CN1754320A

CN1754320A - 时隙定序的多频带uwb通信系统

Info

Publication number: CN1754320A
Application number: CNA200480005185XA
Authority: CN
Inventors: D·比鲁
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2006-03-29

Abstract

用于根据其时隙序列发射和接收多频带通信的一种系统和方法在发射端上包括：编码器，用于对于每个频带根据时隙位置(s1，s2，s3，s4)编码数据；RF调制器，用于在从多个频带(f1，fn)中选择的预定的多个频带(f4，f3，f2，f1)上调制已编码数据。预定的多个频带彼此独立，并且预定的多个频带的发射顺序是不相关的，这不同于频谱键控中的相关性。本发明不受发射的频带顺序的影响，所以可以用于信道化、安全性或其它目的，并且在接收机端上要求不太复杂的电路。

Description

时隙定序的多频带UWB通信系统

技术领域

本发明涉及无线区域网中的通信。更特别地，本发明涉及超宽带(Ultra-Wide-Band)通信中的调制方案。

背景技术

超带宽(UWB)正在作为用于无线通信(特别用于短距离通信)的下一代技术而进行研究。具有许多用来在宽带宽度RF信道上调制信息的方案。这些方案之一是频谱键控，其基本上用于多频带调制方案，其中经由按时间发射的频率序列来传送信息。

图1A示出了利用诸如频谱键控中的连续频率广播的现有技术方法的一个实例。在该特定实例中，在第一周期101中具有分别标记为105、115、125和135的4个频带。在该特定情况中，所有脉冲被组合在一起并且按f2、然后f1、随后f3、随后f4的顺序进行发送。后续符号周期的序列是f3、f2、f4、f1。每个频率具有一系列时隙s1至s4。发射的顺序是决定性的，因为顺序是用来编码/解码信息的频谱键控系统的一部分。

在上述情况中，需要在接收端上使用多个并行接收机，对于每个频带使用一个接收机。接收机的复杂性随着频带数量的增加而增加。

发明内容

因此，本发明提供一种用于调制的方法和系统，在显著降低接收机复杂性的同时，实现与现有技术系统诸如频谱键控的编码性能相同或者更好的编码性能。本发明允许以任何顺序发射频率，比使用连续频带的系统提供更多的灵活性。

附图说明

图1A显示了使用频移键控(spectral shift keying)的现有技术发射方案。

图1B显示了根据本发明的发射的第一方面。

图1C显示了根据本发明的第一方面的另一变型。

图2A显示了用于多频带通信接收的典型接收机。

图2B显示了用于顺序接收单一频带通信的接收机的方框图。

图3A和图3B显示了单频带发射机和多频带发射机的方框图。

具体实施方式

图1B和图1C示出了根据本发明的发射方法的第一实施例。第一步骤是编码图1所示的同一数据，但在发射发生时，频率的发射顺序是不相关的。

如图1B所示，每次只发射一个频率(f4，或f2，f3或f1)。这个序列的具体选择是任意的，并且相应频率的特定发射序列不携带信息，对于迄今为止知道的谱频率系统通常是这样的。

然而，根据本发明，四个时隙(s1至s4)的相对位置确定信息。

换言之，在发射端上，根据本发明的方法包括以下步骤：

(a)在多个频带中在一系列时隙中编码信息；

(b)每次一个频带地在多个频带上调制脉冲，其中多个频带之中的每个相应频带中编码的信息与多个频带的发射顺序的序列无关。

在接收机端上，该方法包括以下步骤：

(c)解调从每个相应频带接收的脉冲；和

(d)对于每个相应频带，根据时隙中数据的位置，从步骤(c)中解调的脉冲中解码信息。

频带的发射序列的独立性是可允许的，因为不同于频谱键控，不把频率发射的顺序用作通信的形式。因此，有可能使用频谱键控功能，除了根据多个频带的发射顺序编码和解码数据之外。

图1C显示了本发明的另一个方面，其中按组发射两个频率(f2，f4或f3，f1)。

如图1C所示，首先发射频率f2、f4，然后发射f1，f3。实际的发射顺序的选择是任意的。

至于实际的发射，应当注意，可以使用BPSK、QPSK、OFDM、PPM或任何其它调制方案来调制每个脉冲。因而，编码器可以根据两个或更多个调制方案来编码频带。当然，接收机将需要解调两个或更多调制方案的能力。

