混沌信號發射機的製作方法
2023-05-27 22:44:11
專利名稱：混沌信號發射機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種混沌信號發射機，更具體地，涉及一種混沌信號發射機，其能夠使用多個通斷鍵控(OOK)調製來精確地測量發射機和接收機之間的距離，從而根據發射機和接收機之間的距離有效地調節發射功率。
背景技術：
通常，混沌信號(chaotic signal)特徵在於其為不具有特定相位的非周期信號和寬帶信號。典型的周期信號具有根據時間的規則相位，因此，當添加反相干擾信號時可能會失真或被消除。然而，混沌信號不具有明確的相位，使得其不會被引入其中的反相信號或幹擾信號所幹擾，因此，保護了包含信息的數據信號。此外，根據頻率分析，由於混沌信號具有均勻的尺寸，而與寬帶中的周期無關，所以其具有良好的功率效率。
這種混沌信號可用作適於信息傳輸的載波。其由於較少的尖峰而消除了對單獨編碼(例如，在數據機中的跳時)的需要，還允許使用通斷鍵控(OOK)的簡單調製方法的發射機或接收機的簡單配置。
同時，原則上，根據使用混沌信號的傳統調製方法，可以使用載波頻率10％到20％的帶寬來傳輸信號。但是，這種典型的調製方法在解調期間需要用於原始信號的複雜技術解釋。
儘管存在這些缺點，但使用混沌信號，通過系統中小的改變來確保控制其使用，從而實現了具有改善的功率效率的通信系統。此外，混沌信號基本具有擴展到較寬頻帶的連續頻譜，因此，可適用於能譜在整個寬帶上沒有任何損失的調製。因此，通過這些優點，已試圖將混沌信號應用於使用超寬頻帶的發射機或接收機。
圖1是示出傳統混沌信號發射機的方框圖。
參照圖1，傳統混沌信號發射機包括混沌信號發生器10，用於生成混沌信號；調製器20，用於調製來自混沌信號發生器10的混沌信號；以及放大器30，用於放大通過調製器20調製的混沌信號。
調製器20根據用戶期望傳送的傳輸數據以OOK模式調製來自混沌信號發生器10的混沌信號。
放大器30將通過調製器20調製的混沌信號放大到預定大小，並通過天線傳送放大的信號。
將期望由用戶傳送的傳輸數據轉換為傳輸信號。傳輸信號使用脈衝形式的方波。例如，在傳輸信號為『101101』的情況下，當接收到『1』時，調製器20『接通』來自混沌信號發生器10的混沌信號，以輸出混沌信號。當接收到『0』時，調製器20『切斷』混沌信號，以不輸出混淆信號。這使得將根據傳輸信號以OOK模式調製混沌信號。根據傳輸信號調製的混沌信號通過放大器30被放大並被傳送。現在，將參照圖2解釋來自接收機的調製混沌信號的接收結果。
圖2是示出從使用混沌信號的傳統超寬頻帶收發機接收的信號相關結果實例的曲線圖。
參照圖2，曲線表示當傳輸信號為例如『101101』時由接收機接收的相關結果。曲線的最低點A表示『0』，以及曲線的最高點B表示『1』。此外，C表示從最低點A到最高點B的斜線。由於傳輸數據為方波，所以通過由包絡檢波器和相關器組成的接收機所接收的波形為一個三角波或連續的三角波。
同時，在超寬頻帶發射機中，通過在接收機處使從發射機傳送的信號相關，在相關結果中感測從最低點到最高點所經過的時間，以及將感測時間傳送給發射機來測量發射機和接收機之間的距離。從接收信號的相關結果，接收器根據從最低點到最高點的斜線變化來確定最高點。這種距離測量是與根據距離調節用於傳輸的功率效率直接相關的重要因素。
然而，如圖2的曲線圖所示，在傳統的超寬頻帶發射機中，在從最低點A到最高點B的斜線C中幾乎沒有表現出變化，這使其難以確定最高點B。從而，使得接收機難以精確感測從最低點A到最高點B所經過的時間，妨礙了精確的距離測量。因此，由於不能精確測量發射機和接收機之間的距離，所以使用額外的傳輸功率來傳送信號，降低了傳送功率的效率。
發明內容
本發明的目的在於解決現有技術的上述問題，因此，本發明的一個方面是提供一種混沌信號發射機，其能夠精確測量發射機和接收機之間的距離。
本發明的另一方面是提供了一種混沌信號發射機，其精確地測量發射機和接收機之間的距離，以有效地調整傳輸功率。
