CN1638368A - 无线发送和接收设备及方法 - Google Patents

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Abstract

通过多个天线在发送设备和无线接收设备之间传送无线分组的无线设备，方法和信号，其中信号发生器产生无线分组，该无线分组包含短前同步码序列，用于第一自动增益控制(AGC)；第一长前同步码序列；信号字段，用于传送无线分组的长度；AGC前同步码序列，用于在第一AGC之后执行的第二AGC；第二长前同步码序列；以及传送数据的数据字段。通过多个天线并行发送AGC前同步码序列。

Description

无线发送和接收设备及方法
相关专利申请交叉参考
本专利申请基于2003年12月26日提交的当前日本专利申请No.2003-433347并要求其优先权，在这里参考引用其全部内容。
技术领域
本发明涉及分别用于使用包含前同步码和数据的无线分组，在类似无线LAN的移动通信系统中发送和接收无线信号的无线发送设备和无线接收设备，以及用于该设备的无线发送方法和无线接收方法。
背景技术
电气电子工程师协会(IEEE)现在正定义称作IEEE 802.11n的无线LAN标准，其目标是实现100Mbps或以上的高吞吐量。很有可能IEEE 802.11n将使用在发送器和接收器中使用多个天线，称作多输入多输出(MIMO)的技术。需要IEEE 802.11n与使用OFDM(正交频分多路复用)的标准IEEE 802.11a共存。因此，需要IEEE 802.11n无线发送设备和接收设备具有所谓向后兼容性。
在“Backwards Compatibility”IEEE802.11-03/714r0中Jan Boer等人提出的建议介绍了用于MIMO的无线前同步码。在这个建议中，短前同步码序列用于时间同步，频率同步和自动增益控制(AGC)，长前同步码序列用于估测信道脉冲响应，信号字段指示无线分组中所使用的调制模式，并且针对IEEE 802.11n的另一个信号字段被首先从单个特定发送天线发送。接着，长前同步码序列被从其它三个发送天线发送。在前同步码的发送完成之后，发送数据被从所有天线发送。
从短前同步码到第一信号字段，所提出的前同步码相同于IEEE802.11a(其中假设单个发送天线)中规定的前同步码。因此，当符合IEEE 802.11a的无线接收设备接收包含Boer所提出的前同步码的无线分组时，他们发现分组基于IEEE 802.11a。因而，符合IEEE 802.11a和IEEE 802.11n的所提出的前同步码使IEEE 802.11a和IEEE 802.11n能够共存。
通常，在无线接收设备中，所接收信号的解调由数字信号处理执行。因此，在用于数字化所接收的模拟信号的设备中提供模数(A/D)转换器。A/D转换器具有输入动态范围(要转换的模拟信号的允许电平范围)。因此，有必要执行自动增益控制(AGC)，以在A/D转换器的输入动态范围内调节所接收信号的电平。
由于使用上述长前同步码序列对信道脉冲响应的估测由数字信号处理执行，所以必须使用在长前同步码序列之前发送的信号执行AGC。在Boer的前同步码中，使用来自特定发送天线、在长前同步码序列之前发送的短前同步码序列执行AGC。即，短前同步码序列的接收电平被测量，并且AGC被执行，使得接收电平在A/D转换器的输入动态范围内。通过使用短前同步码序列的AGC，从特定发送天线发送的长前同步码序列和数据可以被正确接收。如果所有天线被分开排列，则从天线发送的信号的接收电平不可避免地互不相同。因此，当无线接收设备接收从其它三个发送天线发送的长前同步码序列，或从所有天线发送的数据时，其接收电平可以比使用从特定发送天线发送的短前同步码序列的AGC所获得的电平高或低得多。当接收电平超出A/D转换器的输入动态范围的上限时，A/D转换器的输出饱和。另一方面，当接收电平低于A/D转换器的输入动态范围的下限时，A/D转换器的输出出现严重量化错误。在两种情况下，A/D转换器不能执行适当转换，这消极影响了A/D转换之后的处理。
此外，从所有天线发送数据。因此，在数据传输期间，接收电平的变化范围进一步增大，其恶化了A/D转换器输出的上述饱和和/或其中的量化错误，从而显著降低接收性能。
如上所述，在Boer提出的前同步码中，仅使用从单个发送天线发送的短前同步码序列在接收端执行AGC，这使得难以处理当接收以MIMO模式从其它天线发送的信号时可能出现的接收电平的变化。
发明内容
根据本发明一个方面，提供了一种无线发送设备，用于与无线接收设备通过无线分组通信，包括：多个天线；和产生被发送的无线分组的信号的信号发生器，无线分组包括：短前同步码序列，用于第一自动增益控制(AGC)；第一长前同步码序列；用于传送涉及无线分组长度的信息的信号字段；AGC前同步码序列，用于在第一AGC之后执行的第二AGC；第二长前同步码序列；以及传送数据的数据字段，其中所述AGC前同步码序列由多个天线并行发送。
由于本发明使用的信号格式包含用于精细调谐针对从多个天线发送的MIMO接收的AGC的前同步码，A/D转换器的输入电平可以在短时间内被适当调整，从而增强无线接收设备的接收性能，并且减少A/D转换器的分辨比特(resolution bits)的数量。
附图说明
