CN1650556B - 通信设备和通信方法 - Google Patents

Abstract

这里包括有一发送调制器(103)，用于脉冲调制被发送的数据，产生一副载波；一载波控制部件，用于根据信息量、重要性和通信传输条件，控制用于通信的副载波；和一天线部件(101)，用于发射副载波信号。该结构可以选择适合于发送信息和传输环境的副载波，因此能够实现具有高灵活性和耐噪声的通信。从而，可以提供一通信设备，其能执行高质量，高稳定性的具有改善抗干扰特性的通信，且其执行一具有灵活性的脉冲通信。

Description

通信设备和通信方法

技术领域

本发明为用于数字无线电通信中使用的技术，特别涉及用于脉冲通信中的技术。

背景技术

数字无线电通信由于其技术发展而在通信领域中占有重要的位置。在追求更高速度的通信的尝试中，对使用脉冲调制方案的通信进行了研究。这是因为脉冲调制方案占用一宽带频率，其将引入来自其它系统的干扰的问题，从而在通信过程中变得不稳定。同时，因为带宽占用，很难复用多个信道。

然而，存在很多解决该问题的手段，如美国专利5,677,927中所描述的那些。图44显示了在美国专利5,677,927中所描述的常规的通信设备。

在图44中，副载波生成器和调制器4401产生调制有一信息信号的调制副载波信号，并将该调制副载波信号输出至一副载波时间调制器4402。通过副载波时间调制器4402，一编码的定时信号被调制，以产生一调制的编码定时信号。该定时信号通过一输出站4403在发送天线4404以电磁脉冲的形式发射。

使用上述构造，现有技术中的通信设备通过同时使用不同频率或者波形的副载波来使一个脉冲信号进入信道中。通过在独立的信道中使用分立的副载波，可以在大量的独立信道上同时实现通信。

然而，在美国专利5,677,927所示的构造中，因为通信扩大的使用在脉冲调制方案上带宽，很难避免系统在部分带宽发出高输出信号，导致容易受到影响。

同时，由于副载波频率的间隔距离大(间隔等于和大于500MHz)，因此，在基于频率的无线波传输特性上表现出一个显著的区别。即，与低频副载波相比，高频副载波在传输区域上有限制。从而，存在更大阴影效应。此外，在诸如墙的障碍物周围衰减高。这是由于下述事实所导致的，通常，在低频带有利于减少线路的断开和较宽的通信区域，而在高频带，线路断开率高且通信区域较窄。

这些是造成以下情况的原因。

自由空间传播损耗：随着频率的增加，损耗增加，通信区域变窄。

传输特性：随着频率的增加，通过一障碍物的传输损耗增加。

衍射效应：随着频率的增加，衍射效应降低，阴影影响增加。

从而，与在背景技术中的具有载波间隔大约为几MHz至几十MHz的通信系统相比，使用脉冲调制方案的通信系统存在具有上述显著的缺点的问题。

发明内容

依照本发明的通信设备解决了上述问题，根据通信信息内容(重要性，是否为控制信息)、信息容量和所要求的通信质量来分配传输副载波以适应通信。这可以使通信具有高灵活性且防噪声的性能。

本发明为一种通信设备，包括一调制器，用于将发送数据调制成其频带比被分配给各副载波的频带宽的脉冲，从经调制而得到的脉冲的信号产生被分配给了各所述副载波的、至少包含两个副载波的副载波调制信号；一发送部件，用于放大包括所述至少两个副载波调制信号的多个副载波调制信号；一滤波器，将所述多个副载波发送信号作为对被分配给所述副载波的频带进行了限制的多个发送信号输出；一载波控制部件，用于根据信息量、重要性或通信传输条件，控制用于通信中使用的副载波；和一天线部件，用于复用并发射多个发送信号.这可以选择适合发送信息和传播环境的副载波，因此可以使通信具有高灵活性且耐噪声.

另外，依照本发明的通信设备，进一步包括一接收解调器，用于检测接收数据和检查各副载波上的接收功率，根据接收解调器检测出的接收功率，以通知载波控制部件是否可以利用副载波。当通信环境变化时，这可以动态地改变使用中的副载波，因此，可以确保稳定的通信质量。

另外，依照本发明的通信设备还具有载波控制部件使送信信号在两个或更多副载波上跳频的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有载波控制部件使送信信号在两个或更多副载波上扩展的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有调制器依照通信条件改变副载波在频率上的配置的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有调制器将较窄的频带分配给具有低的中心频率的副载波，将较宽的频带分配给具有高的中心频率的副载波的特征。

另外，依照本发明的通信设备，进一步包括信道控制部件，用于选择和控制在每个信道上使用的副载波，该信道控制部件以不同的副载波在两个或更多的信道上执行通信。

另外，依照本发明的通信设备还具有该信道控制部件以不同的副载波的组合在两个或更多的信道上执行通信的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有该载波控制部件通过至少一个副载波执行控制信息的通信的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有该调制器通过使用时分复用和码分复用中的任一种，在两个或更多副载波的至少一个副载波中，将两个或更多信道上的控制信息多路复用的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有该调制器通过使用两个或更多副载波执行频分双工的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有调制器通过使用三个或更多副载波执行频分双工的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有调制器用来进行控制信息通信的副载波的中心频率比其它副载波的中心频率低的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有调制器用来进行控制信息通信的副载波的频带比其它副载波的频带窄的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有调制器将一个符号分割至两个或更多副载波，复用两个或更多信道的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有调制器将一个符号在两个或更多副载波上跳频，复用两个或更多信道的特征.

另外，依照本发明的通信设备还具有调制器将一个符号在两个或更多副载波上扩展编码，复用两个或更多信道的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有发送调制器将一个符号在两个或更多副载波以及两个或更多码片上扩展编码，复用两个或更多信道的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有天线部件包括多个天线元件的特征。因此，因为窄频带特性，在天线元件上具有优越的发射特性和机械形状，很容易实现减小尺寸和提高性能。

另外，依照本发明的通信设备还具有天线部件的频率特性具有多频带特性的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有天线元件的频带特性的中心频率不同的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有天线元件的频带特性为在在频率轴上不重叠的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有天线部件按副载波逐个接收无线电波，且将副载波信号输出至接收解调器的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有天线元件具有相应于副载波的频率特性，且将副载波发送信号作为无线电波发射的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有接收解调器具有一补偿部件，用于从接收自通信对方的已知信号中检测出每个副载波的信号序列的特性，且补偿该信号序列的特性的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有该信号序列的特性为频率特性的特征。

另外，依照本发明的通信设备还具有该信号序列的特性为时间响应特性，补偿部件通过一相关器的相关信号补偿该时间响应特性的特征。

另外，依照本发明的通信设备，该接收解调器还包括扩展码存储部件，用于存储扩展码，且提取相应于副载波的扩展码，和一解扩展部件，用于对副载波信号和在扩展码存储部件中提取的扩展码进行卷积运算。

另外，依照本发明的通信设备，该调制器包括一扩展码存储部件，用于存储扩展码，且提取相应于副载波的扩展码，和一扩展部件，用于由来自被分割到副载波上的调制信号和在扩展码存储部件中提取的扩展码的副载波上进行直接扩展。

另外，依照本发明的通信设备，该接收解调器包括切换部件，用于通过在副载波上跳频进行切换，载波控制部件用切换部件执行控制。

另外，依照本发明的通信设备，该调制器包括一切换部件，用于通过在副载波上跳频进行切换，载波控制部件执行切换部件的控制。

依照本发明的通信方法是其使用将发送数据调制成其频带比被分配给各副载波的频带宽的脉冲，从经调制的脉冲的信号产生被分配给了各所述副载波的、至少包含两个副载波的副载波调制信号，使用包含进行了放大的所述至少两个副载波调制信号的多个副载波调制信号，执行脉冲调制通信的通信方法.该通信方法包括：在开始通信前的初始状态中，测量在无信号状态中的各副载波上的接收功率的步骤；和判定测量的接收功率并选择可以用于通信的副载波的步骤.

