用于宽带无线通信系统的物理层帧格式设计的制作方法

专利名称：用于宽带无线通信系统的物理层帧格式设计的制作方法
技术领域：
本专利文件中所述技术总体涉及宽带无线通信，并具体涉及物理层帧格式。
背景技术：
计算机技术的不断进步增大了人们对于高数据速率(例如，> IGbps)无线通信的 兴趣和需求。这些高数据速率通信常常通过使用宽的带宽来实现。例如，常常通过使用几 百MHz或几GHz带宽来实现(ibps数据速率。这些大的带宽在诸如无需牌照的60GHz频带 的较高载波频率附近都可用。图1描述了示例性60GHz频率信道计划30。该60GHz频率信 道计划30提供各自以60GHz附近为中心的大约2GHz的4个信道32。虽然具有较宽带宽的 信道为大的数据速率提供了机会，但信道通常即使在短距上(例如，10米以下)也易受延时 散布(延时扩展)的影响。存在多种多样的可以利用无线通信的技术。两种普遍应用为远距离高数据速率 应用和短距离低/中数据速率应用。这些应用具有它们自身的优点和缺点。在远距离高数据速率应用中，实现了高数据速率，但系统可能需要经受高延迟扩 展。高延迟扩展增加了发射机和接收机中的复杂度和功率需求。具有更高复杂度的电路往 往具有比短距离设备更大的空间需求，并且较高的功率需求也更适合于插电设备而不是电 池设备。相反，在短距离上的低/中数据速率应用可以是具有短暂延迟散布和较低功率需 求的视距应用(line-of-sight application)。这些应用在通常对功耗敏感的较低复杂度 手持便携式无线系统中可能更容易实现。图2A和图2B分别描绘了单载波发射机40和单载波接收机50的框图。在图2A 中，编码器42接收输入数据44并对该数据进行编码用于传输。编码器42的输出传播到单 载波调制器46，该调制器46将经编码的数据集成到单载波上用于经天线48传输。在图2B 中，接收机50经由天线52接收单载波无线信号，并将接收到的信号传播到单载波解调器 讨。单载波解调器M从接收到的单载波信号提取数据，并将提取的数据传递给解码器56。 解码器56对提取的数据进行解码，并使经解码的数据58可用于下游电路。图3A和图:3B分别描绘了多载波发射机60和多载波接收机70的框图。在图3A 中，编码器62接收输入数据64并对数据进行编码用于传输。编码器62的输出传播到多载 波调制器66，该调制器66将经编码的数据集成到多个载波上用于经天线68传输。在图;3B 中，接收机70经由天线72接收多载波无线信号，并将接收到的信号传播到多载波解调器74。多载波解调器74从接收到的多载波信号中提取数据，并将提取出的数据传递给解码器 76。解码器76对提取出的数据进行解码，并使经解码的数据78可用于下游电路。数据调制方案相比于其他应用往往与一些应用更为兼容。例如，正交频分复用 (OFDM)是一种多载波复用方案，其由于便于频域信道均衡而适合用于在具有大延迟的信道 中维持高数据速率。这使得OFDM与上述远距离高数据速率应用相兼容，因为OFDM在高延 迟扩展信道中提供相对简单的均衡，支持更远的距离，并且支持所需的高数据速率。然而，与OFDM方案相关的缺点包括相对较高的硬件复杂度和较低的功率效率。在 具有诸如60GHz的高载波频率的宽带系统中，发射机处的功率放大器(PA)效率和接收机处 的模数转换器(ADC)的位宽是工程设计上的挑战。另外，OFDM在传输和接收的信号波形中 引入高的峰均比(PAPR)，从而在功率放大器上和模数转换器上的工作点需要较大余量，这 可能降低功率放大器效率并增加模数转换器设计的复杂度。应当注意，术语多载波(MC)和OFDM调制将在遍及本公开内容中的各处讨论，并且 在大多数情况下是可互换的。因此，在参考OFDM时，也可以使用其他多载波调制技术。类 似地，对于多载波调制的参考包括OFDM实施。图4A和图4B分别描绘了 OFDM发射机80和OFDM接收机90的框图。在图4A中， 编码器82接收输入数据84并对数据进行编码用于传输。编码器82的输出传播到OFDM调 制器86，该调制器86将经编码的数据集成到多个载波上用于经天线88传输。在图4B中， 接收机90经由天线92接收OFDM无线信号，并向OFDM解调器94传播接收到的信号。MC解 调器94从接收到的OFDM信号中提取数据，并向解码器96传递提取出的数据。解码器96 对提取出的数据进行解码，并使经解码的数据98可用于下游电路。在需要较低数据速率的直视信道或者其他应用中，具有时域均衡器的单载波(SC) 调制通常就足够了。单载波系统可以在结合以低功率需求和高传输功率效率的硬件中提供 简单性。单载波调制可展示出恒定包络和/或低峰均比，从而便于功率放大器和模数转换 器设计。然而，单载波系统通常需要用于高延迟扩展的复杂的均衡器，实际上限制了高数据 速率传输的范围。

发明内容
根据本文教导，提供了用于处理包括净荷部分和信令部分的所接收的信号的由处 理器执行的方法的系统和方法，所接收的信号的信令部分为单载波信号，所接收的信号的 净荷部分是单载波信号或者多载波信号。所述系统和方法可包括以第一采样率接收所接收 的信号的信令部分，并且从所接收的信号的信令部分中检测所接收的信号的净荷部分是单 载波信号还是多载波信号。所接收的信号的净荷部分可以以第一采样率接收，并且响应于 所接收的信号的净荷部分是单载波信号，而在单载波模式中解调，或者响应于所接收的信 号的净荷部分是多载波信号，而在多载波模式中解调。来自所接收的信号的经解调的净荷 部分的数据可以在计算机可读存储器中储存。作为另一示例，用于传输包括净荷部分和信令部分的信号的系统，其中传输的信 号的信令部分是单载波信号，而信号的净荷部分是单载波信号或多载波信号，该系统可以 包括单载波调制器，用于至少对传输的信号的信令部分进行调制；以及多载波调制器，用于 在系统处于多载波模数中时将传输的信号的净荷部分调制为多载波信号。