CN104363192B - 一种兼容多种帧格式的mimo通信***的接收方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种兼容多种帧格式的多输入多输出（MIMO）通信***的接收方法和装置，属于无线通信技术领域。在毫米波无线通信***中，工作在同一基本服务集中的站点，可能接收到三种不同类型的物理层协议数据单元（PPDU），分别是单载波MIMO PPDU，正交频分复用（OFDM）MIMO PPDU，OFDM多用户多输入多输出（MU‑MIMO）PPDU。上述三种帧格式的前导码和信令字段A格式相同并且采用单载波方式发送，所述接收方法为：接收机以单载波方式解调信令字段A，并基于信令字段A和信令字段B配置接收流程，解调各种类型的PPDU。与现有技术相比，本发明提供的兼容多种帧格式的MIMO通信***的接收方法和装置有效的提高***的可靠性和兼容性。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于无线局域网多输入多输出(MIMO：Multiple-InputMultiple-Output)混合载波机制通信***的接收信号处理方法和装置，可以处理多种物理层协议数据单元(PPDU:Physical Layer Protocol Data Unit)，接收机基于信令字段A和信令字段B配置接收流程，有效的提高***的可靠性和兼容性，属于无线通信技术领域。
背景技术
由于无线频谱资源的日益紧张，毫米波通信技术得到广泛的关注，成为最有前景的通信技术之一。高吞吐率的毫米波通信技术成为无线通信技术最为活跃的领域之一。在毫米波频段，迫切需要降低基带信号的峰均比，以减轻功率放大器的设计难度。相对于正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)***，单载波调制方式具有低峰均比优势的同时，仍然具有与OFDM相似的接收机复杂度及通信***性能。因此，单载波***在毫米波通信中被广泛采用。但是，单载波***实现预编码和多用户的复杂性比较高，而OFDM***则能以较低的复杂度进行预编码设计，并对发送数据进行预编码操作，进而增强***的可靠性和吞吐率。因此，单载波调制和OFDM调制联合使用是毫米波通信的关键之技术之一。
IEEE 802.11ad和IEEE 802.11aj两种无线局域网标准均同时支持单载波方式发送和OFDM方式发送。IEEE 802.11ad标准使用定向天线发送数据，只能支持一个数据流。IEEE 802.11aj标准支持多输入多输出(MIMO：Multiple-Input Multiple-Output)技术和多用户多输入多输出(MU-MIMO：Multi-User Multiple-Input Multiple-Output)技术。为了支持接收SC MIMO PPDU,OFDM MIMO PPDU和OFDM MU-MIMO PPDU三种不同类型的PPDU，IEEE 802.11aj标准提供了三种不同帧格式。
基于上述发现，一个实现IEEE 802.11aj标准的接收机应具备接收上述三种帧的处理模块。本发明提供了一种应用于MIMO通信***的接收机处理方法和装置，可以处理多种物理层协议数据单元，接收机基于信令字段A和信令字段B配置接收流程，有效的提高***的可靠性和兼容性。
发明内容
发明目的：本发明目的在于提供一种兼容多种PPDU帧格式的MIMO通信***的接收机处理方法和装置，接收机基于信令字段A配置接收流程，有效的提高了***的可靠性和兼容性。
技术方案：为了更好的理解本发明的技术方案，对本发明方法基于的PPDU帧格式及发送方式介绍如下：
本发明处理的MIMO通信***的PPDU帧结构包括：单载波(SC：Single Carrier)MIMO PPDU帧结构，其包含单载波前导码(SC同步训练字段和SC信道估计训练字段)、SC信令字段A(SIG-A)和SC数据字段；OFDM MIMO PPDU帧结构，其包含SC前导码、SC SIG-A、多载波训练字段和OFDM数据字段；OFDM MU-MIMO PPDU帧结构，其包含SC前导码、SIG-A、多载波训练字段、信令字段B(SIG-B)和OFDM数据字段。
