本发明专利技术公开一种无线自组织网络中基于OFDM技术的物理层帧结构配置方法，生成由相互独立的前导字、帧控制头、有效数据段和延时保护数据组成的帧；所述的前导字包括1个或2个OFDM符号，所述的帧控制头包括1个OFDM符号，所述的有效数据段包括整数个OFDM符号，由1个或多个突发组成，所述的延时保护数据不包含OFDM信号。本发明专利技术帧结构的设计可以有效的缓解相位噪声对于OFDM通信系统的影响，同时提高了OFDM带宽的利用率，从而提高了无线通信的质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信领域，具体是一种在无线自组织网络中基于正交频分复用技术(OFDM)的物理层帧结构。
技术介绍
传统的无线蜂窝通信网络，需要固定的网络设备和基站支持，才能够进行数据的转发和用户的服务控制。而无线自组织网络MANET(Mobile Ad Hoc Network)，不需要固定的设备支持，各个节点即用户终端可以自行组网。通信时，其他的用户节点可以作为数据转发的中间节点。这种网络组织形式在一定的程度上削弱了传统无线网络的地理局限性，其高效便捷的特性适用于一些紧急场合的通信需要，在军事通信中占有很重要的位置。但是，无线自组织网络也存在着网络带宽受限，安全性不高等弊端。为了降低无线自组织网络中弊端对于通信的影响，正交频分复用技术OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)，得到了广泛的应用。正交频分复用技术就是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。OFDM技术能够在窄带带宽下发出大量的数据，这对于无线自组织网络中的有限带宽传输有很大的帮助。同时，该技术可以自动地检测到传输介质下哪一个特定的载波存在高的信号衰减或干扰脉冲，然后采取合适的调制措施来使指定频率下的载波进行成功通信，这可以很好的解决无线通信中信道干扰的问题。但是，尽管有诸多的优点，OFDM技术也存在着一定的缺陷。整个OFDM系统对各个子载波之间的正交性要求格外严格，任何一点小的载波频偏都会破坏子载波之间的正交性，引起ICI。所以，OFDM系统对于相位噪声和载波频偏十分敏感。另外，OFDM信号由多个子载波信号组成，这些子载波信号由不同的调制符号独立调制。同传统的恒包络的调制方法相比，OFDM调制存在一个很高的峰值因子。因为OFDM信号是很多个小信号的总和，这些小信号的相位是由要传输的数据序列决定的。对某些数据，这些小信号可能同相，而在幅度上叠加在一起从而产生很大的瞬时峰值幅度。而峰均比过大，将会增加A/D和D/A的复杂性，而且会降低射频功率放大器的效率。同时，在发射端，放大器的最大
输出功率就限制了信号的峰值，这会在OFDM频段内和相邻频段之间产生干扰。在通信中，帧是长度固定或可变的数据包，其依照数字传输的通信协议编码。帧结构限定了复用器将通信信道划分成帧以用于传输的方式。OFDM系统的帧结构对系统的性能有主要影响。目前，对高性能OFDM和OFDM帧结构的选择有限。因此，需要为高性能OFDM系统提供一种新的帧结构设计来弥补OFDM技术在应用于无线通信时所存在的缺陷。
技术实现思路
针对上述现有技术中OFDM在无线通信中存在的缺陷的不足，本专利技术的目的是提出一种基于无线自组织网络物理层的帧结构及其配置方法，可以有效地减轻相位噪声对系统通信的影响，同时可以有效的利用OFDM带宽，提高无线通信的质量。一种无线自组织网络中基于OFDM技术的物理层帧结构配置方法，其特点在于，生成由相互独立的前导字、帧控制头、有效数据段和延时保护数据组成的帧；所述的前导字包括1个或2个OFDM符号，所述的帧控制头包括1个OFDM符号，所述的有效数据段包括整数个OFDM符号，由1个或多个突发组成，所述的延时保护数据不包含OFDM信号。时隙种类分为节点发现段、基本通信时隙和业务通信时隙；所述的节点发现段包括1ms时隙和2ms时隙，所述的基本通信时隙为1ms时隙，所述的业务通信时隙包括2ms和4ms时隙。所述的前导字包括长前导和短前导两种；所述的长前导由两个OFDM符号组成：第一个OFDM符号使用编号为四的倍数的子载波，在时域上的波形为4个重复的抽样值为512的分片组成，分片的前部带有循环前缀；第二个OFDM符号使用偶数个子载波，其时域结构由2个重复的抽样值为1024的分片组成，并带有一个循环前缀；所述的短前导占用1个OFDM符号，其时域结构由2个重复的抽样值为1024的分片组成，并带有一个循环前缀。