专利名称：一种无线局域网信令发送方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种低复杂度的无线局域网(WLAN)信令发送方法及装置。
背景技术：
无线局域网(WLAN)是指利用无线通信技术进行数据传输的局域网技术。当前国际主流的WLAN技术是由基于IEEE 802. lla/b/g/n系列标准的Wireless Fidelity (Wi-Fi)技术。其中，IEEE 802. Ilb采用直接序列扩频，最高传输速率达到IlMbps ；IEEE 802. Ila/g采用了正交频分复用(OFDM)，最高传输速率可达54Mbps ；IEEE 802. I In在OFDM基础上采用了多输入多输出(MMO)技术，最高传输速率可达600Mbps。目前，Wi-Fi技术在全球范围内的应用已经非常普及。据Wi-Fi联盟统计，2010年全球无线局域网设备保有量已达10亿部，累计出货量达到20亿部，全球有1/10的人在使用Wi-Fi。然而，随着无线高清视频传输等宽带无线数据业务的快速增长，对无线局域网的数据传输能力又提出了更高的要求，为了更好地满足未来市场需求，IEEE正在制定下一代无线局域网技术标准IEEE 802. Ilac,目标吞吐量将超过lGbps。为了达到这一目标，IEEE802. Ilac将采用增强MMO技术，包括最高8发8收的高阶MMO和多用户MMO等，以大幅提高频谱效率和数据吞吐量。同时，IEEE 802. Ilac还将支持更大信道带宽，除了原有的20MHz和40MHz信道之外，增加对80MHz、160MHz和80+80MHz信道等更大信道带宽的支持，从而进一步提高数据吞吐量。注80+80MHz信道是由两个频域非连续的80MHz子带组成。为了在不同信道带宽下有效支持增强MMO技术，IEEE 802. Ilac将增加新的信令VHT-SIG-B，用以指示每个用户的调制编码方式(MCS)和帧长。为了提高VHT-SIG-B接收的可靠性，VHT-SIG-B比特序列将采用1/2码速率的二进制卷积编码(BCC)和二进制相移键控(BPSK)星座映射，并占据I个OFDM符号内的全部数据子载波。不同信道带宽的VHT-SIG-B比特序列包含的比特数目不同20MHz信道=VHT-SIG-B比特序列共有26个比特，包括20个信令比特和6个拖尾比特；40MHz信道=VHT-SIG-B比特序列共有27个比特，包括21个信令比特和6个拖尾比特；80MHz信道、160MHz信道和80+80MHz信道VHT-SIG_B比特序列共有29个比特，包括23个信令比特和6个拖尾比特。注拖尾比特均为零比特，用于使BCC编码器状态恢复零状态。当信道带宽大于20MHz时，OFDM数据子载波数目较多，直接对VHT-SIG-B比特序列进行BCC编码无法使最终的发射数据占满全部OFDM数据子载波，因此需要对VHT-SIG-B比特序列进行扩展，构造出合适长度的VHT-SIG-B扩展比特序列，然后再对VHT-SIG-B扩展比特序列进行BCC编码。如图I所示，对于20MHz信道而言，VHT-SIG-B扩展比特序列就是原始的VHT-SIG-B比特序列。对于40MHz信道，需要将VHT-SIG-B比特序列重复一次，形成包含52个比特的VHT-SIG-B扩展比特序列。对于80MHz信道，需要将VHT-SIG-B比特重复3次，然后在比特序列尾部再补I个零，形成117个比特的VHT-SIG-B扩展比特序列。对于160MHz信道和80+80MHZ信道，先产生80MHz信道的VHT-SIG-B扩展比特序列，再将其重复I次后得到160MHz信道的VHT-SIG-B扩展比特序列(共234个比特)。VHT-SIG-B发送方法需要考虑单用户和多用户两种情况。单用户是指发射机同时只给一个用户发送VHT-SIG-B信令；多用户则表示发射机采用多用户MMO技术同时向多个用户发送VHT-SIG-B信令。