專利名稱：高數(shù)據(jù)速率擴展頻譜收發(fā)信機與相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信電子領(lǐng)域，并特別涉及一種擴展頻譜收發(fā)信機與相關(guān)方法。
分立的電子設(shè)備之間的無線通信已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。例如無線局域網(wǎng)(WLAN)是一種靈活的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，可以作為建筑物或校園內(nèi)的有線LAN的擴展或替代。WLAN采用無線技術(shù)經(jīng)由空中來發(fā)射并接收信號，從而使對于有線連接的需求減弱或達到最小化。因此，WLAN將數(shù)據(jù)的連通性與用戶的流動性相結(jié)合，并且通過簡化的配置，還實現(xiàn)了LAN的移動性。
在過去的幾年里，WLAN已經(jīng)獲得了眾多用戶的認可，這些用戶包括，例如，醫(yī)療，零售，制造，倉庫和學(xué)院區(qū)。這些群體已經(jīng)從使用便攜式終端和筆記本計算機所獲得的生產(chǎn)力中受益匪淺，從而可以例如向集中式主機發(fā)射實時信號進行處理。目前，對于更廣泛的用戶群在綜合意義上作為一種連通性的選擇方案，WLAN正在被越來越廣泛地了解和使用。此外，WLAN提供安裝的靈活性，并允許在有線技術(shù)不實用的情況下采用計算機網(wǎng)絡(luò)。
在典型的WLAN中，由收發(fā)信機(即，發(fā)射機與接收機的組合)提供的接入點從一個固定位置連到有線網(wǎng)絡(luò)上。因此，接入收發(fā)信機在WLAN和有線網(wǎng)絡(luò)之間接收，緩存，并發(fā)射數(shù)據(jù)。單一的接入收發(fā)信機可支持一小群排列的用戶，這些用戶位于小于一百至幾百英尺的范圍內(nèi)。終端用戶通過收發(fā)信機與WLAN相連，這些收發(fā)信機典型地作為筆記本計算機中的PC卡或者臺式計算機的ISA或PCI卡來執(zhí)行。當(dāng)然收發(fā)信機可以與任何設(shè)備(諸如手持計算機)相集成。
Harris公司已經(jīng)以PRISM1為標(biāo)記開發(fā)并制造了一套與建議的IEEE802．11標(biāo)準相兼容的WLAN集成電路。
PRISM1芯片組為2．4至2．5Ghz ISM無線頻段上的全雙工或半雙工，直接序列擴展頻譜，分組通信提供了所需的所有功能。特別是，由Harris公司制造的商業(yè)上稱為HSP3824的基帶處理器采用四相或二相相移鍵控(QPSK或BPSK)調(diào)制技術(shù)。雖然PRISM1芯片組對于BPSK可以操作于2Mbit／s，對于QPSK可操作于4Mbit／s，對于更高的數(shù)據(jù)速率應(yīng)用這些數(shù)據(jù)速率可能不夠高。
對于諸如蜂窩電話通信的許多種應(yīng)用已經(jīng)采用了擴展頻譜通信，從而提供對人為干擾、良好干擾和多徑抑制的抵御，和防止竊聽者的固有的安全通信，正如在美國專利第5，515，396的說明書中所公開的，該專利公開了一種采用四Walsh擴展碼的碼分多址(CDMA)蜂窩通信系統(tǒng)，從而無需對發(fā)射機硬件進行實體復(fù)制就可實現(xiàn)更高信息速率的傳輸。美國專利第5，535，239；5，416，797；5，309，474；和5，103，459的說明書也公開了一種采用Walsh函數(shù)擴展碼的CDMA擴展頻譜蜂窩電話通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的一個目的在于，提供一種允許較普通收發(fā)信機相比操作于更高數(shù)據(jù)速率的擴展頻譜收發(fā)信機與相關(guān)方法。
其另一目的在于，提供一種允許操作于更高數(shù)據(jù)速率并可在不同的數(shù)據(jù)速率和／或格式之間進行實時轉(zhuǎn)換的擴展頻譜收發(fā)信機與相關(guān)方法。
這些優(yōu)點通過一種擴展頻譜無線收發(fā)信機來實現(xiàn)，其中包括一個高數(shù)據(jù)速率基帶處理器和一個與之相連的無線電路。該基帶處理器最好包括一個用以將經(jīng)由無線電路傳輸?shù)男畔⒁詳U展頻譜相移鍵控(PSK)的方式調(diào)制的調(diào)制器，并且在一個實施例中，該調(diào)制器包括至少一個修正Walsh碼函數(shù)編碼器，用以根據(jù)一種修正Walsh碼將信息編碼?；鶐幚砥髯詈眠€進一步包括一個用以將從無線電路處接收的信息以擴展頻譜PSK的方式解調(diào)的解調(diào)器。解調(diào)器最好與至少一個模數(shù)(A／D)轉(zhuǎn)換器的輸出端相連，依次地，該轉(zhuǎn)換器與無線電路相應(yīng)的接收部分進行AC耦合。因此，解調(diào)器最好包括至少一個修正Walsh碼函數(shù)相關(guān)器，用以根據(jù)修正的Walsh碼將信息解碼。修正Walsh碼在本質(zhì)上減少平均直流分量，從而與至少一個A／D轉(zhuǎn)換器進行交流耦合相結(jié)合，增加整體系統(tǒng)的性能。還可采用其他的正交和雙正交編碼技術(shù)，其中最好在本質(zhì)上減少或避免平均直流分量。
