BRPI0718588B1

BRPI0718588B1 - sistemas e métodos para detectar a presença de um sinal de transmissão em um canal sem fio

Info

Publication number: BRPI0718588B1
Application number: BRPI0718588A
Authority: BR
Inventors: J Shellhammer Stephen
Original assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2007-11-10
Publication date: 2020-01-28
Also published as: RU2009122206A; TW200830749A; AU2007319384B2; HK1131705A1; CA2667739A1; AU2007319384A1; IL198240A0; BRPI0718588A2; RU2414050C2; WO2008061044A2; KR101108461B1; CN101536328B; IL198240A; MX2009004929A; JP5399531B2; NO20092201L; EP2080274B1; US20080112467A1; KR20090086094A; CN101536328A

Abstract

sistemas e métodos para detectar a presença de um sinal de transmissão em um canal sem fio um método para detectar a presença de um sinal de transmissão em um espectro de canal sem fio. a frequência de um sinal é convertida a partir de uma pri meira frequência para uma segunda frequência. o sinal com a segunda frequência é filtrado para remover os sinais que não estão dentro da banda da segunda frequência. um periodograma médio do sinal é calculado. um valor do periodograma médio é comparado com um limite. a presença do sinal de transmissão é detectada. se o valor do periodograma de média calculado exceder o limite.

Description

SISTEMAS E MÉTODOS PARA DETECTAR A PRESENÇA DE UM SINAL DE TRANSMISSÃO EM UM CANAL SEM FIO

CAMPO TÉCNICO

A presente revelação se refere geralmente às comunicações e às tecnologias relacionadas às comunicações sem fio. Mais especificamente, a presente revelação se refere aos sistemas e métodos para detectar a presença de um sinal de transmissão em um canal sem fio.

FUNDAMENTOS

As redes de comunicação sem fio são amplamente empregadas para prover vários tipos de serviços tais como voz, dados de pacote, broadcast, e assim por diante. Por exemplo, essas redes sem fio incluem redes de Acesso Múltiplo por Divisão de Código 2000 (CDMA2000), redes de Sistema Global para Comunicações Móveis (GSM), redes de Acesso Múltiplo por Divisão de Código de Banda Larga (WCDMA) e redes de Interoperabilidade Mundial para Acesso de Micro-ondas (WiMAX).

Cada rede sem fio utiliza uma interface aérea específica para suportar comunicação pelo ar e tipicamente implementa adicionalmente um protocolo de funcionamento de rede móvel específica que suporta roaming e serviços avançados. Por exemplo, uma rede W-CDMA utiliza uma interface aérea de Acesso Múltiplo por Divisão de Código (CDMA) e protocolo de funcionamento de rede de Rede de Acesso Via Rádio GSM EDGE (DERAN).

Os padrões de telecomunicação citados acima são exemplos de alguns dos vários sistemas de comunicação que podem ser implementados para transmitir voz e/ou dados. Dentro desses sistemas, múltiplos canais podem estar disponíveis para serem utilizados pelos múltiplos tipos de transmissões. Dispositivos dentro desses sistemas podem explorar um espectro de frequência desses canais com o

2/23 objetivo de identificar espectro não utilizado, contudo, certos tipos de transmissões utilizando um espectro de frequência podem não ser detectados. Como tal, benefícios podem ser realizados mediante sistemas e métodos aperfeiçoados para detectar a presença de um sinal de transmissão em um canal sem fio.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 ilustra uma configuração de rede de acordo com um exemplo dos presentes sistemas e métodos;

A Figura 2 é um diagrama de blocos ilustrando um exemplo adicional de um dispositivo de usuário;

A Figura 3 é um fluxograma ilustrando um exemplo de um método para determinar se um canal está ocupado por uma transmissão licenciada;

A Figura 3A ilustra blocos de mecanismos acrescidos de função correspondendo ao método mostrado na Figura 3;

A Figura 4 é um exemplo de um processo ilustrando a conversão de um primeiro sinal de frequência para um segundo sinal de frequência;

A Figura 5 é um exemplo de um processo ilustrando a conversão do segundo sinal de frequência para um sinal complexo de banda base;

A Figura 6 é outro exemplo de um processo ilustrando a conversão do segundo sinal de frequência para um sinal complexo de banda base;

A Figura 7 é um processo ilustrando um exemplo de calcular um periodograma médio; e

A Figura 8 ilustra vários componentes que podem ser utilizados em um dispositivo sem fio.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Um método para detectar a presença de um sinal de transmissão em um canal de espectro sem fio. A frequência

3/23 de um sinal é convertida a partir de uma primeira frequência para uma segunda frequência. O sinal com a segunda frequência é filtrado para remover os sinais que não estão dentro da banda da segunda frequência. Um periodograma médio do sinal é calculado. Um valor do periodograma médio é comparado com um limite. A presença do sinal de transmissão é detectada, se o valor do periodograma médio exceder o limite.

Um dispositivo sem fio para detectar a presença de um sinal de transmissão em um canal de espectro sem fio também é descrito. O dispositivo sem fio inclui um processador e memória em comunicação eletrônica com o processador. As instruções são armazenadas na memória. A frequência de um sinal é convertida a partir de uma primeira frequência para uma segunda frequência. O sinal com a segunda frequência é filtrado para remover os sinais que não estão dentro da banda da segunda frequência. Um periodograma médio do sinal é calculado. Um valor do periodograma médio é comparado com um limite. A presença do sinal de transmissão é detectada, se o valor do periodograma médio exceder o limite.

