ДИНАМИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГИЕЙ Российский патент 2014 года по МПК H04J13/00 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ПАТЕНТНЫЕ ЗАЯВКИ

По данной заявке испрашивается приоритет по заявке на патент США № 12/420308, поданной 8 апреля 2009, полное описание которой включено в настоящий документ путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Варианты осуществления настоящей заявки относятся к области техники связи. Более конкретно примерные варианты осуществления относятся к системам и способам интерфейса связи множественного доступа со случайной фазой.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Ряд способов модуляции был разработан для того, чтобы содействовать связи в сети, где присутствуют многочисленные пользователи. Такие способы включают в себя множественный доступ с кодовым разделением (МДКР, CDMA), множественный доступ с временным разделением (МДВР, TDMA), и множественный доступ с частотным разделением (МДЧР, FDMA). CDMA является технологией с применением сигналов с расширенным спектром, которая использует последовательности псевдослучайных чисел, чтобы модулировать входящие данные, множество передатчиков, передающих на таком же сигнале, и ортогональные коды (коды Уолша), чтобы коррелировать различные каналы связи. TDMA использует временные интервалы для координации множества передатчиков восходящей линии связи, которые осуществляют передачу в таких же временных подинтервалах. Пользователи осуществляют передачу в режиме быстрого чередования, один за другим, причем каждый использует свой собственный временной интервал, позволяя множеству станций совместно использовать одну и ту же среду передачи (например, радиочастотный канал), используя при этом только часть полной доступной полосы частот. FDMA выделяет различным пользователям различные частоты несущей из спектра радиочастот.

В дополнение к способам модуляции имеются протоколы для определения, каким образом устройства в сети отвечают, если два устройства осуществляют попытку использовать информационный канал одновременно (называемую конфликтом). Протокол CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей /с обнаружением конфликтов) используется сетями стандарта Ethernet, чтобы физически контролировать трафик немедленно на участвующих станциях. Если в этот момент времени передача не происходит, конкретная станция может осуществлять передачу. Если две станции осуществляют попытку передавать одновременно, это вызывает конфликт, который обнаруживается всеми участвующими станциями. После случайного временного интервала станции, которые конфликтовали, осуществляют попытку передавать снова. Если происходит еще один конфликт, временные интервалы, исходя из которых выбирается случайное время ожидания, увеличиваются пошагово. Это известно как повторная попытка с экспоненциальной задержкой.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Примерный вариант осуществления использует интерфейс связи множественного доступа со случайной фазой. Интерфейс может коммуникативно соединять с системами и устройствами, используя способы модуляции с расширенным спектром без использования ортогональных кодов.

Примерный интерфейс связи множественного доступа со случайной фазой коммуникативно соединяет системы и устройства, используя способы модуляции с расширенным спектром. Случайный выбор сдвигов элементарной посылки (или временных привязок) в качестве схемы множественного доступа дает возможность некоординируемой передачи данных без необходимости назначения уникального "кода". Все пользователи осуществляют передачу, используя одинаковый PN (псевдослучайный) код, так что в узле доступа может использоваться PN обращенный расширитель-массив. Если в узле доступа принимаются два сигнала с одинаковым сдвигом PN (или сумма сдвига PN с задержкой передачи в нескольких элементарных посылках дает одинаковое значение для 2 или большего числа передач), то произошел "конфликт", и вероятно не является возможным демодулировать эти 2 или большее число сигналов. Осуществляемая каждый раз рандомизация сдвигов временных привязок означает, что любые имеющие место "конфликты", происходят только в течение этого кадра. Схема повторной передачи и новый рандомизированный сдвиг используются, чтобы осуществить связь в следующей попытке.

Примерный вариант осуществления включает в себя передатчик на оконечном устройстве («конце») (восходящая линия связи) и способ передачи сигналов от оконечного устройства на узел доступа. Каждое оконечное устройство включает в себя свой собственный передатчик, который передает информацию в форме кадров. Кадр может формироваться на основе информации, обеспечиваемой на канале с фиксированной скоростью передачи данных. Данные могут быть расширены с использованием того же псевдослучайного (PN) кода со случайным выбранным сдвигом элементарной посылки в PN коде. Передатчик также применяет вращение частоты и коррекцию тактирования выборки, чтобы соответствовать генератору опорной частоты в узле доступа. Множество оконечных устройств связываются с одним узлом доступа, чтобы образовать сеть. Каждый из множества оконечных устройств передает информацию, используя тот же PN код наряду со случайно выбранным сдвигом элементарной посылки в PN-коде. Фаза выбирается каждый кадр случайным образом по большому количеству элементарных посылок (то есть 8192).

Другой пример осуществления включает в себя передатчик в узле доступа (нисходящая линия связи) и способ передачи сигналов от узла доступа на оконечные устройства. Передатчик узлы доступа может быть подобным таковому для оконечных устройств. Однако передатчик узла доступа использует уникальный PN код для каждого из оконечных устройств, с которыми он осуществляет связь. Использование отличающихся PN кодов для каждого оконечного устройства обеспечивает безопасность и позволяет каждому оконечному устройству игнорировать сигналы, которые предназначаются другим оконечным устройствам. Кадры, передаваемые узлом доступа, также включают преамбулу приблизительно в 9 символов, чтобы обеспечивать быстрое обнаружение на оконечных устройствах.

Еще один пример осуществления включает в себя демодулятор в оконечном устройстве и способ выполнения демодуляции сигналов, принимаемых оконечным устройством. Умножение с коррекцией сдвига (в деротаторе) с автоматической подстройкой частоты (AFC) применяется к сигналам, принимаемым на оконечном устройстве. AFC умножение с коррекцией сдвига является 1-битовой комплексной операцией с 1-битовым комплексным выходом, так что количество логических элементом (вентилей) улучшается. Оконечное устройство использует PN обращенный расширитель-массив, который использует преимущества огромной вычислительной экономии в виде 1-битового информационного канала.

Другой пример осуществления включает в себя демодулятор в узле доступа и способ демодулировать сигналы, принимаемые в узле доступа. Демодулятор узла доступа имеет способность одновременно демодулировать несколько тысяч или больше каналов связи, принимаемых от оконечных устройств. Чтобы демодулировать такое большое количество каналов связи, демодулятор узла доступа включает в себя PN обращенный расширитель-массив.

Следующий пример осуществления включает в себя синхронизацию оконечного устройства с главным синхронизирующим сигналом (тактовым генератором) узла доступа. Узел доступа может периодически передавать широковещательный кадр. Во время 'холодного' входа в синхронизм оконечное устройство использует свой PN обращенный расширитель, чтобы анализировать широковещательные кадры и идентифицировать главный синхронизирующий сигнал узла доступа. Ожидается, что холодный вход в синхронизм будет имеет место один раз, когда оконечное устройство впервые вводится в систему. После начального холодного входа в синхронизм оконечное устройство может выполнять 'теплый' вход в синхронизм каждый раз, когда оконечное устройство «просыпается», чтобы передавать или принимать сигнал. Теплый вход в синхронизм использует меньше мощности, чем холодный вход в синхронизм.

По меньшей мере, в одном примере осуществления каждое оконечное устройство отдельно генерирует PN-код. Золотой код является примером PN-кода, который является параметризуемым, так что каждый пользователь имеет свой собственный. К тому же, только данные, предназначенные для конкретного пользователя, являются видимыми ему. Используя уникальные PN-коды, оконечное устройство не обрабатывает данные, которые не являются его собственными.

Примерный способ для осуществления связи через интерфейс связи множественного доступа включает в себя прием первого сигнала от первого оконечного устройства, где первый сигнал расширен с использованием заранее заданного псевдослучайного (PN) кода и дополнительно где первый сигнал включает в себя первые данные полезной нагрузки. Второй сигнал принимается от второго оконечного устройства. Второй сигнал расширен с использованием заранее заданного PN-кода, и второй сигнал включает в себя вторые данные полезной нагрузки. Первые данные полезной нагрузки от первого сигнала идентифицируются, по меньшей мере, отчасти с помощью PN обращенного расширителя-массива. Вторые данные полезной нагрузки из второго сигнала также идентифицируются, по меньшей мере, отчасти с помощью PN обращенного расширителя-массива.

Примерная система для осуществления связи через интерфейс связи множественного доступа включает в себя первое оконечное устройство, второе оконечное устройство и узел доступа. Первый передатчик первого оконечного устройства сконфигурирован для передачи первых данных полезной нагрузки в первом сигнале, причем первый сигнал расширен с использованием заранее заданного псевдослучайного (PN) кода. Второй передатчик второго оконечного устройства сконфигурирован для передачи вторых данных полезной нагрузки во втором сигнале, причем второй сигнал расширен с использованием заранее заданного PN-кода. Узел доступа находится в связи с первым оконечным устройством и вторым оконечным устройством и включает в себя приемник и обращенный расширитель-массив. Приемник сконфигурирован для приема первого сигнала и второго сигнала. Обращенный расширитель-массив сконфигурирован для обращенного расширения первого сигнала и второго сигнала.

Примерный узел доступа для использования в системе связи множественного доступа включает в себя процессор, приемник в связи с процессором и передатчик в связи с процессором. Приемник сконфигурирован для приема первого сигнала от первого оконечного устройства, причем первый сигнал включает в себя первые данные полезной нагрузки, и дополнительно при этом первый сигнал расширен с использованием заранее заданного псевдослучайного (PN) кода. Приемник также сконфигурирован для приема второго сигнала от второго оконечного устройства, причем второй сигнал включает в себя вторые данные полезной нагрузки, и дополнительно при этом второй сигнал расширен с использованием заранее заданного PN-кода. Передатчик сконфигурирован для передачи третьего сигнала на первое оконечное устройство, причем третий сигнал расширен с помощью второго PN-кода, и дополнительно при этом второй PN-код является специфичным для первого оконечного устройства.

Обеспечивается способ для передачи восходящей линии связи. Способ включает в себя определение потерь в канале, которые имеют место в канале связи между узлом доступа и оконечным устройством. Коэффициент расширения для восходящей линии связи определяется на основании, по меньшей мере отчасти, коэффициента потерь и, по меньшей мере отчасти, заранее заданной мощности, с которой узел доступа должен принимать сигнал восходящей линии связи от оконечного устройства. Сигнал восходящей линии связи расширяется в зависимости от коэффициента расширения восходящей линии связи. Сигнал восходящей линии связи передается от оконечного устройства на узел доступа.

Также представлено иллюстративное оконечное устройство. Оконечное устройство включает в себя процессор, расширитель псевдослучайной последовательностью и передатчик. Процессор сконфигурирован для определения потерь в канале, которые имеют место в канале связи между узлом доступа и оконечным устройством. Процессор также конфигурируется, чтобы определять коэффициент расширения восходящей линии связи на основании, по меньшей мере отчасти, коэффициента потерь и, по меньшей мере отчасти, заранее заданной мощности, с которой узел доступа должен принимать сигнал восходящей линии связи от оконечного устройства. Расширитель псевдослучайной последовательностью выполнен с возможностью связи с процессором и сконфигурирован для расширения сигнала восходящей линии связи с коэффициентом расширения восходящей линии связи. Передатчик выполнен с возможностью связи с процессором и сконфигурирован для передачи сигнала восходящей линии связи от оконечного устройства на узел доступа.

Также представлена иллюстративная система. Система включает в себя узел доступа и оконечное устройство. Узел доступа включает в себя первый передатчик, сконфигурированный для передачи сигнала нисходящей линии связи по каналу связи на оконечное устройство. Оконечное устройство включает в себя приемник, процессор, расширитель псевдослучайной последовательностью и второй передатчик. Приемник сконфигурирован для приема сигнала нисходящей линии связи от оконечного устройства. Процессор выполнен с возможностью связи с приемником и сконфигурирован для определения потерь в канале, которые имеют место в канале связи между узлом доступа и оконечным устройством, где потери в канале определяются на основании, по меньшей мере отчасти, сигнала нисходящей линии связи. Процессор также сконфигурирован для определения коэффициента расширения восходящей линии связи на основании, по меньшей мере отчасти, коэффициента потерь и, по меньшей мере отчасти, заранее заданной мощности, причем узел доступа должен принимать сигнал восходящей линии связи от оконечного устройства. Расширитель псевдослучайной последовательностью выполнен с возможностью связи с процессором и сконфигурирован для расширения сигнала восходящей линии связи с коэффициентом расширения восходящей линии связи. Второй передатчик выполнен с возможностью связи с процессором и сконфигурирован для передачи сигнала восходящей линии связи от оконечного устройства на узел доступа.

