具有扩展覆盖范围的无线通信网络.pdf

一种无线通信网络支持802.11b/g和范围扩展模式，该范围扩展模式支持低于802.11b/g中的最低数据率的至少一种数据率。发射站(可以是接入点或用户终端)包括第一和第二处理器。第一处理器处理器针对802.11b/g所支持的第一组至少一个数据率(例如，1和2Mbps)执行差分调制和扩频。第二处理器针对范围扩展模式所支持的第二组至少一个数据率(例如，250、500和1000Kbps)执行前向纠错(FEC)编码、码元映射、和扩频。例如取决于所需的传输覆盖范围，发射站可以802.11b/g或范围扩展模式所支持的数据率发送传输。接收站执行互补处理以恢复该传输。

权利要求书
1.  一种装置，包括：
第一处理器，用以对IEEE 802.11b的第一组至少一个数据率执行差分调制和扩频；以及
第二处理器，用以对第二组至少一个数据率执行前向纠错(FEC)编码、码元映射、和扩频。

2.  如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二组包括低于所述第一组中的最低数据率的数据率。

3.  如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一处理器用以根据IEEE802.11b对1和2兆比特/秒(Mbps)的数据率执行差分调制和扩频。

4.  如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二处理器用以对小于1兆比特/秒(Mbps)的数据率执行FEC编码、码元映射、和扩频。

5.  如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二处理器用以对250和500千比特/秒(Kbps)的数据率执行FEC编码、码元映射、和扩频。

6.  如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二处理器用以根据卷积码对话务数据执行FEC编码、将经FEC编码的数据映射为调制码元、以及对所述调制码元作扩频。

7.  如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二处理器进一步用以交织所述经FEC编码的数据并将经交织的数据映射为调制码元。

8.  如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二处理器进一步用以在码元映射之前执行差分编码。

9.  如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二处理器用以根据1/2码率的卷积码对话务数据执行FEC编码并重复经FEC编码的数据以实现低于1/2码率的码率。

10.  如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
控制器，用以基于传输范围选择所述第一或第二处理器。

11.  如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
编码器，用以对语音数据执行源编码并为所述第一和第二处理器提供输入数据。

12.  如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二处理器用以处理包括前同步码、标头、以及数据字段的协议数据单元。

13.  如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述前同步码包括携带固定的位序列的SYNC字段。

14.  如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述协议数据单元还包括携带用于信道估计的固定位序列的信道估计字段。

15.  如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述标头包括指示对所述数据字段使用的数据率的速率字段和指示要对反馈使用的数据率的速率反馈字段。

16.  如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述标头包括指示所述数据字段的持续时长的持续时长字段。

17.  一种在无线通信系统中发送数据的方法，包括：
为一传输选择数据率；
如果所述数据率在IEEE 802.11b的第一组至少一个数据率中，则对所述传输执行差分调制和扩频；以及
如果所述数据率在第二组至少一个数据率中，则对所述传输执行前向纠错(FEC)编码、码元映射、和扩频。

18.  如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述执行FEC编码、码元映射、和扩频包括：
如果所述数据率小于1兆比特/秒(Mbps)则对所述传输执行FEC编码、码元映射、和扩频。

19.  如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述对传输执行FEC编码、码元映射、和扩频包括：
根据卷积码编码用于所述传输的数据，
将经编码的数据映射为调制码元，以及
对所述调制码元作扩频。

20.  如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述为传输选择数据率包括
基于所述传输的范围从所述第一组或所述第二组中为所述传输选择数据率。

21.  一种装置，包括：
用于为一传输选择数据率的装置；
用于在所述数据率在IEEE 802.11b的第一组至少一个数据率中的情况下对所述传输执行差分调制和扩频的装置；以及
用于在所述数据率在第二组至少一个数据率中的情况下对所述传输执行前向纠错(FEC)编码、码元映射、和扩频的装置。

22.  如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述用于执行FEC编码、码元映射、和扩频的装置包括：
用于在所述数据率小于1兆比特/秒(Mbps)的情况下对所述传输执行FEC编码、码元映射、和扩频的装置。

23.  如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述用于对传输执行FEC编码、码元映射、和扩频的装置包括：
用于根据卷积码对所述传输的数据进行编码的装置，
用于将经编码的数据映射为调制码元的装置，以及
用于对所述调制码元作扩频的装置。

24.  如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述为传输选择数据率的装置包括：
用于基于所述传输的范围从所述第一组或所述第二组中为所述传输选择数据率的装置。

25.  一种装置，包括：
第一处理器，用以对IEEE 802.11b的第一组至少一个数据率执行解扩频和差分解调；以及
第二处理器，用以对第二组至少一个数据率执行解扩频、解调、和前向纠错(FEC)解码。

