TWI241078B

TWI241078B - An ultra-wideband transceiver architecture and associated methods

Info

Publication number: TWI241078B
Application number: TW093102942A
Authority: TW
Inventors: Jeffrey Foerster; Sumit Roy; V Srinivasa Somayazulu
Original assignee: Intel Corp
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2005-10-01
Also published as: WO2004079937A3; CN1757170A; TW200507484A; JP2006525688A; US20050018750A1; WO2004079937A2; KR20050105506A; JP4159579B2; CN1757170B; KR100887405B1

Description

1241078 圖之圖形中相同的參考號碼指示相似之元件且其中：第1圖是依據本發明一實施範例之發射器架構範例的方塊圖；第2圖是展示依據本發明不同的實施例之被應用至供 5 發射之符號的時間-頻率數碼之圖形；第3圖是時間頻率圖形，其揭示依據本發明一實施例之延伸時間頻率數碼的使用；第4圖提供一組圖形，其代表依據本發明一實施例之一組調變符號以及此調變符號的時間-頻率圖形； 10 第5圖展示依據本發明一實施範例之接收器架構範例的方塊圖；第6圖展示依據本發明一實施範例之射頻前端範例的方塊圖；第7圖是依據本發明一實施例之前訊檢測方法範例的 15 流程圖；第8圖展示依據本發明一實施例之粗略時序取得電路範例的方塊圖；第9圖是依據本發明一實施例之精細時序取得電路範例的方塊圖； 20 第10圖是依據本發明一實施例之窄頻干擾(NBI)檢測特點範例的方塊圖；第11圖是依據本發明一實施例之數位後端範例的方塊圖；第12圖是依據本發明一實施範例之使用頻率跳躍建立 1241078 例被說明之肢_、結構或者純被包含財發明至少 -貫施例中。因此，在這朗各地方的所有之語“於一組實施例中，，或者“於_實施例中，，不—定全指相同實施例。更進—步地’特定特點、結構或者特性可贈-組或多組貫施例中以任何適當的方式被組合。發射架構範例 10 15 第1圖是依據本發明一實施範例之發射器架構範例的方塊圖。尤其是’第1B展錢據本發明之—論關一組發射器架構範例，其被設計以發射—組多頻帶超寬頻 (MB-UWB)信號。依據以圖展示之實施範例發射器_ 可以包含-組發射器前端1G2，其接收資訊内容(例如，音訊、視訊、資料或者其組合）1(M，處理被接收之資訊内容以在傳送該内容至㈣(RF)後端之前，編碼且頻道化該被接收之資訊’該射頻（RF)後端包含，例如，一组或多組多頻帶調變器104和用以發射之天線1〇6，雖然本發明並不受限於這方面。雖然展示一些不同的功能元件，熟習本技術者將了解，進行此處說明功能之較大或者較少複雜性之發射器架構皆已預先被考慮在本發明範轉和精神之内。依據展示之實施範例，發射器前端1〇4可以包含一組或多組編碼器108、映射器11〇、交錯器112、組合器114、相加模組118、假性-隨機雜訊遮罩產生器116及/或前訊產生器 120，其各如展示地被耦合，雖然本發明並不受限於此。如上面所指示，在傳送被接收内容至用以調變和發射之射頻 (RF)後端1〇4先前，一組或多組發射器前端1〇4元件可以成 20 1241078 於方塊114中，貧料之“組二元正交編碼和交錯訊塊可以與一組明定性的假性-隨機值組合以獨特地辨識在多數個存取通訊頻道内之編碼内容。雖然是明定性的，假性隨機數碼將隨機地出現於非預定的通訊頻道接收器。於這方 5面，假性-隨機值之採用可以引動在UWB頻譜内之多數個存取。依據一組製作範例，被施加至内容之編碼和交錯訊塊的假性-隨機值可以是利用假性_雜訊(pN)產生器116而被產生的遮罩型式，如所展示。PN遮罩限制交相關之可能性，而提供適當的多通道摒除（自相關）。 10 依據一組製作範例，發射器100可以利用直接序列 (DS)/頻率跳躍(FH)數碼分割多數存取頻道化技術與選擇頻率分割多工化(FDM)之組合，其部分地被引動，雖然隨機 PN遮罩之應用被施加，例如，至每一訊片（位元）及/或低速率數碼。於這方面中，在例如無線網路内之不同的使用者， 15將使用長PN序列之不同的偏移量，雖然本發明並不受限定於這方面。為引動發射器100之頻率跳躍論點，頻率跳躍(FH)數碼同時也可以被應用至編碼資訊塊。頻率跳躍，於MB-UWB 發射器架構100之脈絡中，通俗地形成一處理程序，其中一 20 發射器在發射時於較窄的頻帶數目（N)之中移動，一般是依據每符號基礎。依據一實施範例，發射器1〇〇動態地以七組不同頻帶的其中一組發射，雖然此處較大或者較少的頻帶皆預先被考慮到。因此資料訊框在UWB頻譜内之多數個較窄頻帶上依序地被發射。 1241078 依據一實施範例，發射器100依據每符號基礎而改變發射頻帶。依據一實施範例，延伸時間-頻率數碼之概念被引介’其中FH數碼(“1”之時間頻率數碼）可以被乘以延伸係數 (Ef) ’其定義將在跳躍至接著之頻帶之前於較窄頻帶之内依 5 序地被發射之符號數目。依據一實施例，被應用的延伸係數可以依週期準則而改變例如，每一符號、每一訊框、及/ 或每一時期準則。依據一組製作範例，FH數碼被施加至發射器前端102 中之資訊内容。於不同的實施例中，FH數碼被施加至RF後 10 端104中之資訊内容。無視於此頻率跳躍(FH)數碼之使用要求在所給予的週期時間哪一使用者在哪一頻帶上，在UWb 頻瑨之内與PN數碼一起協調一致地使用此數碼，可提供在後盖£域内之使用者之間進一步地頻道化。