CN107852380B - 多信道可监听接收器及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及能够在K个数据信道中的一个上操作的多信道可监听接收器和操作这种接收器的方法。提供：本地振荡器(2)，其用于在信道切换时间Ts内将所述接收器(1)调谐到所述信道中的一个；以及处理单元(9)，其被布置来检测前导码在所述经调谐信道上的存在。如果在单个前导符号持续时间Tp内没有检测到前导码的存在，则所述处理单元(9)进一步被布置来将所述本地振荡器(2)切换到所述数据信道中的下一个。所述信道切换时间是单个前导符号时段Tp的分数β。在通过接收所述前导码触发之后，所述数据信道的数量K满足条件K<floor(N‑1‑(K*β))，以便能够在所述K个信道上接收所有相关数据包。

Description

多信道可监听接收器及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种操作能够在K个数据信道中的一个上操作的多信道可监听接收器的方法，K是大于1的整数，其中与远程设备的同步是基于对由所述远程设备传输的前导码进行检测来实现的，所述前导码包括N个相同的前导符号，每个前导符号具有前导符号持续时间Tp，N是大于1的整数。接下来可以是：在从远程设备正确接收数据消息后，由多信道可监听接收器传输确认数据消息。

背景技术

国际专利公开WO2009/093892公开了一种用于确定输入信号的特征形式的布置，其可以专门应用于诸如采用1EEE 802.15.4标准的网络的低数据速率RF通信网络中。

发明内容

本发明提供一种RF接收器的改进操作，其允许更有效的信道选择和信道调配，并且以多信道监听提供有效操作，以便覆盖利用单个接收器在不同信道上操作的网络。

根据本发明，提供一种根据上文定义的前导码的方法，所述方法包括：在预定信道切换时间Ts内将多信道可监听接收器调谐到K个数据信道中的一个，检测前导码在K个数据信道中的经调谐一者上的存在，如果在单个前导符号持续时间Tp内没有检测到前导码的存在，则切换到K个数据信道中的下一个。预定信道切换时间Ts是单个前导符号时段Tp的分数β。分数β在0与1之间，在典型的实现方式中为0.25。如果满足条件K≤floor(N-1-(K*β))，则在理想的RF性能下并且在所有相关数据包在时间上不重叠的假设下，这允许以足够快速以便能够在通过接收前导码触发之后接收所有相关数据包的方式在K个信道上(连续地)实现单个接收器监听。在此，函数‘floor()’意指最大的先前整数。

在另一个实施方案中，多信道可监听接收器可以包括具有L个天线输入的天线分集输入部分，L是大于或等于2的整数，并且所述方法还包括如果在单个前导符号持续时间Tp内没有检测到前导码的存在，则切换到L个天线输入中的另一个。或者另外地，这还允许使用有待在接收器配置中采用的天线分集方案。如果满足条件L*K≤floor(N-1-(K*β))，则在理想的RF性能下并且在所有相关数据包在时间上不重叠的假设下，这允许以足够快速以便能够在通过接收前导码触发之后接收所有相关数据包的方式在K个信道中的每一个上的L个天线输入上(连续地)实现单个接收器监听。

在另一个实施方案中，所述方法还包括：在K个数据信道中的一个或多个上禁用前导码检测，这允许本发明实施方案的扩展以克服在信道调配程序的RSSI测量(或类似测量)期间的盲时段。

在又一个扩展实施方案中，其中所述方法包括在K个数据信道中的一个或多个上禁用确认消息的传输。这允许将信道恢复期间的低等待时间与信道转向组合。

本发明的另一个方面涉及一种操作能够在K个数据信道中的一个上操作的多信道可监听接收器的方法，K是大于1的整数，其中与远程设备的同步是基于对由所述远程设备传输的前导码进行检测来实现的，所述前导码包括N个相同的前导符号，每个前导符号具有前导符号持续时间Tp，N是大于1的整数。所述多信道可监听接收器包括：可控制的本地振荡器，其用于在预定信道切换时间Ts内将多信道可监听接收器调谐到K个数据信道中的一个；以及处理单元，其连接到可控制的本地振荡器并且被布置来检测前导码在K个数据信道中的经调谐一者上的存在。如果在单个前导符号持续时间Tp内没有检测到前导码的存在，则处理单元进一步被布置来将可控制的本地振荡器切换到K个数据信道中的下一个(并且实现本发明的其他方法实施方案)。

