CN103812816B - 有效的物理层前导格式 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有效的物理层前导格式。具体地,公开了一种用于生成通过通信信道来传输的数据单元的前导的方法,包括:使用第一序列或第二序列中的一个来生成前导的第一字段,使得第一序列和第二序列是互补序列,使得第一序列和第二序列的异相非周期性自相关系数的和为零;使用第一序列或第二序列中的另一个,来生成前导的第二字段的开始的指示符,第二字段与信道估计信息相关联,使得第二字段的开始的指示符紧随第一字段之后;以及生成前导的第二字段。

Description

有效的物理层前导格式
本申请是专利申请号200980116743.2的分案申请。
相关申请交叉引用
本申请要求以下的权益:2008年5月15日提交的美国临时专利申请号61/053,526和2008年7月8日提交的61/078,925,二者名称皆为“PHY Preamble Format for 60GHzWideband Wireless Communication Systems”,在此通过参考明确地并入每一个的公开内容;2008年7月14日提交的美国临时专利申请号61/080,514,2008年7月28日提交的61/084,133、2008年7月30日提交的61/084,776、2008年8月1日提交的61/085,763、2008年8月19日提交的61/090,058、2008年8月26日提交的61/091,885、2008年9月18日提交的61/098,128、2008年9月22日提交的61/098,970以及2008年9月25日提交的61/100,112,其每一个的名称皆为“Shortened PHY Preamble Format for 60GHz Wideband Wireless CommunicationSystems”,在此也通过参考明确地并入其每一个的公开内容;以及2008年9月24日提交的美国临时专利申请号61/099,790和2008年10月2日提交的61/102,152,每一个的名称皆为“Enhanced Channel Estimation Format and Packet Indication for mmWaveApplications”,在此也通过参考明确地并入其每一个的公开内容。
背景技术
本公开总体上涉及通信系统,并且更具体地,涉及用于通过通信信道来交换信息的信息格式。
背景技术
在过去几年中,已可获得数目不断增长的相对便宜、低功率的数据通信服务、网络和设备,提供了前景看好的近线速传输和可靠性。各种无线技术在若干IEEE标准文档中详细描述,例如包括IEEE标准802.11b(1999)及其更新和修改,以及IEEE 802.15.3草案标准(2003)以及IEEE 802.15.3c草案D0.0标准,在此通过参考完全将其全部并入。
作为一个示例,一类称为无线个人区域网络(WPAN)的无线网络包括设备的互连,其中设备通常但非必须比诸如遵循IEEE 802.11a的无线局域网(WLAN)之类的WLAN在物理上更为靠近地定位。近来,在这种网络中对特别高数据率(例如,超过1Gbps)的兴趣和需求已经显著增加。在WPAN中实现高数据率的一种方式是使用数百MHz甚至若干GHz的带宽。例如,未许可的60GHz频带提供了一个这样的可能操作范围。
一般地,与IEEE 802标准兼容的传输系统支持单载波(SC)操作模式或者正交频分复用(OFDM)操作模式之一或二者,以实现较高的数据传输率。例如,简单的低功率手持设备可以仅在SC模式中操作,支持较长操作范围的较为复杂的设备可以仅在OFDM模式中操作,而某些双模设备可以在SC模式和OFDM模式之间切换。
一般而言,OFDM的使用将整个系统带宽划分为多个子频带或信道,每个子频带与相应的子载波相关联,可以在该子载波上调制数据。由此,OFDM系统的每个子频带可以视为在其中发送数据的独立传输信道,由此提高了通信系统的总体吞吐率或传输率。在操作期间,在OFDM模式中操作的发射机可以对信息比特进行编码(这可以包括纠错码和交织)、使用特定的扩展序列对编码的比特进行扩展、例如将编码的比特映射至64正交振幅调制(QAM)多载波星座图、以及在适当的功率放大之后向一个或多个接收机发射经调制和上变频的信号,得到具有较大峰均比(PAR)的相对高速的时域信号。
类似地,接收机通常包括射频(RF)接收单元,其执行相关和解调以恢复发射的符号,并且这些符号继而在Viterbi解码器中被处理,以估计或确定所发射符号的最有可能的标识。继而对恢复和识别的符号流进行解码,这可以包括去交织和使用多个已知纠错技术中的任何技术进行纠错,以产生与发射机所发射的原始信号相对应的一组恢复信号。
特别地,对于在60GHz频带中操作的宽带无线通信系统而言,IEEE 802.15.3c草案D0.0标准(“所提出标准”)提出:通过通信信道传输的每个分组包括:前导,用以提供同步和训练信息;报头,用以提供物理层(PHY)的基本参数,诸如净荷的长度、调制和编码方法等;以及净荷部分。符合所提出标准的前导包括:同步字段(SYNC),用以指示所传输信息的块的开始以用于信号检测;开始帧定界符(SFD)字段,用以信号通知实际帧的开始;以及信道估计序列(CES)。这些字段可以携带与如下有关的接收机算法的信息:针对与自动增益控制(AGC)设置、天线分集选择或相位阵列设置、定时获取、粗略频率偏移估计、信道估计等。对于SC和OFDM操作模式的每一个,所提出标准规定了唯一的PHY前导结构,即特定长度的SYNC、SFD和CES字段,以及针对每个PHY前导字段的扩展序列和覆盖码(使用相应扩展序列传输的符号序列)。
除了与SC和OFDM模式中的独立结构相关联之外,例如,符合所提出标准的PHY前导的帧没有解决诸如低灵敏度等其他潜在问题。特别地,PHY前导的接收机可以使用“相干”或“非相干”的方法来检测SFD字段的开始,并由此建立帧定时。一般地,相干方法需要基于SYNC字段中信号的信道估计,这可以按照自适应方式来执行。然而,SYNC信号对于信道估计自适应而言可能过短,以致于无法收敛到可靠的值。另一方面,非相干方法不基于信道估计,并且通常较为简单。然而,非相干方法与低灵敏度相关联,即,在低信噪比(SNR)水平处,帧定时精度可能较差。因为帧定时对于接收整个分组而言至关重要,因此帧定时检测的低灵敏度将显著地限制整体性能。
发明内容
在一个实施方式中,一种用于生成通过通信信道传输的数据单元的前导的方法,包括:使用第一序列或第二序列中的一个来生成前导的第一字段,使得第一序列和第二序列是互补的序列,使得第一序列和第二序列的异相非周期性自相关系数的和为零;使用第一序列或第二序列中的另一个来生成前导的第二字段的开始的指示符,第二字段与信道估计信息相关联,使得第二字段的开始的指示符紧随第一字段;以及生成前导的第二字段。
在各种实现中,可以包括以下一个或多个特征。第二字段的开始的指示符可以在第二字段的开始之前出现。第二字段的开始的指示符可以是开始帧定界符(SFD)。第二字段的开始的指示符可以包括在第二字段中。第一序列和第二序列可以是互补的Golay序列。第一序列和第二序列的每一个可以是与权重向量W和延迟向量D相关联的128码片Golay扩展序列,使得W=[1 1 -1 1 -1 1 -1],并且D恰好包括每个数字1、2、4、8、16、32和64之一。D向量可以是以下之一:[1 2 4 8 16 32 64],[64 16 32 1 8 2 4]或者[64 32 16 8 4 2 1]。该方法可以包括:根据调制方案来调制前导。调制方案可以包括二进制相移键控(BPSK)。调制方案可以是π/2BPSK。第一序列和第二序列的每一个可以是二进制码片的序列。第一字段可以与提供同步相关联。生成前导的第二字段可以包括:生成第一信道估计序列(CES)符号,其包括由第一组覆盖码进行扩增(augment)的第一序列和第二序列;以及生成第二信道估计序列(CES)符号,其包括由第二组覆盖码扩增的第一序列和第二序列,使得第一CES符号和第二CES符号是互补的序列。第一CES符号和第二CES符号可以是互补的Golay序列。前导的第二字段的开始的指示符可以充当第一CES符号的循环前缀。该方法可以包括生成第一CES符号的循环后缀。第一字段的最后部分可以充当第一CES符号的循环前缀。不同于第二字段的字段中的序列可以充当第一CES符号的循环前缀。第二CES符号的第一部分可以充当第一CES符号的循环后缀,并且第一CES符号的最后部分可以充当第二CES符号的循环前缀。该方法可以包括生成第二CES符号的循环后缀。该方法可以包括:生成第一CES符号的循环前缀,生成第一CES符号的循环后缀,以及生成第二CES符号的循环前缀。该方法可以包括生成第二CES符号的循环后缀。第一序列和第二序列的每一个的长度可以是整数N,并且第一CES符号和第二CES符号的每一个的长度至少可以是4N。第一CES符号的开始部分可与第二CES符号的开始部分相同,并且第一CES符号的结束部分可与第二CES符号的结束部分相同,利用在第二字段中的第一CES符号和第二CES符号的第一顺序生成前导的第二字段可以指示第一通信模式,以及利用在所述第二字段中的第一CES符号和第二CES符号的第二顺序生成所述前导的第二字段可以指示第二通信模式。利用第一序列生成前导的第一字段指示第一操作模式;以及利用第二序列生成前导的第一字段可以指示第一操作模式。第一通信模式可以是单载波模式,而第二通信模式可以是正交频分复用(OFDM)模式。生成第一字段可以包括向第一字段应用第一覆盖码,以指示通信参数的第一值,以及向第一字段应用第二覆盖码以指示参数的第二值。该方法可以包括传输前导。
在另一实施方式中,一种用于处理通过通信信道接收的数据单元的前导的方法,使得前导包括第一字段以及与信道估计信息相关联的第二字段,使得第一字段的结束部分包括第一序列,并且第二字段的开始部分包括与第一序列互补的第二序列,并且使得第一序列和第二序列的异相非周期性自相关系数的和为零,该方法包括:使用对应于该前导的接收信号来生成多个相关信号,使得该多个相关信号包括以下至少两个:1)接收信号与第一序列之间的互相关;2)接收信号与第一序列之间的互相关;以及3)接收信号的自相关;基于多个相关信号来检测第二字段的开始;以及使用第二字段的开始的检测来解码第二字段。
