专利名称：超宽带收发器架构和有关方法
技术领域：
本发明的实施例一般涉及无线通信系统，尤其涉及超宽带收发器架构和有关方法。
背景根据通常的定义，超宽带(UWB)信号例示为其中带宽除以中心频率约为.25的信号频谱。自从无线通信开始，就将超宽带(UWB)信号按其最基本形式用于无线通信。但是，今天的无线通信环境对于超宽带通信系统的设计提出了许多挑战，例如包括缺乏超宽带通信的世界标准，与窄带无线系统的可能干扰，与其它超宽带应用的干扰(例如，RADAR等)，且这种挑战正越来越多。本领域的熟练技术人员将理解，迄今，这种设计挑战的数量已抑制了研究成果，同样抑制了这种超宽带通信解决方案的部署。
作为实例而非限制地说明本发明的实施例，附图中相同的标号表示类似的元件，其中图1是根据本发明的一个实施例的实例性发送器架构的框图；图2是根据本发明的不同实施例的应用于发送码元的时间频率码的示图；图3是根据本发明的一个实施例的描述扩展时间频率码的使用的时间频率图；图4提供了根据本发明一个实施例的调制码元的图示以及这种调制码元的时间频率图；图5说明了根据本发明一个实施例的实例性接收器架构的框图；图6说明了根据本发明一个实施例的实例性射频前端的框图；图7是根据本发明一个实施例的实例性先导序列检测方法的流程图；图8说明了根据本发明一个实施例的实例性粗定时获取电路的框图；
图9是根据本发明一个实施例的实例性细定时获取电路的框图；图10是根据本发明一个实施例的实例性窄带干扰(NBI)检测特性的框图；图11是根据本发明一个实施例的实例性数字后端的框图；以及图12是根据本发明一个实施例的用于用频率跳跃建立皮网(piconet)的实例性方法的流程图；以及图13是根据本发明一个实施例的包含内容的存储媒介的框图，所述内容在由接入通信装置执行时使得通信装置实现本发明实施例的至少一个方面。
具体实施例方式
本发明实施例一般涉及一种或多种超宽带发送器架构；超宽带接收器架构；用于产生多频带超宽带(MB-UWB)通信信道以便在发送器和接收器之间通信信息的方法；和/或用于接收MB-UWB通信信道并从其提取信息的方法，尽管本发明不限于此。
根据以下将更完整描述的本发明的一个方面，呈现了用于产生经由一个或多个天线发送的多频带超宽带(MB-UWB)信号的发送器架构和有关方法，其中所生成的MB-UWB信号由许多(N)更窄频带中的任一个内的一定数量(M)的顺序或并行脉冲构成，其中这种频带的至少一个子集内的顺序或并行脉冲数量(M)大于一(1)。
根据以下将更完整描述的本发明的另一个方面，呈现了接收器架构和有关方法，以便解调和解码多频带超宽带信号的一定数量(N)较窄频带中的任一个内的数量(M)个顺序或并行脉冲内接收的内容，其中这些较窄频带(N)的至少一个子集内的顺序或并行脉冲(M)的数量大于一(1)。
说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的涉及表示结合实施例描述的特殊特点、结构或特征包含于本发明的至少一个实施例中。因此，说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”或者“在实施例中”不必都涉及相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中可以按任何合适方式组合所述特殊特点、结构或特征。
实例性发送器架构图1是根据本发明的一个实施例的实例性发送器架构的框图。更特别的，图1说明了根据本发明一个方面的设计用于发送多频带超宽带(MB-UWB)信号的实例性发送器架构。根据图1所示的实例性实施例，发送器100可以包括发送器前端102，其接收信息内容(例如，音频、视频、数据或其组合)101，在将内容传递到射频(RF)后端前处理接收到的信息内容以便编码和信道化接收信息，所述射频后端例如包括一个或多个多频带调制器104和天线106用于发送，尽管本发明不限于此。尽管描述成许多不同的功能元件，本领域的熟练技术人员将理解执行这里所述功能的更大或更少复杂性的发送器架构也在本发明的范围和精神之内。
根据所示的实例性实施例，发送器前端104可包括一个或多个编码器108、映射器110、交错器112、组合器114、求和模框118、伪随机噪声掩码(mask)发生器116和/或先导序列发生器120，它们都如图所示地耦合，尽管本发明不限于此。如上所述，发送器前端104的一个或多个元件可以较好地编码接收内容101、数字调制和交错这些内容和/或在将内容传递到射频(RF)后端104之前将信道化信息应用于这些接收内容，用于调制和发送。
如上所述，发送器100可以在发送器前端102的编码器108处接收用于经由MB-UWB通信信道发送的内容，尽管本发明不限于此。根据所示的实例性实现，内容被分组成块并在编码器108中编码以改善对传送路径中遇到的数据检错和纠错的接收器能力。根据一个实例性实施例，编码器10利用Reed-Solomon码来编码接收信息内容。在可选实施例中，编码器108可适当采用Reed-Solomon码、截短卷积编码、串接卷积和Reed-Solomon码、turbo代码(基于卷积或乘积码的低密度一致校验(LDPC)码等。
