CN1663156B

CN1663156B - 共享频带的管理系统和方法

Info

Publication number: CN1663156B
Application number: CN038146150A
Authority: CN
Inventors: 尼尔·R.·迪纳; 卡尔·A.·米勒; 威廉姆·R.·锡德; 托马斯·H.·肖勒
Original assignee: Cisco Technology Inc
Current assignee: Cisco Technology Inc
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2023-04-22
Also published as: JP2005523616A; CN1663156A; AU2003228794A8; EP1502369A2; EP1502369A4; EP1502369B1; AU2003228794A1; TW595140B; TW200401519A; WO2003090037A2; WO2003090037A3

Abstract

本发明提供了用于管理射频频带中的活动的系统、方法、软件及相关的功能，射频频带在频率和时间上由多种类型的信号共享。这样的频带的一个例子是未得到许可的频带。频带中的射频能量在频带中的活动正发生的区域中的一个或多个设备和/或位置处俘获。出现在频带中的信号由采样部件检测或在时间间隔内检测整个频带。频带中的信号脉冲能量被检测并用于根据信号类型分类信号。使用出现在频带中的信号类型的知识及其它频谱活动相关的统计信息(被称为频谱信息)，可在设备或设备网络中采取行动以避免干扰其它信号，并使与其它信号同时使用频带最优化。频谱信息可用于向设备用户或网络管理员建议行动或在设备或设备网络中自动调用行动以保持想要的性能。

Description

共享频带的管理系统和方法

本申请要求下述申请的优先权(每一优先权申请的全部均组合于此用于参考)：

2002年4月22日申请的美国临时申请60/374,363；

2002年4月22日申请的美国临时申请60/374,365；

2002年5月16日申请的美国临时申请60/380,891；

2002年5月16日申请的美国临时申请60/380,890；

2002年7月30日申请的美国临时申请60/319,435；

2002年9月11日申请的美国临时申请60/319,542；

2002年11月20日申请的美国临时申请60/319,714；

2003年3月10日申请的美国临时申请60/453,385；

2003年3月14日申请的美国临时申请60/320,008；

2002年9月18日申请的美国申请10/246,363；

2002年9月18日申请的美国申请10/246,364；

2002年9月18日申请的美国申请10/246,365。

本申请是2002年9月18日申请的美国申请10/246,363的部分的继续。

发明背景

在过去几年中无线应用和设备的爆发性增长已产生了大量的公益利益。无线网络和设备已被部署在数百万办公室、家庭中，且在最近增加了大量公共区域。这些无线部署被预见将以令人兴奋的速度继续并提供逐渐增加的方便性和生产率。

正发生在没有得到许可证的频带中的该增长呈现下降趋势。在美国，由FCC建立的未得到许可证的频带由在2.4GHz和在5GHz的光谱的大部分组成，其免费使用。FCC目前对未得到许可证的频带提出要求，如限制传输功率谱密度及限制天线增益。为大家意识到的是，由于未得到许可证的频带设备变得更加流行且它们在特定区域的密度增加，“公共领域的悲剧”效应将经常变得很明显，且整个无线设施(及用户满意度)将崩溃。这种现象已经在具有高密度无线设备的环境中观察到。

在未得到许可证的频带中由设备使用的信号协议的类型未被设计来与在频带中工作的其它类型的信号合作。例如，跳频信号(例如，从使用Bluetooth^TM通信协议的设备发射的信号或从某些无绳电话发射的信号)可跳跃到IEEE 802.11无线局域网(WLAN)的频道，从而导致干扰WLAN的运行。因而，需要技术来在不降级用户期望的服务水平的前提下开发未得到许可证的频带的所有好处。

在历史上，无线产业解决“公共领域的悲剧”问题的一般方法一直是简单地移到更高频谱的另一公共领域。然而，该解决方案不会工作得太久，因为频谱缺乏及较高频带具有较少吸引人的技术特征(减少的信号传播及不能穿透表面)。

