CN104779972A - 一种基于随机相位多址技术的上行通讯方法及发射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于随机相位多址技术的上行通讯方法及发射装置，该方法包括在处理器处产生数据流，用一个常用的伪随机(PN)码扩展数据流，其中在与接入点的通信中多个标签使用一个常用的伪随机(PN)码；基于至少部分的定时接入点，运用频率偏移来扩展数据流；通过随机选择定时偏移传输扩展数据流。本发明使用随机相位多址接入通信接口，在没有使用正交码的情况下，接口可以通信地连接到使用扩张频谱调制方法的系统和装置上，有效地处理大数量数据。

Description

一种基于随机相位多址技术的上行通讯方法及发射装置

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及通信中基于随机相位多址技术的上行通讯方法。

背景技术

多用户网络中已经开发了许多的调变技术加速通信。这些技术包括码分多址(CDMA)，时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)。码分多址是一种扩张频谱技术，利用伪随机数列调制输入数据，复式发射机输送相同的信号和正交码联系不同通信频道。时分多址利用时间空挡协调具有相同时间空挡的多个上行线路输送。用户接连不断，一个接一个地输送，利用他们自己的时间空挡，当只使用了总可用带宽当中的一小部分时，允许多个站使用相同的传送介质(例如：无线电频道)。频分多址给不同的用户分配不同射频频谱的载波频率。

除了调制技术，协议还决定当二个装置试图同时使用同一个数据频道(即成为冲突)，网络装置应如何做出回应。以太网网络使用载波监听多路访问/冲突检出以监控参与站的线路上通行量。如果二个站试图同时输送，就会引起冲突，但是所有的参与站都应该检测出这种冲突。在随机的时间间隔之后，冲突的站就会再次尝试输送。如果再一次发生冲突的时候，随机等待时间选择的时间间隔会逐步地增加。这就是我们知道的指数后退。

已经存在的调制和冲突预防技术(包括上述描述的和其他已知的技术)有许多内在的不利因素，限制着使用这些技术的通信系统的性能和功能。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种基于随机相位多址技术的上行通讯方法及发射装置。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种基于随机相位多址技术的上行通讯方法，该方法包括：

在处理器处产生数据流，用一个常用的伪随机(PN)码扩展数据流，其中在与接入点的通信中多个标签使用一个常用的伪随机(PN)码；基于至少部分的定时接入点，运用频率偏移来扩展数据流；通过随机选择定时偏移传输扩展数据流。

进一步地，常用伪随机(PN)码包含一个黄金码。

进一步地，使用扩频因子64、128、256、512、1024、2048、4096、8192扩展数据流。

进一步地，传送器被配置为使用随机选择的定时偏移来传输扩展数据流，随机选择的定时偏移在0至扩频因子减1的范围内。

本发明还提供一种基于随机相位多址技术上行通讯方法的发射装置，该发射装置包括：

一个伪随机(PN)码扩频器被配置为使用常用伪随机(PN)码来接收数据流并扩展数据流，其中在与接入点的通信中多个标签使用一个常用的伪随机(PN)码；

一个频率控制旋转器与伪随机(PN)码扩频器进行通信，并被配置为基于至少部分的定时接入点，运用频率偏移来扩展数据流；

一个延迟模块与频率控制旋转器进行通信，并被配置以产生一个为扩展数据流随机选择的定时偏移；和

一个扩频器被配置为使用随机选择的定时偏移以传输扩展数据流。

进一步地，还包括编码器，被配置以用于数据流编码。

进一步地，如果在预订的时间周期内没有接收到确认，通过扩频器使用第二次随机定时偏移来重新传输扩展数据流。

进一步地，在随机选择的一个传输插槽的子插槽内配置了扩频器以传输扩展数据流。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明使用随机相位多址接入通信接口，在没有使用正交码的情况下，接口可以通信地连接到使用扩张频谱调制方法的系统和装置上，有效地处理大数量数据。

附图说明

图1是根据实施方案描述上行线路发射机的图表；

图2是根据实施方案描述下行线路发射机的图表；

图3是描述实施方案中时隙结构和分配的图表；

图4是描述实施方案中伪噪音解扩数组的图表；

图5是描述实施方案中来自冷开始广播信道的标签处理中执行的操作的流程图；

图6是描述实施方案中来自暖开始专用信道的标签处理中执行的操作的流程图；

图7是描述实施方案中标签接收数据通路的图表；

图8是描述实施方案中分时跟踪的图表；

图9是描述实施方案中自动频率控制旋转的图表；

图10是描实施方案中专用通信指状结构的图表；

图11是描述实施方案中接入点接收处理期间执行的操作的流程图；

图12是描述实施方案中接入点接收数据通路的图表；

图13是描述实施方案中不同时的初步标签输送操作的图表；

图14是根据实施方案描述时隙模式中接入点和标签之间相互作用的图表；

图15是根据实施方案描述接入点和标签之间数据传送的图表；

图16是描述用RPMA装置形成网状网络的图表；

图17是描述用RPMA装置形成微型转发器与网状网络结合的图表。

具体实施方式

本发明实施例在下列的描述是参考附图的。应当理解的是下列描述适用于描述本发明实施例而不是在所附权利要求书中限制定义的发明。

图1阐明了上行线路发射机10，包括下列结构例如卷积编码器、交错模件、调制器、伪噪音传播器、滤波器、一堆分接头、自动频率控制旋转体和其他这样的结构。这些结构执行12，14，16，18，20和22块中描述的操作。上行线路10的输送通路是编码和扩展频谱的波形。在例示实施方案中，上行线路10包含在标签中，该标签与接入点和使用解调通信信道的其他标签通信。依靠特定实施方案的上行线路发射机10可能会执行额外的、更少的或不同的操作。这些操作可能会以不同于图纸显示和描述的顺序执行。正如在此使用的，标签可以适用于已安装的任何通信装置，以接收来自接入点的信号或传送信号到接入点。接入点指的是与多个标签同时通信的任何已安装通信装置。在例示性实施方案中，标签可以为便携的低功率装置，该装置使用电池或其他储存电能，且接入点可位于中心位置，接收来自如壁装电源插座或发电机组电源的电力。标签插入电源插座或接入点使用电池/其他储存电能，二者可选其一。

