CN101755218A - 用于信号分析的对感兴趣的频谱区域进行定义的装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供了这样装置和方法，使得能够定义和管理频谱内多个可能交叠的感兴趣区域。可以选择每个这样的感兴趣区域以作进一步的测试或识别。未选择的区域能够折叠为窄条，从而不干扰选定的区域。提供多行以能够定义和选择交叠的感兴趣区域。而且在某些实施例中，提供辅助工具来识别信号类型，其方式为根据参数提供信号类型的候选者列表，这些参数例如为感兴趣区域的带宽、感兴趣区域的中心频率和地理位置。

Description

用于信号分析的对感兴趣的频谱区域进行定义的装置和方法

有关案子的交叉引用

本申请对2007年7月16日提交的美国临时申请No.60/950,109主张权益，为所有的目的，该申请的整个内容以引用方式包含在此。

技术领域

本发明涉及射频(RF)信号测量，并且更具体地涉及选择频谱内的区域。

背景技术

在测量和测试RF系统中，可能存在多个信号，已知的和未知的都有可能。频谱(例如由频谱分析仪或类似仪器生成的)提供了使这些信号直观化并呈现给用户的便利方式。这些信号中的一个或多个可能是令人感兴趣的。有经验的操作人员、技术人员或工程师可以人工调整测量参数，使得对存在于信号中的感兴趣的特定信号作测量。相关的测量可取决于被测信号的类型。有经验的操作人员可能对他们所处理(working with)的信号足够的熟悉，因而能够识别出这些信号以作进一步的测量。

在正常的野外测试和测量条件下，雇用缺少经验的技术人员做必要的测量是司空见惯的事情。这些操作人员可能不具有必要的技能和经验来区分和识别出信号类型，或者能够对仪器作微调以将频谱内的特定信号隔离开来并进行测量。

发明内容

因此，本发明的实施例提供一种机制，允许操作人员定义一个或多个感兴趣的区域并且为进一步的动作而选择特定的感兴趣区域。在一些实施例中，被选定的感兴趣的区域定义了作进一步测量的参数而无需改变全局的仪器设置。每个未被选择的区域折叠起来(collapse)以形成恰好位于被选定的感兴趣区域外部的窄条。为窄条提供多个行以允许定义和选择交叠区域。

本发明的实施例还允许根据被选定的感兴趣区域的带宽、被选定的感兴趣区域的中心频率或者二者，向操作人员呈现信号类型候选者。在进一步的实施例中，可以根据测量时仪器的地理位置进一步缩小信号类型候选者的范围。

本发明的实施例包括一种在测量仪器中管理感兴趣区域的方法，其方式为，获得频谱；为感兴趣区域指定初始行值；对照其它感兴趣区域来检查该感兴趣区域，以确定是否存在交叠；以及当存在交叠时，改变该感兴趣区域的初始行值。初始行值可以设定为零并且根据需要而递增以避免交叠。可以在每次定义、选择或未选择(unselected)一个感兴趣区域时执行这些步骤。在一些实施例中，当所有的行值产生交叠时可以提供警告。

本发明的实施例还可以包括识别信号类型的方法，其方式为，获得频谱；确定感兴趣区域的带宽；在数据库中搜索带宽的指定容差(tolerance)内的信号类型；确定感兴趣区域的中心频率；在数据库中搜索位于中心频率的指定容差内的信号类型；以及提供可能的信号类型候选者列表。在一些方法中，还根据进行测量的地理位置来缩小可能的信号类型候选者列表的范围。地理位置可以根据全球定位系统(GPS)或用户输入项来确定。

详细描述

频谱在图1中的测量仪器的显示器上示出。所画的选择框(selection box)定义了感兴趣区域10。可以在触摸屏上用手指或其它点击设备绘制感兴趣区域10。在选择性的实施例中，鼠标、触控屏(stylus pad)或其它合适的点击设备被用来控制选择框的绘制，以在测量仪器的显示器上或运行在计算机上的分析应用程序中定义感兴趣区域。

在当前的用户界面的实施例中，频率维度(这里显示为水平维度)较垂直维度更为关键。在这种情况下，根据设计偏好预先确定矩形的高度，使得矩形高度的设定与所选择的实际区域无关。感兴趣区域10由在显示器上绘出的始点频率和终点频率确定。在选择性的实施例中，可以设定中心频率和带宽。

