CN110166397A - Ofdm信号通信系统仿真的可变帧结构及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种OFDM信号通信系统仿真的可变帧结构及其设计方法,其中,OFDM信号通信系统仿真的可变帧结构包括前导序列、关联前缀、数据包、链路检测数据包、导频数据包、IP源地址、IP目标地址、用户数据协议、传输控制协议、算法协议和异构网协议,传输控制协议用于提供校验保证数据的有效传输,算法协议用于在接收终端对数据信号进行计算,异构网协议用于在接收终端选择不同的网络进行传输,实现对传输数据信号根据各层协议进行准确快速传输,增强了通信传输性能。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种OFDM信号通信系统仿真的可变帧结构及其设计方法。
背景技术
数据在网络上是以很小的称为帧(Frame)的单位传输的,帧由几部分组成,不同的部分执行不同的功能。帧通过特定的称为网络驱动程序的软件进行成型,然后通过网卡发送到网线上,通过网线到达它们的目的机器,在目的机器的一端执行相反的过程。接收端机器的以太网卡捕获到这些帧,并告诉操作系统帧已到达,然后对其进行存储。但是现在的帧结构通信性能差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种OFDM信号通信系统仿真的可变帧结构及其设计方法,旨在解决现在的帧结构通信性能差的问题。
第一方面,本发明提供了一种OFDM信号通信系统仿真的可变帧结构,包括帧前导、帧头和帧数据,所述帧前导包括前导序列和关联前缀,所述前导序列用于定时同步、信道估计和频偏估计补偿,所述关联前缀用于实现时间的预估计和频率同步;
所述帧头包括终端定位数据包、链路检测数据包和导频数据包,所述终端定位数据包用于扩展明确信道传输路线,所述链路检测数据包用于指示信息传输环境情况,所述导频数据包用于根据信息传输环境情况进行频偏跟踪和补偿;
所述帧数据包括头部和数据区,所述头部包括IP源地址和IP目标地址,所述数据区包括用户数据协议、传输控制协议、算法协议和异构网协议,所述IP源地址用于指示数据的来源,所述IP目标地址用于指示数据传输的目标位置,所述用户数据协议用于将网络数据流量压缩成数据包,所述传输控制协议用于提供校验保证数据的有效传输,所述算法协议用于在接收终端对数据信号进行计算,所述异构网协议用于在接收终端选择不同的网络进行传输。
其中,所述数据区还包括进程数据包,所述进程数据包用于根据数据传输进程改变数据传输效率。
其中,所述异构网协议为无线个域网协议、无线局域网协议、无线城域网协议或公众通信网协议中的一种或多种。
其中,所述数据区还包括数据记忆协议,所述数据记忆协议用于记录数据的处理流程并根据处理流程进行下一次的数据处理。
第二方面,本发明提供一种可变帧结构的设计方法,包括:
获取信道的带宽和频率,并根据带宽和频率生成前导序列和关联前缀;
获取链路信息,并基于预先编译的终端定位数据和导频数据生成终端定位数据包、链路检测数据包和导频数据包;
获取IP源和目标地址,并基于预先编译的各层协议,生成头部和数据区。
本发明的一种OFDM信号通信系统仿真的可变帧结构及其设计方法,通过可变帧结构传输数据前端包括所述关联前缀和所述前导序列,对信道进行预估处理,所述终端定位数据包进行定位处理,所述链路检测数据包用于指示信息传输环境情况,所述导频数据包用于根据信息传输环境情况进行频偏跟踪和补偿,根据所述用户数据协议和所述传输控制协议顺序传输,在接收端根据所述算法协议实现对传输的数据信号进行计算,防止信号偏差,在接收端对连接的不同网络根据所述异构网协议进行传输,数据信号传输高效准确,通信性能好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明OFDM信号通信系统仿真的可变帧结构的结构示意图。
