一种基于定向监听的信道使用方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于定向监听的信道使用方法，该方法包括：获取定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性；根据定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性计算一致性参数；判断一致性参数是否大于预置的门限阈值；若一致性参数大于预置的门限阈值，则确定定向监听波束能够用于确定定向传输波束所对应的信道状态。根据本发明公开的方法和系统能够有效地为定向传输波束选择合适的定向监听波束，从而避免定向传输波束与定向监听波束不匹配而降低了信道占用的性能。

权利要求

1.一种基于定向监听的信道使用方法，其特征在于，所述方法包括：获取定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性；

根据所述定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性计算用于表示定向传输波束和定向监听波束的相似程度的一致性参数；

判断所述一致性参数是否大于预置的门限阈值；

若所述一致性参数大于预置的门限阈值，则确定所述定向监听波束能够用于确定所述定向传输波束所对应的信道状态。

2.根据权利要求1所述的基于定向监听的信道使用方法，其特征在于，所述定向传输波束辐射增益特性包括定向传输波束方向图，所述定向监听波束辐射增益特性包括定向监听波束方向图，所述根据所述定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性计算一致性参数，包括：

获取所述定向传输波束方向图的定向传输波束方向函数和所述定向监听波束方向图的定向监听波束方向函数；

将所述定向传输波束方向函数和所述定向监听波束方向函数代入到下式计算一致性参数：

其中，Coh为用于表示定向传输波束和定向监听波束的相似程度的一致性参数，为角度参数， 为定向监听波束方向函数 为 的共轭， 为定向传输波束方向函数。

3.根据权利要求2所述的基于定向监听的信道使用方法，其特征在于，所述一致性参数的积分范围包括主瓣范围和旁瓣范围，所述根据所述定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性计算一致性参数，包括：将所述定向传输波束方向函数和定向监听波束方向函数代入到下式，分别计算定向监听波束的主瓣范围一致性参数和定向传输波束的主瓣范围一致性参数：其中， 表示定向监听波束的主瓣范围一致性参数， 表示定向传输波束的主瓣范围一致性参数， 表示定向监听波束的主瓣范围角度， 表示定向传输波束的主瓣范围角度。

4.根据权利要求3所述的基于定向监听的信道使用方法，其特征在于，判断所述一致性参数是否大于预置的门限阈值，包括：判断定向监听波束的主瓣范围一致性参数和定向传输波束的主瓣范围一致性参数是否均高于预置的门限阈值；

若所述定向监听波束的主瓣范围一致性参数和所述定向传输波束的主瓣范围一致性参数均高于预置的门限阈值，则确定所述定向监听波束能够用于确定所述定向传输波束所对应的信道状态。

5.根据权利要求4所述的基于定向监听的信道使用方法，其特征在于，所述判断定向监听波束的主瓣范围一致性参数和定向传输波束的主瓣范围一致性参数是否均高于预置的门限阈值，之后包括：

若所述定向监听波束的主瓣范围一致性参数和所述定向传输波束的主瓣范围一致性参数的其中之一高于预置的门限阈值，另一个低于预置的门限阈值时，则确定所述定向监听波束能够用于确定所述定向传输波束所对应的信道状态。

6.根据权利要求5所述的基于定向监听的信道使用方法，其特征在于，若所述定向监听波束的主瓣范围一致性参数和所述定向传输波束的主瓣范围一致性参数的其中之一高于预置的门限阈值，另一个低于预置的门限阈值时，则确定所述定向监听波束能够用于确定所述定向传输波束所对应的信道状态，包括：若所述定向监听波束的主瓣范围一致性参数高于预置的门限阈值，定向传输波束的主瓣范围一致性参数低于预置的门限阈值时，则确定所述定向监听波束能够用于确定所述定向传输波束所对应的信道状态；

