用于802.11b多天线模式的信号处理方法、发射端装置和介质

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种用于802.11b多天线模式的信号处理方法、发射端装置和介质。

背景技术

随着无线通信技术的发展，WiFi通信得到广泛的应用，然而，当采用802.11b协议的WiFi通信采用多天线发射时，往往会由于每路天线所负载的基带信号完全相同，使得多路天线发射的电磁波在空间产生干涉效应，从而能量场具有明纹和暗纹的差别，在明纹处能量加强，暗纹处能量减弱，如果接收端设备恰好位于暗纹区域，则可能导致接收信号变差。

现有技术中为避免发生上述情况，一种方式是避免使用多天线，转而从多天线中选取接收信号最好的一根进行信号发射，或者由多根天线分时交替发送信号。这种方式使得在同一时间段内，只有一根天线在工作，因此无法获得多天线所能够带来的信号增益，并且同等情况下，单天线的覆盖范围也要比双天线更小。

此外，在802.11n、ac、ax等WiFi协议中，可以采用主观引入延时来避免干涉相消，但在802.11b中，由于其物理层采用CCK(补码键控)的DSSS(直接扩频序列)，如果信号引入延时，将会对接收端解调带来较大干扰，因此对于802.11b协议，一般也不采用引入时延的方式来解决信号干涉相消的问题。

由此可见，现有技术尚未能很好地解决802.11b多天线模式中干涉相消所可能导致的接收信号变差的问题。

发明内容

提供了本申请以解决现有技术中存在的上述问题。

需要一种用于802.11b多天线模式的信号处理方法、发射端装置和介质，能够在发射端装置采用802.11b多天线模式与至少一个接收端装置进行通信时，在不改变基带信号并且保持采用多天线同时发射以获取多天线模式更大的信号增益、更广的覆盖范围等优势的前提下，尽可能避免各个接收端位于多天线干涉相消的范围，使得各个接收端均具有更好的接收效果。

根据本申请的第一方案，提供一种用于802.11b多天线模式的信号处理方法，其由采用802.11b多天线模式与至少一个接收端装置进行通信的发射端装置中的射频载波相位设置模块执行，其包括第一模式和第二模式，所述信号处理方法包括：计算当前调整周期内接收到的所述接收端装置回复的ACK信号的ACK接收比率；在所述第一模式下，在当前调整周期的ACK接收比率低于第一阈值的情况下，将所述射频载波相位设置模块由所述第一模式切换到所述第二模式。在所述第二模式下，从随机选择的多个天线中的一个天线开始，对各个天线逐一进行射频载波相位调整，包括：基于该天线的当前调整周期的射频载波相位及其对应的ACK接收比率和之前至少一个调整周期的射频载波相位及其对应的ACK接收比率，计算并调整该天线在下一个调整周期的射频载波相位；判定该天线射频载波相位调整后的下一个调整周期是否满足对应于全部天线的第一停止条件，在满足所述第一停止条件的情况下，将所述射频载波相位设置模块由所述第二模式切换到所述第一模式，其中，所述第一停止条件至少包括该天线射频载波相位调整后的下一个调整周期内的ACK接收比率等于或高于第二阈值；在不满足所述第一停止条件的情况下，判断是否满足对应于单个天线的第二停止条件，所述第二停止条件至少包括相邻调整周期的ACK接收比率的变化幅度小于第三阈值，或者，对该天线的调整次数大于或等于第四阈值；在满足所述第二停止条件的情况下，切换到对下一天线的射频载波相位进行调整，或者，在满足所述第二停止条件且该天线为最后被调整的天线时，由所述第二模式切换到所述第一模式。

根据本申请的第二方案，提供一种采用802.11b多天线模式的发射端装置，所述发射端装置采用802.11b多天线模式与至少一个接收端装置进行通信，所述发射端装置包括射频载波相位设置模块，所述射频载波相位设置模块至少包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机可执行指令，所述处理器在执行所述计算机可执行指令时执行根据本申请各个实施例的用于802.11b多天线模式的信号处理方法的各种操作。

根据本申请的第三方案，提供一种存储有程序的非暂时性计算机可读存储介质，所述程序使得处理器执行根据本申请各个实施例的用于802.11b多天线模式的信号处理方法的各种操作。

