无线发送和接收设备及方法

专利名称：无线发送和接收设备及方法
技术领域：
本发明涉及分别用于使用包含前同步码和数据的无线分组，在类 似无线LAN的移动通信系统中发送和接收无线信号的无线发送设备 和无线接收设备，以及用于该设备的无线发送方法和无线接收方法。
背景技术：
电气电子工程师协会(IEEE)现在正定义称作IEEE 802.11n的无 线LAN标准，其目标是实现IOO Mbps或以上的高吞吐量。很有可能 IEEE 802.11n将使用在发送器和接收器中使用多个天线，称作多输入 多输出(MIMO)的技术。需要IEEE 802.11n与使用OFDM (正交频分 多路复用)的标准IEEE 802.11a共存。因此，需要IEEE 802.11n无线 发送设备和接收设备具有所谓向后兼容性。
在"Backwards Compatibility，，IEEE802.11-03/714rO中Jan Boer 等人提出的建议介绍了用于MIMO的无线前同步码。在这个建议中， 短前同步码序列用于时间同步，频率同步和自动增益控制(AGC)，长 前同步码序列用于估测信道脉沖响应，信号字段指示无线分组中所使 用的调制模式，并且针对IEEE 802,11n的另一个信号字段被首先从单 个特定发送天线发送。接着，长前同步码序列被从其它三个发送天线发送。在前同步码的发送完成之后，发送数据被从所有天线发送。
从短前同步码到第一信号字段，所提出的前同步码相同于IEEE 802.11a(其中假设单个发送天线)中规定的前同步码。因此，当符合 IEEE 802.11a的无线接收设备接收包含Boer所提出的前同步码的无线 分组时，他们发现分组基于IEEE 802.11a。因而，符合IEEE 802.11a 和IEEE 802.11n的所提出的前同步码使IEEE 802.11a和IEEE 802.11n 能够共存。
通常，在无线接收设备中，所接收信号的解调由数字信号处理执 行。因此，在用于数字化所接收的模拟信号的设备中提供模数(A/D) 转换器。A/D转换器具有输入动态范围(要转换的模拟信号的允许电 平范围)。因此，有必要执行自动增益控制(AGC)，以在A/D转换器 的输入动态范围内调节所接收信号的电平。
由于使用上述长前同步码序列对信道脉冲响应的估测由数字信 号处理执行，所以必须使用在长前同步码序列之前发送的信号执行 AGC。在Boer的前同步码中，使用来自特定发送天线、在长前同步码 序列之前发送的短前同步码序列执行AGC。即，短前同步码序列的接 收电平被测量，并且AGC被执行，使得接收电平在A/D转换器的输入 动态范围内。通过使用短前同步码序列的AGC，从特定发送天线发送 的长前同步码序列和数据可以被正确接收。如果所有天线被分开排列， 则从天线发送的信号的接收电平不可避免地互不相同。因此，当无线 接收设备接收从其它三个发送天线发送的长前同步码序列，或从所有 天线发送的数据时，其接收电平可以比使用从特定发送天线发送的短 前同步码序列的AGC所获得的电平高或低得多。当接收电平超出A/D 转换器的输入动态范围的上限时，A/D转换器的输出饱和。另一方面， 当接收电平低于A/D转换器的输入动态范围的下限时，A/D转换器的输 出出现严重量化错误。在两种情况下，A/D转换器不能执行适当转换， 这消极影响了 A/D转换之后的处理。
此外，从所有天线发送数据。因此，在数据传输期间，接收电平 的变化范围进一步增大，其恶化了 A/D转换器输出的上述饱和和/或其中的量化错误，从而显著降低接收性能。
如上所迷，在Boer提出的前同步码中，仅使用从单个发送天线发 送的短前同步码序列在接收端执行AGC ，这使得难以处理当接收以 MIMO模式从其它天线发送的信号时可能出现的接收电平的变化。

发明内容
根据本发明一个方面，提供了一种无线发送设备，用于与无线接 收设备通过无线分组通信，包括多个天线；和产生被发送的无线分 组的信号的信号发生器，无线分组包括短前同步码序列，用于第一 自动增益控制(AGC);第一长前同步码序列；用于传送涉及无线分組 长度的信息的信号字段；AGC前同步码序列，用于在第一AGC之后执 行的第二AGC;第二长前同步码序列；以及传送数据的数据字段，其 中所述AGC前同步码序列由多个天线并行发送。
由于本发明使用的信号格式包含用于精细调谐针对从多个天线 发送的MIMO接收的AGC的前同步码，A/D转换器的输入电平可以在 短时间内被适当调整，从而增强无线接收设备的接收性能，并且减少 A/D转换器的分辨比特(resolution bits)的数量。


被并入及构成说明书一部分的附图，图解了本发明的实施例，并 且与上面给出的一般描述及下面给出的实施例的具体实施方式
一起说
明本发明的原理。
图l的视解了无线分组的格式，包含在本发明的一个实施例
中使用的用于无线通信的AGC前同步码；
