BRPI0718364A2

BRPI0718364A2 - Método e equipamento de pacote em um sistema de comunicação sem fio

Info

Publication number: BRPI0718364A2
Application number: BRPI0718364-0A
Authority: BR
Inventors: Yuheng Huang; Ozgur Dural; Samir S Soliman; Amol Rajkotia
Original assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2013-11-12
Also published as: CN101573931A; WO2008052200A3; RU2009119743A; RU2009119732A; US8045631B2; US20080101439A1; JP4991871B2; CN101529844A; KR20090073239A; US20080101504A1; CA2665157C; TW200828845A; JP2010508721A; RU2426238C2; CN101606340A; US20080101520A1; JP5237293B2; WO2008052200A2; CN101529844B; EP2087681A1

Description

"MÉTODO E EQUIPAMENTO PARA DETECÇÃO DE PACOTE EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO SEM FIO".

Reivindicação de prioridade de acordo com 35

U.S.C.§119

0 presente pedido para patente reivindica prioridade para o pedido provisional número 60/854.877, intitulado "Signal Acquisition" depositado em 26 de outubro de 2006, e cedido à cessionária do presente e pelo presente expressamente incorporado aqui a título de referência.

Campo da Invenção

Os presentes sistemas revelados referem-se genericamente a um sistema para aquisição de sinais em um sistema de comunicação sem fio, e mais especificamente, a um sistema de detecção de pacote para detectar pacotes em um sinal recebido.

Descrição da Técnica Anterior

Sistemas de ligação em rede sem fio se tornaram um meio prevalente pelo qual um grande número de pessoas no mundo inteiro se comunica. Dispositivos de comunicação sem fio se tornaram menores e mais potentes para atender às necessidades do consumidor, que incluem portabilidade aperfeiçoada e conveniência. Os usuários encontraram muitos usos para dispositivos de comunicação sem fio, como telefones celulares, assistentes pessoais digitais (PDAs), notebooks, e similares, e tais usuários demandam serviço confiável e áreas de cobertura expandidas.

Redes de comunicação sem fio são comumente utilizadas para comunicar informações independente de onde um usuário esteja localizado (dentro ou fora de uma estrutura) e se um usuário está parado ou em movimento (por exemplo, em um veículo, andando). Genericamente, redes de comunicação sem fio são estabelecidas através de um dispositivo móvel que se comunica com uma estação base ou ponto de acesso. 0 ponto de acesso cobre uma região geográfica ou célula e, à medida que o dispositivo móvel é operado, pode se mover para dentro e para fora dessas células geográficas. Para obter comunicação ininterrupta o 5 dispositivo móvel é atribuído recursos de uma célula em que entrou e desatribuído recursos de uma célula da qual saiu.

Uma rede também pode ser construída utilizando exclusivamente comunicação não hierarquizada sem utilizar pontos de acesso. Em modalidades adicionais, a rede pode incluir tanto pontos de acesso (modo de infraestrutura) como comunicação não hierarquizada. Esses tipos de redes são mencionados como redes ad hoc. Redes ad hoc podem ser de autoconfiguração pelo que quando um dispositivo móvel (ou ponto de acesso) recebe comunicação a partir de outro dispositivo móvel, o outro dispositivo móvel é adicionado à rede. À medida que os dispositivos móveis saem da área, são dinamicamente removidos da rede. Desse modo, a topografia da rede pode estar constantemente mudando. Em uma topologia de multisaltos, uma transmissão é transferida através de diversos saltos ou segmentos, em vez de diretamente a partir de um remetente para um destinatário.

A tecnologia de banda ultralarga como a plataforma de rádio comum banda ultralarga (UWB) WiMedia tem a capacidade inerente de otimizar conectividade sem fio 25 entre dispositivos de multimídia em uma rede de área pessoal sem fio (WPAN) . Os objetivos do padrão sem fio são atender as exigências como baixo custo, baixo consumo de energia, fator de forma pequena, largura de banda elevada e suporte de qualidade de serviço (QoS) de multimídia.

A plataforma de rádio comum UWB WiMedia apresenta

uma técnica de acesso a meio distribuído que provê uma solução para operar diferentes aplicações sem fio na mesma rede. A plataforma de rádio comum UWB WiMedia incorpora especificações de camada de controle de acesso à mídia (MAC) e camada física (PHY) com base em multiplexação por divisão de frequência ortogonal de multi-banda (MB-OFDM) . As especificações de MAC e PHY WiMedia são intencionalmente 5 projetadas para adaptar-se a várias exigências definidas por órgãos reguladores globais. Os fabricantes que necessitam de atender regulações em vários países podem desse modo fazer isso facilmente e de forma eficaz em termos de custo. Algumas outras características favoráveis 10 à aplicação que WiMedia UWB tenta implementar incluem nível reduzido de complexidade por nó, vida longa de bateria, suporte de múltiplos modos de gerenciamento de energia e capacidade espacial mais elevada.

Os receptores em conformidade com WiMedia UWB têm de lidar com interferência a partir de serviços sem fio existentes enquanto fornecem largura de banda grande. Ao mesmo tempo, têm de executar com potência de transmissão muito baixa. Um desafio confrontado por receptores em um ambiente operacional é a aquisição de um sinal e, além disso, a detecção contínua de tráfego válido de pacotes. A detecção falsa de pacotes, onde o receptor confunde ruído como sendo tráfego válido de pacotes, ou detecção perdida, onde o receptor perde a detecção de um ou mais pacotes, prejudica a segurança e desempenho do receptor. Além disso, ser capaz de detectar de forma segura a presença de tráfego de pacote de modo eficiente e com pequena pegada de desenho é um desafio.

Há portanto necessidade na técnica para atender os desafios mencionados acima.