這些子網路之建立通俗地被稱為微微網路，且下面將更完全地討論， 15並且提供頻率分割多工化(FDM)位準至發射器1〇〇。於發射器前端104之相加元件118中，資料編碼訊塊可以被修訂以包含一組前訊，其利用前訊產生器12〇動態地被產生。依據一組製作範例，前訊可以被添加至編碼内容“前面”，雖然本發明並不受限於這方面。依據一實施範例，前 20訊可以包含兩組元件，第一元件經由每頻帶CAZAC-16序列之疊代數目（例如，16)被產生，而第二元件經由每頻帶 CAZAC-16序列之疊代數目（例如，12)被產生。如下面更完全地討論，增加一組前訊至編碼内容便利一組或多組發射信號接收器中之時序取得、同步及/或頻道估計。 1241078 依據第1圖展示之實施範例，RF後端104包含一組或多組多頻帶調變器。如此處之使用，多頻帶調變器1 〇4調變從發射器前端102被接收之編碼内容，準備好内容以經由一組或多組天線106跨越在超寬頻頻譜内之一數目（n)較窄頻帶 5 而發射。依據一實施範例，多頻帶調變器104可以經由九十度相位相移鍵控（QPSK)調變器傳送被接收之内容，雖然另外地任何一些調變技術可以適當地被使用。依據一實施範例，FH數碼及/或被延伸之FH數碼被施加於多頻帶調變器 104中以引動多頻帶發射。如上面所指示，FH數碼導致發射 10器依每一符號準則跨越在超寬頻頻譜内之一數目（N)較窄頻帶而發射一組資料訊框。延伸時間-頻率（或者，延伸FH) 數碼之使用導致發射器在移動（跳躍）至接著之較窄發射頻帶之前在所給予的較窄頻帶之内發射一數目（M)符號。轉向第2圖，其展示依據本發明實施範例，以圖形展示 15之被應用至供發射之内容訊框内的符號之時間-頻率（fh) 數碼。參考至識別器200，一實施範例中，被應用至？]^數碼之延伸係數是一（1)，亦即，頻率跳躍依一增量準則而發生，例如，每一訊片準則，如圖形2〇〇之展示。因此，對於在一子訊框(Tfl)之内的各訊片（Tc)，一組新頻帶（fi，f2，f3.f7) 20 被選擇用以發射。圖形250中，但是，於一實施範例中，一組延伸係數四 (4)被應用，亦即，頻率跳躍發生在四組(句序列訊片之一頻帶内被發射之後，在跳躍至接著之頻帶之前。因此，四組訊片在fl上被發射，接著四組在f2上發射，且如此繼續，如 12 1241078 所展示。於這方面，依據本發明之一論點，發射器100處理被接收之内容以發射在UWB頻譜任何數量(N)較窄頻帶的至少一子集之内的任何數量之串列脈波(M)。這些脈波同時也可平行被發射且被接收，如於多載波CDMA或者OFDM 5 系統中。第3圖是時間-頻率圖形，其揭示依據本發明之一論點的延伸時間頻率數碼之使用。依據第3圖展示之實施範例，圖形300展示在跳躍至接著之用以發射的較窄頻帶（f2)之前，在UWB頻譜的第一較窄頻帶（fi)之内被發射的一些訊 10片。尤其是，圖形300展示一組6/3位元組交錯延遲與四組(4) 雙正交代號（1 "_4)(依據同相⑴/九十度相位(q)交錯策略)之區塊父錯。於這方面，增量的訊框（以丨，2,3···表示）内容（訊片、符號、等等）跨越多數個頻帶被延伸並且在時間上被分離（例如，84奈秒）。 15 第4圖提供依據本發明一實施範例被調變訊框元件（例如，符號）的圖形表示。依據本發明一實施範例，RF後端1〇4 使用矯正之餘弦波形4〇〇在較窄頻帶（fl，f2沉)之内發射各符號，雖然本發明並不受限定於此。依據一製作範例，一組具有矯正的餘弦形狀之3奈秒脈波被產生而具有 20 700MHz之頻寬，和55〇MH_道間隔。依據一製作範例，為減夕干擾效應(例如，窄頻帶干擾)及/或頻道重疊， =5MHZ之頻率間隔偏移量可明用發射H 1G0而選擇地被 %加。參考圖形45〇展示使ffiFH數碼之符號的發射。接收器架構範例 13 1241078 第圖疋依據本發明一實施範例之接收器架構範例的錢圖。依據第5圖展示之實施範例，接收器可以包含 T組或多組天線502、時序取得和頻道估計方塊·、处前而矛夕和解5周交益5〇6、以及一組接收器後端谓，其各 5如所展示地她合，雖然本發明料並不受限定於此。康貝知範例，接收器500可以被應用以檢測，解調變及或者，其組合)經由一組或多組天線5〇2被接收。亥被接收之内谷被嵌進在在多頻帶超寬頻(而 ,信號的較窄頻帶數目（Ν)之内一些數目⑽串列或者平行脈 1波，其中在任何所給予的較窄頻帶之内串列或者平行脈波目（Μ)疋大於⑴。熟習本技術者將了解，雖然展示一些不同的元件，崎此處㈣功能讀Α或者較小複雜性; 接收器架構皆被預先考慮在本發明的料和精神之内。如所展不，接收器500可以包含一組射頻㈣前端和多頻帶解調變器506,其與一組或多組接收天線被耗合以接收超寬頻信號。RF前端/多頻帶解調變器5〇6包含可以接收且 $位化多頻帶信號之元件，該多頻帶信號在一些數目⑼較窄頻帶(fL.fN)的任何-組之内被接收，並且包含撞擊一組或多組天線2〇2之-組超寬頻信號。此數位化内容接著可被傳送至接收益後端508，以供進一步地處理和解碼以回收在被接收信號之内被製作的編碼内容。為便利頻道檢測，接收器500展示包含一組時序取得/ 頰道估計元件504，而反應於經由天線5〇2被接收之传號。下面將更完全地討論，時序取得/頻道估計元件5〇4可以與 1241078 一組或夕組RF箣立而/多頻π解調變器506及/或接收器後端 508元件搞合以便利一組或多組頻道取得、窄頻帶干擾(nbj) 緩和及/或内容解碼、錯誤更正和回復。如此處之使用，時序取得/頻道估計元件504可以辨識被接收通訊頻道並且提 5供時序同步資訊至一組或多組RF前端/多頻帶調變器及/或接收菇後端508元件。參考第7-9圖，時序取得/頻道估計元件504範例方塊圖和揭示岫訊檢測方法之流程圖將於下面更完全地詳盡闡述。

