用于具有频率分集增益的频率选择性基带的频率调制和解调的设备、以及用于其的传送...的制作方法

文档序号:7939888阅读:233来源:国知局
专利名称:用于具有频率分集增益的频率选择性基带的频率调制和解调的设备、以及用于其的传送 ...的制作方法
技术领域
本发明涉及使用频率选择性基带的通信方案,并更具体地,涉及这样的在频率选 择性基带传送技术或FS-CDMA技术中使用人体作为通信信道的通信设备,其根据通信信道 环境控制传送速率并反复选择和传送扩频码组并在接收方获得频率分集增益,由此确保通 信质量。 与本发明相关的该工作得到MIC/IITA的IT R&D计划[2006-S-072_02, Human-body Communication Controller SoC]的支持。
背景技术
人体通信是用于使用具有传导性的人体作为通信信道来在与人体相连的设备之
间传送信号的技术。在人体通信技术中,到例如个人数字助理(PDA)、便携式个人计算机、数
字相机、MP3播放器、和移动电话的各种便携式设备的通信网络或者到例如打印机、TV、和入
口系统的固定类型设备的通信网络可由简单接触这些设备的用户来实现。 在传统人体通信技术中,可通过使用例如频移键控(FSK)调制方案或幅移键控
(ASK)调制方案的数字调制方案以及特定频率,来实现具有几十Kbps最大传送速率的低速
率数据通信。另外,其应用被限于仅需要数据传送的简单应用。 人体被构造为各种材料和形状,并具有低传导性和高介电常数。所以,人体具有作 为宽频带中的天线的功能。由于人体的特性,所以人体附近的其他用户的信号或来源于外 部电子设备的噪声信号可被引入到人体中。另外,通信根据相邻对象和电子设备的位置以 及它们之间的距离可能不稳定。 在例如FSK、 ASK和PSK调制方案的频率调制方案中,可选择和使用具有较少外部 干扰的频带,并且需要相对低信噪比用于通信的实现。然而,如果由于人体的特性发生干 扰,则难以避免该干扰。 另外,在例如人体通信方案的数字信号直接传送方案中,需要非常宽的频带,并且
接收信号与从相邻电子设备引入的强干扰以及从发射机传送的传送信号混合。在信号频带
中出现干扰的情况下,甚至具有好灵敏度的接收机也不能容易地提取期望的信号。 另外,在直接信号传送方案中,需要几十MHz或更多的频带来直接传送几Mbps或
更多的数字信号,并且当将这样的信号施加到人体时,该频带中超出特定频率的信号向身
体外部辐射。所以,在定位多个用户的情况下,即使不存在接触,其他用户的信号也发生干
扰,使得难以实现稳定的通信网络。

发明内容
技术问题 传统人体通信系统具有的问题在于,人体通信系统在例如展览大厅的强噪声环境 以及例如家或办公室的弱噪声环境中对于从噪声源引入的噪声敏感。为了解决这些问题,使用一种通过使用信号编解码器获得增益的方法。然而,该方法具有大面积、大延迟和高功 耗的问题。 为了解决该问题,本发明提供了一种设备,其能够具有低功耗、并通过使用通过独
立信道反复传送和接收数据所获得的分集增益能够克服由噪声和信道引起的误差,以便去
除在多个用户位于的通信信道环境中的多个用户之间的干扰,并在从其他电子设备引入的
强干扰下实现稳定通信。 技术方案 根据本发明的一个方面,提供了一种用于具有频率分集的频率选择性基带的频率 调制设备,包括传送速率控制器,用于根据通信信道环境来控制数据传送速率和重复传送 次数;数据发生器,用于在该传送速率控制器的控制下与重复传送次数对应地重复输出相 同串行数据;串并变换器,用于将从该数据发生器输出的串行数据变换为并行数据;和频 率选择性扩频器,用于在该传送速率控制器的控制下选择对应于与所述重复传送次数对应 地变换的并行数据的频率选择性扩频码。 在本发明的以上方面中,该频率调制设备还可包括加扰器,用于在串行数据到并 行数据的变换之前,对从数据发生器输出的串行数据进行加扰。 该传送速率控制器可控制该频率选择性扩频器,以通过使用(N-M)个频率选择性 控制比特来选择将用于扩频的2N(N是0或自然数)个扩频码除以2M(M < N, M是0或自然 数)个扩频码而获得的多个扩频码组之一。 该传送速率控制器可控制该频率选择性扩频器,以分别执行所述选择所述多个扩 频码组之一的步骤达到重复传送次数。 可向该频率选择性扩频器输入用于选择用于扩频的频率选择性扩频码的M比特 并行数据和N比特输入数据、以及用于选择一个扩频码组的(N-M)个频率选择性控制比特。