在另一实施方式中,一种生成数据单元前导的方法,包括:生成与分组同步信息或帧边界指示中至少一个相关联的第一字段;以及生成与信道估计相关联的第二字段,包括生成第一信号估计序列(CES)符号和生成第二CES符号,使得以下至少一个成立:1)第一字段中的序列充当第一CES符号的循环前缀;2)第二CES符号的开始部分充当第一CES符号的循环后缀;或者3)第一CES符号的结束部分充当第二CES符号的循环前缀。
在各种实现中,可以包括以下一个或多个特征。第一CES符号可以包括由第一组覆盖码扩增的第一序列和第二序列,并且第二CES符号可以包括由第二组覆盖码扩增的第一序列和第二序列。第一序列和第二序列可以是互补的Golay序列。第一CES符号可以包括第一序列和第二序列,使得第一序列和第二序列的异相非周期性自相关系数的和为零,并且生成第一字段包括使用独立于第一序列和第二序列的第三序列来生成第一字段。第一CES符号和第二CES符号可以是互补的Golay序列。第一字段可以包括重复的第一序列,第二字段的开始可以紧随第一字段的结束之后出现,第一CES符号的开始可以是第二字段的开始,并且可以包括第二第一序列,并且第一序列和第二序列可以是互补的序列,使得第一序列和第二序列的异相非周期性自相关系数的和为零。第一CES符号可以是符合格式u=[c1ac2b c3a c4b]的u,第二CES符号可以符合格式v=[c5a c6b c6a c8b],使得a是第一Golay扩展序列,b是与a互补的第二Golay扩展序列,c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的每一个是+1或-1,u和v是互补的Golay序列,其中c4=c8,并且可选地c1=c5。第一CES符号可以符合格式u1=[c1b c2a c3b c4a]或者格式u2=[d1a d2b d3a d4b]之一,使得a是第一Golay扩展序列,b是与a互补的第二Golay扩展序列,c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的每一个是+1或-1,并且c4=c8,使得第二CES符号符合格式v1=[c5b c6a c7b c8a]或格式v2=[d5a d6b d7a d8b]之一,使得d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7和d8的每一个是+1或-1,并且d4=d8,并且第一字段包括多个重复的a序列,第二字段在v1之前包括u1以指示第一通信模式,第一字段包括多个重复的b序列,并且第二字段包括在v2之前的u2以指示第二通信模式。第一通信模式可以是单载波(SC)模式或正交频分复用(OFDM)中的一个,并且第二通信模式可以是SC模式或OFDM模式中的另一个。c1=c5并且d1=d5。第一CES符号可以符合格式u1=[c1b c2a c3b c4a]或者格式u2=m[c2ac3b c4a c1b]之一,使得a是第一Golay扩展序列,b是与a互补的第二Golay扩展序列,c1、c2、c3、c4、c5、c6、c6和c8的每一个是+1或-1,并且c4=c8,使得第二CES符号符合v1=[c5b c6a c7bc8a]或格式v2=m[c6a c7b c8a c5b]之一,其中m是+1或-1,第一字段包括多个重复的a序列,第二字段包括在v1之前的u1以指示第一通信模式,第一字段包括多个重复的b序列,并且第二字段包括在v2之前的u2以指示第二通信模式。第一CES符号可以包括第一序列和第二序列,使得第一序列和第二序列的每一个是与权重向量W和延迟向量D相关联的128码片Golay扩展序列,使得W=[1 1 -1 1 -1 1 -1],并且D是[1 2 4 8 16 32 64]、[64 16 32 1 8 24]或[64 32 16 8 4 2 1]之一。该方法包括根据调制方案来调制前导。
在另一实施方式中,一种用于处理通过通信信道接收的数据单元的前导的方法,包括:基于接收信号中与前导的第一字段相对应的部分,获得同步信息或帧开始指示的至少一个;以及使用接收信号中与第二字段对应的部分来获得信道估计信息,包括检测第二字段中的第一信道估计(CES)符号以及检测第二CES符号,使得以下至少一个成立:1)第一字段的最后部分充当第一CES符号2的循环前缀,2)第二CES符号的开始部分充当第一CES符号的循环后缀,或者3)第一CES符号的结束部分充当第二CES符号的循环前缀。
在一个实施方式中,一种用于生成数据单元的前导的方法,包括:生成前导的短训练字段(STF)以包括a序列的重复系列或者b序列的重复系列之一,使得a和b是互补的序列,a和b的异相非周期性自相关系数的和为零,并且其中STF至少与同步信息相关联;以及在STF之后生成前导的长训练字段(LTF)以包括a’序列和b’序列,使得a’是循环位移零个或更多位置的序列a,b’是循环位移零个或更多位置的序列b,并且其中LTF与信道估计信息相关联。
在各种实现中,可以包括以下一个或多个特征。LTF可以紧随STF之后,并且其中STF的最后序列可以是LTF的第一序列的互补序列。LTF可以包括CES符号,使得CES符号的开始部分紧随STF之后出现,并且使得STF的最后序列充当CES符号的循环前缀。LTF可以包括第一CES符号和第二CES符号,使得第一CES符号和第二CES符号是互补的序列。以下至少一个成立:1)第一CES符号的结束部分可以充当第二CES符号的循环前缀,或者2)第二CES符号的开始部分可以充当第一CES符号的循环后缀。该方法可以包括向STF应用覆盖码,以传送物理层参数的值。物理层参数可以是以下之一:微微网标识、与单载波模式或正交频分复用模式之一对应的通信模式的指示,或者报头速率的指示符。该方法可以包括生成帧定界符(FD)以指示STF的结束,使得FD在STF之后并在LTF之前。该方法可以包括使用以下至少一个来指示物理层参数的值:1)FD样式,或者2)STF的覆盖码。该方法包括使用以下至少一个来指示物理层参数的值:1)FD样式,或者2)选择将要包括在STF中的a或b。
在另一实施方式中,一种用于使用一对互补序列来处理通过通信信道接收的数据分组的前导的方法,使得一对互补序列的异相非周期性自相关系数的和为零,并且使得前导包括提供同步信息的第一字段和提供信道估计信息的第二字段,该方法包括:以下至少一个:1)将与前导对应的接收信号与一对互补序列中的至少一个进行相关,以生成多个相应的相关信号,或者2)对接收信号进行自相关,以生成自相关信号;确定前导中的覆盖码;以及使用该覆盖码来解码前导。
在另一实施方式中,一种装置,包括:信号生成器,用于输出第一序列或第二序列中的一个,以及用于利用覆盖码来扩增序列,使得第一序列和第二序列的异相非周期性自相关系数的和为零;物理层前导控制器,用于控制信号生成器以生成数据单元的前导,其包括短训练字段(STF)格式器,用于使信号生成器生成STF以至少用于帧同步,以及长训练字段(LTF)格式器,用于使信号生成器生成LTF以至少用于信号估计,使得STF格式器控制信号生成器在STF的最后部分包括第一序列,并且LTF格式器控制信号生成器在LTF的开始部分包括第二序列。
在各种实现中,可以包括以下一个或多个特征。物理层前导控制器生成指示将在STF中使用的覆盖码的信号。PHY前导控制器包括物理层模式选择输入,用于接收对多个物理层通信模式之一的选择,使得物理层前导控制器基于物理层模式选择输入来选择将向STF应用的多个覆盖码之一。物理层前导控制器配置用于控制信号生成器基于第一序列和第二序列来生成多个信道估计(CES)符号。信号生成器包括循环移位器,用于将第一序列或第二序列中的至少一个移位多个位置。物理层前导控制器包括微微网标识符输入、报头速率选择符输入或者PHY模式选择符输入的至少一个,用于接收物理层参数选择,并且物理层前导控制器配置用于使信号生成器基于物理层参数选择来生成不同的STF或不同的LTF的至少一个。
在另一实施方式中,一种用于处理前导的装置,该前导具有至少与同步信息相关联的短训练字段(STF)以及紧随STF的、与信道估计信息相关联的长训练字段(LTF),使得STF的最后部分包括第一序列,并且LTF的开始部分包括第二序列,并且第一序列和第二序列的异相非周期性自相关系数的和为零,该装置包括:相关器,用于生成相关输出,其指示对应于前导的接收信号与第一序列和第二序列的至少一个之间的相关;以及检测器,其可通信地耦合至相关器,用于根据相关输出来检测第二字段的开始。
在另一实施方式中,一种在互补Golay序列生成器中或者在互补Golay序列相关器中使用的电路,包括:输入,用于接收输入信号;延迟元件组,包括对应于1、2、4、8、16、32和64的相应延迟的延迟元件;乘法器组,与输入和延迟元件组互连,用于应用权重因子,使得权重因子限定序列1,1,-1,1,-1,1和-1;以及一对输出,用于响应于输入信号,使用延迟元件组和加权乘法器组来输出一对的互补Golay序列或者一对的相关输出信号之一。
在又一实施方式中,一种相关器,包括:第一输入,用于接收第一相关信号,其指示通过通信信道接收的信号与一对互补序列中的第一个之间的互相关;第二输出,用于接收第二相关信号,其指示信号与该一对互补序列中的第二个之间的互相关;多个延迟元件,耦合至第一输入和第二输入,用于向第一相关信号和第二相关信号应用多个相应的延迟因子;第一输出,耦合至多个延迟元件,用于输出第三相关信号,其指示信号与一对附加互补序列中第一个之间的互相关;以及第二输出,耦合至多个延迟元件,用于输出第四相关信号,其指示信号与一对附加互补序列中第二个之间的互相关。
附图说明
图1是包括可以使用有效PHY前导来进行通信的发射机和接收机的通信系统的框图;
图2描绘了可以在图1的系统中操作的发射机和接收机的框图;
图3是用于SC通信模式的现有技术PHY前导的框图;
图4是用于OFDM通信模式的现有技术PHY前导的框图;
图5是生成有效PHY前导的示例PHY前导控制器的框图;
图6是处理由图5中所示的PHY前导控制器生成的有效PHY前导的示例PHY前导处理器的框图;
图7描绘了接收信号与一对互补Golay序列的若干示例相关框图;
图8是包括短训练字段(STF)和长训练字段(LTF)的示例有效PHY前导的一般性结构的框图;
图9是一对互补扩展序列信号通知两个训练字段之间的边界的有效PHY前导的框图;
图10是省略了长训练字段中的循环后缀的有效PHY前导的框图;
图11是短训练字段的最后周期对应于长训练字段中的第一CES符号的循环前缀的有效PHY前导的框图;
