專利名稱：分組報(bào)頭結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于數(shù)據(jù)^la的新的報(bào)頭結(jié)構(gòu)。本發(fā)明同樣地涉及一種^^J 4汰 器生成這樣一種報(bào)頭的方法和由相關(guān)器^^則這樣一種報(bào)頭的方法。本發(fā)明還涉及 相應(yīng)的^i:發(fā)器和相關(guān)器，并涉及適于實(shí)施所述方法的計(jì)算才財(cái)i^ 。
背景技術(shù)：
/4 為時(shí)鐘同步的時(shí)鐘提取是對(duì)于從進(jìn)入的數(shù)據(jù)流中重新生成本地時(shí)鐘信 號(hào)的過程而j3武予的名稱，然后其被用于將數(shù)據(jù)流采樣到數(shù)據(jù)緩存中。在接收機(jī)中 時(shí)鐘信號(hào)的成功重新生成保證了^c^射的比特序列被正確地時(shí)鐘同步在接收緩 存中。圖i通過示出一種通過比特時(shí)鐘采樣的波形而說明了這種情形，該比特時(shí) 鐘相對(duì)于iiA的數(shù)據(jù)流具有相位誤差。由于信道濾波，比特誤差更可育汰生在比 特的邊緣附近，其意味著理想的采樣點(diǎn)位于每個(gè)比特的中間。在圖i中，從圖頂 部的第一個(gè)流相應(yīng)于原始數(shù)據(jù)流，第二個(gè)流相應(yīng)于正確采樣的數(shù)椐流，最后的流
相應(yīng)于錯(cuò)誤采樣的數(shù)據(jù)流。在這個(gè)例子中，相位誤差導(dǎo)致比特序列0110100010 凈i^石馬為0010000010。
有多種方式從接^5'j的信號(hào)中提取時(shí)鐘信號(hào)，所有這些方式老I^vM入的數(shù)
據(jù)流具有合理數(shù)目的轉(zhuǎn)換或邊緣。邊纟t^皮用作參考點(diǎn)，本地時(shí)鐘能夠相對(duì)于該點(diǎn) 而調(diào)整它自身以獲得正確的同步。
對(duì)這些邊緣的要求形成了對(duì)在發(fā)射器端如何編碼數(shù)據(jù)的限制。原始的數(shù)據(jù)分
組可能包含比特的任意組合，其中的一些可能幾乎沒有(few if any)包括iii彖。 由于這個(gè)原因，例》"某^M妄入控制(MAC)協(xié)議常常在分組的開始處增加前導(dǎo)碼 (preamble),該前導(dǎo)碼包含了已知的比特串，該比特串包含合適數(shù)目的邊緣。 圖2示出了典型的包括這樣一種報(bào)頭的^^且報(bào)頭結(jié)構(gòu)。在原始數(shù)據(jù)到達(dá)之前，由 時(shí)鐘提取電路^^前導(dǎo)碼以獲得相關(guān)性，因此保i棘數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)數(shù)據(jù)能夠^i確 地解碼。前導(dǎo)碼有利地包含了比特序列，其中零和一比特(在下文中被稱為0 和l)交替以提供最大數(shù)目的邊緣。典型前導(dǎo)碼的例子是10101010。前導(dǎo)石姚 長，由合適的時(shí)鐘提取電路完成的同步越好。
對(duì)于長分組，,Ait入的數(shù)據(jù)流中繼續(xù)時(shí)鐘提取有時(shí)是有益的。這能夠例如通 過對(duì)于整個(gè)分組的持續(xù)時(shí)間期間佳月數(shù)字鎖相環(huán)路(DPLL)而完成。這保證了發(fā)射器的時(shí)鐘中的任何漂移(其在越長的分組中變#^顯著)在接收器處被4M嘗。這種方法的缺點(diǎn)在于對(duì)于分組持續(xù)時(shí)間期間DPLL必須以它的過采才羊速率運(yùn)4亍， 因此消耗了更多能量。一旦比特時(shí)鐘已經(jīng)^UE確iM^尋，必須在字(word)等級(jí)同步接收器。 常^^]恰在前導(dǎo)碼后發(fā)射的同步字而完成，如圖2中所示。完成比特同步后，接 收器監(jiān)視已知同步字的接收。這時(shí)，從而能夠成功地處理隨后的任何數(shù)據(jù)。同步 字應(yīng)當(dāng)以這樣的方式被設(shè)計(jì)，以對(duì)于引起會(huì)導(dǎo)致不可恢復(fù)的分組誤差的誤差的比 特誤差具有足夠的魯棒性。然而，^>入至所發(fā)射數(shù)據(jù)的^(可額夕卜信息^4了在傳輸中不希望的開銷， 因?yàn)樾枰~外的能量和時(shí)間來發(fā)射它。最'J 、化這些開銷是協(xié)議設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。通常在通信系統(tǒng)中消息被指定^#定的接收端。為實(shí)現(xiàn)合適的傳送機(jī)制，設(shè) 備常常被給定地址，該地址能夠被其它設(shè)^f吏用以與它通信。在數(shù)據(jù)分組中在同 步字后很決即放置目的地址，以使得如果消息不是指向它們，則接收節(jié)點(diǎn)盡可能 快地掉電(power down),這^:設(shè)計(jì)傳輸協(xié)議的通4亍慣例。由此，對(duì)此一種可能 的優(yōu)化是^J ]設(shè)備地址作為同步字。以這種方式，同步字的匹配不僅指示與接收 設(shè)備的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)(alignment),還指示分組指向它。本發(fā)明目的在于提fr"種新的分組報(bào)頭結(jié)構(gòu)，其具有最小開銷并因此導(dǎo)致功 率減少。本發(fā)明還提供了 一種檢測(cè)分組報(bào)頭結(jié)構(gòu)的有效方式。