所述系统还可以包括时钟，用于向单载波调制器的输出和多载波调制器的输出应用共有的采样率。作为又一示例，用于处理包括净荷部分和信令部分的所接收的信号的系统，其中 所接收的信号的信令部分是单载波信号，而经接收的信号的净荷部分是单载波信号或多载 波信号，该系统可以包括信令部分分析器，该分析器被配置成以第一采样率接收所接收的 信号的信令部分，并且从所接收的信号的信令部分中检测所接收的信号的净荷部分是单载 波信号还是多载波信号。系统还可以包括解调器，该解调器被配置成以第一采样率接收所 接收的信号的净荷部分，并且响应于所接收的信号的净荷部分是单载波信号，而在单载波 模式中对所接收的信号的净荷部分进行解调，其中该解调器还被配置成响应于所接收的信 号的净荷部分是多载波信号，而在多载波模式中对所接收的信号的净荷部分进行解调。该 系统还可以包括计算机可读存储器，该存储器被配置成储存来自所接收的信号的经解调的 净荷部分的数据。


图1描绘了一种示例性60GHz频率信道计划。图2A和图2B描绘了单载波发射机和单载波接收机的框图。图3A和图;3B描绘了多载波发射机和多载波接收机的框图。图4A和图4B描绘了 OFDM多载波发射机和OFDM多载波接收机的框图。图5A和图5B描绘了单载波发射机和双模发射机的框图。图6A和图6B描绘了单载波接收机和包括分组同步器/报头解码器的多载波接收 机的框图。图7A和图7B描绘了包括分组同步器/报头解码器的双模接收机以及第二双模接 收机。图8描绘了一种用于IEEE 802. 15. 3c MAC的超帧结构。图9描绘了一种单载波调制的分组。图10描绘了一种OFDM多载波调制分组。图11描绘了一种包括OFDM信道估计序列的OFDM多载波调制分组。图12描绘了一种共用单载波前导。图13是描绘基于载波覆盖序列的对净荷传输模式的检测的流程图。图14是描绘基于载波扩频序列的对净荷传输模式的检测的流程图。图15描绘了一种共用单载波报头。图16描绘了一种OFDM多载波调制分组，该分组在共用单载波报头中包括OFDM信 道估计序列和报头尾部。图17描绘了其中OFDM时钟采样率是单载波时钟的1. 5倍的采样定时。图18描绘了其中OFDM时钟采样率是单载波时钟的2倍的采样定时。图19描绘了一种用于维持所接收的信号的单载波部分与多载波部分之间的连贯 频谱的发射机配置。图20描绘了 一种OFDM多载波调制分组，其包括OFDM信道估计序列，该OFDM信道 估计序列不包括单载波信道估计序列。图21描绘了一种OFDM多载波调制分组，其贯穿单载波和多载波部分而以同一速率采样。图22描绘了贯穿SC和MC部分而以同一速率采样的OFDM多载波分组的共用前导 部分。图23描绘了一种贯穿SC和MC部分而以同一速率采样的OFDM多载波分组，其中 在MC部分的起始处包括有OFDM信道估计序列。图M描绘了一种以共用SC/0FDM采样率传输的单载波分组。 图25描绘了一种以共用SC/0FDM采样率传输的数据分组，其具有依赖于传输模式 的报头。图沈描绘了一种双模发射机，其被配置成以共用SC/0FDM采样率传输数据分组。图27A和图27B描绘了一种包括单载波报头的单载波调制分组，以及包括包含有 OFDM信道估计序列的OFDM报头的OFDM多载波调制分组。图28是基于所接收的信号的所接收的信令部分来解码单载波模式信号或多载波 模式信号的流程图。图四是用于在传输信号的单载波信令部分之后传输单载波净荷或多载波净荷的 方法的流程图。图30是用于在传输信号的单载波信令部分之后以共用单载波/多载波采样率传 输单载波净荷或多载波净荷的方法的流程图。图31示出了本发明的一种示例性实施。
具体实施例方式基于本申请，在无线网络中可存在至少三种类型的宽带设备1)仅SC设备，比如 简单的手持式、短距离、低功率设备；2)仅MC设备，其目标为更长的距离和更高的数据速 率，其不像仅SC设备那样功率敏感和复杂；幻双模设备，其同时利用单载波调制和多载波 调试，其可控制单载波和多载波设备二者或者与其对话。这些各种类型的设备的共存可能 会有问题，特别是如果设备不能相互通信，例如，仅SC设备可能不能与仅MC设备通信。为了减轻这些通信问题，可以针对可由全部三种类型的设备利用的物理层而使用 共用前导/报头帧格式。使用这一共用格式，任何设备可以理解任何分组的前导/报头。 这支持网络流量得到良好的控制，而没有传输冲突。硬件复杂度也可能降低，因为任何设备 (包括双模设备)仅需要在其接收机处实施单一载波侦听、同步化、报头解码或者信道估计 机制。共用前导和报头包括于单载波调制分组和多载波调制分组二者的传输之中。共用前 导和报头在单载波模式中传输，从而所有上述三种宽带设备都可以解译前导和报头，并且 网络中的所有设备都被设计成使得所有设备能够理解单载波共用前导和报头。图5A和图5B描绘了用于根据上述格式来传输分组的单载波发射机100和双模发 射机Iio的框图。图5A的单载波发射机100包括编码器102，其接收数据104并对该数据 进行编码用于传输。单载波调制器106接收编码器102的输出，并将经编码的数据调制到 单载波上。调制信号随后经由天线108传输。图5A的单载波发射机100能够利用与参考 图2A描述的仅SC发射机相同的硬件，来发送根据共用前导/报头帧格式的SC分组。单载 波发射机100经由天线108传输共用前导/报头，并且用包含编码数据的单载波净荷来跟 随该共用前导/报头。
