CN115550989A - 一种无线感知测量方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线感知测量方法和系统,具体为:感知测量发起者根据感知预设目标的过往感知测量结果自适应地调整与感知响应者之间的感知测量时间间隔,并通过感知时间间隔字段向感知测量响应者指示;后续感知测量实例中,感知测量发起者和响应者按新测量时间间隔进行感知测量。本发明针对需长时间多次测量的感知目标,能够根据感知预设目标的感知结果的变化自适应地调整感知测量时间间隔,减少无线感知过程中不必要的感知测量帧交互开销,减少感知业务对信道资源的无效占用,从而提升频谱使用效率。

Description

一种无线感知测量方法和系统
技术领域
本发明属于无线感知技术领域,尤其涉及一种无线感知测量方法和系统。
背景技术
在无线通信过程中,发射机发出的信号通常会经由各种障碍物的反射、衍射和散射后才被接收,这种现象使得实际接收的信号往往是多路信号叠加得到的。通过分析被各种障碍物“调制”过的无线信号,如信道状态信息,即可推断感知周围环境,即无线感知技术。针对需要进行长时间多次感知测量的无线感知目标,感知发起者需在感知测量建立阶段协商确定感知测量时间间隔,并在后续按照此间隔进行无线感知测量及反馈测量报告。传统感知流程中,感知测量时间间隔一经确定即不更改,后续感知测量都按此间隔进行,但当对无线感知目标的多次感知测量结果的变化均小于或等于设定的阈值时,即认为感知结果无变化。通过自适应调整感知测量时间间隔的方式可以减少不必要的感知测量帧交互开销,减少感知业务对信道资源的无效占用。
发明内容
针对需长时间多次进行感知测量监测的无线感知目标,为避免出现在对无线感知目标的多次感知测量结果的变化均小于或等于设定的阈值时,进行不必要感知测量的情况,本发明提供一种无线感知测量方法和系统。
本发明的一种无线感知测量方法,感知测量发起者根据感知测量响应者当次感知测量结果与过往一段时间平均感知测量结果之间的变化,自适应地调整后续感知测量时间间隔,并向感知响应者发送包含感知时间间隔字段的帧,包括但不限于感知时间间隔指示帧,以告知其后续新的测量时间间隔。
在感知测量建立阶段,感知发起者向感知响应者发送的感知测量建立请求帧中需包含时间间隔可变能力字段、最小时间间隔字段、最大时间间隔字段以及可变时间间隔阈值字段。时间间隔可变能力字段应指示该感知测量建立的感知测量时间间隔是否可变,最小时间间隔字段应指示感知测量过程中支持的最小感知测量时间间隔值,最大时间间隔字段应指示感知测量过程中支持的最大感知测量时间间隔值,可变时间间隔阈值字段应指示指定感知目标需求下,用于衡量感知测量结果是否变化的阈值大小。上述阈值应根据具体应用需求设定,包括但不限于信号强度变化值、相位变化值、多普勒频移变化值,或上述多种参数的组合。
如果当次感知测量结果与过往一段时间的平均测量结果之间的变化值小于或等于设定的阈值时,认为感知目标的感知结果无变化。感知发起者需自适应扩大感知测量时间间隔,若调整后的测量时间间隔大于感知测量建立阶段协商确定的最大时间间隔,则仍取最大时间间隔值,避免因测量间隔过大导致无法及时感知目标的状态变化。
如果当次感知测量结果与过往一段时间的平均测量结果之间的变化值大于设定的阈值时,认为感知目标的感知结果发生变化,感知发起者需自适应缩小感知测量时间间隔,若调整后的测量时间间隔小于感知测量建立阶段协商确定的最小时间间隔,则取最小时间间隔值,避免测量间隔过小而占用过多的系统资源,影响设备其他通信和感知等业务。同时通过发送携带了感知时间间隔字段的帧,将新的测量时间间隔告知感知响应者,后续感知测量实例按新感知测量时间间隔进行。感知时间间隔字段应指示新的测量时间间隔,测量时间间隔对应的测量建立ID以及使用该测量时间间隔的感知测量实例ID。
