带有外部辐射源的检测的无线通信系统的制作方法

专利名称：带有外部辐射源的检测的无线通信系统的制作方法
技术领域：
某些无线通信系统，诸如举例而言无线局域网(WLAN)，运行在也被雷达系统使用的频带上。因此，对于这样的通信系统，需要能够与雷达系统共存，且因此它能够对在该通信系统附近的、运行在与通信系统相同的频带上的雷达的存在进行测量。
一旦在通信系统附近检测到存在工作在相同频带的雷达，系统中的控制节点就可控制系统去采取预定的步骤。
现有技术雷达系统和无线通信系统在同一个频带上共存是相当新的问题，且因此几乎很少尝试解决这个问题。
发明概要因此，需要一种方法，无线通信系统可藉助于这种方法来检测在被指配给通信系统的频带上发送的雷达信号的存在。该方法应当使得有可能在或多或少的任意时间点启动测量，以及该方法也应当有可能在具有固定的基础结构的系统和所谓的特设系统中使用。
这种需要由于以下原因而由本发明满足，即本发明提供一种在具有多个无线广播节点的无线通信系统中使用的方法。该方法包括以下步骤使得系统中的一个节点能够用作为所述系统中的中心节点，以及让所述节点使能在被指配给系统的频带中的至少一个频率上进行测量。
实行所述测量来检测所述至少一个频率是否被所述无线通信系统外部的设备或系统利用。
测量可以由中心节点本身进行，或由中心节点请求一个或多个其他节点来进行所述测量并将其报告给中心节点而进行。
优选地，通过中心节点发送消息到系统的其他节点而使能测量的实行，该消息是在系统内预定义的消息，作为禁止所有节点在某个间隔期间进行发送的消息，以及所述消息在系统被节点检测为寂静后，在来自系统的各个节点的传输之间的预定间隔期间被发送。
替换地，消息可以在周期发送的信标传输中、在新的信息单元内被传送。
附图简述下面参照附图更详细地描述本发明，其中

图1显示按照本发明的一个方面的、用于测量的信令，图2和3显示按照本发明的可选方面的、用于测量的信令，图4和5显示按照本发明的再一个可选方面的、用于测量的信令，图6-8显示按照本发明的、对于外部发送源的测量，图9显示按照本发明的、用于检测外部发送源的方框图，图10显示业务量情形，以及图11显示在本发明的一个方面中所需要的测量的时序。
实施例下面通过使用按照所谓的IEEE 802.11标准的那种无线电局域网(RLAN)的无线通信系统来描述本发明的原理。为了说明本发明解决的问题，将使用这个标准的、被称为IEEE 802.11a的版本，因为这个标准是对于5GHz频带规定的，这也是所谓的C波段雷达使用的频带。
由于同一个频带被所讨论的RLAN系统和某个雷达系统使用，因此需要协调所讨论的频带的使用。用于在同一个频带上共存的这样的协调和规则大概是事先商定的，以及或者由管理机构或者由行业本身决定。不管商定哪些协调功能或规则，为了应用这些功能或规则，需要RLAN系统能够检测雷达在RLAN系统的覆盖区域中的存在或在其附近的存在，这个需要由本发明满足。因此，本说明将首先集中在使用本发明的RLAN系统如何检测来自外部系统(诸如，举例而言雷达)的发送。
在IEEE 802.11标准中，发送是异步的且通过点协调功能(PCF)或分布协调功能(DCF)进行协调。不管使用哪个协调原理，该系统都包括互相通信的多个节点或站。DCF是强制性协调功能，而PCF是可任选的协调功能。对于基础结构系统，接入点(AP)是中心点，来自或进到该站的所有业务量都通过它。AP确定是否应当使用PCF。信息在周期地发送的、所谓的信标消息中被传送，该信标消息例如包含所谓的时间印记和数据速率消息。
对于所谓的特设网络并不存在AP，并且DCF是唯一允许的协调功能。在特设网络中，所有的站集中地辅助生成信标消息，以确保例如在特设网络的所有成员中间存在正确的时序。对于基础结构网络，本发明建议AP用作为“雷达控制节点”来检测外部发送，诸如雷达发送。对于特设网络，在本发明中建议特设网络的其中一个站用作为“雷达控制节点”。为了使“雷达控制节点”能够检测外部发送，需要能够协调整个系统内的“收听周期”，即，其间系统中任何节点都不被允许发送的周期。
在本发明的一个方面，雷达控制节点(RCN)不仅能够实行测量本身，而且能够使用系统内的规定的消息来使得系统的其他节点能够在指定的时间间隔期间实行雷达测量。这些测量的结果然后将被发送到RCN。
在IEEE 802.11系统中，建议使用所谓的“欺骗帧(spoofingframe)”，它是包含用于该发送节点的、所谓的网络分配矢量(NAV)的正常的802.11帧。通常，NAV把包括来自接收对等节点的确认以及可能的随后发送与相应确认的当前发送将要结束的时间点通知给系统内的其他成员/节点/站。接收“欺骗帧”的站将更新它的内部NAV表示，因此而禁止来自该站的任何发送，直至NAV到期，这将使得能够实行雷达测量。
按照本发明的一个方面，其中AP可检测雷达或其他外部发送的存在的测量周期可以通过让AP发送欺骗帧且接着在该欺骗帧中、在NAV中规定的时间间隔期间实行测量却不进行发送而得到。为了确保该测量是在想要的时间点实行，本发明建议把系统内的高优先权给予这样的欺骗帧。这可以以下面阐述的方式来完成。
