專利名稱:無線網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)加擾技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及 無線通信網(wǎng)絡(luò)中分組的安全發(fā)送和健壯接收。本文中所描述的發(fā)明解 決與擾亂數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的良好接收的“殺手分組(killer packet)”相關(guān)的問題。
背景技術(shù):
由于射頻(radio frequency ;RF)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)-特別是簡單、廉價的系統(tǒng)-中的 調(diào)制器與解調(diào)器的特性,發(fā)送節(jié)點有可能傳送在接收節(jié)點不能可靠譯碼的比特序列??赡?發(fā)生上述情況的一種情形是在所傳送的比特序列在一行中具有過多的0或1的時侯。為了適應(yīng)變化的信道狀況,接收器處的信號解調(diào)器動態(tài)地自我校正用于區(qū)分邏輯 1比特和邏輯0比特的閾值。這可以通過確定接收信號在最近接收比特上的平均值來實現(xiàn)。 例如,如果使用幅度調(diào)制,則信號的平均幅度被用于區(qū)分邏輯1比特(例如,高幅度)和邏 輯0比特(例如,低幅度)。同樣地,如果使用頻率調(diào)制,諸如頻移鍵控,則接收信號的平均 頻率被用作為檢測被編碼在接收信號中的二個不同比特值的閾值。如果接收到全部具有同一值的比特序列,則信號的調(diào)制參數(shù),例如幅度或頻率,在 該序列上不會改變。因此,該信號的平均值,并且因而閾值,漂移到這些比特的值。當發(fā)生 這種情況時,解調(diào)器不能可靠地檢測所接收的比特是1還是0。如果接收器不能成功地譯碼 分組,其傳送一錯誤消息給發(fā)送器以請求重新傳送該分組。然而,由于解調(diào)器無法處理這種 特定類型的分組,分組的重新傳送版本將在接收器處也產(chǎn)生同樣的失敗結(jié)果。這種情形可 能觸發(fā)反復的分組傳送。來自接收器的錯誤消息和來自發(fā)送器的響應(yīng)分組導致網(wǎng)絡(luò)上無法 解決的瓶頸。包括這種比特序列的分組被稱為“殺手分組”,其是一種不管信號強度或信噪 比如何都不能可靠地處理的分組。一種已經(jīng)用于防止這種情形發(fā)生的方法是要在每一比特上改變發(fā)送狀態(tài);例如, 在比特周期的中間從低到高轉(zhuǎn)變可以代表“1”,而從高到低轉(zhuǎn)變則可以代表“0”。這是使得 解調(diào)器能夠連續(xù)地自我校正的健壯技術(shù)。這種技術(shù)的缺點在于其有效地加倍了數(shù)據(jù)速率 (使所占用的空中頻譜加倍),同時保持符號速率相同。在帶寬有線的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中,這 種結(jié)果特別不期望。另一種用于防止發(fā)送殺手分組的方法是對數(shù)據(jù)加擾,也被稱為使數(shù)據(jù)“變白 (whitening)”。這種技術(shù)包括調(diào)配(mix)發(fā)送數(shù)據(jù)比特的順序、或者改變發(fā)送數(shù)據(jù)比特,以 使得常規(guī)的比特模式(例如,在文本消息中可發(fā)現(xiàn)的那些比特模式,或是具有同一二進制 值的很多比特的數(shù)據(jù)分組)將不會導致發(fā)送同一比特的長序列?!盁o知地”,即沒有對數(shù)據(jù)的預先了解地,應(yīng)用加擾技術(shù)。這種方式的不期望后果是 存在某些比特序列,在這些比特序列中加擾處理將原先無害的分組轉(zhuǎn)變成殺手分組。雖然 在統(tǒng)計上不太可能發(fā)生,但是在發(fā)送大量分組的網(wǎng)絡(luò)中卻會發(fā)生這種情形。每一次發(fā)生這 種情形,就會由于無法解決的分組而導致網(wǎng)絡(luò)瓶頸。為了減輕該問題,諸如DC恢復電路的 額外硬件已被并入接收器中以維持正確的閾值校準,這導致成本的增加。
發(fā)明內(nèi)容
