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CN1625180A - 高数据吞吐量无线局域网传输的帧格式 - Google Patents

高数据吞吐量无线局域网传输的帧格式 Download PDF

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CN1625180A
CN1625180A CN200410097703.7A CN200410097703A CN1625180A CN 1625180 A CN1625180 A CN 1625180A CN 200410097703 A CN200410097703 A CN 200410097703A CN 1625180 A CN1625180 A CN 1625180A
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throughput
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克里斯多佛·J·哈森
特伯·慕塔
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Abstract

一种高数据吞吐量无线局域网传输的帧格式，包括第一报头段、第二报头段和可变长度数据段。第一报头段包括第一训练序列、第二训练序列和高吞吐量信道指示，其中第一训练序列位于信道的第一对子载波中，第二训练序列位于信道的第二对子载波中，其中第一对子载波是第二对子载波的子集。第二报头段在信道的第三对子载波中包括第三训练序列，其中第二对子载波是第三对子载波的子集。可变长度数据段使用第三对子载波来传输数据。

Description

高数据吞吐量无线局域网传输的帧格式
技术领域
本发明一般涉及无线通讯系统，特别涉及该系统中的高数据吞吐量通讯。
背景技术
众所周知，通讯系统支持无线和/或有线通讯装置间的无线和有线通讯。该通讯系统包括从国家和/或国际蜂窝电话系统，到因特网，到点对点家庭无线网络。每种通讯系统根据一种或多种通讯标准建造并因此而运行。例如，无线通讯系统可遵循一种或多种标准来运行，包括(但不限于)IEEE 802.11、蓝牙、高级移动电话服务(AMPS)、数字高级移动电话服务、全球移动通讯系统(GSM)、码分多址(CDMA)、本地多点分配系统(LMDS)、多信道多点分配系统(MMDS)和/或其变化。
基于无线通讯系统的种类，无线通讯装置(诸如蜂窝电话、双路电台、个人数字助理(PDA)、个人电脑(PC)、笔记本电脑、家庭娱乐装置)等直接或间接地和其他无线通讯装置通讯。对于直接通讯方式(也称为点对点通讯)而言，参与通讯的无线通讯装置将它们的接收机和发射机调整到相同的单个信道或多个信道(例如，无线通讯系统的多个无线电频率载波之一)并在这(些)信道上通讯。对于间接无线通讯而言，每个无线通讯装置通过分配的信道直接和相关联的基站(对于蜂窝服务)和/或相关联的接入点(对于家庭和室内无线网络而言)通讯。为了实现无线通讯装置间的无线连接，相关联的基站和/或接入点通过系统控制器、公共交换电话网络、因特网和或一些其他的广字段网与其他的基站和/或接入点直接通讯。
对于每个参与无线通讯的无线通讯装置而言，它包括内置无线电收发信机(例如家庭和/或室内无线通讯网络的基站、RF调制解调器等)。众所周知，无线电收发信机包括数据调制级、一个或多个中频级，以及功率放大器。数据调制级遵循特定的无线通讯标准将原始信号变为基带信号。一个或多个中频级将基带信号与一个或多个本地振荡混和以产生RF信号。功率放大器将RF信号在通过天线传输之前进行放大。
众所周知，接收机与天线相连并包括低噪音放大器、一个或多个中频级、滤波级以及数据还原级。低噪音放大器通过天线接收RF信号。一个或多个中频级将放大RF信号与一个或多个本地振荡混和以将放大RF信号变为基带信号或中频(IF)信号。滤波级将基带信号或IF信号滤波以将不想要的信号从频带信号中衰减掉以产生滤波信号。数据还原级遵循特定无线通讯标准将原始信号从滤波信号中还原出来。
