CN101189814B - 探测具有随机特性的信号的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种探测具有随机特性的信号的方法。在预先设定的时间周期中探测多个脉冲串。估计多个脉冲串以确定所述多个脉冲串中的每一个脉冲串包含多少个脉冲。响应于包含第一预先设定数目个脉冲的脉冲串的数目和包含第二预先设定数目个脉冲的脉冲串的的数目的比例近似相等，所述具有随机特性的信号是存在的。对于诸如Bin-5测试信号这样的信号，响应于单脉冲串(脉冲串具有一个脉冲)的数目、对脉冲串(脉冲串具有两个脉冲)的数目和三脉冲串(脉冲串具有三个脉冲)的数目近似相等，确定信号存在。

Description

探测具有随机特性的信号的方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请与2004年8月3日递交的，申请号为10/910,682且共同转让给本发明的受让人——思科技术公司的美国专利申请相关。

技术领域

本发明一般地涉及探测具有随机特性的信号，更具体地，在预先设定的时间周期中探测具有随机数目个脉冲，和诸如脉宽、脉冲间隔和随机数目个脉冲串(burst)中的随机数目个脉冲这样的其他可能的随机特性的信号。

背景技术

美国联邦通信委员会(FCC)已经颁发了对操作在频带5.250-5.350GHz或者5.470-5.725GHz上的无执照的无线设备采用与雷达操作共享这些频带的机制的要求。这些要求公布在FCC5GHz报告和规则RM-10371中。

但是，美国国家通信和信息管理局(NTIA)已经发行了额外的要求来探测新的测试信号，其被称之为“Bin-5测试信号”，该Bin-5测试信号正被推荐给FCC以包括在RM-10371中描述的测试过程中。在美国不能探测Bin-5测试信号的设备不能得到在5.250-5.350GHz或者5.470-5.725GHz频带上操作的认证。

当前，Bin-5测试信号的传输周期是12秒。Bin-5测试信号在12秒的周期中总共有8至20个脉冲串，且脉冲串的数目是随机选择的。每一个脉冲串是由一至三个脉冲组成，且脉冲的数目是随机选择的。脉冲串中的每一个脉冲具有5-20MHz的线性FM(脉冲串中的每个脉冲将具有相等量的Chirp信号)。在12秒的时间周期中每个脉冲串可具有不同的码片时宽。脉冲串中的每一个脉冲将具有带有最小5微秒分辨率的相同的随机选择的50至100微秒之间的长度。如果脉冲串中存在多于一个的脉冲，则脉冲之间的每一个间隔将是具有1微秒的最小分辨率的1000和2000微秒之间(或者1至2毫秒)的随机选择的时间。每一个脉冲串将会放置在随机起始位置。

图1中示出了示例性Bin-5测试信号。每一个脉冲段1、2、3...N在相应的脉冲串间隔中出现。所图所示脉冲串1具有两个脉冲，脉冲串2具有一个脉冲，脉冲串3具有三个脉冲，脉冲串4具有两个脉冲，而脉冲串N具有一个脉冲。脉宽和脉冲之间的间隔是随机的。

现有***不能探测Bin-5测试信号。因此，需要能精确探测Bin-5测试信号或者具有与Bin-5测试信号相似的随机特性的测试信号的一种方法和装置。探测Bin-5测试信号需要将其从无线网络流量上区分出。在不能将测试信号从网络流量中区分出的情况下，会频繁地出现来自网络流量的错误探测，致使实施探测方案是不切实际的。

发明内容

本发明的一个技术方案使用了如下原理：检查单脉冲脉冲串与具有两个或更多个脉冲的脉冲串的比例，来将无线网络传输与Bin-5测试信号或者具有相似特性的任何其他信号区分开，从而将由网络流量引起的错误探测减少到实用水平。本发明的一个技术方案在美国使设备能够操作在5.250-5.350GHz频带上或者5.470-5.725GHz频带上。

