CN105960812A

CN105960812A - 频谱共享

Info

Publication number: CN105960812A
Application number: CN201480074411.3A
Authority: CN
Inventors: 杨曾; 张青山; 张国霞
Original assignee: Crown Audio Inc
Current assignee: Harman International Industries Inc; Crown Audio Inc
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2034-02-19
Also published as: WO2015123814A1; US20160337982A1; EP3108681A1; EP3108681A4; US9974031B2; CN105960812B

Abstract

提供了通信方法和装置。一种通信方法，其包括：第一通信装置检测它的通信是否实质上受到影响；以及如果是，则发送消息至第二通信装置，其的通信距离比所述第一通信装置的通信距离短，以请求所述第二通信装置减小它对所述第一通信装置的通信的影响。可获得用于频谱共享的更多可靠解决方案。

Description

频谱共享

技术领域

本发明大体涉及频谱共享。

背景技术

对无线通信资源的更有效使用的最近需求已经展现出频谱共享的更多场景。在一个常规频谱共享场景中，一级用户基于第一通信技术在第一频带中相互通信，二级用户基于第二通信技术在第二频带中相互通信，其中第一频带和第二频带彼此部分地重叠。为了一级用户的安全通信，二级用户一旦察觉一级用户的存在就将减小他们的传输功率。

发明内容

在一个实施方案中，提供了一种通信方法，所述方法可包括：第一通信装置检测它的通信是否实质上受到影响；和如果是，则发送消息至第二通信装置，以请求所述第二通信装置减小它对第一通信装置的通信的影响，所述第二通信装置的通信距离比所述第一通信装置的通信距离短。

在一些实施方案中，所述第一通信装置基于第一通信协议，而所述第二通信装置基于第二通信协议，其不同于所述第一通信协议。

在一些实施方案中，第一通信协议可是专用短距离通信(Dedicated Short RangCommunication，DSRC)协议，而第二通信协议可是免许可国家信息基础设施(Unlicensed-National Information Infrastructure，U-NII)协议。

在一些实施方案中，所述第一通信装置在第一频带中操作，而所述第二通信装置在第二频带中操作，其中所述第一频带和所述第二频带具有重叠。

在一些实施方案中，可在所述重叠频带中发送所述消息。

在一些实施方案中，所述消息可能是忙音。

在一些实施方案中，所述第一通信装置可重复该方法，直至它检测到所述第一通信装置的通信实质上不受到影响为止。

在一些实施方案中，检测第一通信装置的通信是否实质上受到影响可包括：获得由所述第一通信装置接收的第一信号的副载波的幅度；以及基于所述副载波的幅度和所述第一通信协议的频谱掩模来确定所述第一通信装置的通信是否实质上受到影响。

在一些实施方案中，所述方法还可包括：计算表示副载波之间的幅度差的特征值；以及基于所述特征值和预定阈值，来确定所述第一通信装置的通信是否实质上受到影响，所述预定阈值可基于所述第一通信协议的频谱掩模计算。

在一些实施方案中，所述特征值可代表在所述第一通信协议的频谱掩模的平坦区域内的副载波与在所述第一通信协议的频谱掩模的倾斜区域内的副载波之间的幅度差。

在一些实施方案中，第一信号的副载波的幅度可基于快速傅里叶变换方法获得。

在一些实施方案中，所述第一信号的副载波的幅度可使用滤波器组获得。

在一个实施方案中，提供了一种通信方法，所述方法可包括：第一通信装置检测第二通信装置是否在第一通信装置的频带内操作，所述第二通信装置的通信距离比第一通信装置的通信距离短；以及如果是，则所述第一通信装置向所述第二通信装置发送消息以请求所述第二通信装置减小它对所述第一通信装置的通信的影响。

在一个实施方案中，提供了一种通信方法，所述方法可包括：第一通信装置从第二通信装置接收消息，其中，所述第二通信装置的通信距离比所述第一通信装置的通信距离长，所述消息由所述第二通信装置发送以请求所述第一通信装置减小它对所述第二通信装置的通信的影响；以及所述第一通信装置减小它对所述第二通信装置的通信的影响。

