無線發送和接收設備及方法

2023-09-20 05:46:05 3

專利名稱：無線發送和接收設備及方法
技術領域：
本發明涉及分別用於使用包含前同步碼和數據的無線分組，在類 似無線LAN的移動通信系統中發送和接收無線信號的無線發送設備 和無線接收設備，以及用於該設備的無線發送方法和無線接收方法。
背景技術：
電氣電子工程師協會(IEEE)現在正定義稱作IEEE 802.11n的無 線LAN標準，其目標是實現IOO Mbps或以上的高吞吐量。很有可能 IEEE 802.11n將使用在發送器和接收器中使用多個天線，稱作多輸入 多輸出(MIMO)的技術。需要IEEE 802.11n與使用OFDM (正交頻分 多路復用)的標準IEEE 802.11a共存。因此，需要IEEE 802.11n無線 發送設備和接收設備具有所謂向後兼容性。
在"Backwards Compatibility，，IEEE802.11-03/714rO中Jan Boer 等人提出的建議介紹了用於MIMO的無線前同步碼。在這個建議中， 短前同步碼序列用於時間同步，頻率同步和自動增益控制(AGC)，長 前同步碼序列用於估測信道脈沖響應，信號欄位指示無線分組中所使 用的調製模式，並且針對IEEE 802,11n的另一個信號欄位被首先從單 個特定發送天線發送。接著，長前同步碼序列被從其它三個發送天線發送。在前同步碼的發送完成之後，發送數據被從所有天線發送。
從短前同步碼到第一信號欄位，所提出的前同步碼相同於IEEE 802.11a(其中假設單個發送天線)中規定的前同步碼。因此，當符合 IEEE 802.11a的無線接收設備接收包含Boer所提出的前同步碼的無線 分組時，他們發現分組基於IEEE 802.11a。因而，符合IEEE 802.11a 和IEEE 802.11n的所提出的前同步碼使IEEE 802.11a和IEEE 802.11n 能夠共存。
通常，在無線接收設備中，所接收信號的解調由數位訊號處理執 行。因此，在用於數位化所接收的模擬信號的設備中提供模數(A/D) 轉換器。A/D轉換器具有輸入動態範圍(要轉換的模擬信號的允許電 平範圍)。因此，有必要執行自動增益控制(AGC)，以在A/D轉換器 的輸入動態範圍內調節所接收信號的電平。
由於使用上述長前同步碼序列對信道脈衝響應的估測由數字信 號處理執行，所以必須使用在長前同步碼序列之前發送的信號執行 AGC。在Boer的前同步碼中，使用來自特定發送天線、在長前同步碼 序列之前發送的短前同步碼序列執行AGC。即，短前同步碼序列的接 收電平被測量，並且AGC被執行，使得接收電平在A/D轉換器的輸入 動態範圍內。通過使用短前同步碼序列的AGC，從特定發送天線發送 的長前同步碼序列和數據可以被正確接收。如果所有天線被分開排列， 則從天線發送的信號的接收電平不可避免地互不相同。因此，當無線 接收設備接收從其它三個發送天線發送的長前同步碼序列，或從所有 天線發送的數據時，其接收電平可以比使用從特定發送天線發送的短 前同步碼序列的AGC所獲得的電平高或低得多。當接收電平超出A/D 轉換器的輸入動態範圍的上限時，A/D轉換器的輸出飽和。另一方面， 當接收電平低於A/D轉換器的輸入動態範圍的下限時，A/D轉換器的輸 出出現嚴重量化錯誤。在兩種情況下，A/D轉換器不能執行適當轉換， 這消極影響了 A/D轉換之後的處理。
此外，從所有天線發送數據。因此，在數據傳輸期間，接收電平 的變化範圍進一步增大，其惡化了 A/D轉換器輸出的上述飽和和/或其中的量化錯誤，從而顯著降低接收性能。
如上所迷，在Boer提出的前同步碼中，僅使用從單個發送天線發 送的短前同步碼序列在接收端執行AGC ，這使得難以處理當接收以 MIMO模式從其它天線發送的信號時可能出現的接收電平的變化。

發明內容
根據本發明一個方面，提供了一種無線發送設備，用於與無線接 收設備通過無線分組通信，包括多個天線；和產生被發送的無線分 組的信號的信號發生器，無線分組包括短前同步碼序列，用於第一 自動增益控制(AGC);第一長前同步碼序列；用於傳送涉及無線分組 長度的信息的信號欄位；AGC前同步碼序列，用於在第一AGC之後執 行的第二AGC;第二長前同步碼序列；以及傳送數據的數據欄位，其 中所述AGC前同步碼序列由多個天線並行發送。
由於本發明使用的信號格式包含用於精細調諧針對從多個天線 發送的MIMO接收的AGC的前同步碼，A/D轉換器的輸入電平可以在 短時間內被適當調整，從而增強無線接收設備的接收性能，並且減少 A/D轉換器的分辨比特(resolution bits)的數量。


被併入及構成說明書一部分的附圖，圖解了本發明的實施例，並 且與上面給出的一般描述及下面給出的實施例的具體實施方式
一起說
明本發明的原理。
圖l的視解了無線分組的格式，包含在本發明的一個實施例
中使用的用於無線通信的AGC前同步碼；
