專利名稱：低功率無線通信系統(tǒng)和協(xié)議的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及低功率無線通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)通常包括多個固定收發(fā)器設備，它們同多個遠程收發(fā)器設備通信。通常，這種系統(tǒng)中的遠程收發(fā)器設備數(shù)目多于固定收發(fā)器設備的數(shù)目。
正如公知的那樣，遠程和固定設備都需要產(chǎn)生相同精確頻率的參考信號，以便有效地進行相互通信。如果頻率發(fā)生器彼此充分偏離，則設備無法相互通信。不幸的是，當今用于無線通信系統(tǒng)的許多應用都要求使用大量的低成本、低功率遠程設備。但是，很難生產(chǎn)低成本的遠程設備，因為它們都需要一個相對昂貴的部件或電路(例如，晶體振蕩器)來產(chǎn)生精確頻率參考信號。
考慮到上述以及其它缺點，需要一種改進的低功率無線通信系統(tǒng)和協(xié)議。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種改進的低功率無線通信系統(tǒng)和協(xié)議。該通信系統(tǒng)包括一個或多個標記(tag)，它(它們)經(jīng)由一個無線通信鏈路同一個或多個接入點通信。該接入點發(fā)送一個由所述標記接收的信標信號。所述標記通過沃爾什變換搜索該信標信號。這個信標信號允許標記建立一個同接入點中產(chǎn)生的參考信號頻率同步的精確頻率參考信號。
其它方面和特征將從下面結(jié)合附圖的闡述中變得明顯。


圖1是一個示例性通信網(wǎng)絡的框圖。
圖2是一個示例性標記的框圖。
圖3是一個接入點和一個標記間的示例性通信對話的流程圖。
圖4是標記的一個示例性狀態(tài)流程圖。
圖5是一個執(zhí)行信標搜索的示例性狀態(tài)流程圖。
圖6是一個執(zhí)行碼相位搜索的示例性狀態(tài)流程圖。
圖7是一個示例性標記的詳細框圖。
圖8示出圖7中執(zhí)行的快速沃爾什變換(FWT)的示例性操作圖。
圖9是一個示例性接入點的框圖。
圖10是一個定時圖，示出了一個碼片周期內(nèi)標記振蕩器需要運行的時刻。
應該注意，整個附圖中，各個圖并不是按比例繪制的，并且為說明目的采用相似的參考數(shù)字表示相似結(jié)構(gòu)或功能的元件。還應該注意，這些附圖只是為了便于優(yōu)選實施例的闡述。這些附圖并沒有闡述到本發(fā)明的各個方面，也并不限制本發(fā)明的范疇。
具體實施例方式
轉(zhuǎn)向附圖，現(xiàn)將對示例性實施例進行闡述。
圖1是一個示例性通信系統(tǒng)的框圖。該通信系統(tǒng)包括一個標記100、無線接入點108、一個初始化終端103、一個服務器105以及一個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡106。無線接入點108經(jīng)由無線通信鏈路101同標記100通信并經(jīng)由無線通信鏈路109同另一個標記通信。無線接入點108經(jīng)由通信鏈路107同數(shù)據(jù)網(wǎng)絡106通信，通信鏈路107可以是有線的或無線的通信鏈路。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡106可以是任何類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，例如局域網(wǎng)(LAN)。服務器105和初始化終端103分別經(jīng)由通信鏈路110和111彼此通信，通信鏈路110和111都可以是有線或無線通信鏈路。在此闡述的通信鏈路可通過已知的加密算法編碼，以便增強數(shù)據(jù)在鏈路上傳輸?shù)陌踩浴?br> 盡管圖1繪制了單個標記100、兩個接入點108、單個初始化終端103以及單個服務器105，但應該注意到該通信網(wǎng)絡可包括任何數(shù)目的標記100、接入點108、初始化終端103以及服務器105。例如，一個通信網(wǎng)絡可包括數(shù)百個或數(shù)千個標記100，每一個都能同至少一個接入點108通信。
接入點108可經(jīng)由無線通信鏈路109直接彼此通信，例如，用以同步和校準一個位置函數(shù)。接入點108經(jīng)由一個有線或無線通信鏈路107連接到網(wǎng)絡106。因此，接入點108、服務器105和初始化終端103能夠經(jīng)由網(wǎng)絡106彼此通信。
標記100是一臺能夠經(jīng)由無線通信鏈路101傳輸信息、命令、數(shù)據(jù)和/或信號，和/或能夠經(jīng)由無線通信鏈路101接收信息、命令、數(shù)據(jù)和/或信號的設備。服務器105可以使用初始化終端103經(jīng)由通信鏈路104對標記100進行初始化?？梢蕾嚻鋺猛ㄟ^多種信息初始化標記100，例如獨特的ID碼，和期望的信標碼、站點ID碼、密鑰、初始成本/顯示信息等。
一個實施例中，標記100將外發(fā)(發(fā)送)數(shù)據(jù)集合在一個本地數(shù)據(jù)存貯器或存儲器(未示出)中。然后，在突發(fā)脈沖中將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，以便改進通信鏈路的質(zhì)量、無線信道的容量和/或系統(tǒng)的功率效率。此外，可通過接入點108和/或服務器105產(chǎn)生的命令或指令調(diào)制或調(diào)整標記100的發(fā)送功率，以便降低干涉、節(jié)省功率和/或提高網(wǎng)絡容量。另外，標記100可響應于感知的參數(shù)(例如，電池狀況、金屬和/或液體的本地干擾、溫度等)調(diào)制或調(diào)整它自身產(chǎn)生的射頻(RF)信號的傳輸功率、頻率、定時、編碼和/或波形。
另一個實施例中，標記100可發(fā)送或傳送一個預分配ID密鑰、涉及標記100狀態(tài)的可選狀況數(shù)據(jù)，例如從竄改傳感器(tampersensor)或檢測的電池水平和/或諸如信號強度的無線電發(fā)射或接收參數(shù)。這一信息可單獨或者同其它信息、信號、數(shù)據(jù)、命令等相結(jié)合經(jīng)由無線信道101輸送到一個或多個接入點108。
另一個實施例中，標記100經(jīng)由無線信道101從一個或多個接入點108和/或經(jīng)由通信鏈路104從初始化終端103接收信息。例如，這一信息可包括一個或多個目標發(fā)送功率水平、指示器命令、狀況查詢、安全密鑰、初始狀態(tài)信息、診斷命令和/或標識碼信息。
