CN106888179A - 一种面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，包括如下步骤：对数据帧进行同步，从数据帧的L‑LTF/HT‑LTF 1域开始，利用新的信道估计序列，对数据帧使用的子载波进行信道估计；新的信道估计序列是由所有帧类型的子载波的固定序列构建的，不同于所有帧类型的子载波的固定序列。该方法可以在未知信号带宽与帧类型的情况下，一次性完成无线局域网物理层数据帧的信道估计，简单易行，提高了无线局域网中信道估计的效率及速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种信道估计方法，尤其涉及一种面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，属于无线通信技术领域。
背景技术
无线局域网(简称为WLAN)技术以IEEE802.11标准为基础。1997年，美国电子电气工程师协会(IEEE)发布了最初的802.11标准，该协议针对近距离提供高速率的传输。之后陆续十几年里陆续推出了802.11a/b/g/n标准，逐渐成为当前最主流的WLAN标准。
IEEE802.11n是IEEE在802.11a/b/g后面的一个无线传输标准协议，为了实现高带宽、高质量的WLAN服务，使无线局域网达到以太网的性能水平，IEEE802.11任务组N(TGn)应运而生。
IEEE802.11n支持的帧类型包括HT-mixed帧与HT-greenfield帧两种，支持的带宽均包括20MHz和40MHz两种，只能通过HT-SIG的星座点调制方式和其中的带宽信息，来获取本帧的帧类型与带宽。在无线局域网中，20MHz带宽的HT-mixed帧，帧头的L-STF、L-LTF、L-SIG与带宽为20MHz的IEEE 802.11a/g的帧头以及20MHz的IEEE 802.11ac的帧头完全相同，对于40MHz的HT-mixed帧，只是20MHz带宽信号在频域上的一个复制。对于40MHz的IEEE802.11ac帧，只是20MHz带宽信号在频域上的一个复制。80MHz的IEEE 802.11ac帧，只是40MHz带宽信号在频域上的一个复制。160MHz的IEEE 802.11ac帧，只是80MHz带宽信号在频域上的一个复制。但由于IEEE 802.11系列帧格式中，L-LTF/HT-LTF1在HT-SIG之前，因此，需要在准确获得信号带宽之前完成信道估计，这样就对选择信道估计时使用的序列带来了一定的不确定性。现有针对无线局域网帧格式的信道估计方法有以下几种：
1)默认接收到的信号为IEEE 802.11n的GreenField帧，首先按照20MHz带宽进行HT信道估计，通过HT-SIG获取带宽信息后，若实际带宽为20MHz，则按照以上HT信道估计值进行信道均衡；若实际带宽为40MHz，则需返回HT-LTF重新做一次HT信道估计。这种信道估计方法在40MHz带宽下需进行两次信道估计，效率低，耗时长。如果为非GreenField帧，则可以抛弃部分信道估计值。
2)默认接收到的信号为IEEE 802.11n GreenField帧。根据20MHz和40MHz两种带宽，分别确定本地的HT-LTF，分别与接收到的HT-LTF频域数据进行相乘，即分别得到20MHz与40MHz带宽下HT的信道估计值。根据HT-SIG解码后得知带宽信息，提取出对应的信道估计值。这种信道估计方法需要计算两种带宽下的信道估计值，计算量大且效率低。
3)默认接收到的信号为非IEEE 802.11n的GreenField帧，按照20MHz带宽进行信道估计。如后续通过HT-SIG判断为GreenField帧，则需要读取带宽后，重新返回，在L-LTF/HT-LTF1域重新根据带宽信息进行信道估计。
4)将接收到的40MHz带宽信号划分为位于主信道的20MHz信号和位于辅信道的20MHz信号；按照一定采样模式对主信道信号和辅信道信号进行采样，对主信道采样信号和辅信道采样信号进行能量检测和OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，即正交频分复用)自相关检测，对主信道信号进行采样率转换，然后对采样信号进行DSSS互相关检测；若经过能量检测和OFDM自相关检测，确定主信道和辅信道同时接收到OFDM信号，则对主信道采样信号和辅信道采样信号进行信道响应能量检测；根据检测结果对信号带宽进行判定。但是，这种信道估计方法复杂度高且计算量大，并且不能判断帧类型，存在需要返回，重新进行信道估计的可能性。
