专利名称：多波段单载波调制的制作方法
技术领域：
本发明涉及通讯系统，更具体地说，涉及由本通讯系统接收的信号的接收处理方法。
背景技术：
数字通讯系统已经持续发展了许多年。近些年，微微网(Piconet)通讯系统的发展正逐渐增加。微微网被认为是当两个设备连接实现二者数据通信时建立的网络。微微网通常在最大半径约10米的范围区域中运行。有时，微微网被认为是PANs(个人局域网)，而那些利用无线方法实现的微微网被认为是WPANs(无线个人局域网)。
在无线通讯系统中，经常要说明微微网。微微网中的设备操作一般根据M/S(主机/从机)型关系操作。一些微微网也包括与微微网控制器(例如，主机设备)交互的多用户设备(例如，多台从机设备)。在某些实例中，两个或多个微微网运行，这样他们可以共用至少一个在分布网(Scatternet)的运行中的公共设备。例如，在分布网中，用户设备(从机设备)可以与两个和多个分离的微微网控制器(主机设备)互相交互。这些操作允许在不同微微网中距离另一台设备较远的各种设备，通过分布网中的相应的微微网控制器(主机设备)实现互相通讯。然而，问题在于，在分布网的运行中，每一个微微网必须与相对接近的微微网实现操作而不干涉另一个微微网。还需要注意，没有在分布网的运行中运行的独立的微微网也可能由于其他邻近的微微网的干涉而受到负面的影响。这种负面影响的其中之一是出现当符号(或脉冲)在相对接近的与其他微微网有冲突的微微网中传输时产生数据丢失的情况。
已知的，蓝牙通讯标准是第一个已开发完成的这类PAN通讯标准。根据蓝牙通讯标准，在微微网中的各种设备间的通讯是严格利用M/S(主机/从机)构架实现的。蓝牙微微网中的每一个设备可以M/S方式工作。这些设备中一个典型设备，或者蓝牙微微网中的第一个设备，将蓝牙微微网中的“主”设备运行时的指示信号(或访问请求信号)传输到蓝牙微微网的其他“从”设备。
已经产生的另一个PAN通讯标准是IEEE(电气与电子工程师学会)802.15标准。802.15标准的变化和扩展(如802.15.1，802.15.2，802.15.3，以及其他在过去有所发展的标准)也在近些年中有所发展。根据802.15.3标准的操作不同于蓝牙通讯标准的操作。根据802.15.3标准，一个具体的设备在微微网中特别设计成微微网控制器(主机)来运行；也就是说，这种IEEE 802.15.3微微网中的每一个设备不是在M/S模式下运行的。在这种IEEE 802.15.3微微网中的一个设备是作为一个微微网控制器(主机)，而IEEE 802.15.3微微网中其他设备作为用户设备(从机)运行。需要注意，微微网控制器(主机)可使微微网中的不同用户设备实现p2p(点对点)运行。
近些年，微微网在相对近距离内与其他微微网的同步操作的实现，有显著发展(而没有例如功能的下降、在各种微微网中大量传输符号间发生冲突，以及其他的负面影响)。目前，现有技术还不能令人满意地解决这种微微网中由于符号冲突而产生不可预知的影响。而现在人们已经试图处理最小化这些微微网中不可预知的符号冲突，目前还不存在令人满意的方法，使得微微网中所有设备在保持很高的操作等级的情况的同时解决符号冲突问题。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于运行微微网可运行设备的方法，该方法包括获得包括符号的信号；检测符号的能量；将符号的能量与预期能量或估计能量做比较；确定符号能量和预期能量的差值是否超出多个阈值中的至少一个阈值，或符号能量和估计能量的差值是否超出多个阈值中的至少一个阈值。
根据本发明，用于操作微微网可运行设备的方法包括获得包括符号的信号；检测符号的能量；将符号的能量与预期能量或估计能量做比较；确定符号能量和预期能量的差值是否超出多个阈值中的至少一个阈值，或符号能量和估计能量的差值是否超出多个阈值中的至少一个阈值；当差值超出多个阈值的第一阈值时，而没有超出多个阈值的其他阈值时，根据第一加权因子有选择的降低符号的权重并为减码器提供权值减小的符号；当差值超出多个阈值的第一阈值和第二阈值时，而没有超出多个阈值的其他阈值时，根据第二加权因子有选择的降低符号的权重并为减码器提供权值减小的符号；当差值没有超出任何阈值界限时，为解码器提供符号。
根据本发明的另一方面，提供了一种微微网可运行设备，本设备包括一个用于接收和过滤模拟信号的无线电前端；一个ADC(模数转换器)，以将接收和过滤的模拟信号转换成数字信号，并提取数字信号的I，Q(同相、正交)组份值；一个用于接收数字信号的I，Q组份并实现数字信号的I，Q组份映射符号以在数字信号中产生符号估计值的调制解调器；一个用于估计符号中干涉等级的所用信号能量平均值估计功能模块；其中，根据符号干涉等级，调制解调器选择性的实现对数字信号中符号的干涉补偿。
图1A是根据本发明的一与其他某些类型信号比较的UWB(超宽带)信号频谱的实施例示意图；图1B是根据本发明的一分成多个子带宽的UWB(超宽带)信号频谱实施例示意图；图2A是根据本发明的一建立微微网或WPAN(无线个人局域网)(例如无线通讯系统)实施例示意图；图2B是根据本发明的一可实现频率跳变的实施例示意图；图3是根据本发明的一与通讯信道脉冲响应对应的跳频时间间隔实施例示意图；图4是根据本发明的另一实现跳频的实施例示意图；图5是根据本发明的一应用的CDMA(码分多址访问技术)的实施例示意图；图6是根据本发明的一可以使用的OFDM(正交频分复用)的实施例示意图；图7是根据本发明的一相对另一设备(包括某些重叠)距离较近SOPs(同时并行微微网)的实施例示意图；图8是根据本发明相对另一设备(包括某些重叠)距离较近SOPs的另一实施例示意图；图9是根据本发明SOPs干涉特性的实施例示意图；图10是根据本发明的一伴随多路和干涉的快速频率跳变的实施例示意图；图11是根据本发明的一SH-OFDM(慢速跳频正交频分复用)的实施例示意图；图12是根据本发明的一减少工作循环的SH-OFDM实施例示意图；
