專利名稱：一種信道切換方法及干擾檢測門限的自適應(yīng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，尤其涉及一種信道切換方法及干擾檢測門限的自適應(yīng)方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)中，存在一種免許可系統(tǒng)，該系統(tǒng)的工作頻段不需要授權(quán)，比如無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WRAN，Wireless Regional Area Network)、無線本地區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WLAN，Wireless Local Area Network)等系統(tǒng)。免許可系統(tǒng)在工作頻段內(nèi)與許可系統(tǒng)共存，比如WRAN系統(tǒng)需要與無線數(shù)字電視(DTV，Data TV)系統(tǒng)進(jìn)行共存，但是免許可系統(tǒng)不能對許可系統(tǒng)進(jìn)行干擾，當(dāng)發(fā)現(xiàn)許可系統(tǒng)適用某個頻段時，免許可系統(tǒng)必須無條件的退出該頻段，并跳轉(zhuǎn)到其它的頻段上繼續(xù)工作。上述工作模式，也就是通常說的頻譜池(SP)系統(tǒng)，其中，許可用戶(LU，License User)具有使用頻譜的優(yōu)先權(quán)利，免許可用戶，又稱為租借用戶(RU，Rent User)或第二用戶(SU，Second User)在不影響LU的前提下可以使用這些頻段。另外，LU不檢測RU用戶信號，RU承擔(dān)不對LU造成干擾的所有任務(wù)。
其中，WRAN系統(tǒng)主要包括基站和客戶端設(shè)備，使用認(rèn)知無線電技術(shù)尋找LU的空閑頻段進(jìn)行通信。比如在DTV的甚高頻(VHF，Very High Frequency)/超高頻(UHF，Ultra-High Frequency)等許可頻帶中，尋找沒有被占用的頻段作為WRAN網(wǎng)絡(luò)的承載頻段。在這個例子中，WRAN是SP系統(tǒng)的RU系統(tǒng)或者SU系統(tǒng)，DTV或者74設(shè)備是LU用戶。
WRAN系統(tǒng)的超幀結(jié)構(gòu)如圖1所示，首先是基站發(fā)送一個前導(dǎo)幀Preamble，客戶端設(shè)備可以用來進(jìn)行同步和信道估計；然后跟著一個超幀控制頭(SCH)，用來給客戶端設(shè)備提供當(dāng)前小區(qū)的信號；后面是若干幀。
當(dāng)前的WRAN系統(tǒng)的物理技術(shù)使用基于時分雙工(TDD，Time DivisionDuplex)的正交頻分復(fù)用多址接入(OFDMA，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing Access)技術(shù)進(jìn)行通信。如圖2所示，每個幀結(jié)構(gòu)分為兩個子幀，一個下行子幀，經(jīng)過一個保護(hù)時間，可以插入從發(fā)送到接收的保護(hù)間隔(TRG)或者滑動自共存時隙(SSS，Sliding self-coexistence slots)，后面跟著一個上行的子幀。其中下行子幀包含一個Preamble，客戶端設(shè)備可以用來進(jìn)行同步和信號估計；然后是幀控制頭FCH，用來承載當(dāng)前幀的信息，比如當(dāng)前幀中是否包含上行業(yè)務(wù)映射消息(US-MAP，Upstream map)、下行業(yè)務(wù)映射消息(DS-MAP，Downstream map)、上行信道描述消息(UCD，Upstream channeldescriptor)和下行信道描述(DCD，Downstream channel descriptor)消息；其中US-MAP和DS-MAP分別用來給各客戶端設(shè)備分配下行和上行信道分配。
在每幀里面，從下行子幀到上行子幀之間插入一個發(fā)射/接收控制間隔(TTG)保護(hù)時隙，該時隙的主要作用是為基站的射頻可以有充足的時間由發(fā)送轉(zhuǎn)變?yōu)榻邮?。同樣，對于?dāng)前幀的上行子幀和下一幀的下行子幀之間也有一個接收/發(fā)射控制間隔(RTG)保護(hù)時隙，該保護(hù)時隙主要是為了確保基站能夠接收所有客戶端設(shè)備的信號。
對干擾的檢測需要滿足兩個需求第一是能夠及時的檢測干擾；第二是不能對RU系統(tǒng)的業(yè)務(wù)造成一定的中斷，要保證業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量(QoS，Quality ofService)。為了滿足這兩個需求，在WRAN系統(tǒng)中規(guī)定了RU系統(tǒng)對LU系統(tǒng)的干擾檢測的兩個步驟。
如圖3所示，在一個信道檢測時間(Channel Detection Time)內(nèi)約定了三個快速感應(yīng)靜默周期(Fast Sensing QP)，以及一個精確感應(yīng)靜默周期(FineSensing QP)。靜默周期內(nèi)，WRAN系統(tǒng)停止發(fā)送和接收，可以對周圍的干擾進(jìn)行檢測。
其中，F(xiàn)ast Sensing QP是必須分配的，其特點是分配的時間短，采用能量檢測方法來快速確定所在頻段上是否存在干擾。由于WRAN系統(tǒng)可以同時工作在三個頻段(TV channel)上，所以分配三個QP進(jìn)行感應(yīng)檢測，每個QP只檢測一個TV Channel信道，其檢測時間只有幾十微秒到幾百微秒。
而Fine Sensing QP是可選的。在快速感應(yīng)檢測時，如果在某個頻段內(nèi)檢測到干擾高于某個門限，那么WRAN系統(tǒng)將調(diào)度Fine Sensing QP，其作用是為了對干擾的信號進(jìn)行進(jìn)一步檢測，確定是那種干擾系統(tǒng)的檢測信號，比如是否是DTV信號。如果干擾系統(tǒng)是LU系統(tǒng)，那么WRAN系統(tǒng)將退出被干擾的頻段，選擇其它頻段進(jìn)行通信。
