專利名稱：使用多個(gè)接收機(jī)的脈沖解碼通信系統(tǒng)的方法和裝置的制作方法
相關(guān)應(yīng)用的參照該申請(qǐng)是美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?9/429527以及美國(guó)申請(qǐng)09/805845的部分延續(xù)，第一個(gè)申請(qǐng)題為METHOD AND APPARATUS FOR GENERAT ING PULSES FROM ANALOGWAVEFORMS，提交于1999年10月28日，第二個(gè)申請(qǐng)題為CIRCUITRY WITHRES ISTIVE INPUT IMPEDANCE FOR GENERATING PULSES FROM ANALOG WAVEFORMS，提交于2001年3月13日，這兩個(gè)申請(qǐng)為本發(fā)明受讓人所擁有，并在此引入作為參考。
本申請(qǐng)與共同待批的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?9429519以及共同待批的并共同擁有的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?9805854相關(guān)，分別為A METHOD AND APPARATUS FOR COMMUNICATIONUSING PULSE DECODING，提交于1999年10月28日，以及METHOD AND APPARATUSTO RECOVER DATA FROM PULSES，提交于2001年3月13日，這兩個(gè)申請(qǐng)為本發(fā)明受讓人所擁有，并在此引入作為參考。
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般涉及通信技術(shù)，更特定地是通過(guò)將任意模擬波形轉(zhuǎn)換成脈沖序列的通信技術(shù)。
在共同等批和共同擁有的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?9/429519內(nèi)，

圖1說(shuō)明的通信系統(tǒng)示出提供給解碼(判決)設(shè)備14脈沖組。在此揭示的解碼器例如通過(guò)計(jì)算脈沖從脈沖恢復(fù)數(shù)據(jù)。另外的恢復(fù)技術(shù)在共同待批和共同擁有的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?9/805854中揭示。
希望能增強(qiáng)使用在前面標(biāo)識(shí)的申請(qǐng)中揭示的技術(shù)的系統(tǒng)的穩(wěn)健性。該種系統(tǒng)的效用能進(jìn)一步通過(guò)增加信息攜帶容量而增加。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，提供了一種通信電路的方法和裝置以恢復(fù)在接收到的信號(hào)內(nèi)的信息。通信電路包括至少兩個(gè)接收機(jī)電路。接收到的信號(hào)被送到每個(gè)接收機(jī)電路。每個(gè)接收機(jī)電路根據(jù)本發(fā)明經(jīng)配置以響應(yīng)對(duì)接收到的信號(hào)的一部分而產(chǎn)生包括一個(gè)或更多脈沖的一組輸出。每個(gè)接收機(jī)的輸出被送到判決設(shè)備，它產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)符號(hào)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，從每個(gè)接收機(jī)來(lái)的脈沖組經(jīng)判決設(shè)備處理以產(chǎn)生單個(gè)符號(hào)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，信息傳輸由于信息的冗余而更穩(wěn)健。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，從每個(gè)接收機(jī)來(lái)的脈沖組經(jīng)處理以產(chǎn)生從每個(gè)該組來(lái)的符號(hào)，因此增強(qiáng)了信息攜帶容量。
附圖的簡(jiǎn)要描述本發(fā)明可以通過(guò)以下詳細(xì)的描述和附圖而被理解圖1示出本發(fā)明的說(shuō)明實(shí)施例；圖2示出用作圖1示出的接收電路的說(shuō)明電路；圖3示出圖2的電路產(chǎn)生的跡線；圖4描述了本發(fā)明的另一實(shí)施例；圖5描述了本發(fā)明的另一實(shí)施例；圖6是在圖5中示意示出的實(shí)施例的一般電路實(shí)現(xiàn)；圖7說(shuō)明圖6的電路實(shí)施例能在一個(gè)模擬波形的一個(gè)周期內(nèi)攜帶兩個(gè)符號(hào)；圖8根據(jù)本發(fā)明示出S形轉(zhuǎn)移函數(shù)；圖9根據(jù)本發(fā)明示出N形轉(zhuǎn)移函數(shù)；圖10A和10B說(shuō)明本發(fā)明的電路使用的兩種類型的轉(zhuǎn)移函數(shù)。
