CN1623307A - 每组键控多脉冲调制以及使用该每组键控多脉冲调制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使用每组键控多脉冲的传播信号和使用该每组键控多脉冲的方法。在一个实施例中，传播信号包括：(1)一个数据单元，其包含在传播信号的一个时间周期内，该时间周期被分割为一组时隙；以及(2)多个脉冲，它们通过脉冲组键控，以预定方式在所述时隙内分布，以编码该数据。

Description

每组键控多脉冲调制以及使用 该每组键控多脉冲调制的方法

技术领域

本发明一般地涉及一种传播信号，更具体地说，本发明涉及一种含有利用每组多脉冲调制调制的数据的传播信号和使用该每组多脉冲调制的方法。

背景技术

电子数据传输要求进行某种形式的信号调制，这种形式的信号调制，将数据编码为信息承载信号，以使该信号通过传输媒介传播，并解调该信号，从而无歧义地恢复最初编码的数据。可以将调制看作，将数字数据、声音、音乐以及其他“情报(intelligence)”附加到发射机产生的无线电波，以使该情报(intelligence)成为适于传播的形式的过程。还可以将调制看作，以使编码数据被可靠解码的方式，将信息附加到电子或光学信号载波的过程。调制可以应用于直流电(主要通过接通和断开)、交流电以及光学信号。甚至可以将毯状波动(blanketwaving)看作烟(smoke)信号传输中(载波是稳定烟流)使用的调制形式。为电报发明的而且业余无线电爱好者仍在使用的摩尔斯电码是一种使用二进制(双态)数字代码的调制方法，该数字代码类似于现代计算机使用的代码。

调制意味着占用带宽，带宽是一种珍贵资源，除了对数据和信息传输业务尤其最重要，保存它越来越重要。作为技术许可，带宽保存要求对用户增加了最有效使用带宽的压力。一种用于提高带宽效率的方法是采用在有限时间周期内使传送的数据或信息量最大的传输技术。一种用于增加有限时间周期内传送的数据量的方式是采用在规定的时间周期内使传送的编码数据量最大的调制方法。

现在，利用许多方法调制电子信号，以传送数字数据。对于大多数无线电和电信的应用，被调制的载波是给定频率范围内的交流电(AC)。一些更普通的调制方法包括：调幅(AM)，其中随时间改变载波信号的振幅；调频(FM)，其中改变载波信号的频率；以及相位调制(PM)，其中随时间改变载波信号的相位。这些全部被分类为连续波调制方法，以便将它们与脉冲编码调制(PCM)方法区别开，脉冲编码调制(PCM)方法以二进制方式编码数字和模拟信息。另外，还有更复杂的调制方式，例如相移键控(PSK)、正交调幅(QAM)以及通过施加改变激光束强度的电磁流(electromagnetic current)调制光学信号的方法。

根据规定的用途，所有上述调制方法均可以使电子数据较可靠传输一段距离。然而，由于要传送的数据量持续增长，使用的带宽越来越多，所以需要更高效的数据传输能力。随着更多信息被数字化，对传输系统和带宽需求产生了更大压力。尽管改进型设备和技术对解决由于增加带宽要求产生的问题有某些帮助，但是还需要其它的解决方法。

一种部分解决有限带宽问题的方式是通过载波编码更多的数据。如果增加有限时间周期内传送的数据量，则可以显著减少支持这种基础设施所需的基础设施和设备。

因此，在本技术领域内，需要用于调制电子信号、增加可以传送的数字数据量和可以进行传送的速率的新型、新颖方法。

发明内容

为了解决现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种使用每组键控多脉冲的传播信号以及使用每组键控多脉冲的方法。在一个实施例中，传播信号包括：(1)一个数据单元，其包含在传播信号的一个时间周期内，该时间周期被分割为一组时隙；以及(2)多个脉冲，它们通过脉冲组键控，以预定方式在时隙内分布，以编码该数据。

因此，本发明引入了在占用传播信号一个时间周期的一组时隙内采用一个以上脉冲的广义概念。这样导致在传播信号上编码的数据量剧增。这种增加导致与现有技术数据调制方法相比，数据传送能力大幅度显著提高。