图2的模块图根据实施例图解了无线发送设备的结构； 图3的模块图根据实施例图解了无线接收设备的结构； 图4的模块解了并入图3的设备的接收单元的结构例子； 图5的曲线解了现有技术中短前同步码和数据的接收功率的
分布；
图6的曲线解了实施例中短前同步码和数据的接收功率的分
布；图7的模块解了接收单元的另一个结构例子；
图8A是说明增益控制器的操作的流程图8B的流程图示出了第一AGC操作和第二AGC操作；
图9的模块图根据实施例的修改图解了无线接收设备；
图10的模块解了并入图9的无线接收设备的接收单元的结构
例子；
图11的才莫块解了出现在图3中的传播路径估测单元的结构例
子；
图12的视解了图1中出现的AGC前同步码的结构例子； 图13的视解了图1中出现的AGC前同步码的其它结构例子；
以及
图14的视图根据本发明的另 一个实施例图解了无线发送设备。
具体实施例方式
本发明的实施例将参照附图详细描述。
图l说明了本发明的第 一实施例中使用的无线分組的格式。这个 格式是MIMO模式的物理层协议数据单元格式，并且提供与 IEEE802.11a无线站的互操作性以及共存性。
正如从图l所看到的，前同步码包含从天线Txl发送的物理层会聚 协议(physical layer convergence protocoI)(PLCP)信号。PLCP信号包 含短前同步码序列101，第一长前同步码序列102，第一信号字段(信 号)103和第二信号字段(信号2)104。短前同步码序列101包含若干单元 前同步码SP。长前同步码序列102包含具有相应预定长度的单元前同 步码LP。前同步码LP长于前同步码SP。
短前同步码序列101 ，第 一长前同步码序列102和第 一信号字段 103符合IEEE 802.11a，同时第二信号字段104是新无线LAN标准IEEE 802.11n所需的。符合IEEE 802.11a的第一信号字段103可以-陂称作"传 统信号字段"。由于第二信号字段104是为新的高吞吐量无线LAN标准 提供的，所以可以称作"高吞吐量信号字段"。保护间隔GI被插入到短 前同步码序列IOI和长前同步码序列102之间。在PLCP信号之后，从多个天线Txl到Tx4并行发送的AGC前同步 码105A到105D被定位。从多个天线Txl到Tx4同时发送AGC前同步码 105A到105D。 AGC前同步码105A到105D用于使接收设备能够在进行 MIMO通信时执行精细AGC。这些前同步码对精细调谐用于根据 IEEE802.11n的MIMO模式接收的AGC是唯一的。因此，AGC前同步 码105A到105D可以被称作"高吞吐量短序列字段"。另一方面，由于被 用于粗AGC操作的短前同步码序列101符合IEEE 802.11a，所以可以 被称作"传统短序列字段"。
在AGC前同步码105A到105D之后，第二长前同步码序列106A到 109A， 106B到109B, 106C到109C和106D到109D被定位。在实施例中， 相同信号序列被用作AGC前同步码105A到105D。然而，不同信号序 列可以被用作AGC前同步码105A到105D。保护间隔GI被插入到构成 第二长前同步码序列106A到109A， 106B到109B， 106C到109C和106D 到109D的每对相邻单元前同步码LP之间。如下所述，第二长前同步码 序列106A到109A， 106B到109B， 106C到109C和106D到109D是正交关 系。每个发送天线的单元前同步码LP 106-109的数量等于MIMO模式 中发送天线的数量。为了区别两种长前同步码序列，符合IEEE 802.11a 的第一长前同步码序列可以被称作"传统长序列字段"。由于第二长前 同步码序列106-109是为新的高吞吐量无线LAN标准提供的，所以可以 被称作"高吞吐量长序列字段"。
在每个第二长前同步码序列106A到109A， 106B到109B, 106C到 109C和106D到109D之后，分别用于从天线Txl到Tx4发送的发送数据 1 IOA到1 IOC的字段(数据)被定位。第二长前同步码序列106A到109A， 106B到109B， 106C到109C和106D到109D被同时从多个天线Txl到Tx4 分别发送。
现在参照图2描述基于实施例的无线发送设备。首先，数字调制 器203通过混合发送数据201和上述从存储器202输出的前同步码形成 无线分组的信号。由此获得的无线分组的信号被发送到发送单元204A 到204D，其中他们经过发送所需的处理，例如，数模(D/A)转换，频率转换到射频(RF)频带(上变转换)和功率放大。其后，向对应于参照 图l所描述的天线Txl到Tx4的多个天线205A到205D发送结果信号，其 中从每个发送天线205A到205D把RF信号发送到图3示出的无线接收 设备。在下面的描述中，图l中示出的天线Txl到Tx4被分别称为天线 205A到205D。
