在數(shù)碼通信系統(tǒng)中傳送和接收數(shù)據(jù)的方法
【專利說明】在數(shù)碼通信系統(tǒng)中傳送和接收數(shù)據(jù)的方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)碼通信領(lǐng)域，并且更具體地，設及一種用于從終端向數(shù)碼通信系統(tǒng) 的站點傳送數(shù)據(jù)的方法，W及相應的用于接收由所述終端傳送的數(shù)據(jù)的方法。
[0002] 發(fā)巧背景
[0003] 本發(fā)明具有特定的優(yōu)勢，但是不限制在窄帶通信系統(tǒng)中應用。術(shù)語"窄帶"被理解 為表示由終端傳送的無線電信號的瞬時頻譜具有小于千赫的頻寬。
[0004] 該種窄帶通信系統(tǒng)例如在傳感器網(wǎng)絡中實施，其中，傳感器反復地向數(shù)據(jù)采集站 發(fā)送表示物理量的測量的數(shù)據(jù)。W非限制性示例，對在電量計或氣量計中的嵌入式傳感器 作出參考，所述電量計或氣量計向采集站傳送與耗電量或耗氣量有關(guān)的數(shù)據(jù)，W用于建立 與該消耗量相關(guān)聯(lián)的賬單。
[0005] 按照公知的方式，有用數(shù)據(jù)通常與控制數(shù)據(jù)不同。有用數(shù)據(jù)例如對應于物理量的 測量，而控制數(shù)據(jù)對應于允許所述有用數(shù)據(jù)的解譯的信息（傳送所述有用數(shù)據(jù)的終端的標 識碼、使用的傳輸格式、有用數(shù)據(jù)的數(shù)量，等等）。
[0006] 在傳感器網(wǎng)絡的情況下，能夠傳送其他類型的有用數(shù)據(jù)，例如，與傳感器的蓄電池 的電荷狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)。該種有用數(shù)據(jù)需要比物理量測量所需的比特率更低的比特率，但 是也必須伴隨控制數(shù)據(jù)。此種類型的有用數(shù)據(jù)的傳輸導致傳輸信道的低效使用，因為有用 數(shù)據(jù)的數(shù)量與控制數(shù)據(jù)的數(shù)量的比低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是通過提出一種解決方案來修正現(xiàn)有技術(shù)的解決方案的所有局限 性或部分局限性（在上面顯著公開的那些），所提出的解決方案使得在由終端傳送的無線 電信號的瞬時頻譜的恒定頻寬的情況下，增加數(shù)據(jù)的最大比特率成為可能。
[000引此外，本發(fā)明的另一個目的是提出一種解決方案，該解決方案使得將第一數(shù)據(jù)流 與需要比所述第一數(shù)據(jù)流需要的比特率更低的比特率的第二數(shù)據(jù)流進行復用，而不使所述 第一數(shù)據(jù)流和所述第二數(shù)據(jù)流相互干擾，并且優(yōu)選地不增加需要傳送的控制數(shù)據(jù)的數(shù)量成 為可能。
[0009] 此外，本發(fā)明的另一個目的是提出一種解決方案，該解決方案使得空中傳送來自 第二數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)而無需提前向站點通知所述第二數(shù)據(jù)流存在或不存在成為可能。
[0010] 為了該個目的，并且根據(jù)第一方面，本發(fā)明設及一種用于由終端向數(shù)碼通信系統(tǒng) 的站點傳送數(shù)據(jù)的方法，其中，第一數(shù)據(jù)流按照數(shù)據(jù)分組進行編碼，并且第二數(shù)據(jù)流按照跳 頻圖案進行編碼，所述第一數(shù)據(jù)流按照其進行編碼的所述數(shù)據(jù)分組在頻率資源的各個頻帶 中被連續(xù)傳送，所述頻帶根據(jù)所述第二數(shù)據(jù)流按照其進行編碼的所述跳頻圖案來確定。
