ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ ПО НИСХОДЯЩЕЙ ЛИНИИ СВЯЗИ
DATA TRANSMISSION VIA DOWNLINK

Перекрестные ссылки на родственные патентные заявки
Данная заявка претендует на приоритет патентной заявки США № 12/408538, поданной 20 марта 2009 года и выданной 29 декабря 2009 года как Патент США № 7639726, и патентной заявки США № 12/647756, поданной 28 декабря 2009 года, содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Варианты осуществления, раскрытые в настоящей заявке, относятся к области связи. В частности, примерные варианты осуществления относятся к связи по нисходящей линии связи в системе связи на основе тайм-слотов.
Уровень техники
К настоящему времени разработан ряд способов модуляции для облегчения связи в сетях, где присутствует множество пользователей. Указанные способы включают в себя множественный доступ с кодовым разделением (CDMA), множественный доступ с временным разделением (TDMA) и множественный доступ с частотным разделением (FDMA). CDMA представляет собой технологию с расширенным спектром, где используются псевдослучайные числовые последовательности для модулирования входящих данных, множество передатчиков, передающих один и тот же сигнал, и ортогональные коды (коды Уолша) для корреляции различных каналов связи. В способе TDMA используются тайм-слоты для координирования работы множества передатчиков восходящей линии связи, которые ведут передачу в одних и тех же субслотах. Пользователи ведут передачу последовательно один за другим, быстро сменяя друг друга и используя каждый свой собственный тайм-слот, что дает возможность множеству станций совместно использовать одну и ту же среду передачи (например, радиочастотный канал) при использовании только части всей доступной ширины полосы частот. В способе FDMA разным пользователям выделяют разные частоты несущей в радиоспектре.
Вдобавок к способам модуляции существуют протоколы для определения того, каким образом реагируют сетевые устройства на попытку двух устройств одновременно использовать один канал данных (так называемая «коллизия»). В сетях Ethernet для физического контроля трафика в линии связи участвующих станций используется Протокол CSMA/CD (множественный доступ с опросом несущей/обнаружение коллизий). Если в данный момент передачи отсутствуют, то конкретная станция может осуществлять свою передачу. Если две станции пытаются осуществлять передачу одновременно, это приводит к коллизии, которая обнаруживается всеми участвующими станциями. По истечении случайного временного интервала конкурирующие станции пытаются снова осуществить передачу. Если возникла еще одна коллизия, то временные интервалы, из числа которых выбирается случайное время ожидания, увеличивается на пошаговой основе. Этот способ известен как экспоненциальная отсрочка.
Раскрытие изобретения
В примерном варианте осуществления изобретения используется интерфейс связи с множественным доступом и случайной фазой. Этот интерфейс может обеспечить коммуникационное соединение систем и устройств, использующих способы модуляции с расширенным спектром без применения ортогональных кодов.
Примерный интерфейс связи с множественным доступом и случайной фазой обеспечивает коммуникационное соединение систем и устройств, используя способы модуляции с расширенным спектром. Случайный выбор сдвигов элементарных посылок или сдвигов синхронизации в качестве схемы множественного доступа позволяет осуществлять нескоординированную передачу данных без необходимости присваивания уникального «кода». Все пользователи осуществляют передачу, используя один и тот же PN (псевдошумовой) код, так что в точке доступа можно использовать PN матричный суживатель. Если в точке доступа принимаются два сигнала с одним и тем же PN сдвигом (или сумма PN сдвига с задержкой передачи, выраженной в количестве элементарных посылок, порождает одинаковое значение для 2 или более передач), то тогда возникает «коллизия», когда возможно не удастся демодулировать эти 2 или более сигналов. Рандомизация временных сдвигов каждый раз означает, что любые возникающие «коллизии» появляются только в течение данного кадра. Чтобы следующая попытка стала успешной, используют схему повторной передачи и новый рандомизированный сдвиг.
Примерный вариант осуществления изобретения включает в себя передатчик в теге (восходящей линии связи) и способ передачи сигналов из тега в точку доступа. Каждый тег включает в себя собственный передатчик, который передает информацию в форме кадров. Кадр может быть сформирован из информации, предоставляемой по каналу, имеющему фиксированную скорость передачи данных. Данные можно расширить с использованием одного и того же псевдошумого (PN) кода, и можно использовать случайно выбранный сдвиг элементарных посылок. Передатчик также использует поворот частоты и выборочную коррекцию тактовых импульсов для согласования с генератором опорного сигнала точки доступа. С одной точкой доступа связано множество тегов для формирования сети. Каждый из множества тегов передает информацию, используя один и тот же PN код вместе со случайно выбранным сдвигом элементарных посылок. Фазу случайно выбирают для каждого кадра из большого количества элементарных посылок (а именно, 8192).
Другой примерный вариант осуществления изобретения включает в себя передатчик в точке доступа (нисходящей линии связи) и способ передачи сигналов из точки доступа на теги. Передатчик точки доступа может быть аналогичен передатчикам тегов. Однако передатчик точки доступа использует уникальный PN код для каждого из тегов, с которыми он осуществляет связь. Использование отдельных PN кодов для каждого тега обеспечивает безопасность и дает возможность каждому тегу игнорировать сигналы, направленные другим тегам. Кадры, передаваемые точкой доступа, также включают в себя преамбулу примерно из 9 символов, позволяющую обеспечить быстрый захват в тегах.
Еще один примерный вариант осуществления изобретения включает в себя демодулятор в теге и способ демодуляции сигналов, принимаемых тегом. Для сигналов, принимаемых в теге, применяется умножение в деротаторе автоматической подстройки частоты (AFC). Умножение в деротаторе AFC представляет собой 1-битовую комплексную операцию с 1-битовым комплексным выходным сигналом, что позволяет оптимизировать подсчет строб-импульсов. Тег использует PN матричный суживатель, который дает преимущество, заключающееся в значительной экономии вычислительных затрат в 1-битовом тракте прохождения данных.
Следующий примерный вариант осуществления изобретения включает в себя демодулятор в точке доступа и способ демодуляции сигналов, принимаемых в точке доступа. Демодулятор точки доступа имеет возможность одновременной демодуляции нескольких тысяч (или более) передач, принимаемых от тегов. Для демодуляции такого большого количества передач демодулятор точки доступа включает в себя PN матричный суживатель.
Другой примерный вариант осуществления изобретения включает в себя согласование синхронизации тега с главной синхронизацией точки доступа. Точка доступа может периодически передавать широковещательный кадр. Во время «холодного» захвата синхронизации, тег использует свой PN суживатель для анализа широковещательных кадров и идентификации главной синхронизации точки доступа. Ожидается, что «холодный» захват синхронизации появляется один раз при первом входе данного тега в систему. После начального «холодного» захвата тег может выполнять «горячий» захват синхронизации каждый раз, когда он инициирует передачу или прием сигнала. При «горячем» захвате синхронизации потребляется меньше мощности, чем при «холодном» захвате синхронизации.
По меньшей мере, в одном примерном варианте осуществления изобретения каждый тег избирательно создает PN код. Примером PN кода, который можно таким образом параметризировать, чтобы каждый пользователь имел свой собственный код, является золотой код. Каждый пользователь может принимать только те данные, которые ему адресованы. Использование уникальных PN кодов позволяет тегу не обрабатывать данные, которые к нему не относятся.
Примерный способ связи через интерфейс связи с множественным доступом включает в себя прием первого сигнала от первого тега, причем первый сигнал расширен с использованием заранее определенного псевдошумового (PN) кода, и причем первый сигнал включает в себя первые полезные данные. Второй сигнал принимают от второго тега. Второй сигнал расширяют с использованием заранее определенного PN кода, причем второй сигнал включает в себя вторые полезные данные. Первые полезные данные из первого сигнала, по меньшей мере, частично идентифицируются PN матричным суживателем. Вторые полезные данные из второго сигнала также, по меньшей мере, частично идентифицируются PN матричным суживателем.
Примерная система связи через интерфейс связи с множественным доступом включает в себя первый тег, второй тег и точку доступа. Первый тег имеет первый передатчик, сконфигурированный для передачи первых полезных данных в первом сигнале, причем первый сигнал расширяют с использованием заранее определенного псевдошумового (PN) кода. Второй тег имеет второй передатчик, сконфигурированный для передачи вторых полезных данных во втором сигнале, причем второй сигнал расширяют с использованием заранее определенного PN кода. Точка доступа выполнена с возможностью связи с первым тегом и вторым тегом и включает в себя приемник и суживающую матрицу. Приемник сконфигурирован для приема первого сигнала и второго сигнала. Суживающая матрица сконфигурирована для сужения первого сигнала и второго сигнала.
Примерная точка доступа для использования в системе связи с множественным доступом включает в себя процессор, приемник, связанный с процессором, и передатчик, связанный с процессором. Приемник сконфигурирован для приема первого сигнала от первого тега, причем первый сигнал включает в себя первые полезные данные, и причем первый сигнал расширяют с использованием заранее определенного псевдошумового (PN) кода. Приемник также сконфигурирован для приема второго сигнала от второго тега, причем второй сигнал включает в себя вторые полезные данные, и причем второй сигнал расширяют с использованием заранее определенного PN кода. Передатчик сконфигурирован для передачи третьего сигнала на первый тег, причем третий сигнал расширяют с помощью второго PN кода, и причем второй PN код привязан к первому тегу.
Обеспечен примерный способ сохранения ширины полосы частот в системе связи. Способ включает в себя расширение кадра данных с использованием первого псевдошумового (PN) расширителя. Широковещательный кадр расширяют с использованием второго PN расширителя. Создают поток комплексных данных, имеющий первую компоненту и вторую компоненту. Кадр данных присваивают первой компоненте, а широковещательный кадр присваивают второй компоненте. Поток комплексных данных передают на тег.
Также обеспечена примерная точка доступа. Точка доступа включает в себя процессор и передатчик, функционально связанный с процессором. Процессор сконфигурирован для расширения кадра данных с использованием первого псевдошумового (PN) расширителя. Процессор также сконфигурирован для расширения широковещательного кадра с использованием второго PN расширителя. Кроме того, процессор сконфигурирован для создания потока комплексных данных, имеющего первую компоненту и вторую компоненту, причем кадр данных присвоен первой компоненте, а широковещательный кадр присвоен второй компоненте. Передатчик сконфигурирован для передачи потока комплексных данных на тег.
Также обеспечен примерный машиночитаемый носитель. Машиночитаемый носитель имеет хранящиеся на нем машиночитаемые команды, выполнение которых компьютером приводит к тому, что точка доступа расширяет кадр данных с использованием первого псевдошумового (PN) расширителя. Выполнение машиночитаемых команд также приводит к тому, что точка доступа расширяет широковещательный кадр с использованием второго PN расширителя. Выполнение машиночитаемых команд также приводит к тому, что точка доступа создает поток комплексных данных, имеющих первую компоненту и вторую компоненту, причем кадр данных присваивают первой компоненте, а широковещательный кадр присваивают второй компоненте. Выполнение машиночитаемых команд также приводит к тому, что точка доступа передает поток комплексных данных на тег.