Эти и другие признаки, аспекты и преимущества станут очевидными из нижеследующего описания, прилагаемой формулы изобретения, и сопроводительных примеров осуществления, показанных на чертежах, которые кратко описываются ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - схема, изображающая передатчик восходящей линии связи согласно примеру осуществления.

Фиг. 2 - схема, изображающая передатчик нисходящей линии связи согласно примеру осуществления.

Фиг. 3 - схема, изображающая структуры временного интервала и назначения в примере осуществления.

Фиг. 4 - схема, изображающая PN обращенный расширитель-массив в примере осуществления.

Фиг. 5 - блок-схема, изображающая операции, выполняемые в обработке оконечным устройством широковещательного канала по "холодному" запуску, в примере осуществления.

Фиг. 6 - блок-схема, изображающая операции, выполняемые в обработке оконечным устройством выделенного канала по "теплому" запуску в примере осуществления.

Фиг. 7 - схема, изображающая прием оконечным устройством информационного канала в примере осуществления.

Фиг. 8 - схема, изображающая отслеживание времени в примере осуществления.

Фиг. 9 - схема, изображающая вращение в AFC (автоматическая подстройка частоты) в примере осуществления.

Фиг. 10 - схема, изображающая выделенный связной отвод в примере осуществления.

Фиг. 11 - блок-схема, изображающая операции, выполняемые во время обработки приема узлом доступа в примере осуществления.

Фиг. 12 - схема, изображающая прием узлом доступа информационного канала в примере осуществления.

Фиг. 13 - схема, изображающая асинхронные начальные операции передачи оконечным устройством в примере осуществления.

Фиг. 14 - схема, изображающая взаимодействия между узлом доступа и оконечным устройством в режиме с выделением временных интервалов согласно примеру осуществления.

Фиг. 15 - схема, изображающая передачу данных между узлом доступа и оконечным устройством согласно примеру осуществления.

Фиг. 16 - схема, изображающая ячеистую сеть, образуемую устройствами системы множественного доступа со случайный фазой (RPMA).

Фиг. 17 - схема, изображающая связывание микроповторителя с ячеистой сетью, образуемой устройствами RPMA.

Фиг. 18 - схема, изображающая систему RPMA, которая использует динамическое управление энергией в соответствии с показательным вариантом осуществления.

Фиг. 19 - блок-схема, изображающая управление мощностью посредством оконечного устройства в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления.

Фиг. 20 - график, изображающий взаимосвязь между коэффициентом расширения для восходящей линии связи, мощностью восходящей линии связи и потерей в канале в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления.

Фиг. 21 - блок-схема, изображающая вторую систему RPMA, которая использует динамическое управление энергией, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления.

Фиг. 22 - блок-схема, иллюстрирующая операции, выполняемые узлом доступа системы RPMA в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Примерные варианты осуществления описываются ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи. Следует подразумевать, что нижеследующее описание предназначено для описания примерных вариантов осуществления, а не ограничения объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

На фиг.1 иллюстрируется передатчик 10 восходящей линии связи, который включает в себя устройства, такие как сверточный кодер, модуль перемежения, модулятор, расширитель псевдослучайной последовательностью, фильтр, банк отводов, вращатель с автоматической подстройкой частоты (AFC) и другие такие устройства. Эти устройства выполняют операции, изображенные в виде блоков 12, 14, 16, 18, 20 и 22. Канал (ветвь) передачи передатчика 10 восходящей линии связи представляет кодированный и с расширенным спектром колебательный сигнал. В примере осуществления передатчик 10 восходящей линии связи может быть включен в состав оконечного устройства, которое осуществляет связь с узлом доступа наряду с другими оконечными устройствами, используя демодулированные каналы связи. Дополнительно, меньшее число или другие операции могут выполняться передатчиком 10 восходящей линии связи в зависимости от конкретного исполнения. Операции также могут выполняться в порядке, отличном от такового, показанного и описанного. Как используется в документе, оконечное устройство может относиться к любому устройству связи, сконфигурированному для приема сигналов от узла доступа и/или посылки сигналов на него. Узел доступа может относиться к любому устройству связи, сконфигурированному для одновременного осуществления связи с множеством оконечных устройств. В примере осуществления оконечные устройства могут быть мобильными, малой мощности устройствами, у которых истекает батарейное или другое хранимое питание, и узел доступа может быть расположен в центральном местоположении и принимать питание от источника питания, такого как розетка питающей сети или генератор. В качестве альтернативы оконечные устройства могут подключаться в розетку и/или узел доступа может избегать батарейного или другого источника хранимой энергии.

В блоке 12 поток данных принимается сверточным кодером и модулем перемежения. В одном варианте осуществления поток данных составляет 128 битов, включая преамбулу. В качестве альтернативы могут использоваться потоки данных других размеров. После приема поток данных кодируется с использованием сверточного кодера. В примере осуществления поток данных может кодироваться со скоростью 1/2. В качестве альтернативы могут использоваться другие скорости. Поток данных может также перемежаться с использованием модуля перемежения. Кодированный поток символов выводится на блок 14, в котором используется модулятор с дифференциальной двоичной фазовой манипуляцией (D-BPSK), чтобы модулировать кодированный поток символов. В альтернативных вариантах осуществления могут использоваться другие схемы модуляции. На этапе 16 модулированный поток подается на PN расширитель. В примере осуществления PN расширитель (псевдослучайной последовательностью) может использовать общий канал золотого кода масштаба сети, используя выбранный коэффициент расширения. Коэффициент расширения может быть элементом набора {64, 128, 256,..., 8192}. В качестве альтернативы может использоваться любой другой код и/или коэффициент расширения. Каждое из оконечных устройств при данном коэффициенте расширения расширяется тем же PN-кодом со случайно выбранным сдвигом элементарной посылки. Большой диапазон возможных, случайно выбранных сдвигов элементарной посылки повышает вероятность, что конкретный кадр не будет конфликтовать (или, другими словами, иметь такую же временную привязку элементарной посылки в узле доступа) с другим кадром от другого передатчика. Вероятность конфликта в приближении предела емкости может стать незначительной (~10% или менее) и может разрешаться посредством повторной передачи того же кадра при иначе выведенном случайном сдвиге. PN-расширитель описывается более подробно ниже со ссылкой на фиг.4. В примере осуществления выход блока 18 может иметь размер в 1 бит при 10⁶ элементарных посылок (чипов) в секунду (мегациклов в секунду). В качестве альтернативы могут использоваться другие скорости.

На этапе 18 поток данных дискретизируется с повышением частоты фильтром с избыточностью дискретизации 4x и используется логика отслеживания времени для обеспечения, что все кадры ставятся на место с той же частотой дискретизации, совместимой с опорной частотой в AP. Этап 18 принимает указатель проскальзывания/повторения выборки в качестве входа. В одном варианте осуществления выход блока 18 может быть фактической частотой приблизительно в 4 мегагерц (МГц). В блоке 20 выполняется вращение с автоматической подстройкой частоты (AFC), включая сдвиг частоты, чтобы соответствовать сдвигу схемы синхронизации узла доступа, обеспечивая, что все кадры от всех пользователей ставятся на место вблизи той же гипотетической частоты. В одном варианте осуществления выход этапа 20 может быть комплексной частотой приблизительно в 4 МГц. На этапе 22 налагается задержка от начального временного интервала, пока не наступит корректный временной интервал доступа. Кроме того, на сигнал налагается случайная задержка элементарной посылки. В примере осуществления случайная задержка элементарной посылки может иметь значение от 0 до коэффициента расширения минус 1. В качестве альтернативы может использоваться другая случайная задержка элементарной посылки. Доступ к временному интервалу может быть описан согласно A(i,j), где i связано с коэффициентом расширения в виде 2^(13-i) и j является номером временного подинтервала, соответствующим неперекрывающимся временным интервалам. В зависимости от выбранного коэффициента расширения обычно имеются многие возможности передачи в данном временном интервале. Для восходящей линии связи временной интервал доступа может выбираться случайно наряду со сдвигом элементарной посылки от 0 до коэффициента расширения минус 1. Также вероятность конфликта между пользователями восходящей линии связи минимизируется, позволяя при этом повторный выбор для случаев, где имеются конфликты. После того как сигнал был задержан, сигнал может передаваться на узел доступа.

На фиг.2 иллюстрируется передатчик 30 нисходящей линии связи, включающий в себя устройства, такие как сверточный кодер, модуль перемежения, модулятор, расширитель псевдослучайной последовательностью, фильтр, банк (группу) отводов и другие такие устройства. Используя передатчик 30, узел доступа (AP) передает множественные каналы, предназначенные каждый для конкретного оконечного устройства или пользователя. Эти устройства выполняют операции, изображенные в виде этапов 32-54. Этапы 32-40 и этапы 42-50 представляют различные тракты прохождения данных, которые могут быть повторены для дополнительных потоков данных. В примере осуществления на этапах 32-38 могут выполняться операции, подобные операциям, описанным со ссылкой на фиг.1, над первым потоком данных. Подобным образом на этапах 42-48 могут выполняться операции, подобные операциям, описанным со ссылкой на фиг.1, над n-м потоком данных, где n может быть любым значением. Вход на этап 36 может быть золотым кодом, специфичным для оконечного устройства, который должен принимать первый поток данных, и вход на этап 46 может быть золотым кодом, специфичным для оконечного устройства, который должен принимать n-й поток данных. В качестве альтернативы могут использоваться другие коды, такие как широковещательный золотой код, незолотой код или другой, чтобы расширять первый поток данных и/или n-й поток данных. Выход этапа 38 и/или этапа 48 можно взвешивать на этапах 40 и 50 в случае, если каналы передачи данных, соответствующие первому потоку данных и n-му потоку данных, имеют неодинаковую мощность. Если взвешены, каналы суммируются на этапе 52. Жесткое решение также выполняется на этапе 52, где все положительные числа отображаются на 0 и все отрицательные числа отображаются на 1. В качестве альтернативы может выполняться другое жесткое решение. В одном варианте осуществления выход этапа 52 может иметь величину 1 бит при 10 мега чипах в секунду. В качестве альтернативы, могут использоваться другие величины. Выходной сигнал суммы от этапа 52 дискретизируется с повышением частоты с использованием фильтра «4 x чип» в блоке 54. В одном варианте осуществления выход этапа 54 может быть фактической частотой 40 МГц. В качестве альтернативы могут использоваться другие частоты. Не показывается передача на смежной частоте, которая является одиночным набором широковещательных кадров с максимальным коэффициентом расширения в нисходящей линии связи, соответствующим 2048. В качестве альтернативы может использоваться другой максимальный коэффициент расширения в нисходящей линии связи.

На фиг.3 иллюстрируются структуры временного интервала и назначения. По меньшей мере, в одном варианте осуществления поток данных 70 включает в себя временной интервал 72, временной интервал 74 и временной интервал 76. Временной интервал 72 является связью «AP-на-оконечные устройства», временной интервал 74 является связью «оконечные устройства-на-AP» и временной интервал 76 является связью «AP-на-оконечные устройства». В примере осуществления каждый из временных интервалов может иметь продолжительность 2,1 секунды. В качестве альтернативы может использоваться любая другая продолжительность и/или другие временные интервалы могут иметь другие продолжительности. Поток данных 70 может быть реализован в виде схемы полудуплексной связи, так что в любой момент времени либо AP осуществляет передачу и оконечные устройства осуществляют прием, либо оконечные устройства осуществляют передачу и AP осуществляет прием. В альтернативных вариантах осуществления могут использоваться другие схемы связи. Как показано на фиг.3, канал 80 данных изображает возможные варианты обработки усиления для данных во временном интервале 72. Если канал передачи данных заполняется при определенном усилении, оконечному устройству требуется только быть готовым принимать (в режиме AP-на-оконечные устройства) в течение длительности временного интервала с соответствующим усилением. В режиме передачи выбор временного интервала управляет процессом передачи от оконечного устройства на узел доступа, так что оконечное устройство может минимизировать свое время нахождения во включенном состоянии в энергоемком режиме передачи. Например, усиление в 18 дБ требует только временного интервала (A_7,0) в 1,6 мс). Канал данных 82 изображает возможные варианты усиления обработки для данных во временном интервале 74. Как может быть видно, мощность, используемая оконечным устройством, может выбираться так, что каждый канал передачи данных поступает на AP с одинаковой мощностью.