图12是具有四周期CES符号的有效PHY前导的框图,其中一对互补扩展序列信号通知两个训练字段之间的边界;
图13是具有省略了长训练字段中的循环后缀的四周期CES符号的有效PHY前导的框图;
图14是具有四周期CES符号的有效PHY前导的框图,其中短训练字段的最后周期对应于长训练字段中的第一CES符号的循环前缀;
图15是具有四周期CES符号的有效PHY前导的框图,其中短训练字段的最后周期对应于长训练字段中的第一CES符号的循环前缀,并且第二CES符号的第一周期对应于第一CES符号的循环后缀;
图16是包括与长训练字段的第一CES符号的循环前缀对应的帧定界符的有效PHY前导的框图;
图17是包括帧定界符的有效PHY前导的框图,该帧定界符包括长训练字段的第一CES符号的循环前缀。
图18是具有四周期CES符号的有效PHY前导的框图,其中短训练字段的最后周期对应于长训练字段中的第一CES符号的循环前缀,并且第一CES符号的最后周期对应于第二CES符号的循环前缀;
图19是省略了第二CES符号的循环后缀的图18中有效PHY前导的框图;
图20是在STF的结束处包括帧定界符的PHY前导的另一示例的框图;
图21是省略了第二CES符号的循环后缀的图20中有效PHY前导的框图;
图22是在长训练字段中使用其他CES符号的图16中有效PHY前导的框图;
图23是省略了第二CES符号的循环后缀的图22中有效PHY前导的框图;
图24是与图15的前导对应的PHY前导格式的框图,其中对STF和LTF字段中两个互补序列之一的选择指示对PHY模式(例如,SC模式或OFDM模式)的选择;
图25是与图16的PHY前导对应的PHY前导格式的框图,其中对STF和LTF字段中两个互补扩展序列之一的选择指示对PHY通信模式(例如,SC模式或OFDM模式)的选择;
图26是与图16的PHY前导对应的PHY前导格式的框图,其中对STF字段中两个互补扩展序列之一的选择指示对PHY通信模式(例如,SC模式或OFDM模式)的选择;
图27是与图20的PHY前导对应的PHY前导格式的框图,其中对STF和LTF字段中两个互补扩展序列之一的选择指示对PHY通信模式(例如,SC模式或OFDM模式)的选择;
图28是与图20的PHY前导对应的PHY前导格式的框图,其中对STF字段中两个互补扩展序列之一的选择指示对PHY通信模式(例如,SC模式或OFDM模式)的选择;
图29是有效PHY前导的框图,其中STF与LTF字段之间的SFD序列指示对PHY通信模式的选择;
图30是有效PHY前导的框图,其中应用于STF字段的覆盖码指示对PHY通信模式(例如,SC模式或OFDM模式)的选择;
图31是另一PHY前导格式的框图,其中应用于STF字段的覆盖码指示对PHY通信模式(例如,SC模式或OFDM模式)的选择;
图32是PHY前导格式的框图,其中CES符号的顺序指示对PHY通信模式(例如,SC模式或OFDM模式)的选择;
图33是另一PHY前导格式的框图,其中CES符号的顺序指示对PHY通信模式(例如,SC模式或OFDM模式)的选择;
图34是若干示例STF代码的框图,其中对序列和覆盖码的选择指示对PHY通信模式(例如,SC常规模式、SC低速率模式或OFDM模式)的选择;
图35是PHY前导格式的框图,其中对STF中序列之一的选择以及对SFD字段的选择信号通知对PHY通信模式(例如,SC常规模式、SC低速率模式或OFDM模式)的选择;
图36是PHY前导格式的框图,其中对STF字段中序列以及SFD字段中样式的选择指示对PHY通信模式(例如,SC常规模式、SC低速率模式或OFDM模式)的选择;
图37是PHY前导格式的框图,其中STF和SFD字段中的覆盖码指示对PHY通信模式(例如,SC常规模式、SC低速率模式或OFDM模式)的选择;
图38是PHY前导格式的框图,其中对STF字段中序列的选择和CES训练符号的顺序指示对PHY通信模式(例如,SC常规模式、SC低速率模式或OFDM模式)的选择;
图39是PHY前导格式的框图,其中LTF字段的长度对于不同的PHY通信模式而言是不同的;
图40是生成供图1所示设备使用的有效Golay序列的Golay码生成器的框图;
图41是用于与Golay序列相关的相关器的框图;
图42是用于与图15所示的PHY前导结合使用并且包含图41所示相关器的相关器的框图;以及
图43是用于与图18中所示PHY前导结合使用并且包含图41中相关器的相关器的框图。
具体实施方式
图1是示例无线通信系统10的框图,其中诸如发射设备12和接收设备14的设备可以通过共享的无线通信信道16来发射和接收数据分组。在一个实施方式中,设备12和14可以根据使用下文详述的有效PHY前导格式的通信协议来进行通信。设备12和14的每一个例如可以是移动台或非移动台,其分别配备有一个或多个天线20-24和30-34的集合。尽管图1中示出的无线通信系统10包括两个设备12、14,每个设备具有三个天线,但是无线通信系统10当然可以包括任意数目的设备,每个设备配备有相同或不同数目的天线(例如,1个、2个、3个、4个天线等)。
而且,将会注意,尽管图1中所示的无线通信系统10包括发射设备12和接收设备14,但是无线通信系统10中的设备通常可以在多个模式(例如,发射模式和接收模式)中操作。由此,在某些实施方式中,天线20-24和30-34可以支持发射和接收二者。备选地或附加地,给定的设备可以包括独立的发射天线和独立的接收天线。还将理解,因为设备12和14的每一个可以具有单个天线或多个天线,无线通信系统10可以是多输入多输出(MIMO)系统、多输入单输出(MISO)系统、单输入多输出(SIMO)系统或者单输入单输出(SISO)系统。
图2示出了发射设备12和接收设备14的架构的相关部分。发射设备12通常可以将信息比特的序列转换为适当的信号,以便通过无线信道(例如,图1的信道16)进行发射。更具体地,发射设备12可以包括:编码器52(例如,卷积编码器),对信息比特进行编码;扩展器54,将每个已编码比特转换为码片序列;以及调制器56,将已编码码片转换为数据符号,该数据符号被映射和转换为适于通过一个或多个发射天线20-24进行发射的信号。一般地,调制器56可以实现基于以下一个或多个的任何期望调制技术:相移键控、二进制相移键控(BPSK)、π/2BPSK(其中,对于每个符号或码片,调制旋转π/2,使得相邻符号/码片之间的最大相移从180°减小到90°)、正交相移键控(QPSK)、π/2QPSK、频率调制、振幅调制、正交振幅调制(QAM)、π/2QAM、开关键控、最小移位键控、高斯最小移位键控、双交替传号反转(DAMI)等。在某些实施方式中,调制器56可以包括:比特到符号映射器70,其将已编码比特映射为符号;以及符号到流映射器72,其将符号映射为多个并行的流。如果仅使用一个发射天线,则符号到流映射器72可以被省略。信息在诸如分组的数据单元中发射。这种数据单元通常包括PHY前导和PHY净荷。为了生成PHY前导,PHY前导控制器74通过控制输入76接收控制参数,并且向扩展器54以及可选地向调制器56发送命令,这将在下文详述。发射设备50可以包括各种附加模块,出于清晰和简明目的而未在图2中示出。例如,发射设备50可以包括交织器,其对已编码比特进行交织以缓解突发误差。发射设备50还可以包括用于执行上变频的射频(RF)前端、各种滤波器、功率放大器等。
接收设备14可以包括:用于空间-时间处理的预处理器以及与一个或多个接收天线30-34耦合的均衡器90、PHY前导处理器92、解调器94以及解码器96。单元90可以包括均衡器。将会理解,接收设备1还可以包括其他组件,诸如滤波器、模数转换器等,出于清晰和简明目的而将其从图2中省略。前导处理器92可以与解调器94协作以处理接收信号。
在某些实施方式中,设备12和14可以使用有效格式化的PHY前导来进行通信,该PHY前导包括由IEEE 802.15.3c草案D0.0标准所规定的、但是持续时间较短的PHY前导中所包括的信息。在某些实施方式中,设备12和14通过PHY前导来传递信息(例如,PHY通信模式、微微网id等)。此外,设备12和14可以在不同操作模式(例如,SC模式和OFDM模式)中使用共同的前导。
为了更好地说明有效PHY前导格式化的技术,首先参考图3和图4讨论IEEE802.15.3c草案D0.0标准中针对SC和OFDM PHY前导的现有技术格式,以及与无线通信有关的若干相关概念。图3是SC模式分组120的框图,SC模式分组120包括:SC PHY前导122,其具有SYNC字段124、SFD字段126和CES字段128;帧报头130;以及具有帧校验序列(FCS)132的净荷。如上所述,接收机通常使用PHY前导用于AGC设置、天线分集选择或相位阵列设置、定时获取、粗略频率偏移估计、分组和帧同步以及信道估计。PHY前导122的SYNC字段132具有n个周期,每个周期的时间为T,在这期间利用正极性或负极性来传输128码片的前导序列(或称“码”)s128,m。一般地,前导序列的传输时间可以是T。在某些实施方式中,前导序列的传输长度可以小于T。
根据调制方案,可以将一个、两个、四个或其他数目的数据比特或码片映射到单个符号中。例如,BPSK调制将每个二进制数字映射为两个符号之一,而QPSK将每对二进制数字映射为四个符号或星座点之一。例如,{0,0}比特元组可以映射为第一星座点,{0,1}比特元组可以映射为第二星座点,{1,0}比特元组可以映射为第三星座点,{1,1}比特元组可以映射为第四星座点。由此,QPSK限定四个符号,每个符号可以对应于两个二进制数字的特定组合。也可以使用其他调制方案,诸如8-QAM、16-QAM、32-QAM、64-QAM等。
根据IEEE 802.15.3c草案D0.0标准,使用π/2二进制相移键控(BPSK)方案来调制序列s128,m。在π/2BPSK方案中,每个码片被映射为相隔180°的两个符号之一,并且调制方案将每个码片逆时针旋转π/2。例如,序列中的第一码片可以映射为-1或+1之一,而序列中接下来的码片映射为+j或-j之一。序列+s128,m和-s128,m可被视为彼此的二进制补。而且,与序列+s128,m和-s128,m对应的经调制信号相对于彼此将具有180°相移。
再次参考图3,在符号s128,m中,下标m是多个可用序列s128,m之一的索引。特别地,针对SC模式指定了三个序列s128,1、-s128,2、s128,3,每个序列对应于相应的微微网id。一旦被选择,将在字段SYNC 124和SFD 126的每个周期中应用相同的扩展序列,如图3所示。
