CN101247201B

CN101247201B - 同步帧发送、接收方法、检测系统及发送端、接收端设备

Info

Publication number: CN101247201B
Application number: CN 200710084525
Authority: CN
Inventors: 武雨春
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Tencent Computer Systems Co Ltd
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-02-13
Also published as: CN101247201A

Abstract

本发明公开了一种同步帧发送方法，该方法包括：结合原检测标识和部分或全部保留比特作为新检测标识；发送端设备发送包括所述新检测标识同步帧；接收端设备根据所述新检测标识检测同步帧。本发明还公开了一种同步帧接收方法。本发明还公开了一种同步帧检测系统，该系统包括发送端设备和接收端设备。本发明还公开了一种同步帧发送端设备和一种同步帧接收端设备。本发明无需提高同步帧检测标识的发射功率，就能提高同步帧检测的性能。另外，由于不需要提高同步帧检测标识的功率，本发明实施例还能避免功率浪费的现象，并且低的功率还减少了对其它系统的干扰。

Description

同步帧发送、接收方法、检测系统及发送端、接收端设备

技术领域

本发明涉及同步帧检测技术领域，特别是一种同步帧发送方法、一种同步帧接收方法、一种同步帧检测系统、一种同步帧发送端设备和一种同步帧接收端设备。

背景技术

在无线广域网(Wireless Regional Area Network，WRAN)系统中，为了增强对无线麦克风信号的保护，增加了信标(Beacon)设备。Beacon设备用来发送信号，将本区域范围内的无线麦克风分布情况告诉其它希望使用同频段的用户。所述无线麦克风分布情况包括但不限于以下信息：这些麦克风占用的频段；在每个频段中占用的子频段；各无线麦克风的位置，例如是在室内还是在室外；其它信息。

如图1所示，Beacon设备发送的信号由一系列超帧(Super Frame)构成，每个超帧由若干个同步帧(Sync Frame)和一个数据帧(PSDU Frame)构成。其中，同步帧又由三部分组成：一个固定已知的伪随机(PN)序列(PN Sequence)、一个递减的索引(Index)、对Index编码形成的奇偶(Parity)部分、以及为使同步帧长度为整字节数而填充的保留比特(Reserved)。

WRAN用户设备进行Beacon信号检测时，首先检测固定已知的PN序列，从而获得同步帧的帧头。然后对该同步帧进行译码，获得该同步帧中的Index信息。参照图1，由于在同一超帧的多个同步帧中，Index是逐帧递减的，并且在Index等于0的同步帧之后就是物理层数据单元(PHY Service DataUnit，PSDU)帧，所以获得Index信息就可以获得PSDU开始的时间信息。最后WRAN用户设备对PSDU信息进行译码，得到该区域范围内的无线麦克风分布情况，例如包括占用的频段、每个频段中占用的子频段等信息。

如上所述，根据Beacon信号的设计，如果WRAN用户设备最终获得一个完整的Beacon信息，则需要经过三个步骤：1)先检测固定已知的PN序列；2)获得Index信息；3)对PSDU信息进行译码。

按照现有技术的上述方式，WRAN用户设备需要顺序经历的三个步骤。但是，这三个步骤中的接收性能却不一定匹配。例如，在块错误率(BLER)＝1％点时，PN序列检测所需要的信噪比是8dB，而Index需要的信噪比是6dB。那么造成的结果就是，当信噪比为7dB时，WRAN用户设备可以以很高的概率正确接收Index，但是由于不能正确检测PN序列，所以无法获得准确的同步帧帧头信息，也就无法进行到解调Index这一步，那么就无法完成同步帧的检测，从而无法正确接收PSDU帧，也就无法获取PSDU帧中的Beacon信息。

那么，针对上述问题，一种可能合理的设计是，使PN序列检测的性能和Index解调的性能基本相当，例如提高Beacon设备发出PN序列的功率，使其信噪比和Index的信噪比都是8dB，那么就可以提高同步帧的检测性能。但是，由于提高了PN序列的发射功率，所以这种设计会导致WRAN通信系统的功率被严重浪费，更严重的是，本系统功率的浪费还可能对其它通信系统造成很强的干扰。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提出了一种同步帧发送方法，用以提高同步帧检测的性能。本发明实施例还提出了一种同步帧接收方法、一种同步帧检测系统以及同步帧发送端设备和同步帧接收端设备。

