RU2418373C2 - Receiver for wireless communication network with expanded range - Google Patents

Receiver for wireless communication network with expanded range Download PDF

Info

Publication number
RU2418373C2
RU2418373C2 RU2007148003/09A RU2007148003A RU2418373C2 RU 2418373 C2 RU2418373 C2 RU 2418373C2 RU 2007148003/09 A RU2007148003/09 A RU 2007148003/09A RU 2007148003 A RU2007148003 A RU 2007148003A RU 2418373 C2 RU2418373 C2 RU 2418373C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
results
correlation
character
delay
sequence
Prior art date
Application number
RU2007148003/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007148003A (en
Inventor
Джей Родни УОЛТОН (US)
Джей Родни УОЛТОН
Марк С. УОЛЛЭЙС (US)
Марк С. УОЛЛЭЙС
Original Assignee
Квэлкомм Инкорпорейтед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Квэлкомм Инкорпорейтед filed Critical Квэлкомм Инкорпорейтед
Publication of RU2007148003A publication Critical patent/RU2007148003A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2418373C2 publication Critical patent/RU2418373C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

FIELD: information technologies.
SUBSTANCE: signals are detected in several stages using correlation in time domain for the first stage, processing in frequency domain for the second stage and processing in time domain for the third stage. Products of symbols are formed for the first stage, at least for two different delays, correlation is carried out between products for each delay and available values, and results of correlation for all delays are combined and used to announce the signal availability. For demodulation, synchronisation of input samples is adjusted to produce time-adjusted samples. Frequency deviation is assessed and removed from time-adjusted samples to produce samples with frequency correction, which are processed with the help of channel assessment to produce detected symbols. Phases of detected symbols are corrected to produce symbols with phase correction, which are demodulated, alternated backwards and decoded.
EFFECT: provision of wireless communication network and station, functioning with expanded coverage range.
40 cl, 11 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее раскрытие изобретения в целом относится к связи, а конкретнее к приемнику для беспроводной связи.The present disclosure generally relates to communications, and more particularly to a receiver for wireless communications.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Сети беспроводной связи широко используются для предоставления различных услуг связи, например данных, речи, видео и т.д. Эти сети включают в себя беспроводные региональные сети радиосвязи (WWAN), которые обеспечивают зону радиосвязи для больших географических областей (например, городов), беспроводные локальные вычислительные сети (WLAN), которые обеспечивают зону радиосвязи для географических областей среднего размера (например, зданий и кампусов), и персональные беспроводные сети (WPAN), которые обеспечивают зону радиосвязи для небольших географических областей (например, домов). Беспроводная сеть обычно включает в себя одну или несколько точек доступа (или базовых станций), которые поддерживают связь для одного или нескольких терминалов пользователей (или беспроводных устройств).Wireless networks are widely used to provide various communication services, such as data, voice, video, etc. These networks include wireless regional radio communications networks (WWANs) that provide a radio communications zone for large geographic areas (such as cities), wireless local area networks (WLANs) that provide a radio communications networks for medium sized geographical areas (such as buildings and campuses ), and Personal Wireless Networks (WPANs), which provide a radio communication area for small geographic areas (such as homes). A wireless network typically includes one or more access points (or base stations) that support communication for one or more user terminals (or wireless devices).

IEEE 802.11 является семейством стандартов, разработанных Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) для WLAN. Эти стандарты описывают беспроводной интерфейс между точкой доступа и терминалом пользователя или между двумя терминалами пользователя. Стандарт IEEE 802.11 редакции 1999 (или просто «802.11»), который озаглавлен «Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications» (Часть 11: Спецификации протокола управления доступом к среде передачи (MAC) и протокола физического уровня (PHY) для беспроводной LAN), поддерживает скорости передачи данных в 1 и 2 мегабит в секунду (Мбит/с) в частотном диапазоне 2,4 гигагерц (ГГц), используя либо расширение спектра путем скачкообразной перестройки частоты (FHSS), либо расширение спектра методом прямой последовательности (DSSS). Стандарт IEEE 802.11a-1999 (или просто «802.11a») является дополнением к 802.11, использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) вместо FHSS или DSSS и поддерживает скорости передачи данных до 54 Мбит/с в частотном диапазоне 5 ГГц. Стандарт IEEE 802.11b-1999 (или просто «802.11b») является другим дополнением к 802.11 и использует DSSS для поддержки скоростей передачи данных до 11 Мбит/с. Стандарт IEEE 802.11g-2003 (или просто «802.11g») является еще одним дополнением к 802.11, использует DSSS и OFDM и поддерживает скорости передачи данных до 54 Мбит/с в полосе 2,4 ГГц. Эти разные стандарты общеизвестны в данной области техники и являются общедоступными.IEEE 802.11 is a family of standards developed by the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) for WLAN. These standards describe a wireless interface between an access point and a user terminal or between two user terminals. 1999 IEEE 802.11 Standard (or simply “802.11”), which is entitled “Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications” (Part 11: Media Access Control Protocol (MAC) and physical layer protocol (PHY) for wireless LAN), supports data transfer rates of 1 and 2 megabits per second (Mbps) in the frequency range of 2.4 gigahertz (GHz), using either spectrum expansion by frequency hopping (FHSS), or direct spectrum spreading (DSSS). The IEEE 802.11a-1999 standard (or simply “802.11a”) is in addition to 802.11, uses Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) instead of FHSS or DSSS, and supports data rates up to 54 Mbps in the 5 GHz frequency band. The IEEE 802.11b-1999 standard (or simply “802.11b”) is another addition to 802.11 and uses DSSS to support data rates up to 11 Mbps. The IEEE 802.11g-2003 standard (or simply “802.11g”) is another addition to 802.11, uses DSSS and OFDM, and supports data rates of up to 54 Mbps in the 2.4 GHz band. These different standards are well known in the art and are publicly available.

Наименьшая скорость передачи данных, поддерживаемая 802.11, 802.11a, 802.11b и 802.11g, равна 1 Мбит/с. Для 802.11b и 802.11g (или просто «802.11b/g») для отправки передачи (передаваемых данных) на наименьшей скорости передачи (данных) в 1 Мбит/с используются особая схема DSSS и особая схема модуляции. DSSS и схема модуляции для 1 Мбит/с требуют определенного минимального отношения уровня сигнала к совокупному уровню взаимных помех и шумов (SNR) для надежного приема передачи (передаваемых данных). Диапазон передачи (передаваемых данных) затем определяется географической областью, в пределах которой приемная станция может достигать требуемого или лучшего SNR. В некоторых случаях желательно отправлять передачи (передаваемые данные) с диапазоном, который больше диапазона для наименьшей скорости передачи данных, поддерживаемой 802.11b/g.The lowest bit rate supported by 802.11, 802.11a, 802.11b and 802.11g is 1 Mbps. For 802.11b and 802.11g (or simply “802.11b / g”), a special DSSS scheme and a special modulation scheme are used to send transmission (transmitted data) at the lowest transmission speed (data) of 1 Mbps. DSSS and a modulation scheme for 1 Mbit / s require a certain minimum ratio of signal level to the total level of mutual interference and noise (SNR) for reliable reception of the transmission (transmitted data). The transmission range (transmitted data) is then determined by the geographical area within which the receiving station can achieve the desired or best SNR. In some cases, it is desirable to send transmissions (transmitted data) with a range that is larger than the range for the lowest data rate supported by 802.11b / g.

Следовательно, в данной области техники имеется необходимость в сети беспроводной связи и станции, допускающих функционирование с расширенным диапазоном покрытия.Therefore, in the art there is a need for a wireless communications network and stations capable of operating with an extended coverage range.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

В этом документе описываются методики для обнаружения и демодуляции сигнала/передачи (передаваемых данных) в плохих канальных условиях (например, низкое SNR). В одном аспекте обнаружение сигнала выполняют в несколько этапов, используя разные типы обработки сигнала для достижения хорошей эффективности обнаружения. В варианте осуществления обнаружение сигналов выполняют с использованием корреляции во временной области для первого этапа, обработки в частотной области для второго этапа и обработки во временной области для третьего этапа. Обнаружение сигнала для каждого этапа можно дополнительно выполнять на основе адаптивной (самонастраивающейся) пороговой величины, которую выводят на основании принятой энергии для интервала (окна) символов, для того чтобы эффективность обнаружения была менее чувствительной к уровню принятого сигнала. Наличие сигнала может быть объявлено на основании результатов всех трех этапов.This document describes techniques for detecting and demodulating a signal / transmission (transmitted data) in poor channel conditions (e.g., low SNR). In one aspect, signal detection is performed in several steps using different types of signal processing to achieve good detection efficiency. In an embodiment, signal detection is performed using time domain correlation for the first stage, frequency domain processing for the second stage, and time domain processing for the third stage. Signal detection for each stage can be additionally performed based on an adaptive (self-adjusting) threshold value that is derived based on the received energy for the symbol interval (window) so that the detection efficiency is less sensitive to the level of the received signal. The presence of a signal can be announced based on the results of all three stages.

В аспекте первого этапа входные выборки на приемной станции могут быть кодированы с сужением спектра с помощью кодовой последовательности для формирования суженных символов. Затем формируют произведения суженных символов по меньшей мере для двух задержек, например 1-символьной и 2-символьной задержек. Выполняют корреляцию между произведениями для каждой задержки и известными значениями для той задержки. Затем объединяют результаты корреляции для всех задержек, например, некогерентно или когерентно для множества предполагаемых фаз. Наличие сигнала и синхронизация сигнала могут быть определены на основании объединенных результатов корреляции.In an aspect of the first step, the input samples at the receiving station may be narrowed down using a code sequence for generating narrowed symbols. Then form the product of narrowed characters for at least two delays, for example 1-character and 2-character delays. A correlation is performed between the products for each delay and the known values for that delay. Then, the correlation results for all delays are combined, for example, incoherently or coherently for a plurality of expected phases. Signal presence and signal timing can be determined based on the combined correlation results.

В другом аспекте демодуляцию выполняют таким образом, чтобы достичь хорошей эффективности при плохих канальных условиях. В варианте осуществления синхронизацию входных выборок регулируют (например, с помощью многофазного фильтра) для получения отрегулированных по времени выборок. Уход частоты оценивают и удаляют из отрегулированных по времени выборок для получения выборок с частотной коррекцией, которые обрабатывают с помощью оценки канала (например, используя многоотводный (рейк) приемник) для получения обнаруженных символов. Фазы обнаруженных символов корректируют для получения символов с фазовой коррекцией. Затем над символами с фазовой коррекцией выполняют демодуляцию для получения демодулированных символов, которые обратно перемежают и декодируют для получения декодированных данных.In another aspect, demodulation is performed in such a way as to achieve good efficiency under poor channel conditions. In an embodiment, the timing of the input samples is adjusted (for example, using a multiphase filter) to obtain time-adjusted samples. Frequency drift is estimated and removed from time-adjusted samples to obtain frequency-corrected samples, which are processed using channel estimation (for example, using a multi-tap (rake) receiver) to obtain detected characters. The phases of the detected symbols are corrected to obtain phase corrected symbols. Then, phase-corrected symbols are demodulated to obtain demodulated symbols, which are interleaved and decoded to obtain decoded data.

Обработка сигнала для каждого этапа обнаружения и для демодуляции подробно описывается ниже. Различные аспекты и варианты осуществления изобретения также описываются ниже.Signal processing for each detection step and for demodulation is described in detail below. Various aspects and embodiments of the invention are also described below.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Признаки и сущность настоящего изобретения станут более очевидными из изложенного ниже подробного описания, рассматриваемого совместно с чертежами, на которых одинаковые номера позиций определяют соответственно по всему документу.The features and essence of the present invention will become more apparent from the following detailed description, taken in conjunction with the drawings, in which the same reference numbers are determined respectively throughout the document.

Фиг.1 показывает передающую станцию и приемную станцию.1 shows a transmitting station and a receiving station.

Фиг.2 показывает процессор передачи в передающей станции.2 shows a transmission processor in a transmitting station.

Фиг.3 показывает структуру PPDU, используемую 802.11b/g.Figure 3 shows the PPDU structure used by 802.11b / g.

Фиг.4 показывает процессор приема в приемной станции.4 shows a receive processor at a receiving station.

Фиг.5 показывает первый этап обнаружения и блок вхождения в синхронизм по времени.Fig. 5 shows a first detection step and a time synchronization entry unit.

Фиг.6 показывает второй этап обнаружения и блок вхождения в синхронизм по частоте.6 shows a second detection step and a frequency synchronization acquisition unit.

Фиг.7 показывает третий этап обнаружения и блок оценки канала.7 shows a third detection step and a channel estimator.

Фиг.8 показывает блок фазовой коррекции.Fig. 8 shows a phase correction block.

Фиг.9 показывает процесс для выполнения обнаружения сигнала для первого этапа.9 shows a process for performing signal detection for a first step.

Фиг.10 показывает процесс для выполнения обнаружения сигнала с несколькими этапами.10 shows a process for performing signal detection in several steps.

Фиг.11 показывает процесс для приема передачи (передаваемых данных).11 shows a process for receiving transmission (transmitted data).

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

Слово «типовой» используется в данном документе, чтобы обозначать «служащий в качестве примера, отдельного случая или иллюстрации». Любой вариант осуществления или образец, описанный в данном документе как «типовой», не обязательно должен быть истолкован как предпочтительный или выгодный по сравнению с другими вариантами осуществления или образцами.The word “typical” is used throughout this document to mean “serving as an example, individual case, or illustration”. Any embodiment or sample described herein as “typical” is not necessarily to be construed as preferred or advantageous over other embodiments or samples.

Фиг.1 показывает блок-схему передающей станции 110 и приемной станции 150 в беспроводной сети 100. Передающая станция 110 оборудована одной антенной и может быть точкой доступа или терминалом пользователя. Приемная станция 150 оборудована несколькими (например, R=2) антеннами и также может быть точкой доступа или терминалом пользователя. Вообще, каждая станция может быть оборудована любым количеством антенн, которые могут использоваться для передачи и приема данных. Точкой доступа обычно является стационарная станция, которая обменивается информацией с терминалами пользователя и также может называться базовой станцией, базовой приемопередающей системой (BTS) или какой-либо другой терминологией. Терминал пользователя может быть стационарным или мобильным и также может называться мобильной станцией, беспроводным устройством, абонентским оборудованием (UE) или какой-либо другой терминологией. 1 shows a block diagram of a transmitting station 110 and a receiving station 150 in a wireless network 100. The transmitting station 110 is equipped with a single antenna and may be an access point or a user terminal. The receiving station 150 is equipped with several (eg, R = 2) antennas and may also be an access point or a user terminal. In general, each station can be equipped with any number of antennas that can be used to transmit and receive data. An access point is usually a fixed station that communicates with user terminals and may also be called a base station, base transceiver system (BTS), or some other terminology. A user terminal may be stationary or mobile, and may also be called a mobile station, wireless device, subscriber equipment (UE), or some other terminology.

На передающей станции 110 процессор 130 передачи принимает данные трафика от источника 120 данных, обрабатывает данные трафика в соответствии со скоростью передачи данных, выбранной для передачи, и предоставляет выходные элементарные сигналы. Ниже описывается обработка процессором 130 передачи. Модуль 132 передатчика (TMTR) обрабатывает (например, преобразует в аналоговую форму, усиливает, фильтрует и преобразует с повышением частоты) выходные элементарные сигналы и формирует модулированный сигнал, который передается через антенну 134.At transmitting station 110, a transmit processor 130 receives traffic data from a data source 120, processes the traffic data in accordance with a data rate selected for transmission, and provides output chips. The following describes the processing by the transmit processor 130. Transmitter module (TMTR) 132 processes (e.g., converts to analog form, amplifies, filters, and upconverts) the output chips and generates a modulated signal that is transmitted through antenna 134.

На приемной станции 150 R антенн 152a-152r принимают переданный сигнал, и каждая антенна 152 предоставляет принятый сигнал соответствующему модулю 154 приемника (RCVR). Антенна также может называться «разнесением», и R приемных антенн обеспечивают кратность R разнесения. Каждый модуль 154 приемника обрабатывает свой принятый сигнал и предоставляет поток входных выборок процессору 160 приема. Процессор 160 приема обрабатывает входные выборки от всех R модулей 154a-154r приемника способом, дополнительным к обработке, выполненной процессором 130 передачи, и предоставляет декодированные данные приемнику 170 данных. Декодированные данные являются оценкой данных трафика, отправленных передающей станцией 110.At a receiving station 150 R, antennas 152a-152r receive the transmitted signal, and each antenna 152 provides the received signal to a respective receiver module (RCVR) 154. An antenna may also be called “diversity,” and R receive antennas provide a multiplicity of R diversity. Each receiver module 154 processes its received signal and provides a stream of input samples to the reception processor 160. A receive processor 160 processes the input samples from all R receiver modules 154a-154r in a manner complementary to the processing performed by the transmit processor 130 and provides decoded data to the data receiver 170. The decoded data is an estimate of the traffic data sent by the transmitting station 110.

Процессоры 140 и 180 управляют работой блоков обработки на передающей станции 110 и приемной станции 150 соответственно. Запоминающие устройства 142 и 182 хранят данные и/или программные коды, используемые процессорами 140 и 180 соответственно.Processors 140 and 180 control the operation of processing units at transmitting station 110 and receiving station 150, respectively. Storage devices 142 and 182 store data and / or program codes used by processors 140 and 180, respectively.

Станции 110 и 150 могут поддерживать 802.11b и/или 802.11g. 802.11g обратно совместим с 802.11b и поддерживает все режимы работы, определенные 802.11b. Станции 110 и 150 могут дополнительно поддерживать режим расширения диапазона, который поддерживает по меньшей мере одну скорость передачи данных, которая меньше наименьшей скорости передачи данных в 802.11b/g. Меньшая скорость (скорости) передачи данных может использоваться для расширения диапазона покрытия, который выгоден для некоторых применений, например портативных раций.Stations 110 and 150 may support 802.11b and / or 802.11g. 802.11g is backward compatible with 802.11b and supports all operating modes defined by 802.11b. Stations 110 and 150 may further support a band extension mode that supports at least one data rate that is less than the lowest data rate of 802.11b / g. A lower data rate (s) can be used to extend the range of coverage that is beneficial for some applications, such as walkie-talkies.

