CN111245475B - 无线通信数据发送方法、接收方法、无线通信方法和设备 - Google Patents

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CN111245475B CN202010025086.9A CN202010025086A CN111245475B CN 111245475 B CN111245475 B CN 111245475B CN 202010025086 A CN202010025086 A CN 202010025086A CN 111245475 B CN111245475 B CN 111245475B
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Abstract

本申请公开了一种无线通信数据发送方法和一种无线通信数据接收方法，一种第一无线通信设备，一种第二无线通信设备和一种无线通信方法。其中，无线通信数据发送方法包括：生成数据帧，数据帧包括使用啁啾扩频调制的帧头和使用直接序列扩频调制的用于承载数据的帧体，帧头包括至少一个同步码以用于第二无线通信设备取得时间同步和频率同步来解调帧体；向所述第二无线通信设备发送数据帧。

Description

无线通信数据发送方法、接收方法、无线通信方法和设备
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，特别地，涉及一种无线通信数据发送方法、接收方法、无线通信方法和设备。
背景技术
在无线通信系统中，为了提高接收灵敏度，通常采用扩频通信方式，例如直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS)和跳频(Frequency-Hopping SpreadSpectrum，FHSS)，其中，DSSS被广泛用于3G通信、卫星通信和GPS等系统中。基于DSSS扩频调制的通信系统，可以通过使用不同的扩频序列以区分不同的用户，从而允许多个用户进行通信。除此之外，DSSS可以进行多进制星座点映射，方便对传输速率进行扩展。在信道条件较好的情况下，可以提高通信系统的数据传输速率，减少信道占用时间。然而，DSSS对接收机的同步要求较高，需要在时域和频域两维进行搜索以获得时间同步和频率同步，耗费大量的运算资源。
啁啾扩频(Chirp Spread Spectrum，CSS)是另一种扩频技术，CSS主要应用在雷达中，在一种称为LoRa(Long Range Radio)的低功耗广域网技术中，也使用CSS技术进行数据传输。由于CSS的信号频率在预设的频带内从初始频率随时间线性变化至终止频率，故又称为线性调频。通过将数据映射到不同的初始频率，可以将数据调制到啁啾信号上，经调制后的啁啾信号称为啁啾调制符号。基于CSS调制的通信系统能够对抗比较大的初始频偏，可以采用比较简单的方式完成时间同步和频率同步。但是在扩频因子固定的情况下，无法区分不同的用户，只能通过时分的方式分配通信资源，导致整个通信系统的传输速率比较低，在系统中的通信节点数较多时，CSS调制的缺陷变得尤为致命。
发明内容
本申请提出一种新的通信机制，充分发挥CSS和DSSS这两种扩频调制方式的优点，克服各自的不足，以获得一个能够在大频偏情况下，速率灵活可变且能容纳更多通信节点的无中心无线通信系统。
具体地，本申请提供一种了无线通信数据发送方法，应用于第一无线通信设备，所述方法包括：生成数据帧，所述数据帧包括使用啁啾扩频调制的帧头和使用直接序列扩频调制的用于承载数据的帧体，所述帧头包括至少一个同步码以用于第二无线通信设备取得时间同步和频率同步来解调所述帧体；向所述第二无线通信设备发送所述数据帧。
在一些实施例中，所述至少一个同步码包括第一同步码，所述第一同步码包括两个以上重复的预设啁啾扩频调制符号。
在一些较佳实施例中，所述至少一个同步码还包括位于所述第一同步码之后的第二同步码，所述第二同步码包括至少一个啁啾扩频调制符号，且所述第二同步码的相邻的啁啾扩频调制符号的差为预设值。
在一些较佳实施例中，所述第二同步码的首个啁啾扩频调制符号与所述第一同步码的啁啾扩频调制符号的间隔不小于4。
在一些较佳实施例中，所述至少一个同步码还包括位于所述第二同步码之后的第三同步码，所述第三同步码包括两个以上重复预设的啁啾扩频调制符号，所述第三同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向与所述第一同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向相反。
