(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセスポイントとタグとの間の通信チャネルに沿って生じるチャネル損失を決定するステップと、
前記チャネル損失に少なくとも部分的に基づき、かつ前記アクセスポイントが前記タグからアップリンク信号を受信すべき所定の電力に少なくとも部分的に基づいて、前記タグにおいて、アップリンク拡散率を決定するステップと、
前記アップリンク拡散率が所定の最小拡散率であることを決定するステップと、
前記アップリンク拡散率が所定の最小拡散率であることを決定するステップに基づきアップリンク電力を決定するステップであって、前記アップリンク電力は、前記チャネル損失に少なくとも部分的に基づき、かつ前記所定の電力に少なくとも部分的に基づいて決定されるとともに、決定されたアップリンク電力が最大電力より小さい、ステップと、
前記アップリンク信号を前記アップリンク拡散率で拡散するステップと、
前記アップリンク信号を前記アップリンク電力で前記タグから前記アクセスポイントまで送信するステップと、
を含む、アップリンク送信の方法。
【請求項２】
前記アクセスポイントからのダウンリンク信号を受信するステップであって、前記チャネル損失は前記ダウンリンク信号に少なくとも部分的に基づいて決定される、ステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記チャネル損失は、前記アクセスポイントが前記ダウンリンク信号を送信した既知の電力に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記チャネル損失は、前記アクセスポイントによって前記ダウンリンク信号を拡散するのに使用されたダウンリンク拡散率に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
アクセスポイントとタグの間の通信チャネルに沿って生じるチャネル損失を決定し、前記チャネル損失に少なくとも部分的に基づき、かつ前記アクセスポイントが前記タグからアップリンク信号を受信すべき所定の電力に少なくとも部分的に基づいて、アップリンク拡散率を決定し、前記アップリンク拡散率が所定の最小拡散率であることを決定し、前記アップリンク拡散率が所定の最小拡散率であることを決定するステップに基づきアップリンク電力を決定するするように構成されたプロセッサであって、前記アップリンク電力は、前記チャネル損失に少なくとも部分的に基づき、かつ前記所定の電力に少なくとも部分的に基づいて決定されるとともに、決定されたアップリンク電力が最大電力より小さい、プロセッサと、
前記プロセッサと動作可能に結合され、前記アップリンク拡散率で前記アップリンク信号を拡散するように構成された、擬似雑音拡散器と、
前記プロセッサと動作可能に結合され、前記アップリンク信号を前記タグから前記アクセスポイントに前記アップリンク電力で送信するように構成された、送信機と、
を含むタグ。
【請求項６】
前記プロセッサと動作可能に結合され、前記アクセスポイントからダウンリンク信号を受信するように構成された受信機であって、前記プロセッサは前記ダウンリンク信号に少なくとも部分的に基づいて前記チャネル損失を決定する受信機をさらに含む、請求項５に記載のタグ。
【請求項７】
前記プロセッサは、前記アクセスポイントが前記ダウンリンク信号を送信した既知の電力に少なくとも部分的に基づいて前記チャネル損失を決定する、請求項６に記載のタグ。
【請求項８】
前記プロセッサは、アクセスポイントによって前記ダウンリンク信号を拡散するのに使用されたダウンリンク拡散率に少なくとも部分的に基づいて前記チャネル損失を決定する、請求項６に記載のタグ。
【請求項９】
通信パスに沿ってダウンリンク信号をタグに送信するように構成された第１の送信機を含むアクセスポイントと、
前記アクセスポイントから前記ダウンリンク信号を受信するように構成された受信機と、
前記受信機と動作可能に結合されかつ前記アクセスポイントと前記タグの間の前記通信チャネルに沿って生じるチャネル損失を決定するように構成され、ここで前記チャネル損失は前記ダウンリンク信号に少なくとも部分的に基づいて決定され；前記チャネル損失に少なくとも部分的に基づきかつ前記アクセスポイントが前記タグからアップリンク信号を受信すべき所定の電力に少なくとも部分的に基づいてアップリンク拡散率を決定するように構成され；前記アップリンク拡散率が所定の最小拡散率であることを決定するように構成され；かつ前記アップリンク拡散率が所定の最小拡散率であることを決定することに基づきアップリンク電力を決定するように構成され、ここで、前記アップリンク電力は、前記チャネル損失に少なくとも部分的に基づき、かつ前記所定の電力に少なくとも部分的に基づいて決定されるとともに、決定されたアップリンク電力が最大電力より小さい、プロセッサと、
前記プロセッサと動作可能に結合され、前記アップリンク拡散率で前記アップリンク信号を拡散するように構成された擬似雑音拡散器と、
前記プロセッサと動作可能に結合され、前記タグから前記アクセスポイントまで前記アップリンク信号を前記アップリンク電力で送信するように構成された第２の送信機と、
を含む、前記タグと
を含む、システム。
【請求項１０】
前記タグの前記プロセッサは、前記アクセスポイントが前記ダウンリンク信号を送信した既知の電力に少なくとも部分的に基づいて前記チャネル損失を決定する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記タグの前記プロセッサは、アクセスポイントによって前記ダウンリンク信号を拡散するのに使用されたダウンリンク拡散率に少なくとも部分的に基づいて前記チャネル損失を決定する、請求項９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願の相互参照
この出願は、２００９年４月８日に出願の米国特許出願第１２／４２０，３０８号の優先権を主張するもので、これらの開示全体を参照により本明細書中に援用する。
【０００２】
分野
本出願の実施形態は、通信の分野に関する。より詳しくは、例示的な実施形態は、ランダム位相多重アクセス通信インタフェースのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
複数のユーザが存在するネットワークでの通信を容易にするために、多くの変調技術が開発された。そのような技術として、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、及び周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）が挙げられる。ＣＤＭＡは、スペクトラム拡散技術であり、この技術は、受信データと、同じ信号で送信している複数の送信機と、直交符号（ウォルシュ・コード）とを調整するために疑似乱数列を使用して、異なる通信チャネルを相関させる。ＴＤＭＡは、同じサブスロットで送信している複数のアップリンク送信機を調整するために、タイムスロットを使用する。ユーザは、各々の自分自身のタイムスロットを使用して、高速かつ連続的に次々と、送信をおこなうことで、複数局に対して、利用可能な帯域幅の一部だけを使用させる一方で、同じ伝送媒体（例えば、無線周波数チャネル）を共有させる。ＦＤＭＡは、電波スペクトルの異なるキャリア周波数を、異なるユーザに割り当てる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
変調技術に加えて、プロトコルは、２つのデバイスが同時にデータ・チャネルを使用する（衝突と呼ばれる）ことを試みるときに、ネットワーク・デバイスがどのように反応するか確定するために存在する。ＣＳＭＡ／ＣＤ（キャリア検知多重アクセス／衝突回避）は、共有している複数のステーションでの回線上の通信量を物理的に監視するために、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワークにより用いられる。その時点で、送信がおこなわれない場合、特定のステーションが送信することができる。２つのステーションが同時に送信を試みる場合、このことによって衝突が生ずる。この衝突は、共有しているすべてのステーションで検出される。ランダムな時間間隔の後、衝突したステーションは、再び送信を試みる。別の衝突が起こる場合、ランダムな待ち時間が選択される時間間隔は段階的に増加する。このことは、指数バックオフとして知られている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
概要
例示的な実施形態では、ランダム位相多重アクセス通信インタフェースを使用する。インタフェースは、直交符号を用いずにスペクトラム拡散変調法を使用しているシステムとデバイスに、通信接続することができる。
【０００６】
例示的なランダム位相多重アクセス通信インタフェースは、スペクトラム拡散変調法を使用しているシステムとデバイスとを通信接続する。多重アクセス方式としてのチップ（又はタイミング）オフセットのランダムセレクションは、一意の「符号」を割り当てられる必要がなく、非調整データ転送が可能である。アクセスポイントのＰＮ配列逆拡散器が使用できるように、すべてのユーザは同じＰＮ（疑似ノイズ）符号を使用して送信する。同じＰＮオフセットで２つの信号がアクセスポイントにおいて受け取られる場合（又は、多くのチップの伝送遅延によるＰＮオフセットの合計が、２台以上の送信のために同じ値を得る場合）、「衝突」が生じて、二つ以上のこれらの信号を復調することができない場合がある。タイミング・オフセットのランダム化は、生ずる「衝突」のいずれもが、そのフレームの間だけ、起こることを意味している。再送信方式と新たな無作為のオフセットとが用いられて、以降の試みがなされる。
【０００７】
例示的な実施形態では、タグ（アップリンク）に送信機を有するとともに、該タグからアクセスポイントへ信号を伝送する方法を有する。各タグは、フレームの形で情報を送信するそれ自身の送信機を含む。固定データレートがあるチャネルで提供される情報から、フレームを作ることができる。データの拡散を、同じ擬似雑音（ＰＮ）符号を使用して、PN符号へのランダムに選択されたチップオフセットでおこなうことができる。送信機は、周波数回転及びサンプル・クロック補正の適用もおこなって、アクセスポイントの基準発振器を一致させる。単一のアクセスポイントに複数のタグが結び付けられてネットワークを形成する。複数のタグの各々は、ランダムに選択されたチップオフセットとともに、同じＰＮ符号を使用して情報を送信する。数多くのチップ（すなわち、８１９２）にわたって個々のフレームごとに、位相がランダムに選択される。
【０００８】
別の例示的な実施形態は、アクセスポイント（ダウンリンク）に送信機を有するとともに、該アクセスポイントからタグへ信号を送信する方法を有する。アクセスポイントの送信機は、タグの送信機と同様のものであってもよい。しかしながら、アクセスポイントの送信機は、通信先のタグの各々ごとに一意のＰＮ符号を使用する。個々のタグごとに異なるＰＮ符号を使用することによりセキュリティが与えられ、また個々のタグが他のタグに向けられた信号を無視することが可能となる。アクセスポイントにより送信されるフレームは、タグにおける高速取得を可能にするために約９個の符号からなるプリアンブルも含む。
【０００９】
別の例示的な実施形態は、タグに復調器を有するとともに、タグが受信した信号を復調する方法を有する。タグで受信した信号に自動周波数制御（ＡＦＣ）ディローテータの乗算が適用される。ＡＦＣディローテータの乗算は、１ビットの複素出力を有する１ビットの複素演算であるため、ゲートカウントが向上するようになる。タグは、１ビットのデータパスにおける大幅な計算上の省力を活かすＰＮ配列の逆拡散器を使用する。
【００１０】
別の例示的な実施形態は、アクセスポイントに復調器を有するとともに、アクセスポイントで受信した信号を復調する方法を有する。アクセスポイントの復調器は、タグから受信した数千又はそれ以上のリンクを同時に復調するための容量を有する。このような数多くのリンクを復調するために、アクセスポイントの復調器はＰＮ配列の逆拡散器を有する。
【００１１】