图5B描绘了用于传输根据上述格式的分组的双模发射机110。双模发射机110能 够根据共用前导/报头格式传输单载波信号和多载波信号二者，比如OFDM调制信号。双模 发射机110包括编码器112，其接收并编码数据114用于传输。在单载波模式和多载波模式 二者中，共用前导/报头都利用单载波调制器116调制，并经由天线118传输。在单载波模 式中，来自编码器112的编码的净荷数据使用单载波调制器116调制，并在传输了共用前导 /报头之后经由天线118传输。在多载波模式中，共用前导/报头由单载波调制器116调 制，并以类似于单载波模式的方式经由天线118传输。然而，在多载波模式中，编码的净荷 数据由多载波调制器120调制，并在传输了单载波共用前导/报头之后经由天线118传输。图6A和图6B分别描绘了单载波接收机130和包括分组同步器/报头解码器的多 载波接收机140。所描绘的两个接收机都能够理解单载波共用前导/报头。图6A的接收机 130是与参考图2B描述的接收机类似的仅SC接收机。仅SC接收机130经由天线132接收 单载波共用前导/报头，该天线132将共用前导/报头传播到单载波解调器134，该解调器 134处理共用前导/报头。共用前导/报头标识分组的后续净荷部分是单载波信号还是多 载波信号。如果共用前导/报头标识单载波净荷，则单载波解调器134经由天线132接收 净荷，对净荷进行解调，并将解调的净荷传递给解码器136，该解码器136对数据138进行解 码，并使其可用于下游电路。如果共用前导/报头标识多载波净荷，则忽略净荷，因为单载 波接收机130无法处理多载波净荷。如图6A中所示，仅SC设备无需实施额外的处理块来支持多载波分组。任何单载 波调制分组都是不需要额外处理的“纯”单载波分组。多载波分组是用单载波调制前导和 报头构建的，所以单载波设备可以解码报头，并知晓多载波分组的持续时间/目的地。参考图6B，仅MC接收机140被配置成理解单载波共用前导/报头。仅MC接收机 140经由天线142接收单载波共用前导/报头。接收到的单载波共用前导/报头由分组同 步器/报头解码器144来处理，该分组同步器/报头解码器144检测随后的净荷部分将是 单载波信号还是多载波信号，以及即将到来的净荷信号的多个特性。分组同步器/报头解 码器144将这些检测到的参数转发给多载波解调器146。如果分组同步器/报头解码器检 测到分组的即将到来的净荷部分是单载波信号，则忽略该净荷，因为多载波解调器146不 能够处理单载波净荷。然而，如果共用前导/报头标识多载波净荷，则多载波解调器146如 在148处所示，经由天线142接收净荷，对净荷进行解调，并向解码器150传递解调的净荷， 该解码器150对数据152进行解码并使数据可用于下游电路。如图6B中所示，仅MC接收 机140仅需要一个额外的、简单的分组同步以及报头解码接收机块用以提取用于多载波解 调/解码的所有物理层信息。图7A和图7B描绘了包括分组同步器/报头解调器的双模接收机160和第二双模 接收机180。所描述的两个接收机都能够理解单载波共用前导/报头。图7A的双模接收机 160经由天线162接收单载波共用前导/报头。接收到的前导/报头传播到单载波解调器 164和分组同步器/报头解调器166。单载波解调器164和分组同步器/报头解码器166 二 者处理接收到的前导/报头，以检测后续净荷将会经由单载波信号还是多载波信号到达， 并且确定信号和净荷的参数。如果即将到来的净荷是单载波净荷，则单载波解调器164从 单载波信号中提取净荷，并向解码器172传递该净荷，该解码器172使解码的数据174可用 于下游电路。如果即将到来的净荷是多载波净荷，则分组同步器/报头解码器166向多载波解调器168转发即将到来的信号和净荷的参数。多载波解调器168如176处所示，接收 多载波信号，并从多载波信号中提取净荷。提取出的净荷于随后传播到解码器172，该解码 器172使数据174可用于下游电路。参考图7B，双模接收机180经由天线182接收单载波共用前导/报头。共用前导 /报头由单载波解调器184处理，该解调器184检测即将到来的分组净荷部分是单载波信号 还是多载波信号。如果即将到来的净荷是单载波信号，则单载波解调器184提取该净荷，并 向解码器186传递净荷数据，该解码器186使解码的数据188可用于下游电路。如果即将 到来的净荷是多载波信号，则单载波解调器警示多载波解调器190，并如192处所示，将即 将到来的净荷和信号的参数传递下去。多载波解调器190如194处所示，接收即将到来的 多载波净荷。多载波解调器190从多载波信号中提取净荷，并向解码器186转发净荷，该解 码器186使解码的数据188可用于下游电路。如上所述，仅MC和双模接收机仅需要少量的额外硬件来处理经修改的分组格式。 接收机可能需要来自同一源时钟的两组采样时钟。备选地，接收机可以使用多载波较高时 钟速率采样所有分组，并对较低时钟速率分段应用数字插值。接收机利用前导信息来确定 载波类型、频率偏移、定时参考、AGC/ADC设置以及单载波信道冲激估计(至少用于对报头 进行解调)。通过利用上述的或类似的发射机和接收机，可以支持单载波硬件与多载波硬件间 的共存。即使即将到来的分组的调制格式不受支持，仅SC或者仅MC设备也可以通过理解 前导/报头而延迟其自己的传输，以避免冲突。可以通过以低速率传输单载波共用前导/ 报头，从而使网络中的所有设备都可以理解，而保证共存。图8描绘了用于IEEE 802. 15. 3c MAC的超帧结构200。在该结构200中，信标部 分202和争用访问时段部分204构成使用以低共用数据速率传输的单载波信号传输的前导 /报头部分206。该前导/报头部分标识在信道时间分配时段期间传输的净荷部分208将 会经由单载波信号还是多载波信号传输，以及即将到来的净荷和信号的参数，比如净荷部 分的物理层解调/解码信息。