CN101162929B - Ofdm系统中执行空闲信道估计功能的方法和设备 - Google Patents

Ofdm系统中执行空闲信道估计功能的方法和设备 Download PDF

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Abstract

一种在多频带正交频分复用(OFDM)系统中执行的空闲信道估计CCA方法，该方法包括：在两个移动平均窗口的预定间隔的每个窗口中估计接收的信号的能量；根据使用所述两个移动平均窗口估计的能量之差来检测峰值；对检测出的峰值的数量进行累计；根据累计的峰值的数量将信道状态报告给媒体访问控制(MAC)。

Description

OFDM系统中执行空闲信道估计功能的方法和设备
本申请要求于2006年10月13日在韩国知识产权局提交的第10-2006-0099821号韩国专利申请的优先权，该申请公开于此以资参考。
技术领域
根据本发明的方法和设备涉及多频带正交频分复用(OFDM)。更具体地讲，本发明涉及一种在提供相对精确的空闲信道估计(CCA)性能的多频带OFDM系统中执行CCA功能的方法以及执行该方法的设备。
背景技术
多频带正交频分复用(OFDM)通常涉及一种每预定码元单位在多个频带的频率之间的OFDM码元跳跃并传输信号的方法，更具体地讲，涉及一种用于特定无线通信系统(诸如超宽带(UWB)系统)的调制技术。通过使用具有规则频带的所述多个频带发送数据，多频带OFDM系统可以在每单位小时发送和接收大量数据。
多频带OFDM系统提供了检测想要使用的频带当前是否被另一装置使用的空闲信道估计(CCA)功能，并且主要可分为交叉相关方法或能量检测方法。由于交叉相关方法在性能方面很好而不考虑信道，并且仅可应用于前导信号(preamble)，所以当考虑随机的CCA检测时间点时，难以检测与15个OFDM码元的预定间隔对应的4.6875μs时间的信号。
然而，由于能量检测方法对应于这样的方法，即估计接收的信号的能量并将接收的信号的能量大小与特定临界值比较，所以存在这样的优点：可简单地应用该方法而不考虑接收的信号是否对应于前导信号或净荷。当前正在进行着通过使用具有该项优点的能量检测方法来正确地确定信道状态的努力。
因此，需要一种在提供相对精确的空闲信道估计(CCA)性能的多频带OFDM系统中执行CCA功能的方法以及执行该方法的设备。
发明内容
本发明提供了一种在多频带正交频分复用(OFDM)系统中执行空闲信道估计(CCA)功能的方法和执行该方法的设备，该方法能够使用根据时间频率码(TFC)确立的至少两个移动平均窗口估计接收的信号的能量，并根据估计出的能量之差检测峰值，以便根据检测出的峰值正确地确立信道状态而不考虑信道环境。
根据本发明的一方面，提供了一种在OFDM系统中执行的CCA方法，该方法包括：在两个移动平均窗口的预定间隔的每个窗口中估计接收的信号的能量；根据使用所述两个移动平均窗口估计的能量之差来检测峰值；对检测出的峰值的数量进行累计；根据累计的峰值的数量将信道状态报告给媒体访问控制(MAC)。
根据本发明的另一方面，提供了一种在OFDM系统中的CCA设备，包括：估计单元，在两个移动平均窗口的预定间隔的每个窗口中估计接收的信号的能量；检测单元，根据使用所述两个移动平均窗口估计的能量之差来检测峰值，并对检测出的峰值的数量进行累计；报告单元，根据累计的峰值的数量将信道状态报告给MAC。
附图说明
通过下面结合附图对本发明的特定示例性实施例进行的详细描述，本发明的以上和其他方面将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1是表示根据本发明示例性实施例的提供空闲信道估计(CCA)功能的方法的流程图；
图2是表示根据本发明示例性实施例的检测峰值的原理的第一示图；
图3是表示根据本发明示例性实施例的检测峰值的原理的第二示图；
图4是表示根据本发明示例性实施例的检测峰值的原理的第三示图；
