CN102598812B - 数据传送/接收的同步控制方法及数据传送/接收同步站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可补正数据传输时间或频率偏移量的同步控制方法及平台。本发明的一种协同通信系统中数据传输用的第1终端的同步控制方法，包括：将包含第1及第2应答帧的传输时间信息的第1及第2请求帧分别传输到第2终端及第3终端的阶段；从上述第2终端及上述第3终端接收上述第1及第2应答帧的阶段；利用上述第1及第2应答帧的接收时间，推定上述第1终端与上述第2终端之间的第1电波延时及上述第1终端与上述第3终端之间的第2电波延时的阶段；以及将包含上述第1电波延时与上述第2电波延时的延时差信息的第3请求帧传输到上述第2终端的阶段。

Description

数据传送/接收的同步控制方法及数据传送/接收同步站
技术领域
本发明涉及一种在协同通信系统中数据传输同步控制方法及数据同步传输平台，尤其是一种可以补正数据传输时间或频率偏移量的同步控制方法及平台。
背景技术
普通的无线通信系统，例如在IEEE 802.11等WLAN或WPAN环境中，其终端是各自独立工作的，因此很难让传输终端发送的信号保持其频率偏移量，使接收终端同步收到信号。
而且，在上述无线通信环境中采用了通用(common)前导码(preamble)结构，在两个以上的传输终端同步传输数据时，接收终端接收信号的时间很难保证在已设定好的误差范围内。即使接收终端接收信号的时间在已设定好的误差范围之内，也不能保证各终端所使用的不同频率间的偏移量得到即时补正，因此可能会造成多重频率偏移量引起的信号扭曲。
发明内容
本发明的目的在于，提供一个接收终端方可以准确无误地接收数据的数据传输同步控制方法及同步数据传输平台。
本发明的另一目的在于，提供一个在传输终端采用了易于扩展的前导码结构，可以推定数据到达接收终端的时间与频率偏移量，传输终端可以调整已补正频率偏移量的信号传输时间的机制。
为了使本发明的目的、技术方案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。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：本发明的协同通信系统中数据传输用的第1终端的同步控制方法包括：将包含第1及第2应答帧的传输时间信息的第1及第2请求帧传输到第2终端及第3终端的阶段；从上述第2终端及上述第3终端接收上述第1及第2应答帧的阶段；利用上述第1及第2应答帧的接收时间，推定上述第1终端与上述第2终端之间的第1电波延时及上述第1终端与上述第3终端之间的第2电波延时的阶段；以及将包含上述第1电波延时与上述第2电波延时的延间差信息的第3请求帧传输到上述第2终端的阶段。
另外，本发明的协同通信系统中数据传输用的第1终端的同步控制方法包括：从第2终端接收包含第1应答帧的第1传输时间信息的第1请求帧的阶段；在上述第1传输时间，将上述第1应答帧传输到上述第2终端的阶段；以及从上述第2终端接收第2请求帧的阶段。上述第2请求帧包含上述第1终端与上述第2终端之间的第1电波延时及第3终端与上述第2终端之间的第2电波延时的延时差信息。
另外，本发明的协同通信系统中数据传输用的第1终端的同步控制方法包括：从第3终端接收包含第1应答帧的第1传输时间信息的第1请求帧的阶段；在上述第1传输时间，将上述第1应答帧传输到上述第3终端的阶段；将包含第2应答帧的第2传输时间信息的第2请求帧传输到第2终端的阶段；从上述第2终端接收上述第2应答帧的阶段；以及利用上述第2应答帧的接收时间，推定上述第1终端与上述第2终端之间的第1电波延时的阶段。上述第3终端利用上述第1应答帧的接收时间，推定上述第1终端与上述第3终端之间的第2电波延时，利用从上述第2终端传输的第3应答帧，推定上述第2终端与上述第3终端之间的第3电波延时。
另外，本发明的协同通信系统中同步传输数据的目标站包括：将包含第1及第2应答帧的各传输时间信息的第1及第2请求帧传输到中继站及源站的第1传输部；从上述中继站及源站接收上述第1及第2应答帧的第1接收部；利用上述第1及第2应答帧的接收时间，推定上述目标站与上述中继站之间的第1电波延时及上述目标站与上述源站之间的第2电波延时的估算部；以及将包含上述第1电波延时与上述第2电波延时之间的延时差信息的第3请求帧传输到上述中继站或源站的第2传输部。
另外，本发明在协同通信系统中同步传输数据的中继站包括：从目标站接收包含第1应答帧的第1传输时间信息的第1请求帧的第1接收部；在上述第1传输时间，将上述第1应答帧传输到上述目标站的第1传输部；以及从上述目标站接收第2请求帧的第2传输部。上述第2请求帧包含上述中继站与上述目标站之间的第一电波延时及源站与上述目标站之间的第2电波延时的延时差信息。
另外，本发明在协同通信系统中同步传输数据的源站包括：从目标站接收包含第1应答帧的第1传输时间信息的第1请求帧的第1接收部；在上述第1传输时间，将上述第1应答帧传输到上述目标站的第1传输部；将包含第2应答帧的第2传输时间信息的第2请求帧传输到中继站的第2传输部；从上述中继站接收上述第2应答帧的第2接收部；以及利用上述第2应答帧的接收时间，推定上述源站与上述中继站之间的第1电波延时的估算部。上述目标站利用第1应答帧的接收时间，推定上述源站与上述目标站之间的第2电波延时，利用从上述中继站传输的3应答帧，推定上述中继站与上述目标站之间的第3电波延时。