针对现有信道估计方法的不足，一种可以在未知带宽、未知帧类型的情况下，一次性完成无线局域网中不同帧格式的信道估计和对应的新的信道估计方法成为迫切需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法。
为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：
一种面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，包括如下步骤：
对数据帧进行同步，从所述数据帧的L-LTF/HT-LTF1域开始，利用新的信道估计序列，对所述数据帧使用的子载波进行信道估计；
所述新的信道估计序列是由所有帧类型的子载波的固定序列构建的，不同于所述所有帧类型的子载波的固定序列。
其中较优地，构建所述新的信道估计序列，是从所述数据帧的L-LTF/HT-LTF1域开始，在带宽阈值上对所有帧类型的子载波进行信道估计。
其中较优地，所述在带宽阈值上对所有帧类型的子载波进行信道估计，得到新的信道估计序列，包括如下步骤：
S1，获取所述所有帧类型的子载波的固定序列；
S2，根据所述所有帧类型的子载波的固定序列获得长为121的序列，组成初步信道估计序列；
S3，将所有帧类型的子载波的固定序列均没有使用的子载波用固定值填充，得到长为128的新的信道估计序。
其中较优地，在步骤S3中，所述固定值为0、-1或1的一种。
其中较优地，所述新的信道估计序列是根据以下第一组合原则，基于所述所有帧类型的子载波的所述固定序列构建的：
1)所述固定序列中未使用的子载波，标记为0；
2)所述所有帧类型的不同帧类型的所述固定序列中，标记相同的，取该标记；标记不同并且任一个标记不为0的，取所述不为0的标记；标记不同且两序列中的任一标记均不为0的特殊标记，取40MHz带宽下帧类型中的标记。
其中较优地，所述新的信道估计序列是根据以下第二组合原则，基于所述所有帧类型的子载波的所述固定序列构建的：
1)所述固定序列中未使用的子载波，标记为0；
2)所述所有帧类型的不同帧类型的所述固定序列中，标记相同的，取该标记；标记不同并且任一个标记不为0的，取所述不为0的标记；标记不同且两序列中的任一标记均不为0的特殊标记，取20MHz带宽下帧类型中的标记。
其中较优地，所述面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，还包括以下步骤：
根据帧类型和带宽信息，确定信道估计子载波在所述信道估计序列中的正确位置，提取出对应带宽子载波的信道估计值。
其中较优地，根据第一组合原则构建的新的信道估计序列，在根据帧类型和带宽信息，确定信道估计子载波在所述信道估计序列中的正确位置后，提取出对应带宽子载波的信道估计值；当数据帧为20MHz带宽下的HT-greenfield帧格式时，对提取出的信道估计值中的特殊标记取负数之后，得到所述数据帧的信道估计值。
其中较优地，根据第二组合原则构建的新的信道估计序列，在根据帧类型和带宽信息，确定信道估计子载波在所述信道估计序列中的正确位置后，提取出对应带宽子载波的信道估计值；当数据帧为40MHz带宽下的HT-greenfield帧格式时，对提取出的信道估计值中的特殊标记取负数之后，得到所述数据帧的信道估计值。
其中较优地，所述确定帧类型通过对接收的数据帧的L-SIG/HT-SIG域进行解调，获得所述数据帧的帧类型；
所述确定带宽信息通过对接收的数据帧的HT-SIG域进行解码，获得所述数据帧的带宽信息。
本发明所提供的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，当接收到的一帧数据时，从L-LTF/HT-LTF1域开始，在带宽阈值上对118个子载波进行信道估计，得到新的信道估计序列。然后，针对接收数据帧的L-SIG/HT-SIG域，进行帧类型的判断，对HT-SIG域进行解码，获取带宽信息。最后，根据帧类型和带宽信息，确定正确信道估计子载波在新的信道估计序列中的位置，提取出对应带宽子载波的信道估计值。该方法可以在未知信号带宽与帧类型的情况下，一次性完成无线局域网帧格式的信道估计，简单易行，提高了无线局域网帧格式信道估计的效率及速度。
附图说明
图1为本发明所提供的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法的流程图；
图2为现有的IEEE802.11ac帧结构的示意图；
图3为现有的IEEE802.11n中HT-mixed帧格式的示意图；