本发明提供了一种同步帧发送方法，该方法包括：

结合同步帧中原检测标识和部分或全部保留比特构成该同步帧的新检测标识；

将包括所述新检测标识的同步帧发送出去。

所述原检测标识为原伪随机PN序列。所述结合同步帧中原检测标识和部分或全部保留比特构成该同步帧的新检测标识的步骤包括：结合该同步帧中原PN序列和部分或全部保留比特，构成新PN序列，以所述新PN序列作为该同步帧的新检测标识。

所述原检测标识为原伪随机PN序列。所述结合同步帧中原PN序列和部分或全部保留比特构成该同步帧的新检测标识的步骤包括：将该同步帧中部分或全部保留比特设置为特征序列，以所述原PN序列和所述特征序列作为该同步帧的新检测标识。

所述特征序列为全1序列、全0序列、PN序列或者非连续发送DTX。

该方法进一步包括：根据同步帧检测性能和索引Index译码性能之差的大小来确定所使用保留比特的数目；和/或，将所述原检测标识和所述保留比特设置为在所述同步帧中彼此相邻或者彼此分离；和/或，降低同步帧中所述新检测标识的发射功率。

本发明还提供了一种同步帧接收方法，该方法包括：在检测过程中，根据由同步帧中原检测标识和部分或全部保留比特构成的新检测标识检测同步帧。

本发明还提供了一种同步帧检测系统，该系统包括发送端设备和接收端设备，其中：

所述发送端设备用于发送将同步帧中原检测标识和部分或全部保留比特结合构成新检测标识的同步帧；

接收端设备用于在检测过程中根据所述新检测标识检测同步帧。

本发明还提供了一种同步帧发送端设备，包括同步帧生成单元和发送单元，其中：

所述同步帧生成单元用于将同步帧中原检测标识和部分或全部保留比特结合构成该同步帧的新检测标识，并将包括所述新检测标识的同步帧提供给所述发送单元；

所述发送单元，用于发送包括所述新检测标识的同步帧。

当所述原检测标识为原PN序列时，所述同步帧生成单元为：用于将同步帧中原PN序列和部分或全部保留比特以结合构成新PN序列的第一同步帧生成单元；或者，用于将同步帧中所述部分或全部保留比特设置为特征序列并将所述原PN序列和所述特征序列结合作为新检测标识的第二同步帧生成单元。

所述同步帧发送端设备还可以进一步包括：位置设置单元，其用于将所述原检测标识和所述保留比特设置为在同步帧中彼此相邻或者彼此分离；和/或，功率调整单元，用于降低同步帧中所述新检测标识的发射功率的功率调整单元；和/或，长度调整单元，用于根据同步帧检测性能和Index译码性能之差的大小来确定所使用保留比特数目的长度调整单元。

所述同步帧发送端设备为信标Beacon设备。

本发明还提供了一种同步帧接收端设备，该设备包括接收单元和检测单元，其中：

所述接收单元，用于接收同步帧并转发给检测单元；

所述检测单元，用于根据由同步帧中原检测标识和部分或全部保留比特构成的新检测标识检测同步帧。

当所述原检测标识为原PN序列，所述部分或全部保留比特被设置为DTX时，所述检测单元包括：在检测过程中检测所述DTX的能量最低比特位置的第一检测单元；在检测过程中检测所述原PN序列位置的第二检测单元；根据所述DTX的能量最低比特位置和所述原PN序列位置来确定同步帧帧头的确定单元。

所述同步帧接收端设备为WRAN用户设备或Beacon设备。

在本发明实施例的技术方案中，由于将诸如原PN序列的原检测标识和部分或全部保留比特结合起来作为新检测标识，接收端设备则根据所述新检测标识检测同步帧，而众所周知同步帧检测标识的长度加长就能在相同功率下提高检测概率，那么本发明实施例无需提高同步帧检测标识的发射功率，就能提高同步帧检测的性能。另外，由于不需要提高同步帧检测标识的功率，本发明实施例还能避免功率浪费的现象，并且低的功率还减少了对其它系统的干扰。

附图说明

图1为现有技术中超帧的结构示意图；

图2为本发明第一实施例中同步帧检测方法的流程示意图；

图3为本发明实施例中同步帧的一种结构示意图；

图4为本发明第二实施例中同步帧检测方法的流程示意图；

图5为本发明实施例中同步帧检测系统的结构示意图；

图6为本发明实施例中同步帧发送端设备的结构示意图；

图7为本发明实施例中同步帧接收端设备的结构示意图；

图8为本发明实施例中同步帧接收端设备中检测单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

在本发明实施例所使用的同步帧中至少包括原检测标识和保留比特，所述原检测标识可以是如图1所示的PN序列，也可以是其它类型的检测标识，本发明实施例对此不作限制。为了统一描述，在下面的说明中，以原PN序列为例代表原检测标识。另外，保留比特也可以是同步帧中其它未被使用的比特。

