CN1716957B - 一种无线通信的方法及其设备 - Google Patents

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Abstract

一种无线通信方法，首先确定无线通信的近区内是否存在遗留设备，其次当该近区内至少存在一个遗留设备时，对帧格式进行编排，使其包括遗留前同步码、信号字段、扩展前同步码、至少一个附加信号字段、至少一个业务字段、帧间隙以及数据字段。

Description

一种无线通信的方法及其设备 
技术领域
本发明涉及无线通信，特别涉及一种用以支持无线局域网中多协议无线通信的信令格式。 
背景技术
众所周知，通信系统支持无线和/或有线通信设备间的无线和有线通信。这样的通信系统从国内和/或国际移动电话系统到互联网到点对点室内无线网络。每种通信网络都依照一种或多种通信标准建构并由此运行。例如，无线通信系统可以依照一种或多种标准运行，这些标准包括，但不限于，IEEE802.11、蓝牙、高级移动电话服务(AMPS)、数字高级移动电话服务、全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、本地多点分配系统(LMDS)，多信道多点分配系统(MMDS)，和/或这些标准的各种变化。 
依据无线通信系统的类型，无线通信设备，如移动电话、双向无线收发机、个人数字助理(PDA)、个人电脑(PC)、膝上型电脑、家庭娱乐装置等等，直接或间接地与其它无线通信设备通信。直接通信(即熟知的点对点通信)是指参与通信的无线通信设备将其接收机和发射机调谐至相同的一个或多个信道(例如，无线通信系统的多个射频(RF)载波中的一个)并在该信道上通信。间接通信是指每一个无线通信设备通过指定信道直接与关联基站(例如移动服务站)和/或关联接入点(例如室内或建筑物内无线网络)通信。该关联基站和/或关联接入点通过系统控制器、通过公用电话交换网、通过互 联网和/或通过其它广域网直接相互通信，以完成这些无线通信设备间的通信连接。 
参与无线通信的各个无线通信设备都具有一个内置的无线收发信机(也就是接收机和发射机)，或者与一个关联无线收发信机连接(例如室内和/或建筑物内无线通信网络的基站、射频调制解调器等等)。我们知道，发射机包括数据调制级、一个或多个中频级和功率放大器。该数据调制级依照特定的无线通信标准将原始数据转换为基带信号。一个或多个中频级将该基带信号与一个或多个本机振荡混频以产生射频信号。在通过天线发射之前，由功率放大器将该射频信号放大。 
我们也知道，接收机与天线连接，并包括低噪音放大器、一个或多个中频级、滤波级和数据恢复级。低噪音放大器通过天线接收入站射频信号，然后将其放大。一个或多个中频级将放大后的射频信号与一个或多个本机振荡混频，以将该被放大的射频信号转换为基带信号或中频(IF)信号。滤波级将该基带信号或中频信号滤波以消弱频带外的干扰信号，产生滤波后的信号。数据恢复级依照所述特定的无线通信标准从滤波后的信号中将原始信号恢复。 
我们还知道，无线通信设备在无线通信系统中遵循的标准是可以变化的。例如，由于IEEE 802.11规范从IEEE 802.11发展到IEEE 802.11b、IEEE 802.11a再到IEEE 802.11g，遵循IEEE 802.11b规范的无线通信设备可能和遵循IEEE802.11g规范的无线通信设备存在于同一无线局域网(WLAN)中。再如，遵循IEEE 802.11a规范的无线通信设备可能和遵循IEEE 802.11g规范的无线通信设备存在于同一无线局域网。当遗留(legacy)设备(也就是那些遵循标准 的早期版本的设备)与遵循该标准的后期版本的设备存在于同一无线局域网时，采用一种机制，以便当遵循新版本标准的设备正在使用无线信道时，确保遗留设备知道以避免冲突。 
例如，遗留设备的向后兼容能力仅在物理(PHY)层(IEEE 802.11b情况下)或介质访问控制(MAC)层(IEEE 802.11g情况下)得到实现。在物理层，向后兼容能力通过重复使用在先标准物理层前同步码而实现。在这种情况下，遗留设备将对所有信号的前同步码部分进行解码，以提供足够的信息来确定在特定时段内无线信道是否被占用，从而避免冲突，即使遗留设备不能完全对发射帧进行解调和/或解码。 
在介质访问控制层，遗留设备的向后兼容能力是通过强制遵循该标准的新版本的设备利用遗留设备采用的模式或数据速率发射特定帧而实现的。例如，该新版设备可以传送IEEE 802.11g中的清除发送/请求发送(CTS/RTS)交换帧和/或自我清除发送帧。这些特定帧包括设置遗留设备的网络分配向量(NAV)的信息，以使得这些设备知道何时无线信道被新版基站使用。 
随着新标准的不断发展(例如IEEE 802.11n以及其它)，除了避免新版设备与遗留设备间的冲突之外，还需要做更多。例如，允许新版设备与老版本设备进行通信。 
因此，需要一种方法和设备，以使无线通信系统中(包括无线局域网)多种协议的设备之间能够进行通信。 
发明内容
本发明无线局域网的信令格式基本满足了这种需要和其它需求。在一个实施例中，一种无线通信方法首先确定无线通信的近区内是否存在遗留设备。 当该近区内存在至少一个遗留设备时，编排帧的格式包括：遗留前同步码、信号字段、扩展前同步码、至少一个附加信号字段、至少一个业务字段、帧间隙以及数据字段。 