在一些实施例中，所述帧体包括控制信息和有效载荷，所述控制信息指示解调所述有效载荷所需的参数，所述第二同步码的啁啾扩频调制符号指示所述控制信息的调制与编码策略。
本公开还提出了一种无线通信数据接收方法，应用于第二通信设备，所述方法包括：接收第一无线通信设备发送的数据帧，所述数据帧包括使用啁啾扩频调制的帧头和使用直接序列扩频调制的用于承载数据的帧体，所述帧头包括至少一个同步码；基于所述至少一个同步码确定所述数据帧的起始位置和频率偏差；基于所述频率偏差对所述帧头进行频偏补偿以得到补偿后的帧头；基于所述补偿后的帧头进行信道估计；基于所述数据帧的起始位置从所述数据帧截取帧体；基于所述频率偏差对所截取的帧体进行补偿以得到补偿后的帧体；基于所述信道估计结果对所述补偿后的帧体进行解调以得到所述帧体中承载的数据。
在一些实施例中，所述至少一个同步码包括第一同步码，所述第一同步码包括两个以上重复的啁啾扩频调制符号。
在一些较佳实施例中，所述至少一个同步码还包括位于所述第一同步码之后的第二同步码，所述第二同步码包括至少一个啁啾扩频调制符号，且所述第二同步码的相邻的啁啾扩频调制符号的差为预设值。
在一些较佳实施例中，所述第二同步码的首个啁啾扩频调制符号与所述第一同步码的啁啾扩频调制符号的间隔不小于4。
在一些较佳实施例中，所述至少一个同步码还包括位于所述第二同步码之后的第三同步码，所述第三同步码包括预设的啁啾扩频调制符号，所述第三同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向与所述第一同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向相反。
在一些实施例中，所述帧体承载的数据包括控制信息和有效载荷，所述控制信息指示解调所述有效载荷所需的参数，所述第二同步码的啁啾扩频调制符号指示所述控制信息的调制与编码策略，在对所述帧头进行频偏补偿以得到补偿后的帧头的步骤之后，所述方法还包括：基于所述补偿后的帧头，解调出所述控制信息的调制与编码策略；所述基于所述信道估计结果对所述补偿后的帧体进行解调以得到所述帧体中承载的数据的步骤包括：基于所述控制信息的调制与编码策略解调出所述控制信息，从而得到有效载荷的调制与编码策略；基于所述有效载荷的调制与编码策略解调所述有效载荷。
本公开还提供一种第一无线通信设备，包括处理器和存储有计算机可执行指令的非暂态存储介质，所述计算机可执行指令可被所述处理器执行以执行下述步骤：生成数据帧，所述数据帧包括使用啁啾扩频调制的帧头和使用直接序列扩频调制的用于承载数据的帧体，所述帧头包括至少一个同步码以用于第二无线通信设备取得时间同步和频率同步来解调所述帧体；向所述第二无线通信设备发送所述数据帧。
本公开还提供一种第二无线通信设备，包括处理器和存储有计算机可执行指令的非暂态存储介质，所述计算机可执行指令可被被所述处理器执行以执行下述步骤：接收第一无线通信设备发送的数据帧，所述数据帧包括使用啁啾扩频调制的帧头和使用直接序列扩频调制的用于承载数据的帧体，所述帧头包括至少一个同步码；基于所述至少一个同步码确定所述数据帧的起始位置和频率偏差；基于所述频率偏差对所述帧头进行频偏补偿以得到补偿后的帧头；基于所述补偿后的帧头进行信道估计；基于所述数据帧的起始位置从所述数据帧截取帧体；基于所述频率偏差对所截取的帧体进行补偿以得到补偿后的帧体；基于所述信道估计结果对所述补偿后的帧体进行解调以得到所述帧体中承载的数据。
本公开还提供了一种无线通信方法，包括：第一无线通信设备生成数据帧，所述数据帧包括使用啁啾扩频调制的帧头和使用直接序列扩频调制的用于承载数据的帧体，所述帧头包括至少一个同步码以用于第二无线通信设备取得时间同步和频率同步来解调所述帧体；所述第一无线通信设备发送所述数据帧；所述第二无线通信设备接收所述数据帧；所述第二无线通信设备基于所述至少一个同步码确定所述数据帧的起始位置和频率偏差；所述第二无线通信设备基于所述频率偏差对所述帧头进行频偏补偿以得到补偿后的帧头；所述第二无线通信设备基于所述补偿后的帧头进行信道估计；所述第二无线通信设备基于所述数据帧的起始位置从所述数据帧截取帧体；所述第二无线通信设备基于所述频率偏差对所截取的帧体进行补偿以得到补偿后的帧体；所述第二无线通信设备基于所述信道估计结果对所述补偿后的帧体进行解调以得到所述帧体中承载的数据。
以上为本申请的概述，可能有简化、概括和省略细节的情况，因此本领域的技术人员应该认识到，该部分仅是示例说明性的，而不旨在以任何方式限定本申请范围。本概述部分既非旨在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也非旨在用作为确定所要求保护主题的范围的辅助手段。