被并入及构成说明书一部分的附图，图解了本发明的实施例，并且与上面给出的一般描述及下面给出的实施例的具体实施方式一起说明本发明的原理。
图1的视图图解了无线分组的格式，包含在本发明的一个实施例中使用的用于无线通信的AGC前同步码；
图2的模块图根据实施例图解了无线发送设备的结构；
图3的模块图根据实施例图解了无线接收设备的结构；
图4的模块图图解了并入图3的设备的接收单元的结构例子；
图5的曲线图图解了现有技术中短前同步码和数据的接收功率的分布；
图6的曲线图图解了实施例中短前同步码和数据的接收功率的分布；
图7的模块图图解了接收单元的另一个结构例子；
图8A是说明增益控制器的操作的流程图；
图8B的流程图示出了第一AGC操作和第二AGC操作；
图9的模块图根据实施例的修改图解了无线接收设备；
图10的模块图图解了并入图9的无线接收设备的接收单元的结构例子；
图11的模块图图解了出现在图3中的传播路径估测单元的结构例子；
图12的视图图解了图1中出现的AGC前同步码的结构例子；
图13的视图图解了图1中出现的AGC前同步码的其它结构例子；以及
图14的视图根据本发明的另一个实施例图解了无线发送设备。
具体实施方式
本发明的实施例将参照附图详细描述。
图1说明了本发明的第一实施例中使用的无线分组的格式。这个格式是MIMO模式的物理层协议数据单元格式，并且提供与IEEE802.11a无线站的互操作性以及共存性。
正如从图1所看到的，前同步码包含从天线Tx1发送的物理层会聚协议(physical layer convergence protocol)(PLCP)信号。PLCP信号包含短前同步码序列101，第一长前同步码序列102，第一信号字段(信号)103和第二信号字段(信号2)104。短前同步码序列101包含若干单元前同步码SP。长前同步码序列102包含具有相应预定长度的单元前同步码LP。前同步码LP长于前同步码SP。
短前同步码序列101，第一长前同步码序列102和第一信号字段103符合IEEE 802.11a，同时第二信号字段104是新无线LAN标准IEEE802.11n所需的。符合IEEE 802.11a的第一信号字段103可以被称作“传统信号字段”。由于第二信号字段104是为新的高吞吐量无线LAN标准提供的，所以可以称作“高吞吐量信号字段”。保护间隔GI被插入到短前同步码序列101和长前同步码序列102之间。
在PLCP信号之后，从多个天线Tx1到Tx4并行发送的AGC前同步码105A到105D被定位。从多个天线Tx1到Tx4同时发送AGC前同步码105A到105D。AGC前同步码105A到105D用于使接收设备能够在进行MIMO通信时执行精细AGC。这些前同步码对精细调谐用于根据IEEE 802.11n的MIMO模式接收的AGC是唯一的。因此，AGC前同步码105A到105D可以被称作“高吞吐量短序列字段”。另一方面，由于被用于粗AGC操作的短前同步码序列101符合IEEE 802.11a，所以可以被称作“传统短序列字段”。
在AGC前同步码105A到105D之后，第二长前同步码序列106A到109A，106B到109B，106C到109C和106D到109D被定位。在实施例中，相同信号序列被用作AGC前同步码105A到105D。然而，不同信号序列可以被用作AGC前同步码105A到105D。保护间隔GI被插入到构成第二长前同步码序列106A到109A，106B到109B，106C到109C和106D到109D的每对相邻单元前同步码LP之间。如下所述，第二长前同步码序列106A到109A，106B到109B，106C到109C和106D到109D是正交关系。每个发送天线的单元前同步码LP 106-109的数量等于MIMO模式中发送天线的数量。为了区别两种长前同步码序列，符合IEEE 802.11a的第一长前同步码序列可以被称作“传统长序列字段”。由于第二长前同步码序列106-109是为新的高吞吐量无线LAN标准提供的，所以可以被称作“高吞吐量长序列字段”。
在每个第二长前同步码序列106A到109A，106B到109B，106C到109C和106D到109D之后，分别用于从天线Tx1到Tx4发送的发送数据110A到110C的字段(数据)被定位。第二长前同步码序列106A到109A，106B到109B，106C到109C和106D到109D被同时从多个天线Tx1到Tx4分别发送。
现在参照图2描述基于实施例的无线发送设备。首先，数字调制器203通过混合发送数据201和上述从存储器202输出的前同步码形成无线分组的信号。由此获得的无线分组的信号被发送到发送单元204A到204D，其中他们经过发送所需的处理，例如，数模(D/A)转换，频率转换到射频(RF)频带(上变转换)和功率放大。其后，向对应于参照图1所描述的天线Tx1到Tx4的多个天线205A到205D发送结果信号，其中从每个发送天线205A到205D把RF信号发送到图3示出的无线接收设备。在下面的描述中，图1中示出的天线Tx1到Tx4被分别称为天线205A到205D。
在实施例中，图1中示出的包含短前同步码序列101，第一长前同步码序列102，第一信号字段103和第二信号字段104的PLCP信号被从图2示出的发送单元204A的发送天线205A发送。AGC前同步码105A到105D，第二长前同步码序列106A到109A，106B到109B，106C到109C和106D到109D(如图1所示被定位在PLCP信号之后)，以及数据110A到110D通过所有发送天线205A到205D发送。