按照标准，在允许AP发送欺骗帧之前，必须检测无线媒体(WM)在某个预定的时间内是空闲的，以便确保没有其他节点想要发送。这个“安静的周期”被称为DIFS(分布的帧间间隙)，以及也可包括所谓的后退时间(BO)。
按照本发明，AP在它于短于DIFS或短于DIFS+BO的周期期间、在系统内检测到“安静”之后发送包含测量数据的欺骗帧。这样对于测量周期AP被给予在系统内的最高优先权，因此将确保可在想要的时间点进行测量。
如果在测量周期内想要甚至更高的优先权，则可以将AP发送包含测量数据的欺骗帧之前AP所需的“安静”周期缩短到所谓的PIFS(PCF帧间间隙)，或SIFS(短的帧间间隙)。
作为发送包含想要的测量数据周期的“欺骗帧”的替换例，“雷达控制节点”或者是基础结构BSS(基本业务组)系统中的AP，或者是已被指定用作为特设系统(或独立的BSS)中的“雷达控制节点”的节点，其可使用系统中的所谓的“信标消息”来把测量开始的时间、测量的持续时间、以及有关测量周期的重复间隔的任何可能的信息通知给系统中其他节点/站/订户。
信标消息包含固定的字段，诸如举例而言时间印记字段和所谓的“信息单元”(IE)，每个字段规定预定的信息组，例如，跳频参量组信息。取决于哪个信息是有效的，信标将包含不同的IE。当需要一个测量周期时，信标将包括涉及到用于雷达测量的寂静周期的、具有上述参量的IE。
信标消息被周期地发送，因此有关测量周期开始的信息可随每次信标传输而被“递减计数”或被更新。将信标消息用于所需目的的优点在于，信标消息被重复地发送，这使得系统中其他节点由于例如无线电静区而可能未正确接收该消息的风险最小。
作为对于上述的两个实施例的任一个实施例的替换例，按照本发明，RCN可以在系统中“独自地”(即，不用由RCN进行任何控制)出现的安静周期期间实行测量。按照标准，数据以某些合理的帧序列被发送，具有在帧之间的某个最小的时间间隔(例如DIFS)和在一个帧内的协议数据单元之间的某个时间间隔(例如SIFS)。因此在发送之间总是有某个最小的安静周期，在此期间有可能进行测量，以便检测外部的发送。此外，在大多数系统中，应当自然地出现长于那些规定周期的安静周期。在这个替换例中，AP可以一检测到系统是安静的，就启动测量，并且继续下去，直至系统的订户开始发送为止。
至今为止，本说明涉及到如何按照本发明有可能得到可由IEEE802.11系统中的AP对于雷达信号实行测量的时间周期。本发明还解决的另一个问题是，在通过本发明得到的“安静周期”期间如何进行这样的雷达信号检测。
外部信号的检测可以是基于接收信号强度RSS。如果该接收的信号达到某个RSS电平，则AP注意到它，以及对它进行分析，以查明它是否从RLAN系统内发射。
分析在由AP定制的安静周期期间接收的信号的一个可能性是分析该信号，以查明它是否呈现那些表明该信号属于所讨论的RLAN系统(在本例中，是IEEE 802.11系统)中的发送源的成分。如果检测到这样的成分，则可以假定发送源不是雷达系统。然而，如果没有检测到RLAN成分，则假定已检测到雷达发射机，以及采取适当的规定的步骤。
上述的分析可包括试图检测802.11系统中的帧所固有的帧前同步信号，或甚至试图译码该信号(好像它是802.11信号一样)，以查明是否检测到有效的数据。
本领域技术人员将会看到，有许多其他的、检验该信号是否从某个系统发射的方式，因此，本说明将不讨论每个这样的检测可能性的细节，它们自然地都属于本发明的范围内。
然而，将在这里提出检测接收信号中的RLAN成分的一个更大可能性是IEEE 802.11帧包含所谓的持续时间字段、NAV字段，即一个规定来自对等站的即将到来的确认发送加上随后的发送及其相应确认的打算长度的字段。在这个周期期间检测的、大于RSS阈值的任何信号可被丢弃，使得只分析延伸到帧的持续时间以外的信号。除了NAV字段之外，随同前同步信号还包括一个长度字段，它规定当前的协议数据单元的长度。这个长度字段也可被使用。
现在回到测量周期问题，自然希望使AP把这些测量周期调度在系统内所需的数据传输很少的时间点，因为测量周期将阻塞数据传输。
调度测量周期的一种方式是使中心节点，该AP，监视它自己的发送缓冲器状态，并且也估计RLAN系统内其他节点的发送缓冲器状态。估计系统内其他节点的发送缓冲器状态的一种方式是使AP在按照上面概述的任何方法提交测量帧之前、在比发送之间规定的最长时间更长的时间内感测媒体。在IEEE 802.11系统中，这个最长的时间被转换成最大的帧间间隙(IFS)与最长的后退(BO)时间的总和。
自然，如果系统允许这一点，则AP应当向系统内的所有其他节点轮询它们的发送缓冲器状态。做到这一点的一种方式是利用系统中的信标消息，以表明RCN使用PCF，或者如果轮询功能由站/节点/订户支持，则它们可被轮询在测量周期内在RCN信令之前待决的数据传输。
另一个方法可以是基于计数在一个信标周期期间去往和来自AP的业务量。如果业务量强度是高的，则用于雷达检测的测量时间量对于下一个信标周期将被设置为低的，而如果业务量强度是低的，则相反地进行。
不管使用哪种方法来调度测量周期，它们都应当保持为尽可能短，以便使数据传输延时最小化。测量周期的适当值，只是作为例子给出，是2毫秒(2ms)。