图4为现有的IEEE802.11n中HT-Greenfield帧格式的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。
本发明公开了一种无线局域网中，兼容IEEE 802.11a/g、IEEE802.11ac、IEEE802.11n中HT-mixed帧格式和IEEE802.11n中HT-Greenfield帧格式的信道估计方法，同时可以兼容不同带宽的信号。接收到一帧数据后，在尚不确定帧类型与带宽的情况下，使用本发明提出的信道估计方法，创建新的信道估计序列，之后对帧的L-LTF/HT-LTF1位置的数据进行信道估计。在完成帧类型判断、读取HT-SIG中带宽信息后，从以上新的信道估计序列中提取对应带宽下的子载波信道估计值，即可完成IEEE 802.11a/g、IEEE802.11ac、IEEE802.11n中HT-mixed帧格式和IEEE802.11n中HT-Greenfield帧格式下的信道估计。该方法可以在未知信号带宽与帧类型的情况下，一次性完成无线局域网帧格式的信道估计，简单易行，提高了无线局域网帧格式信道估计的效率及速度。
如图1所示，本发明提供的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，具体包括如下步骤：首先，对接收到的一帧数据进行定时同步。其次，从数据帧的L-LTF/HT-LTF1域开始，在带宽阈值(在本发明所提供的实施例中为40MHz)上对所有帧类型的子载波进行信道估计，得到新的信道估计序列。然后，针对数据帧的L-SIG/HT-SIG域，进行帧类型的判断，对HT-SIG域进行解码，获取带宽信息。最后，根据帧类型和带宽信息，确定正确信道估计子载波在新的信道估计序列中的位置，提取出对应带宽子载波的信道估计值。根据提取的信道估计值，完成后续部分的信道均衡。下面对这一过程做详细具体的说明。
无线局域网帧格式包括IEEE802.11n和IEEE802.11a/g/ac等帧格式。IEEE802.11n支持的帧类型包括HT-mixed帧与HT-greenfield帧两种，支持的带宽均包括20MHz和40MHz两种，只能通过HT-SIG的星座点调制方式和其中的带宽信息，来获取本帧的帧类型与带宽。在无线局域网帧格式中，20MHz带宽的HT-mixed帧，帧头的L-STF、L-LTF、L-SIG与带宽为20MHz的IEEE 802.11a/g的帧头以及20MHz的IEEE 802.11ac(参见图2)的帧头完全相同，对于40MHz的HT-mixed帧，只是20MHz带宽信号在频域上的一个复制。对于40MHz的IEEE802.11ac帧，只是20MHz带宽信号在频域上的一个复制；对于80MHz的IEEE 802.11ac帧，只是40MHz带宽信号在频域上的一个复制；对于160MHz的IEEE 802.11ac帧，只是80MHz带宽信号在频域上的一个复制。在本发明所提供的实施例中，以HT-mixed帧格式为例进行了详细说明，但由于在帧格式上，HT-mixed和802.11a/g/ac等帧格式的前3个部分都是L-STF、L-LTF和L-SIG域。本领域普通技术人员可以不经过创造性的劳动，就将适用于HT-mixed帧格式的技术方案扩展到802.11a/g/ac等帧格式。
首先，对IEEE802.11n的帧类型进行说明。IEEE802.11n的帧类型分为两种，HT-mixed帧格式与HT-greenfield帧格式，分别支持的带宽有20MHz与40MHz两种。其中HT-mixed帧格式为必选项，帧格式兼容了之前IEEE802.11a/g，如图3所示，20MHz带宽的HT-mixed帧，帧头的L-STF、L-LTF、L-SIG与带宽为20MHz的IEEE 802.11a/g的帧头完全相同，对于40MHz的HT-mixed帧，只是20MHz带宽信号在频域上的一个复制。
IEEE802.11n的HT-greenfield帧格式为可选项，它没有考虑与传统模式兼容问题，其PPDU(Presentation Protocol Data Unit，即协议数据单元)帧较HT-mix模式长度较短，因此效率更高。如图4所示，IEEE802.11n的HT-Greenfield帧分别由长度为8μs的HT-GF-STF、8μs的HT-LTF1、8μs的HT-SIG、n个HT-LTF(仅在发送端使用多天线时存在)以及Data部分组成。其中，HT-greenfield帧的HT-GF-STF域与IEEE 802.11n的HT-mixed帧的L-STF域完全相同，HT-LTF1的子载波数目大于相同带宽下的HT-mixed帧中的L-LTF的子载波数目。
