CN102484816B - 下行链路通信 - Google Patents

Abstract

一种在通信系统中用于节省带宽的方法，包括使用第一伪噪声（PN）扩频器扩频数据帧。使用第二PN扩频器扩频广播帧。产生具有第一分量和第二分量的复数数据流。将所述数据帧分配到所述第一分量且将所述广播帧分配到所述第二分量。将所述复数数据流传送到标签。

Description

下行链路通信

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年3月20日提交的第12/408,538号美国专利申请的优先权，该申请于2009年12月29日被授权为第7,639,726号美国专利，以及本申请要求2009年12月28日提交的第12/647,756号美国专利申请的优先权，这两件美国专利申请的全部公开内容以引用的方式结合在本文中。

技术领域

本申请的实施例涉及通信领域。更具体地说，示例性实施例涉及基于时隙的通信系统中的下行链路通信。

背景技术

为了促进多用户网络中的通信，已经开发了许多调制技术。这些技术包括码分多址接入（CDMA）、时分多址接入（TDMA）以及频分多址接入（FDMA）。CDMA是一种扩频技术，其使用伪随机数序列对输入数据进行调制，使用多路发送器发送相同的信号，并且使用正交码（Walsh码）将不同的通信信道关联起来。TDMA使用时隙来协调在相同子时隙中进行发送的多路上行发送器。用户快速连续地进行发送，一个接一个，各个用户使用他／她自己的时隙，使得多个站点共享相同的传输介质（例如，射频信道）而仅使用全部可用带宽的一部分。FDMA将无线频谱中的不同载波频率分配给不同的用户。

除了调制技术，还存在当两个设备同时试图使用一个数据信道（称为冲突）时用于确定网络设备如何响应的协议。以太网使用CSMA／CD（载波侦听多址接入／冲突检测）在参与站点从物理上监视线上流量。如果在某一时刻没有传输发生，则特定站可以进行传输。如果两个站同时试图传输，将会导致冲突，所述冲突将被所有参与站点检测到。在随机时间间隔之后，发生冲突的站点再次尝试传输。如果再一次发生冲突，则逐步增加用于选择随机等待时间的所述时间间隔。这就是所谓的指数退避。

发明内容

示例性实施例使用随机相位多址接入通信接口。所述接口可以在不使用正交码的情况下将通信连接到使用扩频调制方法的系统和设备。

示例性随机相位多址接入通信接口将通信连接到使用扩频调制方法的系统和设备。随机选择码片（或定时）偏移作为多址接入方案，在不需要为其分配唯一“码”的情况下允许非协调数据传输。所有用户使用相同的PN（伪噪声）码传输，从而可以在接入点使用PN阵列解扩器。如果在接入点在相同的PN偏移处接收到两个信号（或者，PN偏移与在码片数量上的传输延迟之和与为两个或更多传输产生相同的值），则表示发生了“冲突”，且可能无法解调所述两个或更多的信号。每次定时偏移的随机化意味着任何发生的“冲突”仅仅发生在所述帧内出现。在随后的尝试中使用重传机制和新的随机化偏移来完成传输。

示例性实施例包括位于标签（上行链路）的发送器和用于将信号从所述标签发送到接入点的方法。各个标签包括自己的发送器，所述发送器以帧的形式发送信息。帧可以由具有固定数据速率的信道提供的信息来形成。可以使用相同的伪噪声（PN）码对数据进行扩频，所述数据可具有随机选择的码片偏移。所述发射器也会应用频率旋转以及采样时钟校正以匹配所述接入点的参考振荡器。将多个标签与单个接入点进行关联以形成网络。所述多个标签中的每一个使用相同的、具有随机选择的码片偏移的PN码来传输信息。对于包含大量码片（即8192）的每一帧，相位是随机选择的。

另一示例性实施例包括位于接入点（下行链路）的发送器和用于将信号从所述接入点发送到所述标签的方法。所述接入点发送器可以与所述标签的发送器相似。然而，所述接入点发送器对于与其通信的标签中的每一个都使用唯一的PN码。对各个标签使用不同的PN码提供了安全保证并使得各个标签忽略指向其它标签的信号。由所述接入点发送的帧还包含大约9个符号的前导以使得标签可以快速获取它们。

另一示例性实施例包括位于标签的解调器和用于解调由所述标签接收到的信号的方法。对在标签处接收到的信号应用自动频率控制（AFC）消转器乘法运算。所述AFC消转器乘法运算是具有1比特复数输出的1比特复数运算，以使得门计算得到提高。所述标签采用的PN阵列解扩器在1比特数据路径中节省了大规模计算。

另一示例性实施例包括位于所述接入点的解调器和用于解调在所述接入点接收到的信号的方法。所述接入点解调器能够同时解调数千甚至更多的接收自标签的链路。为了解调如此大量的链路，所述接入点解调器包含PN阵列解扩器。

另一示例性实施例包括将所述标签与所述接入点的主定时进行同步。所述接入点可以周期性地发送广播帧。在“冷”定时获取期间，所述标签使用其PN解扩器分析所述广播帧并识别所述接入点的主定时。在所述标签第一次引入到系统中时将进行一次冷定时获取。在初始冷获取之后，所述标签可在每当所述标签醒来发送或接收信号时执行“热”定时获取。所述热定时获取比所述冷定时获取使用更少的能量。

在至少一个示例性实施例中，各个标签分别生成PN码。黄金码是PN码的一个示例，PN码为可参数化的，以使得各个用户都有其自己的PN码。因此，对于特定用户来说，只有为其指定的数据是可见的。使用唯一的PN码，标签就不会处理不属于自己的数据。

经由多址接入通信接口进行通信的示例性方法包括从第一标签接收第一信号，其中使用预先确定的伪噪声（PN）码对所述第一信号进行扩频，进一步地，所述第一信号包括第一有效载荷数据。从第二标签接收第二信号。使用所述预先确定的PN码对所述第二信号进行扩频，且所述第二信号包括第二有效载荷数据。所述第一信号的所述第一有效载荷数据至少部分地由PN阵列解扩器识别。所述第二信号的所述第二有效载荷数据也至少部分地由所述PN阵列解扩器识别。

经由多址接入通信接口进行通信的示例性系统包括第一标签、第二标签以及接入点。所述第一标签具有配置为在第一信号中发送第一有效载荷数据的第一发送器，其中使用预先确定的伪噪声（PN）码对所述第一信号进行扩频。所述第二标签具有配置为在第二信号中发送第二有效载荷数据的第二发送器，其中使用所述预先确定的PN码对所述第二信号进行扩频。所述接入点与所述第一标签和所述第二标签通信并包括接收器和解扩阵列。所述接收器被配置为接收所述第一信号和所述第二信号。所述解扩阵列被配置为对所述第一信号和所述第二信号进行解扩。

在多址接入通信系统中使用的示例性接入点包括处理器、与所述处理器通信的接收器以及与所述处理器通信的发送器。所述接收器被配置为从第一标签接收第一信号，其中所述第一信号包括第一有效载荷数据，进一步地，使用预先确定的伪噪声（PN）码对所述第一信号进行扩频。所述接收器还被配置为从第二标签接收第二信号，其中所述第二信号包括第二有效载荷数据，进一步地，使用所述预先确定的PN码对所述第二信号进行扩频。所述发送器被配置为发送第三信号至所述第一标签，其中使用第二PN码对所述第三信号进行扩频，进一步地，所述第二PN码是所述第一标签特有的。

提供了一种用于在通信系统中节省带宽的示例性方法。所述方法包括使用第一伪噪声（PN）扩频器扩频数据帧。使用第二PN扩频器扩频广播帧。产生具有第一分量和第二分量的复数数据流。将所述数据帧分配到所述第一分量且将所述广播帧分配到所述第二分量。将所述复数数据流传送到标签。

还提供了示例性接入点。所述接入点包含处理器和可操作地耦合于所述处理器的发送器。所述处理器被配置为使用第一伪噪声（PN）扩频器扩频数据帧。所述处理器还被配置为使用第二PN扩频器扩频广播帧。所述处理器进一步被配置为产生具有第一分量和第二分量的复数数据流，其中将所述数据帧分配到所述第一分量且将所述广播帧分配到所述第二分量。所述发送器被配置为将所述复数数据流传送到标签。

还提供了示例性计算机可读介质。所述计算机可读介质上存储有计算机可读指令，通过处理器的执行，所述指令使得接入点使用第一伪噪声（PN）扩频器扩频数据帧。所述计算机可读指令还使得所述接入点使用第二PN扩频器扩频广播帧。所述计算机可读指令还使得所述接入点产生具有第一分量和第二分量的复数数据流，其中将所述数据帧分配到所述第一分量且将所述广播帧分配到所述第二分量。所述计算机可读指令进一步使得所述接入点将所述复数数据流传送到标签。