应当再次强调指出，本发明同样可应用于从开始就使一个节点被指定为AP的系统，以及是所谓特设系统的系统。在这样的、也称为IBSS系统的系统中，没有可用作为中心控制器的AP。
按照本发明的一个建议是使IBSS中的一个站用作为“雷达控制节点”中心控制器，用于按照本发明调度和实行测量的目的，正如上面阐述的。这应当按照预定的算法或协议来进行，以及为了雷达测量的目的，将IBSS转换成基于基础结构的BSS，因此，可以使用的方法与用于具有预定AP的系统的方法相同。
指定其中一个节点用作为用于雷达测量目的的AP的一种可能方式是把这个角色指派给启动IBSS的站。
在本发明的一个方面中，例如设想使RCN成为具有用于“主动扫描”的能力的唯一节点，即，AP(或被指定为RCN的角色的节点)是可以启动该媒体使用的唯一单元。
在本发明的另一个方面中，例如在尝试任何发送之前也将需要一个站在特设网络或在基础结构网络中确定现有的“雷达控制节点”。通过首先检测RCN，可以假定由特设网络或基础结构网络使用的频率没有被雷达使用。
为了检测具有除上面描述之外的周期信号特性的类似雷达的干扰信号，也可能希望使测量或寂静间隔随机化，由此使测量间隔是非周期性的。这将增加检测到类似雷达的干扰信号的可能性。这将可应用于所有的RLAN系统，甚至可应用于像HIPERLAN/2和HiSWANa的中央控制的那些系统。
引入随机化安静周期的一个问题是属于BSS(或IBSS)的某些站可能无法接收在信标消息中发送的相应的安静控制信息，所述消息已在上面描述。(另一个解决方案是各站只在最近的信标被正确译码时才被允许发送。)因此，存在有安静周期被BSS(或IBSS)内的其中一个站损坏的风险，因为该站可能在该安静周期期间发送。
对明显的鲁棒性问题的解决方案是引入冗余性，这可以以几种方式来完成。最直截了当的方法是仅仅通过在每个信标中指示多个安静时间而重复信息。
每个指示然后将代表对于不同的但接连的信标间隔的安静时间。为了限制安静偏移指示的数目，安静偏移字段将随时间过去而被循环。为了简化实施方案，该安静偏移指示列表可以按顺时针的一步被变换或按每个发送的信标被变换。安静时间被称为TBTT(目标信标发送时间)时间，但也可以使用其他引用，诸如信标发送时间。遵守公知的帧格式结构，这在图2上示出。
图3上还显示第一实施例的例子。这里，显示了三个不同的偏移的列表。还显示发生了循环通过该列表的第二阶段。
图2所示的方法的一个缺点是，信标中的多个安静时间指示引起不必要的过载。对于这个低效率的补救措施是在每个信标中指示伪随机生成器的状态。(伪随机生成器可被实施为带有反馈的移位寄存器。生成器多项式应当被选择，使得给予生成器输出以伪随机特性。最大长度(线性)移位寄存器可能是一个适当的选择。)每个站然后把它们的各个伪随机生成器同步到正确译码的信标的状态。然后当得到安静时间的偏移(即，开始时间)时，使用这个状态。应当指出，也必须指示安静持续时间。这里，假定持续时间保持为相同的。下面的公式描述确定安静周期的偏移时间的一个方法。
TQuiet_Offset＝TQuiet_Duration×Rem(State，floor(TBeacon_Interval/TQuiet_Duration))其中TOffset是偏移时间，State是随机生成器状态，TDuration是安静时间持续时间，TBeacon_Interval是信标之间的间隔，以及Rem是余项函数。
这个关系式提供在整个信标间隔上分布的一组非重叠安静时间例子。应当指出，其他函数可同样很好地应用于根据作为其中一个输入的随机生成器状态来确定该偏移时间。图4显示以上关系式中的参量。
图5上显示基于分布随机发生器状态的帧格式。
在类似HIPERLAN/2和HiSWANa的中央控制的系统中，可以通过控制节点或AP中的调度程序而引入随机化的安静周期。
如上所述，本发明提出各种方法，以便区分在测量周期(“安静周期”)期间接收的发送，使得可以检测雷达发送。
以上描述了对这种区别的解决方案，其利用RLAN的部分(帧)具有与雷达脉冲不同的(更长的)持续时间的事实。下面，D_SHORTEST_RADAR和D_LONGEST_RADAR分别是可被RLAN检测的、最短的和最长的雷达脉冲，以及D_SHORTEST_FRAME是RLAN业务量的最短的帧。典型的数值(仅仅作为例子给出)是D_SHORTEST_RADAR～50ns，D_LONGEST_RADAR～20μs以及D_SHORTEST_FRAME＝24μs。接连的RLAN帧被取决于当前的业务量负载而由可变持续时间的寂静周期分隔开。
如果检测到具有RSS＞RSS_TH_1和具有持续时间D_I＜D_SHORTEST_FRAME的帧，则可以假定是雷达，而如果有D_I＞D_LONGEST_RADAR，则假定是接收的RLAN帧。
因为必须检测的最短的雷达脉冲具有在50ns范围内的持续时间，所以雷达检测算法也必须能够检测这样的短脉冲。
当前的RLAN使用OFDM作为调制技术。这个调制技术的特征在于具有高的动态范围(～10...12dB)的发送信号的非恒定包络，这引起大的接收场强RSS的变化。
