专利名称：一种物理层信号的发送方法、装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种物理层信号的发送方法、装置及系统。
背景技术：
60GHz毫米波通信是一种定义在60GHz频段的新兴短距高速无线通信技术。由于世界各国在60GHz频段附近有高达几个GHz的免认证频谱，60GHz毫米波技术拥有巨大的通信容量。米用60GHz毫米波技术定义WPAN (wireless personal area network,无线个域网)，可以方便地实现移动设备间的高速互联以及移动设备在大尺寸电视、显示器、投影仪上的无线显示；此外，还可实现热点地段超高速下载与同步，并能提供Gbps (billionsofbits per second,表示网络交换贷款能力级别)的Internet (互联网)接入,增强用户的互联网体验。正因如此，它正得到全球广泛的关注。目前，已经有ECMA 387 (EuropeanComputer Manufactures Association,欧洲计算机制造联合会)、IEEE 802. 15. 3c (Institute of Electrical and Electronics Engineers,美国电气和电子工程师协会)两个60GHz标准发布，且另外一个标准IEEE 802. Ilad正在制定当中。已有的60GHz毫米波标准都定义了 WPAN物理层信号发送的方法，其典型帧结构如附图I所示。其中，STF(short training field,短训练域)为短训练序列部分,CE(channelestimation,信道估计)为用于信道估计的辅助序列。STF为16个Gal28序列和I个_Gal28序列；CE也由土Gal28与土Gbl28序列组成，如附图2所不。Gal28与Gbl28均为长度为128的Golay序列。基于该帧结构进行物理层信号的发送，接收端可以利用STF进行突发帧捕获、频偏估计与补偿、相偏估计与补偿、定时误差估计与补偿等；利用CE进行信道估计；然后恢复帧头(Header)及数据块(BLK)的信息。上述现有的物理层信号的发送方法的技术方案中没有充分考虑射频非理想因素的影响。对于60GHz毫米波信号而言，由于频点高、带宽大，射频器件将不可避免地存在非理想因素的影响。典型地，射频器件存在功放过程产生的非线性影响、IQ (inphase，同相分量quadrature，正交分量)失衡的影响。尽管针对功放过程产生的非线性影响、IQ失衡有一些基于盲估计的解决方案，但对于60GHz系统而言，接收机复杂度过高，且缺乏可实现性。此外，基于Gal28的帧捕获无法利用多径能量提高捕获的鲁棒性，并将因为60GHz系统过大的载波频偏而只能采用差分相干法进行捕获，相关检测器在理想信道下具有较好的检测性能。然而，在信道多径的影响下，检测器的性能将显著下降。此外，虽然采用复相关的方法可以对抗载波相偏，但在大频偏的影响下，旋转的相位不同，会使相关值大小受到较大的影响，进而影响捕获性能。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种物理层信号的发送方法、装置及系统，能够通过简单的捕获方法实现物理层信号帧捕获，提高捕获性能。为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种物理层信号的发送方法，所述物理层信号的发送方法包括构建物理层信号的信号帧，所述信号帧包括一个单频序列，所述单频序列用于使接收装置根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获，所述单频序列包括多个单一频率的预设的符号；在物理层发送所述信号帧。相应地，本发明实施例还提供了一种物理层信号的接收方法，所述物理层信号的接收方法包括接收物理层信号的信号巾贞;若接收到的所述物理层信号的信号帧中包括一个单频序列，根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获，所述单频序列包括多个单一频率的预设的符号。
相应地，本发明实施例还提供了一种物理层信号的发送装置，所述物理层信号的发送装置包括信号帧构建模块，用于构建物理层信号的信号帧，所述信号帧包括一个单频序列，所述单频序列用于使接收装置根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获，所述单频序列包括多个单一频率的预设的符号；发送模块，用于在物理层发送所述信号帧。相应地，本发明实施例还提供了一种物理层信号的接收装置，所述物理层信号的接收装置包括接收模块，用于接收物理层信号的信号帧；频域帧捕捉模块，用于若接收模块接收到的物理层信号的信号帧中包括一个单频序列，所述频域帧捕捉模块根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获，所述单频序列包括多个单一频率的预设的符号。相应地，本发明实施例还提供了一种物理层信号的传输系统，包括如前文所述的物理层信号的发送装置和物理层信号的接收装置。