CN102064897A - 一种重叠信道划分下的空闲信道检测方法 - Google Patents

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孙剑锋
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刘芳
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Abstract

本发明公开了一种重叠信道划分下的空闲信道检测方法，其中该方法特征为：首先在需要进行空闲信道检测的目标信道以及所有与该目标信道重叠的其他信道上同时进行频谱感知并获得这些信道的信道状态信息，然后将这些信道的信道状态信息进行合并，最后判断出目标信道是否空闲可用。在具有重叠信道划分的通信系统中，进行空闲信道检测时，使用上述方法，可以提高空闲信道检测的可靠性，降低由于信道状态判断错误而发生数据传输冲突的概率，对本通信系统内信号的传输提供更好地保护。

Description

一种重叠信道划分下的空闲信道检测方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术，特别涉及一种重叠信道划分下的空闲信道检测方法。
背景技术
在无线局域网系列标准中，由于多个无线站(STA)间共用相同的信道，因此每个STA发起数据传输时，必须对所要进行数据传输的信道进行空闲信道检测，如果确定信道空闲，STA会争用该信道进行数据传输，否则STA将一直等待直到信道空闲。
在现有的无线局域网标准中，信道的划分是不重叠的。各个信道在频谱上并行排列，不存在相互交叠的部分。随着无线局域网标准所要支持的数据传输速率的提高，传输信道的带宽已经从802.11g的20MHz带宽发展到802.11n的40MHz带宽，而在制定中的802.11ac标准更是将传输信道带宽扩展到80MHz和160MHz。由于各个国家划分给无线局域网的频谱各不相同，信道带宽的不断增加意味着统一的信道划分方法不再能够适应各个国家的频谱。比如中国划分给无线局域网标准的5GHz频谱为5727.5MHz-5847.5MHz，只有120MHz，无法适应802.11ac中提出的160MHz信道传输，而仅采用802.11ac提出的80MHz的信道传输模式，数据传输速率又会大大受限。如果中国为了提高无线局域网的传输速率，提出120MHz信道传输模式，并使用120MH频谱进行信道划分的话，这120MHz频谱划分出来的6个20MHz的信道与现有802.11标准根据美国5735MHz-5835MHz的100MHz频谱划分出来的5个20MHz信道将会出现相互重叠。
在这种重叠信道划分的场景下，空闲信道检测将会面临一些新的问题。由于现有无线局域网标准要求STA对系统内信号提供比系统外其他信号更好地保护以提高系统性能，传统空闲信道检测方法检测目标信道时往往根据系统内信号的特征进行相关检测从而确保对系统内信号的检测效果。而在重叠信道划分的场景下，如果采用现有的空闲信道检测方法对目标信道进行空闲信道检测，由于重叠信道上传输的系统内信号在目标信道上不再具有系统内信号的特征，因此只检测目标信道很难有效检测出重叠信道上传输的系统内信号。而系统一旦没有检测出在与目标信道重叠的信道上传输的系统内信号，认为目标信道空闲可用并且在目标信道上发起数据传输，目标信道上的数据传输将与重叠信道上的数据传输发生冲突，导致系统性能下降，因此我们需要研究一种新的空闲检测方法对重叠信道上的系统内信号提供更好地保护。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种重叠信道划分下的空闲信道检测方法，通过同时在目标信道以及所有与目标信道相互重叠的其他信道上进行频谱感知，来保证空闲信道检测的高可靠性，对系统内信号提供更好地保护。
本发明提供的一种重叠信道划分下的空闲信道检测方法，其特征在，
首先同时在需要进行空闲信道检测的目标信道以及所有与该目标信道重叠的其他信道上进行频谱感知并获得这些信道的信道状态信息，然后将这些信道的信道状态信息进行合并，最后判断出目标信道是否空闲可用。
