無(wú)線通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明針對(duì)用于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中由多個(gè)基站控制多個(gè)端點(diǎn)的方法和幀，特別是但非 排他地在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的吞吐量是限制因素并且網(wǎng)絡(luò)采用合成的啁嗽（Chirp)調(diào)制方案時(shí)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在多種系統(tǒng)中使用數(shù)字無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，所述系統(tǒng)在數(shù)據(jù)速率、傳輸范圍和功率消 耗方面呈現(xiàn)極大的可變性。
[0003] 在本領(lǐng)域中還已知使用數(shù)字合成啁嗽符號(hào)作為調(diào)制的通信系統(tǒng)和合適的基于FFT 的接收機(jī)。除其他之外，歐洲專利申請(qǐng)EP2763321描述了一個(gè)這樣的調(diào)制方法，其中信號(hào) 的相位基本上鄰接，并且以這樣的方式將啁嗽嵌入到數(shù)據(jù)幀中以便允許在發(fā)射機(jī)和接收機(jī) 節(jié)點(diǎn)之間的同步以及確定它們之間的傳播范圍。該調(diào)制方案被用在Semtech公司的遠(yuǎn)程 L〇Ra?RF技術(shù)中，并且其將在該文檔的下文中被簡(jiǎn)稱為'LoRa'。
[0004] 在本領(lǐng)域中存在對(duì)于將長(zhǎng)傳輸范圍與低功率消耗搭配的并且可以利用簡(jiǎn)單的接 收機(jī)和發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字傳輸方案的需要。
[0005] 大部分無(wú)線網(wǎng)絡(luò)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)端點(diǎn)的控制。例如，在2G/3G/4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，端點(diǎn) 需要在使用網(wǎng)絡(luò)之前得到它們的許可的訪問(wèn)，并且網(wǎng)絡(luò)控制它們的傳輸速度和傳輸功率。 使用關(guān)于數(shù)據(jù)的相同分組來(lái)執(zhí)行控制，控制可能被背負(fù)在數(shù)據(jù)分組中。這允許控制信息的 可靠的傳輸。WiFi網(wǎng)絡(luò)具有簡(jiǎn)單得多的介質(zhì)訪問(wèn)控制。端點(diǎn)實(shí)現(xiàn)"對(duì)話前監(jiān)聽(tīng)"機(jī)制。另 外，以隱式方式執(zhí)行鏈路速率自適應(yīng)：根據(jù)具有各種數(shù)據(jù)速率的分組的傳輸差錯(cuò)統(tǒng)計(jì)，針對(duì) 交換的分組中的大部分選擇最佳速率。歸功于確認(rèn)分組，實(shí)現(xiàn)了信息的可靠傳輸。這些技 術(shù)承擔(dān)大量的下行鏈路傳輸，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)針對(duì)語(yǔ)音操作是對(duì)稱的，或者針對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)是下行 鏈路占主要地位的。進(jìn)一步地，這些技術(shù)增加端點(diǎn)的需要的監(jiān)聽(tīng)時(shí)間。因此，所需要的是提 供用于展示較低量的下行鏈路傳輸而不影響端點(diǎn)的需要的監(jiān)聽(tīng)的網(wǎng)絡(luò)控制的技術(shù)。