使用未得到许可证的频带的企业集中在较大规模的无线网络(如WLAN)部署及集成在有线网络中。WLAN可使现有的网络管理方案变复杂，因为它们引入了另外的有效管理射频频谱的要求。目前的WLAN系统和管理技术集中于在WLAN的网络级的管理活动，几乎不提供管理频带的能力，其中多种类型(如通信协议/网络类型、设备类型等)的信号被呈现。需要一种技术来获得和使用正在共享的射频频带如未得到许可证的频带中发生的知识，以使设备能够关于它们的频率的使用而智能地行动，从而维持设备的性能及在频带中运行的设备网络。

发明内容

简要地，本发明提供了用于管理共享的射频频带中的活动的系统、方法、软件及相关子例程，其中射频频带在频率和时间两方面由多个全异类型的信号和各种技术的设备共享。这样的频带的一个例子是未得到许可证的频带。频带中的射频能量在一个或多个设备和/或频带中的活动正发生的区域中的一个或多个位置处俘获。出现在频带中的信号被采样部件或整个频带以一定时间间隔检测。频带中的信号脉冲能量被检测并被用于根据信号类型对信号进行分类。使用出现在频带中的信号类型及其它与频谱活动相关的统计(被称为光谱信息)的知识，可在设备或设备网络中采取行动以避免干扰其它信号，并使与其它信号同时使用频带最优化。光谱信息可用于向设备用户或网络管理员建议行动，或自动调用设备或设备网络中的行动以保持想要的性能。

使用未得到许可证的或共享的频带的设备可采用在此描述的特征和功能以在使用全异技术的多个设备之间更好地促进频带共享和共存。具有搜集信息并按其行动或按由其它设备获得的信息行动的能力的设备在此被称为“认知无线电设备”。在共享频带中运行的任何设备可包含不同程度的认知无线电，以感知它们的本地无线电环境和/或检测正访问同一未得到许可证的频带的其它设备的存在(及应用需要)。感知、检测和分类设备附近的共享频带的其它用户的能力非常重要以能够确定设备可怎样最有效地使用光谱。该认知无线电体系应用到各个设备及各个设备网络。

认知无线电设备使未得到许可证的频带能够稳固且有效的使用，并有助于二级访问应用。认知无线电可感知它们的无线电环境、检测其它无线设备的存在、分类这些其它设备、并接下来实施通信专用政策。认知无线电还可被装备以位置感知特征，以帮助它们确定它们可最有效地通信的方式，或在二级访问的情况下，确定它们是否肯定可访问某一光谱。

认知无线电使认知无线电设备用户及其它在附近工作的“哑”设备用户获益。通过它们的无线电环境的光谱认识，认知无线电设备可避免其它设备的干扰并因而保持较哑设备更可靠的无线连接，其不能适应于它们的行为。因为认知无线电设备可适应于它们的环境以在较不拥挤的频率传输，它们较哑设备产生更少的无线电干扰。这导致认知设备及哑设备用户的用户体验的改善。

如同得到许可的无线应用一样，性能的可预测性对令人满意的未得到许可证的频带无线服务传输是非常重要的。认知光谱管理技术的成功提供有潜力帮助未得到许可的频带应用从目前的方便但通常为次要的无线情况向未得到许可的频带连接被看作可靠的、主要的、及稳固的连接进化。

不像有线的及得到许可的频带无线连接，其中访问媒体被控制并有效管理，未得到许可的频带可为全异的无线技术使用。依据性能在这样的环境中运行的设备的结果可能是灾难性的。例如，及如上所述，两个在商业上成功的未得到许可的标准，IEEE 802.11b及蓝牙，当相互邻近运行时，行为“非智能”。

通过未得到许可的频带的智能使用，整个容量可被增加并满足更多用户的需要。频率的再使用已引人注目地增加了容量，其中同一频带在多个地理区域中使用。如当前得到许可的频带的经营商所证明的，降低“频率单元”大小将在损害另外的装备的情况下允许更高的通过量。未得到许可的频带中的功率电平的限制使得在跨几百平方米的区域提供无线服务中频率再使用有实质的必要性。通过采用智能功率控制机制，未得到许可的频带中的频率再使用可被进一步扩展。