上述自适应扩大感知测量时间间隔的方法,包括但不限于步进二进制指数递增、步进线性递增等自适应算法。上述自适应缩小感知测量时间间隔的方法,包括但不限于步进二进制指数递减、步进线性递减、一步减至默认最小值等自适应算法。
感知发起者向感知响应者发送的包含感知时间间隔字段的帧,包括但不限于感知时间间隔指示帧。
本发明的一种无线感知测量系统,包括一个接入点和一个站点,站点和接入点均可成为感知发起者;感知发起者与感知响应者在预定的感知测量时间中按照协商的默认最小时间间隔进行感知测量与反馈;感知发起者应根据感知响应者当次感知测量结果与过往一段时间平均感知测量结果之间的变化自适应地调整后续感知测量时间间隔,并通过传输携带了感知时间间隔字段的帧告知感知响应者,感知测量时间间隔字段中指明的后续感知测量实例按新感知测量时间间隔进行。
本发明的有益技术效果为:
本发明针对需长时间多次测量的感知目标,能够根据感知预设目标的感知结果的变化自适应地调整感知测量时间间隔,减少无线感知过程中不必要的感知测量帧交互开销,减少感知业务对信道资源的无效占用,从而提升频谱使用效率。
附图说明
图1是本发明的一种无线感知系统的结构示意图;
图2是本发明的一种无线感知测量方法的交互示意图;
图3是本发明的一种感知测量建立帧的结构示意图;
图4是本发明的一种感知时间间隔字段的结构示意图;
图5是本发明的一种无线感知测量时序流程示意图;
图6是本发明的一种感知时间间隔指示帧的结构示意图;
图7是本发明的一种时间间隔按步进二进制指数递增的无线感知测量时序流程示意图;
图8是本发明的一种时间间隔按步进线性递增的无线感知测量时序流程示意图;
图9是发明的一种时间间隔按步进二进制指数递减的无线感知测量时序流程示意图;
图10是发明的一种时间间隔按步进线性递减的无线感知测量时序流程示意图;
图11是发明的一种时间间隔一步缩小为默认最小时间间隔的无线感知测量时序流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细说明。
首先,对本申请实施例适用的无线感知测量系统进行描述。
无线感知系统:
参见图1为本申请实施例提供的一种无线感知测量系统的结构示意图。该无线感知测量系统包括一个接入点(Access Point,AP)、一个站点(Station,STA)。图1所示的无线感知测量系统以AP、STA为例进行阐述。其中,图1中的AP以基站为例,STA以手机为例。AP和STA可执行包括建立、测量、反馈、终止阶段的无线感知测量会话。AP和STA会在感知建立阶段协商感知测量流程中,感知测量反馈实例之间的感知实例间隔等参数。在无线感知任务的感知测量时间间隔中,AP和STA仍然会执行部分通信任务、进行数据传输等。考虑到针对无线感知预设目标进行测量时,并非一直能测量得到预设目标的移动距离变化、活动方位变化、移动速度变化等有效值,因此可以通过自适应调整感知测量时间间隔,减少不必要的感知测量帧交互开销,减少感知业务对信道资源的无效占用。
现有的无线感知流程由以下的一个或多个流程组成:感知会话建立,感知测量建立,感知测量实例,感知测量建立终止和感知会话终止。在感知会话建立流程中,感知会话建立,与感知会话相关联的操作参数被确定,并且可以在STA之间交换参数。在感知测量建立流程中,感知发起方决定感知流程中报告的测量结果类型,并定义可选的协商过程,该过程允许感知发起方和感知响应方交换并商定与感知测量实例相关联的操作属性,例如感知测量流程中感知测量实例的感知测量时间间隔等参数。在感知测量流程中,感知实例依据固定的感知测量时间间隔执行感知测量反馈。感知发射机发送感知信号,感知接收机接收信号进行测量,并将测量结果进行报告。在感知测量建立终止流程和感知会话终止流程中,STA停止感知测量并终止感知会话。
本发明实施流程及帧结构设计依托于IEEE 802.11bf协议,结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细说明。
