专利名称：检测用于在网络中进行低开销通信的定界符的制作方法
技术领域：
本公开涉及检测用于在网络中进行低开销通信的定界符。背景用于在网络中通信的一些技术涉及将数据调制在经由共享介质传送的信号上。例如，也称为离散多频调(DMT)的正交频分复用(OFDM)是扩频信号调制技术，其中介质的可·用带宽被细分成数个窄带、低数据率的信道(Ch)或“载波”。为了获得高频谱效率，这些载波的频谱彼此交迭和正交。数据以码元的形式传送，码元具有预定历时且涵盖某个数目的载波。在这些载波上传送的数据可使用诸如二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、或m位正交调幅(m-QAM)等调制方案在振幅和/或相位上被调制。替换地，也可以使用其他调制技术。许多有线和无线网络技术使用包括前置码、头部和有效载荷部分的物理协议数据单元(Prou)格式。前置码通常包括预定信号(例如，在一个或更多个OFDM码元上传送)，其用于PPDU开始检测以及初始信道估计以解码头部。头部提供网络管理信息以供接收方正确地解码有效载荷(例如，频调映射索引)。另外，头部可提供用于恰当的网络操作(例如，虚拟载波感测)的信息。PPDU之后通常跟着后续短Prou，其提供来自接收机的对该PPDU的确收。对于有噪的有线和无线介质，前置码、头部和确收通常被设计成在各种信道状况下操作并因此倾向于为了可靠而在历时上相对较长。然而，这些项目相对于携带有效载荷的传输部分增加了开销。概述在一方面，一般而言，一种用于经由共享介质在站之间通信的方法包括在基于由多个站共享的共享时间参考的时间经由共享介质从第一站传送波形，该波形至少包括具有预定码元长度的第一码元，该第一码元包括用存储在第二站中的前置码信息来调制的预定载波频率上的第一组频率分量以及用要传达给至少一个站的信息来调制的预定载波频率上的第二组频率分量，第一组和第二组频率分量的载波频率是由该码元长度的倒数决定的频率间隔的整数倍；在来自第一站的该波形的传输之前在第二站监视该共享介质以检测该波形的该第一码元在多个时隙边界之一处的开始，该监视包括在多个时隙边界中的每一个之后，周期性地在最新近的时隙边界开头处开始采样在该共享介质上接收到的值序列并处理这些采样值以生成度量值，该度量值指示是否已检测到该波形的该第一码元的开始；以及响应于检测到该波形的该第一码元的开始，从基于该共享时间参考来采样的值解调该波形的该第一码元。各方面可包括以下特征中的一个或多个特征。
这多个时隙边界是用于决定载波感测多址(CSMA)中的争用的争用决定时隙的边界。 该共享介质是在检测到的冲突之后被监视的。这多个时隙边界是时分多址(TDMA)分配内的时隙的边界。该共享介质是在错过该分配内的初始帧之后被监视的。该方法进一步包括计算与相对于该共享时间参考所确定的时隙边界的偏移，其中该偏移是基于两个站之间的传播延迟来计算的。该偏移是在发射机站和接收机站之一处计算的。
该共享时间参考是基于从主站传送的同步信号来确定的，其中该同步信号是在无需确定该共享时间参考的情况下检测到的。该共享时间参考是基于将第一站或第二站处的时间基同步至第三站处维持的主时间基来确定的。该方法进一步包括形成该波形的包括该第一码元的第一部分以及该波形的包括片段的第二部分，该片段与该波形的该第一部分的至少初始片段相关。传送该波形包括在该共享介质上传送该第二部分以及在随后的时间传送该第一部分。该方法进一步包括在第二站处接收该波形的该第一部分，并存储代表接收到的第一部分的数据。该方法进一步包括在第二站处接收该波形的该第二部分，以及检测代表接收到的第一部分的所存储数据与代表接收到的第二部分的初始片段的数据之间的相关。该方法进一步包括响应于检测该相关，从接收到的第二部分解调具有预定码元长度的码元。该相关是在时域中的。检测该相关是在将接收到的波形通过频率选择性滤波器之后执行的。该相关是在频域中的。该第一码元的长度大于毗邻时隙边界之间的历时。该方法进一步包括根据该共享介质上的条件来适配将哪些频率分量包括在第一组和第二组频率分量中的一个或更多个频率分量中。该方法进一步包括根据该共享介质上的条件来适配该码元长度。该码元之前存在表示该码元的末端部分的循环扩展的前缀。该码元之后存在表示该码元的初始部分的循环扩展的后缀。