別の例示的な実施形態では、タグをアクセスポイントのマスタタイミングと同期させる。アクセスポイントは、同報（ｂｒｏａｄｃａｓｔ）フレームを定期的に送信することができる。「コールド」タイミングの取得中、タグは、自身のＰＮ逆拡散器を使用して同報フレームを分析し、アクセスポイントのマスタタイミングを識別する。コールドタイミングの取得は、タグが最初にシステムに導入されるときに一度行われることが期待される。最初のコールドの取得後、タグは、起動して信号を送信又は受信するたびに「ウォーム」タイミングの取得を行うことができる。ウォームタイミングの取得で利用する電力は、コールドタイミングの取得よりも少ない。
【００１２】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、個々のタグが別個にＰＮ符号を生成する。ゴールド符号とは、個々のユーザが独自の符号を有するようにパラメータ化されたＰＮ符号の例である。そのため、特定のユーザは、自分宛てのデータしか見ることができない。一意のＰＮ符号を使用することにより、タグは、自分のものではないデータを処理することはない。
【００１３】
多重アクセス通信インターフェイスを介して通信するための例示的な方法は、第１のタグから第１の信号を受信することを含み、該第１の信号は、所定の擬似雑音（ＰＮ）符号を使用して拡散され、さらに第１の信号には第１のペイロードデータが含まれる。第２の信号が第２のタグから受信される。この第２の信号は所定のＰＮ符号を使用して拡散され、第２の信号には第２のペイロードデータが含まれる。第１の信号から得られる第１のペイロードデータは、ＰＮ配列の逆拡散器を使用して少なくとも部分的に識別される。第２の信号から得られる第２のペイロードデータも、ＰＮ配列の逆拡散器を使用して少なくとも部分的に識別される。
【００１４】
多重アクセス通信インターフェイスを介して通信するための例示的なシステムは、第１のタグ、第２のタグ、及びアクセスポイントを有する。第１のタグは、所定の擬似雑音（ＰＮ）符号を使用して拡散された第１の信号に第１のペイロードデータを含めて送信するように構成された第１の送信機を有する。第２のタグは第２の送信機を有し、この送信機は、所定のＰＮ符号を使用して拡散された第２の信号に含めて第２のペイロードデータを送信するように構成されている。アクセスポイントは、第１のタグ及び第２のタグと通信するもので、受信機及び逆拡散アレイを有する。受信機は、第１の信号及び第２の信号を受信するように構成される。逆拡散アレイは、第１の信号及び第２の信号を逆拡散するように構成される。
【００１５】
多重アクセス通信システムにおいて使用する例示的なアクセスポイントは、プロセッサ、プロセッサと通信する受信機、及びプロセッサと通信する送信機を含む。受信機は、第１のペイロードデータを含み、さらに所定の擬似雑音（ＰＮ）符号を使用して拡散された第１の信号を第１のタグから受信するように構成される。受信機はまた、第２のペイロードデータを含み、さらに所定のＰＮ符号を使用して拡散された第２の信号を第２のタグから受信するようにも構成される。送信機は、第１のタグに固有の第２のＰＮ符号を使用して拡散された第３の信号を、第１のタグへ送信するように構成される。
【００１６】
アップリンク送信の方法が提供される。該方法は、アクセスポイントとタグの間の通信チャネルに沿って生じるチャネル損失を決定するステップを含む。アップリンク拡散率は、損失率に少なくとも部分的に基づき、かつタグからアクセスポイントがアップリンク信号を受信する所定の電力に少なくとも部分的に基づいて決定される。該アップリンク信号は、アップリンク拡散率を使用して拡散される。アップリンク信号は、タグからアクセスポイントに送信される。
【００１７】
タグの具体例も提供される。該タグは、プロセッサと、擬似雑音拡散器と、送信機と、を含む。該プロセッサは、アクセスポイントとタグの間の通信チャンネルに沿って生じるチャネル損失を決定するように構成される。プロセッサはまた、損失率に少なくとも部分的に基づき、かつタグからアクセスポイントがアップリンク信号を受信する所定の電力に少なくとも部分的に基づいて、アップリンク拡散率を決定するように構成される。擬似雑音拡散器は、プロセッサと動作可能に結合し、アップリンク拡散率を使用してアップリンク信号を拡散するように構成される。送信機は、プロセッサと動作可能に結合し、タグからアクセスポイントにアップリンク信号を送信するように構成される。
【００１８】
システムの具体例も提供される。該システムは、アクセスポイントと、タグを含んでいる。該アクセスポイントは、ダウンリンク信号を通信パスに沿ってタグに送信するように構成された第１の送信機を含む。タグは、受信機と、プロセッサと、疑似雑音拡散器と、第２の送信機とを含む。該受信機は、タグからダウンリンク信号を受信するように構成される。プロセッサは、受信機に動作可能に結合し、アクセスポイントとタグの間の通信チャネルに沿って生じるチャネル損失を決定するように構成され、該チャネル損失は、ダウンリンク信号に少なくとも部分的に基づいて決定される。プロセッサもまた、損失率に少なくとも部分的に基づき、かつ所定の電力に少なくとも部分的に基づいて決定され、該電力でアクセスポイントがタグからアップリンク信号を受信する。疑似雑音拡散器は、プロセッサに動作可能に結合し、アップリンク拡散率を使用してアップリンク信号を拡散するように構成される。第２の送信機は、プロセッサに動作可能に結合し、タグからアクセスポイントまでアップリンク信号を送信するように構成される。
【００１９】
[本発明1001]
アクセスポイントとタグとの間の通信チャネルに沿って生じるチャネル損失を決定するステップと、
前記チャネル損失に少なくとも部分的に基づき、かつ前記アクセスポイントが前記タグからアップリンク信号を受信する所定の電力に少なくとも部分的に基づいて、アップリンク拡散率を決定するステップであって、前記アップリンク信号は複数の符号を含み、前記アップリンク拡散率は符号当り多数のチップを含むステップと、
前記アップリンク信号を前記アップリンク拡散率で拡散するステップと、
前記アップリンク信号を前記タグから前記アクセスポイントまで送信するステップと、
を含む、アップリンク送信の方法。
[本発明1002]
前記アクセスポイントからのダウンリンク信号を受信するステップであって、前記チャネル損失は前記ダウンリンク信号に少なくとも部分的に基づいて決定されるステップをさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1003]
前記チャネル損失は、前記アクセスポイントが前記ダウンリンク信号を送信した既知の電力に少なくとも部分的に基づいて決定される、本発明1002の方法。
[本発明1004]
前記チャネル損失は、前記アクセスポイントによって前記ダウンリンク信号を拡散するのに使用されたダウンリンク拡散率に少なくとも部分的に基づいて決定される、本発明1002の方法。
[本発明1005]
前記アップリンク信号を送信するアップリンク電力を決定するステップであって、前記アップリンク電力は、前記チャネル損失に少なくとも部分的に基き、かつ前記所定の電力に少なくとも部分的に基づいて決定されるステップをさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1006]
前記アップリンク信号は、前記アップリンク拡散率が最小の拡散率でないとき、最大電力で送信される、本発明1001の方法。
[本発明1007]
前記アップリンク拡散率が最小の拡散率のとき、減少した電力での前記アップリンク信号の送信が前記アップリンク信号を前記アクセスポイントにより前記所定の電力で受信可能にするかどうかを決定するステップと、
前記減少した電力が前記アップリンク信号を前記アクセスポイントにより前記所定の電力で受信可能にすると決定されたとき、前記アップリンク信号を前記減少した電力で送信するステップと、
をさらに含む、本発明1006の方法。
[本発明1008]
アクセスポイントとタグの間の通信チャネルに沿って生じるチャネル損失を決定し、前記チャネル損失に少なくとも部分的に基づき、かつ前記アクセスポイントが前記タグからアップリンク信号を受信する所定の電力に少なくとも部分的に基づいて、アップリンク拡散率を決定するように構成されたプロセッサであって、前記アップリンク信号は複数の符号を含み、前記アップリンク拡散率は符号当り多数のチップを含むプロセッサと、
前記プロセッサと動作可能に結合され、前記アップリンク拡散率で前記アップリンク信号を拡散するように構成された、擬似雑音拡散器と、
前記プロセッサと動作可能に結合され、前記アップリンク信号を前記タグから前記アクセスポイントに送信するように構成された、送信機と、
を含むタグ。
[本発明1009]
前記プロセッサと動作可能に結合され、前記アクセスポイントからダウンリンク信号を受信するように構成された受信機であって、前記プロセッサは前記ダウンリンク信号に少なくとも部分的に基づいて前記チャネル損失を決定する受信機をさらに含む、本発明1008のタグ。
[本発明1010]
前記プロセッサは、前記アクセスポイントが前記ダウンリンク信号を送信した既知の電力に少なくとも部分的に基づいて前記チャネル損失を決定する、本発明1009のタグ。
[本発明1011]
前記プロセッサは、アクセスポイントによって前記ダウンリンク信号を拡散するのに使用されたダウンリンク拡散率に少なくとも部分的に基づいて前記チャネル損失を決定する、本発明1009のタグ。
[本発明1012]
前記プロセッサは、さらに、前記アップリンク信号を送信するアップリンク電力を決定するように構成され、前記アップリンク電力は、前記チャネル損失に少なくとも部分的に基づき、かつ前記所定の電力に少なくとも部分的に基づいて決定される、本発明1008のタグ。
[本発明1013]
前記送信機は、前記アップリンク拡散率が最小の拡散率でないとき、前記アップリンク信号を最大電力で送信する、本発明1008のタグ。
[本発明1014]
前記プロセッサは、さらに、前記アップリンク拡散率が最小の拡散率のとき、減少した電力での前記アップリンク信号の送信が前記アップリンク信号を前記アクセスポイントにより前記所定の電力で受信可能にするかどうかを決定するように構成され、
前記送信機は、前記減少した電力が前記アップリンク信号を前記アクセスポイントにより前記所定の電力で受信可能にすると前記プロセッサによって決定されたとき、前記アップリンク信号を前記減少した電力で送信するように構成された、本発明1013のタグ。
[本発明1015]
通信パスに沿ってダウンリンク信号をタグに送信するように構成された第1の送信機を含むアクセスポイントと、
前記アクセスポイントから前記ダウンリンク信号を受信するように構成された受信機と、
前記送信機と動作可能に結合されかつ前記アクセスポイントと前記タグの間の前記通信チャネルに沿って生じるチャネル損失を決定するように構成され、ここで前記チャネル損失は前記前記ダウンリンク信号に少なくとも部分的に基づいて決定され；かつ前記チャネル損失に少なくとも部分的に基づきかつ前記アクセスポイントが前記タグからアップリンク信号を受信する所定の電力に少なくとも部分的に基づいてアップリンク拡散率を決定するように構成され、ここで前記アップリンク信号は複数の符号を含み、前記アップリンク拡散率は符号当り多数のチップを含む、プロセッサと、
前記プロセッサと動作可能に結合され、前記アップリンク拡散率で前記アップリンク信号を拡散するように構成された擬似雑音拡散器と、
前記プロセッサと動作可能に結合され、前記タグから前記アクセスポイントまで前記アップリンク信号を送信するように構成された第2の送信機と、
を含む、前記タグと
を含む、システム。
[本発明1016]
前記タグの前記プロセッサは、前記アクセスポイントが前記ダウンリンク信号を送信した既知の電力に少なくとも部分的に基づいて前記チャネル損失を決定する、本発明1015のシステム。
[本発明1017]
前記タグの前記プロセッサは、アクセスポイントによって前記ダウンリンク信号を拡散するのに使用されたダウンリンク拡散率に少なくとも部分的に基づいて前記チャネル損失を決定する、本発明1015のシステム。
[本発明1018]
前記タグの前記プロセッサはさらに、前記アップリンク信号を送信するアップリンク電力を決定するように構成され、前記アップリンク電力は、前記チャネル損失に少なくとも部分的に基づきかつ前記所定の電力に少なくとも部分的に基づいて決定される、本発明1015のシステム。