图13是根据本发明的一建立的智能接收器结构的实施例示意图；图14A是根据本发明的一智能接收器的功能实施例示意图；图14B是根据本发明的一应用结构干涉的干涉补偿功能实施例示意图；图15是根据本发明的一用于发射器(或接收器)的第三次序的椭形LPF(低通滤波器)实施例示意图；图16是根据本发明的一支持结构的干涉补偿功能的微微网可运行设备实施例示意图；图17是根据本发明的另一支持结构的干涉(如PHY(物理层)，MAC(介质访问控制器)，以及较高协议层)补偿功能实施例示意图；图18是根据本发明的一操作微微网可运行设备的方法的实施例示意流程图。
具体实施例方式
图1A是根据本发明的一与其他某些类型信号比较时的UWB(超宽带)信号频谱实施例示意图。与利用窄带载频传输信息的射频通讯不同，UWB通讯是利用通过一个宽频谱发送能量脉冲实现操作的。例如，一个RF信号可以看作占用一个窄频的范围。同样，相对于一个通常在可用频谱中强度超出噪声最低限度而且也占用可用频谱的相对较窄区域的扩频信号而言，UWB信号实际上可以看作脉冲形变噪音(在可用频谱范围可以永不超过噪音最低限度)。一个扩频信号可以看作是一个所占频带比信息信号所要求的最小带宽要宽的信号。例如，发射器在一个更广的电磁频谱范围穿过大量频带信道“传播”能量(一般来说最初能量聚集在窄带上)。扩频信号的优点包括提高了不受干涉的特性、降低了窄带干涉，而且提高了信号容量。
然而，一个UWB信号的PSD(Power Spectral Density，能量谱密度)实际上弯曲通过可用频谱，而噪音的PSD一般与其类似通过整个可用频谱的范围。因为UWB信号以及通过可用频谱的噪音的修正特性，噪音不会完全掩盖作为UWB信号传输的脉冲。重要的是一个UWB信号是时间函数而非频率函数。
图1B是根据本发明的一分成多个子带宽(或信道)的UWB(超宽带)信号频谱实施例示意图。最近，FCC(Federal CommunicationsCommission，美国通讯委员会)已经将用于UWB通讯的可用频谱定义为在3.1GHz(千兆-赫兹)和10.6GHz之间。另外，FCC将可用UWB频谱中任何子带(或信道)的最小频谱带宽定义为500MHz(兆-赫兹)。
而且，FCC的定义考虑到了通过UWB频谱带宽41.25dBm/MHz的能量谱密度。详细的说明，参考1mW(毫-瓦)，0dBm是测量信号能量的dB(分贝)。这说明，在整个可用UWB带宽7.5 GHz中任何一个500MHz子带(或信道)上，被UWB信号使用的全部能量大约是-14.26dBm。另外，如果利用整个7.5GHz可用UWB带宽，则UWB信号使用的全部能量大约是-2.5dBm。
图2A是根据本发明的一建立微微网或WPAN(无线个人局域网)(例如无线通讯系统)实施例示意图。如上所述，一个微微网可以看作是当任何两个设备在其之间连接通讯时建立的网络。在通讯中，这个操作是以M/S(主机/从机)关系方式实现。微微网可以使用微微网控制器(主机)和1个或多个客户设备(从机)实现。本是实例中，客户设备(从机)一般不能直接与另一设备通讯，而是需要通过微微网控制器(主机)互相通讯。然而，2个客户设备(从机)可通过微微网控制器(主机)直接与另一设备利用p2p(点对点)通讯来建立二者通讯连接。用于2个客户设备(从机)的p2p通讯的建立是通过微微网控制器(主机)实现。
为了支持多个客户设备(从机)两两之间、有时需要同时与微微网控制器(主机)之间的通讯，这个通讯必须在如下方式下完成在每个客户设备(从机)之间建立通讯连接，而微微网控制器(主机)并不干涉其他客户设备(从机)和微微网控制器(主机)间的通讯连接。而且，当两个或多个微微网在相对较近的区域中运行，在每一个微微网中的通讯必须以如下方式下完成在没有互相干涉的情况下实现两个或多个微微网的同步运行(例如共存以及运行)。
也需要注意的是，客户设备一般不与其他设备直接通讯(也就是说，通过微微网控制器(主机))，也要注意，微微网控制器(主机)有时可以运行实现微微网中两台客户设备(从机)之间的通讯。而且，在本实施例以及其他实施列中描述的微微网都可以根据IEEE(电气与电子工程师学会)802.15标准提供的条件和限制下操作，并且也使得微微网可根据其他无线通讯标准运行。而且，微微网也可以在IEEE801.15基础上发展的包括IEEE 802.15 WPAN高速选择PHY任务组3a(TG3a)草案标准等的标准草案和各种变化的情况下运行。
图2B是根据本发明的一可实现频率跳变的实施例示意图。作为时间函数，被使用的频带(或信道)将从一个频带(或信道)跳到另一个上。频率跳变是运行方法的一种，这种方式可以使通讯信道更稳固。例如，当噪音，例如背景噪音，相对定位到频谱的一个区域时，频率跳变将对频率特性以及频率区域噪音的影响最小化。
频率跳变可以被看作是在传输时信号的频率的重复转换。在通讯系统中，发射器和接收器同步运行，从而在任何给定时间内两者在相同频率下操作。在本具体实例中，可用频谱被分成n个波段(或n个信道)。在第一时间间隔内使用波段1实现通讯，而在第二时间间隔使用一个波段n实现通讯，而在第三时间间隔使用一个波段3实现通讯，等等如图表所示。
也要注意的事，在各频率跳变的执行的时间间隔应该是足够长的时间以保证获取在微微网各种可运行设备中(例如，微微网控制器(主机)以及客户设备(从机))通讯信道的全脉冲响应。在任意给定频率通讯系统运行的这个时间间隔一般将持续多个符号长度。可选择的，当这种考虑不需要或不重要的情况下，可以实现非常快速的频率跳变。
作为频率跳变运行的实例，在一个UWB信号中，UWB频谱可以分成15个500MHz带宽的子波段，频率跳变可以看作是在各500MHz带宽子波段(或信道)之间跳变的时间函数。