根据本发明的一方面，提供一种无线通信的方法，包括： 
确定无线通信的一个近区内是否存在遗留设备； 
当该近区内存在至少一个遗留设备时，对帧格式进行编排，使其包括： 
遗留前同步码； 
信号字段； 
扩展前同步码； 
至少一个附加信号字段； 
至少一个业务字段； 
帧间隙；以及 
数据字段； 
其中，所述信号字段用于通知所述至少一个遗留设备该帧持续的时间，使得当信道被新版设备使用时，所述至少一个遗留设备不必试图接入该信道。 
优选地，该方法还包括：当近区内不存在至少一个遗留设备时，对帧格式进行编排，使其包括： 
本地(native)前同步码； 
至少一个信号字段； 
至少一个业务字段； 
帧间隙；以及 
数据字段。 
优选地，所述至少一个信号字段至少包括以下各部分之一： 
编码率/模式信息； 
长度信息； 
帧指示的最后数据单元； 
数据单元确认应答要求(data unit acknowledgment requirement)； 
以及检错能力。 
优选地，所述编码率/模式信息至少包括以下各部分之一： 
隐含(implicit)的发射天线数量； 
隐含的信道带宽；以及 物理层数据速率。 
优选地，所述长度信息至少包括物理层收敛过程业务数据单元(PLCP(physical layer convergence procedure)Service Data Unit，简称PSDU)的字节之一。 
优选地，所述方法还包括至少以下之一： 
利用1/2编码率卷积码对所述至少一个信号字段进行编码； 
利用外层里德所罗门块编码和内层1/2编码率卷积码对所述至少一个信号字段进行编码；以及 
利用约束(constraint)长度为6的1/3编码率卷积码对所述至少一个信号字段进行编码。 
优选地，所述方法还包括至少以下之一： 
对于遗留信道，利用四相相移键控(QPSK)调制所述至少一个信号字段； 
对于宽带宽信道，利用四相相移键控(QPSK)调制所述宽带宽信道第一部分的副载波，该部分具有与遗留信道相应的带宽；并且将该部分复制给宽 带宽信道的第二部分。 
优选地，所述信号字段包括至少编码率/模式信息、长度信息、帧指示的最后数据单元、以及天线数量之一。 
根据本发明的一方面，提供一种射频发射机，包括： 
可操作地连接的基带处理模块，用于将出站数据转换为出站符号流；以及 
可操作地连接的发射机部分，用于将所述出站符号流转换为出站射频信号，其中基带处理模块可操作地连接，用以： 
确定无线通信的一个近区内是否存在遗留设备； 
当该近区内存在至少一个遗留设备时，对帧格式进行编排，使其包括： 
遗留前同步码； 
信号字段； 
扩展前同步码； 
至少一个附加信号字段； 
至少一个业务字段； 
帧间隙；以及 
数据字段； 
其中，所述信号字段用于通知所述至少一个遗留设备该帧持续的时间，使得当信道被新版设备使用时，所述至少一个遗留设备不必试图接入该信道。 
优选地，所述基带处理模块还可以可操作地连接，用以 
当近区内不存在至少一个遗留设备时，对帧格式进行编排，使其包括： 
本地前同步码； 
至少一个信号字段； 
至少一个业务字段； 
帧间隙；以及 数据字段。 
优选地，所述至少一个信号字段至少包括以下各部分之一： 
编码率/模式信息； 
长度信息； 
帧指示的最后数据单元； 
数据单元确认应答要求； 
以及检错能力。 
优选地，所述编码率/模式信息至少包括以下各部分之一： 
隐含的发射天线数量； 
隐含的信道带宽；以及 物理层数据速率。 
优选地，所述长度信息至少包括物理层收敛过程业务数据单元(PLCP(physical layer convergence procedure)Service Data Unit，简称PSDU)的字节之一。 
优选地，所述基带处理模块还可操作地连接，用以进行以下操作之一： 
利用1/2编码率卷积码对所述至少一个信号字段进行编码； 
利用外层里德所罗门块编码和内层1/2编码率卷积码对所述至少一个信号字段进行编码；以及 
利用约束(constraint)长度为6的1/3编码率卷积码对所述至少一个信号字段进行编码。 
优选地，所述基带处理模块还可操作地连接，用以进行以下操作之一： 
对于遗留信道，利用四相相移键控(QPSK)调制所述至少一个信号字段； 
对于宽带宽信道，利用四相相移键控(QPSK)调制所述宽带宽信道第一部分的副载波，该部分具有与遗留信道相应的带宽；并且将该部分复制给宽带宽信道的第二部分。 
优选地，所述信号字段包括至少编码率/模式信息、长度信息、帧指示的最后数据单元、以及天线数量之一。 
附图说明
图1为根据本发明的无线通信系统的结构示意图； 
图2为根据本发明的无线通信设备的结构示意图； 
图3为根据本发明的另一无线通信设备的结构示意图； 
图4为根据本发明的可配置频谱掩码的示意图； 
图5为根据本发明的频谱掩码实施例的示意图； 
图6为根据本发明的相对遗留信道的宽带宽信道的示意图； 
图7为根据本发明的宽带宽通信的结构示意图； 
图8为根据本发明的另一宽带宽通信的结构示意图； 
图9为根据本发明的又一宽带宽通信的结构示意图； 
图10为根据本发明的向后兼容的信令格式的示意图； 
图11为根据本发明的本地(native)信令格式。 