在实施例中，图1中示出的包含短前同步码序列101，第一长前同 步码序列102，第一信号字段103和第二信号字段104的PLCP信号被从 图2示出的发送单元204A的发送天线205A发送。AGC前同步码105A到 105D,笫二长前同步码序列106A到109A， 106B到109B， 106C到109C 和106D到109D(如图1所示被定位在PLCP信号之后)，以及数据110A到 110D通过所有发送天线205A到205D发送。
在图3示出的无线接收设备中，多个接收天线301A到301D接收从 图2示出的无线发送设备发送的RF信号。无线接收设备可以具有一个 接收天线或多个接收天线。通过接收天线301A到301D接收的RF信号 被分别发送到接收单元302A到302D。接收单元302A到302D均执行各 种接收处理，诸如从RF频带频率转换(下变转换)到BB (基带)， 自动增益控制(AGC)，模数转换等等，从而产生基带信号。
来自接收单元302A到302D的基带信号被发送到信道脉冲响应估 测单元303A到303D和数字解调器304。这些单元303A到303D估测图2 的无线发送设备和图3的无线接收设备之间相应的传播路径的脉沖响 应。后面会详细描述信道脉冲响应估测单元303A到303D。根据由单元 303A到303D提供的所估测信道脉冲响应，数字解调器304解调基带信 号，从而产生对应于图2示出的发送数据201的所接收数据305。
更具体地，数字解调器304在其输入部分具有信道脉冲响应的均 衡器。根据所估测信道脉沖响应，均衡器进行均衡以校正传播路径中 畸变的接收信号。数字解调器304也以时间同步所确定的适当定时解调 均衡信号，从而还原数据。
现在将描述图3示出的接收单元302A到302D。图4详细示出了接 收单元302A的结构。由于其它接收单元302B到302D具有与单元302A相同的结构，所以仅描述接收单元302A。由接收天线301A接收的RF 接收信号被下变转换器401下变转换成基带信号。此时，RF信号可以 直接转换为基带信号，或可以先转换为中频(IF)信号并且接着转换为 基带信号。
由下变转换器401产生的基带信号被发送到可变增益放大器402， 在此它被执行AGC，即信号电平调整。来自可变增益放大器402的信 号输出被A/D转换器403采样并且量化。来自A/D转换器403的数字信号 输出被发送到接收单元302外并且4皮发送到增益控制器404。增益控制 器404根据来自A/D转换器403的数字信号输出执行增益计算，并且控 制可变增益放大器402的增益。增益控制的具体过程后面会描述。
为接收包含图1所示格式的前同步码的无线分组而执行的图3和4 所示的无线接收设备的操作如下所述。首先，无线接收设备接收从图2 的发送天线205A发送的短前同步码序列101，并且接着4吏用对应于短 前同步码序列101的基带信号执行分组边缘检测，时间同步，自动频率 控制(AFC)和AGC。 AFC也被称作频率同步。可以4吏用已知技术执行 分组边缘检测，时间同步和AFC，因此没有给出相关描述。下面只说 明AGC。
可变增益放大器402基于预定初始增益值放大对应于短前同步码 序列101的基带信号。来自可变增益放大器402的信号输出通过A/D转 换器403被输入到增益控制器404。增益控制器404根据对应于短前同步 码序列IOI、在A/D转换之后获得的接收信号的电平计算增益，并且基 于所计算的增益控制可变增益放大器402的增益。
在这里假设对应于短前同步码序列101、在A/D转换之前获得的基 带信号的电平为X。 如果电平X为高，则输入到A/D转换器403的基带 信号超出A/D转换器403输入动态范围的上限。结果，来自A/D转换器 403的信号(数字信号)输出被饱和并且降低了信号接收的质量。另一 方面，如果电平X非常低，来自A/D转换器402的信号输出(即，通过 A/D转换获得的数字信号)出现严重的量化错误。因而，当电平XL非 常高或低时，A/D转换器403不能执行适当转换，从而显著降低了信号接收的质量。
为克服这个问题，增益控制器404控制可变增益放大器402的增 益，使得对应于短前同步码序列101的基带信号的电平X被调整为目标 值Z。如果输入基带信号具有非常高的电平，以至使得A/D转换器403 的输出被限制在其上限电平，或如果它具有极低电平，可变增益放大 器402的增益可能被一个控制处理不恰当地控制。在这种情况下，重复 执行增益控制。作为结果，输入到A/D转换器403的基带信号的电平可 以被调整为属于A/D转换器403输入动态范围的值。因而，使用对应于 短前同步码序列101的基带信号适当地控制可变增益放大器402的增 益，从而执行适当A/D转换以避免降低信号接收的质量。