因此，对于IEEE 802.11n帧头的8-16μs，可能为HT-mixed帧格式中的L-LTF，也可能为HT-Greenfield帧格式中的HT-LTF1，此部分均为固定序列，供信道估计使用。
IEEE 802.11n的子载波宽度为312.5k，在40MHz带宽上，存在128个子载波(载波序号为-64到+63)。其中，在20MHz带宽下，HT-mixed帧的L-LTF会使用序号为-58到-33、-31到-6，共52个子载波(下式1)，或者使用序号为6到31、33到58共52个子载波；而HT-Greenfield帧的HT-LTF1会使用序号为-60到-33、-31到-4，共56个子载波(下式2)，或者使用序号为4到31、33到60共56个子载波。
在40MHz带宽下，HT-mixed帧中的L-LTF会使用序号为-58到-33、-31到-6，6到31、33到58的共104个子载波(下式3)；而HT-Greenfield帧中的HT-LTF1会使用序号为-58到-2、+2到+58，共114个子载波(下式4)。
在此，本实施例将上述在无线局域网帧格式中包含的IEEE 802.11n中20MHz或者40MHz带宽下的HT-mixed帧或HT-Greenfield帧；IEEE802.11a/g在20MHz带宽下的帧格式；IEEE 802.11ac在20MHz、40MHz、80MHz和160MHz带宽下的帧格式统称为：所有帧类型；相应的帧使用的子载波，称为：所有帧类型的子载波。
具体而言，IEEE 802.11n帧头的8-16μs(可能为HT-mixed帧中的L-LTF，也可能为HT-Greenfield帧中的HT-LTF1)所使用的固定序列分别如下式所示：
L-LTF-58,-6＝L-LTF6,58＝{1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1}； (1)
HTLTF 1-60,-4＝HTLTF 14,60＝{1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,-1,-1}； (2)
L-LTF-58,58＝{1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1}； (3)
HTLTF 1-58,58＝{1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,-1,-1,-1,1,0,0,0,-1,1,1,-1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1} (4)
通过上式，可以看出，在不同带宽、不同帧类型下，所使用的子载波是不同的。没有任意一个固定序列，可以包含其它所有固定序列所使用的子载波。
对于IEEE802.11n支持的2种类型的帧，在相同带宽情况下，HT-mixed帧的L-STF域与HT-greenfield帧的HT-GF-STF域完全相同，HT-mixed帧的L-LTF域与HT-greenfield帧的HT-LTF1域仅有部分子载波存在区别，不能通过这些区别来实现帧类型的判断。因此，当前的实现方式中，对于IEEE 802.11n帧头的8-16μs的数据，只能首先按照固定一种帧类型一种带宽进行信道估计。
后续的HT-mixed帧的L-SIG和HT-greenfield帧的HT-SIG均为BPSK调制，但L-SIG调制在I轴上，而HT-SIG调制在Q轴上。当接收到L-SIG或HT-SIG时，才可以完成帧类型的判断。当此时的帧类型与预设的帧类型不同时，需要返回L-LTF/HT-LTF重新进行信道估计，增加了实现过程的复杂度。
同样，对于同时支持20MHz和40MHz带宽的情况下，帧的带宽信息存在于HT-SIG中，只有在后续正确读取HT-SIG后，才可以准确获取信道的带宽。此时，如信号的实际带宽与在L-LTF/HT-LTF进行信道估计时使用的带宽不一致时，也需要返回L-LTF/HT-LTF重新进行信道估计。所以在IEEE 802.11n的接收过程，在帧类型信息、带宽信息未知的情况下，根据不同带宽下L-LTF/HT-LTF1序列特点，生成一个新的信道估计序列，并根据新序列完成IEEE802.11n的信道估计，是非常必要的。
本实施例中，当接收到一帧数据时，对接收到的一帧数据进行定时同步。在IEEE802.11n中，定时同步包括定时帧同步(粗同步)和精确定时同步(精同步)两部分。粗同步的目的是确定帧的边界，并以此对接收到的数据帧进行校正。在本发明所提供的实施例中，在数据帧的帧头L-STF/HT-GF-STF域进行粗同步，大致确定帧头的位置，在知道数据帧帧头的大致位置之后，再进行精同步，可以减少系统耗费的资源，并缩短同步时间。