框110中，在框112中被交错之前利用许多数字调制/映射技术中的任一种映射编码内容。根据一个实例性实施例，发送器100可采用M元二进制正交键控(MBOK)来形成内容的MBOK编码数据(码片)。
随后，在框112中交错M元二进制正交编码数据，以便跨几个块扩展编码信息，部分启用发送通信信道的接收器中前向纠错/均衡(FEC)的使用。根据一个实例性实施例，在不同频率(如以下所讨论的)上交错MBOK码片可以提供频率分集元素，改善多径影响和总体接收器性能。
框114中，可以将数据的M元二进制正交编码和交错块与确定性伪随机值组合，以便在多址通信信道内唯一地识别编码内容。虽然是确定性的，但伪随机码对于通信信道的非期望接收器来说表现为随机的。在这点上，伪随机值的引入会启用UWB谱内的多址。根据一个实例性实现，应用于内容的编码和交错块的伪随机值可以是伪噪声(PN)发生器116产生的掩码的形式，如图所示。PN掩码限制了互相关的可能性，同时提供了合适的多径排斥(自相关)。
根据一个实例性实现，发送器100可使用直接序列(DS)/频率跳跃(FH)码分多址信道化技术与部分通过例如应用于所有码片(比特)和/或低速率码的随机PN掩码的应用启用的任选频分多路复用(FDM)的组合。在这点上，例如，无线网络内的不同用户将使用长PN序列的不同偏移，尽管本发明不限于此。
为了启用发送器100的频率跳跃方面，频率跳跃(FH)码也可应用于编码信息块。在MB-UWB发送器架构100环境中，频率跳跃通常定义一过程，其中发送器在发送期间在许多(N)个更窄频带之间移动，通常以每码元为基础。根据一个实例性实施例，发送器100动态地以7个不同频带之一发送，尽管这里预期更多或更少的频带。因此，在UWB谱内的多个更窄频带上顺序地发送数据帧。
根据一个实例性实施例，发送器100以每码元为基改变发送频带。根据一个实施例，引入扩展时间频率码的概念，其中FH码(“1”的时间频率码)可乘以伸展因素(Ef)，其定义在跳跃到下一个频带之前在更窄频带内顺序发送的码元数。根据一个实施例，所应用的伸展因素可周期性地改变，诸如以每码元、每帧和/或每时间间隔为基础。
根据一个实例性实现，将FH码应用于发送器前端102中的信息内容。在可选实施例中，将FH码应用于RF后端104中的信息内容。不管这种频率跳跃(FH)码的使用指示在给定的时间周期哪个用户在哪个频带上，UWB谱内这种码与PN码的协同使用可以提供覆盖范围内用户之间的进一步信道化。这些子网的建立可称作皮网，且将在以下更完整地讨论，并向发送器100提供频分复用(FDM)的一层次。
在发送器前端104的求和元件118中，可以修改数据的编码块，以包括先导序列发生器120动态形成的先导序列。根据一个实例性实现，可将先导序列添加到编码内容的“前部”，尽管本发明不限于此。根据一个实施例，先导序列可由两个元素构成，通过每频带CAZAC-16序列的一定数量(例如，16)的迭代生成第一元素，而通过每频带CAZAC-16的一定数量(例如，12)的迭代生成第二元素。如以下更完整地讨论的，将先导序列添加到编码内容将有助于发送信号的接收器中的一个或多个定时获得、同步和/或信道估计。
根据图1所示的实施例，RF后端104包括一个或多个多频带调制器。如这里所使用的，多频带调制器104调制从发送器前端102接收的编码内容，准备用于经由一个或多个天线106通过超宽带谱内多个(N)更窄频带发送的内容。根据一个实施例，多频带调制器104可以传递接收内容通过正交相移键控(QPSK)调制器，尽管在可选方案中可以使用许多调制技术中的任一种。根据一个实施例，FH码和/或扩展FH码应用于多频带调制器104中，以启用多频带传送。如上所述，FH码使得发送器100通过超宽带谱内的多个(N)更窄频带以每码元为基础发送数据帧。扩展时间频率(或，扩展FH)码的使用使得发送器在移动(跳跃)到下一个较窄的发送频带之前在给定的较窄频带内发送一定数量(M)的码元。
暂时转到图2，根据本发明的实施例，呈现了应用于发送内容帧内的码元的时间频率(FH)码的示图。参考标识符200，其中应用于FH码的伸展因素是1的实例性实施例，即频率跳跃是以递增为基础进行的，例如图200所示以每码片为基础。因此，对于子帧(Tf1)内的每个码片(Tc)，选择新频带(f1，f2，f3…f7)用于发送。
但是在250中，示出其中应用四(4)的伸展因素(即在跳跃到下一个频带之前在频带内发送四个(4)顺序码片后出现频率跳跃)的实例性实施例。因此，在f1上发送四个码片，随后在f2上发送四个等等，如图所示。在这点上，根据本发明的一个方面，发送器100处理接收内容以便在UWB频谱的任何数量(N)的较窄频带的至少一个子集内发送任何数量的顺序脉冲(M)。这些脉冲也可以并行发送和接收，如同在多载波CDMA或OFDM系统中那样。
