一种自组网物理层帧结构及无线通讯方法技术

本发明专利技术提供一种基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法及装置，方法包括：由发送端基于待发送信息，按预定的物理层帧结构进行组帧，结合数据扰码、信道交织和调制处理，生成目标数据帧；其中，发送端为自组网中任一发送目标信息的节点；预定的物理层帧结构包括前导部分，前导部分包括PB0部分和PB1部分；由接收端接收目标数据帧，并解析目标数据帧，得到目标数据帧中前导部分的PB0部分和PB1部分；由接收端基于PB0部分，估计目标数据帧的频偏并校正；基于PB1部分，完成目标数据帧的快速同步，并结合解调和译码处理，得到待发送信息。本发明专利技术通过物理层帧结构的设计可以使自组网设备降低传输时延，降低系统对多普勒频移的敏感性。降低系统对多普勒频移的敏感性。降低系统对多普勒频移的敏感性。

【技术实现步骤摘要】
一种自组网物理层帧结构及无线通讯方法


[0001]本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种自组网物理层帧结构及无线通讯方法。

技术介绍

[0002]自组网是一种有别于常见的蜂窝网的组网形态。它具有去中心化的特点，不需要配置或需要极少的配置通讯节点以外的的设备就可以自行组网，从而能实现网络中任意两点之间的多跳通讯。
[0003]目前自组网物理层的帧结构主要有两大类：一是基于CSMA协议的物理层帧结构，此类帧结构一般需要考虑冲突带来的重传，帧字段中包含重传反馈等内容；二是基于TDMA协议的物理层帧结构，此类帧结构不需要考虑冲突，一般是将无线帧划分为若干个时隙，采用时隙作为调度对象，帧字段中包含同步、校验等内容。
[0004]目前采用CSMA自组网协议的物理层帧结构，会存在冲突碰撞，在节点数量较多时，传输效率较低。采用TDMA自组网协议的物理层帧结构，存在组网过程繁琐，消耗时间过长，同时存在多普勒频移严重等问题，影响自组网络的构建速度、网络性能等。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种自组网物理层帧结构及无线通讯方法，用以解决现有技术中自组网传输效率低、多普勒频移严重的缺陷，通过优化物理层帧结构尤其是前导部分，实现单载波频域均衡的高精度频偏估计及快速同步，使自组网设备降低传输时延，降低系统对多普勒频移的敏感性。
[0006]本专利技术提供一种基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法，包括：
[0007]由发送端基于待发送信息，按预定的物理层帧结构进行组帧，结合数据扰码、信道交织和调制处理，生成目标数据帧；其中，所述发送端为自组网中任一发送目标信息的节点；所述预定的物理层帧结构包括前导部分，所述前导部分包括PB0部分和PB1部分，用于完成同步和频偏校正；
[0008]由接收端接收所述目标数据帧，并解析所述目标数据帧，得到目标数据帧中前导部分的PB0部分和PB1部分；
[0009]由接收端基于所述PB0部分，估计所述目标数据帧的频偏并校正；基于所述PB1部分，完成所述目标数据帧的快速同步，并结合解调和译码处理，得到所述待发送信息。
[0010]根据本专利技术提供的基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法，所述PB0部分包括UW序列和调制序列，用于完成频偏校正；所述PB1部分包括循环前缀CP序列、独特码UW
‑
L序列和循环后缀CP序列，用于完成同步。
[0011]根据本专利技术提供的基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法，所述UW序列包括20个UW序列，所述调制序列包括16个调制符号，其中，
[0012]所述20个UW序列中前16个UW序列用于帧到达检测PD和粗频率同步CFE，所述20个
UW序列中后4个UW序列用于帧粗定时同步检测CTE；
[0013]所述16个调制符号中前3个符号为空符号；所述16个调制符号中后13个符号为BAKER序列，用于实现精定时同步FTE。
[0014]根据本专利技术提供的基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法，所述PB0部分中的UW序列包括20个UW序列，其中，所述20个UW序列中前16个UW序列为长UW字，所述20个UW序列中后4个UW序列为短UW字；
[0015]相应的，
[0016]所述基于所述PB0部分，估计所述目标数据帧的频偏并校正，包括：
[0017]基于所述PB0部分，先利用短UW字进行一次粗频偏估计，再利用长UW字进行一次细频偏估计，基于估计结果，校正所述目标数据帧的频偏。
[0018]根据本专利技术提供的基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法，所述基于所述PB1部分，完成所述目标数据帧的快速同步，包括：
[0019]基于所述PB1部分，结合时频同步算法Schmid1和Cox，完成所述目标数据帧的快速同步。
[0020]根据本专利技术提供的基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法，所述信道交织包括两级交织、块内交织和子帧交织。
