CN101558615A - 用于周期性间歇干扰的预测性感测的方法和系统 - Google Patents

用于周期性间歇干扰的预测性感测的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种对周期性间歇干扰(PII)进行预测性感测的方法(10或40)或系统(200)可以包括：测量(12)用于PII指示的信道上的能量，确定(14)信道当前是否处于PII开启循环，以及，将空闲信道评估阈值调整(16)至用于改善PII开启循环的灵敏度的新阈值。如果信道上的当前能量水平低于新阈值，并且如果先前开启能量特性暗示当前能量水平将在预定的最小时间段内保持低于新阈值，则可以提供(20)空闲信道指示。在当前能量水平高于新阈值或先前开启能量特性暗示当前能量水平将不会在预定时间段内保持低于阈值，提供(45)忙信道指示。

Description

用于周期性间歇干扰的预测性感测的方法和系统
技术领域
[0001]本发明涉及无线通信，更特别地涉及用于可靠地检测和避免无线设备上的间歇干扰(PII)的方法和系统。
背景技术
[0002]当使用不能接收和解码语音并控制噪声信道上的分组的手持设备时，WiFi语音系统的端用户可能经历较差的音频质量乃至呼叫丢失。例如，微波炉发出的周期性间歇干扰(PII)可能扰乱或损害接入点与根据IEEE 802.11标准而实现(并在2.4GHz频带中操作)的手持设备及与之相关联以获得网络连接性的接入点之间的通信。家用微波炉使用磁控管，该磁控管在北美洲一般在16.67ms(1/60Hz)(在世界的其它地方为20ms，1/50Hz)周期内以约50％的占空因数操作。换言之，发出的能量的定时特性一般可以被描述为方波，其循环开启约8.33ms，然后循环关闭约8.33ms(在世界的其它地方开启/关闭约10ms)。需要有一种避免来自其它设备的信道上干扰的手段，用于改善拥有并操作WiFi语音服务的端用户的音频质量体验。
[0003]考虑使用IEEE 802.11所定义的接入方法的WLAN语音(VoWLAN)手持设备。该接入方法利用称为空闲信道评估(CCA)算法的冲突感测机制，该冲突感测机制感测信道上的能量水平。由于使用此算法来在能量高于某一阈值时推迟信道接入，所以现有方案看起来已经非常适合于感测微波干扰。然而，在某些情况下，检测性能可能仍然受损。此方案的主要缺点是，在链路的一端或两端处干扰水平低于CCA阈值(特别是在链路的一端处)但仍然高到足以导致低C/I并因此而导致分组丢失或破坏的情况。
[0004]在802.11a/g的情况下，对于无效正交频分复用(OFDM)帧，CCA阈值是-62dBm，相比于有效帧，高20dB，因此，这种情况比另一个11a/g设备发生周期性间歇干扰(PII)的可能性大得多。当这种情况发生时，在存在干扰时，CCA算法通告信道是空闲的并且帧传送(有效负载和任何随后的确认(ACK))被尝试。结果是最初的传送尝试不可能成功。重传可能基于指数地指定更长的最大回退长度的802.11分布式协调功能(DCF)机制而发生。然而，由于这些是最大长度，所以存在着在PII开启循环(on-cycle)期间尝试所有重传的可能性。当这种情况发生时，帧被丢弃。对于VoWLAN应用，重传通常在MAC层被发起，并且通常被限于大约6次左右的重传。在零与在标准中对于每次重试所指定的竞争窗口长度之间随机地画出重传之间的回退周期。考虑到IEEE 802.11分布式协调功能，对于之后为6次重传的初始传送尝试，累计回退时间均匀地分布在0.238ms与27.5ms之间。因此，如果未检测到微波炉(通过CCA算法)，并且在磁控管的开启循环期间发生初始分组传送尝试，则在开启循环结束之前，所有重传尝试可能发生(并失败)。
[0005]即使当CCA算法在检测信道上的PII时成功时，也可能将信道感测为仅仅在短暂的无PII期间空闲以使干扰返回并破坏发起的随后传输(数据和/或ACK)。这对于迅速变化的PII(相对于帧长度)来说尤其是个问题。
