СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ И РЕЖИМА РАБОТЫ Российский патент 2013 года по МПК H04B1/40 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение в целом относится к области устройств беспроводной связи с возможностями беспроводной связи и, более конкретно, к технологии, использующей рекурсивную дискретизацию и сужение для определения наличия полосы частот и режима работы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для того чтобы определить наличие полосы частот и режим работы для устройства беспроводной связи, когда устройство способно работать во множестве полос частот и режимов, для узла беспроводного приемника требуется выполнить большой объем обработки и большое количество энергии, чтобы последовательно просканировать все множество полос и режимов. Для устройств беспроводной связи, способных работать в нескольких режимах и в нескольких полосах, может потребоваться поиск четырех или более режимов, распределенных в спектре большем, чем несколько ГГц. Например, полосы частот работы, покрывающие от 800 МГц до 6 ГГц, могут содержать режимы работы CDMA, iDEN, GSM, WCDMA, WiFi, WiMAX и LTE. Следование традиционному последовательному подходу сканирования сигнала для одного режима по одной или нескольким полосам частот, и далее для второго режима по одной или нескольким полосам частот, является медленным и энергоемким подходом. Таким образом, существует необходимость в новых способах сканирования для устройства беспроводной связи, способного работать в нескольких режимах и в нескольких полосах, которые могут уменьшить количество времени и энергии, которые требуются для определения полосы частот и режима работы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопровождающие чертежи, на которых одинаковые номера ссылаются на одинаковые или функционально схожие элементы на всех отдельных изображениях, совместно с подробным описанием осуществления изобретения, представленным ниже, включены в описание изобретения, и составляют его часть и предназначены для дополнительной иллюстрации вариантов осуществления изобретения, которые включают в себя все описываемое в заявке изобретение, и объясняют различные принципы и преимущества этих вариантов осуществления.

Фиг.1 представляет собой блок-схему устройства беспроводной связи, использующего рекурсивную дискретизацию и сужение согласно некоторым вариантам осуществления.

Фиг.2 представляет собой блок-схему последовательности операций способа определения полосы частот или частотного канала и режима работы для устройства беспроводной связи согласно некоторым вариантам осуществления.

Фиг.3 представляет собой пример характеристик частотной области и характеристик временной области, соответствующих полосам частот и режимам работы согласно некоторым вариантам осуществления.

Специалисты в данной области техники поймут, что элементы на чертежах проиллюстрированы для простоты и ясности, и не обязательно описаны в реальном масштабе. Например, размеры некоторых элементов на чертежах могут быть преувеличены относительно других элементов, чтобы улучшить понимание вариантов осуществления настоящего изобретения.

На чертежах компоненты устройства и способа при необходимости представлены общепринятыми символами, показывая только те характерные детали, которые относятся к пониманию вариантов осуществления настоящего изобретения так, чтобы не затруднять описание подробностями, которые очевидны специалистам в данной области техники на основании представленного в настоящем документе описания.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Многорежимное устройство беспроводной связи дискретизирует в пределах части его спектра частот работы, перекрывая одну или несколько его полос частот работы при первой частоте дискретизации выборок, ниже частоты дискретизации Найквиста, создавая первый набор дискретных выборок сигнала, которые содержат энергию, находящуюся в соответствующей части спектра частот работы. Затем устройство беспроводной связи сравнивает, по меньшей мере, один из графиков энергии первого набора дискретных выборок сигнала (например, график зависимости энергии от времени или график зависимости энергии от частоты) с, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристикой для нахождения приближенного совпадения. Когда найдено одно или несколько приближенных совпадений, приемник сужает широкий спектр частот до уменьшенного набора полосы(полос) частот, который соответствует совпадающей специфичной для протокола характеристике(ам). Затем устройство беспроводной связи дискретизирует уменьшенный набор полосы(полос) частот при той же или второй частоте дискретизации, для создания второго набора дискретных выборок сигнала для полосы(полос) частот, и сравнивает, по меньшей мере, один из графиков энергии второго набора дискретных выборок сигнала с соответствующей специфичной для протокола характеристикой. Этот процесс можно повторять для продолжения сужения сканируемого спектра частот или для достижения особого частотного канала в полосе частот. Посредством рекурсивной дискретизации и уменьшения большого спектра частот до уменьшенного набора полос частот, которые совпадают с сохраненными специфичными для протокола характеристиками, многорежимное устройство беспроводной связи может быстро найти полосу частот или частотный канал работы, в то же время, потребляя меньше энергии.

Фиг.1 представляет собой блок-схему устройства беспроводной связи 100, использующего рекурсивную дискретизацию и сужение согласно некоторым вариантам осуществления. Устройство беспроводной связи содержит процессор 150, антенну 102, приемник 160 для приема сигналов через антенну 102 и память 190. Память 190 используется для хранения. Память 190 содержит память 114 характеристик для хранения специфичных для протокола характеристик для режимов работы устройства, что будет детально описано в сочетании с фиг.3. Антенна 102 принимает и передает сигналы беспроводной связи. Процессор 150 и память 190 соединены с приемником 160.