在上面描述的实施例中，使用来自A/D转换器403的数字信号输出 测量用于计算可变增益放大器402的增益所需要的接收电平。然而，这 种电平测量可以使用在A/D转换之前获得的模拟信号执行。此外，在 IF频带或RF频带而不是BB中测量接收电平。
无线接收设备接收从发送天线205A发送的第 一长前同步码序列 102,并且执行信道脉冲响应估测，即，^使用对应于长前同步码序列102 的基带信号估测无线发送设备到无线接收设备之间的传播路径的响应 (频率传递函数)。由于从发送天线205A发送的信号已经进行如上所 述的AGC ，所以当执行信道脉冲响应的估测时适当调整输入到A/D转 换器403的电平。因此，对于从发送天线205A发送的信号，非常精确 的数字信号从A/D转换器403获得。使用所获得数字信号，信道脉冲的 估测可以精确执行。
无线接收设备接收从发送天线205A发送的第一信号字段103，并 且使用数字解调器304和上述传播路径估测结果，解调对应于第 一信号 字段103的基带信号。第一信号字段103包含指示调制模式和在前同步 码之后发送的数据的无线分组长度的信息。第一信号字段103是传送涉 及无线分组的一种属性信息的字段。在根据包含在第一信号字段103 中的无线分组长度信息识别的无线分組持续时间期间，无线接收设备 继续使用数字解调器304解调。由于从短前同步码序列101到第一信号字段103的分组格式提供 与IEEE 802.11a站的互操作性，所以IEEE 802.11a站能够执行正常接 收操作，而不破坏无线分组。换句话说，符合IEEE 802.11a标准的另 一个IEEE 802.11a无线发送和接收设备(传统站)当接收到第一信号 字段103时，被禁止发送信号，直到无线分组结束，以便不破坏无线分 组。
接着，无线接收设备接收从发送天线205A发送的第二信号字段 104。第二信号字段104包含标识信息，其指示对应于除IEEE 802.11a 之外的标准，例如IEEE 802.11n的无线分组。换句话说，第二信号字 段104指示后续AGC前同步码105A到105D，第二长前同步码序列106A 到109A， 106B到109B， 106C到109C和106D到109D是对应于例如IEEE 802.11n的信号。
无线接收设备并行接收从发送天线205A到205D发送的AGC前同 步码105A到105D。 AGC前同步码105A到105D被从已经发送短前同步 码序列IOI，第一长前同步码序列102，第一信号字段103和第二信号字 段104的发送天线205A发送，并且从到目前为止没有发送信号的发送 天线205B到205D发送。因此，虽然使用某个接收电平接收从发送天线 205A发送的信号(即，短前同步码序列IOI，第一长前同步码序列102， 第一信号字段103和第二信号字段104)，然而使用不同于来自发送天 线205A的接收信号的电平的接收电平接收AGC前同步码105A到 105D。换句话说，在使用多个发送天线的MIMO发送之后改变接收电 平。
如上所述，无线接收设备接收第二信号字段104并且使用数字解 调器304解调第二信号字段104，从而识别对应于IEEE 802.11n的当前 无线分组。此后，数字解调器304发出指令以重新启动AGC，以精细 调整接收单元302A到302D，从而对AGC前同步码105A到105D重新执 行AGC。作为结果，通过MIMO信道从发送天线205A到205D发送并 且在接收单元302A到302D接收的信号，以适当调整的接收电平被输入 到A/D转换器403。即，通过使用在如图4所示的A/D转换之后获得的对应于AGC前 同步码105A到105D的基带信号的电平，在可变增益放大器402上执行 增益控制。数字解调器304发出指令以开始使用AGC前同步码105A到 105D的AGC的时间不限于获得第二信号字段104的解码结果的时间。 例如，数字解调器304可以使用例如匹配滤波器确i人AGC前同步码 105A到105D接收，并且接着提供指令给接收单元302A到302D以开始 AGC。
在Jan Boer提出的以前描述的前同步码中，只使用从单个发送天 线发送的短前同步码序列(传统短前同步码)执行AGC。使用用于从 发送短前同步码序列的天线处发送的信号的接收电平执行AGC。当无 线接收设备接收从其它三个天线发送的信号时，该设备通过使用所获 得的增益执行增益控制。
图5的曲线解了在使用Jan Boer提出的前同步码时获得的短 前同步码和数据的接收功率的分布。信道处于多径环境，具有50纳秒 的延迟扩展(一个数据符号的持续时间是4微秒)。从这个附图可以看 出，短前同步码(传统短前同步码)的接收电平与数据接收电平的比 率改变显著。