此外，本发明涉及一种具有根据本发明实施方案所述的多信道可监听接收器的单信道无线电装置。

附图说明

下文将使用多个示例性实施方案参考附图来更详细地论述本发明，在附图中，

图1a和图1b分别示出接收器的现有技术实现方式的目标设备所选择的信道和相关联的数据包业务的时间线；

图2a和图2b示出在执行RSSI测量时的目标设备活动和在第一信道上的远程(控制器)设备活动的时间线；

图3示出根据本发明的实施方案的接收器的接收器部分的示意性电路图；

图4示出本发明的实施方案的时序图；

图5示出本发明的另一个实施方案的时序图；

图6示出本发明的实施方案的流程图；

图7示出本发明的扩展实施方案的流程图；

图8a和图8b示出采用图7的扩展实施方案的目标设备活动的时间线；

图9a和图9b示出采用更进一步扩展的实施方案的目标设备活动的时间线；

图10示出更进一步扩展的实施方案的流程图。

具体实施方式

本发明的实施方案一般可用在射频(RF)接收器(或更一般的收发器)中，并且更具体地用在直接序列扩频(DSSS)接收器中。例如，在IEEE 802.15.4低功率接收器解决方案中，本发明实施方案可应用于前导码检测。IEEE 802.15.4收发器用于ZigBee应用，诸如ZigBee RF4CE(用于远程控件、人机界面设备)、ZigBee Pro(用于家庭自动化、建筑自动化等)、ZigBee 1P(用于智能能量)和1SA100.11a/无线Hart(用于工业应用)。很可能在单个位置处，这些应用中的若干个用在例如传感器网络中。如果在同一位置处使用若干个应用，则通常每个应用将使用不同的信道频率。单个设备可以是这些应用中的多于一个的部分。利用当前的解决方案，这意味着这种设备需要多个接收器。

IEEE 802.15.4数据包以同步标头SHR开始。SHR包括前导序列和帧分隔符SFD的起始信号。前导序列是8个相同数据符号(“0”)的序列。数据符号被映射成也被称为“码片”的32个伪噪声(PN)码符号的连续字符串。数据符号对应于4个比特。IEEE 802.15.4区分16个差分数据符号(“0”至“15”)，其中每个数据符号映射在提供编码距离的16个不同的32码片PN序列中的一个上。

前导码是传输信道中的可用带宽用于同步目的但不传送数据的时段。为了最佳的带宽利用率，这种“开销”必须尽可能小。此外，在诸如ZigBee的低功率网络系统中，传输的数据消息应包括尽可能少的“开销”。在IEEE 802.15.4标准中，前导码为8个符号长。

根据802.15.4标准的传输信号基于具有半正弦脉冲的最小频移键控(MSK)或偏移正交相移键控(OQPSK)。MSK是通过改变载波频率并使用调制指数h＝0.5来输送数据的数字调制方案。MSK信号可以被认为是OQPSK的特殊形式，其中基带矩形脉冲被半正弦脉冲代替。

ZigBee RF4CE是针对其PHY/MAC层使用IEEE 802.15.4标准的许多标准之一。在ZigBee RF4CE中，存在两种类型的设备。在最典型的情况下，目标设备(例如，电视机)从一组控制器(远程)设备(例如，远程控件)接收数据包并且适当地对它们进行确认。因此，目标设备可能被称为收发器，因为它需要接收和处理接收信号，并且使用相同的传输信道来确认到控制器设备的接收。

基于每个目标设备从这些信道收集的干扰信息(例如，RSSI测量结果)，每个目标设备可以自由地从一组三个信道中选择最佳操作信道。收集干扰信息并决定所使用的最佳频率的程序被称为信道调配程序。所述信道调配的设计取决于系统实现者或者设备或组件的制造商。

目标设备随时可以自由地改变操作信道，而不用通知控制器设备向目标设备传输数据包。图1a示出由目标设备选择的特定频道的时间线，并且图1b示出由控制器设备传输的且由目标设备确认的数据包的相关联时间线。

如果目标设备如图1a所示改变其操作信道，则控制器设备使用信道恢复程序重新获取操作信道：向目标设备发送数据包的控制器设备可以通过检查数据包是否被确认来重新获取目标设备的操作信道。如果不是这样，则控制器设备将在其他可用信道中的每一个上重新传输数据包，直到接收到确认。在作为目标设备的新操作信道的信道处接收到数据包之后，将发送从目标设备到控制器设备的确认。

