无线通信系统 本发明涉及适用于无线局域网的无线通信系统，其中多个终端被通过无线连接。
由于计算机的功能性变得更加强大，经常需要将多台计算机相互连接形成一个局域网，以共享文件和数据，并发送数据和电子邮件。在传统的LAN中，通过使用光纤，同轴电缆或双绞线电缆对通过有线互连计算机。
在这样的有线LAN中，由于需要连接工作，难以组成LAN。另外在有线LAN中，电缆布线也麻烦。因此无线LAN引起了人们的注意，因为它将人们从传统的有线LAN所需的布线中解放出来。
已经提出了无线LAN，其中通过使用扩频技术的码分多址进行数据通信。在CDMA方法中，通过乘以一个伪噪声码来发送数据，以扩展将被发送的数据的频谱。频谱被扩展了的发送数据通过乘以一个和发送侧所用的一样的PN码而被解调。CDMA方法的特征是通信过程中的高隐私性和抗干扰性。
近年来信息已经在多媒体中分布，且已经在多种情况下处理诸如图象，声音数据等大量数据。因此，因此需要一个提供高传送速率的无线LAN，以便发送诸如图象和声音数据等大量的数据。在扩频调制中，当数据被以30Mbps的高速率发送时，例如需要大于300MHz的带宽。在当前的频率分配中不能够获得宽带宽。另外难以进行和这样的宽带宽的通信。
在扩频传送中，解调时需要同步获取时间，以实现发送数据码和接收机为了解调所产生的码之间的相位匹配。为此，在扩频传送中，在每个分组中插入同步比特串，以用于高速同步获取。由于这个同步比特串，除那些有效数据之外的比特数增加。
因此，本发明的目的是提供一种无线通信系统，允许高速数据传输，并允许无需提供一些同步比特就能设置发送和接收时间。
根据本发明的一个方面，通过提供一种无线通信系统提供上述目的，无线通信系统包括：用于数据通信的多个无线通信终端和用于控制无线通信的无线通信控制终端，无线通信控制终端包括：通过OFDM方法进行数据发送和接收的发送设备和接收设备，以及产生用于同步获取的码序列的同步码发生设备，和无线通信终端中的每一个包括：通过OFDM方法进行数据发送和接收的发送设备和接收设备；用于检测同步获取码序列的同步码检测设备；由同步码检测设备设置的定时器设备，其中用OFDM方法对数据调制，并用TDMA方法将数据和有特定符号数的帧结构，在多个无线通信终端和无线通信控制终端的每一个之间多路复用，无线通信控制终端在每一帧中向多个无线通信终端发送同步获取码，和多个无线通信终端中的每一个接收同步获取码，根据同步获取码的接收时间设置定时器设备，并用定时器设备设置发送时间和接收时间，用作基准时间。
根据本发明的另一个方面，通过提供发送设备实现本发明的上述目的，发送设备包括：OFDM信号发生部分；和同步码发生设备，用于产生同步获取码序列，其中数据在其中被用OFDM方法调制的信号，以及被通过TDMA方法和有特定数目的符号的帧结构多路复用的数据，和同步获取码被发送。
根据本发明的另一个方面，通过提供接收设备实现本发明的上述设备，接收设备包括：OFDM信号接收部分；和用于检测同步获取码序列的同步码检测设备，其中，同步获取码被接收并根据码设定接收时间。
根据本发明的另一个方面，通过提供一种发送方法实现上述目的，发送方法包括步骤：产生一个OFDM信号；和产生一个同步获取码序列，其中数据在其中被用OFDM方法调制的信号，以及被通过TDMA方法和有特定数目的符号的帧结构多路复用的数据，和同步获取码被发送。
根据本发明的另一个方面，通过提供一种接收方法实现上述目的，接收方法包括步骤：接收OFDM信号；和检测同步获取码序列，其中，同步获取码被接收并根据码设定接收时间。
图1是根据本发明实施例无线LAN系统的框图。
图2是在无线LAN系统中的无线通信控制终端中的无线通信单元的框图。
图3是OFDM方法中的频谱图。
图4是表示无线LAN系统中的OFDM调制的框图；
图5是在无线LAN系统的OFDM调制中所用的一个符号的视图。
图6是在无线LAN系统中的无线通信终端中的无线通信单元的框图。
