專利名稱：混沌通信系統(tǒng)中同步方法和設備以及位置識別方法和設備的制作方法
技術領域：
與本發(fā)明一致的設備和方法涉及一種混沌通信系統(tǒng)，更具體地講，涉及一種在混沌通信系統(tǒng)(chaotic communication system)中的同步和位置識別(location awareness)。
背景技術：
傳統(tǒng)無線標準需要更多的功耗和復雜的通信構造來以高速傳輸數(shù)據(jù)。然而，盡管數(shù)據(jù)傳輸速度低，但是大多數(shù)工業(yè)或家庭無線監(jiān)視和控制應用需要具有較長電池壽命和較少復雜結構的通信系統(tǒng)。
IEEE 802.15.3a是由IEEE 802.15工作組領導的基于超寬帶(UWB)的無線多媒體通信的標準。IEEE 802.15.3a標準支持達54Mbps的數(shù)據(jù)速率，這仍然比通過例如IEEE 8012.11或藍牙的競爭標準提供的數(shù)據(jù)速率快。因此，IEEE802.15.3a標準可用于傳輸數(shù)字圖像或多媒體數(shù)據(jù)。此外，盡管IEEE 802.15.3a支持的數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x短，即達到10m，但是能夠將個人計算機連接到各種類型的外圍裝置，例如個人數(shù)字助理(PDA)、移動電話、數(shù)字電視、機頂盒、數(shù)字相機或者游戲機。也就是，使用作為基于UWB的標準的IEEE 802.15.3a限制無線波的范圍，因此需要小量的功率。因此，IEEE 802.15.3a能夠應用到便攜式裝置，并且使得能夠以低成本傳輸數(shù)據(jù)。
在這種連接中，已經(jīng)更多地注意混沌通信系統(tǒng)，它是從IEEE 802.15.3a標準擴展的IEEE 802.15.4a標準(ZigBee或PHY)的焦點?；煦缤ㄐ畔到y(tǒng)具有簡單結構，并且盡管該通信系統(tǒng)不能以高速傳輸數(shù)據(jù)，但是其需要小量的功率。
使用混沌信號將從混沌通信系統(tǒng)輸出的信息從發(fā)送側發(fā)送到接收側。從混沌信號的特性來看混沌通信系統(tǒng)的優(yōu)點是明顯的。具有寬帶連續(xù)譜的混沌信號對初始條件非常敏感，可通過具有簡單結構和穩(wěn)定傳輸特性并且以低成本制作的電路來產生混沌信號。因此，具有簡單RF處理的混沌通信系統(tǒng)是適合作為需要在復雜度和吞吐量之間折衷的基于UWB的低數(shù)據(jù)速率系統(tǒng)。

發(fā)明內容
技術問題在工作在UWB的混沌通信系統(tǒng)中，通信范圍非常受限，因此不可能精確地識別目標裝置的位置。為了精確的位置識別，需要將從系統(tǒng)中的裝置輸出的時鐘信號與從目標裝置輸出的時鐘信號同步，并且進一步精確地檢測這些裝置之間的距離。
技術方案本發(fā)明提供一種在混沌通信系統(tǒng)中用于精確位置識別的同步方法和設備以及位置識別方法和設備。
有益效果根據(jù)本發(fā)明，能夠在混沌通信系統(tǒng)中精確地同步裝置，并且測量裝置之間的距離。


通過下面結合附圖對本發(fā)明示例性實施例進行的詳細描述，本發(fā)明的上述和其他方面將會變得更加清楚，其中圖1A至1C示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的在混沌通信系統(tǒng)中使用的數(shù)據(jù)幀的結構；圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的同步方法的參考圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的協(xié)調器的同步設備的示意框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的裝置的同步設備的示意框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的同步方法的流程圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的位置識別設備的示意框圖；圖7A示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的數(shù)據(jù)幀；圖7B示出根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的數(shù)據(jù)幀；圖8示出圖6的位置識別設備的示例性實施例；圖9示出圖6的位置識別設備的另一示例性實施例；圖10是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的從圖9的延遲電路輸出的時鐘信號的時序圖；和圖11A和11B是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的位置識別方法的仿真結果的曲線圖。