本发明的一个技术方案提供一种探测具有随机特性的信号的方法。该方法包括在预先设定的时间周期内探测多个脉冲串，估计该多个脉冲串来确定该多个脉冲串中的每一个包含多少个脉冲并且响应于包含第一预先设定个数目的脉冲的多个脉冲串与包含第二预先设定数目个脉冲的多个脉冲串的比例近似地相等，确定具有随机特性的信号是存在的。

本发明的其他目的根据下面的说明书对于本领域技术人员来说将变得很明显，其中说明书中示出并描述了本发明的优选实施例，但仅仅是示出最适于实现本发明的最佳方式中的一个。正如其实现的，本发明能够实现其他的不同的实施例，并且其几个细节能够以各种显而易见的方式进行修改，所有的都不脱离本发明。因此，附图和说明书将被当作实质上是示例性的而非限制的。

附图说明

加入在说明书中并形成说明书一部分的附图示出了本发明的几个目的，并且与说明书一起用来解释本发明的原理。

图1示出了示例性Bin 5测试信号波形图的图形表示；

图2示出了探测具有随机特性的信号的方法的框图；

图3示出了探测Bin-5测试信号的方法的框图；

图4示出了能用于探测诸如Bin-5测试信号这样的具有随机特性的信号的无线装置的框图；

图5示出了能实施本发明实施例的计算机***的框图。

具体实施方式

在整个说明书中，示出的优选实施例和例子应当被认为是本发明的示例而非限制。

无线网络流量会导致能量脉冲(例如，来自传输的分组的冲突)，该能量脉冲不能与单一脉冲的Bin-5测试信号脉冲串(在当前现存的接收器硬件下)区分开。但是，本发明的目的通过分析包含一个脉冲(“单一”)的脉冲串与包含两个脉冲(“对”)的脉冲串与包含三个脉冲(“三”)的脉冲串的比例，将无线网络流量与Bin-5测试信号传输区分开。对于Bin-5测试信号，由于在每一个脉冲串中脉冲的数目是随机选择的，因此单一、对和三个的比例是近似1∶1∶1。近似或者近似等于1∶1∶1是指单一、对和三个的比例至少小于8∶4∶1，优选地小于4∶2∶1。尽管本发明在包含单一、对和三个的脉冲串这样的Bin-5测试信号的内容中描述了，但是本发明适于探测具有Bin-5测试信号特性的任何一种信号，例如具有包含分布在预先设定的时间周期上的随机数目个脉冲的脉冲串的信号；并且能探测具有一个、两个或更多个脉冲的随机脉冲串的信号。

对于无线网络流量，可能出现类似Bin-5的脉冲，并且其分布可统计地导致一对或三个这种脉冲(例如，类似Bin-5的无线传输出现的越多，其中两个在1至2毫秒之间并且具有相同的脉冲持续时间从而形成Bin-5相似对的可能性越大。虽然可能性更小，但类似Bin-5的三脉冲也可能会由于很多这种传输而出现)。但是，由于成对的脉冲是通过可能性小于单一脉冲的定时创立的，三脉冲串(包含三个脉冲的脉冲串)是通过更小相似可能性的定时创立的，因此单一、成对、三个的比例不是1∶1∶1。例如，在有多个发射器的IEEE802.11a网络中，来自传输的碰撞典型地生成Bin-5类似单一脉冲、Bin-5类似成对脉冲与Bin-5类似三脉冲的比例100∶10∶1。因此，应当使用单一脉冲串、成对脉冲串和三脉冲串的小于100∶10∶1的比例(如8∶4∶1或者4∶2∶1)来探测Bin-5测试信号或者有相似特性的信号。因此，通过检查单一脉冲串、对脉冲串和三脉冲串的比例，确定接收到的信号是来自无线网络通信是否更有可能，还是他们是Bin-5测试信号或者来自实际的雷达，对所述雷达而言Bin-5测试信号是其特性。