圖2的模塊圖根據實施例圖解了無線發送設備的結構； 圖3的模塊圖根據實施例圖解了無線接收設備的結構； 圖4的模塊解了併入圖3的設備的接收單元的結構例子； 圖5的曲線解了現有技術中短前同步碼和數據的接收功率的
分布；
圖6的曲線解了實施例中短前同步碼和數據的接收功率的分
布；圖7的模塊解了接收單元的另一個結構例子；
圖8A是說明增益控制器的操作的流程圖8B的流程圖示出了第一AGC操作和第二AGC操作；
圖9的模塊圖根據實施例的修改圖解了無線接收設備；
圖10的模塊解了併入圖9的無線接收設備的接收單元的結構
例子；
圖11的才莫塊解了出現在圖3中的傳播路徑估測單元的結構例
子；
圖12的視解了圖1中出現的AGC前同步碼的結構例子； 圖13的視解了圖1中出現的AGC前同步碼的其它結構例子；
以及
圖14的視圖根據本發明的另 一個實施例圖解了無線發送設備。
具體實施例方式
本發明的實施例將參照附圖詳細描述。
圖l說明了本發明的第 一實施例中使用的無線分組的格式。這個 格式是MIMO模式的物理層協議數據單元格式，並且提供與 IEEE802.11a無線站的互操作性以及共存性。
正如從圖l所看到的，前同步碼包含從天線Txl發送的物理層會聚 協議(physical layer convergence protocoI)(PLCP)信號。PLCP信號包 含短前同步碼序列101，第一長前同步碼序列102，第一信號欄位(信 號)103和第二信號欄位(信號2)104。短前同步碼序列101包含若干單元 前同步碼SP。長前同步碼序列102包含具有相應預定長度的單元前同 步碼LP。前同步碼LP長於前同步碼SP。
短前同步碼序列101 ，第 一長前同步碼序列102和第 一信號欄位 103符合IEEE 802.11a，同時第二信號欄位104是新無線LAN標準IEEE 802.11n所需的。符合IEEE 802.11a的第一信號欄位103可以-陂稱作"傳 統信號欄位"。由於第二信號欄位104是為新的高吞吐量無線LAN標準 提供的，所以可以稱作"高吞吐量信號欄位"。保護間隔GI被插入到短 前同步碼序列IOI和長前同步碼序列102之間。在PLCP信號之後，從多個天線Txl到Tx4並行發送的AGC前同步 碼105A到105D被定位。從多個天線Txl到Tx4同時發送AGC前同步碼 105A到105D。 AGC前同步碼105A到105D用於使接收設備能夠在進行 MIMO通信時執行精細AGC。這些前同步碼對精細調諧用於根據 IEEE802.11n的MIMO模式接收的AGC是唯一的。因此，AGC前同步 碼105A到105D可以被稱作"高吞吐量短序列欄位"。另一方面，由於被 用於粗AGC操作的短前同步碼序列101符合IEEE 802.11a，所以可以 被稱作"傳統短序列欄位"。
在AGC前同步碼105A到105D之後，第二長前同步碼序列106A到 109A， 106B到109B, 106C到109C和106D到109D被定位。在實施例中， 相同信號序列被用作AGC前同步碼105A到105D。然而，不同信號序 列可以被用作AGC前同步碼105A到105D。保護間隔GI被插入到構成 第二長前同步碼序列106A到109A， 106B到109B， 106C到109C和106D 到109D的每對相鄰單元前同步碼LP之間。如下所述，第二長前同步碼 序列106A到109A， 106B到109B， 106C到109C和106D到109D是正交關 系。每個發送天線的單元前同步碼LP 106-109的數量等於MIMO模式 中發送天線的數量。為了區別兩種長前同步碼序列，符合IEEE 802.11a 的第一長前同步碼序列可以被稱作"傳統長序列欄位"。由於第二長前 同步碼序列106-109是為新的高吞吐量無線LAN標準提供的，所以可以 被稱作"高吞吐量長序列欄位"。
在每個第二長前同步碼序列106A到109A， 106B到109B, 106C到 109C和106D到109D之後，分別用於從天線Txl到Tx4發送的發送數據 1 IOA到1 IOC的欄位(數據)被定位。第二長前同步碼序列106A到109A， 106B到109B， 106C到109C和106D到109D被同時從多個天線Txl到Tx4 分別發送。
現在參照圖2描述基於實施例的無線發送設備。首先，數字調製 器203通過混合發送數據201和上述從存儲器202輸出的前同步碼形成 無線分組的信號。由此獲得的無線分組的信號被發送到發送單元204A 到204D，其中他們經過發送所需的處理，例如，數模(D/A)轉換，頻率轉換到射頻(RF)頻帶(上變轉換)和功率放大。其後，向對應於參照 圖l所描述的天線Txl到Tx4的多個天線205A到205D發送結果信號，其 中從每個發送天線205A到205D把RF信號發送到圖3示出的無線接收 設備。在下面的描述中，圖l中示出的天線Txl到Tx4被分別稱為天線 205A到205D。