对于所谓的个人区域网(PAN)应用，其中无线连接的范围被限于几米，由这样的PAN设备产生的干扰级别被使得非常低，其通过将输出功率控制到维持其无线连接所需要的最低可能电平而实现。对于那些设备能够感知到没有其它设备在其附近竞用无线介质的情况，其将以尽可能高的数据速率传输，并使用所需要的光谱，且不降级其它附近的设备的性能。在检测访问光谱的其它设备的存在的基础上，设备随后可减少其带宽使用以使对其它设备的干扰最小。未得到许可的频带的这样的灵活且智能的使用是认知无线电设备的一个例子。

设备通过测量和分类而辨别并对其本地RF环境的占用做出反应的能力开辟了实质上增加无线容量的机会，其使短距离无线设备能够作为二级访问用户而在未占用的得到许可的频带上。通过光谱管理，该访问可在不与这些得到许可的频带上提供的服务冲突的情况下而被提供。

本发明的目标和优点在参考结合附图进行的下述描述后将更加明显。

附图说明

图1为可同时在未得到许可的或共享的频带中工作的多个设备的框图。

图2和3示出了可同时出现在两个示例性射频频带中的信号类型的频谱轮廓。

图4为表示频谱管理系统的一般数据流的图表。

图5为频谱管理过程的一般流程图。

图6为表示频谱管理系统的各个过程及基础体系结构的框图。

图7为用在频谱管理系统中的实时频谱分析元件(在下文中称为SAGE)的框图。

图8为表示SAGE的输出可怎样用于分类在频带中检测到的信号的简图。

图9为频谱管理系统中使用的信号分类过程的一般流程图。

图10为可由频谱管理系统产生的示例性的覆盖范围图(coverage map)。

图11为可在频谱管理系统中起作用的示例性通信设备的框图。

图12为可在频谱管理系统中起作用的示例性频谱敏感元件装置(spectrum sensor device)的框图。

图13为示出应用程序设计接口调用的网络频谱接口是怎样被应用程序使用来启动频谱分析功能的梯形图。

图14和15为在频谱管理系统中产生的信息可怎样被使用的例子的流程图。

图16-21为用于将频谱管理相关的信息传达给用户的示例性显示屏的简图。

图22-25为频谱活动信息可被显示的示例性方式的简图。

图26为使用频谱管理相关的信息来通知用户关于在频带中工作的设备的性能的过程的流程图。

图27为可由频谱管理过程处理的未得到许可的频带中的一情形(scenario)的多种情形的简图。

图28为频谱管理系统的更详细的体系结构的框图。

图29为在频谱管理过程的无线局域网(WLAN)应用中的设备之间的分级交互作用的框图。

图30和31为频谱管理体系结构的各个过程级之间的网络频谱接口(NSI)的框图。

图32为频谱管理系统的各个软件级中的资源管理器之间的交互作用的流程图。

图33和34为频谱管理体系结构的处理级别之间的其它等级关系的框图。

图35为频谱管理系统体系结构中的中间级别之间的交互作用的详细框图。

图36为频谱管理系统体系结构中较高级别之间的交互作用的详细框图。

图37-40为在WLAN环境中具有设备的引擎NSI的几个交互作用的简图。

图41为根据频谱分析及从在频带中工作的设备获得的其它信息建立的示例性频谱利用图(SUM)的简图。

附图的详细描述

在此描述的系统、方法、软件及其它技术被设计来协同管理共享频带如未得到许可的频带的使用，其中多种类型的信号出现(经常同时地)，且频带的用户之间的干扰也可能出现。在此描述的许多概念可应用于频带，其不必一定是“未得到许可的”，如当得到许可的频带用于次要的得到许可或未得到许可的目的时。

术语“网络”在下文中以多种方式使用。可以有一个或多个无线网络，每一网络包括在共享频带中工作的多个设备或节点。这样的网络的一个例子是WLAN。还有被叫作piconet的网络，其以Bluetooth^TM能力的设备形成。在此描述的许多例子均关于IEEE 802.11 WLAN进行，主要由于WLAN已看到广阔的使用，并被期望继续。此外，术语网络指有线网络，并指一个或多个有线及无线网络的集合。在此描述的频谱管理系统、方法、软件及设备特征均不限于任何特定的无线网络，并可同样用于现在已知的或下文中开发的用于共享频带的任何无线网络技术。