可對無線通信鏈路109使用任何適當?shù)耐ㄐ艆f(xié)議。無線通信鏈路109可基于已有通信標準，例如IEEE802.11和802.15標準族，包括但不限于802.11a、802.11b、802.11g、802.15.1、802.15.3、802.15.3.a和802.15.4，在此將這些標準協(xié)議作為參考結(jié)合進來。此外或可選擇地，無線通信鏈路109可基于一種低數(shù)率多路訪問脈沖無線電協(xié)議。
同樣可對通信鏈路104使用任何適當?shù)耐ㄐ艆f(xié)議。通信鏈路104可基于已知通信標準，例如I2C、USB、RS-232、IrDA和SPI，在此將這些標準協(xié)議作為參考結(jié)合在此。初始化鏈路還可以將直接電接觸、電容耦合、磁耦合或光耦合用作一種通信方式。
接入點108、初始化終端103和服務器105可通過諸如傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)的任何適當通信協(xié)議經(jīng)由一個有線LAN或一個或多個無線LAN進行通信?？墒褂玫牡湫蜔o線LAN示例包括標準IEEE802.11a、802.11b、802.11g和它們的衍生物或擴展物，它們中所有的都作為參考結(jié)合在此。
服務器105包括一個同存儲器進行通信的處理器。術(shù)語“服務器”旨在包含任何能夠控制和監(jiān)控網(wǎng)絡106、從接入點108接收信號和/或?qū)⑿盘柦?jīng)由接入點108輸送到一個或多個標記100的一個或多個計算設備。存儲器可存儲一個或多個控制程序，用以操縱和/或管理服務器105和網(wǎng)絡106，包括網(wǎng)絡106中的所有部件。此外，存儲器可存儲涉及工具(例如倉庫和工廠)運行的多種信息，包括但不限于定價信息、訂單、清單、運輸和接收記錄、資產(chǎn)信息、安全信息、職員信息、部件信息、版本信息等等。在此，這一信息可通過不同標記100訪問使用。由于系統(tǒng)要求將為服務器確定適當?shù)膶Ｓ迷O計和功能，可組合使用兩個或更多的服務器105。例如，第一存儲器可存儲控制程序，第二存儲器可存儲諸如清單記錄的其它有用信息和數(shù)據(jù)。這種情況下，即使此信息存儲在另一個服務器105上，本服務器105也可訪問這一信息。
運行在服務器105上的控制程序通常產(chǎn)生、分配、存儲、比較、通信和/或確認ID碼密鑰以及標記100和接入點108的數(shù)據(jù)流。此外，運行在服務器105上的控制程序可確認或檢查多個標記100之間的相互作用。服務器105可將確認信號發(fā)送回標記100來指示此確認和指令的狀況。
圖2是一個示例性標記100的框圖。標記100包括一個或多個下列部件一個無線電集成電路(IC)125、一個天線126、一個或多個任選的無源元件127、一個初始化信道鏈路128、一個電池或其它電源129、一個或多個任選的外圍設備130以及一個或多個任選的傳感器131。例如，典型無源元件127包括電容器和電阻器。例如，典型外圍設備130包括一個能夠接收和傳送音頻信息的兩路音頻處理器或者一個液晶顯示器(LCD)及其相關(guān)聯(lián)的控制器。例如，典型傳感器131包括一個按鈕、一個竄改檢測器或一個電池狀況傳感器。
術(shù)語“電池”旨在包含任何類型的便攜電源、控制或存儲裝置，例如鈕扣電池(例如手表電池)、鋰電池、氯化銀電池、氯化鋅電池、碳化鋅電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物電池、堿性電池、燃料電池、電容器、太陽能電池、振蕩轉(zhuǎn)換器、熱功率發(fā)生器或疊層化學電池。一個優(yōu)選實施例中，電池可包括一個基于鋅和二氧化錳的小型可丟棄電池，可任選地將這個電池附加到基底上并封裝在塑料中。
術(shù)語“一個傳感器”或“多個傳感器”旨在包括任何類型的電氣開關(guān)、電容性觸摸傳感器、光觸發(fā)輸入、溫度傳感器、電壓傳感器或任何其它輸入機構(gòu)或傳感器。換句話說，術(shù)語“傳感器”旨在包括大范圍的已知數(shù)據(jù)輸入設備。
術(shù)語“控制器”旨在包括處理器，例如微處理器、電子控制設備、狀態(tài)機和可用來電子控制其它電路元件操作的其它電路。此外，本控制器可連接到用于存儲控制器執(zhí)行的一個或多個程序的存儲器或存貯器，或者可合并到所述存儲器或存貯器當中。
天線126的元件可通過電容性和/或電阻性耦合用作竄改傳感器或電容性傳感器的一部分。一個實施例中，一個偶極天線可包括兩個能夠起到傳感器作用的大區(qū)域電容或電阻金屬板。標記100經(jīng)由下面闡述的低數(shù)率協(xié)議通過天線126同接入點108通信。
可根據(jù)應用將諸如傳感器131和/或外圍設備130的附加部件添加到電路中。類似地，可根據(jù)應用刪除部件。例如，如果標記100用在一個具有外部電源的系統(tǒng)中便可刪除電池129，例如手機、相機或個人數(shù)字助理(PDA)的小型無線附加卡。
許多應用都可利用低數(shù)率、低功率、低成本無線通信系統(tǒng)，包括但不限于電子貨架標簽、藥物跟蹤、供給鏈管理、銷售終端通信點、資產(chǎn)管理、傳感器網(wǎng)絡、建筑控制系統(tǒng)、話音網(wǎng)絡、計算機網(wǎng)絡以及安全網(wǎng)絡。在話音網(wǎng)絡應用中，可在無線耳機(未示出)中實現(xiàn)標記100，該耳機包括標記100和音頻處理器外圍設備130，該外圍設備接收、處理并將音頻信息分別發(fā)送至耳機/自麥克風接收。在電子貨架標簽應用中，可在一個電子貨架標簽中實現(xiàn)標記100，該電子貨架標簽包括標記100和一個LCD或其它顯示外圍設備130，用以在諸如雜貨店的零售環(huán)境中指示價格。這一示例中，標記100經(jīng)由接入點108從中心服務器105接收更新的定價并將價格顯示在LCD外圍設備130上。
操作中，標記100發(fā)送一個或多個信號，這些信號由一個或多個無線接入點108接收。根據(jù)發(fā)送信號對參考信號(例如，來自參考標記)或?qū)γ總€接入點108處保留的全局時間參考的相對到達時間、相對信號強度、和/或經(jīng)由無線通信鏈路在一個或者多個無線接入點108接收的多路簽名信息，服務器105可推導出或確定標記的位置。由三個或更多非共面無線接入點108通過標記100接收的信號信息對被跟蹤標記100的位置或區(qū)域進行“三角測量”或確定的多種技術(shù)、算法和程序在本領(lǐng)域內(nèi)是眾所周知的。同樣，通過兩個接入點108確定標記100的位置的多種技術(shù)、算法和程序在本領(lǐng)域內(nèi)也是眾所周知的。
一個實施例中，接入點108和標記100之間的通信鏈路101包括兩個子鏈路。第一子鏈路用于接入點到標記的通信。這一鏈路中心位于2.44GHz的ISM頻帶，具有60MHz的信道帶寬。第二子鏈路用于標記到接入點的通信。這一鏈路在中心位于4.1GHz的超寬頻帶(UWB)內(nèi)。應該認識到，標記100和接入點108間的通信可使用任何適當?shù)念l率和頻帶。
圖3是接入點108和標記100間示例性通信對話的流程圖。這一通信對話可在無線通信鏈路101上發(fā)生。圖3提供了通信協(xié)議的概況，下面將參考圖4-6對這一協(xié)議進行進一步闡述。