在兩個檢測階段，為了使感應(yīng)檢測數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，都需要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析(Data fusion)，也就是WRAN系統(tǒng)的客戶端設(shè)備檢測結(jié)果需要反饋到基站，基站根據(jù)各客戶端設(shè)備的檢測結(jié)果和基站本地的檢測結(jié)果進(jìn)行綜合判定。例如在Fast Sensing QP階段，客戶端設(shè)備和基站的快速檢測結(jié)果為有干擾或沒有干擾，基站對檢測結(jié)果進(jìn)行多數(shù)原則，也就是如果多數(shù)客戶端設(shè)備(也包括基站本地的檢測結(jié)果)檢測結(jié)果為有干擾，那么基站判決系統(tǒng)存在干擾，并決定安排下一步的Fine Sensing QP。
實際系統(tǒng)中，快速感應(yīng)檢測都是基于能量檢測的，其能量檢測門限對于感應(yīng)檢測非常重要。因為實際系統(tǒng)中，存在如下情況1)不同客戶端設(shè)備相對LU系統(tǒng)的位置不一樣，造成近的客戶端設(shè)備接收LU系統(tǒng)的信號的信道條件好，容易檢測到LU系統(tǒng)的干擾；遠(yuǎn)的客戶端設(shè)備接收LU系統(tǒng)的信號的信道條件差，不容易檢測到LU系統(tǒng)的干擾。
2)不同客戶端設(shè)備所處的地理環(huán)境不一樣，比如有一些用戶在室內(nèi)，有一些在室外，室外客戶端設(shè)備更容易檢測到LU系統(tǒng)的信號。
3)不同的客戶端設(shè)備物理性能不一樣，比如有的客戶端設(shè)備的感應(yīng)天線性能好，有的差；另外，如果使用定向天線，對準(zhǔn)LU系統(tǒng)的客戶端設(shè)備更容易檢測到LU系統(tǒng)信號。
4)不同的客戶端設(shè)備的環(huán)境不一樣，比如有的客戶端設(shè)備的背景噪音比較高，或者其它RU系統(tǒng)的信號干擾比較大，客戶端設(shè)備進(jìn)行干擾能量計算的時候，這些背景噪音信號的能量也引入進(jìn)來。
因此，綜上所述不同的客戶端設(shè)備檢測LU信號的可信度是不一樣的。如果在基站對所有的客戶端設(shè)備都同等對待，那么可信度低的客戶端設(shè)備檢測的上報結(jié)果對Data fusion的結(jié)果是有影響的。對于一個感應(yīng)檢測較差的客戶端設(shè)備(無論是由于周圍環(huán)境還是其設(shè)備本身)，如果使用和感應(yīng)檢測好的客戶端設(shè)備相同的門限進(jìn)行能量檢測，那么其檢測結(jié)果是漏檢率較高，這樣的判決結(jié)果會使基站的漏檢率加大。相反，對于一個感應(yīng)檢測較好的客戶端設(shè)備(無論是由于周圍環(huán)境還是其設(shè)備本身)，如果使用和感應(yīng)檢測差的客戶端設(shè)備相同的門限進(jìn)行能量檢測，其門限早滿足了檢測概率，那么其檢測結(jié)果是誤判其他信號為LU信號的概率較高，這樣的判決結(jié)果會使基站的虛警概率加大。
現(xiàn)有技術(shù)中提供了一種判決分析方法，可以應(yīng)用到WRAN系統(tǒng)，該方法基于特征值檢測、基于能量檢測等感應(yīng)技術(shù)方面?；緦Σ煌目蛻舳嗽O(shè)備檢測結(jié)果進(jìn)行Data fusion過程中，不同的用戶的上報數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，例如考慮先驗概率，代價函數(shù)進(jìn)行加權(quán)，使用貝葉斯估計方法，得到最后的判決結(jié)果。
如下簡要列出該文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)分析部分假定考慮一個二元現(xiàn)象，也就是僅出現(xiàn)兩個外推值H0和H1，以及相應(yīng)的先驗概率P0和P1。兩個感應(yīng)器的觀測為y1和y2，考慮兩個距離為x1和x2，和本地識別器Ci，其中i＝(1；2)，表示感應(yīng)器i的模式識別Ci=0ifH0is declared present1ifH1is declared present---(1)]]>本地識別Ci基于在給定位置xi的本地觀測值yi。如果在兩個感應(yīng)器之間沒有鏈路，分給每個模式識別的代價給定為Cijk，i；j；k＝{0；1}，表示在實際為Hk模式情形下，感應(yīng)器1識別為Hi，感應(yīng)器2識別為Hj。識別準(zhǔn)則的目標(biāo)是為了使對所考慮的兩個檢測器位置x1和x2平均的識別代價最小。為此目的，有如下的貝葉斯風(fēng)險函數(shù) =Σi,j,k∫y1,y2PkCi,j,kp(C1,C2,y1,y2|Hk,|X)]]>=Σi,j,k∫y1,y2PkCi,j,kp(C1,C2|y1,y2,Hk,X)·p(y1,y1|Hk,X)---(2)]]>這里還可以考慮對距離X＝{xi；i＝1；2}的依賴。由于本地類型識別C1和C2是相互獨立的，分別依賴在位置x1和x2的本地觀測值y1和y2，那么可以把風(fēng)險函數(shù)表示如下
對C1求和，并注意到p(C1＝1|y1，x1)＝1-p(C1＝0|y1，x1)(4)得到 推得感應(yīng)器1的模式分類準(zhǔn)則Σj,k∫y2Pkp[(C2|y2,x‾2)p(y1,y2|Hk,X)C0jk-C1jk]C1=1>0<C1=0---(6)]]>對所有k求和，得到Σj∫y2P0p(C2|y2,x‾2)p(y1,y2|H0,X)[C0j0-C1j0]>0<C1=0C1=1]]>Σj∫y2P1p(C2|y2,x‾2)p(y1,y2|H1,X)[C0j1-C1j1]]]>不考慮感應(yīng)器2，假定在H0情形下，感應(yīng)器1出現(xiàn)誤判概率大于正確的概率，也就是C0j0＜C1j0并考慮p(y1，y2|Hk，X)＝p(y2|y1，Hk，X)，k＝0，1(8)(7)可以表示似然率測試 這里Λ(y1)是感應(yīng)器1的貝葉斯似然率函數(shù)Λ(y1)=p(y1|H1,x‾1)p(y1|H0,x‾1)]]>