本發(fā)明包括一種擴展頻譜無線收發(fā)信機，其包括一個基帶處理器和一個與之相連的無線電路，所述基帶處理器包括一個用以將從所述無線電路處接收到的信息以擴展頻譜相移鍵控(PSK)的方式解調(diào)的解調(diào)器，
至少一個模數(shù)(A／D)轉(zhuǎn)換器，其中含有一個與所述解調(diào)器相連的輸出和與一個所述無線電路交流耦合的輸入，所述解調(diào)器包括至少一個修正Walsh碼函數(shù)相關(guān)器，用以根據(jù)修正Walsh碼將信息解碼，從而減少平均直流信號分量，這樣與所述至少一個A／D轉(zhuǎn)換器進行交流耦合相結(jié)合，可增強整體性能，以及一個用以將經(jīng)由無線電路傳輸?shù)男畔⒁詳U展頻譜PSK的方式調(diào)制的調(diào)制器，所述調(diào)制器包括至少一個修正Walsh碼函數(shù)編碼器，用以根據(jù)修正Walsh碼將信息編碼，其中所述調(diào)制器包括用以或者以第一數(shù)據(jù)速率操作于由二相PSK(BPSK)調(diào)制所定義的第一格式下或者以第二數(shù)據(jù)速率操作于由四相PSK(QPSK)調(diào)制所定義的第二格式下的裝置；所述解調(diào)器包括用以操作于第一和第二格式中的一種的裝置。
本發(fā)明還包括一個用于擴展頻譜無線收發(fā)信機的基帶處理器，所述基帶處理器包括一個用于擴展頻譜相移鍵控(PSK)解調(diào)的解調(diào)器；至少一個模數(shù)(A／D)轉(zhuǎn)換器，其中含有一個與所述解調(diào)器相連的輸出和一個與接收信息交流耦合的輸入；所述解調(diào)器包括至少一個預(yù)定的正交碼函數(shù)相關(guān)器，用以根據(jù)預(yù)定的正交碼將信息解碼，從而減少平均直流信號分量以由此增加與所述至少一個A／D轉(zhuǎn)換器的交流耦合；以及一個用以將發(fā)射信息以擴展頻譜PSK的方式調(diào)制的調(diào)制器，所述調(diào)制器包括至少一個預(yù)定的正交碼函數(shù)編碼器，用以根據(jù)預(yù)定的正交碼將信息編碼，其中所述調(diào)制器包括用以或者以第一數(shù)據(jù)速率操作于由二相PSK(BPSK)定義的第一格式下或者以第二數(shù)據(jù)速率操作于由四相PSK(QPSK)定義的第二格式下的裝置；其中所述解調(diào)器包括用以操作于第一和第二格式中的一種的裝置。
本發(fā)明進一步包括一個用于擴展頻譜無線收發(fā)信機的調(diào)制器，所述調(diào)制器包括用將發(fā)射信息以擴展頻譜相移鍵控(PSK)的方式調(diào)制的調(diào)制器裝置，所述調(diào)制器裝置包括至少一個預(yù)定的正交碼函數(shù)編碼器，用以根據(jù)預(yù)定的正交碼將信息編碼，從而減少平均直流信號分量，其中所述調(diào)制器裝置包括用以或者以第一數(shù)據(jù)速率操作于由二相PSK(BPSK)定義的第一格式下或者以第二數(shù)據(jù)速率操作于由四相PSK(QPSK)定義的第二格式下的裝置，而所述調(diào)制器裝置包括用以調(diào)制數(shù)據(jù)分組的標(biāo)頭調(diào)制器裝置，該數(shù)據(jù)分組包括第三數(shù)據(jù)速率下由預(yù)定調(diào)制定義的第三格式的標(biāo)頭和格式為第一和第二格式中的一種的可變數(shù)據(jù)。
調(diào)制器最好包括用以或者以第一數(shù)據(jù)速率操作于定義第一格式的二相PSK(BPSK)調(diào)制模式下，或者以第二數(shù)據(jù)速率操作于定義第二格式的四相PSK(QPSK)模式下的裝置。此外，解調(diào)器最好包括用以操作于第一和第二格式中的一種的裝置。調(diào)制器最好還可包括用以調(diào)制數(shù)據(jù)分組的標(biāo)頭調(diào)制器，數(shù)據(jù)分值包括一個操作于預(yù)定調(diào)制下和定義第三格式的第三數(shù)據(jù)速率下的標(biāo)頭，并用以以第一和第二格式中的一種來調(diào)制可變數(shù)據(jù)。因此，解調(diào)器最好包括標(biāo)頭解調(diào)器裝置，用以通過以第三格式解調(diào)標(biāo)頭從而將數(shù)據(jù)分組解調(diào)，并用以轉(zhuǎn)換至標(biāo)頭之后的可變數(shù)據(jù)的第一格式或第二格式。第三格式最好是差分BPSK，而第三數(shù)據(jù)速率最好低于第一和第二數(shù)據(jù)速率。解調(diào)器最好可包括第一和第二載波跟蹤環(huán)路-第一載波跟蹤環(huán)路用于第三格式，第二載波跟蹤回路用于第一和第二格式。依次，第二載波跟蹤環(huán)路可包括一個載波數(shù)字控制振蕩器(NCO)，和NCO控制裝置，用于根據(jù)第一載波跟蹤環(huán)路的載波相位來選擇性地操作載波NCO，從而有助于轉(zhuǎn)換為可變數(shù)據(jù)的格式。第二載波跟蹤環(huán)路還可包括一個載波環(huán)路濾波器，和載波環(huán)路濾波器控制裝置，用以根據(jù)第一載波跟蹤環(huán)路的頻率來選擇性地操作載波環(huán)路濾波器，從而有助于轉(zhuǎn)換為可變數(shù)據(jù)的格式。載波跟蹤環(huán)路允許在標(biāo)頭之后實時地轉(zhuǎn)換為所需的格式。