根据本发明，通过推定无线通信系统中的终端传输时间及频率偏移量，并将推定信息提供给终端，可同步控制数据传输。
此外，根据本发明，为了实现协同通信系统中终端之间的同步，调整信号传输时间，从而可使数据接收终端准确无误地接收数据。
附图说明
图1至图3是通常无线通信系统中终端之间框架传输的说明图；
图4及图5是本发明实施例的同步控制方法概念的说明图；
图6是本发明另一实施例的同步控制方法概念的说明图；
图7本发明实施例的同步控制方法的说明图；
图8是本发明另一实施例的同步控制方法的说明图；
图9是本发明又一实施例的同步控制方法的说明图；
图10至图13是本发明具体实施例的同步控制方法的说明图；
图14是IEEE 802.11无线通信系统中前导码结构的说明图；
图15是本发明实施例的前导码结构的说明图；
图16及图17是本发明的另一实施例的前导码结构的说明图；
图18至图20是本发明的实施例的前导码接收方法的说明图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1至图3是通常无线通信系统中终端之间框架传输的说明图。如图1至图3所示，短距离无线通信系统中具有代表性的无线通信系统IEEE802.11WLAN环境下，终端之间的框架传输。
在IEEE 802.11WLAN环境中，传输终端传输二个以上接收终端(multicast)或广播通信(broadcast)的请求帧时，接收终端进行短讯框间隔SIFS(Short Inter Frame Space)后，将应答帧传输到传输终端上。例如：如图1所示，第1终端将请求帧传输到第2终端及第3终端时，第2终端及第3终端进行SIFS后，同步将应答帧传输到第1终端上。为了传输数据，反复进行此类动作，并在第1终端与第2及第3终端通信期间，其他终端将不可参与。
此时，如图2所示，第2终端及第3终端传输的应答帧到达第1终端的时间可能会出现偏差，存在频率偏移量。图2中，横轴表示各终端的框架传输时间，第2及第3终端传输应答帧的时间差最终显示为应答帧的到达时差。
这种到达时差是因为从第1终端到第2终端及第3终端之间的距离不同所造成的。即，即使第1终端同步向第2终端及第3终端传输请求帧，因为请求帧到达第2终端及第3终端的时间会出现偏差，因此会出现应答帧的传输时差。另外，即使第2终端及第3终端同步向第1终端传输应答帧，由于第1终端到第2终端及第3终端之间的距离不同，也会出现到达时间上的偏差。
频率偏移量是由于第1终端的LC振荡器(local oscillator)的工作频率与第2终端LC振荡器的工作频率之间的差异，及第1终端LC振荡器的工作频率与第3终端LC振荡器的工作频率之间的差异引起的。另外，频率偏移量也可能由第1终端与第2终端之间的无线信道状态，及第1终端与第3终端之间的无线信道状态引起。
更具体地说，图2中第1终端与第2终端之间的频率偏移量Δf2表示第1终端的LC振荡器的工作频率f1与第2终端的LC振荡器的工作频率f2之间的偏差。第1终端与第3终端之间的频率偏移量Δf3表示第1终端的LC振荡器的工作频率f1与第3终端的LC振荡器的工作频率f3之间的偏差。通常，Δf2和Δf3两个值不同，所以第1终端中会出现多个频率偏移量。
根据IEEE 802.11规格，SIFS时间允许每个时序间隙(slot time)的误差在+10％至-10％之间。例如：IEEE 802.11b/g的SIFS时间是10us时，每个slottime是20us，因此SIFS时间可在8us～12us之间变化。假定两个终端利用802.11g的OFDM变调方式发送相同信号时，循环前缀(Cyclic Prefix，CP)的长度则定义为800ns，所以两终端传输信号的到达时差最大可能为4us。即，从两终端接收传输信号的时差比CP长度大，由于没有控制传输信号同步的附加步骤，存在接收终端无法准确还原接收信号的问题。
另一方面，如图3所示，第2终端与第3终端可以在没有重叠的应答区域内，将应答帧传输到第1终端上。第2终端及第3终端在已设定时间之后，将应答帧传输到第1终端上。在IEEE 802.11ad中论述的协同通信系统中，中继站(第2终端)及源站(第3终端)有必要同步，或在已设定好的接收时差内传输数据，以便目标站(第1终端)接收到数据。即，从中继站(第2终端)及源站(第3终端)传输的数据需同步，或在已设定时差内被目标站(第1终端)接收到。
但是，在这种情况下，中继站(第2终端)及源站(第3终端)传输的数据也会发生目标站(第1终端)接收时差及频率偏移量。
以下说明本发明的调整数据传输时间及频率偏移量的同步控制方法。根据本发明，为了使接收终端可以准确还原接收信号，也就是说，为了无偏差接收信号，将同步控制数据传输。这里所说的同步控制，是指为了接收终端能在已设定的接收时差内接收到数据，对数据传输时间进行调整；或为了将频率偏移量控制在已设定误差内，而对频率进行调整。
