减法处理后得到的信号乘以所述脉冲信号来执行扩频还原处理的步骤。

12.根据权利要求11的无线电接收方法，其特征在于，所述延时由延时电路提供。

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