[0006] 可以不以與蜂窩或甚至WiFi網(wǎng)絡(luò)可以被精細(xì)控制的方式相同的方式來(lái)控制低吞 吐量網(wǎng)絡(luò)。這是由于特定于如下事實(shí)的若干限制，所述事實(shí)是在這些網(wǎng)絡(luò)中必須盡可能多 地節(jié)省端點(diǎn)電力并且數(shù)據(jù)速率相應(yīng)地低。由端點(diǎn)發(fā)送的分組的數(shù)量通常非常有限，可能下 至一天一個(gè)分組。這使得基于統(tǒng)計(jì)的自適應(yīng)機(jī)制不切實(shí)際，因此不可以使用基于WiFi的技 術(shù)并且需要更明確的數(shù)據(jù)速率控制。另一可能的限制是分組的大小通常非常小的事實(shí)，大 約20字節(jié)或更小。如果相似大小的正常數(shù)據(jù)分組被用于控制，則它們將對(duì)大部分帶寬使用 有貢獻(xiàn)。另一個(gè)的可能的限制在于端點(diǎn)的監(jiān)聽(tīng)時(shí)間由于電力節(jié)省、端點(diǎn)在不可接受的低功 率狀態(tài)花費(fèi)大部分時(shí)間而是有限的。這是為什么可以不將正常分組、廣播/多播分組用于 控制的另一個(gè)原因。進(jìn)一步地，在使用未許可頻帶的某些部署中，傳輸占空比（duty cycle) 有限。這對(duì)于端點(diǎn)而言不是問(wèn)題，但是極大地影響留給在網(wǎng)絡(luò)基站級(jí)別的控制的時(shí)間。
[0007] 盡管這些限制，仍存在對(duì)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)的需要。通過(guò)改變端點(diǎn)的數(shù)據(jù)速率，鏈路速率 自適應(yīng)減少到最小，用于待傳輸?shù)慕o定數(shù)據(jù)播出的時(shí)間：這增加網(wǎng)絡(luò)容量并且更重要的是 節(jié)省電池壽命。傳輸功率自適應(yīng)除鏈路速率自適應(yīng)以外到來(lái)，或者可以被單獨(dú)使用。該功 率自適應(yīng)也節(jié)省端點(diǎn)電力并且增加容量。其減少對(duì)基站嘗試接收的、其他端點(diǎn)傳輸?shù)臐撛?干擾。端點(diǎn)可以是輕微移動(dòng)的、環(huán)境可以隨時(shí)間改變或者該網(wǎng)絡(luò)可以隨時(shí)間改變：這促使自 適應(yīng)機(jī)制的使用。自適應(yīng)機(jī)制必須盡可能地簡(jiǎn)單以滿足低吞吐量網(wǎng)絡(luò)的約束。
[0008] 因此，本發(fā)明的目的是提出能夠提供合適的控制機(jī)制、尤其是在低吞吐量網(wǎng)絡(luò)中 的合適的控制機(jī)制的裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 如將在以下描述中證明的那樣，已經(jīng)設(shè)想和開(kāi)發(fā)本發(fā)明，目的在于向上述客觀技 術(shù)需求提供技術(shù)方案。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提出了通過(guò)多個(gè)基站在多個(gè)端點(diǎn)之間的無(wú)線通信方法，包 括：由所述多個(gè)端點(diǎn)中的至少一個(gè)發(fā)出上行鏈路消息并且向所述多個(gè)基站中的至少一個(gè)發(fā) 送所述幀，所述上行鏈路消息被根據(jù)啁嗽擴(kuò)頻格式調(diào)制并且包括一系列頻率啁嗽；在接收 所述上行鏈路消息時(shí)，從所述多個(gè)基站中的所述至少一個(gè)向所述多個(gè)端點(diǎn)中的至少一個(gè)發(fā) 送響應(yīng)消息，所述響應(yīng)消息包括未由在上行鏈路消息中的協(xié)議使用的啁嗽的序列。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的其他方面，上行鏈路消息的頻率啁嗽具有占優(yōu)勢(shì)的（predominant) 向上或向下方向，并且響應(yīng)消息的啁嗽具有與在上行鏈路消息中的頻率啁嗽的占優(yōu)勢(shì)的方 向相反的方向。根據(jù)是從屬權(quán)利要求的目的的本發(fā)明的其他實(shí)施例，響應(yīng)消息的頻率啁嗽 被調(diào)制并且傳達(dá)使端節(jié)點(diǎn)適應(yīng)像例如傳輸速度、數(shù)據(jù)速率、擴(kuò)展因子等等的它的通信參數(shù)、 因此實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制的形式的指令。
[0012] 由本發(fā)明提出的控制機(jī)制適合于對(duì)調(diào)制的啁嗽擴(kuò)頻循環(huán)移位。控制從基站去往端 點(diǎn)，并且展示出比傳統(tǒng)消息的占空比更低的占空比。進(jìn)一步地，本發(fā)明的控制機(jī)制還能夠處 理冗余的基站：在沒(méi)有協(xié)調(diào)的情況下若干基站可以進(jìn)入控制回路?？刂茩C(jī)制是可靠的并且 允許在網(wǎng)絡(luò)參數(shù)中的可靠性對(duì)播出時(shí)間的交換。