结合下文所描述的说明书、所附权利要求和附图中所附的示例性实施例，以上和其它的特征、方面以及优点将变得显而易见。

附图说明

图1是描述依照示例性实施例的上行链路发送器的示图。

图2是描述依照示例性实施例的下行链路发送器的示图。

图3是描述示例性实施例中时隙结构和分配的示图。

图4是描述示例性实施例中PN（伪噪声）解扩阵列的示图。

图5是描述示例性实施例中从冷启动开始，在广播信道的标签处理中执行的操作的流程图。

图6是描述示例性实施例中从热启动开始，在专用信道的标签处理中执行的操作的流程图。

图7是描述示例性实施例中标签接收数据路径的示图。

图8是描述示例性实施例中时间跟踪的示图。

图9是描述示例性实施例中AFC（自动频率控制）旋转的示图。

图10是描述示例性实施例中专用通信指（finger）的示图。

图11是描述示例性实施例中在接入点接收处理过程中执行的操作的流程图。

图12 是描述示例性实施例中接入点接收数据路径的示图。

图13是描述示例性实施例中异步初始标签发送操作的示图。

图14是描述根据示例性实施例，在时隙模式下接入点和标签之间交互的示图。

图15是描述根据示例性实施例，在接入点和标签之间的数据传输的示图。

图16 是描述依照第一示例性实施例的完整时隙内容的示图。

图17 是描述依照第二示例性实施例的完整时隙内容的示图。

图18 描述依照示例性实施例的基本下行链路时隙。

图19 是描述依照示例性实施例的前导帧处理的示图。

图20 是描述依照示例性实施例的数据子时隙层次结构的示图。

图21A 描述依照示例性实施例的具有多个子时隙的基本下行链路时隙。

图21B 描述依照示例性实施例的具有单个时隙的基本下行链路时隙。

图22 是描述依照示例性实施例的构造帧执行的操作的流程图。

图23 是描述依照示例性实施例的下行链路传输模型的示图。

具体实施方式

下面参考附图对示例性实施例进行描述。应理解的是，以下说明试图描述示例性实施例，并不旨在将本发明限定在所附权利要求中。

图1描述了上行链路发送器10，所述上行链路发送器10包括诸如卷积编码器、交织模块、调制器、伪噪声扩频器、滤波器、一堆分接头、自动频率控制（AFC）旋转器等结构以及其它类似结构。这些结构执行如框12、14、16、18、20和22所述的操作。上行链路发送器10的发送路径是经编码和扩频的波形。在示例性实施例中，所述上行链路发送器10可以包括于标签中，所述标签使用解调的通信信道和其它标签一起与接入点通信。此外，基于特定的实施例所述上行链路发送器10可执行更少的或不同的操作。也可以按与所示和所描述的顺序不同的顺序执行所述操作。本文中所使用的标签可以是任何被配置为从接入点接收信号和/或向接入点发送信号的通信设备。所述接入点可以是任何被配置为与多个标签同时通信的通信设备。在示例性实施例中，所述标签可以是移动的、使用电池或其它储能电源的低功耗设备，并且所述接入点可位于中心位置并从诸如墙上插座或发电机等电源接收电能。可选地，所述标签可以插入插座和/或所述接入点可使用电池或其它储能电源。

在框12中，卷积编码器和交织模块接收到数据流。在一个实施例中，所述数据流包括前导为128比特，也可以使用其它大小的数据流。一旦接收到所述数据流，使用所述卷积编码器对其编码。在示例性实施例中，可以以1/2的速率对所述数据流进行编码，也可以使用其它速率。还可以使用所述交织模块对所述数据流交织。将已编码的符号流输出至框14，在所述框14中使用差分二进制移相键控（D-BPSK）调制器对所述已编码的符号流进行调制。在可选的实施例中，可以使用其它调制方案。在框16中，将已调制的流应用到PN扩频器。在示例性实施例中，所述PN扩频器可以使用采用选定的扩频因子的通用网络黄金码信道。所述扩频因子可以是集合{64，128，256，…，8192}中的元素，也可以使用其它的码和/或扩频因子。对于给定的扩频因子的每一个标签，使用具有随机选择的码片偏移的相同PN码对其进行扩频。可大范围随机选择的码片偏移增加了特定帧不会与来自另一个发送器的另一帧冲突（或者，换言之，在所述接入点，特定帧不会具有与来自另一个发送器的另一帧相同的码片定时）的可能性。在接近容量的极限情况下，冲突的可能性也许将不容忽视（~10%或更少），且可以经由相同帧在不同方式提取的随机偏移处的重传而解决。下面参照图4更详细地描述所述PN扩频器。在示例性实施例中，框18的输出可具有每秒一百万码片（Mcps）1比特的速率，也可以使用其它速率。

在框18中，使用4×过采样滤波器对所述数据流进行上采样并使用时间跟踪逻辑来保证所有落在相同采样速率上的帧与所述AP的频率参考一致。框18接收采样滑差（sample slip）/重复指示作为输入。在一个实施例中，框18的输出可具有大约4兆赫（MHz）的实频。在框20中，完成了自动频率控制（AFC）旋转，包括频率偏移以匹配所述接入点的定时偏移，从而保证来自所有用户的所有帧落在相同的频率假设附近。在一个实施例中，框20的输出可具有大约4MHz的复频。在框22中，从开始时隙开始，便施加延迟，直到发生正确的接入时隙。另外，在所述信号上还施加了随机码片延迟。在示例性实施例中，所述随机码片延迟可以是从0到所述扩 频因子减1，也可以使用不同的随机码片延迟。可使用A（i，j）来描述所述时隙接入，其中i与所述扩频因子2^(13-i)相关，j是对应于非重叠时隙的子时隙数。基于选定的扩频因子，在给定时隙中通常有多个发送机会。对于上行链路，接入时隙可以同码片偏移一起在0到扩频因子减1的范围内随机选择。由此，将上行链路用户之间发生冲突的可能性降到最低，同时在出现冲突的情况下允许重新选择。在将所述信号延迟之后，可将所述信号发送至接入点。

图2描述了下行链路发送器30，所述发送器包括诸如卷积编码器、交织模块、调制器、伪噪声扩频器、滤波器、一堆分接头等结构以及其它类似结构。通过使用所述发送器30，所述接入点（AP）进行多信道发送，所述多信道中的每一个均指向特定的标签或用户。这些结构执行如框32到框54所述的操作。框32到40以及框42到50表示不同的数据路径，所述数据路径可被复制用于其它的数据流。在示例性实施例中，框32-38对第一数据流可执行如图1所述的类似操作。类似地，框42-48对第n数据流可执行如图1所述的类似操作，其中n可以是任意值。框36的输入可以是针对要接收所述第一数据流的标签的黄金码，且框46的输入可以是针对要接收所述第n数据流的标签的黄金码。也可使用其它的代码诸如广播黄金码、非黄金码或其它来扩频所述第一数据流和/或第n数据流。如果对应于所述第一数据流和所述第n数据流的数据链路功率不等，可以在框40和50中对框38和/或框48的输出进行加权。一旦加权，在框52中对路径求和。在框52中还进行了硬判决，其中所有正数被映射为0且所有负数被映射为1，也可以执行不同的硬判决。在一个实施例中，框52的输出可以具有10Mcps 1比特的速率，也可以使用其它速率。在框54中使用4×码片滤波器对来自框52的求和输出进行上采样。在一个实施例中，框54的输出可以有40MHz的实频，也可使用其它频率。没有说明的是相邻频率上的以最大下行链路扩频因子为2048的单个广播帧集合的传输。也可以使用不同的最大下行链路扩频因子。

图3描述了时隙结构和分配。在至少一个实施例中，数据流70包括时隙72、时隙74以及时隙76。时隙72是AP到标签的通信，时隙74是标签到AP的通信，时隙76是AP到标签的通信。在示例性实施例中，所述时隙中的每一个可以持续2.1秒，也可以使用其它任意持续时间和/或不同时隙使用不同持续时间。可以在半双工通信方案中执行所述数据流70，使得在任意给定时间，要么是所述AP正在发送而所述标签正在接收，或者是所述标签正在发送而所述AP正在接收。在可选的实施例中，可以使用其它通信方案。如图3所示，数据信道80描述了对时隙72中数据的处理增益选项。如果数据链路以特定的增益关闭，所述标签只需要在时隙持续期间以对应的增益准备好接收（在AP到标签模式）即可。在发送模式，时隙选择控制了从所述标签到所述接入点的传输，使得所述标签可以在其省电传输模式下最小化其打开的时间。例如，18dB的增益只需要1.6ms的时隙(A_7,0)。数据信道82描述了对时隙74中数据的处理增益选项。可以看出，标签使用的功率是可以选择的，从而使各个数据链路以相同的功率到达所述AP。