图5是表示根据本发明示例性实施例的检测峰值的原理的第四示图；
图6是表示根据本发明示例性实施例的检测峰值的原理的第五示图；
图7是表示根据本发明示例性实施例的检测峰值的原理的第六示图；
图8是表示根据本发明示例性实施例的检测峰值的原理的第七示图；
图9是表示根据本发明示例性实施例的检测峰值的原理的第八示图；
图10是表示根据本发明示例性实施例的检测峰值的原理的第九示图；
图11是表示根据本发明示例性实施例的检测峰值的原理的第十示图；
图12是表示根据本发明示例性实施例的提供CCA功能的设备的结构示图。
具体实施方式
现在将参照附图对本发明的示例性实施例进行详细的描述，其中，本发明的实施例表示在附图中，相同的标号始终表示相似的部件。以下，通过参照附图来描述示例性实施例以解释本发明。
图1是表示根据本发明示例性实施例的提供空闲信道估计(CCA)功能的方法的流程图。
如图1中所示，根据本发明示例性实施例的提供CCA功能的方法可包括：确立移动平均窗口的时间段(S110)；估计接收的信号的能量(S120)；检测峰值(S130)；累计检测出的峰值的数量(S140)；确定报告CCA的时间段(S150)；将累计的峰值的数量与预先确立的临界值进行比较(S160)；确立信道状态(S170)；报告确立的信道状态(S180)。这里，CCA功能可应用于多频带正交频分复用(OFDM)系统。
与上面的描述类似，如下对根据本发明示例性实施例的提供CCA功能的方法进行详细的描述。
首先，根据时间频率码(TFC)确立两个移动平均窗口的时间段(S110)。每个移动平均窗口具有相同的时间段，并且该时间段可根据TFC的修改而改变。
在确立的两个移动平均窗口的预定间隔中在每个窗口中估计接收的信号的能量(S120)。对于所述两个移动平均窗口中的每个移动平均窗口，可以从多个频带中的一个频带估计接收的信号的能量。
根据估计出的能量来检测峰值(S130)，并且对检测出的峰值的数量进行累计(即，计数)(S140)。具体地讲，在估计CCA期间可以检测所述峰值。
与上面的描述类似，使用根据TFC设置的至少两个移动平均窗口，参照图2至图4来描述当每一个OFDM码元单位发生跳频时检测峰值的原理，其中，在图2至图4中，检测CCA的时间段的开始点不同。
图2至图4是表示根据本发明示例性实施例的当每一个OFDM码元单位发生跳频时检测峰值的原理的示例性示图。
如图2至图4中所示，当每一个OFDM码元单位发生跳频时，确立两个移动平均窗口，并且通过使用确立的两个移动平均窗口可以从多个频带(例如，包括频带1、频带2和频带3的多个频带)中的任何一个频带(例如，频带1)估计出接收的信号的能量。根据估计出的能量可以检测出峰值，对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，从每一个OFDM码元单位的前沿或者下降沿检测峰值。
例如，本发明的检测CCA的时间段为每18个OFDM码元(即，5.625μs)，并且可分为15个OFDM码元的估计CCA的时间段(即，4.6875μs)和3个OFDM码元的报告CCA的时间段。一个OFDM码元单位的时间段，即两个移动平均窗口中的每个移动平均窗口的时间段，可对应于165个采样的时间段。在本例中，当从频带1估计接收的信号的能量时，通过每三个OFDM码元中的一个OFDM码元的时间段中传送的数据，从三个OFDM码元的预定间隔中在一个OFDM码元的时间段中检测出能量的大值。因此，在两个移动平均窗口中的每个移动平均窗口中估计出的能量在每个OFDM码元的前沿或者下降沿具有峰值。这里，峰值指示由能量的大值减去能量的小值所表示的最大值。
此外，当考虑接收的信号的时间的开始点改变的情况(如图2至图4中所示)时，估计CCA的时间段期间累计的峰值的最大数量可改变。具体地讲，在图2和图3中可以检测九个峰值，而在图4中可以检测十个峰值。