直接或间接通讯所借助的分配信道或信道由标准或无线通讯装置支持的标准所定义。例如，IEEE 802.11(a)和(g)提供20MHz正交频分复用(OFDM)信道的信道频谱屏蔽。该标准同样定义了装置在信道中通讯的方式。例如，IEEE802.11(a)和(g)标准通过无线局域网(WLAN)中的信道定义通讯的帧结构。该帧包括报头和可变长度数据段，报头包括短训练序列、长训练序列和信号场，其提供数据速率信息和数据段长度。
每个接收无线通讯装置使用帧报头用于信号探测、自动增益控制调整、分集确定、频率调整、计时同步以及信道和精确频率偏移估计。该帧格式使WLAN的无线通讯装置以非常明确的方式通讯。然而，该帧格式不适应更高的数据吞吐量速率，该速率与现有的WLAN设备以及不同的无线信道配置反向兼容。
因此，需要一种新的帧格式，使无线通讯装置能够支持多种无线信道配置和/或高数据吞吐量速率。
发明内容
本发明的高数据吞吐量无线局域网传输的帧格式充分符合以上的需要。在一个实施例中，高数据吞吐量无线局域网传输的帧格式包括第一报头段、第二报头段以及可变长度数据段。第一报头段包括第一训练序列、第二训练序列和高吞吐量信道指示，其中第一训练序列位于信道的第一对子载波中，第二训练序列位于信道的第二对子载波中，其中第一对子载波是第二对子载波的子集。第二报头段在信道的第三对子载波中包括第三训练序列，其中第二对子载波是第三对子载波的子集。可变长度数据段使用第三对子载波传输数据。
在另一个实施例中，一种在高吞吐量局域网中传输帧的装置包括处理模块、存储器和无线电频率传输电路。存储器与处理器模块相连，其中存储器存储操作指令，该指令通过这样来使处理模块准备帧：产生包括第一训练序列的第一报头段以及高吞吐量信道指示(其中第一训练序列位于信道的第一对子载波中，第二训练序列位于信道的第二对子载波中，其中第一对子载波是第二对子载波的子集)、在信道的第三对子载波中产生包括第三训练序列的第二报头段(其中第二对子载波使第三对子载波的子集)、使用第三对子载波产生可变长度数据段以传输数据。将无线电频率传输电路相连以传输作为帧的第一报头段、第二报头段以及可变长度数据段。
本发明的一个方面提供了一种高数据吞吐量无线局域网传输的帧格式，帧格式包括：
包括第一训练序列、第二训练序列和高吞吐量信道指示的第一报头段，其中第一训练序列位于信道的第一对子载波中，第二训练序列位于信道的第二对子载波中，其中第一对子载波是第二对子载波的子集；
在信道的第三对子载波中包括第三训练序列的第二报头段，其中第二对子载波是第三对子载波的子集；以及
使用第三对子载波以传输数据的可变长度数据段。
第一报头段优选包括：
对应于短训练序列地第一训练序列；
对应于长训练序列地第二训练序列；以及
包括速率指示的信号场、可变长度数据短长度的指示以及高吞吐量信道指示的信号场。
第二报头段优选包括：
识别多个高吞吐量信道格式之一的信道格式指示场；以及
包括第三训练序列的高吞吐量信道训练场，其中第三训练序列对应于多个高吞吐量信道格式之一。
所述多个高吞吐量信道格式优选包括至少两个：
通过单天线传输的具有2N个子载波的40兆赫兹(MHz)信道；
通过单天线传输的具有2M个子载波的20MHz信道；
通过单天线传输的具有2K个子载波的10MHz信道；
通过多天线传输的具有2N个子载波的40MHz信道；
通过多天线传输的具有2M个子载波的20MHz信道；以及
通过多天线传输的具有2K个子载波的10MHz信道。
当多个高吞吐量信道格式之一是通过单天线传输的具有2N个子载波的40MHz信道时，第三训练序列优选包括：
使用40MHz信道的2N个子载波的最终信道预测。
当多个高吞吐量信道格式之一是通过单天线传输的具有2M个子载波的20MHz信道时，第三训练序列优选包括：
使用40MHz信道的2M个子载波的最终信道预测。
当多个高吞吐量信道格式之一是通过单天线传输的具有2K个子载波的10MHz信道时，第三训练序列优选包括：
使用10MHz信道的2K个子载波的最终信道预测。
当多个高吞吐量信道格式之一是通过多天线传输的具有2N个子载波的40MHz信道时，第三训练序列优选包括：
使用通过多天线的第一个传输的40MHz信道的2N个子载波的第一最终信道预测。
使用通过多天线的第二个传输的40MHz信道的2N个子载波的第二最终信道预测。
当多个高吞吐量信道格式之一是通过多天线传输的具有2M个子载波的20MHz信道时，第三训练序列优选包括：
使用通过多天线的第一个传输的20MHz信道的2M个子载波的第一最终信道预测。
使用通过多天线的第二个传输的20MHz信道的2M个子载波的第二最终信道预测。