另外，以下是在以正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)为基础的无线通信系统中，3个终端之间的同步控制方法实施例，但并不局限于此。且以下提到的终端是指包含接入点及平台等的概念。
图4及图5是本发明实施例的同步控制方法概念的说明图。
如图4所示，第1终端向第2终端及第3终端传输请求帧。此时，第1终端可以向第2终端及第3终端传输一个请求帧，或向第2终端及第3终端各自传输请求帧。另外，请求帧可以是调整数据传输时间或频率偏移量的框架，请求帧包含第2终端及第3终端根据请求帧需传输的应答帧的传输时间信息。
第2终端及第3终端会对请求帧做出应答，并向第1终端传输应答帧。第2终端及第3终端可以在互不重叠的应答区域内传输应答帧。应答区域的信息可由接入点(AP)或PCP(Personal Basic Service Set Central Point)提供。
第1终端利用应答帧，推定从第2终端及第3终端传输的应答帧到达时差值和频率偏移量。此时，第1终端会利用第2终端的应答帧的长度和已设定的帧间间隔(Inter-Frame Space)，推定从第2终端及第3终端传输的应答帧的到达时差。即，从第3终端传输的应答帧必须在第2终端的应答帧传输后，在已设定的帧间间隔之后到达第1终端。因此，第1终端可以利用第3终端应答帧的到达时间，推定从第2终端及第3终端传输的应答帧的到达时差。
如图4所示，第3终端的应答帧和第2终端的应答帧之间存在到达时差。上述到达时差是由于传输信号的终端之间的电波延时差产生的。这种情况下，到达时差可以看成电波延时差。
第1终端会将推定的信息，即从第2终端及第3终端传输的应答帧的到达时差值和频率偏移量信息(Δf2，Δf3)传输到第2终端及第3终端上。第1终端会利用第1终端的使用频率(f1)和从第2及第3终端传输的频率(f2，f3)，推定频率偏移量(Δf2，Δf3)。第2终端及第3终端可以利用从第1终端传输的信息，进行同步控制。此时，推定的信息可以包含在请求帧中进行传输，请求帧中可包含代表第2终端及第3终端的指数信息和推定信息。
另外，如图5所示，第1终端可以推定从第2终端及第3终端传输的应答帧到达时差值及频率偏移量。第1终端为了调整传输时间，可利用既定的已设定时间(t1)和从第2终端传输的信号到达时间，推定到达时差值(Δt2)。另外，第1终端为了调整传输时间，可利用既定已设定时间(t2)和从第3终端传输的信号到达时间，推定到达时差值(Δt3)。
在此，已设定时间可以是图4中说明的应答帧传输时间。已设定的时间和实际框架到达时间之差可能是电波延时。另一方面，第1终端可以利用第1终端的使用频率(f1)和从第2及第3终端传输的频率(f2，f3)，推定频率偏移量(Δf2，Δf3)。
图6是本发明另一实施例的同步控制方法概念的说明图。
图6的第1阶段如图4及图5所示，利用请求帧及应答帧推定到达时差信息和频率偏移量信息，第1终端将包含第1阶段的最后部分推定信息的请求帧发送到第2及第3终端上。
图6中说明的同步控制方法将包括第2阶段。第2终端及第3终端利用请求帧包含的到达时差信息和频率偏移量信息，将调整传输时间的应答帧传输到第1终端上。即，第2终端及第3终端为了让第1终端在已设定的接收时差内或同步接收应答帧，将应答帧传输到第1终端上。第1终端可推定应答帧的接收时间，确认同步控制是否成功。
此时，第1终端可将包含推定信息的请求帧发送到第2终端及第3终端中一。将请求帧传输到第2终端时，请求帧以第三终端为基准，可以包含第2终端调节传输时间的到达时差信息。
图7是本发明实施例的同步控制方法的说明图。图7是协同通信系统中传输数据用同步控制方法的实施例，图4至图6是第1终端的同步控制方法的实施例。在协同通信系统中，第1终端可以是目标站，第2终端或第3终端可以是中继站或源站。
在阶段S701中，第1终端将包含第1及第2应答帧的传输时间信息的第1及第2请求帧传输到第2终端及第3终端。此时，第1终端将第1请求帧传输到第2终端，SBIFS后将第2请求帧传输到第3终端。
在阶段S703中，第1终端接收从第2终端及第3终端传输的第1及第2应答帧。第2终端及第3终端利用第1及第2应答帧的传输时间信息，将应答帧传输到第1终端。第2终端先于第3终端接收请求帧时，第2终端可以比第3终端率先将应答帧传输给第1终端，第2终端及第3终端的应答区域不会互相重叠。
在阶段S705中，第1终端利用第1及第2应答帧的接收时间，推定第1终端与第2终端之间的第1电波延时和第1终端与第3终端之间的第2电波延时。信号的传输过程中存在电波延时，第1终端可以利用应答帧包含的传输时间之后接收的应答帧，推定电波延时。第1终端通过推定电波延时，可以推定与第2终端及第3终端的信号交换过程中发生的时间偏差。第1终端将时间偏差，即第2终端及第3终端的延时时差信息传输给第2终端及第3终端，第2终端及第3终端利用延时时差调整传输时间，使第2终端及第3终端传输的数据同步到达第1终端。
在阶段S707中，第1终端将包含第1电波延时和第2电波延时的延时差信息的第3请求帧传输到第2终端。如上所述，第1终端也可将第3请求帧传输到第3终端。第2终端或第3终端可以利用延时时差调整传输时间，将数据传输到第1终端，从而使第2终端及第3终端传输给第1终端的信号在已设定的接收时差范围内，被第1终端接收。