附图说明
通过下面说明书和所附的权利要求书并与附图结合，将会更加充分地清楚理解本申请内容的上述和其他特征。可以理解，这些附图仅描绘了本申请内容的若干实施方式，因此不应认为是对本申请内容范围的限定。通过采用附图，本申请内容将会得到更加明确和详细地说明。
图1示出了根据本公开一个实施例的无线通信系统10的拓扑结构示意图；
图2示出了根据本公开一个实施例的一种无线通信方法20；
图3示出了根据本公开一个实施例的数据帧30的结构。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开进行详细描述。在附图中，类似的符号通常表示类似的组成部分，除非上下文另有说明。详细描述、附图和权利要求书中描述的说明性实施方式仅仅为本公开的一部分实施例，而不是全部实施例。可以理解，可以对本申请中一般性描述的、在附图中图解说明的本申请内容的各个方面进行多种不同构成的配置、替换、组合，设计，而所有这些都明确地构成本申请内容的一部分。在不偏离本申请的主题的精神或范围的情况下，可以采用其他实施方式，并且可以做出其他变化，在本公开的基础之上所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本公开的保护范围之内。
在一个覆盖范围比较广的无中心的无线通信系统中，终端需要直接与其他终端进行数据传输。这样一个通信系统的设计面临以下三个问题：第一，由于终端之间的距离比较远，因此需要系统的接收灵敏度比较高；第二，由于不存在中心节点进行调度，每个终端都可能收到其他任意终端在任意时刻发送的数据，并且终端通常采用的是低成本的晶振的时候存在比较大的频偏，因此对于收到的任意数据都需要重新进行时间同步和频率同步；第三，由于各个终端没有中心节点控制，存在比较大的碰撞概率，导致传输失败，降低了网络的容量。
本公开针对无中心的无线通信系统的特点，通过将啁啾扩频(CSS)调制技术和直接序列扩频(DSSS)调制技术相结合，充分利用了两种调制技术的优点，克服了单一CSS通信方式传输速率低，而单一DSSS通信方式对时间同步误差和频率偏差敏感的缺点。从而可以获得一个能够在大频偏情况下，速率灵活可变且能容纳更多通信节点的无中心无线通信系统。
啁啾扩频(CSS)调制是一种对信号频率进行调制的技术，啁啾扩频信号的频率在预定的时间区间T内从初始频率随时间线性变化至终止频率，且频率变化的范围为-B/2到B/2，其中B为啁啾扩频信号的带宽。如果啁啾扩频信号的频率随时间增加而增大，称为上啁啾信号；反之，如果频率随时间增加而减小，则称为下啁啾信号。初始频率可以为-B/2到B/2之间的值，通过将符号集合中的不同的符号映射到不同的初始频率值，可以对啁啾扩频信号进行调制，本公开中将这一过程称为啁啾扩频调制，调制后的啁啾扩频信号称为啁啾扩频调制信号，在预定的时间区间T内的啁啾扩频调制信号称为啁啾扩频调制符号。
对于上啁啾信号，可以将符号“k”映射到其频率随时间变化可以表示为下式的啁啾扩频调制符号：
Figure BDA0002362155710000061
其中，
Figure BDA0002362155710000062
为初始频率，
Figure BDA0002362155710000063
表示频率变化的速率，
Figure BDA0002362155710000064
为频率跳变时刻，“k”称为被调制符号，k＝0,1,2,…,S-1，S称为扩频因子。k＝0时对应的啁啾扩频调制符号称为基本啁啾。可以理解，上述公式(1)将符号k对应到不同的初始频率fu,k,0，频率fu,k(t)随时间线性增加，在时间
Figure BDA0002362155710000065
时，fu,k(t)等于B/2，此时频率fu,k(t)跳变到-B/2，然后线性增加。
类似地，对于下啁啾信号，可以将符号“k”映射到其频率随时间变化可以表示为下式的啁啾扩频调制符号：
Figure BDA0002362155710000066
其中，
Figure BDA0002362155710000067
为初始频率，
Figure BDA0002362155710000068
为频率跳变时刻，k＝0,1,2,…,S-1，S为扩频因子。
上述公式(1)和公式(2)仅仅示出了在时间区间T内发生一次频率跳变的情形，可以理解，通过提高频率变化的速率，使得啁啾扩频调制符号在时间区间T内频率跳变次数不止一次，此时，频率随时间变化的函数可以表示为包括多个分段的分段线性函数。