在12区，用卷积编码器和交错模块接收数据流。在一个实施方案中，数据流是128比特，包括前导码。或者，其他尺寸的数据流也可以使用。一旦接收，使用卷积编码器对数据流进行编码。在例示性实施方案中，数据流以％的速度编码。

或者，其他速度是也是可以使用的。数据流可以通过使用交错模块来交错。编码的符号流输出到14区，在14区中二位制移相键控解调器用于解调编码符号流。在另一种可选择的实施方案中，可能使用其他解调方案。在16区中，调制流适用于伪噪音解扩器。在例示性实施方案中，伪噪音解扩器运用普通网络黄金代码通道且该通道使用挑选出来的扩频因子。扩频因子可以为集合{64，128，256，...，8192}中的一员。或者使用其他代码和/或扩频因子。给定扩频因子的每一个标签应用随机选择的芯片偏移量被相同的伪噪音编码传播。大范围可能的随机选择芯片偏移量增加了一个特定的帧不和来自另一个发射机的另一个帧冲突(换句话说，在接入点有着相同的芯片时序)的可能性。限制逼近能力冲突的可能性会变成不可忽视的(约10％或更少)且可以在不同拉力的随机偏移量中，通过相同帧的再输送来解决这种可能性。下面的图4中更详细地描述了伪噪音解扩器。在例示性实施方案中，18区的输送可以有一兆周每秒一比特的速度。或者使用其他的速度。

在18区中，用一个4*过采样滤波器来上采样数据流且用时间跟踪逻辑确保相同抽样率的所有帧地面都与接入点中的基准频率相一致。18区接收样品侧滑仪或重复指示器作为输入。在一个实施方案中，18区的输出可能有约4赫兹的实际频率。在20区中，有频率偏移的自动频率控制旋转，匹配接入点的定时偏差，确保来自用户领域的所有帧都靠近相同频率假设。在一个实施方案中，20区的输出可能有约4赫兹的符合频率。在22区，从开始间隙强行延迟，一直到发生正确的接入间隙。另外，在信号上强加随机芯片延迟。在一个实施方案中，随机芯片延迟可以从0到扩频因子减去1.或者使用不同的随机芯片延迟。用A(i，j)描述接入间隙，i与作为2(13-i)的扩频因子相关，j是相当于非重叠性间隙的槽底沟数量。依靠选择出来的扩频因子，每一个给定槽中普遍有多重输送机会。对于上行线路，存取口可以是随机选择并有从0到扩频因子减1的芯片偏移量。同样地，上行线路用户之前发生冲突的可能性是最小化的，同时也考虑到有冲突情况下的重新选择。信号延迟之后，信号可以输送到接入点。

图2阐述了下行线路发射机30，包括下列结构例如卷积编码器、交错模件、调制器、伪噪音传播器、滤波器、一堆分接头、自动频率控制旋转体和其他这样的结构。接入点利用发射机30输送每一个前往特定标签或用户的多路通路。这些结构通过54区执行32区中描述的操作，32区到40区和42区到50区代表可以被复制到额外数据流上的独特数据通路。在一个实施方案中，32-38区执行的操作第一个数据流上类似于图1中描述的操作。相似地，42-48区执行的操作第n个数据流上类似于图1中描述的操作，n可以为任意数值。36区的输入可以针对标签的黄金编码，标签用于接收第一个数据流。46区的输入也可以是针对标签的黄金编码，而标签用于接收第n个数据流。或者，像广播黄金编码之类的其他编码，非黄金编码和其他的也可以用于传播第一个数据流或/和第n个数据流。万一符合第一个和第n个数据流数据线路的功率是不等的，38区和/或48区的输出可以在40区和50区加重。一旦加重，通路在52区总结。当52区中，所有积极数字被映射为0，消极数字映射为1时，也需要作出硬式判断。或者，作出其他硬式判断。在一个实施方案中，52区的输出可能有1比特10兆周/秒的速度。或者也可以使用其他的速度。在一个实施方案中，52区的总输出是使用4*芯片过滤器在54区上取样的。在一个实施方案中，54区的输出有40赫兹的实频率。或者可以使用其他频率。没有显示相邻频率上的输送，相邻频率是一个单个广播帧的集合，最大下行线路扩频因子是2048。或者，可以使用不同的下行线路扩频因子最大值。

图3阐述了间隙结构和分配。在至少一个实施方案中，数据流70包括间隙72，74和76。间隙72是接入点到标签的通信，间隙74是标签到接入点的通信，而间隙76是接入点到标签的通信。在一个实施方案中，每一个间隙会持续2.1秒。或者，可以使用其他持续时间和/或不同的间隙有不同的持续时间。数据流在半双工传输通信计划中执行，在任何特定的时间，要么接入点在输送，标签在接收，要么标签在输送，接入点在接收。在另一个可供选择的实施方案中，可以使用其他通信计划。如图3所示，数据通道80描述了处理间隙72中数据的增益选择。如果数据传输器接近特定的增益，在间隙持续期间，标签只需要准备好用符合的增益接收(接入点到标签模式)。在输送模式中，间隙选择控制着从标签到接入点的输送，以至于在消耗输送模式的功率中，标签可以最小化它的接通时间。例如，18dB增益只需要1.6米的间隙。数据通道82描述处理间隙74中数据的增益选择。正如我们所见的，标签使用的功率是可以选择的，以至于每一个数据传输器都能以相同的功率到达接入点。