另一方面，本发明的同步控制方法还包括：从第2终端接收对应第3请求帧的第3应答帧的阶段。第3请求帧还可以包含第3应答帧的传输时间信息，第2终端或第3终端从第3应答帧的传输时间开始，在第1电波延时和第2电波延时的延时时差后，向第1终端传输第3应答帧。
请求帧可以包含频率偏移量信息。
图8是本发明另一实施例的同步控制方法的说明图。图8是协同通信系统中传输数据用同步控制方法的实施例，图4至图6是第2终端的同步控制方法的实施例。在协同通信系统中，第1终端可以是目标站，第2终端或第3终端可以是中继站或源站。
在阶段S801中，第2终端接收从第1终端传输的包含第1应答帧的第1传输时间信息的第1请求帧。在阶段S803中，第2终端在第1传输时间，将第1应答帧传输到第1终端。在阶段S805中，第2终端接收从第1终端传输的第2请求帧。第2请求帧包含第2终端与第1终端之间的第1电波延时和第3终端与第1终端之间的第2电波延时的延时时差信息。
另外，本发明的同步控制方法还包括：利用包含第2应答帧的第2传输时间信息的第2请求帧，从上述第2传输时间经过已设定的时间后，向第1终端传输第2应答帧的阶段。此时，已设定的时间为第1电波延时与第2电波延时的延时时差。
此外，本发明的同步控制方法还包括：从第3终端接收包含第3应答帧的第3传输时间信息的第3请求帧的阶段；以及根据第3请求帧，将第3应答帧传输到第3终端的阶段。这是在协同通信系统中，为了调整第2终端及第3终端之间的传输时间。
另一方面，框架还可以包含频率偏移量信息。
图9是本发明又一实施例的同步控制方法的说明图。图9是协同通信系统中传输数据用同步控制方法的实施例，图4至图6是第3终端的同步控制方法的实施例。在协同通信系统中，第1终端可以是目标站，第2终端或第3终端可以是中继站或源站。
在阶段S901中，第3终端接收从第1终端传输的包含第1应答帧的第1传输时间信息的第1请求帧。在阶段S903中，第3终端在第1传输时间，将第1应答帧传输到第1终端。在阶段S905中，第3终端将包含第2应答帧的第2传输时间信息的第2请求帧传输到第2终端。在阶段S907中，第3终端接收从第2终端传输的第2应答帧。在阶段S909中，第3终端利用第2应答帧的接收时间，推定第3终端与第2终端之间的第1电波延时。
如上所述，协同通信系统为了调整第2终端及第3终端之间的传输时间，第3终端向第2终端传输请求帧，推定第3终端与第2终端之间的第1电波延时。也可以将第2终端向第3终端传输请求帧，推定第3终端与第2终端之间的第1电波延时。
第1终端利用第1应答帧的接收时间，推定第1终端与第3终端之间的第2电波延时，并利用从第2终端传输的第3应答帧，推定第2终端与上述第1终端之间的第3电波延时。
另一方面，以上所述是从本发明的进程角度进行的说明，但构成本发明的传输数据用同步控制方法的各阶段可通过装置轻松理解。因此，本发明的传输数据用同步控制方法包含的阶段，可以根据本发明的原理，理解为同步传输数据用基站包含的构成要素。
即，在本发明的协同通信系统中，同步传输数据用目标站包括：将包含第1应答帧的第1传输时间信息的第1请求帧传输到中继站及源站的第1传输部；从从上述中继站及源站接收上述第1应答帧的第1接收部；利用上述第1应答帧的接收时间，推定上述目标站与上述中继站之间的第1电波延时及上述目标站与上述源站之间的第2电波延时的估算部；以及将包含上述第1电波延时与上述第2电波延时的延时差信息的第2请求帧传输到上述中继站或源站的第2传输部。
本发明的目标站还包括：从上述中继站接收第2应答帧的第2接收部。包含第2应答帧的第2传输时间信息的上述第2请求帧从上述第2传输时间开始，可以在上述第1电波延时和上述第2电波延时的延时时差之后，传输到上述目标站。
另外，在本发明的协同通信系统中，同步传输数据用的中继站包括：从目标站接收包含第1应答帧的第1传输时间信息的第1请求帧的第1接收部；在上述第1传输时间，将上述第1应答帧传输到上述目标站的第1传输部；以及从上述目标站接收第2请求帧的第2传输部。上述第2请求帧包含上述中继站与上述目标站之间的第1电波延时，及源站与上述目标站之间的第2电波延时的延时时差信息。
本发明的中继站还包括：利用包含第2应答帧的第2传输时间信息的第2请求帧，从上述第2传输时间开始经过已设定时间后，将上述第2应答帧传输到上述目标站的第3传输部。这里，已设定时间为上述第1电波延时与上述第2电波延时的延时时差。
另外，本发明的协同通信系统中同步传输数据的源站包括：从目标站接收包含第1应答帧的第1传输时间信息的第1请求帧的第1接收部；在上述第1传输时间，将上述第1应答帧传输到上述目标站的第1传输部；将包含第2应答帧的第2传输时间信息的第2请求帧传输到中继站的第2传输部；从上述中继站接收上述第2应答帧的第2接收部；以及利用上述第2应答帧的接收时间，推定上述源站与上述中继站之间的第1电波延时的估算部。上述目标站利用上述第1应答帧的接收时间，推定上述源站与上述目标站之间的第2电波延时，利用从上述中继站传输的第3应答帧，推定上述中继站与上述目标站之间的第3电波延时。