Эти и другие признаки, аспекты и преимущества изобретения станут очевидными из последующего описания, прилагаемой формулы изобретения и сопроводительных примерных вариантов осуществления, показанных на чертежах, которые кратко описаны ниже.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схема, изображающая передатчик восходящей линии связи согласно примерному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 2 - схема, изображающая передатчик нисходящей линии связи согласно примерному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 3 - схема, изображающая структуры тайм-слотов и присваивания в примерном варианте осуществления изобретения;
Фиг. 4 - схема, изображающая PN (псевдошумовую) суживающую матрицу в примерном варианте осуществления изобретения;
Фиг. 5 - блок-схема, иллюстрирующая операции, выполняемые при обработке тегом широковещательного канала при холодном запуске в примерном варианте осуществления изобретения;
Фиг. 6 - блок-схема, иллюстрирующая операции, выполняемые при обработке тегом выделенного канала при горячем запуске в примерном варианте осуществления изобретения;
Фиг. 7 - схема, показывающая тег прохождения данных при приеме в теге в примерном варианте осуществления изобретения;
Фиг. 8 - схема, иллюстрирующая отслеживание времени в примерном варианте осуществления изобретения;
Фиг. 9 - схема, иллюстрирующая поворот при AFC (автоматическая подстройка частоты) в примерном варианте осуществления изобретения;
Фиг. 10 - схема, иллюстрирующая выделенный протокол связи в примерном варианте осуществления изобретения;
Фиг. 11 - блок-схема, иллюстрирующая операции, выполняемые во время обработки приема в точке доступа в примерном варианте осуществления изобретения;
Фиг. 12 - схема, иллюстрирующая тракт прохождения данных при приеме в точке доступа в примерном варианте осуществления изобретения;
Фиг. 13 - схема, иллюстрирующая операции начальной асинхронной передачи в теге в примерном варианте осуществления изобретения;
Фиг. 14 - схема, иллюстрирующая взаимодействия между точкой доступа и тегом в слотовом режиме согласно примерному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 15 - схема, показывающая пересылку данных между точкой доступа и тегом согласно примерному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 16 - схема, иллюстрирующая контент полного тайм-слота согласно первому примерному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 17 - схема, иллюстрирующая контент полного тайм-слота согласно второму примерному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 18 - фундаментальный тайм-слот нисходящей линии связи согласно примерному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 19 - схема, иллюстрирующая обработку кадра преамбулы согласно примерному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 20 - схема, иллюстрирующая иерархию субслотов данных согласно примерному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 21А - фундаментальный тайм-слот нисходящей линии связи с множеством субслотов согласно примерному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 21В - фундаментальный тайм-слот нисходящей линии связи с единственным слотом согласно примерному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 22 - блок-схема, иллюстрирующая операции, выполняемые для формирования кадра, согласно примерному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 23 - схема, иллюстрирующая модель передачи по нисходящей линии связи согласно примерному варианту осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Далее со ссылками на сопроводительные чертежи описываются примерные варианты осуществления изобретения. Следует понимать, что последующее описание имеет целью раскрытие примерных вариантов осуществления изобретения и не ограничивает изобретение, определенное прилагаемой формулой изобретения.
На Фиг. 1 показан передатчик 10 восходящей линии связи, который включает в себя такие структуры, как сверточный кодер, модуль перемежения, модулятор, псевдошумовой расширитель, фильтр, набор отводов, вращатель автоматической подстройки частоты (AFC) и другие указанные структуры. Эти структуры выполняют операции, показанные в блоках 12, 14, 16, 18, 20 и 22. Тракт передачи передатчика 10 восходящей линии связи представляет собой кодированный сигнал с расширенным спектром. В примерном варианте осуществления передатчик 10 восходящей линии связи может входить в состав тега, который осуществляет связь с точкой доступа вместе с другими тегами, используя демодулированные каналы связи. Передатчик 10 восходящей линии связи в зависимости от конкретного варианта осуществления может выполнять дополнительные операции, другие операции или меньшее количество операций. Эти операции могут также выполняться в другом порядке, отличном от показанного и описанного здесь порядка. Используемый здесь термин «тег» может относиться к любому устройству связи, сконфигурированному для приема сигналов от и/или посылки сигналов в точку доступа.
Точка доступа может относиться к любому устройству связи, сконфигурированному для поддержания связи одновременно с множеством тегов. В примерном варианте осуществления теги могут быть мобильными маломощными устройствами, которые расходуют энергию батареи или другую накопленную энергию, а точка доступа может находиться в центральном пункте и получать питание от источника питания, такого как стенная розетка или генератор. В альтернативном варианте осуществления теги могут подключаться к розетке, и/или точка доступа может расходовать энергию батареи или другого источника питания.
В блоке 12 выполняется прием потока данных сверточным кодером и модулем перемежения. В одном варианте осуществления поток данных составляет 128 бит, включая преамбулу. В альтернативных вариантах осуществления могут использоваться потоки данных других размеров. После приема потока данных его кодируют с использованием сверточного кодера. В примерном варранте поток данных может кодироваться со скоростью 1/2. В альтернативном варианте осуществления могут быть использованы другие скорости. Также может быть выполнено перемежение потока данных с использованием модуля перемежения. Поток кодированных символов выводится в блок 14, в котором для модуляции потока кодированных символов используется модулятор, реализующий дифференциальную двоичную фазовую манипуляцию (D-BPSK). В альтернативных вариантах осуществления могут быть использованы другие схемы модуляции. В блоке 16 модулированный поток подается в PN расширитель. В примерном варианте осуществления PN расширитель может использовать общий сетевой канал с золотым кодом с выбранным коэффициентом расширения. Коэффициент расширения может быть выбран из множества {64, 128, 256, …, 8192}. В качестве альтернативы можно использовать любой другой код и/или коэффициент расширения. Каждый из тегов с данным коэффициентом расширения расширяется одним и тем же PN кодом со случайно выбранным сдвигом элементарных посылок. Большой диапазон возможных случайно выбираемых сдвигов элементарных посылок увеличивает вероятность того, что конкретный кадр не вызовет коллизии (или, другими словами, будет иметь такие же временные характеристики элементарных посылок в точке доступа) с другим кадром от другого передатчика. Вероятность коллизии в пределе может оказаться не такой уж малой (~10% или менее), причем коллизия может быть разрешена посредством передачи этого же кадра с по-другому выбранным случайным сдвигом. PN расширитель более детально описан ниже со ссылками на Фиг. 4. В примерном варианте осуществления выход блока 18 может иметь скорость 1 бит при одном миллионе элементарных посылок в секунду (Mpcs). В альтернативном варианте осуществления могут быть использованы другие скорости.
В блоке 18 поток данных может быть подвергнут повышающей дискретизации фильтром передискретизации с коэффициентом 4, а для обеспечения для всех кадров одинаковой частоты дискретизации, согласованной с эталонной частотой AP, используется логический блок отслеживания времени. В качестве входного сигнала в блок 18 поступает индикатор ошибки/повторения отсчета. В одном варианте осуществления выходной сигнал блока 18 может иметь действительную частоту порядка 4 мегагерц (МГц). В блоке 20 выполняется поворот для автоматической подстройки частоты (AFC), включая сдвиг частоты для согласования со сдвигом синхронизации точки доступа, что обеспечивает выполнение условия приблизительно одинаковой частоты для всех кадров от всех пользователей. В одном варианте осуществления выход блока 20 может иметь комплексную частоту, составляющую примерно 4 МГц. В блоке 22 выполняется задержка, начиная со стартового тайм-слота, пока не появится скорректированный тайм-слот доступа. Вдобавок, выполняется случайная задержка элементарных посылок этого сигнала. В примерном варианте осуществления эта случайная задержка может находиться в диапазоне от 0 до коэффициента расширения минус 1. В альтернативном варианте осуществления может быть использована другая случайная задержка элементарных посылок. Тайм-слот доступа может быть представлен как A(i,j), где i относится к коэффициенту расширения в виде 2^(13-i), а j - номер субслота, соответствующий неперекрывающимся слотам. В зависимости от выбранного коэффициента расширения обычно имеется множество возможностей для передачи в данном тайм-слоте. Для восходящей линии связи тайм-слот доступа может быть выбран случайным образом вместе со сдвигом элементарных посылок в диапазоне от 0 до коэффициента расширения минус 1. Таким образом, минимизируется вероятность коллизии между пользователями восходящей линии связи при обеспечении возможности повторного выбора для случаев, когда имеют место коллизии. После задержки сигнал может быть передан в точку доступа.
На Фиг. 2 показан передатчик 30 нисходящей линии связи, включающий в себя такие структуры, как сверточный кодер, модуль перемежения, модулятор, псевдошумовой расширитель, фильтр, набор отводов и другие указанные структуры. Используя передатчик 30, точка доступа (AP) выполняет передачу по множеству каналов, каждый из которых предназначен для конкретного тега или пользователя. Эти структуры выполняют операции, описанные в блоках с 32 по 54. Блоки 32-40 и блоки 42-50 представляют отдельные тракты прохождения данных, которые могут быть повторены для дополнительных потоков данных. В примерном варианте осуществления блоки 32-38 могут выполнять операции, аналогичные операциям, описанным со ссылками на Фиг. 1 для первого потока данных. Аналогичным образом, блоки 42-48 могут выполнять операции, аналогичные операциям, описанным со ссылками на Фиг. 1, для n-го потока данных, где n может иметь любое значение. Входом в блок 36 может быть золотой код, привязанный к данному тегу, который предназначен для приема первого потока данных, а вход в блок 46 может быть золотым кодом, привязанным к тегу, который принимает n-й поток данных. В качестве альтернативы, для расширения первого потока данных и/или n-го потока данных могут быть использованы другие коды, такие как широковещательный золотой код, код, не являющийся золотым кодом, или иной код. В блоках 40 и 50 может быть выполнено взвешивание выхода блока 38 и/или блока 48 в том случае, когда передачи данных, соответствующие первому потоку данных и n-му потоку данных, имеют не одинаковую мощность. После взвешивания выполняется суммирование указанных трактов в блоке 52. В блоке 52 также реализуется «жесткое» решение, состоящее в том, что все положительные числа преобразуются в 0, а все отрицательные числа преобразуются в 1. В альтернативном варианте осуществления может быть принято другое «жесткое» решение. В одном варианте осуществления выход блока 52 может иметь скорость 1 бит при частоте элементарных посылок, равной 10 миллионов в секунду. В альтернативном варианте осуществления могут быть использованы другие скорости. Суммарный сигнал с выхода блока 52 подвергается повышающей дискретизации в блоке 54 с использованием фильтра элементарных посылок с коэффициентом 4. В одном варианте осуществления выходной сигнал блока 54 может иметь действительную частоту 40 МГц. В качестве альтернативы могут быть использованы другие частоты. Здесь не показана передача на соседней частоте, которая представляет собой один набор широковещательных кадров с максимальным коэффициентом расширения для нисходящей линии связи, составляющим 2048. В альтернативном варианте осуществления можно использовать другой максимальный коэффициент расширения для нисходящей линии связи.
