用于在具有注入锁定定时的wcan系统中的数据速率最优的系统和方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]部署信息系统的单个芯片逐步包括无线通信能力。WCAN或无线芯片区域网络可以用于系统内的各种芯片无直接配线情况下的通信。
[0002]使用用于接收机相位同步的脉冲注入锁定的无线芯片间通信系统实现了500Mbps (兆位/每秒)，但是却在设备外壳(chassis)内表现严重的多径干扰，由此由于字符间的干扰而使高数据速率的接收机误比特率BER严重降低。对该问题存在若干解决方案:
[0003].使脉冲重复周期比信道响应的长度更长。然而，这会显著地使传输速率减小至125Mbps ο
[0004].使用发送机侧均衡器(预编码器)来减小仅2?3个最严重的多径反射。这使得发送机的电路变得复杂。
[0005]?在接收机处使用均衡器。这也会显著使接收机电路变得复杂。
[0006]所有这些所提出的解决方案都有显著的缺陷，或者导致非最优传输速率或者明显更复杂的电路。
[0007]因此，需要使传输速率最优的解决方案。
【附图说明】
[0008]以下，将参考附图对注入锁定脉冲重复周期最优系统的示例性实施方式进行描述，其中:
[0009]图1a和图1b示出使用注入锁定脉冲重复周期(ILPRP:inject1n-locked pulserepetit1n per1d)最优系统的发送机和接收机的一个实施方式；
[0010]图2示出计算机外壳的信道响应的示例；
[0011]图3示出误比特率(BER)相对于可能的相位位置的浴盆曲线的示例；
[0012]图4示出使ILPRP系统中的脉冲重复周期(PRP)最优的方法；
[0013]图5示出所测量的接收机BER相对于PRP的示例；
[0014]图6示出表现计算机外壳内的信道响应的概念图；以及
[0015]图7示出包括多个注入锁定脉冲重复周期(ILPRP)最优系统的系统的一个示例。
【具体实施方式】
[0016]在无线通信系统中存在几种增加数据速率的方式，但是它们大部分要求芯片复杂度的增加，例如TX预编码器(发送预编码器)、RX均衡器(接收机均衡器)、FEC(前向纠错器)等。具有注入锁定定时的WCAN系统的性质使其能够不需要使集成电路复杂化的情况下实现。在某些实施方式中，根据用于某些系统的这些性质，可以发现最优的数据速率，代替使用预编码器或均衡器。注入锁定脉冲重复周期最优系统(ILPRP0系统)的实施方式具有如下主要元件:
[0017].芯片配备有使用注入锁定定时技术的WCAN收发机。
[0018].预先测量信道响应，并且信道响应是静态的，其是用于WCAN系统的解决方案。
[0019]?选择小于信道脉冲响应持续时间的脉冲重复周期，使得多径影响可忽略。
[0020]与典型的解决方案相比，所提出的方法具有20%的数据速率增益。ILPRPO系统主要使用在具有使用注入锁定定时技术的WCAN收发机的芯片上。可选地，其可以实现为信道响应期望为静态的任何系统。具有静态信道响应的系统典型地是引起与传输路径的干扰的客体(object)是固定的那些。
[0021]图1a和图1b示出使用ILPRPO系统的收发机的一个实施方式。该系统有时可以称为ILT系统(注入锁定传输系统)。这是因为该系统的电子仪器使该系统的注入周期与接收机锁定。这减小在传输期间的潜在相移问题。图1a和图1b中所示的所考虑的收发机包括脉冲注入锁定接收机。脉冲注入锁定接收机的设置用于本地振荡器与被接收信号载波的同步和发送机与接收机的时钟同步的节能方案。这至少部分因为信号的过采样无需避免传输信号的相移和米样。收发机的发送机110部分和接收机120部分被不出。发送机110包括提供要无线发送的数据的数据源115。发送机110还包括伪随机二进制序列发送机120、不归零到归零数据转换器125、可变脉冲窗口 130、注入锁定电压控制振荡器135、分频器140、组合器145和天线150。接收机120包括接收机天线155、接收机脉冲注入锁定系统157、移相器165、分频器140和五级闪存模拟到数字转换器170，接收机脉冲注入锁定系统157包括低噪声放大器160、可变放大器161和注入锁定电压控制振荡器135。接收的结果即数据175返回到微处理器。所接收的脉冲在直接注入到五级闪存ADC(模拟到数字转换器)170两者之前被两级低噪声放大器(LNA) 160来放大，并且3.4GHz、4.5GHz注入锁定VC0(IL-VC0或电压控制振荡器)通断键控(00K:on-off keying)调制方案由于其简单性而被选择。尽管示出了特定的收发机，但是根据本公开，其他收发机对于本领域技术人员而言也是显而易见的。在许多实施方式中，可选的收发机将具有脉冲注入锁定机制。根据本公开，本领域技术人员将想到各种配置，并且上述仅仅是示例。