在一些实施方案中，所述第一通信协议可是U-NII协议，而所述第二通信协议可是DSRC协议。

在一些实施方案中，所述第一通信装置可在重叠频带中接收消息。

在一些实施方案中，所述消息可能是忙音。

在一个实施方案中，提供了第一通信装置。所述第一通信装置可包括收发器和处理器。所述处理器可被配置用于：基于由所述收发器接收的信号来检测所述第一通信装置的通信是否实质上受到影响；以及如果是，则控制所述收发器以向第二通信装置发送消息以请求所述第二通信装置减小它对所述第一通信装置的通信的影响，所述第二通信装置的通信距离比所述第一通信装置的通信距离短。

在一些实施方案中，所述第一通信协议可是DSRC协议，而所述第二通信协议可是U-NII协议。

在一些实施方案中，所述收发器可在重叠频带中发送消息。

在一些实施方案中，所述消息可能是忙音。

在一些实施方案中，所述处理器还可被配置用于：获得由所述收发器接收的第一信号的副载波的幅度；以及基于所述副载波的幅度和所述第一通信协议的频谱掩模来确定所述第一通信装置的通信是否实质上受到影响。

在一些实施方案中，所述处理器还可被配置用于：计算表示副载波之间的幅度差的特征值；以及基于所述特征值和预定阈值来确定所述第一通信装置的通信是否实质上受到影响。

在一些实施方案中，所述收发器可包括快速傅里叶变换器，用于将所接收的第一信号变换到频率域中，而所述处理器可从所述快速傅里叶变换器获得所述第一信号的副载波的幅度。

在一些实施方案中，所述第一通信装置还可包括滤波器组，而所述处理器可从所述滤波器组获得所述第一信号的副载波的幅度。

在一个实施方案中，提供了第一通信装置，其包括收发器和处理器。所述处理器可被配置用于：基于由所述收发器接收的信号来检测第二通信装置是否在第一通信装置的频带内操作，所述第二通信装置的通信距离比所述第一通信装置的通信距离短；以及如果是，则控制收发器向所述第二通信装置发送消息以请求所述第二通信装置减小它对所述第一通信装置的通信的影响。

在一个实施方案中，提供了第一通信装置。所述第一通信装置可包括收发器和处理器，所述处理器可被配置用于：当由所述收发器从第二通信装置接收消息时，控制所述第一通信装置以减小它对所述第二通信装置的通信的影响，其中，所述第二通信装置的通信距离比所述第一通信装置的通信距离长，由所述第二通信装置发送所述消息以请求所述第一通信装置减小它对所述第二通信装置的通信的影响。

附图说明

根据结合附图所作的下文描述和所附权利要求，本发明的前述和其它特征将变得更加充分明显。应理解这些附图仅描绘了根据本发明的若干实施方案并且因此不视为对其范围的限制，将通过使用附图以附加特性和细节来描述本发明。

图1示意性地示出根据一个实施方案的通信方法；

图2示出根据一个实施方案的DSRC装置200的示意框图；

图3示意性地示出DSRC和U-NII通信的带规划；

图4示意性地示出三个频谱共享场景；以及

图5示意性地示出其中信号冲突可存在的可能场景。

具体实施方式

在下文详细说明中，参考附图，其形成本文的一部分。在附图中，类似标号通常标识类似组件，除非在上下文中另行说明。详细的说明、附图、以及权利要求中说明的例示的实施方案并不意图进行限定。可利用其它实施方案，并且在不脱离在此处呈现的主题的精神或范围的情况下，可做出其它改变。容易理解的是，如在本说明书中大致说明的并在图中例示的本发明的方面可以各种各样不同配置进行排列、替换、组合以及设计，其全部均明确地构想到了并构成本发明的部分。