这里使用的术语“覆盖码”表示如何扩增一系列前导序列以形成较长的序列。例如,对于序列[+a,-a,+a,-a],其中a是前导码,覆盖码可以表示为[+1,-1,+1,-1],其中-1可以指示使用的是码a的二进制补,或者与码-a对应的经调制信号相对于与码+a对应的经调制信号而言相移180°。在此示例[+a,-a,+a,-a]中,覆盖码可以不同地表示,诸如[1,0,1,0],其中0指示使用-a。在某些实施方式中,可以通过由一个或多个前导序列对覆盖码进行扩展来形成较长的序列。例如,可以通过利用前导(或者扩展)码a对覆盖码[+1,-1,+1,-1](或[1,0,1,0])进行扩展,来生成序列[+a,-a,+a,-a]。类似地,可以通过利用前导(或扩展)码a和前导(或扩展)码b对覆盖码[+1,-1,-1,+1](或[1,0,0,1])进行扩展,来生成序列[+a,-b,-a,+a]。换言之,可以通过利用a扩展+1来生成+a,通过利用b扩展-1来生成-b,等等。再次参考图3,SYNC字段124的覆盖码可以表示为[+1,+1,...+1]。SFD字段126的覆盖码是长度为4的序列。其可以根据将要传输的特定前导而变化(例如,针对CES字段128的两个不同长度之一,以及四个不同的报头扩展因子之一),但是总是以-1(或者某些其他指示符,例如0,以指示将要使用码s128,m)开始。
继续参考图3,CES字段128包括256码片互补Golay序列a256,m和b256,m。为了降低符号间干扰(ISI)效应,序列a256,m和b256,m之前分别是相应的循环前缀(apre,m和bpre,m,相应序列的最后128个码片的拷贝),并且之后是相应的后缀(apos,m和bpos,m,相应序列的前128个码片的拷贝)。
图4是一个OFDM模式分组150的框图,该分组150包括:OFDM PHY前导152,其具有SYNC字段154、SFD字段156和CES字段158;帧报头160;以及具有帧校验序列(FCS)162的净荷。在SYNC字段154的每个周期期间,传输s512。每个序列s512对应于根据覆盖码[c1,c2,c3,c4]扩增的四个128码片前导序列a128。类似地,SFD字段156是序列f512,其对应于四个序列a128,但是根据覆盖码[d1,d2,d3,d4]被扩增。CES字段158包括512码片序列u512和v512以及相应的前缀(upre和vpre)。整个分组150被OFDM调制。
如图3和图4中可见,对于SC模式分组和OFDM模式分组使用不同的前导格式。而且,SC模式和OFDM模式中的前导以不同方式调制。本申请公开了有效PHY前导格式以及用于格式化和处理这种PHY前导的技术的实施方式,其允许对于SC模式分组和OFDM模式分组使用共同的前导格式。此外,在某些实施方式中,有效的PHY前导格式允许设备基于信号相关来检测前导字段的和/或之间的边界(例如,检测CES字段的开始),而无需依赖于覆盖码。而且,在某些实施方式中,如果期望,SFD字段可以在PHY前导中完全省略。在某些实施方式中,本公开的有效PHY前导包括通常与同步信息相关联的短训练字段(STF),以及随后的通常与信道估计信息相关联的长训练字段(LTF)。此外,在某些实施方式中,有效PHY前导格式化允许特定的前导序列实现多个功能,由此减少PHY前导的总长度。例如,前导序列可以充当CES符号的循环前缀和字段定界符二者。在某些实施方式中,有效PHY前导可以使用CES序列排序来信号通知附加的信息。
再次参考图2,发射机12的PHY前导控制器74通常控制PHY前导的生成。类似地,接收机14的PHY前导处理器92分析PHY前导,以例如标识PHY前导中的字段位置和/或字段边界,解码在PHY前导中编码的信息等。PHY前导控制器74将在参考图5详述,此后参考图6讨论PHY前导处理器92。
参考图5,PHY前导控制器74可以通过控制输入76接收各种输入参数。在一个实施方式中,输入参数可以包括:PHY模式选择符190,用以指示例如各种SC和OFDM通信模式之一;微微网标识符选择符192,用以接收微微网信息;报头速率标识符194,用以接收例如速率的指示(例如,SC(常规)速率,或者SC低速率通用模式速率);信道估计参数196等。在某些实施方式中,控制输入76可以耦合至诸如PHY处理器的处理器、服务于通信协议较高层的其他组件等。PHY前导控制器74可以包括STF格式器200和LTF格式器202,其每一个可以使用硬件、执行机器可读指令的处理器或其组合来实现。格式器200和202的每一个至少可通信地耦合至信号生成器204和覆盖码生成器206中的至少一个。尽管图5中没有绘出格式器200-202与输入信号190-196之间的连接,但是格式器200-202可响应于控制输入76的至少某些信号。
信号生成器204通常接收覆盖码,以及何时使用来自STF格式器200、LTF格式器202以及覆盖码生成器206的码片序列a或码片序列b,来生成信号的指示。码片序列a和b是互补的序列。在某些实施方式中,信号生成器204可以包括存储器设备212,诸如RAM、ROM或另一类型的存储器,用以存储互补的序列a和b。在其他实施方式中,信号生成器204可以包括a和b生成器。在一个实施方式中,信号生成器204包括二值选择器210,用以选择互补序列a和b之一用于前导信号生成。两个互补序列a和b具有适于在接收设备处检测的相关属性。例如,互补的扩展序列a和b可以这样选择,使得序列a和b的对应异相非周期性自相关系数的和为零。在某些实施方式中,互补序列a和b具有零或几乎为零的周期性自相关。在另一方面,序列a和b可以具有与窄主瓣或低级别侧瓣的非周期性互相关、或者与窄主瓣和低级别侧瓣的非周期性自相关。在这些实施方式中的某些中,序列a和b是互补的Golay序列。尽管可以使用各种长度的序列a和b,但是在某些实施方式中,序列a和b的每个长度为128个码片。
如所知的,互补的Golay序列可以利用权重向量W和延迟向量D来有效地限定,当将权重向量W和延迟向量D应用于适当生成器时,其产生一对的互补序列。在一个实施方式中,与序列a和b相关联的权重和延迟向量给出为:
W=[1 1 -1 1 -1 1 -1] (1)以及
D=[1 2 4 8 16 32 64]。 (2)
向量W和D产生一对的128码片Golay序列
a=D12E2121D121DEDE2ED1DED1D121DED; (3)
b=1D12E2121D121DED1D12E212E2EDE212, (4)
其在此以十六进制符号表示。
在另一实施方式中,延迟向量D给出为:
D=[64 16 32 1 8 2 4]。 (5)
使用D以及由(1)给出的向量W,产生128码片的Golay序列
a=0C950C95A63F59C00C95F36AA63FA63F; (6)
b=039A039AA93056CF039AFC65A930A930。 (7)
在又一实施方式中,由(1)给出的向量W与如下延迟向量一起使用:
D=[64 32 16 8 4 2 1] (8)
以生成
a=4847B747484748B84847B747B7B8B747; (9)
b=1D12E2121D121DED1D12E212E2EDE212。 (10)
继续参考图5,覆盖码生成器206可以包括存储器设备220,诸如RAM、ROM或另一类型存储器,用以存储覆盖码组。类似地,覆盖码生成器206可以包括存储器设备222,诸如RAM、ROM或另一类型的存储器,用以存储u/v序列。覆盖码生成器206还可以包括一个或多个其他存储器设备,用以存储跨STF字段的全部或部分、LTF字段的全部或部分、或STF字段和LTF字段二者的其他序列。响应于来自STF格式器200和LTF格式器202的命令,覆盖码生成器206可以生成用于特定PHY前导的覆盖码。
根据上文将会理解,PHY前导控制器74可以控制信号生成器204仅使用一对序列a和b来生成PHY前导。然而,一般地,除了序列a和b之外,PHY前导控制器74还可以控制信号生成器204使用其他序列x和y,来生成同一PHY前导的特定部分。此外,信号生成器204可以包括循环移位器230,用以响应于来自格式器200和202的特定命令,通过对序列a和b进行循环移位来生成序列a’和b’。
现在参考图6,PHY前导处理器92可以包括:a/b相关器250,其具有输入252以及耦合至覆盖码检测器254的两个输出Xa和Xb;u/v相关器258;STL/LTF边界检测器260;信道估计器262;以及PHY前导解码器264。在某些实施方式中,信道估计器262可以是独立于PHY处理器92的组件。PHY前导解码器264可以提供若干输出信号,例如包括PHY模式标识符270、微微网标识符272以及报头速率标识符274。
一般地,由于相关器(诸如,a/b相关器250)对接收信号与序列s进行相关,当序列s与前导字段中的相应序列重叠时,将出现峰值。当不存在信号或者信噪比水平不佳时,没有峰值或者可能只出现小峰值。用于测量相关信号中峰值的一种技术是,生成相关信号的峰均测量。特别参考a/b相关器250,通过输入252接收的信号可以与序列a互相关、与序列b互相关、或者与其本身自相关。如果期望,a/b相关器250可以执行这些操作中的两个操作或者全部三个操作。a/b相关器250可以输出相关的信号,以供PHY前导处理器92的其他组件使用。可选地,a/b相关器250可以包括检测逻辑,用以确定在接收信号中何时检测到序列a以及何时检测到序列b。a/b相关器250可以输出序列a和序列b的检测的指示。由此,输出Xa和Xb可以是相关信号,或者a和b检测信号。
接下来,覆盖码检测器254可以确定与检测的a和b序列相关联的覆盖码。覆盖码检测器254可以向PHY前导解码器264提供检测的覆盖码,以及可选地提供检测的a和b序列,以用于进一步处理。例如,如果接收到对应于[+a,-b,-a,+b]的信号,则覆盖码检测器254可以向PHY前导解码器264发送覆盖码[+1,-1,-1,+1]的指示,或者可选地发送序列[+a,-b,-a,+b]的指示。