由于上面描述的特征，参见图2和图3将会更好地理解本发明各技术方案的方法。但是，为了简化解释，图2和图3的方法如顺序执行那样的示出和描述，应当理解和注意的是本发明并不由示出的顺序限制，是因为根据本发明，一些技术方案将以不同的顺序进行，和/或与在此示出和描述的其他技术方案一起进行。而且，并非需要所有示出的特征来实施本发明技术方案的方法。本发明的实施例适用于在硬件、软件或其组合中来实施该方法。

参见图2，示出了探测具有随机特性的信号的方法200的框图。在202，探测到在预先设定的时间周期内的脉冲串。探测到的脉冲串可以限于诸如大于64dBm这样的具有预先设定的信号强度的脉冲串，并且限于无法识别的脉冲串。无法识别是指脉冲串不能被辨认为无线局域网网络流量。例如，如果可将脉冲串解码并确定其具有诸如802.11头部这样的头部，则不使用该脉冲串。预先设定的周期可以是滑动的时间周期，如最近12秒。滑动的时间周期可尽希望地经常地更新，例如每0.1秒。

在204，估计脉冲串以确定每一个脉冲串包含多少个脉冲。预先设定的准则可应用于脉冲来进行估计。例如，Bin-5测试信号具有脉宽为50至100微秒的脉冲，并且包含多个脉冲的脉冲串的脉冲之间的间隔可从1毫秒至2毫秒(或者1000-2000微秒)变化。可丢弃不具有符合预先设定的准则的脉冲串。

在206，确定包含第一预先设定数目个脉冲的脉冲串和具有第二预先设定数目个脉冲的脉冲串的比例。脉冲的第一和第二预先设定数目可以是任何期望的数目，例如第一预先设定的数目可以是一，而第二预先设定数目可以是二，用以获得包含单一脉冲的脉冲串和包含一对脉冲的脉冲串的比例。

在208，估计比例以确定具有第一预先设定数目个脉冲的脉冲串的数目是否近似相等于具有第二预先设定数目个脉冲的脉冲串的数目。如果比例指示具有第一预先设定数目个脉冲的脉冲串的数目近似等于具有第二预先设定数目个脉冲的脉冲串的数目(是)，则如210所示的确定信号存在。否则，在202方法200继续并估计下一时间周期。时间周期可以是滑动的时间周期，其中当接收到较新的脉冲串时，从计算中丢掉较旧的脉冲串。

尽管如图2所示的方法200是用来确定具有第一和第二预先设定数目个脉冲的脉冲串的比例，但是由于本发明的适于被延伸以用于任何数目个脉冲，因此这仅仅是用于简便说明。例如，可在步骤206获得包含单一脉冲的脉冲串与包含成对脉冲的和三个脉冲的脉冲串的比例，用以探测Bin-5测试信号，并且在步骤208使用确定比例是否近似相等来确定Bin-5测试信号是否存在。

图3是探测Bin-5测试信号的方法300的框图。在302，探测到在预先设定的时间周期中的脉冲串。探测到的脉冲串可限于诸如大于64dBm这样的具有预先设定的信号强度的脉冲串，并限于不可识别的脉冲串。不可识别是指脉冲串不被辨认为无线局域网网络流量。例如，如果可将脉冲串解码并确定其具有如802.11头部这样的头部，则不使用该脉冲串。预先设定的周期可以是滑动的时间周期，如最近12秒。变化的时间周期可尽希望地经常地进行更新，例如每0.1秒。对于Bin-5测试信号，预先设定的时间周期是12秒。

在304，估计脉冲串来确定每一个脉冲串包含多少个脉冲。对于Bin-5测试信号，计算包含一个脉冲(单一脉冲串)、两个脉冲(对脉冲串)和三个脉冲(三脉冲串)的脉冲串的数目。而且预先设定的准则可应用于脉冲来进行估计。例如，Bin-5测试信号具有50至100微秒的脉宽的脉冲，并且对于包含多个脉冲的脉冲串，脉冲之间的间隔可以从1毫秒至2毫秒(或者1000-2000微秒)变化。可丢弃不具有满足预先设定的准则的脉冲的脉冲串。