图3是说明根据本发明一个方面的扩展时间频率码的使用的时间频率图。根据图3所示的实施例，图表300描述了在跳跃到下一个较窄频带(f2)用于发送前UWB频谱的第一较窄频带(f1)内发送的一定数目的码片。更特别地，图表300说明了具有6/3字节交错延迟(根据同相(I)/正交(Q)交错策略)的四(4)二进制正交码字(1…4)的块交错。在这点上，帧(标注为1，2，3…)的递增内容(码片、码元等)展开通过多个频带并在时间上分开(例如，84纳秒)。
图4提供了根据本发明一个实施例的调制帧元素(例如，码元)的图示。根据本发明的一个实施例，RF后端104利用整流余弦波形400在较窄频带(f1，f2…fN)内发送每个码元，尽管本发明不限于此。根据一个实例性实现，具有700MHz带宽和550MHz信道分隔生成具有整流余弦形状的三(3)纳秒脉冲。根据一个实例性实现，为了减少干扰(例如，窄带干扰)和/或信道重叠的影响，发送器100可以选择性地应用275MHz的频率分隔偏移。参考图表450呈现使用FH码的码元发送。
实例性接收器架构图5是根据本发明一个实施例的实例性接收器架构的框图。根据图5所示的实施例，接收器500可以包括一个或多个天线502，定时获取和信道估计框504，RF前端和多频带解调器506，以及接收器后端508，它们都如图所示地耦合，尽管本发明范围不限于此。
根据一个实施例，接收器500可应用于检测、解调和/或解码(或其组合)多频带超宽带(UWB)信号的一定数量(N)的较窄频带内一定数量(M)的顺序或并行脉冲内嵌入的且经由一个或多个天线502接收的内容，其中任何给定较窄频带内所述顺序或并行脉冲(M)的数量大于一(1)。本领域的熟练技术人员将理解尽管描述成一定数量的不同元件，但执行这里所述功能的更大或更小复杂性的接收器架构也在本发明的范围和精神内。
如图所示，接收器500可包括与一个或多个接收天线耦合的射频前端和多频带解调器506，以接收超宽带信号。RF前端/多频带解调器506包括可接收并数字化激励一个或多个天线202的超宽带信号内和在一定数量(N)较窄频带(f1…fN)中的任一个内接收的多频带信号的元件。接着，可将这种数字化内容传递到接收器后端508，用于进一步处理和解码，以便恢复接收信号内体现的编码内容。
为便于信道检测，接收器500被描述成包括定时获取/信道估计元件504，其响应于经由天线502接收的信号。如以下将更完整讨论的，定时获取/信道估计元件504可以与一个或多个RF前端/多频带解调器506和/或接收器后端508的元件耦合，以便于信道获取、窄带干扰(NBI)减缓和/或内容解码、纠错和恢复中的一个或多个。如这里所使用的，定时获取/信道估计元件504可识别接收的通信信道并提供定时同步信息到一个或多个RF前端/多频带调制器和/或接收器后端508的元件。参考图7-9，以下将更完整地展开实例性定时获取/信道估计元件504的框图以及描述先导序列检测方法的流程图。
RF前端和多频带解调器506可解调超宽带(UWB)信号的数量(N)的较窄频带中的一个或多个内检测出的信号。根据一个实例性实施例，RF前端和多频带解调器506选择性地响应超宽带频谱内一定数量(N)的较窄频带中的一个或多个，以便检测和解调其中接收的信号内容的至少一个子集。根据一个实施例，在这种接收信号的获取和解调过程中，RF前端/多频带解调器506采用从定时获取/信道估计元件504接收的信息。
根据一个实施例，RF前端/多频带解调器506可以将许多解调机制应用于接收信号。根据一个实施例，多频带解调器506应用一种解调机制，其与发送器处所采用的调制机制互补。根据一个实施例，多频带解调器506将正交相移键控(QPSK)解调应用于接收信号的至少一个子集。根据一个实施例，接收器200可动态地适于适应许多调制技术中的任一种。以下参考图6将更完整地展开实例性RF前端/多频带解调器506的框图。
根据一个实施例，来自RF前端/多频带解调器的解调内容被应用于接收器后端508。根据图5所示的实施例，接收器后端508被描述成包括一个或多个前馈均衡器510、具有与PN掩码发生器514相关联的组合器512、去交错器516、检测器518、反馈均衡器和/或解码器522，它们都如图所示地耦合，尽管本发明不限于此。
如图所示，从RF前端506接收的内容可通过前馈均衡器510传递，以执行第一轮纠正在信号发送期间遇到的块差错。根据一个实例性实施例，前馈均衡器可以是瑞克(rake)型接收器，它通过利用最大比率组合器(MRC)俘获来自多径的能量以便从到达接收器的不同反射路径中‘分离多径’出能量。或者，该前馈均衡器可以实现为平衡噪声增强、能量捕获和自干扰的最小均方误差(MMSE)滤波器。在这点上，根据一个实施例，MMSE滤波器可以按块形式实现，使用一个或多个信道估计、形成信道相关矩阵，以及与控制矢量一起产生相关矩阵的倒数以便形成MMSE滤波器抽头。或者，在用于训练的分组的开始处，可以利用标准LMS或快速RLS算法以及合适的先导序列训练MMSE滤波系数。所合成的内容被传递通过组合器512，其中将所生成的PN掩码514应用于所述内容。接收器500采用PN掩码来至少部分解码与给定信道相关联的内容。
