CN109716684A - 从rf采样对扩展频谱的序列生成 - Google Patents

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Abstract

一种用于在通信设备中生成扩展频谱序列的方法。第一设备从第二设备接收一个或多个射频(RF)信号的第一序列，向所述第二设备发送一个或多个RF信号的第二序列，对所述一个或多个RF信号的第一序列进行采样，生成采样结果，并且基于所述采样结果生成扩展序列。所述第二设备接收所述第二序列并且使用与创建采样结果并生成所述序列的相同过程创建相同的扩展序列。所述扩展序列可以被所述第一和第二设备用于互相的扩展频谱通信。扩频通信的增益可以通过改变RF信号的数量和采样速率而基于可用带宽动态变化。

Description

从RF采样对扩展频谱的序列生成
背景技术
电信***目前使用各种类型的扩频技术来发送和接收数据。通常使用的扩频的形式包括跳频扩频(FHSS)、直接序列扩频(DSSS)、跳时扩频(THSS)、和超宽带(UWB)扩频。这些技术中的每种技术都可以使用利用伪随机数生成器所创建的伪随机数序列，以确定和控制信号跨所分配的带宽的扩展模式。
发明内容
提供了该发明内容以用简化的形式引入在以下的具体实施方式中进一步描述的概念的选择。该发明内容不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在帮助确定所要求保护的主题的范围。
本公开的实施例包括用于生成扩展在进行通信的设备之间所发送的数据信号的序列的***、设备、和方法。在示例实现中，序列可以根据所选择的诸如带宽扩展因数或增益之类的扩展参数而在两个进行通信的设备中的每个中被动态地生成。所选择的参数可以基于设备可用的诸如带宽之类的通信资源的量来确定。当扩展参数被确定时，可以通过使用仅被这两个进行通信的设备所知的信息的过程来确定所述序列。所述实现利用了以下事实：包括两个设备之间的、在相同频率上且方向相反的通信链路的信道通过在每个设备处展示相同的信道特性而示出了相互作用。只有这两个设备可以确定这些信道特性，并且这些信道特性将仅由这两个设备所知。
实施例包括第一设备中的实现。所述第一设备可以被配置为从第二设备接收一个或多个射频(RF)信号的第一序列，向所述第二设备发送一个或多个RF信号的第二序列，对一个或多个RF信号的所述第一序列进行采样，生成采样结果，基于所述采样结果来创建扩展序列，以及利用所述扩展序列来与所述第二设备交换扩频数据信号。RF信号的所述第二序列可以与RF信号的所述第一序列是相同的，并且所述第二设备可以接收所述第二序列并且通过对RF信号的所述第二序列使用同一采样过程来以相同方式创建扩展序列。对与RF信号的所述第一序列和第二序列相同的RF信号的序列的使用允许第一设备创建扩展序列，该扩展序列与在第一设备与之通信的第二设备中所创建的扩展序列是相同的。RF信号的所述第一序列和第二序列中的RF信号的数量以及对RF信号的所述第一序列和第二序列中的RF信号的采样速率可以由可用带宽来确定。通过改变RF信号的数量和采样的速率，可以生成具有不同特性和不同长度的扩展序列。接着，所述扩展序列可以被用来对与第二设备交换的数据信号进行扩展/解扩展。在一个示例实现中，所述扩展序列可以用于使用直接序列扩频(DSSS)技术来对数据信号直接进行扩展和/或解扩展。在另一个示例实现中，可以使用多组扩展序列的比特来在第一设备和第二设备中生成用于实现跳频扩频(FHSS)的信道列表。其他示例实现可以包括使用所述扩频来以跳时扩频(THSS)和超宽带(UWB)扩频生成扩频信号。
在另外的实现中，第一设备可以在多个时间间隔中的每个处对从第二设备接收的一个或多个RF信号的序列进行采样并且创建多个采样。所述多个采样中的每个采样可以是指示经采样的功率水平的大小的一组比特。第一设备可以通过仅采用具有高于阈值功率大小的大小的所选择的多组多个采样来从所述多个采样生成采样结果。在示例实现中，所述阈值功率大小可以被设置为所述多个采样的中值大小。接着，第一设备可以通过使用采样结果的全部或部分作为扩展序列来生成所述扩展序列。在使用所述序列来处理数据信号之前，第一设备可以针对与诸如随机性度量之类的度量的符合性来测试所生成的扩展序列。如果所生成的扩展序列不符合所述度量，则第一设备可以发起第一设备与第二设备之间的序列生成过程的重新开始，或者可以对所述序列应用置换向量，并且在使用所述扩展序列处理数据信号之前针对与所述度量的符合性来重新测试所述序列。如果第一设备对所述序列应用置换向量，则第一设备可以向第二设备发送指示，因此第二设备也可以应用同一置换向量。
示例实现还包括一种网络，该网络包括根据实施例的、各自被配置为实现扩展序列生成的第一设备和第二设备。所述第一设备可以包括移动设备，而所述第二设备可以包括网络基础结构中的设备或装置。在可替代的示例中，所述第一设备和第二设备各自可以是被配置为与其他移动设备进行通信的移动设备。
附图说明
图1A是示出了可以在其中实现本公开的实施例的示例网络的简化图；
图1B是示出了示例设备的部分的简化图；
图2是示出了在示例通信设备中执行的扩展序列生成操作的流程图；
图3是示出了用于扩展序列生成的示例采样操作的图；
图4是示出了示例扩展序列生成操作的流程图；
图5是示出了使用移位寄存器编码器的示例扩展序列生成的简化框图；
图6示出了被实现为移动设备的示例设备；以及
图7示出了被实现为网络设备的示例设备。
具体实施方式
现在将通过使用示例实施例来描述所述***、方法、和装置。所述示例实施例是出于说明的目的而在本公开中被呈现的，并且不旨在对本公开的范围或者在本文中所呈现的权利要求的范围是约束性的或进行限制。
所公开的实施例提供的技术优势在于，两个设备可以基于变化的射频(RF)环境条件来动态地生成针对这两个设备之间的通信的扩展序列。所提供的优势还在于，在生成该扩展序列之前，扩展序列或扩展序列相关的信息不需要被提供给任何设备、被任何设备交换、或者被存储在任何设备上。所述扩展序列可以因此是仅由这两个设备所知的。与需要使用一组预先定义的扩展序列的方法相比，所述实施例允许设备灵活地生成针对无线电环境条件更加容易进行调整的更宽泛的扩展序列。而且，由于扩展序列不被潜在的窃听者或拦截者所知，因此与设备依赖于使用一组预先定义的序列的方法相比，所述实施例提供了更加安全的通信。