该频率选择性扩频器在该传送速率控制器的控制下可选择并输出对于与重复传 送次数对应输出的相同串行数据的不同扩频码组,并选择和输出每一扩频码组的2M个扩频 码之一。 该频率选择性扩频器可包括N比特计数器,用于输出N比特输入数据;(N_l)个 第一异或算术运算器,用于对(N-M)比特频率选择控制比特和M比特数据输入比特执行灰 度索引运算;N个与算术运算器,用于对该N比特计数器的输出、所述(N-M)比特频率选择 控制比特和所述(N-l)个第一异或算术运算器的输出比特执行逻辑与算术运算;和第二异 或算术运算器,用于对所述N个与算术运算器的输出执行异或算术运算。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于具有频率分集的频率选择性基带的频率 解调设备,包括信号组合控制器,用于根据通信信道环境来控制组合与重复传送次数对应 地从传送方重复传送的传送数据;频率选择性解扩器,用于在该信号组合控制器的控制下, 检测该传送方对应于重复传送次数从传送数据中选择的频率选择性扩频码,并输出相应的 M比特并行数据;并串变换器,用于将从该频率选择性解扩器输出的M比特并行数据变换为 串行数据;和数据处理器,用于在该信号组合控制器的控制下,与重复传送次数对应地被输 入串行数据,以恢复发生误差的比特,由此执行组合。 在本发明的以上方面中,该频率解调设备还可包括解扰器,用于在所述发生误差 的比特的恢复之前对变换的串行数据进行解扰。
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该频率选择性解扩器可从传送数据中获得通过将用于扩频的2W个扩频码除以 2M(M < N)个扩频码而获得的多个扩频码组之一和从构成一个扩频码组的2M个扩频码中选 择的一个扩频码,并输出与所选择的一个扩频码对应的索引值作为M比特并行数据。
所选择的一个扩频码可以是与通过比较2M个扩频码的所有相关值所获得的最高 相关值对应的扩频码。 该数据处理器在该信号组合控制器的控制下,可通过使用相等增益组合方案或其 中根据通信信道环境分配加权因子的最大比率组合方案,对于与重复传送次数对应输入的 相同串行数据校正发生误差的比特,而获得分集增益。 根据本发明的另一方面,提供了一种用于具有频率分集的频率选择性基带的传送 设备,包括前导码/报头生成单元,用于生成用于帧同步的前导码、和具有用于要传送的 数据的控制信息和用于重复传送相同数据的重复传送次数的报头;频率调制单元,用于从 通过将用于扩频的2W个扩频码除以2M(M < N)个扩频码而获得的多个扩频码组之中根据通 信信道环境选择要与重复传送次数对应使用的扩频码组,并选择每一所选择的扩频码组的 2M个扩频码之中的一个扩频码;和多路复用单元,用于将前导码、报头和与重复传送次数对 应选择的扩频码多路复用为数字信号。 在本发明的以上方面中,该前导码/报头生成单元可包括报头发生器,用于通过 使用所述要传送的数据的控制信息,来生成预定报头格式的报头;报头处理器,具有用于对 报头进行扩频的扩频器;和前导码发生器,用于通过使用初始值集合来生成预定长度的前 导码,以便获取帧同步。 该频率调制单元可包括传送速率控制器,用于根据通信信道环境来调整要传送 的数据的传送速率和重复传送次数,并控制与该重复传送次数对应地重复传送相同数据; 数据发生器,用于在该传送速率控制器的控制下,与该重复传送次数对应地重复输出相同 串行数据;串并变换器,用于将从该数据发生器输出的串行数据变换为M比特并行数据;和 频率选择性扩频器,用于生成通过将用于扩频的2N个扩频码除以2M(M < N)个扩频码而获 得的多个扩频码组,通过接收(N-M)个频率选择性控制比特而选择与重复传送次数对应的 所述多个扩频码组中的一个扩频码组,并通过接收M比特并行数据而选择每一所选择的扩 频码组的2M个扩频码之中的一个扩频码。 该频率调制单元还可包括加扰器,用于在串行数据到M比特并行数据的变换之 前,对从数据发生器输出的串行数据进行加扰。 根据本发明的另一方面,提供了一种用于具有频率分集的频率选择性基带的接收
设备,包括帧同步器,用于检测与该频率选择性扩频码对应地重复传送的传送数据的前导
码并获取帧开始时间;解多路复用器,用于通过使用该帧开始时间来分离该传送数据的报
头和数据部分;报头处理器,用于对所分离的报头进行解扩,以恢复该数据的控制信息;频
率解调单元,用于从通过使用从该数据的控制信息检测的重复传送次数的信息将2N个扩频
码除以2M个扩频码所获得的多个扩频码组之中选择被确定为用于该传送数据的调制的一
个扩频码组,并检测每一所选择的扩频码组的2M个扩频码之中的一个扩频码。 在本发明的以上方面中,该接收设备还可包括模拟处理器,用于在该帧同步器中
的帧开始时间的检测之前,对于输入传送数据执行噪声去除、时钟恢复、和数据重定时。 该频率解调单元可包括信号组合控制器,用于控制与该重复传送次数对应地传送的数据的组合;频率选择性解扩器,用于在该信号组合控制器的控制下检测在传送方对 应于重复传送次数从传送数据中选择的频率选择性扩频码,并输出M比特并行数据;并串 变换器,用于将从该频率选择性解扩器输出的M比特并行数据变换为串行数据;和数据处 理器,用于在该信号组合控制器的控制下与该重复传送次数对应地接收串行数据,并恢复 和组合发生误差的比特。 该频率解调单元还可包括解扰器,用于在所述发生误差的比特的恢复之前,对所 变换的串行数据进行解扰。 该数据的控制信息包括从传送方传送的数据的传送速率、调制方案、用户ID、数据
