專利名稱：全雙工極寬帶通信系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及采用幾乎同時發(fā)送與接收信息的全雙工模式的極寬帶脈沖通信收發(fā)系統(tǒng)及方法。
傳統(tǒng)的窄帶收發(fā)機(jī)一般使用相同天線發(fā)射與接收信號。發(fā)送、接收信號的頻率一般相同或極接近。根據(jù)每一數(shù)據(jù)包的密度，可高速切換發(fā)送與接收模式。
傳統(tǒng)的全雙工工作由頻域或時域復(fù)用(FDMA或TDMA)實現(xiàn)。為隔離發(fā)送與接收，F(xiàn)DMA使用頻率濾波器和混合電路而TDMA采用發(fā)送器與接收器交替工作的占空工作原理。
-FDMA全雙工聲音通信系統(tǒng)的例子是發(fā)射接收采用不同頻率的業(yè)余無線收發(fā)機(jī)。如不同的頻率可為144MHz與436MHz。這種系統(tǒng)中天線是不同的，接收器須用濾波器以消除鄰近發(fā)射天線來的發(fā)射噪聲。否則接收器極易被它的發(fā)射器引起過載。
另一方面脈沖無線技術(shù)原理上是超寬帶的可在本發(fā)明者的幾個美國專利中找到脈沖無線技術(shù)的最先描述。其中三個是美國專利4,641,317(1987年2月3日授權(quán))，4,813,057(1989年3月14日授權(quán))，4,979,186(1990年12月18日授權(quán))。由于脈沖無線技術(shù)的超寬帶特點，很難使脈沖無線使用傳統(tǒng)的雙工原理。
為實現(xiàn)脈沖無線技術(shù)的雙工，手持式收發(fā)器需要獨立的發(fā)射、接收天線。這是由于把接收器從天線斷開的速度不能快到允許使用同一天線進(jìn)行發(fā)射。因此脈沖無線天線的尺寸須較小。
有許多相互通信的脈沖無線系統(tǒng)要求他們的天線尺寸相同。此外，對同一帶寬內(nèi)的脈沖無線系統(tǒng)，發(fā)射、接收天線的尺寸也相同。由于發(fā)射器、接收器均需工作于相同的超寬頻帶，這些使脈沖無線技術(shù)的全雙工實現(xiàn)更復(fù)雜。
脈沖無線技術(shù)的工作如此之快以致在下一脈沖被發(fā)射之前信號還未到達(dá)指定接收器。這使得在兩收發(fā)單元的空間有幾個脈沖，這不可避免地使發(fā)射器與接收器同時工作。
為了在移動中實現(xiàn)全雙工方式，無論何時只要接收器和發(fā)送器之間距離增加或減少了C/R倍，發(fā)送器、接收器須同時工作，其中C為光速，R為重復(fù)率。如若R＝每秒1百萬脈沖，區(qū)間將為300米，等等。盡管全雙工方式很吸引人，但該效應(yīng)使它不能實際應(yīng)用。
問題很清楚在存在由與自己相鄰的發(fā)射天線發(fā)射的更強(qiáng)脈沖無線信號時，脈沖無線接收器怎樣鑒別其它脈沖無線發(fā)射器的發(fā)射信號？所需的答案是一實用于脈沖無線技術(shù)的技術(shù)，它避免了發(fā)射、接收信號的串?dāng)_。
本發(fā)明的目標(biāo)是全雙工極寬帶通信的脈沖無線收發(fā)器。收發(fā)器含一發(fā)射脈沖無線信號脈沖的脈沖無線發(fā)射器，接收脈沖無線信號脈沖的脈沖無線接收器，與脈沖無線發(fā)射器與脈沖無線接收器中兩個或之一相聯(lián)的裝置，以同步脈沖交織通信中脈沖無線信號脈沖的發(fā)送與接收。脈沖交織避免了發(fā)射脈沖信號脈沖與接收脈沖信號脈沖之間的自串?dāng)_。除交織脈沖通信外，可在兩收發(fā)器間以交織方式發(fā)射突發(fā)脈沖。
另外，本發(fā)明通過以不同重復(fù)率避免了同時操作，它使得以一與空間分布無關(guān)的固定速率發(fā)生相重的情形。為克服相重情形，脈沖無線接收器采用一在每秒的幾個重疊脈沖時使接收器停止工作的邏輯。
這樣本發(fā)明提供了一系統(tǒng)及方法，使脈沖無線通信中可用相同天線在相同時間發(fā)送與接收信息。
本發(fā)明的一實施方式允許通信中的兩收發(fā)器單元間的距離可連續(xù)變化，而不需任一單元發(fā)送一單周期然后在一段長時間內(nèi)控制它的相關(guān)接收器，在這段時間內(nèi)將會產(chǎn)生不希望的串話。這可以這樣來實現(xiàn)，在每一發(fā)送和接收方向采用稍微不同的重復(fù)率，并在兩重復(fù)率的拍頻會導(dǎo)致發(fā)射正好發(fā)生在接收含信息的脈沖信號的前面或同時的一段時間內(nèi)關(guān)掉發(fā)射器。


圖1A，1B分別是根據(jù)本發(fā)明時域、頻域中的中心頻率為2GHz的單周期脈沖。
圖2A，2B分別是根據(jù)本發(fā)明時域、頻域中1ns脈沖的1mpps系統(tǒng)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的與調(diào)制成比例地改變脈沖重復(fù)間隔(PRI)的調(diào)制信號。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的偽隨機(jī)抖動對頻域上能量分布的影響的圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一窄帶正弦(串?dāng)_)信號覆蓋一脈沖無線信號的結(jié)果。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的脈沖無線接收器的互相關(guān)器轉(zhuǎn)移函數(shù)。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的脈沖無線多路徑效應(yīng)。
圖8是根據(jù)本發(fā)明多路徑脈沖的相位。
圖9是根據(jù)本發(fā)明一全雙工脈沖無線系統(tǒng)的示意性框圖。
圖10是收發(fā)器中發(fā)送與接收脈沖的時序。
圖11是脈沖無線發(fā)射器、接收器的爭用區(qū)。
圖12是根據(jù)本發(fā)明一實施方式，一減少脈沖無線接收器與發(fā)送器爭用區(qū)的影響的延遲發(fā)送技術(shù)。