实施例利用了以下事实：包括两个设备之间的、在相同频率上且方向相反的通信链路的信道通过在每个设备处展示相同的信道特性而示出了相互作用。为了在序列生成期间保持信道的相互作用，序列生成在这两个设备中的每一个处在其间进行的时间窗口可以相对较短。在示例实现中，可以使用大约小于1毫秒的时间窗口。用于在这两个设备之间扩展信号的序列可以是基于这些相互作用的独特信道特性的。可以通过对一个或多个RF信号的序列进行采样来在这两个设备中的每一个处确定独特信道特性。在每个设备处所采样的一个或多个RF信号的序列可以包括从这两个设备中的另一个所发送的相同的RF信号。而且，所述采样可以以相同的方式在每个设备中执行。接着，采样结果将反映信道特性并且是相同或几乎相同的。可以使用采样结果来在每个设备中生成扩展序列。所述实施例允许这两个设备中的每个设备在这两个设备中创建相同的扩展序列，其中，所述扩展序列是基于由这两个设备中的每一个所确定并且仅由这两个设备中的每一个所知的相互作用的独特信道特性的。接着，可以使用所述相同的扩展序列来对在这两个设备之间发送的数据信号进行解扩展和扩展。
所述实施可以针对在不同类型的扩频***中的使用而被调节，以允许基于两个进行通信的设备在其中操作的RF环境对扩展序列的灵活调节。例如，从每个设备向另一设备发送的RF信号的序列中的信号的数量以及对所述RF信号的采样速率可以取决于可用带宽和***约束而动态地不同。当可用带宽增加时，信号数量和/或采样速率可以增加从而生成较长的扩展序列，所述较长的扩展序列提供较高的扩展增益以及增加的性能。当可用带宽降低时，信号数量和/或采样速率会降低从而生成较短的扩展序列，所述较短的扩展序列提供较低的扩展增益以符合网络带宽要求。与扩展序列生成相关的各种参数可以根据网络约束和网络配置而被设置。例如，用于RF信号的序列的交换的频率将取决于设备被允许使用的网络频率。而且，RF信号的序列中的RF信号的数量、对RF信号执行的采样的速率、每个采样的比特数、以及所生成的扩展序列中的比特数中的每个都可以被调节以提供适合于在特定网络中使用的扩展序列。
另外地，因为所述独特信道特性是基于在序列生成时两个设备之间的信道的状况的，所以所述独特信道特性可以仅由该信道上的这两个设备中的每一个所知。仅这两个设备可以确定这些信道特性。尝试拦截通信的第三设备将不会具有所述扩展序列的知识。该第三设备也不能够通过从信道的独特信道特性确定序列来对所述序列进行确定，所述独特信道特性由于信道的性质而仅能够由在该信道上进行通信的两个通信设备中的每个所知。实施例所提供的优势还在于，在两个设备中的每个中所生成的扩展序列可以被适当地更新以提供另外的安全性。因为所述扩展序列是基于在扩展序列生成时这两个设备之间的信道的特性而生成的，所以每次新的扩展序列被生成时，所述扩展序列都将基于不同的信道特性。所生成的每个序列将与先前生成的扩展序列是不同的。
实施例的示例实现所提供的优势还在于，所述实现可以在具有有低质量的接收或发送能力的设备的网络或***中被使用。在这些情况下，两个进行通信的设备中的一者或二者可能不能够准确地采样一个或多个RF信号的序列以确定这两个设备之间的信道的独特信道特性。在这些情况下，在一个或两个设备中的对RF信号的序列的采样结果中可能存在一个或多个比特的错误。在该情况下，所述采样结果可能在这两个设备中是不相同的。如果扩展序列是使用所述采样结果的所有比特所创建的，则所述扩展序列可以在这两个设备中是不相同的。可以使用所述实施例的实现以便在所述设备中的一者或二者使得采样结果在这两个设备中不相同时，使得扩展序列生成过程更加可靠和鲁棒。在一个实现中，可以使用每个表示来自采样结果中的每个采样结果的一个或多个最高有效比特(MSB)的多组比特来生成扩展序列。对MSB的使用允许这两个设备中的采样结果之间的比特错误和差异被移除。这有助于确保在这两个设备中创建相同的扩展序列。
所述实施例具有用于在***中提供动态和安全的扩频通信的应用，所述***在创建扩频信号时可以使用伪随机序列。例如，实现可以在使用以下技术的***中被使用，例如跳频扩频(FHSS)、直接序列扩频(DSSS)、跳时扩频(THSS)、和超宽带(UWB)扩频，以及这些扩频技术的组合。在一个示例中，实施例具有以下***中的应用，例如根据IEEE 802.11Wi-Fi标准操作的***，在该***中，设备可以使用DSSS与网络的接入点传送数据。在该情况下，扩展序列可以用于直接扩展数据信号。所述实施例还具有到具有被配置为使用扩展序列的信道的其他标准化或专有网络的应用，所述网络例如使用码分多址(CDMA)或宽带CDMA(WCDMA)的蜂窝/通信网络。
现在参考图1A，其中是示出了可以在其中实现本公开的实施例的示例网络100的简化图。图1A示出了通过信道101与设备104进行通信的设备102。设备102可以是在网络100的覆盖区域中操作的移动设备，而设备104可以是网络100的接入点。信道101可以包括可以由设备102和设备104二者使用以便彼此交换通信的至少一个频率信道。在网络100的示例实现中，设备102和设备104可以被配置为使用根据IEEE 802.11标准的扩频来操作。在其他实现中，设备102和设备104可以根据其他无线扩频规范来操作，所述其他无线扩频规范允许扩频序列在根据所述实施例的进行通信的设备中生成。尽管设备102和设备104在图1A的一个实现中分别被描述为移动设备和接入点，但在所述实施例的其他实现中，设备102和104可以是使用扩频技术在彼此之间进行通信的任何类型的设备。
图1B是示出了图1A的实现中的设备102和104的示例部分的简化框图。设备102包括部分105，该部分105包括RF收发机121、采样器122、功率水平确定器119、GPS功能170、序列确定器124、和序列测试器126。设备104包括部分107，该部分107包括RF收发机134、采样器136、功率水平确定器142、GPS功能174、序列确定器138、和序列测试器140。部分105与设备102上的其他功能进行通信以在输出156处提供扩频序列，所述扩频序列可以用于对与设备104交换的信号进行扩展和解扩展。部分107与设备104上的其他功能进行通信以在输出168处提供扩频序列，所述扩频序列可以用于对与设备102交换的信号进行扩展和解扩展。设备102和104中的每个可以包括分别用于实现在部分105和107中所示出功能的一个或多个处理器、电路、和/或包括程序的代码。在设备102和104的部分105和107中所示出的功能可以被分开地配置在每个设备上，或者可以被配置为整体或部分地与同样用于设备的其他功能的处理器、电路、和/或代码或程序进行组合。