Таблица 1 перечисляет две наименьшие скорости передачи данных, поддерживаемые 802.11b и 802.11g и обработку для каждой скорости передачи данных. Таблица 1 также перечисляет три скорости передачи данных, поддерживаемые режимом расширения диапазона, и обработку для каждой скорости передачи данных в соответствии с вариантом осуществления. В Таблице 1 DBPSK обозначает дифференциальную двухпозиционную фазовую манипуляцию, а DQPSK обозначает дифференциальную квадратурную фазовую манипуляцию.Table 1 lists the two lowest data rates supported by 802.11b and 802.11g and the processing for each data rate. Table 1 also lists the three data rates supported by the range extension mode and the processing for each data rate in accordance with an embodiment. In Table 1, DBPSK stands for differential on-off phase shift keying, and DQPSK stands for differential quadrature phase shift keying.

Таблица 1Table 1 РежимMode Скорость передачи данныхData rate Кодовая скоростьCode rate МодуляцияModulation Кодирование с расширением спектраSpread coding ЭффективностьEfficiency 802.11b/g802.11b / g 2 Мбит/с2 Mbps нетno DQPSKDQPSK DSSSDsss 2 бит/символ2 bit / character 1 Мбит/с1 Mbps нетno DBPSKDBPSK DSSSDsss 1 бит/символ1 bit / character Режим расшире-ния диапазонаRange Extend Mode 1 Мбит/с1 Mbps 1/21/2 DQPSKDQPSK DSSSDsss 1 бит/символ1 bit / character 500 Кбит/с500 kbps 1/21/2 DBPSKDBPSK DSSSDsss 0,5 бит/символ0.5 bit / character 250 Кбит/с250 kbps 1/41/4 DBPSKDBPSK DSSSDsss 0,25 бит/символ0.25 bit / character

Для ясности в последующем описании термин «бит» относится к количеству до модуляции (или преобразованию символов) на передающей станции, термин «символ» относится к количеству после преобразования символов и термин «элементарный сигнал» относится к количеству после спектрального кодирования с расширением спектра. Термин «выборка» относится к количеству до спектрального кодирования с сужением спектра на приемной станции.For clarity in the following description, the term “bit” refers to the number before modulation (or symbol conversion) at the transmitting station, the term “symbol” refers to the number after symbol conversion, and the term “chip” refers to the number after spread spectrum spectral coding. The term “sampling” refers to the amount before spectral coding with a narrowing of the spectrum at the receiving station.

Фиг.2 показывает вариант осуществления процессора 130 передачи на передающей станции 110. Процессор 130 передачи включает в себя генератор 210 пилот-сигнала, процессор 240 передачи DSSS для 802.11b/g, процессор 250 передачи DSSS для режима расширения диапазона и мультиплексор (Mux) 270. FIG. 2 shows an embodiment of a transmit processor 130 at a transmitting station 110. A transmit processor 130 includes a pilot signal generator 210, a DSSS transmit processor 240 for 802.11b / g, a DSSS transmit processor 250 for a band extension mode, and a multiplexer (Mux) 270 .

Генератор 210 пилот-сигнала формирует пилот-сигнал (который также называется преамбулой или опорным сигналом) как для 802.11b/g, так и для режима расширения диапазона. В генераторе 210 пилот-сигнала преобразователь 214 символов принимает биты пилот-сигнала, преобразует эти биты в символы модуляции на основе BPSK и предоставляет символы пилот-сигнала устройству 216 расширения спектра. Для целей данного документа символом пилот-сигнала является символ модуляции для пилот-сигнала, символом данных является символ модуляции для данных трафика, символ модуляции является комплексной величиной для точки в сигнальном созвездии для схемы модуляции (например, для M-PSK или M-QAM), и символ является любой комплексной величиной. Устройство 216 расширения спектра спектрально расширяет символы пилот-сигнала и предоставляет выходные элементарные сигналы. В устройстве 216 расширения спектра генератор 222 кода псевдослучайного числа (PN) формирует кодовую последовательность PN. В некоторых вариантах осуществления это может называться последовательностью Баркера. Последовательность Баркера длиной в 11 элементарных сигналов обладает скоростью передачи в 11 миллионов элементарных сигналов в секунду (Mcps) и состоит из следующей 11-сигнальной последовательности {+1, -1, +1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1}. Умножитель 224 принимает символы пилот-сигнала на скорости в 1 миллион символов в секунду (Msps) от преобразователя 214 символов и последовательность Баркера от генератора 222 кода PN. Умножитель 224 умножает каждый символ пилот-сигнала на все 11 элементарных сигналов из последовательности Баркера, формирует 11 выходных элементарных сигналов для каждого символа пилот-сигнала и предоставляет последовательность выходных элементарных сигналов для пилот-сигнала. Выходная скорость передачи элементарного сигнала в 11 раз выше скорости передачи символа пилот-сигнала, или 11 Mcps. Каждый выходной элементарный сигнал является комплексной величиной, которую необходимо отправить в один период Tc элементарного сигнала, который равен приблизительно 90,9 наносекунд (нс) для 802.11b/g.A pilot signal generator 210 generates a pilot signal (also called a preamble or reference signal) for both 802.11b / g and range extension mode. In pilot generator 210, a symbol converter 214 receives pilot bits, converts these bits to BPSK-based modulation symbols, and provides pilot symbols to a spread spectrum device 216. For the purposes of this document, a pilot symbol is a modulation symbol for a pilot signal, a data symbol is a modulation symbol for traffic data, a modulation symbol is a complex value for a point in a signal constellation for a modulation scheme (e.g., for M-PSK or M-QAM) , and a symbol is any complex quantity. Spectrum spreading apparatus 216 spectrally spreads pilot symbols and provides chip output. In a spectrum spreading device 216, a pseudo random number (PN) code generator 222 generates a PN code sequence. In some embodiments, this may be called a Barker sequence. The 11-chip Barker sequence has a transmission rate of 11 million chips per second (Mcps) and consists of the following 11-signal sequence {+1, -1, +1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1}. A multiplier 224 receives pilot symbols at a rate of 1 million symbols per second (Msps) from a symbol converter 214 and a Barker sequence from a PN code generator 222. A multiplier 224 multiplies each pilot symbol by all 11 chips from the Barker sequence, generates 11 output chips for each pilot symbol, and provides a sequence of output chips for the pilot. The output bit rate is 11 times the pilot symbol rate, or 11 Mcps. Each output chip is a complex quantity that needs to be sent in one chip period T c , which is approximately 90.9 nanoseconds (ns) for 802.11b / g.

Процессор 240 передачи DSSS выполняет дифференциальную модуляцию и спектральное кодирование с расширением спектра для 802.11b/g. В процессоре 240 дифференциальный кодер 242 принимает информационные биты для данных трафика, выполняет дифференциальное кодирование информационных битов для DBPSK или DQPSK и предоставляет дифференциально-кодированные биты. Для DBPSK информационный бит «0» приводит к изменению фазы в 0°, а информационный бит «1» приводит к изменению фазы в 180°. Для DQPSK пара информационных битов «00» приводит к изменению фазы в 0°, пара информационных битов «01» приводит к изменению фазы в +90°, пара информационных битов «11» приводит к изменению фазы в +180° и пара информационных битов «10» приводит к изменению фазы в +270°. В некоторых вариантах осуществления преобразователь 244 символов преобразует дифференциально-кодированные биты в символы модуляции на основе BPSK для скорости передачи данных в 1 Мбит/с и на основе QPSK для скорости передачи данных в 2 Мбит/с. Тем не менее, могут использоваться другие схемы модуляции для скоростей передачи. Преобразователь 244 символов предоставляет символы модуляции BPSK на скорости в 1 Msps для скорости передачи данных 1 Мбит/с и предоставляет символы модуляции QPSK на скорости 1 Msps для скорости передачи данных 2 Мбит/с. Устройство 246 расширения спектра спектрально расширяет символы данных из преобразователя 244 символов и предоставляет выходные элементарные сигналы для данных трафика.DSSS transmit processor 240 performs spread spectrum differential modulation and spectral coding for 802.11b / g. In processor 240, differential encoder 242 receives information bits for traffic data, differential encodes information bits for DBPSK or DQPSK, and provides differential encoded bits. For DBPSK, information bit “0” leads to a phase change of 0 °, and information bit “1” leads to a phase change of 180 °. For DQPSK, a pair of information bits “00” leads to a phase change of 0 °, a pair of information bits “01” leads to a phase change of + 90 °, a pair of information bits “11” leads to a phase change of + 180 ° and a pair of information bits “ 10 "leads to a phase change of + 270 °. In some embodiments, a symbol mapper 244 converts the differential encoded bits to BPSK based modulation symbols for a data rate of 1 Mbps and QPSK based for a data rate of 2 Mbps. However, other modulation schemes for transmission rates may be used. The 244 symbol converter provides 1 Msps BPSK modulation symbols for a 1 Mbps data rate and provides 1 Msps QPSK modulation symbols for a 2 Mbit / s data rate. A spreading device 246 spectrally spreads the data symbols from the symbol converter 244 and provides chip output for traffic data.

Процессор 250 передачи DSSS выполняет кодирование с прямым исправлением ошибок (FEC), преобразование символов и спектральное кодирование с расширением спектра для режима расширения диапазона. В процессоре 250 кодер 252 FEC принимает информационные биты для данных трафика, кодирует информационные биты в соответствии со схемой кодирования FEC и предоставляет кодовые биты. Кодер 252 FEC может обеспечивать выполнение сверточного кода, турбо-кода, кода разреженного контроля четности (LDPC), блочного кода, какого-либо иного кода или их сочетания. Блок 254 повторения/исключения может либо повторять, либо исключать некоторые или все кодовые биты для получения нужной кодовой скорости. Перемежитель 256 перемежает или переупорядочивает кодовые биты на основе схемы перемежения. Дифференциальный кодер 262 выполняет дифференциальное кодирование перемеженных битов, например для DBPSK или DQPSK, и предоставляет дифференциально-кодированные биты. Преобразователь 264 символов преобразует дифференциально-кодированные биты в символы модуляции на основе схемы модуляции, например BPSK или QPSK. Устройство 266 расширения спектра спектрально расширяет символы данных из преобразователя 264 символов и предоставляет выходные элементарные сигналы для данных трафика. Устройства 246 и 266 расширения спектра могут реализовываться так же, как и устройство 216 расширения спектра, и могут расширять каждый символ данных с помощью 11-сигнальной последовательности Баркера для формирования 11 выходных элементарных сигналов для этого символа данных.The DSSS transmit processor 250 performs forward error correction coding (FEC), symbol conversion, and spread spectrum spectral coding for the spreading mode. At processor 250, an FEC encoder 252 receives information bits for traffic data, encodes information bits in accordance with the FEC coding scheme, and provides code bits. The FEC encoder 252 may provide for the execution of a convolutional code, a turbo code, a low-density parity check (LDPC) code, a block code, some other code, or a combination thereof. Repetition / exclusion unit 254 may either repeat or exclude some or all of the code bits to obtain the desired code rate. An interleaver 256 interleaves or reorders the code bits based on an interleaving scheme. Differential encoder 262 performs differential encoding of the interleaved bits, for example for DBPSK or DQPSK, and provides differential encoded bits. A symbol mapper 264 converts the differential-coded bits into modulation symbols based on a modulation scheme such as BPSK or QPSK. A spreading device 266 spectrally spreads the data symbols from the symbol converter 264 and provides output chips for the traffic data. The spreading devices 246 and 266 can be implemented in the same way as the spreading device 216, and can expand each data symbol with an 11-signal Barker sequence to generate 11 output chips for this data symbol.

Мультиплексор 270 принимает выходные элементарные сигналы от генератора 210 пилот-сигнала и процессоров 240 и 250 передачи DSSS, предоставляет выходные элементарные сигналы для пилот-сигнала в нужное время, предоставляет выходные элементарные сигналы от процессора 240, если выбирается режим 802.11b/g, и предоставляет выходные элементарные сигналы от процессора 250, если выбирается режим расширения диапазона.A multiplexer 270 receives the chip output from the pilot generator 210 and the DSSS transmit processors 240 and 250, provides chip output at the desired time, provides chip output from the processor 240 if 802.11b / g mode is selected, and provides chip output from processor 250 if a range extension mode is selected.

Для IEEE 802.11 данные обрабатываются посредством уровня протокола управления доступом к среде передачи (MAC) в качестве протокольных блоков данных уровня MAC (MPDU). Каждый MPDU обрабатывается протоколом конвергенции физического уровня (PLCP) и помещается в протокольный блок данных PLCP (PPDU). Каждый PPDU обрабатывается физическим уровнем (как показано на фиг.2) и передается через радиоканал.For IEEE 802.11, data is processed through a medium access control protocol (MAC) protocol layer as MAC layer protocol data units (MPDUs). Each MPDU is processed by the Physical Layer Convergence Protocol (PLCP) and placed in the PLCP Protocol Data Unit (PPDU). Each PPDU is processed by a physical layer (as shown in FIG. 2) and transmitted through a radio channel.

Фиг.3 показывает структуру 300 PPDU, используемую 802.11b/g. Для структуры 300 PPDU, PPDU 310 включает в себя преамбулу 320 PLCP, заголовок 330 PLCP и MPDU 340. MPDU 340 служит носителем данных трафика для PPDU 310 и имеет переменную длину. Преамбула 320 PLCP включает в себя поле 322 синхронизации PLCP (SYNC) и поле 324 ограничителя начала кадра (SFD). Поле 322 SYNC служит носителем фиксированной 128-битной последовательности, которая может использоваться приемной станцией для обнаружения сигнала, вхождения в синхронизм и других целей. Биты в 128-битной последовательности обозначаются d 0, d 1,…, d 127 . Поле 324 SFD служит носителем фиксированной 16-битной последовательности, которая указывает начало заголовка PLCP. Заголовок 330 PLCP включает в себя поле 332 SIGNAL, которое указывает скорость передачи данных для MPDU, поле 334 SERVICE, которое устанавливается в «0» для обозначения соответствия IEEE 802.11, поле 336 LENGTH, которое указывает количество времени (в единицах, равных миллисекундам), требуемое для отправки MPDU 340, и поле 338 CRC, которое служит носителем значения CRC, сформированного на основе полей SIGNAL, SERVICE и LENGTH. Преамбула 320 PLCP и заголовок 330 PLCP отправляются на скорости 1 Мбит/с с использованием DBPSK. Преамбула 320 PLCP содержит в целом 144 бита, которые обрабатываются для формирования 144 символов BPSK. Каждый символ BPSK состоит из 11 выходных элементарных сигналов, которые получаются путем кодирования с расширением спектра этого символа BPSK с помощью 11 элементарных сигналов из последовательности Баркера. 144 символа BPSK передаются в 144 периодах символов, при этом каждый период символа имеет длительность в 1 микросекунду (мкс). 3 shows a PPDU structure 300 used by 802.11b / g. For the PPDU structure 300, the PPDU 310 includes a PLCP preamble 320, a PLCP header 330, and an MPDU 340. The MPDU 340 serves as a traffic data medium for the PPDU 310 and has a variable length. The PLCP preamble 320 includes a PLCP synchronization field 322 (SYNC) and a frame start limiter (SFD) field 324. The SYNC field 322 serves as a carrier of a fixed 128-bit sequence, which can be used by the receiving station to detect a signal, enter synchronism, and other purposes. Bits in a 128-bit sequence are denoted by d 0 , d 1 , ..., d 127 . The SFD field 324 serves as a carrier of a fixed 16-bit sequence that indicates the start of the PLCP header. The PLCP header 330 includes a SIGNAL field 332, which indicates the data rate for the MPDU, a SERVICE field 334, which is set to “0” to indicate IEEE 802.11 compliance, a LENGTH field 336, which indicates the amount of time (in units of milliseconds), required to send the MPDU 340, and the CRC field 338, which serves as the carrier of the CRC value, formed on the basis of the SIGNAL, SERVICE and LENGTH fields. PLCP preamble 320 and PLCP header 330 are sent at 1 Mbps using DBPSK. PLCP preamble 320 contains a total of 144 bits, which are processed to generate 144 BPSK characters. Each BPSK symbol consists of 11 elementary output signals, which are obtained by spreading coding this BPSK symbol using 11 elementary signals from the Barker sequence. 144 BPSK symbols are transmitted in 144 symbol periods, with each symbol period having a duration of 1 microsecond (μs).

Для режима расширения диапазона может использоваться структура 300 PPDU или другая структура PPDU. Структура PPDU для режима расширения диапазона может включать в себя поле SYNC, поле CHANEST, которое служит носителем фиксированной (например 32-битной) последовательности, используемой для оценки канала, одно или несколько полей сигнализации и MPDU.For range extension mode, a PPDU structure 300 or another PPDU structure may be used. The PPDU structure for the extension mode may include a SYNC field, a CHANEST field that serves as a carrier of a fixed (e.g. 32-bit) sequence used for channel estimation, one or more signaling fields, and MPDUs.

Приемная станция 150 выполняет вхождение в синхронизм для обнаружения PPDU, отправленных передающей станцией 110. Вхождение в синхронизм для режима расширения диапазона более перспективно, чем обычное вхождение в синхронизм для 802.11b/g вследствие следующих отличий:The receiving station 150 performs synchronization entry for detecting PPDUs sent by the transmitting station 110. The synchronization entry for the range extension mode is more promising than the usual synchronization entry for 802.11b / g due to the following differences:

1. Низкое SNR/разнесение. Требуемое отношение энергии бита к общему уровню шума (Eb/No) ниже, например для 802.11b/g оно приблизительно 8 децибел (дБ), тогда как требуемое Eb/No для режима расширения диапазона приблизительно равно 3 дБ. Требуемое отношение энергии символа к общему уровню шума на кратность разнесения (Es/No/div) приблизительно равно -6 дБ при наименьшей скорости передачи данных 250 кбит/с. Желательно достигать обнаружения лучше 90% при этой пороговой величине Es/No/div в диспергирующих канальных условиях.1. Low SNR / diversity. The required ratio of bit energy to total noise level (Eb / No) is lower, for example, for 802.11b / g it is approximately 8 decibels (dB), while the required Eb / No for the range extension mode is approximately 3 dB. The required ratio of the symbol energy to the total noise level by the diversity factor (Es / No / div) is approximately -6 dB at the lowest data rate of 250 kbit / s. It is desirable to achieve a detection better than 90% at this threshold value Es / No / div in dispersive channel conditions.