圖13是根據(jù)本發(fā)明一實施方式，用于全雙工脈沖無線通信的脈沖交叉技術(shù)的流圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明一實施方式，用于全雙工脈沖無線通信的突發(fā)脈沖交織技術(shù)的流圖。
圖15是兩個通信的收發(fā)器采用不同重復(fù)率的本發(fā)明另一實施的脈沖示意。
圖16是根據(jù)本發(fā)明的互相關(guān)過程。
圖17是根據(jù)本發(fā)明一實施方式，全雙工通信的脈沖無線收發(fā)器的示例。
圖18是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式，全雙工通信的脈沖無線收發(fā)器的示例。
圖19是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式，一同步脈沖交織的收發(fā)器的示例框圖。
圖20為實現(xiàn)脈沖交織通信的延遲的流圖。
圖中，類似標(biāo)號指一致或功能相似的元件。此外，標(biāo)號中最左端數(shù)字指首先出現(xiàn)它的圖。
優(yōu)選實施方式的詳述目錄I.概述…4II.技術(shù)基礎(chǔ) …5A.高斯單周期 …6B.脈沖串 …6C.調(diào)制…7D.能量平滑及信道化的編碼 …7E.接收與解調(diào) …8F.抑制(Jam)防止 …8G.處理增益…9H.容量…9I.多徑及傳輸 …10III.脈沖無線通信系統(tǒng)的全雙工 …11A.抖動窗寬度對系統(tǒng)性能的影響 …15IV.示例收發(fā)器硬件 …15A.發(fā)送器 …1B.接收器 …16C.時間切換(hand-off) …17D.差率雙工…17V.其它考慮…18VI.結(jié)論 …18I.概述根據(jù)本發(fā)明的脈沖無線技術(shù)在無線通信中有廣泛的應(yīng)用。由于脈沖無線不是連續(xù)波(CW)載波系統(tǒng)，使用副載波對時域脈沖無線設(shè)計而言只要加一個直觀的計數(shù)器就行了。因此與非副載波脈沖無線傳輸相比，信噪比顯著增加。
脈沖無線系統(tǒng)通常有短延遲脈沖；一般在50MHz和10吉赫茲(GHz)之間的中心頻率；100％中心頻率的超寬頻帶；即使用低增益天線，亞毫瓦的功率的范圍為幾英里；極低功率譜密度；比其它復(fù)雜無線設(shè)計，尤其是擴(kuò)頻系統(tǒng)的花費少；對其它系統(tǒng)的壓制與多徑衰減極不敏感。
脈沖無線技術(shù)有抗多徑性且建設(shè)簡單，費用較少，尤其是與擴(kuò)頻無線相比。脈沖無線系統(tǒng)比已有傳統(tǒng)系統(tǒng)的功耗少。此外，脈沖無線系統(tǒng)比已有便攜式電信收發(fā)機(jī)的尺寸小。由于這些優(yōu)點，對很多應(yīng)用，含個人通信系統(tǒng)及建筑物內(nèi)(in-building)通信系統(tǒng)而言脈沖無線是最優(yōu)的技術(shù)。
共同懸而未決(copending)并共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No.08/309，973(1994年9月20日申請，題為“極寬帶通信系統(tǒng)及方法”此處作參考引用并稱為’973申請)描述了下述脈沖無線的特點脈沖無線副載波的使用；用于編碼時延及副載波時延的時間調(diào)制器；時間調(diào)制器的線性化；使用脈沖無線通信的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制的偽曼徹斯特編碼；脈沖無線接收器獲得并保持脈沖無線信號鎖定的鎖定獲得原理。
下面的II、III部分詳述了本發(fā)明。
部分II主要是技術(shù)基礎(chǔ)，并給讀者介紹了脈沖無線的概念及其它相關(guān)通信理論。部分III是脈沖無線通信系統(tǒng)的全雙工。該部分的各小節(jié)是關(guān)于脈沖無線收發(fā)器全雙工工作的理論。II.技術(shù)基礎(chǔ)如上述，該部分是技術(shù)基礎(chǔ)并給讀者介紹了脈沖無線的概念及其它相關(guān)通信理論。該部分的各小節(jié)涉及高斯單周期脈沖，高斯單周期脈沖串，調(diào)制，編碼和這些概念的定性與定量特點。
脈沖無線發(fā)送器發(fā)送其平均脈沖-脈沖間隔被嚴(yán)格控制的短高斯單周期脈沖。脈沖無線發(fā)送器的脈寬為20～0.1納秒(ns)，脈沖間隔為2～5000ns。這些窄單周期脈沖的固有帶寬極寬。
脈沖無線系統(tǒng)使用脈沖位置調(diào)制，其實際脈沖間隔在脈沖接脈沖的基礎(chǔ)上根據(jù)下列兩分量改變信息分量及偽隨機(jī)碼分量。不象擴(kuò)頻系統(tǒng)，這里的偽隨機(jī)碼不是為了能量擴(kuò)展(因為脈沖本身是寬帶的)，而是為了信道化，頻域能量平滑及防止抑制。
脈沖無線接收器是帶互相關(guān)前端的直接轉(zhuǎn)換接收器。前端在一級將電磁脈沖串轉(zhuǎn)為一基帶信號。脈沖無線接收器積分多個脈沖以恢復(fù)所傳輸信息的每一比特。A.高斯單周期脈沖無線技術(shù)的最基本的組成部分是高斯單周期的實際實現(xiàn)，此處也稱為高斯單周期脈沖。高斯單周期脈沖是高斯函數(shù)的一次導(dǎo)數(shù)。圖1A，1B分別為時域，頻域的2GHz中心頻率(即0.5ns寬)單周期脈沖(分別看102，104)。(實際應(yīng)用中不可能傳輸真正的高斯單周期。這在頻域中表現(xiàn)為信號帶寬輕微變小)。這些單周期，有時稱脈沖，不是被門限的正弦波。
高斯單周期波形自然是一寬帶信號，其中心頻率與帶寬均完全依賴于脈沖寬度。時域中高斯單周期數(shù)學(xué)上表示為Vc(t)=A2eτte-(tτ)----(1)]]>其中A為脈沖幅度t為時間τ(tau)為時間衰減常數(shù)頻域中高斯單周期包絡(luò)為V(ω)=Aωτ22πee-ω2τ22----(3)]]>中心頻率則為fc=12πτHz----(4)]]>相對于中心頻率，3dB(功率)下降點flower＝0.319c；fupper＝1.922c (5)這樣帶寬近似為中心頻率的160％。由于τ(tau)也定義了脈寬，則脈寬確定了中心頻率及脈寬。實際中，單周期脈沖的中心頻率近似為它長度的倒數(shù)，其帶寬近似等于1.6倍中心頻率。這樣對于圖1A，1B所示“0.5ns”脈沖fc＝2.0GHz；Δfc＝3.2GHz (7)B.脈沖串脈沖無線系統(tǒng)使用脈沖串，而不是單脈沖來通信。如下述節(jié)III詳述，脈沖無線發(fā)送器為每一比特信息產(chǎn)生并輸出一串脈沖。
