一種混合載波wlan系統(tǒng)的填零方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混合載波WLAN（WLAN：WirelessLocalAreaNetwork）系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段填零方法及裝置，所述方法為：發(fā)送端配置信令字段（SIG）字段，并根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)所采用的載波調(diào)制方式進(jìn)行相應(yīng)的填零處理，接收端解析SIG字段中與數(shù)據(jù)發(fā)送載波方式相關(guān)的字段，并根據(jù)所獲得的載波方式進(jìn)行相應(yīng)的除零處理，恢復(fù)出用戶數(shù)據(jù)。本發(fā)明還提供了采用上述方法的一種混合載波WLAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段填零裝置，可實(shí)現(xiàn)多輸入多輸出多用戶多數(shù)據(jù)流發(fā)送WLAN通信系統(tǒng)的需要，而且以最小的開銷完成填零操作。
【專利說明】一種混合載波WLAN系統(tǒng)的填零方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種混合載波WLAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段填零方法及裝置，屬于無線通信 系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 在通信系統(tǒng)中，受用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的突發(fā)性影響，用戶需要發(fā)送的數(shù)據(jù)的長度可能 為任意長度。但通信系統(tǒng)處理用戶數(shù)據(jù)時(shí)，一般按固定大小的基本數(shù)據(jù)單元塊進(jìn)行處理，t匕 如分組編碼的碼字長度一般是固定的、快速傅里葉變換（Fast Fourier Transformation, FFT)的長度也是固定等。為了滿足這些約束條件，通信系統(tǒng)通常需要在數(shù)據(jù)字段的尾部 填充一定的零比特，進(jìn)而使填零后的用戶數(shù)據(jù)滿足整數(shù)個(gè)基本數(shù)據(jù)單元塊的處理要求。 為了抵抗突發(fā)性錯(cuò)誤及提升通信系統(tǒng)的魯棒性能，具有接近香農(nóng)容量及較低譯碼復(fù)雜度 的LDPC(Low Density Parity Check, LDPC)編碼已被廣泛采用，如衛(wèi)星通信、無線局域網(wǎng) (IEEE 802. 11)等。在通信系統(tǒng)中LDPC編碼一般采用固定碼字長度，為方便系統(tǒng)對用戶的 數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯碼處理，因此需要對用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行填零操作以使填零后數(shù)據(jù)滿足整數(shù)個(gè)碼 字長度。在多用戶通信系統(tǒng)中，為方便對所有用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理，需要通過填零操作 將不同用戶的數(shù)據(jù)補(bǔ)齊到相同長度。
[0003] 為了進(jìn)一步提升WLAN的傳輸速率，IEEE 802. 1 In和IEEE 802. 1 lac兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均 采用多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output,ΜΙΜΟ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用目標(biāo)。同 時(shí)為了提升系統(tǒng)容量，復(fù)用發(fā)送即多流技術(shù)也被廣泛使用，進(jìn)而給為對所有數(shù)據(jù)流進(jìn)行統(tǒng) 一處理的填零操作帶來困難。SC系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通過在時(shí)域以固定FFT長度的基本數(shù)據(jù)單元 塊進(jìn)行發(fā)送，而0FDM系統(tǒng)中數(shù)據(jù)則通過在頻域以固定FFT長度的數(shù)據(jù)0FDM符號塊進(jìn)行發(fā) 送。在SC調(diào)制發(fā)送系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的填零操作可分為按碼字填零和按基本數(shù)據(jù)單元塊填零兩 個(gè)步驟。