專利名稱:在超寬帶收發(fā)機(jī)中減少譜線的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及無線通信系統(tǒng)，例如超寬帶(UWB)系統(tǒng)，包括移動(dòng)收發(fā)機(jī)、中央收發(fā)機(jī)、相關(guān)設(shè)備以及對(duì)應(yīng)的方法。本發(fā)明的另一方面涉及能提供高速信號(hào)同時(shí)能最小化在得到的信號(hào)譜中的譜線的無線收發(fā)機(jī)。本發(fā)明的另一方面涉及一種消除發(fā)送信號(hào)中不期望的諧波的方法和電路。
背景技術(shù)：
超寬帶(UWB)信號(hào)允許以非常低的功率快速的傳送大量數(shù)據(jù)。UWB信號(hào)使其能量在較大頻帶上擴(kuò)展，這就顯著降低了在任意特定次要頻帶上的干擾。然而，希望發(fā)送的UWB信號(hào)的總功率譜密度以及UWB信號(hào)功率譜密度的最高峰都很小。
圖1是可用在UWB收發(fā)機(jī)中的基本超寬帶(UWB)發(fā)射機(jī)電路的框圖。如圖1所示，該發(fā)射機(jī)電路100接受一組發(fā)送數(shù)據(jù)并將其提供給信號(hào)發(fā)生器110。信號(hào)發(fā)生器110產(chǎn)生在其上編碼有發(fā)送數(shù)據(jù)的UWB信號(hào)，并提供編碼的信號(hào)給天線120以供發(fā)射。
在圖1所示實(shí)施例中，可使用UWB天線，例如在授權(quán)給McCorkle的名稱是“Electrically Small Planar UWB Antenna Apparatus and SystemThereof”的美國(guó)專利No.6590545中公開的。然而，替換實(shí)施例還能使用不同的天線設(shè)計(jì)。
為了UWB收發(fā)機(jī)的運(yùn)行，它必須產(chǎn)生頻率非常高的信號(hào)。在UWB收發(fā)機(jī)的一個(gè)建議實(shí)施中，必須產(chǎn)生高達(dá)10GHz的信號(hào)。然而，許多在如此高的頻率產(chǎn)生適當(dāng)?shù)腢WB信號(hào)的方法都將不期望的諧波引入了信號(hào)，這會(huì)造成發(fā)送信號(hào)功率譜密度中的尖峰(被稱為譜線)。
不期望的諧波的一種具體原因來自于非理想電路元件中的信號(hào)泄漏。此種泄漏的電流和電壓會(huì)把周期性干擾或噪聲引入發(fā)射信號(hào)。發(fā)射信號(hào)中的任意周期性噪聲都會(huì)在該信號(hào)中產(chǎn)生不期望的譜線。
這會(huì)造成UWB裝置運(yùn)行中的問題，因?yàn)樵谀壳暗腇CC規(guī)定下，UWB裝置的發(fā)射功率是由發(fā)射信號(hào)的功率譜密度(PSD)限定的。圖2顯示了FCC當(dāng)前對(duì)UWB裝置運(yùn)行所施行的功率譜密度形狀限制的圖表。他們?cè)诖蠹s3-10GHz范圍施加最大限制，而在該范圍之外則急劇下降。
FCC不會(huì)允許UWB信號(hào)的功率譜密度的任何一部分高于它所施加的限制。結(jié)果，如果UWB信號(hào)在其功率譜密度中包括尖峰，必須降低UWB信號(hào)的總發(fā)射功率，直到該尖峰低于FCC的功率限制。這會(huì)顯著降低發(fā)射信號(hào)的總信號(hào)功率。因此，在UWB裝置發(fā)射的信號(hào)中的任何譜線(即功率譜密度中的尖峰)都會(huì)降低該裝置的效力。因此嚴(yán)格控制并盡可能控制信號(hào)發(fā)生器110輸出的信號(hào)以及天線120發(fā)射的信號(hào)的功率譜密度是非常重要的。
因此，期望降低UWB收發(fā)機(jī)產(chǎn)生的任何UWB信號(hào)功率譜密度中的任何尖峰的幅度。
相同參考標(biāo)記指的是各個(gè)視圖中相同或功能類似的元件的附隨附圖和下面的詳細(xì)說明一起被結(jié)合到并形成說明書的一部分，用于顯示不同實(shí)施例并解釋根據(jù)本發(fā)明的不同原理以及優(yōu)點(diǎn)。
圖1是可用在UWB收發(fā)機(jī)中的基本超寬帶發(fā)射機(jī)電路的框圖；圖2是顯示FCC對(duì)于目前的UWB裝置運(yùn)行所施加的相對(duì)功率譜密度限制的圖表；
圖3是圖1的信號(hào)發(fā)生器的示范實(shí)施例的框圖；圖4是圖1的碼發(fā)生器的示范實(shí)施例的框圖；圖5是圖3的子波發(fā)生器的第一示范實(shí)施例的框圖；圖6是圖3的子波發(fā)生器的第二示范實(shí)施例的框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明公開實(shí)施例的示范碼流、子波流以及信號(hào)流的圖表；圖8是根據(jù)本發(fā)明公開實(shí)施例的示范信號(hào)流的圖表；圖9是具有恒定周期偏移泄漏的信號(hào)流的功率密度譜和頻率的對(duì)比圖表；圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范無線發(fā)射機(jī)的框圖；圖11是圖10的信號(hào)發(fā)生器的示范實(shí)施例的框圖；圖12是圖11的子波發(fā)生器的第一示范實(shí)施例的框圖；圖13是圖10的子波發(fā)生器的第二示范實(shí)施例的框圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明公開實(shí)施例的示范信號(hào)流的圖表；圖15是具有有效隨機(jī)周期偏移泄漏的信號(hào)流的功率密度譜和頻率的對(duì)比圖表；圖16是采用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的加擾電路的示范無線發(fā)射機(jī)的框圖；圖17是圖16的加擾電路的示范實(shí)施例的框圖；具體實(shí)施方式
為了最大化UWB裝置中的發(fā)射功率同時(shí)仍維持在允許的FCC限制之內(nèi)，期望產(chǎn)生具有盡可能少以及盡可能小的譜線的信號(hào)。
第一示范實(shí)施例圖3是圖1的信號(hào)發(fā)生器的第一示范實(shí)施例的框圖。此種信號(hào)發(fā)生器可用在如圖1所示的UWB收發(fā)機(jī)中。如圖3所示，信號(hào)發(fā)生器110包括本地振蕩器310，碼發(fā)生器320，以及子波發(fā)生器330。
本地振蕩器310提供具有參考頻率的信號(hào)給碼發(fā)生器320和子波發(fā)生器330。在該實(shí)施例中，本地振蕩器310產(chǎn)生碼片頻率(即產(chǎn)生碼字內(nèi)的值的頻率)的時(shí)鐘信號(hào)。然而，替換實(shí)施例能使用不同頻率的不同波形。
在公開的實(shí)施例中，碼發(fā)生器320運(yùn)行以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)用于UWB信號(hào)發(fā)射的一系列碼字的碼流。每個(gè)碼字都包含給定碼字長(zhǎng)度的一系列脈沖，每個(gè)脈沖都具有一組特定值中的一個(gè)。某些示范性的碼字類型是二進(jìn)制編碼(其中脈沖具有+1或-1的值)和三進(jìn)制編碼(其中脈沖具有+1，0，或-1的值)。某些示范碼字長(zhǎng)度是6，12或24。然而，可在替換實(shí)施例中使用改變的碼字類型以及長(zhǎng)度。
在公開的實(shí)施例中，碼發(fā)生器320產(chǎn)生的碼流是用于二進(jìn)制碼的具有對(duì)應(yīng)+1或-1的值，或者用于三進(jìn)制碼的具有+1，0，或-1值的方波。這些正負(fù)值對(duì)應(yīng)+α伏特和-α伏特，其中α是指定的碼電壓。零值對(duì)應(yīng)零電壓。