图2是流程图，其示出了在诸如图1A和1B的设备102和104之类的示例通信设备中执行的扩展序列生成操作。可以使用作为图2的第一设备的设备102以及作为图2的第二设备的设备104来解释在图2中所执行的操作。
该过程在202处开始，其中设备102使用RF收发机121向设备104发送包括信号SA1,SA2,…,SAn的n个RF信号的序列。信号SA1,SA2,…,SAn可以在时间上顺序地被发送，并且每个信号可以是模拟信号，例如在信道101的频率上发送的正弦信号。组成该RF信号的序列的信号的载波频率可以每个是相同的或者处于不同频率。所使用的频率取决于网络100的要求/约束。例如，如果针对设备102与104之间的通信仅允许一个频率信道，则将使用该频率信道。在其他实现中，可以使用多于一个频率信道。在一个实现中，可以使用RF信号可用的最宽带宽，以使得频率多样性提供在统计上独立的采样。
设备102发送信号SA1,SA1,…,SAn的功率水平P可以由设备102中的功率水平确定器119来确定。在一个实现中，功率水平确定器119可以接收位置信息，所述位置信息是作为信号144从设备104通过RF收发机121在信道101上发送的。功率水平确定器119还可以从设备102上的GPS功能170接收位置信息。接着，功率水平确定器119可以基于设备102和104的相对位置以及设备104处的目标接收功率水平来确定P。接着，功率水平确定器119可以将功率水平P作为信号146提供至RF收发机121以便在向设备104发送SA1,SA2,…,SAn时使用。在一个实现中，设备104处的目标接收功率水平可以是存储在设备102中的预先确定的水平，其中，该预先确定的水平被设置为允许在设备104处对SA1,SA2,…,SAn的准确处理。
在204处，设备104使用RF收发机134向设备102发送RF信号的序列SB1,SB2,…,SBn。RF信号的序列SB1,SB2,…,SBn可以是与信号SA1,SA2,…,SAn相同的模拟信号的序列，并且在与SA1,SA2,…,SAn相同的频率上被发送。设备104发送信号SA1,SA2,…,SAn的功率水平P可以由功率水平确定器142基于与设备102的功率水平确定器119所使用的、设备102和104的相同的相对位置以及设备102处的相同的目标接收功率水平来确定。这引起在设备102和104二者中使用相同的功率水平P。
在206处，设备102对RF信号的序列SB1,SB2,…,SBn进行采样。为了执行该采样，RF收发机121将所接收的信号SB1,SB2,…,SBn作为信号150以所接收顺序提供至采样器122。采样器122对信号SB1,SB2,…,SBn的序列执行顺序采样以生成采样结果。采样器122可以通过生成一系列采样s1,s2,…,st来执行采样，其中每个采样是以所接收的顺序并且以预先确定的时间间隔从RF信号序列SB1,SB2,…,SBn中取得的。每个采样s1,s2,…,st可以包括x个比特，其表示在该采样被取得的时间从信号的序列SB1,SB2,…,SBn中的信号之一所采样的功率的值。例如，如果将采样时间间隔设置为对RF信号序列中的每个分别的RF信号执行S次采样并且该RF信号序列中存在n个RF信号，则将总共有(S)(n)＝T个采样。所述T个采样中的每个采样可以包括x比特的功率值。
接下来，在208处，设备104对RF信号SA1,SA2,…,SAn的序列进行采样。为了执行该采样，RF收发机134将所接收到的RF信号SA1,SA2,…,SAn作为信号162以所接收的顺序提供至采样器136。采样器122对信号SA1,SA2,…,SAn的序列执行顺序采样以生成采样结果。采样器136可以以与设备102的采样器122对RF信号SB1,SB2,…,SBn执行采样的方式相同的方式来对RF信号SA1,SA2,…,SAn执行采样，从而在设备104中生成T个采样s’1,s’2,…,s’t。
在210处，设备102从对RF信号SB1,SB2,…,SBn所执行的采样的T个采样结果中确定T’1个采样。在确定该T’1个采样时，采样器122将T个采样结果作为信号152提供至序列确定器124。接着，序列确定器124可以从T个采样s1,s2,…,st中取得T’1个采样，其中该T’1个采样中的每个采样指示高于阈值水平的功率或幅度的值。该阈值可以被设置为在其中取得采样的时间段上所计算的T个采样的中值功率水平。如果采样sx的功率低于阈值，则其可以被忽略。如果采样sx的功率高于阈值，则可以选择表示功率采样Sx的比特作为所述T’1个采样之一。例如，如果T个原始的采样包括采样s1,s2,s3,s4,s5,…,st，其中s3和s5指示低于阈值的功率水平，则在210处所选择的T’1个采样将包括采样s1,s2,s4,…,st。
在212处，设备102的序列确定器124接着使用所述T’1个采样来生成扩展序列。如果在206处取得了x比特的采样，则该扩展序列中的比特总数将是T’1乘x个比特。该扩展序列可以被生成为来自顺序取得的所述T’1个采样中的每个采样的比特的序列G1。例如，如果所述T’1个采样包括s1＝10101，s2＝11111，s4＝10001，…，st＝01010，则扩展序列G1将被生成为101011111110001…01010。该扩展序列G1可以针对网络中的可用带宽来调节。例如，G1可以由数量少于T’1个采样中的比特总数的数量的比特所形成以符合可用带宽要求。
在214处，设备104从由采样器136在208处对RF信号SA1，SA2，…，SAn所执行的采样的T个采样结果中确定T’2个采样。在确定所述T’2个采样时，采样器136将所述T个采样结果作为信号164提供至序列确定器138。接着，序列确定器138可以以与序列确定器124在操作210中从T个采样s1,s2,…,st中确定T’1个采样相同的方式来从T个采样s’1,s’2,…,s’t取得T’2个采样。