公開了多種技術(shù),其中用于對分組數(shù)據(jù)加擾的參數(shù)被改變。在統(tǒng)計上,分別使用不同的參數(shù)值對同一數(shù)據(jù)分組進行的二次加擾不太可能都導致殺手分組的產(chǎn)生。因此,如 果原始數(shù)據(jù)流在接收器節(jié)點處將產(chǎn)生殺手分組,則初始的加擾過程有可能消除殺手分組事 件。然而,如果分組的初始加擾導致產(chǎn)生殺手分組,則利用不同的參數(shù)值重新加擾該分組, 從而避免在重新傳送的分組中出現(xiàn)殺手分組。為了使接收器能夠正確地對分組進行解擾,被改變的參數(shù)可以是其值在發(fā)送器 和接收器之間先驗地已知的參數(shù)。例如,在使用跳頻擴頻(frequency-hopping spread spectrum)通信的網(wǎng)絡(luò)中,通信信道的頻率已知地發(fā)生改變。發(fā)送器和接收器雙方都知道在 任一給定時刻正在使用的特定頻率信道。信道標識符可用作為加擾算法的輸入。在該實施 方式中,給定數(shù)據(jù)分組在其被加擾時以第一比特序列在一個信道上被發(fā)送,而以不同的比 特序列在另一信道上被發(fā)送。即使這些信道之一的加擾分組造成殺手分組,則在統(tǒng)計上,該 加擾分組在另一信道上被重新傳送時不太可能還是殺手分組。其它數(shù)據(jù)項可被使用為加擾參數(shù)。例如,如果發(fā)送器和接收器在時間上同步,則可 以使用時鐘值作為變化的加擾參數(shù)。作為另一例子,可以使用與發(fā)送分組相關(guān)聯(lián)的序列編 號。只要該變化的參數(shù)值以已知的不確定度為發(fā)送器和接收器已知,則可以在接收器處成 功地解擾被加擾的數(shù)據(jù)分組。在前述的例子中,發(fā)送器和接收器都先驗地知道在任一給定時間所使用的參數(shù) 值。在另一實施方式中,要發(fā)送的分組可以具有分別使用不同的參數(shù)值向其施加的多次加 擾,且在接收器處使用不同參數(shù)值中的每一個對所述分組進行解擾。例如,如果使用二個不 同的參數(shù)值對數(shù)據(jù)進行加擾,則在統(tǒng)計上不太可能二次加擾都導致殺手分組。因此,在接收 器處二個解擾且譯碼后的分組中的至少一個將是可用的。
當結(jié)合附圖時,參照以下的詳細描述將更容易地明白和更好地理解本發(fā)明的前述 方面和附帶優(yōu)點,其中圖1是其中可以實施本發(fā)明的示例性無線通信網(wǎng)絡(luò)的方框圖;圖2是說明性的假設(shè)的rass跳頻序列;圖3是用于實施rass跳頻序列的示例性信道數(shù)組;圖4a和4b是用于使用信道標識作為加擾參數(shù)而在發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點處分別實 施加擾技術(shù)的電路的方框圖;圖5是示例性加擾器的示意圖;圖6是信道索引加擾技術(shù)的處理流程圖;圖7是數(shù)據(jù)分組的結(jié)構(gòu)圖;圖8是可替換實施方式中發(fā)送節(jié)點的操作的流程圖;以及圖9是用于可替換實施方式的具有解擾器的示例性接收器的邏輯示意圖。
具體實施例方式本文中所描述的發(fā)明提供了避免連續(xù)重新傳送可能在無線或有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中遭遇的殺手分組的機制。該結(jié)果是通過分組中的數(shù)據(jù)的加擾的改變來改變分組本身中的實際 比特序列而實現(xiàn)的。為了幫助理解本發(fā)明所基于的概念,以下將參照在使用FSK調(diào)制以及跳頻擴頻 (FHSS)傳輸技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)中實施的示例性實施例對所述概念進行描述。然而,應(yīng)當理解 這些概念也可以在使用不同調(diào)制和/或傳輸技術(shù)的其它類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中實施。其中可以實施本發(fā)明的概念的示例性無線通信網(wǎng)絡(luò)描繪于圖1中。