该PN解码内容可应用于去交错器516。根据一个实施例，去交错器516将补码应用于交错算法，以去交错通过接收信号的多个频带接收的数据块。
去交错内容可应用于检测器518。根据一个实施例，检测器518将补码应用于信号发送器中进行的映射过程。根据一个实施例，检测器518执行反M元二进制正交键控，以进一步解码接收内容。可以理解，由于发送器可以适当地使用一定数量的映射函数中的任一种，接收器也类似地应用一定数量的互补检测器功能中的任一种，用其解码这些内容。
检测器518中解码的内容可应用于反馈均衡器520。根据一个实施例，反馈均衡器520分析解码内容以便纠正其中识别的错误的至少一个子集。根据一个实施例，反馈均衡器520可以将信息提供回检测器518，以便在检测器过程中应用。如上所述，前馈均衡器、检测器和反馈均衡器可实现为迭代解码过程。以下参考图11呈现这种过程的实例性迭代的框图。
来自反馈均衡器520的内容随后可应用于解码器522。根据一个实施例，解码器522将补码应用于发送器处应用的纠错方案，例如Reed-Solomon解码。如上所述，接收器500可以在解码器522处应用许多解码技术中的任一种，以适应发送器所采用的许多编码技术中的任一种。在这点上，解码器522可适当地应用Reed-Solomon解码、截短卷积解码、turbo解码、串接卷积和Reed-Solomon码、低密度一致校验(LDPC)解码等。
如图所示，接收器后端508的输出是经由MB-UWB信号从远程发送器发送的信息内容的表示501。
图6说明了根据本发明一个实施例的实例性射频前端的框图。根据一个实例性实施例，接收器前端600被描述成包括一个或多个滤波器602、放大器元件604、子频带频率发生器610以及包括一个或多个组合器606和608、滤波器/积分器612和614、及模数转换器616和618的并行处理路径，每一个如图所示地耦合，尽管本发明不限于此。
如图所示，接收器前端600在一个或多个滤波器元件602处从一个或多个天线502接收信号内容。根据所示的实施例，滤波器元件602可以是带通滤波器。
被滤波的信号内容随后被应用于一个或多个放大器元件604。根据一个实施例，放大器元件可包括具有自动增益控制(AGC)特点的低噪声放大器(LNA)。
放大器元件604的输出随后被分成并行处理路径。根据一个实施例，并行处理路径与接收信号的同相(I)表示以及接收信号的正交相(Q)表示有关。如上所述，这些处理路径中的每一个都可包括组合器元件606。根据一个实例性实现，组合器元件可以将从放大器604接收的内容与从子频带发生器610接收的信号相乘。根据一个实施例，在两个组合器处从SB发生器610接收的信号彼此异相(例如，相差九十度)。
如图所示，组合器606和608可以与滤波器/积分器元件612和614耦合。根据一个实施例，在通过模拟积分器电路612和614处理前，信号被传递通过低通滤波器(LPF)，尽管本发明不限于此。
滤波器/积分器元件612和614的结果被传递给模数转换器(ADC)616和618，尽管本发明不限于此。在这点上，接收信号的模拟表示被数字化，用于接收器后端508中的进一步的解调、纠错和解码，如上所述。
图7是根据本发明一个实施例的实例性先导序列检测方法的流程图。根据图7所示的实例性方法，该方法从框702开始，其中接收器(例如，500)搜索超宽带谱内一定数量(N)较窄频带的至少一个子集中的信号能量。根据一个实施例，信号能量可与信标或其它含数据的信号相关，其包含与通信信道相关联的先导序列信息。
根据一个实施例，接收器500执行信道清理活动，搜索超出阈值的所述N个较窄信道的一个或多个内的信号能量。根据一个实施例，接收器500随机检查N个较窄频带中的每一个，来识别信号能量。在一个实施例中，瑞克接收器架构可用于同时检测数量N个较窄频带中的任一个中的能量。图8的框图中呈现了实例性粗定时获取电路。
简要地，图8说明了根据本发明一个实施例的实例性粗定时获取电路的框图。根据图8所示的实施例，接收信号802可以被分成并行处理路径，例如包括同相处理路径和正交相处理路径。在这点上，一个或多个处理路径可包括组合器元件804和806，来自子频带信号发生器808的输入，滤波器和模数转换器元件810和812，以及多路分解元件814和816，以便将来自处理路径的信号分配到例如与多个(L)子频带中的每一个有关的许多先导序列检测器818，其中通过所述多个子频带接收信号。
如图所示，先导序列检测器818可包括先导序列滤波器820和822。根据一个实施例，将滤波器匹配以通过与给定频带有关的先导序列。在框826中被求和之前，匹配滤波器的输出可以被平方，框824。在框826中，形成来自滤波器的输出的平方包络的和，并将其传递到检测逻辑，框828。根据一个实例性实现，检测逻辑828确定与给定频带内的先导序列有关的输出电平是否超出阈值，指示所述频带内信号的存在。在这点上，检测逻辑828可用于初始化脉冲定时和频率序列以实现MB-UWB相关器接收器。如果这样，回到图7，接收器500的定时获取元件504进行细定时获取，框704。