Приемник 160 устройства 100 беспроводной связи содержит фильтр 104 переменного входа, контроллер 107 фильтра переменного входа, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 106, контроллер 116 АЦП, модуль 108 обработки сигнала и компаратор 112 характеристик. Приемник 160 соединен на своем входе с антенной 102 и соединен на своем выходе с процессором 150. Фильтр 104 переменного входа может содержать некоторое количество полосовых фильтров, покрывающих предопределенные полосы частот работы, перестраиваемый полосовой фильтр, перестраиваемый понижающий преобразователь и фильтр нижних частот, настраиваемую антенну или комбинацию одного или более из перечисленного. Фильтр 104 переменного входа также может содержать переключатель или дуплексер, позволяющий соединить передатчик с антенной 102. При работе устройства приемник 106 находит рабочую полосу частот. Это помогает уменьшить количество времени и энергии, потребляемой в устройстве беспроводной связи для нахождения рабочей полосы частот или рабочего канала посредством рекурсивного сужения входной полосы частот до тех пор, пока не будет определена рабочая полоса частот или рабочий канал.

Фильтр 104 переменного входа потенциально в качестве входного сигнала получает полный рабочий спектр 105 частот. В зависимости от входа 115 от процессора 150, контроллер 107 фильтра переменного входа регулирует диапазон(ы) частот для фильтра 104 переменного входа в пределах полного рабочего спектра 105 частот для его уменьшения, чтобы получить входную полосу 110 частот. АЦП 106 получает входную полосу 110 частот и преобразует ее в дискретные выборки 130 сигнала, взятые с частотой, определенной контроллером 116 АЦП. Контроллер 116 АЦП определяет частоту, при которой АЦП 106 должен дискретизировать входную полосу частот. Эта частота дискретизации может представлять собой частоту Найквиста, ниже или выше частоты Найкиста, в зависимости от ввода 115 от процессора на контроллер 116 АЦП. Модуль 108 обработки сигнала преобразует сформированные АЦП 106 дискретные выборки 130 сигнала в график 135 зависимости энергии от частоты в частотной области. Как правило, это выполняется посредством преобразований Фурье дискретных выборок сигнала, но можно использовать и альтернативные способы. Альтернативно или дополнительно, модуль 108 обработки сигнала преобразует сформированные АЦП 106 отсчеты 130 дискретного сигнала в график 125 зависимости энергии от времени во временной области. Эта интерполяция дискретных выборок сигнала изменяет эффективную частоту дискретизации, но вместо этого можно использовать и альтернативные способы.

Компаратор 112 характеристик (сигнатуры) сравнивает график 135 зависимости энергии от частоты с характеристиками (сигнатурами) частотной области, сохраненными в памяти 114 характеристик (сигнатур), пробуя найти одно или несколько приближенных совпадений. Альтернативно или дополнительно к этому, компаратор 112 характеристик сравнивает график 125 зависимости энергии от времени с характеристиками временной области в памяти 114 характеристик, пробуя найти одно или несколько приближенных совпадений. Если существует приближенное совпадение с характеристикой, сохраненной в памяти 114 характеристик, которая превышает переменный порог, процессор 150 сигнализирует контроллеру 107 фильтра переменного входа изменить диапазон частот фильтра 104 переменного входа для сужения входной полосы частот, чтобы она соответствовала совпадающим полосам частот. В случае, когда существует несколько совпадений, которые превосходят порог, процессор 150 начинает с лучших и/или предпочтительных совпадений и последовательно пытается обнаружить их в соответствующих им полосах частот, пока не будет достигнуто обнаружение или пока не будет предпринято попытки обнаружения со всеми совпадениями. Предпочтительное совпадение может соответствовать конкретному режиму или полосе частот, известным как предпочтительные для устройства беспроводной связи. Например, WCDMA может быть предпочтительней, чем GSM. В этом примере, когда были найдены характеристики WCDMA и GSM, WCDMA будет следовать первым. В другом примере, домашние полосы частот устройства беспроводной связи могут быть предпочтительней, чем полосы частот, используемые в роуминге.

Специфичные для протокола характеристики, используемые для сравнения компаратором 112 характеристик, хранятся в памяти 114 характеристик, соединенной с компаратором 112 характеристик. Память 114 характеристик хранит специфичные для протокола характеристики для каждой полосы частот или каждого частотного канала, в которых способно работать устройство 100 беспроводной связи.

В случае, когда совпадений не найдено, то есть, если все полосы частот были исследованы без обнаружения представляющих интерес сигналов, поиск можно возобновить, после переменной задержки, с исходной входной полосы частот и частоты дискретизации АЦП, или с любой комбинацией различных входных полос частот и частот дискретизации АЦП, с целью обнаружения характеристик, которые могли быть скрыты комбинацией, использованной в предыдущей попытке поиска, или с вновь доступной энергией сигнала.

Фиг.2 представляет собой блок-схему последовательности операций способа для приемника (такого как приемник 160, показанный на фиг.1) для определения полосы частот или частотного канала и режима работы согласно некоторым вариантам осуществления. Исходно, приемник принимает или выбирает входную полосу частот и частоту дискретизации на основе алгоритма 210 поиска.

