CN101026853B - 一种检测已有业务系统存在区域的方法、系统和基站 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线区域网WRAN通信,尤其涉及一种检测WRAN小区中已有业务系统存在区域的方法、系统和基站。本发明提供的技术方案将WRAN小区分割成若干个子区域θ;每一个子区域θ由一个或多个感应器的探测区域覆盖,BS根据所述感应器在各子带上是否检测到已有业务系统存在的检测结果信息,根据所述检测结果信息,采用贝叶斯判断准则分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ。采用本发明提高了WRAN小区空间资源的利用率和基站的可用平均子带数。
Description
技术领域
本发明涉及无线区域网(WRAN)通信,尤其涉及一种检测WRAN小区中已有业务系统存在区域的方法、系统和基站。
背景技术
在WRAN系统中,为了避免对已有业务系统的干扰,需要分布式感应方法进行射频感应以检测已有业务系统是否出现。WRAN系统的分布侦测是利用多个设置于用户前端设备(Consumer Premise Equipment,CPE)和基站BS上的感应器的测量结果来联合检测已有业务系统的存在和位置。
一般的,WRAN系统把整个频段分成很多子带。一旦发现某个子带被已有业务系统占有,WRAN系统就退出这个子带或者调整该子带上的传输方式,使得WRAN不会干扰已有业务系统。
现有技术中,主要有如下两种确定已有业务系统存在区域的方法。
方法一:联合方法。
方法一的实现原理为:根据单个CPE上报的本地感应器在某个子带上的侦测结果,确定单个PIT(Potential Incumbent Transmitter)区域;将WRAN小区内全部CPE确定出的PIT区域的联合作为WRAN小区中的PIT区域。例如:以上报反馈数据di=1(表示侦测到已有业务系统发射机)的CPE为圆心,以设定的长度为半径画出若干个圆,由这些圆的联合区域确定出WRAN小区中的PIT区域。再由PIT区域确定出保护区域,如图1所示,为PIT区域和保护区域的关系示意图,假设已有业务发射机的最大作用距离为Rs,则半径为Rs的圆的圆心沿PIT区域边界移动,移动圆的踪迹的联合就构成了保护区域。这种联合方法的复杂度很低,而且漏判概率也很小。但是,这种方法的空间效率 比较低,得出的PIT区域和保护区域与WRAN实际区域相比太大。
方法二:三星(Samsung)方法。
方法二的实现原理为:在WRAN小区中采用多数原则来判定其是否在某一个子带上存在已有业务系统发射机。假设小区内共有Q个CPE。每一个CPE根据其感应器的侦测结果作出是否侦测到某一子带上已有业务系统发射机的判决。每个CPE把判断比特Bi发送给BS。在BS侧,分析全部CPE的判断结果,得出最后的判决结果。具体判断方法为:
如果 则判定小区内该子带上存在已有业务系统发射机;否则,判定该小区域内不存在已有业务系统发射机。计算式中的Tg为一个预设的门限值。如果判决结果为某一已有业务系统发射机在使用当前子带时,整个小区或扇区将不使用这个子带。实质上,整个小区或扇区是作为保护区的,这将导致很低的空间资源复用效率。
还有一种改进的Samsung方法,将WRAN小区内的CPE划分为多个簇,根据上述判断方法,当判决结果为某个簇范围内检测到已有业务系统发射机时,仅把该簇的总覆盖范围作为PIT区域。该方法的系统容量有所提高,但该方法也存在浪费系统空间资源的缺点。
发明内容
本发明提供一种检测已有业务系统存在区域的方法、系统和基站,用以解决现有技术中确定出的PIT区域覆盖范围过大导致空间资源利用效率较低的问题。
为解决上述问题,本发明提供如下技术方案:
一种检测已有业务系统存在区域的方法,包括如下步骤:
将WRAN小区分割成若干个子区域θ,每一个子区域θ由至少一个感应器的探测区域覆盖;
获取所述感应器分别在各子带上是否检测到已有业务系统存在的检测结果信息;
根据所述检测结果信息,采用贝叶斯判断准则分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ,具体为:在贝叶斯判断准则中通过预设的代价参数和概率参数来分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ,其中,对于其中一个待确定的目标子带,所述通过预设的代价参数和概率参数来确定出该目标子带上的已有业务系统存在区域是否包含某一个子区域θ的条件为:
式中,d为根据各感应器分别上报的所述目标子带上是否存在已有业务系统的检测结果形成的检测结果矢量;
H0(θ)为子区域θ内不存在已有业务系统发射机的集合;
H1(θ)为子区域θ内存在已有业务系统发射机的集合;
P(d,H0(θ)),表示子区域θ内没有已有业务系统发射机,该区域内相关的用户前端设备CPE上报的结果矢量为d的概率;