精同步用以准确的搜索数据帧的起始位置。在本发明所提供的实施例中，在L-LTF/HT-LTF1域开始进行精同步。其中，对接收的数据帧进行粗同步和精同步为本领域常规技术手段，具体实现方式可以参照季晓澎发表的IEEE 802.11n关键技术研究(《北京邮电大学》,2010)，在此便不再赘述。
对接收到的一帧数据进行定时同步之后，从L-LTF/HT-LTF1域开始，在带宽阈值上对所有帧类型的子载波进行信道估计，得到新的信道估计序列。
其中，在带宽阈值上对所有帧类型的子载波进行信道估计，得到新的信道估计序列，具体包括如下步骤：
S1，根据所有帧类型的子载波的固定序列构建初步信道估计序列。
构建初步信道估计序列是指，将所有帧类型的子载波固定序列依次组合，并且将所述子载波固定序列中未使用的子载波填充特定值，形成的子载波序列。
在本实施例中，选用IEEE 802.11n中所有帧类型使用的最大子载波序号，即-60到+60，长为121的序列，组成初步信道估计序列；其中，所有帧类型均不使用的子载波填充特定值。特定值可以是0、-1或1中的一种。在本发明所提供的一个实施例中，以0代表所有帧类型均不使用该子载波进行说明。
根据在40MHz带宽下，HT-Greenfield帧会使用序号为-58到-2、+2到+58的子载波，共114个子载波，将中间未使用的子载波(序号为-1、0、+1的子载波)用0填充之后，可以得到长为117的序列。将上述长为117的序列的-60—-59、+59—+60进行补充，可以得到长为121的序列(序列A)。
根据在20MHz带宽下，HT-Greenfield帧会使用序号为-60到-33、-31到-4的子载波，共56个子载波，或者使用序号为4到31、33到60的共56个子载波。将此56个子载波中间未使用的子载波(即序号为－32，+32，－3到+3的子载波)用0填充，得到长为121的序列(序列B)。
然后，将两个长度上述为121的序列(序列A和序列B)，按照以下第一组合原则进行组合，从而得到满足HT-Greenfield帧格式任何带宽下的信道估计需求的第一格式序列C1。组合原则是：
1)两个序列中均未使用的子载波，标记为0；
2)两序列中，标记相同的，取该标记；标记不同并且两序列中任一个的标记不为0的，取该不为0的标记；标记不同且两序列中的任一标记均不为0的特殊标记，取40MHz带宽下序列A中的标记。
HTLTF 1-60,60＝{1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,-1,-1,-1,1,0,0,0,-1,1,1,-1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1-1,-1}。(第一格式序列C1)
在本发明所提供的另一实施例中，两个长度上述为121的序列(序列A和序列B)，还可以按照以下第二组合原则进行组合，从而得到满足HT-Greenfield帧格式任何带宽下的信道估计需求的第二格式序列C2。第二组合原则是：
1)两个序列中均未使用的子载波，标记为0；
2)两序列中，标记相同的，取该标记；标记不同并且两序列中任一个的标记不为0的，取该不为0的标记；标记不同且两序列中的任一标记均不为0的特殊标记，取20MHz带宽下序列B中的标记。
HTLTF 1’-60,60＝{1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,-1,-1,-1,1,0,0,0,-1,1,1,-1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1-1,-1}。(第二格式序列C2)
在本发明中以采用第一组合原则获得的第一格式序列C1进行后续的说明。如果实际应用过程中采用第二组合原则，在进行信道估计时，根据帧类型和带宽信息，确定信道估计子载波在所述信道估计序列中的正确位置后，提取出对应带宽子载波的信道估计值；当数据帧为40MHz带宽下的HT-greenfield帧格式时，对提取出的信道估计值中的特殊标记取负数之后，得到数据帧的信道估计值。
类似的，根据在40MHz带宽下，HT-mixed帧会使用序号为-58到-33、-31到-6，6到31、33到58的共104个子载波，将中间未使用的子载波-32、32、-5到5用0填充之后，可以得到长为117的序列D。根据在20MHz带宽下，HT-mixed帧会使用序号为-58到-33、-31到-6，的共52个子载波，或者使用序号为6到31、33到58的共52个子载波，将中间未使用的子载波(序号为-32、32、-5到5)用0填充之后，可以得到长为117的序列E。
