[發明專利]基于超寬帶無線技術的高速無線通信接收方法和接收機

有效

• 申請號: 201010140209.X
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN101834627A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 張盛;趙明劍;晉本周;張旋;林孝康
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: H04B1/69
• 分類號: H04B1/69;H04L25/03;H04L25/06
• 代理公司: 深圳市匯力通專利商標代理有限公司 44257
• 代理人: 王鎖林;李保明

技術領域

本發明涉及一種基于超寬帶無線技術的極短距離高速無線通信接收方法和接收機，主要應用于短距離高速無線通信，涉及無線通信、通信集成電路、射頻電子電路等領域。

背景技術

極短距離無線通信技術在我國正處于起步發展的階段。國外UWB無線通信系統早已經得到實用，如用于軍事雷達和災害救援搜索等方面，由于超寬帶(UltraWideband，UWB)無線通信天生具有的低功率譜密度高能效等優點，在低費用的中短距離無線通信中具有獨特應用優勢。伴隨著有線接入的普及，最后一米的短距離無線通信和接入就變得越來越必要。短距離無線通信的需求也是日益增長，如在高速無線個域網、無線以太接口鏈路、智能無線局域網、戶外對等網絡以及傳感、定位和識別網絡等眾多領域有著廣泛的應用，特別是在數字家庭的應用。相比于短距離無線通信，極短距離無線通信是指在小于1米，主要在20厘米距離，可認為無多徑信道環境下的無線通信應用，是射頻卡為代表的近場通信(Near-Field?Communication，NFC)的一種特例。高速通信的含義，通常指超過80Mbps數據通訊速率，和10Mbps～80Mbps的中速通信，10Mbps以下的低速通信相區別。

本專利申請主要針對家庭消費電子、計算機周邊設備、移動通信終端和電子儀器設備等應用。隨著高復雜性設備儀器的增加，越來越多的連接線成為了顯著的麻煩所在。以家用計算機為中心，各種播放器、音響、數碼相機、數碼攝像機等等電子產品之間需要提供高速極短距離無線數據傳輸。主機與顯示器、USB存儲設備、掃描儀、投影儀等高速傳輸的接口也需要無線化，且需求更為急迫。

超寬帶技術具有保密性強、抗干擾能力強和傳輸速率高等獨特優勢。為了與現有的窄帶系統共存，FCC(美國聯邦通信委員會)規定了UWB(超寬帶)必須工作在3.1～10.6GHz頻段內，發射功率不超過-41.3dBm/Hz。

目前已有的超寬帶接收技術以相關接收方案為主，電路實現上分為模擬和數字兩種方案。其中模擬方案用到模擬乘法器、模擬積分器、模擬延遲線，一個較為嚴重的問題是模擬延遲線的精度難以控制而且不利于芯片集成，這限制了模擬方案的應用。數字方案相對容易，可用VLSI實現，但是用到大量的高速運算電路，特別是多比特量化方案下會用到許多乘法器，導致芯片面積和功耗都比較大，并且這種方案中ADC的任務是處理高速的脈沖信號而不是判決碼片，因此對于ADC的采樣率提出了很高要求，所以，相關式接收機不適合于極短距離高速超寬帶部件互聯通信。

目前的UWB通信系統電路復雜，功耗較大，需要專門的UWB天線，專門針對短距離傳輸的超寬帶部件互聯系統和芯片研究正在興起。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于超寬帶無線技術的高速無線通信接收方法及接收機，以滿足短距離內高速無線傳輸數據的需求。

本發明提供的基于超寬帶無線技術的高速無線通信接收機，包括平方器、低通濾波器、判決器和自動門限控制器，所述平方器的輸入端連接一寬帶低噪聲放大器、輸出端通過一補償放大器連接至所述低通濾波器的輸入端，所述低通濾波器的輸出端通過中間放大器分別接所述自動門限控制器的輸入端和所述判決器的一輸入端，所述自動門限控制器的輸出端接所述判決器的另一輸入端；經低噪聲放大器放大后的超寬帶射頻信號通過所述平方器和所述低通濾波器分離出模擬基波信號，該模擬基波信號放大后一路輸入所述自動門限控制器為所述判決器提供最佳的判決門限、另一路輸入所述判決器根據判決門限轉換成數字脈沖信號輸出。

進一步可在所述判決器的輸出端連接緩沖器，用于對判決器輸出的數字脈沖信號整形和功率放大，輸出功率足夠大的數字基帶信號。還可以包括一電流基準源分配器，用于給所述平方器、補償放大器、中間放大器和判決器提供基準電流。

所述自動門限控制器包括檢測電路、門限電平產生電路和電平緩沖電路，所述檢測電路用于根據輸入的模擬基波信號的幅度變化輸出控制電平，所述門限電平產生電路用于根據所述檢測電路輸出的控制電平輸出最佳判決門限，所述電平緩沖電路用于實現所述自動門限控制器與所述判決器之間的阻抗匹配，隔離所述判決器對所述自動門限控制器的影響。

所述寬帶低噪聲放大器可以包括一個隔離器，用于隔離后級電路的影響、實現與后級電路的阻抗匹配、對輸出信號功率放大、以及為后級電路提供穩定的直流偏置電壓；所述低通濾波器可以包括一個隔離器，用于隔離后級電路的影響、實現與后級電路的阻抗匹配、對輸出信號功率放大、以及為后級電路提供穩定的直流偏置電壓。

本發明提供的基于超寬帶無線技術的極短距離高速無線通信接收方法，包括以下步驟：