P(d,H1(θ)),表示子区域θ存在已有业务系统发射机,而该区域内相关的CPE上报的结果矢量为d的概率;
Cij为预设的代价参数;
根据上式得出i*(θ)=1时,判决对应的子区域θ为所述目标子带上的已有业务系统存在区域;当i*(θ)=0时,判决对应的子区域θ为在所述目标子带上的没有已有业务系统存在的区域。
所述Cij代价参数为一个2行2列代价矩阵,包括如下四个参数:
C00:表示子区域θ内没有已有业务系统发射机,CPE上报检测结果为没有检测到已有业务系统存在的代价值;
C01:表示子区域θ内存在已有业务系统发射机,CPE上报检测结果为没有检测到已有业务系统存在的代价值;
C10:表示子区域θ内没有已有业务系统发射机,CPE上报检测结果为检测到已有业务系统存在的代价值;
C11:表示子区域θ内存在已有系统业务发射机,CPE上报检测结果为检测到已有业务系统存在的代价值;
其中设定的C01参数值应大于其它三个参数值。
根据本发明的上述方法,当C00<C01,C11<C10时,
根据本发明的上述方法,如果各CPE上报的检测结果互不相关,则所述P(d,H0(θ))和P(d,H1(θ))通过下式获得:
式中,P(H0(θ))表示子区域θ内没有已有业务系统发射机的概率;
P(di=0|H0(θ))表示在子区域θ内没有已有业务系统发射机的条件下,在该子区域θ内第i个CPE上报di=0表示没有检测到已有业务系统发射机的概率;
P(di=1|H0(θ))表示在子区域θ内没有已有业务系统发射机的条件下,在该子区域θ内第i个CPE上报di=1表示检测到已有业务系统发射机的概率;
P(H1(θ))表示子区域θ内存在已有业务系统发射机的概率;
P(di=0|H1(θ))表示在子区域θ内存在已有业务系统发射机的条件下,在该子区域θ内第i个CPE上报di=0表示没有检测到已有业务系统发射机的概率;
P(di=1|H1(θ))表示在子区域θ内存在已有业务系统发射机的条件下,在该子区域θ内第i个CPE上报di=1表示检测到已有业务系统发射机的概率;
式中,Sθ,0为子区域θ内上报di=0的CPE集合;Sθ,1为子区域θ内上报di=1的CPE集合。
假设已有业务系统发射机在小区的分布服从泊松分布时,则上述公式中各项的具体计算如下:
上述各式中,PF,i=P(di=1|H0(Ai)),表示第i个CPE上的感应器的探测区域Ai内不存在已有业务系统发射机的条件下,上报di=1的虚警概率,为一个 预设值;
PD,i(Ai/θ)表示区域Ai/θ存在已有业务系统发射机条件下,检测到已有业务系统发射机的概率;
PD,i (1)表示确定一个已有业务系统发射机存在区域Ai时,检测到该已有业务系统发射机的概率。
所述方法中,当一个子区域θ仅被一个感应器的探测区域覆盖且该感应器在该子带上检测到已有业务系统,则确定该子区域θ为对应子带上的已有业务系统存在区域。
所述方法中,当确定出对应子区域θ为一个子带上的已有业务系统存在区域时,以已有业务系统发射机的最大作用距离为半径、圆心沿所述子区域θ的边界移动的圆的踪迹构成对应的保护区域;在所述保护区域中,使WRAN系统的信号强度低于设定的门限。
所述方法中,所述感应器设置在用户前端设备上,并通过所述用户前端设备将检测结果信息发送给所述基站,所述基站根据所述检测结果信息,采用贝叶斯判断准则分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ。
在检测结果的发送过程中,所述用户前端设备先根据感应器的检测结果信息生成测量报告,再将所述测量报告上报给所述基站,所述基站从所述测量报告中获取所述检测结果信息。
进一步,所述用户前端设备将所述测量报告携带在测量上报消息中上报给基站。
进一步,所述用户前端设备根据所述基站发送的测量请求消息执行检测并上报所述测量上报消息。
其中,所述测量请求消息中携带需要检测的子带的标识信息。所述测量报告中携带被检测到存在已有业务系统的对应子带的标识信息。
所述方法中,根据所述感应器的位置信息划分所述子区域θ,并使相邻子区域θ之间互不相交。
基于同一技术构思,本发明还提供一种检测已有业务系统存在区域的系统,包括基站和感应器,所述感应器位于WRAN小区中,用于分别检测各子带上是否存在已有业务系统,所述基站包括:
获取单元,用于获取所述感应器的检测结果信息;
判决单元,用于根据所述检测结果信息,采用贝叶斯判断准则分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ,每一个子区域θ由至少一个感应器的探测区域覆盖,具体为:在贝叶斯判断准则中通过预设的代价参数和概率参数来分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ,其中,对于其中一个待确定的目标子带,所述通过预设的代价参数和概率参数来确定出该目标子带上的已有业务系统存在区域是否包含某一个子区域θ的条件为:
