CN102440036A - 动态能量控制 - Google Patents

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Abstract

一种用于上行链路传输的方法包括确定沿接入点和标签之间的通信链路发生的信道损失。至少部分地根据损失因素和至少部分地根据所述接入点将从所述标签接收上行链路信号所用的预定功率来确定上行链路扩频因子。用所述上行链路扩频因子对所述上行链路信号进行扩频。将所述上行链路信号从所述标签发送到所述接入点。

Description

动态能量控制
相关申请的交叉引用
本申请要求于2009年4月8日提交的第12/420,308号美国专利申请的优先权，其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，示范性实施例涉及随机相位多址接入通信接口系统与方法。
背景技术
为促进多用户网络中的通信，已经开发了一些调制技术。这样的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是一种扩频通信技术，其使用伪随机数序列对输入数据进行调制，使用多个发射机发送相同的信号，并且使用正交码(Walsh码)来关联不同的通信信道。TDMA使用时隙来协调在相同子时隙中发送的多个上行链路发射机。用户快速地相继发送(一个接一个地)，各个用户使用他/她自己的时隙，这允许多个站共享同一传输介质(如射频信道)，同时仅使用全部可用带宽的一部分。FDMA为不同用户分配无线频谱的不同载频。
除调制技术以外，还存在用于当两个设备试图同时使用一数据信道时(称为冲突)确定网络设备如何响应的协议。以太网使用CSMA/CD(载波监听多址接入/冲突检测)来物理地监视参与站点处的线上流量。如果在某一时刻未进行传输，则特定的站可以进行发送。如果两个站试图同时发送，这将引起冲突，所述冲突将被所有参与站点检测到。在随机的时段之后，冲突的站点试图再次发送。如果出现另一次冲突，则逐步增加用于选择随机等待时间的所述时段。这称为指数退避。
发明内容
示范性实施例使用随机相位多址接入通信接口。所述接口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。
示范性随机相位多址接入通信接口通信地连接使用扩频调制方法的系统和设备。将码片(或定时)偏移随机地选为多址接入方案允许非协调的数据传输，而无需被指派唯一的“码”。所有用户使用相同的PN(伪噪声)码进行发送，从而可以使用接入点处的PN阵列解扩器。如果在处于相同PN偏移的接入点处接收两个信号(或者，PN偏移与在多个码片上的传输延迟之和为两个或更多传输产生相同的值)，则表示已经出现“冲突”，且不可能解调所述两个或更多信号。每次的定时偏移的随机化意味着，任何出现的 “冲突”仅在所述帧期间出现。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。
   示范性实施例包括标签(上行链路)处的发射机以及将信号从所述标签发送到接入点的方法。各个标签包括其自身的发射机，所述发射机发送帧形式的信息。可以由在具有固定的数据速率的信道上提供的信息形成帧。可以使用相同的伪噪声(PN)码来对所述数据进行扩频，所述PN码中具有随机选择的码片偏移。所述发射机也应用频率旋转和采样时钟校正，以与所述接入点的基准振荡器匹配。将多个标签与单个接入点关联，以形成所述网络。所述多个标签中的每一个使用相同的PN码连同所述PN码中的随机选择的码片偏移来发送信息。对于包含大量码片（即8192）的每一帧，相位是随机选择的。
另一示范性实施例包括接入点(下行链路)处的发射机和将信号从所述接入点发送到所述标签的方法。所述接入点的发射机可以与标签的发射机的类似。然而，所述接入点的发射机对其与之通信的各个标签使用唯一的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被导向其他标签的信号。所述接入点发送的帧也包括大约9个符号的前导，以使得标签可以快速获取它们。
另一示范性实施例包括标签处的解调器以及用于解调由所述标签接收的信号的方法。一种自动频率控制(AFC)消转器乘法被施加到在标签处接收的信号。所述AFC消转器乘法是1比特的复数运算，具有1比特的复数输出，以使得门计算得到提高。所述标签使用PN阵列解扩器，所述解扩器在1比特数据路径中节省了大规模计算。
另一示范性实施例包括接入点处的解调器和用于解调在所述接入点处接收的信号的方法。所述接入点解调器具有同时解调从标签接收的数千甚至更多链路的能力。为了解调这样大量的链路，所述接入点解调器包括PN阵列解扩器。
另一示范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。所述接入点能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解扩器来分析这些广播帧以及识别所述接入点的主定时。预期当将标签首次引入系统中时发生一次冷定时获取。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。
在至少一个示范性实施例中，各个标签分别生成PN码。黄金码是能够参数化的PN码的一个示例，使得每个用户具有其自己的PN码。这样，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。
用于通过多址接入通信接口进行通信的示范性方法包括从第一标签接收第一信号，其中使用预定的伪噪声(PN)码对所述第一信号扩频，且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。使用所述预定的PN码对所述第二信号扩频，且所述第二信号包括第二有效载荷数据。以PN阵列解扩器至少部分地识别来自所述第一信号的第一有效载荷数据。也以所述PN阵列解扩器至少部分地识别来自所述第二信号的第二有效载荷数据。
用于通过多址接入通信接口进行通信的示范性系统包括第一标签、第二标签以及接入点。所述第一标签具有第一发射机，其被配置成在第一信号中发送第一有效载荷数据，其中使用预定的伪噪声(PN)码对所述第一信号扩频。所述第二标签具有第二发射机，其被配置成在第二信号中发送第二有效载荷数据，其中使用所述预定的PN码对所述第二信号扩频。所述接入点与所述第一标签和所述第二标签通信，且包括接收机和解扩阵列。所述接收机被配置成接收所述第一信号和所述第二信号。所述解扩阵列被配置成对所述第一信号和所述第二信号解扩。
在多址接入通信系统中使用的示范性接入点包括处理器、与所述处理器通信的接收机、以及与所述处理器通信的发射机。所述接收机被配置成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，且使用预定的伪噪声(PN)码对所述第一信号扩频。所述接收机也被配置成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，且使用预定的PN码对所述第二信号扩频。所述发射机被配置成将第三信号发送到所述第一标签，其中使用第二PN码对所述第三信号扩频，且所述第二PN码对于所述第一标签是特定的。
提供了一种用于上行链路传输的方法。所述方法包括确定沿接入点和标签之间的通信信道发生的信道损失。至少部分地根据损失因素以及至少部分地根据所述接入点从所述标签接收上行链路信号所用的预定功率确定上行链路扩频因子。用所述上行链路扩频因子对所述上行链路信号扩频。将所述上行链路信号从所述标签发送到所述接入点。
也提供了说明性的标签。所述标签包括处理器、伪噪声扩频器以及发射机。所述处理器被配置成确定沿接入点和标签之间的通信信道发生的信道损失。所述处理器也被配置成至少部分地根据所述损失因素以及至少部分地根据所述接入点从所述标签接收上行链路信号所用的预定功率确定上行链路扩频因子。所述伪噪声扩频器有效地耦合到所述处理器和被配置成用所述上行链路扩频因子对所述上行链路信号扩频。所述发射机有效地耦合到所述处理器，并被配置成将所述上行链路信号从所述标签发送到所述接入点。