在选择性的实施例中，通过输入频率值定义感兴趣区域。可以输入频率值，其方式为，利用键盘，并且选择期望的输入数据或进行修改的字段，并且随后键入期望的数值。可以输入开始频率和终止频率以定义感兴趣区域。还可以用中心频率和带宽来定义感兴趣区域。

在进一步的实施例中，一旦如图2所示定义了感兴趣区域10，则可以修改定义以重新定义感兴趣区域。例如，可以绘制粗略的矩形并且可以选择和拖曳感兴趣区域的每条边缘来选择新的开始频率或新的终止频率。选择性地，通过在感兴趣区域内的选择，可以使定义了感兴趣区域的框重新以新的中心频率为中心。可以选择和拖曳整个框以将感兴趣区域重新定义为全新的频率范围。如上所述，这也可以通过下列方式完成：提供开始频率和终止频率的频率值，或者提供中心频率和带宽。也可以采用这样的组合，绘图以近似定义感兴趣区域并随后提供频率值以进一步定义该区域。

在进一步的实施例中，一旦定义了感兴趣区域，则采用该定义的区域，向测量引擎(engine)提供控制参数。在没有被定义的感兴趣区域10时，用户可以通过调整间距来改变测量，这也改变了显示以示出新的间距。在存在被定义的感兴趣区域10时，测量引擎利用指定的感兴趣区域的频率边界来控制探测的带宽。这使得用户能够只是分析总的被显示频谱的多个部分而无需对频谱显示(spectral display)的全局设置进行调整。典型地，测量引擎正在利用中心频率和间距的全局设置，按照显示整个频谱的方式(而非仅仅是显示感兴趣区域的方式)来探测RF能量。通过利用所显示的感兴趣区域来设定中心频率和带宽(其独立于用于提供总频谱显示的全局设置)，用户能够获得独有的探测而无需调整全局设置。

虽然在无需调整全局设置就能进行测量方面，可定义单个感兴趣区域具有一些优点，但是在本发明的下列实施例中进一步实现了这些优点，在这样的实施例中，允许定义和随后选择多个感兴趣区域。如图3所示，已经定义了多个感兴趣区域并且某个感兴趣区域被选定并且是激活的。未被选择的感兴趣区域12已经沿着显示器的顶部折叠为多个条。在选择性的实施例中，未被选择的感兴趣区域沿着显示器的底部折叠为多个条。在还有一个实施例中，未被选择的感兴趣区域可以同时沿着显示器的顶部和底部折叠为多个条。

只有被选择的感兴趣区域10用于测量，因为这些区域被视为是激活的。非激活区域对应于用条表示的未被选择的区域。如果用户希望进行涉及未被选择的感兴趣区域的测量，则由用户选定该区域并且先前被选择的区域折叠为一个条。通过选择对应于未被选择的感兴趣区域的条，用户使该区域扩展以识别被选择的感兴趣区域10。

选择性地，该区域的选择方式为，从左到右或从右到左地逐步经过可用的未被选择的感兴趣区域。在一个实施例中，可以通过在显示器上点击箭头(例如在触摸屏的情形下)完成逐步经过。选择性地，通过使用键盘上相应的按键(例如左箭头按键和右箭头按键)完成逐步经过。在当前的用户界面的实施例中，以区域的开始频率值来安排这些区域。

如果下一被选择的区域当前未被显示，则显示向左或右移动(pan)。在有些实施例中，显示的中心将定位在被选择的感兴趣区域。在有些实施例中，这可以使全频谱显示的开始和终止频率发生变化，以将下一/前一区域的带宽包括在内，使得整个区域在频谱显示上可见。

在某些情况下，用户可能希望定义具有交叠的频率范围的感兴趣区域。在本发明的实施例中，当用户定义了一个交叠已有的感兴趣区域的感兴趣区域时，较早的区域如上所述折叠为的一个条。如果新定义的交叠区域不再是被选择的区域时，则它也会折叠为条。为了避免交叠条之间的干扰，如图4所示，提供了多行的条。通过提供多行的条(它们表示未被选择的感兴趣区域)，测量仪器能够如图4所示，向用户显示所定义的区域以及它们相对于其它所定义的感兴趣区域的关系。图4图示了两行未被选择的所定义的感兴趣区域12，但是在选择性的实施例中，可以提供额外的行。

在本发明的实施例中，当定义了一个新的区域时，确定在未被选择时将折叠的行以避免同一行上出现交叠的感兴趣区域。在这种情形下，交叠指的是这样的两个或以上的区域，它们的开始和终止频率值包含至少一个共同的频率值。为此，对照所有现有的交叠的区域来测试新的感兴趣区域(其也可以称为“测试下区域”)。在选择性的实施例中，当区域变为未被选择时执行该交叠测试。

