CN104067586B - 用于生成通信系统中的前导码符号的系统和方法 - Google Patents

用于生成通信系统中的前导码符号的系统和方法 Download PDF

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Abstract

提供了用于发送802.11ah分组的方法。使用控制电路来生成训练字段序列。使用控制电路来生成分组的前导码。所述前导码包括训练字段符号，所述训练字段符号包括所述训练字段序列。所述训练字段序列的一部分位于所述训练字段符号的多个保护音调内。使用发送电路来发送所述前导码。

Description

用于生成通信系统中的前导码符号的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2012年1月30日提交的第61/592,432号美国临时申请的优先权，在此将该美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开内容一般涉及通信系统和方法，更具体地涉及用于生成通信系统中的前导码符号的系统和方法。
背景技术
本文提供的背景技术描述是为了一般地呈现公开内容的背景。当前名义的发明人的工作在这一背景技术章节中描述该工作的程度上以及该描述的可以在提交时未另外限定为现有技术的方面，既未明确地也未暗示地被承认为相对于本公开内容的现有技术。
802.11ah标准允许无线局域网络(WLAN)覆盖由先前的无线标准提供的范围之外的范围。这通过工作在具有较低信号带宽的子1GHz频带上来实现。
在设计802.11ah标准时，使用与先前的无线标准类似的配置参数。这允许硬件制造商用类似的硬件来开发不仅支持802.11ah标准而且支持先前的无线标准的硬件设备。
例如，已经在802.11ah标准中提出了来自802.11ac标准的、前导码符号中的类似的长训练字段(LTF)参数。然而，所选择的配置参数可能使无线设备在对支持802.11ah标准的不同信号带宽的分组进行解码时出现问题。例如，在一些情形下，前导码中的LTF符号可能未提供足够的信息来为无线分组中的所有音调生成信道估计—这将阻止接收器对无线分组进行解码。
发明内容
根据实施方式，提供了一种用于发送802.11ah分组的方法。使用控制电路来生成训练字段序列。使用控制电路来生成分组的前导码。所述前导码包括训练字段符号，所述训练字段符号包括所述训练字段序列。所述训练字段序列的一部分位于所述训练字段符号的多个保护音调内。使用发送电路来发送所述前导码。
由此，所述方法允许解码不同信号带宽的分组，例如支持802.11ah标准的分组。通过在所述训练字段符号的保护音调内包括所述训练字段的一部分，可为无线分组中的相关音调生成信道估计，这允许接收器正确地解码无线分组。
附图说明
结合附图考虑下面的详细描述，本公开内容的其它特征及其本质和各种优点将变得明显，在附图中类似的符号指代类似的部件并且在附图中：
图1示出了根据本公开内容的实施方式的无线通信系统的实施例；
图2示出了根据本公开内容的实施方式的802.11ah分组格式的实施例；
图3示出了根据本公开内容的实施方式的用于802.11ah分组内的前导码字段的音调映射的说明性表示；
图4示出了根据本公开内容的实施方式的用于802.11ah分组内的前导码字段的重定义的音调映射的说明性表示；
图5示出了根据本公开内容的实施方式的用于802.11ah分组内的长训练字段的重定义的音调映射的说明性表示；
图6示出了根据本公开内容的实施方式的不同信号带宽的长训练字段序列的实施例；以及
图7示出了根据本公开内容的实施方式的用于生成前导码的说明性过程。
具体实施方式
为了提供对本公开内容的完整理解，现在描述一些说明性的实施方式。然而，本文所述的系统和方法可被改编和修改以适合正在研究的应用，本文所述的系统和方法可在其它合适的应用中被采用，并且所述的其它添加和修改不偏离本发明的范围。
图1示出了无线通信系统100的实施例。无线通信系统100可包括互连以形成无线网络的多个客户端设备。例如，无线通信系统100可包括接入点站(AP)102。AP 102可被配置为经由网络106通过无线信号与无线站104a-c通信。
