JP5213997B2 - Method and apparatus for coexistence detection - Google Patents
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Description
本発明は、通信システムにおける共存検出に関し、特に、例えばIPルーティングにおける共存検出と信号検出に関する。 The present invention relates to coexistence detection in a communication system, and more particularly to coexistence detection and signal detection in IP routing, for example.
60GHz通信は、新たな近距離無線通信技術(short range wireless communication technique)であり、比較的広い動作帯域幅(4−7GHz)によりギガビット送信をサポートする。
現在、様々な用途(例えば、IEEE 802.15.3c、WirelessHD、WiGig等)に関して、60GHzミリメートル波WLAN/WPAN(無線ローカルエリア・ネットワーク/無線パーソナルエリア・ネットワーク)の多くの規格が既に確立されている。従って、同じ周波数帯を占用する種々の60GHzシステムの共存検出が重要になっている。
60 GHz communication is a new short range wireless communication technique that supports gigabit transmission with a relatively wide operating bandwidth (4-7 GHz).
Currently, many standards for 60 GHz millimeter wave WLAN / WPAN (Wireless Local Area Network / Wireless Personal Area Network) have already been established for various applications (eg IEEE 802.15.3c, WirelessHD, WiGig, etc.). Yes. Therefore, coexistence detection of various 60 GHz systems that occupy the same frequency band is important.
60GHzシステムに現在使用される共存検出方法は、2つのカテゴリに分類することができる。
1つは、ED(Energy Detection:エネルギー検出)方法(H. Urkowits, "Energy detection of unknown deterministic signals" in Processing of the IEEE, vol. 55, Apr. 1967, pp. 523-531(非特許文献1)を参照)であり、もう1つは、他方は、IEEE内 802.15.3cにおいて定義されるCMS(Common Mode Signaling:コモンモード信号検出)方式である。
The coexistence detection methods currently used in 60 GHz systems can be divided into two categories.
One is an ED (Energy Detection) method (H. Urkowits, “Energy detection of unknown deterministic signals” in Processing of the IEEE, vol. 55, Apr. 1967, pp. 523-531 (Non-patent Document 1). And the other is a CMS (Common Mode Signaling) system defined in IEEE 802.15.3c.
上述のEDは、その簡単さと有効性により最も一般的に用いられている信号検出方法である。しかしながら、これまでのEDは、雑音不確定性の影響を受け、低SNR(信号雑音比率)状態における検出性能が不十分である。そのような現象は60GHzチャネル環境の下でより顕著である(M. Park, E. Perahia and M. Gong, “Analysison IEEE 802.15.3c coexistence scheme” in IEEE 802.11-09/559r0, May 2009(非特許文献2)参照)。 The above-mentioned ED is the most commonly used signal detection method due to its simplicity and effectiveness. However, conventional EDs are affected by noise uncertainty and have insufficient detection performance in a low SNR (signal to noise ratio) state. Such a phenomenon is more prominent under the 60 GHz channel environment (M. Park, E. Perahia and M. Gong, “Analysison IEEE 802.15.3c coexistence scheme” in IEEE 802.11-09 / 559r0, May 2009 (non-patent Reference 2)).
上述のCMSは、制御フレームの複雑なPHY/MACレベル調整を含んでおり、その複雑さのために、実際の適用において非常に高価となり実現が難しい(S. Kato, C. S. Sun, T. Baykas, Z. Lan, J. Wang, R. Funada, M. A. Rahman, C. W. Pyo, H. Harada and I. Lakkis, “Commonmode signaling (CMS) for inter-system coexistence enhancement” in IEEE 802.11-09-370-00-00ad, May 2009(非特許文献3)参照)。 The CMS described above involves complex PHY / MAC level adjustment of the control frame, which makes it very expensive and difficult to implement in practical applications (S. Kato, CS Sun, T. Baykas, Z. Lan, J. Wang, R. Funada, MA Rahman, CW Pyo, H. Harada and I. Lakkis, “Commonmode signaling (CMS) for inter-system coexistence enhancement” in IEEE 802.11-09-370-00-00ad , May 2009 (see Non-Patent Document 3)).
よって、現在の60GHzシステムにおいて使用されているEDより性能が優れ、CMSに比較して制御フレームのPHY/MACレベル調整の複雑さを緩和するような、共存検出方法が必要となっている。 Therefore, there is a need for a coexistence detection method that is superior in performance to the ED used in the current 60 GHz system and that reduces the complexity of PHY / MAC level adjustment of control frames as compared to CMS.