当多个高吞吐量信道格式之一是通过多天线传输的具有2K个子载波的10MHz信道时，第三训练序列优选包括：
使用通过多天线的第一个传输的10MHz信道的2K个子载波的第一最终信道预测。
使用通过多天线的第二个传输的10MHz信道的2K个子载波的第二最终信道预测。
本发明的一个方面提供了一种用于在高吞吐量无线局域网中传输帧的装置，该装置包括：
处理模块；
与处理器模块可工作地相连的存储器，其中存储器存储操作指令，该指令通过以下处理来使处理模块准备帧：
产生包括第一训练序列的第一报头段以及高吞吐量信道指示，其中第一训练序列位于信道的第一对子载波中，第二训练序列位于信道的第二对子载波中，其中第一对子载波是第二对子载波的子集)；
在信道的第三对子载波中产生包括第三训练序列的第二报头段，其中第二对子载波使第三对子载波的子集；
使用第三对子载波产生可变长度数据段以传输数据；和
无线电频率传输电路，其可工作地相连以传输作为帧的第一报头段、第二报头段以及可变长度数据段。
第一报头段优选包括：
对应于短训练序列的第一训练序列；
对应于长训练序列的第二训练序列；以及
信号场，其包括速率指示、可变长度数据短长度的指示以及高吞吐量信道指示。
第二报头段优选包括：
识别多个高吞吐量信道格式之一的信道格式指示场；以及
包括第三训练序列的高吞吐量信道训练场，其中第三训练序列对应于多个高吞吐量信道格式之一。
所述多个高吞吐量信道格式包括优选以下中的至少两个：
通过单天线传输的具有2N个子载波的40兆赫兹(MHz)信道；
通过单天线传输的具有2M个子载波的20MHz信道；
通过单天线传输的具有2K个子载波的10MHz信道；
通过多天线传输的具有2N个子载波的40MHz信道；
通过多天线传输的具有2M个子载波的20MHz信道；以及
通过多天线传输的具有2K个子载波的10MHz信道。
当多个高吞吐量信道格式之一是通过单天线传输的具有2N个子载波的40MHz信道时，第三训练序列优选包括：
使用40MHz信道的2N个子载波的最终信道预测。
当多个高吞吐量信道格式之一是通过单天线传输的具有2M个子载波的20MHz信道时，第三训练序列优选包括：
使用20MHz信道的2M个子载波的最终信道预测。
当多个高吞吐量信道格式之一是通过单天线传输的具有2K个子载波的10MHz信道时，第三训练序列优选包括：
使用10MHz信道的2K个子载波的最终信道预测。
当多个高吞吐量信道格式之一是通过多天线传输的具有2N个子载波的40MHz信道时，第三训练序列优选包括：
使用通过多天线的第一个传输的40MHz信道的2N个子载波的第一最终信道预测。
使用通过多天线的第二个传输的40MHz信道的2N个子载波的第二最终信道预测。
当多个高吞吐量信道格式之一是通过多天线传输的具有2M个子载波的20MHz信道时，第三训练序列优选包括：
使用通过多天线的第一个传输的20MHz信道的2M个子载波的第一最终信道预测。
使用通过多天线的第二个传输的20MHz信道的2M个子载波的第二最终信道预测。
当多个高吞吐量信道格式之一是通过多天线传输的具有2K个子载波的10MHz信道时，第三训练序列优选包括：
使用通过多天线的第一个传输的10MHz信道的2K个子载波的第一最终信道预测。
使用通过多天线的第二个传输的10MHz信道的2K个子载波的第二最终信道预测。
附图说明
图1是本发明的无线通讯系统的原理框图；
图2是本发明的无线通讯装置的原理框图；
图3是示意图，示出本发明可使用的频带；
图4是示意图，示出本发明频带的信道划分；
图5是本发明实施例的通过RF信道传输帧的示意图；
图6是本发明实施例的帧格式的示意图；
图7是本发明的一个实施例的信道配置的示意图；
图8是本发明的第一训练序列的示意图；
图9是本发明的第二训练序列的示意图；
图10是本发明的第三训练序列的示意图；
图11是本发明的另选第三训练序列的示意图；
图12是本发明的另一种第三训练序列的示意图。
具体实施方式
图1是原理框图，示出包括多个基站和/或接入点12-16、多个无线通讯装置18-32以及网络硬件部分34的通讯系统10。无线通讯装置18-32可以是笔记本主机18和26、
个人数字助理20和30、个人主机24和32和/或蜂窝电话机22和28。以下将结合图2详细描述无线通讯装置。