图7是表示无线LAN系统中的帧结构的视图。
图8是无线LAN系统的序列图。
图9是表示无线LAN系统中的帧结构地视图。
图10是表示无线LAN系统中的OFDM符号的视图。
图11是无线LAN系统中的频谱图。
下面将参考附图描述本发明的一个实施例。
图1表示应用本发明的无线LAN系统的概括图。这个无线LAN系统包括多个无线通信终端101A,101B，…和无线通信控制终端102。无线通信终端101A,101B包括无线通信单元104A,104B…，和数据终端103A,103B，例如计算机，它们都被连接。无线通信控制终端102包括无线通信单元105和数据终端106，它们都被连接。数据被在多个无线终端101A,101B…之间传送。无线通信控制终端102控制多个无线通信终端101A,101B…之间的数据通信。无线通信控制终端102能够仅通过无线通信单元105被配置。
无线通信终端101A,101B中的无线通信单元104A,104B…分别包括发送部分111A,111B，…和接收部分113A,113B…。发送部分111A,111B，…和接收部分113A,113B…，使得能够以正交频分多路复用OFDM方法通过无线进行数据通信。
无线通信控制终端102中的无线通信单元105包括发送部分115，接收部分116，控制部分117。发送部分115和接收部分116，使得能够以OFDM方法通过无线进行通信。
在无线通信控制终端102中的无线通信单元105中提供了资源信息存储部分118，用于存储和分配给数据通信的每个无线通信终端的时间周期相关的资源信息。
在这个系统中，通过OFDM方法实现数据通信。形成一帧，例如OFDM方法的147455个符号(对应于4毫秒)，数据在帧中被以时分复用的方法发送。
在一帧的开始，无线通信控制终端102中的无线通信单元105发送获取同步M-序列码。无线通信终端101A,101B…中的每个无线通信单元104A,104B…接收获取同步的M-序列码，并用这个接收时间作为参考设置数据发送和接收时间。
当无线通信终端101A,101B，…有数据通信请求时，无线通信终端101A,101B…中的无线通信单元104A,104B…向无线通信控制终端102中的无线通信单元105发送请求。根据发送请求和资源信息，无线通信控制终端102中的无线通信单元105确定分配给无线通信终端101a,101B…的发送时间周期，并发送控制信息，包括分配给无线通信终端101A,101B的无线通信单元104A,104B的发送时间周期。无线通信终端101A,101B的无线通信单元104A,104B根据被分配的发送时间周期进行数据发送和接收。数据被以用作时间基准的获取同步M-序列码发送和接收，它在帧的开始处被发送。
图2表示无线通信控制终端102中的无线通信单元的结构。在图2中表示了一个通信控制器11。通过这个通信控制器11，数据被发送给数据终端。
将被从控制器11发送的数据被提供给差分编码正交移象键控(DQPSK)调制电路12。DQPSK调制电路12用DQPSK调制将被发送的数据。
DQPSK调制电路12的输出被发送给串/并变换电路13。串并变换电路13将串行数据变换为并行数据。串/并变换电路13的输出被发送给反幅利叶快速变换(IFFT)电路14。IFFT电路14进行将被发送的数据到频域的变换。并进行反福力叶变换转换为时域数据。IFFT电路14的输出被发送给串/并变换电路15。
串/并变换电路13,IFFT电路14，和串/并变换电路15变换成OFDM方法的多路载波信号。在OFDM方法中，通过使用以一个频率间隔f0正交形成的多个这样的子载波使得不出现内部码干扰，低比特率信号被分配给每个这样的子载波，以作为一个整体获得高比特率。
图3说明在OFDM方法中的变换波形频谱。如图3所示使用在OFDM方法中以频率间隔f0彼此正交的子载波来变换信号。