本発明は、60GHzMMW(ミリメートル波)WLAN/WPAN用の新たな2段階共存検出方法を提供する。エネルギー検出器は、大まかな走査を実行する第1の段階で使用される。チャネルを占用する他の通信規格を利用する通信装置から送信される信号が存在することが検出されれば、ペイロード・データを送信する必要のある装置の送信が回避される。そうでなければ、第2の段階の検知器が起動される。第2の段階でチャネルが空であることが検出されれば、ペイロード・データを送信する必要のある装置は送信を許可される。そうでなければ、ペイロード・データの送信が回避される。 The present invention provides a new two-stage coexistence detection method for 60 GHz MMW (millimeter wave) WLAN / WPAN. The energy detector is used in the first stage of performing a rough scan. If it is detected that there is a signal transmitted from a communication device that uses another communication standard that occupies the channel, transmission of a device that needs to transmit payload data is avoided. Otherwise, the second stage detector is activated. If it is detected in the second stage that the channel is empty, devices that need to transmit payload data are allowed to transmit. Otherwise, transmission of payload data is avoided.
本発明による、データ送信のために同じチャネルを占用する通信システム上で共存検出を実行する方法は、受信信号に従って第1の検出統計値を計算するステップと、前記第1の検出統計値が第1の所定のしきい値より大でない場合に、第2の検出統計値の計算を行わせるステップと、前記第2の検出統計値が第2の所定のしきい値より大きくない場合に、チャネルが占用されていないと判定し、ペイロード・データの送信許可を通知するステップとを含み、前記第1と第2の検出統計値の一方が、受信信号のエネルギーと雑音分散に基づいて計算され、前記第1と第2の検出統計値の他方が、受信信号の標本共分散行列の複数の固有値に基づいて計算される。 According to the present invention, a method for performing coexistence detection on a communication system that occupies the same channel for data transmission includes calculating a first detection statistic according to a received signal, and wherein the first detection statistic is Calculating a second detection statistic if it is not greater than a predetermined threshold of 1, and if the second detection statistic is not greater than a second predetermined threshold And determining that one of the first and second detection statistics values is calculated based on received signal energy and noise variance; and The other of the first and second detection statistics is calculated based on a plurality of eigenvalues of the sample covariance matrix of the received signal.
本発明の共存検出方法によれば、前記第1の検出統計値が前記第1の所定のしきい値より大きいか、前記第2の検出統計値が前記第2の所定のしきい値より大きい場合に、チャネルが占用されていると判定し、ペイロード・データの送信を回避する通知が発行される。 According to the coexistence detection method of the present invention, the first detection statistical value is larger than the first predetermined threshold value, or the second detection statistical value is larger than the second predetermined threshold value. In this case, it is determined that the channel is occupied and a notification is issued to avoid transmission of payload data.
好ましくは、前記第1の所定のしきい値は、既知の誤報確率と、前記第1の検出統計値の分布に基づいて設定され、前記第2の所定のしきい値は、既知の誤報確率と、前記第2の検出統計値の分布に基づいて設定される。 Preferably, the first predetermined threshold is set based on a known false alarm probability and a distribution of the first detection statistics value, and the second predetermined threshold is a known false alarm probability. And based on the distribution of the second detection statistical value.
好ましくは、前記第1と第2の所定のしきい値の他方が、複数の固有値の幾何平均に対する算術平均の比率の対数関数である。 Preferably, the other of the first and second predetermined threshold values is a logarithmic function of a ratio of an arithmetic average to a geometric average of a plurality of eigenvalues.
好ましくは、前記第1と第2の検出統計値の分布が、異なる自由度のカイ2乗分布に従う。 Preferably, the distribution of the first and second detection statistics values follows a chi-square distribution with different degrees of freedom.
本発明による、データ送信のために同じチャネルを占用する通信システム上で共存検出を実行する装置は、第1の検出器と第2の検出器を備え、前記第1の検出器が、受信信号に従って第1の検出統計値を計算する第1の計算手段と、前記第1の検出統計値が第1の所定のしきい値より大でない場合に、第2の検出統計値の計算を行わせる第1の比較判定手段とを備え、前記第2の検出器が、受信信号に従って第2の検出統計値を計算する第2の計算手段と、前記第2の検出統計値が第2の所定のしきい値より大でない場合に、チャネルが占用されていないと判定し、ペイロード・データの送信許可を通知する第2の比較判定手段とを備え、前記第1と第2の検出統計値の一方が、受信信号のエネルギーと雑音分散に基づいて計算され、前記第1と第2の検出統計値の他方が、受信信号の標本共分散行列の複数の固有値に基づいて計算される。 An apparatus for performing coexistence detection on a communication system occupying the same channel for data transmission according to the present invention comprises a first detector and a second detector, wherein the first detector is a received signal. And a first calculating means for calculating a first detection statistical value according to the above, and calculating a second detection statistical value when the first detection statistical value is not greater than a first predetermined threshold value. First comparison determination means, wherein the second detector calculates a second detection statistical value according to the received signal, and the second detection statistical value is a second predetermined value. A second comparison / determination unit for determining that the channel is not occupied and notifying permission of transmission of payload data when not greater than the threshold, and one of the first and second detection statistics Is calculated based on the received signal energy and noise variance, 1 and the other of the second detection statistic is calculated based on the plurality of eigenvalues of the sample covariance matrix of the received signal.