基站或接入点12-16通过本地网络连接36、38和40与网络硬件34可工作地相连。网络硬件34(可为路由器、交换机、桥接、调制解调器、系统控制器等)为通讯系统10提供广字段网连接42。每个基站或接入点12-16有相关联的天线或天线阵列以在一个或多个频带内通过一个或多个配置信道与区字段内的无线通讯装置通讯。一般无线通讯装置通过特定基站或接入点12-14注册以从通讯系统10接收服务。对于直接通讯(即点对点通讯)而言，无线通讯装置直接通过配置信道分配的信道通讯。
一般而言，基站用于蜂窝电话系统和类似系统，而接入点用于家庭或室内无线网络。每个无线通讯装置包括内置无线电设备和/或与无线电设备相连，而特定类型的通讯系统无关。所述无线电设备包括高线性度放大器和/或可编程多级放大器，它们公开于本发明中以增强性能、降低成本和/或扩展宽带应用。
图2是原理框图，示出包括主设备18-32的无线通讯设备和相关无线电设备60。对于蜂窝电话机而言，无线电设备60是内置元件。对于个人数字助理、笔记本主机和/或个人电脑主机而言，无线电设备60可为内置或外部连接部件。
如图所示，主设备18-32包括处理模块50、存储器52、无线接口54、输入接口58和输出接口56。处理模块50和存储器52执行一般由主设备处理的相应的指令。例如，对于蜂窝电话主设备而言，处理模块50遵循特定的蜂窝电话标准来执行相应的通讯功能。
无线接口54能够从无线电设备60接收数据以及向无线电设备60发送数据。对于从无线电设备60接收到的数据(例如输入数据)而言，无线接口54将数据提供给处理模块50，用于进一步处理和/或路由到输出接口56。输出接口56提供至输出显示设备(诸如显示器、监视器、扬声器等)的连接从而可以显示接受的数据。无线接口54也将来自处理模块50的数据提供给无线电设备60。处理模块50通过输入接口58从输入装置(例如键盘、小键盘、麦克风等)接收输出数据或自身产生数据。对于通过输入接口58接收的数据而言，处理模块对数据执行相应的主函数和/或通过无线接口54将其路由至无线电设备60。
无线电设备60包括主机接口62、数字接收机处理模块64、模-数转换器66、滤波/增益模块68、IF混合下变换级70、接收机滤波器71、低噪音放大器72、发射机/接收机开关73、数-模转换器78、滤波/增益模块80和IF混合上变换级82、功率放大器84、发射滤波器模块85和天线86。天线86可以是Tx/Rx开关73所控制的由发射和接收路径共享的单天线，或者包括用于发射路径和接收路径的单独的天线。天线的实现方式依赖于无线通讯设备所遵循的特定通讯标准。
与存储在存储器75中的操作指令相结合的数字接收机处理模块64和数字发射机处理模块76分别执行数字接收机基带功能和数字发射机基带功能。数字接收机功能包括(但不限于)数字中频-基带转换、解调、解码和/或解扰。数字接收机的功能包括(但不限于)扰码、编码、调制和/或数字基带-IF转换。可以使用共享处理设备、独立处理设备和多个处理设备实现数字接收机和发射机处理模块64。该处理设备可以是微处理器、微型控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑器件、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或任何基于操作指令操作信号(模拟和/或数字)的设备。存储器75可以是单存储器设备或多存储器设备。该存储器设备可以是只读存储器、随机存取存储器、易失存储器、非易失存储器、静态存储器、动态存储器、快闪存储器和/或任何可存储数字信息的设备。需要注意的是，当处理模块64和/或76通过状态机、模拟电路、数字电路和或逻辑电路实现一个或多个功能时，将存储对应操作指令的存储器嵌入包括状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路的电路。
在操作中，无线电设备60通过主机接口62从主设备接收输出数据94。主机接口62将输出数据94路由到数字发射机处理模块76，该数字发射机处理模块76遵循特定的无线通讯标准(例如，IEEE 802.11蓝牙等)处理输出数据94以产生数字传输格式数据96。数字传输格式数据96是数字基带信号或数字低IF信号，其中低IF一般在100千赫到几兆赫的频率范围内。此外，数字传输格式数据96基于RF信道的信道宽度，数据96最终在该RF信道上传输。例如，信道宽度可为10MHz、20MHz或40MHz。继续以上例子，如果信道是OFDM(正交频分复用)信道，则10MHz宽度的信道包括32个子载波频率，20MHz宽度的信道包括64个子载波频率，40MHz宽度的信道包括128个子载波频率，其中每个信道使用的子载波数量至少部分基于为信道而配置的频谱屏蔽。以下将根据图3-图6更详细地描述配置频谱屏蔽。