發(fā)明者建立的原型的脈沖重復(fù)率為每秒0.7～10兆脈沖(mpps，其中兆是106)。圖2A，2B是時域、頻域(分別見102，104)中1ns脈沖的1mpps系統(tǒng)(未編碼，未調(diào)制)。頻域中，該高規(guī)則脈沖串以1兆赫茲間隔產(chǎn)生能量峰(梳形線204)；這樣，已有低功率在梳形線204中展開。這種脈沖串不攜帶信息，且由于能量峰的規(guī)則性，可在短范圍內(nèi)與傳統(tǒng)無線系統(tǒng)發(fā)生串?dāng)_。
脈沖無線系統(tǒng)的占空比極低，因而時域的平均功率大大低于時域的峰值功率。如圖2A，2B例中，脈沖發(fā)送器工作了0.1％時間(即每微秒(μs)中占1ns)。
需要其它處理來調(diào)制脈沖串以使脈沖無線系統(tǒng)能實際交流信息。該處理也平滑了頻域的能量分布以使脈沖無線傳輸(即信號)與傳統(tǒng)無線系統(tǒng)的干擾最小。C.調(diào)制幅度及頻率/相位調(diào)制不適于這種特殊的脈沖通信；唯一合適的選擇是脈沖位置調(diào)制，它允許接收器使用一匹配濾波器(即互相關(guān)器(crosscorrelator))。如圖3所示，一調(diào)制信號按調(diào)制比例改變脈沖重復(fù)間隔(PRI)。
若調(diào)制信號有三種電平，第一電平將在時間上比指定值(nominal)提前皮秒(ps)產(chǎn)生脈沖；第二電平根本不偏離指定值；第三電平延遲脈沖ps。這是數(shù)字調(diào)制原理。模擬調(diào)制則為PRI-至PRI+間的連續(xù)偏移。脈沖無線系統(tǒng)中的最大值為t/4，其中t為脈沖時間。時間的測量認(rèn)為是指測量連續(xù)單周期的單周期波形的同一部分。
頻域中，脈沖位置調(diào)制將能量分布到更多的頻率。如1mpps系統(tǒng)中，調(diào)制抖動(d)為100ps，PRI為1,000,000赫茲(Hz)，附加的頻率分量為999,800.04Hz，999,900.01Hz，1,000,100.01Hz，1,000,200.04Hz。(抖動是脈沖時域位置移動的通信術(shù)語)。傳輸能量現(xiàn)在分布于頻域多個峰中(梳形線)。若總傳輸能量恒定，則每一頻率峰上的能量則隨脈沖位置數(shù)增加而減少。這樣，頻域中能量分布被平滑。D.能量平滑與信道化的編碼由于接收器是一互相關(guān)器，100％調(diào)制所需的時間位置調(diào)制量由fc/4(fc為中心頻率)的倒數(shù)來計算。如中心頻率為1.3GHz的單周期，這相應(yīng)于±157(ps)的時間位置調(diào)制。在該量級的時間抖動上頻譜平滑效應(yīng)是可忽略的。
通過給每一脈沖加一比調(diào)制抖動大得多的PN碼抖動可使脈沖無線的平滑最優(yōu)。圖4是一偽隨機(jī)抖動對頻域能量分布的影響。與圖2B相比，圖4表示采用了256位置PN碼相對于無編碼信號的作用。
PN抖動也提供信道化(信道化是將一通信路徑分為一定數(shù)量信道的過程)。在不編碼系統(tǒng)中，區(qū)分不同發(fā)送器是很困難的。若PN碼是相互正交的，則PN碼產(chǎn)生了信道(即在所用碼中相關(guān)和/或串?dāng)_低)。E.接收與解調(diào)明顯地，若給定區(qū)內(nèi)有大量脈沖無線用戶，將產(chǎn)生相互干擾。另外，雖然PN編碼使串?dāng)_最小，當(dāng)用戶數(shù)增加時，同時從一用戶序列和另一用戶序列中接收脈沖的可能性增加。幸運(yùn)地，根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的脈沖無線不依賴于單個脈沖的接收。脈沖無線接收器執(zhí)行相關(guān)、同步接收功能(在RF級)，使用許多脈沖的統(tǒng)計抽樣來恢復(fù)傳輸?shù)男畔ⅰ?br> 脈沖無線接收器通常積分200或更多脈沖來實現(xiàn)解調(diào)輸出。接收器積分的最佳脈沖數(shù)目決定于許多變量，包括脈沖率，比特率，抑制量級及范圍等。F.抑制防止除了信道化與能量平滑，PN編碼也使脈沖無線對包括其它脈沖無線發(fā)送器等所有無線通信系統(tǒng)引起的抑制具有高阻止作用。這是很關(guān)鍵的，因為脈沖信號所用頻帶內(nèi)的信號都將成為脈沖無線的干擾源。由于沒有未分配的1GHz以上的頻帶為脈沖系統(tǒng)所用，它們需與其它傳統(tǒng)的及脈沖無線通信共享頻譜而不產(chǎn)生負(fù)面影響PN碼使脈沖系統(tǒng)能區(qū)分指定脈沖發(fā)送與其它的發(fā)送。
圖5是覆蓋了一脈沖無線信號504的窄帶正弦抑制(串?dāng)_)信號502。在脈沖無線接收器，至互相關(guān)器的輸入將含窄帶信號502，及接收到的極寬帶脈沖無線信號504。若沒有PN編碼，互相關(guān)器將規(guī)則地采樣抑制信號502從而使抑制信號嚴(yán)重地干擾脈沖無線接收器。然而當(dāng)用PN抖動來編碼傳輸?shù)拿}沖信號(并且脈沖無線接收器與該一致的PN碼抖動同步)時，它隨機(jī)地采樣抑制信號。根據(jù)本發(fā)明，積分許多脈沖后將抵消抑制的影響。
統(tǒng)計上，接收處理時的偽隨機(jī)化將產(chǎn)生均值為零的隨機(jī)分布數(shù)據(jù)流(對抑制信號)。因此消除抑制信號的影響只需采樣足夠的脈沖(即積分足夠多的脈沖)使抑制信號的影響變?yōu)榱恪.處理增益由于大的處理增益，脈沖無線是抗抑制的。擴(kuò)頻系統(tǒng)中，處理增益的定義是信道帶寬與信息信號帶寬之比，在寬帶通信中它是信道串?dāng)_減少的量化。如一直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)，有10KHz信息帶寬，16MHz信道帶寬，則處理增益為1600或32dB。然而對信息帶寬為10KHz，2GHz的信道帶寬的脈沖無線系統(tǒng)能得到更大的處理增益，處理增益是200,000或53dB。
