专利名称：扩频通信系统及其部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及扩频通信系统及其部件。具体地，本发明涉及通过简 单的方法使得数据速率可变的系统。
背景技术：
近年来制造的许多新型号汽车配备有遥控无钥匙进入(RKE)系 统。遥控无钥匙进入(RKE)系统是不用驾驶员把钥匙插入到钥匙孔 而开锁/锁住汽车门或后备箱盖的系统。某些遥控无钥匙进入系统具有 通过遥控器启动引擎和定位汽车停放的地方的功能。
虽然法律允许遥控无钥匙进入系统仅仅使用有限的频段，但人们 希望把各种应用与遥控无钥匙进入系统相组合。实现这二者的一个可 能的方式是采用扩频通信系统，用于在遥控无钥匙进入系统中的主站 与从属站之间的通信。
然而，传统的扩频通信系统是考虑到特定应用开发的，它将相对 大的服务区域分配给主站，并使得主站在服务区域中发送/接收栽送大 量信息的音频信号。除非作出某些修改，传统的扩频通信系统不适用 于遥控无钥匙进入系统和其中在主站与从属站之间的距离相对较短并 且数据量相对较小的其它应用。
另外，遥控无钥匙进入系统中的从属站釆取密钥卡或卡式遥控器 的形式，这限制了从属站的尺寸，从而在一定的程度上限制了电池容 量。所以，功耗的减小构成系统要求中的很大的部分。这些问题不限 于遥控无钥匙进入系统，而是对于发送/接收低功率无线电波的任何系 统共同的。
在多种不同的应用中，认为位于靠近主站的从属站要求主站立即 响应，而当从属站远离主站时并不经常要求立即响应。例如，在引入
入系统中，当驾驶员操作离汽车某个距离的控制器来启动引擎或开锁/ 锁住车门时，主站不这样立即响应于从属站的操作未必引起问题，而 当驾驶员採纵控制器以开锁/锁住离汽车短距离的门时，需要主站立即 响应。
在需要主站立即响应的情形下，主站需要处在待机状态，而同时 以相对较快的数据速率建立链路。当对于立即响应没有要求时，主站 在等待状态下能够慢慢降低数据速率，这是立即响应的基础，因此减 小功耗。另一方面，使得数据速率可变的机构必须不太复杂，因为在 从属站安装这样复杂的机构是不实际的。
鉴于上述的内容，所以，本发明的目的是提供能够以较简单的机 构和系统的部件改变数据速率的扩频通信系统。
发明内容
本发明提供在扩频通信系统中使用的无线单元，包括接收处理 部分，对于从对方的无线单元(或另一端无线单元)发送的信号执行 接收处理，以便产生接收数据；可变扩频码产生部分，监视在接收处 理部分中的接收处理，以识别在无线单元与对方的无线单元之间的距 离，和根据所识别的距离可变地产生扩频码；以及发送处理部分，执 行发送处理，包括使用由可变扩频码产生部分产生的扩频码的扩频处 理，其中可变扩频码产生部分从具有不同的代码长度的多个代码中按 照距离选择的一个代码和从固定的码片速率时钟可变地产生扩频码。
本发明提供独特的效果具有作为从属站的无线单元的扩频通信 系统可以以简单的机制改变数据速率，其中从属站选择其代码长度是 与离主站的距离有关的代码，以及所选择的代码根据固定速率的码片 速率时钟被变换成扩频码。
图1是显示在按照本发明的实施例的扩频通信系统中从属站无线
单元的配置的示意性框图。
图2是显示在按照本发明的实施例的扩频通信系统中主站无线单 元的配置的示意性框图。
图3是显示所接收的信号电平、数据速率、和扩频码之间的关系 的表。
图4是显示在按照本发明的实施例的扩频通信系统中从属站无线
图
具体实施例方式
下面参照附图描述本发明的实施例。
按照本实施例的扩频通信系统具有图1所示的无线单元作为从属 站和图2所示的无线单元作为主站。此后，图l所示的无线单元和图 2所示的无线单元分别被称为从属站无线单元100和主站无线单元 200。
为了更好地理解对于本实施例独特的项目，通常被包括在扩频通 信系统中的、但不直接涉及到对于本发明的实施例独特的处理的单元 从用来分别显示从属站无线单元100和主站无线单元200的图1和2 上被略去，对于这样的单元只给予简略的说明。