为了兼容两种载波机制，上述三种结构中的前导码、SIG-A均以SC方式发送，数据字段则可以以不同的载波方式发送，如SC方式或者OFDM方式。这些PPDU的发送方式简要描述如下：(1)SC MIMO PPDU：前导码、SIG-A和数据字段都采用SC方式发送，具体操作方式可参考专利申请号为201410431695.9的专利；(2)OFDM MIMO PPDU和OFDM MU-MIMO PPDU则是混合载波方式发送，其详细发送方式可见专利申请号为201410431695.9的专利，简要内容描述如下:1)OFDM MIMO PPDU和OFDM MU-MIMO PPDU的前导码和SIG-A都是SC方式发送，升采样到OFDM的采样率后发送；2)OFDM MIMO PPDU和OFDM MU-MIMO PPDU的多载波训练字段和数据字段以及OFDM MU-MIMO的SIG-B采用OFDM方式发送。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种兼容SC MIMO、OFDM MIMO和OFDM MU-MIMO三种帧格式的MIMO通信***的接收方法，包括如下步骤：
(1)一个运行在某个基本服务集下的站点，没有接入信道时，将射频链路置于接收状态，重复检测帧直到检测到一个帧的到达，进入步骤(2)；
(2)接收机使用前导码完成载波频率同步、时间同步及SC MIMO时域信道系数估计；
(3)基于步骤(2)中获得的时域信道系数对SIG-A接收处理后，对SIG-A做循环冗余校验(CRC:Cyclic Redundancy Check)，如果检验失败，则返回步骤(1)，如果校验成功，则进入步骤(4)；
(4)解析SIG-A中各个子字段的信息，根据SIG-A中的SC/OFDM子字段和GroupID子字段判断得出PPDU的帧格式类型，针对具体帧格式类型计算解调PPDU所需的相关参数，如果接收机不支持SIG-A指示的调制编码方案(MCS:modulation and coding scheme)，则等待一定时长之后，返回步骤(1)，否则，进入步骤(5)；
上述相关参数具体为：
1)若PPDU为SC MIMO PPDU，参数包括数据字段的码字数NCW和SC符号块数NBLK；
NCW的计算公式如下：
(公式1)
公式1中，Length是SIG-A表示该PPDU数据载荷的子字段，单位是字节，LCW和R分别表示低密度奇偶检验编码(LDPC:Low Density Parity Check)码字的码长和码率；
NBLK的计算公式如下：
(公式2)
公式2中，NCBPB是数据字段每个符号块的编码比特数，取值由SIG-A指示的编码调制方案和空间流数目共同决定，当该PPDU为非STBC发送时，mSTBC＝1，当该PPDU为STBC方式发送时，mSTBC＝2，当该PPDU为准正交STBC方式发送时，mSTBC＝4。
2)若PPDU为OFDM MIMO PPDU，参数包括数据字段的OFDM符号数Nsym；
Nsym的计算公式如下：
(公式3)
公式3中，NCBPS表示每个OFDM符号中编码比特数，NCBPS值取决于SIG-A指示的编码调制方案和空间流数目，lcm{·}表示取最小公倍数，根据SIG-A的NSTS/PAID子字段的指示得到空间流数NSTS。
3)若PPDU为OFDM MU-MIMO PPDU，参数包括本站点所对应的空时流数及相应的位置；计算方法为：首先根据SIG-A中的子字段GroupID的取值确定本站点所对应的用户索引号，然后根据NSTS/PAID确定本站点所对应的空时流数NSTS,u及相应的位置，u表示用户索引号且取值为0～3之间的一个整数。当u＝0时，第1个到第NSTS,0个空时流为发送到用户0的空时流，当u≠0时，第个到第个空时流为用户u的空时流，其中，NSTS,i为SIG-A中MU[i]NSTS子字段指示的用户i对应的空时流数目。
(5)根据SIG-A中的子字段的信息判断该PPDU是否与本站点有关，若该PPDU与本站点无关，则接收机不处理该PPDU，等待一定时长，返回步骤(1)，否则，进入步骤(6)；具体判断方法为：若满足如下任意一个条件，则表示该PPDU与本站点无关，否则与本站点有关：
1)当GroupID＝0或者63时(包括SC MIMO PPDU和OFDM MIMO PPDU)，SIG-A中PAID子字段指示的接收者非本站点；
2)当GroupID的赋值为1～62之间的某个数时，本站点不属于SIG-A中GroupID子字段指示的分组号所对应的站点集合；
3)当GroupID的赋值为1～62之间的某个数时，本站点属于SIG-A中GroupID子字段指示的分组号所对应的站点集合，但是SIG-A中MU[u]NSTS子字段的值为0，即发送的PPDU中不包含本站点的数据，u为本站点所对应的用户索引号。
(6)根据PPDU帧格式类型确定解调方式，若该PPDU为SC MIMO PPDU，则执行步骤(7)，若该PPDU为OFDM MIMO PPDU，则执行步骤(8)，否则，执行步骤(9)；
(7)以SC MIMO的方式解调该PPDU的后续部分；
(8)以OFDM SU MIMO的方式解调该PPDU的后续部分；
(9)以OFDM MU-MIMO的方式解调该PPDU的后续部分。