啁啾扩频调制信号的相位可以通过连续函数
Figure BDA0002362155710000069
来表示，可以通过对频率进行积分来得到，啁啾扩频调制信号s(t)可以用复信号形式表示为
Figure BDA00023621557100000610
相邻啁啾扩频调制符号的相位是连续的，即前一啁啾扩频调制符号在终止时刻的相位等于下一啁啾扩频调制符号在起始时刻的相位。
本公开中，将两个啁啾扩频调制符号所对应的被调制符号的差，称为这两个啁啾扩频调制符号的差，差的绝对值称为这两个啁啾扩频调制符号之间的间隔。例如，使用符号“3”进行调制得到的啁啾扩频调制符号为s3(t)，符号“5”进行调制得到的啁啾扩频调制符号为s5(t)，则s3(t)与s5(t)的差为-2，s3(t)与s5(t)之间的间隔为2。
直接序列扩频(DSSS)调制的基本原理是通过高速率的扩频码与待发送信息相乘从而扩展信号频谱，在接收端则使用相同的扩频码与接收信号相乘进行解扩，从而把频谱展宽的信号还原成原始信息。扩频通信系统中使用的扩频码主要有伪随机(Pesudo-Noise，PN)码，Gold码，沃尔什(Walsh)码和正交可变长扩频因子(OVSF)码等。通过扩展信号频谱，可以提高系统的抗干扰性能；另外，由于信号频率被扩展到较宽的带宽上，则在单位带宽上的功率可以很低，即信号功率谱密度很低，难以被其他通信设备检测到，另一方面，亦可降低对其他通信设备的干扰。为了提高系统的保密性，在发送端对待发送信息进行扩频之后，通常还会使用扰码与扩频后的信号相乘进行加扰，在接收端则进行相反的过程，即对接收信号进行解扰后再进行解扩。关于DSSS调制和解调的方法，本领域技术人员可以参见第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，3GPP)的相关物理层通信标准。
为便于本领域技术人员理解，图1示出了本公开的无线通信系统10的拓扑结构示意图。如图1所示，无线通信系统10包括多个通信设备，例如第一无线通信设备101、第二无线通信设备102、第三无线通信设备103和第四无线通信设备104等，各个无线通信设备之间可以通过本公开的方法进行通信。因此，无线通信系统10可以为无中心系统，即该系统中不存在公共的接入点，各个无线通信设备组成自组织网络。
图2示出了本公开一个实施例的一种无线通信方法20，其可以应用于无线通信系统10的一个通信设备向另一个通信设备发送数据。下面以第一无线通信设备101向第二无线通信设备102发送数据为例，对方法20进行说明。方法20具体包括由第一无线通信设备101执行的无线通信数据发送方法210和由第二无线通信设备102执行的无线通信数据接收方法220。其中，方法210包括步骤211和步骤212，方法220包括步骤221到步骤227。
在步骤211中，第一无线通信设备101生成数据帧30。
图3示出了本公开的数据帧30的结构，其包括帧头31和帧体32，其中，帧头31使用CSS调制，帧体32使用DSSS调制。帧头31包括至少一个同步码，至少一个同步码用于供第二无线通信设备102取得时间同步和频率同步，从而可以对使用DSSS调制的帧体进行解调。需要指出的是，这里的“取得时间同步”是指第二无线通信设备102从接收信号中检测出帧头31的起始位置，从而可以进一步确定数据帧30内其他部分的位置。“取得频率同步”是指第二无线通信设备102根据接收信号估计出接收信号的频率偏差，从而可以对接收信号进行频偏补偿。
帧头31包括第一同步码311，第一同步码311包括N1个重复的预设啁啾扩频调制符号，其中，N1为大于或等于2的整数。第一同步码311用于接收设备，即第二无线通信设备102进行时间同步和频偏估计。
在一些实施例中，帧头31还可以包括第二同步码312，第二同步码312包括N2个啁啾扩频调制符号，其中N2为大于或等于1的整数。第二同步码312的啁啾扩频调制符号的频率变化方向与第一同步码311的啁啾扩频调制符号的频率变化方向相同，也就是说，如果第一同步码311的啁啾扩频调制符号为上啁啾信号，则第二同步码312的啁啾扩频调制符号亦为上啁啾信号；如果第一同步码311的啁啾扩频调制符号为下啁啾信号，则第二同步码312的啁啾扩频调制符号亦为下啁啾信号。在一些实施例中，第二同步码312的首个啁啾扩频调制符号与第一同步码311的啁啾扩频调制符号不同，从而与第一同步码311相区别。第二同步码312的首个啁啾扩频调制符号可以具有多种选择，可以将符号调制到第二同步码312上以向接收设备传递信息。接收设备通过对第二同步码312的啁啾扩频调制符号进行解调以得到被调制符号。第二同步码312用于接收设备，即第二无线通信设备102进行帧同步。第二无线通信设备102检测到第一同步码311后，又检测到第二同步码312，则认为取得了帧同步。