發(fā)明概要才艮據(jù)本發(fā)明的第一方面，因》W是供了一種用于如權(quán)利要求15中所述的數(shù)據(jù) 分組的報(bào)頭。因此第 一比特字段能夠被用作接收器電路的喚醒觸發(fā)器以允許功率節(jié)約。事 實(shí)上，由連續(xù)的'T，或"0"組成的第一比特字段的比特序列允許諸如低通濾波 器之類的簡單機(jī)制被用于激活在接收^iEL時(shí)使用的相關(guān)器。因》沐唯一和簡單的 方式檢測(cè)喚醒序列，其使得大部分接收器的處理為掉電，直到檢測(cè)到它。此外，第一比特字段的比特不同于第二比特字段的第一比特的事實(shí)保證了一 個(gè)邊*韌皮確保。因?yàn)樽畲笥纬涕L度限制不適用于第一字段，保證了在組成數(shù)據(jù)分 組報(bào)頭的二進(jìn)制字中的不對(duì)稱(asymmetry),因此能夠避免成幀誤差。這樣的例 子可以是具有尋址字,殳1101101101的比特序列，其擬目應(yīng)于二進(jìn)制值110的噪 聲之前。在這個(gè)實(shí)例中，接收器將匹配比它應(yīng)當(dāng)匹配的比特更早的三個(gè)比特，導(dǎo) 致了成幀誤差和丟失的^ii。但是由于在第 一比特字段中比特序列中的比特?cái)?shù)量 超過第二比特字段的比特序列的最大游程長度，不會(huì)發(fā)生成幀誤差。游程長度限制還具有的優(yōu)點(diǎn)在于能夠在-^^且報(bào)頭中提供特定數(shù)量的邊緣。游 程長度限制還提供了規(guī)則，依靠該規(guī)則接^^j的包含其它設(shè)備的地址的^^且能夠 與噪聲區(qū)分開，使得接收設(shè)備能夠正確地關(guān)閉以節(jié)約能量。該報(bào)頭結(jié)構(gòu)產(chǎn)生工作循環(huán)(duty-cycled)協(xié)議，它對(duì)于在有用的數(shù)據(jù)^皮接 收和有歲i^碼之前接收器必須才喿作多少時(shí)間方面其是非常有效的。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了如權(quán)利要求1中所述的一種生成^M報(bào)頭的 方法。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，進(jìn)一步提供了一種計(jì)算才財(cái)呈序產(chǎn)品，包括指令用 于在通信系統(tǒng)的收發(fā)器的計(jì)算機(jī)裝置上^A并運(yùn)行時(shí)實(shí)翻艮據(jù)第二方面的方法。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種如權(quán)利要求6中所述的4汰器。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種如權(quán)利要求7中所述的沖&則數(shù)據(jù)^^且 才艮頭的方法。才艮據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，進(jìn)一步提供了一種計(jì)算才/l4呈序產(chǎn)品，包括指令用 于斜目關(guān)器的計(jì)算機(jī)裝置上^A并運(yùn)行時(shí)實(shí)甜艮據(jù)第四方面的方法。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，進(jìn)一步提供了一種如權(quán)利要求14中所述的相關(guān) 器。該相關(guān)器被設(shè)計(jì)以使用所有過采樣的值以在比特的中間智能地逸擇最佳采 樣，這樣它可靠地工作在少量的比特上。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢(shì)將通過隨后參考附圖的非限制示例性實(shí)施方式的 描述而變得明顯，附圖中

圖1示出原始的數(shù)據(jù)沫u^相應(yīng)的正確和^i吳采樣的數(shù)據(jù)流；圖2示出傳統(tǒng)數(shù)據(jù)^^且報(bào)頭結(jié)構(gòu)的例子；圖3A示出根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方式
的數(shù)據(jù)^^且報(bào)頭結(jié)構(gòu)的例子；圖3B示出根據(jù)另一個(gè)M實(shí)施方式的數(shù)據(jù)^^且報(bào)頭結(jié)構(gòu)的另一個(gè)例子；圖4示出具有與圖3A和3B中的報(bào)頭相同長度的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)^^且報(bào)頭結(jié)構(gòu)的例子；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第六方面的用于枱訓(xùn)^ia報(bào)頭結(jié)構(gòu)的相關(guān)器的一個(gè)具體實(shí)施方式
；圖6示出圖5的相關(guān)器的仿真結(jié)果； 圖7示出說明最優(yōu)采樣點(diǎn)選擇的相關(guān)器結(jié)果的一4^P分； 圖8示出相關(guān)器結(jié)果的部分，其中該結(jié)果包括異常；和 圖9A和9B是說明檢測(cè)數(shù)據(jù)流的方法的流程圖。7發(fā)明具體實(shí)施方式
詳述JM將參照附圖更詳細(xì);iM苗ii^發(fā)明的一些具體實(shí)施方式
。下面兩個(gè)示例性 報(bào)頭結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D3A和3B而解釋，然后將圖3A中示出的才艮頭結(jié)構(gòu)與圖4中示出 的傳纟W艮頭結(jié)構(gòu)相比較。圖3A示出了根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方式
