CN102037657A - 通过网格化的随机相位多址系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过随机相位多址网络进行通信的方法。从装置接收信号，使用伪噪声码扩展该信号且使该信号偏移随机定时偏移量且该信号包含有效负荷数据。基于多址网络的特征来选择有效负荷数据的目的地。有效负荷数据被发射到选定的目的地。

Description

通过网格化的随机相位多址系统

技术领域

本申请的实施例涉及通信领域。更具体而言，示范性实施例涉及通过网格化组网的随机相位多址通信接口系统和方法。

背景技术

已发展了多种调制技术来便于在存在多个使用者的网络中通信。这样的技术包括码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)。CDMA是一种扩频技术，其使用伪随机数序列来调制到来的数据，使用多个发射器在相同的信号上发射，且使用正交码(Walsh码)使不同通信信道相关。TDMA使用时隙来协调在相同子时隙中发射的多个上行链路发射器。使用者各自使用他/她自己的时隙一个接一个快速连续反射，允许多个站共用相同的传输介质(例如射频信道)，同时仅使用总可用带宽的一部分。FDMA向不同使用者分派无线电频谱的不同载波频率。

除了调制技术之外，存在确定网络装置在两个装置试图同时使用数据信道时(称作冲突)如何响应的协议。CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)由以太网用于物理地监视在参与站处在工作中的业务。如果在该时间没有传输发生，那么特定的站可发射。如果两个站试图同时发射，那么这会造成冲突，这种冲突由所有参与站检测到。在随机时间间隔之后，冲突的站试图再次发射。如果发生另一冲突，那么从其中选择随机等待时间的时间间隔逐步地被增加。这被称作指数退让。

存在多种拓扑结构将装置连网在一起用于通信目的。目前某些常用技术是点对点通信、星形图案和环。点对点网络是最简单的，仅涉及沿单个链路在两个节点之间的通信。星形图案通过向网关节点添加许多点对点连接而对此进行扩展。任何节点可通过网关节点与任何其它节点通信。当网关节点出现问题时，星形图案中断。环形图案用一个链路将所有节点一起链接至环形路径上的每个相邻节点。数据从源节点传播通过所有相邻节点到目的地节点。环形图案具有以下优点：单个故障点不会中断到所有其它节点的通信。但是，多个故障点将会使链路中断。网格图案允许在中断的链路周围重新配置以及网络的动态配置。

现有的网格图案连网的系统和方法具有多种缺点，这些缺点限制了使用它们的通信系统的能力和功能。

发明内容

示范性实施例使用随机相位多址通信接口。接口可使用扩展频谱调制方法通信地连接于系统和装置，而无需使用正交码。

示范性随机相位多址通信接口使用扩展频谱调制方法通信地连接系统和装置。将码片(或定时)偏移量(offset)随机选择为多址方案允许非协调的(non-coordinated)数据传输，而无需分配独特的“码”。所有使用者使用相同PN(伪噪声)码发射使得可使用在接入点的PN阵列解扩器。如果两个信号以相同的PN偏移量(或者PN偏移量与多个码片中的传输延迟的总和为两个或更多个的传输产生相同的值)在接入点被接收，那么发生“冲突”，且可能不能解调这两个或更多个信号。定时偏移量的每次随机化表示所发生的任何“冲突”仅在该帧期间发生。重传方案和新的随机化偏移量被用于在下次尝试中得以通过。

示范性实施例包括在标签处的发射器(上行链路)和从该标签向接入点发射信号的方法。每个标签包括其本身的发射器，该发射器以帧形式发射信息。帧可由在具有固定数据速率的信道上提供的信息形成。可使用相同的伪噪声(PN)码扩展(spread)数据，其中将随机选择的码片偏移量加入PN码。发射器还应用频率旋转和采样时钟校正来匹配接入点的参考振荡器。多个标签与单个接入点相关联以形成网络。多个标签中的每一个使用相同的PN码发射信息，其中将随机选择的码片偏移量加入PN码。在大量码片(即8192个码片)上随机地选择每个帧的相位。

另一示范性实施例包括在接入点处的发射器(下行链路)和用于从接入点向标签发射信号的方法。接入点发射器可类似于标签的发射器。但是，接入点发射器对于它与其通信的每个标签都使用唯一的PN码。使用对于每个标签不同的PN码提供安全性且允许每个标签忽略被引向其它标签的信号。由接入点发射的帧还包括大约9个符号的前导以允许在标签处快速采集。

另一示范性实施例包括在标签处的解调器和用于解调由该标签所接收的信号的方法。将自动频率控制(AFC)反旋转器乘法应用于该标签所接收的信号。AFC反旋转器乘法是1位复数运算，其具有1位复数输出使得门数(gate count)被改进。标签使用PN阵列解扩器，其利用所述1位数据路径上大量的计算节省。

另一示范性实施例包括在接入点处的解调器和用于解调由该接入点所接收的信号的方法。接入点解调器具有同时解调从标签接收的数千或更多链路的容量。为了解调如此大量的链路，接入点解调器包括PN阵列解扩器。

另一示范性实施例包括标签与接入点的主定时的同步。接入点可周期性地发射广播帧。在‘冷’定时采集期间，标签使用其PN解扩器来分析广播帧且识别接入点的主定时。预期冷定时采集在标签首先被引入到该系统中时发生一次。在初始的冷采集之后，在每次标签醒来以发射或接收信号时，标签可执行‘热’定时采集。与冷定时采集相比，热定时采集利用更少的功率。

在至少一个示范性实施例中，每个标签单独地生成PN码。黄金码是PN码的例子，该码可参数化使得每个使用者具有其自己的码。因此，只有被指定用于特定使用者的数据对其是可见的。使用唯一的PN码，标签不处理不属于其自己的数据。

用于通过多址通信接口通信的示范性方法包括从第一标签接收第一信号，其中使用预定伪噪声(PN)码扩展第一信号，且另外其中第一信号包括第一有效负荷数据。从第二标签接收第二信号。使用预定PN码扩展第二信号，且第二信号包括第二有效负荷数据。来自第一信号的第一有效负荷数据至少部分地利用PN阵列解扩器来识别。来自第二信号的第二有效负荷数据也至少部分地利用PN阵列解扩器来识别。

用于通过多址通信接口通信的示范性系统包括第一标签、第二标签和接入点。第一标签具有第一发射器，该第一发射器被配置成在第一信号上发射第一有效负荷数据，其中使用预定伪噪声(PN)码扩展第一信号。第二标签具有第二发射器，该第二发射器被配置成在第二信号上发射第二有效负荷数据，其中使用预定伪PN码扩展第二信号。接入点与第一标签和第二标签通信且包括接收器和解扩阵列。接收器被配置成接收第一信号和第二信号。解扩阵列被配置成解扩第一信号和第二信号。

用于多址通信系统的示范性接入点包括处理器，与处理器通信的接收器以及与处理器通信的发射器。接收器被配置成从第一标签接收第一信号，其中第一信号包括第一有效负荷数据，且另外其中使用预定伪噪声(PN)码扩展第一信号。接收器也被配置成从第二标签接收第二信号，其中第二信号包括第二有效负荷数据，且另外其中使用预定PN码扩展第二信号。发射器被配置成向第一标签发射第三信号，其中使用第二PN码扩展第三信号，且另外其中第二PN码专用于第一标签。

示范性网格网络(mesh network)实施例使用微中继器或接入点作为路由器来引导从外部装置接收的信号。在该实施例中，从在其中已使用被偏移随机定时偏移量的PN码扩展信号的装置接收该信号。信号包括有效负荷数据。基于多址通信网络的特征来选择有效负荷数据的目的地。在一个实施例中，多址通信网络的特征是在网络的初始化进程期间所选择的种子值(seed value)。一旦选定了目的地，有效负荷数据被发射到该目的地。

另一示范性实施例存在于被设计用于通过多址通信网络通信的设备中。该设备具有三个主要构件：接收器，发射器和控制器，在该实施例中，接收器被配置成从另一装置接收信号。使用被偏移随机定时偏移量的PN码扩展所接收的信号。该信号包括有效负荷数据。控制器与接收器和发射器电耦合。控制器引导对信号的接收且基于多址通信网络的特征来选择有效负荷数据的目的地。在一实施例中，多址通信网络的特征是在网络的初始化进程期间所选择的种子值。发射器被用于向选定的目的地发射有效负荷数据。