根据本申请实施例的用于802.11b多天线模式的信号处理方法、发射端装置和介质，针对802.11b多天线模式下可能产生发射端的多天线信号在接收端处产生干涉相消从而导致接收效果变差的问题，从调整发射端多天线的射频载波相位的角度出发，以接收端回复的ACK接收比率来判断接收端场强大小并将其作为启动天线的射频载波相位调整的准则，利用负反馈机制，基于天线当前调整周期的射频载波相位及其对应的ACK接收比率和之前至少一个调整周期的射频载波相位及其对应的ACK接收比率来对多天线逐一进行射频载波相位调整，使得在进行天线射频载波相位调整时，能够准确地判断使得ACK接收比率提高的调整方向，从而以最少的调整步骤尽快地完成各个天线的射频载波相位调整，提高各个接收端的接收效果。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1示出根据本申请实施例的用于802.11b多天线模式的信号处理方法的流程图。

图2示出根据本申请实施例的用于802.11b多天线模式的信号处理方法的另一流程图。

图3示出根据本申请实施例的用于802.11b多天线模式的信号处理方法的另一流程图。

图4示出根据本申请实施例的采用802.11b多天线模式的发射端装置的部分组成示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本申请的实施例作进一步详细描述，但不作为对本申请的限定。

本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。本申请中结合附图所描述的方法中各个步骤的执行顺序并不作为限定。只要不影响各个步骤之间的逻辑关系，可以将数个步骤整合为单个步骤，可以将单个步骤分解为多个步骤，也可以按照具体需求调换各个步骤的执行次序。

根据本申请的实施例提供一种用于802.11b多天线模式的信号处理方法，该信号处理方法由采用802.11b多天线模式与至少一个接收端装置进行通信的发射端装置执行，所述发射端装置包括射频载波相位设置模块，其包括第一模式和第二模式，其中，第一模式为仅对接收端回复的ACK信号的接收比率进行监控的模式，而第二模式则是对多天线的射频载波相位进行调整的模式。

图1示出根据本申请实施例的用于802.11b多天线模式的信号处理方法的流程图。如图1所示，无论是在第一模式下还是在第二模式下，都会执行步骤11，即，计算当前调整周期内接收到的所述接收端装置回复的ACK信号的ACK接收比率。在一些实施例中，调整周期是预先设置的对接收端装置回复发射端装置的ACK信号进行统计的单位时间周期，具体的时长可以根据实验结果设置适当的值，本申请对此不做具体限制。

接下来，如果射频载波相位设置模块当前运行在第一模式下，那么可以在步骤12中，判定当前调整周期的ACK接收比率是否低于第一阈值，并且，在当前调整周期的ACK接收比率低于第一阈值的情况下，在步骤13中，将所述射频载波相位设置模块由所述第一模式切换到所述第二模式。如前所述，当接收端装置回复的ACK接收比率较低时，通常可以认为其可能受到干涉相消的影响而导致接收效果不佳，此时应当切换到第二模式，通过对各个天线的射频载波相位的调整来减轻该接收端干涉相消的影响，从而改善接收效果。

在第二模式下，在步骤14中，例如可以从随机选择的多个天线中的一个天线开始，对各个天线逐一进行射频载波相位调整，其具体过程包括步骤141-步骤144。

在步骤141中，可以基于该天线的当前调整周期的射频载波相位及其对应的ACK接收比率和之前至少一个调整周期的射频载波相位及其对应的ACK接收比率，计算并调整该天线在下一个调整周期的射频载波相位。这种考虑历史调整周期的射频载波相位及其对应的ACK接收比率的方式可以使得在进行天线射频载波相位调整时，能够准确地判断使得ACK接收比率提高的调整方向，从而以最少的调整步骤尽快地完成各个天线的射频载波相位调整。

接下来，在步骤142中判定该天线射频载波相位调整后的下一个调整周期是否满足对应于全部天线的第一停止条件，其中，所述第一停止条件至少包括该天线射频载波相位调整后的下一个调整周期内的ACK接收比率等于或高于第二阈值，在满足所述第一停止条件的情况下，将所述射频载波相位设置模块由所述第二模式切换到所述第一模式。如前所述，无论在第一模式下还是第二模式下，射频载波相位设置模块均在以调整周期为单位时间对接收端装置回复的ACK进行统计，因此，可以对每次天线射频载波相位调整后的调整周期内对应的ACK接收比率进行判断，一旦其满足第一停止条件，即可认为接收端装置的接收效果较好，从而停止对全部天线的调整而转入第一模式。

在不满足所述第一停止条件的情况下，则在步骤143中进一步判断是否满足对应于单个天线的第二停止条件，所述第二停止条件至少包括相邻调整周期的ACK接收比率的变化幅度小于第三阈值，或者，对该天线的调整次数大于或等于第四阈值。通过上述的设置，可以在对一根天线进行射频载波相位调整所产生的ACK接收比率的提高很小，或者，已经在局部极点附近产生振荡时，及时停止对该天线的调整，其中，第三阈值和第四阈值可以结合天线的数量、调整周期的时长等参数，根据实验结果来具体设定，仅作为示例，当调整周期较短，相应地，第四阈值可以较大，即，较短的单位调整时间可以允许更多的调整次数，等等，本申请对此不作限制。

