[发明专利]UWB装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及超宽带(UWB)装置和方法，具体地涉及一种对具有低误差率的超宽带信号进行解调的超宽带装置和方法。

背景技术

超宽带是在整个非常宽的频率范围3.1GHz-10.6GHz内传输数字数据的无线电技术。它使用通常低于-41dBm/MHz的超低传输功率，因此该技术可以完全包括在其它现有的例如Wi-Fi、GSM和蓝牙的传输频率内。这意味着超宽带可以与其它射频技术共存。然而，这具有一般为5米到20米的受限通信距离的限制。

有两种实现UWB的方案：时域方案，以具有UWB特性的脉冲波形构造信号，以及频域调制方案，使用传统的基于FFT的多(频)带正交频分复用(OFDM)，即MB-OFDM。两种UWB方案均产生在频谱内覆盖非常宽的带宽的频谱分量，即术语超宽带，从而该带宽占中心频率(通常至少500MHz)的20％以上。

超宽带的这些特性加上其非常宽的带宽，意味着UWB是用于在通信装置之间的距离在20m范围内的家庭或办公环境中提供高速无线通信的理想技术。

图1示出了用于超宽带通信的多带正交频分复用(MB-OFDM)系统中的频带布置。MB-OFDM系统包括14个子带，每个子带为528MHz，并且MB-OFDM系统使用在子带之间的每312ns跳频作为接入方法。在每个子带内，采用OFDM和QPSK或DCM编码来传输数据。应当注意，空出5GHz左右的子带，通常为5.1GHz-5.8GHz，以避免与例如802.11a WLAN系统的现有窄带系统、安全代理通信系统、或航空工业之间的干扰。

十四个子带组织为五个带组，其中四个带组均具有三个528MHz的子带，一个带组具有两个528MHz的子带。如图1所示，第一带组包括子带1、子带2和子带3。一个示例性的UWB系统将采用带组的子带间的跳频，以使得第一数据符号在带组的第一频率子带中在第一312.5ns持续时间间隔内传输，第二数据符号在带组的第二频率子带中在第二312.5ns持续时间间隔内传输，以及第三数据符号在带组的第三频率子带内在第三312.5ns持续时间间隔内传输。因此，在每个时间间隔期间，数据符号在具有528MHz带宽的各个子带内传输，例如具有以3960MHz为中心频率的528MHz基带信号的子带2。

UWB系统的基本定时结构为超帧。一个超帧由256个介质访问槽(MAS)构成，每个MAS具有规定的持续时间，例如256μs。每个超帧以持续一个或多个连续MAS的信标周期开始。信标周期内的第一个MAS的开始称为“信标周期开始”。

超宽带的技术特性意味着其配置为用于数据通信领域的应用。例如，存在广泛的各种应用，这些应用集中在以下环境中的电缆替代：

PC与外围设备之间的通信，即，诸如硬盘驱动器、光盘刻录机、打印机、扫描仪等外围设备。

家庭娱乐设备，诸如电视和通过无线装置连接的装置、无线扬声器等。

手持装置与PC之间的通信，例如移动电话和PDA、数码相机和MP3播放器等。

关于在UWB系统中将数据从发射机传输到接收机，为了提高每比特的能量并还采用分集增益，时间和频率扩展被包括在MBOAUWB规格中。在发射机处，例如一个星座点的两个副本被传送至信道(按照时间和/或频率分开的)。在接收机处，这些副本被重新合并以使丛点的信噪比(SNR)最佳。已知用来对来自多个分集分支的信号进行合并的多种技术。一种这样的技术是最大比合并(MRC)。图2是利用最大比合并技术来对接收到的信号进行合并的一种MRC装置简化方案。多个信号分支r₁至r_N各乘以相应的加权因数3₁至3_N。然后，在信号5₁至5_N被传送到接收机解调器9之前，在加法器7中将加权后的信号5₁至5_N加到一起。MRC的目的是对具有强信号的信号分支r₁至r_N进行放大，而同时对具有弱信号的信号分支r₁至r_N进行衰减。

一种已知的用于对信号分支r₁至r_N进行加权的方法是对所有信号分支r₁至r_N进行相等的加权。该方法产生具有更高数据率但还具有相对高的比特误差率的解调数据。