占空比(duty cycle)(如0.5％)產(chǎn)生28.3dB的處理增益。(處理增益一般為接收信號的帶寬與接收信息信號的帶寬之比)。為恢復(fù)信息而對多個脈沖的積分(如積分200個脈沖)的有效過抽樣產(chǎn)生28.3dB的處理增益。這樣分成傳送50千比特每秒(kbps)的10mpps鏈路的2GHz將有49dB增益(即分成100ns脈沖重復(fù)間隔的0.5ns脈寬的占空比為0.5％，分成50,000bps的10mpps有每比特200個脈沖)。H.容量理論分析表明脈沖無線系統(tǒng)每個單元(cell)有上千個聲音信道。為理解脈沖無線系統(tǒng)的容量，須仔細(xì)檢查互相關(guān)器的性能。圖6示出了“互相關(guān)器轉(zhuǎn)移函數(shù)”602。它表示對任何給定接收脈沖的脈沖無線接收器互相關(guān)器的輸出。如圖604示，若脈沖在互相關(guān)窗606之外時互相關(guān)器的輸出為0伏。當(dāng)一接收脈沖608滑過窗口時，互相關(guān)器的輸出改變。當(dāng)脈沖超前窗口中心τ/4時它為最大值(如1伏)(610所示)，在窗口中心時為0伏(612所示)；落后中心τ/4時達(dá)到最小(如-1伏)(未示)。
當(dāng)接收系統(tǒng)與指定發(fā)送器同步時，互相關(guān)器的輸出在±1伏間擺動(為發(fā)送器調(diào)制的函數(shù))。其它帶內(nèi)傳送將改變互相關(guān)器的輸出。該變化為隨機(jī)變量并可視為均值為0的高斯白噪聲。當(dāng)干擾數(shù)增加時，變化也線性增加。通過積分大量脈沖，接收器得出傳輸信號的調(diào)制估計。數(shù)學(xué)上
其中N＝干擾數(shù)σ是所有干擾對單一互相關(guān)的變化Z是接收器積分以恢復(fù)調(diào)制的脈沖個數(shù)由于當(dāng)同時用戶增加時鏈路質(zhì)量下降緩慢(不是突變)，它對通信系統(tǒng)而言是一個好的關(guān)系。I.多徑及傳輸與傳統(tǒng)無線系統(tǒng)相比，正弦系統(tǒng)中有害的多徑衰減對脈沖系統(tǒng)而言遠(yuǎn)不成問題(即幅度量級減少)。實際上，蜂窩系統(tǒng)中常見的瑞利衰減是連續(xù)波現(xiàn)象，而不是脈沖通信現(xiàn)象。
脈沖無線系統(tǒng)中為產(chǎn)生多徑效應(yīng)需滿足特殊的條件。首先，散射脈沖的行進(jìn)長度需小于脈寬乘光速。第二，忽略了時間編碼的去相關(guān)好處時，發(fā)送器連續(xù)發(fā)送的脈沖可同時到達(dá)接收器。
對前者(一納秒脈沖)，它為0.3米或約1英尺(即1ns×300,000,000米/秒)。(見圖7，走“路徑1”的脈沖比直接路徑脈沖后到半個脈沖)。
對后者(每秒1兆脈沖系統(tǒng))，它為多走300,600,900等米。然而，由于每個獨立脈沖受到了偽隨機(jī)抖動，這些脈沖是不相關(guān)的。
這些間隔中行進(jìn)的脈沖不產(chǎn)生自串?dāng)_(圖7中，由行進(jìn)路徑2所示)。然而走掠射路徑的脈沖，如圖7中最窄橢球所示，產(chǎn)生脈沖無線多徑效應(yīng)。
如圖8的802所示，若多徑脈沖還走半個脈寬，它增加了接收信號的功率(反射面將改變多徑脈沖的相位)。若脈沖再走的路程少于半個脈寬，它產(chǎn)生804示的破壞性干擾。如對1ns脈沖，若多徑脈沖行走在0～15cm(0到6英寸)間將產(chǎn)生破壞性干擾。
脈沖無線系統(tǒng)的測試(含脈沖雷達(dá)測試)表明實際運(yùn)行中多徑不引起任何大問題。此外，也期望有短脈沖，它將進(jìn)一步減少破壞性干擾的可能性(這是由于破壞性干擾所需的反射路徑長度將減小)。III.脈沖無線通信系統(tǒng)的全雙工全雙工脈沖無線通信系統(tǒng)的示意框圖示于圖9。第一收發(fā)器(A)902含一發(fā)送器(T1)904及一接收器(R1)906。第二收發(fā)器(B)908含一發(fā)送器(T2)910及一接收器(R2)912。收發(fā)器902與908由一傳輸介質(zhì)914，如空氣，空間，或其它能傳送極寬帶信號的媒質(zhì)隔開。發(fā)送的脈沖無線信號916經(jīng)T1 904與R2 912，及T2 910與R1 906間的傳輸介質(zhì)914傳播。
極寬帶脈沖無線系統(tǒng)中的全雙工傳輸?shù)哪康氖桥c步談機(jī)(即按鍵通話的單工操作)相對，提供與電話相似的雙向信息傳輸。由于極寬帶信號利用了全部電磁譜，或至少大部分，需用不同于傳統(tǒng)的頻域雙工的方式。本發(fā)明者因此發(fā)展了用于全雙工脈沖無線通信的脈沖交織技術(shù)。
如參見圖10，若發(fā)送器T1 904發(fā)出一串調(diào)制脈沖1002，接收器R1 906需在T1發(fā)射的脈沖1002之間的時期內(nèi)接收發(fā)送器T2 910來的脈沖1004。
該實施的一個復(fù)雜在于在發(fā)送器/接收器對1(即收發(fā)器1與收發(fā)器2)間的某一特定積分范圍時，一個或另一個需精確地同時發(fā)射與接收。然而，同時發(fā)射與接收需要接收器的動態(tài)范圍太大以致不能實現(xiàn)。這意味著在一定離散位置需每個收發(fā)器同時發(fā)射與接收這些位置由脈沖重復(fù)率決定。如圖11所示，T1 904發(fā)射的脈沖1102與T2 910發(fā)送的脈沖1104在稱為爭用區(qū)的地方相互精確地頭對頭通過。有一系列實際中不能去掉的這類爭用區(qū)。即使兩收發(fā)器之一或兩個移動，當(dāng)它們相對移動時，它們?nèi)援a(chǎn)生爭用區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，設(shè)置T1 904使得它在R1 906接收了一來自T2 910的脈沖1204 10納秒(ns)后發(fā)射一脈沖1202。該發(fā)射延遲在圖12中描述。例如，它減少了收發(fā)器1中接收器與發(fā)送器間的干擾。若T1 904在接收了一脈沖后發(fā)送，這些脈沖不干擾。由于發(fā)射前T1 904已等了超過一整個周期(一周期約5ns)，發(fā)送當(dāng)前脈沖前，前一脈沖的大部分噪聲已消逝。然而，兩發(fā)送器間仍有一些爭用區(qū)1206。