其中，所述信道状态为定向传输波束的辐射范围大于定向监听波束的监听范围。

7.根据权利要求5所述的基于定向监听的信道使用方法，其特征在于，若所述定向监听波束的主瓣范围一致性参数和所述定向传输波束的主瓣范围一致性参数的其中之一高于预置的门限阈值，另一个低于预置的门限阈值时，则确定所述定向监听波束能够用于确定所述定向传输波束所对应的信道状态，包括：若所述定向监听波束的主瓣范围一致性参数低于预置的门限阈值，定向传输波束的主瓣范围一致性参数高于预置的门限阈值时，则确定所述定向监听波束能够用于确定所述定向传输波束所对应的信道状态；

其中，所述信道状态为定向传输波束的辐射范围小于定向监听波束的监听范围。

8.一种基于定向监听的信道使用系统，其特征在于，所述系统包括：辐射增益特性确定模块，用于获取定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性；

计算模块，用于根据所述定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性计算用于表示定向传输波束和定向监听波束的相似程度的一致性参数；

判断模块，用于判断所述一致性参数是否大于预置的门限阈值；

信道状态模块，用于若所述一致性参数大于预置的门限阈值，则确定所述定向监听波束能够用于确定所述定向传输波束所对应的信道状态。

9.根据权利要求8所述的基于定向监听的信道使用系统，其特征在于，所述定向传输波束辐射增益特性包括定向传输波束方向图，所述定向监听波束辐射增益特性包括定向监听波束方向图，所述计算模块包括：函数单元，用于获取所述定向传输波束方向图的定向传输波束方向函数和所述定向监听波束方向图的定向监听波束方向函数；

公式单元，用于将所述定向传输波束方向函数和定向监听波束方向函数代入到下式计算一致性参数：

其中，Coh为用于表示定向传输波束和定向监听波束的相似程度的一致性参数，为角度参数， 为定向监听波束方向函数 为 的共轭， 为定向传输波束方向函数。

说明书

一种基于定向监听的信道使用方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于定向监听的信道使用方法及系统。

背景技术

[0002] 无线频谱是无线通信的基础。一般地，频谱划分为授权频谱和免受权频谱。随着无线通信需求日益增长，全球频谱分配日趋紧张。传统无线蜂窝业务在继续使用授权频谱的
同时，也逐渐拓展使用免受权频谱频段以获得更多的频谱资源。另一方面，对频谱带宽的需
求快速增强，频谱分配逐渐向高频段扩展。而全球范围内，一部分高频段资源业已分配给免
受权频谱。为了保持无线蜂窝系统的工作频谱的连续性，全球性的标准组织积极推动高频
段免受权频谱用于无线蜂窝系统的标准化。

[0003] 对于高频段的无线通信中，由于高频信号的传播衰减较大，因此通常使用高增益的定向天线、或者使用多天线波束成形技术进行定向发射，以提高传播距离和信号质量。进
一步地，由于在高频段进行定向发送时，信号能量将集中在特定的空间方向，其所干扰的范
围也将集中于定向发送的空间范围。所以，在监听信道的过程中，仅需要监听特定的空间范
围或波束是否空闲。

[0004] 在定向监听时，由于其只能监听所指向的空间范围中的信号能量，但是定向传输波束所覆盖的空间范围与监听波束所覆盖的范围之间的匹配程度，决定了监听波束的信道
监听结果是否能用于判决传输波束能否发送的有效性，而往往在实际应用中，工作在高频
段的设备（基站、用户终端、以及其它类型设备）通常考虑处理复杂度、器件性能、功耗等因
素，传输波束与接收的监听波束并不一定一致，而这种不一致所导致的定向传输波束与定
向监听波束会产生不匹配的现象，就会降低信道占用的性能。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于定向监听的信道使用方法及系统，能够能够有效地为定向传输波束选择合适的定向监听波束，从而避免定向传输波束与
定向监听波束不匹配而降低了信道占用的性能。

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了一种基于定向监听的信道使用方法，所述方法包括：获取定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性；根据所
述定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性计算一致性参数；判断所述一
致性参数是否大于预置的门限阈值；若所述一致性参数大于预置的门限阈值，则确定所述
定向监听波束能够用于确定所述定向传输波束所对应的信道状态。