接收机确定信号即将到来的净荷部分208的特性以及即将到 来的信号的属性，而为接收和解调该信号作出准备。图9-图11描绘了包含共用单载波前导/报头的示例帧。图9描绘了单载波调制 分组210。单载波调制分组210以共用单载波前导212开始，随后是共用单载波报头214。 单载波前导/报头部分212、214之后是单载波物理服务数据单元(PSDU) 216，该单元216也 被称为单载波净荷部分216。如218处所示，可以通过相同的单载波采样时钟，在接收机处 对整个单载波调制分组210进行采样。图10描绘了包括单载波前导/报头部分的OFDM多载波调制分组220。该分组以 共用SC前导222和共用单载波报头2M开始。可通过如在226处所示的单载波采样时钟， 对共用单载波前导/报头部分222、2M进行采样。共用单载波前导/报头部分222、2M之 后是OFDM PSDU净荷部分228。可通过如在230处所示的较高速率的OFDM采样时钟，对该 多载波净荷部分2 进行采样。采样频率从较慢单载波采样时钟2 到OFDM采样时钟230 的变化引起时钟切换232，这可以如以下在本文中所讨论的那样解决。图11描绘了包括OFDM信道估计序列的OFDM多载波调制分组M0。分组以共用单 载波前导242和共用单载波报头244开始。可通过如在246处所示的单载波采样时钟，对
10共用单载波前导/报头部分242、244进行采样。共用单载波前导/报头部分242、244之后 是OFDM净荷部分M8。可通过如在250处所示的较高速率的OFDM采样时钟对OFDM净荷部 分248进行采样。采样速率中从较慢的单载波采样时钟246到OFDM采样时钟250的这一 变化引起如参考图10所述的时钟切换252。OFDM分组240的净荷部分248包括PSDU数据 部分邪4和OFDM信道估计序列(CEQ部分256。如将在以下在本文中进一步描述的那样， CES部分256使OFDM解调器能够进一步针对即将到来的分组数据部分2M校准。如参考图10和图11所述，可以以不同速率对分组的单载波和多载波部分进行采 样，以利用不同调制方案的益处和局限。为了避免带外发射并完成信道计划(例如，如在图 1中所描绘的60GHZ802. 15. 3c计划中所示)，可以用低于分配的带宽的总带宽的采样时钟 速率(带宽)来传输单载波信号。这在图1中的34处示出，其中使用1. 728GHz的时钟对 单载波基带信号进行采样。还可以在SC调制基带信号上应用高级基带/模拟脉冲形状过 滤，以进一步降低带外发射，并且维持由无线标准所定义的频谱屏蔽。相反，比如OFDM的多载波信号可以使用在带内频段的边缘处的防护子载波(空频 段)和较高带宽来传输，以限制带外发射并且维持频谱屏蔽。例如，OFDM基带信号可以使 用2. 592GHz的时钟速率来进行采样，该时钟速率是单载波采样率的1. 5倍。在OFDM信号 中，由于低子载波带宽和防护子载波的存在而更加易于实现脉冲形状过滤。该脉冲形状过 滤可以使用等效于频域卷积的时域渐减，或者可以使用时域卷积来完成。图12描绘了共用单载波前导部分沈0。共用单载波前导部分沈0以信令部分262 开始，之后为帧分隔符序列(SFD) 264。信令部分可包括同步部分、信道估计部分和/或报头 部分。帧分隔符序列264可跟随以单载波信道估计序列沈6。同步子字段262包含用于使接收机与即将到来的分组同步的信号。同步子字段 262可包含重复级联的扩频序列，比如具有pi/2BPSK调制(或者在基带信号的实部与虚部 中等同地扩散能量的任何其他调制)、长度为1 的Golay序列，以协助实现同步。信令部 分262可以额外地或者备选地包含使用扩频序列扩散的覆盖序列。可以使用不同的覆盖序 列用于发信号通知接收机关于各种参数(比如微微网ID或报头速率)。还可以使用不同 的覆盖序列来信令通知接收机将会向数据净荷应用单载波调制还是多载波调制。如果该 数据被包括在信令部分262中，则接收机可在分组的最开始处发现单载波/多载波模式，使 得接收机可以设置特别用于接收单载波数据或多载波数据的接收物理层参数，比如ADC余 量、ADC精度、AGC增益目标等。类似地，可使用不同的扩频序列来向接收机信令通知关于将 会应用单载波调制还是多载波调制来调制数据净荷(例如，不同或成对的互补Golay序列 的使用标识数据净荷部分的格式)。另外，载波类型、载波频率偏移、AGC/ADC设置以及定时 参考可基于同步子字段来确定。类似地，可以使用前导的SFD部分中的不同覆盖序列或者 前导的CES序列中的不同扩频序列，来向接收机信令发送关于将会应用单载波调制还是多 载波调制来调制数据净荷。帧分隔符序列沈4是如下序列，其使用如在802. 15. 3c草案标准2. 0中的 pi/2BPSK来建立帧定时，比如Golay序列。信道估计序列266是为接收机所知晓的用于单 载波和/或多载波信道估计的序列，比如具有如在802. 15. 3c草案标准2. 0中的pi/2BPSK 的长互补Go lay序列。图13为描绘基于单载波覆盖序列的对净荷传输模式的检测的流程图。如在272处所示，双模接收机接收分组的单载波信令部分。在274处作出关于在信令部分内是否存 在单载波覆盖序列的确定，该单载波覆盖序列的存在标识后续数据净荷部分将为单载波信 号。如果单载波数据净荷覆盖序列在单载波信令部分中，则采用“是”分支276，并且如在 278处所示，在单载波模式中解调和解码净荷部分。如果单载波数据净荷覆盖序列不在单载 波信令部分中，则即将到来的数据净荷将为多载波信号，并且采用“否”分支观0。随后如在 282处所示，在多载波模式中解调和解码净荷部分。备选地，可以利用在SFD部分中存在的 不同覆盖序列来检测单载波或多载波净荷部分传输。图14为描绘基于载波扩频序列的对净荷传输模式的检测的流程图。