的報(bào)頭結(jié)構(gòu)的第一個(gè)例子。在這個(gè)例子 中，圖3A的報(bào)頭結(jié)構(gòu)是13比特長度，并且它由下面的比特序列組 成1110110010110。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到報(bào)頭的長度決不是被限制為這個(gè)特定的值，而是 該長度能夠采取^f可合理的值。如在圖3A中所示，報(bào)頭由兩個(gè)比特字段組成。 為了隨后描述的目的，第一比特字段被稱為異常字段(exc印tion field )，第二 比特字段被稱為尋址字段(addressing field)。異常字段的長度是3個(gè)比特。它 位于報(bào)頭結(jié)構(gòu)的開始，并且由具有相同值的比特組成，例如邏輯"1"。以傳輸?shù)拇涡?，尋址字段直接跟隨異常字段，并JL^這個(gè)例子中它由10個(gè) 比特組成。尋址字段的第一比特采取的值不同于異常字段中相同的比特值，即與 ^目反。因此，在這個(gè)例子中，尋址字段的第一比特是o。 jM^卜，在這個(gè)例子中， 在尋址字段中的游程長度限制是3比特。這意味著在尋址字段中，不能有多于兩 個(gè)連續(xù)的比特采耳^目同的值。例如，"01101"是有效的，而"01110"是無效的, 因?yàn)樵谧种虚g有三個(gè)連續(xù)的'T，。通常地說，n比特的游程長度限制意味著不能 有多于n - 1個(gè)連續(xù)比特具有相同的值，其中n是大于2的正整數(shù)。然而，游程長度限制不適用于異常字段。因此尋址字段的比特序列僅受兩條 規(guī)則限制游程長度限制，以及異常字段的比特不能采取與尋址字段的第一個(gè)比 特相同的值。圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明M實(shí)施方式的報(bào)頭結(jié)構(gòu)的另一個(gè)例子。在這種情 況中報(bào)頭結(jié)構(gòu)還是13比特長度，但是與第一個(gè)例子中的3個(gè)'T，相反，此處異 常字段由3個(gè)"0"組成。在這個(gè)例子中整個(gè)序列是0001100110100。現(xiàn)在為了 滿足異常字段的比特不能采取與尋址字段的第一個(gè)比特相同的值的規(guī)J'j,尋址字 段的第一個(gè)比特為1。如在圖3A的例子中，游程長度限制被設(shè)為3，通過注意到 在尋址字段中采JM目同值的連續(xù)比特的最大數(shù)目被限制為2，可以看出滿足了這 絲則。在上面的例子中，異常字段的長度等于游程長度限制。然而異常字段的長度 也能夠比這個(gè)游程長度限制更長。例如，在上面提出的例子中，異常字段的長度 可以是4比特。假設(shè)總報(bào)頭長度保樹目同，則擴(kuò)展異常字段的長度將 文善異常字 段的喚醒特性，因?yàn)樵诋惓Ｗ侄沃休^長的比特游程將減少噪音給出虛假的喚醒信號(hào)的可能性。較長的比特游禾級(jí)將減少在字對(duì)準(zhǔn)中的潛在誤差，因?yàn)槿绻诋惓?字段的開始或結(jié)束處發(fā)生比特誤差，異常將仍然存在。斜目反的方面，增加尋址 字段的游程長度將減少可能得到的邊緣的數(shù)目，期夸降低時(shí)鐘同步的性能。它還 將減少可得到的有歲&也址的數(shù)目，可能限制網(wǎng)絡(luò)大小，雖然根據(jù)應(yīng)用需要這可能由協(xié)議設(shè)計(jì)口者決^當(dāng)怎:羊折衷。'—— 、 \ 、現(xiàn)在將建議的圖3A的報(bào)頭結(jié)構(gòu)的性能與圖4中示出的傳鄉(xiāng)W艮頭結(jié)構(gòu)的性能 相比較。如圖3A中，圖4的報(bào)頭結(jié)構(gòu)是13比特長度。在這種情況中，圖4的報(bào) 頭結(jié)構(gòu)由具有交替值的6比特的比特同步字段和7比特長度的尋址和字同步字段 組成。如在圖4中所示的，比特序列由以下比特組成0101010000110。為了比較的目的，假設(shè)實(shí)現(xiàn)在下面相比較的兩種^i且報(bào)頭結(jié)構(gòu)所需的電路的 功率消耗差異是可以忽略的。進(jìn)一步假設(shè)兩個(gè)例子的報(bào)頭中的比特誤差被設(shè)為f 1起分組誤差，除非另夕hi兌 明。在真實(shí)的實(shí)施中，卄射故出在每個(gè)系統(tǒng)中允許一個(gè)或多個(gè)誤差的決定。然而， 這不影響下面提出的討論。比特時(shí)鐘提取的成功以根據(jù)比特邊緣的數(shù)量而遞減的比率得到改善,其能夠 依靠比特邊*^寸準(zhǔn)。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，比特同步字段的長度在比特誤差率(BER) 和比特同步字段長度之間折衷，比特誤差率(BER)由時(shí)鐘與ii^的數(shù)據(jù)流對(duì)準(zhǔn) 得有多么好而確定，比特同步字段的長度體現(xiàn)不期望的能量開銷。對(duì)于所建議的 報(bào)頭結(jié)構(gòu)可以說也是一樣的。在這種情況中，由尋址字段游程長;t^見則而保iiii 緣。增加所述長度將增加比特邊緣的數(shù)量，雖然按照比標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中調(diào)整比特同步 字段的情況低的速率。只要涉及到時(shí)鐘提取，所選擇的例子提供同等的性能。