[0007] 在一些实施方式中，所述定向传输波束辐射增益特性包括定向传输波束方向图，所述定向监听波束辐射增益特性包括定向监听波束方向图，所述根据所述定向传输波束辐
射增益特性和定向监听波束辐射增益特性计算一致性参数包括：获取所述定向传输波束方
向图的定向传输波束方向函数和所述定向监听波束图的定向监听波束方向函数；将所述定
向传输波束方向函数和定向监听波束方向函数代入到下式计算一致性参数：

[0008]

[0009] 其中，Coh为用于表示定向传输波束和定向监听波束的相似程度的一致性参数，为定向监听波束方向函数 为 的共轭， 为定向传输波束方向函数。

[0010] 在一些实施方式中，所述一致性参数的积分范围包括主瓣范围和旁瓣范围，所述根据所述定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性计算一致性参数，包
括：将所述定向传输波束方向函数和定向监听波束方向函数代入到下式，分别计算定向监
听波束的主瓣范围一致性参数和定向传输波束的主瓣范围一致性参数：

[0011]

[0012]

[0013] 其中， 表示定向监听波束的主瓣范围一致性参数， 表示定向传输波束的主瓣范围一致性参数， 表示定向监听波束的主瓣范围角度， 表示定向传输波束的主瓣
范围角度。

[0014] 在一些实施方式中，判断所述一致性参数是否大于预置的门限阈值，包括：判断定向监听波束的主瓣范围一致性参数和定向传输波束的主瓣范围一致性参数是否均高于预
置的门限阈值；若所述定向监听波束的主瓣范围一致性参数和所述定向传输波束的主瓣范
围一致性参数均高于预置的门限阈值，则确定所述定向监听波束能够用于确定所述定向传
输波束所对应的信道状态。

[0015] 在一些实施方式中，所述判断定向监听波束的主瓣范围一致性参数和定向传输波束的主瓣范围一致性参数是否均高于预置的门限阈值，之后包括：若所述定向监听波束的
主瓣范围一致性参数和所述定向传输波束的主瓣范围一致性参数的其中之一高于预置的
门限阈值，另一个低于预置的门限阈值时，则确定所述定向监听波束能够用于确定所述定
向传输波束所对应的信道状态。

[0016] 在一些实施方式中，若所述定向监听波束的主瓣范围一致性参数和所述定向传输波束的主瓣范围一致性参数的其中之一高于预置的门限阈值，另一个低于预置的门限阈值
时，则确定所述定向监听波束能够用于确定所述定向传输波束所对应的信道状态，包括：若
所述定向监听波束的主瓣范围一致性参数高于预置的门限阈值，定向传输波束的主瓣范围
一致性参数低于预置的门限阈值时，则确定所述定向监听波束能够用于确定所述定向传输
波束所对应的信道状态；其中，所述信道状态为定向传输波束的辐射范围大于定向监听波
束的监听范围。

[0017] 在一些实施方式中，若所述定向监听波束的主瓣范围一致性参数和所述定向传输波束的主瓣范围一致性参数的其中之一高于预置的门限阈值，另一个低于预置的门限阈值
时，则确定所述定向监听波束能够用于确定所述定向传输波束所对应的信道状态，包括：若
所述定向监听波束的主瓣范围一致性参数低于预置的门限阈值，定向传输波束的主瓣范围
一致性参数高于预置的门限阈值时，则确定所述定向监听波束能够用于确定所述定向传输
波束所对应的信道状态；其中，所述信道状态为定向传输波束的辐射范围小于定向监听波
束的监听范围。

[0018] 在一些实施方式中，方法还包括： 获取定向监听波束和定向传输波束的同方向的至少两个增益差；根据所述增益差计算一致性参数；通过所述一致性参数确定所述定向监
听波束能够用于确定所述定向传输波束所对应的信道状态。

[0019] 根据本发明的第二个方面，提供了一种基于定向监听的信道使用系统，所述系统包括：辐射增益特性确定模块，用于获取定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射
增益特性；计算模块，用于根据所述定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益
特性计算一致性参数；判断模块，用于判断所述一致性参数是否大于预置的门限阈值；信道
状态模块，用于若所述一致性参数大于预置的门限阈值，则确定所述定向监听波束能够用
于确定所述定向传输波束所对应的信道状态。