在图3示出的无线接收设备中，多个接收天线301A到301D接收从图2示出的无线发送设备发送的RF信号。无线接收设备可以具有一个接收天线或多个接收天线。通过接收天线301A到301D接收的RF信号被分别发送到接收单元302A到302D。接收单元302A到302D均执行各种接收处理，诸如从RF频带频率转换(下变转换)到BB(基带)，自动增益控制(AGC)，模数转换等等，从而产生基带信号。
来自接收单元302A到302D的基带信号被发送到信道脉冲响应估测单元303A到303D和数字解调器304。这些单元303A到303D估测图2的无线发送设备和图3的无线接收设备之间相应的传播路径的脉冲响应。后面会详细描述信道脉冲响应估测单元303A到303D。根据由单元303A到303D提供的所估测信道脉冲响应，数字解调器304解调基带信号，从而产生对应于图2示出的发送数据201的所接收数据305。
更具体地，数字解调器304在其输入部分具有信道脉冲响应的均衡器。根据所估测信道脉冲响应，均衡器进行均衡以校正传播路径中畸变的接收信号。数字解调器304也以时间同步所确定的适当定时解调均衡信号，从而还原数据。
现在将描述图3示出的接收单元302A到302D。图4详细示出了接收单元302A的结构。由于其它接收单元302B到302D具有与单元302A相同的结构，所以仅描述接收单元302A。由接收天线301A接收的RF接收信号被下变转换器401下变转换成基带信号。此时，RF信号可以直接转换为基带信号，或可以先转换为中频(IF)信号并且接着转换为基带信号。
由下变转换器401产生的基带信号被发送到可变增益放大器402，在此它被执行AGC，即信号电平调整。来自可变增益放大器402的信号输出被A/D转换器403采样并且量化。来自A/D转换器403的数字信号输出被发送到接收单元302外并且被发送到增益控制器404。增益控制器404根据来自A/D转换器403的数字信号输出执行增益计算，并且控制可变增益放大器402的增益。增益控制的具体过程后面会描述。
为接收包含图1所示格式的前同步码的无线分组而执行的图3和4所示的无线接收设备的操作如下所述。首先，无线接收设备接收从图2的发送天线205A发送的短前同步码序列101，并且接着使用对应于短前同步码序列101的基带信号执行分组边缘检测，时间同步，自动频率控制(AFC)和AGC。AFC也被称作频率同步。可以使用已知技术执行分组边缘检测，时间同步和AFC，因此没有给出相关描述。下面只说明AGC。
可变增益放大器402基于预定初始增益值放大对应于短前同步码序列101的基带信号。来自可变增益放大器402的信号输出通过A/D转换器403被输入到增益控制器404。增益控制器404根据对应于短前同步码序列101、在A/D转换之后获得的接收信号的电平计算增益，并且基于所计算的增益控制可变增益放大器402的增益。
在这里假设对应于短前同步码序列101、在A/D转换之前获得的基带信号的电平为X。如果电平X为高，则输入到A/D转换器403的基带信号超出A/D转换器403输入动态范围的上限。结果，来自A/D转换器403的信号(数字信号)输出被饱和并且降低了信号接收的质量。另一方面，如果电平X非常低，来自A/D转换器402的信号输出(即，通过A/D转换获得的数字信号)出现严重的量化错误。因而，当电平XL非常高或低时，A/D转换器403不能执行适当转换，从而显著降低了信号接收的质量。
为克服这个问题，增益控制器404控制可变增益放大器402的增益，使得对应于短前同步码序列101的基带信号的电平X被调整为目标值Z。如果输入基带信号具有非常高的电平，以至使得A/D转换器403的输出被限制在其上限电平，或如果它具有极低电平，可变增益放大器402的增益可能被一个控制处理不恰当地控制。在这种情况下，重复执行增益控制。作为结果，输入到A/D转换器403的基带信号的电平可以被调整为属于A/D转换器403输入动态范围的值。因而，使用对应于短前同步码序列101的基带信号适当地控制可变增益放大器402的增益，从而执行适当A/D转换以避免降低信号接收的质量。
在上面描述的实施例中，使用来自A/D转换器403的数字信号输出测量用于计算可变增益放大器402的增益所需要的接收电平。然而，这种电平测量可以使用在A/D转换之前获得的模拟信号执行。此外，在IF频带或RF频带而不是BB中测量接收电平。
无线接收设备接收从发送天线205A发送的第一长前同步码序列102，并且执行信道脉冲响应估测，即，使用对应于长前同步码序列102的基带信号估测无线发送设备到无线接收设备之间的传播路径的响应(频率传递函数)。由于从发送天线205A发送的信号已经进行如上所述的AGC，所以当执行信道脉冲响应的估测时适当调整输入到A/D转换器403的电平。因此，对于从发送天线205A发送的信号，非常精确的数字信号从A/D转换器403获得。使用所获得数字信号，信道脉冲的估测可以精确执行。
无线接收设备接收从发送天线205A发送的第一信号字段103，并且使用数字解调器304和上述传播路径估测结果，解调对应于第一信号字段103的基带信号。第一信号字段103包含指示调制模式和在前同步码之后发送的数据的无线分组长度的信息。第一信号字段103是传送涉及无线分组的一种属性信息的字段。在根据包含在第一信号字段103中的无线分组长度信息识别的无线分组持续时间期间，无线接收设备继续使用数字解调器304解调。