所述步骤(7)的具体步骤包括：
(7.1)若数据字段信号的功率低于接收机能处理的阈值，等待一定时长，返回步骤(1)，否则，接收并处理SC符号块，其过程包括去保护间隔、均衡、解星座映射和解流解析；
(7.2)NBLK:＝NBLK-1，即将NBLK的值减1赋给NBLK，如果NBLK的值大于1，则返回步骤(7.1)，否则，进入步骤(7.3)；
(7.3)根据步骤(4)的计算结果保留NCW×LCW个比特的数据，经过LDPC译码器译码和解扰之后，去除码字补零的补零比特，即根据SIG-A的Length子字段的指示取数据流的前Length个字节的数据，得到发送的数据，结束PPDU的接收过程，将接收状态设置成没有错误，则等待一定时长，返回步骤(1)。
所述步骤(8)的具体步骤包括：
(8.1)利用多载波训练字段估计MIMO-OFDM等效信道矩阵，分别得到各子载波上的信道矩阵，子载波k上的等效信道矩阵Hk的大小为NRX行NSTS列，NRX表示本站点的接收天线数；
(8.2)若数据字段信号的功率低于接收机能处理的阈值，等待一定时长，返回步骤(1)，否则，基于步骤(8.1)所得的等效信道矩阵接收OFDM符号，其过程包括去保护间隔、均衡、解LDPC子载波映射、解星座映射和解流解析并将解流解析操作之后的数据存入缓冲区；
(8.3)Nsym:＝Nsym-1，即将Nsym的值减1赋给Nsym，如果Nsym＝0，则进入步骤(8.4)，否则，返回步骤(8.2)；
(8.4)对步骤(8.2)所得的序列LDPC译码，解扰操作之后，根据SIG-A的Length子字段的指示去补零即取数据流的前Length个字节的数据，得到发送数据，等待一定时长，返回步骤(1)。
所述步骤(9)的具体步骤包括：
(9.1)基于步骤(4)所获得的本站点的空时流位置和空时流数目，利用多载波训练字段估计MIMO-OFDM等效信道矩阵，分别得到各子载波上的信道矩阵，子载波k上的等效信道矩阵Hk的大小为NRX行NSTS,u列；
(9.2)接收机基于步骤(9.1)估计得到的等效信道矩阵接收并解调SIG-B，对SIG-B做CRC，如果CRC校验失败，则等待一定时长，返回步骤(1)，否则，进入步骤(9.3)；
(9.3)如果接收机可以处理SIG-B指示的MCS，则进入步骤(9.4)，否则，等待一定时长，返回步骤(1)；
(9.4)配置与该PPDU接收相关的参数，包括长度(数据字段载荷字节数)和接收机需要解调的数据字段OFDM符号数Nsym，Nsym的计算方法如下：
(公式4)
公式4中，NCBPS,u的取值由第u个用户的SIG-B中MU MCS子字段和SIG-A中MU[u]NSTS子字段决定，Lengthu的值等于第u个用户的SIG-B中Length字段的取值；
(9.5)若数据字段信号的功率低于接收机能处理的阈值，等待一定时长，返回步骤(1)，否则，基于步骤(9.1)所得的等效信道矩阵接收一个OFDM符号，其过程包括去保护间隔、均衡、解LDPC子载波映射、解星座映射和解流解析并将解流解析的数据存入缓冲区；
(9.6)Nsym:＝Nsym-1，即将Nsym的值减1赋给Nsym，如果Nsym＝0，则进入步骤(9.7)，否则，返回步骤(9.5)；
(9.7)根据本站点接收到的SIG-B的Length子字段的指示去补零即取数据流的前Lengthu个字节的数据，得到发送数据，等待一定时长，返回步骤(1)。
一种采用如上方法的兼容多种帧格式的MIMO通信***的接收装置，包括：帧检测模块、前导码处理模块、SIG-A处理模块、SIG-A字段解析模块、站点判断模块、解调选择模块、SC MIMO解调模块、OFDM SU MIMO解调模块以及OFDM MU-MIMO解调模块；其中，
帧检测模块，用于站点在没有接入信道时，将射频链路置于接收状态，重复检测帧直到检测到一个帧的到达，将一帧数据输出至前导码处理模块；
前导码处理模块，用于接收帧检测模块输出的一帧数据，使用前导码完成载波频率同步、时间同步及SC MIMO时域信道系数估计；
SIG-A处理模块，用于根据时域信道系数对SIG-A接收处理，并对SIG-A做循环冗余校验；
SIG-A字段解析模块，用于解析SIG-A中的各个子字段的信息，并计算解调PPDU所需的相关参数；
站点判断模块，用于根据SIG-A字段解析模块得到的子字段信息判断接收到的PPDU是否与本站点有关；
解调选择模块，用于根据帧格式类型选择具体的解调PPDU的方式；
SC MIMO解调模块，用于根据SIG-A字段解析模块得到的相关参数以SC MIMO的方式解调PPDU的SC数据字段；
OFDM SU MIMO解调模块，用于根据SIG-A字段解析模块得到的相关参数以OFDM SUMIMO的方式解调PPDU的多载波训练字段和OFDM数据字段；