在步骤144中，在满足所述第二停止条件的情况下，切换到对下一天线的射频载波相位进行调整，或者，在满足所述第二停止条件且该天线为最后被调整的天线时，由所述第二模式切换到所述第一模式。对下一天线进行射频载波相位调整时，执行类似的从步骤141-步骤144的过程。

根据本申请实施例的用于802.11b多天线模式的信号处理方法，通过对接收端回复的ACK接收比率的统计来判断接收端场强大小，在ACK接收比率低于一定阈值的情况下，对各个天线逐一进行射频载波相位的调整，调整时不仅考虑当前调整周期的射频载波相位及其对应的ACK接收比率，还结合之前至少一个调整周期的射频载波相位及其对应的ACK接收比率，如此使得在进行天线射频载波相位调整时，能够准确地判断使得ACK接收比率提高的调整方向，并且在每一次天线射频载波相位调整之后都对更新的ACK接收比率进行判断，一旦满足停止调整条件即可随时停止调整，而不必对所有天线进行调整，如此，可以以最少的调整步骤快捷地完成多天线射频载波相位调整，提高接收端的接收效果。

在一些实施例中，可以将所述第二阈值设置为高于第一阈值，例如，可以将第一阈值设置为接收效果可以接受的下限值，而将第二阈值设置为期望达到的接收效果的上限值，也即，只在ACK接收比率较差的情况下启动天线射频载波相位调整，而一旦启动调整，则将接收端的接受效果尽可能地优化，如此也可以避免频繁地启动天线射频载波相位调整，过度地占用发射端装置的计算资源，加大功耗等。

图2示出根据本申请实施例的用于802.11b多天线模式的信号处理方法的另一流程图。图2所示的流程图中的各个步骤，除步骤241之外，其余步骤均与图1中对应的步骤相似，在此不赘述。步骤241作为图1中步骤141具体的实施例，可以实现为：在该天线的当前调整周期的射频载波相位基础上，依据当前调整周期的ACK接收比率与前一个调整周期的ACK接收比率的第一差值和当前调整周期的射频载波相位相对于前一个调整周期的射频载波相位的第二差值，来计算并调整该天线在下一个调整周期的射频载波相位，使得在所述第一差值大于0的情况下，保持下一个调整周期的射频载波相位相对于当前调整周期的射频载波相位的调整量与所述第二差值具有相同的符号，在所述第一差值小于0的情况下，下一个调整周期的射频载波相位相对于当前调整周期的射频载波相位的调整量与所述第二差值具有相反的符号。

仅作为示例，在该天线的当前调整周期的射频载波相位基础上，依据当前调整周期的ACK接收比率与前一个调整周期的ACK接收比率的第一差值和当前调整周期的射频载波相位相对于前一个调整周期的射频载波相位的第二差值，来计算并调整该天线在下一个调整周期的射频载波相位可以进一步包括按照如下公式(1)来计算并调整天线i在第n+1个调整周期的射频载波相位：

p

其中，p

从公式(1)可知，当第一差值[r(n)-r(n-1)]>0时，[p

图3示出根据本申请实施例的用于802.11b多天线模式的信号处理方法的另一流程图。图3所示的流程图中的各个步骤，除步骤341之外，其余步骤均与图1中对应的步骤相似，在此不赘述。步骤341作为图1中步骤141具体的实施例，可以实现为：基于该天线的当前调整周期的射频载波相位和之前两个调整周期的射频载波相位及其各自对应的ACK接收比率，构建第一优化方程组并计算该天线在下一个调整周期的射频载波相位。具体过程如下。

