專利名稱：用于802.11n設(shè)備的空閑信道評估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，涉及無線局域網(wǎng)通信。具體的說涉及802. lln設(shè)備在工作于 40MHz帶寬模式下，對空閑信道評估(Clear Channel Assessment)的方法。
背景技術(shù)：
802. 11系列協(xié)議的媒體訪問控制(MAC)子層采用載波偵聽多址接入/沖突避免(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance即CSMA/CA) fl制作為媒介訪問機制， 并且以RTS/CTS消息交換機制作為輔助的媒介訪問方式。
CSMA/CA協(xié)議的工作流程是:一個WLAN站點需要在無線網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)據(jù)，如果它沒有探 測到網(wǎng)絡(luò)中正在傳送數(shù)據(jù)，則附加等待一段時間，再隨機選擇一個時間片繼續(xù)探測，如果無 線網(wǎng)絡(luò)中仍舊沒有活動的話，就將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。接收端的站點如果收到發(fā)送端送出的完整 的數(shù)據(jù)則回傳一個ACK數(shù)據(jù)報，如果這個ACK數(shù)據(jù)報被發(fā)送端收到，則本次數(shù)據(jù)發(fā)送過程完 成，如果發(fā)送端沒有收到ACK數(shù)據(jù)報，數(shù)據(jù)報就在發(fā)送端等待一段時間后被重傳。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用空閑信道評估(Clear Channel Assessment CCA)裝置來決定信道是否空閑， 該方法通過檢測能量或檢測信號相關(guān)特性或者兩者的結(jié)合方式來完成。802.11a/b/g設(shè)備都 是工作在20MHz帶寬的信道上。而在802. lln協(xié)議中，允許設(shè)備同時占用兩個20MHz的信道 一共40MHz寬度的帶寬來傳遞數(shù)據(jù)。協(xié)議要求，當(dāng)接收機把工作信道寬度設(shè)置為40MHz時， 分別在主信道與第二信道上提供空閑信道評估(CCA)指示。由于在采樣的40MHz復(fù)基帶信號 中，兩個邊帶信道上的信號混合在一起，因此原有的能量檢測或載波檢測方式均無法正常實 現(xiàn)空閑信道評估(CCA)指示。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)在40MHz帶寬下的空閑信道評估(CCA)，需要將40MHz帶寬信號分離為兩個獨 立的上下邊帶20Mhz帶寬信號。在40MHz的復(fù)基帶信號中，上下20MHz的邊帶信號位于其頻 譜的正負半軸。本發(fā)明采用希爾伯特(Hilbert)變換方法生成解析信號，來濾除一半頻率軸 的信號頻譜，從而實現(xiàn)上下邊帶20MHz信號的提取。
希爾伯特(Hilbert)變換的原理如下
給定一個輸入信號、")，其對應(yīng)的頻譜為^^(w)。將其輸入Hilbert濾波器(Hilbert
變換系統(tǒng))后，對應(yīng)輸出信號A々)，其對應(yīng)的頻譜為^^'(w)，參見圖1。
其中有xft々)=xr(,)*/K0，ZA,(cu) = Xr(a )^Tw)具有如下性質(zhì)
如果構(gòu)造解析信號^"。,一 w=A(o+^力)
夷P么它對應(yīng)的頻譜^—"^卜"W) + 7'^'^A(w)'(l + yi/^))僅存在于正半軸平面。
旨先得到采樣的復(fù)基帶信號。對于上邊帶檢測，將復(fù)信號"")+ ,"")輸入圖2所示模 塊。復(fù)基帶信號通過希爾伯特變換并旋轉(zhuǎn)90度后，疊加上原信號，生成該信號的解析信號。 對解析信號可以直接采用能量檢測(ED)方式或者下變頻lOMHz后采用載波檢測(CS)方式來實 現(xiàn)單獨20MHz信道下的空閑信道評估(CCA)。
對于下邊帶20MHz信道的檢測，可將復(fù)基帶信號取共軛，將其鏡像對稱變換到正頻率而
實現(xiàn)。將共軛復(fù)信號"")—,2(")通過圖2所示模塊下半部分，從而得到下邊帶20MHz信道 下的空閑信道評估(CCA)。


圖1是Hilbert變換符號定義的示意圖
圖2是上下邊帶20MHz信道的空閑信道評估(CCA)結(jié)構(gòu)圖