在AP端处理大量同步波形与在标签端处理相对少量波形之间存在对称性。由于所述AP控制这些参数这一事实，在AP端，自动频率控制（AFC）、时间跟踪漂移和帧定时是已知的。然而，可以在所述标签端获取时确定AFC、时间跟踪漂移和帧定时。所述PN阵列解扩器执行与二者相关的强制操作，所述强制操作对探究获取假说/解调来说是一种有效手段。其另一方面是该大功耗电路（激活时），虽然在AP上持续地运行（因为它可插在墙插座上所以这不成问题），但在标签上只会在很少发生的“冷”获取期间运行。冷获取和热获取的更详细的描述分别参见图5和图6。

图4描述了PN（伪噪声）解扩阵列，其有利于所述标签上单个波形的获取和所述AP上多个波形的强制解调。在示例性实施例中，所述PN解扩阵列可以同时执行许多码片空间定时假设的1比特点积。

PN解扩核心元件可以是简单的计数器，其基于输入是0或者1而决定在各个时钟增加或者不增加计数。因为其为复数数据路径，所以有两个计数器：一个用于I（同相），一个用于Q（正交相位）。复指数的乘法通常是一组耦合到复指数表的4个相当大的标量乘数（典型的为4×1000门）。相反，1比特复数乘数基本上是简单的真值表，比如下面所示的示例表，其中负号表示反转（0→1和1→0）。可以仅使用少数门来实现这个真值表。

相位	0	1	2	3
					I’	I	-Q	-I	Q
Q’	Q	I	-Q	-I

图4描述了PN解扩阵列100。可以有许多计数器对的例示（例如在一个实施例中为256或更多）用于复解扩操作。可以以码片速率为所述PN解扩阵列100提供工作在相隔一个码片的定时假设上的PN解扩元件102、104和106的相邻例示。将1比特复数数据从框114发送到元件102、104和106，在所述元件中，所述1比特复数数据与来自PN发生器110的PN信号相组合。PN信号发生器110可以是一种硬件，其输出与该AP扩频所述数据所使用的0和1相同的序列。至于元件102，在组合器122a将消转的数据与所述PN信号组合（更具体地说，将其与PN信号进行1比特复数相乘）。该组合的实部和虚部分别输入到计数器118a和120a。所述计数器118a和120a基于接收到的复位信号112将所述比特流移位输出。更具体地说，所述计数器中的数据仅在所述复位信号之前有效。所述复位信号强制输入0到两个计数器。对于在特定的时钟已经唯一地完成其解扩操作的指（finger），复用器108允许当前有效的计数器的输出。所述PN解扩阵列100中的其它元件的操作类似。元件104从框114接收消转的数据，并在元件102中的延迟框116a施加延迟之后，将其与PN信号进行组合。将所述组合输入计数器118b和120b，并基于来自所述复位信号112的由延迟框124a施加延迟的信号从所述计数器中被移位输出。类似地，元件106从框114接收消转的数据，并在元件104中的延迟框116b施加延迟之后，将其与PN信号进行组合。所述组合被送入计数器118c和120c，并基于来自所述复位信号112的由延迟框124b施加延迟的信号从所述计数器中被移位输出。

在对应于所述扩频因子的若干时钟之后，所述PN解扩元件102具有为复用器108输出选择的有效数据。之后的各个时钟，相邻的解扩元件104和106都是可用的，直到所有数据都已被输出完，所述情况可发生在对应于所述扩频因子加上若干PN解扩例示的若干时钟期间。控制这一机制的操作的PN码可以是使用数值参数化之后的黄金码。在可选的实施例中，可以使用其它的PN码。

图5描述了在广播信道的标签调制解调器处理中执行的解调所述接入点的发送波形的操作。另外，基于特定的实施例可执行更少的或不同的操作。也可以以与所显示和描述的不同的顺序执行所述操作。

在所述标签初始上电后，除了所述广播信道PN序列（例如特定的黄金码或者其它代码参数）之外，关于波形的任何参数都是未知的。另外，由于所述AP和所述标签之间的振荡器的差异，所述标签可能不知道所述AP和所述标签之间的足够精确的相对频率偏移。图5描述了一种扫描模式，其中探测了所述AP和所述标签之间百万分率（ppm）漂移的不确定性的范围。在操作150中，对于两个时隙进行迭代以使得所述标签调谐到广播信道。例如，可以异步于时隙定时开始处理。在半个假设的探索期间，所述广播信道可以是激活的，且在另一半假设的探索期间，所述广播信道可以是未激活的。在第一次迭代中，可以使用第一时隙定时以异步起始点来探测所有的假设。如果在第一迭代中没有找到能量，则执行第二迭代。在所述第二迭代中，异步起始点可以具有从所述第一迭代中使用的异步起始点偏移的一个时隙。由此，当所述广播信道处于激活时被探测到的假设可以在所述广播信道处于激活时被探测到。一旦发现了能量，所述标签可以调谐到所述广播信道。在示例性实施例中，操作150可以代表“冷获取”的起始点。在操作152中，将粗略（coarse）的自动频率控制（AFC）初始化。在一个实施例中，这一初始值被设置为最小的负值，比如-10ppm偏移。在操作154中，通过对所述广播信道使用已知的黄金码生成的PN序列，为用于给定的粗略AFC假设的所有Cx4间隔的假设计算非相干度量。例如，如果所述扩频因子长度为2048，可以计算8192个假设的非相干度量。

在操作156和158中，增加所述粗略AFC假设，直到ppm范围结束。对于每一个粗略AFC假设，图7中描述的硬件用于消除当前假设所代表的频率偏移。所述PN解扩阵列用于生成8个连续符号的解扩输出，也可以使用其它数量的符号。然后计算这8个符号的非相干和。将N（在一个实施例中为8）个最大度量的集合连同其相关参数保持在数据结构中。如图5的流程所示，对于以码片×4为分辨率的所有定时假设，对振荡器ppm不确定性的整个范围进行探测，以期望在所述数据结构中表示出成功的（例如有效的）值。连同最有效的假设，通常趋向于较少的多径发射、仍然存在明显的能量累积的相邻AFC粗略频率假设、以及由于噪声变化而生成了异常大的度量的完全无效的假设。

可将用于各个粗略AFC的所有码片×4定时假设的非相干度量传送至数据结构。在操作160中，所述数据结构记录最大的非相干度量（例如，粗略AFC值、码片×4定时假设、非相干度量值）的轨迹。在操作162中将“入围值(finalist)”分配给N个专用指。可以使用码片×4定时值和独立于控制所述PN解扩阵列的当前粗略AFC假设的粗略AFC假设对每一个指进行唯一的参数化。由于帧定时最初是未知的，由专用指输出的每一个解扩符号被假定为所述帧中的最后一个。从而，如操作164和166所示，基于与固定的复数值的相乘，对缓冲的256个符号进行差分解调和附加的迭代集合以执行精细AFC校正。操作164的输出可以是来自各个专用指的复数交叉乘积。在操作166中，通过常量复数旋转的逐个符号相乘（由所述精细AFC假设所确定）可以迭代运用到假设帧信息，以确定哪个（如果有的话）复数旋转常量值的选择揭示了通过了循环冗余校验（CRC）的帧。这可以是强制操作，可对每一个假设执行循环冗余校验。对于任意有效的CRC，可将来自信号的有效载荷发送至MAC，且可以认为网络参数是已知的。

在操作168中，尝试了其它的时隙定时假设。在示例性实施例中，与最成功的CRC相关联的粗略AFC假设可以是名义上的起始粗略AFC假设。一旦探测了粗略AFC假设的整个范围，所述标签记下称为Nominal_Coarse_AFC的变量，该变量是用于未来传输中的相关状态信息，所述信息很大程度上缩小了粗略AFC假设搜索的范围，因为振荡器ppm偏差的部分到部分的变化比振荡器在大约一分钟上的漂移大很多。