单用户VHT-SIG-B发送方法是多用户VHT-SIG-B发送方法的基础。 如图2所示，现有的单用户20/40/80MHZ信道的VHT-SIG-B发送方法包含如下主要操作VHT-SIG-B比特扩展若信道带宽大于20MHz，按照图I所示的方法对VHT-SIG-B比特序列进行重复及补零操作形成VHT-SIG-B扩展比特序列。BCC编码对VHT-SIG-B扩展比特序列进行1/2码速率的BCC编码，形成VHT-SIG-B编码比特序列。BCC交织将VHT-SIG-B编码比特进行重新排序，以获得频域分集效应，提高VHT-SIG-B在频率选择性衰落信道下的接收可靠性。星座映射将交织后的编码比特映射到BPSK星座，形成VHT-SIG-B星座符号流。空间扩展对VHT-SIG-B星座符号流进行复制，形成M个相同的空时数据流；这里，M彡N彡8，N表示发射天线数。插入导频在每个空时数据流中插入导频符号，用于接收机的相位跟踪和补偿。空间加权对空时数据流进行空间加权操作，即每一个空时数据流乘以一个加权系数，增强接收机恢复数据的可靠性。循环移位分集(CSD):对每一个空时数据流进行CSD处理，即每个空时数据流进行一定的循环延时，以避免发射信号形成不必要的波束赋形。空间映射每个子载波上的不同空时数据符号构成了 I个向量，对每个向量乘以相应的空间映射矩阵，形成N个发射数据流，用于改善MMO信号的接收性能；不同子载波的空间映射矩阵可能不同。相位旋转对发射数据流进行相位旋转，每个20MHz子带内采用相同的相位旋转角度；注以20MHz为单位可将信道带宽划分为多个20MHz子带，20/40/80/160/80+80MHz信道分别有1/2/4/8/8个20MHz子带。离散傅里叶变换(IDFT):通过IDFT变换，将多个子载波上的频域信号转换成时域
信号;插入保护间隔(GI)和加窗插入GI是将时域信号尾部的部分信号复制并放置在时域信号的头部，形成OFDM符号；加窗是指对每一个OFDM符号进行加权，调整其发射波形；模拟和射频处理模拟处理是将数字基带信号转换为模拟信号，射频处理则将模拟信号以合适的功率调制到相应的工作频段，形成射频信号，然后将其送入至天线发射。160MHz信道和80+80MHz信道的VHT-SIG-B信号是由两个80MHz子带的VHT-SIG-B信号组成。其中，每个80MHz子带的发送处理模块与一个80MHz信道VHT-SIG-B发送处理模块相同(参数设置不完全相同)。因此，利用两路80MHz信道VHT-SIG-B发送处理模块，就能够产生160MHz或80+80MHZ信道的VHT-SIG-B信号。由于160MHz信道是由两个连续80MHz子带构成，而80+80MHZ信道是由两个非连续80MHz子带构成，因此二者的处理方式有所不同160MHz信道在IDFT处理时，将两路80MHz子带的信号合并成I路160MHz信道的信号，后续处理的信道带宽也相应变为160MHz信道。80+80MHZ信道采用两路并行的80MHz子带发送处理模块。基于上述单用户VHT-SIG-B发送方法，可以得到多用户情况下的VHT-SIG-B发送方法。图3示出了多用户VHT-SIG-B发送原理框图，其中U表示用户总数。
在空间加权处理之前，每个用户按照单用户VHT-SIG-B发送方法进行操作；从空间加权处理开始，不同用户的空时数据流被看做是同一用户的不同空时数据流，并采用对待单用户的处理方法对所有空时数据流进行处理。图3中省略了空间加权之后的部分，该部分与采用相同信道带宽的单用户VHT-SIG-B发送方法的对应部分相同。从现有VHT-SIG-B发送方法中不难发现，当信道带宽大于20MHz时，该方法首先要对VHT-SIG-B比特序列进行扩展，产生更长的VHT-SIG-B扩展比特序列，然后再对VHT-SIG-B扩展比特序列进行BCC编码产生VHT-SIG-B编码比特序列。