通过下文的描述、所附的权利要求以及附图所示的附随示范性实施例，本发明的这些和其它特点、方面和优点将会变得显然，在下面简要地描述附图。

附图说明

图1是描绘根据示范性实施例的上行链路发射器的图示。

图2是描绘根据示范性实施例的下行链路发射器的图示。

图3是描绘示范性实施例中的时隙结构和分配的图示。

图4是描绘示范性实施例中的PN(伪噪声)解扩阵列的图示。

图5是描绘示范性实施例中在从冷启动对广播信道进行标签处理时所执行的操作的流程图。

图6是描绘示范性实施例中在从热启动对专用信道进行标签处理时所执行的操作的流程图。

图7是描绘示范性实施例中的标签接收数据路径的图示。

图8是描绘示范性实施例中的时间跟踪的图示。

图9是描绘示范性实施例中的AFC(自动频率控制)旋转的图示。

图10是描绘示范性实施例中的专用通信手指(finger)的图示。

图11是描绘示范性实施例中在接入点接收处理期间所执行的操作的流程图。

图12是描绘示范性实施例中的接入点接收数据路径的图示。

图13是描绘示范性实施例中的异步初始标签发射操作的图示。

图14是描绘根据示范性实施例在时隙模式中接入点与标签之间的相互作用的图示。

图15是描绘根据示范性实施例在接入点与标签之间的数据传送的图示。

图16是描绘由RPMA装置形成的网格网络的图示。

图17是描绘微中继器与由RPMA装置形成的网格网格相关联的图示。

图18是示意根据示范性实施例在采集过程期间所执行的操作的流程图和时间轴。

图19是根据示范性实施例在随机相位多址网络中定位标签的图示。

图20是描绘根据示范性实施例被用于确定标签位置的通信信号的定时的图示。

图21是描绘根据示范性实施例在大容量系统中的信号定时的图示。

具体实施方式

在下文中参考附图描述了代表性的实施例。应理解下文的说明旨在描述代表性的实施例，而不是要限制在所附权利要求中所限定的本发明。

图1示出上行链路发射器10，其包括诸如卷积编码器，交织模块、调制器、伪噪声扩展器(spreader)、滤波器、抽头组(bank of taps)、自动频率控制(AFC)旋转器的结构及其它这样的结构。这些结构执行在框12、14、16、18、20和22中所描绘的操作。上行链路发射器10的发射路径是被编码且扩展频谱的波形。在示范性实施例中，上行链路发射器10可被包括在标签中，该标签使用被解调的通信信道与接入点及其它标签通信。取决于特定的实施例，可由上行链路发射器10执行额外的、更少的或不同的操作。操作也可按不同于所示和所描述的次序来执行。如本文所用的那样，标签可指被配置成从接入点接收信号和/或向接入点发送信号的任何通信装置。接入点可指被配置成同时与多个标签通信的任何通信装置。在示范性实施例中，标签可以是移动的、低功率的装置，其消耗电池或其它存储电力，而接入点可位于中心位置并从诸如壁装电源插座或发电机的电源接收电力。可替换地，可将标签插入电源插座和/或接入点可消耗电池或其它存储电源。

在框12中，由卷积编码器和交织模块接收数据流。在一个实施例中，数据流为128位，包括前导。可替换地，可使用其它大小的数据流。一旦数据流被接收，就使用卷积编码器对数据流进行编码。在示范性实施例中，数据流可以1/2的速率被编码。可替换地，可使用其它速率。也可使用交织模块对数据流进行交织。编码的符号流被输出到框14，在其中使用差分二进制相移键控(D-BPSK)调制器来调制编码的符号流。在替代的实施例中，可使用其它调制方案。在框16处，经调制的流被应用于PN扩展器。在示范性实施例中，PN扩展器可使用共同的网络黄金码信道，该网络黄金码信道使用选定的扩展因子。扩展因子可以是集合{64，128，256，...，8192}中的成员。可替换地，可使用其它码和/或扩展因子。给定扩展因子的标签中的每一个利用随机选择的码片偏移量由相同PN码扩展。大范围的可能的随机选择的码片偏移量提高了特定帧不与来自另一发射器的另一帧冲突(或者换句话说，在接入点处不具有相同的码片定时)的概率。由于接近容量(approaching capacity)限度的冲突的概率可变得不可忽略(大约为10％或更小)且可经由以不同地被提取(draw)的随机偏移量对相同的帧的重传来解决。在下文中将参考图4更详细地描述PN扩展器。在示范性实施例中，框18的输出可具有每秒1兆码片(Mcps)1位的速率。可替换地，可使用其它速率。

在框18处，由4倍过采样滤波器对数据流进行上采样且使用时间跟踪逻辑来确保所有帧在与AP的频率参考一致的相同采样率到达。框18接收样点滑移(slip)/重复指示符作为输入。在一个实施例中，框18的输出可具有大约4兆赫兹(MHz)的实频率。在框20处，进行自动频率控制(AFC)旋转，包括进行频率偏移以匹配接入点的定时偏移量，确保来自所有使用者的所有帧在相同的频率假设附近到达。在一个实施例中，框20的输出可具有大约4MHz的复频率。在框22处，从起始时隙起强加延迟直到正确的接入时隙出现。此外，在信号上强加随机码片延迟。在示范性实施例中，随机码片延迟可以是从0到扩展因子减1。可替换地，可使用不同的随机码片延迟。时隙接入可由A(i，j)来描述，其中i与按照2^(13-i)的扩展因子相关，而j是对应于非重叠的时隙的子时隙数。取决于选定的扩展因子，在给定的时隙中通常有多个发射时机。对于上行链路，接入时隙可与从0到扩展因子减1的码片偏移量一起随机地被选择。因此，使上行链路使用者之间冲突的概率最小化，同时允许在有冲突的情况下重新选择。在信号被延迟之后，信号可被发射到接入点。

图2示出下行线路发射器30，其包括诸如卷积编码器，交织模块、调制器、伪噪声扩展器、滤波器、抽头组的结构以及其它这样的结构。使用发射器30，接入点(AP)发射多个信道，每个信道被指定用于特定标签或使用者。这些结构执行在框32至54中所描绘的操作。框32至40和框42至50表示不同的数据路径，这些不同的数据路径可以被重现用于额外的数据流。在示范性实施例中，框32至38可执行与参考图1所描述的对第一数据流的操作相似的操作。类似地，框42至48可执行与参考图1所描述的对第n数据流的操作相似的操作，其中n可为任何值。框36的输入可以是专用于要接收第一数据流的标签的黄金码，而框46的输入可以使专用于要接收第n数据流的标签的黄金码。可替换地，可使用诸如广播黄金码、非黄金码等其它的码扩展第一数据流和/或第n数据流。在对应于第一数据流和第n数据流的数据链路具有不相等的功率的情况下，框38和/或框48的输出可在框40和50中被加权。一旦被加权，在框52中对所述路径求和。还在框52中做出硬判决，其中所有正数被映射到0而所有负数被映射到1。可替换地，可做出不同的硬判决。在一个实施例中，框52的输出可具有10Mcps 1位的速率。可替换地，可使用其它速率。在框54中使用4倍码片滤波器对来自框52的求和输出进行上采样。在一个实施例中，框54的输出可具有40MHz的实频率。可替换地，可使用其它频率。未示出在相邻频率上的传输，该相邻频率是以2048最大下行链路扩展因子的单个广播帧集合。可替换地，可使用不同的最大下行链路扩展因子。

图3示出时隙结构和分配。在至少一个实施例中，数据流70包括时隙72、时隙74和时隙76。时隙72是AP至标签通信，时隙74是标签至AP通信，而时隙76是AP至标签通信。在示范性实施例中，时隙中的每一个可具有2.1秒的持续时间。可替换地，可使用任何其它持续时间和/或不同的时隙可具有不同的持续时间。数据流70可以按半双工通信方案来实现，使得在任何给定时间，AP在发射而标签在接收，或者标签在发射而AP在接收。在可替换的实施例中，可使用其它通信方案。如图3所示，数据信道80描绘了对于时隙72中的数据的处理增益选择。如果数据链路以特定增益闭合，那么在具有对应增益的时隙的持续时间期间，标签仅需准备接收(在AP至标签模式下)。在发射模式下，时隙选择决定从标签至接入点的传输使得标签可在功率消耗发射模式下使其开启时间(on time)最小化。举例来说，18dB的增益仅需1.6ms的时隙(A_7，0)。数据信道82描绘了对于时隙74中的数据的处理增益选择。可以看出，可选择标签所用的功率使得每个数据链路以相同功率到达AP。

在AP侧处理大量同时的波形与在标签侧处理相对少的波形之间有对称性。自动频率控制(AFC)、时间跟踪漂移和帧定时在AP侧是已知的，这是由于AP是这些参数的主控(master)的事实。但是，在标签侧，AFC、时间跟踪漂移和帧定时可在采集时被确定。PN阵列解扩器执行与这两者相关联的强力(brute force)操作，其为对于探测采集假设(acquisition hypothesis)/解调有效的实现。这点的另一方面在于尽管在AP上持续地运行(这应该没有关系，因为可将其插入壁装电源插座)，在标签上这种大功耗的电路(在运行时)仅在“冷”采集期间运行，而所述“冷”采集应很少发生。将在下文中分别参考图5和图6更详细地描述冷采集和热采集。

图4示出PN(伪噪声)解扩阵列，其对在标签上对单个波形的采集和在AP上对多个波形的强力解调这两种情况都有利。在示范性实施例中，PN解扩阵列可同时执行许多间隔码片的定时假设的1位点乘。

PN解扩的核心单元可以是简单的计数器，取决于输入是0还是1，该计数器每个时钟被增加或不被增加。由于其为复数数据路径，所以有两个计数器：一个用于I(同相)而一个用于Q(正交相位)。乘以复指数一般地是与复指数表匹配的4个相当大的标量乘法器(4×1000门是典型的)的集合。相反，一位复数乘法器本质上是简单的真值表，诸如以下所示的例表，其中负号表示非运算(0→1和1→0)。这个真值表可使用仅几个门来实现。