解調(diào)器的至少一個修正Walsh碼函數(shù)相關(guān)器最好包括一個修正的Walsh函數(shù)發(fā)生器，和多個與修正Walsh函數(shù)發(fā)生器相連的并聯(lián)相關(guān)器。修正Walsh碼可以是一種由一種模塊2附加一種固定的十六進制碼來修正的Walsh碼。此外，在一個實施例中的調(diào)制器最好還包括用以將數(shù)據(jù)分割為含有符號(一比特)和幅度(三比特)的四比特四位字節(jié)，并將其輸入給修正Walsh碼函數(shù)編碼器。
調(diào)制器還可包括擴展裝置，用以以預(yù)定的碼片速率來擴展每個采用偽隨機(PN)序列的數(shù)據(jù)比特。因此，調(diào)制器還可包括前導(dǎo)碼調(diào)制裝置，用以產(chǎn)生一個前導(dǎo)碼，其中解調(diào)器包括前導(dǎo)碼解調(diào)器裝置，用以解調(diào)前導(dǎo)碼從而實現(xiàn)初始的PN序列同步。
用于擴展頻譜收發(fā)信機的調(diào)制器可包括一個擾碼器，由此解調(diào)器最好包括一個去擾器。解調(diào)器還可包括無干擾信道評定裝置，用以產(chǎn)生一個無干擾信道評定信號，從而僅當(dāng)信道無干擾時便于通信。
基帶處理器最好與完全擴展頻譜收發(fā)信機的無線電路相耦合。由此，收發(fā)信機最好包括一個與基帶處理器相連的正交中頻調(diào)制器／解調(diào)器，和一個與正交中頻調(diào)制器／解調(diào)器相連的上／下頻率轉(zhuǎn)換器。此外，無線電路最好還包括一個其輸出與上／下轉(zhuǎn)換器的輸入相連的低噪聲放大器，和一個其輸入與上／下轉(zhuǎn)換器的輸出相連的射頻功率放大器。擴展頻譜無線收發(fā)信機最好還包括一個天線，和一個用以將天線在射頻功率放大器的輸出和低噪聲放大器的輸入之間轉(zhuǎn)換的天線開關(guān)。
此外，本發(fā)明包括一種用于擴展頻譜無線通信的基帶處理器方法，該方法包括下述步驟，即，以擴展頻譜相移鍵控(PSK)方式調(diào)制發(fā)射的信息，同時根據(jù)預(yù)定的正交碼將信息編碼，從而減少平均直流信號分量；通過根據(jù)預(yù)定的正交碼將接收信息解碼，從而以擴展頻譜PSK方式解調(diào)接收信息，其中包括為擴展頻譜PSK解調(diào)而將接收信息交流耦合的步驟，從而減少的直流信號分量與交流耦合相結(jié)合提高了整體性能。
對于擴展頻譜無線通信的基帶處理存在一種方法。該方法最好包括下述步驟通過根據(jù)預(yù)定的雙正交碼將信息編碼來實現(xiàn)發(fā)射信息的擴展頻譜相移鍵控(PSK)調(diào)制，從而減少平均直流信號分量；并且通過根據(jù)預(yù)定的雙正交碼將信息解碼來實現(xiàn)接收信息的擴展頻譜PSK解調(diào)。預(yù)定的雙正交碼最好是一種修正Walsh函數(shù)碼。
現(xiàn)在通過示例方式參考所附插圖來描述本發(fā)明，其中

圖1為收發(fā)信機的示意電路圖；圖2為高數(shù)據(jù)速率基帶處理器的調(diào)制器部分的示意電路圖；圖3為本發(fā)明產(chǎn)生的信號的時序圖；圖4為本發(fā)明產(chǎn)生的附加信號的時序圖；圖5為高數(shù)據(jù)速率基帶處理器的解調(diào)器部分的示意電路圖；圖6為高數(shù)據(jù)速率基帶處理器的解調(diào)器的相關(guān)器部分的示意電路圖；圖7為高數(shù)據(jù)速率基帶處理器的解調(diào)器的附加部分的示意電路圖；圖8為高數(shù)據(jù)速率基帶處理器的解調(diào)器的其他部分的示意電路圖；在所有附圖中相同符號指代相同的元件。
參照圖1，根據(jù)建議的IEEE 802．11標(biāo)準可以在2．4GHz ISM頻帶上的WLAN應(yīng)用中輕而易舉地采用無線收發(fā)信機30。正如Harris部件號HFA3925所提供的，收發(fā)信機30包括與無線功率放大器相耦合的可選天線31和TX／RX開關(guān)32。對于空間分集接收可提供多個天線。
正如美國Harris公司部件號HFA3424所提供的，低噪聲放大器38也可在操作上與天線相連。正如熟練的技術(shù)人員所易于了解的，所述的上／下轉(zhuǎn)換器33與低噪聲放大器38和RF功率放大器和TX／RX開關(guān)32相連。Harris部件號HFA3624提供有上／下轉(zhuǎn)換器33。依次，上／下轉(zhuǎn)換器33與所述的雙頻率合成器34和正交中頻調(diào)制器／解調(diào)器35相連。雙頻率合成器34可以是Harris部件號HFA3524，而正交中頻調(diào)制器35可以是Harris部件號HFA3724。依次，上／下轉(zhuǎn)換器33與所述的雙頻率合成器34和正交中頻調(diào)制器／解調(diào)器35相連。雙頻率合成器34可以是部件號HFA3524，而正交中頻調(diào)制器35可以是部件號HFA3724。在Harris公司以PRISM1為名制造的2．4GHz直接序列擴展頻譜無線收發(fā)信機芯片組中包括了迄今為止所描述的所有組件。正如熟練的技術(shù)人員所易于了解的并且在Harris公司PRISMl芯片組的文獻中進一步描述的，還可以提供各種濾波器36，和所述的電壓控制振蕩器37。
