專利名稱：用于超寬帶通信中信號檢測的方法和裝置的制作方法
相關(guān)申請的相互參考本申請是1999年10月28日提出的美國申請?zhí)枮?9/429,527的“由模擬波形產(chǎn)生脈沖的方法和裝置”和2001年3月13日提出的美國申請?zhí)枮?9/805,845的“由模擬波形產(chǎn)生脈沖的具有電阻輸入阻抗的電路”的部分繼續(xù)申請。這兩個申請均為本發(fā)明的受讓人所有，且參考所有目的合并于本申請中。
本申請涉及到1999年10月28日提出的美國申請?zhí)枮?9/429,519的“運用脈沖解碼的通信的方法和裝置”和2001年3月13日提出的美國申請?zhí)枮?9/805,854的“由脈沖來恢復(fù)數(shù)據(jù)的方法和裝置”的同時待審和共同擁有的申請。這兩個申請均為本發(fā)明的受讓人所有，且參考所有目的合并于本申請中。
背景技術(shù)：
本發(fā)明總體上涉及產(chǎn)生脈沖的技術(shù)，特別是指用變換任意模擬波形來產(chǎn)生脈沖序列的技術(shù)。
與當(dāng)今的連續(xù)波射頻載波信號傳輸相比，超寬帶(UWB)是基本不同的信息傳輸方法。UWB技術(shù)起源于1960年早期，通過研究微波網(wǎng)絡(luò)的脈沖反應(yīng)的微波網(wǎng)絡(luò)的特性。該技術(shù)有多個名字，包括“基帶”，“脈沖”，“短脈沖”和“自由載波”，直到1990年美國國防部才開始使用術(shù)語“超寬帶”來識別該技術(shù)。
在UWB的信號傳輸中，傳送使用很短的無線電能量脈沖。這導(dǎo)致覆蓋很寬范圍的無線電頻率特有的頻譜。歷史上，UWB系統(tǒng)利用脈沖或震激傳輸技術(shù)，在此技術(shù)中將超短持續(xù)時間脈沖(典型的持續(xù)時間為百億分之十秒到十億分之一秒)直接應(yīng)用于天線，該天線則發(fā)射超短脈沖的特征脈沖響應(yīng)。由于該原因，UWB系統(tǒng)經(jīng)常被稱作“脈沖”雷達(dá)或通信。另外，因為激發(fā)脈沖不是調(diào)制的或過濾的波形，這樣的系統(tǒng)也被定義為“自由載波”，即在系統(tǒng)中沒有明顯的載波頻率是明顯來自結(jié)果射頻頻譜。因為UWB信號有高的帶寬和頻率差異，它們很適用于多種應(yīng)用，如無線高速數(shù)據(jù)通信，等等。典型的UWB傳輸系統(tǒng)包括“開關(guān)”鍵控(二進(jìn)制移位鍵控ASK)和脈沖定位調(diào)制(PPM)。
為接收源于超寬帶發(fā)射機的信號，需要一臺適于觸發(fā)高速、低能脈沖的裝置。兩個通常使用的裝置是隧道二極管和雪崩晶體管。由于隧道二極管很好的定義i-v特性，并且隧道二極管的靈敏度比雪崩晶體管好很多，所以在本領(lǐng)域中被所有專家所采用。
在超寬帶接收器的發(fā)展中，隧道二極管是用來檢測在脈沖中的總能量。一般而言，由于其具有當(dāng)載流超過某一閾值時改變狀態(tài)的特性，隧道二極管是偏向于雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器使用。
1973年美國專利3,755,696中提出了基于隧道二極管檢波器的恒定誤警率(CFAR)電路。該電路通過檢測噪聲停留和數(shù)據(jù)停留來動態(tài)測定隧道二極管的最佳偏置標(biāo)準(zhǔn)，依次提高閾值靈敏度。
1994年美國專利5,337,054中展示了一種基于隧道二極管檢波器的相關(guān)處理方法，其目的在于提高CFAR靈敏度。這是通過將輸入信號與連續(xù)載波混合來達(dá)到的，導(dǎo)致對于給定的微波脈沖串，差頻一倍半于RF(無線電頻率)周期。因而，單極的基帶信號由觸發(fā)隧道二極管的最大化可用載荷來獲得。
1999年美國專利5,901,172中描述了一種利用微波隧道二極管作為超寬帶應(yīng)用的單個脈沖檢波器的方法。系統(tǒng)啟動時，僅在校準(zhǔn)階段，測定最佳偏置點。為獲得好的噪音抗擾度，采用適合的電壓變量衰減器響應(yīng)樣本環(huán)境噪聲。