26.  如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述第二组包括低于所述第一组中的最低数据率的数据率。

27.  如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述第一处理器用以对IEEE802.11b中的1和2兆比特/秒(Mbps)的数据率执行解扩频和差分解调。

28.  如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述第二处理器用以对250和500千比特/秒(Kbps)的数据率执行解扩频、码元解映射、和FEC解码。

29.  如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述第二处理器用以对输入码元作解扩、对经解扩的码元执行解调、以及根据卷积码对经解调的码元执行FEC解码。

30.  如权利要求29所述的装置，其特征在于，所述第二处理器用以对所述经解扩的码元执行相干解调。

31.  如权利要求29所述的装置，其特征在于，所述第二处理器用以对所述经解调的码元执行差分解码并对所述差分解码的输出执行FEC解码。

32.  如权利要求25所述的装置，其特征在于，还包括：
解码器，用以对来自所述第一或第二处理器的输出执行源解码并提供经解码的数据。

33.  如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述第二处理器用以接收传输的协议数据单元、处理所述协议数据单元的前同步码、以及基于所述前同步码确定所述传输是对应于所述第一组还是所述第二组中的数据率。

34.  如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述第二处理器用以基于在接收到的协议数据单元的前同步码中发送的固定位序列来执行信号检测。

35.  如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述第二处理器用以基于接收到的协议数据单元中的前同步码或信道估计字段或其两者来推导信道估计。

36.  如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述第二处理器用以接收传输的协议数据单元、处理所述协议数据单元的标头、确定对在所述协议数据单元中发送的数据使用的数据率、以及确定要用于发送反馈的数据率。

37.  一种在无线通信系统中接收数据的方法，包括：
确定要接收的传输的数据率；
如果所述数据率在IEEE 802.11b的第一组至少一个数据率中，则对所述传输执行解扩频和差分解调；以及
如果所述数据率在第二组至少一个数据率中，则对所述传输执行解扩频、解调、和前向纠错(FEC)解码。

38.  如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述对传输执行解扩频、相干解调、和FEC解码包括：
如果所述数据率小于1兆比特/秒(Mbps)，则对所述传输执行解扩频、码元解映射、和FEC解码。

39.  如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括：
接收所述传输的协议数据单元；
处理所述协议数据单元的前同步码；以及
基于所述前同步码确定所述传输是对应于所述第一组还是所述第二组中的数据率。

40.  一种装置，包括：
用于确定要接收的传输的数据率的装置；
用于在所述数据率在IEEE 802.11b的第一组至少一个数据率中的情况下对所述传输执行解扩频和差分解调的装置；以及
用于在所述数据率在第二组至少一个数据率中的情况下对所述传输执行解扩频、解调、和前向纠错(FEC)解码的装置。

41.  如权利要求40所述的装置，其特征在于，所述用于对传输执行解扩频、相干解调、和FEC解码的装置包括：
用于在所述数据率小于1兆比特/秒(Mbps)的情况下对所述传输执行解扩频、码元解映射、和FEC解码的装置。

42.  如权利要求40所述的装置，其特征在于，还包括：
用于接收所述传输的协议数据单元的装置；
用于处理所述协议数据单元的前同步码的装置；以及
用于基于所述前同步码确定所述传输是对应于所述第一组还是所述第二组中的数据率的装置。