[本発明1019]
前記第2の送信機は、前記アップリンク拡散率が最小の拡散率でないとき、前記アップリンク信号を最大電力で送信する、本発明1015のシステム。
[本発明1020]
前記タグの前記プロセッサはさらに、前記アップリンク拡散率が最小の拡散率のとき、減少した電力での前記アップリンク信号の送信が前記アップリンク信号を前記アクセスポイントにより前記所定の電力で受信可能にするかどうかを決定するように構成され、
前記第2の送信機は、前記減少した電力が前記アップリンク信号を前記アクセスポイントにより前記所定の電力で受信可能にすると前記プロセッサによって決定されたとき、前記アップリンク信号を前記減少した電力で送信するように構成された、本発明1019のシステム。
以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び以下で簡単に説明する図面に示す付随する例示的な実施形態から、これらの及びその他の特徴、態様、及び利点が明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】例示的な実施形態によるアップリンク送信機を示す図である。
【図２】例示的な実施形態によるダウンリンク送信機を示す図である。
【図３】例示的な実施形態におけるスロット構造及び割り当てを示す図である。
【図４】例示的な実施形態におけるＰＮ（擬似雑音）逆拡散アレイを示す図である。
【図５】例示的な実施形態における、コールドスタートからの同報チャネルのタグ処理で行われる動作を示すフロー図である。
【図６】例示的な実施形態における、ウォームスタートからの専用チャネルのタグ処理で行われる動作を示すフロー図である。
【図７】例示的な実施形態におけるタグの受信データパスを示す図である。
【図８】例示的な実施形態における時間トラッキングを示す図である。
【図９】例示的な実施形態におけるＡＦＣ（自動周波数制御）回転を示す図である。
【図１０】例示的な実施形態における専用通信フィンガを示す図である。
【図１１】例示的な実施形態におけるアクセスポイントの受信処理中に行われる動作を示すフロー図である。
【図１２】例示的な実施形態におけるアクセスポイントの受信データパスを示す図である。
【図１３】例示的な実施形態における非同期的な最初のタグ送信動作を示す図である。
【図１４】例示的な実施形態による、スロットモードにおけるアクセスポイントとタグとの間の相互作用を示す図である。
【図１５】例示的な実施形態によるアクセスポイントとタグとの間のデータ転送を示す図である。
【図１６】ＲＰＭＡデバイスで形成されたメッシュネットワークを示す図である。
【図１７】ＲＰＭＡデバイスで形成されたメッシュネットワークへのマイクロリピーターの結び付きを示す図である。
【図１８】典型的な実施形態による動的なエネルギー制御を利用するＲＰＭＡシステムを示す図である。
【図１９】具体的な実施形態によるタグによるエネルギー制御を示すフロー図である。
【図２０】具体的な実施形態によるアップリンク拡散率、アップリンク電力及びチャネル損失の間の関係を示すグラフである。
【図２１】具体的な実施形態による動的なエネルギー制御を利用する第２のＲＰＭＡシステムを示すブロック図である。
【図２２】具体的な実施形態によるＲＰＭＡシステムのアクセスポイントによって行なわれた操作を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
詳細な説明
以下、添付の図面を参照して、例示的な実施形態を説明する。以下の説明は、例示的な実施形態を説明することを意図しており、添付の請求の範囲で定義される本発明を限定することを意図するものではない。
【００２２】
図１は、畳み込みエンコーダ、インタリーブモジュール、変調器、擬似雑音拡散器、フィルタ、一連のタップ、自動周波数制御（ＡＦＣ）ローテータ、及びその他のこのような構造などの構造を含むアップリンク送信機１０を示している。これらの構造は、ブロック１２、１４、１６、１８、２０、及び２２に示す動作を行う。アップリンク送信機１０の送信パスは、符号化されスペクトル拡散された波形である。例示的な実施形態では、復調された通信チャネルを使用する他のタグと同様に、アクセスポイントと通信するタグにアップリンク送信機１０を含めることができる。アップリンク送信機１０は、特定の実施形態に応じて追加の、より少ない、又は異なる動作を行うことができる。図示及び説明するものとは異なる順序で動作を行うこともできる。本明細書で使用する場合、タグとは、アクセスポイントとの間で信号を送受信するように構成されたあらゆる通信装置を意味することができる。アクセスポイントとは、複数のタグと同時に通信するように構成されたあらゆる通信装置を意味することができる。例示的な実施形態では、タグは、電池又はその他の蓄積電力で動くモバイルな低電力装置であってもよく、アクセスポイントは中央位置に存在し、壁コンセント又は発電機などの電源から電力を受け取ることができる。或いは、タグをコンセントに接続し、及び／又はアクセスポイントが電池又は他の蓄積電源で動くようにすることもできる。
【００２３】
ブロック１２において、畳み込みエンコーダ及びインタリーブモジュールによりデータストリームが受け取られる。１つの実施形態では、このデータストリームは、プリアンブルを含む１２８ビットである。或いは、他のサイズのデータストリームを使用することもできる。データストリームは、受け取られるとすぐに、畳み込みエンコーダを使用してエンコードされる。例示的な実施形態では、データストリームを１／２のレートでエンコードすることができる。或いは、その他のレートを使用することもできる。インタリーブモジュールを使用してデータストリームをインタリーブすることもできる。エンコードされた符号ストリームがブロック１４に対して出力され、ここでは差動二相位相偏移変調（Ｄ−ＢＰＳＫ）変調器を使用して、エンコードされた符号ストリームが変調される。代替の実施形態では、その他の変調スキームを使用することができる。ブロック１６において、変調されたストリームがＰＮ拡散器に適用される。例示的な実施形態では、ＰＮ拡散器が、選択された拡散率（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  ｆａｃｔｏｒ）を使用する共通ネットワークゴールド符号チャネルを使用することができる。拡散率は、｛６４、１２８、２５６、．．．８１９２｝の組の要素とすることができる。或いは、その他のあらゆる符号及び／又は拡散率を使用することもできる。所与の拡散率のタグの各々が、同じＰＮ符号により、ランダムに選択したチップオフセットで拡散される。チップオフセットを広範囲にわたってできるだけランダムに選択することにより、特定のフレームが他の送信機からの他のフレームと衝突しない（或いは、換言すれば、アクセスポイントにおいて同じチップタイミングを有さない）確率が高くなる。迫り来る容量の限界における衝突の確率が無視できなくなった場合（〜１０％又はそれ未満）、同じフレームを別様に取り出しランダムなオフセットで再送することによりこれを解決することができる。以下、図４を参照しながらＰＮ拡散器についてより詳細に説明する。例示的な実施形態では、ブロック１８の出力は、１メガチップ／秒（Ｍｃｐｓ）において１ビットレートを有することができる。或いは、その他のレートを使用することもできる。
【００２４】
ブロック１８において、データストリームが４×オーバーサンプルフィルタによりアップサンプリングされ、時間トラッキングロジックを使用して、フレームが全てＡＰの周波数基準と一致する同じサンプルレートに落ち着くことを確実にする。ブロック１８は、サンプルスリップ／リピートインジケータを入力として受け取る。１つの実施形態では、ブロック１８の出力は、約４メガヘルツ（ＭＨｚ）の実周波数を有することができる。ブロック２０において、周波数オフセットを含む自動周波数制御（ＡＦＣ）回転を行ってアクセスポイントのタイミングオフセットを一致させ、全ユーザのからのフレームが全て同じ周波数仮説（ｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓ）の近くに落ち着くことを確実にする。  １つの実施形態では、ブロック２０の出力が、約４ＭＨｚの複素周波数を有することができる。ブロック２２において、正しいアクセススロットが生じるまで開始スロットからの遅延が課される。また、信号にランダムなチップ遅延が課される。例示的な実施形態では、このランダムなチップ遅延を０〜拡散率−１までとすることができる。或いは、異なるランダムなチップ遅延を使用することもできる。Ａ（ｉ，ｊ）によりスロットアクセスを記述することができ、この場合、ｉは２∧（１３−ｉ）として拡散率に関連し、ｊは非オーバーラップスロットに対応するサブスロット番号である。選択する拡散率に応じて、一般的には所与のスロット内に複数の伝送機会が存在する。アップリンクでは、アクセススロットを０〜拡散率−１までのチップオフセットとともにランダムに選択することができる。このように、アップリンクユーザ間の衝突の確率が最小化される一方で、衝突が起きた際には再選択が可能になる。信号を遅延させた後、この信号をアクセスポイントへ送信することができる。
【００２５】
図２は、畳み込みエンコーダ、インタリーブモジュール、変調器、擬似雑音拡散器、フィルタ、一連のタップ、及びその他のこのような構造等、の構造を有するダウンリンク送信機３０を示している。送信機３０を使用して、アクセスポイント（ＡＰ）が、各々が特定のタグ又はユーザ宛ての複数のチャネルを送信する。これらの構造は、ブロック３２〜５４に示す動作を行う。ブロック３２〜４０及びブロック４２〜５０は、追加のデータフローのために複製できる異なるデータパスを表している。例示的な実施形態では、ブロック３２〜３８が、図１を参照しながら説明した第１のデータストリームに関する動作と同様の動作を行うことができる。同様に、ブロック４２〜４８は、図１を参照しながら説明したｎ番目のデータストリームに関する動作と同様の動作を行うことができ、この場合ｎはいずれの値であってもよい。ブロック３６への入力は、第１のデータストリームを受信する予定のタグに特有のゴールド符号とすることができ、ブロック４６への入力は、ｎ番目のデータストリームを受信する予定のタグに特有のゴールド符号とすることができる。或いは、同報ゴールド符号、非ゴールド符号、又はその他のような他の符号を使用して、第１のデータストリーム及び／又はｎ番目のデータストリームを拡散することができる。第１のデータストリーム及びｎ番目のデータストリームに対応するデータリンクの電力が同等でない場合、ブロック４０及び５０においてブロック３８及び／又はブロック４８の出力に重み付けすることができる。重み付けされると、ブロック５２においてパスが合計される。ブロック５２では硬判定（ｈａｒｄ  ｄｅｃｉｓｉｏｎ）も行われ、正数は全て０にマッピングされ、負数は全て１にマッピングされる。或いは、異なる硬判定を行うことも可能である。１つの実施形態では、ブロック５２の出力が、１０Ｍｃｐｓにおいて１ビットレートを有することができる。或いは、その他のレートを使用することもできる。ブロック５４において、４×チップフィルタを使用してブロック５２からの総出力がアップサンプリングされる。１つの実施形態では、ブロック５４の出力が、４０ＭＨｚの実周波数を有することができる。或いは、その他の周波数を使用することもできる。２０４８の最大ダウンリンク拡散率における同報フレームの単一の組である隣接周波数での伝送は図示していない。或いは、異なる最大ダウンリンク拡散率を使用することもできる。
【００２６】