假定RLAN业务量的平均接收信号强度可以是在雷达检测功率阈值RSS_TH_1的范围。这个阈值确定功率电平，高于该功率电平则RLAN不得不检测雷达脉冲。
如果RLAN业务量是在雷达检测功率阈值(+-10dB)的范围内被接收，则RSS的这个大变化使得很难确定具有RSS＞RSS_TH_1的干扰的持续时间D_I(见图6)。不幸地，由OFDM调制技术引起的大的RSS变化可能误导致持续时间短于D_SHORTEST_FRAME的短脉冲串的检测，该脉冲串可能接着被解译为雷达脉冲，而不是解译为单个RLAN帧。这种错误的雷达检测可能造成高的频率改变率，或者当对于进行检测时间而言RLAN被允许使用的所有信道都被(错误地)标记为被雷达占用时，这可能甚至造成整个RLAN的更长的缺失时间。
图6显示RLAN帧10，在这个帧内的多个峰值20，它们被误译为雷达脉冲；以及图6也显示了一个真实的雷达脉冲30。
另一方面，如果RLAN查看周期性结构、以便通过这个特征识别雷达信号，则当雷达信号在RSS_TH_1的范围内被接收时，OFDM包络的起伏将破坏接收的雷达信号的周期性结构，且因此该雷达检测的可能性将很大地减小。
按照本发明的一个方面，脉冲检测是根据在一定数目的RSS样本上(每个持续时间例如是50ns)取的平均值<RSS>_LONG完成的。由于这个平均过程，存在有低干扰的邻居中的短雷达脉冲被隐藏而不能被检测到的风险。所以，由RLAN并行地进行第二测量过程，它使用更短的平均周期<RSS>_SHORT。将两个测量过程的结果组合在一起，以便允许安全和可靠的雷达脉冲的检测。
图7显示对于RLAN帧以高场强RSS被接收的情形的结果。在接收RLAN帧期间，足够的接连平均的RSS值<RSS>_LONG都大于第二阈值RSS_TH2，因此表示这个信号是RLAN帧。在图7上，用点线显示图6的总貌，以便突出显示差别。
优选实施例是对于它是RLAN帧的决定需要N＝11个接连的<RSS>LONG值超过RSS_TH_2阈值。在图7上，为了简化起见，只概略画出8个接连的<RSS>_LONG值。雷达脉冲被正确地检测，因为RSS_SHORT值大于阈值RSS_TH_1，以及没有足够的<RSS>_LONG值大于RSS_TH_2。
图8显示对于RLAN帧以低场强RSS被接收的情形的结果。在接收RLAN帧期间，所有平均的RSS值<RSS>_Long都低于第二阈值RSS_TH2，以及没有数值<RSS>_SHORT大于阈值RSS_TH_1。所以，在这个周期期间没有检测到雷达信号。这表明在阈值RSS_TH_1和RSS_TH_2之间的差值必须至少等于动态范围。动态范围被定义为OFDM信号的平均功率和峰值功率之间的差值，以及在图8上用箭头示出。如以前那样，雷达脉冲被正确地接收，因为RSS_SHORT大于阈值RSS_TH_1。
图8也显示阈值RSS_TH_2对于阈值RSS_TH_1的相关性。RSS_TH_2必须比RSS_TH_1低D+余量，其中D意味着OFDM信号的动态范围，以及余量意味着均值<RSS>_LONG的动态范围。RSS_TH_2必须被规定为使得如果某些或没有<RSS>_LONG值低于RSS_TH_2，则在只存在一个RLAN信号的情况下，将有足够高的可能性是没有RSS_SHORT值高于RSS_TH_1。
图9显示用于雷达检测控制的方框图，其中在本例中，再次假定D_LONGEST_RADAR＜11个接连的RSS_LONG值＜D_SHORTEST_FRAME。
雷达检测设备必须控制有足够的、没有RLAN业务量(寂静周期)的时间可用，以便能够在一定的时间内有高的可能性检测到雷达。如果例如因为高的业务量负载，而使由雷达检测设备识别太少的寂静时间，则该雷达检测设备优选地必须包括没有任何RLAN业务量的、所谓的强制的寂静周期。这例如可通过延迟自己的RLAN业务量(时间驱动的强制的寂静周期)而完成。
这样的、没有RLAN业务量的强制的时间周期不仅可被某个时间约束条件触发(正如上面段落中提及的)，而且它也可被某个事件(事件驱动的强制的寂静周期)触发。这样的事件优选地可以是一个事件，其中雷达检测设备识别有关雷达检测判决的某个不确定性。然后，它可推迟判决、插入一个强制的寂静周期、在这个强制的寂静周期内进行进一步的雷达测量，以及在强制的寂静周期期间或之后决定雷达是否存在。这样的事件例如可以是在某个时间间隔T1内有太高数目的被破坏的RLAN帧。另一个事件例如可以是在某个短的时间T2内有太高数目的检测的雷达脉冲，这对于雷达信号似乎是非典型的。
下面，根据<RSS>_LONG在2μs上平均和<RSS>_LONG在0.1μs上平均的例子，给出本发明的这个方面的说明。而且，假定D_SHORTEST_FRAME＝24μs以及D_LONGEST_RADAR＝20μs，但是，当然例如<RSS>_LONG＝4μs的平均时间也将是合理的数值。
如果至少N_TH＝11个接连的<RSS>_LONG的数值全部都大于第二阈值RSS_TH_2，则干扰被解译为RLAN帧。如果小于N_TH＝11个接连的<RSS>_LONG的数值全部都大于这个阈值RSS_TH_2且至少一个<RSS>_SHORT的数值大于阈值RSS_TH_1，则高的干扰被解译为雷达脉冲。