图2是本发明第一实施例中同步帧检测方法的流程示意图。在本发明第一实施例中，同步帧中PN序列本身的长度是可以延长或者缩短的，并且只要求PN序列是一个已知的固定序列即可。

参照图2，本发明第一实施例的流程包括如下步骤：

步骤101，发送端设备将原PN序列和保留比特中的部分保留比特或全部保留比特结合起来，构成一个比原PN序列更长的新PN序列。

例如，在同步帧中共有d个保留比特，在本步骤中将其中的e个保留比特用于提高PN序列的检测性能，这里的e为大于0小于等于d的整数。具体利用多少个保留比特则根据同步帧检测性能和Index译码性能之差来决定，如果性能之差越大，那么所需利用的保留比特数目越多，否则就越少。

在本步骤中，可以维持同步帧中原来各部分的顺序不变，而只在保留比特中写入对应的数据，即新PN序列中的原PN序列与保留比特是彼此分离的。一种优选的方式是，将原PN序列和保留比特设置为彼此相邻。例如图3所示的结构，图3中原PN序列与保留比特是彼此相邻的，这样便于写入对应的数据，也便于接收方设备进行检测。

步骤102，发送端设备发送包括上述新PN序列的同步帧。该步骤与现有技术中的发射过程相同，这里不再赘述。

步骤103，接收端设备根据所述新PN序列来检测同步帧。

由于接收端设备通常使用都是采用滑窗相关法等方法来检测PN序列，那么检测新PN序列与原来相比，在系统实现复杂度上没什么太大变化。但是，众所周知，由于PN序列的长度加长，在相同信噪比下PN序列的检测概率必然得到提高，或者说PN序列的检测性能得到了提高，从而使之和Index的译码性能相匹配。这样，在没有提高PN序列的发射功率的情况下，提高了同步帧检测的性能。

进一步，由于通过改变PN序列这一同步帧检测标识而提高了接收端设备检测同步帧的检测性能，那么发送端设备还可以适当降低PN序列的发射功率，只要将同步帧的检测性能维持在一定水平之上即可。

图4是本发明第二实施例中同步帧检测方法的流程示意图。在本发明第二实施例中，由于协议要求或者其它原因，同步帧中PN序列的长度不能随意改变。例如，有的系统设计中用到的PN序列是特定的m序列，其长度只能为2^m-1。

参照图4，本发明第二实施例的流程包括如下步骤：

步骤201，发送端设备将原PN序列和保留比特中的部分保留比特或全部保留比特结合起来，构成一个新检测标识。

与第一实施例相似，在本步骤中将d个保留比特中的e个保留比特用于提高检测性能，这里的e为大于0小于等于d的整数。具体利用多少个保留比特根据同步帧检测性能和Index译码性能之差来决定，如果性能之差越大，那么所需利用的保留比特数目越多，否则就越少。

由于此处的PN序列不能改变长度，本步骤中将保留比特的部分或者全部设置为一特定的特征序列，以PN序列和该特定的特征序列作为新检测标识。该特定的特征序列可以是非连续发送(Discontinuous Transmission，DTX)、全1序列、全0序列，甚至也可以是一PN序列。由于全1序列、全0序列以及PN序列会在一定程度上增加接收端设备的复杂度，所以这里优选使用DTX。

与第一实施例相似，这里也可以将原PN序列与保留比特设置为彼此相邻，或者将它们设置为彼此分离。

步骤202，发送端设备发送包括上述新检测标识的同步帧。该步骤除了在DTX的e个比特期间停止发送信号外，其余与现有技术中的发射过程相同，这里不再赘述。

步骤203，接收端设备根据所述新检测标识来检测同步帧。

接收端设备同时考虑DTX能量最低的比特位置和原PN序列检测这两方面的信息，从而确定同步帧的帧头。这样同样能够提高同步帧帧头的检测性能，使之和Index的译码性能相匹配。

与第一实施例相似，由于通过改变检测标识而提高了接收端设备同步帧的检测性能，那么发送端设备还可以适当降低原PN序列的发射功率，只要将同步帧的检测性能维持在一定水平之上即可。