特定實(shí)施例的描述參考圖1，示意示出了本發(fā)明包括的通信系統(tǒng)10。發(fā)射單元2接收要發(fā)射的信息17。在本發(fā)明的說(shuō)明實(shí)施例中，發(fā)射單元的波形發(fā)生器產(chǎn)生多個(gè)代表包括在信息內(nèi)的符號(hào)的模擬波形。根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)符號(hào)有對(duì)應(yīng)的波形。發(fā)射單元產(chǎn)生包括代表信息內(nèi)單個(gè)符號(hào)的單個(gè)模擬波形的模擬波形信號(hào)。模擬波形信號(hào)在合適的傳輸介質(zhì)上發(fā)射到接收機(jī)單元4。接收機(jī)單元產(chǎn)生模擬波形信號(hào)為接收到信號(hào)y(t)。
接收到的y(t)送到輸入11，它提供給接收機(jī)12-1...12-N。如以下將解釋的，每個(gè)接收機(jī)用于通過(guò)產(chǎn)生振蕩輸出15而響應(yīng)接收到的信號(hào)。每個(gè)接收機(jī)的輸出送到判決設(shè)備14。判決設(shè)備產(chǎn)生從字母中(例如，字母可能包括3比特字符“000”、“001”、“010”、“011”、“100”、“101”、“110”以及“111”)選出的字符(符號(hào))作為送到它的振蕩輸出的函數(shù)。判決設(shè)備的輸出19輸出字符。例如，在本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例中，判決設(shè)備14簡(jiǎn)單地計(jì)算每個(gè)脈沖組內(nèi)脈沖的數(shù)量。因此，例如，1的脈沖計(jì)數(shù)根據(jù)定義可表示3比特字符“000”，2的脈沖計(jì)數(shù)映射為3比特字符“001”，等等。已知脈沖計(jì)數(shù)電路，且不需要進(jìn)一步討論該種電路。該判決設(shè)備的另外實(shí)現(xiàn)可見美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?9/805854。特定實(shí)現(xiàn)取決于因素諸如費(fèi)用、性能、系統(tǒng)復(fù)雜度、電路復(fù)雜度等等；這些是與本發(fā)明實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)的考慮。
在另一說(shuō)明的實(shí)施例中，發(fā)射機(jī)單元2包括波形發(fā)生部分2A以產(chǎn)生前述的模擬波形信號(hào)以及調(diào)制電路2B。在該特定實(shí)施例中，假設(shè)模擬波形信號(hào)本身不合適于傳輸。例如，如果通信系統(tǒng)是傳統(tǒng)的無(wú)線電傳輸系統(tǒng)，則事實(shí)上模擬波形信號(hào)可能被調(diào)制為載波信號(hào)。在該情況下，調(diào)制電路可能是傳統(tǒng)無(wú)線電調(diào)制電路。相應(yīng)地，接收機(jī)單元4可能包括解調(diào)電路以產(chǎn)生模擬波形信號(hào)作為接收到信號(hào)y(t)。
在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，從發(fā)射機(jī)單元2到接收機(jī)單元4的通信可能是簡(jiǎn)單地在有線或無(wú)線信道上發(fā)送模擬波形信號(hào)。在這種情況下，接收機(jī)單元可能簡(jiǎn)單地是某種濾波器和放大器電路。更復(fù)雜的實(shí)施例可能需要模擬波形信號(hào)以合適的方式被調(diào)制以適合傳輸介質(zhì)并相應(yīng)地解調(diào)。模擬波形信號(hào)的傳輸方法與本發(fā)明的實(shí)踐不相關(guān)(例如，是否需要調(diào)制等)。能使用任何數(shù)量的已知傳輸技術(shù)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，建立模擬波形信號(hào)是分段進(jìn)行的。首先一組包括信息的符號(hào)被定義。這可能是二進(jìn)制碼“1”和“0”。符號(hào)組可能是兩比特二進(jìn)制字符的字母，例如“00”、“01”、“10”、“11”。符號(hào)可能是英文字母“a”到“z”等。對(duì)每個(gè)符號(hào)(字符)至少有一個(gè)模擬波形與之相關(guān)。
下一步，接收信息17(圖1)。對(duì)每個(gè)符號(hào)，發(fā)射機(jī)單元2的波形發(fā)生部分2A產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的模擬波形。模擬波形可能經(jīng)數(shù)字化且波形發(fā)生部分可能是數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，它簡(jiǎn)單地進(jìn)行表查詢以產(chǎn)生模擬波形。模擬波形經(jīng)組合以產(chǎn)生包括要發(fā)射的信息17的模擬波形信號(hào)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，與每個(gè)符號(hào)相關(guān)的單個(gè)模擬波形是為無(wú)線電傳輸準(zhǔn)備的。