例如，在图5的区域A，尽管数据接收电平较低，但以高接收电平 接收短前同步码。因此，如果根据短前同步码的接收功率调整AGC， 则数据的接收功率比短前同步码的接收功率低，从而在A/D转换器403 产生量化错误。在图5的区域B中，尽管数据接收电平为高，但以低接 收电平接收短前同步码。因此，如果根据短前同步码的接收功率调整 AGC，则当数据输入时A/D转换器的输出饱和。因而，应当理解，由 于在传统模式中数据与短前同步码的接收功率比不是常数，因量化错 误或A/D转换器输出饱和而使接收特性退化。另一方面，在实施例中， 所有发送数据信号的天线205A到205D分别发送AGC前同步码105A到 105D。图6基于实施例示出了短前同步码和数据的接收功率的分布。 信道环境与图5的情况相同。
如图6所示，AGC前同步码的接收功率与数据110A到110D的接收功率基本上成比例。这表明A/D转换器的输入电平被适当地调整，使 得对比图5接收准确性被显著增强。
图7示出了接收单元302A的修改。通常，为检测未知信号，可变 增益放大器402使用相对较大的增益作为初值。因此，如果当AGC前 同步码105A到105D被接收时初始化可变放大器402的增益，则必须重 复增益控制直到增益被稳定。图7示出的修改提供了存储器405。这个 存储器405存储在使用短前同步码序列101执行AGC之后获得的增益 值。当接收AGC前同步码105A到105D时，如果放大器402的增益没有 返回在后备状态设定的初值，而是从存储器405读取的增益被用作其初 值，那么对比没有使用这种存储数值的情况，AGC可以不但被精确执 行，而且在短时间内结束。
接着参照图8A的流程图，详细描述增益控制器404的操作。
当接收短前同步码序列IOI的头时，接收设备开始AGC(步骤S1 )。
接着，把O设定为计数器数值(i)(步骤S2)。
接着，参照计数器数值，确定AGC是否在初级或中间级段(步骤 S3)。此时，由于计数器数值是O，步骤S3提问的答案是"是"，从而 执行到步骤S4。
此后，确定前同步码105现在是否正被接收(步骤S4)。在这种 情况下，由于短前同步码序列101作为无线分组的头被接收，步骤S4 提问的答案是"否"，从而执行到步骤S5。在步骤S5，设定预定初值。
在下一个步骤S6，可变增益放大器的放大系数根据设定的初值改 变。在下一个步骤S7，测量当前短前同步码序列的接收电平。在步骤 S8确定测量的电平是否是A/D转换器的适当电平(目标电平)。如果 步骤S8提问的答案是"否"，则过程执行到步骤S9。
在步骤S9，实现计数器数值，并且接着程序返回到步骤S3。在步 骤S3，确定i不是O，程序执行到步骤SIO。在步骤SIO，使用在步骤S7 测量的电平执行增益计算。
因而，重复S10—S6—S7—S8—S9的循环，直到接收电平到达目 标电平。当接收电平已经到达目标电平时，在步骤S11设定增益被写入到存储器405,从而结束对从天线Txl发送的信号执行的AGC。对比后 面会描述的使用AGC前同步码105的下一个MIMO接收的精细AGC操 作(第二AGC )，这个AGC操作(第一AGC )对接收设备起到"粗AGC，， 的作用。
然后接收单元302A接收长前同步码序列102，第一信号字段103 和第二信号字段104。接收单元302A用AGC前同步码105启动MIMO接 收的AGC。 AGC从步骤S1开始，并且转移到S2， S3和S4。在步骤S4， 由于接收单元302A正在接收AGC前同步码105，程序执行到步骤S12， 从而读取预先写入到存储器405的增益数值，并且后跟步骤S6。在步骤 S6之后，执4亍上述相同处理。
上述流程被概括如下。在图8B示出概括流程图。首先，在无线接 收设备接收短前同步码序列IOI (步骤S21)。接着，开始第一AGC操 作(步骤S22 )并且为可变增益放大器402A到402D设定增益(步骤S23 )。 接着，把设定的增益写入到存储器405 (步骤S24)。在第一AGC操作 之后，接着使用通过利用MIMO技术从多个发送天线发送的AGC前同 步码105A到105D的接收结果开始第二AGC操作(步骤S25 )。接着， 参考写入存储器405的增益(步骤S26)并且为各个可变增益放大器 402A到402Di殳定新增益(步骤27 )。
因而，当接收AGC前同步码105A到105D时，增益没有返回到在 后备状态设定的初值，而是由第一AGC获得的存储在存储器405中的 增益^皮用作初值。因为此操作，AGC前同步码105A到105D使无线接 收设备能够使用短时长执行MIMO接收中的精细AGC。这个精细AGC 为MIMO接收提供足够精度。
图9是图解图3的公共执行AGC的无线接收设备的修改的视图。图 9不同于图3，其中在图9中，公共接收单元302被提供给天线301A到 301D。