以及，
OFDM MU-MIMO解调模块，用于根据SIG-A字段解析模块得到的相关参数以OFDMMU-MIMO的方式解调该PPDU的多载波训练字段、SIG-B和OFDM数据字段。
附图说明
图1为本发明实施例的总体流程图；
图2为本发明实施例的SIG-A部分字段的示意图；
图3为本发明实施例的SIG-B部分字段的示意图。
具体实施方式
本发明的技术可以用于各种宽带无线通信***，实现的无线节点可以包括接入点或者接入终端，这种通信***的例子包括毫米波无线多输入多输出通信***等。
下面以毫米波无线局域网(IEEE 802.11aj)540MHz带宽为例，结合附图对本发明一种兼容多种帧格式的MIMO通信***的接收方法和装置的具体实施方式作进一步详细说明，其中帧格式包括如下三种类型：
SC MIMO帧结构，即SC前导码(简称为SC Preamble)，SC SIG-A和SC数据字段的结构，其可以包含SC同步训练字段(简称为SC STF)，SC信道估计训练字段(简称为SC CTF)，SCSIG-A，SC数据字段。
单用户MIMO帧结构，即SC前导码(简称为SC Preamble)，SC SIG-A和OFDM字段的结构，其可以包含SC同步训练字段(简称为SC STF)，SC信道估计训练字段(简称为SC CTF)，SCSIG-A，OFDM长训练字段(简称为OFDM-LTF)和OFDM数据字段。
多用户MIMO帧结构，即SC前导码(简称为SC Preamble)，SC SIG-A和OFDM字段的结构，其可以包含SC同步训练字段(简称为SC STF)，SC信道估计训练字段(简称为SC CTF)，SCSIG-A，OFDM长训练字段(简称为OFDM-LTF)，SIG-B和数据字段。
在毫米波无线局域网(IEEE 802.11aj)标准中，定义了***相关的参数，如表1所示，后面的论述中直接使用这些参数。
表1 毫米波无线局域网相关参数
本发明实施例中,接收机配置了2根天线，SC MIMO PPDU采用的MCS值是3，即调制方式是π/2-16-QAM，码率为1/2的方式发送，单PSDU长度为4000字节，采用的空间数据流数为2，以非STBC的方式发送；OFDM MIMO PPDU采用的MCS值是3，即调制方式是16-QAM，码率为1/2，单PSDU长度为4000字节，采用的空间数据流数为2，以非STBC的方式发送；在OFDM MU-MIMO PPDU的实施例中，PSDU长度分别为4000字节和6000字节，采用的空间数据流数分别为2和1，接收机是该PPDU的第0个用户，第0个用户的MCS值是3，即调制方式是16-QAM，码率为1/2。本实施例说明接收机的处理过程。支持不同带宽、不同空间数据流数和不同调制方式的场景可以修改本实施例中的例子得到。
图1为本发明实施例的兼容多种帧格式的MIMO通信***的接收方法的总体流程图，下面分别以接收一个SC MIMO PPDU、OFDM MIMO PPDU和OFDM MU-MIMO PPDU三个实例详细描述本发明方法实施例的具体操作步骤。
实例1：接收一个SC MIMO PPDU
(A1)一个运行在某个基本服务集下的站点，没有接入信道时，将射频链路置于接收状态，重复检测帧直到检测到一个帧的到达，进入步骤(A2)；
(A2)接收机使用前导码完成载波频率同步、时间同步及SC MIMO时域信道系数估计；
(A3)基于步骤(A2)中获得的时域信道系数对SIG-A接收处理后，SIG-A的具体结构见图2，对SIG-A做循环冗余校验，如果检验失败，则返回步骤(A1)，如果校验成功，则进入步骤(A4)；
(A4)解析SIG-A中各个子字段的信息，由于本实例中，接收到的PPDU是SC MIMOPPDU,所以SIG-A中SC/OFDM子字段的值为0，计算解调该PPDU所需的相关参数，数据字段的码字数NCW和SC符号块数NBLK，计算步骤如下:
1)计算数据字段的码字数NCW:
由实施例中参数配置知LCW＝672,由SIG-A中子字段Length指示知Length＝4000,由SIG-A中子字段SU MCS的指示知该PPDU的调制方式是π/2-16-QAM，码率是1/2，根据公式1计算得到：
(公式5)
2)计算数据字段符号块数NBLK:
由实施例中参数配置知mSTBC＝1，NCBPB＝2048,根据公式2计算得到：
(公式6)
如果接收机不支持SIG-A指示的MCS，则等待一定时长之后，返回步骤(A1)，否则，进入步骤(A5)；
(A5)接收机根据SIG-A中子字段NSTS/PAID的指示，判断该PPDU与是否与本站点有关，如果SIG-A中PAID子字段指示的接收者非本站点，表示该PPDU与本站点无关，则接收机不处理该PPDU，等待一定时长，返回步骤(A1)，否则，进入步骤(A6)；
