一种兼容多种帧格式的MIMO通信系统的接收方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种兼容多种帧格式的多输入多输出（MIMO）通信系统的接收方法和装置，属于无线通信技术领域。在毫米波无线通信系统中，工作在同一基本服务集中的站点，可能接收到三种不同类型的物理层协议数据单元（PPDU），分别是单载波MIMOPPDU，正交频分复用（OFDM）MIMOPPDU，OFDM多用户多输入多输出（MU-MIMO）PPDU。上述三种帧格式的前导码和信令字段A格式相同并且采用单载波方式发送，所述接收方法为：接收机以单载波方式解调信令字段A，并基于信令字段A和信令字段B配置接收流程，解调各种类型的PPDU。与现有技术相比，本发明专利技术提供的兼容多种帧格式的MIMO通信系统的接收方法和装置有效的提高系统的可靠性和兼容性。

【技术实现步骤摘要】
一种兼容多种帧格式的MIMO通信系统的接收方法和装置
本专利技术涉及一种应用于无线局域网多输入多输出(MIMO：Multiple-InputMultiple-Output)混合载波机制通信系统的接收信号处理方法和装置，可以处理多种物理层协议数据单元(PPDU:PhysicalLayerProtocolDataUnit)，接收机基于信令字段A和信令字段B配置接收流程，有效的提高系统的可靠性和兼容性，属于无线通信

技术介绍
由于无线频谱资源的日益紧张，毫米波通信技术得到广泛的关注，成为最有前景的通信技术之一。高吞吐率的毫米波通信技术成为无线通信技术最为活跃的领域之一。在毫米波频段，迫切需要降低基带信号的峰均比，以减轻功率放大器的设计难度。相对于正交频分复用(OFDM：OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)系统，单载波调制方式具有低峰均比优势的同时，仍然具有与OFDM相似的接收机复杂度及通信系统性能。因此，单载波系统在毫米波通信中被广泛采用。但是，单载波系统实现预编码和多用户的复杂性比较高，而OFDM系统则能以较低的复杂度进行预编码设计，并对发送数据进行预编码操作，进而增强系统的可靠性和吞吐率。因此，单载波调制和OFDM调制联合使用是毫米波通信的关键之技术之一。IEEE802.11ad和IEEE802.11aj两种无线局域网标准均同时支持单载波方式发送和OFDM方式发送。IEEE802.11ad标准使用定向天线发送数据，只能支持一个数据流。IEEE802.11aj标准支持多输入多输出(MIMO：Multiple-InputMultiple-Output)技术和多用户多输入多输出(MU-MIMO：Multi-UserMultiple-InputMultiple-Output)技术。为了支持接收SCMIMOPPDU,OFDMMIMOPPDU和OFDMMU-MIMOPPDU三种不同类型的PPDU，IEEE802.11aj标准提供了三种不同帧格式。基于上述发现，一个实现IEEE802.11aj标准的接收机应具备接收上述三种帧的处理模块。本专利技术提供了一种应用于MIMO通信系统的接收机处理方法和装置，可以处理多种物理层协议数据单元，接收机基于信令字段A和信令字段B配置接收流程，有效的提高系统的可靠性和兼容性。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的在于提供一种兼容多种PPDU帧格式的MIMO通信系统的接收机处理方法和装置，接收机基于信令字段A配置接收流程，有效的提高了系统的可靠性和兼容性。技术方案：为了更好的理解本专利技术的技术方案，对本专利技术方法基于的PPDU帧格式及发送方式介绍如下：本专利技术处理的MIMO通信系统的PPDU帧结构包括：单载波(SC：SingleCarrier)MIMOPPDU帧结构，其包含单载波前导码(SC同步训练字段和SC信道估计训练字段)、SC信令字段A(SIG-A)和SC数据字段；OFDMMIMOPPDU帧结构，其包含SC前导码、SCSIG-A、多载波训练字段和OFDM数据字段；OFDMMU-MIMOPPDU帧结构，其包含SC前导码、SIG-A、多载波训练字段、信令字段B(SIG-B)和OFDM数据字段。