CN1650535B - 用于无线通信的方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

简单的说，根据本发明的实施例，提供了一种用于传递信息的方法和装置，其中所述方法包括使用波形在至少两个无线设备之间传递信息，所述波形包括第一正弦信号和第二正弦信号，其中第一正弦信号是单周期信号，而第二正弦信号具有多个周期。

Description

用于无线通信的方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及生成用于超宽带系统的复合波形的方法，以及利用该复合波形进行无线通信的方法、设备和系统。
背景技术
现今的无线通信系统可以采用很多不同类型的装置和方法来无线地传递信息。在特定的系统中，确定用于传递信息的合适的体系结构和无线接口协议可能是存在问题的。当设计特定的系统时，可能要考虑例如成本、功耗、频谱复用、带宽、数据速率、距离以及系统容量之类的因素。
因此，对于用来传递信息的可替换的方法有持续的需求。
发明内容
根据本发明第一方面，提供了一种无线通信方法，其包括：产生包含至少一个单周期信号和至少一个多周期信号的波形。其中所述单周期信号的持续时间小于所述多周期信号的持续时间，所述单周期信号具有比所述多周期信号更少的过零点，并且所述单周期信号的最大振幅大于所述多周期信号的最大振幅。
根据本发明第二方面，提供了一种无线通信方法，其包括：使用包含至少一个第一正弦信号和至少一个第二正弦信号的波形在至少两个无线设备之间传递信息，其中所述第二正弦信号具有比所述第一正弦信号更多的过零点，并且其中所述第一正弦信号的持续时间小于所述第二正弦信号的持续时间，并且所述第一正弦信号的最大振幅大于所述第二正弦信号的最大振幅。
根据本发明第三方面，提供了一种无线通信装置，其包括：天线，适合于接收含有至少一个第一脉冲调制信号和至少一个第二脉冲调制信号的波形，其中所述第二脉冲调制信号的持续时间大于所述第一脉冲调制信号的持续时间，并且其中所述第二脉冲调制信号具有比所述第一脉冲调制信号更多的过零点，并且所述第一脉冲调制信号的最大振幅大于所述第二脉冲调制信号的最大振幅；第一检测器，适合于检测所述第一脉冲调制信号；第二检测器，适合于检测所述第二脉冲调制信号；第一解调器，适合于解调所述第一脉冲调制信号，以在所述第一脉冲调制信号中恢复被传送的信息；以及第二解调器，适合于解调所述第二脉冲调制信号，以在所述第二脉冲调制信号中恢复被传送的信息。
根据本发明第四方面，提供了一种无线通信系统，其包括适合于在小于约10米的距离内无线地进行信息通信的无线设备。其中所述无线设备包括：天线，适合于接收包含至少一个第一脉冲调制信号和至少一个第二脉冲调制信号的波形，其中所述第二脉冲调制信号的持续时间大于所述第一脉冲调制信号的持续时间，并且其中所述第二脉冲调制信号具有比所述第一脉冲调制信号更多的过零点，并且所述第一脉冲调制信号的最大振幅大于所述第二脉冲调制信号的最大振幅；第一检测器，适合于检测所述第一脉冲调制信号；第二检测器，适合于检测所述第二脉冲调制信号；第一解调器，适合于解调所述第一脉冲调制信号，以在所述第一脉冲调制信号中恢复被传送的信息；以及第二解调器，适合于解调所述第二脉冲调制信号，以在所述第二脉冲调制信号中恢复被传送的信息。
附图说明
在本申请的权利要求书中具体地指出并且清楚地要求保护了本发明的主题。但是，通过参考以下的详细说明，并在阅读时结合附图可以最好地理解本发明关于构成和操作方法两方面，及其目的、特征和优点，附图中：
图1是根据本发明实施例示出了时域中的一种波形的示图；
图2是根据本发明实施例在频域中示出图1的波形的示图；
图3是根据本发明实施例示出了时域中的一种波形的示图；
图4是根据本发明实施例在频域中示出图3的波形的示图；
图5是根据本发明实施例示出了时域中的一种波形的示图；
图6是示出了根据本发明实施例的通信系统的一部分的框图；
图7是示出了根据本发明实施例的电路的框图；
图8是根据本发明实施例示出了时域中的一种波形的示图；以及
图9是根据本发明实施例示出了时域中的一种波形的示图。
将会意识到，为了图示的简单和清楚，图中示出的元件未必是按比例绘制的。例如，为了清楚的目的，一些元件的尺寸相对于其他元件被夸大。另外，在认为合适的位置，多张图内的标号有所重复，以指示相应的或者相似的元件。
具体实施方式
在以下的详细描述中，为了对本发明提供全面的理解，提出了多个具体的细节。但是，本领域的技术人员将会了解，脱离这些具体细节，本发明是可以实现的。在其他情况下，为了不模糊本发明，没有对公知的方法、过程、组件和电路进行详细描述。
本发明的实施例可以包括用于执行这里所述操作的装置。可以根据所希望的目的来具体构建该装置，或者该装置可以包含通用的计算设备，该计算设备由存储在该设备内的程序来选择性地激活或重新配置。这样的程序可以被存储在存储介质中，该存储介质例如，但不局限于下述类型的盘中的任意一种：软盘、光盘、CD-ROM、磁光盘、机电盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、磁卡或光卡，或者适合于存储电子指令和数据的任何其他类型的介质。