RSS_TH_2优选地低于RSS_TH_1。RSS_TH_2依赖于RLAN的灵敏性电平、OFDM信号的动态范围和<RSS>_LONG的平均周期。RSS_TH_2可以是RLAN信号可被成功地检测的最低电平。优选地，它应当是在RSS_TH_1之下、多于OFDM信号的动态范围。例如，如果RSS_TH_1＝-61dBm且OFDM信号的动态范围＝12dB，则RSS_TH_2应当低于-(73+余量)dBm。该余量应当注意硬件的不准确度和在一个RLAN帧期间平均信号功率的变化。例如，余量～5dB。这应当确保如果只是由于RLAN业务量，少于N_TH＝11个<RSS>_LONG超过RSS_TH_2，则没有<RSS>_SHORT数值超过RSS_TH_1。
RSS_TH_1依赖于<RSS>_SHORT的平均周期。例如，如果接收的信号场强雷达检测阈值是-61dBm，且需要检测50ns脉冲以及<RSS>_SHORT平均长度是100ns，则RSS_TH_1必须在-61dBm以下3dB。另外，应当考虑到硬件的不准确度，这需要进一步降低RSS_TH_1。
<RSS>_LONG和<RSS>_SHORT的平均可以在非重叠时间周期或在滑动窗口上进行。以上例子涉及到非重叠的时间周期。如果在滑动窗口上确定<RSS>_LONG，则阈值N_TH必须提高，以使得N_TH个接连的数值<RSS>_LONG覆盖以下长度的时间间隔TD_LONGEST_RADAR＜＝T＜＝D_SHORTEST_FRAME。
上面给出的本发明的方面的实施是简便的，以及允许可靠地区分开雷达脉冲和RLAN帧。RLAN帧的检测与RLAN帧是否被破坏(例如，由于冲突引起的)无关。这具有很大的重要性，因为通过译码RLAN前同步信号，也可以把RLAN帧与雷达脉冲区分开。如果检测到前同步信号，则干扰被识别为RLAN帧。如果RLAN帧例如由于与另一个RLAN帧冲突而被破坏(这可以频繁出现)，则将前同步信号用于判决的这个方法会不工作。
如前面多次提到的，本发明解决的其中一个问题是在雷达检测设备(RDD)没有进行发送的周期期间发现雷达信号。这个处理过程可被分为两个阶段测量与检测。RSS的简单测量可能是令人满意的，它把焦点放在寻找使用这些测量的有效的检测算法。
一般说来，应当满足要求在持续时间T的每个时间间隔内的P百分数被RLAN雷达检测设备使用来扫描雷达信号。在这些雷达测量周期期间，来自其他RLAN的干扰不应当引起错误的警报，即，RLAN雷达检测设备不应当在尽管没有雷达信号存在而只是由于RLAN共道干扰引起的情况下，假定它检测到雷达。同时，自己的RLAN业务量应当被尽可能小地影响。必须指出，自己的业务量并不总是可预测的，因为RLAN也必须对来自分布系统(DS)或其他站(STA)的要求作出反应。图10概略显示示例的业务量情形。
T的百分数P可以由在T内测量的绝对时间T_S＝T*P/100表示。
如果对于雷达检测的要求不是在某个时间间隔内特别被要求的测量时间，而是一个性能要求(例如一旦在某个时间内存在雷达，RLAN网络或小区就必须离开该频率)，则本发明的这个方面的基本概念也可应用。
现在将被描述的本发明的方面显示了在正常运行模式期间雷达检测设备(RDD)可如何有效地检测雷达。假定在正常模式期间对于雷达检测的要求将是对于某个时间量的要求，例如5％...20％，则必须在一定的时间间隔T内测量雷达。对于雷达检测要求的另一个可能性可以是RDD必须启动和控制频率改变，或至少注意、使在雷达信号出现在某个频率(信道)上以后、在一定的时间内RLAN网络或小区不继续在所使用的频率上运行。这解决了在正常运行模式期间RDD可如何有效地控制这个需要的测量时间周期的问题，而不用引入不必要的业务量限制。
该基本概念是负责雷达检测的设备首先跟踪整个RLAN业务量，而不主动控制该业务量。同时，雷达检测设备在没有业务量的时间周期内扫描雷达。这个扫描通过RSS测量来执行，该测量值被与雷达检测功率阈值RSS_TH进行比较。如果没有超过这个阈值，则可以假定不存在雷达。
如果超过阈值，则RDD检验这是否由于RLAN业务量引起。如果RDD发现上述超过是由于RLAN业务量引起，则相应的RLAN业务量持续时间被排除在测量时间以外，因为不能保证没有一个大于阈值的雷达信号同时存在。
如果自己的RLAN业务量负载太高，或者如果具有RSS＞RSS_TH的、接收的RLAN业务量太经常发生，使得存在有在时间周期T内要求的时间量不能被测量或性能要求不能被满足的风险，则RDD开始控制该业务量。这个控制有可能通过几种措施实施。通过这个控制，可以保证雷达测量不再被RLAN业务量打扰，且因此有足够的时间可用于通常不受打扰的雷达测量。
如果接收到不可被检测为RLAN业务量的、高于RSS_TH的信号，则RDD具有存在雷达信号的指示，并且开始启动和控制不再使用这个频率。
如果RDD注意到尽管没有检测到RLAN业务量、但许多RSS测量高于RSS_TH，则RDD也可以开始去控制该业务量以便抑制RLAN业务量。通过这样做，RDD可保证它不会因为由例如太多的冲突引起的不可检测的RLAN干扰而错误地检测雷达。当然，这只是在对于雷达测量时间的要求或性能要求仍旧满足时才可能的。