在實施例中，圖1中示出的包含短前同步碼序列101，第一長前同 步碼序列102，第一信號欄位103和第二信號欄位104的PLCP信號被從 圖2示出的發送單元204A的發送天線205A發送。AGC前同步碼105A到 105D,笫二長前同步碼序列106A到109A， 106B到109B， 106C到109C 和106D到109D(如圖1所示被定位在PLCP信號之後)，以及數據110A到 110D通過所有發送天線205A到205D發送。
在圖3示出的無線接收設備中，多個接收天線301A到301D接收從 圖2示出的無線發送設備發送的RF信號。無線接收設備可以具有一個 接收天線或多個接收天線。通過接收天線301A到301D接收的RF信號 被分別發送到接收單元302A到302D。接收單元302A到302D均執行各 種接收處理，諸如從RF頻帶頻率轉換(下變轉換)到BB (基帶)， 自動增益控制(AGC)，模數轉換等等，從而產生基帶信號。
來自接收單元302A到302D的基帶信號被發送到信道脈衝響應估 測單元303A到303D和數字解調器304。這些單元303A到303D估測圖2 的無線發送設備和圖3的無線接收設備之間相應的傳播路徑的脈沖響 應。後面會詳細描述信道脈衝響應估測單元303A到303D。根據由單元 303A到303D提供的所估測信道脈衝響應，數字解調器304解調基帶信 號，從而產生對應於圖2示出的發送數據201的所接收數據305。
更具體地，數字解調器304在其輸入部分具有信道脈衝響應的均 衡器。根據所估測信道脈沖響應，均衡器進行均衡以校正傳播路徑中 畸變的接收信號。數字解調器304也以時間同步所確定的適當定時解調 均衡信號，從而還原數據。
現在將描述圖3示出的接收單元302A到302D。圖4詳細示出了接 收單元302A的結構。由於其它接收單元302B到302D具有與單元302A相同的結構，所以僅描述接收單元302A。由接收天線301A接收的RF 接收信號被下變轉換器401下變轉換成基帶信號。此時，RF信號可以 直接轉換為基帶信號，或可以先轉換為中頻(IF)信號並且接著轉換為 基帶信號。
由下變轉換器401產生的基帶信號被發送到可變增益放大器402， 在此它被執行AGC，即信號電平調整。來自可變增益放大器402的信 號輸出被A/D轉換器403採樣並且量化。來自A/D轉換器403的數位訊號 輸出被發送到接收單元302外並且4皮發送到增益控制器404。增益控制 器404根據來自A/D轉換器403的數位訊號輸出執行增益計算，並且控 制可變增益放大器402的增益。增益控制的具體過程後面會描述。
為接收包含圖1所示格式的前同步碼的無線分組而執行的圖3和4 所示的無線接收設備的操作如下所述。首先，無線接收設備接收從圖2 的發送天線205A發送的短前同步碼序列101，並且接著4吏用對應於短 前同步碼序列101的基帶信號執行分組邊緣檢測，時間同步，自動頻率 控制(AFC)和AGC。 AFC也被稱作頻率同步。可以4吏用已知技術執行 分組邊緣檢測，時間同步和AFC，因此沒有給出相關描述。下面只說 明AGC。
可變增益放大器402基於預定初始增益值放大對應於短前同步碼 序列101的基帶信號。來自可變增益放大器402的信號輸出通過A/D轉 換器403被輸入到增益控制器404。增益控制器404根據對應於短前同步 碼序列IOI、在A/D轉換之後獲得的接收信號的電平計算增益，並且基 於所計算的增益控制可變增益放大器402的增益。
在這裡假設對應於短前同步碼序列101、在A/D轉換之前獲得的基 帶信號的電平為X。 如果電平X為高，則輸入到A/D轉換器403的基帶 信號超出A/D轉換器403輸入動態範圍的上限。結果，來自A/D轉換器 403的信號(數位訊號)輸出被飽和並且降低了信號接收的質量。另一 方面，如果電平X非常低，來自A/D轉換器402的信號輸出(即，通過 A/D轉換獲得的數位訊號)出現嚴重的量化錯誤。因而，當電平XL非 常高或低時，A/D轉換器403不能執行適當轉換，從而顯著降低了信號接收的質量。
為克服這個問題，增益控制器404控制可變增益放大器402的增 益，使得對應於短前同步碼序列101的基帶信號的電平X被調整為目標 值Z。如果輸入基帶信號具有非常高的電平，以至使得A/D轉換器403 的輸出被限制在其上限電平，或如果它具有極低電平，可變增益放大 器402的增益可能被一個控制處理不恰當地控制。在這種情況下，重複 執行增益控制。作為結果，輸入到A/D轉換器403的基帶信號的電平可 以被調整為屬於A/D轉換器403輸入動態範圍的值。因而，使用對應於 短前同步碼序列101的基帶信號適當地控制可變增益放大器402的增 益，從而執行適當A/D轉換以避免降低信號接收的質量。