在另一方面，一般而言，一种用于经由共享介质在站之间通信的系统包括第一站，其在基于由多个站共享的共享时间参考的时间经由该共享介质传送波形，该波形至少包括第一码元，该第一码元具有预定码元长度，该第一码元包括用存储在第二站中的前置码信息来调制的预定载波频率上的第一组频率分量以及用要传达给至少一个站的信息来调制的预定载波频率上的第二组频率分量，第一组和第二组频率分量的载波频率是由该码元长度的倒数决定的频率间隔的整数倍。该系统还包括至少第二站，其在来自第一站的该波形的传输之前监视该共享介质以检测该波形的该第一码元在多个时隙边界之一处的开始，该监视包括在多个时隙边界中的每一个之后，周期性地在最新近的时隙边界开头处开始采样在该共享介质上接收到的值序列并处理这些采样值以生成度量值，该度量值指示是否已检测到该波形的该第一码元的开始；以及响应于检测到该波形的该第一码元的开始，从基于该共享时间参考来采样的值解调该波形的该第一码元。本发明的众多优点(其中一些可仅在其各种方面和实现中的一些方面和实现中达成)中包括以下优点。在各个帧内传达数据分组的通信系统中，各种因素决定了任何给定帧的最小大小。一些系统使用包括数个具有预定码元长度(或多种预定码元长度之一)的码元的帧，诸如使用OFDM调制的系统。帧的长度取决于构成该帧的码元数目。码元可附有循环扩展以计及由于信道特性(诸如延迟张开)造成的定时不定性。因此，N个毗邻码元的序列可长于码元长度的N倍。在OFDM调制的情形中，越密集地间隔的载波对应于越长的码元长度，因为载波频率是由码元长度的倒数决定的频率间隔的整数倍。在各个帧内传送分组的效率和整体吞吐量由致力于某些形式的开销(例如，用于帧开始检测和信道估计的前置码、在有效载荷内包括分组数据的帧内的帧控制数据、诸如确收分组之类的不包括分组数据的帧、以及帧间时间延迟)的带宽与致力于携带分组数据的有效载荷的带宽之比来决定。在一些情形中，帧始于一个或更多个前置码码元，前置码码元用于同步帧的开始，其也增加了开销。在帧内发送小量数据(例如，只有帧控制数据而无有效载荷的帧)的情形中，较长的码元长度可降低吞吐量，因为即使正发送的数据放在码元的小部分内，该帧也需要是码元长度的倍数。在正发送大量数据且每码元比特数目增加从而导致以比特计的给定大小的有效载荷放在较少码元内的情形中，较长的定界符码元长度也会降低吞吐量。在可以频繁地传达短有效载荷的情形中，以执行本来由专用前置码码元提供的一些功能并且还编码原本在分开的码元中发送的一些数据(诸如帧控制数据、或者甚至是短有效载荷的一部分)的定界符码元来开始帧可降低开销并由此增大吞吐量。该定界符码元还可执行提供对信道特性的估计的功能。影响前置码或帧控制的冲激噪声不利地影响对有效载荷的恢复。短定界符码元由于其减小的历时因此通常较不易受冲激噪声或噪声尖峰所影响。减小前置码和帧控制的历时(例如，在一些情形中从110微秒减小到大约50微秒)导致解码有效载荷失败的减少。在一些情形中，这是由于对于较短的定界符码元，导致前置码检测和/或帧控制检测丢失的冲激噪声事件的概率较小。在详细描述、附图和权利要求书中将发现本发明的其他特征和优点。
图I是网络配置的示意图。图2是通信系统的框图。图3是编码模块的框图。图4A-4M是与各种传输方案有关的时序图。图5A-5E是用于处理定界符码元的规程的流程图。图6是示出解码模块中的示例性操作的流程图。图7A是示出用于OFDM码元的示例性编码方案的示意图。
图7B和7C是示出用于MMO OFDM码元的示例性编码方案的示意图。图8A和SB是描绘接收机处在信道估计期间的示例性操作的流程图。图9A示出有噪信号。图9B示出窗函数。图9C示出经滤波信号。图10描绘与包括转发式传输的方案有关的时序图。图11A-11C示出与延迟式确收有关的时序图。图12A、12B、13、14A和14B示出设置定界符字段的示例的时序图。·图15A是使用至少一个转发器由各站进行的示例性传输序列的示意图。图15B、16和17不出与包括转发式传输和延迟式确收的方案有关的时序图。具体描述本发明有大量可能的实现，有太多实现而不能全部在本文中描述。以下描述目前优选的一些可能实现。然而，不论多强烈地强调都不为过的是，这些只是对本发明的实现的描述而非对本发明的描述，本发明不限于本节中描述的具体实现，而是以权利要求书中更广义的术语来描述的。如图I中所示，网络配置100提供共享通信介质110以供数个通信站102A-102E(例如，计算设备、或视听设备)彼此通信。