图3是根据本发明的一与通讯信道脉冲响应对应的频率跳变时间间隔实施例示意图。脉冲响应，作为时间函数，出现于一个客户设备(从机)和一个微微网控制器(主机)之间的通讯信道中。这个脉冲响应可以看作当有脉冲提供的情况下通信系统的响应。这个脉冲响应在消失前以时间函数的形式变化强度。脉冲响应发生彻底消失的时间可以看作通讯信道的脉冲响应时间。
根据本发明当比较实现的频率跳变时，通讯系统利用第一频带(所示的第一时间间隔频带1)运行的时间间隔要比通讯信道的脉冲响应时间长。这将保证获得一个脉冲在发射及在频带上运行时的全部能量。同样的，当运行根据跳频时间-频率编码序列转换到另一频带时，响应时间间隔也将比通讯信道的脉冲响应时间要长。
在某些已知的微微网中，已经可以实现单独频率跳变以保证时间间隔一般仅仅是单个符号的长度；这一般要比通信信道的脉冲响应时间更短。如果实现的频率跳变过快，则发射脉冲的多数能量会发生损失。根据本发明实现频率跳变的更长持续时间可以保证获得全部的发射能量。从而保证更强的稳定性以及更准确的通讯。可选择的，当这种考虑不需要或不重要的情况下，可以实现非常快速的频率跳变。
本发明中，在微微网中2个设备之间用于控制通讯的时频编码可被视为一种运行参数。这个运行参数可以基于另一个用于控制另两设备间通讯的运行参数的变化实时的进行调整。例如，第一时频编码可以先使用，而第二时频编码可以随后基于另一个运行参数的变化实现。基于2个设备之间通讯连接干涉运行参数的变化，作为实例，相对于其他可用的时频编码而言，一个时频编码可以更有效的支持2个设备的通讯。正如本发明其他实施例所述，其他运行参数也可以调整以适应1个或多个其他运行参数的变化而不脱离本发明的范围和实质。
再如上所述，也需要注意微微网控制器(主机)可使微微网中的两个分离的客户设备(从机)实现p2p通讯。关于微微网控制器(主机)和任一客户设备(从机)之间通讯的通讯方式，也适用微微网中两个分离客户设备(从机)之间实现的p2p通讯。
图4根据本发明的另一实现频率跳变的实施例示意图。这个图表的说明可以看作是跨越微微网中各设备之间不同PHY(物理层)连接以用于支持通讯的时频编码运行参数具体实例。
本实施例表明两个分离的微微网(或微微网中两个分离的设备组)是怎样利用两个分离又相互正交时频码来运行的。例如，第一微微网(或者第一设备组)利用第一时频编码(时频编码1)实现频率跳变以用于从机/主机的通讯。此外，第二微微网(或者第二设备组)利用第二时频编码(时频编码2)实现频率跳变以用于从机/主机的通讯。在每一个时间间隔，时频编码1和时频编码2利用不同波段(或信道)分别运行。例如，当时频编码1利用波段1运行时，时频编码2利用波段2运行。同样的，当时频编码1利用波段2运行时，时频编码2利用波段5运行。在时频编码序列期间，2时频编码的正交运行持续进行。
每一分离的时频编码序列被重复以支持各自微微网的并行运行。利用两个时频编码的正交运行允许一个以上微微网在相对较近的距离区域内共存。另外，需要注意的是，在各自微微网(或设备组)中的所有客户设备(从机)将利用它们的时频编码序例与相应的微微网控制器(主机)实现通讯，在其他各自微微网中的所有客户设备(从机)将利用它们相应的时频编码序列与相应的微微网控制器(主机)通讯。
图5是根据本发明的一可以应用的CDMA(码分多址访问技术)的实施例示意图。CDMA可以被看作为各种信号源服务的频带的短期任务。在每一个连继的时间间隙，自适应地或者根据预置序列记录波段的任务。例如，在一个时间间隙1，一个信号1利用波段1运行，一个信号2利用波段2运行，一个信号3利用波段3运行。而后，在时间间隙2，信号1利用波段3运行，信号2利用波段1运行，信号3利用波段2运行。在时间间隙3，信号1利用波段1运行，信号2利用波段2运行，而信号3利用波段3运行。
利用一个通常正交于在通讯系统中由其他通讯设备使用的其他PNs(Pseudo-Noise，假噪音)编码的PN编码实现通讯设备的运行(例如，客户)。这个PN时常认为是扩展编码。一个调整信号利用那个扩展编码实现扩展，而扩展信号跨越通讯信道实现传输(例如，一个在微微网中实现2个设备通讯联接的PHY(物理层)连接)。在通讯信道的接收端，利用这个同样的扩展码(例如PN码)实现编码的再次扩展以实现从一个具体设备传出的数据可以用过合适的目标设备实现解调。
将CDMA的运行被视为通过通讯系统的输入信号的转换时，可以更好的得到理解。在通讯信道的发射器端，从一个具体用户输入的信号首先提供给通过载波解调数据而产生一个解调信号(s1)的调制解调器。而后，调制的数据信号与一个相应于具体使用者的扩展编码(g1)相乘，得到提供给通讯信道的扩展信号(g1s1)。此信号可以看作是一个调制信号频谱以及扩展编码的频谱的转置。同时，通讯系统中从其他客户输入的信号以模拟方式调制并得到扩展。
在通讯信道的接收器端，接收到其他用户提供的所有扩展信号的线形结合，例如，所有用户的g1s1+g2s2+g3s3+……等等。在接收器端，全部接收信号与扩展编码相乘产生包括g12s1的信号，加上非期望信号的组合(例如g1g2s2+g1g3s3+……等等)。
在CDMA中，扩展编码需要特别选择以使其与其他编码正交。也就是说，当任何一个扩展编码与另一个扩展编码相乘时，结果为零。这种方式下，所有非期望信号被剔除。给定扩展编码g1(t)，g2(t)，g3(t)等等，扩展编码的正交可以表示为∫0Tgi(t)gj(t)dt=1,i=j0,i≠j]]>终信号传输到解调器，在解调器处，提取在通讯信道的传输端提供的输入信号，并据此做出估值。
图6是可根据本发明使用的一OFDM(正交频分复用)调制的实施例示意图。OFDM调制可以看作将可用频谱分成多个窄带子载波(例如，低数据率载波)。一般的子载波的频率响应互相叠加正交。每一个子载波可以利用不同种类调制编码技术的任何一种实现调制。
