CN102598613A - 无线通信帧生成／传输方法及装置、无线通信的同步推定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无线通信前导码及数据帧生成方法及装置，并且利用前导码进行的同步推定方法。本发明的无线通信帧生成方法，包括：利用同步推定用第1基序列生成修订序列的阶段；以及将上述第1基序列及上述修订序列分配至同一第1时区的频域，生成前导码的阶段，其中，上述修订序列包含上述第1基序列的复共轭序列或与上述第1基序列符号不同的序列。

Description

无线通信帧生成/传输方法及装置、无线通信的同步推定方法
技术领域
本发明涉及一种无线通信帧生成/传输方法及装置、无线通信的同步推定方法，尤其是一种无线通信前导码及数据帧生成/传输方法及装置，并且利用前导码进行的同步推定方法。
背景技术
为了实现无线通信的发送方和接收方的时间与频率的同步(Time/Frequency Synchronization)，利用前导码(Preamble)。并且，该前导码还会用于自动增益控制AGC(Automatic Gain Control)与信号推定(SignalDetection)。
特别是现有技术的IEEE802.11环境中，前导码包含一个循环前缀CP(Cyclic Prefix)和由四个重复模式RP(Repetition Pattern)序列构成的2个正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)符号。即针对前导码区域内的4个时区，在频域(frequency domain)分配复序列元素而生成重复模式序列。另外，通过利用重复模式序列生成循环前缀，最终生成一个OFDM符号。所生成的OFDM符号会再生成一个，因此前导码包含2个OFDM符号。
发明内容
技术课题
本发明的目的在于，提供一种生成可提高自动增益控制、信号推定及时间/频率同步推定功能的前导码的无线通信帧生成方法及装置。
本发明的另一目的在于，通过利用可提高自动增益控制、信号推定及时间/频率同步推定功能结构的前导码，提供一种无线通信同步推定方法。
本发明的又一目的在于，提供一种生成可提高数据通信效率的数据帧的无线通信帧生成方法及装置。
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。另外，可以发现本发明的目的及优点可通过权利申请范围内的方案及其组合来实现。
技术方案
为了达成上述目的，本发明的技术方案如下：本发明的无线通信帧生成方法包括：利用同步推定用第1基序列生成修订序列的阶段；以及将上述第1基序列及上述修订序列分配到同一第1时区的频域，生成前导码的阶段。上述修订序列包含上述基序列的复共轭序列或与上述基序列符号不同的序列。
另外，本发明的无线通信帧生成装置包括：利用同步推定用基序列，生成修订序列的序列生成部；以及将上述基序列及上述修订序列分配到同一时区的频域，生成前导码的前导码生成部。上述修订序列包含上述基序列的复共轭序列或与上述基序列符号不同的序列。
另外，本发明的无线通信同步推定方法包括：从平台接收前导码的阶段；以及利用上述前导码，推定与上述平台同步的阶段。上述前导码为同步推定的基序列及上述基序列的修订序列被分配到同一时区频域中的前导码。上述修订序列包含上述基序列的复共轭序列或与上述基序列符号不同的序列。
另外，本发明的无线通信帧生成方法包括：利用位元数据，生成上述位元数据的复共轭形式修订数据的阶段；将上述位元数据及上述修订数据分配到同一时区的频域，生成数据帧的阶段；以及将上述数据帧传输到平台的阶段。
另外，本发明的无线通信帧传输方法包括：利用映射到复坐标的位元数据，生成上述位元数据的复共轭形式修订数据的阶段；在同一时区，将上述位元数据分配给已设定的频率资源OFDM副载波中的一半，并将上述修订数据分配给上述OFDM副载波中剩下的一半，从而生成数据帧的阶段；以及将上述数据帧传输到平台的阶段。