Um equipamento que é configurado para detectar a presença de um sinal de transmissão em um canal de espectro sem fio também é descrito. O equipamento inclui mecanismos para converter a frequência de um sinal a partir de uma primeira frequência para uma segunda frequência e mecanismos para filtrar o sinal com a segunda frequência para remover os sinais que não estão dentro da banda da segunda frequência. O equipamento também inclui mecanismos para calcular um periodograma médio do sinal. O equipamento inclui ainda mecanismos para comparar um valor do periodograma médio com um limite e mecanismos para detectar

4/23

a presença	do sinal	de	transmissão,	se o valor do
periodograma	médio exceder	o limite.
Um	produto	de	programa de	computador para

detectar a presença de um sinal de transmissão em um canal de espectro sem fio também é descrito. 0 produto de programa de computador inclui um meio legível por computador tendo instruções no mesmo. As instruções incluem código para converter a frequência de um sinal a partir de uma primeira frequência para uma segunda frequência e 10 código para filtrar o sinal com a segunda frequência para remover os sinais que não estão dentro da banda da segunda frequência. As instruções incluem também código para calcular um periodograma médio do sinal. As instruções incluem ainda código para comparar um valor do periodograma 15 médio com um limite e código para detectar a presença do sinal de transmissão, se o valor do periodograma médio exceder o limite.

Um rádio cognitivo explora um espectro de radiofrequência (RF) com o objetivo de identificar bandas 20 de frequência não utilizadas no espectro de RF. As bandas de frequência não utilizadas podem ser usadas para operação sem fio não-licenciada. 0 processo de explorar o espectro de RF para identificar bandas de frequência não utilizadas pode ser referido como detecção de espectro abaixo. Em 25 alguns exemplos, canais de televisão (TV) não utilizados em uma certa região geográfica são utilizados para operações não-licenciadas de rádio cognitivo. Esses canais de TV não

	utilizados	frequentemente são referidos	como	espaço
	branco abaixo.
30	0	Institute de	Engenheiros	Elétricos e
	Eletrônicos	(IEEE) formou um	grupo de trabalho l	(isto é,
	IEEE 802.22)	para desenvolver	um padrão para	redes	de área

regional sem fio (WRAN) operando nesses canais de TV

5/23 geograficamente não utilizados. O padrão IEEE inclui técnicas de rádio cognitivo para identificação desses canais de TV não utilizados. Há várias transmissões licenciadas possíveis que podem ocupar um canal de TV. Alguns exemplos dessas transmissões incluem TV analógica, TV digital de Comitê de Sistemas de Avançados de Televisão (ATSC), microfones sem fio profissionais, etc. Em um exemplo, um canal de TV é considerado como estando ocupado se uma transmissão licenciada estiver acima de um certo limite de potência, caso contrário, o canal de TV é considerado como não estando ocupado e, portanto, disponível para uso sem fio não-licenciado. Os presentes sistemas e métodos descrevem um método de identificar canais de TV que não estão ocupados por uma transmissão de televisão ATSC.

Um rádio cognitivo tem a capacidade de explorar um espectro e detectar a presença de um sinal a partir de uma transmissão licenciada. O rádio cognitivo detecta a presença do sinal em uma relação de sinal/ruído baixa (SNR). A razão para isso é que o rádio cognitivo pode estar em um local desvanecido e deve ainda ser capaz de detectar a transmissão licenciada. A WRAN de IEEE 802.22 inclui uma condição de detecção que faz com que um sinal a partir de uma transmissão ATSC (em seguida, sinal ATSC) seja detectada em -116 dBm que corresponde à SNR de aproximadamente -21 decibéis (dB). Portanto, o sinal ATSC é 21 dB mais fraco do que o nível de ruído.

O sinal ATSC inclui várias características as quais um rádio cognitivo pode usar para detectar sinais ATSC fracos. Uma dessas características inclui um sinal piloto senoidal. O sinal piloto é 11.3 dB mais fraco do que a porção de dados do sinal ATSC. Sistemas e métodos anteriores sugeriram filtrar a frequência do sinal piloto

6/23 com um filtro de 10 kilohertz (KHz) e então utilizar a potência do sinal resultante para detectar a presença de um sinal ATSC, contudo, tal abordagem não satisfaz a condição de detecção do IEEE 902.22 provido acima. Os sistemas e métodos presentes descrevem um método para determinar quais canais de TV estão ocupados por intermédio de uma transmissão licenciada, tal como uma transmissão ATSC, onde a SNR é ainda inferior a SNR de -21 dB como condicionado pelo grupo de trabalho IEEE 802.22.

A Figura 1 ilustra uma configuração de rede 100 de acordo com um exemplo dos presentes sistemas e métodos. A configuração 100 inclui uma pluralidade de estações base 110, 112, 114, 116, 118 e uma pluralidade de dispositivos de usuário 108A-108K. Os dispositivos de usuário 108A-108K podem ser dispositivos de rádio cognitivo, dispositivos sem fio, estações móveis, etc. A configuração 100 inclui também uma pluralidade de áreas de serviço 150, 152, 154, 156, 158. Uma primeira área de serviço 150 inclui uma primeira estação base 110 e a pluralidade de dispositivos de usuário 108A-108K. A primeira área de serviço 150 pode ser sobreposta com uma segunda área de serviço 152, uma terceira área de serviço 154, uma guarta área de serviço 156 e uma quinta área de serviço 158. Conforme mostrado, alguns dispositivos de usuário podem estar localizados em uma área de serviço que é sobreposta por uma área de serviço diferente.