为了从与操作信道不同的可用信道之一收集干扰信息，构思了现有技术实现方式，所述实现方式必须将其接收器信道从操作信道切换到其他可用信道之一，并执行RSS1或ED(能量检测)测量程序，以便测量所述一组3个信道中的其他信道的干扰条件。在802.15.4中，如图2a的时间线(目标设备活动)和图2b(控制器设备活动)所示，RSS1测量程序需要比前导码更长的时间。在比前导码的持续时间长的时间内，将接收器调谐到与操作信道不同的信道。这意味着存在以下可能性：操作信道上的数据包的前导码被丢失并且数据包未被接收。因此，现有技术实现方式1)将完全不会收集除操作信道之外的信道的RSS1信息，并且连续地对操作信道进行调谐，并且仅从所述信道收集RSS1信息，或者2)将以更长的间隔一次(例如，每10秒一次)收集其他信道的RSS1信息。

如果可以发现利用单个接收器处理不同的信道频率，即在不同信道上不同时接收或传输数据包的手段将是有益的。更确切地说，当单个接收器可以在这样的前导码的持续时间内在不同的信道频率上监听到达数据包的前导码时。并且如果这可以完成得足够快，以便确保没有丢失这些信道频率中的任一者上的任何到达数据包的前导码。换句话说，本发明提供了可以触发数据包的单个信道接收的多信道监听实现方式。

本发明实施方案可以在接收器体系结构中实现，如图3的框图示意性地示出。所述接收器体系结构可以是如本文所论述的多信道可监听接收器的一部分。例如，对于如上所论述的IEEE 802.15.4实现方式，类似接收器的体系结构将被扩充有一个传输部分以允许发送确认消息，但是为了清楚起见，形成传输部分的元素被省略在图3的框图之外。位于输入端处的两个天线6、6'旨在允许实现天线分集，这是已知的。

图3示出根据本发明的一组实施方案的接收器1的简化框图，从而还允许实现本发明的方法实施方案。所示实施方案中的接收器1连接到用于接收RF信号的两个天线6、6'，并且两个天线输入之一由受控开关5选择(例如，由接收器1的处理单元9控制)。天线的RF信号首先由低噪声放大器LNA 4放大。LNA 4的输出信号的频谱在频率上移位，以便以中频IF为中心。LNA 4的输出信号被供应给两个混合单元3，所述混合单元被配置用于将输入信号与由LO(本地振荡器)单元2生成的CW(连续波)信号和所述CW信号的90°移位版本简单地混合。所述操作产生双边光谱输出。由简单混合产生的信号之一以所需的IF(f_IF)为中心，另一个信号以-3/4为中心。实际上，这意味着接收器将不能够区分fL_O-fiF和fL_O+fiF处的输入。通过使用具有复合输出(同相和正交分量)的本地振荡器2并将输入信号与这两个LO输出进行混合，可以获得在正和负光谱分量之间进行区分的复信号。滤波器7(例如，单边带滤波器)被应用于由混合单元3获得的输出信号上，以抑制两个光谱分量之一。然后，单边带滤波器7的输出通过硬限幅放大器8放大，并通过处理单元9量化和处理成最终的输出信号10。所述接收器体系结构的无线电设计概念基于具有硬限幅IF的低IF级(由于LNA 4的设置)。这种无线电设计的一大优点在于，与使用自动增益控制(AGC)的线性接收器一样，不需要适应接收的信号电平。具有硬限幅的这种无线电设计意味着，从一个信道改变到另一个信道需要改变的就是LO频率。通过改变LO频率，例如在处理单元9的控制下将频率调谐到另一频率(信道)。这可以在短时间内完成，因为没有时间需要AGC调整和结算。

根据本发明的第一组实施方案，提供一种操作能够在K个数据信道中的一个上操作的多信道接收器(即，(单个)目标设备)的方法，K是大于1的整数，其中与远程设备的同步是基于对由所述远程设备传输的前导码进行检测来实现的，所述前导码包括N个相同的前导符号，每个前导符号具有前导符号持续时间Tp，N是大于1的整数。接下来可以是：在从远程设备正确接收数据消息后(或甚至在前导码的检测后)，由多信道可监听接收器的发射器部分传输确认数据消息。所述方法还包括：

-在预定信道切换时间Ts内将多信道接收器1调谐到K个数据信道中的一个，

-检测前导码在K个数据信道中的经调谐一者上的存在，以及

-如果在单个前导符号持续时间Tp内没有检测到前导码的存在，则切换到K个数据信道中的下一个。

在像IEEE 802.15.4Zigbee的特定应用中，可用信道的数量K是例如6，并且重复的前导符号的数量N是例如8。在更一般的术语中，当采用信道切换时间被认为是可忽略的(例如，由于智能实现方式与非常快的本地振荡器切换相结合)时，使用所述方法所允许的数据信道的最大数量由公式K≤N-2确定。