(9)右邊表明不光為感應(yīng)器1的觀測值函數(shù)，也是C2的函數(shù)，也就是也考慮了感應(yīng)器2的準(zhǔn)則。這種依賴性以p(C2|y2，x2)表示。
在y1和y2不相關(guān)假設(shè)下，也就是當(dāng)p(y2|y1，Hk，x1，x2)＝p(y2|Hk，x2)(9)右邊寫為t1=p0Σj∫y2p(C2|y2,x‾2)p(y2|H0,x‾2)[C1j0-C0j0]p1Σj∫y2p(C2|y2,x‾2)p(y2|H1,x‾2)[C0j0-C1j1]---(10)]]>注意到p(C2＝1|y2，x2)＝1-p(C2＝0|y2，x2)可以把(10)展開表明了t1是p(C2＝0|y2，x2)函數(shù)，表示感應(yīng)器2的識別準(zhǔn)則。相似的推論可以應(yīng)用的感應(yīng)器2的門限上。
整個系統(tǒng)建立的一般定義和最優(yōu)設(shè)計包括兩對門限，即使兩個檢測器之間沒有通信鏈路，但是現(xiàn)有技術(shù)中，離線交換一些p(Ci＝0|Hj，xi)信息，i＝1；2以及j＝0；1，如圖4分布探測系統(tǒng)。
現(xiàn)在，我們考慮一些特殊的討論，代價不考慮感應(yīng)器的誤差C000＝C111＝0C010＝C100＝C011＝C101＝1C001＝C110＝k為感應(yīng)器的門限結(jié)果為t1=(k-1)+(2-k)p(C2=0|H0,x‾2)1+(k-2)p(C2=0|H1x‾2)]]>類似的表達(dá)式可用來計算感應(yīng)器2的門限。這些門限和在每個感應(yīng)器獨立考慮情形下計算的是不同的。給定每個感應(yīng)器的位置，應(yīng)用二元樹，可以把M-ary識別轉(zhuǎn)換為二元識別。
對每個似然率，可以考慮兩種不同的情形，第一種p(yi|Hj，xi)和p(yi|Hk，xi)為廣義高斯的，第二種為其中一個為廣義高斯的，另一種為非對稱廣義高斯的。對于第一種情形，判決準(zhǔn)則可以重寫為
對于第二種情形可以獲得相似的表達(dá)式，但是右邊和左邊的非對稱高斯需要分別處理，因為每邊具有不同的方差。
對于離線階段，一旦計算完成門限t1和t2，就可以定義每個模式識別的錯誤概率(感應(yīng)器標(biāo)記為i＝{1，2}，而模式標(biāo)記為k＝{0，1，2，3})。
如果ti＞mk；P(err|Hk)=∫i+∞ckγkΓ(1/ck)e-|γr,k(x-mk)|ckdx---(12)]]>如果ti＜mkP(err|Hk)=∫-∞tickγkΓ(1/ck)e-|γr,k(x-mk)|ckdx---(13)]]>使用上述方法中，如果先驗概率，代價函數(shù)設(shè)置正確，可以解決現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)問題。但是，先驗概率如何設(shè)置，代價函數(shù)如何設(shè)置在工程上是一個非常困難的技術(shù)問題，所以，該方法在工程應(yīng)用中有相當(dāng)?shù)碾y度。
另一種方法就是多數(shù)選舉原則，比如當(dāng)70％的客戶端設(shè)備認(rèn)為存在LU系統(tǒng)信號干擾的時候，基站判決存在干擾，對客戶端設(shè)備沒有區(qū)別對待。
還有一種方法把判決結(jié)果結(jié)合基站相對客戶端設(shè)備信道條件進(jìn)行加權(quán)，具體過程如下無線感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)通過多個感應(yīng)裝置對信道進(jìn)行感應(yīng)估計，然后各個感應(yīng)裝置將本地處理信息發(fā)送給中心處理單元，中心處理單元接收信息并做出最終估計。早期在無線感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)方面，大部分研究都集中在分布式數(shù)據(jù)壓縮和傳送方案、聯(lián)合信號處理方案等。然而在感應(yīng)裝置發(fā)送本地處理信息給中心處理單元所經(jīng)歷的信道衰落確常常被忽略。由于在實際當(dāng)中，感應(yīng)裝置發(fā)送的信息受信道衰落的影響，將會使得中心處理單元做出錯誤的判斷影響最后的估計。所以為了解決這個問題，本文提出一種信道認(rèn)知的融合算法，將信道衰落考慮進(jìn)去。
具體算法如圖5所示，圖中Pfk和Pdk分別表示誤檢概率和檢測概率。μ∈{-1，1}為二元判定。每個傳感器經(jīng)過衰落信道傳輸本地決定μk，那么每個傳感器的輸出為yk＝hkμk+nk這里nk為零均值，方差為σ2的高斯噪聲。本技術(shù)算法的目標(biāo)就是要基于yk設(shè)計融合準(zhǔn)則，對每個傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行判定。
最優(yōu)準(zhǔn)則采用似然比融合準(zhǔn)則。
假設(shè)完全已知衰落信道信息和本地傳感器判決結(jié)果，那么可以得到似然比融合準(zhǔn)則Λ(y)=f(y|H1)f(y|H0)=Πk=1KPdke-(yk-hk)22σ2+(1-Pdk)e-(yk+hk)22σ2Pfke-(yk-hk)22σ2+(1-Pfk)e-(yk+hk)22σ2]]>由于似然比準(zhǔn)則需要完全的信道信息和本地傳感器的判決結(jié)果，所以本文采用了三個簡化的次優(yōu)融合準(zhǔn)則。
(1)基于Chair-Varshney準(zhǔn)則的二段融合方案該方案將似然比準(zhǔn)則分成兩段分步完成。首先利用yk推斷出μk，然后利用μk采用優(yōu)化的融合準(zhǔn)則進(jìn)行判定。首先μk的最大似然估計為μ^k=sign(yk)]]>然后可以采用融合準(zhǔn)則來進(jìn)行判定。
在大SNR(信噪比)下，似然比準(zhǔn)則可以近似表示為limσ2→0logΛ=Σk∈s0log[1-Pdk1-Pfk]+Σk∈s1log[PdkPfk]=Λ1]]>從上式可以看出，該方案不需要信道信息，只需要Pfk和Pdk。
(2)最大比例合并融合統(tǒng)計在低SNR下，似然比準(zhǔn)則可以近似為Λ2=1KΣk=1Khkyk]]>這個可以看成是一個最大比例合并器。從上式可以看出，該方案不需要Pfk和Pdk，只需要知道信道信息就可以了。