RF前端和多頻帶解調變器506可以解調變在超寬頻 10 (UWB)信號的一數目（N)較窄頻帶之一組或多組之内被檢測的信號。依據一實施範例，RF前端和多頻帶解調變器5〇6 是選擇地反應於在超寬頻頻譜之内一數目（N)較窄頻帶的一組或多組以檢測和解調變被接收的信號内容之其中至少一組子集。依據一貫施例，RF前端/多頻帶解調變器5〇6採 15 用於被接收信號之取得和解調變中從時序取得/頻道估計元件504被接收的資訊。依據一實施範例，RF前端/多頻帶解調變器506可以應用一些解調變機構至被接收之信號。依據一實施範例，多頻帶解調變器506應用一互補於被發射器採用的調變機構 20 之解調變機構。依據一實施範例，多頻帶解調變器506應用一組九十度相位相移鍵控（Q p s K)解調變至被接收信號之至少一子集。依據一實施例，接收器200可以動態地調適於任何一些調變技術。下面將參照第6圖而更完全地闡述rf前端 /多頻帶解調變器506範例之方塊圖。 15 1241078 依據一貫施範例，從RF前端/多頻帶解調變器被解調變之内容被施加至接收器後端5〇8。依據第5圖展示之製作範例，接收為後端508展示包含一組或多組前饋等化器$ 1 〇、與PN遮罩產生器514相關的組合器512、解交錯器516、檢測 5器518、回授等化器及/或解碼器522，其各如所展示地被耦合，雖然本發明並不受限定於此。如所展示，從RF前端506被接收之内容可以經由前饋等化器510被傳送以進行在信號發射時所遭遇到之訊塊錯誤的第一回更正。依據一組製作範例，前饋等化器可以是一 ίο組耙狀型式接收器，其藉著使用一組最大比率組合器（MRC) 從多通道捕捉能量以‘迅速取得，從不同的反射通道到達接收态之能置。另外地，這前饋等化器可以被製作作為一組最小均方誤差（MMSE)濾波器，其平衡雜訊增加、能量獲得、以及自身干擾。於這方面，依據一實施範例，MMSE 15濾波器可以區塊形式被製作，其使用一組或多組頻道估計，而產生頻道相關矩陣，且配合操作向量產生反向相關矩陣以產生MMSE濾波器分接頭。另外地，波器係數可使用標準LMS或者快速RLS演算法以及在封裝起始之適當的前訊序列而訓練。形成的内容經由組合器512被傳 20送，其中一組被產生之PN遮罩514被施加至該内容。接收器 500利用PN遮罩以解碼，至少部分地，與所給予的頻道相關的内容。這PN解碼之内谷可以被施加至一組解交錯器$ 1 $。依據一貫施例，解父錯器516施加一組補數至交錯演算法以將 16 1241078 跨越被接收信號之多數個頻帶而被接收之資料訊塊解六錯。. 被解交錯之内容可以被施加至檢測器518。依據—〒施例，檢測器518施加一組補數至在信號發射器中被執行之映 5射處理程序。依據一實施範例，檢測器518進行反向的“组二元正交鍵控以進一步地解碼被接收之内容。應了解到，因發射器可以妥善地使用任何一些映射功能，接收器可以相似妥善地應用任何一些互補檢測器功能以解碼此内容。於檢測器518中被解碼之内容可以被施加至回授等化 10器520。依據一實施範例，回授等化器52〇分析被解碼之内容以更正其中被辨識的錯誤之至少一組子集。依據_實施例，回授等化器520可以提供資訊回至檢測器518以便在檢測器處理中被施加。如上面之介紹，前饋等化器、檢測器以及回授等化器可以適當地被製作為一組疊代的解碼處理 15 程序。下面參考第11圖以展示此處理程序之疊代範例方塊圖。來自回授等化器520之内容接著可以被施加至解碼器 522。依據一貫施例’解碼器522施加一組補數至被施加在發射器之錯决更正機構’例如’雷德-所羅門（Reed_g;〇i〇m〇n) 2〇解碼。如上所述，接收器500可以在解碼器522適當地應用任何一些解碼技術以包容任何被發射器所採用的一些編碼技術。於這方面，解碼器522可以適當地應用任何一組或多組雷德-所羅門（Reed-Solomon)解碼、穿刺迴旋 (Punctured-Convolutional)編碼、渦輪解碼、連鎖迴旋 17 1241078 (concatenated-convolutional)與雷德-所羅門編碼，低密度同位檢查(LDPC)解碼、以及其類似者。如所展示，接收器後端508之輪出是經由MB_UWB信號從遠處發射器被發射的資訊内容代表5〇1。 5 第6圖展示依據本發明一實施範例之射頻前端範例的

方塊圖。依據一實施範例，接收器前端6〇〇展示包含一組或多組濾波器602、放大器元件604、一組子頻帶頻率產生器 610、以及平行處理通道，其包含一組或多組組合器606、 608，濾波器/積分器612、614及類比至數位轉換器616、 10 618，其各如展示地被轉合，雖然本發明並不受限定於此。如所展示，接收器前端600在一組或多組濾波器元件 602從一組或多組天線502接收信號内容。依據展示之實施範例，濾波器元件602可以是帶通濾波器。