另一種UWB接收器采用被稱作“相關(guān)器”的概念。相關(guān)器已經(jīng)被證實是窄帶通信系統(tǒng)中的最佳檢波器。然而，該概念也顯示出對于超寬帶通信也是最佳的。該概念的現(xiàn)有技術(shù)中，利用了脈沖定位調(diào)制(PPM)技術(shù)。信息被一幀接一幀地輸出。在每一幀中，寬度比幀的時間段要小得多的脈沖，是唯一定位以表示一符號?；诮邮掌鞯南嚓P(guān)器需要成百或成千個這樣的幀，以聚集足夠的能量來恢復(fù)一個符號。
在先前的技術(shù)解決方案中，采用隧道二極管作為在雙穩(wěn)模式中運行的檢波器，這需要在每一次檢測后將隧道二極管檢波器放電。因此，需要附加電路，并且隧道二極管放電所需要的時間有害地限制了檢測的速度。
在先前的技術(shù)解決方案中，相關(guān)器檢波器用于檢測UWB信號，需要成百甚至成千個幀來恢復(fù)一個信息符號。這意味著符號速度將會比傳送幀的速度低很多。
因此，這里需要一個接收器，它的符號速度可以與傳輸?shù)拿}沖的速度一樣快，并且不受任何初始化需求的限制，例如隧道二極管的放電。
發(fā)明概述用于檢測包括接收傳輸?shù)腢WB信號的接收到的超寬帶(UWB)信號的方法和裝置。本發(fā)明的一個實施例中，傳輸?shù)腢WB信號是代表被通信的一個或多個符號的信息波形。處理接收的信號來產(chǎn)生含有脈沖組的脈沖波形。用于脈沖波形的檢測波形屏蔽與信息波形無關(guān)的脈沖組。解碼器用于剩余脈沖組再生原始符號。
通過將本發(fā)明的信號發(fā)送方法和裝置合并提供一種通信系統(tǒng)。
附圖簡述本發(fā)明可通過以下詳細(xì)描述及附圖可以容易的理解

圖1所示是本發(fā)明一實施例中的超寬帶接收器系統(tǒng)的簡化框圖。
圖2是本發(fā)明特性化的電路的典型傳遞曲線。
圖3A和圖3B顯示了隧道二極管電路和其I-V特征電路。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一電路的實施例。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明，基于“開-關(guān)”鍵控調(diào)制的傳輸波形和檢測過程。
圖6顯示了采用圖4的電路基于脈沖定位調(diào)制方案的傳輸波形和檢測過程。
圖7圖解了根據(jù)本發(fā)明基于脈沖寬調(diào)制方案的另一套傳輸波形和檢測過程。
圖8顯示了在通信系統(tǒng)中使用的本發(fā)明的實施例。
特定實施例的描述在用于通信系統(tǒng)的方法和裝置的發(fā)展中，美國專利號為09/429,527報導(dǎo)了可控張弛振蕩器。該發(fā)明中，產(chǎn)生期望的數(shù)目的震蕩的電路在大致停止的震蕩之后，響應(yīng)一輸入波形?？煽貜埑谡袷幤骺稍谌舾呻娐吠?fù)渲袑崿F(xiàn)。另一發(fā)明申請和共有的美國專利申請＿＿(代理號020568-001100US)的“使用動態(tài)傳遞功能特性產(chǎn)生脈沖的方法和裝置”。在后一發(fā)明中，基于電路的op-amp中增加一附加的控制輸入的，這樣可以動態(tài)轉(zhuǎn)化I-V特性曲線。
根據(jù)本申請，使用可以采用隧道二極管或基于op-amp的電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的N型特性電路。該電路是用于檢測傳送超寬帶信號的接收器的一部分。我們揭示了一種新UWB接收器，該接收器控制接收器電路的操作點，該接收器電路的傳遞功能是通過結(jié)合第一和第二穩(wěn)定區(qū)域的一不穩(wěn)定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的。該電路在可控非穩(wěn)態(tài)模式操作。
正如將要描述的，該電路可以是基于op-amp的或可使用微波隧道二極管來實現(xiàn)。該電路配置為利用電路I-V特性的負(fù)電阻區(qū)域響應(yīng)輸入的UWB信號而產(chǎn)生放大的脈沖。
圖1顯示了本發(fā)明特定實施例的一般框圖。本系統(tǒng)包括接收傳送的UWB RF信號的天線。所述信號可以作為脈沖的信息波形代表信息符號而被傳輸。正如以下將要討論的本發(fā)明的實施例，任何一個多樣編碼方案可以采用在通信系統(tǒng)的傳送端來代表被傳送的信息符號。
