CN104836594A - 一种基于随机相位多址技术的扩频方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于随机相位多址技术的扩频方法，所述方法包括以下步骤：接收由多路存取通信的数据流，其中，传播数据通过使用伪随机码传播；乘以接收到的数据流的第一部分，其包括第一用户通过第一部分的伪随机码信号获得的第一个乘积的数据；向第一计数器提供第一乘积；乘以接收到的数据流的第二部分，包括第二用户通过第二部分的伪随机码信号获得的第二个乘积的数据；向第二计数器提供第二乘积；以及确定伪随机码信号的第一部分和伪随机码信号的第二部分是否至少在某种程度上在第一乘积和第二乘积的基础上产生有效序列。本发明使用随机相位多路存取通信接口，接口能够在交际功能上连接到使用扩频调制方法的系统和设备，而不用正交码，通信高效快速。

Description

一种基于随机相位多址技术的扩频方法

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及通信中扩频技术。

背景技术

许多调制技术已经得以开发以便促进在多用户存在的网络中通信。这样的技术包括码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、以及频分多址(FDMA)。CDMA是扩展频谱技术，其使用伪随机数序列来调节输入数据，在同一信号上传递的多信号传送器，以及正交码(沃尔什编码)使得不同的通信渠道相互关联。TDMA使用时间槽协调在相同的副槽中传播的多个上行链路传送器。用户快速连续地发送，一个接一个，每个使用他/她自己的时间槽，允许多个站共享相同的传输介质(例如无线电频道)同时使用仅仅一部分总可用带宽。FDMA分配给用户无线电频谱的不同载波频率。

除了调制技术，协议存在以确定当两个设备试图同时使用数据通道时网络设备如何响应(称作碰撞)。CSMA/CD(载波侦听多路访问/碰撞检测)是由以太网物理监测参与站在线业务量。如果当时没有发生传递，该特定站能传递。如果两个站试图同时传递，这会引起碰撞，由全部参与站检测到。在一个随机时间间隔之后，碰撞的站试图再次传递。如果另外的碰撞发生，从中选择随机等待时间的时间间隔逐步增加。这就称为指数退避。

对于网络设备存在多种拓扑结构一同用于通讯目的。常用的是点到点通信，星形组合和环状。点到点网络是最简单的，涉及仅仅沿着单个链路的两个节点之间的通信。星形组合通过添加许多点到点连接到网关节点进行扩展。任何节点可以通过网关节点和任何其他节点进行通信。星形组合尽管在网关节点有问题时，会断开。环形模式会将全部节点连接在一起，将一个链路和每个邻近节点以圆形路径链接。数据行进是从源节点开始穿过全部邻近节点到目的节点。环形模式拥有的优势是，没有单点故障断开和全部其他节点的通讯。然而，多个故障点将断开链接。网格模式考虑到围绕断链的重新配置以及网络动态配置。

现有的网格模式网络系统和方法有许多缺点，其限制了使用它们的通信系统的功能和权限。

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扩频方法。

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扩频方 法，所述方法包括以下步骤：

接收由多路存取通信的数据流，其中，传播数据通过使用伪随机码(PN)传播；乘以接收到的数据流的第一部分，其包括第一用户通过第一部分的伪随机码(PN)信号获得的第一个乘积的数据；向第一计数器提供第一乘积；乘以接收到的数据流的第二部分，包括第二用户通过第二部分的伪随机码(PN)信号获得的第二个乘积的数据；向第二计数器提供第二乘积；以及确定伪随机码(PN)信号的第一部分和伪随机码(PN)信号的第二部分是否至少在某种程度上在第一乘积和第二乘积的基础上产生有效序列。

进一步地，所述的传播数据是通过和随机选择的码片偏移一起使用伪随机码(PN)进行传播的。

进一步地，还包括确定该数据流是否有效利用循环冗余码校验检查。

进一步地，还包括通过多个扩展因子迭代伪随机码(PN)，直至确定有效序列。

进一步地，第二部分的伪随机码(PN)是通过在第一部分的伪随机码(PN)信号上实施延迟获得的。

进一步地，还包括利用多个连续的定时假设，直至确定有效序列。

进一步地，还包括迭代精细自动频率控制(AFC)的假设，直至确定有效序列。

本发明还提供一种基于随机相位多址技术的扩频方法，所述方法包括：

第一解扩元素包括被设置为从第一用户的数据流的第一部分乘以伪随机码(PN)信号的第一部分，以获得第一乘积的第一组合器，其中，所述传播数据随着伪随机码(PN)传播；以及被设置为从第一组合器接收第一乘积的第一计数器；

第二解扩元素，包括被设置为从第二用户的数据流的第二部分乘以伪随机码(PN)信号的第二部分，以获得第二乘积的第二组合器；以及被设置为从第二组合器接收第二乘积的第二计数器；和被设置为接收第一和第二计数器的输出量的多路转接器，其中，所述多路转接器至少在某种程度上被用于确定，伪随机码(PN)信号的第一部分和伪随机码(PN)信号的第二部分是否至少在某种程度上在第一乘积和第二乘积的基础上产生有效序列。

进一步地，还包括延迟模块，其被设置为在伪随机码(PN)信号上实施延迟，以使得数据流的第二部分与伪随机码(PN)信号的第二部分相乘。

进一步地，其中第一乘积是第一定时假设的一部分，以及第二乘积是第二定时假设的一部分。

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路存取通信接口，接口能够在交际功能上连接到使用扩频调制方法的系统和设备，而不用正交码，通信高效快速。