首先参考图1，其示出了在某些点有多个设备以其工作方式在公共频带内传输或发射信号的环境，且其可能在频率和时间上至少部分重迭。当这些设备相互足够接近时，或它们以足够高的功率电平传输信号时，在一个或多个设备的信号之间将不可避免地有干扰。图1中所示的虚线意于指出来自所示的任何设备的活动可能影响其它设备的区域。图1示出了可在未得到许可的频带中工作的设备的非穷尽的示例性选择，包括无绳电话1000、跳频通信设备1010、微波炉1020、由WLAN接入点1050(1)及其关联的客户站(STA)1030(1)、1030(2)、…、1030(n)组成的无线局域网(WLAN)、婴儿监视设备1060及任何其它现有的或新的无线设备1070。多个WLAN AP1050(1)到1050(n)可在该区域中工作，每一个均具有一个或多个相关的客户STA 1030(1)到1030(n)。或者，在图1中所示的区域可以是多个其它类似区域之一，其中频带中正发生活动。根据想要的覆盖区域，一个或多个AP可被分配给几个区域中的对应区域，每一区域可能与其它用户共享，如图1的单一区域中所示的那些用户。一个或多个WLAN AP 1050(1)到1050(n)可被连接到有线网络(如以太网络)，一服务器1055也连接到有线网络。根据类型，无绳电话1000可以是模拟的、数字的及跳频设备。跳频通信设备1010可包括根据Bluetooth^TM无线通信协议、HomeRF^TM无线通信协议工作的设备及无绳电话。此外，雷达设备1080可在未得到许可的频带中工作。可在频带中工作的其它设备还包括装置如数字(和/或)视频摄像机、有线机顶盒等。

如在下文中将变得更加明显的，在此描述的频谱管理方法可被实施在频带中工作的任何设备或设备网络中(如图1中所示的那些设备)。必要的硬件和/或软件功能应被配置在设备的硬件/软件平台中以使设备能用作认知无线电设备并因而执行频谱管理步骤：信号检测、积聚/测量、分类及控制/报告。例如，支持WLAN应用的认知无线电设备可进行更智能的频谱接入及波形判定，并最终提供更高的连接可靠性，其通过配合至少下述之一：其数据速率、信息包大小、频道、传输功率等，在将干扰信号分类为微波炉、跳频设备或备选的另一WLAN。

或者，或此外，频谱管理可通过将图1中所示的多个频谱敏感元件1200(1)到1200(n)配置在各个位置而得以实施，其中，与多个信号类型的任一相关联的活动出现在频带中以形成敏感元件覆盖网络。由频谱敏感元件收集的频谱信息被反馈给一个或几个处理平台如网络管理站1090或服务器1055、AP的主处理机等，其中做出政策决定且控制可被产生。例如，可能有执行AP 1050(1)到1050(n)的WLAN管理应用的另一服务器1057。服务器1055或网络管理站1090可产生影响一个或多个AP中的变化的控制或报告给服务器1057。

网络管理站1090、服务器1055及服务器1057不必物理地位于该区域中，其中其它设备正在该区域中工作。网络管理站1090可被连接到与服务器1055相同的有线网络，并可从一个或多个WLAN AP1050(1)到1050(n)和/或从一个或多个频谱敏感元件1200(1)到1200(n)接收频谱活动信息。例如，网络管理站1090具有处理器1092、保存一个或多个由处理器执行的软件程序的存储器1094及显示监视器1096。网络管理站1090还可执行一个或多个管理有线网络及无线网络的软件程序，其中网络如由WLAN AP 1050(1)到1050(n)服务的WLAN。频谱敏感元件1200(1)到1200(n)可通过有线或无线连接而连接到AP、服务器1055或频谱管理站1090。