被過濾之信號内容接著可以被施加至一組或多組放大 15器元件604。依據一組製作範例，放大器元件可以包含具有自動增益控制（AGC)特點之一組低雜訊放大器（LNA)。放大器元件604之輸出接著可以被分割於平行處理通道。依據一組製作範例，平行處理通道是與被接收信號之同相（I)表示，以及被接收信號之一組九十度相位差相位（Q) 20 表示相關的。如上所述，各處理通道可以包含一組組合器元件606。依據一組製作範例，組合器元件可以相乘從放大器604被接收之内容與從子頻帶產生器610被接收之信號。依據一實施例，從兩組合器之SB產生器610被接收的信號將彼此不同相位（例如，以九十度）。 18 1241078 如所展示，組合器606、608可以適當地與濾波器/積分器元件612、614耦合。依據一實施例，信號在經由類比積分器電路612、614被處理之前將被傳送經由低通濾波器 (LPF)，雖然本發明並不受限定於此。 5 濾波器/積分器元件612、614之結果被傳送至類比至數位轉換器（ADC)616、618，雖然本發明並不受限定於此。於這方面，被接收信號之類比表示被數位化以供進一步地解调變、錯誤更正以及接收器後端5〇8中之解碼，如上所述地。第7圖是依據本發明一實施例之前訊檢測方法範例的 1〇流程圖。依據第7圖展示之方法範例，方法開始於方塊702，其中接收益（例如，500)在超寬頻頻譜内之一些數目（N)較窄頻帶的至少一子集中搜尋信號能量。依據一實施例，信號旎置可以是與一組信標或者其他攜信號的資料相關的，其包含與通訊頻道相關的前訊資訊。 15 依據一實施範例，接收器500進行頻道清除行動、在一組或多組之該N組較窄頻帶之内尋找超過一臨限之信號能量。依據一實施範例，接收器5〇〇隨機地檢查各N組較窄頻帶以辨識信號能量。於一音你办丨丨由 ,. 匕里於貫施例中，一組耙狀接收器架構可以適當地被採用以同時地檢測一些數⑽之較窄頻帶中 20任何-組的能量。第8圖之方塊圖展示一組粗略時序取得電路範例。簡要地’第8圖之方塊圖展示依據本發明—實施例之一組粗略時序取得電路範例。依據第8圖展示之實施範例，一組被接收信號802可以被分割於平行處理通道，其包含，例 19 1241078 如、·且同相處理通道以及一組九十度相位差相位處理通道。於這方面，該-組或多組處理通道可以包含組合器元件804 806，來自-子頻帶信號產生器議之輸入，一組滤波裔和類比至數位轉換器元件81〇、812，以及解多工化元 5件814、816，以從處理通道分佈信號至一些，例如，與該子頻帶信號可被接收之各多數個(L)子頻帶相關的前訊序列檢測器818。如所展不’前訊序列檢測器818可以包含前訊序列濾波 820、822。依據一實施例，濾;皮器可以被匹配以通過與 10所給予的頻帶相關的前訊序列。匹配渡波器之輸出可以在相加方塊826之前，在方塊824被平方。於方塊826中，濾波輸出之平方封包總和可以被產生，並且被傳送至檢測邏輯，方塊828。依據一製作範例，檢測邏輯828決定是否與在所給予的頻帶内之前訊相關的輸出位準超出臨限，指示 15在該頻帶内之信號存在。於這方面，檢測邏輯828可以被使用以啟始化脈波時序和頻率序列以實現一組MB-UWB相關接收器。如果如此，則返回至第7圖，接收器5〇〇之時序取得元件504執行一組精細的時序取得，方塊7〇4。當於方塊中702檢測信號且進行粗略的時序取得時，依 20據本發明之一論點，方塊704可以選擇地被執成以進行精細的時序同步。第9圖之方塊圖展示進行精細的時序取得之電路範例。轉向第9圖，其展示依據本發明一實施例之精細的時序取得電路範例之方塊圖。依據第9圖展示之實施範例，—么 20 1241078 被接收之信號902可以被分割於平行處理通道，其包含，例如，一組同相處理通道和一組九十度相位差之相位處理通道。於這方面，該一組或多組處理通道可以包含組合器元件904、906,來自一子頻帶信號產生器908之輸入，一組濾 5波器以及類比至數位轉換器元件910、912和解多工化元件 914、916，以選擇地從處理通道分佈信號至一些前訊序列檢測器920、922，其是與該信號被接收子頻帶之各多數個 (L)子頻帶相關。依據一實施例，下面將更完全地說明，精細的時序取得電路9〇〇使用時間-頻率數碼而解調變所 10有的（L)子頻帶，其中粗略的時序電路8〇〇可以適當地被使用以啟始化L組子頻帶時間-頻率數碼脈波產生器時序元件 908 〇如所展示，前訊序列檢測器920、922可以包含一組複雜的前訊序列濾波器924、926。依據一實施例，濾波器可 15以被匹配以通過與所給予的頻帶相關的前訊序列。匹配濾波器之輸出可以，在在方塊932被相加之前，在方塊928、 930被平方。於方塊中932，從濾波器被輸出之被平方封包總和可以被產生，並且被傳送至臨界及跨越檢測器934。檢測器934可以利用一些數值5而調整脈波產生器9〇8之時 20 序’例如，在預定範圍之上，方塊936。當方塊932之總和於這範圍對所有的偏移量5被計算時，具有上述總和之最大值的特定偏移量被選擇以供用於脈波產生器的精細時序，方塊908。依據一實施範例，脈波產生器908之時序玎以在大約為+/-2ns的粗略時序範圍上以3 (例如，ins)增量而 21 1241078 被變化。除了時序取得、頻道估計以及解調變之外，rF前端可以適當地包含窄頻帶干擾(NBI)緩和特點。於這方面，第1〇圖提供依據本發明一實施例之一組窄頻帶干擾(NBI)檢測 5特點範例的方塊圖。依據第1〇圖展示之實施範例，NBI緩和元件1000可以適當地包含一組或多組平方元件1〇〇2、積分裔元件1004及/或比較為元件，其各如所展示地被耦合，雖然本發明並不受限定於此。將了解到，較大或者較小複雜性的窄頻帶干擾檢測元件，其進行此處說明功能之至少一 10組子集，皆被預先考慮在本發明範疇和精神之内。依據一實施範例，窄頻帶干擾(NBI)檢測器1〇〇〇可以被看作一組子頻帶能量檢測器，並且於這方面，不全是依賴來自被接收信號之結構資訊以辨識NBI。不同的製作可利用传號結構（例如，802.11a/b前訊資訊，等等）以主動地減輕 15 NBI 〇依據一製作範例，當強的干擾者之檢測（例如，較大於 ^犯之信號對干擾比率（SIR))利用NBI緩和元件丨〇〇〇被檢測到時，接收器500可以發佈此NBI之指示至發射器。此指示可以被發射器解釋為避免在遭受此類干擾的頻帶之内發 2〇射之要求。依據一實施例，發射器可以將發射頻帶之中心頻率移位一些邊限，例如，275MHz。對於較弱的NBI來源，緩和元件1000可以允許在接收器内之鏈路設計，例如，經由MBOK/RS編碼之使用，等等從被接收之信號而移除此類干擾。 22 1241078 第11圖是依據本發明一實施例之數位後端子集範例的方塊圖。尤其是，其展示依據本發明一實施範例之一回前饋等化器510、檢測器518以及回授等化器520。如上所述，來自接收器前端之内容可以經由這解碼元件1100多數個叠 5 代而適當地被傳送。依據弟11圖展示之製作範例，解碼元件11 〇〇展示包含一組或多組耙狀組合器1104(1) (N)，二元正交檢測器