另外，依照本发明的通信方法还具有该判定是将具有等于或小于预定值的接收功率的副载波用于后来的通信的特征。

另外，依照本发明的通信方法还具有在通信开始时，测量在所接收的已知信号的各副载波上的接收功率的步骤，和选择具有所测量的接收功率等于或大于预定值的副载波作为可用于通信的副载波的步骤的特征。

如上所述，本发明实现高质量的，稳定的，且抗干扰波的通信。

附图说明

图1为显示依照本发明实施例1的通信系统的结构图；

图2为显示依照本发明实施例1的通信设备的结构图；

图3为显示依照本发明实施例1的频带与副载波之间的关系图；

图4为显示依照本发明实施例1的接收解调器的结构图；

图5为显示依照本发明实施例1的发送调制器的结构图；

图6为显示依照本发明实施例4的跳频图案的示意图；

图7为显示依照本发明实施例4基于跳频的复用的示意图；

图8为显示依照本发明实施例4的跳频图案的示意图；

图9为显示依照本发明实施例3的相应于扩展通信的接收解调器的结构图；

图10为显示依照本发明实施例3的相应于扩展通信的发送调制器的结构图；

图11为表示依照本发明实施例1的副载波特性的示意图；

图12为显示依照本发明实施例1的干扰波和副载波之间的关系图；

图13A为显示依照本发明实施例1的叠加有一干扰波的脉冲调制信号的示意图；

图13B和13C为显示依照本发明实施例1的脉冲调制波的副载波的示意图；

图14为显示依照本发明实施例1的通信设备的结构图；

图15为显示依照本发明实施例2的副载波和信道之间的关系图；

图16为显示依照本发明实施例2的副载波信号波形图；

图17为显示依照本发明实施例3的副载波和编码之间的关系图；

图18为显示依照本发明实施例3的码分复用的示意图；

图19为显示依照本发明实施例3的通信系统的结构图；

图20为显示依照本发明实施例5的频率配置的示意图；

图21为显示依照本发明实施例5的频率分配的示意图；

图22为显示依照本发明实施例5的频率分配的示意图；

图23为显示依照本发明实施例5的频率分配过程的示意图；

图24为显示依照本发明实施例5的初始过程的示意图；

图25为显示依照本发明实施例5的发送器/接收设备的结构图；

图26为显示依照本发明实施例5的发送器/接收设备的结构图；

图27为显示依照本发明实施例8的子集和副载波之间的关系图；

图28为显示依照本发明实施例8的子集和副载波之间的关系图；

图29为显示依照本发明实施例8的跳频图案的示意图；

图30为显示依照本发明实施例8的跳频图案的示意图；

图31为显示依照本发明实施例8的接收设备的结构图；

图32为显示依照本发明实施例5的滤波器特性和副载波之间的关系图；

图33为显示依照本发明实施例7的脉冲信号和接收信号的波形图；

图34A和34B为显示依照本发明实施例7的脉冲信号和接收信号的波形图；

图35为显示依照本发明实施例7的脉冲信号和接收信号的波形图；

图36为显示依照本发明实施例7的脉冲信号和接收信号的波形图；

图37为显示依照本发明实施例7的脉冲信号和接收信号的波形图；

图38为显示依照本发明实施例9的接收设备的结构图；

图39为显示依照本发明实施例9的副载波信号的波形图；

图40为显示依照本发明实施例2的发送设备和接收设备的示意图；

图41为显示依照本发明实施例5的通信操作的流程图；

图42为显示依照本发明实施例5的通信操作的序列表；

图43为显示依照本发明实施例6的滤波器部件所具有的滤波器特性的示意图；

图44为显示在现有技术中通信设备的结构图。

具体实施方式

下面，使用附图说明本发明的实施例。然而，在附图中具有相同的功能的部件使用相同的附图标记。

(实施例1)

使用附图，对本发明作出说明，将脉冲信号分割成两个或者更多的带宽(副载波)，并用这些带宽的信号执行通信(特别是解调)。图1为显示使用常规的脉冲调制信号的通信系统的框图，其中，150表示发送设备，151表示接收设备。该发送设备150包括天线部件101和发送调制器102，而接收设备151包括天线部件101和接收解调器103。图2为详细说明图1中的发送设备150和接收设备151的示意图，为了方便说明，将发送设备150和接收设备151结合成一收发设备。与图1对应的方框使用相同的附图标记，在此仅描述不同点。250为滤波器部件，用于输入信号，将该信号分割到比输入信号的带宽窄的多个副载波信号中。102为接收解调器，其由接收部件202和解调器203构成，用于输入由滤波器部件250分割出来的多个副载波分割信号，并接收和解调这些信号。202为接收部件，其用于对输入的接收信号进行功率放大，并输出放大的信号。203为解调器，用于输入放大的信号检测来自接收时间、振幅和相位等等的信息，并输出接收数据。103为发送调制器，其由调制器204和发送部件203构成，用于输入、调制和功率放大发送数据，并输出副载波发送信号。204为调制器，用于以预定的方式脉冲调制输入的发送数据，并输出副载波调制信号。205为发送部件，用于输入和功率放大副载波调制信号，并输出副载波发送信号。从发送部件205输出的信号由滤波器部件250进行各副载波的频带限制，并将被多路复用的发送信号提供给天线单元201。该滤波器部件250由多个用于频带限制的滤波器201构成。假设该滤波器部件250具有如图3所示的通过特性。即，多个滤波器201分别限制不同的频带，相应于如图3所示的副载波。

使用这样构成的发送设备150和接收设备151，来说明一种脉冲调制方案的通信方法.顺便提一句，该发送设备150由发送调制器103，滤波器部件250和天线部件101构成.该接收设备151由天线部件101，滤波器部件250和接收解调器102构成.

调制器204输入发送数据，并依照预定的方法脉冲调制该发送数据。已知脉冲调制包括，在脉冲时间间隔上叠加信息的脉冲位置调制，在脉冲相位上叠加信息的脉冲相位调制，和在脉冲振幅上叠加信息的脉冲振幅调制。这样，产生相应于发送数据的脉冲调制波，输出预定数量的副载波、副载波调制信号。对这些副载波赋予相同的记号。各副载波调制信号被输入到发送部件205并被功率放大。这些被功率放大的副载波发送信号从发送部件205输出。该功率放大的副载波发送信号被输入到滤波器部件250，并由相应的滤波器201进行频带限制。该脉冲调制信号具有一特征，该特征是具有一加宽的频带，因为它是脉冲性信号。因此，存在一特征，即使通过具有不同中心频率的窄带滤波器时，也存在一相应的频率分量，从而，可依照滤波器获得输出。即，从滤波器部件250输出的发送信号为具有图3所示的频率特性的信号，201至207的多个副载波信号处于多路复用的状态。该发送信号被提供给天线部件101，通过其发射特性来发射电磁波。

这样发射的电磁波由接收设备151的天线部件101所接收，并输出接收信号。该接收信号由滤波器部件250的滤波器201被分割成频带受限制的多个副载波，作为副载波分割信号输出。该滤波器部件250具有与发送设备150被频带限制的滤波器部件250相同的频率特性。几乎全部功率的接收信号通过滤波器210转换为副载波分割信号时，基本上没有损耗。由此受频带限制的副载波分割信号，由接收部件202进行功率放大，副载波接收信号从接收部件202输出且提供给解调器203。输入到解调器203的副载波接收信号依照脉冲间隔，振幅和相位被解调，然后变成接收数据。

下面，具体说明上述操作。

在此，考虑某一干扰波叠加在送往接收设备的输入信号上的情况。图12为显示脉冲信号1201和干扰波1202之间的关系图，其显示了存在一宽带信号1201(虚线)，七个副载波信号1203和一干扰波1202的状态。图13A为显示其上叠加有一干扰信号的脉冲调制信号的波形图。图13B为显示了在该时刻脉冲调制信号的副载波f4，f5的示意图。图13C为显示副载波f1至f3，f6至f7的示意图。为了比较，现在考虑仍为一宽带信号的脉冲调制信号的通信情况和使用通过如上所述将脉冲调制信号分割到副载波中进行通信的情况。

首先，在当一脉冲调制信号仍为与现有技术一样的宽带信号时，一高功率干扰波被叠加到通信的期望波上的情况下，一高噪声成分被加到脉冲部分(脉冲调制信号中的符号)或者一无信号部分(符号迁移部分)中.在其超过一预定值(饱和值)的情况下，在输出信号中发生饱和，从而导致信号失真.图13A中显示了这样的情况.结果，在解调该脉冲调制信号的过程中，脉冲因为该失真而被错误地检测出来.或者，由于检测的正确性的明显恶化，导致了一系列通信质量问题.然而，依照本发明的通信设备，在一干扰波同样地叠加至被分割到多个副载波中的通信信号上的情况下，在受到图12所示的干扰波很大影响下，由于如图13B所示的干扰波的影响，副载波f4，f5的通信状况劣化.然而，对于其它副载波f1-f3，f6，f7，如图13C所示的干扰波则由滤波器201受频带限制，结果几乎所有的干扰波功率都被去除，获得了高的C/N.通常，干扰波在少数情况下具有比宽带高的功率，即高功率一般位于一特定频带的情况较多，所以通过设置将副载波的设定配置在宽带上，则会提高减少如上所述的干扰的效果.因此，如图12所示通过使用副载波f1-f3，f5，f7进行解调，通信可以保持在良好的状态.