为了兼容两种载波机制，上述三种结构中的前导码、SIG-A均以SC方式发送，数据字段则可以以不同的载波方式发送，如SC方式或者OFDM方式。这些PPDU的发送方式简要描述如下：(1)SCMIMOPPDU：前导码、SIG-A和数据字段都采用SC方式发送，具体操作方式可参考专利申请号为201410431695.9的专利；(2)OFDMMIMOPPDU和OFDMMU-MIMOPPDU则是混合载波方式发送，其详细发送方式可见专利申请号为201410431695.9的专利，简要内容描述如下:1)OFDMMIMOPPDU和OFDMMU-MIMOPPDU的前导码和SIG-A都是SC方式发送，升采样到OFDM的采样率后发送；2)OFDMMIMOPPDU和OFDMMU-MIMOPPDU的多载波训练字段和数据字段以及OFDMMU-MIMO的SIG-B采用OFDM方式发送。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种兼容SCMIMO、OFDMMIMO和OFDMMU-MIMO三种帧格式的MIMO通信系统的接收方法，包括如下步骤：(1)一个运行在某个基本服务集下的站点，没有接入信道时，将射频链路置于接收状态，重复检测帧直到检测到一个帧的到达，进入步骤(2)；(2)接收机使用前导码完成载波频率同步、时间同步及SCMIMO时域信道系数估计；(3)基于步骤(2)中获得的时域信道系数对SIG-A接收处理后，对SIG-A做循环冗余校验(CRC:CyclicRedundancyCheck)，如果检验失败，则返回步骤(1)，如果校验成功，则进入步骤(4)；(4)解析SIG-A中各个子字段的信息，根据SIG-A中的SC/OFDM子字段和GroupID子字段判断得出PPDU的帧格式类型，针对具体帧格式类型计算解调PPDU所需的相关参数，如果接收机不支持SIG-A指示的调制编码方案(MCS:modulationandcodingscheme)，则等待一定时长之后，返回步骤(1)，否则，进入步骤(5)；上述相关参数具体为：1)若PPDU为SCMIMOPPDU，参数包括数据字段的码字数NCW和SC符号块数NBLK；NCW的计算公式如下：(公式1)公式1中，Length是SIG-A表示该PPDU数据载荷的子字段，单位是字节，LCW和R分别表示低密度奇偶检验编码(LDPC:LowDensityParityCheck)码字的码长和码率；NBLK的计算公式如下：(公式2)公式2中，NCBPB是数据字段每个符号块的编码比特数，取值由SIG-A指示的编码调制方案和空间流数目共同决定，当该PPDU为非STBC发送时，mSTBC＝1，当该PPDU为STBC方式发送时，mSTBC＝2，当该PPDU为准正交STBC方式发送时，mSTBC＝4。2)若PPDU为OFDMMIMOPPDU，参数包括数据字段的OFDM符号数Nsym；Nsym的计算公式如下：(公式3)公式3中，NCBPS表示每个OFDM符号中编码比特数，NCBPS值取决于SIG-A指示的编码调制方案和空间流数目，lcm{·}表示取最小公倍数，根据SIG-A的NSTS/PAID子字段的指示得到空间流数NSTS。3)若PPDU为OFDMMU-MIMOPPDU，参数包括本站点所对应的空时流数及相应的位置；计算方法为：首先根据SIG-A中的子字段GroupID的取值确定本站点所对应的用户索引号，然后根据NSTS/PAID确定本站点所对应的空时流数NSTS,u及相应的位置，u表示用户索引号且取值为0～3之间的一个整数。当u＝0时，第1个到第NSTS,0个空时流为发送到用户0的空时流，当u≠0时，第个到第个空时流为用户u的空时流，其中，NSTS,i为SIG-A中MU[i]NSTS子字段指示的用户i对应的空时流数目。