图10至图13是本发明具体实施例的同步控制方法的说明图。图10至图13是协同通信系统中，目标站(第1终端)、中继站(第2终端)及源站(第3终端)的同步控制方法的实施例。另外，在图10至图13中，dT12表示第1终端到第2终端的电波延时，dT13表示第1终端到第3终端的电波延时，dT32表示第3终端到第2终端的电波延时。
首先，在图10中，第1终端向第2终端及第3终端传输请求帧。此时，第1终端可按照已设定时间(Δth)间隔传输请求帧。这里，已设定时间(Δth)可以是SIFS或波束成形所需的切换时间。另外，请求帧如上所述，可以是调整传输时间和调整频率偏移量中的一个以上请求帧。请求帧包含应答帧的时间信息(Dtime)，即传输时间信息。传输时间信息可以是以请求帧接收时间为基准决定的信息。
第2终端利用请求帧中包含的传输时间信息，向第1终端传输应答帧。第2终端在接收请求帧后，可在Dtime后向第1终端传输应答帧。此时，需要考虑第1终端与第2终端之间的电波延时。即，第1终端向第2终端传输请求帧时，发生与第1电波延时(dT12)相应的延时，第2终端则从Dtime开始经过第1电波延时(dT12)后，向第1终端传输应答帧。
第3终端同样利用请求帧中包含的传输时间信息，向第1终端传输应答帧。从第1终端向第3终端传输请求帧时，发生与第2电波延时(dT13)相应的延时，第3终端则从Dtime开始经过第2电波延时(dT13)后，向第1终端传输应答帧。
第1终端利用从第2终端及第3终端传输的应答帧，推定第1电波延时(dT12)及第2电波延时(dT13)。传输请求帧时发生的时间延时在传输应答帧时也会发生。因此，第1终端利用应答帧的接收时间，推定第2终端及第3终端各自发生的时间偏差(2*dT12、2*dT13)。之后，第1终端将关于第2终端及第3终端的延时时差信息(dT12-dT13)传输到第2终端及第3终端中一个以上。第2终端及第3终端利用延时时差调整传输时间，使第2终端及第3终端传输的数据同步到达第1终端。
第3终端向第1终端传输应答帧后，经过已设定时间后向第2终端传输请求帧。第3终端传输的请求帧包含第2终端应答帧的传输时间信息(Stime)。第2终端利用传输时间信息，向第3终端传输应答帧。从第2终端向第3终端传输请求帧时，发生与第3电波延时(dT32)相应的延时，第3终端可利用应答帧的接收时间推定第3电波延时(dT32)。
之后，第1终端在经过已设定时间(Ztime)后，向第2终端及第3终端传输请求帧。第1终端可按照已设定时间(Δth)间隔传输请求帧。请求帧包含上述传输时间信息及延时时差信息。即，为便于第2终端及第3终端调整传输时间，请求帧包含延时时差信息。另外，请求帧可包含频率偏移量调整信息。
第2终端及第3终端应答第1终端的请求帧，向第1终端发送应答帧。此时，第2终端及第3终端可利用延时时差信息调整传输时间，向第1终端传输应答帧。第1终端在同时或在已设定的接收时差范围内接收从第2终端及第3终端传输的应答帧时，可以判定第1终端成功控制数据同步传输。
另外，第1终端利用第2终端及第3终端应答帧的接收时间，通过确认与第2终端及第3终端的时间偏差，来判定成功控制数据同步传输。此时，第1终端可在第2终端及第3终端请求帧的其中一个中，包含延时时差信息。例如，在第2终端请求帧包含延时时差信息时，第2终端将调整与dT12-dT13相应的传输时间，传输应答帧。第1终端通过确认时间偏差为2*dT13+(dT12-dT13)，判定成功控制数据同步传输。只在第2终端及第3终端请求帧的其中之一包含延时时差信息的实施例，与图11所示的实施例相对应。
图11至图13的同步控制方法与图10的同步控制方法相似。但图11的第1终端与图12不同，它不向第3终端传输包含电波延时时差信息的请求帧，第3终端也不向第1终端传输与其相应的应答帧。此外，在图12中，第2终端不向第1终端传输与请求帧相应的应答帧，该请求帧包含由第1终端传输的电波延时时差信息。另外，在图13中，第3终端将把包含第2终端所传输的电波延时时差信息的请求帧相应的应答帧，传输到第1终端后，再向第2终端传输请求帧。
另外，如图3所示，在第2终端及第3终端互不重叠的应答区域内，向第1终端传输应答帧时，第1终端容易识别第2终端及第3终端的应答帧，且容易推定第2终端及第3终端的传输时间及频率偏移量差。但如图1及图2所示，第2终端及第3终端同时向第1终端传输应答帧时，第1终端很难识别第2终端及第3终端的应答帧。
为此，本发明提出在图1及图2等环境下，便于识别框架的前导码结构。即，第1至第3终端可通过传输包含本发明前导码的框架，来调整传输时间及频率偏移量。以下，将先说明常规前导码结构，再说明本发明的前导码结构。
图14是在IEEE 802.11无线通信系统下，对前导码结构的说明图。