圖3是上邊帶20MHz信道的CCA檢測具體實現(xiàn)結(jié)構(gòu)
圖4是全頻段AWGN信號通過Hilbert濾波方法生成解析信號的頻譜圖
具體實施例方式
下面參照附圖，給出具體的40Mhz帶寬下的空閑信道評估實施描述。 其中Hilbert變換采用Hilbert濾波器來實現(xiàn)。具體濾波器的系數(shù)如下 -7 0 -11 0 -240-800800 240110 7
對于上邊帶檢測，將采樣后的復(fù)信號/(") + ,2(")采樣后進行如圖3所示的處理步驟。 由于通過15階Hilbert濾波器將產(chǎn)生延遲，因此將原信號延遲7個節(jié)拍后，與濾波器輸出旋
轉(zhuǎn)90度的結(jié)果合成解析信號。對于解析信號，計算相鄰8點復(fù)基帶信號的能量平方和P^(")，
與閾值A(chǔ)^。"進行比較，判斷信道上是否空閑。公式中n代表當(dāng)前采樣時刻，n-i代表當(dāng)前 采樣之前的0 7個采樣時刻(i從0到7)。 I(n-i)， Q(n-i)表示第n-i時刻的采樣波形。尸"")=^/2("-0 + 22("-0
如果Se(")》A^。w，那么認為信道不空閑；如果^(")<^^。"，認為信道上空閑。
對于下邊帶檢測，將基帶采樣后的復(fù)共軛信號/(")_》2(")通過圖3所示模塊來判斷信 道是否空閑。
如圖4所示，40MHz全頻段AWGN信號通過上述希爾伯特變換結(jié)構(gòu)輸出的解析信號的頻譜 圖。從頻譜圖中可以看出該系統(tǒng)濾除負半頻率軸信號能量的效果。
本發(fā)明的最大優(yōu)點在于該方法可以實時實現(xiàn)對于40MHz帶寬信道中上下邊帶的信道空閑 評估(CCA)。該方法適用于在802. lln電路與設(shè)備中實現(xiàn)實時信道空閑評估(CCA)。
這里描述的模塊以及單元既可以采用硬件實現(xiàn)，也可以采用軟件實現(xiàn)，或軟硬件的組合 方式來實現(xiàn)。本發(fā)明并不局限于上述實施例，本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是可在本發(fā)明 范圍內(nèi)做各種形式和細節(jié)上的改變。
權(quán)利要求
1.用于802.11n設(shè)備的空閑信道評估方法，其特征在于包含以下步驟(1)將接收到的基帶信號采樣，成離散的復(fù)基帶信號；(2)將復(fù)基帶信號通過希爾伯特變換裝置后，旋轉(zhuǎn)90度；(3)將原信號延遲后與步驟(2)得到的信號疊加，得到解析信號；(4)將解析信號通過能量檢測或下變頻后通過載波檢測得到獨立的上邊帶20MHz信道的空閑信道評估輸出；(5)將復(fù)基帶信號取共軛后的信號經(jīng)過上述步驟，得到獨立的下邊帶20MHz信道的CCA檢測輸出；。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于802. lln設(shè)備的空閑信道評估方法，其特征在于，其包含兩 組相同的空閑信道評估裝置， 一組輸入復(fù)基帶信號，進行上邊帶20MHz信道的空閑信道評估； 另一組輸入復(fù)基帶信號的共軛信號，進行下邊帶20MHz信道的空閑信道評估。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于802. lln設(shè)備的空閑信道評估方法，其特征在于，通過能量 檢測即多點信號平方和與閾值比較的方法獲取空閑信道評估結(jié)果，或者通過將信號下變頻 lOMHz后采用載波檢測方法得到相關(guān)峰值與閾值比較獲取空閑信道評估結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種802.11n設(shè)備工作在40MHz帶寬下實現(xiàn)空閑信道評估(CCA)的方法與裝置。該裝置由兩組獨立的檢測裝置構(gòu)成。為了獲取上邊帶20MHz帶寬的空閑信道評估，該裝置將信號輸入一個希爾伯特變換器，將變換器的輸出與原信號合成解析信號。對解析信號進行能量檢測或下變頻后進行載波檢測，得到上邊帶20MHz帶寬的空閑信道評估。同樣為獲取下邊帶20MHz帶寬的空閑信道評估，將采樣信號取共軛后輸入另一組同樣的檢測裝置而得到。
文檔編號H04L12/26GK101594346SQ20081011311
公開日2009年12月2日 申請日期2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者滕煒亮 申請人:北京中電華大電子設(shè)計有限責(zé)任公司