另外，本发明的无线通信数据帧接收方法包括：从平台接收数据帧的阶段；以及解码上述数据帧的阶段。上述数据帧为映射到复坐标的位元数据及上述位元数据的复共轭形式修订数据被分配到同一时区频域的数据帧。
技术效果
根据本发明，可生成一种能提高自动增益控制、信号推定及时间/频率同步推定功能的前导码，同时利用前导码，可减轻接收装置的复杂程度，并可提高无线通信所需的自动增益控制、信号推定及时间/频率同步推定功能。
此外，根据本发明，可提供一种能提高数据通信效率的数据帧。
附图说明
图1是IEEE 802.11无线通信系统中前导码结构的说明图；
图2及图3是本发明实施例中无线通信帧生成方法及装置的说明图；
图4是关于图2及图3中频域分配方法的详细说明图；
图5是本发明实施例中前导码结构的说明图；
图6是本发明另一实施例中前导码结构的说明图；
图7是本发明又一实施例中前导码结构的说明图；
图8是本发明实施例中无线通信同步推定方法的说明图；
图9是本发明另一实施例中无线通信帧传输方法的说明图。
具体实施方式
为了使本发明所属技术人员更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的目的、技术方案及优点结合附图及实施例会更加明确。为了准确说明本发明，当判断与本发明有关的公知技术的具体说明可能会模糊本发明时，省略了其详细的说明。
图1是IEEE 802.11无线通信系统中前导码结构的说明图；
如图1所示，IEEE802.11的同步推定用前导码包含两个OFDM符号(101、103)。两个OFDM符号(101、103)各包含有效符号区域的4个重复模式(RP)序列和CP区域的1个重复模式序列，共5个重复模式序列。有效符号区域的4个重复模式序列包含4个副载波(subcarrier)，每个副载波包含自动增益控制、信号推定及同步推定用基序列(base sequence)元素。如图1所示，基序列元素(E1、E2)通过设定的重复模式被分配到副载波。此时，可对基序列元素执行IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)。另外，这里的有效符号区域及CP区域显示时域(time domain)的时区，基序列元素(element)被分配到有效符号区域及CP区域的频域(frequency domain)。
CP区域的1个重复模式序列由有效符号区域的最终重复模式序列复制而成。接收端则利用图1的前导码推定自动增益控制、信号推定及时间/频率同步。
利用图1的前导码时，为了推定同步，接收端需要同时使用Auto-Correlation方法与Cross-Correlation方法，导致接收终端的复杂程度增加。图1的前导码，由于不使用如Zadofu-Chu复序列(complex sequence)之类关联性良好的序列，因此可增加PAPR(Peak-to-Average-Power Ratio)，并使同步推定功能受限。图1的前导码，每个OFDM符号的样本都不使用具有一定大小的时域序列元素，而使用被分配到时域内显示不定模式频域的基序列生成的重复模式序列，因此很难提高自动增益控制与信号推定功能。
以下说明能够解决上述问题的本发明的前导码生成方法。将通过采用OFDM方式的无线通信的实施例来说明。以下涉及的平台是包括协同通信的源节点、中继节点及目标节点的概念，平台可以是终端或者接入点(AP)。
图2及图3是本发明实施例中无线通信帧生成方法及装置的说明图。
如图2所示，本发明的无线通信帧生成方法通过S201阶段及S203阶段执行。如图3所示，本发明的无线通信帧生成装置300包括序列生成部301、前导码生成部303。以下通过帧生成装置300的帧生成方法的实施例来说明。