当今，存在越来越多频谱共享场景。例如，在美国，免许可国家信息基础设施(Unlicensed-National Information Infrastructure，U-NII)通信将被受权在从5850MHz至5925MHz的频带范围内操作，所述频带范围已经被分配给专用短距离通信(DedicatedShort Rang Communication，DSRC)。也就是说，U-NII信号和DSRC信号可在重叠频带中传输。然而，与U-NII通信相比，DSRC在重叠频带中应是优选的以确保车辆安全应用。在下列描述中，将详细地图示用于实现U-NII通信和DSRC的共存的实施方案。然而，需要指出的是，本发明并不限于在下文中公开的实施方案。其它频谱共享场景的扩展能够按照本发明容易地构想。

图1示意性地示出根据一个实施方案的通信方法100。参照图1，在S101中，安装在车辆或路侧单元上的DSRC装置通过频带从第二装置接收第一信号。

DSRC装置可被配置来在从5850MHz到5925MHz的特定频带范围内操作，在该特定频带范围内，其它类型的信号(诸如，U-NII信号)可被传输。结果，由DSRC装置接收的第一信号可是DSRC信号或U-NII信号。

如果DSRC装置接收DSRC信号，则能够推断，至少在目前窗口处，不存在信号冲突，或换言之，不存在可以损害DSRC装置的通信的干扰源。

如果DSRC装置接收U-NII信号，则能够推断，第二装置是U-NII装置并且DSRC装置位于U-NII装置的传输范围内。结果，DSRC装置的通信可能实质上受到影响。在信号共存场景中，存在一级用户和二级用户。与二级用户之间的通信相比，一级用户之间的通信应优先保证。在DSRC信号和U-NII信号共存的情况下，DSRC信号可具有优先权以便使用频带源，因为车辆安全通信似乎比公共U-NII通信更重要。为了保证上述情况，第二装置应减小它对DSRC装置的通信的影响。例如，第二装置可减小它的传输功率或停止使用频带。因此，检测DSRC装置的通信是否实质上受到影响可被实施。

在S103中，获得所接收的第一信号的副载波的幅度。

DSRC信号和U-NII信号基于不同的通信协议，因此它们的副载波幅度可具有不同的分布特性。因此，在一些实施方案中，DSRC装置的通信是否实质上受到影响可基于所接收的第一信号的副载波的幅度来检测。

可以不同的方式获得所接收的第一信号的副载波幅度。通常，DSRC装置可包括DSRC芯片用于传达DSRC信号，并且副载波幅度可从DSRC芯片获得。

图2示出根据一个实施方案的DSRC装置200的示意框图。DSRC装置200可包括DSRC芯片210和处理器230。DSRC装置200可嵌入车辆的车载控制系统或嵌入道路侧单元中。

为了接收信号，DSRC芯片210可包括模拟数字转换器(Analogue-to-DigitalConverter，ADC)211、同步器213、快速傅里叶变压器(Fast Fourier transformer，FFT)215、解调器217和解码器219。ADC 211可将由DSRC装置200接收的模拟信号变换成时间域中的数字信号。因此，在同步器213和FFT 215之后，时间域信号可被变换成频率域信号，使得可以获得所接收信号的频谱。如果解调器217和解码器219能够对频率域信号进行解调和解码，则所接收的信号中所包含的信息可被发送至较高层(诸如，应用层)以便进一步处理。如果所接收的信号不是DSRC信号，则解调器217和解码器219不可以对频率域信号依次进行解调和解码，并且所接收的信号可能被弃用。

基于上文的描述，能够推断，不管第一信号是哪种类型，其副载波的幅度都可在快速傅里叶变换之后获得，因为可以获得它的频谱。因此，处理器230可从FFT 215获得幅值，这是非常方便的并且几乎不需要硬件修改。在一些实施方案中，处理器230可是车载控制系统或道路侧单元的处理器。

在一些实施方案中，组滤波器可嵌入在DSRC装置200中。组滤波器可从同步器213获得时间域信号并且使用滤波方法获得副载波的信号的幅度。之后，处理器230可从滤波器组获得幅度。