2. Вхождения в синхронизм по частоте. Приемник стандарта 802.11b/g обычно выполняет дифференциальную демодуляцию. Приемник для режима расширения диапазона может выполнять когерентную демодуляцию для повышения эффективности. Для получения хорошей оценки канала, используемой для когерентной демодуляции, приемнику может потребоваться определить отклонение частоты между генераторами на передающей и приемной станциях. Отклонение частоты ±20 промилле (ppm) на приемной станции интерпретируется в отклонение частоты ±232 кГц на частоте 5,8 ГГц, что может ухудшить эффективность.2. Entering synchronism in frequency. An 802.11b / g receiver typically performs differential demodulation. The receiver for the band extension mode may perform coherent demodulation to increase efficiency. To obtain a good estimate of the channel used for coherent demodulation, the receiver may need to determine the frequency deviation between the generators at the transmitting and receiving stations. A frequency deviation of ± 20 ppm at the receiving station is interpreted as a frequency deviation of ± 232 kHz at 5.8 GHz, which may degrade performance.

3. Оценка канала. Мощность шума в оценке канала должна быть гораздо ниже, чем общая мощность шума, чтобы достигать хорошей эффективности для когерентной демодуляции.3. Channel rating. The noise power in the channel estimate should be much lower than the total noise power in order to achieve good efficiency for coherent demodulation.

Фиг.4 показывает вариант осуществления процессора 160 приема на приемной станции 150 на фиг.1. В процессоре 160 приема буфер 402 выборок принимает поток входных выборок от каждого из модулей 154a-154r приемника. Процессор 404 вхождения в синхронизм выполняет вхождение в синхронизм для PPDU. В процессоре 404 первый этап обнаружения и блок 410 вхождения в синхронизм по времени принимает входные выборки из буфера 402, обнаруживает PPDU и определяет синхронизацию каждого обнаруженного PPDU. Второй этап обнаружения и блок 420 вхождения в синхронизм по частоте также обнаруживает PPDU и дополнительно оценивает отклонение частоты во входных выборках. Третий этап обнаружения и блок 430 оценки канала также обнаруживает PPDU и дополнительно оценивает отклик радиоканала между передающей станцией 110 и приемной станцией 150. Блоки 410, 420 и 430 могут выполнять обработку на основе 128-битной последовательности в поле SYNC из преамбулы PPDU, как описано далее. FIG. 4 shows an embodiment of a reception processor 160 at a receiving station 150 in FIG. 1. At receive processor 160, a sample buffer 402 receives a stream of input samples from each of receiver modules 154a-154r. An synchronization processor 404 performs synchronization entry for the PPDUs. In the processor 404, a first detection step and a time synchronization unit 410 receives input samples from a buffer 402, detects a PPDU, and determines the timing of each detected PPDU. The second detection step and the frequency synchronization block 420 also detects the PPDUs and further estimates the frequency deviation in the input samples. The third detection step and the channel estimator 430 also detects the PPDUs and further evaluates the response of the radio channel between the transmitting station 110 and the receiving station 150. The units 410, 420 and 430 can perform processing based on a 128-bit sequence in the SYNC field from the PPDU preamble, as described below .

Фиг.5 показывает вариант осуществления первого этапа обнаружения и блока 410 вхождения в синхронизм по времени, который выполняет обнаружение сигнала с использованием корреляции во временной области. Блок 410 производит действия над комплекснозначными входными выборками на частоте выборки, которая больше либо равна скорости передачи элементарного сигнала. Для простоты последующее описание предполагает, что входные выборки предоставляются со скоростью передачи элементарного сигнала. В последующем описании «m» является индексом для приемной антенны, «n» является индексом для периода элементарного сигнала, «k» является индексом для элемента разрешения по частоте и «i» является индексом для 128 битов в фиксированной последовательности, отправленной в поле SYNC. Скорость передачи символов равна скорости передачи битов для пилот-сигнала, отправленного в поле SYNC. Когерентная сумма относится к сумме комплексных величин, а некогерентная сумма относится к сумме действительных величин (например, значений величин). 5 shows an embodiment of a first detection step and a time synchronization block 410 that performs signal detection using time domain correlation. Block 410 performs operations on complex-valued input samples at a sampling frequency that is greater than or equal to the transmission speed of the elementary signal. For simplicity, the following description assumes that input samples are provided at a chip rate. In the following description, “ m ” is an index for a receiving antenna, “ n ” is an index for a chip period, “ k ” is an index for a frequency element, and “ i ” is an index for 128 bits in a fixed sequence sent in the SYNC field. The symbol rate is equal to the bit rate for the pilot sent in the SYNC field. The coherent sum refers to the sum of the complex quantities, and the incoherent sum refers to the sum of the actual quantities (for example, the values of the quantities).

В блоке 410 корреляторы 510a-510r задержки принимают входные выборки от модулей 154a-154r приемника соответственно. В корреляторе 510a задержки для антенны 1 (или m=1) устройство 512a сужения спектра по Баркеру декодирует с сужением спектра входные выборки с помощью 11-сигнальной последовательности Баркера и предоставляет суженные символы на скорости передачи элементарного сигнала. Для каждого периода n элементарного сигнала устройство 512a сужения спектра по Баркеру умножает 11 входных выборок для периодов элементарного сигнала с n по n-10 на 11 элементарных сигналов из последовательности Баркера, суммирует результаты умножения и предоставляет суженный символ x m(n) для этого периода элементарного сигнала. Устройство 512a сужения спектра по Баркеру выполняет корреляцию с перестраиваемым опорным сигналом последовательности Баркера с входными выборками для получения суженного символа для каждого периода элементарного сигнала (вместо каждого периода символа) и предоставляет суженные символы буферу 514a символов и умножителю 520a задержки.At a block 410, delay correlators 510a-510r receive input samples from receiver modules 154a-154r, respectively. In the delay correlator 510a for antenna 1 (or m = 1), the Barker spectral narrowing device 512a decodes the input samples with the narrowing of the spectrum using the 11-signal Barker sequence and provides narrowed symbols at the chip rate. For each chip period n , the Barker spectral narrower 512a multiplies 11 input samples for chip periods n through n -10 by 11 chips from the Barker sequence, sums the multiplication results, and provides a narrowed symbol x m ( n ) for that chip period signal. The Barker spectrum narrowing device 512a correlates with a tunable Barker reference signal with input samples to obtain a narrowed symbol for each chip period (instead of each symbol period) and provides narrowed symbols to a symbol buffer 514a and a delay multiplier 520a.

Умножитель 520a задержки формирует 1-символьные и 2-символьные произведения с задержкой из суженных символов. В умножителе 520a задержки суженные символы предоставляются двум последовательно соединенным блокам 522a и 522b задержки, при этом каждый блок задержки обеспечивает задержку в один период Ts символа, который равен 11 периодам элементарных сигналов, или Ts=11·Tc. Блоки 524a и 524b обеспечивают комплексное сопряжение суженных символов от блоков 522a и 522b задержки соответственно. Умножитель 526a умножает суженный символ для каждого периода n элементарного сигнала на выходной сигнал блока 524a и предоставляет 1-символьное произведение y1,m(n) с задержкой для этого периода элементарного сигнала. Аналогично умножитель 526b умножает суженный символ для каждого периода n элементарного сигнала на выходной сигнал блока 524b и предоставляет 2-символьное произведение y2,m(n) с задержкой для этого периода элементарного сигнала.Delay multiplier 520a generates 1-character and 2-character products with a delay of narrowed characters. In the delay multiplier 520a, the narrowed symbols are provided to two delay units 522a and 522b connected in series, each delay unit providing a delay of one symbol period T s , which is equal to 11 chip periods, or T s = 11 · T c . Blocks 524a and 524b provide complex conjugation of narrowed characters from delay blocks 522a and 522b, respectively. A multiplier 526a multiplies the narrowed symbol for each chip period n by the output of block 524a and provides a 1-symbol product y 1, m ( n ) with a delay for this chip period. Similarly, a multiplier 526b multiplies the narrowed symbol for each chip period n by the output of block 524b and provides a 2-character delay product y 2, m ( n ) for that chip period.

Коррелятор задержки для каждой оставшейся антенны обрабатывает входные выборки для этой антенны способом, описанным выше для антенны 1. Каждый коррелятор задержки предоставляет 1-символьные произведения y 1,m(n) с задержкой и 2-символьные произведения y 2,m(n) с задержкой для ассоциированной антенны m. Для каждого периода n элементарного сигнала сумматор 528a когерентно суммирует произведения y 1,m(n) для m=1, …, R от всех R корреляторов 510a-510r задержки и предоставляет произведение y 1(n) для этого периода элементарного сигнала. Для каждого периода n элементарного сигнала сумматор 528b суммирует произведения y 2,m(n) для m=1, …, R от всех корреляторов 510a-510r задержки и предоставляет произведение y 2(n) для этого периода элементарного сигнала. Произведения y 1(n) и y 2(n) могут выражаться в виде:The delay correlator for each remaining antenna processes the input samples for this antenna in the manner described above for antenna 1. Each delay correlator provides 1-character products y 1, m ( n ) with delay and 2-character products y 2, m ( n ) with delay for the associated antenna m. For each chip period n , adder 528a coherently sums the products y 1, m ( n ) for m = 1, ..., R from all R delay correlators 510a-510r and provides the product y 1 ( n ) for this chip period. For each chip period n , adder 528b sums the products y 2, m ( n ) for m = 1, ..., R from all delay correlators 510a-510r and provides the product y 2 ( n ) for this chip period. The products y 1 ( n ) and y 2 ( n ) can be expressed as:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
, Ур. (1a)Ur (1a)
Figure 00000002
Figure 00000002
Ур. (1b)Ur (1b)

1-символьное произведение y 1,m(n) с задержкой свидетельствует о разности фаз между двумя суженными символами x m(n) и x m(n-Ts), которые разделены одним периодом символа для антенны m. 2-символьное произведение y 2,m(n) с задержкой свидетельствует о разности фаз между двумя суженными символами x m(n) и x m(n-2Ts), которые разделены двумя периодами символов для антенны m. Фиг.5 показывает использование 1-символьного и 2-символьного произведений с задержкой для обнаружения сигнала. Вообще, для обнаружения сигнала могут использоваться произведения для любого количества различных задержек (например, 1, 2, 3 периода символов и т.д.). Использование произведений для больших задержек может улучшить SNR и эффективность обнаружения. Однако, поскольку уход частоты вызывает чередование фаз во входных выборках, максимальная задержка может быть ограничена уходом частоты. Величина задержки также влияет на сложность дифференциальных корреляторов 530a и 530b. Например, имеются 127 операций умножения и суммирования для задержки в один период символа, 126 операций умножения и суммирования для задержки в два периода символов и т.д.The 1-character product y 1, m ( n ) with a delay indicates the phase difference between the two narrowed characters x m ( n ) and x m ( n- T s ), which are separated by one symbol period for antenna m. The 2-character product y 2, m ( n ) with a delay indicates the phase difference between the two narrowed characters x m ( n ) and x m ( n -2T s ), which are separated by two symbol periods for the antenna m. 5 shows the use of 1-character and 2-character delayed products for signal detection. In general, products for any number of different delays (for example, 1, 2, 3 symbol periods, etc.) can be used to detect a signal. Using works for longer delays can improve SNR and detection efficiency. However, since frequency drift causes phase rotation in the input samples, the maximum delay can be limited by frequency drift. The amount of delay also affects the complexity of the differential correlators 530a and 530b. For example, there are 127 operations of multiplication and summation for a delay of one symbol period, 126 operations of multiplication and summation for a delay of two symbol periods, etc.

Дифференциальные корреляторы 530a и 530b принимают произведения y 1(n) и y 2(n) соответственно. В дифференциальном корреляторе 530a произведения y 1(n) предоставляются последовательности чередующихся элементов 532a и 534a задержки. Каждый элемент 532a задержки обеспечивает задержку в один период элементарного сигнала, каждый элемент 534a задержки обеспечивает задержку в 10 периодов элементарного сигнала, каждая пара соседних элементов 532a и 534a задержки обеспечивает задержку в 11 периодов элементарного сигнала (которая равна одному периоду символа), и вся последовательность элементов 532a и 534a задержки обеспечивает задержку примерно в 126 периодов символов. Группа из 127 сумматоров 536a соединяется со 127 элементами 532a задержки. Каждый сумматор 536a суммирует входной сигнал и выходной сигнал ассоциированного элемента 532a задержки и предоставляет выходной сигнал y 1(n-11·i)·y 1(n-11·i-1), где i

Figure 00000003
{0, …, 126}. Группа из 127 умножителей 538a соединяется с группой из 127 сумматоров 536a и также принимает 1-символьную дифференциальную последовательность, содержащую 127 известных значений. Эта последовательность образуется посредством побитового произведения первой последовательности d 0 - d 126 на вторую последовательность d 1-d 127, где d 0-d 127 являются 128 битами фиксированной последовательности (или битами пилот-сигнала), используемой для поля SYNC. Поскольку биты пилот-сигнала являются действительными значениями,
Figure 00000004
для i
Figure 00000003
{0, …, 126}. Каждый умножитель 538a умножает выходной сигнал ассоциированного сумматора 536a на d i d i+1 . Для каждого периода n элементарного сигнала сумматор 540a добавляет выходные сигналы от всех 127 умножителей 538a и предоставляет результат c 1(n) корреляции для этого периода элементарного сигнала.Differential correlators 530a and 530b accept the products y 1 ( n ) and y 2 ( n ), respectively. In the differential correlator 530a of the product y 1 ( n ), sequences of alternating delay elements 532a and 534a are provided. Each delay element 532a provides a delay of one chip period, each delay element 534a provides a delay of 10 chip periods, each pair of adjacent delay elements 532a and 534a provides a delay of 11 chip periods (which is equal to one symbol period), and the whole sequence delay elements 532a and 534a provide a delay of approximately 126 symbol periods. A group of 127 adders 536a is connected to 127 delay elements 532a. Each adder 536a sums the input signal and the output signal of the associated delay element 532a and provides an output signal y 1 ( n −11 · i ) · y 1 ( n −11 · i −1), where i
Figure 00000003
{0, ..., 126}. A group of 127 multipliers 538a is connected to a group of 127 adders 536a and also takes a 1-character differential sequence containing 127 known values. This sequence is formed by bitwise multiplying the first sequence d 0 - d 126 by the second sequence d 1 - d 127 , where d 0 - d 127 are 128 bits of a fixed sequence (or pilot bits) used for the SYNC field. Since the pilot bits are valid values,
Figure 00000004
for i
Figure 00000003
{0, ..., 126}. Each multiplier 538a multiplies the output of the associated adder 536a by d i d i + 1 . For each chip period n , adder 540a adds output from all 127 multipliers 538a and provides a correlation result c 1 ( n ) for that chip period.

Дифференциальный коррелятор 530b аналогичен дифференциальному коррелятору 530a. Произведения y 2(n) предоставляются последовательности чередующихся элементов 532b и 534b задержки, которые обеспечивают задержку приблизительно в 125 периодов символов. Группа из 126 сумматоров 536b соединяется со 126 элементами 532b задержки. Каждый сумматор 536b суммирует входной сигнал и выходной сигнал ассоциированного элемента 532b задержки и предоставляет выходной сигнал y 2(n-11·i)·y 2(n-11·i-1), где i

Figure 00000003
{0, …, 125}. Группа из 126 умножителей 538b соединяется с группой из 126 сумматоров 536b и также принимает 2-символьную дифференциальную последовательность, содержащую 126 известных значений. Эта последовательность образуется посредством побитового произведения последовательности d 0-d 125 с последовательностью d 2-d 127. Каждый умножитель 538b умножает выходной сигнал ассоциированного сумматора 536b на d i d i+2 . Для каждого периода n элементарного сигнала сумматор 540b добавляет выходные сигналы от всех 126 умножителей 538b и предоставляет результат c 2(k) корреляции для этого периода элементарного сигнала.The differential correlator 530b is similar to the differential correlator 530a. Products y 2 ( n ) are provided with a sequence of alternating delay elements 532b and 534b that provide a delay of approximately 125 symbol periods. A group of 126 adders 536b is connected to 126 delay elements 532b. Each adder 536b sums the input signal and the output signal of the associated delay element 532b and provides an output signal y 2 ( n −11 · i ) · y 2 ( n −11 · i −1), where i
Figure 00000003
{0, ..., 125}. A group of 126 multipliers 538b is connected to a group of 126 adders 536b and also takes a 2-character differential sequence containing 126 known values. This sequence is formed by the bit product of the sequence d 0 - d 125 with the sequence d 2 - d 127 . Each multiplier 538b multiplies the output of the associated adder 536b by d i d i + 2 . For each chip period n , adder 540b adds output from all 126 multipliers 538b and provides a correlation result c 2 ( k ) for that chip period.

Дифференциальный коррелятор 530a выполняет корреляцию между 1-символьными произведениями y 1(n) с задержкой с 1-символьной дифференциальной последовательностью. Дифференциальный коррелятор 530b выполняет корреляцию между 2-символьными произведениями y 2(n) с задержкой с 2-символьной дифференциальной последовательностью. Показанный на фиг.5 вариант осуществления предполагает, что радиоканал имеет разброс задержек (т.е. рассеяние или загрязнение) из небольшого количества элементарных сигналов. Сумматоры 536a и 536b используются для накопления энергии на этом разбросе задержек. Энергия также может накаливаться на большем количестве элементарных сигналов для большего разброса задержек либо может пропускаться, если радиоканал обладает нулевым или очень маленьким разбросом задержек (например, для строгой траектории радиоволны при распространении в пределах прямой видимости).Differential correlator 530a correlates between 1-character products y 1 ( n ) with a delay with a 1-character differential sequence. Differential correlator 530b correlates between 2-character products y 2 ( n ) with a delay with a 2-character differential sequence. The embodiment shown in FIG. 5 assumes that the radio channel has a delay spread (i.e., scattering or pollution) from a small number of chips. Adders 536a and 536b are used to accumulate energy in this delay spread. Energy can also be heated by more elementary signals for a greater delay spread or can be skipped if the radio channel has zero or very small delay spread (for example, for a strict trajectory of a radio wave propagating within line of sight).

