CN111052716B - 无线电通信 - Google Patents

Abstract

一种无线电通信装置(1)，其接收或生成基址种子，并从所述种子生成数据信道接入地址。每个接入地址对应于相应的数据信道标识符，并且通过以下方式生成：将公共第一比特位置处的比特设置为所述基址种子或所述相应的数据信道标识符中的第一公共预定比特位置处的比特值；将公共第二比特位置处的比特设置为该值的按位求补；以及根据所述基址种子中以及所述相应数据信道标识符中的、不是所述第一公共预定比特位置的一个或多个比特位置处的值来设置一个或多个剩余比特位置。所述装置(1)可以发送或接收包括来自所生成的集合的接入地址的无线电数据包。

Description

无线电通信

技术领域

本发明涉及无线电通信装置和方法。

背景技术

在数字无线电通信系统中，通常需要在两方或更多方之间具有多个逻辑链路或信道，以在一个物理信道内共享有限的带宽。有时，这是通过利用标识特定信道的标签来标记每个数据包来实现的。根据无线电协议或上下文，可以将此标签称为“接入地址”、“地址”、“接入码”、“逻辑链路标识符”、“同步字”、“同步信号”等。然后，无线电接收机可以选择处理来自一个或多个目标逻辑信道的数据包，同时基于包含在数据包中的信道标签，丢弃来自同一物理信道内的其它逻辑信道的数据包。接收设备可以配置相关器以使用期望的信道标签作为相关码，从而将属于期望的逻辑信道的数据包与其它数据包区分开来。

尽管信道标签在理论上可以是随机生成的，但在实践中，如果它们满足特定条件，则可能是有益的，从而确保理想的自相关性能，以及在互相关下的不同通道标签之间的良好分离。因此，可以测试由设备生成的每个信道标签，并且如果特定的随机生成的值不满足要求，则可以生成新的随机值，直到找到确切满足要求的值。

例如，在蓝牙低能耗(BLE)中，如蓝牙核心规范v 5.0中所定义的，无线电包包含4字节的“接入地址”，该地址紧接在包前导码之后并紧接在协议数据单元(PDU)之前，协议数据单元之后是循环冗余校验(CRC)。不同的逻辑信道与随机生成的不同的32位接入地址相关联。BLE中的广告包使用预定义的0x8E89BED6接入地址。每隔一个BLE接入地址必须是这样的：

(i)不同于设备上任何现有链路层连接的接入地址；

(ii)不是任何启用的定期广告的接入地址；

(iii)不超过6个连续的0或1；

(iv)不是广告信道包的接入地址；

(v)不是与广告信道包的接入地址相差仅一位的序列；

(vi)并非所有4个八位字节都相等；

(vii)具有不超过24次的位转换；以及

(viii)在其最高有效的6位中至少具有2次转换。

如果使用编码符号，则接入地址还必须满足以下要求：

(ix)在其最低有效的8位中至少具有三个1；以及

(x)在其最低有效的16位中，其转换不超过11次。

其它无线电协议可能会强加不同的条件。在某些情况下，可能不会强加某些条件，但为了实现更好的可靠性，满足这些条件可能仍是可取的。

通常，将由一个设备生成信道标签或接入地址，然后传送给其它设备，使得所有相关设备可以使用该标签以在相应的信道上进行通信。

然而，可能存在此类情况，其中无线通信设备(实现任何适当的无线电协议)从基址种子和数据信道号导出一个或多个数据信道标签或接入地址是有益的。这可以允许用单个基址种子来通告相关联的数据信道集合(例如，立体音频流中的左音频信道和右音频信道)。然后，希望订阅这些数据信道中的一个或多个数据信道的任何设备可以从相应的数据信道号(其可以预先固定)和基址种子生成必要的接入地址。通过仅要求在设备之间共享基址，而不是每个单独的接入地址，这可以减少信道集合的广告或信道建立开销。然而，尚不清楚如何有效地做到这一点，同时为所生成的数据信道接入地址提供所需的相关属性。

发明内容

本发明寻求提供一种用于从基址种子生成数据信道接入地址的新颖机制。(本文使用的“数据信道”通常可以指任何单向、双向或多路数据流，其通过特定的接入地址与其它数据流相区分；它并不旨在局限于任何特定无线电协议或标准的定义。)

从第一方面，本发明提供了一种无线电通信装置，其配置成：

接收或生成基址种子；

从基址种子生成一个或多个数据信道接入地址的集合，每个所述数据信道接入地址对应于一个或多个数据信道标识符集合中的相应数据信道标识符，其中生成每个接入地址包括：

-将相应接入地址中的公共第一比特位置处的比特值设置为等于基址种子或相应数据信道标识符中的第一公共预定比特位置处的比特值；

-将相应接入地址中的公共第二比特位置处的比特值设置为等于基址种子或相应数据信道标识符中的所述第一公共预定比特位置处的比特值的按位求补；以及

-根据基址种子中以及相应数据信道标识符中的、不是基址种子或相应数据信道标识符中的所述第一公共预定比特位置的一个或多个比特位置处的一个或多个比特的值，设置相应接入地址中的一个或多个剩余比特位置处的一个或多个比特的值；以及

根据预定的无线电协议，发送或接收无线电数据包，该无线电数据包包括来自所生成的数据信道接入地址集合的接入地址。

从第二方面，本发明提供了一种通过无线电进行通信的方法，其包括：

接收或生成基址种子；

从基址种子生成一个或多个数据信道接入地址的集合，每个所述数据信道接入地址对应于一个或多个数据信道标识符集合中的相应数据信道标识符，其中生成每个接入地址包括：

-将相应接入地址中的公共第一比特位置处的比特值设置为等于基址种子或相应数据信道标识符中的第一公共预定比特位置处的比特值；

-将相应接入地址中的公共第二比特位置处的比特值设置为等于基址种子或相应数据信道标识符中的所述第一公共预定比特位置处的比特值的按位求补；以及

-根据基址种子中以及相应数据信道标识符中的、不是基址种子或相应数据信道标识符中的所述第一公共预定比特位置的一个或多个比特位置处的一个或多个比特的值，设置相应接入地址中的一个或多个剩余比特位置处的一个或多个比特的值；以及