此时，在本发明中，副载波的配置由滤波器部件250设置。通常，这可以被自由地设计。干扰波常常因为在其它系统被用于通信而发生的情况比较多，像这种被系统所用的频带是可以预先知道的。因此，通过滤波器部件250设计预先避开这样的干扰波频带，由其它系统引起的通信故障就可以抑制至最小。

在上述说明中，首先说明的是在发送设备150和接收设备151中皆形成相同的副载波来通信。然而，通过在发送设备150不形成副载波(保持为宽带)而仅在接收设备151通过分割到多个副载波中来执行解调以进行通信，也可以得到同样的效果。即，当发送设备102发射宽带信号形式的脉冲调制信号，而解调设备103接收该相关的信号且通过将其分割到多个副载波中解调时，与上述相同，可以减少干扰波的影响。在这样的情况下，发送设备不需要诸如滤波器部件250的机构来分割多个副载波，从而简化了结构。此外，减少了基于滤波器部件250的损耗，从而能够构成效果好的发送设备150。同时，这意味着，本发明的副载波接收方式可用于作为现有的脉冲调制通信系统中使用的接收设备。

此外，在发送设备150和接收设备151的副载波配置不必完全相同。只要在一定的频带中存在重叠就可以通信。即，不要求将各自设置在发送设备150和接收设备151中的每一个滤波器部件250的频率特性保持在高精度。这样，当由滤波器部件250上的滤波器201所设置的频率特性具有一定的偏差时，对于这些变化可以作为误差进行补偿。通过使用图4，5和11来说明该方法。

图4显示了图2中的接收解调器102的更详细的示意图。在此，f1-fn分别表示各自的副载波信号。401为补偿部件，用于补偿在每个副载波信号序列上发生的误差(变化)并输出副载波补偿信号。402为运算部件，输入副载波补偿信号并输出进行加法运算后的载波信号。403为检测部件，输入载波信号并检测该脉冲的振幅，相位和脉冲间隔，以输出相应的接收数据。

在如上构成的接收解调器102中，对补偿每个副载波信号序列的误差(变化)的方法作出说明.在此，假设变化主要发生在(滤波器部件250的滤波器201的)频率特性的情况进行说明.此外，假设预先测量出滤波器部件250的频率特性.虽然频率特性大体分为振幅特性，延迟特性和相位特性，假设相位特性可以由振幅特性和延迟特性来表示时，取出前两个.图11显示了在脉冲信号系列被送给图2中的天线部件101的情况下，副载波分割信号的一个信号波形例子.在图中的副载波分割信号中，副载波分割信号f2作为参考信号.在每个副载波分割信号f1，f3中描绘的虚线表示参考信号f2，这是为了比较而描绘的.如图11所示，相对于参考信号f2，副载波分割信号f1具有振幅特性a1(参考信号振幅规定为1)和延迟特性td1，副载波分割信号f3具有振幅特性a3和延迟特性td3，补偿部件401在控制延迟时间和振幅时修正该变化.以图11作为一个例子，相应于副载波f1的补偿部件401将延迟时间设置为td+td1，将振幅增益设置为1/a1，输出副载波补偿信号f1.接着，同样地，相应于副载波f2的补偿部件402将延迟时间设置为td+0，将振幅增益设置为1，相应于副载波f3的补偿部件403将延迟时间设置为td-td2，将振幅增益设置为-1/a3，分别输出副载波补偿信号.注意到设置在宽频频带上的副载波序列的通过特性，可以考虑到具有最高中心频率的副载波的通过特性和由具有最低中心频率的副载波的以延迟时间、相位旋转量、通过增益等为代表的通过特性之间存在的很大的差异.然而，如上所说明的，因为可以通过补偿在各副载波的序列上发生的特性变化和检测该副载波补偿信号，而合成相位、延迟时间和振幅匹配的信号，所以可以实现通信的高质量.同时，在图5所示的发送设备的发送调制器103中，与解调器203同样可以将补偿部件501引入到调制器204中.其原理/操作与位于解调器203中的补偿部件401相同，因此省略其说明.这样，通过在调制器204中使用补偿部件501补偿各副载波的变化，可以保证通信的高质量.

同时，也可以考虑在检测部件403中使用匹配滤波器或类似的装置。在这种情况下，也可以将补偿部件401的功能体现在匹配滤波器特性中。作为匹配滤波器结构已知的以相关器为最多。相关器通过按副载波对用于相关的信号模式进行逐个调节，此结构很容易地实现。同样，在波形生成部件502中，补偿部件501的效果，可以通过按副载波逐个调节生成的脉冲模式而体现。

本发明的特征在于，将脉冲宽带信号分割到多个副载波中，以进行接收和解调。但是并不仅限于图2所示的构造。如图14所示，也可以在将滤波器部件250，与接收部件202和发送部件205替换的构造中实现。此外，即使没有滤波器部件250，也能够实现同样的效果。

同时，虽然图1中的天线部件101可以通过利用单一的天线元件覆盖整个副载波频带，但是也可以相应于预定的副载波设置多个天线元件。在使用后者的构成的情况下，通常需要重叠天线间的频带或者匹配在重叠的频带中的特性。然而，因为本发明使用通过副载波分割进行通信的方案，所以不需要使天线的频带之间重叠或匹配基于天线的特性。同时，通常，与在频率方面具有宽频带特性的天线元件相比，具有窄频带特性的天线元件在发射特性(例如天线增益)、机械形状等方面更具有优越性。由此，使用多个天线元件构成天线部件101的通信设备，更容易实现尺寸减小和性能改善。

本发明所具有的显著特性在于，在发送设备103和接收设备102中或者仅仅在接收设备102中执行发送和接收中，将脉冲信号分割到多个副载波中进行。至于由子系统的增加而引起的设备负担，脉冲调制天线设备不需要各种处理高频的电路(线性放大器，合成器，滤波器)。与由基于副载波的序列的增加而引起电路规模的增加相比，这可以显然减小电路规模。由此，本发明可以非常容易地执行，其具有在抑制电路负担方面获得大的效果的特征。

同时，副载波的占用频带不必相同。因为在流通控制信息的控制信道和流通数据的业务信道之间所要求的通信速率不同，可以在要求高通信速率的信道上的副载波设置较宽的频带。如此当频带有差异时可以通过使低中心频率的副载波变窄和使高中心频带的副载波变宽而减少比频带的差异。

(实施例2)

通过使用附图说明本发明，将脉冲调制信号分割到两个或更多频带(副载波)，通过使用副载波信号实现脉冲调制通信的多个信道的复用。图40为显示依照本实施例的发送设备150和接收设备151的构成图。在图40中，与实施例1的不同点在于：发送调制器103进一步具有信道控制部件4001，且接收解调器102进一步具有信道控制部件4001。信道控制部件4001按使用与各信道的副载波进行选择和控制。

通信和副载波之间的相应关系在图15中显示.如图15所示，假设信道1通过使用副载波f1，f3，f4，f6进行通信，而信道2使用副载波f2，f4，f5，f7进行通信.在此，假设在发送设备150和接收设备151中的副载波设置是相同的.

以下将说明关于如上构造的通信系统的复用该多个信道的方法。

信道1的副载波构造和信道2的副载波构造为共用副载波f4的形式。在图16中显示了在各副载波的序列上的信号波形。如该图所示，副载波f1，f3，f6和副载波f2，f5，f7占用没有重复使用的单一信道。因此，脉冲检测可以没有任何问题地进行。然而，副载波f4处于被信道1和信道2重复使用的状态。因此，当检测脉冲时，有可能因干扰而不能正常地进行。然而，接收设备151除了不能正常检测副载波f4上的脉冲之外，可以正常检测在其他载波(在信道1上的f1，f3，f6和信道2上的f2，f5，f7)的脉冲相位，振幅，时间等。因而，可以理解，通信仅仅对这些副载波也可以进行通信。此外，在信道1和信道2之间在符号时间上存在一定的偏差的情况下，也可以将副载波f4的脉冲分开。通过这样做，可以灵活地将在信道之间重复的副载波分离，在各信道上解调。结果，可望提高各信道使用的总功率，且改善通信质量。

上面说明了发送设备150和接收设备151组合同时使用相同的多个副载波的方法。然而，并不一定要求在由发送设备设定和发送的副载波和由接收设备151设定和接收的副载波之间的一致性。通常在二设备中只要占有一个或更多副载波就可以实现正常的通信。

这样，通过分配一个副载波给一个信道，可以最大限度地确保信道容量。同时，通过将所有副载波分配给一个信道，则可以确保每个信道的信号功率，可以提供更稳定的通信。这样，可以自由地设定分配给一个信道的副载波数目。这使得可以将较少数目的副载波分配给需要更大信道容量的信道，将较多数目的副载波分配给需要更稳定通信的信道。