子波發(fā)生器330接收來自本地振蕩器310的定時(shí)信號(hào)，來自碼發(fā)生器320的碼字脈沖，以及包含待發(fā)送數(shù)據(jù)比特的發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)。它運(yùn)行以產(chǎn)生形成由碼字以及發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的子波的一系列子波。子波的方向以及布置對(duì)應(yīng)來自碼發(fā)生器320的脈沖的方向以及配置，并根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)來調(diào)制。子波發(fā)生器輸出的已調(diào)信號(hào)流然后被送往天線120以供發(fā)射。子波發(fā)生器330形成的子波的每一個(gè)都應(yīng)和來自碼發(fā)生器320的脈沖輸出同寬(即該子波應(yīng)以碼片速率產(chǎn)生)，并和碼脈沖同步(即每個(gè)子波都和一個(gè)碼脈沖一致)。
在操作中，碼發(fā)生器320輸出包括重復(fù)的L脈沖序列的碼流，其中L是碼字長(zhǎng)度。賦予脈沖對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度L碼字的值，該碼字脈沖以恒定碼流逐一產(chǎn)生。因此當(dāng)一個(gè)碼子結(jié)束時(shí)，碼流僅僅簡(jiǎn)單的重復(fù)另一個(gè)碼字。
碼流被作為發(fā)送數(shù)據(jù)流提供給子波發(fā)生器330。子波發(fā)生器330接受這些信號(hào)并產(chǎn)生包含一系列根據(jù)碼流內(nèi)的脈沖的值以及發(fā)送數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)的值調(diào)制的子波的已調(diào)信號(hào)流。
碼字和當(dāng)前數(shù)據(jù)比特都調(diào)制子波流。雖然不同實(shí)施例中的調(diào)制的實(shí)際順序可以變化，但是本操作考慮用碼字調(diào)制子波流，而該碼字用當(dāng)前數(shù)據(jù)比特調(diào)制。這樣，如果數(shù)據(jù)比特是數(shù)字“1”，則用+1乘碼字內(nèi)的脈沖的值，而如果數(shù)據(jù)比特是數(shù)字“0”，則用-1乘。
考慮兩個(gè)例子。如果使用長(zhǎng)度為6的二進(jìn)制碼字-111-1-11，如果當(dāng)前數(shù)據(jù)比特是邏輯“1”，數(shù)據(jù)調(diào)制后的碼字是-111-1-11，如果當(dāng)前數(shù)據(jù)比特是邏輯“0”，則數(shù)據(jù)調(diào)制后的碼字是1-1-111-1。類似的，如果使用長(zhǎng)度12的三進(jìn)制碼字1-1011-1-10-1101，如果當(dāng)前數(shù)據(jù)比特是邏輯“1”，數(shù)據(jù)調(diào)制后的碼字是1-1011-1-10-1101，如果當(dāng)前數(shù)據(jù)比特是邏輯“0”，則調(diào)制后的碼字是-110-1-11101-10-1。(一個(gè)反相的零子波其反相保持不變)。替換實(shí)施例能使用其它碼字，并能顛倒碼字方向?qū)?yīng)邏輯“1”以及顛倒其方向?qū)?yīng)邏輯“0”。不管怎樣，數(shù)據(jù)速率是碼片速率的
其中L是碼字長(zhǎng)度。
碼發(fā)生器320產(chǎn)生的碼脈沖以及子波發(fā)生器330產(chǎn)生的子波由本地振蕩器310產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)來保持同步。碼脈沖以及子波還和發(fā)送數(shù)據(jù)同步，從而各個(gè)數(shù)據(jù)比特都和一個(gè)碼字重疊。這是可能的，因?yàn)榇a片速率是數(shù)據(jù)速率的L倍。
在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)速率是114MHz，本地振蕩器運(yùn)行在1.368GHz，碼片速率是1.368GHz。在另一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)速率是228MHz，本地振蕩器運(yùn)行在2.736GHz，碼片速率也是2.736GHz。替換實(shí)施例能使用不同的定時(shí)信號(hào)、數(shù)據(jù)速率以及碼片速率。例如，一個(gè)替換實(shí)施例使用1.3GHz定時(shí)信號(hào)以及可變的碼片速率，分別是1.313，1.326，1.352GHz。
在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)子波都用高斯單脈沖形成；在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)子波都用正弦波的三個(gè)連續(xù)重復(fù)形成。在任何一個(gè)例子中，形成子波，從而每個(gè)子波具有兩個(gè)方向相反的不同方向，以允許二進(jìn)制或三進(jìn)制調(diào)制。然而，替換實(shí)施例可使用替換的子波設(shè)計(jì)。雖然通過方向相反的二相位子波方向獲得了某些優(yōu)點(diǎn)，某些實(shí)施例使用信號(hào)不倒相的二相位子波方向。
圖4是圖3的碼發(fā)生器示范實(shí)施例的框圖。如圖4所示，該碼發(fā)生器320包括移位寄存器410。
移位寄存器410產(chǎn)生對(duì)應(yīng)選定碼字的一系列方波脈沖。這些脈沖被定時(shí)信號(hào)(例如本地振蕩器310產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào))在時(shí)間上同步，并根據(jù)碼信號(hào)來設(shè)定。該碼信號(hào)可指示碼長(zhǎng)度以及用于該碼字的值。在產(chǎn)生一個(gè)碼字完成之后，移位寄存器410循環(huán)回來，并開始再次發(fā)送相同碼字，重復(fù)這一處理必要次數(shù)。
在某些實(shí)施例中，移位寄存器410具有總被使用的單個(gè)碼字。此時(shí)，不需要碼信號(hào)輸入。在其他實(shí)施例中，移位寄存器可響應(yīng)碼信號(hào)產(chǎn)生相同或不同長(zhǎng)度的多個(gè)碼字。如果碼字長(zhǎng)度從不改變，則碼信號(hào)無需包含關(guān)于碼字長(zhǎng)度的信息。
圖5是圖3的子波發(fā)生器的第一示范實(shí)施例的框圖。如圖5所示，子波發(fā)生器330包括第一子波源510，第二子波源520，非反相放大器530，反相放大器540，開關(guān)550，以及碼轉(zhuǎn)換器560。該特定實(shí)施例配置用于使用二進(jìn)制碼字，雖然在替換實(shí)施例中也能使用其它碼字類型。
在圖5公開的實(shí)施例中，第一子波源510以及第二子波源520各自產(chǎn)生在第一和第二方向之間(例如向上脈沖，隨后是向下脈沖，之后又是向上脈沖等)交替的一系列子波。由于存在兩個(gè)生成的交替的子波，因此第一和第二子波源510和520各自都有兩個(gè)可能操作模式，即，在偶數(shù)定時(shí)周期上產(chǎn)生第一子波，在奇數(shù)定時(shí)周期上產(chǎn)生第二子波，或在偶數(shù)定時(shí)周期上產(chǎn)生第二子波，在奇數(shù)定時(shí)周期上產(chǎn)生第一子波。
非反相放大器530接收發(fā)送數(shù)據(jù)并提供第一控制信號(hào)給第一子波源510。反相放大器540接收發(fā)送數(shù)據(jù)，將其反相，并提供第二控制信號(hào)給第二子波源520。在該實(shí)施例中，反相放大器530和非反相放大器540如此配置，從而它們對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)提供相同延遲。
開關(guān)550響應(yīng)開關(guān)控制信號(hào)操作，選擇第一和第二子波源510和520之一用于各個(gè)定時(shí)信號(hào)周期。
碼轉(zhuǎn)換器560用于將碼字轉(zhuǎn)換成為命令開關(guān)550選擇正確子波來產(chǎn)生作為信號(hào)流的期望已調(diào)子波流的開關(guān)控制信號(hào)。