11〇6(1)···(Ν)，二元正交符號再產生器ιι〇8(ι)···(Ν)，干擾消除裔111〇(1)···(Ν)，以及耙狀/雙正交檢測器 ίο ιιι2(ι)···(ν) ’其各如所展示地被躺合。雖然一些不同的功能元件被展示，熟習本技術者將了解，此處所揭示之具有較大或者較少功能方塊的解碼器元件1100皆被預先考慮在本發明範疇和精神之内。此外，這前饋等化器可以是一組最小均方錯誤(MMSE)濾波器，其平衡雜訊增加、能量獲 15 得、以及自身干擾。MMSE濾波器可以方塊形式被製作，其使用頻道估計、產生一頻道相關矩陣、且產生配合操作向量之反向相關矩陣以產生MMSE濾波器分接頭。另外 %’MMSE濾波器係數可使用標準LMS或者快速RLS演算法 ^及在封裝起始之適當的前訊序列而訓練。 20 如第11圖所展示，輸入取樣1102可以從，例如，接收 &前端506被接收並且被傳送至一些耙狀組合器 11〇4(ι)···(ν)以及一組或多組干擾消除器1110(1)···Ν。該耙狀I合器1104可以從耙狀接收器各數字組合能量以提供至 —元正交檢測器1106。如此處之使用，二元正交檢測器1106 23 1241078 試圖辨識在被接收信號内之MBOK數碼。於方塊1108中，信號可以被傳送至二元正交符號再產生器，以解碼MBOK編碼符號。這被解碼之資訊接著可以被傳送至干擾消除杰111 〇。熟習本技術者將了解，從上面 5 之討論，MBOK僅是適當編碼機構的範例並且，因而，第 11圖之製作可以適當地利用接收器500而動態地被修改以適合上面所列之任何一些編碼/解碼機構（編解碼器）。於這方面，元件1104-1108和1112名稱可以適當地被修改以反應對於所給予的無線通訊環境而實際被製作之編解碼器。 10 如所展示，此干擾消除元件1110之輸出可以被傳送至一組或夕組依序的把狀組合器、檢測器以及符號再產生器元件1112、1116、1120、1124，以另外之干擾消除元件被散置在其間，如所展示，以提供強健的解碼/干擾消除接收器架構。 15 應了了解Θ面詳細討論之新穎的超寬頻發射器架構和相關方法範例之實施範例，以及新穎的超寬頻接收器架構和相關方法。可展望的，該一組或多組此元件可以彼此適當地被組合及/或與遺留元件組合以產生一新穎的超寬頻收發器架構。實施例可以適當地包含與遺留超寬頻接收器 20 組合之新穎的超寬頻發射器和相關方法、與被彼露UWB接收器和相關方法組合之遺留UWB發射器 '及/或與該新穎的 UWB接收器架構和相關方法組合之新穎的UWB發射器和相關方法。任何一組或多組上述實施例可以矽、硬體、軔體、軟體及/或其組合而適當地被製作。 24 1241078 接著轉向第12圖，利用上面所引介的一組或多組發射為架構100、接收器架構5〇〇或者一組收發器架構而被達成的網路控制功能將被說明。尤其是，依據本發明實施例另一論點’第12圖展示依據本發明一實施範例之用以建立微 5 微網路方法範例的流程圖。依據第12圖展示之實施範例，該方法開始於方塊12〇2 中，其中一組微微網路控制器（PNC)可以掃描表示可能干擾者之信號。如上述之介紹，微微網路控制器（PNC)可以適當地在發射器架構、接收器架構、收發器、或者以上皆無之 10内被實施。依據一實施範例，指示器信號可以是來自，例如，另一PNC之信標信號。尤其是，PNC可以採用PNC使用其指示器信號所需的時間-頻率（或者，頻率跳躍(FH))數碼而搜尋指示器信號。於方塊1204中，PNC可以決定任何指示器信號是否被 15 辨識。如果一衝突的指示器信號被辨識（方塊1204)，當處理程序返回至方塊1202時，如果可用的話，方塊1206，PNC 可以試圖使用一組不同的時間-頻率（FH)數碼。如果沒有另外的FH數碼是可用的，則PNC可以使用另外的多工化技術試圖建立一組子微微網路之網路。於這方 20 面，PNC可以採用與FH數碼組合之一組或多組頻率分割多工化、時間分割多工化、等等而適當地試圖建立一子微微網路之網路。於方塊1210中，依據子微微網路之建立，或者如果於方塊中1204沒有衝突指示器信號被檢測，貝彳PNC可以掃描 25 1241078 至(N)組所需的發射頻帶以辨識干擾之可能來源。於方塊1212中，PNC可以產生一組訊息以供發射至遠處微微網路成員，其指示被支援頻帶數目、採用在各該頻帶内之FH數碼等等。 5 於方塊1214中，將參與微微網路之接收裝置（以虛線表示）可以掃描來自PNC之此類訊息並且選擇地採用操作參數 (選擇頻帶、FH數碼、等等）之至少一子集而連結該微微網路。不同的實施例 10 熟習本技術者將了解，上述僅是本發明技術之展示，其他的實施例和製作皆被預先考慮在本發明範脅之内。下面將簡潔地說明此不同實施例之範例。第13圖之方塊圖是包含可執行内容的儲存媒體範例，當其利用存取器具被執行時，可以導致該器具實施一組或 15多組上述創新的超寬頻收發器架構和相關方法之論點。於這方面，依據本發明一實施例，儲存媒體13〇〇包含内容13〇2 以製作收發器架構而產生且/或接收多頻帶超寬頻 (MB-UWB)信號，其包含在構成uwb信號之任何數目⑼ 較窄頻帶之内的任何數目（M)之序列脈波。 20 如此處之使用，機器-可讀取媒體1300可以包含，但並不受此限定，軟碟磁片、光學碟片、CD_R〇M和磁性光學碟片、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁性或者光學卡、快閃記憶體、或者適合於儲存電子式指令之其他型式的媒體/機器可讀取媒體。而且，本發明也可以被下載作為電腦 1241078 程式規劃產品，其中該程式可以從遠處電腦經由通訊鏈路 (例如，有線/無線數據機或者網路連接）利用在載波或者其他發射媒體上被製作之資料信號被傳送至提要求之電腦。於上面說明中，為說明目的，許多特定細節被說明以 5便提供本發明全面的了解。但是，熟習本技術者將明白，本發明*需這些特定細節亦可以被實施。於其他實例中，習知的結構和裝置以方塊圖形式被展示。本發明包含各種步驟。本發明之各步驟可以利用硬體構件被達成’或者可以機器可執行的内容(例如，指令)被實加八可以被使用以導致一般目的或者特殊目的處理器或者被規劃之邏輯電路利用指令而進行該等步驟。另外地，該等步驟可以利用硬體和軟體之組合而被達成。而且，雖然本發明已利用網路裝置架構被說明，但熟習本技術者將了解，此功忐可以適當地被實施於任何不同實施例中，例 15如，被整合在計算裝置（例如，伺服器）之内。命多方法以它們最基本的形式被說明，但是步驟可從任何方法上破添加或者被刪除並且資訊可從任何說明之訊息上被添加或者去掉而不脫離本發明的基本範疇。任何發明概念之事物變化皆被減考慮在本發明範轉和精: 20 内。於這方面，特定被展示的實施範例不被提供以限制本發明，而僅展示本發明。因此，本發明之範疇不受限定於上面所提供之特定範例，但由下面申請專利範圍所界定。、【圖式簡單說> 明】 27 1241078 第1圖是依據本發明一實施範例之發射器架構範例的方塊圖；第2圖是展示依據本發明不同的實施例之被應用至供發射之符號的時間-頻率數碼之圖形； 5 第3圖是時間頻率圖形，其揭示依據本發明一實施例之延伸時間頻率數碼的使用；

