在基于时分多址（tdma）的无线航空电子系统中，4235-4400mhz频谱可以由无线航空电子设备和飞行器的调频连续波（fmcw）无线电高度表（ra）共享。无线电高度表传输射频信号并且寻找对应的返回信号，从而以跷跷板（see-saw）模式跨频谱来回地连续扫描信号频率。对于一些无线航空电子设备，以划分成帧周期内的固定数目的时隙的tdma方式来使用那个相同的频谱。将频谱划分成多个信道，并且将用于使用那些信道的时隙以允许无线航空电子设备与无线航空电子系统的其它节点进行通信并且不干扰无线电高度表的这样的方式分配给无线航空电子设备。
为了实现这样的tdma方案并避免信号冲突，无线航空电子设备需要在所要求的精度量内同步，以保证来自无线航空电子设备的传输将不干扰彼此或干扰无线电高度表。此方案中的无线航空电子设备不能进行传输，直到它与使用此方案的其它无线航空电子设备同步。
在许多常规系统中，无线航空电子设备通过基于预先计算的校正因子利用经计算的延迟来更新它们的时隙时间（slottime）而进行同步。另外，在一些常规系统中，预先计算的校正因子基于出厂设置并且被存储在无线航空电子设备中的存储器中。
出于以上声明的原因和出于在阅读和理解本说明书时对本领域技术人员将变得明显的以下声明的其它原因，在本领域中存在对于在存在fmcw无线电高度表的情况下计算用于未经同步的无线航空电子设备的校正因子的替代系统和方法的需要。
技术实现要素：
本发明的实施例提供了用于同步无线设备网络中的无线设备的系统和方法。在一个实施例中，无线设备网络包括：至少一个未经同步的无线设备，其在基于时分多址的无线系统中共享射频频谱，并且其中所述至少一个未经同步的无线设备包括设备处理器；以及与所述至少一个未经同步的无线设备通信的认知主机（cognitivemaster），其中所述认知主机包括认知主处理器；其中认知主处理器被配置成：确定认知主机向所述至少一个未经同步的无线设备传输消息并且从所述至少一个未经同步的无线设备接收响应所要求的多个时隙，其中每一个时隙是帧周期（frameperiod）内的射频频谱的一部分；当要求的所述多个时隙在射频频谱内连续可用时，广播公告消息，所述公告消息指示至少一个未经同步的无线设备的发现的开始；其中设备处理器被配置成：生成响应消息，其中响应消息包括设备id以标识所述至少一个未经同步的无线设备；并且向认知主机广播响应消息；其中认知主处理器还被配置成：基于认知主机传输时间和认知主机接收时间中的至少一个生成校正因子，其中认知主机传输时间是认知主机传输公告消息所处的时间，并且其中认知主机接收时间是认知主机接收响应消息所处的时间；并且基于设备id向未经同步的无线设备广播校正因子。
附图说明
当鉴于优选实施例的描述和以下各图进行考虑时，可以更容易地理解本发明的实施例，并且其另外的优点和使用更加显而易见，其中：
图1是本公开的一个实施例的无线设备网络的图；
图2是根据本公开的一个实施例的与无线设备网络的未经同步的设备耦合的无线设备网络的认知主机的图；
图3是图示了根据本公开的一个实施例的从无线设备的认知主机的角度的同步方法的流程图。
图4是图示了根据本公开的一个实施例的从无线设备的未经同步的设备的角度的同步方法的流程图。
根据惯例，各种所描述的特征未按比例绘制，而是被绘制成强调与本发明相关的特征。贯穿各图和文本，参考字符表示相似的元件。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中通过其中可以实施本发明的具体说明性实施例的方式来示出。以充足的细节来描述这些实施例以使得本领域技术人员能够实施本发明，并且要理解的是，可以利用其它实施例，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下作出逻辑的、机械的和电学的改变。因此，以下详细描述不应以限制性意义来理解。
本公开的实施例提供了用于计算校正因子的系统和方法，所述校正因子适用于在存在诸如fmcw无线电高度表之类的射频设备的情况下的无线设备的同步。具体地，本公开的实施例提供了用于计算校正因子的系统和方法，所述校正因子由未经同步的无线设备可应用于作为整体来实现与无线系统的同步。当未经同步的设备从认知主机接收任意时序同步信标（atsb）时，校正因子可以由未经同步的设备应用。