STF/LTF边界检测器260可以监测a/b相关器250的输出,以检测表示PHY前导字段之间的边界的样式。例如,STF/LTF边界检测器260可以检测从重复序列a,a,...,a到b的转变,以生成指示STF与LTF字段之间的边界的信号。将会注意到,STF/LTF边界检测器260可以简单地检测从a到-b、从b到a、从a’到b’等的转变。更一般地,诸如STF/LTF边界检测器260的检测器可以检测从第一序列(例如,a)到与第一序列互补的第二序列(例如,b)的改变。还将注意到,STF/LTF边界检测器260可以检测前导中的多个转变,并且由此生成多个信号,其可能指示前导中的不同转变。举例来说,STF/LTF边界检测器260可以响应于从a到b的转变生成第一信号,并且响应于从b到a的转变生成第二信号。在某些实施方式中,PHY前导处理器92可以将第一转变解释为从SYNC到SFD的转变,并且将第二转变解释为从SFD到CES的转变。
继续参考图6,u/v相关器258可以检测限定CES符号(例如,u和v或者u’和v’)的符号样式,其长度可以比个体a和b序列大2、4、8等倍。符号u和v(或者u’和v’)可以包括由覆盖码扩增的2个、4个、8个个体a和b序列。为此,在某些实施方式中,u/v相关器258可以从覆盖码生成器254接收覆盖码信息。在某些实施方式中,u/v相关器258的功能可以在PHY前导解码器264、覆盖码生成器254等之间分布。在检测符号样式u和v时,u/v相关器258可以向信道估计器262提供指示在接收信号中出现u和v的信号,以用于进一步处理。可选地,u/v相关器258还可以向PHY前导解码器264提供指示在接收信号中出现u和v的信号。
基于来自覆盖码检测器254、STF/LTF边界检测器260以及可能的其他组件(例如,a/b相关器250)的输出,PHY前导解码器264可以确定在PHY前导中传送的各个操作参数。特别地,PHY前导解码器264可以确定PHY前导是否指定了SC或OFDM模式、常规或低SC,确定报头速率、确定微微网ID等。
作为说明,图7绘出了a/b相关器250可以响应于通过输入252接收的示例信号而生成的互相关于自相关输出。特别地,310对应于与a的互相关(XCORR A),312对应于与b的互相关(XCORR B),而314对应于自相关(AUTO-CORR)。310中的多个峰值318对应于接收信号中序列a的位置。类似地,320中的多个峰值320的位置对应于接收信号中序列b的位置。垂直线324通常对应于STF/LTF边界。在STF/LTF边界的左边(其对应于STF/LTF边界出现之前的时间),在XCORR A中,存在出现在对应于长度a的区间处的多个峰值,而在XCORR B中没有峰值。此样式例如可以用来检测STF/LTF边界。备选地,通过检测例如自相关“高原”322的下降沿,可以使用314来检测STF/LTF边界。
由此,通过分析XCORR A、XCORR B和AUTO-CORR的一个或多个中的样式,STF/LTF检测器260可以检测a和b序列之间的转变。类似地,举例来说,PHY前导处理器92的其他组件可以使用来自a/b相关器250的一个或多个相关输出,来进一步处理接收信号,以例如确定覆盖码。
现在将描述各种示例PHY前导格式。这样的前导例如可由图5的系统生成。类似地,这样的前导例如可由图6的系统来处理。图8是PHY前导格式350的一个示例的图示。一般地,PHY前导350可以先于帧报头和净荷(类似于上文参考图4讨论的帧报头160和净荷162),或者可以与任何其他期望格式的数据单元结合使用。PHY前导350包括STF字段352和LTF字段354。STF字段352可以包括相同序列a的若干重复,包括最后实例356。在某些实施方式中,STF字段352可以执行现有技术的PHY前导的SYNC字段124(参见图3)和/或SYNC字段154(参见图4)的功能,即,接收设备14可以使用STF字段352中的重复序列,来检测传输的开始、同步时钟等。
类似地,在有效PHY前导格式350的至少某些实施方式中,LTF字段354可以执行现有技术的PHY前导的CES字段128或158(参见图3和图4)的功能。例如,LTF字段354可以包括一对的(或较长序列的)互补CES符号(u,v),并且在某些实施方式中,包括相应的循环前缀和/或循环后缀。如上所述,CES符号可以包括由覆盖码扩增的多个个体a和b序列。在某些情况下,CES符号可以具有相应的互补序列。例如,如果序列a和b是互补的Golay序列,则[a b]和[a-b]也是互补的Golay序列,并且[b a]和[b-a]是互补的Golay序列。还可以通过向成对的[a b]和[a-b]、[b a]和[b-a]等递归地应用此规则,来形成较长的序列。在此使用的术语“互补的CES符号”表示是互补序列(例如,互补的Golay序列)的一对CES符号。
一般地,对于Golay序列,还应注意,如果a和b限定了一对的互补Golay序列,则a和-b也限定了一对的互补Golay序列。此外,对互补Golay序列a和b的相等循环移位产生一对的互补Golay序列a’和b’。而且,可以通过对序列a和b的每一个移位不相等数目的位置来生成一对的互补Golay序列a”和b”。
在图8所示的示例中,CES符号360(u)之前是循环前缀362,其是CES符号u的最后部分的拷贝。为清晰目的,图8和本公开的其他图示利用从CES符号的一部分指向CES符号外部的相应拷贝的箭头来描绘前缀和后缀关系。考虑一个具体事例,CES符号360可以是512个码片长的Golay序列,并且循环前缀362可以是CES符号360的最后128个码片的拷贝。一般地,CES符号360可以跟随有CES符号360的循环后缀、另一CES符号、另一CES符号的循环前缀,等等。此外,将会注意到,LTF字段354可以包括CES符号样式的多个重复。下面将详述这些实施方式中的至少某些。
如上所述,CES符号u包括由覆盖码扩增的互补序列a(还在STF字段352中使用)和b。由此,STF 352的最后部分356是与LTF354的第一部分(其在图8的实施方式中是CES符号354的循环前缀)对应的互补序列。在至少某些实施方式中,序列a和b是互补Golay序列。将会注意到,STF字段352与LTF字段354之间的边界对应于STF 352的最后部分356的结束和循环前缀362的开始。由此,a/b相关器250和STF/LTF边界检测器260可以通过将接收的信号与序列a和b之一或二者进行互相关、和/或生成接收信号的自相关,来确定STF字段352的结束和LTF字段354的开始。
图9是符合上文参考图8讨论的有效格式的PHY前导的一个具体示例的图示。为简明目的,此后将STF和LTF字段简称为“STF”和“LTF”。PHY前导370包括:一系列的序列a,其利用相同的极性(+1)重复传输直到STF的结束;以及LTF,其具有至少一个周期,包括一对的互补CES符号u和v,每个的长度是序列a的两倍,以及u和v的相应循环前缀和后缀。当然,LTF可以包括任意适当数目的周期。然而,出于简化目的,图8以及后续图示中的LTF将仅示出一个周期。将会注意,CES符号u的循环前缀+b与扩展序列b相关联,扩展序列b与同STF的最后部分结合使用的扩展序列a互补。由此,循环前缀+b可以充当二者以降低或消除ISI,以及为STF与LTF之间的边界定界。PHY前导370与此有效地消除了SFD字段(参见图3和图4),并且由此比图3和图4的现有技术的前导更短。而且,PHY前导370可以用作针对SC和OFDM通信模式二者的共同前导。
图10是符合上文参考图8讨论的有效格式的PHY前导的另一具体示例的图示。PHY前导380的LTF包括与图9的符号u和v相同的CES符号u和v。然而,PHY前导380中的LTF省略了CES符号u和v的循环后缀。图10中所示的格式对于频域信道估计而言是特别有用的。PHY前导380还可用于SC通信,尽管接收机可能由于没有后缀而经历所估计信道中的某些ISI。与图9的格式类似,接收机可以基于STF的最后符号与LTF的第一符号之间的相关输出的差,来检测STF/LTF边界。
图11是PHY前导的示例的图示。PHY前导390的LTF包括至少一个周期,在此期间传输互补CES符号u’=[b a]和v’=[b-a]。CES符号u’紧随STF的最后周期之后传输(即,对于u’没有循环前缀)。然而,因为在STF的最后周期中传输的序列a与CES符号u’的最后部分相同,因此STF的最后序列有益地充当了u’的循环前缀(以及CES符号u’的第一部分b的补)。以此方式,与图9的示例格式相比,图11中的格式进一步减少了PHY前导的长度。
图12是PHY前导400的另一示例的图示,PHY前导400包括:一系列序列a,其重复传输直到STF的结束;以及LTF,其具有一对互补CES符号u=[a b a -b]和v=[a b -a b],以及相应的循环前缀和后缀。一般地,u和v符号的长度可以表达为:
u的长度=v的长度=a的长度的n倍=n×a的长度 (11)
其中n是等于或大于2的正整数。优选地,n是2的倍数。在图12的示例中,n是4。在此示例中,PHY前导410对应于与PHY前导370(参见图9)十分相似的结构,因为CES符号u的循环前缀-b与扩展序列b相关联,扩展序列b与被用作字段STF的最后周期的扩展序列a互补。
图13是PHY前导410的另一示例的图示。PHY前导410的LTF包括CES符号u和v,其与图12的符号u和v相同。然而,PHY前导410中的LTF省略了CES符号u和v的循环后缀。图13中所示的格式例如可以用于OFDM或SC中的频域信道估计,尽管在SC模式中接收机可能在所估计信道中经历某些ISI。与图12的格式类似,接收机可以基于STF的最后符号与LTF的第一符号之间的相关输出的差来检测STF/LTF边界。
图14是PHY前导420的另一示例的图示。PHY前导420的CES符号u’紧随STF的最后周期之后传输。然而,因为在STF的最后周期中传输的序列a与CES符号u’的最后部分相同,因此STF的最后序列有益地充当了u’的循环前缀(以及CES符号u’的第一部分-b的补)。以此方式,与图12的示例前导格式400相比,图14所示的格式进一步减少了PHY前导的长度。
从图9-图14的讨论中,将会理解,可以限定共同的PHY前导,以用于SC和OFDM通信模式中使用;例如可以使用诸如Golay序列的互补扩展序列来信号通知STF/LTF边界;有时可以以信道估计质量的相对较小的代价,省略前缀;通过选择第一CES符号使得CES符号的最后序列与STF的最后周期中传输的序列相同,可以进一步缩短PHY。还将注意到,一般地,可以使用任何期望长度的CES符号。