说明书具有扩展覆盖范围的无线通信网络
背景
领域
本公开一般涉及通信，尤其涉及具有扩展覆盖范围(range)的无线通信网络。

背景
无线通信网络被广泛地部署以提供诸如数据、语音、视频等各种通信服务。这些网络包括为较大地理区域(例如，城市)提供通信覆盖的无线广域网(WWAN)、为中等大小的地理区域(例如，大楼和校园)提高通信覆盖的无线局域网(WLAN)、以及为较小地理区域(例如，家庭)提供通信覆盖的无线私域网(WPAN)。无线网络通常包括支持一个或多个用户终端(或无线设备)的通信的一个或多个接入点(或基站)。
IEEE 802.11是由电气和电子工程师协会(IEEE)所开发的用于WLAN的标准族。这些标准指定接入点与用户终端之间或者两个用户终端之间的空中接口。题为“Part 11：Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications(第11部分：无线LAN媒体接入控制(MAC)和物理层规范)”的IEEE标准802.11，1999版(或简单地称为“802.11”)采用跳频扩频(FHSS)或直接序列扩频(DSSS)来在2.4吉赫兹(GHz)频带下支持1兆和2兆比特/秒的数据率。IEEE标准802.11a-1999(或简单地称为“802.11a”)是802.11的补充，它使用正交频分复用(OFDM)来代替FHSS或DSSS，并在5GHz频带下支持高达54Mbps的数据率。IEEE标准802.11b-1999(或简单地称为“802.11b”)是802.11的另一补充并使用DSSS来支持高达11Mbps的数据率。IEEE标准802.11g-2003(或简单地称为“802.11g”)是802.11的又一补充，它使用DSSS和OFDM，并在2.4GHz带下支持高达54Mbps的数据率。这些不同的标准是本领域内公知的且可为公众得到的。
802.11、802.11a、802.11b和802.11g所支持的最低数据率是1Mbps。对于802.11b和802.11g(或简单地称为“802.11b/g”)，使用了一特定DSSS方案和一特定调制方案来以1Mbps的最低数据率发送传输。用于1Mbps的DSSS和调制方案要求某一最小信号噪声干扰比(SNR)以便该传输的可靠接收。传输的范围随后由接收站内可实现所需或更佳SNR的地理区域来确定。在某些情形中，期望在范围大于802.11b/g所支持的最低数据率的范围内发送传输。
因此本领域内需要一种具有扩展覆盖范围的无线通信网络。
概要
这里描述了一种支持802.11b和/或802.11g以及范围扩展模式的无线通信网络。在一个实施例中，该范围扩展模式支持低于802.11b/g所支持的最低数据率的至少一种数据率。该更低的数据率可用于扩展覆盖范围，这对于诸如步话机(walkie-talkie)等的特定应用是有益的。
在一个实施例中，发射站(可为接入点或用户终端)包括第一和第二处理器。第一处理器针对802.11b/g所支持的第一组至少一个数据率(例如，1和2Mbps)执行差分调制和扩频。第二处理器针对范围扩展模式所支持的第二组至少一个数据率(例如，250、500、和1000Kbps)执行前向纠错(FEC)编码、码元映射、以及扩频。例如取决于所需的传输覆盖范围，发射站可以802.11b/g或范围扩展模式所支持的数据率发送传输。
在一个实施例中，接收站(可以是接入点或用户终端)包括第一和第二处理器。第一处理器针对802.11b/g所支持的第一组至少一个数据率执行解扩频(despreading)和差分解调。第二处理器针对范围扩展模式所支持的第二组至少一个数据率执行解扩频、相干或差分解调、以及FEC解码。
本发明的各个方面和实施例在以下作进一步描述。
附图说明
结合其中所有类似附图标记相对应地进行标识的附图阅读以下阐述的具体描述，本发明的特征和实质将更加显而易见。
图1示出了具有接入点和用户终端的无线网络。
图2示出了发射站和接收站的框图。
图3示出了针对802.11b/g的DSSS发射处理器。
图4示出了发射站处的发射处理。
图5示出了一常规编码器。
图6示出了802.11b/g的PPDU结构。
图7示出了范围扩展模式的PPDU结构。
图8示出了接收站处的接收处理器。
具体实施方式
措辞“示例性”在此被用于表示“用作示例、实例、或例示”。在此被描述为“示例性”的任何实施例或设计都没有必要被理解为优选于或优于其它实施例或设计。
图1示出了具有接入点110和用户终端120的无线网络100。接入点通常是与用户终端通信的固定站并且也可称为基站、基站收发信机子系统(BTS)、或某些其它术语。用户终端可以是固定或移动的并且也可被称为移动站、无线设备、用户装备(UE)、或某些其它术语。用户终端可与接入点通信，在此情形下可建立接入点和用户终端的角色。用户终端还可于其它用户终端进行对等通信。对于集中式网络架构，系统控制器130耦合至接入点并为这些接入点提供协调和控制。