As várias estações base 110, 112, 114, 116, 118 podem prover serviço aos dispositivos de usuário localizados em suas áreas de serviço respectivas. Por exemplo, uma primeira estação base 110 pode prover serviços aos, e realizar comunicações com os dispositivos de usuário localizados na primeira área de serviço 150. Cada um dos vários dispositivos de usuário 108A-108K pode explorar a

7/23 banda de frequências utilizada por uma ou mais estações base 110, 112, 114, 116, 118 assim como as frequências usadas por outros dispositivos de usuário. Um dispositivo de usuário que está localizado em uma área de sobreposição entre duas áreas de serviço pode explorar a banda de frequência utilizada por cada estação base provendo serviço na área de sobreposição. Cada um dos dispositivos de usuário também pode detectar se um canal é ocupado por uma transmissão licenciada. Por exemplo, cada dispositivo de usuário pode detectar se um canal de TV está atualmente ocupado por uma transmissão ATSC licenciada. Canais não ocupados podem ser usados para operações sem fio nãolicenciadas pelos dispositivos de usuário 108A-108K.

Em um exemplo, o sinal ATSC ocupa um canal de TV de 6 megahertz (MHz). Os canais de TV podem variar de 54 MHz na banda baixa de frequência muito elevada (VHF) até 698 MHz na banda de frequência ultra-elevada (UHF). Um sinal piloto senoidal pode ser inserido no sinal de banda base ATSC antes da conversão do sinal em um sinal de radiofrequência (RF) e da transmissão do sinal. A frequência do sinal piloto pode ser especificada em relação à borda de banda inferior do canal de TV sendo utilizado. Pode haver múltiplas frequências piloto, diferentes, que podem ser usadas. Em um exemplo, a frequência piloto, exata, é determinada por condições externas. Por exemplo, a frequência piloto, exata, pode ser determinada com base nos outros sinais de TV que estão presentes na mesma área geográfica. Duas possíveis frequências piloto podem ser as seguintes:

Tabela 1

Frequências Piloto ATSC

309440.559 ± Hz

328843.6 ± Hz

8/23

A Figura 2 é um diagrama de blocos ilustrando um exemplo adicional de um dispositivo de usuário 208. O dispositivo de usuário 208 pode ser um rádio cognitivo, estação sem fio, equipamento de usuário (UE), etc. Um conversor de frequência 202 pode converter um sinal RF recebido em um sinal de frequência intermediária (IF) mediante mixagem do sinal RF recebido com um oscilador local senoidal. A frequência piloto do sinal recebido após conversão para IF, em relação à borda de banda inferior da banda IF de 6 MHz, é o mesmo valor usado na transmissão, contudo, qualquer erro em uma frequência de oscilador local (LO) de receptor pode resultar em uma mudança desconhecida na frequência piloto. Se o LO tiver precisão dentro de ±δ partes por milhão (ppm) e a frequência LO for f₀, então o erro de frequência LO pode ser dado pelo seguinte:

LO_erro = (+õ\f₀)Hz Equação 1

A frequência LO /o pode ser a diferença entre a frequência RF e a frequência IF. Para um sinal ATSC, a frequência LO /₀ pode ser inferior a 700 MHz. Desse modo, o erro de frequência LO na pior das hipóteses pode ser o seguinte:

LO_erro =(+700δ)Ηζ Equação 2

Como um resultado do erro de frequência LO, a frequência piloto, f_p, em IF (e subsequentemente em banda base) varia entre o seguinte:

309440,559 - (700δ + IO) < f_p < 328843,6 + (700Ú +10) Equação 3

Para um LO de elevada exatidão com uma precisão de 2 ppm (δ = 2), a frequência piloto, f_pr varia entre os seguintes:

308030,559 < f_p <330253,6

Equação 4

9/23

Portanto, há uma variável de frequência piloto em IF de aproximadamente:

Af = 22,223 KHz Equação 5

A frequência do sinal piloto inserido em um sinal ATSC deve ser uma frequência que inclui uma largura de banda que é maior do que a variável de frequência piloto provida pela Equação 5.

Um filtro de sinal 204 pode ser usado para filtrar quaisquer sinais fora de banda a partir do sinal de frequência convertido. Em um exemplo, um conversor de sinal 206 converte o sinal IF em um sinal complexo. 0 sinal complexo resultante pode ser filtrado pelo filtro de sinal 204 para capturar o sinal piloto ATSC. Um gerador de periodograma 208 pode ser utilizado para gerar periodogramas de média calculada. Um estimador espectral de potência 210 pode estimar o espectro de potência do sinal complexo utilizando os periodogramas de média calculada. Um comparador estatístico de teste 212 pode comparar um valor do periodograma médio com um limite predefinido. Se o valor do periodograma médio exceder o limite, pode ser determinado que um sinal ATSC está presente em um canal de TV especifico. Em outras palavras, pode ser determinado que o canal de TV especifico já está ocupado por uma transmissão licenciada.

