CN1750414A - 无线通信设备及其雷达检测方法 - Google Patents

Abstract

一种无线通信设备包括接收无线信号的接收机电路。这里，无线信号包括来自该无线通信设备所属的通信网络中的节点的信号，以及雷达信号。接收机电路检测无线信号的接收功率。无线通信设备还包括雷达信号检测电路，其耦合到接收机电路，基于无线信号的接收功率来确定无线信号是否包括雷达信号。

Description

无线通信设备及其雷达检测方法

技术领域

本发明涉及无线通信设备及其雷达检测方法。

背景技术

正如日本专利申请公布2002-135831中所示，一般而言，无线通信系统需要检测雷达信号，其中雷达利用与通信系统相同的频带工作。从而，与雷达共享相同频带的无线通信系统在其操作开始之前和之后都监视雷达信号是否始终存在，以避免阻碍雷达系统的操作。

此外，如果无线通信系统在其雷达信号监视期间检测到任何雷达信号的存在，则迅速将其自己的工作信道转移到另一信道(即转移到与雷达信号不同的频率)。由于存在多种雷达信号，因此难以通过预先使用雷达信号的期望模式，并且提供检测电路来检测在雷达信号的模式与期望模式之间匹配的模式，来检测这些雷达信号。

此外，为了执行雷达检测，无线通信设备除了用于通信系统的接收机外，还有用于雷达检测的接收机，这在硬件尺寸和成本方面，都产生了许多缺点。

此外，传统的无线通信系统在执行雷达检测时停止其自己在与要检测的雷达信号相同的频带中的通信，这导致了通信效率的降低。

发明内容

因此，本发明的一个方面是提供一种无线通信设备，其执行雷达信号检测，而不会显著降低无线通信设备和节点之间的通信效率。

本发明的另一方面是提供一种无线通信设备，其使用从与无线通信系统通信的节点接收信号的接收机来执行雷达信号检测。

本发明可通过不同方式来实现，并且不限于这里所描述的示例性实施方案。

附图说明

参考以下描述和附图可更好地理解本发明的这些和其他方面，这些描述和附图不应被理解为以任何方式限制本发明，附图中：

图1示出根据本发明一个示例性实施方案的无线通信设备的接收机单元的配置；

图2示出图1的雷达检测电路14的详细配置；

图3A-3E示出根据本发明一个示例性实施方案的雷达检测的操作的时序图；

图4示出根据本发明一个示例性实施方案的雷达检测的操作的流程图；

图5示出根据本发明一个示例性实施方案的用于通信的信号的帧格式。

具体实施方式

描述了几个示例性的实施方案以帮助理解本发明，这些示例性实施方案并不想要以任何方式限制本发明的范围。

根据本发明的一个示例性实施方案，无线通信设备与通信网络中的节点通信。例如，通信网络可以是无线局域网(LAN)、蜂窝电话网或本领域中所理解的任何其他网络。此外，无线通信设备和节点可以是接入点或基站、无线终端或移动终端或本领域中所理解的彼此通信的任何其他类型的节点。

无线通信设备接收无线信号，并检测无线信号的接收功率。无线信号包括来自所述节点的信号。此外，在雷达信号被发射时，无线信号还可包括雷达信号。这里，来自节点的信号可基于正交频分复用(OFDM)或本领域中所理解的任何其他调制技术。

此外，无线通信设备基于无线信号的接收功率来确定无线信号是否包括雷达信号。

例如，如果接收功率变得大于预定的第一值并且随后在预定的时段中变得小于预定的第二值，则无线通信设备可确定无线信号包括雷达信号。预定的第一值可以与预定的第二值相同或不同。此外，如果接收功率变得大于预定的第一值，但是没有随后在预定的时段中变得小于预定的第二值，则无线通信设备可确定无线信号不包括雷达信号。

另一方面，如果无线信号不包括具有预定模式的信号，则无线通信设备可确定无线信号包括雷达信号。具有预定模式的信号可以被无线通信设备检测到，并且可以是用于将无线通信设备与节点同步或者本领域中所理解的任何其他用途的前同步信号。