(3)等增益合并Λ3=1KΣk=1Kyk]]>該方案是最大比例合并融合的簡化。
然而，使用基站和客戶端設(shè)備之間的信道條件來替換客戶端設(shè)備相對LU系統(tǒng)的環(huán)境，本身不是很科學(xué)，即便使用客戶端設(shè)備和LU之間的信道條件來進(jìn)行加權(quán)，基站和客戶端設(shè)備之間的信道和LU和客戶端設(shè)備的信道也是不同的；另外，簡單使用信道狀態(tài)來進(jìn)行加權(quán)，所解決的數(shù)據(jù)分析判決因素有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種信道切換方法及干擾檢測門限的自適應(yīng)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)不同客戶端設(shè)備上報的本地判決置信度不同，進(jìn)而對系統(tǒng)的感應(yīng)數(shù)據(jù)分析結(jié)果影響的缺陷。
為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種信道切換方法，包括以下步驟A、客戶端設(shè)備檢測使用的頻段是否有干擾，如果有干擾，則向基站發(fā)送基帶鏈路管理測量報告消息，該消息中包括干擾指示信息；B、基站根據(jù)該干擾指示信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，判斷該干擾是否來源于許可系統(tǒng)，如果是，則轉(zhuǎn)步驟C；C、基站向客戶端設(shè)備發(fā)送信道切換請求消息CHS-REQ，該消息中包括信道切換原因信息CAUSE；D、客戶端設(shè)備從當(dāng)前使用信道切換到空閑信道。
步驟A中客戶端設(shè)備通過快速感應(yīng)檢測方式檢測干擾。
步驟B和步驟C之間還包括E、基站調(diào)度精確感應(yīng)檢測靜默周期，客戶端設(shè)備進(jìn)行精確檢測，判斷許可系統(tǒng)的類型。
步驟A中干擾檢測步驟進(jìn)一步包括客戶端設(shè)備檢測該頻段能量值；將該能量值與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，如果該能量值大于該閾值，則有干擾。
所述閾值根據(jù)基站和客戶端設(shè)備的判決進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。
所述自適應(yīng)調(diào)整進(jìn)一步包括(61)、客戶端設(shè)備進(jìn)行干擾檢測；(62)、基站進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；(63)、客戶端設(shè)備根據(jù)所述基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果及本身干擾檢測結(jié)果調(diào)整閾值。
步驟(63)進(jìn)一步包括如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果不存在許可系統(tǒng)干擾，而客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果存在干擾，則增加閾值；如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果存在許可系統(tǒng)干擾，而客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果不存在干擾，則降低閾值；如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果存在許可系統(tǒng)干擾，且客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果存在干擾，則不調(diào)整閾值；如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果不存在許可系統(tǒng)干擾，且客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果不存在干擾，則不調(diào)整閾值。
設(shè)置一最低檢測門限和最高檢測門限，當(dāng)客戶端設(shè)備增加的閾值超出最高檢測門限時，停止增加該閾值；當(dāng)客戶端設(shè)備降低閾值到達(dá)最低檢測門限時，則停止降低該閾值。
所述最高檢測門限和最低檢測門限采用客戶端設(shè)備檢測概率確定或客戶端設(shè)備虛警概率確定。
所述最高檢測門限和最低檢測門限由基站設(shè)定后通知客戶端設(shè)備；或由客戶端設(shè)備設(shè)定。
步驟(61)中，客戶端設(shè)備干擾檢測進(jìn)一步包括客戶端設(shè)備進(jìn)行快速感應(yīng)檢測和/或客戶端設(shè)備進(jìn)行精確感應(yīng)檢測。
在快速感應(yīng)檢測中，客戶端設(shè)備通過基站是否調(diào)度精確感應(yīng)檢測靜默周期判斷是否存在許可系統(tǒng)，如果基站沒調(diào)度精確感應(yīng)檢測靜默周期則表明不存在許可系統(tǒng)。
在精確感應(yīng)檢測中，客戶端設(shè)備通過基站是否發(fā)送信道切換請求消息CHS-REQ判斷是否存在許可系統(tǒng)，如果基站沒發(fā)送信道切換請求消息CHS-REQ則表明不存在許可系統(tǒng)。
步驟A中，客戶端設(shè)備主動向基站上報基帶鏈路管理測量報告消息BLM-REP，或由基站要求上報基帶鏈路管理測量報告消息BLM-REP。
所述基站要求上報基帶鏈路管理測量報告消息BLM-REP的過程進(jìn)一步包括基站向客戶端設(shè)備發(fā)送基帶鏈路管理請求消息BLM-REQ；客戶端設(shè)備向基站發(fā)送基帶鏈路管理響應(yīng)消息BLM-RSP；
客戶端設(shè)備向基站發(fā)送基帶鏈路管理測量報告消息BLM-REP。
客戶端設(shè)備在每個快速感應(yīng)靜默周期后或多個快速感應(yīng)靜默周期后，向基站發(fā)送基帶鏈路管理測量報告消息BLM-REP。