由于从短前同步码序列101到第一信号字段103的分组格式提供与IEEE 802.11a站的互操作性，所以IEEE 802.11a站能够执行正常接收操作，而不破坏无线分组。换句话说，符合IEEE 802.11a标准的另一个IEEE 802.11a无线发送和接收设备(传统站)当接收到第一信号字段103时，被禁止发送信号，直到无线分组结束，以便不破坏无线分组。
接着，无线接收设备接收从发送天线205A发送的第二信号字段104。第二信号字段104包含标识信息，其指示对应于除IEEE 802.11a之外的标准，例如IEEE 802.11n的无线分组。换句话说，第二信号字段104指示后续AGC前同步码105A到105D，第二长前同步码序列106A到109A，106B到109B，106C到109C和106D到109D是对应于例如IEEE802.11n的信号。
无线接收设备并行接收从发送天线205A到205D发送的AGC前同步码105A到105D。AGC前同步码105A到105D被从已经发送短前同步码序列101，第一长前同步码序列102，第一信号字段103和第二信号字段104的发送天线205A发送，并且从到目前为止没有发送信号的发送天线205B到205D发送。因此，虽然使用某个接收电平接收从发送天线205A发送的信号(即，短前同步码序列101，第一长前同步码序列102，第一信号字段103和第二信号字段104)，然而使用不同于来自发送天线205A的接收信号的电平的接收电平接收AGC前同步码105A到105D。换句话说，在使用多个发送天线的MIMO发送之后改变接收电平。
如上所述，无线接收设备接收第二信号字段104并且使用数字解调器304解调第二信号字段104，从而识别对应于IEEE 802.11n的当前无线分组。此后，数字解调器304发出指令以重新启动AGC，以精细调整接收单元302A到302D，从而对AGC前同步码105A到105D重新执行AGC。作为结果，通过MIMO信道从发送天线205A到205D发送并且在接收单元302A到302D接收的信号，以适当调整的接收电平被输入到A/D转换器403。
即，通过使用在如图4所示的A/D转换之后获得的对应于AGC前同步码105A到105D的基带信号的电平，在可变增益放大器402上执行增益控制。数字解调器304发出指令以开始使用AGC前同步码105A到105D的AGC的时间不限于获得第二信号字段104的解码结果的时间。例如，数字解调器304可以使用例如匹配滤波器确认AGC前同步码105A到105D接收，并且接着提供指令给接收单元302A到302D以开始AGC。
在Jan Boer提出的以前描述的前同步码中，只使用从单个发送天线发送的短前同步码序列(传统短前同步码)执行AGC。使用用于从发送短前同步码序列的天线处发送的信号的接收电平执行AGC。当无线接收设备接收从其它三个天线发送的信号时，该设备通过使用所获得的增益执行增益控制。
图5的曲线图图解了在使用Jan Boer提出的前同步码时获得的短前同步码和数据的接收功率的分布。信道处于多径环境，具有50纳秒的延迟扩展(一个数据符号的持续时间是4微秒)。从这个附图可以看出，短前同步码(传统短前同步码)的接收电平与数据接收电平的比率改变显著。
例如，在图5的区域A，尽管数据接收电平较低，但以高接收电平接收短前同步码。因此，如果根据短前同步码的接收功率调整AGC，则数据的接收功率比短前同步码的接收功率低，从而在A/D转换器403产生量化错误。在图5的区域B中，尽管数据接收电平为高，但以低接收电平接收短前同步码。因此，如果根据短前同步码的接收功率调整AGC，则当数据输入时A/D转换器的输出饱和。因而，应当理解，由于在传统模式中数据与短前同步码的接收功率比不是常数，因量化错误或A/D转换器输出饱和而使接收特性退化。另一方面，在实施例中，所有发送数据信号的天线205A到205D分别发送AGC前同步码105A到105D。图6基于实施例示出了短前同步码和数据的接收功率的分布。信道环境与图5的情况相同。
如图6所示，AGC前同步码的接收功率与数据110A到110D的接收功率基本上成比例。这表明A/D转换器的输入电平被适当地调整，使得对比图5接收准确性被显著增强。
图7示出了接收单元302A的修改。通常，为检测未知信号，可变增益放大器402使用相对较大的增益作为初值。因此，如果当AGC前同步码105A到105D被接收时初始化可变放大器402的增益，则必须重复增益控制直到增益被稳定。图7示出的修改提供了存储器405。这个存储器405存储在使用短前同步码序列101执行AGC之后获得的增益值。当接收AGC前同步码105A到105D时，如果放大器402的增益没有返回在后备状态设定的初值，而是从存储器405读取的增益被用作其初值，那么对比没有使用这种存储数值的情况，AGC可以不但被精确执行，而且在短时间内结束。
接着参照图8A的流程图，详细描述增益控制器404的操作。
当接收短前同步码序列101的头时，接收设备开始AGC(步骤S1)。
接着，把0设定为计数器数值(i)(步骤S2)。