根据预定的无线电协议，发送或接收无线电数据包，该无线电数据包包括来自所生成的数据信道接入地址集合的接入地址。

因此，本领域技术人员将会看到，根据本发明，从基址种子生成数据信道接入地址的集合，其中每个接入地址在预定位置处包含互补位对。这具有防止在任何接入地址中具有相同值的所有位从第一比特位置延伸到第二位置的效果。这至少在从第一比特位置到第二比特位置的区域中限制了接入地址中相同比特值的游程的最大长度。这是所期望的，因为接入地址中相同位的游程可以降低地址的自相关性能，并且可以在互相关下减少不同地址对(但是两者都包含相同比特值的游程)之间的距离。

预定的无线电协议可以是任何专有的无线电协议或标准化的无线电协议，诸如基于IEEE 802.15.4、蓝牙、蓝牙低能量、Z-Wave、紫蜂等的协议。

预定无线电协议可以要求每个接入地址在接入地址的包含公共第一比特位置和公共第二比特位置的连续部分中包含不超过预定数量的连续“0”或“1”比特。第二比特位置可以从第一比特位置偏移不超过所述预定数量的比特(其中相邻比特将被认为偏移一个比特)。

可以由无线电通信装置以无线电传输(诸如广告包或其它广播消息)接收基址种子。可选地，可以由无线电通信装置生成基址种子。无线电通信装置可以配置成以无线电广告消息广播基址种子。可以随机生成基址种子(例如，使用真或伪随机数生成器)。优选地，它具有预定长度，例如，32位。它可以随机生成，使得预定长度的每个可能的位串都具有相等的成为基址种子的概率，但是优选地，基址种子满足一个或多个预定条件。基址种子可以满足与基址种子内的比特值的分布相关的一个或多个预定条件。例如，它可以满足上述条件(i)至(viii)或(i)至(x)中的一个或多个或全部条件。

可以由无线电通信装置接收数据信道标识符集合，例如，在无线电传输中，诸如广告包中。它可以由无线电通信装置产生。它可以存储在无线电通信装置中。它可以是预先确定的，例如，预先存储在无线电通信装置的存储器中。每个数据信道接入地址优选地对应于不同的相应数据信道标识符。可以从整数集合生成数据信道标识符，优选地是连续整数的序列，诸如从0或1开始的非负整数。这些整数可以对应于各自的数据信道号。可以通过将函数应用于整数序列来生成标识符(通过无线电通信装置或在外部)。该函数可以使用模算法；它可以包括模乘运算和/或模加或模减运算。与整数序列中整数之间的平均汉明距离相比，该函数优选地增加数据信道标识符集合的成员之间的平均汉明距离。这可以有利地实现接入地址的更大多样性。因此，当应用于来自一个或多个整数的相应序列的各个整数时，一个或多个数据信道标识符的集合的每个数据信道标识符可以等于所述函数值。

在一组实施例中，标识符是通过将整数序列中的每个整数乘以第一值，模第二值生成的。在一些实施例中，该函数可以包括乘以第一值，加上被加数(优选非零)，模第二值。已经发现这类求和为生成具有期望属性的接入地址集合提供了更大的可能性。例如，通过选择适当的值，可以在由函数的低值整数输入生成的接入地址之间实现更大的间隔，低值整数输入可能是最常用的信道号。此外，可能在生成的地址和与数据信道中的特定一个数据信道(诸如数据信道零，在一些实施例中，其可以用作控制信道)相关联的特定接入地址之间实现期望的最小汉明距离。

第一值可以是常数；优选地，它是大于1的整数。可选的被加数值可以是常数；优选地，它是大于0的整数。第二值可以是常数。第二值可以是二的幂，诸如128。第一值可以是质数，诸如61。然而，这不是必需的，并且在另一组实施例中，第一值是35。被加数可以取任何合适的值，诸如27、42等。优选实施例组使用第一值35和被加数值42。已经发现，对于数据信道号0到31，这产生了32个数据信道接入地址的集合，其对于典型的使用情况具有期望的相关特性，包括对于间隔小于4个信道的所有数据信道号对具有至少为4的汉明权重距离。更一般地，包括至少一个模算术运算的分集函数的使用可以用于生成在其成员之间具有较高的平均汉明距离的数据信道标识符的集合(例如，32个标识符的集合)，这可以实现具有期望相关属性的接入地址。

在一组实施例中，数据信道标识符的集合包含多达32个数据信道标识符。无线电通信装置可以布置成生成多达32个数据信道接入地址的集合。数据信道标识符可以比基址种子和/或数据信道接入地址短。在一组实施例中，每个数据信道标识符是7位长。在一组实施例中，基址种子是32位长，并且每个接入地址是32位长。当然，在其它实施例中，其它长度和数量也是可能的。

在某些情况下，数据信道接入地址的集合可能只包含一个接入地址。在其它实施例中，它可以包括两个或更多个数据信道接入地址。该集合可以一次全部生成，例如，在装置发送或接收包括来自该集合的接入地址的任何无线电数据包之前，或者可以根据需要生成接入地址，例如，响应于开始使用附加数据信道的要求。

公共第一比特位置可以与公共第二比特位置相邻。这可以防止接入地址包含跨越第一比特位置和第二比特位置的相同位的游程。在这种情况下，第一比特位置和第二比特位置可以与接入地址的每个第一位和最后位偏移至少一个位。

第一比特位置和第二比特位置可以偏移偶数个位，也就是说，具有奇数个插入位(例如，在它们之间具有一个、三个或五个位)。这防止了任何接入地址包含跨越第一比特位置和第二比特位置的交替位的游程(例如，“...1010101010...”)。这可以减少接入地址之间错误相关匹配的可能。