接入点可配备有用于数据发送和接收的单个天线或多个天线。用户终端也可配备有用于数据发送和接收的单个天线或多个天线。在图1中，接入点110配备有多个(例如，2个或4个)天线，用户终端120a和120d各自配备有单个天线，而用户终端120b和120c各自配备有多个天线。
图2示出了无线网络100中的发射站210和接收站250的框图。发射站210配备有单个天线且可以是接入点或用户终端。接收站250配备有多个(例如，R＝2)天线且也可以是接入点或用户终端。
在发射站210处，源编码器220基于源编码方案对原始数据(例如，音频或视频数据)编码并生成话务数据。该源编码方案取决于终端应用且例如可以是用于语音的增强型变速编解码器(EVRC)编码器、用于视频的H.324编码器等。发射处理器230从源编码器220接收话务数据、根据选定用于传输的数据率处理该话务数据、以及提供输出码片。以下对发射处理器230的处理进行描述。发射机单元(TMTR)232处理(例如，转换至模拟、放大、滤波、以及上变频)该输出码片并生成经调制信号，其经由天线234输出。
在接收站250处，R个天线252a到252r接收所发射的信号，并且每个天线252将接收到的信号提供给相应的接收机单元(RCVR)254。每个接收机单元254处理其接收到的信号并向接收处理器260提供输入样本流。接收处理器260以与发射处理器230所执行的处理相互补的方式处理来自所有R个接收机单元254a到254r的输入样本并提供作为发射站210所发送的话务数据的输出数据的估计。源解码器270以与源编码器220所执行的处理相互补的方式处理该输出数据并提供经解码的数据。
控制器240和280分别指导发射站210和接收站250处的处理单元的操作。存储器单元242和282分别存储控制器240和280所用的数据和/或程序代码。
站210和250可支持802.11b或802.11g。802.11g是与802.11b后向兼容并支持802.11b所定义的所有工作模式。表1列出了802.11b和802.11g所支持的两个最低数据率以及对每种数据率的处理。差分二进制相移键控(DBPSK)被用于1Mbps，而差分正交相移键控(DQPSK)被用于2 Mbps。
表1
数据率FEC编码扩频调制 1Mbps    无DSSS DBPSK 2Mbps    无DSSS DQPSK
为了清晰起见，在以下描述中，术语“位”表示在发射站上的调制(或码元映射)之前的量，术语“码元”表示码元映射之后的量，而术语“码片”表示扩频之后的量。
图3示出了用于802.11b/g中两个最低数据率的DSSS发射处理器310。DSSS发射处理器310可被用于图2中发射站210上的发射处理器230。DSSS发射处理器310包括将数据位映射为调制码元的差分调制器320和对调制码元作扩频并提供输出码片的扩展器330。
在差分调制器320内，差分编码器322接收话务数据的数据位，针对DBPSK或DQPSK对数据位执行差分编码，并提供经差分编码的位。对于DBPSK，数据位‘0’导致0°的相位变化，而数据位‘1’导致180°或π的相位变化。对于DQPSK，数据位对‘00’导致0°的相位变化，数据位对‘01’导致+90°或π/2的相位变化，数据位对‘11’导致+180°或π的相位变化，而数据位对‘10’导致+270°或3π/2的相位变化。基于针对1Mbps的BPSK和针对2Mbps的QPSK，码元映射器324将经差分编码的位映射为调制码元。码元映射可通过以下来实现：(1)对B个位的集合进行分组以形成B位二进制值，其中对于BPSK情形B＝1而对于QPSK情形B＝2，以及(2)将每个B位二进制值映射到所选调制方案的信号星座图中的一点。每个被映射的信号点是一复数值且对应于一调制码元。码元映射器324对1Mbps数据率提供1兆码元/秒(Msps)速率下的BPSK调制码元，而对2Mbps数据率提供1Msps速率下的QPSK调制码元。
在扩展器330内，伪随机数(PN)码生成器334生成也被称为Barker序列的PN码序列。Barker序列为11个码片长，速率为11兆码片/秒(Mcps)，且由以下11个码片序列{+1，-1，+1，+1，-1，+1，+1，+1，-1，-1，-1}构成。乘法器332接收来自码元映射器324的速率为1Msps的调制码元和来自PN码生成器334的Barker序列，将每个调制码元与Barker序列的所有11个码片相乘以生成该调制码元的11个输出码片，并提供输出码片序列。输出码片速率是调制码元速率的11倍，或11Mcps。每个输出码片是将在约90.9纳秒(ns)的一个码片周期中发送的复数值。
如图3所示，数据位未经FEC编码但在频谱上用Barker序列进行扩展。扩频提供了约10.4分贝(dB)的处理增益。
无线网络100可被设计成支持具有扩展范围的工作模式。该范围扩展模式提供附加链路余量(例如，比802.11b/g中1Mbps数据率高10dB的链路余量)并可被用于各种应用。例如，范围扩展模式可允许用户终端在更充足的范围内与另一用户终端进行对等通信，并可被设计成可与当前450MHz的步话机(WT)技术竞争。范围扩展模式可被设计成利用尽可能多的现有802.11b/g硬件、固件和软件，从而使用以支持范围扩展模式所增加的成本尽可能的小。另外，范围扩展模式可利用通常用在其它无线网络中的功能件，诸如用以编码和解码音频信号的EVRC音频编码器/解码器(编解码器)。