图5是本发明实施例中同步帧检测系统的结构示意图。如图5所示，该系统包括发送端设备和接收端设备。

该系统可以是WRAN系统的一部分，而发送端设备可以是Beacon设备或其它类似的设备，接收端设备可以是能够接收Beacon信号的WRAN用户设备和其它Beacon设备。另外，该系统也可以是其它需要检测同步帧的通信系统的一部分。

继续参照图5，其中的发送端设备主要用于发送将诸如原PN序列的原检测标识和部分或全部保留比特结合作为新检测标识的同步帧，相应地，接收端设备用于根据所述新检测标识检测同步帧。

对应于前面的第一实施例，发送端设备进一步用于结合保留比特中的部分或者全部和PN序列构成作为新检测标识的新PN序列，那么接收端设备根据该新PN序列检测同步帧。

对应于前面的第二实施例，发送端设备进一步用于将保留比特的部分或者全部设置为一特征序列，并以PN序列和所述特定的特征序列作为新检测标识，而接收端设备则用于检测原PN序列和特定的特征序列，并根据它们来检测同步帧。所述特征序列优选为DTX，那么接收端设备进一步用于检测所述DTX的能量最低比特位置和所述PN序列的位置，并根据所述DTX的能量最低比特位置和所述PN序列的位置来确定同步帧。

无论在第一实施例中还是第二实施例中，发送端设备都可以进一步用于将所述PN序列和保留比特设置为彼此相邻，或者将所述PN序列和保留比特设置为彼此分离。并且，发送端设备还可以根据同步帧检测性能和Index译码性能之差的大小来确定所使用保留比特的数目。如果该差越大，则使用的保留比特数目就越多；如果该差越小，则使用的保留比特数目就越少。另外，发送端设备还可以降低同步帧中所述新检测标识的发射功率。

图6所示的是上述系统中的同步帧发送端设备。如图6所示，该设备至少包括同步帧生成单元和发送单元，其中：同步帧生成单元用于将同步帧中原检测标识和部分或全部保留比特结合构成该同步帧的新检测标识，并将包括所述新检测标识的同步帧提供给所述发送单元；而所述发送单元用于发送包括所述新检测标识的同步帧。

与本发明第一实施例和第二实施例中的方法相对应，所述同步帧生成单元可以是适于第一实施例的第一同步帧生成单元、或者是适于第二实施例的第二同步帧生成单元。在原检测标识为原PN序列时，第一同步帧生成单元用于将同步帧中原PN序列和部分或全部保留比特以结合构成新PN序列；第二同步帧生成单元用于将同步帧中所述部分或全部保留比特设置为特征序列，并将所述原PN序列和所述特征序列结合作为新检测标识，其中所述特征序列可以为DTX。

继续参照图6，同步帧发送端设备可以进一步包括位置设置单元，其用于将所述原检测标识和所述保留比特设置为在同步帧中彼此相邻或者彼此分离。同步帧发送端设备也可以进一步包括功率调整单元，其用于降低同步帧中所述新检测标识的发射功率。同步帧发送端设备还可以进一步包括长度调整单元，其用于根据同步帧检测性能和Index译码性能之差的大小来确定所使用保留比特的数目。

具体而言，图6所示的同步帧发送端设备可以针对现有系统的Beacon设备，也可以是将来实现相同功能的其它设备。

图7所示的是图5所示系统中的同步帧接收端设备，该设备包括接收单元和检测单元，其中：接收单元用于接收同步帧并转发给检测单元；所述检测单元用于根据由同步帧中原检测标识和部分或全部保留比特构成的新检测标识检测同步帧。

与本发明第二实施例中方法相对应，图8给出了检测单元的具体结构。换言之，图8是针对原检测标识为原PN序列且部分或全部保留比特被设置为DTX的情况。如图8所示，所述检测单元包括第一检测单元、第二检测单元和确定单元。其中，第一检测单元在检测过程中检测所述DTX的能量最低比特位置，并提供给确定单元；第二检测单元在检测过程中检测所述原PN序列的位置，并提供给确定单元；确定单元则根据所述DTX的能量最低比特位置和所述原PN序列位置来确定同步帧的帧头。

具体而言，图7所示的同步帧接收端设备可以针对现有系统的WRAN用户设备或Beacon设备，也可以是将来实现相同功能的其它设备。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种同步帧发送方法，其特征在于，该方法包括：

将包括所述新检测标识的同步帧发送出去；

该方法进一步包括：

根据同步帧检测性能和索引Index译码性能之差的大小来确定所使用保留比特的数目；和/或，将所述原检测标识和所述保留比特设置为在所述同步帧中彼此相邻或者彼此分离；和/或，降低同步帧中所述新检测标识的发射功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原检测标识为原伪随机PN序列；

