[發(fā)明專利]有效的多波段通信系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980108471.1
• 申請日: 2009-03-09
• 公開（公告）號: CN101971589A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·王;J·楊;D·比魯
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L5/00;H04L1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉紅;劉鵬

本申請要求享有于2008年3月10日提交的美國臨時申請?zhí)?1/035,136以及于2009年2月27日提交的美國臨時申請?zhí)?1/156,107的優(yōu)先權(quán)。

本發(fā)明一般涉及多波段通信系統(tǒng)，并且尤其涉及由此類系統(tǒng)執(zhí)行的編碼技術(shù)。

WiMedia?Ultra-Wideband(超寬帶)(UWB)標(biāo)準(zhǔn)基于多波段正交頻分復(fù)用(MB-OFDM)定義媒體訪問控制(MAC)層和物理(PHY)層的規(guī)范。WiMedia標(biāo)準(zhǔn)允許以低功耗、速率為480Mbps的短距離多媒體文件傳送，并且該標(biāo)準(zhǔn)工作在UWB頻譜中的3.1GHz-10.6GHz范圍中。UWB信道被劃分為若干個子波段，每個子波段具有528MHz的帶寬。

圖1顯示根據(jù)WiMedia規(guī)范工作的常規(guī)的多波段通信系統(tǒng)的框圖。該系統(tǒng)包括經(jīng)由無線媒體通信的發(fā)射機100和接收機200。發(fā)射機100包括信道編碼器110、比特交織器120、符號映射單元130以及OFDM調(diào)制器140。通常，發(fā)射機100實施比特交織編碼調(diào)制(BICM)技術(shù)來克服UWB信道的頻率選擇性衰落。由于這個目標(biāo)，信道編碼器110對輸入信息比特進(jìn)行編碼，這些輸入信息比特稍后由比特交織器120在比特級上進(jìn)行交織，并隨后由符號映射單元130映射至符號。通常，比特交織器120執(zhí)行三個步驟：1)OFDM符號間交織，其中連續(xù)的比特被分布到不同的OFDM符號，這些符號可以在不同的子波段中進(jìn)行發(fā)送；2)符號內(nèi)音調(diào)交織，其中在OFDM符號的數(shù)據(jù)子載波上排列(permute)比特，以利用頻率分集；以及3)符號內(nèi)循環(huán)移位交織，其中在相繼的OFDM符號中循環(huán)移位比特，以便在只使用一個子波段時利用更多頻率分集。

通過由OFDM調(diào)制器140執(zhí)行的IFFT操作，OFDM符號被生成并通過發(fā)射天線150被發(fā)射。這些OFDM符號或在一個子波段中或在多個子波段中通過跳頻進(jìn)行發(fā)射，其由時間頻率碼(TFC)來控制。TFC指定應(yīng)在其中發(fā)射OFDM符號的一個或多個子波段。

OFDM符號由接收機200接收，該接收機200從接收的符號中提取信息。接收機200包括接收天線210、OFDM解調(diào)器220、符號去映射單元(demapping?unit)230、比特解交織器(deinterleaver)240以及信道解碼器250。OFDM解調(diào)器220對接收到的符號執(zhí)行FFT操作，這些符號稍后由符號去映射單元230轉(zhuǎn)換成比特。比特解交織器240恢復(fù)被發(fā)射機100交織的數(shù)據(jù)，并且所恢復(fù)的數(shù)據(jù)由信道解碼器240進(jìn)行處理，以輸出原始的信息比特。

發(fā)射機100和接收機200能以高達(dá)480Mbps的數(shù)據(jù)率來發(fā)射和接收單個UWB信道的數(shù)據(jù)。這是一個限制因數(shù)，因為能夠由例如WiMedia標(biāo)準(zhǔn)支持的應(yīng)用的數(shù)量受到限制。實際上，未來版本的WiMedia標(biāo)準(zhǔn)討論以1Gbps和更高的速率來傳送數(shù)據(jù)。由諸如UWBMB-OFDM系統(tǒng)之類的常規(guī)多波段通信系統(tǒng)以這樣的速率來實施BICM技術(shù)不是切實可行的。

除了解碼速度限制之外，常規(guī)的多波段通信系統(tǒng)還遭受效率低的鏈路和信道適配的困擾。這歸因于超寬的帶寬屬性，其中不同UWB子波段的信道通常是不相關(guān)的。此外，不同的子波段可具有不同的傳遞損耗(pass?loss)。如IEEE?802.15.3所規(guī)定的傳遞損耗模型是一個自由空間傳播模型，并且被定義為如下：

PL(fg,d)=20log10[4πfgdc]]]>

其中f_d表示子波段的較低頻率和較高頻率的幾何平均數(shù)。例如，根據(jù)上面的公式，子波段1與子波段3之間的傳遞損耗差可以是2.3dB。如圖2所示，2.3dB的傳遞損耗在帶寬是528MHz時能夠?qū)е赂哌_(dá)308Mbps的容量差，并且平均信噪比是高的。在部署多個天線時，理論上的能力差可能甚至更大。