相位	0	1	2	3
					I’	I	-Q	-I	Q
Q’	Q	I	-Q	-I

图4描绘了PN解扩阵列100。对于复解扩操作可有许多计数器对例示(instantiation)(例如在一个实施例中为256个或更多)。可以码片速率向PN解扩阵列100馈送，其中相邻的PN解扩单元例示102、104和106工作在相隔一码片的定时假设上。从框114向单元102、104和106发送1位复数数据，其中将该数据与来自PN发生器110的PN信号合并。PN信号发生器110可以是硬件，其输出由0和1构成的相同序列，AP利用该序列扩展数据。在单元102的情况下，在合并器122a处将去旋转的数据与PN信号合并(更具体地为1位复数相乘)。这种合并的实部和虚部分别被输入到计数器118a和120a中。计数器118a和120a在收到复位信号112后移出位流。更具体地，计数器中的数据仅在复位信号之前有效。复位信号将零强加到两个计数器中。复用器108允许当前有效计数器的输出用于在该特定时钟唯一地完成其解扩操作的手指。PN解扩阵列100中的其它单元类似地操作。单元104从框114接收去旋转的数据且在单元102中的延迟框116a强加延迟之后将该去旋转的数据与PN信号合并。该合并被输入到计数器118b和120b中，基于来自复位信号112的信号得以从计数器移出，该信号带有来自延迟框124a的强加延迟。同样地，单元106从框114接收去旋转的数据且在单元104中的延迟框116b强加延迟之后将该去旋转的数据与PN信号合并。该合并被输入到计数器118c和120c中，基于来自复位信号112的信号得以从计数器移出，该信号带有来自延迟框124b的强加延迟。

在对应于扩展因子的多个时钟之后，PN解扩单元102具有有效数据，该有效数据由复用器108选择用于输出。在此之后的每个时钟，相邻的解扩单元104或106可用，直到所有数据都已被输出，这可在所述对应于扩展因子的多个时钟加上多个PN解扩例示的期间发生。决定这种机制的操作的PN码可以是由值参数化的黄金码。在可替换的实施例中，可使用其它PN码。

图5示出在广播信道的标签调制解调器处理中所执行的用于解调接入点的发射波形的操作。取决于特定的实施例，可执行额外的、更少的或不同的操作。操作也可按不同于所示和所描述的次序来执行。

在标签初始加电后，除了广播信道PN序列(例如特定的黄金码或其它码参数)之外，没有关于所述波形的参数是已知的。此外，由于在AP与标签之间的振荡器差异，标签可能不足够精确地知道AP与标签之间的相对频率偏移量是多少。图5描绘了扫描模式，在该模式下探测AP与标签之间百万分率(ppm)漂移的不确定性范围。在操作150中，在两个时隙上进行迭代以使标签能够调到广播信道。举例来说，处理可与时隙定时异步地开始。在探测所述假设中的一半期间，广播信道可以是运行的(active)，且在探测所述假设的另一半期间，广播信道可以是停用的(inactive)。在第一次迭代中，可使用具有异步起始点的第一时隙定时来探测所有假设。如果在该第一次迭代中未发现能量，那么执行第二次迭代。在第二次迭代中，异步起始点可与在第一次迭代中所用的异步起始点有一个时隙的偏移量。因此，曾在广播信道运行时被探测的假设可在广播信道运行时被探测。一旦发现能量，标签可调到该广播信道。在示范性实施例中，操作150可表示‘冷采集’的起始点。在操作152中，初始化粗自动频率控制(AFC)。在一个实施例中，这个初始值被设置为最小的负值，诸如-10ppm的偏移量。在操作154中将已知的黄金码生成的PN序列用于广播信道，计算给定的粗AFC假设的所有C×4个间隔假设的非相干度量。举例来说，如果扩展因子具有2048的长度，那么可计算8192个假设的非相干度量。

在操作156和158中，增加粗AFC假设直到ppm级范围的末尾。对于每个粗AFC假设，图7所描绘的硬件被用于消除由当前假设所表示的频率偏移量。使用PN解扩阵列来生成8个连续符号的解扩输出。可替换地，可使用其它数量的符号。然后计算这8个符号的非相干的和。N个(在一个实施例中为8个)最高度量(top metric)连同它们的相关联的参数的集合被保持在数据结构中。如图5的流程图所示，探测沿所有定时假设以码片×4的分辨率的振荡器ppm级不确定性的整个范围，期望获胜的(即有效的)那个将在数据结构中被表示。除最有效的假设之外，一般地有助于有更少的多径反射，其中仍存在明显能量积累的相邻AFC粗频率假设以及由于噪声差异而生成异常大的度量的完全无效的假设。

每个粗AFC的所有码片×4定时假设的非相干度量可被传送到数据结构。在操作160中，数据结构记录最大非相干度量(例如粗AFC值、码片×4定时假设、非相干度量值)。在操作162中将“决赛选手”分配给N个专用手指。每个手指可由码片×4定时值和粗AFC假设唯一地参数化，该粗AFC假设独立于决定PN解扩阵列的当前粗AFC假设。由于初始地不知道帧定时，专用手指所输出的每个解扩符号被假设为是帧中的最后一个符号。因此，被缓存的256个符号经历差分解调和额外的一组迭代，该组迭代基于与常复数值相乘来执行细AFC校正，如在操作164和166中所示。操作164的输出可以是来自每个专用手指的复叉积。在操作166中，符号逐个乘以常复数旋转(由细AFC假设所确定)可迭代地被应用于信息的假定帧以确定复旋转常数值的哪个选择(如果有的话)揭示通过循环冗余校验(CRC)的帧。这可以是其中可对每个假设执行循环冗余校验(CRC)的强力操作。对于任何有效的CRC，来自信号的有效负荷可被发送到MAC，且网络参数可被认为是已知的。

在操作168中，尝试其它时隙定时假设。在示范性实施例中，与最成功的CRC相关联的粗AFC假设可以是标称的起始粗AFC假设。一旦探测了粗AFC假设的整个范围，标签就记录被称作Nominal_Coarse_AFC的变量，该变量是被用在将来的事务中的相关状态信息，这在很大程度上缩小了粗AFC假设搜索的范围，因为振荡器ppm级偏差的部件间差异远大于振荡器在大约一分钟期间的漂移。

图6示出从热启动(即在相关状态信息已知的地方)对专用信道进行标签处理时所执行的操作。举例来说，帧定时可以是已知的且可探测更紧密的粗AFC假设范围。调制解调器足够早地开始其处理以便在9个符号的前导的末尾之前进行有效的手指分配。可替换地，可使用其它数量的符号。

在操作200中，无需在两个时隙定时假设上迭代，因为帧定时是已知的。代替使用广播信道而使用专用信道。在操作202中，扫描粗AFC假设。在示范性实施例中，可在小范围上扫描粗AFC以解决自上一次接入以后的小频率漂移。在操作204中使用对于标签唯一的、已知的黄金码生成的PN序列，计算所有码片×4间隔假设的非相干度量。在操作206和208中，增加粗AFC假设直到小的ppm级范围的末尾。在操作210中，数据结构记录最大非相干度量(例如粗AFC值、码片×4定时假设、非相干度量值等)。在操作212中，基于数据结构来分配专用手指。在操作214中，使用当前的DBPSK和先前的DBPSK来产生符号叉积。操作214的输出可以是来自每个专用手指的复叉积。在操作216中，对帧进行交织和解码。对于任何有效的CRC，有效负荷可被发送到媒体访问控制(MAC)层。在操作218中，尝试其它时隙定时假设。在示范性实施例中，与最成功的CRC相关联的粗AFC假设可以是标称的起始粗AFC假设。

图7示出根据示范性实施例的标签接收数据路径，其描绘了标签的解调处理。如图所示，在样点缓冲器220中缓存一位复样点使得存在足够数据以进行有效能量的可靠检测。在样点缓冲器框220中提供示范值。举例来说，一个实施例缓存9个符号。在可替换的实施例中，可使用其它值。可以码片×2或2MHz的同步采样速率将样点从I信道和Q信号输入到这个乒乓缓存器方案中。可替换地，可使用其它速率。在快的异步时钟处，这些样点被用于探测各个粗AFC假设。基于当前的粗AFC假设，以码片×4的分辨率来执行时间跟踪。由于相同的定时参考被用于在AP和标签两者上驱动载波频率和采样时钟两者，具有已知载波频率的粗AFC假设可唯一地映射到已知的时间跟踪速率。

样点缓冲器220接收I信道和Q信道上的通信信号。这些信号被发送到时间跟踪逻辑222和专用手指234。时间跟踪逻辑222还接收粗AFC假设且逻辑222可以按码片×4奇偶性(parity)复位到零。时间跟踪逻辑222可具有两个框，一个框具有初始化为零的用于偶码片×4奇偶性的计数器，而一个具有初始化为中列数(即2^25)的用于奇码片×4奇偶性的计数器。向框224提供时间跟踪逻辑222的输出，在框224中应用虚拟码片×4相位。框224还可从采集状态机接收奇偶性。自动频率控制(AFC)旋转逻辑226被应用于框224的输出。

