專利名稱：短程無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，尤其涉及短程無線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以及接收方法，屬于無線通信的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的無線網(wǎng)絡(luò)通信多是分組傳輸?shù)模词瞻l(fā)信機(jī)之間每次只傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)包，在每一次數(shù)據(jù)傳輸開始之前收發(fā)信機(jī)之間都要進(jìn)行時(shí)間和頻率同步。在基于擴(kuò)頻的系統(tǒng)里，時(shí)間同步應(yīng)找到擴(kuò)頻序列的邊界，以及序列中每個(gè)元素對應(yīng)脈沖的最佳采樣時(shí)刻。而頻率同步是使接收端和發(fā)射端的載波頻率保持一致，以消除頻率偏移對數(shù)據(jù)解調(diào)的影響。因此，時(shí)頻同步是現(xiàn)代無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的兩個(gè)問題。
在基于擴(kuò)頻的系統(tǒng)里，擴(kuò)頻序列一般都具有良好的自相關(guān)特性，通過使用已知的擴(kuò)頻序列作為接收機(jī)本地的參考信號(hào)，常規(guī)的時(shí)間同步可以靠接收信號(hào)和接收機(jī)本地的參考信號(hào)之間做滑動(dòng)相關(guān)來完成。當(dāng)接收信號(hào)中的擴(kuò)頻序列和參考信號(hào)中的擴(kuò)頻序列對齊時(shí)，相關(guān)值會(huì)表現(xiàn)出一個(gè)峰值，而在其它情況下，相關(guān)值接近于零。但是，當(dāng)接收信號(hào)中存在較大的頻偏時(shí)，接收信號(hào)和接收機(jī)本地參考信號(hào)的滑動(dòng)相關(guān)值會(huì)受到很大影響，在某些頻偏下，即使接收信號(hào)中的擴(kuò)頻序列和參考信號(hào)中的擴(kuò)頻序列對齊時(shí)，相關(guān)值也接近于零。接收信號(hào)中出現(xiàn)這么大的頻偏主要是因?yàn)槎坛虩o線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)上都使用低造價(jià)的晶體振蕩器，這種振蕩器的偏差可以達(dá)到±40ppm，對于工作在2.4GHz頻段的系統(tǒng)來講，這么大的偏差可以造成192KHz的頻率偏移，如果一個(gè)擴(kuò)頻序列的周期是16μs，則意味著在這一個(gè)周期里頻偏造成的相位偏差達(dá)到了6.14π。
為了能夠使用滑動(dòng)相關(guān)的方法完成時(shí)間同步，需要先估計(jì)出頻偏的大小并根據(jù)估計(jì)值對接收信號(hào)予以校正。前后差分是頻偏估計(jì)中常用的一種方法，它利用接收信號(hào)中前同步頭處擴(kuò)頻序列的周期性，相隔一個(gè)擴(kuò)頻序列周期對前后兩個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行差分，即后一個(gè)點(diǎn)乘以前一個(gè)點(diǎn)的共軛，以去掉接收信號(hào)中擴(kuò)頻序列本身的相位，只留下頻偏造成的相位差，從而估計(jì)出頻偏的值。但是，因?yàn)橄辔还烙?jì)的區(qū)間是-π～π，所以這種方法只能估計(jì)出-1/2Ts～1/2Ts之間的頻偏，這里Ts是擴(kuò)頻序列的周期。對于超出這一范圍的頻偏，可以使用美國專利US 5,303,257(DSSS通信系統(tǒng)中的載波校正，1994年4月)提出的方法進(jìn)行估計(jì)。這一方法通過尋找接收信號(hào)在不同頻率處的能量的最大值來估計(jì)頻偏的值，但是它得到的估計(jì)值不夠準(zhǔn)確并且計(jì)算量比較大。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提出一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，尤其是短程無線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以及接收方法，以降低大頻偏下時(shí)頻同步的計(jì)算量。在發(fā)送方法中，使用線性調(diào)頻序列作為前同步頭的擴(kuò)頻序列，使用線性調(diào)頻序列的共軛序列作為幀定界符的擴(kuò)頻序列，從而在接收方法中，補(bǔ)償?shù)?1/2Ts～1/2Ts之間的頻偏后，在剩余1/Ts整數(shù)倍的頻偏的條件下，接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列之間仍然可以得到相關(guān)峰值，并且可以利用前同步頭處和幀定界符處相關(guān)峰值位置上的偏差，聯(lián)合得到時(shí)間同步和頻偏估計(jì)的值。在時(shí)頻同步的過程中，接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列之間的滑動(dòng)相關(guān)可以利用快速傅立葉變換來實(shí)現(xiàn)，以進(jìn)一步降低時(shí)頻同步的計(jì)算量。
本發(fā)明提出的短程無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收方法，包括以下各步驟(1)建立一個(gè)比特序列與擴(kuò)頻序列之間的映射表；(2)將網(wǎng)絡(luò)中介質(zhì)訪問控制子層發(fā)來的數(shù)據(jù)組成如下格式的協(xié)議數(shù)據(jù)單元

(3)從上述比特序列與擴(kuò)頻序列之間的映射表中，檢索與協(xié)議數(shù)據(jù)單元中的比特序列相對應(yīng)的擴(kuò)頻序列；(4)將上述檢索到的擴(kuò)頻序列進(jìn)行脈沖成形，成為基帶發(fā)送信號(hào)；(5)將上述基帶發(fā)送信號(hào)調(diào)制到同相和正交載波上，成為射頻發(fā)送信號(hào)；(6)接收上述射頻發(fā)送信號(hào)，進(jìn)行下變頻得到基帶接收信號(hào)，估計(jì)基帶接收信號(hào)中的-1/2Ts～1/2Ts的頻偏，并補(bǔ)償，其中Ts是擴(kuò)頻序列的周期；(7)對上述基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間粗同步，再進(jìn)行時(shí)間精同步；(8)從上述基帶接收信號(hào)中檢測幀定界符信號(hào)，并對其進(jìn)行時(shí)間同步；(9)根據(jù)上述前同步頭處和幀定界符處的時(shí)間同步值計(jì)算數(shù)據(jù)接收過程中的時(shí)間同步值和頻偏估計(jì)值；(10)對基帶接收信號(hào)中的物理層信頭和服務(wù)數(shù)據(jù)單元的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。