该过程的目的是为测试下区域指定唯一的数值，该测试下区域不同于所有其它共享共同频率(即交叠)的区域。在本发明的实施例中，该唯一的数值对应于条将折叠到的行。

该过程运作(work)的原因是，其在每次新区域(即测试下区域)被创建时或也可以是未被选择时被使用，从而寻找和指定非交叠的数值给该区域。1)开始于为该测试下区域指定最小的数值(即0)，该数值对应于第一行。该行可以位于频谱之上或之下。2)为确定交叠而检查每个共享该数值的已有区域或行。其由下列步骤完成：2a)寻找这样的区域，它们的开始和终止频率仅仅包含该测试下区域的左边缘(即开始频率)。2b)寻找这样的区域，它们的开始和终止频率仅仅包含该测试下区域的右边缘(即终止频率)。2c)寻找开始和停止频率如此的区域，该测试下区域被整个包含在作比较的区域内，或者作比较的区域被整个包含在该测试下区域内。3)任何时候在寻找到条件2a-2c之一被确定为真的区域时，测试下区域被设定为一个数值，其相对于导致真条件的作比较的区域是唯一的。一种可行的机制是对测试下区域的数值加一，这相当于选择下一行。4)当测试下区域的数值改变时，对于所有现有的区域重复始于开始步骤(步骤1)的算法。这一直持续下去直到发现测试下区域具有一个这样的数值，其相对于所有其它共享频率值的区域是唯一的。

当已经检查了所有可用的数值(它们与行对应)而不成功时，向用户提供警告。作为对该警告的响应，用户可以重新定义该区域以避免交叠。选择性地，用户可以删除那些导致交叠的区域，并随后重新定义所期望的感兴趣区域。

在该仪器的实施例中，对未被选择的感兴趣区域的选择优先于显示上的其它对象。因此，如果两个区域靠得太近以致于难以方便地利用手指在触摸屏上进行选择，则即使第一次选择是不正确的，该区域也将变成被选定的区域，从而使得利用触摸屏所作的下一次选择将选定期望的未被选择的区域。由于本发明的实施例针对利用触摸屏的便携式测试设备，因此该特征改善了操作人员在野外的可用性。

每个区域的参数可以由用户指定并存储起来。这些参数可以根据用户的输入应用于单个区域或一组区域。在本发明的实施例中，被选定区域周围的边界和表示未被选择的区域的条被彩色编码为对应于给定的参数。如图5所示，提供的阴影代表颜色。请注意被选择区域10上的黑色实线轮廓14和一个实心黑色的未被选择区域16。如在图例中所示的，颜色对应于诸如已知的、未知的之类的意向(disposition)参数。意向在涉及信号识别的使用中是一个有用的参数，特别是在处理可疑信号(例如根据政府规定不应出现在频谱内的那些信号)的识别时。也可以借助彩色编码来识别其它的参数，例如Signal Type Name(在给定区域内找到的信号的信号类型名称，包括“无”)、Signal Instance Name(与频率分配、信道或波段有关的信号实例名称，可以为“无”)、Descriptive Names(区域的说明性名称，其可以缺省为信号类型名称)以及Comments(与区域相关联的用户评注，其可以缺省设定为“空白”)。这种彩色编码使得用户能够快速、直观地根据期望的条件来分离感兴趣区域。在选择性的实施例中(例如采用黑白显示器的实施例)，可以使用阴影来代替颜色。在进一步的实施例中，还可以采用诸如短划线或虚线之类的线条图案。

在本发明的一个实施例中，创建和存储感兴趣区域的集合。该集合可以由单个感兴趣区域组成，或者可以由多个感兴趣区域组成。一个集合可以由所有被定义的感兴趣区域组成。选择性地，该集合可以对应于当前在屏幕上出现的那些感兴趣区域。该集合可以由用户通过选择多个感兴趣区域来指定。这种选择可以按照下列方式进行：在多个未被选择的感兴趣区域周围绘制一个框，在依次选择每个期望的区域时按下一个按键(例如ctrl按键)。可以根据与感兴趣区域相关联的参数来选择该集合。例如，关于感兴趣区域是否对应于已知的信号或未知的信号的意向可以被用来创建一个集合。