图2是该无线感知测量方法的交互示意图。该方法从感知发起者与感知响应者之间交互的角度进行阐述,包括但不限于以下步骤:
感知测量建立阶段:感知发起者向感知响应者发送携带时间间隔可变能力(Capability of Variable time interval)字段、可变时间间隔阈值(Variable IntervalThreshold)字段、最小时间间隔(Min Time Interval)字段和最大时间间隔(Max TimeInterval)字段的感知测量建立(sensing measurement setup)帧,向感知响应者指示建立的感知测量是否支持测量时间间隔可变,并给出默认的最小时间间隔和最大时间间隔。如图3所示,感知测量建立帧包含Capability of Variable Time Interval字段、VariableInterval Threshold字段、Min Time Interval字段和Max Time Interval字段,下面阐述各字段功能:
1.Capability of Variable Time Interval字段
该字段用于指示建立的感知测量是否支持测量时间间隔可变。
2.Variable Interval Threshold字段
该字段用于指示指定感知目标需求下用于衡量感知测量结果是否变化的阈值大小。
3.Min Time Interval字段
该字段用于指示感知测量过程中支持的最小感知测量时间间隔值,即初始测量时采用的默认测量时间间隔值。
4.Max Time Interval字段
该字段用于指示感知测量过程中支持的最大感知测量时间间隔值。
感知测量和报告阶段:感知发起者根据当次测量反馈信息得出的感知结果,调整当前感知测量时间间隔,并将新确定的时间间隔通过发送感知时间间隔(Sensing TimeInterval)字段向感知响应者进行指示,感知发起者与感知响应者按新的时间间隔进行后续测量实例。如图4所示,Sensing Time Interval字段包含Measurement Setup ID、Measurement Instance ID、Adaptive Time Interval三个子字段,下面阐述各子字段功能:
1.Measurement Setup ID子字段
该字段用于指示使用新感知测量时间间隔的感知测量实例所属的测量建立ID。
2.Measurement Instance ID子字段
该字段用于指示使用新感知测量时间间隔的感知测量实例的ID。
3.Adaptive Time Interval子字段
该字段用于指示自适应改变后新的测量时间间隔。
如图5所示为该无线感知测量时序流程示意图,感知发起者与感知响应者首先进行感知测量建立,交互最小时间间隔、最大时间间隔、时间间隔可变能力及可变时间间隔阈值。感知测量双方首先按照默认最小时间间隔进行感知测量,并在间隔时间内进行各自的通信业务。若当次感知测量结果与过往一段时间的测量结果的平均测量结果之间的变化值小于等于设定的阈值时,认为感知目标的感知结果无变化,随后向感知响应者发送sensingtime interval帧指示新的测量时间间隔,其结构如图6所示,包含sensing time interval字段,若调整后的测量时间间隔大于感知测量建立阶段协商确定的最大时间间隔,则仍取最大时间间隔值。感知双方后续按自适应扩大后的感知测量实例间隔进行测量,减少了无效的感知帧交互,间隔期间可以传输更多其他通信和感知等业务。
此处自适应扩大的方法包括但不限于:按步进二进制指数的方式递增、按步进线性递增(如等比离散线性扩大)、深度学习等自适应算法或其他智能算法等,各种方法在调节测量间隔上均可根据实际需要选择使用。以下以步进二进制指数递增的方式为例,详细说明感知测量时间间隔自适应扩大的方法。
