CN101401346B - 无线通信网络中发送分组的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了在无线通信网络中发送分组的方法和装置。分组被构建成包括同步报头、物理层报头、以及有效载荷。帧分界符的开始以及前导码被插入到同步报头中。多个固定长度的三值序列以任意顺序被插入到所述帧分界符的开始中，随后发送所述分组。

Description

无线通信网络中发送分组的方法和装置
技术领域
本发明总体上涉及无线通信，并且更具体地涉及通信分组中的前导码。
背景技术
如图2所示，典型的现有技术的无线分组200包括同步报头(SHR)210，物理层报头(PHR)220，以及数据的有效载荷230。SHR210包含前导码240和帧分界符的开始(SFD)250。
SHR用于实现信号获取，信号同步和测距。SFD250用于检测前导码240的末端，SHR报头210的末端，以及PHR220的开始。即，SFD250用作SHR和PHR之间的分界符。
用于备选物理层的新兴的IEEE802.15.4a标准的任务组正在对前导码240和SFD250的结构进行标准化。根据2006年4月的IEEE DraftP802.15.4a/D2，通过引用合并于此，前导码240具有重复的8个相同的固定长度的非常平衡的三值符号(Si)的三值序列(PBTS)110，如图1所示，即所有的X都是相同的。
如图3所示，三值符号(Si)110可以是具有正(+)极性320的脉冲、具有负(-)极性330的脉冲、或是具有零(0)乘子(multiplier)340的脉冲。每个脉冲由脉冲重复间隔(PRI)310与下一脉冲分隔开。在图3中所示的针对符号S1在自相关峰值周围的旁瓣(side lobe)为零的意义上来说，图3中的PBTS110具有完全周期性的自相关属性。
图2示出了IEEE Draft P802.15.4a/D2标准中规定的SFD250。该SFD还具有包括重复的相同基本模式X260的周期性结构。在SFD250内基本模式X260的重复产生了周期性。该周期性有助于实现从该重复获得的统计复用增益。
然而，SFD应当具有任意的非周期性模式，以帮助接收机确定正在接收SFD250的哪一部分。因此，期望通过以下方式来改善SFD：即，移除周期性而不牺牲通过基本模式X的重复而实现的统计复用增益。
发明内容
本发明提供了无线通信网络中发送分组的方法和装置。所发送的分组包括同步报头、物理层报头、以及有效载荷。同步报头包括前导码以及帧分界符的开始。帧分界符的开始包括任意模式的固定长度三值序列。
有益效果
本发明改善了接收机对接收到的分组的同步，并改善了对帧分界符的开始(SFD)的检测。
附图说明
图1是现有技术的具有自相关属性的长度31的三值符号的列表；
图2是根据2006年4月的IEEE Draft P802.15.4a/D2的新兴的IEEE802.15.4a标准设计的无线网络的现有技术的分组结构的框图；
图3是现有技术的在时域中具有完全周期性自相关的长度31的三值符号的时序图，以及对应的自相关函数；
图4是根据本发明一个实施方式的分组结构的框图；
图5是根据本发明一个实施方式的帧分界符的开始(SFD)的详细框图；
图6是根据本发明另一实施方式的SFD的框图；以及
图7是根据本发明一个实施方式的用于构建SFD的克罗内克(Kronecker)运算的框图。
具体实施方式
本发明的实施方式提供了根据2006年4月的IEEE DraftP802.15.4a/D2中描述的新兴的IEEE802.15.4a标准设计的无线通信网络中的分组结构的结构；
IEEE Draft P802.15.4a/D2，通过引用将其全部内容合并于此。
如图4所示，分组400包括同步报头(SHR)410、物理层报头(PHR)420、以及数据的有效载荷430。SHR420包括前导码440和帧分界符的开始(SFD)450。
前导码440包括如图1中所示的重复的选定PBTS110。
根据本发明一个实施方式的SFD结构与IEEE Draft P802.15.4a/D2标准中规定的结构不同。SFD450包括重复的N对恒定核心和可变后缀，460和465，470和475，480和485，......，490和495。该后缀还可称为计数器。
如果存在N个重复的恒定核心，则存在N个不同的后缀或计数器。
核心的一个结构包括三值符号{-Si，0，0，0，Si，-Si}。如果N为4，则可规定4个不同的后缀。
如图5所示，第一后缀可以是C1＝{0，0}465，第二后缀可以是C2＝{0，-Si}475，第三后缀可以是C3＝{0，-Si}485，以及第四后缀可以是C4＝{Si，-Si}495。
如果每个后缀具有上述不同模式的三值符号，则接收机可确定在给定时间接收到的重复的数量。这使得能够将接收机的时钟在SFD450内相对地同步而不会有任何的模糊。
此外，接收机还可根据SFD450的重复的恒定核心而获得统计复用增益。
改善的自相关
上述计数器法的问题是SFD从整体上来看没有很好的自相关函数。自相关函数包含高的旁瓣。因此，与2006年4月的IEEE DraftP802.15.4a/D2相比改善了检测性能。然而，这一改善是微小的(marginal)。
本发明的实施方式规定了一种分组结构，作为对2006年4月的IEEEDraft P802.15.4a/D2中和母案(parent application)中描述的分组结构的改进。根据本实施方式，分组600包括同步报头(SHR)610、物理层报头(PHR)620、以及有效载荷630。
SHR610包括前导码640以及帧分界符的开始(SFD)650。前导码640包含对如上所述的完全平衡的三值序列(PBTS)110中选定的一个序列的重复。即，前导码中的多个PBTS110都是相同的。
SFD650的结构与2006年4月的IEEE Draft P802.15.4a/D2中的结构不同。根据本实施方式的SFD结构包括任意的码序列660，例如，64个码。每个码可代表固定长度为2n-1的三值序列，例如，长度为31、63或127。如果该码为0，则固定长度序列661为全零。如果该码为+1，则序列110与前导码中一样为Si，并且如果该码为-1，则序列110为-Si，即前导码中的PBTS110取反(negation)。
如图7所示，SFD650的创建可描述为两个码的克罗内克积。具体地说，在本实施方式中，SFD650是任意的三值码序列Su700(例如，64个码)和选定的固定长度三值码701(例如Si，-Si)的克罗内克积。如果Su中的三值码为0，则克罗内克积得到全零序列。在克罗内克运算之后，对于整个SFD序列具有以下等式
SFD = Su ⊗ Si ,
其中符号
Figure G2007800091028D00042
代表克罗内克积，并且SFD650的总长度为
64*31＝1984。
在一个实施方式中，前(first)8个码660的顺序和排列与次(second)8个码相同，例如，{0，0，+1，+1，-1，0，-1，0，0，0，+1，+1，-1，0，-1，0}，并且其余码的顺序和排列是任意的。
SFD650具有以上定义的任意结构的优点是，序列650具有高的峰值旁瓣比，这会改善检测性能。
在一个实施方式中，使检测性能最大化的最优三值码可以是以下任意序列中的任意一个：
码1
[00-1110-11-1-1-100100110000101-1010100-11100001-101010010001011-1-1-10-11000]；
码2
[1-101010000101011-1-1-10-1100-111000000001-100-100-1111101-1100010-10110-100]；
码3
[1-10101001-1010100-1-1-10-1100-111000000001-100-100-1111101-1100010-10110-100]；
这些任意序列是根据实验而确定的。
尽管以优选实施方式为例描述了本发明，但应当理解，在本发明的精神和范围内可以做出各种其他变化和修改。因此，所附的权利要求的目的是涵盖落入本发明的精神和范围内的所有这种变型和修改。