CAUSE信息指示檢測到數(shù)字電視信號系統(tǒng)、74信號系統(tǒng)或動態(tài)跳頻系統(tǒng)。
所述信道切換方法具體應(yīng)用于正交頻分復(fù)用系統(tǒng)，如免許可系統(tǒng)。
本發(fā)明還提供了一種干擾檢測門限的自適應(yīng)方法，包括以下步驟a、客戶端設(shè)備進(jìn)行干擾檢測；b、基站進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；c、客戶端設(shè)備根據(jù)所述基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果及本身干擾檢測結(jié)果調(diào)整閾值。
步驟c進(jìn)一步包括如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果不存在許可系統(tǒng)干擾，而客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果存在干擾，則增加閾值；如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果存在許可系統(tǒng)干擾，而客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果不存在干擾，則降低閾值；如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果存在許可系統(tǒng)干擾，且客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果存在干擾，則不調(diào)整閾值；如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果不存在許可系統(tǒng)干擾，且客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果不存在干擾，則不調(diào)整閾值。
設(shè)置一最低檢測門限和最高檢測門限，當(dāng)客戶端設(shè)備增加的閾值超出最高檢測門限時，停止增加該閾值；當(dāng)客戶端設(shè)備降低閾值到達(dá)最低檢測門限時，則停止降低該閾值。
所述最高檢測門限和最低檢測門限采用客戶端設(shè)備檢測概率確定或客戶端設(shè)備虛警概率確定。
所述最高檢測門限和最低檢測門限由基站設(shè)定后通知客戶端設(shè)備；或由客戶端設(shè)備設(shè)定。
步驟a中，客戶端設(shè)備干擾檢測進(jìn)一步包括
a1、客戶端設(shè)備進(jìn)行快速感應(yīng)檢測；a2、客戶端設(shè)備進(jìn)行精確感應(yīng)檢測。
在快速感應(yīng)檢測中，客戶端設(shè)備通過基站是否調(diào)度精確感應(yīng)檢測靜默周期判斷是否存在許可系統(tǒng)，如果基站沒調(diào)度精確感應(yīng)檢測靜默周期則表明不存在許可系統(tǒng)。
在精確感應(yīng)檢測中，客戶端設(shè)備通過基站是否發(fā)送信道切換請求消息CHS-REQ判斷是否存在許可系統(tǒng)，如果基站沒發(fā)送信道切換請求消息CHS-REQ則表明不存在許可系統(tǒng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明客戶端設(shè)備只需要根據(jù)系統(tǒng)的判決和設(shè)備本地判決調(diào)整門限來完成，不需要復(fù)雜的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，可以解決不同客戶端設(shè)備上報的本地判決由于置信度不一樣，減小對系統(tǒng)的感應(yīng)數(shù)據(jù)分析結(jié)果影響。


圖1是WRAN系統(tǒng)超幀結(jié)構(gòu)圖；圖2是基于TDD的WRAN幀結(jié)構(gòu)；圖3是WRAN幀的干擾檢測示意圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中分布式探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)據(jù)融合示意圖；圖6是本發(fā)明一種信道切換方法的流程圖；圖7是本發(fā)明客戶端設(shè)備測量信息上報流程圖；圖8是本發(fā)明信道切換流程圖；圖9是本發(fā)明檢測門限自適應(yīng)調(diào)整流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
本發(fā)明一種信道切換方法如圖6所示，包括以下步驟步驟s601，客戶端設(shè)備檢測使用的頻段是否有干擾，如果有干擾，則向基站發(fā)送基帶鏈路管理測量報告消息，該消息中包括干擾指示信息。
步驟s602，基站根據(jù)該干擾指示信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，判斷該干擾是否來源于許可系統(tǒng)，如果是，則轉(zhuǎn)步驟s603。
步驟s603，基站向客戶端設(shè)備發(fā)送信道切換請求消息CHS-REQ，該消息中包括信道切換原因信息CAUSE。
步驟s604，客戶端設(shè)備從當(dāng)前使用信道切換到空閑信道。
其中，步驟s601中干擾檢測通過快速感應(yīng)檢測方式實現(xiàn)，進(jìn)一步包括首先客戶端設(shè)備檢測該頻段能量值，然后將該能量值與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，如果該能量值大于該閾值，則有干擾。例如對該頻段內(nèi)的接收信號的進(jìn)行能量求和，假定接收機(jī)接收的信號為r(k)＝xI(k)+jxQ(k)。那么在K個采樣點上平均，即得到該頻段接收信號的功率p(k)=1KΣi=0K-1|r(k+i)|2]]>然后，使用一個一階低通濾波器對p(k)進(jìn)行過濾μ(k)＝δμ(k-1)+(1-δ)p(k)μ(k)就是得到頻段內(nèi)的功率值，δ為一個系統(tǒng)常量，可以為基站設(shè)置，也可以是客戶端設(shè)備制造商設(shè)定。當(dāng)μ(k)大于閾值時，客戶端設(shè)備判定存在干擾信號；否則，客戶端設(shè)備判定沒有干擾信號。該閾值可以根據(jù)基站和客戶端設(shè)備的判決進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。