[0022]图2示出在计算机外壳内的信道响应。y轴210示出信号的振幅。x轴220示出PRP或脉冲重复周期的纳秒单位的时间。在典型的解决方案中，通常选择大于信道响应持续时间的脉冲重复周期。这会导致数据速率的显著损失。例如，对于图2所给出的计算机外壳的示例内的典型的信道响应，速率从500Mbps下降到125Mbps (兆位/每秒)。
[0023]图3示出误比特率(BER)相对于可能的相位位置的浴盆曲线。y轴310表示对数刻度上的BER。X轴320示出用于传输的可能的相位位置。线330表示500Mbps，线340表示153Mbps (在该示例中为最优速率)，并且线350表示125Mbps (在没有分析的情况下会选择的谨慎的默认传输速率)。通过扫描所有可能的相位位置来建立浴盆曲线测量BER(参见图3线350)，可以在开始处设定ADC(模拟到数字)采样时钟的最优相位位置。一般而言，选择BER以适合传输系统的参数。如果允许太高的BER，则需要再发送多个分组(packet)，导致更低效率的传输速率。各种可接受的BER可以处在互异的系统中；在当前申请中的所识别的BER仅仅是示例，并且根据本公开和所使用的系统的细节，本领域技术人员可以想到其他BER。
[0024]由于那些产生静态信道响应的WCAN系统操作的环境的静态属性，它们可以配置成事先测量信道响应。主要反射器位置的知识可以用来协助事先确定信道响应。在许多配置中，可以选择小于信道脉冲响应持续时间的PRP使得多径影响可忽略。因此，能够实现数据速率的增益。不同的系统和配置将具有不同的可接受的误比特率。可接受的误比特率这里被称为BER极限。作为脉冲重复周期的功能的误比特率这里被称为BER(PRP)。为了示例的目的，假定BER极限需要小于10-3。在这种情况下，可以执行图4所示的训练方法。
[0025]如图所示，在该训练过程的实施方式中，在过程410中，将PRP设定成等于脉冲持续时间，该脉冲持续时间为传输脉冲的长度。这是非常短的PRP，因为如果PRP再变得短点，则脉冲就会重叠。在过程420中，系统进入脉冲注入锁定以将接收机时钟与所发送的数据同步。在过程430中，通过测试序列。在过程440中，将BER作为PRP的函数来计算。如果在方向450上BER(PRP) >BER极限，则在过程460中增加PRP，并且系统返回到过程420。如果在方向470上BER(PRP) ( BER极限，则在过程480中返回PRP并且训练停止。可选地，可以重复多次算法使得以连续顺序确定具有比该极限小的BER的三个或更多个PRP。因此，增加PRP 460的过程可以继续，并且直至BER(PRP)彡BER极限、BER(PRP+1增量)彡BER极限和BER(PRP+2增量)(BER时才在方向470上继续该算法。在过程480中可以将PRP平均。
[0026]在可替代方式中，可以将PRP设定成具有低BER的已知的高PRP，然后可以相应地减小PRP。如图6所示，最大PRP系统必须具有最小值的两个主要干扰区域，在其之间具有低点，其中PRP被最优。以上最初所提出的方法将识别用于最高可能的比特率的第一稳定PRP区域。该方法从高比特率工作到低比特率(或从低PRP工作到高PRP)，因而所识别的第一区域具有在BER内的最高可能的比特率。为了从高PRP工作到低PRP，必须通过高误比特率的第一峰值以便找到具有可接受区域率和更高速率或更低PRP的下一个低点。为了确保找到最优的低点，该算法需要在第一 BER增加之前首先存储PRP，然后继续给满足BER极限的要求的低BER的另一个区域教导。如果发现该区域，则将用于该区域的PRP设定为用于该系统的PRP。如果没有，则应该保持原来设定的PRP。简而言之，该可以过程编写如下:如果BER小于BER极限，则将最优PRP设定为相应PRP ;如果没有，则增加PRP并且再次测试。测试继续直至实现最小的PRP。所选择的PRP的任一侧的BER的斜度相对固定使得由于信号实际到达次数而导致的PRP的微小变化仍然具有在可接受的BER以下的误码率的要求，导致该过程进一步复杂化。同样地，代替如在前述的方法那样将PRP设定为脉冲持续时间，必须将初始PRP设定为脉冲持续时间的