式中,d为根据各感应器分别上报的所述目标子带上是否存在已有业务系统的检测结果形成的检测结果矢量;
H0(θ)为子区域θ内不存在已有业务系统发射机的集合;
H1(θ)为子区域θ内存在已有业务系统发射机的集合;
P(d,H0(θ)),表示子区域θ内没有已有业务系统发射机,该区域内相关的用户前端设备CPE上报的结果矢量为d的概率;
P(d,H1(θ)),表示子区域θ存在已有业务系统发射机,而该区域内相关的CPE上报的结果矢量为d的概率;
Cij为预设的代价参数;
根据上式得出i*(θ)=1时,判决对应的子区域θ为所述目标子带上的已有业务系统存在区域;当i*(θ)=0时,判决对应的子区域θ为在所述目标子带上没有已有业务系统存在的区域。
进一步,所述基站还包括:
存储单元,用于存储所述感应器的位置信息;
划分单元,用于根据所述感应器的位置信息划分所述子区域θ。
其中,所述感应器设置在用户前端设备或所述基站上。当所述感应器设置在用户前端设备时,所述用户前端设备无线连接所述基站,并将设置在本地的感应器的测量结果发送给所述基站。
本发明还提供上述系统中使用的基站。
本发明有益效果如下:
本发明技术方案与现有技术中的联合方法相比,通过将WRAN小区划分为若干个子区域θ,然后根据各感应器的检测结果信息,采用贝叶斯判断准则分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ,从而缩小了各子带上已有业务系统存在区域的范围,因此减少了PIT区域的冗余,提高了WRAN小区空间资源的利用率;进一步提高了基站的可用平均子带数。
附图说明
图1为PIT区域和保护区域的示意图;
图2为感应器探测区域示意图;
图3为两个感应器探测区域发生重叠示意;
图4(a)基站系统初始化流程图;
图4(b)为本发明实施例提供的基于区域方法的检测已有业务系统存在区域的方法主要流程图;
图4(c)为由PIT区域得到保护区域流程图;
图5为采用联合方法得到PIT区域示意图;
图6为采用本发明实施例提供的基于区域方法得到的PIT区域示意图;
图7显示采用联合方法和区域方法、虚警概率为0.01时PIT区域比率与CPE密度关系曲线;
图8显示采用联合方法和区域方法、虚警概率为0.01时漏测概率与CPE密度关系曲线;
图9显示采用联合方法和区域方法、虚警概率为0.1时PIT区域比率与CPE密度关系曲线;
图10显示采用联合方法和区域方法、虚警概率为0.1时漏测概率与CPE密度关系曲线;
图11显示采用联合方法和区域方法时漏测概率与λ估计值的关系曲线;
图12显示采用联合方法和区域方法时PIT区域比率与λ估计值的关系曲线;
图13显示采用联合方法、区域方法和三星方法时PIT区域比率与CPE密度关系曲线;
图14为本发明实施例提供的基于区域方法得到的CPE可工作区域示意图;
图15位本发明实施例中,CPE将设置在本地的感应器的检测结果上报给BS的流程示意图;
图16为本发明实施例提供的检测已有业务系统存在区域的系统主要结构示意图,其中包括基站和感应器。
具体实施方式
本发明为解决现有技术存在的问题,提供如下技术构思:根据感应器在WRAN小区中的位置信息,将WRAN小区分割成一系列尽可能不相交的子区域θ,其中每一个子区域θ由至少一个感应器的探测区域覆盖,然后根据感应器在各子带上是否检测到已有业务系统发射机存在的检测结果,分别确定出每一个子带上已有业务系统的存在区域所包含的子区域θ,最后针对每一个子带确定出相应的保护区域。
在具体应用中,将每一个子带存在已有业务系统发射机的区域定义为PIT区域(Potential Incumbent Transmitter,已有业务系统发射机存在的潜在区域),即PIT区域为可能存在已有业务系统发射机的区域。根据PIT区域生成对应的保护区域(Protection Region),即已有业务系统接收机可能存在的区域,对于保护区域,WRAN系统的信号强度必须低于给定的门限。
PIT区域和保护区域的关系示意图如图1所示,假设给定已有业务发射机的最大作用距离(Rs),半径为Rs的圆的圆心沿PIT区域边界移动,移动圆的踪迹的联合就构成了保护区域。
一种获得PIT区域的方法是定位已有业务系统发射机。如果能够定位已有业务系统发射机的具体位置,就可以确定PIT区域(区域的面积和估计误差的 方差成比例)以及保护区域。但是在目标(已有业务系统发射机)数量未知且没有唯一标识(with unique identity)的情形下,定位目标是相当困难的。因此,本发明实施例提出一种基于区域的射频(RF)侦测方法。
由于保护区域很容易从PIT区域得到,下面重点描述如何确定PIT区域。以下描述一个子带内的检测方法,并以感应器设置在CPE上为例进行说明。
为描述方便,定义如下参数:
Ai:表示第i个感应器Si的探测区域。感应器设置于CPE或基站BS上,感应器的探测区域是指感应器可以探测到已有业务系统发射机的区域。