从属站无线单元100具有接收处理部分110，处理所接收的信号 以产生接收数据；发送处理部分120，执行发送处理，包括对发送数 据执行扩频处理，以便产生和发送要发送的信号；以及可变扩频码产 生部分130，产生被使用于发送处理部分120中的扩频处理和具有与 在主站无线单元200和从属站无线单元100之间的距离有关的数据速 率的扩频码。
接收处理部分110，在其它处理类型中间，尤其执行无线处理， 其中，如果必须的话，所接收的信号被滤波，并且通过使用由本地振 荡器振荡的频率接收IF信号被生成；A/D转换处理，其中接收IF信 号经过A/D转换；载波解调处理lll，其中通过使用载波数据执行载
波解调；逆扩频处理112，在其中对通过栽波解调得到的I信号(实
部)和Q信号(虚部)每个进行逆扩频；以及初步解调处理，在其中 对通过逆扩频而得到的信号接受初步解调。作为初步解调处理的例子，
给出BPSK解调。无需说，通过逆扩频得到的信号是在利用BPSK解 调时检测到的。
发送处理部分120，在其它处理类型中间，执行初步调制处理， 其中对于发送数据执行初步调制；扩频处理122,在其中受到初步调 制的发送数据通过使用扩频码被扩频；载波调制处理123，在其中通 过使用栽波数据执行栽波调制；D/A转换处理，在其中受到栽波调制 的数据经过D/A转换以产生发送IF信号；以及无线处理，在其中通 过混频处理把发送IF信号与本地振荡频率混频或通过信号放大进行 发送IF信号放大而产生发送信号，然后把要发送的信号发送到主站无 线单元200。初步调制处理是与初步解调处理相协调的。例如，当所 釆用的初步解调处理是BPSK解调时，被釆用为初步调制处理的基本 上是BPSK调制。初步调制处理可以在扩频处理122后执行。
可变扩频码产生部分130在本实施例中具有距离计算部分131， 它计算/识别主站无线单元200和从属站无线单元IOO之间的距离。在 本实施例中，距离计算部分131的特征在于，部分131不计算/识别实 际距离，而是计算在接收处理部分110中作为载波解调处理111的结 果得到的I信号和Q信号的向量和，当作为接收信号的信号电平 (々(I2+Q2): I/Q幅度)。当距离较长时，接收信号电平(1/Q幅度)较小， 而当距离较短时，接收信号电平较大。实际上，距离可以通过计算接 收信号电平而精确地估计。
可变扩频码产生部分130具有数据速率表132，表上有距离(接 收信号电平)与数据速率的互相关系。更具体地，例如，数据速率表 132，如图3所示，列出与在通过分割1/Q幅度而得到的范围之间定边 界的阈值(图3上的al，a2，a3)有关的数据速率。图3显示四种类型 的数据速率与非常短的距离有关的超高速模式、与短距离有关的高 速模式、与中等距离有关的中间模式、和与长距离有关的慢模式。在
本实施例中，数据速率表132的特征在于，I/Q幅度的阈值不是与实 际的数据速率相联系，而是与和各个数据速率有关的、代码长度的代 码(图3上的a，p，Y，S)相联系。简言之，本实施例中的数据速率表132 把距离与数据速率间接地相联系。代码a具有最长的代码长度，代码 P，Y，和3的代码长度按所列的次序逐步减短。数据速率表132因此，即 使间接地，把距离与数据速率相联系，这样，当距离变为更短时使得 数据速率更快。
发送处理部分130还具有数据速率确定部分133和扩频码产生部 分134。数据速率确定部分133使用在距离计算部分131中计算的接 收信号电平(1/Q幅度)搜索数据速率表132，从而确定适当的数据速 率。由于数据速率表132的数据配置，本实施例中的数据速率确定部 分133决定具有与适当的数据速率有关的代码长度的代码(图3上的 a，IV/，8)之一，而不是确定实际的数据速率。更具体地，数据速率确 定部分133顺序比较在距离计算部分131计算的接收信号电平与被存 储在数据速率表132中IQ幅度阈值(图3上的al，a2，和a3 )，由此 确定选择哪个数据速率(代码)。