3 0 Resumo da Invenção

As abordagens atualmente descritas são dirigidas à detecção de pacote. Em uma abordagem, um método é descrito para executar detecção de pacote. 0 método incluindo receber uma seqüência transmitida utilizada para codificar um símbolo OFDM em um sinal transmitido; e filtrar o sinal recebido utilizando uma pluralidade de coeficientes baseado em uma versão simplificada da seqüência transmitida.

Em outra abordagem, um equipamento para detectar um símbolo OFDM codificado com uma seqüência transmitida é descrito, o equipamento tendo um filtro que tem coeficientes baseados em uma versão simplificada da seqüência transmitida.

Ainda em outra abordagem, um equipamento para detecção de pacote é descrito, o equipamento incluindo meio para receber uma seqüência transmitida utilizada para codificar um símbolo OFDM em um sinal transmitido; e meio 15 para filtrar o sinal recebido utilizando uma pluralidade de coeficientes baseado em uma versão simplificada da seqüência transmitida.

Ainda em outra abordagem, um equipamento de comunicação sem fio é revelado, o equipamento de 20 comunicação sem fio incluindo uma antena configurada para receber um sinal; e um processador de controle acoplado à antena para executar um método para detecção de pacote. O método incluindo receber uma seqüência transmitida utilizada para codificar um símbolo OFDM no sinal; e 25 filtrar o sinal recebido utilizando uma pluralidade de coeficientes baseada em uma versão simplificada da seqüência transmitida.

Ainda em outra abordagem, um produto de programa de computador é revelado, o produto de programa de 30 computador incluindo meio legível por computador tendo código para fazer com que um computador receba uma seqüência transmitida utilizada para codificar um símbolo OFDM no sinal; e código para fazer com que o computador filtre o sinal recebido utilizando uma pluralidade de coeficientes com base em uma versão simplificada da seqüência transmitida.

Ainda em outra abordagem, um processador tendo 5 uma memória é revelado, a memória configurada para fazer com que o processador implemente um método para detecção de pacote. 0 método incluindo receber uma seqüência transmitida utilizada para codificar um símbolo OFDM em um sinal transmitido; e filtrar o sinal recebido utilizando 10 uma pluralidade de coeficientes com base em uma versão simplificada da seqüência transmitida.

Breve Descrição das Figuras

A figura 1 é um diagrama de blocos de uma rede sem fio ad hoc exemplar;

A figura 2 é um diagrama de blocos de um

dispositivo de terminal sem fio exemplar;

A figura 3 é uma estrutura de pacote que se conforma ao padrão banda Ultralarga (UWB) WiMedia;

A figura 4 é um gráfico da alocação no mundo inteiro do espectro UWB;

A figura 5 é uma estrutura de preâmbulo do pacote da figura 3;

A figura 6 é um diagrama de blocos de um gerador de seqüência de sincronização de quadro/pacote para a estrutura de preâmbulo da figura 5;

A figura 7 é um gráfico de uma função de autocorrelação aperiódica de uma seqüência de base utilizada para gerar um padrão de preâmbulo;

A figura 8 é um diagrama de blocos de um gerador de seqüência de base hierárquica utilizado para gerar uma seqüência de base;

A figura 9 é um gráfico da correlação cruzada aperiódica entre a seqüência de base da figura 7 e a seqüência de base hierárquica correspondente da figura 8; A figura 10 é um gráfico da correlação cruzada aperiódica entre a seqüência de base da figura 7 e uma versão arredondada da seqüência de base correspondente;

A figura 11 é uma linha de tempo que ilustra o processo de aquisição/sincronização para código de frequência de tempo (TFC)-I e TFC-2;

A figura 12 é uma linha de tempo que ilustra o processo de aquisição/sincronização para TFC-3 e TFC-4;

A figura 13 é uma linha de tempo que ilustra o processo de aquisição/sincronização para TFC-5, TFC-6 e TFC-7;

A figura 14 é uma linha de tempo que ilustra o processo de aquisição/sincronização para TFC-8, TRC-9 e TFC-10;

A figura 15 é um diagrama de blocos de um sincronizador, que inclui um módulo de detecção de pacote, um módulo de estimação de temporização e um módulo de sincronização de quadro e estimação de deslocamento de frequência portadora (CFO);

A figura 16 é um detector de pacotes que implementa o módulo de detecção de pacote do sincronizador da figura 15;

A figura 17 é uma primeira implementação exemplar do filtro casado do sincronizador da figura 15;

A figura 18 é uma segunda implementação exemplar do filtro casado do sincronizador da figura 15; e

A figura 19 é uma implementação exemplar de um combinador de energia de multipercurso de derivação-L do sincronizador da figura 15.

Descrição Detalhada da Invenção

Várias modalidades são descritas agora com referência aos desenhos. Na descrição que se segue, para fins de explicação, inúmeros detalhes específicos são expostos para fornecer uma compreensão completa de um ou mais aspectos. Pode ser evidente, entretanto, que tal (tais) modalidade(s) podem ser postas em prática sem esses 5 detalhes específicos. Em outras ocorrências, estruturas e dispositivos bem conhecidos são mostrados em forma de diagrama de bloco para facilitar a descrição dessas modalidades.

Como utilizado nesse pedido, os termos "componente", "módulo", "sistema" e similares pretendem se referir a uma entidade relacionada a computador, quer hardware, firmware, uma combinação de hardware e software, software, ou software em execução. Por exemplo, um componente pode ser, porém não é limitado a ser, um processo que roda em um processador, um processador, um objeto, um executável, um fluxo de execução, um programa e/ou um computador. Como ilustração, tanto uma aplicação que roda em um dispositivo de computação e o dispositivo de computação pode ser um componente. Um ou mais componentes podem residir em um processo e/ou fluxo de execução e um componente pode ser localizado em um computador e/ou distribuído entre dois ou mais computadores. Além disso, esses componentes podem executar a partir de vários meios legíveis por computador tendo várias estruturas de dados armazenadas no mesmo. Os componentes podem se comunicar por meio de processos locais e/ou remotos como de acordo com um sinal tendo um ou mais pacotes de dados (por exemplo, dados de um componente interagindo com outro componente em um sistema local, sistema distribuído, e/ou através de uma rede como a Internet com outros sistemas por meio do sinal). A palavra "exemplar" é utilizada aqui para significa "servir como exemplo, ocorrência ou ilustração." Qualquer modalidade descrita aqui como "exemplar" não deve ser necessariamente interpretada como preferida ou vantajosa em relação a outras modalidades.

