CN101714883A - 无线局域网内站点/接入点数据信号收发方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在无线信号功率动态范围大的情况下，能保持无线局域网通信链路高吞吐量的无线局域网内站点/接入点的数据信号收发方法及系统，主要方案包括：A、对数字AGC环路预设若干增益，这些增益均能保证接收机稳定工作；B、根据站点/接入点当前接收的数据信号强度，选择对应的预设增益并在必要的时候进行微调；C、根据站点/接入点当前接收的数据信号强度，设定发射机的发射功率，并在必要的时候进行微调。该方法增加专门的MAC帧来验证数据收发性能，并采用专门方法来估算站点/接入点接收的信道传输数据信号强度和计算站点/接入点的数据接收比率，能够作为判断无线链路信道衰落的定量数据和装置通信效率的参考依据。

Description

无线局域网内站点/接入点数据信号收发方法及系统

技术领域

本发明属于无线电传输技术领域，尤其涉及一种基于IEEE802.11标准的无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork，简称WLAN)内无线终端站点(Station，STA)/无线接入点(Access Point，AP)的数据收发方法及系统。

背景技术

无线局域网是20世纪90年代计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它是在有线网的基础上以无线信道作传输媒介的计算机局域网络，能快速方便地解决有线方式不易实现的网络信道的连通问题，为通信的移动化、个人化和多媒体应用提供了潜在的手段，并成为宽带无线接入的有效途径之一。

1997年6月，美国电气与电子工程师协会(IEEE)通过了IEEE802.11WLAN标准，这也是在无线局域网领域内的第一个国际上被认可的协议。后来IEEE又陆续发布IEEE802.11b、IEEE802.11a以及IEEE802.11g三种无线局域网物理层(PHY)接口标准。802.11系列标准是IEEE制定的关于空中接口发送以太网数据包的标准。其中IEEE802.11b/g工作在2.4GHz频段，而IEEE802.11a工作在5GHz频段。与之类似的是欧洲电信标准机构ETSI定义了HIPERLAN-2标准，该标准的物理层结构与IEEE802.11a类似，并且也是选择5GHz的工作频段。

IEEE802.11标准主要对网络的物理层和媒体接入控制层(MAC)进行规定，其中MAC层是重点。在MAC层以下，802.11规定了三种发送及接收技术：扩频(spread spectrum)技术、红外(infared)技术、窄带(narrow band)技术。而扩频又分为直序(direct sequence，ds)扩频和跳频(frequeny hopping，fh)扩频两种。使用跳频扩频技术，不仅使得无线网络传输数据的抗干扰能力提高，而且传输更加稳定，提高了数据的安全性。

IEEE802.11物理层的无线媒体决定了WLAN具有独特的媒体接入控制(MAC)机制。MAC子层负责信道分配过程、PDU寻址、帧形成、差错校验、分组拆装。IEEE802.11支持两种不同的MAC方案：第一种方案是分布协调功能(DCF)，类似于传统的分组网，支持异步数据传输等异步业务，所有要传输数据的用户拥有平等接入网络的机会；第二种方案是点协调功能(PCF)，基于由接入点控制的轮询(poll)方式，主要用于传输实时业务。MAC子层由DCF和PCF两部分组成，DCF直接位于物理层之上。

IEEE802.11支持三种不同类型的MAC帧：管理帧、控制帧和数据帧。管理帧用于站点与接入点的连接和分离、定时和同步、身份认证。控制帧用于竞争期间的握手通信和正向确认、结束非竞争期。数据帧用于在竞争期和非竞争期间传输数据，并且在非竞争期间可与轮询和确认(ACK)结合在一起。

802.11定义了两种类型的设备。一种是无线终端站点(Station，STA)，通常是通过一台PC机器加上一块无线网络接口卡构成的。另一种称为无线接入点(Access Point，AP)，它的作用是提供无线和有线网络之间的桥接。

802.11定义了两种网络拓扑结构：基本结构(infrastructure)模式和adhoc模式。ad hoc模式也称为点对点模式(pear to pear)或IBSS模式(Independent Basic Service Set)，在该模式下任一站点可与任一其它站点直接建立通信过程。

在infrastructure模式中，基本结构网通过无线接入点而建立，无线网络至少有一个与有线网络连接的无线接入点，还包括一系列无线的终端站点。接入点类似于蜂窝通信网中的基站，可以看作是将IEEE802.11网连到有线骨干网的网桥。这种配置成为一个BSS(Basic Service Set基本服务集合)。一个扩展服务集合(ESS Extended Service Set)是由两个或者多个BSS构成的一个单一子网。由于很多无线的使用者需要访问有线网络上的设备或服务(文件服务器、打印机、互联网链接等)，Infrastructure模式被广泛采用。

由于WLAN采用无线电或红外线作为传输媒质，STA与AP的双向通信信号会由于通信距离、微波噪声干扰和通信信道特性等因素影响通信质量，甚至造成通信中断。由于无线信号到达接收机的功率动态范围很大，现代通信通常采用在接收端进行自动增益控制(Automatic Gain Control，AGC)的方法来实现对接收机输入信号的调节，AGC的功能是根据收到的输入信号的强弱自动调整可变增益放大器的增益，使输入信号强弱变化时输出信号的强度保持恒定，从而使调制解调器和信号处理单元稳定工作而不致饱和或电平不够。目前接收机采用的数字式自动增益控制环路，涉及含有数控运放的射频部分和完成功率检测的基带部分，是为了使模拟输入信号能尽量达到模数转换器(Analogy/DigitalConverter，ADC)的满刻度要求，充分利用ADC的动态范围，而又不使ADC饱和而设置的。该种数字式自适应增益控制环路的结构如图1所示，从射频接收到的模拟信号经过带通滤波器和正交解调后分为I、Q两路，在可变功率放大器(Variable Gain Amplifier，VGA)处信号功率得到放大或衰减，信号强度基本恒定后进入ADC转换。转换后的数字信号经器件检波后，参与能量估算经过门限比较，反馈到可变增益级的可变功率放大器，使信号变化达到规定范围内。

在上述现有技术方案中，能量估算主要是对输入的正交I，Q两路信号进行能量估计，在本部分得到的估计值范围和精确度对之后的门限比较非常重要。由于电波在空间传播过程中存在明显衰落，在接收机输入端的信号强度有很大的变化，同时VGA的调整范围有限。有时某些突发强干扰或信号极其微弱甚至无信号的情况下，AGC将会使用最大衰减或最大增益来对信号处理。对于幅度过大的信号经过调整后其幅度可能仍然大于正常范围，接收端可能产生溢出错误和能量估算偏差；对于幅度过小的信号，AGC可能将无用信号调整到了可用的范围，接收端会产生错误的能量估算，这都将使门限比较出错进一步导致VGA失调，从而循环形成能量估算错误，严重影响系统稳定和正常性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无线局域网内无线终端站点/无线接入点的数据信号收发方法及系统，采用该方法/系统能够保证传输速率高和功率动态范围大的输入数据信号强度达到接收机的正确解调范围，从而保证接收机稳定工作。