在操作中，第一和第二子波源510和520分別接收發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的非反相副本以及發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的反相副本。因?yàn)槊恳粋€(gè)都接收了另一個(gè)接收的信號(hào)的反相，第一子波源510和第二子波源520運(yùn)行在兩種不同操作模式。換句話說，當(dāng)?shù)谝蛔硬ㄔ?10產(chǎn)生具有第一子波方向(例如向上脈沖)的子波時(shí)，第二子波源520產(chǎn)生具有第二子波方向(向下脈沖)的子波。以及當(dāng)?shù)谝蛔硬ㄔ?10產(chǎn)生具有第二子波方向的子波時(shí)，第二子波源520產(chǎn)生具有第一子波方向的子波。
開關(guān)控制信號(hào)被創(chuàng)建，從而該信號(hào)使得開關(guān)550選擇子波源510和520的正確順序以創(chuàng)建具有方向上對(duì)應(yīng)正確的數(shù)據(jù)調(diào)制后的碼字的子波的子波流。換句話說，如果長(zhǎng)度是6的二進(jìn)制碼字是1-1-1-111，則開關(guān)控制信號(hào)應(yīng)當(dāng)是這樣，從而它連續(xù)選擇能提供該已調(diào)子波序列的第一和第二子波源之一(碼字中的“1”指示第一子波方向，碼字中的“-1”指示第二子波方向)。例如，該碼字的開關(guān)控制信號(hào)是11-111-1(即對(duì)第一碼片選擇第一子波源510，對(duì)第二碼片選擇第一子波源510，第二子波源520，對(duì)第四碼片選擇第一子波源510，對(duì)第五碼片選擇第一子波源510，對(duì)第六碼片選擇第二子波源520)。
因?yàn)榈谝缓偷诙硬ㄔ?10和520的操作是可預(yù)測(cè)的，因此碼轉(zhuǎn)換器560能將碼字轉(zhuǎn)換成為開關(guān)控制信號(hào)。
雖然在該實(shí)施例中，第一和第二子波源510和520以碼片速率變換子波方向，但是替換實(shí)施例能與此不同的實(shí)施。在一個(gè)替換實(shí)施例中，第一子波源510能產(chǎn)生第一方向子波的恒定流，而第二子波源520產(chǎn)生第二方向子波的恒定流。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二子波源510和520各自在產(chǎn)生第一方向子波和第二方向子波之間交替，但是以不同于碼片時(shí)鐘各個(gè)周期的頻率。
不管如何，只要第一和第二子波源510和520的輸出是不同的并可預(yù)測(cè)，碼轉(zhuǎn)換器560都能產(chǎn)生正確的開關(guān)控制信號(hào)，選擇第一和第二子波源510和520的正確順序來產(chǎn)生包括由碼字和發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的子波的期望信號(hào)流。
雖然圖5的實(shí)施例配置用于采用二進(jìn)制碼字，可通過包括接地的第三輸入到開關(guān)550而將其修改用于采用三進(jìn)制碼字。在此種替換實(shí)施例中，開關(guān)控制信號(hào)也可以是三進(jìn)制的。當(dāng)開關(guān)控制信號(hào)具有+1或-1的值時(shí)，能選擇對(duì)應(yīng)正確的子波源510、520的輸入，當(dāng)開關(guān)控制信號(hào)是0值時(shí)，能選擇地電壓。
圖6是圖3的碼發(fā)生器的第二示范實(shí)施例的框圖。如圖6所示，子波發(fā)生器330包括子波源610，第一子波混合器620以及第二子波混合器630。該特定實(shí)施例被配置用于使用二進(jìn)制或三進(jìn)制碼字。
子波源610產(chǎn)生和定時(shí)信號(hào)同步的一系列子波。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)子波都包括正弦波的一個(gè)或多個(gè)連續(xù)周期，該正弦波的頻率是碼片速率的N倍，其中N是每子波的周期數(shù)。在該實(shí)施例中，子波源620可以是xN鎖相環(huán)(PLL)。然而，替換實(shí)施例能使用其它電路創(chuàng)建用于子波的期望正弦波。此外，在其他實(shí)施例中可使用其它類型子波源來用于不同的子波類型(例如高斯單脈沖，單周期正弦波，或其他形狀的激勵(lì)信號(hào))。
第一子波混合器620將從碼發(fā)生器320輸出的碼流和發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)混合，產(chǎn)生數(shù)據(jù)調(diào)制的碼字流。因?yàn)榇a片速率是數(shù)據(jù)速率的L倍(其中L是碼字長(zhǎng)度)，每個(gè)來自發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)比特都將調(diào)制碼流中的L個(gè)脈沖，即整個(gè)碼字。
第二子波混合器630混合從第一子波混合器620輸出的數(shù)據(jù)調(diào)制的碼字輸出和來自子波源610的子波流。因?yàn)榇a流以及子波流都和定時(shí)信號(hào)同步，因而各個(gè)子波最終和來自碼流的單個(gè)脈沖組合。這具有創(chuàng)建包括首先通過使用的碼字調(diào)制，然后用發(fā)送數(shù)據(jù)比特調(diào)制的子波流的信號(hào)流的效果。在使用三進(jìn)制編碼的示范實(shí)施例中，這些已調(diào)子波包括對(duì)應(yīng)來自碼流的+1脈沖的非反相子波，對(duì)應(yīng)來自碼流的0脈沖的零子波以及對(duì)應(yīng)來自碼流的-1脈沖的反相子波。
雖然圖6所示的第一子波混合器620被放在第二子波混合器630之前，但是這些元件能在替換設(shè)計(jì)中交換位置。此外，某些實(shí)施例能將這兩個(gè)元件組合到單個(gè)電路中。
圖7是根據(jù)本發(fā)明公開實(shí)施例的示范碼流、子波流以及信號(hào)流的圖表。更具體的，圖7顯示了使用三進(jìn)制編碼的單個(gè)長(zhǎng)度是12碼字的流。該實(shí)施例可是用圖6的子波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)，用正弦波的三個(gè)周期作為一個(gè)子波。
如圖7所示，碼流710指示組成碼字的12個(gè)連續(xù)值(例如在圖7公開的實(shí)施例中的1-1011-1-10-10101)。
子波流720顯示了12個(gè)連續(xù)子波。在公開實(shí)施例中，每個(gè)子波包括正弦波的三個(gè)連續(xù)周期。結(jié)果，子波流僅僅是在碼流三倍頻率上的正弦波(即三倍的碼片速率)。然而，在替換實(shí)施例中，能使用其它子波類型(例如高斯單脈沖，單周期正弦波，或其他形狀的激勵(lì)信號(hào))。
信號(hào)流730是子波流720被碼流710調(diào)制的結(jié)果。如圖7所示，信號(hào)流包括，連續(xù)的非反相脈沖，反相脈沖，零脈沖，非反相脈沖，非反相脈沖，反相脈沖，反相脈沖，零脈沖，反相脈沖，非反相脈沖，零脈沖，非反相脈沖，它們對(duì)應(yīng)碼流710形成的碼字1-1011-1-10-10101值。
雖然長(zhǎng)度12的碼字的12個(gè)脈沖及其對(duì)應(yīng)子波如圖7所示，但是碼流710，子波流720以及信號(hào)流730可根據(jù)需要或長(zhǎng)或短以傳送期望數(shù)量的數(shù)據(jù)，包括多個(gè)碼字以及采用不同長(zhǎng)度的碼字。并且盡管公開的是長(zhǎng)度12的碼字，但是根據(jù)需要可以使用其他碼字長(zhǎng)度。
圖8是根據(jù)本發(fā)明公開實(shí)施例的示范信號(hào)流的圖表。更具體的，圖8顯示了使用二進(jìn)制編碼的四個(gè)長(zhǎng)度六碼字的信號(hào)流。使用圖5的子波發(fā)生器330實(shí)施該實(shí)施例，其中第一和第二子波源510和520以預(yù)定模式選定(由開關(guān)控制信號(hào)所確定)以產(chǎn)生期望的已調(diào)子波。