Além disso, várias modalidades são descritas aqui com relação a um dispositivo de usuário. Um dispositivo de usuário também pode ser chamado um sistema, uma unidade de assinante, estação de assinante, estação móvel, dispositivo móvel, estação remota, ponto de acesso, terminal remoto, terminal de acesso, dispositivo terminal, aparelho telefônico, hospedeiro, terminal de usuário, terminal, agente de usuário, terminal sem fio, dispositivo sem fio, ou equipamento de usuário. Um dispositivo de usuário pode ser um telefone celular, um telefone sem fio, um telefone de Protocolo de Iniciação de Sessão (SIP), uma estação de Ioop local sem fio (WLL) , um Assistente pessoal digital (PDA), um dispositivo portátil tendo capacidade de conexão sem fio, ou outro(s) dispositivo(s) de processamento conectados a um modem sem fio. Em certas modalidades, o dispositivo de usuário pode ser um dispositivo eletrônico de consumidor com um modem UWB ligado, como impressora, câmera / camcorder, tocador de música, dispositivo de armazenagem flash ou magnética independente, ou outro equipamento AV com armazenagem de conteúdo, por exemplo.

Além disso, vários aspectos ou características descritas aqui podem ser implementados como um método, 25 equipamento, ou produto industrial utilizando técnicas de programação e/ou engenharia padrão. 0 termo "produto industrial", como utilizado aqui, pretende abranger um programa de computador acessível a partir de qualquer dispositivo legível por computador, portadora, ou meios. 30 Por exemplo, meios legíveis por computador podem incluir, porém não são limitados a dispositivos de armazenagem magnética (por exemplo, disco rígido, disco flexível, tiras magnéticas, etc.), discos ópticos (por exemplo, compact disk (CD), digital versatile disk (DVD), etc.), cartões inteligentes, e dispositivos de memória flash (por exemplo, cartão, stick, key drive, etc.).

Várias modalidades serão apresentadas em termos 5 de sistemas que podem incluir um número de dispositivos, componentes, módulos e similares. Deve ser entendido e reconhecido que os vários sistemas podem incluir dispositivos adicionais, componentes, módulos e similares, e/ou podem não incluir todos os dispositivos, componentes, 10 módulos e assim por diante, discutidos com relação às figuras. Uma combinação dessas abordagens também pode ser utilizada.

Com referência agora aos desenhos, a figura 1 ilustra rede sem fio ad hoc de exemplo, 100. A rede sem fio 100 pode incluir qualquer número de dispositivos móveis ou nós, dos quais quatro são ilustrados para facilidade de ilustração, que estão em comunicação sem fio. Dispositivos móveis podem ser, por exemplo, telefones celulares, telefones inteligentes, laptops, dispositivos de comunicação portáteis, dispositivos de computação portáteis, rádios de satélite, sistemas de posicionamento global, Assistentes Pessoais digitais (PDAs), e/ou outros dispositivos apropriados para comunicação através de rede sem fio 100. A rede sem fio 100 pode incluir também uma ou mais estações base ou pontos de acesso (não mostrados) .

Na rede sem fio 100, o dispositivo terminal 112 é mostrado em comunicação com o dispositivo terminal 114 através do link de comunicação 120 e com o dispositivo terminal 116 através do link de comunicação 112 . O 30 dispositivo terminal 116 também é mostrado em comunicação com o dispositivo terminal 118 através do link de comunicação 124. Os dispositivos terminais 112, 114, 116 e 118 podem ser estruturados e configurados de acordo com o diagrama de blocos simplificado exemplar de uma configuração possível de um dispositivo terminal 200, como mostrado na figura 2. Como aqueles versados na técnica reconhecerão, a configuração precisa do dispositivo terminal 200 pode variar dependendo da aplicação específica e das restrições gerais de desenho. O processador 202 pode implementar os sistemas e métodos revelados aqui.

O dispositivo terminal 200 pode ser implementado com um transceptor front-end 204 acoplado a uma antena 206. Um processador de banda base 208 pode ser acoplado ao transceptor 204. 0 processador de banda base 208 pode ser implementado com uma arquitetura baseada em software, ou outro tipo de arquiteturas, como hardware ou uma combinação de hardware e software. Um microprocessador pode ser utilizado como uma plataforma para rodar programas de software que, entre outras funções, fornecem controle e função de gerenciamento geral do sistema. Um processador de sinais digitais (DSP) pode ser implementado com uma camada de software de comunicação incorporada, que roda algoritmos de aplicação específica para reduzir as demandas de processamento no microprocessador. O DSP pode ser utilizado para fornecer várias funções de processamento de sinais como aquisição de sinais pilotos, sincronização de tempo, rastreamento de frequência, processamento de espalhamento espectral, funções de modulação e demodulação e correção antecipada de erro.

0 dispositivo terminal 200 também pode incluir várias interfaces de usuário 210 acopladas ao processador de banda base 208. Interfaces de usuário 210 podem incluir um teclado, mouse, tela sensível ao toque, display, campainha, vibrador, alto-falante de áudio, microfone, câmera, armazenagem e/ou outros dispositivos de entrada/saída. O processador de banda base 208 compreende um processador 202. Em uma implementação baseada em software do processador de banda base 208, o processador 202 pode ser um programa de software que roda em um 5 microprocessador. Entretanto, como aqueles versados na técnica prontamente reconhecerão, o processador 202 não é limitado a essa modalidade, e pode ser implementado por qualquer meio conhecido na arte, incluindo quando configuração de hardware, configuração de software, ou 10 combinação das mesmas, que é capaz de executar as várias funções descritas aqui. O processador 202 pode ser acoplado à memória 212 para a armazenagem de dados. Um processador de aplicação 214 para executar sistema operacional de aplicação e/ou aplicações separadas também pode ser 15 fornecido como mostrado na figura 2. 0 processador de aplicação 214 é mostrado acoplado ao processador de banda base 208, memória 212, e interface de usuário 210.