圖1的右側(cè)描述了高數(shù)據(jù)速率直接序列擴展頻譜(DSS)基帶處理器40。普通的Harris PRISM1芯片組包括一個可用于HSP3824下的低數(shù)據(jù)速率DSS基帶處理器。在美國Harris公司名為“直接序列擴展頻譜基帶處理器”，1996年三月，文件號4064．4的出版物中詳盡地描述了這一現(xiàn)有的基帶處理器。
正如HSP3824基帶處理器一樣，本發(fā)明的高數(shù)據(jù)速率基帶處理器40包括對于全雙工或半雙工分組基帶收發(fā)信機所需的全部功能。處理器40含有插件板上(on-borad)的雙3比特A／D轉(zhuǎn)換器41，用以從正交中頻調(diào)制器35處接收I信號和Q信號。并且與HSP3824一樣，高數(shù)據(jù)速率處理器40包括一個接收信號強度指示器(RSSI)，用以監(jiān)視插件板上的6比特A／D轉(zhuǎn)換器的功能，而CCA電路塊44提供無干擾信道評定(CCA)，以避免數(shù)據(jù)沖突并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)輸出。
本發(fā)明提供一種PRISM1產(chǎn)品從1Mbit／sBPSK和2Mbit／s QPSK到5．5Mbit／s BPSK和11Mbit／s QPSK的擴展。通過保持碼片速率在11Mchip／s不變，就可實現(xiàn)這一點。這允許對于更高的數(shù)據(jù)速率采用相同的RF電路。高速率模式的符號速率為11MHz／8=1．375Msymbol／s。
對于本發(fā)明的5．5Mbit／s模式，將比特擾碼然后將其從4比特四位字節(jié)編碼為8碼片修正Walsh函數(shù)。這一映射導(dǎo)致的雙正交碼具有較BPSK自身更好的誤碼率(BER)性能。產(chǎn)生的11Mchip／s數(shù)據(jù)流是BPSK調(diào)制的。該解調(diào)器包括一個修正Walsh相關(guān)器和有關(guān)的碼片跟蹤，載波跟蹤，和重新格式化業(yè)務(wù)。
對于11Mbit／s模式，將比特擾碼然后將其從4比特四位字節(jié)編碼為每個I和Q支路上獨立的8碼片修正Walsh函數(shù)。每個符號有8個信息比特被映射為2個修正Walsh函數(shù)。這一映射導(dǎo)致的雙正交碼具有較QPSK自身更好的BER性能。產(chǎn)生的兩個11Mchip／s數(shù)據(jù)流是QPSK調(diào)制的。
在平坦BPSK或QPSK為9．6dB而Eb／No值為8dB的情況下，這種調(diào)制類型的理論BER性能為大約105。這一編碼增益是由雙正交編碼引起的。對于所有各種調(diào)制，帶寬擴展有助于多路徑競爭，并可降低干擾影響。
此外參照圖2，QPSK／BPSK調(diào)制器和擾碼器電路51的輸出被分割成符號-幅度為4比特的四位字節(jié)，其中最低有效比特(LSB)在前。對于QPSK，將兩個四位字節(jié)并行地輸入給修正Walsh發(fā)生器53a，53b-第一個四位字節(jié)來自B串行輸入／并行輸出SIPO電路塊52b，而第二個則來自A SIPO52a。兩個四位字節(jié)構(gòu)成一個數(shù)據(jù)符號。其比特速率可以為所示的11Mbit／s。因此，符號速率為1．75Mbit／s(11／8=1．375)。對于BPSK，只從A SIPO 52a中輸出四位字節(jié)。B SIPO 52b是無效的。一個四位字節(jié)構(gòu)成一個數(shù)據(jù)符號。在此示例中比特速率為5．5Mbit／s，而符號速率保持為1．375Mbit／s(5．5／4=1．375)。
SIPO輸出的振幅部分指向下表所示的一個修正Walsh序列，為比較起見還一同列出了基本的Walsh序列。MAG基本W(wǎng)alsh修正Walsh0 00 031 0F 0C2 33 303 3C 3F4 55 565 5A 596 66 657 69 6A來自時鐘的Sel Walsh A和Sel Walsh B比特使邏輯電路54得以將所選Walsh序列復(fù)用至輸出端，其中首先輸出的是LSB。A符號和A符號比特繞過各自的修正Walsh發(fā)生器53a，53b，并被XOR至該序列。
此外，通過為基本的或標(biāo)準的Walsh碼增加一個固定的十六進制碼，可以由模塊2產(chǎn)生修正Walsh碼，從而減少平均直流信號分量，并由此提高整體性能。
標(biāo)頭CRC的最后一個符號的Diff編碼器的輸出供高速率數(shù)據(jù)參考。該標(biāo)頭通常可以是BPSK的。該參考在輸出之前被XOR至I和Q信號。下文中將更詳盡地描述到，這允許解調(diào)器60無需Diff解調(diào)高速率數(shù)據(jù)就可補償相位模糊性。數(shù)據(jù)觸發(fā)器55a，55b與復(fù)用器相連，雖然正如熟練的技術(shù)人員易于了解的，在其它實施例中這些觸發(fā)器可以位于更下游的位置。輸出碼片速率為11Mchip／s。對于BPSK，經(jīng)由復(fù)用器57在每個I和Q支路上輸出相同的碼片序列。輸出復(fù)用器58選擇合適數(shù)據(jù)速率和格式。