最佳實施方式根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種由同步混沌通信系統(tǒng)中的裝置的同步設備執(zhí)行的同步方法，該同步方法包括使用將包發(fā)送給裝置的時間和從裝置接收響應于所述包包含裝置時間計數(shù)器值的包的時間來計算同步設備和裝置之間的距離；通過將根據(jù)距離從裝置接收包含時間計數(shù)器值的包的時間與所述時間計數(shù)器值進行比較來計算偏移；和將偏移和(-)偏移之一提供給裝置，從而裝置使用提供的偏移調整時間計數(shù)器值。
在計算偏移期間，可通過從當發(fā)送包時確定的時間計數(shù)器值與距離之和減去裝置時間計數(shù)器值來獲得偏移。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種在混沌通信系統(tǒng)中的裝置中的同步方法，包括從協(xié)調器接收包；將當裝置接收包時確定的裝置時間計數(shù)器值發(fā)送給協(xié)調器；從協(xié)調器接收計算的偏移，使用協(xié)調器將包發(fā)送給裝置的時間和協(xié)調器接收裝置時間計數(shù)器值的時間，通過將協(xié)調器將根據(jù)裝置和協(xié)調器之間的距離接收裝置時間計數(shù)器值的時間與裝置時間計數(shù)器值進行比較，來獲得計算的偏移；并且通過偏移調整裝置時間計數(shù)器值。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種混沌通信系統(tǒng)中的位置識別方法，包括接收數(shù)據(jù)幀，該數(shù)據(jù)幀包括將被確定排列在分配給用戶的數(shù)據(jù)幀的預定位置的模板混沌信號和通過調制模板混沌信號獲得的數(shù)據(jù)源信號；檢測實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置；使用實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置與預定位置之間的差確定發(fā)送數(shù)據(jù)幀的裝置和接收數(shù)據(jù)幀的裝置之間的距離。
檢測模板混沌信號的位置包括從數(shù)據(jù)幀檢測模板混沌信號；對檢測的模板混沌信號和至少一個數(shù)據(jù)源信號執(zhí)行乘法運算，并且將相乘運算的結果相加；從相加的結果檢測實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種混沌通信系統(tǒng)中的同步設備，包括距離計算器，使用將預定包發(fā)送給裝置的時間和從所述裝置接收響應于所述包包含裝置時間計數(shù)器值的包的時間來計算同步設備和所述裝置之間的距離；偏移計算器，通過將根據(jù)距離所述裝置將接收包含裝置時間計數(shù)器值的包的時間與時間計數(shù)器值進行比較來確定偏移；偏移發(fā)送單元，將偏移或(-)偏移之一提供給所述裝置，從而所述裝置通過提供的偏移調整時間計數(shù)器值。
偏移計算器通過從當包被發(fā)送給裝置時確定的時間計數(shù)器值與距離之和減去裝置時間計數(shù)器值來計算偏移。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種混沌通信系統(tǒng)中的同步設備，包括包發(fā)送單元，響應于預定包發(fā)送當裝置從協(xié)調器接收預定包時確定的包含裝置時間計數(shù)器值的包；偏移調整單元，從協(xié)調器接收偏移，并且通過偏移調整裝置時間計數(shù)器值，其中，使用協(xié)調器將包發(fā)送給裝置的時間和協(xié)調器從裝置接收裝置時間計數(shù)器值的時間來計算距離，并且通過將協(xié)調器根據(jù)距離接收包含裝置時間計數(shù)器值的包的時間與裝置時間計數(shù)器值進行比較來獲得偏移。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種混沌通信系統(tǒng)中的位置識別設備，包括數(shù)據(jù)幀接收單元，接收數(shù)據(jù)幀，該數(shù)據(jù)幀包含將被定義排列在分配給用戶的數(shù)據(jù)幀的預定位置的模板混沌信號和通過調制模板混沌信號獲得的數(shù)據(jù)源信號；信號處理器，檢測實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置，并且通過計算實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置與所述預定位置之間的差來確定接收數(shù)據(jù)幀的裝置和發(fā)送數(shù)據(jù)幀的裝置之間的距離。