在接入点一侧处理大量同时的波形和在标签一侧处理相对很少的波形是对称的。由于接入点控制着这些参数，所以接入点一侧的自动频率控制、时间追踪偏移和帧像周期都是已知的。但是，自动频率控制、时间追踪偏移和帧像周期取决于标签一侧的采集。伪噪音数组解扩器执行的强力操作，是探测采集假设或采集解制的有效执行。这个的另一方面是尽管消耗大功率的电路(在积极的时候)在接入点上持续运转(因为插在墙上没有关系)，但是只有在冷采集期间在标签上运转，这种运转应该极少发生。冷采集和暖采集分别在图5和6中有详细地描述。

图4阐述了伪噪音解扩数组，既可以促进标签上单个波形的采集，又可以促进接入点上多个波形的强力解调。在一个例示性实施方案中，伪噪音解扩数组可以同时执行许多芯片隔开计时假设的1比特点产品。

PN解扩核心元件可以是一个简单的计数器，每个时钟周期的增加或不增加计数器取决于输入是否是0或1。由于这是一个复杂的数据通路，有两个计数器：一个是对于1(同相)且一个是对于Q(正交相位)。

由复指数进行乘法运算通常是一组4个相当大的标量乘法器(4x1000门是典型的)结合到一个复合的指数表。与此相反，一位复数乘法器基本上是简单的真值表，例如下列显示的示例表，其中负数表示相反(0 1和1 0)。该真值表可以仅使用几个门来实现。

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

图4描述了伪噪音解扩数组100。对于复杂的解扩操作，有许多关于这二个计数器的示例(例如一个实施方案中有256或更多的例子)。伪噪音解扩数组100可以通过芯片的速度供给，使用解扩元件102，104和106的相邻示例，在芯片分离的计时假设上工作。从114区发送1比特复杂数据到元件102，104，106上，在这些元件中，与来自伪噪音发电机110的伪噪音信号结合起来。伪噪音信号发电机110可以是输出相同个0和1序列的硬件，接入点用这些序列传播数据。至于元件102，减损的数据在组合器122a上与接入点信号结合(更明确地说，1比特复数相乘)。这种结合的实数部和虚数部分别输入计数器118a和120a。一旦接收到重置信号112，计数器118a和120a就会将比特流移出。更明确地说，计数器中的数据是有效的，仅仅就是优先于重置信号。重置信号迫使0进入二个计数器中。多路器108应考虑目前有效计数器对指状结构的输出，在特定的计时器上，指状结构已经单独完成了它的解扩操作。伪噪音解扩数组100上的其他元件可类似操作。元件104接收来自114区的减损数据，在元件102上，通过延迟区116a强加延迟之后，与伪噪音信号结合。一旦接收到重置信号112中的信号，这种结合进入计时器118b和120b，利用来自延迟区124a的强加延迟被从计时器中移出。同样地，元件106接收来自114区的减损信号，在元件104中通过延迟区116b强加延迟之后，与伪噪音信号相结合。一旦接收到重置信号112中的信号，这种结合进入计时器118c和120c，利用来自延迟区124b的强加延迟被从计时器中移出。

在许多符合扩频因子的计时器之后，伪噪音解扩元件102中有由多路器108挑选出用于输出的有效数据。其后的每一个计时器、邻近解扩元件104或106都是有效的，直到所有的数据都已经被输出，且输出发生在符合扩频因子的许多计时器期间和许多伪噪音解扩示例期间。控制机械装置操作的编码伪噪音可以是由数值参数表示的黄金编码。在另一种可选择的实施方案中，可以使用其他的伪噪音编码。

图5阐述了广播通道的标签解调处理中执行的操作以解调通路口的输送波形。根据特定的实施方案，执行额外的、更少的或不同的操作。这些操作也可能是根据图中显示和描述的不同序列执行。根据标签的初步升高，关于波形没有参数是已知的，除了广播通道的伪噪音序列(例如特定的黄金编码或其他的编码参数)。另外，由于通路口和标签之间的振荡器，标签可能不会精确地知道通路口和标签之间的相对频率偏移量是多少。图5描述了扫描模式，在扫描模式中探测了通路口和标签之间百万分率偏移的不确定范围。在操作150中，在二个间隙之间利用迭代使标签调准广播通道。例如，处理可以开始不同步进入时间间隙。在探测一般假设时，广播通道可以是积极的，而探索另外一半时，广播通道可以是不积极的。在第一个迭代中，用第一个时间间隙和不同步的起始点探测所有的假设。如果在第一迭代中发现没有任何的能量，就执行第二迭代。在第二迭代中，不同步起始点可以有一个间隙偏移量是来自用于第一迭代中的不同步起始点。同样地，当广播通道是不积极的时候探测到的假设可以在广播通道是积极的时候被探测。一旦发现能量，标签就可以调整广播通道。在例示性实施方案中，操作150可以代表用于冷采集的起始点。在操作152中，粗糙的自动频率控制已经被初始化了。在一个实施方案中，最初的数值被设为一个最消极的数值，例如-10ppm的偏移量。在操作154中用已知的黄金编码为广播通道产生伪噪音序列，用所有C*4隔开假设为给定的粗糙自动频率控制假设计算非相干度量。例如，如果扩频因子的长度是2048，就可以计算8192假设的非相干度量。