接收的UWB信號可以經(jīng)過任意的波形成電路102來產(chǎn)生調(diào)節(jié)信號。波形成電路的主要目的是使用序列電路調(diào)節(jié)輸入信號使其適應(yīng)最佳檢測?？梢圆捎貌煌碾娐放渲?。在實施例中，例如，波形成電路可以是結(jié)合接收的信號來產(chǎn)生合適波形的積分器或雙倍積分器。
在本發(fā)明的另一個實施例中，波形成電路102可以是包絡(luò)檢波器，用來檢測特定的結(jié)構(gòu)信號或調(diào)制信號。例如，主波瓣頻譜占用了DC-1GHz的頻率范圍的一個十億分之一秒脈沖，可以通過3GHz正弦載波波形的周波進(jìn)行調(diào)制，來將主波瓣頻譜的信息改變?yōu)檎加?GHz-4GHz。包絡(luò)檢波器可以通過這個特殊的調(diào)制信號恢復(fù)脈沖111。
在本發(fā)明的另一個實施例中，波形成電路可以是硬限幅器，來限制峰值信號到某些制約值。在另一個實施例中，波形成電路可以是柵功能電路，僅通過那些對基于某些先前已定的標(biāo)準(zhǔn)有影響的信號。
波形成電路102的條件信號111則輸入到包含連接到電路104的感應(yīng)器103的非線形電路組合105。如圖2所示的電路有N型I-V的特性。如以下描述，該特性曲線可以通過基于電路配置的op-amp的任意輸入108來動態(tài)轉(zhuǎn)換。
電路104的輸出113包括基于接收信號的脈沖組或無聲周期。脈沖處理電路106依據(jù)接收的脈沖組檢測適用的解碼數(shù)字信號107。脈沖處理電路使用定時電路來確定合適的定時窗口。定時將柵功能有效的應(yīng)用于檢波器輸出信號。只有位于柵功能內(nèi)的脈沖才會被考慮。在本發(fā)明的以下特殊實施例中，柵功能包括在通信系統(tǒng)的傳送終端的信息波形臨時定位的窗口。
柵功能用于屏蔽不響應(yīng)在原始信息波形中的脈沖的脈沖，同時完整留下響應(yīng)信息波形的脈沖組。通過每個脈沖組的脈沖數(shù)目，或只簡單地檢查脈沖的存在，可以生成代表信息波形的符號。
圖2所示的電路104的特征曲線有兩個僵局點P1＝(Vv，iv)和P3＝(Vp，ip)。這里iv和ip表示N曲線的谷電流和峰電流。一般來說，我們不要求曲線是分段線性的。唯一要求的是電路擁有的特征曲線包含至少三個明顯區(qū)具有負(fù)阻抗斜率的中間區(qū)202，正阻抗斜率的兩個外部區(qū)201、203。
當(dāng)輸入信號111輸入電路結(jié)合105，迫使操作點位于特性曲線的線段P1-P3，輸出113中會產(chǎn)生脈沖。脈沖產(chǎn)生的數(shù)目取決于可利用的時間，也就是，輸入信號促使操作點位于線段P1-P3的持續(xù)時間。
參考圖3A和3B，本發(fā)明的實施例中，使用如圖1所示的非線性電路105，該電路適于選用隧道二極管301，如圖3A所示。隧道二極管具有一般的N型特性曲線，如圖3B所示。雖然圖3A所示的電路配置運行良好，隧道二極管的I-V特性被混合并且不能修改來適合于非線性電路105的任何給定的特定應(yīng)用的最佳性能。此外，在裝置的制造過程中，通常不能很好控制隧道二極管特性的負(fù)阻抗區(qū)，這樣便服從于隨溫度而改變。
參考圖4，顯示了基于op-amp設(shè)計的另一個電路配置。與隧道二極管相同，該電路也具有N型I-V特性，但是，如我們將要看到的，該op-amp設(shè)計有很強的適應(yīng)性。
在本發(fā)明的實施例中，圖1所示的非線性電路組合105的非線性電路104包括圖4所示的電路404。該電路404是基于有相似的分段線性I-V特性的op-amp電路，如圖2所示。但是，與圖3A實施例中的隧道二極管不同，op-amp構(gòu)造允許將特性曲線的斜率和僵局點十分容易的調(diào)整，也就是說，僅僅靠改變R1，R2和R3的值和偏置電壓Vcc和Vdd就可以實現(xiàn)。在特殊實施例中，部件值是R1＝1000Ω，R2＝47Ω，R3＝100Ω。設(shè)置Vcc為5V，設(shè)置Vdd為0V。op-amp的一個例子可以是EL2186 op-amp。感應(yīng)器L＝0.5μH。感應(yīng)器L連同隧道二極管或N型I-V特性電路一起形成可控非穩(wěn)態(tài)電路。
圖4所示的電路通過產(chǎn)生擺動輸出，配置為響應(yīng)輸入波形的正幅段。特別是，當(dāng)輸入波形的振幅降到Vp＝0V和Vv＝3V之間時，促使電路的操作點進(jìn)入其傳遞曲線的非穩(wěn)區(qū)。從而，電路的輸出會是擺動的。