图2显示了本发明的一个方面，其中设备根据当前公开的方法执行发射。该接收机适合于组合正作为组发射的两个频率。

图2A所示的接收机包括带通滤波器205、低噪声放大器210、缓存器215、混频器216、一系列(bank)VCO217、模-数变换器220。接收机需要知道在给定时间窗中正在接收什么频率。然而，该信息可以相当容易地被提供。需要强调的是，利用这个建议的接收机，频率发射序列的实际时间是不相干的，这与诸如频谱键控的发射方案是可区别开来的。

图2B显示了单频带接收机的方框图，具有带天线263的单频带可变调谐器265、RF解调器270、其后跟随着解码器285。该解码器根据每个频带内的时隙顺序数据对每个频带解码，但不利用已发射频带的频谱顺序来解码信息，因为在发射端上没有数据以这种方式进行编码。

图3A和图3B显示了可以与本发明一起使用的两个不同的发射机。本领域熟练技术人员应明白，在不背离本发明的精神或者所附权利要求书范围的条件下，可以对这些实例进行许多修改，并且提供这些实例，用于示意和用于限制到所示元件的目的。

图3A显示了编码器305。该编码器对于待发射的每个相应频带将根据相对时隙位置来编码数据，但是将不根据频带的发射顺序来编码数据。在此情况下，RF调制器310仅需要是可调谐的单频带发射机，并且将顺序地发射诸如图1B所示的频率模式。例如，首先是f4，随后是f3，接着是f1，然后是f2。

可调谐的单频带接收机可以解调和解码不同的频带。

图3B显示了编码器305，但是RF调制器311具有发射多个频带(也称之为频带组)的能力。例如，f1和f4可以作为一个组来发射；f2和f3作为第二组发射；f4和f2作为另一组发射。此外，图示这个用于示意目的，而决不是把本发明限制到发射两个频带的组。可以发射三个或更多频带(根据希望的一样多)。所必须明白的是，同时发射的多频带的数量增加所要求的接收机的复杂性。此外，在本发明中，频带发射的顺序是不相干的，并且不根据发射的顺序来编码信息。因而，可以成组发射频带，这比顺序发射更有效。

本发明的优点是：由于实际的频带发射顺序不用作编码/存储信息的手段，所以实际的发射顺序可用于诸如信道化或安全性的用途，其中每个接收机具有唯一序列的已发射波形。例如，一个发射机可以定序f1、f2、f3、f4，并且其他的发射机可以定序为f3、f2、f4、f2。

本领域的熟练技术人员将明白，在不背离本发明的精神和所附权利要求书范围的条件下，可以对本发明的描述进行各种修改和替换。例如，可以根据需要全部改变所用的频带的数量、调制的类型、频带的频率、所发射的频带的数量、编码方案。事实上，频带的发射可以重叠，但仍然被认为是多频带通信。

Claims

1、一种用于发射时隙定序的多频带通信的发射机300，包括：

编码器(305)，用于对于每个频带根据时隙位置(s1，s2，s3，s4)编码数据；

RF调制器(310)，用于在从多个频带(f1，...，fn)中选择的预定的多个频带(f4，f3，f2，f1)上调制已编码数据，所述预定的多个频带彼此独立，并且预定的多个频带的发射顺序是不相关的；和

天线312，其中发射从多个频带中选择的至少两个相应的频率。

2、根据权利要求1所述的发射机300，其中发射机顺序地发射已调制频带。

3、根据权利要求1所述的发射机300，其中发射机同时发射已调制频带。

4、根据权利要求1所述的发射机300，其中已调制频带的发射重叠。

5、根据权利要求1所述的发射机300，其中编码器305根据频谱键控方法来编码数据，只是所述编码与多个频带的发射顺序无关。

6、根据权利要求1所述的发射机301，其中在超宽带频率上发射多个频带。

7、根据权利要求1所述的发射机301，其中编码器305适于根据多个调制方案来编码频带，每个频带根据预定的调制方案进行编码。

8、根据权利要求7所述的发射机，其中编码器305适于以BPSK、SPSK、OFDM和PPM之中的两个或更多个来编码。

9、一种用于接收顺序发射的时隙定序的多频带通信的接收机200，包括：

调谐器(265)，具有待调谐的可变频率，用于顺序接收发射的时隙定序的多频带通信的多个频带；

RF调制器(270)，用于解调由调谐器(265)接收的频带；和

解码器(285)，用于解码彼此独立的并且与接收频带的顺序无关的频带。

10、根据权利要求9所述的接收机，其中接收的通信的频带(f4，f3，f2，f1)是超宽带频率。

11、根据权利要求9所述的接收机，其中解调器271适于根据多调制方案来解调频带，每个频带根据预定的调制方案来解调。

12、根据权利要求9所述的接收机，其中解调器270适于解调以预定的多个调制方案解调的多个频带的发射，所述方案包括以BPSK、SPSK、OFDM和PPM之中的两个或更多个的调制。