在本发明的一个实施例中，可以利用映射确定该组时隙中的数据单元。在本发明的另一个实施例中，一组时隙中的时隙相邻，而在本发明的又一个实施例中，一组时隙中的时隙不相邻。在本发明的又一个实施例中，传播信号中的时隙具有不同的特性，因此允许不等时隙时间，而且增加了通用性。

在本发明的另一个实施例中，传播信号中的一组时隙编码长度在十五位以上的数据。相关技术领域的普通技术员明白，十五位长的数据单元允许在其内编码大量的唯一代码。

在本发明的特殊用途的实施例中，从包括：标题；检错消息；同步单元；以及数据消息的组中选择传播信号中的数据单元。当然，相关技术领域的普通技术员明白，大多数传播信号很可能分别包含每个这种数据单元。

本发明的另一实施例提供了一种进一步包括多个时间周期的传播信号。本发明的通用性还使得传播信号具有多个含有变化信息的时间周期。本实施例的另一方面提供大量脉冲编码数据，以在同一个传播信号的不同时隙组内，采用不同数目的多个脉冲。例如，标题数据单元可能要求使用四个脉冲编码数据，而承载实际信息的数据单元之一可以要求六个、七个甚或八个脉冲编码数据。在构成传播信号的时间周期内可以改变时隙数量的实施例中，进一步证明了本发明的通用性。

以上概述说明了本发明的优选特征和替换特征，因此本领域的技术人员可以更好地理解下面对本发明所做的详细说明。下面将描述构成本发明权利要求的主题的、本发明的其它特征。本领域的技术人员应该明白，他们容易以公开原理和具体实施例为基础，设计或者修改用于实现本发明同样目的其它结构。本领域的技术人员还应该明白，这种等效结构落在本发明的实质范围内。

附图说明

为了更全面理解本发明，现在，将结合附图进行以下说明，附图包括：

图1示出其中利用本发明实施例调制数据单元的传播信号的时间周期的图解表示；以及

图2A-2D示出其中利用位于四个脉冲位置之一的脉冲编码数据的传统现有技术数字脉冲位置调制(PPM)方法的脉冲位置的曲线图；

图3示出图2A-2D分别示出的四时隙组，该组显示每个脉冲的正确的传统PPM脉冲位置；以及

图4示出通过因特网利用本发明的实施例发送和接收信息的计算机网络的方框图。

具体实施方式

首先参考图1，图1示出其中利用本发明实施例调制数据单元的传播信号的时间周期100的图解表示。将时间周期100内的数据单元分割为一组110时隙120(示出其中之一)。利用时隙120的集合表示组110。每个时隙120以组110的可能脉冲130位置(下面定义)为中心。尽管所示的组110有十六个时隙120，但是相关技术领域内的普通技术人员明白，组110可以包括任何数目的时隙120，而且在本发明的预期范围内。

现在参考图2A-2D，图2A-2D示出其中利用位于四个脉冲位置210之一的脉冲220编码数据的传统现有技术数字脉冲位置调制(PPM)方法的脉冲位置210的曲线图200。传统现有技术PPM提供被分割为单独采样值，然后利用其内的单脉冲220发送每个采样值的数据流。图2A-2D所示的是利用时间间距表示的离散采样值内的脉冲220的四个可能值或脉冲位置210。还可以将四个脉冲位置210看作位于一个四时隙组中。

通过在离散时间周期的时隙组内改变脉冲220的位置，编码采样中的数据或信息。现在，一系列脉冲位置210传输用于发送整个数据流。后续时间间距内的单脉冲220同样发送包含在后续采样值内的信息。

现在参考图3，图3示出图2A-2D分别示出的四时隙组，该组显示每个脉冲220的正确的传统PPM脉冲位置。如上所述，传统PPM保证传输组中的唯一一个脉冲120。当在该组中的每个容许峰值脉冲位置210进行解调采样时，其中三个采样的值基本为零，而正确的采样值为单位值或单位振幅。然而，如果解调期间的采样不与这些峰值位置正确实现同步，则位于“正确的”脉冲位置210的脉冲220的振幅开始减小，而相邻位置的振幅变得大于零。