在上面描述的實施例中，使用來自A/D轉換器403的數位訊號輸出 測量用於計算可變增益放大器402的增益所需要的接收電平。然而，這 種電平測量可以使用在A/D轉換之前獲得的模擬信號執行。此外，在 IF頻帶或RF頻帶而不是BB中測量接收電平。
無線接收設備接收從發送天線205A發送的第 一長前同步碼序列 102,並且執行信道脈衝響應估測，即，^使用對應於長前同步碼序列102 的基帶信號估測無線發送設備到無線接收設備之間的傳播路徑的響應 (頻率傳遞函數)。由於從發送天線205A發送的信號已經進行如上所 述的AGC ，所以當執行信道脈衝響應的估測時適當調整輸入到A/D轉 換器403的電平。因此，對於從發送天線205A發送的信號，非常精確 的數位訊號從A/D轉換器403獲得。使用所獲得數位訊號，信道脈衝的 估測可以精確執行。
無線接收設備接收從發送天線205A發送的第一信號欄位103，並 且使用數字解調器304和上述傳播路徑估測結果，解調對應於第 一信號 欄位103的基帶信號。第一信號欄位103包含指示調製模式和在前同步 碼之後發送的數據的無線分組長度的信息。第一信號欄位103是傳送涉 及無線分組的一種屬性信息的欄位。在根據包含在第一信號欄位103 中的無線分組長度信息識別的無線分組持續時間期間，無線接收設備 繼續使用數字解調器304解調。由於從短前同步碼序列101到第一信號欄位103的分組格式提供 與IEEE 802.11a站的互操作性，所以IEEE 802.11a站能夠執行正常接 收操作，而不破壞無線分組。換句話說，符合IEEE 802.11a標準的另 一個IEEE 802.11a無線發送和接收設備(傳統站)當接收到第一信號 欄位103時，被禁止發送信號，直到無線分組結束，以便不破壞無線分 組。
接著，無線接收設備接收從發送天線205A發送的第二信號欄位 104。第二信號欄位104包含標識信息，其指示對應於除IEEE 802.11a 之外的標準，例如IEEE 802.11n的無線分組。換句話說，第二信號字 段104指示後續AGC前同步碼105A到105D，第二長前同步碼序列106A 到109A， 106B到109B， 106C到109C和106D到109D是對應於例如IEEE 802.11n的信號。
無線接收設備並行接收從發送天線205A到205D發送的AGC前同 步碼105A到105D。 AGC前同步碼105A到105D被從已經發送短前同步 碼序列IOI，第一長前同步碼序列102，第一信號欄位103和第二信號字 段104的發送天線205A發送，並且從到目前為止沒有發送信號的發送 天線205B到205D發送。因此，雖然使用某個接收電平接收從發送天線 205A發送的信號(即，短前同步碼序列IOI，第一長前同步碼序列102， 第一信號欄位103和第二信號欄位104)，然而使用不同於來自發送天 線205A的接收信號的電平的接收電平接收AGC前同步碼105A到 105D。換句話說，在使用多個發送天線的MIMO發送之後改變接收電 平。
如上所述，無線接收設備接收第二信號欄位104並且使用數字解 調器304解調第二信號欄位104，從而識別對應於IEEE 802.11n的當前 無線分組。此後，數字解調器304發出指令以重新啟動AGC，以精細 調整接收單元302A到302D，從而對AGC前同步碼105A到105D重新執 行AGC。作為結果，通過MIMO信道從發送天線205A到205D發送並 且在接收單元302A到302D接收的信號，以適當調整的接收電平被輸入 到A/D轉換器403。即，通過使用在如圖4所示的A/D轉換之後獲得的對應於AGC前 同步碼105A到105D的基帶信號的電平，在可變增益放大器402上執行 增益控制。數字解調器304發出指令以開始使用AGC前同步碼105A到 105D的AGC的時間不限於獲得第二信號欄位104的解碼結果的時間。 例如，數字解調器304可以使用例如匹配濾波器確i人AGC前同步碼 105A到105D接收，並且接著提供指令給接收單元302A到302D以開始 AGC。
在Jan Boer提出的以前描述的前同步碼中，只使用從單個發送天 線發送的短前同步碼序列(傳統短前同步碼)執行AGC。使用用於從 發送短前同步碼序列的天線處發送的信號的接收電平執行AGC。當無 線接收設備接收從其它三個天線發送的信號時，該設備通過使用所獲 得的增益執行增益控制。
圖5的曲線解了在使用Jan Boer提出的前同步碼時獲得的短 前同步碼和數據的接收功率的分布。信道處於多徑環境，具有50納秒 的延遲擴展(一個數據符號的持續時間是4微秒)。從這個附圖可以看 出，短前同步碼(傳統短前同步碼)的接收電平與數據接收電平的比 率改變顯著。