图10详细示出图9的接收单元302。图10的结构不同于图7的结构， 其中在图10中，单个增益控制器404和存储使用短前同步码序列101获 得的增益数值的存储器405共同被提供给天线301A到301D。具体地，天线301A到301D的输出信号通过下变转换器401A到 401D和可变增益放大器402A到402D被分别输入到A/D转换器。A/D转 换器403A到403D的输出信号被输入到公共增益控制器404。由增益控 制器404确定的增益被共同输入到可变增益放大器402A到402D。例如， 允许把在A/D转换之后由A/D转换器403A到403D获得的最高 一 个电平 设定为目标Z的增益可以被共同输入到可变增益放大器402A到402D。
同样在图9和10中示出的接收设备中，数字解调器304确认短前同 步码序列101的接收并且提供指令给接收单元302以开始第一AGC。之 后，数字解调器304确认第二信号字段104或AGC前同步码105的接收， 并且提供指令给接收单元302以开始MIMO接收模式的第二AGC。
其后，无线接收设备接收在来自发送天线205A到205D的AGC前 同步码105A到105D之后发送的第二长前同步码序列106A到109A， 106B到109B， 106C到109C和106D到109D。形成第二长前同步码序列 106A到109A， 106B到109B， 106C到109C和106D到109D的单元前同步 码LP基本上与形成第 一长前同步码序列102的单元前同步码LP是相同 信号。
此外，第二长前同步码序列106A到109A， 106B到109B, 106C到 109C和106D到109D是使用Walsh序列进行了正交化的信号。换句话 说，在图1中，具有符号"-LP"的每个单元前同步码的极性与具有符号 "LP，，的每个单元前同步码的极性相反。无线接收设备接收相互合成的 第二长前同步码序列106A到109A, 106B到109B， 106C到109C和106D 到109D。如后面所描述的，通过把第二长前同步码序列与Walsh序列 相乘，还原从发送天线205A到205D发送的信号。
将给出信道脉冲响应估测单元303A到303D的具体描述。图ll详 细图解了信道脉沖响应估测单元303A。由于其它估测单元类似于估测 单元303A，只描述估测单元303A。信道脉冲响应估测单元303A包括 估测单元501A到501D，用于分别估测接收天线301A和无线发送设备 的天线Txl到Tx4 (对应发送天线205A到205D)之间的传播路径的响 应。估测单元501A包含数据存储器502A到502D，用于存储所接收的 第二长前同步码序列的相应符号，系数存储器503A到503D，用于存储 与所接收的第二长前同步码序列的相应符号相乘的相应系数，乘法器 504A到504D和加法器505。除了与所接收第二长前同步码序列的相应 符号相乘的系数数值之外，其它估测单元501B到501D具有与估测单元 501A相同的结构。数据存储器502A到502D被串联连接，从而形成移 位寄存器。
在估测单元501A中，所接收的第二长前同步码序列106A到109A， 106B到109B, 106C到109C和106D到109D被存储在数据存储器502A到 502D中。具体地，存储器502A存储通过混合包含在第二长前同步码序 列内的长前同步码序列106A到106D而获得的信号的值。类似地，存储 器502B存储通过混合长前同步码序列107A到107D而获得的信号的 值，存储器502C存储通过混合长前同步码序列108A到108D而获得的 信号的值，并且存储器502D存储通过混合长前同步码序列109A到 109D而获得的信号的值。
假定发送天线205A到205D和接收天线301A之间传播路径的响应 是hl， h2， h3和h4,分别存储在数据存储器502A， 502B， 502C和502D
中的信号数值Ss。2A, S5。2B， S5。2C和S5Q2D被给定为
S502A= LP * hl+ LP * h2 + LP * h3 + LP * h4 (1) S502B= LP * hl+ LP * h2 - LP * h3 - LP * h4 (2) S502C= LP * hi - LP * h2 - LP * h3 + LP * h4 (3) S502D= LP * hi画LP * h2 + LP * h3 - LP * h4 (4) 乘法器504A， 504B, 504C和504D把存储在数据存储器502A， 502B， 502C和502D中的信号值与存储在系数存储器503A， 503B， 503C 和503D中的系数分别相乘。在估测单元501A中，系数l被存储在所有 系数存储器503A， 503B， 503C和503D中，用于估测发送天线205A和 接收天线301A之间的信道脉冲响应。即，存储在系数存储器503A, 503B， 503C和503D中的系数被表示为序列(1， 1， 1， 1)。
其后，加法器505相加乘法器504A到504D的相乘结果。在这种情况下，由等式(l)到(4)给定的信号值Ss。2A， S5。2B， Ss。2C和S5。2D被相加。