В одном из примеров, когда процесс применяется впервые, исходная входная полоса частот является полным рабочим спектром частот устройства беспроводной связи, предназначенного для работы на частотах от 800 МГц до 6 ГГц. В другом примере, исходная входная полоса частот может быть шириной полосы, определенной рабочей настройкой устройства (например, настройка "северо-американской сотовой связи" может иметь первоначальную входную полосу частот от 800 МГц до 1800 МГц, тогда как настройка "WLAN/WiMAX" может иметь первоначальную входную полосу частот от 2,4 ГГц до 6 ГГц). В последующих циклах работы входная полоса частот продолжает сужаться на основе совпадений с сохраненными характеристиками, в конце концов, до одной полосы частот и до момента совпадения режима с характеристиками, сохраненными в памяти 114 характеристик.

В другом примере, способ может повторяться до уменьшения входной полосы частот до возможного канала, который совпадает с характеристикой, сохраненной в памяти 114 характеристик.

В примере, показанном на фиг.1, фильтр 104 переменного входа в приемнике 160 устройства 100 беспроводной связи принимает в качестве входного сигнала полный рабочий спектр 105 частот и обеспечивает в качестве выходного сигнала более частотно-избирательную входную полосу 110 частот.

Приемник дискретизирует 215 отфильтрованную входную полосу частот, чтобы получить дискретные выборки сигнала с заданной частотой. В примере, показанном на фиг.1, АЦП 106 дискретизирует спектр частот с частотой, определенной контроллером 116 АЦП с помощью процессора 150. Определённая частота может быть равна частоте Найквиста, ниже или выше частоты Найквиста. Конечно, более низкая частота дискретизации уменьшает энергию, используемую приемником, но также увеличивает шанс "ложно-отрицательного" результата, когда входная полоса частот содержит представляющий интерес сигнал беспроводной связи, но при этом не обнаруживается совпадений с сохраненной характеристикой.

После дискретизации, приемник выполняет любую необходимую общую обработку 220 сигнала, необходимую для осуществления обработки сигнала частотной и временной областей в дальнейшем.

Обработка 225 сигнала временной области выполняется на выходе 220, как необходимо для создания графика зависимости энергии от времени. В примере, показанном на фиг.1, эта функция выполняется модулем 108 обработки сигнала.

Затем процессор сравнивает 230 график зависимости энергии от времени с характеристиками временной области, сохраненными в памяти характеристик. В примере, показанном на фиг.1, эта функция выполняется компаратором 112 характеристик.

Обработка 235 сигнала частотной области преобразует цифровые выборки сигнала из 220 в частотную область, для получения графика зависимости энергии от частоты в спектре частот. В примере, показанном на фиг.1, эта функция выполняется модулем 108 обработки сигнала.

Затем процессор сравнивает 240 график зависимости энергии от частоты с характеристиками частотной области в памяти характеристик. В примере, показанном на фиг.1, эта функция выполняется компаратором 112 характеристик.

В результате сравнения 230 и 240 приемник решает 245, содержит ли входная полоса частот возможные представляющие интерес режим и полосу частот. Если есть большая степень корреляции между графиком энергии и представляющей интерес характеристикой, процессор 150 сужает пространство поиска в соответствии со своим алгоритмом поиска, устраняя нежелательные комбинации режимов и полос частот 250. Если после этого этапа остается представляющая интерес характеристика 255 и поиск сузился 260 до одной полосы частот и одного режима, обнаружение 265 первичным приемником завершается. В противном случае, алгоритм 210 поиска возобновляется с новой комбинацией входной полосы частот и частоты дискретизации. Затем, до подтверждения полосы частот и режима работы 260 и осуществления обнаружения 265, рекурсивно следуют этапы дискретизации 215, обработки 220, 225, 235, сравнения 230 и 240, подтверждения 245, сужения 250 и принятия решения 255. Каждый раз, когда проводится дискретизация 215, частота дискретизации может быть такой же, или другой, в зависимости от идентифицированной характеристики и рабочей полосы частот. При такой последовательности действий, когда подтверждается, что конкретная входная полоса частот является рабочей полосой частот, устройство беспроводной связи обнаруживает 265 беспроводную систему, соответствующую обнаруженной рабочей полосе частот, с использованием известных способов. Аналогично, отдельная представляющая интерес полоса частот может быть сужена до потенциального рабочего канала и, дополнительно, до конкретного рабочего канала, посредством рекурсивного осуществления этапов дискретизации 215, обработки 220, 225, 235, сравнения 230 и 240, подтверждения 245, сужения 250 и принятия решения 255, до подтверждения 260 рабочей полосы 260 частот и подтверждения обнаружения 265 конкретного рабочего канала.

Например, после обнаружения рабочей полосы частот, устройство беспроводной связи может дискретизировать полосу частот с частотой Найквиста или превышающей ее частотой, буферизировать эти выборки в памяти, выключить приемник и демодулировать буферизованные выборки со скоростью больше, чем реальное время для обнаружения беспроводной системы, связанной с рабочей полосой частот. Этот способ рекурсивной дискретизации, сравнения и сужения помогает определить рабочую полосу частот намного быстрее, чем общепринятые системы, когда устройство беспроводной связи имеет большой рабочий диапазон частот. Таким образом, способ сохраняет энергию и время для приемника при сканировании и детектировании полос частот.