另外，圖中顯示了任意的控制輸入403。在一種情況中，可以簡單地把這個輸入接地來獲得典型的靜態(tài)N型特性曲線。為了一更復(fù)雜的應(yīng)用，我們可以檢測操作環(huán)境噪音來確定應(yīng)用于這個任意輸入403的適合的電壓。任意輸入403的電壓在某種程度上影響了電路404，為了最佳操作，傳送N型特性曲線轉(zhuǎn)換到不同的位置。依靠這個應(yīng)用，應(yīng)用于任意輸入403的電壓可以是DC標(biāo)準(zhǔn)，或是隨時間改變的信號。特性曲線應(yīng)用于輸入電壓的動態(tài)寬度的轉(zhuǎn)化是隨時間變化的。
參考圖5，現(xiàn)在考慮基于傳統(tǒng)調(diào)制技術(shù)如已知的“開關(guān)”鍵控方案的傳送案例。在“開關(guān)”鍵控方案中，產(chǎn)生的脈沖代表二進(jìn)制的“1”，在信號中沒有脈沖代表二進(jìn)制的“0”，反之亦然，依據(jù)發(fā)信號的慣例。UWB信令的脈沖寬度特性(對多數(shù)編碼方案而言)的持續(xù)時間很短。典型地，脈沖寬度在十個百億分之一秒到幾個十億分之一秒的范圍中。依靠脈沖使用的寬度，得到的傳送占用了從DC一直到幾個GHz很寬的寬帶。在典型的傳送中，將基于偽隨機碼的跳時技術(shù)應(yīng)用于信號是很普遍的，以使傳送信號的頻譜看起來像噪聲。依照“開關(guān)”鍵控方案，“1”位或“0”位由符號傳送間隔510內(nèi)的特定位置中，脈沖存在或不存在代表。
圖5顯示了傳送場面的波形，包括圖1所示的接收器的響應(yīng)。信息波形501代表被傳送的數(shù)字信號信息。在這個圖例中，被傳送的信號是01101。
一典型的傳送頻道將噪音引入至傳送的信號，例如附加的白高斯噪音。這將會使信號501惡化，并將產(chǎn)生一失真的在圖1中的接收器電路UWB RF輸入101接收的接收信號。噪音失真的程度將會影響該系統(tǒng)的比特錯誤率(BER)。
接收信號及其失真通過接收波形502在圖5中展示。不喪失普遍性，在這個例子中可以假設(shè)接收器電路不使用波形成電路102。接收波形502經(jīng)過感應(yīng)器103直接流入到非線性電路104。
非線性電路104的輸出113包括在響應(yīng)接收信號502的應(yīng)用中的一連串的脈沖。圖5中的輸出信號113是由接收脈沖波形503表示的。依靠非線性電路104的調(diào)諧(例如圖4)，在接收脈沖波形503中，每一個來自信息波形501的“開”脈沖511會有相應(yīng)的一個或多個脈沖組。在此示例中，調(diào)諧非線性電路的部件經(jīng)由開脈沖產(chǎn)生兩個脈沖。但是，如在接收波形502中所看到的，頻道噪音使接收信號惡化，所以接收的脈沖波形503很可能含有無關(guān)脈沖512。
脈沖處理電路106配置來產(chǎn)生同步于信息波形501的數(shù)據(jù)率的脈沖窗口的序列。這些窗口確定的時間間隔(幀)是重要的，也就是，希望代表信息的那些“開關(guān)”脈沖的時間間隔定位。圖5顯示了這些同步窗口和脈沖檢驗波形504。這些脈沖檢測波形作為柵信號，用于選通接收脈沖波形503，只允許那些在含有位置信息的脈沖通過。從而，在本“開關(guān)”鍵控調(diào)制技術(shù)中，含有脈沖檢測波形的那些脈沖被分隔，使其與用來產(chǎn)生信息波形501的特殊編碼技術(shù)的定時方案同步。圖5中波形505所示，得到的柵信號包括那些響應(yīng)包含在信息波形501中的脈沖的脈沖組。
本發(fā)明的一實施例中，脈沖處理電路106用來計數(shù)柵信號505中的脈沖。在這個圖例中，采用了在波形505中具有兩個脈沖的先前的編碼方案，無論合適，當(dāng)傳送信號是二進(jìn)制“0”時，有二進(jìn)制數(shù)字“1”和無聲周期。這樣，脈沖處理電路從波形505中產(chǎn)生信息506(“01101”)。包含在信息信號501中的信息通過信號505恢復(fù)。
這樣，我們能看到信息信號的信道噪音的影響是由于非線性電路105的組合作用和柵信號505的產(chǎn)生而減少的。
