[发明专利]发送多个信号的方法和网络

说明书

使用扩频系统来向分布式系统中的能够作为传感器和执行器操作的装置发送数据以及从所述装置发送数据。通过分支分层网络中的一系列聚合节点进行通信。每个装置和聚合节点具有相应扩频码，并且在中央控制系统4中具有操作相同扩频码的对应编码器/解码器(401、402、……、252、352、452、552)，与所述装置有关的编码数据通过共享信道聚合。在分层的每个层级处，对去往/来自下一层级的聚合信号进行重新编码。这允许在不同层级处以及在同一层级的不同子分支中重复使用相同的代码(153、253)，从而增加可以在一个信道上被服务的装置的数量。

技术领域

本发明涉及数据管理系统，并且具体涉及处理由传感器生成并被发送至系统管理处理器的数据。这样的数据越来越多地用于嵌入日常用品中的计算装置通过互联网(使得计算装置能够发送和接收数据)—所谓的“物联网(IoT)”的互连。

背景技术

物联网已被定义为“嵌入有传感器和执行器(actuator)的物理装置、车辆、建筑物以及其它物品的网络，该网络具有使这些对象能够收集和交换数据的网络连接”。IoT的一个核心要求是传感器将收集的数据发送至负责处理和存储数据的远程系统的能力。同时，IoT控制和管理系统需要向执行器发送操作设备(诸如开灯或关灯)的指令，以及向传感器发送例如改变该传感器的配置或者更新该传感器的软件的指令。

通常，大多数执行器还并入有某种传感器，以便将执行器的操作状态报告给控制该执行器的元件。同样，许多传感器都并入有执行器，以便响应于来自控制中心的命令来按需递送数据(“数据出栈”)，而不是响应于外部激励或者根据内部时钟自主地进行操作(“数据入栈”)。在本说明书中，除非上下文需要较具体的含义，否则无论执行器是否并入有传感器或被并入传感器中，术语“传感器”都包含执行器。

IoT网络中的传感器和执行器通常是具有最小处理能力的小型低成本单元，其使用诸如电池的便携式电源。因此，必需有效地使用电池电力来延长传感器的使用寿命。这限制了传感器可以发送的数据的容量和范围。理想情况下，应当发送具有最小有效范围的最少量数据。

尽管一些传感器和执行器与互联网具有有线连接或光纤连接，但这些传感器和执行器中的许多使用无线介质来发送和接收数据。无线接口通常提供多个状态，诸如(i)发送/接收(收发器)状态、(ii)空闲状态以及(iii)睡眠状态。最大电力使用发生在发送/接收状态，并且最小电力使用发生在睡眠状态。在空闲模式下，无线(射频)接口不进行通信，但其电路仍然是接通的，并准备检测从附近的基站或其它传感器的发送。这意味着空闲状态下的电力使用仅略低于发送/接收状态下的电力使用。具体地，在空闲模式下，在可以确定检测到的所有发送是否承载与传感器装置相关的任何数据或指令之前，必须由该传感器装置分析这些发送。为了使电力使用最小化，应当使发送/接收状态和空闲状态两者的持续时间最小化，并使睡眠状态的持续时间最大化。在发送/接收状态下，一些传感器能够同时发送和接收数据以及管理指令。这使得操作效率最大化，但要求被发送和被接收的数据不会混淆。为实现这一点，需要恰当的数据编码方案和频率。

无线物联网通信的重要特征是它通过占空比进行调节。占空比是装置处于活动状态的时间的比例。在传感器的无线电部件的情况下，给出该无线电部件的如上所述的三种状态，占空比将是该无线电部件处于发送/接收(收发器)状态的时间。例如，占空比为1％意味着如果装置操作达1毫秒，那么该装置在接下来的99毫秒内不进行操作。为了实现最高效率，应当使占空比的长度最小化。在很多国家，已经将占空比限制并调节成仅仅1％，以便防止从不同传感器/基站、在同一区域中、在同一时间以及使用同一频率发送的数据的干扰和冲突。

时分双工(TDD)是允许用于上行链路数据传输和下行链路数据传输的单独流的传输方案。通过在同一频带中分配不同的时隙，将上行链路与下行链路分离。一些简单的系统在运行时分配时隙，但这些更适合语音系统，因为人类能够识别彼此言语中的禁止他们彼此交谈的线索。