在S201阶段，帧生成装置300利用同步推定用第1基序列生成修订序列。此时，上述修订序列包含第1基序列的复共轭序列或与第1基序列符号不同的序列。即，帧生成装置300生成第1基序列的复共轭序列或与第1基序列符号不同的序列。
在S203阶段，帧生成装置300将第1基序列及修订序列分配到第1时区的频域来生成前导码。即，如图1的本发明的帧生成方法没有将一个基序列的元素反复分配到频域来生成前导码，而是将第1基序列及修订序列分配到频域，从而生成前导码。通过第1基序列及修订序列分配到同一时区的频域，使频率偏移量(offset)功能增强。第1基序列及修订序列分配到频域的方法将在图2中进行更详细的说明。
另一方面，上述S201阶段及S203阶段可在图3的序列生成部301、前导码生成部303中执行。即，序列生成部301利用同步推定用第1基序列生成修订序列。前导码生成部303将第1基序列及修订序列分配到第1时区的频域来生成前导码。前导码生成部303生成的前导码通过传输部305传输到接收端平台。
图4是关于图2及图3中频域分配方法的详细说明图。
图4中，bu(m)表示第1基序列。Mu(m)作为修订序列，可以是-bu(m)或b*u(m)。′*′为复共轭，即意味改变复共轭序列元素虚数(Imaginary)部分值的符号。m为大于0的自然数，表示序列的元素。u表示序列的指数。例如，bu(0)表示第1基序列的第1元素。
如图4所示，第1基序列的元素及修订序列的元素可交替或依次被分配到副载波。具体地说，401表示第1基序列的元素及修订序列的元素依次被分配到副载波。即，在401中，第1基序列及修订序列以区域方式被分配。403表示第1基序列的元素及修订序列的元素交替分配到副载波。即，在403中，第1基序列及修订序列以分散方式被分配。
以上，对频域中可使用的所有频率资源，即可使用的所有副载波被用于第1基序列及修订序列分配作为实施例进行了说明。但第1基序列及修订序列，如图1所示，可在每n(n为自然数)次反复被分配到副载波，且剩余副载波被Nulling。即，第1基序列的元素及修订序列的元素以设定的反复模式被分配到副载波。
第1基序列可以是任意二进制序列或复序列。第1基序列为复序列时，修订序列可以是第1基序列的复共轭序列或与第1基序列符号不同的序列。第1基序列为二进制序列时，修订序列可以是与第1基序列符号不同的序列。另外，修订序列可以是与前述的符号转换、复共轭不同形式修订而成的序列。另外，修订序列可以是与第1基序列相同的序列，此时如前述的方法可将第1基序列及修订序列分配到副载波。
以下说明的图5至图7是本发明具体实施例的前导码结构。图5至图7中说明的NRP/RP序列与图4中说明的序列相对应。
图5是本发明实施例中前导码结构的说明图。
如图5所示，本发明的前导码包括TD序列501、RP序列503及NRP/RP序列505。RP序列503与图1中说明的重复模式序列相对应，NRP/RP序列505包括图2至图4中说明的第1基序列及修订序列。
TD序列501与PN(Pseudo-Noise)-spread BPSK(Binary Phase Shift Keying)序列(或Differentially encoded Barker-spread BPSK序列或其它相关特性良好的所有二进制序列)相同为二进制序列(或相关特性良好的复序列)，被分配至已分配RP序列503的RP序列区域之前的TD序列区域。TD序列501作为自动增益控制或信号推定用序列，可在已分配NRP/RP序列505的时区前分配。即，本发明的帧生成装置300将用于自动增益控制或信号推定的第2基序列(TD序列501)追加分配至先于第1时区的第2时区，以生成前导码。如图2所示，第1时区是分配NRP/RP序列505的时区。
TD序列501的元素振幅(amplitude)在第2时区保持一定为优选。即，优选为，TD序列501元素每个OFDM符号样本都具有固定大小。利用每个OFDM符号样本都有固定大小的序列，更能提升自动增益控制及信号推定功能。另外，通过TD序列501可粗略推定时间/频率同步。