实施本发明实施例，具有如下有益效果通过构建了包括一个单频序列的信号帧，可以便于接收端在频域对所述信号帧进行捕获，不仅克服了频偏造成的影响，而且可以有效利用多径能量，提高捕获性能。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是现有技术中60GHz毫米波标准中定义的WPAN物理层信号的典型帧结构示意图；图2是图I所示的典型信号帧中的STF和CE的组成结构示意图；图3是本发明实施例中一种物理层信号传输系统的组成结构示意图；图4是本发明实施例提出的信号帧示意图；图5是本发明实施例提出的STF的结构示意图6是本发明实施例中一种物理层信号的发送装置的组成结构示意图；图7是本发明实施例中一种物理层信号的接收装置的组成结构示意图；图8是本发明实施例中一种物理层信号的发送方法的流程示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图3是本发明实施例中一种物理层信号传输系统的组成结构示意图。如图所示本发明提出的物理层信号传输系统包括物理层信号的发送装置10和物理层信号的接收装置 20，其中物理层信号的发送装置10用于构建物理层信号的信号帧，所述信号帧包括一个单频序列，所述单频序列用于使接收装置根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获，所述单频序列包括多个单一频率的预设的符号；在物理层发送所述信号帧。物理层信号的接收装置20用于接收物理层信号的信号帧；当接收到的物理层信号的信号帧中包括一个单频序列时，根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获。图6是本发明实施例中一种物理层信号的发送装置的组成结构示意图。如图所示本实施例中的物理层信号的发送装置包括信号帧构建模块110，用于构建物理层信号的信号帧，所述信号帧包括一个单频序列，所述单频序列用于使接收装置根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获，即频域帧捕获，所述单频序列包括多个单一频率的预设的符号。具体的，本实施例中所述物理层信号的信号帧可以如图4所示，其中BLK (block)为数据块，是通信实际需要发送的数据内容。与背景技术中提到的典型帧的结构区别在于(1)用于对信号帧在时域及频域进行估计和补偿的STF不同，具体可以参考图5所示，本实施例中的STF由一个长度为M的单频序列SFSm、N个Ga128和I个-Ga128序列组成，其中SFSm序列为ejlW2，n=l, 2，…，Μ。一般而言，M为128的整数倍。其中单频序列SFSm可以用于频域帧捕获及IQ失衡参数估计。而N个Ga128将用于频偏估计与补偿、相偏估计与补偿、定时误差估计与补偿，后续的I个-Ga128将用于巾贞定界。一般来说SFSm需要在信号巾贞中位于BLK之前,如图4所不本实施例中的SFSm位于信号帧中的首部分STF中，这样接收装置可以在频域帧捕获成功后立即执行IQ失衡的估计及补偿，可以使后续的辅助序列及有效数据部分都能得到补偿。而训练数据块TBLK，与BLK的结构一样都为GI+DATA (GI，guard interval，保护间隔)，只是TBLK中的DATA为预设的已知符号，用于在均衡之后完成畸变星座估计。需要强调的是，TBLK为可选域，是否出现由在信号帧中Header中的某个字段定义。这是因为针对某些低阶调制，如BPSK (binary phase shift keying, 二进制相移键控调制)、QPSK(quadrature phase shift keying,正交相移键控调制),功放过程产生的非线性影响较小，可以选择不用训练估计出畸变星座以提高效率；而针对某些高阶调制功放过程产生的非线性影响较为严重，如16QAM(quadrature amplitude modulation,正交幅度调制)、64QAM,贝丨J一般需要TBLK，以便接收装置估计失真星座图，并基于畸变星座完成信号解调，以克服功放过程产生的非线性影响。TBLK的DATA段用于由功放过程产生的非线性影响引起的畸变星座点估计，其调制方式应与BLK的DATA段即有效数据负载部分相同。对于发送模块120在发送信号巾贞之前对信号帧采用的不同调制方式，TBLK的DATA段的具体内容可以有所不同，但构建得到的TBLK应保证在对应调制方式下调制得到的所有星座点都能够等概的分布，以保证在一定训练序列长度下畸变星座估计整体估计性能最佳。一般来说TBLK在信号帧中都位于BLK之前，这样非线性抑制模块240就可以根据估计得到的失真星座图对后面的有效BLK进行判决解调，从而实现对数据信号的功放过程产生的非线性影响进行消除。而SFSM—般会出现在TBLK之前，因为可以对TBLK进行IQ失衡的估计和补偿，而STF、CE及帧头Header部分并未对功放过程产生的非线性影响进行消除，这主要是因为这几个部分序列通常都是采用BPSK调制，其受功放过程产生的非线性影响很小，可以不用对抗功放过程产生的非线性影响。发送模块120,用于基于所述信号巾贞发送物理层信号。