在之后的描述和权利要求书中，可能用到术语“耦合”和“连接”以及它们的派生词。应该了解，这些术语并不意指它们彼此是同义词。相反，在具体的实施例中，“连接”可以用来指示两个或者多个元件彼此间存在直接的物理或电接触。“耦合”可能意味着两个或者多个元件间存在直接的物理或电接触。但是，“耦合”也可以意味着两个或者多个元件彼此间没有直接接触，但是仍然彼此合作或者交互。
转到图1，该图示出了时域中的波形100。沿x轴表示时间，并且沿y轴表示振幅。
在该图中，波形100可以被称为高斯单周期信号110。就是说，波形100包括单周期的正弦信号并且可以被简单地称为单周期信号。单周期信号110还可以被一般地称为冲激脉冲、脉冲调制信号(pulsed signal)、脉冲信号、宽带射频(RF)信号、RF冲激脉冲信号、RF脉冲信号、脉冲调制的RF信号，或者超宽带(UWB)信号。更具体地说，单周期信号110可以被称为单周期脉冲或者单脉冲信号。也可以使用各种其他的术语来指代单周期信号110。单周期信号110具有T2-T1的脉冲宽度或持续时间，以及A2的最大振幅和A1的最小振幅。
转到图2，该图示出了图1的波形的频域表示(称为信号210)。信号210的中心频率(标注为Fc)和带宽(F2-F1)可以由单周期信号110的持续时间而定。在一些实施例中，单周期信号的中心频率可以约等于其持续时间的倒数，带宽可以约为中心频率的160％。例如，如果单周期信号110在时域中具有大约0.5纳秒(ns)的持续时间，那么该单周期信号110在频域的中心频率可能约为2.0千兆赫(GHz)，该单周期信号110在频域的带宽可能约为3.2GHz，但是本发明的范围并不局限于此。
无线通信系统使用单周期信号110可以传递一个或者多个比特的信息。或者，系统可以使用脉冲串列(pulse train)来传递一个比特的信息，该脉冲串列包括多个单周期信号。
应该注意，这里的术语“数据”和“信息”可以互换使用。另外，术语“数据”和“信息”可以指单个比特的信息，或者也可以指多个比特的信息。
应该注意，图1中示出的是理想的高斯单周期信号110。但是，实际上在通信系统中，可能是使用非理想的单周期信号(未示出)，而不是使用理想的高斯单周期信号来传递信息。在频域中，非理想的单周期信号可能具有和理想的单周期信号相比被减小的带宽。
转到图3，该图示出了在时域上的波形300。沿x轴表示时间，并且沿y轴表示振幅。
波形300可以被称为多周期信号310。就是说，多周期信号310是多周期正弦信号，并且可以是潜在的正弦曲线的时间受限的段，其包括正弦曲线的若干(例如两个或更多个)周期。在一些实施例中，多周期信号可以是带有包络线的正弦波的若干周期。虽然本发明的范围在这方面没有限制，但是多周期信号310可以在该段的起始和末尾被衰减，如图3所示，产生多周期信号310的有形状的包络线。多周期信号310可以通过在单一频率上的持续能量突发来产生。多周期信号可以指由多个周期的突发所组成的脉冲，而单周期信号可以指具有少于两个周期的脉冲。多周期信号310具有T2-T1的脉冲宽度或持续时间，以及A2的最大振幅和A1的最小振幅。
多周期信号310一般可以被称为冲激脉冲、脉冲调制信号、脉冲信号、宽带射频(RF)信号、RF冲激脉冲信号、RF脉冲信号、脉冲调制的RF信号，或者UWB信号。更具体地说，多周期信号310可以被称为非单周期信号、突发信号、音调信号、音调突发(tone-burst)信号、多脉冲信号或子带脉冲信号。也可以使用各种其他的术语来指代多周期信号310。
转到图4，该图示出了图3的波形的频域表示(称为信号410)。信号410的中心频率(标注为Fc)和带宽(F2-F1)可以由多周期信号310的持续时间而定。在一些实施例中，多周期信号的中心频率可以约等于该信号持续时间的倒数，而带宽可以约为中心频率的160％。例如，如果多周期信号310在时域具有大约2纳秒(ns)的持续时间，那么该多周期信号310在频域的中心频率约为500兆赫(MHz)，该多周期信号310在频域的带宽约为800MHz，但是本发明的范围并不局限于此。
虽然在图1～图4中使用了相同的振幅、时间和频率标记(例如T1、T2、A1、A2、F1、F2、Fc)，但是这些标记可以对应于不同的时间、振幅和频率。
无线通信系统可以使用多周期信号310来传递一个或者多个比特的信息。或者可替换地，系统可以使用脉冲串列来传递一个比特的信息，该脉冲串列包括多个多周期信号。
通过对多周期信号310或单周期信号110的调制，可以在两个设备之间进行信息通信或信息传递。通过改变单周期信号110的振幅、极性、定时或其他特性，可以使用单周期信号110对信息进行编码。一种可以被称为时间移位或脉冲位置调制的定时调制方案可以包括在时间上相对于名义位置移动脉冲的位置。相似地，可以通过改变多周期信号310的振幅、极性、定时或其他特性来对多周期信号310进行调制。
图5根据本发明的实施例示出了在时域上的波形500。波形500可以被称为混合波形或者组合波形，该波形包括单周期信号510，其后分别紧接着多周期信号520、530和540。波形500还可以包括紧接着多周期信号540的单周期信号550；紧接着单周期信号550的多周期信号560、570和580；以及紧接着多周期信号580的单周期信号590。波形500可以被用在UWB通信系统中，并且被一般地称为UWB波形。
