专利名称：动态能量控制的制作方法
技术领域：
本申请的实施例涉及通信领域。更具体地，示范性实施例涉及随机相位多址接入通信接口系统与方法。
背景技术：
为促进多用户网络中的通信，已经开发了一些调制技术。这样的技术包括码分多址接入(CDMA)、时分多址接入(TDMA)以及频分多址接入(FDMA)。CDMA是一种扩频通信技术，其使用伪随机数序列对输入数据进行调制，使用多个发射机发送相同的信号，并且使用正交码(Walsh码)来关联不同的通信信道。TDMA使用时隙来协调在相同子时隙中发送的多个上行链路发射机。用户快速地相继发送(一个接一个地)，各个用户使用他/她自己的时隙，这允许多个站共享同一传输介质(如射频信道)，同时仅使用全部可用带宽的一部分。FDMA为不同用户分配无线频谱的不同载频。除调制技术以外，还存在用于当两个设备试图同时使用一数据信道时(称为冲突)确定网络设备如何响应的协议。以太网使用CSMA/⑶(载波监听多址接入/冲突检测) 来物理地监视参与站点处的线上流量。如果在某一时刻未进行传输，则特定的站可以进行发送。如果两个站试图同时发送，这将引起冲突，所述冲突将被所有参与站点检测到。在随机的时段之后，冲突的站点试图再次发送。如果出现另一次冲突，则逐步增加用于选择随机等待时间的所述时段。这称为指数退避。
发明内容
示范性实施例使用随机相位多址接入通信接口。所述接口在不使用正交码的情况下将通信连接到使用扩频调制方法的系统和设备。示范性随机相位多址接入通信接口通信地连接使用扩频调制方法的系统和设备。 将码片(或定时)偏移随机地选为多址接入方案允许非协调的数据传输，而无需被指派唯一的“码”。所有用户使用相同的PN(伪噪声)码进行发送，从而可以使用接入点处的PN阵列解扩器。如果在处于相同PN偏移的接入点处接收两个信号(或者，PN偏移与在多个码片上的传输延迟之和为两个或更多传输产生相同的值)，则表示已经出现“冲突”，且不可能解调所述两个或更多信号。每次的定时偏移的随机化意味着，任何出现的“冲突”仅在所述帧期间出现。在随后的尝试中使用重传机制和新的随机化偏移来完成传输。示范性实施例包括标签(上行链路)处的发射机以及将信号从所述标签发送到接入点的方法。各个标签包括其自身的发射机，所述发射机发送帧形式的信息。可以由在具有固定的数据速率的信道上提供的信息形成帧。可以使用相同的伪噪声(PN)码来对所述数据进行扩频，所述PN码中具有随机选择的码片偏移。所述发射机也应用频率旋转和采样时钟校正，以与所述接入点的基准振荡器匹配。将多个标签与单个接入点关联，以形成所述网络。所述多个标签中的每一个使用相同的PN码连同所述PN码中的随机选择的码片偏移来发送信息。对于包含大量码片(即8192)的每一帧，相位是随机选择的。另一示范性实施例包括接入点(下行链路)处的发射机和将信号从所述接入点发送到所述标签的方法。所述接入点的发射机可以与标签的发射机的类似。然而，所述接入点的发射机对其与之通信的各个标签使用唯一的PN码。对各个标签使用不同的PN码提供了安全保证，并使得各个标签忽略被导向其他标签的信号。所述接入点发送的帧也包括大约9个符号的前导，以使得标签可以快速获取它们。另一示范性实施例包括标签处的解调器以及用于解调由所述标签接收的信号的方法。一种自动频率控制(AFC)消转器乘法被施加到在标签处接收的信号。所述AFC消转器乘法是1比特的复数运算，具有1比特的复数输出，以使得门计算得到提高。所述标签使用PN阵列解扩器，所述解扩器在1比特数据路径中节省了大规模计算。另一示范性实施例包括接入点处的解调器和用于解调在所述接入点处接收的信号的方法。所述接入点解调器具有同时解调从标签接收的数千甚至更多链路的能力。为了解调这样大量的链路，所述接入点解调器包括PN阵列解扩器。另一示范性实施例包括将所述标签与所述接入点的主定时进行同步。所述接入点能周期性地发送广播帧。在”冷”定时获取期间，所述标签使用其PN解扩器来分析这些广播帧以及识别所述接入点的主定时。