图4示出了图2中的发射站210上的发射处理器230的一个实施例。发射处理器230支持802.11b/g的1和2Mbps数据率以及范围扩展模式的新的数据率。发射处理器230包括(1)针对802.11b/g执行差分调制和扩频的DSSS发射处理器310，(2)针对范围扩展模式执行FEC编码、码元映射、以及扩频的DSSS发射处理器410，以及(3)多路复用器(Mux)430。DSSS发射处理器310按图3所示来实现。
在DSSS发射处理器410内，FEC编码器412接收来自源编码器220的话务数据的数据位，根据FEC编码方案将该数据位编码，以及提供码位。FEC编码器412可实现卷积码、Turbo码、低密度奇偶校验(LDPC)码、块码、一些其它码、或它们的组合。作为一个示例，FEC编码器412可以是码率为1/2约束长度K＝7的二进制卷积编码器，其针对每个数据位生成两个码位。FEC编码增加了传输的可靠性，并且也被称为信道编码。重复/打孔单元414可重复或打孔(即，删除)部分或所有码位以得到期望码率。例如，如果FEC编码器412是码率为1/2的卷积编码器，则可通过将每个码位重复一次来获得1/4的码率，而可通过删除部分码位来获得大于1/2的码率。交织器416基于交织方案对来自重复/打孔单元414的码位进行交织或重排。交织对码位提供时间、频率、和/或空间分集。可针对某些传输-例如某些数据率和/或某些PPDU大小-而选择性地执行交织。交织也可被省略。
在一个实施例中，差分调制被用于范围扩展模式。对于该实施例，差分编码器418对经交织的位执行差分编码，例如DBPSK或DQPSK，并提供经差分编码的位。码元映射器420基于诸如BPSK或QPSK的调制方案来将经差分编码的位映射为调制码元。差分编码器418和码元映射器420可实现在802.11b/g中使用并在以上描述的相同DBPSK或DQPSK方案。扩展器422对来自码元映射器420的调制码元作扩频。扩展器422可以用与图3中的扩展器330相同的方式实现并可用11个码片的Barker序列来扩展每个调制码元以对该调制码元生成11个输出码片。在未在图4中示出的另一实施例中，常规调制被用于范围扩展模式。对于该实施例，差分编码器418被省略，并且码元映射器420将经交织的位映射为调制码元。由于相位恢复电路中的滑移(slip)只会导致少量的位而非整个包的丢失，所以差分调制的差分编码可改善接收站的性能。
多路复用器430接收来自DSSS发射处理器310和410的输出码片以及指示选择802.11b/g还是范围扩展模式的数据率的控制。多路复用器430在选择了802.11b/g的数据率的情形中从DSSS发射处理器310提供输出码片，而在选择了范围扩展模式的数据率的情形中从DSSS发射处理器410提供输出码片。
范围扩展模式可支持各种数据率。表2列出了范围扩展模式所支持的三个示例性数据率以及每个数据率的编码和调制。每个数据率的效率以数据位/调制码元(bit/sym)为单位给出。
表2
数据率码率调制扩展    效率  1Mbps  1/2 QPSK DSSS 1bit/sym  500Kbps  1/2 BPSK DSSS 0.5bit/sym  250Kbps  1/4 BPSK DSSS 0.25bit/sym
表2示出了范围扩展模式的一个示例性设计。范围扩展模式也可支持其它数据率、码率和调制方案并且也落在在本发明的范围内。
图5示出了作为图4中DSSS发射处理器410内的FEC编码器412的一个实施例的卷积编码器412a。对于该实施例，编码器412a是码率为1/2的卷积编码器，其对于每个数据位x提供两个码位y0和y1。卷积编码器412a实现以下生成器矩阵：
G(D)＝[g0(D)，g1(D)]，
其中，g0(D)＝D6+D5+D3+D2+1且g1(D)＝D6+D3+D2+D+1。也可使用其它生成器矩阵。
卷积编码器412a包括6个串联耦合的延迟元件512a到512f，用于生成器多项式g0(D)的4个模2加法器514a到514d，以及用于生成器多项式g1(D)的4个模2加法器516a到516d。最初，延迟元件512a到512f被设为0。数据位被提供给第一延迟元件512a。对于每个数据位，加法器514a将输入数据位与来自延迟单元512b的位相累加，加法器514b将来自加法器514a的位与来自延迟单元512c的位相累加，加法器514c将来自加法器514b的位与来自延迟单元512e的位相累加，而加法器514d将来自加法器514c的位与来自延迟单元512f的位相累加并提供第一码位y0。对于每个数据位，加法器516a将输入数据位与来自延迟单元512a的位相累加，加法器516b将来自加法器516a的位与来自延迟单元512b的位相累加，加法器516c将来自加法器516b的位与来自延迟单元516c的位相累加，而加法器516d将来自加法器516c的位与来自延迟单元512f的位相累加并提供第二码位y1。加法器514a到514d以及加法器516a到516d执行模2累加运算。