解決這些爭用區(qū)1206的最簡單的方法是接收一脈沖后允許第一收發(fā)器可在發(fā)射前選擇10ns或100ns延遲。如通過使脈沖1210推至(時間位置)點1212以避免自干擾，它消除了1208點處的干擾。
此外，應(yīng)記住的是在所有情況下，每個脈沖被如上述的時間抖動編碼。此處為簡便示出了未被時間抖動編碼。這樣時間抖動編碼還省掉了接口1208。
脈沖交織中獲得信號所需的步驟示于圖B的流圖。運(yùn)行中，T1 904將開始至R2 912的發(fā)射，如步1302示。R2 912進(jìn)行檢測掃描并經(jīng)它的掃描機(jī)制獲得鎖定(lock)(見步1304)。一旦它獲得鎖定(見步1306)，它的伴隨發(fā)送器(T2 910)開始發(fā)送，如步1308所示。步1310時R1 906開始檢測掃描。若R1 906碰巧在一爭用區(qū)中，則它決不會獲得至910 T2的鎖定。因此在消息的量級上，在R1 906知道是否采用10ns或100ns發(fā)送器接收器時序延遲之前，R1 906須等待T1 904傳給它的一確認(rèn)消息(ACK)1306。若它從未接收，或一定時間后未收到R1 906已獲得T2 910的ACK，T2 910的時間溢出并移動它的發(fā)射脈沖時序100ns，并再次嘗試。這些步子總的由步1312，1314，1316及1318處的條件循環(huán)表示。
于是若R2 912確實需要鎖定(即接收T1 904在步1320發(fā)送的ACK)，如步1322示，T2 910在步1324將發(fā)送一返回ACK，連接建立，鎖定收發(fā)器。
溢出時間最好是R2 912為得到T1 904的一脈沖而掃描抖動碼的整個模量(modulo)所需的最大時間。對一256比特碼，對10ns的很小碼抖動，可用多達(dá)20秒的溢出時間。只對開始鎖定使用溢出時間。若收發(fā)器切換碼或延遲值無需時間溢出。由于脈沖交織技術(shù)實現(xiàn)簡單，對許多通信應(yīng)用如遙測、發(fā)送一應(yīng)答系統(tǒng)，脈沖交織全雙工很經(jīng)濟(jì)。優(yōu)選實施方式中，接收器可一直開著而無需冷啟動。
如上述，移動環(huán)境產(chǎn)生了獨特的爭用區(qū)問題。因此下述實施方式明確地處理移動環(huán)境，尤其是提供抗死區(qū)或爭用區(qū)問題。
解決這些問題的本發(fā)明一實施方式是突發(fā)交織方法。根據(jù)突發(fā)交織方法，根本無爭用。突發(fā)交織方法示于流圖14。T1 904發(fā)送一如10毫秒長的突發(fā)(見步1402)開始該過程。一示例實施方法中，每個突發(fā)含速率為每秒2兆脈沖的20個脈沖，或速率為5兆脈沖的50個脈沖。在一定的傳輸延遲(即范圍延遲)和R2 912的掃描延遲(見步1404)過去后R2 912接收該第一發(fā)送突發(fā)。范圍延遲約5.2毫秒/英里(約5,200英尺)或約一英尺/納秒。
在該突發(fā)末尾，R2獲得鎖定(見步1406)；然后T2 910發(fā)送它的含信息調(diào)制的突發(fā)(在步1408)，在相同范圍延遲后，R1進(jìn)行檢測掃描(步1410)并獲得鎖定(步1412)。若突發(fā)之間的時間足夠，則收發(fā)器間的任何位置與范圍均不發(fā)生突發(fā)碰撞。判據(jù)是突發(fā)間的延遲足夠到可容納往返延遲和突發(fā)寬度。實際中，在需要被再次發(fā)送之前，在用完該接收器中接收時間的所有余量前突發(fā)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)。收發(fā)器然后交換獲得的消息，如步1414，1416，1418及1420所示以完成鎖定過程。
本發(fā)明的另一實施方式使用碼分多址(CDMA)來實現(xiàn)極寬帶脈沖無線系統(tǒng)的全雙工通信。該改變中T1 904與T2 910用不同的時間抖動碼工作，并采用近乎全幀的抖動窗以使每一后續(xù)脈沖能出現(xiàn)于分隔脈沖的時期內(nèi)任何地方。(抖動窗是當(dāng)用一抖動碼調(diào)制位置時其間可產(chǎn)生一單周期的時期。)因為它們間的時延允許去相關(guān)，T1 904與T2 910甚至可用相同的抖動碼。然而一般采用不同的時間抖動碼。
該實施方式中，T1 904產(chǎn)生一空脈沖以在發(fā)送后的一段時間如10ns內(nèi)禁止接收任何能量。它允許本地環(huán)境的天線調(diào)低(ring down)或減弱能量以打開接收器來接收可能的脈沖，如脈寬0.5ns(或中心頻率2吉赫茲)，周期200ns(它為5兆脈沖/秒的重復(fù)率)，400個中產(chǎn)生1個周期(即0.25％)。
等于發(fā)送的傳輸脈沖的空白脈沖并不完全有效。環(huán)境中與天線中仍有足夠下降的能量并可能產(chǎn)生嚴(yán)重自串?dāng)_。統(tǒng)計上，僅在400脈沖中約1個能精確地對準(zhǔn)脈沖自己。10ns的空白窗口將接收脈沖在該空白窗口內(nèi)的幾率增至1％。1％的n率表明1％的能量被接收器扔掉。僅1％的傳輸能量損失只是很小的誤差并允許全雙工工作。該1％減少可能測量不到。
另一實施方式是頻分多址(FDMA)，其中“頻率”指脈沖重復(fù)頻率，這有別于傳統(tǒng)連續(xù)波FM系統(tǒng)中的頻率。圖15是該方式的示例脈沖，其中例如T1 904工作于1兆脈沖/秒(由毫秒脈沖1502(數(shù)1，2，3，4，5，6等)表示)。假定T2 910工作約0.85毫秒/周期(見脈沖1504)，6個脈沖后這兩個將對準(zhǔn)并大致穩(wěn)定。但此時間以后，所有脈沖錯過。因此若時間碼限于相對窄的窗(如4ns，它是用于2GHz中心頻率系統(tǒng))則不管兩收發(fā)器的相對位置如何，6個中僅一個脈沖相互碰撞。實際中，這兩個間的重復(fù)率差使僅一百個中1個引起碰撞1506。一百中的那一個可以被空白掉(bla nked out)(與前例相似)，它將再引起接收器可用功率減少1％。