其中數(shù)據(jù)的接收方法，包括以下各步驟(1)接收短程無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端的射頻發(fā)送信號(hào)，進(jìn)行下變頻得到基帶接收信號(hào)，估計(jì)基帶接收信號(hào)中-1/2Ts～1/2Ts的頻偏，并補(bǔ)償，其中Ts是擴(kuò)頻序列的周期；(2)對上述基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間粗同步，再進(jìn)行時(shí)間精同步；(3)從上述基帶接收信號(hào)中檢測幀定界符信號(hào)，并對其進(jìn)行時(shí)間同步；(4)根據(jù)上述前同步頭處和幀定界符處的時(shí)間同步值計(jì)算數(shù)據(jù)接收過程中的時(shí)間同步值和頻偏估計(jì)值；(5)對基帶接收信號(hào)中的物理層信頭和服務(wù)數(shù)據(jù)單元的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。
上述數(shù)據(jù)發(fā)送方法中建立比特序列與擴(kuò)頻序列之間的映射表的方法，包括以下步驟(1)以線性調(diào)頻序列為初始擴(kuò)頻序列，對初始擴(kuò)頻序列進(jìn)行循環(huán)移位，得到所有擴(kuò)頻序列；(2)使擴(kuò)頻序列與比特序列相對應(yīng)，對應(yīng)的方法為表示比特序列的十進(jìn)制數(shù)與擴(kuò)頻序列的循環(huán)移位位數(shù)相對應(yīng)。
上述數(shù)據(jù)發(fā)送方法中，成幀后的數(shù)據(jù)包中，對組成幀定界符的比特序列，根據(jù)所述的映射表檢索到與其相對應(yīng)的擴(kuò)頻序列，再對該擴(kuò)頻序列進(jìn)行共軛變換。
上述數(shù)據(jù)接收方法中，對基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間粗同步的方法，包括以下各步驟(1)從基帶接收信號(hào)的前同步頭處信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)；(2)對初始擴(kuò)頻序列進(jìn)行共軛變換，將共軛變換后的初始擴(kuò)頻序列與上述一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)相乘；(3)對上述相乘以后的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，得到基帶接收信號(hào)與初始擴(kuò)頻序列之間的滑動(dòng)相關(guān)值；(4)從擴(kuò)頻序列周期的長度中減去上述滑動(dòng)相關(guān)值中最大值所對應(yīng)的橫坐標(biāo)長度，即為基帶接收信號(hào)中前同步頭處信號(hào)的時(shí)間粗同步值。
上述數(shù)據(jù)接收方法中，檢測基帶接收信號(hào)中幀定界符信號(hào)的方法，包括以下步驟(1)生成一個(gè)頻率為1/Ts的復(fù)正弦序列，其中Ts是擴(kuò)頻序列的周期；(2)以時(shí)間粗同步的位置為起點(diǎn)，取出一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)；(3)將上述采樣信號(hào)進(jìn)行前后差分運(yùn)算，得到一個(gè)新的差分序列，將此差分序列與上述復(fù)正弦序列進(jìn)行相關(guān)，得到一個(gè)相關(guān)值；(4)將上述相關(guān)值與一個(gè)設(shè)定的門限值相比較，若相關(guān)值小于門限值，則當(dāng)前這一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的信號(hào)即為基帶接收信號(hào)中的幀定界符信號(hào)；若相關(guān)值大于門限值，則取下一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)，重復(fù)步驟(3)～(4)。
上述數(shù)據(jù)接收方法中，根據(jù)前同步頭處和幀定界符處的時(shí)間同步值計(jì)算數(shù)據(jù)接收過程中的時(shí)間同步值和頻偏估計(jì)值的方法，包括以下步驟(1)前同步頭處與幀定界符處的時(shí)間同步值的均值即為數(shù)據(jù)接收過程中的時(shí)間同步值；(2)數(shù)據(jù)接收過程中的頻偏估計(jì)值為k/Ts+Δf，其中k為幀定界符處的時(shí)間同步值與上述均值之間的差，Δf為已估計(jì)出的-1/2Ts～1/2Ts的頻偏值。
本發(fā)明提出的短程無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明方法的數(shù)據(jù)發(fā)送過程中，協(xié)議數(shù)據(jù)單元中的各部分的映射，都是基于同一個(gè)線性調(diào)頻序列，而且線性調(diào)頻序列具有恒定的包絡(luò)，因此實(shí)現(xiàn)的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單；
(2)本發(fā)明方法中涉及的線性調(diào)頻序列具有理想的自相關(guān)性，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸中的時(shí)間同步，并且使接收機(jī)具有很好的分集抗多徑的能力；(3)本發(fā)明方法中頻偏估計(jì)分成兩步來實(shí)現(xiàn)，-1/2Ts～1/2Ts之間的頻偏通過前后差分的方法來估計(jì)，1/Ts整數(shù)倍的頻偏通過前同步頭處和幀定界符處相關(guān)峰值的位置差來估計(jì)，因此能夠以很小的計(jì)算量糾正很大的頻率偏移。
(4)本發(fā)明方法中接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列之間的滑動(dòng)相關(guān)通過快速傅立葉變換來實(shí)現(xiàn)，大大降低了數(shù)據(jù)接收過程的計(jì)算量；(5)本發(fā)明方法中利用鑒時(shí)特性曲線做精同步，降低了接收信號(hào)的采樣率和解調(diào)時(shí)的計(jì)算量。


圖1是本發(fā)明方法中數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖。
圖2是本發(fā)明方法中數(shù)據(jù)接收流程圖。