应当理解，接入地址、基址种子和数据信道标识符中的比特位置可以以任何方便的方式进行编号或索引，诸如从地址或标识符的一端使用非负整数连续编号。索引可以从最低有效位、最高有效位、首次传输位或最后传输位开始。

接入地址都可以具有为八位的倍数(例如，8位、16位、24位或32位)的长度。然后，第一比特位置和第二比特位置可以在接入地址的不同八位字节中。与第一比特位置和第二比特位置在同一八位字节中相比，这可以降低同一八位字节在接入地址中出现两次的概率。

公共第一比特位置和公共第二比特位置可以具有相同的索引，模8。这防止了包含两个相应的比特位置的两个八位字节是相同的。减少或消除接入地址中出现的重复八位字节的发生率可以有助于避免某些相关问题，例如，如果包含接入地址的数据包具有两个或更多个重复的八位字节，并且数据包的其余部分在接入地址附近(例如，紧接在接入地址之前的前导码的末端)再次出现重复的八位字节。包含看起来像其前面的前导码的接入地址的数据包增加了接入地址被确定为比其实际到达时间更早的风险，例如，以0xAAAA结尾的前导码在后面跟有以0xAAAA开头的接入地址时，可能会导致问题。在接收时稍微调到错误频率的无线电可能会将前导码解释为地址的一部分，如果它们太相似的话。更一般地，包含彼此相邻并跨越接入地址和相邻数据的两个或更多个位模式事件的任何接入地址和相邻数据都存在相关器误识别接入地址的风险。第一比特位置和第二比特位置之间的D位距离确保了不存在跨越第一比特位置和第二比特位置的其中周期为M位的周期性重复，其中M是D的除数。

生成每个接入地址可以包括将相应接入地址中的一个或多个所述剩余比特位置处的比特值设置为等于基址种子中的等同于所述剩余比特位置(在所有地址的公共位编号系统下)或者根据比特位置映射函数从其导出的一个或多个比特位置处的相应比特值。一个或多个所述剩余比特位置可以是或包括多个连续的比特位置。例如，可以将每个接入地址的前十六比特设置为等于基址种子的前十六位。这可以使得在这些一个或多个比特位置(诸如不超过六个连续的0或1)上的基址种子的一个或多个期望属性将赋予接入地址。

生成每个接入地址可以包括将相应接入地址中的一个或多个所述剩余比特位置的比特值设置为等于基址种子中的相应比特值与相应数据信道标识符中的一个或多个比特位置处的比特值进行逐位异或运算。一个或多个所述剩余比特位置可以是或包括多个连续的比特位置。基址种子中的各个比特值可以占据连续的比特位置。数据信道标识符中的比特位置和基址种子中的比特位置之间可以存在一对一的对应，但是优选地，数据信道标识符中一个比特位置处的比特值与基址种子中多个比特位置处的比特值进行异或运算。以这种方式，在一个或多个比特位置上的基址种子的一个或多个期望属性可以被赋予接入地址，同时还借助于来自数据信道标识符的影响在这些一个或多个比特位置上的接入地址之间提供一些区别。在一些实施例中，基址种子中的所述相应比特值中的每个比特值与相应数据信道标识符中仅一个公共比特位置处的比特值进行异或运算；例如，每个接入地址的最后6位可以设置为等于基址种子的最后6位，每个位与相应数据信道标识符的第一位(最低有效位)进行异或运算。如果基址种子中的比特值是包含不超过序列中相邻比特之间的阈值数量的比特值转换的序列(即，占据连续的比特位置)，并且对于每个接入地址，这些比特值与相应数据信道标识符中的公共比特位置处的比特值进行逐位异或运算并作为序列包含在接入地址中，则接入地址的这些部分也应该包含不超过阈值数量的比特值转换。过多的比特值转换可能导致自相关性能下降。

这种异或运算的想法本身被认为是新颖的。因此，从另一方面，本发明提供了一种无线电通信装置，其配置成：

接收或生成基址种子，该基址种子满足如下条件：基址种子中具有预定长度和预定位置的比特值序列包含不超过该序列中相邻比特之间的阈值数量的比特值转换；

从基址种子生成一个或多个数据信道接入地址的集合，每个所述数据信道接入地址对应于一个或多个数据信道标识符集合中的相应数据信道标识符，其中生成每个接入地址包括：

-将基址种子中的所述比特值序列的每个比特值与从相应的数据信道标识符导出的二进制值进行异或运算，从而生成修改的比特值序列，以及

-将相应接入地址中的位序列设置为等于所述修改序列；以及

根据预定的无线电协议，发送或接收无线电数据包，该无线电数据包包括来自所生成的数据信道接入地址集合中的接入地址。

从又一方面，本发明提供了一种通过无线电进行通信的方法，其包括：

接收或生成基址种子，该基址种子满足如下条件：基址种子中具有预定长度和预定位置的比特值序列包含不超过该序列中相邻比特之间的阈值数量的比特值转换；

从基址种子生成一个或多个数据信道接入地址集合，每个所述数据信道接入地址对应于一个或多个数据信道标识符集合中的相应数据信道标识符，其中生成每个接入地址包括：

-将二进制基址中的所述比特值序列的每个比特值与从相应数据信道标识符导出的二进制值进行异或运算，从而生成修改的比特值序列；以及

-将相应接入地址中的位序列设置为等于所述修改序列；以及

根据预定的无线电协议，发送或接收无线电数据包，该无线电数据包包括来自所生成的数据信道接入地址集合中的接入地址。

以这种方式，可以在每个接入地址的期望部分中限制比特值转换的数量。这可以在同时确保该部分中相同位串的最大长度与基址种子中的序列的最大长度(其中它可以被有意地限制为最大值)相同的情况下实现。然而，这种方法在包含修改序列的部分上提供在接入地址之间的一个位的区别，因为接入地址中的序列可以具有一个或两个可能的值，这取决于从相应的数据信道标识符导出的二进制值。