附图说明

图1为根据本发明实施例描述的上行链路传送器的示意图；

图2是根据本发明实施例描述的下行链路传送器的示意图；

图3是在本发明实施例中描述时隙结构和分配的示意图；

图4是本发明实施例中描述PN(伪噪声)解扩阵列的示意图；

图5是本发明性实施例中在标签处理广播信道中从冷启动开始执行的描述操作的流程图；

图6是在本发明实施例中在专用信道标签处理中从热启动开始执行的描述操作的流程图；

图7是在本发明实施例中描述标签接收数据路径的示意图；

图8是在本发明实施例中描述时间跟踪的示意图；

图9是在本发明实施例中描述AFC(自动频率控制)旋转的示意图；

图10是在本发明实施例中描述专用通信指针的示意图；

图11是在本发明实施例中在接入点接收处理过程中描述所执行操作的流程图；

图12是在本发明实施例中描述接入点接收数据路径的示意图；

图13是在本发明实施例中描述异步初始标签传输操作的示意图；

图14是根据本发明实施例中描述接入点和在时隙模式中标签间相互作用的示意图；

图15是根据本发明实施例在接入点和标签之间描述数据传送的示意图；

图16是描述和RPMA设备形成的网状网络的示意图；

图17是描述和RPMA设备形成的网状网络相关的微型中继器示意图。

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说明了上行链路传送器，其包括的结构，例如卷积编码器，交织模块，调制器，伪噪声扩频器，滤波器，一堆分接器，自动频率控制(AFC)旋转器，以及其他该结构。这些结构执行在方块12，14，16，18，20和22中描述的操作。在上行链路传送器10的传输路径是编码的和扩展频谱波形。在本实施例中，上行链路传送器10可以包括在标签中，它使用解调通信信道连同其他标签和接入点通信。另外的，较少的或不同的操作可以由上行链路传送器进行， 这取决于特定的实施例。该操作也可以以显示和描述所不同顺序进行。

正如在此使用的，一个标签可以指任何配置的通信设备以接收来自接入点的信号和/或发送信号到接入点。接入点可以指任何配置的通信设备以同时和多个标签通信。在本实施例中，标签可以是移动的，低功率设备运行电池或其他存储能量，且接入点可以位于中央位置并从动力源接收能量，例如壁式插座或发电机。或者，标签可以插入插座和/或接入点运行电池或其他存储动力源。

在方块12中，数据流由卷积编码器和交织模块接收。在一个实施例中，数据流是128位包括前同步码。或者，其他尺寸的数据流可以使用。一旦接收，数据流使用卷积编码器编码。在本实施例中，数据流可以以1/2速率编码。或者，可以使用其他速率。数据流也可以使用交织模块进行交叉存取。编码符号流输出到方块14，其中差分二进制相移键控调制器(D-BPSK)是用于调制编码符号流的。在替代的实施例中，其他的调制方案可以使用。在方块16中，调制流应用到PN扩频器上。在本实施例中，PN扩频器能够用所选的扩频因子使用公用网络黄金代码信道。扩频因子可以是集合{64，128，256，...，8192}的成员。或者任何其他的代码和/或扩频因子可以使用。在给出的扩频因子下每个标签使用随机选择的码片偏移通过相同的PN码传播，大范围的可能随机选择码片偏移增加了特定帧在来自另外传送器的另外帧下不会碰撞的可能性(或者，换句话说，在接入点有相同的码片定时)。在接近容量的极限情况下碰撞的可能性变得不可忽略(-10％或以下)且能通过在不同绘制的随机偏移量下通过重发相同的帧进行解决。PN解扩器参照图4在下列更详细地描述。在本实施例中，方块18的输出的速率为每秒1兆码片(Mcps)下速率为1位。或者，可以使用其他速率。

在方块18中，数据流是由4倍过采样过滤器进行上采样，且时间跟踪逻辑用于确保全部帧以和AP频率参考一致的相同取样速率下降落。方块18接收样品片/副本指示物作为输入。在一个实施例中，输出方块18可以有实际频率大约为4兆赫(MHz)。在方框20中，自动频率控制(AFC)旋转的完成包括频率偏移以匹配接入点的定时偏移，确保来自全部用户的全部帧在接近相同频率假设下降落。在一个实施例中，方块20的输出可以有复合频率为大约4兆赫兹。在方块22中，延迟是从开始时隙实施延迟直到正确的接入时隙发生。另外，在信号上施加随机码片延时。在一个实施例中，随机码片延迟可以是从0到扩频因子减去1。或者，可以使用不同的随机码片延迟。时隙接入可以由A(i，j)描述，其中I是和扩频因子为2(13-i)相关，且j是和非重叠性时隙对应的子时隙数。取决于所选择的扩频因子，通常在给定时隙中有多个传输机会。对于上行链路，接入时隙可以是沿着码片偏移从0到扩频因子减1随机选择的。同样，在上行链路用户间的碰撞可能性会减少，同时考虑到对于有碰撞地方的实例进行重新选择。在信号已经延迟以后，信号能够传输到接入点。

图2阐明了一个下行链路发送器30包括结构例如卷积编码器，交织模块，伪噪声扩频器，滤波器，一排分接器，和其他如此结构。使用传送器30，接入点(AP)传输多信道每个注定为一个特定标签或用户。这些结构进行从方块32到54中描述的操作。方块32到40以及方块42到50代表能够对于额外数据流复制的不同的数据通路。在示例性实施例中，方块32-38能够执行类似于在首个数据流上参考图1描述的操作。同样地，方块42-48能够进行在第n个数据流上参考图1描述的操作，n可以是任何值。对于方块3-6的输入可以是特定于标签的黄金码，其用于接收首个数据流，到方块46的输入是特定于接收第n个数据流标签的黄金码。或者，其他代码例如广播黄金码，非黄金代码，或其他可以用来传播首个数据流和/或第n个数据流。方块38和/或方块48的输出可以在方块40和50中加权，如果对应于首个数据流和第n个数据流的数据链路是不平等的功率。一旦加权，路径是在方块52中概括。在方块52中也做出硬判断，所有正数映射到0且所有的负数映射到1。或者，也可以进行不同的硬判断。在一个实施例中，方块52的输出在10Mcps的速率为1位。或者，可以使用其他速率。来自方块52的和数输出使用方块54中的4倍码片过滤器进行上采样。在一个实施例中，方块54的输出有实际频率为40MHz。或者，可以使用其他频率。未示出的是在相邻频率上的传输，是在最大下行链路扩频因子为2048下单组广播帧。或者，可以使用不同的最大下行链路扩频因子。