具体实施方式
如图1所示，通信系统10包括多个基站和/或接入点12和16、多个无线通信设备18-32和网络硬件34。该无线通信设备18-32可以是膝上型主机18 和26、个人数字助理主机20和30、个人电脑主机24和32和/或移动电话主机22和28。其中至少部分无线通信设备将参照图2作进一步详细描述。 
基站或接入点12-16通过局域网连接36、38与网络硬件34连接。该网络硬件34，可以是路由器、交换机、网桥、调制解调器、系统控制器等等，为该通信系统10提供广域网连接42。每一基站或接入点12和16具有一个关联天线或天线阵，以与在其局部区域内的无线通信设备通信，一般称之为基本业务集(BSS)11、13。通常，这些无线通信设备在一个特定的基站或接入点12或16注册，以接受来自该通信系统10的业务。 
通常，基站用于移动电话系统以及相似类型的系统，而接入点用于室内或建筑物内无线网络。无论是哪种类型的通信系统，每一无线通信设备都包括内置的无线收发信机或者与无线收发信机连接。该无线收发信机包括高度线性放大器和/或可编程多级放大器，如此处所公开的，以增强性能、降低成本、减小尺寸和/或提高宽带应用性。 
无线通信设备22、23、24位于无线通信系统10的某一区域内，在这里该无线通信设备22、23、24不会与接入点发生联系。在这一区域中(一般称为独立基本业务集(IBSS)15)，无线通信设备直接通信(也就是点对点或点对多点通信)，经由分配的信道产生多跳(ad-hoc)网络。 
如图2所示，无线通信设备包括主机设备18-32以及一关联无线收发信机(radio)或无线台(station)60。对于移动电话主机，该无线收发信机60为一内置部件。对于个人数字助理主机、膝上型电脑主机和/或个人电脑主机，该无线收发信机60可以是内置的，也可以是外接部件。在本实施例中，无线台可以遵循多个无线局域网协议中的一个，这些无线通信局域网协议包括但 不限于IEEE 802.11n。 
如图所示，该主机设备18-32包括处理模块50、存储器52、无线通信接口54、输入接口58和输出接口56。该处理模块50和存储器52执行主机设备发出的相应指令。例如，对于移动电话主机设备，处理模块50根据特定移动电话标准执行相应的通信功能。 
无线通信接口54允许从无线收发信机60接收数据或将数据发送至无线收发信机60。对于从无线收发信机60接收的数据(例如入站数据)，无线通信接口54将其提供给处理模块50以进一步处理，和/或传送到输出接口56。输出接口56与输出显示装置如显示器、监控器、扬声器等连接，以显示接收到的数据。无线通信接口54也将来自处理模块50的数据提供给无线收发信机60。该处理模块50可以通过输入接口58从键盘、小键盘、麦克风等输入装置接收出站数据，或者自己产生数据。对于从输入接口58接收的数据，该处理模块50可以根据该数据执行相应的主机功能和/或通过无线通信接口54将其传送至无线收发信机60。 
无线收发信机或无线台60包括主机接口62、基带处理模块64、存储器66、多个射频发射机68-72、发射/接收模块74、多个天线82-86，多个射频接收机76-80以及本机振荡模块100。该基带处理模块64与存储于存储器66中的操作指令结合，分别执行数字接收机功能和数字发射机功能。该数字接收机功能包括，但不限于，数字中频到基带的转换、解调、星座解映射、解码、解交错、快速傅立叶变换、循环前缀去除、空间和时间解码和/或解扰码。数字发射机功能包括，但不限于，扰码、编码、交错、星座映射、调制、快速傅立叶反变换、循环前缀添加、空间和时间编码和/或数字基带到中频的转换。 该基带处理模块64可以利用一个或多个处理设备实现。这种处理设备可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理器、现场可编程门阵列、可编程逻辑电路、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或任何基于操作指令处理信号(模拟或数字)的设备。存储器66可以是单个存储设备或多个存储设备。这种存储设备可以是只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存和/或任何存储数字信息的设备。值得注意的是，当处理模块64通过状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路实现其一种或多种功能时，存储相应操作指令的存储器是嵌入电路中的(包括该状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路)。 
工作时，无线收发信机60通过主机接口62从主机设备接收出站数据88。基带处理模块64接收该出站数据88，并基于模式选择信号102，生成一个或多个出站符号流90。该模式选择信号102将指明模式选择表中一特别模式，这将于后续作详细介绍。例如，该模式选择信号102可以指明2.4GHz频段，信道带宽20或22MHz，最大比特率54兆比特每秒。一般情况下，该模式选择信号102还可以指明从1兆比特每秒到54兆比特每秒的一个特别速率范围。此外，该模式选择信号102将指明特定的调制类型，包括，但不限于，巴克码编码调制，二进制移相键控(BPSK)，四相移相键控(QPSK)，补码键控(CCK)，16正交幅度调制(16QAM)和/或64正交幅度调制(64QAM)。 
基带处理模块64，基于所述模式选择信号102，从输出数据88生成一个或多个出站符号流90。例如，如果模式选择信号102指明所选特定模式采用单个发射天线，则基带处理模块64将生成单个出站符号流90。另一种方式， 如果模式选择信号102指明所选特定模式采用2、3或4个发射天线，则基带处理模块64将从输出数据88生成相应于天线数量的2、3或4个出站符号流90。 
根据基带处理模块64生成的出站符号流90的数量，相应数量的射频发射机68-72被激活，以将出站符号流90转换为出站射频信号92。发射/接收模块74接收这些出站射频信号92，并将每一路出站射频信号92提供给相应天线82-86。 
当无线收发信机60处于接收模式时，发射/接收模块74通过天线82-86接收一路或多路入站射频信号。该发射/接收模块74向一个或多个射频接收机76-80提供该入站射频信号94。该射频接收机76-80(将参照图4作详细描述)将该入站射频信号94转换为相应数量的入站符号流96。该入站符号流96的数量符合接收数据的特定模式。基带处理模块60接收该入站符号流96，并将其转换为入站数据98，该入站数据98通过主机接口62提供给主机设备18-32。关于该无线收发信机或无线台60的实现方法，可参考尚处审查中名称为“具有高数据吞吐量的无线局域网发射机(WLAN transmitter having high datathroughput)”的专利申请，其临时申请号为60/545,854，临时申请日为2004年2月19日；以及名称为“具有迭代解码器的无线局域网接收机(WLANreceiver having an iterative decoder)”的专利申请，其临时申请号为60/546,051，申请日为2004年2月19日。 
如本技术领域中的普通技术人员所知，图2所示的无线通信设备可以用一个或多个集成电路实现。例如，主机设备可以在一个集成电路上实现，基带处理模块64和存储器66可以在另一集成电路上实现，无线收发信机60除 天线82-86外的其余部件可以在第三个集成电路上实现。作为另一实施例，无线收发信机60可以在一个单独的集成电路上实现。作为再一实施例，主机设备的处理模块50和基带处理模块64可以为在一个单独集成电路上实现的一共用处理设备。此外，存储器52和存储器66可以在一个单独集成电路上实现，和/或在同一集成电路上实现，作为处理模块50和基带处理模块64的共用处理模块。 
如图3所示，无线通信设备包括主机设备18-32和关联无线收发信机61。对于移动电话主机，该无线收发信机60为一内置部件。对于个人数字助理主机、膝上型电脑主机和/或个人电脑主机，该无线收发信机60可以是内置的，也可以是外接部件。主机设备18-32的操作如上述参照图2的说明。 
无线收发信机61包括主机接口62、基带处理模块64、模-数转换器(ADC)111、滤波模块109、中频混频下变频模块107、接收机滤波模块101、低噪声放大器103、发射机/接收机开关73、本机振荡模块74、存储器66、数字发射处理模块76、数-模转换器(DAC)78、滤波模块79、中频混频上变频模块81、功率放大器(PA)83、发射机滤波模块85和天线86。该天线86可以是一单一天线，受发射机/接收机开关73调节，由发射和接收路径分享；也可以具有发射路径和接收路径的分离天线。该天线的实现取决于该无线通信设备所遵循的特定标准。基带处理模块64的运行如上述描述，其执行图5-19所示的一种或多种功能。 
工作时，无线收发信机61通过主机接口62从主机设备接收出站数据88。该主机接口62将该出站数据88传送给基带处理模块64，该基带处理模块依据一特定无线通信标准(例如IEEE 802.11、蓝牙等等)处理该出站数据88， 以生成出站时域基带信号。 
数-模转换器77将该出站时域基带信号从数字域转换到模拟域。滤波模块79先过滤该模拟信号，再将其提供给中频混频上变频模块81。该中频混频上变频模块81基于本机振荡模块100提供的发射机本机振荡(Tx LO)83，将该模拟基带或低中频信号转换为射频信号。功率放大器83放大该射频信号，生成出站射频信号92，该射频信号92由发射机滤波模块85滤波。天线86将该出站射频信号92发送至目标设备，如基站、接入点和/或另一无线通信设备。 
无线收发信机61也通过天线86接收基站、接入点和/或另一无线通信设备发送的入站射频信号94。该天线86通过发送机/接收机开关73将入站射频信号94提供给接收机滤波模块101。接收机滤波模块101带通滤波该入站射频信号94，并将滤波后的射频信号提供给低噪声放大器(LNA)103，该低噪声放大器103将该射频信号94放大，生成放大后的入站射频信号。该低噪声放大器103将该放大后的入站射频信号提供给中频下变频模块107，该中频下变频模块107基于本机振荡模块100提供的接收机本机振荡(Rx LO)81，直接将该放大后的入站射频信号转换为入站低中频信号或基带信号。该下变频模块107将该入站低中频信号或基带信号提供给滤波/增益模块109。滤波模块109对该入站低中频信号或入站接收基带信号进行滤波，产生滤波后的入站信号。 
模-数转换器将滤波后的入站信号转换为入站时域基带信号。基带处理模块64依照无线收发信机61执行的特定无线通信标准，解码、解扰码、解映射和/或解调该入站时域基带信号，以恢复入站数据98。主机接口62通过无线通信接口54将恢复的入站数据98提供给主机设备18-32。 
如本技术领域中的普通技术人员所知，图3所示的无线通信设备可以用一个或多个集成电路实现。例如，主机设备可以在一个集成电路上实现，基带处理模块64和存储器66可以在另一集成电路上实现，无线收发信机61除天线86外的其余部件可以在第三个集成电路上实现。作为另一实施例，无线收发信机61可以在一个单独集成电路上实现。作为再一实施例，主机设备的处理模块50和基带处理模块64可以为在一个单独集成电路上实现的一个共用处理设备。此外，存储器52和存储器66可以在一个单独集成电路上实现，和/或在同一集成电路上实现，作为处理模块50和基带处理模块64的共用处理模块。 
在图1所示通信系统中，通信设备可以是如图2、3所示的新版设备，也可以是遗留设备(例如遵循IEEE 802.11n规范的早期或原有版本的设备)。对于新版设备，可采用图4、5所示的多种方式配置信道带宽。 
如图4所示的可配置频谱掩码190包括信道通过区(pass region)112、过渡区(transition region)114和基底区(floor region)116。过渡区114包括第一衰减区118、第二衰减区119和第三衰减区122。这种频谱掩码190通过抑制对邻近和其它信道的干扰，为多种类型的应用和/或标准提供了互用性、共存性和系统容量。频带掩码的外沿(例如过渡区114和基底区116)划定了接收机中能被预期的干扰水平的下限，不管其采用何种特殊实现方式。为尽量将出现在期待(desired)信号峰值(顶端top)的干扰能量最小化，应使频带区域的外沿尽可能小。 
为便于实现上述目的，包含期待信号的信道通过区112具有一个尽可能接近信道带宽的值。过渡区114的选择便于将这种干扰(也就是中频后互调 失真(IMD))最小化，该过渡区114限制了邻近信道干扰，并受图3所示基带处理模块64的带宽限制和上变频模块81的中频混频级的限制。基底区116限制其它信道干扰，该信道干扰在滤波器和互调失真限制的范围之外，且一般由本机振荡模块100相位噪声的限制。依据可获得的相位噪声水平对基底区116进行选择。 
例如，过渡区114应有一个基于互调失真(IMD)肩高的斜坡衰减，其可假设是由三阶非线性压缩产生。基于这一假设，失真传输信号y(t)与理想传输信号x(t)的关系可表示为：y(t)＝x(t)-f(Ax3(t))，其中f()是消除任何由非线性产生的直流或谐波信号的带通滤波器函数，A＝4/3(1/OIP3)2，这里OIP代表“输出三阶截距点”，在频域中Y(f)＝X(f)-AX(F)*X(f)*X(f)。这样，失真信号带宽不会大于理想信号带宽的三倍。 
受本机振荡相位噪声限制的基底区116，可以以L(f)与理想传输信号的功率频谱密度的卷积为依据，其中L(f)在IEEE标准1139-1999中定义为标准化相位噪声频谱密度，y(t)＝x(t)l(t)，Y(f)＝X(f)*L(f)，其中x(t)代表理想射频信号，l(t)是本机振荡器中产生的相位噪声的模型，y(t)代表结果信号，Y(f)是频域中的结果信号。值得注意的是，在距载波10MHz或超过10MHz的频率上，相位噪声频谱相对平滑。由此，20MHz信道可以获得-123dBc/Hz噪声基底(noisefloor)，40MHz信道可以获得-126dBc/Hz噪声基底。 
图5的图表中列举了可配置频谱掩码190的几个值。该图表中涉及的信道带宽为10、20、40MHz，本技术领域的普通技术人员可意识到亦可以采用其它信道带宽。此外，过渡区也可以包括比图4所示的三个衰减区更多或更少的衰减区。 
图6为关于两个遗留信道132、134(例如20MHz信道N和20MHz信道N+1)和一个遗留保护间隔136的宽带宽信道130的示意图。在不考虑是否存在遗留设备的情况下要构建宽带宽信号130，当确定宽带宽信道格式时，要考虑两信道132、134的重叠遗留部分。在一实施例中，宽带宽信号130的前同步码包括在第一信道132(例如信道N)和/或在第二信道134(例如信道N+1)的报头频谱部分内的遗留报头部分(例如遵循IEEE 802.11n的早期版本或原先版本的前同步码)。这样，遗留设备将能够识别该帧，并根据该前同步码中包括的信息，避免发射直到该宽带宽信号130传输完毕。 
对于新版设备(也就是能够收发宽带宽信号130的设备)，他们在遗留信道的防护频带部分136内部和信道132、134中发射数据和/或报头信息。这就扩展了可以在帧中传输的数据的数量。 
在一个实施例中，宽带宽信号130的前同步码和分组报头使用相同的频谱，宽带宽信号130的有效载荷用于提供能够在遗留设备使用的频谱部分中发射的合法前同步码和分组报头。此外，该信号的能量在该遗留保护频带136中传输，使得接收机可以在宽带宽信号130上执行可靠的前同步码处理(载波检测、增益控制、信道估算等等)。 
在实施例中，多信道遗留前同步码和分组报头允许前同步码的遗留无线台接收，以及在遗留信道上进行可靠的载波检测、增益控制和信道估算。保护频带传输允许在剩余频谱(将用于宽带宽有效载荷的传输)上进行可靠的载波检测、增益控制和信道测定。此外，遗留无线台一般能够容忍与期待信号同功率的邻近信道传输。而且，遗留无线台能够识别遗留前同步码和分组报头，以致他们能够检测信号的存在、实行增益控制、信道估算以及其它前 同步码处理和/或解码分组报头，从而推迟传输直到宽带传输结束为止。此外，保护频带中传输的能量将被接收机忽略，因此不会阻碍该宽带信号的遗留部分的接收。 
新版设备(例如遵循IEEE 802.11n的设备)，将具有更大的载波检测能量，能够更好地进行接收功率估算，从而能够对分组更好地进行增益控制，能够在保护频带估算信道响应(用于有效载荷解调期间)；且因遗留无线台能够识别该传输并推迟发射直到该传输结束，从而具有对媒体的全面接入能力。 
图7描述了位于近区内的两个无线通信设备200、202之间的无线通信，该区域内唯一使用的一种协议是IEEE 802.11n。该无线通信可以是直接进行的(也就是说，从无线通信设备到无线通信设备)，也可以是间接进行的(也就是说，从无线通信设备到接入点再到无线通信设备)。在这一实施例中，无线通信设备200向无线通信设备202提供帧104。该帧104包括无线通信建立信息部分106和数据部分108。该无线通信建立信息部分106包括一个可以是8微秒长的短训练序列(STS)157、一个可以是4微秒长的第一补充长训练序列(suppl LTS)159(其是多个补充长训练序列161中的一个)和一个可以是4微秒长的信号字段(SIG)163。值得注意的是，补充长训练序列159、161的数量与多入输出无线通信所使用的发射天线的数量相对应。 
帧104的数据部分包括多个持续时间为4微秒的数据符号165、167、169。最后的数据符号169视需要也可包括尾位和填充位。 
图8描述了两无线通信设备200、202间的无线通信，这两个无线通信设备均遵循IEEE 802.11n规范。这种通信发生在包括有遵循802.11n规范的设备、遵循802.11a规范的设备和/或遵循802.11g规范的设备的近区内。在这种情况 下，该无线通信可以直接或间接进行，帧220包括建立信息的遗留部分212、建立信息的剩余部分214和数据部分108。 
建立信息的遗留部分212包括一个短训练序列157、一个长训练序列171和一个信号字段173，其中短训练序列157持续8微秒，长训练序列171持续8微秒，信号字段173持续4微秒。众所周知，信号字段173包括几个比特以表明帧220的持续时间。同样地，该近区内遵循802.11a规范的设备和该近区内遵循802.11g规范的设备将识别正被传输的帧，即使该设备不能解释该帧的剩余部分。在这种情况下，基于对建立信息的遗留部分212的正确解释，遗留设备(遵循802.11a规范的设备和802.11g规范的设备)将避免与802.11n通信的冲突。 
建立信息的剩余部分214包括附加的补充长训练序列159、161，每一补 
S k = S 10 , k S 11 , k S 12 , k S 20 , k S 21 , k S 22 , k S 30 , k S 31 , k S 32 , k = S 00 , k S 00 , k · e i · θ k S 00 , k · e i · φ k S 00 , k S 00 , k · e i · ( θ k - 4 · π 3 ) S 00 , k · e i · ( φ k - 2 · π 3 ) S 00 , k S 00 , k · e i · ( θ k - 2 · π 3 ) S 00 , k · e i · ( φ k - 4 · π 3 )
θk＝π·k/(4·Nsubcarriers) 
φk＝π·(k+4)/(2·Nsubcarriers) 
充长训练序列159、161持续4微秒。建立信息的剩余部分214还包括一高数据信号字段163，该高数据信号字段163持续4微秒，提供有关该帧的附加信息。数据部分108包括数据符号165、167、169，如前述图7的描述其持续4微秒。在这种情况下，该遗留保护在物理层提供。 
图9描述了遵循IEEE 802.11n规范的两无线通信设备200、202间的无线通信。该无线通信可以直接或间接在近区内进行，该近区包括遵循IEEE 802.11 规范的设备，遵循802.11a规范、802.11b规范和/或遵循802.11g规范的设备。在这种情况下，该帧222包括建立信息的遗留部分212、建立信息的剩余部分214和数据部分108。如图所示，建立信息的遗留部分212或遗留帧包括IEEE802.11规范的物理层前同步码(也就是短训练序列(STS)157、长训练序列(LTS)171和信号字段(SIG)173)和介质访问控制层(MAC)间隔帧部分175，该部分表明该可以被遗留设备解释的特殊帧的特点。在这种情况下，该遗留保护在介质访问控制层提供。 
建立信息的剩余部分214包括多个补充长训练序列159、161和高数据信号字段163。如前所述，数据部分108包括多个数据符号165、167、169。 
如图10所示为向后兼容的信令格式，包括遗留前同步码140、信号字段142、扩展前同步码144、多个附加信号字段146、150、154、多个数据单元(业务/物理层收敛过程业务数据单元(Service/PSDU))148、152、156和帧间隙158。通常，该帧格式如图8、9所描述的一样，初始信号字段142用于通知遗留设备该帧持续的时间，使得当信道被新版设备使用时，遗留装置不必试图接入该信道。信号字段142还用于通知新版设备(例如遵循IEEE802.11n规范的设备)对于802.11n传输的信道使用状况和用于该传输的发射天线的数量。 
附加信号字段146、150、154表明编码率/模式、帧长度(以字节为单位)、帧中最后一个物理层收敛过程业务数据单元(PSDU)(或分帧(burst))、是否需要物理层收敛过程业务数据单元(PSDU)立即确认应答(ACK)以及检错能力。编码率/模式部分可以为6比特长：隐含(implicitly)传输发射天线的数量(在类似802.11n的情形下将不存在遗留信号字段)；隐含传输信道带宽(由20MHz 或40MHz信道设备传输的802.11n信号字段应该由20MHz或40MHz信道设备接收)；假设物理层数据速率从6mbps到448mbps，并随着各更高数据速率的增长，具有大概33％的吞吐量，要求16编码率或4比特；和/或允许以四种模式获取任何给定编码率(改变信道带宽、副载波星座大小、发射天线数量等)或者2比特。 
信号字段的长度部分可以是12比特：在遗留版本情况下，允许物理层收敛过程业务数据单元(PSDU)长达4095个字节；对于物理层收敛过程业务数据单元分帧(bursting)的介质访问控制层的扩展，无需表现在长度上(例如作为一个分帧标识符或分帧长度)，因分帧(burst)长度在分帧开始时是不知道的，即使知道分帧长度，也仅需要在分帧开始或结束时被传输一次，而不需要将物理层收敛过程业务数据单元编入物理层的一个分帧中(介质访问控制方法作为唯一的物理层收敛过程业务数据单元识别符而存在)。 
信号字段146、150、154的最后一个物理层收敛过程业务数据单元部分可以是1比特，如上述说明，在分帧结束时传输一次分帧长度，用1比特表示“最后的物理层收敛过程业务数据单元”。信号字段的立即确认应答(ACK)部分可以是1比特，以解决当对应于传输分帧中的一连串的物理层收敛过程业务数据单元所要求的一连串立即介质访问控制方式的确认应答时，响应设备之间的争用。 
在另一实施例中，每一信号字段146、150、154可以使用26-30比特来传输编码率/模式(6比特)、长度(12比特)、最后的物理层收敛过程业务数据单元(1比特)、立即确认应答(ACK)(1比特)、循环冗余码校验(CRC)(4比特)以及2-6保留比特。该循环冗余码校验部分提供错误检测。 
此外，遗留编码和调制在48数据承载副载波中采用1/2码率卷积码和二进制移相键控，允许每信号字段24个未编码比特，其中18个信息比特有效、剩余6位为立即解码提供尾位。在.11n通信中，信号字段采用每信号字段26-30个信息比特，仍至少保持其稳固的性能(为获得设定的信号字段误码概率所需的参照信噪比)，提供优良的检错能力。 
在48数据承载副载波中，帧调制可以包括四相相移键控，允许每信号字段146、150、154有96个已编码比特，且对于40MHz信道，可以包括在上或下20MHz半带重复48副载波的使用，以允许20MHz信道.11n设备解调.11n信号字段。 
编码可以有几种选择。第一选择采用6个保留信息比特，遗留约束长度为6，1/2码率卷积码，G＝[133，171]，插入18个“尾”位(12加上6个遗留尾位)，以允许将传输序列的3个位置处的编码器状态视为理想。此外，未编码位和“尾”位的排列如下： 
[10个信息位(info)，6个尾位(tail)，10个信息位，6个尾位，10个信息位，6个尾位]＝30个信息位+18个尾位＝48个未编码位，或96个编码位每信号字段。 
第二选择采用4个保留信息位，外层(6，4)里德所罗门块编码GF(27)，内层遗留约束长度为6，1/2卷级码，G＝[133，171]，附加6个尾位。28个信息位构成4个GF(27)元素，14个校验位或2个GF(27)元素通过里德所罗门编码相加，得到42个块编码位或1个里德所罗门块；尾位加起来得到48个非卷积编码位，或每信号字段96个连接编码位。 
第三选择采用2个保留信息位，约束长度为6，1/3卷级码，G＝[117，127， 155]，附加6个尾位。26个信息位+6个尾位＝32个未编码位，或每信号字段96个编码位。 
图11描述了无线局域网的近区内只存在新版设备(例如遵循IEEE802.11n规范的设备)时帧的状况。在这种情况下，信令格式包括本地(native)前同步码160、多个附加信号字段162、166、170、多个数据单元(业务/物理层收敛过程业务数据单元)164、168、172和帧间隙174。信号字段162、166、170与图10所示信号字段142、146、150、154传输相同的信息。 
本专业普通技术人员会意识到，术语“基本上”或“大约”，正如这里可能用到的，对相应的术语提供一种业内可接受的公差。这种业内可接受的公差从小于1％到20％，并对应于，但不限于，组件值、集成电路处理波动、温度波动、上升和下降时间和/或热噪声。本专业普通技术人员还会意识到，术语“可操作地连接”，正如这里可能用到的，包括通过另一个组件、元件、电路或模块直接连接和间接连接，其中对于间接连接，中间插入组件、元件、电路或模块并不改变信号的信息，但可以调整其电流电平、电压电平和/或功率电平。正如本专业普通技术人员会意识到的，推断连接(亦即，一个元件根据推论连接到另一个元件)包括两个元件之间用相同于“可操作地连接”的方法直接和间接连接。正如本专业普通技术人员还会意识到的，术语“比较结果有利”，正如这里可能用的，指两个或多个元件、项目、信号等之间的比较提供一个想要的关系。例如，当想要的关系是信号1具有大于信号2的振幅时，当信号1的振幅大于信号2的振幅或信号2的振幅小于信号1振幅时，可以得到有利的比较结果。 
以上列举了几个在具有遗留设备的网络中进行无线通信的实施例。作为 本技术领域内的普通技术人员知晓，可以根据本发明思想得到的其它的实施方式，亦在本发明权利要求的范围之内。 
本专利申请根据美国法典第35编第119条要求尚处审查中的六件专利申请的优先权： 
第一件申请的名称为“用于高数据吞吐量无线通信的可配置频谱掩码(Configurable Spectral Mask for Use in a High Data Throughput WirelessCommunication)”，申请号为10/778,754，申请日为2004年2月13日； 
第二件申请的名称为“高数据吞吐量无线局域网传输的帧格式(FrameFormat for High Data Throughput wireless Local area Network Transmissions)”，申请号为10/778,751，申请日为2004年2月13日； 
第三件申请的名称为“高数据吞吐量无线局域网接收机(High DataThroughput wireless Local Area Network Receiver)”，申请号为10/779,245，申请日为2004年2月13日； 
第四件申请的名称为“无线局域网中的多种协议无线通信(MultipleProtocol Wireless Communications in a WLAN)”，临时申请号为60/544,605，申请日为2004年2月13日； 
第五件申请的名称为“遵循不同协议的无线台间的无线通信(WirelessCommunication Between Stations of differing Protocols)”，临时申请号为60/546,622，申请日为2004年2月20日； 
第六件申请与本申请同名，临时申请号为60/575,921，临时申请日为2004年6月1日。 

Claims (10)

1.一种无线通信方法，包括：
确定无线通信的一个近区内是否存在遗留设备；
当该近区内存在至少一个遗留设备时，对帧格式进行编排，使其包括：
遗留前同步码；
信号字段；
扩展前同步码；
至少一个附加信号字段；
至少一个业务字段；
帧间隙；以及
数据字段；
其中，所述信号字段用于通知所述至少一个遗留设备该帧持续的时间，使得当信道被新版设备使用时，所述至少一个遗留设备不必试图接入该信道。
2.根据权利要求1所述的无线通信方法，当近区内不存在至少一个遗留设备时，对帧格式进行编排，使其包括：
本地前同步码；
至少一个信号字段；
至少一个业务字段；
帧间隙；以及
数据字段。
3.根据权利要求2所述的无线通信方法，其中所述至少一个信号字段至少包括以下各部分之一：
编码率/模式信息；
长度信息；
帧指示的最后数据单元；
数据单元确认应答要求；
以及检错能力。
4.根据权利要求3所述的无线通信方法，其中所述编码率/模式信息至少包括以下各部分之一：
隐含的发射天线数量；
隐含的信道带宽；以及
物理层数据速率。
5.根据权利要求3所述的无线通信方法，其中所述长度信息至少包括物理层收敛过程业务数据单元(PSDU)的字节之一。
6.一种射频发射机，包括：
可操作地连接的基带处理模块，用于将出站数据转换为出站符号流；以及
可操作地连接的发射机部分，用于将所述出站符号流转换为出站射频信号，其中基带处理模块可操作地连接，用以
确定无线通信的一个近区内是否存在遗留设备；
当该近区内存在至少一个遗留设备时，对帧格式进行编排，使其包括：
遗留前同步码；
信号字段；
扩展前同步码；
至少一个附加信号字段；
至少一个业务字段；
帧间隙；以及
数据字段；
其中，所述信号字段用于通知所述至少一个遗留设备该帧持续的时间，使得当信道被新版设备使用时，所述至少一个遗留设备不必试图接入该信道。
7.根据权利要求6所述的射频发射机，其中所述基带处理模块还可以可操作地连接，用以：
当近区内不存在至少一个遗留设备时，对帧格式进行编排，使其包括：
本地前同步码；
至少一个信号字段；
至少一个业务字段；
帧间隙；以及
数据字段。
8.根据权利要求7所述的射频发射机，其中所述至少一个信号字段至少包括以下各部分之一：
编码率/模式信息；
长度信息；
帧指示的最后数据单元；
数据单元确认应答要求；
以及检错能力。
9.根据权利要求8所述的射频发射机，其中所述编码率/模式信息至少包括以下各部分之一：
隐含的发射天线数量；
隐含的信道带宽；以及
物理层数据速率。
10.根据权利要求8所述的射频发射机，其中所述长度信息至少包括物理层收敛过程业务数据单元(PSDU)的字节之一。
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