図３は、スロット構造及び割り当てを示している。少なくとも１つの実施形態では、データストリーム７０が、スロット７２、スロット７４、及びスロット７６を含む。スロット７２はＡＰからタグへの通信、スロット７４はタグからＡＰへの通信、及びスロット７６はＡＰからタグへの通信である。例示的な実施形態では、スロットの各々が２．１秒の継続時間を有することができる。或いは、他のいずれの継続時間を使用してもよく、及び／又はスロットによって継続時間が異なってもよい。データストリーム７０を半二重通信スキームで実施して、いずれかの時点において、ＡＰが送信を行ってこれをタグが受信しているか、或いはタグが送信を行ってこれをＡＰが受信しているかのいずれかとなるようにすることができる。代替の実施形態では、その他の通信スキームを使用することができる。図３に示すように、データチャネル８０は、スロット７２内のデータのための処理利得のオプションを示している。特定の利得でデータリンクが閉じる場合、対応する利得を有するスロットの継続時間中は、タグは（ＡＰトゥタグモードでは）受信準備のみを行えばよい。伝送モードでは、タグが自身の電力消費伝送モードにおけるオンタイムを最小化できるように、タグからアクセスポイントへの伝送をスロット選択によって管理することができる。例えば、１８ｄＢの利得には１．６ｍｓのスロット（Ａ７，０）のみが必要となる。データチャネル８２は、スロット７４内のデータのための処理利得のオプションを示している。以上のように、タグが使用する電力を、個々のデータリンクが同じ電力でＡＰに到達するように選択することができる。
【００２７】
ＡＰ側における数多くの同時波形の処理と、タグ側における相対的に少ない波形の処理との間では釣り合いが取れている。ＡＰが自動周波数制御（ＡＦＣ）、時間トラッキングドリフト、及びフレームタイミングのマスタであることにより、ＡＰ側ではこれらのパラメータが分かっている。しかしながら、ＡＦＣ、時間トラッキングドリフト、及びフレームタイミングをタグ側で取得した際に決定することもできる。ＰＮ配列の逆拡散器は、取得仮説の探索／復調のための効率的実行である、これらの両方に関連するブルートフォース動作を行う。この動作の別の態様は、この大量電力消費回路（アクティブ時）が、ＡＰ上では継続的に実行される（壁コンセントに接続されるので問題はない）が、タグ上では、めったに行われない「コールド」取得中にのみ実行されるようにすることである。コールド取得及びウォーム取得については、図５及び図６をそれぞれ参照しながらより詳細に説明する。
【００２８】
図４は、ＰＮ（擬似雑音）逆拡散アレイを示しており、これによりタグ上での単一波形の取得及びＡＰ上での複数波形のブルートフォース復調の両方が容易になる。例示的な実施形態では、ＰＮ逆拡散アレイが、多くのチップ間隔のタイミング仮説の１ビットドット積を同時に行うことができる。
【００２９】
ＰＮ逆拡散のコア要素は、入力が０であるか又は１であるかに応じて個々のクロックを増分され又は増分されない単純なカウンタであってもよい。このコア要素は複素データパスであるため、Ｉ（位相内）のために１つ、及びＱ（直交位相）のために１つの２つのカウンタが存在する。一般に、複素指数による乗算は、複素指数表と連動する４つの大きめのスカラー乗算器（４×１０００ゲートが一般的）の組である。対照的に、１ビットの複素乗算器は、基本的に以下に示す例示的な表のような単純な真偽表であり、表中、負の値は逆数（０→１及び１→０）を示す。この真偽表は、ほんのわずかなゲートを使用して実現することができる。
0005728467.tif 000002
【００３０】
図４は、ＰＮ逆拡散アレイ１００を示している。複素逆拡散動作ではカウンタ対の（１つの実施形態では２５６又はそれ以上などの）多くのインスタンス化が存在し得る。ＰＮ逆拡散アレイ１００には、チップ間隔のタイミング仮説に作用するＰＮ逆拡散要素１０２、１０４、及び１０６の隣接するインスタンス化をチップレートで供給することができる。ブロック１１４から要素１０２、１０４、及び１０６へ１ビットの複素データが送信され、ここでＰＮ発生器１１０からのＰＮ信号と合成される。ＰＮ信号発生器１１０は、ＡＰがデータを拡散するのと同じ順序の０及び１を出力するハードウェアであってもよい。要素１０２の場合、逆回転されたデータが、結合器（ｃｏｍｂｉｎｅｒ）１２２ａにおいてＰＮ信号と合成される（より具体的には、１ビット複素乗算される）。この合成の実数部及び虚数部が、カウンタ１１８ａ及び１２０ａに別々に入力される。カウンタ１１８ａ及び１２０ａは、リセット信号１１２を受信するとビットストリームをシフトアウトする。より具体的には、カウンタ内のデータは、リセット信号を受信する前でのみ有効である。リセット信号は両方のカウンタを０に強制する。マルチプレクサ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）１０８は、自身の逆拡散動作を特定のクロックで一意に完了したフィンガに対して現在有効なカウンタの出力を可能にする。ＰＮ逆拡散アレイ１００内の他の要素も同様に動作する。要素１０４は、逆回転されたデータをブロック１１４から受け取り、要素１０２内の遅延ブロック１１６ａにより課せられる遅延後にこれをＰＮ信号と合成する。この合成がカウンタ１１８ｂ及び１２０ｂに入力され、これが遅延ブロック１２４ａから課せられる遅延を伴うリセット信号１１２からの信号に基づいてカウンタから取り出される。同様に、要素１０６は、逆回転されたデータをブロック１１４から受け取り、要素１０４内の遅延ブロック１１６ｂにより課せられる遅延後にこれをＰＮ信号と合成する。この合成がカウンタ１１８ｃ及び１２０ｃに入力され、これが遅延ブロック１２４ｂから課せられる遅延を伴うリセット信号１１２からの信号に基づいてカウンタから取り出される。
【００３１】
拡散率に対応する数多くのクロックの後、ＰＮ逆拡散要素１０２は、マルチプレクサ１０８による出力のために選択される有効なデータを有するようになる。その後、全てのクロックごとに、全てのデータが出力されるまで隣接する拡散要素１０４又は１０６を利用することができ、拡散率とＰＮ逆拡散インスタンス化の数とを足し合わせたものに相当するクロック数の最中にこれを行うことができる。この機構の動作を管理するＰＮ符号は、値によりパラメータ化されたゴールド符号であってもよい。代替の実施形態では、その他のＰＮ符号を使用することができる。
【００３２】
図５は、アクセスポイントの送信波形を復調するために同報チャネルのタグモデム処理において行われる動作を示している。特定の実施形態に応じて、追加の、より少ない、又は異なる動作を行うことができる。図示及び説明するものとは異なる順序で、動作を行うこともできる。
【００３３】
タグの最初の立ち上げ時には、（特定のゴールド符号又はその他の符号パラメータなどの）同報チャネルのＰＮシーケンス以外は、波形に関するパラメータは分かっていない。しかも、ＡＰとタグとの間の発振器の不一致に起因して、ＡＰとタグとの間にどれほどの相対的周波数オフセットが存在するかをタグが十分な精度で分かっていないこともある。図５は、ＡＰとタグとの間の１００万分の１（ｐｐｍ）ドリフトの不確実性の範囲を探索する走査モードを示している。動作１５０において、２スロットにわたり反復を行って、タグが同報チャネルに同調できるようにする。例えば、スロットタイミングとは非同期で処理を開始することができる。仮説の半分を探索中は同報チャネルをアクティブにすることができ、仮説の他方の半分を探索中には同報チャネルを非アクティブにすることができる。第１の反復では、開始点が非同期の第１のスロットタイミングを使用して全ての仮説を探索することができる。第１の反復でエネルギーが見つからない場合は第２の反復を実行する。第２の反復では、非同期の開始点を、第１の反復で使用した非同期の開始点から１スロットずらすことができる。このように、同報チャネルがアクティブであった間に探索した仮説を、同報チャネルがアクティブである間に探索することができる。エネルギーが見つかると、タグが同報チャネルに同調することができる。例示的な実施形態では、動作１５０が「コールド取得」の開始点を表すことができる。動作１５２において、粗い自動周波数制御（ＡＦＣ）が初期化される。１つの実施形態では、この初期値が−１０ｐｐｍオフセットなどの最も負の値にセットされる。同報チャネルの既知のゴールド符号生成されたＰＮシーケンスを使用して、動作１５４において、所与の粗いＡＦＣ仮説の全てのＣ×４間隔の仮説の非コヒーレントな距離関数を計算する。例えば、拡散率の長さが２０４８の場合、８１９２の仮説の非コヒーレントな距離関数を計算することができる。
【００３４】
動作１５６及び１５８において、粗いＡＦＣ仮説をｐｐｍレンジ（ｒａｎｇｅ）の最後まで増分する。個々の粗いＡＦＣ仮説ごとに、図７に示すハードウェアを使用して、現在の仮説により表される周波数オフセットを元に戻す。ＰＮ逆拡散アレイを使用して、８個の連続する符号からなる逆拡散出力を生成する。或いは、他の数の符号を使用することもできる。次に、これらの８個の符号の非コヒーレントな合計を計算する。上からＮ個（１つの実施形態では８個）の距離関数の組が、これらの関連パラメータとともにデータ構造内に保持される。図５のフロー図が示すように、勝った（すなわち、有効な）１つがデータ構造内に表されることを見越して、発振器ｐｐｍの不確実性の範囲全体が、チップ×４の分解能における全てのタイミング仮説とともに探索される。最も有効な仮説とともに、一般により少ないマルチパス反射、依然としてかなりのエネルギー蓄積が存在する隣接するＡＦＣの粗い周波数仮説、並びに雑音分散によって異常に大きな距離関数を生成した完全に無効な仮説が存在する傾向にある。
【００３５】
個々の粗いＡＦＣごとの全てのチップ×４のタイミング仮説の非コヒーレントな距離関数をデータ構造に伝えることができる。動作１６０において、データ構造が、（粗いＡＦＣ値、チップ×４のタイミング仮説、非コヒーレントな距離関数値などの）最も大きな非コヒーレントな距離関数を記録する。動作１６２において、「最終的勝者（ｆｉｎａｌｉｓｔｓ）」がＮ個の専用フィンガ（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  ｆｉｎｇｅｒｓ）に割り当てられる。チップ×４のタイミング値、及びＰＮ逆拡散アレイを管理する現在の粗いＡＦＣ仮説とは無関係の粗いＡＦＣ仮説により、個々のフィンガを一意にパラメータ化することができる。最初はフレームタイミングが分かっていないので、専用フィンガにより出力される個々の逆拡散符号がフレーム内の最後であると仮定される。このようにして、動作１６４及び１６６に示すように、バッファされた２５６個の符号が、差動復調、及び定数複素値による乗算に基づく追加の反復セットを受けて細かいＡＦＣ補正を実行する。動作１６４の出力は、個々の専用フィンガからの複素外積となり得る。動作１６６において、（細かいＡＦＣ仮説により求められるような）定数複素回転による符号ごとの乗算を情報の仮想フレームに繰り返し適用して、いずれの複素回転定数値の選択（あるとすれば）が、周期的冗長検査（ＣＲＣ）をパスするフレームを発見するかを判定することができる。これは、個々の仮説ごとに周期的冗長検査（ＣＲＣ）を実行できるブルートフォース動作であってもよい。あらゆる有効なＣＲＣに関して、信号からのペイロードをＭＡＣへ送信することができ、及びネットワークパラメータを既知であると見なすことができる。
【００３６】
動作１６８において、他のスロットタイミング仮説が試行される。例示的な実施形態では、最も成功したＣＲＣに関連する粗いＡＦＣ仮説を、名目上の最初の粗いＡＦＣ仮説とすることができる。粗いＡＦＣ仮説の範囲全体が探索されると、タグは、粗いＡＦＣ仮説検索の範囲を大幅に狭める将来的なトランザクションで使用される関連する状態情報であるＮｏｍｉｎａｌ＿Ｃｏａｒｓｅ＿ＡＦＣと呼ばれる変数を記録するが、これは、１分かそこらにわたる発振器ドリフトよりも発振器のｐｐｍ偏差の部分ごとの変化のほうが非常に大きいことに起因する。
【００３７】
図６は、ウォームスタート、すなわち関連する状態情報が分かっている場合からの専用チャネルのタグ処理において行われる動作を示している。例えば、フレームタイミングを把握して、大幅に狭い範囲の粗いＡＦＣ仮説を探索することができる。モデムは、９個の符号のプリアンブルの末尾の前に有効なフィンガ割り当てが行われるように自身の処理を十分に早く開始する。或いは、その他のあらゆる数の符号を使用することができる。
【００３８】