在另一个方面，并且参考上文所论述的图3的示意性框图，提供第一组实施方案作为能够在K个数据信道中的一个上操作的多信道接收器(即，单个目标设备)，K是大于1的整数，其中与远程设备的同步是基于对由所述远程设备传输的(同步标头SHR中的)前导码进行检测来实现的，所述前导码包括N个相同的前导符号，每个前导符号具有前导符号持续时间Tp，N是大于1的整数。多信道接收器1包括：

-可控制的本地振荡器2(例如，呈频率合成器的形式)，其用于在预定信道切换时间Ts内将多信道接收器1调谐到K个数据信道中的一个，

-处理单元9，其连接到可控制的本地振荡器9并且被布置来检测前导码在K个数据信道中的经调谐一者上的存在，

其中如果在单个前导符号持续时间Tp内没有检测到前导码的存在，则处理单元9进一步被布置来将可控制的本地振荡器2切换到K个数据信道中的下一个。再次，在具体实施方案中，K＝6并且N＝8。

在图4的示例性时间线中指示定时参数Tp和Ts，图4示出在帧首分隔符(SFD)之前前导码具有八个相同符号S1-S8的设置中的具有单个天线和四个信道的接收器1的示例性实现方式：K＝4，N＝8，其中每个符号在前导符号持续时间Tp内传输。

在时间线中，示出多信道接收器1的活动，所述多信道接收器随后以由Ts指示的信道切换时间调谐到信道1至4。所述参数Ts由接收器的实际实现方式确定，但是如上文参考图3所述，所述时间帧可以相对较短(例如，前导符号持续时间Tp的四分之一)。收发器的接收器部分保持调谐到用于整个前导符号持续时间Tp的信道。此外，参数Tproc被指示为处理单元9处理所有所需信号，以便能够到达检测到前导码的确定所需的时间。

如上所提及，图4示出四信道操作模式的时序图。顶部图线示出信道1处的到达数据包信号的元素。SI至S8是八个前导符号，之后是两个帧首分隔符(SFD)符号。其他图线ch.1、ch.2、ch.3、ch.4示出在四个信道中的每一个处的接收器操作(ch.1至ch.4)。高状态示出提供用于所讨论的信道(相关)处理的信号样本的间隔。注意，所有相关处理发生在相同的电路中，例如，如参考图3所示和所论述的处理单元9。图4示出四条线，以便区分四个信道的处理。

当所传输的数据包到达时，接收器没有关于所述到达数据包信号的定时信息。此外，发射器和接收器之间将会有一些频率偏移。作为未知定时的结果，到达数据包可以在与ch.1、ch.2、ch.3、ch.4的高低状态相关的任何位置处开始。

在图4所示的实例中，在信道1处传输到达数据包，并且当信道1高低状态为高时，数据包开始。当信道1的相关间隔已经进行了相关间隔的四分之一时，到达数据包开始。因此，没有检测到前导信号的存在，并且接收器继续其他三个信道的处理。

在这个实例中，在连续信道的处理间隔之间存(前导)符号间隔的1/4间隙(4μs；16μs的1/4)。所述间隙对应于LO改变信道频率所需的时间。

预定信道切换时间Ts是单个前导符号时段Tp的分数β，分数β在0与1之间，在典型的实现方式中为0.25。

因此，在通用术语中，为了能够在通过接收前导码触发之后，在理想的RF性能下并且在假设所有相关的数据包在时间上不重叠时在K个信道上接收所有相关的数据包，需要满足以下条件：K≤floor(N-1-(K*β))，其中函数floor给出最大的前一整数。在所提及的实例中，β将等于0.25。

当在图4中再次评估信道1时，现在存在在全相关间隔期间存在的前导信号，并且现在检测到前导码。高低状态线ch.1、ch.2、ch.3、ch.4示出间隔，在所述间隔期间，信号样本用于连续信道的处理。在抓取信号样本的间隔(比如说信道1)之后，存在执行相关处理和检测决定所需的时间Tproc，所述时间在图4中对应于(如图所示的实例)1个符号(16μs)。在图4中，标记为‘pr.det.’的箭头指向已经检测到前导码的时刻，即信道1的第二高时段之后16μs。

然而，在所述时刻，LO频率对应于信道2。因此，必须将信道频率改变回信道1的频率。这需要另一个4μs。此后，接收器在频率和符号定时上同步，接下来接收器开始其操作模式以检测所有可能的数据符号，并且首先等待在前导符号(S1至S8)上跟随的两个SFD符号。