在216处，设备104的序列确定器138接着使用所述T’2个采样来生成扩展序列。如果在208处取得了x比特的采样，则该扩展序列中的比特总数将是T’2乘x个比特。该扩展序列可以被生成为来自顺序取得的所述T’2个采样中的每个采样的比特的序列G2。例如，如果所述T’2个采样包括s’1＝10101,s’2＝11111,s’4＝10001,…,s’t＝01010，则扩展序列G2将被生成为101011111110001…01010。该扩展序列G2可以针对网络中的可用带宽来调节。例如，G2可以由数量少于T’2个采样中的比特总数的数量的比特所形成以符合可用带宽要求。
在218处，设备102针对对度量的符合性来测试G1。序列确定器124可以将序列G1作为信号154提供至序列测试器126。接着，序列测试器126可以通过用于测试比特串随机性的常规方法来针对随机性对G1进行测试。例如，可以使用这样的测试，该测试基于固定值m来确定在序列G1中出现的不同的m比特的模式的数量。当沿着序列找到少于所选择数量的不同的m比特的模式时，序列G1可以由于缺乏随机性而被拒绝。当多于所选择数量的不同模式出现在序列中时，序列G1可以通过该随机性测试。
在220处，设备104针对对度量的符合性来测试G2。序列确定器138可以将序列G2作为信号169提供至序列测试器140。接着，序列测试器140可以通过由序列测试器126在设备102中测试G1所使用的相同方法来针对随机性对G2进行测试。
在222处，设备102中的序列测试器126确定G1是否在218处通过了随机性测试。如果G1通过了随机性测试，则该过程移动至226。如果G1没有通过随机性测试，则该过程移动至224。在224处，设备102再次重新开始图2的过程并且移动至202。在224处对该过程的重新开始可以包括向设备104发送关于设备104也应当通过返回至202而再次开始序列生成的过程的合适的信号。接着，设备102和设备104二者都将重复操作202-220以生成新的序列G1和G2。
如果G1通过了随机性测试并且该过程移动至226，则设备104中的序列测试器140确定G2是否在220处通过了随机性测试。如果G2通过了随机性测试，则该过程移动至228。如果G2没有通过随机性测试，则该过程移动至230。在230处，设备104再次重新开始图2的过程并且移动至202。在230对该过程的重新开始可以包括向设备102发送关于设备102也应当通过返回至202而再次开始序列生成的过程的合适的信号。接着，设备102和104二者都将重复操作202-220以生成新的序列G1和G2。
如果G1和G2二者分别在设备102和设备104中通过了随机性测试，则该过程移动至228。在228处，设备102可以使用G1作为扩频码来处理数据信号以便与设备104进行通信，并且设备104可以使用G2作为扩频码来处理数据信号以便与设备102进行通信。因为在设备102和104中的每个中使用了相同的操作来分别生成G1和G2，所以序列G1和G2是相同或几乎相同的。对数据信号的处理可以包括扩展数据信号以用于扩频传输，而且还包括对已经接收的扩频数据信号的解扩展。
在各种实现中，在228处使用G1和G2作为扩频码可以包括使用直接序列扩频(DSSS)技术来使用G1和G2直接用于对数据信号进行扩展和/或解扩展。在另一个示例中，序列G1和G2的多组比特可以用于分别在设备102和104中生成包括跳频信道列表的第二序列，所述第二序列用于实现跳频扩频(FHSS)。其他示例实现包括在跳时扩频(THSS)或超宽带(UWB)扩频中使用序列G1和G2。
在图2的过程在各种网络的实施中，与扩展序列生成相关的各种参数可以根据网络约束和网络配置来设置。例如，用于交换RF信号序列的频率将取决于设备被允许使用的网络频率。而且，RF信号序列中的RF信号的数量、对RF信号执行的采样的速率、每个采样的比特的数量，以及所生成的扩展序列中的比特的数量中的每个可以被调节以提供适合于在特定网络中使用的扩展序列。
在一个实现中，设备102和104可以从网络控制器接收对可用网络带宽的指示，并且在创建序列G1和G2时使用该指示。例如，在图1A和1B的实现中，网络100的控制器可以将对可用带宽的指示发送至设备104。接着，设备104可以将所述指示发送至设备102。接着，设备102和104二者可以将RF信号的序列中的RF信号的数量、对RF信号执行的采样的速率、每个采样的比特的数量、和/或所生成的扩展序列中的比特的数量设置为与可用带宽相关联的值。设备102和104中的每个可以具有序列生成数据库，其可以包括以下与多个可用带宽或带宽范围中的每个相关联的值：RF信号的序列中的RF信号的数量、对RF信号执行的采样的速率、每个采样的比特的数量、和/或所生成的扩展序列中的比特数量。所述多个可用带宽或带宽范围还可以每个被划分成与序列生成数据库中的期望的扩展增益因数相关联的子类别。
当设备102和104接收到可用带宽是所选择的量的指示时，该所选择的量可以结合每个设备中的序列生成数据库一起被使用以将设备102和104的部分105和107分别配置为执行图2的过程，从而针对可用带宽和期望的扩展增益因数而生成合适长度的G1和G2。当可用带宽改变时，网络可以将对可用带宽的经更新的指示发送至设备102和104，并且所述设备中的每个设备可以生成经更新的扩展序列。在该实现中，在设备102和104使用阈值确定了T’1和T’2个采样之后，可以分别从所述T’1和T’2个采样中的所选择数量的采样来创建G1和G2，其中，所选择的数量提供了具有针对可用带宽的长度(比特的数量)的扩展序列。在该情况下，RF信号的序列中的RF信号的数量、对RF信号执行的采样的速率、以及每个采样的比特的数量可以在每个设备中被设置，以使得T’1或T’2个采样包括足够比特来生成具有合适长度的G1和G2的可能性被最大化。接着，设备102和104中的每个以相同的方式基于T’1或T’2个采样分别创建G1和G2。