在框702中检测信号和执行粗定时获取时，可选择性地执行框704，以根据本发明的一个方面进行细定时同步。图9的框图中呈现出用于进行细定时获取的实例性电路。
转到图9，示出根据本发明一个实施例的实例性细定时获取电路的框图。根据图9所示示例实施例，接收信号902可分成并行处理路径，例如包括同相处理路径和正交相处理路径。在这点上，一个或多个处理路径可包括组合器元件904和906，来自子频带信号发生器908的输入，滤波器和模数转换器元件910和912，以及多路分解元件914和916，以便选择性地将来自处理路径的信号分配给例如与多个(L)子频带中的每一个相关联的多个先导序列检测器920和922，其中通过所述子频带接收信号。根据以下将更完整描述的一个实施例，细定时获取电路900利用时间频率(FH)码解调所有L个子频带，其中粗定时电路800可适用于初始化L个子频带时间频率码脉冲发生器定时元件908。
如图所示，先导序列检测器920和922可包括复数先导序列滤波器924和926。根据一个实施例，可匹配滤波器以便通过与给定频带有关的先导序列。在框932中求和之前，匹配滤波器的输出被平方，框928、930。在框932中，生成来自滤波器的输出的平方包络的和，并将其传递给阈值和交叉检测器934。检测器934可例如在预定范围上将脉冲发生器908的定时调节某值δ，框936。当针对该范围上的所有偏移δ计算框932的和时，具有上述和的最大值的特殊偏移被选择用于脉冲发生器的细定时，框908。根据一个实施例，脉冲发生器908的定时可以在粗定时附近在+/-2ns的范围上以δ(例如，ins)增量变化。
除了定时获取、信道估计和解调外，RF前端还可包括窄带干扰(NBI)减缓特点。在这点上，图10提供了根据本发明一个实施例的实例性窄带干扰(NBI)检测特点的框图。根据图10所示的实施例，NBI减缓元件1000可包括平方器元件1002、积分器1004和/或比较器元件中的一个或多个，它们都如图所示地耦合，尽管本发明不限于此。可以理解，执行这里所述功能的至少一个子集的更大或更小复杂性的窄带干扰检测元件也在本发明的范围和精神之内。
根据一个实施例，窄带干扰(NBI)检测器1000可以被认为是子频带能量检测器，且在这点上不依赖于来自接收信号的结构信息来识别NBI。设想出利用信号结构(例如，802.11a/b先导序列信息等)来有效减缓NBI的可选实现。
根据一个实例性实现，在NBI减缓元件1000检测出强干扰(例如，信号干扰比(SIR)大于-3dB)时，接收器500可以将这种NBI的指示发送给发送器。这种指示可由发送器解释为一请求，以避免经受这种干扰的频带内的发送。根据一个实施例，发送器可以将发送频带的中心频率移动某个余量，例如275MHz。
对于NBI的较弱源，减缓元件1000可允许接收器内的链接设计从接收信号中除去这种干扰，例如通过使用MBOK/RS编码等。
图11是根据本发明一个实施例的数字后端的实例性子集的框图。更特别地，根据本发明的一个实施例，描述了前馈均衡器510、检测器518和反馈均衡器520的一个迭代。如上所述，来自接收器前端的内容可被传递通过该解码元件1100的多个迭代。
根据图11所示的实例性实现，解码元件1100被描述成包括瑞克组合器1104(1)…(N)，二进制正交检测器1106(1)…(N)，二进制正交码元再生器1108(1)…(N)，干扰对消器1110(1)…(N)，以及瑞克/二进制正交检测器1112(1)…(N)中的一个或多个，它们都如图所示地耦合。虽然所作许多不同的功能性元件，但本领域的熟练技术人员从所述揭示将理解，具有更多或更少功能块的解码器元件1100也在本发明的范围和精神之内。此外，该前馈均衡器可以是最小均方误差(MMSE)滤波器，其平衡噪声增强、能量获取和自干扰。MMSE滤波器可以按框图形式实现，使用信道估计、形成信道相关矩阵，以及与控制矢量一起产生相关矩阵的倒数以便形成MMSE滤波器抽头。或者，在用于分组的训练开始处，可以利用标准LMS或快速RLS算法以及合适的先导序列训练MMSE滤波系数。
如图11所示，输入采样1102可从例如接收器前端506接收，并传递到多个瑞克组合器1104(1)…(N)，以及一个或多个干扰对消器1110(1)…N。瑞克组合器1104可以组合来自瑞克接收器的各指的能量，用于呈交给二进制正交检测器1106。如这里所使用的，二进制正交检测器1106尝试识别接收信号内的MBOK码。
在框1108中，信号可传递到二进制正交码元再生器，以解码MBOK编码码元。该解码信息随后可传递到干扰对消器1110。通过以上讨论，本领域的熟练技术人员将理解MBOK仅仅是合适编码方案的一个实例，这样，图11的实现可由接收器500动态修改以适合以上列出的许多编码/解码方案(编解码器)中的任一个。在这点上，可以修改元件1104-1108和1112的名字以反映为给定无线通信环境实际实现的编解码器。
如图所示，这种干扰对消元件1110的输出可以传递给一个或多个后续瑞克组合器、检测器和码元再生器元件1112、1116、1120、1124，其间散布了附加的干扰对消元件，如图所示，以提供鲁棒解码/干扰对消接收器架构。