在0FDM調(diào)制發(fā)送系統(tǒng)，則只需按基本數(shù)據(jù)單元塊進(jìn)行填零處理，同時(shí)為了降低數(shù) 據(jù)0FDM符號的峰值平均功率比（Peak to Average Power Ratio, PAPR)，通常需要在擾碼 操作之前填零，因?yàn)閿_碼后再按數(shù)據(jù)OFDM符號塊進(jìn)行填零操作，會使數(shù)據(jù)OFDM符號塊尾部 各個(gè)子載波相位相同或相近，疊加信號會產(chǎn)生較大的瞬時(shí)功率峰值，從而帶來較高的PAPR。 而高的PAPR會對系統(tǒng)的功率放大器提出更高的要求，增加通信系統(tǒng)的成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中，SC調(diào)制發(fā)送系統(tǒng)填零操作開銷大，以及0FDM調(diào)制發(fā) 送系統(tǒng)按數(shù)據(jù)0FDM符號塊填零引起高PAPR等問題，本發(fā)明提出了一種混合載波WLAN系統(tǒng) 的數(shù)據(jù)字段填零方法及裝置，在填零操作后用戶數(shù)據(jù)同時(shí)滿足整數(shù)個(gè)符號塊長度和整數(shù)個(gè) 碼字長度。此外，在SC調(diào)制發(fā)送系統(tǒng)中以最小的開銷完成填零操作，在0FDM調(diào)制發(fā)送系統(tǒng) 中完成填零操作的同時(shí)最大限度地降低由此帶來的PAPR增加。本發(fā)明需要WLAN協(xié)議支持 有兩種信令字段，即SIG-A和SIG-B字段用來分別承載解析發(fā)送數(shù)據(jù)所需的基本信息，如現(xiàn) 有的IEEE802. llac及正在制定IEEE802. llaj協(xié)議均有這兩個(gè)字段，而且本發(fā)明主要應(yīng)用 于正在制定IEEE802. llaj協(xié)議，但不局限于這兩種協(xié)議。
[0005] 技術(shù)方案：一種混合載波WLAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段填零方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1 :發(fā)送端配置SIG-A字段的SC/0FDM子字段，SC/0FDM取值為0或1，SC/0FDM =0表示SC調(diào)制發(fā)送系統(tǒng)，SC/0FDM = 1表示OFDM調(diào)制發(fā)送系統(tǒng)。當(dāng)SC/0FDM = 1時(shí)配置 帶寬（BW)子字段、物理層服務(wù)數(shù)據(jù)單元（PHYService Data Unit，PSDU)長度（Length)子 字段、空時(shí)分組編碼（Spatial Time Block Coding，STBC)子字段（只針對單用戶）、調(diào)制 編碼方案（MCS)子字段（包含SU MCS和MU MCS)、用戶分組號（GroupID)和空時(shí)數(shù)據(jù)流數(shù) (NSTS)子字段（包含 SU NSTS 和 MU NSTS)。單用戶發(fā)送時(shí)，將 BW、Length、STBC、SU MCS、 GroupID和SU NSTS子字段寫入用戶的SIG-A字段；多用戶發(fā)送時(shí)各用戶的帶寬相同，需將 BW、GroupID和各用戶的MU NSTS子字段寫入用戶的SIG-A字段，將各用戶的Length和MU MCS子字段寫入各用戶相應(yīng)的SIG-B字段，SIG-A的Length子字段則配置為各用戶的數(shù)據(jù) 長度中最大者；當(dāng)SC/0FDM = 0時(shí)，字段配置同0FDM系統(tǒng)單用戶發(fā)送；上述這些子字段相關(guān) 信息將用來計(jì)算填零比特?cái)?shù)；
[0007] 步驟2 :發(fā)送端按SC/0FDM子字段指示值，對0FDM調(diào)制發(fā)送系統(tǒng)或者SC調(diào)制發(fā)送 系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的填零操作：
[0008] 當(dāng)SC/0FDM = 1時(shí)，S卩0FDM調(diào)制發(fā)送，數(shù)據(jù)字段填零操作如下：
[0009] 首先，計(jì)算數(shù)據(jù)字段的數(shù)據(jù)0FDM符號數(shù)：
[0010] 當(dāng)GroupID子字段指示為單用戶發(fā)送時(shí)，單用戶系統(tǒng)中數(shù)據(jù)0FDM符號數(shù)NSYM的計(jì) 算公式如下：
[0011]

【權(quán)利要求】