使用波形100(图1)、波形300(图3)或波形500(图5)来传递信息的无线通信系统可以被称为超宽带(UWB)系统。可以使用各种其他的术语来指代使用波形100、300或500的传输系统。例如，使用波形100、300或500的通信系统可以被称为无载波、基带、冲激无线电(IR)或基于冲激脉冲的系统。
回到图5，在该实施例中，单周期信号510、550和590可以具有约为A5的最大振幅和约为A1的最小振幅。多周期信号520、530、540、560、570和580可以具有约为A4的最大振幅和约为A2的最小振幅。在该实施例中，单周期信号510的最大振幅可以大于多周期信号520、530、540、560、570和580的最大振幅，而单周期信号510的最小振幅可以小于多周期信号520、530、540、560、570和580的最小振幅。
虽然本发明的范围在这方面没有限制，但是在图5示出的实施例中，单周期信号510的持续时间(T2-T1)可以约等于单周期信号550的持续时间(T10-T9)，并且约等于单周期信号590的持续时间(T18-T17)。多周期信号520、530、540、560、570和580的持续时间可以彼此间大致相等。另外，在该实施例中，单周期信号510、550和590的持续时间可以小于多周期信号520、530、540、560、570和580的持续时间。
在一个实施例中，无线通信系统可以使用波形500在两个设备之间传递一个或多个比特的信息。例如，可以使用单周期信号510来传递一比特的信息，并且可以用多周期信号520来传递另一比特的信息。另外，可以分别使用信号530、540、550、560、570、580和590来传递其他的七个比特的信息。或者，在其他的实施例中，可以使用波形500的多个单周期信号(例如单周期信号510、550和590)从设备传递单个比特的信息。另外，也可以使用波形500的多个多周期信号(例如多周期信号520、530、540、560、570和580)从设备传递单个比特的信息。
应该注意的是，虽然图示的波形500只具有三个单周期信号，但是本发明并不局限于此。在其他的实施例中，波形500可以包括多于或者少于三个的单周期信号。相似地，虽然图示的波形500只具有六个多周期信号，但是本发明并不局限于此。在其他的实施例中，波形500可以包括多于或者少于六个的多周期信号。在一个实施例中，UWB波形可以包括一个单周期信号，其后紧接着十个多周期信号(十比一的比率)，然后再紧接着另一个单周期信号，并且最后再紧接着十个多周期信号。
转到图6，该图示出了通信系统600的一部分的简化的框图。系统600可以是无线系统，可以经由双向通信链路630在通信设备610和620之间传递信息。设备610和620可以是无线设备，并且通信链路630可以是无线接口并且可以代表在设备610和620之间的一条或多条通信信道或路径。设备610和620可以包括无线收发机(未示出)和天线(未示出)，用于使用射频(RF)信号来传递信息。设备610和620可以是接入点(AP)、个人数字助理(PDA)、具有无线能力的膝上型或便携式计算机、网络板(web tablet)、无线电话、无线头戴耳机、呼机、即时讯息设备、数字音乐播放器、数码相机或者其他可以适合于无线地发送和/或接收信息的设备。
设备610可以适合于处理UWB波形，该UWB波形例如是波形100、波形300、波形500(上文参考图5所论述的)、波形800(下文参考图8所论述的)或波形900(下文参考图9所论述的)。在一些实施例中，UWB波形可以指这样的RF信号，该RF信号具有比其中心频率约大20％的带宽。在其他的实施例中，UWB波形可以指这样的RF信号，该RF信号具有至少约500MHz的带宽。
设备610可以适合于组合单周期信号和多周期信号，以从设备610向设备620传递信息。在一个实施例中，设备610可以包括能够产生图5中的波形500的波形产生器(未示出)，以从设备610向设备620传递信息。设备620可以适合于处理例如波形500(图5)、波形800(图8)或波形900(图9)的UWB波形。设备620例如可以包括检测器和解码电路(未示出)，该检测器和解码电路适合于接收和恢复从设备610传送的信息。
在一些实施例中，设备610和设备620可以是无线局域网(WLAN)的一部分，并且适合于使用宽带RF信号在约小于100米(m)的距离之内进行信息通信，但是本发明的范围并不局限于此。作为一个示例，在一个实施例中，WLAN系统可以包括具有WLAN适配卡的计算机以及被接通到固定线路网络的基站。可以使用WLAN在基站与计算机之间直到约100米的距离内建立无线连接。在其他的实施例中，设备610和620也可以是无线个人区域网(WPAN)的一部分，并且适合于使用宽带RF信号在小于约10米的距离之内进行信息通信。