特别是，在传送例如与系统控制直接有关的重要信息的信道中，以及在诸如用于应用数据这种相对地对通信容量比较重视的信道中，与后者的信道相比，可以将更多的副载波分配给前者的信道，构建一个高效率的系统。

同时，可以依照通信容量的改变、传播条件的改变或干扰波条件的改变而改变分配副载波的数目。

此外，通过预先监控副载波条件，可以在接收功率变低，或检测到干扰波信号或因信道之间的干扰而产生问题时，动态地改变分配给该信道的副载波以维持稳定的通信质量。

虽然，上面说明了本发明中，将脉冲信号分割到两个或更多副载波中，复用多个信道，还可以将特定的副载波来作为专用于控制信息的控制信道。通过这样的做法，可以将用于独立控制业务信道的重要信息进行通信。

同时，可以同时使用基于副载波分复用和基于时分复用信道的方法。例如，在将专用于控制信息的控制信道分配给一个副载波的情况下，可以通过时分复用来实现，使得多个终端共用该信道。

(实施例3)

说明将脉冲调制方案分成两个或更多频带(副载波)，对该副载波将符号扩展进行通信的发明。

在实施例1说明了对分配到一个信道上的所有的副载波赋予相同的符号来进行通信.然而，在一个信道分配了多个副载波的情况下，不需要将相同的符号发送给被分配的所有的副载波.图17显示了副载波和编码之间的关系.图17所示的例子显示了副载波f1-f7被分配给某一个信道的状态.同时，此图描述了符号集ss1用于副载波f1，f3，f6的发送，而符号集ss2用于副载波f2，f4，f5，f7的发送.

下面，说明传送二进制数据的通信系统。该系统包括至少两个符号(s1，s2)。将分配给传送码(c1，c2)的符号关系(例如：s1←c1，s2←c2)设为一个符号集，在这种情况下，可以考虑符号集(s1←c1，s2←c2)和符号集(s2←c1，s1←c2)(前者假设为符号集ss1，后者假设为ss2)。发送设备150遵循该符号集的定义，根据发送数据产生和发送相应于副载波的符号。相反的，接收设备151遵循相同的定义的符号集，利用每个副载波接收的符号的组合，来判定接收数据。更具体地说明符号集的转换方法。在上述提到的符号集例子中，考虑码c1为+1，码c2为-1，如果+1乘以与符号集ss1相呼应的发送码，-1乘以与符号集ss2相呼应的发送码，可以看出这是可以实现的。特别是，集+1和-1之间的乘法以异或运算构成。可以非常容易地改变因副载波而异的符号集。

虽然上述是假设在传送二进制数据的通信系统中具有两个符号的说明，但是并不仅限于此。只要各符号集的调制方案(相位调制、时间调制、振幅调制等等)相同就可以。多个调制方案可以在同一信道中共存。同时也可以在具有两个或更多符号集中实施。

这样，通过使多个调制方案共存，可以构筑具有更大灵活性的通信系统。此外，可以巧妙地利用各调制方案之间的不同特征。

同时，通过使用预定的副载波，也可以实现码分复用。使用图18进行说明。图18显示了七个副载波(f1-f7)被分配于码分复用的状态。为了简化，使用上述符号集(ss1，ss2)和码(c1＝+1，c2＝-1)进行说明。在此，假设符号集ss1，ss2使用相同的调制方案，其中在ss1中定义为(s1←c1，s2←c2)，在ss2中定义为(s1←c2，s2←c1)。根据这种定义，可以将其考虑成与在载波方向上乘以扩展码相同的构造。将符号集ss1作为+1，将符号集ss2作为-1，且将它们应用到图18中，给出如下扩展码(假设为ss1-7)：

信道1：sc1＝{-1，+1，-1，+1，-1，+1，-1}

信道2：sc2＝{+1，-1，-1，+1，+1，+1，-1}

信道3：sc3＝{+1，+1，-1，-1，-1，-1，+1}

信道4：sc4＝{+1，-1，+1，+1，-1，-1，+1}

信道5：sc5＝{-1，+1，+1，-1，+1，-1，-1}

信道6：sc6＝{-1，+1，-1，-1，+1，+1，+1}

信道7：sc7＝{-1，-1，-1，+1，+1，+1，-1}

同时，基于接收设备151为解调信道1的假设，进行说明。

发送设备150使用设定在每个信道的扩散码sc1-sc7，在载波方向上进行扩展，并按预定的信道数目(在此为7)进行复用并发送信号。

通过使用图9和10，进一步说明扩展方法。图9和10更详细地显示了图2中的接收解调器102和发送调制器103，其中对同样的功能用同样的记号表示。

在图9中，接收解调器102包括接收部件202，扩展码存储部件901，解扩展部件902和检测部件403。901为扩展码存储部件，用于存储和输出基于每个信道设置的扩展码。902为解扩展部件，用于将接收信号按副载波的数目输入，并将，乘以相应于副载波的扩展码合成的解扩展通信信号输出。

在图10中，发送调制器103包括发送部件205，扩展码存储部件901，扩展部件1001和波形生成部件206。1001为扩展部件，用于输入扩展码和生成波形的通信信号，将被分割到多个副载波的通信信号乘以相应的扩展码，并输出扩展通信信号。

以下将详细描述如上配置的接收解调器102和发送解调器103的操作。

当发送数据输入发送调制器103时，波形生成部件206生成相应于该数据的符号波形，且输出一通信信号。该通信信号被输入到扩展部件1001、被分割成相应于副载波的多个通信信号。被分割的通信信号乘以自扩展码存储部件901输出的与扩展码的相应码，作为扩展通信信号输出。各扩展通信信号通过相应的发送部件进行功率放大等，且通过天线101发射。

同时，接收解调器102输入来自天线101的扩展接收信号。该扩展接收信号以副载波数目输入，它们分别被接收部件202功率放大。在解扩展部件902中，功率放大后的扩展接收信号与从扩展码存储部件901输出的相应于副载波的扩展码相乘并合成，并输出作为一解扩展的接收信号。该解扩展的接收信号被输入检测部件403，将被检测的数据作为接收数据输出。

如上所述，发送调制器103依照扩展码以副载波为单位进行扩展。同时，接收解调器102通过同样地执行解扩展而进行接收，使其具有能够进行码分复用的显著特征。还有，通过设定一个他人不知道的码，还可进行保密通信。

虽然上面说明了在副载波方向上进行扩展的方法，但是同样可以是在时间方向上进行扩展的方法或者是同时在副载波和时间的两方向上进行扩展的方法。同时，还可以通过将1个符号在两个或更多副载波以及两个或更多码片上进行扩展复用两个或更多信道。

(实施例4)

说明本发明，即，将脉冲调制方案分割成两个或更多频带(副载波)，将用于通信的副载波依次改变进行通信。

关于接收解调器102和发送调制器103，与实施例3同样，采用图9和10中的结构来说明。

图6是为说明使用于通信的副载波依次进行改变的跳频模式的示意图。以时间作为横坐标，频率(副载波)作为纵坐标，显示了副载波在单位时间内的改变，其中阴影块为用于通信的副载波。虽然副载波以一定的周期或依照一定的规则进行改变，该跳频模式被发送端和接收端共用。

该共用的跳频模式存储在图9和10所示的扩展码存储部件901中，其中存储的是扩展码+1，0，而不是+1，-1。

通过上述构造，发送调制器103按时刻边改变副载波边发送通信信号。另一方面，接收解调器103通过按时刻改变跳频模式，从而选择和接收发送调制器103用于通信的副载波。这使得能够正确地接收数据。

上面，对仅仅使用一个副载波进行通信的例子作了说明，而此方法接收功率可能不够。因此，同时使用多个副载波以补充接收解调器102中的接收功率的方法是有效的。这将在下面通过使用图8进行说明。

图8为显示在同时使用多个载波的时候跳频模式的示意图.设计成在一个单位时间内使用四个副载波，在接收解调器102中的接收功率为四倍.在通信时发送调制器103和接收解调器102的操作与上述说明相同.然而，存储在扩展码部件901中的跳频模式仅具有数字+1和0(在前者(图6)的例子中为1个+1和6个0，在后者(图8)的例子中为4个+1和3个0).