在tdma系统中，所有无线设备必须维持同步以在没有来自其它设备节点的干扰的情况下进行传输，使得无线设备网络系统中的每一个设备关于当前时隙和何时开始下一时隙而保持一致。为了这样做，系统中的每一个设备被分配时间段（称为时隙）以用于在可用时间帧内的传输。每一个设备需要知晓其所被分配的时隙在帧内何时开始和结束，因此避免与其它信号的干扰。无线设备网络系统的认知主机发送任意时序同步信标（atsb），其指示当前时隙和传输atsb所处的时间。
然而，在此信标被无线设备接收之前可能存在一些延迟。另外，可能存在由无线设备在处理信标消息并且然后传输信号中的附加的延迟。无线设备必须调整时钟，使得所传输的消息在所分配的时隙内，并且不与其它所传输的信号冲突。因此，无线设备可以通过以下来维持同步：利用信标消息中的值来更新其时隙计数器（timeslotcounter），并且利用偏移校正值和校正因子来更新其时隙时间，所述偏移校正值是基于通过认知主机的信标消息中的时隙时间。
对于每一个设备，校正因子可以是不同的。用于设备的校正因子基于由该设备接收消息所花费的时间、处理消息并对其进行响应所花费的时间，以及由认知主机接收响应消息所花费的时间。
图1是图示了本公开的一个实施例的无线设备网络100的框图。在一些实现方式中，无线设备网络可以包括无线航空电子网络。在另外的实现方式中，无线航空电子网络可以包括无线航空电子内部通信（waic）网络。在图1-4中所示的示例中，无线设备网络100包括无线航空电子网络。然而，在其它实现方式中，无线设备网络100可以实现在其它交通工具系统中。
如图1中所示，无线航空电子网络100包括至少一个未经同步的无线航空电子设备110。在一些实施例中，无线航空电子网络100还包括一个或多个经同步的无线航空电子设备105。在tdma方案中，无线航空电子设备105和110共享射频频谱，其中每一个无线航空电子设备105或110被准许访问以在为其分配的特定时隙期间通过rf信道进行传输。
无线航空电子网络100还包括认知主机120，所述认知主机120负责向无线航空电子设备105和110广播所分配的时隙，在其期间无线航空电子设备105和110能够进行传输。如本文所描述的，经同步的无线航空电子设备105的时隙时序已经与无线航空电子网络同步。也就是说，当认知主机120经由信标消息广播时隙的可用性时，经同步的无线航空电子设备105能够更新其时隙计数器以与信标消息中的同步时隙值一致，将校正因子应用到信标消息中所包括的同步时间并且在不干扰另一信号的情况下进行传输。
在一些实施例中，认知主机120耦合到无线航空电子时隙分配功能136，所述无线航空电子时隙分配功能136为无线航空电子设备105和110中的每一个分配时隙，所述时隙不与扫描通过频谱的另一信号冲突。在一些实施例中，无线航空电子时隙分配功能136基于由无线电高度表（ra）信号所利用的时隙。在此类实施例中，无线航空电子时隙分配功能136使用包括ra信号模式的当前幅度和周期以及被ra信号占用的当前频率和/或信道的数据，以标识由无线航空电子系统网络100使用的多个rf信道中的每一个中的时隙，所述时隙不与ra信号冲突。
在给定的时间间隔处，认知主机120被配置成开始搜索未经同步的无线航空电子设备110。认知主机120包括认知主处理器210和认知主存储器220。（参见图2）。认知主处理器210被配置成基于由认知主机120广播的消息被未经同步的设备110接收所要求的时间、未经同步的设备110处理和响应所要求的时间，以及由未经同步的设备110传输的消息被认知主处理器210接收所要求的时间来估计总时间延迟215。认知主处理器210还被配置成基于总延迟时间的估计来确定执行对（多个）未经同步的无线航空电子设备110的搜索所要求的时隙的总数目，而不干扰来自其它设备的传输或雷达高度表信号。当所要求的所述多个时隙连续可用时，认知主机120广播公告消息230以搜索未经同步的无线航空电子设备110（参见图2）。如图2中所示，认知主机120包括认知主处理器210和认知主存储器220。认知主处理器210生成公告消息230，所述公告消息230包括指示认知主机120开始传输公告消息230所处的时间的时间戳238。
因为未经同步的无线航空电子设备110不与无线航空电子网络同步，所以无线航空电子设备110不具有确保其不与另一信号同时传输的方式。因此，认知主机120仅在其能够分配足够大的窗口时广播公告消息230，所述窗口具有用于未经同步的无线航空电子设备110响应回来而不干扰无线电高度表信号或来自其它设备的信号的多个连续时隙。