所述结合同步帧中原检测标识和部分或全部保留比特构成该同步帧的新检测标识的步骤包括：结合该同步帧中原PN序列和部分或全部保留比特，构成新PN序列，以所述新PN序列作为该同步帧的新检测标识。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原检测标识为原伪随机PN序列；

所述结合同步帧中原PN序列和部分或全部保留比特构成该同步帧的新检测标识的步骤包括：将该同步帧中部分或全部保留比特设置为特征序列，以所述原PN序列和所述特征序列作为该同步帧的新检测标识。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述特征序列为全1序列、全0序列、PN序列或者非连续发送DTX。

5.一种同步帧接收方法，其特征在于，该方法包括：

在检测过程中，根据由同步帧中原检测标识和部分或全部保留比特构成的新检测标识检测同步帧；其中根据同步帧检测性能和索引Index译码性能之差的大小来确定所使用保留比特的数目；和/或，将所述原检测标识和所述保留比特设置为在所述同步帧中彼此相邻或者彼此分离；和/或，降低同步帧中所述新检测标识的发射功率。

6.一种同步帧检测系统，其特征在于，该系统包括发送端设备和接收端设备，其中：

所述发送端设备用于发送将同步帧中原检测标识和部分或全部保留比特结合构成新检测标识的同步帧；其中根据同步帧检测性能和索引Index译码性能之差的大小来确定所使用保留比特的数目；和/或，将所述原检测标识和所述保留比特设置为在所述同步帧中彼此相邻或者彼此分离；和/或，降低同步帧中所述新检测标识的发射功率；

7.一种同步帧发送端设备，其特征在于，包括同步帧生成单元和发送单元，其中：

所述同步帧生成单元用于将同步帧中原检测标识和部分或全部保留比特结合构成该同步帧的新检测标识，并将包括所述新检测标识的同步帧提供给所述发送单元；其中：根据同步帧检测性能和索引Index译码性能之差的大小来确定所使用保留比特的数目；和/或，将所述原检测标识和所述保留比特设置为在所述同步帧中彼此相邻或者彼此分离；和/或，降低同步帧中所述新检测标识的发射功率；

所述发送单元，用于发送包括所述新检测标识的同步帧。

8.根据权利要求7所述的同步帧发送端设备，其特征在于，所述原检测标识为原PN序列；

所述同步帧生成单元为：用于将同步帧中原PN序列和部分或全部保留比特以结合构成新PN序列的第一同步帧生成单元；或者，用于将同步帧中所述部分或全部保留比特设置为特征序列并将所述原PN序列和所述特征序列结合作为新检测标识的第二同步帧生成单元。

9.根据权利要求7所述的同步帧发送端设备，其特征在于，进一步包括：

位置设置单元，其用于将所述原检测标识和所述保留比特设置为在同步帧中彼此相邻或者彼此分离；和/或，

功率调整单元，用于降低同步帧中所述新检测标识的发射功率的功率调整单元；和/或，

长度调整单元，用于根据同步帧检测性能和Index译码性能之差的大小来确定所使用保留比特数目的长度调整单元。

10.根据权利要求7～9所述的同步帧发送端设备，其特征在于，所述同步帧发送端设备为信标Beacon设备。

11.一种同步帧接收端设备，其特征在于，该设备包括接收单元和检测单元，其中：

所述接收单元，用于接收同步帧并转发给检测单元；

所述检测单元，用于根据由同步帧中原检测标识和部分或全部保留比特构成的新检测标识检测同步帧；其中根据同步帧检测性能和索引Index译码性能之差的大小来确定所使用保留比特的数目；和/或，将所述原检测标识和所述保留比特设置为在所述同步帧中彼此相邻或者彼此分离；和/或，降低同步帧中所述新检测标识的发射功率。

12.根据权利要求11所述的同步帧接收端设备，其特征在于，所述原检测标识为原PN序列，所述部分或全部保留比特被设置为DTX；

所述检测单元包括：在检测过程中检测所述DTX的能量最低比特位置的第一检测单元；在检测过程中检测所述原PN序列位置的第二检测单元；根据所述DTX的能量最低比特位置和所述原PN序列位置来确定同步帧帧头的确定单元。

13.根据权利要求11或12所述的同步帧接收端设备，其特征在于，所述同步帧接收端设备为WRAN用户设备或Beacon设备。