所述的目标信道为单独的一个信道。
所述的频谱感知，是指采用能量检测和相关检测方法对目标信道以及所有与该目标信道重叠的其他信道进行频谱检测，具体地，使用能量检测方法判断目标信道上是否存在信号，使用相关检测方法判断各个与该目标信道重叠的信道上是否存在本通信系统内部的信号。
所述的信道状态信息，分目标信道的信道状态信息和与目标信道重叠的信道的信道状态信息两类，其中目标信道的信道状态信息用以区分如下两种状态，1)信道空闲2)信道上存在信号，而与目标信道重叠的信道的信道状态信息则用以区分如下两种状态1)信道上存在系统内部的信号2)信道上不存在系统内部的信号。
所述的合并，是对目标信道以及所有与该目标信道重叠的其他信道的信道状态信息进行合并，其合并准则是，只要有一个与目标信道重叠的信道的信道状态信息表示信道上存在系统内部的信号，无论目标信道的信道状态信息如何，合并结果均为目标信道不可用，当所有与目标信道重叠的信道的信道状态信息均表示信道上不存在系统内部的信号时，合并结果以目标信道的信道状态信息为准，如目标信道的信道状态信息表示信道空闲，则合并结果为目标信道空闲可用，如目标信道的信息状态信息表示信道上存在信号，则合并结果为目标信道不可用。
与现有的空闲信道检测技术相比，本发明考虑了重叠信道划分的场景，引入了多个重叠信道间信道状态信息的联系，并对相互重叠的多个信道的信道状态信息进行合并，从而提高了空闲信道检测的可靠性，降低了由于信道状态判断错误而发生数据传输冲突的概率，对系统内信号的传输提供更好地保护。
在本发明的具体实施方式例中，给出了一个重叠信道划分下的空闲信道检测方法的实施案例。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1为本发明一个实施例的重叠信道划分场景示意图。
图2为本发明一个实施例的检测流程图。
图3为本发明一个实施例的信道状态信息合并结果示意表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明一个实施例的重叠信道划分场景示意图，如图所示，在该无线通信系统中，信道一共被划分为两组，其中A组一共有5个带宽相同并且各不重叠的信道，B组中一共有6个带宽相同并且各不重叠的信道。A组和B组的信道之间在频域上部分重叠，比如与信道B3重叠的信道有信道A2和信道A3，与信道A4重叠的信道有B4和B5。系统内的设备可能在A、B两组信道的任一信道上进行通信并且通信之前需要确保进行通信的信道处于空闲状态，另外系统要求对系统内信号提供比系统外信号更好地保护。
图2为本发明一个实施例的检测流程图，如图所示，
在步骤S100中，同时在目标信道以及所有与该目标信道重叠的其他信道上进行频谱感知。频谱感知时，采用能量检测和相关检测方法对目标信道以及所有与该目标信道重叠的其他信道进行频谱检测。具体地，使用能量检测方法判断目标信道上是否存在信号强度大于系统规定门限的信号，使用相关检测方法判断各个与该目标信道重叠的信道上是否存在信号强度大于系统规定门限的系统内的信号。同领域技术人员可以根据系统设计要求，采用合适的门限作为系统规定门限。
在步骤S200中，根据步骤S100中对信道的检测结果获得各个信道的信道状态信息。实施中，信道状态信息分为分目标信道的信道状态信息和与目标信道重叠的信道的信道状态信息两类，其中目标信道的信道状态信息用以区分如下两种状态，1)信道空闲2)信道上存在信号，而与目标信道重叠的信道的信道状态信息则用以区分如下两种状态1)信道上存在系统内部的信号2)信道上不存在系统内部的信号。下面给出一个1bit的信道状态信息表示的实施例，对于目标信道，0代表信道空闲，1代表信道上存信号，对于与目标信道重叠的信道，0代表信道上不存在系统内的信号，1代表信道上存在系统内的信号。同领域技术人员也可以自行定义信道状态信息的标识，只要能够区分以上信道状态即可。