公告消息230还包括时间戳238，所述时间戳238指示由认知主机230传输公告消息230所处的时间。当未经同步的无线航空电子设备110接收公告消息230时，其确定接收时间266，所述接收时间266指示由未经同步的无线航空电子设备110接收的公告消息230所处的时间。
未经同步的无线航空电子设备110还包括设备处理器240。设备处理器240响应于公告消息230而生成传输回到认知主机120的响应消息260。响应消息260包括设备接收时间266、设备id262和设备传输时间268。设备id262标识传输响应消息260的未经同步的无线航空电子设备。设备传输时间268是未经同步的无线航空电子设备110传输响应消息260所处的时间。
在示例性实施例中，未经同步的无线航空电子设备110实现延迟发送响应的伪随机延迟算法235。运行伪随机延迟算法235将多个未经同步的设备将同时响应从而引起它们的响应将不可用的概率最小化。因此，在一些示例性实施例中，未经同步的设备110包括包括有响应消息260的伪随机延迟算法所生成的伪随机延迟值。
当响应消息260被认知主机120接收时，认知主机（cm）接收时间236（由认知主机120接收响应消息260所处的时间）被存储在认知主存储器220中。然后认知主处理器210为具有设备id262的未经同步的无线航空电子设备110计算校正因子250。在示例性实施例中，网络100可以包括多个未经同步的设备110。在这些示例性实施例中，认知主机120可以基于设备传输时间268和设备接收时间266来控制多个未经同步的设备110中的每一个应当在其中进行响应的顺序。
在一些实施例中，基于总往返延迟（rtd）来计算校正因子250。基于认知主机传输时间238和认知主机接收时间236来计算总往返延迟。也就是说，总往返延迟是从认知主机120传输公告消息230的时间（认知主机传输时间238）到认知主机120从未经同步的设备110接收响应消息260的时间（认知主机接收时间236）所流逝的时间。在一些实现方式中，未经同步的设备110包括时隙计数器272和时隙时间时钟274。时隙计数器272向未经同步的设备110指示无线航空电子系统帧内的所述一个或多个时隙中的哪一个是当前时隙。时隙时间时钟274追踪每一个时隙的持续时间以保持追踪每一个时隙应该开始和结束所处的时间。当由未经同步的设备110接收校正因子时，设备处理器240将信标中所提供的同步时间与校正因子250相加以产生偏移校正。然后，通过偏移校正所指定的量来调整时隙时间时钟274。例如，如果信标消息由认知主机110在可用时隙的开始时广播，并且校正因子是5微秒，则无线航空电子设备110现在知晓可用的时隙开始于5微秒前，并且可以应用校正因子来将设备时钟275设置成在其接收时间之前5微秒，以保持与认知主机120的时隙时钟214的同步。
未经同步的设备110还包括设备存储器245。在一些实现方式中，校正因子250可以存储在设备存储器245中。未经同步的设备110可以在稍晚的时间处，在其从认知主机120接收atsb消息时，应用此校正因子250。
图3是图示了本公开的一个实施例的方法300的流程图。应当理解的是，方法300可以使用以上在图1-2中描述的实施例中的任何一个来实现。从诸如认知主机120之类的认知主机的角度执行方法300。
方法300在块302处开始，其中确定诸如认知主机120之类的认知主机向诸如未经同步的设备110之类的所述至少一个未经同步的无线航空电子设备传输消息，并且从所述至少一个未经同步的无线航空电子设备接收响应所要求的多个时隙，其中所述多个时隙中的每一个是帧周期内的射频频谱的一部分。
当所要求的所述多个时隙在射频频谱内连续可用时，方法300进行到块304，其中生成诸如公告消息230之类的公告消息，以指示针对诸如未经同步的无线航空电子设备110之类的至少一个未经同步的无线航空电子设备的发现过程的开始。在此方法的一个实现方式中，生成公告消息还包括从耦合到认知主机的时隙分配功能接收射频频谱内的多个连续时隙的分配。在此方法的另外的实现方式中，接收射频频谱内的多个连续时隙的分配还包括接收将不与指定同步信道中的无线电高度表信号冲突的时隙的标识。