7,0
На Фиг. 3 показаны структуры тайм-слотов и присваивания. По меньшей мере, в одном варианте осуществления поток 70 данных включает в себя тайм-слот 72, тайм-слот 74 и тайм-слот 76. Тайм-слот 72 предназначен для связи «AP - теги», тайм-слот 74 предназначен для связи «теги - AP», а тайм-слот 76 предназначен для связи «AP - теги». В примерном варианте осуществления длительность каждого из тайм-слотов может составлять 2,1 секунды. В альтернативном варианте осуществления может быть использована любая другая длительность, либо разные тайм-слоты могут иметь разную длительность. Поток 70 данных может быть реализован по схеме полудуплексной связи, так что в любой данный момент времени любая AP осуществляет передачу, а теги осуществляют прием, либо теги осуществляют передачу, а AP осуществляет прием. В альтернативных вариантах осуществления могут быть использованы другие схемы связи. Как показано на Фиг. 3, канал 80 данных предоставляет опции усиления при обработке для данных в тайм-слоте 72. Если линия передачи данных закрывается при конкретном усилении, тег просто должен быть готов к приему (в режиме «AP - теги») в течение тайм-слота с соответствующим усилением. В режиме передачи выбор тайм-слота задает передачу от тега в точку доступа, так что тег может минимизировать свое время пребывания во включенном состоянии в энергоемком режиме передачи. Например, для усиления 18 дБ потребуется тайм-слот (А) длительностью только 1,6 мс. Канал 82 данных предлагает опции усиления при обработке для данных в тайм-слоте 74. Как можно видеть, мощность, используемая тегом, может быть выбрана так, чтобы каждая передача данных поступала в AP с одной и той же мощностью.
Здесь имеет место симметрия между обработкой большого количества одновременных сигналов на стороне AP и обработкой относительно небольшого количества сигналов на стороне тегов. Известно, что на стороне AP имеет место автоматическая подстройка частоты (AFC), дрейф отслеживания времени и синхронизация кадров из-за того, что AP является главным в определении этих параметров. Однако AFC, дрейф отслеживания времени и синхронизация кадров могут определяться при захвате на стороне тега. PN матричный суживатель выполняет обработку «в лоб» (методом перебора), связанную с обеими сторонами, которая является эффективным вариантом проверки гипотезы захвата/демодуляции. Другой аспект этого состоит в том, что схема с большим энергопотреблением (будучи активированной), работая непрерывно в AP (что не должно учитываться, поскольку она может быть подключена к розетке в стене), работает только во время «холодного» захвата на теге, что случается редко. «Холодный» захват и «горячий» захват более подробно описываются ниже со ссылками на фигуры 5 и 6 соответственно.
На Фиг. 4 показана PN (псевдошумовая) суживающая матрица, которая способствует захвату единственного сигнала на теге и обеспечивает демодуляцию «в лоб» множества сигналов в AP. В примерном варианте осуществления PN суживающая матрица может выполнять одновременно скалярное произведение множества гипотез синхронизации с разнесением элементарных посылок.
PN суживающим базовым элементом может быть простой счетчик, значение которого увеличивается или не увеличивается на единицу с каждым тактом в зависимости от того, равен ли входной сигнал 0 или 1. Поскольку имеется тракт комплексных данных, предусмотрены два счетчика: один для I (синфазная составляющая) и один для Q (квадратурная составляющая). Умножение на комплексное экспоненциальное выражение обычно представляет собой операцию на наборе 4 довольно больших скалярных множителей (как правило, 4×1000 вентилей), сведенных в комплексную экспоненциальную таблицу. В противоположность этому однобитовый комплексный множитель имеет простую таблицу истинности, пример которой показан ниже, где отрицательный знак обозначает инверсию (0→1 и 1→0). Эта таблица истинности может быть реализована с использованием всего нескольких вентилей.
Фаза
0
1
2
3
I'
I
-Q
-I
Q
Q'
Q
I
-Q
-I
На Фиг. 4 показана PN суживающая матрица 100. Возможно множество реализаций (например, 256 или более в одном варианте осуществления) пар счетчиков для операции комплексного сужения. PN суживающая матрица 100 может загружаться с частотой следования элементарных посылок соседними реализациями PN суживающих элементов 102, 104 и 106, работающими на основе гипотез синхронизации, которые отличаются разными сдвигами элементарных посылок. Из блока 114 на элементы 102 104 и 106 посылаются 1-битовые комплексные данные, где они объединяются с PN сигналом от PN генератора 110. Генератор 110 PN сигнала может быть реализован аппаратными средствами, причем он выдает одинаковую последовательность нулей (0) и единиц (1), с помощью которых AP расширяет указанные данные. В случае элементов 102 данные после деротации объединяются (в частности, выполняется 1-битовое комплексное умножение) с PN сигналом в объединителе 122а. Действительная и мнимая части этого объединения вводятся отдельно в счетчики 118а и 120а. Счетчики 118а и 120а сдвигают битовый поток после приема сигнала 112 сброса. В частности, данные в счетчиках будут действительными непосредственно перед сигналом сброса. Сигнал сброса принудительно устанавливает нули в обоих счетчиках. Мультиплексор 108 разрешает вывод сигналов, применимых в данный момент счетчиков для того протокола, который уникальным образом закончил свою операцию сужения на данном конкретном тактовом импульсе. Другие элементы в PN суживающей матрице 100 работают аналогичным образом. Элемент 104 получает данные после деротации из блока 114 и объединяет их с PN сигналом после того, как блок 116а задержки в элементе 102 произвел задержку. Эта комбинация вводится в счетчики 118b и 120b и сдвигается этими счетчиками по поступлению сигнала из блока 112 сигнала сброса с предписанной задержкой из блока 124а задержки. Аналогичным образом, элемент 106 получает данные после деротации из блока 114 и объединяет их с PN сигналом, после того как блок 116b задержки в элементе 104 осуществил задержку. Эта комбинация вводится в счетчики 118с и 120с и сдвигается этими счетчиками по поступлению сигнала из блока 112 сигнала сброса с предписанной задержкой из блока 124b задержки.
После нескольких тактовых импульсов, соответствующих коэффициенту расширения, PN суживающий элемент 102 имеет действительные данные, которые выбираются мультиплексором 108 для их вывода. После каждого тактового импульса соседний суживающий элемент 104 или 106 доступен до тех пор, пока не будут выведены все данные, которые могут появиться в течение указанных нескольких тактовых импульсов, соответствующих коэффициенту расширения плюс несколько PN суживающих реализаций. PN код, который управляет работой указанного механизма, может представлять собой золотой код, параметризованный некоторым значением. В альтернативных вариантах осуществления могут быть использованы другие PN коды.
На Фиг. 5 показаны операции, выполняемые при обработке в модеме тега широковещательного канала для демодуляции сигнала передачи точки доступа. В зависимости от конкретного варианта осуществления могут выполняться дополнительные или другие операции либо меньшее количество операций. Эти операции также могут выполняться в другой последовательности, отличной от описанной и показанной на Фиг. 5.
После начального включения питания тега параметры, относящиеся к данному сигналу, не известны, за исключением PN последовательности широковещательного канала (например, конкретный золотой код или другой кодовый параметр). Вдобавок, тег может не знать с достаточной точностью, каков относительный сдвиг частоты между AP и данным тегом, из-за расхождения параметров генераторов AP и тега. На Фиг. 5 показан режим сканирования, в котором исследуется в миллионных долях (ppm) диапазон неопределенности дрейфа между AP и данным тегом. В операции 150 выполняется итерация по двум тайм-слотам, чтобы дать возможность тегу настроится на широковещательный канал. Например, может начаться обработка в асинхронном режиме по отношению к синхронизации тайм-слотов. Во время проверки одной половины гипотез широковещательный канал может быть активным, а во время проверки другой половины гипотез широковещательный канал может быть не активен. При первой итерации могут быть проверены все гипотезы с использованием первого слота, синхронизированного с точкой асинхронного запуска. Если при первой итерации энергия на обнаружена, то выполняется вторая итерация. При второй итерации асинхронная точка запуска может быть сдвинута на один тайм-слот относительно асинхронной точки запуска, использованной в первой итерации. Как таковые, гипотезы, которые были проверены при активном состоянии широковещательного канала, могут быть проверены при активном состоянии широковещательного канала. При обнаружении энергии тег может настроиться на широковещательный канал. В примерном варианте осуществления операция 150 может представить точку запуска для «холодного захвата». В операции 152 инициализируется грубая автоматическая подстройка частоты (AFC). В одном варианте осуществления это начальное значение устанавливают равным наибольшему отрицательному значению, например, сдвиг на -10 миллионных долей (ppm). В операции 154 с использованием известной PN последовательности, созданной с помощью золотого кода, для широковещательного канала вычисляются некогерентные метрики для всех разнесенных гипотез вида «C×4» для данной грубой гипотезы AFC. Например, если длина коэффициента расширения составляет 2048, то может быть вычислена некогерентная метрика для гипотезы 8192.
В операциях 156 и 158 выполняется приращение для грубой гипотезы AFC, пока не наступит конец диапазона ppm. Для каждой грубой гипотезы AFC используют аппаратные средства, показанные на Фиг. 7, для устранения частотного сдвига, представленного текущей гипотезой. Для создания суженного выхода и 8 последовательных символов используют PN суживающую матрицу. В качестве альтернативы можно использовать другое количество символов. Затем вычисляют некогерентную сумму этих 8 символов. В структуре данных поддерживается набор из N (8 в одном варианте осуществления) верхних метрик вместе с соответствующими параметрами. Как показано на блок-схеме по Фиг. 5, исследуется весь диапазон (в ppm) неопределенности генератора вместе со всеми гипотезами синхронизации с разрешением «элементарная посылка×4», в ожидании, что в структуре данных будет представлена выигрышная (то есть, обоснованная) гипотеза. Наряду с определением самой правильной гипотезой, которая в общем случае обеспечивает минимизацию многолучевых отражений, еще остаются смежные гипотезы грубой подстроки частоты (AFC), где еще имеет место соответствующее накопление энергии, а также все недействительные гипотезы, которые породили аномально большие метрики из-за вариации уровня шума.
Некогерентные метрики для всех гипотез синхронизации вида «С×4» для каждой грубой AFC могут быть переданы в структуру данных. В операции 160 эта структура данных обеспечивает отслеживание самых больших некогерентных метрик (например, значение грубой AFC, гипотеза синхронизации вида «С×4», значение некогерентной метрики). В операции 162 указанные «финалисты» присваиваются N выделенным протоколам. Каждый протокол может быть уникально параметризирован с помощью значения синхронизации вида «С×4»» и гипотезы грубой AFC, которая не зависит от текущей гипотезы грубой AFC, задающей PN суживающую матрицу. Поскольку синхронизация кадров изначально не известна, предполагается, что каждый суженный символ, выводимый выделенным протоколом, является последним в данном кадре. Таким образом, 256 буферизированных символов подвергаются различной демодуляции, и выполняется дополнительный набор итераций на основе умножения на постоянное комплексное значение для выполнения точной коррекции AFC, как показано в операциях 164 и 166. Выходом операции 164 может быть комплексное перекрестное произведение от каждого выделенного протокола. В операции 166 к постулированному кадру информации может быть итеративно применено посимвольное умножение на постоянное комплексное значение поворота (определенного гипотезой точной AFC), чтобы определить, какое из выбранных комплексных постоянных значений поворота (если оно существует) не покрывает кадр, проходящий контроль с использованием циклического избыточного кода (CRC). Эта операция может выполняться «в лоб», когда контроль с использованием циклического избыточного кода «CRC» может выполняться для каждой гипотезы. Для любого действительного CRC полезная информация из данного сигнала может быть послана на уровень MAC, и сетевые параметры можно считать известными.