接着，参照计数器数值，确定AGC是否在初级或中间级段(步骤S3)。此时，由于计数器数值是0，步骤S3提问的答案是“是”，从而执行到步骤S4。
此后，确定前同步码105现在是否正被接收(步骤S4)。在这种情况下，由于短前同步码序列101作为无线分组的头被接收，步骤S4提问的答案是“否”，从而执行到步骤S5。在步骤S5，设定预定初值。
在下一个步骤S6，可变增益放大器的放大系数根据设定的初值改变。在下一个步骤S7，测量当前短前同步码序列的接收电平。在步骤S8确定测量的电平是否是A/D转换器的适当电平(目标电平)。如果步骤S8提问的答案是“否”，则过程执行到步骤S9。
在步骤S9，实现计数器数值，并且接着程序返回到步骤S3。在步骤S3，确定i不是0，程序执行到步骤S10。在步骤S10，使用在步骤S7测量的电平执行增益计算。
因而，重复S10→S6→S7→S8→S9的循环，直到接收电平到达目标电平。当接收电平已经到达目标电平时，在步骤S11设定增益被写入到存储器405，从而结束对从天线Tx1发送的信号执行的AGC。对比后面会描述的使用AGC前同步码105的下一个MIMO接收的精细AGC操作(第二AGC)，这个AGC操作(第一AGC)对接收设备起到“粗AGC”的作用。
然后接收单元302A接收长前同步码序列102，第一信号字段103和第二信号字段104。接收单元302A用AGC前同步码105启动MIMO接收的AGC。AGC从步骤S1开始，并且转移到S2，S3和S4。在步骤S4，由于接收单元302A正在接收AGC前同步码105，程序执行到步骤S12，从而读取预先写入到存储器405的增益数值，并且后跟步骤S6。在步骤S6之后，执行上述相同处理。
上述流程被概括如下。在图8B示出概括流程图。首先，在无线接收设备接收短前同步码序列101(步骤S21)。接着，开始第一AGC操作(步骤S22)并且为可变增益放大器402A到402D设定增益(步骤S23)。接着，把设定的增益写入到存储器405(步骤S24)。在第一AGC操作之后，接着使用通过利用MIMO技术从多个发送天线发送的AGC前同步码105A到105D的接收结果开始第二AGC操作(步骤S25)。接着，参考写入存储器405的增益(步骤S26)并且为各个可变增益放大器402A到402D设定新增益(步骤27)。
因而，当接收AGC前同步码105A到105D时，增益没有返回到在后备状态设定的初值，而是由第一AGC获得的存储在存储器405中的增益被用作初值。因为此操作，AGC前同步码105A到105D使无线接收设备能够使用短时长执行MIMO接收中的精细AGC。这个精细AGC为MIMO接收提供足够精度。
图9是图解图3的公共执行AGC的无线接收设备的修改的视图。图9不同于图3，其中在图9中，公共接收单元302被提供给天线301A到301D。
图10详细示出图9的接收单元302。图10的结构不同于图7的结构，其中在图10中，单个增益控制器404和存储使用短前同步码序列101获得的增益数值的存储器405共同被提供给天线301A到301D。
具体地，天线301A到301D的输出信号通过下变转换器401A到401D和可变增益放大器402A到402D被分别输入到A/D转换器。A/D转换器403A到403D的输出信号被输入到公共增益控制器404。由增益控制器404确定的增益被共同输入到可变增益放大器402A到402D。例如，允许把在A/D转换之后由A/D转换器403A到403D获得的最高一个电平设定为目标Z的增益可以被共同输入到可变增益放大器402A到402D。
同样在图9和10中示出的接收设备中，数字解调器304确认短前同步码序列101的接收并且提供指令给接收单元302以开始第一AGC。之后，数字解调器304确认第二信号字段104或AGC前同步码105的接收，并且提供指令给接收单元302以开始MIMO接收模式的第二AGC。
其后，无线接收设备接收在来自发送天线205A到205D的AGC前同步码105A到105D之后发送的第二长前同步码序列106A到109A，106B到109B，106C到109C和106D到109D。形成第二长前同步码序列106A到109A，106B到109B，106C到109C和106D到109D的单元前同步码LP基本上与形成第一长前同步码序列102的单元前同步码LP是相同信号。
此外，第二长前同步码序列106A到109A，106B到109B，106C到109C和106D到109D是使用Walsh序列进行了正交化的信号。换句话说，在图1中，具有符号“-LP”的每个单元前同步码的极性与具有符号“LP”的每个单元前同步码的极性相反。无线接收设备接收相互合成的第二长前同步码序列106A到109A，106B到109B，106C到109C和106D到109D。如后面所描述的，通过把第二长前同步码序列与Walsh序列相乘，还原从发送天线205A到205D发送的信号。
将给出信道脉冲响应估测单元303A到303D的具体描述。图11详细图解了信道脉冲响应估测单元303A。由于其它估测单元类似于估测单元303A，只描述估测单元303A。信道脉冲响应估测单元303A包括估测单元501A到501D，用于分别估测接收天线301A和无线发送设备的天线Tx1到Tx4(对应发送天线205A到205D)之间的传播路径的响应。