如在292处所 示，双模接收机接收分组的单载波信令部分。在294处作出关于在信令部分内是否存在单 载波扩频序列的确定，该单载波扩频部分的存在标识后续数据净荷部分将为单载波信号。 如果单载波数据净荷扩频序列在单载波信令部分中，则采用“是”分支，并且如在298处所 示，在单载波模式中解调和解码净荷部分。如果单载波数据净荷扩频序列不在单载波信令 部分中，则即将到来的数据净荷将为多载波信号，并且采用“否”分支。随后如在302所示， 在多载波模式中解调和解码净荷部分。备选地，可以利用CES部分中的不同扩频序列来信 令发送单载波或多载波净荷部分传输。图15描绘了示例性共用单载波报头310。单载波调制报头包含用于单载波分组和 多载波分组二者的所有必需的物理层解调/解码信息，比如分组长度、引导插入信息、循环 前缀，并且可包含MAC层报头。即使净荷部分中的MAC内容因不被支持的模式而无法解码， 接收机也可以获取MAC报头信息，因为所有接收机都能够解译单载波报头部分。为了增加 报头解码的可靠性，可以以低数据速率传输共用单载波报头310。图15中所示的报头遵循 802. 15. 3c 草案 2. 0 标准。如参考图10和图11所述，以单载波前导/报头部分起始的多载波净荷分组可在 单载波部分与多载波部分之间的采样频率中包括跳转。该跳转可能需要在发射机和/或接 收机上的一些补偿，以连贯地对净荷部分进行解调和解码。可能需要的第一补偿是用于在切换时维持载波频率中的连贯性的补偿。为了实现 载波频率中的连贯性，发射机跨越多载波净荷分组的单载波和多载波分段使用相同的载波 频率。相同的源基带时钟在发射机处被应用到两个分段中，其中可以通过插值来实现用于 产生基带信号的单载波部分的较低采样率。可能需要的另一补偿是用于在切换时维持载波相位中的连贯性的补偿。可以通过 使用脉冲整形滤波器来控制多载波净荷分组的单载波和多载波分段的频谱屏蔽/带外传 输。如果单载波报头的最后一个符号与多载波净荷部分的第一采样之间的相位差是大的， 则在SC/MC切换点的相位变化可能导致大的带外发射。一种解决方案是，将整个多载波分段与单载波报头的最后一个符号的相矢量、或 者具有与报头的最后一个符号的相位接近的相位的相矢量相乘。例如，如果报头是使用 pi/2BPSK调制的，并且报头中符号数量为4的倍数，则最后一个符号为+/_j。因此，可以通 过将多载波分段与j (如果所述最后一个符号为j)或者_j (如果所述最后一个符号为_j) 相乘而实现补偿。在图16中描绘了第二解决方案。图16描绘了 OFDM MC调制分组320的一部分， 该OFDM MC调制分组320在共用单载波报头326中包括OFDM信道估计序列422和报头尾324。单载波报头部分3 在报头的末端包括尾子字段(例如，用pi/2 BPSK调制的4个1， 使最后一个符号为_j)。分组32的OFDM MC净荷部分3 接下来在净荷部分的起始处包括 多载波CES符号322 (例如，可用于OFDM信道估计细化的OFDM-CES子字段)。可以通过指 定报头尾3M的最后一个符号使其包含相对于第一 OFDM-CES符号小的相移而最小化带外 发射。所选择的最终报头尾3M符号与OFDM-CES的已知起始处之间的较小相移实现了对 由于边界处的较大相移而导致的杂散带外发射的消除。为了从具有单载波前导/报头的单载波净荷分组的单载波到多载波部分的成功 过渡，而可能需要实施的另一补偿是用于在切换时维持功率连贯性的补偿。单载波和多载 波分段可能需要以相同的功率传输。为了对单载波分段和多载波分段中的这种功率连贯性 作出补偿，可以基于从共用单载波前导的信令部分确定的参数来适当地设置接收机AGC。从单载波采样到多载波采样的跳转可能也需要补偿，以确保定时中的连贯性。例 如，在802. 15. 3c的情况中，OFDM以SC速率的1. 5倍采样。也就是说，单载波部分的2个 时钟周期的持续时间与OFDM部分的3个时钟周期的持续时间是一样的。在802. 15. 3c的 示例中，为帮助确保从单载波到OFDM的成功转变，应在单载波时钟的每2个周期边界处保 证时间对准。可以使用插值从同一源时钟转换时钟速率。图17描绘了其中OFDM时钟332以单载波时钟334的1. 5倍的速率采样的采样定 时。时钟被对准，使得OFDM时钟332的第一脉冲336与单载波时钟334的第一脉冲338对 准，并且如在344处所示，OFDM时钟332的第四脉冲340与单载波时钟334的第三脉冲342 对准。图18描绘了其中OFDM时钟352以单载波时钟3M的2倍的速率采样的采样定时。 在图18的示例中，如在360处所示，OFDM时钟352在最后一个单载波报头采样358之后开 始一个单载波脉宽356。备选地，OFDM时钟可以以类似于如图17中所示的方式那样连续运 行，其中第一 OFDM脉冲将与第一单载波脉冲对准，并且第三OFDM脉冲将与第二单载波脉冲 对准。如上所述，在包含单载波前导/报头部分的单载波分组中，接收机可以依赖于 如参考图12所述的单载波部分中的CES，或者分组的MC部分可包含如关于图11所述的 SC-CES子部分。在其中接收机使用SC-CES部分的信息来执行单载波和MC信道估计二者、 以用于单载波前导/报头和MC净荷解调二者的情况中，可在从单载波到多载波的切换中保 持连贯的频谱。SC-CES通常因以单载波采样率采样的处理增益而产生具有高准确度的信道冲激 响应。使用SC-CES，可以通过对多载波时钟速率的估计信道响应进行过采样，并且对检测 到的采样执行快速傅立叶变换(FFT)，而获得(每个子载波的)多载波频域信道估计。FFT 可以直接应用到时域信道估计上，而作为结果生成的频域信道估计可被下采样(例如，到 352(336+16)个音调)。为了利用SC-CES用于多载波信道估计，单载波和多载波的频率响 应可能需要几乎相同，以保证多载波信道估计的质量。一种等效信道为空中信道、发射机和接收机处的模拟滤波器以及发射机和接收机 处的数字(脉冲整形)滤波器的组合。空中信道与发射机和接收机处的模拟滤波器在单载 波与多载波分段间常常是相同的。然而，数字滤波器基于单载波和多载波分段的设计需求 可能是不同的。