關(guān)于所建議的報(bào)頭結(jié) 構(gòu)，對(duì)于10比特尋址字段，將有至少4個(gè)邊緣，加Ji^這個(gè)字段和異常字段之 間發(fā)生的額外邊緣，給出了可j呆證的最少5個(gè)邊緣。對(duì)于圖4的標(biāo)準(zhǔn)例子,此處比特邊緣的數(shù)量傳統(tǒng)地由比特同步字段的長度決 定，并因此為5?？尚械氖强紤]系統(tǒng)除了比特同步字段"卜還使用尋址和字同步 字段，以改善時(shí)鐘提取電路的性能。如果是這種情況，邊緣的數(shù)量將在5至12 的范圍內(nèi)。然而這具有比可期待的較少的益處，因?yàn)殡娐繁仨氃诒忍赝阶侄蔚?結(jié)4i4擇足夠好的相位以能夠正確^W妾收尋址和字同步字段。其的比特誤差將導(dǎo) 致^H且誤差。在上面給出的兩種例子中，在13比特報(bào)頭的結(jié)尾能夠使過采樣電 路失效。過采樣的電路的目的將在稍后詳細(xì)解辨目關(guān)器時(shí)再解釋。對(duì)于圖4的標(biāo)準(zhǔn)報(bào)頭，同步字對(duì)準(zhǔn)和由此的有效^iai&則將在7比特中完成。則至第一次序；對(duì)于給定BER， M，拒絕有效分組即虛 假否決的可能性是7M。從噪聲中識(shí)別分組即虛假肯定的可能性為M7。對(duì)于建議的系統(tǒng)，同步字對(duì)準(zhǔn)在整個(gè)13比特上有效地完成。虛假否決的可 能性是13M，虛假肯定的可能性為Ml 3。對(duì)于這些例子，所建議的^^且報(bào)頭結(jié)構(gòu)在拒絕噪聲方面才;M亍得好得多(M13 相比于M7)，在^H且誤差率方面只是^s^效差些(13M相比于7M)。同時(shí)，后者的 比較可育汰現(xiàn)為缺點(diǎn)，只需要相對(duì)較少增力口信噪比以4hi嘗性能上的這個(gè)降低。相反地，虛假肯定的改善是實(shí)質(zhì)性的，并且能夠?qū)е聵O大減少在接收錯(cuò)覺^ia (即4射吳;W人噪聲中提取的^H且)上浪費(fèi)的功率。當(dāng)與僅一次相關(guān)的棒性結(jié)合時(shí)，如 稍后將解釋的，這個(gè)低的虛假肯定率大大地改善了分組誤差率(PER)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到可允許的誤差和字長度之類的變量可以被調(diào)整以改變?nèi)我唤Y(jié)構(gòu)的性能使其適 應(yīng)具有必然4斤衷的應(yīng)用的需要。所建議的方法的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于對(duì)于13比特長度的報(bào)頭結(jié)構(gòu)它允許178個(gè)唯 一地址，而標(biāo)準(zhǔn)的方法只允許128 ( 27 )個(gè)地址。這意味著對(duì)于同等的性能，更 多數(shù)量的設(shè)備能夠被快速有歲&也尋址。可通過4錢所建議的方法獲得的地址的數(shù) 量能夠以包括硬算(brute force)的多種方式計(jì)算。當(dāng)計(jì)算可能性的數(shù)目時(shí)， 必須考慮游程長度限制。因jtbN同的同步字包^i午多唯一地址，其告知接收器是 否正在尋址至它。所有未被尋址的接收器能夠檢測(cè)到它們接^^'j 了不是關(guān)于它們 的有效的同步字和地址(3個(gè)重復(fù)的比特后跟隨不帶有3個(gè)比特重復(fù)的10個(gè)比 特)，所以它們能夠再次掉電。對(duì)于單信道系統(tǒng)， 一旦一^s殳備發(fā)射，它會(huì)在它的范圍內(nèi)阻止所有其它設(shè)備。所意圖指向的接收端顯然必須偵聽以接收它的消息，但是對(duì)于范圍內(nèi)其余的設(shè) 備，它們能夠在該消息期間關(guān)掉它們的接收器以節(jié)約能量。所建i嫂明的游程長 度和異常規(guī)則允i朽殳備在整個(gè)13比特上可靠地檢測(cè)指向網(wǎng)絡(luò)中其它設(shè)備的分 組。規(guī)則允"^故出這種^^則而不需^i賴所有有效網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的查^^，對(duì)于傳統(tǒng) 的報(bào)頭結(jié)構(gòu)需要該查戟表來實(shí) 目似的功能。能夠使用攜帶的計(jì)時(shí)器在分組期間 過去后喚醒無線電。以這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)大量的能量節(jié)約而不需要以任何方式 損害網(wǎng)絡(luò)的性能。圖5示出了能夠沖&則^l且報(bào)頭的相關(guān)器500。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到相關(guān)器500同樣能 夠枱3則本發(fā)明所建議的分組結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的分組結(jié)構(gòu)。觀在將參照?qǐng)D5更詳細(xì)地解 辨目關(guān)器500的結(jié)構(gòu)和操作。在調(diào)制器之前可以有用于解調(diào)接^li^的數(shù)據(jù)流的解 調(diào)器和用于檢測(cè)異常字段的異常字段檢測(cè)器。異常字段檢測(cè)器能夠例如使用簡單 的狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)，該狀態(tài)機(jī)監(jiān)^/A^調(diào)器接t)t^的數(shù)據(jù)流。10在這個(gè)例子中，數(shù)據(jù)比特以進(jìn)入的數(shù)據(jù)速率的4倍被時(shí)鐘同步或過采樣到移 位寄存器501中。其它過采樣速率可以同等地3皮使用。因》b^于每個(gè)數(shù)據(jù)比特， 有4個(gè)數(shù)據(jù)采樣,每個(gè)具有不同的相位。移位寄存器501的才喿作由時(shí)鐘信號(hào)控制。 通過比較塊503,在這個(gè)移位寄存器501中的每次第四個(gè)位置與相關(guān)寄存器505 中的一個(gè)比特相比較,該相關(guān)寄存器505包含相關(guān)字，即異常和尋址字段的內(nèi)容。 因jH^這個(gè)例子中相關(guān)寄存器包含13個(gè)比特，其相應(yīng)于圖3A和3B的分組報(bào)頭 結(jié)構(gòu)的長度。然而，擬目關(guān)中還可能只佳月報(bào)頭的一個(gè)子部分，例如只有尋址字 段。