Имеется симметрия между обработкой большого количества одновременных колебательных сигналов на стороне AP и обработкой относительно немногих колебательных сигналов на стороне оконечного устройства. Автоматическая подстройка частоты (AFC), уход регистраций времени и хронирование кадра известны на стороне AP вследствие факта, что AP является ведущим устройством для этих параметров. Однако AFC, уход регистраций времени и хронирование кадра могут определяться при входе в синхронизм на стороне оконечного устройства. PN обращенный расширетель-массив выполняет операцию «грубой силы» (прямого перебора), связанную с обоими, которая является эффективной реализацией, чтобы исследовать гипотезу обнаружения/демодулировать. Другой аспект этого состоит в том, что эта потребляющая большую энергию схема (если активна), хотя исполняющаяся постоянно на AP (каковое не должно иметь значения, поскольку она может быть встроена в стенку), исполняется только во время "холодного" обнаружения на оконечном устройстве, каковое должно имеет место редко. Холодное обнаружение и теплое обнаружение описываются более подробно со ссылкой на фиг.5 и 6 соответственно.

На фиг.4 иллюстрируется массив обращенно расширенных PN (псевдослучайной последовательностью) элементов, который содействует и обнаружению одиночного колебательного сигнала на оконечном устройстве, и демодуляцию "прямым перебором" множественных колебательных сигналов на AP. В примере осуществления массив PN обращенно расширенных элементов может выполнять 1-битовое скалярное произведение одновременно для многих гипотез хронирования с разнесенными чипами.

Базовый элемент PN обращенного расширения может быть простым счетчиком, который инкрементируется или не инкрементируется каждый такт в зависимости от того, является ли вход 0 или 1. Поскольку это является каналом комплексных данных, имеются два счетчика: один для I (синфазный) и один для Q (квадратурный). Умножение на комплексную экспоненциальную функцию обычно является набором из 4 довольно больших скалярных умножителей (4 x 1000 логических элементов является типичным), связанных с таблицей сложной экспоненциальной функции. Напротив, однобитовый комплексный умножитель является в основном простой таблицей истинности, такой как примерная таблица, показанная ниже, где отрицание обозначает инверсию (0 $$\to$$ 1 и 1 $$\to$$ 0). Эта таблица истинности может быть реализована с использованием лишь нескольких логических элементов.

Фаза 0 1 2 3 I' I -Q -I Q Q' Q I -Q -I

На фиг.4 изображен массив 100 PN обращенно расширенных элементов. Могут быть многие экземпляры (например, 256 или больше в одном исполнении) пар счетчиков для сложной операции обращенного расширения. Массив 100 PN обращенно расширенных элементов может подаваться со скоростью передачи элементарных посылок (чипов) смежными экземплярами PN обращенно расширенных элементов 102, 104, и 106, занимающихся гипотезами хронирования, которые отдельны от элементарных посылок. 1-битовые комплексные данные посылаются от блока 114 на элементы 102, 104, и 106, где они объединяются с PN сигналом от PN генератора 110. Генератор 110 PN сигнала может быть аппаратным, который выводит такую же последовательность из 0 и 1, которой AP расширяет данные. В случае элемента 102 данные обращенного вращения объединяются (более конкретно 1-битово комплексно умножаются) с PN сигналом в сумматоре 122a. Вещественные и мнимые части этой комбинации отдельно вводятся в счетчики 118a и 120a. Счетчики 118a и 120a выдвигают поток битов без сохранения выдвигаемого при приеме сигнала 112 сброса. Более конкретно данные в счетчиках являются действительными непосредственно до сигнала сброса. Сигнал сброса принудительно задает нули в обоих счетчика. Мультиплексор 108 позволяет вывод действительных в настоящий момент счетчиков для того отвода, который однозначно завершил свою операцию обращенного расширения в этот конкретный такт. Другие элементы в массиве 100 PN обращенно расширенных элементов действуют так же. Элемент 104 принимает данные обращенного вращения от блока 114 и комбинирует их с PN сигналом после наложения задержки посредством блока задержки 116a в элементе 102. Комбинация вводится в счетчики 118b и 120b, которая выдвигается из счетчиков при сигнале от сигнала 112 сброса с наложенной задержкой от блока задержки 124a. Аналогично элемент 106 принимает данные обращенного вращения от блока 114 и комбинирует их с PN сигналом после того, как задержка налагается блоком задержки 116b в элементе 104. Комбинация вводится в счетчики 118c и 120c, которая выдвигается из счетчиков при сигнале от сигнала 112 сброса с наложенной задержкой от блока задержки 124b.

После нескольких тактов, соответствующих коэффициенту расширения, PN обращенно расширенный элемент 102 содержит действительные данные, которые выбираются для вывода мультиплексором 108. Каждый такт после этого, смежный обращенно расширенный элемент 104 или 106 является доступным, пока все данные не будут выведены, каковое может иметь место в течение нескольких тактов, соответствующих коэффициенту расширения плюс некоторое число PN обращенно расширенных экземпляров. PN-код, который управляет действием этого механизма, может быть золотым кодом, параметризованным по значению. В альтернативных вариантах осуществления могут использоваться другие PN-коды.

На фиг.5 иллюстрируются операции, выполняемые в обработке широковещательного канала модемом оконечного устройства, чтобы демодулировать колебательный сигнал передачи узла доступа. Дополнительно, меньше операций или другие операции могут выполняться в зависимости от конкретного варианта осуществления. Операции также могут выполняться в другой последовательности, чем таковые, показанные и описанные.

После начального включения питания оконечного устройства не являются известными какие-либо параметры относительно колебательного сигнала, кроме PN последовательности широковещательного канала (например, конкретный параметр золотого кода или другого кода). Дополнительно, оконечному устройству может быть неизвестно с достаточной точностью, какой относительный сдвиг частоты имеется между AP и оконечным устройством вследствие дисперсии частоты генератора между AP и оконечным устройством. На фиг.5 изображен режим сканирования, где исследуется диапазон неопределенности ухода (частоты) между AP и оконечным устройством в единицах миллионных долей (млн^-1). В операции 150 выполняется итерация по двум интервалам, чтобы позволить оконечному устройству настроиться на широковещательный канал. Например, обработка может начинаться асинхронно к тактированию временного интервала. В течение исследования одной половины гипотезы широковещательный канал может быть активным, и в течение исследования другой половины гипотезы широковещательный канал может быть неактивным. В первой итерации могут исследоваться все гипотезы с использованием первого тактирования временного интервала с асинхронной начальной точкой. Если энергия не найдена в первой итерации, выполняется вторая итерация. Во второй итерации асинхронная начальная точка может иметь сдвиг в один временной интервал от асинхронной начальной точки, используемой в первой итерации. По существу, гипотезы, которые исследовались тогда, как широковещательный канал был активным, могут исследоваться тогда, как широковещательный канал является активным. Как только энергия найдена, оконечное устройство может настроиться на широковещательный канал. В примере осуществления операция 150 может представлять начальную точку для 'холодного обнаружения'. В операции 152 инициализируется грубая автоматическая подстройка частоты (AFC). В одном варианте осуществления это начальное значение устанавливается в самое отрицательное значение, такое как сдвиг в -10 миллионных долей (млн^-1). С использованием известной сгенерированной PN последовательности золотого кода для широковещательного канала в операции 154 вычисляются некогерентные метрики для всех гипотез с разнесением Cx4 (чип x 4) для данной гипотезы грубой AFC. Например, если коэффициент расширения имеет размер 2048, может быть вычислена некогерентная метрика для гипотезы 8192.

В операциях 156 и 158 гипотеза грубой AFC инкрементируется до конца диапазона в млн^-1. Для каждой гипотезы грубой AFC аппаратные средства, изображенные на фиг.7, используются, чтобы аннулировать сдвиг частоты, представленный согласно текущей гипотезе. PN обращенно расширенный массив используется для формирования обращенно расширенного вывода в 8 последовательных символов. В качестве альтернативы могут использоваться другие количества символов. Затем вычисляется некогерентная сумма этих 8 символов. Набор из N (8 в одном варианте осуществления) старших метрик наряду с их связанными параметрами поддерживаются в структуре данных. Как указывает блок-схема на фиг.5, весь диапазон неопределенности в млн^-1 генератора по всем гипотезам хронирования при разрешающей способности «чип x 4» исследуются с ожиданием, что некоторый успешный (то есть действительный) будет представлен в структуре данных. Наряду с гипотезой наиболее действительного обычно имеется тенденция меньших многолучевых отражений, гипотеза смежной AFC грубой частоты, где заметное накопление энергии все еще присутствует, а также полностью недопустимые гипотезы, которые сформировали аномально большие метрики вследствие дисперсии из-за помех.

Некогерентные метрики для всей гипотезы хронирования «чип x 4» для каждой грубой AFC могут передаваться на структуру данных. В операции 160 в структуре данных отслеживаются наибольшие некогерентные метрики (например, значение грубой AFC, гипотезы хронирования «чип x 4», значение некогерентной метрики). "Финалисты" назначаются на N выделенных отводов в операции 162. Каждый отвод может быть однозначно параметризован значением хронирования «чип x 4» и гипотезой грубой AFC, которая является независимой от текущей гипотезы грубой AFC, управляющей PN обращенно расширенным массивом. Поскольку хронирование кадров первоначально неизвестно, предполагается, что каждый обращенно расширенный символ, который выводится выделенным отводом, является последним в кадре. Таким образом, буферизованные 256 символов подвергаются дифференциальной демодуляции и дополнительному набору итераций, на основании умножения на постоянное комплексное значение, чтобы выполнить тонкую коррекцию AFC, как показано в операциях 164 и 166. Выход операции 164 может быть комплексным векторным произведением от каждого выделенного отвода. В операции 166 посимвольное умножение на постоянное комплексное вращение (как определено гипотезой тонкой AFC) может итеративно применяться к предполагаемому кадру информации, чтобы определить, которая (если таковая имеется) из подборки значений постоянных комплексного вращения выявляет кадр, который проходит контроль циклическим избыточным кодом (CRC). Это может быть операцией "прямого подбора", где контроль циклическим избыточным кодом (CRC) может выполняться для каждой гипотезы. Для любого действительного CRC полезная нагрузка из сигнала может посылаться на MAC, и можно считать, что параметры сети известны.

В операции 168 испытывается другая гипотеза хронирования временного интервала. В примере осуществления гипотезы грубой AFC, связанные с наиболее успешными результатами CRC, могут быть номинальными начальными гипотезами грубой AFC. Как только весь диапазон гипотезы грубой AFC исследован, оконечное устройство помечает переменную, названную «Номинальная грубая AFC», которая является релевантной информацией состояния, используемой в будущих транзакциях, каковое значительно сужает диапазон поисков гипотезы грубой AFC, поскольку изменение между частями девиации в млн^-1 частоты генератора намного больше ухода частоты генератора за время в минуту или около этого.

На фиг.6 иллюстрируются операции, выполняемые в обработке оконечным устройством выделенного канала из теплого запуска (без отключения), который происходит, например, если релевантная информация состояния является известной. Например, хронирование кадра может быть известным, и может исследоваться намного более тесный диапазон гипотезы грубой AFC. Модем начинает свою обработку достаточно рано с тем, чтобы действительные назначения отводов были сделаны прежде конца 9-символьной преамбулы. В качестве альтернативы может использоваться любое другое число символов.