RD:感应器探测半径。它指感应器的最大探测范围,并假定探测区域Ai为圆。
以上两个参数定义了感应器的探测能力,如图2所示。
di:第i个感应器Si的反馈数据。di=0表示Ai内未探测到已有业务系统发射机,di=1表示Ai内探测到一个或一些已有业务发射机。
d:所有感应器的判决矢量{di}。
θ:一个特定连续的区域,由一组感应器的探测范围覆盖。
Sθ,0:Sθ,0={si:di=0,si∈Sθ}表示Sθ的一个子集,是反馈值为di=0的感应器集合。
Sθ,1:Sθ,1={si:di=1,si∈Sθ}表示Sθ的一个子集,是反馈值为di=1的感应器集合。
H0(θ)={区域θ内不存在已有业务系统发射机}。
H1(θ)={区域θ内存在已有业务系统发射机}。
对于每个感应器Si,定义:
检测概率(探测区域在区域θ内的感应器):
PD,i(θ)=P(di=1|H1(θ)), 虚警概率:
PF,i=P(di=1|H0(Ai))
且假设:
1、已有业务系统发射机(IT)分布为泊松分布,也就是在探测区域内每个IT的存在性是独立同分布的贝努力试验(i.i.d.Bernoulli)。对于区域θ,期望的IT的个数为λ(θ)=λ0|θ|,|θ|=区域θ面积。因此在区域θ不存在IT的概率是
P(H0(θ))=e-λ(θ),反之存在一些IT概率是P(H1(θ))=1-e-λ(θ)。
2、假设感应器探测过程可由一个Bernoulli试验来模拟。包括:
(1)特定IT被感应器发现的概率与这个IT在感应器探测区域内的具体位置不相关。
(2)若至少有一个IT被发现,则di=1,否则,di=0。
本发明实施例由感应器的反馈来确定PIT区域。如果区域θ仅仅被一个CPE的探测区域覆盖,那么θ是否属于PIT区域就由这个CPE的反馈结果完全决定。但是当多个感应器相隔很近,它们的探测区域就可能发生重叠,需要分析不同感应器的探测结果来决定重叠区域是否属于PIT区域。如图3所示,假设第一个感应器S1返回判决d1=1,而第二个感应器S2返回d2=0。如何确定IT在重叠区域内的存在性是一个需要解决的问题。
当采用现有技术中的联合方法时,由所有感应器信息确定的PIT域是全部单个CPE判定的PIT区域的联合。例如:PIT域由反馈数据di=1的感应器为中心的圆的联合。这种方法的复杂度很低,而且漏判概率也很小。但是,联合 方法的空间效率比较低,得出的PIT区域或保护区域和WRAN实际区域相比太大。
为此,本发明实施例提出如下基于区域的贝叶斯数据分析方法,以提高了空间效率,其漏错判概率仅增加很小。
根据贝叶斯判决准则,定义:
式(1a)中,d为根据CPE上报的检测结果信息形成的检测结果矢量;
H0(θ)为子区域θ内不存在已有业务系统发射机的集合;
H1(θ)为子区域θ内存在已有业务系统发射机的集合;
P(d,H0(θ)),表示子区域θ内没有已有业务发射机,该区域内相关的CPE上报的结果矢量为d的概率;
P(d,H1(θ)),表示子区域θ存在已有业务发射机,而该区域内相关的CPE上报的结果矢量为d的概率;
Cij是Hj(θ)为真情况下判定为Hi(θ)的代价值,C是代价矩阵,例如:
C00:表示子区域θ内没有已有业务发射机,CPE上报检测结果为没有检测到已有业务系统存在的代价值;
C01:表示子区域θ内存在已有业务发射机,CPE上报检测结果为没有检测到已有业务系统存在的代价值;
C10:表示子区域θ内没有已有业务发射机,CPE上报检测结果为检测到已有业务系统存在的代价值;
C11:表示子区域θ内存在已有业务发射机,CPE上报检测结果为检测到已有业务系统存在的代价值;
其中设定的C01参数值应大于其它三个参数值,在上例中,设C01=10,表示由于区域θ中存在已有业务系统发射机,而CPE上报检测结果为没有检测 到已有业务系统存在,产生误判对已有业务系统造成了干扰。
而当区域θ中没有已有业务系统发射机,误判一个子带被已有业务系统占用时,只是在该区域θ损失一个子带,代价较小,因此,在上例中,假设C10=C11=1。
根据上式得出i*(θ)=1时,判决对应的子区域θ为已有业务系统存在的区域;当i*(θ)=0时,判决对应的子区域θ为没有已有业务系统存在的区域。
一般来说,当C00<C01,C11<C10时,那么式(1a)就等价于如下判决准则:
因此,该方法等效于由似然率和代价矩阵决定的门限测试。
为了计算式(1b)中的i*(θ),需要首先计算P(d,H0(θ))和P(d,H1(θ))。为简化起见,假设P(di|Hj(θ))中条件独立,即各CPE上报的检测结果互不相关,则所述P(d,H0(θ))和P(d,H1(θ))可以通过下式获得:
式中,P(H0(θ))表示子区域θ内没有已有业务系统发射机的概率;
P(di=0|H0(θ))表示在子区域θ内没有已有业务系统发射机的条件下,在该子区域θ内第i个CPE上报di=0表示没有检测到已有业务系统发射机的概率;