根據本發明的一個方面，本發明提供了一種能夠精確測量從發射機到接收機距離的混沌信號發射機。該混沌信號發射機包括混沌信號發生器，用於生成混沌信號；量化器，用於通過預定數量的步長來量化傳輸信號；調製控制器，用於根據通過量化器量化的傳輸信號，輸出調製控制信號以控制混沌信號的調製；調製器，用於根據調製控制器的調製控制信號以多個通斷鍵控(OOK)模式調製來自混沌信號發生器的混沌信號，以輸出多個調製混沌信號；以及合併器(combiner)，用於合併由調製器調製的多個混沌信號。
此外，根據本發明的混沌信號發射機還包括放大器，用於將來自合併器的混沌信號放大到預定大小。此外，混沌信號發射機還包括濾波器，用於使來自合併器的合併混沌信號以預定頻帶通過，以將混沌信號傳送至放大器。
量化器可包括濾波器，用於僅使傳輸信號的低頻分量通過。
調製器包括多個開關，用於根據調製控制器的調製控制信號而接通或斷開，以便以多個OOK模式調製混沌信號。
多個開關適於相對於調製控制信號中的『1』接通，以輸出混沌信號，以及相對於調製控制信號中的『0』斷開，以不輸出混沌信號。
調製器還包括多個放大器，用於將通過多個開關調製的混沌信號放大到不同的預定大小。
通過以下結合附圖的詳細描述，本發明的上述和其它方面、特徵以及其它優點將變得更加容易理解，其中圖1是示出傳統混沌信號發射機的方框圖；圖2是示出通過傳統混沌信號發射機調製的接收混沌信號的相關結果實例的曲線圖；圖3是示出根據本發明的混沌信號發射機的方框圖；圖4(a)至圖4(e)是示出根據本發明的混沌信號發射機的信號調製過程實例的曲線圖；以及圖5(a)和圖5(b)是示出通過根據本發明的混沌信號發射機調製的接收混沌信號的相關結果實例的曲線圖。
具體實施例方式
現在，將參照附圖詳細描述本發明的示例性實施例。
圖3是示出根據本發明的混沌信號發射機的方框圖。
參照圖3，根據本發明的混沌信號發射機包括量化器100，用於量化傳輸信號；調製控制器200，用於根據來自量化器100的量化的傳輸信號來控制調製；混沌信號發生器300，用於生成混沌信號；調製器400，用於根據調製控制器200的控制，以多個通斷鍵控(OOK)模式調製混沌信號；以及合併器500，用於合併來自調製器400的多個調製的混沌信號。
量化器100接收用戶期望傳送的傳輸信號。優選地，傳輸信號可為方波脈衝。傳輸信號是通過量化器100的濾波器110的低頻分量。濾波器110是用於轉換傳輸信號形狀的脈衝成形濾波器。脈衝成形濾波器是一種低通濾波器，其僅使傳輸信號的低頻分量通過。通過預定數量的步長量化濾波的傳輸信號。
在傳輸信號為方波的情況下，傳輸信號是通過濾波器110的低頻分量，以使其具有類似於正弦波的形狀。
通過預定數量的步長量化通過濾波具有類似於正弦波形狀的傳輸信號。例如，可將傳輸信號量化為具有從0到7的總共8個步長。
調製控制器200接收量化的傳輸信號，並輸出調製控制信號，其可根據量化的傳輸信號來控制信號的調製。即，調製控制器200根據來自量化器100的量化傳輸信號的步長輸出由『0』和『1』組成的調製控制信號。
例如，如果期望調製控制器200根據通過總共8個步長量化的傳輸信號中4個步長的量化傳輸信號來控制混沌信號的調製，則由於4相當於二進位數的『100』，所以調製控制器200輸出調製控制信號『100』，來控制調製器400的信號調製。
混沌信號發生器300生成混沌信號，並將混沌信號提供給調製器400。混沌信號是一種僅具有能量但沒有特定相位的噪聲信號。相反地，傳輸信號僅具有大小，但不具有傳輸所需的能量。因此，混沌信號為傳輸信號提供傳輸所需的能源。即，混沌信號被調製成與傳輸信號一致的形狀並被傳送。通過調製器400執行混沌信號的調製。
調製器400根據調製控制器信號來調製混沌信號。如上所述，調製控制信號由『0』和『1』組成。此外，調製器400包括多個開關，用於根據調製控制信號來接通和斷開，以調製來自混沌信號發生器300的混沌信號。
更具體地，調製器400包括多個開關，用於根據調製控制器200的調製控制信號來接通或斷開，使得調製混沌信號以使其存在於與量化傳輸信號相同的位置處，或者調製混沌信號以使其不存在於與量化傳輸信號相同的位置處。從而，以多個OOK模式調製混沌信號。
例如，如果將傳輸信號量化為具有從0到7的總共8個步長，則調製控制器輸出8個不同的調製控制信號，並且需要3個開關接通和斷開。
