СИСТЕМА И СПОСОБЫ ОБНАРУЖЕНИЯ НАЛИЧИЯ ПЕРЕДАЮЩЕГО СИГНАЛА В КАНАЛЕ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2011 года по МПК H04B1/46 

Родственные заявки

Данная заявка имеет приоритет и связана с предварительной заявкой США серийный номер 60/865,348, поданной 10 ноября 2006 года, озаглавленной "METHOD AND APPARATUS FOR SPECTRUM SENSING FOR WIRELESS COMMUNICATION", автором которой является Stephen J. Shellhammer, и включенной в данный документ путем ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие в основном относится к связи и технологиям, относящимся к беспроводной связи. Более конкретно, настоящее раскрытие относится к системам и способам обнаружения наличия передающего сигнала в беспроводном канале связи.

Уровень техники

Беспроводные сети передачи данных широко используются для предоставления различных видов услуг, таких как голосовая связь, пакетная передача данных, трансляции, и так далее. Например, данные беспроводные сети включают в себя сети стандарта множественного доступа с кодовым разделением 2000 (CDMA2000), сети Глобальной Системы Мобильной связи (GSM), сети по стандарту широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (W-CDMA), и сети стандарта глобальной совместимости для сверхвысокочастотного доступа (WiMAX).

Каждая беспроводная сеть использует определенный радиоинтерфейс для поддержки беспроводной связи и, как правило, дополнительно реализует определенный сетевой протокол мобильной связи, поддерживающий роуминг и улучшенные услуги. Например, сети W-CDMA используют радиоинтерфейс множественного доступа с кодовым разделением (CDMA) и сетевой протокол сети радиосвязи GSM EDGE (GERAN).

Приведенные выше стандарты дистанционной передачи данных являются примерами некоторых из различных систем передачи данных, которые можно реализовать для передачи голоса и/или данных. В данных системах для использования разнообразных видов передач могут быть доступны разнообразные каналы. Устройства в данных системах могут сканировать диапазон частот данных каналов связи с целью идентификации неиспользуемого диапазона, однако некоторые виды передачи данных с использованием диапазона частот могут не обнаруживаться. По этой причине, можно получить пользу от усовершенствованных систем и способов для обнаружения наличия передающего сигнала в беспроводном канале связи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана конфигурация сети по некоторому примеру настоящих систем и способов;

на фиг.2 показана структурная схема, иллюстрирующая дополнительный пример пользовательского устройства;

на фиг.3 показана блок-схема, иллюстрирующая один пример способа для определения того, занят ли канал связи лицензированной передачей;

на фиг.3A показано блоки "средство плюс действие", относящиеся к способу, показанному на фиг.3;

на фиг.4 показан один пример процесса, иллюстрирующего преобразование сигнала первой частоты в сигнал второй частоты;

на фиг.5 показан один пример процесса, иллюстрирующего преобразование сигнала второй частоты в комплексный модулирующий сигнал;

на фиг.6 показан другой пример процесса, иллюстрирующего преобразование сигнала второй частоты в комплексный модулирующий сигнал;

на фиг.7 показан процесс, иллюстрирующий один пример вычисления усредненной периодограммы; и

на фиг.8 показаны различные компоненты, применимые в беспроводном устройстве.

Подробное описание изобретения

Способ обнаружения наличия передающего сигнала в канале диапазона беспроводной связи. Данную частоту сигнала преобразуют из первой частоты во вторую частоту. Данный сигнал со второй частотой отфильтровывают для удаления сигналов, не попадающих в диапазон второй частоты. Вычисляют усредненную периодограмму данного сигнала. Сравнивают величину усредненной периодограммы с порогом. Обнаруживают наличие передающего сигнала, если величина усредненной периодограммы превышает порог.

Также описано беспроводное устройство для обнаружения наличия передающего сигнала в канале диапазона беспроводной связи. Данное беспроводное устройство включает в себя процессор и запоминающее устройство, связанное с процессором радиоэлектронными средствами. Команды хранят в запоминающем устройстве. Частоту сигнала преобразуют из первой частоты во вторую частоту. Сигнал со второй частотой отфильтровывают для удаления сигналов, не попадающих в диапазон второй частоты. Вычисляют усредненную периодограмму сигнала. Сравнивают величину усредненной периодограммы с порогом. Обнаруживают наличие передающего сигнала, если величина усредненной периодограммы превышает порог.

Также описано устройство, выполненное с возможностью обнаруживать наличие передающего сигнала в канале диапазона беспроводной связи. Это устройство включает в себя средство для преобразования частоты сигнала из первой частоты во вторую частоту и средство для фильтрации сигнала со второй частотой для удаления сигналов, не попадающих в диапазон второй частоты. Это устройство также включает в себя средство для вычисления усредненной периодограммы сигнала. Это устройство дополнительно включает в себя средство для сравнения усредненной периодограммы с порогом и средство для обнаружения наличия передающего сигнала, если величина усредненной периодограммы превышает порог.