例如，在圖5的區域A，儘管數據接收電平較低，但以高接收電平 接收短前同步碼。因此，如果根據短前同步碼的接收功率調整AGC， 則數據的接收功率比短前同步碼的接收功率低，從而在A/D轉換器403 產生量化錯誤。在圖5的區域B中，儘管數據接收電平為高，但以低接 收電平接收短前同步碼。因此，如果根據短前同步碼的接收功率調整 AGC，則當數據輸入時A/D轉換器的輸出飽和。因而，應當理解，由 於在傳統模式中數據與短前同步碼的接收功率比不是常數，因量化錯 誤或A/D轉換器輸出飽和而使接收特性退化。另一方面，在實施例中， 所有發送數據信號的天線205A到205D分別發送AGC前同步碼105A到 105D。圖6基於實施例示出了短前同步碼和數據的接收功率的分布。 信道環境與圖5的情況相同。
如圖6所示，AGC前同步碼的接收功率與數據110A到110D的接收功率基本上成比例。這表明A/D轉換器的輸入電平被適當地調整，使 得對比圖5接收準確性被顯著增強。
圖7示出了接收單元302A的修改。通常，為檢測未知信號，可變 增益放大器402使用相對較大的增益作為初值。因此，如果當AGC前 同步碼105A到105D被接收時初始化可變放大器402的增益，則必須重 復增益控制直到增益被穩定。圖7示出的修改提供了存儲器405。這個 存儲器405存儲在使用短前同步碼序列101執行AGC之後獲得的增益 值。當接收AGC前同步碼105A到105D時，如果放大器402的增益沒有 返回在後備狀態設定的初值，而是從存儲器405讀取的增益被用作其初 值，那麼對比沒有使用這種存儲數值的情況，AGC可以不但被精確執 行，而且在短時間內結束。
接著參照圖8A的流程圖，詳細描述增益控制器404的操作。
當接收短前同步碼序列IOI的頭時，接收設備開始AGC(步驟S1 )。
接著，把O設定為計數器數值(i)(步驟S2)。
接著，參照計數器數值，確定AGC是否在初級或中間級段(步驟 S3)。此時，由於計數器數值是O，步驟S3提問的答案是"是"，從而 執行到步驟S4。
此後，確定前同步碼105現在是否正被接收(步驟S4)。在這種 情況下，由於短前同步碼序列101作為無線分組的頭被接收，步驟S4 提問的答案是"否"，從而執行到步驟S5。在步驟S5，設定預定初值。
在下一個步驟S6，可變增益放大器的放大係數根據設定的初值改 變。在下一個步驟S7，測量當前短前同步碼序列的接收電平。在步驟 S8確定測量的電平是否是A/D轉換器的適當電平(目標電平)。如果 步驟S8提問的答案是"否"，則過程執行到步驟S9。
在步驟S9，實現計數器數值，並且接著程序返回到步驟S3。在步 驟S3，確定i不是O，程序執行到步驟SIO。在步驟SIO，使用在步驟S7 測量的電平執行增益計算。
因而，重複S10—S6—S7—S8—S9的循環，直到接收電平到達目 標電平。當接收電平已經到達目標電平時，在步驟S11設定增益被寫入到存儲器405,從而結束對從天線Txl發送的信號執行的AGC。對比後 面會描述的使用AGC前同步碼105的下一個MIMO接收的精細AGC操 作(第二AGC )，這個AGC操作(第一AGC )對接收設備起到"粗AGC，， 的作用。
然後接收單元302A接收長前同步碼序列102，第一信號欄位103 和第二信號欄位104。接收單元302A用AGC前同步碼105啟動MIMO接 收的AGC。 AGC從步驟S1開始，並且轉移到S2， S3和S4。在步驟S4， 由於接收單元302A正在接收AGC前同步碼105，程序執行到步驟S12， 從而讀取預先寫入到存儲器405的增益數值，並且後跟步驟S6。在步驟 S6之後，執4亍上述相同處理。
上述流程被概括如下。在圖8B示出概括流程圖。首先，在無線接 收設備接收短前同步碼序列IOI (步驟S21)。接著，開始第一AGC操 作(步驟S22 )並且為可變增益放大器402A到402D設定增益(步驟S23 )。 接著，把設定的增益寫入到存儲器405 (步驟S24)。在第一AGC操作 之後，接著使用通過利用MIMO技術從多個發送天線發送的AGC前同 步碼105A到105D的接收結果開始第二AGC操作(步驟S25 )。接著， 參考寫入存儲器405的增益(步驟S26)並且為各個可變增益放大器 402A到402Di殳定新增益(步驟27 )。
因而，當接收AGC前同步碼105A到105D時，增益沒有返回到在 後備狀態設定的初值，而是由第一AGC獲得的存儲在存儲器405中的 增益^皮用作初值。因為此操作，AGC前同步碼105A到105D使無線接 收設備能夠使用短時長執行MIMO接收中的精細AGC。這個精細AGC 為MIMO接收提供足夠精度。
圖9是圖解圖3的公共執行AGC的無線接收設備的修改的視圖。圖 9不同於圖3，其中在圖9中，公共接收單元302被提供給天線301A到 301D。