該特定例 子與自動讀表及自動儀表基礎(chǔ)架構(gòu)(Automated MeterReading and Automated Meter Infrastructure ;AMR/AMI)環(huán)境相關(guān)聯(lián),在所述環(huán)境中通信發(fā)生在日用品提供商,諸如公 用設(shè)施,和監(jiān)測公用設(shè)施所提供的日用品的使用的儀表之間。在這種類型的環(huán)境中,每一個 測量諸如電力、瓦斯或水之類的日用品的使用的儀表都與諸如局域網(wǎng)12的無線網(wǎng)絡(luò)中的 節(jié)點10相關(guān)聯(lián)。這些單個節(jié)點與接入點或網(wǎng)關(guān)14進行通信。該網(wǎng)關(guān)又經(jīng)由廣域網(wǎng)(例如, 私人通信網(wǎng)絡(luò)或諸如因特網(wǎng)的公共通信網(wǎng)絡(luò))18與公用設(shè)施16通信,某些節(jié)點可以通過無 線鏈路與網(wǎng)關(guān)直接通信,如圖中所描繪的節(jié)點IObUOc和IOn的情形。在某些情況下,節(jié)點 可能不能經(jīng)由無線鏈路與網(wǎng)關(guān)直接通信,例如由于地理上的距離或地形。在這種情況下,這 種節(jié)點與其相鄰節(jié)點之一通信,該相鄰節(jié)點再直接地或經(jīng)由一個或多個其它相鄰節(jié)點與網(wǎng) 關(guān)通信。例如,在所示的例子中,儀表節(jié)點IOa通過相鄰節(jié)點IOb與網(wǎng)關(guān)14通信。實質(zhì)上, 節(jié)點IOb用作為中繼點,以及儀表節(jié)點。盡管未示于圖1中,但是局域網(wǎng)12可以包括除儀表節(jié)點之外的節(jié)點。例如,不與 儀表交往的中繼節(jié)點可以用來將來自儀表節(jié)點的傳輸轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)關(guān)14,反之亦然。因此,儀表 節(jié)點可以用比否則可能所必需的傳輸功率低的傳輸功率進行操作。作為另一種變型,盡管圖1的示例性網(wǎng)絡(luò)使用單一網(wǎng)關(guān)14,但是任意一個或多個 儀表節(jié)點10都可以通過多個網(wǎng)關(guān)中的任一個與公用設(shè)施16通信。這種配置為儀表節(jié)點與 公用設(shè)施之間的通信提供了多條冗余路徑,從而增強了該網(wǎng)絡(luò)的健壯性。做為另一種替代 方式,不同的多個網(wǎng)關(guān)可以分別將節(jié)點鏈接至不同的公用設(shè)施或日用品提供商。在網(wǎng)絡(luò)的一種實施方式中,LAN 12上的無線通信運用HISS (Frequency-Hopping Spread Spectrum,跳頻擴頻)傳輸。!7HSS是一種用窄帶載波信號調(diào)制數(shù)據(jù)信號的技術(shù),其 中該載波信號以隨機的但可預測的序列,其是時間的函數(shù),在寬頻帶中的頻率之間“跳躍”。 通過適當?shù)耐剑瑔我贿壿嬓诺辣痪S持。發(fā)送頻率由擴頻碼(spreading code)或跳頻碼(hopping code)確定。接收器被 設(shè)置成同一跳頻碼并在適當?shù)臅r間及正確的頻率下監(jiān)聽進入的信號以可靠地接收該信號。 目前的規(guī)則要求對每一個傳輸信道使用50個或更多個頻率,最大駐留時間(dwell time) (任意單一跳躍期間花費在特定頻率上的時間)等于400毫秒(ms)。rass傳輸以相對快的速率改變信道(或跳躍)。在節(jié)點的跳躍序列中,每一信道 被訪問的時間量被稱為時隙時間(Slot time)。如果在時隙時間期間沒有監(jiān)聽到接任何接 收,則節(jié)點將其接收信道改變?yōu)槠涮S序列中的下一個信道。如果監(jiān)聽到接收,則停止信道 跳躍以便可以處理該接收。當分組要被傳送時,信道跳躍停止并且該分組在其持續(xù)時間內(nèi) 在特定信道上被傳送。一旦該事務(wù)終止,則信道跳躍重新開始(在如果沒有分組的傳輸及 接收發(fā)生時所處的頻率上重新開始)。 在節(jié)點的跳躍序列中對所有信道的遍歷過程被稱為世代(印och)??蓱?yīng)用的規(guī)則規(guī)定節(jié)點的跳躍序列在重新訪問某一信道之前,必須先訪問完所有信道。在一種實施方式 中,可以使用跳頻器,其通過使用重復每一個世代的偽隨機跳躍序列來確保此結(jié)果。