专利名称：检测干扰无线装置的干扰源的最终存在的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通讯系统，更具体地涉及例如属于UWB (超宽带)通 讯系统的不同无线通讯装置或设备之间的干扰的检测。
背景技术：
基于UWB的无线通讯系统的主要特征在于它作为下层系统工作于已 被其它无线通讯和定位(雷达)系统使用的频带内。这些现有系统将在 UWB系统中产生干扰(带内干扰)，并且UWB系统将对这些系统产生 干扰。由于UWB系统的很有限的传输功率，所产生的干扰将在现有系 统中导致性能降低的范围限制在几米或十几米。在雷达系统的情况下， 该范围在主波束的方向上根据视线条件可以达到5000米。工作在该区域 内的现有系统也将对工作中的UWB系统产生干扰，并且因此导致通讯 性能的降低。目前，雷达检测基于雷达天线的转动频率和所接收到的脉冲序列进行。 为此，需要检测至少三个脉冲序列。因此识别雷达需要至少15秒。
发明内容
根据一个实施例，提出了能够以很快速的方式并利用已有元件对干扰 源信号、具体为雷达信号进行识别和归类的一种方法和一种无线装置。根据一方面，提出了一种用于检测适配于干扰无线装置的干扰源的最 终存在的方法，所述无线装置设有至少一个包括模数转换(ADC)级的 接收链，所述方法包括在所述接收链上接收入射信号，将来自于所述入 射信号的模拟信号发送至ADC级，加工来自于由所述ADC级传送的并 且代表所述模拟信号大小的二进制信号的二进制信息，分析所述二进制 信息的时间演化，并且根据所述分析信息检测所述干扰源的最终存在。根据一个实施例，所述ADC级以一定的采样频率发送溢出信号并且 所述二进制信号是所述的溢出信号。但是，对于所述的二进制信号也存在其它可能。例如，所述ADC级以所述的采样频率传送对应于所述模拟信号且定
义了数字字长的数字信号，并且所述二进制信号是带有所述数字字长的
最高有效位(MSB)的二进制信号。当所述ADC级以一定采样频率进行模数转换时，所述二进制信号以 所述采样频率被传送并且所述二进制信息可以是所述二进制信号。然而根据另一个变化的实施例，加工所述二进制信息可以包括下采样 所述二进制信号并且所述二进制信息是所述的被下采样的二进制信号。根据一个实施例，所述二进制信息适配于具有第一值和第二值，并且 分析所述二进制信息的时间演化包括检测所述第一值的发生以及加工代
表所述发生的时间演化的分析信息，所述检测步骤包括比较分析信息与 代表所述干扰源的参考信息。例如，加工所述分析信息包括计算连续的第一值的数量以及确定包括 连续第一值的连续数据包的发生频率。例如，所述第一值是代表所述ADC级的溢出的逻辑值或者对于最高 有效位等于1的逻辑值。所述干扰源可以是雷达信号。在此情况下，所述参考信息可以是包括脉冲持续时间和脉冲重复频率 的雷达特征(radar signature)。然而，所述干扰源也可以是诸如WIMAX装置的高功率受损装置。为了检测更弱的干扰源信号，可以增大前端级的增益并且将前端级的 增益考虑进所接收的功率级别的计算中。尽管可以以高采样频率采样模拟信号，但优选的是在基带内进行入射 信号的频率变换，从而降低采样频率。根据另一方面，提出了一种无线装置，其包括
-至少一个接收链，其适配于接收入射信号和传送模拟信号；
-模数转换(ADC)级，其适配于接收所述模拟信号和传送代表所
述模拟信号大小的二进制信号；
-第一装置，其适配于加工来自于所述二进制信号的二进制信息；
-第二装置，其适配于分析所述二进制信息的时间演化；
-第三装置，其适配于根据所述分析信息检测干扰源的最终存在。根据一个实施例，所述ADC级适配于以采样频率进行模数转换，并 且适配于以所述采样频率传送所述二进制信号，而且所述二进制信息是 所述二进制信号。根据一个实施例，所述ADC级适配于以采样频率进行模数转换， 并且适配于以所述采样频率传送所述二进制信号，而且所述第一装置包 括适配于下采样所述二进制信号的下采样装置，所述二进制信息是所述 下采样二进制信号。根据一个实施例，所述二进制信息适配于具有第一值和第二值，所 述第二装置包括适配于检测所述第一值发生的检测装置和适配于加工代 表所述发生的时间演化的分析信息的加工装置，所述第三装置包括适配 于存储代表所述干扰源的参考信息的存储装置以及适配于比较所述分析 信息与所述参考信息的比较装置。根据一个实施例，所述加工装置包括用于计算连续第一值数量的计 数器以及用于确定包括连续第一值的连续数据包发生频率的计算装置。