Фиг.3 представляет собой характеристики частотной области и характеристики временной области, соответствующие рабочей полосе частот согласно некоторым вариантам осуществления. В колонке 310 показаны примеры технологий радиодоступа, таких как iDEN (интегрированная цифровая расширенная сеть), GSM (глобальная система мобильных коммуникаций), CDMA (множественный доступ с кодовым разделением), WCDMA (широкополосный множественный доступ с кодовым разделением), 802.11a (беспроводная локальная сеть), 802.11b (беспроводная локальная сеть), 802.11g (беспроводная локальная сеть), 802.16 (глобальное взаимодействие для доступа к микроволновым сетям, то есть WiMAX) и LTE (долгосрочное развитие). Эти технологии радиодоступа являются предпочтительными рабочими полосами частот или частотными каналами для вариантов осуществления многорежимных, многодиапазонных устройств беспроводной связи, показанных на фиг.1. Устройство с меньшим числом режимов работы может иметь меньше характеристик. Также, так как развиваются новые технологии радиодоступа, и так как современные технологии радиодоступа в различных географических областях размещены в различных полосах частот, новые устройства должны иметь альтернативные, или дополнительные характеристики для режима их работы. На фиг.3 приведены примеры возможных характеристик, и не следует считать, что в ней приведены все возможные характеристики частотной и временной областей.

В колонке 320 представлены дуплексные способы, а в колонке 330 представлен способ модуляции для технологий 310 радиодоступа. В блоке 340 показаны характеристики частотной области для технологий 310 радиодоступа. В блоке 350 показаны характеристики временной области для технологий 310 радиодоступа.

Внутри блока 340 в колонке 342 показана ширина полосы (BW) канала, в колонке 344 показана занимаемая ширина полосы, и в колонке 346 показаны потенциальные полосы работы для соответствующих технологий 310 радиодоступа. Внутри блока 350, в колонке 352, показана длительность пакета, в колонке 354 показана символьная скорость или скорость элементарных посылок, и в колонке 256 показано отношение пика к среднему (по мощности) для соответствующих технологий 310 радиодоступа.

В строках 362, 364, 368, 372, 374, 376, 378, 382 и 384 показаны различные технологии радиодоступа, дуплексный способ и способ модуляции, используемые для каждой из технологий радиодоступа, и соответствующие характеристики частотной области и характеристики временной области для каждой из технологий радиодоступа.

Например, в строке 362 показана технология радиодоступа iDEN, в которой используется дуплексный способ TDD (дуплексная связь с временным разделением) и технология модуляции M16-QAM (квадратурная амплитудная модуляция). Характеристиками частотной области для технологии радиодоступа iDEN являются: BW канала 25 КГц, занимаемая ширина полосы 18,6 КГц, и различные возможные рабочие полосы. Эти возможные рабочие полосы могут представлять собой 806-825 МГц UL (восходящая линия связи), 851-870 МГц DL (нисходящая линия связи), 896-901 МГц UL и 935-940 МГц DL. Характеристиками временной области для технологии радиодоступа iDEN являются: длительность пакета 15 мс, символьная скорость 4 Ксимв/с и отношение пика к среднему 6 дБ.

В строке 364 показана GSM технология радиодоступа, в которой используется дуплексный способ TDD и GMSK (гауссовская модуляция с минимальным сдвигом) или способ модуляции 8-PSK (модуляция со сдвигом фазы). Характеристиками частотной области для GSM технологии радиодоступа являются: BW канала 200 КГц, занимаемая ширина полосы 180 КГц, и различные возможные рабочие полосы. Эти возможные рабочие полосы могут представлять собой полосу 850, полосу 900, полосу 1800 и полосу 1900. Полоса 850 может содержать 824-849 МГц UL и 869-894 МГц DL. Аналогично, в полосе 900 используются 880-915 МГц для UL и 925-960 МГц для DL. Полоса 1800 содержит 1710-1785 МГц UL и 1805-1880 МГц DL. И полоса 1900 содержит 1850-1910 МГц UL и 1930-1990 МГц DL. Характеристиками временной области для GSM RAT (технология радиодоступа) являются: длительность пакета 577 микросекунд, символьная скорость 270,833 Ксимв/с, отношение пика к среднему 0 дБ, если используется способ модуляции GMSK, и отношение пика к среднему 3 дБ, если используется способ модуляции 8-PSK.

В другой строке 368 показана CDMA RAT, в которой используется дуплексный способ FDD (дуплексная передача с частотным разделением) и способ модуляции QPSK (квадратурная фазовая манипуляция). Характеристиками частотной области для технологии радиодоступа CDMA являются: BW канала 1,25 МГц, занимаемая ширина полосы 1,2288 МГц и различные возможные рабочие полосы. Эти возможные рабочие полосы могут представлять собой 824-849 МГц UL, 869-894 МГц DL, 887-924 МГц UL, 832-869 МГц DL, 1740-1770 МГц UL, 1840-1870 МГц DL, 1850-1910 МГц UL, и 1930-1990 МГц DL. Характеристиками временной области для CDMA RAT являются: скорость элементарных посылок (чип) 1,2288 Мчип/с, отношение пика к среднему 4-6 дБ в период без пакетов.