方法300然后进行到块306，其中向所述至少一个未经同步的无线航空电子设备广播公告消息。在该方法的一个实现方式中，公告消息包括诸如认知主机传输时间238之类的认知主机传输时间。
方法300进行到块308，其中从所述至少一个未经同步的无线航空电子设备接收诸如响应消息260之类的响应消息，其中响应消息至少包括诸如设备id262之类的设备id，其标识所述至少一个未经同步的无线航空电子设备。在方法300的示例性实现方式中，响应消息包括指示由所述至少一个未经同步的无线航空电子设备接收公告消息所处的时间的设备接收时间，诸如接收时间266，以及指示由所述至少一个未经同步的无线航空电子设备传输响应消息所处的时间的设备传输时间，诸如设备传输时间268。
方法300然后进行到块310，其中基于认知主机传输时间和/或认知主机接收时间中的至少一个来生成诸如校正因子250之类的校正因子，其中认知主机传输时间是认知主机传输公告消息所处的时间，并且其中认知主机接收时间是认知主机接收响应消息所处的时间。在方法300的一个实现方式中，校正因子基于总往返延迟，其中总往返延迟是认知主机传输时间和认知主机接收时间之间所流逝的时间。最后，方法300进行到块312，其中基于设备id来向未经同步的无线航空电子设备广播校正因子。在一个实现方式中，方法400还包括将校正因子存储在诸如存储器220之类的认知主存储器中。所存储的校正因子可以由认知主机在稍后的时间处访问以用于广播。
图4是图示了本公开的一个实施例的方法400的流程图。应当理解的是，方法400可以使用以上在图1-2中所描述的实施例中的任何一个来实现。从诸如未经同步的无线航空电子设备110之类的无线航空电子设备的角度执行方法400。
方法400在块402处开始，其中从认知主机接收诸如公告消息230之类的公告消息，其指示针对设备的发现过程的开始。公告消息的接收指示多个时隙在射频频谱内是连续可用的以响应于公告消息。在该方法的一个实现方式中，公告消息包括诸如认知主机传输时间238之类的认知主机传输时间。
方法400然后进行到块404，其中响应于公告消息而生成诸如响应消息260之类的响应消息，响应消息包括标识所述至少一个未经同步的无线航空电子设备的设备id。在一个示例性实施例中，响应消息包括指示由所述至少一个未经同步的无线航空电子设备接收公告消息所处的时间的设备接收时间，以及指示由所述至少一个未经同步的无线航空电子设备传输响应消息所处的时间的设备传输时间。
方法400进行到块406，其中向认知主机广播响应消息。方法400然后进行到块408，其中接收基于认知主机传输时间和认知主机接收时间中的至少一个的校正因子，其中认知主机传输时间是认知主机传输公告消息所处的时间，并且其中认知主机接收时间是认知主机接收响应消息所处的时间。在方法400的一个示例性实现方式中，响应消息还包括通过实现诸如伪随机延迟算法235之类的伪随机延迟算法而生成的伪随机延迟值。
在一个实现方式中，方法400还包括将校正因子存储在诸如存储器245之类的存储器中，所述存储器被包括在未经同步的无线航空电子设备中。最后，方法400进行到块410，其中应用校正因子以使设备与认知主机同步。
示例实施例
示例1包括一种无线设备网络，包括：至少一个未经同步的无线设备，其在基于时分多址的无线系统中共享射频频谱，并且其中所述至少一个未经同步的无线设备包括设备处理器；以及与所述至少一个未经同步的无线设备通信的认知主机，其中所述认知主机包括认知主处理器；其中所述认知主处理器被配置成：确定认知主机向所述至少一个未经同步的无线设备传输消息和从所述至少一个未经同步的无线设备接收响应所要求的多个时隙，其中每一个时隙是帧周期内的射频频谱的一部分；当所要求的所述多个时隙在射频频谱内连续可用时，广播公告消息，所述公告消息指示至少一个未经同步的无线设备的发现的开始；其中设备处理器被配置成：生成响应消息，其中响应消息包括设备id以标识所述至少一个未经同步的无线设备；并且向认知主机广播响应消息；其中认知主处理器还被配置成：基于认知主机传输时间和认知主机接收时间中的至少一个而生成校正因子，其中认知主机传输时间是认知主机传输公告消息所处的时间，并且其中认知主机接收时间是认知主机接收响应消息所处的时间；并且基于设备id向未经同步的无线设备广播校正因子。
示例2包括示例1的网络，其中响应消息包括指示由所述至少一个未经同步的无线设备接收公告消息所处的时间的设备接收时间和指示由所述至少一个未经同步的无线设备传输响应消息所处的时间的设备传输时间。