在操作156和158中，粗糙自动频率控制假设一直增加到百万分率范围的结束。对于每一个粗糙自动控制假设，图7中描述的硬件可用于解开当前假设代表的频率偏移。伪噪音解扩数组用于产生8个连续符号的解扩输出。然后计算这8个符号的非相干总和。一套N(一个实施方案中是8个)高级度量同他们相关的参数一起维持在数据结构中。正如图5的流程图中所示，整个范围的振荡器百万分率不确定性和所有芯片*4分辨率的计时假设一起被探测，期望有效的那个可以在数据结构中被代表。伴随着最有效的假设，通常多通路发射、邻近频率自动控制粗糙频率假设倾向于更少，同时可感知的能量累积仍然存在，且由于噪声方差，产生异常大度量完全无效的假设。

对于每一个粗糙自动频率控制，所有的芯片*4计时假设的非相干性度量可以与数据结构通信。在操作160中，数据结构记录最大的非相干性度量(例如，粗糙自动频率控制数值，芯片*4计时假设，非相干性度量数值)。在操作162中，“终结者”被分配到N专用指状结构中。用芯片*4计时数值和粗糙自动频率控制假设单独参数化每一个指状结构，该粗糙自动频率控制假设时不依赖控制伪噪音解扩数组的当前粗糙自动频率控制假设的。

因为帧计时最初是未知的，所以每一个由专用指状物结构输出的解扩符号都被假设为帧中的最后一个。因此，如操作164和166中所显示的，缓冲的256符号经历了不同的解调和额外的一套迭代，基于乘以持续的复数值来执行自动频率控制矫正。操作164的输出可以是来自每一个专用指状的结构的复合体杂交。在操作166中，利用持续的复杂旋转(由自动频率控制假设决定)的符号-符号的乘法可以迭代地适用于信息的公设帧来决定哪一种复杂旋转持续数值(如果有的话)发现通过循环冗余码校验的帧。这个可以是强力操作，在操作中每一个假设可能都会执行循环冗余码校验。对于任何有效的循环冗余码校验，来自信号的有效荷载可以发送到媒体访问控制，且也能认为网络参数是已知的。

在操作168中，尝试其他的间隙计时假设。在一个例示性实施方案中，粗糙自动频率控制假设和最成功的循环冗余码校验结合可以标称的开始粗糙自动频率控制假设。一旦探测整个范围的粗糙自动频率控制假设，标签会记录被称为标称-粗糙-自动频率控制，它是使用在未来事务中的相关状态信息，该事务大大地使得粗糙自动频率控制搜索范围变窄，因为振荡器百万分率偏差的零件之间变异比一分钟左右粗糙上的振荡器偏差要大得多。

图6阐述了来自暖开始的专用通路的标签处理过程中执行的操作，暖开始会说明哪里的相关状态信息是已知的。例如，帧计时可以是已知的且更紧范围的粗糙自动频率控制假设可以被探测。调制解调器足够早地开始处理以至于优先于9个符号前导码的末端作出有效的指状结构分配。或者，可以使用任何其他数量的符号。

在操作200中，不需要在二个间隙计时假设上迭代，因为帧计时是已知。使用专用通路而不是使用广播通路。在操作202中，粗糙自动频率控制被扫描。在例示性实施方案中，自最后一次接入之后，可以小范围的扫描粗糙自动频率控制来解释小频率偏移。在操作204中，利用已知的黄金编码产生对标签来说是独一无二的伪噪音序列，为所有的芯片*4隔开的假设计算非相干性度量。在操作206和208中，粗糙自动频率控制假设一直增加到小的百万分率范围的末端。在操作210中，数据结构记录最大的非相干性度量(例如，粗糙自动频率控制数值，芯片*4计时假设，非相干性度量数值等)。在操作212中，根据数据结构分配专用指状物结构。在操作214中，用当前的W微分相移键控和先前的微分二元相移键控创造符号交叉产品。操作214的输出可以是来自每一个专用指状结构复杂交叉产品。在操作216中，交错和解码帧。对于任何有效的循环冗余码校验来说，有效荷载可以发送到媒体访问控制层。

图7根据例示性实施方案，阐述了标签接收数据通路，描述标签的解调处理。如图所示，在样品缓冲液中缓冲一位复杂样品，以至于呈交足够的数据来可靠地探测有效的能量。在样品缓冲液区220中，提供例示性的数值。例如，一个实施方案缓冲9个符号。在另一种可供选择的实施方案中，可以使用其他数值。样品可以以芯片*2或2赫兹的同步取样速度从I通路和Q通路输入到来回缓冲区方案中。或者，可以使用其他的速度。在快速的非同步计时器中，使用这些样品来探测不同的粗糙自动频率控制假设。根据当前的自动频率控制假设，以芯片*4的分辨率执行计时追踪。因为相同的定时基准在通路口和标签上用来驱动载波频率和取样计时器。粗糙自动频率控制假设和已知的载波频率可以独特地映射到已知的计时追踪速度。

样品缓冲液220从I通路和Q通路上接收通信信号。这些信号发送到计时追踪逻辑222和专用指状234上。计时追踪逻辑222也会接收粗糙自动频率控制假设且逻辑222在芯片*4校验中重置到0。计时追踪逻辑222有二个区，一个有偶数的芯片*4校验初始化到0的计时器，一个有奇数的芯片*校验初始化到中列数(例如2-25)的计时器。提供计时追踪逻辑222的输出到应用虚拟芯片*4位相的224区里。区224也可以接收来自捕获状态机器的校验。自动频率控制旋转逻辑226适用于区224的输出。