也提供了说明性的系统。所述系统包括接入点和标签。所述接入点包括第一发射机，其被配置成沿通信路径将下行链路信号发送到标签。所述标签包括接收机、处理器、伪噪声扩频器以及第二发射机。所述接收机被配置成从所述标签接收所述下行链路信号。所述处理器有效地耦合到所述接收机，并配置成确定沿接入点和标签之间的通信信道发生的信道损失，其中至少部分地根据所述下行链路信号确定所述信道损失。所述处理器也被配置成至少部分地根据所述损失因素以及至少部分地根据所述接入点从所述标签接收上行链路信号所用的预定功率确定上行链路扩频因子。所述伪噪声扩频器有效地耦合到所述处理器，并被配置成用所述上行链路扩频因子对所述上行链路信号扩频。所述第二发射机有效地耦合到所述处理器，并被配置成将所述上行链路信号从所述标签发送到所述接入点。
  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范性实施例，以上和其它的特征、形态以及优点将变得显而易见。
附图说明
图1是描述根据示范性实施例的上行链路发射机的示图。
图2是描述根据示范性实施例的下行链路发射机的示图。
图3是描述示范性实施例中的时隙结构和指派的示图。
图4是描述示范性实施例中的PN(伪噪声)解扩阵列的示图。
图5是描述在示范性实施例中、从冷启动起处理专用信道的标签中执行的操作的流程图。
图6是描述在示范性实施例中、从热启动起处理专用信道的标签中执行的操作的流程图。
图7是描述示范性实施例中的标签接收数据路径的示图。
图8是描述示范性实施例中时间跟踪的示图。
图9是描述示范性实施例中AFC(自动频率控制)旋转的示图。
图10是描述示范性实施例中专用通信指的示图。
图11是描述示范性实施例中接入点接收处理期间执行操作的流程图。
图12是描述示范性实施例中接入点接收数据路径的示图。
图13是描述示范性实施例中异步初始标签发送操作的示图。
图14是描述根据示范性实施例，在时隙模式中接入点和标签之间进行交互的示图。
图15是描述根据示范性实施例，在接入点和标签之间进行数据转移的示图。
图16是描述由RPMA设备形成的网格网络的示图。
图17是描述微中继器与由RPMA设备形成的网格网络的关联的示图。
图18是描述根据代表性实施例的利用动态能量控制的RPMA系统的示图。
图19是描述根据说明性实施例的标签能量控制的示图。
图20是描述根据说明性实施例的上行链路扩频因子、上行链路功率以及信道损失之间的关系的图。
图21是描述根据说明性实施例的利用动态能量控制的第二RPMA系统的框图。
  图22是描述由根据说明性实施例的由RPMA系统接入点执行的操作的流程图。
具体实施方式
以下结合附图描述了示范性实施例。应理解的是，以下描述意在描述示范性实施例，而非将本发明限定在所附权利要求中。
图1示出了上行链路发射机10，其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、一组分接头、自动频率控制(AFC)旋转器等结构以及其他类似结构。这些结构执行在框12、14、16、18、20和22中描述的操作。上行链路发射机10的发送路径是编码和扩频的波形。在示范性实施例中，可以将上行链路发射机10包括在标签中，所述标签连同其他标签使用解调的通信信道与接入点通信。此外，基于特定实施例，可以由上行链路发射机10执行额外的、更少的或不同的操作。也可以以不同于所示和所述的次序执行这些操作。在本文中，标签可以是被配置成从接入点接收信号和/或将信号发送到接入点的任何通信设备。所述接入点可以是被配置成与多个标签同时通信的任何通信设备。在示范性实施例中，所述标签可以是移动的低功率设备，其消耗电池或其他存储的电能，且接入点可以位于中心位置和从诸如墙壁插座或发电机之类的电源接收电能。或者，标签可以插入插座和/或接入点可以消耗电池或其他存储的电能。
在框12中，由卷积编码器和交织模块接收数据流。在一个实施例中，所述数据流包括前导，为128位。或者，可以使用其他大小的数据流。一旦被接收，则所述数据流被使用卷积编码器编码。在示范性实施例中，可以以1/2的速率编码所述数据流。或者，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。将编码的符号流输出给框14，在所述框14中，使用二进制差分相移键控(D-BPSK)调制器来调制所述编码的符号流进行调制。在可选的实施例中，可以使用其他调制方案。在框16中，将调制的流应用到PN扩频器。在示范性实施例中，所述PN扩频器能使用通用网络黄金码信道，其使用选定的扩频因子。所述扩频因子可以是集合{64, 128, 256,…, 8192}中的元素。或者，可以使用其他码和/或扩频因子。给定扩频因子处的各个标签由具有随机选定的码片偏移的相同PN码进行扩频。可能随机选定的码片偏移的较大范围降低了特定帧与来自另一发射机的另一帧发生冲突(或，换言之，在所述接入点特定帧不会具有与来自另一发送器的另一帧相同的码片定时)的概率。在接近容量的极限情况下，冲突概率可能将不容忽视(~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。以下结合图4更详细地描述了所述PN扩频器。在示范性实施例中，框18的输出可以具有每秒1兆码片1比特的速率。或者，可以使用其他速率。
在框18中，由4×过采样滤波器对所述数据流进行上采样，且用时间跟踪逻辑来确保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接收采样错误/重复指示作为输入。在一个实施例中，框18的输出可能具有约4兆赫(MHz)的实频。在框20中，完成自动频率控制(AFC)旋转，包括频率偏移来匹配接入点的定时偏移，确保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的输出可以具有约4MHz的复频。在框22中，从起始时隙起施加延迟，直到正确的接入时隙出现为止。此外，在所述信号上施加随机的码片延迟。在示范性实施例中，所述随机的码片延迟可以是从0至扩频因子减1。或者，可以使用不同的随机码片延迟。可以通过A(i, j)描述所述时隙接入，其中i与作为2^(13-i)的扩频因子相关，且j是对应非重叠时隙的子时隙号。基于选定的扩频因子，在给定的时隙中一般存在多个发送机会。对上行链路而言，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。这样，上行链路用户之间的冲突的概率被最小化，同时在出现冲突的情况下允许重新选择。在将信号进行延迟之后，可以将信号发送到接入点。
图2示出了下行链路发射机30，其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、一组分接头等结构和其他类似结构。接入点(AP) 使用发射机30发送多个信道，每个信道以特定的标签或用户为目的地。这些结构执行如框32至54中描述的操作。框32至40以及框42至50代表能够被复制用于其它数据流的不同数据路径。在示范性实施例中，框32-38能执行与结合图1所述的、作用于第一数据流的操作类似的操作。类似地，框42-48能执行与结合图1所述的、作用于第n数据流的操作类似的操作，其中n可以是任何值。框36的输入可以是对将接收第一数据流的标签特定的黄金码，且框46的输入可以是对将接收第n数据流的标签特定的黄金码。或者，诸如广播黄金码、非黄金码或其他码可以用于对第一数据流和/或第n数据流扩频。如果对应于第一数据流和第n数据流的数据链路的功率不相等，则在框40和50中对框38和/或框48的输出加权。一旦进行了加权，则在框52中对这些路径求和。在框52中还做出了硬判决，其中所有正数映射到0且所有负数映射到1。或者，可以做出不同的硬判决。在一个实施例中，框52的输出可以具有10Mcps 1比特的速率。或者，可以使用其他速率。在框54中，使用4×的码片滤波器对从框52输出的和进行上采样。在一个实施例中，框54的输出可以具有40MHz的实频。或者，可以使用其他频率。没有说明的是相邻频率上的传输，其是处于最大下行链路扩频因子2048处的广播帧的单一集合。或者，可以使用不同的最大下行链路扩频因子。
