專利名稱：分組報頭結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于數(shù)據(jù)^la的新的報頭結構。本發(fā)明同樣地涉及一種^^J 4汰 器生成這樣一種報頭的方法和由相關器^^則這樣一種報頭的方法。本發(fā)明還涉及 相應的^i:發(fā)器和相關器，并涉及適于實施所述方法的計算才財i^ 。
背景技術：
/4 為時鐘同步的時鐘提取是對于從進入的數(shù)據(jù)流中重新生成本地時鐘信 號的過程而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。在接收機中 時鐘信號的成功重新生成保證了^c^射的比特序列被正確地時鐘同步在接收緩 存中。圖i通過示出一種通過比特時鐘采樣的波形而說明了這種情形，該比特時 鐘相對于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位于每個比特的中間。在圖i中，從圖頂 部的第一個流相應于原始數(shù)據(jù)流，第二個流相應于正確采樣的數(shù)椐流，最后的流
相應于錯誤采樣的數(shù)據(jù)流。在這個例子中，相位誤差導致比特序列0110100010 凈i^石馬為0010000010。
有多種方式從接^5'j的信號中提取時鐘信號，所有這些方式老I^vM入的數(shù)
據(jù)流具有合理數(shù)目的轉換或邊緣。邊纟t^皮用作參考點，本地時鐘能夠相對于該點 而調整它自身以獲得正確的同步。
對這些邊緣的要求形成了對在發(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碼 (preamble),該前導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頭的^^且報頭結構。在原始數(shù)據(jù)到達之前，由 時鐘提取電路^^前導碼以獲得相關性，因此保i棘數(shù)據(jù)到達時數(shù)據(jù)能夠^i確 地解碼。前導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。典型前導碼的例子是10101010。前導石姚 長，由合適的時鐘提取電路完成的同步越好。
對于長分組，,Ait入的數(shù)據(jù)流中繼續(xù)時鐘提取有時是有益的。這能夠例如通 過對于整個分組的持續(xù)時間期間佳月數(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。這種方法的缺點在于對于分組持續(xù)時間期間DPLL必須以它的過采才羊速率運4亍， 因此消耗了更多能量。一旦比特時鐘已經(jīng)^UE確iM^尋，必須在字(word)等級同步接收器。 常^^]恰在前導碼后發(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，從而能夠成功地處理隨后的任何數(shù)據(jù)。同步 字應當以這樣的方式被設計，以對于引起會導致不可恢復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， 因為需要額外的能量和時間來發(fā)射它。最'J 、化這些開銷是協(xié)議設計的關鍵部分。通常在通信系統(tǒng)中消息被指定^#定的接收端。為實現(xiàn)合適的傳送機制，設 備常常被給定地址，該地址能夠被其它設^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)點盡可能 快地掉電(power down),這^:設計傳輸協(xié)議的通4亍慣例。由此，對此一種可能 的優(yōu)化是^J ]設備地址作為同步字。以這種方式，同步字的匹配不僅指示與接收 設備的時間對準(alignment),還指示分組指向它。本發(fā)明目的在于提fr"種新的分組報頭結構，其具有最小開銷并因此導致功 率減少。本發(fā)明還提供了 一種檢測分組報頭結構的有效方式。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利要求15中所述的數(shù)據(jù) 分組的報頭。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 器之類的簡單機制被用于激活在接收^iEL時使用的相關器。因》沐唯一和簡單的 方式檢測喚醒序列，其使得大部分接收器的處理為掉電，直到檢測到它。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保證了一 個邊*韌皮確保。因為最大游程長度限制不適用于第一字段，保證了在組成數(shù)據(jù)分 組報頭的二進制字中的不對稱(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，其擬目應于二進制值110的噪 聲之前。在這個實例中，接收器將匹配比它應當匹配的比特更早的三個比特，導 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數(shù)量 超過第二比特字段的比特序列的最大游程長度，不會發(fā)生成幀誤差。