在一些实施例中，与第一同步码311使用预设且重复的若干啁啾扩频调制符号不同，第二同步码312可以仅包括单个啁啾扩频调制符号，即N2＝1，且不必使用预设的调制符号。
优选的，为了提高接收设备帧同步的概率，第二同步码312包括的啁啾扩频调制符号数为两个以上，即N2≥2，并且相邻的啁啾扩频调制符号的差为预设值。由于第二同步码312的相邻啁啾扩频调制符号的差为预设值，接收设备可以基于基本啁啾，根据相邻啁啾扩频调制符号的差，构造一个由基本啁啾作为首个啁啾扩频调制符号的第二同步码本地序列，然后与接收信号进行相关，并基于相关峰的位置确定第二同步码312所承载的被调制符号。通过增大第二同步码312的长度，可以提高接收设备帧同步的准确率，以及在第二同步码312承载信息的情况下，提高其所承载的被调制符号的检测性能。
在一些实施例中，为了进一步提高帧同步的准确率，可以选择使第二同步码的首个啁啾扩频调制符号与第一同步码的啁啾扩频调制符号的间隔不小于4。
在一些实施例中，帧头31还可以包括第三同步码313，第三同步码313用于接收设备进行更准确的时间同步和频偏估计。第三同步码313包括N3个啁啾扩频调制符号，其中N3为大于或等于1的整数。第三同步码313的啁啾扩频调制符号的频率变化方向与第一同步码311的啁啾扩频调制符号的频率变化方向相反，接收设备在进行频偏估计时，可以利用该特点进行以提高频偏估计的准确性。也就是说，如果第一同步码311的啁啾扩频调制符号为上啁啾信号，则第三同步码313的啁啾扩频调制符号为下啁啾信号；如果第一同步码311的啁啾扩频调制符号为下啁啾信号，则第三同步码313的啁啾扩频调制符号则为上啁啾信号。
帧体320在时间上位于帧头310之后，使用DSSS调制。如图3所示，帧体320包括控制信息321和有效载荷322。控制信息320指示了对有效载荷322进行解调需要的参数，包括有效载荷322的数据长度、编码、数字调制、扩频因子、扩频序列、扰码序列等一个或若干个参数，接收设备通过解调控制信息后，可以利用该信息解调有效载荷322，从而获得有效载荷322所承载的数据。需要指出的是，为了减少控制信息320的大小，在一些实施例中，可以仅在控制信息320中承载部分参数，其他参数采取固定值。控制信息320中承载哪些参数取决于具体实现，例如可以为数据长度、扩频因子等。
可以使用不同的编码和调制参数对控制信息321和有效载荷322进行编码和调制。控制信息321可以采用冗余度较高的纠错编码、低阶的数字调制(例如QPSK)，或者使用较大的扩频因子，以提高接收设备对控制信息321的译码性能。
在一些实施例中，为了提高系统的灵活性，可以预先定义由不同纠错编码、数字调制和扩频因子等参数中的一个或多个参数组合的调制与编码策略(Modulation andCoding Scheme，MCS)集合，集合中的每种MCS表示一种纠错编码、数字调制和扩频因子中的一个参数或若干个参数形成的一种组合，每种MCS与一个索引值相对应。第一无线通信设备201可以根据需要使用MCS集合中的其中一种MCS对控制信息321进行纠错编码、数字调制和扩频，并将实际使用的MCS索引值作为符号调制到第二同步码312的啁啾扩频调制符号上。接收设备通过解调第二同步码312的啁啾扩频调制符号，从而获得控制信息321使用的MCS，从而进一步对控制信息321进行解调。
在另外一些实施例中，控制信息321也可以采用固定的MCS，从而无需通过第二同步码312承载控制信息321的MCS，降低接收设备的实现复杂度。
需要指出的是，本步骤中，第一无线通信设备101生成的数据帧30为基带信号。
在步骤212中，第一无线通信设备101向第二无线通信设备102发送数据帧30。
在生成数据帧30之后，第一无线通信设备101将基带信号形式的数据帧30变换为射频信号并通过射频模块将数据帧30发送给第二无线通信设备102。
在步骤221中，第二无线通信设备102接收第一无线通信设备101发送的数据帧30。
具体地，第二无线通信设备102通过其射频模块接收第一无线通信设备101发送的包括数据帧30的射频信号，然后将射频信号转换为基带信号。根据前文的说明，数据帧30包括使用啁啾扩频调制的帧头310和使用直接序列扩频调制的帧体320，帧头310包括至少一个同步码，例如第一同步码311、第二同步码312，以及第三同步码313。
在步骤222中，第二无线通信设备102基于至少一个同步码确定数据帧的起始位置和频率偏差。