現(xiàn)在再參照圖3，更詳盡地描述接口80的時序和信號格式。參照左側(cè)部分，同步均為1，而對于PLCP前導(dǎo)碼90，SFD為F3AOh?，F(xiàn)在參照PLCP標(biāo)頭91，信號(SIGNAL)為0Ah1Mbit／s BPSK，14h2Mbit／s QPSK，37h5．5Mbit／s BPSK，6Eh11Mbit／s QPSK．業(yè)務(wù)(SERVICE)為00h，長度(LENGTH)為XXXXh，其中長度為μs量級，CRC是根據(jù)信號，業(yè)務(wù)和長度計算的XXXXh。MPDU以多個八位字節(jié)(字節(jié))變化。
PLCP前導(dǎo)碼和PLCP標(biāo)頭通常以1Mbit／s被Diff編碼，擾碼，并以一個11碼片巴克(barker)擴展。SYNC和SFD是內(nèi)部產(chǎn)生的。信號，業(yè)務(wù)和長度域由接口80經(jīng)由一個控制端口來提供。信號由2個控制比特來表示，然后被如述格式化。接口80提供μS量級的長度。在信號，業(yè)務(wù)和長度域中執(zhí)行PLCP標(biāo)頭中的CRC。
MPDU由接口80串行提供，是用于正常操作的擾碼可變數(shù)據(jù)。MPDU第一符號的參考相位是用于Diff編碼的標(biāo)頭的最后一個符號的輸出相位。緊跟在輸入擾碼器51的標(biāo)頭的最后一個符號之后的是MPDU的第一比特?？梢砸耘c標(biāo)頭部分不同的多種格式將可變數(shù)據(jù)調(diào)制與解調(diào)，從而增加數(shù)據(jù)速率，而由圖3中的轉(zhuǎn)接點示出的轉(zhuǎn)接可以實時發(fā)生。
繼續(xù)到圖4，可以了解高數(shù)據(jù)速率調(diào)制器50的定時序。在所示的定時序下，從TX-RDY到第一高速率輸出碼片的時延是十個11MHz時鐘周期或909．1ns。
圖5所示為高數(shù)據(jù)速率解調(diào)器60。在信號域指示了5．5或11Mbit／s操作之后，激活高速率電路。在一確定時間，將起動相位輸入載波NCO61，并將起動頻率偏移輸入載波環(huán)路濾波器62。由C／S ROM63和復(fù)合乘法器64對信號進行頻率轉(zhuǎn)換，并將其輸入給Walsh相關(guān)器65。如圖所示，相關(guān)器65的輸出驅(qū)動符號判決電路66。在基于標(biāo)頭的最后一個符號通過信號校正電路68之后，由并行輸入／串行輸出SIPO塊67將符號判決電路66的輸出串行地移至PSK解調(diào)器和擾碼電路70的去擾器部分。轉(zhuǎn)接的時間測定按希望地使得符號判決在正確的時間待命。
經(jīng)由復(fù)合乘法器64，載波NCO61和載波環(huán)路檢測器76對信號進行相位和頻率跟蹤。復(fù)合乘法器64的輸出還輸入至載波相位誤差檢測器76。判決定向碼片相位誤差檢測器72輸入至所示的定時環(huán)路濾波器75，而依次地，該濾波器與時鐘起動邏輯77相連。由于高的SNR，對于碼片跟蹤采用來自碼片相位誤差檢測器72的判決，來取代原來的相關(guān)。這極大程度地減少了高速率操作所需的附加電路系統(tǒng)。輸入至?xí)r鐘控制74的44MHz主時鐘將允許以±1／8碼片步進來跟蹤高速率模式碼片。只有步進器需要運行在44MHz，而剩余電路的大部分則以11MHz運行。該電路只需操作在長的標(biāo)頭和同步狀態(tài)。
現(xiàn)在繼續(xù)到圖6，進一步描述了一對Walsh相關(guān)器65a，65b。來自碼片跟蹤環(huán)路的I_END和Q_END輸入是以11MHz輸入的。修正Walsh發(fā)生器81產(chǎn)生與16個并行相關(guān)器(8個用于I_END，8個用于Q_END)串行的8個Walsh碼(W0至W7)。這16個相關(guān)器可以以1．375MHz速率運行。Walsh碼(W0至W7)與上表中為高數(shù)據(jù)速率調(diào)制器所列的相同。對于11Mbit／s模式，由最大振幅選擇電路81a選擇IW0至IW7的最大振幅，從而構(gòu)成I符號。I符號的格式為符號-振幅。振幅是最大相關(guān)的修正Walsh標(biāo)號(0至7)，符號是獲勝相關(guān)的輸入的符號比特。以同樣的方式并行地處理Q信道。對于5．5Mbit／s模式，選擇IW0至IW7的最大振幅，從而構(gòu)成I符號。在此情況下，只輸出I符號。AccEn控制相關(guān)器的定時，并由定時和控制電路來提供。
參照圖7，現(xiàn)在描述載波跟蹤環(huán)路90。在所述的實施例中，從評判的目的出發(fā)，比特數(shù)目是最壞的情況。正如對熟練的技術(shù)人員所易于了解的，雖然有3比特用于A／D變換，在其它實施例中還可采用更高的數(shù)目。相位BIAS電路91補償星座(constellation)旋轉(zhuǎn)，即，BPSK或QPSK。PSCALE補償NCO時鐘頻率。PHASE SCALE(相位標(biāo)尺)補償由于在第一和第二環(huán)路的時間差上的頻率偏移而導(dǎo)致的相移。超前和滯后移相器92，93構(gòu)成二階載波跟蹤環(huán)路濾波器62的環(huán)路乘法器。
參考圖8，進一步描述了碼片跟蹤環(huán)路110。除了碼片超前／滯后111之外的所有電路均采用22MHz時鐘信號。可以將碼片超前／滯后電路111與現(xiàn)有技術(shù)PRISM1電路的已有時鐘集成在一起。PRISM1以±1／4碼片步進?？梢愿淖働RISM1的定時，從而將該電路轉(zhuǎn)接為高數(shù)據(jù)速率操作。A／D時鐘的轉(zhuǎn)換無需相移。I_ROT和Q_ROT是來自以22MHz運行的復(fù)合乘法器64的。由所述的寄存器112將其取樣，以產(chǎn)生11MHz的I_END和Q_END，并將其路由選擇至相關(guān)器65(圖6)。采用交替樣值I_Mid和Q_Mid來測量碼片相位誤差。對于QPSK，從兩條支路中產(chǎn)生誤差，而對于BPSK，只從I支路中產(chǎn)生誤差。QPSK En使BPSK操作的Q支路相位誤差失效。