圖3是協(xié)議數(shù)據(jù)單元的格式。
圖4是成形脈沖的波形圖。
圖5是不同頻偏下接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列之間的滑動(dòng)相關(guān)值示意圖。
圖6是已有技術(shù)中抽頭延遲線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)相關(guān)的示意圖。
圖7是快速傅立葉變換結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)相關(guān)的示意圖。
圖8是接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列滑動(dòng)相關(guān)值的主瓣及其移位并反相的一個(gè)復(fù)制。
圖9是本方法中對接收信號(hào)進(jìn)行精同步涉及的鑒時(shí)特性曲線示意圖。
圖10是計(jì)算時(shí)間同步值和頻偏估計(jì)值時(shí)的時(shí)頻解耦原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的短程無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收方法，首先建立一個(gè)比特序列與擴(kuò)頻序列之間的映射表；將網(wǎng)絡(luò)中介質(zhì)訪問控制子層發(fā)來的數(shù)據(jù)組成如下格式的協(xié)議數(shù)據(jù)單元

從比特序列與擴(kuò)頻序列之間的映射表中，檢索與協(xié)議數(shù)據(jù)單元中的比特序列相對應(yīng)的擴(kuò)頻序列；將檢索到的擴(kuò)頻序列進(jìn)行脈沖成形，成為基帶發(fā)送信號(hào)；將基帶發(fā)送信號(hào)調(diào)制到同相和正交載波上，成為射頻發(fā)送信號(hào)；接收上述射頻發(fā)送信號(hào)，進(jìn)行下變頻得到基帶接收信號(hào)，估計(jì)基帶接收信號(hào)中的-1/2Ts～1/2Ts的頻偏，并補(bǔ)償，其中Ts是擴(kuò)頻序列的周期；對上述基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間粗同步，再進(jìn)行時(shí)間精同步；從上述基帶接收信號(hào)中檢測幀定界符信號(hào)，并對其進(jìn)行時(shí)間同步；根據(jù)上述前同步頭處和幀定界符處的時(shí)間同步值計(jì)算數(shù)據(jù)接收過程中的時(shí)間同步值和頻偏估計(jì)值；對基帶接收信號(hào)中的物理層信頭和服務(wù)數(shù)據(jù)單元的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。
其中數(shù)據(jù)的接收方法，首先接收短程無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端的射頻發(fā)送信號(hào)，進(jìn)行下變頻得到基帶接收信號(hào)，估計(jì)基帶接收信號(hào)中-1/2Ts～1/2Ts的頻偏，并補(bǔ)償，其中Ts是擴(kuò)頻序列的周期；對基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間粗同步，再進(jìn)行時(shí)間精同步；從上述基帶接收信號(hào)中檢測幀定界符信號(hào)，并對其進(jìn)行時(shí)間同步；根據(jù)上述前同步頭處和幀定界符處的時(shí)間同步值計(jì)算數(shù)據(jù)接收過程中的時(shí)間同步值和頻偏估計(jì)值；對基帶接收信號(hào)中的物理層信頭和服務(wù)數(shù)據(jù)單元的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。
上述數(shù)據(jù)發(fā)送方法中建立比特序列與擴(kuò)頻序列之間的映射表的方法，首先以線性調(diào)頻序列為初始擴(kuò)頻序列，對初始擴(kuò)頻序列進(jìn)行循環(huán)移位，得到所有擴(kuò)頻序列；使擴(kuò)頻序列與比特序列相對應(yīng)，對應(yīng)的方法為表示比特序列的十進(jìn)制數(shù)與擴(kuò)頻序列的循環(huán)移位位數(shù)相對應(yīng)。
上述數(shù)據(jù)發(fā)送方法中，成幀后的數(shù)據(jù)包中，對組成幀定界符的比特序列，根據(jù)所述的映射表檢索到與其相對應(yīng)的擴(kuò)頻序列，再對該擴(kuò)頻序列進(jìn)行共軛變換。
上述數(shù)據(jù)接收方法中，對基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間粗同步的方法，首先從基帶接收信號(hào)的前同步頭處信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)；對初始擴(kuò)頻序列進(jìn)行共軛變換，將共軛變換后的初始擴(kuò)頻序列與上述一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)相乘；對上述相乘以后的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，得到基帶接收信號(hào)與初始擴(kuò)頻序列之間的滑動(dòng)相關(guān)值；從擴(kuò)頻序列周期的長度中減去上述滑動(dòng)相關(guān)值中最大值所對應(yīng)的橫坐標(biāo)長度，即為基帶接收信號(hào)中前同步頭處信號(hào)的時(shí)間粗同步值。
上述數(shù)據(jù)接收方法中，檢測基帶接收信號(hào)中幀定界符信號(hào)的方法，首先生成一個(gè)頻率為1/Ts的復(fù)正弦序列，其中Ts是擴(kuò)頻序列的周期；以時(shí)間粗同步的位置為起點(diǎn)，取出一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)；將上述采樣信號(hào)進(jìn)行前后差分運(yùn)算，得到一個(gè)新的差分序列，將此差分序列與上述復(fù)正弦序列進(jìn)行相關(guān)，得到一個(gè)相關(guān)值；將上述相關(guān)值與一個(gè)設(shè)定的門限值相比較，若相關(guān)值小于門限值，則當(dāng)前這一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的信號(hào)即為基帶接收信號(hào)中的幀定界符信號(hào)；若相關(guān)值大于門限值，則取下一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)，重復(fù)上述過程。