В операции 200 нет необходимости выполнять итерации по гипотезе хронирования по двум временным интервалам, поскольку хронирование кадра известно. Вместо использования широковещательного канала используется выделенный канал. В операции 202, сканируется гипотеза грубой AFC. В примере осуществления грубая AFC может сканироваться по малому диапазону, чтобы учитывать малый уход частоты, начиная с того, к которому осуществлялся доступ в прошлый раз. С использованием известной сгенерированной PN последовательности золотого кода, уникальной для оконечного устройства, в операции 204 вычисляется некогерентная метрика для всей гипотезы разнесения «чип x 4». В операциях 206 и 208 гипотеза грубой AFC инкрементируется прежде конца малого диапазона в млн^-1. В операции 210 в структуре данных отслеживаются наибольшие некогерентные метрики (например, значение грубой AFC, гипотеза хронирования «чип x 4», значение некогерентной метрики и т.д.) В операции 212 выделенные отводы назначаются на основании структуры данных. В операции 214 создается векторное произведение символа с использованием текущей DBPSK и предшествующей DBPSK. Выход операции 214 может быть комплексным векторным произведением от каждого выделенного отвода. В операции 216 кадры перемежаются и декодируются. Для произвольного действительного CRC полезная нагрузка может посылаться на уровне управления доступом к среде передачи (MAC). В операции 218 испытывается другая гипотеза хронирования временного интервала. В примере осуществления гипотезы грубой AFC, связанные с успешными CRC, могут быть номинальными начальными гипотезами грубой AFC.

На фиг.7 иллюстрируется, что оконечное устройство принимает канал данных, изображающий обработку демодуляции оконечным устройством в соответствии с примерным вариантом осуществления. Как показано, однобитовые комплексные выборки буферизуются в буферах 220 выборок, так что имеется достаточно данных, чтобы выполнить надежное определение действительной мощности. Примерные значения обеспечиваются в блоке 220 буфера выборок. Например, в одном варианте осуществления буферизуется 9 символов. В альтернативных вариантах осуществления могут использоваться другие значения. Выборки могут вводиться из канала I и канала Q в эту схему буфера с попеременным переключением с синхронной частотой выборок в «чип x 2» или 2 МГц. В качестве альтернативы могут использоваться другие частоты. В быстрых асинхронных тактовых генераторах эти выборки используются для исследования другой гипотезы грубой AFC. На основании текущей гипотезы грубой AFC выполняется отслеживание времени с разрешающей способностью «чип x 4». Поскольку та же опорная отметка времени используется для возбуждения тактовых генераторов и несущей частоты и выборки и на AP, и на оконечном устройстве, гипотеза грубой AFC с известной несущей частотой может однозначно соответствовать известной норме отслеживания времени.

Буфер 220 выборок принимает сигналы связи по каналу I и каналу Q. Эти сигналы посылаются на логику 222 отслеживания времени и выделенные отводы 234. Логика 222 отслеживания времени также принимает гипотезу грубой AFC, и логика 222 может повторно устанавливать в нуль с контролем четности «чип x 4». Логика 222 отслеживания времени может содержать два блока, счетчик одного инициализируется в нуль для контроля по четности «чип x 4», и счетчики другого инициализируются в средний диапазон (то есть 2^25) для контроля по нечетности «чип x 4». Выход логики 222 отслеживания времени подается на блок 224, в котором применяются 4 виртуальные фазы «чип x 4». Блок 224 также может принимать значение контроля по четности от конечного автомата управления обнаружением. Логика 226 вращения автоматической подстройки частоты (AFC) подается на выход блока 224.

На фиг.8 иллюстрируется примерный вариант осуществления двух блоков логики 222 отслеживания времени, описанной со ссылкой на фиг.7. Поток 250 является потоком канала связи с контролем по четности «чип x 4». Поток 252 является потоком канала связи с контролем по нечетности «чип x 4». На фиг.8 изображена операция отслеживания времени, где каждая отличающаяся штриховка представляет другую разнесенную последовательность «чип x 4». Выборки либо вставляются, либо повторяются с частотой, непосредственно зависящей от текущей гипотезы AFC, которая исследуется, умноженной на известное отношение между частотой выборок и частотой несущей. Это может использоваться в качестве предположения синхронизованного тактового генератора, чтобы сворачивать 2-мерное пространство в одномерное. Изображенное значение N имеет дробную составляющую, которая учитывается, чтобы давать возможность достаточной точности отслеживания времени. Конкретная четность для 4 возможных фаз «чип x 4» выбирается в данный момент времени. Результирующая последовательность частоты следования элементарных посылок затем обращенного вращения в 1-битовый канал передачи данных, как показано на фиг.9.

На фиг.9 изображена функциональность логики 226 вращения AFC (автоматическая подстройка частоты) по фиг.7, которая действует над одной из 4 виртуальных фаз 224 «чип x 4» в данный момент времени. На фиг.9 изображен механизм однобитового обращенного вращения. Этот механизм обращенного вращения разработан, чтобы аннулировать вращение AFC вследствие относительного ухода частоты несущей между приемником и передатчиком для предполагаемой гипотезы грубой AFC. Поскольку это является однобитовым преобразованием (представленным таблицей истинности, проиллюстрированной выше), разрешающая способность в 90 градусов процесса составляет +/-45 градусов относительно диапазона непрерывных значений фазы вследствие ухода AFC от относительного сдвига тактового генератора.

Логика 226 вращения AFC может также принимать гипотезы грубой AFC в качестве входа. Массив 228 (элементов) PN обращенного расширения (фиг.7) выполняет свою операцию обращенного расширения для гипотезы разнесенных чипов. Массив 228 PN обращенного расширения может принимать текущие гипотезы грубой AFC, хронирование четности, хронирование фазы, коэффициент расширения и/или выбор золотого кода в качестве входа. Поскольку значения являются выходными для данного символа, сумма для лучшей надежности метрики некогерентно суммируется с текущей суммой, хранимой в буфере 230 некогерентного накопления. Размер буфера основан на числе элементов обращенного расширения. В примере осуществления массив 228 обращенного PN расширения может содержать 256 элементов обращенного расширения, так что прохождение через буфер выборок заполняет некогерентную метрику для 256 гипотез. В качестве альтернативы могут использоваться другие количества элементов обращенного расширения, и метрика может быть заполнена для других чисел гипотез. Метрика отношения сигнал-шум (SNR) может использоваться в управлении мощностью передачи оконечного устройства и для обратной связи управления мощностью на AP. Гипотезы с наибольшими метриками сохраняются в верхних N ветвях структуры 232 данных, которая используется для управления назначением выделенных отводов 234. Верхними N ветвями могут быть N записей, включающие гипотезы хронирования, хронирование контроля четности, гипотезы грубой AFC и т.д.

На фиг.10 иллюстрируется выделенный связной отвод. У каждого выделенного отвода имеется доступ к каждой из 4 фаз выборок «чип x 4» с помощью селектора 260 «чип x 4», установленного в качестве части параметров назначения отвода. Каждый отвод содержит свой собственный выделенный PN генератор 262 и AFC генератор 264, который используется для обращенного расширения. Выделенный отвод суммирует в сумматор символа 266 на основании гипотезы грубой AFC, свое хронирование фазы «чип x 4», зависимую переменную частоты отслеживания времени и затем выводит комплексную переменную через каждое число тактов коэффициента расширения. Выделенные отводы 234, проиллюстрированные со ссылкой на фиг.7, также могут принимать входы из буфера 220 выборок и выбор PN-кода.

Обращаясь снова на фиг.7, выход от выделенных отводов 234 проходит через сжиматель 236 битового размера, который уменьшает размеры в битах для эффективного хранения в буфере 238 кадров без ухудшения рабочей характеристики. Выход из сжимателя 236 битового размера обеспечивается на буфер 238 кадров, который может быть механизмом кольцевого буфера, который обеспечивает общий случай обработки 256-символьного кадра, как если бы текущим символом являлся последний символ кадра. Если хронирование кадра известно, эта организация памяти может поддерживать точно определенную обработку кадра с известным последним символом.

Буфер 238 кадров выводит гипотетические кадры на остальную часть канала приема. Блок 240 умножения векторного произведения выполняет умножение текущего символа с комплексно сопряженным предшествующего символа, каковое является традиционной метрикой для демодуляции D-BPSK. Остаточный уход частоты может вызвать вращение D-BPSK созвездия на фиксированную фазу. Роль блока 242 умножения тонкой AFC состоит в том, чтобы взять подход к решению "прямой перебор" и испытать другие возможные вращения фаз, так что, по меньшей мере, одна гипотеза тонкой AFC дает действительный CRC, поскольку проходит обращенный перемежитель и декодер 244 Витерби. Блок 242 умножения тонкой AFC также может принимать гипотезы тонкой AFC в качестве входа. Выход из обращенного перемежителя и декодера 244 Витерби обеспечивается на блок 246 контроля CRC. Если CRC является действительным, полезная нагрузка отправляется на уровень MAC.

На фиг.11 изображены примерные операции, выполняемые в течение обработки приема узлом доступа. Дополнительно, меньшее число или другие операции могут выполняться в зависимости от варианта осуществления. Кроме того, операции могут выполняться в другом порядке, чем таковой, описанный в документе. AP выполняет операцию "прямым перебором", проверяя всю возможную гипотезу хронирования «чип x 2», коэффициенты расширения и временные интервалы доступа в рамках коэффициентов расширения. Это дает возможность нескоординированного доступа посредством оконечного устройства. К счастью, поскольку AP является ведущим устройством хронирования кадра и опорной несущей AFC (все оконечные устройства могут компенсировать и уход частоты своей несущей, и такты выборки, чтобы удовлетворять временной характеристике AP), нагрузка по обработке на AP значительно уменьшается, поскольку AP не должна исследовать размерность гипотезы грубой AFC или неизвестного хронирования кадров.

Блок-схема по фиг.11 показывает пример упорядоченности итерации на основе всего возможного временного сдвига «чип x 2», коэффициентов расширения из набора [8192,4096..., 64] и количества временных интервала доступа для коэффициентов расширения меньшего (или равного) максимальному. AP затем выполняет подобный поиск тонкой AFC, которую оконечное устройство выполняет, чтобы имела место малая величина ухода частоты между датчиками времени оконечного устройства и AP, начиная с последней транзакции. Все действительные CRC передаются на уровень MAC. Блок-схема фиг.11 иллюстрирует поиск для многомерного пространства. В самом внешнем цикле осуществляется поиск всех возможных коэффициентов расширения. В примере осуществления может быть 8 коэффициентов расширения [64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192]. В качестве альтернативы могут использоваться другие коэффициенты расширения и/или количества коэффициентов расширения. Во втором цикле осуществляется поиск всех возможных временных подинтервалов для данного коэффициента расширения. Например, может быть 128 возможных временных подинтервалов для коэффициента расширения 64 чипа и один вырожденный временной подинтервал для коэффициента расширения 8192 чипа. В третьем цикле осуществляется поиск всех возможных временных фаз «чип x 2» внутри данного временного подинтервала. Как описано более подробно ниже, другие циклы иллюстрируются стрелками на фиг.11.