从等式(1)到(4)可看出，只有长前同步码PL和指示天线Txl (发送天线 205A)和接收天线之间信道脉冲响应的值hl仍然作为加法结果。如果
和无线接收设备的预定位模式，则可以根据通过混合从所有发送天线 205A到205D发送的信号而获得的接收信号来估测发送天线205A和接 收天线301A之间的信道脉冲响应。
另一方面，在估测单元501B， 501C和501D中，系数存储器503B， 503C和503D分别存储Walsh序列(1， 1， -1， -1)， (1， -1, -1， l)和(l， -1， 1， -1)。作为结果，估测单元501B， 501C和501D可以分别估测天 线Tx2， Tx3和Tx4 (发送天线205B， 205C和205D)和接收天线301A 之间的信道脉冲响应。
如上所述，信道脉沖响应估测单元303A估测每个发送天线205A 到205D和接收天线301A之间传播路径的响应。类似地，信道脉冲响应 估测单元303B到303C估测发送天线205A到205D和接收天线301B到 301C之间信道脉冲响应。
在使用AGC前同步码105A到105D的AGC中，使用通过利用从单 个发送天线205A发送的信号来调整的可变增益放大器402的增益值作 为初值，执行增益控制，结果实现了精细和快速的增益控制。现在描 述AGC前同步码105A到105D的例子。由包含多个时域采样(在图12 情况下的10个采样)的信号序列形成每个在图12(3)， (b)， (c)和(d) 中示出的AGC前同步码105A到105D。例如，从天线Txl发送的AGC 前同步码105A包括序列(aO，al，a2，…，a8，a9)。
此外，通过在单个信号序列的时域中循环移动样本，形成在图 12(a)， (b)， (c)和(d)中示出的AGC前同步码105A到105D。具体地， 通过在从某个参考天线发送的AGC前同步码序列的时域中循环移动 样本而获得的信号序列是从另 一个天线发送的AGC前同步码序列。例 如，从天线Tx2发送的AGC前同步码序列105B是(al，a2，…，a9，aO),它是 通过循环移动一个样本而获得的，即从参考天线Txl发送的AGC前同步码105A的样本的时间位置。
类似地，从天线Tx3发送的AGC前同步码105C是通过循环移动两 个样本而获得的，即从参考天线Txl发送的AGC前同步码105A的样本 的时间位置。从天线Tx4发送的AGC前同步码105D是通过循环移动三 个样本而获得的，即从作为参考的天线Txl发送的AGC前同步码105A 的样本的时间位置。
如果AGC前同步码105A到105D由互相相同的信号序列形成，那 么在发送期间他们会相互干扰。根据多径状态或接收点，这种干扰可 以导致类似于当执行定向天线发送时出现的电场。作为结果，可出现 零点。换句话说，可能出现一个接收点，在这个接收点处没有AGC前 同步码能被接收，并且接收电平可能未被精确测量。
在实施例中，由通过循环移动其样本的时间位置而获得的信号序 列(即，AGC前同步码105A到105D)形成的多径-故有意产生。在这 种情况下，即使信号序列中某个样本的接收电平由于信号干扰而被降 低，其它样本的接收电平出现降低的概率也较低。因此，实现精确接 收电平测量，这增强了无线接收设备的接收性能。例如，可以实现不 违背在IEEE 802.11中规定的CSMA/CA (具有冲突避免的载波探测多 路访问)协议的通信系统。
图13(a)到(d)示出AGC前同步码105A到105D的其它例子。图12(a) 到(d)中示出的AGC前同步码105A到105D是通过彼此循环移动其样本 的时间位置而获得的时域信号序列。另一方面，图13(a)到(d)中示出的 AGC前同步码105A到105D是频域信号序列，并且具有不同频率分量。 在图13中，f0到fl5指示副载波频率，并且带阴影线的副载波传送信号， 同时无阴影线的副载波不传送信号。
例如，从天线Txl发送的AGC前同步码105A由副载波fO， f4，仿 和fl2形成。类似地，从天线Tx2发送的AGC前同步码105B由副载波fl， f5， f9和fl3形成。从天线Tx3发送的AGC前同步码105C是由副载波f2， f6， fl0和fl4形成。此外，从天线Tx4发送的AGC前同步码105D由副 载波f3， f7， m和f!5形成。从天线Txl发送的副载波不被任何其他天线发送。类似地，从天线Tx2发送的副栽波不被任何其他天线发送。
实际上，AGC前同步码105A到105D在其通过快速富立叶逆变换 (IFFT)或离散富立叶变换(DFT)转换成时域信号序列之后被发送。在 无线发送设备中，如图14所示，存储器202存储作为AGC前同步码、 涉及如图13(a)到(d)所示频域信号序列的数据。从存储器202读取的频 域信号序列数据被IFFT电路206转换成时域信号序列，并且输入到数 字调制器203。数字调制器203可以引入IFFT电路206的功能。此外， 存储器202可以预先存储时域信号序列数据(由图13(a)到(d)中示出的 频域信号序列数据转换而来)。在这种情况下，不需要IFFT电路206。