图7是本发明实施例中一种物理层信号的接收装置的组成结构示意图。如图所示本实施例中的物理层信号的接收装置至少可以包括接收模块210，用于接收物理层信号的信号帧；频域帧捕捉模块220，用于若接收模块接收到的物理层信号的信号帧中包括一个单频序列，所述频域帧捕捉模块220根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获，所述单频序列包括多个单一频率的预设的符号。在本实施例中，利用如图5所示的单频序列SFSm在频域对信号帧进行捕获，即频域帧捕获。由于单频序列在频域上为一个冲击，因此物理层信号的接收装置20利用单频序列进行帧捕获的方式可以为判断一段长为M的序列的频域峰值是否到达一定的门限。如果到达，那么我们可以认为单频序列已经出现，则判断数据帧已经到达，频域帧捕获成功，否则为无数据帧到达。具体如下式所示Γ (k) =max {| F(k) (I) |，| F(k) (2) |，…，| F(k) (M) |}
|T(k)>；7, Hl{
| r(k)<//, H0其中，{F(k)⑴，F(k)⑵，…，F(k) (M)}为接收模块210接收到的信号序列{r (k+1)，r (k+2)，…，r (k+M)}的 FFT (Fast Fourier Transform,快速傅里叶变换)变换结果。如果上式中H1假设成立，则{r(k+l)，r(k+2)，…，r(k+M)}可判断为单频序列，从而帧捕获成功。已有研究表明，单频序列经过多径串扰之后仍为单频序列，信道多径仅引起了固定的相位偏差。因此基于SFSm的频域帧捕获在多径信道下性能不会受到损失。此外，在载波频偏的影响下，频率的单一性仍不会受到影响，因此与传统方案不同，本发明实施例基于SFSm的捕获可在大频偏的影响下保持较好性能。进一步的，物理层信号的接收装置还可以包括IQ失衡估计模块230，用于根据所述接收到的单频序列进行IQ失衡估计。本实施例中所述接收模块210接收到的单频序列SFSm序列各符号的相位依次增加ii /2，即可以表示为&_ηπ/2，η=1，2，···，Μ。IQ失衡估计模块230可以根据接收到的SFSm序列的信号通过估计算法获取IQ失衡参数，
权利要求
1.一种物理层信号的发送方法，其特征在于，所述物理层信号的发送方法包括 构建物理层信号的信号帧，所述信号帧包括一个单频序列，所述单频序列用于使接收装置根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获，所述单频序列包括多个单一频率的预设的符号； 在物理层发送所述信号帧。
2.如权利要求I所述的物理层信号的发送方法，其特征在于，所述单频序列被包含在所述信号帧中的短训练序列部分，所述短训练序列部分用于使接收装置根据所述短训练序列部分对所述信号帧在时域及频域进行估计和补偿。
3.如权利要求I或2所述的物理层信号的发送方法，其特征在于，所述单频序列中各所述符号的相位依次增加π/2。
4.如权利要求f3中任一项所述的物理层信号的发送方法，其特征在于，所述单频序列位于所述信号帧中的数据块之前。
5.如权利要求广4中任一项所述的物理层信号的发送方法，其特征在于，所述信号帧还包括一个预设的训练数据块，所述训练数据块用于使接收装置根据所述训练数据块抑制功放过程产生的非线性影响。
6.如权利要求5所述的物理层信号的发送方法，其特征在于，在所述在物理层发送所述信号帧之前，所述方法还包括将所述信号帧调制到射频，所述训练数据块经过所述调制后得到的所有星座点为等概分布。
7.如权利要求5或6所述的物理层信号的发送方法，其特征在于所述训练数据块位于所述信号帧中的数据块之前。
8.如权利要求5 7中任一项所述的物理层信号的发送方法，其特征在于所述单频序列位于所述训练数据块之前。
9.一种物理层信号的接收方法，其特征在于，所述物理层信号的接收方法包括 接收物理层信号的信号帧； 若接收到的所述物理层信号的信号帧中包括一个单频序列，根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获，所述单频序列包括多个单一频率的预设的符号。
10.如权利要求9所述的物理层信号的接收方法，其特征在于，所述单频序列被包含在所述信号帧中的短训练序列部分，所述短训练序列部分用于对所述信号帧在时域及频域进行估计和补偿。
11.如权利要求9或10所述的物理层信号的接收方法，其特征在于，所述单频序列中各所述符号的相位依次增加η /2，在所述根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获之后，所述物理层信号的接收方法还包括 根据所述单频序列进行IQ失衡估计。
12.如权利要求911中任一项所述的物理层信号的接收方法，其特征在于，所述单频序列位于所述信号帧中的数据块之前。
13.如权利要求扩12中任一项所述的物理层信号的接收方法，其特征在于，所述包括一个单频序列的信号帧中还包括一个预设的训练数据块，在所述根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获之后，所述物理层信号的接收方法还包括 根据所述训练数据块抑制功放过程产生的非线性影响。