圖6論證了本發(fā)明的另一實施例。依照本發(fā)明，本例使用另一傳統(tǒng)UWB調(diào)制方案，包括電路的脈沖定位調(diào)制(PPM)方案。為簡化討論，使用二元調(diào)制構(gòu)造的調(diào)制技術(shù)。以下要討論的，我們會了解，做為二元方法的簡單擴充，普通的多元信號配置是容易達(dá)到的。
在本脈沖定位調(diào)制實施例中，我們將該脈沖根據(jù)每個傳輸周期的開始定位在不同地址以表示二進(jìn)制的“0”或者二進(jìn)制的“1”。在該每個傳輸周期或幀周期包括兩個符號中的一個的特定二進(jìn)制結(jié)構(gòu)中，可通過將一脈沖置于每個傳輸字節(jié)(符號)周期或幀周期的開始而編碼一“0”位，并通過將一脈沖臨近于傳輸周期或幀周期的中間表示“1”位。在一通用多元方案中，m位被在傳輸周期中定義，為每個m符號提供一個位置。
圖6展示了本傳輸方法的相應(yīng)波形，包括圖1所示接收器的典型響應(yīng)。一信息波形601代表被傳輸?shù)臄?shù)字信號。在本例中，被傳輸?shù)男盘柺?1010。這樣，例如，波形601顯示了傳輸周期(或幀周期)。第二周期(或幀)中的脈沖位置612代表了“1”位，第三周期中的位置614的脈沖代表“0”位，等等。
由于信道中附加的白高斯噪音，接收到的傳輸信號惡化。接收到的波形602說明失真的接收到的信號。如圖5，為了不喪失一般性地簡化解釋，假設(shè)本例中沒有波脈沖形成電路102(圖1)。這樣，接收到的波形602直接供給非線性電路105。
非線性電路105的輸出113包括響應(yīng)接收到的波形602的振幅而產(chǎn)生的數(shù)組脈沖，包括增加的噪音水平。調(diào)諧的部件包括電路104，包含在接收到的波形602中的數(shù)字信號會為在信息波形601中的每個傳輸位產(chǎn)生特定數(shù)目的脈沖。這里，非線性電路104可配置為根據(jù)代表輸出信號113的波形603而產(chǎn)生兩個脈沖。但是，波形603還包括由于信道失真而在波形602中的人為因素而產(chǎn)生的脈沖。
輸出信號113輸入脈沖處理電路106以恢復(fù)數(shù)字信號波形601。在本發(fā)明的特定實施例中，脈沖檢測波形604包括由脈沖處理電路產(chǎn)生的一系列同步窗口622，624。這些窗口用于選通波形603中含有的脈沖并同步于用于產(chǎn)生信息波形601的編碼方案的定時。脈沖檢測波形消除了非信息脈沖，留下與包含于信息波形601的脈沖響應(yīng)的數(shù)組脈沖。得到的波形作為一柵信號波形605在圖6中顯示。
基于包含在波形605中的數(shù)組脈沖，脈沖處理電路106產(chǎn)生信息606(“01010”)，代表從波形601恢復(fù)的信息。再生的波形605排除加到傳輸信號的信道噪音的有害效果而沒有錯誤。非線性電路105最優(yōu)化為對收到的信號602中都存在的噪音有最少的反應(yīng)，而對傳輸信號有最大地反應(yīng)，以產(chǎn)生尖峰603。脈沖檢測波形604的尖峰信號的并發(fā)掩碼產(chǎn)生大致的無錯波形605。
參考圖7，討論本發(fā)明的另一實施例。該特例論證了作為脈沖寬度調(diào)制的UWB調(diào)制方案產(chǎn)生的波形的傳輸。在一個脈沖寬度調(diào)制(PWM)方案中，采用脈沖寬度持續(xù)時間表示“0”位和“1”位。在下面的敘述中，編碼一“0”位作為具有一單位持續(xù)時間寬度的脈沖的每個傳輸位區(qū)間的開始的脈沖(W)，“1”位作為具有兩個單位持續(xù)時間的脈沖(2W)。
圖7說明了該傳輸方案的波形。信息波形701代表被傳輸?shù)臄?shù)字信號。本例中，被傳輸?shù)男盘柺?0110。由于信道中出現(xiàn)白高斯噪音，收到時傳輸信號惡化如波形702所示。為簡化解釋，假設(shè)本例中沒有波形成器(102，圖1)。非線性電路104的輸出113包括除了信道感應(yīng)噪音和失真結(jié)果的人工信號外，根據(jù)響應(yīng)波形701中的脈沖的信號的一系列脈沖。輸出113如圖7中的波形703所示。