通信介质110可包括一种或更多种类型的物理通信介质，诸如举例而言同轴电缆、非屏蔽双绞线、电力线、或无线信道(使用在发射天线与接收天线之间传播的电磁波)。网络配置100还可包括诸如桥接器或转发器之类的设备。通信站102A-102E使用由网络接口模块106所使用的预定物理(PHY)层和媒体接入控制(MAC)层通信协议来彼此通信。MAC层是数据链路层的子层并且例如根据开放系统互连(OSI)网络架构模型来提供至PHY层的接口。网络配置100可具有多种网络拓扑(例如，总线形、树形、星形、网状)中的任一种。在一些实现中，这些站使用以下描述的低开销定界符技术以提高该网络上的帧内的数据传输效率。低开销定界符也可被称为单码元定界符(SSD)。SSD可用在OFDM系统中作为帧开始(SOF)定界符。在一些实现中，SSD还可用作其他波形的定界符，诸如确收(例如，ACK/SACK)或请求发送/清除发送(RTS/CTS)波形的定界符。定界符码元通常在构成帧的码元序列之前传送。在一些实现中，定界符码元可包括用导频序列来编码的载波，该导频序列确认该帧在估计到达时间附近的存在性。该导频序列也称为前置码。定界符码元还可用作用于调整跟在该定界符之后的码元序列的采样时间的定时参考，以及提供对信道特性(例如，冲激响应和/或频率响应)的估计。在一些实现中，定界符码元还包括用开销数据和/或有效载荷数据来编码的数据载波。例如，帧控制数据载波可用MAC层协议中使用的数据来编码，并且有效载荷数据载波可用该帧的有效载荷的至少一部分(诸如高层分组)来编码。帧控制信息也称为头部。在一些实现中，短帧可用于定界符码元。在一些情形中，短帧可包括用帧控制数据(例如，指示先前帧已被接收的确收帧)、或者用帧控制数据及适合放在定界符码元内的短有效载荷两者来调制的定界符码元。在一些情形中，定界符码元内的导频载波可用于初始信道估计以解码编码在该定界符码元的其他载波上的非导频数据。导频载波和非导频数据载波两者随后可用于形成更准确的信道估计以解码来自该定界符码元之后的码元的数据。
在一些实现中，网络配置100使用“中央协调器”(CCo)站。在特定网络配置中，任何站(例如，102B)可被指定成用作CCo站。CCo是为网络配置100中的至少一些其他站提供某些协调功能的通信站。在单个CCo的协调下操作的各站的集合被称为基本服务集(BSS)0由CCo执行的功能可包括以下一项或更多项在站加入BSS之际对该站进行认证、预设各站的标识符、以及对介质接入进行调度和定时。在一些实现中，CCo广播重复的信标传输，该BSS中的各站可从该信标传输确定调度和定时信息。该信标传输可包括携带由各站用于协调通信的信息的字段。虽然每个重复的信标传输的格式基本上类似，但每个传输中的内容通常发生改变。信标传输近似周期性地重复，并且在一些实现中同步至通信介质110的特性。在一些情形中，代理协调器(PCo)可用于管理对CCo “隐藏”的站(例如，不可靠地接收来自CCo的信号的站)。在一些实现中，网络接口模块106使用包括用于在网络配置100包括展现出变化的传输特性的通信介质110时改善性能的特征的协议。例如，通信介质110可包括房屋中的可任选地耦合至其他介质(例如，同轴电缆线)的AC电力线。
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电力线通信系统使用现有的AC布线来交换信息。由于它们被设计成用于低频传输，AC布线在用于数据传输的较高频率上提供变化的信道特性。例如，信道特性可取决于所使用的布线和实际布局而变化。为了提高各种链路之间的数据率，各站可动态地调整其传输参数。该过程称为信道适配。信道适配包括提供规定可在每条链路上使用的传输参数集的适配信息。适配信息可包括诸如所使用频率、调制参数、以及前向纠错(FEC)方案等参数。任何两个站之间由通信介质110提供的通信信道可展现出变化的信道特性，诸如噪声特性和频率响应的周期性变动。为了在存在变化的信道特性的情况下改善性能和QoS稳定性，各站可将信道适配与AC线的频率(例如，50或60Hz)同步。一般而言，AC线循环的相位和频率展现出取决于生产该AC线的发电厂、连同本地噪声和负载变化的变动。与AC线频率的同步使得各站能使用针对AC线循环的特定相位区域进行优化的一致信道适配。此类同步的示例在于2006年I月23日提交的美国专利申请No. 