长度、和重复传送次数中的一个或多个。
有益效果 如描述的那样,根据本发明,在具有频率分集的频率选择性基带中的频率调制/ 解调设备以及使用其的传送/接收设备中,具有频率分集增益的频率选择性基带传送方案 可适于人体通信系统,以根据通信信道环境重复传送和接收独立信道中的相同数据,使得 甚至在特定频带中发生强噪声的情况下可能确保稳定通信。


图l(a)是图示了根据本发明的人体的频率可变幅度响应特性的图,而图l(b)是 图示了用于人体通信的频率选择性基带、频率可变内部人体传送信号功率、和外部人体噪 声功率之间的关系的图。 图2是图示了根据本发明实施例的使用分集增益和频率选择性基带通信方案的 人体通信系统的配置的图。 图3是图示了根据本发明实施例的使用64比特沃尔什码的扩频码组的配置的图。
图4是图示了根据本发明实施例的通过组合接收机所接收的接收信号而获得的 误差恢复结果的示例的图。 图5是图示了根据本发明实施例的频率选择性扩频器的配置的详细图。
具体实施例方式
其后,将参考附图来详细描述本发明的实施例,使得本领域普通技术人员可容易 地实现这些实施例。 然而,在本发明的实施例的操作原理的详细描述中,为了澄清本发明,将省略对于 公知构造和操作的详细描述。 另外,在图中,用相同的附图标记来表示具有类似功能和操作的元件。 在说明书中,"元件和另一元件之间的连接"包括"通过其间的另一元件的间接连
接"以及"其间的直接连接"。 另外,如果没有特定相反描述,则"包括元件"表示不排除其他元件而是还包括其 他元件。 在本发明的描述之前,如下描述与本发明关联的术语及其构思。 在本发明中,传送方案表示频率选择性基带传送方案,其可利用用于获得数据的
处理增益的所有扩频码之中的仅"具有在用户的期望频带中的接收增益的最主导频率特性的扩频码",通过非常简单的模拟收发机在基带传送期间获得期望的频带和处理增益。
另外,"最主导频率"表示其中在特定频带的数据传送的情况下、接收机获得最大 接收增益的频带。 在以下描述中,沃尔什码被用作用于频率选择性基带传送方案的扩频码的示例。 沃尔什码由64比特构造并被分类为包括W0、 Wl、 W2、......和怖3的64种类型。
沃尔什码之间的异或运算导致O和1的组合,并且其平均数成为0。另外,相同沃尔什码之 间的异或运算导致所有元素l,使得可恢复扩频码中隐藏的数据。所以,沃尔什码是可用于 标识传送信道的正交扩频码。另外,不同沃尔什码不具有相关性,但是具有独立性。
"分集"表示通信中的信号的接收路径的多样性(diversification)程度。使用分
集来降低移动通信系统中的衰落。考虑到多个独立采样信号的电平同时降低到特定电平的 概率低于单一信号的电平降低到特定电平的概率的事实,来使用该分集。由于分集的使用,
所以可通过空间和时间分离的信号传送路径来接收信号,使得可比较两个接收信号以获得
其差别,或可提取仅适合信号以降低衰落的影响。即,由于所有分集的接收,所以可使用通
过两个或更多独立传送路径传送的大量接收信号之中的具有最佳特性的信号。 所以,在本发明中,可通过使用分集的接收来分开接收通过各种传送路径传送的
信号,使得可能改善接收特性并增加信噪比(SNR),由此获得分集增益。 作为本发明的实施例,将描述用于频率选择性基带通信系统(并且,特别是适于 人体通信的频率选择性基带通信系统)使用的频率调制/解调设备、和使用其的传送/接 收设备。 图l(a)是图示了根据本发明的人体的频率可变幅度响应特性的图,而图l(b)是 图示了用于人体通信的频率选择性基带、频率可变内部人体传送信号功率、和外部人体噪 声功率之间的关系的图。 参考图1的(a)中示出的人体的幅度响应特性10,由于人体信道基本上不具有多
普勒效应,所以幅度响应正非常慢地改变,并具有根据延迟扩频的频率选择性特性。
另外,如图1的(b)所示,在用于人体通信使用的DC到40MHz的频带中,内部人体 传送信号功率11大于外部人体辐射信号功率12。然而,在40MHz或更多的频带中,外部人 体辐射信号功率12大于内部人体传送信号功率11。 另外,参考通过对从各地点的测量引入的干扰信号的测量功率之和求平均值而获 得的噪声功率13,在DC到5MHz的频带中,噪声功率大于信号功率。 所以,在本发明中,通过考虑人体信道的特性,避免DC到5腿z的频带(其中与其
他频带相比,人体周围的噪声功率进一步集中),并且使用有限频带,在该有限频带中,通过