通信對話從接入點108發(fā)送一個信標信號(步驟150)開始，這個信標信號通過偽噪聲碼(PN碼)編碼并通過任何適當?shù)臄?shù)字調(diào)制技術(shù)調(diào)制。一個實施例中，通過N＝7 PN碼(長度2N-1＝127)對該信標信號進行編碼，采用9Mb/s比特(碼片)速率的2.44GHz載波的20ns寬脈沖開關(guān)鍵控(OOK)調(diào)制所述N＝7 PN碼。在此使用的一個比特或碼片是一個PN序列中的單個比特。該信標信號可被連續(xù)傳送，在預定時刻被間斷傳送，或在沒有其它設備使用信道時被發(fā)送。如果在系統(tǒng)中存在多個接入點108，則多接入點108能夠調(diào)節(jié)它們的信標傳送，從而使其間的9MHz比特率同步且鎖定相位。
信標信號的目的是為標記100提供一個精確頻率參考。通常，標記100不包括精確頻率參考，例如晶體或諧振器。標記100使用信標信號推導出一個精確頻率參考。這一技術(shù)是有益的，因為它不要求在標記100中集成昂貴的精確頻率參考。
標記100具有一個休眠計時器功能，這允許標記100進入一個非常低功率的休眠狀態(tài)，而只有休眠計時器運行。當休眠計時器期滿(步驟151)時，標記100加電(步驟152)并且開始試圖通過本地搜索算法獲取信標信號(步驟153)?？捎山尤朦c108或通信系統(tǒng)中出現(xiàn)的其它設備來編程該休眠計時器功能。休眠計時器還可對竄改或傳感器指示起反應，或?qū)π艠薖N碼中的改變起反應。
標記100在一個足夠大的搜索空間對信標信號的PN碼進行搜索，以便覆蓋制造差異和操作偏差造成的頻率變化。PN碼是一個碼族，容易通過線性反饋移位寄存器(LFSR)產(chǎn)生。正如公知的那樣，PN碼具有自相關(guān)函數(shù)，它在零相位點之外的所有地方都非常低，這使得它們適于用作擴展頻譜信道鑒別器。但是，PN碼使用的一個缺點是接收器處的相關(guān)/檢測要求大量操作。特別地，該相關(guān)/檢測過程可要求上至(2N1)2操作，其中2N-1是PN序列的長度。
為了加速搜索過程并降低檢測信標信號所要求的操作數(shù)，標記100使用快速沃爾什變換(FWT)有效實現(xiàn)一組PN相關(guān)器。沃爾什變換是一種二進制變換，大多數(shù)時候長度為2N。沃爾什變換具有一個獨特的性質(zhì)，變換矩陣的列可被置換(重新排序)，由此新矩陣的行包括給定PN碼的所有旋轉(zhuǎn)。這種置換可取代矩陣應用到輸入數(shù)據(jù)，允許快速O(N2N)變換來取代O(N2N)碼搜索問題。FWT完成之后還需要一種反置換來反轉(zhuǎn)輸出數(shù)據(jù)。通過FWT執(zhí)行一種平行PN碼相位搜索，極大降低了檢測信標信號所需的操作數(shù)。例如，如果PN碼具有127比特的長度，標準搜索將采取16 129個操作(1272)，而使用FWT的搜索將采取889個操作(7×127)。
在包括下列的多種出版物種對快速沃爾什變換進行了闡述Srdjan Z.Budisin于1989年在Mediterranean ElectrotechnicalConference Proceedings第513-515頁上發(fā)表的文章，題為“Fast PNSequence Correlation by using FWT(通過使用FWT的快速PN序列相關(guān))”，其中闡述了一種已有方法，將快速沃爾什變換用于PN碼的快速相關(guān)；Abdulqadir Alaqeeli和Janusz Starzyk于2001年在雅典OH的Proc.Southeastern Symposium on System Theory上發(fā)表的論文，題為“Hardware Implementation for Fast Convolution with a PN Code UsingField Programmable Gate Array(使用現(xiàn)場可編程門陣列對PN碼快速卷積的硬件實現(xiàn))”，其中闡述了將快速沃爾什變換用于PN碼相位的快速獲?。灰约癕artin Cohn和Abraham Lempel于1977年1月在IEEE Transactions on Information Theory第135-137頁上發(fā)表的文章，題為“On Fast M-Sequence Transforms(快速M序列變換研究)”，其中闡述了將快速沃爾什變換用于偽噪聲碼的相關(guān)性。這些參考都公開了將快速沃爾什變換用于偽噪聲碼的相關(guān)/檢測。但是，它們沒有像本公開所教導的那樣公開或建議將快速沃爾什變換用于在遠程設備中建立精確頻率參考信號。
正如下面詳細闡述的那樣，在獲取過程中，標記100步進通過脈沖中心頻率的序列(例如，中心位于2.44GHz)、脈沖重復周期(PRP)(例如，中心位于約111ns)以及脈沖相位。具體頻率和周期可依賴應用而不同。搜索通常從在先通信對話的頻率和周期開始并掃過一個有限數(shù)目的頻率/周期/相位組合，該有限數(shù)目組合足夠?qū)捯钥紤]由電壓、溫度、負載和/或其它產(chǎn)生偏差的影響所導致的振蕩器和電壓控制振蕩器(VCO)偏差。下面將更加詳細地闡述FWT信標捕獲過程。獲得信標之后，提供一個最佳匹配頻率和PRP。
通過將早/晚PN相關(guān)器用作相位檢測器，鎖相環(huán)路(PLL)鎖定信標信號(步驟154)。采用上述FWT的碼相位數(shù)據(jù)初始化相關(guān)器。允許PLL有充足的時間進行調(diào)整，因此它能精確跟蹤信標脈沖速率。信標信號還可包含一個或多個附加的疊加同步碼，它們具有更長或更短的PN碼長，用以促進更快速的搜索(更短碼)或更高的噪聲抑制(更長碼)。正如本領(lǐng)域公知的那樣，可動態(tài)調(diào)整PLL回路帶寬，以便最大化捕捉范圍并最小化整個搜索和鎖定時間。
標記100還可搜索多個信標碼(該步驟未示出)?？捎梢粋€或多個接入點108的子集同時傳送多個信標碼，以便將低數(shù)據(jù)速率消息廣播到該接入點108子集附近的多個標記100處。例如，可通過比較不同信標碼的FWT峰值推導出這個消息。這一廣播機理可編碼多個數(shù)據(jù)類型，包括但不限于發(fā)送功率指示、休眠/醒來命令和/或加密方案的共享元素(如密鑰)或者同步信息。
一旦PLL鎖定到9MHz信標比特率(步驟154)，標記通過中心位于4.1GHz的短(2ns寬度)脈沖的二進制相移鍵控(BPSK)調(diào)制發(fā)送一個N＝16(長度2N-1＝65535)訓練或?qū)ьlPN碼(步驟155)。選擇碼長度、發(fā)送頻率和調(diào)制方案依賴于應用，并且本教導不限于這一考慮。接入點108持續(xù)地或頻繁執(zhí)行FWT PN碼搜索(步驟156)，用以尋找訓練碼峰值。訓練序列允許接入點108檢測標記信號，并允許接入點108程序化一組多路或RAKE濾波器抽頭來優(yōu)化同標記100的通信。下面對這一過程進行更詳細的闡述。