应理解，以上讨论细列了实例性新颖超宽带发送器架构和有关方法，以及新颖超宽带接收器架构和有关方法的实施例。可以想象，这些元件中的一个或多个可以彼此和/或与传统元件组合，以形成新颖的超宽带收发器架构。实施例可以包括与传统超宽带接收器组合的新颖的超宽带发送器和有关方法，与揭示的UWB接收器组合的传统UWB发送器和有关方法，和/或与新颖UWB接收器架构和有关方法组合的新颖的UWB发送器和有关方法。以上实施例中的任一个或多个可以按硅片、硬件、固件、软件和/或其组合实现。
接着转到图12，将描述一个或多个发送器架构100、接收器架构500或以上介绍的一种收发器架构执行的网络控制功能。更特别地，根据本发明实施例的另一个方面，图12说明了根据本发明一个实施例的用于建立皮网的方法的流程图。
根据图12所示的实施例，该方法从框1202开始，其中皮网控制器(PNC)可扫描指示潜在干扰器(interferor)的信号。如上所述，皮网控制器(PNC)可以包含于发送器架构、接收器架构、收发器中或不在其任一之中。根据一个实施例，指示符信号可以是例如来自另一个PNC的信标信号。更特别地，PNC可以利用PNC期望用于其指示符信号的时间频率(或者频率跳跃(FH))码来搜索指示符信号。
在框1204中，PNC可以确定任何指示符信号是否被识别。如果识别冲突指示符信号(框1204)，若可用，PNC会尝试使用另一可选时间频率(FH)码，框1206，过程转到框1202。
如果没有另一可选FH码可用，则PNC会尝试利用附加多路复用技术建立子皮网网络。在这点上，PNC会利用频分多路复用、时分多路复用等中的一个或多个并与FH码结合来尝试建立子皮网网络。
框1210中，在子皮网建立时，或者如果框1204中没有检测出干扰指示符信号，则PNC可扫描多达(N)个期望发送频带，以识别潜在干扰源。
框1212中，PNC可生成消息，用于发送到远程皮网部件，标注支持的频带数、每个所述频带内使用的FH码等等。
框1214中，将参与皮网的接收装置(用虚线标注)可扫描来自PNC的这些消息并利用操作参数的至少一个子集(选择频带、FH码等等)选择性地加入皮网。
可选实施例本领域的熟练技术人员将理解以上仅仅是本发明的教导的说明，其它实施例和实现也在本发明的范围之内。以下简要描述这些可选实施例的实例。
图13是包含可执行内容的实例性存储媒介的框图，所述内容在由访问应用程序执行时，会使得应用程序实现上述新颖的超宽带收发器架构和有关方法的一个或多个方面。在这点上，根据本发明的一个实施例，存储媒介1300包括内容1302以实现收发器架构，从而产生或接收组成UWB信号的包含一定数量(N)的较窄频带内任意数量(M)的顺序脉冲的多频带超宽带(MB-UWB)信号。
如这里所使用的，机器可读媒介1300可包括，但不限于，软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁或光卡、闪存或适于存储电子指令的其它类型的媒体/机器可读媒介。此外，本发明还可作为计算机程序产品下载，其中该程序可经由通信链路(例如，有线/无线调制解调器或网络连接)作为载波或其它传播媒介中包含的数据信号从远程计算机传送到请求计算机。
在以上描述中，为便于说明，阐述了大量具体细节，以提供本发明的透彻理解。但本领域的熟练技术人员将理解，本发明可在没有某些具体细节的情况下实施。在其它情况中，按框图形式示出公知结构或装置。
本发明包括各种步骤。本发明的步骤可以由硬件组件执行，或者可以包含于机器可执行内容(例如，指令)中，其可用于使得用指令编程的通用或专用处理器或逻辑电路执行步骤。或者，这些步骤可以由硬件和软件的组合执行。此外，虽然在网络装置的环境下描述本发明，但本领域的熟练技术人员将理解，这些功能可包含于任何数量的可选实施例中，例如集成于计算装置(例如，服务器)内。
许多方法按其最基本形式描述但可以添加步骤或者从任何方法中删除步骤，且可以添加信息或者可以从所述任何消息中减去信息而不背离本发明的基本范围。发明概念的任意数量的变型都在本发明的范围和精神之内。
在这点上，特别说明的实施例并非提供用于限制本发明而仅仅用于说明之。因此，本发明的范围不由以上提供的具体实例限定而仅仅由以下权利要求书的语言限定。
权利要求