通过以上述方式调节用于通信的副载波数目，很容易实现稳定通信。另外，通过按时刻改变副载波数目，在良好的通信条件下可以减少副载波数目，而在恶劣的通信条件下可以增加副载波数目。

虽然上面作出了用一个信道通信的说明，多个信道也同样可以进行实施例3的复用。

下面，使用图7，说明复用多个信道的方法。

图7显示了两个信道通过跳频而复用的状态。图中显示的信道1和信道2在单位时间内分别使用一个副载波进行通信。每单位时间内的副载波数目可以根据信道或时间改变。

通过上述操作，可以将多个信道复用并进行通信。

(实施例5)

在如图19所示的系统中，对使用副载波实现频分双工的技术作出说明。

图19显示了包括具有双向通信功能的通信设备的系统的结构图。虽然此图以一个对称的系统作为例子，但也可以采用1对n个非对称系统。同时，为了说明，从通信设备1950至通信设备1951的通信作为下行链路说明，而从通信设备1951至通信设备1950的通信作为上行链路说明，这些通信方向并不限制本技术的内容。

例如，图20显示了副载波的频率配置。其显示了上行副载波和下行副载波共存的方式，其表示可以没有问题的执行频分双工的方式，这是因为副载波保持了信道的正交性。不使用副载波执行通信时，需要进行时间分割，在此情况下，需要进行控制使时间不重叠。通过频率分割，由于对时间分割的控制变得不需要了，因此，可以实现构造的简单化。

图25为更详细显示通信终端1950，1951的示意图。通信终端1950，1951包括接收解调器102，发送调制器103和载波控制部件2503。接收解调器102包括接收部件202，切换部件2501和检测部件203，输入两个或更多副载波信号f1至fn和载波控制信号2510，且检测和输出该相应载波的信号。该发送调制器103包括波形生成部件206，切换部件2501和发送部件205，输入发送数据2513和载波控制信号2511且生成相应的脉冲序列，输出脉冲信号到相应的载波。载波控制部件2503输入控制信息2514和来自接收解调器102的控制数据2515，且依照载波分配序列输出载波控制信号2510，2511。

以下将对通过利用具有上述构造的通信终端2510，2511来执行频分双工的通信方法进行说明。

图22显示了频率分配序列，其显示了多个副载波的诸如分配/再配置的管理步骤。同时，图24显示了初始设置的序列。图41为显示本实施例的通信操作的流程图。

(时间段1)首先，在通信终端1950，1951中，载波控制部件2503依照控制信息2514将用于通信的副载波设置为初始值。关于初始值的设定，可以考虑将其设定为所有可分配的副载波为全部可以使用、以及将在可分配的副载波中除了预定的特定副载波之外的副载波设定为可使用等情形。相应于以这种方式选择的副载波的信号被输出至接收解调器102和发送调制器103的切换部件2501，从而确定切换状态(步骤S4101)。

接下来，由接收部件202接收的信号，通过切换部件2501输入到检测部件203。检测部件203检测各副载波的接收功率，且将其结果作为控制数据2515被输出至载波控制部件2503。在载波控制部件2503，接收功率超过一预定值的载波记录为不允许通信的载波(步骤S4102)。

(时间段2a)接下来，在通信终端1950中，将一预定初始信号作为发送数据2513输入，通过波形生成部件206生成一相应的脉冲信号。该脉冲信号通过切换部件2501选择副载波，且通过发送部件205被输出(步骤S4103)。

同时，在通信终端1951中，该初始信号被接收解调器102接收，且通过切换部件2501输入检测部件203。在检测部件203中，用该初始信号即已知信号，进行时间同步、对各副载波的特性补偿的设定和副载波的质量检测。当该质量没有达到一预定值时，相应载波被记录为数据通信不合格(步骤4104)。

(时间段2b)接下来，对通信终端1950和1951的操作进行交换，分别执行步骤S4103，S4104的操作。

上述操作使得可以知道用于通信的频率资源的使用状况。即，来自外部系统的抗干扰性可以被时间段1检测到，且相互通信传播特性可以被时间段2a/2b检测到。

同时，通过将在时间段2a，时间段2b之间发送接收的初始信号中包括分别在通信终端1950，1951中具有终端ID码和相应于装置的副载波信息等等，可以实现可用于通信的副载波被两个终端共用。

依靠上述的检测结果和终端信息，通信终端1950，1951的载波控制部件2503依照一预定的规则确定上行链路/下行链路副载波。在通信终端1950中，接收解调器102设定为上行链路副载波，发送调制器103设定为下行链路副载波。在另一通信终端1951中，接收解调器102设定为下行链路副载波，发送调制器103设定为上行链路副载波。在对称通信的系统中，因为上行链路和下行链路之间没有区别(对称)，例如，可以从终端ID码等等通过一预定的方法(ID码的大小)临时设置上行链路和下行链路，能够进行同样的操作。

(时间段3a)接下来，通信终端1950发送一确定的下行链路副载波信息。通信终端1951得到接收到的该下行链路副载波信息后，该信息作为控制数据2515从检测部件203输入到载波控制部件2503。依照该控制数据2515，在接收解调器102中设置切换部件2501的状态(步骤S4105)。

(时间段3b)与时间段3a同样，通信终端1951发送确定的上行链路副载波信息。通信终端1950得到接收到的该上行链路副载波后，该信息作为控制数据2515从检测部件203输入到载波控制部件2503。依照该控制信息，在接收解调器102中设置切换部件2501的状态(步骤S4105)。

接下来，在时间段3a和3b通信之后，两个通信终端将发送调制器103中的切换部件2501设置通信终端1950为下行链路副载波、通信终端1951为上行链路副载波，从而完成上行/下行链路副载波的设置(步骤4106)。

(时间段5)通信终端1950，1951使用上行链路副载波和下行链路副载波开始通信(步骤4107)。

上述过程可以进行副载波的分配.因为通过执行这样的过程，可以在通信开始之前，预先检查来自其它系统的干扰特性，所以很容易地掌握可用于通信的副载波.与此同时，因为在通信终端之间检查了副载波通信条件，所以也很容易地掌握在通信终端之间形成的传播状况.最后，可以容易地选择出适合通信的副载波.

可以考虑到关于副载波分配方法有各种各样。通过使用图21来说明。上述初始状态分配的副载波，如通信状态(1)所示，当需要一下行链路(或上行链路)频带时，可以追加和使用空闲副载波f3，f6。这样做的话，依照通信频带改变副载波利用率，可以保证系统的灵活性。此外，因为不使用不必的频带，实现了节省能量的通信，其具有高的频率利用率。同时，如通信状态(2)所示，当需要一上行链路(或下行链路)的最大频带时，通过使用在初始操作中进行的副载波状态检测所检测出的所有可使用的副载波进行通信，可以构造出具有高的频率利用率和最大传输容量的系统。

同时，如通信状态(3)所示，当期望以最大传输容量发送时，留下至少一个空闲的、不在上行链路或下行链路中使用的副载波是有效的。这可以将该未使用的副载波用来进行控制信号的接收或发送、重发信息等等的接收或发送，从而能够进行更高的控制/质量管理。此外，如通信状态(4)所示，其具有一特征：通过依照一定的规则将分配的副载波配置到上行链路/下行链路，则控制就变得简单。此时，该规则可以是在频率轴上按从高到低(从低到高)的次序分配，在频率轴上随机地分配副载波号，，从该副载波号按顺序进行分配。

虽然上面说明了频带分配的方法，接下来，使用图22和42说明频带分配顺序。

图42为显示依照本实施例的通信操作的序列表。

在图22的初始状态中，显示了一状态：副载波通过步骤S4101至S4106显示的初始操作(步骤S4201)分配到上行链路/下行链路。

接下来，当通信终端1951需要传送容量时，其发送包含频带请求信号的上行链路信号(步骤S4202)。

接下来，当通信终端1950接收到该频带请求信号时，其检查请求的副载波为不在使用中。然后，其发送包含频带使用允许信号的下行链路信号且将该相应的副载波设为接收状态(步骤S4203)。

接下来，当通信终端1951接收到频带使用允许信号时，其将该被允许的副载波设为发送状态，且开始通信(步骤S4204)。

同样的，当通信终端1950需要传送容量时，其发送包含频带请求信号的上行链路信号(步骤S4205)。

接下来，通信终端1951接收该频带请求信号，且在请求的副载波上执行干扰检查。检查的结果，当为确认副载波干扰时，通信终端1951进行是否解除的判断。在解除的情况下，在解除干扰副载波的同时将频带使用允许信号包含于下行链路信号中发送。相反的，在不解除的情况下，以仅允许一部分频带的方式或拒绝整个请求的频带的方式生成频带使用允许信号，且将包括该信号的上行链路信号发送(步骤S4206)。

接下来，当通信终端1950接收到频带允许信号时，按内容进行相应的副载波的切换，且开始通信(步骤S4207)。在频带被拒绝且通信容量不够的情况下，经过一预定时间后，再次发送频带请求信号(步骤S4208)。