動作２００では、フレームタイミングが分かっているので、タイミング仮説を２スロットにわたって反復する必要はない。同報チャネルを使用する代わりに専用チャネルを使用する。動作２０２において、粗いＡＦＣ仮説を走査する。例示的な実施形態では、粗いＡＦＣを狭い範囲にわたって走査して、最後のアクセス時からの小さな周波数ドリフトを計上することができる。タグに一意の既知のゴールド符号生成されたＰＮシーケンスを使用して、動作２０４において全てのチップ×４間隔の仮説の非コヒーレントな距離関数を計算する。動作２０６及び２０８において、粗いＡＦＣ仮説を、狭いｐｐｍ範囲の最後まで増分する。動作２１０において、データ構造が、（粗いＡＦＣ値、チップ×４のタイミング仮説、非コヒーレントな距離関数値などの）最大の非コヒーレントな距離関数を記録する。動作２１２において、データ構造に基づいて専用フィンガが割り当てられる。動作２１４において、現在のＤＢＰＳＫ及び以前のＤＢＰＳＫを使用して符号外積が生成される。動作２１４の出力は、個々の専用フィンガからの複素外積であり得る。動作２１６において、フレームがインタリーブされてデコードされる。あらゆる有効なＣＲＣに関して、ペイロードを媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層へ送信することができる。動作２１８において、他のスロットタイミング仮説が試行される。例示的な実施形態では、最も成功したＣＲＣに関連する粗いＡＦＣ仮説を、名目上の最初の粗いＡＦＣ仮説とすることができる。
【００３９】
図７は、例示的な実施形態によるタグの復調処理を示すタグの受信データパスを示している。図示のように、１ビットの複素サンプルをサンプルバッファ２２０にバッファして、有効なエネルギーの信頼できる検出を行うのに十分なデータが提示されるようにする。サンプルバッファブロック２２０において例示的な値が提供される。例えば、１つの実施形態では９個の符号をバッファする。代替の実施形態では、他の値を使用することもできる。サンプルをＩチャネル及びＱチャネルからこのピンポンバッファスキームにチップ×２又は２ＭＨｚの同期サンプルレートで入力することができる。或いは、他の率が使われる可能性がある。速い非同期クロックで、これらのサンプルは、さまざまな粗いＡＦＣ仮説を調査するのに用いられる。現在の粗いＡＦＣ仮説に基づいて、チップ×４の分解能で時間トラッキングを実行する。ＡＰ及びタグの両方で同じタイミング基準を使用してキャリア周波数及びサンプルクロックの両方をドライブするので、既知のキャリア周波数を有する粗いＡＦＣ仮説は、既知の時間トラッキングレートに一意にマッピングを行うことができる。
【００４０】
サンプルバッファ２２０は、Ｉチャネル及びＱチャネルを介して通信信号を受け取る。これらの信号は、時間トラッキングロジック２２２及び専用フィンガ２３４へ送信される。時間トラッキングロジック２２２は粗いＡＦＣ仮説も受け取り、ロジック２２２は、チップ×４パリティでゼロにリセットすることができる。時間トラッキングロジック２２２は２つのブロックを有することができ、１つは偶数チップ×４パリティに関してゼロに初期化されるカウンタを有し、１つは奇数チップ×４パリティに関してミッドレンジ（すなわち、２∧２５）に初期化されるカウンタを有する。時間トラッキングロジック２２２の出力がブロック２２４に提供され、ここで仮想チップ×４位相が適用される。ブロック２２４はまた、取得状態マシンからパリティを受け取ることもできる。ブロック２２４の出力に自動周波数制御（ＡＦＣ）回転ロジック２２６が適用される。
【００４１】
図８は、図７を参照しながら説明した時間トラッキングロジック２２２の２つのブロックの例示的な実施形態を示している。ストリーム２５０は、偶数チップ×４パリティを有する通信ストリームである。ストリーム２５２は、奇数チップ×４パリティを有する通信ストリームである。図８は、時間トラッキング動作を示しており、個々の異なる網掛けは異なるチップ×４間隔のシーケンスを表している。いずれの現在のＡＦＣ仮説が探索されているかに直接依存するレートでサンプルが挿入又は反復され、サンプルレートと搬送波周波数との間の既知の比率により乗算される。これを固定したクロック仮定として使用して、２次元空間を１次元に崩すことができる。図示の値Ｎは、十分な時間トラッキング精度を可能にするために記録される分数成分を有する。所定の時間に４個の可能なチップ×４位相の特定のパリティが選択される。次に、図９に示すように、結果として得られるチップレートシーケンスが１ビットのデータパスにおいて逆回転される。
【００４２】
図９は、所定の時間に４個の仮想チップ×４位相２２４のうちの１つに作用する図７のＡＦＣ（自動周波数制御）回転ロジック２２６の機能を示している。図９は、１ビットの逆回転機構を示している。この逆回転機構は、想定される粗いＡＦＣ仮説に関して受信機と送信機との間の相対的な搬送波ドリフトによるＡＦＣ回転を元に戻すように設計される。これは、（上述の真偽表によって表される）１ビット変換であるため、処理の９０度分解能は、相対的な発振器オフセットからのＡＦＣドリフトに起因する位相の連続値に対して＋／−４５度である。
【００４３】
ＡＦＣ回転ロジック２２６はまた、粗いＡＦＣ仮説を入力として受け取ることもできる。ＰＮ逆拡散アレイ２２８（図７）は、自身の逆拡散動作をチップ間隔の仮説のために実行する。ＰＮ逆拡散アレイ２２８は、現在の粗いＡＦＣ仮説、タイミングパリティ、タイミング位相、拡散率、及び／又はゴールド符号選択を入力として受け取ることができる。所与の符号に関して値が出力されるので、より良好な距離関数の信頼性のために合計が非コヒーレントに蓄積され、実行中の合計が非コヒーレントな蓄積バッファ２３０に記憶される。このバッファのサイズは逆拡散要素の数に基づく。例示的な実施形態では、ＰＮ逆拡散アレイ２２８が２５６個の逆拡散要素を有し、サンプルバッファを通過することにより２５６個の仮説のための非コヒーレントな距離関数が完成するようになる。或いは、その他の数の逆拡散要素を使用することができ、その他の数の仮説に関して距離関数を完成させることができる。タグの送信電力制御において、及びＡＰへの電力制御フィードバックに信号対雑音比（ＳＮＲ）距離関数を使用することができる。最も大きな距離関数を有する仮説が上位Ｎ個のパスデータ構造２３２に記憶され、これを使用して専用フィンガ２３４の割り当てを制御する。上位Ｎ個のパスは、タイミング仮説、タイミングパリティ、粗いＡＦＣ仮説、その他を含むＮ個のレコードであってもよい。
【００４４】
図１０は、専用通信フィンガを示している。個々の専用フィンガは、チップ×４サンプルの４個の位相の各々にアクセスすることができ、チップ×４セレクタ２６０が、フィンガ割り当てのパラメータの一部として設定される。個々のフィンガは、独自のＰＮ発生器２６２、及び逆拡散に使用するＡＦＣ発生器２６４を有する。専用フィンガは、粗いＡＦＣ仮説、自身のチップ×４タイミング位相、時間トラッキングレートの従属変数に基づいて符号積算器２６６内に蓄積し、その後クロックの拡散率数ごとに複素変数を出力する。図７を参照しながら例示した専用フィンガ２３４はまた、サンプルバッファ２２０及びＰＮ符号選択から入力を受け取ることもできる。
【００４５】
再び図７を参照すると、専用フィンガ２３４からの出力は、性能を犠牲にすることなくフレームバッファ２３８に効率的に記憶するためにビット幅を縮小するビット幅スクイーザ２３６を通過する。ビット幅スクイーザ２３６からの出力はフレームバッファ２３８に提供され、これは、現在の符号がフレームの最後の符号であるかのように２５６の符号フレームを処理する一般的事例を可能にする循環バッファ機構であってもよい。フレームタイミングが分かっている場合、このメモリ構造は、既知の最終符号を有するフレームの特定の処理をサポートすることができる。
【００４６】
フレームバッファ２３８は、受信チェーンの残りに仮定フレームを出力する。外積乗算ブロック２４０は、現在の符号と、Ｄ−ＢＰＳＫ復調のための従来の距離関数である以前の符号の複素共役とを乗算する。残留周波数ドリフトにより、Ｄ−ＢＰＳＫ群が固定位相によって回転されるようにすることができる。細かいＡＦＣ乗算ブロック２４２の役割は、ブルートフォース法を取って異なる可能な位相回転を試行することにより、少なくとも１つの細かいＡＦＣ仮説がデインタリーバ及びビタビデコーダ２４４を通過するときに有効なＣＲＣを生じるようにすることである。細かいＡＦＣ乗算ブロック２４２はまた、細かいＡＦＣ仮説を入力として受け取ることもできる。デインタリーバ及びビタビデコーダ２４４からの出力は、ＣＲＣチェッカ２４６に提供される。ＣＲＣが有効である場合、ペイロードロードがＭＡＣ層へ送信される。
【００４７】
図１１は、アクセスポイントの受信処理中に行われる例示的な動作を示している。実施形態に応じて、追加の、より少ない、又は異なる動作を行うことができる。さらに、本明細書に示すものとは異なる順序で動作を行うこともできる。ＡＰは、全ての考えられるチップ×２タイミング仮説、拡散率、及び拡散率内のアクセススロットをチェックするブルートフォース動作を実行する。これは、タグによる非協調的なアクセスを可能にする。幸いにも、ＡＰがフレームタイミング及びＡＦＣ搬送波基準のマスタであることにより（全てのタグは、自身の搬送波ドリフト及びサンプルクロックを補正してＡＰのタイミングに一致させることができる）、ＡＰが粗いＡＦＣ仮説の次元又は未知のフレームタイミングを探索する必要がないので、ＡＰにかかる処理負荷は大幅に低減される。
【００４８】
図１１のフロー図は、全ての考えられるチップ×２タイミングオフセット、[８１９２，４０９６，．．．，６４］の組からの拡散率、及び最大値未満の拡散率のアクセススロット番号に対する反復の順序付けの例を示している。次にＡＰは、タグが実行するものと同様の細かいＡＦＣ検索を実行して、最後のトランザクション以降に発生するタグのタイミングソースとＡＰとのタイミングソースとの間の少量の周波数ドリフトを可能にする。全ての有効なＣＲＣがＭＡＣ層へ転送される。図１１のフロー図は多次元空間の検索を示している。最も外側のループでは、全ての考えられる拡散率が検索される。例示的な実施形態では、８個の拡散率［６４，１２８，２５６，５１２，１０２４，２０４８，４０９６，８１９２］が存在することができる。或いは、他の拡散率及び／又は拡散率の数を使用することもできる。第２のループでは、所与の拡散率に関する全ての考えられるサブスロットが検索される。例えば、６４チップの拡散率では１２８個のサブスロットが考えられ、８１９２チップの拡散率では単一のデジェネレイトサブスロットが存在することができる。第３のループでは、所与のサブスロット内の全ての考えられるチップ×２タイミング位相が検索される。以下で、更に詳細に述べられるように、さまざまなループは矢で図１１に図示される。
【００４９】
動作２７０において、１つの粗いＡＦＣ値が使用される。例示的な実施形態では、タグが補正を行うので、１つの粗いＡＦＣ値を０とすることができる。動作２７２において、最大拡散率（例８１９２）を始点として使用する。代替の実施形態では、最大拡散率が８１９２より大きても又は小さくてもよい。動作２７４において、拡散率内のアクセススロットが処理される。この処理は、８１９２個の拡散率が存在する場合にはデジェネレイトであってもよい。動作２７６において、全てのチップ×２間隔の仮説に対して現在の拡散率で逆拡散が実行される。例えば、拡散率の長さが８１９２の場合、１６，３８４回の逆拡散動作を実行することができる。拡散率が（２５６などの）フレームバッファ数未満でなければ、全ての要素に逆拡散を実行する。動作２７８において、拡散率が半分に減少されて処理を継続する。動作２８０において、拡散率が６４まで減少したかどうかを判断する。代替の実施形態では、他の所定の値を使用することができる。拡散率が６４（又は他の所定の値）まで減少していなかった場合、動作２７６において処理が継続する。拡散率が６４に減少していた場合、動作２８２において、システムは次のサンプルバッファが満たされるのを待つ。動作２８２において次のサンプルバッファが満たされると、制御は動作２７２へ戻る。動作２８４において、逆拡散要素のフレームバッファが取得される。例示的な実施形態では、ＰＮ逆拡散アレイにより２５６個の符号が単一パスから出力された後にフレームバッファが揃うことができる。１つの実施形態では、２５６段のＰＮ逆拡散アレイの場合、パススルーにより、各々が２５６個の符号を有する２５６個のタイミング仮説を生成することができる。代替の実施形態では、ＰＮ逆拡散アレイがより多くの又はより少ない段を有することができる。動作２８６において、現在の逆拡散ＤＢＰＳＫ符号と以前の符号との外積が計算される。１つの実施形態では、外積は、２５６個までのフレームでは２５６個の符号を含むことができる。或いは、他の数の符号及び／又はフレームを使用することができる。動作２８８において、ＡＦＣ仮説に基づいて現在のフレームがデコードされ位相多重される。動作２９０において、ＣＲＣがチェックされ、あらゆる有効なＣＲＣに関して、物理層（ＰＨＹ）からペイロードが送出されて媒体アクセス制御（ＭＡＣ）へ送られる。一例として、２５６の逆拡散アレイの個々のパスごとに、ＣＲＣを細かいＡＦＣ仮説の数の２５６倍チェックすることができる。所定のスロットの処理が完了すると、ブロック２８２からブロック２７２への矢印によって示すように、後続のスロットに対して処理が行われる。