如圖8所示，組成碼字的六個(gè)連續(xù)值是1-1-1-111。發(fā)送數(shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)比特被加在單個(gè)碼字上，對(duì)于邏輯“1”保持不變，而對(duì)于邏輯“0”則反相。然后使用數(shù)據(jù)調(diào)制的碼字產(chǎn)生命令子波發(fā)生器330構(gòu)成數(shù)據(jù)調(diào)制以及碼字調(diào)制(如以上參考圖3到5所述的)的子波的信號(hào)流830的開關(guān)控制信號(hào)。在圖8的實(shí)施例中，使用高斯單脈沖作為子波，但是替換實(shí)施例能使用不同的子波長(zhǎng)度。
圖8的示范信號(hào)流830包含四個(gè)比特(1001)，每個(gè)比特用六個(gè)調(diào)制后的子波表示，這些子波用非反相碼字(對(duì)于一個(gè)數(shù)據(jù)值)或反相碼字(對(duì)于其它數(shù)據(jù)值)調(diào)制。
然而，因?yàn)闆]有兩個(gè)電路是相同的，所以在第一和第二碼源510和520之間存在至少較小的偏移。這可能是因?yàn)榈谝缓偷诙a源510和520輸出的信號(hào)的電流或電壓值中的偏移造成的。不管原因是什么，因?yàn)橛砷_關(guān)550選擇來自第一和第二子波源510和520的子波，并在信號(hào)流中傳送，該小偏移會(huì)一直存在并在天線120發(fā)射的信號(hào)的最終頻譜中表現(xiàn)出來。該信號(hào)偏移顯示在圖8的信號(hào)流830中，因?yàn)樽硬ㄏ嗷ブg的電壓總是稍稍偏移。然而，為便于理解，還顯示了單獨(dú)的偏移電壓840的圖表。該偏移電壓840顯示了連續(xù)子波的電壓是如何系統(tǒng)差異的。
偏移電壓840的模式由從碼轉(zhuǎn)換器560輸出的開關(guān)控制信號(hào)的值設(shè)定。因?yàn)殚_關(guān)控制信號(hào)設(shè)定何時(shí)使用第一子波源510以及何時(shí)使用第二子波源520，所以它還設(shè)置哪些偏移會(huì)在哪里出現(xiàn)。
可通過偏移電壓840的圖表看出，偏移電壓840是在整個(gè)信號(hào)流中的恒定幅度重復(fù)信號(hào)。該重復(fù)信號(hào)的結(jié)果就是出現(xiàn)在等待天線120發(fā)射的信號(hào)中的譜線(即頻率上的譜功率密度的尖峰)。
雖然該例顯示了電壓偏移，相同類型的周期諧波可由輕微的幅度差異、相位差異或任何能產(chǎn)生對(duì)待發(fā)射信號(hào)的重復(fù)干擾的其他因素而引起。
圖9是具有恒定周期偏移泄漏的功率譜密度和信號(hào)流頻率的示范對(duì)比圖表。如圖9所示，功率譜密度900包括由偏移泄漏引起的尖峰910(即譜線)。
這些譜尖峰910可限制必須滿足FCC設(shè)定的限制的裝置內(nèi)的總可用功率。因?yàn)楣β首V密度的任何一部分都不能超過FCC限制，尖峰910的最高點(diǎn)必須保持在允許的最大功率譜密度之內(nèi)。結(jié)果，功率譜密度的大部分都非常低，極大限制了得到的傳輸?shù)目偣β省?br> 此外，不期望的譜線即使在不采用圖5的子波發(fā)生器的實(shí)施例中也會(huì)出現(xiàn)。這是因?yàn)樵谌魏螌?shí)施例中都必須使用的混合器的非理想特性。如上所述，沒有任何電路元件、混合器是理想的。任何到混合器的輸入信號(hào)內(nèi)的DC偏移都會(huì)引起通過該元件的不期望泄漏。
考慮有兩個(gè)輸入信號(hào)S1和S2的混合器。理想的，輸出應(yīng)當(dāng)是S1*S2。然而，每個(gè)輸入信號(hào)都具有與之相關(guān)聯(lián)的DC偏移，因此輸入信號(hào)實(shí)際上是S1+Voff-1和S2+Voff-2，其中Voff-1是第一DC偏移電壓，Voff-2是第二DC偏移電壓。兩個(gè)信號(hào)的乘積因此是(S1+Voff-1)(S2+Voff-2)＝S1*S2+S1*Voff-2+S2*Voff-1+Voff-1*Voff-2(1)如果偏移電壓Voff-1和Voff-2都非零，那么項(xiàng)S1*Voff-2和S2*Voff-1會(huì)對(duì)混合器的輸出添加規(guī)則偏移值。正如圖8的偏移電壓840一樣，當(dāng)偏移電壓是規(guī)則的時(shí)，它會(huì)引起得到的信號(hào)的功率譜密度中的不期望尖峰。
如上所述，由于信號(hào)的相位和幅度或能得到重復(fù)的信號(hào)元素的輕微差異也會(huì)引起相同類型的周期干擾。
第二示范實(shí)施例替換實(shí)施例通過有效隨機(jī)化信號(hào)發(fā)生器110的輸出來限制了譜線的出現(xiàn)。圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線發(fā)射機(jī)的框圖。如圖10所示，發(fā)射機(jī)1000包括信號(hào)發(fā)生器1010，信號(hào)混合器1030以及天線120。
信號(hào)發(fā)生器1010和圖1的信號(hào)發(fā)生器110相類似地運(yùn)行。然而，和圖1電路不同，圖10的信號(hào)發(fā)生器1010產(chǎn)生未經(jīng)發(fā)送數(shù)據(jù)流調(diào)制的子波流。換句話說，信號(hào)發(fā)生器1010僅產(chǎn)生由重復(fù)的碼字調(diào)制的子波流。
信號(hào)混合器1030接收來自信號(hào)發(fā)生器1010輸出的未調(diào)制信號(hào)流，并用發(fā)送數(shù)據(jù)流進(jìn)一步調(diào)制碼字調(diào)制的子波，以產(chǎn)生要發(fā)射的信號(hào)流。因此，當(dāng)信號(hào)發(fā)生器1010的輸出被稱為“未調(diào)制”時(shí)，它指的是由發(fā)送數(shù)據(jù)流調(diào)制，而非碼字調(diào)制。
天線120用于傳送信號(hào)混合器1030的輸出到遠(yuǎn)程裝置。在圖10所示實(shí)施例中可以使用UWB天線，例如在授權(quán)給McCorkle名稱是“Electrically Small Planar UWB Antenna Apparatus and SystemThereof”的美國(guó)專利No.6590545中公開的。然而，替換實(shí)施例能使用不同的天線設(shè)計(jì)。
雖然沒有顯示，發(fā)射機(jī)1000能包括多種其他電路以將信號(hào)準(zhǔn)備好發(fā)射。例如，它能包括多個(gè)濾波器、放大器、以及其他后端電路。
圖11是圖10的信號(hào)發(fā)生器的示范實(shí)施例的框圖。此種信號(hào)發(fā)生器能用在圖10所示的UWB收發(fā)機(jī)中。如圖11所示，信號(hào)發(fā)生器1010包括本地振蕩器310，碼發(fā)生器320以及子波發(fā)生器1130。
本地振蕩器310以及碼發(fā)生器320和上述參考圖3公開相同地操作。
子波發(fā)生器1130接收來自本地振蕩器310的定時(shí)信號(hào)以及來自碼發(fā)生器320的碼字流。它運(yùn)行以產(chǎn)生形成碼字調(diào)制子波的一系列子波。子波的方向以及布置對(duì)應(yīng)來自碼發(fā)生器320的脈沖的方向以及配置。子波發(fā)生器輸出的碼字調(diào)制的子波作為稍后會(huì)被發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的未調(diào)制(被數(shù)據(jù))信號(hào)流向上發(fā)送。由子波發(fā)生器330形成的子波寬度應(yīng)當(dāng)和從碼發(fā)生器320輸出的脈沖相同(即子波應(yīng)當(dāng)以碼片速率產(chǎn)生)，并應(yīng)當(dāng)和碼脈沖同步(即每個(gè)子波應(yīng)當(dāng)和一個(gè)碼脈沖一致)。