В операции 168 проверяется другая гипотеза синхронизации тайм-слотов. В примерном варианте осуществления гипотезы грубой AFC, связанные с самыми успешными контрольными проверками CRC, могут являться номинальными стартовыми гипотезами грубой AFC. После проверки всего диапазона гипотез грубой AFC тег отмечает переменную, называемую nominal_Coarse_AFC, которая представляет релевантную информацию о состоянии, используемую в будущих транзакциях, которые значительно сужают диапазон поиска гипотезы грубой AFC, поскольку изменение (в миллионных долях) отклонения параметров генератора от одной части к другой гораздо больше, чем дрейф генератора на протяжении минуты или т.п.
На Фиг. 6 показаны операции, выполняемые при обработке тегом выделенного канала при «горячем» запуске, что означает, что известна релевантная информация о состоянии. Например, может быть известна синхронизация кадров, и тогда можно будет исследовать гораздо более узкий диапазон гипотез грубой AFC. Модем начинает свою обработку достаточно рано, так что присваивания действующего протокола выполняются до окончания преамбулы из 9 символов. В качестве альтернативы можно использовать любое другое количество символов.
В операции 200 нет необходимости выполнять итерации для двухслотовой гипотезы синхронизации, поскольку синхронизация кадров известна. Вместо использования широковещательного канала используют выделенный канал. В операции 202 проверяется гипотеза грубой AFC. В одном примерном варианте осуществления сканирование грубой AFC может быть выполнено в небольшом диапазоне с учетом небольшого дрейфа частоты с последнего момента доступа. С использованием PN последовательности, созданной с помощью известного золотого кода, и уникальной для данного тега, в операции 204 вычисляют некогерентную метрику для всех разнесенных гипотез вида «С×4». В операциях 206 и 208 выполняется приращение для гипотезы грубой AFC, пока не будет достигнут конец малого диапазона (в миллионных долях). В операции 210 структура данных обеспечивает отслеживание самых больших некогерентных метрик (например, значение грубой AFC, гипотеза синхронизации вида «С×4», значение некогерентной метрики и т.д.). В операции 212 присваивают выделенные протоколы на основе упомянутой структуры данных. В операции 214 создаются перекрестные посимвольные произведения с использованием текущей DBPSK и предыдущей DBPSK. Выходом операции 214 может быть комплексное перекрестное произведение из каждого выделенного протокола. В операции 216 выполняется перемежение и декодирование кадров. При любом действительном CRC полезная информация может быть передана на уровень управления доступом к среде передачи (MAC). В операции 218 проверяется другая гипотеза синхронизации тайм-слотов. В одном примерном варианте осуществления гипотезы грубой AFC, связанные с самыми успешными проверками CRC, могут являться номинальными стартовым гипотезами грубой AFC.
На Фиг. 7 показан тракт прохождения приемных данных тега, иллюстрирующий обработку в теге, связанную с демодуляцией, согласно примерному варианту осуществления изобретения. Как здесь показано, однобитовые комплексные отсчеты запоминаются в буфере 220 отсчетов, так что имеется достаточно данных для надежного обнаружения действительной энергии. Примерные значения обеспечены в блоке 220 буфера отсчетов. Например, в одном варианте осуществления буферизируют 9 символов. В альтернативных вариантах осуществления могут быть использованы другие значения. Указанные отсчеты могут вводиться из I канала и Q канала в схему указанного буфера с попеременным переключением при синхронной частоте отсчетов, составляющей значение «элементарная посылка×2», или 2 МГц. В качестве альтернативы могут быть использованы другие частоты. При быстром асинхронном тактировании эти отсчеты используют для проверки различных гипотез грубой AFC. Отслеживание времени выполняется на основе текущей гипотезы грубой AFC с разрешением вида «элементарная посылка×4». Поскольку для возбуждения частоты несущей и тактовых импульсов отсчетов как в AP, так и в теге используется один и тот же контрольный тактовый сигнал, гипотезу грубой AFC с известной частотой несущей можно преобразовать уникальным образом в известную частоту отслеживания времени.
Буфер 220 отсчетов принимает сигналы связи по I каналу и Q каналу. Эти сигналы посылаются в логический блок 222 отслеживания времени и выделенные протоколы 224. Логический блок 222 отслеживания времени также получает гипотезу грубой AFC, причем логический блок 222 может быть установлен в нуль при контроле четности вида «С×4». Логический блок 222 отслеживания времени может состоять из двух блоков: один - со счетчиками, инициализируемыми в нуль при проверке на четность вида «С×4», а другой - со счетчиками, инициализируемыми на среднее значение диапазона (то есть, 2^25 для контроля по нечетности вида «С×4»). Выходной сигнал логического блока 222 отслеживания времени подается в блок 224, где используются виртуальные фазы вида «С×4». Блок 224 также может получать данные контроля четности от конечного автомата захвата. Выходной сигнал блока 224 поступает в логический блок 226 поворота для автоматической подстройки частоты (AFC).
На Фиг. 8 показан примерный вариант осуществления двух блоков логического блока 222 отслеживания времени, описанного со ссылками на Фиг. 7. Поток 250 является коммуникационным потоком с контролем по четности вида «С×4». Поток 252 является коммуникационным потоком с контролем по нечетности вида «С×4». На Фиг. 8 показана операция отслеживания времени, где каждый затемненный участок представляет разнесенную последовательность вида «С×4». Отсчеты либо вставляются, либо повторяются с частотой, напрямую зависящей от того, какая гипотеза AFC проверяется в настоящий момент, и умножаются на известное отношение между частотой отсчетов и частотой несущей. Это можно использовать как допущение синхронизированного тактирования для сведения 2-мерного пространства до одномерного. Показанное значение N содержит относительную компоненту, которая поддерживается, позволяя обеспечить достаточную точность отслеживания времени. Для каждого данного момента выбирают конкретный контроль по четности 4 возможных фаз вида «С×4». Затем в тракте прохождения 1-битовых данных выполняется деротация результирующей последовательности с частотой следования элементарных посылок, как показано на Фиг. 9.
На Фиг. 9 показаны функциональные возможности логического блока 226 (Фиг. 7) поворота для автоматической подстройки частоты (AFC), который в данный момент времени работает с одной из четырех виртуальных фаз 224 вида «С×4». На Фиг. 9 показан механизм однобитовой деротации. Этот механизм деротации предназначен для устранения поворота AFC из-за относительного дрейфа несущей между приемником и передатчиком для постулированной гипотезы грубой AFC. Поскольку это является однобитовым преобразованием (представлено таблицей истинности, приведенной выше), 90-градусное разрешение данного процесса представляет собой +/-45 градусов относительно континуума значений фазы из-за дрейфа AFC по отношению к относительному сдвигу генератора.
Логический блок 226 поворота AFC также может получать в качестве входных данных гипотезы грубой AFC. PN суживающая матрица 228 (Фиг. 7) выполняет операцию сужения для разнесенной гипотезы. PN суживающая матрица 228 может в качестве входных данных получать текущие гипотезы грубой AFC, контроль по четности синхронизации, фазу синхронизации, коэффициент расширения и/или выбранный золотой код. При выводе значений для данного символа происходит некогерентное накапливание суммы для обеспечения лучшей надежности метрик, где указанная сумма накапливается в буфере 230 некогерентного аккумулирования. Размер этого буфера основан на количестве суживающих элементов. В примерном варианте осуществления PN суживающая матрица 228 может иметь 256 суживающих элементов, так что прохождение через буфер отсчетов завершает некогерентную метрику при 256 гипотез. В альтернативном варианте осуществления можно использовать другое количество сужающих элементов, а метрика может быть завершена при другом количестве гипотез. При управлении мощностью передачи тега и для обратной связи в точке AP для управления мощностью может быть использована метрика в виде отношения сигнал-шум (SNR). Гипотезы с максимальными метриками запоминаются в структуре 232 данных с N верхними трактами, которую используют для управления присваиванием выделенных протоколов 234. N верхних трактов могут представлять собой N записей, включающих в себя гипотезы синхронизации, контроль по четности синхронизации, гипотезы грубой AFC и т.д.
На Фиг. 10 показан выделенный протокол связи. Каждый выделенный протокол имеет доступ к каждой из 4 фаз отсчетов вида «С×4» с селектором 260 вида «С×4», установленных в качестве части параметров присваивания протоколов. Каждый протокол имеет собственный выделенный PN генератор 262 и генератор 264 AFC, используемый для суживания. Выделенный протокол выполняет аккумулирование в символьном аккумуляторе 266 на основе гипотезы грубой AFC, фазы синхронизации вида «С×4», переменной, зависимой от частоты отслеживания времени, а затем выдает комплексную переменную с количеством тактовых импульсов, равным коэффициенту расширения. Выделенные протоколы 234, показанные со ссылками на Фиг. 7, также могут принимать входные данные из буфера 220 отсчетов и выбранный PN код.
Вновь обратимся к Фиг. 7, где выходной сигнал из выделенных протоколов 234 проходит через блок 236 сжатия ширины в битах, который сокращает ширину в битах для эффективного запоминания в буфере 238 кадров без ухудшения рабочих характеристик. Выход блока 236 сжатия ширины в битах подается в буфер 238 кадров, который может представлять собой круговой буферный механизм, позволяющий в общем случае обрабатывать кадр из 256 символов, как если бы текущий символ являлся последним символом кадра. Когда синхронизация кадров известна, такая структура памяти может поддерживать заданную обработку кадра с известным последним символом.
Буфер 238 кадров выдает гипотетические кадры в остальную часть приемной цепи. Блок 240 перекрестного умножения выполняет умножение текущего символа на комплексно сопряженный предыдущий символ, представляющий собой стандартную метрику для демодуляции D-BPSK. Остаточный дрейф частоты может вызвать поворот набора D-BPSK на фиксированный фазовый угол. Блок 242 мультиплицирования для точной AFC реализует подход «в лоб» и проверяет различные возможные повороты фазы, с тем чтобы по меньшей мере одна гипотеза точной AFC дала действительный CRC при прохождении через обратный перемежитель и декодер 244 Витерби. Блок 242 мультиплицирования точной AFC также может в качестве входных данных получать гипотезы AFC. Выход обратного перемежителя и декодера 244 Витерби подается в блок 246 контроля CRC. Если CRC действителен, то полезная информация посылается на уровень MAC.
На Фиг. 11 показаны примерные операции, выполняемые во время обработки приема в точке доступа. При этом могут выполняться дополнительные или другие операции, либо число операций может быть сокращено в зависимости от конкретного варианта осуществления. Кроме того эти операции могут выполняться в другом порядке, отличном от описанного здесь порядка. AP выполняет операцию обработки «в лоб», проверяя все возможные гипотезы синхронизации вида «С×2», коэффициенты расширения и тайм-слоты доступа в пределах коэффициентов расширения. Это дает возможность обеспечить тегу нескоординированный доступ. К счастью, поскольку AP является главной для синхронизации кадров и опорного сигнала несущей AFC (все теги могут компенсировать как свой дрейф несущей, так и тактовые импульсы отсчетов для соответствия синхронизации, задаваемой точкой AP), объем обработки в AP значительно сокращается, поскольку AP нет необходимости исследовать размерность гипотезы грубой AFC или неизвестные параметры синхронизации кадров.
