专利名称：在混沌通信系统中用于多路接入的数据发送方法和设备以及数据接收方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及混沌通信系统，更具体地说，涉及在混沌通信系统中用于实现多路接入的数据发送方法和设备以及数据接收方法和设备。
背景技术：
为了高速发送数据，传统的无线标准要求更大的功率和复杂的结构。但是，即使具有更长的电池寿命和更简单的结构的通信系统不能高速发送数据，大多数工业或者家庭无线监视和控制应用也需要该系统。对于无线应用，IEEE802.15任务组4已经为传输效率低但电池寿命长并且结构更简单的系统提出了标准。无线应用可被用于家庭自动化应用，诸如无线传感器、交互式玩具、胸卡式手机(smart badges)和家庭远程控制装置。IEEE 802.15.4定义了无线应用的物理(PHY)层和MAC层。
Zigbee是一种在苛刻(harsh)的无线电环境下或者隔绝(isolated)的地方用于远程控制和传感器应用的无线联网标准。Zigbee为在不同制造商制造的产品之间的互操作性定义了上层应用，并且定义了安全层规范。
现在，正在更新IEEE 802.15.4a(UWB宽带)标准，以用新的PHY层取代现有的Zigbee PHY层。
因此，对IEEE 802.15.4a标准和Zigbee标准所针对的混沌通信系统被更多地关注，混沌通信系统具有低数据传输速率，但是具有更简单的结构并且消耗更少的功率。
响应于混沌信号，从混沌通信系统输出的信息被从发送方发送到接收方。从混沌信号的特点来看，混沌通信系统的优点是很明显的。混沌信号具有宽带连续频谱，对初始条件很敏感，并且可由具有简单结构和稳定特性的电路生成，并且可以低成本制造。
发明公开技术问题一种具有简单RF处理的混沌通信系统是一种适用Zigbee标准并且要求在复杂性和总处理能力(throughput)之间的折衷的低传输效率的系统。然而，这种混沌通信系统的缺点是必须根据系统的类型而不同地控制或者再现混沌信号。具体来说，由于缺乏信号的再现能力，所以多路接入/同时操作微微网(piconet)方案存在问题。
技术解决方案与本发明一致的设备和方法提供在多路接入、混沌通信系统中发送和接收数据。
有益的效果本发明允许在混沌通信系统中有效的多路接入。
图1是根据本发明实施例的在混沌通信系统中实现多路接入的数据发送设备的示意性框图；图2是根据本发明实施例的数据帧的结构的示图；图3A到图3C示出了在图2中所示的数据帧的示例；图4是根据本发明实施例的在混沌通信系统中实现多路接入的数据接收设备的示意性框图；图5是示出根据本发明实施例的在数据发送和接收系统中处理信号的方法的示图；图6是根据本发明实施例的发送数据的方法的流程图；和图7是根据本发明实施例的接收数据的方法的流程图。
最佳方式根据本发明的一方面，提供一种用于在混沌通信系统中多路接入的发送数据的方法，所述方法包括在将被发送的数据帧的预定位置安排模板混沌信号，所述预定位置被分配给用户；使用所述模板混沌信号对数据源信号进行调制，并将调制的数据源信号安排在所述数据帧内；和发送所述数据帧。
在安排模板混沌信号期间，所述数据帧的被分配给其他用户的位置可以是未被占用的。
根据本发明的另一方面，提供一种用于在混沌通信系统中提供多路接入的接收数据的方法，所述方法包括经多信道接收数据帧；检测位于数据帧的预定位置的模板混沌信号，所述预定位置被分配给用户；和使用所述模板混沌信号从所述数据帧提取数据源信号。
在提取数据源信号期间，可根据模板混沌信号和数据帧的相应数据比特帧之间的相关性来从所述数据帧提取数据源信号。
根据本发明的另一方面，提供一种用于在混沌通信系统中提供多路接入的发送数据的设备，所述设备包括混沌信号生成器，在将被发送的数据帧的预定位置安排模板混沌信号，所述预定位置被分配给用户；数据比特帧生成器，将所述模板混沌信号与将被发送的数据源信号进行组合，并且将组合的结果包括在所述数据帧内；和数据发送单元，发送所述数据帧。
所述混沌信号生成器防止将所述信号安排在数据帧的被分配给其他用户的位置上。