预期当将标签首次引入系统中时发生一次冷定时获取。在初始冷获取之后，所述标签可在每当所述标签醒来发送或接收信号时执行“热”定时获取。所述热定时获取比所述冷定时获取使用更少的能量。在至少一个示范性实施例中，各个标签分别生成PN码。黄金码是能够参数化的PN 码的一个示例，使得每个用户具有其自己的PN码。这样，对于特定用户来说，只有为其指定的数据是可见的。使用唯一的PN码，标签就不会处理不属于自己的数据。用于通过多址接入通信接口进行通信的示范性方法包括从第一标签接收第一信号，其中使用预定的伪噪声(PN)码对所述第一信号扩频，且所述第一信号包括第一有效载荷数据。从第二标签接收第二信号。使用所述预定的PN码对所述第二信号扩频，且所述第二信号包括第二有效载荷数据。以PN阵列解扩器至少部分地识别来自所述第一信号的第一有效载荷数据。也以所述PN阵列解扩器至少部分地识别来自所述第二信号的第二有效载荷数据。用于通过多址接入通信接口进行通信的示范性系统包括第一标签、第二标签以及接入点。所述第一标签具有第一发射机，其被配置成在第一信号中发送第一有效载荷数据， 其中使用预定的伪噪声(PN)码对所述第一信号扩频。所述第二标签具有第二发射机，其被配置成在第二信号中发送第二有效载荷数据，其中使用所述预定的PN码对所述第二信号扩频。所述接入点与所述第一标签和所述第二标签通信，且包括接收机和解扩阵列。所述接收机被配置成接收所述第一信号和所述第二信号。所述解扩阵列被配置成对所述第一信号和所述第二信号解扩。在多址接入通信系统中使用的示范性接入点包括处理器、与所述处理器通信的接收机、以及与所述处理器通信的发射机。所述接收机被配置成从第一标签接收第一信号，其中所述第一信号包括第一有效载荷数据，且使用预定的伪噪声(PN)码对所述第一信号扩频。所述接收机也被配置成从第二标签接收第二信号，其中所述第二信号包括第二有效载荷数据，且使用预定的PN码对所述第二信号扩频。所述发射机被配置成将第三信号发送到所述第一标签，其中使用第二 PN码对所述第三信号扩频，且所述第二 PN码对于所述第一标签是特定的。提供了一种用于上行链路传输的方法。所述方法包括确定沿接入点和标签之间的通信信道发生的信道损失。至少部分地根据损失因素以及至少部分地根据所述接入点从所述标签接收上行链路信号所用的预定功率确定上行链路扩频因子。用所述上行链路扩频因子对所述上行链路信号扩频。将所述上行链路信号从所述标签发送到所述接入点。也提供了说明性的标签。所述标签包括处理器、伪噪声扩频器以及发射机。所述处理器被配置成确定沿接入点和标签之间的通信信道发生的信道损失。所述处理器也被配置成至少部分地根据所述损失因素以及至少部分地根据所述接入点从所述标签接收上行链路信号所用的预定功率确定上行链路扩频因子。所述伪噪声扩频器有效地耦合到所述处理器和被配置成用所述上行链路扩频因子对所述上行链路信号扩频。所述发射机有效地耦合到所述处理器，并被配置成将所述上行链路信号从所述标签发送到所述接入点。也提供了说明性的系统。所述系统包括接入点和标签。所述接入点包括第一发射机，其被配置成沿通信路径将下行链路信号发送到标签。所述标签包括接收机、处理器、伪噪声扩频器以及第二发射机。所述接收机被配置成从所述标签接收所述下行链路信号。所述处理器有效地耦合到所述接收机，并配置成确定沿接入点和标签之间的通信信道发生的信道损失，其中至少部分地根据所述下行链路信号确定所述信道损失。所述处理器也被配置成至少部分地根据所述损失因素以及至少部分地根据所述接入点从所述标签接收上行链路信号所用的预定功率确定上行链路扩频因子。所述伪噪声扩频器有效地耦合到所述处理器，并被配置成用所述上行链路扩频因子对所述上行链路信号扩频。所述第二发射机有效地耦合到所述处理器，并被配置成将所述上行链路信号从所述标签发送到所述接入点。结合下文所描述的说明书、所附权利要求和附图中所附的示范性实施例，以上和其它的特征、形态以及优点将变得显而易见。