预定无线电协议可以要求在每个数据信道接入地址中具有所述预定长度和预定位置的比特值序列包含不超过该序列中相邻比特之间的所述阈值数量的比特值转换。

对于所有接入地址，优选地根据公共导出算法从相应的数据信道标识符导出二进制值。可以从数据信道标识符中的多个比特值中导出二进制值，但是该二进制值可以简单地是在相应数据信道标识符中的一个预定比特位置处的值，例如，数据信道标识符的最低有效位的值。最低有效位可以是较好的选择，因为至少在某些情况下(诸如当使用模运算从整数生成标识符时)，它可以比任何更高有效位更有可能将数据信道标识符的集合分成大约两个相等的集合。

在本文公开的任何方面的实施例中，生成每个接入地址可以包括将相应接入地址中的一个或多个所述剩余比特位置处的比特值设置为等于相应数据信道标识符中的一个或多个比特位置(并且不一定是相同的比特位置)处的比特值。

生成每个接入地址可以包括将相应接入地址中的一个或多个所述剩余比特位置处的每个比特设置为等于接入地址中的所述公共第一比特位置或所述公共第二比特位置处的比特值。虽然这限制了给定长度的不同接入地址的集合，但是它可以进一步帮助确保接入地址具有期望的相关性能，例如通过防止相同值的连续位的游程超过特定长度。因此，在其中将每个接入地址中的公共另一比特位置处的比特值设置为等于公共第一比特位置处的接入地址的值的情况下，公共另一比特位置可以位于公共第二比特位置的与公共第一位置不同的另一侧上(即，其中第二比特位置位于第一比特位置和另一比特位置之间)。这防止了等于第二比特位置处的值的比特值的游程延伸超过公共第一比特位置或公共另一比特位置。在一些实施例中，在公共第一比特位置和另一比特位置之间可以有六个、五个或更少的比特位置，使得接入地址中的任何接入地址都不可能具有超过六个连续0或1的游程，其包括第二比特位置。

无线电协议可以定义广告地址(例如，0x8E89BED6)。广告地址可以与接入地址具有相同的长度，并且可以类似地被索引。公共第一比特位置和公共第二比特位置可以使得每个接入地址在至少一个比特位置上不同于广告地址(即，与广告地址具有为1或更大的汉明距离)。这可以通过公共第一比特位置和公共第二比特位置来实现，使得广告地址中第一比特位置的比特值等于广告地址中第二比特位置的比特值。

生成每个接入地址可以包括将相应接入地址中的公共第三比特位置的比特值设置为等于基址种子或相应数据信道标识符中的第二公共预定比特位置的比特值。它可以包括将相应接入地址中的公共第四比特位置的比特值设置为等于基址种子或相应数据信道标识符中的所述第二公共预定比特位置的比特值的按位求补。优选地，接入地址中的第一比特位置、第二比特位置、第三比特位置和/或第四比特位置都是不同的比特位置。优选地，基址种子或相应数据信道标识符中的第一预定比特位置和第二预定比特位置是不同的比特位置。

在第一公共预定比特位置处的比特值取自基址种子(而不是取自相应的数据信道标识符)的实施例中，第二公共预定比特位置处的比特值可以取自相应的数据信道标识符(并且可能是与第一公共预定比特位置相同编号的比特位置，例如，两者都可以是其相应值的第十五位)，或者它可以取自基址种子，但位于与第一公共预定比特位置不同的比特位置处。在第一公共预定比特位置处的比特值取自相应的数据信道标识符(而不是取自基址种子)的实施例中，第二公共预定比特位置处的比特值可以取自基址种子(并且可能与第一公共预定比特位置相同，例如，两者都可以是其相应源值内的第十五位)，或者它可以取自相应的数据信道标识符，但位于与第一公共预定比特位置不同的比特位置处。

第三比特位置和第四比特位置之间的距离优选地不同于第一和第二比特位置之间的距离。以这种方式，对于两个不同的周期(等于两个分隔距离及其除数)，可以减少或消除接入地址和相邻数据包含周期性重复的风险。这是有益的，原因上文已解释过。

接入地址中的第一比特位置、第二比特位置、第三比特位置和第四比特位置可以使得每个接入地址在至少两个比特位置上不同于广告地址(即，具有至少为2的汉明距离)。这可以降低数据信道接入地址被错误地解码为广告地址的风险，反之亦然。在广告地址周围提供额外的“空间”可以提高无线电通信系统的整体可靠性，通常广告地址可能是最频繁发送的地址。因此，在一些实施例中，无线电通信装置配置成发送或接收包含广告地址的广告消息，其中数据信道接入地址的集合中的每个数据信道接入地址与广告地址的汉明距离至少为2。

无线电通信装置可以配置成测试每个生成的接入地址，并且如果生成的接入地址不满足一个或多个接受标准，例如，不超过最大位转换数，或者包含不超过最大数量的预定长度的相同位串，则丢弃生成的接入地址。

无线电通信装置可以包括存储器，并且可以布置成将生成的数据信道接入地址存储在存储器中。在一些实施例中，基址种子本身可以被包括在数据信道接入地址的集合中(例如，用作信道“0”)。

数据信道接入地址的集合可以使得在数据信道接入地址集合上，稍后发送或稍后接收的半部接入地址的方差大于较早发送或较早接收的半部地址的方差。这可以通过各种方式来实现，诸如，使接入地址中稍后发送或稍后接收的半部比较早发送或较早接收的半部具有更多取决于来自数据信道标识符的比特值的位。在稍后接收的半部接入地址中包括更多的差分位可能是有利的，因为稍后接收的位中的位错误通常比较早接收的位中的位错误低，这是因为解码器更有可能已经实现精确的定时和/或频率锁定。