OFDM调制是通过大量的窄带载波(或多个音频)同时传输实现的。通常，在不同OFDM符号中也使用保护间隔和保护距离以尽量最小化通讯系统(这个通讯系统特指务相通讯系统)中多路影响引起的ISI(Inter-Symbol Interference，符号间干涉)的影响。另外，也需要在保护间隔中使用一个CP(Cyclic Prefix，周期前置)以保证转换时间(当跳转到一个新的波段)以及用于保持OFDM符号的正交。
在一个UWB实施例中，125个UWB音频可以在UWB频谱中15个500MHz带宽的子带中的任何一个中使用。利用OFDM可以获得其他益处，例如，多音频的使用保证窄带干涉的有效处理。例如，相对于本地窄带干涉的音频可以被屏蔽(优化了对窄带干涉的易感性)而且仍然提供有效操作。这种屏蔽一个或多个音频并不会产生带宽的显著丢失，因为每一个个体音频在为OFDM符号使用的可用频谱中并不占用很大的带宽。因此，OFDM调制提供了根据本发明提供的在无线网络(例如微微网)中运行的设备从PHY(物理层)到更高协议层之间提供高品质智能连接的解决方案。
图7是根据本发明相对另一设备(包括某些重叠)距离较近SOPs(同时并行微微网)的实施例示意图。本实施例示出了在这些微微网中的个体设备与另一设备充分接近的方式下微微网如何运行，而使他们有时可以在不同时间与不同微微网实现连接。这在本质上要求运行的各种微微网其工作方式是在相互间没有干涉下完成的。例如，每一个微微网可以利用不同频率跳变方法实现。每一个微微网可以使用一个不同的时频编码，使那些非期望符号冲突保持较低的发生概率。其他的运行参数可以选择的为每一个不同的微微网使用。例如，使用不同PN(随机噪音)编码来控制各种微微网中发射的符号扩展/再扩展。而且，甚至可以使用其他运行参数以使任一非期望符号冲突保持相对最小化。
微微网中各种设备的工作方式可以利用如下方式实现当符号冲突确实发生时(例如，当干涉发生)干涉具有特殊特性，也就是，一个相对结构化的干涉。随后，利用对结构化的干涉的理解，可以得到各种设备中符号智能方法，以支持比通讯系统提供标准更高的性能标准，而该通讯系统由在通讯系统中存在的AWGN(Additive WhiteGaussian Noise，附加高斯白噪声)限制性能标准上限。这种方式运行的微微网的性能一般仅由这种微微网中运行设备的前端范围(例如，辐射前端以及本文实现的滤波)和复制波段的外部所限制。
本发明的不同方面利用SH-OFDM(Slow Hopping-OrthogonalFrequency Division Multiplexing，慢速跳频-正交频分复用)与相对现有微微网中实现的较低的PRF(脉波重复频率)的组合实现运行各种微微网中的设备。这种方式下，通过运行各种微微网设备，当符号冲突确实发生时，将出现上文所述的结构化干涉。下面提供的例子更具体地展现了符号冲突如何出现结构化的干涉。另外，各种实施例也描述了这些结构化的干涉如何被利用以确保整个微微网有高标准的性能。
如本实施例所示，微微网A包括微微网控制器A(主机)和用户设备1A及2A(从机)。同样的，微微网C包括微微网控制器C(主机)和用户设备1C及2C(从机)。而且，微微网B包括微微网控制器B主机)和用户设备1B(从机)。
如所见的，这些不同微微网A、B和C的每一个实现运行以使他们可以与其他微微网的一个或多个具有重叠部分。这些微微网中的某些设备可以与不同微微网在不同点及时连接。
这些不同微微网A、B和C的每一个可以分别利用选择的时频编码来运行，这个时频编码包括SH-OFDM与相对现有微微网中实现的较低的PRF(脉波重复频率)的适当的组合。通过如下方式运行微微网A、B和C，使得当符号在这个区域冲突时，它们展现出干涉相对结构化的类型。理解结构化干涉的特性，允许一个具有智能的接收器的实现，该接收器可以适当地加权符号，所述符号已经历非期望的符号冲突。
图8是根据本发明的另一相对另一设备(包括某些重叠)距离较近SOPs的实施例示意图。相对于上述实施例的区别在于，本实施例示出在给定微微网中时频编码是怎样实现的。可通过除用于不同微微网执行的不同时频编码外的方式(例如协力的方式)实现本实施例。
本实施例示出了一个区域中的多个客户设备(从机)和2个微微网控制器(主机)。如果需要，可使用任何数量的设备确定该区域中的不同设备的位置使用。在一个实施例中，微微网控制器1和2(主机)可以运行实现区域中所有客户设备的距离修正。同时，微微网控制器(主机)1和微微网控制器2实现所有客户设备(从机)距离修正，将它们分组，以及选择适当的用于控制在客户设备(从机)和微微网控制器1和2(主机)之间通讯的时频编码。另外，微微网控制器1和2(主机)中的一个或一起用于指导2个或多个用户设备(从机)实现它们之间p2p通讯，以及实现它们之间相对距离的修正；这个信息而后被提供给微微网控制器1 & 2(主机)。这个过程中，通过一个或微微网控制器1 & 2(主机)一起实现三角测量，用于决定区域中客户设备(从机)的精确位置。
本实施例中，客户设备(从机)的分布用以保证在区域中客户设备(从机)可以适当分组，与一个具体微微网控制器(主机)一起运行。例如，距离微微网控制器2(主机)更近的那些客户设备(从机)可以分到一个组中；也就是说，客户设备2，3，& 6(从机)可以分到一个根据微微网(例如微微网2)中的一个时频编码控制通讯的区域。
同样的，微微网控制器1(主机)为其他客户设备1和4(从机)提供服务(在区域1利用另一个时频编码)，微微网控制器1(主机)为客户设备5(从机)提供服务(仍利用其他时频编码的外部区域3)。这些客户设备(从机)和微微网控制器1(主机)可以看作是另一个微微网(如，微微网1)。