为解决上述技术问题，本发明方法包括如下步骤：

步骤A、对无线终端站点/无线接入点的数字基带AGC环路预设若干增益；其中任一个增益均能保证当数字基带AGC环路采用该增益，且无线终端站点/无线接入点接收的信道传输数据信号强度处在与该增益对应的某个预定的强度范围内时，接收机接收的信号强度能够达到接收机的正确解调范围，即接收机能够稳定工作，并且，各个增益对应的所述预定的强度范围应相互连续并有一定重叠，并在必要的时候能够覆盖无线终端站点/无线接入点可能接收的数据信号强度范围；

步骤B、找出与无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号强度所处的所述预定强度范围相对应的所述预设增益；

步骤C、验证接收机当前的接收性能，如果接收性能达到预定标准则以步骤B所述找出的增益作为数字基带AGC环路的当前增益；如果接收性能未达到预定标准则执行步骤D；

步骤D、对步骤B所述找出的增益进行微调，以使接收机当前的接收性能达到所述预定的标准，并以微调后的增益作为数字基带AGC环路的当前增益。

步骤B中，所述无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号可以是专门增加的由所述无线终端站点/无线接入点的通讯对端发来的MAC帧信号。

相应地，步骤C中，可以是通过计算所述专门增加的MAC帧信号的收包率或丢包率来验证接收机当前接收性能的。

在采用上述步骤确定了数字基带AGC环路的当前增益后，本发明方法还可以进一步包括以下确定无线终端站点/无线接入点的发射机的发射功率的步骤：

步骤E、根据所述无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号的强度，结合经验知识，初步设定所述无线终端站点/无线接入点的发射机的发射功率；

步骤F、验证所述发射机当前的发射性能，如果发射性能达到预定标准则以步骤E所述初步设定的发射功率作为发射机的当前发射功率；如果发射性能未达到预定标准则执行步骤G；

步骤G、对步骤E所述初步设定的发射功率进行微调，以使发射机当前的发射性能达到所述预定的标准。

步骤E中，所述无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号的强度RX_POWER可以采用如下步骤来估算：

步骤1、所述无线终端站点/无线接入点在本网内的通讯对端向其增发专门的MAC帧信号；

步骤2、在所述数字基带AGC环路的当前增益下，接收Sampling_num包所述MAC帧，计算每帧接收信号能量估算结果Es，从大到小或从小到大依次排列Es建立数组；掐头去尾计算处于Es数组中间位置的Sampling_num/2的Es的均值即为Es_average；

其中，接收机将AD采样后一段时间内正交I，Q两路输入信号的平均能量作为Es，即：

$E_s=\frac{1}{N}\mathrm{\Σ}\left|S\left(n\right)\right|---\left(1\right)$

其中N为采样点数，S(n)为输入的数字信号的能量：

$S\left(n\right)=\sqrt{I^2+Q^2}---\left(2\right)$

步骤3、根据Es_dBm＝20lg(Es_average/2^M将Es_average转换为以dBm为单位的数值Es_dBm，其中M为ADC的位数；并根据预先建立的Es_dBm与无线终端站点/无线接入点接收到的信道传输数据信号强度RX_POWER之间的拟合模型来求得无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号强度RX_POWER。

所述Sampling_num的最优值为大于等于20的4的整数倍值。

所述预先建立的Es_dBm与无线终端站点/无线接入点接收的信道传输数据信号强度RX_POWER之间的拟合模型具体可以为采用如下方法来建立的：

将Es_dBm与无线终端站点/无线接入点接收的信道传输数据信号强度RX_POWER一一对应；

再利用最小二乘多项式曲线拟合的方法，建立形如y(x)＝f(a，x)＝a₁xⁿ+a₂x^n-1+...+a_nx+a_n+1的n阶多项式模型，实现Es_dBm与实测RX_POWER的逼近。

具体地，可利用Matlab工具的[a，S]＝polyfit(x，y，n)函数来确定n阶多项式系数；x，y是长度相同的被拟合原数据向量，其中x是以一段预设增益下稳定接收范围内的Es_dBm为元素的数组，y是以与Es_dBm一一对应的RX_POWER为元素的数组，n是多项式阶数，a是所得的多项式系数，S是一个供polyval函数使用的构架数组；当取n阶时系数a为包含n+1个元素的数组{a₁，a₂，...，a_n+1}。

同时可利用Matlab工具的[ye，delta]＝polyval(a，x，S)函数来取得y拟合后的估计量ye，ye表示拟合的信号强度，y表示实际的信号强度，可通过作对比曲线比较验证ye与y的差距。x是polyfit的输入参数即以Es_dBm为元素的数组；a是polyfit算得的多项式系数，是长度为n+1的数组，该数组的元素是多项式递减幂排列的x的系数；S是polyfit算得的构架数组。Polyval函数返回形如ye＝a₁xⁿ+a₂x^n-1+...+a_nx+a_n+1的n阶多项式估值ye，利用S能够计算离差delta，从而得到估值误差ye±delta。

在步骤F中，验证发射机发射性能的具体方法可以为：所述无线终端站点/无线接入点向通讯对端增发一种专门的MAC帧信号，然后通过计算该MAC帧信号的收包率或丢包率来验证所述发射机的发射性能。

本发明方法还可以进一步采用周期处理的方式，每当预设的周期时间到时，即返回步骤B进行处理，并执行步骤B的后续步骤。

针对无线终端站点与无线接入点之间的双向数据传输，采用本发明方法来实现无线终端站点的数据信号收发，能够尽量减少承担网络管理功能的无线接入点的资源损耗和处理任务，不影响无线接入点的处理速度，实现了以较快反应时间和低运算量改善无线链路通信。

为解决上述技术问题，采用本发明方法的无线局域网内无线终端站点/无线接入点的数据信号收发系统包括：

无线终端站点/无线接入点的数据信号接收分系统和无线终端站点/无线接入点的数据信号发射分系统；

其中，无线终端站点/无线接入点的数据信号接收分系统用于：

对无线终端站点/无线接入点的数字基带AGC环路预设若干增益；其中任一个增益均能保证当数字基带AGC环路采用该增益，且无线终端站点/无线接入点接收的信道传输数据信号强度处在与该增益对应的某个预定的强度范围内时，接收机接收的信号强度能够达到接收机的正确解调范围，并且，各个增益对应的所述预定的强度范围应相互连续并有一定重叠，并在必要的时候能够覆盖无线终端站点/无线接入点可能接收的数据信号强度范围；

找出与无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号强度所处的所述预定强度范围相对应的所述预设增益；

验证接收机当前的接收性能，如果接收性能达到预定标准则以所述找出的增益作为数字基带AGC环路的当前增益；如果接收性能未达到预定标准则对所述找出的增益进行微调，以使接收机当前的接收性能达到所述预定的标准，并以微调后的增益作为数字基带AGC环路的当前增益；