然后比較結(jié)果被饋M求和塊507,此處每個(gè)相關(guān)周期的誤差^^p起來以行 ^目關(guān)結(jié)果。在每個(gè)測(cè)量的片和相關(guān)寄存器505中它的相應(yīng)比特間的總匹配產(chǎn)生 O誤差計(jì)數(shù)，其被時(shí)鐘定位至四Mi吉果寄存器509。這個(gè)寄存器的內(nèi)^^皮li^:貴 送至判決塊511,其被用于分析最近的四個(gè)結(jié)果，即相應(yīng)于一個(gè)比特期間的時(shí)間 值的結(jié)果。判決塊511的職責(zé)是根據(jù)這些結(jié)果選擇合適的時(shí)鐘相位。
在圖5中，也示出了 4分塊(divide-by-4block)513，其將它的時(shí)鐘輸入除 以4，按pi/2弧度(rad)隔開的4^[言號(hào)輸出它的結(jié)果。時(shí)鐘信號(hào)被除以4是因 為相關(guān)器500以4倍的比特速率工作以擬目關(guān)器500中提供4倍的過采樣。然后 來自4分塊513的輸出被饋入至復(fù)用器515,其由判決塊511控制。判決塊511 4個(gè)輸入中的一個(gè)以采#^1且。
一旦已經(jīng)選擇了正確的相位，然后時(shí)鐘^^]于將剩下的分組時(shí)鐘定位至接收 緩存器(在圖中未示出)。與此并行地，成功的相關(guān)能夠通過在8分計(jì)數(shù)器(在 圖中未示出)上生成重置而指示，其^UI]作提供字對(duì)準(zhǔn)的字節(jié)時(shí)鐘。 一旦分組已 經(jīng)被相關(guān)為被接收，8分塊便使能字節(jié)的時(shí)鐘同步。因jH^目關(guān)器500被用于指示
'需要注意到基^判決塊51;的實(shí)施方式，四級(jí)結(jié)果寄存器509可以是或可以 不是必須的。例如狀態(tài)機(jī)實(shí)施方式不需要四級(jí)結(jié)果寄存器509,因?yàn)樗峁┑拇?^^皮有歲&也^A^狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)中。
圖6示出了如圖5中所示的相關(guān)器設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果，沒有噪聲作用在接^li^ij 的數(shù)據(jù)上。頂部的跡線(相關(guān)器結(jié)果)示出了用于將所有比特比較加在j的求
和塊507的輸出。縱軸相應(yīng)于測(cè)量到的誤差。能夠看出一旦報(bào)頭已經(jīng)凈^:整接收，
對(duì)于比特持續(xù)時(shí)間期間求和塊507所報(bào)告的誤差將落至0，該期間中使用相關(guān)寄 存器505中的報(bào)頭對(duì)準(zhǔn)接4U'j的報(bào)頭。在這時(shí)，判決塊51U&則到這種情況，并 且做出選擇，關(guān)于該選擇^i^擇用于時(shí)鐘定位剩下的^H且數(shù)據(jù)的相位。
"解調(diào)(Demod)數(shù)據(jù)"是解調(diào)器的輸出。這個(gè)解調(diào)數(shù)據(jù)^皮有效地"無限(infinitely)"采才羊，即比特間的轉(zhuǎn)換將不會(huì)在已知的時(shí)間發(fā)生。因jt返^f言 號(hào)必須以正確的相位凈iL^樣，這才ff吏得它能夠被移位至應(yīng)用所使用的務(wù)賭器。在 這個(gè)例子中，通過眼睛肯^目對(duì)容易地區(qū)^f每個(gè)比特并且讀出該圖案。然而，在 硬件中做到這樣不是那么微不足道的。被圏^的區(qū)域示出了接^^的相關(guān)報(bào) 頭。決定哪里是最好的采樣點(diǎn)的過程，即時(shí)鐘提取，是相關(guān)器500的主要目的之
因此"選擇的時(shí)鐘"跡線應(yīng)當(dāng)與"解調(diào)數(shù)據(jù)"ii^Nl比較，讀者將能夠看出 "選擇的時(shí)鐘，，跡線的正邊多l(xiāng)ii似位于"解調(diào)數(shù)據(jù)"跡線中每個(gè)比特的中間。"選 擇時(shí)鐘"跡線中可見的相位中的改變說明了判決塊已經(jīng)作用于從報(bào)頭相關(guān)(所圈 出的)獲得的結(jié)果，并JLi4擇了一個(gè)新相位以保iijE確的采樣點(diǎn)。上面的"選擇 的時(shí)鐘"跡線是復(fù)用器515的輸出，在這個(gè)跡線上的相位改變是判決塊511選擇 了賴器515的不同輸入的結(jié)果。能夠看出時(shí)鐘頻率^#^目同，但是相位已經(jīng)移 位了。時(shí)鐘頻率等于數(shù)據(jù)的比特速率。
因此"時(shí)鐘同步的數(shù)據(jù)，，跡線是由"選擇的時(shí)鐘"在正邊緣采樣的"解調(diào)數(shù) 據(jù)，，跡線。如勤目關(guān)器500 M功的，則該i^戔應(yīng)當(dāng)?shù)韧谠及l(fā)射的數(shù)據(jù)(未 示出)，但是由"解調(diào)數(shù)據(jù)"iii戔表示。