可以在单个设备中体现无线电通信装置，或者它可以分布在可以通过有线或无线链路连接的两个或更多个离散单元上。无线电通信装置可以包括集成电路无线电收发器。它可以是或包括“无线单片”。根据需要，它可以具有任意数量的处理器、数字逻辑、模拟电路、集成部件、离散部件、天线、电源、输入、输出、非易失性存储器、易失性存储器。可以用硬件或软件或两者来执行本文描述的运算。应当理解，可以以许多不同的方式将二进制序列中不同比特位置处的比特值设置为特定值，例如，通过将各个位写入存储器以建立整个序列(例如，整个接入地址)，或者通过按需实时生成和/或输出值。

无线电通信装置可以配置成从所生成的数据信道接入地址集合中接收包括接入地址的无线电数据包。它可以包括相关器，该相关器布置成通过将输入数据与所述接入地址互相关来检测无线电数据包。它可以忽略不包含接入地址的数据包，该接入地址在生成的地址集合中或者在预定义的地址集合中，诸如广告信道接入地址。无线电通信装置可以从相关器确定定时和/或频率信息。

无线电通信系统可以包括两个或更多个此类无线电通信装置，其布置成交换无线电数据包。通信装置可以形成网状网络或任何其它网络拓扑。它们可以布置成生成相同或重叠的数据信道接入地址集合，并使用这些地址集合来交换一个或多个数据包，数据包包括来自数据信道接入地址集合的一个或多个地址。

在一组实施例中，无线电数据包可以包括音频数据。无线电通信装置可以是发送装置，并且可以布置成接收音频数据作为数字或模拟音频信号(例如，从存储器或麦克风)；其可以布置成在无线电数据包序列(对应于特定数据信道)中传输音频数据，该无线电数据包序列可以具有来自所生成的数据信道接入地址集合的公共数据信道接入地址。无线电通信装置可以布置成在无线电数据包的相应序列中从两个或更多个不同的信道发送数据(例如，音频数据)，其中每个序列的包包括来自所生成的集合的不同的相应数据信道接入地址。无线电通信装置可以是接收装置，并且可以布置成接收无线电数据包序列，该无线电数据包序列可以都具有来自所生成的数据信道接入地址集合的公共数据信道接入地址；其可以布置成解调来自数据包的数据(例如，音频数据)，并将数据作为数字或模拟信号输出(例如，输出到耳机、扬声器或放大器)。

无线电通信装置可以布置成解调多个数据包序列，每个序列的数据包包含来自所生成集合的相应数据信道接入地址。数据包可能包含音频数据。装置可以布置成输出对应于各个信道的各个信号(例如，音频信号)。

不同数据信道上的音频数据可以代表立体声音乐流的左音频信道和右音频信道，或者可以代表环绕声音频系统的不同信道，或者可以将口头消息的翻译编码成多种不同的相应语言，或者可以传达旨在面向多个不同用户群的公共地址消息(例如，在机场)。

一些或所有数据信道的数据(例如，音频数据)可以被加密。特定的接收机可能只能解密数据信道的子集。

在适当的情况下，本文所述的任何方面或实施例的特征可以应用于本文所述的任何其它方面或实施例。在参考不同实施例或实施例集合的情况下，应理解，这些未必是不同的，而是可重叠。

附图说明

现在将参考附图仅通过举例的方式描述本发明的某些优选实施例，其中：

图1是体现本发明的无线电通信系统的示意图；

图2是根据第一实施例的用于生成数据信道接入地址的公式；

图3是根据第二组实施例的用于生成数据信道接入地址的公式；

图4是由第二实施例生成的多对信道号的数据信道接入地址之间的汉明距离的图表；

图5是根据第三实施例的用于生成数据信道接入地址的公式；

图6是根据第四组实施例的用于生成数据信道接入地址的公式。

具体实施方式

图1示出了与无线耳机对7通信的智能手机1。智能手机1和无线耳机7分别体现了本发明。

智能手机1具有存储器2，该存储器连接到微处理器3，诸如ARM Cortex A系列，其可能是更大的片上系统(诸如高通骁龙)的一部分。微处理器3连接到短程无线电发射机模块4。短程无线电发射机4包括数据包编码器5(以及其它功能元件)。也存在其它常规部件，诸如用户界面、电池、蜂窝网络无线电收发器等，但是为了清楚起见将其从附图中省略。微处理器3和短程无线电发射机模块4可以集成在单个硅芯片上，或者可以是独立的部件。智能手机1具有无线电天线6，该天线可以与短程无线电发射机4集成，或者可以在它的外部。存储器2存储音乐，诸如mp3音频数据。

图1包括嵌入无线耳机7中的某些部件的放大视图。除了其它传统部件(未示出)之外，这些部件包括天线8，其适于从诸如智能手机1的无线个人区域网络设备接收无线电通信。它连接到短距离无线电接收机模块9。无线电接收机模块9包括数据包解码逻辑10以及其它功能元件。短程无线电发射机4和接收机9可以实现任何适当的无线电通信协议，诸如IEEE 802.15.4、蓝牙、蓝牙低能量、Z-Wave、紫蜂等。无线电接收机9连接到微处理器11(诸如，ARM Cortex M系列)，该微处理器可以向立体声放大器12输出模拟立体声音频数据。放大器12沿着分开的左声道和右声道连接到耳机7中的扬声器。

在使用中，智能手机1上的微处理器3从存储器2读取数字音乐数据。这被传递到发射机模块4，其中数据包编码器5产生两个数据包流，一个流用于左音频信道以及一个流用于右音频信道。发射机模块4从一个基址种子产生两个数据信道接入地址。可能已经远离智能手机1生成基址种子并发送到智能手机1，或者发射机模块4可以生成基址种子，例如，通过响应于建立立体声音频流的请求生成随机的32比特值。基址可能需要满足一个或多个条件，诸如不超过相邻比特之间的最大比特值转换数，并且单个比特值的游程不超过最大长度。生成的数据信道接入地址可能需要满足相同的条件或不同的条件集合。在一些实施例中，基址和生成的数据信道接入地址每个都是32位长，并且需要满足上面发明内容中提出的条件(i)-(viii)中的一个或多个或全部条件(例如，具有不超过六个连续的0或1，并非所有4个八位字节都相等，具有不超过24次的位转换，并且在其最高有效的六位中具有至少两次转换)。左音频信道的信道号为1，而右音频信道的信道号为2。将在下面更详细地描述数据信道接入地址的生成。例如，可以为控制信道保留信道零。