第二无线通信设备102首先需要与第一通信设备101取得时间同步，即从其接收到的信号中确定第一通信设备101发送的数据帧的起始位置。另外，由于两个通信设备的时钟是相互独立的，两者的时钟频率通常存在偏差，接收设备将接收到的射频信号转换成基带信号后，基带信号存在频率偏差，接收设备为了进行相干解调，需要对频率偏差进行估计，并对接收信号进行频偏补偿。
本领域技术人员可以根据第一同步码311的结构特点采用不同方法实现时间同步和频偏估计，时间同步和频偏估计的方法取决于具体实现，本公开不对此进行限制。
例如，第二无线通信设备102可以设置一定长度的数据缓存以缓存一定时间内的接收信号，首先利用本地生成的第一同步码啁啾扩频调制符号与接收信息进行匹配滤波，确定第一同步码311的起始位置，然后从起始位置截取各个啁啾扩频调制符号进行小数倍频偏估计。进一步地，基于小数倍频偏估计的结果，对缓存的接收信号进行相位补偿，并利用补偿后的信号进行整数倍频偏估计。这里，将频率偏差fo表示为B/S的整数倍和小数倍之和，即
Figure BDA0002362155710000101
将δi称为整数倍频偏，δf称为小数倍频偏。
在一些实施例中，第二无线通信设备102可以在使用第一同步码311进行时间同步和小数倍频偏估计后，不再继续利用第一同步码311，而是利用第二同步码312进行整数倍频偏估计和信道估计。由于时间同步和小数倍频偏估计完成后无需缓存接收到的第一同步码311对应的信号，因此，可以降低数据缓存的要求。
在步骤223中，第二无线通信设备102基于估计的频率偏差对帧头进行频偏补偿，得到补偿后的帧头。
具体地，对帧头进行频偏补偿指利用估计的频率偏差，构造频偏补偿信号，与接收的帧头位置对齐后相乘，以抵消接收信号中存在的频偏，从而得到补偿后的帧头。
在步骤224中，第二无线通信设备102基于补偿后的帧头进行信道估计。
信道估计可以根据帧头310的信号结构，采用不同的方法实现。通常的做法是，通过本地生成的啁啾扩频调制符号与补偿后的帧头在一定的窗口范围内进行滑动相关，当相关值超过阈值时，则认为存在一条多径。在帧头存在多个啁啾扩频调制符号的情况下，可以将不同符号对应相关结果进行平均，从而进一步降低信道估计的误差。
在步骤225中，第二无线通信设备102基于数据帧的起始位置从数据帧中截取帧体。
由于帧体相对于数据帧的起始位置是固定的，故在数据帧起始位置确定后，可以根据数据帧起始位置进一步确定帧体的位置并将帧体截取帧体，这里不再赘述。
在步骤226中，第二无线通信设备102基于估计的频率偏差对帧体进行频偏补偿，得到补偿后的帧体。
本步骤与步骤223类似，通过构造频偏补偿信号，与接收的帧体位置对齐后相乘，以抵消接收信号中存在的频偏，从而得到补偿后的帧体。
在步骤227中，第二无线通信设备102基于信道估计结果对补偿后的帧体进行解调，以得到帧体中承载的数据。
具体地，对帧体进行解调包括两个子步骤：首先，根据控制信息321的MCS解调出控制信息，从而得到有效载荷的MCS；然后基于有效载荷的MCS，解调得到有效载荷。
如果控制信息的MCS由系统预先设置，则第二无线通信设备102可以直接使用该MCS解调出控制信息。在一些实施例中，如果控制信息MCS承载在帧头，例如第二同步码312中，则需要对第二同步码312进行解调，以得到控制信息的MCS。
获得控制信息的MCS之后，利用该MCS即可解调得到有效载荷。
本公开还提供了一种第一无线通信设备400和一种第二无线通信设备500，第一无线通信设备400和第二无线通信设备500均包括处理器和存储有计算机可执行指令的非暂态存储介质。
其中，第一无线通信设备40的非暂态存储介质所存储的计算机可执行指令可被处理器执行以执行以下步骤411和步骤412：
在步骤411中，生成数据帧。该数据帧包括使用啁啾扩频调制的帧头和使用直接序列扩频调制的用于承载数据的帧体，帧头包括至少一个同步码以用于第二无线通信设备50取得时间同步和频率同步来解调帧体。
在步骤412中，向第二无线通信设备50发送所生成的数据帧。
第二无线通信设备500的非暂态存储介质所存储的计算机可执行指令可被处理器执行以执行以下步骤521至步骤527：
在步骤521中，接收第一无线通信设备40发送的数据帧。该数据帧包括使用啁啾扩频调制的帧头和使用直接序列扩频调制的用于承载数据的帧体，帧头包括至少一个同步码以用于第二无线通信设备50取得时间同步和频率同步来解调帧体。
在步骤522中，基于至少一个同步码确定数据帧的起始位置和频率偏差。
在步骤523中，基于估计的频率偏差对帧头进行频偏补偿，得到补偿后的帧头。
在步骤524中，基于补偿后的帧头进行信道估计。
在步骤525中，基于数据帧的起始位置从数据帧中截取帧体。
