[发明专利]基于超宽带无线技术的高速无线通信接收方法和接收机

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于超宽带无线技术的极短距离高速无线通信接收方法和接收机，主要应用于短距离高速无线通信，涉及无线通信、通信集成电路、射频电子电路等领域。

背景技术

极短距离无线通信技术在我国正处于起步发展的阶段。国外UWB无线通信系统早已经得到实用，如用于军事雷达和灾害救援搜索等方面，由于超宽带(UltraWideband，UWB)无线通信天生具有的低功率谱密度高能效等优点，在低费用的中短距离无线通信中具有独特应用优势。伴随着有线接入的普及，最后一米的短距离无线通信和接入就变得越来越必要。短距离无线通信的需求也是日益增长，如在高速无线个域网、无线以太接口链路、智能无线局域网、户外对等网络以及传感、定位和识别网络等众多领域有着广泛的应用，特别是在数字家庭的应用。相比于短距离无线通信，极短距离无线通信是指在小于1米，主要在20厘米距离，可认为无多径信道环境下的无线通信应用，是射频卡为代表的近场通信(Near-Field Communication，NFC)的一种特例。高速通信的含义，通常指超过80Mbps数据通讯速率，和10Mbps～80Mbps的中速通信，10Mbps以下的低速通信相区别。

本专利申请主要针对家庭消费电子、计算机周边设备、移动通信终端和电子仪器设备等应用。随着高复杂性设备仪器的增加，越来越多的连接线成为了显著的麻烦所在。以家用计算机为中心，各种播放器、音响、数码相机、数码摄像机等等电子产品之间需要提供高速极短距离无线数据传输。主机与显示器、USB存储设备、扫描仪、投影仪等高速传输的接口也需要无线化，且需求更为急迫。

超宽带技术具有保密性强、抗干扰能力强和传输速率高等独特优势。为了与现有的窄带系统共存，FCC(美国联邦通信委员会)规定了UWB(超宽带)必须工作在3.1～10.6GHz频段内，发射功率不超过-41.3dBm/Hz。

目前已有的超宽带接收技术以相关接收方案为主，电路实现上分为模拟和数字两种方案。其中模拟方案用到模拟乘法器、模拟积分器、模拟延迟线，一个较为严重的问题是模拟延迟线的精度难以控制而且不利于芯片集成，这限制了模拟方案的应用。数字方案相对容易，可用VLSI实现，但是用到大量的高速运算电路，特别是多比特量化方案下会用到许多乘法器，导致芯片面积和功耗都比较大，并且这种方案中ADC的任务是处理高速的脉冲信号而不是判决码片，因此对于ADC的采样率提出了很高要求，所以，相关式接收机不适合于极短距离高速超宽带部件互联通信。

目前的UWB通信系统电路复杂，功耗较大，需要专门的UWB天线，专门针对短距离传输的超宽带部件互联系统和芯片研究正在兴起。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于超宽带无线技术的高速无线通信接收方法及接收机，以满足短距离内高速无线传输数据的需求。

本发明提供的基于超宽带无线技术的高速无线通信接收机，包括平方器、低通滤波器、判决器和自动门限控制器，所述平方器的输入端连接一宽带低噪声放大器、输出端通过一补偿放大器连接至所述低通滤波器的输入端，所述低通滤波器的输出端通过中间放大器分别接所述自动门限控制器的输入端和所述判决器的一输入端，所述自动门限控制器的输出端接所述判决器的另一输入端；经低噪声放大器放大后的超宽带射频信号通过所述平方器和所述低通滤波器分离出模拟基波信号，该模拟基波信号放大后一路输入所述自动门限控制器为所述判决器提供最佳的判决门限、另一路输入所述判决器根据判决门限转换成数字脉冲信号输出。

进一步可在所述判决器的输出端连接缓冲器，用于对判决器输出的数字脉冲信号整形和功率放大，输出功率足够大的数字基带信号。还可以包括一电流基准源分配器，用于给所述平方器、补偿放大器、中间放大器和判决器提供基准电流。

所述自动门限控制器包括检测电路、门限电平产生电路和电平缓冲电路，所述检测电路用于根据输入的模拟基波信号的幅度变化输出控制电平，所述门限电平产生电路用于根据所述检测电路输出的控制电平输出最佳判决门限，所述电平缓冲电路用于实现所述自动门限控制器与所述判决器之间的阻抗匹配，隔离所述判决器对所述自动门限控制器的影响。

所述宽带低噪声放大器可以包括一个隔离器，用于隔离后级电路的影响、实现与后级电路的阻抗匹配、对输出信号功率放大、以及为后级电路提供稳定的直流偏置电压；所述低通滤波器可以包括一个隔离器，用于隔离后级电路的影响、实现与后级电路的阻抗匹配、对输出信号功率放大、以及为后级电路提供稳定的直流偏置电压。

本发明提供的基于超宽带无线技术的极短距离高速无线通信接收方法，包括以下步骤：