[发明专利]一种采用声表面波相关器的扩频通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种扩频通信系统，尤其涉及一种采用声表面波相关器的扩频通信系统，属于无线通信技术领域。

背景技术

现今，无线通信已渗透到我们日常生活的各个方面，手机、蓝牙耳机、无线键盘鼠标和WiFi站点等都是现代无线通信的成就。追求更快更多更优的信息传输，是无线通信技术发展的永恒动力。

扩频通信，是扩展频谱通信的简称。它是指传输信息使用的射频带宽是信息带宽的10至100倍以上的通信体制，传输带宽主要由发信机和对应收信机预先制定的扩频码序列确定。在扩频通信系统中，发信端用一种特定的调制方法将原始信号的带宽加以扩展，得到扩频信号。收信端再对接收到的扩频信号加以处理，把它恢复为原来带宽的所要信号。扩频通信系统的出现，被誉为是通信技术的一次重大突破。

超宽带（UWB，Ultra Wide Band)通信是扩频通信的发展，专指无线电技术中信号传输相对带宽大于20%，或有效通信速率大于500Mbps的应用技术。超宽带概念最初源于20世纪60年代对微波网络冲激响应的研究，首先用在军用雷达和定位设备中。2002年美国联邦通讯委员会（FCC）发布了商用化规范，批准将UWB技术民用。超宽带通信是无线电通信领域的一次革命性进展，是未来短距离无线移动通信高速传送多媒体信息，高速接入计算机网络的关键技术。目前，UWB的主要民用领域有地质勘探及可穿透障碍物的传感器，汽车防碰撞传感器和短距离无线通信等。

声表面波（Surface Acoustic Wave，SAW）器件是在压电晶片上制作的无源微型电子元件，它利用晶片上的叉指换能器等金属电极结构，实现电-声表面波的能量转换和控制声表面波传输特性，来完成稳频、滤波、延迟和传感等功能，已在雷达、通讯、音视频、遥控、传感等领域得到广泛应用。

SAW器件特有的电-机-电无源能量转换机制，使其具有实时实现相关、卷积等复杂电信号处理功能，在需要高速实时处理的应用中，具有不可代替的应用潜力。其中SAW相关器具有电路简单、实时处理和不需调试等特点，是微弱信号相关接收的关键元件，在雷达和通信技术中已得到广泛应用。SAW相关器主要有两类：采用色散换能器的匹配滤波器和采用编码换能器的相关器，本文所涉及的SAW相关器仅指编码相关器。目前，SAW编码相关器采用的编码方式有两种：脉冲极性编码和正交频率编码。

国外就采用SAW相关器的扩频通信系统提出了一些技术方案，例如：

T.Sato等人提出了采用脉冲位置调制的扩频码系统，参见图4。在系统中，对标志数据1和0的脉冲分别提前或延迟参考脉冲半个码片，其参考扩频码和数据扩频码不同，并使系统有较好的自相关和互相关性能。系统共采用了四个SAW相关器，分别作为发射和接收解调用。试验样机激励脉冲宽仅为2.5ps，极限数据率大112Mbps。由于采用了SAW技术，射频发射与接收单元的功耗极低。

D.R.Gallagher等人提出了一种采用正交频率编码SAW相关器的超宽带通信系统，如图5示。利用正交频率编码的SAW相关器，完成基带信号和射频链路脉冲信号的产生和解调。

目前，扩频通信技术存在的问题是，（1）地址码码型、速率与信号的频谱、信号之间的干扰等特性有直接关系，所以如何选取地址码通常成为专门的研究课题；（2）由于使用宽带射频信号，应注意调制方式和对调制器、解调器的要求；（3）接收机必须确定信号地址码相位和载波频率才能解调信号，因此需要有良好的同步；（4）研制和采用新型器件和部件（如匹配滤波器、频率合成器和微计算机控制等）对改进设备性能有重要作用。　

实现扩频通信技术的方式包括直接序列扩频、载波频率跳变扩频、混合扩频等，但采用这些扩频方式存在一些问题。首先，整个通信系统的结构较复杂，其次，基带编码基元数受限制，不适用于多进制编码；再次，备选码组较少，保密性能不高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：采用声表面波相关器的扩频通信系统，其基带信号是N进制编码。系统采用的扩频码为同一相容码组的N个相容码成员，每个相容码对应一个N进制码元，扩频码的产生和接收采用了声表面波相关器。系统的发射单元包括脉冲发射、码元识别、N个发射端SAW相关器，系统的接收单元包括N个接收端SAW相关器和输出识别模块，其特征在于：所述N个发射端SAW相关器一一对应地直接把基带窄带N进制编码数字信号扩频为可直接发射的高频宽带相容码脉冲链路电波，所述N个接收端SAW相关器把接收到的高频宽带相容码脉冲电波一一对应地直接解调为基带窄带N进制编码数字信号。