参考图5和图6两者，在一些实施例中，可以使用波形500的单周期信号510、550和590在设备610和620之间传递一种类型的信息，并且可以使用波形500的多周期信号520、530、540、560、570和580在设备610和620之间传递另一种类型的信息。例如，在一个实施例中，可以使用波形500的多周期信号520、530、540、560、570和580在设备610和620之间传递用户信息，并且可以使用波形500的单周期信号510、550和590在设备610和620之间传递控制、定时或安全性信息。
用户信息的示例可以包括电子数据表(spreadsheet)、字处理、视频、音频、图片、电子邮件或网页信息，但是本发明的范围并不局限于此。控制和定时信息的示例可以包括用于建立通信路径的信息、用于拆除通信路径的信息、同步信息、用于多路访问协调的信息、用于数据速率适配的信息以及用于确定两个设备间的通信链路品质的信息，但是本发明的范围并不局限于此。安全性信息的示例包括授权、验证以及用于加密信息的安全密钥交换。
作为示例，在一个实施例中，为了拆除通信路径，可以使用波形500的单周期信号中的一个或多个来表明传输的结束。为了建立通信路径，接收设备可以使用波形500的单周期信号中的一个或多个在恰当的频率上建立接收时钟，并且使该时钟与脉冲到达时间同步。为了使设备610和620之间的通信同步，可以使用波形500的一个单周期脉冲来“发射”或“触发”接收设备(例如设备620)中的精密振荡器。在其他的实施例中，接收设备可以使用锁相环(PLL)或其他定时设备来接收多个(例如多于两个)单周期信号，并且使接收时钟同步。
虽然本发明的内容在这方面没有限制，但是在一个实施例中，使用例如误码率(BER)之类的品质参数可以确定通信链路的品质。在该实施例中，使用波形500的单周期脉冲所传输的信息的BER被监视，从而确定通信链路的品质。如果该BER被确定为高于预定的阈值水平，那么可以从接收设备(例如620)向发送设备(例如610)传送一个信号，用于命令发送设备调整使用单周期信号所传输的信息和使用多周期信号所传输的信息两者的数据传输速率。换句话说，如果通信链路品质低于预定的阈值，则可以调整使用单周期信号所传输的信息和使用多周期信号所传输的信息两者的传输速率。在一个实施例中，可以利用例如每比特发送双倍数目的多周期信号的方式来减小数据传输速率。然后接收设备可以将这些多周期信号结合到一起，并从而提高信噪比。如果信号再次恶化，那么可以继续将多周期信号加倍，使得每比特可以结合更多的多周期信号，从而改善BER。
虽然本发明的范围在这方面没有限制，但是在一个实施例中，可以使用波形500的单周期信号，为通信路径的建立、通信路径的拆除、多路访问协调、数据速率适配或者通信链路品质参数的确定建立监控端信道。该监控端信道也可以用来传递授权、验证或用于加密的安全密钥交换信息。另外，该监控端信道可以被用于性能监视、位置感应或作为备用的用户数据信道。
可以使用波形500的具有相对更短持续时间，更高振幅的单周期信号来确定接收设备(例如设备620)的位置，或者确定两设备(例如设备610和620)之间的距离。
在一些实施例中，可以使用波形500在设备610和620之间使用一种数据速率来传递一种类型的信息，并且在设备610和620之间使用另一种数据速率来传递另一种类型的信息。例如，可以使用波形500的单周期信号510、550和590来建立相对低速率的信道，并且使用波形500的多周期信号520、530、540、560、570和580来建立相对高速率的信道。
如果波形500中的每一个多周期信号都具有比单周期信号510、550和590相对更长的持续时间，那么在频域中，波形500的多周期信号与单周期信号510、550和590相比，可以占用总频谱中相对更小的部分。在连续的多周期信号中，通过几种不同的潜在正弦曲线(例如3.5、4.0、4.5GHz等等)的循环，使得来自每个多周期信号的多路径回波在试图再一次使用频谱的该部分之前就已经“消亡”。因此，多周期信号可以允许多路径的缓和(mitigation)，这可以允许更高的数据速率。在一个实施例中，波形500中的每个多周期信号可以使用频谱中小于约一千兆赫的部分，该部分的中心在潜在的正弦曲线的频率附近，其中波形500的单周期信号可以使用频谱中较宽的部分，每个单周期信号可以使用至少约两千兆赫。
在一个实施例中，使用波形500的多周期信号可以在设备610和620之间以至少约每秒100兆比特的数据速率来传递信息，并且使用波形500的单周期信号可以在设备610和620之间以小于约每秒100千比特的相对较低的数据速率来传递信息。
在一些实施例中，使用波形500的单周期脉冲可以在设备610和620之间建立一条通信路径或信道，用来以相对较低的数据速率传递信息，并且使用波形500的多周期脉冲可以在设备610和620之间建立另一条通信路径或信道，用来以相对较高的数据速率传递信息。
一般来讲，图5中示出的实施例提供了一种方法，用于通过使用组合波形(例如波形500)在两个设备之间传递信息来进行信息通信，所述组合波形包括至少两个正弦信号(例如信号510和520)，其中一个正弦信号(例如信号520)具有比另一个正弦信号(例如信号510)更多的周期或过零点(zero-crossing)。在该实施例中，信号510具有一个周期和一个过零点(标注为511)，并且信号520具有多个周期和多个过零点。在一些实施例中，信号520的持续时间可以至少是信号510的持续时间的约两倍，但是本发明的范围并不局限于此。