1. 一種混合載波WLAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段填零方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1 :發(fā)送端配置SIG-A字段和SIG-B字段； 步驟2 :發(fā)送端根據(jù)配置字段，對OFDM調(diào)制發(fā)送系統(tǒng)或者SC調(diào)制發(fā)送系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的 填零操作； 步驟3 :接收端解析配置字段； 步驟4:接收端根據(jù)配置字段，去除接收數(shù)據(jù)尾部的填零比特，恢復(fù)出用戶填零前數(shù) 據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合載波WLAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段填零方法，其特征在于，所述 SIG-A字段包括SC/0FDM子字段、BW子字段、Length子字段、STBC子字段、SU MCS、GroupID、 SU NSTS和MU NSTS ;所述SIG-B字段包括Length子字段和MU MCS子字段。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合載波WLAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段填零方法，其特征在于，所述 步驟1中發(fā)送端的字段配置如下： (1) 當(dāng)為單用戶 OFDM 調(diào)制發(fā)送時(shí)，將 BW、Length、STBC、SUMCS、GroupID和SUNSTS子 字段寫入用戶的SIG-A字段； (2) 當(dāng)為多用戶OFDM調(diào)制發(fā)送時(shí)，將BW、GroupID和各用戶的MU NSTS子字段寫入用戶 的SIG-A字段，將各用戶的Length和MU MCS子字段寫入各用戶相應(yīng)的SIG-B字段，SIG-A 的Length子字段則配置為各用戶的數(shù)據(jù)長度中最大者； (3) 當(dāng)為SC調(diào)制發(fā)送時(shí)，字段配置同OFDM系統(tǒng)單用戶發(fā)送。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合載波WLAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段填零方法，其特征在于，當(dāng)為 OFDM調(diào)制發(fā)送時(shí)，所述數(shù)據(jù)字段填零操作的具體步驟如下： (1)計(jì)算數(shù)據(jù)字段的數(shù)據(jù)OFDM符號數(shù)； ⑵根據(jù)數(shù)據(jù)OFDM符號數(shù)，計(jì)算需要填零的比特?cái)?shù)NPAD ; (3)根據(jù)計(jì)算得到的填零比特?cái)?shù)NPAD，進(jìn)行數(shù)據(jù)字段填零操作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合載波WLAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段填零方法，其特征在于，當(dāng) GroupID子字段指示為單用戶發(fā)送時(shí)，所述數(shù)據(jù)字段填零操作的具體步驟如下： (1)計(jì)算單用戶系統(tǒng)中數(shù)據(jù)OFDM符號數(shù)NSYM，計(jì)算公式如下：
公式1中，Length表示SIG-A字段中Length子字段指示的PSDU長度，單位是字節(jié)，R 是SIG-A字段中SU MCS子字段指示的調(diào)制編碼方案的對應(yīng)編碼所采用的碼率，mSTB。根據(jù)用 戶是否使用STBC確定，當(dāng)SIG-A字段的STBC子字段指示使用STBC時(shí)，m STBC = 2,否則mSTBC =1，Lcw表示固定的碼字長度，lcm{： · ：}表示取最小公倍數(shù)，NCBPS表示每個(gè)數(shù)據(jù)OFDM符號所 包含的編碼比特?cái)?shù)，計(jì)算公式為： Ncbps - NSD X NBPSCS X Nss (公式 2) 其中，NSD為SIG-A字段中BW子字段指示的帶寬所對應(yīng)的每個(gè)數(shù)據(jù)OFDM符號包含的星 座調(diào)制符號數(shù)，NBPSCS為SIG-A字段中SU MCS子字段指示的調(diào)制編碼方案所對應(yīng)的每星座 調(diào)制符號包含的比特?cái)?shù)，Nss為SIG-A字段中SUNSTS子字段和STBC字段計(jì)算得到的對應(yīng)的 空間數(shù)據(jù)流數(shù)，其計(jì)算公式為：