暫時(shí)參考圖10A和10B，本發(fā)明揭示的說(shuō)明電路示出或如圖10A示出的S形的轉(zhuǎn)移函數(shù)或如圖10B示出的N形的轉(zhuǎn)移函數(shù)。在本發(fā)明中，電路的“轉(zhuǎn)移函數(shù)”是指任何電路的兩狀態(tài)變量間的關(guān)系。電子電路一般由它們的與電流和電壓兩個(gè)狀態(tài)變量相關(guān)的I-V曲線描述。該種曲線指明當(dāng)另一狀態(tài)變量(電壓)改變時(shí)，一狀態(tài)變量(例如電流)如何改變。如在圖10A和10B可見，每個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)1002包括在區(qū)域1004內(nèi)的部分，在此稱為“不穩(wěn)定區(qū)域”。不穩(wěn)定區(qū)域兩邊或?yàn)閰^(qū)域1006或?yàn)?008，每個(gè)在此稱為“穩(wěn)定區(qū)域”。
根據(jù)本發(fā)明的電路有相關(guān)的“工作點(diǎn)”，這被定義為轉(zhuǎn)移函數(shù)1002上的位置。電路輸出的性質(zhì)取決于器工作點(diǎn)的位置。如果工作點(diǎn)位于區(qū)域1004內(nèi)的轉(zhuǎn)移函數(shù)部分兩邊，則電路輸出會(huì)顯示振蕩特性。因此，轉(zhuǎn)移函數(shù)該部分所在的區(qū)域1004稱為不穩(wěn)定區(qū)域。如果操作電位于或在區(qū)域1006內(nèi)或在區(qū)域1008內(nèi)的轉(zhuǎn)移函數(shù)部分兩邊，則電路輸出一般會(huì)顯示出時(shí)變但不振蕩特性。由于該原因，區(qū)域1006和1008稱為穩(wěn)定區(qū)域。
現(xiàn)在看圖2的根據(jù)本發(fā)明的通信電路20的說(shuō)明例。電路包括三個(gè)接收機(jī)電路25-27。每個(gè)接收機(jī)電路能用于響應(yīng)或是接收到信號(hào)y(t)的幅度或是接收到信號(hào)的斜率。每個(gè)接收機(jī)電路的輸出送到判決設(shè)備14(圖1)。
提供到通信電路20的輸入21以接收信號(hào)y(t)。輸入送到三個(gè)緩沖器23的每個(gè)。每個(gè)接收機(jī)25-27有一個(gè)這樣的緩沖器。包括接收機(jī)的電路特征為有上述的穩(wěn)定和不穩(wěn)定區(qū)域。更特定地，在一實(shí)施例中，電路有兩個(gè)穩(wěn)定區(qū)域界定的不穩(wěn)定區(qū)域。
第一接收機(jī)25包括運(yùn)算放大器(op-amp)U1。在該特定實(shí)施例中，op-amp是可用的LM 7121op-amp。該op-amp用包括帶有1KΩ電阻的電阻性元件R1的負(fù)反饋路徑配置。R1將op-amp的輸出耦合到其負(fù)輸入。輸入信號(hào)通過(guò)帶有0.4μF電容量的電容元件C1饋送到負(fù)輸入端。正反饋路徑由帶有與大約10Ω的電阻串聯(lián)的68Ω電阻的分壓器提供。op-amp的Vcc接口耦合到+3.5V而op-amp的Vdd接口耦合到-1.5V。
第二個(gè)接收機(jī)26包括LM 7121op-amp U2。Op-amp用包括耦合在op-amp輸出和op-amp正輸入間的電容元件C2的正反饋邊配置。電容元件電容量大約為68nF。負(fù)反饋邊包括由電阻元件R5和R6配置成的分壓器，電阻元件分別大致為68Ω和10Ω。輸入信號(hào)通過(guò)帶有大約680Ω的電阻元件R4耦合到正輸入。op-amp的Vcc引腳連接到-1.5V且op-amp的Vdd引腳連接到+3.5V。
第三接收機(jī)27從LM 7121op-amp配置而來(lái)。帶有大約為68nF的電容元件耦合在op-amp輸出和其正輸入間。分壓器電路將op-amp的輸出連到其負(fù)輸入。分壓器電路包括帶有大約68Ω的電阻元件R8以及帶有大約10Ω的電阻元件R9。輸入通過(guò)電阻元件R7耦合到op-amp的正輸入。電阻元件R7的電阻大約為680Ω。op-amp的Vcc引腳連接到-3.5V且op-amp的Vdd接口耦合到+1.6V。
另外的電路在所附共同擁有的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?9/429527以及美國(guó)申請(qǐng)09805845內(nèi)揭示，在此引入作參考。接收機(jī)電路的特定實(shí)現(xiàn)取決于因子諸如費(fèi)用、系統(tǒng)復(fù)雜度、電路復(fù)雜度等。以及與本發(fā)明實(shí)踐無(wú)關(guān)的考慮。
接收機(jī)25用S形傳輸特性配置。如將要解釋的，該種接收機(jī)響應(yīng)送到該輸入的輸入模擬信號(hào)斜率。更特定地，接收機(jī)25用于通過(guò)生成脈沖組響應(yīng)輸入模擬信號(hào)的負(fù)斜率。
接收機(jī)26帶有N形轉(zhuǎn)移特性。如將要解釋的，該種接收機(jī)對(duì)輸入模擬信號(hào)的幅度敏感。更特定地，接收機(jī)26用于通過(guò)脈沖組響應(yīng)輸入模擬信號(hào)的正幅度部分。
接收機(jī)27有N形傳輸特性。在該特定說(shuō)明實(shí)施例中，接收機(jī)用于響應(yīng)輸入模擬信號(hào)的負(fù)幅度部分。接收機(jī)27會(huì)只響應(yīng)輸入信號(hào)的負(fù)幅度部分生成脈沖組。