图3说明了时隙结构和分配。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是接入点到标签通信，时隙74是标签到接入点通信，时隙76是接入点到标签通信。在一个示例性实施例中，每个时隙能有2.1秒的持续时间。或者也可以使用任何其他的持续时间和/或不同的时隙有不同的持续时间。数据流70能够在半双工通信方式实现，这样，在任何给定时间，可以是接入点传输和标签接收，或者标签传输和接入点接收。在替代的实施例中，可以使用其他的通信方案。正如在图3中显示，数据信道80描述了对于在时隙72中数据的处理增益选择。如果数据链路是在一个特定的增益下关闭，标签只需在时隙期间在相应的增益下，准备接收(以接入点到标签模式)。在传送模式下，时隙选择管理从标签到接入点的传送，这样标签能够在耗电传输模式下最小化其接通时间。例如，增益为18dB仅仅1.6毫秒时隙(A7.0)数据信道82描述了对于在时隙74中数据的处理增益选择。可以看出，可以选择由标签所使用的功率，这样每个数据链路以相同的功率到达接入点。

在接入点侧处理大量的同步波形以及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)，时间跟踪漂移以及帧定时在AP侧是已知的，由于事实是AP是这些参数的主控。

然而，AFC，时间跟踪漂移，和帧定时可以在标签侧采集时确定。PN阵列解扩器执行和 这两个有关的强力操作，这是对于探索采集假设/解调的有效执行。这样做的另一方面是该大型电力消耗电路(活跃时)，尽管在AP侧的持续运行(应该是不重要的，因为它可以插入墙壁)，仅是在很少发生的标签上“冷”采集期间的运行。冷采集和热采集分别参考图5，和6更详细地进行描述。

图4说明了PN(伪噪声)解扩阵列，这有利于在标签上单一波形的采集以及在AP上多个波形的强力解调。在示例性实施例中，PN解扩阵列可以同时执行许多码片间隔的定时假设的一个位点积。

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描绘了PN解扩阵列100。对于复合解扩操作的多对计数器有许多实例(例如在一个实施例中256或更多)。PN解扩阵列100可以在码片分开的定时假设上工作的PN解扩元件102，104，106的邻近实例下以码片速率进行下载。1位复数数据从方块114发送到元件102，104，和106，其中它和来自PN发生器110的PN信号结合。PN信号发生器110可以是输出0s和1s相同序列的硬件，借此AP在解扩数据。在元件102的情况下，退旋数据和在组合器122a下和PN信号组合(更具体地说，1位复合增加)。该组合的真实和虚构部分分别输入到计数器118a和120a中。计数器118a和120a在接到复位信号112时将位流移出。更具体地说，在计数器中的数据刚好在复位信号之前有效。复位信号强制零到两个计数器中。多路转接器108考虑到在那个特定时钟下，针对已经独特地完成其解扩操作指针的当前有效计数器输出。在PN解扩阵列100中的其他元件同样地操作。元件104接收到来自方块114的退旋数据及在元件102中由延迟方块116a施加的延迟之后将其与PN信号组合。该组合被输入到计数器1186和1206中，在从延迟方块124a中施加延迟下，在来自复位信号112的信号下，从计数器中移出。同样地，元件106接收到来自方块114的退旋数据并在元件104中由延迟方块116b施加延迟后和PN信号组合。组合输入到计数器118c和120c中，在从延迟方块1246中施加延迟下，在来自复位信号112信号下移出计数器。

在许多时钟对应扩频因子之后，PN解扩元件102有有效数据，是由多路转换器108对于输出选择的有效数据。此后的每个时钟，邻近解扩元件104或106可用，直到全部数据已经输出，这是发生在对应于扩频因子加许多PN解扩实例的时钟数期间发生的。PN码管理该机制的操作可以是由数值参数化的黄金码。在替代实施例中，其他的PN码也可以使用。

图5说明了在标签调制器处理广播信道中执行的操作，以解调接入点的传输波形。另外，更少的，或不同的操作也可以执行，取决于特定的实施例。操作也可以在显示的和描述的不同序列中进行。

在标签的初始功率升高时，有关波形的参数是未知的，除了对于广播信道PN序列(例如特定的黄金码或其他代码参数)。此外，标签可能不知道在AP和标签之间的相对频率偏移的足够精度，由于在AP和标签之间的振荡器方差。图5描述了扫描模式，其中探索了在AP和标签之间每百万分之一漂移的不确定性范围。在操作150中，在两个时隙上进行的迭代使得该标签调谐到一个广播信道。例如，处理可以从异步开始到时隙定时。在探索一半假设期间，广播信道可以是活跃的，在探索另外一半假设时，广播信道可以是不活跃的。在第一次迭代中，使用异步起始点下的首个时隙定时探索全部假设。如果在首个迭代中没有发现能量，可以执行第二次迭代。在第二次迭代中，异步起始点可以对于在首个迭代中使用的异步起始点有一个时隙偏移。同样地，在广播信道活跃时进行探索的假设，在广播信道活跃时，可以探索。一旦发现能源，标签可以调谐到广播信道。在示例性实施例中，操作150可以代表对于冷采集的起始点。在操作152中，粗糙的自动频率控制(AFC)得以起始。在一个实施例中，初始值设定为最大负值，例如-10ppm偏移量。对于广播信道已知的黄金码生成的PN序列，在操作154中，对于给定的粗AFC假设的全部Cx4间隔假设非相干度量进行计算。例如，扩频因子的长度为2048，对于8192假设的非相干度量可以进行计算。