[0006]若干公布的专利申请提出各种手段用于避免在检测到间歇干扰的那些频率/信道上进行发射。这些公开中没有一个讲授如何实现检测机制，但共同的主题是，每个均依赖于对诸如开启/关闭定时和中心频率等PII的电磁特性的了解。即使检测成功，一些PII源(诸如某些微波炉)也跨越所有WLAN信道而发出具有相当大的频谱含量的干扰。在这种情况下，不存在可用于选择的“空闲”信道。
发明内容
[0007]依照本发明的实施例能够提供一种通过将自适应和预测性功能添加到信道感测机制而在存在PII的情况下加强现有CCA或提出具有更好的智能性和灵活性的新感测机制的方法。结果是，信道评估算法不仅基于当前状况，而且基于最近的PII特性来做出信道指示。
[0008]在本发明的第一实施例中，一种周期性间歇干扰(PII)的预测性感测方法可以包括步骤：确定信道当前是否处于PII开启循环；当确定了PII开启循环时，将空闲信道评估阈值调整至用于PII开启循环的改善灵敏度的新阈值；确定信道上的当前能量水平是否低于所述新阈值，并且先前开启能量(on-energy)特性是否暗示当前能量水平将在预定的最小时间段内保持低于所述新阈值；以及，如果当前能量水平低于所述新阈值且先前开启能量特性暗示预定的最小时间段，则提供空闲信道指示。该方法还可以包括在信道不处于PII开启循环时使用标准空闲信道评估(CCA)来提供忙信道指示或空闲信道指示的步骤。该方法还可以包括测量用于PII指示的信道上的能量的步骤。在当前能量水平高于新阈值或先前开启能量特性暗示当前能量水平将不会在预定的最小时间段内保持低于该阈值时，该方法可以提供忙信道指示。该方法还可以将最近的能量测量存储在缓冲器中。当检测信道上的PII时，该方法还可以提取PII定时特性。请注意，调整空闲信道评估阈值的步骤可以包括将空闲信道评估(CCA)忙信道阈值降低至预定阈值(诸如对应于有效OFDM帧的-82dBm)或者替换地基于最近的信道能量测量统计而自适应地调整空闲信道评估(CCA)忙信道阈值的步骤。还请注意，所述先前开启能量特性可以是一个或多个先前的开启循环期间的信道能量测量。
[0009]在本发明的第二实施例中，一种对周期性间歇干扰(PII)进行预测性感测的系统可以包括收发信机和耦合到该收发信机的处理器。所述处理器可以被编程为：确定信道当前是否处于PII开启循环；当确定了PII开启循环时，将空闲信道评估阈值调整至用于PII开启循环的改善灵敏度的新阈值；确定信道上的当前能量水平是否低于所述新阈值，以及先前开启能量特性是否暗示当前能量水平将在预定的最小时间段内保持低于所述新阈值；以及，如果当前能量水平低于所述新阈值且先前开启能量特性暗示预定的最小时间段，则提供空闲信道指示。该处理器还可以被编程为在信道不处于PII开启循环时使用标准空闲信道评估(CCA)来提供忙信道指示或空闲信道指示。该处理器还可以被编程为在当前能量水平高于新阈值或先前开启能量特性暗示当前能量水平将不会在预定的最小时间段内保持低于阈值时提供忙信道指示。该处理器还可以在检测信道上的PII时提取PII定时特性。该处理器还可以通过将空闲信道评估(CCA)忙信道阈值降低至预定阈值来调整空闲信道评估阈值或通过基于最近的信道能量测量统计来自适应地调整空闲信道评估(CCA)忙信道阈值而调整空闲信道评估阈值。该处理器还可以被编程为通过将一个或多个先前的开启循环期间的信道能量测量与当前能量水平相比较来确定先前开启能量特性是否暗示当前能量水平将在预定的最小时间段内保持低于新阈值。所述系统可以是WLAN或WiMAX或WiFi通信系统中的接入点。
[0010]在本发明的第三实施例中，一种对周期性间歇干扰(PII)进行预测性感测的系统可以包括收发信机、耦合到该收发信机的PII检测器、以及耦合到该收发信机和该PII检测器的处理器。所述处理器可以被编程为：在当前信道上监视PII；确定信道当前是否处于PII开启循环；当确定了PII开启循环时，将空闲信道评估阈值调整至用于PII开启循环的改善灵敏度的新阈值；确定信道上的当前能量水平是否低于所述新阈值，以及先前开启能量特性是否暗示当前能量水平将在预定的最小时间段内保持低于所述新阈值；以及，如果当前能量水平低于所述新阈值且先前开启能量特性暗示预定的最小时间段，则提供空闲信道指示。该处理器可以被编程为在当前能量水平高于新阈值或先前开启能量特性暗示当前能量水平将不会在预定的最小时间段内保持低于该阈值时提供忙信道指示。