通过对实施例和附图的详细描述，将显现出本发明的其它优点和特
征，所述实施例不限定本发明，其中
-图1示意性地图示了 UWB装置的实施例；
-图2更详细但仍是示意性地图示了允许干扰源检测的无线装置的 实施例；
-图3图示了用于检测干扰源信号的方法的实施例；
-图4-7示意性地图示了允许具体检测雷达干扰源的方法和无线装 置的实施例的一些非限定性细节； -图8-10图示了允许干扰源检测的方法和无线装置的其它可能的实 施例。
具体实施例方式图1公开了一种属于非协调通讯系统的无线通讯装置WAP的示例， 比如WLAN (无线局域网)或WPAN (无线个域网)。这种无线装置WAP例如属于基于OFDM的超宽带通讯系统。但是， 本发明不限于该示例，并且也可以用于例如像移动无线电系统的协调无 线系统，更一般地用于任何种类的无线系统，例如CDMA、 GSM系统或 通用多载波(GMC)系统，其中的载波无须正交。WPANMAC协议具有分布式特点，其没有中央协调终端或基站来分 配介质访问。在这点上，与移动无线电终端相比，WPAN收发器具有更 高的灵活性以分配传输时隙和格式。通讯资源的分配是分布式过程。超 帧中特定时隙的分配从一个超帧至下一个可以被修改。控制实体是通讯 终端的WPAN-MAC层。该分配基于所请求的数据速率和所传输的服务 类型。而且，在分配过程中考虑了可用的资源。MAC层基于这些约束请 求预约特定的时隙或多个时隙。这些约束可以被分解为本地约束，例如 发送或接收的数据速率，以及网络带宽约束，例如已有的时隙预约。分布式WPAN-MAC的一个示例是MB OA MAC。所提出的MBOA MAC标准草案是基于UWB技术，并且计划用于 3.1G和10.7GHz之间的频带。采用该标准的第一个实施方案工作于 3.1GHz和5.0 GHz之间的频率范围。无线装置WAP1传统上包括连接于UWB应用模块MBLC和空中信 道之间的基于OFDM的UWB通讯接口 MCINT。该通讯接口包括UWB MAC层，该UWB MAC层由时钟信号MCLK 钟控，并且连接于PHY层和UWB应用模块。关于通讯接口的MAC层和PHY层的更多细节，本领域技术人员可 以查阅2005年12月第一版ECMA-368标准中的"High Rate Ultra Wideband PHY and MAC Standard"(高速超宽带PHY和MAC标准)，以 及2005年12月第一版ECMA-369标准中的MAC-PHY Interface for ECMA-368(针对ECMA-368的MAC-PHY接口)。 MAC层具体管理UWB数据流的发射/接收，并且通过软件与控制处 理器BB合成一体。用于装置WAP工作(传输和/或接收)的频带处于3.1GHz和4.9 GHz 之间。此外，频带被分成三个称为跳变子带的子带，它们互相间隔。更 确切地说，在主频带的下限(3.1GHz)和第一子带的开头之间存在一个 100MHz的保护间隔，第三子带的末尾和主频带的上限(4.9GHz)之间 也是如此。此外，两个相邻的子带被50MHz的保护间隔隔开。在传输过程中，子带的分配是根据预定的跳变序列作出的。现在参见图2，无线装置WAP包括适配于接收入射UWB信号ISG 的天线ANT。接收链RX连接至天线，并且在该示例中具体包括低噪声 放大器LAN以及混合器MX，它们用于通过例如由锁相环所提供的移位 信号LO在基带频率内进行频率变换。信号LO的频率值取决于装置WAP 的工作子带。由接收链发送的模拟信号ANS被传送至模数转换级ADC的输入端， ADC将模拟信号ANS转换成数字信号DGS。频率变换不是强制性的，但会导致ADC的较低采样频率。数字信号DGS被传送至基带处理器BB。从图3中可以看出接收入 射信号ISG、将模拟信号ANS传送至ADC级并进行模数转换的步骤分 别指代为30、 31和32。 ADC级发送二进制信号BS，源于二进制信号BS的二进制信息BINF 被加工(步骤33)。然后，分析二进制信息BINF的时间演化BINF (t)(步骤34)并且 该分析信息允许检测例如雷达信号的干扰源的最终存在(步骤35)。现在，将描述本发明的实施例，假设干扰源是雷达信号，但是本发明 不局限于该特定类型的干扰源。雷达信号的信号特征是非常特殊的。实
际上，雷达通常使用很高功率的持续时间tpulse〉luS的脉冲，其脉冲重