图8示出参考图7所描述的时间跟踪逻辑222的两个框的示范性实施例。流250为具有偶码片×4奇偶性的通信流。流252为具有奇码片×4奇偶性的通信流。图8描绘了时间跟踪操作，其中每个不同的阴影表示不同的码片×4间隔序列。以直接取决于哪个当前的AFC假设正在被探测的速率被插入或重复样点，将样点乘以采样率与载波频率之间已知的比率。这可被用作锁定时钟设想(locked clock assumption)以将2维空间压缩(collapse)为一维。所描绘的值N具有小数部分，其被记录在案以允许充分的时间跟踪精确性。在给定的时间选择4个可能的码片×4相位的特定奇偶校验。然后，在1位数据路径上使所得到的码片速率序列去旋转，如图9所示。

图9描绘了图7的AFC(自动频率控制)旋转逻辑226的功能，该AFC(自动频率控制)旋转逻辑226在给定时间对4个虚拟码片×4相位224之一进行操作。图9描绘了一位去旋转机制。这种去旋转机制被设计用于为假定的粗AFC假设消除由于接收器与发射器之间的相对载波漂移所引起的AFC旋转。由于其为一位变换(由上文所示的真值表来表示)，该过程的90度分辨率相对于由来自相对振荡器偏移量的AFC漂移所引起的连续相位值为+/-45度。

AFC旋转逻辑226也可接收粗AFC假设作为输入。PN解扩阵列228(图7)为间隔码片的假设执行其的解扩操作。PN解扩阵列228可接收当前粗AFC假设、定时奇偶性、定时相位、扩展因子和/或黄金码选择作为输入。由于为给定的符号而输出值，和被非相干地累加以得到更好的度量可靠性，其中将流动的和(running sum)存储在非相干累加缓冲器230中。缓冲器的大小基于扩展单元的数量。在示范性实施例中，PN解扩阵列228可具有256个解扩单元使得通过样点缓冲器一次而完成对256个假设的非相干度量。可替换地，可使用其它数量的解扩单元，且可完成对其它数量的假设的度量。信噪比(SNR)度量可被用于标签的传输功率控制和到AP的功率控制反馈。具有最大度量的假设被存储在最高N个路径数据结构232中，该最高N个路径数据结构232被用于控制专用手指234的分配。最高N个路径可以是N个记录，包括定时假设、定时奇偶性、粗AFC假设等。

图10示出专用通信手指。每个专用手指可以获得码片×4样点的4个相位中的每一个，其中将码片×4选择器260设置为手指分配的参数的部分。每个手指具有它自己的专用PN发生器262和AFC发生器264，该AFC发生器264被用于解扩。专用手指基于粗AFC假设、其码片×4定时相位、时间跟踪速率的因变量而累加到符号累加器266中，然后每个扩展因子数量个时钟输出复变量。参考图7所示的专用手指234还可接收来自样点缓冲器220的输入和PN码选择。

再次参考图7，来自专用手指234的输出通过位宽压缩器(squeezer)236，其减小位宽以在帧缓冲器238中得到高效的存储而不牺牲性能。来自位宽压缩器236的输出被提供给帧缓冲器238，帧缓冲器238可以是循环缓冲器机制，其允许处理256个符号帧的一般情况，如同当前的符号是该帧的最后一个符号。当帧定时已知时，这个存储结构可支持对具有已知的最后一个符号的帧的专门处理。

帧缓冲器238向接收链的其余部分输出假设的帧。叉积乘法框240执行当前的符号与先前的符号的复共轭的乘法，其为D-BPSK解调的常规度量。残余的频率漂移可使D-BPSK的星座图被旋转固定相位。细AFC乘法框242的作用是采取强力方式且尝试不同的可能相位旋转使得至少一个细AFC假设在其通过解交织器和维特比解码器244时产生有效的CRC。细AFC乘法框242也可接收细AFC假设作为输入。向CRC校验器246提供来自解交织器和维特比解码器244的输出。如果CRC是有效的，那么将有效负荷向上发送到MAC层。

图11描绘了在接入点接收处理期间所执行的示范性操作。取决于实施例，可执行额外的、更少的或不同的操作。另外，可以按与在此所描述的不同的次序来执行操作。AP执行强力操作，校验所有可能的码片×2定时假设、扩展因子和扩展因子内的接入时隙。这允许标签的未经协调的接入。幸运的是，由于AP是帧定时和AFC载波参考的主控(所有标签可补偿其载波漂移和采样时钟以符合AP定时)，AP上的处理负担显著减小，因为AP无需探测粗AFC假设的维数(dimensionality)或未知帧定时。

图11的流程图示出在所有可能的码片×2定时偏移量，来自集合[8192，4096，...，64]的扩展因子以及扩展因子的小于最大值的接入时隙数上进行迭代的定序的例子。AP接着执行与标签所执行的类似的细AFC搜索以允许自上一次事务以后出现标签的定时源与AP之间的少量频率漂移。将所有的有效CRC向上传递到MAC层。图11的流程图示出多维空间的搜索。在最外部的回路中，搜索所有可能的扩展因子。在示范性实施例中，可以有8个扩展因子[64，128，256，512，1024，2048，4096，8192]。可替换地，可使用其它扩展因子和/或其它数量的扩展因子。在第二回路中，搜索给定扩展因子的所有可能的子时隙。举例来说，对于64码片的扩展因子可以有128个可能的子时隙，而对于8192码片的扩展因子可以有单个简并的(degenerate)子时隙。在第三回路中，搜索给定子时隙数内所有可能的码片×2定时相位。如在下文中更详细地描述的那样，在图11中由箭头示出各个回路。

在操作270中，使用一个粗AFC值。在示范性实施例中，该一个粗AFC值可以为0，因为由标签执行补偿。在操作272中，最大扩展因子(例如8192)被用作起始点。在可替换的实施例中，最大扩展因子可大于或小于8192。在操作274中，在扩展因子内处理接入时隙。在其中有8192个扩展因子的情况下，这个过程可以是简并的。在操作276中，为当前扩展因子的所有码片×2间隔假设执行解扩。举例来说，如果扩展因子具有8192的长度，那么可执行16,384次解扩操作。除非扩展因子小于帧缓冲器的数量(例如256)，否则为所有单元执行解扩。在操作278中，扩展因子减半且处理继续。在操作280中，就扩展因子是否应被减小至64进行判断。在可替换的实施例中，可使用其它预定值。如果扩展因子没有被减小至64(或其它预定值)，那么在操作276处继续处理。如果扩展因子被减小至64，那么在操作282中，系统等待下一个样点缓冲器填满(fill)。一旦在操作282中下一个样点缓冲器被填满，控制就返回至操作272。在操作284中，解扩单元的帧缓冲器被得到。在示范性实施例中，在256个符号被PN解扩阵列从单个通路输出后，帧缓冲器可以是完整的。在一个实施例中，对于256阶的PN解扩阵列，一次通过可产生256个定时假设，每个定时假设具有256个符号，在可替换的实施例中，PN解扩阵列可具有更多或更少的阶。在操作286中，计算当前的解扩DBPSK符号与先前的符号的叉积。在一个实施例中，对于多达256个的帧，叉积可涉及256个符号。可替换地，可使用其它数量的符号和/或帧。在操作288中，对当前的帧进行解码且基于AFC假设对其做相位乘法。在操作290中，校验CRC，且对于任何有效的CRC，从物理层(PHY)向外发出有效负荷且向上到媒体访问控制(MAC)。作为例子，每次通过256解扩阵列，可以对CRC进行256乘以细AFC假设的数量次校验。在对于给定的时隙完成该过程后，为随后的时隙执行该过程，如从框282到框272的箭头所示。

图12描绘了接入点(AP)接收数据路径。与标签不同，最大扩展因子的整个帧可以按乒乓缓冲器方案被存储在样点缓冲器300中。这种缓冲器方案可以是大量存储(例如16.8Mbit)且在至少一个实施例中，其可以被存储在专用的片外(off-chip)存储装置中。样点缓冲器框300包括示范值。在可替换的实施例中，可使用其它值。与标签不同，可不使用时间跟踪逻辑和AFC旋转逻辑，因为AP是主时间参考。样点缓冲器300将帧传递到PN解扩阵列302，PN接扩阵列302可执行强力测试，如在本文中先前所描述的那样。PN解扩阵列302可包括256个解扩单元。可替换地，可使用任何其它数量的解扩单元。PN解扩阵列302也可接收当前定时奇偶性(其可以仅为码片×2分辨率)、假设相位和/或扩展因子作为输入。来自PN解扩阵列302的输出被提供给位宽压缩器304。位宽压缩器304减小帧的大小，这些帧然后被发送到帧缓冲器306。帧缓冲器框306包括示范值。在可替换的实施例中，可使用其它值。取决于实施例，帧缓冲器306也可以被存储在专用的片外存储装置中。系统的其余部分类似于标签的接收处理，其中在细AFC假设上进行迭代(操作310和312)，具有有效CRC的所有有效负荷被向上传递到AP的MAC(操作314和316)。使用非相干累加308来确定诸如信号强度的SNR度量以用于到标签的传输功率控制反馈。

图13示出异步的初始标签发射操作，包括产生从标签到AP的数据传送的两种类型的相互作用。出于示意和论述的目的，时隙320表示标签时隙而时隙322表示接入点时隙。“冷启动”是标签进入系统而没有任何相关状态信息的情况，而“热启动”是标签了解诸如时隙定时的系统信息和要探测的减小的粗AFC假设范围的情况。