Каждый дифференциальный коррелятор 530 предоставляет результат корреляции для каждого периода элементарного сигнала. Фазы результатов c 2(n) корреляции из дифференциального коррелятора 530b могут не совпадать с фазами соответствующих результатов c 1(n) корреляции из дифференциального коррелятора 530a. Умножитель 542 умножает каждый результат c 2(n) корреляции из дифференциального коррелятора 530b на комплексный вектор

Figure 00000005
для L различных предполагаемых фаз и предоставляет множество из L повернутых по фазам результатов корреляции. Например, предполагаемыми фазами могут быть {0, 90°, 180°, -90°} для L=4, {0, 60°, -60°} для L=3 и т.д. L предполагаемых фаз могут выбираться для охвата возможного диапазона относительных фаз. Например, максимальный уход частоты может составлять 232 кГц для отклонения частоты в ±20 ppm и 5,8 ГГц несущей частоты. Максимальная разность фаз между 1-символьными и 2-символьными корреляциями с задержкой равна ±232 кГц умножить на 1 мкс, что приблизительно равно 90 градусам. Отсюда, если используются предполагаемые фазы 0, 60° и -60°, то по меньшей мере одна предполагаемая фаза находится в пределах 30°. Если разность фаз больше (например, вследствие использования большей задержки или большего ухода частоты), то предполагаемые фазы должны охватывать больший диапазон, вплоть до полных ±180°.Each differential correlator 530 provides a correlation result for each chip period. The phases of the correlation results c 2 ( n ) from the differential correlator 530b may not coincide with the phases of the corresponding correlation results c 1 ( n ) from the differential correlator 530a. A multiplier 542 multiplies each correlation result c 2 ( n ) from the differential correlator 530b by a complex vector
Figure 00000005
for L different putative phases and provides a lot of L phase-rotated correlation results. For example, the intended phases could be {0, 90 °, 180 °, -90 °} for L = 4, {0, 60 °, -60 °} for L = 3, etc. L prospective phases may be selected to cover a possible range of relative phases. For example, the maximum frequency offset may be 232 kHz for a frequency deviation of ± 20 ppm and 5.8 GHz carrier frequency. The maximum phase difference between 1-character and 2-character correlations with a delay of ± 232 kHz is multiplied by 1 μs, which is approximately equal to 90 degrees. Hence, if prospective phases of 0, 60 ° and -60 ° are used, then at least one putative phase is within 30 °. If the phase difference is larger (for example, due to the use of a greater delay or a greater frequency drift), then the expected phases should cover a wider range, up to a full ± 180 °.

Умножитель 542 поворачивает c 2(n) на разные фазы. Для каждого периода n элементарного сигнала сумматор 544 когерентно складывает результат c 1(n) корреляции из сумматора 540a с каждым из L соответствующих повернутых по фазам результатов корреляции из умножителя 542 и предоставляет L объединенных результатов z p(n) корреляции для p=1,…, L. Если используются K дифференциальных корреляторов для K разных задержек, где K>1, то один дифференциальный коррелятор может использоваться в качестве опорного (без фазового сдвига). Тогда один объединенный результат корреляции получается для каждого предположения, соответствующего определенной фазе для каждого из K-1 оставшихся дифференциальных корреляторов. Например, если K=3, то один объединенный результат корреляции получается для каждого предположения, соответствующего другой паре предполагаемых фаз для двух дифференциальных корреляторов. Для LK-1 возможных предположений получаются вплоть до LK-1 объединенных результатов корреляции. Для каждого периода n элементарного сигнала блок 546 вычисляет возведенную в квадрат величину каждого из L объединенных результатов корреляции (для K=2), определяет наибольшее значение величины в квадрате среди L значений величин в квадрате и предоставляет это наибольшее значение Z(n) величины в квадрате. Для каждого периода n элементарного сигнала детектор 548 сигналов сравнивает наибольшее значение Z(n) величины в квадрате с заранее установленной пороговой величиной Zth и объявляет наличие PPDU, если Z(n) превосходит пороговую величину, или Z(n)>Zth. Детектор 548 сигналов продолжает наблюдать за значениями величин в квадрате для поиска максимального значения и предоставляет период элементарного сигнала для этого максимального значения как начальную синхронизацию tau для обнаруженного PPDU.Multiplier 542 rotates c 2 ( n ) into different phases. For each elementary period n of the elementary signal, adder 544 coherently adds the correlation result c 1 ( n ) from adder 540a with each of the L corresponding rotated phase correlation results from multiplier 542 and provides L combined correlation results z p ( n ) for p = 1, ... , L. If K differential correlators are used for K different delays, where K> 1, then one differential correlator can be used as a reference (without phase shift). Then one combined correlation result is obtained for each assumption corresponding to a certain phase for each of the K-1 remaining differential correlators. For example, if K = 3, then one combined correlation result is obtained for each assumption corresponding to another pair of proposed phases for two differential correlators. For L K-1 possible assumptions, up to L K-1 combined correlation results are obtained. For each elementary signal period n , block 546 calculates the squared value of each of the L combined correlation results (for K = 2), determines the largest value of the value squared among the L values of the values squared, and provides this largest value Z ( n ) of the value squared . For each chip period n, the signal detector 548 compares the largest value Z ( n ) of the squared value with the predetermined threshold value Z th and announces the presence of PPDU if Z (n) exceeds the threshold value, or Z (n)> Z th . Signal detector 548 continues to monitor squared values to find the maximum value and provides a chip period for that maximum value as the initial tau synchronization for the detected PPDU.

В качестве альтернативы результаты c 1(n) и c 2(n) корреляции для каждого периода элементарного сигнала могут некогерентно объединяться. Это может достигаться путем вычисления величины c 1(n) в квадрате, вычисления величины c 2(n) в квадрате и суммирования двух возведенных в квадрат величин для получения Z(n). Пороговая величина Zth может устанавливаться в различные значения в зависимости от того, как выводится Z(n).Alternatively, the results of c 1 ( n ) and c 2 ( n ) correlations for each elementary signal period may be incoherently combined. This can be achieved by calculating the value of c 1 ( n ) squared, calculating the value of c 2 ( n ) squared and summing the two squared values to obtain Z (n). The threshold value Z th can be set to various values depending on how Z ( n ) is derived.

Пороговая величина Zth, используемая для первого этапа обнаружения, может быть самонастраивающейся пороговой величиной, которая изменяется, например, вместе с принятой энергией Erx для 128-битного поля SYNC. Например, пороговая величина Zth может быть задана равной принятой энергии Erx, умноженной на масштабный коэффициент S1, или Zth=Erx·S1. Использование нормализованной принятой энергии для обнаружения сигнала приводит к сходной эффективности обнаружения для широкого диапазона принятых уровней сигнала. Компьютерное моделирование показывает, что вероятность обнаружения порядка 90% и частота ложных тревог меньше 1% могут достигаться для 2 равных некоррелированных каналов Релея при общем SNR в -3 дБ, используя S1=22. Вероятность обнаружения относится к правдоподобию безошибочного объявления наличия PPDU, когда PPDU отправляется. Частота ложных тревог относится к правдоподобию ложного объявления наличия PPDU, когда ничего не отправляется. Компромисс между вероятностью обнаружения и частотой ложных тревог может быть достигнут путем выбора подходящей величины для масштабного коэффициента S1.The threshold value Z th used for the first detection step may be a self-tuning threshold value that changes, for example, together with the received energy E rx for the 128-bit SYNC field. For example, the threshold value Z th may be set equal to the received energy E rx times the scale factor S 1 , or Z th = E rx · S 1 . The use of normalized received energy for signal detection results in similar detection efficiency for a wide range of received signal levels. Computer simulation shows that a detection probability of about 90% and a false alarm rate of less than 1% can be achieved for 2 equal uncorrelated Rayleigh channels with a total SNR of -3 dB using S 1 = 22. Detection probability refers to the likelihood of an error-free declaration of the presence of PPDUs when the PPDU is sent. The false alarm rate refers to the likelihood of a false PPDU announcement when nothing is sent. A compromise between the probability of detection and the frequency of false alarms can be achieved by choosing the appropriate value for the scale factor S 1 .

Фиг.6 показывает вариант осуществления второго этапа обнаружения и блока 420 вхождения в синхронизм по частоте, который выполняет обнаружение сигнала с использованием обработки в частотной области. Для этого варианта осуществления блок 420 включает в себя R блоков 610a-610r оценки ухода частоты для R приемных антенн. Каждый блок оценки ухода частоты обнаруживает энергии в различных элементах разрешения по частоте для определения ухода частоты во входных выборках от ассоциированной антенны. 6 shows an embodiment of a second detection step and a frequency synchronization block 420 that performs signal detection using frequency domain processing. For this embodiment, block 420 includes R frequency drift estimation blocks 610a through 610r for R receive antennas. Each frequency drift estimation unit detects energies in different frequency resolution elements to determine frequency drift in the input samples from the associated antenna.

Для приемной антенны 1 (m=1) буфер 516a символов предоставляет N суженных символов, которые разнесены 11 периодами элементарных сигналов (или одним периодом символа), начиная с начальной синхронизации tau, предоставленной блоком 410 вхождения в синхронизм по времени. Первый суженный символ, таким образом, выравнивается по времени с наилучшим предположением синхронизации из этапа вхождения в синхронизм по времени. Вообще, N может быть любым целым числом, являющимся степенью двойки, и не превышает 128, например N может быть 32, 64 или 128. В блоке 610a оценки ухода частоты группа из N умножителей 612 принимает N суженных символов из буфера 514a символов и N соответствующих битов пилот-сигнала в 128-битной последовательности. Каждый умножитель 612 умножает суженный символ на его бит пилот-сигнала для удаления модуляции из этого суженного символа. Блок 620 N-точечного быстрого преобразования Фурье (FFT) принимает N выходных сигналов от N умножителей 612, выполняет N-точечное FFT над этими N выходными сигналами и предоставляет N значений частотной области для N элементов разрешения по частоте. Группа из N блоков 622 принимает N значений частотной области из блока 620 FFT. Каждый блок 622 вычисляет возведенную в квадрат величину его значения частотной области и предоставляет обнаруженную энергию для соответствующего элемента k разрешения по частоте.For receive antenna 1 ( m = 1), the symbol buffer 516a provides N narrowed symbols that are spaced by 11 chip periods (or one symbol period), starting with the initial tau synchronization provided by the time synchronization block 410. The first narrowed character is thus time aligned with the best timing assumption from the step of entering time synchronism. In general, N can be any integer that is a power of two and does not exceed 128, for example, N can be 32, 64, or 128. In block 610a of the frequency drift, a group of N multipliers 612 receives N narrowed characters from the character buffer 514a and N corresponding bits of the pilot signal in a 128-bit sequence. Each multiplier 612 multiplies the narrowed symbol by its pilot bit to remove modulation from this narrowed symbol. An N-point Fast Fourier Transform (FFT) unit 620 receives N output signals from N multipliers 612, performs an N-point FFT on these N output signals, and provides N frequency domain values for N frequency bins. A group of N blocks 622 receives N frequency domain values from an FFT block 620. Each block 622 calculates the squared value of its frequency domain value and provides the detected energy for the corresponding frequency resolution element k .

После удаления модуляции с помощью умножителей 612 N выходных сигналов из этих умножителей могут иметь периодическую составляющую. Эта периодическая составляющая обусловлена уходом частоты в генераторе на приемной станции 150, что приводит к тому, что принятый сигнал не преобразуется с понижением частоты точно в DC. Блок 620 FFT предоставляет спектральную чувствительность N выходных сигналов от умножителей 612. Элемент k разрешения по частоте с наибольшей обнаруженной энергией свидетельствует об уходе частоты для входных выборок от антенны m.After modulation is removed using multipliers 612, the N output signals from these multipliers can have a periodic component. This periodic component is due to the frequency drift in the generator at the receiving station 150, which leads to the fact that the received signal is not converted with decreasing frequency exactly into DC. FFT unit 620 provides spectral sensitivity of N output signals from multipliers 612. The frequency resolution element k with the highest detected energy indicates a frequency drift for input samples from antenna m .

Блок оценки ухода частоты для каждой оставшейся приемной антенны обрабатывает суженные символы для этой антенны способом, описанным для антенны 1. Группа из N сумматоров 632 принимает R множеств из N обнаруженных энергий от R блоков 610a-610r оценки ухода частоты для R приемных антенн. Каждый сумматор 632 суммирует обнаруженные энергии от всех R блоков 610a-610r оценки ухода частоты для ассоциированного элемента k разрешения по частоте и предоставляет общую обнаруженную энергию E(k) для этого элемента разрешения по частоте. Селектор 634 выбирает наибольшую общую обнаруженную энергию E max(k) среди N общих обнаруженных энергий для N элементов разрешения по частоте. Детектор 636 сигналов сравнивает наибольшую общую обнаруженную энергию E max(k) с заранее установленной пороговой величиной Eth, объявляет обнаружение сигнала, если E max(k) больше пороговой величины Eth, и предоставляет элемент разрешения по частоте с наибольшей общей обнаруженной энергией в качестве предполагаемого отклонения k os частоты. Пороговая величина Eth может быть задана равной, например, принятой энергии Erx для 128-битного поля SYNC, умноженной на масштабный коэффициент S2, или Em=Erx·S2.The frequency drift estimation unit for each remaining receiving antenna processes the narrowed symbols for this antenna in the manner described for antenna 1. A group of N adders 632 receives R sets of N detected energies from R frequency drift estimation blocks 610a-610r for R receiving antennas. Each adder 632 sums the detected energies from all R frequency drift estimation blocks 610a-610r for the associated frequency resolution element k and provides the total detected energy E ( k ) for this frequency resolution element. Selector 634 selects the largest total detected energy E max ( k ) among N total detected energies for N frequency resolution elements. Signal detector 636 compares the largest total detected energy E max ( k ) with a predetermined threshold value E th , announces signal detection if E max ( k ) is greater than the threshold value E th , and provides a frequency resolution element with the highest total detected energy as estimated deviation k os frequency. The threshold value E th can be set, for example, to the received energy E rx for the 128-bit SYNC field multiplied by the scale factor S 2 , or E m = E rx · S 2 .

Показанный на фиг.6 вариант осуществления использует N-точечное FFT, где N≤128. Если N=64, что является размером FFT, обычно используемым для 802.11b и 802.11g для OFDM, то расстояние между соседними элементами разрешения по частоте равно 15,625 кГц для скорости передачи символов 1 Msps и неточность в оценке ухода частоты равна половине расстояния между элементами разрешения, или 7,812 кГц. Эта неточность может быть уменьшена путем выполнения интерполяции и/или использования большего 128-точечного FFT.The embodiment shown in FIG. 6 uses an N-point FFT, where N 12 128. If N = 64, which is the FFT size commonly used for 802.11b and 802.11g for OFDM, then the distance between adjacent frequency bins is 15.625 kHz for a symbol rate of 1 Msps and the inaccuracy in estimating frequency drift is half the distance between bins , or 7.812 kHz. This inaccuracy can be reduced by interpolating and / or using a larger 128-point FFT.

Выигрыш от обработки для когерентного накопления посредством FFT приблизительно равен 18 дБ для N=64. Наихудшая потеря когерентного накопления - около 4 дБ, которая возникает, когда фактический уход частоты находится точно между двумя элементами разрешения по частоте. Минимальное общее объединенное SNR почти в 14 дБ может достигаться для N=64. Большинство потерь когерентного накопления может быть восстановлено путем суммирования обнаруженных энергий для пар соседних элементов разрешения по частоте (например, аналогично суммированию, выполненному сумматорами 536a и 536b на фиг.5) перед выбором наибольшей общей обнаруженной энергии. Суммирование обнаруженных энергий для соседних пар элементов разрешения по частоте повышает вероятность обнаружения ценой небольшого увеличения в частоте ложных тревог. Вероятность обнаружения лучше 90% при SNR, равном -7 дБ, и лучше 99.9% при SNR, равном -4 дБ, может достигаться с использованием пороговой величины S2=8. Вероятность ложных тревог составляет менее 0,5% для второго этапа обнаружения, приводя в результате к совокупной частоте ложных тревог в 5·10-5 для первого и второго этапов обнаружения.The gain from processing for coherent accumulation by FFT is approximately 18 dB for N = 64. The worst loss of coherent accumulation is about 4 dB, which occurs when the actual frequency drift is exactly between the two frequency resolution elements. A minimum total combined SNR of almost 14 dB can be achieved for N = 64. Most coherent storage losses can be recovered by summing the detected energies for pairs of neighboring frequency resolution elements (for example, similar to the summation performed by adders 536a and 536b in FIG. 5) before selecting the highest total detected energy. Summing the detected energies for adjacent pairs of frequency resolution elements increases the likelihood of detecting at the cost of a small increase in the frequency of false alarms. The detection probability is better than 90% with an SNR of -7 dB, and better than 99.9% with an SNR of -4 dB can be achieved using the threshold value S 2 = 8. The probability of false alarms is less than 0.5% for the second stage of detection, resulting in a total frequency of false alarms of 5 · 10 -5 for the first and second stages of detection.