此外，如果接收功率变得大于预定的第一值，并且随后在预定的时段中变得小于预定的第二值，并且无线信号不包括具有预定模式的信号，则无线通信设备可确定无线信号包括雷达信号。

因此，无线通信设备可执行雷达信号检测，而不会降低无线通信设备和节点之间的通信效率。此外，无线通信设备可基于雷达检测，将来自节点的信号的频率更改为不同于雷达信号频率的频率。

图1是示出根据一个示例性实施方案的无线通信设备的接收机单元的配置的框图。在图1中，无线通信设备适用于无线LAN系统。无线通信设备包括模拟解调电路2、A/D(模拟到数字)转换器3和数字解调电路1。无线通信设备接收信号，并利用这些电路调解信号。这里，无线通信设备可适用于本领域中所理解的任何其他通信网络。

对于数字解调电路1，只示出与本发明有关的部件。从而，数字解调电路1包括带通滤波器11、接收功率计算/移动平均电路12、接收机控制电路13和雷达检测电路14。数字解调电路1中的每个电路可以包括本领域中所理解的电路、电路组合或者电路和软件的组合。

接收信号被转换成具有预定帧格式并基于OFDM的数字信号，其中数据经由并行的多个频率(副载波)被分散和发射，其中每个副载波被16位置的正交幅度调制(16QAM)、正交相移键控(QPSK)等调制。这里，本领域中所理解的任何其他调制方法可适用于示例性实施方案中的信号。

在图1中，接收信号(模拟信号)首先被模拟解调电路2分离成同相分量I和正交分量Q，并且每个分量被A/D转换器3转换成数字信号。

在后级的数字解调电路1中，在带通滤波器11衰减频带外的信号分量后，解调处理继续在主信号线上进行。经过带通滤波器11的信号被输入到接收功率计算/移动平均电路12和接收机控制电路13，以便进行接收控制或雷达检测控制。

在接收功率计算/移动平均电路12中，例如，通过将解调信号的I分量的平方和Q分量的平方相加而计算接收信号功率，然后进一步计算移动平均。这里使用了移动平均以便降低经历较大功率分散的、使用OFDM系统的无线LAN系统的接收功率的波动。但是，不一定要求使用移动平均，接收功率可以按本领域中所理解的任何其他方式来计算。

接收机控制电路13用于控制解调。此外，接收机控制电路13还控制雷达检测电路14的操作时序。雷达检测电路14基于接收功率计算/移动平均电路12的输出确定雷达信号是否存在(即雷达信号是否被包括在接收信号中)。然后，如果检测到任何雷达信号，则雷达检测电路14通过输出雷达检测向上通知信号101将检测到雷达信号的情况通知给通信协议的更高层。

在通信协议的更高层处，响应于接收到雷达信号检测的通知，采取例如根据电气电子工程师学会(IEEE)802.11h标准的雷达避让动作。例如，由于雷达避让的结果，无线通信设备停止使用与雷达信号相同的频率(信道)，开始在通信系统中使用不同于雷达信号频率的频率(信道)来进行通信。

图2是示出图1的雷达检测电路14的详细配置的框图。在图2中，与图1所示的无线通信设备的接收机单元中相同的组成部件分别被指定了相同的标号。在此图2中，雷达检测电路14包括雷达阈值比较器电路141、雷达阈值“a”保存电路142、雷达阈值“b”保存电路143、雷达阈值选择器144、雷达定时器电路145和雷达检测确定电路146。雷达检测电路14中的这些电路中的每一个可包括本领域中所理解的电路、电路组合或电路和软件的组合。

雷达阈值比较器电路141将接收功率计算/移动平均电路12的输出分别与来自雷达阈值“a”保存电路142或雷达阈值“b”保存电路143的阈值“a”或阈值“b”相比较。雷达阈值选择器144基于来自接收机控制电路13的雷达阈值选择信号201，选择将被雷达阈值比较器电路141使用的阈值“a”或阈值“b”之一。这些雷达阈值“a”和“b”是预先定义的，并且雷达阈值“a”被用于检测雷达信号功率上升，而雷达阈值“b”被用于检测雷达信号功率下降。