图1是描述根据示范性实施例的上行链路发射机的示图。图2是描述根据示范性实施例的下行链路发射机的示图。图3是描述示范性实施例中的时隙结构和指派的示图。图4是描述示范性实施例中的PN(伪噪声)解扩阵列的示图。图5是描述在示范性实施例中、从冷启动起处理专用信道的标签中执行的操作的流程图。图6是描述在示范性实施例中、从热启动起处理专用信道的标签中执行的操作的流程图。图7是描述示范性实施例中的标签接收数据路径的示图。图8是描述示范性实施例中时间跟踪的示图。图9是描述示范性实施例中AFC(自动频率控制)旋转的示图。
图10是描述示范性实施例中专用通信指的示图。图11是描述示范性实施例中接入点接收处理期间执行操作的流程图。图12是描述示范性实施例中接入点接收数据路径的示图。图13是描述示范性实施例中异步初始标签发送操作的示图。图14是描述根据示范性实施例，在时隙模式中接入点和标签之间进行交互的示图。图15是描述根据示范性实施例，在接入点和标签之间进行数据转移的示图。图16是描述由RPMA设备形成的网格网络的示图。图17是描述微中继器与由RPMA设备形成的网格网络的关联的示图。图18是描述根据代表性实施例的利用动态能量控制的RPMA系统的示图。图19是描述根据说明性实施例的标签能量控制的示图。图20是描述根据说明性实施例的上行链路扩频因子、上行链路功率以及信道损失之间的关系的图。图21是描述根据说明性实施例的利用动态能量控制的第二 RPMA系统的框图。图22是描述由根据说明性实施例的由RPMA系统接入点执行的操作的流程图。
具体实施例方式以下结合附图描述了示范性实施例。应理解的是，以下描述意在描述示范性实施例，而非将本发明限定在所附权利要求中。图1示出了上行链路发射机10，其包括诸如卷积编码器、交织模块、调制器、伪噪声扩频器、滤波器、一组分接头、自动频率控制(AFC)旋转器等结构以及其他类似结构。这些结构执行在框12、14、16、18、20和22中描述的操作。上行链路发射机10的发送路径是编码和扩频的波形。在示范性实施例中，可以将上行链路发射机10包括在标签中，所述标签连同其他标签使用解调的通信信道与接入点通信。此外，基于特定实施例，可以由上行链路发射机10执行额外的、更少的或不同的操作。也可以以不同于所示和所述的次序执行这些操作。在本文中，标签可以是被配置成从接入点接收信号和/或将信号发送到接入点的任何通信设备。所述接入点可以是被配置成与多个标签同时通信的任何通信设备。在示范性实施例中，所述标签可以是移动的低功率设备，其消耗电池或其他存储的电能，且接入点可以位于中心位置和从诸如墙壁插座或发电机之类的电源接收电能。或者，标签可以插入插座和/或接入点可以消耗电池或其他存储的电能。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，所述数据流包括前导，为1 位。或者，可以使用其他大小的数据流。一旦被接收，则所述数据流被使用卷积编码器编码。在示范性实施例中，可以以1/2的速率编码所述数据流。或者，也可以使用其它速率。还可以使用所述交织模块对所述数据流交织。将编码的符号流输出给框14， 在所述框14中，使用二进制差分相移键控(D-BPSK)调制器来调制所述编码的符号流进行调制。在可选的实施例中，可以使用其他调制方案。在框16中，将调制的流应用到PN扩频器。在示范性实施例中，所述PN扩频器能使用通用网络黄金码信道，其使用选定的扩频因子。所述扩频因子可以是集合{64，128，256，···，8192}中的元素。或者，可以使用其他码和/或扩频因子。给定扩频因子处的各个标签由具有随机选定的码片偏移的相同PN码进行扩频。可能随机选定的码片偏移的较大范围降低了特定帧与来自另一发射机的另一帧发生冲突(或，换言之，在所述接入点特定帧不会具有与来自另一发送器的另一帧相同的码片定时)的概率。