В строке 372 показана технология радиодоступа WCDMA, которая может использовать дуплексные способы TDD или FDD и способы модуляции QPSK, 16-QAM или 64-QAM. Характеристиками временной области для WCDMA RAT являются: BW канала 5 МГц, занимаемая ширина полосы 3,84 МГц и 10 возможных полос работы. Указанная рабочая полоса 1 представляет собой 1920-1980 МГц UL и 2110-2170 МГц DL. Рабочая полоса 2 представляет собой 1850-1910 МГц UL и 1930-1990 МГц DL. Рабочая полоса 3 представляет собой 1710-1785 МГц UL и 1805-1880 МГц DL. Рабочая полоса 4 представляет собой 1710-1755 МГц UL и 2110-2155 МГц DL. Рабочая полоса 5 представляет собой 824-849 МГц UL и 869-894 МГц DL. Рабочая полоса 6 представляет собой 830-840 МГц UL и 875-885 МГц DL. Рабочая полоса 7 представляет собой 2500-2570 МГц UL и 2620-2690 МГц DL. Рабочая полоса 8 представляет собой 880-915 МГц UL и 925-960 МГц DL. Рабочая полоса 9 представляет собой 1750-1785 МГц UL и 1845-1880 МГц DL. Рабочая полоса 10 представляет собой 1710-1770 МГц UL и 2110-2170 МГц DL. Характеристиками временной области для WCDMA RAT являются: скорость элементарных посылок 8,34 Мчип/с, отношение пика к среднему 5-6 дБ.

В строке 374 показана технология радиодоступа 802.1la, в которой используется дуплексный способ TDD (дуплексная связь с временным разделением) и способ модуляции OFDM (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением). Используемые способы модуляции OFDM могут представлять собой способы модуляции BPSK (двухпозиционная фазовая манипуляция), QPSK, 16-QAM, или 64-QAM. Характеристиками частотной области для технологии радиодоступа 802.11a являются: BW канала 20 МГц, занимаемая ширина полосы 16,6 МГц и различные возможные рабочие полосы. Эти возможные рабочие полосы могут представлять собой: 5,15-5,35 ГГц, или 5,725-5,825 ГГц. Характеристиками временной области для 802.11a RAT являются: 176 мкс, 364 мкс, 480 мкс, или 1393 мкс, символьная скорость 250 Ксимв/с, и отношение пика к среднему 9-11 дБ.

В строке 376 показана 802.11b RAT, в которой используется дуплексный способ TDD (дуплексная связь с временным разделением) и способ модуляции DBPSK (дифференциальная двоичная фазовая манипуляция). Характеристиками частотной области для 802.11b RAT являются: BW канала 25 МГц, занимаемая ширина полосы 22 МГц, и различные возможные рабочие полосы. Эти рабочие полосы могут представлять собой: 2,4-2,4835 ГГц по всему миру, 2,471-2,497 ГГц только для Японии, 2,4465-2,4835 ГГц только для Франции и 2,445-2,475 ГГц только для Испании. Характеристиками временной области для 802,11b RAT являются: 563 мкс, 2239 мкс, или 4286 мкс, скорость элементарных посылок 11 Мчип/с, и отношение пика к среднему 5-6 дБ.

В строке 378 показана 802.11g RAT, в которой используется дуплексный способ TDD и способ модуляции OFDM. Характеристиками частотной области 802.1lg RAT являются: BW канала 25 МГц, занимаемая ширина полосы 22 МГц, и различные возможные рабочие полосы. Эти возможные рабочие полосы могут представлять собой: 2,4-2,4835 ГГц для всего мира, 2,471-2,497 ГГц только для Японии, 2,4465-2,4835 ГГц только для Франции и 2,445-2,475 ГГц только для Испании. Характеристиками временной области 802.1lg RAT являются: 176 мкс, 364 мкс, 480 мкс, или 1393 мкс, символьную скорость 250 Ксимв/с и отношение пика к среднему 9-11 дБ.

В строке 382 показана 802.16 RAT, в которой используется дуплексный способ TDD и способ модуляции OFDM. Используемые способы модуляции OFDM могут представлять собой способы модуляции QPSK, 16-QAM, или 64-QAM. Характеристиками частотной области для 802,16 RAT являются: BW канала 2,5 МГц, 3,5 МГц, 5 МГц, 7 МГц, 8,75 МГц, 10 МГц, или 20 МГц, занимаемая ширина полосы 2,3 МГц, 3,2 МГц, 4,6 МГц, 6,6 МГц, 8,2 МГц, 9,2 МГц, или 18,4 МГц и различные возможные рабочие полосы. Эти возможные рабочие полосы могут представлять собой 2,3-2,4 ГГц, 2,5-2,7 ГГц, и 3,3-3,9 ГГц. Характеристиками временной области для 802.16 RAT являются 309 мкс, 346 мкс, или 432 мкс; символьная скорость 9708 Ксимв/с, 8696 Ксимв/с, или 6944 Ксимв/с и отношение пика к среднему 9-11 дБ.