估测单元501A包含数据存储器502A到502D，用于存储所接收的第二长前同步码序列的相应符号，系数存储器503A到503D，用于存储与所接收的第二长前同步码序列的相应符号相乘的相应系数，乘法器504A到504D和加法器505。除了与所接收第二长前同步码序列的相应符号相乘的系数数值之外，其它估测单元501B到501D具有与估测单元501A相同的结构。数据存储器502A到502D被串联连接，从而形成移位寄存器。
在估测单元501A中，所接收的第二长前同步码序列106A到109A，106B到109B，106C到109C和106D到109D被存储在数据存储器502A到502D中。具体地，存储器502A存储通过混合包含在第二长前同步码序列内的长前同步码序列106A到106D而获得的信号的值。类似地，存储器502B存储通过混合长前同步码序列107A到107D而获得的信号的值，存储器502C存储通过混合长前同步码序列108A到108D而获得的信号的值，并且存储器502D存储通过混合长前同步码序列109A到109D而获得的信号的值。
假定发送天线205A到205D和接收天线301A之间传播路径的响应是h1，h2，h3和h4，分别存储在数据存储器502A，502B，502C和502D中的信号数值S502A，S502B，S502C和S502D被给定为：
S502A＝LP*h1+LP*h2+LP*h3+LP*h4        (1)
S502B＝LP*h1+LP*h2-LP*h3-LP*h4        (2)
S502C＝LP*h1-LP*h2-LP*h3+LP*h4        (3)
S502D＝LP*h1-LP*h2+LP*h3-LP*h4        (4)
乘法器504A，504B，504C和504D把存储在数据存储器502A，502B，502C和502D中的信号值与存储在系数存储器503A，503B，503C和503D中的系数分别相乘。在估测单元501A中，系数1被存储在所有系数存储器503A，503B，503C和503D中，用于估测发送天线205A和接收天线301A之间的信道脉冲响应。即，存储在系数存储器503A，503B，503C和503D中的系数被表示为序列(1，1，1，1)。
其后，加法器505相加乘法器504A到504D的相乘结果。在这种情况下，由等式(1)到(4)给定的信号值S502A，S502B，S502C和S502D被相加。从等式(1)到(4)可看出，只有长前同步码PL和指示天线Tx1(发送天线205A)和接收天线之间信道脉冲响应的值h1仍然作为加法结果。如果形成长前同步码序列的单元前同步码PL均被提供作为无线发送设备和无线接收设备的预定位模式，则可以根据通过混合从所有发送天线205A到205D发送的信号而获得的接收信号来估测发送天线205A和接收天线301A之间的信道脉冲响应。
另一方面，在估测单元501B，501C和501D中，系数存储器503B，503C和503D分别存储Walsh序列(1，1，-1，-1)，(1，-1，-1，1)和(1，-1，1，-1)。作为结果，估测单元501B，501C和501D可以分别估测天线Tx2，Tx3和Tx4(发送天线205B，205C和205D)和接收天线301A之间的信道脉冲响应。
如上所述，信道脉冲响应估测单元303A估测每个发送天线205A到205D和接收天线301A之间传播路径的响应。类似地，信道脉冲响应估测单元303B到303C估测发送天线205A到205D和接收天线301B到301C之间信道脉冲响应。
在使用AGC前同步码105A到105D的AGC中，使用通过利用从单个发送天线205A发送的信号来调整的可变增益放大器402的增益值作为初值，执行增益控制，结果实现了精细和快速的增益控制。现在描述AGC前同步码105A到105D的例子。由包含多个时域采样(在图12情况下的10个采样)的信号序列形成每个在图12(a)，(b)，(c)和(d)中示出的AGC前同步码105A到105D。例如，从天线Tx1发送的AGC前同步码105A包括序列(a0，a1，a2，...，a8，a9)。
此外，通过在单个信号序列的时域中循环移动样本，形成在图12(a)，(b)，(c)和(d)中示出的AGC前同步码105A到105D。具体地，通过在从某个参考天线发送的AGC前同步码序列的时域中循环移动样本而获得的信号序列是从另一个天线发送的AGC前同步码序列。例如，从天线Tx2发送的AGC前同步码序列105B是(a1，a2，...，a9，a0)，它是通过循环移动一个样本而获得的，即从参考天线Tx1发送的AGC前同步码105A的样本的时间位置。
类似地，从天线Tx3发送的AGC前同步码105C是通过循环移动两个样本而获得的，即从参考天线Tx1发送的AGC前同步码105A的样本的时间位置。从天线Tx4发送的AGC前同步码105D是通过循环移动三个样本而获得的，即从作为参考的天线Tx1发送的AGC前同步码105A的样本的时间位置。
如果AGC前同步码105A到105D由互相相同的信号序列形成，那么在发送期间他们会相互干扰。根据多径状态或接收点，这种干扰可以导致类似于当执行定向天线发送时出现的电场。作为结果，可出现零点。换句话说，可能出现一个接收点，在这个接收点处没有AGC前同步码能被接收，并且接收电平可能未被精确测量。