得到檢測結(jié)果后，客戶端設(shè)備將通過檢測報告把檢測結(jié)果上報給基站。上報的方式有兩種，第一種是主動上報，第二種是基站要求上報。上報的時機(jī)可以為每個Fast Sensing QP之后，也可以為三個或多個Fast Sensing QP之后。其中基站要求上報測量報告流程如圖7所示，包括以下步驟步驟s701，基站發(fā)送基帶鏈路管理測量報告(BLM-REQ，Baseband LinkManage Report)消息，請求客戶端設(shè)備上報感應(yīng)測量報告，并指明要感應(yīng)檢測的頻段、上報的頻度。
步驟s702，客戶端設(shè)備上報基帶鏈路管理響應(yīng)(BLM-RSP，Baseband LinkManage Response)消息，指示可以進(jìn)行信道感應(yīng)；基站調(diào)度Fast Sensing QP，并為要上報測量報告的客戶端設(shè)備分配上行的帶寬。
步驟s703，客戶端設(shè)備在Fast Sensing QP內(nèi)進(jìn)行感應(yīng)檢測，在Fast SensingQP之后，客戶端設(shè)備在基站分配的上行帶寬中發(fā)送測量報告基帶鏈路管理測量報告(BLM-REP)消息，該測量報告主要是一個二元指示，指示當(dāng)前是否檢測到干擾。
步驟s704，為了確?？蛻舳嗽O(shè)備的測量報告正確上報，基站對接收到的測量報告要發(fā)送基帶鏈路管理測量報告響應(yīng)(BLM-ACK)消息進(jìn)行響應(yīng)。
對于客戶端設(shè)備自發(fā)上報測量報告，相對圖7的流程少一個基站的主動請求。當(dāng)客戶端設(shè)備認(rèn)為有必要的時候，可以發(fā)送測量報告BLM-REP。
為了增加檢測準(zhǔn)確度，步驟s602和步驟s603之間，需要基站調(diào)度一個FineSensing QP，其特點是時間比較長，比如一幀的時間，客戶端設(shè)備有足夠的反應(yīng)時間來進(jìn)一步檢測當(dāng)前是什么LU信號。在快速感應(yīng)檢測時，當(dāng)基站進(jìn)行Datafusion判定當(dāng)前頻段上存在干擾的時候，基站將調(diào)度Fine Sensing QP，其作用是為了對干擾的信號進(jìn)行進(jìn)一步檢測，確定是那種干擾系統(tǒng)的檢測信號，比如是否是DTV信號。如果干擾系統(tǒng)是LU系統(tǒng)，WRAN系統(tǒng)將退出被干擾的頻段，選擇其他頻段進(jìn)行通信。在本步驟中，要檢測確定是什么LU信號。使用的檢測方法有特征檢測。比如使用循環(huán)譜、slepian序列等技術(shù)進(jìn)行檢測。由于Fine Sensing QP時間長，所以本階段檢測的準(zhǔn)確度很高。測量流程和FastSensing部分的相同。只不過，BLM-REQ消息中請求的是一個詳細(xì)的測量報告。同理，基站也需要進(jìn)行Data fusion，綜合各客戶端設(shè)備的檢測效果進(jìn)行判決。
步驟s604的信道切換過程如圖8所示，包括以下步驟步驟s801，基站發(fā)送信道切換請求消息CHS-REQ請求客戶端設(shè)備進(jìn)行信道切換，并指明信道切換的目標(biāo)信道。為了配合本發(fā)明技術(shù)的實現(xiàn)，在信道切換請求消息需要攜帶切換的原因，需要增加CAUSE字段。表1是CHS-REQ消息的格式。
表1


步驟s802，當(dāng)信道切換請求消息需要客戶端設(shè)備進(jìn)行響應(yīng)，客戶端設(shè)備發(fā)送信道切換響應(yīng)消息CHS-RSP進(jìn)行響應(yīng)。如果信道切換是由于LU系統(tǒng)的信號占用當(dāng)前的頻段，由于之前的干擾檢測經(jīng)歷了快速能量檢測以及基站集中的數(shù)據(jù)分析，以及精確檢測的特征測量。應(yīng)該說，當(dāng)接收到信道切換時，指明是由于LU系統(tǒng)占用了當(dāng)前工作頻段，其檢測準(zhǔn)確度基本100％。此時，客戶端設(shè)備可以根據(jù)這個結(jié)果來判定當(dāng)前的信道確實被LU系統(tǒng)占用。
上述自適應(yīng)調(diào)整進(jìn)一步包括首先，我們先說明感應(yīng)檢測門限的調(diào)整邏輯，如下表，其中WRAN的感應(yīng)判決結(jié)果是基站結(jié)合快速檢測和精確檢測后的結(jié)果。
表2

具體過程如圖9所示，包括以下步驟在快速感應(yīng)檢測中，基站的數(shù)據(jù)分析表明當(dāng)前的系統(tǒng)不存在LU系統(tǒng)的干擾，客戶端設(shè)備可以根據(jù)基站是否調(diào)度Fine Sensing QP來判斷，而客戶端設(shè)備的本地檢測是存在干擾，那么需要在門限調(diào)整的范圍內(nèi)降低檢測門限，如圖中(a)分支。不過，由于快速感應(yīng)檢測結(jié)果不是很高時，比如不接近100％，客戶端設(shè)備在本步驟中可以不調(diào)整自己的門限值。
在精確感應(yīng)檢測中，基站的數(shù)據(jù)分析表明當(dāng)前的系統(tǒng)不存在LU系統(tǒng)的干擾，客戶端設(shè)備可以根據(jù)基站是否發(fā)送CHS-REQ消息來判斷，而客戶端設(shè)備的本地檢測是存在干擾，那么需要在門限調(diào)整的范圍內(nèi)降低檢測門限，如圖中(b)分支。
在精確感應(yīng)檢測中，基站的數(shù)據(jù)分析表明當(dāng)前的系統(tǒng)存在LU系統(tǒng)的干擾，客戶端設(shè)備可以根據(jù)基站是否發(fā)送CHS-REQ消息來判斷，而客戶端設(shè)備的本地檢測是不存在干擾，那么需要在門限調(diào)整的范圍內(nèi)增大檢測門限，如圖中(c)分支。