P(di=1|H0(θ))表示在子区域θ内没有已有业务系统发射机的条件下,在该子区域θ内第i个CPE上报di=1表示检测到已有业务系统发射机的概率;
P(H1(θ))表示子区域θ内存在已有业务系统发射机的概率;
P(di=0|H1(θ))表示在子区域θ内存在已有业务系统发射机的条件下,在该子区域θ内第i个CPE上报di=0表示没有检测到已有业务系统发射机的概率;
P(di=1|H1(θ))表示在子区域θ内存在已有业务系统发射机的条件下,在该子区域θ内第i个CPE上报di=1表示检测到已有业务系统发射机的概率;
式中,Sθ,0为子区域θ内上报di=0的CPE集合(与设置于CPE上的感应器相对应);Sθ,1为子区域θ内上报di=1的CPE集合。
假设已有业务系统发射机在小区的分布服从泊松分布时,则上述公式(2)中各项的具体计算如下:
P(di=0|H1(θ))=1-PD,i(θ) (5)
P(di=1|H1(θ))=PD,i(θ) (6)
基于P(di|Hj(θ))中条件独立,有:
上述各式中,PF,i=P(di=1|H0(Ai)),表示第i个CPE上的感应器的探测区域Ai内不存在已有业务系统发射机的条件下,上报di=1的虚警概率,为一个预设值;
PD,i(Ai/θ)表示区域Ai/θ存在已有业务系统发射机条件下,检测到已有业务系统发射机的概率;
表示确定一个已有业务系统发射机存在区域Ai时,检测到该已有业务系统发射机的概率。
综上所述,本发明实施例提供的确定PIT区域的方法如下:
1、将整个区域分割成多个子区域θ={θk},K为正整数,并且每个子区域θk恰由一个感应器子集Sθk的探测区域覆盖;
2、对每个子区域θk,基于一组预设参数λ、PF,i、Ai和子区域θk的 面积和来自各CPE的反馈信息,按照上述各式计算出i*(θk);
3、PIT区域为θPIT=∪{θk:i*(θk)=1},即WRAN小区中,最后确定出的PIT区域为i*(θk)=1对应的各子区域θk的并集。
图4(a)、图4(b)和图4(c)分别描述了采用本发明实施例上述方法时基站系统初始化流程、确定PIT区域流程以及获得保护区域流程。
其中,基站系统初始化流程包括:
步骤S11、基站从数据库中获取各CPE的位置信息,划分出若干个子区域θ;
步骤S13、基站确定出
步骤S14、存储上述原始系统参数。
确定PIT区域流程包括:
步骤S21、获取原始系统参数;
步骤S22、获取各CPE反馈的检测结果矢量d;
步骤S23、按照上述公式(1a)对各子区域θ计算出i*(θ);
步骤S24、确定PIT区域,即:θPIT=∪{θk:i*(θk)=1};
步骤S25、输出确定出的PIT区域信息。
保护区域确定流程包括:
步骤S31、获取确定出的PIT区域信息θPIT和已有业务系统发射机的最大作用距离RS;
步骤S32、根据PIT区域确定出保护区域,例如,按下式确定出保护区域θPR:
步骤S33、输出保护区域θPR。
下面以一个具体的仿真实例来说明采用本发明实施例所述方法和现有技术方法所确定出的PIT区域的差异。
图5和图6分别显示出采用联合方法和本发明实施例提出的基于区域的数据分析方法所计算出的PIT区域。图中空圆圈用来标识向BS报告di=0的CPE,中间带“十”字的圆圈表示向BS上报di=1的CPE。图5阴影区域为采用联合方法确定出的PIT区域,由于已有业务系统发射机位置的不确定性造成没有已有业务系统发射机的PIT区域成为冗余。由图5、图6可知,两种方法都可以检测到所有的IT,但采用联合方法时PIT区域面积较大,降低了空间效率;采用本发明实施例提出的区域方法得到的PIT区域相对于总的面积却减小了10倍。
采用本发明实施例方法计算出的PIT区域大小与CPE的密度有关。图7和图8显示出了联合方法和本发明实施例基于区域方法在不同CPE密度下的性能比较。假设每个子带的虚警概率PF,i=0.01。由图7、图8可以看出:本发明实施例提出的区域方法漏判概率增加很少,而冗余PIT区域明显减少,因此资源可以更有效利用。而且,当CPE密度增加时,本发明实施例提供的区域方法获得的PIT区域的面积反而减小;当CPE密度很高时,IT的位置就可以粗略确定。
图9和图10与图7和图8相似,只是每个子带的虚警不同PF,i=0.1。对比两组图可知,当虚警增加时,两种方法的PIT区域面积都会增加,而本发明实施例提出的方法的稳定性更好。
在上述仿真中,将区域内的已有业务发射机密度假设为一个常量λ0,然而实际中很难给出λ0的精确值,只能给出一个粗略估计。在图11和图12中,垂直的虚线表示实际区域中λ0的位置,X轴表示在方法中使用的λ0估计值。从这两个图可以发现,在很大范围值内λ对PIT区域相对总面积的比率以及漏测概率的影响是很小的(10-2到0.5)。因此,本发明实施例提出的区域方法在错误估计λ0值时在一个数量级内是稳定的,并且低估情况的稳定性高于高估情 况。