雷达定时器电路145根据雷达阈值比较器电路141的输出和来自接收机控制电路13的雷达定时器启动使能信号202，判断是否启动雷达定时器操作。在雷达定时器操作中，当构成停止因素的信号被输入或者约等于雷达信号的最大脉冲宽度的预定义的超时时段期满时，将产生超时，然后雷达定时器被重置。

雷达检测确定电路146根据雷达阈值比较器电路141的输出和雷达定时器电路145的状态，确定是否检测到雷达信号。然后，雷达检测确定电路146如果确定检测到雷达信号，则向通信协议的更高层输出雷达检测向上通知信号101。

图3A-3E示出根据本发明的一个示例性实施方案的雷达检测的操作的时序图。图4示出根据本发明的一个示例性实施方案的雷达检测的操作的流程图。图5示出根据本发明的一个示例性实施方案的用于通信的信号的帧格式。将参考图1至图4描述根据一个示例性实施方案的雷达检测的操作。雷达检测的操作例如可通过中央处理单元(CPU)以及硬件电路来实现，该中央处理单元从只读存储器(ROM)读取程序，并通过使用随机访问存储器(RAM)来执行该程序。

现在，如图3A中的实线所示，假定接收功率超过规定雷达阈值的雷达信号在时段t1到t3期间被输入到接收功率计算/移动平均电路12中，该规定的雷达阈值是为每个地理区域预先确定的值，使得通信系统和雷达系统可被用于每个区域中。

接收功率计算/移动平均电路12计算接收功率(图4中步骤S1)，计算所计算出的接收功率的移动平均值，并输出移动平均值。

因此，接收功率计算/移动平均电路12的输出在时刻t1开始上升，如图3B中的实线所示。然后，接收功率计算/移动平均电路12的输出在时刻t2处超过由图3B中的虚线所示的雷达阈值“a”。雷达阈值“a”被输入到雷达阈值比较器电路141。然后，雷达阈值比较器电路141将雷达定时器启动信号203输出到雷达定时器电路145(图4中步骤S2)。要注意，这个雷达阈值“a”是用于识别雷达信号脉冲的上升的阈值；例如，如上所述，雷达阈值“a”可以是为每个地理区域预先确定的雷达阈值。这里，雷达阈值选择器144在其初始状态中选择雷达阈值“a”。

如果雷达定时器启动信号203被输入，则雷达定时器电路145启动雷达定时器，如图3C中的箭头所示。但是，如果接收机控制电路13由于某种原因输出指示“禁用”的雷达定时器启动使能信号202，则雷达定时器启动信号203被屏蔽，并且雷达定时器不启动(图4中步骤S3和S4)。这里，一旦雷达定时器被启动，雷达阈值选择器144就选择雷达阈值“b”。

在雷达定时器启动之后，由于如图3A的实线所示，在时刻t3处不再有任何雷达信号被输入到接收功率计算/移动平均电路12中，因此接收功率计算/移动平均电路12的输出开始降低，如图3B中的实线所示，并且降低到如图3B中的虚线所示的雷达阈值“b”以下。在时刻t4处，雷达阈值“b”被输入到雷达阈值比较器电路141中。

在接收功率计算/移动平均电路12的输出降低到雷达阈值“b”以下之后，在时刻t4处，雷达检测确定电路146检测雷达定时器是否正在运行。因此，如果雷达定时器正在运行，则雷达检测确定电路146确定雷达信号被检测到，并且输出雷达检测信号，如图3E的实线所示(图4中步骤S6和S7)。此外，雷达定时器电路145在接收到从雷达检测确定电路146输出的信号后重置雷达定时器，通知雷达信号的接收功率降低到了雷达阈值“b”以下(图4中步骤S12和S13)。

另一方面，除非接收到可以触发停止雷达定时器的信号，例如通知雷达信号的接收功率降低到雷达阈值以下的信号，否则雷达定时器保持运行，直到预定的超时时段期满(时刻t5处)。然后雷达定时器被重置。因此，预定的超时时段的期满意味着没有检测到雷达信号(图4中步骤S6、S10和S11)。