根據(jù)接收該信號，脈沖處理電路106確定解碼數(shù)字信號。在本特定脈沖寬度調(diào)制方案中，脈沖處理電路生成同步窗口序列。同步窗口序列作為脈沖檢測波形704在圖7中顯示。圖5和圖6中討論的例子中，該窗口與編碼方案定時同步，用以編碼信息波形701表示的符號。在脈沖寬度調(diào)制的情況下，每個窗口是具有最大寬度的脈沖，在圖7所示的特定例子中是2W。脈沖檢測波形704與波形703合并產(chǎn)生一柵信號，如圖7中波形705所示。
根據(jù)非線性電路104的調(diào)諧，數(shù)字信號(見波形701)的存在可生成一特定數(shù)目的脈沖。本說明例中，當(dāng)一“0”位被傳輸時產(chǎn)生兩個脈沖，當(dāng)一“1”位被傳輸時產(chǎn)生四個脈沖。通過計算每個包括在波形705中的脈沖組中脈沖的數(shù)目，脈沖處理電路可容易地確定被解碼的信號為“10110”。
這樣，如圖5和圖6所示，一個符號可以從每一幀中恢復(fù)。本發(fā)明的這一方面代表比現(xiàn)存系統(tǒng)改善的地方。例如，基于關(guān)聯(lián)的UWB系統(tǒng)典型地需要成百上千的幀以產(chǎn)生一個符號。進(jìn)而，本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更為簡單。
圖8顯示了本發(fā)明的另一實施例，其中在前面揭示的接收器構(gòu)造中結(jié)合了基于UWB通訊系統(tǒng)。所述通訊系統(tǒng)包括一為傳輸而接收大量數(shù)據(jù)符號800的UWB傳輸器801。UWB傳輸器根據(jù)脈沖調(diào)制方案編碼數(shù)據(jù)符號以生成適宜傳輸?shù)男盘?。調(diào)制技術(shù)的例子包括前面揭示的開關(guān)鍵控技術(shù)，脈沖定位調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制。這些和其他技術(shù)適宜在本發(fā)明中使用。
UWB傳輸被UWB接收器802接收。被接受的信號是由UWB接收器產(chǎn)生并輸入到脈沖生成電路803，總體上如圖1中描述的非線性電路104，更特殊的揭示在圖3A和圖4中。脈沖處理804如上述實現(xiàn)以產(chǎn)生數(shù)據(jù)流800的一組或多組脈沖。解碼器805產(chǎn)生基于從脈沖處理器804接收到的恢復(fù)的數(shù)據(jù)符號。
基于UWB的通訊系統(tǒng)的特定的實施例是UWB脈沖雷達(dá)系統(tǒng)。再如圖8所示，UWB傳輸器801可以是一傳統(tǒng)的脈沖雷達(dá)傳輸系統(tǒng)。UWB脈沖包括向目標(biāo)傳輸?shù)淖R別數(shù)據(jù)。UWB脈沖由目標(biāo)彈回并被接收器802作為反射信號接收。該反射信號由脈沖生成器803、脈沖處理器804和解碼器805處理以恢復(fù)識別數(shù)據(jù)。該識別數(shù)據(jù)與目標(biāo)相關(guān)，這樣可通過分配每個唯一數(shù)據(jù)跟蹤大量目標(biāo)。
通過參考特定實施例解釋了本發(fā)明。提出了用于從模擬波形生成脈沖的各種電路。雖然描述了本發(fā)明的特殊實施例，各種修改、變化、替換結(jié)構(gòu)和等同物也可包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。上述發(fā)明不局限于在特定特殊數(shù)據(jù)處理環(huán)境中運行，而是可在若干數(shù)據(jù)處理環(huán)境中運行。雖然本發(fā)明通過特殊實施例描述，顯然對于本領(lǐng)域?qū)＜?，本發(fā)明不局限于所描述的特定實施例。
進(jìn)而，當(dāng)本發(fā)明使用特定的硬件和軟件的結(jié)合而描述時，可知其他硬件和軟件的組合也可以包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明可以只在硬件或只在軟件或使用其結(jié)合，依據(jù)執(zhí)行的目標(biāo)和其他與本發(fā)明無關(guān)的條件來實現(xiàn)。本說明書和附圖是出于說明而不是限制的目的。