充当波导的人体传送的内部人体传送信号功率大于外部人体辐射信号功率。 例如,在使用64个沃尔什码的情况下,将具有代码之间的主导频移的沃尔什码划
分为4个沃尔什码子组,使得沃尔什码子组的带宽大于相干带宽(具有两个频率之间的足
够小相干性的带宽),并且根据通信信道环境选择使用最大频带的沃尔什码子组。 更具体地,将0到16MHz的频带划分为64个沃尔什码,并将这64个沃尔什码用作
扩频码。所划分的64个沃尔什码在包括最主导频率fd的频带上均匀和顺序分布。 所以,在本发明中,将这64个沃尔什码划分为4个扩频码组,并选择这4个扩频码
组中使用最大频带的扩频码组来传送数据。否则,选择独立扩频码组来反复传送数据。
图2是图示了根据本发明实施例的使用分集增益和频率选择性基带通信方案的 人体通信系统的配置的图。 如图2中所示,根据本发明的人体通信系统包括MAC/PHY接口 100、发射机200、接 收机300 、 AFE 400 、和信号电极500 。 MAC/PHY接口 100是用于充当MAC和物理层调制解调器之间的接口的块。MAC/PHY 接口 100包括用于处理从上层接收的要传送的数据的TX_FIF0110和用于处理信息和用于 发射机200的控制的报头的TX_REG 120。 另夕卜,MAC/PHY接口 100包括用于上传信息和接收用于接收机300的控制的报头的 RX_REG 130、用于存储接收数据的RX—FIF0 140、和用于生成中断以请求要传送的数据并向 上层通知数据恢复的完成的中断控制器150。 物理层调制解调器的发射机200包括前导码发生器210、报头发生器220、扩频器 230、数据发生器240、加扰器250、串并变换器(S2P) 260、频率选择性扩频器270、多路复用 器280、和传送速率控制器290。 具有前述配置的发射机200的功能被主要分类为前导码发生器210的前导码生 成、报头生成单元(220、230)的报头生成、和频率调制单元(240、250、260、270、280、290)的
扩频码生成的三个功能,用于要传送的数据。 首先,前导码发生器210生成用于在接收方获得帧同步的前导码。S卩,通过将所有 用户已知的值设置为初始值,而生成前导码的预定长度。 报头发生器220从TX_REG 120接收要传送的数据的控制信息(传送速率、调制方 案、用户ID、数据长度、重复传送次数等),以便生成报头。所接收的数据的控制信息按照预 定报头格式生成和输出。扩频器230接收该报头格式,并通过使用调度的扩频码来执行扩频。 频率调制单元包括数据发生器240、加扰器250、串并变换器(S2P) 260、频率选择 性扩频器270、和传送速率控制器290。频率调制单元执行通过使用具有用户期望频带中的 最主导频率特性的扩频码(即,频率选择性扩频码)来对要通过人体通信传送的数据进行 扩频的功能。 更具体地,传送速率控制器290首先控制数据发生器240和频率选择性扩频器270 以选择用于数据的反复传送的扩频码组,以便根据通信信道环境来调整传送速率。
传送速率控制器290向数据发生器240通知有关重复传送次数的信息,而数据发 生器240根据重复传送次数来重复输出相同数据。另外,传送速率控制器290控制频率选 择性扩频器270以选择与预定重复传送次数对应的扩频码组。 例如,在将频带划分为四个扩频码组的情况下,如果通信信道环境好,则控制选择 扩频码组3的16个沃尔什码(W48-W63)用于一次传送,使得可获得最大传送速率。如果通 信信道环境差,则控制选择排除与具有最大噪声的频带对应的扩频码组0的扩频码组3、2 和1用于相同数据的三次传送,使得可按照降低的传送速率(即,传送速率的1/3)来执行 更稳定的通信。 所以,传送速率控制器290通过使用2比特频率选择控制比特fsl和fsO来选 择扩频码组。如果2比特频率选择控制比特fsl和fsO是1和1,则控制选择扩频码组 3(W48-W63)。如果2比特频率选择控制比特fsl和fsO是1和0,则控制选择扩频码组CN 101796786 A
2(W32-W47)。如果2比特频率选择控制比特fsl和fs0是0和1,则控制选择扩频码组 1(W16-W31)。 数据发生器240接收从MAC/PHY接口 100传送的数据并在期望的时间处输出该数 据。另外,数据发生器在传送速率控制器290的控制下根据通信信道环境来重复输出相同 数据。 基于预定义的用户ID来初始化加扰器250以输出正交码,并且加扰器250对正交 码和数据发生器240的输出执行异或运算,以执行数据加扰。 串并变换器260接收加扰后的数据,并执行4比特串并变换。作为串并变换的结 果,使用的频带被降低1/4,使得可在相同的频带中传送更大量数据,或者可使用相同频带 中的更高扩频码增益来传送高质量数据。 