圖7說明用于選擇正確的時(shí)鐘相位的第一算法。判決塊511選擇采樣點(diǎn)或落 在所有那些采樣點(diǎn)的中間的相位，其相應(yīng)的采樣值即相關(guān)結(jié)果低于給定的誤差閾 值，因?yàn)閕i4示了成功相關(guān)的中間點(diǎn)。在圖7的例子中，時(shí)鐘相位"1"和"2" 者M(jìn)立于中間，所以可能需要進(jìn)一步的精細(xì)決定?？紤]每個(gè)選項(xiàng)的鄰近值提供了更 多的信息。選擇的采樣點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是擬目鄰采樣點(diǎn)中具有最低誤差和的那個(gè)，所以在 這種情況中，采樣點(diǎn)"2"具有一個(gè)零誤差相鄰點(diǎn)和一個(gè)非零誤差相鄰點(diǎn)，而采 樣點(diǎn)T，具有兩個(gè)零誤差相鄰泉；因此采樣點(diǎn)1是最佳的。如果即使這沖ftL不 能產(chǎn)生唯一的結(jié)果,則能夠做出任意的決定。在真實(shí)系統(tǒng)中為了調(diào)整算法的目的， 誤差閾值能夠被使用以"清零"在誤差閾值下的所有誤差。
圖8說明了用于選擇正確的時(shí)鐘相位的第二算法。在這種情況中，判決算法 拒絕異常的結(jié)果。在圖8中示出的兩個(gè)圖中，相位"2"能夠^皮"i人為是異常的結(jié) 果。因此，在圖8中，左起第一個(gè)圖中最佳相位是'T，或"2"。在這種情況中， 因?yàn)橄噜彶蓸酉辔?，即采樣相?1"和"3"的相關(guān)結(jié)果低于闊值，同步可擬目 位"2"完成，即使這個(gè)結(jié)果被認(rèn)為是異常的。另一方面，在第二個(gè)圖中，同步 將不擬目位"2"完成，即佳JMff氐于閾值，因?yàn)檫@個(gè)采樣能夠被認(rèn)為是異常的 結(jié)果，而相鄰采樣相位的相關(guān)結(jié)果高于閾值。
接下來參照?qǐng)D9的流程圖描i^目關(guān)器500的操作。在步驟901,相關(guān)器500接收數(shù)據(jù)流，其包4封艮據(jù)本發(fā)明的分組報(bào)頭。接下來接^^的數(shù)據(jù)^^步驟903 通過4頓過采樣因數(shù)n被過采樣。這意味著對(duì)于每個(gè)比特，取n個(gè)采樣，n是正 整數(shù)。需要注意的是這兩個(gè)步驟不是必須由相關(guān)器500執(zhí)行，而是能夠有分離的 電鴻4W亍這兩個(gè)步驟。然后在步驟905，定力于于相關(guān)結(jié)果的誤差閾值。需要注 意到這個(gè)步驟可以同等地例如在步驟901之前沖W亍。
接下^步驟907,至少一個(gè)過采樣的數(shù)據(jù)采樣被饋送至移位寄存器501。 假如移位寄存器501是滿的，則移位寄存器501的數(shù)據(jù)采樣或多個(gè)數(shù)據(jù)采樣被移 除以空出一些空間用于ii7v的數(shù)據(jù)采樣。然后數(shù)據(jù)采樣序列中每第n個(gè)采樣(在 這個(gè)情況中是移位寄存器的整個(gè)長度)與位于相關(guān)寄存器505中的相關(guān)字相比較 以獲得比較結(jié)果。該比較在一個(gè)相關(guān)周期中完成。在該相關(guān)周期期間，沒有新的 數(shù)據(jù)采樣被饋送至移位寄存器501。在獲取了若干個(gè)比較結(jié)果后，在這個(gè)例子中 由于擬目關(guān)寄存器505中有13個(gè)比特，因it化13個(gè)比較結(jié)果后，在步驟911 中這些比較結(jié)a求和塊507中被求和以獲得相關(guān)結(jié)果。在步驟913中，確定相 關(guān)結(jié)果是否落在誤差閾值下方。如果不是這種情況，則在步驟907過程繼續(xù)。
另一方面，如斜目關(guān)結(jié)果落在誤差閾值下方，則在步驟915中這個(gè)相關(guān)結(jié)果 被4貴送至四級(jí)結(jié)果寄存器509。另外的數(shù)據(jù)采樣被饋送至移位寄存器501并且執(zhí) 行另外的相關(guān)，這樣至少n -1個(gè)隨后的相關(guān)結(jié)果被饋送至四級(jí)結(jié)果寄存器509。 在步驟917,對(duì)于這些相關(guān)結(jié)果確定相應(yīng)的數(shù)據(jù)采樣相位。
然后在步驟919，在落在誤差閾值下方的第一個(gè)相關(guān)結(jié)果和在落在閾值下方 的第一個(gè)采樣后的第(n-l)個(gè)采樣之間，確^否只有一個(gè)采樣落在多個(gè)采樣 的中間。如果只有一個(gè)采樣在中間，則在步驟921這個(gè)采樣相位能夠被選擇用于 數(shù)據(jù)流時(shí)鐘相位。
另一方面，如上面的例子，如果有兩個(gè)采樣在中間，則在步驟923過程繼續(xù)。 如上面已經(jīng)解釋的，然后檢查相鄰的采樣并且正確的采樣相位被確定為擬目鄰采 樣相位中具有最低誤差和的采樣相位。
如上面已經(jīng)解釋的，通過考慮異常，能夠進(jìn)一步更改上面的方法。 擬目關(guān)器500中，能夠存在狀態(tài)機(jī)，其由出現(xiàn)的低于誤差閾值的采樣開啟。 這個(gè)采樣的相位被記錄。然后隨后的采樣的值定義通過狀態(tài)機(jī)的路徑，在四個(gè)采 樣后，狀態(tài)沖到尋輸出它關(guān)于這是否是有效的相關(guān)字的判決(即在圖8的右邊圖案 將不是有效的碼)，并且如果是，該相位應(yīng)當(dāng)被用于剩下的時(shí)鐘同步(基于記錄 的第一個(gè)采樣的相位)。狀態(tài)枳被設(shè)計(jì)以在觸g運(yùn)行四個(gè)時(shí)鐘采樣，這樣在這 四個(gè)采樣結(jié)K樹坎出判決。能夠有進(jìn)一步的^f牛， 一旦第一相關(guān)結(jié)果落在誤差 閾值以下，則第三(使用過采樣因數(shù)4 )隨后的相關(guān)也不得不落在誤差閾值以下，