換言 之,世代內(nèi)的給定時隙中所使用的信道永遠是同一個。該概念圖示于圖2中,圖2示出了使 用10個信道的節(jié)點的假設(shè)的跳躍序列。在rass通信系統(tǒng) 中,發(fā)送節(jié)點需要知道預期的接收節(jié)點位于其跳躍序列中的何 處,以在給定時間在適當?shù)男诺郎蟼魉蛿?shù)據(jù)至接收節(jié)點。例如,在每一節(jié)點可以存儲信道序 列表。圖3圖示了這種跳躍序列表的例子,其每一世代具有83個時隙。該表被實施為一 數(shù)組。當要進行傳輸時,發(fā)送節(jié)點利用該表來獲得索引,即,從該表獲得信道標識符。信道 索引是發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點二者都先驗地知道其值的參數(shù),其使得雙方能夠同步以進行通 信??梢赃\用用于為預期的接收節(jié)點確定信道索引的各種技術(shù)。這種技術(shù)之一,其中信道 索引在發(fā)送時被動態(tài)地確定,在2007年12月27日提交的美國專利申請第12/005,268號 中描述,其公開內(nèi)容通過引用合并于此。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式,用于給定分組的傳輸信道的標識符,諸如信道索引, 可以用作為加擾算法的種子,該加擾算法用于使該分組的數(shù)據(jù)變白或者對該分組的數(shù)據(jù)進 行加擾。因此,該加擾種子對于跳躍序列中的每一個信道都是不同的,從而當經(jīng)由不同信道 分別進行傳送時,給定數(shù)據(jù)分組將被加擾成二個不同的比特序列。即使對于一個信道的加 擾導致殺手分組的產(chǎn)生,但對于另一個信道的加擾也產(chǎn)生殺手分組的概率就低。因此,將需 要使重新傳送數(shù)據(jù)分組的次數(shù)最小化以克服由殺手分組的最初存在或產(chǎn)生所造成的狀況。本發(fā)明的這種實施方式的示例性實施例圖示于圖4a和4b中。發(fā)生在發(fā)送節(jié)點處 的操作描繪于圖4a的方框圖中。時鐘信號CLK被輸入到定時器20以標識HlSS世代的時 隙。實質(zhì)上,定時器20用作為分頻器,其輸出指示每一新時隙的開始。這些時隙指示被饋 送到時隙至信道轉(zhuǎn)換器22,其為每一個新的時隙產(chǎn)生對應(yīng)的信道索引。時隙至信道轉(zhuǎn)換器 22可以運用數(shù)組,諸如圖3所示的數(shù)組,來執(zhí)行該轉(zhuǎn)換。在信道頻率轉(zhuǎn)換器24中使用信道 索引來確定用于該時隙的適當傳輸頻率。所確定的頻率作為輸入信號被提供給發(fā)送器26。要傳送的給定分組的數(shù)據(jù)被輸入到加擾器28,其用于通過改變其比特的順序和/ 或值來使數(shù)據(jù)變白。加擾后的數(shù)據(jù)被提供給諸如頻移鍵控(FSK)調(diào)制器之類的調(diào)制器30, 以產(chǎn)生調(diào)制數(shù)據(jù)信號,其中數(shù)據(jù)的比特用符號表示。這種調(diào)制數(shù)據(jù)信號隨后由發(fā)送器26在 根據(jù)信道索引確定的適當載波頻率上發(fā)送。在圖示的實施例中,用于加擾分組數(shù)據(jù)的起始種子隨信道而改變,以使得能夠從 在加擾器使數(shù)據(jù)變白中意外產(chǎn)生的殺手分組中迅速恢復。為此,時隙至信道轉(zhuǎn)換器22所產(chǎn) 生的信道索引作為種子值被輸入到加擾器。例如,圖5示出加擾器的例子。在所描繪的例 子中,使用7比特線性反饋移位寄存器32,其中第四和第七比特的值在異或門34中處理以 產(chǎn)生輸入至第一寄存器的反饋比特。第七比特,即輸出比特,也被饋送至異或門36,其與該 分組數(shù)據(jù)的一個比特相結(jié)合以產(chǎn)生加擾比特。典型地,在這種類型的加擾器中,可以將線性反饋移位寄存器32中的所有寄存器 的數(shù)值都初始化為1。然而,在圖4a中所示的示例性實施例中,使用信道索引來初始化該緩 存器。由于信道索引隨每一傳輸信道改變,所以加擾器對于每一信道用不同的值作為種子 或進行初始化導致不同的加擾輸出。圖4b圖示了接收節(jié)點處的電路,其中執(zhí)行加擾運算的相反動作。