在“冷起动”的场景下，标签开始寻求在时隙异步的时间点接入。图13描绘了当AP甚至还未发射广播信道时标签就开始试图获得广播信道的时间(时隙1)。最终，标签的处理在AP发射广播帧的时间段期间探测有效的粗AFC假设。图13描绘了这发生在时隙2期间。在这个点，非相干能量度量使专用手指探测正确的码片×4定时和粗AFC假设。具有正确假设的手指不断地将每个新的符号当做帧的最后一个符号进行处理且在CRC校验指示失败的情况下将这些假设的帧推送(push)通过接收链。在时隙4的末尾，有效的帧定时在CRC校验指示成功时被获得。在这个点，标签具有与以“热启动”进入的标签应具有的相同的相关状态信息且继续完成“热启动”标签应经历的相同的处理。

标签经由通过“冷启动”进程的过渡或者如果相关状态信息恰当地被保持则直接在标签醒来时进入时隙6所描绘的相互作用(“热启动”)。在这个点，标签对所接收的广播帧强度进行测量且使用这个信息来确定标签随后在时隙7发射的发射功率和扩展因子。标签基于以下各项来发射它的消息：1)使用所测量的接收广播信道信号强度且选择可被用于闭合链路的最小扩展因子，该扩展因子使标签的开启时间最小化且对于使功率消耗最小化是最佳的；2)使用所测量的接收广播信道信号强度和之前选定的扩展因子，标签在AP的最佳接收条件下发射，即所有使用者的标签被AP以非常相似的每比特能量与噪声谱密度比(Eb/No)的值接收；3)对于除了最大扩展因子以外的所有扩展因子，随机选择时隙接入参数j；以及4)随机选择从0至扩展因子-1的码片偏移量使得在AP处的“冲突”最少且每次传输的随机选择允许“冲突”在随后的传输时机中被解决。

在时隙8和9期间，AP处理在时隙7期间所接收的所有信号且在时隙10期间发送回肯定确认。AP将若干ACK集合到由黄金码表征的单个信道中或者使用其专用的黄金码信道向标签发送专用消息。应当指出的是前一种方法需要某些注册进程(未示出)以分配信道。在任一情况下，标签使用消息的前导来更新其码片×4定时。

图14示出在时隙模式下接入点与标签之间简单的相互作用。在示范性实施例中，简单的相互作用不涉及用于标签的数据并且涉及相对静态的信道。出于示意和论述的目的，时间轴330表示在时隙期间的标签处理而时间轴332表示在时隙期间的接入点处理。系统的性质在于标签在低功率状态下度过最大可能的时间—该低功率状态是经由低功率、低频率的晶体振荡器(通常为32kHz)保持系统定时的状态。为了支持这点，识别对AP发起的相互作用的最大可容忍的等待时间(即这是为使标签能检查是否有任何AP动作待解决而循环进入和离开所述低功率状态的速率)。图14示出标签从其低功率状态出来以检查AP是否想要发起事务的相对简单的相互作用。这以注册期间在AP与标签之间商定好的时隙相位和速率发生。

标签将通常进入“热启动”，其中已知帧定时和粗AFC假设在紧密的范围内。标签对所接收的广播信道功率进行测量。图14示出自与AP的上一次相互作用以后功率没有显著变化的场景。这表示AP发射的上一个发射功率/扩展因子足以闭合链路。在时隙3中，标签试图在前导上获得且然后使用其专用的黄金码来解调帧。典型的场景为AP并不发送信息且标签立即返回睡眠。

图15描绘了根据示范性实施例在接入点与标签之间的更复杂的相互作用，其涉及数据传送和动态变化的传播。出于示意和论述的目的，时间轴340表示在时隙期间的标签处理而时间轴342表示在时隙期间的接入点(AP)处理。此处，AP有信息要发送且信道的传播自上一次的AP事务之后显著地改变。当前的广播信道功率测量已改变使得标签知道如果其以与上一次相同的发射功率/扩展因子发射，随后的传输将不会是恰当的。因此，标签将使用图13所解释的协议来发送重新注册消息以提示AP使用适于当前信道条件的新的发射功率/扩展因子。新的信息决定帧的传输和接收在时隙N+5中发生。标签生成由图13的协议决定的确认(ACK)消息以指示成功的传输。如果ACK成功地被接收，那么认为事务完成。否则，标签尝试重传。

图16示出可如何将标签连接到一起成为多址通信网络，该多址通信网络可以是网格网络。标签350具有到微中继器351的通信链路，在连接到接入点354之前该微中继器351本身连接到其它微中继器352和353。这些单元之间的通信链路是双向半双工链路，其使用与上文所述相同的通信协议。通信可源于标签350，其被发射到微中继器351，在到达接入点354之前通过微中继器351和352进一步顺序地被发射。通信也可源于接入点354，其被发射到微中继器353，在到达标签350之前通过微中继器352和351进一步被发射。这只是可如何使用连网的系统发射分组的一个示意。对于这个连网的系统，许多其它的拓扑结构也是可能的。被实现以设置实施例的精确协议可基于任何网格化协议(meshing protocol)，诸如IEEE 802.11、IEEE 802.16，其它行业标准协议或者被设计用于另一应用的新的网格化协议。

网络中的示范性装置可接收使用预定伪噪声码(PN码)扩展的信号，该预定伪噪声码可以是由网络中的其它装置使用的相同的PN码，但其中信号具有随机定时偏移量。该信号可包括已被扩展的有效负荷数据，其被指定用于另一装置。在该装置上的、与接收器和发射器耦合的控制器然后可基于网络的特征来选择对于有效负荷数据恰当的目的地。该特征可以是如下文所描述的那样被确定的种子值。一旦选定，该装置可将有效负荷数据发射到选定的目的地。

该装置也可在继续发射信号之前接收不止这一个信号。可从相同装置或另一装置接收第二信号。也可使用预定伪噪声码扩展该信号，其中该信号具有随机定时偏移量。该信号可以包括已被扩展的额外的有效负荷数据，其被指定用于另一装置。该装置可基于网络的另一特征来选择对于有效负荷数据恰当的目的地。当两个目的地相同时，该装置可将两个有效负荷一起发射到目的地。

该网络可通过以下代表性的实施例动态地形成。网络中的每个装置具有种子值。举例来说，接入点可具有种子值0。每个随后的装置具有种子值，该种子值等于其离开接入点的连接数量。举例来说，在图16中，微中继器353离开接入点354一个连接而因此具有等于1的种子值；微中继器351离开接入点354三个连接，因此具有等于3的种子值。

每个微中继器和接入点可在广播信道上发射。初始地，只有接入点在广播信道上发射。由于每个微中继器与网络相关联，微中继器然后可将广播信道发射到其它装置。举例来说，在图16中，接入点354和微中继器353、352和352可全都在广播信道上发射，因为它们与网络相关联。每个装置的种子值以消息在广播信道上被发射。装置然后可在广播信道上接收包括种子值的通信信号。因此，未相关联的微中继器可基于所接收的种子值将其自己的种子值选择为所述种子值。

图17示出特定的微中继器可如何与网络相关联。微中继器360通过监听广播信道来开始关联过程。微中继器361、362、363、364和365也可处于该区域中。接入点366也在附近。微中继器360可接收的最强链路是链路367。所示出的其它链路也可被微中继器360接收。微中继器360倾向于在所接收的最强信号(其为链路367)上初始地采集。通过与上述相似的过程，微中继器360得到帧定时和与网络定时的相对参考晶振偏差。微中继器360切换至接收模式以采集其能够采集的所有其它链路。微中继器360可选择具有高于某个阈值的最小种子的微中继器。微中继器360可利用其它因素，诸如所接收的链路的功率测量，以确定选择哪个微中继器。

一旦微中继器360确定其与哪个其它中继器相关联，其然后就可以向微中继器362发射以得到对经由链路368关联的允许。微中继器362然后可响应以批准关联。微中继器360现在可以从现在相关联的微中继器362接收该批准。

一旦关联被批准，可在微中继器之间发射其它消息。种子值编号较小的微中继器可通过网络向种子值编号较大的微中继器发射各种消息，包括为保持定时、频率补偿、传输功率水平、自动频率控制(AFC)和采样定时补偿一致所需要的那些消息。举例来说，在图17中，微中继器362可向微中继器360发射AFC补偿消息。所有微中继器可发射控制消息以对来自相关联的微中继器的传输进行恰当地功率控制。微中继器362和360两者都可向彼此发射功率控制传输。无法从上游微中继器接收一个或多个连续的消息可触发微中继器返回到采集模式中，发送与另一微中继器相关联的请求，且潜在地找不同的微中继器相关联。如果微中继器360停止从微中继器362接收某个数量的连续消息，其可以返回到采集模式中且与潜在不同的微中继器相关联。在微中继器与网络相关联之后，其在广播信道上发射，向寻求加入网络的其它装置(包括其它微中继器或标签)通告其自己的种子。微中继器所广播的消息可处于设定的广播功率以便允许尽可能多的装置来确定这个微中继器是否可用于连网。举例来说，在关联之后，微中继器360现在可以在广播信道上发射以向寻求加入网络的其它装置通告其自己。