关于上述的频带请求信号和频带使用允许信号，可以利用增加和减少副载波的指定来交换信号。通过以这样的方式进行控制，可以构筑出有灵活性的系统。

另一方面，在副载波控制是依照一定的规则的情况下，对频带请求信号和频带使用允许信号可以只增加/减少副载波的数目来进行发送接收。通过进行这样的控制，可实现具有减少的信息量并且有灵活性的系统控制。同时，频带请求信号中也可以附加作为用途的信息。即，可以通过将一作为有关用途的数字信息包含在频带请求信号中，进行更高水平的分配操作，其中该数字信息为关于重要性，紧急程度或预定的使用时间等等的数字信息。

在上面说明了频带分配过程，但还具有一种重发方法，其作为改善通信质量的技术。虽然该过程可以同样地掌握，但是如果考虑该过程为临时使用时，该过程也可以别的处理。作为别的处理提供的过程将在下面描述。

当通信设备1950确定在上行链路上的发送中发生问题时，其发送包含一重发请求信号2210的下行链路信号。当通信终端1951从接收信号中检测到重发请求信号2210时，其找寻一空闲频带，且通过利用一未使用的副载波输出表示重发的重发通知信号。当通信终端1950接收到该重发通知信号2211时，其设置用于接收的相应副载波，且开始接收重发信息。在经过一预定时间之后，通信终端1951将重发信息加到该先前指定的副载波上，且执行通信。在发送完重发信息之后，该终端将该用于重发的副载波解除，且回复到先前的通信状态。

同时，在检测到重发请求信号时没有空闲频带的情况下，通信终端1951确定选择任一在上行链路中使用的副载波或任一在下行链路中使用的副载波作为一副载波，且将其信息和发送通知信号2211一起发送。当通信终端1950接收到该发送通知信号2211时，其检测是否有必要解除用于下行链路的副载波。在有必要解除的情况下，将该副载波解除，且设置它为用于接收。在从重发通知信号221发送起经过一预定时间后，通信终端1951使用一相应的副载波发送重发信息。

关于上述的重发请求信号和重发通知信号，可以通过指定一特定的副载波进行交换。通过以这种方式控制，可以构造一有灵活性的系统。同时，在用于重发信息的副载波分配是预先设置的情况下，不用在重发请求信号或者重发通知信号中指定一副载波，进行信号交换也是可能的。通过以这种方式控制，可以进行具有减少信息量的灵活系统控制。同时，可以在重发请求信号附加入作为其用途的信息。即，通过在频带请求信号中包含作为数字信息的重发重要性、重发紧急程度或者预定使用时间的程度，可以进行更高水平的分配操作。

在上面，说明了通过分配上行链路/下行链路副载波来执行通信的方法。通常，在通信系统需要一种用于管理和控制传送信息的信息，其独立于传送信息。可以设置与上行链路/下行链路独立的，在由通信终端之间或从其它终端发送的专用于控制信号的副载波。

下面，说明图24中的时间段0，时间段4和时间段5。

(时间段0)通信终端1950，1951使用控制信号相互通知通信开始状态，作为初始状态(1)之前的准备。通信终端1950通过使用预定的一个或更多副载波发送表示通信开始的控制信号。通信终端1951将其接收，并为初始状态(1)作准备。

(时间段4)通信终端1950，1951通过使用控制信号通知副载波分配完成的事实.通信终端1950通知用于通信的副载波的分配完成，并控制使用指定的副载波执行接下来的通信.

(时间段5)通信终端1950，1951相互通知协商完成。分配了至少三个副载波，用于上行链路，下行链路和控制，来执行通信终端1950，1951之间的通信。

可以用上述过程进行副载波分配。通过这样分配用于控制的副载波，使控制信息在不影响通信过程中从其它系统传送过来的信息或者通信终端1950，1951之间的传输容量的情况下进行信号交换。因此可以构建稳定的通信系统。特别是，在由三个或更多终端构成的时候，副载波请求/分配可以以单一的方式实施，从而可以很容易地构建有效的高性能通信系统。

同时，副载波f4可以分配作为用于控制的副载波。使用图23来描述这种情况下的操作。

在图23中，除了请求信号和许可信号仅通过副载波f4进行交换之外，其他情况与上述实施例相同。因此，控制信息可以在所有时间进行交换，从而消除了在副载波出现空闲之前无法发送请求信号的现象。

顺便说一句，本实施例描述了在图25中所显示的设备上的操作。然而，如果在实施例8中描述的副组概念或副载波可以作为由滤波器在频率上分开的独立信号处理，则不需要提供切换部件2501，从而能够实现如图26所示的简单的结构。

(实施例6)

图43为显示在本实施例中的副载波频带特性的示意图。该频带特性由本实施例的发送设备的调制器204和接收设备的解调器实现。除了这点之外，其具有与实施例1相同的构造。

在图43中，中心频率越高的副载波则被分配的频带就越宽。这是因为频率高的副载波通信区域受限制，与频低的副载波相比可以重复利用。此外，由于障碍物引起的高衰减，其具有一特征：很少泄漏到相邻房间(隔离物，建筑物)。基于该事实，可以考虑有效分配一宽频带。即，通过将一较宽的频带分配给具有高中心频率的副载波来实现高速通信，可以很容易地构建一个高(频率，空间)利用率的系统。

在诸如控制信号的信息那样的必须与一些设备共用的信息的情况下，选择能保持良好的传播条件和具有一较宽的通信区域的副载波，可以改善系统稳定性。即，通过将控制信息分配给具有低中心频率的副载波，可以提供稳定的通信系统。另一方面，在低频带，该频带很有可能是被其它系统使用的频带。(这是因为：通常，实施确定系统使用的频带是以从低频开始的顺序进行的)。考虑到这种情况，优选依照系统的使用设定副载波，而不是将控制信息设置给中心频率最低的副载波。

如上所述，低频副载波被分配给用于要求线路质量的通信，例如重要信息、控制信息和要求通信质量的信息传送。对于其他的通信，则分配较高频率的副载波。这可以很容易地提供最佳配置。如在实施例1中所提到的，通过将有较高中心频率的副载波分配到较宽的频带，可以使用副载波实现高速的宽带通信。

同时，控制信息可以通过跳频而进行通信.这是因为在通信环境中存在稳定的副载波时候，在用一特定的副载波传送时可以提高其质量，的情况比较多.此外，为防止预想不到的事件(例如由其它系统(设备)突然发出的干扰信号)也可以使用直接序列技术.此外，控制信息中通常有应该为几个设备共用的信息.将它们以码分复用和时分复用而进行复用，几个控制信号可以通过相同的副载波稳定地交换.在用于控制信号以外的副载波中，可以考虑使用跳频或者根据信号种类分配一定的副载波.通过至少由一个副载波执行直接序列通信且同时由剩下的副载波执行跳频通信，可以构造一有灵活性的、高水平的通信系统.另外，考虑到控制信号的性质，优选将控制信号固定地分配给一个副载波，且在时间方向对该副载波执行扩展(直接序列).由此，可以构筑有灵活性的、稳定的通信系统.

上面说明了频率的高低以不同的传播特性表现出来的情况，可以考虑频带和副载波中心频率之比，即在比频带的关系。例如，这包括，具有比频带大的滤波器设计和实现比较难。

此外，即使在同一空间的通信中，由于频率相差很大，对各副载波的多路径影响就完全不同。因此，根据在通信的初始阶段多路径影响程度采取相对的措施，可以防止通信质量的劣化，包括(1)降低有很大影响的副载波的通信容量，(2)加强纠错，(3)不将其用于通信。这些设置，不仅在通信初始阶段而且在执行通信过程中通过检查多路径影响，并为更适合通信环境而适当地进行。这不仅多路径影响，而且对来自其他系统的通信信号的影响也同样适用。

(实施例7)

下面描述：在通过使用副载波通信脉冲调制信号的系统中，通过改变副载波频带或改变数据冗余来构造有灵活性的通信系统的方法。

实施例4说明了以副载波为单位的执行跳频的技术。该跳频技术可以减少在副载波上符号率，也可以减轻多路径等等的影响。

然而，电磁波传播的空间通常基于反射，衍射，透过等组成几个不同的传播路径。由不同的传播路径而引起的通路长度的不同，以延迟量的差异的形式表现。其通过使用延迟时间和衰减量来表达延迟方差。因为接收信号是延迟方差和发送波形的合成结果而给定的，可以观测到因发送/接收终端之间形成的传播空间而不同的接收波形。

图33至36显示了信号波形图。图33显示了由发送波形(脉冲信号)传送的空间的特性(延迟方差)所引起的延迟波和它们合成的接收波之间的关系。从图上可以看出，可以理解：具有两个峰值的脉冲信号由于加上延迟方差特性，其变为具有许多局部峰值的信号。

图34A和34B显示了当一脉冲序列输入图33的信号波形时的关系。图34A和34B中的信号波形，为将脉冲间隔(符号率)分别表示为tsymbol_A和tsymbol_B(在此tsymbol_A＜tsymbol_B)时的接收波形，为使各单个脉冲接收信号的关系容易看，采用了重叠描绘方式。从图中可以看出，在脉冲间隔小于延迟方差的最大延迟量(tdelay)的情况下，接收波形在单个脉冲信号之间相互干扰，成了难以解调的复杂波形。另一方面，在脉冲间隔比最大延迟量长的情况下，接收波形为单个脉冲信号的结合，可知此为可解调的。

如上所述，可以知道：通过基于由发送终端在空间传播中形成的延迟方差而改变符号率，可以构筑一稳定的通信系统。在此，发送终端确定延迟方差的方法可以是：使用来自通信对方的接收信号计算/推算的方法，转送由通信对方计算的延迟方差的状态为控制信息至发送终端的方法，等等。

图35显示了当发送波形(脉冲信号)的脉冲宽度(tw)增加时，延迟方差、延迟波形和接收波形之间的关系.在发送波形中，具有短脉冲宽度(与图33的条件相同)的发送波形信号以点划线表示.在相对于延迟方差的延迟差(tdd)和最大延迟量(tdelay)设置为长的情况下，观测接收波的信号波形，可以看出，局部峰值的数目与图33的相比有大幅度的减少.

