一种Wi‑Fi信号的协议类型检测方法与流程

本发明涉及一种wi-fi信号的协议类型检测方法，属于无线通信技术领域。

背景技术：

随着通信行业的快速发展，通信协议和技术进展迅速，ieee802.11系列无线局域网也一直在不断的演进中。现已从最初的第一代ieee802.11b协议发展到了第五代协议ieee802.11ac。

传统的ieee802.11a/g协议使用固定的20mhz带宽，而最新发布的ieee802.11n和ieee802.11ac协议支持多种带宽，如ieee802.11n支持20mhz、40mhz的带宽(参见图1)，ieee802.11ac支持20mhz、40mhz、80mhz、160mhz的带宽(参见图2)，不同带宽对应着不同的子载波映射、传输速率等参数。

ieee802.11协议规定，对于支持ieee802.11ac协议的设备，必须兼容ieee802.11a/g/n，并需要对ieee802.11ac/n帧所使用的带宽进行快速检测。由于不同协议类型与不同带宽下，帧结构与子载波分布有不同，因此，在wi-fi设备的接收端，必须首先确定帧类型和带宽后，才可以进行后续的处理。因此，快速准确地确定wi-fi信号的协议类型和带宽，对于wi-fi信号的接收处理具有重要的意义。

常规的检测wi-fi信号带宽的方法是通过直接检测wi-fi信号的频谱能量，预估其带宽大小，然后再进行精细的检测。或者是在信号同步阶段进行预估，然后再进行精细的检测。这两种方法步骤繁琐且准确性较低。

在申请号为201110072089.9的中国专利申请中公开了一种通过修改调制星座图来表明信息的方法和装置，可以通过修改信号字段中诸如二相相移键控(bpsk)星座图的调制星座图的相位来区分不同类型的分组结构。接收设备可以识别是否与传输相关联的分组结构的类型，或者识别是否所述信号字段是由用于映射该信号字段的调制星座图的相位所呈现的。在该专利申请的一个实施例中，调制星座图的相位可以通过在快速傅里叶变换之后检查i和q分量的能量来确定。

但是，通过检测wi-fi信号的帧结构中vht-sig-a或ht-signal信息来检测wi-fi信号的协议与带宽，现有技术中并没有涉及。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种wi-fi信号的协议类型检测方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种wi-fi信号的协议类型检测方法，包括如下步骤：

当接收到一帧wi-fi信号时，在主频段上以最小带宽阈值的信号进行同步，并解码wi-fi信号的l-sig字段；

根据解码后l-sig字段中rate域的取值，以及解码后l-sig字段后面2个符号的星座点映射方式，确定wi-fi信号的协议类型。

其中较优地，当解码后l-sig字段中的rate域的取值不是‘1101’时，则确定wi-fi信号的协议类型为ieee802.11a/g。

其中较优地，当解码后l-sig字段中的rate域的取值为‘1101’时，通过对解码后l-sig字段后面2个符号的星座点映射方式的判断，确定wi-fi信号的协议类型。

其中较优地，所述通过对解码后l-sig字段后面2个符号的星座点映射方式的判断，确定wi-fi信号的协议类型，包括如下步骤：

判断l-sig字段后面2个符号的星座点调制的位置；如果所述2个符号的星座点调制均在i轴上，则wi-fi信号的协议类型为20mhz带宽的ieee802.11a/g。

其中较优地，所述通过对解码后l-sig字段后面2个符号的星座点映射方式的判断，确定wi-fi信号的协议类型，还包括如下步骤：

判断l-sig字段后面2个符号的星座点调制的位置，如果所述2个符号的星座点调制均在q轴上，则确定wi-fi信号的协议类型为ieee802.11n。

其中较优地，所述通过对解码后l-sig字段后面2个符号的星座点映射方式的判断，确定wi-fi信号的协议类型，还包括如下步骤：

判断l-sig字段后面2个符号的星座点调制的位置，如果所述2个符号的星座点中，第一个符号的星座点调制在i轴上并且第二个符号的星座点调制在q轴上，则确定wi-fi信号的协议类型为ieee802.11ac。