暫時(shí)參考圖2和8。接收機(jī)25有S形轉(zhuǎn)移函數(shù)。當(dāng)i變化率為零時(shí)V和i間關(guān)系表示為V＝Ψ(i)。圖8示出接收機(jī)電路25的轉(zhuǎn)移函數(shù)。當(dāng)電壓之差(V+-V-)大于零時(shí)，op-ampU1的輸出飽和電壓與E+成正比。相反，當(dāng)電壓差小于零時(shí)，輸出飽和電壓與E-成正比。
與電壓Va，Vc1，V以及電流i相關(guān)的等式為Va＝Vc1+V 公式(1)dVdt=dVadt-iC]]>公式(2)limL→0Ldidt=V-ψ(i)]]>公式(3)其中，L是可能以元件的引線形式存在的寄生電感，V是op-amp的反相輸入處的電壓，i是流經(jīng)R1的電流，Va是接收到的信號(hào)，Vc1是在電容元件C1上的電壓。
接收機(jī)電路25沿轉(zhuǎn)移函數(shù)曲線有重要的工作點(diǎn)。這些工作點(diǎn)通過(guò)在等式2內(nèi)將dV/dt設(shè)為0以及等式3內(nèi)將di/dt設(shè)為0得到。如上所述當(dāng)V＝Ψ(i)時(shí)di/dt＝0。為簡(jiǎn)化該分析，假設(shè)Va是三角波形源。該波形源的時(shí)間導(dǎo)數(shù)等于±Vo，其中Vo為常量。因此，工作點(diǎn)在i＝+CVo和轉(zhuǎn)移函數(shù)的分段線性函數(shù)的交點(diǎn)處以及i＝-CVo和分段線性函數(shù)的交點(diǎn)處。如果工作點(diǎn)在圖8示出的正斜率線斜率1或斜率3上(即穩(wěn)定區(qū)域)，則電路的輸出是非振蕩的。然而，如果工作點(diǎn)位于負(fù)斜率線斜率2上，即不穩(wěn)定區(qū)域，則會(huì)發(fā)生連續(xù)“跳躍”現(xiàn)象。在時(shí)域內(nèi)，看到的是電路輸出處的連續(xù)振蕩。在另一方面，沿著斜率2的工作點(diǎn)是不穩(wěn)定工作點(diǎn)。對(duì)圖8示出的轉(zhuǎn)移函數(shù)，斜率2只可能與線i＝-CVo相交。這意味著振蕩只在當(dāng)dVa/dt為負(fù)時(shí)能被觀察到。這是接收機(jī)電路25的情況，它經(jīng)配置以響應(yīng)送入信號(hào)的負(fù)斜率。當(dāng)dVa/dt為正時(shí)，觀察不到振蕩活動(dòng)。通過(guò)改變?nèi)我饽M信號(hào)的負(fù)斜率，能在不穩(wěn)定和穩(wěn)定區(qū)域間移動(dòng)(強(qiáng)迫)工作點(diǎn)。該行動(dòng)產(chǎn)生振蕩和非振蕩行為時(shí)段。因此，對(duì)帶有S形轉(zhuǎn)移函數(shù)曲線的電路，是送入的模擬波形改變的斜率“強(qiáng)迫”電路工作點(diǎn)在穩(wěn)定和不穩(wěn)定區(qū)域間改變。
參考圖2和9。接收機(jī)26根據(jù)兩個(gè)電壓V1和V的關(guān)系而有轉(zhuǎn)移函數(shù)。接收機(jī)26由圖9示出的N形轉(zhuǎn)移函數(shù)描述，其中V是在op-amp非反相端口處的電壓，V1是電容C2上的電壓。圖9的N形轉(zhuǎn)移函數(shù)示出由兩個(gè)穩(wěn)定操作區(qū)域906、908界定的不穩(wěn)定操作區(qū)域904。
圖9示出的轉(zhuǎn)移函數(shù)通過(guò)適當(dāng)?shù)貙p-amp在引腳Vcc和Vdd間偏移。因此對(duì)圖2的接收機(jī)26，Vcc設(shè)定為-1.5V，Vdd設(shè)定為+3.5V。不穩(wěn)定區(qū)域定義為其中dV1/dV為負(fù)的區(qū)域，而穩(wěn)定區(qū)域定義為其中dV1/dV為正的區(qū)域。
接收機(jī)電路26的控制方程為以下V1＝Ψ(V) 公式(4)CdV1dt=Vs-VR]]>公式(5)等式4表出V1和V間的關(guān)系。電路的工作點(diǎn)可通過(guò)在方程5內(nèi)將dV1/dV設(shè)為零并找到與V1＝Ψ(V)的交點(diǎn)。通過(guò)如上解釋的將該工作點(diǎn)在不穩(wěn)定區(qū)域904內(nèi)移進(jìn)移出，會(huì)觀察到控制的弛張振蕩(不穩(wěn)定操作)。該行為以一個(gè)或多個(gè)脈沖組的形式出現(xiàn)。在本特定例中，電壓Vs是控制工作點(diǎn)的模擬波形源29的幅度的。模擬波形源表示接收到的信號(hào)，從該信號(hào)抽取脈沖。由于不穩(wěn)定區(qū)域dV1/dV＜0在V＞0平面內(nèi)，則電路26只會(huì)響應(yīng)模擬波形一定正幅度范圍而振蕩。
接收機(jī)27獲得類似的N形轉(zhuǎn)移函數(shù)，但Vcc和Vdd經(jīng)偏壓使得接收機(jī)在輸入信號(hào)的負(fù)幅度部分產(chǎn)生振蕩輸出。注意在該情況下，不穩(wěn)定區(qū)域dV1/dV＜0在V＜0平面內(nèi)。因此，電路27只會(huì)響應(yīng)模擬波形的一定負(fù)幅度范圍而振蕩。
現(xiàn)在參考圖3，示出圖2描述的電路20的試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)該試驗(yàn)，信號(hào)發(fā)生器21代表接收到信號(hào)y(t)(圖1)的源。信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的模擬信號(hào)送到接收機(jī)25-27。跡線32示出輸入模擬波形。在接收機(jī)25輸出處獲得跡線34。類似地，跡線36和38是接收機(jī)26和27相應(yīng)的輸出。