隨后，標記100采用兩個N＝14(長度2N-1＝16383)的PN碼再現(xiàn)數(shù)據(jù)比特，來發(fā)送其獨特的ID碼(步驟157)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到還可以使用其它擴展頻譜編碼技術(shù)，例如碼移鍵控或補碼鍵控。接入點108具有一組相關(guān)器，它們恢復被發(fā)送的數(shù)據(jù)流(步驟158)。當ID碼完全或足以唯一識別標記100時，一個或多個接入點108采用一個N＝14(長度2N-1＝16383)的PN碼對發(fā)送一個編碼消息和CRC，用以編碼數(shù)據(jù)比特(步驟159)。碼類型(PN或其它)和碼長度的選擇依賴于應用。
通過使用2.44GHz接入點至標記通信鏈路上傳輸?shù)囊粋€碼對和碼相位將接入點至標記的消息作為特定標記的目標，所述鏈路同4.1GHz標記至接入點通信鏈路中使用的碼和碼相位相同或相關(guān)聯(lián)，或者該鏈路被索引到標記ID上。接入點至標記的消息可包括對補充標記數(shù)據(jù)的請求(未示出)。補充標記數(shù)據(jù)示例包括但不限于傳輸功率水平、休眠時間、新ID碼或EPC、安全密鑰、訓練序列滿足數(shù)據(jù)碼相位關(guān)系、CRC檢驗和等等。
標記100接收數(shù)據(jù)有效負載160并返回一個確認(ACK)161，該確認被接入點108接收并被檢查(步驟163)。一旦標記100處理了所接收的消息，該休眠計時器被設置(步驟164)并且標記可以斷電(步驟165)。
在數(shù)據(jù)接收期間收集到高精度多路模型之后，接入點108可高精度地確定輸入信號的前沿定時。此外或作為備選，還可使用原始FWT訓練碼多路模型信息確定或進一步約束到達的前沿時間。一旦相對全局參考時鐘或已知參考信號確定了到達時間，接入點108可將數(shù)據(jù)發(fā)送至服務器105，用于進一步處理。
圖3描述的通信對話只是多種可能的通信流組合當中的一種。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解，在本教導范疇內(nèi)存在許多其它的通信流。例如，標記100可要求附加數(shù)據(jù)有效負載作為其數(shù)據(jù)消息的一部分，擴展通信對話?？筛郊印⒏采w或替換任何數(shù)目的信號交換協(xié)議、安全協(xié)議、認證協(xié)議和/或碼序列，這同樣在本教導的范疇之內(nèi)。
圖4是標記100的示例性狀態(tài)流程圖。標記100從休眠狀態(tài)開始(步驟200)，且在給定時刻醒來。檢查特定傳感器(例如，竄改檢測器)狀態(tài)并且在狀況沒有變化時返回休眠的另一個狀態(tài)沒有示出，但這在本教導的范疇之內(nèi)。休眠計時器期滿時，標記100醒來并且開始采用FWT搜索對信標信號進行搜索(步驟201)。參考圖5對這個FWT搜索進行進一步闡述。如果沒發(fā)現(xiàn)信標，標記100在返回休眠(步驟200)之前進入一個功率/休眠調(diào)整過程(步驟210)。一個實施例中，如果標記100在尋找信標中重復失敗，則標記100認為其超出了信標范圍并自動修改(例如，擴展)其休眠時間，以便保持電量。
如果發(fā)現(xiàn)信標，標記100執(zhí)行FWT，以確定碼相位(步驟202)。參考圖6對這個碼相位確定步驟進行進一步說明。如果沒有發(fā)現(xiàn)碼相位，標記100在返回休眠之前進入功率/休眠調(diào)整狀態(tài)(步驟210)。一個實施例中，如果標記100沒有發(fā)現(xiàn)有效的碼相位，則標記100可擴展其休眠時間，以便保持電量。
如果發(fā)現(xiàn)有效碼相位，則標記100采用PLL跟蹤信標比特率(步驟203)。一個實施例中，使用具有9MHz中心頻率的PLL。PLL在預定時刻實現(xiàn)鎖定。如果鎖定失敗，則標記100進入功率/休眠調(diào)整狀態(tài)(步驟210)。如果PLL鎖定，則標記的PLL同信標比特率同步并且開始采用任何適當?shù)臄?shù)字調(diào)制技術(shù)發(fā)送其訓練序列(步驟204)。一個實施例中，使用了N＝6(長度2N-1＝65535)的訓練PN序列和BPSK調(diào)制。一旦完成訓練序列(可包括多個重復的訓練碼)，標記100便開始才有那個一組PN碼發(fā)送和接收數(shù)據(jù)(步驟205)。一個實施例中，使用了N＝14(長度2N-1＝16383)的PN碼。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該認識到還可以使用其它擴展頻譜編碼技術(shù)，例如碼移鍵控或補碼鍵控。
完成傳輸時，標記100檢查接收數(shù)據(jù)的有效性(步驟206)。如果數(shù)據(jù)消息無效或不可靠，標記100在返回到休眠(步驟200)之前進入功率/休眠調(diào)整狀態(tài)(步驟210)。如果接收的消息有效，則標記100更新變量，首先更新非安全值(步驟207)，然后在檢查安全密鑰(步驟208)之后更新安全變量(步驟209)。例如，當標記100醒來時，其參考時鐘可能顯著偏離全局時鐘(從信標信號確定)。為了校正這一偏移，可在標記100更新一個新的體眠時間變量。在下一個對話中接入點108期望標記100醒來時，這將有助于確保標記100醒來。
圖5是執(zhí)行信標搜索的示例性狀態(tài)流程圖(圖4的步驟201)。標記100將頻率和脈沖重復周期(PRP)設置為最近獲知的最佳頻率和PRP(步驟225)。然后清零被稱為“max”的局部變量(步驟226)。標記100采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)在PRP處不斷捕獲采樣。在例如包括127采樣的長節(jié)段中存儲并處理采樣數(shù)據(jù)(步驟227)。采用LFSR產(chǎn)生多項式導出的置換函數(shù)對該長節(jié)段進行置換(重新排序)(步驟228)。然后，對重新排序的數(shù)據(jù)執(zhí)行FWT(步驟229)。求得FWT輸出的峰值和平均值的絕對值(步驟230)，其中將峰值(max)連同頻率和峰值檢驗的PRP一起保留。繼續(xù)在一個寬度足以覆蓋信標搜索周期間期望偏移的局部頻率和PRP組上執(zhí)行搜索(步驟231)。一個實施例中，該搜索覆蓋了一個或多個振蕩器頻率(例如，中心位于2.44GHz)、PRP(例如，中心位于111ns)以及PRP的相位(例如，0-111ns)。搜索的中心值和步長依賴于應用，并且本教導不限于這一考慮。