这个实例旨在示出第一信道的最坏情况的接收器定时(当在相关器处理期间发生数据包的到达时)，并且在所述第一信道的下一个相关器处理时段期间检测前导码。这个实例示出前导码检测是在时间上进行的，以确保SFD符号的接收。SFD检测对数据包数据同步至关重要。

图4实例描述了在4个不同信道上的接收过程。也可以在两个信道上利用每个信道的两个天线6、6’进行接收，以便允许天线分集。

在图5中，示出另一个实施方案的时间线，其中接收器1被提供有天线分集，即，两个天线6、6'和相关联开关5。在这种情况下，接收器随后可以在同一信道上接收两个天线信号A1、A2，其中天线之间的切换(几乎)是瞬时的)。在这种情况下，在进行了关于前导码的检测的确定(采用时段Tproc)之后，处理单元9需要一些进一步处理时间Tproc'来确定最佳天线。

在图5所示的实例中，在信道1处传输到达数据包，并且仅假设天线1上的信号提供足够好的信号质量(足够好的SNR)以允许前导码检测。作为实例，由于衰落条件，天线2上的信号可能非常弱。再次(像图4)，到达数据包信号仅在信道1+天线A1的相关间隔的3/4期间存在。这种3/4存在对于前导码检测是不够的。当信道1+天线A1的相关间隔下一次发生时，前导信号在整个间隔期间存在，并且在16μs(Tproc)之后进行前导码检测(由标记为‘pr.det.’的箭头指示)。相对于信道1+天线A1的到达数据包的最坏情况是足够早以便在时间上进行SFD检测。

如上所述，天线A1和天线A2的相关间隔之间没有间隙，因为由于切换而导致的天线1和2之间的串扰被认为是如此小的并且可以被忽略。可以认为本实施方案更进一步地涉及具有天线分集的三信道模式，或不具有天线分集的六信道模式。

在上述实施方案中，可以在前导码持续时间(八个符号)的一半内检测前导码(并执行所需的同步)。本发明实施方案提供了基于处理信号信息的前导码检测，所述信号信息仅在单个前导符号的持续时间Tp期间存在于前导码中。

在另一个实施方案中，其中多信道接收器1包括具有L个天线输入的天线分集输入部分(或开关)5，L是大于或等于2的整数，所述方法还包括如果在单个前导符号持续时间Tp内没有检测到前导码的存在，则切换到L个天线输入的另一个。切换可以被实现为处于处理单元9的控制下。注意，天线分集降低了具有给定数量N个前导符号的可能信道数量K，因为现在需要满足条件L*K≤floor(N-1-(K*β))，以便能够在通过接收前导码触发之后，在理想的RF性能下并且在假设所有相关的数据包在时间上不重叠时在K个信道上接收所有相关的数据包。此外，可以想到，不是每个信道都是用天线分集来实现的，所以分集天线和信道的所有组合都是可能的。

一种可能的解决方案是找到到达数据包信号与具有32个码片的单个前导符号序列之间的相关性。在数据包将到达的时候，不存在同步或定时信息，所以必须针对前导符号(“0”)序列的所有可能的时间偏移执行相关测量。当一个不同的时间偏移的相关性超过某个预定阈值时，假设前导码存在于到达数据包信号中。发生这个最高相关峰的时间偏移是指到达数据包信号与具有所讨论的时间偏移的前导符号序列之间的定时对准。可以通过测量与一组前导符号序列的相关性来确定到达数据包的发射器与接收器之间的频率偏移，所述一组前导符号序列各自通过执行与exp(-j.27i；.Af.t)的卷积来从前导符号“0”导出。除了时间偏移之外，还可以确定最佳匹配频率偏移

例如，参见同一申请人的专利公开WO2009/093892，所述专利通过引用的方式并入本文。

作为本公开中的相关处理的替代方案，这种处理也可以通过符号代数来表示。

前导序列可以由8倍c₀、ci、c₂....c₃₁或s_n序列表示，其中s_n＝c_mod(n,32)并且n＝0、...、255(完整前导码具有8x 32＝256个元素)。到达数据包的信号样本

可以与c₀、ci、c₂....c₃₁的32序列旋转版本相关，这些是：c₀、ci、c₂....c₃₁；ci、c₂....c₃₁、c₀；c₂....c₃₁、c₀、ci；....c₃₁、c₀、ci、....c₃。

这导致32个不同的相关结果(k＝0、1、....31)