可选择的，在不同客户设备(从机)组之间的通讯以及它们各自的微微网控制器(主机)可以利用不同构架实现控制。每一个构架包括相应于使用的时频编码的信息、跳频的速率、以及/或者控制设备通讯的PRF(在其他运行参数间)。一般来说，本实施例表明在不同设备间的通讯不仅在不同微微网中实现不同，而且在给定微微网中的不同设备之间实现方式也不同。
图9是根据本发明的一SOPs干涉特性的实施例示意图。在本图中给出了用于多个不同运行SOPs方式的干涉区域。还给出了，在微微网通讯系统实现的各种方式下，微微网通讯系统的最低容量的频谱变化到最高。在频谱最低容量端，干涉完全相关。在频谱最高能量端，干涉完全正交。在中间段，存在一个频谱区域，该区域的干涉完全不相关。这个区域。向频谱的最高能量部分移动时，存在干涉被特性化为结构化的干涉的频谱部分。
起始于容量的低端，相关的干涉特性化为近似预定信号的干涉。为了调整这种类型的干涉，可以利用匹配的滤波器(搜索)实现相关预定信号的有序累加。然而这种匹配的滤波器(搜索)也象有效信号一样有序累加非期望信号，这一般需要更复杂的接收器处理。在这种情况下实现了无扩展的增加。实际上，多路一般趋向于减少干涉的相关性，尽管没有保证。
向最高容量端持续增加的频谱，类似白噪音的干涉可以特性化为象WGN(White Gaussian Noise，白高斯噪音)的干涉。一个匹配的滤波器(搜索)可以实现预定信号的有序累加，而干涉信号的无序累加。因为这种类型的干涉，实际上实现了这种扩展增加。有各种技术这里可以应用。例如，为不同微微网使用不同编码组。可选用长PN(随机噪音)序列(或短PN序列)。时间跳转也可以选择的实现。另外，也可以使用波特/碎片(chip)-率补偿。
结构化的干涉内容中，可以实现快速或慢速频率跳变。本发明的一个实施例包括使用复合的实质上提供了干涉的结构类型的SH-OFDM(慢速跳变正交频分复用)，而利用嵌有智能的用于协调干涉符号冲突的接收器有效处理所述干涉，以适应任何非期望的符号冲突。其中这种干涉的结构类型有益于WGN(白高斯噪音)的一个原因在于，这种结构化的干涉的类型比附有通过AWGN(附加白噪音)的干涉更低的平均信息量。当分析比较干涉的干涉的类型时，可减少这种更低的平均信息量。获得这种结构化干涉的一个实例就是通过跨频率编码的频率跳变(或者时频间隔)。而后干涉等级随时间和频率变化。设计良好的接收器能够超出正常的由现有技术接收器获得的扩频增益。另外，某些可获得该效果的技术包括在维特比解码器(Viterbidecoder)中使用的可靠的量度(例如，具有嵌入式信号的智能接收器)。可选用的，在接收通路(例如，在一个无声接收器中)中使用一个非线性限制器。
移动到频谱的右手部分，可以看到完全正交的正交干涉。运行通讯系统获得正交的干涉FDM(频率复分)的方法实例，却引起传输功率的恶化。另外，任何真实的正交编码需要适当的同步。这种正交编码的优点在于，对于由这种编码产生干涉的干涉距离不存在理论上的限制。
图10是根据本发明的一伴随多路和干涉的快速频率跳变的实施例示意图。本实例表明在不同微微网中使用的各种时频编码可能会遇到符号冲突。
在图中的上部，示出了脉冲的自由空间通讯。如图所示，1符号冲突将在每个周期产生(如果时频编码与另一个同步)。这种解决方案对于近-远问题提供了良好的预防，而可以实现一单独RF(射频)前端以使它能获得接收脉冲的全部能量。
图的中部，在几个脉冲(不规律的)上被涂黑的干涉处示出了CM1信道。不好的方面是，这种实施方式不能对近-远问题提供良好的预防。缺点还在于，一个单RF(射频)前端不能获得接收符号的所有能量。
图的底部，在干涉开始类似WGN(白高斯噪音)处示出了CM2信道。这种干涉的行为更像宽带系统的干涉。因此，为了协调这种信号，需要实现一个宽带前端。
这些SOPs产生的各种干涉类型，更清楚的示出，以及当试图处理不具有可预定以及可管理的结构干涉时有效接收处理的难度。本发明各个方面示出了如何在特定方式下通过运行各种SOPs产生结构(因此更适于管理)干涉。例如，当利用SH-OFDM(慢速跳频正交频分复用)结合一个减少的PRF(脉重重复频率)运行这些SOPs时，以及当比较现有技术微微网时，将需要考虑智能管理符号冲突。
基于IEEE 802.15.3a标准的多带OFDM(MB-OFDM)[1，2]的当前方案由于闭合SOPs(Simultaneously Operating Piconets，同时运行微微网)的存在而遭受相对很差的性能。
上述参考文档的互联网链接如下[1]http//grouper.ieee.org/groups/802/15/pub/2003/Jul03/03267r5P802-15_TG3a-Multi-band-OFDM-CFP-Presentation.ppt[2]http//grouper.ieee.org/groups/802/15/pub/2003/Jul03/03268r0P802-15_TG3a-Multi-band-CFP-Document.doc
理论上，多波段(时间跳变)系统通过利用干涉的结构化特性可以比宽带(CDMA(码分多址访问技术))获得更好的性能，但是目前的方案还不能做到这一点。实际上，甚至不能实现宽带CDMA系统表面的干涉抑制。
图11是根据本发明的一SH-OFDM(慢速跳频正交频分复用)的实施例示意图。两个分离的微微网(例如，微微网1、微微网2)分别利用不同的时频编码运行，可以看到，所使用的频带的变化是时间的函数。在一些实例中，两个微微网共同使用公共频带，并且会发生非期望的符号冲突。一个houguo就是，当符号冲突发生时，这种符号(实际上是一种符号冲突修整的符号)的能量将产生更高的能量(或功率)。