信號處理器可包括延遲電路，從數(shù)據(jù)幀檢測模板混沌信號；乘法器，對檢測的模板混沌信號和至少一個數(shù)據(jù)源信號執(zhí)行乘法運算；加法器，將從乘法器輸出的所有相乘的結果相加；信號檢測器，從相加的結果檢測實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置。
具體實施例方式
以下，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。
圖1A至1C示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的在混沌通信系統(tǒng)中使用的數(shù)據(jù)幀的結構。當存在第一微微網(wǎng)和第二微微網(wǎng)時，每一數(shù)據(jù)幀的模板單元被分為兩段，第一段分配給第一微微網(wǎng)，第二段分配給第二微微網(wǎng)。
參照圖1A，第一微微網(wǎng)的模板比特被包含在第一微微網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀的模板比特幀的第一段中，至少數(shù)據(jù)比特被包含在數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)單元的每一數(shù)據(jù)比特幀的第一段中。
參照圖1B，第二微微網(wǎng)的模板比特被排列在第二微微網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀的模板比特幀的第二段，至少數(shù)據(jù)比特被排列在數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)單元的每一數(shù)據(jù)比特幀的第二段。
參照圖1C，圖1A的數(shù)據(jù)幀與圖1B的數(shù)據(jù)幀層疊。
因此，即使當經(jīng)由多信道接收到多個數(shù)據(jù)幀時，如果第一微微網(wǎng)的接收設備識別出期望的模板比特排列在模板比特幀的第一段，則它們能夠從模板比特幀的第一段檢測到期望的模板比特，并且從檢測的模板比特提取數(shù)據(jù)源信號。
同樣，如果第二微微網(wǎng)的接收設備識別出期望的模板比特排列在模板比特幀的第二段，則它們能夠從模板比特幀的第二段檢測到期望的模板比特，并且從檢測的模板比特提取數(shù)據(jù)源信號。
圖1A和1B示出數(shù)據(jù)比特排列在數(shù)據(jù)幀的每一數(shù)據(jù)比特幀的段，數(shù)據(jù)幀的每一數(shù)據(jù)比特幀的段與數(shù)據(jù)幀的模板比特幀的段相應。然而，根據(jù)本發(fā)明的混沌通信系統(tǒng)不限于上述說明。換句話說，盡管模板比特必須包含在分配給微微網(wǎng)的模板比特幀的段中，但是由于能夠使用模板比特檢測數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)比特的位置不受限。例如，所有的數(shù)據(jù)比特可包含在數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)比特幀中。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的同步方法的參照圖。參照圖2，作為協(xié)調器的例子的工作站200距離作為裝置的例子的膝上型電腦2108等級標度。假設將包移動等級標度所需的時間等于協(xié)調器時間計數(shù)器或者裝置時間計數(shù)器的值加一所需的時間。
開始，協(xié)調器時間計數(shù)器被設置為值358，裝置時間計數(shù)器被設置為值356，也就是，協(xié)調器時間計數(shù)器與裝置時間計數(shù)器之間的差是2。為了消去該差，工作站200將預定包發(fā)送給膝上型電腦210以進行時鐘同步。預定包可以包含也可以不包含當發(fā)送包時確定的協(xié)調器時間計數(shù)器的值，但是必須存儲確定的協(xié)調器時間計數(shù)器的值。
參照圖2，當協(xié)調器時間計數(shù)器的值是358并且裝置時間計數(shù)器的值是356時，工作站200將預定包發(fā)送給膝上型電腦210。
由于膝上型電腦210距離工作站2008個等級，因此當裝置時間計數(shù)器的值增加8時，即當356的值增加到364時，膝上型電腦210接收預定包，并且向工作站200發(fā)送包含裝置時間計數(shù)器的值364的包，當膝上型電腦210接收預定包時確定值364。
隨后，當協(xié)調器時間計數(shù)器的值增加到374時，工作站200從膝上型電腦210接收包。也就是，由于工作站200與膝上型電腦210之間的距離相應于8個等級，并且從工作站200到膝上型電腦和從膝上型電腦210到工作站200的總距離是16個等級，因此當協(xié)調器時間計數(shù)器的值是358時，工作站200將預定包發(fā)送給膝上型電腦210，當協(xié)調器時間計數(shù)器的值是358+16＝374時從膝上型電腦210接收包。