无线终端站点/无线接入点的数据信号发射分系统则用于：

根据所述无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号的强度，结合经验知识，初步设定所述无线终端站点/无线接入点的发射机的发射功率；

验证所述发射机当前的发射性能，如果发射性能达到预定标准则以所述初步设定的发射功率作为发射机的当前发射功率；如果发射性能未达到预定标准则对所述初步设定的发射功率进行微调，以使发射机当前的发射性能达到所述预定的标准。

本发明的有益效果为：

采用该方法/系统能够有效保证传输速率高、功率动态范围大的输入数据信号强度达到接收机的正确解调范围，从而保证接收机稳定工作和无线链路通信的高吞吐量；同时本发明考虑了无线通信实际应用要求，尽量减少承担网络管理功能的无线接入点资源损耗和处理任务，不影响无线接入点处理速度，实现了以较快反应时间和低运算量改善无线链路通信。本发明方法/系统还具有实施简便，易于操作的优点。

附图说明

图1是数字基带AGC环路结构简图；

图2是STA/AP接收信号强度与预设增益关系图；

图3是预设增益为AH3时Es_dBm与RX_POWER三阶拟合的对比曲线；

图4是微调增益方法示意图；

图5是STA的接收信号强度与STA的发射功率关系示意图；

图6是微调发射功率方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明通过一种自动增益控制和发射功率调节的方法，在无线信道动态范围大的情况下，使Infrastructure基本结构网络模式下WLAN终端站点的高传输速率的输入数据信号强度达到接收机的正确解调范围，保证接收机稳定工作。再通过调节基带或射频输出功率，使站点发射的数据信号达到通信对端的无线接入点的接收机正确解调门限。在调节接收发射性能过程的同时可计算站点接收到的通信无线媒质传输数据的信号强度和数据传输效率。本发明实现增强WLAN站点收发性能从而保证无线链路在很大动态范围的高吞吐量，并可利用数据传输效率和信号强度结果，即时了解通信质量和判断信道衰落，有利于网络运行维护。

以下以STA的数据信号收发处理为例对本发明进行说明，并且该STA的通讯对端为本网内的AP。AP的数据信号收发处理可参照实施。

本发明方法包括如下流程：

一、STA工作流程

本发明针对STA进行两个阶段的处理工作，预处理阶段和周期处理阶段。

(1)预处理阶段

在将STA投入组网实际工作前，应对STA进行预处理，确定STA的全部预设接收增益和每段预设增益对应的拟合多项式系数。

预设增益使STA在实际工作时以较短耗时设置合适的增益，防止因信号估算错误引起的VGA失调而影响系统稳定；拟合多项式系数使STA结合预设增益快速计算精度较高的通信信道传输数据信号能量，从而反映无线链路状态。由于STA在预处理阶段完成了繁琐耗时的接收增益和信号强度分析，简化了实际工作期间的调节和计算过程，可实现实际工作的短反应时间和低运算量。

(2)周期处理阶段

STA在应用于实际组网时进行周期处理工作。

具体步骤为：

步骤1：选择预设增益

STA选择通信信道后，其接收机从低到高依次设置预设增益，每设置完毕增益则接收来自本网AP的长标号通知帧，计算并保存长标号通知帧的接收信号能量。根据长标号通知帧的接收信号能量确定合适的预设增益。进入步骤2计算无线通信媒质中传输数据的信号强度。

步骤2：计算无线通信媒质中传输数据的信号强度

如当前增益为预设增益，利用其对应的拟合多项式系数；如当前增益为微调增益，则利用与当前增益最为接近的预设增益所对应的拟合多项式系数。结合当前增益下保存的长标号通知帧接收信号能量，计算通信信道传输数据的信号强度。在微调增益下还需要进一步修正信号强度结果。进入步骤3验证当前增益下的接收性能。

步骤3：验证当前增益下的接收性能

接收来自本网AP的长标号通知帧，计算并保存长标号通知帧的接收信号能量和丢包率。 

如出现零收包或低收包情况，需要跳转到步骤1，重新选择预设增益；

如当前增益为预设增益，接收信号能量不属于线性取值区间，则选择前段或后段预设增益，重新收包验证接收性能。

如接收信号能量与前次收包相比仅微弱变化，则更新信道传输数据信号强度。而后判断丢包率，如未达标需要进入步骤4微调增益。

如接收信号能量和丢包率均达标，说明接收性能良好，则结束调节接收性能。如当前已进入周期验证性能阶段，则跳转到步骤8等待下个周期开始，否则开始调节发射性能，跳转到步骤5预设发射功率。

步骤4：微调增益

以当前增益作为原始增益，接收长标号通知帧，计算并保存长标号通知帧的接收信号能量和丢包率。如丢包率大于标准值，则以原始增益为中心值调节增益。即以相对方向轮流扩大而后减小当前增益，增益变化的跨度递增。然后重新接收长标号通知帧。需要注意在微调增益的收包过程中，当中途丢包数大于最大允许丢包数时，应中断接收令丢包率＝1继续微调增益，以节省微调时间。

如果增益调尽或者增益变化跨度超过一定限值。说明STA微调增益失败，应停止微调，跳转到步骤1，重新选择预设增益，以更快找到合适增益。

如果丢包率低于标准值，说明STA接收性能达标，微调成功。更新信道传输数据信号强度，结束调节接收性能，开始调节发射性能，进入步骤5预设发射功率。

步骤5：预设发射功率

预设STA发射功率(基带或射频部分)的方法：根据实测的经验数据，利用调节接收部分所得到的信道传输数据信号强度，选择与其对应的发射功率，作为STA原始发射功率。进入步骤6验证当前发射功率下的发射性能。

步骤6：验证当前发射功率下的发射性能

STA利用当前发射功率，在一定时限内以固定时隙向本网络AP持续发送长标号指示帧。发送时限结束，STA向本网AP发送一个收包率请求帧，同时结束长标号指示帧的发送。然后在一定时限内等待接收来自本网AP的收包率应答帧。

如果STA等待超时，未收到本网AP的收包率应答帧，进入步骤7微调发射功率。

如果STA在等待时限内收到AP的收包率应答帧，解析帧，取得AP针对本STA的长标号指示帧的收包数和收包率。如果AP收包数为0或者AP收包率低于标准值，判断发射功率是否调尽。如果发射功率已调尽，则使用AP收包率最高值对应的发射功率或当前发射功率，结束调节发射性能，跳转到步骤8周期验证性能，如未调尽则进入步骤7微调发射功率。如果AP收包率达标，说明STA发射性能良好，使用当前发射功率，结束调节发射性能，跳转到步骤8周期验证性能。

步骤7：微调发射功率

以原始发射功率为中心值，相对方向轮流扩大而后减小当前功率。功率每次变化1dB，即功率跨度步进1dB。当发射功率达到某端极限，则之后的功率调节方向与本次方向相反；如本次功率对应的AP收包率非零而前次为零，或者本次与前次差值超过30％，则之后的发射功率调节方向与本次方向相同，即单向调节发射功率。然后跳转到步骤6验证当前发射功率下的发射性能。