【００５０】
図１２は、アクセスポイント（ＡＰ）の受信データパスを示している。タグとは異なり、最大拡散率のフレーム全体をピンポンバッファスキームでサンプルバッファ３００に記憶することができる。このバッファスキームは、（１６．８Ｍｂｉｔなどの）相当量のメモリであることができ、少なくとも１つの実施形態では、専用オフチップメモリ装置に記憶することができる。サンプルバッファブロック３００は例示的な値を含む。代替の実施形態では、他の値を使用することができる。タグとは異なり、ＡＰがマスタの時間基準であるため、時間トラッキングロジック及びＡＦＣ回転ロジックを使用することはできない。サンプルバッファ３００は、フレームをＰＮ逆拡散アレイ３０２へ転送し、このＰＮ逆拡散アレイ３０２が本明細書で前述したようなブルートフォーステストを実行することができる。ＰＮ逆拡散アレイ３０２は２５６個の逆拡散要素を含むことができる。或いは、他のいずれかの数の逆拡散要素を使用することができる。ＰＮ逆拡散アレイ３０２はまた、（チップ×２分解能のみとすることができる）現在のタイミングパリティ、仮説位相、及び／又は拡散率を入力として受け取ることもできる。ＰＮ逆拡散アレイ３０２からの出力は、ビット幅スクイーザ３０４に提供される。ビット幅スクイーザ３０４はフレームのサイズを縮小し、次にこれがフレームバッファ３０６へ送信される。フレームバッファブロック３０６は例示的な値を含む。代替の実施形態では、他の値を使用することもできる。実施形態によっては、フレームバッファ３０６を専用オフチップメモリ装置内に記憶することもできる。システムの残りはタグの受信処理と同様であり、細かいＡＦＣ仮説に対して反復が行われ（動作３１０及び３１２）、有効なＣＲＣを有する全てのペイロードがＡＰのＭＡＣへ転送される（動作３１４及び３１６）。非コヒーレントな蓄積３０８を使用して、タグへの送信電力制御フィードバックで使用するための信号強度などのＳＮＲ距離関数を決定する。
【００５１】
図１３は、非同期的な最初のタグ送信動作を示しており、タグからＡＰへのデータ転送を生じる２種類の相互作用を含む。例示及び説明のために、スロット３２０はタグのスロットを表し、スロット３２２はアクセスポイントのスロットを表している。「コールドスタート」とは、タグが関連する状態情報を持たずにシステムに参加する場合のことであり、「ウォームスタート」とは、タグがスロットタイミング及び探索のための縮小した範囲の粗いＡＦＣ仮説などのシステム情報を認識している場合のことである。
【００５２】
「コールドスタート」のシナリオでは、タグが、スロット非同期の時点でアクセスの検索を開始する。図１３は、ＡＰが同報チャネルの送信さえ行っていないときに（スロット１）、タグがこの同報チャネルを取得しようとする試みを開始する時間を示している。最終的に、タグの処理は、ＡＰが同報フレームを送信している時間中に有効な粗いＡＦＣ仮説を探索する。図１３は、これがスロット２の最中に行われることを示している。この時点で、非コヒーレントなエネルギー距離関数が、専用フィンガに正しいチップ×４タイミング及び粗いＡＦＣ仮説を探索させる。正しい仮説を有するフィンガは、個々の新たな符号をフレームの最終符号として常に取り扱い、これらの仮説フレームを受信チェーンに通し、ここでＣＲＣチェックが失敗を示す。スロット４の最後に、ＣＲＣチェックが成功を示すことにより有効なフレームタイミングが得られる。この時点で、タグは、「ウォームスタート」で参加するタグが有するであろう同じ関連する状態情報を有しており、「ウォームスタート」タグが受けるであろう同じ処理を完了し続ける。
【００５３】
タグは、「コールドスタート」手順を介した移行により、又は関連する状態情報が適切に保持されている場合にはタグの起動時に直接的に、スロット６（「ウォームスタート」）に示す相互作用に参加する。この時点で、タグは、受け取った同報フレームの強度の測定を行い、この情報を使用して、タグがその後送信を行う際の送信電力及び拡散率をスロット７において決定する。タグは、以下の点にもとづいて、自身のメッセージを送信する。すなわち、１）測定した受け取った同報チャネルの信号強度を使用して、タグのオンタイムを最小化するとともに電力消費を最小化するのに最適な、リンクを閉じるために使用できる最小拡散率を選択すること、２）測定した受け取った同報チャネルの信号強度及び以前に選択した拡散率を使用して、タグが、全てのユーザがＡＰによりビット当たりエネルギー対スペクトル雑音密度比（Ｅｂ／Ｎｏ）の非常に似た値で受信されるＡＰにおける受信の最適性条件で送信を行うこと、３）最大拡散率以外の全てについて、スロットアクセスパラメータｊをランダムに選択すること、ならびに、４）０〜拡散率−１までのチップオフセット値をランダムに選択することによりＡＰにおける「衝突」が最小化され、個々の送信におけるランダム選択によりその後の送信機会において「衝突」を解決できるようにすること、である。
【００５４】
ＡＰは、スロット７の最中に受信した全ての信号をスロット８及び９の最中に処理し、スロット１０の最中に肯定の確認応答を返送する。ＡＰは、ゴールド符号により特徴付けられる単一のチャネルにいくつかのＡＣＫを集約し、或いは自身の専用ゴールド符号チャネルを使用してタグへ専用メッセージを送信する。なお、前者の方法は、チャネルを割り当てるために何らかの登録手順（図示せず）を必要とする。いずれにせよ、タグは、メッセージのプリアンブルを使用して自身のチップ×４タイミングを更新する。
【００５５】
図１４は、スロットモードにおけるアクセスポイントとタグとの間の単純な相互作用を示している。例示的な実施形態では、この単純な相互作用はタグのためのデータを含まず、比較的静的なチャネルを含む。例示及び説明のために、タイムライン３３０はスロット中のタグの処理を表し、タイムライン３３２はスロット中のアクセスポイントの処理を表している。システムの特質は、タグが低電力状態、すなわち低電力であるとともに通常は３２ｋＨｚである低周波数の水晶発振器を介してシステムタイミングが保持される状態で最大可能時間を費やすことである。これをサポートするために、ＡＰが開始した相互作用に対する最大許容待ち時間が識別される（すなわち、これはタグがいずれかのＡＰ動作がペンディング中であるかどうかをチェックするために低電力状態から出たり入ったりするレート循環である）。図１４は、タグが自身の低電力状態から出て、ＡＰがトランザクションを開始したいと望んでいるかどうかをチェックするという比較的単純な相互作用を示している。これは、登録中にＡＰとタグとの間で合意済みのスロット位相及びレートで行われる。
【００５６】
通常、タグは、フレームタイミング及び粗いＡＦＣ仮説が狭い範囲内にあると分かっている「ウォームスタート」に入る。タグは、受信した同報チャネルの電力の測定を行う。図１４は、電力がＡＰとの最後の相互作用から大幅に変化しなかったシナリオを示している。これは、ＡＰが送信した最後の送信電力／拡散率がリンクを閉じるのに十分であることを意味する。スロット３において、タグは、自身の専用ゴールド符号を使用してプリアンブル上でフレームを取得し、その後復調しようと試みる。典型的なシナリオでは、ＡＰは情報を送信しておらず、タグは直ちにスリープに入る。
【００５７】
図１５は、例示的な実施形態による、アクセスポイントとタグとの間のデータ転送及び動的に変化する伝搬を含むより複雑な相互作用を示している。例示及び説明のために、タイムライン３４０はスロット中のタグの処理を表し、タイムライン３４２はスロット中のアクセスポイント（ＡＰ）の処理を表している。ここでは、ＡＰが送信する情報を有しており、チャネルの伝搬は最後のＡＰトランザクションから大幅に変化している。現在の同報チャネルの電力測定が変化することにより、タグは、後続する送信を前回と同じ送信電力／拡散率で行うと不適切になることを認識するようになる。従って、タグは、図１３で説明したプロトコルを使用して再登録メッセージを送信し、現在のチャネル状態に適した新たな送信電力／拡散率を使用するようにＡＰに警告する。新規の情報は、スロットＮ＋５で行われるフレームの送受信を規定する。タグは、図１３のプロトコルにより規定される確認応答（ＡＣＫ）メッセージを生成して送信の成功を示す。ＡＣＫがうまく受信されると、トランザクションは完了したと見なされる。それ以外の場合、タグは再送を試みる。
【００５８】
図１６は、いかにしてタグをともにメッシュネットワークに接続することができるかを示している。タグ３５０は、マイクロリピータ３５１への通信リンクを有しており、このリピータ自体も、アクセスポイント３５４に接続する前に他のマイクロリピータ３５２及び３５３に接続する。これらの要素間の通信リンクは、上述したものと同じ通信プロトコルを使用する双方向の半二重リンクである。
【００５９】
ネットワークは、以下の代表的な実施形態を通じて動的に形成することができる。ネットワーク内の個々の装置はシード値を有する。アクセスポイントは０のシード値を有する。個々の後続する装置は、アクセスポイントからの接続数に等しいシード値を有する。例えば、図１６では、マイクロリピータ３５３は、アクセスポイント３５４から１接続離れているので１に等しいシード値を有し、マイクロリピータ３５１は、アクセスポイント３５４から３接続離れているので３に等しいシード値を有する。
【００６０】
個々のマイクロリピータ及びアクセスポイントは、同報チャネル上で送信を行うことができる。最初は、アクセスポイントのみが同報チャネル上で送信を行う。個々のマイクロリピータがネットワークと結び付くと、このマイクロリピータは、同報チャネルを他の装置へ送信できるようになる。例えば、図１６では、アクセスポイント３５４及びマイクロリピータ３５３、３５２、及び３５２はネットワークと結び付いているので、これらは全て同報チャネル上で送信を行うことができる。個々の装置のシード値が、同報チャネル上でメッセージの形で送信される。従って、結び付いていないマイクロリピータは、自身のシード値を、受信した同報チャネルメッセージのシード値＋１にセットすることができる。
【００６１】
図１７は、いかにして特定のマイクロリピータがネットワークに結び付くことができるかを示している。マイクロリピータ３６０は、同報チャネルを聴くことにより結び付き処理を開始する。エリア内にはマイクロリピータ３６１、３６２、３６３、３６４、及び３６５も存在する。近隣にはアクセスポイント３６６も存在する。マイクロリピータ３６０が受信できる最も強いリンクはリンク３６７である。マイクロリピータ３６０は、図示のその他のリンクも受信することができる。マイクロリピータ３６０はまず、受信した最も強い信号に基づいて取得する傾向があり、これはリンク３６７である。上記のような処理を通じて、マイクロリピータ３６０は、ネットワークタイミングからフレームタイミング及び相対的な基準結晶偏差を取得する。マイクロリピータ３６０は、受信モードに切り替えを行って、取得できる他のリンクを全て取得する。マイクロリピータ３６０は、ある閾値を超える最も低いシードを有するマイクロリピータを選択することができる。マイクロリピータ３６０は、他の要素を使用していずれのマイクロリピータを選択するかを決定することもできる。
【００６２】
マイクロリピータ３６０が、いずれの他のマイクロリピータに結び付くかを決定すると、結び付くための許可を求めてリンク３６８を介してマイクロリピータ３６２へ送信を行うことができる。この結果、マイクロリピータ３６２は、これに応答して結び付きを許可することができる。
【００６３】