将源自标签的上游通信从每个微中继器传递到其与之相关联的具有较小种子值的微中继器。举例来说，在图16中，微中继器352将源自标签350且从微中继器351接收的业务在去往接入点354的途中继续传递到微中继器353。最终，种子值为1的微中继器将该消息发送到接入点。微中继器353将源自标签的业务继续传递到接入点354。标签可与需要最小发射功率的无论哪一个微中继器通信以便节省电池寿命，即使这样会导致与种子值较大的微中继器通信。标签350可能能够与微中继器352或351通信，但标签350可基于需要最小发射功率与微中继器351通信而挑选与微中继器351通信。无论方向如何，使用对应于目的地的种子值的黄金码来发射通信。

下游通信可由每个微中继器路由到更靠近标签的微中继器。微中继器353将源自接入点354且准备到标签350去的业务继续传递到微中继器352。可在先前通过微中继器传递的从标签到接入点的上游通信期间的数据结构中捕获这个信息。许多已知的路由方法可用于根据所主张的发明来实施的系统。在一种路由方法中，数据结构中用于特定路线的条目可包含装置的标识和通向装置的下一个通信链路的种子值。微中继器353可在数据结构中具有用于到标签350的路线的条目。数据结构中的条目也可记录装置何时与微中继器直接通信。微中继器351可记录其与标签350直接通信。用于继续传递被路由的消息的黄金码取决于数据结构中的条目。微中继器可使用对应于更下游的微中继器的黄金码或者直接对应于装置的黄金码来发射。因此，微中继器351将使用直接对应于装置的黄金码与标签350通信。不是在数据结构中已知的为装置所接收的消息可需要被发射回上游。当接入点无装置的记录时，接入点可等待来自标签的消息或者可直接发布寻求该标签的广播信道消息。

标签与微中继器的通信与上文所述的标签直接到接入点拓扑结构基本上无变化。标签用于初始化的广播消息可使用商定好的全网络的黄金码来广播，该黄金码独立于微中继器种子。因此，当标签350试图与网络相关联时，其可使用全网络的黄金码。可对微中继器执行功率控制通信，就如同标签可对接入点执行功率控制通信，如上文所解释的那样。

所需要的可能是在特定情形下使标签本身充当微中继器。为了实现这个目标，标签可向其他标签发射通告其存在的广播信道消息且允许相邻的装置作为伙伴参与通信。因此，如果标签350要充当微中继器，标签350可向其它标签发射通告其本身的广播信道消息。然后，两个标签可以与微中继器和标签正常运作大致相同的方式来运作。在一个实施例中，标签可仅发布广播信道消息特定百分比的时间。

图18是示意根据示范性实施例在采集过程期间所执行的操作的流程图和时间轴。在可替换的实施例中，可执行额外的、更少的和/或不同的操作。另外，在文中使用流程图并不是要相对于所执行的操作的次序进行限制。在时间400′，标签可处于睡眠状态。在时间405，标签可进入唤醒状态以执行前导处理。在示意性的实施例中，标签可在即将到来的通信事件之前的至少一个最坏情况确定周期进入唤醒状态。因此，标签可具有充分的时间来采集接入点的定时和频率，即使在睡眠状态期间发生最坏情况漂移。例如，如果最坏情况确定周期是五秒，那么标签可在通信事件之前至少五秒进入唤醒状态。在一个实施例中，关于标签应何时醒来，最坏情况确定周期也可计及定时漂移的。举例来说，如果最坏情况确定周期是三秒且定时的最坏情况漂移是1秒，那么标签可在通信事件之前至少四秒醒来以确保标签具有充分的时间来确定定时和频率。最坏情况确定周期也可计及前导的到达使得在最坏情况定时漂移的情况下标签在前导可到达的最早可能时间醒来。在另一个示意性的实施例中，进入唤醒状态也可充分靠近通信事件的起始(即不提前太长时间)使得当通信事件开始时所识别的定时和频率值准确或接近准确。

可在包括前导410、广播信道415和数据信道420的时隙帧结构的背景下执行前导处理。前导处理可包括利用前导410的至少一部分来填充样点缓冲器，如在操作425中所示的那样。在一个实施例中，放置到样点缓冲器中的前导符号的数量可以是前导的长度加上额外的符号以覆盖定时误差。但是，在高信噪比(SNR)条件下，可通过在样点缓冲器中收集更少的前导符号(低至长度2)来缩短前导处理时间。给定高SNR，在使用更小数量的符号的情况下前导处理仍然可以是高度准确的。一旦接收了足够数量的符号，就可锁定样点缓冲器。

在采集至少一部分前导后，前导处理也可包括手指累加、差分二进制相移键控(DBPSK)和相关，这些处理在操作430中执行。在代表性的实施例中，来自DBPSK过程的软输出可与已知的序列进行相关。如果该相关产生高相关性，那么搜索可以是成功的且可确定接入点的定时和频率。高相关性可相对于预定标准、先前的前导搜索等。在确定定时和频率后，标签可进入睡眠状态直到标签必须为即将到来的通信事件而进入唤醒状态。

在一个实施例中，在操作430中所执行的搜索/确定可基于窄范围的定时偏移量和/或频率偏移量，这基于在睡眠状态期间发生少量偏移的假设。搜索可以是同时确定定时和频率的二维搜索。搜索也可以标称的定时值和/或标称的频率值为中心。标称值可基于相对于最近的先前通信事件没有发生漂移的假设。可替换地，可使用任何其它标称值。

如果来自操作430的相关结果产生不成功的搜索，那么标签可不进入睡眠状态，且可在操作435中执行扩展搜索。可在大范围的定时偏移量和/或频率偏移量上执行扩展搜索。即使执行扩展搜索，在即将到来的通信事件之前仍有足够的时间来完成搜索和/或返回到睡眠状态，因为标签足够早地进入唤醒状态以覆盖最坏情况的场景。在示意性的实施例中，标签可足够早地醒来使得仍可进入睡眠状态而不管所执行的搜索的等级。在可替换的实施例中，可执行单个连续的搜索直到确定了定时和频率值。举例来说，搜索可以标称值为中心且向外扩展直到得到足够的相关性。无论如何进行搜索，可在成功确定定时和频率时终止搜索，且在时间允许的情况下，标签可进入睡眠状态。因此，在定时和频率的初始采集之后的睡眠状态中的时间量可取决于采集定时和频率所花费的时间量。在睡眠状态度过更多时间导致额外的功率/电池保存，因为在睡眠状态期间更少的电力被提取。在操作430和/或操作435中所执行的搜索的结果可以是初始定时值(或偏移量)和初始频率值(或偏移量)。

在时间440，标签进入用于通信事件的唤醒状态。在操作445中，样点缓冲器被填充以前导的一个或多个符号。在操作450中，执行前导处理(或搜索)。可以初始定时值和初始频率值为中心的搜索可以是迅速的、简化的搜索，因为自确定初始定时值和初始频率值之后仅过了较短的时间。因此，预期没有或者最少的漂移发生在确定初始频率值和初始定时值之后的睡眠状态期间。可在有限范围的频率和定时值上进行简化的搜索。可替换地，搜索可以初始定时值和初始频率值为中心且向外扩展直到确定实际的定时和频率值。在操作455中，执行通信事件。

作为参考图18所描述的过程和操作的结果，可延长标签的电池寿命。资源被保存，因为标签留在唤醒状态最少量的时间且处于睡眠状态最大量的时间。另外，在由环境变化或其它因素所致的最坏情况漂移的场景的情况下，标签仍能运作。但是，在大多数情况下，预期漂移可能是最小的且可迅速地实现采集。重要的是理解本文所描述的实施例中的任何一个可以被实现为存储在计算机可读介质上的计算机可读指令。在由处理器执行时，该计算机可读的指令使计算装置执行操作以实现本文所描述的实施例中的任何一个。

可参考其它装置在网络中的位置来确定单个标签的位置。参考图19，根据示范性实施例在随机相位多址网络中定位标签的图示被示出。标签400是将要确定其位置的装置。标签400与装置401、402、403和404通信。装置401、402、403和404可包括微中继器、接入点或被配置成与标签400通信的其它标签。

在代表性实施例中，装置401、402、403和404包括发射器，该发射器发射测距请求信号。使用第一预定伪噪声(PN)码扩展该测距请求信号且该随机请求信号具有第一随机定时偏移量。装置401、402、403和404也包括用于接收测距响应信号的接收器。

标签400包括用于接收测距请求信号的接收器和用于发射测距响应信号的发射器。使用第二预定伪噪声(PN)码扩展测距响应信号且该测距响应信号具有第二随机定时偏移量。可替换地，可以相反方式配置装置和标签。此外，第一预定伪噪声(PN)码和第二预定伪噪声(PN)码可以是相同的码。

控制器控制定位操作。控制器可以是装置401、402、403和404、标签400或者任何微中继器、接入点或任何其它标签的部分。控制器不必须是与实际发射和接收测距请求信号和测距响应信号的发射器和接收器相同的物理装置的部分。因此，控制器可物理地、电气地或通信地与装置和/或标签耦合。控制器可控制许多不同装置的测距请求。控制器触发测距请求信号的传输。控制器等待测距响应信号的接收并计算传播延迟。控制器可以各种方式来实现，诸如在标签或接入点上的集成电路，或者作为接入点或服务器上的软件。