A Figura 3 é um diagrama de fluxo ilustrando um exemplo de um método 300 para determinar se um canal está ocupado por uma transmissão licenciada. Em um exemplo, o canal é um canal de TV e a transmissão licenciada é uma transmissão ATSC. Uma frequência de um sinal pode ser convertida 302 a partir de uma primeira frequência para uma segunda frequência. Por exemplo, um sinal de RE pode ser convertido em um sinal de IF. O sinal pode ser convertido 302 utilizando um oscilador local LO e um misturador de RF.

10/23

O sinal com a segunda frequência pode ser filtrado 304. Em um exemplo, o sinal de IF é filtrado 304 para remover sinais fora de banda. O sinal com a segunda frequência pode ser convertido 306 em um sinal de banda base, complexo. O sinal de banda base, complexo, também pode ser filtrado. Em um exemplo, um periodograma médio do sinal de banda base, complexo, é calculado 308. Além disso, uma estimativa de um espectro de potência do sinal de banda base, complexo, é também calculada com base no periodograma médio. O periodograma médio pode ser comparado 310 com um limite. Os resultados da comparação 310 determinam se o canal é ocupado ou não ocupado por uma transmissão licenciada.

O método da Figura 3 descrito acima pode ser realizado mediante vários componentes e/ou módulos de hardware e/ou software correspondendo aos blocos de mecanismos acrescidos de função ilustrados na Figura 3A. Em outras palavras, os blocos 302A a 310A ilustrados na Figura 3A correspondem aos blocos de mecanismos acrescidos de função 302 a 310 ilustrados na Figura 3.

A Figura 4 é um exemplo de um processo 400 ilustrando a conversão de um primeiro sinal de frequência 402 para um segundo sinal de frequência 410. O primeiro sinal de frequência 402 pode ser um sinal de RF e é provido a um misturador 406 (tal como um misturador de RF) . O primeiro de frequência 402 pode ser misturado com um sinal senoidal provido por um oscilador local 408. O sinal senoidal pode ser cos (2nfL_Oit) , onde a frequência, f_LOi, do oscilador local 408 é a diferença entre a primeira frequência e a segunda frequência (isto é, o RF e o IF). Um segundo sinal de frequência não filtrado pode ser filtrado por um filtro de sinal 404 para produzir o segundo sinal de frequência 410. O filtro de sinal 404 pode ser um filtro

11/23 passa-faixa de IF de 6 MHz que filtra quaisquer sinais fora de banda .

A Figura 5 é um exemplo de um processo 500 ilustrando a conversão de um segundo sinal de frequência 510 para um sinal complexo de banda base 514, 516. O processo 500 pode implementar conversão analógica/digital de fala baixa (ADC) e filtração analógica. O segundo sinal de frequência 510 pode ser enviado a um primeiro misturador 506A para ser misturado com um sinal senoidal a partir de um primeiro oscilador local 508A. O sinal senoidal a partir do primeiro oscilador local pode ser cos(2nfL₀₂t) . O segundo sinal de frequência 510 também pode ser enviado a um segundo misturador 506B para ser misturado com um sinal senoidal a partir de um segundo oscilador local 508B. O sinal senoidal a partir do segundo oscilador local 508B pode ser sen (2nfL_O2t) .

O que se segue provê um exemplo de um processo para determinar a frequência, Ílo2· Em um exemplo, a frequência a mecanismos caminho entre as duas possíveis frequências piloto ATSC (ilustradas na Tabela 1 acima) é convertida para a frequência de um sinal de corrente direto (CD) . Um sinal CD está em uma frequência f = 0. A frequência a mecanismos caminho entre as duas frequências piloto ATSC é provida pelo seguinte:

309440,6₊ ^⁸⁴³’⁶-³⁰⁹⁴⁴⁰'⁶ = 319142,1 Hz

Equação 6

Uma frequência IF de f_IF pode ser especificada. Um exemplo da frequência IF pode ser 5.38 MHz, contudo, outra frequência IF pode ser especificada. Como previamente declarado acima, o piloto ATSC é referenciado a partir da borda de banda mais baixa do canal de TV de 6 MHz. Com base no mecanismos caminho de frequência calculado pela Equação 6 e a frequência de IF, /_IF, a frequência do oscilador

12/23 local 508A, 508B para conversão a partir de um sinal de IF para um sinal de banda base complexo é a seguinte:

Λο2 ⁼ (fip ^_3x 10⁶)+ 319142,1 Hz Equação 7

O sinal misturado não-filtrado é filtrado por um filtro analógico de sinal 504A, 504B com um filtro passabaixa com uma largura de banda suficientemente ampla para capturar o sinal piloto ATSC. A largura de banda do filtro analógico passa-baixa pode ser referida como BW abaixo. Em um exemplo, a BW efetiva é selecionada para ser mais ampla do que a variável de frequência piloto descrita acima na Equação 5. O sinal complexo filtrado pode ser amostrado com um conversor analógico/digital (ADC) 512A, 512B em uma taxa de amostra de ao menos BW Hz. Em alguns exemplos, a mesma taxa é maior do que BW. Um componente em fase do sinal complexo 514 e um componente de quadrature do sinal complexo 516 podem ser o produto do processo 500.