复频率为20Hz至1500Hz。 EIRP (等效全向辐射功率)TX (传输)功率 在lOOdBm或更高的范围内。由于雷达天线以大约12转/分钟的转速、大 约1.7°的波束张角转动，所以在给定方向上每5s发送具有几个脉冲的 脉冲序列。该脉冲序列的持续时间在25ms的范围内。由于UWB系统也 工作在与雷达系统工作的相同的频带内(3.1GHz至3.4GHz， 8.5GHz至 9.0 GHz)，所以UWB装置需要确定雷达是否在附近(其中范围至5000 米)，这是为了在雷达的RX时间(25ms)内避免UWB工作。在其余 时间，UWB装置可以工作而不受限制。考虑到100dBm的雷达的TX功 率和5000米的距离，UWB装置所接收的功率在至少-20dBm的范围内。 该功率对于UWB接收器过高，因此将使其饱和。这可以通过由UWB接收器WAP的ADC转换器发送的溢出/饱和信 号BS估算出。基于该溢出信号的时间演化，将可以以很快速的方式识别和归类雷达信号。在图6中图示了雷达信号的典型脉冲重复序列。t puke值在300ns至 1600ws范围内，trep (重复周期)值在100us至lms范围内。TX功率 在100dBm或以上的范围内。UWB收发器通过分析以下两点识别这些脉冲
1. 脉冲持续时间
2. 根据UWB接收器中的ADC的脉冲重复频率不同的雷达类型具有不同的保护级别和脉冲的不同的时间模式。因 此，通过鉴别时间模式就可以识别出不同的雷达类型。因而，UWB装置 可以通过相应地避免在雷达RX的敏感时间内使用的频带而作出反应。为了有效地保护雷达(实际应用的安全性)，UWB装置优选地需要 在UWB装置开始发射之前检测雷达。因此，在所述装置的启动过程中， UWB将必须在计划的工作频带内扫描雷达。在本例中，该扫描按如下进 行
-接通接收器WAP，
-如果提供有可变增益放大器，则优选地将该可变增益放大器设置 为最低级别以获得接收器的最低灵敏度，
-在至少最长的可能雷达旋转时间，例如5秒内估计出ADC输出处 的饱和结果/溢出结果，
-将该结果与巳存储的包含脉冲持续时间和脉冲重复频率的雷达特 征值数据库相比较。该数据库存储在存储装置MM中，
-若检测到雷达信号，则通知MAC层避开雷达，
-若没有检测到雷达信号，则继续启动而不必避开雷达，
-在工作时间内每X秒重复雷达检测步骤，(X例如在3000秒的范 围内)，
-若检测到雷达，则利用ADC溢出信息识别转动频率， -将转动定时传送至MAC层用于分时工作。 [50]在图5中总结了该步骤。更确切地说，若检测到ADC溢出(步骤50)，例如若溢出信号等于 1，则执行步骤52。相反，若溢出信号等于零，则不执行操作(步骤51)。然后，在步骤52中通过计算连续溢出的量和其频率而进行二进制信 号BS (这里是溢出信号)的时间演化。在该例中，二进制信息BINF是 二进制信号BS。与雷达特征进行比较(步骤53)，从而检测雷达信号的最终存在(步 骤54)。从硬件的角度上，分析二进制信号BS (溢出信号)的时间演化的第 二装置包括计数装置CNT (图7)以及用于计算脉冲持续时间和脉冲重 复频率的计算装置。在本例中，被传送至ADC转换器的下转换信号ANS按采样速率被转 换成数字信号DGS，例如利用频率等于lGHz的时钟采样。因此，ADC
转换器以1G样本/s的速率传送数字输出信号DGS。溢出信号BS也按照 1G样本/s的相同速率传送。因此，在该例中基本分辨率等于1纳秒。溢出信号被输入到计算溢出数目和溢出周期的计数器。为了识别雷 达脉冲，需要连续产生多于一个溢出。对于ipu^为1000ns的脉冲持续 时间，将产生1000个连续溢出。已识别的脉冲持续时间和PRF (脉冲重 复频率)被提供至第三装置TM的计算单元，所述第三装置利用雷达特 征值数据库将所接收的信息分类。然后该信息被传送至UWB MAC层， 从而采取必要的雷达保护动作。估算单元进一步地控制计数单元，从而 测得被检测雷达系统的转动频率。然后该信息可以通过MAC层或更高层 用于基于分时的保护策略。若没有检测到雷达特征，则需要不时地进行检测过程以保证UWB装 置不会被移入雷达的干扰范围。在前述示例中，使用的是在该情况下为二进制信息BINF的溢出/饱和 信号BS，所述信号BS直接来自于采样速率为1G样本/s的ADC转换器。对于雷达脉冲持续时间的准确识别该采样速率不是必须的。为了节省 功率，溢出信号可以按照因子n被下采样，n是取决于被检测雷达的在 10至IOOO范围内的整数。