然后，将两个长度上述为117的序列(序列D和序列E)，按照上述原则进行组合，从而得到满足HT-mixed帧格式任何带宽下的信道估计需求的第三格式序列F(如下式所示)。
L-LTF-58,58＝{1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1}。
将上述长为121的第一格式序列与上述长为117的第三格式序列组合，两种帧类型均不使用的子载波标记为0，其中一种帧类型使用的子载波按照该使用的帧类型的值进行组合(即按照前述组合原则进行组合)，得到初步信道估计序列，见下式：
LTF_CHUBU-60,60＝{1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,-1,-1,-1,1,0,0,0,-1,1,1,-1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1-1,-1}。
在此，对组合原则进行举例说明：在HT-mixed帧格式下，L-LTF-58,58中未使用的子载波包含-32、+32，标记为0，0；但是在HT-Greenfield帧格式下，子载波-32、+32被使用，标记为1，1；所以将初步信道估计序列中的子载波-32、+32标记为1，1。对于序号为-1、0、+1的子载波，因为第一格式序列和第三格式序列中均未使用(这三个子载波均标记为0)，所以将初步信道估计序列中序号为-1、0、+1的子载波标记为0。由此，获得HT-mixed帧格式与HT-greenfield帧格式包含的所有帧类型的子载波序列。
根据该所有帧类型的子载波序列获得-60到60，长为121的序列，组成初步信道估计序列；其中，0代表所有帧类型均不使用该子载波。
S2，将所有帧类型的子载波序列均没有使用的序号为-64到-61、61到63的子载波用0填充，得到长为128的新的信道估计序列LTFNEW-64,63。需要说明的是，可以在构建初步信道估计序列LTFCHUBU－60，60时，就通过在序号为-64到-61、61到63的子载波填充0，直接构建为LTFCHUBU－64，63，作为新的信道估计序列(代替下述序列LTFNEW-64,63)，从而省略得到新的信道估计序列的步骤。
LTF_NEW-64，63＝{
0,0,0,0,1,1,1,1,
-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,
1,1,1,1,1,-1,-1,1,
1,-1,1,-1,1,1,1,1,
1,1,-1,-1,1,1,-1,1,
-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,
1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,
1,1,1,-1,-1,-1,1,0,
0,0,-1,1,1,-1,1,1,
-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,
1,1,1,1,1,-1,-1,1,
1,-1,1,-1,1,1,1,1,
1,1,-1,-1,1,1,-1,1,
-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,
1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,
1,1,1,-1,-1,0,0,0}；
在进行信道估计时，使用上面长为128的序列在不为0的子载波上进行信道估计。在本发明所提供的实施例中，长为128的新的信道估计序中，可以将所有帧类型的子载波的固定序列均没有使用的子载波用固定值填充，固定值可以是-1、0、1中的一种。
然后，确定帧类型和带宽信息，这在本申请人在先申请的一种Wi-Fi信号的协议类型检测方法(申请号为：201710147454.5)中有详细说明。在此简单说明一下如何确定帧类型和带宽信息：针对L-SIG/HT-SIG域，进行帧类型的判断，根据调制星座点的不同，确定此帧为HT-mixed帧，还是HT-greenfield帧。前已述及，对于IEEE 802.11n的HT-mixed帧格式，后续L-SIG域为BPSK调制，L-SIG调制在I轴上。IEEE 802.11n的HT-greenfield帧格式，后续HT-SIG域为BPSK调制，HT-SIG调制在Q轴上。根据调制星座点的不同，确定此帧的类型。之后，对HT-SIG域进行解码，通过读取HT-SIG域获取带宽信息。