扩频码产生部分134从在数据速率确定部分133确定的数据速率 (代码)和码片速率(固定长度)中产生在扩频处理122中使用的扩
频码。扩频码产生部分134在本实施例中是由数据速率确定部分133
输出的代码和码片速率时钟构成的移位寄存器。
这样，可变扩频码产生部分130根据具有每个与特定的距离和固 定的码片速率时钟有关的代码长度的代码，产生可变扩频码。
而且，监视数据速率确定部分133的输出的命令产生部分121在 本实施例中在发送处理部分120中被提供。当在数据速率确定部分133 中要改变数据速率时，命令产生部分121产生数据速率改变命令，通 过该命令，请求主站无线单元200切换到新的数据速率。所产生的命 令在被发送到主站无线单元200之前受到被用来处理正常的发送数据 (包括调制)的同样的处理。包含命令产生部分121的发送处理部分 120在这个意义下，作为用于把在数据速率确定部分133中确定的数
据速率通知主站无线单元200的数据速率通知方式来操作。
如图2所示，主站无线单元200具有接收处理部分210，用来处 理接收信号以产生接收数据；发送处理部分220，用来对于发送数据 执行包括扩频处理的发送处理以产生和发送要发送的信号；以及可变 扩频码产生部分230，用来产生被使用于发送处理部分220中的扩频 处理和具有由从属站无线单元100确定的数据速率的扩频码。
接收处理部分210类似于从属站无线单元100的接收处理部分 110，在其它处理类型中间，执行无线处理，其中，如果必须的话， 所接收的信号被滤波，并且通过使用由本地振荡器振荡的频率产生接 收IF信号；其中接收IF信号经过A/D转换的A/D转换处理；其中通 过使用载波数据执行栽波解调的载波解调处理211;其中对通过载波 解调得到的I信号(实部分量)和Q信号(虚部分量)每个进行逆扩 频的逆扩频处理212;以及其中通过逆扩频得到的信号受到初步解调 以产生接收数据的接收数据产生处理。
发送处理部分220类似于从属站无线单元100的发送处理部分 120，在其它处理类型中间，执行初步调制处理，其中对于发送数据 执行初步调制；扩频处理221，其中受到初步调制的发送数据通过使 用扩频码被扩频；载波调制处理222，其中通过使用载波数据执行载 波调制；D/A转换处理，其中受到载波调制的数据经过D/A转换以产 生发送IF信号；以及无线处理，其中通过混频处理把发送IF信号与 本地振荡频率混频或通过信号放大进行发送IF信号放大而产生发送 信号，然后把发送信号发送到主站无线单元200。
可变扩频码产生部分230产生相应于由从属站无线单元100通知 的数据速率的数据速率的扩频码，并把该扩频码输出到扩频处理221。
为了给出更详细的说明，可变扩频码产生部分230具有命令检测 部分231，它监视作为接收数据产生输出213的输出的接收数据，并 且当接收数据包含命令时，检测该命令。在本实施例中的命令检测部 分231的特征在于，命令检测部分231检测在从属站无线单元100的 命令产生部分121中产生的数据速率改变命令121，并把在数据速率
改变命令中规定的新的数据速率输出到命令选择部分232。
可变扩频码产生部分230具有类似于从属站无线单元100的数据 速率表132的数据速率表233。具体地，数据速率表233列出与不同 的代码有关的不同的数据速率。取图3作为例子，数据速率表233具 有四种类型的数据速率与非常短的距离有关的超高速模式、与短距 离有关的高速模式、与中等距离有关的中间模式、和与长距离有关的 慢模式，它们与分别具有不同的代码长度的代码(A，B,r，A)相联系。 关于被存储在数据速率表233中的代码(A，B，r，A)，这些代码的内容 基本上与被存储在数据表132中的代码(a,p，Y，S)的内容不同，然而， 代码(A,B，r，A)分别具有与代码a,p，Y，S相同的代码长度。因此，代 码A具有最长的代码长度，代码B,r，A的代码长度按所列的次序逐步