用于维持分组的单载波与多载波之间的连贯频谱的第一机制是，让单载波和多载 波分段使用同一采样率利用发射机处的同一数字滤波器。图19描绘了一种用于在接收到 的信号的单载波部分与OFDM或其他多载波部分之间维持连贯频谱的发射机配置。为了做 到这一点，如在374处所示，两个分段372可以上采样到同一速率，并于随后在进入数模转 换器(DAC) 378之前应用同一数字滤波器376。第二机制是预定和固定用于单载波和多载波分段的数字脉冲整形滤波器，使得它 们对不同子载波的频率响应(振幅和相位)由发射机和接收机二者所知晓。虽然滤波器振 幅在数据子载波上通常为平坦的，但该第二机制可能限制实施灵活性。除了使用SC-CES来执行对于分组的多载波部分的信道估计以外，分组的多载波 部分可包含其自己的MC-CES。在其中使用MC-CES执行信道估计的情况中，用以维持上述连 贯频谱的补偿是不必要的。此外，如果利用MC-CES并且分组为多载波净荷分组，则SC-CES 的传输可能是不必要的。图20描绘了 OFDM多载波调制分组380，其包括OFDM信道估计序 列382，而该OFDM信道估计序列382不包括单载波信道估计序列。这在384处示出，其中共 用单载波前导不包含CES子部分。这可以与以上参考图12所述的示例性共用单载波前导 形成对比。对于具有单载波净荷的分组而言，可能仍需要应用SC-CES。接收机可被配置成能 够基于共用单载波前导384的信令部分386告知是否有单载波净荷即将来临，并从而告知 是否有SC-CES到来。如果未传输SC-CES，则接收机可使用共用单载波前导384的信令部分 386来确定单载波信道估计(例如，通过如在802. Ilb的自适应训练)，使得报头仍能被正 确地解码。因为报头可以使用高扩散因子扩散，所以针对可能由去除SC-CES所导致的信道 估计不准确性而言具有鲁棒性。作为额外的示例，SC-CES和MC-CES可以在多载波净荷分组中传输。可以基于 SC-CES子部分为整个分组计算第一信道估计。还可以基于接收到的多载波净荷部分的 MC-CES子部分来计算第二信道估计。这些第一和第二信道估计二者可以被用来产生用于处 理多载波净荷部分的最终信道估计。图21描绘了一个额外示例，其中贯穿SC 394和MC 396部分，以同一速率392对 OFDM多载波分组390进行采样。在这一示例中，分组的SC 394和MC 396部分始终利用同 一采样率。例如，可以以大约2GHz的速率(例如，1. 95GHz到2. 05GHz)对分组的SC 394和 MC 396部分二者进行采样。两个部分都可通过适当的数字和模拟过滤而满足由监管当局所 定义的频谱屏蔽。在这种情况下，在SC与OFDM部分之间不需要采样率切换。同时为单载 波分组和多载波分组二者采用相同采样率提高了共存的易用性，因为每个设备只需实施一 组解调/解码方案用于接收前导/报头。在分组的单载波部分与OFDM部分之间不出现采 样率跳转，这减轻了对于上述补偿中的几个补偿的需要。此外，如果在发射机处对整个传输 的分组应用同一数字滤波器，则SC-CES可用于贯穿整个分组中的信道估计。因此，可能不 需要0FDM-CES，从而进一步改进物理层效率。作为备选，可以在不使用SC-CES的情况下使 用OFDM-CES。作为另一备选，可以使用SC-CES和OFDM 二者以获得可靠性。图22描绘了贯穿SC 404和MC 406部分以同一速率402采样的OFDM多载波分组 400的共用前导部分408。共用前导408包括单载波同步部分410，其包括帧分隔符序列。 共用前导408还包括共用(SC/0FDM)信道估计序列412。SC/OFDM CES 412是信道估计序列，其可以用于净荷和/或报头414中的单载波和/或OFDM信号的信道估计。图23描绘了贯穿SC 424与MC 426部分以同一速率422采样的OFDM多载波分组 420，其中在MC部分似6的起始处包括OFDM信道估计序列427。OFDM CES 427可以不包括 于SC净荷分组之中。例如，SC净荷分组可利用SC部分的SYNC部分428，用于获得充分的 SC信道估计。分组420以OFDM净荷部分4 结束。图M描绘了以共用SC/0FDM采样率432传输的单载波分组430。图M中所描绘 的单载波分组430为图22中所描绘的几乎相同的多载波分组的单载波调制版本。单载波 分组430包括共用前导434，其包括同步部分436以及共用SC/0FDM信道估计序列438。单 载波分组430还包括共用报头440和SC净荷442。图25描绘了具有依赖于传输模式的报头454、以共用SC/0FDM采样率452传输的 数据分组450。分组450包括共用SC前导456，其包含同步部分458和共用SC/0FDM信道估 计序列460。依赖于传输模式的报头妨4在共用前导456之后传输。报头妨4是SC报头， 或者是基于净荷462调制格式(即，SC净荷与SC报头相配；OFDM净荷与OFDM报头相配) 的OFDM调制报头。图沈描绘了被配置成以共用SC/0FDM采样率传输数据分组的双模发射机470。发 射机470包括单载波调制器472，用于当发射机470在单载波分组模式中时调制如下数据 分组的单载波部分，该数据分组至少包括共用前导和单载波净荷。