[发明专利]正交频分复用802.11系统接收端反身式信道估计的方法及实现系统

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及正交频分复用(OFDM)无线局域网系统。

背景技术

随着社会生活越来越广泛的对于信息的需求，网络已经越来越成为人们日常生活不可缺少的一部分。无线局域网因其接入灵活、不需要布线等优点，具有广阔的发展前景。

IEEES02.11工作组针对无线局域网的应用需求提出了其无线局域网的解决方案，这就是802.11无线局域网标准。到目前为止，802.11无线局域网物理层的标准主要有四个，即802.11，802.11b，802.11g和802.11a，媒体接入(MAC)层的标准主要有802.11和802.11e。在物理层标准方面，802.11定义了跳频扩频、直接序列扩频和红外三种工作方式；802.11b对802.11的直接序列扩频工作方式进行扩展，使其物理层最高数据速率达到11Mbps(前者只能达到2Mbps)；802.11g则对802.11b作进一步的扩展，在兼容802.11b的基础上，加入了OFDM工作方式，物理层最高数据速率可达54Mbps，802.11g和802.11b均工作在2.4G频段；802.11a标准工作在5G频段，采用OFDM工作方式，物理层最高数据速率为54Mbps；802.11g的OFDM工作方式与802.11a采用了完全相同的实现方式，差别只在于工作频段不同。在MAC层标准方面，802.11定义了802.11网络中工作站点占用信道的方式，即通过随机竞争占用信道(DCF)和AP通过中央控制占用信道(PCF)两种方式，802.11e主要是针对802.11网络的用户质量问题而提出的解决方案，提出了HCF工作方式来实现局域网通信中的用户质量。

在802.11-OFDM(含802.11a和802.11g的OFDM方式)系统中，接收端的信道估计通过物理帧帧头中的长训练符号来实现。由于每次信道估计在各个子载波信道上只能通过两个样本来实现，当信道条件较差时，其信道估计会存在较大的偏差，从而会影响到接收端解数据包的性能。

本发明考虑利用所发送的数据包中的数据符号来进行反身式信道估计。当发射站点向接收站点连续发送数据包时，信道在一段时间内可认为是保持不变的，因此，可将当前数据包的数据作为训练序列对当前信道作反身式信道估计，用于后续数据包的信号检测。另一方面，在物理层采用闭环工作方式时，接收端可以通过作反身式信道估计得到较为精确的信道估计值，再反馈给发射端。在802.11-OFDM系统中，为提高物理层数据传输的性能，可考虑采用闭环工作方式。

反身式信道估计的实现过程是：接收站点对接收到的数据包首先利用长训练符号按常规方法进行信道估计，并将该信道估计的结果用于对当前物理帧数据符号的均衡。通过对接收的数据符号的均衡、解调和解码，得到信息序列，即当前数据包所传输的MAC帧。若信息序列经MAC帧中的FCS校验证明是正确的，则将其再经编码和调制后构造成新的加长的训练序列，用于对当前信道作信道估计。由于该新训练序列往往要比长训练符号长很多，和长训练符号一起用于信道估计时，会使得信道估计的偏差大大减少，将该信道估计的结果用于当前发射和接收站点间以后各物理帧的传输和检测，可以显著提高802.11-OFDM系统物理层数据传输的性能。

发明内容

一个802.11-OFDM物理帧由帧头、SIGNAL符号、数据符号三部分组成，其中帧头又有短训练符号和长训练符号两部分组成，如图1所示。短训练符号用于帧同步、定时同步、载波粗同步等。长训练符号的子载波序列是一个固定的包含着52个非零元素的符号序列，用于信道估计、载波细同步等。当将其用于信道估计时，每个非零元素对应于一个OFDM子载波信道的信道估计。由于802.11-OFDM物理帧帧头的长训练符号部分只包含两个长训练符号，因此，在用其对OFDM的子载波信道作信道估计时，只能使用两个样本来实现对每个子载波信道的信道估计，在信道条件较差时，该信道估计会存在较大的偏差。