[发明专利]基于信标帧的信道训练方法和接收机装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信领域，特别是涉及一种在基于同轴电缆的宽带接入通信系统中基于信标帧的信道训练方法。本发明还涉及基于信标帧的信道训练接收机装置。

背景技术

基于同轴电缆的宽带接入技术利用已有的同轴电缆网络实现高速率、高可靠性的网络接入和数据传输，而无需对现有网络做任何调整，与其他接入技术如xDSL、以太网接入甚至FTTH接入等技术相比在接入网改造成本和接入带宽方面具有明显的综合优势。典型的基于同轴电缆的宽带接入技术有HiNOC、HomePlug AV、MoCA、以及HomePNA等。

基于同轴电缆的宽带接入技术通常在物理层采用OFDM(正交频分复用)载波调制方式，在OFDM的各个子载波上则采用QAM(正交幅度调制)调制方式。在MAC(Media Access Control：媒体接入控制)层，通常双工方式采用TDD(Time Division Duplex：时分双工)方式，多址技术则采用TDMA(Time Division Multiple Access：时分多址)技术。

进一步，为了避免不同用户的接入通信之间的冲突，通常采用全协调的调度方式，即整个接入子网的所有的发送事件全部由一个中心节点进行调度。一个接入子网占用同轴电缆的一个信道，一个接入子网由一个中心节点设备和若干个接入终端设备构成。在物理层面，接入子网可以看作是介质共享型的总线型网络，中心节点设备和接入终端设备都是连接在同一共享物理介质上。中心节点设备根据下行的数据帧到来状况、各接入终端设备的上行数据发送预约申请状况以及其它例如说优先度、用户带宽限制等管理控制的需求，对下行的发送机会以及各接入终端设备的上行发送机会进行调度决策，并通知各接入终端。这样各接入终端就知道什么时候可以发送数据、什么时候可以接收数据。基于这种全协调的调度机制，可以完全避免不同接入终端设备与中心节点设备之间的通信之间的冲突。

为了使上述全协调的TDD/TDMA方式的调度机制成为可能，在一个子网中的中心节点设备和各接入终端设备之间必须保持完全地定时同步。通常，由中心节点设备周期性地发送信标帧作为一个子网中的所有设备之间的定时基准，每个接入终端设备基于对信标帧的同步检测和接收进行本地时钟的校准以保持本地时钟与中心节点设备的时钟同步。

通信信道中存在的各种各样的干扰、发射端和接收端的器件的非理想特性等会给接收机的信号接收处理造成困难。比如说，通信信道中存在的多径(或者说回波)干扰，信号传输过程中的信号功率衰减，收发端器件的热噪声，收发端用于产生时钟信号的本地振荡器的频率差异导致的采样时钟频率偏差以及载波频率偏差，等等。接收端必须估计由于多径干扰所造成的信道时域冲激响应或者频域响应、接收信号输入功率、采样时钟频率偏差以及载波频率偏差，并且给予补偿或者消除，才能获得较好的接收解调性能。接收机对信道时域或频域响应的估计以及对输入信号功率、采样时钟频率偏差、载波频率偏差等的估计和补偿通常统称为信道训练，经过信道训练后接收机得到具有合适的平均功率、采样时钟频率偏差以及载波频率偏差已经被基本消除的信号，然后再基于信道训练所得到的信道时域或者频域响应进行均衡和解调处理，可以正确地恢复出有效信息。

通常，接入终端设备在上电之后先搜索信道上的信标帧，找到信标帧后进行信道训练，完成信道训练后即开始与中心节点之间的双向数据通信。信标帧的帧同步检测出错概率高以及信道训练的精度不够是基于同轴电缆的宽带接入通信系统性能的最大的限制因素。信标帧的帧同步检测结果出现偏差会导致系统的数据传输的丢包率增大。如果帧同步检测结果出现严重偏差则根本就无法进行通信，此时系统只能进行复位后重新进行帧同步检测，这样就增加了接入终端设备接入网络的时间，导致用户的网络接入体验的降低。另一方面，信道训练的精度不够导致通信系统中存在的功率偏差、时频偏以及信道响应所带来的信号频谱的扭曲得不到充分的补偿，这些残留的误差会对通信系统的误码性能有严重影响，残留误差太大会导致丢包率的大幅度降低，从而降低系统通信效率，最终降低用户网络接入体验。因此，为了保证稳定、高效的基于同轴电缆的宽带接入通信系统的数据通信，需要高成功率的信标帧帧同步检测技术以及高精度的信道训练技术。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种基于信标帧的信道训练方法，能够提高帧同步检测的成功概率以及很高精度的信道训练结果；为此，本发明还要提供一种基于信标帧的信道训练接收机装置。

为解决上述技术问题，本发明的基于信标帧的信道训练方法，包含以下步骤：

步骤一、中心节点设备周期性地发送信标帧；