參見該圖,使用信道索引來確定適當?shù)慕邮招诺李l率,其作為控制輸入被饋送到接收器38。接收信號在解 調(diào)器40中進行解調(diào),以從接收符號得出數(shù)據(jù)比特。在加擾序列中的這些數(shù)據(jù)比特被提供到 解擾器42,其與加擾器28相同。該解擾器也用信道索引初始化,以使得解擾運算鏡像了發(fā) 生在發(fā)送節(jié)點處的加擾器28中的加擾。解擾器42的輸出包括原始分組數(shù)據(jù),其隨后根據(jù) 常規(guī)技術(shù)被譯碼。 圖4a和圖4b的實施例中執(zhí)行的總體處理過程圖示于圖6中。該過程由定時器20 所產(chǎn)生的信道改變定時器事件610觸發(fā)。發(fā)送節(jié)點以及接收節(jié)點二者均在步驟620識別出 新的信道索引以改變用于新的跳躍序列信道的分組的加擾碼及配置。數(shù)據(jù)分組的開頭在步 驟630被檢測出。為了開始對新信道中的數(shù)據(jù)分組進行加擾處理,加擾種子在步驟640被設(shè) 成等于信道索引。接收器用該種子值初始化解擾器,并在步驟650接收分組。在步驟660, CRC校驗確定接收器是否能夠讀取分組比特。如果在數(shù)據(jù)解擾之后該校驗顯示是令人滿意 的,則在步驟670該數(shù)據(jù)作為有效分組被接收器處理。如果CRC校驗660的結(jié)果是否定的, 則消息被發(fā)送回發(fā)送節(jié)點,以向發(fā)送節(jié)點通知該失敗分組。發(fā)送節(jié)點使用基于新的信道索 引的不同加擾種子來重新配置下一個可用的信道,并重新傳送分組。如果接收器處的失敗 是由于殺手分組事件,則該情況將不會重現(xiàn)于以新的加擾種子在新的信道中重新傳送的分 組。如前所述,已知有用于確定給定時隙的信道索引的各種技術(shù)。在這些技術(shù)中的 某些技術(shù)中,信道索引在發(fā)送節(jié)點及接收節(jié)點中的每一個處獨立地確定,例如如申請第 12/005, 268號中所公開的那樣。在這些情況下,不需要傳送信道索引作為分組信息的一部 分。然而,在其它情況下,可能需要將信道索引包括在分組信息中作為后備供給。通過這樣 做,數(shù)據(jù)分組的傳輸可以變得更加健壯。尤其是信道索引可以提供附加數(shù)據(jù)以使得接收分 組的開頭能夠被可靠地檢測出。圖7圖示了分組的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。分組包括三個主要部分,即,前置碼(preamble)44、 報頭46、以及凈荷48。凈荷數(shù)據(jù)被加擾,而前置碼及報頭則是以明文(即,不加擾)發(fā)送。 前置碼包括0和1比特的交替序列,以使得接收節(jié)點能夠檢測到信號并實現(xiàn)與接收分組的 其余部分的頻率及定時同步。該同步字段之后跟隨有開始標記。該開始標記包括0和1比 特的已知序列,當被成功譯碼時,該開始標記觸發(fā)接收節(jié)點對其后的分組數(shù)據(jù)進行譯碼和 解擾。其功能之一在于,開始標記提供符號級同步,并結(jié)合其前面的交替的1和0比特的前 置碼序列,使自相關(guān)特性最佳化。根據(jù)本發(fā)明的一個方面,信道索引可以被包括于分組的前置碼中。實際上,信道索 引用作為開始標記的擴展,從而提高檢測分組開頭的健壯性。更具體地,如果開始標記由單 一字節(jié)構(gòu)成,則可能產(chǎn)生錯誤確認。在此情況下,比特序列被錯誤地解譯成開始標記,并致 使接收器的電路開始對沒有意義的數(shù)據(jù)進行譯碼。為了降低錯誤確認的可能性,2字節(jié)的開 始標記更加優(yōu)選。然而,即使在這種情況下,仍然會產(chǎn)生一些錯誤確認。通過將信道索引包 括在開始標記的末尾處,為接收節(jié)點提供附加信息用來驗證分組數(shù)據(jù)的開端。僅在前置碼 中所檢測到的信道索引與接收節(jié)點目前正在其上操作的信道的信道索引相匹配時才處理 分組,以減少在錯誤確認的情況下發(fā)生的譯碼電路的不必要的功率耗費。在前述例子中,信道索引被用作為在分組被接收到時初始化加擾器的種子。由于 信道索引是發(fā)送節(jié)點及接收節(jié)點雙方均先驗知道的,其可以可靠地用于此目的。應(yīng)理解,除信道索引以外的參數(shù)也可以用于此目的。