同步装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明在实施例中设及用于特别是通过使用调嗽扩频来同步在无线网络中的多 个时钟的装置和方法。
【发明内容】
[0002] 远程时钟的同步是众所周知的话题，并且具有许多应用。一个重要的应用是无线 蜂窝网络，其要求在基站之间的至少500 ns的时间准确度。在许多情况下，当网络基于 到达的时间差来提供定位或其他高级的服务时，要求的同步的水平可能大大好于该数字 (figure)。通常要求10 ns或甚至2 ns的准确度。
[0003] 当数字联网表示精确同步的最广泛使用时，许多其他应用也需要它。我们可W援 引例如使用许多物理上断开的传感器的网络的地震测量、科学仪器、陆地勘测。该列表远远 不是穷尽。
[0004] 在无线网络中，使用来自GPS或者其他地理定位（geolocalization)卫星系统的 信号来获得可W将在网络中的所有时钟同步到其的精确的共同基准。然而运要求基站具有 屋顶访问（roof access),并且还依赖于其可用性在所有条件下得不到保证的GI^信号。
[0005] 针对有线网络，假设在网络中的延迟是稍微可预测的，则比如TopSynch^ffiE 1588或NTP的技术方案可W在它们相应的性能限制中提供良好的准确度。运些技术方案示 出针对D化链路或使用无线回程的链路的某些限制。
[0006] 直接序列扩频技术也是已知的并且可W达到非常高水平的编码增益。在某些情况 下，像在GI^系统中，已经在远距离上显示出优秀的噪声免疫性。然而，运些技术的限制是 接收机的相当高的复杂度、针对弱信号可W非常长的获取时间和它们的功率消耗。
[0007] 欧洲专利申请EP2449690描述了使用数字合成的调嗽符号作为调制的通信系统 和合适的基于FFT的接收机。
[000引已知在各种射频电路中的调嗽生成，例如US6549562描述了用于生成调制的调嗽 信号的方法，而EP0952713示出了基于调嗽信号的同步过程。
[0009] 除其他之外，US6940893和US6614853通过经过波散滤波器传递脉冲信号来描述 调嗽信号的生成和使用W及基于此的通信方案。
[0010] 在本领域中已知的其他参考描述了使用数字合成调嗽符号作为调制的通信系统 和合适的基于FFT的接收机。除其他之外，欧洲专利申请EP2763321描述了一个运样的 调制方法，其中信号的相位基本上邻接，并且W运样的方式将调嗽嵌入到数据帖中W便允 许在发射机和接收机节点之间的同步W及确定它们之间的传播范围。该调制方案被用在 Semtech公司的远程LoRa?RF技术中，并且其将在该文档的下文中被简称为'LoRa'。
[0011] EP2767847设及LoRa协议的变体，其允许估计在无线链路的端点之间的范围。
[0012] 根据本发明，借助于所述权利要求书的对象（Ob ject)来实现运些目的。
【附图说明】
[0013] 借助于示例给出和通过图图示的实施例的描述将更好地理解本发明，其中： 图1W示意的简化的方式示出了根据本发明的一个方面的无线电调制调解器的结构。
[0014] 图2a绘制了根据本发明的一个方面的基础调嗽的瞬时频率和调制的调嗽的瞬时 频率。在图化中表示相同信号的相位，并且图2c绘制了在时域中的基础调嗽的实数和复 数分量。
[0015] 图3a到图3c示意性地表示在本发明的帖中的、在两个设备之间交换的数据帖的 结构。
[0016] 图4示意性地示出了包括定时主节点和多个定时从节点的无线网络。
[0017] 图5图示了根据本发明的一个方面的同步方法的步骤。
[0018] 图6图示了根据本发明的一个方面的采样误差补偿。
【具体实施方式】
[0019] 在本发明中采用的调嗽调制技术的若干方面在欧洲专利申请EP2449690被描述 并且将在运里被概括地提起，所述申请通过引用被并入到本文中。在图1中示意性表示的 无线电收发机是本发明的可能的实施例。收发机包括基带部分200和射频部分100。集中 在发射机部分上，基带调制器150基于在它的输入处存在的数字数据152生成基带信号，所 述基带信号的I和Q分量通过由功率放大器120放大的RF部分100被转换成期待的传输 频率，并且由天线传输。
[0020] 在该示例中，通过在混合器110中混合由放大器154提供的信号与电路190生成 的本地载波的同相和正交分量来完成信号从基带到预期的频率的转换并且将其链接到基 准时钟129。
[0021] 一旦在无线电链路的另一端上接收信号，就由图1的收发机的接收部分对其进行 处理，图1的收发机包括低噪放大器160,之后是生成包括一系列调嗽的基带信号的下变频 转换级170,然后由其功能是调制器150的功能的相反的基带解调器180对所述信号进行处 理并且提供重建的数字信号182。
[002引如在EP2449690中讨论的那样，调制器150合成包括一系列调嗽的基带信号，所述 基带信号的频率沿着预确定的时间间隔从初始瞬时值孩改变到最终瞬时频率y|。为了简 化描述，将假设所有的调嗽具有相同的持续时间fS尽管运不是针对本发明的绝对要求。
[0023] 在基带信号中的调嗽可W由它们瞬时频率的时间分布（profile)巧O或者也由将 信号的相位定义为时间的函数的函数冷（巧来描述。重要的是调制器150可W生成具有多 个不同分布的调嗽，每个对应于在预确定的调制字母表中的符号。
[0024] 根据本发明的重要特征，调制器150可W生成具有具体的和预定义的频率分布的 基础调嗽(在下文中也被称为未调制的调嗽）或通过循环地时移基础频率分布从基础调嗽 获得的可能的调制调嗽的集合中的一个。通过示例，图2a图示了在调嗽的开始处的时刻 t ^ te和调嗽的末尾处的时刻自￡^之间的基础调嗽的和一个调制的调嗽的可能的频率 和相位分布，而图化示出了在时间的域中的相应的基带信号。水平标度（scale)例如对应 于符号并且虽然将绘图表示为连续的，但是在具体实现中它们将由有限数量的离散样本来 表示。关于垂直标度，它们被归一化成预期的带宽或者被归一化成相应的相位跨度（span)。 特别地，相位在图化中被表示为好像其是无边界的变量，W便更好的示出它的连续性，但 是它在具体实现中实际上可W跨越若干周期（revolution)。
[00巧]在描绘的示例中，基础调嗽的频率从初始值4:-心钱性地增加到最终值 毅―接，其中《卿^表扩展的带宽的量，但下降的调嗽或其他调嗽分布也是可能的。因 此，W调嗽的形式对信息编码，所述调嗽具有关于预确定的基础调嗽的多个可能的循环移 位中的一个，每个循环移位对应于可能的调制符号。
[0026] 图2c是在时域中对应于基础调嗽的基带信号的实部和虚部分量I和Q的绘图。
[0027] 优选地，还将调制器布置成合成并且插入信号共辆调嗽或者否则所述的是基础未 调制的调嗽的复共辆的调嗽。可W将运些视为下调嗽，其中频率从值爲4.沒挤VTf降到 兵：;二…拐辣'巧。