示例3包括示例1-2中的任何一个的网络，其中校正因子基于总往返延迟，其中总往返延迟是在认知主机传输时间和认知主机接收时间之间所流逝的时间。
示例4包括示例1-3中的任何一个的网络，其中公告消息包括认知主机传输时间。
示例5包括示例1-4中的任何一个的网络，其中认知主处理器被配置成在耦合到认知主机的时隙分配功能向认知主机分配射频频谱内的多个连续时隙时，生成公告消息。
示例6包括示例5的网络，其中时隙分配功能标识将不与指定的同步信道中的无线电高度表信号冲突的时隙，以向认知主机分配射频频谱内的多个连续时隙。
示例7包括示例1-6中的任何一个的网络，其中认知主机包括存储校正因子的存储器。
示例8包括示例1-7中的任何一个的网络，其中设备处理器还被配置成响应于公告消息而生成伪随机延迟值，并且响应消息还包括指示响应消息以其被伪随机地延迟的时间的伪随机延迟值。
示例9包括同步无线系统中的设备的方法，所述方法包括：确定认知主机向所述至少一个未经同步的无线设备传输消息和从所述至少一个未经同步的无线设备接收响应所要求的多个时隙，其中每一个时隙是帧周期内的射频频谱的一部分；当所要求的所述多个时隙在射频频谱内连续可用时，生成公告消息以指示针对至少一个未经同步的无线设备的发现过程的开始；向所述至少一个未经同步的无线设备广播公告消息；从所述至少一个未经同步的无线设备接收响应消息，其中响应消息至少包括标识所述至少一个未经同步的无线设备的设备id；基于认知主机传输时间和认知主机接收时间中的至少一个而生成校正因子，其中认知主机传输时间是认知主机传输公告消息所处的时间，并且其中认知主机接收时间是认知主机接收响应消息所处的时间；以及基于设备id向未经同步的无线设备广播校正因子。
示例10包括示例9的方法，其中响应消息包括指示由所述至少一个未经同步的无线设备接收公告消息所处的时间的设备接收时间和指示由所述至少一个未经同步的无线设备传输响应消息所处的时间的设备传输时间。
示例11包括示例9-10中的任何一个的方法，其中校正因子基于总往返延迟，其中总往返延迟是在认知主机传输时间和认知主机接收时间之间所流逝的时间。
示例12包括示例9-11中的任何一个的方法，其中公告消息包括认知主机传输时间。
示例13包括示例9-12中的任何一个的方法，其中生成公告消息包括：接收来自耦合到认知主机的时隙分配功能的射频频谱内的多个连续时隙的分配。
示例14包括示例13的方法，其中接收射频频谱内的多个连续时隙的分配还包括接收将不与指定的同步信道中的无线电高度表信号冲突的时隙的标识。
示例15包括示例9-14中的任何一个的方法，还包括在认知主存储器中存储校正因子，其中认知主存储器是被包括在无线系统的认知主机中的存储器。
示例16包括一种同步无线系统中的设备的方法，所述方法包括：从认知主机接收指示针对设备的发现过程的开始的公告消息，其中接收公告消息指示多个时隙在射频频谱内是连续可用的以响应于公告消息，其中每一个时隙是帧周期内的射频频谱的一部分；响应于公告消息而生成响应消息，响应消息包括标识所述至少一个未经同步的无线设备的设备id；向认知主机广播响应消息；接收基于认知主机传输时间和认知主机接收时间中的至少一个的校正因子，其中认知主机传输时间是认知主机传输公告消息所处的时间，并且其中认知主机接收时间是认知主机接收响应消息所处的时间；应用校正因子以使设备与认知主机同步。
示例17包括示例16的方法，其中响应于公告消息而生成响应消息还包括生成伪随机延迟值，并且将伪随机延迟值与指示响应消息以其被伪随机地延迟的时间的响应消息一起进行包括。
示例18包括示例16-17中的任何一个的方法，其中响应消息包括指示由所述至少一个未经同步的无线设备接收公告消息所处的时间的设备接收时间和指示由所述至少一个未经同步的无线设备传输响应消息所处的时间的设备传输时间。
示例19包括示例16-18中的任何一个的方法，其中校正因子基于总往返延迟，其中总往返延迟是在认知主机传输时间和认知主机接收时间之间所流逝的时间。
示例20包括示例16-19中的任何一个的方法，还包括在存储器中存储校正因子，所述存储器被包括在设备中。
尽管本文已经说明和描述了具体实施例，但是本领域普通技术人员将领会到，被计算实现相同目的的任何布置可以替代示出的具体实施例。本申请旨在覆盖本发明的任何适配或变化。因此，本文明显意图在于本发明仅由权利要求及其等同物限制。