虽然图5中示出的实施例显示出单个单周期信号，后面紧接着多个多周期信号(即波形500包括交替出现的单个单周期信号和多个多周期信号)，但是本发明并不局限于此。在其他的实施例中，组合波形可以包括多个单周期信号，后面紧接着多个多周期信号，并且该顺序可以重复。
波形500的频率、振幅、定时和波形的形状可以随系统级的考虑而变化，所述系统级的考虑包括所需的数据速率、路径长度、用户数目、来自其他无线源的可能干扰条件、多路径环境以及其他因素。相似地，对于波形500的信号可以使用多种调制方案，所述调制方案包括开关键控、振幅调制、双极调制、极性调制或脉冲位置调制，但是本发明的范围并不局限于此。
转到图7，该图描述了根据本发明实施例的接收机700。接收机700可以是通信设备610或620(图6)的收发机的一部分，或者独立接收机的一部分。接收机700可以是集成电路(IC)的一部分，或可以包括多个集成电路。接收机700可以是UWB接收机，并且适合于处理(例如接收、检测和解码)例如波形100(图1)、300(图3)或500(图5)的UWB波形。接收机700还可以被称为基带电路。
传递到接收机700的所接收的UWB波形可以包括与单周期信号510、550和590(图5)相似的单脉冲信号，并且可以包括与多周期信号520、530、540、560、570或580(图5)相似的音调突发信号。与前面的描述相似，在一个实施例中，可以用接收到的UWB波形的单脉冲信号将控制、定时和安全性信息从发送设备传递到接收机700。可以用接收到的UWB波形的音调突发信号将用户信息从发送设备传递到接收机700。
接收机700可以包括天线710，用于接收使用例如波形500的UWB波形所产生的辐射性射频(RF)信号。天线710可以包含一根或多根天线，并且可以是下列天线的一种，例如偶极天线、单极天线、回路天线、微带天线，但是本发明的范围并不局限于此。
接收机700还可以包括被连接到天线710的低噪声放大器(LNA)715和716。另外，接收机700可以包括被连接到LNA 715的单脉冲检测器720和被连接到LNA 716的音调突发检测器730。接收到的信号可以被发送到LNA 715和716两者，用于处理。在其他的实施例中，可以使用单个的LNA和检测器来接收和处理接收到的UWB信号。
通过多种不同的技术，单脉冲检测器720和音调突发检测器730可以适合于检测UWB信号，所述技术例如是带通滤波、到中频(IF)的下变频、振幅检测或直接采样，但是本发明的范围并不局限于此。单脉冲检测器720也可以被称为单周期检测器，并且音调突发检测器730也可以被称为子带检测器或多脉冲检测器。
在一个实施例中，单脉冲检测器720可以包括相关器(未示出)或匹配滤波器(未示出)，所述相关器和匹配滤波器适合于检测例如波形500的单周期信号510、550和590(图5)之类的单脉冲信号。匹配滤波器可以是这样的设备，其具有与接收到的宽带RF信号的脉冲形状相匹配的冲激响应，并且当被提供以具有匹配的脉冲形状的RF能量时，可以在该匹配滤波器的输出端产生一个冲激脉冲。单脉冲检测器720还可以包括积分器(未示出)，用于对多个单脉冲信号进行积分，从而恢复被传送的信息。
在一个实施例中，音调突发检测器730可以包括相关器(未示出)或匹配滤波器(未示出)，所述相关器和匹配滤波器适合于检测例如波形500的多周期信号520、530、540、560、570或580(图5)之类的音调突发信号。音调突发检测器730还可以包括积分器(未示出)，用于对多个音调突发信号进行积分，从而恢复被传送的信息。
解调器740可以适合于对接收到的UWB波形的单脉冲信号进行解调，从而在接收到的信号中恢复被传送的信息。解调器750可以适合于对接收到的UWB波形的音调突发信号进行解调，从而在接收到的信号中恢复被传送的信息
在一个实施例中，定时模块760可以从接收到的UWB波形的单脉冲信号产生时钟信号，并且将该时钟信号提供给音调突发检测器730，其中音调突发检测器730可以使用来自定时模块760的时钟信号作为时钟，来处理音调突发信号。由定时模块760产生的时钟信号可以与产生该接收到的UWB波形的发送设备同步。例如，定时模块760可以包括PLL，并且接收到的UWB波形的单脉冲信号可以被用作到该PLL的输入时钟信号。该PLL可以产生输出时钟信号，该输出时钟信号与发送设备同步。一般来讲，通过从单脉冲信号产生时钟，并且将该时钟提供给音调突发检测器730，可以用接收到的UWB波形的单脉冲信号来处理多周期信号，所述音调突发检测器730适合于检测接收到的UWB波形的音调突发信号。
处理器770可以包括例如一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、微控制器等等。一般地，处理器770可以被用于处理接收到的UWB波形。在一个实施例中，如果使用接收到的UWB波形的音调突发信号将用户信息传递给接收机700，那么处理器770可以被用于处理接收到的用户信息。处理器770也可以被用于辅助对接收到的UWB信号的处理，以确定距离和位置信息，并且执行速率适配。