[0020] 在一些实施方式中，所述定向传输波束辐射增益特性包括定向传输波束方向图，所述定向监听波束辐射增益特性包括定向监听波束方向图，所述计算模块包括：函数单元，
用于获取所述定向传输波束方向图的定向传输波束方向函数和所述定向监听波束方向图
的定向监听波束方向函数；公式单元，用于将所述定向传输波束方向函数和定向监听波束
方向函数代入到下式计算一致性参数：

[0021]

[0022] 其中，Coh为用于表示定向传输波束和定向监听波束的相似程度的一致性参数，为定向监听波束方向函数 为 的共轭， 为定向传输波束方向函数。

[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

[0024] 实施本发明能够通过判断定向传输波束与定向监听波束之间的匹配程度，以确定定向监听波束的信道监听结果是否可用于判断定向传输波束所对应的信道状态。当定向监
听波束的信道监听结果对于判断定向传输波束所对应的信道是有效的，则认为该定向监听
波束与该定向传输波束是具有一致性的能够有效地为定向传输波束选择合适的定向监听
波束，从而避免定向传输波束与定向监听波束不匹配而降低了信道占用的性能。

附图说明

[0025] 图1为本发明实施例公开的一种定向监听波束与定向传输波束之间关系示意图；

[0026] 图2为本发明实施例公开的一种基于定向监听的信道使用方法的流程示意图；

[0027] 图3为本发明实施例公开的又一种基于定向监听的信道使用的方法流程示意图；

[0028] 图4为本发明实施例公开的又一种基于定向监听的信道使用的流程示意图；

[0029] 图5为本发明实施例公开的另一种基于定向监听的信道使用的流程示意图；

[0030] 图6为本发明实施例公开的一种定向监听波束与定向传输波束之间的增益关系示意图；

[0031] 图7为本发明实施例公开的一种基于定向监听的信道使用系统结构示意图；

[0032] 图8是本发明实施例公开的一种基于定向监听的信道使用装置结构示意图。

具体实施方式

[0033] 为了更好地理解和实施，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不
是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前
提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0034] 本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列
出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固
有的其它步骤或模块。

[0035] 本发明实施例公开了一种基于定向监听的信道使用方法及系统，能够通过判断定向传输波束与定向监听波束之间的匹配程度，以确定定向监听波束的信道监听结果是否可
用于判断定向传输波束所对应的信道状态。当定向监听波束的信道监听结果对于判断定向
传输波束所对应的信道是有效的，则认为该定向监听波束与该定向传输波束是具有一致性
的能够有效地为定向传输波束选择合适的定向监听波束，从而避免定向传输波束与定向监
听波束不匹配而降低了信道占用的性能。

[0036] 实施例一

[0037] 请参阅图2，图2为本发明实施例公开的一种基于定向监听的信道使用方法的流程示意图。其中，该基于定向监听的信道使用可以应用在无线通信系统，对于该基于定向监听
的信道使用方法的应用本发明实施例不做限制。如图2所示，该基于定向监听的信道使用方
法可以包括以下操作：

[0038] 101、获取定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性。

[0039] 在无线通信中，一般地，对于辐射增益特性定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性，即定向监听波束与定向传输波束之间关系示意图如图1所示，相对较
深色的线条代表定向监听波束，定向监听波束数量往往是少于或等于定向传输波束的数
量。

[0040] 102、根据定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性计算一致性参数。

[0041] 发明人借助于辐射增益特性所对应的波束方向图为计算介质，即定向传输波束辐射增益特性包括定向传输波束方向图，定向监听波束辐射增益特性包括定向监听波束方向
图，通过对定向监听波束与定向传输波束之间的相关性推导得出了最终的一致性参数计算
公式。下面就对发明人的推导构思进行阐述：

[0042] 由于，信道监听通常采用能量检测(ED，Energy Detection)作为判断信道状态的物理量，当监听接收的能量超过特定门限值时则判断该信道被占用，反之则认为该信道空
闲可供发送。