В последней строке 384 показана технология радиодоступа LTE, в которой используется дуплексный способ FDD и способ модуляции OFDM. Используемые способы модуляции могут представлять собой способы модуляции QPSK, 16-QAM, или 64-QAM. Характеристиками частотной области для LTE RAT являются: BW канала 1,25 МГц, 2,5 МГц, 5 МГц, 10 МГц, 15 МГц, или 20 МГц, занимаемая ширина полосы 1,1 МГц, 2,3 МГц, 4,5 МГц, 9 МГц, 13,5 МГц, или 18 МГц, и 10 возможных полос работы. Указанная рабочая полоса представляет собой 1920-1980 МГц UL и 2110-2170 МГц DL. Рабочая полоса 2 представляет собой 1850-1910 МГц UL и 1930-1990 МГц DL. Рабочая полоса 3 представляет собой 1710-1785 МГц UL и 1805-1880 МГц DL. Рабочая полоса 4 представляет собой 1710-1755 МГц UL и 2110-2155 МГц DL. Рабочая полоса 5 представляет собой 824-849 МГц UL и 869-894 МГц DL. Рабочая полоса 6 представляет собой 830-840 МГц UL и 875-885 МГц DL. Рабочая полоса 7 представляет собой 2500-2570 МГц UL и 2620-2690 МГц DL. Рабочая полоса 8 представляет собой 880-915 МГц UL и 925960 МГц DL. Рабочая полоса 9 представляет собой 1750-1785 МГц UL и 1845-1880 МГц DL. И рабочая полоса 10 представляет собой 1710-1770 МГц UL и 2110-2170 МГц DL. Характеристиками временной области для LTE RAT являются: символьная скорость 14 Ксимв/с и отношение пика к среднему 5-6 дБ UL и 9-11 дБ DL.

Таким образом, посредством сравнения графика зависимости энергии от частоты с характеристиками частотной области и посредством сравнения графика зависимости энергии от времени с характеристиками временной области, показанных на фиг.3, устройство беспроводной связи может очень быстро сузить полный спектр частот до некоторой полосы частот или канала работы. Применяемый здесь способ сохраняет время, а также питание батареи.

Далее даны явные определения некоторых терминов, используемых на всем протяжении данного документа. "Режимом" является технология радиодоступа. "Полосой частот" является общая рабочая полоса частот, которая приписывается к определенному режиму (например, GSM900 МГц). "Каналом" является конкретная частота восходящей линии связи или нисходящей линии связи в пределах полосы частот, которая несет полезную информацию. "Специфичной для протокола характеристикой" является представленная на фиг.3 информация с некоторыми отступлениями для дискретизации с частотой ниже частоты Найквиста. Устройство беспроводной связи должно сохранять только специфичные для протокола характеристики для режимов/полос, в которых оно способно работать.

В этом документе, термины, описывающие отношения, такие как «первый» и «второй», «верхний» и «нижний» и т.п., можно использовать исключительно для указания отличий одного объекта или действия, от другого объекта или действия, без обязательной необходимости или обязательного подразумевания каких-либо действительных таких отличий, связанным с, или относящихся к таким объектам или действиям. Термины "содержит", "содержащий" или любые другие вариации этих терминов, предназначены для обозначения неисключающего включения, так что процесс, способ, изделие или устройство, которое содержит список элементов, содержит не только эти элементы, но может включать в себя и другие элементы, явно не перечисленные, или не охарактеризованные для таких процесса, способа, изделия или устройства. Без дальнейших ограничений, элемент, следующий за термином "содержит…", не препятствует наличию дополнительных идентичных элементов в описываемом процессе, способе, изделии или устройстве, которые содержат этот элемент.

Следует понимать, что варианты осуществления изобретения, описанные в настоящем документе, могут состоять из одного или нескольких общепринятых процессоров и из уникальных сохраняемых программных инструкций, которые управляют одним или несколькими процессорами для выполнения, в сочетании с определенными непроцессорными модулями, некоторых, большинства или всех функций, описываемых в настоящем документе. Непроцессорные модули могут включать в себя радиоприемник, радиопередатчик, системы управления сигнала, блоки синхронизации, блоки источника питания и устройства ввода данных пользователем, но не ограничиваться ими. Фактически, эти функции можно интерпретировать как этапы способа. Альтернативно, некоторые или все функции можно выполнять конечным устройством, у которого нет сохраненных программных инструкций, или в одной или нескольких специализированных интегральных микросхемах (ASIC), в которых каждая функция или некая комбинация некоторых функций выполняются в качестве заданной логики. Конечно, можно использовать и комбинацию этих двух подходов. Таким образом, в настоящем документе описаны способы и средства для упомянутых функций. Кроме того, полагается, что специалист в данной области техники, несмотря на возможные значительные трудности и множество проектных решений, обусловленные, например, доступным временем, текущими технологиями и экономическими соображениями, руководствуясь понятиями и принципами, описанными в настоящем документе, легко может разработать такие программные инструкции, и программы, и IC с минимальной необходимостью экспериментирования.