在操作156和158中，粗AFC假设得以增加，直到ppm范围结束。对于每个粗AFC假设，在图7中描述的硬件用来撤销由当前假设代表的频率偏移。PN解扩阵列是用来生成8个连续符号的解扩输出。或者，也可以使用其他许多符号。这8个符号的非相干总和然后进行计算。一组N个(在实施例中8个)最高度量连同他们相关的参数保持在数据结构中。如在图5的流程图所示，在码片x4分辨率下，沿着全部定时假设的全部范围振荡器ppm不确定性得以探究，期望是获胜的(即，有效的)将在数据结构中作为代表，连同最有效的假设，通常趋于较少的多路径反射，相邻的AFC粗频率假设，其中相当可观的能量积累仍然存在，以及由于噪声方差产生异常大度量的完全无效假设。

对于每个粗AFC的全部码片x4定时假设的非相干度量可以传递给数据结构。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x4定时假设，非相干度量值)。“入 围的”分配到在操作162中的N个专用指针。每个指针可以由码片x4定时值和粗AFC假设独特参数化，这是独立于管理PN解扩阵列的当前粗AFC假设的。由于帧定时最初是未知的，由专用指针输出的每个解扩符号被假设为是在帧中最后一个。因此，缓冲的256符号经历了基于乘以恒定复值之上的差分解调和额外一组的迭代，来进行精AFC校正，正如在操作164和166中的显示。操作164的输出是来自每个专用指针的复合交叉乘积。在操作166中，由常量复合旋转乘以逐个符号(由精AFC假设确定)可迭代应用到公设信息帧来确定哪个(如有有)复合旋转常量值的选择揭示了通过循环冗余检验(CRC)的帧。这可以是强力操作，其中循环冗余检验(CRC)可以针对每个假设进行。对于任何有效的CRC，来自信号的有效荷载可以发送到MAC，网络参数可以认为是已知。

在操作168中，其他的时隙定时假设也得以尝试。在示例性实施例中，和最成功的CRCs有关的粗AFC假设可以是标称起始粗AFC假设。一旦探究了粗AFC假设的整个范围，标签记录了一个被称作标称_粗_AFC变量，这是在未来交易中使用的相关状态信息，其极大地缩小了粗AFC假设搜索的范围，因为振荡器百万分之一偏差的逐个部分之间的变化要比振荡器在粗AFC上漂移一分钟左右要大得多。

图6说明了在相关状态范围信息已知下来自热启动的标签处理专用信道中进行的操作。例如，帧定时已知，且可以探究更为严格范围的粗AFC假设。解调器足够早地开始其处理，以便在9个符号前同步码结束前分配有效指针。或者，也可以使用任何其他的符号数量。

在操作200中，没有必要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，使用专用信道。在操作202中，粗AFC假设得以扫描。在示例实施例中，粗AFC的扫描是在小范围上进行的，以说明自从上次访问以来的小频率漂移的原因。使用标签特有的已知黄金码生成的PN序列，在操作204中，对于全部码片x4间隔假设的非相干度量得以计算。在操作206和208中，粗AFC假设递增，直到小ppm范围结束。在操作210中，数据结构记录了最大非相干度量(例如粗AFC值，码片x4定时假设，非相干度量值，等)在操作212中，专用指针基于数据结构进行分配。在操作214中，符号交叉乘积的创建是使用当前DBPSK和以前的DBPSK。操作214的输出可以是每个专用指针的复合交叉乘积。在操作216中，帧是交叉的和解码的。对于任何有效CRC，有效载荷可以发送到介质访问控制层。在操作218中，其他的时隙定时假设也得以尝试。在示例性实施例中，和最成功的CRCs有关的粗AFC假设可以是标称起始粗AFC假设。

图7说明了标签接收数据通路，描述了根据示例性实施例的标签解调处理。如图所示，1位复式采样在取样缓冲器220中的缓冲，这样有足够的数据出现以可靠检测有效能源。示例性值在样品缓冲器方块220中提供。例如，一个实施例缓冲9个符号。在替代实施例中， 可以使用其他值。样品可以从I信道和Q信道输入到这个乒乓缓冲方案，以码片x2或2MHz的同步采样率进行。或者，也可以使用其他的速率。在快速异步时钟下，这些样品用以探索不同的粗AFC假设。基于当前的粗AFC假设，时间跟踪在码片x4分辨率下进行。由于相同的定时参考用于驱动在AP和标签上的载波频率和采样时钟，带有已知的载波频率的粗AFC假设可以独特地映射到时间跟踪的已知速率上。

样品缓冲器220接收了在I信道和Q信道上的通信信号。这些信号发送到时间跟踪逻辑222以及专用指针234上。时间跟踪逻辑222同时也接收粗AFC假设并且逻辑222可以在码片x4奇偶校验下复位到零。时间跟踪逻辑222可以有两个方块，一个对于偶数码片x4奇偶校验带有计数器初始化到零，一个是对于奇数码片x4奇偶校验带有计数器初始化为中列数(即225)。时间跟踪逻辑222的输出提供给方块224，其中虚拟码片x4相位得以应用。方块224同时能够接收来自采集状态机的奇偶校验。自动频率控制(AFC)旋转逻辑226应用到方块224的输出。