对于IEEE 802.11，数据被媒体接入控制(MAC)层处理为MAC协议数据单元(MPDU)。每个MPDU由物理层汇聚协议(PLCP)处理并封装在PLCP协议数据单元(PPDU)中。每个PPDU由物理层处理并经由无线信道发送。
图6示出了802.11b/g所定义的PPDU结构600。对于PPDU结构600，PPDU610包括PLCP前同步码620、PLCP标头640、以及MPDU 660。MPDU 660携带PPDU 610的数据并且长度可变。PLCP前同步码620包括PLCP同步(SYNC)字段622和起始帧定界符(SFD)字段624。SYNC字段622携带一固定的128位序列，其可被接收站用于信号检测和同步。SFD字段624携带指示PLCP标头的开始的固定的16位序列。
PLCP标头640包括信号(SIGNAL)字段642、服务(SERVICE)字段644、长度(LENGTH)字段646、以及循环冗余校验(CRC)字段648。信号字段642指示MPDU的数据率并且以100Kbps为单位给出。例如，信号字段值为10和20(十进制)分别指示1和2Mbps的数据率。服务字段644被预留以供将来使用，而服务字段值为0意味着遵从IEEE 802.11。长度字段646指示发送MPDU 660所需的时间量(以微秒为单位)。CRC字段648携带基于信号、服务、以及长度字段生成的CRC值。该CRC值可被接收站用来确定PLCP标头640被正确还是错误接收。
如图6所示，PLCP前同步码620和PLCP标头640是使用DBPSK以1Mbps发送的。PLCP前同步码620的开销是144位，PLCP标头640的开销是48位，而PPDU 610的总开销是192位。这192位被处理以生成在192个码元周期中发送的192个BPSK调制码元。每个码元周期具有1微秒(μs)的持续时长。MPDU 660以信号字段642所指示的数据率发送。
图7示出了可被用于范围扩展模式的一示例性PPDU结构700。对于PPDU结构700，PPDU 710包括PLCP前同步码720、信道估计(CHANEST)字段730、PLCP标头740、以及MPDU 760。MPDU 760携带PPDU 710的数据并且长度可变。PLCP前同步码720包括携带固定的128位序列的SYNC字段722。CHANSET字段730携带可被接收站用于信道估计的固定的位序列。CHANSET字段730的固定位序列可以是以与PLCP前同步码的固定128位序列相同的方式生成的PN序列。CHANEST字段730可具有固定长度(例如图7中所示实施例的32位)或可具有可配置长度(例如，从0到64位)。CHANEST字段730的长度可被选择成为接收站提供充分的时间以在接收MPDU之前执行频率捕捉、信道估计等。
在一个实施例中，PLCP标头740包括速率字段742、速率反馈字段744、持续时长字段746、预留字段748、CRC字段750、以及尾字段752。速率字段742指示用于前向数据传输的数据率。速率反馈字段744指示用于反向发送的反馈的数据率。持续时长字段746指示MPDU 760的持续时长。预留字段748被预留以供将来使用。CRC字段750携带基于速率字段、速率反馈字段、持续时长字段、以及预留字段生成的CRC值。尾字段752携带K-1个尾位(具有‘0’值)，它们用于在PLCP标头740结束时将约束长度K卷积编码器重设为已知状态。
表3示出了PLCP标头740中字段的一个示例性实施例。对于该实施例，速率和速率反馈字段按表3所示进行定义。持续时长字段以250微秒(μs)为单位给出，例如，‘0000’标示250μs而‘1111’标示4ms。以时间或位数计的其它单位也可被用于持续时长字段。
表3
字段位数描述速率2‘00’＝250Kbps；‘01’＝500Kbps；‘10’＝1Mbps；‘11’＝预留速率反馈2‘00’＝250Kbps；‘01’＝500Kbps；‘10’＝1Mbps；‘11’＝802.11n的6Mbps持续时长4以250微秒为单位的16个固定时长预留2预留以供将来使用CRC8基于速率字段、速率反馈字段、持续时长字段、以及预留字段生成的CRC值尾60位
IEEE 802.11n是802.11的补充，它支持更高的数据率，并且正在推广。
对于图7中所示的实施例，PLCP前同步码720是使用DBPSK以1Mbps发送的，CHANEST字段730是使用BPSK以1Mbps发送的，而PLCP标头740是使用BPSK以250Kbps发送的。PLCP标头740的24位以1/4的码率编码以生成96个码位。这96个码位被映射为在96个码元周期中发送的96个BPSK调制码元。MPDU 760以由速率字段742指示的数据率发送。