游程長度限制還具有的優(yōu)點在于能夠在-^^且報頭中提供特定數(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的包含其它設備的地址的^^且能夠 與噪聲區(qū)分開，使得接收設備能夠正確地關閉以節(jié)約能量。該報頭結構產生工作循環(huán)(duty-cycled)協(xié)議，它對于在有用的數(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，提供了如權利要求1中所述的一種生成^M報頭的 方法。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，進一步提供了一種計算才財呈序產品，包括指令用 于在通信系統(tǒng)的收發(fā)器的計算機裝置上^A并運行時實翻艮據(jù)第二方面的方法。 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種如權利要求6中所述的4汰器。 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種如權利要求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)明的另一個方面，進一步提供了一種計算才/l4呈序產品，包括指令用 于斜目關器的計算機裝置上^A并運行時實甜艮據(jù)第四方面的方法。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，進一步提供了一種如權利要求14中所述的相關 器。該相關器被設計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)勢將通過隨后參考附圖的非限制示例性實施方式的 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)^^且報頭結構的例子；圖3A示出根據(jù)一個具體實施方式
的數(shù)據(jù)^^且報頭結構的例子；圖3B示出根據(jù)另一個M實施方式的數(shù)據(jù)^^且報頭結構的另一個例子；圖4示出具有與圖3A和3B中的報頭相同長度的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)^^且報頭結構的例子；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第六方面的用于枱訓^ia報頭結構的相關器的一個具體實施方式
；圖6示出圖5的相關器的仿真結果； 圖7示出說明最優(yōu)采樣點選擇的相關器結果的一4^P分； 圖8示出相關器結果的部分，其中該結果包括異常；和 圖9A和9B是說明檢測數(shù)據(jù)流的方法的流程圖。7發(fā)明具體實施方式
詳述JM將參照附圖更詳細;iM苗ii^發(fā)明的一些具體實施方式
。下面兩個示例性 報頭結構參照圖3A和3B而解釋，然后將圖3A中示出的才艮頭結構與圖4中示出 的傳纟W艮頭結構相比較。圖3A示出了根據(jù)一個具體實施方式
的報頭結構的第一個例子。在這個例子 中，圖3A的報頭結構是13比特長度，并且它由下面的比特序列組 成1110110010110。應當認識到報頭的長度決不是被限制為這個特定的值，而是 該長度能夠采取^f可合理的值。如在圖3A中所示，報頭由兩個比特字段組成。 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個比特。它 位于報頭結構的開始，并且由具有相同值的比特組成，例如邏輯"1"。以傳輸?shù)拇涡颍瑢ぶ纷侄沃苯痈S異常字段，并JL^這個例子中它由10個 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，在這個例子中，尋址字段的第一比特是o。 jM^卜，在這個例子中， 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, 因為在字中間有三個連續(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比 特相同的值。圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明M實施方式的報頭結構的另一個例子。在這種情 況中報頭結構還是13比特長度，但是與第一個例子中的3個'T，相反，此處異 常字段由3個"0"組成。在這個例子中整個序列是0001100110100?，F(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比特相同的值的規(guī)J'j,尋址字 段的第一個比特為1。如在圖3A的例子中，游程長度限制被設為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。假設總報頭長度保樹目同，則擴展異常字段的長度將 文善異常字 段的喚醒特性，因為在異常字段中較長的比特游程將減少噪音給出虛假的喚醒信號的可能性。