S3，根据帧类型和带宽信息，确定信道估计子载波在新的信道估计序列(LTF_NEW)中的正确位置，提取出对应带宽子载波的信道估计值。
前已述及，在20MHz带宽下，HT-mixed帧会使用-58到-33、-31到-6，共52个子载波，或者使用6到31、33到58共52个子载波；而HT-Greenfield帧会使用-60到-33、-31到-4，共56个子载波，或者使用4到31、33到60共56个子载波。在40MHz带宽下，HT-mixed帧会使用-58到-33、-31到-6，6到31、33到58共104个子载波；而HT-Greenfield帧会使用-58到-2、+2到+58，共114个子载波。因此，根据上述各个帧类型使用的子载波序号，可以得到信道估计子载波在LTF_NEW中的正确位置，分别为：
HT-mixed帧下20MHz带宽：-58～-33、-31～-6，共有52个信道估计值。即：
L-LTF-58,-6＝{1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1}；
HT-mixed帧上20MHz带宽：6～31、33～58，共有52个信道估计值。即：
L-LTF6,58＝{1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1}；
HT-mixed帧40MHz带宽：-58～-33、-31～-6、6～31、33～58，共有104个信道估计值。即：
L-LTF-58,58＝{1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1}；
HT-greenfield帧下20MHz带宽：-60～-33、-31～-4，共有56个信道估计值。即：
HTLTF 1-60,-4＝{1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,-1,-1}；
由于在构建新的信道估计序列时，HT-greenfield帧在20MHz带宽下，序列号为5的子载波进行了取负数操作，所以获取HT-greenfield帧下20MHz带宽时，需要先获取4～31、33～60，共有56个信道估计值，然后对序列号为5的子载波进行了取负数操作，即可得到HT-greenfield帧上20MHz带宽：4～31、33～60，共有56个信道估计值。即：
HTLTF4,60＝{1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,-1,-1}；
HT-greenfield帧40MHz带宽：-58～-2、2～58，共有114个信道估计值。即：
HTLTF 1-58,58＝{1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,-1,-1,-1,1,0,0,0,-1,1,1,-1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1}。
获取带宽信息之后，可从以上信道估计值中提取出对应带宽子载波的信道估计值。根据提取的信道估计值，完成后续部分的信道均衡。
综上所述，本发明所提供的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，应用于无线局域网中帧的接收过程，在帧类型信息、带宽信息未知的情况下，根据不同带宽下L-LTF/HT-LTF1序列特点，生成一个新的信道估计序列，并根据新的信道估计序列完成无线局域网中帧格式的信道估计。在完成帧类型判断、完成HT-SIG解码得知带宽信息后，从以上信道估计值中提取对应帧类型、对应带宽下的子载波信道估计值，用于后续部分的均衡使用。
该方法可以在未知帧类型、未知带宽的情况下，一次完成无线局域网中不同帧格式下的信道估计，简单易行，提高了无线局域网中帧格式信道估计的效率及速度。
与现有的信道估计方法相比，本发明所提供的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，包括以下优势：
1)通过本发明所提供的信道估计方法，可以在不知道帧类型、信号实际带宽的情况下，只进行1次信道估计；信道估计值支持HT-mixed/HT-greenfield帧格式，支持20MHz/40MHz带宽信号的均衡需求。本方法具有简单易行的优势。
2)本发明所提供的新的信道估计序列同时可应用于IEEE802.11a/g、IEEE802.11ac、Non-HT 20MHz PPDU帧中，应用范围广。