可以检索被存储的集合。一旦检索到另外的感兴趣区域，可以将其加入，或者可以从集合中删除感兴趣区域。集合随后被重新保存以存储该集合的修改版本。

在进一步的实施例中，时间戳记与集合相关联并连同集合一起存储起来，从而提供时域标记(temporal reference)。随后可以根据与一个集合相关联的时间戳记来检索该集合。

在另外的实施例中，地理标记与集合相关联。这是有用的，因为RF频谱能量含量(spectral energy content)随地理因素(geography)而变化(部分源于当地政府对可用频谱的分配，或者业界在不同地区采用不同的通信标准，或者仅仅源于RF传播的物理特性)。在有些实施例中，地理标记由用户输入提供。在其它的实施例中，地理标记由全球定位系统(GPS)或类似的系统提供。在进一步的实施例中，GPS激活的仪器被设定为根据仪器的当前位置自动唤起并显示一个集合。

利用基于文本的表格格式(例如电子数据表)，可以将集合手工创建为数据库或表格。这使得可以在将用户外派到野外作测量之前提供感兴趣区域的集合。

在本发明的进一步的实施例中，感兴趣区域的参数被用来自动识别信号类型和频率分配。可以根据频谱的范围来确定多种信号类型。因此，一种信号类型可以与一个感兴趣区域相关联。例如，GSM是一种具有大约200千赫(kHz)带宽的信号类型。任何以位于200kHz的指定容差内的带宽创建的区域将触发一个数据库问询，由此产生若干返回的信号类型，包括GSM连同其它也具有200kHz带宽的信号类型(例如模拟FM)。指定容差可以在测量仪器运送时以缺省值提供。指定容差也可以由用户设定。该容差越大，得到假阳性(false positive)的可能性越大，而设定过小的容差可能导致假阴性(false negative)。当一个区域的带宽发生变化时，如上所述，数据库自动复查以查看目前是否有新的信号类型可用。

一旦提供了候选信号类型的列表，则用户可以从该列表中选择。一旦选定信号类型，则利用感兴趣区域的中心频率和选定的信号类型来查询频率分配数据库。在进一步的实施例中，当选定的信号类型对应于具有某一频率分配(其被划分为信道)的信号时，随即确定出频率最为靠近感兴趣区域的中心频率的信道。信道及其频率都是可用的。信道指的是包含了一种信号类型的、以已知的间隔隔开的频段。

在选择性的实施例中，利用感兴趣区域的中心频率和所提供的容差值选择频率分配数据库。这第二种搜索进一步减少了可能的信号类型和频率分配。

一旦完成了最终选择(其基于带宽)和频率分配二者，则可以为最终的用户选择提供可能的候选者的列表。在只有一个可能的候选者的情况下，可以自动选择该数值，或者显示该数值以由用户确认和选择。

图6的图表图示出本方法的实施例。感兴趣区域由用户定义，或者由用户从先前定义的感兴趣区域的可用集合中选定(110)。确定感兴趣区域的带宽(120)，可能还有容差，并且完成搜索(130)以生成与感兴趣区域的带宽对应的信号类型列表(140)。如果未提供令人满意的结果，则用户可以重新定义感兴趣区域的带宽或者增加容差。

确定感兴趣区域的中心频率(150)。如短划线所示，在某些实施例中，用户从信号类型的列表中选择信号类型(160)。根据信号类型和中心频率数值以及中心频率的容差，为频率分配执行搜索(170)。根据定义的感兴趣区域提供频率分配的列表(180)。用户可以从所提供的列表中选择信号。在选择性的实施例中，在搜索频率分配之前，不从信号类型的列表中作用户选择。

例如，如果感兴趣区域具有落在200kHz容差内的带宽，则将提供信号类型(包括GSM)的列表。根据对GSM的可选的用户选择来搜索频率分配表。对于具有落在频率范围内的选定信号类型的所有信道，搜索信道/频率表。如果搜索针对落在感兴趣区域的中心频率(1933.09MHz)的1％的容差内的GSM信号，则下表表示可能的候选者列表。在本发明的实施例中，用户可以从该列表中选择。在选择性的实施例中，信道526因为最靠近感兴趣区域的中心频率而可以被自动选定。

信号类型	信道	频率
			GSM	521	1932.0MHz
GSM	522	1932.2MHz

信号类型	信道	频率
			GSM	523	1932.4MHz
GSM	524	1932.6MHz
			GSM	525	1932.8MHz
GSM	526	1933.0MHz
			GSM	527	1933.2MHz
GSM	528	1933.4MHz
			GSM	529	1933.6MHz
GSM	530	1933.8MHz