Также описан компьютерный программный продукт для обнаружения наличия передающего сигнала в канале диапазона беспроводной связи. Этот компьютерный программный продукт включает в себя машиночитаемый носитель, содержащий в себе команды. Эти команды включают в себя код для преобразования частоты сигнала из первой частоты во вторую частоту и кода для фильтрации сигнала со второй частотой для удаления сигналов, не попадающих в диапазон второй частоты. Эти команды также включают в себя код для вычисления усредненной периодограммы сигнала. Эти команды дополнительно включают в себя код для сравнения величины усредненной периодограммы с порогом, и код для обнаружения наличия передающего сигнала, если величина усредненной периодограммы превышает порог.

Когнитивное радио сканирует радиочастотный (RF) диапазон с целью идентификации неиспользуемых диапазонов частот в радиочастотном диапазоне. Неиспользуемые диапазоны частот можно использовать для нелицензированной беспроводной операции. Данный процесс сканирования RF диапазона для идентификации неиспользуемых диапазонов частот может называться ниже как "чувствование диапазона". В некоторых примерах неиспользуемые телевизионные (ТВ) каналы в некоторых географических областях используются для нелицензированных операций когнитивного радио. Эти неиспользуемые ТВ каналы часто упоминаются ниже как "пробелы".

Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) сформировал рабочую группу (а именно IEEE 802.22) для разработки стандарта беспроводных региональных сетей (WRAN), работающих в этих географически неиспользуемых ТВ каналах. Стандарт IEEE включает в себя технологии когнитивного радио для идентификации данных неиспользуемых ТВ каналов. Существуют несколько возможных лицензированных передач, могущих занимать ТВ канал. Некоторые примеры данных передач включают в себя аналоговое телевидение, цифровое телевидение комитета по передовым телевизионным системам (ATSC), профессиональные беспроводные микрофоны, и так далее. В некоторых примерах ТВ канал считается занятым, если лицензированная передача выше некоторого порога мощности, в противном случае, данный ТВ канал считается незанятым и, следовательно, доступным для нелицензированного беспроводного использования. Настоящие системы и способы описывают способ для идентификации ТВ каналов, которые не заняты передачами телевидения ATSC.

Когнитивное радио имеет способность сканировать диапазон и чувствовать наличие сигнала лицензированной передачи. Когнитивное радио чувствует наличие данного сигнала на низком отношении сигнал-шум (SNR). Причиной для этого является то, что когнитивное радио может находиться в позиции, где сигнал затухает, но все еще должно иметь возможность обнаруживать лицензированную передачу. Стандарт IEEE 802.22 WRAN включает в себя условия распознавания, которые заставляют сигнал передачи ATSC (далее именуемый как "сигнал ATSC") обнаруживаться на -116 dBm, что соответствует SNR примерно в -21 децибел (дБ). Таким образом, сигнал ATSC на 21 дБ слабее, чем уровень шума.

Сигнал ATSC включает в себя несколько признаков, которые когнитивное радио может использовать для обнаружения слабых сигналов ATSC. Один из данных признаков включает в себя синусоидальный управляющий сигнал. Этот управляющий сигнал на 11,3 дБ слабее, чем часть сигнала ATSC, содержащая данные. Предшествующие системы и способы рекомендовали фильтровать частоту управляющего сигнала 10 килогерцовым фильтром и затем использовать мощность результирующего сигнала для обнаружения наличия сигнала ATSC, однако, подобный подход не соответствует приведенным выше условиям распознавания стандарта IEEE 802.22. Настоящие системы и способы описывают способ для определения того, какие ТВ каналы заняты лицензированной передачей, такой как передача ATSC, где данная SNR даже ниже чем SNR -21 дБ как обусловлено рабочей группой IEE 802.22.

На фиг.1 показана сетевая конфигурация 100 по некоторому примеру настоящих систем и способов. Данная конфигурация 100 включает в себя множество базовых станций 100, 112, 114, 116, 118 и множество пользовательских устройств 108A-108K. Эти пользовательские устройства 108A-108K могут быть устройствами когнитивного радио, беспроводными устройствами, мобильными станциями, и так далее. Конфигурация 100 также включает в себя множество областей 150, 152, 154, 156, 158 обслуживания. Первая область 150 обслуживания включает в себя первую базовую станцию 110 и множество пользовательских устройств 108A-108K. Первая область 150 обслуживания может перекрываться второй областью 152 обслуживания, третьей областью 154 обслуживания, четвертой областью 156 обслуживания и пятой областью 158 обслуживания. Как показано, некоторые пользовательские устройства могут находиться в области обслуживания, перекрытой различными областями обслуживания.

Множество базовых станций 110, 112, 114, 116, 118 могут предоставлять услуги пользовательским устройствам, расположенным в своей соответствующей области обслуживания. Например, первая базовая станция 110 может предоставлять услуги и выполнять обмен данными с пользовательскими устройствами, находящимися в первой области 150 обслуживания. Каждое из множества пользовательских устройств 108A - 108K может сканировать диапазоны частот, используемые одной или несколькими базовыми станциями 110, 112, 114, 116, 118, а также частоты, используемые другими пользовательскими устройствами. Пользовательское устройство, находящееся в области перекрытия между двумя областями обслуживания, может сканировать диапазон частот, используемый каждой из базовых станций, предоставляющих услуги в области перекрытия. Каждое из пользовательских устройств также может чувствовать, занят ли канал лицензированной передачей. Например, каждое пользовательское устройство может чувствовать, занят ли в настоящий момент ТВ канал лицензированной передачей стандарта ATSC. Незанятые каналы могут использоваться пользовательскими устройствами 108A-108K для нелицензированных беспроводных операций.

