專利名稱：一種物理層信號的發(fā)送方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信領域，尤其涉及一種物理層信號的發(fā)送方法、裝置及系統(tǒng)。
背景技術：
60GHz毫米波通信是一種定義在60GHz頻段的新興短距高速無線通信技術。由于世界各國在60GHz頻段附近有高達幾個GHz的免認證頻譜，60GHz毫米波技術擁有巨大的通信容量。米用60GHz毫米波技術定義WPAN (wireless personal area network,無線個域網)，可以方便地實現(xiàn)移動設備間的高速互聯(lián)以及移動設備在大尺寸電視、顯示器、投影儀上的無線顯示；此外，還可實現(xiàn)熱點地段超高速下載與同步，并能提供Gbps (billionsofbits per second,表示網絡交換貸款能力級別)的Internet (互聯(lián)網)接入,增強用戶的互聯(lián)網體驗。正因如此，它正得到全球廣泛的關注。目前，已經有ECMA 387 (EuropeanComputer Manufactures Association,歐洲計算機制造聯(lián)合會)、IEEE 802. 15. 3c (Institute of Electrical and Electronics Engineers,美國電氣和電子工程師協(xié)會)兩個60GHz標準發(fā)布，且另外一個標準IEEE 802. Ilad正在制定當中。已有的60GHz毫米波標準都定義了 WPAN物理層信號發(fā)送的方法，其典型幀結構如附圖I所示。其中，STF(short training field,短訓練域)為短訓練序列部分,CE(channelestimation,信道估計)為用于信道估計的輔助序列。STF為16個Gal28序列和I個_Gal28序列；CE也由土Gal28與土Gbl28序列組成，如附圖2所不。Gal28與Gbl28均為長度為128的Golay序列?；谠搸Y構進行物理層信號的發(fā)送，接收端可以利用STF進行突發(fā)幀捕獲、頻偏估計與補償、相偏估計與補償、定時誤差估計與補償?shù)?；利用CE進行信道估計；然后恢復幀頭(Header)及數(shù)據(jù)塊(BLK)的信息。上述現(xiàn)有的物理層信號的發(fā)送方法的技術方案中沒有充分考慮射頻非理想因素的影響。對于60GHz毫米波信號而言，由于頻點高、帶寬大，射頻器件將不可避免地存在非理想因素的影響。典型地，射頻器件存在功放過程產生的非線性影響、IQ (inphase，同相分量quadrature，正交分量)失衡的影響。盡管針對功放過程產生的非線性影響、IQ失衡有一些基于盲估計的解決方案，但對于60GHz系統(tǒng)而言，接收機復雜度過高，且缺乏可實現(xiàn)性。此外，基于Gal28的幀捕獲無法利用多徑能量提高捕獲的魯棒性，并將因為60GHz系統(tǒng)過大的載波頻偏而只能采用差分相干法進行捕獲，相關檢測器在理想信道下具有較好的檢測性能。然而，在信道多徑的影響下，檢測器的性能將顯著下降。此外，雖然采用復相關的方法可以對抗載波相偏，但在大頻偏的影響下，旋轉的相位不同，會使相關值大小受到較大的影響，進而影響捕獲性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種物理層信號的發(fā)送方法、裝置及系統(tǒng)，能夠通過簡單的捕獲方法實現(xiàn)物理層信號幀捕獲，提高捕獲性能。為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供了一種物理層信號的發(fā)送方法，所述物理層信號的發(fā)送方法包括構建物理層信號的信號幀，所述信號幀包括一個單頻序列，所述單頻序列用于使接收裝置根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲，所述單頻序列包括多個單一頻率的預設的符號；在物理層發(fā)送所述信號幀。相應地，本發(fā)明實施例還提供了一種物理層信號的接收方法，所述物理層信號的接收方法包括接收物理層信號的信號巾貞;若接收到的所述物理層信號的信號幀中包括一個單頻序列，根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲，所述單頻序列包括多個單一頻率的預設的符號。