如图14所示，同步推定IEEE 802.11用的前导码包含2个OFDM信号(1401、1403)。2个OFDM符号(1401、1403)各自在有效符号区域内，与4个重复(RP)模式序列和CP区域内的一个重复模式序列一起，包含共5个重复模式序列。在有效符号区域内的4个重复模式序列在4个副载波(subcarrier)中，均包含自动增益调整、信号推定及同步推定用基序列(base sequence)的元素。基序列的元素(E1、E2)如图14所示，以已设定的重复模式分配给副载波。此时，可能对基序列的元素执行IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)。另外，这里的有效符号区域及CP区域表示时间域(time domain)的时区，向有效符号区域及CP区域的相关频域(frequency domain)分配基序列的元素(element)。
CP区域的1个重复模式序列通过复制有效符号区域的最后重复模式序列而成，接收端利用图14的前导码推定自动增益调整、信号推定及时间/频率同步。
在使用图14前导码的常规WLAN或WPAN环境下，终端均利用通用序列。因此，当多个终端同时向一个终端传输前导码时，接收终端很难分辨各终端的前导码。即，在类似上述图1及图2的环境下，第1终端很难识别第2终端及第3终端的前导码。最终，第1终端很难调整第2终端及第3终端的传输时间及频率偏移量。
以下，图15至图20所示，为了解决上述问题，将说明前导码结构、生成/传输方法及生成/传输装置，并同时说明本发明的前导码接收方法及装置。
图15是本发明实施例的前导码结构的说明图。
图15中的前导码与图14的前导码不同，在频域上分配的序列上有所不同。即，将向前导码分配与图14中说明之常规序列不同的序列。
在图15中，Cv是本发明的同步传输用的序列，以下称为同步序列。基于K值的同步序列的元素(Cv(k)，k＝0，1，2，…)向4个副载波各分配一个。以同步序列为例，可以基于DFT(Discrete Fourier Transform)序列或GCL(Generalized Chirp Like)序列。同步序列可以如【公式1】及【公式2】所示进行定义。
【公式1】
C v ( k ) = c ( k ) · exp { j 2 πvk N D } , v = 0,1,2 , . . . , N D - 1
【公式2】
C v ( k ) = exp { - jvπ k ( k + 1 ) N P } , v = 1,2 , . . . , N p - 1
在【公式1】中，ND表示2的任意指数，例如可以是2n。此时，n是大于0的常数。另外，在【公式1】及【公式2】中，v表示序列指数。例如，在图2及图3中，第2终端可以适用v＝2，第3终端可以适用v＝3。根据序列指数，分配给终端的序列可能不同。
在【公式1】中，c(k)可以如【公式3】的左侧公式所示，是DFT序列，或如【公式3】的右侧公式所示，是GCL序列。
【公式3】
c ( k ) = exp { ± j 2 πk N D } or exp { - jρπ k ( k + 1 ) N P }
在【公式2】及【公式3】中，Np表示质数(prime number)，在【公式3】中，ρ表示具有最佳相关特性的GCL序列的指数。
图16及图17是本发明的另一实施例的前导码结构的说明图。
如图16及图17所示，同步序列的变形形态之变形序列将与同步序列一起，分配给频域。Mv表示变形序列，Mv(k)表示变形序列之元素，例如可以修改如【公式4】。图16及图17的同步序列Bv可以是图14中说明的基序列或图15的同步序列Cv。图16及图17的同步序列Bv是图15的同步序列Cv时，序列的长度可能不同。Bv(k)表示同步序列之元素。
【公式4】
M v ( k ) = - B v ( k ) or B v * ( k )
如图16所示，以DC副载波为准，上限频率可用副载波可分配同步序列，下限频率可用副载波可分配变形序列。即，同步序列及变形序列可依据已设定的重复模式，依次向副载波分配。此时，以DC副载波的上限副载波或下限副载波为准，将同步序列及变形序列分配给副载波。
另外，如图17所示，同步序列及变形序列可交替分配给副载波。即，将4个副载波视为一个群时，双数副载波群将分配同步序列元素，单数副载波群将分配变形序列元素。
对本发明的前导码执行IDFT(Inverse DFT)时，时间域的序列元素值可能全部为实数，或全部序列元素中一半元素的值成为零(zero)，因此可简化接收终端的复杂度，在频率偏移环境提供强大的时间推定性能。
本发明的前导码生成/传输方法及生成/传输装置将生成图15至图17中说明的前导码，传输到接收终端。
图18至图20是本发明的实施例的前导码接收方法的说明图。图2是无线通信系统中，生成及传输并接收前导码过程的实施例。
第2终端及第3终端根据第1终端的要求框架，如图5所示，生成与应答帧内分配给自己的指数v相应序列的前导码后，传输到第1终端上。第1终端通过与第2终端及第3终端一对一映射的指数v之序列相关时间域信号的相关特性和序列指数推算，推算由第2终端及第3终端传输的信号到达时间和频率偏移量。
如图15至图17所示，将【公式1】或【公式2】等同步序列分配给副载波，并对频域信号执行IDFT或IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)时，将在时间域根据映射到序列指数的V样本长度，反复4次生成循环移位的c(k)的IDFT转换序列。因为，频域中的相位变化在时间域以循环移位形式出现，4个副载波均分配了序列元素。以下，通过图18进行详细说明。