圖10詳細示出圖9的接收單元302。圖10的結構不同於圖7的結構， 其中在圖10中，單個增益控制器404和存儲使用短前同步碼序列101獲 得的增益數值的存儲器405共同被提供給天線301A到301D。具體地，天線301A到301D的輸出信號通過下變轉換器401A到 401D和可變增益放大器402A到402D被分別輸入到A/D轉換器。A/D轉 換器403A到403D的輸出信號被輸入到公共增益控制器404。由增益控 制器404確定的增益被共同輸入到可變增益放大器402A到402D。例如， 允許把在A/D轉換之後由A/D轉換器403A到403D獲得的最高 一 個電平 設定為目標Z的增益可以被共同輸入到可變增益放大器402A到402D。
同樣在圖9和10中示出的接收設備中，數字解調器304確認短前同 步碼序列101的接收並且提供指令給接收單元302以開始第一AGC。之 後，數字解調器304確認第二信號欄位104或AGC前同步碼105的接收， 並且提供指令給接收單元302以開始MIMO接收模式的第二AGC。
其後，無線接收設備接收在來自發送天線205A到205D的AGC前 同步碼105A到105D之後發送的第二長前同步碼序列106A到109A， 106B到109B， 106C到109C和106D到109D。形成第二長前同步碼序列 106A到109A， 106B到109B， 106C到109C和106D到109D的單元前同步 碼LP基本上與形成第 一長前同步碼序列102的單元前同步碼LP是相同 信號。
此外，第二長前同步碼序列106A到109A， 106B到109B, 106C到 109C和106D到109D是使用Walsh序列進行了正交化的信號。換句話 說，在圖1中，具有符號"-LP"的每個單元前同步碼的極性與具有符號 "LP，，的每個單元前同步碼的極性相反。無線接收設備接收相互合成的 第二長前同步碼序列106A到109A, 106B到109B， 106C到109C和106D 到109D。如後面所描述的，通過把第二長前同步碼序列與Walsh序列 相乘，還原從發送天線205A到205D發送的信號。
將給出信道脈衝響應估測單元303A到303D的具體描述。圖ll詳 細圖解了信道脈沖響應估測單元303A。由於其它估測單元類似於估測 單元303A，只描述估測單元303A。信道脈衝響應估測單元303A包括 估測單元501A到501D，用於分別估測接收天線301A和無線發送設備 的天線Txl到Tx4 (對應發送天線205A到205D)之間的傳播路徑的響 應。估測單元501A包含數據存儲器502A到502D，用於存儲所接收的 第二長前同步碼序列的相應符號，係數存儲器503A到503D，用於存儲 與所接收的第二長前同步碼序列的相應符號相乘的相應係數，乘法器 504A到504D和加法器505。除了與所接收第二長前同步碼序列的相應 符號相乘的係數數值之外，其它估測單元501B到501D具有與估測單元 501A相同的結構。數據存儲器502A到502D被串聯連接，從而形成移 位寄存器。
在估測單元501A中，所接收的第二長前同步碼序列106A到109A， 106B到109B, 106C到109C和106D到109D被存儲在數據存儲器502A到 502D中。具體地，存儲器502A存儲通過混合包含在第二長前同步碼序 列內的長前同步碼序列106A到106D而獲得的信號的值。類似地，存儲 器502B存儲通過混合長前同步碼序列107A到107D而獲得的信號的 值，存儲器502C存儲通過混合長前同步碼序列108A到108D而獲得的 信號的值，並且存儲器502D存儲通過混合長前同步碼序列109A到 109D而獲得的信號的值。
假定發送天線205A到205D和接收天線301A之間傳播路徑的響應 是hl， h2， h3和h4,分別存儲在數據存儲器502A， 502B， 502C和502D
中的信號數值Ss。2A, S5。2B， S5。2C和S5Q2D被給定為
S502A= LP * hl+ LP * h2 + LP * h3 + LP * h4 (1) S502B= LP * hl+ LP * h2 - LP * h3 - LP * h4 (2) S502C= LP * hi - LP * h2 - LP * h3 + LP * h4 (3) S502D= LP * hi畫LP * h2 + LP * h3 - LP * h4 (4) 乘法器504A， 504B, 504C和504D把存儲在數據存儲器502A， 502B， 502C和502D中的信號值與存儲在係數存儲器503A， 503B， 503C 和503D中的係數分別相乘。在估測單元501A中，係數l被存儲在所有 係數存儲器503A， 503B， 503C和503D中，用於估測發送天線205A和 接收天線301A之間的信道脈衝響應。即，存儲在係數存儲器503A, 503B， 503C和503D中的係數被表示為序列(1， 1， 1， 1)。
其後，加法器505相加乘法器504A到504D的相乘結果。在這種情況下，由等式(l)到(4)給定的信號值Ss。2A， S5。2B， Ss。2C和S5。2D被相加。