在其中设备102和104包括能够以精确的功率水平进行信号传输并且还能够对所接收信号进行精确测量的收发机的另一实现中，这两个设备中的序列将具有高的概率是相同的。在该情况下，可以使用这样的实现，其中，G1和G2的是通过使用所述采样中的每个采样的全部x个比特分别从T’1或T’2个采样结果直接创建的。在其中设备102和104包括不能够以精确功率水平发送信号和/或不能够对所接收信号进行精确测量的较低质量的收发机的另一实现中，分别在设备102和104中所创建的序列G1和G2具有较低的概率是相同的。在这类情况下，可以使用其中G1和G2是仅使用分别来自T’1或T’2个采样结果中的每个采样结果的最高有效比特的子集来创建的实现，从而提供更加鲁棒的扩频序列创建过程。对来自所述采样结果中的每个采样结果的最高有效比特的子集的使用允许在采样结果的较不重要的比特中出现的错误得以被移除而不引起G1与G2之间的差异。
而且，在另一实现中，一个或多个RF信号的一个或多个序列可以使用彼此偏移的信道而被发送。例如，以从设备102到设备104的方向被发送的信号中的一个或多个(即，SA1,SA2,…,SAn)以及以从设备102到设备104的方向被发送的信号中的一个或多个(即，SB1,SB2,…,SBn)可以在与信道101的中心频率偏移的一个或多个频率信道上被发送。可以选择频率偏移的量以使得信道特性的相互作用仍然允许对相同或几乎相同的序列的生成。例如，如果一个频率信道被指定用于设备102与设备104之间的通信，则偏移可以是所指定的信道的中心频率的几个百分比的频率偏移。
图3是示出了如在图2的过程中所执行的用于扩展序列生成的示例采样操作的图。图3示出了RF信号的序列SX1,SX2,…,SXn，其可以表示图2的RF信号SA1,SA2,…,SAn和RF信号SB1,SB2,…,SBn的示例。RF信号SX1,SX2,…,SXn在时间轴302上被示为信号的序列。SX1在时间t1和t2之间被发送，SX2在时间t2和t3之间被发送，并且SXn在时间tn和tm之间被发送。RF信号SX1,SX2,…,SXn可以在网络100的频带内的相同或不同的载波频率上被发送。
在采样操作中，采样是在如时间轴304上所示出的时间间隔处取得的RF信号SX1,SX2,…,SXn。采样速率可以被设置为跨RF信号的完整序列SX1,SX2,…,SXn生成一系列采样s1,s2,…,sT。这些采样s1,s2,…,sT中的每个采样沿轴线304被示出为垂直线，所述垂直线具有指示经采样的功率水平的大小的高度。轴线304上的采样可以表示在图2的操作206中从信号SB1,SB2,…,SBn中取得的T1个采样s1,s2,…,st的示例。所述采样还可以表示在图2的操作208中从信号SA1,SA2,…,SAn中取得的T2个采样s’1,s’2,…,s’t。
还沿轴线304示出了阈值功率水平PT308。该阈值PT308被用来通过取得具有大于PT308的大小的采样s1,s2,…,st以生成T’个采样来生成扩展序列GX。在图3的示例中，采样s2、s4、s6、s7、s8、s9、s10等被示出为被丢弃，而采样s1、s3、s5、s11等被选择以生成T’个采样306。这些采样可以表示在图2的210中所生成的T’1个采样。所述采样也可以表示在图2的214中所生成的T’2个采样。T’个采样306中的比特总数是(T’)(x)个比特，其中x等于每个采样中的比特的数量。接着，所述T’个采样可以用于形成GX，例如针对G1在图2的操作212中所描述的以及针对G2在图2的操作216中所描述的。扩展序列GX可以包含多至通过使用阈值所选择的T’个采样306的完整集合。从该T’个采样中取得以形成GX的比特的数量可以取决于网络中的可用带宽。
图4是示出了可以在图2的可替代实现中使用的示例扩展序列生成操作的流程图。图4示出了这样的实现，其中如果G1或G2中的任何一个没有通过针对对度量的符合性的测试，则将置换向量应用于序列G1和G2以生成新的G1和G2。这可以是例如在图2的218和220中所执行的测试。在图4的实现中，与重新开始该过程不同，序列测试器126和140通过置换已经生成的序列G1和G2来尝试生成通过测试的新序列。图4的过程可以参考图2来被解释，并且其中，图4的操作402-412取代图2的操作218-230。
该过程在402处开始，其中设备102针对对随机性度量的符合性来测试G1。接着，序列确定器124可以将序列G1作为信号154提供至序列测试器126。接着，序列测试器126可以通过用于测试比特串随机性的常规方法来针对随机性对G1进行测试。在一个实现中，例如，可以使用这样的测试，该测试基于针对固定值m、确定出现在序列G1中的不同m比特的模式的数量。当沿着序列找到少于所选择数量的不同的m比特模式时，序列G1可以由于缺乏随机性而被拒绝。当多于所选择数量的不同模式出现在序列中时，序列G1可以通过该随机性测试。而且在402处，设备104针对对随机性度量的符合性来测试G2。序列确定器138可以将序列G2作为信号169提供至序列测试器140。接着，序列测试器140可以通过由序列测试器126在设备102中测试G1所使用的相同方法来针对随机性对G2进行测试。
接下来，在404处，序列测试器126确定G1是否通过了测试。如果序列测试器126确定G1没有通过测试，则该过程移动至410。在410处，设备102发起置换向量对G1的应用。设备102还向设备104发送指示设备104应当发起相同的置换向量对G2的应用的合适的信号。在设备102处，序列测试器126将置换向量应用于G1以生成新版本的G1。接着，序列测试器126可以返回至404并且针对对随机性度量的符合性来重新测试新的G1。在设备104处，序列测试器140将相同的置换向量应用于G2以生成新版本的G2。接着，序列测试器140也可以返回至402并且针对对随机性度量的符合性来重新测试新的G2。接着，图4的过程被重复。
然而，如果G1在404通过了测试，则该过程移动至406，其中序列测试器140确定G2是否通过了测试。如果序列测试器140确定G2没有通过测试，则该过程移动至412。在412。设备104发起置换向量针对G2的应用。设备104还向设备102发送指示设备102应当发起相同置换向量针对G1的应用的适当信号。在设备104，序列测试器140将置换向量应用于G2以生成新版本的G2。序列测试器140随后可以返回至404并且针对与随机性度量的符合性来重新测试新的G2。在设备102，序列测试器126也将相同的置换向量应用于G1以生成新版本的G1。序列测试器126随后也可以返回至402并且针对与随机性度量的符合性来重新测试新的G1。图4的该过程因此被重复。