频率选择性扩频器270按照并行方式接收串并变换器260的4比特输出,并输出 频率选择性扩频码。 在由于差通信信道环境使得最大传送速率通信不可用的情况下,频率选择性扩频 器270通过使用从传送速率控制器290传送的选择控制比特信息来降低数据传送速率。接 下来,频率选择性扩频器通过使用该选择控制比特信息来选择构成独立信道的扩频码组, 并输出扩频码。 多路复用器280根据帧配置对前导码发生器210所生成的前导码、报头发生器220 所生成并在扩频器230中经受扩频的报头、和在频率选择性扩频器270中经受频率选择性 扩频的数据进行多路复用,并输出数字信号。 因此,由于根据本发明的频率选择性扩频器270,所以可获得使用期望频带的选择 性基带传送。另外,将多路复用器280的1比特输出通过传送/接收开关410输入到信号 电极500,而无需模拟变换器、中频变换器、或其他单独模拟传送单元的处理,使得可通过人 体的内部部分直接传送数字信号。 在人体通信系统中,接收机300包括帧同步器310、报头处理器340、解扩器330、 数据处理器380、解扰器370、并串变换器(P2S)360、频率选择性解扩器350、解多路复用器 320、和信号组合控制器390。 具有前述配置的接收机300的功能被主要分类为帧同步获取、报头处理和数据组 合这三种功能。 参考接收机300的操作,通过信号电极500输入的接收信号通过传送/接收开关 420被传递到用于去除不期望频带中的信号和噪声的噪声滤波器420。此后,信号被输入 到时钟恢复/数据重定时单元430,使得输出接收时钟和用于恢复接收数据的频率与定时 偏移的数据。从时钟恢复/数据重定时单元430输出的接收时钟和数据被输入到帧同步器 310。 首先,帧同步器310通过使用该时钟恢复/数据重定时单元430的输出之中的前
同步码来获取帧的开始时间以执行帧同步,并将其结果传递到解多路复用器320。 解多路复用器320根据帧同步器310的帧同步来从该时钟恢复/数据重定时单元
430所输出的数据中分离出报头和数据部分,并输出分离后的报头和数据部分。 接下来,解扩器330和报头处理器340从该解多路复用器320传递的报头部分中
提取接收数据的控制信息,并将该信息传送到MAC/PHY接口 100。
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信号组合控制器390从接收数据的报头中获取该发射机200的传送速率控制器 290所设置的重复传送次数和与该重复传送次数对应的有关扩频码组选择的信息,并基于 获取的信息来控制频率选择性解扩器350和数据处理器380。 例如,在其中由于好通信信道环境而控制发射机200的传送速率控制器290以将 重复传送次数设置为1并选择扩频码组3的情况下,信号组合控制器390控制频率选择性 解扩器350通过使用扩频码组3来解扩数据,并控制数据处理器380立即输出解扩后的数 据。 在其中由于差通信信道环境而控制发射机200的传送速率控制器290以将重复传 送次数设置为3并选择扩频码组3、2和1的情况下,信号组合控制器390控制频率选择性 解扩器350通过依次使用扩频码组3、2和1来解扩接收数据,并控制数据处理器380保持 解扩后的输出数据。接下来,如果与重复传送次数对应的所有数据由频率选择性解扩器350 解扩,则信号组合控制器控制组合所保持的数据。 频率选择性解扩器350通过使用发射机200的传送速率控制器290所选择的扩频 码组中的频率选择性扩频码来计算该解多路复用器320的输出之中的数据部分的相关值, 并在此后,输出并行数据(例如,4比特并行数据)作为与具有最大相关值的扩频码对应的 索引值。 更具体地,频率选择性解扩器350从该信号组合控制器390接收重复传送次数和 与该重复传送次数对应的有关扩频码组选择的信息,并通过使用对应扩频码组来解扩接收 数据。 并串变换器(P2S) 260将从频率选择性解扩器350输出的4比特并行数据变换为 串行数据,并将串行数据传递到解扰器370。 为了安全,解扰器370通过在两个要通信的终端之间使用由预定义的初始值初始 化的正交码,来对串行变换后的数据进行解扰。 将解扰后的数据输入到数据处理器380。数据处理器380从信号组合控制器390 接收该发射机200的传送速率控制器290所使用的扩频码组的数目(即,有关重复传送次 数的信息),并组合被解扰了所接收的重复传送次数的数据。数据处理器向MAC/PHY接口 IOO输出组合后的数据。 另外,数据处理器380比较被解扰了所述重复传送次数的数据的比特,并作为组 合结果输出最频繁输出的比特的值,使得可恢复发生误差的比特。 图3是图示了根据本发明实施例的使用64比特沃尔什码的扩频码组的配置的图。