减短o
代码选择部分232从命令检测部分231接收新的数据速率，并查 询数据速率表233，以选择与新的数据速率有关的主站一侧代码
(A，B，r，A )之一。代码选择部分232把所选择的代码输出到扩频码产 生部分234，它以与从属站无线单元100的扩频码产生部分134产生 的方式相同的方式产生扩频码，并把该扩频码传递到发送处理部分220 的扩频码产生部分221。主站无线单元200因此以与从属站无线单元 100中的数据速率一致的数据速率形成链路。
现在，参照图4中的状态流程描述按照本实施例的扩频通信系统。 当处在关断状态(Sl)的系统被接通电源时，执行同步建立处理
(S2)。具体地，从属站无线单元100间歇地发送与用于慢模式的代 码a有关的导引信号到主站无线单元200，同时通过自动打开接收窗 口而等待来自主站无线单元200的呼叫信号。主站无线单元200在电 源被接通时进入连续接收状态，以便获取来自从属站无线单元100的 导引信号。在接收来自从属站无线单元100的导引信号后，主站无线 单元200发送与代码B有关的呼叫信号到从属站无线单元100。与主 站无线单元200发送的呼叫信号与具有较短的代码长度的代码B有 关，而不是与具有与代码a相同的代码长度的代码A有关，因为在作
为这个系统的可能的应用之一的遥控无钥匙进入系统或其它系统中，
在从属站无线单元100中的天线灵敏度通常很可能低于在主站无线单 元200中的天线灵敏度。这个系统考虑天线灵敏度的差别，并使得主 站无线羊元200在较早点识别从属站无线羊元100，由此，4吏得主站 无线单元200能够适当地管理后续处理。
由从属站无线单元100对于与代码B有关的呼叫信号的接收建立 同步，并且系统进到下一个状态握手处理(S3)。应当指出，虽然 同步建立处理(S2)是在接收呼叫信号后完成的，但从属站无线单元 100在这时不能判断发送呼叫信号的主站无线单元200是否为它的主 站。换句话说，从属站无线单元IOO接受来自任何无线单元的呼叫信 号，并立即建立同步。
在接收呼叫信号后，从属站无线单元ioo使用代码p来发送它自
己的ID到主站无线单元200，并等待主站无线单元200发送ID作为 应答。主站无线单元200检查从从属站无线单元IOO接收的ID。在确 认从属站无线单元100为它自己的从属后，主站无线单元200使用相 应于代码P的代码B来发送它自己的ID (主站无线单元的ID)到从 属站无线单元100，然后等待从属站无线单元100告知它的数据速率。
在从属站无线单元100把它自己的ID发送到的无线单元不是这个 从属站无线单元100的主站的情形下，从属站无线单元100不接收作 为应答的、来自主站无线单元200的ID。系统预期这样的情形，并且 使得从属站无线单元100在给定的时间间隔内等待来自主站无线单元 200的ID，此后，在没有从主站无线单元200作为应答发送的ID的 情形下，进行到同步建立处理(S2)。同样地，在从主站无线单元200 接收的作为应答的ID不是从属站无线单元100的主站的ID的情形下， 系统转移到同步建立处理(S2)。
另 一方面，在主站无线单元200从所接收的ID被判断为是从属站 无线单元100的主站的情形下，从属站无线单元100计算接收信号电 平以估计距离，确定适当的数据速率，和选择与估计的距离有关的代 码。所确定的数据速率接受通过使用代码p的扩频处理，然后通过上述的数据速率通知方式被发送到主站无线单元200，这完成在从属站 无线单元100 —侧的握手处理。