在以下的九个步骤中，详细地示例性描述这个概念。这里，把干扰的RLAN设备表示为RLAN_I，其中索引“I’表示‘干扰’。还假定‘高的干扰’总是意味着RSS＞RSS_TH的干扰。
1.在时间间隔T的开始，RDD将其中RDD既不发送也不从任何其他RLAN设备接收的每个时间间隔用于雷达测量。
2.RDD计数在时间间隔T期间(即，没有出现高干扰期间)实际上用于测量的时间T_M。
3.由另一个RLAN_I引起的高干扰被排除在T_M以外。
4.RDD在内部规定时间T_I＜T，它取决于当前的测量时间T_M，即，T_I被不断地更新。T_I越接近于T，则T_M越接近于T_S。
5.只要T_M小于T_S以及消逝的时间达到T_I，RDD就保留剩余时间ΔT＝T-T_I用于所谓的强制测量周期。在这个强制测量的周期内，不发送自己的RLAN业务量，以及可提供的时间ΔT被使用于完成所需要的雷达测量的剩余部分。在ΔT内，来自其他RLAN的共道干扰应被抑制(见项7)。即，通过例如RDD或与RDD通信的另一个设备使媒体寂静。这可以是具有唯一的任务(如果被RDD告知就使媒体寂静)的设备。
6.T_I适合于RDD或该设备的能力，其使媒体寂静，这样它可完成在用于强制测量的时间间隔ΔT内所需要的雷达测量时间的剩余时间T_S-T_M。
7.对于IEEE RLAN，在ΔT期间抑制来自其他RLAN的高共道干扰可以通过使用IEEE 802.11的RTS/CTS机制完成。也可以设想使媒体寂静的其他实施例，诸如让想要使媒体寂静的设备发送短的伪脉冲，优选地它不带信息、周期短于应当保持为安静的、该设备的最短可能的帧间隙(优选地DIFS，但PIFS也是可能的)。另外，从RDD发送的信标可向所有相关的STA指示后面将跟随不允许有业务量的周期。这可以是无争用周期。在这个周期期间，所有的设备都将是安静的，除非它们被请求发送一些。在这些周期期间，RDD可以通过只是不要求任何业务量而使媒体寂静。在这些周期期间可以执行雷达检测。对于H/2RLAN，通过利用在H/2标准中已预见的能力而抑制来自属于同一小区的其他H/2设备的这种高共道干扰并不是问题。
8.实际的测量时间T_M一等于或大于所需要的测量时间T_S，对于这个时间间隔T的测量就停止，因为在T内已完成足够长的测量。
9.一检测到雷达，该测量就被终结，并且RLAN改变频率，或至少停止在当前使用的频率上的传输。
关于高干扰是由雷达还是由另一个RLAN_I造成的判决可以以不同方式完成，以及这些方式可适当地组合在一起。
假定D_SHORTEST_FRAME和D_LONGEST_FRAME分别有RLAN帧的最小和最大长度，以及假定D_SHORTEST_RADAR和D_LONGEST_RADAR分别是所要考虑的雷达脉冲的最小和最大长度。
典型值是例如D_SHORTEST_FRAME≈24μs，D_LONGEST_FRAME≈3ms，D_SHORTEST_RADAR≈0.05μs和D_LONGEST_RADAR≈100μs。
测量高干扰的持续时间D_I。根据D_I，首先可以确定D_I是否可被看作为雷达脉冲还是RLAN干扰。
下面显示可如何实施研究该干扰长度的信息的总的思想和如何由此而区分开RLAN业务量与雷达信号的一个例子。
如果持续时间D_I＞D_LONGEST_RADAR或D_I＜D_SHORTEST_RADAR，则该干扰可以标识为不是雷达信号、且因此而例如标识为RLAN干扰，因为这样的长或短的雷达脉冲或者是不可能的，或者可能性很小。在这种情形下，知道干扰的起源是无关紧要的，因为它被识别为不是雷达信号。
在其他的、有D_SHORTEST_RADAR≤D_I≤D_LONGEST_RADAR的情况下，则雷达脉冲是可能的。如果另外的D_I是小于D_SHORTEST_FRAME，则检测到雷达，因为这样的短RLAN帧是不可能的或者是非常靠不住的。
如果D_SHORTEST_FRAME≤D_I≤D_LONGEST_RADAR，则可能是RLAN帧或者雷达脉冲。RDD然后可设法检测在高干扰的开始处的前同步信号。如果可以检测前同步信号，则干扰被识别为RLAN干扰。前同步信号可以是来自同一个RLAN系统或来自另一个RLAN系统的前同步信号，例如IEEE RLAN可检测IEEE前同步信号、H/2前同步信号和来自已知的RLAN系统的所有前同步信号，以及反之亦然，即，H/2可检测H/2、IEEE和来自已知的RLAN系统的所有前同步信号。
通常，所有的RLAN系统应当能够识别来自工作在同一个频带的所有其他的已知RLAN系统的所有前同步信号。如果检测到前同步信号，则RDD继续测量，但把D_I排除在当前的测量时间T_M外。即，不作出离开该频率的决定，如果这仍旧符合雷达检测要求的话。如果不可检测到前同步信号，则假定干扰信号是雷达信号。
典型的雷达脉冲具有比在RLAN系统中发送的数据部分(帧)显著短的持续时间的事实可被使用于本发明的另一个实施例。例如，如果D_I＜D_SHORTEST_FRAME，则假定存在雷达，以及如果D_I＞D_SHORTEST_FRAME，则干扰被认为是RLAN信号。