在本发明中,64个沃尔什码被用作扩频码,而通过使用较大相干带宽将这64个沃 尔什码划分为多组。例如,在8组的情况下,每一组中包括8个沃尔什码,而在4组的情况 下,每一组中包括16个沃尔什码。 如图3中所示,本发明的实施例是将64个沃尔什码划分为4个子组的情况。4个 扩频码组中的每一个(即,组0 (W0-W15)、组1 (W16-W31)、组2 (W32-W47)、和组3 (W48-怖3)) 包括16个沃尔什码。 这64个沃尔什码WO到W63被依次映射到使用频带的64个划分频带之中的具有 最主导频率fd的划分的频带。 例如,在整个沃尔什码的扩频频带被假设为16MHz的情况下,一个沃尔什码的最主导频率fd的间隔是250KHz ( = 16MHz/64)。所以,沃尔什码W0、W1、W48和W63的最主导 频率fd被分别映射到0Hz、250KHz、12MHz和15. 75MHz。 所以,在本发明中,在好通信信道环境的情况下,选择组3 (W48-W63),并且使用具 有整个16MHz频带上的12MHz到15. 75MHz的频带中的最主导频率fd的沃尔什码。在由于 强噪声源引起的差通信信道环境的情况下,调整数据传送速率以通过使用具有大于相干带 宽的相邻组之间的4MHz ( = 16MHz/4,向一组分配的频率带宽)频率间隔的4个扩频码组, 来通过独立信道重复传送相同数据。在接收方,组合几个信道的接收信号,以恢复发生误差 的比特,使得可获得分集增益。 在该情况下,由于在DC附近的低频带中存在相对大噪声源,所以最好排除子组 0(W0_W15)。 图4是图示了根据本发明实施例的通过组合接收机300所接收的接收信号而获得 的误差恢复结果的示例的图。 如图4中所示,由于扩频码组GR0UP-3、GR0UP-2和GROUP-1构成独立信道,所以其 发生误差的位置不同。 例如,参考图4中示出的组中的比特的比较结果,可以看出,组GROUP-3的第5比
特、组GR0UP-2的第10比特、和组GROUP-1的第19比特是发生误差的比特。所以,当组合
这些组的比特时,作为组合结果输出3组比特之中的最频繁输出的比特的值。 按照该方式,可通过执行组合来恢复发生误差的比特。作为执行组合的方法,可使
用相等增益组合方案、其中根据通信信道特性分配加权因子的最大比率组合方案等。 在接收到根据本发明实施例的频率选择性扩频码之后执行相等增益组合的情况
下,性能可增加大约5dB。 图5是图示了根据本发明实施例的频率选择性扩频器270的配置的详细图。
根据本发明的频率选择性扩频器270使用2W个沃尔什码作为扩频码。在选择并使 用2"个沃尔什码中的2M(M < N)个沃尔什码的情况下,频率选择性扩频器将传送速率控制 器290的(N-M)个选择控制比特安排在全部N个输入比特的最高有效位,并调整(N-M)个 比特的输入值作为参数输入,使得仅选择整个扩频频带中的期望频带。否则,频率选择性扩 频器根据通信信道环境选择三个或更多组以便获得分集增益,使得重复传送相同数据。
为了实现前述操作,频率选择性扩频器270包括N比特计数器;(N-M)比特频率选 择控制比特、M比特数据输入比特、用于灰度索引的(N-l)个异或逻辑电路;具有N比特计 数器的输出、频率选择控制比特的最高有效位和(N-l)个异或逻辑电路作为输入的N个与 逻辑电路;以及用于对N个与逻辑电路的输出执行异或运算的异或逻辑电路。
其后,将详细描述频率选择性扩频器270。假设在N = 6和M = 4的情况下,频率选择性扩频器270选择并使用使用图3中 示出的64个沃尔什码的四组之中的组3(W48-W63)的16个沃尔什码。
如图5中所示,频率选择性扩频器270包括6比特计数器5。频率选择性扩频器具 有作为输入的最高有效2比特频率选择控制比特fsl和fsO与最低有效4比特数据输入比 特b3、b2、bl和bO、以及作为输出的1比特FS—DOUT。 另外,频率选择性扩频器270包括用于灰度索引的5个异或逻辑电路51、52、53、 54和55 ;具有6比特计数器的输出C5到CO、频率选择控制比特的最高有效位fsl和5个异或逻辑电路作为输入的6个与逻辑电路56、57、58、59、60和61 ;以及用于对6个与逻辑 电路的输出执行异或运算的异或逻辑电路62。 在好通信信道环境的情况下,在传送速率控制器290的控制下,频率选择性扩频 器270将频率选择控制比特fsl和fsO固定为1和1,以仅选择组3 (W48-怖3)的16个沃尔 什码,使得可获得最大传送速率。相反,在差通信信道的情况下,在传送速率控制器290的 控制下,频率选择性扩频器270将频率选择控制比特fsl和fsO顺序改变为1和1、1和0、 以及O和l,使得可通过排除具有最强噪声的组O的组3、2和1重复传送相同数据。
按照该方式,尽管由于数据的重复传送使得传送速率降低1/3,但是可实现更稳定 的通信。 频率选择性扩频器270的最终输出FS_DOUT可由等式1表达。