根据共用时钟474的输 出对单载波调制器472的输出进行采样。发射机还包括多载波调制器476，用于当发射机 470在多载波分组模式中时调制包括多载波净荷的数据分组的多载波部分。也根据共用时 钟474的输出对多载波调制器476的输出进行采样，使得来自单载波调制器472和多载波 调制器476的信号被以同一数据速率(例如， 2GHz)采样。多路器478从经采样的单载 波调制器474输出与经采样的多载波调制器476输出中进行选择(例如，在单载波共用前 导/报头与多载波净荷间的过渡时)。所选信号在数模转换器480上得到处理并经由天线 482无线传输。图27A和图27B描绘了又一示例。图27A描绘了包括单载波报头的单载波调制分 组500。图27B描绘了包括包含有OFDM信道估计序列的OFDM报头的OFDM多载波调制分 组506。如图27A中所示，单载波净荷分组500包括共用单载波前导分段502和单载波报头 部分504。在该示例中，单载波净荷分组为类似于上述的形式。然而，在图27B的多载波调 制分组506中示出了一种变化。图27B的OFDM多载波调制分组506包含与图27A中所示 的相类似的共用单载波前导部分508。然而，图27B的OFDM净荷分组在帧的单载波部分中 不包括分组的报头部分。而是，如在510处所示，时钟切换紧随单载波前导部分508发生。 OFDM-CES子部分的传输跟随以OFDM报头部分512，其在OFDM净荷分组506的OFDM部分期 间传输。OFDM报头512因而跟随以OFDM净荷部分。图28为基于接收到信号的接收到的信令部分对单载波模式信号或多载波模式信 号进行解码的流程图。如在522处所示，接收到所接收信号的单载波信令部分。在5M处， 从接收到的信令部分中检测出接收到的信号的净荷部分将是单载波信号还是多载波信号。 如果由信令部分信令发送单载波净荷，则如在5 处所示，信号的净荷部分在单载波模式 中解调和解码。相反，如果接收到的信令部分信令发送多载波净荷，则如在5 处所示，净 荷部分在多载波模式中解调和解码。随后在530处，经解码的净荷储存在计算机可读存储器中。图四为一种用于在信号的单载波信令部分的传输之后传输单载波净荷或多载波 净荷的方法的流程图。在542处，关于以单载波模式还是以多载波模式发送净荷部分作出 确定。如在544处所示，发射机传输信号的适当的单载波信令部分。该信令部分可以标识 后续净荷部分是单载波还是多载波净荷。如果作出发送多载波净荷的确定，则如在546处 所示，经多个载波传输净荷。相反，如果要发送单载波净荷，则如在548处所示，经单个载波 传输净荷。图30为一种用于在以第一采样率对信号的单载波信令部分进行传输之后以共用 单载波/多载波采样率传输单载波净荷或多载波净荷的方法的流程图。如在562处所示， 以第一速率接收所接收的信号的单载波信令部分。在564处，从接收到的信令部分中检测 出接收到的信号的净荷部分将会是单载波信号还是多载波信号。在566处，以第一采样率 接收所接收的信号的净荷部分。如果信令部分信令发送单载波净荷，则如在568处所示，信 号的净荷部分在单载波模式中解调和解码。相反，如果接收到的信令部分信令发送多载波 净荷，则如在570处所示，净荷部分在多载波模式中解调和解码。随后在572处，经解码的 净荷随后储存在计算机可读存储器中。上述概念可以实施于包括以下在本文中所述的那些例子在内的多种多样的应用 之中。参考图31，本发明可以实施于设备580中。该设备可以是接收无线信号的设备——例 如，存储设备、计算机系统、智能电话、机顶盒、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、车辆，等等。 本发明可在信号处理和/或控制电路内实施，所述电路是概括标识于图31中的584处的、 设备580的WLAN接口和/或大容量数据存储器。在一种实施中，设备580从源接收信号， 并输出适合于诸如电视机和/或监视器和/或其他视频和/或音频输出设备之类的显示器 588的信号。设备580的信号处理和/或控制链路584和/或其他电路(未示出)可以处 理数据、执行编码和/或加密、执行计算、格式化数据和/或执行特定应用所需的任何其他 功能。设备580可以与以非易失性的方式储存数据的大容量数据存储器590通信。大容 量数据存储器590可包括光和/或磁存储设备，例如硬盘驱动器HDD和/或DVD。设备580 可以连接到存储器594，比如RAM、ROM ；连接到低延迟非易失性存储器，比如快闪存储器和 /或其他合适的电子数据存储器。设备580还可以支持经由WLAN网络接口 596与WLAN连接。此书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域中技术 人员能够作出和使用本发明。应当注意的是，本文所述的系统和方法可同样适用于其他调 频编码方案。本发明的可专利范围可以包括由本领域中技术人员所想到的其他例子。
权利要求
1.一种由处理器实施的对包括净荷部分和信令部分的接收到的信号进行处理的方法， 所述接收到的信号的所述信令部分是单载波信号，所述接收到的信号的净荷部分是单载波 信号或多载波信号，所述方法包括以第一采样率接收所述接收到的信号的所述信令部分；从所述接收到的信号的所述信令部分中检测所述接收到的信号的所述净荷部分是单 载波信号还是多载波信号；以所述第一采样率接收所述接收到的信号的所述净荷部分；响应于所述接收到的信号的所述净荷部分是单载波信号，在单载波模式中解调所述接 收到的信号的所述净荷部分；响应于所述接收到的信号的所述净荷部分是多载波信号，在多载波模式中解调所述接 收到的信号的所述净荷部分；以及将来自所述接收到的信号的经解调的净荷部分的数据存储在计算机可读存储器中。