В одном примере сигнал ATSC занимает ТВ канал с частотой 6 мегагерц (МГц). ТВ каналы могут располагаться от 54 МГц в нижнем диапазоне сверхвысоких (VHF) частот до 698 МГц в ультравысоком (UHF) диапазоне частот. Перед преобразованием модулирующего сигнала ATSC в радиочастотный (RF) сигнал и передачей данного сигнала, в данный сигнал можно вставить синусоидальный управляющий сигнал. Частоту управляющего сигнала можно задать относительно нижней границы диапазона используемого ТВ канала. Могут быть несколько различных управляющих частот, которые можно использовать. В одном примере точная управляющая частота определяется внешними условиями. Например, точную управляющую частоту можно определить на основании других ТВ сигналов, наличествующих в данной географической области. Две возможных управляющих частоты могут быть нижеследующими:

    Управляющие частоты ATSC   309440,559±Гц   328843,6±Гц  

На фиг.2 показана структурная схема, иллюстрирующая дополнительный пример пользовательского устройства 208. Пользовательское устройство 208 может быть когнитивным радио, беспроводной станцией, абонентским оборудованием (UE), и так далее. Частотный преобразователь 202 может преобразовывать принятый RF сигнал в сигнал промежуточной частоты (IF) путем микширования принятого RF сигнала синусоидальным гетеродином. Управляющая частота принятого сигнала после преобразования в IF, по отношению к нижней границе диапазона 6 МГц IF диапазона совпадает с величиной, использованной в передаче, однако, любая ошибка в частоте гетеродина (LO) приемника может привести к неизвестному сдвигу в данной управляющей частоте. Если гетеродин точен в пределах ±δ частей на миллион (ppm), а частота LO является ѓ₀, то ошибку частоты LO можно задать следующим образом:

Уравнение 1

Частота ѓ₀ LO может являться разницей между RF частотой и IF частотой. Для сигнала ATSC, частота ѓ₀ LO может быть менее чем 700 МГц. Таким образом, в наихудшем случае ошибка частоты LO может быть следующей:

Уравнение 2

В результате ошибки частоты гетеродина, управляющая частота ѓ_p, в диапазоне IF (и, впоследствии, в основном диапазоне) варьируется между нижеследующими значениями:

Уравнение 3

Для высокоточного LO с точностью, равной 2 ppm (), управляющая частота, , варьируется между следующими значениями:

Уравнение 4

Следовательно, погрешность управляющей частоты в диапазоне IF приблизительно равняется:

Уравнение 5

Частота управляющего сигнала, встроенного в сигнал ATSC, должна быть частотой, которая включает в себя диапазон частот, больший, чем погрешность управляющей частоты, предоставленная в Уравнении 5.

Для фильтрования любых внеполосных сигналов из сигнала преобразованной частоты можно использовать фильтр 204 сигналов. В одном примере преобразователь 206 сигнала преобразует данный IF сигнал в комплексный сигнал. Получившийся комплексный сигнал можно отфильтровать фильтром 204 сигнала, что бы уловить управляющий сигнал ATSC. Для генерации усредненной периодограммы можно использовать генератор 208 периодограммы. Оценщик 210 спектральной мощности может оценивать спектральную мощность данного комплексного сигнала, используя усредненную периодограмму. Компаратор 212 критерия значимости может сравнивать величину усредненной периодограммы с заданным порогом. Если величина данной усредненной периодограммы превысит порог, то можно установить, что в определенном ТВ канале присутствует сигнал ATSC. Другими словами, можно установить, что определенный ТВ канал уже занят лицензированной передачей.

На фиг.3 показана блок-схема, иллюстрирующая один пример способа 300 для определения того, занят ли канал связи лицензированной передачей. В одном примере, данный канал является ТВ каналам, а данная лицензированная передача является передачей ATSC. Частоту сигнала можно преобразовать 302 из первой частоты во вторую частоту. Например, сигнал RF можно преобразовать в сигнал IF. Данный сигнал можно преобразовать 302, используя гетеродин (LO) и частотный преобразователь RF. Данный сигнал на второй частоте можно отфильтровать 304. В одном примере сигнал IF отфильтровывают 304 для удаления внеполосных сигналов. Данный сигнал на второй частоте можно преобразовать 306 в комплексный модулирующий сигнал. Комплексный модулирующий сигнал также можно отфильтровать. В одном примере вычисляют 308 усредненную периодограмму комплексного модулирующего сигнала. Дополнительно, на основании усредненной периодограммы, также вычисляют спектральную мощность комплексного модулирующего сигнала. Усредненную периодограмму можно сравнить 310 с порогом. Результат сравнения 310 определяет, занят или не занят данный канал лицензированной передачей.