好ましくは、前記第1の検出統計値が前記第1の所定のしきい値より大きいか、前記第2の検出統計値が前記第2の所定のしきい値より大きい場合に、前記第2の比較判定手段は、チャネルが占用されていると判定し、ペイロード・データの送信を回避する通知を発行する。 Preferably, the second detection statistic value is greater than the first predetermined threshold value or the second detection statistic value is greater than the second predetermined threshold value. The comparison determination means determines that the channel is occupied and issues a notification that avoids transmission of payload data.
好ましくは、前記第1の所定のしきい値は、既知の誤報確率と、前記第1の検出統計値の分布に基づいて設定され、前記第2の所定のしきい値は、既知の誤報確率と、前記第2の検出統計値の分布に基づいて設定される。 Preferably, the first predetermined threshold is set based on a known false alarm probability and a distribution of the first detection statistics value, and the second predetermined threshold is a known false alarm probability. And based on the distribution of the second detection statistical value.
好ましくは、前記第1と第2の所定のしきい値の他方が、複数の固有値の幾何平均に対する算術平均の比率の対数関数である。 Preferably, the other of the first and second predetermined threshold values is a logarithmic function of a ratio of an arithmetic average to a geometric average of a plurality of eigenvalues.
好ましくは、前記第1と第2の検出統計値の分布が、異なる自由度のカイ2乗分布に従う。 Preferably, the distribution of the first and second detection statistics values follows a chi-square distribution with different degrees of freedom.
本発明において提案する2段階共存検出方法は、現在の60GHzチャネルにおいて使用されているEDより検出性能が優れている。計算上の複雑さの観点からも、本発明の2段階共存検出方法は、CMSと比較して、制御フレームのPHY/MACレベル調整の複雑さを著しく緩和する。 The two-stage coexistence detection method proposed in the present invention has better detection performance than the ED currently used in the 60 GHz channel. Also from the viewpoint of computational complexity, the two-stage coexistence detection method of the present invention significantly reduces the complexity of PHY / MAC level adjustment of control frames compared to CMS.
本発明の上記および他の特徴、並びに効果は、図面を参照して説明された下記の好適な実施例からさらに明らかになるであろう。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態において、例として60GHzWLAN/WPANシステムについて説明する。
しかしながら、本発明が実施の形態において示された例に限定されないことは当業者にとって十分に理解されるであろう。実施の形態はあくまで例示であり、それに限定されるものではない。本発明の方式は同じ周波数上で動作するどのような通信システムにも適用することができ、それは本発明の保護範囲に含まれる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiment, a 60 GHz WLAN / WPAN system will be described as an example.
However, it will be appreciated by those skilled in the art that the present invention is not limited to the examples shown in the embodiments. The embodiments are merely examples and are not limited thereto. The scheme of the present invention can be applied to any communication system operating on the same frequency, and is within the protection scope of the present invention.
図1は、本発明を適用する一例としての通信システムである、60GHz WLAN/WPAN100を示している。60GHz WLAN/WPAN100において、2つのWLANが例として示されている。各WLANは、1つのWLANコントローラと多数の60GHz装置を含んでいる。これら2つのWLANは、異なる60GHz標準規格(例えば、WLAN1用のWiGig(Wireless Gigabit)とWLAN2用のIEEE 802.15.3c)を利用して同じ周波数帯域で動作している。WLAN2内の装置2Aと装置2Bは、WLAN1内の装置1Cと装置1Dと干渉する可能性がある。
図1は干渉区域を示している。
WLAN1内の装置によって通信リンクを確立することが必要となる前に、WLAN1コントローラはまず全スペクトルを走査する。WLAN1とWLAN2内の装置は同じ周波数帯で動作するので、送信チャネルが占用されていることを共存検出によってWLAN1コントローラが見つけ出せば、ペイロード・データを送信するために必要となる装置による送信が回避され、あるいは、システム間干渉を最小限にするためにその送信が改めて調整される。
FIG. 1 shows a 60 GHz WLAN / WPAN 100, which is an exemplary communication system to which the present invention is applied. In the 60 GHz WLAN / WPAN 100, two WLANs are shown as examples. Each WLAN includes one WLAN controller and a number of 60 GHz devices. These two WLANs operate in the same frequency band using different 60 GHz standards (for example, WiGig (Wireless Gigabit) for WLAN1 and IEEE 802.15.3c for WLAN2). The devices 2A and 2B in the
FIG. 1 shows the interference area.