图8阐述中了图7中描述的计时追踪逻辑222二个区的例示性实施方案。流250是具有偶数芯片*4校验的通信流。流252是具有奇数芯片*4校验的通信流。图8描述了计时追踪操作，在该操作中，每一个不同遮蔽代表着不同的芯片*4隔开的序列。样品嵌入或者重复的速度直接取决于当前哪一个自动频率控制假设正在被探测，以已知的比例在抽样率和载波频率之间相乘。这个被用来做锁定计时器假设来将二维空间瓦解成一维空间。描述的数值N有部分成分，该部分成分被记录保存用于考虑充分的计时追踪精密度。通过给定的时间选择4个可能的芯片*4相位的特定校验。如图9所示，在1位数据通路中，合成的芯片速度序列被减损。

图9描述图7中的自动频率控制旋转逻辑226的功能性，自动频率控制旋转逻辑226通过给定的时间在4虚拟芯片*4相位224的其中之一上进行操作。图9描述了一位反旋机制。由于接收者和输送者之间基于公设粗糙自动频率控制假设的载波漂移，反旋机制被设计来撤销自动频率控制旋转。因为它是一位变换(由上面阐述的真值表代表)，由于自动频率控制来自相对的振荡器重置，所以这个过程的90度分辨率相对于相位的数值连续流是+/-45度。

自动频率控制旋转逻辑226也可以接收粗糙自动频率控制假设作为输入。伪噪音解扩数组228(图7)为芯片隔开假设执行解扩操作。伪噪音解扩数组228可能接收当前粗糙自动频率控制假设、计时校验、计时相位、扩频因子和/或黄金编码选择作为输入。当数值为特定的符号输出时，总数非相干性地积累为更好的度量可靠性，用当前和储存在非相干性累积缓冲器230中。缓冲器的尺寸取决于解扩元件的数量。在一个例示性实施方案中，伪噪音解扩数组228可能有256个解扩元件以至于样品缓冲液的经过完成了256假设的非相干性度量。或者，可以使用其他数量的解扩元件，且为其他数量的假设完成度量。

在标签的输送功率控制中使用信噪比度量且将信噪比度量运用到功率控制反馈中。最大度量的假设储存在顶端N通路数据结构232中，232用于控制专用指状结构234的分配。顶端N通路可以为N记录，包括计时假设、计时校验、粗糙自动频率控制假设等。

图10阐述了专用的通信指状结构。每一个专用指状结构都接近芯片*4样品的4相位，用用芯片*4的选择器260设置为指状频率支配的部分参数。每一个指状结构都有自己专用的伪噪音发电机262和用于解扩的自动频率控制发电机264。根据粗糙自动频率控制假设、它的芯片*4计时相位和计时追踪速度的独立变量，专用的指状结构累积到符号累加器266上，然后每扩频因子数量的计时器输出一个复合变量。有关图7描述的专用指状结构也可以接收来自样品缓冲液和伪噪音编码选择的输入。

在参照图7，来自专用指状结构234的输出通过1比特宽度的压配器236，236可以在不牺牲性能情况下，减少比特宽度以便有效地储存在帧缓冲器236中。提供来自比特宽度的压配器236的输出给帧缓冲器238，238可能是一个循环缓冲机械装置，如果当前的符号是帧的最后一个符号时，要考虑到处理256符号帧的普遍情况。当帧计时是已知的时候，存储结构可以用已知的最后一个符号支撑帧的特殊处理。

帧缓冲器238输出假设的帧到余下的接收链上。交错产品倍增区240用先前符号的复杂共轭执行当前符号的倍增，先前符号是D-BPSK解调制的常用度量。剩余的频率漂移可能使D-BPSK星座用固定的相位旋转。自动频率控制倍增区242的角色是采取强力接近和尝试不同可能的相位旋转，以至于至少有一个自动频率控制假设让行于一个有效的循环冗余码校验当它穿过一个交错器和解码器244。自动频率控制培增区242也能接收自动频率控制假设作为输入。来自交错器和解码器244的输出被提供到循环冗余码校验检查程序上。如果循环冗余码校验是有效的，有效荷载会上升到媒体访问控制层。

图11描述了通路口接收处理期间执行的例示性操作。根据实施方案可能会执行额外的、更少的或者不同的操作。而且，操作与此处描述的执行不同的次序。通路口执行强力操作，检查所有可能的芯片*2计时假设、扩频因子和扩频因子内存取口。这个会考虑到标签的不协调通路。幸运的是，因为通路口控制帧计时和自动频率控制载波基准频率(所有的标签能补偿他们的载波漂移和样品计时器以满足自动频率控制的计时)，所以自从通路口不需要探测粗糙自动频率控制或未知的帧计时的维度时，通路口的处理负担彻底减少。

图11的流程图显示了迭代次序的例子，其依据是所有可能的芯片*2计时重置、来自集合[8192，4096，...64]的扩频因子和扩频因子的存取口数量少于最大值。然后通路口执行类似的自动频率控制搜索，标签执行要考虑到标签计时资源和通路口之间自最后一次交易以来小数量频率漂移的发生。所有有效的循环冗余码校验都向上传递到媒体访问控制层。图11的流程图阐述了多维空间的搜索。在外层环路中，搜索所有可能的扩频因子。在一个例示性实施方案中，可能有8个扩频因子[64，128，256，512，1024，2048，4096，8192]。或者，可以使用其他的扩频因子和/或扩频因子数量。在第二个环路中，为给定的扩频因子搜索所有可能的槽底沟。例如，对于一个64个芯片的扩频因子来说，可能有128个可能的槽底沟而对于一个8192个芯片的扩频因子来说，只有单个退化的槽底沟。在第三个环路中，在给定的槽底沟内搜索所有可能的芯片*2计时相位。如下列详细的描述，图11用箭头描述了不同的环路。