无线站104a-c可以是与无线通信系统100的无线网络标准兼容的任意合适类型的无线设备。例如，无线站104a-c可基于与基站102兼容的协议或通信标准工作。在一些实施方式中，无线网络106可使用802.11ah无线标准协议。802.11ah无线协议可定义例如允许无线通信可靠地在网络106上进行的各种无线信号属性。
AP 102可经由网络将消息或分组发送至一个或多个无线站104a-c。分组可以是由无线网络采用的传输协议、例如802.11ah协议定义的格式。前导码符号可被编码到分组内，其中所述前导码符号将信道估计信息和信令信息提供给无线站104a-c。信令信息包括无线站104a-c可用来对在分组内发送的数据进行解码的参数。例如，信号信息可包括信号带宽参数、分组的编码配置、识别信息和调制信息。可提供在802.11ah无线标准中定义的其它信令信息。为了解码和处理分组，无线站104a-c处理和解码前导码符号。如在下面更详细描述的，AP 102可包括控制电路以生成在分组内发送的前导码符号。无线站104a-c可包括控制电路以解析从AP 102接收的分组的前导码符号。具体地，无线站104a-c可应用由AP 102使用的补充技术以处理和解码分组内的前导码符号。在一些实施方式中，无线站104a-c可使用类似的技术将包括与AP 102的前导码符号类似的前导码符号的分组发送至AP 102。
图2示出了802.11ah分组格式200的实施例。如图所示，也称为字段的各种符号在802.11ah分组内被发送。这些字段包括短训练字段(STF)202、信令字段(SIG)208、长训练字段(LTF)206和212、以及数据字段214。如本文中所使用的，LTF 206也被称为第一LTF 206或者LTF_1 206，并且LTF 206之后的LTF 212也被称为LTF_2、……、LTF_N 212。
STF 202符号由AP 102生成并且将同步信息提供给接收分组的无线站104a-c。同步信息向无线站104a-c提供用于同步无线站与AP 102以及其它无线站104a-c的信息。LTF206符号由AP 102生成并且将信道估计信息提供给接收分组的无线站104a-c。信道估计信息向无线站104a-c提供网络106的特性，允许无线站104a-c正确地解码分组。例如，无线站104a-c可使用所确定的信道估计信息解调和解码所接收的由AP 102发送的分组。
SIG 208也由AP 102生成并且提供由AP 102发送的分组的配置参数。这些配置参数由802.11ah标准定义并且包括例如所使用的调制类型、所使用的纠错编码、信号带宽和分配给无线站104a-c的流的数量的信息。可包括在802.11ah标准中定义的其它参数。在SIG208由无线站104a-c处理和解码之后，由AP 102发送的分组可由无线站104a-c解码。
为了解码SIG 208的信息，无线站104a-c使用根据LTF 206确定的信道估计信息。例如，无线站104a-c解码LTF 206内的子载波或音调并且确定LTF符号所占据的每个音调的信道特性。在LTF 206内解码的每个音调可对应于SIG 208内的音调。通过使用根据LTF 206针对特定音调确定的信道估计信息，SIG 208内的相应音调可被解码。如果LTF不提供用于SIG 208内的相应音调的信道估计信息，则SIG 208可能不会被正确地解码，并且分组本身不会被正确地解码，因为解码分组所需的信息包含在SIG 208内。
图3示出了用于802.11ah分组内的前导码字段的音调映射的说明性表示。图3示出了用于802.11ah协议的两个支持的信号带宽即2MHz和4MHz的音调映射。802.11ah协议支持许多其它信号带宽，例如8MHz和16MHz，仅示出了两个信号带宽作为实施例。
图3示出了用于2MHz信号带宽的LTF符号的音调映射302。LTF符号音调304跨越-28至-1以及1至28。这些LTF符号音调允许分组内的相应音调位置处的SIG和数据符号的正确解码。例如，还示出了用于2MHz信号带宽的SIG符号的音调映射308。SIG符号中的音调也跨越音调-28至-1以及1至28。由于可针对这些音调确定信道估计信息，所以SIG符号和数据符号中的这些相应音调可通过使用来自LTF符号中的音调的信道估计信息被正确地解码。