13、一种用于接收时隙定序的多频带通信的接收机201，对于两个或更多个频带，至少部分同时发射所述时隙定序的多频带通信，所述接收机包括：

调谐器205，用于接收包含一个以上的频带(f1，f2，f3，f4)的信号；

包括混频器216的RF解调器271，用于把不同的频带解调成相应的各个频带；和

解码器(220，225)，用于独立地解码不同的频带而不考虑其发射顺序，根据时隙安排中信息的位置来解码每个频带。

14、根据权利要求13所述的接收机，其中接收的通信的频带(f4，f3，f2，f1)是超宽带频率。

15、根据权利要求13所述的接收机，其中解调器270适用于根据多个调制方案来解调频带，根据预定的调制方案来调制每个频带。

16、根据权利要求13所述的接收机，其中解调器270适于解调以预定的多个调制方案编码的多个频带的发射，所述方案包括以BPSK、SPSK、OFDM和PPM之中的两个或更多个的调制。

17、一种用于根据其时隙序列发射和接收多频带通信的系统，包括：

在发射端300，301上：

天线312，其中发射从多个频带中选择出的至少两个相应的频率；

在接收端200，201上：

调谐器(265)，具有待调谐的可变频率，用于顺序地接收发射的时隙定序的多频带通信的多个频带；

RF解调器(270)，用于解调由调谐器(265)接收的频带；和

18、根据权利要求17所述的系统，其中发射机300顺序地发射已调制频带。

19、根据权利要求17所述的系统，其中发射机301同时发射已调制频带。

20、根据权利要求17所述的系统，其中发射机201重叠已调制频带的发射。

21、根据权利要求17所述的系统，其中解码器305适用于根据多个调制方案编码频带，根据预定的调制方案编码每个频带。

22、根据权利要求17所述的系统，其中编码器305适于按照BPSK、SPSK、OFDM和PPM之中的两个或更多个来编码。

23、一种用于时隙定序的多频带通信的方法，包括以下步骤：

(a)在多个频带中在一系列时隙中编码信息；

(b)一次一个频带地在多个频带上调制脉冲，其中在多个频带之中的每个相应频带中编码的信息与多个频带的发射顺序的序列无关。

24、根据权利要求23所述的方法，还包括：

(c)解调从每个相应频带接收的脉冲；和

25、根据权利要求23所述的方法，其中多个频带的频率包括超宽带频率。

26、根据权利要求24所述的方法，其中使用可调谐的单频带接收机，对于顺序发射的多个频带，执行步骤(c)中的脉冲解调。

27、根据权利要求23所述的方法，其中步骤(a)中的编码和步骤(d)中的解码利用频谱键控，而不根据多个频带的发射顺序的序列发射信息。

28、根据权利要求23所述的方法，其中一次两个地发射步骤(b)中的频带。

29、根据权利要求23所述的方法，其中以三个或更多个频带的组来发射步骤(b)中的频带。

30、根据权利要求23所述的方法，其中以两个或更多个频带的组来发射步骤(b)中的频带。

31、根据权利要求24所述的方法，其中与作为一个组发射的多个频带相匹配使用可调谐的多频带接收机执行步骤(c)中的脉冲解调。

32、根据权利要求23所述的方法，其中编码器适于根据多个调制方案来编码频带，根据预定的调制方案编码每个频带。

33、根据权利要求23所述的方法，其中编码器305适于以BPSK、SPSK、OFDM和PPM之中的两个或更多个进行编码。

34、根据权利要求24所述的方法，其中解调步骤(c)适于根据多个调制方案来解调频带，根据预定的调制方案调制每个频带。

35、根据权利要求24所述的方法，其中调制步骤(c)适于解调以预定的多个调制方案编码的多个频带的发射，所述方案包括以BPSK、SPSK、OFDM、PPM之中的两个或更多个的调制。