在发射端装置采用802.11b多天线模式进行发射的情况下，接收端装置处的信号可以按如下公式(2)进行建模：

其中，A

由于

在假设ACK接收比率r与接收信号功率正相关的情况下，有如下公式(5)成立：

r＝α

联立公式(4)和公式(5)，并合并α

由此可知第n个调整周期内天线i的射频载波相位p

其中，fi()为天线i针对ACK接收比率r的关系建模；p

针对上述建模的函数关系可以得出，当p

仅作为示例，例如可以按照如下步骤来计算天线i在第n+1个调整周期的射频载波相位：

S1：在第0个调整周期，即，初次调节天线i时，在初始的射频载波相位为p

S2：计算第1个调整周期的ACK接收比率r(1)和第2个调整周期的ACK接收比率r(2)，并按公式(7)构建公式(9)所示的优化方程组：

R

其中，

R

S3：求解公式(9)中的优化方程组得到p

S4：针对天线i的第n个调整周期(n>2)，由r(n)替换R

R

其中，R

S5：求解公式(10)中的方程组以得到p

上述步骤S1-S5，通过优化方程求解，能够更精确地计算得到各个天线最优的射频载波相位，并且调整次数更少，调整更快捷。

鉴于在求解并设置下一个调整周期的射频载波相位时需要用到之前调整周期的ACK接收比率，因此，在一些实施例中，射频载波相位设置模块还具有存储器，所述信号处理方法进一步包括：将当前调整周期所计算得到的ACK接收比率存储在所述存储器中，所述存储器中至少还保存有之前2个调整周期的ACK接收比率。

在另一些实施例中，当所述发射端装置与至少两个接收端装置分时通信，其中，各个接收端装置可能与发射端装置具有不同的位置关系，在这种情况下，使得各个接收端装置具有较好接收效果的天线载波相位的配置也不尽相同，因此，根据本申请的实施例，所述射频载波相位设置模块还具有存储器，所述信号处理方法进一步包括：在所述发射端装置与至少两个接收端装置中的第一接收装置通信的情况下，在所述第二模式下，在判定满足第一停止条件，或者，在满足所述第二停止条件且该天线为最后被调整的天线的情况下，将对应于各个天线的当前的载波相位配置存储在所述存储器中，作为对应于所述第一接收端装置的天线射频载波相位配置，其中，所述第一接收端装置为所述至少两个接收端装置中的任一个。

在此基础上，进一步地，所述信号处理方法还包括：在所述发射端装置由与至少一个接收端装置中的其他接收装置通信切换到与第一接收装置通信的情况下，将存储器中存储的对应于所述第一接收装置的天线射频载波相位配置加载到各个天线后进行通信。

通过将对应于特定接收端装置的天线射频载波相位配置进行存储，并在下一次与其通信时直接加载，能够更快捷地将各个天线的射频载波相位调整到与对应的接收端装置适配的状态，使其具有更好的接收效果。

图3所示的实施例中的信号处理方法相对于结合图2所描述的实施例中的信号处理方法，其算法的复杂度更高，并且其对于存储单元和运算能力等硬件实现的要求也更高，因此，可以结合具体的应用场景进行两类信号处理方法的选择，仅作为示例，例如可以在硬件资源紧张、CPU计算能力有限，并且对调整时间没有严格要求的情况下选用图2所示的信号处理方法，而在需要较快完成天线射频载波相位调整，并且硬件资源充足的情况下，选用图3所示的信号处理方法。

根据本申请的实施例还提供一种采用802.11b多天线模式的发射端装置，图4示出根据本申请实施例的采用802.11b多天线模式的发射端装置的部分组成示意图。如图4所示，发射端装置400采用802.11b多天线模式与至少一个接收端装置401进行通信，发射端装置400包括射频载波相位设置模块410，射频载波相位设置模块410至少包括处理器411和存储器412，存储器412上存储有计算机可执行指令，处理器411在执行所述计算机可执行指令时执行根据本申请实施例的用于802.11b多天线模式的信号处理方法的各种操作。

在一些实施例中，处理器411例如可以是包括一个及以上通用处理器的处理部件，诸如微处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等。更具体地，该处理部件可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、运行其他指令集的处理器或运行指令集的组合的处理器。该处理部件还可以是一个以上专用处理设备，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、片上系统(SoC)等。

存储器412可以是非暂时性计算机可读的介质，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、相变随机存取存储器(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、闪存盘或其他形式的闪存、缓存、寄存器、静态存储器、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)或其他光学存储器、盒式磁带或其他磁存储设备，或被用于储存能够被计算机设备访问的信息或指令的任何其他可能的非暂时性的介质等。此外，存储器412还可以用于存储当前和之前若干个调整周期所计算得到的ACK接收比率，以及对应于各个天线的当前的载波相位配置等。

发射端装置400还可以包括诸如无线发射模块(未示出)、无线接收模块(未示出)等其他的部件，本申请对此不做限制。

根据本申请的实施例的发射端装置400在采用802.11b多天线模式与至少一个接收端装置401进行通信时，其能够为不同的接收端装置401分别配置优化的多天线射频载波相位，并可以在需要与特定的接收端装置401进行通信时加载对应的天线配置，从而使得各个接收端装置401均可获得较好的接收效果。

根据本申请的实施例还提供一种存储有程序的非暂时性计算机可读存储介质，所述程序使得处理器执行根据本申请实施例的用于802.11b多天线模式的信号处理方法的各种操作。

此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本申请的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本申请。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本申请的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。