一旦完成搜索，標記100將FWT結(jié)果的最大值(例如，所有FWT結(jié)果的峰值)同平均絕對值進行比較(步驟232)。如果峰值遠大于平均絕對值，則標記100以統(tǒng)計置信度指示已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一個信標(步驟234)。否則，宣布沒有發(fā)現(xiàn)信標(步驟233)。一個實施例中，將確定是否發(fā)現(xiàn)信標的最大對平均絕對值的比例設置為4?？墒褂闷渌y值或更復雜的統(tǒng)計檢驗(例如，峰值對RMS)來確定信標狀況，這也在本教導的范疇之內(nèi)。
圖6是執(zhí)行碼相位確定功能的示例性狀態(tài)流程圖(圖4的步驟202)。首先設置步驟201(圖6)中確定的頻率和PRP(步驟250)。然后，被稱為“max”的峰值檢測的局部變量被清零(步驟251)。然后，標記100從其ACD捕獲一組新的127采樣(步驟252)。根據(jù)特定PN產(chǎn)生多項式對該數(shù)據(jù)進行置換(步驟253)。然后，對這些數(shù)據(jù)執(zhí)行FWT(步驟254)。掃描FWT的輸出并找到峰值(步驟255)。索引(i)和最大值都被存儲起來(步驟255)。將這個新的最大值同信標搜索中確定的峰值(圖4步驟201)相比較(步驟256)。如果它們一致，則通過相應的反置換函數(shù)提供并類似地從PN碼產(chǎn)生多項式導出該索引，用以導出信標碼相對標記100 FWT的碼相位(步驟257)。隨后，這一碼相位信息被用來設置一組PN相關(guān)器的初始狀態(tài)(步驟258)，所述PN相關(guān)器被用作標記脈沖速率PLL的相位檢測器。如果新的最大值與步驟201(圖4)的信標搜索峰值一致，則出現(xiàn)碼相位搜索函數(shù)，指示發(fā)現(xiàn)一個碼相位(步驟259)。如果新的最大值同201的信標搜索峰值不一致(例如，相差20％以上)，則出現(xiàn)表示沒發(fā)現(xiàn)碼相位的碼相位搜索函數(shù)(步驟260)。盡管圖6中沒有示出，但在確定沒有發(fā)現(xiàn)碼相位以及出現(xiàn)(步驟260)之前，這一過程(從步驟252開始)可多次重復。另一個實施例中，PRP在每次重復步驟252期間有輕微改變，用以改進信標重新檢測的可能性。
使用置換-FWT-反置換函數(shù)在噪聲數(shù)據(jù)中對PN碼實施高效的寬范圍搜索具有多個重要優(yōu)點，包括降低硬件復雜性、改進信噪比(通過編碼增益)、降低信標獲取時間、降低功率浪費、消除昂貴的頻率參考以及簡化標記結(jié)構(gòu)。一旦已知信號頻率、PRP和碼相位，便可使用一組慢跟蹤相關(guān)器，以便在信標獲取過程之后斷掉FWT引擎的電源，從而節(jié)省功率。碼相位在FWT和跟蹤相關(guān)器之間的移交速度很快，足以確保信標不會丟失。一個實施例中，PRP步長精確得足以確保碼相位的移交和PLL鎖定。另一個實施例中，調(diào)制PLL環(huán)路濾波器響應，以便允許PRP的迅速鎖定，隨后放慢該PLL環(huán)路濾波器，用以改善其不穩(wěn)定的性能。
圖7是示例性標記100的詳細框圖。天線275附在組合低噪聲放大器(LNA)/混頻器/驅(qū)動器電路276上，后者連接到能夠在相對大頻率范圍(本實施例中包括4.1GHz和2.44GHz)上進行調(diào)諧的振蕩器293上。數(shù)據(jù)傳輸期間，振蕩器293提供一個差分信號。在數(shù)據(jù)接收期間，振蕩器293通過一組配置晶體管(未示出)提供多個差分正交信號。LNA/混頻器/驅(qū)動器電路276也由脈沖包絡生成器278驅(qū)動，278用來產(chǎn)生發(fā)送脈沖的包絡。一個實施例中，發(fā)送脈沖大約2ns寬，具有4.1GHz的載波頻率。標記100控制脈沖包絡生成器278，它能夠調(diào)制脈沖的定時、功率和形狀。輸出波形優(yōu)選服從FCC確定的UWB規(guī)則。
接收模式的LNA/混頻器/驅(qū)動器電路276產(chǎn)生正交解調(diào)信號(I和Q)，這些信號被提供到一組低頻放大器和濾波器277中。一個自動增益控制(AGC)環(huán)路(未示出)根據(jù)接收的功率水平調(diào)整放大器277的增益。相關(guān)復式采樣(CDS)電路279對結(jié)果正交信號進行采樣，其計算3組CDS IQ采樣的點積差異，從而產(chǎn)生一個信號差異模擬輸出?；蛘撸珻DS電路279計算兩個連續(xù)I和Q采樣之間的改變(例如，I1-I0和Q1-Q0)。一個實施例中，CDS增量點電路279的輸出在信標比特率(例如，9MHz)處被一個或多個具有6位清晰度的偏移補償模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)280數(shù)字化。ADC 280的輸出被提供到數(shù)據(jù)多路復用器282、一組N＝7信標相關(guān)器289以及一組N＝14接收相關(guān)器281。數(shù)據(jù)多路復用器282連接到隨機存取存儲器(RAM)284，其尤其用于FWT操作。一個實施例中，RAM 284是12位的256個字。地址發(fā)生器283連接到RAM 284并控制RAM 284的地址總線。地址發(fā)生器283實現(xiàn)置換和FWT函數(shù)要求的排序。RAM 284還連接到FWT蝶形結(jié)構(gòu)285，它計算一個FWT原函數(shù)。FWT蝶形結(jié)構(gòu)285的輸出被提供到數(shù)據(jù)多路復用器282、峰值檢測器286以及絕對值總和收集器272。峰值檢測器用來確定FWT輸出結(jié)果的最大值，以便用于信標搜索和碼相位搜索。峰值檢測器286的輸出被提供到查詢表287，它從FWT序列得到峰值索引并將該索引發(fā)送到信標跟蹤PN發(fā)生器288的初始狀態(tài)中。查詢表(LUT)287組合FWT輸出序列(次序顛倒)、反置換函數(shù)以及碼相位至LFSR狀態(tài)映射，用以將PN發(fā)生器288(N＝7)中的7位LFSR初始化為同信標碼同步。
PN發(fā)生器288的同步PN碼驅(qū)動一組相關(guān)器289，后者被用作PRPPLL相位檢測器。這些信標相關(guān)器289提供一個早遲信號，該信號可被用來降低或提高本地PLL頻率以便跟蹤信標位頻率。早遲信號被提供到對信號進行低通濾波的數(shù)字環(huán)路濾波器290。環(huán)路濾波器290的響應特征被調(diào)制為在PLL最初開始跟蹤時首先最優(yōu)化獲取時間，然后當PLL實現(xiàn)鎖定時最優(yōu)化抖動。環(huán)路濾波器輸出驅(qū)動一個壓控振蕩器(VOC)291，后者產(chǎn)生CDS增量點電路279和ADC 280的采樣頻率(例如，9MHz＝信標比特率)。還可通過高頻振動采樣時鐘的延遲292以給出一個優(yōu)良的(子碼片)早/遲信號來產(chǎn)生早/遲采樣。ADC280、CDS增量點電路279、信標相關(guān)器289、環(huán)路濾波器290、VCO 291以及延遲292形成一個鎖定到信標比特率的閉合環(huán)路PLL，在一個實施例中它中心位于9MHz。