在OFDM中，通过将要被发送的信号映射到频域并将其从频域通过IFFT转换到时域，进行信号发生。相反，通过以频率间隔f0获取接收波形并通过FFT将时域的信号转换成频域信号来进行解调。
在上述情况下，如图4所述，串/并变换电路变换51个采样，它们从DQPSK调制电路12输出到并行数据，并映射到频域。串/并变换电路13的输出通过IFFT电路14变换为时域数据。IFFT电路14以64个采样输出有效符号。8个符号的保护间隔被加入到这个64个采样的有效符号中。
因此，在这种情况下，如图5所示，有72个采样的一个符号形成有64个采样的有效符号和有8个采样的保护间隔。符号周期Tsymbol1是，例如1.953毫秒，采样周期Tsample是，例如27.127那秒，采样频率fsample是，例如38.864MHZ。
在OFDM方法中，由于数据被以多个子载波分开发送，发送一个符号所需的时间变长。由于在时间轴上提供保护间隔，数据不易受抖动和多径影响。保护间隔被设置的有有效符号的大约10％-20％的长度。
在OFDM方法中，要求有效符号从FFT解调的连续接收信号中取出，并且提供FFT。即使在提取有效符号时会由于抖动而产生误差，由于提供了保护间隔，频率分量也不会改变二只产生相位差。因此，通过进行利用被插入到信号中的已知模式的相位补偿，或者通过利用差分编码而消除相位差，可以解调。在仅有QPSK调制的情况下，应当为每一比特调整时间。在OFDM方法中，即使有几个比特偏移灵敏度也只是降低几分贝，并且能够进行解调。
在图2中，并/串变换电路15的输出被发送给开关电路16的16A端。最大长度码发生电路31的输出被发送给开关电路16的16B端
开关电路16的输出被发送给频率变换电路17。频率变换电路17接收来自PLL合成器18的本地振荡信号。将被发送的信号在频率转换电路17中被转换为有特定频率的信号。可以认为接近微波频带的2.4-GHZ,5.7-GHZ,19-GHZ频带被用作发送频率。
频率变换电路17的输出被发送给功率放大器19。功率放大器19功率放大将被发送的信号。功率放大器19的输出被发送给开关电路20的20A端。开关电路20切换发送和接收。在数据发送时，开关电路20切换到端20A侧。开关电路20的输出发送给天线21。
天线21的接收信号被发送给开关电路20。在数据接收时，开关电路20被切换到20B端侧。开关电路20的输出被通过低噪声放大器22放大，并发送给频率变换电路23。
频率变换电路23接收来自PLL合成器18的本地振荡信号，并将接收的信号转换为中频信号。
频率变换电路23的输出被发送给串/并变换电路24。串/并变换电路24的输出被发送给FFT电路25。FFT电路25的输出被发送给并/串变换电路26。
串/并变换电路24,FFT电路25，和并/串变换电路26用OFDM方法进行解调。串/并变换电路24提取有效数据，以间隔f0对接收波形进行采样，并变换为并行数据。串/并变换电路24的输出被发送给FFT电路25。FFT电路25将时域的信号转换为频域信号。通过给以间隔fO采样的波形提供FFT，以OFDM方法进行解调。
并/串变换电路26的输出被发送给DQPSK解调电路27。DQPSK解调电路27进行DQPSK解调处理。DQPSK解调电路27的输出被发送给通信控制器11。通信控制器11输出接收的数据。
控制器28控制整体操作。根据来自控制器28的方向，通信控制器11控制数据发送和数据接收。
在这个系统中。数据以帧为单位被用TDMA方法发送。获取同步M-序列码被在帧的开始作为一个符号发送。为了实现这种控制，无线通信控制终端102中的无线通信单元105被提供一个M-序列发生电路31，资源信息存储器30，和定时器29。在帧开始的符号时间，开关电路16被切换到端16B侧。通过这一操作，在帧的开始时间1-符号M-序列被发送。