Способ на фиг.3, описанный выше, можно выполнить различным аппаратным и/или программным компонентом(ами) и/или модулем(ями) соответствующими блокам "средство плюс действие", показанным на фиг.3A. Другими словами, блоки с 302A по 310A, показанные на фиг.3A соответствуют "средство плюс действие" блокам с 302 по 310, показанным на фиг.3.

На фиг.4 показан один пример процесса 400, иллюстрирующего преобразование сигнала 402 в сигнал 410 второй частоты. Сигнал 402 первой частоты может быть сигналом RF и подается на частотный преобразователь 406 (например, частотный преобразователь RF). Данный сигнал 402 первой частоты можно смешать с синусоидальным сигналом, предоставленным гетеродином 408. Данный сигнал может быть , где частота, , гетеродина 408, является разницей между первой частотой и второй частотой (то есть RF и IF). Для производства сигнала 410 второй частоты нефильтрованный сигнал второй частоты можно отфильтровать фильтром 404 сигнала. Фильтр 404 сигнала может быть 6 МГц полосовым фильтром IF, который отфильтровывает любые внеполосные сигналы.

На фиг.5 показан один пример процесса 500, иллюстрирующего преобразование сигнала 510 второй частоты в комплексные модулирующие сигналы 514, 516. Данный процесс 500 может осуществлять низкое голосовое аналогово-цифровое преобразование (АЦП) и аналоговую фильтрацию. Сигнал 510 второй частоты можно послать первому частотному преобразователю 506A для соединения с синусоидальным сигналом первого гетеродина 508A. Данный синусоидальный сигнал от первого гетеродина может быть . Сигнал 510 второй частоты также можно послать второму частотному преобразователю 506B для соединения с синусоидальным сигналом второго гетеродина 508B. Данный синусоидальный сигнал от первого гетеродина может быть .

Ниже предоставлен один пример процесса для определения частоты . В одном примере, данная серединная частота между двумя возможными управляющими частотами ATSC (показано выше в таблице) преобразована в частоту сигнала постоянного тока (DC). Сигнал DC имеет частоту . Данная серединная частота между двумя управляющими частотами ATSC определяется следующим образом:

Уравнение 6

Можно определить IF частоту . Одним примером данной IF частоты может быть частота 5,38 МГц, однако, можно определить другую IF частоту. Как было сказано выше, управляющая частота ATSC привязывается к нижней границе диапазона 6 МГц ТВ канала. На основании серединной частоты, вычисленной в Уравнении 6 и данной IF частоты , частота гетеродинов 508A, 508B для преобразования из IF сигнала в комплексный модулирующий сигнал определяется следующим образом:

Уравнение 7

Нефильтрованный смешанный сигнал фильтруется аналоговыми фильтрами 504A, 504B сигнала с низкочастотным фильтром, имеющим полосу пропускания, достаточно широкую для захвата управляющего сигнала ATSC. Полоса пропускания низкочастотного аналогового фильтра может ниже именоваться как "BW". В одном примере данная фактическая BW выбирается шире, чем погрешность управляющей частоты, описанная выше в Уравнении 5. Отфильтрованный комплексный модулирующий сигнал можно упростить аналогово-цифровыми преобразователями (АЦП) 512A, 512B с частотой дискретизации, по меньшей мере, BW Гц. В некоторых примерах, частота дискретизации больше чем BW. Выводом процесса 500 могут быть синфазный компонент комплексного сигнала 514 и квадратурный компонент комплексного сигнала 516.

На фиг.6 показан другой пример процесса 600, иллюстрирующего преобразование сигнала 610 второй частоты в комплексные модулирующие сигналы 620, 622. В отличие от процесса 500, описанного на фиг.5, данный процесс 600, показанный на фиг.6, может осуществлять высокоскоростное АЦП и цифровую фильтрацию. Процесс 600 можно использовать, когда осуществляется высокоскоростное аналогово-цифровое преобразование для восприятия других основных сигналов, поскольку ту же самую схему можно использовать для восприятия лицензированных передач (например, передач ATSC).

Сигнал 610 второй частоты можно подать на первый частотный преобразователь 606A для соединения с синусоидальным сигналом первого гетеродина 608A. Синусоидальный сигнал гетеродина 608А может включать в себя . Сигнал 610 второй частоты также можно послать на второй частотный преобразователь 606B для соединения с синусоидальным сигналом второго гетеродина 608B. Синусоидальный сигнал второго гетеродина 608B можно задать как . Сигнал 610 второй частоты можно преобразовать в комплексный аналоговый модулирующий сигнал, при 6 МГц сигнале ATSC со средним значением DC. Следовательно, частота , первого и второго гетеродинов 608A, 608B, может равняться IF частоте, как предусмотрено нижеследующим:

Уравнение 8

Смешанный, нефильтрованный сигнал можно послать на аналоговые фильтры 604A, 604B сигнала для фильтрации низкочастотным фильтром и дискретизации посредством АЦП 612А, 612B с частотой дискретизации, , равной, по меньшей мере, 6 МГц. Данные комплексные сигналы 614, 616 можно частотно перевести цифровым способом, чтобы привести к DC серединную частоту между возможными управляющими частотами ATSC.