发射机模块4通过在广告包中通告同步立体声音频流的存在来传播基本接入地址。无线耳机7中的无线电接收机模块9接收广告包并解码基址。发射机模块4还可以传送可用信道号的数目。可以预定义每个信道的内容(例如，信道1：左前音频；信道2：右前音频；信道3：左后音频；信道4：右后音频；等等)，或者可以潜在地在更高的协议层，诸如在应用层由发射机模块4传送。接收机模块9中的数据包解码逻辑10根据基址和信道号生成相应的数据信道接入地址，如下所述，以用于其应该收听的一个或多个信道。然后，将数据包解码逻辑10中的相关器设置成从智能手机1接收和解调包含数据信道接入地址的数据包。接收机模块9将代表左音频信号和右音频信号的数字数据传递给微处理器11，该微处理器执行任何适当的音频处理和数模转换。立体声模拟信号被发送到驱动左扬声器和右扬声器的放大器12。当然，可以根据特定的无线电协议来执行同步两个信道、执行误差修正等的附加步骤。通信可以是编码的或未编码的。

图2示出了如何在智能手机1和耳机7中生成数据信道接入地址。

数据包编码器5和数据包解码逻辑10各自通过将信道号乘以61、模128来计算对应于左信道号和右信道号(分别为1和2)的两个7位信道标识符值。因此，左信道标识符是二进制的00111101，而右信道标识符是二进制的01111010。当然，其它应用(例如，流式5.1环绕声)可以具有与一个数据流相关联的两个以上的信道，在这种情况下，模运算确保信道标识符保持为7位。通常，最多可以使用32个信道。出于解释的目的，每个7位数据信道标识符被索引为b6b5b4b3b2b1b0，而基址种子的32位被索引为a31a30…a1a0。

数据包编码器5和数据包解码逻辑10各自通过图2中所示的计算，使用相同的基址但两个不同的相应数据信道标识符生成相同的两个32位数据信道接入地址。符号表示逐位异或。

每个生成的接入地址的位0-15与基址保持不变，因此，只要基址满足以下编码的PHY条件，每个接入地址也将：

(ix)在最低有效的8位中至少具有三个1；以及

(x)在最低有效的16位中，转换不超过11次。

位16、19和22处的互补值和a15防止从右侧和在中间的相同值的较长游程，使得每个接入地址：

(iii)不得有超过六个连续的0或1。

位26至31在基址中的六个最高有效位中保持相同数量的比特值切换，以满足规则：

(viii)其在最高有效的六位中至少应有两次转换。

位23和25分别为0&1或1&0，因此防止六个0或1的游程占据位20至位25。它们还防止从位31到位23的范围内有超过四个0或1的游程(当结合位26至31中的比特值转换要求时)。

如果广告信道使用接入地址0x8E89BED6，则位16、19、22、23和25确保了对于每个生成的接入地址，到广告接入地址的汉明距离至少为2，如可以从下表看到的：

这满足了此规则，即每个数据信道接入地址：

(iv)不是广告信道包的接入地址。

然而，通过在至少两个比特位置将接入地址与广告接入地址分开，它更符合规则。

下表基于合并了主要BLE规则的规则集合(假设基址种子满足这些规则)，指示了生成的访问地址无效的大概概率。分开考虑编码和未编码的规则集合。

可以看出，生成的接入地址无效的可能性非常低。然而，设备可以根据规则集合测试每个生成的地址，并丢弃任何不符合规则的地址，在这种情况下，这种低概率确保了快速且高能效的生成过程，或者设备可以不执行过滤，因为很少会生成不符合的地址。

图3示出了一组更常规的实施例，其中数据包编码器5和数据包解码逻辑10通过将信道号乘以值M，然后加上值S来计算信道标识符值，所有都模128。变量M和S可以取任何值。参考图2，其中M＝61且S＝0的实施例与上述实施例相同。然而，在其它实施例中，M和S可以具有其它值。在另一组实施例中，M＝61且S＝27，而在又一组实施例中，M＝35且S＝42。某些值可以在生成的接入地址中提供在特定情况下可能需要的属性。对于一个或两个设备，M和S的值可以是固定的，例如，硬编码在数据包编码器5和数据包解码逻辑10内，或者它们可以是可变的，例如，在设备之间协商或者由第三方设备设置。

图4示出了给出使用图3中的公式生成的32个访问地址对之间的汉明距离的表，其中M＝35且S＝42，使用的信道号为0至31。因为汉明距离是对称运算，矩阵右上半部分的值只是左下半部分的值的反映；为了便于理解，图3中的右上半部分已留空白。

已经发现这些M和S的值产生了各种期望的性质。特别地，如从图4中之字形线上方的区域可以看出，对于被三个或更少个信道分隔开的32个信道号的所有对(即，对于信道号Ch X和Ch Y，|Ch Y-Ch X|≤3)，所生成的接入地址之间的汉明距离至少为4。此外，对于所有相邻信道号(即|Ch Y-Ch X|≤1)，所生成的接入地址之间的汉明距离至少为8。预计通常将一起使用信道号的连续游程，尤其是低值信道号，并由此确保此类信道号的接入地址之间的相对高的位差数量在减少此种情况下的访问地址的误识别方面是有益的。

图4还示出，对于该特定实施例，编号为1至31的31个信道中的每一个信道的接入地址与信道0接入地址相隔至少三位。预计在大多数情况下会使用信道零，因为它被用作特殊的控制信道，或者因为开发人员通常会从零开始对信道进行编号，因此期望至少有三个位的间隔。