На блок-схеме по Фиг. 11 показан пример упорядочения итераций по всем возможным временным сдвигам вида «С×2», коэффициентам расширения из набора [8192, 4096, …, 64] и номерам тайм-слотов доступа для коэффициентов расширения, меньших максимального. Затем AP выполняет аналогичный поиск точной AFC, которую выполняет тег, чтобы допустить появление небольшого частотного дрейфа между источниками синхронизации (тег и AP) с последней транзакции. Все действительные проверки CRC направляются на уровень MAC. На блок-схеме (Фиг. 11) показан поиск в многомерном пространстве. В самом внешнем цикле выполняется поиск всех возможных коэффициентов расширения. В примерном варианте осуществления возможно 8 коэффициентов расширения [64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192]. В качестве альтернативы можно использовать другие коэффициенты расширения и/или другое их количество. Во втором цикле выполняется поиск всех возможных субслотов для данного коэффициента расширения. Например, может быть 128 возможных субслотов для коэффициента расширения 64 и один вырожденный субслот для коэффициента расширения 8192. В третьем цикле выполняется поиск всех возможных фаз вида «С×2» в данном субслоте. Различные циклы, которые более подробно описаны ниже, показаны на Фиг. 11 стрелками.
В операции 270 используют одно значение грубой AFC. В примерном варианте осуществления этим одним значением грубой AFC может быть 0, поскольку выполняется компенсация тегами. В операции 272 в качестве стартовой точки используется максимальный коэффициент расширения (например, 8192). В альтернативных вариантах осуществления максимальный коэффициент расширения может быть больше или меньше, чем 8192. В операции 274 выполняется обработка тайм-слотов доступа в пределах коэффициента расширения. Этот процесс может выродиться в том случае, когда имеется коэффициент расширения 8192. В операции 276 выполняется сужение для всех разнесенных гипотез вида «С×2» при текущем коэффициенте расширения. Например, может быть выполнено 16384 операций сужения, если коэффициент расширения имеет длину 8192. Сужение выполняется для всех элементов, пока коэффициент расширения не станет меньше, чем номер буфера кадра (например, 256). В операции 278 коэффициент расширения сокращается вдвое, и обработка продолжается. В операции 280 определяется, уменьшился ли коэффициент расширения до 64. В альтернативных вариантах осуществления можно использовать другие заранее заданные значения. Если коэффициент расширения не уменьшился до 64 (или другого заранее определенного значения), то обработка продолжается (операция 276). Если коэффициент расширения уменьшился до 64, то система будет находиться в состоянии ожидания заполнения следующего буфера отсчетов (операция 282). После заполнения следующего буфера отсчетов в операции 282 управление возвращается к операции 272. В операции 284 получается буфер кадров сужающих элементов. В примерном варианте осуществления буфер кадров может быть заполнен после того, как будут выведены 256 символов из одного прохода PN суживающей матрицей. В одном варианте осуществления в случае использования 256-ступенчатой PN суживающей матрицы за один проход может быть создано 256 гипотез синхронизации с 256 символами каждая. В альтернативных вариантах осуществления PN суживающая матрица может иметь больше или меньше ступеней. В операции 286 вычисляется перекрестное произведение текущего суженного символа D-BPSK на предыдущий символ. В одном варианте осуществления это перекрестное произведение может включать в себя 256 символов для нескольких кадров (вплоть до 256). В альтернативном варианте осуществления можно использовать другое количество символов и/или кадров. В операции 288 текущий кадр декодируется и выполняется умножение фазы на основе гипотезы AFC. В операции 290 выполняются проверки CRC, и при действительной CRC посылается полезная информация с физического уровня (PHY) на уровень управления доступом к среде передачи (MAC). В качестве примера, проверки CRC могут выполняться для 256-кратного количества гипотез точной AFC для каждого прохода 256-ступенчатой суживающей матрицы. По завершении данного процесса для данного тайм-слота, этот процесс выполняется для следующего тайм-слота, как показано стрелкой из блока 282 в блок 272.
На Фиг. 12 показан тракт прохождения приемных данных в точке доступа (AP). В отличие от тега в схеме буфера с попеременным переключением (буфер 300 отсчетов) может запоминаться весь кадр с максимальным коэффициентом расширения. Эта буферная схема может иметь существенный объем памяти (например, 16,8 Мбит), и по меньшей мере в одном варианте осуществления она может составлять часть выделенного внекристального запоминающего устройства. Блок 300 буфера отсчетов содержит примерные значения. В альтернативных вариантах осуществления могут быть использованы другие значения. В отличие от тега, логический блок отслеживания времени и логический блок поворота AFC можно не использовать, поскольку AP является задатчиком главного опорного синхронизирующего сигнала. Буфер 300 отсчетов направляет кадры в PN суживающую матрицу 302, которая может выполнить проверку «в лоб», описанную ранее. PN суживающая матрица 302 может включать в себя 256 суживающих элементов. В альтернативном варианте осуществления можно использовать любое другое количество суживающих элементов. PN суживающая матрица 302 в качестве входных данных также может получать данные текущего контроля по четности (с возможным разрешением, соответствующим только «С×2», фазу гипотезы и/или коэффициент расширения. Выход из PN суживающей матрицы 302 подается в блок 304 сжатия ширины в битах. Блок 304 сжатия ширины в битах сокращает размер кадров, которые затем посылаются в буфер 306 кадров. Блок 306 буфера 306 кадров содержит примерные значения. В альтернативных вариантах осуществления могут использоваться другие значения. В зависимости от варианта осуществления буфер 306 кадров также может составлять часть выделенного внекристального устройства памяти. Остальная часть системы аналогична обработке приема в теге, где выполняется итеративная обработка гипотез точной AFC (операции 310 и 312), причем все полезные данные с действительными проверками CRC проходят до уровня MAC точки AP (операции 314 и 316). Для определения метрики SNR, например, уровня сигнала для использования при передаче на тег сигнала обратной связи для управления мощностью используется некогерентное аккумулирование 308.
На Фиг. 13 показаны асинхронные операции начальной передачи тега, включающие в себя два типа взаимодействий, которые приводят к пересылке данных из тега в AP. В иллюстративных целях здесь для обсуждения показаны тайм-слоты 320, представляющие слоты тега, и тайм-слоты 322, представляющие тайм-слоты точки доступа. «Холодный запуск» - это запуск, при котором тег входит в систему, не имея какой-либо релевантной информации о состоянии, а «горячий запуск» - это запуск, при котором тег имеет системную информацию, такую как временные характеристики слотов, и сокращенный диапазон для гипотезы грубой AFC, подлежащей проверке.
В сценарии «холодного запуска» тег начинает искать доступ в асинхронный по отношению к тайм-слоту момент времени. На Фиг. 13 показан момент времени, в который тег предпринимает попытку захвата широковещательного канала, когда IP еще не начал передачу (тайм-слот 1). В конце концов, обработка в теге обеспечивает проверку гипотезы грубой AFC в течение периода времени, на котором AP передает широковещательный кадр. На Фиг. 13 это показано в тайм-слоте 2. В этот момент некогерентная метрика энергии инициирует проверку выделенным протоколом корректности гипотезы синхронизации вида «С×4» и грубой AFC. Протокол с правильной гипотезой непрерывно проверяет каждый новый символ как последний символ кадра и проводит эти гипотетические кадры через приемную цепь, где контроль CRC указывает на отказ. В конце тайм-слота 4 достигается правильная синхронизация кадра, когда результат контроля CRC оказывается положительным. В этот момент тег имеет такую же релевантную информацию о состоянии, которую он бы имел при входе в режим «горячего запуска», и завершает ту же обработку, которую бы он выполнял при «горячем запуске».
Тег входит в интерактивный режим, как показано в тайм-слоте 6 («горячий запуск»), либо путем прохождения процедуры «холодного запуска» или непосредственно после активизации тега, если должным образом поддерживается релевантная информация о состоянии. В этой точке тег выполняет измерение уровня приемного сигнала широковещательного кадра и использует эту информацию, чтобы определить мощность передачи и коэффициент расширения, последовательная передача которых выполняется им в тайм-слоте 7. Тег передает это сообщение на основе: 1) использования измеренного уровня принятого сигнала широковещательного канала и выбора минимального коэффициента расширения, который можно использовать для отключения линии связи, что минимизирует время включенного состояния тега и наилучшим образом способствует минимальному энергопотреблению; 2) на основе использования измеренного уровня приемного сигнала широковещательного канала и ранее выбранного коэффициента расширения, при этом тег выполняет передачу при оптимальных условиях приема на AP, то есть, прием в точке AP происходит при очень близких значениях отношения энергии/бит к спектральной плотности шума (Eb/No); 3) для всех коэффициентов расширения кроме максимального, на основе случайного выбора параметра j доступа к слоту; и 4) на основе случайного выбора значения сдвига элементарной посылки от 0 до коэффициента расширения - 1, так чтобы обеспечить минимизацию «коллизий» в AP, причем случайный выбор при каждой передаче позволяет разрешить «коллизии», используя возможности последующей передачи.
В течение тайм-слотов 8 и 9 точка AP обрабатывает все сигналы, принятые в течение тайм-слота 7, и передает обратно положительное подтверждение в течение тайм-слота 10. AP либо собирает несколько ACK для передачи по единому каналу, где используется золотой код, либо посылает специальное сообщение на тег, используя свой выделенный канал с золотым кодом. Заметим, что для упомянутого способа потребуется некоторая процедура регистрации (не показана) для выделения канала. В любом случае тег обновляет свою синхронизацию вида «C×4», используя преамбулу упомянутого сообщения.
На Фиг. 14 показано простое взаимодействие между точкой доступа и тегом в «слотовом» режиме. В примерном варианте осуществления это простое взаимодействие не содержит данные для тега и относительно статический канал. В иллюстративных целях здесь для обсуждения показана временная диаграмма 330, представляющая обработку в теге в течение указанных тайм-слотов, и временная диаграмма 332, представляющая обработку в точке доступа в течение указанных слотов. Особенность этой системы состоит в том, что тег максимально возможное время находится в состоянии низкого энергопотребления, то есть, в состоянии, в котором синхронизация в системе поддерживается посредством маломощного низкочастотного кварцевого генератора, как правило, с частотой 32 кГц. Для поддержки этого определяется максимально допустимая задержка после инициированного точкой AP взаимодействия (то есть, частота входа и выхода в состоянии низкого энергопотребления для тега, чтобы проверить, на зависло ли какое-либо действие, выполняемое точкой AP). На Фиг. 14 показано относительно простое взаимодействие тега, вышедшего из состояния низкого энергопотребления, для проверки того, хочет ли AP инициировать транзакцию. Это событие появляется при частоте и фазе слота, согласованных между AP и тегом во время регистрации.