Многолучевое распространение может ухудшить вероятность обнаружения, поскольку вся энергия не используется на втором этапе обнаружения (вследствие FFT, функционирующего на расстоянии между символами вместо расстояния между элементарными сигналами). В варианте осуществления повышенная эффективность может достигаться для второго этапа обнаружения путем выполнения 128-точечного FFT, а отсюда интегрирования по всей 128-битной последовательности для поля SYNC. В другом варианте осуществления одно 64-точечное FFT может выполняться для первой половины 128-битной последовательности, как описано выше, другое 64-точечное FFT может выполняться для второй половины 128-битной последовательности и обнаруженные энергии для двух FFT могут быть некогерентно суммированы сумматорами 632.Multipath propagation can worsen the probability of detection, since all the energy is not used in the second stage of detection (due to the FFT operating at a distance between symbols instead of the distance between chips). In an embodiment, increased efficiency can be achieved for the second detection step by performing a 128-point FFT, and hence integration over the entire 128-bit sequence for the SYNC field. In another embodiment, one 64-point FFT may be performed for the first half of the 128-bit sequence, as described above, another 64-point FFT may be performed for the second half of the 128-bit sequence, and the detected energies for the two FFTs may be incoherently summed by adders 632.

В другом варианте осуществления оценки ухода частоты входные выборки коррелируются с известной 128-битной последовательностью для различных предполагаемых уходов частоты. Для каждого предполагаемого ухода частоты входные выборки поворачиваются на этот уход частоты, повернутые выборки коррелируются с 128-битной последовательностью, результат корреляции сравнивается снова с пороговой величиной и объявляется обнаружение сигнала, если результат корреляции превышает пороговую величину. Корреляция может выполняться во временной области с помощью устройства фильтра конечной импульсной характеристики (FIR) или в частотной области с помощью операции FFT-умножения-IFFT. Оценка ухода частоты определяется посредством предполагаемого отклонения частоты, которое приводит к наибольшему результату корреляции, превышающему пороговую величину.In another embodiment, the frequency offset estimates of the input samples are correlated with a known 128-bit sequence for the various estimated frequency offsets. For each assumed frequency drift, the input samples are rotated by this frequency drift, rotated samples are correlated with a 128-bit sequence, the correlation result is compared again with the threshold value and signal detection is announced if the correlation result exceeds the threshold value. Correlation can be performed in the time domain using a finite impulse response (FIR) filter device or in the frequency domain using the FFT-IFFT operation. The estimate of the frequency drift is determined by the assumed frequency deviation, which leads to the greatest correlation result exceeding the threshold value.

В еще одном варианте осуществления оценки ухода частоты входные выборки сначала кодируются с сужением спектра для получения суженных символов на скорости передачи элементарного сигнала, как показано на фиг.5. Суженные символы затем умножаются на соответствующие биты пилот-сигнала для удаления модуляции пилот-сигнала. Результирующие символы используются для формирования 1-символьного и 2-символьного произведений с задержкой, используя, например, умножитель 520a задержки на фиг.5. Произведения с задержкой для каждой задержки обрабатываются для формирования комплексной величины для этой задержки. Для каждой задержки d, где d={1, 2}, d-символьные произведения с задержкой предоставляются группе из 10 последовательно соединенных элементов задержки, разделенных элементарными сигналами (например, аналогичные элементам 722 задержки на фиг.7) для получения d-символьных произведений с задержкой на 11 разных интервалах элементарных сигналов. d-символьные произведения с задержкой для каждого интервала элементарного сигнала когерентно суммируются по полю SYNC (например, используя переключатели 724 и накопители 730 на фиг.7). 11 суммированных результатов для 11 интервалов элементарных сигналов могут объединяться (например, используя суммирование дифференциально взвешенных сигналов каждого канала) для формирования комплексной величины Vd для задержки d. Разность фаз между комплексными величинами V1 и V2 для 1-символьных и 2-символьных задержек может вычисляться и использоваться для выведения ухода частоты. R приемных антенн могут объединяться различными способами, например произведения с задержкой могут объединяться по антеннам, как показано на фиг.5, комплексные величины для различных антенн могут объединяться для каждой задержки d и т.д. Более двух задержек и/или большая задержка также могут использоваться для частотного анализа. Большая задержка приводит к большей разности фаз, которая обеспечивает лучшую разрешающую способность для ухода частоты. Однако большая задержка может привести к погрешности, например фазовый сдвиг больше 180° может интерпретироваться как отрицательный сдвиг меньше 180°. Для заданного количества задержек и заданного максимального ухода частоты для оптимизации разрешающей способности без погрешности может быть выбрано множество задержек.In yet another embodiment, frequency drift estimates, the input samples are first coded to a narrowed spectrum to obtain narrowed symbols at a chip rate, as shown in FIG. 5. The narrowed symbols are then multiplied by the corresponding pilot bits to remove pilot modulation. The resulting symbols are used to form 1-character and 2-character delayed products using, for example, the delay multiplier 520a in FIG. 5. Artworks with a delay for each delay are processed to form a complex value for this delay. For each delay d, where d = {1, 2}, delayed d-symbolic products are provided to a group of 10 series-connected delay elements separated by elementary signals (for example, similar to delay elements 722 in FIG. 7) to obtain d-symbolic products with a delay at 11 different intervals of elementary signals. delayed d-character products for each chip interval are coherently summed over the SYNC field (for example, using switches 724 and drives 730 in FIG. 7). 11 summarized results for 11 elementary signal intervals can be combined (for example, using summation of the differential-weighted signals of each channel) to form a complex value V d for delay d. The phase difference between the complex values of V 1 and V 2 for 1-character and 2-character delays can be calculated and used to derive the frequency drift. R receive antennas can be combined in various ways, for example, delayed products can be combined along antennas, as shown in FIG. 5, complex values for different antennas can be combined for each delay d, etc. More than two delays and / or a large delay can also be used for frequency analysis. A larger delay results in a larger phase difference, which provides better resolution for frequency drift. However, a large delay can lead to an error, for example, a phase shift greater than 180 ° can be interpreted as a negative shift less than 180 °. For a given number of delays and a given maximum frequency drift, a plurality of delays can be selected to optimize resolution without error.

Независимо от методики, используемой для частотного анализа, предполагаемый уход k os частоты из блока 420 вхождения в синхронизм по частоте обычно содержит остаточное отклонение частоты. Чтобы оценить это остаточное отклонение частоты, первая 11-отводная оценка канала может выводиться на основе первых 64 битов поля SYNC (например, как описано ниже), вторая 11-отводная оценка канала может выводиться на основе последних 64 битов поля SYNC, с обеими оценками канала, выводимыми с исключенным уходом k os частоты. На основе отвода может вычисляться произведение второй оценки канала и комплексного сопряжения первой оценки канала. 11 результирующих произведений могут быть когерентно суммированы для получения разности фаз между двумя оценками канала. Сравнение с пороговой величиной может выполняться на (1) каждом канальном отводе перед вычислением произведения и/или (2) каждом произведении перед суммированием произведений. Сравнение с пороговой величиной удаляет канальные отводы с низкой энергией, ниже заранее установленной пороговой величины. Остаточное отклонение частоты может быть оценено на основе разности фаз между двумя оценками каналов и может предоставляться фильтру 452 и/или блоку 454 частотной коррекции и использоваться для коррекции синхронизации и/или частоты входных выборок (не показано на фиг.4). Это обновление ухода k os частоты с оценкой остаточного отклонения частоты может повысить эффективность демодуляции.Regardless of the technique used for frequency analysis, the estimated departure of k os frequency from the frequency synchronization block 420 typically contains a residual frequency deviation. To estimate this residual frequency deviation, the first 11-tap channel estimate can be derived based on the first 64 bits of the SYNC field (for example, as described below), the second 11-tap channel estimate can be derived based on the last 64 bits of the SYNC field, with both channel estimates output with the excluded departure of k os frequency. Based on the tap, the product of the second channel estimate and the complex conjugation of the first channel estimate can be calculated. 11 resulting products can be coherently summed to obtain the phase difference between the two channel estimates. Comparison with the threshold value can be performed on (1) each channel tap before calculating the product and / or (2) each product before summing the products. Comparison with a threshold value removes channel taps with low energy below a predetermined threshold value. The residual frequency deviation can be estimated based on the phase difference between the two channel estimates and can be provided to the filter 452 and / or the frequency correction unit 454 and used to correct the synchronization and / or frequency of the input samples (not shown in FIG. 4). This update of the k os frequency drift with an estimate of the residual frequency deviation can improve demodulation efficiency.

Фиг.7 показывает вариант осуществления третьего этапа обнаружения и блока 430 оценки канала, который выполняет обнаружение сигнала с использованием обработки во временной области. Для этого варианта осуществления блок 430 включает в себя R блоков 710a-710r оценки канала для R приемных антенн. Каждый блок оценки канала может выводить оценку импульсной характеристики канала, содержащую канальные отводы, которые располагаются с интервалами частоты выборки. Например, могут быть получены до 11 канальных отводов, разделенных одним элементарным сигналом, если суженные символы получаются на скорости передачи элементарного сигнала, могут быть получены до 22 канальных отводов, разделенных половиной элементарного сигнала, если суженные символы получаются на удвоенной скорости передачи элементарного сигнала (или элементарного сигнала х 2), и т.д. Для показанного на фиг.7 варианта осуществления каждый блок оценки канала выводит 11-отводную оценку импульсной характеристики канала на интервале элементарного сигнала для ассоциированной антенны. 7 shows an embodiment of a third detection step and a channel estimator 430 that performs signal detection using time-domain processing. For this embodiment, block 430 includes R channel estimator blocks 710a through 710r for R receive antennas. Each channel estimator may derive a channel impulse response estimate containing channel taps that are spaced at sampling frequency intervals. For example, up to 11 channel taps can be received, separated by one chip, if the narrowed characters are obtained at the chip rate, up to 22 channel taps can be received, separated by half the chip, if the narrowed characters are received at twice the chip rate (or chip x 2), etc. For the embodiment shown in FIG. 7, each channel estimation unit derives an 11-tap channel impulse response estimate in the chip interval for the associated antenna.

В блоке 710a оценки канала для антенны 1 (m=1) умножитель 712 умножает суженные символы для антенны m на комплексный вектор

Figure 00000006
для удаления отклонения k os частоты, определенного блоком 420 вхождения в синхронизм по частоте. Умножитель 712 предоставляет символы с частотной коррекцией на скорости передачи элементарного сигнала группе из 10 последовательно соединенных элементов 722 задержки. Каждый элемент 722 задержки обеспечивает задержку в один период элементарного сигнала. Группа из 11 переключателей 724 соединяется с выходом умножителя 712 и выходами 10 элементов 722 задержки. Переключатели 724 задействуются для одного периода элементарного сигнала в каждом периоде символа и предоставляют 11 символов с частотной коррекцией для этого периода символа. Управляющий сигнал для переключателей 724 определяется начальной синхронизацией tau от блока 410 вхождения в синхронизм по времени и формируется из условия, чтобы символ с частотной коррекцией из пятого элемента 722 задержки (который предназначен для центрального отвода 11-отводной оценки импульсной характеристики канала) соответствовал наилучшему предположению синхронизации, предоставленному этапом вхождения в синхронизм по времени.At a channel estimator 710a for antenna 1 ( m = 1), a multiplier 712 multiplies the narrowed symbols for antenna m by a complex vector
Figure 00000006
to remove the frequency deviation k os of the frequency determined by the frequency synchronization block 420. A multiplier 712 provides frequency corrected symbols for the elementary signal rate to a group of 10 delayed elements 722 connected in series. Each delay element 722 provides a delay of one chip period. A group of 11 switches 724 is connected to the output of the multiplier 712 and the outputs 10 of the delay elements 722. Switches 724 are activated for one chip period in each symbol period and provide 11 symbols with frequency correction for that symbol period. The control signal for the switches 724 is determined by the initial synchronization tau from the time synchronization block 410 and is formed from the condition that the frequency-corrected symbol from the fifth delay element 722 (which is intended for the central tap of the 11-tap channel impulse response estimate) corresponds to the best synchronization assumption provided by the step of entering synchronism in time.

Оценка канала выполняется в течение заранее установленного временного интервала W, который выбирается для достижения адекватного SNR или качества для оценок канала. Временной интервал W может быть M периодов символов длиной, где M может быть, например, M>31. Группа из 11 умножителей 726 принимает бит d i пилот-сигнала для каждого периода символа, в котором выполняется оценка канала. Каждый умножитель 726 умножает выходной сигнал соответствующего переключателя 724 на бит d i пилот-сигнала, удаляет модуляцию посредством бита пилот-сигнала и предоставляет свой выходной сигнал соответствующему накопителю 730. Группа из 11 накопителей 730 обнуляется в начале оценки канала. Каждый накопитель 730 когерентно суммирует выходной сигнал соответствующего умножителя 726 в течение временного интервала W. Группа из 11 переключателей 732 соединяется с группой из 11 накопителей 730. Переключатели 732 задействуются в конце временного интервала W и предоставляют 11 канальных отводов h m,0-h m,10 для оценки импульсной характеристики канала для антенны m. Эта оценка канала может использоваться для демодуляции данных, как описано далее. Группа из 11 блоков 734 принимает 11 канальных отводов, и каждый блок 734 вычисляет возведенную в квадрат величину своего канального отвода. Сумматор 736 суммирует выходные сигналы от всех 11 блоков 734 и предоставляет общую энергию для всех канальных отводов для антенны m. В качестве альтернативы выходной сигнал каждого блока 734 может сравниваться с пороговой величиной и сумматор 736 может суммировать только выходные сигналы, которые превышают пороговую величину. Пороговая величина может быть установлена в заранее установленное процентное отношение от общей энергии для всех 11 канальных отводов.Channel estimation is performed over a predetermined time interval W, which is selected to achieve adequate SNR or quality for channel estimates. The time interval W may be M symbol periods of length, where M may be, for example, M> 31. A group of 11 multipliers 726 receives a pilot bit d i for each symbol period in which channel estimation is performed. Each multiplier 726 multiplies the output of the corresponding switch 724 by the pilot bit d i , removes the modulation by the pilot bit and provides its output signal to the corresponding accumulator 730. A group of 11 accumulators 730 is reset to zero at the beginning of the channel estimation. Each drive 730 coherently sums the output of the corresponding multiplier 726 during the time interval W. A group of 11 switches 732 is connected to a group of 11 drives 730. The switches 732 are activated at the end of the time interval W and provide 11 channel taps h m, 0 - h m, 10 to estimate the channel impulse response for antenna m . This channel estimate may be used to demodulate data, as described below. A group of 11 blocks 734 receives 11 channel taps, and each block 734 calculates the squared value of its channel tap. An adder 736 summarizes the output from all 11 blocks 734 and provides total energy for all channel taps for antenna m . Alternatively, the output of each block 734 may be compared with a threshold value, and an adder 736 may only summarize output signals that exceed the threshold value. The threshold value can be set to a predetermined percentage of the total energy for all 11 channel taps.

Блок оценки канала для каждой оставшейся приемной антенны обрабатывает суженные символы для этой антенны способом, описанным выше для антенны 1. Сумматор 738 суммирует общие энергии для всех R блоков 710a-710r оценки канала и предоставляет общую энергию H для всех R антенн. Детектор 740 сигналов сравнивает общую энергию H с заранее установленной пороговой величиной Hth и объявляет обнаружение сигнала, если H превышает пороговую величину Hth. Пороговая величина Hth может быть задана равной, например, принятой энергии Erx для 128-битного поля SYNC, умноженной на масштабный коэффициент S3, или Hth=Erx·S3.The channel estimator for each remaining receiving antenna processes the narrowed symbols for that antenna in the manner described above for antenna 1. Adder 738 sums the total energies for all R channel estimators 710a-710r and provides the total energy H for all R antennas. The signal detector 740 compares the total energy H with a predetermined threshold value H th and announces the detection of a signal if H exceeds the threshold value H th . The threshold value H th can be set, for example, to the received energy E rx for the 128-bit SYNC field multiplied by the scale factor S 3 , or H th = E rx · S 3 .

Вероятность обнаружения больше 99% и частота ложных тревог менее 10-5 могут достигаться при SNR в -4 дБ, используя пороговую величину S3=14. Суммарная частота ложных тревог менее 10-9 может достигаться со всеми тремя этапами обнаружения. Это допускает, что три этапа обнаружения являются некоррелированными, так как для трех этапов используются разные типы обработки сигнала.A detection probability of greater than 99% and a false alarm rate of less than 10 -5 can be achieved with an SNR of -4 dB using a threshold value of S 3 = 14. A total false alarm rate of less than 10 -9 can be achieved with all three stages of detection. This assumes that the three stages of detection are uncorrelated, since three types of signal processing are used for the three stages.

Для описанных выше вариантов осуществления обнаружение сигнала может достигаться на основе корреляции во временной области (фиг.5), обработки в частотной области (фиг.6) и обработки во временной области (фиг.7). Все три типа обработки сигнала могут использоваться для обеспечения хорошей эффективности обнаружения (например, высокая вероятность обнаружения и низкая частота ложных тревог) для плохих канальных условий (например, низкого SNR). Также может использоваться любая комбинация обработки сигнала для обнаружения сигнала.For the above embodiments, signal detection can be achieved based on time domain correlation (FIG. 5), frequency domain processing (FIG. 6) and time domain processing (FIG. 7). All three types of signal processing can be used to provide good detection efficiency (for example, high detection probability and low false alarm rate) for poor channel conditions (for example, low SNR). Any combination of signal processing for signal detection may also be used.

Фиг.5, 6 и 7 показывают определенные варианты осуществления обнаружения сигнала, вхождения в синхронизм по времени, вхождения в синхронизм по частоте и оценки канала, которые могут выполняться другими способами. Например, обнаружение сигнала и вхождение в синхронизм по времени могут выполняться только с помощью 1-битного дифференциального коррелятора 530a с задержкой. Также может использоваться комбинация методик. Например, входные выборки могут поворачиваться на небольшое количество (например, два) предполагаемых уходов частоты. Остаточное отклонение частоты меньше для одного из предполагаемых уходов частоты, так что кодирование с сужением спектра по Баркеру (или когерентное накопление) может выполняться за большую длительность (например, 22 элементарных сигнала). Суженные символы от более длительного когерентного накопления могут предоставляться умножителю задержки и дифференциальному коррелятору, показанным на фиг.5. Обнаружение сигнала может достигаться для меньшего действующего SNR, поскольку когерентное накопление выполняется за большую длительность.5, 6 and 7 show certain embodiments of signal detection, time synchronism, frequency synchronism, and channel estimation, which may be performed in other ways. For example, signal detection and time synchronization can only be performed using a 1-bit delayed differential correlator 530a. A combination of techniques may also be used. For example, input samples can be rotated by a small number (for example, two) of the estimated frequency drifts. The residual frequency deviation is smaller for one of the assumed frequency drifts, so that Barker narrowing (or coherent accumulation) coding can be performed over a longer duration (for example, 22 chips). Narrowed symbols from longer coherent accumulation may be provided to the delay multiplier and differential correlator shown in FIG. Signal detection can be achieved for a smaller effective SNR, since coherent accumulation is performed over a longer duration.