[0013] 因此結(jié)合本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了關(guān)于這些和其他方面以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 的更詳細(xì)的解釋。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 本發(fā)明的以上和其他的方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將根據(jù)連同以下附圖呈現(xiàn)的其隨后的說(shuō) 明變得更加明顯，其中： 圖1是根據(jù)本發(fā)明的、針對(duì)控制回路的操作的基站的幀格式的表示； 圖2包括響應(yīng)參數(shù)的表示。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 實(shí)行本發(fā)明的目前構(gòu)思的最佳模式的以下描述不以限制意義理解，而是僅出于描 述本發(fā)明的一般原理的目的被做出。本發(fā)明的范圍應(yīng)該參照權(quán)利要求書(shū)來(lái)確定。
[0016] 現(xiàn)在將參考圖，其中相同的數(shù)字至始至終指相同的部分。
[0017] 針對(duì)LoRa調(diào)制方案的詳細(xì)描述，將讀者引導(dǎo)到歐洲專利申請(qǐng)EP2449690和 EP2763321 (通過(guò)引用并入本文)。出于簡(jiǎn)潔，本說(shuō)明書(shū)將簡(jiǎn)單回顧要點(diǎn)。
[0018] LoRa調(diào)制基于一連串頻率啁嗽，其頻率沿著預(yù)先確定的時(shí)間間隔從初始瞬時(shí)頻率 值汴改變到最終瞬時(shí)頻率丨#。為了簡(jiǎn)化描述，將假設(shè)所有的啁嗽具有相同的持續(xù)時(shí)間#， 盡管這對(duì)于本發(fā)明而言不是絕對(duì)的要求。
[0019] 啁嗽可以由它們的瞬時(shí)頻率的時(shí)間分布（profile) /XO或者還由將信號(hào)的相位 定義為時(shí)間的函數(shù)的函數(shù)Φ (?:_)來(lái)描述。重要地，LoRa設(shè)備可以生成和識(shí)別具有多個(gè)不同 分布的啁嗽，每個(gè)對(duì)應(yīng)于在預(yù)先確定的調(diào)制字母表中的符號(hào)。重要地，啁嗽可以是具有具體 和預(yù)定義的頻率分布的基礎(chǔ)啁嗽(在下面也被稱為未調(diào)制啁嗽)，或者通過(guò)循環(huán)地時(shí)移基礎(chǔ) 頻率分布從基礎(chǔ)啁嗽獲得的可能的調(diào)制啁嗽的集合中的一個(gè)。
[0020] 在通常的實(shí)現(xiàn)中，基礎(chǔ)啁嗽的頻率從初始值:處￥線性地增加到最終值 (在基帶表示中)，其中Sg表帶寬擴(kuò)展的量，但是下降的啁嗽或其他啁嗽分布 也是可能的。啁嗽的相位優(yōu)選地由連續(xù)函數(shù)少CO描述，其在啁嗽的開(kāi)始處和末尾處具有 相同的值：承(?) 使得信號(hào)的相位連續(xù)跨越符號(hào)邊界。該符號(hào)間相位連續(xù)性使 能有利和簡(jiǎn)練的FFT解調(diào)算法。
[0021] 如上提及的那樣，間隔5 : 與啁嗽周期T 一起限定LoRa傳輸?shù)臄U(kuò)展因 子，使得該系統(tǒng)能夠以不同的擴(kuò)展因子操作。重要的是注意到LoRa信號(hào)的解調(diào)需要擴(kuò)展因 子的知識(shí)，并且因此該參數(shù)優(yōu)選地由協(xié)議預(yù)先確定、被傳輸?shù)浇邮諜C(jī)節(jié)點(diǎn)，或者算法上可預(yù) 測(cè)，以便避免長(zhǎng)搜索。施加 BW的共同值使得擴(kuò)展因子由T單獨(dú)意思明確地確定是可能并且 確實(shí)優(yōu)選的。
[0022] 如本文以下描述的那樣，本發(fā)明的實(shí)施例提供用于控制低吞吐量網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制和系 統(tǒng)。
[0023] 如上文討論的那樣，用于控制低吞吐量網(wǎng)絡(luò)的某些初始技術(shù)方案使用僅傳輸端 點(diǎn)。雖然這是簡(jiǎn)單的控制機(jī)制，但是它導(dǎo)致來(lái)自端點(diǎn)的功率的浪費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)容量的浪費(fèi)。其 他技術(shù)方案使用標(biāo)準(zhǔn)的分組來(lái)確認(rèn)某些傳輸。歸于該技術(shù)方案的不利是