在步骤526中，基于估计的频率偏差对帧体进行频偏补偿，得到补偿后的帧体。
在步骤527中，基于信道估计结果对补偿后的帧体进行解调，以得到帧体中承载的数据。
本技术领域的一般技术人员可以通过阅读说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措辞“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一”、“一个”不排除复数。在本申请的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种无线通信数据发送方法，应用于第一无线通信设备，其特征在于，所述方法包括：
生成数据帧，所述数据帧包括使用啁啾扩频调制的帧头和使用直接序列扩频调制的用于承载数据的帧体，所述帧头包括至少一个同步码以用于第二无线通信设备取得时间同步和频率同步来解调所述帧体，所述至少一个同步码包括第一同步码和位于所述第一同步码之后的第二同步码，所述第一同步码包括两个以上重复的预设啁啾扩频调制符号，所述第二同步码包括至少一个啁啾扩频调制符号，所述第二同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向与所述第一同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向相同；
向所述第二无线通信设备发送所述数据帧。
2.根据权利要求1所述的无线通信数据发送方法，其特征在于，所述第二同步码承载被调制符号以向所述第二无线通信设备传递信息。
3.根据权利要求1所述的无线通信数据发送方法，其特征在于，所述第二同步码包括两个以上的啁啾扩频调制符号，且所述第二同步码的相邻的啁啾扩频调制符号的差为预设值。
4.根据权利要求1所述的无线通信数据发送方法，其特征在于，所述第二同步码的首个啁啾扩频调制符号与所述第一同步码的啁啾扩频调制符号的间隔不小于4。
5.根据权利要求1所述的无线通信数据发送方法，其特征在于，所述至少一个同步码还包括位于所述第二同步码之后的第三同步码，所述第三同步码包括预设的啁啾扩频调制符号，所述第三同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向与所述第一同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向相反。
6.根据权利要求1所述的无线通信数据发送方法，其特征在于，所述帧体包括控制信息和有效载荷，所述控制信息指示解调所述有效载荷所需的参数，所述第二同步码的啁啾扩频调制符号指示所述控制信息的调制与编码策略。
7.一种无线通信数据接收方法，应用于第二无线通信设备，其特征在于，所述方法包括：
接收第一无线通信设备发送的数据帧，所述数据帧包括使用啁啾扩频调制的帧头和使用直接序列扩频调制的用于承载数据的帧体，所述帧头包括至少一个同步码，所述至少一个同步码包括第一同步码和位于所述第一同步码之后的第二同步码，所述第一同步码包括两个以上重复的预设啁啾扩频调制符号，所述第二同步码包括至少一个啁啾扩频调制符号，所述第二同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向与所述第一同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向相同；
基于所述至少一个同步码确定所述数据帧的起始位置和频率偏差；
基于所述频率偏差对所述帧头进行频偏补偿以得到补偿后的帧头；
基于所述补偿后的帧头进行信道估计；
基于所述数据帧的起始位置从所述数据帧截取帧体；
基于所述频率偏差对所截取的帧体进行补偿以得到补偿后的帧体；
基于所述信道估计结果对所述补偿后的帧体进行解调以得到所述帧体中承载的数据。
8.根据权利要求7所述的无线通信数据接收方法，其特征在于，所述第二同步码承载被调制符号以向所述第二无线通信设备传递信息。
9.根据权利要求7所述的无线通信数据接收方法，其特征在于，所述第二同步码包括两个以上的啁啾扩频调制符号，且所述第二同步码的相邻的啁啾扩频调制符号的差为预设值。
10.根据权利要求7所述的无线通信数据接收方法，其特征在于，所述第二同步码的首个啁啾扩频调制符号与所述第一同步码的啁啾扩频调制符号的间隔不小于4。
11.根据权利要求7所述的无线通信数据接收方法，其特征在于，所述至少一个同步码还包括位于所述第二同步码之后的第三同步码，所述第三同步码包括预设的啁啾扩频调制符号，所述第三同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向与所述第一同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向相反。