如图13(a)到(d)所示，由于AGC前同步码105A到105D在4个天线 上频率交织，来自天线Txl到Tx4的信号不包含相同频率分量，因此可 以无相互干扰地到达无线接收设备。作为结果，无线接收设备可以执 行精确接收电平测量，并且因此表现高接收性能。
本发明不限于上述实施例，而是可以通过不偏离范围的各种方式 修改。例如，在图2示出的实施例中，数模(D/A)转换在发送单元204A 到204D被分别执行。然而，可修改成由数字调制器203而不是发送单 元204A到204D执行这种D/A转换。类似地，在图3示出的实施例中， 模数(A/D)转换在接收单元302A到302D分别执行。然而，可以修改成 由数字解调器304而不是单元302A到302D执行这种A/D转换。
对于分组格式，短前同步码序列IOI，第一长前同步码序列102, 第一信号字段(信号)103和第二信号字段(信号2)104被从如图1所示天 线Txl发送。然而，可以从至少一个发送天线发送这种前同步码信号。 每个第二长前同步码序列可以象图13(a)到(d)示出的AGC前同步码 105A到105D—样具有不同频率分量。
本领域的技术人员容易想到其它优点和修改。因此，本发明在 其范围方面不限于特定细节和这里说明和描述的代表实施例。相应地， 在不偏离根据所附权利要求书及其等同表述所定义的总的发明构思的 实质或范围的前提下进行各种修改。
权利要求
1.一种无线发送设备，包括发射器，被配置成经由多个天线发送无线分组，该无线分组包括AGC前同步码，用于自动增益控制(AGC)，长前同步码序列，用于估测信道脉冲响应，信号字段，用于传送关于所述无线分组的长度的信息，以及传送数据的数据字段，其中通过循环移动时间位置来形成所述AGC前同步码。
2. —种使用多个天线的无线发送设备，包括发射器，被配置成经由多个天线发送无线分组，该无线分组包括 AGC前同步码，用于自动增益控制(AGC)， 长前同步码序列，用于估测信道脉冲响应， 信号字段，用于传送关于所述无线分組的长度的信息，以及 传送数据的数据字段，其中所述AGC前同步码每个包括具有特定于分量的频域特 性的分量。
3. 如权利要求1或2所述的无线发送设备，其中经由所述多个天线并行发送所述AGC前同步码。
4. 如权利要求1或2所述的无线发送设备，其中经由所述多个天线并行发送所述长前同步码序列。
5. 如权利要求1或2所述的无线发送设备， 进一步包括所述多个天线。
6. —种无线发送设备，用于使用无线分组与无线接收设备通信，包括信号发生器，被配置成为正在被发送的所述无线分组产生信号， 该无线分组包括第一前同步码序列，用于在所述无线接收设备处的第一增益控制，第二前同步码序列，用于所述无线发送设备和所述无线接收 设备之间的频率同步化，第三前同步码序列，用于第二自动增益控制，在接收设备处 的第一自动增益控制之后执行所述第二自动增益控制，以及第四前同步码序列，用于所述无线发送设备和所述无线接收设备之间的信道估计。
7. 如权利要求6中所述的无线发送设备， 进一步包括多个天线， 其中通过所述多个天线发送所述无线分組。
8. —种无线接收设备，用于使用无线分组与无线发送设备通信，包括接收器，被配置成接收所述无线分组，该无线分組包括第一前同步码序列，用于在所述无线接收设备处的第一增益控制，第二前同步码序列，用于所述无线发送设备和所述无线接收 设备之间的频率同步化，第三前同步码序列，用于第二自动增益控制，在接收设备处 的第一自动增益控制之后执行所述第二自动增益控制，以及第四前同步码序列，用于所述无线发送设备和所述无线接收 设备之间的信道估计； 可变增益放大器，被配置成放大由接收单元接收的信号；以及 增益控制器，被配置成根据接收的第一前同步码序列和第三前同步码序列控制可变增益放大器的增益。
9.如权利要求8所述的无线接收设备， 进一步包括多个天线，其中所述接收器通过所述多个天线接收所述无线分组。
全文摘要
通过多个天线在发送设备和无线接收设备之间传送无线分组的无线设备，方法和信号，其中信号发生器产生无线分组，该无线分组包含短前同步码序列，用于第一自动增益控制(AGC)；第一长前同步码序列；信号字段，用于传送无线分组的长度；AGC前同步码序列，用于在第一AGC之后执行的第二AGC；第二长前同步码序列；以及传送数据的数据字段。通过多个天线并行发送AGC前同步码序列。
文档编号H04B7/04GK101594671SQ200910150540
公开日2009年12月2日 申请日期2004年12月24日 优先权日2003年12月26日
发明者小林崇裕, 田边康彦, 竹田大辅, 青木亚秀 申请人:株式会社东芝