Синфазный компонент комплексного сигнала 614 посылают на первый частотный преобразователь 606C для соединения с синусоидальным сигналом третьего гетеродина 608C. Данный синусоидальный сигнал третьего гетеродина 608С можно задать как . Квадратурный компонент комплексного сигнала 614 посылают на второй частотный преобразователь 606D для соединения с синусоидальным сигналом четвертого гетеродина 608D. Данный синусоидальный сигнал четвертого гетеродина 608D можно задать как . Данную частоту, , третьего гетеродина 608C и четвертого гетеродина 608D для перевода частоты цифровым способом, который переводит данную серединную частоту между возможными управляющими частотами ATSC можно задать следующим образом:

Уравнение 9

Поскольку данный перевод частоты выполняется в цифровом представлении, аналоговая частота переводится в цифровое представление путем деления на частоту дискретизации .

Аналогово-отфильтрованный сигнал посылают в первую фазу 620A прореживания и вторую фазу 620B прореживания. Фазы 620A, 620B прореживания включают в себя цифровые фильтры 604C, 604D сигнала, которые фильтруют аналогово-отфильтрованный сигнал низкочастотным фильтром, чья полоса пропускания равна BW. Полосу пропускания цифрового фильтра сигнала можно именовать DBW. Данная BW может быть достаточной для захвата управляющего сигнала ATSC, даже с погрешностью управляющей частоты, приведенной в Уравнении 5. DBW цифровых фильтров 604C, 604D сигнала может равняться BW, деленной на частоту дискретизации .

Сигнал, отфильтрованный цифровым способом, можно послать на субдискретизаторы 618A, 618B, которые субдискретизируют данный сигнал со следующей частотой:

Уравнение 10

В некоторых примерах, частота дискретизации равна 6 МГц и DWB данных цифровых фильтров 604C, 604D приблизительно равно 25 КГц. Таким образом, частота субдискретизации является приблизительно делителем 240. Как отмечалось ранее, низкочастотное фильтрование цифровыми фильтрами 604C, 604D и субдискретизацию данного сигнала можно назвать прореживанием. Выводы 620, 622 первой и второй фаз 620A, 620B прореживания могут быть цифровыми комплексными модулирующими сигналами 620, 622.

На фиг.7 показан процесс, иллюстрирующий один пример вычисления усредненной периодограммы 712. Цифровой комплексный модулирующий сигнал 724 можно подать на последовательно-параллельный преобразователь 702. В одном примере периодограмма цифрового комплексного модулирующего сигнала задается следующим образом:

Уравнение 11

Аргумент данного суммирования может быть дискретным преобразованием Фурье (ДПФ), что можно реализовать компонентом 704 быстрого преобразования Фурье, который использует быстрое преобразование Фурье (БПФ). Компонент 706 абсолютной величины предоставляет абсолютную величину БПФ, и каждый вывод данного БПФ возводится в квадрат. Суммирующий компонент суммирует вместе импульсы, полученные из сигнала 724. Циклический компонент 710 получает дополнительные импульсы из сигнала 724, пока не будет достигнуто заданное число импульсов. Например, модулирующий сигнал 724 наблюдается на протяжении нескольких отрезков времени. В каждый отрезок времени получают импульсов. В некотором примере используется отрезков времени. Данные отрезков времени не обязательно должны быть смежными во времени. Например, данные отрезки времени могут происходить периодически.

В некоторых примерах сетевые передачи прекращают в период времени восприятия для того, чтобы самым лучшим образом наблюдать за диапазоном в период времени восприятия. Время восприятия с прекращением сетевой передачи может быть ниже названо, как "время молчания". Поскольку интервалы восприятия не обязательно должны быть непрерывными во времени, можно разделить их так, что бы общее время молчания было подразделено на серию более коротких времен молчания. Поскольку сетевая передача прекращается в период времени молчания, может быть предпочтительным минимизировать длительность каждого из интервалов восприятия. Это может вызвать меньшее воздействие на латентность сети связи. Например, если данная сеть связи использует регулярную структуру кадров, то тогда время восприятия можно подразделить на интервалов восприятия. Каждый интервал восприятия может иметь длину в один кадр, и каждый интервал восприятия можно разделить несколькими кадрами. В одном примере воздействие времени молчания на латентность сети связи происходит на протяжении единственного кадра.

Можно вычислять периодограмму для каждого интервала восприятия. Таким образом, в соответствии с приведенным выше примером получено периодограмм, по одной от каждого интервала восприятия. Системы и способы, существующие в настоящее время, могут использовать усредненную периодограмму 712. Данная усредненная периодограмма 712 может являться суммой каждой из индивидуальных периодограмм от каждого из интервалов восприятия, деленным на число интервалов восприятия. Данное суммирование можно выполнить суммирующим компонентом 708. Пример усредненной периодограммы предоставлен следующим образом:

Уравнение 12

В Уравнении 12, может являться периодограммой -ного интервала восприятия при угловой частоте . Если постоянно, то в делении на нет необходимости. Можно масштабировать на порог, с которым сравнивается усредненная периодограмма 712. Устранение деления на упрощает сложность систем и способов, существующих в настоящее время.