11/337,946中描述，该申请的全部内容通过援引纳入于此。减轻由变化的信道特性引起的潜在损伤的另一方面涉及使用稳健的信号调制格式，诸如0FDM。使用OFDM调制的示例性通信系统在以下描述。各种通信系统架构中的任一种可用于实现将数据转换成在通信介质上传送的信号波形以及将此类信号波形转换成数据的网络接口模块106部分。用于在站上运行的应用的通信协议以携带在帧的有效载荷内的片段或“分组”的形式向网络接口模块106提供数据以及从网络接口模块106接收数据。“MAC协议数据单元”(MPDU)是MAC层要求PHY层传输的帧。MPDU可具有基于正传送的数据类型的各种格式中的任何格式。“PHY协议数据单元(ProU)”是指表示在电力线上传送的MPDU的经调制信号波形。在OFDM调制中，数据以OFDM“码元”的形式传送并且帧由一个或更多个码元构成。每个码元具有预定时间历时或即码元时间Ts。每个码元是从彼此正交且形成OFDM载波的N个正弦载波波形的叠加生成的。每个载波具有峰值频率A和从码元开头测量的相位Φρ对于这些相互正交的载波中的每一个载波，码元时间Ts内包含该正弦波的总数个周期。等价地，每个载波频率是频率间隔Λ f=l/Ts的整数倍。载波波形的相位Oi和振幅Ai可独立地选择(根据恰适的调制方案)而不影响所得经调制波形的正交性。这些载波占据频率fi与fN之间的频率范围，其称为OFDM带宽。参照图2，通信系统200包括发射机202，用于在通信介质204上向接收机206传送信号(例如，OFDM码元序列)。发射机202和接收机206两者可被纳入每个站处的网络接口模块106中。通信介质204提供表示在网络配置100的通信介质110上从一个站到另一个站的路径的“信道”。在发射机202处，实现PHY层的模块从MAC层接收MPDU。发射机202包括编码模块220、映射模块222、调制模块224、后处理模块226、以及模拟前端(AFE)模块228。发射机202形成要在通信介质204上传送的码元序列，包括如以下更详细地描述的在该序列(称为“码元集”)开头的定界符码元。MPDU在编码模块220中被处理以执行诸如加扰、卷积编码、交织和分集复制等处理。参照图3，示例性编码模块220包括加扰器300、编码器302、交织器304、以及分集复制 器 306。加扰器300赋予由MPDU表示的信息更随机的分布(例如，以降低长串O或I的概率)。在一些实现中，使用诸如以下的生成器多项式将该数据与重复伪噪声(PN)序列进行“异或(XOR) ”:S(x) =x10+x3+l(式 I)加扰器300中的状态比特在处理MPDU的开始处被初始化为预定序列(例如，全I)。来自加扰器300的经加扰信息比特可由编码器302编码，编码器302使用各种编码技术中的任一种(例如，卷积码)。编码器302可生成数据比特流并且在一些情形中生成辅助信息，诸如一个或更多个奇偶校验比特流。例如，编码器302可使用Turbo码来为m个输入信息比特的每个块生成表示输入信息的m个“数据比特”(d)的块、与这些信息比特相对应的n/2个“奇偶校验比特”(P)的第一块、以及与这些信息比特的已知置换相对应的n/2个奇偶校验比特(q)的第二块。这些数据比特和奇偶校验比特一起提供可用于纠正潜在错误的冗余信息。该方案产生具有速率m/(m+n)的码。交织器304交织从编码器302接收到的比特。交织可例如对与MPDU的预定部分相对应的块执行。交织确保给定信息块的冗余数据和奇偶校验比特在频率上分布(例如，在不同载波上)以及在时间上分布(例如，在不同码元上)，以提供纠正由于局部化信号干扰(例如，在时间和/或频率上局部化)而出现的错误的能力。交织可确保MPDU的给定部分的冗余信息被调制到均匀分布在OFDM带宽上的各载波上，从而有限的带宽干扰不太可能破坏所有这些载波。交织还可确保冗余信息被调制到不止一个码元上，从而宽带但短历时的干扰不太可能破坏所有这些码元。在称为ROBO模式的一些通信模式中，分集复制器306执行附加处理以在输出数据流中生成增加的冗余。例如，ROBO模式可通过以不同循环移位多次读取一缓冲器位置以在编码模块220的输出处通过多个比特表示每个经编码比特来引入进一步的冗余。可以使用其他类型的编码器、交织器、和/或分集复制器，它们也提供冗余以使得能从少于所有经调制载波的载波或少于所有经调制码元的码元恢复MPDU的每个部分。