然而，此种方式下运行的一个优点在于干涉实质上高度的结构化。这是实际发生的，即使微微网中由于多路的影响。然而，其缺点在于，对于带有1个干涉的3个波段系统，接收器一般将在每3个符号发现2个冲突。为了弥补这一点，微微网需要一个非常低的速率编码以实现在高速ISR(符号辐射的干涉)的工作。而且，微微网在高ISR下不能达到目标速率。
图中例示了3波段系统中2个邻近的微微网，在系统中，两个微微网使用不同的时频编码。如图所示，这通常造成每3个符号中的2个局部的冲突。不幸的是，尽管局部冲突仅仅影响时域中每个跳变的一部分，但是它们却影响频域中所有音频。这样，在一个OFDM系统中，由于局部冲突影响了所有比特位。在干涉距离预定信号的发射器更近的情况下，这些冲突被认为不存在的，每3个编码位中的2个将被删除。
然而，干涉高度结构化的事实，即使在多通路的情况下，也提供了某些运行优点。根据SH-OFDM，通过在每一个频段驻留更长时间，符号冲突可以定位到单个的频率跳变上。然而，处理每3个符号中的2个局部冲突对于许多应用来说绝对是有问题的。
图12是根据本发明的一减少工作循环的SH-OFDM实施例示意图。图中给出了一个可选择的实施例，实例中，每个符号的信息的比特位的数量是增加的，从而消除了共轭对称；而减小了符号速率。换句话说，增加每一符号的能量级和每个音频中比特位的数量，而减小符号的发出的速率(也就是，符号速率可以减小)。如图所示，这通过因子2减小了冲突速率，从而每3个编码位中的至多1个冲突将被剔除(与上述实施例中描述的每3个编码位中的2个冲突相对应)。
图中说明的此减少工作周期的MB-OFDM(多波段正交频分复用)方法在另一件待审批的专利申请中首次说明(法律文书No.BP3085，发表日July 18，2003(07/18/2003)，待审批)，稍后在发明人[3]给出的方案中有说明。
这个参考文档的互联网链接如下[3]http//grouper.ieee.org/groups/802/15/pub/2003/Jul03/03273r0P802-15_TG3a-Reduced-Duty-Cycle-MB-OFDM.ppt图中给出了另一可替换的实施例，实例中，增加每个符号的信息的比特位的数量，从而消除了共轭对称；而后减小符号速率。
仍然，如上述实施例所示，两个分离的微微网(例如微微网1和微微网2)分别利用不同的时频编码运行，如所示的其中使用的频段随时间函数变化。在某些实例中，两个微微网使用一个共用的频率波段并且可能会发生非期望的符号冲突。这一方面的影响在于，当符号发生时，这个符号(实际上是一个符号冲突修正后的符号)的能量将引起能量(或功率)的大量增加。
在这种实施例中，3波段系统中每3个符号中将出现最多1个冲突。这比上一实施例中的每3个符号的2个冲突的情况有很大进步。
这种利用优化设计编码的系统，其优点包括，即使在高ISR(信号干涉的辐射)情况下，这种系统能达到目标速率。另外，这种系统的优点还在于，在接收器方面可以支持减少的功率的损耗。在静态期，接收器关闭发射及模拟前端。
1.针对那些衰退的信道弃用频率的多样性，其结果造成在110Mbps(兆比特每秒)发生1dB(分贝)的恶化，在更高速率处恶化更大。
2.增加了3dB的发射功率峰值，这需要更昂贵的发射器。
3.非常重要的一方面，在该模式下它仅在邻近的所有微微网运行的情况下工作。因此，当SOPs关闭时，需要某些装置来实现该模式。
但是这种模式还是比现有技术有优点，运行恰当改良的新模式，可以达到减少工作周期MB-OFDM的目的而不受上述缺点影响。
提出新的解决方案包括代替OFDM信号传输一个单载波信号，并且使用能估算每一比特干涉功率以及对维特比解码器的输入进行加权的智能接收器设备，。另一种MB-OFDM系统运行方式，也可以使用同样的跳频模式以及同样的RF(射频)构架。
参考图11，可以看到部分冲突仅仅影响每个信号的一部分。在推荐的模式下，比特位在时域中传输，因此被冲突影响的比特位仅仅是那些相应于经历冲突的信号部分。这也是与OFDM相比最基本的优势，而在OFDM中非期望冲突遍及频域中的所有比特位。
推荐的方法提高了SOPs的性能，而没有损害频率的多样性，也没有增加发送功率的峰值，而且也不需要其他微微网使用本模式。另外，本方法提供的简单的低功率发送模式适用于要求发射器功率必须最小化的地方。
可用的传输器设备的某些运行特性(例如，通用的微微网运行设备)在下文中描述。该传输器设备与可用的接收器(如，另一个通用的微微网运行设备)兼容。
本系统选择的运行参数，根据本发明确定其某些尽可能好的选择值。这里描述其中的一部分。现有的MB-OFDM提议使用528MHz的IFFT(快速付立叶变换)输出采样频率。协同MB-OFDM组件，很容易使用符号速率，该速率是IFFT输出采样频率的整数部分。
例如，参数的选择如下符号速率＝528/3＝176MHz。
QPSK(正交相位移动值)调制。
速率1/3卷积编码G＝[117 155 127]。
数据速率＝176MHz*2/3＝117.33MHz。
因为符号小于1/2的发射信号带宽，其结果产生一个频率变化信号(在本专利相同发明人的另一个专利中有所描述)。换句话说，同样的信息在至少2个带宽相距176MHz的频带上分别独立传输。这个距离比信道的内部带宽要宽，因此两个光谱区域发生独立的衰退。
需要设计一个交织器(interleaver)以使卷积译码器(convolutionalencoder)的每个输出映射到不同的子带上去。选择编码，而使当任何一个输出发生聚集，其结果速率1/2编码仍然是好的编码。
而且，有其他有用的参数选择方式。对于任何一组参数，重要的是去设计编码和交织器，以使编码对于任何可能产生冲突模式的剔除仍保持好的编码特性。
图13是根据本发明的一建立的智能接收器的结构的实施例示意图。图中描述了可以实现本发明许多不同方面的智能接收器的结构。