如上述討論可得，跡線34示出指示在信號(hào)32的負(fù)斜率部分由接收機(jī)25產(chǎn)生的脈沖組。類似地，脈沖組33可在輸入信號(hào)32正幅度部分在跡線36內(nèi)找到。從跡線38可看出，接收機(jī)27在輸入信號(hào)的負(fù)幅度部分產(chǎn)生脈沖組35。
現(xiàn)在參考圖1-3，脈沖組15送到判決設(shè)備14。判決設(shè)備處理脈沖組以確定生成的字符。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，接收到的信號(hào)的每個(gè)周期代表從字母集的一個(gè)字符；例如二進(jìn)制‘0’和‘1’是組成二進(jìn)制字母集的字符。另一例是包括四個(gè)兩比特字符的字母集，即“00”、“01”、“10”以及“11”。前述的僅是說(shuō)明本發(fā)明操作的例子，不應(yīng)視作將本發(fā)明僅限于揭示的字母集內(nèi)。
對(duì)接收到信號(hào)的每個(gè)周期，每個(gè)接收機(jī)25-27會(huì)產(chǎn)生如圖3說(shuō)明的一個(gè)或多個(gè)脈沖組。由任何給定的接收機(jī)產(chǎn)生的脈沖組先驗(yàn)地被分配給字母集中的一個(gè)字符。由于每個(gè)周期代表一個(gè)字符，三個(gè)接收機(jī)產(chǎn)生的三個(gè)脈沖組的每個(gè)應(yīng)映射到該字符。因此，提供給接收三個(gè)脈沖組的判決設(shè)備14重復(fù)信息。理想地，每個(gè)組會(huì)映射到同一字符‘x’，肯定地指明包含在接收到信號(hào)內(nèi)的字符是字符‘x’。然而，由于傳輸信道的影響，接收到的信號(hào)y(t)可能失真。在該情況下，判決設(shè)備可能接收從不映射到同一字符的三個(gè)接收機(jī)來(lái)的脈沖組。判決設(shè)備因此必須使用已知的技術(shù)“猜測(cè)”以判決是哪個(gè)字符。例如，可能使用對(duì)由每個(gè)接收機(jī)生成的脈沖數(shù)應(yīng)用一些加權(quán)函數(shù)的軟判決。在美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?9/805854內(nèi)，揭示了另外的技術(shù)。通過(guò)由多個(gè)接收機(jī)提供給判決設(shè)備多種接收到的信號(hào)的多個(gè)“形式”，使得當(dāng)接收到失真信號(hào)時(shí)能對(duì)字符作出更準(zhǔn)確的假設(shè)。因此，本發(fā)明的該特定實(shí)施例對(duì)于增強(qiáng)多個(gè)接收機(jī)脈沖解碼通信系統(tǒng)的穩(wěn)健性是有效的。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例內(nèi)，多個(gè)接收機(jī)脈沖解碼通信系統(tǒng)用于增強(qiáng)信息容量。在共同待批并共同擁有的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?9429527內(nèi)揭示的脈沖解碼系統(tǒng)包括單一的接收機(jī)。這樣，接收機(jī)對(duì)模擬波形的一個(gè)周期只能對(duì)一個(gè)符號(hào)解碼。
參考圖4和圖5，示出了根據(jù)本發(fā)明的該方面能增強(qiáng)信息容量的兩接收機(jī)配置的說(shuō)明性例子。圖4示出的接收機(jī)40由兩個(gè)接收機(jī)電路42、44組成，每個(gè)由帶有S形轉(zhuǎn)移特性的受控振蕩器組成，且因此響應(yīng)信號(hào)的斜率。受控振蕩器的狀態(tài)變量是x和y。第一接收機(jī)44在轉(zhuǎn)移函數(shù)x≥0的部分有不穩(wěn)定區(qū)域。類似地第二接收機(jī)42在轉(zhuǎn)移函數(shù)x≤0的部分有不穩(wěn)定區(qū)域。
可生成由第一部分和第二部分組成的模擬波形，這兩個(gè)均可相互獨(dú)立地被選擇。例如，圖7示出了梯形波形的一個(gè)周期，它帶有特定測(cè)量的正斜率部分(即斜率值)以及特定測(cè)量的負(fù)斜率部分。圖7可看出兩個(gè)斜率部分能相互獨(dú)立地被選擇。普通的技術(shù)人員能將其它該種波形拼接在一起。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例繼續(xù)，考慮要發(fā)送的第一字符和第二字符。建立模擬波形的單一周期使得它具有帶有經(jīng)選擇的正斜率的正斜率部分以代表第一字符。模擬波形還由帶有所選的負(fù)斜率的負(fù)斜率部分組成以代表第二字符。產(chǎn)生的波形能相應(yīng)地經(jīng)調(diào)制并發(fā)射到解調(diào)器4(圖1)以產(chǎn)生接收到的信號(hào)y(t)，這是原始模擬波形。接收到的信號(hào)送到接收機(jī)40。當(dāng)然，實(shí)際上，建立許多該種模擬波形的周期以產(chǎn)生連續(xù)信號(hào)然后被發(fā)射。