例如,在其中各節(jié)點彼此之間時間同步的網(wǎng)絡(luò)中, 基于時間的數(shù)值可以被用作為加擾算法的種子。例如,目前的分和秒的數(shù)字數(shù)值可以構(gòu)成 種子。 在以上例子中,殺手分組的檢測發(fā)生在接收節(jié)點處。響應(yīng)于檢測到該狀況,接收節(jié) 點傳送錯誤消息給來源節(jié)點,來源節(jié)點使用不同的加擾參數(shù)值,例如初始種子值,而重新傳 送該分組。在另一種實施方式中,發(fā)送節(jié)點可以在傳送之前檢測殺手分組的存在,并使用不 同的加擾參數(shù)值而對數(shù)據(jù)分組重新進行加擾。這種實施方式的一個實施例圖示于圖8及圖 9中。圖8是圖示了在發(fā)送節(jié)點處執(zhí)行的處理過程的流程圖。在步驟800,產(chǎn)生用于傳輸?shù)?數(shù)據(jù)分組。該分組隨后在步驟802例如通過使用如圖4a及圖5所示的加擾器28進行加擾。 使用發(fā)送節(jié)點及接收節(jié)點雙方都知道的預定種子值A(chǔ)執(zhí)行加擾。在步驟804,加擾后的數(shù)據(jù) 被檢查以確定其是否可能產(chǎn)生殺手分組。例如,檢測器可以對加擾后的比特序列中具有同 一值的連續(xù)比特的數(shù)目進行計數(shù)。如果計數(shù)達到預定數(shù)目(例如,6),則加擾數(shù)據(jù)被識別為 潛在的殺手分組。如果加擾后的數(shù)據(jù)未被認定為潛在的殺手分組,則在步驟806和808調(diào)制及傳送 所述數(shù)據(jù),例如,如圖4a所示。然而,如果在步驟804確定加擾后的數(shù)據(jù)可以導致殺手分組, 則加擾參數(shù)在步驟810被改變成第二、已知數(shù)值B,而原始數(shù)據(jù)分組在步驟802使用數(shù)值B 作為加擾參數(shù)重新加擾。在第二次加擾之后,加擾后的數(shù)據(jù)在步驟804再次被評估以確定 其是否是潛在的殺手分組。在統(tǒng)計上,新的加擾參數(shù)值不太可能產(chǎn)生類似的結(jié)果,因此重新 加擾后的分組可以被傳送。然而,如果仍然出現(xiàn)殺手分組,則可以使用再一個已知的加擾參 數(shù)值來重新加擾該分組。當接收到分組時,接收節(jié)點可能不知道哪一個參數(shù)值被用于對接收到的分組進行 加擾。為此,接收節(jié)點執(zhí)行對接收分組的多次解擾。參見圖9的邏輯示意圖,進入信號首先 在前置碼譯碼器50中被處理,前置碼譯碼器50對進入的前置碼譯碼以檢測開始幀是否存 在于接收到的符號中。如果存在,則分組的凈荷數(shù)據(jù)被提供給二個解擾器52及54中的每 一個。作為解擾器之一的解擾器52以作為已知種子值之一的種子值A(chǔ)初始化,而另一解擾 器54則以另一個已知種子值B初始化。取決于用于對接收分組的凈荷數(shù)據(jù)進行加擾的種 子值,解擾器之一的輸出將沒有意義,但另一解擾器的輸出將包括正確解擾的數(shù)據(jù)。可以通 過對每一個解擾器的輸出數(shù)據(jù)進行CRC校驗來選擇二個解擾器中當前正確的解擾器。展示 正確的CRC結(jié)果的輸出數(shù)據(jù)可用于控制選擇器傳送數(shù)據(jù)以供進一步處理,諸如對凈荷進行 譯碼。在圖9的實施例中,接收節(jié)點并行地執(zhí)行二次解擾。在可替換實施例中使用串行 處理,所接收的數(shù)據(jù)可以先利用二個種子值中的一個進行解擾,并且如果CRC校驗不是肯 定的,則使用已知種子值中的另一個對同一數(shù)據(jù)進行解擾,而后再傳送該數(shù)據(jù)以供進一步處理。由以上說明可知,本發(fā)明提供了一種有效的技術(shù)來防止在傳送殺手分組時發(fā)生的 網(wǎng)絡(luò)瓶頸。如果數(shù)據(jù)分組的加擾意外地產(chǎn)生殺手分組,則使用不同的加擾參數(shù)值對該數(shù)據(jù) 分組重新進行加擾。該數(shù)據(jù)分組的重新加擾版本也將產(chǎn)生殺手分組的概率在統(tǒng)計上是相當 小的。因此,給定數(shù)據(jù)分組可能最多僅需要被處理二次,從而減少受殺手分組影響的資源。當在運用rass傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)中實施時,一個實施例使用信道索引作為加擾算法的種子。