NRP/RP序列505作为本发明的第1基序列及修定序列分配的序列，分配至NRP/RP序列区域内。NRP/RP序列505如前述，在频率偏移量环境中较稳定，用于精确推定频率/时间的同步。另外，与RP序列503一样，还可用于粗略推定时间/频率的同步。
图6是本发明另一实施例中前导码结构的说明图。
如图6所示，本发明的前导码包含RP序列601及NRP/RP序列603。图6所示的前导码与图5所示的前导码不同，不包含TD序列。
图7是本发明又一实施例中前导码结构的说明图。图7中实施例的前导码包含2个NRP/RP序列703、705。
如图7所示，本发明的前导码包含TD序列701及2个NRP/RP序列703、705。图7所示的前导码与图5所示的前导码不同，不包含RP序列，而是包含2个NRP/RP序列。即，本发明的帧生成装置300将第1基序列及修订序列追加分配至第3时区的频域，以生成前导码。此时，帧生成装置300在第3时区以后的时区，可生成包含至少一个以上的NRP/RP序列的前导码。
此时，第1时区的第1NRP/RP序列703与第3时区第2NRP/RP序列705的符号相同或不同。即，第1NRP/RP序列703的元素与第2NRP/RP序列705的元素被分配成相同符号或不同符号。即，被分配成(+，+)、(+，-)、(-，+)形式。
更具体地说，第1及第2NRP/RP序列703、705的元素符号为双模式(+，-)时，第1NRP/RP序列703的元素符号保持不变，第2NRP/RP序列705的元素符号被转换分配至前导码。如果3个以上的NRP/RP序列分配至前导码时，只将最后的NRP/RP序列的元素符号转换并分配至前导码。
另外，图5至图7中说明的前导码虽然不包含循环前缀，但可包含TD序列、RP序列及NRP/RP序列的循环前缀。
图8是本发明实施例中无线通信同步推定方法的说明图。
如图8所示，本发明的同步推定方法从S801阶段开始。在S801阶段，接收平台从传输平台接收前导码。在S803阶段，接收平台利用前导码推定与传输平台的同步。在这里，前导码是图2至图7中说明的前导码。即，接收平台接收的前导码是用于同步推定的基序列及基序列的修订序列分配至同一时区频域的前导码。修订序列包含基序列的复共轭序列或与基序列的符号不同的序列。
如前述，图2至图7中说明的前导码在频率偏移量中较为稳定，可利用本发明的前导码，提高本发明接收前导码的接收平台同步推定功能。由于提高同步推定功能，使接收平台的复杂性缩减。本发明的构成同步推定方法的各阶段通过装置性观点，不仅容易理解，还可理解为包含在接收平台的构成要素。
以上说明的帧生成方法，也适用于数据帧的生成。即，不使用同步推定用序列，而使用位元数据可生成分配至频域的数据帧。以下结合图9，详细说明本发明。
图9是本发明另一实施例中无线通信帧传输方法的说明图。如图9所示，本发明的帧传输方法从S901阶段开始。
执行无线通信的的平台在S901阶段利用位元数据，生成位元数据的复共轭形式的修订数据。在S903阶段，平台将位元数据及修订数据分配至同一时域的频域来生成数据帧。在S905阶段，平台将S903阶段生成的数据帧传输到接收平台。
此时，平台如图4所示，将位元数据及修订数据交替分配或依次分配至副载波，从而生成数据帧。位元数据及修订数据依次分配至副载波时，位元数据及修订数据分别对半分配至设定的频率资源的所有副载波中。
例如，可使用的所有副载波为8个，第1至第4副载波可分配位元数据，而第5至第8副载波可分配修订数据。即，已设定的频率资源OFDM副载波中一半分配位元数据，OFDM副载波中的剩余一半则分配修订数据，从而生成数据帧。在这里，位元数据可以是映射到复坐标的包含多个符号的数据。即，可以是前述的复序列形式的数据。修订数据是位元数据的复共轭形式。
另外，修订数据可以是与位元数据相同的数据。在这种情况下，如前述方法可将位元数据及修订数据分配至频域。