較長的比特游禾級將減少在字對準中的潛在誤差，因為如果在異常 字段的開始或結束處發(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)絡大小，雖然根據(jù)應用需要這可能由協(xié)議設計口者決^當怎:羊折衷。'—— 、 \ 、現(xiàn)在將建議的圖3A的報頭結構的性能與圖4中示出的傳鄉(xiāng)W艮頭結構的性能 相比較。如圖3A中，圖4的報頭結構是13比特長度。在這種情況中，圖4的報 頭結構由具有交替值的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，假設實現(xiàn)在下面相比較的兩種^i且報頭結構所需的電路的 功率消耗差異是可以忽略的。進一步假設兩個例子的報頭中的比特誤差被設為f 1起分組誤差，除非另夕hi兌 明。在真實的實施中，卄射故出在每個系統(tǒng)中允許一個或多個誤差的決定。然而， 這不影響下面提出的討論。比特時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。在傳統(tǒng)的設計中，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)由時鐘與ii^的數(shù)據(jù)流對準 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。對于所建議的 報頭結構可以說也是一樣的。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，雖然按照比標準結構中調整比特同步 字段的情況低的速率。只要涉及到時鐘提取，所選擇的例子提供同等的性能。關于所建議的報頭結 構，對于10比特尋址字段，將有至少4個邊緣，加Ji^這個字段和異常字段之 間發(fā)生的額外邊緣，給出了可j呆證的最少5個邊緣。對于圖4的標準例子,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。然而這具有比可期待的較少的益處，因為電路必須在比特同步字段的 結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 致^H且誤差。在上面給出的兩種例子中，在13比特報頭的結尾能夠使過采樣電 路失效。過采樣的電路的目的將在稍后詳細解辨目關器時再解釋。對于圖4的標準報頭，同步字對準和由此的有效^iai&則將在7比特中完成。則至第一次序；對于給定BER， M，拒絕有效分組即虛 假否決的可能性是7M。從噪聲中識別分組即虛假肯定的可能性為M7。對于建議的系統(tǒng)，同步字對準在整個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。對于這些例子，所建議的^^且報頭結構在拒絕噪聲方面才;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，后者的 比較可育汰現(xiàn)為缺點，只需要相對較少增力口信噪比以4hi嘗性能上的這個降低。相反地，虛假肯定的改善是實質性的，并且能夠導致極大減少在接收錯覺^ia (即4射吳;W人噪聲中提取的^H且)上浪費的功率。當與僅一次相關的棒性結合時，如 稍后將解釋的，這個低的虛假肯定率大大地改善了分組誤差率(PER)。應當認識到可允許的誤差和字長度之類的變量可以被調整以改變任一結構的性能使其適 應具有必然4斤衷的應用的需要。所建議的方法的關鍵優(yōu)勢在于對于13比特長度的報頭結構它允許178個唯 一地址，而標準的方法只允許128 ( 27 )個地址。這意味著對于同等的性能，更 多數(shù)量的設備能夠被快速有歲&也尋址?？赏ㄟ^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)的多種方式計算。當計算可能性的數(shù)目時， 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到它們接^^'j 了不是關于它們 的有效的同步字和地址(3個重復的比特后跟隨不帶有3個比特重復的10個比 特)，所以它們能夠再次掉電。對于單信道系統(tǒng)， 一旦一^s殳備發(fā)射，它會在它的范圍內阻止所有其它設備。所意圖指向的接收端顯然必須偵聽以接收它的消息，但是對于范圍內其余的設 備，它們能夠在該消息期間關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13比特上可靠地檢測指向網(wǎng)絡中其它設備的分 組。規(guī)則允"^故出這種^^則而不需^i賴所有有效網(wǎng)絡設備的查^^，對于傳統(tǒng) 的報頭結構需要該查戟表來實 目似的功能。能夠使用攜帶的計時器在分組期間 過去后喚醒無線電。以這種方式，能夠實現(xiàn)大量的能量節(jié)約而不需要以任何方式 損害網(wǎng)絡的性能。圖5示出了能夠沖&則^l且報頭的相關器500。應當認識到相關器500同樣能 夠枱3則本發(fā)明所建議的分組結構和傳統(tǒng)的分組結構。觀在將參照圖5更詳細地解 辨目關器500的結構和操作。