根据本发明的另一方面，提供一种用于在混沌通信系统中提供多路接入的接收数据的设备，所述设备包括数据接收单元，经多信道接收数据帧；模板检测器，检测位于数据帧的预定位置的模板混沌信号，所述预定位置被分配给用户；和数据提取单元，使用所述模板混沌信号从所述数据帧提取数据源信号。
所述数据提取单元可根据模板混沌信号和数据帧的相应数据比特帧之间的相关性来提取所述数据源信号。
根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读记录介质，所述计算机可读记录介质存储有允许在混沌通信系统中多路接入的数据帧，其中，所述数据帧包括模板单元，在模板单元中，在分配给用户的预定位置包含有模板混沌信号，所述用户可使用所述模板混沌信号；和数据单元，包含通过组合模板混沌信号和将被发送的数据源信号而获得的数据比特帧。
具体实施例方式
以下，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。贯穿本公开，相同的标号被用于指示相同或者等同的部件。
图1是根据本发明实施例的在混沌通信系统中用于多路接入的数据发送设备100的示意性框图。数据发送设备100包括数据比特帧生成器120、模板(template)混沌信号生成器130、开关140和天线150。
模板混沌信号生成器130生成仅可用于数据发送设备100或者与数据发送设备100连接的微微网的模板混沌信号，并且将模板混沌信号输出到开关140，以使所述模板混沌信号可被包括在将被发送的数据帧的预定部分中。所述模板混沌信号与噪声相似并且在时间轴上被随机生成。所述模板混沌信号被输入到数据比特帧生成器120，从而可使用其对数据源信号110进行调制。
数据比特帧生成器120通过将数据源信号110与模板混沌信号进行组合(combine)来对数据源信号110进行调制，并且将组合的或者调制的数据源信号110输出到开关140，从而可将调制的数据源信号110包括在数据帧内。
在控制器(未示出)的控制下，开关140在数据比特帧生成器120和模板混沌信号生成器130之间切换，从而模板混沌信号被包括在将经天线150输出的数据帧的预定部分中，并且数据比特帧被包括在所述数据帧的另一部分内。
生成的数据帧经天线150被发送。
现在将参照图2描述由图1的数据发送设备100生成并发送的信号的数据帧(或者包)200的结构。
根据本发明的实施例，从数据发送设备发送到数据接收设备的数据信号被划分为预定的数据帧单元。参照图2，数据信号包括第一数据帧、第二数据帧、第三数据帧等。
每一个数据帧包括模板单元和数据单元。模板单元包含模板混沌信号，数据单元包含使用所述模板混沌信号调制的数据。因为数据接收设备从每个数据帧的模板单元中检测模板混沌信号，并且使用检测到的模板混沌信号对数据源信号进行调制，所以第一数据帧内的模板混沌信号可以与第二数据帧内的模板混沌信号相同或者不同。
现在将更为详细地描述第一数据帧的结构。参照图2，数据帧200包括模板单元210和数据单元220。模板单元210是包含模板混沌信号的1比特单元，因此可以被称为模板比特。在模板单元210中，分配给多个用户或者多个微微网的模板被安排在模板单元210的预定位置。
参照图2，模板单元210包括第一模板211、第二模板212......和第n模板213。第一模板211是模板单元210的分配给第一用户或者第一微微网的一部分，第二模板212是模板单元210的分配给第二用户或者第二微微网的一部分，第n模板213是模板单元210的分配给第n用户或者第n微微网的一部分。例如，1比特的模板单元210被划分为4块，第一到第四块分别被分配给第一到第四微微网。
如上所述，每个用户或者微微网的模板根据预定顺序被安排在模板单元210中。因此，即使数据帧经多信道被发送到接收方，接收方也可基于期望的模板在数据帧中的预定位置来检测该期望的模板。
数据单元220包括第一数据比特帧221、第二数据比特帧222、第三数据比特帧223、第四数据比特帧224、第五数据比特帧225......第m数据比特帧226。即使当多个数据信号被包含在数据比特帧的相同部分并且所述数据比特帧经多信道被发送到接收方时，接收方也可通过将包含在数据帧内的数据信号与其模板进行匹配来从数据帧内准确地检测出数据源信号。