第4圖提供一組圖形，其代表依據本發明一實施例之一組調變符號以及此調變符號的時間-頻率圖形；第5圖展示依據本發明一實施範例之接收器架構範例 10 的方塊圖；第6圖展示依據本發明一實施範例之射頻前端範例的方塊圖；第7圖是依據本發明一實施例之前訊檢測方法範例的流程圖， 15 第8圖展示依據本發明一實施例之粗略時序取得電路

範例的方塊圖；第9圖是依據本發明一實施例之精細時序取得電路範例的方塊圖；第10圖是依據本發明一實施例之窄頻干擾(NBI)檢測 20 特點範例的方塊圖；第11圖是依據本發明一實施例之數位後端範例的方塊圖；第12圖是依據本發明一實施範例之使用頻率跳躍建立微微網路(piconet)方法範例的流程圖；以及 28 1241078 元件 808···子頻帶信號產生器 812、912…類比至數位轉換器元件 814、816、914、916…解多工化元件 818、920、922…前訊序列檢測器 820、822、924、926···前訊序列濾波器 824、932···相加方塊 826、928、930···平方方塊 828···檢測邏輯方塊 900…精細時序取得電路 908----子頻帶信號產生器 936…預定範圍方塊 1000…NBI緩和元件 1002…平方元件 1004…積分器元件 1006···比較器 1100…解碼元件 1102…輸入取樣 1104…托狀組合器 1106···二元正交檢測器 1108…二元正交符號再產生器 1110···干擾消除器 1112、1116、1120、1124···把狀/雙正交檢測器 1200…建立微微網路方法流程圖 1202-1214· ··建立微微網路步驟 1300…儲存媒體 1302···内容

30

Claims

拾、申請專利範圍：第93102942號申請案申請專利範圍修正本 94.06.17. 1. 一種超寬頻收發器裝置，其包含：一組發射器，用以產生一組多頻帶超寬頻 5 (MB-UWB)信號以便經由一組或多組天線而發射，其中被產生之MB-UWB信號是由不同頻帶中之一些數目（N) 較窄頻帶脈波所構成，其中在所給予的較窄頻帶内之串列或者平行脈波數目（M)是大於一組（1)脈波。

2. 依據申請專利範圍第1項之超寬頻收發器裝置，其中該 10 發射器包含：一組前端，其用以編碼被接收之内容以便經由被產生的多頻帶超寬頻信號之被選擇一組較窄頻帶脈波而發射。 3. 依據申請專利範圍第2項之超寬頻收發器裝置，其中該 15 發射器前端包含：