В операции 270 используется одно значение грубой AFC. В примере осуществления одним значением грубой AFC может быть 0, поскольку компенсацию выполняют оконечные устройства. В операции 272 наибольший коэффициент расширения (например, 8192) используется в качестве начальной точки. В альтернативных вариантах осуществления наибольший коэффициент расширения может быть больше или меньше 8192. В операции 274 обрабатываются временные интервалы доступа в рамках коэффициента расширения. Этот процесс может быть вырожденным в случае, если имеется коэффициент расширения 8192. В операции 276 выполняется обращенное расширение для всей гипотезы разнесения «чип x 2» с текущим коэффициентом расширения. Например, 16384 операций обращенного расширения могут выполняться, если коэффициент расширения имеет размер 8192. Обращенное расширение выполняется для всех элементов, если коэффициент расширения не менее числа буфера кадров (например, 256). В операции 278 коэффициент расширения уменьшается в половину, и обработка продолжается. В операции 280 выполняется определение относительно того, был ли коэффициент расширения уменьшен до 64. В альтернативных вариантах осуществления могут использоваться другие заранее заданные значения. Если коэффициент расширения не был уменьшен до 64 (или другого заранее заданного значения), обработка продолжается в операции 276. Если коэффициент расширения уменьшился до 64, система ожидает, пока не заполнится следующий буфер выборок, в операции 282. Как только следующий буфер выборок заполнен в операции 282, управление возвращается на операцию 272. В операции 284 получают буфер кадров обращенно расширенных элементов. В примере осуществления буфер кадров может быть заполненным после того, как 256 символов выводятся на основе однократного прохождения массивом PN обращенного расширения. В одном варианте осуществления для 256 каскадного массива PN обращенного расширения прохождение сквозь может создать 256 временных гипотез, имеющих каждая 256 символов. В альтернативных вариантах осуществления массивом PN обращенного расширения может иметь больше или меньше каскадов. В операции 286 вычисляется векторное произведение текущего обращенно расширенного символа DBPSK с предшествующим символом. В одном варианте осуществления векторное произведение может предполагать 256 символов вплоть до 256 кадров. В качестве альтернативы могут использоваться другие количества символов и/или кадров. В операции 288 декодируется текущий кадр и фазно умножается на основании гипотезы AFC. В операции 290 контролируются CRC и для любого действительного CRC полезная нагрузка отправляется с физического уровня (PHY) и на управление доступом к среде передачи (MAC). В качестве примера, CRC могут проверяться 256, умноженное на число тонкой гипотезы AFC для каждого из 256 прохождений массива обращенного расширения. После завершения процесса для данного временного интервала процесс выполняется для последующего временного интервала, как проиллюстрировано стрелкой от блока 282 на блок 272.

На фиг.12 изображен прием узлом доступа (AP), канала данных. В отличие от оконечного устройства, весь кадр с наибольшем коэффициентом расширения может быть хранимым в буфере 300 выборок со схемой буфера с попеременным переключением (пинг-понговой). Эта схема буфера может иметь значительный объем памяти (например, 16,8 Мбит), и, по меньшей мере, в одном варианте осуществления она может храниться в выделенном запоминающем устройстве, внешнем по отношению к данному. Блок 300 буфера выборок включает в себя примерные значения. В альтернативных вариантах осуществления могут использоваться другие значения. В отличие от оконечного устройства, не могут использоваться логика отслеживания времени и логика вращения AFC, поскольку AP представляет ведущий опорный синхросигнал. Буфер 300 выборок пропускает кадры на массив 302 PN обращенного расширения, который может выполнять испытание прямым перебором, как описано ранее в документе. Массив 302 PN обращенного расширения может включать в себя 256 элементов обращенного расширения. В качестве альтернативы может использоваться любое другое число элементов обращенного расширения. Массив 302 PN обращенного расширения может также принимать текущее хронирование контроля четности (которое может иметь разрешающую способность только «чип x 2»), гипотетическую фазу и/или коэффициент расширения в качестве входа. Выход из массива 302 PN обращенного расширения подается на сжиматель 304 битового размера. Сжиматель 304 битового размера уменьшает размер кадров, которые затем посылаются на буфер 306 кадров. Блок 306 буфера кадров включает в себя примерные значения. В альтернативных вариантах осуществления могут использоваться другие значения. В зависимости от варианта осуществления буфер 306 кадров может также храниться в выделенном запоминающем устройстве вне кристалла. Остальная часть системы подобна обработке оконечным устройством приема, где выполняются итерации гипотезы тонкой AFC (операции 310 и 312) со всеми полезными нагрузками, имеющими действительные CRC, пропускаемыми на MAC в AP (операции 314 и 316). Некогерентное накопление 308 используется, чтобы определить метрику SNR, такую как уровень сигнала для использования в обратной связи управления мощностью передачи на оконечное устройство.

На фиг.13 иллюстрируются асинхронные начальные операции передачи оконечного устройства, включая два типа взаимодействий, которые приводят к перемещению данных от оконечного устройства на AP. В целях иллюстрации и обсуждения временные интервалы 320 представляют временные интервалы оконечного устройства и временные интервалы 322 представляют временные интервалы узла доступа. "Холодный запуск" имеет место, когда оконечное устройство входит в систему без какой-либо релевантной информации состояния, и "теплый запуск" имеет место, когда оконечное устройство осведомлено о системной информации, такой как хронирование временного интервала и уменьшенный диапазон для гипотезы грубой AFC для исследования.

В сценарии "холодного запуска" оконечное устройство начинает запрашивать доступ в асинхронный к временному интервалу момент времени. На фиг.13 изображен момент времени, где оконечное устройство начинает осуществлять попытку принимать широковещательный канал, когда AP даже не передает его (временной интервал 1). В конце концов, обработка оконечным устройством исследует действительную гипотезу грубой AFC в течение промежутка времени, в который AP передает широковещательный кадр. На фиг.13 изображено это происходящим в течение временного интервала 2. В этой точке некогерентная метрика энергии побуждает выделенный отвод исследовать корректную гипотезу хронирования «чип x 4» и грубой AFC. Отвод с корректной гипотезой постоянно рассматривает каждый новый символ как последний символ кадра и проталкивает эти гипотетические кадры через канал приема, где контроль CRC указывает отказ. В конце временного интервала 4 достигается временная привязка действительного кадра, поскольку контроль по CRC указывает успех. В этой точке оконечное устройство имеет ту же релевантную информацию состояния, которую будет иметь вход оконечного устройства в "теплом запуске", и продолжает выполнять такую же обработку, которой подвергалось бы оконечное устройство в "теплом запуске".

Оконечное устройство входит во взаимодействие, изображенное в виде временного интервала 6 ("теплый запуск"), либо проходом через процедуру "холодного запуска", либо непосредственно после запуска оконечного устройства после состояния ожидания («пробуждения»), если релевантная информация состояния надлежаще поддерживается. В этот момент оконечное устройство выполняет измерение уровня принимаемого сигнала для широковещательного кадра и использует эту информацию, чтобы определить мощность передачи и коэффициент расширения, которые оконечное устройство впоследствии передает во временном интервале 7. Оконечное устройство передает свое сообщение на основании: 1) использования измеренного уровня принимаемого сигнала широковещательного канала и выбора минимального коэффициента расширения, который может использоваться, чтобы составить канал связи, каковое минимизирует время пребывания оконечного устройства во включенном состоянии и является наилучшим для минимизации потребления мощности; 2) оконечное устройство передает, используя измеренный уровень принимаемого сигнала широковещательного канала и прежде выбранный коэффициент расширения на условии оптимальности приема в AP, которое составляет, что все пользователи принимаются посредством AP на очень сходных значениях энергии на один бит к отношению спектральной плотности шума (Eb/No) (отношение энергии на бит к энергии белого шума); 3) для всех, кроме максимального коэффициента расширения, случайного выбора параметра j доступа к временному интервалу; и 4) случайного выбора значения сдвига элементарной посылки от 0 до расширения коэффициента -1, так что "конфликты" в AP минимизируются, и случайный выбор в каждой передаче позволяет, чтобы "конфликты" разрешались в возможностях последующих передач.

В течение временных интервалов 8 и 9 AP обрабатывает все сигналы, принимаемые в течение временного интервала 7, и посылает подтверждение приема обратно в течение временного интервала 10. AP либо агрегирует несколько ACK (символ подтверждения приема) в один канал, характеризуемый золотым кодом, либо посылает выделенное сообщение на оконечное устройство с использованием своего выделенного канала золотого кода. Следует отметить, что ранее рассмотренный способ требует некоторую процедуру регистрации (не показано) для назначения канала. В любом случае оконечное устройство обновляет свое хронирование «чип x 4», используя преамбулу сообщения.

На фиг.14 иллюстрируется простое взаимодействие между узлом доступа и оконечным устройством в режиме с выделением временных интервалов. В примере осуществления простое взаимодействие предполагает отсутствие данных для оконечного устройства и относительно статический канал. В целях иллюстрации и обсуждения временная диаграмма 330 представляет обработку оконечным устройством в течение временных интервалов, и временная диаграмма 332 представляет обработку узлом доступа в течение временных интервалов. Сущность системы состоит в том, что оконечное устройство проводит максимально возможное время в состоянии с малым энергопотреблением - состоянии, где хронирование системы поддерживается с помощью маломощного, низкочастотного кварцевого генератора, который обычно имеет 32 кГц. Для поддержки этого идентифицируется максимально допустимая задержка на взаимодействие, инициируемое AP (то есть это частота периодического повторения входа в состояние низкой энергии и выхода из него для оконечного устройства, чтобы проверять, находится ли какое-либо действие AP в ожидании). На фиг.14 показано относительно простое взаимодействие для оконечного устройства, выходящего из состояния низкой энергии, чтобы проверить, желает ли AP инициировать транзакцию. Такое происходит при фазе временного интервала и частоте, которые согласованы между AP и оконечным устройством в течение регистрации.

Оконечное устройство обычно будет входить в "теплый запуск", где известно, что хронирование кадра и гипотеза грубой AFC находятся в рамках жесткого диапазона. Оконечное устройство выполняет измерение принимаемой мощности широковещательного канала. На фиг.14 показан сценарий, где эта мощность значительно не изменилась, начиная с последнего взаимодействия с AP. Это означает, что последнее значение мощности передачи/коэффициента расширения, с которым AP осуществляла передачу, является достаточным, чтобы составить канал связи. Во временном интервале 3 оконечное устройство осуществляет попытку войти в синхронизм на преамбуле и затем демодулировать кадр с использованием его выделенного золотого кода. Типичным сценарием является, что AP не имеет посланной информации, и оконечное устройство немедленно возвращается в состояние ожидания («засыпает»).

На фиг.15 изображено более сложное взаимодействие, которое предполагает перемещение данных и динамическое изменение расширения между узлом доступа и оконечным устройством согласно примеру осуществления. В целях иллюстрации и обсуждения временная диаграмма 340 представляет обработку оконечным устройством в течение временных интервалов, и временная диаграмма 342 представляет обработку узлом доступа (AP) в течение временных интервалов. Здесь AP имеет информацию для посылки, и распространение в канале изменилось значительно, начиная с последней транзакции AP. Текущее измерение энергии широковещательного канала изменилось, так что оконечное устройство осведомлено, что последующая передача не будет надлежащей, если оно передает с тем же значением мощности передачи/коэффициента расширения, как в прошлый раз. Таким образом, оконечное устройство будет посылать сообщение повторной регистрации, используя протокол, поясненный на фиг.13, чтобы предупредить AP об использовании нового значения мощности передачи/коэффициента расширения, подходящего для текущих условий канала. Новая информация управляет передачей и приемом кадра, имеющих место во временном интервале N+5. Оконечное устройство формирует сообщение подтверждения приема (ACK) под управлением протокола по фиг.13, чтобы указать успешную передачу. Если ACK принимается успешно, транзакция считается завершенной. В ином случае оконечное устройство осуществляет попытку повторной передачи.

На фиг.16 иллюстрируется, каким образом оконечные устройства могут быть соединены вместе в ячеистую сеть. У оконечного устройства 350 имеется линия (звено) связи с микроповторителем 351, который сам соединяется с другими микроповторителями 352 и 353 прежде соединения с узлом доступа 354. Линии связи между этими элементами являются двунаправленными, полудуплексными линиями связи, которые используют тот же протокол связи, как описано в общих чертах выше.

Сеть может формироваться динамически через посредство нижеследующего показательного варианта осуществления. Каждое устройство в сети имеет значение числа последовательности псевдослучайных чисел. Узел доступа имеет значение 0 псевдослучайного числа. Каждое последующее устройство имеет значение псевдослучайного числа, которое равно числу соединений, которые вне узла доступа. Например, на фиг.16 микроповторитель 353 является одним соединением вне узла доступа 354 и поэтому имеет значение псевдослучайного числа, равное 1; микроповторитель 351 находится на три соединения от узла доступа 354, поэтому имеет значение псевдослучайного числа, равное 3.