[等式l]FS—DOUT = (fs land CO)xor[(fsl xor fsO)and Cl]xor[(fsO xor b3)andC2]
xor[(b3 xor b2)and C3] xor [ (b2xor bl)and C4] xor [ (blxor b0)and C5] 尽管已参考本发明的示范实施例而具体示出和描述了本发明,但是本领域技术人
员将理解的是,可在这里进行形式和细节的各种改变,而不脱离所附权利要求限定的本发
明的精神和范围。
1权利要求
一种用于具有频率分集的频率选择性基带的频率调制设备,包括传送速率控制器,用于根据通信信道环境来控制数据传送速率和重复传送次数;数据发生器,用于在该传送速率控制器的控制下与重复传送次数对应地重复输出相同串行数据;串并变换器,用于将从该数据发生器输出的串行数据变换为并行数据;和频率选择性扩频器,用于在该传送速率控制器的控制下选择对应于与所述重复传送次数对应地变换的并行数据的频率选择性扩频码。
2. 根据权利要求1的频率调制设备,还包括加扰器,用于在串行数据到并行数据的变 换之前,对从数据发生器输出的串行数据进行加扰。
3. 根据权利要求l的频率调制设备,其中该传送速率控制器控制该频率选择性扩频 器,以通过使用(N-M)个频率选择性控制比特来选择将用于扩频的2W(N是0或自然数)个 扩频码除以2M(M < N, M是0或自然数)个扩频码而获得的多个扩频码组之一。
4. 根据权利要求3的频率调制设备,其中该传送速率控制器控制该频率选择性扩频 器,以分别执行所述选择所述多个扩频码组之一的步骤达到重复传送次数。
5. 根据权利要求l的频率调制设备,其中向该频率选择性扩频器输入用于选择用于扩 频的频率选择性扩频码的M比特并行数据和N比特输入数据、以及用于选择一个扩频码组 的(N-M)个频率选择性控制比特。
6. 根据权利要求5的频率调制设备,其中该频率选择性扩频器在该传送速率控制器的 控制下选择并输出对于与重复传送次数对应输出的相同串行数据的不同扩频码组,并选择 和输出每一扩频码组的2M个扩频码之一。
7. 根据权利要求6的频率调制设备,其中该频率选择性扩频器包括 N比特计数器,用于输出N比特输入数据;(N-l)个第一异或算术运算器,用于对(N-M)比特频率选择控制比特和M比特数据输入 比特执行灰度索引运算;N个与算术运算器,用于对该N比特计数器的输出、所述(N-M)比特频率选择控制比特 和所述(N-l)个第一异或算术运算器执行与算术运算;禾口第二异或算术运算器,用于对所述N个与算术运算器的输出执行异或算术运算。
8. —种用于具有频率分集的频率选择性基带的频率解调设备,包括 信号组合控制器,用于根据通信信道环境来控制组合与重复传送次数对应地从传送方重复传送的传送数据;频率选择性解扩器,用于在该信号组合控制器的控制下,检测该传送方对应于重复传 送次数从传送数据中选择的频率选择性扩频码,并输出相应的M比特并行数据;并串变换器,用于将从该频率选择性解扩器输出的M比特并行数据变换为串行数据;禾口数据处理器,用于在该信号组合控制器的控制下,与重复传送次数对应地被输入串行 数据,以恢复和组合发生误差的比特。
9. 根据权利要求8的频率解调设备,还包括解扰器,用于在所述发生误差的比特的恢 复之前对变换的串行数据进行解扰。
10. 根据权利要求8的频率解调设备,其中该频率选择性解扩器从传送数据中获得通过将用于扩频的2W个扩频码除以2M(M < N)个扩频码而获得的多个扩频码组之一和从构成 一个扩频码组的2M个扩频码中选择的一个扩频码,并输出与所选择的一个扩频码对应的索 引值作为M比特并行数据。
11. 根据权利要求10的频率解调设备,其中所选择的一个扩频码是与通过比较2M个扩 频码的所有相关值所获得的最高相关值对应的扩频码。
12. 根据权利要求8的频率解调设备,其中该数据处理器在该信号组合控制器的控制 下,通过使用相等增益组合方案或其中根据通信信道特性分配加权因子的最大比率组合方 案,对于与重复传送次数对应输入的相同串行数据校正发生误差的比特,而获得分集增益。
13. —种用于具有频率分集的频率选择性基带的传送设备,包括前导码/报头生成单元,用于生成用于帧同步的前导码、和具有用于要传送的数据的 控制信息和用于重复传送相同数据的重复传送次数的报头;频率调制单元,用于从通过将用于扩频的2W个扩频码除以2M(M < N)个扩频码而获得的多个扩频码组之中根据通信信道环境选择要与重复传送次数对应使用的扩频码组,并选 择每一所选择的扩频码组的2M个扩频码之中的一个扩频码;禾口多路复用单元,用于将前导码、报头和与重复传送次数对应选择的扩频码多路复用为 数字信号。