當協(xié)調器時間計數(shù)器的值是358時，工作站200將預定包發(fā)送給膝上型電腦210，并且當協(xié)調器時間計數(shù)器的值是374時，從膝上型電腦210接收作為所述預定包的應答包的包。因此，從工作站200到膝上型電腦210與從膝上型電腦210到工作站200的總距離是374-358＝16等級，并且16個等級的一半，即8個等級是膝上型電腦210與工作站200之間的距離。
由于工作站200與膝上型電腦210之間的距離是8個等級，因此包含在從膝上型電腦210發(fā)送到工作站200的包中的裝置時間計數(shù)器的值必須是358+8＝366。然而包含在發(fā)送給工作站200的包中的裝置時間計數(shù)器的值是364。也就是，裝置時間計數(shù)器與協(xié)調器時間協(xié)調器之間值的差是364-366＝-2。
為了補償該差-2，，當協(xié)調器時間計數(shù)器是374時，工作站200將包含值+2的包發(fā)送給膝上型電腦210。
由于將從工作站發(fā)送到膝上型電腦210的包所需的時間相應于8等級，因此當裝置時間計數(shù)器的值變?yōu)?64+16＝380時，膝上型電腦接收到包含值+2的包，并且將裝置時間計數(shù)器增加+2，因此裝置時間計數(shù)器的值被重置為382。
在相應于8等級的時間過去之后，膝上型電腦210從工作站200接收到當協(xié)調器時間計數(shù)器的值是374時發(fā)送的包，因此，協(xié)調器時間計數(shù)器也被重置為374+8＝382。因此，在預定時刻，裝置時間計數(shù)器的值可與協(xié)調器時間計數(shù)器的值同步。
圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的協(xié)調器同步設備300的示意框圖。協(xié)調器同步設備300包括協(xié)調器時間計數(shù)器310、協(xié)調器時間計數(shù)器值存儲單元320、包發(fā)送/接收單元330、裝置時間計數(shù)器值存儲單元340、距離計算器350和偏移計算器360。
協(xié)調器時間計數(shù)器310對協(xié)調器時間計數(shù)。
協(xié)調器時間計數(shù)器值存儲單元320存儲當協(xié)調器將預定包發(fā)送給裝置時確定的協(xié)調器時間計數(shù)器值。
包發(fā)送/接收單元330將預定包發(fā)送給裝置，或者從裝置接收預定包。根據(jù)本發(fā)明，包發(fā)送/接收單元330將包含協(xié)調器時間計數(shù)器值的包或者預定包發(fā)送給裝置，從裝置接收包含裝置時間計數(shù)器值的應答包，向裝置發(fā)送包含將在同步裝置與協(xié)調器中使用的偏移的包。
裝置時間計數(shù)器值存儲單元340存儲從裝置接收的裝置時間計數(shù)器值。
距離計算器350通過將存儲在協(xié)調器時間計數(shù)器值存儲單元320中的協(xié)調器時間計數(shù)器值與包發(fā)送/接收單元330接收裝置時間計數(shù)器值時確定的協(xié)調器時間計數(shù)器值進行比較，來根據(jù)以下方程計算裝置與協(xié)調器之間的距離裝置與協(xié)調器之間的距離＝(將預定包發(fā)送給裝置時的協(xié)調器時間計數(shù)器值-裝置時間計數(shù)器值被接收到時的協(xié)調器時間計數(shù)器值)×1/2。
偏移計算器360根據(jù)下述方程使用由距離計算器計算的距離和存儲在裝置時間計數(shù)器值存儲單元340中的裝置時間計數(shù)器值來計算偏移，并且將計算的偏移提供給包發(fā)送/接收單元330，從而其能夠被發(fā)送給裝置。
偏移＝裝置時間計數(shù)器值-(將預定包發(fā)送給裝置時的協(xié)調器時間計數(shù)器值+距離)圖4是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的裝置同步設備400的示意框圖。裝置同步設備400包括包發(fā)送/接收單元410、裝置時間計數(shù)器值讀取單元420、裝置時間計數(shù)器430和偏移調整單元440。
包發(fā)送/接收單元410從協(xié)調器(未顯示)接收預定包或包含偏移的包，或者將包含裝置時間計數(shù)器430的值的包發(fā)送給協(xié)調器。
當包發(fā)送/接收單元410從協(xié)調器接收預定包時，裝置時間計數(shù)器值讀取單元420從裝置時間計數(shù)器430讀取當接收到預定包時確定的裝置時間計數(shù)器值，并且將讀取的裝置時間計數(shù)器值提供給包發(fā)送/接收單元410，從而裝置時間計數(shù)器值可被發(fā)送給協(xié)調器。