参考图20，描绘了根据示范性实施例被用于确定标签的位置的通信信号的定时的图示被示出。在测距请求510的开始处，第一装置开始发射测距请求信号。第一装置可例如是接入点。在第二装置接收时间520，在传播时间(T_prop)之后，第二装置开始接收测距请求信号。第二装置可例如是标签。可替换地，第一装置可以是标签，而第二装置可以是接入点。在请求周期530(T_brr)之后，第一装置停止发射测距请求信号。在第二装置处对测距请求信号的接收在第二传播时间540(T_prop)后完成。在响应延迟550(D_n，m)之后，在测距响应560的开始处，第二装置开始向第一装置发射测距响应。在第一装置接收时间570，在传播时间(T_prop)之后，第一装置开始接收测距响应信号。测距时间580(T_n，m)是从测距请求510的开始到第一装置接收时间570的时间。传播延迟T_prop与从第一装置到第二装置的距离直接成比例且可利用以下公式来计算：

T_n，m＝T_brr+T_prop+D_n，m+T_prop

T_prop＝(T_n，m-T_brr-D_n，m)/2

这种传播延迟计算可用于本领域中已知的三角测量计算技术。举例来说，传播延迟可乘以光速(c)以得到距离(d)。来自不同的第一装置的多个读数可用于以第一装置为中心d为半径划圆圈。所述圆圈将在第二装置的位置处大致相交。可在网络中装置能与其通信的任何实体上执行该计算。举例来说，可在标签、微中继器、接入点或其它标签上执行该计算。此外，可将测距请求信号和测距响应信号的各种属性用于确定测距时间。举例来说，可对测距请求信号和测距响应信号的开始与末尾的时间求平均。

响应延迟550(D_n，m)包括第二装置处理测距请求所需要的时间。第二装置处理测距请求所需要的时间可以是已知的或作为测距响应信号的部分被发射回第一装置。响应延迟550(D_n，m)也可包括额外的时间以避免干扰或冲突。举例来说，响应延迟550(D_n，m)可包括随机延迟。当发生冲突时，第二装置可使用随机延迟，或者可选择随机延迟。第二装置向第一装置发射第二装置的随机延迟值。该随机延迟值可被包括在测距响应信号中。控制器也可向第二装置分配或下种(seed)随机延迟。

同样地，响应延迟550(D_n，m)可包括伪随机延迟。当发生冲突时，第二装置可使用伪随机延迟，或者可选择伪随机延迟。第二装置向第一装置发射第二装置的伪随机延迟值。伪随机延迟值可被包括在测距响应信号中。

此外，第一装置可在发射测距请求信号之前延迟第一装置延迟时间。第一装置延迟时间包括在第一装置处发生的延迟和/或从控制器到第一装置的延迟。从控制器到第一装置的延迟可以是显著的，其中控制器与第一装置在物理上并不是相同装置的部分。第一装置延迟时间可以被包括在传播延迟的计算中。

第一装置延迟可包括预定时间。预定时间可以是对应于第一装置或第二装置的正确接入时隙或子时隙的预定时间间隔。预定时间可以被包括在传播延迟的计算中。

第一装置延迟可包括在第一装置开始发射测距请求信号之前的随机延迟以避免干扰或冲突。当发生冲突时，第一装置可使用随机延迟，或者可选择随机延迟。控制器也可向试图定位第二装置的一组第一装置分配或下种随机延迟。随机延迟可以被包括在传播延迟的计算中。

同样地，第一装置可在第一装置开始发射测距请求信号之前等待伪随机延迟以避免干扰或冲突。当发生冲突时，第一装置可使用伪随机延迟，或者可选择伪随机延迟。控制器也可向试图定位第二装置的一组第一装置分配或下种伪随机延迟。伪随机延迟间可以被包括在传播延迟的计算中。

参考图21，根据示范性实施例在大容量系统中的信号定时的图示被示出。每个装置可在发射之前延迟不同D_n，m时间量。微中继器或接入点可在发射测距信号之前延迟一定量。或者，通信标签可在响应测距请求之前延迟一定量。D_n，m延迟的确切量可以是随机时间量，且所延迟的时间量可以被包括在响应中。可替换地，D_n，m延迟可以是预先确定且分配给每个标签的伪随机时间量。对于这种替代的系统，位置信息将仅在单个安全位置上是可计算的。

重要的是不使要被确定位置的标签与将发布测距请求的装置之间的每个链路减敏(desensitize)。在高功率测距请求发射压倒低功率测距请求发射的情况下出现减敏现象。一种可能的方案是采用确定性集分割(deterministic set partitioning)。在确定性集分割中，发布测距请求的每个装置被归类到多个组的一个中。特定的组中的每个装置然后仅在该组的其它装置发射时发射它的测距请求。随后，来自另一组的装置将发射它们的测距请求。

举例来说，在图19中，假定标签400与装置403之间的链路比标签400与装置404之间的链路更弱。使用确定性集分割，装置401-404中的每一个将处于不同的组。因此，装置403将在与装置404不同的时间发射且将不会使其信号被装置404压倒。

在某些情形下，确定性集分割可导致其中一个标签仅可与在相同组中的装置通信的情况。在这种情况下，第二随机化的延迟因子可以被引入在相同组中的装置。这个随机化的延迟因子将被发射到执行位置计算的装置。可替换地，可使用伪随机延迟因子，其仅对于执行位置计算的装置是已知的，从而改进位置确定操作的安全性。

出于示意和说明的目的而提供示范性实施例的前述说明。其不是要穷举或是将本发明限制于所公开的精确形式，并且修改和变化鉴于上文的示教是有可能的，或者可通过实践本发明来获得。选择并描述这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用以使本领域技术人员能够按各种实施例并且通过适于所构想的特定用途的各种修改来利用本发明。此外，在本文中使用一个或多个流程图。流程图的使用不是要就执行操作的次序而言进行限制。

Claims (60)

1.一种用于通过多址通信网络通信的方法，所述方法包括：

从第一装置接收第一信号，其中使用第一预定伪噪声(PN)码扩展所述第一信号，其中所述第一信号具有第一随机定时偏移量，且另外其中所述第一信号包括第一有效负荷数据；

基于所述多址通信网络的第一特征来选择所述第一有效负荷数据的第一目的地；以及，

向所述选定的第一目的地发射所述第一有效负荷数据。

2.如权利要求1所述的方法，其还包括：

从第二装置接收第二信号，其中使用第二预定PN码扩展所述第二信号，其中所述第二信号具有第二随机定时偏移量，且另外其中所述第二信号包括第二有效负荷数据；以及，

基于所述多址通信网络的第二特征来选择所述第二有效负荷数据的第二目的地。

3.如权利要求2所述的方法，其还包括：

确定所述第一目的地与所述第二目的地是否相同；以及，

如果所述第一目的地与所述第二目的地相同，则向所述选定的第一目的地发射所述第二有效负荷数据和所述第一有效负荷数据。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述多址通信网络的第一特征是被分配给装置的种子值。

5.如权利要求1所述的方法，其还包括：

在包括第一种子值的广播信道上接收第一通信信号；以及，

基于所接收的第一通信信号选择第二种子值。

6.如权利要求5所述的方法，其还包括基于所述第一种子值来传送与装置进行关联的请求。

7.如权利要求5所述的方法，其还包括基于所接收的第一通信信号的功率测量来传送与装置进行关联的请求。

8.如权利要求1所述的方法，其还包括从相关联的装置接收传输。

9.如权利要求8所述的方法，其还包括基于所接收的传输来确定定时。

10.如权利要求8所述的方法，其还包括基于所接收的传输来确定传输功率水平。

11.如权利要求5所述的方法，其还包括基于一个或多个丢失的消息来传送与第二装置进行关联的请求。

12.如权利要求5所述的方法，其还包括在具有所述选定的第二种子值的广播信道上发射第二通信信号。

13.如权利要求1所述的方法，其还包括发射允许相邻装置作为伙伴参与通信的广播信道消息。

14.如权利要求2所述的方法，其中所述第二预定PN码与所述第一预定PN码相同。

15.如权利要求1所述的方法，其还包括根据所接收的通信信号来确定帧定时或频率漂移。

16.如权利要求1所述的方法，其中所述多址通信网络包括网格网络。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述网格网络基于IEEE 802.11系列标准。

18.一种用于通过多址通信网络通信的设备，所述设备包括：

接收器，其被配置成从第一装置接收第一信号，其中使用第一预定伪噪声(PN)码扩展所述第一信号，其中所述第一信号具有第一随机定时偏移量，且另外其中所述第一信号包括第一有效负荷数据；

发射器；以及，

控制器，其与所述接收器和所述发射器电耦合并且可操作用于引导通过所述接收器对所述第一信号的接收，基于所述多址通信网络的特征从一个或多个装置中选择所述第一有效负荷数据的第一目的地，以及引导通过所述发射器向所述第一目的地对所述第一有效负荷数据的传输。

19.如权利要求15所述的设备，其中所述多址通信网络的特征是被分配给装置的种子值。

20.如权利要求15所述的设备，其还包括：

所述控制器可操作用于在包括第一种子值的通信网络中引导在广播信道上对第一通信信号的接收；基于所接收的第一通信信号来选择第二种子值；以及引导在通信网络中具有所述选定的第二种子值的广播信道上对第二通信信号的传输。