[0011]本文所使用的术语“一”被定义为一个或一个以上。本文所使用的术语“多个”被定义为两个或两个以上。本文所使用的术语“另一个”被定义为至少第二个或更多。本文所使用的术语“包括”和/或“具有”被定义为“包含”(即开放式语言)。本文所使用的术语“耦合”被定义为连接，但不一定是直接连接，且不一定是机械连接。
[0012]本文所使用的术语“程序”、“软件应用”等被定义为经设计用于在计算机系统上执行的指令序列。程序、计算机程序、或软件应用可以包括子程序、函数、进程、对象方法、对象实现、可执行应用、小程序、伺服小程序、源代码、目标代码、共享库/动态加载库和/或经设计用于在计算机系统上执行的其它指令序列。本文所使用的“处理器”可以是任何适当的部件或部件的组合，包括能够执行关于本发明的方案所描述的处理的任何适当的硬件或软件。
[0013]当依照本文所公开的发明方案来配置其他实施例时，其它实施例可以包括用于执行的系统以及用于促使机器执行本文公开的各种处理和方法的机器可读存储装置。
附图说明
[0014]图1是依照本发明的实施例的检测和避免PII的方法的流程图。
[0015]图2是示出依照本发明的实施例的经受PII的通信系统的框图。
[0016]图3是示出依照本发明的实施例的检测和避免PII的另一种方法的流程图。
[0017]图4是依照本发明的实施例的用于检测和避免PII的系统的图示。
具体实施方式
[0018]虽然本说明书以限定被认为是新颖的本发明实施例的特征的权利要求书结束，但相信，通过结合附图来考虑以下说明将更好地理解本发明，在附图中，延续使用相同的附图标记。
[0019]本文的实施例可以提供改善的CCA实现(或新的信道评估算法)，其允许WLAN、WiFi、或WiMAX设备检测某些类型的通常遭遇的PII，诸如微波炉。一旦检测到PII并确定其定时(经由许多PII检测方案)，则本文的方法和系统可以基于可以存储在缓冲器中的最近的信道能量测量来修改CCA阈值(或其它相关阈值)。通常基于在最近识别的PII开启循环期间的平均值和峰值能量水平来降低该阈值，以便向PII提供更大的灵敏度。还可以修改CCA以便基于先前的PII行为而在PII开启循环的周期在(固定或自适应地确定的)最小时间内低于新阈值时仅仅提供空闲信道指示。
[0020]参照图1，示出周期性间歇干扰(PII)的预测性感测方法10的流程图可以包括步骤：在步骤12测量用于PII指示的信道上的能量；在步骤14确定信道当前是否处于PII开启循环；以及当确定了PII开启循环时，在步骤16将空闲信道评估阈值(例如通过将空闲信道评估(CCA)忙信道阈值降低至预定阈值(诸如对应于有效OFDM帧的-82dBm)或者替换地基于最近的信道能量测量统计而自适应地修改空闲信道评估(CCA)忙信道阈值)调整至用于PII开启循环的改善灵敏度的新阈值。在步骤18，方法10可以确定信道上的当前能量水平是否低于新阈值且先前开启能量特性(例如一个或多个先前的开启循环期间的信道能量测量)是否暗示当前能量水平将在预定的最小时间段内保持低于新阈值。在步骤20，如果当前能量水平低于新阈值且先前开启能量特性暗示预定的最小时间段，则该方法可以提供空闲信道指示。在步骤22，当信道不处于PII开启循环中时，使用标准空闲信道评估(CCA)来提供忙信道指示或空闲信道指示。在步骤24，在当前能量水平高于新阈值或先前开启能量特性暗示当前能量水平将不会在预定的最小时间段内保持低于该阈值时，提供忙信道指示。该方法还可以可选地在步骤26将最近的能量测量存储在缓冲器中。虽然按照给定的顺序提出方法10，但请注意，并不由此意味着该顺序是必须的，并且附加步骤或按照不同顺序的步骤当然被认为是在权利要求所要求保护的本发明的范围内。
[0021]参照图2，示出了经受PII的简单通信系统30。系统30可以包括可操作地耦合到接入点(AP)34的Wifi或WLAN或WiMAX无线电收发信机单元或通信手持设备32。接入点34可以经由通信网络36而耦合到计算机或服务器38。PII源39可以是很多设备，但是在大多数情况下，将可能是微波炉。