除了逐個信地道改變種子之外,為了克服殺手分組的影響,該實施例提供了許多其它 優(yōu)點。尤其是,該加擾種子的逐個信道的改變提高了傳輸?shù)陌踩???赡馨l(fā)生于網(wǎng)絡(luò)上的 一種類型的攻擊是回放攻擊(r印lay assault),其中被攔截的分組被回放至網(wǎng)絡(luò)中。為了 使攻擊在所公開的實施例的情形下成功,攻擊者將需要知道傳送被攔截分組的特定信道, 并將其回放至同一信道。如果其在任何其它信道上被傳送,則不可能被正確地接收及處理, 并因此將被丟棄。因此,接收節(jié)點電路將不會因為譯碼回放的分組而超負荷。 由于竊聽者需要知道加擾種子以解譯被攔截的分組,所以安全性也被強化。即使 竊聽者能夠發(fā)現(xiàn)用于某一信道的種子,其也不是針對在跳頻頻譜上的任意其它信道上傳送 的分組使用的任意值。在前述例子中,加擾算法的種子值被用作為被變動以克服殺手分組的影響的參 數(shù)。應(yīng)理解,除了種子值之外,或者代替種子值,也可以改變加擾算法的其它參數(shù)以達成相 同的效果。例如,加擾算法本身可以變動。在圖5所示的示例性加擾器中,對線性移位寄存 器中存儲的數(shù)值的第四比特及第七比特進行異或運算,以產(chǎn)生反饋輸入比特。要改變算法, 可以改變異或門34的一個或二個輸入。例如,可以使用開關(guān)以選擇性地施加第三比特或第 四比特作為異或門34的一個輸入。對這二個比特之一的選擇可以基于信道索引中的特定 比特的值,例如,最低有效比特,或基于發(fā)送節(jié)點及接收節(jié)點雙方已知的任何其它值。 加擾算法可以由可動態(tài)改變的任意數(shù)目的參數(shù)驅(qū)動。除了運用不同的加擾參數(shù)之 夕卜,接收目標節(jié)點還可以實時地知道這種信息。例如,可以在單播數(shù)據(jù)分組中以分組前置碼 比特的形式進行傳送。 因此,由上述說明將理解本發(fā)明可以以各種形式實施,而不脫離本發(fā)明的精神及 基本特性。目前公開的實施例在各個方面都應(yīng)被視為是說明性的而非限制性的。本發(fā)明的 范圍由所附權(quán)利要求而非前述說明來指示,并且意欲將落入其等同的意義及范圍內(nèi)的所有 變化都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在無線通信網(wǎng)絡(luò)中使用的在發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點之間傳送數(shù)據(jù)分組的發(fā)送節(jié) 點,所述發(fā)送節(jié)點包括數(shù)據(jù)加擾單元,用于接收分組數(shù)據(jù)并且根據(jù)加擾算法的參數(shù)值修改所述數(shù)據(jù); 參數(shù)值產(chǎn)生裝置,用于產(chǎn)生接收節(jié)點預先知道的不同數(shù)值,并將單個產(chǎn)生的數(shù)值作為 所述參數(shù)值輸入到所述數(shù)據(jù)加擾單元;以及發(fā)送器,用于經(jīng)由所述無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送所述修改后的數(shù)據(jù)給所述接收節(jié)點。
2.如權(quán)利要求1所述的節(jié)點,其中所述參數(shù)值周期性地改變。
3.如權(quán)利要求2所述的節(jié)點,其中所述無線通信網(wǎng)絡(luò)使用跳頻傳輸,并且所述參數(shù)是 與傳輸信道的頻率相關(guān)聯(lián)的標識符。
4.如權(quán)利要求2所述的節(jié)點,其中所述加擾參數(shù)是用于初始化所述加擾算法的種子值。
5.如權(quán)利要求2所述的節(jié)點,其中所述加擾參數(shù)是時間碼。