相應地，本發(fā)明實施例還提供了一種物理層信號的發(fā)送裝置，所述物理層信號的發(fā)送裝置包括信號幀構建模塊，用于構建物理層信號的信號幀，所述信號幀包括一個單頻序列，所述單頻序列用于使接收裝置根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲，所述單頻序列包括多個單一頻率的預設的符號；發(fā)送模塊，用于在物理層發(fā)送所述信號幀。相應地，本發(fā)明實施例還提供了一種物理層信號的接收裝置，所述物理層信號的接收裝置包括接收模塊，用于接收物理層信號的信號幀；頻域幀捕捉模塊，用于若接收模塊接收到的物理層信號的信號幀中包括一個單頻序列，所述頻域幀捕捉模塊根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲，所述單頻序列包括多個單一頻率的預設的符號。相應地，本發(fā)明實施例還提供了一種物理層信號的傳輸系統(tǒng)，包括如前文所述的物理層信號的發(fā)送裝置和物理層信號的接收裝置。實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果通過構建了包括一個單頻序列的信號幀，可以便于接收端在頻域對所述信號幀進行捕獲，不僅克服了頻偏造成的影響，而且可以有效利用多徑能量，提高捕獲性能。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是現(xiàn)有技術中60GHz毫米波標準中定義的WPAN物理層信號的典型幀結構示意圖；圖2是圖I所示的典型信號幀中的STF和CE的組成結構示意圖；圖3是本發(fā)明實施例中一種物理層信號傳輸系統(tǒng)的組成結構示意圖；圖4是本發(fā)明實施例提出的信號幀示意圖；圖5是本發(fā)明實施例提出的STF的結構示意圖6是本發(fā)明實施例中一種物理層信號的發(fā)送裝置的組成結構示意圖；圖7是本發(fā)明實施例中一種物理層信號的接收裝置的組成結構示意圖；圖8是本發(fā)明實施例中一種物理層信號的發(fā)送方法的流程示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。圖3是本發(fā)明實施例中一種物理層信號傳輸系統(tǒng)的組成結構示意圖。如圖所示本發(fā)明提出的物理層信號傳輸系統(tǒng)包括物理層信號的發(fā)送裝置10和物理層信號的接收裝置 20，其中物理層信號的發(fā)送裝置10用于構建物理層信號的信號幀，所述信號幀包括一個單頻序列，所述單頻序列用于使接收裝置根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲，所述單頻序列包括多個單一頻率的預設的符號；在物理層發(fā)送所述信號幀。物理層信號的接收裝置20用于接收物理層信號的信號幀；當接收到的物理層信號的信號幀中包括一個單頻序列時，根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲。圖6是本發(fā)明實施例中一種物理層信號的發(fā)送裝置的組成結構示意圖。如圖所示本實施例中的物理層信號的發(fā)送裝置包括信號幀構建模塊110，用于構建物理層信號的信號幀，所述信號幀包括一個單頻序列，所述單頻序列用于使接收裝置根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲，即頻域幀捕獲，所述單頻序列包括多個單一頻率的預設的符號。具體的，本實施例中所述物理層信號的信號幀可以如圖4所示，其中BLK (block)為數(shù)據(jù)塊，是通信實際需要發(fā)送的數(shù)據(jù)內容。與背景技術中提到的典型幀的結構區(qū)別在于(1)用于對信號幀在時域及頻域進行估計和補償?shù)腟TF不同，具體可以參考圖5所示，本實施例中的STF由一個長度為M的單頻序列SFSm、N個Ga128和I個-Ga128序列組成，其中SFSm序列為ejlW2，n=l, 2，…，Μ。一般而言，M為128的整數(shù)倍。其中單頻序列SFSm可以用于頻域幀捕獲及IQ失衡參數(shù)估計。而N個Ga128將用于頻偏估計與補償、相偏估計與補償、定時誤差估計與補償，后續(xù)的I個-Ga128將用于巾貞定界。一般來說SFSm需要在信號巾貞中位于BLK之前,如圖4所不本實施例中的SFSm位于信號幀中的首部分STF中，這樣接收裝置可以在頻域幀捕獲成功后立即執(zhí)行IQ失衡的估計及補償，可以使后續(xù)的輔助序列及有效數(shù)據(jù)部分都能得到補償。