图18是获取初始时间的前导码接收装置的实施例。图18的前导码接收装置1800接收前导码后，推定信号的接收时间及频率偏移量。
时间域差分相关器(Differential correlator)1801用于推定时间。这里所说的时间是指接收时间的时序。差分相关器1801执行同步符号中利用时间域对称性的差分调节(differential correlation)，生成复相关值。
更具体地说，时间域差分相关器1801对一个RP区域的样本信号进行缓冲，最早缓冲的样本信号的共轭(Conjugating)信号乘以下一个样本信号，得出乘值。而时间域差分相关器1801则将下一个缓冲样本信号乘以再下一个样本信号，得出乘值。时间域差分相关器1801将这一过程在与一个RP区域相应的样本长度中反复执行，得出多个乘值，得出的结果进行加法后，以平均值生成复相关值。
另外，时间域差分相关器1801对之后的样本信号也会根据上述过程，将乘以共轭信号的方式得出乘值后，向复相关值加上乘值。复相关值减去最早乘值，算出每个样本信号的复相关值。
大小估算部1803是将时间域差分相关器1801生成的多个复相关值的实数与虚数平方后相加，得出复相关值的大小。
峰值检波器1805检出最大的复相关值。将与最大复相关值对应的样本时间推定为RP区域同步点，利用推定同步点的复相关值相位，可以推定出频率偏移量。RP区域同步点表示信号接收时间。
以下，图19至图20说明了序列指数推定方法，用于检测与上述推定的同步点及频率偏移量对应的终端。先说明同步序列为上述【公式1】的情况后，再说明【公式2】的情况。同步序列被定义为【公式1】时，图19的前导码接收装置1900推定序列指数；同步序列被定义为【公式2】时，图20的前导码接收装置2000推定序列指数。
图19的前导码接收装置1900对已缓冲的一个以上的RP区域大小的样本信号执行1901DFT或FFT。对2个以上的RP区域执行DFT时，前导码接收装置1900只提取双数副载波信号或单数副载波信号1903。
前导码接收装置1900对【公式3】的c(k)进行共轭1905，生成c*(k)，将已生成的c*(k)相乘到分配了Cv(k)的副载波信号。之后，前导码接收装置1900执行1907ND或NP Point IDFT或IFFT后，求各已转换元素之信号的平方值，演算1911已转换信号的大小。此时，最大的平方值，即最大的元素指数可视为【公式1】的序列指数v的一对一匹配值，因此上述过程中的大小可成为识别终端的值。即，前导码接收装置1900检出已执行IDFT之信号的最大大小，从而推算序列指数。
另外，包含以图16或图17分配方法生成的c(k)的前导码时，以前导码接收装置1900如【公式5】或【公式6】所示，将以DC副载波为准与上限副载波指数对称的2个副载波指数的接收信号结合起来，执行0.5ND或0.5NP Point IDFT或IFFT，从而生成大小值。在此，r(k)表示副载波k的接收信号。另外，r(k)的下列脚注表示相关序列。
【公式5】
r B v ( k ) - r M v ( k + N D / 2 ) or r B v ( k ) + r M v * ( k + N D / 2 )
【公式6】
r B v ( 2 k ) - r M v ( 2 k + 1 ) or r B v ( 2 k ) + r M v * ( 2 k + 1 )
如图17或图18所示，分配同步序列生成前导码，是对频率-选择性衰落特性进行扁平化(flat)，从而使IDFT的信号的一个元素发生优势峰值(dominent peak)。即频率-选择性衰落特性强烈时，IDFT后一个元素不发生Peak，多个元素出现高相关值，因此为防止这种现象，本发明在执行IDFT之前，利用同步序列及变形序列结合(combining)接收信号，执行IDFT。
图20的前导码接收装置2000与图19的前导码接收装置1900类似，推定序列指数。但图20的前导码接收装置2000并不共轭已DFT的信号，而是执行差分编码。
先将频域相应的副载波K的接收信号假设为rk(k)＝AkCv(k)+w(k)。在这里Ak表示任意实数大小值，w(k)表示接入副载波K的噪音。这时，rk(k)的差分编码信号如【公式7】所示。
【公式7】
C ~ v ( k ) = r v ( k - 1 ) / r v ( k ) or r v ( k - 1 ) r v * ( k ) , ( k = 1,2 , . . . , C ~ v ( 0 ) = r v ( 0 ) )
进一步，前导码接收装置2000对差分编码信号执行IDFT，探测大小，来推定序列指数。
如上所述，本发明如图15至图17所示，生成并传输前导码；如图18至图20所说明的那样，可推定接收时间、频率偏移量及序列指数。本发明的前导码同样适用于传输图4至图13中说明的框架。
另外，如上所述的本发明的数据传输同步控制方法、前导码生成、传输、接收方法可通过电脑程序制作。同时，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较佳实施例，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)