图6描述了从热启动开始，也即是说从表示相关状态信息是已知的热启动开始，在专用信道的标签处理中执行的操作。例如，帧定时可以是已知的且可以探测粗略AFC假设的更小的范围。所述调制解调器足够早地开始其处理，从而在9个符号前导结束之前做出了有效的指分配，也可以使用任意其它数量的符号。

在操作200中，因为所述帧定时是已知的，所以没有必要对双时隙定时假设进行迭代。使用专用信道而不是广播信道。在操作202中，扫描粗略AFC假设。在示例性实施例中，可以在小范围内扫描所述粗略AFC以说明自上次接入以来的小频率漂移。在操作204中，使用已知的黄金码生成的对于所述标签唯一的PN序列，为所有码片×4间隔的假设计算非相干度量。在操作206和208中，增加所述粗略AFC假设，直到小ppm范围结束。在操作210中，数据结构记录最大的非相干度量（例如，粗略AFC值、码片×4定时假设、非相干度量值等）的轨迹。在操作212中，基于所述数据结构分配专用指。在操作214中，使用当前的DBPSK和之前的DBPSK来创建符号交叉乘积。操作214的输出可以是来自每一个专用指的复数交叉乘积。在操作216中，对帧进行交织和解码。对于任意有效的CRC，可以将所述有效载荷发送到介质接入控制（MAC）层。在操作218中，尝试了其它的时隙定时假设。在示例性实施例中，与最成功的CRC相关联的粗略AFC假设可以是名义上的起始粗略AFC假设。

图7依照示例性实施例描述了对所述标签进行解调处理的标签接收数据路径。如图所示，1比特复数采样被缓存在采样缓冲220中，从而为可靠地检测有效能量提供了足够的数据。在所述采样缓冲块220中提供了示例性数值。例如，一个实施例缓冲9个符号。在可选的实施例中，可以使用其它值。所述采样可以以码片×2或2MHz的同步采样率从I通道和Q通道输入到这个乒乓缓冲机制，也可以使用其它的速率。在快速异步时钟，使用这些采样来探测多种粗略AFC假设。基于当前的粗略AFC假设，以码片×4的分辨率执行时间跟踪。因为使用相同的定时参考来驱动所述AP和所述标签两者的所述载波频率和所述采样时钟，可将具有已知载波频率的粗略AFC假设唯一地映射到已知的时间跟踪速率。

所述采样缓冲220经由所述I通道和所述Q通道接收通信信号。这些信号被发送至时间跟踪逻辑222和专用指234。所述时间跟踪逻辑222还接收粗略AFC假设且所述逻辑222可依照码片×4的奇偶校验重置为0。所述时间跟踪逻辑222可具有两个框，一个具有用于码片×4为偶时初始化为0的计数器，一个具有用于码片×4为奇时初始化为中列数（例如2^25）的计数器。所述时间跟踪逻辑222的输出被提供到框224，在所述框224中，应用了虚码片×4相位。框224还可以从获取状态机上接收奇偶校验。将自动频率控制（AFC）旋转逻辑226应用到框224的输出上。

图8描述了参考图7所述的时间跟踪逻辑222的两个框的示例性实施例。流250是具有码片×4奇偶校验为偶的通信流。流252是具有码片×4奇偶校验为奇的通信流。图8描述了所述时间跟踪操作，其中各个不同的阴影代表不同的码片×4间隔的序列。采样被以某速率直接插入或重复，所述速率基于正在探测哪一个当前的AFC假设，乘以所述采样率和所述载波频率之间的已知速率。这可以用作锁定的时钟假设来将2维空间降为1维空间。所述数值N具有小数部分，书面保存所述小数部以得到足够的时间跟踪精度。在给定的时间选择4个可能的码片×4相位的特定的奇偶性。然后，如图9所示，由此产生的码片速率序列在1比特数据路径中进行消转。

图9描述图7中的AFC（自动频率控制）旋转逻辑226的功能性，其中所述旋转逻辑226在给定的时间运行在所述4个虚码片×4相位224之一上。图9描述了1比特消转机制。这一消转机制旨在撤销因用于假定的粗略AFC假设的所述接收器和发送器之间的相对载波漂移所导致的所述AFC旋转。因为其为1比特变换（由上面所描述的真值表所表示），由于来自于相对振荡器偏移的所述AFC漂移，相对于所述相位的一系列值，所述处理的90度分辨率需要+/-45度。

所述AFC旋转逻辑226还可接收粗略AFC假设作为输入。所述PN解扩阵列228（图7）对于码片间隔的假设执行其解扩操作。所述PN解扩阵列228可以接收当前粗略AFC假设、定时奇偶校验、定时相位、扩频因子和/或黄金码选择作为输入。由于所述值是为给定符号输出的，为了具有更好的度量可靠性，将所述总数与存储在非相干累加缓冲230中的运转总数进行非相干累积。所述缓冲的大小基于解扩元件的数量。在示例性实施例中，所述PN解扩阵列228可具有256个解扩元件使得对所述采样缓冲的遍历完成了对256个假设的非相干度量，也可以使用其它数量的解扩元件，且可以对其它数量的假设完成所述度量。在所述标签的传输功率控制和指向所述AP的功率控制反馈中可以使用信噪比（SNR）度量。将具有最大度量的假设存储在用于控制专用指234的分配的前N个路径数据结构232中。所述前N个路径可以是包括定时假设、定时奇偶校验、粗略AFC假设等的N个记录。

图10描述了专用通信指。每一个专用指可以访问码片×4采样的4个相位中的每一个，其中码片×4采样具有码片×4选择器260被设置为所述指分配的参数的一部分。各个指具有其自己的用于解扩的专用PN发生器262和AFC发生器264。所述专用指基于所述粗略AFC假设、其码片×4定时相位、以及时间跟踪速率的因变量，累加进入符号累加器266，然后每隔扩频因子个时钟输出复变量。参考图7描述的所述专用指234也可以从所述采样缓冲220接收输入和PN码选择。

再次参考图7，来自所述专用指234的输出通过位宽挤压器236。所述位宽挤压器236在不影响性能的情况下减少位宽，以在所述帧缓冲238中有效的存储。所述位宽挤压器236的输出被提供至所述帧缓冲238，所述帧缓冲238可以是环形缓冲机构，其在处理具有256个符号的帧的一般情况下，将当前符号视作所述帧的最后一个符号。当帧定时已知时，这一记忆结构可以支持对具有已知最后符号的帧的特定处理。

帧缓冲238将所述假设的帧输出到接收链的剩余部分。交叉乘积乘法块240执行当前符号与前一个符号的共轭复数相乘，这是D-BPSK解调的传统的度量。残余频率漂移可导致D-BPSK星座图旋转一个固定相位。精细AFC相乘块242的作用是采用强制的方法并尝试各种可能的相位旋转，使得至少一个精细AFC假设在其通过解交织器和维特比译码器244时产生有效的CRC。所述精细AFC相乘块242也可接收精细AFC假设作为输入。所述解交织器和维特比译码器244的输出被提供至CRC检查器246。如果所述CRC是有效的，所述有效载荷被发送至MAC层。

图11描述了在接入点接收处理期间所执行的的示例性操作。另外，可以基于实施例执行更少的或不同的操作。进一步地，可以以与此处描述顺序不同的顺序执行所述操作。所述AP执行用于检查所有可能的码片×2定时假设、扩频因子以及扩频因子中的接入时隙的强制操作。这样允许标签的不对等接入。幸运的是，由于所述AP控制帧定时和AFC载波参考（所有的标签可以抵消其载波漂移和采样时钟以符合所述AP的定时），因为所述AP不需要探测粗略AFC假设的维度或者未知的帧定时，从而大大减少了所述AP的处理负担。

图11的流程图描述了基于所有可能的码片×2定时偏移、集合[8192，4096，...，64]中的扩频因子以及小于最大值的扩频因子的接入时隙数量的迭代顺序的示例。所述AP接下来执行与所述标签所执行相似的精细AFC搜索，以允许自上次传输以来在所述标签的定时源和所述AP之间的小量的频率漂移。将所有有效的CRC上传至所述MAC层。图11的流程图描述了多维空间的搜索。在最外层循环中，搜索了所有可能的扩频因子。在示例性实施例中，可以有8个扩频因子[64、 128、 256、 512、1024、 2048、 4096、 8192]，还可以使用其它的扩频因子和/或其它数量的扩频因子。在第二个循环中，搜索所有可能的用于给定的扩频因子的子时隙。例如，对于64码片扩频因子可能有128个可能的子时隙且对于8192码片扩频因子可能有单个衰落子时隙。在第三个循环，搜索给定子时隙内的所有可能的码片×2定时相位。如下文详细描述的，图11中用箭头描述了各种循环。