21.一种用于在通信系统中保存资源的方法，所述方法包括：

在第一时间从睡眠状态进入唤醒状态，其中所述第一时间在通信事件之前的预定周期出现，且另外其中所述预定周期大于或等于用于确定相对于接入点的定时偏移量的最坏情况确定周期；

在所述预定周期期间确定相对于所述接入点的初始定时偏移量；

在确定初始定时偏移量后在所述预定周期的剩余时间进入所述睡眠状态；

为所述通信事件而进入所述唤醒状态；以及，

至少部分地基于所述初始定时偏移量来确定相对于所述接入点的定时偏移量。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述预定周期还大于或等于用于确定相对于所述接入点的频率偏移量的第二最坏情况确定时间。

23.如权利要求22所述的方法，其还包括在所述预定周期期间确定相对于所述接入点的初始频率偏移量，其中在确定所述初始频率偏移量和所述初始定时偏移量后在所述预定周期的剩余时间进入所述睡眠状态。

24.如权利要求23所述的方法，其还包括至少部分地基于所述初始频率偏移量来确定相对于所述接入点的频率偏移量。

25.如权利要求21所述的方法，其中至少部分地基于标称定时值来确定所述初始定时偏移量。

26.如权利要求25所述的方法，其中所述标称定时值基于在先前的通信事件期间所确定的先前定时偏移量。

27.如权利要求21所述的方法，其中基于所接收的前导的至少一部分来确定所述初始定时偏移量。

28.一种用于在通信系统中进行通信的标签，所述标签包括：

接收器；以及，

处理器，其与所述接收器可操作地耦合并且被配置成

使所述标签在第一时间从睡眠状态进入唤醒状态，其中所述第一时间在通信事件之前的预定周期出现，且另外其中所述预定周期大于或等于用于确定接入点的定时的最坏情况确定周期；

在所述预定周期期间确定所述接入点的初始定时；

使所述标签在确定所述初始定时后在所述预定周期的剩余时间进入所述睡眠状态；

使所述标签为所述通信事件而进入所述唤醒状态；以及

确定所述接入点的定时以在所述通信事件期间使用，其中至少部分地基于所述初始定时来确定所述定时。

29.如权利要求28所述的标签，其中所述接收器被配置成从所述接入点接收前导以用于确定所述初始定时。

30.如权利要求28所述的标签，其中所述通信事件包括接收事件。

31.如权利要求28所述的标签，其中在时隙开始时为所述通信事件而进入所述唤醒状态。

32.如权利要求28所述的标签，其中所述处理器还被配置成：

进行初始搜索以确定所述初始定时；以及

如果所述初始搜索没有识别所述初始定时，则进行扩展搜索以识别所述初始定时。

33.如权利要求32所述的标签，其中所述初始搜索以标称定时值为中心。

34.如权利要求33所述的标签，其中所述标称定时值至少部分地基于来自先前的通信事件的定时信息。

35.一种计算机可读介质，其具有存储在其上的计算机可读指令，在由处理器执行所述计算机可读指令时，所述指令使标签：

在第一时间从睡眠状态进入唤醒状态，其中所述第一时间在通信事件之前的预定周期出现，且另外其中所述预定周期大于或等于用于确定相对于接入点的定时偏移量的最坏情况确定周期；

在所述预定周期期间确定相对于所述接入点的初始定时偏移量；

在确定所述初始定时偏移量后在所述预定周期的剩余时间进入所述睡眠状态；

为所述通信事件而进入所述唤醒状态；以及，

确定相对于所述接入点的定时偏移量以在所述通信事件期间使用，其中至少部分地基于所述初始定时偏移量来确定所述定时偏移量。

36.如权利要求35所述计算机可读介质，其中所述最坏情况确定周期至少部分地基于所述标签的最坏情况漂移。

37.如权利要求35所述的计算机可读介质，其中所述预定周期还大于或等于用于确定相对于所述接入点的频率偏移的第二最坏情况确定时间。

38.如权利要求37所述的计算机可读介质，其中所述计算机可读指令还使所述标签在所述预定周期期间确定相对于所述接入点的初始频率偏移，其中在确定所述初始频率偏移量和所述初始定时偏移量后在所述预定周期的剩余时间进入所述睡眠状态。

39.如权利要求35所述计算机可读介质，其中所述计算机可读指令还使所述标签至少部分地基于所述初始频率偏移量来确定相对于所述接入点的频率偏移量。

40.如权利要求35所述的计算机可读介质，其中所述计算机可读指令还使所述标签：

进行初始搜索以确定所述初始定时偏移量；以及

如果所述初始搜索没有识别所述初始定时偏移量，则进行扩展搜索以识别所述初始定时偏移量。

41.一种确定通信装置在通信网络中的位置的方法，所述方法包括：

在第一时间发射测距请求信号，其中使用第一预定伪噪声(PN)码扩展所述测距请求信号，且另外其中所述测距请求信号具有第一随机定时偏移量；

在第二时间接收测距响应信号，其中使用第二预定伪噪声(PN)码扩展所述测距响应信号，且另外其中所述测距响应信号具有第二随机定时偏移量；以及

基于所述第一时间和所述第二时间来计算传播延迟。

42.如权利要求41所述的方法，其中：

所述测距响应信号还包括在所述第二时间之前所进行的传输中对随机延迟的通知；以及，

基于所述第一时间、所述第二时间和所接收的随机延迟来计算所述传播延迟。

43.如权利要求41所述的方法，其中：

所述测距响应信号还包括在所述第二时间之前所进行的传输中对伪随机延迟的通知；以及，

基于所述第一时间、所述第二时间和所接收的伪随机延迟来计算所述传播延迟。

44.如权利要求41所述的方法，其中：

在所述第一时间发射所述测距请求信号；其中所述发射被延迟预定值；以及，

基于所述第一时间、所述第二时间和所述预定值来计算所述传播延迟。

45.如权利要求41所述的方法，其中：

在所述第一时间发射所述测距请求信号，其中所述第一时间被延迟随机值；以及，

基于所述第一时间、所述第二时间和所述随机值来计算所述传播延迟。

46.如权利要求45所述的方法，其中仅在对应于用于接收装置的时隙的预定时间间隔发射所述测距请求信号。

47.如权利要求41所述的方法，其中计算所述传播延迟在远程装置处发生。

48.如权利要求41所述的方法，其中所述测距请求信号仅在对应于接收装置时隙的预定时间间隔发射。

49.如权利要求41所述的方法，其中所述第二预定伪噪声(PN)码与所述第一预定伪噪声(PN)码相同。

50.一种确定通信装置在通信网络中的位置的方法，所述方法包括：

在第一时间接收测距请求信号，其中使用预定伪噪声(PN)码扩展所述测距请求信号，且另外其中所述测距请求信号具有随机定时偏移量；以及

在第二时间发射测距响应信号，其中使用第二预定伪噪声(PN)码扩展所述测距响应信号，且另外其中所述测距响应信号具有第二随机定时偏移量。

51.如权利要求50所述的方法，其中所述测距响应信号的传输被延迟随机延迟，且其中所述传输包括所述随机延迟的通知。

52.如权利要求50所述的方法，其中所述第二预定伪噪声(PN)码与所述第一预定伪噪声(PN)码相同。

53.一种用于确定通信装置的位置的设备，所述设备包括：

发射器，其被配置成在第一时间发射测距请求信号，其中使用第一预定伪噪声(PN)码扩展所述测距请求信号，且另外其中所述测距请求信号具有第一随机定时偏移量；

接收器，其被配置成在第二时间接收测距响应信号，其中使用第二预定伪噪声(PN)码扩展所述测距响应信号，且另外其中所述测距响应信号具有第二随机定时偏移量；以及

控制器，其与所述发射器和所述接收器耦合并且可操作用于触发所述测距请求信号的传输，等待对所述测距响应信号的接收，以及基于所述第一时间和所述第二时间来计算传播延迟。

54.如权利要求53所述的设备，其中：

所述测距响应信号还包括在所述第二时间所进行的传输中对随机延迟的通知；以及

基于所述第一时间、所述第二时间和所述随机延迟来计算所述传播延迟。

55.如权利要求53所述的设备，其中：

所述测距响应信号还包括在所述第二时间所进行的传输中对伪随机延迟的通知；以及

基于所述第一时间、所述第二时间和所述伪随机延迟来计算所述传播延迟。

56.如权利要求53所述的设备，其中：

在所述第一时间发射所述测距请求信号，其中所述传输被延迟预定值；以及

基于所述第一时间、所述第二时间和所述预定值来计算所述传播延迟。

57.如权利要求53所述的设备，其中：

在所述第一时间发射所述测距请求信号，其中所述传输被延迟随机值；以及

基于所述第一时间、所述第二时间和所述随机值来计算所述传播延迟。

58.如权利要求53所述的设备，其中对所述传播延迟的计算在远程装置处发生。

59.如权利要求53所述的设备，其中仅在对应于用于接收装置的时隙的预定时间间隔发射所述测距请求信号。

60.如权利要求53所述的设备，其中所述第二预定伪噪声(PN)码与所述第一预定伪噪声(PN)码相同。

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