CN1248420C - 在多路接入线性调频通信系统中区别移动发射机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在多路接入线性调频无线电通信系统中区别多种类型的移动发射机的方法，所述移动发射机在同一频率范围内发送不同斜率的线性调频脉冲信号，包括：通过在与标称频率相差特定量的频率上启动一序列线性调频脉冲信号的第二和后续线性调频，来编码线性调频脉冲信号序列中的数据，从其中一个所述移动发射机发送线性调频脉冲信号序列，其中线性调频脉冲信号序列分别具有与其中一个所述移动发射机相关的斜率，接收线性调频脉冲信号，检测所接收到的线性调频脉冲信号的斜率，确定作为所检测到的线性调制脉冲斜率的函数的移动发射机的类型。根据本发明，无需增大频带就可增加通信系统内可同时容纳的发射机或用户数量以及该系统的数据容量。

Description

在多路接入线性调频通信系统中 区别移动发射机的方法

技术领域

本发明涉及一种线性调频无线电通信系统，尤其涉及无需附加射频带宽就能增大所述通信系统内可同时容纳的发射机或用户数量以及线性调频无线电通信系统的数据容量。

背景技术

许多无线电通信系统需要预定的射频频带来完成通信。完成通信所需的频带取决于多种因素。主要因素是所需的通信系统的数据容量。在线性调频无线电通信系统中，有代表性的数据容量瓶颈是系统使线性调频脉冲信号相关并对其进行检测的能力。

一般来说，增大频带带宽可增大数据容量并允许通信系统内同时容纳更多的用户。然而可供公众使用的射频量有限。规章制度可能会限制频带的获得和许可。此外，获得频率的成本近年来似乎有显著上升。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于无需附加带宽就能增大通信系统的数据容量的方法。

另一目的是提供一种无需增大带宽就能增加在一个地理区域运行的通信系统可同时容纳的发射机或用户数的新系统，以及提供一种带有多个发送不同斜率的线性调频无线电信号的发射机的线性调频无线电通信，作为增大数据容量的方法。

根据本发明，提供了一种在多路接入线性调频无线电通信系统中区别多种类型的移动发射机的方法，所述多种类型的移动发射机在同一频率范围内发送不同斜率的线性调频脉冲信号，所述方法包括步骤：

(a)通过在与标称频率相差特定量的频率上启动一序列线性调频脉冲信号的第二和后续线性调频，来编码所述线性调频脉冲信号序列中的数据，

(b)从其中一个所述多种类型的移动发射机发送所述线性调频脉冲信号序列，其中所述线性调频脉冲信号序列分别具有与其中一个所述移动发射机相关的斜率，

(c)接收所述线性调频脉冲信号，

(d)检测所接收到的线性调频脉冲信号的斜率，

(e)确定作为所检测到的线性调制脉冲斜率的函数的移动发射机的类型。

这样，无需增大第一预定频带就可显著增大系统的数据容量。

附图说明

现在借助实例，参照附图描述本发明，在附图中：

图1是本发明的通信系统的简化图示；

图2是本发明系统内使用的编码技术的时序图；

图3是本发明系统内的线性调频脉冲信号图；

图4是用于辨别本发明系统内的发射机类型的功能框图。

具体实施方式

图1示出了包括多个发射机10的线性调频无线电通信系统，所述发射机可以是固定的或移动的，它们与一个或多个接收站或基站12通信。接收站12与中心站14通信。这种通信借助常规电话电路13。中心站14包括控制台16、存储单元18，以及用于与其它中心站14或外部系统通信20的装置。同步卫星系统为每个基站12提供公共的时钟信号22。

在运行中，发射机10周期性或非周期性地向其发射信号范围内的基站12发送信标或信号。接收站12从发射机10接收该信标信号，而且可能将这些信号与到达时间联系起来。关于所接收的信号及其到达时间的信息可能会由接收站12通过常规装置传递至中心站14。接收站12通过从诸如卫星系统24的公共信源接收时钟信号22使时间协调一致。

发射机10所发射的信号可能包括发送该信号的特定发射机10的识别、在发射机10处发生的一个或多个事件的指示、与发射机10处的活动或条件(如无限制、温度、流速、压力数据等)有关的数据段、在发射机10需要紧急援助的指示，以及可被数字编码的几乎任何其它条件、指示、信息或情况。

当发射机10发射的信号在接收站12被接收时，关于信号及其到达时间的信息可能会被传递到中心站14作进一步分析。中心站14依据被传递的信号类型，可将相关信息存储到存储单元18上，可将有关该信号的信息发送至其它中心站14或其它系统(未示出)。