在从其接收ID和主站无线单元200作为应答把它自己的ID发送 到的从属站无线单元100是主站无线单元200的从属站的情形下，主 站无线单元200可以经由从属站无线单元100的数据速率通知方式接 收数据速率通知。数据速率通知的接收在主站无线单元200 —侧完成 握手处理。如果自从主站无线单元200发送它自己的ID到从属站无线 单元100以来经过给定的时间间隔主站无线单元200没有接收到数据 速率通知，则主站无线单元200确定该从属站无线单元100不是它自 己的从属站，并转移到同步建立处理(S2)。
在握手处理(S3)完成后，主站无线单元200按照由从属站无线 单元100确定的数据速率移动到待机状态(S4-S7 )。图4所示的待机 状态与图3所示的数据速率相对应。在非常短距离的待机状态下(S4)， 选择由代码A和代码d组成的一对代码。在短距离的待机状态下(s5 )， 选择由代码r和代码y组成的一对代码。在中等距离的待机状态下 (S6)，选择由代码B和代码P组成的一对代码。在长距离的待机状 态下(S7)，选择由代码A和代码a组成的一对代码。在每个等待状 态下(S4-S7)，链路通过使用所选择的代码对发送和接收导引信号而 被保持。
从属站无线单元100通过在各个等待状态(S4-S7 )下发送和接收 导引信号而执行距离估值和数据速率确定处理。如果在各个等待状态 (S4-S7)期间从属站无线单元100的位置的改变造成在从属站无线单 元100与主站无线单元200之间的距离的改变，达到如图3所示的阈 值被交叉的结果，则数据速率必须改变。在这种情形下，从属站无线 单元100通过使用现有的代码把新的数据速率通知主站无线单元200。 由于链路在进入等待状态之前和之后通过使用导引信号这样地被保 持，通信可以在发送/接收数据中以最佳数据速率开始(S8)。在数据 发送/接收期间，从属站无线单元100通过使用发送/接收数据信号继续 进行距离估值和数据速率确定处理，所以停止导引信号的发送/接收。另外，由于系统在数据发送/接收期间没有停止按照距离改变数据速
率，所以，系统不经常从数据发送/接收状态(S8)返回到与以前的等 待状态(S4-S7)相同的等待状态。
在其中在从属站无线羊元100与主站无线羊元200之间的3巨离逐 渐改变的情形下，系统从等待状态(S4-S7)之一所移到的状态是与当 前的等待状态紧接着的另 一个等待状态(S4-S7 )。当通信实际开始时， 系统从等待状态(S4-S7)之一移到数据发送/接收状态(S8)。当例 如带有从属站无线单元100的用户走进电梯时，也会出现主站无线单 元200与从属站无线单元IOO之间的链路被强迫断开连接的情形。在 这种情形下，系统从等待状态(S4-S7)之一移到休眠模式(S9)。当 它从长距离等待状态(S7)移到休眠模式(S9)时，在给定的时间间 隔内继续进行导引信号的发送/接收，因为从属站无线单元100从主站 无线单元200退出可能仅仅是暂时的。这样，当从属站无线单元100 重新进入主站无线单元200的区域时，系统可以返回到长距离等待状 态(S7)。如果系统在给定的时间间隔后无法返回到长距离等待状态
(S7)，则采用与当系统从另外的等待状态(S4-S6)移动到休眠模式
(S9)时相同的程序过程，如下所述。
一旦进入休眠模式(S9 )，系统就不直接返回到等待状态(S4-S7 )， 除非系统是如上所述从长距离等待状态(S7)进入到休眠模式(S9) 的情形。为了返回到等待状态，系统在S2再次执行同步建立处理。在 休眠模式(S9)下，在给定的时间间隔内可以保持同步时序，用于同 步建立处理(S2)的平滑执行。如图4所示，系统在处在休眠模式(S9) 一段给定的时间间隔后可以自动移到省电模式(SIO)。例如在采用这 个系统的遥控无钥匙进入系统中，省电模式(S10)与驾驶员在几天内 不开动汽车(不走到汽车附近)的情形相对应。在这种状态下(S10)， 主站无线单元200停止接收，而从属站无线单元100停止发送。从省 电模式(S10 )到同步建立处理(S2 )的转移可以通过例如复位硬件而引发。