在操作270中，使用了一个粗略AFC值。在示例性实施例中，因为由所述标签执行了补偿，所述这个粗略AFC值可以是0。在操作272中，最大扩频因子（例如8192）被用作起始点。在可选的实施例中，所述最大扩频因子可以大于或者小于8192。在操作274中，在扩频因子中处理接入时隙。这一过程在具有8192个扩频因子的情况下可以是衰减的。在操作276中，以当前扩频因子对所有的码片×2间隔的假设执行解扩。例如，如果所述扩频因子长度为8192，可执行16，384次解扩操作。对于所有的元件执行解扩，除非所述扩频因子小于所述帧缓冲数量（例如256）。在操作278中，所述扩频因子减少一半且处理继续。在操作280中，判断所述扩频因子是否已被减少到64。在可选的实施例中，可以使用其它预先确定的数值。如果所述扩频因子还没有减少到64（或其它预先确定的数值），继续操作276中的处理。如果所述扩频因子已经减少到64，在操作282中系统等待下一个采样缓冲来填充。一旦下一个采样缓冲被填充在操作282中，控制返回到操作272。在操作284中，可得到解扩元件的帧缓冲。在示例性实施例中，可以在由所述PN解扩阵列通过单通道输出256个符号之后完成所述帧缓冲。在一个实施例中，对于256阶PN解扩阵列，一次通过会产生256个定时假设，每个所述定时假设具有256个符号。在可选的实施例中，所述PN解扩阵列可以有更多或者更少的阶数。在操作286计算当前解扩DBPSK符号与前一个符号的交叉乘积。在一个实施例中，所述交叉乘积可以包括多达256帧的256个符号，也可以使用其它数量的符号和/或帧。在操作288中，基于所述AFC假设对所述当前帧进行解码和相位相乘。在操作290中，检查CRC，且对于任何有效的CRC，有效载荷从物理层（PHY）发送出并送至介质接入控制（MAC）。作为示例，对于256解扩阵列的每一次通过，可对所述CRC检查精细AFC假设的数量的256倍次。根据对给定时隙处理的完成，如框282到框272中箭头所示，对后续的时隙执行所述处理。

图12描述了接入点（AP）接收数据路径。与所述标签不同，在最大扩频因子上的整个帧可存储于采样缓冲300的乒乓缓冲方案中。该缓冲方案可以是大量的内存（例如16.8Mbit）且在至少一个实施例中，其可以存储在专用的片外存储设备中。所述采样缓冲块300包括示例性的值。在可选的实施例中，可以使用其它的数值。与所述标签不同，因为所述AP控制着时间参考，因此可以不使用所述时间跟踪逻辑和所述AFC旋转逻辑。所述采样缓冲300将帧传到PN解扩阵列302，其如上文所述可以执行强制测试。所述PN解扩阵列302可包括256个解扩元件，也可以使用其它数量的解扩元件。所述PN解扩阵列302还可以接收当前的定时奇偶校验（其可以仅是码片×2分辨率）、假设相位和/或扩频因子作为输入。所述PN解扩阵列302的输出被提供至位宽挤压器304。所述位宽挤压器304缩小所述帧的大小，所述帧随后被发送至帧缓冲306。所述帧缓冲块306包括示例性的值。在可选的实施例中，可以使用其它值。基于所述实施例，所述帧缓冲306也可以存储在专用的片外存储设备中。所述系统的其它部分与所述标签的接收处理相似，其中将精细AFC假设与正传送至所述AP的MAC（操作314和316）的有效CRC的所有载荷进行迭代（操作310和312）。使用非相干累加308来确定SNR度量，诸如用于指向所述标签的传输功率控制反馈的信号强度。

图13描述了异步的初始标签发送操作，包括两种类型的交互，所述交互导致了从所述标签到所述AP的数据传输。以说明和讨论为目的，时隙320代表标签时隙且时隙322代表接入点时隙。“冷启动”是指所述标签在没有任何相关状态信息的情况下就要进入系统，而“热启动”是指所述标签了解诸如时隙定时和需探测的粗略AFC的压缩了的范围等系统信息。

在“冷启动”的情况下，标签适时地在异步时隙点开始寻求接入。图13描述了在某时刻所述标签开始尝试获取所述广播信道，而此时所述AP甚至还未发送所述广播信道（时隙1）。最后，在所述AP发送所述广播帧期间，所述标签的处理探测有效的粗略AFC假设。图13描述了在时隙2期间发生的这一情况。在这一点上，所述非相干能量度量使得专用指去探测正确的码片×4定时和粗略AFC假设。具有正确假设的所述指不断地将每一个新来的符号视为所述帧的最后符号并将这些假设的帧推送通过所述接收链，在所述接收链处，CRC校验指示失败。在时隙4的末尾，随着所述CRC校验指示成功，实现了有效的帧定时。在这一点上，所述标签具有标签进入“热启动”应该具有的相同关联状态信息并继续完成 “热启动”的标签应该完成的相同处理。

如果相关状态信息被适当地保存，标签要么通过“冷启动”程序的传输要么直接通过标签唤醒进入如时隙6（“热启动”）所述的交互。在这一点上，所述标签测量所述广播帧接收到的强度并使用这一信息来确定所述标签接下来在时隙7中发送所用的传输功率和扩频因子。所述标签基于下列信息发送其消息：1）使用所述测量接收到的广播信道信号强度和选择可用来关闭所述链路的最小扩频因子，这会最小化所述标签打开的时间且对于最小化功耗来说是最优的；2）使用所述测量接收到的广播信道信号强度和之前选择的扩频因子，所述标签在所述AP接收的最优条件下发送，所述最优条件为所有用户被所述AP以非常相似的每比特能量与频谱噪声密度的速率（Eb/No）值接收；3）对于除了最大扩频因子之外的所有扩频因子，随机的选择时隙接入参数j；以及4）从0到扩频因子-1随机选择码片偏移值，从而将所述AP处的所述“冲突”最小化且每次传输的随机选择使得在后续的传输机会中可以解决所述“冲突”。

在时隙8和时隙9期间，所述AP处理时隙7期间接收到的所有信号并在时隙10期间传回肯定应答。所述AP要么将若干ACK集中到由黄金码表征的单一信道，要么使用其专用黄金码信道向所述标签发送专用消息。请注意前一种方法需要一些注册流程（未示出）以分配所述信道。无论是在哪种情况下，所述标签都使用所述消息的前导更新其码片×4定时。

图14描述了在时隙模式下接入点和标签之间的简单交互。在示例性实施例中，所述简单交互对于所述标签不涉及数据但涉及相对静态的信道。以说明和描述为目的，时间线330代表所述时隙期间的标签处理且时间线332代表时隙期间接入点处理。该系统的性质在于所述标签在低功耗状态下耗费最大可能的时间—通过低功耗、通常为32kHz的低频率晶振保持系统定时的状态。为了支持这一点，基于由AP发起的交互的最大容忍延迟是被认可的（即是说，对于标签来说，这是进入和离开低功耗状态的速率，以检查是否有任何AP操作是未定的）。图14描述了标签离开其低功耗状态时相对简单的交互，以检查所述AP是否想要发起传输。其发生在所述AP和所述标签在注册期间商定的时隙相位和速率上。

所述标签通常会进入到“热启动”，其中所述帧定时和粗略AFC假设在一个窄幅范围内是已知的。所述标签测量接收到的广播信道功率。图14显示了自上一次与所述AP的交互之后功率没有显著改变的情况。这意味着所述AP上次发送所用的发送功率/扩频因子足够关闭所述链路。在时隙3中，所述标签尝试获取前导，然后使用其专用黄金码来解调所述帧。典型的场景是所述AP没有发送信息且所述标签立即回到睡眠状态。

图15是根据示例性实施例的更加复杂的交互，所述交互涉及接入点和标签之间的数据传输和动态变化的传播。以说明和描述为目的，时间线340代表所述时隙期间的标签处理且时间线342代表时隙期间的接入点（AP）处理。在这里，所述AP有信息要发送且所述信道传播自上次传输以来已经有显著的变化。所述当前的广播信道功率测量已经发生了变化，使得所述标签得知如果其以与上次相同的功率/扩频因子发送的话，后续传输将是不合适的。因此，所述标签将使用图13中所解释的协议来发送重新注册消息，以提醒所述AP使用新的适合当前信道条件的发送功率/扩频因子。所述新信息控制发生在时隙N+5期间的帧的发送和接收。所述标签生成由图13所示协议控制的应答（ACK）消息，以指示成功发送。如果成功接收到所述ACK，则认为所述传输是完整的。否则，所述标签尝试重传。