图7和表3示出了范围扩展模式的PLCP标头740的一特定实施例。一般而言，PPDU 710可包括用于任意类型的信令和数据的任意数目的字段，每个字段可包括任意位数，且每个字段的值可以各种方式定义。例如，PLCP前同步码720还可包括16位SFD字段并且可与图6中的PLCP前同步码620相同。作为另一示例，CRC字段750可被缩减为4位，而预留字段748可被增加到6位以保持PLCP标头740的总位数不变。
在以下描述中，图6中的PPDU 610称为传统(legacy)PPDU，而PLCP标头640称为传统PLCP标头。图7中的PPDU 710称为新PPDU，而PLCP标头740称为新PLCP标头。新站是支持802.11b/g和范围扩展模式两者的站。传统站是支持802.11b/g但不支持范围扩展模式的站。站可以是接入点或用户终端。
新PPDU支持新站的范围扩展模式而且不会对传统站的工作产生不利影响。新PPDU使用可为新站和传统站两者检测到的相同SYNC字段。传统站将检测新PPDU中的SYNC字段但不会检测SFD字段且也无法进行CRC检查。由于SFD和CRC失败，传统站随后将回复到感测无线信道。因此，无需为传统站设置网络分配向量(NAV)来指示该站不应在该无线信道上发送。
新站将检测新PPDU中的SYNC字段并将不会检测SFD字段。SFD字段的存在可用于在802.11b/g的传统PPDU与范围扩展模式的新PPDU之间进行区别。一旦检测到新PPDU，该新站将处理根据图7中PPDU结构700的新PPDU的其余部分。将在以下描述新站对新PPDU的处理。
范围扩展模式可用于诸如语音、视频、数据等各种应用。对于语音，EVRC编码器可用作图2中的源编码器以编码语音数据并以周期间隔生成EVRC包，例如每20毫秒(ms)一个EVRC包。EVRC编码器可以若干个被支持的编解码器速率之一提供EVRC包。
表4示出了省略了CHANEST字段的、在1、2、4和8Kbps 4个不同编解码器速率下的EVRC包的新PPDU大小。在该情形中，该新PPDU的开销总共包括224个码元，或SYNC字段的128个码元加上新PLCP标头的96个码元。EVRC包包含分别对应于1、2、4和8Kbps的24、48、96和192个数据位。这24、48、96、和192个数据位被FEC编码并被映射为表4中所示的码元数目。PPDU持续时长等于开销的码元数目加上有效负载的码元数目。由于每个码元以1μs发送，表4示出了对于4个编解码器速率以时间(μs)和码元总数为单位的PPDU持续时长。
表4-PPDU大小(CHANEST＝0位)
     码元数/包  PPDU持续时长(μs)编解码器速率  开销包有效负载 250 Kbps  500  Kbps 1Mbps 250 Kbps  500  Kbps 1Mbps 1Kbps  224  24  96  48  24  320  272  248 2Kbps  224  48  192  96  48  416  320  272 4Kbps  224  96  384  192  96  608  416  320 8Kbps  224  192  768  384  192  992  608  416
表5示出了具有包含64位的CHANEST字段的1、2、4和8 Kbps的4个不同编解码器速率的EVRC包的新PPDU大小。在该情形中，该新PPDU的开销总共包括288个码元，或SYNC字段的128个码元加上CHANEST字段的64个码元加上新PLCP标头的96个码元。每个EVRC包的码元数与表4中的相同。由于CHANEST字段，4个编解码器速率的PPDU持续时长增加了64μs。
表5-PPDU大小(CHANEST＝64位)
    码元数/包  PPDU持续时长(μs)编解码器速率  开销  有效  负载  250 Kbps  500  Kbps 1 Mbps  250  Kbps  500  Kbps 1Mbps 1Kbps  288  24  96  48  24  384  336  312 2Kbps  288  48  192  96  48  480  384  336 4Kbps  288  96  384  192  96  672  480  384 8Kbps  288  192  768  384  192  1056  672  480
表8示出了图2中接收站250上的接收处理器260的一个实施例。接收处理器260包括(1)针对802.11b/g执行解扩频和差分解调的DSSS接收处理器820，(2)针对范围扩展模式执行解扩频、相干解调、以及FEC解码的DSSS接收处理器830，以及(3)其它处理单元。接收处理器260从每个接收机单元254接收输入样本流(例如，以11Mcps的码片速率)。
信号检测(det)和定时捕捉单元810检测PPDU前同步码的SYNC字段中的128位序列并进一步确定检测到的128位序列的定时。单元810可在每个码片周期用Barker序列来对输入样本解扩并以码片速率生成解扩码元。单元810然后可针对不同码片周期将该解扩码元与128位序列相关，计算每个码片周期的信号能量，并且如果该信号能量超过预定阈值则声明信号检测。该信号峰值的定时可被用作接收到的信号的定时。