图8说明参考图7描述的时间跟踪逻辑222的两个方块的示例性实施例。流250是带有偶数码片x4奇偶校验的通信流。流252是和奇数码片x4奇偶校验的通信流。图8描述了时间跟踪操作，其中每个不同的阴影表示不同的码片x4间隔序列。样品或插入或重复，速率直接取决于探究的当前AFC假设，乘以在采样率和载波频率之间的已知比率。这可以当做一个锁定时钟假设使用，以折叠2维空间到一个单一维度。数值N有小数部分，得以保留以考虑到充分时间跟踪精度。4个可能码片x4相位的特定奇偶性在给定时间选择。所得到的码片速率序列然后如图9显示在1位数据通路中退旋。

图9描述了图7的AFC(自动频率控制)旋转逻辑226的功能性，其在给定的时间在4个虚拟码片x4相位224之一上操作。图9描绘了1位退旋机制。该退旋机制的设计是撤销AFC旋转，这是由于对于公设的粗AFC假设的接收器和传送器之间相对的载波漂移。由于这是1位转换，(由上述说明的真值表表示)，该过程的90度分辨率相对于相位值的连续统一体是+/-45度，这是由于和相对振荡器偏移的AFC漂移。

AFC旋转逻辑226还可以接收粗AFC假设作为输入。PN解扩阵列228(图7)对于码片间隔假设执行了其解扩操作。PN解扩阵列228可以接收当前粗AFC假设，定时奇偶校验，定时相位，扩频因子，和/或黄金码选择作为输入。由于数值是对于给定符号的输出，总和是非相干地累计用于更好的度量可靠性，且当前和储存在非相干累计缓冲230中。缓冲器的尺寸是基于解扩元件的数量。在示例性的实施例中，PN解扩阵列228可以有256个解扩元件，这样通过样品缓冲器完成了对于256假设的非相干度量。或者，可以使用其他数量的解扩元件。且度量也可以对于其他数量的假设而完成。信号-噪声比(SNR)度量也可以使用在标签 的传输功率控制及用于功率控制反馈给AP。最大度量的假设储存在前N个路径数据结构232中，其用以控制专用指针234的分配。前N个路径可以是N个记录包括定时假设，定时奇偶校验，粗AFC假设等。

图10说明了专用通信指针。每个专用指针可以接近每个4相位的码片x4样品，且码片x4选择器260设定为指针分配参数的一部分。每个指针有其自己专用的PN发生器262和AFC发生器264，用于解扩。专用指针累计到符号累加器266中，基于粗AFC假设，其码片x4定时相位，时间跟踪速率的应变量，然后每个扩频因子数量的时钟输出复变量。参考图7说明的专用指针234能够接收来自样品缓冲器220的输入，以及PN码选择。再次参考图7，来自专用指针234的输出通过了1位宽的压榨机236，其减少了在帧缓冲器238中高效存储的位宽而不会牺牲性能。来自位宽压榨机236的输出提供给帧缓冲器238，这可以是圆形缓冲器机制，允许一般情况下处理256符号帧，好像当前符号是该帧的最后符号。当帧定时是已知时，该存储结构能够在已知的最后符号下支持特定的帧处理。

帧缓冲器238输出了假设帧到接收链其余部分。交叉乘积乘法运算方块240在对于D-BPSK解调是常规度量的以前符号的复共轭下进行当前符号的乘法运算。剩余频率漂移可以引起D-BPSK排列由固定相位旋转。精AFC多重方块242的作用是采取强力方法并尝试不同可能的相位旋转，这样在其通过解交错器和维特比解码器244时，至少一个精细AFC假设产生了一个有效的CRC。精细AFC多重方块242也能接收精细AFC假设作为输入。来自解交错器和维特比244的输出提供给CRC校验器246。如果CRC是有效的，有效负载发送到MAC层。

图11描述了在接入点接收处理期间执行的示例性操作。额外的，较少的，或不同的操作可以执行，取决于实施例。另外，此外，操作也可以以在此描述的不同顺序执行。AP执行强力操作检查全部可能的码片x2定时假设，扩频因子，和在扩频因子内的接入时隙。这考虑了标签的不协调进入。幸运的是，由于AP是帧定时的主控以及AFC载波参考(全部标签能够补偿他们的载波漂移和采样时钟以满足AP的定时。在AP上的处理负担会大幅度降低，由于AP不需要探索粗AFC假设的维度或未知帧定时。

图11的流程图显示了在来自集合[8192，4096，...，64]，全部可能码片x2定时偏差，扩频因子下迭代排序的例证以及对于少于最大值的扩频因子的接入时隙数量。AP然后执行类似的精细AFC搜索，标签进行考虑在标签的定时源和AP之间的少量频率偏移自从上一次事务处理以来发生。全部有效的CRCs向上传递到MAC层。图11的流程图说明搜索一个多维度空间。在最外层循环中，全部可能的扩频因子得以搜索。在示例性实施例中，有可能有8个扩频因子[64，128，256，512，1024，2048，4096，8192]。或者，其他的扩频因子和/或许多扩频因子 可以使用。在第二个循环中，对于给定的扩频因子全部可能的子时隙得以搜索。例如，对于64码片的扩频因子有128个可能的子时隙以及对于8192码片扩频因子有单一简并子时隙。在第三个循环中，在给定子时隙中全部可能的码片x2定时相位得以搜索。正如在下面更为细节的描述，不同的循环在图11中通过箭头得以示出。