另外，設(shè)置一最低檢測門限和最高檢測門限，當(dāng)客戶端設(shè)備增加的閾值超出最高檢測門限時，停止增加該閾值；當(dāng)客戶端設(shè)備降低閾值到達(dá)最低檢測門限時，則停止降低該閾值。所述最高檢測門限和最低檢測門限可以采用客戶端設(shè)備檢測概率來確定例如以檢測概率為98％時的門限值為最低門限，檢測概率為85％的門限為最高門限。最高檢測門限和最低檢測門限也可以采用客戶端設(shè)備的虛警概率來確定，例如以虛警概率為0.01％的檢測門限為最高門限，以虛警概率為15％的檢測門限為最低門限。另外，客戶端設(shè)備的門限的調(diào)整步進(jìn)Threshold_Step，也需要基站設(shè)定或者客戶端設(shè)備制造商根據(jù)性能來固定。
以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種信道切換方法，其特征在于，包括以下步驟A、客戶端設(shè)備檢測使用的頻段是否有干擾，如果有干擾，則向基站發(fā)送基帶鏈路管理測量報告消息，該消息中包括干擾指示信息；B、基站根據(jù)該干擾指示信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，判斷該干擾是否來源于許可系統(tǒng)，如果是，則轉(zhuǎn)步驟C；C、基站向客戶端設(shè)備發(fā)送信道切換請求消息CHS-REQ，該消息中包括信道切換原因信息CAUSE；D、客戶端設(shè)備從當(dāng)前使用信道切換到空閑信道。
2.如權(quán)利要求1所述信道切換方法，其特征在于，步驟A中客戶端設(shè)備通過快速感應(yīng)檢測方式檢測干擾。
3.如權(quán)利要求1所述信道切換方法，其特征在于，步驟B和步驟C之間還包括E、基站調(diào)度精確感應(yīng)檢測靜默周期，客戶端設(shè)備進(jìn)行精確檢測，判斷許可系統(tǒng)的類型。
4.如權(quán)利要求2所述信道切換方法，其特征在于，步驟A中干擾檢測步驟進(jìn)一步包括客戶端設(shè)備檢測該頻段能量值；將該能量值與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，如果該能量值大于該閾值，則有干擾。
5.如權(quán)利要求4所述信道切換方法，其特征在于，所述閾值根據(jù)基站和客戶端設(shè)備的判決進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。
6.如權(quán)利要求5所述信道切換方法，其特征在于，所述自適應(yīng)調(diào)整進(jìn)一步包括(61)、客戶端設(shè)備進(jìn)行干擾檢測；(62)、基站進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；(63)、客戶端設(shè)備根據(jù)所述基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果及本身干擾檢測結(jié)果調(diào)整閾值。
7.如權(quán)利要求6所述信道切換方法，其特征在于，步驟(63)進(jìn)一步包括如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果不存在許可系統(tǒng)干擾，而客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果存在干擾，則增加閾值；如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果存在許可系統(tǒng)干擾，而客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果不存在干擾，則降低閾值；如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果存在許可系統(tǒng)干擾，且客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果存在干擾，則不調(diào)整閾值；如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果不存在許可系統(tǒng)干擾，且客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果不存在干擾，則不調(diào)整閾值。
8.如權(quán)利要求7所述信道切換方法，其特征在于，設(shè)置最低檢測門限和最高檢測門限，當(dāng)客戶端設(shè)備增加的閾值超出最高檢測門限時，停止增加該閾值；當(dāng)客戶端設(shè)備降低閾值到達(dá)最低檢測門限時，則停止降低該閾值。
9.如權(quán)利要求8所述信道切換方法，其特征在于，所述最高檢測門限和最低檢測門限采用客戶端設(shè)備檢測概率確定或客戶端設(shè)備虛警概率確定。
10.如權(quán)利要求8或9所述信道切換方法，其特征在于，所述最高檢測門限和最低檢測門限由基站設(shè)定后通知客戶端設(shè)備；或由客戶端設(shè)備設(shè)定。
11.如權(quán)利要求6所述信道切換方法，其特征在于，步驟(61)中，客戶端設(shè)備干擾檢測進(jìn)一步包括客戶端設(shè)備進(jìn)行快速感應(yīng)檢測和/或客戶端設(shè)備進(jìn)行精確感應(yīng)檢測。
12.如權(quán)利要求11所述信道切換方法，其特征在于，在快速感應(yīng)檢測中，客戶端設(shè)備通過基站是否調(diào)度精確感應(yīng)檢測靜默周期判斷是否存在許可系統(tǒng)，如果基站沒調(diào)度精確感應(yīng)檢測靜默周期則表明不存在許可系統(tǒng)。
13.如權(quán)利要求11所述信道切換方法，其特征在于，在精確感應(yīng)檢測中，客戶端設(shè)備通過基站是否發(fā)送信道切換請求消息CHS-REQ判斷是否存在許可系統(tǒng)，如果基站沒發(fā)送信道切換請求消息CHS-REQ則表明不存在許可系統(tǒng)。
14.如權(quán)利要求1所述信道切換方法，其特征在于，步驟A中，客戶端設(shè)備主動向基站上報基帶鏈路管理測量報告消息BLM-REP，或由基站要求上報基帶鏈路管理測量報告消息BLM-REP。