После вычисления периодограммы для каждого интервала времени наибольшую величину усредненной периодограммы можно выбрать в качестве критерия значимости. Данный критерий значимости можно предоставить следующим образом:

Уравнение 13

Решение о том, присутствует ли сигнал ATSC в ТВ канале, определяется тем, превышает ли критерий значимости из Уравнения 13 заданный порог. Это решение можно выразить, следующим образом:

Уравнение 14

Если критерий значимости превышает порог , можно выбрать решение , значащее, что в данном ТВ канале присутствует сигнал ATSC. С другой стороны, если критерий значимости не превышает порог, можно выбрать решение , значащее, что в данном ТВ канале сигнал ATSC не присутствует.

В другом примере можно сделать окончательную проверку, чтобы убедиться в том, что критерий значимости не превышает порог из-за помех от другого беспроводного устройства. В дополнении к сравнению критерия значимости с заранее заданным порогом , можно рассчитать второй порог, являющийся функцией заданной величины. Если критерий значимости не превосходит этот второй порог, можно решить, было ли решение, использующее порог , сделано из-за ложного обнаружения.

В одном примере величин усредненных периодограмм 712 можно обозначить как вектор , чьи данные задаются нижеследующим:

Уравнение 15

С целью выбора второго порога, зависящего от заданной величины, можно обнулить одну или несколько из величин около частоты максимальной величины из величин. Указатель вектора , дающего максимальную величину из величин, можно обозначить как . Данный указатель также может быть критерием значимости, таким что:

Уравнение 16

В одном примере величины рядом с указателем можно обнулить. Новый вектор можно задать следующим образом:

Уравнение 17

Другими словами, обнуляются величин данных периодограмм, сосредоточенных там, где находится максимальная величина данных периодограмм. Этот второй порог, зависящий от заданной величины, может являться масштабированным вариантом максимальной величины из величин данных периодограмм, которые не были обнулены. Этот второй порог можно представить следующим образом:

Уравнение 18

В одном примере величина выбирается с целью сделать поправку между частотой ложных тревог и вероятностью обнаружения. При реализации данных двух порогов решение, что в данном ТВ канале присутствует сигнал ATSC, происходит, когда данный критерий значимости превышает наибольшее из данных двух порогов и .

На фиг.8 показаны различные компоненты, которые можно использовать в беспроводном устройстве 802. Беспроводное устройство 802 является примером устройства, которое можно выполнить с возможностью реализации различных способов, описанных в настоящем документе. Данное беспроводное устройство 802 может являться базовой станцией 110, 112, 114, 116, 118 или пользовательским устройством 108A-108K.

Беспроводное устройство 802 может включать в себя процессор 804, управляющий работой беспроводного устройства 802. Процессор 804 так же может называться центральным процессором (CPU). Запоминающее устройство 806, могущее включать в себя как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), так и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), предоставляет процессору 804 команды и данные. Часть запоминающего устройства 806 также может включать в себя энергонезависимое оперативное запоминающее устройство (NVRAM). Процессор 804 обычно выполняет логические и арифметические действия на основании программных команд, хранящихся в запоминающем устройстве 806. Команды в запоминающем устройстве 806 могут являться выполнимой программой для реализации способов, описанных в настоящем документе.

Беспроводное устройство 802 также может включать в себя корпус 808, который может включать в себя передатчик 810 и приемник 812 для обеспечения передачи и приема данных между беспроводным устройством 802 и удаленным пунктом. Передатчик 810 и приемник 812 можно объединить в приемопередатчик 814. Антенну 816 можно прикрепить к корпусу 808 и электрически соединить с приемопередатчиком 814. Беспроводное устройство может также включать в себя (не показано) несколько передатчиков, несколько приемников, несколько приемопередатчиков и/или несколько антенн.

Беспроводное устройство 802 также может включать в себя детектор 818 сигналов, который можно использовать для обнаружения и измерения уровня сигналов, принятых приемопередатчиком 814. Детектор 818 сигналов может обнаруживать такие сигналы как общая энергия, управляющая энергия чипов псевдошума (PN), спектральная плотность мощности, и другие сигналы. Беспроводное устройство 802 также может включать в себя процессор 820 цифровой обработки сигнала (DSP) для использования в обработке сигналов.

Различные компоненты беспроводного устройства 802 можно соединить вместе шинной системой 822, которая может включать в себя шину питания, шину управляющего сигнала, и шину сигнала состояния, в дополнении к шине данных. Однако, для ясности, данные различные шины показаны на фиг.8 как шинная система 822.