尽管VHT-SIG-B扩展比特序列携带的信息量与原有的VHT-SIG-B比特序列完全相同，但由于其序列长度数倍于原有的VHT-SIG-B比特序列，大幅增加了需要进行BCC编码的比特数目，导致VHT-SIG-B的编码复杂度显著增加。此外，对于160MHz信道或80+80MHz信道，两路80MHz子带发送处理过程中有许多相同的操作，并且产生了许多相同的中间信号，但现有方法并未充分利用这种特性，导致了许多重复操作，大大增加了处理复杂度。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提出一种无线局域网信令发送方法及装置。本发明利用VHT-SIG-B扩展比特序列的重复特性，以及对于160MHz信道和80+80MHz信道不同子带发送过程中的相同部分，避免多项重复操作，从而显著降低处理复杂度。为了达到上述目的，本发明提出一种无线局域网信令发送方法，包括步骤I、对VHT-SIG-B比特序列进行一次BCC编码，产生编码比特序列Cl ；步骤2、对所产生的编码比特序列Cl进行重复和补零操作，形成VHT-SIG-B编码比特序列；步骤3、BCC交织将VHT-SIG-B编码比特进行重新排序；步骤4、星座映射将交织后的编码比特映射到BPSK星座，形成VHT-SIG-B星座符号流；步骤5、空间扩展对VHT-SIG-B星座符号流进行复制，形成M个相同的空时数据流；步骤6、插入导频在每个空时数据流中插入导频符号，用于接收机的相位跟踪和补偿；
步骤7、空间加权对空时数据流进行空间加权操作；步骤8、CSD :对每一个空时数据流进行循环移位分集(CSD)处理；步骤9、空间映射每个子载波上的不同空时数据符号构成了 I个向量，对每个向量乘以相应的空间映射矩阵，形成N个发射数据流； 步骤10、相位旋转对发射数据流进行相位旋转，每个20MHz子带内采用相同的相位旋转角度；步骤11、IDFT :通过离散傅里叶变换(IDFT)变换，将多个子载波上的频域信号转换成时域信号；步骤12、插入保护间隔(GI)和加窗将时域信号尾部的部分信号复制并放置在时域信号的头部，形成OFDM符号；对每一个OFDM符号进行加权，调整其发射波形；步骤13、模拟和射频处理将数字基带信号转换为模拟信号，将模拟信号以合适的功率调制到相应的工作频段，形成射频信号，然后将其送入至天线发射。作为上述技术方法的优选，信道带宽< 40MHz时，编码比特序列Cl为所述VHT-SIG-B编码比特序列。作为上述技术方法的优选，40MHz彡信道带宽< 80MHz时，所述步骤2具体为步骤2a、将编码比特序列Cl重复一次，形成所述VHT-SIG-B编码比特序列。作为上述技术方法的优选，信道带宽> 80MHz时，所述步骤2具体为步骤2al、将编码比特序列Cl重复二次，形成编码比特序列C2 ；步骤2a2、在C2的尾部补充两个零比特，形成所述VHT-SIG-B编码比特序列。本发明所述的信令发送方法具有如下特征当信道带宽大于80MHz，在空间映射之前，只进行I个80MHz子带的发送处理，然后将产生的80MHz子带信号输出两路，进行空间映射及其后续处理。作为上述技术方法的优选，对于160MHz信道，将所产生的80MHz子带信号输出两路，作为160MHz信号的两个80MHz子带的信号进行空间映射及后续处理。作为上述技术方法的优选，对于80+80MHZ信道，将所产生的80MHz子带信号并行输出两路，作为80+80MHZ信道的两个80MHz子带的信号进行空间映射及后续处理。对于多用户的VHT-SIG-B发送，本发明还提出一种无线局域网信令发送方法，从所述空间加权处理开始，不同用户的数据流可作为单用户的不同数据流进行后续处理。同时，本发明还提供一种无线局域网信令发送装置，包括编码模块，所述的编码模块能够对VHT-SIG-B比特序列进行扩展和BCC编码，形成VHT-SIG-B编码比特序列。 数据流加工模块，所述VHT-SIG-B编码比特序列加工，经过BCC交织、星座映射、空间扩展、插入导频、空间加权和CSD，形成待发送的空时数据流。发射模块，所述待发送的空时数据流经过空间映射、相位旋转、IDFT、插入GI和加窗及模拟和射频处理，形成射频信号，送入天线发射。