Claims (10)

1.一种在无线通信网络中发送分组的方法，该方法包括以下步骤：
构建包括同步报头、物理层报头、以及有效载荷的分组；
将帧分界符的开始以及前导码插入到所述同步报头中；
将任意的三值码序列插入到所述帧分界符的开始中，每个码代表固定长度的三值序列；以及
发送所述分组；
其中，所述三值码是0，+1，或-1，并且每个码0对应于具有所述固定长度的零序列，每个码+1代表在所述前导码中所述固定长度的完全平衡的三值序列，并且每个码-1代表在所述前导码中所述完全平衡的三值序列的取反；
其中，所述任意的三值码序列由Su表示，所述完全平衡的三值序列由Si表示，并且所述帧分界符的开始由克罗内克积
Figure FDA00001731618100011
表示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述帧分界符的开始中前8个码的顺序和排列与次8个码的相同，并且其余的码的顺序和排列是任意的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述帧分界符的开始中有64个任意的三值码。
4.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：
根据所述帧分界符的开始对接收机的时钟进行同步。
5.根据权利要求1所述的方法，其中接收机从所述帧分界符的开始来获得统计复用增益。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述网络是根据IEEE 802.15.4a标准设计的。
7.一种在无线通信网络中发送分组的装置，该装置包括：
用于构建分组的单元，其中该分组包括同步报头、物理层报头、以及有效载荷；
用于将帧分界符的开始以及前导码插入到所述同步报头中的单元；
用于将任意的三值码序列插入到所述帧分界符的开始中的单元，每个码代表固定长度的三值序列；以及
用于发送所述分组的单元；
其中，所述三值码是0，+1，或-1，并且每个码0对应于具有所述固定长度的零序列，每个码+1代表在所述前导码中所述固定长度的完全平衡的三值序列，并且每个码-1代表在所述前导码中所述完全平衡的三值序列的取反；
其中，所述任意的三值码序列由Su表示，所述完全平衡的三值序列由Si表示，并且所述帧分界符的开始由克罗内克积
Figure FDA00001731618100021
表示。
8.根据权利要求7所述的装置，该装置进一步包括：
用于根据所述帧分界符的开始对接收机的时钟进行同步的单元。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述接收机从所述帧分界符的开始来获得统计复用增益。
10.根据权利要求7所述的装置，其中所述网络是根据IEEE 802.15.4a标准设计的。
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