裝置時間計數(shù)器430對裝置時間計數(shù)。
當包發(fā)送/接收單元410從協(xié)調器接收到包含偏移的包時，偏移調整單元440將該偏移發(fā)送給裝置時間計數(shù)器430，從而偏移被加到裝置時間計數(shù)器430的值。
圖5是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的同步方法的流程圖。參照圖5，協(xié)調器將包含協(xié)調器時間計數(shù)器值的包發(fā)送給裝置(510)。如上所述，該包不需要包括協(xié)調器時間計數(shù)器值，但是必須存儲當協(xié)調器將包發(fā)送給裝置時確定的協(xié)調器時間計數(shù)器值。
在接收到包時，裝置向協(xié)調器發(fā)送包含當裝置接收到包時確定的裝置時間計數(shù)器值的應答包(520)。
隨后，協(xié)調器使用協(xié)調器將包發(fā)送給裝置的時間以及協(xié)調器從裝置接收應答包的時間來計算協(xié)調器和裝置之間的距離(530)。也就是，可以通過(協(xié)調器將包發(fā)送給裝置時的協(xié)調器時間計數(shù)器值-協(xié)調器從裝置接收應答包時的協(xié)調器時間計數(shù)器值)×1/2來計算裝置和協(xié)調器之間的距離。
接下來，協(xié)調器通過比較協(xié)調器使用在530中計算的距離應該接收到應答包的時間與協(xié)調器實際接收到應答包的時間來計算偏移(540)。換句話說，可通過裝置時間計數(shù)器值-(協(xié)調器將包發(fā)送給裝置時的協(xié)調器時間計數(shù)器值+距離)來計算偏移。
接下來，協(xié)調器將包含(-)偏移的包發(fā)送給裝置(550)。
接下來，裝置通過將(-)偏移加到當裝置從協(xié)調器接收(-)偏移時確定的裝置時間計數(shù)器值來調整裝置時間計數(shù)器值(560)。
裝置可將包含(+)偏移的包發(fā)送給協(xié)調器，從而向協(xié)調器通知裝置安全地接收到(-)偏移(570)。
圖6是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的位置識別設備的示意框圖。位置識別設備包括天線610和信號處理器620。
天線610用作從通信網(wǎng)絡接收數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)幀接收器。也就是，天線610經(jīng)由至少一個信道從通信網(wǎng)絡接收數(shù)據(jù)幀，并且將該數(shù)據(jù)幀發(fā)送給開關630。
信號處理器620處理接收的數(shù)據(jù)幀以計算數(shù)據(jù)幀發(fā)送設備(未顯示)與位置識別設備之間的距離。
信號處理器620包括開關630、第一延遲電路640、乘法器650、串/并轉換器660、加法器670、信號檢測器680和第二延遲電路690。
首先，現(xiàn)在將參照圖7A和7B描述根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的數(shù)據(jù)幀的例子。參照圖7A，每一數(shù)據(jù)幀包括模板比特和多個數(shù)據(jù)比特。參照圖7B，每一數(shù)據(jù)幀包括多個模板比特幀和多個數(shù)據(jù)比特幀。
根據(jù)本發(fā)明，每一數(shù)據(jù)信號被分為預定數(shù)據(jù)幀的單元。參照圖7A和7B，數(shù)據(jù)信號包括數(shù)據(jù)幀#1、數(shù)據(jù)幀#2、數(shù)據(jù)幀#3......
每一數(shù)據(jù)幀包括模板比特和數(shù)據(jù)比特。模板比特包含模板混沌信號，數(shù)據(jù)比特包含使用模板混沌信號調制的數(shù)據(jù)。模板混沌信號是在預定數(shù)據(jù)發(fā)送設備或者預定發(fā)送設備連接的微微網(wǎng)中使用的唯一信號。數(shù)據(jù)比特是通過使用模板混沌信號調制數(shù)據(jù)源信號獲得的信號。
將參照圖7A更加詳細地描述數(shù)據(jù)幀#1。參照圖7A，數(shù)據(jù)幀#1包括模板比特和多個數(shù)據(jù)比特。
模板比特是包含模板混沌信號的一個比特單元。如果多個用戶(或微微網(wǎng))可用模板比特，則模板比特被分為多段，并且每段按分配給每一用戶(或微微網(wǎng))的預定位置排列。例如，當存在四個微微網(wǎng)時，一個比特單元的模版比特被分為四段，分配第一段包含第一微微網(wǎng)的模板，分配第二段包含第二微微網(wǎng)的模板，分配第三段包含第三微微網(wǎng)的模板，分配第四段包含第四微微網(wǎng)的模板。