[0043] 当采用定向监听时，接收功率空间分布由接收信号空间功率谱与监听波束共同决定，如下式(1)所示。

[0044] . .(1)

[0045] 其中， 为接收功率空间分布， 为定向监听波束方向图所对应的定向监听波束方向函数， 为接收信号空间分布。因此总的接收功率为：

[0046] . . (2)

[0047] 当 时认为该监听波束方向上的信道当前被占用， 为能量检测门限值。

[0048] 类似地，当采用定向发送时，发送功率空间分布有发射功率与传输波束共同决定，如式(3)所示。

[0049] . (3)

[0050] 其中， 为发送功率空间分布， 为定向传输波束方向图对应的定向传输波束函数， 为发送功率信号。

[0051] 为了精简推导步骤，以下的分析可以假设上述物理量均为归一化的。若上述物理量为绝对值，则仅需乘以相应的幅度值即可。进一步地，以下分析还假设基于二维平面的角
度分布，其计算方式可以直接扩展到三维空间的角度分布。

[0052] 当定向监听波束与定向传输波束是一致的时候，定向监听波束所接收到的信号功率超过预置的门限阈值时，则表示定向传输波束对应的空间范围内信道不可用，即若此时
以定向传输波束发送信号，则会对相应的邻居节点造成显著干扰。即，只有在同时满足下式
(4)与式(5)时，才认为监听波束与传输波束是一致的。

[0053] (4)

[0054]  (5)

[0055] 其中，同时满足式(4)和式(5)可以具体表示为：当检测到存在一个辐射功率分布为的邻居节点时，仍然以定向传输波束发送功率发送信号，则对该邻居节点所造成的干扰
正比于 。综合考虑到式(1)‑(5)，则可认为，定向监听波束方向图与定向传输波束方向
图的相关性可以表示 与 的近似程度，由此，推导至本发明的主要结论性公式，如下述
式(6)所示。

[0056] (6)

[0057] 其中，Coh为用于表示定向传输波束和定向监听波束的相似程度的一致性参数，为定向监听波束方向函数 为 的共轭， 为定向传输波束方向函数。

[0058] 根据式(6)所计算的一致性参数就可以表示定向监听波束与定向传输波束之间的相似程度。

[0059] 需要说明的是，本发明的上述推导构思并不作为限定本发明范围的依据，但是与本发明的推导构思类同或等同的推导构思的中间步骤或全部推导过程得出本发明的结果
的也属于本发明的保护范围内。

[0060] 103、判断一致性参数是否大于预置的门限阈值。

[0061] 之后，根据所得到的一致性参数来确定是否大于预置的门限阈值，该门限阈值可以根据关于高频通信的人工经验设定，也可以根据信道的通信需求进行设定，本发明不对
门限阈值的具体数值进行设定。

[0062] 104、若一致性参数大于预置的门限阈值，则确定定向监听波束能够用于确定定向传输波束所对应的信道状态。

[0063] 若得到的一致性参数的值大于预置的门限阈值，则表示定向监听波束和定向传输波束的两者相似程度越高，这样以此时的定向监听波束的监听结果能够有效地表示出定向
传输波束所对应的空间信道的状态，有利于及时判断出信道占用状况。

[0064] 实施例二

[0065] 请参阅图3，图3为本发明实施例公开的又一种基于定向监听的信道使用方法的流程示意图。其中，该基于定向监听的信道使用可以应用在无线通信系统，对于该基于定向监
听的信道使用方法的应用本发明实施例不做限制。如图3所示，该基于定向监听的信道使用
方法可以包括以下操作：

[0066] 201、获取定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性。

[0067] 202、根据定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性计算一致性参数，其中，一致性参数的积分范围包括主瓣范围和旁瓣范围。

[0068] 其中，步骤201和步骤202的实现方式与上述步骤101和步骤102基本一致，在此不进行赘述。对于步骤202的不同之处在于，由于大部分的波束都具有主瓣和旁瓣的结构，通
常的辐射增益集中在主瓣。示例性地，可以体现为波束主瓣，或者增益高于特定门限的角度
范围。一般地，波束主瓣可以定义为最大辐射方向前后第一零点之内的、增益高于特定门限
的角度范围，例如‑3dB门限（相对于最大增益方向）。