[0021]根据本专利技术提供的基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法，所述调制处理包括四相相移键控QPSK和16正交幅相调制16QAM。
[0022]本专利技术还提供一种基于基于预定的物理层帧结构的无线通讯装置，包括：
[0023]发送模块，用于由发送端基于待发送信息，按预定的物理层帧结构进行组帧，结合数据扰码、信道交织和调制处理，生成目标数据帧；其中，所述发送端为自组网中任一发送目标信息的节点；所述预定的物理层帧结构包括前导部分，所述前导部分包括PB0部分和PB1部分；
[0024]接收解析模块，用于由接收端接收所述目标数据帧，并解析所述目标数据帧，得到目标数据帧中前导部分的PB0部分和PB1部分；
[0025]估计输出模块，用于由接收端基于所述PB0部分，估计所述目标数据帧的频偏并校正；基于所述PB1部分，完成所述目标数据帧的快速同步，并结合解调和译码处理，得到所述待发送信息。
[0026]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一项所述基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法。
[0027]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法。
[0028]本专利技术提供一种基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法、装置、电子设备与存储介质，通过由发送端基于待发送信息，按预定的物理层帧结构进行组帧，结合数据扰码、信道交织和调制处理，生成目标数据帧；其中，所述发送端为自组网中任一发送目标信息的节点；所述预定的物理层帧结构包括前导部分，所述前导部分包括PB0部分和PB1部分，用于完成同步和频偏校正；由接收端接收所述目标数据帧，并解析所述目标数据帧，得到目标数
据帧中前导部分的PB0部分和PB1部分；由接收端基于所述PB0部分，估计所述目标数据帧的频偏并校正；基于所述PB1部分，完成所述目标数据帧的快速同步，并结合解调和译码处理，得到所述待发送信息。本专利技术通过优化物理层帧结构尤其是前导部分，实现单载波频域均衡的高精度频偏估计及快速同步，使自组网设备降低传输时延，降低系统对多普勒频移的敏感性。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。
[0030]图1是本专利技术提供的基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法的流程示意图；
[0031]图2是本专利技术提供的预定的物理层帧结构的结构示意图；
[0032]图3是本专利技术提供的基于预定的物理层帧结构的无线通讯装置的结构示意图；
[0033]图4是本专利技术提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法，其特征在于，包括：由发送端基于待发送信息，按预定的物理层帧结构进行组帧，结合数据扰码、信道交织和调制处理，生成目标数据帧；其中，所述发送端为自组网中任一发送目标信息的节点；所述预定的物理层帧结构包括前导部分，所述前导部分包括PB0部分和PB1部分，用于完成同步和频偏校正；由接收端接收所述目标数据帧，并解析所述目标数据帧，得到目标数据帧中前导部分的PB0部分和PB1部分；由接收端基于所述PB0部分，估计所述目标数据帧的频偏并校正；基于所述PB1部分，完成所述目标数据帧的快速同步，并结合解调和译码处理，得到所述待发送信息。2.根据权利要求1所述的基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法，其特征在于，所述PB0部分包括UW序列和调制序列，用于完成频偏校正；所述PB1部分包括循环前缀CP序列、独特码UW
‑
L序列和循环后缀CP序列，用于完成同步。3.根据权利要求2所述的基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法，其特征在于，所述UW序列包括20个UW序列，所述调制序列包括16个调制符号，其中，所述20个UW序列中前16个UW序列用于帧到达检测PD和粗频率同步CFE，所述20个UW序列中后4个UW序列用于帧粗定时同步检测CTE；所述16个调制符号中前3个符号为空符号；所述16个调制符号中后13个符号为BAKER序列，用于实现精定时同步FTE。4.根据权利要求1所述的基于预定的物理层帧结构的无线通讯方法，其特征在于，所述PB0部分中的UW序列包括20个UW序列，其中，所述20个UW序列中前16个UW序列为长UW字，所述20个UW序列中后4个UW序列为短UW字；相应的，所述基于所述PB0部分，估计所述目标数据帧的频偏并校正，包括：基于所述PB0部分，先利用短UW字进行一次粗频偏估...

【专利技术属性】
技术研发人员：代健美，李金城，唐晓刚，刘力天，高丽娟，李长青，李炯，陈龙，于凤坤，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：