A figura 3 ilustra uma estrutura de pacote 300 de um pacote que se conforma ao padrão de camada de acesso a 20 mídia (MAC) e camada física (PHY) de banda ultralarga (UWB) WiMedia para comunicação sem fio de curto alcance, velocidade elevada como promulgado por ECMA International em Padrão ECMA-368, "Hígh Rate Ultra Wideband PHY and MAC Standard" (dezembro de 2005) .

0 Padrão ECMA especifica um UWB PHY para uma rede

de área pessoal sem fio (PAN) utilizando a banda de frequência de 3.100 - 10.600 MHz não licenciada, que suporta velocidades de dados de 53.3 Mb/s, 80 Mb/s, 106.7 Mb/s, 160 Mb/s, 200 Mb/s, 320 Mb/s, 400 Mb/s, e 480 Mb/s. O 30 espectro UWB é dividido em 14 bandas, cada uma com uma largura de banda de 528 MHz. As 12 primeiras bandas são então agrupadas em 4 grupos de bandas consistindo em 3 bandas, e as duas últimas bandas são agrupadas em um quinto grupo de bandas. A figura 4 ilustra uma alocação no mundo inteiro do espectro UWB.

Esse Padrão ECMA especifica um esquema de modulação por divisão de frequência ortogonal de 5 multibandas (MB-OFDM) para transmitir informações. Um total de 110 subportadoras (100 portadoras de dados e 10 portadoras de proteção) é utilizado por banda para transmitir as informações. Além disso, 12 subportadoras pilotos permite detecção coerente. Espalhamento de domínio 10 de frequência, espalhamento de domínio de tempo e codificação de correção antecipada de erro (FEC) são utilizados para variar as velocidades de dados. O FEC utilizado é um código convolucional com velocidades de codificação de 1/3, 1^, 5/8 e H.

Os dados codificados são então espalhados

utilizando um código de frequência de tempo (TFC) . Em uma abordagem, como promulgado pelo padrão ECMA, há dois tipos de códigos de frequência de tempo (TFCs) : um onde as informações codificadas são intercaladas sobre três bandas, 20 mencionado como Intercalação de Frequência de tempo (TFI) ; e um onde as informações codificadas são transmitidas em uma única banda, mencionado como Intercalação de frequência fixa (FFI).

Em cada um dos primeiros quatro grupos de banda, 25 quatro códigos de frequência de tempo utilizando TFI e três códigos de frequência de tempo utilizando FFI são definidos; desse modo, provendo suporte para até sete canais por banda. Para o quinto grupo de banda, dois códigos de frequência de tempo utilizando FFI são 30 definidos. Esse Padrão ECMA especifica 30 canais no total.

A figura 5 ilustra a estrutura de preâmbulo padrão do pacote UWB WiMedia da figura 3. O preâmbulo contém um total de 30 símbolos OFDM. Os primeiros 20 símbolos de preâmbulo são utilizados para detecção de pacote, estimação de temporização, estimação de FCO e sincronização de quadro. A estimação de canal utiliza os 6 últimos símbolos de preâmbulo.

A figura 6 é um diagrama de blocos de um gerador

de símbolo de preâmbulo 600, incluindo um espalhador 602, ilustrando uma abordagem de como símbolos de preâmbulo podem ser gerados, onde:

1. para um dado código de frequência de tempo

(TFC) , isto é, 1-10, mencionado como TFC-I a TFC-10),

selecionar a seqüência base de domínio de tempo S^ase , m =

0, 1, ..., 127 e a seqüência de cobertura binária sCOVer [n] = ±1, n = 0, 1, ..., 23. A seqüência de cobertura binária é utilizada como um delimitador para determinar o final da seqüência de sincronização de quadro/pacote.

2. encher 37 zeros no final da seqüência base para formar a seqüência estendida sext[k], k =, 1, ..., 164.

3. espalhar a seqüência de cobertura com a seqüência base estendida utilizando o espalhador 602. A ka

amostra do n° símbolo de preâmbulo é dada por:

-Vsync,„ [*] = -S=OVCTM x [*]. * = O, 1, · » , 164, * = O, 1, ■ · ■, 23.

A figura 7 ilustra a autocorrelação aperiódica da seqüência base Sbase [m] correspondendo a TFC-I. Outras seqüências base podem ter funções de autocorrelação similares. Em uma abordagem de sincronização, a excelente 25 propriedade de autocorrelação é explorada. Por exemplo, a seqüência base é gerada a partir de um gerador de seqüência base hierárquica 800, como mostrado na figura 8. A premissa básica por trás do uso de uma seqüência hierárquica é dividir o processo de codificação no transmissor em uma 30 hierarquia de modo que a complexidade do processo de decodificação no receptor seja reduzida. Com referência à figura, uma primeira seqüência binária {a[k], k = 0, 2, ..., 15} é espalhada por uma segunda seqüência binária {b[k], k = 0, 2, ...,7} com um espalhador 802 para gerar 5 uma seqüência intermediária (também mencionada como uma seqüência hierárquica binária) C {c[k ] , k = 0, 2, ..., 127} de comprimento 128. Então, após tomar uma transformada Fourier rápida (FFT) da seqüência intermediária C utilizando um módulo FFT 804 e formatando a seqüência no

domínio de frequência utilizando um módulo de formatação domínio de frequência 806, a seqüência é transformada de volta no domínio de tempo através de um módulo FFT inverso (IFFT) 808 para obter a seqüência base Sbase [m] . Há um conjunto exclusivo de seqüências binárias {a[k] } e {b [ k] } 15 correspondendo a cada uma das dez seqüências base.