根据一个示例性的实施方案，雷达检测确定电路146中的或在通信协议的更高层提供的雷达计数器(未示出)基于步骤S7中获得的雷达检测信号，对雷达信号检测的次数进行计数。因此，如果在一定时段内，雷达信号检测的次数超过J次，其中J是预定的阈值(图4中步骤S8)，则雷达检测确定电路146向通信协议的更高层输出雷达检测向上通知信号101，然后雷达计数器被重置(图4中步骤S9)。这里，一定时段内的雷达检测的数目是通过周期性地查询和重置雷达计数器来计数的。

以上是雷达检测以及将其结果通知给通信协议的更高层的基本流程。

根据一个示例性的实施方案，通过让两个或更多个不同雷达阈值被输入到雷达阈值比较器电路141中，可以降低错误雷达检测的次数。雷达阈值选择器144选择雷达阈值“a”或雷达阈值“b”。雷达阈值“a”可以与有关地理区域中的规定雷达阈值相同，用于检测雷达信号脉冲的上升。雷达阈值“b”可以低于雷达阈值“a”，用于检测雷达信号脉冲的下降。雷达阈值的选择使得可以在雷达信号的接收功率只略微超过规定雷达阈值时检测到雷达信号脉冲的上升，并且在雷达信号的接收功率确实降低到规定雷达阈值以下时检测到雷达信号脉冲的下降。当像在无线LAN系统(OFDM调制的)中那样接收功率的分散较大时，此方法是用于降低错误雷达检测的次数的特别有用的方法。但是，用于雷达信号脉冲的上升和下降检测的雷达阈值不一定不同，而可以是彼此相同的值。

根据示例性的实施方案，接收机控制电路13输出雷达定时器启动使能信号202，它指示雷达定时器是否可被启动，这可降低无意中错误激活雷达定时器的次数。接收机控制电路例如基于图3D所示的雷达定时器启动屏蔽信号204，确定是否允许雷达定时器启动，该雷达定时器启动屏蔽信号204是从雷达阈值比较器电路141或类似电路输出的。

图3D的这一雷达定时器启动屏蔽信号204是用于屏蔽雷达定时器启动信号203的，以便对于某一信号脉冲超时时段期满后，对于相同的信号脉冲，雷达定时器被再次启动。雷达定时器启动屏蔽信号204可减少在检测具有比雷达信号长的信号长度的信号期间，由于雷达定时器的重复启动以及超时时段的期满，而引起的错误雷达检测的数目，所述具有比雷达信号长的信号长度的信号例如是用于根据示例性实施方案的通信系统中的信号。

雷达定时器启动屏蔽信号204例如可以如图3D所示，在第一雷达定时器启动时开始，或者可以在雷达定时器停止(包括超时时段的期满)时开始。例如当接收功率计算/移动平均电路12的输出降低到雷达阈值“b”或不同于雷达阈值“b”的雷达阈值以下时，可以停止雷达定时器启动屏蔽。

此外，在各种通信系统中，固有或已知的前同步训练符号或唯一字可被插入到无线信号的帧的头部，以便同步帧或确保通信的可靠性。此外，根据示例性实施方案的通信系统中所使用的信号可具有图5所示的帧格式，其具有前同步信号，该前同步信号是该信号所固有的，并且是预先已知的(图5中的短前同步或长前同步)。即，前同步信号具有预定的模式。在此情况下，接收机控制电路13可被配备相关检测器(未示出)，用于检测接收信号和预定模式之间的相关性(即检测前同步信号)。因此，除图3A-3E所示的检测结果外，雷达检测确定电路146还可根据未检测到前同步信号这一事实来确定雷达信号，并且可降低雷达信号的错误检测的次数。

此外，在无线LAN系统中，无线设备可利用短前同步和长前同步，以检测来自节点的信号的时序。因此，除了上述用于确定是否检测到雷达信号的条件以外，雷达检测确定电路146还可基于未检测到定时这一事实来检测雷达信号。当根据一个示例性实施方案的通信系统中使用的信号的信号长度短于要检测的雷达脉冲宽度时，此方法对于减少雷达信号的错误检测有效。