在进一步的实施例中，提供了地理标记输入。地理标记可以由用户输入或者GPS提供。优于搜索所有已知的信号类型的是，仅仅搜索这样的信号类型，它们适用于测量仪器当前所在的地球区域。对于频率分配也可以提供地理标记，使得仅仅搜索这样的已知频率分配，它们适用于测量仪器当前所在的地球区域。

如图6所示，首先搜索的是带宽，随后是频率分配。在选择性的实施例中，首先搜索的是频率分配。普通技术人员不费劲就能够根据这里提供的现有教导来实施该选择性方案。

如上所述的用户界面功能性和信号类型识别特征可以以运行在测试仪器上的计算机程序代码来实现。该程序代码以在计算机可读介质(例如硬盘驱动器、磁介质、光学介质、快闪存储器、存储器卡、固件)内被以具体化的形式提供，或者作为一部分现场可编程门阵列而实现。

Claims (17)

1.一种在测量仪器中对感兴趣区域进行管理的方法，包含：

获得频谱；

为感兴趣区域指定初始行值；

对照其它感兴趣区域来检查该感兴趣区域，以确定是否存在交叠；以及

当存在交叠时，改变该感兴趣区域的初始行值。

2.如权利要求1所述的方法，其中，初始行值被设定为零。

3.如权利要求2所述的方法，其中改变初始行值是使行值递增。

4.如权利要求1所述的方法，其中每次在用户定义了感兴趣区域时，执行指定、检查和改变的步骤。

5.如权利要求1所述的方法，其中每次用户未选择感兴趣区域时，执行指定、检查和改变的步骤。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：当所有的行值产生交叠时提供警告。

7.一种识别信号类型的方法，包括：

获得频谱；

确定感兴趣区域的带宽；

在数据库中搜索带宽的指定容差内的信号类型；

确定感兴趣区域的中心频率；

在数据库中搜索位于中心频率的指定容差内的信号类型；以及

提供可能的信号类型候选者列表。

8.如权利要求7所述的方法，进一步包括：根据正在执行的测量的地理位置来缩小可能的信号类型候选者列表的范围。

9.如权利要求8所述的方法，其中利用全球定位系统(GPS)信息确定地理位置。

10.如权利要求8所述的方法，其中地理位置由用户提供。

11.一种计算机可用的存储介质，包含在其内被具体化的计算机可读程序代码，包括：

计算机可读程序代码，用于获得频谱；

计算机可读程序代码，用于在作为图形用户界面的显示器上显示频谱；

计算机可读程序代码，用于响应用户输入，用该频谱定义第一感兴趣区域；

计算机可读程序代码，用于响应用户输入，用该频谱定义第二感兴趣区域；

计算机可读程序代码，用于响应用户输入，选择第一感兴趣区域；以及

计算机可读程序代码，用于使每个未被选择的感兴趣区域折叠为图形用户界面中的条。

12.如权利要求11所述的计算机可用的存储介质，进一步包括：

计算机可读程序代码，用于为每个新定义的感兴趣区域在开始时指定最低层的行；

计算机可读程序代码，用于对照已有的感兴趣区域来检查交叠；以及

计算机可读程序代码，用于只要发生交叠，则为新定义的感兴趣区域指定更高层的行。

13.如权利要求11所述的计算机可用的存储介质，进一步包括计算机可读程序代码，用于当没有更高层的行可用并且交叠仍然存在时，产生警告。

14.一种计算机可周的存储介质，包含在其内被具体化的计算机可读程序代码，包括：

计算机可读程序代码，用于获得频谱；

计算机可读程序代码，用于确定感兴趣区域的带宽；

计算机可读程序代码，用于在数据库中搜索位于带宽的指定容差内的信号类型；

计算机可读程序代码，用于确定感兴趣区域的中心频率；

计算机可读程序代码，用于在数据库中搜索位于所述中心频率的指定容差内的信号类型；以及

计算机可读程序代码，用于提供可能的信号类型候选者列表。

15.如权利要求14所述的计算机可读存储介质，进一步包括计算机可读程序代码，用于根据正在执行的测量的地理位置来缩小可能的信号类型候选者列表的范围。

16.如权利要求15所述的计算机可读存储介质，其中利用全球定位系统(GPS)信息确定所述地理位置。

17.如权利要求15所述的计算机可读存储介质，其中所述地理位置由用户提供。

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