而訓練數(shù)據(jù)塊TBLK，與BLK的結構一樣都為GI+DATA (GI，guard interval，保護間隔)，只是TBLK中的DATA為預設的已知符號，用于在均衡之后完成畸變星座估計。需要強調的是，TBLK為可選域，是否出現(xiàn)由在信號幀中Header中的某個字段定義。這是因為針對某些低階調制，如BPSK (binary phase shift keying, 二進制相移鍵控調制)、QPSK(quadrature phase shift keying,正交相移鍵控調制),功放過程產生的非線性影響較小，可以選擇不用訓練估計出畸變星座以提高效率；而針對某些高階調制功放過程產生的非線性影響較為嚴重，如16QAM(quadrature amplitude modulation,正交幅度調制)、64QAM,貝丨J一般需要TBLK，以便接收裝置估計失真星座圖，并基于畸變星座完成信號解調，以克服功放過程產生的非線性影響。TBLK的DATA段用于由功放過程產生的非線性影響引起的畸變星座點估計，其調制方式應與BLK的DATA段即有效數(shù)據(jù)負載部分相同。對于發(fā)送模塊120在發(fā)送信號巾貞之前對信號幀采用的不同調制方式，TBLK的DATA段的具體內容可以有所不同，但構建得到的TBLK應保證在對應調制方式下調制得到的所有星座點都能夠等概的分布，以保證在一定訓練序列長度下畸變星座估計整體估計性能最佳。一般來說TBLK在信號幀中都位于BLK之前，這樣非線性抑制模塊240就可以根據(jù)估計得到的失真星座圖對后面的有效BLK進行判決解調，從而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信號的功放過程產生的非線性影響進行消除。而SFSM—般會出現(xiàn)在TBLK之前，因為可以對TBLK進行IQ失衡的估計和補償，而STF、CE及幀頭Header部分并未對功放過程產生的非線性影響進行消除，這主要是因為這幾個部分序列通常都是采用BPSK調制，其受功放過程產生的非線性影響很小，可以不用對抗功放過程產生的非線性影響。發(fā)送模塊120,用于基于所述信號巾貞發(fā)送物理層信號。
圖7是本發(fā)明實施例中一種物理層信號的接收裝置的組成結構示意圖。如圖所示本實施例中的物理層信號的接收裝置至少可以包括接收模塊210，用于接收物理層信號的信號幀；頻域幀捕捉模塊220，用于若接收模塊接收到的物理層信號的信號幀中包括一個單頻序列，所述頻域幀捕捉模塊220根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲，所述單頻序列包括多個單一頻率的預設的符號。在本實施例中，利用如圖5所示的單頻序列SFSm在頻域對信號幀進行捕獲，即頻域幀捕獲。由于單頻序列在頻域上為一個沖擊，因此物理層信號的接收裝置20利用單頻序列進行幀捕獲的方式可以為判斷一段長為M的序列的頻域峰值是否到達一定的門限。如果到達，那么我們可以認為單頻序列已經出現(xiàn)，則判斷數(shù)據(jù)幀已經到達，頻域幀捕獲成功，否則為無數(shù)據(jù)幀到達。具體如下式所示Γ (k) =max {| F(k) (I) |，| F(k) (2) |，…，| F(k) (M) |}
|T(k)>；7, Hl{
| r(k)<//, H0其中，{F(k)⑴，F(xiàn)(k)⑵，…，F(xiàn)(k) (M)}為接收模塊210接收到的信號序列{r (k+1)，r (k+2)，…，r (k+M)}的 FFT (Fast Fourier Transform,快速傅里葉變換)變換結果。如果上式中H1假設成立，則{r(k+l)，r(k+2)，…，r(k+M)}可判斷為單頻序列，從而幀捕獲成功。已有研究表明，單頻序列經過多徑串擾之后仍為單頻序列，信道多徑僅引起了固定的相位偏差。因此基于SFSm的頻域幀捕獲在多徑信道下性能不會受到損失。此外，在載波頻偏的影響下，頻率的單一性仍不會受到影響，因此與傳統(tǒng)方案不同，本發(fā)明實施例基于SFSm的捕獲可在大頻偏的影響下保持較好性能。進一步的，物理層信號的接收裝置還可以包括IQ失衡估計模塊230，用于根據(jù)所述接收到的單頻序列進行IQ失衡估計。本實施例中所述接收模塊210接收到的單頻序列SFSm序列各符號的相位依次增加ii /2，即可以表示為&_ηπ/2，η=1，2，···，Μ。IQ失衡估計模塊230可以根據(jù)接收到的SFSm序列的信號通過估計算法獲取IQ失衡參數(shù)，
權利要求