图36为与图34A或34B同样的脉冲列的信号波形。如上所述，因为通过设置长的脉冲宽度(tw)以及进一步将脉冲间隔(tsymbol)变长，接收波的波形为近似于脉冲形状，因此可以简化解调操作，即可以获得稳定的通信。

如上所述，利用本发明，通过根据脉冲间隔或者脉冲宽度的情况进行增加和减少，可以进行稳定的通信。

上面描述了控制脉冲宽度，对于脉冲形状(或频带限制)的信号，如果考虑以脉冲宽度替代包络宽度也同样。图37中的脉冲信号(A)表示单个脉冲信号波形，而脉冲信号(B)表示脉冲形状的信号波形。通过控制图中所示的信号波形的脉冲宽度(tw)可以减少上述的延迟方差的影响。

同时，脉冲波形的控制导致信号频带的改变。即，脉冲宽度增加，则信号频带变窄，而脉冲宽度减小，则信号频带变宽。例如，在UWB(超宽带)系统中为人所知的通信，需要利用一定(例如500MHz)频带以上的频带来实现。在这种情况下，可以在控制脉冲宽度的范围中提供限制。

(实施例8)

以下对在使用副载波进行脉冲调制信号通信的系统中，使用两个或更多的子集来实现通信的技术作出说明，其中特定数目的副载波作为一个子集。

在图27和28中，显示了副载波f1-f12的频率配置。在此，f1-f4/f5-f8/f9-f12分别为一个集合，假设其为子集1-3。通过引入子集的概念，可以将如上所述的其它实施例中所显示的副载波的通信系统，理解为配置了许多子集的系统。在此，因为包括在子集中的副载波数目可以减少至一适当的数目，所以可以容易的执行副载波管理/控制。

此外，在如图2所示的输入部件中的滤波器201(或天线101)的频率特性，如图27中所示的滤波器特性(点划线)，可以通过将子集频率配置和滤波器特性进行匹配，可以消除来自子集之间的干扰。因此，可以相互独立地执行上述以子集为单位的通信。在具有两个或更多子集(在此假设为n)的情况下，可以进行从表面上看的n个通信系统独立地通信。由此事实，通过引入子集的概念，系统可以被构造成具有非常简单和高效率的结构。

然而，在使用脉冲调制信号的通信系统中，可以考虑：为简化通信系统，将副载波分离不设置相应于副载波的滤波器。还有，即使设置了滤波器，由于重视简易性和响应特性，对将接收信号乘以具有副载波中心频率的信号而获得的基带信号提供一个滤波器，。

图32显示了一种情况：滤波器特性没有按子集分离。在这样的情况下，因为不进行子集之间的信号分离，子集不能单个地独立操作。即，例如在副载波f3-f6，当一个副载波和另一个副载波之间没有进行信号分离，副载波在各自相互的通信状态中受到影响。因此，通过在接收设备中至少设相应于该子集的滤波器特性，就可以在子集之间实现信号分离，可以独立地操作各子集。

图31采用了如下结构：在频率转换部件3101中，对用子集配置频率的副载波f1-fn的接收信号用相同的可变时钟进行频率转换，由检测部件203检测加算(或转变)了的信号.如果使用图27来进行说明它，在图31中的f1滤波器特性和子集相同的情况下，由于子集已经在频率上进行了信号分割，因此在子集f1和子集f2-fn之间没有因频率转换引起的相互干扰.因此，检测部件可以以小数目构造成(图31中为1).即，在图2中，通过使滤波器201的滤波器特性的单个或其组合与由子集给出的频率特性相一致，可以构造上述接收设备.在此，由于相应于子集的滤波器特性是频带特别宽且响应特性足够快，并且与副载波数目相比子集的数目少，如上所述，因此可以减少由于设置滤波器特性而引起的使简易化降低和由滤波器而引起的响应特性的降低.

在此，在接收设备中提供的滤波器特性可以是从天线频率至滤波元件的频率特性和放大器频率特性中的任一种。特别是，同样作为天线频率特性与滤波器特性的并用，有助于减小天线尺寸和提高性能。此外，通过使用最近研发的、具有多个频率特性的多模式天线，天线尺寸可以进一步减小。

当利用上述的子集的执行通信时，可以将其它实施例中显示的副载波替换为子集执行。即，图3，6，7，8，12，15，17，18和20-24中显示的副载波f1-f7可以被子集替代。同时，在对于一个子集分配了多个副载波时，可以执行诸如使用特定副载波的直接序列操作或使用在相关子集中指定的副载波的跳频操作。

图29和30显示了一跳频模式，其中，子集有如图27所示的构造。图29为通信设备通过一个信道使用所有子集执行传输的情况，而图30为三个信道执行传输且每个信道各自使用一个子集的情况。这样，通过分割成子集和副载波的两阶段进行通信控制，几乎可以以相同的方案控制子集和副载波。从而，高功能的通信系统可以由一简单的结构构建。

这样，通过集多个副载波作为一个子集，以子集为单位独立地执行通信控制，或通过将子集和副载波的组合而执行通信控制，与全部副载波的控制相比，可以构建一简单和有效的通信系统。

(实施例9)

本实施例说明了通过简单的构造检测宽带信号的输出的发明。

图3显示了所要检测的宽带信号和检测用的副载波信号在频率上的配置。在该图中，宽带信号由点划线表示，副载波信号由f1-f7的阴影表示。宽度信号和副载波信号，如图3所示，设定为具有一频率关系，以是各副载波的全部或部分频带位于宽带信号的频带之中。

图38显示了用于本发明中的接收设备的结构的例子。然而，在图中具有相同功能的元件附有同样的附图标记。接收设备包括接收部件202和确定部件3801。接收部件202用于将宽带信号分解成多个副载波信号f1-fn(与其相比频带窄)，并接收被分解的信号组。确定部件3801用于输入所接收的该接收信号组，并输出一确定结果。该确定部件3801包括补偿部件401和检测部件3802。补偿部件401用于输入该接收的接收信号组，并补偿各信号的振幅、相位、延迟时间和波形中的任意一个。检测部件3802用于输入已补偿的信号，并输出期望的信号。

下面将通过使用附图说明该操作。

首先，宽带信号由滤波器(未示)分割成预定的频带分割的多个信号(副载波信号)，并输入到接收设备.在补偿部件401中，为使易于对输入的副载波信号的相位、振幅、延迟时间、波形等检测而进行补偿.如图39所示，相同宽带信号分离的副载波信号，要求它为根据相应频率特性其时间相关性高的信号.根据用于分离的滤波器特性或传播通路特性，其振幅，相位，延迟时间，波形将发生变化.在该图中，分别用实线和虚线显示了实际信号和理想波形.以副载波f2作为基准时，则副载波f1的延迟时间变长，振幅变大.相反的，副载波f3的延迟时间短，振幅小，其中振幅反转.这样，因为副载波信号取决于传播特性和滤波器特性而改变，所以通信条件和滤波器的组合会使检测特性产生差异.