采用累加器的符號使碼片定時超前或滯后達1／8個碼片。必須適時地由PRISM1電路經(jīng)由HI_START信號來起動該電路。為32個符號(256個碼片)求和并累加其誤差。然后為下一次測量，碼片跟蹤累加信號將累加器清除。如果包括中間樣值在內(nèi)的末端符號比特相互間不同，則產(chǎn)生碼片相位誤差。利用轉(zhuǎn)移檢測器來實現(xiàn)這一點。碼片相位誤差的符號由中間樣值之后的末端樣值的符號來確定。如果末端符號為0則用于乘法的乘法器114乘以+1，或者如果末端符號為1則顯示乘法器乘以-1。如果末端符號比特是恒等的，則該支路的碼片相位誤差為0。只有通過轉(zhuǎn)移才能起動AND功能。
擴展頻譜無線收發(fā)信機包括一個高數(shù)據(jù)速率基帶處理器和一個互連無線電路。基帶處理器包括一個用以將經(jīng)由無線電路發(fā)射的信息以擴展頻譜相移鍵控(PSK)的方式調(diào)制的調(diào)制器。該調(diào)制器包括至少一個修正Walsh碼函數(shù)編碼器，用以根據(jù)修正的Walsh碼將信息編碼，在本質(zhì)上減少平均直流信號分量，從而當(dāng)通過至少一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器將接收信號交流耦合至解調(diào)器時，提高整體系統(tǒng)的性能。該解調(diào)器用于將從無線電路中接收到的信號以擴展頻譜PSK方式解調(diào)。調(diào)制器和解調(diào)器均可以第一數(shù)據(jù)速率操作于二相PSK(BPSK)模式下或者以第二數(shù)據(jù)速率操作于四相PSK(QPSK)模式下。
權(quán)利要求
1．一種擴展頻譜無線收發(fā)信機，包括一個基帶處理器和一個與之相連的無線電路，所述基帶處理器包括一個用于將從所述無線電路處接收到的信號以擴展頻譜相移鍵控(PSK)方式解調(diào)的解調(diào)器，至少一個模數(shù)(A／D)轉(zhuǎn)換器，其中含有一個與所述解調(diào)器相連的輸出和一個與所述無線電路交流耦合的輸入，所述解調(diào)器包括至少一個修正Walsh碼函數(shù)相關(guān)器，用以根據(jù)修正Walsh碼將信息解碼，從而減少平均直流信號分量，將其與所述至少一個A／D轉(zhuǎn)換器的交流耦合相結(jié)合可提高整體性能，和一個用以將經(jīng)由無線電路傳輸?shù)男畔⒁詳U展頻譜PSK方式調(diào)制的調(diào)制器，所述調(diào)制器包括至少一個修正Walsh碼函數(shù)編碼器，用以根據(jù)修正Walsh碼將信息編碼，其中所述調(diào)制器包括用以或者以第一數(shù)據(jù)速率操作于由二相PSK(BPSK)調(diào)制定義的第一格式下，或者以第二數(shù)據(jù)速率操作于由四相PSK(QPSK)調(diào)制定義的第二格式下的裝置；所述解調(diào)器包括用以以第一和第二格式中的一種操作的裝置。
2．一種如權(quán)利要求1所述的擴展頻譜無線收發(fā)信機，其中所述調(diào)制器包括用以調(diào)制數(shù)據(jù)分組的標(biāo)頭調(diào)制器裝置，從而包括第三數(shù)據(jù)速率下格式為由一種預(yù)定調(diào)制定義的第三格式的標(biāo)頭，和格式為第一和第二格式中的一種的可變數(shù)據(jù)；其中所述解調(diào)器包括標(biāo)頭解調(diào)器裝置，用以通過將第三格式的標(biāo)頭解調(diào)來解調(diào)數(shù)據(jù)分組，并在標(biāo)頭之后用以轉(zhuǎn)換至可變數(shù)據(jù)的第一和第二格式中的每一種。
3．一種如權(quán)利要求2所述的擴展頻譜無線收發(fā)信機，其中預(yù)定的第三格式的調(diào)制為差分BPSK(DBPSK)，而第三數(shù)據(jù)速率低于第一和第二數(shù)據(jù)速率；所述解調(diào)器進一步包括一個用于第三格式的第一載波跟蹤環(huán)路；和一個用于第一和第二格式的第二載波跟蹤環(huán)路。
4．一種如權(quán)利要求3所述的擴展頻譜無線收發(fā)信機，其中所述第二載波跟蹤環(huán)路包括一個載波數(shù)字控制振蕩器(NCO)；和一個載波NCO控制裝置，用以根據(jù)所述第一載波跟蹤環(huán)路的載波相位來選擇性地操作所述的載波NCO，從而有利于轉(zhuǎn)換為可變數(shù)據(jù)的格式。
5．一種如權(quán)利要求4所述的擴展頻譜無線收發(fā)信機，其中所述第二載波跟蹤環(huán)路包括一個載波環(huán)路濾波器；載波環(huán)路濾波器控制裝置，用以根據(jù)所述第一載波跟蹤環(huán)路的頻率來選擇性地操作所述的載波環(huán)路濾波器，從而有利于轉(zhuǎn)換為可變數(shù)據(jù)的格式；其中所述調(diào)制器進一步包括用以將數(shù)據(jù)分割為含有符號(1比特)和振幅(3比特)的四比特四位字節(jié)，并輸入給所述的至少一個修正Walsh碼函數(shù)編碼器的裝置，該修正Walsh碼最好是一個由模塊2附加上固定的十六進制碼來修正的Walsh碼。
