[发明专利]无线局域网内站点/接入点数据信号收发方法及系统

权利要求书

1.一种无线局域网内无线终端站点/无线接入点的数据信号收发方法，其 特征在于包括如下步骤：

步骤A、对无线终端站点/无线接入点的数字基带AGC环路以最少段数预设 若干增益；其中任一个增益均能保证当数字基带AGC环路采用该增益，且无线 终端站点/无线接入点接收的信道传输数据信号强度处在与该增益对应的某个 预定的强度范围内时，接收机接收的信号强度能够达到接收机的正确解调范围， 即接收机能够稳定工作，并且，各个增益对应的所述预定的强度范围相互连续 并有一定重叠，并能够覆盖无线终端站点/无线接入点可接收的数据信号强度范 围；

具体的预设增益确定方法为：

设Es显示接收机输入信号的动态范围，同时模数转换器ADC的位宽决定Es 取值范围[0,Es_max]，Es_average为Es的均值，Es处于[Es_low,Es_hi]线性 区间时接收机工作正常；

每段预设增益对应的接收范围起点的长标号通知帧的Es_average逼近 Es_hi，如果Es_average不属于[Es_hi-Es_max×10%，Es_hi]时，以VGA最 小步进扩大增益，直到Es_average满足区间；利用当前增益，以1dB为步进衰 弱信道传输的长标号通知帧信号，并衡量Es_average，Es_average呈现减小趋 势，当Es_average小于Es_low时，记录当前信道传输的长标号通知帧信号强 度，由此生成首段预设增益；

次段预设增益确定方法同首段；

对于末段预设增益值确定关键为当通信信道传输的长标号通知帧信号强度 为Es_average逼近Es_low，属于区间[Es_low,Es_low+Es_max×5%]；

步骤B、找出与无线终端站点/无线接入点当前接收的信道传输数据信号强 度所处的所述预定强度范围相对应的所述预设增益；所述无线终端站点/无线接 入点当前接收的信道传输数据信号是专门增加的由所述无线终端站点/无线接 入点的通讯对端发来的MAC帧信号；

所述步骤B具体包括步骤S1和步骤S2：

步骤S1：选择预设增益；

无线终端站点STA选择通信信道后，其接收机从低到高依次设置预设增益， 每设置完毕增益则接收Sampling_num包自本网无线接入点AP的长标号通知帧；

收包结束时计算长标号通知帧的Es均值和丢包率，因此收包期间的操作关 键为：

设STA良好接收的丢包率标准值为Lossrate_refer，得收包期间允许的最 大丢包数为Lossnum_max=Sampling_num×Lossrate_refer；初始化AP标号归 零前STA收包总数Rxnum_halt=0，AP标号归零前STA丢包总数lossnum_halt=0；

保存首个长标号通知帧体的标号域值，作为首包标号headindex；

累加长标号通知帧的收包数Rxnum；

监视每帧帧体标号域值，当本帧标号packetindex小于前帧标号preindex， 说明达到AP标号归零阶段；保存前次STA收包数记为Rxnum_halt作为归零前 STA收包总数；将前帧标号与首包标号相减后加1，作为归零前AP发包总数 Txnum_halt=preindex-headindex+1并保存，同时保存在此期间的丢包总数 lossnum_halt=Txnum_halt-Rxnum_halt；更新首包标号headindex等于本帧 标号；

当处于微调增益收包时，根据当前收包数Rxnum计算每帧接收后的中途丢 包数Lossnum=packetindex-headindex+1-Rxnum+Rxnum_halt+ lossnum_halt；如Lossnum大于Lossnum_max，中断接收，重新微调增益；

计算每帧Es，从大到小依次排列Es建立数组；

当收满Sampling_num包，或超时等待后达到Sampling_num的半数以上收 包，掐头去尾计算处于Es数组中间位置的Sampling_num/2数据均值 Es_average；然后计算当前丢包率Lossrate_sta；丢包率计算方法为：保存STA 接收到的最末长标号通知帧体的标号域值，作为末包标号tailindex；如本次接 收中出现AP标号归零，计算AP发包总数Txnum_total：

Txnum_total=Txnum_halt+tailindex-headindex+1；若未出现AP标号归零， Txnum_total=tailindex-headindex+1；然后计算收包率Recvrate_sta=Rxnum ÷Txnum_total，则Lossrate_sta=1-Recvrate_sta；

以下两种情况需要重新收包：

①未能接收足量信号：

超时等待后未能达到Sampling_num的半数收包；如果当前预设增益为末段 即AH3，将增益设为首段即AL1重新收包；否则将增益扩大重新收包；

②收满或达半数以上收包后，强弱信号标志位为高：

当Es处于极端值0的包数大于Sampling_num/4，说明此时收包能量过弱， 取弱信号标志位Underflow_flag=1；

当Es处于极端值Es_max的包数大于Sampling_num/4，说明此时收包能量 过强，取强信号标志位Overflow_flag=1，

当Underflow_flag=Overflow_flag=0，如果Es_average<Es_low，取 Underflow_flag=1；如果Es_average>Es_hi，取Overflow_flag=1；