图中:10-帧前导、20-帧头、30-帧数据、101-前导序列、102-关联前缀、201-终端定位数据包、202-链路检测数据包、203-导频数据包、301-头部、302-数据区、3011-IP源地址、3012-IP目标地址、3021-用户数据协议、3022-传输控制协议、3033-算法协议、3034-异构网协议、3035-进程数据包、3036-数据记忆协议。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1,第一方面,本发明提供一种OFDM信号通信系统仿真的可变帧结构,包括帧前导10、帧头20和帧数据30,所述帧前导10包括前导序列101和关联前缀102,所述前导序列101用于定时同步、信道估计和频偏估计补偿,所述关联前缀102用于实现时间的预估计和频率同步;
所述帧头20包括终端定位数据包201、链路检测数据包202和导频数据包203,所述终端定位数据包201用于扩展明确信道传输路线,所述链路检测数据包202用于指示信息传输环境情况,所述导频数据包203用于根据信息传输环境情况进行频偏跟踪和补偿;
所述帧数据30包括头部301和数据区302,所述头部301包括IP源地址3011和IP目标地址3012,所述数据区302包括用户数据协议3021、传输控制协议3022、算法协议3033、异构网协议3034和数据记忆协议3036,所述IP源地址3011用于指示数据的来源,所述IP目标地址3012用于指示数据传输的目标位置,所述用户数据协议3021用于将网络数据流量压缩成数据包,所述传输控制协议3022用于提供校验保证数据的有效传输,所述算法协议3033用于在接收终端对数据信号进行计算,所述异构网协议3034用于在接收终端选择不同的网络进行传输,其中,所述异构网协议3034为无线个域网协议、无线局域网协议、无线城域网协议或公众通信网协议中的一种或多种,所述数据记忆协议3036用于记录数据的处理流程并根据处理流程进行下一次的数据处理。
在本实施方式中,所述前导序列101用于定时同步、信道估计和频偏估计补偿,所述关联前缀102括用来对抗多径干扰以及消除码间干扰,实现时间的预估计和频率同步,所述关联前缀102为循环前缀,是将OFDM符号尾部的信号搬移到头部301构成的。CP的长度主要有两种,分别为常规循环前缀(Normal Cyclic Prefix)和扩展循环前缀(ExtendedCyclic Prefix)。常规循环前缀长度4.7μs,扩展循环前缀长度16.67μs。循环前缀可以与其他多径分量信息相关联,得到完整的信息。此外循环前缀可以实现时间的预估计和频率同步。所述终端定位数据包201用于扩展明确信道传输路线,所述链路检测数据包202用于指示信息传输环境情况,链路就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路,中间没有任何其他的交换结点。有线通信时,链路指两个节点之间的物理线路,如电缆或光纤。无线电通信时,链路指基站和终端之间传播电磁波的路径空间。水声通信时链路指换能器和水听器之间的传播声波的路径空间。所述导频数据包203用于根据信息传输环境情况进行频偏跟踪和补偿;导频信道使得用户站能够获得前向码分多址信道时限,提供相干解调相位参考,并且为各基站提供信号强度比较手段籍以确定何时进行切换。IP源就是数据包的起源IP,是由哪发出的,例如A发出的一个请求,A连接一个网站,那么IP源就是A的IP;如果B要与A连接,IP源就是B的IP,A就变成目的IP地址了。所述用户数据协议3021简称UDP,在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包,是一种无连接的协议,用来支持传输数据的网络应用,主要是用于将网络数据流量压缩成数据包的形式。一个典型的数据包就是一个二进制数据的传输单位。每一个数据包的前8个字节用来包含报头信息,剩余字节则用来包含具体的传输数据。所述传输控制协议3022简称TCP,是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议,应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流,然后TCP把数据流分区成适当长度的报文段。之后TCP把结果包传给IP层,由它来通过网络将包传送给接收端实体[1]的TCP层。