再次参照图2，经编码数据被馈送入映射模块222，其取决于用于当前码元的星座(例如，BPSK、QPSK、8-QAM、16-QAM星座)获取数据比特群(例如，I、2、3、4、6、8、或10个比特)，并将由这些比特表示的数据值映射到当前码元的载波波形的同相(I)和正交(Q)分量的相应振幅上。这导致每个数据值与相应的复数Ci=Ai exp (j Oi)相关联，该复数的实部对应于具有峰值频率A的载波的I分量且其虚部对应于该载波的Q分量。替换地，可使用将数据值与经调制载波波形相关联的任何恰适的调制方案。映射模块222还根据“频调掩码”来确定OFDM带宽内的哪些载波频率f\，. . .，fN(或“频调”)被系统200用来传送信息。例如，可避免在特定区域(例如，北美)中很可能干扰获许可实体的一些载波，并且不在这些载波上辐射功率。在给定区域中销售的设备可被编程为使用为该区域配置的频调掩码。映射模块222还根据“频调映射”来确定将在频调掩码中的每个载波上使用的调制类型。该频调映射可以是默认频调映射(例如，用于多个站之间的冗余广播通信)、或由接收站确定的已针对通信介质204的特性进行适配的定制频调映射(例如，用于两个站之间更高效的单播通信)。若站(例如，在信道适配期间)确定频调掩码中的载波不适合使用(例如，由于衰落或噪声)，则频调映射可规定该载波将不用于调制数据，而是代替地可对该载波使用伪随机噪声(例如，用来自伪噪声(PN)序列的二进制值调制的相干BPSK)。为了使两个站进行通信，它们应当使用相同的频调掩码和频调映射，或者至少知道另一个设备正使用什么频调掩码和频调映射，从而信号能被正确地解调。MPDU中的第一个码元通常是称为定界符码元的码元。此类定界符码元中的一些载波可用作导频载波。导频载波可用接收机已知的预定振幅和相位来调制。此类导频载波可被接收机用于各种目的。例如，接收机可检测导频载波的存在性(例如，使用匹配滤波器)以确定在预期时隙中是否发送了定界符码元。定界符码元的到达时间与预期到达时间的任何偏差可用于预测或估计下一个码元将在何时被采样。导频载波还可用于估计信道的特性，包括例如信道的冲激响应和信道对导频载波的已知相位的影响。导频载波可均匀分布在所使用的频谱区域的一部分上。例如，每第四个载波可用作导频载波。未用作导频载波的其余载波(也称为数据载波或非导频载波)可用于编码数据，包括帧控制数据以及在一些情形中还包括有效载荷数据。使用定界符码元的至少一些载波来编码数据减少了由于定界符码元造成的开销，由此提高了系统的吞吐量。调制模块224执行将映射模块222确定的N个复数(其中一些可能是O以用于未使用载波)的所得集合调制到具有峰值频率f1; . . .，fN的N个正交载波波形上。调制模块224执行离散傅里叶逆变换(IDFT)以形成离散时间码元波形S(η)(针对采样率fK)，其可与为
NS(n) = Σ A1 θχρ^π Λ/Ν+ΦΟΙ ζ (2)
i = 1其中时间索引η从I到N，Ai是具有峰值频率4=(1/ ) 的载波的振幅以及
是该载波的相位，并且j= V -I。在一些实现中，离散傅里叶变换对应于快速傅里叶变换(FFT)，其中N是2的幂。后处理模块226将连贯(潜在交迭的)码元序列组合成“码元集”，其可作为连续块在通信介质204上传送。为了减轻码元间以及载波间干扰(例如，由于系统200和/或通信介质204中的不理想)，后处理模块226可将每个码元的一端延长一循环扩展(例如，前缀)，该循环扩展为该码元另一端的副本。后处理模块226还可执行其他功能，诸如向码元集内的码元子集应用脉冲定形窗(例如，使用升余弦窗或其他类型的脉冲定形窗)并交迭这些码元子集。调制模块224或后处理模块226可包括频谱定形模块，该频谱定形模块根据“振幅掩码”来进一步修改包括经调制码元的信号的频谱(例如，如于2006年12月21日提交的美国申请S/N. 11/614，729中描述的，该申请的全部内容通过援引纳入于此)。虽然可通过在网络中的各站之间交换消息来改变频调掩码，但振幅掩码使得站能衰减在某些载波上传送的功率而无需在这些站之间交换消息。因此，频谱定形模块使得能响应于变化的频谱约束通过调整可能引起干扰的载波的振幅来实现动态频谱定形。在一些情形中，频谱定形模块响应于诸如检测到来自获许可实体的传输之类的事件将频率分量的振幅设置成低于预定极限。