32个不同Corr(k)中的最大输出是指对应于

与c_rmod(r+k,32)之间的定时对准的k。

同样地，可以关于数字频率偏移来确定这种相关性，

其中m指向频率偏移-M*f、(-M+1)*f、....、0....、(M-1)*f、M*f并且T是码片间隔的持续时间。这里，32*(2*M+1)个不同Corr(k，m)的最大输出是指关于定时和频率对准的(k，m)组合。

同样地，相同处理可以通过四次过采样来完成。

总之，在1EEE 802.15.4标准应用中，前导码由8倍具有32个伪噪声(PN)码元素的相同数据符号“0”构成(因此8个相同符号)。在本发明实施方案中，前导码内的这种重复用于检测前导码并执行接收器同步。所述前导码检测和同步大部分可以在前导码的持续时间内进行。当仅前导码的一部分足以用于前导码检测时，甚至可以评估两个或多个天线6、6'的信号质量。

因此，在前导码的持续时间期间，可以在信道频率之间进行切换并在多个信道上监听前导码。这允许单个无线电接收器1在多个信道上监听前导码，其方式为使得可以在前导码时段内确保接收器不会错过其中一个信道上的前导码。对于天线分集，甚至可以在多个信道上和每个信道上监听两个天线6、6'。

一旦已经在感测到的信道频率之一上和针对(两个)天线端口信号(关于与两个天线端口信号相关的最佳质量前导码检测条件)之一检测到前导码，接收器就将进入在信道频率下操作以便接收PHY标头和PHY有效载荷(其包含起始帧分隔符、长度字段和MAC帧)的剩余部分的模式。在接收到所述数据包期间，接收器不能在其他信道处操作，并且不能再继续预测在那些其他信道处的新到达数据包。在不同信道上传输的数据包在时间上重叠的情况下，接收确认和重新传输的提供不得不解决这样的问题。

802.15.4前导码由具有32个码片的8个相同符号组成，并且基于单个前导符号的持续时间内的信号信息，可以检测前导码的存在并获得同步。利用允许在不同信道的接收器LO频率之间进行快速切换的频率合成器，可以在时间上检测到达数据包的前导码，并且在没有天线分集的情况下与多达六个信道同步，并且在结合天线分集的情况下与多达三个信道同步。这样一种相对于在一组信道之一上传输的到达数据包具有时间上前导码检测和同步的能力允许单个无线电的多信道接收功能，只要在所述一组信道上传输的数据包之间在时间上不存在重叠(常常发生)。

图6示出如上所述的本发明方法实施方案的流程图。在块15中，接收器处于在N个信道上执行多信道监听的状态，例如，参考图4所示的时间线所描述的。一旦在信道i上检测到前导码(块16)，则状态转移到块17，开始在信道i上接收相关联数据包。如果数据块的接收失败(块20)，则接收器返回到块15的状态。如果数据包被成功接收(块18)，则接收器转移到块19，其中在信道i上传输确认。

根据多信道接收器的确切实现方式，可以基于重复前导符号和其他参数的数量N来确定可以在网络中处理的信道的数量。当前导码由N个相同的前导符号组成并且信道切换非常短，并且相关处理间隔是相等的时间，以加载包含对应于一个符号间隔的信号样本的寄存器时，则K可以是N-2，其中N是前导符号(重复图案符号)的数量。在具有两个天线的天线分集的情况下，K可以是(N/2)-2。

当前导码由N个相同的前导符号组成，并且信道切换定时对应于前导符号的分数β时，则K可以等于函数floor(N–1–(K*β))，其中‘floor’函数定义在计算值之前的最接近的整数处。

这假设相关器处理和决策在切换所需的时间期间发生(如果不是，相关器处理和决策所需的时间必须关于前导符号的分数β使用)。当除了检测前导码的时刻之外，整个接收器同步和/或切换回先前的信道(在信道切换时间期间的处理+检测)需要一些时间，并且这对应于前导符号的分数δ，则K可以是＝floor(N–1–(K*β)-δ)。在这种情况下，其中N＝8，β＝0.25，δ＝0.25，K可以是五。

当前导码由N个相同的前导符号组成并且信道切换定时对应于前导符号的分数β时，前导码相关不基于整个前导码处理时段，而是仅基于前导符号时段的(1-β)，则K可以是＝floor(N-1)。这假设相关器处理和决策在切换所需的时间期间发生(如果不是，相关器处理和决策所需的时间必须关于前导符号的分数β使用)。

当除了检测前导码的时刻之外，整个接收器同步和/或切换回先前的信道(在信道切换时间期间的处理+检测)需要一些时间，并且这对应于前导符号的分数δ，则K可以等于floor(N–1–5)。因此比如说，其中N＝8，δ＝0.25，K可以是6。