В представленном выше описании изобретения описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Однако специалист в данной области техники поймет, что можно получить различные модификации, и изменения без отклонения от объема настоящего изобретения, который характеризуется формулой изобретения ниже. Таким образом, описание и фигуры следует рассматривать в иллюстративном, а не в ограничительном смысле, и все их возможные модификации следует включать в объем настоящего изобретения. Преимущества, достоинства, решения проблем и любой элемент(ы), который может обеспечить осуществление, или большую ясность любых признаков, достоинств, решений, не следует понимать как критические, необходимые или существенные признаки или элементы любого или всех пунктов формулы изобретения. Само изобретение определяется только приложенной формулой изобретения, включая в себя любые исправления, сделанные в период рассмотрения этой заявки, и все возможные эквиваленты этой формулы изобретения.

Приведенные выше описание и схемы не обязательно требуют конкретного порядка, который был проиллюстрирован.

Для того чтобы позволить читателю быстро понять сущность технического описания, предоставлен реферат описания. Следует понимать, что его не следует использовать для интерпретации или ограничения объема или сущности формулы изобретения. Кроме того, в приведенном выше подробном описании осуществления изобретения можно видеть, что в различных вариантах осуществления в целях упрощения описания, различные свойства сгруппированы вместе. Этот способ описания не следует интерпретировать как отображающий идею, что отображенным в формуле изобретения вариантам необходимо больше свойств, чем те, которые явно изложены в каждом пункте формулы изобретения. Предпочтительным является то, что отражено в следующей формуле изобретения, и сущность изобретения заключается менее чем во всех свойствах одного описанного варианта осуществления. Таким образом, приведенная ниже формула изобретения включена в подробное описание, где каждый пункт может рассматриваться независимо, как отдельно заявляемый объект изобретения.

Изобретение относится к системам беспроводной связи и, более конкретно, к технологии, использующей рекурсивную дискретизацию и сужение для определения наличия полосы частот и режима работы. Изобретение позволяет уменьшить количество времени и энергии, которые требуются для определения полосы частот и режима работы. Способ содержит дискретизацию (215) посредством многорежимного устройства беспроводной связи широкого спектра частот работы при первой частоте дискретизации для создания первого набора дискретных выборок сигнала. Затем устройство беспроводной связи сравнивает (230, 240), по меньшей мере, одно из графиков энергии первого набора дискретных выборок сигнала с, по меньшей мере, один специфичной для протокола характеристикой для подтверждения (245), если найдено приближенное совпадение. Когда найдено одно или несколько приближенных совпадений, устройство беспроводной связи (250) сужает широкий спектр частот до уменьшенного набора полосы(полос) частот, который соответствует совпадающей специфичной для протокола характеристике(ам). Затем рекурсивно следуют этапы дискретизации (215), сравнения (230, 240), подтверждения (245) и сужения (250) до подтверждения полосы частот и режима работы. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ определения полосы частот и режима работы в устройстве беспроводной связи, содержащий
дискретизацию первоначальной входной полосы частот при первой частоте дискретизации для создания первого набора дискретных выборок сигнала для первоначальной входной полосы частот;
сравнение, по меньшей мере, одного графика энергии первого набора дискретных выборок сигнала с, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристикой, которая соответствует технологии радиодоступа, по которой устройство беспроводной связи способно работать;
сужение первоначальной входной полосы частот, по меньшей мере, до одной полосы частот, связанной с, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристикой для создания следующей входной полосы частот, если существует совпадение, по меньшей мере, одного графика энергии с, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристикой;
дискретизацию следующей входной полосы частот при второй частоте дискретизации для создания второго набора дискретных выборок сигнала, и
сравнение, по меньшей мере, одного графика энергии второго набора дискретных выборок сигнала с, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристикой,
причем, по меньшей мере, один график энергии первого набора дискретных выборок сигнала представляет собой или график зависимости энергии от частоты, или график зависимости энергии от времени, и, по меньшей мере, один график энергии второго набора выборок дискретного сигнала представляет собой или график зависимости энергии от частоты, или график зависимости энергии от времени.

2. Способ по п.1, в котором дискретизация, сравнение и сужение повторяются при другой входной полосе частот и другой частоте дискретизации, если нет совпадения, по меньшей мере, одного графика энергии с, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристикой.

3. Способ по п.1, в котором, по меньшей мере, одна специфичная для протокола характеристика содержит характеристику частотной области для технологии радиодоступа, по которой устройство беспроводной связи способно работать.

4. Способ по п.3, в котором характеристика частотной области содержит, по меньшей мере, занимаемую ширину диапазона или рабочую полосу.

5. Способ по п.1, в котором, по меньшей мере, одна специфичная для протокола характеристика содержит характеристику временной области для технологии радиодоступа, по которой способно работать устройство беспроводной связи.

6. Способ по п.5, в котором характеристика временной области содержит,
по меньшей мере, длительность пакета, символьную скорость или отношение пика к среднему.

7. Способ по п.1, в котором сужение, дискретизация следующей входной полосы частот при второй частоте дискретизации для создания второго набора дискретных выборок сигнала и сравнение, по меньшей мере, одного графика энергии второго набора дискретных выборок сигнала с, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристикой повторяется до нахождения, по меньшей мере, одной полосы частот, совпадающей с сохраненной специфичной для протокола характеристикой.

