[发明专利]用于具有可调节数据速率的频谱高效和能量高效的超宽带脉冲无线电的系统和方法

权利要求书

1.一种无线通信系统，包括：

用于发射数据的超宽带(UWB)发射器；和

用于接收数据的超宽带(UWB)接收器；其中

形成电子设备的一部分的至少一个所述超宽带(UWB)发射器和所述超宽带(UWB)接收器的同步是经由电子设备内的专用同步硬件建立的，所述专用同步硬件包括双时钟计时器系统，其中

所述双时钟计时器系统在所述发射器和所述接收器中的至少一者的睡眠模式期间提供超低功耗；

所述双时钟计时器系统包括低频时钟和由该低频时钟产生的基本时钟，所述低频时钟等于至少一个超宽带(UWB)发射器和超宽带(UWB)接收器在操作时处理符号的速率；以及

在睡眠模式下，仅双时钟计时器系统的低频时钟被供电。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，

所述超宽带(UWB)发射器和所述超宽带(UWB)接收器分别构成通用收发器或独立收发器的一部分，所述超宽带(UWB)接收器包括：

集成的DC/DC转换器；以及

循环工作的收发器电路，其中

所述收发器支持快速电路启动和快速电路关闭中的至少一项以对于2个数量级、3个数量级、4个数量级和大于4个数量级的数量级中的至少一项的数据速率变化实现低功耗。

3.根据权利要求1所述的系统，其中

每比特数据被编码为脉冲束，所述脉冲束每束包括具有相位、频率、幅度和带宽中的至少一项的实时可配置参数的多个脉冲。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述脉冲束是多个脉冲束之一，其中所述脉冲束动态地填充UWB频谱以进行以下中的至少一项：

在存在信道和多路径衰减的情况下实现稳健的通信；

允许最佳频谱成形和白化以动态地满足室内和室外标准UWB要求；

使得发射数据和接收数据中的至少一项采用的脉冲无线电能够符合由地区/国家特定的监管部门施加的不同辐射功率发射掩蔽；

允许不同的脉冲束方案以覆盖多个数据速率和范围要求；

允许非常宽的带宽而无需借助于具有非常宽的带宽的超窄脉冲，从而简化电路并提高能量效率；

在用于接收器循环工作和同步的实际时间量程内扩展脉冲能量，同时占据宽频谱带宽；以及

减少频谱旁瓣以更容易符合发射频谱掩蔽。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述UWB接收器包括：

中频(IF)链，所述中频链利用处在单个脉冲带宽的量级的瞬时带宽，而总频谱通过利用每比特脉冲束来覆盖宽得多的带宽；其中

脉冲束每束包括具有相位、频率和带宽中的至少一项的实时可配置参数的多个脉冲。

6.根据权利要求1所述的系统，其中

接收器的中频(IF)链包括：

在脉冲下变频之后的电路块具有低功耗，同时提供用于通信的超宽带宽频谱。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，

所述接收器包括：

中频(IF)接收器级，所述中频接收器级包括至少两个下变频级；以及

布置在所述至少两个下变频级中的每对级之间的高通滤波器和带通滤波器中的至少一者，

其中所述至少两个下变频级中的每对级中的第一级是平方级，所述平方级将在所述平方级的输入处的输入RF信号频谱转换成输出RF信号频谱，所述输出RF信号频谱向下延伸到DC。

8.根据权利要求7所述的系统，其中：

所述IF接收器级进一步包括以下中的至少一个：

在所述中频接收器级中采用高通去耦电容器，所述电容器的电容取决于要在这个过程期间截止的期望脉冲能量的预定量被建立；

作为所述至少两个下变频级中的至少第二级的第二平方级，其中所得到的中频接收器级保持全灵敏度。

9.根据权利要求1所述的系统其中，

发射器采用高斯型RF脉冲，其中所述高斯型RF脉冲通过向功率放大器施加脉冲并且在每个脉冲期间根据预定的时间特性动态地调节所述功率放大器的接地连接来产生。