利用天线分集，信道数量K将进一步减小。则N-2必须在两个天线上划分。在八个前导符号的情况下，这意味着具有天线分集的三个信道。Chi上的两个天线的混合和其他信道上没有分集也是可能的。利用三个天线分集，甚至其他组合也是可能的。

在另一组实施方案中，进一步利用可以实现多信道可监听接收器解决方案的优点来以短时间间隔测量其他信道的RSS1，同时仍然能够检测在操作信道上的数据包的前导码。以这种方式，代替不使用RSS1信息，或仅使用RSS1信息的高二次采样版本，可以将所有可用信道的RSS1信息用作连续信息流，从而有助于信道调配程序的准确性，以及在突发干扰的情况下的响应能力。

它也可以用于不仅从在这些信道上执行的RSS1测量中导出其他信道的干扰条件，而且还例如使用在这些信道上检测到的前导码的数量或在这些信道上接收到的数据包的有效载荷中的任何其他信息，而无需完全接收和处理这些其他信道上的数据包(例如，在提取MAC或NWK标头之后处理数据包有效载荷)。

这两个项目都需要多信道可监听接收器的扩展，以确保对操作信道上的数据包错误率的影响受到限制，这是由另外的实施方案提供的，从而实现多信道监听的扩展以克服在信道调配程序的RSS1测量期间的盲时段。

对于信道调配程序，需要监测所有信道上的RSS1。然而，不期望在除了操作信道之外的信道上接收数据包，因为在其他信道之一处的数据包的实际接收期间，接收器不能在操作信道上操作，并且不能继续预期新到达数据包。为此，可以利用允许以每个信道为基础来控制前导码检测过程的前导码检测禁用掩码来扩展多信道可监听接收器。

如果在所述掩码中设置与当前信道相关联的比特，则禁用前导码检测器，或者替代地，对于所述信道，前导码检测结果被关闭。在这个信道上将不会接收到任何数据包。由于接收器在前导码持续时间的一部分内被调谐到所述信道的射频，可以伪连续方式(高于1kHz的可能采样率)提取RSS1。如果在所述掩码中与当前信道相关联的比特被复位，则前导码检测器被启用且不被关闭。可以在这个信道上接收到数据包。此外，由于接收器在前导码持续时间的一部分内被调谐到所述信道的射频，可以伪连续方式(高于1kHz的可能采样率)提取RSS1。

在如图7所示的流程图中，示出这些附加步骤。如果检测到前导码(块16)，则流程现在进行到由前导码检测禁用掩码(块21)配置的检查块22，其中针对多信道接收器正在其上操作的信道的子集关闭进一步处理。只有当前导码检测禁用[i]标志为0时，流程以正常方式进行到块17。否则，前导码检测禁用[i]标志被检测为设置(＝1)，并且流程返回到多信道监听块15。

提供另一组实施方案，其中所述方法还包括在K个数据信道中的一个或多个上禁用确认消息的传输。

使用本发明实施方案的多信道可监听接收器解决方案，在控制器设备需要执行信道恢复程序的情况下，可以减少目标设备对数据包的接收的等待时间。通过利用不具有扩展的多信道可监听接收器来实现，然而，如由信道调配程序检测到的将数据包的传输信道转向最佳信道的益处将丧失。实际上，代替仅能够在三个可用信道之一上接收数据包，目标设备将能够在所有三个信道上接收数据包，但是它也将确认所有三个信道上的数据包，并且以这种方式，传输信道转向不再可用。然而，利用所述实施方案的扩展，可以仅在由信道调配程序指示为最佳的信道上确认数据包。所述扩展确保了对于将要发送的下一个数据包，控制器设备将首先在最佳信道上传输数据包。

当使用多信道监听时，接收器1可以在所有可用信道上检测和接收数据包。在控制器设备需要执行信道恢复程序的情况下，这有效地减少目标设备对数据包的接收的等待时间。与图1a和图1b的时间线相比，这以图8a和图8b的时间线示出，其中图8a示出哪个信道由信道调配程序识别为显示最少干扰的信道(即，最佳可用信道)。由于目标设备现在在所有信道上确认数据包(参见图8b时间线)，同时它不再具有对控制器设备针对下一个数据包将使用的信道的影响，并且目标设备不再能够使控制器设备正在使用的传输信道转向。

为了保持这种影响，并且使控制器设备的信道转向到由目标设备的信道调配程序发现为最佳信道的信道，可以利用禁用确认掩码来扩展多信道可监听接收器。这将导致图9a和图9b的时间线(在这种情况下，针对信道A和B禁用确认，因为发现信道C具有最少干扰)。