Для целей настоящего документа термин "определение" (и его грамматические варианты) используется в чрезвычайно широком значении. Термин "определение" заключает в себя широкое множество действий, и таким образом, "определение" может включать в себя расчет, вычисление, обработку, получение, исследование, поиск (например, поиск в таблице, базе данных или другой структуре данных), определение, и тому подобное. Также, "определение" может включать в себя прием (например, прием информации, вызов (например, вызов данных в запоминающем устройстве) и тому подобное. Также, "определение" может включать в себя разрешение, отбор, выбор, установление и тому подобное.

Информация и сигналы можно представить, используя любые из множества различных технологий и технических приемов. Например, данные, операторы, команды, информация, сигналы и тому подобное, могущие упоминаться на протяжении вышеприведенного описания, можно представить посредством напряжений, токов, электромагнитных волн, магнитных полей или частиц, оптических полей или частиц или любого их сочетания.

Различные наглядные логические блоки, модули и соединения, описанные применительно к настоящему раскрытию, можно реализовать или выполнить универсальным процессором, процессором цифровой обработки сигнала (DSP), специализированной интегральной микросхемой (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицей сигнала (FPGA) или другим программируемым логическим устройством, интегральной схемой на дискретных элементах или транзисторной логической схемой, отдельным элементом аппаратного обеспечения или любым их сочетанием. Универсальный процессор может являться микропроцессором, но в качестве альтернативы, данный процессор может являться любым процессором, доступным для приобретения, управляющим устройством, микропроцессорным управляющим устройством или машиной состояний. Процессор также можно реализовать в виде сочетания вычислительных устройств, например сочетания DSP и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного или нескольких микропроцессоров в сочетании с ядром DSP или любой другой подобной конфигурации.

Этапы способа или алгоритма, описанного применительно к настоящему раскрытию, можно осуществить напрямую в аппаратном обеспечении, в программном модуле, исполняемом процессором или сочетанием данных двух вариантов. Программный модуль можно постоянно хранить на любом виде носителей информации, известном в данной области техники. Некоторые примеры носителей информации, которые можно использовать, включают в себя оперативное запоминающее устройство, флэш-память, постоянное запоминающее устройство, стираемую программируемую постоянную память, электронно-стираемую программируемую постоянную память, регистры, жесткий магнитный диск, съемный диск, CD-ROM и так далее. Программный модуль может состоять из одной команды, или нескольких команд, и может быть разделен по нескольким различным сегментам программы, среди различных программ и по различным носителям информации. Носитель информации можно подключить к процессору так, что данный процессор может читать информацию с данного носителя информации и записывать информацию на него. В качестве альтернативы данный носитель информации может быть неотъемлемой частью данного процессора.

Способы, раскрытые в настоящем документе, включают в себя один или больше этапов или действий для выполнения описанного способа. Этапы и/или действия способа можно менять друг с другом, не покидая объема формулы изобретения. Другими словами, если не задан определенный порядок этапов или действий, данный порядок и/или использование определенных этапов и/или действий можно изменить, не покидая объем формулы изобретения.

Данные описанные функции можно реализовать в аппаратном обеспечении, программном обеспечении, аппаратно-программном обеспечении или в любом их сочетании. При реализации в программном обеспечении данные функции можно хранить как одну или несколько команд на машиночитаемом носителе. Носитель информации может быть любым доступным носителем, к которому может обратиться компьютер. С целью примера, а не ограничения, подобный машиночитаемый носитель может быть выполнен в виде ОЗУ, ПЗУ, EEPROM, CD-ROM или другого накопителя на оптических дисках, накопителя на магнитных дисках или другим магнитным запоминающим устройством, или любым другим носителем, который можно использовать для переноса или хранения желаемого программного кода в виде команд или структур данных, и к которому может обратиться компьютер. Для целей настоящего документа диск и дисковый накопитель включают в себя компакт-диск (CD), лазерный диск, оптический диск, универсальный цифровой диск (DVD), накопитель на гибких магнитных дисках, и Blu-ray^® диск, причем дисковые накопители, обычно воспроизводят данные магнитным способом, в то время как диски воспроизводят данные оптически с помощью лазеров.

Программное обеспечение или команды также можно передать посредством среды передачи. Например, если данное программное обеспечение передается с веб-узла, сервера или другого удаленного источника с использованием коаксиального кабеля, оптоволоконного кабеля, витой пары, цифровой абонентской линии (DSL), или беспроводных технологий, таких как инфракрасные, радио- и микроволновые, то тогда данный коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, витая пара, DSL, или беспроводная технология, например, инфракрасная, радио- или микроволновая, входят в определение среды передачи.