6．一種如權(quán)利要求5所述的擴展頻譜無線收發(fā)信機，其中所述至少一個修正Walsh碼函數(shù)相關(guān)器包括一個修正Walsh函數(shù)發(fā)生器；多個與所述修正Walsh函數(shù)發(fā)生器相連的并聯(lián)相關(guān)器；所述調(diào)制器包括用以以預(yù)定碼片速率來擴展每個采用偽隨機(PN)序列的數(shù)據(jù)比特的擴展裝置，以及用以產(chǎn)生前導(dǎo)碼的前導(dǎo)碼調(diào)制裝置；其中所述解調(diào)器包括用以將前導(dǎo)碼解調(diào)的前導(dǎo)碼解調(diào)器裝置，從而獲得初始PN序列同步。
7．一種如權(quán)利要求1至6的任一個所述的擴展頻譜無線收發(fā)信機，其中所述無線電路包括一個與所述基帶處理器相連的正交中頻調(diào)制器／解調(diào)器；和一個與所述正交中頻調(diào)制器／解調(diào)器相連的上／下頻率轉(zhuǎn)換器；并包括一個其輸出與所述上／下轉(zhuǎn)換器的輸入相連的低噪聲放大器，和一個其輸入與所述上／下轉(zhuǎn)換器的輸出相連的射頻功率放大器。
8．一種如權(quán)利要求7所述的擴展頻譜無線收發(fā)信機，其中包括一個天線和一個天線開關(guān)，該天線開關(guān)用以在所述射頻功率放大器的輸出和所述低噪聲放大器的輸入之間轉(zhuǎn)換所述天線。
9．一種用于擴展頻譜無線收發(fā)信機的基帶處理器，所述基帶處理器包括一個用于擴展頻譜相移鍵控(PSK)解調(diào)的解調(diào)器；至少一個模數(shù)(A／D)轉(zhuǎn)換器，其中含有一個與所述解調(diào)器相連的輸出和一個與接收信號交流耦合的輸入；所述解調(diào)器包括至少一個預(yù)定的正交碼函數(shù)相關(guān)器，用以根據(jù)一種預(yù)定的正交碼將信息解碼，從而減少平均直流信號分量，并由此增加與所述至少一個A／D轉(zhuǎn)換器的交流耦合；以及一個用以將發(fā)射信息以擴展頻譜PSK方式調(diào)制的調(diào)制器，所述調(diào)制器包括至少一個預(yù)定的正交碼函數(shù)編碼器，用以根據(jù)預(yù)定的正交碼將信息編碼，其中所述調(diào)制器包括用以或者以第一數(shù)據(jù)速率操作于由二相PSK(BPSK)調(diào)制定義的第一格式下或者以第二數(shù)據(jù)速率操作于由四相PSK(QPSK)調(diào)制定義的第二格式下的裝置；其中所述解調(diào)器包括用以操作于第一和第二格式中的一種的裝置。
10．一種如權(quán)利要求9所述的基帶處理器，其中所述調(diào)制器包括用以調(diào)制數(shù)據(jù)分組的標(biāo)頭調(diào)制器裝置，從而包括第三數(shù)據(jù)速率下格式為由一種預(yù)定調(diào)制定義的第三格式的標(biāo)頭，和格式為第一和第二格式中的一種的可變數(shù)據(jù)；其中所述解調(diào)器包括標(biāo)頭解調(diào)器裝置，用以通過將第三格式的標(biāo)頭解調(diào)來解調(diào)數(shù)據(jù)分組，并在標(biāo)頭之后用以轉(zhuǎn)換至可變數(shù)據(jù)的第一和第二格式中的每一種，其中第三格式的預(yù)定調(diào)制為差分BPSK(DBPSK)，而第三數(shù)據(jù)速率低于第一和第二數(shù)據(jù)速率。
11．一種如權(quán)利要求10所述的基帶處理器，其中所述解調(diào)器進一步包括一個用于第三格式的第一載波跟蹤環(huán)路；一個用于第一和第二格式的第二載波跟蹤環(huán)路；一個載波數(shù)字控制振蕩器(NCO)；和載波NCO控制裝置，用以根據(jù)所述第一載波跟蹤環(huán)路的載波相位來選擇性地操作載波NCO，從而有利于轉(zhuǎn)換為可變數(shù)據(jù)的格式，并且最好包括一個載波環(huán)路濾波器；和載波環(huán)路濾波器控制裝置，用以根據(jù)所述第一載波跟蹤環(huán)路的頻率來選擇性地操作所述載波環(huán)路濾波器，從而有利于轉(zhuǎn)換為可變數(shù)據(jù)的格式。
12．一種用于擴展頻譜無線收發(fā)信機的基帶處理器，所述基帶處理器包括一個用于以擴展頻譜相移鍵控(PSK)方式調(diào)制傳輸信息的調(diào)制器，所述調(diào)制器包括至少一個用以將傳輸信號編碼的編碼器；用以或者以第一數(shù)據(jù)速率操作于二相PSK(BPSK)定義的第一格式下或者以第二數(shù)據(jù)速率操作于四相PSK(QPSK)定義的第二格式下的裝置；用以調(diào)制數(shù)據(jù)分組的標(biāo)頭調(diào)制器裝置，從而包括一個第三數(shù)據(jù)速率下的格式為由預(yù)定調(diào)制定義的第三格式的標(biāo)頭，和格式為第一和第二格式中的一種的可變數(shù)據(jù)；和一個用以將接收信息以擴展頻譜PSK方式解調(diào)的解調(diào)器，所述解調(diào)器包括至少一個用以將接收信息解調(diào)的相關(guān)器；用以以第一和第二格式中的一種操作的裝置；標(biāo)頭解調(diào)器裝置，用以通過解調(diào)第三數(shù)據(jù)的標(biāo)頭從而將數(shù)據(jù)分組解調(diào)，并用以在標(biāo)頭之后轉(zhuǎn)換為可變數(shù)據(jù)的第一和第二格式中的每一種；一個用于第三格式的第一載波跟蹤環(huán)路，和一個用于第一和第二格式的第二載波跟蹤環(huán)路。