Before it becomes necessary to establish a communication link by a device in WLAN1, the WLAN1 controller first scans the entire spectrum. Since the devices in WLAN1 and WLAN2 operate in the same frequency band, if the WLAN1 controller finds out that the transmission channel is occupied by the coexistence detection, transmission by the device necessary for transmitting payload data is avoided. Alternatively, the transmission is retuned to minimize intersystem interference.
以下、本発明の好適な実施の形態による2段階共存検出装置の構成について、図2を参照して説明する。 Hereinafter, the configuration of the two-stage coexistence detection apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図2は、本発明の好適な実施の形態による2段階共存検出装置200を示す。
2段階共存検出装置200は、エネルギー検知器201とフルブラインド検出器203を含んでいる。エネルギー検知器201は、第1の計算手段2011と、第1の比較判定手段2013を含む。フルブラインド検出器(full blind detector)203は、第2の計算手段2031と第2の比較判定手段2033を含む。図2においては、説明を分かり易くするため、2段階共存検出装置200内の本発明に関連する構成要素のみが示され、周知の構成要素については省略されていることに留意されたい。
FIG. 2 shows a two-stage
The two-stage
本発明による2段階共存検出装置200は、シングルキャリア(SC)60GHzシステム(single-carrier 60GHz system)あるいはマルチキャリア(例えば、OFDM)60GHzシステム(multi-carrier 60GHz system)に関わらず、60GHzシステムにおける共存検出に用いられる。
以下に、一例としてOFDM60GHzのシステムに適用した場合を例にとって、本発明による2段階共存検出の処理について、図3を参照して説明する。
The two-stage
In the following, the two-stage coexistence detection process according to the present invention will be described with reference to FIG. 3, taking as an example a case where it is applied to an OFDM 60 GHz system.
図3は、本発明の好適な実施の形態による2段階共存検出方法300のフローチャートを示す。
ここでは、統計学における2つの仮定H0とH1が適用される。ここで、H0は、他の通信規格を利用する通信装置から送信されるチャネルを占用する信号が存在しないという仮定を表し、また、H1は、チャネルを占用するような信号が存在するという仮定を表わしている。
FIG. 3 shows a flowchart of a two-stage coexistence detection method 300 according to a preferred embodiment of the present invention.
Here, two assumptions H 0 and H 1 in statistics are applied. Here, H 0 represents an assumption that there is no signal that occupies a channel transmitted from a communication device that uses another communication standard, and H 1 that there is a signal that occupies a channel. It represents an assumption.
まず、ステップS301において、第1の段階にあるエネルギー検知器201内の第1の計算手段2011が、受信した信号yについて対応するエネルギー検出統計値TEDを計算する。
First, in step S301, the first calculation means 2011 in the
例として示すOFDM60GHzのシステムにおいて、受信した信号yはベクトルである。
yn (n=0, …, N-1)が観測期間中のN個の独立した観測ブロックにおいて観測され、各ynがMx1ベクトルであると仮定すると、それらは統計的に互いに独立している。
yn中のM個の測定値をyn=[yn(0),…,yn(M-1)]Tとし、かつ、
H0:yn=wn, n=0,…,N-1
H1:yn=xn+wn,
n=0,…,N-1.
とする。
In the exemplary OFDM 60 GHz system, the received signal y is a vector.
Assuming y n (n = 0,…, N-1) is observed in N independent observation blocks during the observation period, and each y n is an Mx1 vector, they are statistically independent of each other. Yes.
Let M n measurements in y n be y n = [y n (0), ..., y n (M-1)] T , and
H 0 : y n = w n , n = 0,…, N-1
H 1 : y n = x n + w n ,
n = 0, ..., N-1.
And
すなわち、仮定H0の下では、受信信号ynは、システムにおける複素ガウス雑音ベクトル(complex Gaussian vector)だけである。
ここで、各成分は、平均0と分散σ2の複素ガウス分布CN(0,σ2)に従う。一方、仮定H1の下では、受信信号ynは、システム中の複素ガウス雑音ベクトルと検出される送信信号xnの和である。ここで、xnは平均0の複素ガウス分布であり、その分散行列がRx=E[xnxn H]と表されると仮定している。
That is, under assumption H 0 , the received signal y n is only a complex Gaussian vector in the system.
Here, each component follows a complex Gaussian distribution CN (0, σ 2 ) having an average of 0 and a variance σ 2 . Meanwhile, under the assumption H1, the received signal y n is the sum of the transmission signal x n to be detected as complex Gaussian noise vector in the system. Here, x n is a complex Gaussian distribution with an average of 0, and the dispersion matrix is assumed to be expressed as R x = E [x n x n H ].