例如，如果信号代表在发射机10发生的事件，则有关所述事件的发生(和时间)的信息可送至另一系统用于运行或控制目的。这种系统可能包括检测器，用以检测非正常进入建筑物并在发射机10触发事件信号。当中心站14接收到该进入事件时，中心站14可能会将该事件以及发射机10的位置通知当地警察部门，供警察做出适当的响应。

对于另一实例而言，所述信号可能包括来自系在发射机10用户身上的医疗传感器的数据。当数据被传至中心站14时，所述信号可用于确定用户目标的健康状况或记录(利用存储单元18)用户的身体特征。如果确定用户的健康状况被确定为需要帮助，可分析来自接收站12的信号以确定该用户的地理位置，这样就可直接派遣医护人员。最后，该信号可以只认别发射机10及其位置。这种系统可用于例如，监控货车队中每辆货车的瞬时位置或历史位置。

来自发射机10的信号已用数字信息(表示发射机、事件、数据等的识别)来编码。图2描绘了对于本实施例在线性调频脉冲波形上编码数据的方法。应当理解的是，特定频率、次数、到每一线性调频脉冲的起始点数、序列中的线性调频脉冲数等，在以下实施例中仅仅是示意性的，并非用来限制本发明的范围。发射机名义上将一个序列的6个线性调频脉冲(只是从一个频率到另一个频率的线性扫描)从f1发送至f2，带宽大约为4MHz。每个线性调频脉冲在8.192毫秒出现。所述波形占用的总时间因此为49.152毫秒，而扫描率为每毫秒0.5MHz或每微秒500Hz。

通过以与标称频率相差特定量的频率启动所述序列的第二和后续线性调频脉冲(“后续线性调频脉冲”)可在波形上编码数据，所述特定量取决于将被编码的数据。该编码技术为每个后续线性调频脉冲分配32个可能起始点中的一个，从而在每个后续线性调频脉冲内传送5比特的数字数据(2⁵＝32)。用于起始点的偏置增量被选择为1kHz，在该线性调频脉冲扫描率时它表示2毫秒。因此，所述序列中每个后续线性调频脉冲都以f_s＝f1+(m*1kHz)的频率启动，式中m是从0至31的数值，表示想得到的5比特符号。对每个后续线性调频脉冲来说，m值可相同也可不同。

线性调频脉冲波形可由相关器来接收，它通过将所接收波形的每个抽样的值与理想波形相比较，并输出与匹配理想波形的抽样数相等的数值来充当匹配滤波器。线性调频脉冲与其自身的时移值的相关性弱是这些接收机的特性。因此，相关器的输出类似于一系列的尖峰信号，所述尖峰信号出现在输入波形与所发送的线性调频脉冲的拷贝最佳对齐时。这种尖峰信号出现在不同时间，这取决于所发送的线性调频脉冲的启动频率。在本实施例中，所述尖峰信号出现在t＝((n-1)*8.192微秒-m*2毫秒)的时间，式中n为线性调频脉冲的数量，而m是对线性调频脉冲n发送的符号。通过测量从指示第一或基准线性调频脉冲的尖峰信号到用于每个后续线性调频脉冲的尖峰信号的时延，可恢复在每个后续线性调频脉冲内发送的符号值以及对应的二进制数据。

参考图3，在此使用的线性调频脉冲信号是在有限时段内频率不断改变的信号。如图3所示，本发明使用的线性调频脉冲信号可以是具有4MHz带宽的信号，在8微秒的周期内扫描。虽然如图3所示线性调频脉冲的扫描一直向上，但本发明并不局限于此，线性调频脉冲在频率上可以向下扫描。还希望扫描是线性的，即信号的频率图一直是直线。线性扫描的使用允许信号的接收机使用非时变匹配滤波器来解码发送信号，即使信号具有相对较大的频偏。因此，可使用相对便宜的定时源来构成发射机，例如使用频率稳定性低的便宜的振荡器，而系统将运行良好。

线性调频脉冲的长度的精确计时、组内的线性调频脉冲数、由启动线性调频脉冲所使用的频率编码的比特数、或在检测与特定比特序列相关的线性调频脉冲时引起的延迟量，并不局限于所述示例性实施例中使用的次数和数量，而是可依据发射和接收设备的灵敏度和精度将其设置为任何实际值。

参考图4，线性调频无线电系统可包括多个发射机或第一类型的标记42、多个发射机或第二类型的标记44、多个接收站或第一类型的基站46、多个接收站或第二类型的基站48，以及中心站50。第一类型和第二类型的接收站可共址于同一个组合接收站52。如上所述，接收站46、48和52可与中心站52通信。多个中心站可位于一个地理区内以和不同类型的接收站通信。类型的差异可指示线性调频脉冲信号的差异。