目前，在美国，未得到许可的频带均在工业、科技及医学(ISM)和UNII频带中，并包括在2.4GHz未得到许可的频带及在5GHz或其附近的未得到许可的频带。这些仅是现有的未得到许可的频带的几个例子。在其它国家，其它频谱部分已被留出用于未得到许可的使用。通过定义，“未得到许可的”频带通常指在使用该频带时没有用户具有任何优于他人的权利。没有任何用户已购买该频谱的独用权。有一组与未得到许可的频带相关联的基本功率及带宽条件，但在这些条件下工作的任何用户可在任何时候免费使用。这些频带的“未得到许可的”特征的结果是在它们中工作的设备将不可避免地干扰相互的工作。当出现干扰时，从一设备到另一设备的信号可能被不适当地接收，从而导致发送设备重新传输(并因此降低通过量)，或可能完全破坏两个通信设备之间的通信连接。此外，因为频带是免费使用，零成本鼓励未得到许可的频带的更多的应用和用户，结果，其使得频带更加拥塞且更易于干扰。因此，需要管理在未得到许可的频带中工作的设备的工作以确保所有用户的有效且公平的使用。

图2和3示出了在美国的两个未得到许可的频带的频谱使用的一些例子。图2示出了在2.4GHz未得到许可的频带中工作的示例性设备的频谱轮廓，设备如跳频设备、无绳电话、IEEE 802.11b WLAN通信设备、婴儿监视设备及微波炉。跳频设备将在任何给定时间占用一可预测的或随机的子频带，因此，随着时间的推移，可跨越整个频带。非跳频类的无绳电话可在任何给定时间占用几个子频带之一。IEEE802.11b设备在任何给定时间通常占用在2.4GHz频带中的三个RF频道之一，婴儿监视器也是类似的。微波炉将发出能量的短脉冲串，其可跨越未得到许可的频道的大部分。可在2.4GHz频带中工作的其它设备为IEEE 802.11g WLAN设备。

图3示出了用于5GHz未得到许可的频带的一组类似的情况。在美国，在5GHz实际上有三个未得到许可的频带。其中两个是相邻的，而第三个与其余两个不相邻(为了简化，其未被考虑在图3中)。在5GHz未得到许可的频带中，可能有工作在8个不同的子频带(频道)中的IEEE 802.11a WLAN设备、直接序列展频(DSSS)无绳电话、及各种雷达设备。

管理多种类型的信号可同时出现于其中的未得到许可的频带包括使干扰最小并使频谱效率最大。最小化干扰依据信噪比(SNR)、比特差错率(BER)等表示，最大化频谱效率被表示为每单位面积使用的每带宽的数据速率(bps/Hz/m²)或被表示为“感到满意的”用户的数量，其中感到满意是基于满足某些性能标准，如：数据速率、等待时间、抖动、掉线的会话、及封锁的会话。频谱管理的目标是采取回避行动以避免可能存在的干扰、当干扰出现时检测并报告干扰、及当干扰不可避免时做出智能的决定以减轻干扰。此外，频谱管理是灵活的以处理不同的终端用户需求及新设备及设备类型的出现。

图4和5示出了与未得到许可的频带的频谱管理相关联的一般概念。关于频带中的活动的信息，被称作频谱活动信息，将从在频带中工作的任一或几个设备获得，其具有在下文中结合图7和8描述的某一程度的能力。这在步骤2000中被称作频谱采样，并可在一时间段在整个频带中包括采样射频能量或扫描频带的子频带(按需或定期)，以确定频带中的基于频谱及基于时间的活动。图5中所示的每一步骤在无线电设备如认知无线电设备内执行是可能的。或者，或此外，频谱活动信息在多个设备处收集(如在敏感元件覆盖网络的多个频谱敏感元件处)且频谱活动信息在计算设备处处理以产生用于在频带中工作的一个或多个设备或设备网络(如一个或多个AP)的报告和/或控制。在同一设备处收集并使用的或从敏感元件覆盖网络收集的频谱信息可用于将频谱意识报告(spectrum aware report)或控制对接到管理企业中的有线及无线网络的一般网络管理应用。