图3A到图3C示出了图2所示的数据帧的示例。当存在第一和第二微微网时，数据帧模板单元被划分为两块或者两部分分配给第一微微网的第一块或者第一部分和分配给第二微微网的第二块或者第二部分。
参照图3A，第一微微网的模板位于第一微微网的数据帧的模板比特的第一块内，并且所述数据帧的数据单元包含至少一个数据比特帧。
参照图3B，第二微微网的模板位于第二微微网的数据帧的模板比特的第二块内，并且所述数据帧的数据单元包含至少一个数据比特帧。
参照图3C，图3A的数据帧与图3B的数据帧重叠。但是，尽管图3A的数据帧的数据比特的数据比特帧与图3B的数据帧的数据比特的数据比特帧重叠，但是图3A的数据帧的模板比特中的模板与图3B的数据帧的模板比特中的模板不重叠。在这种情况下，如果第一或者第二微微网得知其模板的位置，则第一或者第二微微网就可检测到其模板。
具体来说，如果第一微微网上的接收设备识别出其模板包括在模板比特的第一块内，则接收方从第一块中检测模板并且使用检测到的模板来提取数据源信号。
同样，如果第二微微网上接收设备识别出其模板包括在模板比特的第二块内，则接收设备从第二块中检测模板并且使用检测到的模板来提取源信号。
图4是根据本发明实施例在混沌通信系统中用于提供多路接入的数据接收设备400的示意性框图。数据接收设备400包括天线410、开关420、模板检测器440和数据检测器450。
天线410经多信道接收数据帧。
在控制器(未示出)的控制下，开关420在模板检测器440和数据检测器450之间切换，从而经天线410接收的数据帧的模板单元被输入到模板检测器440，并且所述数据帧的数据单元被输入到数据检测器450。
在接收模板单元的同时，模板检测器440根据存储在模板检测器440中的模板位置信息430从模板单元中检测期望的模板。如果模板位置信息430指示所述期望的模板被包括在模板单元的最后一块中，则模板检测器440从所述最后一块中检测期望的模板，并且将其发送到数据检测器450。
数据检测器450接收数据帧的除模板单元之外的数据单元和由模板检测器440检测到的模板，并且从接收的数据单元提取数据源信号。
具体来说，数据检测器450包括与数据帧的数据比特帧相应的延迟电路451、452、453......454、乘法单元455和积分单元456。
每一个延迟电路451、452、453......454存储从模板检测器440接收的模板。
乘法单元455执行乘法运算以计算数据帧的数据单元中的数据比特帧与从延迟电路451、452、453......454接收的相应模板之间的相关性，并且将乘法运算的结果发送到积分单元456。也就是说，乘法单元455对响应于时钟信号而接收的每个数据帧和每一个延迟电路451、452、453......454延迟的模板执行乘法运算，并且将所述乘法运算的结果提供给积分单元456。
积分单元456对从乘法单元455接收的乘法运算的结果进行积分并将其输出。
根据本发明，数据发送设备将数据帧发送给数据接收设备，所述数据帧包括模板和使用该模板调制的信号。因此，如果数据接收设备可检测到该模板，则它可以使用该模板从数据帧中提取调制的信号。
图5是示出根据本发明实施例的在数据发送和接收系统中处理信号的过程的示图。参照图5，第一到第三用户被连接到发送方。根据本发明实施例，三个用户中的每一个包括位于数据帧的模板单元的预定位置的模板，使用该模板对数据源信号进行调制，和发送所述数据帧。假设第一用户将模板包括在模板单元的第一块中，并且发送数据1100111110，第二用户将模板包括在模板单元的第二块中，并且发送数据1101110110，且第三用户将模板包括在模板单元的第三块中，并且发送数据0100111010。
在这种情况下，由第一到第三用户发送的数据帧信号在经多路信道被发送的同时被混合，随后，所述数据帧信号的混合被输入到接收方。