結び付きが許可されると、マイクロリピータ間で他のメッセージを送信することができる。より低い数字のシード値を有するマイクロリピータは、ネットワークを通じて一貫したＡＦＣ及びサンプルタイミング補正を保持するために必要なメッセージを含む様々なメッセージを、より高い数字のシード値を有するマイクロリピータへ送信することができる。例えば、図１７では、マイクロリピータ３６２は、ＡＦＣ補正メッセージをマイクロリピータ３６０へ送信することができる。全てのマイクロリピータが制御メッセージを送信して、結び付いているマイクロリピータからの送信を適切に電力制御することができる。マイクロリピータ３６２及び３６０は、いずれも互いに電力制御送信を送信することができる。上流のマイクロリピータからのいくつかの連続するメッセージの受信に失敗すると、マイクロリピータを取得モードに戻して、結び付くための異なるマイクロリピータを検索させることができる。マイクロリピータ３６０がマイクロリピータ３６２からのいくつかの連続するメッセージの受信を停止すると、マイクロリピータ３６０は取得モードに戻り、潜在的に異なるマイクロリピータと結び付くことができる。マイクロリピータは、ネットワークと結び付いた後、他のマイクロリピータ又はタグを含む、ネットワークに参加しようとするその他の装置に自身のシードを通知する送信を同報チャネル上で行う。このマイクロリピータによるメッセージ同報を設定済みの同報電力で行って、マイクロリピータをネットワーキングに利用できるかどうかをできるだけ多くの装置が判断できるようにすることができる。例えば、結び付き後、マイクロリピータ３６０は同報チャネル上で送信を行って、ネットワークに参加しようとする他の装置に自身のことを通知することができる。
【００６４】
タグから発信するアップストリーム通信は、個々のマイクロリピータから自身が結び付くより低いシード値のマイクロリピータへ転送される。例えば、図１６では、マイクロリピータ３５２が、タグ３５０から発信されマイクロリピータ３５１から受信したトラフィックを、アクセスポイント３５４への途中にあるマイクロリピータ３５３へ転送する。最終的には、シード値１を有するマイクロリピータがアクセスポイントへメッセージを送信する。マイクロリピータ３５３は、タグから発信したトラフィックをアクセスポイント３５４へ転送する。タグは、たとえより高いシード値のマイクロリピータと通信することになるとしても、必要とする送信電力が最小のいずれかのマイクロリピータと通信して電池の寿命を節約することができる。タグ３５０は、マイクロリピータ３５２又は３５１のいずれと通信することもできるが、マイクロリピータ３５１との通信に必要な送信電力が最小であることに基づいて、マイクロリピータ３５１との通信を選択することができる。方向に関係なく、宛先のシード値に対応するゴールド符号を使用して通信が行われる。
【００６５】
個々のマイクロリピータは、ダウンストリーム通信をよりタグに近いマイクロリピータへ送ることができる。マイクロリピータ３５３は、アクセスポイント３５４から発信したタグ３５０宛てのトラフィックをマイクロリピータ３５２へ転送する。以前にマイクロリピータを通過したタグからアクセスポイントへのアップストリーム通信中に、この情報をデータ構造内で取り込むことができる。特許請求する発明により具体化されるシステムでは、多くの公知のルーティング法を使用することができる。１つのルーティング法では、データ構造内の特定のルートのためのエントリが、装置の識別子及びその装置へ辿り着く次の通信リンクのシード値の両方を含むことができる。マイクロリピータ３５３は、タグ３５０へのルートのためのエントリをデータ構造内に有することができる。データ構造内のエントリはまた、装置がマイクロリピータといつ直接通信するかを示すこともできる。マイクロリピータ３５１は、自身がタグ３５０と直接通信していることを示すことができる。送られたメッセージの転送に使用されるゴールド符号は、データ構造内のエントリに依存する。マイクロリピータは、さらに下流のマイクロリピータに対応するゴールド符号、又は装置に直接対応するゴールド符号のいずれかを使用して送信を行うことができる。従って、マイクロリピータ３５１は、装置に直接対応するゴールド符号を使用してタグ３５０と通信するようになる。データ構造内の未知の装置宛ての受信メッセージは、上流へ送り返される必要が生じ得る。アクセスポイントがこの装置のレコードを有していない場合、アクセスポイントは、タグからのメッセージを待つか、或いはタグを探す同報チャネルメッセージを直接発行することができる。
【００６６】
マイクロリピータとのタグ通信は、上述した直接的なタグからアクセスポイントへのトポロジと基本的に変わりないものであってよい。マイクロリピータのシードとは無関係な合意済みのネットワーク規模のゴールド符号を使用して、タグが初期化に使用する同報メッセージを同報通信することができる。従って、タグ３５０がネットワークに結び付こうと試みる場合、タグはネットワーク規模のゴールド符号を使用することができる。タグが、上述したようにアクセスポイントと電力制御通信を行うことができるのと同じように、これをマイクロリピータと行うことができる。
【００６７】
ある状況下では、タグ自体をマイクロリピータとして機能させることが望ましい場合がある。このために、タグは、自身の存在を他のタグに通知する同報チャネルメッセージを送信することができる。従って、タグ３５０がマイクロリピータとして機能する予定である場合、タグ３５０は、自身のことを他のタグに通知する同報チャネルメッセージを送信することができる。この結果、マイクロリピータとタグが通常機能するのとほぼ同じように２つのタグが機能することができる。１つの実施形態では、タグが、特定の時間の割合で同報チャネルメッセージのみを発行することができる。
【００６８】
１つの実施形態では、本明細書に記載されたランダム位相多重アクセス（ＲＰＭＡ）システムは、エネルギー制御を用いて、システム容量を増加させ信号電力をバランスさせることができる。図１８は、代表的な実施形態による動的なエネルギー制御を利用するＲＰＭＡシステムを示す図である。該システムは、アクセスポイント１８１０とタグ１８５０を含む。アクセスポイント１８１０は、プロセッサ１８１５とメモリ１８１７と送信機（Ｔｘ）１８２０と受信機（Ｒｘ）１８３０とを含む。タグ１８５０は、プロセッサ１８５５とメモリ１８５７と送信機（Ｔｘ）１８６０と受信機（Ｒｘ）１８７０とを含む。アクセスポイント１８１０の送信機１８２０は、タグ１８５０の受信機１８７０にダウンリンク信号１８４０を送信することができる。タグ１８５０の送信機１８６０は、アクセスポイン１８１０の受信機１８３０にアップリンク信号１８８０を送信することができる。
【００６９】
具体的な実施形態では、アクセスポイント１８１０のプロセッサ１８１５は、ダウンリンク電力を制御するメモリ１８１７に格納された指示を実行して、ダウンリンク電力、ダウンリンク拡散率、及び／又はダウンリンク信号１８４０の送信を制御することができる。ダウンリンク信号１８４０は、第１の擬似雑音（ＰＮ）符号及びダウンリンク拡散率を使用して拡散させることができる。ダウンリンク信号１８４０は、第１のランダムタイミングオフセットも有することができる。具体的な実施形態では、アクセスポイント１８１０は、タグ１８５０に既知の電力（すなわち、タグ１８５０に知られた)で送信することができる。或いは、アクセスポイント１８１０は、タグ１８５０にダウンリンク信号１８４０が送信される電力を知らせることができる。プロセッサ１８５５は、タグ１８５０においてメモリ１８５７に格納された指示を実行して、ダウンリンク電力、ダウンリンク拡散率、及び／又は送信機１８６０によって送信されるアップリンク信号１８８０の送信を制御することができる。アップリンク信号１８８０は、第２の所定の擬似雑音（ＰＮ）符号及びアップリンク拡散率を使用して拡散させることができる。アップリンク信号１８８０は、第２のランダムタイミングオフセットも有することができる。
【００７０】
図１９は、具体的な実施形態によるタグによるエネルギー制御を示すフロー図である。代替の実施形態では、より少ない、追加の、及び／又は異なる、動作を行なうことができる。さらに、本明細書のフロー図の使用は、実施される動作の順序に対する限定を意味しない。動作１９００では、タグはアクセスポイントからダウンリンク信号を受信する。１つの実施形態では、該アクセスポイントはアクセスポイント１８１０であり得、また、該タグは図１８を参照しながら説明したタグ１８５０であり得る。ダウンリンク信号は、アクセスポイントとタグの間の通信チャンネルに沿って受信することができる。具体的な実施形態では、アクセスポイントは、タグにとって既知の電力でダウンリンク信号を送信することができる。該既知の電力は、アクセスポイントの最大電力、又は実施形態に応じた他の任意の電力であり得る。該アクセスポイントは、タグにとって既知の拡散率でダウンリンク信号を拡散することができる。或いは、タグは、ダウンリンク信号を受取するとき拡散信号を決定してもよい。
【００７１】
動作１９０５において、タグは、アクセスポイントとタグの間の通信チャネルに沿って生じるチャネル損失の量を決定することができる。チャネル損失は、通信チャネルに沿った障害物、降雨などの悪天候、アクセスポイントとタグの間の距離などにより生じ得る。１つの実施形態では、タグは損失率の単位でチャネル損失の量を決定することができる。或いは、チャネル損失の任意の他の表現を使用してもよい。
【００７２】
チャネル損失は、任意の方法により受信されたダウンリンク信号の信号強度又は電力を決定することにより少なくとも部分的に決定することができる。チャネル損失はまた、アクセスポイントに使用される既知の又は決定されたダウンリンク拡散率に少なくとも部分的に基づいて決定することもできる。タグは、ダウンリンク信号を送信するためにアクセスポイントによって使用される既知の電力とダウンリンク信号の決定された受信電力との間の差を決定することができる。ダウンリンク信号が送信される電力（すなわち、タグに既知の電力）とダウンリンク信号が受信される電力との差を、アクセスポイントが使用するダウンリンク拡散率と共に使用して、タグとアクセスポイントとの間の通信チャネルに沿ったチャネル損失を決定することができる。１つの実施形態では、タグはまた、通信チャネルに沿って生じる電力減衰の指標となる損失率を決定することもできる。
【００７３】
代替の実施形態では、タグは、アクセスポイントから受信した信号検出メッセージに基づいてチャネル損失の量を決定することができる。該信号検出メッセージは、タグから受信したアップリンク信号を検出するアクセスポイントの能力、アップリンク信号の信号対雑音比に基づくアップリンク信号の等級又はスコア、アップリンク信号が受信される強さ、アップリンク信号が受信されたかどうか、等に関する情報を含むことができる。信号検出メッセージはまた、アクセスポイントによって決定されるような通信チャネルに沿ったチャネル損失を含むこともできる。具体的な実施形態では、チャネル損失が、アップリンク方向とダウンリンク方向の両方向で同じであってもよい。
【００７４】
動作１９１０において、タグはアップリンク拡散率を決定する。アップリンク拡散率は、タグからアクセスポイントへ送信されるアップリンク信号を拡散するのに使用される。具体的な実施形態では、アップリンク拡散率は、チャネル損失の量に少なくとも部分的に基づいて決定することができる。１つの実施形態では、拡散率は、１６と８１９２の間の任意の２の倍数となり得る。或いは、他の任意の範囲及び／又は値を用いてもよい。具体的な実施形態では、チャネル損失が高い場合、タグは、最大の拡散率を使用してアップリンク信号がアクセスポイントによって確実に受信されるのを支援することができる。チャネル損失が減少するにつれて、タグは拡散率を減少させて資源を節約することができる。１つの実施形態では、タグは、チャネル損失が減少するにつれて２の倍数で拡散率を減少させる（すなわち、８１９２→４０９６→２０４８等）ことができる。アップリンク拡散率が減少された量は、チャネル損失の実際の量に基づくことができる。或いは、タグは、アップリンク拡散率を直線的、指数関数的等に減少させてもよい。タグは、表、アルゴリズム、制御ループ、或いは決定されたチャネル損失に基づいて適切なアップリンク拡散率を決定する他の任意の方法を用いることができる。
【００７５】
