[发明专利]用于在无线网络的节点之间发射数据的收发器及方法有效

专利信息
申请号: 201110353900.0 申请日: 2011-11-03
公开(公告)号: CN102457357A 公开(公告)日: 2012-05-16
发明(设计)人: 蒂洛·费希伦德;萨沙·贝耶尔;迈克尔·施密特 申请(专利权)人: 爱特梅尔公司
主分类号: H04L1/00 分类号: H04L1/00;H04W88/02
代理公司: 北京律盟知识产权代理有限责任公司 11287 代理人: 刘国伟
地址: 美国加利*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 用于 无线网络 节点 之间 发射 数据 收发 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种用于在无线网络的节点之间发射数据的收发器及方法。

背景技术

从IEEE 802.15.4行业标准“低速无线个人区域网络(WPAN)的无线媒体接入控制(MAC)及物理层(PHY)规范”已知无线网络规范。无线通络通常包括多个节点,每一节点具有用于在彼此之间进行节点通信的收发器。每一收发器包括发射器及接收器。“无线个人区域网络”(WPAN)可用于在(举例来说)相对短距离(近似10米)内的无线信息发射。与“无线局域网络”(WLAN)相反,WPAN需要极少或甚至不需要基础设施来发射数据,以使得可实施小型、简单、节能及有成本效益的装置用于广泛应用。

IEEE 802.15.4行业标准规定原始数据速率为250千比特/秒且使用静止或移动装置的低速率WPAN,所述低速率WPAN适于应用于工业监视及控制中、传感器网络中、自动化中及计算机外围装置领域中且适于交互式游戏。除了装置实施起来极简单且有成本效益外,所述装置的极低电力要求也是用于此类应用的关键重要性所在。因此,此行业标准力争若干月到若干年的电池寿命。

在物理层的层级处,在原始数据速率fB=250千比特/秒的几乎全球可用2.4GHz ISM频带(工业、科技、医疗)中,IEEE 802.15.4行业标准规定码片速率为fC=2兆码片/s的频带扩展(扩展(spreading))及符号速率为fS=62.5千符号/s的偏移QPSK(四进制相移键控)调制(IEEE 802.15.4-2006,47页以及以下页等)。

在用于ISM频带的802.15.4发射器中,首先将待发射的数据流转换成若干PN(伪噪声)序列的一序列。出于此目的,首先将待发射的数据流转换成称为符号的事物,其中给每一符号指派具有固定位宽(举例来说,四个位)的只一个值。在每一符号周期(TS=1/fS=16μs)中,因此使用数据流的四个位来从总共16个PN序列的一序列集中选择一PN序列。以此方式,给由四个位组成的每一符号指派由32个二进制码片(码片周期TC=TS/32=500ns=1/fC)组成的符号值特有的PN序列,代替四个位发射符号值特有的PN序列。所述标准中所规定的16个“准正交”PN序列的序列集包括含有八个第一PN序列的第一群组,所述第一PN序列彼此的不同之处仅在于其码片值的循环移位,及含有八个第二PN序列的第二群组,所述第二PN序列同样彼此的不同之处仅在于其码片值的循环移位且每一第二PN序列与第一PN序列中的一者的不同之处仅在于每一第二码片值的反转(参见IEEE标准802.15.4-2006)。符号的时间长度对应于所指派PN序列的所有码片的发射的持续时间,其中PN序列的第一及最后一个码片分别靠近所述符号的前边界或后边界。

将指派给相继符号的PN序列串在一起且接着通过调制(借助半正弦脉冲整形)在同相(I)载波上具有偶数指数(0、2、4、...)的码片及在正交相(Q)载波上具有奇数指数(1、3、5、...)的码片进行偏移QPSK调制(四进制相移键控)。为形成偏移,相对于同相码片将正交相码片延迟一个码片周期TC(参见IEEE 802.15.4-2006)。发射器接着在发射信道中的一者中在频谱上移位经调制PN序列且随后将其放大以用于发射。

接收节点的接收器借助于天线接收经发射无线电信号。接收器根据IEEE 802.15.4行业标准将由所接收无线电信号形成的所接收信号转换成在可能程度上没有错误的数据,因为接收器还对所接收信号进行滤波、将其转变成基带、解调所述信号且检测数据。如果频带扩展使用发射器侧序列发生在发射器侧上,那么通过使用接收器侧序列的对应解扩展来在接收器侧上反转所述频带扩展。给每一接收器侧序列指派发射器侧序列且所述每一接收器侧序列可自其导出或甚至与其相同。如果(举例来说)发射器侧序列的码片为两个逻辑值0与1,或(与其等效的)两个对映值±1,那么通常接收器中所使用的序列为其码片具有只两个不同值(举例来说,0与1或±1)的序列。

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