然而，如果G2在404处通过了测试，则该过程移动至408。当该过程移动至408时，G1和G2二者已经通过了测试。在408处，序列测试器126将G1作为信号156提供至设备102，并且设备102使用G1来处理与设备104交换的扩频数据信号。而且，序列测试器140将G2作为信号168提供至设备104，并且设备104使用G2来处理与设备102交换的扩频数据信号。
图5是示出了使用移位寄存器编码器502的示例扩展频率生成的简化框图。在图5中所示出的方法可以以下实现中使用，其中，所生成的第一序列(例如，图3的GX 306)被进一步处理以生成被用作实际扩展序列的第二序列而不是直接使用GX的比特。在图5中，序列GX中所选择的比特被作为种子比特504被输入到移位寄存器编码器中。接着，该移位寄存器编码器可以被循环所选择的数量次循环以生成可以从并行的序列输出506取得的扩展序列，或者被循环出串行序列输出508。图5的实现可以在图2的可替代实施例中使用。例如，该实现可以使用相同的移位寄存器编码器参数被分别用作设备102和设备104中的操作212和操作216的一部分，以生成在操作218和操作220处被测试的最终扩展序列。在其他实现中，可以使用其他类型的功能作为操作212和操作216的一部分以通过进一步处理所生成的序列来生成最终的扩展序列。
图6是示例设备600的简化框图。图1B的设备102的功能可以在诸如设备600之类的设备上被实现。在示例实现中，设备600可以是移动设备。设备600可以包括处理器604、存储器608、用户接口(UI)606、扩频收发机602、和模拟RF收发机620。存储器608可以被实现为任何类型的计算机可读存储介质，包括非易失性和易失性存储器。存储器608被示出为包括代码，所述代码包括设备操作***(OS)610、设备应用612、序列生成程序614、序列测试程序616、以及置换生成器程序618。处理器604可以包括一个或多个处理器或其他控制电路，或者处理器和控制电路的任何组合。序列生成程序614、序列测试程序616、和置换生成器程序618可以提供在图1B中的设备102中所示出的功能。当被执行时，序列生成程序614、序列测试程序616、和置换生成器程序618可以使得处理器604控制设备600以执行关于图2和图4所描述的过程。
用户接口606可以包括任何类型的接口，例如触摸屏、小键盘、声音控制的接口、基于手势或运动的接口、无线地接收输入的接口、或者允许用户提供对设备600的合适控制以执行实施例的操作的任何其他类型的接口。
在示例实现中，设备600可以是能够被配置为使用数据通信的扩展频谱来进行通信任何类型的设备。例如，设备600可以在智能电话、平板计算机、台式计算机、膝上型计算机设备、游戏设备、媒体设备、智能电视、多媒体有线/电视盒子、智能手机附件设备、平板附件设备、或个人数字助理(PDA)中实现。在一个实现中，设备600可以根据半双工通信标准来操作。例如，设备600可以使用在IEEE 802.11Wi-Fi标准中指定的半双工信道来操作。
图7是另一示例设备700的简化框图。设备700可以例如被实现为图1A的网络100中的设备104。在一个实现中，设备700可以是根据IEEE802.11标准来操作的接入点。设备700包括处理单元706、模拟RF收发机716、扩频收发机718、以及包括代码的存储器/存储708，所述代码包括序列生成程序710、序列测试程序712、以及置换生成器程序714。序列生成程序710、序列测试程序712、和置换生成器程序714可以提供在图1B中的设备104中所示出的功能。当被执行时，序列生成程序710、序列测试程序712、和置换生成器程序714可以使得处理器706控制设备700以执行关于图2和图4所描述的过程。
存储器708可以被实现为任何类型的计算机可读存储介质，包括非易失性和易失性存储器。接入点700通过网络接口702连接至诸如互联网之类的网络。处理单元706可以包括一个或多个处理器或者其他控制电路，或者提供对根据所公开的实施例的接入点的整体控制的处理器和控制电路的任何组合。模拟RF收发器716和扩展频谱收发器718为设备700提供通过信道101与例如图1B的设备102的设备进行通信的能力，所述信道例如根据Wi-Fi标准来配置的RF信道。
可以在于存储器上存储的处理器可执行的代码或指令的一般上下文中描述在本文中所公开的示例实施例，所述存储器可以包括一个或多个计算机可读存储介质(例如，有形的非瞬时性计算机可读存储介质，例如存储器608或708)。如应当容易理解的，术语“计算机可读存储介质”或“非瞬时性计算机可读介质”包括诸如存储器608、708之类的用于存储数据、代码或程序指令的介质，但不包括用于存储瞬时的传播或调制的数据通信信号的介质的部分。
尽管已经将实现公开并描述为具有在网络中操作的特定无线设备上实现的功能，但是针对设备所描述的功能中的一个或多个功能可以在与图中所示出的设备不同的设备上、或在不同***中操作的不同类型的设备上。
所公开的实施例包括第一设备，其包括一个或多个处理器以及与所述一个或多个处理器通信的存储器，所述存储器包括代码，所述代码当被执行时使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备进行以下操作：从第二设备接收一个或多个RF信号，对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样并且生成采样结果，基于所述采样结果来创建序列，并且使用所述序列作为扩频码处理数据信号以便与所述第二设备进行通信。所述数据信号可以包括从所述第二设备接收的扩频信号，并且所述第一设备可以通过使用所述序列解码所述扩频信号来处理所述扩频信号。所述数据信号可以在所述第一设备处生成，并且所述第一设备可以通过利用所述序列扩展所述数据信号来处理所述数据信号以生成扩频信号，并且将所述扩频信号发送至所述第二设备。所述一个或多个信号的序列可以包括第一一个或多个RF信号，并且所述代码可以使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备以将第二一个或多个RF信号发送至所述第二设备。所述代码可以还使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备在使用所述序列处理所述数据信号之前测试所述序列对至少一个度量的符合性。所述至少一个度量可以包括随机性度量。如果所述序列与所述至少一个度量不符合，则所述代码还可以使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备对所述序列应用置换向量，并且在使用所述序列处理所述数据信号之前重新测试所述序列对所述至少一个度量的符合性。