1.一种装置，其特征在于，包括发送器，用于生成用于经由一个或多个天线发送的多频带超宽带(MB-UWB)信号，其中所生成的MB-UWB信号由许多不同频带中的一定数量(N)的较窄频带脉冲构成，其中给定较窄频带内的一定数量(M)的顺序或并行脉冲大于一个(1)脉冲。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发送器包括前端，用于编码接收的内容，其用于通过所生成的多频带超宽带信号的较窄频带脉冲的所选一些发送。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述发送器前端包括一个或多个编码器，用于接收内容和将纠错信息结合其中。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，一个或多个编码器对接收内容进行Reed-Solomon码、截短卷积编码、与Reed-Solomon码组合的串接卷积编码、turbo编码和/或低密度一致校验(LDPC)编码，以启用远程接收器处接收信号内的突发错误的检测和纠正。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，发送器前端包括一个或多个映射器，其响应于编码器，对编码内容执行M元二进制正交键控(MBOK)。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，发送器前端进一步包括一个或多个交错器，其响应于二进制正交映射器，在数量(N)内容块上交错编码内容。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，发送器前端进一步包括组合器元件，其响应于交错器，接收交错内容并将伪随机噪声(PN)掩码应用其上。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，发送器前端进一步包括求和元件，其响应于组合器，用于接收掩码内容并将先导序列应用其上，其中先导序列有助于多频道超宽带(MB-UWB)信号的接收器中的定时同步和信道估计。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，发送器进一步包括射频(RF)后端，其响应于发送器前端，用于从前端接收编码内容，调制接收内容并准备其用于在超宽带(UWB)谱的相对较窄频带内的数量(N)的脉冲上发送。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，RF后端包括多频带调制器，其响应于发送器前端，用于接收编码内容和用正交相移键控(QPSK)调制接收内容。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，多频带调制器用二进制相移键控(BPSK)调制接收的内容。
13.如权利要求2所述的装置，其特征在于，发送器前端进一步包括一个或多个交错器，其响应于编码器，用于在数量(N)个内容块上交错编码内容。
14.如权利要求2所述的装置，其特征在于，发送器前端进一步包括组合器元件，其响应于编码器，接收编码内容并将伪随机噪声(PN)掩码应用其上。
15.如权利要求2所述的装置，其特征在于，发送器前端进一步包括求和元件，其响应于编码器，用于接收编码内容并将先导序列应用其上，其中先导序列有助于多频道超宽带(MB-UWB)信号的接收器中的定时同步和信道估计。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，对于超宽带信号的较窄频带的至少一个子集，通过一定数量的CAZAC-16序列实例生成先导序列。
17.如权利要求1所述的装置，其特征在于，发送器包括射频(RF)后端，响应于发送器前端，用于从前端接收编码内容，调制接收的内容和准备其用于在超宽带(UWB)谱的相对较窄频带内的跨数量(N)个的脉冲上发送。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，RF后端包括多频带调制器，响应于发送器前端，用于接收编码内容并用正交相移键控(QPSK)调制接收的内容。
20.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括接收器，其与一个或多个天线耦合，用于接收和解调超宽带谱的多个较窄频带上扩展的数量(N)个脉冲中的每一个，以便恢复其中嵌入的内容。
21.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括一个或多个天线，装置可以通过这些天线发送和/或接收多频带超宽带信号。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，装置采用频分双工(FDD)，以便能利用共用天线在分开频率上同时发送和接收。
23.如权利要求1所述的装置，其特征在于，发送器是所述装置。
24.如权利要求1所述的装置，其特征在于，较窄频带的数量(N)在2到20之间，同时顺序或并行脉冲的数量在2到100之间。
25.如权利要求24所述的装置，其特征在于，超宽带谱的较窄频带数是15或以下，每个频带500MHz宽，支持每秒500+兆位(500+Mb/s)。
26.如权利要求24所述的装置，其特征在于，较窄频带的至少一个子集内的顺序脉冲数是4或以下。
26.一种装置，其特征在于，包括接收器，响应于一个或多个天线，用于接收由UWB谱的较窄频带内一定数量(N)个脉冲构成的超宽带(UWB)信号，其中每个较窄频带内的脉冲数(M)是一个或多个，且由接收器和/或发送器动态控制。