通过使用两个移动平均窗口从每一个OFDM码元单位的前沿或者下降沿检测峰值，该方法可以根据在估计CCA的时间段期间检测出的峰值来正确地确立信道状态。
以下，参照图5至图10来描述当每两个OFDM码元单位发生跳频时检测峰值的原理，其中，在图5至图10中，检测CCA的时间点不同。
图5至图10是表示根据本发明示例性实施例的当每两个OFDM码元单位发生跳频时检测峰值的原理的示图。
如图5至图10中所示，确立两个移动平均窗口，并且通过使用确立的两个移动平均窗口可以从多个频带(例如，包括频带1、频带2和频带3的多个频带)中的任何一个频带(例如，频带1)估计出接收的信号的能量。根据估计出的能量可以检测出峰值，对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，从每一个OFDM码元单位的前沿或者下降沿检测峰值。
例如，由于每两个OFDM码元单位发生跳频，所以本发明可确立两个OFDM码元单位，即两个移动平均窗口，并且确立的两个移动平均窗口中的每个移动平均窗口的时间段可对应于330个采样的时间段。在本例中，当从频带1估计接收的信号的能量时，通过每六个OFDM码元中的两个OFDM码元的时间段中传送的数据，从六个OFDM码元的预定间隔中在两个OFDM码元的时间段中检测出能量的大值。因此，在两个移动平均窗口中的每个移动平均窗口中估计出的能量在两个OFDM码元中的各OFDM码元的前沿或者下降沿具有峰值。这里，峰值也指示由能量的大值减去能量的小值所表示的最大值。
此外，当考虑检测CCA的时间的开始点改变的情况时，在估计CCA的时间段期间累计的峰值的最大数量可改变。具体地讲，在图5和图10中可以检测五个峰值，而在图6至图9中可以检测四个峰值。
以下，参照图11来描述当不发生跳频时检测峰值的原理。
图11是表示根据本发明示例性实施例的检测峰值的原理的第十示图。
如图11中所示，当频率不跳变时，确立两个移动平均窗口，并且通过使用确立的两个移动平均窗口可以估计出接收的信号的能量。根据估计出的能量可以检测出峰值，对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，从每一个OFDM码元单位的前沿或者下降沿检测峰值。具体地讲，通过使用每个OFDM码元单位存在的保护间隔(GI)(例如，32个采样的时间段)可以检测峰值。
例如，由于每两个OFDM码元不发生跳频，所以当前的两个移动平均窗口可被确立以具有先前确立的时间段，并且由于OFDM码元连续地产生，所以两个移动平均窗口的时间段可对应于64个采样的时间段。
此外，在图2中，在累计检测的峰值的数量之后，确定是否已开始报告CCA的时间段(S150)。具体地讲，可以确定，根据本发明示例性实施例的用于检测峰值的15个OFDM码元单位的估计CCA的时间段(即，4.6875μs)已过去。
可以将累计的峰值的数量与预先确立的临界值进行比较(S160)，作为比较的结果，可以确立信道状态(S170)。具体地讲，当累计的峰值的数量大于预先确立的临界值时，可确立信道状态为忙，即信道当前被另一装置使用(S171)。此外，当累计的峰值的数量小于或等于预先确立的临界值时，可确立信道状态为不忙，即信道当前没有被另一装置使用(S172)。这里，所述临界值小于最大累计的峰值的最大数量，并且可根据TFC而变化。
然后，确立的信道状态可被报告给MAC(S180)。具体地讲，当累计的峰值的数量大于预先确立的临界值时，可将信道状态(CCA_STATUS)值确立为1以表示信道被使用，并将该信道状态值报告给MAC。此外，当累计的峰值的数量小于或等于预先确立的临界值时，可将CCA_STATUS值确立为0以表示信道未被使用，并将该信道状态值报告给MAC。
通过使用两个移动平均窗口在确立的检测CCA的时间段期间产生最大数量的峰值，本发明能够更精确、更稳定地提供CCA功能。以下，参照图12来描述根据本发明示例性实施例的提供CCA功能的设备。
图12是表示根据本发明示例性实施例的CCA设备1200的结构示图。