(A6)如果数据字段信号的功率低于接收机能处理的阈值，等待一定时长，返回步骤(A1)，否则，接收并处理SC符号块，其过程包括去保护间隔、均衡、解星座映射和解流解析；
(A7)NBLK:＝NBLK-1，即将NBLK的值减1赋给NBLK，如果NBLK的值大于1，则返回步骤(A6)，否则，进入步骤(A8)；
(A8)根据步骤(A4)的计算结果保留64512个比特的数据，经过LDPC译码器译码和解扰之后，去除码字补零的补零比特，即根据SIG-A的Length子字段的指示取数据流的前Length个字节的数据，得到发送的数据，结束PPDU的接收过程，将接收状态设置成没有错误，则等待一定时长，返回步骤(A1)。
实例2：接收一个OFDM MIMO PPDU
(B1)一个运行在某个基本服务集下的站点，没有接入信道时，将射频链路置于接收状态，重复检测帧直到检测到一个帧的到达，进入步骤(B2)；
(B2)接收机使用前导码完成载波频率同步、时间同步及SC MIMO时域信道系数估计；
(B3)基于步骤(B2)中获得的时域信道系数对SIG-A接收处理后，对SIG-A做循环冗余校验，如果检验失败，则返回步骤(B1)，如果校验成功，则进入步骤(B4)；
(B4)解析SIG-A中各个子字段的信息，计算解调该PPDU所需的相关参数,数据字段的OFDM符号数Nsym的计算过程如下：
由实施例中的参数配置知LCW＝672，由SIG-A中子字段Length指示知Length＝4000,由SIG-A中子字段SU MCS的指示知该PPDU的调制方式是16-QAM，码率是1/2，由SIG-A中子字段SU NSTS的指示知NSTS＝2，所以NCBPS＝1344，根据公式3计算得到：
(公式7)
如果接收机不支持SIG-A指示的MCS，则等待一定时长之后，返回步骤(B1)，否则，进入步骤(B5)；
(B5)接收机根据SIG-A中子字段NSTS/PAID的指示，判断该PPDU与是否与本站点有关，如果SIG-A中PAID子字段指示的接收者非本站点，表示该PPDU与本站点无关，则接收机不处理该PPDU，等待一定时长，返回步骤(B1)，否则，进入步骤(B6)；
(B6)利用多载波训练字段估计MIMO-OFDM等效信道矩阵，分别得到各子载波上的信道矩阵，子载波k上的等效信道矩阵Hk的大小为2行2列；
(B7)如果数据字段信号的功率低于接收机能处理的阈值，等待一定时长，返回步骤(B1)，否则，基于步骤(B6)所得的等效信道矩阵接收OFDM符号，其过程包括去保护间隔、均衡、解LDPC子载波映射、解星座映射和解流解析并将解流解析操作之后的数据存入缓冲区；
(B8)Nsym:＝Nsym-1，即将Nsym的值减1赋给Nsym，如果Nsym＝0，则进入步骤(B9)，否则，返回步骤(B7)；
(B9)对步骤(B7)所得的序列LDPC译码，解扰操作之后，根据SIG-A的Length子字段的指示去补零即取数据流的前4000个字节的数据，得到发送数据，等待一定时长，返回步骤(B1)。
实例3：接收一个OFDM MU-MIMO PPDU
(C1)一个运行在某个基本服务集下的站点，没有接入信道时，将射频链路置于接收状态，重复检测帧直到检测到一个帧的到达，进入步骤(C2)；
(C2)接收机使用前导码完成载波频率同步、时间同步及SC MIMO时域信道系数估计；
(C3)基于步骤(C2)中获得的时域信道系数对SIG-A接收处理后，对SIG-A做循环冗余校验，如果检验失败，则返回步骤(C1)，如果校验成功，则进入步骤(C4)；
(C4)解析SIG-A中各个子字段的信息，本实例中SIG-A的子字段SC/OFDM＝1且子字段GroupID的赋值为1～62之间的某个数，根据SIG-A中的子字段GroupID的取值确定本站点是OFDM MU-MIMO PPDU的第0个用户，然后根据NSTS/PAID确定本站点所对应的空时流数为2，位置是空时流1到空时流2，如果接收机不支持SIG-A指示的MCS，则等待一定时长之后，返回步骤(C1)，否则，进入步骤(C5)；
(C5)接收机根据SIG-A中的子字段GroupID与子字段NSTS/PAID两个子字段的指示，判断该PPDU与是否与本站点有关，满足如下任意一个条件：
1)本站点不属于SIG-A中GroupID子字段指示的分组号所对应的站点集合；
2)如果本站点属于SIG-A中GroupID子字段指示的分组号所对应的站点集合，但是SIG-A中MU[0]NSTS子字段的值为0，即发送的PPDU中不包含本站点的数据。
表示该PPDU与本站点无关，则接收机不处理该PPDU，等待一定时长，返回步骤(C1)，否则，进入步骤(C6)，在本实例中不满足上述条件即进入步骤(C6)；