1.一種物理層信號的發(fā)送方法，其特征在于，所述物理層信號的發(fā)送方法包括 構建物理層信號的信號幀，所述信號幀包括一個單頻序列，所述單頻序列用于使接收裝置根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲，所述單頻序列包括多個單一頻率的預設的符號； 在物理層發(fā)送所述信號幀。
2.如權利要求I所述的物理層信號的發(fā)送方法，其特征在于，所述單頻序列被包含在所述信號幀中的短訓練序列部分，所述短訓練序列部分用于使接收裝置根據(jù)所述短訓練序列部分對所述信號幀在時域及頻域進行估計和補償。
3.如權利要求I或2所述的物理層信號的發(fā)送方法，其特征在于，所述單頻序列中各所述符號的相位依次增加π/2。
4.如權利要求f3中任一項所述的物理層信號的發(fā)送方法，其特征在于，所述單頻序列位于所述信號幀中的數(shù)據(jù)塊之前。
5.如權利要求廣4中任一項所述的物理層信號的發(fā)送方法，其特征在于，所述信號幀還包括一個預設的訓練數(shù)據(jù)塊，所述訓練數(shù)據(jù)塊用于使接收裝置根據(jù)所述訓練數(shù)據(jù)塊抑制功放過程產生的非線性影響。
6.如權利要求5所述的物理層信號的發(fā)送方法，其特征在于，在所述在物理層發(fā)送所述信號幀之前，所述方法還包括將所述信號幀調制到射頻，所述訓練數(shù)據(jù)塊經過所述調制后得到的所有星座點為等概分布。
7.如權利要求5或6所述的物理層信號的發(fā)送方法，其特征在于所述訓練數(shù)據(jù)塊位于所述信號幀中的數(shù)據(jù)塊之前。
8.如權利要求5 7中任一項所述的物理層信號的發(fā)送方法，其特征在于所述單頻序列位于所述訓練數(shù)據(jù)塊之前。
9.一種物理層信號的接收方法，其特征在于，所述物理層信號的接收方法包括 接收物理層信號的信號幀； 若接收到的所述物理層信號的信號幀中包括一個單頻序列，根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲，所述單頻序列包括多個單一頻率的預設的符號。
10.如權利要求9所述的物理層信號的接收方法，其特征在于，所述單頻序列被包含在所述信號幀中的短訓練序列部分，所述短訓練序列部分用于對所述信號幀在時域及頻域進行估計和補償。
11.如權利要求9或10所述的物理層信號的接收方法，其特征在于，所述單頻序列中各所述符號的相位依次增加η /2，在所述根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲之后，所述物理層信號的接收方法還包括 根據(jù)所述單頻序列進行IQ失衡估計。
12.如權利要求911中任一項所述的物理層信號的接收方法，其特征在于，所述單頻序列位于所述信號幀中的數(shù)據(jù)塊之前。
13.如權利要求擴12中任一項所述的物理層信號的接收方法，其特征在于，所述包括一個單頻序列的信號幀中還包括一個預設的訓練數(shù)據(jù)塊，在所述根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲之后，所述物理層信號的接收方法還包括 根據(jù)所述訓練數(shù)據(jù)塊抑制功放過程產生的非線性影響。
14.如權利要求13所述的物理層信號的接收方法，其特征在于，所述根據(jù)所述訓練數(shù)據(jù)塊抑制功放過程產生的非線性影響包括 根據(jù)所述訓練數(shù)據(jù)塊估計失真星座圖； 利用所述失真星座圖進行所述物理層信號的判決解調。
15.如權利要求13或14所述的物理層信號的接收方法，其特征在于，所述訓練數(shù)據(jù)塊位于所述信號幀中的數(shù)據(jù)塊之前。
16.如權利要求13 15中任一項所述的物理層信號的接收方法，其特征在于，所述單頻序列位于所述訓練數(shù)據(jù)塊之前。
17.—種物理層信號的發(fā)送裝置，其特征在于，所述物理層信號的發(fā)送裝置包括 信號幀構建模塊，用于構建物理層信號的信號幀，所述信號幀包括一個單頻序列，所述單頻序列用于使接收裝置根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲，所述單頻序列包括多個單一頻率的預設的符號； 發(fā)送模塊，用于在物理層發(fā)送所述信號幀。
18.如權利要求17所述的物理層信號的發(fā)送裝置，其特征在于，所述單頻序列被包含在所述接收到的信號幀中的短訓練序列部分，所述短訓練序列部分用于使接收裝置根據(jù)所述短訓練序列部分對所述信號幀在時域及頻域進行估計和補償。