在操作270中，使用一个粗糙自动频率控制数值。在一个例示性实施方案中，因为由标签执行补偿，所以一个粗糙自动频率控制的数值可能为0。在操作272中，最大的扩频因子(如8192)被用作起始点。在另外一种可选择的实施方案中，最大的扩频因子可能会大于或者小于8192。在操作274中，在扩频因子内处理存取口。在扩频因子是8192的情况下，这个过程可能会退化。在操作276中，以当前的扩频因子为所有的芯片*2隔开假设执行解扩。例如如果扩频因子的长度是8192，可能执行16,384解扩操作。除非扩频因子小于帧缓冲数值(如256)，否则对所有元件执行解扩操作。在操作278中，扩频因子被减半且处理继续。在操作280中，关于扩频因子是否被降低到64作出决定。在另外可供选择的实施方案中，可以使用其他事先决定数值。如果扩频因子没有被降低到64(或其他事先决定的数值)系统会等待下一个样品缓冲液来填充操作282.一旦下一个样品缓冲液被填充到操作282中，控制就返回到操作272。在操作284中，获得解扩元件的帧缓冲器。在例示性实施方案中，帧缓冲可能会在256符号单独通过伪噪音解扩数组输出之后完成。在一个实施方案中，对于一个256级伪噪音解扩数组，通过每有256个符号可能会产生256次计时假设。在另外可供选择的实施方案中，伪噪音解扩数组可能会有更多或跟少的级。在操作286中，计算当前解扩微分二元相移键控符号的交叉产品和先前的符号。在一个实施方案中，交叉产品可能涉及到相当于256个帧的256个符号。或者，使用其他数量的符号和/或帧。在操作288中，根据自动频率控制假设，当前的帧已被解码和相位相乘。在操作290中，检查任何有效的循环冗余码校验，有效荷载被移出物理层，向上发送到媒体访问控制。作为一个例子，每一次通过256解扩数组时，循环冗余码校验的检查次数应为自动频率控制数量的256倍。一旦完成处理给定的间隙，如从282区到272区箭头中所示，为随后的间隙执行这个过程。

图12描述了接入点(AP)接收数据路径。与标签不同，在最大扩频因子上的整个帧可存储于上样缓冲区300的双向缓冲方案中。该缓冲方案可以是大容量的内存(例如16.8兆位)且在至少一个实施例中。它可以存储在专用的芯片外存储设备里。上样缓冲块300包括示例性的值。在可选的实施例中，也可以使用其它的数值。不同于标签，因为接入点(AP)控制着主要时间参考系数，因此可以不使用时间跟踪逻辑和自动频率控制(AFC)旋转逻辑。

上样缓冲300将帧传到伪随机码(PN)解扩阵列302，此阵列如上文所述可以执行强制性的测试。伪随机码(PN)解扩阵列302可以包括256个解扩元件，也可以使用其它数量的解扩元件。伪随机码(PN)解扩阵列302还可以接收当前的定时校验(其可以仅是芯片X2的分辨率)、假设相位和/或扩频因子作为输入。伪随机码(PN)解扩阵列302的输出被提供至位宽压配器304。位宽压配器304缩小帧的大小，帧随后被发送至帧缓冲器306。帧缓冲器306包括示例性的值。在可选的实施例中，也可以使用其它值。基于所述的实施例，帧缓冲器306也可以存储在专用的芯片外存储设备中。系统的其它部分与标签的接收处理相似，其中将精细自动频率控制(AFC)假设与正在传送至接入点(AP)的MAC(操作314和316)的有效循环冗余码校验(CRC)的所有载荷进行迭代(操作310和312)。使用非相干累加308来确定信噪比(SNR)度量，如用于传输功率控制反馈至标签的信号强度。

图13描述了异步的初始标签发送操作，包括两种类型的交互。这两类交互导致了从标签到接入点(AP)的数据传输。以说明和讨论为目的，插槽320代表标签插槽，而插槽322代表接入点插槽。“冷启动”是指标签在没有任何相关状态信息的情况下就要进入系统，而“热启动”是指标签了解了系统信息，如插槽定时和用于探测的粗略自动频率控制(AFC)假设的压缩范围等。

在“冷启动”的情况下，标签适时地在异步插槽点开始寻求接入。图13描述了在某时刻标签开始尝试获取广播信道，而此时接入点(AP)甚至还未发送广播信道(插槽1)。最后，在接入点(AP)正在发送广播帧期间，处理中的标签开始探测有效的粗略自动频率控制(AFC)假设。图13描述了在插槽2期间发生的这一情况。此时，非相干能量度量致使专用查找器去探测正确的芯片X4定时和粗略自动频率控制(AFC)假设。具有正确假设的查找器不断地将每一个新来的符号视为帧的最后符号并将这些假设的帧通过接收链来推送。在接收链处，循环冗余码校验码(CRC)校验指示校验失败。在插槽4的末尾，随着循环冗余码校验码(CRC)校验指示成功，实现了有效的帧定时。此时，标签具有标签进入“热启动”应该具有的相同关联状态信息，并继续完成“热启动”标签应该完成的相同处理。