在步骤S300中，将步骤S200中的信道状态信息进行合并。合并的准则为，只要有一个与目标信道重叠的信道的信道状态信息表示信道上存在系统内部的信号，无论目标信道的信道状态信息如何，合并结果均为目标信道不可用，当所有与目标信道重叠的信道的信道状态信息均表示信道上不存在系统内部的信号时，合并结果以目标信道的信道状态信息为准，如目标信道的信道状态信息表示信道空闲，则合并结果为目标信道空闲可用，如目标信道的信息状态信息表示信道上存在信号，则合并结果为目标信道不可用。下面给出一个1bit信道状态信息合并的具体实施例。合并结果以0代表目标信道空闲可用，1代表目标信道不可用。合并运算过程如下，假设目标信道的1bit信道状态信息为a0，与目标信道重叠的第i个信道的1bit信道状态信息为ai，1≤i≤N，其中N为所有与目标信道重叠的信道的数目，则合并结果d为a0与ai间的or运算结果，即d＝a0|a1|a2|…|aN。同领域技术人员也可以自行定义合并结果的标识方法，只要能够区分信道空闲可用和信道不可用两种状态即可。另外同领域技术人员还可以按照合并准则，根据自行定义的合并结果的标识方法，设计对应的合并运算方法。
在步骤S400中，根据步骤S300中的合并结果，判断目标信道是否空闲可用。以S300中所给出实施例的1bit的合并结果为例，合并结果为0时，目标信道判为空闲可用，合并结果为1时，目标信道判为不可用。同领域技术人员也可以根据自行定义的合并结果的标识方法，对目标信道是否空闲可用进行判断。
图3为本发明一个实施例的信道状态信息合并结果示意表。在该表中列出了在与目标信道重叠的信道数目为2时的所有信道状态信息的合并情况。表中信道状态信息，采用1bit表示，对于目标信道，0代表信道空闲，1代表信道上存在信号，对于与目标信道重叠的信道，0代表信道上不存在系统内的信号，1代表信道上存在系统内的信号。表中合并结果，采用1bit表示，0代表目标信道空闲可用，1代表目标信道不可用。表中合并情况可按照如下运算方法扩展到与目标信道重叠的信道数目为任意数目的情况，假设目标信道的1bit信道状态信息为a0，与目标信道重叠的第i个信道的1bit信道状态信息为ai，1≤i≤N，其中N为所有与目标信道重叠的信道的数目，则合并结果d为a0与ai间的or运算结果，即d＝a0|a1|a2|…|aN。
以上所述仅为本发明的一个实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种重叠信道划分下的空闲信道检测方法，其特征为
首先在需要进行空闲信道检测的目标信道以及所有与该目标信道重叠的其他信道上同时进行频谱感知并获得这些信道的信道状态信息，然后将这些信道的信道状态信息进行合并，最后判断出目标信道是否空闲可用。
2.根据权利要求1所述的重叠信道划分下的空闲信道检测方法，其特征在于，所述的目标信道为单独的一个信道。
3.根据权利要求1所述的重叠信道划分下的空闲信道检测方法，其特征在于，所述的频谱感知，是指采用能量检测和相关检测方法对目标信道以及所有与该目标信道重叠的其他信道进行频谱检测，具体地，使用能量检测方法判断目标信道上是否存在信号，使用相关检测方法判断各个与该目标信道重叠的信道上是否存在本通信系统内部的信号。
4.根据权利要求1所述的重叠信道划分下的空闲信道检测方法，其特征在于，所述的信道状态信息，分目标信道的信道状态信息和与目标信道重叠的信道的信道状态信息两类，其中目标信道的信道状态信息用以区分如下两种状态，1)信道空闲2)信道上存在信号，而与目标信道重叠的信道的信道状态信息则用以区分如下两种状态1)信道上存在系统内部的信号2)信道上不存在系统内部的信号。
5.根据权利要求1所述的重叠信道划分下的空闲信道检测方法，其特征在于，所述的合并，是对目标信道以及所有与该目标信道重叠的其他信道的信道状态信息进行合并，其合并准则是，只要有一个与目标信道重叠的信道的信道状态信息表示信道上存在系统内部的信号，无论目标信道的信道状态信息如何，合并结果均为目标信道不可用，当所有与目标信道重叠的信道的信道状态信息均表示信道上不存在系统内部的信号时，合并结果以目标信道的信道状态信息为准，如目标信道的信道状态信息表示信道空闲，则合并结果为目标信道空闲可用，如目标信道的信息状态信息表示信道上存在信号，则合并结果为目标信道不可用。
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