從等式(1)到(4)可看出，只有長前同步碼PL和指示天線Txl (發送天線 205A)和接收天線之間信道脈衝響應的值hl仍然作為加法結果。如果
和無線接收設備的預定位模式，則可以根據通過混合從所有發送天線 205A到205D發送的信號而獲得的接收信號來估測發送天線205A和接 收天線301A之間的信道脈衝響應。
另一方面，在估測單元501B， 501C和501D中，係數存儲器503B， 503C和503D分別存儲Walsh序列(1， 1， -1， -1)， (1， -1, -1， l)和(l， -1， 1， -1)。作為結果，估測單元501B， 501C和501D可以分別估測天 線Tx2， Tx3和Tx4 (發送天線205B， 205C和205D)和接收天線301A 之間的信道脈衝響應。
如上所述，信道脈沖響應估測單元303A估測每個發送天線205A 到205D和接收天線301A之間傳播路徑的響應。類似地，信道脈衝響應 估測單元303B到303C估測發送天線205A到205D和接收天線301B到 301C之間信道脈衝響應。
在使用AGC前同步碼105A到105D的AGC中，使用通過利用從單 個發送天線205A發送的信號來調整的可變增益放大器402的增益值作 為初值，執行增益控制，結果實現了精細和快速的增益控制。現在描 述AGC前同步碼105A到105D的例子。由包含多個時域採樣(在圖12 情況下的10個採樣)的信號序列形成每個在圖12(3)， (b)， (c)和(d) 中示出的AGC前同步碼105A到105D。例如，從天線Txl發送的AGC 前同步碼105A包括序列(aO，al，a2，…，a8，a9)。
此外，通過在單個信號序列的時域中循環移動樣本，形成在圖 12(a)， (b)， (c)和(d)中示出的AGC前同步碼105A到105D。具體地， 通過在從某個參考天線發送的AGC前同步碼序列的時域中循環移動 樣本而獲得的信號序列是從另 一個天線發送的AGC前同步碼序列。例 如，從天線Tx2發送的AGC前同步碼序列105B是(al，a2，…，a9，aO),它是 通過循環移動一個樣本而獲得的，即從參考天線Txl發送的AGC前同步碼105A的樣本的時間位置。
類似地，從天線Tx3發送的AGC前同步碼105C是通過循環移動兩 個樣本而獲得的，即從參考天線Txl發送的AGC前同步碼105A的樣本 的時間位置。從天線Tx4發送的AGC前同步碼105D是通過循環移動三 個樣本而獲得的，即從作為參考的天線Txl發送的AGC前同步碼105A 的樣本的時間位置。
如果AGC前同步碼105A到105D由互相相同的信號序列形成，那 麼在發送期間他們會相互幹擾。根據多徑狀態或接收點，這種幹擾可 以導致類似於當執行定向天線發送時出現的電場。作為結果，可出現 零點。換句話說，可能出現一個接收點，在這個接收點處沒有AGC前 同步碼能被接收，並且接收電平可能未被精確測量。
在實施例中，由通過循環移動其樣本的時間位置而獲得的信號序 列(即，AGC前同步碼105A到105D)形成的多徑-故有意產生。在這 種情況下，即使信號序列中某個樣本的接收電平由於信號幹擾而被降 低，其它樣本的接收電平出現降低的概率也較低。因此，實現精確接 收電平測量，這增強了無線接收設備的接收性能。例如，可以實現不 違背在IEEE 802.11中規定的CSMA/CA (具有衝突避免的載波探測多 路訪問)協議的通信系統。
圖13(a)到(d)示出AGC前同步碼105A到105D的其它例子。圖12(a) 到(d)中示出的AGC前同步碼105A到105D是通過彼此循環移動其樣本 的時間位置而獲得的時域信號序列。另一方面，圖13(a)到(d)中示出的 AGC前同步碼105A到105D是頻域信號序列，並且具有不同頻率分量。 在圖13中，f0到fl5指示副載波頻率，並且帶陰影線的副載波傳送信號， 同時無陰影線的副載波不傳送信號。
例如，從天線Txl發送的AGC前同步碼105A由副載波fO， f4，仿 和fl2形成。類似地，從天線Tx2發送的AGC前同步碼105B由副載波fl， f5， f9和fl3形成。從天線Tx3發送的AGC前同步碼105C是由副載波f2， f6， fl0和fl4形成。此外，從天線Tx4發送的AGC前同步碼105D由副 載波f3， f7， m和f!5形成。從天線Txl發送的副載波不被任何其他天線發送。類似地，從天線Tx2發送的副栽波不被任何其他天線發送。
實際上，AGC前同步碼105A到105D在其通過快速富立葉逆變換 (IFFT)或離散富立葉變換(DFT)轉換成時域信號序列之後被發送。在 無線發送設備中，如圖14所示，存儲器202存儲作為AGC前同步碼、 涉及如圖13(a)到(d)所示頻域信號序列的數據。從存儲器202讀取的頻 域信號序列數據被IFFT電路206轉換成時域信號序列，並且輸入到數 字調製器203。數字調製器203可以引入IFFT電路206的功能。此外， 存儲器202可以預先存儲時域信號序列數據(由圖13(a)到(d)中示出的 頻域信號序列數據轉換而來)。在這種情況下，不需要IFFT電路206。