可以許多方式實現(xiàn)空白。可用離散邏輯判斷何時兩不同脈沖重復(fù)率的接收脈沖與發(fā)送脈沖串?dāng)_或在時間上太接近。(例如)關(guān)掉一個觸發(fā)信號可避免干擾。
該FDMA方式有一些脈沖交織方法的優(yōu)點，如發(fā)送器100％可用。脈沖交織技術(shù)在發(fā)送周期內(nèi)需關(guān)掉發(fā)送器大部分時間。缺點是，為產(chǎn)生相同的平均發(fā)射功率，需高得多的脈沖功率來達(dá)到。第一例中的占空比為大約33％。因此脈沖功率(即瞬時脈沖功率)將高66％。最后的實施方式共享了脈沖交織的優(yōu)點-載波100％可用，一旦發(fā)送時從不關(guān)閉它。然而接收時，如上例，通過空白來處理周期性的自干擾，僅減少了1％的可用接收功率，這個數(shù)量完全可接收受的。
由于傳統(tǒng)無線采用連續(xù)波載頻，用于隔離全雙工脈沖無線鏈接的發(fā)送器與接收器的方法不同于傳統(tǒng)無線的方法。這些載頻可極窄，這樣，可以相同的方法使用頻域技術(shù)隔離發(fā)送器與接收器?？稍诎l(fā)送器中用一低通濾波器來阻止偽能量進(jìn)入工作于較高頻率的接收器。相反地，高通濾波器用于消除發(fā)送器來的能量以免進(jìn)入接收器。然而該傳統(tǒng)濾波器不能有效地用于脈沖無線系統(tǒng)，因為發(fā)送器與接收器使用相同單周期脈沖。
脈沖無線系統(tǒng)的該特點要求不同的隔離/濾波方法。這最好由例子解釋。16示出了兩個不同中心頻率的單周期脈沖。長單周期1602中心頻率低，短單周期1602中心頻率較高。盡管這兩脈沖的中心頻率相差約3至1，它們?nèi)試?yán)重地重疊。因此，一個在上行鏈路中工作于中心頻率(fc1)而在下行鏈路中工作于不同的中心頻率(fc2)的一濾波器可用于在接收器與發(fā)送器間提供一定的隔離。該實施方式中，由于使用了不同的中心頻率完全消除了爭用。A.抖動窗寬度對系統(tǒng)性能的影響如上述，抖動窗是一個其中可出現(xiàn)由抖動碼定位的單周期的區(qū)間。上述例中，抖動窗為5ns寬。每一抖動窗間隔200ns。這樣，下一單周期在最少200ns以后能在下一抖動窗中任一位置出現(xiàn)。每幀中脈沖集中于相對窄的時間區(qū)增加了與傳統(tǒng)服務(wù)的干擾及與相似收發(fā)器的干擾，其中幀為標(biāo)稱脈沖間的間隔。干擾增加是由于使抖動窗變寬較困難引起的不希望的結(jié)果。困難在于難于產(chǎn)生低跳動的長時延。由于這是相干通信原理，低跳動對脈沖的有效轉(zhuǎn)換及低RF功率電平下保持好的信噪比是重要的。
脈沖交織方法，突發(fā)交織方法，脈沖重復(fù)率多址(the pulserepetition rate multiple access)技術(shù)都是能量集中于小時間區(qū)的結(jié)果。當(dāng)該窗變寬時，對系統(tǒng)的限制將減少，直至一極限，整個幀可為一增益給定單周期的目標(biāo)(即以200ns平均脈沖率，一脈沖可出現(xiàn)于200ns內(nèi)任何地方)。為一般性起見，抖動窗最好有一簡單的關(guān)閉。
脈沖交織，突發(fā)交織，CDMA及重復(fù)率多址技術(shù)中，完全幀(fullframe)中所有這些交織方法的區(qū)別消失了。它們相互不可區(qū)分。這是因為一旦結(jié)構(gòu)被完全幀抖動移去，另外的重排不能使它更隨機(jī)。此外，無安靜的間隙時交織將無法進(jìn)行。IV.收發(fā)器硬件示例A.發(fā)送器現(xiàn)在參照圖17描述脈沖無線通信系統(tǒng)的脈沖無線發(fā)送器904或910的優(yōu)選實施方式。
發(fā)送器1700含一產(chǎn)生周期性定時信號1704并被送至?xí)r延調(diào)制器1706的時基1702。時延調(diào)制器1706用信息源的信息信號1708調(diào)制周期性定時信號1704，以產(chǎn)生被調(diào)制的定時信號1710。被調(diào)制的定時信號1710被送至用一偽噪聲碼抖動被調(diào)制定時信號1710的碼時間調(diào)制器1712。碼時間調(diào)制器1712輸出一已調(diào)制的編碼定時信號1714至輸出級1716。輸出級1716用已調(diào)制的編碼定時信號1714作為一觸發(fā)來產(chǎn)生電單周期脈沖(未示出)。電單周期脈沖經(jīng)與其耦合的傳輸線1720被送至一發(fā)射天線1718。電單周期脈沖被發(fā)射天線變?yōu)閭鬏旊姶琶}沖1722。多種脈沖無線發(fā)送器的詳述見’973申請。B.接收器現(xiàn)在參看圖17描述脈沖無線接收器1701。一脈沖無線接收器(此后稱接收器)1701含一接收傳播脈沖無線信號1724的接收天線1726。接收信號被經(jīng)與接收天線1726耦合的接收傳輸線1730輸入至互相關(guān)器1728。
接收器1701也含一解碼定時調(diào)制器/解碼源1732和一可調(diào)時基1734。(可調(diào)時基1734可含一壓控振蕩器或一可變延遲產(chǎn)生器，如技術(shù)人員所熟知)。解碼定時調(diào)制器/解碼源1732(此后稱解碼定時調(diào)制器)產(chǎn)生一與發(fā)射傳輸信號1724的相關(guān)脈沖無線發(fā)送器(未畫)使用的PN碼相應(yīng)的解碼信號1736?？烧{(diào)時基1734產(chǎn)生一含波形大致等于每一接收脈沖1724的一串樣板脈沖的周期性的定時信號1738。
互相關(guān)器1728執(zhí)行的檢測過程含將接收信號1724與解碼信號1736互相關(guān)的操作。互相關(guān)的一段積分產(chǎn)生一基帶信號1740。基帶信號1740被解調(diào)器1742解調(diào)以輸出一已解調(diào)信息(信號)1744。已解調(diào)信息信號1744大致與發(fā)送接收信號1724的發(fā)送器的信息信號一致。
基帶信號1740也輸入至一低通濾波器1746。低通濾波器1746產(chǎn)生給獲得與鎖定控制器1750的一誤差信號1748以對可調(diào)時基1734進(jìn)行最小相位調(diào)節(jié)。