在操作中，碼發(fā)生器320輸出包括用于各個(gè)碼字的一系列L編碼脈沖的碼流。組成碼字的脈沖被賦予對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度L的碼字內(nèi)的值的值。
提供該碼流給子波發(fā)生器1130，子波發(fā)生器反過來產(chǎn)生由碼字調(diào)制而非發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的子波流。由相同方向的相同碼字重復(fù)來形成該組子波。
碼字調(diào)制的子波流和發(fā)送數(shù)據(jù)流在信號(hào)混合器1030混合，以產(chǎn)生由碼字和發(fā)送數(shù)據(jù)流調(diào)制的數(shù)據(jù)調(diào)制信號(hào)流。因?yàn)閿?shù)據(jù)速率是碼片速率的
所以發(fā)送數(shù)據(jù)流中的各個(gè)數(shù)據(jù)比特在等于所用的碼字長(zhǎng)度的數(shù)目的子波中保持活躍(即如果碼字長(zhǎng)度是12，那么各個(gè)數(shù)據(jù)比特會(huì)對(duì)12個(gè)子波保持活躍)。
此外，將發(fā)送數(shù)據(jù)比特流和信號(hào)流對(duì)齊，從而各個(gè)數(shù)據(jù)比特對(duì)應(yīng)單個(gè)碼字。這樣，輸出自信號(hào)發(fā)生器1010的碼字調(diào)制的子波流(根據(jù)基本碼字調(diào)制)會(huì)進(jìn)一步由數(shù)據(jù)流調(diào)制。
碼發(fā)生器320產(chǎn)生的碼脈沖以及子波發(fā)生器1030產(chǎn)生的子波由本地振蕩器310產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)保持同步。
在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)是114MHz，本地振蕩器運(yùn)行在1.368GHz，碼片速率是1.368GHz。在另一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)速率是228MHz，本地振蕩器運(yùn)行在2.736GHz，碼片速率是2.736GHz。替換實(shí)施例能使用不同的定時(shí)信號(hào)，數(shù)據(jù)速率以及碼片速率。例如，一個(gè)替換實(shí)施例能使用1.3GHz定時(shí)信號(hào)以及變化的碼片速率，1.313，1.326，1.352GHz。
在一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)子波用高斯單脈沖形成；在另一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)子波用N個(gè)連續(xù)的重復(fù)正弦波形成(其中N是正整數(shù))。在這兩種情形中，形成子波，從而他能具有兩個(gè)各自反向的不同方向，以允許二進(jìn)制或三進(jìn)制調(diào)制。然而替換實(shí)施例還能使用替換的子波設(shè)計(jì)。盡管通過具有相互表示其反向的二相位子波方向獲得某些優(yōu)點(diǎn)，但是某些實(shí)施例能使用相互不是各自反向的二相位子波方向。
在圖10的實(shí)施例中，因?yàn)榘l(fā)送數(shù)據(jù)流是有效隨機(jī)的，它用于白化得到的已調(diào)數(shù)據(jù)流并消除不期望的諧波，因此減少譜尖峰在得到的傳輸中的出現(xiàn)。結(jié)果，雖然已調(diào)信號(hào)流中仍然有信號(hào)偏移，但是它們被發(fā)送數(shù)據(jù)流白化，這樣就減少了信號(hào)偏移產(chǎn)生的譜線。因此，偏移不會(huì)引起如圖1中的發(fā)射機(jī)內(nèi)出現(xiàn)的頻譜的相同尖峰。這就反過來允許發(fā)射機(jī)使用較高發(fā)射功率，同時(shí)仍然保持在FCC規(guī)定的譜限制之內(nèi)。
此外，雖然公開了偏移，但是該降低譜線的方法對(duì)于任何重復(fù)的信號(hào)元素或諧波很有效。
圖12是圖11的子波發(fā)生器的第一示范實(shí)施例的框圖。如圖12所示，子波發(fā)生器1130包括第一子波源1210，第二子波源1220，開關(guān)550以及碼轉(zhuǎn)換器560。該特定實(shí)施例配置用于使用二進(jìn)制碼字，雖然替換實(shí)施例能使用其他碼字類型。
在圖12公開的實(shí)施例中，第一子波源1210和第二子波源1220各自產(chǎn)生在第一和第二方向之間交替的一系列子波(例如向上脈沖，隨后是向下脈沖，接著是向上脈沖等)。由于產(chǎn)生了兩個(gè)交替的子波，因而第一和第二子波源1210和1220均有兩種可能操作模式，即在偶數(shù)定時(shí)周期上產(chǎn)生第一子波以及在奇數(shù)定時(shí)周期上產(chǎn)生第二子波，或者在偶數(shù)定時(shí)周期上產(chǎn)生第二子波，在奇數(shù)定時(shí)周期上產(chǎn)生第一子波。不管如何，操作模式不會(huì)根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化。操作模式是固定的，或者和發(fā)送數(shù)據(jù)無關(guān)地變化。
開關(guān)550和碼轉(zhuǎn)換器560和上述參考圖5相同地操作。
在操作中，第一子波源1210和第二子波源1220以兩種不同操作模式進(jìn)行。換句話說，當(dāng)?shù)谝蛔硬ㄔ?210產(chǎn)生具有第一子波方向(例如向上脈沖)的子波時(shí)，第二子波源1220產(chǎn)生具有第二子波方向(例如向下脈沖)的子波。以及當(dāng)?shù)谝蛔硬ㄔ?210產(chǎn)生具有第二子波方向的子波時(shí)，第二子波源1220產(chǎn)生具有第一子波方向的子波。
雖然在該實(shí)施例中，第一和第二子波源1210和1220以碼片速率交替子波方向，但是替換實(shí)施例能不同的實(shí)施。在一個(gè)替換實(shí)施例中，第一子波源1210能產(chǎn)生第一方向子波的恒定流，第二子波源1220能產(chǎn)生第二方向子波的恒定流。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二子波源1210和1220在產(chǎn)生第一方向子波和第二方向子波之間交替，但是以不同于碼片時(shí)鐘各個(gè)周期的頻率。
不論如何，只要第一和第二子波源1210和1220的輸出是不同的且可預(yù)測(cè)，碼轉(zhuǎn)換器560就能產(chǎn)生正確的開關(guān)控制信號(hào)，選擇第一和第二子波源1210和1220的正確順序來產(chǎn)生包含碼字調(diào)制的子波的期望信號(hào)流。
雖然圖12的實(shí)施例配置用于采用二進(jìn)制碼字，但是通過將接地的的第三輸入包括到開關(guān)550，從而將其修改以采用三進(jìn)制碼字。在該替換實(shí)施例中，開關(guān)控制信號(hào)也是三進(jìn)制的。當(dāng)開關(guān)控制信號(hào)具有+1或-1值時(shí)，它選擇對(duì)應(yīng)正確的子波源1210或1220的開關(guān)550的輸入，當(dāng)開關(guān)控制信號(hào)是0值時(shí)，它會(huì)選擇連接至地電壓的開關(guān)的輸入。
圖13是圖10的子波發(fā)生器的第二示范實(shí)施例的框圖。如圖13所示，子波發(fā)生器1330包括子波源610和子波混合器1330。該特定實(shí)施例配置用于使用二進(jìn)制或三進(jìn)制碼字。
子波源610根據(jù)上述參考圖6所述的操作。
子波混合器1330混合來自碼發(fā)生器320輸出的碼流和來自子波源610的子波流。因?yàn)榇a流和子波流都和定時(shí)信號(hào)同步，所以各個(gè)子波和來自碼流的單個(gè)脈沖組合。這具有創(chuàng)建包括由使用的碼字調(diào)制的子波流的信號(hào)流的效果。在用三進(jìn)制編碼的示范實(shí)施例中，這些已調(diào)子波包括對(duì)應(yīng)來自碼流的+1脈沖的非反相子波，對(duì)應(yīng)來自碼流的0脈沖的零子波，以及對(duì)應(yīng)來自碼流的-1脈沖的反相子波。