A Figura 6 é outro exemplo de um processo 600 ilustrando a conversão do segundo sinal de frequência 610 em um sinal de banda base complexo 620, 622. Ao contrário do processo 500 descrito na Figura 5, o processo 600 ilustrado na Figura 6 pode implementar ADC de alta velocidade e filtração digital. O processo 600 pode ser usado quando a conversão analógica/digital de alta velocidade é implementada para detectar outros sinais primários porque o mesmo conjunto de circuitos pode ser usado para detectar as transmissões licenciadas (por exemplo, transmissões ATSC).

O segundo sinal de frequência 610 pode ser provido a um primeiro misturador 606A para ser misturado com um sinal senoidal a partir de um primeiro oscilador 608A. O sinal senoidal a partir do primeiro oscilador local 608A pode incluir cos (2nfL₀₃t) . O segundo sinal de frequência 610 também pode ser enviado a um segundo

13/23 misturador 606B para ser misturado com um sinal senoidal a partir de um segundo oscilador local 608B. O sinal senoidal a partir do segundo oscilador local 608B pode ser sen (2nfL_O3t) . O segundo sinal de frequência 610 pode ser convertido em um sinal de banda base analógico complexo, com o sinal ATSC de 6 MHz centrado em CD. Portanto, a frequência, f_Lo3z do primeiro e segundo oscilador local 608A, 608B pode ser a frequência IF, conforme provido pelo seguinte:

Λθ3 = fiF Equação 8

O sinal misturado, não-filtrado pode ser enviado a um filtro analógico de sinal 604A, 604B para ser filtrado com um filtro passa-baixa e amostrado por um ADC 612A, 612B, em uma taxa de amostragem f_s, de ao menos 6 MHz. O sinal complexo 614, 616 pode ser convertido digitalmente em frequência para trazer a frequência a mecanismos caminho entre as possíveis frequências piloto ATSC para CD.

Um componente em fase do sinal complexo 614 é enviado a um primeiro misturador 606C para ser misturado com um sinal senoidal a partir de um terceiro oscilador local 608C. O sinal senoidal a partir do terceiro oscilador local 608C pode ser cos (2nfL₀₄t) . Um componente de quadratura do sinal complexo 616 é enviado a um segundo misturador 606D para ser misturado com um sinal senoidal a partir de um quarto oscilador local 608D. O sinal senoidal a partir do terceiro oscilador local 608C pode ser cos (2nfL₀₄t) . A frequência, f_L04, do terceiro oscilador local 608C e do quarto oscilador local 608D para a conversão de frequência digitalmente que converte a frequência a mecanismos caminho entre as possíveis frequências piloto ATSC pode ser dada pelo seguinte:

f_LM =-3xl0⁶ +319142,1 Hz

Equação 9

14/23

Como essa conversão de frequência é realizada no domínio digital, a frequência analógica, f_L04, é convertida para o domínio digital mediante divisão de f_L04 pela taxa de amostragem f_s.

O sinal analógico-filtrado é enviado para uma primeira fase de decimação 620A e uma segunda fase de decimação 620B. As fases de decimação 620A, 620B incluem um filtro de sinal digital 604C, 604D que filtra o sinal analógico filtrado com um filtro passa-baixa cuja largura de banda é equivalente a BW. A largura de banda de um filtro de sinal digital pode ser referida como DBW. A BW pode ser suficientemente grande para capturar o piloto ATSC mesmo com a variável de frequência de piloto provida na Equação 5. A DBW dos filtros de sinal digital 604C, 604D pode ser a BW, dividida pela taxa de amostragem f_s.

O sinal digitalmente filtrado pode ser enviado para um downsampler 618A, 618B, o descendentemente o sinal na seguinte taxa:

qual amostra

BW

Equação 10

Em alguns exemplos, a taxa de amostragem é de 6 MHz e o filtro digital 604C, 604D, DBW é de aproximadamente 25 KHz. Portanto, a taxa de amostragem descendente, M, é aproximadamente um fator de 240. Como declarado previamente, a filtração passa-baixa com um filtro individual 604C, 604D, e a amostragem descendente do sinal podem ser referidas como decimação. As saídas 620, 622 da primeira e segunda fase de decimação 620A, 620B pode ser um sinal de banda base complexo digital 620, 622.

A Figura 7 é um processo 700 ilustrando um exemplo de calcular um periodograma médio 612. Um sinal digital complexo de banda base 724 pode ser provido a um

15/23 (m)exp(- jam

Equação 11 conversor serial/paralelo 702. Em um exemplo, um periodograma do sinal digital complexo de banda base 724 é dado pela seguinte:

O argumento do processo de somar pode ser uma Transformada Discreta de Fourier (DFT) a qual pode ser implementada por um Componente de Transformada Rápida de Fourier 704 que utiliza uma Transformada Rápida de Fourier (FFT) . Um componente de valor absoluto 706 provê o valor absoluto da FFT e cada saída da FFT é elevada ao quadrado.

Um componente de soma soma juntas as amostras colhidas a partir do sinal 724. Um componente de iteração 710 obtém amostras adicionais a partir do sinal 724 até que um número predefinido de amostras seja adquirido. Por exemplo, o sinal de banda base 724 é observado para múltiplos segmentos de tempo. Em cada segmento de tempo, N amostras são obtidas. Em um exemplo, são utilizados M segmentos de tempo. Esses M segmentos de tempo não precisam ser adjacentes em tempo. Por exemplo, esses segmentos de tempo, M, podem ocorrer periodicamente.