图10的流程图中的附加元素也解释了所述进一步扩展的实施方案。从一开始，流程与参考图6所描述的流程相同。如果在信道i上成功接收到数据包(块18)，则进入决策块26，从而从确认禁用[N]掩码块25接收信息。如果在所述掩码中设置与当前信道相关联的比特(块28)，则针对所述信道禁用确认生成，并且在所述信道上将不会确认数据包。然而，可以接收数据包以给出低等待时间的益处。如果在所述掩码中与当前信道相关联的比特被复位(块27)，则启用确认生成(块19)，并且可以在所述信道上接收和确认数据包。

当禁用确认掩码被动态地配置成使得在与被识别为显示最少干扰的信道(＝“最佳信道”)的信道不同的所有信道上禁用确认时，则这有效地允许将由多信道监听提供的低等待时间与传输信道转向组合。

上文参考如附图所示的多个示例性实施方案描述了本发明实施方案。一些部件或元件的修改和替代实现方式是可能的，并且所述修改和替代实现方式被包括在如所附权利要求书中所定义的保护范围内。

Claims (10)

1.一种操作能够在K个数据信道中的一个上操作的多信道可监听接收器的方法，K是大于1的整数，

其中与远程设备的同步是基于对由所述远程设备传输的前导码进行检测来实现的，所述前导码包括N个相同的前导符号，每个前导符号具有前导符号持续时间Tp，N是大于1的整数，

所述方法包括：

在预定信道切换时间Ts内将所述多信道可监听接收器(1)调谐到所述K个数据信道中的一个，

检测所述前导码在所述K个数据信道中的经调谐的数据信道上的存在，以及

如果在单个前导符号持续时间Tp内没有检测到前导码的存在，则切换到所述K个数据信道中的下一个，

其中所述预定信道切换时间Ts是所述单个前导符号持续时间Tp的分数β，其中0≤β≤1，并且所述数据信道的数量K满足条件K≤floor(N-1-(K*β))。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多信道可监听接收器(1)包括具有L个天线输入的天线分集输入部分(5)，L是大于或等于2的整数，

所述方法还包括：

如果在单个前导符号持续时间Tp内没有检测到前导码的存在，则切换到所述L个天线输入中的另一个，

其中所述数据信道的数量K满足条件K*L≤floor(N-1-(K*β))。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其还包括在所述K个数据信道中的一个或多个上禁用所述前导码的检测。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其还包括在所述K个数据信道中的一个或多个上禁用确认消息的传输。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中K＝6并且N＝8。

6.一种能够在K个数据信道中的一个上操作的多信道可监听接收器，K是大于1的整数，

其中与远程设备的同步是基于对由所述远程设备传输的前导码进行检测来实现的，所述前导码包括N个相同的前导符号，每个前导符号具有前导符号持续时间Tp，N是大于1的整数，

所述多信道可监听接收器(1)包括：

可控制的本地振荡器(2)，其用于在预定信道切换时间Ts内将所述多信道可监听接收器(1)调谐到所述K个数据信道中的一个，

处理单元(9)，其连接到所述可控制的本地振荡器(2)并且被布置来检测所述前导码在所述K个数据信道中的经调谐的数据信道上的存在，

其中如果在单个前导符号持续时间Tp内没有检测到前导码的存在，则所述处理单元(9)进一步被布置来将所述可控制的本地振荡器(2)切换到所述K个数据信道中的下一个，

其中所述预定信道切换时间是所述单个前导符号持续时间Tp的分数β，其中0≤β≤1，并且所述数据信道的数量K满足条件K≤floor(N-1-(K*β))。

7.根据权利要求6所述的多信道可监听接收器，其中所述多信道可监听接收器(1)包括具有L个天线输入的天线分集输入部分(5)，L是大于或等于2的整数，并且如果在单个前导符号持续时间Tp内没有检测到前导码的存在，则所述处理单元(9)进一步被布置来切换到所述L个天线输入中的另一个，并且其中所述数据信道的数量K满足条件K*L≤floor(N-1-(K*β))。

8.根据权利要求6或7所述的多信道可监听接收器，其中所述处理单元(9)被布置来禁用所述K个数据信道中的一个或多个上的所述前导码的检测。

9.根据权利要求6或7所述的多信道可监听接收器，其中所述处理单元(9)被布置来在所述K个数据信道中的一个或多个上禁用确认消息的传输。

10.根据权利要求6或7所述的多信道可监听接收器，其中K＝6并且N＝8。

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