上述數(shù)據(jù)接收方法中，根據(jù)前同步頭處和幀定界符處的時(shí)間同步值計(jì)算數(shù)據(jù)接收過程中的時(shí)間同步值和頻偏估計(jì)值的方法，首先前同步頭處與幀定界符處的時(shí)間同步值的均值即為數(shù)據(jù)接收過程中的時(shí)間同步值；數(shù)據(jù)接收過程中的頻偏估計(jì)值為k/Ts+Δf，其中k為幀定界符處的時(shí)間同步值與上述均值之間的差，Δf為已估計(jì)出的-1/2Ts～1/2Ts的頻偏值。
圖1和圖2所示是本發(fā)明的短程無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方法的發(fā)送和接收過程框圖。在發(fā)送過程中，首先建立一個(gè)映射表，然后把待發(fā)射的數(shù)據(jù)比特組成一個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)單元，把協(xié)議數(shù)據(jù)單元中的比特按從前到后的順序分成一組組的比特序列，根據(jù)映射表檢索出每組比特序列對應(yīng)的擴(kuò)頻序列，這些擴(kuò)頻序列經(jīng)過脈沖成形，最后調(diào)制到同相正交兩路載波上發(fā)射出去。在接收過程中，首先把射頻接收信號(hào)下變頻為基帶接收信號(hào)，然后經(jīng)過-1/2Ts～1/2Ts的頻偏的估計(jì)和補(bǔ)償，前同步頭處的時(shí)間粗同步和精同步，幀定界符檢測，幀定界符處的時(shí)間同步和時(shí)頻解耦，最后進(jìn)行解調(diào)以得到發(fā)射的數(shù)據(jù)比特。在以下的說明中，-1/2Ts～1/2Ts的頻偏被稱為1/Ts小數(shù)倍的頻偏。
本發(fā)明的短程無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方法中的發(fā)送方法首先要建立一個(gè)映射表，用來檢索和待發(fā)射的比特序列相對應(yīng)的擴(kuò)頻序列。在此映射表中，初始擴(kuò)頻序列是一個(gè)線性調(diào)頻序列，其它擴(kuò)頻序列是這一初始序列的循環(huán)移位。構(gòu)成初始擴(kuò)頻序列的線性調(diào)頻序列由N個(gè)元素組成，N是一個(gè)偶數(shù)，其中第n個(gè)元素an的表達(dá)式為，an=exp(jMπn2N),]]>這里n＝0，1，…，N-1，M是和N互質(zhì)的整數(shù)，在下述各部分中以M等于1為例進(jìn)行說明。線性調(diào)頻序列是恒包絡(luò)的復(fù)數(shù)序列，其相位隨采樣點(diǎn)呈非線性變化，頻率隨采樣點(diǎn)呈線性變化，所以可以把其看成是線性調(diào)頻信號(hào)的采樣序列。這一序列由David C.Chu在1972年提出，國際上又把它稱為Zadoff-Chu序列。
映射表中的其它擴(kuò)頻序列是由初始擴(kuò)頻序列經(jīng)過循環(huán)移位產(chǎn)生的。每一個(gè)比特序列就對應(yīng)著其中的一種循環(huán)移位，具體的對應(yīng)關(guān)系是比特序列的十進(jìn)制表示決定了循環(huán)移位的位數(shù)。
本發(fā)明方法采用基于數(shù)據(jù)包的傳輸模式，每個(gè)數(shù)據(jù)包的負(fù)載被稱為服務(wù)數(shù)據(jù)單元。服務(wù)數(shù)據(jù)單元在被發(fā)射以前需要先組成協(xié)議數(shù)據(jù)單元，以方便系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)的正確接收。協(xié)議數(shù)據(jù)單元的格式如圖3所示，它包括前同步頭、幀定界符、物理層信頭和服務(wù)數(shù)據(jù)單元四個(gè)部分。
前同步頭用來檢測接收信號(hào)的到來，輔助進(jìn)行自動(dòng)增益控制，以及進(jìn)行時(shí)間和頻率同步、信道估計(jì)等工作。前同步頭由一組重復(fù)的比特0所組成，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，它由32個(gè)比特0所組成。
幀定界符用來指示前同步頭的結(jié)束以及數(shù)據(jù)域的開始，也用來輔助時(shí)頻同步的工作，它也由一組重復(fù)的比特0所組成，但幀定界符處的比特序列映射成擴(kuò)頻序列后，擴(kuò)頻序列的元素要取共軛。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，幀定界符由8個(gè)比特0所組成。
物理層信頭用來表示服務(wù)數(shù)據(jù)單元的長度、調(diào)制方式、數(shù)據(jù)率等信息。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，服務(wù)數(shù)據(jù)單元的調(diào)制方式和數(shù)據(jù)率都是固定的，物理層信頭由8個(gè)比特組成，表示服務(wù)數(shù)據(jù)單元中的字節(jié)數(shù)。數(shù)據(jù)率也可以是可變的，例如物理層信頭由12個(gè)比特組成，其中8個(gè)比特用來表示服務(wù)數(shù)據(jù)單元中的字節(jié)數(shù)，2個(gè)比特用來表示4種可能的數(shù)據(jù)率，另外兩個(gè)比特作為保留位。
物理層服務(wù)數(shù)據(jù)單元用來傳輸介質(zhì)訪問控制子層發(fā)來的數(shù)據(jù)，其長度可變。
物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元中的比特經(jīng)過擴(kuò)頻和調(diào)制才能發(fā)射出去。首先把協(xié)議數(shù)據(jù)單元中的比特按從前到后的順序分成一組組的比特序列，然后根據(jù)映射表檢索出每組比特序列對應(yīng)的擴(kuò)頻序列，這些擴(kuò)頻序列的元素經(jīng)過脈沖成形，然后調(diào)制到同相正交兩路載波上發(fā)射出去。在下面的說明中，擴(kuò)頻序列的元素又被稱為碼片。
脈沖成形的目的主要是對發(fā)射信號(hào)的功率譜進(jìn)行調(diào)整，降低它對相鄰信道的干擾。在一種可能的實(shí)施例中，采用截短后的升余弦滾降濾波器的沖激響應(yīng)作為成形脈沖，升余弦滾降濾波器的沖激響應(yīng)為h(t)=sin(πt/T)πt/Tcos(απt/T)1-(4α2t2/T2),]]>上式中，α是滾降因子，T是碼片周期。當(dāng)α＝0.2時(shí)，截短后的升余弦滾降濾波器的沖激響應(yīng)如圖4所示。