振幅可被设置成低于正常用于调制信息(例如，根据预定星座)的预定水平，以使得所得辐射功率不会干扰其他设备。振幅掩码还可指示载波将完全失效，即相应的振幅设为O。经衰减的载波即使以O振幅传送也仍被接收站处理，从而调制及编码方案得以保持。一般而言，两个进行通信的站不一定需要知道另一个站正在使用什么振幅掩码(或完全无需知道另一个站是否正在使用振幅掩码)。因此，在此类情形中，在使用振幅掩·码来部分地或完全衰减(即关闭)载波时，不需要对发射机与接收机之间的调制方案进行修改。在一些情形中，接收站在经衰减载波上检测到不良信噪比并且可从经更新的频调映射(其确定频调掩码内的载波如何被调制)中排除它们，由此指示这些载波不被用于调制数据。在一些情形中，使接收机知道发射机所使用的振幅掩码是有利的。例如，当接收机使用平滑(例如，在频域进行滤波以降低噪声能量)来生成信道(例如，每载波)的更好估计时，则关于每个载波上的传送振幅的知识可用于恰当地对该估计进行滤波而不会增加畸变。在一些实现中，频谱定形模块可被包括在后处理模块226中，例如作为减小信号中一个或更多个窄频带的振幅的可编程陷波滤波器。AFE模块228将包含该码元集的连续时间(例如，经低通滤波的)版本的模拟信号耦合至通信介质204。波形的连续时间版本S(t)在通信介质204上进行传输的效应可由与函数g(T ;t)的卷积来表示，函数g(T ；t)表示在该通信介质上进行传输的冲激响应。通信介质204可添加噪声n (t)，其可以是随机噪声和/或由扰乱源发射的窄带噪声。在接收机206处，实现PHY层的模块从通信介质204接收信号并为MAC层生成MPDU。码元处理模块230执行诸如定界符检测、时间同步、以及信道估计等功能，以向解调器/解码器模块232提供定时信息、信道估计信息、以及每个码元的经采样信号值。解调器/解码器模块232执行离散傅里叶变换(DFT)以提取表示经编码值的N个复数的序列(通过执行N点DFT)。解调器/解码器模块232解调这些复数DFT值以获得相应的比特序列并对这些比特执行恰适的解码(包括解交织、纠错、以及解扰)。解调还包括处理收到信号(例如，在获得DFT值以后)以移除信道对所传送信号的影响。可从作为定界符码元的一部分被接收到的导频载波来估计表示信道对载波的相位和振幅的影响(例如，信道的相敏频率响应)的“相干参考”，因为所传送的导频载波是接收机已知的。由于导频载波仅表示定界符码元中使用的载波的小部分，因此对数据载波(其不一定是接收机已知的)的影响可基于导频载波进行内插。如以下更详细地描述的，从解调器/解码器模块234获得的关于原始传送了什么数据的信息可被反馈给码元处理模块230以提高相干参考的准确性。
码元处理模块230在基于定时信息的预测定界符到达时间开始采样来自通信介质204的值，该定时信息诸如是已同步至一个或更多个其他站的时钟的本地时钟的值、以及在一些情形中若网络包括CCo站则是先前接收到的信标传输(例如，如于2006年I月24日提交的美国申请S/N. 11/339，293中描述的，该申请的全部内容通过援引纳入于此)。即使定时参考是基于接收到的信标传输来确定的，来自给定站的帧的到达时间仍可能存在不定性，因为每个传送和接收站与CCo站之间的相对传播延迟可能不是已知的。在一些实现中，定界符可在其开头处和/或在末尾处设有循环扩展。通过此类循环扩展，关于定界符的预期开始时间的准确性具有灵活性。可排除在定界符码元的开头或末尾处出现的信号值的采样(若对定界符码元的采样开始得晚了或早了)，因为这些值在定界符码元的末尾和开头两处重复。在一些实现中，若定界符包括用数据(例如，来自帧控制和/或有效载荷、或确收信息)调制的载波，则对信号的采样在一定容限内关于定界符的预期开始时间更精确地定时，以确保携带已知前置码信息和未知数据的载波保持正交。码元处理模块230还可从定界符码元中的导频载波获得定时信息。解调器/解码器模块232可使用此类定时信息来补偿定界符码元的到达时间预测中的不定性。例如，即·使在采样开始得晚了或早了的情况下没有丢失信息，时间偏移也可能导致DFT值的预期相位的变化。解调器/解码器模块232可对所有DFT值进行相移以补偿至少部分地从对应于导频载波的DFT值推导出的时间偏移(因为时域中的时移等效于频域中的线性相移)。时间偏移还可用于确定对后续帧的定界符码元将到达接收机的时间的更准确预测。