如上所述，根據(jù)預定順序在模板比特中排列用于不同用戶或微微網(wǎng)的各個模板，從而模板不會彼此層疊。因此，即使經(jīng)由多信道向接收側發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接收側也能夠從每一數(shù)據(jù)幀的預定位置檢測到期望的模板。
相反，用于不同用戶的各個數(shù)據(jù)源信號可以被包含在數(shù)據(jù)比特的相同位置中。這是因為即使當數(shù)據(jù)信號被包含在數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)比特的相同位置中，并且這種數(shù)據(jù)幀經(jīng)由多個信道被發(fā)送給接收側時，接收側也能夠通過將檢測的數(shù)據(jù)源信號與其模板匹配來精確地檢測到期望的數(shù)據(jù)源信號。
參照圖7B，數(shù)據(jù)幀#1包含多對模板比特和數(shù)據(jù)比特。也就是，每一數(shù)據(jù)比特能夠具有相應的模板比特以增加模板比特的傳輸?shù)目煽啃浴?br> 參照圖6，在控制器(未顯示)的控制下，開關630允許經(jīng)由天線610輸入的數(shù)據(jù)幀的模板比特輸入到第一延遲電路640，并且允許數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)比特輸入到乘法器650。
第一延遲電路640存儲模板比特，并且以預定間隔(也就是，當數(shù)據(jù)比特輸入到乘法器650時)將每一模板比特發(fā)送給乘法器650。如上所述，設備知道模板比特的位置(每一模板比特被分配給每一設備)，第一延遲電路640能夠從數(shù)據(jù)幀檢測期望的模板比特。
乘法器650對從第一延遲電路640輸出的數(shù)據(jù)比特和模板比特執(zhí)行乘法運算，并且將相乘的結果提供給串/并轉換器660。例如，如果數(shù)據(jù)幀包括16個數(shù)據(jù)比特，則乘法器650能夠執(zhí)行乘法運算從1次到16次。換句話說，乘法器650對第一模板比特和第一數(shù)據(jù)比特僅執(zhí)行一次乘法運算，并且將相乘的結果提供給串/并轉換器660，或者可執(zhí)行多于一次的乘法運算，并且將運算結果提供給串/并轉換器660，從而使得信號檢測容易。
串/并轉換器660從乘法器650接收串行數(shù)據(jù)，將串行數(shù)據(jù)轉換為并行數(shù)據(jù)，并且將并行數(shù)據(jù)提供給加法器670。
加法器670將從串/并轉換器660輸出的所有數(shù)據(jù)組合，并且將組合結果發(fā)送給信號檢測器680。
信號檢測器680從例如層疊的16比特信號檢測有效信號(而不是噪聲)的包絡，隨后使用包絡檢測產生包絡時的時間。接下來，信號檢測器680檢測產生包絡(即由于信號傳輸中的延遲引起實際分配模板混沌信號)的時間與原始分配模板混沌信號的時間之間的差。
通過計算信號的移動平均值并且將代表移動平均值的最大值的指數(shù)(index)轉換為時間來檢測產生包絡的時間。第二延遲電路690被用于精確地檢測產生包絡的時間。與傳統(tǒng)時鐘計數(shù)器相比，第二延遲電路690包括提供精確時鐘信號的多個時鐘計數(shù)器，從而即使在超寬帶時也能夠進行精確位置測量。
根據(jù)本發(fā)明，基于已經(jīng)確定了每一用戶(或微微網(wǎng))的模板混沌信號的位置的事實，接收側能夠檢測模板混沌信號實際被包含的位置與模板混沌信號必須被包含的位置之間的差，并且使用該差計算發(fā)送數(shù)據(jù)幀的設備與接收數(shù)據(jù)幀的設備之間的距離。
圖8示出圖6的位置識別設備的示例性實施例。參照圖8，位置識別設備接收包括六個混沌模板和六個數(shù)據(jù)比特的數(shù)據(jù)幀810。
延遲電路820從數(shù)據(jù)幀接收并存儲第一混沌模板，并且以預定間隔(每次當數(shù)據(jù)比特輸入到乘法器830時)將第一混沌模板提供給乘法器830。
當接收到數(shù)據(jù)比特時，乘法器830通過對從延遲電路820輸出的數(shù)據(jù)比特和模板信號執(zhí)行乘法運算來產生串行的六個信號840。
六個串行信號840被轉換為六個并行信號850，并且通過加法器860組合(或者彼此層疊)這六個并行信號850，從而獲得信號870。
圖9示出圖6的位置識別設備的另一示例性實施例。具體地講，圖9中的(a)示出經(jīng)由兩個信道輸入到位置識別設備的層疊的數(shù)據(jù)幀。
在圖9中，(b)表示通過對分配給第一用戶的模板信號901和數(shù)據(jù)信號903執(zhí)行乘法運算獲得的信號906。ΔX表示由于信號傳輸中的延遲實際檢測到的信號906的位置與必須檢測信號906的位置905之間的差。
在圖9中，(c)表示通過對分配給第二用戶的模板信號902和數(shù)據(jù)信號904執(zhí)行乘法運算獲得的信號908。ΔY表示由于信號傳輸中的延遲實際檢測到的信號908的位置與必須檢測信號908的位置907之間的差。