步骤8：周期验证性能

等待周期时间，STA跳转到步骤3验证当前增益下的接收性能。

二、AP工作流程

本发明考虑到无线通信实际应用要求，尽量减少承担网络管理功能的AP接入点资源损耗和处理任务。

(1)发送长标号通知帧

AP启动后即以固定时隙，向本网络通信媒体所有活动站点持续广播发送长标号通知帧。

(2)发送收包率应答帧

AP每接收到本网STA的长标号指示帧，更新存储STA的标号信息。

当AP收到STA的收包率请求帧，计算针对该STA的长标号指示帧的收包率。

组建收包率应答帧，向请求STA发送，并清零与请求STA相关的标号和收包率信息。

三、IEEE802.11自定义管理帧

(1)自定义管理帧类型

为了调节STA收发性能，本发明采用自定义MAC帧，以不影响协议规范的WLAN功能。本发明的自定义MAC帧格式根据ANSI/IEEE 802.11协议(1999版本)Information technology Telecommunication and information exchangebetween systems Local and metropolitan area networks Specificrequirements Part11：Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and PhysicalLayer(PHY)Specifications和中华人民共和国标准GB15629.11-2003信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第11部分无线局域网媒体访问控制和物理层规范。

本发明利用IEEE802.11协议的MAC管理帧的保留子类型，自定义4类管理帧，分别为长标号通知(Longindex Notification)帧、长标号指示(LongindexIndication)帧、收包率请求(Receiverate Request)帧和收包率应答(Receiverate Response)帧。类型和子类型组合如下表：(其中子类型值可更替为它值)

类型值(bit)	类型描述	子类型值(bit)	子类型描述
				00	管理	1110	长标号通知
00	管理	1111	长标号指示
				00	管理	1010	收包率请求
00	管理	1011	收包率应答

(2)自定义管理帧格式

①长标号通知帧

字节：

长标号通知帧的MAC头格式规定同IEEE802.11-1999和GB15629.11-2003协议，帧控制域子类型字段值为0xE。

帧体格式如下图：

字节：

②长标号指示帧

字节：

长标号指示帧的MAC头格式规定同IEEE802.11-1999和GB15629.11-2003协议，帧控制域子类型字段值为0xF。

帧体格式如下图：

字节：

③收包率请求帧

字节：

长标号指示帧的MAC头格式规定同IEEE802.11-1999和GB15629.11-2003协议，帧控制域子类型字段值为0x6。帧体部分保留。

④收包率应答帧

字节：

长标号指示帧的MAC头格式规定同IEEE802.11-1999和GB15629.11-2003协议，帧控制域子类型字段值为0x7。

帧体格式如下图：

字节：

下面对本发明技术方案作进一步详细说明：

一、预处理阶段

1、确定接收机预设增益

为了较快调节接收增益，在本发明中采用向数字基带AGC环路预设接收增益的方法。预设增益存在多段即多个值，每段增益在VGA的调整范围内取值，可以保证接收机在一定信号强度范围内的稳定解调能力。每段增益所保证的接收范围相连可以覆盖从强到弱的较大动态范围的信号接收。实测表明，利用本方法至少可以实现接收机稳定解调从-10dBm到-82dBm的通信信道传输信号，满足IEEE802.11协议要求。

(1)计算Es

本发明首先利用接收机对数字输入信号做能量估算的结果判断增益调节效果。接收机将AD采样后一段时间内正交I，Q两路输入信号的平均能量作为接收信号能量估算结果Es。

$E_s=\frac{1}{N}\mathrm{\Σ}\left|S\left(n\right)\right|---\left(1\right)$

其中N为采样点数，S(n)为输入的数字信号的能量：

$S\left(n\right)=\sqrt{I^2+Q^2}---\left(2\right)$

Es显示接收机输入信号的动态范围，同时ADC的位宽决定Es取值范围[0，Es_max]。实测表明，当Es处于区间两端时容易造成能量估算错误和AGC调节错误，而影响系统稳定和正常性能，当Es处于[Es_low，Es_hi]线性区间时接收机工作正常。以8位ADC为例，Es取值区间[0，255]，线性区间[30，220]，其它位宽的ADC同理。

(2)预设增益的确定方法

在WLAN的Infrastructure模式下，AP启动后即以固定时隙(如50ms)，以数据帧的调制方式和传输速率向本网络通信媒体所有活动站点持续广播发送长标号通知帧，零次重发。AP长标号通知帧体的标号域值遵循如下规则循环变化：首先从零开始，每发完一帧标号自加，当标号增加到65530后重新归零。本发明以STA接收机所接收的长标号通知帧的接收信号能量Es作为确定预设增益的基本依据。

首先确保STA接收到的信道传输的长标号通知帧信号强度为-10dBm(或更强)，从STA的VGA取值范围的最低值作为首段增益尝试值，然后采集一定数量本网AP发送的长标号通知帧计算Es均值Es_average。Es均值计算方法为：接收Sampling_num(可任意选取，最好为大于等于20的4的整数倍值)包长标号通知帧，计算每帧Es，从大到小依次排列Es建立数组。收满长标号通知帧，掐头去尾计算处于Es数组中间位置的Sampling_num/2元素均值即为Es_average。

由于Es_average取极端值(0或Es_max)时可能反馈失真应该舍弃，可利用当前预设增益下的接收信号强度Es线性区间[Es_low，Es_hi]所对应的信道传输信号强度范围得到当前增益可保证的稳定接收范围。应保证各段预设增益的稳定接收范围连续并存在部分重叠，各段稳定接收范围相连可以覆盖从强到弱(至少从-10dBm到-82dBm)较大动态范围的信号接收。

具体的预设增益确定方法为：

每段预设增益对应的接收范围起点的长标号通知帧的Es_average应逼近Es_hi，如果Es_average不属于[Es_hi-Es_max×10％，Es_hi]时，以VGA最小步进扩大增益，直到Es_average满足区间。利用当前增益，以1dB为步进衰弱信道传输的长标号通知帧信号，并衡量Es_average。Es_average应呈现减小趋势，当Es_average小于Es_low时，记录当前信道传输的长标号通知帧信号强度，如为-21dBm，则认为该增益可以保证接收机稳定解调范围为[-20dBm，-10dBm]。由此生成首段预设增益。

本发明要求每段预设增益对应的接收范围应连续并存在2-3dB重叠以确保接收。以上段的数字为例，次段预设增益保证的接收机稳定解调范围起点应为-17dBm。次段预设增益确定方法同首段。设VGA可调的最小步进值为VgaStep，则次段增益的首个尝试值一般比首段预设增益大VgaStep的8倍，如该试值不满足条件，则以其为原始值微调增益，轮流增大而后减小当前增益，增益每次变化VgaStep，直到找到符合条件的增益。