[0069] 对于波束方向图上就呈现为对应着不同的角度范围，即在本实施例中需要分别计算定向监听波束的主瓣范围一致性参数和定向传输波束的主瓣范围一致性参数，将定向传
输波束方向函数和定向监听波束方向函数代入到下式（7）和（8），分别：

[0070] （7）

[0071] （8）

[0072] 其中， 表示定向监听波束的主瓣范围一致性参数， 表示定向传输波束的主瓣范围一致性参数， 表示定向监听波束的主瓣范围角度， 表示定向传输波束的主瓣
范围角度。

[0073] 203、判断定向监听波束的主瓣范围一致性参数和定向传输波束的主瓣范围一致性参数是否均高于预置的门限阈值。

[0074] 在计算出上述的定向监听波束的主瓣范围一致性参数和定向传输波束的主瓣范围一致性参数，还是要通过与预置的门限阈值进行比对，来判断出二者的相关程度。

[0075] 204、若定向监听波束的主瓣范围一致性参数和定向传输波束的主瓣范围一致性参数均高于预置的门限阈值，则确定定向监听波束能够用于确定定向传输波束所对应的信
道状态。

[0076] 这样可以基于局部一致性的双向波束选择，以此时的定向监听波束的监听结果能够有效地表示出主瓣结构下的定向传输波束所对应的空间信道的状态，有利于及时判断出
信道占用状况。

[0077] 实施例三

[0078] 请参阅图4，图4为本发明实施例公开的又一种基于定向监听的信道使用方法的流程示意图。其中，该基于定向监听的信道使用可以应用在无线通信系统，对于该基于定向监
听的信道使用方法的应用本发明实施例不做限制。

[0079] 301、获取定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性。

[0080] 302、根据定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性计算一致性参数，一致性参数的积分范围包括主瓣范围和旁瓣范围。

[0081] 303、判断定向监听波束的主瓣范围一致性参数和定向传输波束的主瓣范围一致性参数是否均高于预置的门限阈值。

[0082] 其中，步骤301‑步骤303的实现方式与上述步骤201‑步骤203基本一致，在此不进行赘述。

[0083] 304、若定向监听波束的主瓣范围一致性参数和定向传输波束的主瓣范围一致性参数的其中之一高于预置的门限阈值，另一个低于预置的门限阈值时，则确定定向监听波
束能够用于确定定向传输波束所对应的信道状态。

[0084] 对于该步骤在具体实现上包括两种情况，在第一种情况中表现为，若定向监听波束的主瓣范围一致性参数高于预置的门限阈值，定向传输波束的主瓣范围一致性参数低于
预置的门限阈值时，则确定定向监听波束能够用于确定定向传输波束所对应的信道状态；
其中，信道状态为定向传输波束的辐射范围大于定向监听波束的监听范围。具体可以表示
定向传输波束的辐射范围可能或一定大于定向监听波束的监听范围，那么此时基于该监听
结果判断是否可以定向穿波束发送，可以提高监听波束的漏警概率。

[0085] 在第二种情况中表现为，若定向监听波束的主瓣范围一致性参数低于预置的门限阈值，定向传输波束的主瓣范围一致性参数高于预置的门限阈值时，则确定定向监听波束
能够用于确定定向传输波束所对应的信道状态；其中，信道状态为定向传输波束的辐射范
围小于定向监听波束的监听范围。具体可以表示为定向监听波束的监听范围可能或一定大
于定向发送波束的辐射范围，此时基于监听结果判断是否可以定向传输波束发送，可以提
高监听的虚警概率。

[0086] 由此能够基于局部一致性的单一波束选择，以此时的定向监听波束的监听结果能够有效地表示出主瓣结构下的定向传输波束所对应的空间信道的状态，有利于及时判断出
信道占用状况。

[0087] 实施例四

[0088] 请参阅图5，图5为本发明实施例公开的另一种基于定向监听的信道使用方法的流程示意图。其中，该基于定向监听的信道使用可以应用在无线通信系统，对于该基于定向监
听的信道使用方法的应用本发明实施例不做限制。