如802.11ah协议中所提出的，工作在比基线信号带宽大的信号带宽上的无线站104至少应当能够在控制信道中处理和解码基线信号带宽的SIG 208。例如，工作在4MHz、8MHz或16MHz信号带宽上的无线站104a-c应当能够在控制信道中解码2MHz SIG符号。作为另一实施例，工作在2MHz、4MHz、8MHz或16MHz信号带宽上的无线站104a-c应当能够在控制信道中解码1MHz SIG符号。由于此要求，较高信号带宽(例如4MHz、8MHz和16MHz)的SIG符号可通过在所述较高信号带宽的每个2MHz子频带上重复和相位旋转2MHz信号带宽SIG符号的实例而生成。
2MHZ SIG符号在较高信号带宽上的重复可能导致解码问题。基于2MHz SIG符号的重复，较高信号带宽的SIG符号包含较高信号带宽的LTF符号的音调之外的音调。由于SIG符号和LTF符号需要相应的音调用于正确解码和处理SIG符号，LTF符号的音调之外的SIG符号音调可能不具有信道估计信息，并且不会被正确地解码。例如，用于4MHz带宽信号的LTF符号音调映射322允许针对音调-58至-2以及2至58确定信道估计音调324。然而，如在用于4MHz带宽信号的SIG符号音调映射328中看到的，SIG符号音调330扩展至音调-60、-59、59和60。这些扩展的音调在LTF符号中没有相应的音调，这阻止无线站104a-c在这些音调上估计信道，其结果是SIG符号不能被正确地解码。这些扩展的音调可能存在于大于2MHz的信号带宽上。因此，工作在4MHz、8MHz或16MHz信号带宽的无线站可能不能基于802.11ah协议的实现来解码分组中的SIG符号。
图4示出了用于802.11ah分组内的前导码字段的重定义的音调映射的说明性表示。在一些实施方式中，可通过重定义SIG符号字段来解决SIG符号解码问题。通过减少SIG字段信息比特的数量，也可减少SIG符号跨越的音调的数量。例如，用于2MHz带宽的LTF符号音调的音调映射被保持为跨越-28至-1以及1至28，与图3所述的情况一致。然而，用于2MHz信号带宽的SIG符号的音调映射408被重定义以使SIG音调410跨越-26至-1以及1至26。减少2MHz信号带宽的SIG符号中的音调310的数量可能不会影响SIG符号的解码，因为SIG符号仍然在LTF符号中具有相应的音调。此技术仅需要改变SIG符号而不需要改变LTF符号。
对于大于2MHz的信号带宽，在该信号带宽的每个2MHz子频带上对2MHz SIG符号进行重复和相位旋转。因为2MHz信号带宽的SIG符号中使用的音调数量被减少，所以大于2MHz的信号带宽中的SIG符号音调由LTF符号的音调映射界定，这允许大于2MHz的信号带宽的SIG符号的正确解码。例如，用于4MHz信号带宽的SIG符号的音调映射428仅扩展至音调-58和58。SIG符号音调430在用于LTF符号音调324的音调映射322中具有相应的音调。因此，不会发生SIG符号音调、例如SIG符号音调330扩展到LTF符号音调324外的问题，并且可针对SIG符号中的每个SIG符号音调430确定信道估计信息。
在一些实施方式中，与保留比特和识别信息(例如，部分相关识别(PAID))对应的SIG字段比特可被选择作为待减少的比特。PAID比特用于确定哪个无线站是发送的分组的接收者。根据802.11ah标准的SIG符号中包含的其它字段比特可被减少以减少SIG字段比特的数量。
图5示出了用于802.11ah分组内的LTF符号的重定义的音调映射的说明性表示。具体地，图5示出了用于LTF1字段的2MHz音调映射502、用于LTF1字段的4MHz重定义的音调映射522、用于LTF2字段和数据字段的2MHz音调映射512以及用于LTF2字段和数据字段的4MHz音调映射532。在图5中，附图标记504表示用于2MHz信号带宽的LTF1字段的音调，附图标记514表示用于2MHz信号带宽的LTF2字段和数据字段的音调，附图标记534表示用于4MHz信号带宽的LTF2字段和数据字段的音调。在一些实施方式中，可通过重定义在802.11ah分组200的前导码中发送的LTF 206解决SIG符号解码问题。例如，LTF 206的音调524的数量可增加以将附加的音调添加到符号的两个边缘。通过增加LTF 206中的音调的数量，SIG符号不需要改变并且可被正确地解码。SIG符号中的每个音调330可在LTF 206中具有相应的音调524，并且可针对SIG符号中的每个音调330确定信道估计信息，以允许SIG符号被正确地解码。由于仅需要LTF 206来解码SIG符号，所以分组内的随后的LTF 212可仍保持之前的音调映射532(例如，LTE_2-LTF_N)。