如果相关状态信息被适当地保存，标签要么通过“冷启动”程序的传输，要么直接通过标签唤醒进入如插槽6(“热启动”)所述的交互。此时，标签测量广播帧接收到的强度，并使用这一信息来确定标签接下来在插槽7中发送所使用的传输功率和扩频因子。标签基于下列信息发送其消息：1)使用测量接收到的广播信道信号强度，选择可用来关闭链路的最小扩频因子。这会使标签打开的时间最短化且对于最小化功耗来说是最优的；2)使用测量接收到的广播信道信号强度和之前选择的扩频因子，在接入点(AP)接收最优的条件下发送标签，此最优条件为所有用户都可以接收到同接入点(AP)以非常相似的每比特能量对频谱噪声密度比(Eb/No)；3)对于除了最大扩频因子之外的所有扩频因子，随机选择插槽接入参数j；以及4)从0到扩频因子负1随机选择芯片偏移值，从而将接入点(AP)处的“冲突”最小化且使每次传输的随机选择可以解决存在于后续传输机会中的“冲突”。

在插槽8和插槽9期间，接入点(AP)处理插槽7期间接收到的所有信号并在插槽10期间传回肯定应答。接入点(AP)要么将若干应答信号(ACK)集中到以黄金码为特征的单一信道，要么使用其专用黄金码信道向标签发送专用消息。请注意前一种方法需要一些注册流程(未示出)以分配到信道。无论是在哪种情况下，标签都是使用消息的前导更新其芯片X4定时。

图14描述了在插槽模式下接入点和标签之间的简单交互。在示例性实施例中，简单交互包括无数据标签和相对静态的信道。以说明和描述为目的，时间线330代表插槽期间的标签处理，时间线332代表插槽期间的接入点处理。该系统的性质在于使标签在低功耗状态下耗费最大可能的时间——该状态通过低功耗、通常为32kHz的低频率晶振保持系统定时。为了支持这一点，基于由接入点(AP)发起的交互的最大可容忍延迟是被认可的(即对于标签来说，这是进入和离开低功耗状态的循环速率，用以检查是否有任何接入点(AP)操作是未定的)。图14描述了标签离开其低功耗状态时相对简单的交互，用以检查接入点(AP)是否想要发起传输。这发生在接入点(AP)和标签在注册期间商定的插槽相位和速率上。

标签通常会进入到“热启动”，其中帧定时和粗略自动频率控制(AFC)假设在一个窄幅范围内是已知的。标签测量接收到的广播信道功率。图14显示了自上一次与接入点(AP)交互之后功率没有显著改变的情况。这意味着接入点(AP)上次发送所用的发送功率/扩频因子足够用以关闭链路。在插槽3中，标签尝试获取前导，然后使用其专用黄金码来解调帧。一典型的场景是接入点(AP)没有发送信息且标签立即回到睡眠状态。

图15是根据示例性实施例的更加复杂的交互，其中交互涉及了接入点和标签之间的数据传输和动态变化传播。以说明和描述为目的，时间线340代表插槽期间的标签处理，时间线342代表插槽期间的接入点(AP)处理。在这里，接入点(AP)有信息要发送，且信道传播自上次传输以来已经有了显著的变化。当前的广播信道功率测量也已经发生了的变化，这使得标签得知如果标签以与上次相同的功率/扩频因子来发送的话，后续传输将是不合适的。因此，标签将使用图13中所解释的协议来发送重新注册的消息，以提醒接入点(AP)使用新的适合当前信道条件的发送功率/扩频因子。新信息控制发生在插槽N+5期间的帧的发送和接收。标签生成由图13所示协议控制的应答信号(ACK)消息，以指示成功发送。如果成功接收到应答信号(ACK)，则认为所述传输是完整的。否则，标签将尝试一次重新传输。

图16描述了如何将标签连接起来进入一个网状网络。标签350具有到微中继器351的通信链路，微中继器351在连接到接入点354前，其自身连接到了微中继器352和353。这些元件之间使用正如上文中所述相同的通信协议的双向、半双工通信链路。

网络可以通过以下代表性实施例动态地形成。网络中的每个设备都具有一个种子值。接入点可具有为0的种子值。每个后续设备具有与其远离接入点的连接数目相同的种子值。例如，在图16中，微中继器353有一个远离接入点354的连接，所以其具有等于1的种子值；微中继器351有三个远离接入点354的连接，所以其具有等于3的种子值。

每一个微中继器和接入点都可以在广播信道上发送。最初，只有接入点在广播信道上发送。因为每个微中继器与网络相关联，所以微中继器可在广播信道上发送到其他设备。例如，在图16中，接入点354和微中继器353、352和352全部都可以在广播信道上发送，因为它们与网络是相关联的。在广播信道上以消息的形式发送每个设备的种子值。因此，非关联的微中继器可基于接收到广播信道消息加1来设置自己的种子值。

图17描述了特定的微中继器如何与网络相关联。微中继器360通过监听广播信道开始关联进程。微中继器361、362、363、364和365也在此区域中。接入点366也在附近。该微中继器360可接收到的最强链路是链路367。微中继器360也可以接收到所示的其它链路。微中继器360倾向于在最初接收到的最强信号上获取，即链路367。通过类似上面的处理，微中继器360从网络定时获得了帧定时和相对的参考晶体偏差。微中继器360切换到接收模式以获取它能获取到的所有链路。微中继器360可选择具有超过特定阈值的最小种子的微中继器。微中继器360可使用其它的因子来确定选择哪一个微中继器。