对于所有的实施例，不能保证如果检测到RLAN信号(通过脉冲长度或通过前同步信号的检测)，就没有雷达信号隐藏在这个被检测的RLAN信号中。所以，关于这个时间是否被排除在测量时间以外(这是优选实施例)或关于频率是否必须被腾空的决定，无论如何都取决于雷达检测要求。无论如何，RDD可使用关于检测到高于功率阈值RSS_TH的RLAN信号的信息。从测量时间中排除该时间之外的另一个可能性是腾空这个频率(频道)，但更频繁地重新检验这个频率它是否仍旧被高干扰信号占用。
由于检测灵敏度，可以加上限制以便降低该错误的检测概率。例如-该脉冲的最大干扰电平必须高于某个阈值。
-在给定的周期内必须接收一个以上的脉冲。
-在给定的周期内必须接收一个以上的脉冲，以及它们应具有共同的PRF(脉冲重复频率)。应当指出，PRF检测器对于丢失的脉冲可以是鲁棒的。
要求没有测量过载，以及有可能在不使用的频道上执行雷达扫描。雷达扫描可以连续地执行(除了在发送的RLAN帧的持续时间期间以外)。
藉助于接收的高干扰的长度D_I和前同步信号检测器来区分雷达与RLAN数据的所述方法不单可以在RLAN的正常模式期间、而且也可在RLAN的启动阶段期间被使用。
通过例如上述的方法在特定的信道上检测雷达的结果具有以下结果RLAN设备将把这个特定的信道标记为雷达占用，且因此而连续地移到不同的信道，在该信道上恢复进行正常运行。这可具有以下后果大量信道被标记为占用的，留下少量信道或没有留下信道供RLAN设备运行。在这样的事件中，系统容量将受损。
显然希望有一种机制，其中被标记为雷达的信道被再次进行测量。这样，变得有可能或者(i)确认在信道上雷达的存在，或者(ii)得到表示不再有雷达存在的测量。在后者的情形下，将允许RLAN设备再次工作在以前标记为雷达的信道中。
为了有在这样的标记的频率上检测雷达存在的足够高的可能性，将需要在长的时间间隔内(其大小量级比典型地使用于正常模式下雷达检测的测量周期更长，正如前面描述的)收集测量。典型的数值将是要求在TTOT＝10s的总时间内进行测量。如果在此整个的周期期间没有看到雷达信号，则信道可(再次)被认为是无雷达的。这样的长测量间隔是非常不希望的，因为它需要RLAN设备离开它的正常运行模式，且由此而有害地、在很大程度上影响设备的正常运行。
作为调度这样的长测量间隔的替换例，可以代之以使用下面描述的方法。
RLAN设备将在它当前的运行信道以及其他信道上定期地调度短的测量周期。这样的测量周期是RLAN设备的正常运行的一部分，以及目的是总是使用具有最好特性的信道(即，最小的干扰电平)。然后，该想法是对先前标记为雷达占用的信道也实行这样的测量，以及跟踪总的测量时间。该总的测量时间被定义为在特定信道上所有短的测量间隔的总和。对于以下的讨论，每个(短的)测量间隔用变量Tmeas表示，而总的测量时间用变量TTOT表示。一旦在特定信道上已经检测到雷达，就把变量TTOT初始设置为零的数值。每次测量先前被标记为雷达占用的信道，会出现两个事情之一在测量间隔期间检测到雷达。在这种情形下，该信道将保持它的“雷达标签”。TTOT的数值将保持为零，或在测量间隔期间没有检测到雷达信号。在后者的情形下，总的测量时间按累积方式增加，为TTOT＝TTOT+Tmeas。
这个方案的影响是在每个特定信道上的总的累积测量时间被跟踪。在标记为雷达的信道上实行足够多的测量以使得TTOT满足对总的测量时间的给定要求(例如，在本例中使用的10s)的事件中，先前标记为雷达的信道可再次被认为是无雷达的。而且，在多次无雷达的测量后检测到雷达的事件中，累积的总的时间TTOT将再次被设置为它的零初始值。通过使用所述的方法，有可能-以足够高的概率水平确保在先前标记的信道上是否存在雷达，以及达到这一点而没有长的连续测量间隔的不利影响。
-使得信道可供RLAN使用，该信道否则是不可提供的，由此改进系统容量。
下面描述可能的技术解决方案。
在每个长度为T的时间间隔的开始，计数器C0、C1和C2被复位到零。计数器单位是与时间可比拟的，例如以ns计。C0是用于在T期间总的消逝时间的计数器。
计数器C0计数在时间间隔T内消逝的时间(从零到T)。
计数器C1计数已使用于雷达测量的时间(等价于T_M)，即，当任何测量间隔开始时计数器C1被设置为工作的，以及当RLAN开始发送或接收到具有RSS＞RSS_TH的高干扰信号时或者如果在T期间达到所需要的测量时间量C1＝＝T_S，则C1停止计数。
计数器C2是任选的，它计数未中断的高干扰的持续时间。如果D_SHORTEST_RADAR≤C2≤D_SHORTEST_FRAME，则检测到雷达。如果D_LONGEST_RADAR＜C2，则检测到RLAN干扰，在高干扰结束后，计数器C1再次被设置为工作的，以及测量继续进行。如果D_SHORTEST_RADAR≤C2≤D_LONGEST_RADAR，则RLAN设法检测在高干扰内的前同步信号。如果不能找到前同步信号，则检测到雷达。否则，在高干扰结束后，计数器C1再次被设置为工作的，以及测量继续进行。
假定RDD在持续时间ΔT的时间间隔的X百分比中能够完成强制测量(‘强制’是指RDD或另一个设备抑制自己的发送和使用与RDD相同频率的、相邻RLAN设备的发送)。然后设置时间阈值T_I，例如T_I＝(T-T_S-T_M)*100/X。