如上述實例所述，一旦從調製控制器200接收到調製控制信號『100』，則根據調製控制信號，第一開關410接通，而第二和第三開關斷開。
第一開關410接通，使得混沌信號存在於與量化傳輸信號相同的位置中。相反地，第二和第三開關420和430斷開，使得混沌信號不存在於與量化傳輸信號相同的位置中。因此，開關410、420、和430根據調製控制器200的調製控制信號，以多個OOK模式來調製混沌信號。
此外，每一個均具有不同增益的放大器411、421、和431分別連接至開關410、420、和430的輸出端。放大器411、421、和431將從開關410、420、和430輸出的混沌信號放大到不同大小。
例如，如果第一放大器411具有增益4，第二放大器421具有增益2，以及第三放大器431具有增益1，則通過調製控制信號『100』調製的混沌信號具有大小4。
調製控制器200根據量化的傳輸信號連續地輸出調製控制信號，直至量化的傳輸信號結束，並且調製器400輸出根據調製控制信號以多個OOK模式調製的多個混沌信號。
合併器500合併在調製器400中以多個OOK模式調製的多個混沌信號。合併的混沌信號具有與來自量化器100的量化傳輸信號相同的形狀。
根據本發明的使用混沌信號的超寬頻段發射機還可以包括濾波器600和放大器700。
濾波器600使來自合併器500的混沌信號中預定頻帶的信號通過。混沌信號不具有一個特定的相位，但具有多個混合在一起的相位以包括各種頻率分量。濾波器600使混沌信號中預定頻帶的信號通過，以提供期望頻帶的混沌信號。
放大器700將通過濾波器600濾波的混沌信號放大到預定大小，並傳送放大的混沌信號。混沌信號具有預定大小，然而，其隨著信號在空氣中傳送的傳輸距離的增加而逐漸減小。因此，放大器700將混沌信號放大到足以通過天線在空氣中傳輸的大小。
圖4(a)至圖4(e)是示出通過根據本發明的混沌信號發射機的信號調製過程實例的曲線圖。
圖4(a)示出了用戶期望傳送的傳輸數據，以及圖4(b)是從傳輸數據轉換出的傳輸信號。傳輸信號為方波。
圖4(c)示出了通過量化器100的濾波器110濾波的傳輸信號的波形。傳輸信號為通過濾波器110濾波的低頻分量，以使其具有類似於正弦波的形狀。
圖4(d)示出了通過量化器100以預定數量的步長量化的傳輸信號。
圖4(e)示出了通過調製器400以多個OOK模式調製並通過合併器500合併的混沌信號。
圖5(a)和圖5(b)是示出通過根據本發明的混沌信號發射機調製的接收混沌信號的相關結果實例的曲線圖。
圖5(a)表示用戶期望傳送的傳輸數據。
圖5(b)表示通過根據本發明的混沌信號發射機調製並通過接收機接收的混沌信號的相關結果。參照圖5(b)，可以看出，圖5(a)中用戶期望的傳輸數據被精確地傳送至接收機。根據混沌信號被接收機接收以及被接收機的包絡檢波器和相關器處理的時間來表示相關結果。
現在，將參照附圖詳細解釋本發明的操作和效果。
參照圖3和圖4(a)至圖4(e)，通過量化器100接收用戶期望傳送的傳輸信號。例如，如果傳輸數據為如圖4(a)所示的『101101』，則傳輸信號為如圖4(b)所示的方波信號。
方波的傳輸信號為通過量化器100的濾波器110的低頻分量。參照圖4(c)，由量化器100接收的傳輸信號為通過的低頻分量，並具有與正弦波相似的線性度。
通過量化器100以預定數量的步長量化具有這種線性度的傳輸信號。圖4(d)示出了量化的傳輸信號。參照圖4(d)，通過從0到7的總共8個步長量化具有上述線性度的傳輸信號。調製控制器200根據量化傳輸信號的步長二進位數的形式輸出調製控制信號。
例如，如果通過總共8個步長中的6個步長量化傳輸信號，則調製控制器200根據6個步長的量化傳輸信號輸出調製控制信號『110』。根據來自調製控制器的調製控制信號『110』，調製器400接通第一和第二開關410和420，以輸出來自混沌信號發生器300的混沌信號，以及斷開第三開關430，以便不輸出混沌信號。通過每一個均具有不同增益的放大器411、421、和431將混沌信號放大到不同大小並將其輸出。