8. Способ по п.1, в котором первая частота дискретизации является, по меньшей мере, частотой Найквиста, частотой ниже частоты Найквиста или частотой выше частоты Найквиста.

9. Способ по п.8, в котором первая частота дискретизации и вторая частота дискретизации одинаковые.

10. Способ по п.8, в котором первая частота дискретизации и вторая частота дискретизации разные.

11. Устройство для определения полосы частот и режима работы, содержащее
фильтр переменного входа для выбора диапазона частот входной полосы частот;
контроллер фильтра переменного входа, соединенный с фильтром переменного входа для управления диапазоном частот для фильтра переменного входа;
процессор, соединенный с контроллером фильтра переменного входа, для выполнения поискового алгоритма обработки;
аналого-цифровой преобразователь (АЦП), соединенный с фильтром переменного входа для дискретизации входной полосы частот для создания дискретных выборок сигнала;
контроллер АЦП, соединенный с АЦП для управления частотой дискретизации, с которой АЦП дискретизирует входную полосу частот для создания дискретных выборок сигнала;
модуль обработки сигнала, соединенный с выходом АЦП для преобразования дискретных выборок сигнала в график зависимости энергии от частоты или график зависимости энергии от времени;
компаратор характеристик, соединенный с выходом модуля обработки сигнала для сравнения, по меньшей мере, одного графика энергии с, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристикой, и
память характеристик, соединенная с компаратором характеристик, для хранения, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристики для технологии радиодоступа, по которой способно работать устройство беспроводной связи,
причем, по меньшей мере, один график энергии представляет собой или график зависимости энергии от частоты, или график зависимости энергии от времени.

12. Устройство по п.11, в котором компаратор характеристик подает сигнал процессору, который обновляет алгоритм поиска, и, в свою очередь, подает сигнал контроллеру фильтра переменного входа для управления диапазоном частот фильтра переменного входа и контроллеру АЦП для управления частотой дискретизации АЦП.

13. Устройство по п.11, в котором компаратор характеристик детектирует наличие, по меньшей мере, одной рабочей полосы частот для устройства беспроводной связи.

14. Устройство по п.11, в котором фильтр переменного входа содержит компонент, выбранный из группы, содержащей полосовой фильтр, покрывающий предопределенную представляющую интерес полосу частот, перестраиваемый полосовой фильтр, перестраиваемый понижающий преобразователь и фильтр нижних частот, или настраиваемую антенну.

15. Способ определения полосы частот и режима работы, содержащий
дискретизацию представляющей интерес полосы частот при первой частоте дискретизации для создания первого набора дискретных выборок сигнала для представляющей интерес полосы частот;
сравнение, по меньшей мере, одного графика энергии с, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристикой;
сужение представляющей интерес полосы частот до, по меньшей мере, одного возможного рабочего канала, связанного с, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристикой, если, по меньшей мере, один график энергии первого набора дискретных выборок сигнала совпадает с, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристикой;
дискретизацию, по меньшей мере, одного возможного рабочего канала при второй частоте дискретизации для создания второго набора дискретных выборок сигнала, и
сравнение, по меньшей мере, одного графика энергии второго набора дискретных выборок сигнала с, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристикой для создания, по меньшей мере, одного специфичного рабочего канала,
причем, по меньшей мере, один график энергии первого набора дискретных выборок сигнала представляет собой или график зависимости энергии от частоты, или график зависимости энергии от времени, и, по меньшей мере, один график энергии второго набора дискретных выборок сигнала представляет собой или график зависимости энергии от частоты, или график зависимости энергии от времени.

16. Способ по п.15, в котором дискретизация, сравнение и сужение повторяется при другой представляющей интерес входной полосе частот, и другой частоте дискретизации, если нет совпадения, по меньшей мере, одного графика энергии с, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристикой.

17. Способ по п.15, в котором сужение, дискретизация, по меньшей мере, одного возможного рабочего канала при второй частоте дискретизации для создания второго набора дискретных выборок сигнала, и сравнение, по меньшей мере, одного графика энергии второго набора дискретных выборок сигнала с, по меньшей мере, одной специфичной для протокола характеристикой для создания, по меньшей мере, одного специфичного рабочего канала, повторяется.

18. Способ по п.15, в котором, по меньшей мере, один возможный рабочий канал представляет собой канал, где существует большая вероятность наличия, по меньшей мере, одного специфичного рабочего канала.

19. Способ по п.18, в котором существует более одного возможного рабочего канала.

20. Способ по п.15, в котором, по меньшей мере, один возможный рабочий канал представляет собой, по меньшей мере, один специфичный рабочий канал.

21. Способ по п.20, в котором существует более одного специфичного рабочего канала.

22. Способ по п.15, в котором, по меньшей мере, один специфичный рабочий канал представляет собой канал, где детектируется наличие сигнала.

23. Способ по п.15, в котором, по меньшей мере, один возможный рабочий канал проверяется, является ли он, по меньшей мере, одним специфичным рабочим каналом, если, по меньшей мере, один график энергии второго набора дискретных выборок сигнала совпадает, по меньшей мере, со специфичной для протокола характеристикой.