Ofdm通信的方法
【专利说明】
[00011 本申请是申请号为201080033468.0、申请日为2010年7月22日、发明名称为"改进 的数据包检测器"的原案申请的分案申请。
[0002] 本发明基于35U.S.C.§119(e)要求于2009年7月22日提交的、名称为"用于改进数 据包检测器的方法、系统、装置、计算机可读介质以及协议"的第61/227673号美国专利申请 的权益以及优先权，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本发明的示例方面涉及通信系统。更具体地，示例的方法、系统、装置、协议和计算 机可读存储介质针对一种改进的数据包检测器。
【背景技术】
[0004] 传统的多用户通信系统使用基于帧（或基于数据包）的传输以在基于正交频分复 用(OFDM)的共享信道上在两个或多个用户之间通信。这样的系统的示例包括IEEE 802. Ilx (无线局域网LAN)、IEEE 802.16(全球微波互联接入WiMAX)和国际电信联盟ITU G.9960 (G.hn)。这些系统使用OFDM传输(有时被称为离散的多频声(DMT))，该OFDM传输将传输频带 分为多个子载波(还被称为音频或子信道），且各子载波分别调制1比特或比特的集合。
[0005] 例如，传统的数据包检测方法使用如上述标准规定的预定义的前导码。G.hn标准 使用预定义的OFDM符号，该OFDM符号采用如G. hn的7.1.4.5.2.1.1部分规定的全1比特调 制，并且采用G.hn的7.1.4.3.3部分的星座加扰器旋转。为了方便，G.hn的7.1.4.5.2.1.1和 7.1.4.3.3部分包含的文本在附录A中包含。支持多参考序列调制前导码的方法是ITU文稿 09BM-038(包含在附录B中）。09MB-038提议允许不同的参考序列调制前导码子载波。不同的 序列可以通过适当选择的、初始化已经指定的LFSR产生器的种子集合定义。LFSR(线性反 馈移位寄存器)产生器提供调制非掩码前导码子载波的伪随机双位序列。允许在不同的网 络使用不同的参考序列可以作为在PLC(电力线通信)环境中减轻来自邻居网络的干扰的机 制。
【发明内容】
[0006] 然而，我们的分析显示使用基于阈值的互相关法以检测数据包（如在09BM-038中 提出的）的方法会导致至少(高达)3dB的性能损失。
[0007] 因此，第一示例方面至少针对用于改进的数据包检测器的系统、方法、协议和计算 机可读存储介质以及相关的程序。
[0008] 分析还显示传统方法的性能损失能够通过使用接收器算法克服，该接收器算法利 用由域外（例如邻居网络）发送器使用的星座加扰器LFSR的种子的知识。在示例实施方式 中，接收器比较使用本地(或域)LFSR种子和域外LFSR种子获得的检测结果。基于这些检测 结果，数据包被声明为"检测到"或"未检测到"。例如，能够使用第一预定义信号和接收到的 信号进行第一互相关，所述第一预定义信号使用第一LFSR种子产生（例如，对于域内数据 包）。能够使用第二预定义信号和接收到的信号进行第二互相关，所述第二预定义信号使用 第二LFSR种子产生(例如，对于域外数据包）。在所述第一和第二互相关之间进行比较，以确 定数据包是域内（本地)数据包还是来自其它网络。此方法能够被扩展到任意数量的网络。 例如，如果具有η个网络，能够确定η个互相关。在η个互相关之间能够进行比较，以确定数据 包是域内（本地)数据包还是来自η个其它网络中的一个。
[0009] 具有几个示例方法以使域外种子传送到接收器。
[0010] 根据第一示例实施方式，能够在数据包的头部部分或数据部分指示所述种子，例 如，所述数据包的头部部分能够包含一个或多个位字段，所述位字段含有能够用于确定 LFSR种子的值的信息，所述LFSR种子用于所述数据包的前导码部分。所述接收器在接收到 第一域外数据包且对该数据包的头部部分解码之后，能够获悉域外种子。获悉域外种子之 后，所述接收器能够发送指示域外种子的值的数据包到本地主控。本地主控然后可以在本 地MAP帧的头部部分或数据部分内（如如下示例实施方式中描述的）发送域外种子到本地域 内的其它收发器。
[0011] 可选地或附加地，可以在域外MAP帧的头部部分或数据部分指示所述种子。所述接 收器在接收域外MP帧之后将获悉域外种子。例如，域外MAP帧的头部部分和/或数据部分可 以包含一个或多个位字段，所述位字段含有能够用于确定LFSR种子的值的信息，所述LFSR 种子用于在邻居(域外）网络中发送的数据包的前导码部分。所述接收器在接收域外MAP帧 且对所述MP帧的头部部分和/或数据部分解码之后，将获悉域外种子。