当从无线通信终端101A,101B…中的任一无线通信单元104A,104B，…发送发送请求时，发送请求被在天线21,FFT电路25中的经解调的OFDM,DQPSK解调电路27中的经解调的DQPSK接收，并被发送给通信控制器11。经解调的接收数据被从通信控制器11发送给控制器28。
控制器28被提供有资源信息存储器30。这个资源信息存储器30存储与分配给每个无线通信终端101A,101B，…的帧中的时间周期相关的资源信息。控制器28确定根据接收的发送请求分配给每个无线通信终端的101A,101B，…的用于发送的时间周期和剩余的通信资源。控制器28向通信控制器11发送这个发送分配控制信息。从通信控制器11发送的数据被在DQPSK调制电路12中进行DQPSK调制，在IFFT电路14中进行OFDM变换，并从天线21发送给无线通信终端101A,101B…中的无线通信单元104A,104B，…。
图6表示无线通信终端101A,101B…中的每个无线通信单元104A,104B，…的结构。在图6中，将被发送的数据被经通信控制器51发送。控制器51发送的将被发送的数据被提供给DQPSK调制电路52。DQPSK调制电路52DQPSK调制将被发送的数据。
DQPSK调制电路52的输出被发送给串/并变换电路53。串/并变换电路53将串行数据变换为并行数据。串/并变换电路53的输出被发送给IFFT电路54。IFFT电路57进行从将被发送的数据到频域数据的变换，并进行反幅力叶变换变换为时域数据。IFFT电路54的输出被发送给并串变换电路55。串并变换电路53,IFFT电路54，和并串变换电路55用OFDM方法变换多载波信号。
并串变换电路55的输出被发送给频率变换电路57。频率变换电路57从PLL合成器58接收本地振荡信号。将被发送的信号被在频率变换电路57中变换为有特定频率的信号。
频率变换电路57的输出被发送给功率放大器59。功率放大器59功率放大将被发送的信号。功率放大器59的输出被发送给开关电路60的60A端。在数据发送时，开关电路60切换到端60A侧。开关电路60的输出发送给天线61。
天线61的接收信号被发送给开关电路60。在数据接收时，开关电路60被切换到60B端侧。开关电路60的输出被通过低噪声放大器LNA62放大，并发送给频率变换电路63。
频率变换电路63接收来自PLL合成器58的本地振荡信号，并将接收的信号转换为中频信号。
频率变换电路63的输出被发送给相关检测电路71以及串/并变换电路64。
串并变换电路64的输出被发送给FFT电路65。FFT电路65的输出被发送给并串变换电路66。串/并变换电路64,FFT电路65，和并/串变换电路66用OFDM方法进行解调。
并/串变换电路66的输出被发送给DQPSK解调电路67。DQPSK解调电路67进行DQPSK解调处理。DQPSK解调电路67的输出被发送给通信控制器51。通信控制器51输出接收的数据。
控制器68控制整体操作。根据来自控制器68的方向，通信控制器51控制数据发送和数据接收。
在这个系统中，数据以帧为单位被用TDMA方法发送。获取同步的M-序列码被在帧的开始作为一个符号，从无线通信控制终端102中的无线通信单元105发送。为了实现这种控制，无线通信终端104A,104B中的每一个被提供一个相关检测电路和71和定时器72。在一帧的开始时间，无线通信控制终端102中的无线通信单元105发送的M序列被在天线61接收，并发送给相关检测电路71。相关检测电路71检测接收码和提前定义的码之间的相关性。当确定相关性高时，输出一个相关检测信号。相关检测电路71例如通过一个匹配滤波器被实现。相关检测电路72的输出被发送给定时器72。根据相关检测电路71发送的相关检测信号设置定时器的时间。
当数据被发送时，通信控制器51根据来自控制器68的命令发送一个发送请求。这个发送请求被在DQPSK调制电路52中DQPSK调制，在IFFT电路54中经OFDM变换，并从天线61向无线通信控制终端102发送。无线通信控制终端102接收发送请求，返回控制命令，包括发送分配时间。