明顯地，對其的減少、替換和做其他修改并沒有脫離在權(quán)利要求中要求的本發(fā)明的稍寬的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種檢測超寬帶(UWB)信號的方法，包括接收一個傳輸?shù)腢WB信號作為一個接收信號；為產(chǎn)生響應(yīng)所述接收信號的檢測部分的若干一或多個脈沖組提供一電路；檢測所述一或多個脈沖組的子集，及為所述子集中包含的每一個或多個脈沖組產(chǎn)生一個信息符號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電路配置為依據(jù)檢測在所述接收信號中的振幅超過第一值產(chǎn)生一或多個脈沖組。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述生成包括計算所述每個一或多個脈沖組的脈沖以生成一個計數(shù)和與所述計數(shù)有關(guān)的信息符號。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述傳輸?shù)腢WB信號是包括若干脈沖，在所述脈沖的相應(yīng)的所述子集中的所述一或多個脈沖組的脈沖編碼信號。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述檢測包括生成一包括與所述脈沖編碼信號同步的脈沖窗口的脈沖檢測波形并使用所述脈沖檢測波形屏蔽所述一或多個脈沖組。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述脈沖編碼信號使用開關(guān)鍵控技術(shù)生成，代表一信息波形。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述脈沖編碼信號使用脈沖定位調(diào)制技術(shù)生成，代表一信息波形。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述脈沖編碼信號使用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)生成，代表一信息波形。
9.一種由超寬帶(UWB)信號恢復(fù)信息的方法，包括接收一所述UWB信號的傳輸作為一接收到的信號；由所述接收到的傳輸產(chǎn)生若干一或多個脈沖組；和編碼至少一些所述一或多個脈沖組以產(chǎn)生若干符號，所述信息包括所述符號。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述生成包括應(yīng)用所述接收到的信號至具傳遞功能的電路，所述電路具有第一穩(wěn)定操作區(qū)域和第二穩(wěn)定操作區(qū)域結(jié)合的一不穩(wěn)定操作區(qū)域。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述電路是響應(yīng)所述接收到的信號的振幅，所述電路當(dāng)所述振幅超過第一值后生成一或多個脈沖組。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述檢測包括消除一個或多個所述一或多個脈沖組以產(chǎn)生剩余的一或多個脈沖組，所述檢測在所述剩余的一或多個脈沖組中實現(xiàn)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述消除包括生成一與根據(jù)脈沖編碼技術(shù)生成的信息波形的脈沖定時同步的若干脈沖的檢測波形，所述UWB信號由所述信息波形生成，所述信息波形代表所述符號。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，脈沖編碼技術(shù)是開關(guān)鍵控技術(shù)。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述脈沖編碼技術(shù)是二元或多元脈沖寬度調(diào)制技術(shù)。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述脈沖編碼技術(shù)是脈沖定位調(diào)制技術(shù)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，脈沖定位調(diào)制技術(shù)是多元調(diào)制方案。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，脈沖定位調(diào)制技術(shù)是二元調(diào)制方案。