Фиг.5, 6 и 7 показывают типовую обработку сигнала блоками 410, 420 и 430 соответственно. Обработка может реализовываться различными способами, используя аппаратные средства, программное обеспечение и/или микропрограммное обеспечение. Например, блоки 410, 420 и 430 могут реализовываться с помощью выделенных аппаратных средств либо могут совместно использовать аппаратные средства. Цифровой процессор сигнала (DSP) и/или какой-нибудь другой тип процессора может выполнять обработку для блоков 410, 420 и 430 способом мультиплексирования с временным разделением. Буфер 402 выборок, буфер 514 символа и/или какой-нибудь другой буфер могут использоваться для буферизации данных для обработки.5, 6, and 7 show typical signal processing by blocks 410, 420, and 430, respectively. Processing may be implemented in various ways using hardware, software, and / or firmware. For example, blocks 410, 420, and 430 may be implemented using dedicated hardware or may share hardware. A digital signal processor (DSP) and / or some other type of processor may perform time division multiplexing processing for blocks 410, 420, and 430. A sample buffer 402, a character buffer 514, and / or some other buffer may be used to buffer data for processing.

Возвращаясь к фиг.4, после того как обнаружен PPDU, выполняется определение, предназначается ли принятый PPDU для 802.11b/g либо режима расширения диапазона, например, на основе преамбулы PLCP и/или заголовка PLCP. Процессор 440 приема DSSS обрабатывает принятый PPDU, если он предназначен для 802.11b/g. Процессор 450 приема DSSS обрабатывает принятый PPDU, если он предназначен для режима расширения диапазона.Returning to FIG. 4, after the PPDU is detected, a determination is made whether the received PPDU is intended for 802.11b / g or range extension mode, for example, based on the PLCP preamble and / or PLCP header. A DSSS receive processor 440 processes the received PPDU if it is for 802.11b / g. A DSSS receive processor 450 processes the received PPDU if it is intended for range extension mode.

Процессор 440 приема DSSS выполняет спектральное кодирование с сужением спектра и демодуляцию для 802.11b/g. В процессоре 440 многоотводный когерентный приемник/корректор 442 кодирует с сужением спектра входные выборки с помощью последовательности Баркера, корректирует суженные символы на основе оценок канала, объединяет компоненты сигнала по R приемным антеннам и предоставляет обнаруженные символы. Демодулятор (Demod) 444 преобразует обнаруженные символы на основе схемы модуляции (например, BPSK или QPSK), использованной для передачи, выполняет дифференциальное декодирование и предоставляет выходные биты, которые являются оценками информационных битов, отправленных передающей станцией 110.A DSSS receive processor 440 performs spectral narrowing spectral coding and demodulation for 802.11b / g. In processor 440, the multi-tap coherent receiver / corrector 442 encodes the constricted input samples using a Barker sequence, corrects the constricted symbols based on channel estimates, combines signal components over R receive antennas, and provides detected symbols. A demodulator (Demod) 444 converts the detected symbols based on a modulation scheme (eg, BPSK or QPSK) used for transmission, performs differential decoding, and provides output bits that are estimates of information bits sent by transmitting station 110.

Процессор 450 приема DSSS выполняет спектральное кодирование с сужением спектра, демодуляцию и декодирование FEC для режима расширения диапазона. В процессоре 450 фильтр 452 фильтрует входные выборки для каждой приемной антенны для удаления внеполосного шума и взаимных помех. Фильтр 452 также может производить повторную выборку входных выборок для каждой приемной антенны (1) для преобразования частоты дискретизации из частоты дискретизации в скорость передачи элементарного сигнала и/или (2) для компенсации ухода синхронизации по принятому PPDU. Для 802.11g входные выборки обычно имеют скорость в несколько раз выше скорости передачи элементарного сигнала OFDM в 20 МГц. В этом случае фильтр 452 может выполнять повторную дискретизацию от многократно 20 МГц до либо 11 МГц для многоотводного когерентного приемника, разделенного элементарными сигналами, либо 22 МГц для многоотводного когерентного приемника, разделенного половинами элементарных сигналов. Сигнал гетеродина (LO), используемый для преобразования с понижением частоты, и тактовый сигнал, используемый для формирования входных выборок, обычно получаются из одного и того же генератора опорной частоты. В этом случае отклонение частоты в тактовом сигнале может быть определено исходя из отклонения k os частоты, определенного блоком 420 вхождения в синхронизм по частоте для сигнала LO. Затем может быть определен уход синхронизации во входных выборках исходя из ухода k os частоты и несущей частоты. Фильтр 452 может выполнять периодическую регулировку ± Tadj исходя из ухода k os частоты, где Tadj может быть частью периода выборки.A DSSS receive processor 450 performs spectral narrowing spectral coding, demodulation, and FEC decoding for the spreading mode. At processor 450, a filter 452 filters the input samples for each receive antenna to remove out-of-band noise and interference. Filter 452 can also re-sample input samples for each receive antenna (1) to convert the sampling frequency from the sampling frequency to the chip rate and / or (2) to compensate for the timing offset from the received PPDU. For 802.11g, input samples typically have speeds several times higher than the OFDM chip rate of 20 MHz. In this case, the filter 452 can re-sample from repeatedly 20 MHz to either 11 MHz for a multi-tap coherent receiver separated by chips, or 22 MHz for a multi-tap coherent receiver split by halves. The local oscillator (LO) signal used for down-conversion and the clock used to form input samples are usually obtained from the same reference frequency generator. In this case, the frequency deviation in the clock signal can be determined based on the frequency deviation k os determined by the frequency synchronization block 420 for the LO signal. Then, the timing offset in the input samples can be determined based on the offset k os frequency and carrier frequency. Filter 452 may periodically adjust ± T adj based on the departure of k os frequency, where T adj may be part of the sampling period.

В варианте осуществления фильтр 452 реализуется как многофазный фильтр, состоящий из блока из N базовых фильтров, где N>1. Каждый базовый фильтр ассоциируется с определенным множеством коэффициентов для определенного временного сдвига. В типовой конструкции фильтр 452 включает в себя 11 фильтров FIR, где каждый фильтр FIR имеет четыре отвода. Для создания каждой последующей выходной выборки может использоваться другой базовый фильтр. Если уход частоты равен нулю, то 11 базовых фильтров могут быть циклически пройдены в неизменном порядке, где каждая 11-я выборка образуется из того же базового фильтра. Чтобы компенсировать уход синхронизации, заданный базовый фильтр может пропускаться, а вместо него использоваться следующий базовый фильтр, либо один и тот же базовый фильтр может использоваться для двух последовательных выходных выборок. Регулировка синхронизации, таким образом, может достигаться путем выбора соответствующего базового фильтра, находящегося в употреблении.In an embodiment, filter 452 is implemented as a multiphase filter, consisting of a block of N base filters, where N> 1. Each base filter is associated with a specific set of coefficients for a specific time offset. In a typical design, filter 452 includes 11 FIR filters, where each FIR filter has four taps. A different base filter can be used to create each subsequent output sample. If the frequency drift is zero, then 11 basic filters can be cyclically traversed in the same order, where every 11th sample is formed from the same basic filter. To compensate for synchronization drift, a given base filter can be skipped and the next base filter can be used instead, or the same base filter can be used for two consecutive output samples. Thus, adjustment of synchronization can be achieved by selecting the appropriate base filter in use.

Блок 454 частотной коррекции удаляет уход частоты в отрегулированных по времени выборках для каждой приемной антенны. Блок 454 может быть реализован с помощью генератора с числовым программным управлением (NCO) и комплексного умножителя, аналогичного умножителю 712 на фиг.7. NCO формирует вектор, вращающийся на уходе k os частоты, предоставленном блоком 420 вхождения в синхронизм по частоте. Умножитель умножает отрегулированные по времени выборки для каждой приемной антенны на вектор и предоставляет выборки с частотной коррекцией для этой антенны.Frequency correction unit 454 removes frequency drift in time-adjusted samples for each receiving antenna. Block 454 may be implemented using a numerically controlled generator (NCO) and a complex multiplier similar to multiplier 712 in FIG. 7. The NCO generates a vector rotating at a frequency offset k os provided by the frequency synchronization block 420. A multiplier multiplies time-adjusted samples for each receiving antenna by a vector and provides frequency-corrected samples for that antenna.

Многоотводный когерентный приемник/устройство 456 сужения спектра выполняет когерентное обнаружение выборок с частотной коррекцией с помощью оценок канала и объединяет компоненты сигнала по приемным антеннам и многолучевым распространениям. Многоотводный когерентный приемник 456 умножает выборки с частотной коррекцией для каждой приемной антенны на 11 канальных отводов, предоставленных блоком 430 оценки канала для этой антенны. Многоотводный когерентный приемник/устройство 456 сужения спектра также выполняет кодирование с сужением спектра с помощью последовательности Баркера, накапливает суженные символы для всех R антенн и предоставляет обнаруженные символы. В варианте осуществления оценки канала для R приемных антенн выводятся один раз исходя из поля SYNC и, возможно, других полей принятого PPDU, и эти оценки канала используются для всего принятого PPDU. Для этого варианта осуществления многоотводный когерентный приемник 456 не является отслеживающим радиоканал по принятому PPDU. В другом варианте осуществления оценки канала обновляются с использованием жестких решений, полученных из обнаруженных символов и/или решений, полученных путем перекодирования и повторного преобразования выходного сигнала декодера 464 FEC.A multi-tap coherent receiver / spectral narrower 456 performs frequency-coherent coherent detection of the samples using channel estimates and combines the signal components from the receiving antennas and multipath. A multi-tap coherent receiver 456 multiplies the frequency-corrected samples for each receiving antenna by 11 channel taps provided by the channel estimator 430 for that antenna. The multi-tap coherent receiver / narrower 456 also performs narrowing coding using a Barker sequence, accumulates narrowed symbols for all R antennas, and provides detected symbols. In an embodiment, the channel estimates for the R receive antennas are derived once based on the SYNC field and possibly other fields of the received PPDU, and these channel estimates are used for the entire received PPDU. For this embodiment, the multi-tap coherent receiver 456 is not a radio channel snooping on the received PPDU. In another embodiment, the channel estimates are updated using hard decisions obtained from the detected symbols and / or decisions obtained by transcoding and reconverting the output of the FEC decoder 464.

Блок 458 фазовой коррекции удаляет фазовую ошибку в обнаруженных символах. Фазовая ошибка обусловлена остаточным отклонением частоты, которое происходит от приемника 160 без фазовой синхронизации.The phase correction block 458 removes the phase error in the detected symbols. The phase error is due to a residual frequency deviation that occurs from the receiver 160 without phase synchronization.

Фиг.8 показывает блок-схему варианта осуществления блока 458 фазовой коррекции. В блоке 458 умножитель 812 поворачивает каждый обнаруженный символ от многоотводного когерентного приемника 456 на опорную фазу θ ref(t) и предоставляет соответствующий символ с фазовой коррекцией. Блок 814 формирует жесткое решение (например, +1 или -1) для каждого символа с фазовой коррекцией. Умножитель 816 умножает каждый обнаруженный символ на соответствующее жесткое решение и предоставляет произведение для этого обнаруженного символа. Блок 818 вычисляет скользящее среднее произведений от умножителя 816 и предоставляет усредненное произведение. Для каждого периода символа блок 820 нормализует и сопрягает усредненное произведение и предоставляет опорную фазу θ ref(t) для обнаруженного символа для этого периода t символа. Опорная фаза, таким образом, может выводиться путем определения средних значений на интервале обнаруженных символов. Определение средних значений может быть предназначено для объяснения факта, что информация о фазе от известных символов пилот-сигнала в поле SYNC является более надежной, но может не быть актуальной, тогда как информация о фазе для обнаруженных символов может не быть надежной, но является более актуальной. FIG. 8 shows a block diagram of an embodiment of a phase correction block 458. At block 458, a multiplier 812 rotates each detected symbol from the multi-tap coherent receiver 456 to the reference phase θ ref ( t ) and provides a corresponding phase corrected symbol. Block 814 generates a hard decision (e.g., +1 or -1) for each phase corrected symbol. A multiplier 816 multiplies each detected symbol by a corresponding hard decision and provides a product for that detected symbol. Block 818 calculates a moving average of the products from the multiplier 816 and provides an averaged product. For each symbol period, block 820 normalizes and matches the averaged product and provides the reference phase θ ref ( t ) for the detected symbol for this symbol period t . The reference phase, thus, can be derived by determining the average values in the interval of detected characters. The determination of the mean values may be intended to explain the fact that the phase information from the known pilot symbols in the SYNC field is more reliable, but may not be relevant, while the phase information for the detected symbols may not be reliable, but is more relevant .

Возвращаясь к фиг.4, демодулятор 460 выполняет когерентную демодуляцию символов с фазовой коррекцией. Для BPSK демодулятор 460 может предоставлять вещественную часть каждого символа с фазовой коррекцией в качестве демодулированного символа, который является оценкой символа данных, отправленного передающей станцией 110. Для других схем модуляции демодулятор 460 может предоставлять символ модуляции, который наиболее вероятно отправлен для каждого символа с фазовой коррекцией, в качестве демодулированного символа.Returning to FIG. 4, a demodulator 460 performs phase-coherent symbol demodulation. For BPSK, demodulator 460 can provide the real part of each phase corrected symbol as a demodulated symbol, which is an estimate of the data symbol sent by transmitting station 110. For other modulation schemes, demodulator 460 can provide a modulation symbol that is most likely sent for each phase corrected symbol , as a demodulated symbol.

Обращенный перемежитель 462 обратно перемежает демодулированные символы способом, дополнительным к перемежению, выполненному перемежителем 256 на фиг.2. Декодер 464 FEC декодирует обратно перемеженные символы способом, дополнительным к кодированию, выполненному кодером 252 FEC на фиг.2, и предоставляет выходные данные. Мультиплексор 470 принимает выходные данные от процессоров 440 и 450 приема DSSS, предоставляет выходные данные от процессора 440 приема DSSS, если принятый PPDU предназначен для 802.11b/g, и предоставляет выходные данные от процессора 450 приема DSSS, если принятый PPDU предназначен для режима расширения диапазона.Reversed interleaver 462 interleaves demodulated symbols back in a manner complementary to the interleaving performed by interleaver 256 of FIG. 2. The FEC decoder 464 decodes the deinterleaved symbols in a manner complementary to the encoding performed by the FEC encoder 252 in FIG. 2 and provides output. A multiplexer 470 receives output from DSSS receive processors 440 and 450, provides output from a DSSS receive processor 440 if the received PPDU is for 802.11b / g, and provides output from the DSSS receive processor 450 if the received PPDU is for range extension mode .

Фиг.4 показывает конкретный вариант осуществления процессора 160 приема для 802.11b/g и режима расширения диапазона. Процессор 160 также может реализовываться с помощью иных конструкций, и это находится в пределах объема изобретения. Вообще, обработка процессором 440 приема DSSS является дополнительной к обработке процессором 240 передачи DSSS на передающей станции 110, и обработка процессором 450 приема DSSS является дополнительной к обработке процессором 250 передачи DSSS. Фиг.4 показывает типовые конструкции процессоров 440 и 450 приема DSSS, которые могут включать в себя другие и/или отличные блоки обработки, не показанные на фиг.4.FIG. 4 shows a specific embodiment of a receive processor 160 for 802.11b / g and range extension mode. The processor 160 may also be implemented using other designs, and this is within the scope of the invention. In general, the processing by the DSSS reception processor 440 is complementary to the processing by the DSSS transmission processor 240 at the transmitting station 110, and the processing by the DSSS reception processor 450 is complementary to the processing by the DSSS transmission processor 250. FIG. 4 shows typical designs of DSSS reception processors 440 and 450, which may include other and / or different processing units not shown in FIG. 4.

Фиг.9 показывает процесс 900 для выполнения обнаружения сигнала для первого этапа. Входные выборки кодируются с сужением спектра с помощью кодовой последовательности, чтобы сформировать суженные символы, например, на скорости передачи элементарного сигнала (этап 912). Формируются произведения суженных символов по меньшей мере для двух разных задержек (этап 914). Каждое произведение формируется исходя из суженного символа и комплексного сопряжения другого суженного символа, который находится по меньшей мере одним периодом символа ранее. Например, 1-символьные произведения с задержкой и 2-символьные произведения с задержкой могут формироваться, как показано на фиг.5, с каждым 1-символьным произведением с задержкой, формируемым с двумя суженными символами, которые разделяются одним периодом символа, и каждым 2-символьным произведением с задержкой, формируемым с двумя суженными символами, которые разделяются двумя периодами символа. 9 shows a process 900 for performing signal detection for a first step. The input samples are coded with a narrowing of the spectrum using a code sequence to generate narrowed characters, for example, at a bit rate (block 912). Products of narrowed characters are generated for at least two different delays (block 914). Each piece is formed on the basis of a narrowed symbol and complex conjugation of another narrowed symbol, which is at least one symbol period earlier. For example, 1-character delayed works and 2-character delayed works can be formed, as shown in FIG. 5, with each 1-character delayed work formed with two narrowed characters that are separated by one character period, and each 2- a symbolic product with a delay formed with two narrowed characters that are separated by two periods of the character.