在圖9中，(d)是檢測差ΔY來確定發(fā)送模板信號902和數(shù)據(jù)信號904的設備的位置的位置識別設備的示意框圖。參照圖9中的(d)，數(shù)據(jù)信號904和模板信號902被發(fā)送給乘法器930，并且乘法器930通過對模板信號902和數(shù)據(jù)信號904執(zhí)行乘法運算來產生信號908，并且將信號908提供給加法器940三次。信號908提供給加法器940三次的原因在于將信號908彼此層疊，以使得容易檢測信號908。
加法器940將從乘法器930輸出的所有信號組合來獲得層疊的信號950，并將層疊的信號950發(fā)送給包絡檢測器960。
包絡檢測器960從層疊的信號950檢測有效信號(而不是噪聲)的包絡，并將關于包絡的信息提供給距離計算器980。為了精確檢測包絡，包絡檢測器960使用從延遲電路970輸出的圖10中所示的時鐘信號。
圖10是由圖9的延遲電路970產生的時鐘信號的時序圖。參照圖10，延遲電路970包括100MHz的四個時鐘計數(shù)器(未顯示)，這四個時鐘計數(shù)器分別產生彼此相位相差90度(即圖10中的相位0、相位90、相位180和相位270)的時鐘信號。接下來，延遲電路970將與時鐘信號的上升沿相應的每一時鐘信號的1/4部分作為時鐘信號發(fā)送給包絡檢測器960，從而能夠比當使用整個時鐘信號時更精確地進行時鐘控制。換句話說，參照圖10，由于使用100MHz的四個時鐘計數(shù)器來產生時鐘信號，因此能夠在時鐘信號之間的位置中檢測2.5ns的誤差，即，在大約1m的誤差范圍內檢測裝置的位置。
圖11A和11B是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的位置識別方法的仿真的結果的曲線圖。這里，每一x軸表示大約200ns獲得的采樣的數(shù)目，每一y軸表示采樣的幅度。
具體地講，圖11A的上部分曲線示出通過使用加法器層疊信號獲得的信號，例如圖8中的信號870(或者圖9中的信號950)。圖11A的下部分曲線示出信號的移動平均值，其中，1600采樣和1700采樣之間的移動平均值的指數(shù)(index)是最大值，在該最大值開始產生有效信號(而不是噪聲)。在圖11A的仿真結果中，發(fā)送側和接收側之間的實際距離是13.118m，根據(jù)本發(fā)明精確測量大約2.5ns的距離是12.750m，距離之間的誤差是-0.367m。
圖11B的上部分曲線示出通過使用加法器彼此層疊信號獲得的信號，例如信號870或信號950。圖11B的下部分曲線示出該信號的移動平均值，其中，大約300采樣的移動平均值的指數(shù)是最大值，在該最大值開始產生有效信號(而不是噪聲)。在圖11B的仿真結果中，接收側和發(fā)送側之間的實際距離是0.968m，根據(jù)本發(fā)明精確測量大約2.5ns的距離是0.750m，距離之間的誤差是-0.218m。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明示例性實施例具體顯示和描述了本發(fā)明，但是本領域的技術人員應該理解，在不脫離由權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進行形式和細節(jié)上的各種改變。
權利要求
1.一種同步方法，包括基于將第一包從第一裝置發(fā)送給第二裝置的時間以及第一裝置接收響應于第一包由第二裝置發(fā)送的包含裝置時間計數(shù)器值的第二包的時間來計算第一裝置和第二裝置之間的距離；通過將第二包中的裝置時間計數(shù)器值與根據(jù)距離應由第一裝置接收包含裝置時間計數(shù)器值的第二包的時間進行比較來確定偏移；和將偏移提供給第二裝置，從而第二裝置基于偏移調整裝置時間計數(shù)器值。
2.如權利要求1所述的同步方法，其中，所述確定偏移的步驟包括通過從發(fā)送包時確定的裝置時間計數(shù)器值與距離之和減去包含在第二包中的裝置時間計數(shù)器值來計算偏移。
3.如權利要求1所述的同步方法，其中，第一裝置和第二裝置是混沌通信系統(tǒng)的裝置。
4.如權利要求3所述的同步方法，其中，第一裝置是協(xié)調器。
5.一種同步方法，包括第一裝置從第二裝置接收包；將時間計數(shù)器值從第一裝置發(fā)送給第二裝置，其中，當?shù)谝谎b置接收包時確定時間計數(shù)器值；第一裝置從第二裝置接收偏移，其中，通過將裝置時間計數(shù)器值與根據(jù)第一裝置和第二裝置之間的距離第二裝置應該接收裝置時間計數(shù)器值的時間進行比較來確定偏移，并且基于第二裝置將包發(fā)送給裝置的時間以及第二裝置從第一裝置接收裝置時間計數(shù)器值的時間來確定距離；和基于偏移調整第一裝置的裝置時間計數(shù)器值。
6.如權利要求5所述的同步方法，其中，第一裝置和第二裝置是混沌通信系統(tǒng)的裝置。