19.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述解碼包括為每個所述一或多個脈沖組生成脈沖計數(shù)。
20.用于檢測超寬帶(UWB)信號的電路系統(tǒng)，包括一接收器電路配置為接收一傳輸?shù)腢WB信號作為接收到的信號；一脈沖生成電路配置為生成若干組對應(yīng)于檢測所述接收到的信號的一或多個脈沖組；且一解碼器電路配置為檢測一些所述一或多個脈沖組，用于生成若干信息符號。
21.如權(quán)利要求20所述的電路系統(tǒng)，其中，所述脈沖生成電路與傳輸曲線有關(guān)，特點是具有結(jié)合第一和第二不穩(wěn)定區(qū)域的不穩(wěn)定區(qū)域。
22.如權(quán)利要求21所述的電路系統(tǒng)，其中，所述脈沖生成電路包括一用于接收控制信號的輸入，所述脈沖生成電路還構(gòu)造為所述與傳輸曲線相關(guān)對應(yīng)于所述控制信號。
23.如權(quán)利要求20所述的電路系統(tǒng)，其中，所述UWB信號是包括多個脈沖的脈沖編碼信號，所述脈沖編碼信號代表所述信息符號，所述脈沖編碼信號通過在所述信息符號應(yīng)用開關(guān)鍵控技術(shù)生成。
24.如權(quán)利要求20所述的電路系統(tǒng)，其中，所述UWB信號是包括若干脈沖的脈沖編碼信號，所述脈沖編碼信號代表所述信息符號，所述脈沖編碼信號通過在所述信息符號應(yīng)用脈沖定位調(diào)制技術(shù)生成。
25.如權(quán)利要求20所述的電路系統(tǒng)，其中，所述UWB信號是包括若干脈沖的脈沖編碼信號，所述脈沖編碼信號代表所述信息符號，所述脈沖編碼信號通過在所述信息符號應(yīng)用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)生成。
26.一種超寬帶(UWB)檢測系統(tǒng)包括接收傳輸UWB信號作為接收的信號的裝置；由接收到的信號生成若干脈沖的裝置；屏蔽部分所述脈沖以生成剩余脈沖的裝置；由所述剩余脈沖生成信息符號的裝置。
27.如權(quán)利要求26所述的檢測系統(tǒng)，其中，用于生成若干脈沖的裝置包括一具有特征為具有第一和第二穩(wěn)定操作區(qū)域的非穩(wěn)定操作區(qū)域的傳輸功能的電路。
28.如權(quán)利要求26所述的檢測系統(tǒng)，其中，所述用于屏蔽的裝置包括用于生成脈沖檢測波形的裝置，其中所述脈沖的部分被基于脈沖檢測波形而屏蔽。
29.如權(quán)利要求26所述的檢測系統(tǒng)，其中，所述UWB信號基于信息波形，根據(jù)脈沖編碼方案生成，所述脈沖檢測波形包括與由所述脈沖編碼方案生成的脈沖同步。
30.如權(quán)利要求29所述的檢測系統(tǒng)，其中，所述脈沖編碼方案是開關(guān)鍵控。
31.如權(quán)利要求29所述的檢測系統(tǒng)，其中，所述脈沖編碼方案是脈沖定位調(diào)制技術(shù)。
32.如權(quán)利要求29所述的檢測系統(tǒng)，其中，所述脈沖編碼方案是脈沖寬度調(diào)制技術(shù)。
33.在一脈沖雷達(dá)系統(tǒng)中，一UWB檢測器包括接收一反射的UWB雷達(dá)信號作為接收到的信號的裝置；由所述接收到的信號生成若干脈沖的裝置；屏蔽部分所述脈沖以生成剩余脈沖的裝置，和由所述剩余脈沖用于生成信息符號的裝置。
全文摘要
公開了一種使用具有非線性動態(tài)特性的電路檢測超寬帶信號的方法和裝置。接收器電路使用簡單隧道二極管或使用op－amp以提供動態(tài)特性。檢測器可使用不同的調(diào)制方案，包括但不限于開關(guān)鍵控方案，多元定位調(diào)制方案和脈沖寬調(diào)制方案。該方法只需要一個信號幀來檢測信號。
文檔編號H04B1/69GK1611011SQ02809271
公開日2005年4月27日 申請日期2002年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月1日
發(fā)明者羅開遜, 朱瑞安托·喬 申請人:賽勒尼克斯私立公司