在調制器之前可以有用于解調接^li^的數(shù)據(jù)流的解 調器和用于檢測異常字段的異常字段檢測器。異常字段檢測器能夠例如使用簡單 的狀態(tài)機實現(xiàn)，該狀態(tài)機監(jiān)^/A^調器接t)t^的數(shù)據(jù)流。10在這個例子中，數(shù)據(jù)比特以進入的數(shù)據(jù)速率的4倍被時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^于每個數(shù)據(jù)比特， 有4個數(shù)據(jù)采樣,每個具有不同的相位。移位寄存器501的才喿作由時鐘信號控制。 通過比較塊503,在這個移位寄存器501中的每次第四個位置與相關寄存器505 中的一個比特相比較,該相關寄存器505包含相關字，即異常和尋址字段的內容。 因jH^這個例子中相關寄存器包含13個比特，其相應于圖3A和3B的分組報頭 結構的長度。然而，擬目關中還可能只佳月報頭的一個子部分，例如只有尋址字 段。
然后比較結果被饋M求和塊507,此處每個相關周期的誤差^^p起來以行 ^目關結果。在每個測量的片和相關寄存器505中它的相應比特間的總匹配產生 O誤差計數(shù)，其被時鐘定位至四Mi吉果寄存器509。這個寄存器的內^^皮li^:貴 送至判決塊511,其被用于分析最近的四個結果，即相應于一個比特期間的時間 值的結果。判決塊511的職責是根據(jù)這些結果選擇合適的時鐘相位。
在圖5中，也示出了 4分塊(divide-by-4block)513，其將它的時鐘輸入除 以4，按pi/2弧度(rad)隔開的4^[言號輸出它的結果。時鐘信號被除以4是因 為相關器500以4倍的比特速率工作以擬目關器500中提供4倍的過采樣。然后 來自4分塊513的輸出被饋入至復用器515,其由判決塊511控制。判決塊511 4個輸入中的一個以采#^1且。
一旦已經(jīng)選擇了正確的相位，然后時鐘^^]于將剩下的分組時鐘定位至接收 緩存器(在圖中未示出)。與此并行地，成功的相關能夠通過在8分計數(shù)器(在 圖中未示出)上生成重置而指示，其^UI]作提供字對準的字節(jié)時鐘。 一旦分組已 經(jīng)被相關為被接收，8分塊便使能字節(jié)的時鐘同步。因jH^目關器500被用于指示
'需要注意到基^判決塊51;的實施方式，四級結果寄存器509可以是或可以 不是必須的。例如狀態(tài)機實施方式不需要四級結果寄存器509,因為它提供的存 ^^皮有歲&也^A^狀態(tài)機的狀態(tài)中。
圖6示出了如圖5中所示的相關器設計的仿真結果，沒有噪聲作用在接^li^ij 的數(shù)據(jù)上。頂部的跡線(相關器結果)示出了用于將所有比特比較加在j的求
和塊507的輸出。縱軸相應于測量到的誤差。能夠看出一旦報頭已經(jīng)凈^:整接收，
對于比特持續(xù)時間期間求和塊507所報告的誤差將落至0，該期間中使用相關寄 存器505中的報頭對準接4U'j的報頭。在這時，判決塊51U&則到這種情況，并 且做出選擇，關于該選擇^i^擇用于時鐘定位剩下的^H且數(shù)據(jù)的相位。
"解調(Demod)數(shù)據(jù)"是解調器的輸出。這個解調數(shù)據(jù)^皮有效地"無限(infinitely)"采才羊，即比特間的轉換將不會在已知的時間發(fā)生。因jt返^f言 號必須以正確的相位凈iL^樣，這才ff吏得它能夠被移位至應用所使用的務賭器。在 這個例子中，通過眼睛肯^目對容易地區(qū)^f每個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^^的相關報 頭。決定哪里是最好的采樣點的過程，即時鐘提取，是相關器500的主要目的之
因此"選擇的時鐘"跡線應當與"解調數(shù)據(jù)"ii^Nl比較，讀者將能夠看出 "選擇的時鐘，，跡線的正邊多l(xiāng)ii似位于"解調數(shù)據(jù)"跡線中每個比特的中間。"選 擇時鐘"跡線中可見的相位中的改變說明了判決塊已經(jīng)作用于從報頭相關(所圈 出的)獲得的結果，并JLi4擇了一個新相位以保iijE確的采樣點。上面的"選擇 的時鐘"跡線是復用器515的輸出，在這個跡線上的相位改變是判決塊511選擇 了賴器515的不同輸入的結果。能夠看出時鐘頻率^#^目同，但是相位已經(jīng)移 位了。時鐘頻率等于數(shù)據(jù)的比特速率。
因此"時鐘同步的數(shù)據(jù)，，跡線是由"選擇的時鐘"在正邊緣采樣的"解調數(shù) 據(jù)，，跡線。如勤目關器500 M功的，則該i^戔應當?shù)韧谠及l(fā)射的數(shù)據(jù)(未 示出)，但是由"解調數(shù)據(jù)"iii戔表示。