在一个实施例中，处理器770可以适合于处理接收到的UWB波形的单脉冲信号，从而确定在接收机700和产生该UWB波形的发送设备之间的通信链路的品质。例如，可以由处理器770来监视使用接收到的UWB波形的单脉冲信号被传输的信息的BER，从而确定通信链路的品质。如果该BER被确定为高于预定的阈值水平，那么可以从接收机700向发送设备传送一个信号，用于命令发送设备减小使用单脉冲信号被传输的信息和使用音调突发信号被传输的信息两者的数据传输速率。
在一个实施例中，处理器770可以适合于处理接收到的UWB波形的单脉冲信号，从而确定来自发送设备的距离信息或者接收设备的位置信息。可以用处理器770来确定接收到的UWB波形的单脉冲信号的到达时间(被称为“时间戳”)。在一个实施例中，如果确定了三个“时间戳”，那么处理器770可以确定发送设备的X、Y和Z的位置。
虽然接收机700被图示为具有多个分离的功能元件，但是可以将所述功能元件中的一个或多个组合起来，并且可以通过软件配置的元件的组合来实现这些功能元件，所述元件例如含有数字信号处理器(DSP)的处理器以及微控制器。
转到图8，该图示出了波形800。波形800可以包括正弦信号810，其后分别紧接着正弦信号820、830、840、850、860、870、880和890。波形800可以被称为UWB波形。
在一个实施例中，波形800具有两种类型的信号，这两种类型的信号具有不同的持续时间。信号810、850和890可以被指定为一种类型的信号，并且信号820、830、840、860、870和880可以被指定为另一种类型的信号。信号810、850和890可以具有与信号820、830、840、860、870和880相比相对较短的持续时间。信号810、850和890的持续时间可以彼此大致相等；信号820、830、840、860、870和880的持续时间可以彼此大致相等；并且信号810、850和890的持续时间每个都可以相对小于信号820、830、840、860、870和880的持续时间。信号820、830、840、860、870和880的持续时间可以比信号810、850和890的持续时间长得多，例如，信号820的持续时间可以至少是信号810的持续时间的两倍。在另一实施例中，信号820的持续时间可以至少是信号810的持续时间的十倍(十比一的比率)，但是本发明的范围并不局限于此。
在图8示出的实施例中，与信号810、850和890相比，正弦信号820、830、840、860、870和880具有更多的过零点和周期。在该实施例中，信号810具有两个过零点(标注为811和812)和少于两个周期。信号850和890也可以具有两个过零点和少于两个周期。信号820、830、840、860、870和880中的每一个都可以具有至少两个周期和至少三个过零点。
信号810、820、830、840、850、860、870、880、890可以被一般地称为冲激脉冲、脉冲调制信号、宽带RF信号、RF冲激脉冲信号、RF脉冲信号、脉冲调制的RF信号或UWB信号。信号810、850和890也可以被称为单脉冲信号。信号820、830、840、860、870和880也可以被称为多周期信号、多脉冲信号，或者子带脉冲信号、突发信号、音调信号或音调突发信号。简单地向前参考图7，检测器730可以适合于检测波形800的信号820、830、840、860、870和880，并且检测器720可以适合于检测波形800的信号810、850和890。
回到图8，在一个实施例中，波形800的不同类型信号的重复频率可以不同。例如，相比于具有较多过零点的具有较多的持续时间相对较长的信号，波形800可以包括具有较少过零点的较少的持续时间相对较短的信号。在图8示出的实施例中，波形800包括的持续时间较长的信号要多于持续时间较短的信号。换句话说，波形800包括三个持续时间相对较短的信号(例如信号810、850和890)以及六个持续时间相对较长的信号(例如信号820、830、840、860、870和880)，但是本发明的范围并不局限于此。在其他的实施例中，波形800可以包括较多的或者较少的持续时间相对较短的信号，以及可以包括较多的或者较少的持续时间相对较长的信号。
波形800可以被用来传递信息。在一个实施例中，可以使用具有不同的持续时间的两种类型的信号在通信系统中传递信息。例如，可以使用波形800来实现UWB通信系统，其中可以使用波形800的相对较少的持续时间较短的信号(例如信号810、850和890)来传递控制、定时、安全性以及备用的用户信息，并且可以使用数目相对较多的持续时间较长的信号来传递用户信息。在一个实施例中，可以使用波形800的相对较少的持续时间较短的信号(例如信号810、850和890)来执行同步、连接建立和拆除、速率适配、性能监视、位置传感或备份用户信息。可以使用波形800的持续时间相对较长的信号(例如信号820、830、840、860、870和880)来执行对用户信息的传递。