[0089] 401、获取定向传输波束辐射增益特性和定向监听波束辐射增益特性。其中，步骤401的实现方式与上述步骤201基本一致，在此不进行赘述。

[0090] 402、获取定向监听波束和定向传输波束的同方向的至少两个增益差，根据增益差计算一致性参数。

[0091] 由于，通过上述式(7)和式(8)所确定的定向监听波束与定向传输波束之间的关系需要比较复杂的处理，那么就需要准确地测量出两种波束的辐射方向图，并计算两者之间
的相关性。在本实施例，还提供了一种在此构思下的简化地表示两种波束之间关系的方法，
就是基于测量两种波束在同方向上的辐射增益差的最大值，表征两种波束在监听/辐射方
向上的差异，具体如图6所示为通过两种波束同方向增益差的最大值表征波束间的关系示
意图，由此，不需要借助波束方向图作为主要计算方式。

[0092] 两种波束的同方向增益差可以分为两种：

[0093] 1)定向监听波束大于定向传输波束的增益差，

[0094] 2)定向传输波束大于定向监听波束的增益差。

[0095] 403、通过一致性参数确定定向监听波束能够用于确定定向传输波束所对应的信道状态。

[0096] 通过测量所有方向上两种波束的增益差，可以确定以上两个增益差的最大值，如图6中的Ymax与Xmax所示。可以看出这两个增益差最大值越小，则表示两个波束之间的相似
程度越高，对应的波束相关值也越高。

[0097] 具体地，以定向监听波束与定向传输波束完全相同的场景为基准，当两种波束方向/形状不同的时候，发射机功率回退(Ymax+Xmax)dB时，可以保证所产生的干扰不大于基
准场景下所产生的干扰强度。

[0098] 由此，能够基于监听波束与发送波束增益差的波束选择，以此时的定向监听波束的监听结果能够有效地表示出主瓣结构下的定向传输波束所对应的空间信道的状态，有利
于及时判断出信道占用状况。

[0099] 实施例五

[0100] 请参阅图7，图7为本发明实施例公开的一种基于定向监听的信道使用系统的结构示意图。如图7所示，该基于定向监听的信道使用系统可以包括：

[0101] 波束方向图确定模块1，用于获取定向传输波束方向图和定向监听波束方向图。在无线通信中，一般地，定向监听波束与定向传输波束之间关系示意图如图1所示，相对较深
色的线条代表定向监听波束，定向监听波束数量往往是少于或等于定向传输波束的数量。

[0102] 计算模块2，用于根据定向传输波束方向图和定向监听波束方向图计算一致性参数。

[0103] 判断模块3，用于判断一致性参数是否大于预置的门限阈值。根据所得到的一致性参数来确定是否大于预置的门限阈值，该门限阈值可以根据关于高频通信的人工经验设
定，也可以根据信道的通信需求进行设定，本发明不对门限阈值的具体数值进行设定。

[0104] 信道状态模块4，用于若一致性参数大于预置的门限阈值，则确定定向监听波束能够用于确定定向传输波束所对应的信道状态。若得到的一致性参数的值大于预置的门限阈
值，则表示定向监听波束和定向传输波束的两者相似程度越高，这样以此时的定向监听波
束的监听结果能够有效地表示出定向传输波束所对应的空间信道的状态，有利于及时判断
出信道占用状况。

[0105] 其中，计算模块2包括：函数单元21，用于获取定向传输波束方向图的定向传输波束方向函数和定向监听波束图的定向监听波束方向函数。

[0106] 公式单元22，用于将定向传输波束方向函数和定向监听波束方向函数代入到下式计算一致性参数：

[0107]

[0108] 其中，Coh为用于表示定向传输波束和定向监听波束的相似程度的一致性参数，为定向监听波束方向函数 为 的共轭， 为定向传输波束方向函数。

[0109] 对于上述公式的由来：由于，信道监听通常采用能量检测(ED，Energy Detection)作为判断信道状态的物理量，当监听接收的能量超过特定门限值时则判断该信道被占用，
反之则认为该信道空闲可供发送。