TCP为了保证不发生丢包,就给每个包一个序号,同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认(ACK);如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认,那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误;在发送和接收时都要计算校验和,用于提供校验保证数据的有效传输。所述算法协议3033是利用滑窗算法对传输信号进行处理,得到符号定时偏差,便于确定数据信号的准确性。异构网络(Heterogeneous Network)是一种类型的网络,大部分情况下运行在不同的协议上支持不同的功能或应用,用于在接收终端选择不同的网络进行传输。所述进程数据包3035用于根据数据传输进程改变数据传输效率,所述数据记忆协议3036用于记录数据的处理流程并根据处理流程进行下一次的数据处理,提高整体传输效率。
第二方面,本发明提供了一种可变帧结构的设计方法,包括:
获取信道的带宽和频率,并根据带宽和频率生成前导序列101和关联前缀102;
获取链路信息,并基于预先编译的终端定位数据和导频数据生成终端定位数据包201、链路检测数据包202和导频数据包203;
获取IP源和目标地址,并基于预先编译的各层协议,生成头部301和数据区302。
只需计算好计算好信道带宽和频率,明确IP源、链路好和目标地址,编译好终端定位数据、导频数据和各层协议,则可顺序进行数据信号传输,高效快捷。
本发明的一种OFDM信号通信系统仿真的可变帧结构及其设计方法,通过可变帧结构传输数据前端包括所述关联前缀102和所述前导序列101,对信道进行预估处理,所述终端定位数据包201进行定位处理,所述链路检测数据包202用于指示信息传输环境情况,所述导频数据包203用于根据信息传输环境情况进行频偏跟踪和补偿,根据所述用户数据协议3021和所述传输控制协议3022顺序传输,在接收端根据所述算法协议3033实现对传输的数据信号进行计算,防止信号偏差,在接收端对连接的不同网络根据所述异构网协议3034进行传输,数据信号传输高效准确,通信性能好。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种OFDM信号通信系统仿真的可变帧结构,其特征在于,
包括帧前导、帧头和帧数据,所述帧前导包括前导序列和关联前缀,所述前导序列用于定时同步、信道估计和频偏估计补偿,所述关联前缀用于实现时间的预估计和频率同步;
所述帧头包括终端定位数据包、链路检测数据包和导频数据包,所述终端定位数据包用于扩展明确信道传输路线,所述链路检测数据包用于指示信息传输环境情况,所述导频数据包用于根据信息传输环境情况进行频偏跟踪和补偿;
所述帧数据包括头部和数据区,所述头部包括IP源地址和IP目标地址,所述数据区包括用户数据协议、传输控制协议、算法协议和异构网协议,所述IP源地址用于指示数据的来源,所述IP目标地址用于指示数据传输的目标位置,所述用户数据协议用于将网络数据流量压缩成数据包,所述传输控制协议用于提供校验保证数据的有效传输,所述算法协议用于在接收终端对数据信号进行计算,所述异构网协议用于在接收终端选择不同的网络进行传输。
2.如权利要求1所述的OFDM信号通信系统仿真的可变帧结构,其特征在于,所述数据区还包括进程数据包,所述进程数据包用于根据数据传输进程改变数据传输效率。
3.如权利要求1所述的OFDM信号通信系统仿真的可变帧结构,其特征在于,所述异构网协议为无线个域网协议、无线局域网协议、无线城域网协议或公众通信网协议中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的OFDM信号通信系统仿真的可变帧结构,其特征在于,所述数据区还包括数据记忆协议,所述数据记忆协议用于记录数据的处理流程并根据处理流程进行下一次的数据处理。
5.一种可变帧结构的设计方法,其特征在于,包括:
获取信道的带宽和频率,并根据带宽和频率生成前导序列和关联前缀;
获取链路信息,并基于预先编译的终端定位数据和导频数据生成终端定位数据包、链路检测数据包和导频数据包;
获取IP源和目标地址,并基于预先编译的各层协议,生成头部和数据区。
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