在接收機(jī)40內(nèi)，模擬信號(hào)送到接收機(jī)電路42、44。接收機(jī)電路42會(huì)響應(yīng)負(fù)斜率并在其輸出Vout1處產(chǎn)生一組代表第一字符的一個(gè)或多個(gè)脈沖。類似地，接收機(jī)44會(huì)響應(yīng)正斜率并產(chǎn)生另一組代表第二字符的一個(gè)或多個(gè)脈沖。由于波形部分(即傾斜部分)經(jīng)獨(dú)立選擇，則兩組脈沖也是相互獨(dú)立的。每個(gè)脈沖組代表一個(gè)符號(hào)，所以兩個(gè)相互獨(dú)立選擇的符號(hào)在本發(fā)明中能在模擬波形的一個(gè)周期內(nèi)被發(fā)射。
本發(fā)明的單個(gè)周期這方面是先前技術(shù)的一大進(jìn)步。傳統(tǒng)通信系統(tǒng)，理論上說(shuō)能對(duì)在模擬波形的一個(gè)周期內(nèi)包含的符號(hào)解碼。然而，實(shí)際上，這不能實(shí)現(xiàn)由于解調(diào)器不能足夠快地響應(yīng)模擬波形的單獨(dú)一個(gè)周期并將其解碼產(chǎn)生信號(hào)。因此本發(fā)明能快速解調(diào)并具有更高的性能容量。
圖5根據(jù)本發(fā)明的該方面描述了接收機(jī)50的另一實(shí)施例，它由兩個(gè)接收機(jī)電路52和54組成。每個(gè)接收機(jī)電路相應(yīng)包括控制的振蕩器電路52和54，均帶有N形轉(zhuǎn)移特性。受控振蕩器的狀態(tài)變量為x和y。第一接收機(jī)電路52在y≥0的區(qū)域內(nèi)有不穩(wěn)定區(qū)域，第二接收機(jī)電路54在y≤0的區(qū)域內(nèi)有不穩(wěn)定區(qū)域。接收機(jī)電路52和54對(duì)于模擬信號(hào)的任意周期的正負(fù)幅度部分敏感。
圖6示出接收機(jī)50的電路安排。接收機(jī)電路64由LM 7121op-amp組成，它帶有通過(guò)以分壓器配置安排的電阻性元件R5和R6提供的負(fù)反饋路徑。電阻性元件R5大約為68Ω且電阻性元件R6大約為10Ω。Op-amp包括由帶有大約68nF電容量的電容元件C1組成的正反饋路徑。Op-amp的Vcc引腳設(shè)定在-1.0V且其Vdd設(shè)定在+3.5V。緩沖電路62通過(guò)串聯(lián)電阻R4將輸入信號(hào)送到op-amp的正輸入。接收機(jī)電路66經(jīng)類似配置，但是，電路66內(nèi)的Op-amp的Vcc引腳設(shè)定在-3.5V且其Vdd引腳設(shè)定在+1.0V。
脈沖組由接收機(jī)64響應(yīng)模擬波形的正幅度部分生成而接收機(jī)66響應(yīng)模擬波形的負(fù)幅度部分。如果模擬波形的一個(gè)周期由正負(fù)幅度部分組成且每個(gè)部分能攜帶一個(gè)符號(hào)，則模擬波形的一個(gè)周期能攜帶兩個(gè)符號(hào)。
信號(hào)發(fā)生器61以前用于模擬接收到的信號(hào)y(t)。信號(hào)發(fā)生器的輸出在圖7的跡線71內(nèi)示出。跡線73和75示出接收機(jī)64和66如何相應(yīng)地響應(yīng)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的模擬波形的一個(gè)周期。在波形的正向部分76，接收機(jī)64通過(guò)產(chǎn)生脈沖第一組72而響應(yīng)，而接收機(jī)66保持基本穩(wěn)定的狀態(tài)輸出。在波形的負(fù)向部分，接收機(jī)66通過(guò)產(chǎn)生脈沖第二組74而響應(yīng)，而接收機(jī)64保持基本穩(wěn)定的狀態(tài)輸出。判決設(shè)備14(圖1)然后將第一脈沖組映射到符號(hào)(字符)以及第二脈沖組映射到符號(hào)(字符)。因此，可以看到至少兩個(gè)符號(hào)能由模擬波形的一個(gè)周期攜帶。
上述可得，可以對(duì)本發(fā)明揭示的方面實(shí)現(xiàn)外插以獲得在接收到波形每周期能產(chǎn)生多于兩個(gè)獨(dú)立選擇的符號(hào)的接收機(jī)。發(fā)射站2處(圖1)的模擬波形的單個(gè)周期能相應(yīng)地被成形使得有三個(gè)(或更多)獨(dú)立選擇部分，每個(gè)部分代表一個(gè)符號(hào)。在接收站，三個(gè)(或更多)脈沖組響應(yīng)檢測(cè)模擬信號(hào)的不同部分由三個(gè)(或更多)接收機(jī)電路產(chǎn)生。脈沖組送到判決設(shè)備14，經(jīng)映射或解碼以產(chǎn)生三個(gè)符號(hào)。
本發(fā)明已參考特定說(shuō)明實(shí)施例經(jīng)解釋。示出的帶有為從模擬波形生成脈沖的電阻性輸入阻抗的多種電路。電阻性輸入阻抗能簡(jiǎn)單地與其它電路匹配因?yàn)樗?dú)立于頻率。因此，寬帶匹配不是問題。
雖然已描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，本發(fā)明范圍還包括多種修改、變化、其它構(gòu)造以及等價(jià)。描述的發(fā)明不限于在一定特定數(shù)據(jù)處理環(huán)境中操作，還可以在多種數(shù)據(jù)處理環(huán)境中操作。雖然本發(fā)明根據(jù)特定實(shí)施例經(jīng)描述，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員很明顯本發(fā)明范圍不僅限于描述的特定實(shí)施例。