A figura 9 ilustra a correlação-cruzada aperiódica entre a seqüência base Sbase [m] para TFC-I e a seqüência intermediária correspondente C {c[k]} gerada utilizando o gerador de seqüência base hierárquica 800. 20 Essa propriedade de correlação cruzada indica que quando um filtro casado é empregado no receptor, a seqüência base pode ser substituída pela seqüência binária C como os coeficientes de filtro. Em uma abordagem, como ilustrado abaixo, a estrutura hierárquica da seqüência binária C pode 25 ser eficientemente utilizada para simplificar o hardware do receptor utilizado para sincronização. Além disso, pode ser vantajoso utilizar a versão arredondada da seqüência base de preâmbulo também como os coeficientes de filtro casado. A figura 10 ilustra a correlação cruzada aperiódica entre a 30 seqüência base Sbase [m] para TFC-I e a versão arredondada da seqüência base correspondente.

Como uma visão geral de sincronização, as figuras

11 - figura 14 ilustram as linhas de tempo de sincronização e aquisição para todos os TFCs. Especificamente, a figura

11 ilustra uma linha de tempo de aquisição 1100 para TFC-I e TFC-2; a figura 12 ilustra uma linha de tempo de aquisição 1200 para TFC-3 e TFC-4; a figura 13 ilustra uma 5 linha de tempo de aquisição 1300 para TFC-5, TFC-6 e TFC-7; e a figura 14 ilustra uma linha de tempo de aquisição 1400 para TFC-8, TFC-9 e TFC-10.

Com referência inicialmente à figura 11, as principais tarefas de sincronização podem ser separadas em três partes separadas:

1. detecção de pacote

2. estimação de temporização

3. estimação de deslocamento de frequência portadora (CFO) e sincronização de quadro.

Como discutido acima, o padrão ECMA provê

múltiplas bandas e, como visto a partir das linhas de tempo para todos os TFCs, um receptor por default permanecerá na Banda-I antes de afirmar detecção de pacote. Isso é porque antes da detecção de pacote, o receptor não tem 20 conhecimento sobre a sincronização correta para comutar para outras bandas (se estiver no modo TFI) . Desse modo, os três primeiros símbolos de preâmbulo na Banda-I serão consumidos para detecção de pacote. Após conclusão da detecção de pacote, a fase seguinte, estimação de 25 temporização, é habilitada e o receptor varrerá para o próximo símbolo de preâmbulo na Banda-I para determinar a janela FFT ótima para o símbolo OFDM. Após conclusão da estimação de temporização (por exemplo, a temporização é recuperada) para a Banda-1, o receptor terá informações 30 suficientes para saber comutar para outras bandas de acordo com o TFC, e estimação de ganho de controle de ganho automático (AGC) será realizada. Após AGC ser assentado, a parte restante dos símbolos de preâmbulo será utilizada para estimação de CFO e detecção de sinc. de quadro. Sempre que sinc. de quadro for detectado, a saida final da estimação de CFO será enviada para um rotator de fase e o receptor prosseguirá com a estimação de canal.

A figura 15 ilustra um sincronizador 1500 para

executar as principais tarefas de sincronização. 0 sincronizador 1500 inclui um módulo de amplificador de ganho variável (VGA) 1502, um conversor de analógico em digital (ADC) 1504, um filtro casado (MF) 1506, uma unidade 10 de elevação ao quadrado 1508, um módulo de detecção de pacote 1510, um módulo de estimação de temporização 1540 e um módulo de sincronização de quadro e estimação CFO 157 0.

Os coeficientes {q[k], k = 0, 2, ..., 127} do MF 1506 podem ser escolhidos como a seqüência binária {c[k], k 15 = 0, 2, ...127} ou a seqüência base de preâmbulo arredondado {round (Sbase t k] ) , k = 0, 2, ..., 127}, como discutido acima. Devido à estrutura hierárquica da seqüência binária {c[k] }, entretanto, a implementação do MF 1506 pode ser simplificada como mostrado em um MF de 20 seqüência hierárquica binária 1700 da figura 17; enquanto para a versão arredondada, um MF de implementação de resposta de impulso finita (FIR) 1800 é mostrado na figura

18, que em uma abordagem é um filtro FIR com 127 linhas de retardo derivadas.

Na abordagem arredondada, os coeficientes de

filtro casados q[k], k = 0, 2, ..., 127 são definidos para a versão arredondada da seqüência base de preâmbulo Round (Sbase [ k] ) . Como observado para todas as seqüência base de preâmbulo, Round (sbase [ k] ) somente assume valores a 30 partir de {±2, ±1, 0} que ajuda a reduzir a complexidade de hardware visto que multiplicação por 2 pode ser convenientemente implementada como deslocamento esquerdo de

1 bit. Também, como visto na figura 10, Round (Sbase [ k ] ) mantém boa propriedade de correlação cruzada com a seqüência base sbase[k]. A complexidade dos dois métodos diferentes para a implementação de filtro casado é resumida na seguinte tabela:

Tipo de filtro Número de Número de Tamanho LUT casado multiplicações adições reais (bits) reais Hierárquico 0 22 10*(16+8)=240 binário Seqüência base 0 127 10*128*3=3840 arredondada Tabela 1: Comparação de implementação de filtro

casado

0 número de operações é para I ou Q derivação em uma duração de amostra Tsampie = l/528MHz = 1,89 ns. Para cada abordagem, as seqüências de referência podem ser armazenadas em uma tabela de consulta (LUT) do tamanho como listado na Tabela 1.