1.一种协同通信系统中数据传输用的第1终端的同步控制方法，包括：
将包含关于第2终端及第3终端要传输第1及第2应答帧的时间点的信息的第1及第2请求帧分别传输到第2终端及第3终端的阶段；
接收所述第2终端及第3终端在所述时间点处分别传输的上述第1及第2应答帧的阶段；
利用该第1终端接收上述第1及第2应答帧的时间，推定上述第1终端与上述第2终端之间的第1电波延时及上述第1终端与上述第3终端之间的第2电波延时的阶段；以及
将包含上述第1电波延时与上述第2电波延时的延时差信息的第3请求帧传输到上述第2终端的阶段。
2.如权利要求1所述的同步控制方法，上述第1及第2请求帧分别传输到第2终端及第3终端的阶段，是将上述第1请求帧传输到上述第2终端上，并且在短帧间间隔(SIFS)后，再将上述第2请求帧传输到第3终端上。
3.如权利要求1所述的同步控制方法，还包括：
从上述第2终端接收相应上述第3请求帧的第3应答帧的阶段，
其中，上述第3请求帧还包含关于要传输第3应答帧的时间点的信息。
4.如权利要求3所述的同步控制方法，自要传输上述第3应答帧的预定时间点(Dtime)开始，在上述第1电波延时与上述第2电波延时的延时差后，向上述第1终端传输上述第3应答帧。
5.如权利要求1所述的同步控制方法，上述第1终端为目标站，上述第2终端为中继站或源站。
6.一种协同通信系统中数据传输用的第1终端的同步控制方法，包括：
从第2终端接收包含关于第1终端要传输第1应答帧的第1时间点的信息的第1请求帧的阶段；
在上述第1时间点，将上述第1应答帧传输到上述第2终端的阶段；以及
从上述第2终端接收第2请求帧的阶段，
其中，上述第2请求帧包含上述第1终端与上述第2终端之间的第1电波延时及第3终端与上述第2终端之间的第2电波延时的延时差信息。
7.如权利要求6所述的同步控制方法，还包括：
利用还包含关于要传输第2应答帧的第2时间点的信息的上述第2请求帧，从上述第2时间点开始，在已设定的时间后，向第2终端传输上述第2应答帧的阶段，
其中，上述已设定的时间为上述第1电波延时与上述第2电波延时的延时差。
8.如权利要求6所述的同步控制方法，还包括：从上述第3终端接收包含关于要传输第3应答帧的第3时间点的信息的第3请求帧；以及
根据上述第3请求帧，将上述第3应答帧传输到上述第3终端的阶段。
9.如权利要求6所述的同步控制方法，上述第1终端为中继站，上述第2终端为目标站，上述第3终端为源站。
10.一种协同通信系统中数据传输用的第1终端的同步控制方法，包括：
从第3终端接收包含关于要传输第1应答帧的第1时间点的信息的第1请求帧的阶段；
在上述第1时间点，将上述第1应答帧传输到上述第3终端的阶段；
将包含关于要传输第2应答帧的第2时间点的信息的第2请求帧传输到第2终端的阶段；
接收上述第2终端在所述第2时间点传输的上述第2应答帧的阶段；以及
利用上述第2应答帧的接收时间，推定上述第1终端与上述第2终端之间的第1电波延时的阶段，
其中，上述第3终端利用上述第1应答帧的接收时间，推定上述第1终端与上述第3终端之间的第2电波延时，同时利用从上述第2终端传输的第3应答帧，推定上述第2终端与上述第3终端之间的第3电波延时。
11.如权利要求10所述的同步控制方法，上述第1终端为源站，上述第2终端为中继站，上述第3终端为目标站。
12.一种协同通信系统中数据同步传输用的目标站，包括：
将包含关于中继站及源站要传输第1及第2应答帧的时间点的信息的第1及第2请求帧分别传输到上述中继站及源站的第1传输部；
接收上述中继站及上述源站在所述时间点处分别传输的上述第1及第2应答帧的第1接收部；
利用目标站接收上述第1及第2应答帧的时间，推定上述目标站与上述中继站之间的第1电波延时及上述目标站与上述源站之间的第2电波延时的估算部；以及
将包含上述第1电波延时与上述第2电波延时的延时差信息的第3请求帧传输到上述中继站或上述源站的第2传输部。
13.如权利要求12所述的目标站，还包括：
从上述中继站接收相应上述第3请求帧的第3应答帧的第2接收部，
将还包含关于要传输上述第3应答帧的时间点的信息的上述第3请求帧，从要传输上述第3应答帧的传时间点开始，在上述第1电波延时与上述第2电波延时的延时差后，传输到上述目标站。
14.一种协同通信系统中数据同步传输用的中继站，包括：
从目标站接收包含关于要传输第1应答帧的第1时间点的信息的第1请求帧的第1接收部；
在上述第1时间点，将上述第1应答帧传输到上述目标站的第1传输部；以及
从上述目标站接收第2请求帧的第2传输部，
其中，上述第2请求帧包含上述中继站与上述目标站之间的第1电波延时及源站与上述目标站之间的第2电波延时的延时差信息。
15.如权利要求14所述的中继站，还包括：
利用还包含关于要传输第2应答帧的第2时间点的信息的上述第2请求帧，从上述第2时间点开始，在已设定的时间后，将上述第2应答帧传输到上述目标站的第3传输部，
其中，上述已设定的时间为上述第1电波延时与上述第2电波延时的延时差。
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