2.根据权利要求1的方法，其中从所述接收到的信号的所述信令部分中检测所述接收 到的信号的所述净荷部分是单载波信号还是多载波信号包括确定所述接收到的信号的所述信令部分是包含第一覆盖序列还是第二覆盖序列。
3.根据权利要求1的方法，其中从所述接收到的信号的所述信令部分中检测所述接收 到的信号的所述净荷部分是单载波信号还是多载波信号包括确定所述接收到的信号的所述信令部分是包含第一扩频序列还是第二扩频序列。
4.根据权利要求1的方法，其中所述接收到的信号的所述信令部分是接收到的单载波 前导的一部分；其中所述接收到的单载波前导还包括 帧分隔符序列(SFD)，被用来建立帧定时；以及 单载波信道估计序列(CEQ，被用于信道估计。
5.根据权利要求4的方法，其中所述接收机基于所述单载波信道估计序列针对所述单 载波模式和所述多载波模式二者执行信道估计。
6.根据权利要求1的方法，其中所述第一采样率在1.95GHz与2. 05GHz之间。
7.根据权利要求1的方法，其中所述多载波信号的所述净荷部分以多载波信道估计序列开始；以及 在多载波模式中解调所述接收到的信号的所述净荷部分包括基于所述多载波信道估 计序列针对所述多载波模式执行信道估计。
8.根据权利要求7的方法，其中所述接收到的信号的所述信令部分是接收到的单载波前导的一部分；以及 所述接收到的单载波前导不包含单载波信道估计序列。
9.根据权利要求1的方法，其中所述接收到的信号的所述信令部分之后跟随所述接收到的信号的共用单载波报头部 分；以及所述接收到的信号的所述共用单载波报头部分包含物理层解调信息，所述物理层解调 信息包括分组长度和弓I导插入信息。
10.根据权利要求9的方法，其中所述共有单载波报头部分包含执行单载波解调/解码或者多载波解调/解码所需的所有信息。
11.根据权利要求1的方法，其中所述接收到的信号的所述信令部分之后跟随共用单载波报头部分；所述共用单载波报头部分以所述接收机所知晓的一个或多个单载波结束信号结束；以及所述净荷部分以所述接收机所知晓的一个或多个多载波开始信号起始。
12.根据权利要求1的方法，其中在多载波模式中解调所述接收到的信号的所述净荷 部分还包括接收所述接收到的信号的以与所述接收到的信号的所述单载波信令部分相同 的功率传输的所述多载波净荷部分。
13.根据权利要求1的方法，其中所述多载波信号是OFDM信号。
14.根据权利要求1的方法，其中所述接收到的信号遵循选自包括802.15. 3c,802. Ilg 和802. Iln的组的标准。
15.根据权利要求1的方法，其中从所述接收到的信号的所述单载波信令部分中检测 所述净荷部分是单载波信号还是多载波信号包括检测一对互补Golay序列中的哪一个 Golay序列被用作用于所述信令部分的扩频序列。
16.根据权利要求1的方法，其中从所述接收到的信号的所述单载波信令部分中检测 所述净荷部分是单载波信号还是多载波信号包括检测两个覆盖序列中的哪一个覆盖序列 出现在所述接收到的信号的所述信令部分的SFD部分中，或者两个扩频序列中的哪一个扩 频序列在所述接收到的信号的所述信令部分的CES部分中使用。
17.根据权利要求1的方法，其中所述接收到的信号的所述信令部分之后跟随所述接 收到的信号的传输模式专用报头部分。
18.一种用于传输包括净荷部分和信令部分的信号的系统，所述传输的信号的所述信 令部分是单载波信号，所述传输的信号的所述净荷部分是单载波信号或多载波信号，所述 系统包括单载波调制器，用于至少将所述传输的信号的所述信令部分调制为单载波信号；多载波调制器，用于当所述系统在多载波净荷模式中时将所述传输的信号的所述净荷 部分调制为多载波信号；以及时钟，用于向所述单载波调制器的输出和所述多载波调制器的输出应用共用采样率。
19.根据权利要求18的系统，其中所述传输的信号的所述信令部分经由两个覆盖序列 中的一个的使用或者两个扩频序列中的一个的使用来标识所述传输的信号的所述净荷部 分将是单载波信号还是多载波信号。
20.一种用于处理包括净荷部分和信令部分的接收到的信号的系统，所述接收到的信 号的所述信令部分是单载波信号，所述接收到的信号的所述净荷部分是单载波信号或多载 波信号，所述系统包括信令部分分析器，被配置成以第一采样率接收所述接收到的信号的所述信令部分，以 及从所述接收到的信号的所述信令部分中检测所述接收到的信号的所述净荷部分是单载 波信号还是多载波信号；解调器，被配置成以所述第一采样率接收所述接收到的信号的所述净荷部分，并响应 于所述接收到的信号的所述净荷部分是单载波信号，而在单载波模式中解调所述接收到的信号的所述净荷部分；所述解调器还被配置成响应于所述接收到的信号的所述净荷部分是 多载波信号，而在多载波模式中解调所述接收到的信号的所述净荷部分；以及计算机可读存储器，其被配置成储存来自所述接收到的信号的经解调的净荷部分的数据。
全文摘要
提供了用于基于接收到的信号的一部分而在单载波模式或多载波模式中处理该接收到的信号的净荷部分的系统和方法。以第一速率接收单载波信令部分，以及从所接收到的单载波信令部分中检测信号的净荷部分是单载波信号还是多载波信号。以所述第一速率接收所接收到的信号的净荷部分，以及当所述检测确定出接收到的信号的净荷部分是单载波信号时在单载波模式中对其进行解码，以及当所述检测确定出接收到的信号的净荷部分是多载波信号时在多载波模式中对接收到的信号的净荷部分进行解码。
文档编号H04L5/02GK102090016SQ200980126648
公开日2011年6月8日 申请日期2009年6月23日 优先权日2008年7月8日
发明者A·D·M·帕拉尼维鲁, H-L·娄, R·U·纳巴尔, 吴松平, 张鸿远 申请人:马维尔国际贸易有限公司