图15是PHY前导420的另一示例的图示。在PHY前导430中,LTF包括两个CES符号u=[-b a b a]和v=[-b -a -b a]。CES符号v之后紧随其循环后缀-b。类似于上文讨论的示例,STF包括一系列重复的序列a。在图15的具体实施方式中,STF的最后周期与第一CES符号u的最后周期相同。CES符号u的第一符号是-b,其与STF的最后周期中的扩展序列a互补。由此,STF的最后周期充当STF与LTF之间的定界符,并且充当CES符号u的循环前缀。而且,CES符号u的最后周期与符号v的最后周期相同,由此提供了CES符号v的循环前缀的附加功能。根据上文将会理解,尽管CES符号v紧随CES符号u,而CES符号u转而紧随STF,而CES符号u和v的每一个都具有前缀和后缀二者。因此,PHY前导430是高度有效的格式,其可以提供用于SC和OFDM通信模式二者的充分信息。
图16是PHY前导440的另一示例的图示。PHY前导440包括CES符号u’和v’。在此示例中,CES符号u’之前是在LTF开始处传输的循环前缀b。与图15的PHY前导440相比,u’的符号序列中的每一个是这样传输的,即,使用与u的相应符号结合使用的序列的互补序列(例如,a或b),同时向该序列应用相同的覆盖码(例如,u’中的-a对应于u中的-b,u’中的b对应于u中的a,等等)。CES符号u’和v’具有相同的关系。换言之,通过在u和v的每个周期中“颠倒”每个相应的扩展序列来构造u’和v’。因为前导430和440中的STF相同,因此b在LTF的开始处传输,以提供STF/LTF定界符和u’的循环前缀。与上文讨论的至少某些示例相似,PHY前导440可以用于SC和OFDM操作模式二者。
图17是PHY前导450的另一示例的图示。STF包括相对较短的字段,其中在STF的较早部分中的a的重复传输之后,重复传输序列b。在某种意义上说,b的重复(在此例中,是两个周期)充当显式帧定界符(“FD”),由此以可靠的方式信号通知帧定时。LTF包括CES符号u’和v’,其中u’中的最后部分与FD中的序列和覆盖码相匹配。因此,FD的最后周期不但信号通知了STF的结束,而且提供了u’的循环前缀。如果期望,可以增加FD中的周期数(即,可以存在3个或更多b序列)。参考图16,还将注意,图16中示出的PHY前导440可以被认为是包括长度为1的FD。由此,前导440中的STF与LTF之间的边界可以被解释为符号u’的开始。
图18是PHY前导460的另一示例的图示。在示例前导460中,CES符号u和v相邻,并且u在LTF的开始处被立即传输。类似于上文参考图15讨论的情况,STF和u的最后周期提供了u和v的相应前缀的附加功能。图19是PHY前导470的另一示例的图示。PHY前导470类似于PHY前导460的格式,只是省略了LTF的最后周期(v的后缀)。如上所述,以信道估计质量为一定的潜在代价,此格式可以在SC和OFDM模式二者中使用。
图20是PHY前导480的另一示例的图示。PHY前导480在STF结束处包括FD。在此示例中,FD包括两个周期,在此期间传输序列b。当然,还可以使用具有其他长度的FD(例如,一个周期,或者三个或更多周期)。FD的最后序列b充当u的前缀,并且u的最后b序列充当v的前缀。图21是PHY前导490的另一示例的图示。PHY前导490省略了LTF的最后周期,PHY前导480用它来传输v的循环后缀。图22和图23是PHY前导500、510的其他示例的图示。前导500、510的每个在LTF的第一周期中包括第一CES符号的循环前缀,并且其中LTF开始处的循环前缀也是与STF的最后周期中使用的序列互补的序列,并因此充当可靠的STF/LTF定界符。而且,u中的最后b序列充当v的前缀。还将注意,相应的图22和图23的PHY前导500和510是类似的,只是在PHY前导510中省略了v的循环后缀。
将会注意到,图15-图23示出了各种实施方式,其中四周期的CES符号u和v被有效地用于消除以下中的至少一部分:循环前缀、循环后缀以及(在至少某些实施方式中)显式SFD字段。此外,在图15-图23中示出,可以在第一CES符号之后立即传输第二CES符号,同时仍能消除ISI(即,因为v的循环前缀由u来提供)。而且,在某些实施方式中,第一CES符号可以在LTF刚一开始处传输(即,跟随在STF后而没有中间周期),其中STF的最后序列提供用于第一CES符号的循环前缀。
接下来,图24示出了一种技术,凭借该技术,对STF和LTF中a和b序列的选择指示不同的传输模式(例如,SC模式或OFDM模式)。PHY前导520和530具有相同的格式,只是交换了序列a和b。特别地,PHY前导520对应于类似图15所示的格式,其中扩展序列a在STF中被使用,而PHY前导530具有与PHY前导520相同的格式,只是交换了序列a和b。PHY前导520可用于SC通信,而PHY前导530可用于OFDM通信。当然,可以代之以使用前导520和530与PHY模式之间的相反关联。在一个方面,图24示出了一种共同的前导格式,其可以在SC和OFDM通信二者中使用,并使得接收设备(例如,图1的接收设备14)可以通过分析前导来确定分组是通过SC还是OFDM传输的。例如,具有a序列的STF可以指示SC模式,而具有b序列的STF可以指示OFDM模式。
图25示出了信号通知SC/OFDM选择但是依赖于上文参考图16讨论的PHY前导格式的技术。更具体地,PHY前导540和550具有:LTF,其在LTF的开始处包括针对u’的循环前缀;u’;紧随u’之后的v’;以及v的循环后缀。前导540和550是相同的,只是交换了序列a和b。具有a序列的STF可以指示SC模式,而具有b序列的STF可以指示OFDM模式。STF中序列a指示SC操作模式,而STF中的扩展序列b指示OFDM模式(或反之)。尽管图24和图25是关于编码用以指示SC模式相对于OFDM模式的参数而讨论的,但是相同的技术可以用来指示其他模式或参数。
图26示出了一种技术,凭借该技术,对STF中a和b序列的选择指示不同的传输模式(例如,SC模式或OFDM模式)。由此,PHY前导560和570中的LTF基本上相同,但是PHY前导560中的STF(这可以对应于SC)使用序列a,而PHY前导570中的STF使用b(这可以对应于OFDM)。因此,接收设备(例如,接收设备14)可以仅在LTF的第一周期之后检测OFDM模式中的STF/LTF边界。如果期望,PHY前导570可以被视为具有开始于第一CES符号的第一周期的LTF,并且其中第一CES符号的循环前缀是STF的最后周期。具有a序列的STF可以指示SC模式,而具有b序列的STF可以指示OFDM模式。
图27使用类似于图20的PHY前导480的前导格式,并且将序列a和b的交换应用于SC模式或OFDM模式。图27的技术类似于图25的技术,仅是使用了不同的u’。图28示出了另一技术,由此对STF中a和b序列的选择指示不同的传输模式(例如,SC模式或OFDM模式)。图28类似于图26的技术,只是使用了不同的u’。
作为又一方法,可以如下信号通知PHY模式选择(或者PHY层或可能的其他层的其他操作参数的选择):在STF与LTF字段之间包括显式的SFD字段,并且改变SFD的各个参数。图29是示例PHY前导格式620,其中通过在SFD中应用特定的互补序列a、b(例如,互补Golay码),或者通过这些技术的各种结合,PHY模式或者参数可以通过SFD中的覆盖码来指示。例如,LTF可以使用互补序列a’和b’,并且SFD的最后周期可以使用与LTF的第一周期的序列互补的序列。同时,STF可以使用诸如a的另一序列。由此,PHY前导620可以使用不止一对互补序列。一般而言,在除了SFD的最后周期的所有周期中,可以在STF中使用任何适当的序列,只要通过一对的互补序列清楚地信号通知SFD与LTF之间的边界即可。由此,STF可以使用LTF中所使用的序列a和b之一或二者,与经过循环移位的相应序列a和b对应的序列a’和b’之一或二者,或者独立于a和b(也即,与序列a或b不同,或不是从其导出)的一个或多个其他序列(例如,c、d等)。
图30示出了使用SFD来指示两个或更多物理PHY模式的一个示例技术。为方便说明,图30中将帧定界符字段(FD)示为每个PHY前导630和640中的STF的最后部分。为了在SC和OFDM之间信号通知而不改变u’和v’,可以将样式[b b]用于SC,而可将另一样式[-b b]用于OFDM。将会注意到,在这两个情况的每个中,FD的最后周期是与LTF的第一周期中使用的序列互补的序列,由此信号通知STF/LTF边界。一般地,用作STF最后部分的FD序列可以包括任意数目的周期,并且可以使用不同的覆盖码来信号通知对SC或OFDM的选择。作为另一示例,图31示出了PHY前导650和660,其使用另一CES符号u’但是其他方面与图30的前导相同。
接下来,图32示出了通过改变LTF中的CES符号的有关顺序,来指示诸如SC/OFDM选择等操作参数的方法。如图32所示,PHY前导670包括CES符号u,其紧邻另一CES符号v之前传输。另一方面,PHY前导680包括CES符号v,其紧邻CES符号u之前。在此实施方式中,PHY前导670和680的STF相同。由此,除了LTF中CES符号的排序之外,PHY前导670和680是相同的。此外,该具体示例中的u和v被选择,以在其他CES符号的相应第一部分和最后部分中提供循环前缀和后缀。特别地,u和v符号的每一个在第一周期中包括-b,并且在最后周期中包括a。由此,u或v的第一部分(周期)可以充当其他CES符号u或v的循环后缀,并且u或v的最后部分可以充当其他CES符号u或v的循环前缀。在其他实施方式用,可以使用不具有这一属性的符号u和v,由此,改变u和v之间的排序来信号通知PHY模式或其他参数的PHY前导可以包括用于循环前缀/后缀的附加周期。
图33示出了PHY前导690和700的另一示例,其中u和v CES符号的排序指示SC模式或OFDM模式。然而,将注意到,前导690和700省略了u的循环后缀,因此无法提供与图33的示例相同的ISI保护。
还将注意到,在至少某些实施方式中,可能期望在PHY前导中指示其他信息。例如指示微微网ID可以允许与特定微微网相关联的接收设备处理该微微网的数据帧,并且忽略例如其他微微网中的数据帧。为此,可以限定多对Golay互补序列ai、bi(或者其他适当序列),并且对STF、LTF或二者中特定对(ai,bi)的选择可以信号通知微微网标识。例如,对a1,b1可以指示微微网ID 1,对a2,b2可以指示微微网ID 2,等等。