图3示出了时隙结构和指派。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至标签的通信，时隙74是标签至AP的通信，而时隙76是AP至标签的通信。在示范性实施例中，每个时隙可以具有2.1秒的持续时间。或者，可以使用任何其他的持续时间和/或不同的时隙可以具有不同的持续时间。可以在半双工通信方案中实现数据流70，使得在任何给定的时间，或是AP在发送而标签在接收，或是标签在发送而AP在接收。在可选的实施例中，可以使用其他通信方案。如图3中所示，数据信道80描绘了对于时隙72中的数据的处理增益选项。如果数据链路在特定增益处关闭，则标签仅需在具有相应增益的时隙的持续时间内做好接收的准备(在AP至标签的模式下)。在发送模式中，时隙选择主导了从标签至接入点的传输，使得标签在省电传输模式下能最小化其接通时间。例如，18dB的增益仅需要1.6ms的时隙(A7,0)。数据信道82描绘了对于时隙74中的数据的处理增益选项。可以看出，可以选择标签使用的功率，使得每个数据链路以相同功率到达AP。
在AP侧处理大量的同步波形和在标签侧处理相对少的波形之间存在对称性。由于所述AP控制这些参数这一事实，AP侧知晓自动频率控制(AFC)、时间跟踪偏移、以及帧定时。然而，可以在标签侧获取时确定AFC、时间跟踪偏移、以及帧定时。所述PN阵列解扩器执行与两者相关的强制操作，这对于探索获取假设/解调是一种有效率的实施方式。其另一个方面是所述大功耗电路(激活时)，尽管连续在AP上运行(这不成为问题，因为其可以插入墙壁的插座)，在标签上只会在很少发生的“冷”获取(这应当很少发生)期间运行。结合图5和图6更详细地分别描述了冷获取和热获取。
图4示出了PN(伪噪声)解扩阵列，所述解扩阵列促进了标签上的单个波形的获取和AP上的多个波形的强制解调。在示范性实施例中，所述PN解扩阵列能够同时执行许多码片间隔的定时假设的1比特点积。
PN解扩核心元件可以是简单的计数器，基于输入是0还是1，所述计数器在各个时钟增加或不增加计数。由于其是复数据路径，存在两个计数器：一个用于I(同相)且一个用于Q(正交相位)。通过复指数的乘法一般是耦合到复指数表的4个较大的标量乘数(4×1000个门是典型的)的集合。相比之下，1比特的复乘数基本是简单的真值表，诸如以下的示例表，其中负的代表逆(0→1以及1→ 0)。所述真值表可以仅使用少数门来实施。
相位 0 1 2 3
I’ I -Q -I Q
Q’ Q I -Q -I
图4描绘了PN解扩阵列100。对于所述复解扩操作，可以存在计数器对的许多种实例化形式(如在一个实施例中256个或更多)。可以以码片速率馈入PN解扩阵列100，以及PN解扩元件102、104和106的相邻实例化形式作用于相隔一个码片的定时假设。所述1比特复数据从框114发送至元件102、104和106，在所述元件中，所述数据与来自PN发生器110的PN信号组合。PN信号发生器110可以是输出0和1的相同序列的硬件，利用所述序列，AP对所述数据扩频。在元件102的情况下，在组合器122a中，将消转的数据(更具体地，将其与PN信号进行1比特复数相乘)与PN信号进行组合。所述组合的实部和虚部被分别输入计数器118a和120a。在接收到复位信号112后，计数器118a和120a将比特流向外偏移。更具体地，仅在复位信号之前，计数器中的数据是有效的。所述复位信号将两计数器强制置零。复用器108允许当前有效的计数器对于已在所述特定时钟处唯一地完成其解扩操作的所述指的输出。PN解扩阵列100中的其他元件类似地进行操作。元件104从框114接收消转数据，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。所述组合被输入计数器118b和120b，在来自复位信号112的信号(具有来自延迟框124a施加的延迟)后，所述组合被偏移出这些计数器。类似地，元件106从框114接收消转数据，并在元件104中的延迟框116b施加延迟之后，将所述消转数据与PN信号组合。将所述组合输入计数器118c和120c，在来自复位信号112的信号(具有来自延迟框124b施加的延迟)之后，所述组合被偏移出这些计数器。
在对应所述扩频因子的若干时钟之后，PN解扩元件102具有有效的数据，所述数据由复用器108选择用于输出。之后的每个时钟，相邻的解扩元件104或106都是可用的，直到所有数据已被输出，这可以在对应所述解扩因子加若干PN解扩实例化形式的时钟期间发生。主导所述机制操作的PN码可以是使用数值参数化的黄金码。在可选的实施例中，可以使用其他PN码。
图5描绘了在标签调制解调器处理广播信道来解调接入点的发送波形时执行的操作。基于特定的实施例，可以执行额外的、更少的或不同的操作。也可以以不同于所示和所述的顺序执行这些操作。
在所述标签初始上电后，除广播信道PN序列之外，关于波形的参数(如特定的黄金码或其他码参数)都是未知的。此外，由于AP和标签之间的振荡器差异的缘故，所述标签可能不能以足够的精度知晓AP和标签之间的频率偏移。图5描绘了一种扫描模式，在其中，探索了AP和标签之间的百万分之一(ppm)偏移的不确定性范围。在操作150中，在两个时隙上进行迭代，以使得标签能调谐到广播信道。例如，可以与时隙定时异步地开始处理。在探索这些假设的一半期间，所述广播信道可以是激活的，且在探索这些假设的另一半期间，所述广播信道可以是未激活的。在第一次迭代中，可以使用具有异步起始点的第一时隙时间探索所有的假设。如果在第一次迭代中未找到能量，则执行第二次迭代。在第二次迭代中，相对于在第一次迭代中使用的异步起始点，所述异步起始点可以具有一个时隙的偏移。这样，在所述广播信道先前处于激活时所探索到的假设，在所述广播信道当前处于激活时又能被探索到。一旦找到能量，则所述标签可以调谐到所述广播信道。在示范性实施例中，操作150可以代表“冷获取”的起始点。在操作152中，对粗略自动频率控制(AFC) 进行了初始化。在一个实施例中，所述初始值被设置成绝对值最大的负值 (，诸如-10 ppm的偏移)。在操作154中，使用已知黄金码生成的所述广播信道PN序列，对给定粗略AFC假设的所有Cx4间隔假设的非相干度量进行了计算。例如，如果所述扩频因子具有2048的长度，则可以计算8192个假设的非相干度量。
在操作156和158中，粗略AFC假设被增加，直到ppm范围的末端为止。对于每个粗略AFC假设，图7中描述的硬件用于取消由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。或者，可以使用其他数目的符号。然后计算这8个符号的非相干和。在数据结构中保存了N个(在一个实施例中为8个) 最大度量的集合以及它们相关的参数。如图5的流程图所示，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，一般倾向于存在较少的多径反射、仍然存在明显能量累积的相邻AFC粗略频率假设、以及由于噪声变化而产生异常大度量的完全无效的假设。
可以将每个粗略AFC的所有4×码片定时假设的非相干度量传送到数据结构。在操作160中，所述数据结构记录最大的非相干度量(如粗略AFC值、4×码片定时假设、非相干度量值) 的轨迹。在操作162中，将“入围值”指派到N个专用指。每个指可以由4×码片定时值以及粗略AFC假设唯一地参数化，所述粗略AFC假设独立于控制PN解扩阵列的当前的粗略AFC假设。由于帧定时最初是未知的，假设由专用指输出的每个解扩符号是帧中的最后一个。从而，缓存的256个符号经历差分解调以及基于通过固定复数值相乘的额外一组迭代，以执行精细AFC校正，如操作164和166中所示。操作164的输出可以是来自每个专用指的复数叉积。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循环冗余校验（CRC）的帧。这可以是强制操作，其中可以为每个假设执行循环冗余校验(CRC)。对任何有效的CRC而言，可以将来自所述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，尝试了其他时隙定时假设。在示范性实施例中，与最成功的CRC关联的粗略AFC假设可以是名义上的起始粗略AFC假设。一旦探索了粗略AFC假设的整个范围，则标签记下称为Nominal_Coarse_AFC的变量，所述变量是用于未来传输中的相关状态信息，其大大地缩小了粗略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示出了在从热启动起的标签对专用信道的处理中执行的操作，在所述热启动时已知相关的状态信息。例如，帧定时可以是已知的，且可以探索粗略AFC假设的更小的范围。调制解调器足够早地开始其处理，使得在9符号的前导结束之前进行有效的指指派。或者，可以使用任何其他数目的符号。