Тег, как правило, входит в режим «горячего запуска», когда известно, что синхронизация кадров и гипотеза грубой AFC находятся в узком диапазоне. Тег выполняет измерение мощности приема широковещательного канала. На Фиг. 14 показан сценарий, в котором мощность значительно не изменилась с последнего взаимодействия с AP. Это означает, что последние мощность передачи/коэффициент расширения, при которых AP осуществляла передачу, достаточно для отключения линии связи. В тайм-слоте 3 тег пытается принять преамбулу, а затем демодулирует кадр, используя выделенный золотой код. Типовым сценарием является случай, когда AP не получает информацию, и тогда тег немедленно возвращается в ждущий режим.
На Фиг. 15 показано более сложное взаимодействие, которое включает в себя пересылку данных и динамически изменяющиеся условия распространения между точкой доступа и тегом согласно примерному варианту осуществления. В иллюстративных целях здесь для обсуждения показана временная диаграмма 340, представляющая обработку, выполняемую тегом в течение указанных тайм-слотов, и временная диаграмма 342, представляющая обработку в точке доступа (AP) в течение указанных тайм-слотов. Здесь AP имеет информацию для посылки, и условия распространения для данного канала значительно изменились с последней транзакции AP. Текущее измеренное значение мощности широковещательного канала изменилось так, что тег знает, что последующая передача может оказаться неудачной, если он будет выполнять передачу с той же мощностью/коэффициентом расширения, что в последний раз. Тогда тег пошлет сообщение о повторной регистрации, используя протокол, раскрытый на Фиг. 13, для предупреждения AP о том, что будет использована новая мощность передачи/коэффициент расширения, подходящие для текущих канальных условий. Эта новая информация диктует передачу и прием кадра в тайм-слоте N+5. Тег создает сообщение с подтверждением (ACK)согласно протоколу по Фиг. 13, указывающее на успешную передачу. Если ACK успешно принят, то транзакция считается завершенной. В противном случае, тег предпринимает попытку повторной передачи.
В одном варианте осуществления эфирный интерфейс, используемый описанными здесь системами, может представлять собой формат полудуплексной связи с временным разделением каналов. Точка доступа может осуществлять передачу в течение некоторой доли времени в направлении нисходящей линии связи к тегу, а тег может осуществлять передачу в течение некоторой доли времени в направлении восходящей линии связи к точке доступа. Распределение времени между тайм-слотом восходящей линии связи и тайм-слотом нисходящей линии связи может быть равным (то есть 50% времени выделено для тайм-слота восходящей линии связи и 50% времени выделено для тайм-слота нисходящей линии связи). Структура кадра может быть центрирована относительно структуры тайм-слотов, причем численные показатели могут быть основаны на максимальном коэффициенте расширения, поддерживаемом восходящей линией связи. В примерном варианте осуществления максимальным коэффициентом расширения в восходящей линии связи может быть такой коэффициент, который позволяет тегу выполнять успешную передачу в точку доступа, когда тег находится в наиболее проблемных условиях передачи в смысле погоды, местоположения и т.д.
В общем случае использование большого коэффициента расширения дает возможность данному передатчику, например, тегу осуществлять передачу с меньшей мощностью при сохранении возможности приема данным приемником, таким как точка доступа. Однако использование большого коэффициента расширения также может увеличить время, расходуемое на передачу сигнала. В примерном варианте осуществления тег может осуществлять широковещательную передачу с меньшей мощностью по сравнению с той, которая используется точкой доступа. Коэффициент расширения сигнала восходящей линии связи, как таковой, может быть выбран достаточно большим, чтобы точка доступа могла принимать сигнал, передаваемый тегом, даже в том случае, когда тег физически расположен в проблемном месте и/или находится в проблемных условия передачи. Точка доступа может выполнять передачу с большей мощностью, чем тег. В результате, если передачи по восходящей линии связи (то есть, от тега в точку доступа) и передачи по нисходящей линии связи (то есть, из точки доступа на тег) занимают одинаковое количество времени в полосе, в которой ведется передача, точка доступа может использовать меньший коэффициент расширения, чем тег. Поскольку сигналы точки доступа не подвергаются большому расширению, точка доступа может осуществлять передачу во множестве фундаментальных тайм-слотов нисходящей линии связи такое же количество времени, как тег в одном слоте. В одном варианте осуществления точка доступа может выполнять передачу с постоянной мощностью при максимально доступной мощности передачи в RF диапазоне или с мощностью, близкой к максимальной. При наличии надежной линии связи между точкой доступа и данным тегом для этого тега можно использовать уменьшенный коэффициент расширения. Надежность линии связи можно определить на основе сравнения качества линии связи с заранее определенным пороговым значением качества. Поскольку более низкий коэффициент расширения дает возможность уменьшить общее время передачи, тег может открыть свое окно приема в течение относительно короткого периода времени, минимизируя тем самым свое энергопотребление.
На Фиг. 16 представлена диаграмма, иллюстрирующая контент полного слота 400 согласно первому примерному варианту осуществления. В варианте осуществления по Фиг. 16, точка доступа может осуществлять передачу с большей мощностью и использовать меньший коэффициент расширения по сравнению с тегом. Например, точка доступа может использовать коэффициент расширения, равный 2048, а тег может использовать коэффициент расширения, равный 8192. В качестве альтернативы можно использовать другие значения. Полный тайм-слот 400 включает в себя тайм-слот 402 нисходящей линии связи, промежуток 404 для переключения с нисходящей линии связи на восходящую линию связи, тайм-слот 406 восходящей линии связи и промежуток 408 для переключения с восходящей линии связи на нисходящую линии связи. В примерном варианте осуществления промежуток 404 для переключения с нисходящей линии связи на восходящую линию связи может составлять 15 символов при максимальном коэффициенте расширения восходящей линии связи (который в одном варианте осуществления может быть равен 8192). В качестве альтернативы можно использовать промежутки для переключения с нисходящей линии связи на восходящую линию связи любой другой длины. Для обеспечения соотношения для нисходящей линии связи к восходящей линии связи, равного 50%, можно использовать промежуток 404 для переключения с нисходящей линии связи на восходящую линию связи. Промежуток 404 для переключения с нисходящей линии связи на восходящую линию связи также можно использовать для обеспечения времени, необходимого для обработки переключения с передатчика тега на его приемник. В другом примерном варианте осуществления промежуток 408 для переключения с восходящей линии связи на нисходящую линию связи может составлять 1 символ при максимальном коэффициенте расширения восходящей линии связи. В альтернативном варианте осуществления можно использовать любой другой промежуток для переключения с восходящей линии связи на нисходящую линию связи. Промежуток 408 для переключения с восходящей линии связи на нисходящую линию связи можно использовать для поддержки множественного доступа со случайной фазой (RPMA) для данного коэффициента расширения. По существу можно использовать меньший промежуток для переключения с восходящей линии связи на нисходящую линию связи с меньшими коэффициентами расширения.
Поскольку точка доступа может использовать меньший коэффициент расширения, чем тег, тайм-слот нисходящей линии связи может включать в себя множество фундаментальных тайм-слотов нисходящей линии связи. Тайм-слот 402 нисходящей линии связи включает в себя фундаментальный тайм-слот 410 нисходящей линии связи, фундаментальный тайм-слот 412 нисходящей линии связи, фундаментальный тайм-слот 414 нисходящей линии связи и фундаментальный тайм-слот 416 нисходящей линии связи. Каждый из этих фундаментальных тайм-слотов нисходящей линии связи включает в себя преамбулу 418 широковещания, тайм-слот или субслот (субслоты) 420 данных и широковещательный слот 422. В примерном варианте осуществления преамбула 418 широковещания может содержать 16 символов. В качестве альтернативы можно использовать любую другую длину.
На Фиг. 17 представлена диаграмма, иллюстрирующая контент полного тайм-слота 430 согласно второму примерному варианту осуществления. В варианте осуществления по Фиг. 17, точка доступа может осуществлять передачу с той же мощностью, которая используется тегом. По существу точка доступа и тег также могут использовать один и тот же коэффициент расширения. Например, точка доступа и тег могут использовать оба максимальный коэффициент расширения, равный 8192. В качестве альтернативы можно использовать другие значения. Полный тайм-слот 430 включает в себя тайм-слот 432 нисходящей линии связи, промежуток 434 для переключения с нисходящей линии связи на восходящую линию связи, тайм-слот 436 восходящей линии связи и промежуток 438 для переключения с восходящей линии связи на нисходящую линию связи. В примерном варианте осуществления промежуток 434 для переключения с нисходящей линии связи на восходящую линию связи может составлять 15 символов × 8192 элементарные посылки. В качестве альтернативы можно использовать промежуток для переключения с нисходящей линии связи на восходящую линию связи любой другой длины. В другом примерном варианте осуществления промежуток 438 для переключения с восходящей линии связи на нисходящую линию связи может составлять 1 символ × 8192 элементарной посылки. В альтернативном варианте осуществления можно использовать любой другой промежуток для переключения с восходящей линии связи на нисходящую линию связи. Поскольку точка доступа использует тот же коэффициент расширения, что и тег, тайм-слот 432 нисходящей линии связи включает в себя один фундаментальный тайм-слот 440 нисходящей линии связи. Фундаментальный тайм-слот 440 нисходящей линии связи включает в себя преамбулу 442 широковещания, тайм-слот или субслот (субслоты) 444 данных и широковещательный тайм-слот 446.
На Фиг. 18 фундаментальный тайм-слот 450 нисходящей линии связи включает в себя преамбулу 452 широковещания, тайм-слот 454 широковещательного канала и тайм-слот 456 канала данных. Преамбула 452 широковещания может иметь длину 16 символов либо любую другую длину в зависимости от варианта осуществления. В примерном варианте осуществления тайм-слот 454 широковещательного канала может включать в себя один кадр широковещательного канала. В одном варианте осуществления кадр широковещательного канала может быть идентичен при его создании кадру канала данных, за исключением того, что генератор золотого кода широковещательного канала может сбрасывать каждый символ, в то время как генератор золотого кода канала данных может работать, пока не будет достигнут конец кадра канала данных перед сбросом.
max
max
В примерном варианте осуществления преамбула 452 широковещания может быть усилена по отношению к другим передачам, выполняемым с использованием тайм-слота 454 широковещательного канала или тайм-слота 456 данных. Например, преамбула 452 широковещания может передаваться с максимальной мощностью (P), а другие передачи могут выполняться с мощностью, составляющей половину от максимальной (1/2 P). В одном варианте осуществления преамбула 452 широковещания может быть усилена на 3 децибела (дБ) относительно других передач через тайм-слот 454 широковещательного канала и/или тайм-слот 456 данных. В качестве альтернативы преамбула 452 широковещания может быть усилена на любую другую величину. Усиленная преамбула позволяет приемникам в тегах надежно оценить синхронизацию элементарных посылок и AFC/отслеживание по времени с обращением к точке доступа. Полезная информация преамбулы 452 широковещания может быть программируемой. В одном варианте осуществления для полезной информации преамбулы 452 широковещания может не применяться канальное кодирование, перемежение или контроль с использованием циклического избыточного кода (CRC).