Em alguns exemplos, a transmissão de rede é interrompida durante o tempo de detecção para se observar melhor o espectro durante o tempo de detecção. O tempo de detecção com transmissão de rede interrompida pode ser referido como um tempo silencioso abaixo. Como os intervalos de detecção não precisam ser contíguos em tempo, é possível espaçar os mesmos de modo que o tempo de silêncio total é subdividido em uma série de tempos de silêncio mais curtos. Como a transmissão de rede é interrompida durante o tempo de silêncio, pode ser vantajoso minimizar a duração de cada intervalo de detecção. Isso pode resultar em um impacto menor sobre a

16/23 latência da rede. Por exemplo, se a rede estiver utilizando uma estrutura de quadro regular, então o tempo de detecção pode ser subdividido em M intervalos de detecção. Cada intervalo de detecção pode ser do comprimento de um único quadro e cada intervalo de detecção pode ser separado por múltiplos quadros. Em um exemplo, o impacto do tempo de silêncio sobre a latência da rede ocorre durante um único quadro.

Um periodograma pode ser calculado para cada intervalo de detecção. Desse modo, de acordo com o exemplo acima, há M periodogramas, um para cada intervalo de detecção. Os presentes sistemas e métodos podem usar um periodograma médio 712. 0 periodograma médio 712 pode ser a soma de cada um dos periodogramas individuais a partir de cada intervalo de detecção, dividido pelo número de intervalos de detecção. A soma pode ser executada pelo componente de somar 708. Um exemplo do periodograma médio 712 é provido pela seguinte:

⁼ Equação 12 M· ftí=l

Na Equação 12, P_m(w)pode ser o periodograma a partir do M° intervalo de detecção em uma frequência angular ω. Se M for fixo, não há a necessidade de dividir por M. Um limite com o qual o periodograma médio 712 é comparado pode ser escalonado por M. Eliminando-se a divisão por M simplifica-se a complexidade dos presentes sistemas e métodos.

Após computar um periodograma para cada intervalo de detecção, o maior volume do periodograma médio 712 pode ser selecionado como uma estatística de teste. A estatística de teste pode ser provida conforme a seguir:

T =max[p(â>)] Equação 13

17/23

Uma decisão no sentido de se um sinal ATSC está presente em um canal de TV é determinada pelo fato de se a estatística de teste a partir da Equação 13 excede um limite predefinido. Essa decisão pode ser representada como a seguinte:

z>₀

Equação 14

Se a estatística de teste, T, exceder o limite, Ci, a decisão Di pode ser selecionada o que significa que um sinal ATSC está presente no canal de TV. Se, por outro lado, a estatística de teste não exceder o limite, a decisão Dq pode ser selecionada o que significa que um sinal ATSC não está presente no canal de TV.

Em outro exemplo, uma verificação final pode ser feita para garantir que a estatística de teste não exceda o limite devido à interferência a partir de outro sistema sem fio. Além de comparar a estatística de teste, T, com um limite predefinido, ci, um segundo limite pode ser computado que é uma função de dados. Se a estatística de teste não exceder o segundo limite, uma decisão pode ser tomada no sentido de se a decisão utilizando o limite, ci, ocorreu devido a uma detecção falsa.

Em um exemplo, os N valores do periodograma médio 712 podem ser rotulados como um vetor P, cujas entradas são providas conforme a seguir:

Ρ(η)=Ρ(ηω₀)

Equação 15

Para selecionar um segundo limite que é dependente dos dados, um ou mais dos N valores podem ser zerados próximo à frequência do valor máximo dos N valores.

índice do vetor P que provê o valor máximo dos N valores

18/23 pode ser m. Esse índice também pode ser a estatística de teste de tal modo que:

P(m) = max[p(w)] = T Equação 16 n

Em um exemplo, os valores P próximos ao índice m podem ser zerados. Um novo vetor pode ser fornecido pela seguinte:

|« - m\ < k z _λ Equação 17

P\n) caso contrário

Em outras palavras, 2/í+l valores do periodograma, centrados onde o valor máximo do periodograma está localizado, são zerados. O segundo limite que é dependente dos dados pode ser uma versão escalonada do valor máximo dos valores de periodograma que não foram zerados. O segundo limite pode ser provido como a seguinte:

c₂ = a x max[p(n)] a > 1 Equação 18

Em um exemplo, o valor de oc é escolhido para fazer ajustes entre a taxa de alarmes falsos e a probabilidade de detecção. Implementando esses dois limites, uma decisão de que um sinal ATSC está presente em um canal de TV ocorre quando a estatística de teste excede o máximo dos dois limites, Ci e c₂.

A Figura 8 ilustra várias componentes que podem ser utilizados em um dispositivo sem fio 802. O dispositivo sem fio 802 é um exemplo de um dispositivo que pode ser configurado para implementar os vários métodos aqui descritos. O dispositivo sem fio 802 pode ser uma estação base 110, 112, 114, 116, 118 ou um dispositivo de usuário 108A-108K.