根据一个示例性实施方案，即使解调器确定检测到雷达信号，无线设备也可以用雷达计数器阻止自己立即将检测到雷达信号通知给更高层协议。根据一个实施方案，这可以减少在通信系统中执行雷达避让，同时伴有通信中断的次数。

根据本发明的另一示例性实施方案，无线通信系统包括用于在无线通信期间检测雷达信号的无线通信设备。无线通信设备具有接收功率计算装置，用于在无线通信期间计算接收信号功率；雷达检测装置，用于通过将接收功率计算装置所计算的接收信号功率与预设的雷达阈值相比较，来检测雷达信号；以及雷达检测确定装置，用于如果在一定时段中由雷达检测装置检测到雷达信号的次数超过预定值，则将雷达检测通知给通信协议的更高层。

此外，根据本发明的一个示例性实施方案，包括在计算机可读介质中的雷达检测方法的程序，致使无线通信设备的计算机计算无线通信中的接收信号功率，通过将接收信号功率与预定的雷达阈值相比较，来检测雷达信号，并且如果在一定时段中检测到雷达信号的次数超过预定值，则将雷达检测通知给通信协议的更高层。

因而，根据本发明一个示例性实施方案的雷达检测系统或方法在对无线通信系统中所使用的无线信号的解调器中检测雷达信号。

由此，在本发明的一个示例性实施方案中，通过在接收通信中所用信号的操作之外，又实现无线通信设备的雷达检测功能，可在不降低通信效率的情况下执行雷达检测。此外，由于无线通信设备中的单个接收机可检测雷达信号并接收通信系统中所用的信号，因此具有硬件尺寸减小和无线通信设备的成本降低的优点。

本发明的一个示例性实施方案提供了允许始终进行雷达检测而不降低通信效率的效果。

本发明不限于上述示例性实施方案。例如，本发明一般适用于在既发射雷达信号又发射通信网络中所使用的信号时所使用的无线通信设备。此外，本发明一般适用于可实现无线通信，而在发射雷达信号的地理区域中或者在雷达信号使用的频带中又不影响雷达操作的设备。

虽然以上已描述了本发明的几个示例性实施方案，但是本领域的技术人员将会理解，本发明不应限于所描述的示例性实施方案，而是可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种变化和修改。

本发明要求2004年9月15日在日本专利局提交的日本专利申请2004-267649的优先权，这里通过引用将其公开内容全部包括进来。

Claims (19)

1.一种运行在通信网络中的无线通信设备，该无线通信设备包括：

接收机电路，其接收无线信号并检测该无线信号的接收功率，所述无线信号包括来自所述通信网络中的节点的信号和雷达信号；以及

雷达信号检测电路，其耦合到所述接收机电路，基于所述无线信号的接收功率来确定所述无线信号是否包括所述雷达信号。

2.如权利要求1所述的无线通信设备，其中如果所述接收功率变得大于预定的第一值并且随后在预定的时段内变得小于预定的第二值，则所述雷达检测电路确定所述无线信号包括所述雷达信号。

3.如权利要求2所述的无线通信设备，其中如果所述接收功率变得大于所述预定的第一值，但是没有随后在所述预定的时段内变得小于所述预定的第二值，则所述雷达检测电路确定所述无线信号不包括所述雷达信号。

4.如权利要求1所述的无线通信设备，其中来自所述节点的信号包括具有预定模式的信号，所述接收机电路确定所述无线信号是否包括所述具有预定模式的信号，并且如果所述接收机电路确定所述无线信号不包括所述具有预定模式的信号，则所述雷达检测电路确定所述无线信号包括所述雷达信号。

5.如权利要求1所述的无线通信设备，其中来自所述节点的信号包括具有预定模式的信号，所述接收机电路确定所述无线信号是否包括所述具有预定模式的信号，并且如果所述接收功率变得大于预定的第一值，并且随后在预定的时段内变得小于预定的第二值，并且所述接收机电路确定所述无线信号不包括所述具有预定模式的信号，则所述雷达检测电路确定所述无线信号包括所述雷达信号。