A saída do MF 1506 é processada pela unidade de elevação ao quadrado 1508. A denotação das amostras recebidas como r[n], o quadrado de magnitude da saída de filtro casado pode ser expresso como:

Λ[«]

Observa-se que uma operação de combinação de ganho igual (EGC) pode ser executada para coletar a energia a partir dos canais de multipercurso: £>[«]= Σ

m' — n

onde N é o número de percursos consecutivos que são combinados e D[n] é a saida de janela deslizante. A EGC pode ser implementada como um combinador de energia de muItipercurso de derivação-L 1900, como mostrado na figura 5 19. O combinador de energia de multipercurso de derivação-L 1900 permite que um peso diferente seja atribuído a cada derivação. Os resultados da operação EGC podem ser utilizados pelo módulo de detecção de pacote 1510 e módulo de estimação de temporização 1540.

Como discutido, a primeira etapa no processo de

sincronização é para o módulo de detecção de pacote 1510 para detectar a presença de um pacote válido. O módulo de detecção de pacote 1510 afirmará um sinal de detecção de pacote para o módulo de estimação de temporização 1540 após 15 detecção de um pacote válido. Especificamente, após a detecção de pacote ser afirmada (isto é, o módulo de detecção de pacote 1510 indicou que um pacote foi detectado por definição do det_flag em um verdadeiro lógico) , o módulo de estimação de temporização 1540 é habilitado.

A figura 16 ilustra um detector de pacote

exemplar 1600 que pode ser implementado para o módulo de detecção de pacote 1510. Preferivelmente, o módulo de detecção de pacote 1510 é projetado para atender as seguintes exigências:

1. probabilidade de detecção perdida de alvo

2. probabilidade de alarme falso alvo.

3. tolerar uma faixa máxima da variação do CFO inicial (+/- 20 ppm): a faixa máquina da variação do CFO é 10296MHz *40 ppm = 411,84 KHz

4. robusto para ganho VGA inicial. Antes da detecção de um pacote, o AGC não é assentado. Em vez disso, um ganho VGA inicial é aplicado às amostras recebidas pelo VGA 1502, que são então quantizadas pelo ADC 1504. O algoritmo de detecção trabalha na seqüência de saída do ADC 5 1504 e tem de ser projetado para ser insensível ao ganho inicial de VGA.

5. tolerante de relação baixa de sinal/ruído (SNR): como a SNR pode ser tão baixa quanto ou abaixo de 0 dB, o módulo de detecção de pacote deve ser projetado para trabalhar em uma tal faixa de SNR.

Voltando à figura 16, o detector de pacote 1600 inclui uma unidade de elevação ao quadrado 1604, uma unidade de janela deslizante com 128 unidades de largura (SW) 1608 e uma unidade SW com 8 unidades de largura SW 15 1610, um comparador 1612, e um módulo de detecção 1630. O módulo de detecção 1630 inclui um par de buffers 1632, 1634, cada um acoplado respectivamente a um somador em um par de somadores 1636, 1638. A saída do somador 1638 é então alimentada para um módulo de decisão 1640 que opera 20 como descrito abaixo.

Como discutido acima, a operação de EGC pode ser executada para coletar energia para canais de multipercurso. Em uma abordagem, o tamanho da janela deslizante é escolhido para ser N = 8. Desse modo, a EGC 25 pode ser usada utilizando a unidade SW com 8 unidades de largura 1610 implementada como o combinador de energia de multipercurso de derivação-L 1900. Em outras abordagens, a unidade SW de 8 unidades de largura 1610, em vez de ser uma largura de 8 unidades, pode ser implementada como mais ou 30 menos unidades. A escolha específica do número de unidades na implementação pode depender do tipo de canal sendo processado.

A saída SW com 8 unidades de largura D[n] é então comparada com a saida SW de 128 unidades de largura multiplicada por um limite predefinido η. A saida do comparador 1612 é 1 (se D[n] for maior) ou 0 (de outro modo). Então, uma "checagem tripla" é executada pelo módulo 5 de checagem 1630; isto é, o detector de pacote 1600 afirma detecção de pacote (isto é, det_flag = 1) quando observa três eventos de cruzamento de limite que são separados Nl e N2. Os valores de Nl e N2 são dependentes do TFC, como mostrado na seguinte tabela:

Número TFC Nl N2 1, 2 165x3 = 495 165x3 = 495 3, 4 165 x 5 = 825 165 5, 6, 7 165 165 8, 9, 10 165 x 2 = 330 165x2 = 330 Tabela 2: parâmetros dependentes de TFC para

detecção de pacote

0 desempenho do detector de pacote 1600 é medido para um canal de ruido Gaussiano branco aditivo (AWGN) e modelos de canal 1 até 4 (CM1-CM4) . TFC-I é utilizado na simulação, e o desempenho é igual para outros TFCs.

Em uma abordagem para o teste de alarme falso, um total de 1 milhão de teste de hipótese foi simulado, no qual somente amostras de ruido Gaussiano branco foram entradas no sincronizador 1500. Para teste de detecção de 20 perda, houve 500 realizações de canal simuladas para cada modelo de canal (CM1-CM4) e para cada realização de canal, houve 1.000 pacotes transmitidos e testados.

Como discutido acima, a implementação do MF 1506 pode ser simplificada com base em uma implementação de seqüência hierárquica binária. Quando o MF 1506 é implementado utilizando uma seqüência hierárquica binária, a estrutura MF pode ser simplificada para ser implementada como o MF de seqüência hierárquica binária 1700 como mostrado na figura 17. O limite é escolhido para atender os valores de projeto predefinidos de probabilidades de alarme 5 falso e detecção perdida.

Com relação ao efeito de faixa máxima da variação do CFO inicial, que é como definido acima como sendo:

AF = 10296MHz x 40ppm = 411.84 KHz,

onde 10296MHz é a frequência central para a banda mais elevada (Banda-14) . A perda no MF de seqüência hierárquica binária 1700 devido a esse CFO máximo é:

= -0.1429 dB,

onde N = 128 é o comprimento de acumulação coerente e Ts = l/(528MHz) é o periodo de amostragem.