Каждый микроповторитель и узел доступа могут осуществлять передачу на широковещательном канале. Первоначально только узел доступа передает на широковещательном канале. Поскольку каждый микроповторитель осуществляет связь с сетью, микроповторитель может затем осуществлять передачу широковещательного канала на другие устройства. Например, на фиг. 16 узел доступа 354 и микроповторители 353, 352 и 352 все могут осуществлять передачу на широковещательном канале, поскольку они связаны с сетью. Значение псевдослучайного числа каждого устройства передается в сообщениях на широковещательном канале. Следовательно, несвязанный микроповторитель может установить свое собственное значение псевдослучайного числа в значение псевдослучайного числа из принимаемого сообщения широковещательного канала плюс 1.

На фиг.17 иллюстрируется, каким образом конкретный микроповторитель может связываться с сетью. Микроповторитель 360 начинает процесс связывания прослушиванием широковещательного канала. Микроповторители 361, 362, 363, 364 и 365 также находятся в области (обслуживания). Узел доступа 366 также расположен поблизости. Самым сильным каналом связи, который может принимать микроповторитель 360, является канал 367. Другие показанные каналы связи также могут приниматься микроповторителем 360. Микроповторитель 360 имеет тенденцию входить в синхронизм первоначально на сильном принимаемом сигнале, который является каналом 367. Посредством процесса, подобного одному выше, микроповторитель 360 получает хронирование кадра и относительное отклонение опорного кварцевого генератора от синхронизации в сети. Микроповторитель 360 переключается на режим приема, чтобы входить в синхронизм со всеми другими каналами связи, с которыми он может. Микроповторитель 360 может выбрать микроповторитель с наименьшим значением псевдослучайного числа по отношению к конкретному пороговому значению. Микроповторитель 360 может использовать другие факторы, чтобы определять, какой микроповторитель выбрать.

Как только микроповторитель 360 определяет, с каким другим микроповторителем он связывается, он может затем осуществлять передачу на микроповторитель 362 для разрешения на связывание через канал 368. Микроповторитель 362 может затем ответить, чтобы предоставить связывание.

Как только связывание предоставлено, другие сообщения могут передаваться между микроповторителями. Микроповторители с более низкими нумерованными значениями псевдослучайного числа могут передавать различные сообщения на микроповторители с более высокими нумерованными значениями псевдослучайного числа, включая таковые, необходимые для удержания компенсации AFC и хронирования выборок совместимыми, по сети. Например, на фиг. 17 микроповторитель 362 может передавать сообщения компенсации AFC на микроповторитель 360. Все микроповторители могут передавать управляющие сообщения для надлежащего управления передачами от связанных с ними микроповторителей. Микроповторители 362 и 360 могут оба передавать передачу управления мощностью друг другу. Неудача в приеме некоторого числа последовательных сообщений от восходящих микроповторителей может инициировать возвращение микроповторителя в режим обнаружения и потенциально найти другой микроповторитель для связывания с ним. Если микроповторитель 360 останавливает прием некоторого числа последовательных сообщений от микроповторителя 362, он может возвратиться на обнаружение еще раз и связываться потенциально с другим микроповторителем. После того как микроповторитель связан с сетью, он передает на широковещательном канале оповещение своего собственного псевдослучайное число на другие устройства, осуществляющие поиск для присоединения к сети, включая другие микроповторители или оконечные устройства. Сообщения, широковещательно переданные микроповторителем, могут быть установочной мощностью широковещания, чтобы позволять насколько возможно большому числу устройств определять, доступен ли этот микроповторитель для объединения в сеть. Например, после связывания микроповторитель 360 может теперь передавать на широковещательном канале, чтобы извещать о себе на другие устройства, осуществляющие поиск для присоединения к сети.

Восходящая по потоку передача (восходящий поток), исходящая от оконечного устройства, пропускаемая от каждого микроповторителя на микроповторитель, который является связанным с ним, имеет более низкое значение псевдослучайного числа. Например, на фиг. 16, микроповторитель 352 пропускает трафик, исходящий на оконечном устройстве 350 и принимаемый от микроповторителя 351 на микроповторителе 353 на маршруте на узел доступа 354. В конце концов, микроповторители со значением псевдослучайного числа 1 передают сообщение на узел доступа. Микроповторитель 353 пропускает исходящий от оконечного устройства трафик на узел доступа 354. Оконечные устройства могут осуществлять связь с тем микроповторителем, который требует наименьшей мощности передачи, чтобы экономить ресурс аккумуляторной батареи, даже если это приводит к передаче с помощью микроповторителя с более высоким значением псевдослучайного числа. Оконечное устройство 350 может быть способным осуществлять связь с микроповторителем либо 352, либо 351, но оконечное устройство 350 может выбрать осуществление связи с микроповторителем 351 на основании необходимости наименьшей мощности передачи для связи с микроповторителем 351. Передачи, независимо от направления, передаются с использованием золотого кода, который соответствует значению псевдослучайного числа пункта назначения.

Нисходящую передачу (по нисходящей линии связи) может маршрутизовать каждый микроповторитель на микроповторитель, более близкий к оконечному устройству. Микроповторитель 353 пропускает трафик, исходящий в узле 354 доступа, который следует в направлении оконечного устройства 350, на микроповторитель 352. Эта информация может быть записана в структуре данных в течение передачи восходящей линии связи от оконечного устройства на узел доступа, которая ранее прошла через микроповторитель. Многие известные способы маршрутизации могут использоваться вместе с системой, осуществленной в соответствии с описанным в заявке изобретением. В одном способе маршрутизации элементы записей для конкретных маршрутов в структуре данных могут содержать и идентификацию устройства, и значение псевдослучайного числа следующей линии связи, которая ведет на устройство. Микроповторитель 353 может содержать в структуре данных элементы записей для маршрута на оконечное устройство 350. Записи в структуре данных могут также отмечать, когда устройство находится в непосредственной связи с микроповторителем. Микроповторитель 351 может отмечать, что он находится в непосредственной связи с оконечным устройством 350. Золотой код, используемый для прохождения на маршрутизованном сообщении, зависит от записей в структуре данных. Микроповторитель может осуществлять передачу, используя либо золотой код, соответствующий дальнейшему нисходящему микроповторителю, либо золотой код, соответствующий непосредственно устройству. Следовательно, микроповторитель 351 будет осуществлять связь с оконечным устройством 350, используя золотой код, который соответствует непосредственно устройству. Сообщения, принимаемые для устройств, которые не являются известными в структуре данных, может быть необходимым передать обратно в направлении восходящего потока. Если узел доступа не имеет записи относительно устройства, узел доступа может либо ожидать сообщения от оконечного устройства, либо выдать сообщение широковещательного канала, непосредственно осуществляющее поиск оконечного устройства.

Передача оконечным устройством на микроповторители по существу может быть без изменений от прямой топологии «оконечное устройство-на-узел доступа», описанной выше. Широковещательные сообщения, которые оконечное устройство использует для инициализации, могут широковещательно передаваться с использованием согласованного золотого кода масштаба сети, который не зависит от псевдослучайного числа микроповторителя. Следовательно, если оконечное устройство 350 осуществляет попытку связывания с сетью, оно может использовать золотой код масштаба сети. Передачи управления мощностью может выполняться с микроповторителями подобно тому, как оконечное устройство может выполнять их с узлом доступа, как пояснено выше.

Может быть желательным, чтобы непосредственно оконечное устройство действовало как микроповторитель в определенных условиях. Для осуществления этого оконечное устройство может передавать сообщение широковещательного канала, которое извещает о его присутствии, на другие оконечные устройства. Следовательно, если оконечное устройство 350 должно было действовать в качестве микроповторителя, оконечное устройство 350 может передавать сообщение широковещательного канала, оповещающее о нем, на другие оконечные устройства. Два оконечных устройства затем могут действовать почти таким же образом, которым обычно действуют микроповторитель и оконечное устройство. В одном варианте осуществления оконечное устройство может только выдавать сообщения широковещательного канала в конкретно определенную процентную долю времени.

В одном варианте осуществления системы множественного доступа со случайный фазой (RPMA), описанные в документе, могут использовать управление энергией для повышения емкости системы и баланса мощности сигнала. На фиг.18 показана схема, изображающая систему RPMA, которая использует динамическое управление энергией в соответствии с показательным вариантом осуществления. Система включает в себя узел 1810 доступа и оконечное устройство 1850. Узел 1810 доступа включает в себя процессор 1815, запоминающее устройство 1817, передатчик (Tx) 1820 и приемник (Rx) 1830. Оконечное устройство 1850 включает в себя процессор 1855, запоминающее устройство 1857, передатчик (Tx) 1860, и приемник (Rx) 1870. Передатчик 1820 узла 1810 доступа может передавать сигнал 1840 нисходящей линии связи на приемник 1870 оконечного устройства 1850. Передатчик 1860 оконечного устройства 1850 может передавать сигнал 1880 восходящей линии связи на приемник 1830 узла 1810 доступа.

В иллюстративном варианте осуществления процессор 1815 узла 1810 доступа может исполнять команды, хранимые в запоминающем устройстве 1817, чтобы управлять мощностью нисходящей линии связи, коэффициентом расширения в нисходящей линии связи и/или передачей сигнала 1840 нисходящей линии связи. Сигнал 1840 нисходящей линии связи может быть расширен с использованием первого псевдослучайного (PN) кода и коэффициента расширения нисходящей линии связи. Сигнал 1840 нисходящей линии связи может также иметь первый случайный временной сдвиг. В иллюстративном варианте осуществления узел 1810 доступа может осуществлять передачу на оконечное устройство 1850 с известной мощностью (то есть известную оконечному устройству 1850). В качестве альтернативы узел 1810 доступа может сообщать оконечному устройству 1850 мощность, с которой передается сигнал 1840 нисходящей линии связи. В оконечном устройстве 1850 процессор 1855 может исполнять команды, хранимые в запоминающем устройстве 1857, чтобы управлять мощностью нисходящей линии связи, коэффициентом расширения в нисходящей линии связи и/или передачей сигнала 1880 восходящей линии связи, переданного передатчиком 1860. Сигнал 1880 восходящей линии связи может быть расширен с использованием второго заранее заданного псевдослучайного (PN) кода и коэффициента расширения восходящей линии связи. Сигнал 1880 восходящей линии связи может также иметь второй случайный временной сдвиг.

На фиг.19 показана блок-схема, изображающая управление энергией посредством оконечного устройства в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В альтернативных вариантах осуществления могут выполняться меньшее число операций, дополнительные и/или другие операции. Кроме того, не подразумевается, что использование блок-схем в документе будет ограничительным по отношению к порядку выполняемых операций. В операции 1900 оконечное устройство принимает сигнал нисходящей линии связи от узла доступа. В одном варианте осуществления узел доступа может быть узлом 1810 доступа и оконечное устройство может быть оконечным устройством 1850, описанным со ссылкой на фиг.18. Сигнал нисходящей линии связи может приниматься в канале связи между оконечным устройством и узлом доступа. В иллюстративном варианте осуществления узел доступа может осуществлять передачу сигнала нисходящей линии связи с мощностью, которая является известной оконечному устройству. Известная мощность может быть максимальной мощностью для узла доступа или любой другой мощностью в зависимости от варианта осуществления. Узел доступа может также расширять сигнал нисходящей линии связи с коэффициентом расширения, который является известным оконечному устройству. В качестве альтернативы оконечное устройство может определять расширяющийся сигнал при приеме сигнала нисходящей линии связи.

В операции 1905 оконечное устройство может определять величину потерь в канале, имеющих место в канале связи между узлом доступа и оконечным устройством. Потери в канале могут иметь место вследствие препятствий в канале связи, плохой погоды, например, атмосферных осадков, расстояния между узлом доступа и оконечным устройством и т.д. В одном варианте осуществления оконечное устройство может определять величину потерь в канале в единицах коэффициента потерь. В качестве альтернативы может использоваться любое другое представление потерь в канале.