7.如權利要求6所述的同步方法，其中，第二裝置是協(xié)調器。
8.一種混沌通信系統(tǒng)中的位置識別方法，包括接收數(shù)據(jù)幀，該數(shù)據(jù)幀包括將被確定排列在分配給用戶的數(shù)據(jù)幀的預定位置的模板混沌信號和通過調制模板混沌信號獲得的數(shù)據(jù)源信號；檢測實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置；和基于實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置與預定位置之間的差確定發(fā)送數(shù)據(jù)幀的裝置和接收數(shù)據(jù)幀的裝置之間的距離。
9.如權利要求8所述的位置識別方法，其中，所述檢測實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置的步驟包括從數(shù)據(jù)幀檢測模板混沌信號；對檢測的模板混沌信號和至少一個數(shù)據(jù)源信號執(zhí)行乘法運算，并且將相乘運算的結果相加；和從相加的結果檢測實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置。
10.一種混沌通信系統(tǒng)中的同步設備，該同步設備包括距離計算器，使用將第一包發(fā)送給裝置的時間和從所述裝置接收響應于第一包包含裝置時間計數(shù)器值的第二包的時間來確定同步設備和所述裝置之間的距離；偏移計算器，通過將時間計數(shù)器值與根據(jù)距離所述裝置應接收包含裝置時間計數(shù)器值的包的時間進行比較來確定偏移；和偏移發(fā)送單元，將偏移提供給所述裝置，從而所述裝置基于偏移調整時間計數(shù)器值。
11.如權利要求10所述的同步設備，其中，偏移計算器通過從將第一包發(fā)送給所述裝置時確定的時間計數(shù)器值與距離之和減去包含在第二包中的裝置時間計數(shù)器值來確定偏移。
12.一種混沌通信系統(tǒng)中裝置的同步設備，所述同步設備包括包發(fā)送單元，發(fā)送包含裝置從另一裝置接收第一包時確定的裝置時間計數(shù)器值的第二包；和偏移調整單元，從所述另一裝置接收偏移，并且基于偏移調整裝置時間計數(shù)器值，其中，基于所述另一裝置將第一包發(fā)送給所述裝置的時間和所述另一裝置從所述裝置接收包含裝置時間計數(shù)器值的第二包的時間確定距離，并且通過將裝置時間計數(shù)器值與根據(jù)距離所述另一裝置應接收包含裝置時間計數(shù)器值的第二包的時間進行比較來確定偏移。
13.如權利要求12所述的同步設備，其中，所述另一裝置是協(xié)調器。
14.一種混沌通信系統(tǒng)中裝置的位置識別設備，位置識別設備包括數(shù)據(jù)幀接收單元，接收數(shù)據(jù)幀，該數(shù)據(jù)幀包含將被定義排列在分配給用戶的數(shù)據(jù)幀的預定位置的模板混沌信號和通過調制模板混沌信號獲得的數(shù)據(jù)源信號；和信號處理器，檢測實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置，并且通過確定實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置與所述預定位置之間的差來確定接收數(shù)據(jù)幀的裝置和發(fā)送數(shù)據(jù)幀的裝置之間的距離。
15.如權利要求14所述的位置識別設備，其中，信號處理器包括延遲電路，從數(shù)據(jù)幀檢測模板混沌信號；乘法器，對檢測的模板混沌信號和至少一個數(shù)據(jù)源信號執(zhí)行乘法運算；加法器，將從乘法器輸出的乘法運算的結果相加；和信號檢測器，從相加的結果檢測實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置。
全文摘要
提供一種混沌通信系統(tǒng)中同步方法和設備以及位置識別方法和設備。所述位置識別方法包括接收數(shù)據(jù)幀，該數(shù)據(jù)幀包括將被確定排列在分配給用戶的數(shù)據(jù)幀的預定位置的模板混沌信號和通過調制模板混沌信號獲得的數(shù)據(jù)源信號；檢測實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置；和使用實際排列模板混沌信號的數(shù)據(jù)幀的位置與預定位置之間的差來確定發(fā)送數(shù)據(jù)幀的裝置和接收數(shù)據(jù)幀的裝置之間的距離。因此，能夠精確地檢測裝置之間的距離。
文檔編號H04L7/02GK101080894SQ200580043301
公開日2007年11月28日 申請日期2005年12月15日 優(yōu)先權日2004年12月16日
發(fā)明者金南亨, 金仁煥 申請人:三星電子株式會社