一組或多組編碼器，其用以接收該内容且包含錯誤更正資訊於其中。 4. 依據申請專利範圍第3項之超寬頻收發器裝置，其中該等一組或多組編碼器進行一組或多組雷德-所羅門 20 (Reed-Solomon)編碼、穿刺迴旋（Punctured- Convolutional)編碼、與雷德-所羅門編碼組合之連鎖迴旋（concatenated- convolutional)、滿輪編碼、及/或低密度同位檢查（LDPC)編碼於該被接收内容上以引動在遠處接收器被接收之信號内的檢測和陣列錯誤之更正。 31

5.依據申請專利範圍第3項之超寬頻收發器裝置，該發射器前端包含：一組或多組映射器，其反應於該等編碼器，以進行該編碼内容上之Μ組二元正交鍵控（MBOK)。 5 6.依據申請專利範圍第5項之超寬頻收發器裝置，該發射器前端進一步地包含：

一組或多組交錯器，其中該等映射器係為二元正交映射器，該等交錯器反應於該等映射器，以跨越一些數目（Ν)内容訊塊而交錯該編碼内容。 10 7.依據申請專利範圍第6項之超寬頻收發器裝置，該發射器前端進一步地包含：一組合器元件，其反應於該等交錯器，以接收被交錯之内容並且應用一組假性-隨機雜訊（ΡΝ)遮罩至該處。 15 8.依據申請專利範圍第7項之超寬頻收發器裝置，該發射器前端進一步地包含：

一組相加元件，其反應於該組合器，以接收被遮罩之内容並且施加一組前訊至該處，其中該前訊便利在該等多頻帶超寬頻（MB-UWB)信號之一組接收器中之時 20 序同步和頻道估計。 9.依據申請專利範圍第3項之超寬頻收發器裝置，該發射器進一步地包含：一組射頻(RF)後端，其反應於該發射器前端，以從該前端接收該編碼内容，調變該被接收之内容並且備妥 32 海_翁頁年％曰I 它以便跨越在一組超寬頻（UWB)頻譜之相對窄的頻帶之内的一些數目（N)脈波而發射。 10. 依據申請專利範圍第9項之超寬頻收發器裝置，該RF後端包含： 5 一組多頻帶調變器，其反應於該發射器前端，以接收該編碼内容並且使用九十度相位之相移鍵控（QPSK) 而調變該被接收之内容。 11. 依據申請專利範圍第10項之超寬頻收發器裝置，其中該等多頻帶調變器使用二元相移鍵控（BPSK)而調變該被 10 接收之内容。 12. 依據申請專利範圍第3項之超寬頻收發器裝置，該發射器前端進一步地包含：一組或多組交錯器，其反應於該等編碼器，以跨越一些數目（N)内容訊塊而交錯該被編碼之内容。 15 13.依據申請專利範圍第3項之超寬頻收發器裝置，該發射器前端進一步地包含：一組組合器元件，其反應於該等編碼器，以接收被編碼之内容並且施加一組假性-隨機雜訊（PN)遮罩至該處。 20 14.依據申請專利範圍第3項之超寬頻收發器裝置，該發射器前端進一步地包含：一組相加元件，其反應於該等編碼器，以接收被編碼之内容並且施加一組前訊至該處，其中該前訊便利在該等多頻帶超寬頻（MB-UWB)信號之一組接收器中之 33 時序同步和頻道估計。 15. 依據申請專利範圍第14項之超寬頻收發器裝置，其中該前訊經由該超寬頻信號較窄頻帶的至少一組子集之一組CAZAC-16序列的一些實例而被產生。 16. 依據申請專利範圍第1項之超寬頻收發器裝置，該發射器包含：一組射頻(RF)後端，其反應於該RF前端，以從該前端接收被編碼之内容，調變該被接收之内容並且備妥它以跨越在一組超寬頻（UWB)頻譜之相對的窄頻帶内之一些數目（N)脈波而發射。 17. 依據申請專利範圍第16項之超寬頻收發器裝置，該RF 後端包含：一組多頻帶調變器，其反應於該發射器前端，以接收該被編碼之内容並且使用九十度相位之相移鍵控 (QPSK)而調變該被接收之内容。 18. 依據申請專利範圍第1項之超寬頻收發器裝置，其進一步地包含：一組接收器，其與一組或多組天線耦合，以接收且解調變跨越一組超寬頻頻譜的多數個較窄頻帶而延伸之一些數目（N)脈波各組以回復被嵌進其中的内容。 19. 依據申請專利範圍第1項之超寬頻收發器裝置，其進一步地包含：一組或多組天線，經由該等天線，該裝置可發射及 /或接收多頻帶超寬頻信號。 34 11¾¾爲頁年月曰 20. 依據申請專利範圍第1項之超寬頻收發器裝置，其中該裝置利用頻率分割雙工(FDD)以使用一組共用天線引動分別頻率上的同步發射和接收。 21. 依據申請專利範圍第1項之超寬頻收發器裝置，其中該 5 發射器是該裝置。 22. 依據申請專利範圍第1項之超寬頻收發器裝置，其中該較窄頻帶的數目（N)是在二(2)和二十（20)之間，而該串列或者平行脈波數目是在二(2)和一百之間。 23. 依據申請專利範圍第22項之超寬頻收發器裝置，其中該 10 超寬頻頻譜之較窄頻帶的數目是十五（15)或者較小，各頻帶是500兆赫(MHz)寬，支援每秒至少500兆位元。 24. 依據申請專利範圍第23項之超寬頻收發器裝置，其中在該較窄頻帶的至少一子集内之該序列脈波數目是四（4) 或者更小。 15 25. —種超寬頻收發器裝置，其包含：一組接收器，其反應於一組或多組天線，以接收一組包含在一超寬頻（UWB)頻譜的較窄頻帶内之一些數目（N)脈波的超寬頻(UWB)信號，其中在各該較窄頻帶之内的脈波數目（M)是一或多於一並且被該接收器及/ 20 或一發射器所動態地控制。 26.依據申請專利範圍第25項之超寬頻收發器裝置，該接收器包含：一組頻道取得元件，其反應於該等一組或多組天線，以檢測在該UWB頻譜任何較窄頻帶之内的能量、進 35 一一 I 貝I a! 行時序取得/同步化以及頻道估計。 27·依據中請專利範圍第26項之超寬頻收發器裝置，該頻道取得元件包含：一組時序取得元件，其反應於該等一組或多組天線，以至少部分地依據在該UWB頻譜内之一些數目較窄頻帶的一組選擇頻帶之内前訊資訊的檢測，而進行一組或多組粗略的時序取得及/或精細的時序取得。 28.依據巾請專利範圍第25項之超寬頻收發器裝置，該接收器包含：一組射頻(RF)前端，其接收在該超寬頻(UWB)頻譜之一些數目（N)多數個較窄頻帶的一組或多組内之信號，並且解調變該等被接收之信號。 29·依據申請專利範圍第28項之超寬頻收發器裝置，其中利用遠RF前端被進行之該解調變是互補於利用被接收 MB-UWB信號之一組遠端發射器進行的該調變。 30.依據申請專利範圍第28項之超寬頻收發器裝置，該rf 前端進行該被接收信號之九十度相位相移鍵控（QpsK) 解調變。 31·依據申請專利範圍第25項之超寬頻收發器裝置，該接收器包含：一組數位後端，其更正在發射時所遭受之錯誤的至少一組子集，並且解碼被嵌進被接收MB-UWB信號之解調表示型態内之内容，以產生從一遠端發射器發射至該接收器之一組内容的表示型態。