图I为现有技术的不同信道的VHT-SIG-B扩展比特序列构造方法的示意图；图2为现有技术的单用户20/40/80MHZ信道VHT-SIG-B发送原理流程图3为现有技术的多用户VHT-SIG-B发送原理流程图；图4为本发明提出的VHT-SIG-B编码方法示意图；图5为本发明提出的单用户20/40/80MHZ信道VHT-SIG-B发送原理流程图；图6为本发明提出的单用户160MHz信道VHT-SIG-B发送原理流程图；
图7为本发明提出的单用户80+80MHZ信道VHT-SIG-B发送原理流程图；图8为本发明提出的多用户VHT-SIG-B发送原理流程图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。如图4所示，本发明的无线局域网信令发送方法，包括步骤I、对VHT-SIG-B比特序列进行一次BCC编码，产生编码比特序列Cl ；步骤2、对所产生的编码比特序列Cl进行重复和补零操作，形成VHT-SIG-B编码比特序列；步骤3、BCC交织将VHT-SIG-B编码比特进行重新排序；步骤4、星座映射将交织后的编码比特映射到BPSK星座，形成VHT-SIG-B星座符号流；步骤5、空间扩展对VHT-SIG-B星座符号流进行复制，形成M个相同的空时数据流；步骤6、插入导频在每个空时数据流中插入导频符号，用于接收机的相位跟踪和补偿；步骤7、空间加权对空时数据流进行空间加权操作；步骤8、CSD :对每一个空时数据流进行循环移位分集(CSD)处理；步骤9、空间映射每个子载波上的不同空时数据符号构成了 I个向量，对每个向量乘以相应的空间映射矩阵，形成N个发射数据流；步骤10、相位旋转对发射数据流进行相位旋转，每个20MHz子带内采用相同的相位旋转角度；步骤11、IDFT :通过离散傅里叶变换(IDFT)变换，将多个子载波上的频域信号转换成时域信号；步骤12、插入保护间隔(GI)和加窗将时域信号尾部的部分信号复制并放置在时域信号的头部，形成OFDM符号；对每一个OFDM符号进行加权，调整其发射波形；步骤13、模拟和射频处理将数字基带信号转换为模拟信号，将模拟信号以合适的功率调制到相应的工作频段，形成射频信号，然后将其送入至天线发射。在本发明的一个实施例中，信道带宽为20MHz，编码比特序列Cl即为VHT-SIG-B编码比特序列。在本发明的另一实施例中，信道带宽为40MHz，所述步骤2具体为步骤2a、将编码比特序列Cl重复一次，形成所述VHT_SIG_B编码比特序列。在本发明的又一实施例中，信道带宽彡80MHz (含80MHz、160MHz和80+80MHz)，所述步骤2具体为步骤2al、将编码比特序列Cl重复二次，形成编码比特序列C2 ；步骤2a2、在C2的尾部补充两个零比特，形成所述VHT-SIG-B编码比特序列。当信道带宽大于20MHz时，每一个VHT_SIG_B扩展比特序列实际上包含了多个VHT-SIG-B比特序列。由于VHT-SIG-B比特序列的最后6个比特是值为零的拖尾比特，因此当BCC编码器完成对VHT-SIG-B比特序列的编码之后，将恢复到初始的零状态。之后，如果该编码器再对另外一个VHT-SIG-B比特序列进行编码，所输出的编码比特将与第一次编码的输出结果完全一致。因此，对含有多个VHT-SIG-B比特序列的VHT-SIG-B扩展比特序列进行BCC编码，实际上包含了多个重复的BCC编码操作，成倍增加了编码复杂度。此外，当BCC编码器处于零状态时，每输入I个零比特，BCC编码器输出2个零比特，BCC编码器状态仍为零状态。因此，原来需要在VHT-SIG-B扩展比特序列中补充的零比特，可以直接在VHT-SIG-B编码比特序列中补充。