13．一種用于擴展頻譜無線收發(fā)信機的調(diào)制器，所述調(diào)制器包括用以將發(fā)射信息以擴展頻譜相移鍵控(PSK)方式調(diào)制的調(diào)制器裝置，所述調(diào)制器裝置包括至少一個預(yù)定的正交碼函數(shù)編碼器，用以根據(jù)一種預(yù)定的正交碼將信息編碼，從而減少平均直流信號分量，其中所述調(diào)制器裝置包括用以或者以第一數(shù)據(jù)速率操作于二相PSK(BPSK)定義的第一格式下或者以第二數(shù)據(jù)速率操作于四相PSK(QPSK)定義的第二格式下的裝置，所述調(diào)制器裝置包括用以調(diào)制數(shù)據(jù)分組的標(biāo)頭調(diào)制器裝置，從而包括一個第三數(shù)據(jù)速率下的格式為由預(yù)定調(diào)制定義的第三格式的標(biāo)頭，和格式為第一和第二格式中的一種的可變數(shù)據(jù)。
14．一種如權(quán)利要求13所述的調(diào)制器，其中第三格式的預(yù)定調(diào)制為差分BPSK(DBPSK)，且其中第三數(shù)據(jù)速率低于第一和第二數(shù)據(jù)速率，所述調(diào)制器裝置進一步包括用以將數(shù)據(jù)分割為含有符號(1比特)和振幅(3比特)的四比特四位字節(jié)的裝置，并將其輸入給所述的至少一個預(yù)定正交碼函數(shù)編碼器，其中預(yù)定正交碼是一個由模塊2附加上固定的十六進制碼來修正的Walsh碼。
15．一種如權(quán)利要求13或14所述的調(diào)制器，其中所述至少一個預(yù)定正交碼函數(shù)相關(guān)器包括一個預(yù)定的正交碼函數(shù)發(fā)生器；多個與所述預(yù)定的正交碼函數(shù)發(fā)生器相連的并聯(lián)相關(guān)器；該預(yù)定正交碼是一個由模塊2疊加上固定的十六進制碼來修正的Walsh碼，其中該預(yù)定正交碼是一個雙正交碼。
16．一種用于擴展頻譜無線通信的基帶處理器方法，該方法包括下述步驟以擴展頻譜相移鍵控(PSK)方式調(diào)制發(fā)射信息，同時根據(jù)預(yù)定正交碼將該信息編碼，從而減少平均直流信號分量；通過根據(jù)預(yù)定正交碼將接收信息解碼從而以擴展頻譜PSK方式解調(diào)接收信息，其中包括為了擴展頻譜PSK解調(diào)而將接收信息交流耦合的步驟，從而降低的平均直流信號分量與交流耦合相結(jié)合提高了整體性能。
17．一種如權(quán)利要求16所述的方法，其中包括下述步驟，即，或者以第一數(shù)據(jù)速率下的格式為由二相PSK(BPSK)定義的第一格式或者以第二數(shù)據(jù)速率下的格式為由四相PSK(QPSK)定義的第二格式來調(diào)制和解調(diào)，并進一步包括調(diào)制數(shù)據(jù)分組的步驟，從而包括一個第三數(shù)據(jù)速率下的格式為由預(yù)定調(diào)制定義的第三格式的標(biāo)頭和格式為第一和第二格式中的一種的可變數(shù)據(jù)；通過解調(diào)第三格式的標(biāo)頭從而將數(shù)據(jù)分組解調(diào)，并在標(biāo)頭之后轉(zhuǎn)換為可變數(shù)據(jù)的第一和第二格式中的每一種；其中第三格式的預(yù)定調(diào)制是差分BPSK(DBPSK)，且其中第三數(shù)據(jù)速率低于第一和第二數(shù)據(jù)速率，而預(yù)定正交碼最好是一個由模塊2疊加上固定的十六進制碼來修正的Walsh碼，且該預(yù)定正交碼是一個雙正交碼。
全文摘要
一種擴展頻譜無線收發(fā)信機包括一個高數(shù)據(jù)速率基帶處理器和一個互連的無線電路。該基帶處理器包括一個用以將經(jīng)由無線電路傳輸?shù)男畔⒁詳U展頻譜相移鍵控(PSK)方式調(diào)制的調(diào)制器。該調(diào)制器包括至少一個修正Walsh碼函數(shù)編碼器,用以根據(jù)一種修正Walsh碼將信息編碼,在本質(zhì)上減少平均直流信號分量,從而在通過至少一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器將接收信號交流耦合至解調(diào)器時,提高整體的系統(tǒng)性能。該解調(diào)器用于將從無線電路處接收的信息以擴展頻譜PSK方式解調(diào)。該調(diào)制器和解調(diào)器均可以或者以第一數(shù)據(jù)速率操作于二相PSK(BPSK)模式下或者以第二數(shù)據(jù)速率操作于四相PSK(QPSK)模式下。
文檔編號H04J13/00GK1206254SQ9810549
公開日1999年1月27日 申請日期1998年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月17日
發(fā)明者詹姆斯·L·斯奈爾 申請人:哈里公司