(5)根据SIG-A中的子字段的信息判断该PPDU是否与本站点有关，若该PPDU与本站点无关，则接收机不处理该PPDU，等待一定时长，返回步骤(1)，否则，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种兼容多种帧格式的多输入多输出(MIMO)通信系统的接收方法，所述MIMO通信系统的物理层协议数据单元(PPDU)的帧结构包括：单载波(SC)MIMO PPDU帧结构，包含SC前导码、SC信令字段A(SIG‑A)和SC数据字段；正交频分复用(OFDM)MIMO PPDU帧结构，包含SC前导码、SC SIG‑A、多载波训练字段和OFDM数据字段；以及，OFDM MU‑MIMO PPDU帧结构，包含SC前导码、SC SIG‑A、多载波训练字段、信令字段B(SIG‑B)和OFDM数据字段；其特征在于，所述接收方法包括如下步骤：(1)一个运行在某个基本服务集下的站点，没有接入信道时，将射频链路置于接收状态，重复检测帧直到检测到一个帧的到达，进入步骤(2)；(2)接收机使用前导码完成载波频率同步、时间同步及SC MIMO时域信道系数估计；(3)基于步骤(2)中获得的时域信道系数对SIG‑A接收处理后，对SIG‑A做循环冗余校验(CRC)，如果检验失败，则返回步骤(1)，如果校验成功，则进入步骤(4)；(4)解析SIG‑A中各个子字段的信息，根据SIG‑A中的SC/OFDM子字段和GroupID子字段判断得出PPDU的帧格式类型，针对具体帧格式类型计算解调PPDU所需的相关参数，如果接收机不支持SIG‑A指示的调制编码方案(MCS)，则等待一定时长之后，返回步骤(1)，否则，进入步骤(5)；所述相关参数具体为：若PPDU为SC MIMO PPDU，包括数据字段的码字数NCW和SC符号块数NBLK；若PPDU为OFDM MIMO PPDU，包括数据字段的OFDM符号数Nsym；若PPDU为OFDM MU‑MIMO PPDU，包括本站点所对应的空时流数及相应的位置；(5)根据SIG‑A中的子字段的信息判断该PPDU是否与本站点有关，若该PPDU与本站点无关，则接收机不处理该PPDU，等待一定时长，返回步骤(1)，否则，进入步骤(6)；(6)根据PPDU帧格式类型确定解调方式，若该PPDU为SC MIMO PPDU，则执行步骤(7)，若该PPDU为OFDM MIMO PPDU，则执行步骤(8)，否则，执行步骤(9)；(7)以SC MIMO的方式解调该PPDU的后续部分；(8)以OFDM SU MIMO的方式解调该PPDU的后续部分；(9)以OFDM MU‑MIMO的方式解调该PPDU的后续部分。...

【技术特征摘要】
1.一种兼容多种帧格式的多输入多输出(MIMO)通信系统的接收方法，所述MIMO通信系统的物理层协议数据单元(PPDU)的帧结构包括：单载波(SC)MIMOPPDU帧结构，包含SC前导码、SC信令字段A(SIG-A)和SC数据字段；正交频分复用(OFDM)MIMOPPDU帧结构，包含SC前导码、SCSIG-A、多载波训练字段和OFDM数据字段；以及，OFDMMU-MIMOPPDU帧结构，包含SC前导码、SCSIG-A、多载波训练字段、信令字段B(SIG-B)和OFDM数据字段；其特征在于，所述接收方法包括如下步骤：(1)一个运行在某个基本服务集下的站点，没有接入信道时，将射频链路置于接收状态，重复检测帧直到检测到一个帧的到达，进入步骤(2)；(2)接收机使用前导码完成载波频率同步、时间同步及SCMIMO时域信道系数估计；(3)基于步骤(2)中获得的时域信道系数对SIG-A接收处理后，对SIG-A做循环冗余校验(CRC)，如果检验失败，则返回步骤(1)，如果校验成功，则进入步骤(4)；(4)解析SIG-A中各个子字段的信息，根据SIG-A中的SC/OFDM子字段和GroupID子字段判断得出PPDU的帧格式类型，针对具体帧格式类型计算解调PPDU所需的相关参数，如果接收机不支持SIG-A指示的调制编码方案(MCS)，则等待一定时长之后，返回步骤(1)，否则，进入步骤(5)；所述相关参数具体为：若PPDU为SCMIMOPPDU，包括数据字段的码字数NCW和SC符号块数NBLK；若PPDU为OFDMMIMOPPDU，包括数据字段的OFDM符号数Nsym；若PPDU为OFDMMU-MIMOPPDU，包括本站点所对应的空时流数及相应的位置；(5)根据SIG-A中的子字段的信息判断该PPDU是否与本站点有关，若该PPDU与本站点无关，则接收机不处理该PPDU，等待一定时长，返回步骤(1)，否则，进入步骤(6)；(6)根据PPDU帧格式类型确定解调方式，若该PPDU为SCMIMOPPDU，则执行步骤(7)，若该PPDU为OFDMMIMOPPDU，则执行步骤(8)，否则，执行步骤(9)；(7)以SCMIMO的方式解调该PPDU的后续部分；(8)以OFDMSUMIMO的方式解调该PPDU的后续部分；(9)以OFDMMU-MIMO的方式解调该PPDU的后续部分。2.根据权利要求1所述的兼容多种帧格式的MIMO通信系统的接收方法，其特征在于：所述数据字段的码字数NCW的计算公式为：公式1中，Length是SIG-A表示该PPDU数据载荷的子字段，单位是字节，LCW和R分别表示低密度奇偶检验编码码字的码长和码率；所述SC符号块数NBLK的计算公式为：公式2中，NCBPB是数据字段每个符号块的编码比特数，取值由SIG-A指示的编码调制方案和空间流数目共同决定，当该PPDU为非STBC发送时，mSTBC＝1，当该PPDU为STBC方式发送时，mSTBC＝2，当该PPDU为准正交STBC方式发送时，mSTBC＝4。3.根据权利要求1所述的兼容多种帧格式的MIMO通信系统的接收方法，其特征在于：所述数据字段的OFDM符号数Nsym的计算公式为：公式3中，Length是SIG-A表示该PPDU数据载荷的子字段，单位是字节，NCBPS表示每个OFDM符号中编码比特数，NCBPS值取决于SIG-A指示的编码调制方案和空间流数目，lcm{·}表示取最小公倍数，根据SIG-A的NSTS/PAID子字段的指示得到空间流数NSTS，LCW和R分别表示低密度奇偶检验编码码字的码长和码率，当该PPDU为非STBC发送时，mSTBC＝1，当该PPDU为STBC方式发送时，mSTBC＝2，当该PPDU为准正交STBC方式发送时，mSTBC＝4。4.根据权利要求1所述的兼容多种帧格式的MIMO通信系统的接收方法，其特征在于：所述本站点所对应的空时流数及相应的位置的计算方法为：首先根据SIG-A中的子字段GroupID的取值确定本站点所对应的用户索引号，然后根据NSTS/PAID确定本站点所对应的空时流数NSTS,u及相应的位置，u表示用户索引号；当u＝0时，第1个到第NSTS,0个空时流为发送到用户0的空时流，当u≠0时，第个到第个空时流为用户u的空时流，其中，NSTS,i为SIG-A中MU[i]NSTS子字段指示的用户i对应的空时流数目。5.根据权利要求1所述的兼容多种帧格式的MIMO通信系统的接收方法，其特征在于，所述步骤(5)中根据SIG-A中的子字段的信息判断该PPDU是否与本站点有关的具体判断方法为：接收机根据SIG-A中的子字段GroupID与子字段NSTS/PAID的指示，判断该PPDU与是否与本站点有关，若满足如下任意一个条件，则表示该PPDU与本站点无关，否则与本站点有关：当GroupID＝0或者63时，SIG-A中PAID子字段指示的接收者非本站点；当GroupID的赋值为1～62之间的某个数时，本站点不属于SIG-A中GroupID子字段指示的分组号所对应的站点集合；当GroupID的赋值为1～62之间的某个数时，本站点属于SIG-A中GroupID子字段指示的分组号所对应的站点集合，但是SIG-A中MU[u]NSTS子字段的值为0，u为本站点所对应的用户的索引号。6.根据权利要求1所述的兼容多种帧格式的M...

【专利技术属性】
技术研发人员：何世文，吴波，王海明，黄永明，张军，洪伟，江华，
申请(专利权)人：江苏中兴微通信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32