转到图9，该图示出了波形900。波形900可以包括正弦信号910，其后分别紧接着正弦信号920、930、940、950、960、970、980和990。波形900可以被称为UWB波形。
在一个实施例中，波形900具有两种类型的信号，这两种类型的信号具有不同的持续时间。信号910、950和990可以被指定为一种类型的信号，并且信号920、930、940、960、970和980可以被指定为另一种类型的信号。信号910、950和990与信号920、930、940、960、970和980相比可以具有相对较短的持续时间。信号910、950和990的持续时间可以彼此大致相等；信号920、930、940、960、970和980的持续时间可以彼此大致相等；并且信号910、950和990的持续时间每个都可以相对小于信号920、930、940、960、970和980的持续时间。信号920、930、940、960、970和980的持续时间可以比信号910、950和990的持续时间长得多，例如，信号920的持续时间可以至少是信号910的持续时间的两倍。在另一实施例中，信号920的持续时间可以至少是信号910的持续时间的十倍(十比一的比率)，但是本发明的范围并不局限于此。
在图9示出的实施例中，与信号910、950和990相比，正弦信号920、930、940、960、970和980具有更多的过零点和周期。在该实施例中，信号910具有四个过零点(标注为911、912、913和914)和少于三个周期。信号950和990也可以具有四个过零点和少于三个周期。信号920、930、940、960、970和980中的每一个都可以具有至少三个周期和至少五个过零点。
信号910、920、930、940、950、960、970、980、990可以被一般地称为冲激脉冲、脉冲调制信号、脉冲信号、宽带RF信号、RF冲激脉冲信号、RF脉冲信号、脉冲调制的RF信号或UWB信号。简单地向前参考图7，检测器730可以适合于检测波形900的信号920、930、940、960、970和980，并且检测器720可以适合于检测波形900的信号910、950和990。
在一个实施例中，波形900的不同类型信号的重复频率可以不同。例如，相比于具有较多过零点的较多的持续时间相对较长的信号，波形900可以包括具有较少过零点的较少的持续时间相对较短的信号。在图9示出的实施例中，波形900包括的持续时间较长的信号要多于持续时间较短的信号。换句话说，波形900包括三个持续时间相对较短的信号(例如信号910、950和990)以及六个持续时间相对较长的信号(例如信号920、930、940、960、970和980)，但是本发明的范围并不局限于此。在其他的实施例中，波形900可以包括较多的或者较少的持续时间相对较短的信号，以及可以包括较多的或者较少的持续时间相对较长的信号。
波形900可以被用来传递信息。在一个实施例中，可以使用具有不同的持续时间的两种类型的信号在通信系统中传递信息。例如，可以使用波形900来实现UWB通信系统，其中可以使用波形900的相对较少的持续时间较短的信号来传递控制、定时、安全性以及备用的用户信息，并且可以使用相对数目较多的持续时间较长的信号来传递用户信息。在一个实施例中，可以使用波形900的相对较少的持续时间较短的信号910、950和990来执行同步、连接建立和拆除、速率适配、性能监视、位置传感或备份用户信息。可以使用波形900的持续时间相对较长的信号920、930、940、960、970和980来执行对用户信息的传递。
虽然这里已经图示了和描述了本发明的某些特征，但是对于本领域的技术人员来说，将会想到很多修改、替换、改变和等同物。因此，应该了解，附带的权利要求书意欲覆盖落在本发明真实精神内的所有这类修改和改变。

Claims (21)

1.一种无线通信方法，包括：
产生包含至少一个单周期信号和至少一个多周期信号的波形，
其中所述单周期信号的持续时间小于所述多周期信号的持续时间，所述单周期信号具有比所述多周期信号更少的过零点，并且所述单周期信号的最大振幅大于所述多周期信号的最大振幅。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多周期信号的持续时间至少是所述单周期信号的持续时间的两倍。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使用所述至少一个单周期信号以第一数据速率传递信息；以及
使用所述至少一个多周期信号以第二数据速率传递信息，其中所述第一数据速率小于所述第二数据速率。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使用所述至少一个单周期信号来传递第一类型的信息；以及
使用所述至少一个多周期信号来传递第二类型的信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一类型的信息是控制、定时或安全性信息，并且其中所述第二类型的信息是用户信息。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一类型的信息是验证信息、授权信息、用于建立通信路径的信息、用于拆除通信路径的信息、同步信息、用于多路访问协调的信息、用于数据速率适配的信息或者用于确定两个设备之间的通信链路品质的信息，并且其中所述第二类型的信息是电子数据表信息、字处理信息、电子邮件信息、网页信息、视频文件、音频文件或图片文件。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