[0110] 当采用定向监听时，接收功率空间分布由接收信号空间功率谱与监听波束共同决定，如下式(1)所示。

[0111] . .(1)

[0112] 其中， 为接收功率空间分布， 为定向监听波束方向图所对应的定向监听波束方向函数， 为接收信号空间分布。因此总的接收功率为：

[0113] . . (2)

[0114] 当 时认为该监听波束方向上的信道当前被占用， 为能量检测门限值。

[0115] 类似地，当采用定向发送时，发送功率空间分布有发射功率与传输波束共同决定，如式(3)所示。

[0116] . (3)

[0117] 其中， 为发送功率空间分布， 为定向传输波束方向图对应的定向传输波束函数， 为发送功率信号。

[0118] 为了精简推导步骤，以下的分析可以假设上述物理量均为归一化的。若上述物理量为绝对值，则仅需乘以相应的幅度值即可。进一步地，以下分析还假设基于二维平面的角
度分布，其计算方式可以直接扩展到三维空间的角度分布。

[0119] 当定向监听波束与定向传输波束是一致的时候，定向监听波束所接收到的信号功率超过预置的门限阈值时，则表示定向传输波束对应的空间范围内信道不可用，即若此时
以定向传输波束发送信号，则会对相应的邻居节点造成显著干扰。即，只有在同时满足下式
(4)与式(5)时，才认为监听波束与传输波束是一致的。

[0120] (4)

[0121]  (5)

[0122] 其中，同时满足式(4)和式(5)可以具体表示为：当检测到存在一个辐射功率分布为的邻居节点时，仍然以定向传输波束发送功率发送信号，则对该邻居节点所造成的干扰
正比于 。综合考虑到式(1)‑(5)，则可认为，定向监听波束方向图与定向传输波束方向
图的相关性可以表示 与 的近似程度，由此，推导至本发明的主要结论性公式，如下述
式(6)所示。

[0123] (6)

[0124] 其中，Coh为用于表示定向传输波束和定向监听波束的相似程度的一致性参数，为定向监听波束方向函数 为 的共轭， 为定向传输波束方向函数。

[0125] 根据式(6)所计算的一致性参数就可以表示定向监听波束与定向传输波束之间的相似程度。

[0126] 实施例六

[0127] 请参阅图8，图8是本发明实施例公开的一种基于定向监听的信道使用装置的结构示意图。其中，图8所描述的基于定向监听的信道使用装置可以应用在无线通信系统，对于
该基于定向监听的信道使用装置的应用系统本发明实施例不做限制。如图8所示，该装置可
以包括：

[0128] 存储有可执行程序代码的存储器601；

[0129] 与存储器601耦合的处理器602；

[0130] 处理器602调用存储器601中存储的可执行程序代码，用于执行实施例一至实施例四所描述的基于定向监听的信道使用方法。

[0131] 实施例七

[0132] 本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行实施例一至实施例四所描述的基于定向监听
的信道使用方法。

[0133] 实施例八

[0134] 本发明实施例公开了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，且该计算机程序可操作来使计算机执行实施例一至
实施例四种所描述的基于定向监听的信道使用方法。

[0135] 以上所描述的实施例仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可
以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部
分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动
的情况下，即可以理解并实施。

[0136] 通过以上的实施例的具体描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，
上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，
该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器（Read‑
Only Memory，ROM）、随机存储器（Random Access Memory，RAM）、可编程只读存储器
（Programmable Read‑only Memory，PROM）、可擦除可编程只读存储器（Erasable 
Programmable Read Only  Memory，EPROM）、一次可编程只读存储器（One‑time 
Programmable  Read‑Only  Memory，OTPROM）、电子抹除式可复写只读存储器
（Electrically‑Erasable Programmable Read‑Only Memory，EEPROM）、只读光盘（Compact 
Disc Read‑Only Memory，CD‑ROM）或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够
用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。

[0137] 最后应说明的是：本发明实施例公开的一种基于定向监听的信道使用方法及系统所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可
以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替
换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的
精神和范围。