[0011] 因此，所述第一數(shù)據(jù)流按照常規(guī)方式（按照數(shù)據(jù)分組的形式）進行傳送，所述數(shù)據(jù) 分組在根據(jù)所述第二數(shù)據(jù)流選取的頻帶中進行傳送。因此，應當理解的是，由所述數(shù)據(jù)分決 定的由所述終端傳送的所述無線電信號的所述瞬時頻譜的所述頻寬不改變，但是通過按照 使用的所述跳頻圖案編碼的所述第二數(shù)據(jù)流的同時傳輸，最大比特率增加。所述第二數(shù)據(jù) 流的最大比特率理論上低于所述第一數(shù)據(jù)流的最大比特率，因為第二數(shù)據(jù)流的最多一個碼 元能夠與數(shù)據(jù)分組同時傳送，但是每個數(shù)據(jù)分組通常將包括來自所述第一數(shù)據(jù)流的若干碼 yn〇
[0012] 第二數(shù)據(jù)流的傳輸與第一數(shù)據(jù)流的傳輸緊密相連，僅一次傳送對兩個數(shù)據(jù)流公共 的控制數(shù)據(jù)是可能的。例如，傳送第一數(shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流的終端的標識碼被合并到所述 第一數(shù)據(jù)流按照其進行編碼的每個數(shù)據(jù)分組中。
[0013] 在瞬時頻譜的恒定頻寬的情況下，最大比特率的該一增加W由站點執(zhí)行的處理為 代價來取得，因為后者不再具有對由用于傳送數(shù)據(jù)分組的終端使用的跳頻圖案的先驗知 識。因此，站點必須捜索頻率資源，W在提取第一數(shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流該二者之前發(fā)現(xiàn)終端 在其中傳送數(shù)據(jù)分組的頻帶。
[0014] 由于站點默認需要捜索終端在其中傳送數(shù)據(jù)分組的頻帶該一事實，不需要向所述 站點通知存在或不存在來自第二數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)。
[0015] 在特定的實施方式中，傳輸方法還能夠包括W下特征中的一者或多者，該些特征 被分開采用，或者W所有技術(shù)上可能的方式進行組合。
[0016] 在特定的實施方式中，理論跳頻圖案提前與終端相關(guān)聯(lián)，第二數(shù)據(jù)流按照所述理 論跳頻圖案的修改的形式進行編碼。
[0017] 該些措施（根據(jù)該些措施，第二數(shù)據(jù)流按照參考理論跳頻圖案使用的跳頻圖案進 行編碼）使得從跳頻的優(yōu)勢中獲益成為可能，特別地，在頻率分集方面，甚至是何時不傳送 來自第二數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)。事實上，相比于由終端實際使用的跳頻圖案，知道如何確定提前與 終端相關(guān)聯(lián)的理論跳頻圖案的站點能夠確定來自第二數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)被傳送，并且 在適用的情況下，提取第二數(shù)據(jù)流。
[0018] 在特定的實施方式中，用于對第二數(shù)據(jù)流進行編碼的理論跳頻圖案的修改包括對 來自所述理論跳頻圖案的至少一個理論頻跳的修改或移除。
[0019] 在特定的實施方式中，僅對應于理論跳頻圖案的預定義的索引的理論頻跳被修改 或移除，W用于對第二數(shù)據(jù)流進行編碼。
[0020] 在特定的實施方式中，頻跳的修改能夠產(chǎn)生由特別短的跳分開的頻率集合，該頻 率集合按照千分之幾ppm(百萬分之一）到十分之幾ppm的順序，或者幾赫茲到幾百赫茲的 順序。因此，頻率趨勢能夠被與準連續(xù)趨勢進行比較。在該種情況下，用于提取在第二數(shù)據(jù) 流中編碼的信息的處理能夠與"形狀識別"處理相似，在于分析頻率趨勢，因此是準模擬的。
[0021] 根據(jù)第二方面，本發(fā)明設及一種數(shù)碼通信系統(tǒng)的終端，該終端包括被配置成按照 根據(jù)本發(fā)明的傳輸方法向站點傳送數(shù)據(jù)的裝置。
[0022] 根據(jù)第S方面，本發(fā)明設及一種用于由數(shù)碼通信系統(tǒng)接收由終端根據(jù)本發(fā)明傳送 的數(shù)據(jù)的方法，所述接收方法包括W下步驟：
[0023] -在頻率資源中捜索由所述終端傳送的數(shù)據(jù)分組；
[0024] -從檢測到的數(shù)據(jù)分組中提取第一數(shù)據(jù)流；