很明显，要确保可靠的数据传输，必须考虑许多因素。其中之一是脉冲位置210之间的时间间隔最小。一般地说，PPM要求脉冲位置210之间的最小时间间隔足够大，以确保在邻近脉冲220的峰值，相邻脉冲220的边缘基本上为零。图2A和图3所示的是Tmin，Tmin是通常识别的、PPM要求的容许峰值脉冲220之间的最小时间间距或间隙。Tmin用于提高解调采样期间能准确识别特定脉冲220并将它与由接近或邻近脉冲220引起的“符号间”干扰(如果有)分离的能力。

可靠数据传输要考虑的另一因素是采样定时与潜在脉冲位置210同步。如果采样不与脉冲位置210正确同步，或者如果脉冲220没有正确位于其预期时隙内，则“正确的”脉冲位置210的振幅小于单位值，而相邻脉冲位置的振幅将大于零。然而，即使发生这种情况，仍可以正确解调该信号，因为PPM通常仅提供在构成一组时隙的时间周期内被发送的单脉冲220。

如果系统内存在严重的噪声，则定时误差就是一个更严重问题。当系统噪声与显著定时误差结合时，提高了不正确解调采样的概率。相反，如果定时误差小，即使存在严重的噪声，通常仍可以解调该信号。一般地说，除非信噪比非常糟糕(小)，否则，只要定时误差小于Tmin/2，就可以成功解调该信号。

虽然PPM被广泛应用，但是可以在离散时间周期内编码的数据量相当有限。本发明提供了一种新型、新颖的调制方法，该方法可以使许多脉冲220包括在一组时隙中。该特征使得可以在给定离散时间增量内编码并发送非常大量的数据。

再回到图1，在十六个时隙120的组110中分布的是利用波形表示的多脉冲130，该多脉冲130可以是本技术领域内公知的任何一种的能量信号。分别示出的脉冲130具有相同波形，该波形以组110的四个时隙120或脉冲位置之一为中心。以预定方式分布脉冲130，以利用在解码或解调信号时可以可靠确定的数据单元编码组110。为了编码和解码组110内的每个脉冲130的位置，以便可靠恢复该数据，必须利用本技术领域内公知的许多同步方法的任何一种使信号同步。尽管在某些情况下，Tmin可以将含有脉冲130的每个时隙120分离，以使组中具有更多脉冲，但是如果噪声电平相当小，而且同步特别好，分离就比Tmin小。

如果所示的十六个时隙120中的一个时隙120被脉冲130占用，则在组110中可以对四位数据进行编码，而且可以产生十六个不同的数据状态。然而，正如本发明所规定的那样，如果组110中不止一个时隙120被脉冲130占用，则显著增加组110内产生的状态数。例如，如果组110中有四个脉冲130，如图1所示，则可以产生1,820个不同数据状态。这表示可以编码的状态数剧增，超过了使用现有技术PPM可以编码的状态数。此外，如果在十六个时隙120的组110中可以使用八个脉冲130，则有12,870个可用数据状态，这是非常显著的改进。如果可以使用十六个时隙120的组110中的七个、八个甚或九个脉冲130，则可以获得更显著的效果，这样允许多达35,750个不同数据状态。这样可以在十六个时隙120中编码许多不同的数据状态，以适应15位以上的数据，相关技术领域内的普通技术人员明白，这很重要。

在此描述的本发明提供了几个实施例。一个这种实施例假定，所有时隙120不必相同(例如，它们可以具有不等时隙宽度、脉冲振幅等)，时隙120也无需必须彼此相邻。可以这样定义单组110，以致它仅有固定数目的被占用时隙120，或者，作为一种选择，它可以包括不定数目的被占用时隙120。一个数据消息可以包括一种以上的组110(例如标题可以是一种组，实际数据可以是第二种组，同步单元是第三种组以及检错/纠错单词可以是第四种组)。这些是属于本发明的预期范围的所有变型。

因此，本发明最好特征在于，使用以编码该数据的方式排列的一组110时隙120中的多脉冲140。通过映射编码数据，可以可靠解码或解调这种数据。映射构成预定排列或协定，因此编码的数据消息或信号具有在解调数据消息或信号时有助于确定它的具体意义。这种排列或协定可以取协议的形式，例如约定的代码表，从而当某个编码信号被解码时，它具有可靠的、可确定意义。利用本发明编码数据消息的优点是显而易见的。根据传播信号内的数据单元，可以编码大量信息，该传播信号可以在非常短的时间周期内传送大量数据，从而保存带宽。