6.一種在無線通信網(wǎng)絡(luò)中使用跳頻在發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點之間傳送數(shù)據(jù)分組的系統(tǒng), 其中在連續(xù)的時間周期中經(jīng)由不同的頻率信道傳送分組,每一所述節(jié)點包括數(shù)據(jù)加擾單元,用于接收分組數(shù)據(jù)并且根據(jù)輸入種子值修改所述數(shù)據(jù); 收發(fā)器,用于發(fā)送和/或接收經(jīng)由所述無線通信網(wǎng)絡(luò)傳送的修改后的數(shù)據(jù);以及 信道標識符,用于產(chǎn)生表示在任一給定時刻用于數(shù)據(jù)通信的頻率信道的數(shù)值,并且將 所述數(shù)值作為所述種子值輸入到所述數(shù)據(jù)加擾單元,從而使得根據(jù)傳送數(shù)據(jù)的信道以不同 的方式加擾所述數(shù)據(jù)。
7.一種用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中在發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點之間傳送數(shù)據(jù)分組的方法,所述 方法包括以下步驟根據(jù)輸入到加擾算法的加擾參數(shù)的第一數(shù)值對分組數(shù)據(jù)進行加擾,以產(chǎn)生第一組加擾 數(shù)據(jù);確定所述第一組加擾數(shù)據(jù)是否包括在所述接收節(jié)點處不能可靠地檢測到的數(shù)據(jù)比特 序列;如果確定所述第一組加擾數(shù)據(jù)包括不能可靠地檢測到的數(shù)據(jù)比特序列,則根據(jù)所述加 擾參數(shù)的第二數(shù)值對所述分組數(shù)據(jù)進行加擾,以產(chǎn)生第二組加擾數(shù)據(jù);以及 傳送包括所述第二組加擾數(shù)據(jù)的分組到所述接收節(jié)點。
8.如權(quán)利要求7所述的方法,其中所述確定步驟在所述發(fā)送節(jié)點處執(zhí)行。
9.如權(quán)利要求7所述的方法,其中所述接收節(jié)點執(zhí)行以下操作根據(jù)所述加擾參數(shù)的第一數(shù)值和第二數(shù)值中的每一個來對接收分組的數(shù)據(jù)進行解擾, 以由所述接收分組產(chǎn)生二個解擾分組;選擇所述二個解擾分組中包括可靠數(shù)據(jù)的一個解擾分組;以及 處理所述所選擇的分組以譯碼包括在其中的數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求7所述的方法,還包括步驟將包括所述第一組加擾數(shù)據(jù)的分組傳送給所述接收節(jié)點,并且其中,所述接收節(jié)點響 應(yīng)于接收到包括所述第一組加擾數(shù)據(jù)的分組,執(zhí)行所述確定步驟。
11.如權(quán)利要求7所述的方法,其中基于所述數(shù)據(jù)比特序列是否包括全部具有同一數(shù) 值的預定數(shù)目的連續(xù)比特,確定是否不能可靠地檢測到所述數(shù)據(jù)比特序列。
12.如權(quán)利要求7所述的方法,其中所述加擾參數(shù)是用于初始化所述加擾算法的種子值。
13.如權(quán)利要求12所述的方法,其中所述無線通信網(wǎng)絡(luò)使用跳頻傳輸,并且其中所述 參數(shù)是與傳輸信道的頻率相關(guān)聯(lián)的標識符。
14.如權(quán)利要求7所述的方法,其中所述無線通信網(wǎng)絡(luò)使用跳頻傳輸,并且其中所述參 數(shù)是與傳輸信道的頻率相關(guān)聯(lián)的標識符。 全文摘要
公開了改變用于對分組數(shù)據(jù)進行加擾的參數(shù)的技術(shù)。如果分組的起始加擾導致殺手分組的產(chǎn)生,則利用不同的參數(shù)值重新加擾該分組,從而避免殺手分組。在使用跳頻擴頻通信的網(wǎng)絡(luò)中,可以使用信道標識符作為加擾算法的輸入。在該實施方式中,給定數(shù)據(jù)分組將在其被加擾時以第一比特序列在一個信道上傳送,并且以不同的比特序列在另一信道上傳送。如果兩個信道之一的加擾后的分組導致殺手分組,則在統(tǒng)計上該加擾后的分組在其它信道重新傳送時不太可能還是殺手分組。
文檔編號H04L25/03GK102100044SQ200980128129
公開日2011年6月15日 申請日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者G·弗拉梅爾三世, R·瓦斯瓦尼 申請人:思飛信智能電網(wǎng)公司