圖7說明用于選擇正確的時鐘相位的第一算法。判決塊511選擇采樣點或落 在所有那些采樣點的中間的相位，其相應的采樣值即相關結果低于給定的誤差閾 值，因為ii4示了成功相關的中間點。在圖7的例子中，時鐘相位"1"和"2" 者M立于中間，所以可能需要進一步的精細決定?？紤]每個選項的鄰近值提供了更 多的信息。選擇的采樣點應當是擬目鄰采樣點中具有最低誤差和的那個，所以在 這種情況中，采樣點"2"具有一個零誤差相鄰點和一個非零誤差相鄰點，而采 樣點T，具有兩個零誤差相鄰泉；因此采樣點1是最佳的。如果即使這沖ftL不 能產生唯一的結果,則能夠做出任意的決定。在真實系統(tǒng)中為了調整算法的目的， 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鐘相位的第二算法。在這種情況中，判決算法 拒絕異常的結果。在圖8中示出的兩個圖中，相位"2"能夠^皮"i人為是異常的結 果。因此，在圖8中，左起第一個圖中最佳相位是'T，或"2"。在這種情況中， 因為相鄰采樣相位，即采樣相位"1"和"3"的相關結果低于闊值，同步可擬目 位"2"完成，即使這個結果被認為是異常的。另一方面，在第二個圖中，同步 將不擬目位"2"完成，即佳JMff氐于閾值，因為這個采樣能夠被認為是異常的 結果，而相鄰采樣相位的相關結果高于閾值。
接下來參照圖9的流程圖描i^目關器500的操作。在步驟901,相關器500接收數(shù)據(jù)流，其包4封艮據(jù)本發(fā)明的分組報頭。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。這意味著對于每個比特，取n個采樣，n是正 整數(shù)。需要注意的是這兩個步驟不是必須由相關器500執(zhí)行，而是能夠有分離的 電鴻4W亍這兩個步驟。然后在步驟905，定力于于相關結果的誤差閾值。需要注 意到這個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個采樣(在 這個情況中是移位寄存器的整個長度)與位于相關寄存器505中的相關字相比較 以獲得比較結果。該比較在一個相關周期中完成。在該相關周期期間，沒有新的 數(shù)據(jù)采樣被饋送至移位寄存器501。在獲取了若干個比較結果后，在這個例子中 由于擬目關寄存器505中有13個比特，因it化13個比較結果后，在步驟911 中這些比較結a求和塊507中被求和以獲得相關結果。在步驟913中，確定相 關結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，如斜目關結果落在誤差閾值下方，則在步驟915中這個相關結果 被4貴送至四級結果寄存器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，這樣至少n -1個隨后的相關結果被饋送至四級結果寄存器509。 在步驟917,對于這些相關結果確定相應的數(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相關結果和在落在閾值下方 的第一個采樣后的第(n-l)個采樣之間，確^否只有一個采樣落在多個采樣 的中間。如果只有一個采樣在中間，則在步驟921這個采樣相位能夠被選擇用于 數(shù)據(jù)流時鐘相位。
另一方面，如上面的例子，如果有兩個采樣在中間，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，能夠進一步更改上面的方法。 擬目關器500中，能夠存在狀態(tài)機，其由出現(xiàn)的低于誤差閾值的采樣開啟。 這個采樣的相位被記錄。然后隨后的采樣的值定義通過狀態(tài)機的路徑，在四個采 樣后，狀態(tài)沖到尋輸出它關于這是否是有效的相關字的判決(即在圖8的右邊圖案 將不是有效的碼)，并且如果是，該相位應當被用于剩下的時鐘同步(基于記錄 的第一個采樣的相位)。狀態(tài)枳被設計以在觸g運行四個時鐘采樣，這樣在這 四個采樣結K樹坎出判決。能夠有進一步的^f牛， 一旦第一相關結果落在誤差 閾值以下，則第三(使用過采樣因數(shù)4 )隨后的相關也不得不落在誤差閾值以下，
13這樣狀態(tài)機能夠對于正確的采樣相位做出肯定的確定。如果不是這種情況，相關 器500 ^j呆持運行并且搜索落在誤差閾值以下的其它相關結果。
上面提出的算法的一種擴^:推行"一次相關"策略，其意味著一到目關器 500被激活，它將只匹配一次。這防止它對包含在分組中的數(shù)據(jù)相關并因此干擾 了時間對準。然而，為了這樣能成功，在有效^H且接收前對噪聲相關的可能性必 須被保持在非常小，從而不會丟失分組。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一步減少，則能夠結合相關 和信號強度檢測以保i趟在發(fā)射器。通過調整^^且字^伏寸和游程長^^見則從而 相應地改變報頭的統(tǒng)計特性，能夠實現(xiàn)進一步的優(yōu)化。
雖然在圖和前面的描述中已經(jīng)詳細地說明和描述了本發(fā)明，但是這些說明和 描述應當被認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 施方式。
在實踐所要求的發(fā)明時，通過研究附圖、公開內^所附權利要求，本領域 技術人員能夠理解并實現(xiàn)對所公開的具體實施方式
的其它變化。例如即使上面提 出的M實施方式描述了 13比特的報頭包括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 值被調整，性能與能量消耗被折衷選擇。本發(fā)明的報頭結構可應用在例如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:中找^,口并JL^于該輸出'的值而設