这个控制信息被天线61接收，在FFT电路65中OFDM解调，在DQPSK解调电路67中DQPSK解调，并发送给通信控制器51。从通信控制器51向控制器68发送经解调的接收数据。
这个控制信息包括与发送时间有关的信息。这些时间被定时器72中的时间设置，被用作基准时间。根据无线通信控制终端发送的M序列的时间的相关检测电路的输出设置定时器72的时间。
当定时器72确定发送开始时间已到时，通信控制器51根据来自控制器68的命令输出将被发送的数据。将被发送的数据在DQPSK调制电路52中DQPSK调制，在IFFT电路54中经OFDM变换，并从天线61输出。当定时器72确定接收时间已到时，FFT电路65根据来自控制器68的命令对接收数据进行解调处理。
如上所述，在这个系统中，数据通过OFMD被用多载波发送。OFDM波不易抖动，并且即使如上所述有几个采样偏移也能进行解调。如果偏移进一步扩展到两个符号，则解调就变得不可能了。因此需要在某种程度上调整时序。在这个系统中，例如，一帧有147455个符号(4毫秒)，数据在一帧中被用TDMA方法发送，M序列被放置在每一帧的开始符号上，并通过使用这个M序列设置解调时间。
当接收时钟从接收OFDM波偏移6.8ppm时，就在一帧中积累27.2那秒的时间差，持续4毫秒。这对应于36.864MHZ的采样率。因此，肯定可以用精度约为6.8ppm的时钟进行解调。
作为一个同步符号，可以使用GOLD码(通过将具有相同周期的两类M序列相加获得的码序列)，Barker码，和Kasami码，而不用M-序列码。
图7表示一帧的结构。如图7所示，一帧被划分为控制数据发送时间周期和信息数据发送时间周期。在控制数据发送时间周期，以异步方式进行数据通信。在信息数据发送时间周期，以同步方式进行数据通信。无线通信控制终端102发送一个同步信号的通信中，无线通信终端101A,101B，…的每一个向无线通信控制终端102发送一个发送请求，无线通信控制终端102发送包括发送分配的控制信息给每一个无线通信终端101A,101B，…，在异步方式下的控制数据发送时间周期进行。根据发送分配时间，无线通信终端101A,101B…之间的通信在同步方式下的信息数据发送时间周期中进行。
可以在信息数据发送时间周期以异步方式进行数据通信。在周期中异步通信和同步通信可以同时进行。
假设，例如，图1中数据通信在无线通信终端101A和无线通信控制终端101B之间进行。在这种情况下，进行图8的序列图中所示的过程。如图9所示在帧中通过TDMA进行通信。
如图8所示，无线通信控制终端102中的无线通信单元105在每一帧的第一个符号发送M序列给无线通信终端101A,101B中的每一个无线通信单元104A,104B。无线通信终端101A,101B中的每一个无线通信单元104A,104B接收M序列。根据M序列设置每个单元的定时器72。
在时间t1，无线通信控制终端102中的通信单元105呼叫无线通信终端101A,101B，…当接收呼叫时，无线通信终端101A,101B中的通信单元104A,104B在时间t2,t3返回一个确认信号。当请求发送时，确认信号包括发送请求。这里假定例如，从无线通信终端101A向无线通信终端101B请求数据发送，从无线通信终端101B向无线通信终端101A请求数据发送。
无线通信控制终端102中的无线通信单元105根据这些发送请求确定发送分配时间周期。无线通信终端105确定，例如无线通信终端101A向无线通信终端101B的数据发送在t5时间开始，无线通信终端101B向无线通信终端101A的数据发送在t6时间开始。
在时间t4，无线通信控制终端102中的通信单元105发送控制信号，包括发送分配时间周期，给无线通信终端101A,101B，…中的每个无线通信单元104A,104B…。