图4还示出，对于这些M和S的值，不存在仅由一个位分隔的接入地址对，并且如已经指出的，仅由正好两个位分隔的接入地址对对应于分隔至少四个信道的信道号。

前四个信道(即，信道0至3)的接入地址至少有5个位不同。

可以选择M和S的值，以便为任何特定情况提供期望的特性。

图5示出了用于生成数据信道接入地址的替代公式。它的许多特征与图2的公式的特征相同，诸如包括从基址中的位产生的互补位对和从数据信道标识符中的比特位置产生的互补位对。它也具有此特性，即所有四个八位字节永远不能相等，因为第23位必须是第15位的补位。然而，它不具有保证广告信道接入地址值0x8E89BED6上至少有两个位差的期望特性。

图6示出了第四组实施例，其使用与图5相同的地址生成公式，但是具有如上参考图3所述的更常规形式的信道标识符。如上所述，字母M和S可以取任何合适的值。

本领域的技术人员将了解，本发明已通过描述本发明的一个或多个具体实施例进行了说明，但不限于这些实施例；在所附权利要求的范围内，许多变型和修改是可能的。特别地，用于生成数据信道接入地址的许多不同的公式落在所附权利要求的范围内，并非所有这些公式都将生成满足上述所有BLE规则的地址。然而，一些可能在其它无线电协议的上下文中生成具有期望属性的地址。

Claims (41)

1.一种无线电通信装置，其配置成：

接收或生成基址种子；

从所述基址种子生成一个或多个数据信道接入地址的集合，每个所述数据信道接入地址对应于一个或多个数据信道标识符的集合中的相应数据信道标识符，其中生成每个接入地址包括：

- 将相应接入地址中的公共第一比特位置处的比特的值设置为等于所述基址种子或所述相应数据信道标识符中的第一公共预定比特位置处的比特的值；

- 将所述相应接入地址中的公共第二比特位置处的比特的值设置为等于所述基址种子或所述相应数据信道标识符中的所述第一公共预定比特位置处的比特的值的按位求补；以及

- 根据所述基址种子中以及所述相应数据信道标识符中的、不是所述基址种子或所述相应数据信道标识符中的所述第一公共预定比特位置的一个或多个比特位置处的一个或多个比特的值，设置所述相应接入地址中的一个或多个剩余比特位置处的一个或多个比特的值；以及

根据预定的无线电协议，发送或接收无线电数据包，所述无线电数据包包括来自所生成的数据信道接入地址的集合的接入地址。

2.根据权利要求1所述的无线电通信装置，其中所述预定的无线电协议要求每个接入地址在所述接入地址的包含所述公共第一比特位置和所述公共第二比特位置的连续部分中包含不超过预定数量的连续“0”或“1”比特，并且其中所述公共第二比特位置从所述公共第一比特位置偏移不超过所述预定数量的比特。

3.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其配置成以广告消息接收所述基址种子。

4.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其配置成使用随机数生成器来生成所述基址种子。

5.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其中所述基址种子满足与所述基址种子内的比特值的分布相关的一个或多个预定条件，并且其中所生成的数据信道接入地址中的每个数据信道接入地址满足相同的所述一个或多个预定条件。

6.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其配置成从连续整数序列生成所述数据信道标识符。

7.根据权利要求6所述的无线电通信装置，其配置成通过对所述连续整数序列应用模算术运算来生成所述数据信道标识符。

8.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其中所述一个或多个数据信道标识符的集合中的每个数据信道标识符等于来自相应的一个或多个整数的序列中的相应整数乘以第一值，加上非零被加数，模第二值。

9.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其中所述一个或多个数据信道标识符的集合中的每个数据信道标识符等于来自相应的一个或多个整数的序列的相应整数乘以35，加上42，模128。

10.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其中所述公共第一比特位置与所述公共第二比特位置相邻。

11.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其中所述公共第一比特位置与所述公共第二比特位置偏移偶数比特。

12.根据权利要求11所述的无线电通信装置，其中所述公共第一比特位置和所述公共第二比特位置具有相同的索引，模8。

13.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其中生成每个接入地址包括：将所述相应接入地址中的一个或多个所述剩余比特位置处的比特值设置为等于所述基址种子中的在等于所述剩余比特位置的一个或多个比特位置处的相应比特值。

14.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其中生成每个接入地址包括：将所述相应接入地址中的一个或多个所述剩余比特位置处的比特值设置为等于所述基址种子中的相应比特值与所述相应数据信道标识符中的一个或多个比特位置处的比特值进行逐位异或运算。

15.根据权利要求14所述的无线电通信装置，其中所述基址种子中的所述相应比特值中的每个比特值与所述相应数据信道标识符中一个公共比特位置处的比特的值进行异或运算。

16.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其中所述一个或多个所述剩余比特位置包括多个连续比特位置。

17.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其中生成每个接入地址包括：将所述相应接入地址中的一个或多个所述剩余比特位置处的每个比特值设置为等于所述接入地址中的所述公共第一比特位置或所述公共第二比特位置处的比特的值。

18.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其中所述预定的无线电协议定义了固定广告地址，并且其中所述公共第一比特位置和所述公共第二比特位置使得所述数据信道接入地址的集合中的每个数据信道接入地址在至少一个比特位置或至少两个比特位置上不同于所述广告地址。

19.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其中生成每个接入地址包括：将所述相应接入地址中的公共第三比特位置处的比特的值设置为等于所述基址种子或所述相应数据信道标识符中的第二公共预定比特位置处的比特的值，以及将所述相应接入地址中的公共第四比特位置处的比特的值设置为等于所述基址种子或所述相应数据信道标识符中的所述第二公共预定比特位置处的比特的值的按位求补。

20.根据权利要求19所述的无线电通信装置，其中所述公共第一比特位置和所述公共第二比特位置以第一距离分开，并且其中所述公共第三比特位置和所述公共第四比特位置以第二距离分开，所述第二距离不同于所述第一距离。