因此，本发明的信令发送方法，充分利用VHT-SIG-B扩展比特序列的重复特性，简化编码处理过程，避免多项重复操作，大大降低了 VHT-SIG-B编码的复杂度。如图5所示，采用本发明提出的VHT-SIG-B编码方法来产生VHT-SIG-B编码比特序列，其余部分与现有的单用户20/40/80MHZ信道VHT-SIG-B发送方法相同。对于160MHz信道和80+80MHz信道，两路80MHz子带发送处理模块的输入数据都为VHT-SIG-B比特序列，而且两路80MHz子带发送处理模块在进行空间映射之前的所有处理都相同，因而空间映射之前二者所产生的信号是相同的。因此，根据本发明所述的信令发送方法，当信道带宽大于80MHz，在空间映射之前，只进行I个80MHz子带的发送处理，然后将产生的80MHz子带信号输出两路，进行空间映射及其后续处理。如图6所示，对于单用户160MHz信道，上述空间映射处理之前，只进行I个80MHz子带的发送处理，处理方法与本发明提出的80MHz信道VHT-SIG-B发送方法的对应部分相同。在空间映射及其后续处理中，该发送方法进行整个160MHz信道的处理，处理方法与现有的160MHz信道VHT-SIG-B发送方法的对应部分相同。为了将80MHz子带信号转换至160MHz信道的信号，需要将CSD产生的80MHz子带信号输出两路，作为160MHz信道的两个80MHz子带的信号进行后续处理。如图7所示，对于单用户80+80MHZ信道，在上述空间映射处理之前，只进行I个80MHz子带的发送处理，其处理方法与本发明提出的80MHz信道VHT-SIG-B发送方法的对应部分相同。从空间映射开始，该发送方法进行两路并行的80MHz子带处理，处理方法与现有的80+80MHZ信道VHT-SIG-B发送方法的对应部分相同。CSD产生的80MHz子带信号将同时输入至两路80MHz子带处理中。在多用户情况下，如图8所示，从空间加权处理开始，不同用户的空时数据可作为单用户的不同空时数据流进行后续处理。这里，U表示用户总数。在进行空间加权处理之前，每个用户按照本发明提出的相应信道带宽的单用户VHT-SIG-B发送方法进行处理；从空间加权处理开始，不同用户的空时数据流被看做是同一用户的不同空时数据流，并采用本发明提出的相应信道带宽的单用户VHT-SIG-B发送方法的对应部分对所有空时数据流进行处理。为了简洁起见，图中没有给出空间加权之后的处理过程，该部分与本发明提出的相应信道带宽的单用户VHT-SIG-B发送方法的对应部分相同。本发明的无线局域网信令发送装置，包括编码模块，所述的编码模块能够对VHT-SIG-B比特序列进行扩展和BCC编码，形成VHT-SIG-B编码比特序列。数据流加工模块，所 述VHT-SIG-B编码比特序列加工，经过BCC交织、星座映射、空间扩展、插入导频、空间加权和CSD，形成待发送的空时数据流。发射模块，所述待发送的空时数据流经过空间映射、相位旋转、IDFT、插入GI和加窗及模拟和射频处理，形成射频信号，送入天线发射。本发明的信令发送方法及装置，充分利用VHT-SIG-B扩展比特序列的重复特性，以及对于160MHz信道和80+80MHZ信道不同子带发送过程中的相同部分，避免多项重复操作，显著降低处理复杂度。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换的，均应涵盖在本发明的权利要求的保护范围当中。
权利要求