对于末段预设增益值确定关键为当通信信道传输的长标号通知帧信号强度为-82dBm(或更弱)时，Es_average逼近Es_low，属于区间[Es_low，Es_low+Es_max×5％]。预设增益确定方法的关键是首先确定首末段预设增益。

利用以上方法可以以最少段数确定预设增益并保证-10dBm到-82dBm能量范围的数据接收。假设本部分最终确定5组预设增益，分别为AL1，AL2，AH1，AH2，AH3，如图2所示。

2、生成拟合多项式系数

本部分以各段预设增益下的长标号通知帧接收信号能量均值Es_average换算为dBm单位的Es_dBm为依据，生成每段预设增益所对应的拟合系数，参与多项式计算，从而得到STA接收到的通信无线媒质传输数据的信号强度RSSI。根据ADC位宽区别，信号能量的换算公式不同，M位ADC的换算公式为Es_dBm＝20lg(Es_average/2^M)，则8位ADC的换算公式为Es_dBm＝20lg(Es_average/2⁸)。(公式4.3.1)

通过实测，接收机在各段预设增益的稳定接收范围内(即Es_average属于区间[Es_low，Es_hi])接收到通信信道传输长标号通知帧，在该范围内以1dBm为步进取得长标号通知帧的Es_average(Sampling_num个取中间均值)，经过公式4.3.1换算为Es_dBm，与STA接收到的通信信道传输的数据信号强度RX_POWER一一对应。

再利用最小二乘多项式曲线拟合的方法，建立形如y(x)＝f(a，x)＝a₁xⁿ+a₂x^n-1+...+a_nx+a_n+1的n阶多项式模型，实现Es_dBm与实测RX_POWER的逼近。

可利用Matlab工具的[a，S]＝polyfit(x，y，n)函数确定n阶多项式系数。x，y是长度相同的被拟合原数据向量，其中x是以一段预设增益下稳定接收范围的Es_dBm为元素的数组，y是以与Es_dBm一一对应的RX_POWER为元素的数组，n是多项式阶数，a是所得的多项式系数，S是一个供polyval函数使用的构架数组。当取n阶时系数a为包含n+1个元素的数组{a₁，a₂，...，a_n+1}。

再利用Matlab工具的[ye，delta]＝polyval(a，x，S)函数取得y拟合后的估计量ye，在本例中ye表示拟合的信号强度，y表示实际的信号强度，可通过作对比曲线比较验证ye与y的差距。x是polyfit的输入参数即以Es_dBm为元素的数组；a是polyfit算得的多项式系数，是长度为n+1的数组，该数组的元素是多项式递减幂排列的x的系数；S是polyfit算得的构架数组。Polyval函数返回形如ye＝a₁xⁿ+a₂x^n-1+...+a_nx+a_n+1的n阶多项式估值ye，利用S能够计算离差delta，从而得到估值误差ye±delta。

图3是预设增益为AH3时Es_dBm与实测RX_POWER三阶拟合的对比曲线。

实测表明，拟合阶数取三阶(n＝3)即可满足一般估值要求，拟合多项式系数为a₁，a₂，a₃，a₄。为保证计算精度，拟合多项式阶数一般不超过5阶。具体的最优阶次可根据拟合良好度Q＝1-P(X²＜(N-n-1))与0.5是否接近来确定，若该阶次的拟合良好度Q较其它阶次的Q值与0.5最为接近则认为阶次适当，式中X²是最小二乘量，N是原数据长度，(n+1)是多项式系数的数目。例如对在AH3增益值下的测试数据做三阶多项式曲线拟合，拟合多项式系数a₁＝0.0014816，a₂＝0.042214，a₃＝1.3838，a₄＝-63.4113，拟合良好度Q＝0.5932。

以8位ADC为例，生成AH3预设增益所对应的拟合多项式系数a的Matlab参考代码如下：

clear；

Es_average＝[211.71 198.50 177.97 164.38 142.83 134.24 114.28106.57...

90.41 83.79 69.23 63.79 55.72 54.05 47.97 45.13 36.85 35.70 30.7730.03]；

for i＝1:20

Es_dBm(i)＝20*log10(Es_average(i)/256)；

end

RX_POWER＝[-65.382 -66.382 -67.382 -68.382 -69.382 -70.382 -71.382-72.382...

-73.382 -74.382 -75.382 -76.382 -77.382 -78.382 -79.382 -80.382-81.382...

-82.382-83.382-84.382]；

n＝3；

a＝polyfit(Es_dBm，RX_POWER，n)；

poly_db＝polyval(a，Es_dBm)；

plot(Es_dBm，RX_POWER，′-bo′，Es_dBm，poly_db，′--r′)；

xlabel(′Es-dBm(单位：dBm)′)；ylabel(′实测RX-POWER(单位：dBm)′)；

text(-18，-70，[′a_1＝′num2str(a(1))′a_2＝′num2str(a(2))])；

text(-18，-72，[′a_3＝′num2str(a(3))′a_4＝′num2str(a(4))])；

legend(′实测曲线′，′拟合曲线′)；

grid off；

sprintf(′finished！！！′)

二、4.3.2周期处理阶段

(1)调节接收性能

步骤1：选择预设增益

STA选择通信信道后，其接收机从低到高依次设置预设增益，每设置完毕增益则接收Sampling_num包自本网AP的长标号通知帧。

收包结束时应计算长标号通知帧的Es均值和丢包率，因此收包期间的操作关键为：

假设STA良好接收的丢包率标准值为Lossrate_refer，得收包期间允许的最大丢包数为Lossnum_max＝Sampling_num×Lossrate_refer。初始化AP标号归零前STA收包总数Rxnum_halt＝0，AP标号归零前STA丢包总数lossnum_halt＝0。

保存首个长标号通知帧体的标号域值，作为首包标号headindex。

累加长标号通知帧的收包数Rxnum。

监视每帧帧体标号域值，当本帧标号packetindex小于前帧标号preindex，说明达到AP标号归零阶段。保存前次STA收包数记为Rxnum_halt作为归零前STA收包总数。将前帧标号与首包标号相减后加1，作为归零前AP发包总数Txnum_halt＝preindex-headindex+1并保存，同时保存在此期间的丢包总数lossnum_halt＝Txnum_halt-Rxnum_halt。更新首包标号headindex等于本帧标号。

当处于微调增益(后文有述)收包时，根据当前收包数Rxnum计算每帧接收后的中途丢包数Lossnum＝packetindex-headindex+1-Rxnum+Rxnum_halt+lossnum_halt。如Lossnum大于Lossnum_max，应中断接收，重新微调增益。

计算每帧Es，从大到小依次排列Es建立数组。

当收满Sampling_num包，或超时等待后达到Sampling_num的半数以上收包，掐头去尾计算处于Es数组中间位置的Sampling_num/2数据均值Es_average。然后计算当前丢包率Lossrate。丢包率计算方法为：保存STA接收到的最末长标号通知帧体的标号域值，作为末包标号tailindex。如本次接收中出现AP标号归零，计算AP发包总数Txnum_total：