在操作200中，因为所述帧定时是已知的，无需对两个时隙定时假设迭代。不同于使用广播信道，使用了专用信道。在操作202中，扫描了粗略AFC假设。在示范性实施例中，可以在小范围上扫描所述粗略AFC，以说明自上一次接入以来的小频率漂移。使用对标签唯一的由已知黄金码生成的PN序列，在操作204中，计算了用于所有4×码片间隔的假设的非相干度量。在操作206和208中，增加所述粗略AFC假设，直到所述小的ppm范围结束为止。在操作210中，数据结构记录最大的非相干度量(如粗略AFC值、4×码片定时假设、非相干度量值等) 的轨迹。在操作212中，根据所述数据结构指派专用指。在操作214中，使用当前的DBPSK和之前的DBPSK创建符号叉积。操作214的输出可以是来自每个专用指的复数叉积。在操作216中，交织和解码帧。对任何有效的CRC而言，可以将有效载荷发送到介质接入控制(MAC)层。在操作218中，尝试了其他时隙定时假设。在示范性实施例中，与最成功的CRC关联的粗略AFC假设可以是名义上的起始粗略AFC假设。
图7示出了描述根据示范性实施例对标签进行解调处理的标签接收数据路径。如图所示，将1比特复采样缓存在采样缓存器220中，使得存在足够的数据，以进行对有效能量的可靠检测。在所述采样缓存器模块220中提供了示范性的值。例如，一个实施例缓存9个符号。在可选的实施例中，可以使用其他值。可以以同步采样速率2×码片或2MHz将这些采样从I信道和Q信道输入所述乒乓缓存器方案。或者，可以使用其他速率。在快速异步时钟中，使用这些采样来探索各种粗略AFC假设。根据当前的粗略AFC假设，以4×码片的分辨率执行时间跟踪。由于使用相同的时间基准来在AP和标签上驱动载频和采样时钟，具有已知的载频的粗略AFC假设可以唯一地映射到已知的时间跟踪速率。
所述采样缓存器220接收I信道和Q信道上的通信信号。这些信号被送往时间跟踪逻辑222和专用的指234。所述时间跟踪逻辑222也接收粗略AFC假设以及逻辑222可依照4×码片的奇偶性复位到零。时间跟踪逻辑222可以具有两个模块，一个模块具有用于偶数4×码片的奇偶性初始化为0的计数器，且一个模块具有用于奇数4×码片的奇偶性初始化到中列数(即2^25)的计数器。时间跟踪逻辑222的输出被提供给模块224，在其中应用了虚拟的4×码片相位。模块224也可以从获取状态机接收奇偶性信息。自动频率控制(AFC)旋转逻辑226被应用于模块224的输出。
图8示出了结合图7所述的时间跟踪逻辑的两个模块的示范性实施例。流250是具有偶数4×码片的奇偶性的通信流。流252是具有奇数4×码片的奇偶性的通信流。图8描绘了时间跟踪操作，其中每个不同的阴影代表不同的4×码片间隔的序列。以取决于正在探索的当前AFC假设的速率，乘以所述采样速率和所述载频之间的已知比例，直接插入或重复采样。可以将其用作锁定的时钟假设，以将二维空间降为单个维度。所述值N具有分数部分，其被书面保存以得到足够的时间跟踪精度。在给定的时间选择了4个可能的4×码片相位的特定奇偶性。如图9中所示，然后在1比特的数据路径中将所得的码片速率序列消转。
图9描绘了图7的AFC(自动频率控制)旋转逻辑226的功能，所述逻辑在给定的时间对所述4个虚拟的4×码片相位224之一进行操作。图9描绘了一比特消转机制。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。由于其是1比特的变换(由以上所示的真值表表示)，因为AFC从所述相对的振荡器偏移移开的缘故，所述过程的90度旋转相对于相位值的连续体为+/-45度。
所述AFC旋转逻辑226也将粗略AFC假设作为输入接收。所述PN解扩阵列228(图7)为码片间隔的假设执行其解扩操作。所述PN解扩阵列228可以将当前的粗略AFC假设、定时奇偶性、定时相位、扩频因子和/或黄金码选择作为输入接收。因为这些值为给定的符号输出，为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。在示范性实施例中，所述PN解扩阵列228可以具有256个解扩元件，使得一次通过所述采样缓存器为256个假设完成非相干度量。或者，可以使用其他数目的解扩元件，且可以为其他数目的假设完成度量。可以在标签的传输功率控制和指向所述AP的功率控制反馈中使用信噪比(SNR) 度量。将具有最大度量的假设存储在前N条路径的数据结构232中，所述数据结构被用于控制专用指234的指派。所述前N条路径可以是N个记录，包括定时假设、定时奇偶性、粗略AFC假设，等等。
图10示出了专用的通信指。每个专用指用码片×4选择器260接入码片×4采样的4个相位中的每一个(设为指的指派的参数的一部分)。每个指具有其自身的专用PN发生器262和AFC发生器264，所述AFC发生器264用于解扩。根据所述粗略AFC假设，所述专用指将其码片×4定时相位(时间跟踪速率的从属变量)累积到符号累积器266之中，以及每扩频因子数目的时钟输出复变量。结合图7说明的专用指234也可以从采样缓存器220接收输入和接收PN码选择。
再次参考图7，来自专用指234的输出通过位宽挤压器236，所述挤压器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。将来自位宽挤压器236的输出提供给帧缓存器238，所述缓存器可以是一种循环缓存器机制，所述机制允许处理256符号帧的一般情形，将当前符号视作所述帧的最后一个符号。当已知帧定时时，所述存储器结构能支持对具有已知最后符号的帧的具体处理。
帧缓存器238将假设的帧输出给接收链的其余部分。叉积乘法模块240执行当前符号与前一符号的复共轭的乘法，这是D-BPSK解调的常规度量。剩余的频率漂移可以引起D-BPSK群被旋转固定的相位。精细AFC乘法模块242的作用是采取强制方法和尝试各种可能的相位旋转，使得其通过解交织器和维特比解码器244时，至少一个精细AFC假设产生有效的CRC。所述精细AFC乘法模块242也将精细AFC假设作为输入接收。将来自解交织器和维特比解码器244的输出提供给CRC检查器246。如果所述CRC是有效的，则将有效载荷发送至MAC层。
图11示出了在接入点接收处理期间执行的示范性操作。基于所述实施例可以执行额外的、更少的或不同的操作。而且，可以以不同于此处描述的次序执行操作。所述AP执行强制操作，检查所有可能的码片×2定时假设、扩频因子以及扩频因子内的接入时隙。这允许标签不对等的接入。幸运地，由于AP控制帧定时和AFC载波参考 (所有标签可以补偿它们的载波漂移和采样时钟，以满足AP的定时)，又因为AP无需探索粗略AFC假设的维度或未知的帧定时，AP上的处理负担被大幅减少。
图11的流程图示出了基于所有可能的码片×2定时偏移、来自集合[8192,4096,…,64]的扩频因子，以及用于小于最大值的扩频因子接入时隙数量的迭代顺序的示例。然后，所述AP执行与标签执行的精细AFC搜索类似的精细AFC搜索，以允许自上一个传输以来出现在标签和AP的定时源之间的少量频率漂移。所有有效的CRC被送到MAC层。图11的流程图示出了对多维空间的搜索。在最外层循环中，搜索了所有可能的扩频因子。在示范性实施例中，可以存在8个扩频因子[64,128,256,1024,2048,4096,8192]。或者，可以使用其他扩频因子和/或其他数目的扩频因子。在第二循环中，搜索了给定扩频因子的所有可能的子时隙。例如，对于64码片扩频因子，可能存在128个可能的子时隙，且对于8192码片扩频因子存在单个退化的子时隙。在第三循环中，搜索了给定子时隙中的所有可能的码片×2定时相位。如下文详细描述的，图11中通过箭头示出了各种循环。