数-模转换器78将数字传输格式数据96从数字字段转换为模拟字段。滤波/增益模块80在将模拟信号提供给IF混合级82之前对其增益进行滤波和/或调整。IF混合级82基于本地振荡模块74所提供的发射机本地振荡83将模拟基带或低IF信号转化为RF信号。功率放大器84将RF信号放大以产生输出RF信号98。发射滤波器模块85将输出RF信号98滤波。天线86将输出RF信号98传输到目标设备(例如基站、接入点和/或其它无线通讯设备)。需要注意的是，滤波器80和85的带通区字段依赖于为RF传输所配置的频谱屏蔽，该配置的频谱屏蔽由数字发射机处理模块76确定。
无线电设备60也通过天线86接收输入RF信号88，该输入RF信号88由基站、接入点或其他无线通讯设备传输。天线86通过Tx/Rx开关73将输入RF信号88提供给接收机滤波模块71，其中Rx滤波器71将输入RF信号88带通滤波。Rx滤波器71将滤波RF信号提供给低噪音放大器72，该低噪音放大器72将信号88放大以产生放大输入RF信号。低噪音放大器72将放大输入RF信号提供给IF混合模块70，该IF混合模块70基于本地振荡模块74提供的接收机本地震荡81直接将放大输入RF信号转换为输入低IF信号或基带信号。下变换模块70将输入低IF信号或基带信号提供给滤波/增益模块68。滤波/增益模块68对输入低IF信号或输入基带信号进行滤波和/或增益，以产生滤波输入信号。需要注意的是，滤波器71和68的带通区字段依赖于为RF传输所配置的频谱屏蔽，该配置的频谱配置由接收机处理模块64确定。
模-数转换器66将滤波输入信号从模拟字段转化为数字字段以产生数字接收格式数据90。数字接收机处理模块64根据无线电设备60和信道的特定信道宽度所实现的特定无线通讯标准，将数字接收格式数据90解码、解扰和/或解调以取回输入数据92。主机接口62通过无线接口54将取回的输入数据92提供给主设备18-32。
本领域的普通技术人员能够理解，可采用一个或多个集成电路来实现图2的无线通讯设备。例如，可在一个集成电路上实现主设备，可在第二集成电路上实现数字接收机处理模块64、数字发射机处理模块76和存储器75，可在第三集成电路上实现无线电设备的其余部件和天线86。作为另一个例子，可在单一集成电路上实现无线电设备60。作为另一个例子，主设备的处理模块50、数字接收机、发射机处理模块64和76可以是公共处理设备，可在单一集成电路上实现该公共处理设备。此外，可在单一集成电路和/或与主设备的公共处理模块50、数字接收机以及发射机处理模块64和76相同的集成电路上实现存储器52和75。
图3是示意图，示出多个频带(例如，频带1到频带N)，该频带是由特定无线应用的政府机构所定义的。例如，对于美国而言，联邦通讯委员会(FCC)为特定的应用定义频带以及FCC许可证所需要的应用(例如，无线传输、电视传输等)，以及定义没有许可证从而可以用在不同应用中的频带。例如，FCC已经将无线电频谱中的一些频带定义为没有许可证的。这些无许可证的频段包括902-928MHz、2.4-2.483GHz以及5.75-5.85GHz，它们统称为ISM(工业、科学和医药设备)频段。现在，ISM频带用于室内和系统应用(例如，条形码读卡机)、工业微波炉、无线患者用监视器以及无线局域网(WLAN)。
图4是示意图，示出被分为多个信道的特定频段。根据本发明，每个信道的信道带宽是可选择的。这样，对于给定频带而言，信道的数量基于选择的信道宽度变化。例如，在本发明的一个实施例中，可遵循IEEE 802.11(a)或(g)选择信道宽度，其中IEEE 802.11(a)提供5.15-5.35GHz频带内无线LAN的工作规格。一般来说，指定的调制方法是基于正交频分复用(OFDM)，对于802.11(a)而言，OFDM将5.15-5.35GHz频带划分为18个10MHz宽度的信道，第一个信道的中心频率在5.165GHz，其他的11个信道的中心频率从该处以10MHz递增。在本发明的另一个实施例中，5.15-5.35GHz频带本分为3个40MHz宽度的信道，其中心频率分别在5.21、5.25和5.29GHz。相同的信道宽度选择性也可应用到IEEE 802.11(g)工作的2.4-2.482GHz频带中、IEEE 802.11标准工作的其他频带中和/或其他无限通讯标准中。信道宽度的选择性提供更高的数据吞吐量(例如，至少是IEEE 802.11(g)数据速率的两倍)、应用分集和/或使单一无线通讯装置支持不同标准实体(包括政府机构)颁布的多个无线标准。