[0022]参照图3，示出了图解与周期性间歇干扰(PII)的预测性感测的图1的方法10类似的另一种方法40的流程图。每当收集信道能量测量时，可以开始在该流程图中描述的算法。如果在信道上检测到PII且该PII基于PII检测器所提取的PII定时特性，则在判定块41处确定干扰当前处于PII开启循环中，然后，在步骤42将CCA忙信道阈值修改(降低)至某一预定水平。(如果未检测到PII或所测量的能量未处于PII开启循环中，则可以在步骤46为那些测量提供标准CCA忙/空闲指示)。例如，可以将阈值降低至通常对应于有效OFDM帧的-82dBm水平。在替代实施例中，对阈值的修改水平可以自适应地基于最近的信道能量测量统计(例如峰值测量、第90百分位、平均值等等)。降低的忙信道阈值允许更可靠地检测开启循环期间的PII，其可以低于正常(对于无效OFDM帧为-62dBm)CCA阈值。在判定块43，如果当前信道能量低于(降低的)阈值且一个或多个先前的开启循环(对于60Hz微波干扰以前为16.67ms，或者对于120Hz干扰以前为8.33ms)期间的信道能量测量在某一最小时间段内也低于该阈值，则在步骤44进行空闲信道指示。如果当前能量测量高于阈值，或者先前能量特性暗示能量水平将不会在最小时间段内保持低于阈值，则该方法将在步骤45输出忙信道指示。
[0023]此最小时间段可以是固定参数，或者是基于用于待决和/或最近业务的所需传输时间而自适应。推荐的是，对于较大分组来说，以可以在短的空闲信道周期期间完成传输的方式来将分段阈值设置得足够小。先前样本的这种使用利用PII的周期性和PII开启循环特性(形状)在一个开启循环与下一个开启循环之间的类似性(然而，该特性可能在较长的周期内显著变化)。用这种方法，不会将在过于短暂以致于不能使用的开启循环期间的低能量的周期指示为空闲信道周期。这对于在开启循环期间具有相对迅速的高/低能量变化的烘箱来说尤其有用。
[0024]图4描绘计算机系统200形式的机器的示例性图形表示，在该机器内，当指令集被执行时，可以促使机器执行上述的任何一种或多种方法。在某些实施例中，该机器作为独立设备而操作。在某些实施例中，该机器可以连接到(例如使用网络)其它机器。在联网部署中，该机器可以充当服务器-客户端用户网络环境中的服务器或客户端用户机而操作，或者作为对等(或分布式)网络环境中的对等机。例如，所述计算机系统可以包括接受设备201和发送设备250，反之亦然。
[0025]该机器可以包括服务器计算机、客户端用户计算机、个人计算机(PC)、平板PC、个人数字助理、蜂窝式电话、膝上型计算机、台式计算机、控制系统、网络路由器、交换机或网桥、或能够执行指定将由机器采取的动作的指令集(顺序的或其他的)的任何机器，更不必说移动服务器。应理解的是，本公开的设备广泛地包括提供语音、视频或数据通信的任何电子设备。此外，虽然示出的单个机器，但是还应认为术语“机器”包括单独或共同地指定一个(或多个)指令集以执行本文所讨论的任何一种或多种方法的机器的任何集合。
[0026]计算机系统200可以包括控制器或处理器202(例如中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU或两者))、主存储器204和静态存储器206，其经由总线208而相互通信。计算机系统200还可以包括诸如视频显示器单元210等呈现设备(例如液晶显示器(LCD)、平面显示器、固态显示器、或阴极射线管(CRT))。计算机系统200可以包括输入设备212(例如键盘)、光标控制设备214(例如鼠标)、磁盘驱动单元216、信号生成设备218(例如还可以充当呈现设备的扬声器或遥控器)和网络接口设备220。所述实施例还可以可选地包括用于预测性感测或用于CCA阈值调整的模块213和直接检测器215，其可以是硬件或软件或其任何组合。这些功能可以替换地在可以是DSP的处理器202的预期实施例内实现。当然，在公开的实施例中，所讨论的许多项目的任选的。