具体的には、ステップS301において、エネルギー検出統計値TEDは、以下の式に従ってエネルギー検出器201内の第1の計算手段2011によって計算される。
次に、ステップS303において、エネルギー検出器201内の第1の比較判定手段2013は、計算されたエネルギー検出統計値TEDとエネルギー検出における所定のしきい値τを比較する。
In step S303, the first comparison / determination means 2013 in the
所定のしきい値τは、受け入れ可能な誤報確率(probability of false alarm)PF'とエネルギー検出統計値TEDの分布に関連付けられて、システム設計時に規定される。
エネルギー検出における決定しきい値(すなわち、所定のしきい値)τは、以下の方法に従って設定される。
The predetermined threshold τ is defined during system design in relation to the distribution of acceptable probability of false alarm P F ′ and energy detection statistics T ED .
The decision threshold value (that is, the predetermined threshold value) τ in energy detection is set according to the following method.
H0の下で、TEDは、自由度2MNのカイ2乗分布に従う。
よって、H0の下で、TEDのCDF(Cumulative Density Function:累積密度関数)は、
ここで、Γ(・,・)は、不完全ガンマ関数を表し、Γ(・)はガンマ関数を表す。
従って、誤報確率PF'は、以下の式に従って計算される。
PF'=Pr{TED>τ|H0}=1-FTED|H0(τ)
Under H 0 , T ED follows a chi-square distribution with 2 MN degrees of freedom.
Therefore, under H 0 , the CDF (Cumulative Density Function) of T ED is
Here, Γ (·, ·) represents an incomplete gamma function, and Γ (·) represents a gamma function.
Accordingly, the false alarm probability P F ′ is calculated according to the following formula.
P F '= Pr {T ED > τ | H 0 } = 1-F TED | H0 (τ)
そこで、与えられたPF'に対して、エネルギー検出における決定しきい値τは、
τ=F-1 TED|H0(1-PF') (2)
と取得される。
ここで、F-1 TED|H0(・)は、FTED|H0(・)の逆関数である。
So, for a given P F ′, the decision threshold τ in energy detection is
τ = F -1 TED | H0 (1-P F ') (2)
And get.
Here, F -1 TED | H0 (•) is an inverse function of F TED | H0 (•).
ステップS303において、第1の比較判定手段2013が、TEDがτより大であると判定すると、H1に該当しており、それにより、チャネルを占領する他の通信規格を利用する通信装置から送信された信号が存在することが判定される。
そして、ステップS313において、第1の比較判定手段2013は、ペイロード・データを送信する必要のある装置の送信が回避されることを通知する。
In step S303, if the first comparison / determination means 2013 determines that T ED is larger than τ, it corresponds to H 1 , thereby enabling a communication device using another communication standard to occupy the channel. It is determined that there is a transmitted signal.
In step S313, the first
ステップS303において、第1の比較判定手段2013が、TEDがτより大でないと判定すると、H0に該当しており、それにより、チャネルを占領する他の通信規格を利用する通信装置から送信された信号が存在しないと判定される。
次に、ステップS305において、第1の比較判定手段2013は、フルブラインド検出器203を作動させるために、フルブラインド検出器203に対してイネーブル信号を送信する。
In step S303, if the first comparison / determination means 2013 determines that T ED is not larger than τ, it corresponds to H 0 , thereby transmitting from a communication device using another communication standard that occupies the channel. It is determined that the processed signal does not exist.
Next, in step S <b> 305, the first
本発明においては、AGD(arithmetic mean to geometric mean detector:算術幾何平均検出器)が、フルブラインド(full blind)検出を実現するために、第2の段階に配置される(Y. Zeng and L. C. Liang "Eigenvalue-based spectrum sensing algorithm for cognitive radio" in IEEE Transactions on Communications, vol.57, Jun.2009, pp.1784-1793(非特許文献4)を参照)。 In the present invention, an AGD (arithmetic mean to geometric mean detector) is arranged in the second stage in order to realize full blind detection (Y. Zeng and LC Liang). "Eigenvalue-based spectrum sensing algorithm for cognitive radio" in IEEE Transactions on Communications, vol.57, Jun.2009, pp.1784-1793 (Non-Patent Document 4)).
第2の段階に設置されたフルブラインド検出器AGD203は、検出統計値TAGDを導き出すためにGLRT(一般化尤度比検定)パラダイムに厳密に従う。
Rx とσ2の如何なる事前の知識を必要としないAGDは、完全にブラインドである(R. Zhang, T. J. Lim, Y. C. Liang, and Y. Zeng “Multi-antenna based spectrum sensing for cognitive radios: a GLRT approach” in IEEE Transactions on Communications, vol.58, Jan. 2010, pp. 84-88(非特許文献5)を参照)。
AGDは、受信したデータ・サンプルの固有の関連性(特に、受信したデータ・サンプルの分散行列の固有空間)を検査する。よって、AGDは雑音不確定性に対してロバスト性を有している。
The full
AGD that does not require any prior knowledge of R x and σ 2 is completely blind (R. Zhang, TJ Lim, YC Liang, and Y. Zeng “Multi-antenna based spectrum sensing for cognitive radios: a GLRT approach ”in IEEE Transactions on Communications, vol.58, Jan. 2010, pp. 84-88 (Non-Patent Document 5)).