为了全面的实现本文描述的调制方案的各个优点，实现接收器使其具有估计冲突的位置和强度(例如，可以定性化干涉)。
图中表明最通用的、简化的接收器的结构的实例，该接收器结构能支持本发明的不同方面。图中说明，维特比解码器的输入值是如何基于估计的干涉等级实现加权的。对于高等级的干涉，可以充分认为受影响的比特位被删除，而对于中等级的干涉，更好的方式是基于干涉的等级对维特比解码器的输入值加权。
具体地说，对于最佳译码，输入维特比解码器的LLR(log-likelihood ratio，对数相似概率)通过LLR与RMS(均方根)干涉等级的开方的乘积实现加权。在接受器端通过测量全部即时信号的功率、平均信号功率、基于已获得的信道估计或者直接参考信号能量减去预期的参考信号功率实现干涉等级的估计。在运算方面有许多方式可以估计干涉功率等级。例如，代替直接使用平均信号功率，智能接收器可以运用干涉结构的已知理论。例如接收器能够估计干涉的起始点和终点，并据此调整加权因子。
根据本发明，可使用某些可用的均衡器结构。对于运行中频率变化的方式，好的选择是使用微小距离的线性均衡器。微小距离的均衡器可以最优的累加频率变化的信号的不同频谱区域。
图14A是根据本发明的一智能接收器的功能实施例示意图。图中一般性的描述了一个输入信号是如何历经干涉估计，以及基于该干涉估计，据此修正该输入信号。例如，上述干涉至少可分类到2个不同类型。(或者3个不同类型，如果第3类被认为很小或者不存在干涉)。
输入解码器的值基于估计干涉的等级实现有选择的加权。对于一个非常高等级的干涉而言，可以充分认为影响的比特位不存在。然而，对于中等级干涉而言，最好基于干涉的强度对解码器的输入值加权。
另外，如果第3类被认为很少或者没有干涉，则对于微小的或者无干涉而言，对解码器的输入值就不需要加权。
图14B是根据本发明的一应用结构化的干涉的干涉补偿功能实施例示意图。通过本功能可以接收一个或多个符号。利用一个符号能量检测功能模块实现接收符号的能量的检测。
符号能量检测功能模块实现一个接收符号的能量检测后，能量比较函数模块可以用于检测能量与预定能量的比较。这个预定能量可以看作是接收符号应该确定的预期能量。
当检测的符号之间的差值超出阈值(可编程或其他适合的方式确定)时，干涉的补偿功能包括一个用于实现符号的选择权重(必需的)的功能模块。这可以基于检测能量和预定能量的差值实现。例如，当能量比预定能量大出一个具体阈值时，可以表明发生符号冲突高的可能性，而那个符号可以在实现符号的解码处理之前被加权(例如，解码器—其一个实施例为维特比解码器)。
在实现图中功能后，选择性修正的符号被提供给解码器以实现接收符号比特值的最佳评估。还应注意的是，通过选择性的修正，某些符号将不需要任何加权，而是直接通过解码器无需任何修正。
图15是根据本发明的一在发射器(或接收器)中使用第三有序椭形低通LPF(低通滤波器)实施例示意图。上文中，注意的根据本发明运行的微微网性能一般仅仅由微微网中运行的设备的复制波段外部以及前端范围(例如，文中实现的发射前端和滤波)所限制。也就是说，滤波器的特性很大程度上决定了拒绝干涉的等级。更高次序的滤波器能够充分增加系统的ISR范围。
使用图中的LPF。可是，需要注意的是，需要设计更好的滤波器来实现更好的性能。
图16是根据本发明的一应用支持结构的干涉补偿功能的微微网可运行设备实施例示意图。
本实施例的微微网运行设备包括一个用于微微网中与1个或多个其他微微网可运行设备之间通讯的天线。一个天线接口交互的将一个从微微网可运行设备的发出的信号或由微微网可运行设备接收的信号连接到适当的通路(作为它的传输路径或者接收路经)。
一个无线设备前端包括接收器功能和发射器功能。无线设备前端交互的连接到一个模拟/数字转换功能模块。无线设备前端交互的连接到一个调制器/解调器，而且无线设备前端交互的连接到信道编码/解码器。
沿接收路径前端的接收器功能包括LNA(低噪音放大器)/滤波器。本接收器功能实现的滤波器可以看作是限于设备性能的滤波，如上文所述。前端的接收器功能实现所需的任何下行转换(或者包括直接从接收信号到基带信号的下行转换)。无论使用什么方式，基带信号通过前端的接收器功能输出，并且提供给输出基带信号数字I，Q(同步、正交)组件的一个ADC(模数转换器)。
这些I，Q组件提供给调制/解调器的解调部分，在那里实现任何一种调制解码/符号映射，而且将数字采样接收信号映射为适当的调制值(包括群组以及相应的映射)。调制的一个实例可以包括BPSK(Binary Phase Shift Key，二进位移相键控)、QPSK(Quadrature PhaseShift Key，正交移相键控)、8 PSK(8 Phase Shift Key，8移相键控)、16 QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation，16正交调幅调制)或者更高类型。在调制器/解调器的解调部分，包括嵌入式信息以在其他各种实例中描述中支持干涉补偿的功能。例如，包括选择性的对那些产生符号冲突的符号加权。根据本发明的方式，可利用支持微微网运行的结构化干涉的固有特性，实现干涉补偿。这些选择性的修正的符号提供给信道编码器/解码器的解码器部分，在编码器/解码器位置实现接收符号中信息比特值的最优估计。
沿发送路径比较接收路径，在发送路径上实现其类似或相对的处理。传输的信息比特位利用信道编码/解码器中的编码器实现编码。编码的比特位提供给调制/解调器的调制器，在调制/解调器中根据调制的影响实现调制编码/符号的映射。现在，符号的这些I，Q组件被传送到模拟/数字转换功能模块的DAC(数模转换器)。传输的这个当前的模拟信号被传输到传输驱动器，该驱动器针对模拟信号实现必要的上行转换/修正，使其适应通讯信道的传输，在通讯信道将信号通过天线传输到另一微微网可运行设备。