Uma vez que o ganho VGA é inicialmente definido como o valor máximo, um problema potencial encontrado durante detecção de pacote é que para um cenário SNR grande, o sinal recebido pode ser na maior parte ceifado após ADC. Para investigar esse problema, simulação adicional foi executada para testar a probabilidade de detecção de perda para uma faixa dinâmica relativamente grande do SNR recebido. Uma vez que a intensidade de sinal recebido máxima é - 43 dBm (correspondendo à distância operacional alvo mais próxima 0,3 m) , e a intensidade mínima de sinal recebido é -81dBm (correspondendo à sensibilidade para 53,3 Mbps), a SNR recebida pode ser assumida como estando em uma faixa de 38 dB. Na simulação, o teste foi executado a partir de SNR = 5dB a 40 dB para

sin(^· N ■ AF ■ Γ,) KN-AF-Ts assegurar que a simulação cobre a faixa dinâmica completa. Na avaliação, o ganho VGA é definido como sendo o ganho máximo e ADC de 6 bits é utilizado. A partir dos resultados de simulação, nenhum evento de erro (isto é, detecção de 5 perda) é observado para CMl até CM4 nessa faixa de SNR. Isso indica que o algoritmo de detecção de pacote é robusto para a definição de ganho VGA máximo inicial na faixa dinâmica SNR.

A implementação do MF 1506 também pode ser simplificada com base em uma implementação de seqüência arredondada, onde o MF 1506 é implementado como o MF de implementação FIR 1800, como mostrado na figura 18. Os coeficientes de filtro casado q[k], k = 0, 2, ..., 127 são definidos na versão arredondada da seqüência de base de preâmbulo Round (Sbase [k] ) . Como observado para todas as seqüências base de preâmbulo, Round (Sbase [ k] ) somente assume valores de {±2, ±1, 0} o que ajuda a reduzir a complexidade de hardware visto que a multiplicação por 2 pode ser convenientemente implementada como deslocamento esquerdo de 1 bit. Também, como visto na figura 10, Round (Sbase [ k] ) mantém boa propriedade de correlação cruzada com a seqüência base Sbase [k] . 0 desempenho de detecção de perda da seqüência base arredondada tem um leve ganho em relação àquele da seqüência hierárquica binária com uma probabilidade de alarme falso geral levemente menor.

Deve ser entendido que as modalidades descritas aqui podem ser implementadas por hardware, software, firmware, middleware, microcódigo ou qualquer combinação dos mesmos. Quando os sistemas e/ou métodos são 30 implementados em software, firmware, middleware ou microcódigo, código de programa ou segmentos de código, podem ser armazenados em um meio legível por máquina, como um componente de armazenagem. Um segmento de código pode representar um procedimento, uma função, um subprograma, um programa, uma rotina, uma sub-rotina, um módulo, um pacote de software, uma classe, ou qualquer combinação de instruções, estruturas de dados ou instruções de programa.

5 Um segmento de código pode ser acoplado a outro segmento de código ou um circuito de hardware por passar e/ou receber informações, dados, argumentos, parâmetros, ou conteúdo de memória. Informações, argumentos, parâmetros, dados, etc., podem ser passados, remetidos, ou transmitidos utilizando 10 qualquer meio apropriado incluindo partilha de memória, passagem de mensagem, passagem de token, transmissão de rede, etc.

Para uma implementação de software, as técnicas descritas aqui podem ser implementadas com módulos (por 15 exemplo, procedimentos, funções, e assim por diante) que executam as funções descritas aqui. Os códigos de software podem ser armazenados em unidades de memória e executados por processadores. A unidade de memória pode ser implementada no processador ou externa ao processador, em 20 cujo caso pode ser acoplada de forma comunicativa com o processador através de vários meios como sabido na técnica.

0 que foi descrito acima inclui exemplos de uma ou mais modalidades. Não é, evidentemente, possivel descrever toda combinação concebível de componentes ou 25 metodologias para fins de descrever as modalidades acima mencionadas, porém uma pessoa com conhecimentos comuns na técnica pode reconhecer que muitas combinações adicionais e permutações de várias modalidades são possíveis. Por conseguinte, as modalidades descritas pretendem abranger 30 todas essas alterações, modificações e variações que estão compreendidas no espírito e escopo das reivindicações apensas. Além disso, até o ponto em que o termo "inclui" é utilizado na descrição detalhada ou reivindicações, esse termo pretende ser inclusive em um modo similar ao termo "compreendendo" como "compreendendo" é interpretado quando empregado como uma palavra de transição em uma reivindicação.

Claims

1. Equipamento para detectar um símbolo OFDM codificado com uma seqüência transmitida, compreendendo: um filtro tendo coeficientes baseados em uma versão simplificada da seqüência transmitida.

2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, em que a versão simplificada da seqüência transmitida é correlacionada cruzada com a seqüência transmitida.

3. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, em que a versão simplificada da seqüência transmitida é uma versão hierárquica da seqüência transmitida.

4. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, em que a versão simplificada da seqüência transmitida é uma versão arredondada da seqüência transmitida.

5. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, em que o filtro é um filtro casado.

6. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo ainda uma unidade de normalização compreendendo um módulo de janela deslizante, onde a unidade de normalização é configurada para criar uma versão normalizada do sinal transmitido.

7. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo ainda um módulo detector configurado para detectar uma pluralidade de eventos de cruzamento de limite, em que a pluralidade de eventos de cruzamento de limite compreende uma energia detectada no sinal transmitido que é maior do que uma relação de sinal/ruído predeterminada.

8. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo ainda um combinador de energia de multipercurso configurado para combinar um número predeterminado de magnitude estimada de derivações de canal em uma janela de busca para determinar uma energia.