線性調(diào)頻序列具有理想的周期自相關(guān)特性，即兩個(gè)相同的線性調(diào)頻序列只有在對齊的時(shí)候才具有非零的相關(guān)值，其它情況下相關(guān)值都為零。這一特性可以用公式表示為，R(k)=Σn=0N-1a(n+k)%Nan*=N,k=00,k=1,···,N-1]]>式中R(k)表示移位為k時(shí)的自相關(guān)值，N是擴(kuò)頻序列的長度，％表示求模運(yùn)算，即當(dāng)n+k超過N后，a的下標(biāo)再從0開始計(jì)算，這相當(dāng)于對線性調(diào)頻序列做循環(huán)移位操作。
在1/Ts的整數(shù)倍的頻偏的影響下，線性調(diào)頻序列產(chǎn)生循環(huán)移位的效果，并且循環(huán)移位的位數(shù)和1/Ts的倍數(shù)相等，這一特性可以用公式表示為，exp(jπn2N)·exp(j2πkNn)=exp(-jk2πN)·exp(jπ(n+k)2N)]]>或者，exp(-jπn2N)·exp(j2πkNn)=exp(jk2πN)·exp(jπ(n-k)2N)]]>上式中左邊第一項(xiàng)表示線性調(diào)頻序列，第二項(xiàng)表示1/Ts的k倍的頻偏；右邊第一項(xiàng)表示跟k有關(guān)但是跟n無關(guān)的一個(gè)固定相位差，第二項(xiàng)表示循環(huán)移k位后的線性調(diào)頻序列。對M＝1的線性調(diào)頻序列，k/Ts的頻偏使它產(chǎn)生向左循環(huán)移位的效果，對M＝-1的線性調(diào)頻序列，k/Ts的頻偏使它產(chǎn)生向右循環(huán)移位的效果，并且在這兩種情況下，右邊第一項(xiàng)的固定相位差也是反相的。在實(shí)施例中，前同步頭處使用的是周期重復(fù)的初始擴(kuò)頻序列，即M＝1的線性調(diào)頻序列，幀定界符處使用的是周期重復(fù)的初始擴(kuò)頻序列的共軛序列，即M＝-1的線性調(diào)頻序列。
上述性質(zhì)說明了三個(gè)方面的問題(1)1/Ts的整數(shù)倍的頻偏不影響接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列滑動(dòng)相關(guān)峰值的大小，只影響相關(guān)峰值的位置，并且位置移動(dòng)的間隔取決于頻偏的大小。在沒有頻偏的時(shí)候，因?yàn)榻邮招盘?hào)是脈沖成形后的線性調(diào)頻序列，初始擴(kuò)頻序列也是線性調(diào)頻序列，所以接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列的滑動(dòng)相關(guān)就相當(dāng)于線性調(diào)頻序列的周期自相關(guān)，而在1/Ts的整數(shù)倍的頻偏下，接收信號(hào)只是相當(dāng)于發(fā)生了循環(huán)移位，所以接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列的滑動(dòng)相關(guān)峰值的大小不會(huì)變化，只是相關(guān)峰值的位置發(fā)生了相應(yīng)的移動(dòng)。(2)接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列的滑動(dòng)相關(guān)可以用快速傅立葉變換來實(shí)現(xiàn)。即然1/Ts的整數(shù)倍的頻偏可以讓線性調(diào)頻序列產(chǎn)生循環(huán)移位的效果，而1/Ts的整數(shù)倍的頻偏相當(dāng)于逆傅立葉變換矩陣(以下簡稱IDFT矩陣)的列向量，因此可以使用快速傅立葉變換算法實(shí)現(xiàn)初始擴(kuò)頻序列的循環(huán)移位以及和接收信號(hào)的相關(guān)。(3)時(shí)間同步和1/Ts的整數(shù)倍頻偏的估計(jì)可以通過前同步頭處和幀定界符處滑動(dòng)相關(guān)峰值在位置上的差異聯(lián)合解出。因?yàn)樵?/Ts整數(shù)倍頻偏的作用下，前同步頭處和幀定界符處接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列的滑動(dòng)相關(guān)峰值的位置都會(huì)發(fā)生偏差，并且偏差的方向相反，偏差的大小和頻偏的大小有關(guān)，因此可以利用這兩處得到的相關(guān)峰值的位置計(jì)算出準(zhǔn)確的時(shí)間同步值，以及1/Ts的整數(shù)倍的頻偏的值。
下面說明具體的接收方法。接收信號(hào)中的頻偏并不都是1/Ts的整數(shù)倍，但是任意大小的頻偏都可以分解成1/Ts的整數(shù)倍和小數(shù)倍兩部分，即任意頻偏f＝k/Ts+Δf，其中小數(shù)倍頻偏Δf是-1/2Ts～1/2Ts的一個(gè)值。雖然k/Ts對接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列之間滑動(dòng)相關(guān)的峰值的大小沒有影響，但Δf對它有影響，并且Δf越接近±1/2Ts，相關(guān)峰值越接近于零。圖5畫出了頻偏對相關(guān)峰值的影響，其中橫坐標(biāo)表示接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列的時(shí)間偏移，豎坐標(biāo)表示接收信號(hào)中的頻率偏移，縱坐標(biāo)表示接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列之間的相關(guān)值。可以看出當(dāng)頻偏在k/Ts附近時(shí)，峰值的大小沒有顯著變化，只是位置發(fā)生了移動(dòng)，而當(dāng)頻偏偏離k/Ts較遠(yuǎn)時(shí)，相關(guān)峰值迅速變小。因此小數(shù)倍頻偏Δf是必須先補(bǔ)償?shù)舻?，然后才能進(jìn)行接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列之間的滑動(dòng)相關(guān)。
因?yàn)棣的值位于-1/2Ts～1/2Ts之間，它在一個(gè)擴(kuò)頻序列周期里所引起的相位偏差位于-π～π之間，所以這部分頻偏可以使用前后差分的方法進(jìn)行估計(jì)。對下變頻后的基帶接收信號(hào)進(jìn)行采樣，從前同步頭處的采樣信號(hào)中取出一些間隔一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的點(diǎn)，讓前面的點(diǎn)做共軛變換再和后面的點(diǎn)相乘，對相乘的結(jié)果求和，再對和求角，然后除以2π和擴(kuò)頻序列周期就得到了小數(shù)倍頻偏估計(jì)的值。這里多個(gè)相乘的結(jié)果求和是為了平滑噪聲的影響。這種前后差分的方法用公式可以表示為，Δf=12πTs∠Σi=0M-1(ri*ri+N)]]>式中ri表示接收信號(hào)中第i個(gè)采樣點(diǎn)，N表示一個(gè)擴(kuò)頻序列周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，M表示用來平均的次數(shù)，∠表示對差分值求角，Ts表示擴(kuò)頻序列周期。