12.根据权利要求7所述的无线通信数据接收方法，其特征在于，所述帧体包括控制信息和有效载荷，所述控制信息指示解调所述有效载荷所需的参数，所述第二同步码的啁啾扩频调制符号指示所述控制信息的调制与编码策略，在对所述帧头进行频偏补偿以得到补偿后的帧头的步骤之后，所述方法还包括：
基于所述补偿后的帧头，解调出所述控制信息的调制与编码策略；
所述基于所述信道估计结果对所述补偿后的帧体进行解调以得到所述帧体中承载的数据的步骤包括：
基于所述控制信息的调制与编码策略解调出所述控制信息，从而得到有效载荷的调制与编码策略；
基于所述有效载荷的调制与编码策略解调所述有效载荷。
13.一种第一无线通信设备，包括处理器和存储有计算机可执行指令的非暂态存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令可被所述处理器执行以执行下述步骤：
生成数据帧，所述数据帧包括使用啁啾扩频调制的帧头和使用直接序列扩频调制的用于承载数据的帧体，所述帧头包括至少一个同步码以用于第二无线通信设备取得时间同步和频率同步来解调所述帧体，所述至少一个同步码包括第一同步码和位于所述第一同步码之后的第二同步码，所述第一同步码包括两个以上重复的预设啁啾扩频调制符号，所述第二同步码包括至少一个啁啾扩频调制符号，所述第二同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向与所述第一同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向相同；
向所述第二无线通信设备发送所述数据帧。
14.一种第二无线通信设备，包括处理器和存储有计算机可执行指令的非暂态存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令可被所述处理器执行以执行下述步骤：
接收第一无线通信设备发送的数据帧，所述数据帧包括使用啁啾扩频调制的帧头和使用直接序列扩频调制的用于承载数据的帧体，所述帧头包括至少一个同步码，所述至少一个同步码包括第一同步码和位于所述第一同步码之后的第二同步码，所述第一同步码包括两个以上重复的预设啁啾扩频调制符号，所述第二同步码包括至少一个啁啾扩频调制符号，所述第二同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向与所述第一同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向相同；
基于所述至少一个同步码确定所述数据帧的起始位置和频率偏差；
基于所述频率偏差对所述帧头进行频偏补偿以得到补偿后的帧头；
基于所述补偿后的帧头进行信道估计；
基于所述数据帧的起始位置从所述数据帧截取帧体；
基于所述频率偏差对所截取的帧体进行补偿以得到补偿后的帧体；
基于所述信道估计结果对所述补偿后的帧体进行解调以得到所述帧体中承载的数据。
15.一种无线通信方法，其特征在于，所述方法包括：
第一无线通信设备生成数据帧，所述数据帧包括使用啁啾扩频调制的帧头和使用直接序列扩频调制的用于承载数据的帧体，所述帧头包括至少一个同步码以用于第二无线通信设备取得时间同步和频率同步来解调所述帧体，所述至少一个同步码包括第一同步码和位于所述第一同步码之后的第二同步码，所述第一同步码包括两个以上重复的预设啁啾扩频调制符号，所述第二同步码包括至少一个啁啾扩频调制符号，所述第二同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向与所述第一同步码的啁啾扩频调制符号的频率变化方向相同；
所述第一无线通信设备发送所述数据帧；
所述第二无线通信设备接收所述数据帧；
所述第二无线通信设备基于所述至少一个同步码确定所述数据帧的起始位置和频率偏差；
所述第二无线通信设备基于所述频率偏差对所述帧头进行频偏补偿以得到补偿后的帧头；
所述第二无线通信设备基于所述补偿后的帧头进行信道估计；
所述第二无线通信设备基于所述数据帧的起始位置从所述数据帧截取帧体；
所述第二无线通信设备基于所述频率偏差对所截取的帧体进行补偿以得到补偿后的帧体；
所述第二无线通信设备基于所述信道估计结果对所述补偿后的帧体进行解调以得到所述帧体中承载的数据。
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