14.如权利要求13所述的物理层信号的接收方法，其特征在于，所述根据所述训练数据块抑制功放过程产生的非线性影响包括 根据所述训练数据块估计失真星座图； 利用所述失真星座图进行所述物理层信号的判决解调。
15.如权利要求13或14所述的物理层信号的接收方法，其特征在于，所述训练数据块位于所述信号帧中的数据块之前。
16.如权利要求13 15中任一项所述的物理层信号的接收方法，其特征在于，所述单频序列位于所述训练数据块之前。
17.—种物理层信号的发送装置，其特征在于，所述物理层信号的发送装置包括 信号帧构建模块，用于构建物理层信号的信号帧，所述信号帧包括一个单频序列，所述单频序列用于使接收装置根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获，所述单频序列包括多个单一频率的预设的符号； 发送模块，用于在物理层发送所述信号帧。
18.如权利要求17所述的物理层信号的发送装置，其特征在于，所述单频序列被包含在所述接收到的信号帧中的短训练序列部分，所述短训练序列部分用于使接收装置根据所述短训练序列部分对所述信号帧在时域及频域进行估计和补偿。
19.如权利要求17或18述的物理层信号的发送装置，其特征在于，所述单频序列中各所述符号的相位依次增加η/2。
20.如权利要求17 19中任一项所述的物理层信号的发送装置，其特征在于，所述单频序列位于所述信号帧中的数据块之前。
21.如权利要求17 20中任一项所述的物理层信号的发送装置，其特征在于，所述信号帧还包括一个预设的训练数据块，所述训练数据块用于使接收装置根据所述训练数据块抑制功放过程产生的非线性影响。
22.如权利要求21所述的物理层信号的发送装置，其特征在于，所述发送模块在物理层发送所述信号帧之前先将所述信号帧调制到射频，所述训练数据块经过调制后得到的所有星座点为等概分布。
23.如权利要求21或22所述的物理层信号的发送装置，其特征在于，所述训练数据块位于所述信号帧中的数据块之前。
24.如权利要求2广23中任一项所述的物理层信号的发送装置，其特征在于，所述单频序列位于所述训练数据块之前。
25.—种物理层信号的接收装置，其特征在于，所述物理层信号的接收装置包括 接收模块，用于接收物理层信号的信号帧； 频域帧捕捉模块，用于若接收模块接收到的物理层信号的信号帧中包括一个单频序列，所述频域帧捕捉模块根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获，所述单频序列包括多个单一频率的预设的符号。
26.如权利要求25所述的物理层信号的接收装置，其特征在于，所述单频序列被包含在所述信号帧中的短训练序列部分，所述短训练序列部分用于对所述信号帧在时域及频域进行估计和补偿。
27.如权利要求25或26所述的物理层信号的接收装置，其特征在于，所述单频序列中各所述符号的相位依次增加η/2，所述物理层信号的接收装置还包括 IQ失衡估计模块，用于根据所述单频序列进行IQ失衡估计。
28.如权利要求25 27中任一项所述的物理层信号的接收装置，其特征在于，所述单频序列位于所述信号帧中的数据块之前。
29.如权利要求25 28中任一项所述的物理层信号的接收装置，其特征在于，所述包括一个单频序列的信号帧中还包括一个预设的训练数据块，所述物理层信号的接收装置还包括 非线性抑制模块，用于根据所述训练数据块抑制功放过程产生的非线性影响。
30.如权利要求29所述的物理层信号的接收装置，其特征在于，所述非线性抑制模块包括 失真星座图估计单元，用于根据所述训练数据块估计失真星座图； 判决解调单元，用于利用所述失真星座图进行所述物理层信号的判决解调。
31.如权利要求29或30所述的物理层信号的接收装置，其特征在于，所述训练数据块位于所述信号帧中的数据块之前。
32.如权利要求29 31中任一项所述的物理层信号的接收装置，其特征在于，所述单频序列位于所述训练数据块之前。
33.一种物理层信号的传输系统，其特征在于，包括如权利要求17 24中任一项所述的物理层信号的发送装置和如权利要求25 32中任一项所述的物理层信号的接收装置。
全文摘要
本发明实施例公开了一种物理层信号的发送方法、装置和系统，其中所述物理层信号的发送方法包括构建物理层信号的信号帧，所述信号帧包括一个单频序列，所述单频序列用于使接收装置根据所述单频序列在频域对所述信号帧进行捕获，所述单频序列包括多个单一频率的预设的符号；基于所述信号帧发送物理层信号。采用本发明，可以便于接收端在频域对所述信号帧进行捕获，不仅克服了频偏造成的影响，而且可以有效利用多径能量，提高捕获性能。
文档编号H04L1/00GK102769509SQ20121018597
公开日2012年11月7日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者刘培, 张昌明, 肖振宇 申请人:华为技术有限公司