補(bǔ)償?shù)粜?shù)倍頻偏以后，就可以開始進(jìn)行時(shí)間同步的工作。這里時(shí)間同步包括擴(kuò)頻序列同步和碼片同步兩部分，擴(kuò)頻序列同步是為了找到擴(kuò)頻序列的起始位置，又被稱為時(shí)間粗同步，只有確定了擴(kuò)頻序列的起始位置才能進(jìn)行正確的解調(diào)。碼片同步是為了找到擴(kuò)頻序列的每個(gè)元素上成形脈沖的峰值位置，這樣才能夠以最佳的時(shí)刻對接收信號(hào)進(jìn)行采樣，從而可以降低采樣率以及解調(diào)時(shí)的計(jì)算量。在本發(fā)明中，時(shí)間粗同步是通過尋找接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列的滑動(dòng)相關(guān)的峰值的位置來得到的，而時(shí)間精同步是利用滑動(dòng)相關(guān)值主瓣上峰值兩側(cè)相隔一個(gè)碼片周期的兩個(gè)點(diǎn)和鑒時(shí)特性曲線得到的。由于整數(shù)倍頻偏的影響，在前同步頭處做時(shí)間粗同步得到的值和在幀定界符處做時(shí)間粗同步得到的值都不是準(zhǔn)確的擴(kuò)頻序列的起始位置，準(zhǔn)確的擴(kuò)頻序列的起始位置在時(shí)頻解耦后才能得到。
下面首先進(jìn)行前同步頭處的時(shí)間粗同步。對接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)通常使用圖6所示的抽頭延遲線結(jié)構(gòu)，但是抽頭延遲線結(jié)構(gòu)的計(jì)算量比較大，所以在本發(fā)明中，滑動(dòng)相關(guān)使用快速傅立葉變換(以下簡稱FFT)的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。圖7所示是FFT實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)相關(guān)的示意圖，在前同步頭處取一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)，讓其和初始擴(kuò)頻序列的共軛序列對應(yīng)點(diǎn)相乘，對相乘的結(jié)果進(jìn)行FFT運(yùn)算即得到了接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列的滑動(dòng)相關(guān)值，而時(shí)間粗同步的值等于擴(kuò)頻序列周期的長度減去相關(guān)峰值所對應(yīng)的橫坐標(biāo)的長度。用FFT實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)相關(guān)的原理用公式可以表示為，R(k)=Σn=0N-1r[n]a*[(n+k)%N]=exp(-jk2πN)·Σn=0N-1(r[n]a*[n])exp(-j2kπNn)]]>這里R(k)表示滑動(dòng)相關(guān)值，第一個(gè)等號(hào)后面表示初始擴(kuò)頻序列a[n]的第k次循環(huán)移位和接收信號(hào)r[n]相關(guān)的過程，第二個(gè)等號(hào)后面的第一項(xiàng)是一個(gè)只跟k有關(guān)的相位，后面求和的部分表示接收信號(hào)r[n]和初始擴(kuò)頻序列a[n]的共軛相乘，再和逆傅立葉變換矩陣的第k列做相關(guān)?？梢钥闯觯琋個(gè)滑動(dòng)相關(guān)值可以用一個(gè)N點(diǎn)的FFT來實(shí)現(xiàn)。上式中a[n]的循環(huán)移位和a[n]的關(guān)系用公式可以寫為，a[(n+k)%N]=exp(jk2πN)a[n]exp(j2kπNn).]]>采用FFT運(yùn)算完成滑動(dòng)相關(guān)比采用抽頭延遲線結(jié)構(gòu)完成滑動(dòng)相關(guān)大大降低了計(jì)算量。為了得到N個(gè)滑動(dòng)相關(guān)值，抽頭延遲線結(jié)構(gòu)需要做N2個(gè)復(fù)數(shù)乘法，而FFT結(jié)構(gòu)只需要N+N/2log2N個(gè)復(fù)數(shù)乘法，其中N個(gè)復(fù)乘是接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列的共軛做乘法時(shí)的計(jì)算量，N/2log2N個(gè)是FFT運(yùn)算的計(jì)算量。以N＝16為例，抽頭延遲線結(jié)構(gòu)需要256個(gè)復(fù)乘，F(xiàn)FT結(jié)構(gòu)只需要48個(gè)復(fù)乘。
然后進(jìn)行前同步頭處的時(shí)間精同步。由于線性調(diào)頻序列具有理想的自相關(guān)特性，因此接收信號(hào)中的擴(kuò)頻序列和本地參考擴(kuò)頻序列之間的滑動(dòng)相關(guān)值是一個(gè)狄拉克函數(shù)，從而接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列之間的滑動(dòng)相關(guān)值就是成形脈沖的波形。由于成形脈沖主瓣的頂部比較平坦，峰值的位置容易受到噪聲的影響，所以本發(fā)明中不使用滑動(dòng)相關(guān)值的峰值位置來確定成形脈沖的峰值位置，而是根據(jù)滑動(dòng)相關(guān)值峰值兩側(cè)相距一個(gè)碼片周期的兩個(gè)點(diǎn)來確定成形脈沖的峰值位置，這種利用相關(guān)值主瓣下降沿進(jìn)行精同步的方法被稱為延遲抖動(dòng)法。圖8所示是接收信號(hào)和初始擴(kuò)頻序列進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)得到的相關(guān)值的主瓣以及它延遲一個(gè)碼片周期并反相的一個(gè)復(fù)制，把圖8中對齊的兩個(gè)半邊加起來就可以得到圖9所示的鑒時(shí)特性曲線。鑒時(shí)特性曲線的縱坐標(biāo)為相關(guān)值主瓣上相距一個(gè)碼片周期的兩個(gè)點(diǎn)的大小差別，橫坐標(biāo)反映了這兩個(gè)點(diǎn)關(guān)于峰值的對稱程度。當(dāng)這兩個(gè)點(diǎn)關(guān)于峰值對稱時(shí)，其差為零，對應(yīng)的橫坐標(biāo)也為零，當(dāng)這兩個(gè)點(diǎn)關(guān)于峰值不對稱，即這兩個(gè)點(diǎn)的中心位置偏離理想峰值的位置時(shí)，它們的差會(huì)映射到橫坐標(biāo)上的值，而這個(gè)值就是這兩個(gè)點(diǎn)的中心位置偏離理想峰值位置的值。具體方法是，在粗同步完成后，從相關(guān)峰值兩側(cè)取兩個(gè)相距一個(gè)碼片周期的點(diǎn)，把它們相減，根據(jù)它們的差就可以從鑒時(shí)特性曲線上檢索出相關(guān)峰值偏離成形脈沖峰值的位置，這樣就得到時(shí)間精同步的值。和相關(guān)值主瓣平坦的頂部比起來，鑒時(shí)特性曲線更為陡峭，所以很小的定時(shí)偏差會(huì)在鑒時(shí)曲線上得到較大的反映，因此利用這種方法可以得到很精確的同步值。