在操作270中，一个粗AFC值得以使用。在示例性实施例中，由于补偿是由标签进行的，一个粗AFC值可以是0。在操作272中，最大的扩频因子(例如8192)作为起始点使用。在可选择的实施例中，最大的扩频因子可以大于或小于8192。在操作274中，接入时隙是在扩频因子内处理的。该过程可以在有8192扩频因子的情况下简并。在操作276中，在当前扩频因子下对于全部码片x2间隔假设进行解扩。例如，如果扩频因子的长度为8192，可以执行16384解扩操作。解扩是对于全部元件进行的，除非扩频因子少于帧缓冲器数量(例如256)。在操作278中，扩频因子减半且处理继续。在操作280中，有关是否扩频因子已经减少到64已经确定。在可替代的实施例中，可以使用其他的预定值。如果扩频因子没有减少到64(或其他预定值)，处理继续在操作276下继续。如果扩频因子已经减少到64，系统等待下一个样品缓冲器填补操作282。一旦下一个样品缓冲器在操作282中填满，控制返回到操作272。在操作284中，获得了解扩元件的帧缓冲器。在示例性实施例中，在通过PN解扩阵列在256个符号从单通道输出之后帧缓冲器可以是完整的。在一个示例中，对于256段的PN解扩阵列，一个通过可以生成256个定时假设，每个有256个符号。在可替代的实施例中，PN解扩阵列可以有更多或更少的阶段。当前解扩DBPSK符号与以前符号的交叉乘积在操作286中传播。在一个实施例汇总，交叉乘积可以包括对于多达256帧的256个符号。或者，也可以使用其他数量的符号和/或帧。在操作288中，当前的帧的解码和相位成倍是基于AFC假设之上。

在操作290中，检查CRC确定有效的CRC，有效载荷从物理层(PHY)送出直至媒介存取控制(MAC)。举个例子，每通过一次256解扩阵列，就要检查CFC的精AFC假设数量256次。在完成所给时隙的流程后，接着从方块282到方块272按照箭头所示对随后时隙执行该流程。

图12描述了接收数据路径的接入点(AP)。不像标签，处于最大扩频因子的整个帧将被储存在一个样品缓冲器300的兵乓缓冲计划中。该缓冲计划可以是大量的内存(例如，16.8兆比特)，并至少在一个实例，它将被存储在一个专用的码片外存储器装置中。样品缓冲器方块300包含有多个示范值。在供选择实例中，可能会使用其它值。不像标签，鉴于AP是主时间参数，时间跟踪逻辑和AFC旋转逻辑可能没有使用。样品缓冲器300将帧传递至PN解扩阵列302——它可以执行先前所述的强力测试。PN解扩阵列302可能包含256个解扩元件。作 为一种选择，也可采用其它数量个解扩元件。该PN解扩阵列302也可能接收实时计时奇偶校验(其可能仅是码片x2分辨率)、假设相位和/或扩频因子如输入。PN解扩阵列302的输出被提供给一个比特宽压榨机304.该比特宽度压缩机304可以缩减帧的大小，随后帧被送至帧缓冲器306。该帧缓冲器方块306包含各个示范值。在可供选择的实例中，可能会采用其它值。根据具体实例，帧缓冲306也可能被存储在一个专门的片外存储器装置中。系统的其它环节与标签的接收流程相似，其中精细AFC假设与所有的有效载荷被迭代(在操作步骤310和312中)，有效的CFC被上传至AP的MAC(在操作步骤314和316中)。一个非相干累计308被用来确定SNR指标，如传输动力控制反馈至标签时使用的信号强度。

图13图解了异步初始标签传输操作，包括两种相互作用，它们最后使数据从标签传输到AP。为了阐释和讨论，时隙320代表标签时隙，时隙322代表接入点时隙。“冷启动”时标签进入系统，没有任何相关状态信息；“热启动”是标签意识到系统信息，如要探讨的时隙计时和缩减范围的粗AFC假设。

在“冷启动”场景中，标签及时在一个时隙-异步点开始搜寻接入。图13描述了标签开始尝试获取广播信道，在此同时AP还没有传输它(时隙1)。最后，标签的处理探测到有效的粗AFC假设，在此期间AP一直在传输广播帧。图13描述了时隙2时发生的这种情况。此时，非相干能量度量引发专门的指针开始探测正确的码片x4计时和粗AFC假设。有正确假设的指针接着将每个新图标作为帧的最后一个图标进行处理，并推动这些假设帧经过接收链，在接收链处CFC检查显示“失败”。在时隙4结束时，如果获取有效的帧计时，CRC检查将显示“成功”。在这时，标签具有了一个标签进入“热启动”时可能有的相关状态信息，并接着完成与“热启动”标签相同的处理流程。

一个标签进入时隙6(“热启动”)中所述的相互作用，可能通过“冷启动”程序传输或当相关状态信息被适当保存时直接通过标签唤醒功能转换。此时，标签对广播帧的接收强度进行测量并使用该信息来确定标签在时隙7随后传输时的传输动力和扩频因子。标签将基于以下方式进行信息传输：1)使用测量的已接收广播信道信号强度和选用可以用来关闭链接的最小扩频因子，这可以及时最小化标签接通时间并最小化动力消耗的最佳途径；2)使用测量的已接收广播信道信号强度和先前选择的扩频因子，标签在AP处于最佳接收条件下传输，AP可以在每比特能量/频谱噪声密度比(Eb/No)非常相似值时接收到所有用户信息；3)供全部但是针对最大的扩频因子，随机选取时隙接入参数j；和4)随机选取码片外值(0-扩频因子-1)，这样AP处的“碰撞”发生几率就会被最小化，并且每次传输时的随机选取可以使“碰撞”问题在后续的传输机会中被解决。

在时隙8和9间，AP在时隙7时处理所有接收到的信号并在时隙10时发回肯定应答。 AP将数个ACK聚集到一个黄金代码为特征的单信道中，或通过使用其专门的黄金代码信道将专门的信息传送到标签中。注意：前一种方法要求一些注册程序(未显示)来分派信道。在另一种方法下，标签通过使用信息前同步码更新它的码片x4计时。