圖14是根據(jù)本發(fā)明公開實(shí)施例的示范信號(hào)流的圖表。更具體的，圖13顯示了使用二進(jìn)制編碼的4個(gè)長(zhǎng)度6碼字的信號(hào)流。該實(shí)施例使用圖12的子波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)，其中依次選擇第一和第二子波源1210和1220以產(chǎn)生期望的子波。
如圖14所示，組成碼字的六個(gè)連續(xù)值是1-1-1-111。發(fā)送數(shù)據(jù)流中的每個(gè)數(shù)據(jù)比特被加到單個(gè)碼字上，對(duì)于邏輯“1”保持不變，對(duì)于邏輯“0”則反相。然后使用數(shù)據(jù)調(diào)制后的碼字產(chǎn)生數(shù)據(jù)調(diào)制和碼字調(diào)制的子波的信號(hào)流1430。在圖14的實(shí)施例中，使用高斯單脈沖作為子波，但是替換實(shí)施例使用不同的子波類型。
圖14的信號(hào)流1430包含四個(gè)比特(1001)，每個(gè)比特用六個(gè)子波表示，這些子波或者用非反相碼字(對(duì)于一個(gè)數(shù)據(jù)值)或反相碼字(對(duì)于其它數(shù)據(jù)值)調(diào)制。
如上所述，因?yàn)闆]有兩個(gè)電路是相同的，在第一和第二字碼源1210和1220的輸出之間至少存在極小偏移。然而，因?yàn)榘l(fā)送數(shù)據(jù)(是有效隨機(jī)的)在形成子波之后而非之前調(diào)制到數(shù)據(jù)流中，所以偏移值會(huì)逐碼字的隨機(jī)朝向。為便于理解，單獨(dú)顯示了偏移電壓1440的圖表。該偏移電壓1440顯示了偏移電壓的分布是怎樣不具有可分辨模式的。
偏移電壓1440的模式由從碼轉(zhuǎn)換器560輸出的開關(guān)控制信號(hào)的值設(shè)定。因?yàn)殚_關(guān)控制信號(hào)設(shè)定何時(shí)使用第一子波源1210以及何時(shí)使用第二子波源1220，所以它還設(shè)置哪些偏移會(huì)在哪里出現(xiàn)。
然而，可從偏移電壓1440中看出，偏移電壓1440的幅度也隨發(fā)送數(shù)據(jù)而變化。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)具有一個(gè)值(例如邏輯“1”)時(shí)，對(duì)于給定碼字的偏移電壓模式具有第一方向。以及當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)具有另一值(例如邏輯“0”)時(shí)，對(duì)于給定碼字的電壓偏移模式具有第二方向。
因?yàn)榘l(fā)送數(shù)據(jù)的值是有效隨機(jī)的，所以偏移模式也是有效隨機(jī)的。作為偏移的隨機(jī)分布的結(jié)果，該偏移不具有重復(fù)模式，因此也不會(huì)引起天線120要發(fā)射的得到的信號(hào)中的任何顯著的譜線(例如在頻率的功率密度譜上的尖峰)。
雖然該例顯示了電壓偏移，但是相同類型的周期諧波還可能由微小的幅度差異、相位差異、或任何能引起待傳送信號(hào)重復(fù)干擾的其他事物。然而，任何出現(xiàn)在發(fā)送數(shù)據(jù)被混合到信號(hào)之前的諧波都能通過在發(fā)送數(shù)據(jù)之中進(jìn)行混合的白化效果來減少。
圖15是具有有效隨機(jī)周期偏移泄漏的信號(hào)流的功率密度譜和頻率的示范對(duì)比圖表。如圖15所示，功率譜密度1500不包括由于偏移泄漏而引起的任何尖峰(即譜線)。
由于沒有譜尖峰，所以發(fā)射信號(hào)的總功率可以提高，直到功率譜密度1500到達(dá)允許的最大功率譜密度。結(jié)果，得到的傳輸?shù)目偣β蚀笥诟鶕?jù)圖1的比較電路。
圖16是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的采用加擾電路的替換發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)。如圖16所示，發(fā)射機(jī)1600包括第一信號(hào)發(fā)生器1010，天線120，加擾電路1630，第一混合器1640，放大器1650以及第二混合器1660。
第一信號(hào)發(fā)生器1010和參考圖10和11所述的信號(hào)發(fā)生器1010相同地操作。
天線120和圖1的天線相同地操作。更具體的，它可以是UWB天線，例如在授權(quán)給McCorkle名稱是“Electrically Small Planar UWBAntenna Apparatus and System Thereof”的美國(guó)專利No.6590545中公開的。然而，替換實(shí)施例能使用不同的天線設(shè)計(jì)。
加擾電路1650接收發(fā)送數(shù)據(jù)流并產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)加擾發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)以及解擾信號(hào)。加擾數(shù)據(jù)信號(hào)是發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的白化版本，解擾信號(hào)是可以和加擾的發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)相混合以提取發(fā)送數(shù)據(jù)的信號(hào)。
第一混合器1640如圖10的混合器1030一樣運(yùn)行。如上所述，第一混合器1640從第一信號(hào)發(fā)生器1010接收由碼字調(diào)制但未被發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的子波流。結(jié)果，當(dāng)該碼字調(diào)制子波流和加擾發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)混合時(shí)，結(jié)果是碼字調(diào)制子波流的非反相或反相版本，這取決于加擾發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的值。因?yàn)榧訑_發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)以數(shù)據(jù)速率(是碼片速率的 )提供，加擾發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的每個(gè)比特會(huì)調(diào)制形成碼字的所有子波。
在替換實(shí)施例中，第一混合器1640可放在第一信號(hào)發(fā)生器1010內(nèi)。第一混合器1640可放在碼發(fā)生器320和子波混合器630(如果使用子波混合器630)之間，或它可與子波混合器630作為單獨(dú)模塊形成。
放大器1650執(zhí)行信號(hào)流的后端放大，以將其準(zhǔn)備好用于發(fā)射。在公開的實(shí)施例中，放大器1650是微分放大器。然而，因?yàn)榈谝换旌掀?640以及子波發(fā)生器330內(nèi)的子波混合器620(如果使用子波混合器620)的潛在時(shí)鐘泄漏，可能會(huì)有某些能引起發(fā)射信號(hào)中的譜線的信號(hào)部分。
第二混合器1660從放大器1650接收輸出并將其和來自加擾電路1630的解擾信號(hào)混合。由于解擾信號(hào)被設(shè)定為當(dāng)和加擾發(fā)送數(shù)據(jù)混合時(shí)給出發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，所以第二混合器1660的輸出實(shí)際是發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)和信號(hào)發(fā)生器的輸出相混合(即發(fā)送數(shù)據(jù)的反相或非反相版本)。