O dispositivo sem fio 802 pode incluir um processador 804 que controla a operação do dispositivo sem fio 802. 0 processador 804 também pode ser referido como

19/23 uma unidade de processamento central (CPU). Ά memória 806, a qual pode incluir ambas, memória de leitura (ROM) e memória de acesso aleatório (RAM), provê instruções e dados ao processador 804. Uma porção da memória 806 também pode incluir memória de acesso aleatória não-volátil (NVRAM). O processador 804 tipicamente realiza operações lógicas e aritméticas com base em instruções de programa dentro da memória 806. As instruções na memória 806 podem ser executáveis para implementar os métodos aqui descritos.

O dispositivo sem fio 802 também pode inclui um alojamento 808 que pode incluir um transmissor 810 e um receptor 812 para permitir a transmissão e a recepção de dados entre o dispositivo sem fio 802 e um local remoto. O transmissor 810 e o receptor 812 podem ser combinados em um transceptor 814. Uma antena 816 pode ser ligada ao alojamento 808 e acoplada eletricamente ao transceptor 814. O dispositivo sem fio 802 também pode incluir (não mostrados) múltiplos transmissores, múltiplos receptores, múltiplos transceptores e/ou múltiplas antenas.

dispositivo sem fio 802 também pode incluir um detector de sinal 818 que pode ser usado para detectar e quantificar o nível de sinais recebidos pelo transceptor 814. O detector de sinal 818 pode detectar sinais tais como a energia total, a energia piloto por chips de pseudo-ruído (PN), densidade espectral de potência, de outros sinais. 0 dispositivo sem fio 802 também pode incluir um processador de sinal digital (DSP) 820 para uso no processamento de sinais.

Os vários componentes do dispositivo sem fio 802 podem ser acoplados em conjunto através de um sistema de barramento 822 o qual pode incluir um barramento de energia, um barramento de sinal de controle, e um barramento de sinal status em adição a um barramento de

20/23 dados. Contudo, com a finalidade de clareza, os vários barramentos são ilustrados na Figura 8 como o sistema de barramento 822.

Conforme aqui usado, o termo determinando (e suas variantes gramaticais) é usado em um sentido extremamente amplo. O termo determinando abrange uma ampla variedade de ações e, portanto, determinando pode incluir calculando, computando, processando, derivando, investigando, consultando (por exemplo, consultando em uma tabela, em um banco de dados ou outra estrutura de dados), averiguando e semelhante. Além disso, determinando pode incluir recebendo (por exemplo, recebendo informação), acessando (por exemplo, acessando dados em uma memória) e semelhante. Além disso, determinando pode incluir resolvendo, selecionando, escolhendo, estabelecendo e semelhante.

Informação e sinais podem ser representados mediante uso de uma variedade de diferentes tecnologias e técnicas. Por exemplo, dados, instruções, comandos, informação, sinais e semelhantes que podem ser referenciados por toda descrição acima podem ser representados por voltagens, correntes, ondas eletromagnéticas, campos ou partículas magnéticas, campos ou partículas óticas ou qualquer combinação dos mesmos.

Os vários blocos lógicos ilustrativos, módulos e circuitos descritos em conexão com a presente revelação podem ser implementados ou realizados com um processador de uso geral, um processador de sinal digital (DSP), um circuito integrado de aplicação específica (ASIC), um sinal de arranjo de portas programáveis no campo (FPGA) ou outro dispositivo lógico programável, porta discreta ou lógica de transistor, componentes discretos de hardware, ou qualquer combinação dos mesmos, projetada para realizar as funções

21/23 aqui descritas. Um processador de uso geral pode ser um microprocessador, mas na alternativa, o processador pode ser qualquer processador comercialmente disponível, controlador, microcontrolador ou máquina de estado. Um processador também pode ser implementado como uma combinação de dispositivos de computação, por exemplo, uma combinação de um DSP e um microprocessador, uma pluralidade de microprocessadores, um o mais microprocessadores em conjunto com um núcleo DSP ou qualquer outra tal configuração.

As etapas de um método ou algoritmo descritas em conexão com a presente revelação podem ser incorporadas diretamente em hardware, em um módulo de software executado por um processador ou em uma combinação dos dois. Um módulo de software pode residir em qualquer forma de meio de armazenamento conhecido na técnica. Alguns exemplos de mecanismos de armazenamento que podem ser usados incluem memória RAM, memória flash, memória ROM, memória EPROM, memória EEPROM, registradores, um disco rígido, um disco removível, um CD-ROM e assim por diante. Um módulo de software pode compreender uma única instrução, ou muitas instruções, e pode ser distribuído por vários segmentos de códigos diferentes, entre diferentes programas e através de múltiplos meios de armazenamento. Meio de armazenamento pode ser acoplado a um processador de tal modo que o processador pode ler informação a partir de, e gravar informação no meio de armazenamento. Na alternativa, o meio de armazenamento pode ser integrado ao processador.

Os métodos aqui revelados compreendem uma ou mais etapas ou ações para se obter o método descrito. As etapas e/ou ações do método podem ser permutadas entre si sem se afastar do escopo das reivindicações. Em outras palavras, a menos que uma ordem específica de etapas ou ações seja

22/23 especificada, a ordem e/ou o uso das etapas especificas e/ou ações pode ser modificado sem se afastar do escopo das reivindicações.