max
На Фиг. 19 представлена схема, иллюстрирующая обработку кадра преамбулы согласно примерному варианту осуществления изобретения. 16-битовый регистр 460 может обеспечить модулятор 462 символами для модуляции. В альтернативном варианте осуществления можно использовать регистр любой другой длины. Модулятор 462 может выводить модулированные символы с некоторой скоростью передачи символов. Модулятором 462 может быть модулятор, построенный по схеме дифференциальной двоичной фазовой манипуляции (DBPSK) либо модулятор любого другого типа, известного специалистам в данной области техники. В результате каждый символ преамбулы 452 широковещания может быть модулирован, расширен с максимальным коэффициентом расширения для нисходящей линии связи и усилен для передачи. В примерном варианте осуществления преамбула 452 широковещания может быть усилена путем обеспечения того, чтобы во время передачи преамбулы 452 широковещания не передавались никакие другие данные. Например, широковещательная передача преамбулы 452 может выполняться с мощностью P через тайм-слот 454 широковещательного канала, а тайм-слот 456 канала данных может быть отключен на время широковещательной передачи преамбулы 452. В одном варианте осуществления преамбула 452 широковещания может передаваться в одном из каналов: I или Q. Преамбула 452 широковещания может быть умножена на масштабный коэффициент 1, так чтобы передача преамбулы 452 широковещания осуществлялась с полной мощностью. При отсутствии передачи преамбулы 452 широковещания можно использовать ослабляющий масштабный коэффициент, с тем чтобы данные передавались с мощностью, меньшей, чем полная мощность. В одном варианте осуществления ослабляющий масштабный коэффициент может быть равен 1/√2, что дает ослабление 3 дБ. В альтернативном варианте осуществления масштабный коэффициент может не изменяться. В указанном варианте осуществления преамбула 452 широковещания может передаваться как по I каналу, так и по Q каналу, так что преамбула 452 передается с полной мощностью.
Вновь обратимся к Фиг. 18, где тайм-слот 456 канала данных может содержать один кадр канала данных. В альтернативном варианте осуществления тайм-слот 456 канала данных может содержать множество кадров канала данных в одном фундаментальном тайм-слоте нисходящей линии связи, таком как фундаментальный тайм-слот 450 нисходящей линии связи. В результате, тайм-слот 456 канала данных фундаментального тайм-слота 450 нисходящей линии связи может включать в себя множество субслотов, соответствующих множеству кадров канала данных (то есть, один субслот для каждого кадра). В примерном варианте осуществления коэффициент расширения тайм-слота 456 канала данных может быть таким же, как коэффициент расширения тайм-слота 454 широковещательного канала. В другом примерном варианте осуществления коэффициент расширения субслотов канала данных может быть меньше коэффициента расширения тайм-слота 454 широковещательного канала.
0,0
1,0
1,1
9,0
9,511
В одном варианте осуществления множество субслотов канала данных может создаваться с использованием коэффициентов расширения, меньших, чем коэффициенты расширения, используемые для полноразмерного (то есть, единого) тайм-слота канала данных или для тайм-слота широковещательного канала. На Фиг. 20 представлена схема, иллюстрирующая иерархию субслотов данных согласно примерному варианту осуществления изобретения. Как показано на Фиг. 20, если используются коэффициент расширения, равный 8192, и усиление 39 дБ, то канал данных включает в себя один тайм-слот А канала данных. При использовании коэффициента расширения 4096 и усиления 36 дБ тайм-слот канала данных включает в себя два субслота А и А. Аналогичным образом, при использовании коэффициента расширения, равного 16, и усиления 12 дБ тайм-слот канала данных включает в себя 512 субслотов А … А и т.д.
4,0
4,1
5,4
6,10
0,0
На Фиг. 21А показан фундаментальный тайм-слот 470 нисходящей линии связи с множеством субслотов согласно примерному варианту осуществления изобретения. Как показано на Фиг. 21А, субслоты разных размеров могут быть объединены для образования тайм-слота канала данных. Множество субслотов включает в себя субслот А, субслот А, субслот А и субслот А. В качестве альтернативы можно использовать другие комбинации субслотов. Тайм-слот 472 широковещательного канала фундаментального тайм-слота 470 нисходящей линии связи может иметь коэффициент расширения 2048. В качестве альтернативы можно использовать другие значения. Тег или другое приемное устройство может включить свой приемник для прослушивания одного или нескольких из указанных субслотов, когда это потребуется. На Фиг. 21В показан фундаментальный тайм-слот 480 нисходящей линии связи с единым тайм-слотом А согласно примерному варианту осуществления изобретения. Тайм-слот 482 широковещательного канала фундаментального тайм-слота 480 нисходящей линии связи может иметь коэффициент расширения, равный 8192. В качестве альтернативы могут быть использованы другие значения.
На Фиг. 22 представлена блок-схема, иллюстрирующая операции, выполняемые для построения кадра, согласно примерному варианту осуществления. В альтернативных вариантах осуществления могут выполняться дополнительные или другие операции, а также меньшее количество операций. Кроме того, использование приведенных здесь блок-схем не означает, что они задают ограничение на порядок выполнения показанных операций. Кадр можно использовать в тайм-слоте канала данных и/или тайм-слоте широковещательного канала. В операции 500 создается база кадра. В примерном варианте осуществления базой кадра может быть 88-битовая полезная информация. В альтернативных вариантах осуществления может быть использовано любое другое количество бит. В операции 502 выполняется контроль базы кадра с использованием циклического избыточного кода (CRC). В примерном варианте осуществления CRC может содержать 32 бита, что дает кадр длиной 120 бит. В качестве альтернативы можно использовать другие значения. В операции 504 к кадру добавляются концевая комбинация бит. В примерном варианте осуществления может быть добавлена концевая комбинация из 8 бит, что дает необработанный кадр длиной 128 бит. В альтернативном варианте осуществления можно использовать другое количество бит в концевой комбинации. В одном варианте осуществления каждый бит концевой комбинации может иметь нулевое значение. В качестве альтерантивы любой либо все биты концевой комбинации могут иметь ненулевое значение. В операции 506 необработанный кадр подвергается сверточному кодированию. Сверточное кодирование может выполняться со скоростью 1/2, либо с любым другим значением скорости в зависимости от варианта осуществления. В одном варианте осуществления выход сверточного кодера, используемого для выполнения сверточного кодирования, может составлять 256 бит.
В операции 508 выполняется символьное перемежение бит кадра. В одном варианте осуществления эти биты могут перемежаться обращенным перемежителем, который использует адресацию с инвертированием бит. Например, в буфере кадров, содержащем 256 символов, адресация на входе перемежителя может быть линейной, от 0 до 255. Каждый адрес может содержать 8 бит. Перемежитель может брать данные по конкретному адресу и помещать их в новое место в выходном буфере кадров. Адрес выхода может представлять собой упорядочение входного адреса с инвертированием бит. Например, символ с адресом 15 (00001111b) может быть помещен по адресу 240 (11110000b). В иллюстративном варианте осуществления каждый входной адрес перемежителя может быть инвертирован по битам для формирования выходного адреса. В операции 510 биты кадра модулируются. Модуляция может представлять собой модуляцию типа DBPSK. В альтернативном варианте осуществления можно использовать модуляцию любого другого типа. Также биты могут расширяться с коэффициентом расширения по меньшей мере частично на основе размера тайм-слота.
В одном варианте осуществления для минимизации коэффициента использования ширины полосы частот можно создать поток комплексных данных. Канал данных может находиться в действительной компоненте потока комплексных данных, а широковещательный канал может находиться в мнимой компоненте потока комплексных данных, или наоборот. На Фиг. 23 представлена диаграмма, иллюстрирующая модель передачи по нисходящей линии связи согласно примерному варианту осуществления изобретения. Кадр данных может быть сформирован процессором 520 кадров данных, широковещательный кадр может быть сформирован процессором 122 широковещательных кадров, а кадр преамбулы широковещания может быть сформирован процессором 524 кадров преамбулы широковещания. Кадр данных, широковещательный кадр и/или кадр преамбулы широковещания могут быть сформированы в соответствии с операциями, описанными со ссылками на Фиг. 22. В качестве альтернативы, для формирования указанных кадров могут выполняться другие операции.
Кадр данных подается в PN расширитель 526 для расширения. PN расширитель 526 может принять границу кадра, введенную для сброса PN расширителя 526, пользовательский ключ, введенный для инициализации состояния PN расширителя 526, и данные разрешения, введенные для разблокирования PN расширителя 526. Например, ввод границы кадра может указывать на то, что кадр начинается или заканчивается так, чтобы выполнить сброс PN/золотого кода, используемого PN расширителем 526 для каждого кадра данных. Ввод пользовательского ключа может быть связан с идентификацией тега, находящегося в сети точки доступа. Ввод пользовательского ключа (или идентификация тега) может непосредственно повлиять на создаваемый PN/золотой код и может дать возможность тегу декодировать сообщения, которые предназначены данному тегу в нисходящей линии связи. В одном варианте осуществления каждый кадр, созданный точкой доступа, может быть основан на конкретном пользовательском ключе (или идентификации тега). Ввод данных разрешения может открыть окно для кадра канала данных. Сигнал ввода данных разрешения может оставаться на высоком уровне в течение всего кадра, а может распространяться на множество кадров в течение тайм-слота нисходящей линии связи. В одном варианте осуществления PN расширитель 526 может работать, пока сигнал на входе данных разрешения остается на высоком уровне. Выход PN расширителя 526 может быть использован в качестве действительной компоненты потока комплексных данных. В качестве альтернативы выход PN расширителя 526 можно использовать в качестве мнимой компоненты потока комплексных данных.
Широковещательный кадр и кадр преамбулы широковещания подаются в селектор 528 для предоставления одного из кадров (широковещательного кадра или кадра преамбулы широковещания) PN расширителю 530. Селектор 528 может получить входной сигнал разрешения преамбулы, чтобы принять решение о том, будет ли PN расширитель 530 принимать данные от процессора 522 широковещательных кадров или процессора 524 кадров преамбулы. Псевдошумовой расширитель 530 может получить входной сигнал границы символа для сброса PN расширителя 530, широковещательный ключ, вводимый для инициализации состояния PN расширителя 530, и сигнал разрешения широковещания, вводимый для включения PN расширителя 530. Например, входной сигнал границы символа может указывать на то, что символ начинается или заканчивается, с тем чтобы сбросить золотой/PN код, используемый PN расширителем 530, для каждого символа. Сброс золотого/PN кода после каждого символа может облегчить тегу захват широковещательного сигнала от точки доступа. Также, благодаря сбросу золотого/PN кода на каждом символе широковещательного кадра сокращается кодовое пространство, которое имеется у тега для поиска. Входной сигнал широковещательного ключа может быть общим для данной сети, причем он может непосредственно влиять на создаваемую кодовую последовательность (золотого/PN кода). Например, сети других точек доступа могут иметь другие ключи широковещательных каналов, которые используются в качестве идентификационных данных сети. Сигнал ввода данных разрешения может оставаться на высоком уровне в течение символа, а PN расширитель 530 может работать, пока сигнал на входе разрешения широковещания остается на высоком уровне. Выход PN расширителя 530 может быть использован в качестве мнимой компоненты потока комплексных данных. В качестве альтернативы выход PN расширителя 530 можно использовать в качестве действительной компоненты потока комплексных данных.