Затем выполняется корреляция между произведениями для каждой задержки и известными значениями для той задержки (этап 916). Известные значения могут быть произведениями битов пилот-сигнала, как показано на фиг.5. Расположенные рядом произведения для каждой задержки могут суммироваться перед выполнением корреляции для подсчета разброса задержек в радиоканале, что также показано на фиг.5. Результаты корреляции для всех задержек объединяются (этап 918). Результаты корреляции для 2-символьной задержки могут поворачиваться на множество предполагаемых фаз и объединяться с соответствующими результатами корреляции для 1-символьной задержки, и могут выбираться объединенные результаты корреляции с наибольшей величиной среди множества предполагаемых фаз, как показано на фиг.5. В качестве альтернативы результаты корреляции для разных задержек могут некогерентно объединяться.A correlation is then made between the products for each delay and the known values for that delay (block 916). Known values may be products of pilot bits, as shown in FIG. The adjacent products for each delay can be summed before correlation is performed to calculate the delay spread in the radio channel, which is also shown in FIG. The correlation results for all delays are combined (block 918). The correlation results for the 2-character delay can be rotated through a plurality of estimated phases and combined with the corresponding correlation results for a 1-character delay, and the combined correlation results with the largest value among the many estimated phases can be selected, as shown in FIG. 5. Alternatively, the correlation results for different delays may incoherently combine.

Затем на основе объединенных результатов корреляции обнаруживается наличие сигнала/передаваемых данных, например, путем сравнения объединенных результатов корреляции с самонастраивающейся пороговой величиной Zth, которая является функцией принятой энергии (этап 920). Синхронизация сигнала также определяется исходя из объединенных результатов корреляции, например, путем обнаружения всплеска в объединенных результатах корреляции (этап 922).Then, based on the combined correlation results, the presence of the signal / transmitted data is detected, for example, by comparing the combined correlation results with a self-tuning threshold value Z th , which is a function of the received energy (step 920). The signal synchronization is also determined based on the combined correlation results, for example, by detecting a spike in the combined correlation results (step 922).

Фиг.10 показывает процесс 1000 для выполнения обнаружения сигнала с несколькими (например, тремя) этапами с использованием разных типов обработки сигнала. Самонастраивающиеся пороговые величины, используемые для обнаружения сигнала по этапам, выводятся исходя из принятой энергии для интервала символов (этап 1012). Обнаружение сигнала для первого этапа выполняется с использованием корреляции во временной области и первой пороговой величины (этап 1014). Для первого этапа произведения символов могут формироваться по меньшей мере для одной задержки, может выполняться корреляция между произведениями для каждой задержки и известными значениями, и обнаружение может быть объявлено исходя из результатов корреляции по меньшей мере для одной задержки и первой пороговой величины. Обнаружение сигнала для второго этапа выполняется с использованием обработки в частотной области и второй пороговой величины (этап 1016). Для второго этапа могут определяться энергии для множества элементов разрешения по частоте, и обнаружение может быть объявлено исходя из энергий для этих элементов разрешения по частоте и второй пороговой величины. Обнаружение сигнала для третьего этапа выполняется с использованием обработки во временной области и третьей пороговой величины (этап 1018). Может выводиться множество канальных отводов для оценки импульсной характеристики канала, и обнаружение может быть объявлено исходя из канальных отводов и третьей пороговой величины. Наличие сигнала объявляется на основе результатов первого, второго и третьего этапов (этап 1020). 10 shows a process 1000 for performing signal detection with several (eg, three) steps using different types of signal processing. The self-adjusting thresholds used to detect the signal in steps are derived from the received energy for the symbol interval (step 1012). Signal detection for the first step is performed using correlation in the time domain and the first threshold value (step 1014). For the first stage, symbol products may be generated for at least one delay, correlation between the products for each delay and known values may be performed, and detection may be announced based on the correlation results for at least one delay and the first threshold value. Signal detection for the second step is performed using frequency domain processing and a second threshold value (step 1016). For the second stage, energies for a plurality of frequency resolution elements can be determined, and detection can be announced based on the energies for these frequency resolution elements and a second threshold value. Signal detection for the third step is performed using time-domain processing and a third threshold value (step 1018). A plurality of channel taps can be output to estimate the impulse response of the channel, and detection can be announced based on channel taps and a third threshold. The presence of a signal is announced based on the results of the first, second, and third stages (block 1020).

Фиг.11 показывает процесс 1100 для приема передаваемых данных или PPDU. Синхронизация входных выборок регулируется для получения отрегулированных по времени выборок (этап 1112). Регулировка синхронизации может выполняться с помощью многофазного фильтра и/или на основе ухода частоты, определенного во время вхождения в синхронизм по частоте. Уход частоты в отрегулированных по времени выборках удаляется для получения выборок с частотной коррекцией (этап 1114). Выборки с частотной коррекцией обрабатываются с помощью оценки канала (например, используя многоотводный когерентный приемник) для получения обнаруженных символов (этап 1116). Фазы обнаруженных символов корректируются для получения символов с фазовой коррекцией (этап 1118). Для фазовой коррекции может выводиться опорная фаза на основе обнаруженных символов, и фазы обнаруженных символов могут корректирования исходя из опорной фазы. Над символами с фазовой коррекцией выполняется демодуляция для получения демодулированных символов (этап 1120). Демодулированные символы обратно перемежаются (этап 1122), и обратно перемеженные символы декодируются для получения декодированных данных (этап 1124). 11 shows a process 1100 for receiving transmitted data or PPDUs. The timing of the input samples is adjusted to obtain time-adjusted samples (block 1112). The synchronization adjustment can be performed using a multiphase filter and / or based on the drift of the frequency determined at the time of entering the synchronism in frequency. The frequency drift in time-adjusted samples is deleted to obtain frequency-corrected samples (block 1114). Frequency-corrected samples are processed using channel estimation (eg, using a multi-tap coherent receiver) to obtain detected symbols (block 1116). The phases of the detected symbols are corrected to obtain phase corrected symbols (block 1118). For phase correction, a reference phase may be output based on the detected symbols, and phases of the detected symbols may be adjusted based on the reference phase. Phase corrected symbols are demodulated to obtain demodulated symbols (block 1120). The demodulated symbols are deinterleaved (block 1122), and the deinterleaved symbols are decoded to obtain decoded data (block 1124).

Процессы, изображенные и описанные в отношении фиг.9-11, могут быть реализованы как функции, выполняемые процессором 160. Отдельные блоки могут содержать команды, которые выполняются процессором 160.The processes depicted and described with respect to FIGS. 9-11 can be implemented as functions performed by the processor 160. The individual blocks may contain instructions that are executed by the processor 160.

Описанные здесь методики могут быть реализованы различными средствами. Например, эти методики могут быть реализованы в аппаратных средствах, микропрограммном обеспечении, программном обеспечении либо их сочетании. Для аппаратной реализации блоки обработки, используемые для выполнения обнаружения сигнала, вхождения в синхронизм и демодуляции, могут реализовываться в одной или нескольких специализированных интегральных схемах (ASIC), цифровых процессорах сигналов (DSP), устройствах цифровой обработки сигналов (DSPD), программируемых логических устройствах (PLD), программируемых пользователем вентильных матрицах (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных блоках, спроектированных для выполнения описанных здесь функций, или их сочетаниях.The techniques described here can be implemented by various means. For example, these techniques may be implemented in hardware, firmware, software, or a combination thereof. For hardware implementations, the processing units used to perform signal detection, synchronization, and demodulation can be implemented in one or more specialized integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), and programmable logic devices ( PLD), Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, and other electronic components designed for perform the functions described here, or combinations thereof.

Для программной реализации методики могут быть реализованы с помощью модулей (например, процедур, функций и так далее), которые выполняют описанные здесь функции. Программные коды могут храниться в запоминающем устройстве (например, запоминающем устройстве 182 на фиг.1) и исполняться процессором (например, процессором 160 и/или процессором 180). Запоминающее устройство может быть реализовано внутри процессора или может быть внешним по отношению к процессору.For software implementation, techniques can be implemented using modules (e.g., procedures, functions, and so on) that perform the functions described here. Software codes may be stored in a storage device (e.g., storage device 182 in FIG. 1) and executed by a processor (e.g., processor 160 and / or processor 180). The storage device may be implemented within the processor or may be external to the processor.

Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления предоставляется, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники создать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации к этим вариантам осуществления будут полностью очевидны специалистам в данной области техники, а общие принципы, определенные в этом документе, могут быть применены к другим вариантам осуществления без отклонения от сущности или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено, чтобы ограничиваться показанными в этом документе вариантами осуществления, а должно соответствовать самому широкому объему, согласующемуся с принципами и новыми признаками, раскрытыми в этом документе.The foregoing description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the spirit or scope of the invention. Thus, the present invention is not intended to be limited by the embodiments shown in this document, but rather should correspond to the broadest possible scope consistent with the principles and new features disclosed in this document.

Claims (40)