13這樣狀態(tài)機(jī)能夠?qū)τ谡_的采樣相位做出肯定的確定。如果不是這種情況，相關(guān) 器500 ^j呆持運(yùn)行并且搜索落在誤差閾值以下的其它相關(guān)結(jié)果。
上面提出的算法的一種擴(kuò)^:推行"一次相關(guān)"策略，其意味著一到目關(guān)器 500被激活，它將只匹配一次。這防止它對(duì)包含在分組中的數(shù)據(jù)相關(guān)并因此干擾 了時(shí)間對(duì)準(zhǔn)。然而，為了這樣能成功，在有效^H且接收前對(duì)噪聲相關(guān)的可能性必 須被保持在非常小，從而不會(huì)丟失分組。如上面所述的，這是由大大減少的虛假 肯定的誤差率M13而保證的。如果虛假肯定需要被進(jìn)一步減少，則能夠結(jié)合相關(guān) 和信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)以保i趟在發(fā)射器。通過調(diào)整^^且字^伏寸和游程長^^見則從而 相應(yīng)地改變報(bào)頭的統(tǒng)計(jì)特性，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的優(yōu)化。
雖然在圖和前面的描述中已經(jīng)詳細(xì)地說明和描述了本發(fā)明，但是這些說明和 描述應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是示意性或示例性而非P艮制性的；本發(fā)明不限于所公開的糾實(shí) 施方式。
在實(shí)踐所要求的發(fā)明時(shí)，通過研究附圖、公開內(nèi)^所附權(quán)利要求，本領(lǐng)域 技術(shù)人員能夠理解并實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開的具體實(shí)施方式
的其它變化。例如即使上面提 出的M實(shí)施方式描述了 13比特的報(bào)頭包括3比特的異常字段和帶有3比特游 程長度限制的10比特的尋址字段，但是沒有排除其它字段長度組合，P錄這些 值被調(diào)整，性能與能量消耗被折衷選擇。本發(fā)明的報(bào)頭結(jié)構(gòu)可應(yīng)用在例如MAC 通信中，因此可以在諸如超低功耗通信系統(tǒng)的期望最大效率的所有無線電系統(tǒng) (其中能量效率是高度重要的)中使用。
鐘相位將從濾波器輸出、的最大(或i小)結(jié):中找^,口并JL^于該輸出'的值而設(shè)
定抬3則。在權(quán)利要求中，詞語"包括，，不排除其它元件或步驟，不定冠詞"一" 不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其它單元可以滿足/^又利要求中提到的多個(gè)項(xiàng)目的功 能。僅僅不同的特^^M目互不同的/A^權(quán)利要求中闡itit個(gè)事實(shí)并不表明這些特 征的組合不能被有利地^j l 。 ^f又利要求中的^f可參考符號(hào)不應(yīng)解釋^H"發(fā)明范 圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種生成數(shù)據(jù)分組報(bào)頭的方法，包括步驟生成第一比特字段，其由具有相同值的比特的第一序列組成；放置第二比特字段，其由以傳輸?shù)捻樞蛑苯釉诒忍氐牡谝恍蛄泻蟮谋忍氐牡诙蛄薪M成，第二序列服從游程長度限制，其中第一序列的比特被定義為具有與比特的第二序列的第一個(gè)比特相反的相同值，且第一序列的比特的數(shù)量被定義為等于或超過最大游程長度限制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中，第一和第二比特字段中的所有比特用作 地址比特。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中，第一和第二比特字段中的所有比特用于 時(shí)鐘提#字對(duì)準(zhǔn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中，一_§4妾》1^^有效的第一比特字段，該第 一比特字段激活能夠接收^H且報(bào)頭的系統(tǒng)的相關(guān)器，由此第 一比特字段用作系統(tǒng) 的喚醒字段。
5. —種計(jì)算才;uf呈序產(chǎn)品，包括指令用于在通信系統(tǒng)的收發(fā)器的計(jì)算機(jī)裝置 上^Uv并運(yùn)行時(shí)實(shí)翻艮據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一個(gè)的方法的所有步驟。
6. —種通信系統(tǒng)的^l汰器，用于生成數(shù)據(jù)^l且報(bào)頭，所述j]汰器包括用于生成第一比特字段的裝置，該第一比特字段由具有相同值的比特的第一 序列組成；用于放置第二比特字段的裝置,該第二比特字段由以傳輸?shù)捻樞蛑苯釉诒忍?的第一序列后的比特的第二序列組成，第二序歹'J服從游程長度限制，所述^)復(fù)器被配置以使得第 一序列的比##^義為具有與比特的第二序列 的第 一個(gè)比特相反的相同值，且第 一序列的比特的數(shù)t^皮定義為等于或超過最大 游程長度限制。