图17是根据本发明的一应用于结构干涉(如PHY(物理层)，MAC(介质访问控制器)，以及较高协议层)的干涉补偿功能实施例示意图。微微网中包括微微网可运行设备。微微网可运行设备包括与MAC(介质访问控制器)通讯连接的PHY(物理层)。设备的MACs可以与微微网可运行设备中1个或多个更高的应用层通讯连接。各微微网运行设备中MAC和更高的应用层可以看作更高的协议层(例如，PHY的上层)。PHY可用于支持到微微网中1个或多个设备的PHY连接。
比较现有的MAC，微微网可运行设备的MAC可是看作是一个修正过的协议层，也就是，比较现有技术微微网系统，MAC包括利用结构化干涉的特性实现的内部补偿的功能，所述结构化干涉由利用SH-OFDM和简化的PRF组合运行时的符号冲突产生。
干涉补偿功能可用于实现微微网运行设备接收的符号的能量检测。在实现接收符号的能量检测后，检测所得的能量与预定能量以及/或估计能量比较。当检测的符号能量间的差值超出阈值时(可编程或自适应确定)，而后干涉补偿功能可以实现选择性的符号加强。在一个实例中，当符号检测的能量超出阈值时(例如，当符号检测的能量比预定能量大出一个阈值时)，则该符号在传输到解码器用于解码之前进行适当加权。
图18是根据本发明的一用于操作微微网可运行设备的实施例示意流程图。本方法涉及接收信号的步骤。而后，该方法涉及检测信号中1个或多个符号能量的步骤。而后，方法涉及比较1个或多个符号能量(或功率)与预定(或预期)能量(或功率)的步骤。
而后，做出决定。然后确定1个或多个符号的能量(或功率)是否比预定(或预期)能量(或功率)要大。阈值可用于作出此类比较，阈值可以是可编程或自适应的(例如，基于操作条件或某些其它可运行参数)。
如果1个或多个符号的能量(或功率)比预定(或预期)能量(或功率)大，则大概表明符号冲突的发生。符号能量(或功率)被适当加权，而这个加权的符号被提供给解码器作解码处理。然而，如果1个或多个符号的能量(或功率)不比预定(或预期的)能量(或功率)大，则本方法执行将符号提供给解码器作解码处理的步骤。
需要说明的是实施例的其他具体部分，在适当的设备以及/或者系统中，也可以实现图18描述的方法。
在相对近距离的SOPs结构中，比较目前任何一种方法，本发明推荐的系统或方法具有更高的特性。例如，在利用不同跳变序列设有2个SOPs的3波段系统中，每三个比特位就会有一个被剔除。在4个SOPs的7波段系统中，每7个比特位就会有三个被剔除。选择编码和交织器很重要，在冲突后，留下来的比特位仍然具有很好的编码特性。在上述参考文献[3]有其更具体的描述。
与其他设备相对近距离的结构中，当比较现有技术方法解决由SOPs产生的干涉时，本系统大大提高了近距离SOPs的性能，而没有损害频率的多样性，没有增加传输功率的峰值，也不需要其他微微网使用本模式。另外，提供了一个简单低功率的传输模式，该模式适于在传输功率方面最小化方面的应用。
结合附图以及上文的详细描述，其它的修正方法以及改变方式是显而易见的。显然，在未脱离本发明的宗旨以及范围的情况下，实现这些其它种类的修正方法以及改变方式。
权利要求
1.一种运行微微网可运行设备的方法，本方法包括接收包括符号的信号；检测所述符号的能量；将符号的能量与预定能量或估计能量作比较；确定符号能量和预定能量的差值是否超出多个阈值中的至少一个阈值或者符号能量和估计能量的差值是否超出多个阈值中的至少一个阈值。
2.根据权利要求1所述方法，还包括当差值超出多个阈值的第一阈值时，并且没有超出其他阈值，根据第一加权因子选择性的加权符号，并将加权的符号提供给解码器。
3.根据权利要求1或2所述方法，还包括当差值超出多个阈值中的第一阈值和第二阈值时，并且没有超出其他阈值，根据第二加权因子选择性的加权所述符号，并将加权的符号提供给解码器。
4.根据权利要求1、2或3所述方法，还包括当差值没有超出多个阈值的任何阈值时，将符号提供给解码器。
5.一种微微网可运行设备，该设备包括接收以及滤波模拟信号的无线设备前端；一个将接收和滤波的模拟信号转换成数字信号并提取数字信号的I，Q(同相、正交)组分的ADC；接收数字信号的I，Q组分并实现数字信号I，Q组分符号映射从而进行评估的解码器；一个用于估计符号中存在的干涉等级的一个平均全信号功率评价功能模块；其中，解调器根据符号中存在的干涉等级，选择性的实现数字信号中的符号的干涉补偿。
6.根据权利要求5所述设备，其特征在于，当符号中存在的干涉等级处于第一范围内时，解调器根据第一加权因子选择性的加权所述在数字信号中符号。
7.根据权利要求5或6所述设备，其特征在于，当符号中存在的干涉等级处于第二范围内时，解调器根据第二加权因子选择性的加权所述在数字信号中的符号。
8.根据权利要求5，6或7所述设备，还包括用于接收选择性的干涉补偿的符号以及用于对符号的比特值做出最优估计的解码器。
全文摘要
本发明提供了一种微微网可运行设备，以及一种用于运行微微网可运行设备的方法。所述方法包括以下步骤接收包括符号的信号；检测所述符号的能量；将符号的能量与预定能量或估计能量作比较；确定符号能量和预定能量的差值是否超出多个阈值中的至少一个阈值或者符号能量和估计能量的差值是否超出至少一个阈值。当差值超出多个阈值的第一阈值时，并且没有超出其他阈值，根据第一加权因子选择性的加权符号，并将加权的符号提供给解码器；当差值超出第一阈值和第二阈值时，并且没有超出其他阈值，根据第二加权因子选择性的加权所述符号，并将加权的符号提供给解码器；当差值没有超出任何阈值时，将符号提供给解码器。
文档编号H04B1/69GK1645845SQ200410056109
公开日2005年7月27日 申请日期2004年8月12日 优先权日2003年8月12日
发明者艾瑞克·欧贾德 申请人:美国博通公司