[0012] 可选地或附加地，在本地MAP帧的头部部分或数据部分内可以指示一个或多个域 外种子。例如，所述MAP帧的头部部分可以包含一个或多个位字段，所述位字段含有能够用 于确定一个或多个LFSR种子的值的信息，所述LFSR种子用于来自一个或多个其它(邻居)域 的数据包的前导码部分。
[0013] 可选地或附加地，接收器可以接收多个域外数据包，以确定用于所述数据包的前 导码部分的LFSR种子。例如，接收器可以使用多个种子处理域外数据包，以确定由其它域使 用的种子。这是例如在本地网络的其他收发器静默的诊断模式下完成的。获悉域外种子之 后，接收器能够发送指示域外种子的值的数据包到本地主控。本地主控然后在本地MAP帧的 头部部分或数据部分内发送域外种子的值(如以上实施方式中描述的）。
[0014]示例接收器检测技术
[0015] 在给定网络中发送的前导码包括相同子块的几个连续副本。此子块是由LFSR基于 该具体网络的种子调制的。
[0016] 假定4，m = 0,…，M-I，表示用于网络η的子块所发送的样本的序列。
[0017] 对检测过程的第一步骤，接收器连续地确定连续接收到的副本的子块之间的自相 关，直到观察到几个连续的高相关。用于第k个子块的所述相关确定如下：
[0019] 其中：d为第k个接收到的子块的第m个样本。一旦观察到用于几个连续的k的大的 |ak I，所述接收器能够宣布初步检测。
[0020] 由于前导码的周期特性，初步检测能够发生在自本地网络或邻居网络发送前导码 时。检测过程中的第二步骤是确定初始检测是否为本地网络内的前导码的检测。关于此确 定，对具有大的|ak|的给定的k，接收器确定互相关函数：
[0022] 其中，m+i是对M求模。
[0023] 如果接收到的前导码是来自网络n，序列，i=〇,…，M-I是用于信道冲击的估 计，且将趋向使其多数能量集中于小数量的样本i。然而，如果接收到的前导码不是来自网 络η，则序列将较少集中在它们的能量。
[0024] 互相关函数导致被比较和/或处理，并用于确定数据包是来自本地网络还是 邻居网络。例如，自/f"，接收器估算￥1^，￥1^是/^，1 = 〇，"_1_1，中」个最大的振幅的能量 除以总能量的比例。vk，n关于k的平均值是最大的网络η被确定是自其传送前导码的网络。如 果此网络η是本地网络，用于解调剩余数据包的过程被初始化;否则，检测过程再次开始。 [0025]本发明的示例方面针对OFDM通信的方法，包括：
[0026] 通过发送器发送包含头部部分和前导码部分的数据包；
[0027]其中，所述前导码部分包括多个使用星座加扰器调制的OFDM符号；
[0028]其中，所述星座加扰器包括以种子初始化的LFSR产生器;且
[0029]其中，所述数据包的头部部分包含一个或多个位字段，所述位字段含有能够用于 确定所述种子的值的信息，所述种子用于产生所述数据包的前导码部分。
[0030]本发明的示例方面还针对OFDM通信的方法，包括：
[0031 ]通过接收器接收包含头部部分和前导码部分的数据包；
[0032]其中，所述前导码部分包括多个使用星座加扰器调制的OFDM符号，
[0033]其中，所述星座加扰器包括以种子初始化的LFSR产生器;且
[0034]其中，所述数据包的头部部分包括一个或多个位字段，所述位字段含有能够用于 确定所述种子的值的信息，所述种子用于产生所述数据包的前导码部分
[0035]本发明的示例方面还针对用于OFDM通信的装置，包括：
[0036]用于通过发送器发送包括头部部分和前导码部分的数据包的装置；
[0037]其中，所述前导码部分包括多个使用星座加扰器调制的OFDM符号；
[0038] 其中，所述星座加扰器包括以种子初始化的LFSR产生器;且
[0039] 其中，所述数据包的头部部分含有一个或多个位字段，所述位字段含有能够用于 确定所述种子的值的信息，所述种子用于所述数据包的前导码部分。
[0040] 本发明的示例方面还针对用于OFDM通信的方法，包括：
[0041 ]通过接收器接收包括头部部分和前导码部分的数据包；
[0042]其中，所述前导码部分包括多个使用星座加扰器调制的OFDM符号；
[0043] 其中，所述星座加扰器包括以种子初始化的LFSR产生器;且
[0044]其中，所述数据包的头部部分含有一个或多个位字段，所述位字段含有能够用于 确定所述种子的值的信息