Само собой разумеется, что данная формула изобретения не ограничивается точной конфигурацией и компонентами, описанными выше. Можно сделать различные поправки, изменения и перемены в данной компоновке, действии и деталях данных способов и устройств, описанных выше, не покидая объема данной формулы изобретения.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для обнаружения наличия передающего сигнала в канале диапазона беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении точности обнаружения наличия передающего сигнала в беспроводном канале связи. Для этого частоту сигнала преобразуют из первой частоты во вторую частоту. Сигнал второй частоты фильтруют для удаления сигналов, не попадающих в полосу пропускания второй частоты. Вычисляют усредненную периодограмму данного сигнала. Величину усредненной периодограммы сравнивают с порогом. Наличие передающего сигнала обнаружено, если величина усредненной периодограммы превышает порог. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

1. Способ обнаружения наличия передающего сигнала в канале диапазона беспроводной связи, содержащий:
преобразование частоты сигнала из первой частоты во вторую частоту;
фильтрацию сигнала второй частоты для удаления сигналов, не попадающих в полосу пропускания второй частоты;
преобразование сигнала второй частоты в комплексный модулирующий сигнал;
вычисление усредненной периодограммы комплексного модулирующего сигнала;
сравнение величины усредненной периодограммы с порогом и
принятие решения о том, присутствует ли передающий сигнал, на основании того, превышает ли величина усредненной периодограммы порог.

2. Способ по п.1, в котором вычисление усредненной периодограммы включает вычисление множества периодограмм, по одной периодограмме для каждого из множества прерывающихся интервалов восприятия.

3. Способ по п.2, дополнительно содержащий сравнение наибольшей величины усредненной периодограммы с порогом.

4. Способ по п.1, в котором частота сигнала является радиочастотой.

5. Способ по п.1, дополнительно содержащий оценку спектра мощности комплексного модулирующего сигнала, используя усредненную периодограмму.

6. Способ по п.1, в котором принятие решение о том, присутствует ли передающий сигнал, приводит к первому решению, в котором порог является первым порогом, и дополнительно содержащий:
сравнение величины усредненной периодограммы со вторым порогом, при этом второй порог зависит от данных; и принятие решения о том, было ли первое решение, использующее первый порог, сделано из-за ложного обнаружения, на основании того, превышает ли значение усредненной периодограммы второй порог.

7. Способ по п.6, дополнительно содержащий обнаружение наличия передающего сигнала, если величина усредненной периодограммы превышает первый порог и второй порог.

8. Способ по п.1, в котором канал диапазона беспроводной связи является телевизионным (ТВ) каналом.

9. Способ по п.1, в котором обнаружение наличия передающего сигнала реализовано посредством устройства когнитивного радио.

10. Способ по п.1, в котором передающий сигнал является сигналом телевидения комитета по передовым телевизионным системам (ATSC).

11. Беспроводное устройство для обнаружения наличия передающего сигнала в канале диапазона беспроводной связи, содержащее:
процессор; запоминающее устройство, связанное с процессором электронными средствами; и команды, хранящиеся в запоминающем устройстве, при этом данные команды исполняются для:
преобразования частоты сигнала из первой частоты во вторую частоту;
фильтрации сигнала второй частоты для удаления сигналов, не попадающих в полосу пропускания второй частоты;
преобразования сигнала второй частоты в комплексный модулирующий сигнал;
вычисления усредненной периодограммы комплексного модулирующего сигнала;
сравнения величины усредненной периодограммы с порогом и
принятия решения о том, присутствует ли передающий сигнал, на основании того, превышает ли величина усредненной периодограммы порог.

12. Беспроводное устройство по п.11, в котором беспроводное устройство является телефонной трубкой.

13. Беспроводное устройство по п.11, в котором беспроводное устройство является базовой станцией.

14. Беспроводное устройство по п.11, в котором команды дополнительно исполняются для определения наибольшей величины усредненной периодограммы.

15. Беспроводное устройство по п.14, в котором команды дополнительно исполняются для сравнения наибольшей величины усредненной периодограммы с порогом.

16. Беспроводное устройство по п.11, в котором частота сигнала является радиочастотой.

17. Беспроводное устройство по п.11, в котором команды дополнительно исполняются для оценки спектра мощности комплексного модулирующего сигнала, используя усредненную периодограмму.

18. Беспроводное устройство по п.11, в котором передающий сигнал является сигналом телевидения комитета по передовым телевизионным системам (ATSC).

19. Устройство, выполненное с возможностью обнаружения наличия передающего сигнала в канале диапазона беспроводной связи, содержащее:
средство для преобразования частоты сигнала из первой частоты во вторую частоту;
средство для фильтрации сигнала второй частоты для удаления сигналов, которые не попадают в полосу пропускания второй частоты;
средство для преобразования сигнала второй частоты в комплексный модулирующий сигнал;
средство для вычисления усредненной периодограммы комплексного модулирующего сигнала;
средство для сравнения величины усредненной периодограммы с порогом и средство для принятия решения о том, присутствует ли передающий сигнал, на основании того, превышает ли величина усредненной периодограммы порог.

20. Машиночитаемый носитель для обнаружения наличия передающего сигнала в канале диапазона беспроводной связи, содержащий:
код для преобразования частоты сигнала из первой частоты во вторую частоту;
код для фильтрации сигнала второй частоты для удаления сигналов, которые не попадают в полосу пропускания второй частоты;
код для преобразования сигнала второй частоты в комплексный модулирующий сигнал;
код для вычисления усредненной периодограммы комплексного модулирующего сигнала; код для сравнения величины усредненной периодограммы с порогом и код для принятия решения о том, присутствует ли передающий сигнал, на основании того, превышает ли величина усредненной периодограммы порог.