图13是在相同的漏检概率下采用本发明实施例区域方法、联合算未能与Samsung方法时PIT区域相对总面积的比率与CPE密度的关系曲线对照图。由图可知,采用本发明实施例的区域方法可以获得较小的PIT区域。
除了PIT区域比例,WRAN小区容量是另一个RF侦测方法的直接性能指标。小区容量定义为小区内CPE总的吞吐量。假设每个子带的吞吐量为确定的常数C,则小区容量可以等效地看作为BS可用的子带数目。为保证方法性能对比的公平性,应该为所有方法预设相同地漏检概率来比较基站平均可用子带。比较场景假设如下:
(1)120度基站及CPE扇区天线,天线方向图前后比Gdiff=16dB。
(2)小区半径33km。分成三个扇区,每个扇区有10个CPE簇,且每个簇为半径3km的圆,簇圆心均匀分布在扇区内。在每个簇内均匀分布100个CPE。
CPE和BS需要的最小接收功率PRmin要比WRAN保护区域的最大信号允许功率Pth大3dB,并且小区路径损耗指数为p=3。
(4)PF,i=0.1(虚警概率,定义为PF,i=P(di=1|H0(Ai)),表示没有已有业务系统发射机但是却检测到已有业务系统发射机存在的概率),Pmiss(漏检概率,表示存在已有业务系统发射机,却没有检测到的概率)≈0.15。簇中存在IT的概率为0.5。
使用簇的CPE分布的目的是模拟实际WRAN环境,一个WRAN小区往往覆盖了一片包含了数个村庄或若干簇居民区的农村或者偏远区域。
对于每个子带,我们定义CPE可工作区域为CPE能够不干扰已有业务系统的发射和接收信号的区域。在频分双工(FDD)和时分双工(TDD)系统中,CPE可工作区域的计算方法稍有不同:
FDD系统中CPE使用不同的子带发射和接收信号,下行子带的可工作区域即为可接收信号的区域。由于PRmin>Pth,CPE的可工作区域的半径D应小 于基站到最近保护区的距离Dpro。D可由下式给出:
TDD系统中CPE使用同一个子带发射和接收信号,因此可工作区域是CPE的可接收区域(半径Drr)和可发射区域(半径Dtr)的交集。Drr的计算方法同FDD系统,而可发射区域半径Dtr满足:
GFB为天线增益,指天线的前端相对天线的后端的增益比率。天线前端指的是天线的0到180的方向范围,后端指180到360度的范围。
因此:
D=min(Drr,Dtr)
图14显示了TDD系统中由基于区域方法得到的CPE可工作区域(图中弧型线所围成的区域),FDD系统与此相似。
基于前述场景假设(1)、(2)、(3)、(4),仿真比较了4种方法(本发明实施例提出的基于区域的方法,联合方法,初始的三星方法以及改进的三星方法)在FDD系统和TDD系统中的可用平均子带数。
FDD系统:
基于区域方法:32子带/基站;
联合方法:12子带/基站;
Samsung原始方法:12子带/基站;
Samsung改进方法:19子带/基站。
TDD系统:
基于区域方法:31子带/基站;
联合方法:12子带/基站;
Samsung原始方法:12子带/基站;
Samsung改进方法:18子带/基站。
从上述子带数量可知,本发明实施例提供的区域方法可以提供更多的子带给BS使用。
上述实施例中,CPE无线连接BS,感应器设置在CPE上,与CPE直接连接,通过CPE将检测结果发送给BS。具体过程如图15所示,包括如下步骤:
S41、BS向CPE发送测量请求消息,该测量请求消息中携带需要检测的子带的标识信息;
S42、CPE启动本地感应器执行检测;
这里,CPE也可以自主启动本地感应器执行检测。
S43、感应器分别检测各子带上是否存在已有业务系统并将检测结果发送给CPE;
这里,感应器不限于检测请求消息中携带的需要检测的子带。
S44、CPE根据感应器的检测结果信息生成测量报告,测量报告中携带被检测到存在已有业务系统的对应子带的标识信息;
S45、CPE将携带测量报告的相关消息发送给BS;
S46、BS接收携带测量报告的相关消息,并从测量报告中获取感应器的检测结果信息。
如果感应器设置在BS上,则直接将检测结果发送给基站。
如图16所述,本发明实施例还提供一种检测已有业务系统存在区域的系统,包括基站100和多个感应器,感应器位于WRAN小区中,可以分别设置在CPE或基站上,用于分别检测各子带上是否存在已有业务系统,例如图16所示的感应器201~感应器203,为实现本发明实施例所述的技术方案,基站100上包括:
存储单元101,用于存储所述感应器的位置信息;
划分单元102,用于根据所述感应器的位置信息划分所述子区域θ。
获取单元103,用于获取所述感应器的检测结果信息;
判决单元104,用于根据所述检测结果信息,采用贝叶斯判断准则分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ,每一个子区域θ由至少一个感应器的探测区域覆盖。