在接近容量的极限情况下，冲突概率可能将不容忽视Cl0%或更少)， 且可以经由相同帧在不同方式提取的随机偏移处的重传而解决。以下结合图4更详细地描述了所述PN扩频器。在示范性实施例中，框18的输出可以具有每秒1兆码片1比特的速率。或者，可以使用其他速率。在框18中，由4X过采样滤波器对所述数据流进行上采样，且用时间跟踪逻辑来确保所有落在相同采样速率上的帧与所述AP的频率参考一致。框18接收采样错误/重复指示作为输入。在一个实施例中，框18的输出可能具有约4兆赫(MHz)的实频。在框20 中，完成自动频率控制(AFC)旋转，包括频率偏移来匹配接入点的定时偏移，确保来自所有用户的所有帧落在相同的频率假设附近。在一个实施例中，框20的输出可以具有约4MHz 的复频。在框22中，从起始时隙起施加延迟，直到正确的接入时隙出现为止。此外，在所述信号上施加随机的码片延迟。在示范性实施例中，所述随机的码片延迟可以是从0至扩频因子减1。或者，可以使用不同的随机码片延迟。可以通过A(i，j)描述所述时隙接入，其中i与作为2~(13-i)的扩频因子相关，且j是对应非重叠时隙的子时隙号。基于选定的扩频因子，在给定的时隙中一般存在多个发送机会。对上行链路而言，接入时隙可以同码片偏移一起在0到扩频因子减1的范围内随机选择。这样，上行链路用户之间的冲突的概率被最小化，同时在出现冲突的情况下允许重新选择。在将信号进行延迟之后，可以将信号发送到接入点。图2示出了下行链路发射机30，其包括诸如卷积编码器、交织模块、调制器、伪噪声扩频器、滤波器、一组分接头等结构和其他类似结构。接入点(AP)使用发射机30发送多个信道，每个信道以特定的标签或用户为目的地。这些结构执行如框32至M中描述的操作。框32至40以及框42至50代表能够被复制用于其它数据流的不同数据路径。在示范性实施例中，框32-38能执行与结合图1所述的、作用于第一数据流的操作类似的操作。类似地，框42-48能执行与结合图1所述的、作用于第η数据流的操作类似的操作，其中η可以是任何值。框36的输入可以是对将接收第一数据流的标签特定的黄金码，且框46的输入可以是对将接收第η数据流的标签特定的黄金码。或者，诸如广播黄金码、非黄金码或其他码可以用于对第一数据流和/或第η数据流扩频。如果对应于第一数据流和第η数据流的数据链路的功率不相等，则在框40和50中对框38和/或框48的输出加权。一旦进行了加权，则在框52中对这些路径求和。在框52中还做出了硬判决，其中所有正数映射到0 且所有负数映射到1。或者，可以做出不同的硬判决。在一个实施例中，框52的输出可以具有lOMcps 1比特的速率。或者，可以使用其他速率。在框讨中，使用4Χ的码片滤波器对从框52输出的和进行上采样。在一个实施例中，框M的输出可以具有40MHz的实频。或者，可以使用其他频率。没有说明的是相邻频率上的传输，其是处于最大下行链路扩频因子 2048处的广播帧的单一集合。或者，可以使用不同的最大下行链路扩频因子。图3示出了时隙结构和指派。在至少一个实施例中，数据流70包括时隙72、时隙 74以及时隙76。时隙72是AP至标签的通信，时隙74是标签至AP的通信，而时隙76是AP 至标签的通信。在示范性实施例中，每个时隙可以具有2.1秒的持续时间。或者，可以使用任何其他的持续时间和/或不同的时隙可以具有不同的持续时间。可以在半双工通信方案中实现数据流70，使得在任何给定的时间，或是AP在发送而标签在接收，或是标签在发送而AP在接收。在可选的实施例中，可以使用其他通信方案。如图3中所示，数据信道80描绘了对于时隙72中的数据的处理增益选项。如果数据链路在特定增益处关闭，则标签仅需在具有相应增益的时隙的持续时间内做好接收的准备(在AP至标签的模式下)。在发送模式中，时隙选择主导了从标签至接入点的传输，使得标签在省电传输模式下能最小化其接通时间。例如，ISdB的增益仅需要1. 