As funções descritas podem ser implementadas em hardware, software, firmware, ou qualquer combinação dos mesmos. Se implementadas em software, as funções podem ser armazenadas como uma ou mais instruções em um meio legível por computador. Meio de armazenamento pode ser qualquer mecanismos disponível que possa ser acessado por um computador. Como exemplo, e não como limitação, tais mecanismos legíveis por computador podem compreender RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM ou outro meio de armazenamento de disco ótico, meio de armazenamento de disco magnético ou outros dispositivos de armazenamento magnético, ou qualquer outro mecanismos que possa ser usado para transportar ou armazenar código de programa desejado na forma de instruções ou estruturas de dados e que possa ser acessado por um computador. Disco, conforme aqui usado, inclui disco compacto (CD), disco a laser, disco ótico, disco versátil digital (DVD), disquete e disco Blu-ray® onde os discos normalmente reproduzem os dados magneticamente, enquanto que os discos reproduzem dados oticamente com lasers.

Software ou instruções também podem ser transmitidos através de mecanismos de transmissão. Por exemplo, se o software é transmitido a partir de um sítio da Rede, servidor, ou outra fonte remota utilizando um cabo coaxial, cabo de fibra ótica, par de fios trançados, linha de assinante digital (DSL), ou tecnologias sem fio tal como infravermelho, rádio, e micro-onda, então o cabo coaxial, cabo de fibra ótica, par de fios trançados, DSL, ou tecnologias sem fio tal como infravermelho, rádio, e microonda são incluídos na definição de mecanismos de transmissão.

23/23

Deve ser entendido que as reivindicações não são limitadas à configuração e componentes, exatos, ilustrados acima. Várias modificações, alterações e variações podem ser feitas no arranjo, operação e detalhes dos métodos e 5 equipamento descritos acima sem se afastar do escopo das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para detectar a presença de um sinal de transição em um canal de espectro sem fio, caracterizado por compreender:

converter (302) a frequência de um sinal a partir de uma primeira frequência para uma segunda frequência;

filtrar (304) o sinal com a segunda frequência para remover sinais que não estão dentro da banda da segunda frequência;

determinar uma frequência de oscilador local com base em uma frequência IF e em uma frequência que está no meio entre duas frequências piloto possíveis;

utilizar a frequência de oscilador local determinada para converter (306) o sinal com a segunda frequência para um sinal de banda base complexo;

calcular (308) um periodograma médio do sinal de banda base complexo;

comparar (310) um valor do periodograma médio com um limite; e detectar a presença do sinal de transmissão, se o valor do periodograma médio exceder o limite.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente determinar um valor mais alto do periodograma médio.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender adicionalmente comparar o valor mais alto do periodograma médio com o limite.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela frequência do sinal ser uma radiofrequência. 5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sinal de banda base complexo ser um

sinal de banda base complexo digital.

Petição 870190091390, de 13/09/2019, pág. 6/10

2/4

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender adicionalmente estimar um espectro de potência do sinal de banda base complexo digital utilizando o periodograma médio.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente comparar o valor do periodograma médio com o limite dependente de dados.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender adicionalmente detectar a presença do sinal de transmissão, se o valor do periodograma médio exceder o limite e o limite dependente de dados.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo canal de espectro sem fio ser um canal de televisão, TV.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por detectar a presença do sinal de transmissão ser implementada por um dispositivo de rádio cognitivo.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sinal de transmissão ser um sinal de Comitê de Sistemas Avançados de Televisão, ATSC.

12. Equipamento que é configurado para detectar a presença de um sinal de transmissão em um canal de espectro sem fio, caracterizado por compreender:

mecanismos para converter a frequência de um sinal a partir de uma primeira frequência para uma segunda frequência;

mecanismos para filtrar o sinal com a segunda frequência para remover sinais que não estão dentro da banda da segunda frequência;

Petição 870190091390, de 13/09/2019, pág. 7/10

3/4 mecanismos para determinar uma frequência de oscilador local com base em uma frequência IF e em uma frequência que está no meio entre duas frequências piloto possíveis;

mecanismos para utilizar a frequência de oscilador local determinada para converter o sinal com a segunda frequência para um sinal de banda base complexo;

mecanismos para calcular um periodograma médio do sinal de banda base complexo;

mecanismos para comparar um valor do periodograma médio com um limite; e mecanismos para detectar a presença do sinal de transmissão, se o valor do periodograma médio exceder o limite.

13. Equipamento, de acordo com a reivindicação

12, caracterizado pelo equipamento ser um dispositivo sem fio compreendendo:

um processador;

memória em comunicação eletrônica com o processador; e instruções armazenadas na memória, as instruções sendo executáveis para:

converter a frequência de um sinal a partir de uma primeira frequência para uma segunda frequência;

filtrar o sinal com a segunda frequência para remover sinais que não estão dentro da banda da segunda frequência;

determinar uma frequência de oscilador local com base em uma frequência IF e em uma frequência que está no meio entre duas frequências piloto possíveis;

utilizar a frequência de oscilador local determinada para converter o sinal com a segunda frequência para um sinal de banda base complexo;

Petição 870190091390, de 13/09/2019, pág. 8/10
4/4 calcular um periodograma médio do sinal de banda base complexo;

comparar um valor do periodograma médio com um limite; e detectar a presença do sinal de transmissão, se o valor do periodograma médio exceder o limite.

14. Equipamento, de acordo com a reivindicação

13, caracterizado pelo dispositivo sem fio ser um aparelho telefônico.

15. Memória para detectar a presença de um sinal de transmissão em um canal de espectro sem fio caracterizada por compreender instruções para fazer com que um computador realize o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.