存储单元101和划分单元102也可以位于其他网络实体上,该其他网络实体将划分出的子区域θ的相关信息发送给基站。
根据所述检测结果信息,采用贝叶斯判断准则分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ的具体方法参见方法中的描述,这里不再重述。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (20)
1.一种检测已有业务系统存在区域的方法,其特征在于,包括:
将WRAN小区分割成若干个子区域θ,每一个子区域θ由至少一个感应器的探测区域覆盖;
获取所述感应器分别在各子带上是否检测到已有业务系统存在的检测结果信息;
根据所述检测结果信息,采用贝叶斯判断准则分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ,具体为:在贝叶斯判断准则中通过预设的代价参数和概率参数来分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ,其中,对于其中一个待确定的目标子带,所述通过预设的代价参数和概率参数来确定出该目标子带上的已有业务系统存在区域是否包含某一个子区域θ的条件为:
式中,d为根据各感应器分别上报的所述目标子带上是否存在已有业务系统的检测结果形成的检测结果矢量;
H0(θ)为子区域θ内不存在已有业务系统发射机的集合;
H1(θ)为子区域θ内存在已有业务系统发射机的集合;
P(d,H0(θ)),表示子区域θ内没有已有业务系统发射机,该区域内相关的用户前端设备CPE上报的结果矢量为d的概率;
P(d,H1(θ)),表示子区域θ存在已有业务系统发射机,而该区域内相关的CPE上报的结果矢量为d的概率;
Cij为预设的代价参数;
根据上式得出i*(θ)=1时,判决对应的子区域θ为所述目标子带上的已有业务系统存在区域;当i*(θ)=0时,判决对应的子区域θ为在所述目标子带上没有已有业务系统存在的区域。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述Cij代价参数为一个2行2列代价矩阵,包括如下四个参数:
C00:表示子区域θ内没有已有业务系统发射机,CPE上报检测结果为没有检测到已有业务系统存在的代价值;
C01:表示子区域θ内存在已有业务系统发射机,CPE上报检测结果为没有检测到已有业务系统存在的代价值;
C10:表示子区域θ内没有已有业务系统发射机,CPE上报检测结果为检测到已有业务系统存在的代价值;
C11:表示子区域θ内存在已有业务系统发射机,CPE上报检测结果为检测到已有业务系统存在的代价值;
其中设定的C01参数值应大于其它三个参数值。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,如果各感应器的检测结果互不相关,则所述P(d,H0(θ))和P(d,H1(θ))通过下式获得:
式中,P(H0(θ))表示子区域θ内没有已有业务系统发射机的概率;
P(di=0|H0(θ))表示在子区域θ内没有已有业务系统发射机的条件下,在该子区域θ内第i个CPE上报di=0表示没有检测到已有业务系统发射机的概率;
P(di=1|H0(θ))表示在子区域θ内没有已有业务系统发射机的条件下,在该子区域θ内第i个CPE上报di=1表示检测到已有业务系统发射机的概率;
P(H1(θ))表示子区域θ内存在已有业务系统发射机的概率;
P(di=0|H1(θ))表示在子区域θ内存在已有业务系统发射机的条件下,在该子区域θ内第i个CPE上报di=0表示没有检测到已有业务系统发射机的概率;
P(di=1|H1(θ))表示在子区域θ内存在已有业务系统发射机的条件下,在该子区域θ内第i个CPE上报di=1表示检测到已有业务系统发射机的概率;
式中,Sθ,0为子区域θ内上报di=0的CPE集合;Sθ,1为子区域θ内上报di=1的CPE集合。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,当一个子区域θ仅被一个感应器的探测区域覆盖且该感应器在该子带上检测到已有业务系统,则确定该子区域θ为对应子带上的已有业务系统存在区域。
7.如权利要求1-6任一所述的方法,其特征在于,当确定出对应子区域θ为一个子带上的已有业务系统存在区域时,以已有业务系统发射机的最大作用距离为半径、圆心沿所述子区域θ的边界移动的圆的踪迹构成对应的保护区域;在所述保护区域中,使WRAN系统的信号强度低于设定的门限。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述感应器设置在用户前端设备上,并通过所述用户前端设备将检测结果信息发送给基站,所述基站根据所述检测结果信息,采用贝叶斯判断准则分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述用户前端设备先根据感应器的检测结果信息生成测量报告,再将所述测量报告上报给所述基站,所述基站从所述测量报告中获取所述检测结果信息。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述用户前端设备将所述测量报告携带在测量上报消息中上报给所述基站。