在实施例中，由通过循环移动其样本的时间位置而获得的信号序列(即，AGC前同步码105A到105D)形成的多径被有意产生。在这种情况下，即使信号序列中某个样本的接收电平由于信号干扰而被降低，其它样本的接收电平出现降低的概率也较低。因此，实现精确接收电平测量，这增强了无线接收设备的接收性能。例如，可以实现不违背在IEEE 802.11中规定的CSMA/CA(具有冲突避免的载波探测多路访问)协议的通信系统。
图13(a)到(d)示出AGC前同步码105A到105D的其它例子。图12(a)到(d)中示出的AGC前同步码105A到105D是通过彼此循环移动其样本的时间位置而获得的时域信号序列。另一方面，图13(a)到(d)中示出的AGC前同步码105A到105D是频域信号序列，并且具有不同频率分量。在图13中，f0到f15指示副载波频率，并且带阴影线的副载波传送信号，同时无阴影线的副载波不传送信号。
例如，从天线Tx1发送的AGC前同步码105A由副载波f0，f4，f8和f12形成。类似地，从天线Tx2发送的AGC前同步码105B由副载波f1，f5，f9和f13形成。从天线Tx3发送的AGC前同步码105C是由副载波f2，f6，f10和f14形成。此外，从天线Tx4发送的AGC前同步码105D由副载波f3，f7，f11和f15形成。从天线Tx1发送的副载波不被任何其他天线发送。类似地，从天线Tx2发送的副载波不被任何其他天线发送。
实际上，AGC前同步码105A到105D在其通过快速富立叶逆变换(IFFT)或离散富立叶变换(DFT)转换成时域信号序列之后被发送。在无线发送设备中，如图14所示，存储器202存储作为AGC前同步码、涉及如图13(a)到(d)所示频域信号序列的数据。从存储器202读取的频域信号序列数据被IFFT电路206转换成时域信号序列，并且输入到数字调制器203。数字调制器203可以引入IFFT电路206的功能。此外，存储器202可以预先存储时域信号序列数据(由图13(a)到(d)中示出的频域信号序列数据转换而来)。在这种情况下，不需要IFFT电路206。
如图13(a)到(d)所示，由于AGC前同步码105A到105D在4个天线上频率交织，来自天线Tx1到Tx4的信号不包含相同频率分量，因此可以无相互干扰地到达无线接收设备。作为结果，无线接收设备可以执行精确接收电平测量，并且因此表现高接收性能。
本发明不限于上述实施例，而是可以通过不偏离范围的各种方式修改。例如，在图2示出的实施例中，数模(D/A)转换在发送单元204A到204D被分别执行。然而，可修改成由数字调制器203而不是发送单元204A到204D执行这种D/A转换。类似地，在图3示出的实施例中，模数(A/D)转换在接收单元302A到302D分别执行。然而，可以修改成由数字解调器304而不是单元302A到302D执行这种A/D转换。
对于分组格式，短前同步码序列101，第一长前同步码序列102，第一信号字段(信号)103和第二信号字段(信号2)104被从如图1所示天线Tx1发送。然而，可以从至少一个发送天线发送这种前同步码信号。每个第二长前同步码序列可以象图13(a)到(d)示出的AGC前同步码105A到105D一样具有不同频率分量。
本领域的技术人员容易想到其它优点和修改。因此，本发明在其范围方面不限于特定细节和这里说明和描述的代表实施例。相应地，在不偏离根据所附权利要求书及其等同表述所定义的总的发明构思的实质或范围的前提下进行各种修改。

Claims (22)

1.一种无线发送设备，用于使用无线分组与无线接收设备通信，包括：
多个天线；以及
信号发生器，被构造成用于产生所发送的无线分组的信号，该无线分组包括
短前同步码序列，用于无线接收设备的第一自动增益控制(第一AGC)，
第一长前同步码序列，用于估测无线发送设备和无线接收设备之间的信道脉冲响应，
信号字段，用于传送涉及无线分组长度的信息，
AGC前同步码序列，用于在接收设备的第一自动增益控制之后执行第二自动增益控制(第二AGC)，
第二长前同步码序列，用于估测无线发送设备和无线接收设备之间的信道脉冲响应，以及
传送数据的数据字段，
其中所述AGC前同步码序列通过多个天线并行发送。
2.如权利要求1所述的无线发送设备，其中通过循环移动时间位置来形成AGC前同步码序列。
3.如权利要求1所述的无线发送设备，其中AGC前同步码序列包含具有分量特定频域特性的分量。
4.如权利要求1所述的无线发送设备，其中信号字段包括：
第一信号字段，指示短前同步码序列和第一长前同步码序列符合IEEE 802.11a。
5.如权利要求1所述的无线发送设备，其中信号字段包括：
符合IEEE 802.11a的第一信号字段；以及
第二信号字段，指示AGC前同步码序列和第二长前同步码序列符合除了IEEE 802.11a之外的标准。
6.如权利要求1所述的无线发送设备，其中第二长前同步码序列被多个天线并行发送，并且与使用Walsh序列的另一个第二长前同步码序列正交化。
7.一种无线接收设备，用于使用无线分组与无线发送设备通信，包括：
接收器，被构造成用于接收无线分组，该无线分组包括
短前同步码序列，用于无线接收设备的第一自动增益控制(AGC)，
第一长前同步码序列，用于估测无线发送设备和无线接收设备之间的信道脉冲响应，
信号字段，用于传送涉及无线分组长度的信息，
AGC前同步码序列，用于在接收设备的第一自动增益控制之后执行的第二自动增益控制(AGC)，