在306，将算法应用于计算探测到的对脉冲串和三脉冲串的数目。三脉冲串的数目乘以第一因子，对脉冲串的数目乘以第二因子。确定三脉冲串和第一因子的乘积与对脉冲串乘以第二因子的乘积的和是否大于预先设定的阈值。如果三脉冲串乘以第一因子的乘积与对脉冲串乘以第二因子的乘积的和是大于预先设定的阈值(YES)，则在308还执行测试；否则(NO)，确定信号不存在并且估计下一时间周期，从302再次开始。

在308，应用算法来确定是否有足够数目个三脉冲的脉冲串和对脉冲的脉冲串来指示信号是来自Bin-5测试信号的(或者来自产生类似于Bin-5测试信号的信号的雷达)而非来自无线网络流量。确定三脉冲串乘以第一因子的乘积与对脉冲串乘以第二因子的乘积的和是否大于单脉冲串的数目。如果在308确定三脉冲串乘以第一因子的乘积与对脉冲串乘以第二因子的乘积的和是大于单脉冲串的数目(是)，则如310所示的，确定已探测到Bin-5测试信号(或者来自产生类似Bin-5测试信号的雷达的信号)；否则(否)确定信号不存在并且估计下一时间周期，在302重新开始。

在步骤306和308中使用的第一和第二因子的例子，第一因子的值为8，第二因子的值为4，阈值为10，在306，结果8t+4p＞10(其中t＝三脉冲串的数目，p＝对脉冲串的数目)被确定为在探测Bin-5测试信号中有用。在308，8t+4p＞s(其中s代表单一脉冲串的数目)已被发现在探测Bin-5测试信号中有用。而且，应用于306和308的测试的组合被发现在探测Bin-5测试信号中有用，同时将来自网络流量的错误探测减少至实用水平。

图4是能探测诸如Bin-5测试信号这样的具有随机特性的信号的无线设备(装置)400的框图。无线设备400包含能接收无线信号的带有天线404的无线收发器402。Bin-5测试信号模块408与无线收发器402可通信地连接。Bin-5测试模块能接收来自无线收发器402的信号来进行估计。Bin-5测试模块408包括实现探测诸如Bin-5测试信号或者具有相似特性的雷达这样的具有随机特性的信号的方法的逻辑。如在此适用的“逻辑”包括但并不限于硬件、固件、软件和/或每一个执行功能或者动作的组合，和/或另一个部件引起的功能或动作。例如，基于期望的应用或者需求，逻辑可包括微处理器控制的软件，离散逻辑如专用集成电路(ASIC)、可编程/编程逻辑设备、包含指令的存储设备或者类似设备，或者实现为硬件的组合逻辑。逻辑还可以完全实现为软件。

可丢弃公知为无线网络信号的信号或者并非Bin-5测试信号、雷达等的其他公知的信号。其他标准，例如RSSI还可被应用于无线收发器402接收到的信号。例如，如果希望可以忽略较远的Bin-5测试信号或者雷达信号，则可忽略具有小于-64dBm的RSSI的信号。Bin-5测试信号模块408可具有相关存储器410，用以存储数据和计算结果。存储器410可被配置为仅存储最近的数据，用以存储数据。存储器410例如可以为移位寄存器或者环形存储器。当新的值写入移位存储器时，旧的值移出并丢弃。而环形存储器是较新的值覆写较旧的值。

Bin-5测试信号模块408配置来探测无线收发器402在预先设定的时间周期(如12秒)接收的多个脉冲串。Bin-5测试信号模块408估计多个脉冲串来确定多个脉冲串中的每一个包含的脉冲的数目。Bin-5测试信号模块408根据具有第一预先设定的数目个脉冲的多个脉冲串的数目和具有第二预先设定的数目个脉冲的多个脉冲串的数目的比例近似相等，确定具有随机特性的信号是否存在。