定抬3則。在權利要求中，詞語"包括，，不排除其它元件或步驟，不定冠詞"一" 不排除多個。單個處理器或其它單元可以滿足/^又利要求中提到的多個項目的功 能。僅僅不同的特^^M目互不同的/A^權利要求中闡itit個事實并不表明這些特 征的組合不能被有利地^j l 。 ^f又利要求中的^f可參考符號不應解釋^H"發(fā)明范 圍的限制。
權利要求
1.一種生成數(shù)據(jù)分組報頭的方法，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 時鐘提#字對準。
4. 根據(jù)權利要求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且報頭的系統(tǒng)的相關器，由此第 一比特字段用作系統(tǒng) 的喚醒字段。
5. —種計算才;uf呈序產品，包括指令用于在通信系統(tǒng)的收發(fā)器的計算機裝置 上^Uv并運行時實翻艮據(jù)權利要求1至4中任意一個的方法的所有步驟。
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. —種用于檢測數(shù)據(jù)^H且報頭的相關方法，包括步驟a) 接收(901)包括數(shù)據(jù)^^且報頭的數(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，每個數(shù)據(jù) 采樣具有n個不同的采沖羊相^立，n是正整數(shù)；c) 將至少一個數(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果，在一個相關周期期間比較(909 )序列的每第n個采樣與斜目關寄存器(505 )中 容納的相應的相關字比特。f) 為相關結果定i ( 905 )誤曰差闊值； , '"'g) 在獲得了低于誤差閾值的第一相關結果后，重復步驟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結果后的n - 1個連續(xù)相關結果是否已經(jīng)獲得了用于數(shù)據(jù)流的正確時鐘相位。
8. 權利要求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. 權利要求7的方法，其中，該方法進一步包括確定(917 )與落在誤差閾 值以下的第一相關結果至n - 1個隨后的相關結斜目應的數(shù)據(jù)采樣相位，如^ 第一相關后的第(n-1)個采樣相位落在誤差闊值以下，則選擇(921; 923 ) n 個相關結果中的一個并〗吏用它相應的采樣相位作為時鐘相位。
10. 權利要求9的方法，其中，所選擇的采樣相位落擬目應的相關結果落在 誤差閾值之下的第 一采樣相位和在相應的相關結果落在誤差閾值之下的第 一相 關之后的第(n - 1)個采樣相位之間的采樣相位的中間。
11. 根據(jù)權利要求10的方法，其中，該方法進一步包^^。果有多個采樣相 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)權利要求10的方法，其中，所選擇的采樣相位的相應的相關結果 落在誤差閾值以下。
13. —種計算才;i4呈序產品，包括指令用于擬目關器(500 )的計算機裝置上 ^A并運行時實謝艮據(jù)權利要求7至12中任意一個的方法的步驟。
14. 一種相關器(500 ),用于^^則數(shù)據(jù)流的^^且報頭，該相關器包括 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； 相關寄存器(505 )，用于容納長度為m的相關字，m為正整數(shù)； m個比較塊(503 ),用于比較數(shù)據(jù)采樣和相關字比特以獲得比較結果； 求和塊(507 ),用于對比較結果求和以形彪目關結果，該求和塊(507 )進一步^皮配置以包含用于相關結果的誤差閾值，將落在誤差閾值以下的相關結^ n - 1個g的相關結果傳醒判決塊(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結果后的n - 1個連續(xù)的相關結果是否獲得lt據(jù)流的正確時鐘相位。
15. —種數(shù)據(jù)^H且報頭，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?，在第一序列中的比特?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器，用于檢測數(shù)據(jù)流并被配置以確定用于數(shù)據(jù)流的正確時鐘相位。
文檔編號H04L7/04GK101657991SQ200880012330
公開日2010年2月24日 申請日期2008年4月14日 優(yōu)先權日2007年4月17日
發(fā)明者A·W·佩恩, J·莫斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司