11.如权利要求10所述的方法,其特征在于,所述用户前端设备根据所述基站发送的测量请求消息执行检测并上报所述测量上报消息。
12.如权利要求11所述的方法,其特征在于,所述测量请求消息中携带需要检测的子带的标识信息。
13.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述测量报告中携带被检测到存在已有业务系统的对应子带的标识信息。
14.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述感应器的位置信息划分所述子区域θ,并使相邻子区域θ之间互不相交。
15.一种检测已有业务系统存在区域的系统,包括基站和感应器,所述感应器位于WRAN小区中,用于分别检测各子带上是否存在已有业务系统,其特征在于,所述基站包括:
获取单元,用于获取所述感应器的检测结果信息;
判决单元,用于根据所述检测结果信息,采用贝叶斯判断准则分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ,每一个子区域θ由至少一个感应器的探测区域覆盖,具体为:在贝叶斯判断准则中通过预设的代价参数和概率参数来分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ,其中,对于其中一个待确定的目标子带,所述通过预设的代价参数和概率参数来确定出该目标子带上的已有业务系统存在区域是否包含某一个子区域θ的条件为:
式中,d为根据各感应器分别上报的所述目标子带上是否存在已有业务系统的检测结果形成的检测结果矢量;
H0(θ)为子区域θ内不存在已有业务系统发射机的集合;
H1(θ)为子区域θ内存在已有业务系统发射机的集合;
P(d,H0(θ)),表示子区域θ内没有已有业务系统发射机,该区域内相关的用户前端设备CPE上报的结果矢量为d的概率;
P(d,H1(θ)),表示子区域θ存在已有业务系统发射机,而该区域内相关的CPE上报的结果矢量为d的概率;
Cij为预设的代价参数;
根据上式得出i*(θ)=1时,判决对应的子区域θ为所述目标子带上的已有业务系统存在区域;当i*(θ)=0时,判决对应的子区域θ为在所述目标子带上没有已有业务系统存在的区域。
16.如权利要求15所述的系统,其特征在于,所述基站还包括:
存储单元,用于存储所述感应器的位置信息;
划分单元,用于根据所述感应器的位置信息划分所述子区域θ。
17.如权利要求15或16所述的系统,其特征在于,所述感应器设置在用户前端设备或所述基站上。
18.如权利要求17所述的系统,其特征在于,当所述感应器设置在用户前端设备时,所述用户前端设备无线连接所述基站,并将设置在本地的感应器的测量结果发送给所述基站。
19.一种基站,包括:
获取单元,用于获取感应器的检测结果信息;
判决单元,用于根据所述检测结果信息,采用贝叶斯判断准则分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ,每一个子区域θ由至少一个位于WRAN小区中的感应器的探测区域覆盖,具体为:在贝叶斯判断准则中通过预设的代价参数和概率参数来分别确定出各子带上的已有业务系统存在区域所包含的子区域θ,其中,对于其中一个待确定的目标子带,所述通过预设的代价参数和概率参数来确定出该目标子带上的已有业务系统存在区域是否包含某一个子区域θ的条件为:
式中,d为根据各感应器分别上报的所述目标子带上是否存在已有业务系统的检测结果形成的检测结果矢量;
H0(θ)为子区域θ内不存在已有业务系统发射机的集合;
H1(θ)为子区域θ内存在已有业务系统发射机的集合;
P(d,H0(θ)),表示子区域θ内没有已有业务系统发射机,该区域内相关的用户前端设备CPE上报的结果矢量为d的概率;
P(d,H1(θ)),表示子区域θ存在已有业务系统发射机,而该区域内相关的CPE上报的结果矢量为d的概率;
Cij为预设的代价参数;
根据上式得出i*(θ)=1时,判决对应的子区域θ为所述目标子带上的已有业务系统存在区域;当i*(θ)=0时,判决对应的子区域θ为在所述目标子带上没有已有业务系统存在的区域。
20.如权利要求19所述的基站,其特征在于,所述基站还包括:
存储单元,用于存储所述感应器的位置信息;
划分单元,用于根据所述感应器的位置信息划分所述子区域θ。
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