换言之，如图8所示，在二进制信号BS被下采样(步骤330)之后， 则二进制信息BINF是被下采样的二进制信号BS。根据上述实施例，识别雷达需要大约5秒，而根据传统方法至少需要 15秒。本发明不限于上述示例，并且允许以很快速的方式容易地检测诸如 WIMAX装置的各种类型的干扰源。 WIMAX装置例如工作在以3.5GHz为中心频率的20MHz的带宽内。 码元持续时间可以是大约100us。 WIMAX信号的帧结构例如在2004年 8月20日出版，Intel Technology Journal, 03期08巻，ISSN1535-864X， "Scalable OFDMA Physical Layer in IEEE 802.16 WirelessMAN"中被给定。[65]还应当指出的是，WIMAX标准不是一个系统的单一定义，而是构成 模块的集合。因此，确切的参数可以有所变化。在其它情况下，本发明还允许检测例如在三米以下间隔距离的其它高 功率受损系统。例如通过增大处于接收链RX中的可变增益放大器AMP的增益(图 10)，也可以检测更弱的干扰源信号。在此例中，处于基带处理器BB 中的自动增益控制装置AGC可以用于控制放大器AMP的增益。 二进制信号BS不局限于由ADC转换器所发送的溢出/饱和信号。 该二进制信号也可以是由ADC转换器所发送的数字信号DGS的最高有 效位MSB。利用MSB代替溢出/饱和信号，也可以检测更弱的干扰源信号。例如， MSB等于1可以表示干扰源信号的存在。
权利要求
1.一种用于检测适配于干扰无线装置的干扰源的最终存在的方法，所述无线装置设有至少一个包括模数转换(ADC)级的接收链，所述方法包括在所述接收链上接收入射信号(30)；将来自于所述入射信号的模拟信号传送至所述模数转换级(31)；加工来自于由所述模数转换级传送的并且代表所述模拟信号大小的二进制信号(BS)的二进制信息(33)；分析所述二进制信息(BINF)的时间演化(34)，并且根据所述分析信息检测所述干扰源的最终存在(35)。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述模数转换级以采 样频率进行模数转换，所述二进制信号(BS)以所述采样频率传送，并 且所述二进制信息是所述二进制信号。
3. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述模数转换级以采 样频率进行模数转换，所述二进制信号以所述釆样频率传送，并且加工 所述二进制信息包括下采样(330)所述二进制信号，所述二进制信息是 所述被下采样的二进制信号。
4. 根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述模数转换级 以所述的采样频率发送对应于所述模拟信号且定义了数字字长的数字信 号，并且所述二进制信号是带有所述数字字长的最高有效位(MSB)的 二进制信号。
5. 根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述模数转换级 以所述的采样频率传送溢出信号并且所述二进制信号(BS)是所述的溢 出信号。
6. 根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述二进制信息(BINF)适配于具有第一值和第二值，并且分析所述二进制信 息的时间演化包括检测所述第一值的发生以及加工代表所述发生的时间 演化的分析信息，所述检测步骤包括比较所述分析信息与代表所述干扰 源的参考信息。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，加工所述分析信息包 括计算连续的第一值的数量并确定包括连续第一值的连续数据包的发生 频率。
8. 根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述第一值是代 表所述模数转换级溢出的逻辑值或者是最高有效位等于1的逻辑值。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述干扰 源是雷达信号。
10. 根据权利要求7， 8和9所述的方法，其特征在于，所述参考信 息是包括脉冲持续时间和脉冲重复频率的雷达特征。