LTF 206中的附加数量的音调可能导致与分组内的随后LTF 212的功率差。需要解决LTF之间的功率差以正确地确定解码分组内的数据符号214所需的信道估计信息。
在一些实施方式中，可在分组内的所有LTF符号上维持相同的时域功率。在这种情况下，每个LTF以被分布到每个LTF中的所有音调上的相同的总发送功率被发送。因此，LTF206中的音调与随后的LTF相比，具有较小的每音调功率，因为LTF 206具有附加数量的音调来解码SIG208。为了补偿LTF 206中较小的每音调功率，无线站104a-c内的补偿电路可被配置为按预定量缩放(scale)LTF 206的音调以与随后的LTF 212的每音调功率相匹配。在LTF206的音调524上进行的预定量的缩放可基于发送分组所用的信号带宽。
在一些实施方式中，可在分组内的所有LTF符号上维持相同的频域每音调功率。在这种情况下，第一LTF符号的所有音调被扩充以与随后的LTF符号具有相同的每音调功率。AP 102可包括发送补偿电路，该发送补偿电路被配置为确定第一LTF符号内的每个音调为了匹配与分组内的随后的LTF相同的每音调功率而需要被扩充的功率量。然后，发送补偿电路可将第一LTF符号的音调扩充预定的功率比例值并且确保分组内的所有LTF符号的每个音调具有相同的每音调功率。
在一些实施方式中，同一分组内的随后的LTF中的音调映射也可包括与第一LTF符号的音调相似的附加音调。这将使分组内的所有LTF符号具有相同的每音调功率，并且在从AP 102发送期间和在无线站104a-c处解码期间不需要执行进一步的缩放。
图6示出了不同信号带宽的LTF序列的实施例。如之前所讨论的，对于大于2MHz的信号带宽，在信号带宽的每个2MHz子频带上对2MHz SIG符号进行重复和相位旋转。因为在多个子频带上重复2MHz SIG符号，可使用单个LTF序列，而不是针对每个信号带宽使用不同的LTF序列。在一些实施方式中，大于2MHz的信号带宽的LTF符号可由2MHz的LTF符号的重复组成。
在一些情况下，数据符号内的音调可能在由2MHz LTF的重复组成的LTF符号中不具有相应的音调。通过在这些位置用预定的音调值填充LTF符号，数据符号中的所有音调将在LTF符号中具有相应的音调。可根据LTF符号确定信道估计信息，并且数据符号可被正确地处理。
如图6所示，两个示例性LTF序列LTF左602和LTF右604用于生成每个信号带宽的LTF符号。示出了基于802.11ac协议中的LTF序列的2MHz的LTF符号序列606。
然而，基于802.11ac协议，4MHz的LTF符号序列608不由2MHz的LTF符号的重复组成。取而代之，仅2MHz的LTF符号的一部分在4MHz的LTF符号608上重复。这意味着需要不同的LTF序列来支持2MHz信号带宽和大于2MHz的信号带宽。
为了在所有信号带宽上使用一个LTF序列，应当使用新的LTF序列。代替使用2MHz的LTF符号的一部分，4MHz的LTF符号610可由2MHz的LTF符号606的重复组成。2MHz LTF序列在4MHz的LTF符号中所处的位置允许SIG符号使用完全相同的LTF符号用于解码。这允许在所有信号带宽上使用单个LTF符号序列。2MHz LTF序列的重复之间的LTF符号中的音调可被填充有1和-1的任意排列。类似地，大于4MHz的信号带宽的LTF符号可以以与4MHz的LTF符号相似的方式组成。
图7示出了用于生成前导码的说明性过程。在702，由控制电路生成LTF序列。LTF序列基于分组被发送的信号带宽。在704，生成包括LTF符号的前导码。LTF符号基于生成的LTF序列。取决于所使用的信号带宽，可基于LTF序列的重复来生成LTF符号。还可在LTF符号内对这些重复进行相位旋转。例如，可基于基线带宽LTF符号、例如2MHz LTF符号的重复来生成4MHz LTF符号。