处理器230可基于所获得的幅度实施下列处理。

在S105中，基于所获得的幅度来计算特征值。

在IEEE 802.11p中规定了与DSRC相关的协议，而在IEEE 802.11ac中写入与U-NII通信相关的协议。由于IEEE 802.11ac支持比IEEE 802.11p更宽的带宽，所以U-NII信号和DSRC信号的频谱特性可能是不同的。

图3示意性地示出DSRC通信和U-NII通信的带规划，其中U-NII通信可具有四个带宽，即，20MHz、40MHz、80MHz和160MHz。图3中所示的块代表DSRC信号和U-NII信号的信道带和频谱掩模分布两者。从图3能够看到的是，U-NII信号的信道带可与DSRC信号的信道带部分或完全重叠或与DSRC信号的信道带相邻。结果，产生信号冲突。然而，对应于特定频率值的频谱掩模分布在DSRC信号和U-NII信号之间可是不同的，其可以用来将它们区别开。

例如，假设DSRC装置可接收信道A中的可能是预设的并且不会改变的信号，除了发生频率跳动以外。如果所接收的第一信号是DSRC信号，则它应符合信道A的频谱掩模，反之亦然。也就是说，如果所接收的第一信号是DSRC信号，则它在信道A的频谱掩模的平坦区域内应具有相对高的副载波幅度，并且在信道A的频谱掩模的倾斜区域内具有相对低的副载波幅度。此外，高幅度和低幅度之间的差应被约束在特定范围内。然而，如果所接收的第一信号是U-NII信号，则DSRC频谱掩模的平坦区域和倾斜区域内的副载波的幅度将不示出这样的特性。因此，在一些实施方案中，特征值可代表具有特定频率值的副载波之间的幅度差，所述特定频率值可基于DSRC协议的频谱掩模确定。

具体地，第一组频率值和第二组频率值可被预定，这些频率值可分别位于信道A的频谱掩模的平坦区域和倾斜区域内。之后，具有预定频率值的副载波的幅度可基于它们的频率值提取并且也被划分成两个组。特征值可代表两组之间的差。

在一些实施方案中，可基于下列方程计算特征值：

U = \frac{Σ_{j} Σ_{i} | C_{i j} |}{N M} - \frac{Σ_{j} Σ_{I} | C_{I j} |}{N P}

其中U代表特征值，N表示在接收的第一信号中的时间域OFDM符号的数量，M表示在平坦区域内的第一组副载波的数量，P表示在倾斜区域内的第二组副载波的数量，j表示时间域OFDM符号索引，i表示第一组的频率域副载波索引，并且I表示第二组的频率域副载波索引。

应注意的是，可以其他方式计算特征值，只要所计算的特征值可布置在分别对应于U-NII信号和DSRC信号的不同范围中即可。

在S107中，基于计算的特征值来确定是否第二装置对DSRC装置的通信的干扰是否达到预定的水平。

图4示意性地示出三个频谱共享场景。在场景(a)中，U-NII带可与DSRC带重叠，并且两个带在一侧上可具有相同的边缘点。在场景(b)中，U-NII带可与DSRC带完全重叠。并且在场景(c)中，U-NII带可与DSRC块相邻。能够理解的是，在任一场景中，表示平坦区域和倾斜区域之间的副载波幅度差的U-NII信号的特征值可能相对小。综上所述，当计算的特征值相对小时，更可能所接收的第一信号是U-NII信号，这意味着DSRC装置的通信会在实质上受到影响。当计算的特征值相对大时，更可能所接收的第一信号是DSRC信号，这意味着第二装置不会干扰DSRC装置的通信。

在一些实施方案中，可基于DSRC协议的频谱掩模来设置阈值。如果计算的特征值小于阈值，则可确定第二装置对DSRC装置的通信的干扰达到预定的水平。如果计算的特征值大于或等于阈值，则可确定第二装置对DSRC装置的通信的干扰未达到预定的水平。