其中，NSTS為SIG-A字段中SU NSTS子字段指示的用戶空時(shí)數(shù)據(jù)流數(shù)，mSTB。根據(jù)用戶是 否使用STBC確定，當(dāng)SIG-A字段的STBC子字段指示使用STBC時(shí)，mSTBC = 2,否則mSTBC = 1。 (2) 根據(jù)數(shù)據(jù)OFDM符號數(shù)，計(jì)算需要填零比特?cái)?shù)NPAD，計(jì)算公式如下： NPAD = R X Nsym X NCBPS-Length X 8 (公式 6) 公式6中，R是SIG-A字段中SU MCS子字段指示的調(diào)制編碼方案的對應(yīng)編碼所采用的 碼率，NfflPS表示數(shù)據(jù)OFDM符號的編碼比特?cái)?shù)，NSYM為由公式1計(jì)算所得數(shù)據(jù)OFDM符號數(shù)， Length表示SIG-A字段中Length子字段指示的PSDU長度，單位是字節(jié)； (3) 根據(jù)計(jì)算得到的填零比特?cái)?shù)NPAD，對用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)字段填零操作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合載波WLAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段填零方法，其特征在于，當(dāng) GroupID子字段指示為多用戶發(fā)送時(shí)，所述數(shù)據(jù)字段填零操作的具體步驟如下： (1) 計(jì)算多用戶系統(tǒng)中數(shù)據(jù)OFDM符號數(shù)NSYM，計(jì)算公式如下：
公式4和公式5中，Nsmu表示用戶u的數(shù)據(jù)OFDM符號數(shù)，u為用戶編號，取值為0到 Nusel~l，Nusel?表示同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶總數(shù)，Lengthu表示用戶u的SIG-B字段中Length子 字段指示的PSDU長度，單位是字節(jié)，R u是用戶u的SIG-B字段中MU MCS子字段指示的用戶 u調(diào)制編碼方案的對應(yīng)編碼所采用的碼率，L"表示固定的碼字長度，lcm{ ·}表示取最小公 倍數(shù)，max{ · }表示取最大值，NraPS，u表示用戶u的數(shù)據(jù)OFDM符號的編碼比特?cái)?shù)，其計(jì)算公 式為： Ncbps，u - NSD X NBPSCS，u X NSTS，u (公式 13) 其中，NSD為SIG-A字段中BW子字段指示的帶寬所對應(yīng)的每個(gè)數(shù)據(jù)OFDM符號包含的星 座調(diào)制符號數(shù)，NBPSes，u為SIG-B字段中MU MCS子字段指示的用戶u的調(diào)制編碼方案所對應(yīng) 的每星座調(diào)制符號包含的比特?cái)?shù)，NSTS，U為SIG-A字段中MU NSTS子字段指示的用戶u的空 時(shí)數(shù)據(jù)流數(shù)； (2) 根據(jù)數(shù)據(jù)OFDM符號數(shù)，計(jì)算用戶u的填零比特?cái)?shù)NPAD，U，計(jì)算公式如下： Npad，u - RUX NSYMX NCBPS，u_LengthuX 8 (公式 7) 公式7中，Ru是SIG-B字段中MU MCS子字段指示的用戶u調(diào)制編碼方案的對應(yīng)編碼所 采用的碼率，乂^^表示用戶u的每個(gè)數(shù)據(jù)OFDM符號所包含的編碼比特?cái)?shù)，NSYM為由公式5 計(jì)算得到的數(shù)據(jù)OFDM符號數(shù)； (3) 多用戶系統(tǒng)中填零操作分別針對每個(gè)用戶進(jìn)行，根據(jù)計(jì)算得到的填零比特?cái)?shù)NPAD，U， 對用戶u進(jìn)行數(shù)據(jù)字段填零操作。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合載波WLAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段填零方法，其特征在于， 所述去除填零比特在解擾操作后進(jìn)行，單用戶系統(tǒng)中去除的填零比特?cái)?shù)為公式N pad = RXN^XNc^-LengthXS計(jì)算得到的Npad，多用戶系統(tǒng)中用戶u去除的填零比特?cái)?shù)為公式 Npad，u = RuXNSYMXNCBPS，u-Length uX8 計(jì)算得到的 Npad，u。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合載波WLAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段填零方法，其特征在于，當(dāng)為 SC調(diào)制發(fā)送時(shí)，所述數(shù)據(jù)字段填零操作如下： (1) 計(jì)算數(shù)據(jù)字段的碼字?jǐn)?shù)和按碼字填零的填零比特?cái)?shù)NPAD，對數(shù)據(jù)進(jìn)行填零： 數(shù)據(jù)字段的碼字?jǐn)?shù)N"的計(jì)算公式如下：