圖18是本發(fā)明突發(fā)交織方式的收發(fā)器框圖。在圖17的收發(fā)器基本結(jié)構(gòu)中加入了發(fā)送器突發(fā)控制器1802與一接收突發(fā)控制器1804。這兩個控制器是可為硬件或可編程控制(如EEPROMS，或類似)的狀態(tài)機(jī)，它們根據(jù)上述的突發(fā)操作分別對已調(diào)的編碼定時信號1714進(jìn)行時間位置放置及時間調(diào)制周期性定時信號1738。
獲得與鎖定控制器1750決定并提供本發(fā)明的脈沖交織實施方式所需的延遲。類似地，對其它實施方式，如脈沖重復(fù)率，抖動窗在突發(fā)控制器1802，1804和獲得與鎖定控制器1750中被硬件化或程控。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員可不偏離本發(fā)明的范圍就對公開的收發(fā)器元件/控制器加入其它控制特點與改動C.時間切換(hand-off)對脈沖交織方式每一接收器需測量接收來自另一收發(fā)器的脈沖與對本身發(fā)送器的觸發(fā)之間的時間(這可用傳統(tǒng)電路實現(xiàn))。當(dāng)一收發(fā)器檢測到該時間低于一最小限制時(如20ns)，它通知其它收發(fā)器從現(xiàn)在起在例如第二碼模量的第一脈沖同步地改變它的接收定時(第一收發(fā)器改變它的發(fā)送定時)。其中“現(xiàn)在”是由第一收發(fā)器作為參考時間點決定的時間點，它被送至第二收發(fā)器(或第二收發(fā)器提到其它等)用于同步。
這可能是因為，盡管它不可能用調(diào)制(因為許多脈沖組成一比特)“標(biāo)記”單獨的脈沖，模量長到足夠能編碼至少一個比特，因此它能作為整個模量計數(shù)的觸發(fā)器。由于編碼器跟蹤了脈沖的計數(shù)來給編碼器加上正確的時間抖動，該方法能間接地識別單獨脈沖來進(jìn)行同步。
任何時候只要檢測到最小時間間隔該過程可重復(fù)，例如5MPPS速率時每54.86米(180英尺)行程就發(fā)生。
完成脈沖交織的同步與鎖定的機(jī)制可以是離散邏輯，但對相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在該公開脈沖交織功能的基礎(chǔ)上可用最小編程的數(shù)字信號處理器(DSP)輕松地實現(xiàn)。
圖19是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，用DSP同步脈沖交織的一收發(fā)器實現(xiàn)的示例框圖。該圖用一收發(fā)器的足夠細(xì)節(jié)來描述同步。DSP1902用一塊1908，標(biāo)為“測量時間差”來決定發(fā)送器觸發(fā)信號1904是否太接近于接收器觸發(fā)信號1906。DSP1902通過向一延遲塊1912發(fā)送一延遲控制信號1910來延遲發(fā)送器觸發(fā)信號1904 100ns(例如)并輸出送至發(fā)送器的延遲觸發(fā)信號1914。DSP1902也輸出待用數(shù)據(jù)調(diào)制的消息信息1916來完成與其它收發(fā)器的同步。1918為一模一數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，這是因為DSP需以數(shù)字形式來處理互相關(guān)器的輸出。
圖20為DSP用來實現(xiàn)脈沖交織通信的延遲的流圖。從冷啟動2002開始，如上所述收發(fā)器獲得鎖定2004。若一發(fā)送脈沖與一接收脈沖間的時間(t)少于20ns，如判斷框2006示，兩收發(fā)器間在2008協(xié)商-100ns延遲。這稱協(xié)商，因為任一收發(fā)器能執(zhí)行所需的延遲。經(jīng)消息1916來協(xié)商。若如判斷框2010確定出鎖定丟失，需重復(fù)獲得，如2012示。D.差分速率雙工脈沖重復(fù)率實施方式中，若組成收發(fā)器的發(fā)送器與接收器工作于兩不同速率，由于它們產(chǎn)生拍頻(即脈沖串的時序?qū)⒅芷谛缘厥拱l(fā)送與接收脈沖周期性重合)，所以不可能交織脈沖。
能用上述類似檢測器的機(jī)制來檢測最小脈沖分隔條件。然而將以不同的方式來利用該信號使至相關(guān)器或至發(fā)送器的觸發(fā)為空。任一響應(yīng)將如所想地阻止自干擾的發(fā)生，但它們在通信系統(tǒng)中有不同的折衷。
若使發(fā)送器為空，由于載波中有源于空白動作的間隙，它將減少發(fā)送功率及與被其它收發(fā)器所接收的載波的干擾。然而它增加了第一收發(fā)器的接收功率，因為它不必象接收器被空白掉的情形那樣扔掉該最小分隔窗中發(fā)生的脈沖。V.其它考慮此處描述的通信方法不僅對使用無線(電磁)脈沖波形，也對使用聲信號有用。后一方法的區(qū)別是(1)工作頻率與(2)信號發(fā)送。
工作頻率基本在幾十赫茲(如持續(xù)幾十毫秒的脈沖)，至幾百兆赫茲(如持續(xù)幾納秒的脈沖)間。
聲方法中使用聲換能器而不是用于無線方法的天線。聲換能器的信號特征在這一方面它們須發(fā)送/接收帶寬≥100％中心頻率的波形(不多于幾個百分點的色散，與好的轉(zhuǎn)換增益)，這與用于無線方法的天線的信號特征相似。換能器能用賓西法尼亞的Valley Forge的Pennwalt公司提供的叫Kynar膜的材料做成。技術(shù)人員清楚地了解該類型做成的換能器的幾何結(jié)構(gòu)。VI.結(jié)論雖然上面已描述了許多本發(fā)明的實施方式，應(yīng)理解它們僅是示例，而不是限制。許多技術(shù)人員可在不偏離本發(fā)明的范圍與實質(zhì)時改變形式與細(xì)節(jié)。這樣本發(fā)明不限于上述示例實施方式，而應(yīng)被下述權(quán)利要求書與它們的等效所限。上述中所有引用的專利文獻(xiàn)和出版物都被合并至此用作參考。
權(quán)利要求
1.一種全雙工極寬帶通信的脈沖無線收發(fā)器，含一發(fā)送脈沖無線信號脈沖的脈沖無線發(fā)送器；一接收脈沖無線信號脈沖的脈沖無線接收器；和與所述脈沖無線發(fā)送器與脈沖無線接收器之一相聯(lián)的裝置，用于在脈沖交織通信中同步所述脈沖無線信號脈沖的所述發(fā)送與所述接收以避免所述發(fā)送脈沖無線信號脈沖與所述接收脈沖無線信號脈沖間的自干擾。