图14图解了在时隙模式下接入点和标签间的简单相互作用。在一示范实例中，简单的相互作用不涉及标签的任何数据和一个相对静止的信道。为了阐释和讨论，时间轴330代表时隙期间的标签处理，时间轴332代表时隙期间的接入点处理。系统的特性是，标签在低动力状态下花费最长可能时间——这种状态下系统计时通过一个低动力、低频率晶体振荡器来维持，典型的是32kHz。为了支持这一点，一AP开始相互作用时的最大容许等待时间被确定(即标签进/出低动力状态的循环速率，用来检查是否有任何AP行为在等待中)。图14显示了标签出低动力状态时相对简单的相互作用，用来查看是否AP想要启动一事务)。这发生在时隙相以及AP和标签在注册时协定一致的速率下。

标签会典型地进入“热启动”，帧计时和粗AFC假设据知在一个狭小的范围。标签对接收到的广播信道动力进行测量。图14显示了动力自与AP的最后一次相互作用后没有可观改变的场景。这意味着AP传输的最后传输动力/扩频因子足够关闭链接。在时隙3中，标签尝试在前同步代码上获取并随后使用其专门的黄金代码解调帧。一个特殊的场景是AP未发送信息，标签立即回到睡眠状态。

图15描述了一个比较复杂的相互作用，其涉及根据示例性实施例接入点和标签间的数据传输和动态变化传导。为了阐释和讨论，时间轴340代表时隙期间的标签处理，时间轴342代表时隙期间的接入点(AP)处理。此处，AP有信息传送，频道的传导自最后一次AP事项后发生可观变化。

实时的广播频道动力计量已经改变，这样标签就会知道后续的传输不合适，如果采用与最后一次相同的传输动力和扩频因数。因此，标签将使用图13中解释的协议发送重新注册信息，来警告AP使用一个适合实时信道状况的新传输动力/扩频因数。新信息管理着时隙N+5期间发生的帧传输和接收。标签产生一条由图13中协议管理的确认(ACK)信息，来显示传输成功。如果ACK被成功接收，本事项被认为是完整的。否则，标签将尝试重新传输。

图16图解了标签是怎么被连接在一起形成一个网状网络的。标签350和微型中继器351有一个通信链接，在连接到接入点354前，351自身连接其它微型中继器352和353。这些元件间的通信链接为双向和半双工连接，其采用上文所述的同一个通信协议。

通过以下代表性实例，我们知道网络可以动态形成。本网络中的每个装置都有一个种子值。接入点的种子值为0.25。每个后续装置具有和连接数相同的种子值，这些连接远离接入点。举个例子，在图16中，微型中继器353为远离接入点354的一个连接，因此它的种子值 是1；微型中继器351为远离接入点354的三个连接，所以它的种子值是3.

每个微型中继器和接入点可以在一个广播信道上进行传输。起初，只有接入点在广播信道上传输。由于每个微型中继器和网络互联，然后微型中继器可以将一个广播信道传输给其它装置。举个例子，在图16中，接入点354和中继器353、352和351都可以在一个广播频道上进行传输，因为它们都和网络相连。每个装置的种子值在广播信道上的信息里进行传输。因此，一个未连接的微型中继器可以将自己的种子值设为接收到的广播信道信息的种子值+1。

图17显示了一个特定的微型中继器是怎么和网络相连的。微型中继器360通过听收广播信道开始关联过程。微型中继器361、362、363、364和365也在这个区域。接入点366也在附近。微型中继器360能接收到的最强连接是链接367。其它显示的链接也可以通过微型中继器360被接收到。微型中继器360趋向于首先获取接收到的最强信号——链接367。通过一个如上所述的流程，微型中继器360获取帧计时和针对网络计时的相对参考晶体偏差。微型中继器360切换到接收模式来获取它可以接收到的所有链接信号。微型中继器360可以选择具有在某一阀值之上最低种子值的微型中继器。微型中继器360可以使用其它因素来确定应该选择哪台微型中继器。

一旦微处理器360确定了与之关联的其他微型中继器，它可能随后向微中继器362传输信息，来获取通过链接368与网络连接的许可。微型中继器362随后会做出反应授权该关联。

一旦连接获得授权，其它信息可能在微型中继器间传输。具有较低种子数值的微型中继器可能将各种信息传输到具有较高种子数值的微型中继器中，包括那些需要通过网络保持AFC和样品计时补偿一致的信息。举个例子，在图17中，微型中继器362可以将AFC补偿信息传送到微型中继器360中。所有微型中继器将控制信息从与之连接的微型中继器传输至适当的动力控制传输装置。微型中继器362和360都可以互相进行动力控制传输。如果未接收到一定数量的来自上流微型中继器的连续信息，可能会引发微型中继器返回到采集模式，并可能会找一个不同的微型中继器与其进行连接。如果微型中继器360停止接收来自微型中继器362的一定数量的连续信息，它会更多地返回到采集并与一个可能不同的微型处理器连接。在微型中继器与网络连接后，它在广播信道上进行传输，将其自己的种子做广告给其它寻求加入网络的装置，包括其它微型中继器和标签。微型中继器广播的信息将处于一个设定的广播动力下，因此允许尽可能更多的装置来确定该微型中继器是否准备好进入网络。举个例子，在连接后，微型中继器360可能在广播信道上传输，向其它寻求加入网络装置给自己做广告。