所述代码还可以使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备以对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样，并且通过在时间间隔处对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样以生成多组比特从而生成采样结果，其中所述多组比特中的每组比特指示所采样的水平的大小，并且通过使用所述多组比特中具有高于阈值水平的大小的所选择的比特来基于所述采样结果创建所述序列。所述代码可以还使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备通过确定所述多组比特中的每组比特所指示的大小的中值来确定所述阈值水平。所述序列可以包括第二序列，并且所述代码可以还使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样，并且通过在时间间隔处对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样以生成多组比特来生成采样结果，其中所述多组比特中的每组比特指示所采样的水平的大小，通过使用所述多组比特中具有高于阈值水平的大小的所选择的比特来基于所述采样结果创建所述第一序列，并且通过将所述多组比特中的所选择的比特输入到编码器中以生成第二序列来创建所述第二序列。所述第一设备可以通过以下操作来基于所述采样结果创建所述序列：确定可用带宽，基于所述可用带宽来确定序列的长度，并且基于所述采样结果来创建所述序列，其中所述序列具有所确定的长度。
所公开的实施例还包括一种方法，其包括在第一设备从第二设备接收一个或多个RF信号，对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样并且生成采样结果，基于所述采样结果来创建序列，并且使用所述序列作为扩频码处理数据信号以便与所述第二设备进行通信。所述数据信号可以包括从所述第二设备接收的扩频信号，并且所述处理可以包括使用所述序列解码所述扩频信号。所述数据信号可以在所述第一设备处生成，并且所述处理可以包括利用所述序列扩展所述数据信号来处理所述数据信号以生成扩频信号，并且将所述扩频信号发送至所述第二设备。所述一个或多个RF信号可以包括第一一个或多个RF信号，并且所述方法还可以包括将第二一个或多个RF信号发送至所述第二设备。对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样并且生成采样结果还可以包括通过在时间间隔处对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样以生成多组比特来对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样并且生成采样结果，其中所述多组比特中的每组比特指示所采样的水平的大小，并且通过使用所述多组比特中具有高于阈值水平的大小的所选择的比特来基于所述采样结果创建所述序列。所述阈值水平可以通过确定所述多组比特中的每组比特所指示的大小的中值来确定。所述测试可以包括在使用所述序列处理所述数据信号之前测试所述序列对至少一个度量的符合性。
所公开的实施例还包括一种***，其包括被配置为互相通信的第一设备和第二设备，其中所述第一设备从第二设备接收第一RF信号序列，并且所述第二设备从所述第一设备接收第二RF信号序列，并且其中所述第一设备对所述第一RF信号序列进行采样并创建第一序列，并且所述第二设备对所述第二RF信号序列进行采样并创建第二序列，并且所述第一设备使用所述第一序列对在所述第一和第二设备之间通信的数据信号进行扩展和解扩展，并且所述第二设备使用所述第二序列对在所述第一和第二设备之间通信的数据信号进行扩展和解扩展。所述第一设备可以在多个时间间隔中的每个时间间隔处对所述第一信号序列进行采样以生成第一多组比特，所述第一多组比特中的每组比特指示所述第一设备处所采样的大小，并且所述第二设备可以在多个时间间隔中的每一个对所述第二信号序列进行采样以生成第二多组比特，所述第二多组比特中的每组比特指示所述第二设备处所采样的大小，并且所述第一和第二设备分别使用分别指示高于所述第一和第二阈值水平的所述第一多组比特中第一所选择的多组比特以及所述第二多组比特中第二所选择的多组比特来创建所述第二和第二序列。所述第一设备可以通过确定由所述第一多组比特中的每组比特所指示的中值大小来确定所述第一阈值水平，并且所述第二设备可以通过确定所述第二多组比特中的每组比特所指示的中值大小来确定所述第二阈值水平。所述第一比特序列和第二比特序列的长度可以是基于可用于在所述第一设备与第二设备之间的通信的带宽的。
尽管已经由说明性示例通过参考功能块和处理器或处理单元、控制器以及包括指令和代码的存储器使用实施例的各种组件和设备的描述来描述在本文中所公开的功能，但是实施例的功能和过程可以使用任何类型的处理器、电路、或处理器和/或电路和代码的组合来实现。这可以至少部分地包括一个或多个硬件逻辑组件。例如但不限于，可以使用的硬件逻辑组件的说明性类型包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上***(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。在该公开中对术语处理器或处理单元的使用意味着包括所有这样的实现。