提供第一通信信道，用于使用所述至少一个单周期信号在第一设备与第二设备之间以第一数据速率传递信息；以及
提供第二通信信道，用于使用所述至少一个多周期信号在所述第一设备与所述第二设备之间以第二数据速率传递信息。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
使用所述至少一个单周期信号来确定在所述第一设备和所述第二设备之间的通信链路品质；以及
如果所述通信链路品质低于预定水平，则改变所述第二数据速率。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
检测所述单周期信号；
检测所述多周期信号；
从检测出的所述单周期信号中生成时钟信号；
将所述时钟信号提供到用于检测所述多周期信号的检测器；以及
通过使用所述时钟信号作为时钟来处理所述多周期信号。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述产生还包括产生包含所述至少一个单周期信号和所述至少一个多周期信号的所述波形，用于从第一无线设备向第二无线设备传递信息。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括使用所述至少一个单周期信号在所述第一无线设备和所述第二无线设备之间对定时进行同步。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
使用所述至少一个单周期信号来确定所述第二无线设备的位置。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括：
使用所述至少一个单周期信号来确定所述第一无线设备和所述第二无线设备之间的距离。
14.一种无线通信方法，包括：
使用包含至少一个第一正弦信号和至少一个第二正弦信号的波形在至少两个无线设备之间传递信息，其中所述第二正弦信号具有比所述第一正弦信号更多的过零点，并且其中所述第一正弦信号的持续时间小于所述第二正弦信号的持续时间，并且所述第一正弦信号的最大振幅大于所述第二正弦信号的最大振幅。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
使用所述第一正弦信号在所述至少两个无线设备之间传递控制信息；以及
使用所述第二正弦信号在所述至少两个无线设备之间传递用户信息。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二正弦信号的持续时间至少是所述第一正弦信号的持续时间的两倍。
17.一种无线通信装置，包括：
天线，适合于接收含有至少一个第一脉冲调制信号和至少一个第二脉冲调制信号的波形，其中所述第二脉冲调制信号的持续时间大于所述第一脉冲调制信号的持续时间，并且其中所述第二脉冲调制信号具有比所述第一脉冲调制信号更多的过零点，并且所述第一脉冲调制信号的最大振幅大于所述第二脉冲调制信号的最大振幅；
第一检测器，适合于检测由所述天线接收的所述第一脉冲调制信号；
第二检测器，适合于检测由所述天线接收的所述第二脉冲调制信号；
第一解调器，适合于解调由所述第一检测器检测的所述第一脉冲调制信号，以在所述第一脉冲调制信号中恢复被传送的信息；以及
第二解调器，适合于解调由所述第二检测器检测的所述第二脉冲调制信号，以在所述第二脉冲调制信号中恢复被传送的信息。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述装置是基带电路。
19.根据权利要求17所述的装置，其中所述装置包括处理器。
20.根据权利要求17所述的装置，其中所述第一检测器包括匹配滤波器，并且其中所述第二检测器包括匹配滤波器。
21.一种无线通信系统，包括：
适合于在小于10米的距离内无线地进行信息通信的无线设备，其中所述无线设备包括：
天线，适合于接收包含至少一个第一脉冲调制信号和至少一个第二脉冲调制信号的波形，其中所述第二脉冲调制信号的持续时间大于所述第一脉冲调制信号的持续时间，并且其中所述第二脉冲调制信号具有比所述第一脉冲调制信号更多的过零点，并且所述第一脉冲调制信号的最大振幅大于所述第二脉冲调制信号的最大振幅；
第一检测器，适合于检测由所述天线接收的所述第一脉冲调制信号；
第二检测器，适合于检测由所述天线接收的所述第二脉冲调制信号；
第一解调器，适合于解调由所述第一检测器检测的所述第一脉冲调制信号，以在所述第一脉冲调制信号中恢复被传送的信息；以及
第二解调器，适合于解调由所述第二检测器检测的所述第二脉冲调制信号，以在所述第二脉冲调制信号中恢复被传送的信息。
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