设定阈值可是误警率与漏警率之间的权衡。在一些实施方案中，阈值可是3dB。

在S109中，如果是，发送消息以请求第二装置减小它对DSRC装置的通信的影响。

为了让一级用户(即，DSRC装置)安全使用频带，第二装置应减小它对DSRC装置的通信的影响，例如，通过减小它的传输功率或停止使用频带，使得DSRC装置可被布置在第二装置的传输范围之外并且不再从第二装置接收U-NII信号。

DSRC装置可广播消息。回头参照图2，在一些实施方案中，处理器230可被配置来产生消息，并且控制DSRC芯片210或安装在车辆上其它通信装置以发送消息。如果第二装置接收消息，则它可商议以减小它的传输功率或相应地停止使用频带。一些协议可被限定在第二装置中，使得它可执行所需的处理。在一些实施方案中，消息可是忙音，这在用于指示故障或碰撞的领域中是常用的。消息可在目前时间窗立即被发送或在时间窗结束短时间段(例如，短帧间间隔)之后被发送。

图5示意性地示出其中可能存在信号冲突的可能场景。

参照图5，安装在车辆上的DSRC装置310可被布置在DSRC道路侧单元(Road SideUnit，RSU)330的第一传输范围内并且不在道路旁边房屋中的U-NII装置350的第二传输范围内，并且第一传输范围可与第二传输范围重叠。在这样的场景中，U-NII装置350可以检测由RSU 330传输的信号的能量，同时它自身的信号不得损害DSRC装置310，因为DSRC可具有比U-NII通信的通信距离更长的通信距离。从U-NII装置350的角度来看，存在信号冲突。然而，因为是否存在信号冲突由DSRC装置310确定，所以不会发送忙音。因此，U-NII装置350可以维持它的传输功率以充分使用频谱源。

参照图5，安装在另一台车辆上的DSRC装置370可被布置在RSU 330的第一传输范围和道路旁边的另一个房屋中的U-NII装置390的第三传输范围两者内，并且第三传输范围可不与第一传输范围重叠。在这样的场景中，U-NII装置390不可以检测由RSU 330传输的信号的能量，同时它自身的信号可损害DSRC装置370。从U-NII装置390的角度来看，不存在信号冲突。然而，因为是否存在信号冲突由DSRC装置370确定，所以可能会向U-NII装置390发送忙音。因此，U-NII装置390可减小它的传输功率以避免干扰一级用户。

基于上文关于图5的描述，能够推断，如果频带中的一级用户比二级用户具有更长的通信距离，则从一级用户侧实施信号冲突检测对于频谱共享而言可实现更可靠的解决方案。

在系统方面的硬件与软件实施方式之间留有很小的区别；使用硬件或软件大体表示成本相对于效率权衡的设计选择。例如，如果实施者确定速度和准确性是最重要的，则实施者可选择主要硬件和/或固件车辆；如果灵活性是最重要的，则实施者可选择主要软件实施；或再次可替代地，实施者可选择硬件、软件、和/或固件的一些组合。

虽然已经在本文中公开了各个方面和实施方案，但是其它方面和实施方案对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。本文公开的各个方面和实施方案是用于图示的目的而不旨在限制，其中真实范围和精神由下文权利要求指示。

Claims

1.一种通信方法，其特征在于，包括：

第一通信装置检测它的通信是否实质上受到影响；以及

如果是，则发送消息至第二通信装置，以请求所述第二通信装置减小它对所述第一通信装置的通信的影响，所述第二通信装置的通信距离比所述第一通信装置的通信距离短。

2.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，所述第一通信装置基于第一通信协议，而所述第二通信装置基于第二通信协议，其不同于所述第一通信协议。

3.根据权利要求2所述的通信方法，其特征在于，所述第一通信协议是专用短距离通信协议，而所述第二通信协议是免许可国家信息基础设施协议。

4.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，所述第一通信装置在第一频带中操作，而所述第二通信装置在第二频带中操作，其中所述第一频带和所述第二频带具有重叠。