现在参考图4，图4示出通过因特网210利用本发明的实施例发送和接收信息的计算机网络400的方框图。虽然所示的例子示出与因特网410相连的计算机网络400，但是它同样可以应用于局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)、内部因特网、企业间网络、广义互联网、它们的任意组合以及许多其他网络。

在所示的实施例中，将数据消息420输入第一计算机430。与第一计算机430相连的调制解调器440通过因特网410将数据消息420发送到与第二计算机450相连的调制解调器440，调制解调器440解码并发送数据消息420。为了编码和解码数据消息420，将与用于编码的可能脉冲排列的映射有关的预定排列或协议460输入第一计算机430内的数据库435和第二计算机450内的数据库455。利用本发明，映射协议460使第一计算机430编码或调制数据消息420，而使第二计算机450解调和恢复该数据消息420。映射可以确保所接收的数据消息420与所发送的数据消息420相同。

利用本发明编码和发送数据消息420的优点是显而易见的。在此描述的传播信号可以根据信号内的数据单元编码大量数据，而且可以在非常短的时间周期内传送这种数据消息420，从而保存带宽。

本发明还提供了传播信号方法的几个实施例。在一个这种实施例中，该方法要求，通过将时间周期分割为一组时隙，在传播信号的时间周期内形成数据单元。然后，利用脉冲组键控，该方法以预定方式在时隙内提供分布多脉冲，以在规定的时间周期内编码数据。本发明包括传播信号方法的几个其他实施例。在此充分详细说明，以使相关技术领域内的普通技术人员可以理解，而且可以实现这种方法的各实施例。

虽然对本发明进行了详细描述，但是本技术领域内的熟练技术人员应该明白，在本发明的实质范围内，他们可以以最广泛的形式对本发明进行各种各样的修改、替换和变更。

Claims (20)

1、一种传播信号，包括：

一个数据单元，其包含在所述传播信号的时间周期内，所述时间周期被分割为一组时隙；以及

多个脉冲，它们通过脉冲组键控，以预定方式在所述时隙内分布，以编码所述数据。

2、根据权利要求1所述的传播信号，其中可以通过映射确定所述数据。

3、根据权利要求1所述的传播信号，其中所述一组时隙中的所述时隙相邻。

4、根据权利要求1所述的传播信号，其中所述一组时隙中的所述时隙不相邻。

5、根据权利要求1所述的传播信号，其中所述时隙具有不同特性。

6、根据权利要求1所述的传播信号，其中所述一组时隙编码长度在十五位以上的数据。

7、根据权利要求1所述的传播信号，其中从包括：标题；检错消息；同步单元；以及数据消息的组中选择所述数据单元。

8、根据权利要求1所述的传播信号，进一步包括多个所述时间周期。

9、根据权利要求8所述的传播信号，其中所述多组时隙具有不同数量的多个脉冲。

10、根据权利要求8所述的传播信号，其中所述时隙数在所述时间周期内变化。

11、一种传播信号的方法，该方法包括：

在所述信号的一个时间周期内形成一个数据单元，所述时间周期被分割为一组时隙；以及

通过脉冲组键控，以预定方式在所述时隙内分布多个脉冲，以编码所述数据。

12、根据权利要求11所述的方法，其中可以通过映射确定所述数据。

13、根据权利要求11所述的方法，其中所述一组时隙中的所述时隙相邻。

14、根据权利要求11所述的方法，其中所述一组时隙中的所述时隙不相邻。

15、根据权利要求11所述的方法，其中所述时隙具有不同的特性。

16、根据权利要求11所述的方法，其中所述一组时隙编码长度在十五位以上的数据。

17、根据权利要求11所述的方法，其中从包括：标题；检错消息；同步单元；以及数据消息的组中选择所述数据单元。

18、根据权利要求11所述的方法，该方法进一步包括指定多个所述的时间周期。

19、根据权利要求18所述的方法，其中所述多个时隙具有不同数量的多个脉冲。

20、根据权利要求18所述的方法，其中所述时隙数在所述时间周期内变化。

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