7. —種用于檢測(cè)數(shù)據(jù)^H且報(bào)頭的相關(guān)方法，包括步驟a) 接收(901)包括數(shù)據(jù)^^且報(bào)頭的數(shù)據(jù)流；b) 通過^JI]過采樣因數(shù)n過采樣(903 )數(shù)據(jù)流以獲得數(shù)據(jù)采樣，每個(gè)數(shù)據(jù) 采樣具有n個(gè)不同的采沖羊相^立，n是正整數(shù)；c) 將至少一個(gè)數(shù)據(jù)采沖抖赍送(907 )至移位寄存器，如果移位寄存器(501) 是滿的，則從移位寄存器(501)中移(^后的采樣；d) 選擇在移位寄存器(501 )中容納的數(shù)據(jù)采樣序列并且為了獲得比較結(jié)果，在一個(gè)相關(guān)周期期間比較(909 )序列的每第n個(gè)采樣與斜目關(guān)寄存器(505 )中 容納的相應(yīng)的相關(guān)字比特。f) 為相關(guān)結(jié)果定i ( 905 )誤曰差闊值； , '"'g) 在獲得了低于誤差閾值的第一相關(guān)結(jié)果后，重復(fù)步驟c - e至少n - 1次；和h) 確定在落在誤差閾值以下的第一相關(guān)結(jié)果后的n - 1個(gè)連續(xù)相關(guān)結(jié)果是否已經(jīng)獲得了用于數(shù)據(jù)流的正確時(shí)鐘相位。
8. 權(quán)利要求7的方法，其中，數(shù)據(jù)采樣的序列的長度等于移位寄存器(501)的長度。
9. 權(quán)利要求7的方法，其中，該方法進(jìn)一步包括確定(917 )與落在誤差閾 值以下的第一相關(guān)結(jié)果至n - 1個(gè)隨后的相關(guān)結(jié)斜目應(yīng)的數(shù)據(jù)采樣相位，如^ 第一相關(guān)后的第(n-1)個(gè)采樣相位落在誤差闊值以下，則選擇(921; 923 ) n 個(gè)相關(guān)結(jié)果中的一個(gè)并〗吏用它相應(yīng)的采樣相位作為時(shí)鐘相位。
10. 權(quán)利要求9的方法，其中，所選擇的采樣相位落擬目應(yīng)的相關(guān)結(jié)果落在 誤差閾值之下的第 一采樣相位和在相應(yīng)的相關(guān)結(jié)果落在誤差閾值之下的第 一相 關(guān)之后的第(n - 1)個(gè)采樣相位之間的采樣相位的中間。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，該方法進(jìn)一步包^^。果有多個(gè)采樣相 位落在中間，則考慮(923 )相鄰采樣相位并且選擇在它的相鄰采樣相位中具有 最低誤差和的采樣相位。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，所選擇的采樣相位的相應(yīng)的相關(guān)結(jié)果 落在誤差閾值以下。
13. —種計(jì)算才;i4呈序產(chǎn)品，包括指令用于擬目關(guān)器(500 )的計(jì)算機(jī)裝置上 ^A并運(yùn)行時(shí)實(shí)謝艮據(jù)權(quán)利要求7至12中任意一個(gè)的方法的步驟。
14. 一種相關(guān)器(500 ),用于^^則數(shù)據(jù)流的^^且報(bào)頭，該相關(guān)器包括 移位寄存器(501),用于容納通過過采樣因數(shù)n過采樣的數(shù)據(jù)采樣； 相關(guān)寄存器(505 )，用于容納長度為m的相關(guān)字，m為正整數(shù)； m個(gè)比較塊(503 ),用于比較數(shù)據(jù)采樣和相關(guān)字比特以獲得比較結(jié)果； 求和塊(507 ),用于對(duì)比較結(jié)果求和以形彪目關(guān)結(jié)果，該求和塊(507 )進(jìn)一步^皮配置以包含用于相關(guān)結(jié)果的誤差閾值，將落在誤差閾值以下的相關(guān)結(jié)^ n - 1個(gè)g的相關(guān)結(jié)果傳醒判決塊(511);和判決塊(511)，用于做出數(shù)據(jù)流的正確時(shí)鐘相位的判決，其中該判決塊被配 置以確定在落在誤差閾值以下的第一相關(guān)結(jié)果后的n - 1個(gè)連續(xù)的相關(guān)結(jié)果是否獲得lt據(jù)流的正確時(shí)鐘相位。
15. —種數(shù)據(jù)^H且報(bào)頭，包括由具有相同值的比特的第一序列組成的第一比 特字段和由比特的第二序列組成的第二比特字段,比特的第二序歹'J服從游程長度 限制，并且以傳輸?shù)捻樞蛑苯游挥诒忍氐牡谝恍蛄兄螅诘谝恍蛄兄械谋忍氐?數(shù)量等于或超過游程長度限制，第一序列的比特具有與比特的第二序列的第一比 特相反的相同值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)分組報(bào)頭，包括由具有相同值的比特的第一序列組成的第一比特字段和由比特的第二序列組成的第二比特字段，比特的第二序列服從游程長度限制，并且以傳輸?shù)捻樞蛑苯游挥诒忍氐牡谝恍蛄兄?。在第一序列中比特的?shù)量等于或超過游程長度限制，第二序列的比特具有與比特的第二序列的第一比特的值相反的相同值。本發(fā)明同樣地涉及一種相關(guān)器，用于檢測(cè)數(shù)據(jù)流并被配置以確定用于數(shù)據(jù)流的正確時(shí)鐘相位。
文檔編號(hào)H04L7/04GK101657991SQ200880012330
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日
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