图9中说明的帧传输方法可通过装置性观点易于理解。即，图9中说明的构成帧传输方法的各阶段通过装置性观点，不仅容易理解，还可理解为包含在平台的构成要素。以上说明的接收数据帧的接收平台对本发明的数据帧进行解码。即，接收平台从传输平台接收数据帧，利用接收的数据帧对数据进行解码。这种数据帧接收方法同样可理解为包含于平台的构成要素。
如前述，本发明的无线通信帧生成方法、帧接收方法及同步推定方法可通过电脑程序制作。构成上述程序的代码及代码区段可通过该领域的电脑程序员很容易被推断。而制成的程序将保存在电脑可读取的记录介质(信息存储介质)中，并由电脑读取运行，来体现本发明的方法。而且，上述记录介质包含电脑可读取的所有形式的记录介质(如CD、DVD等有形介质外，还包含载波等无形介质)。
以上所述仅为本发明的实施例，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 (15)

1.一种无线通信帧生成方法，包括：
利用同步推定用第1基序列生成修订序列的阶段；以及
将上述第1基序列及上述修订序列分配至同一第1时区的频域，生成前导码的阶段，
其中，上述修订序列包含上述第1基序列的复共轭序列或与上述第1基序列符号不同的序列。
2.如权利要求1所述的无线通信帧生成方法，上述生成前导码的阶段，将上述第1基序列的元素及上述修订序列的元素交替或依次分配至副载波。
3.如权利要求1所述的无线通信帧生成方法，上述生成前导码的阶段，将自动增益控制或信号推定用的第2基序列追加分配至先于第1时区的第2时区。
4.如权利要求3所述的无线通信帧生成方法，上述第2基序列的元素振幅在上述第2时区保持一定。
5.如权利要求1所述的无线通信帧生成方法，上述生成前导码的阶段，将第1基序列及修订序列追加分配至第3时区的频域，以生成前导码。
6.如权利要求5所述的无线通信帧生成方法，上述第1时区的序列与上述第3时区的序列符号相同或不同。
7.如权利要求1所述的无线通信帧生成方法，上述生成前导码的阶段，将上述第1基序列的元素及上述修订序列的元素通过设定的重复模式分配至副载波。
8.如权利要求1所述的无线通信帧生成方法，上述无线通信是OFDM方式的无线通信。
9.一种无线通信帧生成装置，包括：
利用同步推定用基序列，生成修订序列的序列生成部；以及
将上述基序列及上述修订序列分配至同一时区的频域，生成前导码的前导码生成部，
其中，上述修订序列包含上述基序列的复共轭序列或与上述基序列符号不同的序列。
10.一种无线通信同步推定方法，包括：
从平台接收前导码的阶段；以及
利用上述前导码，推定与上述平台同步的阶段，
其中，上述前导码为同步推定的基序列及上述基序列的修订序列被分配至同一时区频域中的前导码，上述修订序列包含上述基序列的复共轭序列或与上述基序列符号不同的序列。
11.一种无线通信帧传输方法，包括：
利用位元数据，生成上述位元数据的复共轭形式修订数据的阶段；
将上述位元数据及上述修订数据分配至同一时区的频域，生成数据帧的阶段；以及
将上述数据帧传输到平台的阶段。
12.如权利要求11所述的无线通信帧传输方法，上述无线通信为OFDM方式，上述生成前导码的阶段，将上述位元数据及上述修订数据分别对半分配至设定的频率资源的所有副载波中。
13.如权利要求12所述的无线通信帧传输方法，上述位元数据包含映射到复坐标的多个符号。
14.一种无线通信数据帧接收方法，包括：
从平台接收数据帧的阶段；以及
解码上述数据帧的阶段，
其中，上述数据帧为映射到复坐标的位元数据及上述位元数据的复共轭形式修订数据被分配至同一时区频域的数据帧。
15.如权利要求14所述的无线通信数据帧接收方法，上述无线通信为OFDM方式，上述位元数据及上述修订数据分别对半分配至设定的频率资源的所有副载波中。
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