雖然圖10的發(fā)射機(jī)通過將其和有效隨機(jī)的發(fā)送數(shù)據(jù)相混合而消除了不期望偏移的譜效果，但是圖16的實(shí)施例添加了更進(jìn)一步的隨機(jī)性到信號(hào)流中，進(jìn)一步減少了不期望諧波對(duì)發(fā)射信號(hào)譜的影響。
該白化的引入還可用于多種裝置實(shí)現(xiàn)。例如，可考慮第一信號(hào)發(fā)生器1010和第一混合器1640的組合，從而用作第二信號(hào)發(fā)生器1670運(yùn)行。該第二信號(hào)發(fā)生器1670和圖13的信號(hào)發(fā)生器110一樣運(yùn)行，除了不是接收發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，它接收加擾發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)。
第二信號(hào)發(fā)生器1670能使用上述參考圖3至6所述的電路以產(chǎn)生由碼字和加擾數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制的子波流。該擾的數(shù)據(jù)調(diào)制子波流雖然具有圖8的例子所述的所有周期信號(hào)元素，但是有效的隨機(jī)解擾信號(hào)會(huì)白化該信號(hào)，顯著減少在得到的發(fā)射信號(hào)中的譜線。
在操作中，第一信號(hào)發(fā)生器1010產(chǎn)生由碼流中的碼字調(diào)制的子波流。使用圖10實(shí)施例的信號(hào)發(fā)生器，該子波流被相同的重復(fù)碼字調(diào)制，但不被發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制。
發(fā)送數(shù)據(jù)被提供給加擾電路1630，該電路產(chǎn)生加擾發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)和解擾信號(hào)。通過利用隨機(jī)或偽隨機(jī)序列白化發(fā)送數(shù)據(jù)來創(chuàng)建加擾的發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)。該加擾的發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)隨后和第一信號(hào)發(fā)生器1010輸出的信號(hào)流混合，以產(chǎn)生隨機(jī)序列。
該隨機(jī)序列通過放大器1650，并到達(dá)第二混合器1660，在此它和解擾信號(hào)混合，以提取發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)。因?yàn)榧訑_發(fā)送數(shù)據(jù)是有效的隨機(jī)序列，所以解擾信號(hào)也是隨機(jī)的，或至少是偽隨機(jī)的。
圖17是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖16的加擾電路的框圖。如圖17所示，加擾電路1700包括延遲1710和加擾混合器1720。
延遲1710可以是簡(jiǎn)單的觸發(fā)器延遲(例如D型觸發(fā)器)或可以是更復(fù)雜的延遲電路。它操作用于將發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)延遲一個(gè)數(shù)據(jù)比特以產(chǎn)生延遲的發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)。
加擾混合器1720用于將發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)和延遲的加擾數(shù)據(jù)信號(hào)混合，以產(chǎn)生加擾的發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)。由于該數(shù)據(jù)是有效隨機(jī)的，所以將第n個(gè)比特和第(n-1)個(gè)比特混合實(shí)際會(huì)白化得到的加擾發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)。
延遲的發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)也可被用作解擾信號(hào)。這會(huì)有效的將延遲信號(hào)與其自身混合，這會(huì)將加擾的發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)恢復(fù)為它的原始形式(即將其恢復(fù)為發(fā)送數(shù)據(jù))。這是真的，因?yàn)檠舆t的發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)中的各個(gè)數(shù)據(jù)比特用相同幅度的或正或負(fù)的電壓表示。結(jié)果，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的當(dāng)前比特和相同延遲比特的兩個(gè)副本(如在第二混合器1600發(fā)生的)相乘時(shí)，結(jié)果是原始信號(hào)的值乘以1(即未變化)。如果用正電壓表示延遲數(shù)據(jù)的比特，那么兩個(gè)正電壓的乘積是幅度的正平方。如果延遲數(shù)據(jù)的比特用負(fù)電壓表示，則兩個(gè)負(fù)電壓的乘積也是幅度的正平方。
結(jié)論該公開意圖解釋怎樣形成以及使用根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，而非限制本發(fā)明的真實(shí)的、期望的以及公平的范圍和精神。上述說明不是窮盡的，也不是將本發(fā)明限定在公開的精確形式上。通過上述教導(dǎo)可能有多種修改和變化。選擇并說明這些實(shí)施例以提供對(duì)本發(fā)明原理及其實(shí)際應(yīng)用的最佳顯示，并使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能在不同實(shí)施例中使用本發(fā)明，并根據(jù)預(yù)期的特定用途使用本發(fā)明的修改。當(dāng)根據(jù)公正、合法以及平等的授權(quán)這些權(quán)利要求
時(shí)，根據(jù)其寬度進(jìn)行解釋，所有這些修改和變化都落入由附隨權(quán)利要求
及其等同物確定的本發(fā)明的范圍，這些權(quán)利要求
在本申請(qǐng)的未決期間會(huì)被修改。
權(quán)利要求
1.一種減少無線信號(hào)中的譜線的方法，包括產(chǎn)生包括多個(gè)脈沖的碼字；響應(yīng)該碼字，產(chǎn)生多個(gè)碼字調(diào)制的子波；用發(fā)送數(shù)據(jù)的比特調(diào)制該多個(gè)碼字調(diào)制的子波以形成多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制子波；發(fā)射該多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制的子波。
2.如權(quán)利要求
1所述的減少無線信號(hào)中的譜線的方法，其中產(chǎn)生多個(gè)碼字調(diào)制的子波的步驟包括對(duì)于該多個(gè)脈沖中的每一個(gè)選擇性地選擇第一子波源和第二子波源之一的輸出。
3.如權(quán)利要求
1所述的減少無線信號(hào)中的譜線的方法，其中產(chǎn)生多個(gè)碼字調(diào)制的子波的步驟進(jìn)一步包括產(chǎn)生多個(gè)未調(diào)制子波；以及將該多個(gè)未調(diào)制子波的每一個(gè)和多個(gè)脈沖之一混合。
4.如權(quán)利要求