在信標搜索操作期間，PLL環(huán)路打開。從其數(shù)值在最近通信對話的數(shù)值處或附近的存儲器驅(qū)動VCO 291。類似地，振蕩器293的頻率由另一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)294控制，一個實施例中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器將振蕩器293設置在標稱4.1GHz用于傳輸和2.44GHz用于接收?；蛘撸袷幤?93的頻率可以是VCO 291頻率的倍數(shù)(例如，2439MHz，是9MHz信標率的271倍)。
另一個實施例中，標記100可包含在特定測試步驟中調(diào)諧的校準存儲器。例如，振蕩器頻率可以足夠穩(wěn)定，使得不需要作為信標搜索過程的一部分對其進行有效搜索。或者，可間歇搜索該頻率。本教導并不限制信標搜索的范圍、間隔尺度和組合。
為了發(fā)送數(shù)據(jù)，所發(fā)送的比特流299被提供到任選的前向糾錯(FEC)編碼器298中。一個實施例中，F(xiàn)EC編碼器298是一個K＝7的速率1/2卷積編碼器。編碼的數(shù)據(jù)流從兩個N＝14(長度2N-1＝16383)碼中選擇一個從PN發(fā)生器297傳輸出去。展開的比特流被發(fā)送到BPSK調(diào)制器296中，296將啟動反彈(startup kick)提供給振蕩器293。此外，N＝16(長度2N-1＝65535)的PN發(fā)生器295在訓練階段驅(qū)動BPSK調(diào)制器296。
振蕩器293可被設置為在每個比特周期內(nèi)斷電，從而節(jié)省功率。一個實施例中，振蕩器293是脈沖調(diào)制振蕩器，它要求一個啟動反彈來獲得相對于9MHz信標頻率的確定性相位。開始脈沖由BPSK調(diào)制器296在傳輸期間根據(jù)期望的比特狀態(tài)產(chǎn)生。接入點108執(zhí)行相干檢測，這要求發(fā)送脈沖相對于信標比特頻率的精確相位校正，這由標記內(nèi)的信標跟蹤PLL提供。由此，在每個111ns比特(或碼片)周期中Rx采樣被接收且Tx脈沖被發(fā)送之后的顯著部分，可切斷振蕩器293。圖10是一個定時圖，顯示了振蕩器如何僅需要在碼片周期的一個相對小段上產(chǎn)生信號(Iosc)。通過在每個碼片周期內(nèi)關(guān)閉振蕩器，可節(jié)省大量功率。用于從標記至接入點的相干通信的同步和相位噪聲要求被從高頻振蕩器293轉(zhuǎn)換到低頻(例如，9MHz)PLL環(huán)路。
另一個實施例中，信標跟蹤函數(shù)不相干并且不要求精確的相位校正。在數(shù)據(jù)接收期間，振蕩器293在一個短時間周期(例如，111ns碼片周期中的20ns)內(nèi)驅(qū)動混頻器276，用以采樣OOK信標脈沖信號。在數(shù)據(jù)傳輸期間，振蕩器293還在一個短時間周期(例如，111ns碼片周期中的5ns)內(nèi)驅(qū)動混頻器276。這些短的振蕩周期節(jié)省功率。另一個實施例中，振蕩器293由具有程序化啟動相位和時間的正交環(huán)形振蕩器組成。再一個實施例中，采用兩個獨立振蕩器293產(chǎn)生、發(fā)送和接收本地振蕩信號。從而，每個振蕩器都可獨立地適當優(yōu)化用于2.44GHz(Rx)和4.1GHz(Tx)。通過工作循環(huán)每個Tx和Rx振蕩器使它們在每個比特周期內(nèi)只激活很短時間，可類似地從比特周期內(nèi)的功率循環(huán)實現(xiàn)功率節(jié)省。每個比特周期特性的功率周期特性和多狀態(tài)電路允許快速的全雙工通信，而不需要許多現(xiàn)有無線電通信中通用的大量標記Rx/Tx電路短暫發(fā)送。低等待時間的全雙工通信減少標記中對復雜數(shù)據(jù)存儲和媒體訪問電路的需要。在此闡述的實施例之外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，可采用許多其它方式實現(xiàn)振蕩器293，所有的方式都在本教導的范疇之內(nèi)。
除了振蕩器293之外，標記100內(nèi)的其它電路都可在比特周期內(nèi)切斷，以便節(jié)省功率。例如，在比特周期中當LNA、混頻器和驅(qū)動器電路276沒有處于接收狀態(tài)時便可將它們切斷(例如，111ns中的91ns斷電)，以便節(jié)省電池功率。在比特周期內(nèi)，接收模式可先于發(fā)送模式，從而在標記100重新進入接收模式之前最大程度地削弱發(fā)送脈沖產(chǎn)生帶來的任何反射或剩余效應。
圖8示出了圖7標記100中執(zhí)行的FWT的示例性操作圖。256×12 RAM 284被劃分成3部分。位置0×00到0×3F被預留用于CDS增量點或RMS計算器279的組合輸入數(shù)據(jù)。位置0×40到0×BF被預留用于FWT中間結(jié)果304。位置0×C0到0×FF用于用戶數(shù)據(jù)，例如ID碼、安全密鑰、狀態(tài)變量、PN碼生成函數(shù)、校準值、功率水平和/或電子產(chǎn)品碼(EPC)305。
輸入RMS數(shù)據(jù)被存儲在置換次序301中，并在每個字中組合兩個采樣。7遍(pass)中第一遍上面的FWT引擎從無序307的RAM 284上讀取數(shù)據(jù)，以防止新的輸入數(shù)據(jù)覆蓋舊數(shù)據(jù)。類似地，F(xiàn)WT蝶形結(jié)構(gòu)285的結(jié)果也無序，并被諸如308寫回到RAM 304的FWT區(qū)域中。FWT遍2到6(309)為標準FWT順序。FWT的最后一遍同樣為順序310，但結(jié)果沒有被寫回到RAM 284。最后一遍的結(jié)果被提供到峰值檢測器286中，286宣布一個成功索引。該成功索引隨后被提供到LUT 287，后者將7位索引譯成PN發(fā)生器288的7b初值。其它方面當中，可根據(jù)應用對位寬、位置和計算順序進行調(diào)整，這在本教導的范疇之內(nèi)。
圖9是示例性接入點108的框圖。接收天線325連接到低噪聲放大器(LNA)326上，后者驅(qū)動濾波器327，而濾波器則限制輸入信號的帶寬。該信號被提供到正交混頻器328，其產(chǎn)生下變頻轉(zhuǎn)換的正交分量信號(I和Q)。正交混頻器328也由PLL 339在4.1GHz標稱頻率處驅(qū)動。來自混頻器328的正交信號隨后通過兩個帶通濾波器329，并被兩個ADC 330數(shù)字化。331進一步在數(shù)字域中對該結(jié)果數(shù)字正交信號進行濾波。
濾波后的正交信號被提供到N＝16復式FWT引擎332，其在接收的波形中搜索標記100發(fā)出的訓練序列。用于存儲中間結(jié)果的FWT RAM333附到FWT引擎332上。采用峰值檢測器352在接收信號中確定來自標記100的訓練信號的存在和碼相位。