另外，雖然本發(fā)明是用特定硬件和軟件組合說(shuō)明的，要知道其它的硬件和軟件組合也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明可能只在硬件或只在軟件內(nèi)實(shí)現(xiàn)或使用以上的組合，這取決于性能目標(biāo)和其它與本發(fā)明不相關(guān)的準(zhǔn)則。
詳述和附圖相應(yīng)地是說(shuō)明性而不是限制性的。然而，顯然添加、刪除、替換和其它修改應(yīng)在不偏離本發(fā)明范圍情況下進(jìn)行，本發(fā)明范圍在權(quán)利要求書內(nèi)提出。
權(quán)利要求
1.一種從模擬波形的單個(gè)周期中恢復(fù)信息的方法，其特征在于包括根據(jù)所述的模擬波形的第一部分生成第一組一個(gè)或多個(gè)脈沖；根據(jù)所述的模擬波形的第二部分生成第二組一個(gè)或多個(gè)脈沖；根據(jù)所述的第一和第二組脈沖產(chǎn)生至少一個(gè)符號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括接收發(fā)射的信號(hào)并從所述的發(fā)射的信號(hào)產(chǎn)生所述的模擬波形。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的產(chǎn)生所述的第一組一個(gè)或多個(gè)脈沖包括檢測(cè)所述模擬波形的第一斜率部分或所述模擬波形的第一幅度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的產(chǎn)生所述的第二組一個(gè)或多個(gè)脈沖包括檢測(cè)所述模擬波形的第二斜率部分或所述模擬波形的第二幅度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的模擬波形代表單個(gè)符號(hào)且所述產(chǎn)生至少一個(gè)符號(hào)包括根據(jù)所述的第一和第二脈沖組產(chǎn)生單個(gè)符號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的模擬波形代表至少兩個(gè)符號(hào)且所述的產(chǎn)生至少一個(gè)符號(hào)包括根據(jù)所述的第一脈沖組產(chǎn)生第一符號(hào)并根據(jù)所述的第二脈沖組產(chǎn)生第二符號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的步驟對(duì)模擬波形的附加周期被重復(fù)，因此對(duì)模擬波形的每個(gè)附加周期產(chǎn)生至少一個(gè)符號(hào)。
8.一種從模擬波形產(chǎn)生信息的方法，其特征在于所述的模擬波形帶有斜率和幅度測(cè)量，所述的方法包括檢測(cè)帶有第一值的第一測(cè)量并對(duì)此響應(yīng)產(chǎn)生第一組一個(gè)或多個(gè)脈沖；檢測(cè)帶有第二值的第二測(cè)量并對(duì)此響應(yīng)產(chǎn)生第二組一個(gè)或多個(gè)脈沖；根據(jù)所述的第一和第二脈沖組，產(chǎn)生至少一個(gè)符號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的檢測(cè)步驟在所述的模擬波形的單個(gè)周期上實(shí)現(xiàn)。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的產(chǎn)生至少一個(gè)符號(hào)是根據(jù)所述的第一和第二脈沖組產(chǎn)生單個(gè)符號(hào)的一步驟。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的產(chǎn)生至少一個(gè)符號(hào)是根據(jù)所述的第一脈沖產(chǎn)生第一符號(hào)以及根據(jù)所述的第二脈沖組產(chǎn)生第二符號(hào)的步驟。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述的模擬波形包括從第二部分獨(dú)立選擇的第一部分，所述的第一測(cè)量與所述的第一部分相關(guān)，所述的第二測(cè)量與所述的第二部分相關(guān)。
13.一種從模擬波形的一個(gè)周期中恢復(fù)信息的電路系統(tǒng)，其特征在于包括帶有為接收所述模擬波形的輸入的第一電路，所述的第一電路通過(guò)產(chǎn)生第一脈沖組響應(yīng)所述的模擬波形的第一測(cè)量；至少一個(gè)第二電路，帶有為接收所述的模擬波形的輸入，所述的第二電路通過(guò)產(chǎn)生第二組一個(gè)或多個(gè)脈沖組而響應(yīng)所述的模擬波形的第二測(cè)量；耦合的解碼器電路以從所述的第一和第二電路相應(yīng)地接收所述的第一和第二脈沖，所述的解碼器用于根據(jù)所述的第一和第二脈沖產(chǎn)生至少一個(gè)符號(hào)。
14.如權(quán)利要求13所述的電路系統(tǒng)，其特征在于還包括在通信系統(tǒng)內(nèi)。
15.如權(quán)利要求13所述的電路系統(tǒng)，其特征在于所述的第一測(cè)量是所述的模擬波形的斜率或幅度。