參照圖4(e)，合併器500合併根據調製控制器200的調製控制信號調製的多個混沌信號。例如，如果第一放大器411具有增益4，第二放大器421具有增益2，以及第三放大器431具有增益1，則合併的混沌信號具有與以6個步長量化的傳輸信號相同的大小。然後，如上所述，通過合併器500合併根據連續的調製控制信號調製的多個混沌信號。
參照圖2至圖5(a)和圖5(b)，圖4(b)中的A′和B′分別表示由量化器100接收的傳輸信號的最低點A′和最高點B′，以及C′表示對於從最低點A′到最高點B′的斜線部分的變化率。
在圖4(b)中，可以看出，對於通向最高點B′的由C′部分表示的斜線沒有表現出改變。
根據本發明的混沌信號發射機量化傳輸信號，以根據量化的傳輸信號來調製混沌信號，從而將混沌信號傳送至接收機。在圖5(b)中示出了傳送至接收機的混沌信號的相關結果。
圖5(b)中的C″表示從最低點A″到最高點B″的斜線部分。隨著傳輸信號被量化並且根據量化的傳輸信號以多個OOK模式調製混沌信號，通向最高點B″的斜線部分C″表現出變化率。即，斜線C″逐漸改變。
當與圖2進行比較時，從由傳統發射機調製的混沌信號的最低點A到最高點B的斜線部分C為直線，而通向由根據本發明的發射機調製的混沌信號的最高點B″的斜線C″表現出各種變化。這使得能夠根據由接收機調製的混沌信號斜線的變化率精確地確定最高點。從而，精確地感測從最低點到最高點經過的時間，使得能夠精確確定發射機和接收機之間的距離。
根據上述的本發明，採用多個OOK調製，來改變通向混沌信號最高點的斜線部分的變化率，使得能夠精確測量發射機和接收機之間的距離。發射機和接收機之間的精確測量允許僅使用信號傳輸所需的功率量，使得有效調整傳輸功率。
儘管結合示例性實施例示出並描述了本發明，但是本領域的技術人員應當理解，在不背離由所附權利要求限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以進行修改和變化。
權利要求
1.一種混沌信號發射機，測量從接收機到所述發射機的精確距離，包括混沌信號發生器，用於生成混沌信號；量化器，用於通過預定數量的步長量化傳輸信號；調製控制器，用於根據通過所述量化器量化的所述傳輸信號，輸出調製控制信號以控制所述混沌信號的調製；調製器，用於根據所述調製控制器的所述調製控制信號，以多個通斷鍵控(OOK)模式調製來自所述混沌信號發生器的所述混沌信號，以輸出多個調製混沌信號；以及合併器，用於合併由所述調製器調製的多個混沌信號。
2.根據權利要求1所述的混沌信號發射機，進一步包括放大器，用於將來自所述合併器的所述混沌信號放大到預定大小。
3.根據權利要求2所述的混沌信號發射機，進一步包括濾波器，用於使來自所述合併器的在預定頻帶的合併混沌信號通過，以將所述混沌信號傳送至所述放大器。
4.根據權利要求1所述的混沌信號發射機，其中，所述量化器包括濾波器，用於僅使所述傳輸信號的低頻分量通過。
5.根據權利要求1所述的混沌信號發射機，其中，所述調製器包括多個開關，用於根據所述調製控制器的所述調製控制信號接通或斷開，以便以多個OOK模式調製所述混沌信號。
6.根據權利要求5所述的混沌信號發射機，其中，所述多個開關適於相對於所述調製控制信號中的『1』接通，以輸出所述混沌信號，以及相對於所述調製控制信號中的『0』斷開，以不輸出所述混沌信號。
7.根據權利要求5所述的混沌信號發射機，其中，所述調製器進一步包括多個放大器，用於將通過所述多個開關調製的所述混沌信號放大到不同的預定大小。
全文摘要
本發明涉及一種混沌發射機，其能夠測量發射機和接收機之間的精確距離，從而根據距離有效調整傳輸功率。混沌信號發射機包括混沌信號發生器，用於生成混沌信號；以及量化器，用於通過預定數量的步長量化傳輸信號。混沌信號發射機還包括調製控制器，用於根據量化的傳輸信號控制混沌信號的調製。混沌信號發射機還包括調製器，用於以多個OOK模式調製來自混沌信號發生器的混沌信號，以輸出多個混沌信號；以及合併器，用於合併多個調製的混沌信號。
文檔編號H04L27/12GK101043487SQ200710086638
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月23日 優先權日2006年3月24日
發明者李光鬥, 樸亨哲, 楊昌洙 申請人:三星電機株式會社