[发明专利]使用低复杂度发射机增加对噪声免疫力的感应通信系统

说明书

本申请是申请日为2006年06月20日，题为“使用低复杂度发射机增加对噪声免疫力的感应通信系统”，申请号为200680022283.3的专利申请的分案申请。

发明领域

概括地说，本发明涉及单向通信系统，具体地说，涉及在发射机的近场区中进行操作的单向通信系统。

背景技术

电磁通信系统通常要求满足多个条件。例如，由通信系统的发射器发射的信号必须足够强以便通信系统的接收机能够可靠地检测到它。具体地说，如果发射器和接收机之一或者两者位于导电结构或者可磁化结构附近，则需要高的传输功率，以便补偿信号的部分吸收。另外，在诸如长波范围的一些常用频率范围中存在多个噪声源，因此增加了对鲁棒性和无差错调制以及编码方案的需要。特别是在医学应用中，当前技术主要包括在远场区中进行操作的RF频率收发器。在远场区中，E场分量在无线电波的传播中起着重要的作用。如果发射机接近于人体，则性能由于人体的高吸收水平而急剧下降。特别是在个人保健应用中，需要小而便宜的附在人体上的发射机来确保用户的方便使用并且保持低费用。

发明内容

由于上述原因，显然，通信系统必须使用非常简单的发射机结构来实施。同时，通信系统对于干扰噪声功率必须保持鲁棒性为可接收的级别。问题归结为寻找一种作为发射机一部分的调制器，其不改变简单的发射机结构就能理想地增加发射机的噪声鲁棒性。满足这些要求的调制器由本发明权利要求1来限定。

在本发明的一个优选实施例中，用于通信系统的调制器包括扩频编码器和脉冲码调制器，脉冲码调制器的信号输入端口可连接到扩频编码器的信号输出端口。要传输的数据首先由扩频编码器处理，然后再由脉冲码调制器处理。在调制器工作期间，数据信号经由扩频编码器的输出端口离开扩频编码器，然后进入脉冲码调制器的输入端口。这种配置的优点是，具有更高的噪声鲁棒性，同时保持相对简单的结构。特别地，通过把传输信号的频谱扩展和通过不同脉冲码调制模式对它进行编码结合起来，从而增加调制器的噪声鲁棒性。扩频(SS)编码使传输信号面对一个或者几个干扰发射机所引起的干扰不再脆弱，每个发射机发射不同频率的信号。通过在相对大的频带内划分传输信号的传输功率可以实现这种所希望的效果，因此，在接收机一端，即使部分频带受到干扰，也能够重构信号。下面解释使调制器首先执行扩频编码然后执行脉冲码调制的原因。扩频编码通常包括数据信号和所谓的伪随机噪声(PRN)信号之间的逻辑或数学运算。因为保持了现有脉冲码调制部分，所以上述调制器结构很容易整合到现有的调制器结构中。所提出的调制器结构的不同点只在于，在脉冲码调制器的信号入口处增加了扩频编码器。

在本发明的一个相关实施例中，脉冲码调制器用于把扩频编码器产生的扩频编码信号编码在脉冲码调制信号中。该特征允许扩频编码器和脉冲码调制器串联。

在另一个相关实施例中，脉冲码调制器用于将扩频编码信号的瞬时值编成一个序列，该序列是脉冲码调制信号的一部分。映射函数或者表产生本领域技术人员众所周知的脉冲码调制信号的部分序列，所述每个脉冲码调制信号分别表示扩频编码信号的瞬时值。脉冲码调制是一种时分调制技术，其中对模拟信号进行采样并且以周期性间隔量化为数字值。扩频信号虽然通过数字运算生成，但是仍然具有模拟表示，例如其可通过导致分段恒定输出信号的保持元件(holdelement)来获得。尽管如此，但是如果脉冲码调制器直接接收数字输入信号，则这样的数模转换就是不必要的。相应地，也能使用数字值序列，而不是从扩频编码器向脉冲码调制器发送模拟信号。

本发明的另一个实施例指的是包括上述调制器的发射机，其还包括可连接到扩频编码器的伪随机噪声生成器。因此，调制器是用于通过传输信道传输数据信号或者一些其它类型信号的发射机的一部分。为了执行扩频编码，需要所谓的伪噪声信号，其本质上是随机序列。该伪噪声信号能够由伪噪声生成器生成。这些序列也称为发射机和接收机两者必须预先知道的“密钥”。在现代通信中，序列必须尽可能看起来“如同噪声”一样尽可能长以及尽可能随机地出现。但是在任何情况下，它们必须保持为可重现的。否则，接收机将不能提取已经发送的消息。因此，序列是“接近随机的”。这样的代码称为伪随机数或者序列。为了保证高效的SS通信，PRN序列必须遵守某些规则，诸如长度、自相关、互相关、正交性、和比特平衡。起初，不同序列的相关特征对于它们在扩频通信系统中的应用性来说是关键的。一些常见的伪随机序列是：最大长度、Barker、Gold、Hadamard-Walsh、等等。