为了解决该问题，由补偿部件401对振幅，相位，延迟时间和波形相匹配的信号进行补偿。即，为使其接近图39中所示的点划线而进行补偿。在该图中，将延迟时间长的副载波f1与延迟时间短的副载波f2进行匹配，考虑到延迟元件容易控制，延迟时间优选与最长的匹配。通过上述补偿，副载波信号作为振幅、相位、延迟时间和波形匹配的信号组输出，如图39中的点划线所示。

接下来，在信号检测部件中，副载波信号组中的等于和大于一定值的脉冲由其检测时间以及其数量，判断通信信号是否被接收。即，在同时(设定的时间差内)脉冲检测出预定数量的副载波信号的情况下，则判断为接收了宽带信号。

在其他的通信信号比由本设备检测的宽带信号的频带窄的情况下，即使在任一副载波信号上检测到信号功率，也不会有在所有副载波信号上检测到信号功率的情况。因此，即使在其他的通信信号对特定副载波有干扰而检测到脉冲信号的情况下，只要没有对一定数目以上的副载波的干扰，则其影响可以被排除。

通常，当检测宽带信号时，由于宽带信号的信号改变非常频繁，因此就需要以高速的运算来追随。同时，因为在通信开始之前的通信终端没有对时间同步和系统同步(跳频等的同步)作准备，所以在现有技术中仅为执行信号功率检测，就需要同步和解调的操作。在这样的情况下，通过使用按一定的时间间隔进行相关性运算等来信号检测。然而，相关性运算很复杂，存在耗电增加等等的电路规模和功耗的大课题。特别是，因为上述的通信信号检测操作是在等待接收中所需要的功能，于是存在设置了对接收等待时间的限制的问题。通常，接收等待时间与执行通信的时间相比，占有了很大的比率。自然的，在等待接收的过程中作为通信设备它是完全不其作用的。因此，在总的观点上同样存在消费效率非常差的问题。

这些问题归结于，通信设备不能区别受其它系统的干扰的影响的信号。本发明就是针对解决这样的问题。即，当检测相对于通常通信系统使用的带宽而言为宽带信号的时候，通过将其按频率分割，以限制干扰信号的影响。通过这样的分割成一些窄频带副载波并基于由各副载波获取的信号功率检测通信系统，可以构造一个非常简单且低功耗的通信信号检测设备。

这样求得的检测信号代表了通信信号的时刻，从而可以使用作为随后的信号的初始同步信号。通过这样的做法，可以构筑简单和低功耗的通信设备。

同时，作为判定标准，可以以对信号组进行了加法运算的结果作为参考信号。即，求得一信号，该信号为所有副载波相加合成的信号。在该信号的功率值超过一常数值的情况下，执行检测判定。也可以以参考功率值超过一常数值的时刻为基准，在该时刻的前后一定的时间内对一定数目的副载波检测脉冲的情况下，执行检测判定。通过这样的做法，由于在信号检测之前的该操作只限制为接收，运算和功率检测，这样操作就可以在非常低的功耗下进行。

工业应用性

如上所述，本发明在使用具有广告发送的节目广播的电子商务交易中有用，且适合于促进收看者收看广告，执行对广告产品不打折扣的推销和扩大付费广播的需求。

Claims (34)

1.一种通信设备，包括

一调制器，用于将发送数据调制成其频带比被分配给各副载波的频带宽的脉冲，从经调制而得到的脉冲的信号产生分配给了各所述副载波的、至少包含两个副载波的副载波调制信号；

一发送部件，用于放大包括所述至少两个副载波调制信号的多个副载波调制信号；

一滤波器，将所述多个副载波发送信号作为对被分配给所述副载波的频带进行了限制的多个发送信号输出；

一载波控制部件，用于根据信息量、重要性或通信传输条件，控制用于通信的所述副载波；和

一天线部件，用于复用并发射所述多个发送信号。

2.如权利要求1所述的通信设备，进一步包括一接收解调器，用于检测接收数据并且检查各副载波的接收功率，

根据所述接收解调器检测出的接收功率，通知所述载波控制部件是否可以利用副载波。

3.如权利要求2所述的通信设备，其中，所述载波控制部件使送信信号在两个或更多的所述副载波上跳频。

4.如权利要求2所述的通信设备，其中，所述载波控制部件使送信信号在两个或更多的所述副载波上扩展。

5.如权利要求1所述的通信设备，其中，所述调制器依照通信条件改变所述副载波在频率上的配置。

6.如权利要求1所述的通信设备，其中，所述调制器将较窄的频带分配给具有低的中心频率的副载波，将较宽的频带分配给具有高的中心频率的副载波。

7.如权利要求1所述的通信设备，进一步包括信道控制部件，用于选择并且控制在各信道上使用的副载波，

所述信道控制部件用不同的所述副载波在两个或更多的信道上执行通信。

8.如权利要求7所述的通信设备，其中，所述信道控制部件用不同的所述副载波的组合在两个或更多的信道上执行通信。

9.如权利要求1所述的通信设备，其中，所述载波控制部件通过至少一个副载波执行控制信息的通信。

10.如权利要求9所述的通信设备，其中，所述调制器通过使用时分复用和码分复用中的任一种，在两个或更多副载波的至少一个副载波中，将两个或更多信道上的控制信息多路复用。

11.如权利要求2所述的通信设备，其中，所述调制器通过使用两个或更多副载波执行频分双工。

12.如权利要求9所述的通信设备，其中，所述调制器通过使用三个或更多副载波执行频分双工。

13.如权利要求9所述的通信设备，其中，所述调制器，用来进行所述控制信息通信的副载波的中心频率比其它副载波的中心频率低。

14.如权利要求9所述的通信设备，其中，所述调制器，用来进行所述控制信息通信的副载波的频带比其它副载波的频带窄.

15.如权利要求7所述的通信设备，其中，所述调制器将一个符号分割至两个或更多的所述副载波，复用两个或更多信道。

16.如权利要求15所述的通信设备，其中，所述调制器将一个符号在两个或更多所述副载波上跳频，复用两个或更多信道。

17.如权利要求15所述的通信设备，其中，所述调制器将一个符号在两个或更多所述副载波上扩展编码，复用两个或更多信道。

18.如权利要求15所述的通信设备，其中，所述调制器将一个符号在两个或更多所述副载波以及两个或更多码片上扩展编码，复用两个或更多信道。

19.如权利要求1所述的通信设备，其中，所述天线部件包括多个天线元件。

20.如权利要求1所述的通信设备，其中，所述天线部件的频率特性具有多频带特性。

21.如权利要求19所述的通信设备，其中，所述天线元件的频带特性的中心频率不同。

22.如权利要求21所述的通信设备，其中，所述天线元件的频带特性为在频率轴上不重叠。

23.如权利要求19所述的通信设备，其中，所述天线部件按副载波逐个接收无线电波，且将所述副载波信号输出至所述接收解调器。

24.如权利要求19所述的通信设备，其中，所述天线元件具有相应于所述副载波的频率特性，且将副载波发送信号作为无线电波发射。

25.如权利要求2所述的通信设备，其中，所述接收解调器具有一补偿部件，用于从接收自通信对方的已知信号检测各副载波的信号序列的特性，且补偿所述信号序列的特性。

26.如权利要求25所述的通信设备，其中，所述信号序列的特性为频率特性。

27.如权利要求25所述的通信设备，其中，所述信号序列的特性为时间响应特性，所述补偿部件通过一相关器的相关信号补偿所述时间响应特性。

28.如权利要求2所述的通信设备，其中，所述接收解调器包括

一扩展码存储部件，用于存储扩展码，且提取相应于所述副载波的扩展码，和

一解扩展部件，用于对所述副载波信号和在扩展码存储部件中提取的扩展码进行卷积运算。

29.如权利要求1所述的通信设备，其中，所述调制器包括

一扩展码存储部件，用于存储扩展码，且提取相应于所述副载波的扩展码，和

一扩展部件，用于由来自被分割到所述副载波上的调制信号和在扩展码存储部件中提取的扩展码在所述副载波上进行直接扩展。

30.如权利要求2所述的通信设备，其中，所述接收解调器包括通过在副载波上跳频进行切换的切换部件，

所述载波控制部件用所述切换部件执行所述控制。

31.如权利要求2所述的通信设备，其中，所述调制器包括通过在副载波上跳频进行切换的切换部件，

所述载波控制部件用所述切换部件执行所述控制。

32.一种通信方法，其使用将发送数据调制成其频带比被分配给各副载波的频带宽的脉冲，从经调制而得到的脉冲的信号并产生被分配给了各所述副载波的、至少包含两个副载波的副载波调制信号，使用包含进行了放大的所述至少两个副载波调制信号的多个副载波调制信号，执行脉冲调制通信，该通信方法包括：

在开始通信前的初始状态中，测量在无信号状态中的各副载波上的接收功率的步骤；和

判定测量的接收功率并选择可以用于通信的副载波的步骤。

33.如权利要求32所述的通信方法，其中，

所述判定是将具有等于或小于预定值的接收功率的副载波用于后来的通信。

34.如权利要求33所述的通信方法，进一步包括：

在通信开始时，测量在所接收的已知信号的各副载波上的接收功率的步骤；和

选择具有所测量的接收功率等于或大于预定值的副载波作为可用于通信的副载波的步骤。

Images