FWT引擎334和峰值檢測器352的輸出被提供到多路系數(shù)RAM 334中。一個實施例中，多路系數(shù)RAM 334數(shù)據(jù)用來對一組多路濾波器335進行編程，這些多路濾波器實現(xiàn)一個RAKE組合器，用于改進信噪比以及對多路誤傳的免疫性。為了通過M個抽頭對RAKE組合器進行編程，首先從多路系數(shù)RAM 334中提取所有FWT結(jié)果的全局峰值附近的預定義時間窗中M個最大(由幅值、實部、虛部或任意組合篩選)的復式I和Q FWT點。這M個最大相關(guān)峰值表示入射信號的M個最大反射。幅值篩選的時間窗由反射滯后量確定，因此期望所述反射滯后量位于一個給定設置內(nèi)。一個典型示例中，幅值篩選窗口相對全局峰值位置為100ns到+500ns。這個窗口允許某些早到達，并允許具有上至500英尺路徑長度差異的反射帶來的大量遲到達。一個實施例中，通過全局FWT峰值附近預置窗時間內(nèi)的最大幅值沃爾什函數(shù)結(jié)果的復共軛對多路濾波器335進行程序化。
多路濾波器335的輸出被發(fā)送到一組N＝14的復式相關(guān)器336中，這些相關(guān)器從標記100編碼的接收流中提取數(shù)據(jù)位。非強制性地，將復式相關(guān)器336的輸出提供到一組糾錯碼(ECC)解碼器337中，這些解碼器將初始標記數(shù)據(jù)比特流恢復為Rx比特流348。一組LFSR344(PN碼發(fā)生器)為復式相關(guān)器336提供序列。復式相關(guān)器336也可非強制性地使數(shù)字濾波器331的數(shù)據(jù)流相關(guān)，以便直接在數(shù)據(jù)傳輸長度上收集一個高精度多路徑模型。結(jié)果被存儲在相關(guān)性RAM343中。相關(guān)性RAM343和峰值檢測器352的內(nèi)容用來通過前沿檢測器342確定脈沖流的前沿，前沿檢測器342用來計算數(shù)據(jù)流相對于校準計時器(未示出)的到達時間350，所述校準計時器在多個接入點之間同步和/或在已知位置同多個參考標記信號同步。
由信標碼發(fā)生器341 LFSR驅(qū)動接入點108的發(fā)送側(cè)，341產(chǎn)生編碼的信標序列。發(fā)送的消息、確認(ACK)消息以及任何補充數(shù)據(jù)都組合到Tx數(shù)據(jù)流349中，該數(shù)據(jù)流驅(qū)動一組N＝14TxPN碼發(fā)生器(也稱為“LFSR”)345。信標LFSR 341和Tx LFSR 345都驅(qū)動DAC/OOK調(diào)制器346，該調(diào)制器疊加信標和數(shù)據(jù)信號，以產(chǎn)生一個組合的單個輸出波形。隨后，輸出信號驅(qū)動混頻器353和功率放大器347，該功率放大器驅(qū)動發(fā)送天線351。2.44GHz本地振蕩器354也驅(qū)動混頻器353。
9MHz PLL 340經(jīng)由同步電路355鎖定到其它接入點。4.1GHz PLL339鎖定到9MHz PLL 340。4分頻電路338將1.025GHz的采樣時鐘提供給ADC 330。9MHz PLL 340驅(qū)動信標調(diào)制器346。
本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認識到，在此公開的多個實施例容許多種修改和替換形式，并且在此通過附圖中示例的方式對其中的特定示例進行了詳細闡述。
權(quán)利要求
1.一種無線通信系統(tǒng)，包括至少一個標記，具有一個擴展頻譜接收器；以及至少一個接入點，具有一個擴展頻譜發(fā)送器；其中接入點能夠發(fā)送由預定二進制序列編碼的第一信號，并且該標記能夠接收所述第一信號并使用該預定二進制序列來實施快速沃爾什變換，以在標記內(nèi)建立一個精確頻率參考信號，該精確頻率參考信號允許標記和接入點經(jīng)由一個無線、擴展頻譜通信鏈路彼此傳輸信息。
2.權(quán)利要求1中的系統(tǒng)，其中所述預定二進制序列為偽噪聲(PN)序列。
3.權(quán)利要求1中的系統(tǒng)，其中該標記不包括晶體振蕩器。
4.權(quán)利要求1中的系統(tǒng)，其中該標記能夠在執(zhí)行快速沃爾什變換之前對預定二進制序列進行置換。
5.權(quán)利要求1中的系統(tǒng)，進一步包括一個服務器，它能夠?qū)⑿畔鬏數(shù)浇尤朦c。
6.權(quán)利要求1中的系統(tǒng)，進一步包括一個服務器，它能夠?qū)⑿畔鬏數(shù)綐擞洝?br> 7.權(quán)利要求1中的系統(tǒng)，其中標記在其退出休眠模式之后開始對第一信號的搜索。
8.權(quán)利要求1中的系統(tǒng)，其中標記進一步包括一個鎖相環(huán)路(PLL)，它鎖定到第一信號的頻率上。
9.權(quán)利要求1中的系統(tǒng)，其中標記發(fā)送一個由預定二進制序列編碼的第二信號，且接入點使用該第二信號的預定二進制序列執(zhí)行快速沃爾什變換。
10.權(quán)利要求1中的系統(tǒng)，其中系統(tǒng)包括多個標記和多個接入點。
11.權(quán)利要求1中的系統(tǒng)，其中標記和接入點位于一個零售店中，且標記用來為顧客顯示定價信息。
12.一種在無線通信系統(tǒng)中執(zhí)行的方法，該方法包括通過無線通信鏈路發(fā)送信標信號；從無線通信鏈路上接收信標信號；通過采用數(shù)字數(shù)據(jù)執(zhí)行快速沃爾什變換來搜索信標信號；以及如果快速沃爾什變換的結(jié)果指示已經(jīng)定位了信標信號，則根據(jù)包含在信標信號內(nèi)的數(shù)字數(shù)據(jù)建立一個精確頻率參考信號。
13.權(quán)利要求12中的方法，其中精確頻率參考信號允許經(jīng)由一個無線、擴展頻譜通信鏈路在標記和接入點之間傳輸信息。
14.權(quán)利要求12中的方法，其中信標信號包括一個偽噪聲(PN)序列。
15.權(quán)利要求12中的方法，進一步包括在實施快速沃爾什變換之前對數(shù)字數(shù)據(jù)進行置換。
16.權(quán)利要求12中的方法，進一步包括在定位信標信號之后采用鎖相環(huán)路(PLL)鎖定到信標信號的頻率上。
17.權(quán)利要求12中的方法，進一步包括發(fā)送一個通過預定二進制序列編碼的訓練信號；接收該訓練信號；以及采用訓練信號實施快速沃爾什變換。
18.一種無線通信設備，包括一個天線；一個同天線進行電通信的擴展頻譜接收器；以及一個同接收器進行電通信的處理器；其中，通過接收由預定二進制序列編碼的第一信號并采用該第一信號的預定二進制序列實施快速沃爾什變換來在所述無線通信設備中建立一個精確頻率參考信號。
19.權(quán)利要求18中的無線通信設備，其中預定二進制序列是偽噪聲(PN)序列。
20.權(quán)利要求18中的無線通信設備，其中無線通信設備不包括晶體振蕩器。
21.權(quán)利要求18中的無線通信設備，其中該無線通信設備在實施快速沃爾什變換之前對預定二進制序列進行置換。