当定时器72的时间t1到达时，这个时间是由接收的M序列设置的时间基准，无线通信终端101A开始向无线通信终端101B的数据发送。当定时器72的作为时间基准的t6到达时，无线通信终端101B开始向无线通信终端101A的数据发送。
图9表示在时域的一帧中的上述操作。如图9所示，数据在帧中以时分的方式被发送。换言之，在帧的顶部发送M序列，在时间t1每个无线通信终端101A,101B…被呼叫，对呼叫的确认信号在时间t2,t3被返回，包括发送分配时间周期的控制信号在时间t4被发送，在时间t5开始从无线通信终端101A向无线通信终端101B的数据发送，在时间t6开始从无线通信终端101B向无线通信终端101A的数据发送。
如上所述，由于系统采用OFDM方法，所以允许高数据速率。在TDMA的帧单元中进行数据通信，在帧的顶部发送M序列，用这个M序列设置发送和接收时间，作为时间基准。
无线通信控制终端102通过控制信息定义每个无线通信终端101A,101B，…的发送和接收时间。由于用在帧顶部的M序列设置发送和接收时间作为时间基准，每个无线通信终端101A,101B的定时器72被设置为相同的时间。因此，通过使用这一时间信息，一帧中只有必要的符号被解调，以产生接收数据。另外，当来自多个无线通信终端101A,101B，…的数据在一帧中被复用时，即使发生抖动，也允许在相同的解调时间进行解调。因此，来自多个无线通信终端101A,101B…的信号在同一时间被分别接收，以实现数据传输。
即使发送侧和接收侧的定时器之间有微小差别，解调也能够进行，而不会有由于OFDM特性引起的误差。因此在接收每个脉冲之前无需同步获取，也无需为每个脉冲设置同步比特。因此，有效地使用帧中的比特。
在以上实施例中，对应于OFDM中的一个符号的M序列被在帧的顶部发送。这个同步符号不限于一个OFDM符号。这个同步符号长度
可变。如图10所示，M序列的长度可被设置为31比特，它比一个符号短，在帧的顶部留出一个空间。长度也可被设置的大于一个符号。用于帧同步的M序列不必要置于帧的顶部。用于帧同步的M序列可被置于一帧中的多个位置。
另外，如图11所示，信息可被分配给子载波之间的相位差。在DQPSK调制的频域进行差分操作。如果在接收时采样时间偏移，则每个子载波的QPSK波形的相位在OFDM解调中的FFT上偏移。因此为了获得正确的QPSK相位，使用一种方法，其中OFDM子载波的一部分被分配给有已知相位作为导频信号和相位基准的信号。在图11所示的情况下，信息被分配给子载波之间的相位差，第一载波被用作基准载波。因为如果相位旋转则子载波之间的旋转量小，所以误差小。在图11中，相位差被分配给第一载波。也可以被分配给其它载波。
在以上实施例中，数据被DQPSK调制并通过OFDM以多载波发送。可以使用多值调制的正交幅度调制(QAM)。QAM使用16个值，32个值或128个值。在数据被编码后也可以使用Trellis码调制。
在以上实施例中，给无线通信控制终端102的无线通信单元105提供M序列发生电路31，给无线通信终端101A,101B，…的每个无线通信单元104A,104B，…提供相关检测电路71。系统可以被这样配置，使得为一个无线通信单元提供M序列发生电路和相关检测电路，根据无线通信控制终端或无线通信终端中是否使用了单元，在M序列发生电路和相关检测电路之间进行切换。
根据本发明，通过OFDM方法发送数据，并通过TDMA在帧单元中进行数据通信。在帧的顶部发送M序列，用作为参考的M序列设置发送和接收时间，通过来自无线通信控制终端的控制信息为每个无线通信终端制定发送开始时间。通过使用OFDM方法，由于OFDM的特性发送速率可以提高，即使在出现抖动时，也能够无误差地进行解调。由于用帧顶部的M序列定义发送和接收时间作为时间参考，每个无线通信终端的定时器都被设置为相同的时间。通过使用这个时间信息，只有帧中的必要信息被解调以产生接收数据。因此，接收每个脉冲之前无需同步获取，也无需每个脉冲的同步比特。结果可以有效地使用帧中的比特。