前同步頭處完成時(shí)間粗同步和精同步后，還要在幀定界符處完成時(shí)間粗同步，為此首先要進(jìn)行幀定界符檢測。幀定界符檢測的原理是根據(jù)前同步頭和幀定界符在擴(kuò)頻序列上的差別，前同步頭處采用的是映射表中的初始擴(kuò)頻序列，幀定界符處采用的初始擴(kuò)頻序列的共軛序列。這兩個(gè)序列雖然是共軛的，但都屬于線性調(diào)頻序列，對它們的相位求一階導(dǎo)可以得到復(fù)正弦序列，區(qū)別只是在于復(fù)正弦序列的頻率不同。對序列的相位求一階導(dǎo)的過程可以通過對序列作間隔一個(gè)碼片周期的前后差分來實(shí)現(xiàn)。前同步頭處的擴(kuò)頻序列及對其相位求一階導(dǎo)所得到的復(fù)正弦序列用公式可以表示為，an=exp(jπn2N),bn=exp(j2πnN).]]>由于不同頻率的復(fù)正弦序列之間是正交的，所以前同步頭處得到的復(fù)正弦序列和幀定界符處得到的復(fù)正弦序列之間的相關(guān)值為零，利用這個(gè)性質(zhì)可以進(jìn)行幀定界符檢測。具體方法是，先生成一個(gè)頻率為1/Ts的復(fù)正弦序列，即是前同步頭處初始擴(kuò)頻序列的一階導(dǎo)序列，然后將接收到的采樣信號(hào)進(jìn)行間隔一個(gè)碼片周期的前后差分運(yùn)算，將差分后的序列和先生成的頻率為1/Ts的復(fù)正弦序列做相關(guān)，將相關(guān)值和一個(gè)設(shè)定的門限相比較，如果相關(guān)值大于門限，說明當(dāng)前信號(hào)還是前同步頭信號(hào)，需要繼續(xù)做檢測，如果相關(guān)值小于門限，則認(rèn)為檢測到了幀定界符。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，上述門限設(shè)為N/2。
幀定界符檢測到后，用上述的FFT結(jié)構(gòu)完成幀定界符處的時(shí)間同步，因?yàn)闀r(shí)間精同步的值在前同步頭處和在幀定界符處沒有區(qū)別，所以這里只需要做一次滑動(dòng)相關(guān)以得到時(shí)間粗同步的值。對幀定界符處的滑動(dòng)相關(guān)，在幀定界符處取一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)，讓其和初始擴(kuò)頻序列的對應(yīng)點(diǎn)相乘，對相乘的結(jié)果進(jìn)行FFT運(yùn)算就可以了。
最后要完成的工作是時(shí)頻解耦，即根據(jù)前同步頭處時(shí)間粗同步的值和幀定界符處時(shí)間粗同步的值解出準(zhǔn)確的時(shí)間粗同步值和整數(shù)倍頻偏的值。如圖10所示，k/Ts頻偏會(huì)讓前同步頭處的相關(guān)峰值向左偏k個(gè)碼片，讓幀定界符處的相關(guān)峰值向右偏k個(gè)碼片；而-k/Ts頻偏會(huì)讓前同步頭處的相關(guān)峰值向右偏k個(gè)碼片，讓幀定界符處的相關(guān)峰值向左偏k個(gè)碼片。因此幀定界符處的粗同步完成后，根據(jù)前同步頭和幀定界符兩處相關(guān)峰值的位置關(guān)系就可以進(jìn)行時(shí)頻解耦。具體做法是，把兩處粗同步值相加，其均值就是準(zhǔn)確的時(shí)間粗同步值，而幀定界符處的粗同步位置和準(zhǔn)確時(shí)間粗同步值的差就是k值，從而可以得到整數(shù)倍頻偏的值?？偟念l偏值等于整數(shù)倍頻偏值和上面估計(jì)出的小數(shù)倍頻偏值的和，即f＝k/Ts+Δf。根據(jù)時(shí)間粗同步和時(shí)間精同步的結(jié)果重新調(diào)整擴(kuò)頻序列的起始位置和采樣時(shí)刻，再根據(jù)頻偏估計(jì)的值對頻偏予以補(bǔ)償，由此就完成了時(shí)頻同步，后面就可以順利地進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)了。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)解調(diào)使用和所有可能的擴(kuò)頻序列過行相關(guān)的方法來實(shí)現(xiàn)。取一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)，這一信號(hào)已經(jīng)進(jìn)行過頻偏校正，讓其和映射表中的N個(gè)擴(kuò)頻序列分別做相關(guān)以得到N個(gè)相關(guān)值，從這N個(gè)相關(guān)值中選出最大的一個(gè)，它所對應(yīng)的擴(kuò)頻序列就被認(rèn)為是當(dāng)前這一擴(kuò)頻序列周期的接收信號(hào)中的發(fā)射序列，從而這一擴(kuò)頻序列所對應(yīng)的比特序列就是解調(diào)出的數(shù)據(jù)比特。
權(quán)利要求
1.一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收方法，包括以下各步驟(1)建立一個(gè)比特序列與擴(kuò)頻序列之間的映射表；(2)將網(wǎng)絡(luò)中介質(zhì)訪問控制子層發(fā)來的數(shù)據(jù)組成如下格式的協(xié)議數(shù)據(jù)單元
(3)從上述比特序列與擴(kuò)頻序列之間的映射表中，檢索與協(xié)議數(shù)據(jù)單元中的比特序列相對應(yīng)的擴(kuò)頻序列；(4)將上述檢索到的擴(kuò)頻序列進(jìn)行脈沖成形，成為基帶發(fā)送信號(hào)；(5)將上述基帶發(fā)送信號(hào)調(diào)制到同相和正交載波上，成為射頻發(fā)送信號(hào)；(6)接收上述射頻發(fā)送信號(hào)，進(jìn)行下變頻得到基帶接收信號(hào)，估計(jì)基帶接收信號(hào)中的-1/2Ts～1/2Ts的頻偏，并補(bǔ)償，其中Ts是擴(kuò)頻序列的周期；(7)對上述基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間粗同步，再進(jìn)行時(shí)間精同步；(8)從上述基帶接收信號(hào)中檢測幀定界符信號(hào)，并對其進(jìn)行時(shí)間同步；(9)根據(jù)上述前同步頭處和幀定界符處的時(shí)間同步值計(jì)算數(shù)據(jù)接收過程中的時(shí)間同步值和頻偏估計(jì)值；(10)對基帶接收信號(hào)中的物理層信頭和服務(wù)數(shù)據(jù)單元的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。