可使得用于后续码元的循环扩展(或其他形式的保护区间)的长度足够大以计及任何残留定时不定性。在已获取定界符码元的采样并获得初始相干参考之后，码元处理模块230可执行“定界符检测”以确认定界符码元的存在性。解调器/解码器模块232可(在一些情形中与定界符检测并发地)使用初始相干参考来解调和解码经编码并调制到数据载波上的数据。在该数据已被正确解码(例如，如由完整性校验值确认的)之后，该数据可被重新编码以获得对整个定界符码元的重构，该重构随后可被用作更准确的相干参考(因为不需要内插)以解调和解码跟在该定界符码元之后的其余有效载荷码元。在一些情形中，可迭代地生成多个(并且逐渐更准确的)相干参考。例如，若定界符码元中的一些数据载波被用于帧控制数据以及一些数据载波被用于有效载荷数据，则仅帧控制数据可在第一轮被解调和解码以重新生成已知的导频载波并用于将帧控制数据重新编码到定界符码元的相应载波上。所得的重新生成的码元仍对其余未知的有效载荷数据载波使用一些内插(例如，使用滤波或平滑)。然而，在此类情形中，比初始相干参考情形中更少数目的载波需要内插。另一新相干参考随后可从该重新生成的定界符码元生成并用于解调和解码其余的有效载荷数据载波。在一些实现中，该过程可通过生成从不对任何载波使用内插的重新生成的定界符码元获得的第三、甚至更准确的相干参考而继续。此类相干参考随后可用于解调和解码跟在该定界符码元之后的码元。可对定界符码元执行的处理量可限于定界符码元的采样结束与下一码元的采样开头之间存在的时间量。通信系统200的任何模块(包括发射机202和接收机206中的模块)可在硬件、软件、或硬件与软件的组合中实现。随着网络技术进步到下一代，较高物理层数据率的益处可通过降低由于前置码、头部和确收信号造成的开销而更好地实现。
图4A示出OFDM码元的示意图。现在参照图4B,示出了 HomePlug AV中使用的PPDU格式的示例示意图。在此示例中，AV前置码是多个5. 12微秒的OFDM码元，长度总计为51. 21微秒。AV帧控制(AVFC) OFDM码元的长度为59. 28微秒。AV前置码加上AVFC的长度总计约为110. 5微秒。其余OFDM码元包含有效载荷。如图4C中所示，PPDU之后跟着是选择性确收(SACK)，SACK经由包括AV前置码和AVFC但不包括有效载荷码元的附加短PPDU来传送。PPDU与该短PPDU之间的响应帧间空间(RIFS_AV)在此示例中为80微秒。因此，用户数据报协议(UDP)有效载荷的总开销为RIFS_AV+2* (AV前置码长度+AVFC长度)=301微秒。表I示出了假设有效载荷为20，000字节数据以及三种不同信道物理层(PHY)数据率100Mbps、500Mbps和1，OOOMbps情况下的有效UDP吞吐量和效率。表I
权利要求
1.一种用于经由共享介质在站之间通信的方法，所述方法包括 在基于由多个站共享的共享时间参考的时间经由所述共享介质从第一站传送波形，所述波形至少包括具有预定码元长度的第一码元，所述第一码元包括用存储在第二站中的前置码信息来调制的预定载波频率上的第一组频率分量以及用要传达给至少一个站的信息来调制的预定载波频率上的第二组频率分量，所述第一组和第二组频率分量的载波频率是由所述码元长度的倒数决定的频率间隔的整数倍； 在来自所述第一站的所述波形的传输之前在第二站监视所述共享介质以检测所述波形的所述第一码元在多个时隙边界之一处的开始，所述监视包括在多个时隙边界中的每一个之后，周期性地在最新近的时隙边界开头处开始采样在所述共享介质上接收到的值序列并处理所述采样值以生成度量值，所述度量值指示是否已检测到所述波形的所述第一码元的开始；以及 响应于检测到所述波形的所述第一码元的开始，从基于所述共享时间参考来采样的值解调所述波形的所述第一码元。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述多个时隙边界是用于决定载波感测多址(CSMA)中的争用的争用决定时隙的边界。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述共享介质是在检测到的冲突之后被监视的。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述多个时隙边界是时分多址(TDMA)分配内的时隙的边界。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述共享介质是在错过所述分配内的初始帧之后被监视的。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，进一步包括计算与相对于所述共享时间参考所确定的时隙边界的偏移，其中所述偏移是基于两个站之间的传播延迟来计算的。