[0025] -對在其中檢測到所述數(shù)據(jù)分組的頻帶進行測量；
[0026]-根據(jù)在其中檢測到數(shù)據(jù)分組的所述頻帶的測量提取第二數(shù)據(jù)流。
[0027] 如之前指示的，站點必須捜索終端在其中傳送數(shù)據(jù)分組的頻帶，對在其中檢測到 數(shù)據(jù)分組的頻帶進行測量，并因此估計由所述終端使用的跳頻圖案。
[002引該種在頻率資源中捜索數(shù)據(jù)分組已經(jīng)在某些數(shù)碼通信系統(tǒng)中執(zhí)行。該例如在國際 申請WO2011/154466中描述的數(shù)碼通信系統(tǒng)中的實例，其中，終端的頻率合成裝置的頻率 漂移大于由所述終端傳送的無線電信號的瞬時頻譜的頻寬。
[0029] 該種在頻率資源中捜索數(shù)據(jù)分組有利地適用于"軟無線電"類型（在文獻中稱為 "軟件定義的無線電"或SDR)的無線電架構(gòu)。
[0030] 在特定的實施方式中，接收方法還能夠包括W下特征中的一者或多者，該些特征 被分開采用，或者W所有技術(shù)上可能的方式進行組合。
[0031] 在特定的實施方式中，提取第二數(shù)據(jù)流的步驟包括對在其中檢測到數(shù)據(jù)分組的頻 帶的測量與和所述終端相關(guān)聯(lián)的理論跳頻圖案進行比較。
[0032] 在特定的實施方式中，數(shù)據(jù)分組包含由終端針對每個新傳輸遞增的計數(shù)，所述第 二數(shù)據(jù)流還根據(jù)所述數(shù)據(jù)分組的計數(shù)來被提取。
[0033] 該些措施顯著地使在站點級確定數(shù)據(jù)的分組是否已經(jīng)缺失，并因此在適用的情況 下，通過考慮缺失的數(shù)據(jù)分組來改善第二數(shù)據(jù)流的提取成為可能。
[0034] 可替換地或附加地，數(shù)據(jù)分組能夠包括通過由終端針對每個新傳輸遞增的滾動 (rolling)密鑰加密的部分，第二數(shù)據(jù)流之后還根據(jù)用于對所述數(shù)據(jù)分組進行加密的滾動 密鑰來被提取。
[0035] 根據(jù)第四方面，本發(fā)明設及一種數(shù)碼通信系統(tǒng)的站點，該站點包括被配置成按照 根據(jù)本發(fā)明的接收方法從終端接收數(shù)據(jù)的裝置。
【附圖說明】
[0036] 在閱讀通過非限制性示例并參考附圖給出的W下描述之后，將更好地理解本發(fā) 明，所述附圖表示：
[0037] -圖1 ;數(shù)碼通信系統(tǒng)的示意表示；
[003引-圖2 ;示出了數(shù)據(jù)傳輸方法的示例性實施的主要步驟的圖示。
[0039] -圖3 ;示出了數(shù)據(jù)接收方法的示例性實施的主要步驟的圖示。
[0040] 在該些附圖中，在所有附圖中保持一致的參考標記表示相同或類似的元件。為了 清楚，所表示的元件是不按比例的，除非另外說明。
[0041]
[0042] 圖1表示了包括若干終端10和站點20的數(shù)碼通信系統(tǒng)。
[0043] 在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語"站點"通常被理解為表示任何適用于接收為無線電信 號形式的數(shù)據(jù)分組的接收設備。站點20例如是終端10中的任意一者，或者是特定設備，例 如，到有線或無線通信網(wǎng)絡的接入點。
[0044] 術(shù)語"無線電信號"被理解為表示經(jīng)由無線方式傳播的電磁波，其頻率處于傳統(tǒng)的 無線電波頻譜的范圍內(nèi)（幾赫茲到幾百千兆赫），或處于臨近的頻帶中。
[0045] 本發(fā)明首先設及用于由終端10向站點20傳送數(shù)據(jù)的方法50。
[0046] 總體來說，根據(jù)本發(fā)明的傳輸方法50允許兩個數(shù)據(jù)流的同時傳輸。
[0047] 第一數(shù)據(jù)流按照數(shù)據(jù)分組的形式進行編碼。數(shù)據(jù)分組按照常規(guī)方式形成，例如，通 過運行連續(xù)的信道編碼（借助錯誤校正碼，例如，重復碼、卷積碼、turbo碼等）和調(diào)制（為 了獲取碼元，例如，BPSK、DBPSK、QPSK、16QAM等等）的步驟。