如果Underflow_flag=1，当前预设增益为末段即AH3，说明信号过弱并超 过STA的稳定接收范围，说明预设增益均不可用；否则将增益扩大重新收包；

如果Overflow_flag=1，增益设值为首段即AL1，说明信号过强并溢出STA 的强信号接收范围，说明预设增益均不可用；否则将增益减小重新收包；

如果Underflow_flag=Overflow_flag=0，Es_average∈[Es_low,Es_hi]， 则选择完毕预设增益，保存当前Es均值Es_average和当前丢包率 Lossrate_sta；进入步骤S2计算无线通信媒质中传输数据的信号强度；

步骤S2：计算无线通信媒质中传输数据的信号强度；

将Es_average转换为以dBm为单位的Es_dBm，如果当前增益为预设增益， 直接使用当前预设增益对应的拟合多项式系数a；如果当前增益为微调增益，则 使用与当前增益最为接近的预设增益AgcDefault所对应的拟合多项式系数a， 同时计算AgcDefault与当前增益相减的差值AgcDeff；计算信道传输数据的信 号强度，

如果当前增益为微调增益，还需要将RSSI与AgcDeff相加，修正RSSI值；

进入步骤S3验证当前增益下的接收性能；

步骤C、验证接收机当前的接收性能，如果接收性能达到预定标准则以步骤 B所述找出的增益作为数字基带AGC环路的当前增益；如果接收性能未达到预定 标准则执行步骤D；步骤C中，是通过计算所述专门增加的MAC帧信号的收包率 或丢包率来验证接收机当前接收性能的，MAC帧信号包括无线接入点启动后以固 定时隙并且以数据帧的调制方式和传输速率向本网络通信媒体所有活动站点持 续广播发送长标号通知帧，长标号通知帧的MAC头格式规定同IEEE802.11-1999 和GB15629.11-2003协议，帧控制域子类型字段值为0xE；

所述步骤C具体包括步骤S3：

步骤S3：验证当前增益下的接收性能

在当前增益下接收Sampling_num包自本网AP的长标号通知帧，计算并保 存Es均值Es_average和丢包率Lossrate_sta，然后衡量该结果；

如出现零收包或低收包情况，即超时等待后未能达到Sampling_num的半数 收包，说明信号强度出现较大变化，跳转到步骤S1，重新选择预设增益；

衡量Es_average，1.如果当前增益为预设增益，初始化预设增益信号变强 标志Strong_flag=0，信号变弱标志Weak_flag=0，如Es_average大于Es_hi， 说明信号变强，取Strong_flag=1；如此时Weak_flag=0就将预设增益减小，重 新收包验证接收性能；如Weak_flag=1或当前为首段预设增益，需要进入步骤 S4微调增益；如Es_average小于Es_low，说明信号变弱，取Weak_flag=1；如 此时Strong_flag=0就将预设增益扩大，重新收包验证接收性能；如 Strong_flag=1或当前为末段预设增益，需要进入步骤S4微调增益；2.如果 Es_average属于线性取值区间，但与前次收包相比变化幅度超过Es_max的5%， 说明信号强度出现微小变化；如当前为预设增益利用当前增益对应的拟合多项 式系数a更新信道传输数据信号强度RSSI；如当前为微调增益利用与当前增益 最为接近的预设增益值AgcDefault所对应的a，计算并修正RSSI；然后衡量丢 包率Lossrate_sta；

衡量丢包率Lossrate_sta，如Lossrate_sta大于Lossrate_refer，说明 接收性能变差，进入步骤S4微调增益；

如未出现零收包或低收包，Es_average和Lossrate_sta也均未出现以上情 况，说明STA接收性能良好，则结束调节接收性能；如当前已进入周期验证性 能阶段，则等待下个周期开始，否则开始调节发射性能，预设发射功率；

步骤D、对步骤B所述找出的增益进行微调，以使接收机当前的接收性能达 到所述预定的标准，并以微调后的增益作为数字基带AGC环路的当前增益；

所述步骤D具体包括步骤S4：

步骤S4：微调增益

以当前增益作为原始增益AgcOrigin，接收Sampling_num包自本网AP的长 标号通知帧，计算并保存Es均值Es_average和丢包率Lossrate_sta；

如Lossrate_sta大于Lossrate_refer标准值，则以原始增益AgcOrigin 为中心值调节增益，增益调节方法为：首先以VgaStep作为增益跨度，以相对 方向轮流扩大而后减小当前增益，增益每次步进VgaStep，即增益跨度步进 VgaStep；

当增益达到VGA无效取值区间，则跳到有效值区间；当增益达到VGA某端 极限，则之后的增益调节方向与本次方向相反，即单向调节增益；比较本次和 前次Lossrate_sta，如本次非零而前次为零，或者本次小于前次10%以上，则 之后的增益调节方向与本次方向相同，即单向调节增益；

如果当前为单向调节增益，并且增益达到本方向极限，或双向增益都已达 到极限，却均未能使丢包率达标；或者当微调增益跨度超过一定限值，说明STA 微调增益失败，停止微调，跳转到步骤S1，重新选择预设增益，以便更快找到 合适增益；

如果Lossrate_sta小于Lossrate_refer，说明STA接收性能达标，微调成 功，利用与当前增益最为接近的预设增益值AgcDefault所对应的拟合多项式系 数a，计算并修正信道传输数据信号强度RSSI。