按碼字填零的填零比特?cái)?shù)NPAD的計(jì)算公式如下： Npad = RXNCffXLCff-LengthX8 (公式 9) 公式8和公式9中，Length表示SIG-A字段中Length子字段指示的PSDU長度，單位 是字節(jié)，L"表示固定的碼字長度，R是SIG-A字段中SU MCS子字段指示的調(diào)制編碼方案對 應(yīng)編碼所米用的碼率； (2) 計(jì)算數(shù)據(jù)單元塊數(shù)和按數(shù)據(jù)單元塊填零的填零比特?cái)?shù)NBPAD，并在編碼操作后對數(shù) 據(jù)進(jìn)行填零： 數(shù)據(jù)單元塊數(shù)N%的計(jì)算公式如下：
公式10中，N"表示碼字?jǐn)?shù)，1?表示固定的碼字長度，mSTB。根據(jù)用戶是否使用STBC確 定，當(dāng)SIG-A字段中STBC子字段指示使用STBC時(shí)，mSTBC = 2,否則mSTBC = 1，N_表示每數(shù) 據(jù)單元塊編碼比特?cái)?shù)，計(jì)算公式為： Ncbpb - NDSPB X NCBPS X Nss (公式 11) 其中，NDSPB表示每數(shù)據(jù)單元塊星座調(diào)制符號數(shù)，NraPS表示每星座調(diào)制符號編碼比特?cái)?shù)， Nss表示空間數(shù)據(jù)流數(shù)，其計(jì)算公式同公式3 ; 按數(shù)據(jù)單元塊填零的填零比特?cái)?shù)NBPAD計(jì)算公式如下： Nbpad = NblXNcbpb_NcwXLcw (公式 12) 公式12中，NBIj表示數(shù)據(jù)單元塊數(shù)，表示每數(shù)據(jù)單元塊編碼比特?cái)?shù)，New表示碼字?jǐn)?shù)， Lcw表不固定的碼子長度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合載波WLAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段填零方法，其特征在于，所述 去除填零比特分為在解碼操作前和解擾操作后進(jìn)行，具體操作如下： (1) 解碼操作前去除的填零比特?cái)?shù)為公式NBPAD = N^XNraPB-N"XL"計(jì)算得到的NBPAD ; (2) 解擾操作后去除的填零比特?cái)?shù)為公式NPAD = RXNCTXI^-LengthXS計(jì)算得到的 NpAD。
10. -種實(shí)施如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的混合載波WLAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段填 零方法的裝置，其特征在于，包括： 發(fā)送機(jī)，用于配置字段信息，對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行填零操作，使得數(shù)據(jù)長度滿足整數(shù)個(gè)符號 塊和整數(shù)個(gè)碼子長度，并將填零后的數(shù)據(jù)發(fā)送給接收機(jī)；所述發(fā)送機(jī)包括：填零計(jì)算模塊， 用于根據(jù)發(fā)送機(jī)的配置字段信息，計(jì)算填零比特?cái)?shù)；數(shù)據(jù)填零模塊，用于根據(jù)發(fā)送機(jī)的配置 字段信息和填零比特?cái)?shù)，對用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)字段填零操作。 接收機(jī)，用于解析配置字段信息，并去除接收數(shù)據(jù)尾部的填零比特，恢復(fù)出用戶填零前 的數(shù)據(jù)。所述接收機(jī)包括：填零計(jì)算模塊，用于根據(jù)解析到的配置字段信息，計(jì)算填零的比 特?cái)?shù)；數(shù)據(jù)去零模塊，用于根據(jù)解析到的配置字段信息和填零的比特?cái)?shù)，對用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)字 段去零操作。
【文檔編號】H04L27/26GK104301278SQ201410509559
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】何世文, 閆文, 王海明, 黃永明, 張軍 申請人:江蘇中興微通信息科技有限公司