9. Equipamento, de acordo com a reivindicação 8, compreendendo ainda atribuir um peso a cada um do número predeterminado de magnitude estimada de derivações de canal na janela de busca.

10. Método para detecção de pacote compreendendo: receber uma seqüência transmitida utilizada para codificar um símbolo OFDM em um sinal transmitido; e filtrar o sinal recebido utilizando uma pluralidade de coeficientes com base em uma versão simplificada da seqüência transmitida.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, em que a versão simplificada da seqüência transmitida é correlacionada cruzada com a seqüência transmitida.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, em que a versão simplificada da seqüência transmitida é uma versão hierárquica da seqüência transmitida.

13. Método, de acordo com a reivindicação 10, em que a versão simplificada da seqüência transmitida é uma versão arredondada da seqüência transmitida.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, em que a filtração do sinal recebido compreende criar um filtro casado para filtrar o sinal recebido.

15. Método, de acordo com a reivindicação 10, compreendendo ainda criar uma versão normalizada do sinal transmitido.

16. Método, de acordo com a reivindicação 10, compreendendo ainda detectar uma pluralidade de eventos de cruzar limite, onde a pluralidade de eventos de cruzar limite compreende uma energia detectada no sinal transmitido que é maior do que uma relação sinal/ruído predeterminada.

17. Método, de acordo com a reivindicação 10, compreendendo ainda combinar um número predeterminado de magnitude estimada de derivações de canal em uma janela de busca para determinar uma energia.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, compreendendo ainda atribuir um peso a cada um do número predeterminado de magnitude estimada de derivações de canal na janela de busca.

19. Equipamento para detecção de pacote compreendendo: meio para receber uma seqüência transmitida utilizada para codificar um símbolo OFDM em um sinal transmitido; e meio para filtrar o sinal recebido utilizando uma pluralidade de coeficientes com base em uma versão simplificada da seqüência transmitida.

20. Equipamento, de acordo com a reivindicação 19, em que a versão simplificada da seqüência transmitida é correlacionada cruzada com a seqüência transmitida.

21. Equipamento, de acordo com a reivindicação 19, em que a versão simplificada da seqüência transmitida é uma versão hierárquica da seqüência transmitida.

22. Equipamento, de acordo com a reivindicação 19, em que a versão simplificada da seqüência transmitida é uma versão arredondada da seqüência transmitida.

23. Equipamento, de acordo com a reivindicação 19, em que o meio para filtrar o sinal recebido compreende meio para criar um filtro casado para filtrar o sinal recebido.

24.Equipamento, de acordo com a reivindicação 19, compreendendo ainda meio para criar uma versão normalizada do sinal transmitido.

25. Equipamento, de acordo com a reivindicação 19, compreendendo ainda meio para detectar uma pluralidade de eventos de cruzar limite, onde a pluralidade de eventos de cruzar limite compreende uma energia detectada no sinal transmitido que é maior do que uma relação sinal/ruido predeterminada.

26. Equipamento, de acordo com a reivindicação 19, compreendendo ainda meio para combinar um número predeterminado de magnitude estimada de derivações de canal em uma janela de busca para determinar uma energia.

27. Equipamento, de acordo com a reivindicação 26, compreendendo ainda meio para atribuir um peso a cada um do número predeterminado de magnitude estimada de derivações de canal na janela de busca.

28. Equipamento de comunicação sem fio compreendendo: uma antena configurada para receber um sinal; e um processador de controle acoplado à antena para executar um método para detecção de pacote, o método compreendendo: receber uma seqüência transmitida utilizada para codificar um símbolo OFDM no sinal; e filtrar o sinal recebido utilizando uma pluralidade de coeficientes baseado em uma versão simplificada da seqüência transmitida.

29. Equipamento de comunicação sem fio, de acordo com a reivindicação 28, em que a versão simplificada da seqüência transmitida é correlacionada cruzada com a seqüência transmitida.

30. Equipamento de comunicação sem fio, de acordo com a reivindicação 28, em que a versão simplificada da seqüência transmitida é uma versão hierárquica da seqüência transmitida.

31. Equipamento de comunicação sem fio, de acordo com a reivindicação 28, em que a versão simplificada da seqüência transmitida é uma versão arredondada da seqüência transmitida.

32. Equipamento de comunicação sem fio, de acordo com a reivindicação 28, em que a filtração do sinal recebido compreende a criação de um filtro casado para filtrar o sinal recebido.

33. Equipamento de comunicação sem fio, de acordo com a reivindicação 28, o método compreendendo ainda criar uma versão normalizada do sinal transmitido.

34. Equipamento de comunicação sem fio, de acordo com a reivindicação 28, o método compreendendo ainda detectar uma pluralidade de eventos de cruzar limite, onde a pluralidade de eventos de cruzar limite compreende uma energia detectada no sinal transmitido que é maior do que uma relação sinal/ruído predeterminada.

35. Equipamento de comunicação sem fio, de acordo com a reivindicação 28, o método compreendendo ainda combinar um número predeterminado de magnitude estimada de derivações de canal em uma janela de busca para determinar uma energia.

36. Equipamento de comunicação sem fio, de acordo com a reivindicação 35, o método compreendendo ainda atribuir um peso a cada um do número predeterminado de magnitude estimada de derivações de canal na janela de busca.

37. Produto de programa de computador, compreendendo: meio legível por computador compreendendo: código para fazer com que um computador receba uma seqüência transmitida utilizada para codificar um símbolo OFDM no sinal; e código para fazer com que o computador filtre o sinal recebido utilizando uma pluralidade de coeficientes baseados em uma versão simplificada da seqüência transmitida.

38. Processador compreendendo: uma memória, a memória configurada para fazer com que o processador implemente um método para detecção de pacote, o método compreendendo: receber uma seqüência transmitida utilizada para codificar um símbolo OFDM em um sinal transmitido; e filtrar o sinal recebido utilizando uma pluralidade de coeficientes com base em uma versão simplificada da seqüência transmitida.