(C6)基于步骤(C4)所获得的本站点的空时流位置和空时流数目，利用多载波训练字段估计MIMO-OFDM等效信道矩阵，分别得到各子载波上的信道矩阵，子载波k上的等效信道矩阵Hk的大小为2行2列；
(C7)接收机基于步骤(C6)估计得到的等效信道矩阵接收并解调SIG-B，SIG-B的具体结构见图3，对SIG-B做CRC，如果CRC校验失败，则等待一定时长，返回步骤(C1)，否则，进入步骤(C8)；
(C8)如果接收机可以处理SIG-B指示的MCS，则进入步骤(C9)，否则，等待一定时长，返回步骤(C1)；
(C9)配置与该PPDU接收相关的参数，包括长度(数据字段载荷字节数)和接收机需要解调的数据字段OFDM符号数Nsym，Nsym的计算方法如下：
由实施例中的参数配置知LCW＝672，由SIG-B中子字段Length指示知Length0＝4000,由SIG-B中子字段MCS的指示知该PPDU的调制方式是16-QAM，码率是1/2，由SIG-A中子字段MU[0]NSTS的指示知NSTS＝2，所以NCBPS,0＝1344，根据公式4计算得到：
(公式8)
(C10)如果数据字段信号的功率低于接收机能处理的阈值，等待一定时长，返回步骤(C1)，否则，基于步骤(C6)所得的等效信道矩阵接收一个OFDM符号，其过程包括去保护间隔、均衡、解LDPC子载波映射、解星座映射和解流解析并将解流解析的数据存入缓冲区；
(C11)Nsym:＝Nsym-1，即将Nsym的值减1赋给Nsym，如果Nsym＝0，则进入步骤(C12)，否则，返回步骤(C10)；
(C12)根据本站点接收到的SIG-B的Length子字段的指示去补零即取数据流的前4000个字节的数据，得到发送数据，等待一定时长，返回步骤(C1)。
本发明实施例还提供了一种采用如上方法的兼容多种帧格式的MIMO通信***的接收装置，包括：帧检测模块、前导码处理模块、SIG-A处理模块、SIG-A字段解析模块、站点判断模块、解调选择模块、SC MIMO解调模块、OFDM SU MIMO解调模块以及OFDM MU-MIMO解调模块；其中，
帧检测模块，用于站点在没有接入信道时，将射频链路置于接收状态，重复检测帧直到检测到一个帧的到达，将一帧数据输出至前导码处理模块；
前导码处理模块，用于接收帧检测模块输出的一帧数据，使用前导码完成载波频率同步、时间同步及SC MIMO时域信道系数估计；
SIG-A处理模块，用于根据时域信道系数对SIG-A接收处理，并对SIG-A做循环冗余校验；
SIG-A字段解析模块，用于解析SIG-A中的各个子字段的信息，并计算解调PPDU所需的相关参数；
站点判断模块，用于根据SIG-A字段解析模块得到的子字段信息判断接收到的PPDU是否与本站点有关；
解调选择模块，用于根据帧格式类型选择具体的解调PPDU的方式；
SC MIMO解调模块，用于根据SIG-A字段解析模块得到的相关参数以SC MIMO的方式解调PPDU的SC数据字段；
OFDM SU MIMO解调模块，用于根据SIG-A字段解析模块得到的相关参数以OFDM SUMIMO的方式解调PPDU的多载波训练字段和OFDM数据字段；
以及，
OFDM MU-MIMO解调模块，用于根据SIG-A字段解析模块得到的相关参数以OFDMMU-MIMO的方式解调该PPDU的多载波训练字段、SIG-B和OFDM数据字段。
Claims (9)
1.一种兼容多种帧格式的多输入多输出(MIMO)通信***的接收方法，所述MIMO通信***的物理层协议数据单元(PPDU)的帧结构包括：
单载波(SC)MIMO PPDU帧结构，包含SC前导码、SC信令字段A(SIG-A)和SC数据字段；
正交频分复用(OFDM)MIMO PPDU帧结构，包含SC前导码、SC SIG-A、多载波训练字段和OFDM数据字段；以及，
OFDM MU-MIMO PPDU帧结构，包含SC前导码、SC SIG-A、多载波训练字段、信令字段B(SIG-B)和OFDM数据字段；
其特征在于，所述接收方法包括如下步骤：
(1)一个运行在某个基本服务集下的站点，没有接入信道时，将射频链路置于接收状态，重复检测帧直到检测到一个帧的到达，进入步骤(2)；
(2)接收机使用前导码完成载波频率同步、时间同步及SC MIMO时域信道系数估计；
(3)基于步骤(2)中获得的时域信道系数对SIG-A接收处理后，对SIG-A做循环冗余校验(CRC)，如果检验失败，则返回步骤(1)，如果校验成功，则进入步骤(4)；
(4)解析SIG-A中各个子字段的信息，根据SIG-A中的SC/OFDM子字段和GroupID子字段判断得出PPDU的帧格式类型，针对具体帧格式类型计算解调PPDU所需的相关参数，如果接收机不支持SIG-A指示的调制编码方案(MCS)，则等待一定时长之后，返回步骤(1)，否则，进入步骤(5)；