如图7所示,感知发起者选择以步进二进制递增的方法自适应扩大感知测量时间间隔。当感知发起者判断需要自适应扩大感知测量时间间隔时,此时sensing timeinterval帧中指示新的测量时间间隔值为上一次协定的测量时间间隔值的2的指数倍,之后感知发起者与感知响应者一同等待新的测量时间间隔后,再继续运行感知测量实例。按照图7示意,当感知发起者第一次判断需要自适应扩大感知测量时间间隔时,新的测量时间间隔为原感知测量时间间隔的两倍。等以新的测量时间间隔进行测量且感知发起者再次判断到需要扩大感知测量时间间隔时,新的测量时间间隔为原感知测量时间间隔的四倍。以此类推,继续按照2的指数倍步进扩大感知测量时间间隔。特别地,在每次调整测量间隔的过程中,该自适应扩大方法扩大后的测量时间间隔大于感知测量建立阶段协商确定的最大时间间隔时,此时仍应取最大时间间隔作为新的测量时间间隔。
感知发起者选择以步进线性递增的方法自适应扩大感知测量时间间隔的过程示意如图8所示。当感知发起者判断需要自适应扩大感知测量时间间隔时,此时sensing timeinterval帧中指示新的测量时间间隔为在上一次协定的感知测量时间间隔基础上增加一倍默认最小时间间隔后的时间间隔值,之后感知发起者与感知响应者等待新的测量时间间隔后,再继续运行感知测量实例。按照图8示意,当感知发起者第一次判断需要自适应扩大感知测量时间间隔时,感知发起者应与感知响应者等待两倍默认最小时间间隔后再继续运行感知测量实例。以此类推,继续以默认最小时间间隔为基础,通过步进等比线性递增的方式自适应扩大感知测量时间间隔。特别地,在每次调整测量间隔的过程中,该自适应扩大方法扩大后的测量时间间隔大于感知测量建立阶段协商确定的最大时间间隔时,此时仍应取最大时间间隔作为新的测量时间间隔。
若当次感知测量结果与过往一段时间的平均测量结果之间的变化值大于设定的阈值时,感知发起者认为感知目标的感知结果发生变化,向感知响应者发送sensing timeinterval帧指示感知测量时间间隔减小。特别地,在每次调整测量间隔的过程中,若调整后的测量时间间隔小于或等于感知测量建立阶段协商确定的最小时间间隔,则仍应取最小时间间隔值作为新的测量时间间隔。后续感知双方按自适应缩小后的感知测量实例间隔进行测量,保证感知结果的准确性。
此处自适应缩小的方法包括但不限于:按步进二进制指数递减、按步进线性递减(如等比离散线性缩小)、直接缩小为建立阶段协定的默认最小时间间隔值、深度学习等自适应算法或智能算法等。以下以步进二进制指数递减、步进线性递减及直接缩小为协定的默认最小时间间隔值等方式为例,详细说明感知测量时间间隔自适应缩小的方法。
感知发起者选择以步进二进制递减至默认最小时间间隔的方法自适应缩小感知测量时间间隔的过程示意如图9所示。在经过一段时间的自适应调整感知测量时间间隔后,当感知发起者判断需要自适应缩小感知测量时间间隔时,sensing time interval帧中指示新的测量时间间隔值为上一次协定的感知测量时间间隔值的一半,之后感知发起者与感知响应者等待新的测量时间间隔后再继续运行感知测量实例。特别地,在每次调整测量间隔的过程中,当该自适应缩小方法缩小后的测量时间间隔小于或等于感知测量建立阶段协商确定的最小时间间隔时,此时仍应取最小时间间隔作为新的测量时间间隔。按照图9示意,感知发起者与感知响应者应等待上一次协定的四倍默认最小时间间隔的一半,即两倍默认最小时间间隔时可运行感知测量实例。
感知发起者选择以步进线性递减至默认最小时间间隔的方法自适应缩小感知测量时间间隔的过程示意如图10所示。类似于以二进制递减的方法自适应缩小感知测量时间间隔的过程,sensing time interval帧中指示新的测量时间间隔为在上一次协定的感知测量时间间隔基础上缩小为减小一倍默认最小时间间隔后的时间间隔值,之后感知发起者与感知响应者一同等待新的测量时间间隔后再继续运行感知测量实例。特别地,在每次调整测量间隔的过程中,当该自适应缩小方法缩小后的测量时间间隔小于或等于感知测量建立阶段协商确定的最小时间间隔时,此时仍应取最小时间间隔作为新的感知测量时间间隔。按照图10示意,感知发起者与感知响应者应等待上一次协定的四倍默认最小时间间隔减少一倍默认最小时间间隔后的时间间隔,即三倍默认最小时间间隔时可运行感知测量实例。