[0027]磁盘驱动单元216可以包括在其上面存储有一个或多个指令集(例如软件224)的机器可读介质222，所述一个或多个指令集体现本文所描述的任何一种或多种方法或功能，包括上文所示的那些方法。指令224在其被计算机系统200执行期间还可以完全或至少部分地存在于主存储器204、静态存储器206、和/或处理器202内。主存储器204和处理器202还可以组成机器可读介质。
[0028]可以同样地构造包括但不限于专用集成电路、可编程序逻辑阵列及其它硬件设备的专用硬件实现，以实现本文所描述的方法。可以广泛地包括各种实施例的装置和系统的应用包括各种电子和计算机系统。一些实施例在两个或更多特定互联硬件模块或设备之间用在这些模块之间或通过这些模块传递的相关控制和数据信号来实现功能，或将功能实现为专用集成电路的一部分。因此，示例性系统可适用于软件、固件、和硬件实现。
[0029]依照本发明的各种实施例，本文所描述的方法意图用于作为在计算机处理器上运行的软件程序的操作。此外，软件实现可以包括但不限于分布式处理或部件/对象分布式处理、并行处理，或者还可以构造虚拟机处理以实现本文所描述的方法。还请注意，实现还可以包括神经网络实现，以及通信设备之间的自组或网状网络实现。
[0030]本公开预期包含指令224的机器可读介质，或这样的机器可读介质接收并执行来自传播信号的指令224，以便连接到网络环境226的设备可以发送或接收语音、视频或数据，并使用指令224而通过网络226来进行通信。还可以经由网络接口设备220通过网络226发射或接收指令224。
[0031]虽然在示例性实施例中将机器可读介质222示为单个介质，但术语“机器可读介质”应理解为包括存储一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如集中式或分布式数据库、和/或相关高速缓冲存储器和服务器)。术语“机器可读介质”还应理解为包括能够存储、编码或携带用于由机器来执行的指令集并促使该机器执行本公开的任何一种或多种方法的任何介质。本文所使用的术语“程序”、“软件应用”等被定义为经设计用于在计算机系统上执行的指令序列。程序、计算机程序、或软件应用可以包括子程序、函数、进程、对象方法、对象实现、可执行应用、小程序、伺服小程序、源代码、目标代码、共享库/动态加载库和/或经设计用于在计算机系统上执行的其它指令序列。
[0032]按照前述说明，应认识到，可以以硬件、软件、或硬件与软件的组合来实现依照本发明的实施例。根据本发明的网络或系统可以在一个计算机系统或处理器中以集中式方式实现或以跨越若干互连的计算机系统或处理器(诸如微处理器和DSP)而扩展的不同元件的分布式方式来实现。任何类型的计算机系统或适合于执行本文所描述的功能的其它装置是合适的。硬件与软件的典型组合可以是通用计算机系统，该通用计算机系统具有在被加载并执行时控制计算机系统以便其执行本文所描述的功能的计算机程序。还请注意，所述实施例不一定局限于歌曲文件，而是还可以包括能够具有与这样的文件相关联的步调或节奏的视频文件或多媒体文件。
[0033]按照前述说明，还应认识到，可以以预期在权利要求的范围和精神内的许多配置中来实现依照本发明的实施例。另外，除非以下权利要求书中有所阐述，否则上述说明意图仅是示例性的，并不意图以任何方式来限制本发明。

Claims (17)

1.一种周期性间歇干扰(PII)的预测性感测方法，包括以下步骤：
确定信道当前是否处于PII开启循环；
当确定了所述PII开启循环时，将空闲信道评估阈值调整至用于所述PII开启循环的改善灵敏度的新阈值；
确定所述信道上的当前能量水平是否低于所述新阈值并且先前开启能量特性是否暗示所述当前能量水平将在预定的最小时间段内保持低于所述新阈值；以及