Txnum_total＝txnum_halt+tailindex-headindex+1；若未出现AP标号归零，Txnum_total＝t tailindex-headindex+1。然后计算收包率Rcvrate_sta＝Rxnum÷Txnum_total，则Lossrate＝1-Recvrate。

以下两种情况需要重新收包：

①未能接收足量信号：

超时等待后未能达到Sampling_num的半数收包。如果当前预设增益为末段即AH3，将增益设为首段即AL1重新收包；否则将增益扩大(如当前为AL2，则设为AH1)重新收包。

②收满或达半数以上收包后，强弱信号标志位为高：

当Es处于极端值0的包数大于Sampling_num/4，说明此时收包能量过弱，取弱信号标志位Underflow_flag＝1；

当Es处于极端值Es_max的包数大于Sampling_num/4，说明此时收包能量过强，取强信号标志位Overflow_flag＝1，

当Underflow_flag＝Overflow_flag＝0，如果Es_average＜Es_low，取Underflow_flag＝1；如果Es_average＞Es_hi，取Overflow_flag＝1。

如果Underflow_flag＝1，当前预设增益为末段即AH3，说明信号过弱并超过STA的稳定接收范围，说明预设增益均不可用；否则将增益扩大(如当前为AL2，则设为AH1)重新收包。

如果Overflow_flag＝1，增益设值为首段即AL1，说明信号过强并溢出STA的强信号接收范围，说明预设增益均不可用；否则将增益减小(如当前为AL2，则设为AL1)重新收包。

如果Underflow_flag＝Overflow_flag＝0，Es_average∈[Es_low，Es_hi]，则选择完毕预设增益，保存当前Es均值Es_average和当前丢包率Lossrate_sta。进入步骤2计算无线通信媒质中传输数据的信号强度。

步骤2：计算通信无线媒质中传输数据的信号强度

利用公式4.3.1将Es_average转换为以dBm为单位的Es_dBm，如果当前增益为预设增益，直接使用当前预设增益对应的拟合多项式系数a；如果当前增益为微调增益，则使用与当前增益最为接近的预设增益AgcDefault所对应的拟合多项式系数a，同时计算AgcDefault与当前增益相减的差值AgcDeff。再通过以下公式计算信道传输数据的信号强度(以三阶为例)：

RSSI(dBm)＝a₁×Es_dBm³+a₂×Es_dBm²+a₃×Es_dBm+a₄(公式4.3.2)

如果当前增益为微调增益，还需要将RSSI与AgcDeff相加，修正RSSI值。

进入步骤3验证当前增益下的接收性能。

步骤3：验证当前增益下的接收性能

在当前增益下接收Sampling_num包自本网AP的长标号通知帧，计算并保存Es均值Es_average和丢包率Lossrate_sta，然后衡量该结果。

如出现零收包或低收包情况，即超时等待后未能达到Sampling_num的半数收包，说明信号强度出现较大变化，跳转到步骤1，重新选择预设增益。

衡量Es_average。1.如果当前增益为预设增益。初始化预设增益信号变强标志Strong_flag＝0，信号变弱标志Weak_flag＝0。如Es_average大于Es_hi，说明信号变强，取Strong_flag＝1。如此时weak_flag＝0就将预设增益减小(如当前为AL2，则设为AL1)重新收包验证接收性能；如weak_flag＝1或当前为首段预设增益，需要进入步骤4微调增益；如Es_average小于Es_low，说明信号变弱，取Weak_flag＝1。如此时Strong_flag＝0就将预设增益扩大(如当前为AL2，则设为AH1)重新收包验证接收性能；如Strong_flag＝1或当前为末段预设增益，需要进入步骤4微调增益；2.如果Es_average属于线性取值区间，但与前次收包相比变化幅度超过Es_max的5％，说明信号强度出现微小变化。如当前为预设增益利用当前增益对应的拟合多项式系数a更新信道传输数据信号强度RSSI；如当前为微调增益利用与当前增益最为接近的预设增益值AgcDefault所对应的a，计算并修正RSSI。然后衡量丢包率Lossrate_sta。

衡量丢包率Lossrate_sta。如Lossrate_sta大于Lossrate_refer，说明接收性能变差，进入步骤4微调增益。

如未出现零收包或低收包，Es_average和Lossrate_sta也均未出现以上情况，说明STA接收性能良好，则结束调节接收性能。如当前已进入周期验证性能阶段，则跳转到步骤8等待下个周期开始，否则开始调节发射性能，跳转到步骤5预设发射功率。

步骤4：微调增益

以当前增益作为原始增益AgcOrigin，接收Sampling_num包自本网AP的长标号通知帧，计算并保存Es均值Es_average和丢包率Lossrate_sta。需要注意在微调增益的收包过程中，当中途丢包数大于最大允许丢包数时，应中断接收令Lossrate_sta＝1继续微调增益，以节省微调时间。

如Lossrate_sta大于Lossrate_refer标准值，则以原始增益AgcOrigin为中心值调节增益，增益调节方法为：首先以VgaStep作为增益跨度，以相对方向轮流扩大而后减小当前增益，增益每次步进VgaStep，即增益跨度步进VgaStep。微调增益方法如图4所示。

当增益达到VGA无效取值区间，则跳到有效值区间。当增益达到VGA某端极限，则之后的增益调节方向与本次方向相反，即单向调节增益；比较本次和前次Lossrate_sta，如本次非零而前次为零，或者本次小于前次10％以上，则之后的增益调节方向与本次方向相同，即单向调节增益。

如果当前为单向调节增益，并且增益达到本方向极限，或双向增益都已达到极限，却均未能使丢包率达标；或者当微调增益跨度超过一定限值。说明STA微调增益失败，应停止微调，跳转到步骤1，重新选择预设增益，以便更快找到合适增益。

如果Lossrate_sta小于Lossrate_refer，说明STA接收性能达标，微调成功。利用与当前增益最为接近的预设增益值AgcDefault所对应的拟合多项式系数a，计算并修正信道传输数据信号强度RSSI。结束调节接收性能开始调节发射性能，进入步骤5预设发射功率。

(2)调节发射性能

当接收性能调节完毕后，启动发射性能调节流程。

步骤5：预设发射功率

首先预设STA发射功率(基带或射频部分)TxPower。

TxPower一般可正负调节。利用实测方法对应无线链路环境，可将STA接收的数据信号强度即通信信道传输数据信号强度与TxPower形成对应，将TxPower划分为数个档次，如图5所示，TL1～TL3为由强到弱的三档负值发射功率；T0～TH3为由强到弱的四档正值发射功率。

预设发射功率的方法为：根据实测的经验数据，利用调节接收部分所得到的RSSI结果，选择与RSSI对应的发射功率，作为原始发射功率TxPowerOrigin。

进入步骤6验证当前发射功率下的发射性能。

步骤6：验证当前发射功率下的发射性能

调整STA发射功率的目的是使STA发射的数据信号达到通信对端AP的接收机正确解调门限，使AP处于数据接收的良好状态。假设处于良好接收的AP收包率标准值为Recvrate_refer。验证STA发射性能的方法为：