在一些实施方式中，LTF序列的一部分位于LTF符号的保护音调内。保护音调是位于LTF符号边缘的、被保留用于相邻信道分离的音调。通过发送音调位置处的零值来生成保护音调。通过在保护音调位置设置非零值，可针对可有助于编码SIG符号的这些音调位置确定信道估计信息。通过将LTF序列扩展到保护符号，可针对保护音调内的音调确定信道估计信息。
在一些实施方式中，保护音调内的LTF序列值被选择为非零值，例如，值1和-1。在一些实施方式中，LTF序列可扩展到LTF符号两端的保护音调中。
在706，通过使用发送电路在无线分组内将前导码从AP 102发送至无线站104a-c。发送电路可缩放在LTF符号内发送的每个音调的功率。因为附加的音调被添加至LTF符号且位于保护音调中，所以每音调功率减小。因为总发送功率可能是固定的，所以每音调功率随着更多音调被添加而减小。为了补偿此减小，发送电路可基于在保护音调内不具有音调的另一LTF符号的每音调功率确定比例因子。发送电路然后可将此比例因子应用至LTF符号的音调。
前述内容仅说明本公开内容的原理并且可进行各种修改而不偏离本公开内容的范围。例如，尽管关于AP 102描述了控制电路和发送电路，但是无线站104a-c可被配置为接收由AP 102生成的前导码。由AP 102发送的前导码内的LTF符号206可被配置为以本公开内容中公开的方式解码所生成的LTF符号和SIG符号。
而且，本公开内容的其它方面涉及下面条款中的一项或多项。在本公开内容的一个方面中，可提供用于发送802.11ah分组的方法。该方法可包括生成训练字段序列、以及使用控制电路来生成分组的前导码。前导码包括训练字段符号，其中训练字段符号包括训练字段序列。训练字段序列的一部分可位于训练字段符号的多个保护音调内。可使用发送电路来发送前导码。
在一些实现中，训练字段序列的位于训练字段符号的多个保护音调内的部分可以是非零的。在一些实现中，训练字段序列的位于训练字段符号的多个保护音调内的所述部分可位于保护音调内的训练字段序列的两端，所述保护音调位于所述训练字段符号的两端。在一些实现中，训练字段序列基于基本与基线带宽的重复类似的训练字段序列的重复。基线带宽的训练字段序列可包括比特序列{1，1，LTF左，0，LTF右，-1，-1}，其中LTF左和LTF右是预定的训练字段比特序列。基线带宽可为2MHz。生成分组的前导码可包括生成用于比基线带宽大的带宽的前导码。在一些实现中，训练字段符号可以是第一训练字段符号，并且发送前导码包括发送具有与第二训练字段符号相同的频域每音调功率的第一训练字段。第一和第二训练字段符号可位于同一分组内。第二训练字段符号可包括由第二训练字段符号的保护音调界定的训练字段序列。
在本公开内容的另一方面中，可提供一种用于发送802.11ah分组的系统。该系统可包括前导码电路，前导码电路被配置为生成训练字段序列，生成分组的前导码。前导码包括训练字段符号，训练字段符号包括训练字段序列。训练字段序列的一部分位于训练字段符号的多个保护音调内。提供前导码以用于发送。
在一些实现中，训练字段序列的位于训练字段符号的多个保护音调内的部分可以是非零的。在一些实现中，训练字段序列的位于训练字段符号的多个保护音调内的所述部分可位于保护音调内的训练字段序列的两端，所述保护音调位于所述训练字段符号的两端。在一些实现中，训练字段序列基于与基线带宽的重复基本类似的训练字段序列的重复。基线带宽的训练字段序列可包括比特序列{1，1，LTF左，0，LTF右，-1，-1}，其中LTF左和LTF右是预定的训练字段比特序列。基线带宽可为2MHz。前导码电路可被配置为生成用于比基线带宽大的带宽的前导码。在一些实现中，训练字段符号可以是第一训练字段符号，并且该系统包括被配置为发送具有与第二训练字段符号相同的频域每音调功率的第一训练字段的发送电路。第一和第二训练字段符号可位于同一分组内。第二训练字段符号可包括由第二训练字段符号的保护音调界定的训练字段序列。
出于说明目的而非限制目的给出了本公开内容的上述实施方式，并且本公开内容仅受限于随后的权利要求。

Claims (17)

1.一种用于发送802.11ah分组的方法，所述方法包括：
使用前导码电路来生成训练字段序列；