感知发起者选择以直接缩小为默认最小时间间隔的方法自适应缩小感知测量时间间隔过程示意如图11所示。在经过一段时间的自适应调整感知测量时间间隔后,当感知发起者判断需要自适应缩小感知测量时间间隔时,此时sensing time interval帧中指示新的测量时间间隔为建立阶段协定的默认最小时间间隔,之后感知发起者与感知响应者等待新的测量时间间隔后再继续运行感知测量实例。无论之前的感知测量时间间隔值是多少,当感知发起者判断需要缩小感知测量时间间隔后,感知发起者与感知响应者仅需等待默认最小时间间隔时就可运行感知测量实例。
包括但不限于以上举例说明的各类自适应扩大间隔和自适应缩小间隔的方法,在实际运行时均可自由组合应用。

Claims (4)

1.一种无线感知测量方法,其特征在于,针对需要长时间多次测量的感知预设目标,感知测量发起者根据感知测量响应者当次感知测量结果与过往一段时间平均感知测量结果之间的变化,自适应地调整后续感知测量时间间隔,并向感知响应者发送包含感知时间间隔字段的帧,包括但不限于感知时间间隔指示帧,以告知其后续新的测量时间间隔;
所述感知时间间隔字段应指示新的测量时间间隔,测量时间间隔对应的测量建立ID以及使用该测量时间间隔的感知测量实例ID;
在感知测量建立阶段,感知发起者向感知响应者发送的感知测量建立请求帧中需包含时间间隔可变能力字段、最大时间间隔字段、最小时间间隔字段以及可变时间间隔阈值字段;
所述时间间隔可变能力字段应指示该感知测量建立的感知测量时间间隔是否可变,指明感知测量时间间隔变化的能力;
所述最小时间间隔字段应指示感知测量过程中支持的最小感知测量时间间隔值,即初始默认测量时间间隔值;
所述最大时间间隔字段应指示感知测量过程中支持的最大感知测量时间间隔值;
所述可变时间间隔阈值字段应指示指定感知目标需求下用于衡量感知测量结果是否变化的阈值大小。
2.根据权利要求1所述的一种无线感知测量方法,其特征在于,当次感知测量结果与过往一段时间的平均测量结果之间的变化值小于或等于感知测量建立请求帧中设定的阈值时,认为感知目标的感知结果无变化,感知发起者需自适应扩大感知测量时间间隔;若调整后的测量时间间隔大于感知测量建立阶段协商确定的最大时间间隔,则仍取最大时间间隔值,同时通过感知时间间隔字段告知感知响应者,感知时间间隔字段中指明的后续感知测量实例按新感知测量时间间隔进行测量。
3.根据权利要求1所述的一种无线感知测量方法,其特征在于,当次感知测量结果与过往一段时间的平均测量结果之间的变化值大于感知测量建立请求帧中设定的阈值时,认为感知目标的感知结果发生变化,感知发起者需自适应缩小感知测量时间间隔,若调整后的测量时间间隔小于感知测量建立阶段协商确定的最小时间间隔,则仍取最小时间间隔值,同时通过感知时间间隔字段告知感知响应者,感知测量时间间隔字段中指明的后续感知测量实例按新感知测量时间间隔进行测量。
4.一种无线感知测量系统,其特征在于,对权利要求1-3任一所述的一种感知测量方法的应用,该感知测量系统可包括一个接入点和一个站点,站点和接入点均可成为感知发起者;感知发起者与感知响应者在预定的感知测量时间中按照协商的默认最小时间间隔进行感知测量与反馈;感知发起者应根据感知响应者当次感知测量结果与过往一段时间平均感知测量结果之间的变化自适应地调整后续感知测量时间间隔,并通过传输携带了感知时间间隔字段的帧告知感知响应者,感知测量时间间隔字段中指明的后续感知测量实例按新感知测量时间间隔进行。
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