在可替换实施例中，Bin-5信号模块408确定具有随机特性的信号是否存在(如Bin-5测试信号，或者具有相似信号特性的雷达)，这是响应于具有第一预先设定数目个脉冲的多个脉冲串、具有第二预先设定数目个脉冲的多个脉冲串和具有第三预先设定的数目个脉冲的多个脉冲串的比例是近似相等的。例如，脉冲的第一预先设定数目是一，脉冲的第二预先设定数目是二，并且脉冲的第三预先设定数目是三。

Bin-5测试信号模块408可配置来探测具有脉宽为50至100微秒的脉冲，具有多于一个脉冲的脉冲串的脉冲之间的间隔为1毫秒和2毫秒之间的脉冲串。进一步地，多个脉冲串的数目可以在八和十二之间，并且预先设定的时间周期可以为十二秒。

Bin-5测试信号模块408可配置来确定Bin-5测试信号(或者具有Bin-5测试信号特性的雷达)的存在，这是响应于第一数目乘以包含3个脉冲的脉冲串的数目的乘积，与第二数目乘以包含2个脉冲的脉冲串的数目的乘积的和大于预先设定的阈值，并且第一数目乘以包含3个脉冲的脉冲串的数目的乘积，与第二数目乘以包含2个脉冲的脉冲串的数目的乘积的和大于具有单一脉冲的多个脉冲串的数目的。例如，第一数目可为八，第二数目可以为四，并且阈值可以为十。Bin-5测试信号模块408可配置，从而预先设定的时间周期是最近的十二秒，并且每0.1秒更新。

Bin-5测试信号模块408可以为独立的模块(如ASIC或者组合逻辑)或者可实施为基于处理器的控制器412的一部分(例如处理器上运行的软件)。如图4所示，控制器412还具有与无线收发器402连接的频率选择模块406。频率选择模块406可用来选择无线收发器402的操作频率。Bin-5测试信号模块408连接频率选择模块406。当Bin-5测试信号模块408探测到Bin-5测试信号，具有Bin-5测试信号特性的雷达，或者Bin-5测试信号模块408配置来探测的任何一种其它随机类型的信号时，Bin-5测试信号模块408可与频率选择模块406通信，以当探测到信号时告知频率选择模块406。频率选择模块406可配置来响应于对来自Bin-5测试信号模块408的信号的接收，改变无线收发器402的操作频率。这可使无线收发器402避免使用当前正被雷达使用的频率。在美国，这种能力允许无线收发器402操作在5.250-5.350GHz或者5.470-5.725GHz频带上。

图5是示出可实施本发明实施例的计算机***500的框图。计算机***500包括总线502或者用于交互信息的其他通信机制，和与总线502连接的用于处理信息的处理器504。计算机***500还包括与总线502连接的主存储器506，例如随机存储器(RAM)或者用于存储信息和处理器504执行的指令的其他动态存储设备。主存储器506还可用来在执行处理器504执行的指令的过程中，存储临时变量或者其他中间信息。计算机***500进一步地包括连接到总线502的只读存储器(ROM)508或者用于存储静态信息和用于处理器504的指令的其他静态存储设备。还提供有存储设备510，例如磁盘或者光盘，并且其与总线502连接用以存储信息和指令。

本发明的一个技术方案涉及使用探测诸如Bin-5测试信号或者具有Bin-5测试信号特性的雷达信号这样的具有随机特性的信号的计算机***100。根据本发明的一个实施例，对具有随机特性的信号的探测是由计算机***500提供，来响应处理器504对包含在主存储器506中的一个或者多个由一个或多个指令构成的序列的执行。这种指令可从诸如存储设备510这样的另一个计算机可读介质中读入主存储器506。执行包含在主存储器506中的指令序列，引起处理器504执行在此描述的处理步骤。多处理排列中的一个或者多个处理器还被采用来执行包含在主存储器506中的指令序列。在可替换实施例中，硬连接线电路可用来代替软件指令或者与软件指令组合，来实施本发明。因此，本发明的实施例并非限于硬件电路和软件的任何一个特定组合。