T_I定义对完成其余需要的测量时间T_S-T_M所必须的时间，也参考图11。
无论何时C0＝T_1，都开始强制测量，以便保证在T内、至少T_S的总的持续时间的测量按要求完成。
用于IEEE 802.11系统的强制测量可以通过以下的方法完成RDD使用RTS/CTS方法宣布一个到(优选地)伪STA的发送。RTS帧(和CTS帧)包含有关用于发送的所需要持续时间的信息。通过这个方法，所有的相邻RLAN设备被告知以下一个发送的时间和持续时间，以及所有的RLAN设备在这个宣布的发送期间将是寂静的。
与通常的和规定的方法相反，优选地，不需要把CTS发回到RDD(因为目标优选地‘仅仅’是伪STA)。RTS也可被发送到真实的STA，它然后应答以CTS帧。但对于本发明，仅仅必须使处在RDD的通信范围中的STA寂静。即，不存在隐藏站的问题。RDD在RTS命令中宣布足够的时间，这对于雷达测量的其余部分是必要的。如果所需要的测量时间T_S-T_M大于允许用于连续发送的最大时间，则RDD必须划分剩余的测量时间，以及必须使用尽可能紧密的在一起的几个RTS传输。
在由RDD保留用于传输的时间期间，RDD不发送，而只是测量。所以，这个测量并不被其他RLAN设备打扰(有很少的例外情形，RLAN设备还没有接收到RTS)。因为RTS发送请求必须使用DCF内的标准化的竞争周期，所以，如果在邻居中的业务量负载为高，则对发送信道的接入可被延时。所以，时间T_I只能粗略地评估。因此建议在竞争周期期间，给必须检测雷达的RLAN设备一个比其他RLAN设备更高的优先权。还建议通过规定新的帧间间隙RIFS(雷达帧间间隔)来控制这个优先权。RIFS应短于DIFS，但大于SIFS。可能地，它等于PIFS。即，SIFS＜RIFS＜＝PIFS＜DIFS。在这种情形下，不必规定附加的帧间隙，而只必须规定允许使媒体寂静的RDD或另一个设备使用PIFS，以接入媒体。
本发明并不限于上述的实施例，而是可以在附属权利要求的范围内自由地变化。例如把创造性的原理应用到不同于IEEE 802.11的系统或IEEE 802.11系统的后一代是整体地在本发明的范围内的。
权利要求
1.一种在具有多个无线广播节点的无线通信系统中使用的方法，包括以下步骤使得该系统中的一个节点能够用作为所述系统中的中心节点以及让所述节点使能在指配给该系统的频带中的至少一个频率上实行测量，所述方法的特征在于，所述测量被实行来检测所述至少一个频率是否被所述无线通信系统外部的设备或系统利用。
2.权利要求1的方法，根据所述方法通过该节点发送消息到该系统中的其他节点而使能实行测量，所述消息是在该系统内被预定义为禁止所有节点在一定间隔期间进行发送的消息的一个消息，其特征在于，所述消息在该系统被节点检测为寂静后、在来自该系统的各个节点的帧传输之间的预定义间隔期间被发送。
3.权利要求2的方法，根据所述方法被发送的消息包含有关所述间隔的开始以及该间隔的持续时间的信息。
4.权利要求1的方法，根据所述方法通过节点发送消息到该系统中的其他节点而使能实行测量，所述消息是禁止所有其他节点在一定间隔期间进行发送的消息，其特征在于，所述消息被包含在该系统中规定的信标消息内。
5.权利要求4的方法，根据所述方法所述消息是在信标消息中的信息单元(IE)。
6.权利要求1的方法，根据所述方法，在通过由该系统采用的标准进行保护而不发送的间隔期间实行测量。
7.权利要求1-3的任一项的方法，根据所述方法，如果中心节点检测到在该系统内发送数据的需要低于某个预定义的限制，则实行测量。
8.权利要求2-7的任一项的方法，根据所述方法，如果发送的功率电平被检测为高于某个预定的电平，则在测量期间检测到的发送被确定为来自外部系统。
9.权利要求9的方法，根据所述方法，在测量期间检测到的发送还对于属于该讨论中的系统的成分进行检查，以及如果没有检测到这样的成分，则该发送被确定为来自外部系统。
10.权利要求1的方法，其中中心节点是基础结构BSS中的AP。
11.权利要求1的方法，其中中心节点是独立的BSS的其中一个站。
12.权利要求11的方法，其中中心节点是启动该独立的BSS的站。
全文摘要
本发明揭示了一种在具有多个广播节点的无线通信系统中使用的方法，包括以下步骤使得系统中的一个节点能够用作为所述系统的中心节点，以及让所述节点使能在由系统使用的频带中的至少一个频率上的测量。实行所述测量来检测所述至少一个频率是否被所述系统外部的发射机利用。优选地，通过所述节点发送消息到系统的其它节点而使能该测量，所述消息是在系统内预定义的消息，作为禁止所有节点在一定的间隔期间进行发送的消息，以及所述消息在系统被节点检测为寂静后，在来自系统的各个节点的帧传输之间的预定间隔期间被发送。
文档编号H04W52/00GK1568601SQ02818049
公开日2005年1月19日 申请日期2002年9月13日 优先权日2001年9月14日
发明者J·昆一朱斯, P·施拉姆, J·林斯科, S·罗默, M·保利, G·齐默曼, F·约翰松, A·兰黑姆, P·拉松 申请人:艾利森电话股份有限公司