1.一种无线局域网信令发送方法，其特征在于，包括 步骤I、对VHT-SIG-B比特序列进行一次BCC编码，产生编码比特序列Cl ； 步骤2、对所产生的编码比特序列Cl进行重复和补零操作，形成VHT-SIG-B编码比特序列； 步骤3、BCC交织将VHT-SIG-B编码比特进行重新排序； 步骤4、星座映射将交织后的编码比特映射到BPSK星座，形成VHT-SIG-B星座符号流； 步骤5、空间扩展对VHT-SIG-B星座符号流进行复制，形成M个相同的空时数据流； 步骤6、插入导频在每个空时数据流中插入导频符号，用于接收机的相位跟踪和补偿； 步骤7、空间加权对空时数据流进行空间加权操作； 步骤8、CSD :对每一个空时数据流进行循环移位分集(CSD)处理； 步骤9、空间映射每个子载波上的不同空时数据符号构成了 I个向量，对每个向量乘以相应的空间映射矩阵，形成N个发射数据流； 步骤10、相位旋转对发射数据流进行相位旋转，每个20MHz子带内采用相同的相位旋转角度； 步骤11、IDFT :通过离散傅里叶变换(IDFT)变换，将多个子载波上的频域信号转换成时域信号； 步骤12、插入保护间隔(GI)和加窗将时域信号尾部的部分信号复制并放置在时域信号的头部，形成OFDM符号；对每一个OFDM符号进行加权，调整其发射波形； 步骤13、模拟和射频处理将数字基带信号转换为模拟信号，将模拟信号以合适的功率调制到相应的工作频段，形成射频信号，然后将其送入至天线发射。
2.根据权利要求I所述的信令发送方法，其特征在于，信道带宽<40MHz时，编码比特序列Cl为所述VHT-SIG-B编码比特序列。
3.根据权利要求I所述的信令发送方法，其特征在于，40MHz<信道带宽< 80MHz时，所述步骤2具体为 步骤2a、将编码比特序列Cl重复一次，形成所述VHT-SIG-B编码比特序列。
4.根据权利要求I所述的信令发送方法，其特征在于，信道带宽>80MHz时，所述步骤2具体为 步骤2al、将编码比特序列Cl重复三次，形成编码比特序列C2 ； 步骤2a2、在C2的尾部补充两个零比特，形成所述VHT-SIG-B编码比特序列。
5.根据权利要求I所述的信令发送方法，其特征在于，当信道带宽大于80MHz，在空间映射之前，只进行I个80MHz子带的发送处理，然后将产生的80MHz子带信号输出两路，进行空间映射及其后续处理。
6.根据权利要求5所述的信令发送方法，其特征在于，对于160MHz信道，将所产生的80MHz子带信号输出两路，作为160MHz信号的两个80MHz子带的信号进行空间映射及后续处理。
7.根据权利要求5所述的信令发送方法，其特征在于，对于80+80MHZ信道，将所产生的80MHz子带信号并行输出两路，作为80+80MHZ信道的两个80MHz子带的信号进行空间映射及后续处理。
8.根据权利要求1-7中的任何一项所述的信令发送方法，其特征在于，在多用户情况下，从空间加权开始，不同用户的数据流可作为单用户的不同数据流进行后续处理。
9.一种无线局域网信令的发送装置，其特征在于，包括 编码模块，所述的编码模块能够对VHT-SIG-B比特序列进行扩展和BCC编码，形成VHT-SIG-B编码比特序列； 数据流加工模块，所述VHT-SIG-B编码比特序列加工，经过BCC交织、星座映射、空间扩展、插入导频、空间加权和CSD，形成待发送的空时数据流； 发射模块，所述待发送的空时数据流经过空间映射、相位旋转、IDFT、插入GI和加窗及模拟和射频处理，形成射频信号，送入天线发射。
全文摘要
本发明涉及一种无线局域网信令的发送方法，首先对VHT-SIG-B比特序列进行一次BCC编码；然后对所产生的编码比特序列进行重复和补零操作，形成VHT-SIG-B编码比特序列。在空间映射前，对于160MHz信道和80+80MHz信道，只进行1个80MHz子带的发送处理，然后将其输出信号作为两个80MHz子带的信号进行空间映射及其后续处理。该无线局域网信令发送装置，包括编码模块，数据流加工模块和发射模块。本发明充分利用VHT-SIG-B扩展比特序列的重复特性，以及对于160MHz信道和80+80MHz信道不同子带发送过程中的相同部分，避免多项重复操作，显著降低处理复杂度。
文档编号H04L1/00GK102932091SQ201110226469
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者罗振东, 万屹 申请人:工业和信息化部电信传输研究所