频率捕捉单元812估计输入样本中的频率误差。单元812可将解扩码元与用于SYNC字段的固定128位序列中的位相乘、对结果码元执行快速傅立叶变换(FFT)、基于来自FFT的输出计算每个子带的能量、并将频率误差估计为具有最大能量的子带。
信道估计单元814基于SYNC字段和CHANEST字段(若被发送的话)的输入样本估计无线信道的响应。单元814可推导Barker序列的每个码片索引的信道增益估计并得到该无线信道的11抽头的信道冲激响应估计。单元814可将每个码元周期的每个码片周期的输入样本与该码片周期的PN码值及该码元周期的SYNC位值相乘。单元814随后可累积该Barker序列的11个码片索引中每一个的结果样本以得到该码片索引的信道增益估计。可计算出所有11个码片索引的信道增益估计并将其用于最终的信道检测。
如果单元81指示接收到的PPDU是传统PPDU，则DSSS接收处理器820处理接收到的PPDU。在DSSS接收处理器820内，解扩器/组合器822用Barker序列执行对输入样本的解扩，组合不同接收天线的解扩码元，并提供检测到的码元。码元解映射器824基于用于传输的调制方案(例如，BPSK或QPSK)将检测到的码元解映射。差分解码器826对来自码元解映射器824的输出执行差分解码并提供作为发射站210所发送的数据位的估计的输出位。一般而言，DSSS接收处理器820的处理与发射站210上的DSSS发射处理器310的处理互补。图8示出了DSSS接收处理器820的一个示例性设计，其可包括出于简明目的而未在图8中示出的其它处理单元。
如果单元810指示接收到的PPDU是新PPDU，则DSSS接收处理器830处理接收到的PPDU。在DSSS接收处理器830内，滤波器832对输入样本滤波以移除带外噪声和干扰。滤波器832还可对输入样本重新采样以补偿接收到的PPDU上的定时漂移和/或从采样速率到码片速率的样本速率转换。频率校正单元834通过将来自滤波器832的样本与以偏移频率旋转的相位矢量(phasor)相乘以移除这些样本中的频率偏移。耙式(rake)接收机/解扩器836将来自单元834的样本与信道增益估计相乘、用Barker序列执行解扩、累积所有R个天线的解扩结果、并提供检测到的码元。可基于接收到的PPDU的SYNC字段以及可能的CHANEST字段一次推导出信道增益估计并将其用于整个接收到的PPDU。在该情形中，耙式接收机838可能不在接收到的PPDU上跟踪无线信道。相干解调器(Demod)838移除检测到的码元中由于残留频率误差而引起的相位误差，并提供作为发射站210所发送的调制码元的估计的经解调的码元。相干解调器838可确定每个检测到的码元的相位基准、将该相位基准与检测到的码元的相位作比较、并且基于该相位比较结果推导检测到的码元的经解调的码元。差分解码器840对来自相干解调器838的经解调的码元执行差分解码并提供输出码元。解交织器840以与图4中交织器416所执行的交织互补的方式对输出码元解交织。FEC解码器842以与图4中FEC编码器412所执行的编码互补的方式对经解交织的码元解码并提供输出数据。
多路复用器850接收来自DSSS接收处理器820和830的输出数据，如果接收到的PPDU是传统PPDU，则从DSSS接收处理器820提供输出数据，而如果接收到的PPDU是新PPDU，则从DSSS接收处理器830提供输出数据。
图8示出了802.11b/g和范围扩展模式的接收处理器260的一特定实施例。接收处理器260也可用其它设计来实现，并且这也落在在本发明的范围之内。
这里所述的数据发送和接收技术可以各种手段来实现。例如，这些技术可以硬件、软件、或它们的组合来实现。对于硬件实现，发射站上用于处理供发送的数据的处理单元(例如，图4中的DSSS发射处理器310和410)可被实现于设计成执行在此所述的功能的一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子器件、其它电子单元或它们的组合。接收站上用于数据接收的处理单元(例如，图8中的DSSS接收处理器820和830)也可被实现于一个或多个ASIC、DSP、处理器、电子器件等内。每个站上的处理器可共享硬件单元。
对于软件实现，数据发送和接收技术可用执行在此所述的功能的模块(例如，程序、功能等)来实现。软件代码可被存储在存储器单元(例如，图2中的存储器单元242或282)并可由处理器(例如，控制器240或280)来执行。存储器单元可被实现在处理器内部或外部。
所公开的实施例的之前描述被提供用以使本领域的任何技术人员可进行或使用本发明。对这些实施例的各种更改对于本领域的技术人员将是显而易见的，并且这里所限定的一般性原理可应用于其它实施例而不背离本发明的精神或范围。因此，本发明无意被限于在此所示的实施例，而应依照与在此所述的原理和新颖特征相一致的最宽的范围。