11. 根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述 干扰源是诸如WIMAX装置的高功率受损装置。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至 少一个接收链设有处于模数转换级的上游的可变增益放大器，并且传送 所述模拟信号还包括增大所述可变增益放大器的增益。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，传送所 述模拟信号包括在基带内进行入射信号的频率变换。
14. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述入 射信号是UWB信号。
15. —种无线装置，其包括至少一个接收链，其适配于接收入射信号和发送模拟信号； 模数转换(ADC)级，其适配于接收所述模拟信号并传送代表所述 模拟信号大小的二进制信号；第一装置(FM)，其适配于加工来自于所述二进制信号的二进制信息；第二装置(SM)，其适配于分析所述二进制信息的时间演化； 第三装置(TM)，其适配于根据所述分析信息检测干扰的最终存在。
16. 根据权利要求15所述的无线装置，其特征在于，所述模数转换 级适配于以采样频率进行模数转换，所述第一装置(FM)适配于以所述 采样频率传送所述二进制信号，而且所述二进制信息是所述二进制信号。
17. 根据权利要求15所述的无线装置，其特征在于，所述模数转换 级适配于以采样频率进行模数转换，'所述二进制信号以所述采样频率传 送，并且所述第一装置(FM)包括适配于下采样所述二进制信号的下采 样装置，所述二进制信息是所述被下采样的二进制信号。
18. 根据权利要求16或17所述的无线装置，其特征在于，所述模 数转换级适配于以所述的采样频率传送对应于所述模拟信号且定义了数 字字长的数字信号，并且所述二进制信号是带有所述数字字长的最高有 效位(MSB)的二进制信号。
19. 根据权利要求16或17所述的无线装置，其特征在于，所述模 数转换级适配于以所述的采样频率传送溢出信号并且所述二进制信号是 所述的溢出信号。
20. 根据权利要求16至19中任一项所述的无线装置，其特征在于， 所述二进制信息适配于具有第一值和第二值，所述第二装置包括适配于 检测所述第一值的发生的检测装置并适配于加工代表所述发生的时间演 化的分析信息的加工装置，所述第三装置包括适配于存储代表所述干扰源的参考信息的存储装置(MM)以及适配于比较所述分析信息与所述参考信息的比较装置。
21. 根据权利要求20所述的无线装置，其特征在于，所述加工装置 包括用于计算连续的第一值的数量的计数器(CNT)以及用于确定包括 连续的第一值的连续数据包发生频率的计算装置(CLM)。
22. 根据权利要求20或21所述的无线装置，其特征在于，所述第 一值是代表所述模数转换级的溢出的逻辑值或者是最高有效位等于1的 逻辑值。
23. 根据前述权利要求中任一项所述的无线装置，其特征在于，所 述第三装置适配于检测雷达信号的最终存在。
24. 根据权利要求21， 22和23所述的无线装置，其特征在于，所 述参考信息是包括脉冲持续时间和脉冲重复频率的雷达特征。
25. 根据权利要求15至20中任一项所述的无线装置，其特征在于， 所述第三装置适配于检测诸如WIMAX装置的高功率受损装置的最终存 在。
26. 根据权利要求15至25中任一项所述的无线装置，其特征在于， 所述接收链包括自动增益控制装置(AGC)。
27. 根据权利要求15至26中任一项所述的无线装置，其特征在于， 所述接收链包括适配于在基带内进行入射信号的频率变换的变换装置(MX)。
28. 根据权利要求15至27中任一项所述的无线装置，其是属于UWB 通讯系统的UWB装置。
全文摘要
一种用于检测适配于干扰无线装置的干扰的最终存在的方法，所述无线装置设有至少一个包括模拟向数字转换(ADC)级的接收链，所述方法包括在所述接收链上接收入射信号(30)，将来自于所述入射信号的模拟信号传送至ADC级(31)，加工来自由所述ADC级传送的并且代表所述模拟信号大小的二进制信号(BS)的二进制信息(33)，分析所述二进制信息(BINF)的时间演化(34)，并且根据所述分析信息检测所述干扰源的最终存在(35)。
文档编号H04B1/707GK101345550SQ20081013058
公开日2009年1月14日 申请日期2008年7月10日 优先权日2007年7月12日
发明者埃里克·阿奇卡尔, 弗里德伯特·贝伦斯 申请人:St微电子有限公司