其中较优地，所述通过对解码后l-sig字段后面2个符号的星座点映射方式的判断，确定wi-fi信号的协议类型，还包括如下步骤：

判断l-sig字段后面2个符号的星座点调制的位置，如果所述2个符号的星座点中，第一个符号的星座点调制在q轴上、第二个符号的星座点调制在i轴上，则丢弃接收的一帧wi-fi信号。

其中较优地，所述wi-fi信号的协议类型检测方法，还包括如下步骤：

当wi-fi信号的协议类型为ieee802.11n/ac时，通过读取802.11ac帧头中的vht-sig-a信息或802.11n帧头中的ht-signal信息，判断wi-fi信号的带宽。

其中较优地，当wi-fi信号的协议类型为ieee802.11n时，对解码后l-sig字段后面2个符号，按照ht-sig格式进行解码，读取带宽信息；

读取带宽信息后，从ht-sig字段之后，按照实际带宽进行解调和解码。

其中较优地，当wi-fi信号的协议类型为ieee802.11ac时，对解码后l-sig字段后面2个符号，按照vht-sig-a信息的格式进行解码，读取带宽信息；

读取带宽信息后，从vht-sig-a信息之后，按照实际带宽进行解调和解码。

本发明所提供的wi-fi信号的协议类型检测方法，在接收到一帧wi-fi信号时，在主频段上以默认带宽的信号进行同步，并解码信号的l-sig字段。然后，根据解码后l-sig字段中的rate域的取值，对解码后l-sig字段后面2个符号的星座点映射方式进行判断，通过判断结果确定wi-fi信号的协议类型。再通过检测wi-fi信号的帧结构中vht-sig-a或ht-signal帧来检测wi-fi信号的带宽。该方法在wi-fi设备在接收到一帧wi-fi信号时，可以高效迅速地识别wi-fi信号的协议类型和带宽，并迅速按照实际带宽进行解调和解码。

附图说明

图1为现有的ieee802.11n的信号示意图；

图2为现有的ieee802.11ac的信号示意图；

图3为本发明所提供的wi-fi信号的协议类型检测方法的流程图；

图4为现有的ieeee802.11a/g帧结构的示意图；

图5为现有的ieee802.11n帧结构的示意图；

图6为现有的ieee802.11ac帧结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

当前wi-fi的标准在持续向前演进中，最新发布的ieee802.11ac协议，支持多种带宽，同时，需兼容ieee802.11a/g/n/ac。所以要在wi-fi设备接收到一帧wi-fi信号时，高效迅速地识别协议类型和带宽，并迅速按照实际带宽进行解调和解码存在一定的困难。在本发明中，当wi-fi设备接收到一帧wi-fi数据帧时，设备首先默认此信号为20m带宽的ieee802.11a/g信号，开始进行接收处理。后续，通过检测接收的帧信号中的vht-sig-a或者ht-signal的信息，对帧类型与带宽进行判断。本发明相对其它检测方法，具有简单易行、判断快速和准确的优势。

如图3所示，本发明提供的wi-fi信号的协议类型检测方法，具体包括如下步骤：首先，在接收到一帧wi-fi信号时，在主频段(通常为20mhz)上以最小带宽阈值的信号进行同步，并解码信号的l-sig字段。最小带宽阈值为wi-fi信号传输过程中的最小带宽，在本发明所提供的实施例中，最小带宽阈值为20mhz带宽。然后，根据解码后l-sig字段中的rate域的取值，对解码后l-sig字段后面2个符号的星座点映射方式进行判断，通过判断结果确定wi-fi信号的协议类型。ieee802.11a/g协议使用固定的20mhz带宽，当wi-fi信号的协议类型为ieee802.11n/ac时，通过读取802.11ac帧头中的vht-sig-a信息和802.11n帧头中的ht-signal信息，判断wi-fi信号的带宽。下面对这一过程做详细具体的说明。