使用所述前导码电路来生成分组的前导码，其中所述前导码包括第一训练字段符号，其中所述第一训练字段符号包括所述训练字段序列，其中所述训练字段序列的一部分位于所述第一训练字段符号的多个保护音调内；以及
使用发送电路来发送所述前导码，其中发送所述前导码包括发送具有与第二训练字段符号的音调的频域每音调功率相同的频域每音调功率的所述第一训练字段符号的音调。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述训练字段序列的位于所述第一训练字段符号的所述多个保护音调内的所述部分是非零的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述训练字段序列的位于所述第一训练字段符号的所述多个保护音调内的所述部分位于保护音调内的所述训练字段序列的两端，所述保护音调位于所述第一训练字段符号的两端。
4.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述分组的所述前导码包括基于基线带宽的训练字段序列的重复来生成所述训练字段序列。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述基线带宽的所述训练字段序列包括比特序列{1,1，LTF左，0，LTF右，-1，-1}，其中LTF左和LTF右是预定的训练字段比特序列。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述基线带宽为2MHz。
7.根据权利要求4所述的方法，其中生成分组的前导码包括生成用于比基线带宽大的带宽的前导码。
8.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述分组的所述前导码包括生成将要位于所述分组内的所述第一训练字段符号和所述第二训练字段符号。
9.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述分组的所述前导码包括生成所述第二训练字段符号，其中所述第二训练字段符号包括由所述第二训练字段符号的保护音调界定的第二训练字段序列。
10.一种用于发送802.11ah分组的系统，所述系统包括：
前导码电路，被配置为：
(i)生成训练字段序列，
(ii)生成分组的前导码，其中所述前导码包括第一训练字段符号，所述第一训练字段符号包括所述训练字段序列，所述训练字段序列的一部分位于所述第一训练字段符号的多个保护音调内，以及
发送电路，被配置为：
(i)提供所述前导码以用于发送，
(ii)发送具有与第二训练字段符号的音调的频域每音调功率相同的频域每音调功率的所述第一训练字段符号的音调。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述训练字段序列的位于所述第一训练字段符号的所述多个保护音调内的所述部分位于所述训练字段序列的两端并且位于保护音调内，所述保护音调位于所述第一训练字段符号的两端。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述前导码电路被配置为基于基线带宽的训练字段序列的重复来生成所述训练字段序列。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述基线带宽的所述训练字段序列包括比特序列{1，1，LTF左，0，LTF右，-1，-1}，其中LTF左和LTF右是预定的训练字段比特序列。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述基线带宽为2MHz。
15.根据权利要求12所述的系统，其中所述前导码电路被配置为生成用于比所述基线带宽大的带宽的前导码。
16.根据权利要求10所述的系统，其中所述前导码电路被配置为生成将要位于所述分组内的所述第一训练字段符号和所述第二训练字段符号。
17.根据权利要求10所述的系统，其中所述前导码电路被配置为生成所述第二训练字段符号，其中所述第二训练字段符号包括由所述第二训练字段符号的保护音调界定的第二训练字段序列。
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