在运行中，第一类型的发射机可发送具有第一斜率的线性调频脉冲信号，而第二类型的发射机可发送具有第二斜率的线性调频脉冲信号。第一斜率可能在大小和极性上不同于第二斜率(例如，如图3所示第一线性调频脉冲信号的扫描一直向上，而第二线性调频脉冲信号的扫描可能在频率上向下)。优选第一斜率与第二斜率(即相反斜率)的大小相同，但极性相反。优选线性调频脉冲信号扫描通信系统的整个频带。

第一类型接收站46可包括用于检测具有第一斜率的线性调频脉冲信号的幅度和极性的相关器。第二类型接收站48可包括用于检测具有第二斜率的线性调频脉冲信号的幅度和极性的相关器。优选接收站内的相关器通过检测线性调频脉冲信号的极性来区别两种类型的线性调频脉冲信号。

组合接收机52可包括两个独立的相关器，用于独立检测第一和第二斜率。任何一种类型的接收站46或48都可设计用于扩展为组合接收站，从而使用于区别线性调频脉冲信号的相关器能够借助同一个天线来运行。组合接收站内的相关器可提供有效倍增系统容量的单个通信处理器量适当的基础设施增加。所有接收站都可与单个中心局50通信。或者，两个中心站可独立运行，以处理由两种类型的发射机发射的线性调频脉冲信号。

第一类型发射机42、第一类型接收站46和中心站一起可以认为是第一线性调频无线电通信网络，而第二类型发射机44、第二类型接收站48以及第二或共址的中心站一起可以认为是第二线性调频无线电通信网络。一个网络内的发射机将无法被其它网络识别。第一和第二线性调频无线电通信网络可包括组合接收站52。所述两个网络中的一个可为“开”，而另一个为“关”。“开”可指示线性调频无线电业务由预约提供，而“关”可指示为特定用户或用户组提供线性调频无线电通信业务。“开”和“关”也可指示国内和本地业务之间的差别。

国内系统可允许漫游，并且必须为全国范围内的客户库提供足够的“地址空间”，而这将限制数据空间。本地业务需要较小的“地址空间”，因此允许较高的数据传送率。

两种线性调频脉冲信号的使用提供了一种通过仅增大处理器需求以及再用天线设备、通信处理器和可能的在每个接收站的位置处理器来分担网络负载的简单方法。如果一个线性调频脉冲信号一直增大而另一个一直减小，那么两种类型发射机可与每个站点设备的适当增加共存于同一个网络内，或者可基于发射机的类型建立多重网络。

一种线性调频无线电通信系统，用于无需增大带宽就能增加通信系统可同时容纳的发射机或用户数量以及系统的数据容量。该系统可包括用于建立线性调频无线电通信的多个发射机、接收机和一个中心站。每个接收机可基于不同的线性调频脉冲信号特性来区别线性调频无线电发射机类型。

Claims (5)

1、一种在多路接入线性调频无线电通信系统中区别多种类型的移动发射机的方法，所述多种类型的移动发射机在同一频率范围内发送不同斜率的线性调频脉冲信号，所述方法包括步骤：

(a)通过在与标称频率相差特定量的频率上启动一序列线性调频脉冲信号的第二和后续线性调频，来编码所述线性调频脉冲信号序列中的数据，

(b)从其中一个所述多种类型的移动发射机发送所述线性调频脉冲信号序列，其中所述线性调频脉冲信号序列分别具有与其中一个所述移动发射机相关的斜率，

(c)接收所述线性调频脉冲信号，

(d)检测所接收到的线性调频脉冲信号的斜率，

(e)确定作为所检测到的线性调制脉冲斜率的函数的移动发射机的类型。

2、如权利要求1要求的方法，其特征在于，还包括步骤：

在地理区域内异步发送线性调频脉冲信号，并且确定所述发射机类型为所检测到的线性调频脉冲斜率的大小的函数，或为所检测到的线性调频脉冲斜率的极性的函数，或为所检测到的线性调频脉冲斜率的大小和极性的函数。

3、如权利要求1的方法，其特征在于，两种类型的发射机在所述同一线性调频频率范围内发送相反斜率的线性调频脉冲信号。

4、如权利要求3的方法，其特征在于，还包括异步发送相反斜率的线性调频脉冲信号的步骤。

5、根据权利要求4的方法，其特征在于，所述不同斜率在所述频率范围的频率上连续降低。

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