①STA发送长标号指示帧

在WLAN的Infrastructure模式下，STA利用当前发射功率，以固定时隙(如50ms)，以数据帧的调制方式和传输速率，在一定时长StaTxOvertime内向本网络AP持续发送长标号指示帧，零次重发。STA长标号指示帧体的标号域值遵循如下规则循环变化：首先从零开始，每发完一帧标号自加，当标号增加到65530后重新归零。本发明以AP所接收的长标号指示帧的收包率作为调节STA发射功率的基本依据。

②AP处理长标号指示帧

AP对网络辖区内STA的长标号指示帧做如下处理：

AP每接收到本网STA的长标号指示帧，累加相应STA长标号指示帧的收包数Rxnum。保存相应STA首个长标号通知帧体的标号域值，作为首包标号headindex。不断更新当前长标号通知帧标号等于末帧标号tailindex。

监视相应STA的每帧长标号指示帧体标号域值，如当前帧标号packetindex小于前帧标号preindex，说明达到STA标号归零阶段。更新首包标号headindex等于当前帧标号。将前帧标号与首包标号相减后加1，作为归零前STA发包总数Txnum_halt＝preindex-headindex+1并保存。

③STA发送收包率请求帧

StaTxOvertime超时后，STA向本网AP发送一个收包率请求帧，同时结束长标号指示帧的发送。然后在一定时长StaRxOvertime内等待接收来自本网AP的收包率应答帧。

④AP计算收包率发送收包率应答帧

当AP收到STA的收包率请求帧，检查请求STA长标号指示帧的当前收包数Rxnum。

如果Rxnum大于等于2，计算针对请求STA的长标号指示帧的收包率，收包率计算方法为：收包率取值范围[0，1]，由于嵌入式系统可能不支持浮点数，同时为了方便网络传输，需要去掉收包率浮点，为使收包率结果精确到千分位，所以令Rxnum自乘100000。然后检查接收中如出现STA标号归零，计算STA发包总数Txnum_total＝txnum_halt+tailindex-headindex+1，最后计算收包率Rcvrate＝Rxnum÷Txnum_total；若未出现STA标号归零，则Recvrate＝Rxnum÷(tailindex-headindex+1)。则此收包率计算结果Recvrate取值范围[0，100000]。

如果Rxnum不足2，则令Recvrate＝0。

然后组建收包率应答帧，向帧体填入网络字节序的AP实际收包数Rxnum。

字节：

将Recvrate与100000相除取整得收包率百位值single[0]，然后将Recvrate自减single[0]×100000；再将Recvrate与10000相除取整得收包率十位值single[1]......依次得到AP收包率的百位、十位、个位、十分位、百分位和千分位的数值，将此六个单字节数填入收包率应答帧体相应位置。

计算收包率位值的伪代码如下：

unsigned char single[6]；

unsigned long Recvrate；

single[0]＝Recvrate/100000；

Recvrate-＝single[0]*100000；

single[1]＝Recvrate/10000；

Recvrate-＝single[1]*10000；

single[2]＝Recvrate/1000；

Recvrate-＝single[2]*1000；

single[3]＝Recvrate/100；

Recvrate-＝single[3]*100；

single[4]＝Recvrate/10；

Recvrate-＝single[4]*10；

single[5]＝Recvrate；

组帧完毕后，AP向请求STA发送收包率应答帧，并清零与请求STA相关的标号和收包率信息。

⑤验证发射性能

如果STA等待StaRxOvertime超时，未收到本网AP的收包率应答帧，需要进入步骤7微调发射功率。

如果STA在等待StaRxOvertime时间内收到AP的收包率应答帧，解析帧。取得帧体中的收包数，将帧体六位数字恢复成浮点性质的Recvrate_ap(也可不恢复成浮点直接使用扩大千倍的结果)。衡量收包数和Recvrate_ap：

如果收包数为0，或者Recvrate_ap小于Recvrate_refer将Recvrate_ap由大到小顺序排列。然后判断发射功率是否调尽，判断方法为：如果当前为单向微调发射功率(后文有述)，发射功率达到本方向极限；或者双向发射功率都已达到极限，说明发射功率已调尽。

如发射功率已调尽，则结束调节发射，确定合适的发射功率，方法为：如果Recvrate_ap大于零，使用Recvrate_ap序列中最大值对应的发射功率；否则说明STA在调节发射功率过程中从未收到来自本网AP的收包率应答，则使用当前发射功率。结束调节发射性能，跳转到步骤8周期验证性能。如未调尽则进入步骤7微调发射功率。

如果Recvrate_ap大于等于Recvrate_refer，说明STA发射性能达标，使用当前发射功率，结束调节发射性能，跳转到步骤8周期验证性能。

步骤7：微调发射功率

发射功率微调方法为：以原始发射功率TxPowerOrigin为中心值，相对方向轮流扩大而后减小当前功率。功率每次变化1dB，即功率跨度步进1dB，具体如图6所示。

当发射功率达到某端极限，则之后的功率调节方向与本次方向相反，即单向调节发射功率；如本次Recvrate_ap非零而前次为零，或者本次与前次差值超过30％，则之后的发射功率调节方向与本次方向相同，即单向调节发射功率。

然后跳转到步骤6验证当前发射功率下的发射性能。

(3)周期性验证性能

步骤8：等待周期时间，STA跳转到步骤3验证当前增益下的接收性能。

本发明实现了无线通信站点的收发性能增强，保证了终端站点与接入点的数据通信。在此过程中产生的Lossrate_sta、Recvrate_ap指标分别显示了站点和接入点的接收状态，可以作为无线链路两端装置的通信效率参考数据，产生的RSSI指标显示了通信信道传输数据信号能量，成为判断信道衰落的定量数据。本发明同时考虑了无线通信实际应用要求，尽量减少承担网络管理功能的AP接入点资源损耗和处理任务，不影响AP处理速度，实现了以较快反应时间和低运算量改善无线链路通信。

在一定周期时间内采用本发明算法，可实现自动检测无线网络数据传输状态，自动调节站点收发性能和更新Lossrate_sta、Recvrate_ap和RSSI指标，从而保证无线链路在很大动态范围的高吞吐量，同时可利用数据传输效率和信号强度结果，即时了解通信质量和判断信道衰落，有利于网络运行维护。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应注意的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求记载的技术方案及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种无线局域网内无线终端站点/无线接入点的数据信号收发方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤A、对无线终端站点/无线接入点的数字基带AGC环路预设若干增益；其中任一个增益均能保证当数字基带AGC环路采用该增益，且无线终端站点/无线接入点接收的信道传输数据信号强度处在与该增益对应的某个预定的强度范围内时，接收机接收的信号强度能够达到接收机的正确解调范围，即接收机能够稳定工作，并且，各个增益对应的所述预定的强度范围应相互连续并有一定重叠，并在必要的时候能够覆盖无线终端站点/无线接入点可能接收的数据信号强度范围；