在操作270中，使用了一个粗略AFC值。在示范性实施例中，因为由所述标签进行补偿，所述这个粗略AFC值可以为0。在操作272中，将最大的扩频因子(如8192)用作起始点。在可选实施例中，所述最大的扩频因子可以大于或小于8192。在操作274中，在扩频因子内处理了接入时隙。在存在8192个扩频因子的情况下，可以衰减所述处理。在操作276中，在当前的扩频因子中，为所有2×码片间隔的假设执行解扩。例如，如果扩频因子具有8192的长度，则可以执行16384个解扩操作。为所有元件执行解扩，除非所述扩频因子小于所述帧缓数量(如256)。在操作278中，将扩频因子减半，且处理继续。在操作280中，进行关于所述扩频因子是否已被减少为64的判断。在可选实施例中，可以使用其他预定值。如果所述扩频因子尚未被减少到64(或其他预定值)，继续操作276中的处理。如果所述扩频因子已被减少到64，则在操作282中，系统等待填充下一个采样缓存器。一旦在操作282中填充了所述下一个采样缓存器282，则控制返回操作272。在操作284中，获得解扩元件的帧缓存器。在示范性实施例中，在由PN解扩阵列从单通道输出256个符号后，帧缓存器可以是完全的。在一个实施例中，对于256阶PN解扩阵列，一次通过可以产生256个定时假设，每个假设具有256个符号。在可选实施例中，PN解扩阵列可以具有更多或更少的阶数。在操作286中计算了当前解扩的DBPSK符号与前一符号的叉积。在一个实施例中，所述叉积可以包括用于多达256个帧的256个符号。或者，可以使用其他数目的符号和/或帧。在操作288中，根据AFC假设解码和相位相乘当前的帧。在操作290中，检查CRC，且对于任何有效的CRC，将有效载荷送出物理层(PHY)和送至介质访问控制(MAC)。作为一个例子，对于256解扩阵列的每一轮次，可以将CRC检查256乘以精细AFC假设的数目的次数。在完成给定时隙的处理过程后，如框282至框272的箭头所示，为之后的时隙执行所述过程。
图12描绘了接入点(AP)接收数据路径。与所述标签不同，可以将最大扩频因子处的整个帧存储在采样缓存器300中的乒乓缓存方案中。所述缓存方案可以是大量的存储器(如16.8Mbit)，且在至少一个实施例中，其可以被存储在专用的片外存储设备中。所述采样缓存模块300包括示范性的值。在可选实施例中，可以使用其他值。与所述标签不同，AP控制着时间参考，可以不使用所述时间跟踪逻辑和所述AFC旋转逻辑。所述采样缓存器300将帧送往PN解扩阵列302，所述阵列能执行如本文之前所述的强制测试。所述PN解扩阵列302可以包括256个解扩元件。或者，可以使用任何其他数目的解扩元件。所述PN解扩阵列302也可以将当前的定时奇偶性(其可以仅仅是码片×2分辨率)、假设相位、和/或扩频因子作为输入接收。将来自所述PN解扩阵列302的输出提供给位宽挤压器304。所述位宽挤压器304减少帧的大小，然后，将这些帧发送到帧缓存器306。所述帧缓存器模块306包括示范性的值。在可选实施例中，可以使用其他值。基于所述实施例，也可以将帧缓存器306存储在专用的片外存储设备中。系统的其余部分类似于标签的接收处理，其中将精细的AFC假设与具有正在被传送至所述AP的MAC（操作314和316）的有效CRC的所有有效载荷进行迭代（操作310和312）。使用非相干累积308来确定诸如信号强度的SNR度量，以供在对标签的传输功率控制反馈中使用。
图13示出了异步的初始标签发射操作，包括导致从所述标签至所述AP的数据转移的两种类型的交互。为了说明和讨论的目的，时隙320代表标签时隙，且时隙322代表接入点时隙。“冷启动”是其中标签进入系统且不具有相关状态信息的情形，而“热启动”是其中标签知晓系统信息诸如时隙时间和待探索的粗略AFC假设范围缩小的情形。
在“冷启动”的情形中，标签开始在时间的时隙异步点处寻求接入。图13描绘了在某时刻所述标签开始试图获得所述广播信道，此时所述AP甚至未发送所述广播信道(时隙1)。最后，所述标签的处理在AP发送所述广播帧的一段时间期间探索有效的粗略AFC假设。图13描述这一情况在时隙2期间出现。在这一点上，所述非相干能量度量引起专用指探索正确的码片×4定时和粗略AFC假设。具有正确假设的指继续将每个新的符号作为帧的最后符号，并将这些假设的帧推送通过所述接收链，在所述接收链中CRC检查指明了故障。在时隙4的末尾，当CRC检查指明成功时，实现了有效的帧定时。在这一点上，所述标签具有与标签进入“热启动”时的状态信息相同的相关状态信息，且继续完成“热启动”标签将完成的相同处理。
如果恰当地保存了相关的状态信息，或通过转变通过“冷启动”程序，或直接在标签觉醒之后，标签进入时隙6中描绘的交互(“热启动”)。在这一点上，所述标签对广播帧的接收强度进行测量，且在时隙7中使用所述信息来确定发送功率和标签随后用以进行发送的扩频因子。所述标签根据下列信息发送其消息：1)使用测量的接收的广播信道信号强度和选择可以用来关闭链路的最小扩频因子，这将标签的接通时间最小化，且对于最小化功耗来说是最优的；2)使用测量的接收的广播信道信号强度和之前选择的扩频因子，标签以AP处的最优接收条件发送，所述条件是，所有用户的由AP以每位能量与谱噪声密度之比(Eb/No)非常类似的值进行接收；3)对于除最大扩频因子之外的所有扩频因子，随机选择时隙接入参数j；以及4)随机选择从0至扩频因子-1的码片偏移值，使得AP处的“冲突’’ 被最小化，且每次传输的随机选择允许在随后的传输机会中解决所述“冲突”。
在时隙8和9期间，AP处理所有在时隙7期间接收的信号，并在时隙10期间发送回肯定的应答。所述AP或将若干个ACK聚集成由黄金码表征的单个信道，或使用其专用的黄金码信道将专用的消息发送给所述标签。注意，之前的方法要求一些登记流程(未示出)，以指派信道。在任一情况下，所述标签使用所述消息的前导更新其码片×4定时。
图14示出了时隙模式中接入点和标签之间的简单交互。在示范性实施例中，所述简单交互不涉及标签的数据，但涉及相对静态的信道。为了说明和讨论的目的，时间线330代表在这些时隙期间的标签处理，且时间线332代表时隙期间的接入点处理。所述系统的性质在于所述标签在低功耗状态—通过低功耗、通常为32kHz的低频率晶振来保持系统定时的状态下耗费最大可能的时间。为支持这一点，识别了AP发起的交互之后的最大可容忍等待时间(即这是标签循环进入和离开低功率状态以检查是否有任何AP操作是未定的)。图14示出了离开其低功率状态以检查是否AP希望发起传输的标签的相对简单的交互。这一情形发生在所述AP和所述标签之间在登记期间商定的时隙相位和速率处。
所述标签通常会进入“热启动”，其中已知帧定时和粗略AFC假设处于窄幅范围内。所述标签测量接收的广播信道功率。图14示出了这样的情形：其中自与AP的上一次交互以来，功率尚未显著变化。这意味着AP发送时所用的上一次发送功率/扩频因子足以关闭所述链路。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。典型的情形是AP尚未发送信息且标签立即返回睡眠。
图15描绘了根据示范性实施例的更复杂的交互，所述交互涉及接入点和标签之间的数据转移以及动态变化的传播。为了说明和讨论的目的，时间线340代表这些时隙期间的标签处理，且时间线342代表这些时隙期间的接入点(AP)处理。在此，AP具有要发送的信息，且自从上一次AP传输以来，信道的传播已显著改变。当前的广播信道功率测量已改变，使得所述标签知晓，如果其以与上一次相同的发送功率/扩频因子进行发送，则之后的传输将不适当。从而，所述标签将使用图13中解释的协议发送重新登记消息，以警示所述AP使用对于当前信道条件恰当的新发送功率/扩频因子。所述新信息控制在时隙N+5中进行的帧的传输和接收。所述标签生成由图13的协议控制的确认(ACK)消息，以指明成功的传输。如果成功地接收到所述ACK，则认为完成了所述传输。否则，所述标签尝试重传。
图16示出了如何将标签连接在一起形成网格网络。标签350具有至微中继器351的通信链路，在连接到接入点354之前，所述微中继器自身连接到其他微中继器352和353。这些元件之间的通信链路是双向的半双工链路，其使用上述的相同通信协议。