在一个实施例中，本文所述系统所使用的空中接口可以是半双工时分复用帧格式。所述接入点可以在一部分时间内在下行链路方向上向所述标签发送，且所述标签可以在一部分时间内在上行链路方向上向所述接入点发送。所述上行链路时隙和所述下行链路时隙之间的时间分配可以是相等的（即，将50%的时间分配给所述上行链路时隙且将50%的时间分配给所述下行链路时隙）。所述帧结构可以以时隙结构为中心，所述时隙结构的格式数量可基于最大能支持的上行链路扩频因子。在示例性实施例中，在所述上行链路的所述最大扩频因子可以使所述标签即使在基于天气、位置等最有挑战性的传输条件下也能成功向所述接入点发送。

通常，使用大扩频因子可使诸如标签的给定发送器以较小的功率发送且仍能被诸如接入点的给定接收器接收到。然而，使用大扩频因子还会增加发送信号所消耗的时间。在示例性实施例中，所述标签可以以比所述接入点使用功率低的功率广播。这样，可以选择足够大的上行链路信号的扩频因子，从而即使所述标签处于物理上有挑战性的位置和／或处于有挑战性的传输条件下，所述接入点仍可以接收到所述标签发送的信号。所述接入点可以以高于所述标签发送功率的功率发送。因此，如果在发射频段上给所述上行链路（即标签到接入点）传输和下行链路（即接入点到标签）传输分配相同的时间，所述接入点可以使用比所述标签小的扩频因子。由于没有对所述接入点信号进行普遍地扩频，在与所述标签于单个时隙内发送所耗时间相同的时间内，所述接入点可以发送多个基本下行链路时隙。在一个实施例中，所述接入点可以以恒定功率或以处于或者接近最大可用的RF传输功率进行发送。如果所述接入点和给定的标签之间的链路是稳健的，可以对所述标签使用缩减的扩频因子。可以基于所述链路与预定义质量阈值的对比来确定所述链路的鲁棒性。由于更低的扩频因子占用更少的总时间进行发送，所述标签可以以相对短的时间打开其自身的接收窗，从而将所述标签的功耗最小化。

图16 是描述依照第一示例性实施例的完整时隙400的内容示图。在图16的所述实施例中，与所述标签相比，所述接入点使用更高的功率进行发送且使用更小的扩频因子。例如，所述接入点可使用扩频因子2048，所述标签可使用扩频因子8192，也可以使用其它值。所述完整时隙400包括下行链路时隙402、下行链路到上行链路的间隙404，上行链路时隙406以及上行链路到下行链路的间隙408。在示例性实施例中，下行链路到上行链路的间隙404可以是在最大上行链路扩频因子上（在一个实施例中可以是8192）的15个符号，也可以使用任意其它长度的下行链路到上行链路的间隙。可以使用下行链路到上行链路的间隙404来保证下行链路与上行链路速率为50%。还可以使用下行链路到上行链路的间隙404来为标签提供接收器到发送器的转换处理时间。在另一示例性实施例中，上行链路到下行链路的间隙408可以是在最大上行链路扩频因子上的1个符号，也可以使用任意其它长度的上行链路到下行链路的间隙。对于给定的扩频因子，上行链路到下行链路的间隙408可用以支持随机相位多址接入（RPMA）。因此，可以结合更小的扩频因子使用更小的上行链路到下行链路的间隙。

因为所述接入点可使用比所述标签小的扩频因子，所述下行链路时隙可包含多个基本下行链路时隙。下行链路时隙402包括基本下行链路时隙410、基本下行链路时隙412、基本下行链路时隙414以及基本下行链路时隙416。所述基本下行链路时隙中的每一个均包括广播前导418、数据时隙或子时隙（或多个）420以及广播时隙422。在示例性实施例中，广播前导418可以是16个符号，也可以使用任意其它的长度。

图17 是描述依照第二示例性实施例的完整时隙430的内容示图。在图17的所述实施例中，所述接入点可以以与所述标签相同的功率进行发送。因此，所述接入点和所述标签也可以使用相同的扩频因子。例如，所述接入点和所述标签可以都使用最大扩频因子8192，也可以使用其它值。所述完整时隙430包括下行链路时隙432、下行链路到上行链路的间隙434，上行链路时隙436以及上行链路到下行链路的间隙438。在示例性实施例中，下行链路到上行链路的间隙434可以是15个符号×8192个码片，也可以使用任意其它长度的下行链路到上行链路的间隙。在另一个实施例中，上行链路到下行链路的间隙438可以是1个符号×8192个码片，也可以使用任意其它长度的上行链路到下行链路的间隙。因为所述接入点使用与所述标签相同的扩频因子，下行链路时隙432包括单个基本下行链路时隙440。所述基本下行链路时隙440包括广播前导442、数据时隙或子时隙（或多个）444以及广播时隙446。

图18 描述依照示例性实施例的基本下行链路时隙450。所述基本下行链路时隙450包括广播前导452、广播信道时隙454以及数据信道时隙456。所述广播前导452的长度可以是16个符号，或者根据实施例也可是任意其它的长度。在示例性实施例中，所述广播信道时隙454可以包含单个广播信道帧。在一个实施例中，所述广播信道帧可以采用与数据信道帧相同的方法来创建，不同点在于所述广播信道黄金码生成器可将各个符号复位，而所述数据信道黄金码生成器在复位前可一直运行直到所述数据信道帧的结尾。

在示例性实施例中，相对于使用广播信道时隙454或数据时隙456的其它传输，可以提升广播前导452。例如，可以以最大功率（P_max）发送广播前导452，且可以以最大功率的一半（1/2P_max）发送其它传输。在一个实施例中，相对于经由广播信道时隙454和/或数据时隙456发送的其它传输，可将广播前导452提升3分贝（dB），也可以将广播前导452提升任意其它的数值。所述提升的前导使位于所述标签的接收器结合所述接入点稳健地估计码片定时和AFC/时间跟踪。广播前导452的有效载荷可以是可编程的。在一个实施例中，可不对广播前导452的有效载荷应用信道编码、交织、或循环冗余校验（CRC）。

图19 是描述依照示例性实施例的前导帧处理的示图。16比特寄存器460可以为调制器462提供用于调制的符号，也可以使用任意其它长度的寄存器。调制器462可以以符号率输出已调制的符号。调制器462可以是差分二进制相移键控（DBPSK）调制器，或本领域技术人员公知的任何其它类型的调制器。因此，广播前导452的各个符号都可以被调制，以最大下行链路扩频因子扩频，并被提升用以传输。在示例性实施例中，可以通过确保在广播前导452的传输期间不传输其它数据来提升广播前导452。例如，可以通过广播信道时隙454以P_max来广播广播前导452，且在广播广播前导452时可以关闭数据信道时隙456。在一个实施例中，可以在I通道或Q通道之一上传送广播前导452。可以将广播前导452乘以比例因子1，从而以全功率传送所述广播前导452。当没有广播广播前导452时，可以使用衰减比例因子，从而以低于全功率的功率发送数据。在一个实施例中，所述衰减比例因子可以是1/√2，产生3dB衰减。在可选的实施例中，所述比例因子不可改变。在这样的实施例中，可以在I通道和Q通道两者上传送广播前导452，从而以全功率发送广播前导452。

再次参见图18，数据信道时隙456可包含单个数据信道帧。可选地，数据信道时隙456可以在诸如基本下行链路时隙450等单个基本下行链路时隙中包含多个数据信道帧。因此，基本下行链路时隙450的数据信道时隙456可包括对应于所述多个数据信道帧的多个子时隙（即，每个帧对应一个子时隙）。在示例性实施例中，数据信道时隙456的扩频因子可以与广播信道时隙454的扩频因子相同。在另一示例性实施例中，数据信道子时隙的扩频因子可以比广播信道时隙454的扩频因子小。

在一个实施例中，可以使用比全尺寸（即单个）数据信道时隙或广播信道时隙所使用的扩频因子小的扩频因子来创建多数据信道子时隙。图20 是描述依照示例性实施例的数据子时隙层次结构的示图。如图20所示，如果使用8192的扩频因子和39dB的增益，所述数据信道包含单个数据信道时隙A_0,0。如果使用4096的扩频因子和39dB的增益，所述数据信道时隙包含两个子时隙A_1,0和A_1,1。同样地，如果使用16的扩频因子和12dB的增益，所述数据信道时隙包含512个子时隙A_9,0…A_9,511，等等。