如图12中所示，根据本发明示例性实施例的CCA设备1200可包括：估计单元110，用于估计接收的信号的能量；检测单元120，用于检测峰值；确定单元130，用于确定报告CCA的时间段；比较单元140，用于将累计的峰值的数量与临界值进行比较；确立单元150，用于确立信道状态；报告单元160，用于报告确立的信道状态。
与上面的描述类似，下面对根据本发明示例性实施例的提供CCA功能的设备进行详细的描述。
首先，根据与基于频率跳变的码元的数量的间隔有关的TFC确立至少两个移动平均窗口。所述移动平均窗口彼此具有相同的时间段，并且该时间段可根据TFC而改变。
估计单元110可通过使用确立的两个移动平均窗口在每个窗口中估计接收的信号的能量，并且检测单元120可根据估计出的能量之差来检测峰值，并累计检测出的峰值的数量。
这里，估计单元110可通过使用确立的移动平均窗口在每个窗口中估计接收的信号的能量，并从多个频带中的任何一个频带估计接收的信号的能量。
在累计了检测出的峰值的数量之后，确定单元130可确定报告CCA的时间段，比较单元140可在报告CCA的时间段期间将累计的峰值的数量与预先确立的临界值(K)进行比较。
作为比较的结果，确立单元150可确立信道状态是否为忙，并且报告单元160可将确立的信道状态报告给MAC。具体地讲，报告单元160可通过以下方式将CCA_STATUS值报告给MAC：当累计的峰值的数量大于预先确立的临界值时，确立CCA_STATUS值为1以表示信道状态为忙，即信道被另一装置使用。
相反，报告单元160可通过以下方式将CCA_STATUS值报告给MAC：当累计的峰值的数量小于或等于预先确立的临界值时，确立CCA_STATUS值为0以表示信道状态为不忙，即信道没有被另一装置使用。
根据本发明上述实施例的在多频带OFDM系统中执行CCA功能的方法和执行该方法的设备可被记录在计算机可读介质上，该计算机可读介质上包括由计算机执行的用于实现各种操作的程序指令。所述介质可包括(单独包括或着与程序指令一起包括)：数据文件、数据结构等。介质和程序指令可以是为了本发明的目的特别设计和构造的介质和程序指令，或者可以是计算机软件领域技术人员公知和可用的介质和程序指令。计算机可读介质的例子包括：磁介质，诸如硬盘、软盘和磁带；光学介质，诸如CD ROM盘和DVD；磁光介质，诸如光盘；和为存储和执行程序指令而特别构造的硬件装置，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等。程序指令的例子包括：机器码，诸如由编译器产生的机器码；包含可以使用解释器由计算机执行的高级码的文件。为了执行本发明的上述实施例的操作，可以将所述硬件装置构造为用作一个或多个软件模块。
类似于上面的描述，根据本发明示例性实施例的在多频带OFDM系统中执行CCA功能的方法和执行该方法的设备具有这样的效果：通过使用根据TFC确立的至少两个移动平均窗口估计接收的信号的能量并根据估计出的能量之差检测峰值，能够根据检测出的峰值正确地确立信道状态而不考虑信道环境。
虽然已表示和描述了本发明的一些示例性实施例，但本发明不限于所描述的示例性实施例。相反，本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些示例性实施例进行修改。

Claims (15)

1.一种在OFDM系统中执行的空闲信道估计(CCA)方法，该方法包括：
根据时间频率码确立两个移动平均窗口的时间段，其中，所述两个移动平均窗口中的每个移动平均窗口具有相同的时间段，并且所述时间段可根据时间频率码的修改而改变；
在两个移动平均窗口的第一窗口中估计接收的信号的第一能量，并在所述两个移动平均窗口的第二窗口中估计第二能量；
根据第一能量和第二能量之差检测峰值，并对检测出的峰值的数量进行计数，其中，峰值指示由能量的大值减去能量的小值所表示的最大值；