21.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其中所述数据信道接入地址的集合使得在所述数据信道接入地址的集合上，所述数据信道接入地址的稍后发送的半部的方差大于所述数据信道接入地址的较早发送的半部的方差。

22.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其配置成发送或接收多个交织的无线电数据包序列，其中每个序列的数据包包括来自所生成的数据信道接入地址的集合的不同的相应接入地址。

23.根据权利要求1或2所述的无线电通信装置，其包括音频信号的输入或输出，其中所述无线电数据包包括音频数据。

24.一种通过无线电进行通信的方法，其包括：

接收或生成基址种子；

从所述基址种子生成一个或多个数据信道接入地址的集合，每个所述数据信道接入地址对应于一个或多个数据信道标识符的集合中的相应数据信道标识符，其中生成每个接入地址包括：

- 将相应接入地址中的公共第一比特位置处的比特的值设置为等于所述基址种子或所述相应数据信道标识符中的第一公共预定比特位置处的比特的值；

- 将所述相应接入地址中的公共第二比特位置处的比特的值设置为等于所述基址种子或所述相应数据信道标识符中的所述第一公共预定比特位置处的比特的值的按位求补；以及

- 根据所述基址种子中以及所述相应数据信道标识符中的、不是所述基址种子或所述相应数据信道标识符中的所述第一公共预定比特位置的一个或多个比特位置处的一个或多个比特的值，设置所述相应接入地址中的一个或多个剩余比特位置处的一个或多个比特的值；以及

根据预定的无线电协议，发送或接收无线电数据包，所述无线电数据包包括来自所生成的数据信道接入地址的集合的接入地址。

25.一种无线电通信装置，其配置成：

接收或生成基址种子，所述基址种子满足如下条件：所述基址种子中的具有预定长度和预定位置的比特值序列包含不超过阈值数量的在所述序列中的相邻比特之间的比特值转换；

从所述基址种子生成一个或多个数据信道接入地址的集合，每个所述数据信道接入地址对应于一个或多个数据信道标识符的集合中的相应数据信道标识符，其中生成每个接入地址包括：

- 将所述基址种子中的所述比特值序列的每个比特值与从所述相应数据信道标识符导出的二进制值进行异或运算，从而生成修改的比特值序列，以及

- 将相应接入地址中的位序列设置为等于所述修改的比特值序列；以及

根据预定的无线电协议，发送或接收无线电数据包，所述无线电数据包包括来自所生成的数据信道接入地址的集合的接入地址。

26.根据权利要求25所述的无线电通信装置，其中所述预定的无线电协议要求在每个数据信道接入地址中具有所述预定长度和预定位置的比特值序列包含不超过所述序列中相邻比特之间的所述阈值数量的比特值转换。

27.根据权利要求25或26所述的无线电通信装置，其中从所述相应数据信道标识符导出的所述二进制值是所述相应数据信道标识符中的预定公共比特位置处的比特值。

28.根据权利要求27所述的无线电通信装置，其中所述预定公共比特位置是所述相应数据信道标识符中的最低有效位。

29.根据权利要求25或26所述的无线电通信装置，其配置成以广告消息接收所述基址种子。

30.根据权利要求25或26所述的无线电通信装置，其配置成使用随机数生成器来生成所述基址种子。

31.根据权利要求25或26所述的无线电通信装置，其配置成从连续整数序列生成所述数据信道标识符。

32.根据权利要求31所述的无线电通信装置，其配置成通过对所述连续整数序列应用模算术运算来生成所述数据信道标识符。

33.根据权利要求25或26所述的无线电通信装置，其中所述一个或多个数据信道标识符的集合中的每个数据信道标识符等于来自相应的一个或多个整数的序列中的相应整数乘以第一值，加上非零被加数，模第二值。

34.根据权利要求25或26所述的无线电通信装置，其中所述一个或多个数据信道标识符的集合中的每个数据信道标识符等于来自相应的一个或多个整数的序列的相应整数乘以35，加上42，模128。

35.根据权利要求25或26所述的无线电通信装置，其中生成每个接入地址包括将所述相应接入地址中的一个或多个剩余比特位置处的值设置为等于所述基址种子中的在等于所述剩余比特位置的一个或多个比特位置处的相应值。

36.根据权利要求35所述的无线电通信装置，其中所述一个或多个所述剩余比特位置包括多个连续比特位置。

37.根据权利要求25或26所述的无线电通信装置，其中所述二进制值是所述相应数据信道标识符的预定比特位置处的值。

38.根据权利要求25或26所述的无线电通信装置，其中所述数据信道接入地址的集合使得在所述数据信道接入地址的集合上，所述数据信道接入地址的稍后发送的半部的方差大于所述数据信道接入地址的较早发送的半部的方差。

39.根据权利要求25或26所述的无线电通信装置，其配置成发送或接收多个交织的无线电数据包序列，其中每个序列的数据包包括来自所生成的数据信道接入地址的集合的不同的相应接入地址。

40.根据权利要求25或26所述的无线电通信装置，其包括音频信号的输入或输出，其中所述无线电数据包包括音频数据。

41.一种通过无线电进行通信的方法，其包括：

接收或生成基址种子，所述基址种子满足如下条件：所述基址种子中的具有预定长度和预定位置的比特值序列包含不超过阈值数量的在所述序列中的相邻比特之间的比特值转换；

从所述基址种子生成一个或多个数据信道接入地址的集合，每个所述数据信道接入地址对应于一个或多个数据信道标识符的集合中的相应数据信道标识符，其中生成每个接入地址包括：

- 将二进制基址中的所述比特值序列的每个比特值与从所述相应数据信道标识符导出的二进制值进行异或运算，从而生成修改的比特值序列；以及

- 将相应接入地址中的位序列设置为等于所述修改的比特值序列；以及

根据预定的无线电协议，发送或接收无线电数据包，所述无线电数据包包括来自所生成的数据信道接入地址的集合的接入地址。

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