16.如權(quán)利要求15所述的電路系統(tǒng)，其特征在于所述的第二測(cè)量是所述的模擬波形的斜率或幅度。
17.如權(quán)利要求13所述的電路系統(tǒng)，其特征在于所述的解碼器電路用于根據(jù)所述的第一和第二脈沖組產(chǎn)生單一符號(hào)。
18.如權(quán)利要求13所述的電路系統(tǒng)，其特征在于所述的解碼器電路用于根據(jù)所述的第一脈沖組產(chǎn)生第一符號(hào)且根據(jù)所述的第二脈沖組產(chǎn)生第二符號(hào)。
19.如權(quán)利要求18所述的電路系統(tǒng)，其特征在于所述的模擬波形包括至少兩個(gè)符號(hào)，所述的第一符號(hào)是所述的至少兩個(gè)符號(hào)的一個(gè)，所述的第二符號(hào)是所述的至少兩個(gè)符號(hào)的另一個(gè)。
20.如權(quán)利要求13所述的電路系統(tǒng)，其特征在于所述的第一和第二電路每個(gè)由帶有由兩個(gè)穩(wěn)定工作區(qū)域界定的至少一個(gè)不穩(wěn)定工作區(qū)域的轉(zhuǎn)移函數(shù)描述。
21.一個(gè)通信系統(tǒng)，其特征在于包括發(fā)射機(jī)單元，包括波形發(fā)生器以產(chǎn)生模擬波形的第一周期；接收機(jī)單元用于接收所述的模擬波形的第一周期；第一電路，耦合以接收所述的模擬波形的第一周期，所述的第一電路通過(guò)產(chǎn)生第一脈沖組響應(yīng)所述的模擬波形的第一周期的第一測(cè)量；至少一個(gè)第二電路，帶有接收所述模擬波形的第一周期的輸入，所述第二電路通過(guò)產(chǎn)生第二組一個(gè)或兩個(gè)脈沖組而響應(yīng)所述的模擬波形的第一周期的第二測(cè)量；以及解碼器電路，耦合以接收所述從所述的第一和第二電路來(lái)的第一和第二脈沖，所述的解碼器用于根據(jù)所述的第一和第二脈沖產(chǎn)生至少一個(gè)符號(hào)。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的發(fā)射機(jī)還包括調(diào)制器以產(chǎn)生包含所述的模擬波形的第一周期的已調(diào)信號(hào)，其中所述的已調(diào)信號(hào)被發(fā)射。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的接收機(jī)用于接收所述的已調(diào)信號(hào)，所述的接收機(jī)包括解調(diào)器已對(duì)所述的已調(diào)信號(hào)解調(diào)以產(chǎn)生所述的第一模擬波形。
24.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的波形發(fā)生器用于產(chǎn)生代表所述的至少一個(gè)符號(hào)的模擬波形。
25.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的第一測(cè)量是所述的模擬波形的第一周期的斜率或幅度。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的第二測(cè)量是所述的模擬波形的第一周期的斜率或幅度。
27.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的解碼器電路用于根據(jù)所述的第一和第二脈沖組產(chǎn)生單個(gè)符號(hào)。
28.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的解碼器電路用于根據(jù)所述的第一脈沖組產(chǎn)生第一符號(hào)并根據(jù)所述的第二脈沖組產(chǎn)生第二符號(hào)。
29.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的第一和第二電路每個(gè)由帶有由兩個(gè)穩(wěn)定工作區(qū)域界定的至少一個(gè)不穩(wěn)定工作區(qū)域的轉(zhuǎn)移函數(shù)描述。
30.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于波形發(fā)生器用于產(chǎn)生帶有兩個(gè)或更多獨(dú)立選擇的部分的模擬波形周期。
全文摘要
揭示了脈沖解碼通信系統(tǒng)的多個(gè)接收機(jī)方法，這可以增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)健性并增加信息攜帶容量。兩個(gè)或多個(gè)接收機(jī)用于從接收到的信號(hào)產(chǎn)生脈沖組。在一實(shí)施例中，系統(tǒng)的穩(wěn)健性通過(guò)冗余而被增強(qiáng)。在另一實(shí)施例中，信息容量通過(guò)從模擬波形的一個(gè)周期產(chǎn)生獨(dú)立的脈沖組而增加。
文檔編號(hào)H03K3/315GK1515102SQ02811576
公開日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2002年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月13日
發(fā)明者K·M·李, J·喬, K M 李 申請(qǐng)人:新加坡國(guó)立大學(xué)