步骤B、找出与无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号强度所处的所述预定强度范围相对应的所述预设增益；

步骤C、验证接收机当前的接收性能，如果接收性能达到预定标准则以步骤B所述找出的增益作为数字基带AGC环路的当前增益；如果接收性能未达到预定标准则执行步骤D；

步骤D、对步骤B所述找出的增益进行微调，以使接收机当前的接收性能达到所述预定的标准，并以微调后的增益作为数字基带AGC环路的当前增益。

2.根据权利要求1所述的无线局域网内无线终端站点/无线接入点的数据信号收发方法，其特征在于：

步骤B中，所述无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号是专门增加的由所述无线终端站点/无线接入点的通讯对端发来的MAC帧信号。

3.根据权利要求2所述的无线局域网内无线终端站点/无线接入点的数据信号收发方法，其特征在于：

步骤C中，是通过计算所述专门增加的MAC帧信号的收包率或丢包率来验证接收机当前接收性能的。

4.根据权利要求1或2或3所述的无线局域网内无线终端站点/无线接入点的数据信号收发方法，其特征在于，在确定了数字基带AGC环路的当前增益后，该方法还进一步包括以下步骤：

步骤E、根据所述无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号的强度，结合经验知识，初步设定所述无线终端站点/无线接入点的发射机的发射功率；

步骤F、验证所述发射机当前的发射性能，如果发射性能达到预定标准则以步骤E所述初步设定的发射功率作为发射机的当前发射功率；如果发射性能未达到预定标准则执行步骤G；

步骤G、对步骤E所述初步设定的发射功率进行微调，以使发射机当前的发射性能达到所述预定的标准。

5.根据权利要求4所述的无线局域网内无线终端站点/无线接入点的数据信号收发方法，其特征在于，在步骤E中，所述无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号强度RX_POWER是采用如下步骤来估算的：

步骤1、所述无线终端站点/无线接入点在本网内的通讯对端向其增发专门的MAC帧信号；

步骤2、在所述数字基带AGC环路的当前增益下，接收Sampling_num包所述MAC帧，计算每帧接收信号能量估算结果Es，从大到小或从小到大依次排列Es建立数组；掐头去尾计算处于Es数组中间位置的Sampling_num/2的Es的均值即为Es_average；

其中，接收机将AD采样后一段时间内正交I，Q两路输入信号的平均能量作为Es，即：

$E_s=\frac{1}{N}\mathrm{\Σ}\left|S\left(n\right)\right|---\left(1\right)$

其中N为采样点数，S(n)为输入的数字信号的能量：

$S\left(n\right)=\sqrt{I^2+Q^2}---\left(2\right)$

步骤3、根据Es_dBm＝201g(Es_average/2^M将Es_average转换为以dBm为单位的数值Es_dBm，其中M为ADC的位数；并根据预先建立的Es_dBm与无线终端站点/无线接入点接收到的信道传输数据信号强度RX_POWER之间的拟合模型来求得无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号强度RX_POWER。

6.根据权利要求5所述的无线局域网内无线终端站点/无线接入点的数据信号收发方法，其特征在于，所述预先建立的Es_dBm与无线终端站点/无线接入点接收的信道传输数据信号强度RX_POWER之间的拟合模型是采用如下方法来建立的：

将Es_dBm与无线终端站点/无线接入点接收的信道传输数据信号强度RX_POWER一一对应；

再利用最小二乘多项式曲线拟合的方法，建立形如y(x)＝f(a，x)＝a₁xⁿ+a₂x^n-1+...+a_nx+a_n+1的n阶多项式模型，实现Es_dBm与实测RX_POWER的逼近。

7.根据权利要求6所述的无线局域网内无线终端站点/无线接入点的数据信号收发方法，其特征在于：

利用Matlab工具的[a，S]＝polyfit(x，y，n)函数来确定n阶多项式系数；x，y是长度相同的被拟合原数据向量，其中x是以一段预设增益下稳定接收范围内的Es_dBm为元素的数组，y是以与Es_dBm一一对应的RX_POWER为元素的数组，n是多项式阶数，a是所得的多项式系数，S是一个供polyval函数使用的构架数组；当取n阶时系数a为包含n+1个元素的数组{a₁，a₂，...，a_n+1}；

利用Matlab工具的[ye，delta]＝polyval(a，x，S)函数来取得y拟合后的估计量ye，ye表示拟合的信号强度；x是polyfit的输入参数即以Es_dBm为元素的数组；a是polyfit算得的多项式系数；S是polyfit算得的构架数组；Polyval函数返回形如ye＝a₁xⁿ+a₂x^n-1+...+a_nx+a_n+1的n阶多项式估值ye。

8.根据权利要求4所述的无线局域网内无线终端站点/无线接入点的数据信号收发方法，其特征在于，在步骤F中，验证发射机发射性能的具体方法为：

所述无线终端站点/无线接入点向通讯对端增发一种专门的MAC帧信号，然后通过计算该MAC帧信号的收包率或丢包率来验证所述发射机的发射性能。

9.根据权利要求4所述的无线局域网内无线终端站点/无线接入点的数据信号收发方法，其特征在于：

该方法采用周期处理的方式，每当预设的周期时间到时，即返回步骤B进行处理，并执行步骤B的后续步骤。

10.采用权利要求1所述方法的无线局域网内无线终端站点/无线接入点的数据信号收发系统，其特征在于：

该系统包括无线终端站点/无线接入点的数据信号接收分系统和无线终端站点/无线接入点的数据信号发射分系统；

其中，无线终端站点/无线接入点的数据信号接收分系统用于：

对无线终端站点/无线接入点的数字基带AGC环路预设若干增益；其中任一个增益均能保证当数字基带AGC环路采用该增益，且无线终端站点/无线接入点接收的信道传输数据信号强度处在与该增益对应的某个预定的强度范围内时，接收机接收的信号强度能够达到接收机的正确解调范围，并且，各个增益对应的所述预定的强度范围应相互连续并有一定重叠，并在必要的时候能够覆盖无线终端站点/无线接入点可能接收的数据信号强度范围；

找出与无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号强度所处的所述预定强度范围相对应的所述预设增益；

验证接收机当前的接收性能，如果接收性能达到预定标准则以所述找出的增益作为数字基带AGC环路的当前增益；如果接收性能未达到预定标准则对所述找出的增益进行微调，以使接收机当前的接收性能达到所述预定的标准，并以微调后的增益作为数字基带AGC环路的当前增益；

无线终端站点/无线接入点的数据信号发射分系统则用于：

根据所述无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号的强度，结合经验知识，初步设定所述无线终端站点/无线接入点的发射机的发射功率；

验证所述发射机当前的发射性能，如果发射性能达到预定标准则以所述初步设定的发射功率作为发射机的当前发射功率；如果发射性能未达到预定标准则对所述初步设定的发射功率进行微调，以使发射机当前的发射性能达到所述预定的标准。

Images