上面对本发明所提供的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (10)
1.一种面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，其特征在于包括如下步骤：
对数据帧进行同步，从所述数据帧的L-LTF/HT-LTF1域开始，利用新的信道估计序列，对所述数据帧使用的子载波进行信道估计；
所述新的信道估计序列是由所有帧类型的子载波的固定序列构建的，不同于所述所有帧类型的子载波的固定序列。
2.如权利要求1所述的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，其特征在于：
构建所述新的信道估计序列，是从所述数据帧的L-LTF/HT-LTF1域开始，在带宽阈值上对所有帧类型的子载波进行信道估计。
3.如权利要求2所述的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，其特征在于所述在带宽阈值上对所有帧类型的子载波进行信道估计，得到新的信道估计序列，包括如下步骤：
S1，获取所述所有帧类型的子载波的固定序列；
S2，根据所述所有帧类型的子载波的固定序列获得长为121的序列，组成初步信道估计序列；
S3，将所有帧类型的子载波的固定序列均没有使用的子载波用固定值填充，得到长为128的新的信道估计序。
4.如权利要求3所述的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，其特征在于：
在步骤S3中，所述固定值为0、-1或1的一种。
5.如权利要求1所述的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，其特征在于：
所述新的信道估计序列是根据以下第一组合原则，基于所述所有帧类型的子载波的所述固定序列构建的：
1)所述固定序列中未使用的子载波，标记为0；
2)所述所有帧类型的不同帧类型的所述固定序列中，标记相同的，取该标记；标记不同并且任一个标记不为0的，取所述不为0的标记；标记不同且两序列中的任一标记均不为0的特殊标记，取40MHz带宽下帧类型中的标记。
6.如权利要求1所述的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，其特征在于：
所述新的信道估计序列是根据以下第二组合原则，基于所述所有帧类型的子载波的所述固定序列构建的：
1)所述固定序列中未使用的子载波，标记为0；
2)所述所有帧类型的不同帧类型的所述固定序列中，标记相同的，取该标记；标记不同并且任一个标记不为0的，取所述不为0的标记；标记不同且两序列中的任一标记均不为0的特殊标记，取20MHz带宽下帧类型中的标记。
7.如权利要求1所述的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，其特征在于还包括以下步骤：
根据帧类型和带宽信息，确定信道估计子载波在所述信道估计序列中的正确位置，提取出对应带宽子载波的信道估计值。
8.如权利要求7所述的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，其特征在于：
根据第一组合原则构建的新的信道估计序列，在根据帧类型和带宽信息，确定信道估计子载波在所述信道估计序列中的正确位置后，提取出对应带宽子载波的信道估计值；当数据帧为20MHz带宽下的HT-greenfield帧格式时，对提取出的信道估计值中的特殊标记取负数之后，得到所述数据帧的信道估计值。
9.如权利要求7所述的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，其特征在于：
根据第二组合原则构建的新的信道估计序列，在根据帧类型和带宽信息，确定信道估计子载波在所述信道估计序列中的正确位置后，提取出对应带宽子载波的信道估计值；当数据帧为40MHz带宽下的HT-greenfield帧格式时，对提取出的信道估计值中的特殊标记取负数之后，得到所述数据帧的信道估计值。
10.如权利要求1所述的面向无线局域网兼容不同帧格式的信道估计方法，其特征在于：
所述确定帧类型通过对接收的数据帧的L-SIG/HT-SIG域进行解调，获得所述数据帧的帧类型；
所述确定带宽信息通过对接收的数据帧的HT-SIG域进行解码，获得所述数据帧的带宽信息。
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