2.一全雙工極寬帶通信的脈沖無線收發(fā)器，含一發(fā)送突發(fā)脈沖無線信號脈沖的脈沖無線發(fā)送器；一接收突發(fā)脈沖無線信號脈沖的脈沖無線接收器；及與所述脈沖無線發(fā)送器及脈沖無線接收器之一相聯(lián)的裝置，用于在突發(fā)交織通信中同步所述突發(fā)脈沖無線信號脈沖的所述發(fā)送與所述接收以避免所述發(fā)送的突發(fā)脈沖無線信號脈沖與所述接收的突發(fā)脈沖的無線信號脈沖間的干擾。
3.一全雙工極寬帶通信的脈沖無線收發(fā)器，含一以第一脈沖重復(fù)率發(fā)送脈沖無線信號脈沖的脈沖無線發(fā)送器；一以第二脈沖重復(fù)率接收脈沖無線信號脈沖的脈沖無線接收器，其中所述第二脈沖重復(fù)率不同于所述第一脈沖重復(fù)率；及與所述脈沖無線發(fā)送器及所述脈沖無線接收器之一相聯(lián)的裝置，用于在所述脈沖無線信號脈沖的所述發(fā)送與所述接收以使所述發(fā)送脈沖無線信號脈沖與所述接收脈沖無線信號脈沖間的干擾最小。
4.如權(quán)利要求3的收發(fā)器，還含空白化(blanking)裝置來使所述接收或發(fā)送脈沖無線信號脈沖的所選脈沖為空以避免干擾。
5.至少兩脈沖無線收發(fā)器間的全雙工傳輸，含步a.在至少兩脈沖無線收發(fā)器中的第一個提供一周期性定時信號；b.用一信息信號調(diào)制所述周期性定時信號以輸出一編碼定時信號；c.時延調(diào)制所述編碼定時信號以輸出一已調(diào)制編碼定時信號；d.用所述已調(diào)制編碼定時信號產(chǎn)生一脈沖無線信號；e.將所述脈沖無線信號發(fā)送至至少兩脈沖無線收發(fā)器中另一個；f.在至少兩脈沖無線收發(fā)器中另一個處接收所述發(fā)送脈沖無線信號；g.在至少兩脈沖無線收發(fā)器中另一個處產(chǎn)生并發(fā)送另一脈沖無線信號以響應(yīng)步f；及h.在至少兩脈沖無線收發(fā)器間以同步的方式重復(fù)步a-g來進(jìn)行脈沖交織通信以避免在至少兩脈沖無線收發(fā)器中任一個處產(chǎn)生自干擾。
6.至少兩脈沖無線收發(fā)器間全雙工傳輸方法，含步a.在至少兩脈沖無線收發(fā)器中第一個處提供周期性定時信號；b.用一信息信號調(diào)制所述周期性定時信號以輸出一編碼定時信號；c.時延調(diào)制所述編碼定時信號以輸出已調(diào)制編碼定時信號；d.用所述已調(diào)制編碼定時信號產(chǎn)生脈沖無線信號；e.將所述脈沖無線信號突發(fā)傳送至至少兩脈沖無線收發(fā)器中另一個；f.至少兩脈沖無線收發(fā)器中另一個接收所述發(fā)送突發(fā)；g.至少兩脈沖無線收發(fā)器中另一個產(chǎn)生并發(fā)送另一突發(fā)脈沖無線信號以響應(yīng)步f；及h.在至少兩脈沖無線收發(fā)器間以同步方式重復(fù)步a-g來進(jìn)行全雙工突發(fā)交織通信。
7.至少兩脈沖無線收發(fā)間全雙工傳輸?shù)姆椒?，含步a.在至少兩脈沖無線收發(fā)器中第一個處提供第一脈沖重復(fù)率的周期性定時信號；b.用一信息信號調(diào)制所述周期性定時信號以輸出一編碼定時信號；c.時延調(diào)制所述編碼定時信號以輸出一已調(diào)制編碼定時信號；d.用所述已調(diào)制編碼定時信號產(chǎn)生脈沖無線信號；e.將所述脈沖無線信號發(fā)送至至少兩脈沖無線收發(fā)器中另一個；f.至少兩脈沖無線收發(fā)器中另一個接收所述發(fā)送脈沖；g.至少兩脈沖無線收發(fā)器中另一個產(chǎn)生并發(fā)送第二脈沖重復(fù)率的另一脈沖無線信號，其中所述第二脈沖重復(fù)率不同于所述第一脈沖重復(fù)率；及h.在至少兩脈沖無線收發(fā)器間重復(fù)步a-g來進(jìn)行全雙工通信。
8.如權(quán)利要求3的方法，還含使所述接收或發(fā)送脈沖無線信號中所選脈沖為空來避免干擾的步。
9.如權(quán)利要求1的收發(fā)器，其中所述脈沖無線信號脈沖為電磁波。
10.如權(quán)利要求1的收發(fā)器，其中所述脈沖無線信號脈沖為聲波。
11.如權(quán)利要求2的收發(fā)器，其中所述脈沖無線信號脈沖為電磁波。
12.如權(quán)利要求2的收發(fā)器，其中所述脈沖無線信號脈沖為聲波。
13.如權(quán)利要求3的收發(fā)器，其中所述脈沖無線信號脈沖為電磁波。
14.如權(quán)利要求3的收發(fā)器，其中所述脈沖無線信號脈沖為聲波。
15.如權(quán)利要求5的方法，其中所述產(chǎn)生步含產(chǎn)生電磁脈沖無線信號脈沖。
16.如權(quán)利要求5的方法，其中所述產(chǎn)生步含產(chǎn)生聲脈沖無線信號脈沖。
17.如權(quán)利要求6的方法，其中所述產(chǎn)生步含產(chǎn)生電磁脈沖無線信號脈沖。
18.如權(quán)利要求6的方法，其中所述產(chǎn)生步含產(chǎn)生聲脈沖無線信號脈沖。
19.如權(quán)利要求7的方法，其中所述產(chǎn)生步含產(chǎn)生電磁脈沖無線信號脈沖。
20.如權(quán)利要求7的方法，其中所述產(chǎn)生步含產(chǎn)生聲脈沖無線信號脈沖。
全文摘要
一全雙工極寬帶通信用的脈沖無線收發(fā)器,含一脈沖的脈沖無線發(fā)送器,一脈沖無線接收器,及與脈沖無線發(fā)送器和脈沖無線接收器之一或兩者相聯(lián)的裝置,它用于同步脈沖無線信號脈沖的發(fā)送與接收。脈沖交織避免了發(fā)送脈沖無線信號脈沖與接收脈沖無線信號脈沖自干擾。另外,還可以交織方式在兩收發(fā)器間發(fā)送突發(fā)脈沖,及用兩不同脈沖重復(fù)率來同時發(fā)送與接收,還可用將接收或發(fā)送脈沖中所選脈沖變?yōu)榭盏目瞻追绞絹肀苊飧蓴_。
文檔編號H04B15/00GK1185247SQ96194156
公開日1998年6月17日 申請日期1996年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月27日
發(fā)明者拉里·W·富勒頓 申請人:時間范疇公司