6ms的时隙(A7J。数据信道82描绘了对于时隙74 中的数据的处理增益选项。可以看出，可以选择标签使用的功率，使得每个数据链路以相同功率到达AP。在AP侧处理大量的同步波形和在标签侧处理相对少的波形之间存在对称性。由于所述AP控制这些参数这一事实，AP侧知晓自动频率控制(AFC)、时间跟踪偏移、以及帧定时。然而，可以在标签侧获取时确定AFC、时间跟踪偏移、以及帧定时。所述PN阵列解扩器执行与两者相关的强制操作，这对于探索获取假设/解调是一种有效率的实施方式。其另一个方面是所述大功耗电路(激活时)，尽管连续在AP上运行(这不成为问题，因为其可以插入墙壁的插座)，在标签上只会在很少发生的“冷”获取(这应当很少发生)期间运行。 结合图5和图6更详细地分别描述了冷获取和热获取。图4示出了 PN(伪噪声)解扩阵列，所述解扩阵列促进了标签上的单个波形的获取和AP上的多个波形的强制解调。在示范性实施例中，所述PN解扩阵列能够同时执行许多码片间隔的定时假设的1比特点积。PN解扩核心元件可以是简单的计数器，基于输入是0还是1，所述计数器在各个时钟增加或不增加计数。由于其是复数据路径，存在两个计数器一个用于I (同相)且一个用于Q(正交相位)。通过复指数的乘法一般是耦合到复指数表的4个较大的标量乘数 GX 1000个门是典型的)的集合。相比之下，1比特的复乘数基本是简单的真值表，诸如以下的示例表，其中负的代表逆(0 — 1以及1 — 0)。所述真值表可以仅使用少数门来实施。
权利要求
1.一种用于上行链路传输的方法，包括确定沿接入点和标签之间的通信链路发生的信道损失；至少部分地根据所述信道损失和至少部分地根据所述接入点将从所述标签接收上行链路信号所用的预定功率确定上行链路扩频因子，其中所述上行链路信号包括多个符号， 且其中所述上行链路扩频因子包括每个符号许多码片；用所述上行链路扩频因子对所述上行链路信号进行扩频；以及将所述上行链路信号从所述标签发送到所述接入点。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括从所述接入点接收下行链路信号， 其中至少部分地根据所述下行链路信号确定所述信道损失。
3.如权利要求2所述的方法，其中至少部分地根据所述接入点用以发送所述下行链路信号的已知功率确定所述信道损失。
4.如权利要求2所述的方法，其中至少部分地根据所述接入点用以扩频所述下行链路信号的下行链路扩频因子确定所述信道损失。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括确定发送所述上行链路信号所用的上行链路功率，其中至少部分地根据所述信道损失和至少部分地根据所述预定功率确定所述上行链路功率。
6.如权利要求1所述的方法，其中如果所述上行链路扩频因子不是最小的扩频因子， 则以完全功率发送所述上行链路信号。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述方法还包括如果所述上行链路扩频因子是最小的扩频因子，则确定以减少的功率发送所述上行链路信号是否允许所述上行链路信号由所述接入点以所述预定功率接收；以及如果确定所述减少的功率允许所述上行链路信号由所述接入点以所述预定功率接收， 则以所述减少的功率发送所述上行链路信号。
8.一种标签，包括 处理器，其被配置成确定沿接入点和标签之间的通信链路发生的信道损失；以及至少部分地根据所述信道损失和至少部分地根据所述接入点将从所述标签接收上行链路信号所用的预定功率确定上行链路扩频因子，其中所述上行链路信号包括多个符号，且其中所述上行链路扩频因子包括每个符号许多码片；伪噪声扩频器，其有效地耦合到所述处理器，并被配置成用所述上行链路扩频因子对所述上行链路信号进行扩频；以及发射机，其有效地耦合到所述处理器，并被配置成将所述上行链路信号从所述标签发送到所述接入点。