The AGD checks the inherent relevance of the received data samples (particularly the eigenspace of the received data sample variance matrix). Therefore, AGD has robustness against noise uncertainty.
図3に示されるように、ステップS307において、第2の段階でのフルブラインド検出器AGD203内の第2の計算手段2031は、GLRTパラダイムに従って導き出された式に基づいて、受信した信号yについて対応するフルブラインド検出統計値TAGDを計算する。
典型的なOFDM60GHzシステムにおいて、受信信号yはベクトルでなければならない。
第1の段階で実行されたエネルギー検出における仮定と同様、yn (n=0, …, N-1)が観測期間中のN個の独立した観測ブロックにおいて観測され、各ynがMx1ベクトルであると仮定すると、それらは統計的に互いに独立している。
yn中のM個の測定値をyn=[yn(0),…,yn(M-1)]Tとし、かつ、
H0:yn=wn, n=0,…,N-1
H1:yn=xn+wn,
n=0,…,N-1.
とする。
As shown in FIG. 3, in step S307, the second calculation means 2031 in the full-
In a typical OFDM 60 GHz system, the received signal y must be a vector.
Similar to the assumption in energy detection performed in the first stage, y n (n = 0,..., N−1) is observed in N independent observation blocks during the observation period, and each y n is an Mx1 vector. Are statistically independent of each other.
Let M n measurements in y n be y n = [y n (0), ..., y n (M-1)] T , and
H 0 : y n = w n , n = 0,…, N-1
H 1 : y n = x n + w n ,
n = 0, ..., N-1.
And
具体的には、ステップS301において、検出統計値TEDは、GLRTに従って導き出された以下の式に基づいて、フルブラインド検出器203内の第2の計算手段2031によって計算される。
ここで、Kは、乗算因子(H0の下でのフルブラインド検出統計値TAGD
の分布を修正するために用いられる)であり、λm={λ0,…,λM-1}は、降順におけるynの標本共分散行列
また、
Where K is a multiplication factor (full blind detection statistic T AGD under H 0
Λ m = {λ 0 , ..., λM-1 } is the sample covariance matrix of y n in descending order
Also,
次に、ステップS309において、エネルギー検出器203内の第2の比較判定手段2033は、計算された検出統計値TAGDとフルブラインド検出における所定のしきい値ηとを比較する。
Next, in step S309, the second
所定のしきい値ηも、受け取り可能な誤報確率PF'' と検出統計値TAGD の分布に関連付けられている。
フルブラインド検出における決定しきい値(すなわち、所定のしきい値)ηは、以下の方法によって設定される。
The predetermined threshold value η is also related to the distribution of receivable false alarm probability P F ″ and detection statistical value T AGD .
The decision threshold (that is, the predetermined threshold) η in the full blind detection is set by the following method.
前述したように、乗算因子Kは、H0の下でのフルブラインド検出統計値TAGDの分布を修正するために用いられる。
ここで、Kは、TAGDが自由度(M2-1)のカイ2乗分布に漸近的に従うように、
これにより、H0の下におけるTAGDのCDFは、次のように表わされる。
ここで、Γ(・,・)は、不完全ガンマ関数を表し、Γ(・)はガンマ関数を表す。
従って、フルブラインド検出における誤報確率PF''は、PF''=1-FTAGD|H0(η)として計算される。
As described above, the multiplication factor K is used to modify the distribution of the full blind detection statistic T AGD under H 0 .
Where K is asymptotically followed by a chi-square distribution with T AGD (M 2 -1)
Thus, the CDF of T AGD under H 0 is expressed as follows:
Here, Γ (·, ·) represents an incomplete gamma function, and Γ (·) represents a gamma function.
Therefore, the false alarm probability P F ″ in full blind detection is calculated as P F ″ = 1−F TAGD | H0 (η).
それゆえ、与えられたPF''について、フルブラインド検出における決定しきい値ηは、
η=FTAGD|H0 -1(1- PF'') (4)
として取得される。
ここで、
FTAGD|H0 -1(・)は、FTAGD|H0(・)の逆関数である。
Therefore, for a given P F '', the decision threshold η in full blind detection is
η = F TAGD | H0 -1 (1- P F '') (4)
Get as.
here,
F TAGD | H0 −1 (•) is an inverse function of F TAGD | H0 (•).