工业实用性本发明不但可应用于遥控无钥匙进入系统，而且也可以应用于发 送/接收低功率无线电波的系统，诸如短距离无线控制系统和遥测系 统。
权利要求
1.一种在扩频通信系统中使用的无线单元，包括接收处理部分，对从对方无线单元发送的信号执行接收处理，以产生接收数据；可变扩频码产生部分，监视在接收处理部分中的接收处理，以识别在无线单元与对方无线单元之间的距离，并且根据所识别的距离可变地产生扩频码；以及发送处理部分，执行发送处理，包括使用由可变扩频码产生部分产生的扩频码的扩频处理，其中可变扩频码产生部分从具有不同的代码长度的多个代码中根据距离选择的一个代码和从固定的码片速率时钟可变地产生扩频码。
2. 如在权利要求l中要求的无线单元，其中可变扩频码产生部分 包括距离计算部分，其监视在接收处理单元中的处理，和计算接收信 号电平作为距离的指示器；数据速率表，其以如下方式具有多个代码，把具有长的代码长度 的代码与相对较长的距离相联系，而具有短的代码长度的代码与相对较短的距离相联系；数据速率确定部分，其查询数据速率表，从而根据由距离计算部 分计算的接收电平来确定数据速率，并从具有与所确定的数据速率有 关的代码长度的多个代码中选择一个代码；以及扩频码产生部分，其从由数据速率确定部分选择的代码和固定的 码片速率时钟产生扩频码。
3. 如在权利要求2中要求的无线单元，其中接收处理单元具有栽波解调部分，其通过使用栽波数据解调 接收信号而产生I信号和Q信号，以及其中距离计算部分计算I信号与Q信号的向量和作为接收信号电平。
4. 如在权利要求2或3中要求的无线单元，还包括数据速率通知 装置，其把由数据速率确定部分确定的数据速率通知给对方无线单元。
5. 与权利要求4的无线单元通信的对方无线单元，包括 对方数据速率表，其具有与多个数据速率有关的多个对方代码，对方代码分别具有与被保存在无线单元的数据速率表中的代码相同的 代码长度；代码选择部分，其查询对方数据速率表，以选择与由数据速率通 知装置通知的数据速率有关的对方代码；以及对方可变扩频码产生部分，其从与无线单元的码片速率时钟相同的数据速率的对方扩频码，^ ' ''' 、'其中由对方扩频码产生部分产生的对方扩频码在扩频通信中被使用。
6. —种扩频通信系统，具有权利要求4的无线单元作为从属站和 权利要求5的对应部分的无线单元作为主站。
7. 如在权利要求6中要求的扩频通信系统，其中在等待状态下， 从属站根据从主站发送的导引信号执行距离识别，而在数据发送/接收 状态下，从属站根据从主站发送的数据信号执行距离识别。
8. 如在权利要求6或7中要求的扩频通信系统， 其中紧接在系统接通电源后，从属站通过使用用于最低数据速率的代码执行扩频处理而产生初始信号，并把初始信号发送到主站， 其中仅仅紧接在接收初始信号后，主站通过使用用于比初始信号的数据速率高一级的数据速率的主站代码执行扩频处理而产生呼叫信号，并把呼叫信号发送到从属站，以及 其中从属站使用呼叫信号来建立同步。
9. 一种采用权利要求6到8的任一项的扩频通信系统的遥控无钥 匙进入系统，其中主站被安装在汽车上，以及其中从属站是遥控器，通过它远端操纵汽车的锁住和开锁。
全文摘要
一种扩频通信系统，其中数据速率可以通过相对简单的结构被改变。从属站通过使用由载波解调生成的I和Q信号而估计离主站的距离，从以前具有的代码选择与估计的距离有关的代码长度的代码，通过使用该代码执行扩频/解扩频，以及执行发送/接收。主站通过使用具有与由从属站选择的代码相同的代码长度的代码执行扩频/解扩频。
文档编号H04Q7/38GK101099299SQ20058004550
公开日2008年1月2日 申请日期2005年10月26日 优先权日2004年10月29日
发明者佐藤信一 申请人:日本电波工业株式会社