附加地或备选地,STF中的覆盖码可以信号通知微微网标识。如果期望,在这种情况下,单对Golay互补序列a、b可用于所有微微网。例如,覆盖码c1=(1 1 1 1)可以指示微微网ID 1,覆盖码c2=(1 -1 1 -1)可以指示微微网ID 2,等等。
而且,a/b选择与STF中覆盖码的组合可以有效地信号通知PHY模式、报头速率、微微网标识以及其他操作参数,还可能同时信号通知多个参数。例如,四周期覆盖码(1 1 11),(1 -1,1,-1),(-1,1,-1,1),(1,j,-1,-j)和(1,-j,-1,j)的每一个可以信号通知对微微网标识、SC或OFDM模式、报头速率等的特定唯一选择。在PSK调制方案中,例如,每个覆盖码限定一组相位偏移。通过选择性地向序列a或b应用这些覆盖码的每一个,发射设备可以向接收设备传送甚至更多的参数。
图34示出了随同a或b序列的特定选择向STF应用长度为4的覆盖码,以便在SC常规、SC低速率通用模式或OFDM之间进行信号通知的一个简单示例。STF格式710使用序列a连同覆盖码(1,1,1,1),来限定STF序列样式[a,a,a,a]。STF格式720使用相同的序列a连同覆盖码(-1,1,-1,1),来限定STF序列样式[-a,a,-a,a]。最后,STF格式730使用序列b连同覆盖码(1,1,1,1)来限定STF序列样式[b,b,b,b]。尽管格式710-730与操作参数之间的任何关联都是可能的,但是图34中示出的示例将格式710映射为元组{SC,常规报头速率},将格式720映射为元组{SC,低报头速率},并将格式730映射为OFDM。当然,此技术还可以应用于信号通知微微网标识、微微网标识与SC/OFDM的组合或者其他PHY层参数。
参考图35,STF中的a/b选择以及特定的SFD格式的组合还可以信号通知PHY层的单个操作参数。在此示例中,PHY前导750和760可以共享相同的STF,但是其相应的SFD字段可以不同。例如,SFD字段可以是不同的长度,或者可以使用不同的覆盖码或不同的序列,等等。同时,在OFDM中使用的PHY前导770在STF的每个周期中使用不同的扩展序列。接收设备可以是首先通过将STF字段与a和b相关,而在SC和OFDM之间进行选择,如果STF字段与a相关,则进一步处理后续SFD字段以确定PHY前导是否与常规或低报头速率相关联。
图36示出了与图35中所示类似的方法,只是通过STF中的扩展序列指示PHY前导780、790和800中的报头速率。同时,通过SFD字段来指示SC/OFDM选择。与上文讨论的示例类似,SFD字段可以使用特定的序列来扩展,通过使用不同的覆盖码来传输、长度上有所变化或者以其他方式改变,以便在各个操作模式间进行区分。
现在参考图37,STF中的覆盖码与SFD中变化的组合可以类似地用来指示诸如PHY模式的参数。在PHY前导810、820和830中,使用相同的序列a来扩展STF,但是在STF中至少一个PHY模式中的覆盖码是不同的。对于在STF中的覆盖码相同的两个其余模式,SFD中的变化可以提供进一步的区分。
此外,图38中所示的关于PHY前导840、850、860的技术依赖于LTF中u和v的排序,以及依赖于STF中扩展码a和b的选择。由此,STF中序列a的使用与排序{u,v}的结合可以信号通知一个PHY模式/速率配置(例如,SC常规)。另一方面,相同序列的使用与u和v的不同排序例如可以信号通知第二PHY模式/速率配置(例如,OFDM)。最后,STF中扩展序列b的使用可以信号通知第三PHY模式/速率配置(例如,SC低速率)。还将注意,对于SC低速率通用模式来说,LTF的长度可以短于SC常规中使用的PHY前导的LTF长度(如图39中所示)。
再次参考图6,诸如前导处理器92的前导处理器通常可以使用接收信号,通过使用上文描述的技术分析PHY前导,来检测数据帧、检测LTF字段的开始以及确定PHY参数。例如,STF/LTF边界检测器260可以基于检测从多个a序列到b序列的改变或者从多个b序列到a序列的改变,来检测LTF边界的开始。PHY前导解码器264可以基于以下一个或多个来确定诸如调制模式、微微网ID、报头速率等PHY参数:1)确定在STF中使用的是a序列还是b序列;2)确定LTF中的u和v或u’和v’序列的顺序;以及3)确定STF、LTF和/或SFD中的覆盖码。
接下来,图40示出了生成器900的一个示例,生成器900响应于脉冲信号[1 00…]、使用诸如(1)中长度为7的权重向量W和诸如(2)、(5)或(8)中长度为7的延迟向量D,来生成一对互补Golay序列a和b。如图40所示,生成器900可以包括输入902、延迟元件904-910、加法器/减法器920-934以及乘法器936-942。例如由(1)给出的权重向量W中的每个值被映射到相应的乘法器936-942的输入之一。对于由(1)给出的权重向量,向乘法器936指派W1=1,向乘法器938指派W2=1,向乘法器940指派W6=1,向乘法器942指派W7=-1,等等。作为示例,向延迟元件904-910指派由(2)给出的延迟向量D的值:向延迟元件904指派D1=1,向延迟元件906指派D2=2,等等。如图40所示,生成器900的元件相互连接,以响应于在此例中考虑的向量D和W,而生成由(3)和(4)给出的Golay序列a和b。类似地,生成器900响应于由(1)给出的权重向量W和由(5)给出的延迟向量D,而生成由(6)和(7)给出的Golay序列。尽管发射设备12可以包括生成器900、将期望的向量D和W存储在存储器单元中、以及向生成器900应用向量D和W以生成序列a和b,但是可以想到,发射设备12优选地在存储器中存储两对或更多对序列a和b,以便在扩展比特和/或生成PHY前导中的更快的应用。
另一方面,接收设备14可以实现图6所示以及在图41中更详细示出的相关器250。相关器250通常具有与生成器900类似的结构。然而,为了生成互补Golay序列a和b(由向量D和W确定)之间的相关输出,相关器250对生成器900的加法器和减法器进行“颠倒”(即,用减法器取代加法器,用加法器取代减法器),并且将指派以D7的延迟元件的输出乘以-1。一般地,相关器250的其他设计是可能的。然而,将会理解,图41中示出的示例架构将相关器实现为具有脉冲响应的滤波器,该脉冲响应可以分别表达为序列a和b中码片排序的反转,或者说arev和brev
此外,图41中示出的a/b相关器250可以有效地与u/v相关器258(参见图6)协作使用。图42示出了u/v相关器258的一个实施方式,其针对u=[-b a b a]和v=[-b -a -b a]来检测u/v相关。在此示例中,具有延迟128的延迟元件950连接至b相关输出952(参见图7中的图示312,b与输入信号间的互相关输出(XCORR B)的一个示例),减法器956连接至a相关输出954,等等。延迟元件958和960以及若干附加的加法器和减法器提供u/v相关。当然,如果使用长度不是128个码片的序列a和b,则可以调节延迟元件950、958和960中的因子。u/v相关器258可以生成互相关输出962和964,其分别对应于接收信号与序列u和v之间的互相关。
将会注意到,u/v相关器258有效地使用由a/b相关器250生成的相关输出,并且仅需要几个附加的组件对序列u和v进行相关。还将理解,针对其他序列u和v的u/v相关器可以类似地构造。作为一个示例,图43中示出的u/v相关器970生成接收信号与序列u=[b a -ba]和v=[-b -a -b a]之间的互相关输出。与图42中示出的示例类似,u/v生成器970有效地使用了a/b相关器250的输出。
如上所述,与现有技术的PHY前导相比,LTF中的特定CES符号u和v允许PHY前导使用较少的周期,来有效地传送PHY级别参数。下面的示例示出了开发有效的u和v序列以便在LTF中使用的另一技术。如果使用序列a的重复来传输STF,则令:
u1=[c1b c2a c3b c4a] (12)
并且令
v1=[c5b c6a c7b c8a], (13)
其中c1至c8的每一个为+1或者-1。为了使u1和v1更有效,使用
c4=c8 (14)
并且优选地,
c1=c5. (15)
其余的符号c2、c3、c5和c7应被选择以使u1和v1互补。将注意到,在上文讨论的至少某些实施方式中,可以使用其他序列u和v。然而,如果满足条件(14)和(15),则可以使LTF更短,原因至少因为:相邻序列u和v为彼此提供循环前缀和/或后缀。此外,互补序列u1和v1可以有效地与另一对互补序列u2和v2结合使用,使得发射设备可以使用对{u1,v1}或{u2,v2}来构造PHY前导,并且对这两对序列之一的选择可以向接收设备传送一个或多个操作参数(例如,SC或OFDM通信模式、报头速率等)。如果STF无条件地具有序列a的多个重复,则第二对CES符号可以类似于{u1,v1}来限定:
u2=[d1b d2a d3b d4a] (16)
v2=[d5b d6a d7b d8a], (17)
其中d1至d8的每个为+1或-1,其中优选地
d4=d8 (18)
并且还优选地
d1=d5. (19)
为了使接收设备能够在{u1,v1}和{u2,v2}之间进行区分,序列c1c2…c8和d1d2…d8不应相同。
在另一实施方式中,使用a或b中任一的重复来传输STF。继而可以根据(12)-(14)来限定一对序列{u1,v1},并且{u2,v2}继而可以限定为:
u2=[d1a d2b d3a d4b] (20)
v2=[d5a d6b d7a d8b], (21)
其中d1-d8的每个为+1或-1;其中优选地,还满足条件(18)和(19);并且其中其余的符号d2、d3、d5和d7使u2,v2互补。在符合此方式的至少某些情况中,u2可以从u1导出,并且v2可以从v1导出。备选地,u2可以从v1导出,并且v2可以从u1导出。
考虑某些具体示例,{u1,v1}可以根据(12)和(13)来限定,并且{u2,v2}可以限定为:
u2=m[c2a c3b c4a c1b] (22)
v2=m[c6a c7b c8a c5b], (23)
其中m为+1或-1。
作为另一示例,其中{u1,v1}仍由(12)和(13)提供,{u2,v2}可以限定为:
v2=m[c2a c3b c4a c1b] (24)
u2=m[c6a c7b c8a c5b], (25)
其中m为+1或-1。将注意到,此限定对应于由(22)和(23)提供的u2和v2的“交换”限定。