22.權(quán)利要求18中的無線通信設備，其中該無線通信設備在退出休眠模式之后便開始搜索第一信號。
23.權(quán)利要求18中的無線通信設備，其中該無線通信設備還包括一個鎖相環(huán)路(PLL)，它鎖定到第一信號的頻率上。
24.權(quán)利要求18中的無線通信設備，其中該無線通信設備發(fā)送一個由預定二進制序列編碼的第二信號。
25.權(quán)利要求18中的無線通信設備，其中該無線通信設備位于一個零售店中并用來為顧客顯示定價信息。
26.權(quán)利要求18中的無線通信設備，還包括一個用來顯示零售店中信息的顯示器，其中當無線通信設備接收到更新顯示信息時便對顯示信息進行更新。
27.權(quán)利要求18中的無線通信設備，其中該無線通信設備能夠從初始化設備接收初始化信息。
28.一種在無線通信設備中實施的方法，該方法包括從無線通信鏈路接收一個信標信號；通過采用信標信號中包含的數(shù)字數(shù)據(jù)實施快速沃爾什變換來搜索該信標信號；以及如果快速沃爾什變換的結(jié)果指示已經(jīng)定位了信標信號，則建立一個精確頻率參考信號。
29.權(quán)利要求28中的方法，其中精確頻率參考信號使得信息能夠通過無線、擴展頻譜通信鏈路在該無線通信設備和另一個無線通信設備之間傳輸。
30.權(quán)利要求28中的方法，其中數(shù)字數(shù)據(jù)包括一個偽噪聲(PN)序列。
31.權(quán)利要求28中的方法，進一步包括在實施快速沃爾什變換之前對數(shù)字數(shù)據(jù)進行置換。
32.權(quán)利要求28中的方法，進一步包括在定位信標信號之后采用鎖相環(huán)路(PLL)鎖定到信標信號的頻率上。
33.權(quán)利要求28中的方法，進一步包括發(fā)送一個具有訓練序列的信號。
34.權(quán)利要求28中的方法，進一步包括顯示定價信息。
35.權(quán)利要求28中的方法，進一步包括顯示定價信息；以及在該無線通信設備接收到更新定價信息時便對定價信息進行更新。
36.權(quán)利要求28中的方法，進一步包括從初始化設備接收初始化信息。
37.一種無線通信設備，包括一個天線；一個同天線進行電通信的擴展頻譜收發(fā)器；以及一個同該收發(fā)器進行電通信的處理器；其中無線通信設備能夠發(fā)送一個由預定二進制序列編碼的第一信號，該第一信號使得多個標記能夠通過對該預定二進制序列實施快速沃爾什變換建立一個精確頻率參考信號。
38.權(quán)利要求37中的無線通信設備，其中預定二進制序列是偽噪聲(PN)序列。
39.權(quán)利要求37中的無線通信設備，其中無線通信設備包括一個晶體振蕩器。
40.權(quán)利要求37中的無線通信設備，其中無線通信設備接收由預定二進制序列編碼的第二信號，并且無線通信設備采用這個預定二進制序列實施快速沃爾什變換。
41.權(quán)利要求37中的無線通信設備，其中無線通信設備能夠發(fā)送定價信息。
42.一種在無線設備中實施的方法，該方法包括發(fā)送由第一預定二進制序列編碼的第一信號；接收由第二預定二進制序列編碼的第二信號；使用第二信號產(chǎn)生數(shù)字數(shù)據(jù)；以及對該數(shù)字數(shù)據(jù)實施快速沃爾什變換。
43.權(quán)利要求42中的方法，其中第一預定二進制序列是偽噪聲(PN)序列。
44.權(quán)利要求42中的方法，其中第二預定二進制序列是偽噪聲(PN)序列。
45.權(quán)利要求42中的方法，進一步包括在實施快速沃爾什變換之前對數(shù)字數(shù)據(jù)進行置換。
46.權(quán)利要求42中的方法，進一步包括發(fā)送定價信息。
47.權(quán)利要求42中的方法，進一步包括將定價信息發(fā)送到一個標記，其中該標記為零售店中的顧客顯示定價信息。
48.一種方法，用于降低無線通信設備中的耗電量，該方法包括在一個碼片周期內(nèi)，產(chǎn)生將被用于接收的第一信號，用以接收數(shù)據(jù)，并且在接收數(shù)據(jù)之后停止第一信號的產(chǎn)生；以及在該碼片周期內(nèi)，產(chǎn)生將被用于發(fā)送數(shù)據(jù)的第二信號，并且在發(fā)送該數(shù)據(jù)之后停止第二信號的產(chǎn)生。
49.權(quán)利要求48中的方法，其中產(chǎn)生第一和第二信號的時間量少于碼片周期的75％。
50.權(quán)利要求48中的方法，其中產(chǎn)生第一和第二信號的時間量低于碼片周期的50％。
51.權(quán)利要求48中的方法，其中產(chǎn)生第一和第二信號的時間量低于碼片周期的25％。
52.權(quán)利要求48中的方法，其中由相同的振蕩器產(chǎn)生第一和第二信號。
53.權(quán)利要求48中的方法，其中分別由第一和第二振蕩器產(chǎn)生第一和第二信號。
54.一種方法，用于在無線通信設備中保持一個精確頻率參考信號，該方法包括搜索信標信號，該信標信號由一個二進制序列編碼并被用于在無線通信設備內(nèi)產(chǎn)生一個精確頻率參考信號；以及在定位信標信號之后，跟蹤該二進制序列，由此在無線通信設備中保持所述精確頻率參考信號。
55.權(quán)利要求54的方法，其中至少部分地使用快速沃爾什變換來實施搜索步驟。
56.權(quán)利要求54中的方法，其中至少部分地由多個相關(guān)器實施跟蹤。
57.一種方法，用于對無線通信設備中所用RAKE濾波器的多個抽頭進行程序化接收一個由二進制序列編碼的信號；從該信號產(chǎn)生數(shù)字數(shù)據(jù)；對該數(shù)字數(shù)據(jù)實施快速沃爾什變換；以及采用快速沃爾什變換的結(jié)果對RAKE濾波器的抽頭進行程序化。
58.權(quán)利要求57中的方法，其中二進制序列是偽噪聲(PN)序列。
59.權(quán)利要求57中的方法，進一步包括在實施快速沃爾什變換之前對數(shù)字數(shù)據(jù)進行置換。
全文摘要
公開了一種無線通信系統(tǒng)和協(xié)議。該系統(tǒng)包括至少一個標記和至少一個接入點。接入點發(fā)送一個信標信號，該信標信號包括一個諸如偽噪聲(PN)序列的預定二進制序列。標記通常不包括諸如晶體振蕩器的昂貴的精確頻率發(fā)生器部件。標記通過快速沃爾什變換搜索信標信號。特別地，標記對接收的數(shù)據(jù)實施快速沃爾什變換，以便定位信標信號。一旦定位了信標信號，便可在標記中建立精確頻率參考信號，從而允許標記和接入點經(jīng)由一個無線、擴展頻譜通信鏈路彼此傳輸信息。
文檔編號H04L12/00GK1981453SQ200580019998
公開日2007年6月13日 申請日期2005年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月17日
發(fā)明者C·F·諾伊格鮑爾 申請人:W5網(wǎng)絡公司