5.根据权利要求4所述的通信方法，其特征在于，在所述重叠频带中发送所述消息。

6.根据权利要求2所述的通信方法，其特征在于，检测所述第一通信装置的所述通信是否实质上受到影响包括：

获得由所述第一通信装置接收的第一信号的副载波的幅度；以及

基于所述副载波的幅度和所述第一通信协议的频谱掩模来确定所述第一通信装置的所述通信是否实质上受到影响。

7.根据权利要求6所述的通信方法，其特征在于，还包括：

计算表示所述副载波之间的幅度差的特征值；以及

基于所述特征值和预定阈值，来确定所述第一通信装置的所述通信是否实质上受到影响，所述预定阈值基于所述频谱掩模计算。

8.根据权利要求7所述的通信方法，其特征在于，所述特征值代表在所述第一通信协议的所述频谱掩模的平坦区域内的副载波与在所述第一通信协议的所述频谱掩模的倾斜区域内的副载波之间的幅度差。

9.一种通信方法，其特征在于，包括：

第一通信装置从第二通信装置接收消息，所述第二通信装置的通信距离比所述第一通信装置的通信距离长，所述消息由所述第二通信装置发送以请求所述第一通信装置减小它对所述第二通信装置的通信的影响；以及

所述第一通信装置减小它对所述第二通信装置的所述通信的影响。

10.根据权利要求9所述的通信方法，其特征在于，所述第一通信装置基于第一通信协议，而所述第二通信装置基于第二通信协议，其不同于所述第一通信协议。

11.一种第一通信装置，其包括收发器和处理器，其特征在于，所述处理器被配置用于：

基于由所述收发器接收的信号，检测所述第一通信装置的通信是否实质上受到影响；以及

如果是，则控制所述收发器向所述第二通信装置发送消息以请求所述第二通信装置减小它对所述第一通信装置的所述通信的影响，所述第二通信装置的通信距离比所述第一通信装置的通信距离短。

12.根据权利要求11所述的第一通信装置，其特征在于，所述第一通信装置基于第一通信协议，而所述第二通信装置基于第二通信协议，其不同于所述第一通信协议。

13.根据权利要求12所述的第一通信装置，其特征在于，所述第一通信协议是专用短距离通信协议，而所述第二通信协议是免许可国家信息基础设施协议。

14.根据权利要求11所述的第一通信装置，其特征在于，所述第一通信装置在第一频带中操作，而所述第二通信装置在第二频带中操作，其中所述第一频带和所述第二频带具有重叠。

15.根据权利要求14所述的第一通信装置，其特征在于，所述收发器在所述重叠频带中发送所述消息。

16.根据权利要求12所述的第一通信装置，其特征在于，所述处理器被配置用于：

获得由所述收发器接收的第一信号的副载波的幅度；以及

基于所述副载波的所述幅度和所述第一通信协议的频谱掩模来确定所述第一通信装置的所述通信是否实质上受到影响。

17.根据权利要求16所述的第一通信装置，其特征在于，所述处理器还被配置用于：

计算表示所述副载波之间的幅度差的特征值；以及

基于所述特征值和基于所述频谱掩模计算的预定阈值来确定所述第一通信装置的所述通信是否实质上受到影响。

18.根据权利要求17所述的第一通信装置，其特征在于，所述特征值代表在所述第一通信协议的所述频谱掩模的平坦区域内的副载波与在所述第一通信协议的所述频谱掩模的倾斜区域内的副载波之间的幅度差。

19.一种第一通信装置，其包括收发器和处理器，其特征在于，所述处理器被配置用于：

当由所述收发器从第二通信装置接收消息时，控制所述第一通信装置以减小它对所述第二通信装置的通信的影响，其中，所述第二通信装置的通信距离比所述第一通信装置的通信距离长，由所述第二通信装置发送所述消息来请求所述第一通信装置减小它对所述第二通信装置的所述通信的影响。

20.根据权利要求19所述的第一通信装置，其特征在于，所述第一通信装置基于第一通信协议，而所述第二通信装置基于第二通信协议，其不同于所述第一通信协议。