对于一个支持不同带宽的wi-fi网络，均存在一个主频段(通常为20mhz)。根据ieee802.11a/g、ieee802.11n、ieee802.11ac的帧结构(参照图4～图6所示的ieeee802.11a/g/n/ac帧结构)可以看到，不同类型的帧的起始字段，均包含l-stf、l-ltf、l-sig字段(当帧数据为ieee802.11a/g数据帧时，其第一个8μs数据对应l-stf字段，第二个8μs数据对应l-ltf字段，第三个8μs数据对应l-sig字段)，并且当带宽大于20mhz时，每段20mhz上传输的信号相同。因此，在本发明所提供的实施例中，wi-fi设备在接收到一帧wi-fi信号时，首先在主频段上，以默认20mhz的带宽的信号进行同步，并解码信号的l-sig字段。

然后，根据解码后l-sig字段中的rate域的取值，对解码后l-sig字段后面2个符号的星座点映射方式进行判断，通过判断结果确定wi-fi信号的协议类型。如果l-sig字段中的rate域为非‘1101’，则此帧数据为20mhz带宽的ieee802.11a/g数据帧，后续进行ieee802.11a/g的解调工作。如果l-sig字段中的rate域为‘1101’，则此帧有可能为ieee802.11a/g/n/ac中的任意一种，需进一步通过对解码后l-sig字段后面的2个符号ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，即正交频分复用)星座点进行判断帧类型。

如果rate域为‘1101’，则解码后l-sig字段后面2个符号的数据一定为bpsk调制。根据解码后l-sig字段后面2个符号的星座点调制的位置判断wi-fi信号的协议类型。如果这2个符号的星座点调制均在i轴上，根据ieee802.11a/g/n/ac的特点，则此帧数据为ieee802.11a/g协议；ieee802.11a/g协议，使用固定的20mhz带宽。

如果解码后l-sig字段后面2个符号的星座点调制均在q轴上，则此帧数据为ieee802.11n数据，需对此2个符号按照ht-sig格式进行解码，读取带宽信息；读取带宽信息后，从ht-sig字段之后，按照实际带宽进行解调和解码。如果解码后l-sig字段后面两个符号中，第一个符号的星座点调制在i轴上、第二个符号的星座点调制在q轴上，根据ieee802.11a/g/n/ac的特点，则此帧为ieee802.11ac帧，需对此2个符号，按照vht-sig-a的格式进行解码，读取其中的带宽信息；读取带宽信息后，从vht-sig-a之后，按照实际带宽进行解调和解码。

如果解码后l-sig字段后面两个符号中，第一个符号的星座点调制在q轴上、第二个符号的星座点调制在i轴上，则此不是wi-fi信号传输的协议类型，需丢弃此帧数据。

当wi-fi信号的协议类型为ieee802.11n/ac时，通过读取802.11ac帧头中的vht-sig-a信息和802.11n帧头中的ht-signal信息，判断wi-fi信号的带宽。

综上所述，本发明所提供的wi-fi信号的协议类型检测方法，在接收到一帧wi-fi信号时，在主频段上以默认20mhz带宽的信号进行同步，并解码信号的l-sig字段。然后，根据解码后l-sig字段中的rate域的取值，对解码后l-sig字段后面2个符号的星座点映射方式进行判断，通过判断结果确定wi-fi信号的协议类型。当wi-fi信号的协议类型为ieee802.11a/g协议，使用固定的20mhz带宽；当wi-fi信号的协议类型为ieee802.11n/ac时，通过读取802.11ac帧头中的vht-sig-a信息和802.11n帧头中的ht-signal信息，判断wi-fi信号的带宽。该方法在wi-fi设备在接收到一帧wi-fi信号时，可以高效迅速地识别wi-fi信号的协议类型和带宽，并迅速按照实际带宽进行解调和解码。

上面对本发明所提供的wi-fi信号的协议类型检测方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。