ステップS309において、第2の比較判定手段2033がTAGDがηより大きいと判定すると、H1に該当し、それにより、チャネルを占領する他の通信規格を利用する通信装置から送信された信号が存在することが判定される。
そして、ステップS313において、第2の比較判定手段2033は、ペイロード・データを送信する必要の装置の送信が回避されることを通知する。
In step S309, if the second comparison and
In step S313, the second
TAGDがηより大きくないと第2の比較判定手段2033がステップS309において判定すれば、H0に該当し、それにより、チャネルを占領する他の通信規格を利用する通信装置から送信された信号が存在しないと判定される。
次に、ステップS311において、第2の比較判定手段2033は、ペイロード・データを送信する必要のある装置の送信が実行されることを通知する。
If the second comparison / determination means 2033 determines in step S309 that T AGD is not larger than η, it corresponds to H 0 , and thereby a signal transmitted from a communication apparatus using another communication standard that occupies the channel. Is determined not to exist.
Next, in step S311, the second
これにより、本発明の2段階共存検出方式によれば、第1の段階でエネルギー検出器201がチャネルが占領されていないと誤って宣告すると、第2の段階でフルブラインド検出器203が誤った決定を訂正することが可能である。
フルブラインド検出器203が共存検出に直接用いられる方式と比較して、第1の段階でエネルギー検出器201がチャネルは占領されていないと通知する場合にのみ、フルブラインド検出器203を起動することが必要となるので、本発明の2段階共存検出方式によれば、計算の複雑さが減少する。
Thus, according to the two-stage coexistence detection method of the present invention, if the
Activating the full-
上記実施の形態は、マルチキャリア(OFDM)60GHzシステムにおける適用について説明したが、シングルキャリア(SC)60GHzシステムにおいて同様に適用することができることは当業者にとって十分に理解されるであろう。 Although the above embodiment has been described for application in a multi-carrier (OFDM) 60 GHz system, it will be appreciated by those skilled in the art that it can be similarly applied in a single-carrier (SC) 60 GHz system.
加えて、本発明の上記実施の形態は、共存検出が第1の段階でのエネルギー検出器と第2の段階でのフルブラインド検出器によって実現されることを説明したが、本発明の保護範囲は上記特別な制約に限定されない。
計算の複雑さを考慮に入れなければ、共存検出が、第1の段階でフルブラインド検出器と第2の段階でのエネルギー検出器によっても実現可能であることは、当業者にとって十分に理解されるであろう。
このような実施例においては、チャネルを占領する他の通信基準を利用する通信装置から送信された信号が存在することを、第1の段階で用いられるフルブラインド検出器が検出すれば、ペイロード・データを送信する必要のある装置の送信が回避される。そうでなければ、第2の段階でのエネルギー検出器が起動される。
第2の段階では、チャネルが空であることが検出されれば、ペイロード・データを送信する必要のある装置は送信を許可される。そうでなければ、ペイロード・データの送信が回避される。
In addition, the above embodiment of the present invention has explained that the coexistence detection is realized by the energy detector in the first stage and the full blind detector in the second stage. Is not limited to the special constraints described above.
It will be appreciated by those skilled in the art that coexistence detection can also be achieved with a full blind detector in the first stage and an energy detector in the second stage without taking into account the computational complexity. It will be.
In such an embodiment, if the full blind detector used in the first stage detects the presence of a signal transmitted from a communication device that uses another communication standard that occupies the channel, Transmission of devices that need to transmit data is avoided. Otherwise, the energy detector in the second stage is activated.
In the second stage, if it is detected that the channel is empty, devices that need to transmit payload data are allowed to transmit. Otherwise, transmission of payload data is avoided.
上記方法におけるステップと動作がソフトウェア・プログラムによって実現可能であることは、当業者にとって容易に理解できるであろう。
このような実装例は、さらに、機械読み取り可能或いはコンピュータ読み取り可能なプログラム記憶装置(デジタルデータ記憶メディア等のような)と、プログラミング機械又はコンピュータにより実行可能なプログラム命令を含み、その命令が上記の方法におけるステップのいくつかあるいは全てを実行する。
例えば、プログラム記憶装置は、ディジタル記憶装置、磁気テープや磁気ディスクなどの磁気格納メディア、ハードウェアあるいは光学読み取り可能なデジタルデータ記憶媒体である。この実装例は、さらに、方法におけるステップを実行するためのプログラミングコンピュータを含む。
Those skilled in the art will readily understand that the steps and operations in the above method can be implemented by a software program.
Such implementations further include a machine readable or computer readable program storage device (such as a digital data storage medium, etc.) and program instructions executable by a programming machine or computer, the instructions being as described above. Perform some or all of the steps in the method.