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述共享时间参考是基于从主站传送的同步信号来确定的，其中所述同步信号是在无需确定所述共享时间参考的情况下检测到的。
8.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述共享时间参考是基于将所述第一站或第二站处的时间基同步至第三站处维持的主时间基来确定的。
9.如权利要求I所述的方法，其特征在于，进一步包括形成所述波形的包括所述第一码元的第一部分以及所述波形的包括与所述波形的所述第一部分的至少初始片段相关的片段的第二部分。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，传送所述波形包括在所述共享介质上传送所述第二部分以及在时间上跟着的所述第一部分。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述第二站处接收所述波形的所述第一部分，并存储代表接收到的第一部分的数据。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述第二站处接收所述波形的所述第二部分，以及检测代表接收到的第一部分的所存储数据与代表接收到的第二部分的初始片段的数据之间的相关，并且响应于检测所述相关，从接收到的第二部分解调具有预定码元长度的码元。
13.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一码元的长度大于毗邻时隙边界之间的历时。
14.如权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括根据所述共享介质上的条件来适配将哪些频率分量包括在所述第一组和第二组频率分量中的一个或更多个频率分量中。
15.如权利要求I所述的方法，其特 征在于，进一步包括根据所述共享介质上的条件来适配所述码元长度。
16.一种用于经由共享介质在站之间通信的系统，所述系统包括 第一站，其在基于由多个站共享的共享时间参考的时间经由所述共享介质传送波形，所述波形至少包括具有预定码元长度的第一码元，所述第一码元包括用存储在第二站中的前置码信息来调制的预定载波频率上的第一组频率分量以及用要传达给至少一个站的信息来调制的预定载波频率上的第二组频率分量，所述第一组和第二组频率分量的载波频率是由所述码元长度的倒数决定的频率间隔的整数倍； 至少第二站，其 在来自所述第一站的所述波形的传输之前监视所述共享介质以检测所述波形的所述第一码元在多个时隙边界之一处的开始，所述监视包括在多个时隙边界中的每一个之后，周期性地在最新近的时隙边界开头处开始采样在所述共享介质上接收到的值序列并处理所述采样值以生成度量值，所述度量值指示是否已检测到所述波形的所述第一码元的开始，以及 响应于检测到所述波形的所述第一码元的开始，从基于所述共享时间参考来采样的值解调所述波形的所述第一码元。
全文摘要
经由共享介质在站之间通信包括在基于共享时间参考的时间从第一站传送波形，该波形至少包括第一码元，该第一码元包括用前置码信息来调制的第一组频率分量以及用信息来调制的第二组频率分量；在第二站监视该共享介质以检测该第一码元在多个时隙边界之一处的开始，包括在多个时隙边界中的每一个之后，周期性地在最新近的时隙边界开头处开始采样值序列并处理这些采样值以生成度量值，该度量值指示是否已检测到该第一码元的开始；以及响应于检测到该第一码元的开始，从基于该共享时间参考来采样的值解调该第一码元。
文档编号H04L12/413GK102959902SQ201180028551
公开日2013年3月6日 申请日期2011年4月12日 优先权日2010年4月12日
发明者L·W·央格三世, S·卡塔 申请人:高通创锐讯有限公司