具体的な実施形態では、アクセスポイントは、タグによって使用されるのと同じ拡散率を使用して拡散されるダウンリンク信号を送信することができる。このように、タグによるアップリンク拡散率の決定によって、アクセスポイントにより使用されるダウンリンク拡散率を決定することもできる。上記のように、アクセスポイントの受信スロットの間、アクセスポイントは、全てのランダムなオフセットで全ての拡散率を探索することができる。このように、タグは、アクセスポイントに通知することなく、或いは、アクセスポイントと交渉することなく、アップリンク信号を拡散するのに使用されるアップリンク拡散率をダイナミックに変えることができる。代替の実施形態では、アクセスポイントはタグによって使用されたものとは異なる拡散率を使用してもよい。たとえば、タグ及びアクセスポイントによって利用される拡散率は、アップリンク信号／ダウンリンク信号がアクセスポイント／タグによってそれぞれ受信される電力において１０ｄＢの差に相当してもよい。別の代替実施形態では、タグがアップリンク信号を送信する前にアップリンク拡散率をアクセスポイントに知らせてもよい。
【００７６】
動作１９１５では、タグはアップリンク電力を決定する。アップリンク電力は、タグがアクセスポイントへアップリンク信号を送信する電力になり得る。具体的な実施形態では、アップリンク電力は、チャネル損失の量及び決定されたダウンリンク拡散率に少なくとも部分的に基づいて決定することができる。このような実施形態では、タグは、拡散率が最大値（すなわち、８１９２又は他の値）から最小値（すなわち、１６又は他の値）に減少するとき最大電力を使用してアップリンク信号を送信することができる。アップリンク拡散率が最小値まで減少すると、タグは、チャネル損失がアップリンク電力を減少させ、資源をさらに節約することができるのに十分低いがどうかを決定することができる。１つの実施形態では、チャネル損失が減少するとき（また、最小の拡散率が使用されることになっているとき)、タグは、アップリンク電力を最大電力から最小電力に減少させることができる。アップリンク電力が減少する量は、チャネル損失の実際の値に基づくことができる。アップリンク電力は、指数関数的、直線的等で減少させてもよい。タグは、表、アルゴリズム、制御ループ、或いは決定されたチャネル損失に基づいて適切なアップリンク拡散率を決定する他の任意の方法を用いることができる。
【００７７】
具体的な実施形態では、タグは、各アップリンク信号の送信に先立って適切なアップリンク拡散率及び／又はアップリンク電力を決定することができる。このように、タグが任意のアップリンク信号を送信する前に、アップリンク拡散率は、決定されたチャネル損失に基づいて、増加又は減少させることができる。同様にアップリンク電力も、決定されたチャネル損失に基づいて、増加又は減少させることができる。或いは、アップリンク拡散率及び／又はアップリンク電力は、周期的に、ランダムに、又はスケジュールに従って決定してもよい。別の代替実施形態では、タグは、決定されたチャネル損失の変化が閾値を超過する場合のみ、アップリンク拡散率及び／又はアップリンク電力を調節してもよい。このような実施形態では、アップリンク拡散率及び／又はアップリンク電力はチャネル損失の変化が小さい場合には同じままでよい。
【００７８】
図２１を参照して以下に説明するように、アップリンク拡散率及びアップリンク電力の決定も、アクセスポイントがタグから信号を受け取る所定の電力に少なくとも部分的に基づくことがある。具体的な実施形態では、アクセスポイントは全体のシステム障害を減少させるのと同じ電力で、ＲＰＭＡシステムにおけるすべてのタグから送信されるすべてのアップリンク信号を受信することができる。このように、各タグは、チャネル損失及び所定の電力に基づいて、アップリンク拡散率及びアップリンク電力を調節してアクセスポイントが該所定の電力でアップリンク信号を確実に受信することができるようにする。動作１９２０では、タグは、決定されたアップリンク拡散率でアップリンク信号を拡散する。アップリンク信号は、本明細書に記載された方法、或いは他の任意の方法によって拡散することができる。動作１９２５では、タグは、決定されたアップリンク電力でアップリンク信号を送信する。アップリンク信号は、本明細書に記載された任意の方法、或いは他の任意の方法によって送信することができる。
【００７９】
図２０は、具体的な実施形態によるアップリンク拡散率、アップリンク電力及びチャネル損失の間の関係を示すグラフである。図２０の上部に示されるように、チャネル損失が高い場合、タグは、最大のアップリンク拡散率８１９２を使用してアップリンク信号を拡散することができる。或いは、他の任意の最大アップリンク拡散率を使用してもよい。最大アップリンク拡散率を使用することによって、アクセスポイントがアップリンク信号の受信に成功する可能性を増加させることができる。図２０の下部に示されるように、チャネル損失が高く、最大の拡散率が使用される場合、タグは最大電力で送信することができる。チャネル損失が減少すると共に、タグは、より低いアップリンク拡散率を使用してアクセスポイントへアップリンク信号を送信することができる。より低いアップリンク拡散率を使用することによって、タグが使用する処理の資源を減少させ、バッテリ電力を節約することができる。１つの例として、タグは、チャネル損失（又は損失率）αで、拡散率４０９６を使用することができる。
【００８０】
図２０の下部にさらに示したように、タグは、最小拡散率を使用するまで、最大電力で送信を続けることができる。該最小拡散率は１６又は他の任意の値であり得る。チャネル損失が十分に低いと、タグは、アクセスポイントが所定の電力でアップリンク信号を確実に受信するようにしつつ、アップリンク電力を最大電力から最小電力に減少させるステップを開始して、さらに処理の資源を減少させ、バッテリ電力を節約することができる。このように、最小拡散率は、タグがアップリンク拡散率の調整から資源を節約するためにアップリンク電力の調整に移行する閾値であり得る。代替の実施形態では、アップリンク拡散率及びアップリンク電力は同時に調整することができる。別の代替実施形態では、最小電力を使用しなくてもよい。
【００８１】
図２１は、具体的な実施形態による動的なエネルギー制御を利用する第２のＲＰＭＡシステムを示すブロック図である。該ＲＰＭＡシステムは、アクセスポイント２１１０、第１のタグ２１２０、第２のタグ２１３０、及び第３のタグ２１４０を含む。代替の実施形態では、追加のアクセスポイント及び／又はタグを含んでもよい。具体的な実施形態では、第１のタグ２１２０、第２のタグ２１３０、及び第３のタグ２１４０はそれぞれアクセスポイント２１１０からの距離が異なることができる。第１のタグ２１２０は第１の通信チャネルに沿ってアクセスポイント２１１０へ第１のアップリンク信号２１２５を送信することができ、第２のタグ２１３０は第２の通信チャネルに沿ってアクセスポイント２１１０へ第２のアップリンク信号２１３５を送信することができ、第３のタグ２１４０は第３の通信チャネルに沿ってアクセスポイント２１１０へ第３のアップリンク信号２１４５を送信することができる。第１のアップリンク信号２１２５、第２のアップリンク信号２１３５、及び第３のアップリンク信号２１４５のそれぞれが、同一の電力で送信され、第１の通信チャネル、第２の通信チャネル、及び第３の通信チャネルに沿った減衰が一定であると、アクセスポイント２１１０は、アップリンク信号２１２５、２１３５、及び２１４５を異なる電力で受信することができる。該異なる電力は、各タグ２１２０、２１３０、及び２１４０とアクセスポイント２１１０との間の距離が異なることにより生じ得る。或いは、通信パスに沿った減衰が異なり、その結果、アクセスポイント２１１０で異なる電力で受信され得る。
【００８２】
上記したように、ＲＰＭＡシステムは、アップリンク信号２１２５、２１３５、及び２１４５のそれぞれが同一か或いはほぼ同一の電力でアクセスポイント２１１０に到達するようにバランスさせることが望ましいことがある。タグ２１２０、２１３０、及び２１４０からの全ての送信をアクセスポイント２１１０が受信することによって、ＲＰＭＡシステム内全体の障害を減少させることができる。このように、タグ２１２０、２１３０、及び２１４０は、アクセスポイント２１１０が全てのアップリンク信号を受信することができる所定の電力を知ることができる。チャネル損失（それは各タグとアクセスポイント２１１０との間の距離を考慮に入れることができる）及び所定の電力に基づいて、タグ２１２０、２１３０、及び２１４０は、それぞれのアップリンク拡散率及びアップリンク電力を調整して、第１のアップリンク信号２１２５、第２のアップリンク信号２１３５、及び第３のアップリンク信号２１４５が所定の電力でアクセスポイント２１１０によって確実に受信されるようにすることができる。
【００８３】
代替の実施形態では、アクセスポイント２１１０は、第１のタグ２１２０、第２のタグ２１３０、及び第３のタグ２１４０からの送信が同じパワーでアクセスポイント２１１０により受信されるように、タグ２１２０、２１３０、及び２１４０にアップリンク電力調整リクエストを送信することができる。このような実施形態では、アクセスポイント２１１０は、ＲＰＭＡシステムの維持可能な最低電力をＲＰＭＡシステムの全ての通信チャネルに基づいて決定することができる。アクセスポイント２１１０は、該維持可能な最低電力に基づいて、アップリンク信号２１２５、２１３５、及び２１４５がこの最低電力でアクセスポイント２１１０により確実に受信されるようにタグ２１２０、２１３０、及び２１４０にそれぞれの電力調整リクエストを送ることができる。各電力調整リクエストは、維持可能な最低電力の値、タグが使用するアップリンク拡散率、タグが使用するアップリンク電力、タグがアップリンク拡散率及び／又はアップリンク電力を増大／減少させるべき量、ならびに／又はタグがアップリンク信号をどのように送信するかを決定する際に使用できる他の任意の情報を含んでもよい。
【００８４】
図２２は、具体的な実施形態によるＲＰＭＡシステムのアクセスポイントによって行なわれた動作を示すフロー図である。代替の実施形態では、より少ない、追加の、及び／又は異なる動作が行なわれても良い。さらに、本明細書のフロー図を使用することによって、行なわれる動作の順序に関して限定することを意味しない。動作２２００では、アクセスポイントはタグからアップリンク信号を受信する。動作２２０５では、アクセスポイントは、タグによって使用されるアップリンク拡散率を決定してアップリンク信号を拡散する。アップリンク拡散率はアップリンク信号の処理の結果として決定することができる。動作２２１０では、アクセスポイントはダウンリンク拡散率を決定する。具体的な実施形態では、ダウンリンク拡散率は、タグにより使用されるアップリンク拡散率と同じであり得る。或いは、アクセスポイントは異なる拡散率を使用してもよい。１つの実施形態では、アクセスポイントは、アクセスポイントとタグの間の通信チャネルに沿ったチャネル損失を決定することもできる。このような実施形態では、ダウンリンク拡散率は、タグに関して図１９及び２０に上記したようなチャネル損失に少なくとも部分的に基づいてもよい。動作２２１５では、アクセスポイントは、該ダウンリンク拡散率でダウンリンク信号を拡散する。動作２２２０では、アクセスポイントはタグにダウンリンク信号を送信する。具体的な実施形態では、アクセスポイントは、その最大電力でダウンリンク信号を送信することができる。或いは、アクセスポイントによって使用される電力は、チャネル損失又は任意の他の因子に基づいてもよい。
【００８５】
例示及び説明目的で上述の例示的な実施形態の説明を行った。この説明は完全なものでも、又は開示した厳密な形に本発明を限定するものでもなく、上記教示に照らして修正及び変形が可能であり、或いは本発明を実施することによりこれらを得ることができる。実施形態は、本発明の原理及びその実用的応用を説明して、企図される特定の用途に適した様々な実施形態で及び様々な修正形態とともに当業者が本発明を利用できるようにするために選択し説明したものである。また、本明細書では１又はそれ以上のフロー図を使用した。フロー図の使用は、動作を行う順序に関して限定的であることを意図するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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