图5是示意图，示出通过无线电频率(RF)信道将帧126A、126B发射到无线接收机段122的无线发射机段120。无线发射机段120位于无线通讯设备中，并且对应于图2的无线通讯设备的数字发射机处理模块76、数-模转换器78、滤波/增益模块80、上变换模块82、功率放大器84和发射滤波器模块85。无线接收机段122是另一个无线通讯设备，其对应于图2的无线通讯设备的数字接收机处理模块64、模-数转换器66、滤波/增益模块68、下变换模块70、低噪音放大器72和接收滤波器模块71。信道124可以是图3所示信道中的任何一个，并具有在同时待审的专利申请(序列号60/524528，代理人记事号BP3400，发明名称是“高数据吞吐量无线通讯中使用的可配置的频谱屏蔽”，提交日为11/24/03)中所描述的任何频谱屏蔽配置。
帧126A和126B的格式包括第一报头段128、第二报头段130和可变长度数据段132。第一报头训练段128包括第一训练序列134、第二训练序列136和搞吞吐量信道指示138。第二报头段130包括第三训练序列140。在一个实施例中，第一训练序列134和第二训练序列136遵循IEEE 802.11a或g对应于短报头训练序列和长报头训练序列。当发射无线电设备需要使用高吞吐量信道配置时，设置高吞吐量信道指示138。如果不设置高吞吐量信道指示，第二报头段130将被忽略，并且帧的格式将被安排为类似于遵循IEEE 802.11a、b、g等的传统无线局域网。
使用高吞吐量信道指示138对来实现第三报头段的第三训练序列130，以根据特定信道配置调节无线接收机。可变长度数据段132包括保护间隔和相关联的数据场。以下将结合图6更消息地描述帧126的格式。
图6更详细地示出帧126。如图所示，第一报头段128包括第一训练序列134、第二训练序列136和信号场。第一训练序列134包括10个短训练序列，其仅仅使用一部分特定信道的子载波。例如，信道配置可以是具有64个子载波的20MHz信道带宽。第一训练序列134可仅使用52个数据子载波中的12个以传输相对应的短训练序列。第二训练序列136包括2个长训练序列，其使用20MHz、64个子载波信道的全部52个数据子载波。
信号场包括保护间隔(GI)屏并包括24比特信息。开始的4比特对应于数据传输速率，接下来的比特指示高吞吐量信道指示138，接下来的12比特对应于可变长度数据段132的长度，第17比特对应于数据的奇偶校验，剩下的6比特对应于信号尾部。
如果没有设置高吞吐量信道指示138，接收无线电设备将基于默认值或第一信道配置(使用64个子载波作为当前在IEEE 802.11a和/或g中定义的20MHz带宽信道)而自我配置。然而，如果设置了高吞吐量信道指示138，并且接收机能够进行其它信道配置，它将开始将第二报头译码。
第二报头段130包括信道格式标识字段和多个训练序列140-141。信道标识字段包括用于速率信息的附加4比特，信道配置信息的5比特，指示训练矩阵的12比特，预留剩下的3比特。本领域普通技术人员能够理解的是，可以按照高吞吐量数据的比特速率、高吞吐量数据传输的信道配置、分级天线排列以及信道矩阵将信道格式标识字段的24比特配置成不同的方式以将信息传输到接收无线电设备，以产生单信道上的双RF传输。
一旦已经处理了信道格式标识字段，接收无线电设备基于信道配置和数据速率将其自身重新配置。完成自身的重新配置后，无线电设备通过根据新信道配置而采用大部分子载波的第n个训练序列141(其中对应于发射天线的数量)来接收第三训练序列140。以下将结合图7更详细描述信道配置。
可将第一报头和第二报头中的速率比特结合以提供8比特速率信息和/或在单路径上的双通讯情况下，可单独提供第一报头和第二报头中的速率比特以指示单独通讯的速率。可变长度数据段132包括多个数据段和相关联的保护间隔(GI)。