15.如權(quán)利要求14所述信道切換方法，其特征在于，所述基站要求上報基帶鏈路管理測量報告消息BLM-REP的過程進(jìn)一步包括基站向客戶端設(shè)備發(fā)送基帶鏈路管理請求消息BLM-REQ；客戶端設(shè)備向基站發(fā)送基帶鏈路管理響應(yīng)消息BLM-RSP；客戶端設(shè)備向基站發(fā)送基帶鏈路管理測量報告消息BLM-REP。
16.如權(quán)利要求14或15所述信道切換方法，其特征在于，客戶端設(shè)備在每個快速感應(yīng)靜默周期后或多個快速感應(yīng)靜默周期后，向基站發(fā)送基帶鏈路管理測量報告消息BLM-REP。
17.如權(quán)利要求1所述信道切換方法，其特征在于，CAUSE信息指示檢測到數(shù)字電視信號系統(tǒng)、74信號系統(tǒng)或動態(tài)跳頻系統(tǒng)。
18.如權(quán)利要求1至9和11至15中任一項所述信道切換方法，其特征在于，所述信道切換方法具體應(yīng)用于正交頻分復(fù)用系統(tǒng)，如免許可系統(tǒng)。
19.一種干擾檢測門限的自適應(yīng)方法，其特征在于，包括以下步驟a、客戶端設(shè)備進(jìn)行干擾檢測；b、基站進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；c、客戶端設(shè)備根據(jù)所述基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果及本身干擾檢測結(jié)果調(diào)整閾值。
20.如權(quán)利要求19所述干擾檢測門限的自適應(yīng)方法，其特征在于，步驟c進(jìn)一步包括如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果不存在許可系統(tǒng)干擾，而客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果存在干擾，則增加閾值；如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果存在許可系統(tǒng)干擾，而客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果不存在干擾，則降低閾值；如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果存在許可系統(tǒng)干擾，且客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果存在干擾，則不調(diào)整閾值；如果基站數(shù)據(jù)分析結(jié)果不存在許可系統(tǒng)干擾，且客戶端設(shè)備干擾檢測結(jié)果不存在干擾，則不調(diào)整閾值。
21.如權(quán)利要求20所述干擾檢測門限的自適應(yīng)方法，其特征在于，設(shè)置最低檢測門限和最高檢測門限，當(dāng)客戶端設(shè)備增加的閾值超出最高檢測門限時，停止增加該閾值；當(dāng)客戶端設(shè)備降低閾值到達(dá)最低檢測門限時，則停止降低該閾值。
22.如權(quán)利要求21所述干擾檢測門限的自適應(yīng)方法，其特征在于，所述最高檢測門限和最低檢測門限采用客戶端設(shè)備檢測概率確定或客戶端設(shè)備虛警概率確定。
23.如權(quán)利要求21或22所述干擾檢測門限的自適應(yīng)方法，其特征在于，所述最高檢測門限和最低檢測門限由基站設(shè)定后通知客戶端設(shè)備；或由客戶端設(shè)備設(shè)定。
24.如權(quán)利要求19所述干擾檢測門限的自適應(yīng)方法，其特征在于，步驟a中，客戶端設(shè)備干擾檢測進(jìn)一步包括a1、客戶端設(shè)備進(jìn)行快速感應(yīng)檢測；a2、客戶端設(shè)備進(jìn)行精確感應(yīng)檢測。
25.如權(quán)利要求24所述干擾檢測門限的自適應(yīng)方法，其特征在于，在快速感應(yīng)檢測中，客戶端設(shè)備通過基站是否調(diào)度精確感應(yīng)檢測靜默周期判斷是否存在許可系統(tǒng)，如果基站沒調(diào)度精確感應(yīng)檢測靜默周期則表明不存在許可系統(tǒng)。
26.如權(quán)利要求25所述干擾檢測門限的自適應(yīng)方法，其特征在于，在精確感應(yīng)檢測中，客戶端設(shè)備通過基站是否發(fā)送信道切換請求消息CHS-REQ判斷是否存在許可系統(tǒng)，如果基站沒發(fā)送信道切換請求消息CHS-REQ則表明不存在許可系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種信道切換方法客戶端設(shè)備檢測使用的頻段是否有干擾，如果有干擾，則向基站發(fā)送基帶鏈路管理測量報告消息，該消息中包括干擾指示信息；基站根據(jù)該干擾指示信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，判斷該干擾是否來源于許可系統(tǒng)，如果是，基站向客戶端設(shè)備發(fā)送信道切換請求消息CHS－REQ，該消息中包括信道切換原因信息CAUSE；客戶端設(shè)備從當(dāng)前使用信道切換到空閑信道。本發(fā)明還提供了一種干擾檢測門限的自適應(yīng)方法。本發(fā)明客戶端設(shè)備只需要根據(jù)系統(tǒng)的判決和設(shè)備本地判決調(diào)整門限來完成，不需要復(fù)雜的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，可以解決不同客戶端設(shè)備上報的本地判決由于置信度不一樣，減小對系統(tǒng)的感應(yīng)數(shù)據(jù)分析結(jié)果影響。
文檔編號H04W72/04GK101047995SQ20061008691
公開日2007年10月3日 申請日期2006年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月16日
發(fā)明者呂林軍, 吳舟 申請人:華為技術(shù)有限公司