19.如權利要求17或18述的物理層信號的發(fā)送裝置，其特征在于，所述單頻序列中各所述符號的相位依次增加η/2。
20.如權利要求17 19中任一項所述的物理層信號的發(fā)送裝置，其特征在于，所述單頻序列位于所述信號幀中的數(shù)據(jù)塊之前。
21.如權利要求17 20中任一項所述的物理層信號的發(fā)送裝置，其特征在于，所述信號幀還包括一個預設的訓練數(shù)據(jù)塊，所述訓練數(shù)據(jù)塊用于使接收裝置根據(jù)所述訓練數(shù)據(jù)塊抑制功放過程產生的非線性影響。
22.如權利要求21所述的物理層信號的發(fā)送裝置，其特征在于，所述發(fā)送模塊在物理層發(fā)送所述信號幀之前先將所述信號幀調制到射頻，所述訓練數(shù)據(jù)塊經過調制后得到的所有星座點為等概分布。
23.如權利要求21或22所述的物理層信號的發(fā)送裝置，其特征在于，所述訓練數(shù)據(jù)塊位于所述信號幀中的數(shù)據(jù)塊之前。
24.如權利要求2廣23中任一項所述的物理層信號的發(fā)送裝置，其特征在于，所述單頻序列位于所述訓練數(shù)據(jù)塊之前。
25.—種物理層信號的接收裝置，其特征在于，所述物理層信號的接收裝置包括 接收模塊，用于接收物理層信號的信號幀； 頻域幀捕捉模塊，用于若接收模塊接收到的物理層信號的信號幀中包括一個單頻序列，所述頻域幀捕捉模塊根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲，所述單頻序列包括多個單一頻率的預設的符號。
26.如權利要求25所述的物理層信號的接收裝置，其特征在于，所述單頻序列被包含在所述信號幀中的短訓練序列部分，所述短訓練序列部分用于對所述信號幀在時域及頻域進行估計和補償。
27.如權利要求25或26所述的物理層信號的接收裝置，其特征在于，所述單頻序列中各所述符號的相位依次增加η/2，所述物理層信號的接收裝置還包括 IQ失衡估計模塊，用于根據(jù)所述單頻序列進行IQ失衡估計。
28.如權利要求25 27中任一項所述的物理層信號的接收裝置，其特征在于，所述單頻序列位于所述信號幀中的數(shù)據(jù)塊之前。
29.如權利要求25 28中任一項所述的物理層信號的接收裝置，其特征在于，所述包括一個單頻序列的信號幀中還包括一個預設的訓練數(shù)據(jù)塊，所述物理層信號的接收裝置還包括 非線性抑制模塊，用于根據(jù)所述訓練數(shù)據(jù)塊抑制功放過程產生的非線性影響。
30.如權利要求29所述的物理層信號的接收裝置，其特征在于，所述非線性抑制模塊包括 失真星座圖估計單元，用于根據(jù)所述訓練數(shù)據(jù)塊估計失真星座圖； 判決解調單元，用于利用所述失真星座圖進行所述物理層信號的判決解調。
31.如權利要求29或30所述的物理層信號的接收裝置，其特征在于，所述訓練數(shù)據(jù)塊位于所述信號幀中的數(shù)據(jù)塊之前。
32.如權利要求29 31中任一項所述的物理層信號的接收裝置，其特征在于，所述單頻序列位于所述訓練數(shù)據(jù)塊之前。
33.一種物理層信號的傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括如權利要求17 24中任一項所述的物理層信號的發(fā)送裝置和如權利要求25 32中任一項所述的物理層信號的接收裝置。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種物理層信號的發(fā)送方法、裝置和系統(tǒng)，其中所述物理層信號的發(fā)送方法包括構建物理層信號的信號幀，所述信號幀包括一個單頻序列，所述單頻序列用于使接收裝置根據(jù)所述單頻序列在頻域對所述信號幀進行捕獲，所述單頻序列包括多個單一頻率的預設的符號；基于所述信號幀發(fā)送物理層信號。采用本發(fā)明，可以便于接收端在頻域對所述信號幀進行捕獲，不僅克服了頻偏造成的影響，而且可以有效利用多徑能量，提高捕獲性能。
文檔編號H04L1/00GK102769509SQ20121018597
公開日2012年11月7日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權日2012年6月7日
發(fā)明者劉培, 張昌明, 肖振宇 申請人:華為技術有限公司