27.如权利要求26所述的装置，其特征在于，接收器包括信道获取元件，响应于一个或多个天线，用于检测UWB谱的任何较窄频带内的能量，执行定时获取/同步和信道估计。
28.如权利要求27所述的装置，其特征在于，信道获取元件包括定时获取元件，响应于一个或多个天线，用于至少部分基于UWB谱内一定数量较窄频带的所选频带内先导序列信息的检测来执行一个或多个粗定时获取和/或细定时获取。
29.如权利要求26所述的装置，其特征在于，接收器包括射频(RF)前端，用于接收超宽带(UWB)谱的数量(N)个的多个较窄频带的一个或多个内的信号，并解调接收信号。
30.如如权利要求29所述的专制，其特征在于，由RF前端执行的解调与接收的MB-UWB信号的远程发送器执行的调制互补。
31.如权利要求29所述的装置，其特征在于，RF前端用于执行接收信号的正交相移键控(QPSK)解调。
32.如权利要求26所述的装置，其特征在于，接收器包括数字后端，用于纠正发送期间遇到的差错的至少一个子集，并解码接收MB-UWB信号的解调表示内嵌入的内容，以产生从远程发送器发送到接收器的内容表示。
33.如权利要求32所述的装置，其特征在于，数字后端包括前馈均衡器、伪噪声掩码发生器、组合器、块去交错器、检测器、反馈均衡器和/或解码器中的一个或多个，它们被耦合以识别和纠正MB-UWB信号发送期间遇到的差错的至少一个子集，并区分打算给所述接收器的接收信号内嵌入的编码内容与打算给其它接收器的那些编码内容。
34.如权利要求26所述的装置，其特征在于，进一步包括一个或多个天线，耦合到接收器，所述接收器通过所述天线接收MB-UWB信号。
35.如权利要求34所述的装置，其特征在于，所述装置采用频分双工(FDD)来经由一个或多个天线同时发送和接收MB-UWB信号。
36.如权利要求26所述的装置，其特征在于，进一步包括发生器，用于生成用于经由一个或多个天线发送的多频带超宽带(MB-UWB)信号，其中所生成的MB-UWB信号由一定数量的不同频带中数量(N)个的较窄频带脉冲构成，其中给定较窄频带内的顺序脉冲的数量(M)大于一个(1)脉冲。
37.如权利要求26所述的装置，其特征在于，所述装置是接收器。
38.一种方法，其特征在于，包括通过应用时间频率码扩展，编码用于经由多频带超宽带(MB UWB)信号发送的内容，其中时间频率码扩展定义包括多频带超宽带(MB-UWB)信号的数量(N)的较窄频带中的任一个内的数量(M)个顺序脉冲。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，编码进一步包括在所述发送前，将一个或多个纠错码、多址访问码和/或先导序列结合入所述内容。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，纠错码包括Reed-Solomon码、截短卷积编码、与Reed-Solomon码组合的串接卷积编码、turbo编码和/或低密度一致校验(LDPC)编码中的一种或多种。
41.如权利要求38所述的方法，其特征在于，编码进一步包括将M元二进制正交键控(MBOK)码应用于所述内容，并交错所述MBOK编码内容。
42.一种包含内容的存储媒介，所述内容在由访问机器执行时，使得所述机器实现如权利要求38所述的方法。
43.一种通信装置，其特征在于，包括存储器，其中具有可供使用的内容；以及控制逻辑，它与存储器耦合，以便选择性地访问和执行存储器内可供使用的内容的至少一个子集，以便实现如权利要求38所述的方法。
44.一种方法，其特征在于，包括解调和解码多频带超宽带(UWB)信号的数量(N)个较窄频带内一定数量(M)个的顺序脉冲内接收的内容，其中任何给定较窄频带内顺序脉冲的数量(M)大于1。
45.如权利要求44所述的方法，其特征在于，进一步包括检测与接收的MB-UWB信号的一个或多个频带相关联的窄带干扰(NBI)；以及减缓MB-UWB信号内检测到的NBI的有害影响。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，减缓NBI的有害影响包括指示MB-UWB信号的发送器避免使用检测出NBI的频带。
47.如权利要求44所述的方法，其特征在于，进一步包括分析MB-UWB谱的多个频带内的所选频带，以便执行信道清理活动；以及至少基于所选频带内超出阈值的信号内识别出的先导序列信息获得定时同步。
48.一种包含内容的存储媒介，所述内容在由访问机器执行时，使得所述机器实现如权利要求44所述的方法。
49.一种通信装置，其特征在于，包括存储器，其中具有可供使用的内容；以及控制逻辑，它与所述存储器耦合，以便选择性地访问所述存储器并执行其中可供使用的内容的至少一个子集，以实现如权利要求44所述的方法。
全文摘要
一般性地描述了一种超宽带收发器架构和相关联的方法。
文档编号H04B1/69GK1757170SQ200480005688
公开日2006年4月5日 申请日期2004年1月30日 优先权日2003年3月3日
发明者J·福斯特, S·罗伊, V·S·索马雅祖鲁 申请人:英特尔公司