Потери в канале могут быть определены, по меньшей мере отчасти, путем определения уровня сигнала или мощности принимаемого сигнала нисходящей линии связи по любому способу. Потери в канале также могут определяться на основании, по меньшей мере отчасти, известного или определенного коэффициента расширения в нисходящей линии связи, используемого узлом доступа. Оконечное устройство может определять разность между известной мощностью, используемой узлом доступа для передачи сигнала нисходящей линии связи, и определенной мощностью при приеме сигнала нисходящей линии связи. Разность между мощностью, с которой передается сигнал нисходящей линии связи (то есть мощность, известная оконечному устройству) и мощностью, с которой принимается сигнал нисходящей линии связи, может использоваться наряду с коэффициентом расширения в нисходящей линии связи, используемым узлом доступа, чтобы определять канальные потери в канале связи между оконечным устройством и узлом доступа. В одном варианте осуществления оконечное устройство может также определять коэффициент потерь, который может указывать ослабление мощности, имеющее место в канале связи.

В альтернативном варианте осуществления оконечное устройство может определять величину потерь в канале на основании сообщения обнаружения сигнала, принимаемого от узла доступа. Сообщение обнаружения сигнала может включать в себя информацию относительно возможности узлы доступа обнаруживать сигнал восходящей линии связи, переданный от оконечного устройства на узел доступа, категорию или оценку сигнала восходящей линии связи на основании отношения сигнал-шум сигнала восходящей линии связи, уровня, на котором принимается сигнал восходящей линии связи, был ли принят сигнал восходящей линии связи, и т.д. Сообщение обнаружения сигнала может также включать в себя канальные потери в канале связи, как определено узлом доступа. В иллюстративном варианте осуществления потери в канале могут быть одинаковыми и в восходящем, и в нисходящем направлениях.

В операции 1910 оконечное устройство определяет коэффициент расширения восходящей линии связи. Коэффициент расширения восходящей линии связи может использоваться, чтобы расширять сигнал восходящей линии связи, подлежащий передаче от оконечного устройства на узел доступа. В иллюстративном варианте осуществления коэффициент расширения восходящей линии связи может быть определен на основании, по меньшей мере отчасти, величины потерь в канале. В одном варианте осуществления коэффициентом расширения может быть любое кратное двум в диапазоне между 16 и 8192. В качестве альтернативы могут использоваться любой другой диапазон и/или значения. В иллюстративном варианте осуществления оконечное устройство может использовать максимальный коэффициент расширения, если потери в канале являются высокими, для содействия обеспечению, что сигнал восходящей линии связи принимается узлом доступа. Поскольку потери в канале уменьшаются, оконечное устройство может уменьшить коэффициент расширения, чтобы сберегать ресурсы. В одном варианте осуществления оконечное устройство может уменьшать коэффициент расширения в 2 раза, если потери в канале уменьшаются (то есть 8192 в 4096, в 2048 и т.д.) Величина, на которую уменьшается коэффициент расширения восходящей линии связи, может быть основана на фактической величине потерь в канале. В качестве альтернативы оконечное устройство может уменьшать коэффициент расширения восходящей линии связи линейно, экспоненциально и т.д. Оконечное устройство может использовать таблицу, алгоритм, контур управления или любой другой способ, чтобы определять надлежащий коэффициент расширения восходящей линии связи, на основании определенных потерь в канале.

В иллюстративном варианте осуществления узел доступа может передавать нисходящие сигналы, которые расширены с использованием того же коэффициента расширения, что используется оконечным устройством. По существу, определение коэффициента расширения восходящей линии связи посредством оконечного устройства может также определять коэффициент расширения в нисходящей линии связи, используемый узлом доступа. Как описано выше, в течение приемного временного интервала узла доступа узел доступа может выявлять все коэффициенты расширения при всех случайных сдвигах. По существу, оконечное устройство может изменять коэффициент расширения восходящей линии связи, используемый для расширения сигнала восходящей линии связи, динамически без уведомления узла доступа или согласования с узлом доступа. В альтернативном варианте осуществления узел доступа может использовать коэффициенты расширения, отличные от используемых оконечным устройством. Например, коэффициенты расширения, используемые оконечным устройством и узлом доступа, могут соответствовать разности в 10 дБ в мощности, с которой сигнал восходящей/нисходящей линии связи принимается узлом доступа/оконечным устройством соответственно. В другом альтернативном варианте осуществления коэффициент расширения восходящей линии связи может передаваться на узел доступа прежде передачи сигнала восходящей линии связи оконечным устройством.

В операции 1915 оконечное устройство определяет мощность восходящей линии связи. Мощность восходящей линии связи может быть мощностью, с которой оконечное устройство передает сигнал восходящей линии связи на узел доступа. В иллюстративном варианте осуществления мощность восходящей линии связи может быть определена на основании, по меньшей мере отчасти, величины потерь в канале и, по меньшей мере отчасти, на определенном коэффициенте расширения в нисходящей линии связи. В таком варианте осуществления оконечное устройство может использовать полную мощность для передачи сигнала восходящей линии связи, поскольку коэффициент расширения уменьшается от максимального значения (то есть 8192 или другое значение) к минимальному значению (то есть 16 или другое значение). При уменьшении коэффициента расширения в восходящей линии связи до минимального значения, оконечное устройство может определять, являются ли потери в канале настолько достаточно низкими, что мощность восходящей линии связи может быть уменьшена, и ресурсы могут дополнительно сберегаться. В одном варианте осуществления поскольку потери в канале уменьшаются (и должен использоваться минимальный коэффициент расширения), оконечное устройство может уменьшать мощность восходящей линии связи от полной мощности до минимальной мощности. Величина, на которую мощность восходящей линии связи уменьшается, может быть основана на фактической величине потерь в канале. Мощность восходящей линии связи может уменьшаться экспоненциально, линейно и т.д. Оконечное устройство может использовать таблицу, алгоритм, контур управления или любой другой способ для определения надлежащей мощности восходящей линии связи на основании определенных потерь в канале.

В иллюстративном варианте осуществления оконечное устройство может определять надлежащий коэффициент расширения восходящей линии связи и/или мощность восходящей линии связи прежде каждой передачи сигнала восходящей линии связи оконечным устройством. По существу, на основании определенных потерь в канале коэффициент расширения восходящей линии связи может быть увеличен или уменьшен прежде любой передачи восходящей линии связи оконечным устройством. Мощность восходящей линии связи может быть подобно увеличена или уменьшена на основании определенных потерь в канале. В качестве альтернативы определения коэффициента расширения восходящей линии связи и/или мощности восходящей линии связи могут выполняться периодически, случайно или по плану. В другом альтернативном варианте осуществления оконечное устройство может подстраивать коэффициент расширения восходящей линии связи и/или мощность восходящей линии связи, только если определенное изменение потерь в канале превышает пороговое значение. В таком варианте осуществления коэффициент расширения восходящей линии связи и/или мощность восходящей линии связи могут оставаться теми же в случае небольших изменений потерь в канале.

Как описано более подробно в отношении фиг.21 ниже, определение коэффициента расширения восходящей линии связи и мощности восходящей линии связи также могут основываться, по меньшей мере отчасти, с заранее заданной мощностью, с которой узел доступа должен принимать сигнал от оконечного устройства. В иллюстративном варианте осуществления узел доступа может принимать все восходящие передачи от всех оконечных устройств в системе RPMA на той же мощности, чтобы уменьшить общие помехи в системе. Также на основании потерь в канале и заранее заданной мощности каждое оконечное устройство может подстроить коэффициент расширения восходящей линии связи и мощность восходящей линии связи для обеспечения того, что узел доступа принимает сигналы восходящей линии связи с заранее заданной мощностью. В операции 1920 оконечное устройство расширяет сигнал восходящей линии связи с определенным коэффициентом расширения восходящей линии связи. Сигнал восходящей линии связи может быть расширен согласно любому из способов, описанных в документе, или любому другому способу. В операции 1925 оконечное устройство передает сигнал восходящей линии связи с определенной мощностью восходящей линии связи. Сигнал восходящей линии связи может передаваться согласно любому из описанных в документе способов или любому другому способу.

На фиг.20 показан график, изображающий взаимосвязи между коэффициентом расширения восходящей линии связи, мощностью в восходящей линии связи и потерями в канале, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. Как указано в верхней части фиг.20, если потери в канале являются высокими, оконечное устройство может использовать максимальный коэффициент расширения 8192 в восходящей линии связи, чтобы расширять сигнал восходящей линии связи. В качестве альтернативы может использоваться любой другой максимальный коэффициент расширения восходящей линии связи. Использование максимального коэффициента расширения восходящей линии связи может повысить вероятность успешного приема узлом доступа сигнала восходящей линии связи. Как указано в нижней части фиг.20, оконечное устройство может осуществлять передачу с полной мощностью при высоких потерях в канале и использовании максимального коэффициента расширения. Поскольку потери в канале уменьшаются, оконечное устройство может использовать более низкий коэффициент расширения восходящей линии связи для передачи сигнала восходящей линии связи на узел доступа. Использование более низкого коэффициента расширения восходящей линии связи может уменьшить ресурсы обработки, используемые оконечным устройством, и сберечь энергию аккумуляторной батареи. В качестве примера, при значении α потери в канале (или коэффициент потерь) оконечное устройство может использовать коэффициент расширения 4096.

Как дополнительно указано в нижней части фиг.20, оконечное устройство может продолжать осуществлять передачу с полной мощностью, пока не будет использоваться минимальный коэффициент расширения восходящей линии связи оконечным устройством. Минимальным коэффициентом расширения восходящей линии связи может быть 16 или любое другое значение. Если потери в канале являются достаточно низкими, оконечное устройство может начать уменьшать мощность восходящей линии связи от полной мощности до минимальной мощности, чтобы дополнительно сберечь вычислительную мощность и ресурс аккумуляторной батареи, все еще обеспечивая то, что узел доступа принимает сигнал восходящей линии связи с заранее заданной мощностью. По существу, минимальный коэффициент расширения может быть пороговым значением, при котором оконечное устройство переходит от подстройки коэффициента расширения восходящей линии связи к подстройке мощности восходящей линии связи, чтобы сберегать ресурсы. В альтернативном варианте осуществления коэффициент расширения восходящей линии связи и мощность восходящей линии связи могут подстраиваться одновременно. В другом альтернативном варианте осуществления минимальная мощность может не использоваться.

На фиг.21 показана блок-схема, изображающая вторую систему RPMA, которая использует динамическое управление энергией в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. Система RPMA включает в себя узел 2110 доступа, первое оконечное устройство 2120, второе оконечное устройство 2130 и третье оконечное устройство 2140. В альтернативных вариантах осуществления в состав могут быть включены дополнительные узлы доступа и/или оконечные устройства. В иллюстративном варианте осуществления каждое устройство из первого оконечного устройства 2120, второго оконечного устройства 2130 и третьего оконечного устройства 2140 могут находиться на различных расстояниях от узла 2110 доступа. Первое оконечное устройство 2120 может передавать первый сигнал 2125 восходящей линии связи на узел 2110 доступа по первому каналу связи, второе оконечное устройство 2130 может передавать второй сигнал 2135 восходящей линии связи на узел 2110 доступа по второму каналу связи, а третье оконечное устройство 2140 может передавать третий сигнал 2145 восходящей линии связи на узел 2110 доступа по третьему каналу связи. Если первый сигнал 2125 восходящей линии связи, второй сигнал 2135 восходящей линии связи и третий сигнал 2145 восходящей линии связи передаются каждый с одинаковой мощностью и ослабление в первом канале связи, втором канале связи и третьем канале связи является постоянным, узел 2110 доступа может принимать сигналы 2125, 2135 и 2145 восходящей линии связи с другими значениями мощности. Другие значения мощности могут обуславливаться различными расстояниями между оконечными устройствами 2120, 2130 и 2140 и узлом 2110 доступа. В качестве альтернативы ослабление в каналах связи может отличаться, имея следствием прием для других значений мощности в узле 2110 доступа.

Как описано выше, может быть желательным сбалансировать систему RPMA так, что каждый из сигналов 2125, 2135 и 2145 восходящей линии связи поступает на узлы 2110 доступа с той же или приблизительно с той же мощностью. Прием узлом 2110 доступа всех передач от оконечных устройств 2120, 2130 и 2140 может уменьшить общие помехи в системе RPMA. По существу, оконечным устройствам 2120, 2130 и 2140 может быть известна заранее заданная мощность, с которой узел 2110 доступа должен принимать все сигналы восходящей линии связи. На основании потерь в канале (каковое должно учитывать расстояние между соответственными оконечными устройствами и узлом 2110 доступа) и заранее заданной мощности каждое устройство из оконечных устройств 2120, 2130 и 2140 может подстраивать свой соответственный коэффициент расширения восходящей линии связи и мощность восходящей линии связи для обеспечения, что первый сигнал 2125 восходящей линии связи, второй сигнал 2135 восходящей линии связи и третий сигнал 2145 восходящей линии связи принимаются узлом 2110 доступа с заранее заданной мощностью.