6.如权利要求5所述的无线通信设备，其中如果所述接收功率变得大于所述预定的第一值，但是没有随后在所述预定的时段内变得小于所述预定的第二值，则所述雷达检测电路确定所述无线信号不包括所述雷达信号。

7.一种运行在通信网络中无线通信设备，该无线通信设备包括：

接收装置，用于接收无线信号，该无线信号包括来自所述通信网络中的节点的信号和雷达信号；

检测装置，其耦合到所述接收装置，用于检测所述无线信号的接收功率；以及

确定装置，其耦合到所述检测装置，用于基于所述无线信号的接收功率来确定所述无线信号是否包括所述雷达信号。

8.如权利要求7所述的无线通信设备，其中如果所述接收功率变得大于预定的第一值并且随后在预定的时段内变得小于预定的第二值，则所述确定装置确定所述无线信号包括所述雷达信号。

9.如权利要求8所述的无线通信设备，其中如果所述接收功率变得大于所述预定的第一值，但是没有随后在所述预定的时段内变得小于所述预定的第二值，则所述确定装置确定所述无线信号不包括所述雷达信号。

10.如权利要求7所述的无线通信设备，其中来自所述节点的信号包括具有预定模式的信号，所述接收装置确定所述无线信号是否包括所述具有预定模式的信号，并且如果所述接收装置确定所述无线信号不包括所述具有预定模式的信号，则所述确定装置确定所述无线信号包括所述雷达信号。

11.如权利要求7所述的无线通信设备，其中来自所述节点的信号包括具有预定模式的信号，所述接收装置确定所述无线信号是否包括所述具有预定模式的信号，并且如果所述接收功率变得大于预定的第一值，并且随后在预定的时段内变得小于预定的第二值，并且所述接收装置确定所述无线信号不包括所述具有预定模式的信号，则所述确定装置确定所述无线信号包括所述雷达信号。

12.如权利要求11所述的无线通信设备，其中如果所述接收功率变得大于所述预定的第一值，但是没有随后在所述预定的时段内变得小于所述预定的第二值，则所述确定装置确定所述无线信号不包括所述雷达信号。

13.一种用于通信网络的方法，该方法包括：

接收包括来自所述通信网络中的节点的信号和雷达信号的无线信号；

检测所述无线信号的接收功率；以及

基于所述无线信号的接收功率来确定所述无线信号是否包括所述雷达信号。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述确定所述无线信号是否包括所述雷达信号的步骤包括：如果所述接收功率变得大于预定的第一值并且随后在预定的时段内变得小于预定的第二值，则确定所述无线信号包括所述雷达信号。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述确定所述无线信号是否包括所述雷达信号的步骤包括如果所述接收功率变得大于所述预定的第一值，但是没有随后在所述预定的时段内变得小于所述预定的第二值，则确定所述无线信号不包括所述雷达信号。

16.如权利要求13所述的方法，其中来自所述节点的信号包括具有预定模式的信号，并且所述方法还包括确定所述无线信号是否包括所述具有预定模式的信号，并且如果所述无线信号不包括所述具有预定模式的信号，则确定所述无线信号包括所述雷达信号。

17.如权利要求13所述的方法，其中来自所述节点的信号包括具有预定模式的信号，并且所述方法还包括确定所述无线信号是否包括所述具有预定模式的信号，并且

其中所述确定所述无线信号是否包括所述雷达信号的步骤包括：如果所述接收功率变得大于预定的第一值，并且随后在预定的时段内变得小于预定的第二值，并且所述无线信号不包括所述具有预定模式的信号，则确定所述无线信号包括所述雷达信号。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述确定所述无线信号是否包括所述雷达信号的步骤包括：如果所述接收功率变得大于所述预定的第一值，但是没有随后在所述预定的时段内变得小于所述预定的第二值，则确定所述无线信号不包括所述雷达信号。

19.一种计算机可读介质，其存储可由计算机读取的用于执行检测雷达信号的方法的指令，该方法包括：

接收包括来自所述通信网络中的节点的信号和雷达信号的无线信号；

检测所述无线信号的接收功率；以及

基于所述无线信号的接收功率来确定所述无线信号是否包括所述雷达信号。

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