来自标签的上行通信从每个微型中继器传送到与之连接的具有较低种子值的微型中继器上。举个例子，在图16中，微型中继器352将标签350产生的、微型中继器351接收的业 务量信息传送到微型中继器353连接的接入点354。最后，种子值为1的微型中继器将信息传输到接入点。微型中继器353将标签产生的业务量传输到接入点354上。标签可与要求最小传输动力的微型中继器通信，这样可以节约电池寿命，即使这样可能会导致最后与一个具有较高种子值的微型中继器通信。标签350或许可以和微型中继器352或351实现通信，但是标签350可能会基于需要最小的传输动力而挑选和微型中继器351通信。各种通信，无论方向，都将使用一个与目的站种子值一致的黄金代码进行传输。

下行通信可以由每个微转发器路由到更靠近标签的微转发器。微转发器353传递来自通往标签350的接入点354的通讯量到微转发器352。在上行通信从标签转发到已预先通过微转发器的接入点期间，这个信息可以在一个数据结构中捕获。许多已知的路由方法可用于与本发明权利要求下实施的系统。在其中一种路由方法中，数据结构中特定路由的访问入口既可以包含一个识别装置，又可以包含通向该设备的下一个通信链路的种子值。微转发器353可能拥有某一个路由进入数据结构中标签350的入口。从数据结构中的访问入口也可以注意到，该装置是与微转发器直接通信的。从微转发器351可以注意到，它是与标签350直接通信的。用于传递路由信息的黄金代码取决于数据结构中的访问入口。微转发器可能会使用与更下行的微转发器相对应的黄金代码或者直接与该装置相对应的黄金代中任意一种来传输信息。因此，微转发器351将使用拥有直接与该装置相对应的黄金代码，与标签350进行通信。该装置收到的未被数据结构认知的信息可能需要被传送回上行通信。

当接入点没有该装置的相关记录，此接入点可能要么等待来自标签的消息，要么或者可发出直接寻求标记的广播通道信息。

标签与微转发器的通信可能基本上不会从直接标签转换到上述接入点拓扑结构。该标签用于初始化的广播信息可以使用经认同的并独立于微转发器种子的网络上广泛使用的黄金代码进行广播。因此，当标签350尝试与网络关联，它可能会使用网络上广泛使用的黄金代码。功率控制通信可以由微转换器来进行，正如标签可以与如上面所解释的接入点执行这些一样。

让标签自己在某些情况下充当微转发器是比较理想的。要做到这一点，该标签可以发送告知它的存在的广播通道信息到其它标签。因此，如果标签350是作为一个微转发器，标签350可以发送告知它的存在的广播通道信息到其它标签。接着这两个标签可以以大致相同的方式，即微转换器和标签正常运作的方式运行。在一个实施例中，标签可以仅仅在一个特定时间百分比下发出广播通道信息。

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 (10)

1.一种基于随机相位多址技术的扩频方法，所述方法包括以下步骤：

接收由多路存取通信的数据流，其中，传播数据通过使用伪随机码(PN)传播；乘以接收到的数据流的第一部分，其包括第一用户通过第一部分的伪随机码(PN)信号获得的第一个乘积的数据；向第一计数器提供第一乘积；乘以接收到的数据流的第二部分，包括第二用户通过第二部分的伪随机码(PN)信号获得的第二个乘积的数据；向第二计数器提供第二乘积；以及确定伪随机码(PN)信号的第一部分和伪随机码(PN)信号的第二部分是否至少在某种程度上在第一乘积和第二乘积的基础上产生有效序列。

2.根据权利要求1所述的基于随机相位多址技术的扩频方法，其特征在于：所述的传播数据是通过和随机选择的码片偏移一起使用伪随机码(PN)进行传播的。

3.根据权利要求2所述的基于随机相位多址技术的扩频方法，其特征在于：还包括确定该数据流是否有效利用循环冗余码校验检查。

4.根据权利要求1所述的基于随机相位多址技术的扩频方法，其特征在于：还包括通过多个扩展因子迭代伪随机码(PN)，直至确定有效序列。

5.根据权利要求1所述的基于随机相位多址技术的扩频方法，其特征在于：第二部分的伪随机码(PN)是通过在第一部分的伪随机码(PN)信号上实施延迟获得的。

6.根据权利要求1所述的基于随机相位多址技术的扩频方法，其特征在于：还包括利用多个连续的定时假设，直至确定有效序列。

7.根据权利要求1所述的基于随机相位多址技术的扩频方法，其特征在于：还包括迭代精细自动频率控制(AFC)的假设，直至确定有效序列。

8.一种基于随机相位多址技术的扩频方法，所述方法包括：

第一解扩元素包括被设置为从第一用户的数据流的第一部分乘以伪随机码(PN)信号的第一部分，以获得第一乘积的第一组合器，其中，所述传播数据随着伪随机码(PN)传播；以及被设置为从第一组合器接收第一乘积的第一计数器；

第二解扩元素，包括被设置为从第二用户的数据流的第二部分乘以伪随机码(PN)信号的第二部分，以获得第二乘积的第二组合器；以及被设置为从第二组合器接收第二乘积的第二计数器；和被设置为接收第一和第二计数器的输出量的多路转接器，其中，所述多路转接器至少在某种程度上被用于确定，伪随机码(PN)信号的第一部分和伪随机码(PN)信号的第二部分是否至少在某种程度上在第一乘积和第二乘积的基础上产生有效序列。

9.根据权利要求8所述的基于随机相位多址技术的扩频方法，其特征在于：还包括延迟模块，其被设置为在伪随机码(PN)信号上实施延迟，以使得数据流的第二部分与伪随机码(PN)信号的第二部分相乘。

10.根据权利要求8所述的基于随机相位多址技术的扩频方法，其特征在于：其中第一乘积是第一定时假设的一部分，以及第二乘积是第二定时假设的一部分。