图21A 描述依照示例性实施例的具有多个子时隙的基本下行链路时隙470。如图21A所示，可以组合不同大小的子时隙来形成所述数据信道时隙。所述多个子时隙包括子时隙A_4,0、子时隙A_4,1、子时隙A_5,4、以及子时隙 A_6,10。在可选的实施例中，可以选择时隙的其它组合。基本下行链路时隙470的广播信道时隙472可以具有为2048的扩频因子，也可以使用其它值。标签或者其它接收设备可以打开其接收器来适当地侦听这些子时隙中的一个或多个。图21B 描述依照示例性实施例的具有单个时隙A_0,0的基本下行链路时隙480。基本下行链路时隙480的广播信道时隙482可以具有为8192的扩频因子，也可以使用其它值。

图22 是描述依照示例性实施例的用于构造帧所执行操作的流程图。在可选的实施例中，可以执行附加的、更少的、或者不同的操作。进一步地，此处流程图的使用并不意味着限制执行操作的顺序。所述帧可用于数据信道时隙和／或广播信道时隙。在操作500中，生成帧基。在示例性实施例中，所述帧基可以是88比特有效载荷，也可以使用其它数目的比特。在操作502中，对所述帧基添加循环冗余校验（CRC）。在示例性实施例中，所述CRC可以是32比特的，产生120比特的帧，也可以使用其它值。在操作504中，对所述帧添加尾比特。在示例性实施例中，可以添加8个尾比特，产生128比特的原始帧，也可以使用不同数目的尾比特。在一个实施例中，各个尾比特可具有0值。可选地，任意或者所有的尾比特可以具有非0值。在操作506中，对所述原始帧进行卷积编码。可以以1/2的速率执行所述卷积编码，也可根据实施例使用其它任意值。在一个实施例中，用于执行所述卷积编码的所述卷积编码器的输出可以为256比特。

在操作508中，所述帧的比特是符号交织的。在一个实施例中，可以使用利用位反转寻址的严格位反转交织器对所述比特进行交织。例如，在包含256个符号的帧缓冲中，所述交织器输入寻址可以是线性的，从0到255。各个地址可以是8比特。所述交织器可以在特定的地址取数据，并将所述数据放在输出帧缓冲中的新的位置。输出地址可以是输入地址的按比特反转顺序。例如，位于地址15（00001111b）的符号可放置于地址240（1111000b）。在说明性实施例中，各个交织器输入地址均可比特反转来形成输出地址。在操作510中，对所述帧的比特进行调制。所述调制可以是DBPSK调制，也可以使用任意其它的调制方式。还可以至少部分地基于所述时隙大小，使用扩频因子来对所述比特进行扩频。

在一个实施例中，可以创建复数数据流以最小化带宽使用。数据信道可以存在于所述复数数据流的实部且广播信道可以存在于所述复数数据流的虚部，反之亦然。图23 是描述依照示例性实施例的下行链路传输模型的示图。可以由数据帧处理器520来构建数据帧，可以由广播帧处理器522来构建广播帧，以及可以由广播前导帧处理器524来构建广播前导帧。所述数据帧、广播帧、和/或广播前导帧可依照图22所述的操作来构建，也可以执行不同的操作来构建所述帧。

为PN扩频器526提供所述数据帧用于扩频。PN扩频器526可以接收帧边界输入以复位PN扩频器526，接收用户密钥输入来初始化PN扩频器526的状态，以及接收使能数据输入来使能PN扩频器526。例如，所述帧边界输入可以是帧正开始或结束的指示，从而为各个数据帧复位PN扩频器526使用的PN／黄金码。所述用户密钥输入可以与位于所述接入点所在网络中的标签的标签标识绑定。所述用户密钥输入（或标签标识）可直接影响生成的所述PN／黄金码，且可以使所述标签对所述下行链路中目标为所述标签的消息解码。在一个实施例中，由所述接入点生成的各个帧均可基于特定的用户键（或标签标识）。所述使能数据输入可以对所述数据信道帧进行窗口操作。所述使能数据输入可以在所述帧的持续期间内保持为高，且可能在下行链路时隙期间跨越多个帧。在一个实施例中，只要所述使能数据输入为高，PN扩频器526就可以运行。PN扩频器526的输出可以用作所述复数数据流的所述实部。可选地，PN扩频器526的所述输出可以用作所述复数数据流的所述虚部。

为选择器528提供所述广播帧和所述广播前导帧作为PN扩频器530提供所述广播帧或所述广播前导帧之一。选择器528能够接收前导使能输入来控制PN扩频器530是从广播帧处理器522还是从前导帧处理器524接收数据。伪噪声扩频器530能接收符号边界输入来复位PN扩频器530，接收广播密钥输入来初始化PN扩频器530的状态，接收使能广播输入来使能PN扩频器530。例如，所述符号边界输入可以是符号正开始或结束的指示，从而为各个符号复位PN扩频器530使用的黄金码／PN码。在各个符号之后复位所述黄金码／PN码可以使所述标签更容易地获取来自所述接入点的信号广播。此外，通过在所述广播帧的各个符号上复位所述黄金码／PN码，减少了所述标签必须搜索的码空间。对于给定的网络，所述广播密钥输入可以是共有的，且可以直接影响生成的所述黄金码／PN码序列。例如，不同的接入点网络可以具有不同的用作网络标识的广播信道密钥。所述使能广播输入可以在所述符号的持续期间内保持为高，且只要所述使能广播输入保持为高，PN扩频器530就可以运行。PN扩频器530的输出可以用作所述复数数据流的所述虚部。可选地，PN扩频器530的所述输出可以用作所述复数数据流的所述实部。

可为上采样器532提供PN扩频器526的输出和PN扩频器530的输出。在一个实施例中，上采样器532可将所接收到的信号上采样至26MHz，也可以执行40MHZ或者其它数值的上采样。上采样器532具有前导使能输入和数据使能输入。当选择器528为PN扩频器530提供所述广播前导帧时，所述前导使能输入可被激活，且当选择器528为PN扩频器530提供所述广播帧时，所述数据使能输入可被激活。在示例性实施例中，激活所述前导使能输入会导致在所述广播信道上提升所述广播前导（其可以是所述复数数据流的所述虚部）。在一个实施例中，多相滤波器抽头可对所述广播前导引入1/√2的增益（或者对所述广播前导之外的传输引入1/√2的衰减）。激活所述前导使能输入还会关闭所述数据信道，从而使所述复数数据流的所述实部不会与所述广播前导同时广播。激活所述数据使能输入可使得在所述复数数据流的所述虚部上传送所述广播帧，同时在所述复数数据流的所述实部上传送所述数据帧。因此，当激活所述数据使能输入时，上采样器532能收到所述数据帧和所述广播帧。可选地，可以在所述复数数据流的所述实部上传送所述广播前导。在另一可选的实施例中，可以通过同时在所述复数数据流的两个部上传输所述广播前导来提升所述广播前导。

如果正在发送所述广播前导，上采样器532可将上采样后的广播前导提供给转换器534。转换器534可将所述广播前导进行数模转换用于在所述复数数据流的一个或者两个部上的传输。如果正在发送所述广播帧和数据帧，上采样器532可在所述复数数据流的所述实部（即Ｉ通道）将上采样后的数据帧提供给转换器534，并在所述复数数据流的所述虚部（即Ｑ通道）将上采样后的广播帧提供给转换器534，反之亦然。转换器534能将所述数据帧和所述广播帧进行数模转换用于传输。为了在传输期间节省带宽，转换器534还可为RF上变频器536提供所述数据帧和所述广播帧，用以合成所述单个复数数据流。射频上变频器536可以是RF芯片的一部分。在一个实施例中，所述Ｉ数据流（实部）和所述Ｑ数据流（虚部）可独立进行不同的差分二进制相移键控。因此，由于所述广播信道不必占据边信道，可以节省带宽。

在一个实施例中，为了保持下行链路带宽，可以将广播信道部分或者全部地用作应答（ACK）信道。在这样的实施例中，所述广播帧有效载荷的各个比特（即，在一个实施例中最大为88）可以代表ACK位或非确认（NACK）位。在网络注册后，所述标签可以知道所述广播帧有效载荷的哪个比特对应于所述标签的ACK信道。因此，可将所述广播信道用作多标签ACK信道，且所述接入点可以在单个基本下行链路时隙中发送多个应答。

在可选的实施例中，所述接入点可以顺次地向多个标签发出应答，且标签可能不知道其ACK处于哪个子时隙。在这样的实施例中，可以在数据信道上发送所述ACK。由于所述标签可能不知道其ACK的子时隙，所述标签可以利用非确定性帧处理以识别所述ACK。在一个实施例中，该标签可以为多个子时隙保持其接收窗口打开直到接收到所述ACK。例如，所述接入点可以使用相同扩频因子对来自相同子时隙的第一标签和第二标签的传输进行译码。如果所述下行链路是TDMA，所述接入点可以使用所述数据信道顺次地向所述第一标签发送第一ACK并向所述第二标签发送第二ACK。所述第一标签和所述第二标签能各自保持其接收窗打开，直到接收到各自的ACK或者直到所述完整帧的下行链路时隙结束。

在一个实施例中，所述接入点可以向标签顺次地发送应答和/或其它信息，其中在所述接入点的给定传输时隙期间只发送一个应答或者其它信息。在这样的实施例中，标签可能必须等待一个以上时隙来接收所述应答或者其它信息。作为应答的一个示例，在第一传输时隙期间三个标签可以向接入点发送。所述接入点可以在第二传输时隙期间向所述第一标签发送第一应答，在第三传输时隙期间向所述第二标签发送第二应答，在第四传输时隙期间向所述第三标签发送第三应答。因此，所述第三标签在接收所述第三应答之前必须等待若干传输时隙。如果在所述第四传输时隙期间所述第三标签没有在等待，所述第三标签不能收到所述第三应答，且可能必须向所述接入点重发原始信息。在一个实施例中，标签可能不知道哪个传输时隙，如果有的话，会包含它们的应答信息或者其它信息。因此，可以将标签配置为基于在给定的时隙期间多个标签会向所述接入点发送的可能性，等待预先定义数目的传输时隙。例如，在给定的系统中，在单个传输时隙期间，四个标签会向所述接入点发送是极不可能的。因此，可以将所述标签配置为在向所述接入点重发所述原始信息前，等待应答或其它信息不超过所述接入点的三个传输时隙。在可选的实施例中，可将所述标签配置为等待应答或其它信息任意其它数目的时隙。

在示例性实施例中，在时分多址接入（TDMA）方案中，单个标签可以在下行链路方向上通信。因此，各个标签可以在给定的完整时隙期间接收一帧的数据信道数据。所述标签可以使用对所述标签来说特定的唯一黄金码密钥来解码所述数据信道数据。对于增加带宽或特定的服务质量（QoS）的情况，所述标签可以在完整时隙期间接收多个子时隙分配。所述标签可以使用背到背解码来解码来自所述多个子时隙的数据。可以由介质接入控制（MAC）层来处理带宽管理的细节。

上行链路帧结构可以是多个标签数据信道传输的聚集。根据链路条件，标签可以以多个不同的扩频因子发送。在一个实施例中，扩频因子可低至16也可高至8192，也可以使用其它的扩频因子极限。可以与图20和图21所述的所述下行链路时隙相同的方式，将所述上行链路时隙划分为子时隙。所述上行链路中的差异可以是实现多址接入的方式。在下行链路中，可以通过时分多址接入来实现如上面描述的多址接入。在上行链路中，多个标签传输可能能够占据相同子时隙。在这样的实施例中，可以通过称为随机相位多址接入（RPMA）的技术来实现所述接入点区分多个标签的能力。

随机相位多址接入可基于映射到给定扩频因子的共有黄金码序列。例如，使用为256的扩频因子进行发送的所有标签可以使用相同的黄金码而不考虑所述上行链路时隙中的子时隙位置。由于黄金码的相关特性，只要各个标签使用不同的码片偏移，位于所述接入点的接收器就可以区分多个不同的标签。当两个或两个以上的标签竞争传输子时隙时，如果随机选择的子时隙和随机选择的码片偏移相同，则会发生帧冲突。可以通过在所述标签处没有接收到来自所述接入点的应答响应来识别发生了这种情况。如果所述标签没有接收到所述应答响应，所述标签可以随机选择新的子时隙和新的黄金码码片偏移。所述标签可以使用新的子时隙和新的码片偏移进行重传，从而将随后发生冲突的可能性最小化。

在一个实施例中，本文所描述的系统还可以用于存在多个接入点的环境中和/或多个微中继在相同信道上广播的环境中。在这样的系统中，可将随机定时偏移引入所述下行链路扩频系统。使用相同的伪噪声（PN）码在相同的信道上进行发送的各个设备可在所述PN码上使用不同的随机或伪随机定时偏移。这样，诸如标签等接收设备可以通过在所述PN码上使用合适的偏移进行解扩来区分多个发送器。

重要的是要理解本文描述的任何实施例均可由存储在计算机可读介质上的计算机可读指令来实现。通过处理器的执行，所述计算机可读指令可使计算设备执行操作以实现本文所描述的任意实施例。

以描述和说明为目的，已经呈现了示例性实施例的上述描述。本发明并不旨在面面俱到或者将本发明限制到所述公开的确切形式，且依照上述技术可能做出变更和修改或者从本发明的实际情况出发可能需要做出变更和修改。所述实施例被选择和描述来解释本发明的原理及其实际应用，以使熟悉本领域的人将本发明应用在不同的实施例中并适应设想的特定用途做出不同的修改。另外，本文中使用了一个或多个流程图。流程图的使用并非试图限制执行操作的顺序。

Claims (14)

1.一种通信系统中用于节省带宽的方法，所述方法包括：

使用第一伪噪声（PN）扩频器扩频数据帧；

使用第二PN扩频器扩频广播帧；

产生具有第一分量和第二分量的复数数据流，其中将所述数据帧分配到所述第一分量且将所述广播帧分配到所述第二分量，其中所述第一分量包含所述复数数据流的实部且所述第二分量包含所述复数数据流的虚部，并且其中所述复数数据流包括广播前导；以及

将所述复数数据流传送到标签，

其中所述实部和所述虚部被独立地差分二进制相移键控。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述广播帧包括多个比特的有效载荷，其中所述多个比特中的一个或多个比特用于传达应答到所述标签。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个比特中的至少一个比特专用于为所述标签提供所述应答。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

使用所述第一PN扩频器或所述第二PN扩频器之一对所述广播前导进行扩频；

提升所述广播前导，从而以比所述广播帧或所述数据帧更高的功率广播所述广播前导；以及

将所述广播前导传送到所述标签。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括在所述广播前导的传送期间关闭数据信道，其中所述广播前导在广播信道上进行传送。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，使用扩频因子对所述数据帧和所述广播帧进行扩频，进一步地，其中所述扩频因子至少部分是基于有所述标签的链路的质量，其中所述数据帧的扩频因子小于所述广播帧的扩频因子。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括如果所述链路的质量满足质量阈值，则使用缩减的扩频因子，从而使传送时间最小化。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

从所述标签接收第一传输且从第二标签接收第二传输；

响应于所述第一传输和所述第二传输，连续地将第一信息传送至所述标签并将第二信息传送至所述第二标签，其中所述标签和所述第二标签不知道传送所述第一信息和所述第二信息的顺序。

9.一种接入点,包括：

处理器，被配置为：

使用第一伪噪声（PN）扩频器扩频数据帧；

使用第二PN扩频器扩频广播帧；以及

产生具有第一分量和第二分量的复数数据流，其中将所述数据帧分配到所述第一分量且将所述广播帧分配到所述第二分量，其中所述第一分量包含所述复数数据流的实部且所述第二分量包含所述复数数据流的虚部，并且其中所述复数数据流包括广播前导；以及

发送器，其可操作地耦合于所述处理器且被配置为将所述复数数据流传送到标签，

其中所述实部和所述虚部被独立地差分二进制相移键控。

10.根据权利要求9所述的接入点，进一步包括射频（RF）上变频器，其中处理器使用所述RF上变频器来产生所述复数数据流。

11.根据权利要求9所述的接入点，其中，所述广播帧包括多个比特的有效载荷，其中所述多个比特中的一个或多个比特用于向所述标签传达应答。

12.根据权利要求11所述的接入点，其中，所述多个比特中的至少一个比特专用于为所述标签提供所述应答。

13.根据权利要求9所述的接入点，其中，所述处理器进一步被配置为：

使用所述第一PN扩频器或所述第二PN扩频器之一对所述广播前导进行扩频；以及

提升所述广播前导，从而以比所述广播帧或所述数据帧更高的功率广播所述广播前导。

14.根据权利要求9所述的接入点，其中，使用扩频因子对所述数据帧进行扩频，进一步地，其中所述扩频因子至少部分是基于有所述标签的链路的质量。