如果所述当前能量水平低于所述新阈值且所述先前开启能量特性暗示所述预定的最小时间段，则提供空闲信道指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：在所述信道不处于所述PII开启循环时，使用标准空闲信道评估(CCA)来提供忙信道指示或空闲信道指示。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：测量用于PII指示的信道上的能量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：在所述当前能量水平高于所述新阈值或所述先前开启能量特性暗示所述当前能量水平将不会在预定的最小时间段内保持低于所述阈值时，提供忙信道指示。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：将最近的能量测量存储在缓冲器中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：检测所述信道上的PII并在检测到所述信道上的PII时提取PII定时特性。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，调整所述空闲信道评估阈值的步骤包括以下步骤：将所述空闲信道评估(CCA)忙信道阈值降低至预定阈值。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定阈值是对应于有效OFDM帧的-82dBm。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，调整所述空闲信道评估阈值的步骤包括以下步骤：基于最近的信道能量测量统计，来自适应地修改所述空闲信道评估(CCA)忙信道阈值。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述先前开启能量特性是一个或多个先前的开启循环期间的信道能量测量。
11.一种周期性间歇干扰(PII)的预测性感测系统，包括：
收发信机；以及
耦合到所述收发信机的处理器，其中，该处理器被编程为：
确定信道当前是否处于PII开启循环；
当确定了所述PII开启循环时，将空闲信道评估阈值调整至用于所述PII开启循环的改善灵敏度的新阈值；
确定所述信道上的当前能量水平是否低于所述新阈值并且所述先前开启能量特性是否暗示所述当前能量水平将在预定的最小时间段内保持低于所述新阈值；以及
如果所述当前能量水平低于所述新阈值且所述先前开启能量特性暗示所述预定的最小时间段，则提供空闲信道指示。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器还被编程为：在所述信道不处于所述PII开启循环时，使用标准空闲信道评估(CCA)来提供忙信道指示或空闲信道指示。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器被编程为：在所述当前能量水平高于所述新阈值或所述先前开启能量特性暗示所述当前能量水平将不会在所述预定的最小时间段内保持低于所述阈值时，提供忙信道指示。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器被编程为：检测所述信道上的PII并在检测到所述信道上的PII时提取PII定时特性。
15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器还被编程为：通过将所述空闲信道评估(CCA)忙信道阈值降低至预定阈值来调整所述空闲信道评估阈值。
16.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器还被编程为：通过基于最近的信道能量测量统计自适应地修改所述空闲信道评估(CCA)忙信道阈值，来调整所述空闲信道评估阈值。
17.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器还被编程为：通过将一个或多个先前开启循环期间的信道能量测量与所述当前能量水平相比较，来确定所述先前开启能量特性是否暗示所述当前能量水平将在所述预定的最小时间段内保持低于所述新阈值。
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