一旦微中继器360确定了与哪个其它的微中继器相关联，其即可通过链路368发送关联许可到微中继器362。之后，微中继器362可对关联授权作出回应。

一旦关联被授权，就可以在微中继器之间发送其它消息。具有编号较低的种子值的微中继器可通过网络连贯地向具有编号较高的种子值的微中继器发送各种消息，其中包括它们所需要的自动频率控制(AFC)以及采样定时补偿。例如，在图17中，微中继器362可向微中继器360发送自动频率控制(AFC)补偿消息。所有微中继器可向来自关联微中继器的功率控制传输器传输适当地控制消息。微中继器362和360二者之间可以相互发送功率控制传输。无法从上游微中继器接收一些连续消息，这会触发微中继器退回到获取模式，并有可能找到一个不同的微中继器进行关联。如果微中继器360停止从微中继器362接收一定数量的连续消息，它就会退回到获取模式并与潜在的不同微中继器关联。在微中继器已经与网络关联之后，它在广播信道上向寻求加入网络的设备并公告自己的种子，这些设备包括其它微中继器或标签。由微中继器广播的消息可以以设定的广播功率的形式允许尽可能多的设备来确定该微中继器是否可用于网络连接。例如，在关联之后，微中继器360现可在广播信道上向其它寻求加入网络的设备公告它自己。

源于标签的上游通信，从每一个微中继器到微中继器，标签与具有较小种子值的微中继器相关联。例如，在图16中，微中继器352将源于标签350并从微中继器351接收到的通信量传递至微中继器353，并一路传递至接入点354。最后，种子值为1的微中继器将消息发送至接入点。微中继器353将源于标签的通信量传递到接入点354。标签可与任何需要最低传输功率的微中继器进行通信，以节省电池寿命，即使这会导致与具有较高种子值的微中继器进行通信。标签350可能能够与微中继器352或者351通信，但是基于与微中继器351通信最低发送功的率需要，标签350可能会选择与微中继器351通信。通信，无论其方向如何，均使用对应于目的地种子值的黄金码来传输。

下游的通信可被每个微中继器路由至较接近标签的微中继器。微中继器353将源于绑定给标签350的接入点354的通信量传递到微中继器352。这一信息可在从标签至之前已通过微中继器的接入点的上游通信期间的数据结构中捕捉到。许多已知的路由方法可以与专利主张发明中所体现的系统一起使用。在一种路由方法中，数据结构中特定路由的条目可包括设备的标识和通向设备的下一个通信链路的种子值。微中继器353在数据结构中可以具有路由至标签350的条目。数据结构中的条目还可指示设备何时与微中继器直接通信。微中继器351可指示其与标签350的直接通信。用于传递路由消息的黄金码是基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直接对应于设备的黄金码来进行发送。因此，微中继器351将使用直接对应于设备的黄金码来与标签350进行通信。所接收到的关于在数据结构中未知设备的消息可能需要被传回上游。当接入点没有设备的记录时，接入点可以等待来自标签的消息，或者可发出直接寻求标签的广播信道消息。

到微中继器的标签通信基本上不改变上面描述的从直接标签到接入点的拓扑结构。可使用独立于微中继器种子约定的全网络黄金码来广播标签以用于初始化广播消息。因此，当标签350尝试与网络关联时，标签可以使用全网络黄金码。可以使用微中继器来执行功率控制通信，正如标签可以用上面描述的接入点执行这些操作一样。

在某些情况下也可以将标签自身作为微中继器使用。为了实现这一点，标签可以向其它标签发送宣告其存在的广播信道消息。因此，如果标签350要被用作微中继器，标签350可以向其它标签发送宣告其自身的广播信道消息。

然后两个标签可具有与微中继器和标签大致相同的功能。在一个实施例中，标签可以只在特定百分比的时间发出广播信道消息。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于随机相位多址技术的上行通讯方法，该方法包括：

在处理器处产生数据流，用一个常用的伪随机(PN)码扩展数据流，其中在与接入点的通信中多个标签使用一个常用的伪随机(PN)码；基于至少部分的定时接入点，运用频率偏移来扩展数据流；通过随机选择定时偏移传输扩展数据流。

2.根据权利要求1所述的基于随机相位多址技术的上行通讯方法，其特征在于，常用伪随机(PN)码包含一个黄金码。

3.根据权利要求1所述的基于随机相位多址技术的上行通讯方法，其特征在于，使用扩频因子64、128、256、512、1024、2048、4096、8192扩展数据流。

4.根据权利要求1所述的基于随机相位多址技术的上行通讯方法，其特征在于，传送器被配置为使用随机选择的定时偏移来传输扩展数据流，随机选择的定时偏移在0至扩频因子减1的范围内。

5.一种基于随机相位多址技术上行通讯方法的发射装置，该发射装置包括：

一个伪随机(PN)码扩频器被配置为使用常用伪随机(PN)码来接收数据流并扩展数据流，其中在与接入点的通信中多个标签使用一个常用的伪随机(PN)码；

一个频率控制旋转器与伪随机(PN)码扩频器进行通信，并被配置为基于至少部分的定时接入点，运用频率偏移来扩展数据流；

一个延迟模块与频率控制旋转器进行通信，并被配置以产生一个为扩展数据流随机选择的定时偏移；和

一个扩频器被配置为使用随机选择的定时偏移以传输扩展数据流。

6.根据权利要求5所述的基于随机相位多址技术上行通讯方法的发射装置，其特征在于，还包括编码器，被配置以用于数据流编码。

7.根据权利要求5所述的基于随机相位多址技术上行通讯方法的发射装置，其特征在于，如果在预订的时间周期内没有接收到确认，通过扩频器使用第二次随机定时偏移来重新传输扩展数据流。

8.根据权利要求5所述的基于随机相位多址技术上行通讯方法的发射装置，其特征在于，在随机选择的一个传输插槽的子插槽内配置了扩频器以传输扩展数据流。