所述相关参数具体为：
若PPDU为SC MIMO PPDU，包括数据字段的码字数NCW和SC符号块数NBLK；
若PPDU为OFDM MIMO PPDU，包括数据字段的OFDM符号数Nsym；
若PPDU为OFDM MU-MIMO PPDU，包括本站点所对应的空时流数及相应的位置；
(5)根据SIG-A中的子字段的信息判断该PPDU是否与本站点有关，若该PPDU与本站点无关，则接收机不处理该PPDU，等待一定时长，返回步骤(1)，否则，进入步骤(6)；
(6)根据PPDU帧格式类型确定解调方式，若该PPDU为SC MIMO PPDU，则执行步骤(7)，若该PPDU为OFDM MIMO PPDU，则执行步骤(8)，否则，执行步骤(9)；
(7)以SC MIMO的方式解调该PPDU的后续部分；
(8)以OFDM SU MIMO的方式解调该PPDU的后续部分；
(9)以OFDM MU-MIMO的方式解调该PPDU的后续部分。
2.根据权利要求1所述的兼容多种帧格式的MIMO通信***的接收方法，其特征在于：
所述数据字段的码字数NCW的计算公式为：
公式1中，Length是SIG-A表示该PPDU数据载荷的子字段，单位是字节，LCW和R分别表示低密度奇偶检验编码码字的码长和码率；
所述SC符号块数NBLK的计算公式为：
公式2中，NCBPB是数据字段每个符号块的编码比特数，取值由SIG-A指示的编码调制方案和空间流数目共同决定，当该PPDU为非STBC发送时，mSTBC＝1，当该PPDU为STBC方式发送时，mSTBC＝2，当该PPDU为准正交STBC方式发送时，mSTBC＝4。
3.根据权利要求1所述的兼容多种帧格式的MIMO通信***的接收方法，其特征在于：
所述数据字段的OFDM符号数Nsym的计算公式为：
公式3中，Length是SIG-A表示该PPDU数据载荷的子字段，单位是字节，NCBPS表示每个OFDM符号中编码比特数，NCBPS值取决于SIG-A指示的编码调制方案和空间流数目，lcm{·}表示取最小公倍数，根据SIG-A的NSTS/PAID子字段的指示得到空间流数NSTS，LCW和R分别表示低密度奇偶检验编码码字的码长和码率，当该PPDU为非STBC发送时，mSTBC＝1，当该PPDU为STBC方式发送时，mSTBC＝2，当该PPDU为准正交STBC方式发送时，mSTBC＝4。
4.根据权利要求1所述的兼容多种帧格式的MIMO通信***的接收方法，其特征在于：
所述本站点所对应的空时流数及相应的位置的计算方法为：首先根据SIG-A中的子字段GroupID的取值确定本站点所对应的用户索引号，然后根据NSTS/PAID确定本站点所对应的空时流数NSTS,u及相应的位置，u表示用户索引号；当u＝0时，第1个到第NSTS,0个空时流为发送到用户0的空时流，当u≠0时，第个到第个空时流为用户u的空时流，其中，NSTS,i为SIG-A中MU[i]NSTS子字段指示的用户i对应的空时流数目。
5.根据权利要求1所述的兼容多种帧格式的MIMO通信***的接收方法，其特征在于，所述步骤(5)中根据SIG-A中的子字段的信息判断该PPDU是否与本站点有关的具体判断方法为：
接收机根据SIG-A中的子字段GroupID与子字段NSTS/PAID的指示，判断该PPDU与是否与本站点有关，若满足如下任意一个条件，则表示该PPDU与本站点无关，否则与本站点有关：
当GroupID＝0或者63时，SIG-A中PAID子字段指示的接收者非本站点；
当GroupID的赋值为1～62之间的某个数时，本站点不属于SIG-A中GroupID子字段指示的分组号所对应的站点集合；
当GroupID的赋值为1～62之间的某个数时，本站点属于SIG-A中GroupID子字段指示的分组号所对应的站点集合，但是SIG-A中MU[u]NSTS子字段的值为0，u为本站点所对应的用户的索引号。
6.根据权利要求1所述的兼容多种帧格式的MIMO通信***的接收方法，其特征在于，所述步骤(7)的具体步骤包括：
(7.1)若数据字段信号的功率低于接收机能处理的阈值，等待一定时长，返回步骤(1)，否则，接收并处理SC符号块，其过程包括去保护间隔、均衡、解星座映射和解流解析；
(7.2)将NBLK的值减1赋给NBLK，如果NBLK的值大于1，则返回步骤(7.1)，否则，进入步骤(7.3)；
(7.3)根据步骤(4)的计算结果保留NCW×LCW个比特的数据，经过LDPC译码器译码和解扰之后，去除码字补零的补零比特，得到发送的数据，结束PPDU的接收过程，将接收状态设置成没有错误，则等待一定时长，返回步骤(1)，LCW表示低密度奇偶检验编码码字的码长。