В альтернативном варианте осуществления узел 2110 доступа может передавать запросы подстройки мощности восходящей линии связи на первое оконечное устройство 2120, второе оконечное устройство 2130 и третье оконечное устройство 2140, так что передачи от оконечных устройств 2120, 2130 и 2140 принимаются узлом 2110 доступа с одинаковой мощностью. В таком варианте осуществления узел 2110 доступа может определять самую низкую устойчивую мощность для системы RPMA на основании всех каналов связи системы RPMA. На основании низшей устойчивой мощности узел 2110 доступа может посылать соответственные запросы подстройки мощности на каждое устройство из оконечных устройств 2120, 2130 и 2140 для обеспечения, что сигналы 2125, 2135 и 2145 восходящей линии связи принимаются узлом 2110 доступа на низкой устойчивой мощности. Каждый запрос подстройки энергии может включать в себя значение низшей устойчивой мощности, коэффициент расширения восходящей линии связи, подлежащий использованию оконечным устройством, мощность восходящей линии связи, подлежащая использованию оконечным устройством, величины, на которые оконечное устройство должно увеличивать/уменьшать коэффициент расширения восходящей линии связи и/или мощность восходящей линии связи, и/или любую другую информацию, которая может использоваться оконечным устройством в определении, каким образом передавать сигнал восходящей линии связи.

На фиг.22 показана блок-схема, иллюстрирующая операции, выполняемые узлом доступа системы RPMA в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления. В альтернативных вариантах осуществления могут выполняться меньшее количество операций, дополнительные и/или другие операции. Кроме того, подразумевается, что использование блок-схем в документе не является ограничительным относительно порядка выполняемых операций. В операции 2200 узел доступа принимает сигнал восходящей линии связи от оконечного устройства. В операции 2205 узел доступа определяет коэффициент расширения восходящей линии связи, используемый оконечным устройством для расширения сигнала восходящей линии связи. Коэффициент расширения восходящей линии связи может быть определен в результате обработки сигнала восходящей линии связи. В операции 2210 узел доступа определяет коэффициент расширения в нисходящей линии связи. В иллюстративном варианте осуществления коэффициент расширения в нисходящей линии связи может быть таким же, как коэффициент расширения восходящей линии связи, используемый оконечным устройством. В качестве альтернативы узел доступа может использовать другой коэффициент расширения. В одном варианте осуществления узел доступа может также определять канальные потери в канале связи между узлом доступа и оконечным устройством. В таком варианте осуществления коэффициент расширения в нисходящей линии связи может основываться, по меньшей мере отчасти, на потерях в канале, как описано выше на фиг. 19 и 20 в отношении оконечного устройства. В операции 2215 узел доступа расширяет сигнал нисходящей линии связи с коэффициентом расширения нисходящей линии связи. В операции 2220 узел доступа передает сигнал нисходящей линии связи на оконечное устройство. В иллюстративном варианте осуществления узел доступа может передавать сигнал нисходящей линии связи с максимальной мощностью узла доступа. В качестве альтернативы мощность, используемая узлом доступа, может быть основана на потерях в канале или любом другом факторе.

Предшествующее описание иллюстративных вариантов осуществления было представлено с целями иллюстрации и описания. Оно не предназначено являться исчерпывающим или ограничивать данное изобретение раскрытой точной формой, и возможны модификации и изменения в свете вышеупомянутого описания или могут быть получены на основе практического воплощения данного изобретения. Варианты осуществления были выбраны и описаны для того, чтобы пояснить принципы данного изобретения, и предполагается его практическое применение, чтобы дать возможность специалисту в данной области техники использовать данное изобретение в различных вариантах осуществления и с различными модификациями, если они подходят для конкретного предполагаемого использования. Кроме того, в документе использовались одна или несколько блок-схем. Использование блок-схем не предназначено являться ограничительным по отношению к порядку следования, в котором операции выполняются.

Изобретение относится к области техники связи. Способ передачи восходящей линии связи включает в себя определение потерь в канале, которые имеют место в канале связи между узлом доступа и оконечным устройством. Коэффициент расширения восходящей линии связи определяется на основании, по меньшей мере отчасти, коэффициента потерь и, по меньшей мере отчасти, заранее заданной мощности, с которой узел доступа должен принимать сигнал восходящей линии связи от оконечного устройства. Сигнал восходящей линии связи расширяется с коэффициентом расширения восходящей линии связи. Сигнал восходящей линии связи передается от оконечного устройства на узел доступа. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Способ передачи восходящей линии связи, содержащий:
определение потерь в канале, которые имеют место в канале связи между узлом доступа и оконечным устройством;
определение в оконечном устройстве коэффициента расширения для восходящей линии связи на основании, по меньшей мере отчасти, потерь в канале и, по меньшей мере отчасти, заранее заданной мощности, с которой узел доступа принимает сигнал восходящей линии связи от оконечного устройства;
расширение сигнала восходящей линии связи с коэффициентом расширения восходящей линии связи; и
передачу сигнала восходящей линии связи от оконечного устройства на узел доступа.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий прием сигнала нисходящей линии связи от узла доступа, причем потери в канале определяются на основании, по меньшей мере отчасти, сигнала нисходящей линии связи.

3. Способ по п.2, в котором потери в канале определяются на основании, по меньшей мере отчасти, известной мощности, с которой узел доступа передал сигнал нисходящей линии связи.

4. Способ по п.2, в котором потери в канале определяются на основании, по меньшей мере отчасти, коэффициента расширения в нисходящей линии связи, используемого узлом доступа для расширения сигнала нисходящей линии связи.

5. Способ по п.1, дополнительно содержащий определение мощности восходящей линии связи, с которой можно осуществлять передачу сигнала восходящей линии связи, причем мощность восходящей линии связи определяется на основании, по меньшей мере отчасти, потерь в канале и, по меньшей мере отчасти, заранее заданной мощности.

6. Способ по п.1, в котором сигнал восходящей линии связи передается с полной мощностью, если коэффициент расширения восходящей линии связи не является минимальным коэффициентом расширения.

7. Способ по п.6, дополнительно содержащий:
если коэффициентом расширения восходящей линии связи является минимальный коэффициент расширения, определение того, позволяет ли передача сигнала восходящей линии связи с пониженной мощностью прием сигнала восходящей линии связи узлом доступа с заранее заданной мощностью; и
передачу сигнала восходящей линии связи с пониженной мощностью, если определено, что пониженная мощность позволяет прием сигнала восходящей линии связи узлом доступа с заранее заданной мощностью.

8. Оконечное устройство системы связи, содержащее:
процессор, сконфигурированный для определения потерь в канале, которые имеют место в канале связи между узлом доступа и оконечным устройством; и
определения коэффициента расширения восходящей линии связи на основании, по меньшей мере отчасти, потерь в канале и, по меньшей мере отчасти, заранее заданной мощности, с которой узел доступа принимает сигнал восходящей линии связи от оконечного устройства;
расширитель псевдослучайной последовательностью, функционально связанный с процессором и сконфигурированный для расширения сигнала восходящей линии связи с коэффициентом расширения восходящей линии связи; и
передатчик, связанный с возможностью взаимодействия с процессором и сконфигурированный для передачи сигнала восходящей линии связи от оконечного устройства на узел доступа.

9. Оконечное устройство системы связи по п.8, дополнительно содержащее приемник, функционально связанный с процессором и сконфигурированный для приема сигнала нисходящей линии связи от узла доступа, причем процессор определяет потери в канале на основании, по меньшей мере отчасти, сигнала нисходящей линии связи.

10. Оконечное устройство системы связи по п.9, в котором процессор определяет потери в канале на основании, по меньшей мере отчасти, известной мощности, с которой узел доступа передал сигнал нисходящей линии связи.

11. Оконечное устройство системы связи по п.9, в котором процессор определяет потери в канале на основании, по меньшей мере, отчасти коэффициента расширения в нисходящей линии связи, используемого узлом доступа для расширения сигнала нисходящей линии связи.

12. Оконечное устройство системы связи по п.8, в котором процессор дополнительно сконфигурирован для определения мощности восходящей линии связи, на которой можно осуществлять передачу сигнала восходящей линии связи, причем мощность восходящей линии связи определяется на основании, по меньшей мере отчасти, потерь в канале и, по меньшей мере отчасти, заранее заданной мощности.

13. Оконечное устройство системы связи по п.8, в котором передатчик передает сигнал восходящей линии связи с полной мощностью, если коэффициент расширения восходящей линии связи не является минимальным коэффициентом расширения.

14. Оконечное устройство системы связи по п.13, в котором:
процессор дополнительно сконфигурирован для определения того, позволяет ли передача сигнала восходящей линии связи с пониженной мощностью прием сигнала восходящей линии связи узлом доступа с заранее заданной мощностью, если коэффициентом расширения восходящей линии связи является минимальный коэффициент расширения; и
передатчик сконфигурирован для передачи сигнала восходящей линии связи с пониженной мощностью, если процессором определено, что пониженная мощность позволяет прием сигнала восходящей линии связи узлом доступа с заранее заданной мощностью.

15. Система связи, содержащая:
узел доступа, содержащий
первый передатчик, сконфигурированный для передачи сигнала нисходящей линии связи по каналу связи на оконечное устройство; и
оконечное устройство, содержащее
приемник, сконфигурированный для приема сигнала нисходящей линии связи от узла доступа;
процессор, функционально связанный с приемником и сконфигурированный для:
определения потерь в канале, которые имеют место вдоль канала связи между узлом доступа и оконечным устройством, причем потери в канале определяются на основании, по меньшей мере отчасти, сигнала нисходящей линии связи; и
определения коэффициента расширения восходящей линии связи на основании, по меньшей мере отчасти, потерь в канале и, по меньшей мере отчасти, заранее заданной мощности, с которой узел доступа принимает сигнал восходящей линии связи от оконечного устройства;
расширитель псевдослучайной последовательностью, функционально связанный с процессором и сконфигурированный для расширения сигнала восходящей линии связи с коэффициентом расширения восходящей линии связи; и
второй передатчик, функционально связанный с процессором и сконфигурированный для передачи сигнала восходящей линии связи от оконечного устройства на узел доступа.

16. Система связи по п.15, в которой процессор оконечного устройства определяет потери в канале на основании, по меньшей мере отчасти, известной мощности, с которой узел доступа передал сигнал нисходящей линии связи.

17. Система связи по п.15, в которой процессор оконечного устройства определяет потери в канале на основании, по меньшей мере отчасти, коэффициента расширения в нисходящей линии связи, используемого узлом доступа для расширения сигнала нисходящей линии связи.

18. Система связи по п.15, в которой процессор оконечного устройства дополнительно сконфигурирован для определения мощности восходящей линии связи, с которой можно осуществлять передачу сигнала восходящей линии связи, причем мощность восходящей линии связи определяется на основании, по меньшей мере отчасти, потерь в канале и, по меньшей мере отчасти, заранее заданной мощности.

19. Система связи по п.15, в которой второй передатчик передает сигнал восходящей линии связи с полной мощностью, если коэффициент расширения восходящей линии связи не является минимальным коэффициентом расширения.

20. Система связи по п.19, в которой:
процессор оконечного устройства дополнительно сконфигурирован для определения того, позволяет ли передача сигнала восходящей линии связи с пониженной мощностью прием сигнала восходящей линии связи узлом доступа с заранее заданной мощностью, если коэффициентом расширения восходящей линии связи является минимальный коэффициент расширения; и
второй передатчик конфигурируется для передачи сигнала восходящей линии связи с пониженной мощностью, если процессор определяет, что пониженная мощность позволяет прием сигнала восходящей линии связи узлом доступа с заранее заданной мощностью.