For example, the program storage device is a digital storage device, a magnetic storage medium such as a magnetic tape or a magnetic disk, hardware, or an optically readable digital data storage medium. This implementation further includes a programming computer for performing the steps in the method.
以上、本発明についてその好適な実施例を参照して説明したが、当該技術に精通した当業者には、本発明の精神と範囲から逸脱することなく他の様々な修正、変更、追加を行うことが可能なことは明らかであろう。したがって、本発明の範囲は上記の具体的な実施例に限定されず、付記した請求項によってのみ限定される。 Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments thereof, various other modifications, changes and additions can be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention. It will be clear that this is possible. Accordingly, the scope of the invention is not limited to the specific embodiments described above, but only by the appended claims.
200:2段階共存検出装置
201:エネルギー検知器
2011:第1の計算手段
2013:第1の比較判定手段
203:フルブラインド検出器
2031:第2の計算手段
2033:第2の比較判定手段
200: Two-stage coexistence detection apparatus 201: Energy detector 2011: First calculation means 2013: First comparison determination means 203: Full blind detector 2031: Second calculation means 2033: Second comparison determination means
Claims (10)
受信信号に従って第1の検出統計値を計算するステップと、
前記第1の検出統計値が第1の所定のしきい値より大でない場合に、第2の検出統計値の計算を行わせるステップと、
前記第2の検出統計値が第2の所定のしきい値より大きくない場合に、チャネルが占用されていないと判定し、ペイロード・データの送信許可を通知するステップとを含み、
前記第1と第2の検出統計値の一方が、受信信号のエネルギーと雑音分散に基づいて計算され、
前記第1と第2の検出統計値の他方が、受信信号の標本共分散行列の複数の固有値に基づいて計算される
ことを特徴とする共存検出方法。 A method for performing coexistence detection on a communication system occupying the same channel for data transmission, comprising:
Calculating a first detection statistic according to the received signal;
Causing the second detection statistic to be calculated if the first detection statistic is not greater than a first predetermined threshold;
Determining that the channel is not occupied if the second detection statistic is not greater than a second predetermined threshold, and notifying permission to transmit payload data;
One of the first and second detection statistics is calculated based on received signal energy and noise variance;
The other of the first and second detection statistics is calculated based on a plurality of eigenvalues of the sample covariance matrix of the received signal.
前記第2の所定のしきい値は、既知の誤報確率と、前記第2の検出統計値の分布に基づいて設定されることを特徴とする請求項1に記載の共存検出方法。 The first predetermined threshold is set based on a known false alarm probability and a distribution of the first detection statistics,
The coexistence detection method according to claim 1, wherein the second predetermined threshold is set based on a known false alarm probability and a distribution of the second detection statistical value.
第1の検出器と第2の検出器を備え、
前記第1の検出器が、
受信信号に従って第1の検出統計値を計算する第1の計算手段と、
前記第1の検出統計値が第1の所定のしきい値より大でない場合に、第2の検出統計値の計算を行わせる第1の比較判定手段とを備え、
前記第2の検出器が、
受信信号に従って第2の検出統計値を計算する第2の計算手段と、
前記第2の検出統計値が第2の所定のしきい値より大でない場合に、チャネルが占用されていないと判定し、ペイロード・データの送信許可を通知する第2の比較判定手段とを備え、
前記第1と第2の検出統計値の一方が、受信信号のエネルギーと雑音分散に基づいて計算され、
前記第1と第2の検出統計値の他方が、受信信号の標本共分散行列の複数の固有値に基づいて計算される
ことを特徴とする共存検出装置。 An apparatus for performing coexistence detection on a communication system that occupies the same channel for data transmission,
Comprising a first detector and a second detector;
The first detector comprises:
First calculating means for calculating a first detection statistic according to the received signal;
A first comparison / determination means for calculating a second detection statistic when the first detection statistic is not greater than a first predetermined threshold;
The second detector comprises:
Second calculating means for calculating a second detection statistic according to the received signal;
A second comparison / determination unit that determines that the channel is not occupied when the second detection statistic value is not greater than a second predetermined threshold and notifies the transmission permission of payload data; ,
One of the first and second detection statistics is calculated based on received signal energy and noise variance;
The other of the first and second detection statistics is calculated based on a plurality of eigenvalues of the sample covariance matrix of the received signal.
前記第2の所定のしきい値は、既知の誤報確率と、前記第2の検出統計値の分布に基づいて設定されることを特徴とする請求項6に記載の共存検出装置。 The first predetermined threshold is set based on a known false alarm probability and a distribution of the first detection statistics,
The coexistence detection apparatus according to claim 6, wherein the second predetermined threshold is set based on a known false alarm probability and a distribution of the second detection statistical value.
The coexistence detection apparatus according to claim 6, wherein the distribution of the first and second detection statistics values follows a chi-square distribution with different degrees of freedom.
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