Выход PN расширителя 526 и выход PN расширителя 530 можно подать в блок 532 повышающей дискретизации. В одном варианте осуществления блок 532 повышающей дискретизации может повысить частоту дискретизации принятых сигналов до 26 МГц. В альтернативном варианте осуществления повышающая дискретизация может быть выполнена до 40 МГц или любого другого значения. Блок 532 повышающей дискретизации имеет вход разрешения преамбулы и вход разрешения данных. Вход разрешения преамбулы может быть активирован, когда селектор 528 подает в PN расширитель 530 кадр преамбулы широковещания, а вход разрешения данных может быть активирован, когда селектор 528 подает в PN расширитель 530 широковещательный кадр. В примерном варианте осуществления активация входа разрешения преамбулы можете привести к усилению преамбулы широковещания по широковещательному каналу (который может представлять мнимую компоненту потока комплексных данных). В одном варианте осуществления отводы многофазного фильтра могут содержать усиление 1/√(2) по преамбуле широковещания (или ослабление 1/√(2) по передачам, отличным от передачи преамбулы широковещания). Активация входа разрешения преамбулы может также отключить канал данных, так что будет исключена одновременная широковещательная передача действительной компоненты потока комплексных данных с преамбулой широковещания. Активация входа разрешения данных может привести к передаче широковещательного кадра по мнимой компоненте потока комплексных данных одновременно с кадром данных по действительной компоненте потока комплексных данных. По существу, при активации хода разрешения данных блок 532 повышающей дискретизации может принимать кадр данных и широковещательный кадр. Как альтернативный вариант осуществления, преамбула широковещания может передаваться по действительной компоненте потока комплексных данных. В другом альтернативном варианте осуществления преамбула широковещания может быть усилена посредством одновременной передачи преамбулы широковещания по обеим компонентам потока комплексных данных.
Если выполняется передача преамбулы широковещания, то блок 532 повышающей дискретизации может подать преамбулу широковещания после повышающей дискретизации в преобразователь 534. Преобразователь 534 может выполнить цифроаналоговое преобразование преамбулы широковещания для передачи по одной или обеим компонентам потока комплексных данных. Если выполняется передача широковещательного кадра и кадра данных, то блок 532 повышающей дискретизации может подать кадр данных, прошедший повышающую дискретизацию, в преобразователь 534 по действительной компоненте (то есть, I канал) потока комплексных данных, а широковещательный кадр, прошедший повышающую дискретизацию, подать в преобразователь 534 по мнимой компоненте (то есть, Q канал) потока комплексных данных, или наоборот. Преобразователь 534 может выполнить цифроаналоговое преобразование кадра данных и широковещательного кадра для их передачи. Преобразователь 534 также может подать кадр данных и широковещательный кадр в радиочастотный повышающий преобразователь 536 для объединения в единый поток комплексных данных для сохранения ширины полосы частот во время передачи. Радиочастотный повышающий преобразователь 536 может являться частью радиочастотной (RF) микросхемы. В одном варианте осуществления I поток данных (действительная компонента) и Q поток данных (мнимая компонента) могут независимо модулироваться по схеме дифференциальной двоичной фазовой манипуляции. В результате может быть сохранена ширина полосы частот, так как широковещательный канал не должен занимать боковой канал.
В одном варианте осуществления для сохранения ширины полосы частот нисходящей линии связи широковещательный канал может частично либо полностью использоваться в качестве канала подтверждения (ACK). В указанном варианте осуществления каждый бит полезных данных широковещательного кадра (то есть, до 88 в одном варианте осуществления) может представлять бит ACK или бит отсутствия подтверждения (NACK). После регистрации сети тег может знать, какой бит полезных данных в широковещательном кадре соответствует каналу ACK для данного тега. В результате широковещательный канал может быть использован в качестве канала ACK для множества тегов, а точка доступа может передавать множество подтверждений в одном фундаментальном тайм-слоте нисходящей линии связи.
В альтернативном варианте осуществления точка доступа может высылать подтверждение последовательно на множество тегов, причем теги могут не знать, в каком субслоте находится предназначенное для него ACK. В указанном варианте осуществления подтверждения могут передаваться по каналу данных. Так как тег может не знать, в каком субслоте находится его ACK, он может использовать недетерминированную обработку кадра для идентификации ACK. В одном варианте осуществления тег может поддерживать свое окно приема открытым на протяжении множества субслотов, пока не будет получено ACK. Например, точка доступа может декодировать передачи от первого тега и второго тега в одном и том же субслоте с одним и тем же коэффициентом расширения. Если в нисходящей линии связи используется система TDMA, то точка доступа может последовательно послать первое ACK на первый тег, а второе ACK на второй тег, используя канал данных. И первый тег, и второй тег может поддерживать соответствующее приемное окно открытым, пока не будет получено соответствующее ACK, или до конца тайм-слота нисходящей линии связи полного кадра.
В одном варианте осуществления точка доступа может передавать тегам подтверждения и/или другую информацию последовательно, причем в течение данного тайм-слота передачи точки доступа передается только одно подтверждение или другая информация. В указанном варианте осуществления тегу возможно придется ждать более одного тайм-слота, чтобы принять указанное подтверждение или другую информацию. В примере с подтверждениями в течение первого тайм-слота передачи осуществлять передачу в точку доступа могут три тега. Точка доступа может передать первое подтверждение на первый тег в течение второго тайм-слота передачи, второе подтверждение на второй тег в течение третьего тайм-слота передачи и третье подтверждение на третий тег в течение четвертого тайм-слота передачи. По существу, третий тег должен ждать несколько тайм-слотов передачи, прежде чем он примет третье подтверждение. Если третий тег все еще находится в состоянии ожидания в течение четвертого тайм-слота передачи, он может не получить третье подтверждение и возможно ему придется повторно передать исходное сообщение в точку доступа. В одном варианте осуществления теги могут не знать, какой тайм-слот передачи (если таковой существует) будет включать в себя соответствующее подтверждение или другую информацию. По существу теги могут быть сконфигурированы для ожидания заранее определенного количества тайм-слотов передачи на основе значения вероятности того, что множество тегов будут вести передачу в точку доступа в течение данного тайм-слота. Например, в данной системе может быть крайне маловероятно, что в течение одного тайм-слота передачи вести передачу в точку доступа будут четыре тега. Как таковые, теги могут быть сконфигурированы для ожидания не более трех тайм-слотов передачи точки доступа для подтверждения или другой информации перед повторной передачей исходного сообщения в точку доступа. В альтернативных вариантах осуществления теги могут быть сконфигурированы для ожидания любого другого количества тайм-слотов для подтверждения или другой информации.
В примерном варианте осуществления отдельные теги могут осуществлять связь в направлении нисходящей линии связи по схеме множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA). Как таковой, каждый тег может принимать в течение данного полного тайм-слота один значимый кадр данных канала данных. Данные канала данных могут быть декодированы тегом с помощью ключа уникального золотого кода, привязанного к данному тегу. В сценариях с увеличенной шириной полосы частот или сценариях с заданным качеством обслуживания тег в течение полного тайм-слота может принять множество распределений субслотов. Для декодирования данных из множества субслотов тег может использовать декодирование «впритык» (back-to-back). Конкретные детали управления использованием ширины полосы пропускания могут быть реализованы на уровне управления доступом к среде передачи (MAC).
Структура кадров восходящей линии связи может представлять собой совокупность множества передач по каналам данных тегов. В зависимости от условий связи теги могут осуществлять передачу, используя множество разных коэффициентов расширения. В одном варианте осуществления нижняя граница коэффициента расширения может быть равна 16, а верхняя граница 8192. В альтернативных вариантах осуществления могут быть использованы другие граничные значения коэффициента расширения. Тайм-слот восходящей линии связи может быть разбит на субслоты таким же образом, как тайм-слот нисходящей линии связи, как было описано со ссылками на фигуры 20 и 21. Отличие для восходящей линии связи может состоять в способе достижения множественного доступа. В нисходящей линии связи множественный доступ может быть достигнут, как было описано выше, посредством множественного доступа с временным разделением. В восходящей линии связи передачи, осуществляемые множеством тегов, могут занимать один и тот же субслот. В указанном варианте осуществления возможность для точки доступа различать множество тегов может быть реализована посредством использования способа, называемого «множественный доступ со случайной фазой» (RPMA).
Множественный доступ со случайной фазой может быть основан на общей кодовой последовательности (золотого кода), отображаемой на данный коэффициент расширения. Например, все теги, осуществляющие передачу с коэффициентом расширения, равным 256, могут использовать один и тот же золотой код независимо от местоположения субслота в тайм-слоте восходящей линии связи. Из-за корреляционных свойств золотого кода приемник в точке доступа может различать множество разных тегов, коль скоро каждый тег использует отличный от других сдвиг элементарных посылок. Когда два или более тегов конкурируют за один субслот передачи, могут возникнуть кадровые коллизии, если случайно выбранный субслот и случайно выбранный сдвиг элементарных посылок окажутся одинаковыми. Появление такого случая может быть идентифицировано по отсутствию ответного подтверждения от точки доступа на тег. Если тег не получил ответное подтверждение, он может случайно выбрать новый субслот и новый сдвиг золотого кода. Тег может осуществлять повторную передачу с использованием нового субслота и нового сдвига элементарных посылок золотого кода, минимизируя тем самым вероятность последующего конфликта.
В одном варианте осуществления описанные здесь системы также можно использовать, когда имеется множество точек доступа, и/или когда множество микротрансляторов осуществляет широковещательную передачу по одному и тому же каналу. В такой системе в систему расширения нисходящей линии связи можно ввести случайный сдвиг синхронизации. Каждое устройство, которое осуществляет передачу по одному и тому же каналу с одним и тем же псевдошумовым (PN) кодом, может использовать другой случайный или псевдослучайный сдвиг синхронизации в PN коде. Приемные устройства, такие как теги, по существу могут различать множество передатчиков посредством суживания с использованием подходящего сдвига в PN коде.
Важно понимать, что любые описанные здесь варианты осуществления могут быть реализованы в виде считываемых компьютером команд, хранящихся на считываемом компьютером носителе. При выполнении этих считываемых компьютером команд процессором они могут инициировать выполнение вычислительным устройством операций, необходимых для реализации любого из описанных здесь вариантов осуществления изобретения.
Приведенное выше описание примерных вариантов осуществления было представлено в иллюстративных и ознакомительных целях. Здесь не предполагается, что эти варианты осуществления носят исчерпывающий характер или ограничивают настоящее изобретение раскрытой здесь конкретной формой, при этом в свете вышеописанных принципов возможны их различные модификации и версии, которые также могут появиться на свет благодаря практической реализации настоящего изобретения. Указанные варианты осуществления были выбраны и описаны для того, чтобы объяснить основополагающие принципы настоящего изобретения и возможности его практического использования, дабы позволить специалистам в данной области техники использовать настоящее изобретение в различных вариантах осуществления и с различными модификациями, подходящими для предполагаемого конкретного применения. Вдобавок, здесь было использовано множество блок-схем. Использование блок-схем не предполагает ограничение, касающееся порядка выполнения отдельных операций.