通过以下代表性实施例，可以动态地形成所述网络。所述网络中的每个设备具有种子值。所述接入点具有种子值0。每个之后的设备具有等于其距离接入点的连接数目的种子值。例如，在图16中，微中继器353距离接入点354一个连接，因此具有等于1的种子值，微中继器351距离接入点354三个连接，因此具有等于3的种子值。
每个微中继器和接入点能在广播信道上进行发送。最初，仅接入点在广播信道上发送。因为每个微中继器与所述网络相关，之后所述微中继器可以将广播信道发送给其他设备。例如，在图16中，接入点354和微中继器353、352和352全部能在所述广播信道上发送，因为它们与所述网络相关。在广播信道上，每台设备的种子值在消息中发送。从而，不相关的微中继器可以将其自身的种子值设置成接收的广播信道消息的种子值加1。
图17示出了特定的微中继器如何能与所述网络相关联。微中继器360通过聆听所述广播信道开始所述关联过程。微中继器361、362、363、364和365也在所述区域中。接入点366也在附近。微中继器360能接收的最强链路是链路367。微中继器360也能接收其他链路。微中继器360倾向于原始获取接收的最强信号，所述信号是链路367。通过类似以上的过程，微中继器360从网络定时获得帧定时和相对基准晶振偏移。微中继器360切换到接收模式以获得其能获得的所有其他链路。微中继器360可以选择具有某阈值上的最低种子的微中继器。微中继器360可以使用其他因素来确定选用哪个微中继器。
一旦微中继器360确定其与其他哪个微中继器关联，其然后就可以发送到微中继器362，以与链路368关联。然后，微中继器362可响应以授予关联。
一旦授予了关联，则可以在微中继器之间发送其他消息。具有较低数目种子值的微中继器可以将各种消息发送给具有较高数目种子值的微中继器，包括那些需要将AFC和采样定时补偿在整个网络内保持一致的微中继器。例如，在图17中，微中继器362可以将AFC补偿消息发送到微中继器360。所有微中继器可以将控制消息从相关的微中继器发送到合适的功率控制传输。微中继器362和360两者均能将功率控制传输发送给对方。从上游的微中继器接收一定数目的连续消息失败将引发所述微中继器返回获取模式且可能发现与其关联的不同微中继器。如果微中继器360停止从微中继器362接收一定数目的连续消息，其将返回获取模式，且与可能不同的微中继器关联。在所述微中继器已经与所述网络关联后，其在所述广播信道上进行发送，将其自身的种子公告给寻求加入所述网络的其他设备，包括其他微中继器或标签。微中继器广播的消息可以为设定的广播功率，以允许尽可能多的设备确定所述微中继器是否可用于联网。例如，在关联后，微中继器360现在可以在所述广播信道上进行发送，以将其自身公告给寻求加入所述网络的其他设备。
将源自标签的上游通信从每个微中继器送往其与之相关的具有较低种子值的微中继器。例如，在图6中，微中继器352发送来自标签350处且于微中继器351接收的，然后传输到微中继器353，再路由到接入点354的流量。最终，具有种子值1的微中继器将所述消息发送到所述接入点。微中继器353将标签生发的流量送至接入点354。标签可以与任何要求最少发送功率的微中继器通信，以延长电池寿命，即使这导致了与具有较高种子值的微中继器通信。标签350能与微中继器352或351通信，但基于需要最少的发送功率来与微中继器351通信，标签350可以选择与微中继器351通信。不论方向如何，均使用与目的地的种子值对应的黄金码来发送通信。
可以由每个微中继器将下游通信路由给更靠近所述标签的微中继器。微中继器353将接入点354处生成的朝向标签350的流量送往微中继器352。在从标签至接入点的之前已通过所述微中继器的上游通信期间，可以从数据结构中捕获所述信息。可以将许多已知的路由方法用于依据请求保护的本发明中的系统。在一种路由方法中，数据结构中用于特定路线的入口(entry)可以包含对设备的识别和到达所述设备的下一通信链路的种子值。微中继器353可以具有数据结构中用于指向标签350的路线的入口。所述数据结构中的入口也可以记下何时所述设备与所述微中继器直接通信。微中继器351可以记下其与标签350直接通信。用于在被路由的消息上传送的黄金码取决于数据结构中的入口。所述微中继器可以使用对应另外的下游微中继器的黄金码或直接对应所述设备的黄金码来进行发送。从而，微中继器351可使用直接对应所述设备的黄金码与标签350通信。可能需要将所接收的用于所述数据结构中未知设备的消息向上游方向返回。当所述接入点不具有所述设备的记录时，所述接入点可能或等待来自所述标签的消息，或发出直接寻求所述标签的广播信道消息。
从上述直接标签到接入点的拓扑之间，标签到微中继器的通信可以基本不变。可以使用网络内一致同意的、独立于微中继器种子的黄金码来广播用于标签初始化的广播消息。从而，当标签350试图与网络关联时，其可以使用网络范围内的黄金码。可以用微中继器执行功率控制通信，正如上述标签可以用接入点执行这些操作一样。
在某些情况下，可能考虑将所述标签本身用作微中继器。为实现这一点，所述标签可以将公告其存在的广播信道消息发送给其他标签。从而，如果标签350要用作微中继器，则标签350可以将公告其自身的广播信道消息发送给其他标签。然后，这两个标签可以以非常类似于微中继器和标签正常运作的方式进行运作。在一个实施例中，标签仅在特定百分比的时间内发出广播信道消息。
在一个实施例中，本文中描述的随机相位多址接入(RPMA)系统可以使用能量控制来增加系统容量和平衡信号功率。图18是描述根据代表性实施例利用动态能量控制的RPMA系统的示图。所述系统包括接入点1810和标签1850。接入点1810包括处理器1815、存储器1817、发射机(Tx) 1820以及接收机(Rx) 1830。标签1850包括处理器1855、存储器1857、发射机(Tx) 1860以及接收机(Rx) 1870。接入点1810的发射机1820可以将下行链路信号1840发送到标签1850的接收机1870。标签1850的发射机1860能将上行链路信号1880发送到接入点1810的接收机1830。
在说明性实施例中，接入点1810的处理器1815能执行存储在存储器1817中的指令，以控制下行链路功率、下行链路扩频因子和/或下行链路信号1840的传输。可以使用第一伪噪声(PN)码和下行链路扩频因子将下行链路信号1840扩频。下行链路信号1840也可以具有第一随机定时偏移。在说明性实施例中，接入点1810能以已知功率(即标签1850已知的)向标签1850进行发送。或者，接入点1810可以向标签1850传送用以发送下行链路信号1840的功率。在标签1850中，处理器1855能执行存储在存储器1857中的指令，以控制下行链路功率、下行链路扩频因子、和/或由发射机1860发送的上行链路信号1880的传输。可以使用第二预定伪噪声(PN)码和上行链路扩频因子对上行链路信号1880进行扩频。上行链路信号1880也可以具有第二随机定时偏移。
图19是描述根据说明性实施例的标签的能量控制的流程图。在可选实施例中，可以执行更少的、额外的和/或不同的操作。而且，本文中使用流程图不意味着对执行的操作的次序进行限制。在操作1900中，标签从接入点接收下行链路信号。在一个实施例中，所述接入点可以是接入点1810且所述标签可以是结合图18描述的标签1850。可以沿所述标签和所述接入点之间的通信链路接收所述下行链路信号。在说明性实施例中，所述接入点能以所述标签已知的功率发送所述下行链路信号。取决于所述实施例，所述已知功率可以是所述接入点的最大功率，或是任何其他功率。所述接入点也可以用所述标签已知的扩频因子对所述下行链路信号进行扩频。或者，在接收所述下行链路信号后，所述标签可以确定所述扩频信号。
在操作1905中，所述标签能确定沿所述接入点和所述标签之间的通信信道的信道损失数量。由于沿所述通信信道的阻挡、诸如降雨等恶劣天气、所述接入点和所述标签之间的距离等原因，可以出现信道损失。在一个实施例中，所述标签能确定以损失因子进行衡量的信道损失数量。或者，可以使用信道损失的任何其他表示。