图7是表格，示出可变信道配置，该可变信道配置可用于传输高数据吞吐量通讯。信道配置表格包括标识特定信道配置和配置信息的比特列，其包括信道带宽、每信道子载波的数量、速率译码(即：连接使用或单独使用的每个报头段中的速率比特)和空时编码(即，特定RF信道支持的信道路径的数量)。在此示例中，有三种信道带宽选择：10MHz、20MHz和40MHz，它们可用在多个频带(包括，但不限于2.4000-2.4835GHz、2.471-2.497GHz、5.15-5.25GHz、5.25-5.35GHz、5.47-5.725GHz、5.725GHz-5.825GHz、4.9-5.3GHz和5.85-5.925GHz)的任何一个中。本发明无线通讯系统默认的工作是根据IEEE 802.11a或g中所规定的来进行的工作。众所周知，802.11a和/或g的信道配置包括使用64个子载波的20MHz信道带宽，其中RF信道只支持1条路径。因此，默认信道配置不在第二报头段的信道配置信息中。
然而，如果通过单RF信道使用具有支持2条路径的空时编码的20MHz的带宽信道，则可获得更高的数据吞吐量。在一个示例中，两个信道的速率相同，其对应于速率译码为0，这分配了8比特(第一报头段的4比特和第二报头段的4比特结合为8比特码)。如果空时编码中2条路径的速率不同，则速率译码为1。在本示例中，第一报头段中的4比特速率信息和第二报头段中的4比特速率信息用于指示其他信道路径的速率。
该表格还进一步示出，40MHz信道带宽包括128个子载波并支持每信道一条或两条路径。类似地，10MHz信道带宽又64个子载波并支持1条或两条信道路径。
图8是示意图，示出基于20MHz信道和每信道64个子载波的第一训练序列114。所述训练序列重复两次，并只使用全部64个子载波中的12个子载波。在一个实施例中，12个子载波的每一个都传输一个1+j或-1-j的码元。在报头的该部分中，接收机使用第一训练序列114作为信号探测，一旦探测到可能的信号，调整接收机中的增益设置并确定是否已经选择了任何分级天线。此外，在第一训练序列114的后面部分中，可执行粗略频率调整、偏置估计和/或定时同步。
图9是示意图，示出使用64个子载波的20MHz信道带宽的第二训练序列116。在64个子载波中，53个用在第二训练序列116中。除了第0个子载波传输零值以外，每个子载波传输一个+1或-1的码元。当接收机探测第二训练序列116时，它执行信道和精确频率调整和/或精确偏置调整。
图10是示意图，示出使用单空时信道划分和包括128个子载波的40MHz信道的第三训练序列120。在本示例中，报头使用128个子载波的第105-119载波(其中码元可为+1或-1)以传输训练序列。在此阶段，接收机再次对应于信道的40MHz信道128个子载波配置来执行信道和精确频率调整。此外，接收机可为特定信道配置执行精确偏置调整。
图11是可选择的第三训练序列120的示意图，其中信道配置是有64个子载波的10MHz信道。在本示例中，第三训练序列120使用64个可能的子载波中的53个子载波。在此帧中，接收机为10MHz带宽、64个子载波信道执行信道和精确频率调整和/或精确偏置调整。需要注意的是，训练序列中使用的码元可为+1或-1。
图12是第三训练序列120的示意图，其中信道配置是有128个子载波的40MHz信道并使用空时编码以产生2条路径(路径A和路径B)。在本示例中，每条路径有其自身对应的训练序列，其使用可能的128个子载波中的的105-119子载波。每个子载波中的码元可为+1或-1。在此时间帧中，接收无线电设备可为40MHz信道的每条路径来执行信道和精确频率调整和/或精确偏置调整。
本领域普通技术人员能够理解的是，这里使用的术语“充分”和“大约”为其对应的术语提供工业上可接受的容许偏差。该工业上接受的容许偏差从少于1％到20％并且对应于(但不限于)元件值、集成电路处理变化、温度变化、上升和下降时间和/或热噪声。本领域普通技术人员能够进一步理解的是，这里使用的术语“可工作地相连”包括通过其他元件、部件、电路或模块直接连接和间接连接，其中对于间接连接而言，介入元件、部件、电路或模块并不调整信号信息而只调整其当前电平，电压电平和或电源电平。本领域普通技术人员还能够理解的是，推断连接(几，通过推断将一个部件与另一个部件相连)与“可工作地相连”具有相同的连接方式：其包括两个元件间的直接和间接连接。本领域普通技术人员能够进一步理解的是，本文所用的术语“较好”表示两个或多个元件、项、信号等之间的对比提供了所需要的关系。例如，当所需要的关系是信号1具有比信号2更大的幅度时，那么当信号1的幅度大于信号2的幅度或者当信号2的幅度小于信号1的幅度时，就得到了“较好”的结果。