第二长前同步码序列，用于估测无线发送设备和无线接收设备之间的信道脉冲响应，以及
传送数据的数据字段；
可变增益放大器，被构造成用于放大通过接收单元接收的信号；以及
增益控制器，被构造成用于控制当接收AGC前同步码序列时可变增益放大器的增益。
8.如权利要求7所述的无线接收设备，还包括：模数转换器，被构造成用于把从可变增益放大器输出的信号转换成数字信号。
9.如权利要求7所述的无线接收设备，还包括：
信道脉冲响应估测器，被构造成用于使用包含在从模数转换器输出的数字信号中的第一长前同步码序列和第二长前同步码序列估测信道脉冲响应；以及
解调器，被构造成用于根据所估测的信道脉冲响应解调从模数转换器输出的数字信号。
10.一种无线发送设备，包括：
多个天线；
信号提供器，被构造成用于提供包含用于在接收端执行的自动增益控制(AGC)的AGC前同步码的无线分组的信号，其中通过循环移动时间位置来形成AGC前同步码；以及
发送器，被构造成用于产生通过多个天线发送的无线信号，并且通过多个天线并行发送所述AGC前同步码。
11.如权利要求10所述的无线发送设备，其中所述无线分组包括：
通过多个天线并行发送的长前同步码序列和数据字段。
12.一种无线发送设备，包括：
多个天线；
信号提供器，被构造成用于提供包含用于在接收端执行的自动增益控制(AGC)的AGC前同步码的无线分组的信号，所述AGC前同步码均包含具有分量特定频域特性的分量；以及
发送器，被构造成用于产生通过多个天线发送的无线信号，并且通过多个天线并行发送所述AGC前同步码。
13.一种无线发送设备的无线发送方法，用于使用无线分组与无线接收设备通信，包括：
产生被发送的无线分组的信号，该无线分组包括
短前同步码序列，用于无线接收设备的第一自动增益控制(AGC)，
第一长前同步码序列，用于估测无线发送设备和无线接收设备之间的信道脉冲响应，
信号字段，用于传送涉及无线分组长度的信息，
AGC前同步码序列，用于在接收设备的第一自动增益控制之后执行的第二自动增益控制(AGC)，
第二长前同步码序列，用于估测无线发送设备和无线接收设备之间的信道脉冲响应，以及
传送数据的数据字段；以及
通过多个天线并行发送所述AGC前同步码序列。
14.一种用于在无线接收设备中通过无线分组与无线发送设备通信的无线接收方法，包括：
接收无线分组，该无线分组包括
短前同步码序列，用于无线接收设备的第一自动增益控制(AGC)，
第一长前同步码序列，用于估测无线发送设备和无线接收设备之间的信道脉冲响应，
信号字段，用于传送涉及无线分组长度的信息，
AGC前同步码序列，用于在无线接收设备的第一自动增益控制之后执行的第二自动增益控制(AGC)，
第二长前同步码序列，用于估测无线发送设备和无线接收设备之间的信道脉冲响应，以及
传送数据的数据字段；
在可变增益放大器处放大接收的无线分组；以及
通过使用所接收的AGC前同步码序列控制可变增益放大器的增益。
15.一种用于在具有可变增益放大器的无线接收设备中通过无线分组与无线发送设备通信的无线接收方法，包括：
接收无线分组，该无线分组包括
短前同步码序列，用于无线接收设备的第一自动增益控制(AGC)步骤，
第一长前同步码序列，用于估测无线发送设备和无线接收设备之间的信道脉冲响应，
信号字段，用于传送涉及无线分组长度的信息，
AGC前同步码序列，用于在无线接收设备的第一自动增益控制之后执行的第二自动增益控制(AGC)步骤，
第二长前同步码序列，用于估测无线发送设备和无线接收设备之间的信道脉冲响应，以及
传送数据的数据字段；
当接收短前同步码序列时执行第一自动增益控制步骤以设置所述可变增益放大器的增益；以及执行第二自动增益控制步骤，所述第二自动增益控制步骤包含参考在第一自动增益控制步骤设置的增益。
16.如权利要求15所述的无线接收方法，其中信号字段包括：
第一信号字段，指示短前同步码序列和第一长前同步码序列符合IEEE 802.11a。
17.如权利要求15所述的无线接收方法，其中信号字段包括：
第二信号字段，指示AGC前同步码序列以及第二长前同步码序列符合除IEEE 802.11a之外的标准。
18.如权利要求15所述的无线接收方法，还包括：
在存储器中存储通过第一自动增益控制步骤设置的所述可变增益放大器的增益。
19.如权利要求18所述的无线接收方法，还包括：
如果通过使用AGC前同步码序列执行第一AGC步骤，则参考所述存储器。
20.如权利要求15所述的无线接收方法，其中：
当接收AGC前同步码序列时执行所述第二自动增益控制步骤。
21.如权利要求17所述的无线接收方法，其中：
 当接收AGC前同步码序列时执行所述第二自动增益控制步骤。
22.一种嵌入到载波中并且被构造成用于无线接收设备与无线发送设备之间的通信的信号，包括：
短前同步码序列，用于无线接收设备的第一自动增益控制(AGC)；
第一长前同步码序列；
信号字段，用于传送涉及无线分组长度的信息；
AGC前同步码序列，用于在接收设备的第一自动增益控制之后执行的第二自动增益控制(AGC)；
第二长前同步码序列，用于估测无线发送设备和无线接收设备之间的信道脉冲响应；以及
传送数据的数据字段，
其中通过多个天线并行发送所述AGC前同步码序列，所述多个天线被提供在无线发送设备处。
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