14. 根据权利要求13的传送设备,其中该前导码/报头生成单元包括 报头发生器,用于通过使用所述要传送的数据的控制信息,来生成预定报头格式的报头;报头处理器,具有用于对报头进行扩频的扩频器;禾口前导码发生器,用于通过使用初始值集合来生成预定长度的前导码,以便获取帧同步。
15. 根据权利要求13的传送设备,其中该频率调制单元包括传送速率控制器,用于根据通信信道环境来调整要传送的数据的传送速率和重复传送 次数,并控制与该重复传送次数对应地重复传送相同数据;数据发生器,用于在该传送速率控制器的控制下,与该重复传送次数对应地重复输出 相同串行数据;串并变换器,用于将从该数据发生器输出的串行数据变换为M比特并行数据;禾口 频率选择性扩频器,用于生成通过将用于扩频的2W个扩频码除以2M(M < N)个扩频码 而获得的多个扩频码组,通过接收(N-M)个频率选择性控制比特而选择与重复传送次数对 应的所述多个扩频码组中的一个扩频码组,并通过接收M比特并行数据而选择每一所选择 的扩频码组的2M个扩频码之中的一个扩频码。
16. 根据权利要求15的传送设备,其中该频率调制单元还包括加扰器,用于在串行数 据到M比特并行数据的变换之前,对从数据发生器输出的串行数据进行加扰。
17. 根据权利要求16的传送设备,其中该传送速率控制器通过使用(N-M)个频率选择 性控制比特来控制该频率选择性扩频器与所述重复传送次数对应地重复选择所述多个扩 频码组之中的一个扩频码组,并控制该数据发生器与所述重复传送次数对应地输出相同串 行数据。
18. 根据权利要求13的传送设备,其中该频率选择性扩频器接收M比特并行数据、和用 于选择用于频率扩展的频率选择性扩频码的N比特输入数据、和用于选择所述一个扩频码组的(N-M)个频率选择性控制比特作为输入,在该传送速率控制器的控制下选择用于与该 频率选择性扩频码对应地输出的相同串行数据的不同扩频码组,并选择和输出每一所选择 的扩频码组的2M个扩频码之中的一个扩频码。
19. 一种用于具有频率分集的频率选择性基带的接收设备,包括帧同步器,用于检测与该频率选择性扩频码对应地重复传送的传送数据的前导码,并 获取帧开始时间;解多路复用器,用于通过使用该帧开始时间来分离该传送数据的报头和数据部分; 报头处理器,用于对所分离的报头进行解扩,以恢复该数据的控制信息; 频率解调单元,用于从通过使用从该数据的控制信息检测的重复传送次数的信息将2W 个扩频码除以2M个扩频码所获得的多个扩频码组之中选择被确定为用于该传送数据的调 制的扩频码组,并检测每一所选择的扩频码组的2M个扩频码之中的一个扩频码。
20. 根据权利要求19的接收设备,还包括模拟处理器,用于在该帧同步器中的帧开始 时间的检测之前,对于输入传送数据执行噪声去除、时钟恢复、和数据重定时。
21. 根据权利要求20的接收设备,其中该频率解调单元包括 信号组合控制器,用于控制与该重复传送次数对应地传送的数据的组合; 频率选择性解扩器,用于在该信号组合控制器的控制下检测在传送方对应于重复传送次数从传送数据中选择的频率选择性扩频码,并输出M比特并行数据;并串变换器,用于将从该频率选择性解扩器输出的M比特并行数据变换为串行数据;和数据处理器,用于在该信号组合控制器的控制下与该重复传送次数对应地接收串行数 据,并恢复和组合发生误差的比特。
22. 根据权利要求21的接收设备,其中该频率解调单元还包括解扰器,用于在所述发 生误差的比特的恢复之前,对所变换的串行数据进行解扰。
23. 根据权利要求21的接收设备,其中该频率选择性解扩器获得通过将f个扩频码除 以用于扩频的2M个扩频码所获得的多个扩频码组之中的、在传送方选择的一个扩频码组, 计算每一所获得的扩频码组的2M个扩频码的所有相关值,并输出与具有最高相关值的扩频 码对应的索引值作为M比特并行数据。
24. 根据权利要求19的接收设备,其中该数据的控制信息包括从传送方传送的数据的 传送速率、调制方案、用户ID、数据长度、和重复传送次数中的一个或多个。
全文摘要
提供了一种使用频率选择性基带的频率调制/解调设备以及使用其的传送/接收设备。在频率选择性基带传送技术或FS-CDMA技术中,根据通信信道环境控制传送速率,在接收方重复选择扩频码组,以便获得频率分集增益。因此,可能降低用户之间的干扰。另外,即使在存在从电子设备引入的强干扰的情况下,也可能实现低功率稳定人体通信并确保通信质量。
文档编号H04L27/10GK101796786SQ200880105502
公开日2010年8月4日 申请日期2008年4月29日 优先权日2007年7月3日
发明者姜泰旭, 姜盛元, 朴基赫, 朴德根, 朴炯一, 林寅基, 沈载勋, 邢昌熙, 金圣恩, 金整范, 金景洙, 金真庆, 黄正焕 申请人:韩国电子通信研究院
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