9.如权利要求8所述的标签，所述标签还包括接收机，其有效地耦合到所述处理器， 并被配置成从所述接入点接收下行链路信号，其中所述处理器至少部分地根据所述下行链路信号确定所述信道损失。
10.如权利要求9所述的标签，其中所述处理器至少部分地根据所述接入点发送所述下行链路信号所用的已知功率确定所述信道损失。
11.如权利要求9所述的标签，其中所述处理器至少部分地根据所述接入点用以扩频所述下行链路信号的下行链路扩频因子确定所述信道损失。
12.如权利要求8所述的标签，其中所述处理器还被配置成确定发送所述上行链路信号所用的上行链路功率，其中至少部分地根据所述信道损失和至少部分地根据所述预定功率确定所述上行链路功率。
13.如权利要求8所述的标签，其中如果所述上行链路扩频因子不是最小的扩频因子，则所述发射机以完全功率发送所述上行链路信号。
14.如权利要求13所述的标签，其中所述处理器还被配置成，如果所述上行链路扩频因子是最小的扩频因子，则确定以减少的功率发送所述上行链路信号是否允许所述上行链路信号由所述接入点以所述预定功率接收；以及所述发射机被配置成，如果所述处理器确定所述减少的功率允许所述上行链路信号由所述接入点以所述预定功率接收，则以所述减少的功率发送所述上行链路信号。
15.一种系统，其包括接入点，其包括第一发射机，其被配置成沿通信路径将下行链路信号发送给标签；以及标签，包括接收机，其被配置成从所述接入点接收所述下行链路信号；处理器，其有效地耦合到所述接收机且被配置成确定沿接入点和标签之间的通信链路发生的信道损失，其中至少部分地根据所述下行链路信号确定所述信道损失；以及至少部分地根据所述信道损失和至少部分地根据所述接入点将从所述标签接收上行链路信号所用的预定功率确定上行链路扩频因子，其中所述上行链路信号包括多个符号，且其中所述上行链路扩频因子包括每个符号许多码片；伪噪声扩频器，其有效地耦合到所述处理器，并被配置成用所述上行链路扩频因子对所述上行链路信号进行扩频；以及第二发射机，其有效地耦合到所述处理器，并被配置成将所述上行链路信号从所述标签发送到所述接入点。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述标签的所述处理器至少部分地根据所述接入点用以发送所述下行链路信号的已知功率确定所述信道损失。
17.如权利要求15所述的系统，其中所述标签的所述处理器至少部分地根据所述接入点用以扩频对所述下行链路信号的下行链路扩频因子确定所述信道损失。
18.如权利要求15所述的系统，其中所述标签的所述处理器还被配置成确定发送所述上行链路信号所用的上行链路功率，其中至少部分地根据所述信道损失和至少部分地根据所述预定功率确定所述上行链路功率。
19.如权利要求15所述的系统，其中如果所述上行链路扩频因子不是最小的扩频因子，则所述第二发射机以完全功率发送所述上行链路信号。
20.如权利要求19所述的系统，其中所述标签的所述处理器还被配置成，如果所述上行链路扩频因子是最小的扩频因子， 则确定以减少的功率发送所述上行链路信号是否允许所述上行链路信号由所述接入点以所述预定功率接收；以及所述第二发射机被配置成，如果所述处理器确定所述减少的功率允许所述上行链路信号由所述接入点以所述预定功率接收，则以所述减少的功率发送所述上行链路信号。
全文摘要
一种用于上行链路传输的方法包括确定沿接入点和标签之间的通信链路发生的信道损失。至少部分地根据损失因素和至少部分地根据所述接入点将从所述标签接收上行链路信号所用的预定功率来确定上行链路扩频因子。用所述上行链路扩频因子对所述上行链路信号进行扩频。将所述上行链路信号从所述标签发送到所述接入点。
文档编号H04W52/24GK102440036SQ201080022633
公开日2012年5月2日 申请日期2010年3月17日 优先权日2009年4月8日
发明者J. 迈尔斯 T. 申请人:翁-兰普无线公司