在对检测出的峰值的数量进行计数之后，确定报告CCA的时间段是否已开始；
如果报告CCA的时间段已开始，则将对峰值计数得到的数量与预定的临界值进行比较；
根据比较的结果确立信道状态，其中，当对峰值计数得到的数量大于所述预定的临界值时，将信道状态确立为忙，当对峰值计数得到的数量小于或等于所述预定的临界值时，将信道状态确立为不忙；
将信道状态报告给媒体访问控制(MAC)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述OFDM系统对应于使用多个频带的多频带OFDM系统，所述多个频带包括用于各信道的三个频带。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述OFDM系统在多个频带之间每至少一个OFDM码元单位进行跳频。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述报告CCA的时间段每18个OFDM码元重复一次，并对应于用于向MAC报告信道状态的至少一个OFDM码元的时间段。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述预定的临界值小于对峰值计数得到的数量的最大值，并根据时间频率码而确立。
6.如权利要求1所述的方法，其中，如果多个频带用于各信道，则所述两个移动平均窗口被应用于所述多个频带中的任何一个频带。
7.如权利要求1所述的方法，其中，如果多个频带用于各信道，则所述两个移动平均窗口中的每个移动平均窗口的时间段等于用于跳频的至少一个OFDM码元单位的时间段。
8.如权利要求1所述的方法，其中，如果单一频带用于各信道，则所述两个移动平均窗口的时间段等于64个采样单位的时间段。
9.一种在OFDM系统中的空闲信道估计(CCA)设备，包括：
估计单元，在两个移动平均窗口的第一窗口中估计接收的信号的第一能量，并在所述两个移动平均窗口的第二窗口中估计第二能量，其中，根据时间频率码确立两个移动平均窗口的时间段，所述两个移动平均窗口中的每个移动平均窗口具有相同的时间段，并且所述时间段可根据时间频率码的修改而改变；
检测单元，根据第一能量和第二能量之差检测峰值，并对检测出的峰值的数量进行计数，其中，峰值指示由能量的大值减去能量的小值所表示的最大值；
确定单元，在对检测出的峰值的数量进行计数之后，确定报告CCA的时间段是否已开始；
比较单元，如果报告CCA的时间段已开始，则将对峰值计数得到的数量与预定的临界值进行比较；
确立单元，根据比较的结果确立信道状态，其中，当对峰值计数得到的数量大于所述预定的临界值时，将信道状态确立为忙，当对峰值计数得到的数量小于或等于所述预定的临界值时，将信道状态确立为不忙；
报告单元，将信道状态报告给媒体访问控制(MAC)。
10.如权利要求9所述的空闲信道估计设备，其中，所述OFDM系统对应于使用多个频带的多频带OFDM系统，所述多个频带包括用于各信道的三个频带。
11.如权利要求9所述的空闲信道估计设备，其中，所述报告CCA的时间段每18个OFDM码元重复一次，并对应于用于向MAC报告信道状态的至少一个OFDM码元的时间段。
12.如权利要求9所述的空闲信道估计设备，其中，所述预定的临界值小于对峰值计数得到的数量的最大值，并根据时间频率码而确立。
13.如权利要求9所述的空闲信道估计设备，其中，如果多个频带用于各信道，则所述两个移动平均窗口被应用于所述多个频带中的任何一个频带。
14.如权利要求9所述的空闲信道估计设备，其中，如果多个频带用于各信道，则所述两个移动平均窗口中的每个移动平均窗口的时间段等于用于跳频的至少一个OFDM码元单位的时间段。
15.如权利要求9所述的空闲信道估计设备，其中，如果单一频带用于各信道，则所述移动平均窗口的时间段等于64个采样单位的时间段。
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