尽管用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了本主题，但是应当理解的是，在所附权利要求中所定义的主题不一定限于上述的具体特征或动作。相反，上述的具体特征和动作是作为示例实施例、实现、以及实现权利要求的形式公开的，并且这些示例配置和布置可以显著地改变而不脱离本公开的范围。此外，尽管已经参考促进过程的特定元件和操作示出了示例实施例，但是这些元件和操作可以是以下内容或可以与以下内容进行组合或者由以下内容代替：实现该实施例的预期功能的任何合适的设备、组件、架构、或过程。对于本领域技术人员而言，许多其他改变、替换、变型、更改、以及修改可以是确定的，并且目的是本公开涵盖落入所附权利要求的范围内的所有这样的改变、替换、变型、更改、以及修改。

Claims (15)

1.第一设备，包括：
一个或多个处理器；以及
与所述一个或多个处理器进行通信的存储器，所述存储器包括代码，所述代码当被执行时使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备进行以下操作：
从第二设备接收一个或多个RF信号；
对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样并且生成采样结果；
基于所述采样结果来创建序列；以及
在与所述第二设备的扩频通信中使用所述序列来处理数据信号。
2.根据权利要求1所述的第一设备，其中，所述数据信号包括从所述第二设备接收的扩频信号，并且所述第一设备通过使用所述序列将所述扩频信号解扩展来处理所述扩频信号。
3.根据权利要求1所述的第一设备，其中，所述数据信号是在所述第一设备处生成的，并且所述第一设备通过利用所述序列对所述数据信号进行扩展来处理所述数据信号以生成扩频信号，并且其中，所述代码还使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备将所述扩频信号发送至所述第二设备。
4.根据权利要求1所述的第一设备，其中，一个或多个信号构成的所述序列包括第一一个或多个RF信号，并且所述代码使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备将第二一个或多个RF信号发送至所述第二设备。
5.根据权利要求1所述的第一设备，其中，所述代码还使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备在使用所述序列处理所述数据信号之前针对对至少一个度量的符合性来测试所述序列。
6.根据权利要求5所述的第一设备，其中，所述至少一个度量包括随机性度量。
7.根据权利要求5所述的第一设备，其中，如果所述序列不符合所述至少一个度量，则所述代码还使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备向所述序列应用置换向量，并且在使用所述序列处理所述数据信号之前针对对至少一个度量的符合性来重新测试所述序列。
8.根据权利要求1所述的第一设备，其中，所述代码还使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备进行以下操作：
对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样，并且通过在时间间隔处对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样以生成多组比特来生成采样结果，其中，所述多组比特中的每组比特指示经采样的水平的大小；以及
通过使用所述多组比特中具有高于阈值水平的大小的所选择的多组来基于所述采样结果创建所述序列。
9.根据权利要求8所述的第一设备，其中，所述代码还使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备进行以下操作：通过确定所述多组比特中的每组比特所指示的所述大小的中值来确定所述阈值水平。
10.根据权利要求1所述的第一设备，其中，所述序列包括第二序列，并且所述代码还使得所述一个或多个处理器控制所述第一设备进行以下操作：
对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样，并且通过在时间间隔处对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样以生成多组比特来生成采样结果，其中，所述多组比特中的每组比特指示经采样的水平的大小；
通过使用所述多组比特中具有高于阈值水平的大小的所选择的多组以基于所述采样结果来创建第一序列；以及
通过将所述多组比特中的所选择的多组输入到编码器中以生成所述第二序列来创建所述第二序列。
11.根据权利要求1所述的第一设备，其中，所述第一设备通过以下操作以基于所述采样结果来创建所述序列：
确定可用带宽；
基于所述可用带宽来确定所述序列的长度；以及
基于所述采样结果来创建所述序列，其中，所述序列具有所确定的长度。
12.一种方法，包括：
在第一设备处从第二设备接收一个或多个RF信号；
对所述一个或多个RF信号中的每个信号进行采样并且生成采样结果；
基于所述采样结果来创建序列；以及
在与所述第二设备的扩频通信中使用所述序列来处理数据信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述数据信号包括从所述第二设备接收的扩频数据信号，并且所述处理包括使用所述序列来对所述扩频数据信号进行解扩展。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述数据信号是在所述第一设备处生成的，并且所述处理包括利用所述序列来扩展所述数据信号以生成扩频数据信号，以及将所述扩频数据信号发送至所述第二设备。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述一个或多个RF信号包括第一一个或多个RF信号，并且所述方法还包括将第二一个或多个RF信号发送至所述第二设备。
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