1. Способ выполнения обнаружения сигнала, содержащий этапы, на которых
формируют первую последовательность произведений первого символа с задержкой для последовательности символов, причем каждое произведение первого символа с задержкой получают в результате по меньшей мере операции первого произведения на основе первого и второго символов последовательности символов, которые разделены задержкой первого символа;
формируют вторую последовательность произведений второго символа с задержкой для последовательности символов, причем каждое произведение второго символа с задержкой получают в результате по меньшей мере операции второго произведения на основе первого и третьего символов последовательности символов, которые разделены задержкой второго символа;
выполняют корреляцию между первой последовательностью и первыми известными значениями для получения результатов первой корреляции;
выполняют корреляцию между второй последовательностью и вторыми известными значениями для получения результатов второй корреляции; и
обнаруживают наличие сигнала на основе результатов первой и второй корреляций.
1. A method for performing signal detection, comprising the steps of:
forming a first sequence of products of the first character with a delay for a sequence of characters, wherein each product of the first character with a delay is obtained as a result of at least the operation of the first product based on the first and second characters of a sequence of characters that are separated by a delay of the first character;
forming a second sequence of products of the second character with a delay for a sequence of characters, with each product of the second character with a delay obtained as a result of at least the second product based on the first and third characters of a sequence of characters that are separated by a delay of the second character;
performing a correlation between the first sequence and the first known values to obtain the results of the first correlation;
performing a correlation between the second sequence and the second known values to obtain the results of the second correlation; and
detect the presence of a signal based on the results of the first and second correlations.
2. Способ по п.1, в котором операции первого и второго произведений содержат умножение первого символа на комплексные сопряжения второго и третьего символов соответственно.2. The method according to claim 1, in which the operations of the first and second products comprise multiplying the first character by complex conjugations of the second and third characters, respectively. 3. Способ по п.1, в котором задержки первого и второго символов различаются более чем на один период символа.3. The method according to claim 1, wherein the delays of the first and second symbols differ by more than one symbol period. 4. Способ по п.1, в котором обнаружение наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержит этапы, на которых выполняют фазовый поворот результатов второй корреляции; объединяют результаты второй корреляции с фазовым поворотом с результатами первой корреляции; и обнаруживают наличие сигнала на основе объединенных результатов корреляций.4. The method according to claim 1, wherein detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations comprises the steps of performing a phase rotation of the results of the second correlation; combine the results of the second correlation with a phase rotation with the results of the first correlation; and detecting the presence of a signal based on the combined correlation results. 5. Способ по п.1, в котором обнаружение наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержит этапы, на которых объединяют результаты первой и второй корреляций; и сравнивают объединенные результаты корреляций с пороговой величиной, выводимой на основе вычисленной принятой энергии по меньшей мере двух символов.5. The method according to claim 1, wherein detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations comprises the steps of combining the results of the first and second correlations; and comparing the combined correlation results with a threshold value derived from the calculated received energy of at least two symbols. 6. Способ выполнения обнаружения сигнала, содержащий этапы, на которых формируют множество первых последовательностей произведений первого символа с задержкой для множества последовательностей символов, причем каждое произведение первого символа с задержкой для каждой первой последовательности получают в результате операции первого произведения на основе первого и второго символов из одной из множества последовательностей символов, которые разделены задержкой первого символа;
формируют множество вторых последовательностей произведений второго символа с задержкой для множества последовательностей символов, причем каждое произведение второго символа с задержкой для каждой второй последовательности получают в результате операции второго произведения на основе первого и третьего символов из одной из множества последовательностей символов, которые разделены задержкой второго символа;
объединяют множество первых последовательностей;
выполняют корреляцию между объединенным множеством первых последовательностей и первыми известными значениями для получения результатов первой корреляции;
объединяют множество вторых последовательностей;
выполняют корреляцию между объединенным множеством вторых последовательностей и вторыми известными значениями для получения результатов второй корреляции; и обнаруживают наличие сигнала на основе результатов первой и второй корреляций.
6. A method for performing signal detection comprising the steps of generating a plurality of first delayed product sequences of a first character for a plurality of character sequences, each product of a first delayed character for each first sequence being obtained as a result of a first product operation based on the first and second characters from one of a plurality of character sequences that are separated by a delay of the first character;
generating a plurality of second sequences of products of the second symbol with a delay for a plurality of symbol sequences, wherein each product of the second symbol with a delay for each second sequence is obtained as a result of the operation of the second product based on the first and third symbols from one of the plurality of symbol sequences that are separated by a delay of the second symbol;
combine many of the first sequences;
performing a correlation between the combined set of first sequences and the first known values to obtain the results of the first correlation;
combine many second sequences;
performing a correlation between the combined set of second sequences and second known values to obtain the results of the second correlation; and detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations.
7. Способ по п.6, в котором операции первого и второго произведений содержат умножение первого символа на комплексные сопряжения второго и третьего символов соответственно.7. The method according to claim 6, in which the operations of the first and second products comprise multiplying the first character by complex conjugations of the second and third characters, respectively. 8. Способ по п.6, в котором задержки первого и второго символов различаются более чем на один период символа.8. The method according to claim 6, in which the delays of the first and second symbols differ by more than one symbol period. 9. Способ по п.6, в котором обнаружение наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержит этапы, на которых выполняют фазовый поворот результатов второй корреляции; объединяют результаты второй корреляции с фазовым поворотом с результатами первой корреляции; и обнаруживают наличие сигнала на основе объединенных результатов корреляции.9. The method according to claim 6, in which detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations comprises the steps of performing a phase rotation of the results of the second correlation; combine the results of the second correlation with a phase rotation with the results of the first correlation; and detecting the presence of a signal based on the combined correlation results. 10. Способ по п.6, в котором обнаружение наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержит этапы, на которых объединяют результаты первой и второй корреляций; и сравнивают объединенные результаты корреляций с пороговой величиной, выводимой на основе вычисленной принятой энергии по меньшей мере двух символов.10. The method according to claim 6, in which detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations comprises the steps of combining the results of the first and second correlations; and comparing the combined correlation results with a threshold value derived from the calculated received energy of at least two symbols. 11. Устройство для выполнения обнаружения сигнала, содержащее логику для формирования первой последовательности произведений первого символа с задержкой для последовательности символов, причем каждое произведение первого символа с задержкой получается в результате по меньшей мере операции первого произведения на основе первого и второго символов последовательности символов, которые разделены задержкой первого символа;
логику для формирования второй последовательности произведений второго символа с задержкой для последовательности символов, причем каждое произведение второго символа с задержкой получается в результате по меньшей мере операции второго произведения на основе первого и третьего символов последовательности символов, которые разделены задержкой второго символа;
логику для выполнения корреляции между первой последовательностью и первыми известными значениями для получения результатов первой корреляции;
логику для выполнения корреляции между второй последовательностью и вторыми известными значениями для получения результатов второй корреляции;
и логику для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций.
11. A device for performing signal detection, comprising logic for generating a first sequence of products of the first character with a delay for a sequence of characters, each product of the first character with a delay is obtained as a result of at least the operation of the first product based on the first and second characters of the sequence of characters that are separated delay of the first character;
logic for generating a second sequence of products of the second character with a delay for the sequence of characters, with each product of the second character with a delay resulting from at least the operation of the second product based on the first and third characters of the sequence of characters that are separated by a delay of the second character;
logic for performing a correlation between the first sequence and the first known values to obtain the results of the first correlation;
logic for performing correlation between the second sequence and second known values to obtain the results of the second correlation;
and logic for detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations.
12. Устройство по п.11, в котором операции первого и второго произведений содержат умножение первого символа на комплексные сопряжения второго и третьего символов соответственно.12. The device according to claim 11, in which the operations of the first and second products comprise multiplying the first character by complex conjugations of the second and third characters, respectively. 13. Устройство по п.11, в котором задержки первого и второго символов различаются более чем на один период символа.13. The device according to claim 11, in which the delays of the first and second symbols differ by more than one symbol period. 14. Устройство по п.11, в котором логика для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержит логику для выполнения фазового поворота результатов второй корреляции; логику для объединения результатов второй корреляции с фазовым поворотом с результатами первой корреляции; и логику для обнаружения наличия сигнала на основе объединенных результатов корреляций.14. The device according to claim 11, in which the logic for detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations comprises logic for performing a phase rotation of the results of the second correlation; logic for combining the results of the second correlation with a phase rotation with the results of the first correlation; and logic for detecting the presence of a signal based on the combined correlation results. 15. Устройство по п.11, в котором логика для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержит логику для объединения результатов первой и второй корреляций; и логику для сравнения объединенных результатов корреляций с пороговой величиной, выводимой на основе вычисленной принятой энергии по меньшей мере двух символов.15. The device according to claim 11, in which the logic for detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations comprises logic for combining the results of the first and second correlations; and logic for comparing the combined correlation results with a threshold value derived from the calculated received energy of at least two symbols. 16. Устройство для выполнения обнаружения сигнала, содержащее логику для формирования множества первых последовательностей произведений первого символа с задержкой для множества последовательностей символов, причем каждое произведение первого символа с задержкой для каждой первой последовательности получается в результате операции первого произведения на основе первого и второго символов из одной из множества последовательностей символов, которые разделены задержкой первого символа;
логику для формирования множества вторых последовательностей произведений второго символа с задержкой для множества последовательностей символов, причем каждое произведение второго символа с задержкой для каждой второй последовательности получается в результате операции второго произведения на основе первого и третьего символов из одной из множества последовательностей символов, которые разделены задержкой второго символа;
логику для объединения множества первых последовательностей;
логику для выполнения корреляции между объединенным множеством первых последовательностей и первыми известными значениями для получения результатов первой корреляции;
логику для объединения множества вторых последовательностей;
логику для выполнения корреляции между объединенным множеством вторых последовательностей и вторыми известными значениями для получения результатов второй корреляции;
логику для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций.
16. A device for performing signal detection, comprising logic for generating a plurality of first sequences of products of the first character with a delay for a plurality of sequences of characters, each product of the first character with a delay for each first sequence is obtained as a result of the operation of the first product based on the first and second characters of one from a plurality of character sequences that are separated by a delay of the first character;
logic for generating a plurality of second sequences of products of the second symbol with a delay for a plurality of sequences of symbols, and each product of the second symbol with a delay for each second sequence is obtained as a result of the operation of the second product based on the first and third characters from one of the many sequences of characters that are separated by a delay of the second character;
logic for combining many of the first sequences;
logic for performing correlation between the combined set of first sequences and first known values to obtain the results of the first correlation;
logic for combining many second sequences;
logic for performing correlation between the combined set of second sequences and second known values to obtain the results of the second correlation;
logic for detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations.
17. Устройство по п.16, в котором операции первого и второго произведений содержат умножение первого символа на комплексные сопряжения второго и третьего символов соответственно.17. The device according to clause 16, in which the operations of the first and second products comprise multiplying the first character by complex conjugations of the second and third characters, respectively. 18. Устройство по п.16, в котором задержки первого и второго символов различаются более чем на один период символа.18. The device according to clause 16, in which the delays of the first and second symbols differ by more than one period of the symbol. 19. Устройство по п.16, в котором обнаружение наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержит логику для выполнения фазового поворота результатов второй корреляции; логику для объединения результатов второй корреляции с фазовым поворотом с результатами первой корреляции; и логику для обнаружения наличия сигнала на основе объединенных результатов корреляций.19. The device according to clause 16, in which the detection of the presence of a signal based on the results of the first and second correlations contains logic for performing a phase rotation of the results of the second correlation; logic for combining the results of the second correlation with a phase rotation with the results of the first correlation; and logic for detecting the presence of a signal based on the combined correlation results. 20. Устройство по п.16, в котором логика для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержит логику для объединения результатов первой и второй корреляций; и логику для сравнения объединенных результатов корреляций с пороговой величиной, выводимой на основе вычисленной принятой энергии по меньшей мере двух символов.20. The device according to clause 16, in which the logic for detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations contains logic for combining the results of the first and second correlations; and logic for comparing the combined correlation results with a threshold value derived from the calculated received energy of at least two symbols. 21. Устройство для выполнения обнаружения сигнала, содержащее
средство для формирования первой последовательности произведений первого символа с задержкой для последовательности символов, причем каждое произведение первого символа с задержкой получается в результате по меньшей мере операции первого произведения на основе первого и второго символов последовательности символов, которые разделены задержкой первого символа;
средство для формирования второй последовательности произведений второго символа с задержкой для последовательности символов, причем каждое произведение второго символа с задержкой получается в результате по меньшей мере операции второго произведения на основе первого и третьего символов последовательности символов, которые разделены задержкой второго символа;
средство для выполнения корреляции между первой последовательностью и первыми известными значениями для получения результатов первой корреляции;
средство для выполнения корреляции между второй последовательностью и вторыми известными значениями для получения результатов второй корреляции;
и средство для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций.
21. A device for performing signal detection, comprising
means for generating a first sequence of products of the first character with a delay for a sequence of characters, wherein each product of the first character with a delay is obtained as a result of at least an operation of the first product based on the first and second characters of a sequence of characters that are separated by a delay of the first character;
means for generating a second sequence of products of the second character with a delay for the sequence of characters, each product of the second character with a delay is obtained as a result of at least the operation of the second product based on the first and third characters of the sequence of characters that are separated by a delay of the second character;
means for performing a correlation between the first sequence and the first known values to obtain the results of the first correlation;
means for performing a correlation between the second sequence and the second known values to obtain the results of the second correlation;
and means for detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations.
22. Устройство по п.21, в котором операции первого и второго произведений содержат умножение первого символа на комплексные сопряжения второго и третьего символов соответственно.22. The device according to item 21, in which the operations of the first and second products comprise multiplying the first character by complex conjugations of the second and third characters, respectively. 23. Устройство по п.21, в котором задержки первого и второго символов различаются более чем на один период символа.23. The device according to item 21, in which the delays of the first and second symbols differ by more than one period of the symbol. 24. Устройство по п.21, в котором средство для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержит средство для выполнения фазового поворота результатов второй корреляции; средство для объединения результатов второй корреляции с фазовым поворотом с результатами первой корреляции; и средство для обнаружения наличия сигнала на основе объединенных результатов корреляций.24. The device according to item 21, in which means for detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations comprises means for performing a phase rotation of the results of the second correlation; means for combining the results of the second correlation with a phase rotation with the results of the first correlation; and means for detecting the presence of a signal based on the combined correlation results. 25. Устройство по п.21, в котором средство для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержит средство для объединения результатов первой и второй корреляций; и средство для сравнения объединенных результатов корреляций с пороговой величиной, выводимой на основе вычисленной принятой энергии по меньшей мере двух символов.25. The device according to item 21, in which the means for detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations comprises means for combining the results of the first and second correlations; and means for comparing the combined correlation results with a threshold value derived based on the calculated received energy of at least two symbols. 26. Устройство для выполнения обнаружения сигнала, содержащее средство для формирования множества первых последовательностей произведений первого символа с задержкой для множества последовательностей символов, причем каждое произведение первого символа с задержкой для каждой первой последовательности получается в результате операции первого произведения на основе первого и второго символов из одной из множества последовательностей символов, которые разделены задержкой первого символа;
средство для формирования множества вторых последовательностей произведений второго символа с задержкой для множества последовательностей символов, причем каждое произведение второго символа с задержкой для каждой второй последовательности получается в результате операции второго произведения на основе первого и третьего символов из одной из множества последовательностей символов, которые разделены задержкой второго символа;
средство для объединения множества первых последовательностей;
средство для выполнения корреляции между объединенным множеством первых последовательностей и первыми известными значениями для получения результатов первой корреляции;
средство для объединения множества вторых последовательностей;
средство для выполнения корреляции между объединенным множеством вторых последовательностей и вторыми известными значениями для получения результатов второй корреляции;
средство для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций.
26. A device for performing signal detection, comprising means for generating a plurality of first sequences of products of the first character with a delay for a plurality of sequences of characters, each product of the first character with a delay for each first sequence resulting from the operation of the first product based on the first and second characters of one from a plurality of character sequences that are separated by a delay of the first character;
means for generating a plurality of second sequences of products of the second symbol with a delay for a plurality of symbol sequences, wherein each product of the second symbol with a delay for each second sequence is obtained as a result of the operation of the second product based on the first and third symbols from one of the many sequences of symbols that are separated by a delay of the second character;
means for combining many of the first sequences;
means for performing correlation between the combined plurality of first sequences and first known values to obtain results of a first correlation;
means for combining multiple second sequences;
means for performing a correlation between the combined plurality of second sequences and second known values to obtain second correlation results;
means for detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations.
27. Устройство по п.26, в котором операции первого и второго произведений содержат умножение первого символа на комплексные сопряжения второго и третьего символов соответственно.27. The device according to p. 26, in which the operations of the first and second products contain the multiplication of the first character by complex conjugation of the second and third characters, respectively. 28. Устройство по п.26, в котором задержки первого и второго символов различаются более чем на один период символа.28. The device according to p, in which the delays of the first and second characters differ by more than one period of the character. 29. Устройство по п.26, в котором обнаружение наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержит средство для выполнения фазового поворота результатов второй корреляции; средство для объединения результатов второй корреляции с фазовым поворотом с результатами первой корреляции; и средство для обнаружения наличия сигнала на основе объединенных результатов корреляции.29. The device according to p, in which the detection of the presence of a signal based on the results of the first and second correlations comprises means for performing a phase rotation of the results of the second correlation; means for combining the results of the second correlation with a phase rotation with the results of the first correlation; and means for detecting the presence of a signal based on the combined correlation results. 30. Устройство по п.26, в котором средство для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержит средство для объединения результатов первой и второй корреляций; и средство для сравнения объединенных результатов корреляций с пороговой величиной, выводимой на основе вычисленной принятой энергии по меньшей мере двух символов.30. The device according to p, in which the means for detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations includes means for combining the results of the first and second correlations; and means for comparing the combined correlation results with a threshold value derived based on the calculated received energy of at least two symbols. 31. Считываемый компьютером носитель данных, содержащий коды программного обеспечения, сохраненные на нем, которые при исполнении процессором предписывают процессору выполнять способ выполнения обнаружения сигнала, причем коды программного обеспечения содержат коды программного обеспечения для формирования первой последовательности произведений первого символа с задержкой для последовательности символов, причем каждое произведение первого символа с задержкой получается в результате по меньшей мере операции первого произведения на основе первого и второго символов последовательности символов, которые разделены задержкой первого символа;
коды программного обеспечения для формирования второй последовательности произведений второго символа с задержкой для последовательности символов, причем каждое произведение второго символа с задержкой получается в результате по меньшей мере операции второго произведения на основе первого и третьего символов последовательности символов, которые разделены задержкой второго символа;
коды программного обеспечения для выполнения корреляции между первой последовательностью и первыми известными значениями для получения результатов первой корреляции;
коды программного обеспечения для выполнения корреляции между второй последовательностью и вторыми известными значениями для получения результатов второй корреляции; и
коды программного обеспечения для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций.
31. A computer-readable storage medium containing software codes stored on it, which, when executed by a processor, instructs the processor to perform a method for performing signal detection, the software codes comprising software codes for generating a first sequence of products of the first character with a delay for the character sequence, wherein each product of the first character with a delay is obtained as a result of at least the operation of the first product and based on the first and second symbol sequence of symbols which are separated by a delay of the first symbol;
software codes for generating a second sequence of products of the second symbol with a delay for a sequence of symbols, wherein each product of the second symbol with a delay is obtained as a result of at least an operation of the second product based on the first and third symbols of a sequence of symbols that are separated by a delay of the second symbol;
software codes for performing correlation between the first sequence and the first known values to obtain the results of the first correlation;
software codes for performing correlation between the second sequence and second known values to obtain the results of the second correlation; and
software codes for detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations.
32. Считываемый компьютером носитель данных по п.31, в котором операции первого и второго произведений содержат умножение первого символа на комплексные сопряжения второго и третьего символов соответственно.32. The computer-readable storage medium of claim 31, wherein the operations of the first and second products comprise multiplying the first character by complex conjugations of the second and third characters, respectively. 33. Считываемый компьютером носитель данных по п.31, в котором задержки первого и второго символов различаются более чем на один период символа.33. The computer-readable storage medium of claim 31, wherein the delays of the first and second symbols differ by more than one symbol period. 34. Считываемый компьютером носитель данных по п.31, в котором коды программного обеспечения для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержат коды программного обеспечения для выполнения фазового поворота результатов второй корреляции;
коды программного обеспечения для объединения результатов второй корреляции с фазовым поворотом с результатами первой корреляции; и коды программного обеспечения для обнаружения наличия сигнала на основе объединенных результатов корреляций.
34. The computer-readable storage medium of claim 31, wherein the software codes for detecting a signal based on the results of the first and second correlations comprise software codes for performing a phase rotation of the results of the second correlation;
software codes for combining the results of the second correlation with a phase rotation with the results of the first correlation; and software codes for detecting signal presence based on combined correlation results.
35. Считываемый компьютером носитель данных по п.31, в котором коды программного обеспечения для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержат коды программного обеспечения для объединения результатов первой и второй корреляций; и коды программного обеспечения для сравнения объединенных результатов корреляций с пороговой величиной, выводимой на основе вычисленной принятой энергии по меньшей мере двух символов.35. The computer-readable storage medium of claim 31, wherein the software codes for detecting a signal based on the results of the first and second correlations comprise software codes for combining the results of the first and second correlations; and software codes for comparing the combined correlation results with a threshold value derived from the calculated received energy of at least two symbols. 36. Считываемый компьютером носитель данных, содержащий коды программного обеспечения, сохраненные на нем, которые при исполнении процессором предписывают процессору выполнять способ выполнения обнаружения сигнала, причем коды программного обеспечения содержат коды программного обеспечения для формирования множества первых последовательностей произведений первого символа с задержкой для множества последовательностей символов, причем каждое произведение первого символа с задержкой для каждой первой последовательности получается в результате операции первого произведения на основе первого и второго символов из одной из множества последовательностей символов, которые разделены задержкой первого символа;
коды программного обеспечения для формирования множества вторых последовательностей произведений второго символа с задержкой для множества последовательностей символов, причем каждое произведение второго символа с задержкой для каждой второй последовательности получается в результате операции второго произведения на основе первого и третьего символов из одной из множества последовательностей символов, которые разделены задержкой второго символа;
коды программного обеспечения для объединения множества первых последовательностей;
коды программного обеспечения для выполнения корреляции между объединенным множеством первых последовательностей и первыми известными значениями для получения результатов первой корреляции;
коды программного обеспечения для объединения множества вторых последовательностей;
коды программного обеспечения для выполнения корреляции между объединенным множеством вторых последовательностей и вторыми известными значениями для получения результатов второй корреляции;
коды программного обеспечения для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций.
36. A computer-readable storage medium containing software codes stored on it, which, when executed by a processor, instructs the processor to perform a signal detection method, the software codes comprising software codes for generating a plurality of first sequences of products of the first character with a delay for a plurality of sequences of characters , and each product of the first character with a delay for each first sequence is obtained as a result of the operation of the first product based on the first and second characters from one of the many sequences of characters that are separated by a delay of the first character;
software codes for generating a plurality of second sequences of products of the second character with a delay for a plurality of sequences of characters, and each product of the second character with a delay for each second sequence is obtained as a result of the operation of the second product based on the first and third characters from one of the many sequences of characters that are separated delay of the second character;
software codes for combining a plurality of first sequences;
software codes for performing correlation between the combined set of first sequences and first known values to obtain the results of the first correlation;
software codes for combining multiple second sequences;
software codes for performing correlation between the combined plurality of second sequences and second known values to obtain second correlation results;
software codes for detecting the presence of a signal based on the results of the first and second correlations.
37. Считываемый компьютером носитель данных по п.36, в котором операции первого и второго произведений содержат умножение первого символа на комплексные сопряжения второго и третьего символов соответственно.37. The computer-readable storage medium according to claim 36, wherein the operations of the first and second products comprise multiplying the first character by complex conjugations of the second and third characters, respectively. 38. Считываемый компьютером носитель данных по п.36, в котором задержки первого и второго символов различаются более чем на один период символа.38. The computer-readable storage medium of claim 36, wherein the delays of the first and second symbols differ by more than one symbol period. 39. Считываемый компьютером носитель данных по п.36, в котором коды программного обеспечения для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержат коды программного обеспечения для выполнения фазового поворота результатов второй корреляции;
коды программного обеспечения для объединения результатов второй корреляции с фазовым поворотом с результатами первой корреляции; и коды программного обеспечения для обнаружения наличия сигнала на основе объединенных результатов корреляций.
39. The computer-readable storage medium according to claim 36, wherein the software codes for detecting a signal based on the results of the first and second correlations comprise software codes for performing a phase rotation of the results of the second correlation;
software codes for combining the results of the second correlation with a phase rotation with the results of the first correlation; and software codes for detecting signal presence based on combined correlation results.
40. Считываемый компьютером носитель данных по п.36, в котором коды программного обеспечения для обнаружения наличия сигнала на основе результатов первой и второй корреляций содержат коды программного обеспечения для объединения результатов первой и второй корреляций; и коды программного обеспечения для сравнения объединенных результатов корреляций с пороговой величиной, выводимой на основе вычисленной принятой энергии по меньшей мере двух символов. 40. A computer-readable storage medium according to claim 36, wherein the software codes for detecting a signal based on the results of the first and second correlations comprise software codes for combining the results of the first and second correlations; and software codes for comparing the combined correlation results with a threshold value derived from the calculated received energy of at least two symbols.
RU2007148003/09A 2005-06-01 2006-05-24 Receiver for wireless communication network with expanded range RU2418373C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US68664505P 2005-06-01 2005-06-01
US60/686,645 2005-06-01
US69170605P 2005-06-16 2005-06-16
US60/691,706 2005-06-16
US11/224,916 2005-09-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007148003A RU2007148003A (en) 2009-07-20
RU2418373C2 true RU2418373C2 (en) 2011-05-10

Family

ID=41046500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007148003/09A RU2418373C2 (en) 2005-06-01 2006-05-24 Receiver for wireless communication network with expanded range

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2418373C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Nee R. Prasad R, OFDM for Wireless Multimedia Communication. London: Artech. House, 2000, chapter 4. Synchronization. 4.6. Synchronization using Special Traning Symbols. с.86-88; chapter 10. Applications of OFDM. 10.5.4 Traning, c.246-247. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007148003A (en) 2009-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100957813B1 (en) Receiver for wireless communication network with extended range
Kim et al. An efficient frequency offset estimator for OFDM systems and its performance characteristics
US8429502B2 (en) Frame format for millimeter-wave systems
JP4000057B2 (en) OFDM communication device
JP4796137B2 (en) Wireless communication network with extended coverage
US20070041348A1 (en) Transmitting/receiving apparatus and method for cell search in a broadband wireless communications system
EP3329601B1 (en) Method and apparatus for communicating data in a digital chaos cooperative network
US20070183370A1 (en) Range extension techniques for a wireless local area network
US20090097455A1 (en) Access channel structure for wireless communication system
US7602870B2 (en) Symbol timing estimation in communication systems
RU2418373C2 (en) Receiver for wireless communication network with expanded range
RU2402167C1 (en) Detection and demodulation of data for wireless communication systems
Ota et al. Physical cell ID detection probability using NR synchronization signals in 28-GHz band

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190525