作为又一示例,其中{u1,v1}的限定符合(12)和(13),并且其中m为+1或-1,{u2,v2}可以给出为
u2=m「c4a c1b c2a c3b], (26)
v2=m[c8a c5b c6a c7b], (27)
v2=m[c4a c1b c2a c3b], (28)
u2=m[c8a c5b c6a c7b], (29)
u2=m[c2a c3b c4a c1b], (30)
v2=m[c8a c5b c6a c7b], (31)
v2=m[c2a c3b c4a c1b], (32)
u2=m[c8a c5b c6a c7b], (33)
u2=m[c4a c1b c2a c3b], (34)
v2=m[c6a c7b c8a c5b], (35)
v2=m[c4a c1b c2a c3b], (36)
u2=m[c6a c7b c8a c5b], (37)
如上所述,STF样式、SFD样式、CES符号、a/b序列等的使用以及这些参数的各种组合可以有益地充当与数据帧相关联的PHY层参数之一的指示。而且,样式之间的转变也可以用来向接收设备传送PHY层参数或者其他数据。例如,SFD的最后周期与CES中的第一周期之间的a到-a转变可以指示SC,a到-b转变可以指示OFDM,等等。
一般地,对于上文的讨论,将会理解,术语“发射设备”和“接收设备”仅表示物理设备的操作状态,无意总是将这些设备限于在相应的通信网络中只进行接收或发射。例如,在操作期间的某些点,图1中的设备12可以作为接收机来操作,并且设备14可以作为发射机来操作。
上文描述的各中框、操作和技术的至少某些可以使用硬件、执行固件指令的处理器、执行软件指令的处理器或其任意组合来实现。当使用执行软件或固件指令的处理器来实现时,软件或固件指令可以存储在任何计算机可读存储器中,诸如存储在磁盘、光盘或其他存储介质上,或存储在RAM或ROM或闪存、处理器、硬盘驱动、光盘驱动、带驱动等之中。同样,软件或固件指令可以通过任何已知或期望的递送方法向用户或系统递送,这些方法例如包括在计算机可读盘或其他可传送计算机存储机制上,或者通过通信介质。通信介质通常在诸如载波或其他传送机制的调制数据信号中具体化计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。术语“调制数据信号”表示以将信息编码到信号中的方式来设置或改变的其一个或多个特性的信号。作为示例而非限制,通信介质包括:有线介质,诸如有线网络或直接有线连接;以及无线网络,诸如声波、射频、红外或其他无线介质。由此,可以通过诸如电话线路、DSL线路、有线电视线路、光纤线路、无线通信信道、因特网等通信信道,向用户或系统递送软件或固件指令(其被视为与通过可传送存储介质来提供此类软件是相同的或可交换的)。软件或固件指令可以包括机器可读指令,当由处理器执行时,其致使处理器执行各种动作。
当通过硬件实现时,硬件可以包括以下一个或多个:离散组件、集成电路、专用集成电路(ASIC)等。
尽管上文已经记载了多种不同实施方式的详细描述,但是应当理解,本专利的范围由所附权利要求中来限定。详细描述应为理解为仅仅是示例性的,并没有描述所有可行的实施方式,因为描述所有可行的实施方式将是不现实甚至不可能的。使用目前的技术或者在本公开的申请日之后开发的技术,可以实现多种备选实施方式,其仍将落在权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种生成数据单元前导的方法,所述方法包括:
生成与分组同步信息或帧边界指示中至少一个相关联的第一字段;以及
生成与信道估计相关联的第二字段,
其中生成所述第二字段包括(i)生成第一信道估计序列CES符号,以及(ii)生成第二CES符号,以及
其中以下至少一个成立:(i)所述第一字段中的序列充当所述第一CES符号的循环前缀;(ii)所述第二CES符号的开始部分充当所述第一CES符号的循环后缀;或者(iii)所述第一CES符号的结束部分充当所述第二CES符号的循环前缀。
2.根据权利要求1所述的方法,其中:
所述第一CES符号包括由第一组覆盖码扩增的(i)第一序列和(ii)第二序列;以及
所述第二CES符号包括由第二组覆盖码扩增的(i)所述第一序列和(ii)所述第二序列。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述第一序列和所述第二序列是互补Golay序列。
4.根据权利要求1所述的方法,其中:
所述第一CES符号包括第一序列和第二序列,使得所述第一序列和所述第二序列的异相非周期性自相关系数的和为零;以及
生成第一字段包括使用独立于所述第一序列和所述第二序列的第三序列。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一CES符号和所述第二CES符号是互补Golay序列。
6.根据权利要求1所述的方法,其中:
所述第一字段包括重复的第一序列;
所述第二字段的开始紧随所述第一字段的结束之后出现;
所述第一CES符号的开始是所述第二字段的开始,并且包括第二序列;以及
所述第一序列和所述第二序列是互补序列,使得所述第一序列和所述第二序列的异相非周期性自相关系数的和为零。
7.根据权利要求1所述的方法,其中:
a是第一Golay扩展序列;
b是与a互补的第二Golay扩展序列;以及
所述第一CES符号是符合格式u=[c1a c2b c3a c4b]的u,并且所述第二CES符号是符合格式v=[c5a c6b c7a c8b]的v,其中c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的每一个是+1或-1;u和v是互补Golay序列;并且c4=c8
8.根据权利要求7所述的方法,其中c1=c5
9.根据权利要求1所述的方法,其中:
a是第一Golay扩展序列;
b是与a互补的第二Golay扩展序列;
所述第一CES符号符合格式u1=[c1b c2a c3b c4a]或者格式u2=[d1a d2b d3a d4b]之一,其中c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的每一个是+1或-1,并且c4=c8
所述第二CES符号符合格式v1=[c5b c6a c7b c8a]或格式v2=[d5a d6b d7a d8b]之一,其中d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7和d8的每一个是+1或-1,并且d4=d8
所述第一字段包括多个重复的a序列,并且所述第二字段包括v1之前的u1,以指示第一通信模式;以及
所述第一字段包括多个重复的b序列,并且所述第二字段包括v2之前的u2,以指示第二通信模式。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述第一通信模式是单载波SC模式或正交频分复用OFDM模式中的一个,并且所述第二通信模式是SC模式或OFDM模式中的另一个。
11.根据权利要求9所述的方法,其中c1=c5并且d1=d5
12.根据权利要求1所述的方法,其中:
a是第一Golay序列;
b是与a互补的第二Golay序列;
所述第一CES符号符合格式u1=[c1b c2a c3b c4a]或者格式u2=m[c2a c3b c4a c1b]之一,其中c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的每一个是+1或-1,并且其中c4=c8
所述第二CES符号符合格式v1=[c5b c6a c7b c8a]或格式v2=m[c6a c7b c8a c5b]之一,其中m是+1或-1;
所述第一字段包括多个重复的a序列,并且所述第二字段包括v1之前的u1,以指示第一通信模式;以及
所述第一字段包括多个重复的b序列,并且所述第二字段包括v2之前的u2,以指示第二通信模式。
13.根据权利要求1所述的方法,其中:
所述第一CES符号包括第一序列和第二序列;
所述第一序列和所述第二序列的每一个是与权重向量W和延迟向量D相关联的128码片Golay扩展序列;
W=[1 1 -1 1 -1 1-1];以及
D是[1 2 4 8 16 32 64]、[64 16 32 1 8 2 4]或[64 32 16 8 4 2 1]之一。
14.根据权利要求1所述的方法,还包括:根据调制方案来调制所述前导。
15.一种用于处理通过通信信道接收的数据单元的前导的方法,所述方法包括:
基于接收信号中与所述前导的第一字段相对应的部分,获得同步信息或帧开始指示中的至少一个;以及
使用所述接收信号中与所述前导的第二字段对应的部分,获得信道估计信息,包括:
检测所述第二字段中的第一信道估计CES符号;以及
检测第二CES符号;
其中以下至少一个成立:(i)所述第一字段的最后部分充当所述第一CES符号的循环前缀,(ii)所述第二CES符号的开始部分充当所述第一CES符号的循环后缀,或者(iii)所述第一CES符号的结束部分充当所述第二CES符号的循环前缀。
16.根据权利要求15所述的方法,其中检测所述第一CES符号包括:将所述第一字段的最后部分和所述第二字段中的每一个与一对互补Golay序列进行相关。
17.根据权利要求15所述的方法,其中:
a是第一Golay扩展序列,
b是与a互补的第二Golay扩展序列;
所述第一CES符号是符合格式u=[c1a c2b c3a c4b]的u,并且所述第二CES符号是符合格式v=[c5a c6b c7a c8b]的v,其中c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的每一个为+1或-1;u和v是互补Golay序列;并且c4=c8
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述第一字段包括独立于所述第一Golay扩展序列a和所述第二Golay扩展序列b的Golay扩展序列。
19.根据权利要求17所述的方法,其中所述第一字段包括与以下之一对应的Golay扩展序列:(i)被循环移位一个或多个位置的所述第一Golay扩展序列a,或者(ii)被循环移位一个或多个位置的所述第二Golay扩展序列b。
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