依據申π專利補弟31項之妓缝發时置，該數位後端包組❹組讀送傳送等化ϋ、假性-雜訊遮罩產生Α、組合器、訊塊解交錯器'檢測器、回授等化 5器、及/或解碼器’其皆她“韻錢正在MB-UWB ㈣發射時所遭受錯誤之至少—組子集，並且區別將供、’=亥接收錢將供給其他接收器之被嵌進該被接收的號内之被編碼内容。 33·依據申請專利範圍第25頊夕如^ 囷乐貝之超寬頻收發器裝置，其進一

步地包含：、、且或夕組天線，其被耦合至該接收器，經由該天線，該接收器接收MB-UWB信號。 34·依據申請專利範圍第33項之超寬頻收發器裝置，其中該裝置採用頻率分割雙玉(F D D)以經由，組或多組天線同步地發射和接收MB-UWB信號。 15 35·依據申請專利範圍第25項之超寬頻收發器裝置，其進一步地包含：

一組發射器，其產生一組多頻帶超寬頻(MB-UWB) 信號以經由一組或多組天線而發射，其中該被產生之 MB-UWB信號由一些不同頻帶中之〆些數目（N)較窄頻 20 帶脈波所構成，其中在一所給予的較窄頻帶内之該序列脈波數目（M)是大於一組（！）脈波。 36·依據申請專利範圍第25項之超寬頻收發器裝置，其中該裝置是該接收器。 37· —種超寬頻收發器方法，其包含下列步驟： 37

ai 將内容編碼，以透過一組時間-頻率數碼延伸之應用經由一組多頻帶超寬頻(MB_UWB)信號而發射，其中該時間-頻率數碼延伸定義在包含一多頻帶超寬頻 (MB-UWB)信號之一些數目（N)較窄頻帶的任何一組内 5 之該序列脈波數目（M)。 38.依據申請專利範圍第37項之超寬頻收發器方法，其中該編碼進一步地包含：

於發射前將一組或多組錯誤更正碼、多重存取數碼、及/或前訊併入該内容。 10 39.依據申請專利範圍第38項之超寬頻收發器方法，其中該錯誤更正數碼包含一組或多組雷德-所羅門（Reed-Solomon)編碼、穿刺迴旋（Punctured-Convolutional)編碼、與雷德-所羅門編碼組合之連鎖迴旋（concatenated-convolutional)、渴輪編碼、及/或低密度同位檢查（LDPC) 15 編碼。

40.依據申請專利範圍第37項之超寬頻收發器方法，該編碼進一步地包含：施加Μ組二元正交鍵控（MBOK)數碼至該内容；並且交錯該ΜΒΟΚ編碼内容。 20 41. 一種包含有内容之儲存媒體，該内容係為由一組存取機器執行時會使該機器執行依據申請專利範圍第37項之超寬頻收發器方法的内容。 42. —種通訊裝置，其包含：其中具有可用内容的記憶體；以及 38

-組控制避輯裳置，其與該記憶體_合，以選擇地存取和執行在該記憶體之内可用的内容之至少一組子集，以實施依據巾請專利範m第37項之超錢收發器方法0 5 43·一種超寬頻收發器方法，其包含下列步驟：解調變和解碼在一些數目（N)多頻帶超寬頻 (MB-UWB)信號較窄頻帶内之一些數目（M)序列脈波之

内被接收之内容，其中在任何所給予的較窄頻帶之内的該序列脈波數目（M)是大於一。 10 44·依據申請專利範圍第43項之超寬頻收發器方法，其進一步地包含：檢測與遠被接收MB-UWB信號之一組或多組頻帶相關的窄頻帶干擾(NBI);並且減輕在該MB-UWB信號之内該被檢測的NBI之有 15 害的影響。

45·依據申請專利範圍第44項之超寬頻收發器方法，其中減輕該NBI有害的影響包含指示一組MB-UWB信號之發射器避免使用在該頻帶上NBI被檢測的頻帶。 46·依據申請專利範圍第43項之超寬頻收發器方法，其進一 20 步地包含：分析在該MB-UWB頻譜之多數個頻帶内一組選擇頻帶以進行頻道清除行動；以及至少依據在該選擇頻帶内超出一臨限的一組信號之内被辨識的前訊資訊而取得時序同步。 39 47. —種包含有内容之儲存媒體，該内容係為由一組存取機器執行時會使該機器實施依據申請專利範圍第43項之超寬頻收發器方法的内容。 48. —種通訊裝置，其包含：一組其中具有可用内容的記憶體；以及控制邏輯裝置，其與該記憶體耦合，以選擇地存取該記憶體並且執行其中可用内容之至少一組子集，以實施依據申請專利範圍第4 3項之超寬頻收發器方法。

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