7.根据权利要求1所述的兼容多种帧格式的MIMO通信***的接收方法，其特征在于，所述步骤(8)的具体步骤包括：
(8.1)利用多载波训练字段估计MIMO-OFDM等效信道矩阵，分别得到各子载波上的信道矩阵，子载波k上的等效信道矩阵Hk的大小为NRX行NSTS列，NRX表示本站点的接收天线数，NSTS表示根据SIG-A的NSTS/PAID子字段的指示得到的空间流数；
(8.2)若数据字段信号的功率低于接收机能处理的阈值，等待一定时长，返回步骤(1)，否则，基于步骤(8.1)所得的等效信道矩阵接收OFDM符号，其过程包括去保护间隔、均衡、解LDPC子载波映射、解星座映射和解流解析并将解流解析操作之后的数据存入缓冲区；
(8.3)将Nsym的值减1赋给Nsym，如果Nsym＝0，则进入步骤(8.4)，否则，返回步骤(8.2)；
(8.4)对步骤(8.2)所得的序列LDPC译码，解扰操作之后，根据SIG-A的Length子字段的指示去补零，得到发送数据，等待一定时长，返回步骤(1)。
8.根据权利要求1所述的兼容多种帧格式的MIMO通信***的接收方法，其特征在于，所述步骤(9)的具体步骤包括：
(9.1)基于步骤(4)所获得的本站点的空时流位置和空时流数目，利用多载波训练字段估计MIMO-OFDM等效信道矩阵，分别得到各子载波上的信道矩阵，子载波k上的等效信道矩阵Hk的大小为NRX行NSTS,u列，NRX表示本站点的接收天线数，NSTS,u表示SIG-A中MU[u]NSTS子字段指示的用户u对应的空时流数目；
(9.2)接收机基于步骤(9.1)估计得到的等效信道矩阵接收并解调SIG-B，对SIG-B做CRC，如果CRC校验失败，则等待一定时长，返回步骤(1)，否则，进入步骤(9.3)；
(9.3)如果接收机可以处理SIG-B指示的MCS，则进入步骤(9.4)，否则，等待一定时长，返回步骤(1)；
(9.4)配置与该PPDU接收相关的参数，包括数据字段载荷字节数和接收机需要解调的数据字段OFDM符号数Nsym，Nsym的计算方法如下：
公式4中，NCBPS,u的取值由第u个用户的SIG-B中MU MCS子字段和SIG-A中MU[u]NSTS子字段决定，Lengthu的值等于第u个用户的SIG-B中Length字段的取值，lcm{·}表示取最小公倍数，LCW和R分别表示低密度奇偶检验编码码字的码长和码率；
(9.5)若数据字段信号的功率低于接收机能处理的阈值，等待一定时长，返回步骤(1)，否则，基于步骤(9.1)所得的等效信道矩阵接收一个OFDM符号，其过程包括去保护间隔、均衡、解LDPC子载波映射、解星座映射和解流解析并将解流解析的数据存入缓冲区；
(9.6)将Nsym的值减1赋给Nsym，如果Nsym＝0，则进入步骤(9.7)，否则，返回步骤(9.5)；
(9.7)根据本站点接收到的SIG-B的Length子字段的指示去补零，得到发送数据，等待一定时长，返回步骤(1)。
9.一种采用根据权利要求1-8所述的任一项兼容多种帧格式的MIMO通信***的接收方法的兼容多种帧格式的MIMO通信***的接收装置，其特征在于，包括：帧检测模块、前导码处理模块、SIG-A处理模块、SIG-A字段解析模块、站点判断模块、解调选择模块、SC MIMO解调模块、OFDM SU MIMO解调模块以及OFDM MU-MIMO解调模块；其中，
帧检测模块，用于站点在没有接入信道时，将射频链路置于接收状态，重复检测帧直到检测到一个帧的到达，将一帧数据输出至前导码处理模块；
前导码处理模块，用于接收帧检测模块输出的一帧数据，使用前导码完成载波频率同步、时间同步及SC MIMO时域信道系数估计；
SIG-A处理模块，用于根据时域信道系数对SIG-A接收处理，并对SIG-A做循环冗余校验；
SIG-A字段解析模块，用于解析SIG-A中的各个子字段的信息，并计算解调PPDU所需的相关参数；
站点判断模块，用于根据SIG-A字段解析模块得到的子字段信息判断接收到的PPDU是否与本站点有关；
解调选择模块，用于根据帧格式类型选择具体的解调PPDU的方式；
SC MIMO解调模块，用于根据SIG-A字段解析模块得到的相关参数以SC MIMO的方式解调PPDU的SC数据字段；
OFDM SU MIMO解调模块，用于根据SIG-A字段解析模块得到的相关参数以OFDM SUMIMO的方式解调PPDU的多载波训练字段和OFDM数据字段；
以及，
OFDM MU-MIMO解调模块，用于根据SIG-A字段解析模块得到的相关参数以OFDM MU-MIMO的方式解调该PPDU的多载波训练字段、SIG-B和OFDM数据字段。
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