如圖13(a)到(d)所示，由於AGC前同步碼105A到105D在4個天線 上頻率交織，來自天線Txl到Tx4的信號不包含相同頻率分量，因此可 以無相互幹擾地到達無線接收設備。作為結果，無線接收設備可以執 行精確接收電平測量，並且因此表現高接收性能。
本發明不限於上述實施例，而是可以通過不偏離範圍的各種方式 修改。例如，在圖2示出的實施例中，數模(D/A)轉換在發送單元204A 到204D被分別執行。然而，可修改成由數字調製器203而不是發送單 元204A到204D執行這種D/A轉換。類似地，在圖3示出的實施例中， 模數(A/D)轉換在接收單元302A到302D分別執行。然而，可以修改成 由數字解調器304而不是單元302A到302D執行這種A/D轉換。
對於分組格式，短前同步碼序列IOI，第一長前同步碼序列102, 第一信號欄位(信號)103和第二信號欄位(信號2)104被從如圖1所示天 線Txl發送。然而，可以從至少一個發送天線發送這種前同步碼信號。 每個第二長前同步碼序列可以象圖13(a)到(d)示出的AGC前同步碼 105A到105D—樣具有不同頻率分量。
本領域的技術人員容易想到其它優點和修改。因此，本發明在 其範圍方面不限於特定細節和這裡說明和描述的代表實施例。相應地， 在不偏離根據所附權利要求書及其等同表述所定義的總的發明構思的 實質或範圍的前提下進行各種修改。
權利要求
1.一種無線發送設備，包括發射器，被配置成經由多個天線發送無線分組，該無線分組包括AGC前同步碼，用於自動增益控制(AGC)，長前同步碼序列，用於估測信道脈衝響應，信號欄位，用於傳送關於所述無線分組的長度的信息，以及傳送數據的數據欄位，其中通過循環移動時間位置來形成所述AGC前同步碼。
2. —種使用多個天線的無線發送設備，包括發射器，被配置成經由多個天線發送無線分組，該無線分組包括 AGC前同步碼，用於自動增益控制(AGC)， 長前同步碼序列，用於估測信道脈衝響應， 信號欄位，用於傳送關於所述無線分組的長度的信息，以及 傳送數據的數據欄位，其中所述AGC前同步碼每個包括具有特定於分量的頻域特 性的分量。
3. 如權利要求1或2所述的無線發送設備，其中經由所述多個天線並行發送所述AGC前同步碼。
4. 如權利要求1或2所述的無線發送設備，其中經由所述多個天線並行發送所述長前同步碼序列。
5. 如權利要求1或2所述的無線發送設備， 進一步包括所述多個天線。
6. —種無線發送設備，用於使用無線分組與無線接收設備通信，包括信號發生器，被配置成為正在被發送的所述無線分組產生信號， 該無線分組包括第一前同步碼序列，用於在所述無線接收設備處的第一增益控制，第二前同步碼序列，用於所述無線發送設備和所述無線接收 設備之間的頻率同步化，第三前同步碼序列，用於第二自動增益控制，在接收設備處 的第一自動增益控制之後執行所述第二自動增益控制，以及第四前同步碼序列，用於所述無線發送設備和所述無線接收設備之間的信道估計。
7. 如權利要求6中所述的無線發送設備， 進一步包括多個天線， 其中通過所述多個天線發送所述無線分組。
8. —種無線接收設備，用於使用無線分組與無線發送設備通信，包括接收器，被配置成接收所述無線分組，該無線分組包括第一前同步碼序列，用於在所述無線接收設備處的第一增益控制，第二前同步碼序列，用於所述無線發送設備和所述無線接收 設備之間的頻率同步化，第三前同步碼序列，用於第二自動增益控制，在接收設備處 的第一自動增益控制之後執行所述第二自動增益控制，以及第四前同步碼序列，用於所述無線發送設備和所述無線接收 設備之間的信道估計； 可變增益放大器，被配置成放大由接收單元接收的信號；以及 增益控制器，被配置成根據接收的第一前同步碼序列和第三前同步碼序列控制可變增益放大器的增益。
9.如權利要求8所述的無線接收設備， 進一步包括多個天線，其中所述接收器通過所述多個天線接收所述無線分組。
全文摘要
通過多個天線在發送設備和無線接收設備之間傳送無線分組的無線設備，方法和信號，其中信號發生器產生無線分組，該無線分組包含短前同步碼序列，用於第一自動增益控制(AGC)；第一長前同步碼序列；信號欄位，用於傳送無線分組的長度；AGC前同步碼序列，用於在第一AGC之後執行的第二AGC；第二長前同步碼序列；以及傳送數據的數據欄位。通過多個天線並行發送AGC前同步碼序列。
文檔編號H04B7/04GK101594671SQ200910150540
公開日2009年12月2日 申請日期2004年12月24日 優先權日2003年12月26日
發明者小林崇裕, 田邊康彥, 竹田大輔, 青木亞秀 申請人:株式會社東芝