上述描述提供了高数据吞吐量无线局域网传输所用的一种新的帧格式和无线电发射机，其可反向兼容传统系统。本领域普通技术人员能够理解的是，在不偏离本权利要求的范围的条件下，可以通过本发明的教学引申出其他实施例。

Claims (10)

1.一种高数据吞吐量无线局域网传输的帧格式，所述帧格式包括：
包括第一训练序列、第二训练序列和高吞吐量信道指示的第一报头段，其中第一训练序列位于信道的第一对子载波中，第二训练序列位于信道的第二对子载波中，其中第一对子载波是第二对子载波的子集；
在信道的第三对子载波中包括第三训练序列的第二报头段，其中第二对子载波是第三对子载波的子集；以及
使用第三对子载波以传输数据的可变长度数据段。
2.如权利要求1所述的帧格式，其特征在于：其中第一报头段包括：
对应于短训练序列的第一训练序列；
对应于长训练序列的第二训练序列；以及
信号场，其包括速率指示的信号场、可变长度数据短长度的指示以及高吞吐量信道指示。
3.如权利要求1所述的帧格式，其特征在于：其中第二报头段包括：
识别多个高吞吐量信道格式之一的信道格式指示场；以及
包括第三训练序列的高吞吐量信道训练场，其中第三训练序列对应于多个高吞吐量信道格式之一。
4.如权利要求3所述的帧格式，其特征在于：其中多个高吞吐量信道格式包括以下中的至少两个：
通过单天线传输的具有2N个子载波的40兆赫兹(MHz)信道；
通过单天线传输的具有2M个子载波的20MHz信道；
通过单天线传输的具有2K个子载波的10MHz信道；
通过多天线传输的具有2N个子载波的40MHz信道；
通过多天线传输的具有2M个子载波的20MHz信道；以及
通过多天线传输的具有2K个子载波的10MHz信道。
5.如权利要求4所述的帧格式，其特征在于：其中当多个高吞吐量信道格式之一是通过单天线传输的具有2N个子载波的40MHz信道时，第三训练序列包括：
使用40MHz信道的2N个子载波的最终信道预测。
6.如权利要求4所述的帧格式，其特征在于：其中当多个高吞吐量信道格式之一是通过单天线传输的具有2M个子载波的20MHz信道时，第三训练序列包括：
使用20MHz信道的2M个子载波的最终信道预测。
7.一种用于在高吞吐量无线局域网中传输帧的装置，该装置包括：
处理模块；
与处理器模块可工作地相连的存储器，其中存储器存储操作指令，该指令通过以下处理来使处理模块准备帧：
产生包括第一训练序列、第二训练序列和高吞吐量信道指示的第一报头段，其中第一训练序列位于信道的第一对子载波中，第二训练序列位于信道的第二对子载波中，其中第一对子载波是第二对子载波的子集；
产生在信道的第三对子载波中包括第三训练序列的第二报头段，其中第二对子载波使第三对子载波的子集；
使用第三对子载波产生可变长度数据段以传输数据；  和
无线电频率传输电路，其可工作地相连以传输作为帧的第一报头段、第二报头段以及可变长度数据段。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：第一报头段包括：
对应于短训练序列的第一训练序列；
对应于长训练序列的第二训练序列；以及
信号场，其包括速率指示的信号场、可变长度数据短长度的指示以及高吞吐量信道指示。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于：第二报头段包括：
识别多个高吞吐量信道格式之一的信道格式指示场；以及
包括第三训练序列的高吞吐量信道训练场，其中第三训练序列对应于多个高吞吐量信道格式之一。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：其中多个高吞吐量信道格式包括以下中的至少两个：
通过单天线传输的具有2N个子载波的40兆赫兹(MHz)信道；
通过单天线传输的具有2M个子载波的20MHz信道；
通过单天线传输的具有2K个子载波的10MHz信道；
通过多天线传输的具有2N个子载波的40MHz信道；
通过多天线传输的具有2M个子载波的20MHz信道；以及
通过多天线传输的具有2K个子载波的10MHz信道。
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