所述的帧控制头的长度为一个OFDM符号，使用BPSK调制方式和1/2速率的编码；帧控制头中包括整个数据帧的具体的调制信息，其中3bit表示调制方式，2bit表示码长，码率占2bit长度，突发中的OFDM符号个数占10bit长度，头校验序列占8bit长度。所述的有效数据段由整数个OFDM符号组成，每个符号时间为90μs，选择突发的个数由MAC层的通道性质确定。循环前缀的长度为10，数据的长度为80。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该帧结构的设计可以有效的缓解相位噪声对于OFDM通信系统的影响，同时提高了OFDM带宽的利用率，从而提高了无线通信的质量。附图说明图1为本专利技术基于无线自组织网络物理层的帧结构示意图；图2为长前导的时域结构；图3为短前导的时域结构；图4为物理层帧数据部分结构。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。一.无线自组织网络物理层本专利技术所设计的帧结构，主要针对于基于OFDM技术的无线自组织网络。所以无线自组织网络的物理层参数对于帧结构的设计尤为重要。所设计的帧结构是针对于无线自组织网络的物理层的基本参数设计而成的，可以很好的用于物理层数据信息的传输。二.物理层帧结构图2为本专利技术基于无线自组织网络物理层的帧结构示意图，参考MAC部分的设计，可以根据MAC层的具体参数来设计出物理层适配MAC后的几种帧结构。物理层的帧结构主要由四部分构成，分别为：前导字，帧控制头，有效数据段和延时保护数据。1.前导字前导字分为两种——长前导和短前导。长前导结构如图2所示，由两个OFDM符号组成。第一个OFDM符号只使用编号为4的倍数的子载波，在时域上的波形为4个重复的抽样值为512的分片组成，分片的前部带有循环前缀(CP)；第二个OFDM符号仅使用偶数个子载波，其时域结构由2个重复的抽样值为1024的分片组成，并带有一个循环前缀。短前导结构如图3所示。短前导占用1个OFDM符号，其时域结构由2个重复的抽样值为1024的分片组成，并带有一个循环前缀。2.帧控制头帧控制头(FCH)部分的长度为一个OFDM符号。使用BPSK调制方式和1/2速率的编码。FCH中包含的信息如表1所示：表1帧控制(FCH)的具体信息参数名大小(bit)调制方式3码长2码率2突发中OFDM符号个数10头校验序列8由表1可以看出，该帧结构的信息域子带填充的速率域由7个比特组成，可以根据这7个比特的信息，确定该速率域所在子带包含的数据域的调制方式和码长以及编码速率。当调制方式为001，码率为01时，所对应的数据域的调制方式为BPSK，编码速率为1/2，相当于每副载波每OFDM符号上的编码比特数为1比特，每副载波每OFDM符号可以传输的数据比特数为1/2比特；当调制方式为001，码率为11时，所对应的数据域的调制方式为BPSK，编码速率为3/4，相当于每副载波每OFDM符号上的编码比特数为1比特，每副载波每OFD本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无线自组织网络中基于OFDM技术的物理层帧结构配置方法，其特征在于，生成由相互独立的前导字、帧控制头、有效数据段和延时保护数据组成的帧；所述的前导字包括1个或2个OFDM符号，所述的帧控制头包括1个OFDM符号，所述的有效数据段包括整数个OFDM符号，由1个或多个突发组成，所述的延时保护数据不包含OFDM信号。
【技术特征摘要】
1.一种无线自组织网络中基于OFDM技术的物理层帧结构配置方法，其特征在于，生成由相互独立的前导字、帧控制头、有效数据段和延时保护数据组成的帧；所述的前导字包括1个或2个OFDM符号，所述的帧控制头包括1个OFDM符号，所述的有效数据段包括整数个OFDM符号，由1个或多个突发组成，所述的延时保护数据不包含OFDM信号。2.根据权利要求1所述的物理层帧结构配置方法，其特征在于，时隙种类分为节点发现段、基本通信时隙和业务通信时隙；所述的节点发现段包括1ms时隙和2ms时隙，所述的基本通信时隙为1ms时隙，所述的业务通信时隙包括2ms和4ms时隙。3.根据权利要求1所述的物理层帧结构配置方法，其特征在于，所述的前导字包括长前导和短前导两种；所述的长前导由两个OFDM符号组成：第一个OFDM符号使用编号为四的倍数的子载波，在时域上的波形为4个重复的抽样值为512...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙飞，归琳，刘勃，田丰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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