因为第一用户所属的微微网的接收方的用户得知期望的模板被包含在数据帧的模板单元的第一块或者部分中，所以该用户从所述第一块或者部分中提取所述模板，随后使用所述模板来从所述数据帧中提取数据源信号。相似地，因为第二用户所属的微微网的接收方的用户得知期望的模板被包含在数据帧的模板单元的第二块或者部分中，所以该用户从所述第二块或者部分中提取所述模板，随后使用所述模板来从所述数据帧中提取数据源信号。同样，因为第三用户所属的微微网的接收方的用户得知期望的模板被包含在模板单元的第三块或者部分中，所以该用户从所述第三块中提取所述模板，随后使用所述模板来从所述数据帧中提取数据源信号。
图6是根据本发明实施例的发送数据的方法的流程图。参照图6，数据发送设备安排模板混沌信号，将所述模板混沌信号放置在数据帧的模板单元的预定位置，所述位置被分配给数据发送设备的模板(操作610)。
随后，将模板混沌信号与数据源信号进行组合，因此构成数据比特帧(操作620)。
随后，所述数据比特帧被安排在数据帧的数据单元内(操作630)。
随后，所述数据帧被发送到数据接收设备(操作640)。
图7是根据本发明实施例的接收数据的方法的流程图。参照图7，数据帧经多路信道被输入到数据接收设备(操作710)。
随后，数据接收设备在数据帧的模板单元的预定位置检测期望的模板(操作720)。
随后，数据接收设备通过使用检测到的模板，从数据帧的数据单元提取数据源信号(操作730)。
尽管已经参照本发明示例性实施例对本发明进行了详细地示出和描述，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种改变。
权利要求
1.一种用于在混沌通信系统中提供多路接入的发送数据的方法，所述方法包括在将被发送的数据帧的预定位置安排模板混沌信号，所述预定位置被分配给用户；使用所述模板混沌信号对数据源信号进行调制，并将调制的数据源信号安排在所述数据帧内；和发送所述数据帧。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在安排模板混沌信号期间，所述数据帧的被分配给其他用户的位置未被占用。
3.一种用于在混沌通信系统中提供多路接入的接收数据的方法，所述方法包括经多信道接收数据帧；检测位于数据帧的预定位置的模板混沌信号，所述预定位置被分配给用户；和使用所述模板混沌信号从所述数据帧提取数据源信号。
4.如权利要求3所述的方法，其中，在提取数据源信号期间，根据所述模板混沌信号和数据帧的相应数据比特帧之间的相关性来从所述数据帧提取数据源信号。
5.一种用于在混沌通信系统中提供多路接入的发送数据的设备，所述设备包括混沌信号生成器，在将被发送的数据帧的预定位置安排模板混沌信号，所述预定位置被分配给用户；数据比特帧生成器，将所述模板混沌信号与将被发送的数据源信号进行组合，并且将组合的结果包括在所述数据帧内；和数据发送单元，发送所述数据帧。
6.如权利要求5所述的设备，其中，所述混沌信号生成器被配置为防止将所述信号安排在数据帧的被分配给其他用户的位置上。
7.一种用于在混沌通信系统中提供多路接入的接收数据的设备，所述设备包括数据接收单元，经多信道接收数据帧；模板检测器，检测位于数据帧的预定位置的模板混沌信号，所述预定位置被分配给用户；和数据提取单元，使用所述模板混沌信号从所述数据帧提取数据源信号。
8.如权利要求7所述的设备，其中，数据提取单元根据所述模板混沌信号和数据帧的相应数据比特帧之间的相关性来提取数据源信号。
9.一种计算机可读记录介质，所述计算机可读记录介质存储有允许在混沌通信系统中多路接入的数据帧，其中，所述数据帧包括模板单元，在模板单元中，在分配给用户的预定位置包含有模板混沌信号，所述模板混沌信号被分配给所述用户；和数据单元，包含通过组合模板混沌信号和将被发送的数据源信号而获得的数据比特帧。
全文摘要
在混沌通信系统中提供多路接入一种数据发送方法和设备以及数据接收方法和设备。所述数据发送方法包括在将被发送的数据帧的预定位置安排模板混沌信号，所述预定位置被分配给用户；使用所述模板混沌信号对数据源信号进行调制，并将调制的数据源信号安排在所述数据帧内；和发送所述数据帧。
文档编号H04L12/56GK101057465SQ200580038993
公开日2007年10月17日 申请日期2005年11月14日 优先权日2004年11月15日
发明者金南亨, 金暎桓, 金仁焕 申请人:三星电子株式会社