2.一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于數(shù)據(jù)的接收方法，包括以下各步驟(1)接收短程無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端的射頻發(fā)送信號(hào)，進(jìn)行下變頻得到基帶接收信號(hào)，估計(jì)基帶接收信號(hào)中-1/2Ts～1/2Ts的頻偏，并補(bǔ)償，其中Ts是擴(kuò)頻序列的周期；(2)對上述基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間粗同步，再進(jìn)行時(shí)間精同步；(3)從上述基帶接收信號(hào)中檢測幀定界符信號(hào)，并對其進(jìn)行時(shí)間同步；(4)根據(jù)上述前同步頭處和幀定界符處的時(shí)間同步值計(jì)算數(shù)據(jù)接收過程中的時(shí)間同步值和頻偏估計(jì)值；(5)對基帶接收信號(hào)中的物理層信頭和服務(wù)數(shù)據(jù)單元的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中建立比特序列與擴(kuò)頻序列之間的映射表的方法，包括以下步驟(1)以線性調(diào)頻序列為初始擴(kuò)頻序列，對初始擴(kuò)頻序列進(jìn)行循環(huán)移位，得到所有擴(kuò)頻序列；(2)使擴(kuò)頻序列與比特序列相對應(yīng)，對應(yīng)的方法為表示比特序列的十進(jìn)制數(shù)與擴(kuò)頻序列的循環(huán)移位位數(shù)相對應(yīng)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于成幀后的數(shù)據(jù)包中，對組成幀定界符的比特序列，根據(jù)所述的映射表檢索到與其相對應(yīng)的擴(kuò)頻序列，再對該擴(kuò)頻序列進(jìn)行共軛變換。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于對基帶接收信號(hào)中前同步頭處的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間粗同步的方法，包括以下各步驟(1)從基帶接收信號(hào)的前同步頭處信號(hào)中取出一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)；(2)對初始擴(kuò)頻序列進(jìn)行共軛變換，將共軛變換后的初始擴(kuò)頻序列與上述一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)相乘；(3)對上述相乘以后的信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，得到基帶接收信號(hào)與初始擴(kuò)頻序列之間的滑動(dòng)相關(guān)值；(4)從擴(kuò)頻序列周期的長度中減去上述滑動(dòng)相關(guān)值中最大值所對應(yīng)的橫坐標(biāo)長度，即為基帶接收信號(hào)中前同步頭處信號(hào)的時(shí)間粗同步值。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于檢測基帶接收信號(hào)中幀定界符信號(hào)的方法，包括以下步驟(1)生成一個(gè)頻率為1/Ts的復(fù)正弦序列，其中Ts是擴(kuò)頻序列的周期；(2)以時(shí)間粗同步的位置為起點(diǎn)，取出一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)；(3)將上述采樣信號(hào)進(jìn)行前后差分運(yùn)算，得到一個(gè)新的差分序列，將此差分序列與上述復(fù)正弦序列進(jìn)行相關(guān)，得到一個(gè)相關(guān)值；(4)將上述相關(guān)值與一個(gè)設(shè)定的門限值相比較，若相關(guān)值小于門限值，則當(dāng)前這一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的信號(hào)即為基帶接收信號(hào)中的幀定界符信號(hào)；若相關(guān)值大于門限值，則取下一個(gè)擴(kuò)頻序列周期的采樣信號(hào)，重復(fù)步驟(3)～(4)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于根據(jù)前同步頭處和幀定界符處的時(shí)間同步值計(jì)算數(shù)據(jù)接收過程中的時(shí)間同步值和頻偏估計(jì)值的方法，包括以下步驟(1)前同步頭處與幀定界符處的時(shí)間同步值的均值即為數(shù)據(jù)接收過程中的時(shí)間同步值；(2)數(shù)據(jù)接收過程中的頻偏估計(jì)值為k/Ts+Δf，其中k為幀定界符處的時(shí)間同步值與上述均值之間的差，Δf為已估計(jì)出的-1/2Ts～1/2Ts的頻偏值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。首先建立一個(gè)映射表；將待發(fā)送的數(shù)據(jù)比特組成協(xié)議數(shù)據(jù)單元；檢索與協(xié)議數(shù)據(jù)單元中的比特序列相對應(yīng)的擴(kuò)頻序列；將擴(kuò)頻序列進(jìn)行脈沖成形，再調(diào)制到同相和正交載波上，成為射頻發(fā)送信號(hào)；接收射頻發(fā)送信號(hào)并進(jìn)行下變頻，成為基帶接收信號(hào)；估計(jì)并補(bǔ)償一部分頻偏；對前同步頭處的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間同步；檢測幀定界符信號(hào)并對其進(jìn)行時(shí)間同步；計(jì)算數(shù)據(jù)接收過程中的時(shí)間同步值和頻偏估計(jì)值；對物理層信頭和服務(wù)數(shù)據(jù)單元的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。本發(fā)明提出的短程無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，降低了時(shí)間和頻率同步時(shí)的計(jì)算量，使接收機(jī)具有更低的功耗。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1674467SQ200510069319
公開日2005年9月28日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日
發(fā)明者田亞飛, 楊晨陽, 劉婷婷, 酈亮 申請人:北京航空航天大學(xué), 北京威訊紫晶科技有限公司