在此使用的术语“计算机可读介质”是指参与提供指令给处理器504执行的任何一种介质。这种介质可采用很多形式，包括但并不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，例如存储设备510。易失性介质包括动态存储器例如主存储器506。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线502的电线。传输介质还能采用声或光波形式，例如在射频(RF)和红外(IR)数据传输中产生的那些。计算机可读介质的通用形式包括例如软盘、软碟、硬盘、磁卡、纸带、任何其他带有孔图案的物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASHPROM、任何其他存储芯片或者磁带，如在此描述的载波，或者计算机可以读的任何其他介质。

计算机***500还包括与总线502连接的通信接口518。通信接口518向无线收发器522提供数据通信连接计算机***500。

上述所描述的包括本发明的示例性实施。当然，不可能描述部件或者方法的每一个可能的组合来描述本发明，但是本领域普通技术人员将意识到本发明的很多进一步的组合和改变是可能的。因此，本发明旨在包含所有这种变化、修改和变异，这些变化、修改和变异落入对附加的权利要求根据公正、合法且平等地赋予其的宽度进行解释的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种探测具有随机特性的信号的方法，包括：

在预先设定的时间周期中探测多个脉冲串；

估计所述多个脉冲串，以确定所述多个脉冲串中的每一个脉冲串包含多少个脉冲；和

当第一数目乘以包含3个脉冲的脉冲串的数目的乘积和第二数目乘以包含2个脉冲的脉冲串的数目的乘积的和大于预先设定的阈值，以及第一数目乘以包含3个脉冲的脉冲串的数目的乘积和第二数目乘以包含2个脉冲的脉冲串的数目的乘积的和大于具有单一脉冲的多个脉冲串的数目时，确定所述具有随机特性的信号是存在的。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一数目是8，所述第二数目是4，且所述预先设定的阈值是10。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述预先设定的时间周期是最近12秒并且每0.1秒更新。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述在预先设定的时间周期中探测多个脉冲串包括探测具有大于-64dBm的接收信号强度指示RSSI的脉冲串。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述在预先设定的时间周期中探测多个脉冲串的步骤仅探测不能被识别为无线局域网网络流量的脉冲串。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述在预先设定的时间周期中探测多个脉冲串的步骤还包括：

探测具有脉宽为50至100微秒的脉冲，具有多于一个脉冲的脉冲串的脉冲之间的间隔为1毫秒和2毫秒之间的脉冲串；和

其中所述多个脉冲串的数目是在8和12之间，且所述预先设定的时间周期是12秒。

7.一种用于探测有随机特性的信号的装置，包括：

用于在预先设定的时间周期中探测多个脉冲串的装置；

用于估计所述多个脉冲串，以确定所述多个脉冲串中的每一个包含多少个脉冲的装置；和

用于当第一数目乘以包含3个脉冲的脉冲串的数目的乘积和第二数目乘以包含2个脉冲的脉冲串的数目的乘积的和大于预先设定的阈值，并且第一数目乘以包含3个脉冲的脉冲串的数目的乘积和第二数目乘以包含2个脉冲的脉冲串的数目的乘积的和大于具有单一脉冲的多个脉冲串的数目时，确定所述具有随机特性的信号是存在的装置。

8.如权利要求7所述的装置，其中所述第一数目是8，所述第二数目是4，且所述预先设定的阈值是10。

9.如权利要求7所述的装置，其中所述预先设定的时间周期是最近12秒并且每0.1秒更新。

10.如权利要求7所述的装置，所述用于在预先设定的时间周期中探测多个脉冲串的装置还包括：

探测具有脉宽为50至100微秒的脉冲，且多于一个脉冲的脉冲串的脉冲之间的间隔为1毫秒和2毫秒之间的脉冲串的装置，

其中所述多个脉冲串的数目是在8和12之间，并且所述预先设定的时间周期是12秒。

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