可以通过根据任何方法确定所接收的下行链路信号的信号强度或功率至少部分地确定所述信道损失。也可以至少部分地根据接入点使用的已知的或确定的下行链路扩频因子确定所述信道损失。所述标签能确定由所述接入点用来发送所述下行链路信号的已知功率和所述下行链路信号确定的接收功率之间的差异。可以将发送所述下行链路信号所用的功率(即标签已知的功率)和接收所述下行链路信号所用的功率之间的差异与接入点使用的下行链路扩频因子一起使用，以确定沿标签和接入点之间的通信信道的信道损失。在一个实施例中，所述标签也可以确定损失因子，所述损失因子可以指明沿所述通信信道发生的功率衰减。
在另一个实施例中,所述标签可以根据从所述接入点接收的信号检测消息确定信道损失的数量。所述信号检测消息可以包括关于以下几方面的信息：所述接入点检测从所述标签发送到所述接入点的上行链路信号的能力，基于上行链路信号的信噪比的上行链路信号的等级或分数，接收上行链路信号所用的强度，是否已经接收所述上行链路信号，等等。所述信号检测消息也可以包括沿着由接入点确定的通信信道的信道损失。在说明性实施例中，在上行链路和下行链路方向上的信道损失可以是一样的。
在操作1910中，所述标签确定上行链路扩频因子。所述上行链路扩频因子可用于对将从所述标签发送到所述接入点的上行链路信号进行扩频。在说明性实施例中，可以至少部分地根据信道损失的数量来确定所述上行链路扩频因子。在一个实施例中，所述扩频因子可以是出于16和8192范围内的2的任何乘数。或者，可以使用任何其他的范围和/或值。在说明性实施例中，如果所述信道损失较高，则所述标签能利用最大的扩频因子，以帮助确保所述接入点接收到所述上行链路信号。随着信道损失的减少，所述标签可以减小扩频因子，以节约资源。在一个实施例中，随着信道损失的减少(即8192减少到4096，减少到3048，等等)，标签能将扩频因子减小因子/2。可以根据信道损失的实际数量来减少上行链路扩频因子的数量。或者，所述标签可以线性地、指数地减少所述上行链路扩频因子，等等。根据确定的信道损失，所述标签可以使用表格、算法、控制回路或任何其他方法来确定合适的上行链路扩频因子。
在说明性实施例中，所述接入点可以发送使用由标签使用的相同扩频因子扩频的下行链路信号。这样，所述标签对上行链路扩频因子的确定也可以决定由所述接入点使用的下行链路扩频因子。如上所述，在所述接入点的接收时隙期间，所述接入点能搜索所有随机偏移处的所有扩频因子。这样，在不通知所述接入点或不与所述接入点协商的情况下，标签能动态地改变用于对上行链路信号扩频的上行链路扩频因子。在可选实施例中，所述接入点可以使用不同于标签使用的扩频因子。例如，所述标签和所述接入点利用的扩频因子可对应分别由所述接入点/标签接收上行链路/下行链路信号所用的功率的10dB的差异。在另一可选实施例中，在由标签发送上行链路信号之前，可以将上行链路扩频因子发送到所述接入点。
在操作1915中，标签确定上行链路功率。所述上行链路功率可以是所述标签将上行链路信号发送到所述接入点所用的功率。在说明性实施例中，可以至少部分地根据信道损失的数量和至少部分地根据确定的下行链路扩频因子确定上行链路功率。在类似实施例中，当将扩频因子从最大值(即8192或其他值)减少到最小值(即16或其他值)时，所述标签能利用完全功率来发送所述上行链路信号。当已将上行链路扩频因子减少为最小值时，所述标签能确定信道损失是否足够低，从而可以减少上行链路功率，且可以进一步节约资源。在一个实施例中，当信道损失减少时(且将使用最小的扩频因子)，所述标签能将上行链路功率从完全功率减少为最小功率。可以根据信道损失的实际数量减少上行链路功率的数量。可以指数地或线性等地减少所述上行链路功率。所述标签能根据确定的信道损失使用表格、算法、控制回路或任何其他方法来确定合适的上行链路功率。
在说明性实施例中，在所述标签进行上行链路信号的每次发送之前，所述标签能确定合适的上行链路扩频因子和/或上行链路功率。这样，根据确定的信道损失，可以在所述标签进行任何上行链路传输之前，增加或减少所述上行链路扩频因子。根据确定的信道损失，可以类似地增加或减少上行链路功率。或者，可以周期地、随机地或根据方案进行上行链路扩频因子和/或上行链路功率的确定。在另一可选实施例中，仅当信道损失方面的确定变化超过阈值时，所述标签可以调整所述上行链路扩频因子和/或上行链路功率。在类似实施例中，在信道损失发生小的变化的情况下，所述上行链路扩频因子和/或上行链路功率可以保持不变。
如下面结合图21更详细所述的，也可以至少部分地根据所述接入点将从所述标签接收所述信号所用的预定功率而确定上行链路扩频因子和上行链路功率。在说明性实施例中，所述接入点可以以相同功率从RPMA系统中的所有标签接收所有上行链路传输，以减少总体系统干扰。这样，根据所述信道损失和所述预定的功率，各个标签能调节所述上行链路扩频因子和所述上行链路功率，以确保所述接入点接收处于预定功率的所述上行链路信号。在操作1920中，所述标签以确定的上行链路扩频因子对上行链路信号扩频。可以根据本文中描述的任何方法扩频所述上行链路信号。在操作1925中，所述标签以所述确定的上行链路功率发送所述上行链路信号。可以根据本文中描述的任何方法或任何其他方法发送所述上行链路信号。
图20是根据说明性实施例描绘上行链路扩频因子、上行链路功率和信道损失之间关系的示图。如图20的上部分中所示，如果所述信道损失较高，所述标签能使用8192的最大上行链路扩频因子来对上行链路信号扩频。或者，可以使用任何其他最大的上行链路扩频因子。使用最大的上行链路扩频因子能增加所述接入点成功接收上行链路信号的可能性。如图20的下部分中所示，当信道损失高时，标签以完全功率发送，且使用最大的扩频因子。当信道损失减少时，所述标签能利用较低的上行链路扩频因子来将上行链路信号发送到所述接入点。使用较低的下行链路扩频因子能减少标签所利用的处理资源并节约电池电能。作为一个例子，在信道损失(或损失因子)α中，所述标签能使用4096的扩频因子。
如图20的下部分中进一步所示，所述标签能继续以完全功率发送，直到所述标签利用最大的上行链路扩频因子为止。所述最大的上行链路扩频因子可以是16或任何其他值。如果信道损失足够低，所述标签能开始将上行链路功率从完全功率减少到最小功率，以进一步节约处理功率和延长电池寿命，同时仍保证所述接入点以预定功率接收上行链路信号。这样，所述最小扩频因子可以是阈值，在所述阈值处，所述标签从调整上行链路扩频因子转为调整上行链路功率，以节约资源。在可选实施例中，所述上行链路扩频因子和所述上行链路功率可以同时调节。在另一可选实施例中，可以不使用最小功率。
图21是描绘根据说明性实施例的利用动态能量控制的第二RPMA系统的框图。所述RPMA系统包括接入点2110、第一标签2120、第二标签2130、以及第三标签2140。在可选实施例中，可以包括额外的接入点和/或标签。在说明性实施例中，第一标签2120、第二标签2130以及第三标签2140中的每一个可以距接入点2110不同的距离。第一标签2120能沿第一通信信道将第一上行链路信号2125发送到接入点2110，第二标签2130能沿第二通信信道将第二上行链路信号2135发送到接入点2110，而第三标签2140能沿第三通信信道将第三上行链路信号2145发送到接入点2110。如果第一上行链路信号2125、第二上行链路信号2135和第三上行链路信号2145中的每个以相同功率发送，且沿第一通信信道、第二通信信道和第三通信信道的衰减是恒定的，接入点2110可以接收不同功率的上行链路信号2125、2135和2145。这些不同的功率可以由标签2120、2130和2140以及接入点2110之间的不同距离引起。或者，沿这些通信路径的衰减可以是不同的，从而在接入点2110处接收到不同的功率。
如以上所述，可能需要平衡所述RPMA系统，使得上行链路信号2125、2135和2145中的每一个以相同或接近相同的功率到达接入点2110。接入点2110从标签2120、2130和2140接收所有传输能减少RPMA系统中的总体干扰。这样，标签2120、2130和2140能知晓接入点2110接收所有上行链路信号所用的预定功率。根据信道损失(其能将各个标签和接入点2110之间的距离纳入考虑)和预定功率，标签2120、2130和2140的每一个能调节其各自的上行链路扩频因子和上行链路功率，以确保接入点2110以预定功率接收第一上行链路信号2125、第二上行链路信号2135以及第三上行链路信号2145。