1所述的減少無線信號(hào)中的譜線的方法，其中產(chǎn)生碼字、產(chǎn)生多個(gè)碼字調(diào)制的子波、調(diào)制該多個(gè)碼字調(diào)制的子波以及發(fā)射該多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制的子波的步驟對(duì)于發(fā)送數(shù)據(jù)中的多個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)值重復(fù)。
5.如權(quán)利要求
1所述的減少無線信號(hào)中的譜線的方法，其中該多個(gè)脈沖使用下列之一編碼二進(jìn)制調(diào)制方案以及三進(jìn)制調(diào)制方案。
6.如權(quán)利要求
1所述的減少無線信號(hào)中的譜線的方法，其中數(shù)據(jù)調(diào)制子波的每一個(gè)是以下之一多個(gè)連續(xù)周期的正弦波、高斯單脈沖、單周期正弦波以及成形激勵(lì)信號(hào)。
7.如權(quán)利要求
1所述的減少無線信號(hào)中的譜線的方法，其中在集成電路中實(shí)施該方法。
8.如權(quán)利要求
1所述的減少無線信號(hào)中的譜線的方法，其中在超寬帶收發(fā)機(jī)中實(shí)施該方法。
9.一種減少無線信號(hào)中的譜線的方法，包括產(chǎn)生包括多個(gè)脈沖的碼字；響應(yīng)該碼字，產(chǎn)生多個(gè)碼字調(diào)制的子波；將加擾發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)和該多個(gè)碼字調(diào)制的子波混合，以形成多個(gè)加擾子波；放大該多個(gè)加擾子波，以形成多個(gè)放大的子波；將解擾信號(hào)和該多個(gè)放大的子波混和，以形成多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制的子波；以及發(fā)射該多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制的子波。
10.如權(quán)利要求
9所述的減少無線信號(hào)中的譜線的方法，其中產(chǎn)生多個(gè)碼字調(diào)制的子波的步驟包括對(duì)于該多個(gè)脈沖的每一個(gè)，選擇性地選擇第一子波源和第二子波源之一的輸出。
11.如權(quán)利要求
9所述的減少無線信號(hào)中的譜線的方法，其中產(chǎn)生多個(gè)碼字調(diào)制的子波的步驟進(jìn)一步包括產(chǎn)生多個(gè)未調(diào)制子波；以及將該多個(gè)未調(diào)制子波的每一個(gè)和多個(gè)脈沖之一混合。
12.如權(quán)利要求
9所述的減少無線信號(hào)中的譜線的方法，其中產(chǎn)生碼字、產(chǎn)生多個(gè)碼字調(diào)制的子波、將該多個(gè)碼字調(diào)制的子波與加擾的發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)混合、放大該多個(gè)加擾的子波、將該多個(gè)放大的子波與解擾信號(hào)混合以及發(fā)射該多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制的子波的步驟對(duì)于發(fā)送數(shù)據(jù)中的多個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)值重復(fù)。
13.如權(quán)利要求
9所述的減少無線信號(hào)中的譜線的方法，其中該多個(gè)脈沖使用下列之一編碼二進(jìn)制調(diào)制方案以及三進(jìn)制調(diào)制方案。
14.如權(quán)利要求
9所述的減少無線信號(hào)中的譜線的方法，進(jìn)一步包括將原始發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)和該發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的延遲版本混合，以形成加擾的發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，其中加擾的發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)是原始發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的延遲版本。
15.如權(quán)利要求
9所述的減少無線信號(hào)中的譜線的方法，其中在集成電路中實(shí)施該方法。
16.如權(quán)利要求
9所述的減少無線信號(hào)中的譜線的方法，其中在超寬帶收發(fā)機(jī)中實(shí)施該方法。
17.一種減少無線信號(hào)中的譜線的電路，包括數(shù)據(jù)加擾器，用于接收數(shù)據(jù)比特流，對(duì)數(shù)據(jù)比特執(zhí)行加擾功能，并提供加擾的數(shù)據(jù)比特流和解擾信號(hào)；第一混合器，用于將多個(gè)第一載波脈沖和該加擾比特流混合以產(chǎn)生加擾數(shù)據(jù)流；放大器，用于放大該加擾數(shù)據(jù)流以提供放大的數(shù)據(jù)流；以及第二混合器，用于混合放大的數(shù)據(jù)流和解擾信號(hào)以產(chǎn)生解擾的數(shù)據(jù)流。
18.一種如權(quán)利要求
17所述的減少無線信號(hào)中的譜線的電路，進(jìn)一步包括用于產(chǎn)生多個(gè)第一載波脈沖的信號(hào)發(fā)生器。
19.一種如權(quán)利要求
18所述的減少無線信號(hào)中的譜線的電路，其中該信號(hào)發(fā)生器進(jìn)一步包括第一子波源，用于產(chǎn)生多個(gè)第二載波脈沖；第二脈沖形成網(wǎng)絡(luò)，用于產(chǎn)生多個(gè)第三載波脈沖；以及通過重復(fù)選擇多個(gè)第一載波脈沖之一或多個(gè)第二載波脈沖之一以產(chǎn)生多個(gè)第一載波脈沖的開關(guān)。
20.一種如權(quán)利要求
17所述的減少無線信號(hào)中的譜線的電路，其中加擾電路進(jìn)一步包括延遲電路，用于接收數(shù)據(jù)比特流并輸出延遲比特流作為解擾信號(hào)；以及第三混合器，用于將數(shù)據(jù)比特流和延遲的比特流混合以產(chǎn)生加擾信號(hào)。
21.一種如權(quán)利要求
17所述的減少無線信號(hào)中的譜線的電路，進(jìn)一步包括發(fā)射解擾數(shù)據(jù)流的天線。
22.一種如權(quán)利要求
17所述的減少無線信號(hào)中的譜線的電路，其中在集成電路中實(shí)施該電路。
23.一種如權(quán)利要求
17所述的減少無線信號(hào)中的譜線的電路，其中在超寬帶收發(fā)機(jī)中實(shí)施該電路。
專利摘要
提供一種減少無線信號(hào)中的譜線的方法和設(shè)備。首先，產(chǎn)生由多個(gè)二進(jìn)制或三進(jìn)制編碼脈沖組成的碼字(320)。然后響應(yīng)碼字產(chǎn)生多個(gè)碼字調(diào)制的子波(330)。這些子波可以是高斯單脈沖，重復(fù)周期的正弦波或其他形狀激勵(lì)信號(hào)。該多個(gè)碼字調(diào)制的子波然后用發(fā)送數(shù)據(jù)比特調(diào)制，以形成多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制子波(1030)。該調(diào)制用于白化該信號(hào)，因?yàn)榘l(fā)射信號(hào)是有效隨機(jī)的。最后，發(fā)射該多個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)制子波到遠(yuǎn)程裝置(120)。
文檔編號(hào)H04B1/69GK1993896SQ20058002580
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年7月26日
發(fā)明者特倫斯·L·約翰遜, 約翰·W·麥科克爾, 蓬·T·忽恩 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan