CN1965543A - 用于发送/接收包括在同一传输中的主消息和辅助消息的信息的方法、设备和信号 - Google Patents
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Abstract
用于发送信息的发射机(116)和用于接收信息的接收机(126)利用包括被组合在同一发送或同一接收中的主消息和辅助消息的信息来限定,其中主消息和辅助消息包括通信协议信令消息,以避免协议变换配置需要被附加或被设置在发射机(116)和接收机(126)之间。这增加了发射机(116)和接收机(126)的效率。主和辅助通信协议消息依据第一和第二标准,诸如802.11a和诸如802.11n的以后标准。在接收机(126)依据第一或第二标准的情况下,接收机(126)能检测主或辅助通信协议消息。辅助消息通过一组调制星座的子集的调制或通过选择被嵌入在主消息中。
Description
技术领域
本发明涉及用于向接收机发送信息的发射机,并且还涉及用于从发射机接收信息的接收机,以及还涉及包括该发射机和/或包括该接收机的设备,涉及用于在发射机和接收机之间交换信息的方法,并且涉及信号。
这样的设备的示例是移动电话、个人数字助理、桌上型和/或膝上型和/或手持计算机和无线接口。
背景技术
现有技术的配置(arrangement)从EP 0742662A1中公知,其公开了协议变换配置。这个协议变换配置被设置在基于第一协议的第一配置和基于第二协议的第二配置之间,并将第一信息元素与存储的第二信息元素而且有可能与存储的第三信息元素进行比较,并根据一个或多个比较结果传送第一信息元素或第二信息元素。
该公知配置是有缺陷的,尤其,由于其形成必须增加并且必须设置在第一和第二配置之间的附加配置的事实。
发明内容
特别地,本发明的第一目的是提供不需要被增加并被放置在发射机和接收机之间的附加配置的发射机。特别地,本发明的第二目的是提供不需要被附加并被放置在发射机和接收机之间的附加配置的接收机。特别地,本发明的其他目的是提供包括这样的发射机和/或包括这样的接收机的设备,提供用于在发射机和接收机之间交换信息的方法,和提供待在发射机和接收机之间交换的信号,其中发射机和接收机不需要附加配置附加和放置在它们之间。
根据本发明的用于向接收机发送信息的发射机利用包括组合在同一发送中的主消息和辅助消息的信息来限定,其中主消息和辅助消息包括通信协议信令消息。根据本发明的用于接收来自发射机的信息的接收机利用包括组合在同一发送中的主消息和辅助消息的信息来限定,其中主消息和辅助消息包括通信协议信令消息。
通过引入均包括至少一个通信协议信令消息的主消息和辅助消息,其中主消息和辅助消息形成根据发射机在同一发送中发射的信息的一部分,或者主消息和辅助消息形成根据接收机在同一接收中接收的信息的一部分,不再需要附加协议变换配置和将这个协议变换配置放置在发射机和接收机之间。这是一个极大的优点。
主消息和辅助消息可以包括进一步消息和/或进一步信息,并且该信息还可以包括消息和/或进一步信息,而且同一发送和/或同一接收还可以包括进一步消息和/或进一步信息,而不背离本发明的范围。根据本发明的发射机和根据本发明的接收机并不需要附加配置放置在它们之间,并不排除附加配置(将要)放置在它们之间。
特别地,本发明进一步优点还在于,在同一发送中发射的或在同一接收中接收的主消息和辅助消息的组合提高了发射机和接收机的效率。
本发明的一个方面在于,在一次发送和/或在一次接收中,主消息和辅助消息包括主与辅助通信协议信令消息,其中在接收机为主类型的情况下主通信协议信令消息被预定用于接收机,而在接收机为辅助类型的情况下辅助通信协议信令消息被预定用于接收机。因此,主与辅助通信协议信令消息是不同的消息,并且主和辅助接收机类型为不同的接收机类型。因此,在接收机为主类型的情况下,其能检测主通信协议信令消息,而在接收机为辅助类型的情况下,其至少能检测辅助通信协议信令消息,而发射机无需知道接收机类型。
根据本发明的发射机的一个实施例利用依据第一标准的主通信协议消息和依据第二标准的辅助通信协议消息来限定。根据本发明的接收机的一个实施例由依据第一标准的主通信协议消息和依据第二标准的辅助通信协议消息来限定。对于这两个实施例,在接收机依据第一标准的情况下,接收机能检测主通信协议消息,并且在接收机依据第二标准的情况下,接收机能检测辅助通信协议消息。
通过引入依据不同标准的不同的通信协议消息,这些标准能并行使用而协议变换配置无需附加和放置于发射机与接收机之间。通过在接收机依据相应的第一和/或第二标准的情况下使接收机能检测相应的主和/或辅助通信协议消息,可以使用两个不同的接收机来接收相同的信息。这例如允许在一个包括一个或多个发射机和一个或多个旧的接收机与一个或多个新的接收机的系统中并行使用旧的和新的接收机。
在最低情况下,依据第一标准的接收机应能检测主通信协议消息,且依据第二标准的接收机应能检测辅助通信协议消息。在优选的情况下,依据第二标准的接收机也能检测主通信协议。术语“标准”可以对应于“标准”或“协议”,但是也可以对应于“类别”或“模式”或“构造”,并且不应被太限制性地解释。术语“在接收机依据特定标准的情况下,接收机能检测特定的通信协议消息”不应被太限制性地解释,并且也可以包括“在接收机被切换为特定标准或协议或类别或模式或构造的情况下,可切换的接收机能检测特定的通信协议消息”。
根据本发明的发射机的一个实施例利用为802.11a的第一标准来限定,并且第二标准为后一标准。根据本发明的接收机的一个实施例利用为802.11a的第一标准来限定,并且第二标准为后一标准。结果,后一标准诸如802.11n标准变得与802.11a标准反向兼容。不排除其他的标准。
根据本发明的发射机的一个实施例利用为数字消息的主消息和辅助消息来限定。根据本发明的接收机的实施例利用为数字消息的主消息和辅助消息来限定。结果,数字水印技术被引入到通信协议技术中。
根据本发明的发射机的一个实施例利用通过至少一部分的主消息的调制和/或通过一组调制星座(constellation)的子集的选择被嵌入到主消息中的辅助消息来限定,这组调制星座被用作(坐)标(方)格(reference grid)。根据本发明的接收机的一个实施例利用通过至少一部分主消息的调制和/或通过一组调制星座的子集的选择被嵌入到主消息中的辅助消息来限定,该组调制星座被用作标格。
调制可以包括调幅、功率调制、调频和/或相位调制,而不排除其他的调制。该组调制星座的子集的选择可以包括一组幅度正交调制星座的子集的选择,并不排除其他的星座。结果,实现了高效的发射机和高效的接收机。
根据本发明的发射机的一个实施例利用辅助消息来限定,其中辅助消息限定在信息中使用的帧的类型和/或发射机使用的天线的数量和/或方案和/或速率和/或代码。根据本发明的接收机的实施例利用辅助消息来限定,其中辅助消息限定在信息中使用的帧的类型和/或发射机使用的天线的数量和/或方案和/或速率和/或代码。
帧的类型例如表示信息的特定帧为802.11a帧或802.11n帧,并不排除其他类型的帧。发射机使用的天线的数量例如等于到达接收机的数据流的数量,并不排除其他情况。方案例如限定发射机采用的调制方案,并不排除其他方案。速率例如限定发射机采用的编码速率,并不排除其他类型的速率。代码例如限定发射机采用的纠错码,并不排除其他类型的代码,诸如传输码和加密码。
根据本发明的设备的实施例和根据本发明的方法的实施例以及根据本发明的信号的实施例对应于根据本发明的发射机的实施例和根据本发明的接收机的实施例。
特别地,本发明基于将避免发射机和接收机之间的通信协议信令消息的附加协议变换的见识,并且特别基于主消息和辅助消息将被组合在同一传输中的基本思想,其中主消息和辅助消息均包括至少一个通信协议信令消息。
本发明特别解决这些问题,以提供不需要附加配置被附加和被放置在发射机和接收机之间的发射机,并提供不需要附加配置被附加和被放置在发射机和接收机之间的接收机,且本发明是进一步有利的,尤其在于:在同一发送中发射的或在同一接收中接收的主消息和辅助消息的组合增加了发射机和接收机的效率。
本发明的这些和其他方面从下面描述的实施例将变得明白,并将参考这些实施例进行阐述。
附图说明
在附图中:
图1用图解法显示多输入多输出设备;
图2用图解法显示根据本发明的示例性发射机;
图3用图解法显示根据本发明的示例性接收机;
图4表示示例性检测的流程图;
图5表示802.11a信号场(field)的结构;
图6表示示例性调制;和
图7表示示例性调制星座。
具体实施方式
图1中示出的多输入多输出设备100诸如无线局域网多输入多输出收发信机包括例如第一输出级,该第一输出级包括通过第一发射模拟单元110和第一数字-模拟转换器112和第一多路复用器114被耦合到发射编码器116的第一发射天线,和包括例如第二输出级,该第二输出级包括通过第二发射模拟单元111和第二数字-模拟转换器113和第二多路复用器115被耦合到发射编码器116的第二发射天线。发射模拟单元110和111例如均包括功率放大器,且多路复用器114和115例如均包括正交频分多路复用器(OFDM)。发射编码器116的输入耦合到预处理器117的输出,并且发射编码器116的另一输入耦合到发射控制器134的输出。发射控制器134的输入耦合到实时媒体访问控制单元137的输出。预处理器117的输入耦合到接口单元101的输出,并且预处理器117的其他输入耦合到实时媒体访问控制单元137的另一输出。
图1中示出的多输入多输出设备100还包括例如第一输入级,该第一输入级包括通过第一接收模拟单元120和第一模拟-数字转换器122和第一内部接收机124耦合到外部接收机126的第一接收天线,并包括例如第二输入级,该第二输入级包括通过第二接收模拟单元121和第二模拟-数字转换器123和第二内部接收机125耦合到外部接收机126的第二接收天线。接收模拟单元120和121例如均包括前端(设备)。外部接收机126的输入耦合到后处理器127的输入,且外部接收机126的输入耦合到接收控制器135的输出。接收控制器135的其他输入耦合到实时媒体访问控制单元137的输入。后处理器127的输出耦合到接口单元101的输入,和后处理器127的其他输出耦合到实时媒体访问控制单元137的其他输入。接收控制器135的其他输入耦合到内部接收机124和125的输出。
接口101还耦合到和/或包括结构与系统管理单元102、主机单元103和媒体访问控制单元103。主机单元102能进一步与单元101和103通信,且进一步耦合到未示出的其他设备。每个块116-117-126-127-134-135-137和/或每个单元101-104可以是硬件或可以是通过处理器运行的软件或可以是硬件和软件的混合。
图2中示出的示例性发射机1包括控制器11和循环冗余校验单元12,其中单元12包括用于接收待发射的主消息的输入。循环冗余校验单元12的输出耦合到加扰器13的输入,该加扰器的输出耦合到编码器14的输入,该编码器的输出耦合到交织器(interleaver)15的输入,该交织器的输出耦合到映射器(mapper)16的输入。映射器16包括耦合到水印嵌入器17的输出的另一输入,其中水印嵌入器17用于将辅助消息嵌入到主消息中。水印嵌入器的输入耦合到控制器11的输出,用于接收辅助消息。映射器16还包括用于生成待发射的信息的输出,该信息包括组合在同一发送中的主消息和辅助消息,其中主消息和辅助消息包括通信协议信令消息。发射机1例如对应于如图1中示出的发射编码器116。因此,图1中示出的设备100变为根据本发明的设备。
图3中示出的示例性接收机2包括控制器21和解映射器(demapper)22,其中解映射器包括用于接收信息的输入,该信息包括组合在相同接收中的主消息和辅助消息,其中主消息和辅助消息包括通信协议信令消息。水印检测器27的输入耦合到解映射处理器22的输入,也用于接收被发射的信息。解映射处理器22的输出耦合到去交织器23的输入并耦合到水印检测器27的其他输入,用于从发射的信息中的主消息中提取辅助消息。去交织器23的输出耦合到解码器24的输入,该解码器的输出耦合到解扰器25的输入,该解扰器的输出耦合到循环冗余校验单元26的输入。水印检测器27的输出耦合到控制器21的输入,用于供应辅助消息。循环冗余校验单元26还包括用于生成主消息的输出。接收机2例如对应于如图1所示的外部接收机126。因此,图1中示出的设备100变成根据本发明的设备。
在图2-3中,任意单元和/或块可以是硬件或可以是待由处理器运行的软件或可以是硬件和软件的混合。
在图4中示出的示例性检测的流程图中,下面的块包括下面的意思:
块31:发射信息的前同步码的检测。
块32:解码检测的前同步码。
块33:检测水印。
块34:比较检测的水印和预定义的标记。如果相等,则转到块35,如果不等,则转到块36。
决35:帧是第一类型的帧,相应地解码。
块36:帧是第二(三)类型的帧。
块37:相应地解码。
在主通信协议消息依据第一标准“802.11a”且辅助通信协议消息依据第二标准“802.11n”的情况下,图4中示出的示例性检测变成如下。“802.11a”前同步码被检测到,块31。“802.11a”信号场被解码,块32。嵌入的码字B被检测到,块33。将码字B与预定义的码字BO比较,决34。如果相等,则帧为“802.11a”帧,并且将根据信号场执行解码,块35。如果不等,则码字B应等于Bi,其中i=1,...,k,块36。帧为“802.11n”帧,其处于模式i中,并且将对前同步码的其余部分和帧的其余部分执行解码。为了实现块33,可以使用例如MMSE检测器。这种检测器例如对于所有的码字B={B0...Bk}计算||R-HB||,并且将B设置为等于使距离最小化的码字。将不排除其他类型的检测器。
这样,主信号和辅助信号被交换,同时被组合在相同的发射中和/或相同的接收中。辅助信号可以利用这种方式来设计,即,甚至在该信号由只被设计并被优化用于主信号存在的第一类别设备(例如,传统设备,低功率设备,简单设备等)接收的情况下,它也不影响主信号的检测。同时,第二类别设备(例如,新设备、更有能力的设备、或具有专有的非标准创新的设备等)可靠地检测主信号和辅助信号,或仅检测辅助信号。
一种重要的示例可以是用于无线局域网的协议,其中第一类别的设备(传统802.11a)在发射脉冲的初始化期间检测主BPSK。第二类别的设备还检测附加(辅助)信号。从辅助信号中,这些设备知道传输将在多输入多输出(mimo)模式中,这提供更高的吞吐量和/或更好的可靠性。对于mimo模式,训练序列、协议信令和/或调制方法不同于传统的标准。
根据第一应用,在多设备无线电网络中,中央节点(例如,接入点、住宅入口、DVD+RW播放器等)向遵守传统标准的设备以及向理解新标准的设备发送信息。对于传统标准,可能使用802.11a(进一步被称为11a)在此作为参考,而对于即将到来的标准,可能使用802.11n(进一步被称为11n)例如作为新标准。在向新的11n设备开始发射时,中央节点需要向包括11a和11n类型的所有设备发送控制消息。由于旧设备需要明白传输开始了,因此中央节点需要以主信号的形式发射信号。还有,新设备也必须理解发射将为新的格式,这个新的设备需要接收传递这个消息的辅助信号。该辅助信号(消息)优选地利用主信号(消息)被嵌入,其中主信号使得传统设备对于如在主信号中所述的特定持续时间保持沉默。这样的消息存在并定义在标准的媒体访问控制层中。在示例情况11a WiFi中,这个消息包含待交换的字节的比特率、编码和数量。任何(传统的或新的)接收机能确定发射的持续时间为长度除以速率。为了图解这一切,在图5中显示了在11a传统发射中的信号场(R=速率,4比特,L=长度,12比特,并且ST=信号尾部,6比特)。
在mimo模式中向11n设备开始发射时,发射机挑选现有的11a模式,它选择特定的比特R1-R4,并且计算需要发射多少字节来创建长度等于预期的mimo发射的虚拟消息。相应地,设置L(长度)字段。通常,以高于11a的速率发射mimo信号,因此虚拟消息的L(长度)大概具有大于实际11n消息的值,从而例如在例如以秒表示的情况下具有相同的持续时间。发射机然后表面上利用训练序列和包含用于这种虚拟消息的L(长度)参数的信号场消息来开始11a发射。但是,该发射机还增加嵌入的(辅助)消息,该消息通知具有mimo能力的设备(11n设备):实际上,mimo发射将随后,这在至少一个参数上不同于在主信号场消息中所提到的参数。
辅助消息然后优选地已经携带新传输方案的关键参数。这样的参数的示例为mimo空间多路复用传输中天线的数量、是应用空间时间块码还是应用Alamouti方案、比特率、编码率、纠错码的选择、具有相对或绝对信道数量的信道束缚方案的使用等。作为接收这个主消息和辅助消息的结果,传统的和新的设备将理解:该信道将是忙的,同时预期的新设备知道它必须以新的mimo模式处理接下来的流。
根据第二和进一步的应用,本发明还能应用于非正交频分多路复用的环境,诸如蓝牙环境。优选地,辅助直接序列扩(展)频(谱)信号被附加到主蓝牙信号,从而辅助直接序列扩展频谱信号的芯片速率等于主蓝牙信号的符号速率。辅助直接序列扩展频谱信号能例如传送参数,以控制Ultra Wide Band(超宽带)传输。
在图6中,示出了示例性调制。发射信号为r(t)=r1(t)+r2(t),其中r1(t)为主信号,而r2(t)为辅助信号。例如,根据主消息比特,r1(t)=+1伏或-1伏,并且根据辅助消息比特,r2(t)=+0.1伏或-0.1伏。接收机可以优选地采用至少三个电压电平:-1伏、0伏和+1伏来实施限制器。接收的信号s(t)将被解码如下:
s(t)<-1伏 主消息”0” 辅助信号”0”
-1伏<s(t)<0伏 主消息”0” 辅助信号”1”
0伏<s(t)<+1伏 主消息”1” 辅助信号”0”
s(t)>+1伏 主消息”1” 辅助信号”1”
显然,如果信道包含噪音,则辅助信号的误码率将显著大于主信号的误码率。这个效应可以利用强的纠错码来补偿。在我们的示例中,发射序列10001能用于识别用于辅助信号的逻辑“0”,和或者发射序列01110能用于识别用于辅助信号的逻辑“1”。在图6中,上比特11010是主信号比特,而下比特10001是辅助信号比特。
应用的重要组可能是与区分只有主信号的发射和具有主信号与辅助信号的发射相关的应用。在这个实施例中,接收机能例如在检测到的辅助信号序列既不紧密匹配10001也不匹配01110的情况下判定辅助信号缺席。这里,紧密匹配可以被限定为一个符号的汉明(Hamming)距离或更少。序列10000可作为辅助消息“0”被接受,而辅助信号01001可被解释为辅助消息不存在。
在图7中,示出了示例性调制星座(用于分等级调制的信号星座)。这是更复杂的实施例。正交频分多路复用信号具有64个子载波,每个子载波都包含正交调幅符号。使用在16、64或256正交调幅信号中的点的子集。水平轴限定正交分量,而垂直轴限定同相分量。64正交调幅信号星座被用作标格。通过选择或者在上区域或者在下区域中的点来发射主消息“0”和“1”。通过从被选区域内的四个点中选出一个点来嵌入辅助消息。通过组合多个子载波中的能量例如通过使用Multi-Carrier-CDMA(MC-CDMA)或Coded-OFDM来增强辅助消息的可靠性。
应注意:在现有技术的模拟军事语音通信系统中,需要发射机强的数字鉴别,并且建议将具有低比特率的直接序列扩频数字信号附加到FM调制的模拟语音信号。该扩频信号包含发射机或操作该发射机的用户的数字签名。在无线电数据系统(RDS)中,建议将数字信号附加到FM无线电广播信号。这里,将数十kbit/s的慢数字信号定位于单声道和立体声音频信号的模拟多路复用的外部。这些信号共同地进行FM调制。与此相反,本发明主要应用于都为数字的主信号和辅助信号。
水印(I.J.Cox,M.Miller,J.P.M.G.Linnartz和A.C.C.Kalker,“A review of watermarking principles and practices”,“Digital SignalProcessing for Multimedia Systems”的第17章,K.K.Parhi和T.Nishitani(eds.),Marcel Dekker,Inc.,纽约,1999年3月)是用于将附加数据(例如,版权信息)“嵌入”到音频或视频内容中的公知方法。这里,内容充当主信号,且水印有效负载充当辅助信号。根据本发明,应用水印技术,以使辅助信号包括一个或多个通信协议中的一个或多个信令消息,和/或应用水印技术,以使主信号包括一个或多个通信协议中的一个或多个信令消息。还能应用水印技术,以使主信号包括一个或多个传统通信协议(例如,Wifi IEEE802.11a,蓝牙)中的一个或多个信令消息,并且同时辅助信号包括与新生代设备(例如,802.11n,新一代LAN或PAN标准)相关的一个或多个信令消息。
分级调制对于广播信息给一组均具有它自己的链路质量的接收机是公知的概念。选择调制,以使得具有良好信道的接收机能提取所有(主和辅助)信息,而具有差信道的接收机仍能够恢复至少一部分的(主)信息。选择这个部分,以使之形成一致的信息内容。在过去已经提出用于数字电视广播。通常,这个主信息是较低分辨率的视频流。利用辅助信息,能实现更高分辨率视频。根据本发明,应用分级调制,以使辅助信号包括一个或多个通信协议中的一个或多个信令信息。这一思想能应用于各种主消息,包括训练序列、协议控制消息和/或用户数据有效负载。还能应用分级调制,以使主信号包括一个或多个通信协议中的一个或多个信令消息。还能应用分级调制,以使主信号包括一个或多个传统通信协议(例如,Wifi IEEE 802.11a,蓝牙)中的一个或多个信令消息,并且同时辅助信号包括一个或多个与新生代设备(例如,802.11n,新一代LAN或PAN标准)相关的一个或多个信令消息。同样,辅助信号可以包括一个或多个与更大功率设备相关的信令消息,而主消息仅利用低功率设备来检测。
在设置中能应用分级编码,其中不同类别的接收机(例如,传统的和新的接收机)都需要可靠地操作。主消息应被所有接收机可靠地解码,而较弱的辅助消息应同样是可靠的。这可以通过将强的编码增益或扩展增益包括在补偿辅助信号中的较弱信号功率的辅助信号中来实现。这与分级编码的常规操作模式相反,在常规的操作模式中辅助信号通常具有比主信号更大的速率,但是其中辅助信号只在良好的信道条件下才能被恢复。
Multi-Carrier CDMA(多载波CDMA)是将直接序列CDMA与OFDM发射组合的扩频形式。MC-CDMA已被公开在1993年的公开文献(N.Yee,J.P.M.G.Linnartz和G.Fettweis,“Multi-Carrier CDMAin indoor wireless Radio Networks”,IEEE Personal Indoor and MobileRadio Communications(PIMRC)Int.Conference,1993年9月,日本横滨,第109-113页)中。已经提出将MC-CDMA用于发射诸如视频流的信息,并将其看作Coded OFDM的可选(替代)方式。根据本发明,MC-CDMA可在主OFDM信号的顶部被覆盖为辅助信号。
本发明可应用于接收机和发射机用于无线通信。因此,这改善了依赖于无线链路的设备的操作。本发明可用于具有数字无线链路的消费电子设备(电视机,无线路由器,集线器,无线视频流式磁带机,用于无线视频分布的客户机,视频,音乐和图像存储设备),也能应用于通过数字无线链路控制或发射的专业设备、公司设备、军事设备。这能应用用于医院网络或基于公共无线LAN标准的设备的特定扩展。这个解决方案可以实施在例如汽车之间或汽车与路旁通信站之间的车辆通信。
该解决方案能够由想确保理解主标准的设备在特定周期期间保持沉默的辅助标准的系统来使用。通常,在标准的PHY或MAC层中限定:设备应监听信道,以了解正在进行的传输。尤其,如果表示信道对于一定时间周期将是忙碌的消息被截取,则其他设备在这段时期期间将保持沉默。根据本发明,根据主标准选择主消息,并且选择将被符合辅助标准的设备理解的辅助消息。辅助标准可以是802.11n,并且主标准可以是802.11a或802.11g。辅助标准可以是具有吞吐量超过1Gbit/s的WLAN,而主标准可以是802.11n。辅助标准可以是医院网络,而主标准可以是802.11a或802.11g。这并不排除其他的示例。
进一步应注意,为了传统设备的顺应性,11n发射可以利用11a前同步码开始,以便将忙信道通知11a设备。在这个前同步码之后,任意11a设备必须理解对于什么时长该信道是忙碌的,目标11n设备必须明白随后将是mimo发射,并且目标11n设备必须知道将使用的比特率和编码方案。嵌入的设置可以使得11a训练序列的后面跟随着11a信号场,该11a信号场还包括嵌入的信号。这个嵌入的信号可以包括后跟随着11n信号场的11n训练序列,其中11n信号场后跟随着11n有效负载,或者11n信号场后跟随着11n训练序列,该11n训练序列后跟随着11n有效负载,或者11n训练序列后跟随着11n有效负载,并不排除其他的选项。
就图7而言,嵌入的原理如下。BPSK信号形成QAM信号的子集。11a设备并不区分精细QAM信号,而只查看BPSK信号,并且11n设备组合来自多个子载波的信号,以补偿较弱的幅度。11n信令例如为7倍小,并由来自48个子载波(和多个天线)的分量的相加构成。嵌入的格式可以如下。11a信号中的4比特速率信令场确定用于11a的忙周期的持续时间并确定用于11n的一组选择。在4比特嵌入mimo信令场中,两个比特限定并行数据流的数量(00∶2数据流STBC Alamouti(可选),01:2数据流,10:3数据流(可选),11:4数据流(可选)),并且两个比特限定代码率(在11a场中为00,01是可选速率,11用于未来升级(忽略有效负载,考虑信道为忙碌),10用于启动mimo转发器)。
11a标准限定后面将跟随着信号场的前同步码,其中信号场后面将跟随着MAC标题和数据。TGnSync草案建议前同步码后跟随着欺骗信号(spoofed signal),其中欺骗信号后面跟随着HT信号,HT信号的后面跟着mimo训练,mino训练的后面跟随着MAC标题和数据。根据本发明,例如前同步码的后面跟随着欺骗信号,其中欺骗信号包括嵌入信号并且后面跟随着mimo训练,mimo训练的后面是HT信号,该HT信号的后面是MAC标题和数据。嵌入信令通知11n接收机有关跟随它的mimo训练序列的类型并且不应干扰由11a设备进行的信号场的解码。与当前TGnSync相比的优势(pro)是不需要90度旋转的BPSK模式用于HT信号场,11n设备不需要以两个模式同时进行HT信号场的处理,正好在欺骗信号场之后,11n接收机知道要做什么,附加训练序列可以在HT信号场之前来到,因此HT信号场可以在多天线模式中被发送,并且11n接收机能以不太低的SNR检测嵌入。与当前的TGnSync相比的缺点(con)是与纯BPSK SIGNAL场相比的0.46dB损失,但是这将仅影响至具有非常糟糕信道的传统11a设备的信令。
嵌入可以使用16-QAM星座点中的一些点。在11n帧的信号场中的48个数据传送子载波上,BPSK符号±1不发送,而发送来自16-QAM星座的相邻±(3±i)/(10)1/2中的一个,这些已具有恰当的能量(不需要重新定标)。关于由11a设备进行的检测,如果使用星座点(3±i)/(10)1/2替代1(并且对于其他的点,类似地),子载波n中的单个比特错误的概率为1/2erfc{3/(10)1/2(γn)1/2}而不是1/2erfc(γn)1/2,其中γn是第n个子载波中的SNR。为了获得与纯11a信号场相同的错误概率,γav必须为10/9倍大。这对应于0.46dB损失。
对于低速率16-QAM代码,子载波n中的嵌入信号可以被限定为:
bn=0,如果发送±1;bn=+1,如果发送±(3±i)/(10)1/2;并且发送bn=±(3-i)/(10)1/2。因此,限定k+1码字B=(b1,...,b48),从而B0=(0,0,...,0)形成11a帧,且Bi={±1}48在利用i表示的某一模式中形成11n帧,其中i=1,...,K。
发射机发送11a信号场X=(x1,...,x48),且嵌入的码字B:sn=xnexp(iθbn),其中θ=arctan(1/3)。
关于嵌入信号的检测,接收的信号rn=Hnsn+Nn。对于由11n设备进行的检测,根据第一步骤,检测11a信号场X,如同11a设备的情况一样。如果这正确进行,则根据第二步骤,执行嵌入信号的MMSE检测:
B’=|rnxn-Hnexp(iθbn)|2(n=1-48)之SUM(和)的B={B0,B1,...,Bk}的argmin,还参见图2和3及其描述。具体地,水印检测器27执行这个B’运算,且映射器16产生sn=xnexp(iθbn)运算。
IEEE 802.11n(简写为11n)标准将是IEEE 802.11a(简写为11a)标准的后继者。这两个标准操作在相同的频带上,但是11n将具有11a设备不能解码的“高吞吐量”模式。传统11a设备和新的11n设备在某些时候将有可能共存,并且它们必须能同时操作在相同频带(20MHz频带)中。容易的“解决方案”例如如下,其中11n帧不需要“兼容”11a帧,但是11n STA具有11a模式:
所有的11n设备后退到11a模式,如果存在11a STA;
11n AP并不让11a设备相关联;
如果存在11a STA,11n设备总是在11n帧发射之前使用11aRTS/CTS帧;11a设备更新其NAV并忽略11n帧;
CTS-to-self具有较少开销,但是并不是干净的(clean),因为并不知道预期的接收机。
第一解决方案是当前用于混合11b/g网络中的方案。购买11g硬件并仍使用其旧的11b设备的人没有看到性能提高。第二种解决方案(并不损害传统设备)在技术上可能是最佳解决方案,但是它不是兼容的。然而,这使得具有其中11a设备不能与11n接入点相关联的模式有意义。
目标是实现这样的模式,其中11n和11a尽可能兼容而不放弃11n设备之间的快速模式。如下通知11n帧。如果每个11n帧利用11a前同步码和11a信号场(与11a帧一样)以这样的方式开始,则11a STA能推断帧(它们将不能解码该帧,因此如果这也能被通知的话,则将更好)的持续时间,并且11n STA能推断帧的持续时间并检测它不是11a帧,而是11n帧,从而它们能正确地解释它。随后,由11n STA接收11n帧是可能的,同时11a STA至少知道11n发射占用多久,从而无论如何它们不认为11n帧为整个无用的并(取决于它们使用的CCA机制)发送其自己的消息,或与网络分离。这能通过下面的步骤来布置:
步骤1:对于具有N个天线的mimo发射机,让11n前同步码由N个11a前同步码组成,其中第j个通过使天线i发射Qij×11a前同步码信号来形成。如果Q具有排序N(例如,如果它是正交的),则能估算全信道矩阵。
步骤2:传送后跟随着信号场(具有Q的第一列)的前同步码(也有Q的第一列)的第一相位(phase);应设置速率和长度字段,以使11a STA能计算整个帧的持续时间。
步骤3:是否N>1将被通知,并且如果是的话,N的值(将被通知)。
步骤4:发送后跟随着通知接收机有关帧的其余部分中使用的字节数量、调制和编码的新11n信号场的前同步码(具有列2,...,N)的其余N-1个相位。
在11a信号场中,具有一个比特为“保留以备将来使用”,但是对于11a,并不需要为0。因此,必须以其他方式来实现通知。一种可能的解决方案可能是通过功率调制嵌入在前同步码中。在长的前同步码中,使用全部52个子载波,幅度Li=±1。如果这些幅度被稍微修改:
Li=(1+αwi)1/2Li,其中0<α<1且wi={-1,+1},其中从i=1到52的wi之SUM等于0,总的发射能量保持相同。在下面的信号场中,使用相同的乘法。接收这个前同步码的11a STA将推断出该信道是野生的,但是它仍然能够解码该信号场。它不能解码分组的其余部分,因为它以11n模式发送。11n STA必须从利用模式wi的调制的存在中推断出该帧为11n帧,估算该信道,对于公知的αwi校正,并切换到11n模式。
关于水印检测,11n接收机测量每个子载波中接收的功率Pi并从Pi的i=1-52中计算S=SUM和从Piwi的i=1-52中计算T=SUM。思想是T大致等于αS。这在信道是平坦衰落(即,在全部子载波中,对于所有的i,Pi=(1+αwi)P)时理想地工作。可变的判决ρ:=T/S。阈值为θ,如果ρ>θ,假设水印存在,如果ρ<θ,假设水印不存在。阈值θ应在(0,α)中。
还应注意,上述实施例举例说明而不是限制本发明,且本领域技术人员将能在不背离后附权利要求的范围的情况下设计多个替代的实施例。在权利要求书中,任何放置在括号内的参考符号都不应被认为是对权利要求的限制。使用动词“包括”及其变型并不排除除了权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一个或一”并不排除多个这种元件的存在。本发明可以利用包括若干不同元件的硬件和利用合适编程的计算机来实现。在列举若干装置的设备权利要求中,这些装置中的若干装置可以利用同一项的硬件来实现。唯一的事实在于:在相互从属的权利要求中描述的特定措施并不表示这些措施的组合不能有益加以使用。
Claims (20)
1、一种发射机(1),用于向接收机(2)发送信息,该信息包括被组合在同一传榆中的主消息和辅助消息,其中主消息和辅助消息包括通信协议信令消息。
2、如权利要求1所述的发射机(1),主通信协议消息依据第一标准,而辅助通信协议消息依据第二标准,在接收机(2)依据第一标准的情况下,接收机(2)能检测主通信协议消息,并且在接收机(2)依据第二标准的情况下,接收机(2)能检测辅助通信协议消息。
3、如权利要求2所述的发射机(1),第一标准为802.11a,而第二标准为后一标准。
4、如权利要求1所述的发射机(1),主消息和辅助消息为数字消息。
5、如权利要求1所述的发射机(1),辅助消息通过调制主消息的至少一部分和/或通过选择一组调制星座的子集而被嵌入在主消息中,该组调制星座被用作标格。
6、如权利要求1所述的发射机(1),辅助消息限定该信息中使用的帧的类型和/或发射机(1)使用的天线的数量和/或方案和/或速率和/或代码。
7、一种接收机(2),用于从发射机(1)接收信息,该信息包括组合在同一传输中的主消息和辅助消息,其中主消息和辅助消息包括通信协议信令消息。
8、如权利要求7所述的接收机(2),主通信协议消息依据第一标准,而辅助通信协议消息依据第二标准,在接收机(2)依据第一标准的情况下,接收机(2)能检测主通信协议消息,并且在接收机(2)依据第二标准的情况下,接收机(2)能检测辅助通信协议消息。
9、如权利要求8所述的接收机(2),第一标准为802.11a,而第二标准为后一标准。
10、如权利要求7所述的接收机(2),主消息和辅助消息为数字消息。
11、如权利要求7所述的接收机(2),辅助消息通过调制主消息的至少一部分和/或通过选择一组调制星座的子集而被嵌入在主消息中,该组调制星座被用作标格。
12、如权利要求7所述的接收机(2),辅助消息限定该信息中使用的帧的类型和/或发射机(1)使用的天线的数量和/或方案和/或速率和/或代码。
13、一种设备(100),包括如权利要求1-6之中任一项所述的发射机(1)和如权利要求7-12之中任一项所述的接收机(2)。
14、一种用于在发射机(1)和接收机(2)之间交换信息的方法,该信息包括组合在同一传输中的主消息和辅助消息,其中主消息和辅助消息包括通信协议信令消息。
15、如权利要求14所述的方法,主通信协议消息依据第一标准,而辅助通信协议消息依据第二标准,在接收机(2)依据第一标准的情况下,接收机(2)能检测主通信协议消息,并且在接收机(2)依据第二标准的情况下,接收机(2)能检测辅助通信协议消息。
16、如权利要求15所述的方法,第一标准为802.11a,而第二标准为后一标准。
17、如权利要求14所述的方法,主消息和辅助消息为数字消息。
18、如权利要求14所述的方法,辅助消息通过调制主消息的至少一部分和/或通过选择一组调制星座的子集而被嵌入在主消息中,该组调制星座被用作标格。
19、如权利要求14所述的方法,辅助消息限定该信息中使用的帧的类型和/或由发射机(1)使用的天线的数量和/或方案和/或速率和/或代码。
20、一种待在发射机(1)和接收机(2)之间交换的信号,该信号包括被组合在同一传输中的主消息和辅助消息,其中主消息和辅助消息包括通信协议信令消息。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20070516 |