在可选实施例中，接入点2110可以将上行链路功率调整请求发送给第一标签2120、第二标签2130以及第三标签2140，使得来自标签2120、2130和2140的传输以相同功率由接入点2110接收。在类似实施例中，接入点2110能根据所述RPMA系统的所有通信信道确定所述RPMA系统的最低可持续功率。根据所述最低可持续功率，接入点2110能发送各功率调整请求到标签2120、2130和2140中的每一个，以确保上行链路信号2125、2135和2145以最低可持续功率由接入点2110接收。每个功率调整请求可以包括最低可持续功率值、将由标签使用的上行链路扩频因子、将由标签使用的上行链路功率、标签应当增加/减少上行链路扩频因子和/或上行链路功率的数量，和/或可以由标签在确定如何发送上行链路信号中使用的任何其他信息。
图22是表示根据说明性实施例的、由RPMA系统接入点执行的操作的流程图。在可选实施例中，可以执行更少的、额外的、和/或不同的操作。进一步地，本文中使用流程图不旨在限制所执行操作的次序。在操作2200中，所述接入点从所述标签接收上行链路信号。在操作2205中，所述接入点确定由标签用来扩频上行链路信号的上行链路扩频因子。可以将所述上行链路扩频因子确定为处理所述上行链路信号的结果。在操作2210中，所述接入点确定下行链路扩频因子。在说明性实施例中，所述下行链路扩频因子可以与所述标签使用的上行链路扩频因子相同。或者，所述接入点可以使用不同的扩频因子。在一个实施例中，所述接入点也可以确定沿接入点和标签之间的通信信道的信道损失。在类似实施例中，结合所述标签，所述下行链路扩频因子可以至少部分地基于如图19和20所述的信道损失。在操作2215中，所述接入点用下行链路扩频因子对下行链路信号扩频。在操作2220中，所述接入点将下行链路信号发送到所述标签。在说明性实施例中，所述接入点能以其最大功率发送所述下行链路信号。或者，所述接入点使用的功率可以基于信道损失或任何其他因素。
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 (20)

1. 一种用于上行链路传输的方法，包括：
确定沿接入点和标签之间的通信链路发生的信道损失；
至少部分地根据所述信道损失和至少部分地根据所述接入点将从所述标签接收上行链路信号所用的预定功率确定上行链路扩频因子，其中所述上行链路信号包括多个符号，且其中所述上行链路扩频因子包括每个符号许多码片；
用所述上行链路扩频因子对所述上行链路信号进行扩频；以及
将所述上行链路信号从所述标签发送到所述接入点。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括从所述接入点接收下行链路信号，其中至少部分地根据所述下行链路信号确定所述信道损失。
3. 如权利要求2所述的方法，其中至少部分地根据所述接入点用以发送所述下行链路信号的已知功率确定所述信道损失。
4. 如权利要求2所述的方法，其中至少部分地根据所述接入点用以扩频所述下行链路信号的下行链路扩频因子确定所述信道损失。
5. 如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括确定发送所述上行链路信号所用的上行链路功率，其中至少部分地根据所述信道损失和至少部分地根据所述预定功率确定所述上行链路功率。
6. 如权利要求1所述的方法，其中如果所述上行链路扩频因子不是最小的扩频因子，则以完全功率发送所述上行链路信号。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述方法还包括：
 如果所述上行链路扩频因子是最小的扩频因子，则确定以减少的功率发送所述上行链路信号是否允许所述上行链路信号由所述接入点以所述预定功率接收；以及
如果确定所述减少的功率允许所述上行链路信号由所述接入点以所述预定功率接收，则以所述减少的功率发送所述上行链路信号。
8.一种标签，包括：
 处理器，其被配置成
确定沿接入点和标签之间的通信链路发生的信道损失；以及
    至少部分地根据所述信道损失和至少部分地根据所述接入点将从所述标签接收上行链路信号所用的预定功率确定上行链路扩频因子，其中所述上行链路信号包括多个符号，且其中所述上行链路扩频因子包括每个符号许多码片；
伪噪声扩频器，其有效地耦合到所述处理器，并被配置成用所述上行链路扩频因子对所述上行链路信号进行扩频；以及
    发射机，其有效地耦合到所述处理器，并被配置成将所述上行链路信号从所述标签发送到所述接入点。
9. 如权利要求8所述的标签，所述标签还包括接收机，其有效地耦合到所述处理器，并被配置成从所述接入点接收下行链路信号，其中所述处理器至少部分地根据所述下行链路信号确定所述信道损失。
10. 如权利要求9所述的标签，其中所述处理器至少部分地根据所述接入点发送所述下行链路信号所用的已知功率确定所述信道损失。
11. 如权利要求9所述的标签，其中所述处理器至少部分地根据所述接入点用以扩频所述下行链路信号的下行链路扩频因子确定所述信道损失。
12. 如权利要求8所述的标签，其中所述处理器还被配置成确定发送所述上行链路信号所用的上行链路功率，其中至少部分地根据所述信道损失和至少部分地根据所述预定功率确定所述上行链路功率。
13. 如权利要求8所述的标签，其中如果所述上行链路扩频因子不是最小的扩频因子，则所述发射机以完全功率发送所述上行链路信号。
14. 如权利要求13所述的标签，其中：
所述处理器还被配置成，如果所述上行链路扩频因子是最小的扩频因子，则确定以减少的功率发送所述上行链路信号是否允许所述上行链路信号由所述接入点以所述预定功率接收；以及
所述发射机被配置成，如果所述处理器确定所述减少的功率允许所述上行链路信号由所述接入点以所述预定功率接收，则以所述减少的功率发送所述上行链路信号。
15. 一种系统，其包括：
接入点，其包括
第一发射机，其被配置成沿通信路径将下行链路信号发送给标签；以及
标签，包括
接收机，其被配置成从所述接入点接收所述下行链路信号；
处理器，其有效地耦合到所述接收机且被配置成
确定沿接入点和标签之间的通信链路发生的信道损失，其中至少部分地根据所述下行链路信号确定所述信道损失；以及
    至少部分地根据所述信道损失和至少部分地根据所述接入点将从所述标签接收上行链路信号所用的预定功率确定上行链路扩频因子，其中所述上行链路信号包括多个符号，且其中所述上行链路扩频因子包括每个符号许多码片；
伪噪声扩频器，其有效地耦合到所述处理器，并被配置成用所述上行链路扩频因子对所述上行链路信号进行扩频；以及
第二发射机，其有效地耦合到所述处理器，并被配置成将所述上行链路信号从所述标签发送到所述接入点。
16. 如权利要求15所述的系统，其中所述标签的所述处理器至少部分地根据所述接入点用以发送所述下行链路信号的已知功率确定所述信道损失。
17. 如权利要求15所述的系统，其中所述标签的所述处理器至少部分地根据所述接入点用以扩频对所述下行链路信号的下行链路扩频因子确定所述信道损失。
18. 如权利要求15所述的系统，其中所述标签的所述处理器还被配置成确定发送所述上行链路信号所用的上行链路功率，其中至少部分地根据所述信道损失和至少部分地根据所述预定功率确定所述上行链路功率。
19. 如权利要求15所述的系统，其中如果所述上行链路扩频因子不是最小的扩频因子，则所述第二发射机以完全功率发送所述上行链路信号。
20. 如权利要求19所述的系统，其中：
所述标签的所述处理器还被配置成，如果所述上行链路扩频因子是最小的扩频因子，则确定以减少的功率发送所述上行链路信号是否允许所述上行链路信号由所述接入点以所述预定功率接收；以及
所述第二发射机被配置成，如果所述处理器确定所述减少的功率允许所述上行链路信号由所述接入点以所述预定功率接收，则以所述减少的功率发送所述上行链路信号。
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