例如，如图4中所示，频谱活动信息在一个或多个AP 1050(1)到1050(n)和/或在敏感元件覆盖网络的一个或多个频谱敏感元件1200(1)到1200(n)或任何其它装备有下文中描述的某些能力的设备处获得。例如，三个频谱敏感元件被图示在图4中，其可被放置在一地点或建筑物的各个位置。频谱活动信息可在能够于频带中接收信号的设备中产生，或者，在设备中由无线电接收机(连接到接收机的输出的数据转换器)输出的原始数据被连接到另一不必在频带中工作的设备或驻留在本地给那些在频带中工作的设备。频谱活动信息可总体上包括与频带中的活动有关的信息，及与在频带中工作的无线网络关联的统计信息，如IEEE 802.11x WLAN统计信息，其可由在WLAN中工作的AP或STA获得。

一些认知无线电设备可知道仅影响它们的环境/外界的频谱活动情况。其它更高智能的设备可知道它们自己及连接到它们的所有设备的频谱活动情况。例如，STA可具有其自身的认知无线电能力，但与其关联的AP具有每一其STA及自己的智能。然而，AP可通知STA关于在AP或其它STA的频谱情况。对于更高层次，管理多个AP的服务器将具有用于整个多AP网络的智能。当频谱活动信息“向上游”发送以进一步处理时，其可被分成必要的成分或元素或被压缩。

频谱活动信息(或用于产生其的原始数据)被本地或远程报告给其它设备以显示、分析和/或产生与频带中的活动相关的实时告警信号。此外，频谱活动信息可被积聚并短期(几秒或几分钟)或长期(几分钟到几小时)保存以用于随后的分析。例如，频谱活动信息的长期保存对于数据挖掘及其它非实时处理应用是有用的，这将在下文中描述。

此外，或独立于报告功能，频谱活动信息可在处理器(本地的或远离实际的频谱活动信息的源设备)中进行处理。信号分类步骤2010包括处理频谱采样步骤的输出以基于特征如功率、持续时间、带宽、跳频特性而测量并分类信号。信号分类步骤2010的输出是分类所检测的信号/设备的数据。分类输出可以是，例如，“无绳电话”、“跳频设备”、“跳频无绳电话”、“微波炉”、“802.11x WLAN设备”等。由处理频谱活动信息产生的信号分类信息可像频谱活动信息一样报告给本地或远程位置，并用于产生实时告警信号。例如，当干扰条件(频带中的设备或设备网络工作的频带、工作的邻近频道等中存在另一信号)被检测到时，实时告警信号可产生以将该条件通知给网络管理员。实时告警信号可采用图画显示、音频、电子邮件消息、无线电寻呼消息等形式。告警信号可包括对用户或网络管理员的建议，以对在频带中工作的设备及设备网络进行调整。

政策执行步骤2020涉及在如果有的情况下确定应对由信号分类步骤2010输出的信息做什么。例如，政策规定在信号分类步骤2010的输出的基础上应在通信设备或设备网络中采取什么频谱行动或控制。政策执行步骤2020的输出可包括对网络管理员、应用程序或系统的建议的行动，以对情形进行补救或调整。此外，在处理频谱活动信息中，可产生控制以调节在频带中工作的设备或设备网络的一个或多个操作参数。频谱行动步骤2030产生特定的控制以实现行动。控制的例子为：将设备分配给频带中的不同子频带或频道(动态频率选择-DFS)、网络负载平衡(在频道频率或时间的基础上)、调整传输功率(传输功率控制-TPC)、调整通信数据速率、调整所传输的数据包的参数、执行干扰减轻或共存算法、执行频谱礼节程序、执行频谱优先权方案、或将STA重新分配给WLAN中的AP。干扰减轻算法的例子在2002年5月23日公开的未决美国专利公开号为20020061031的专利申请中公开。可采取的其它行动包括将频谱活动信息报告给用户及管理员以使人工智能交互作用能够诊断问题、优化网络设置并除去干扰源。即使在自动进行调整时，也可产生事件报告或告警信号以将条件通知给网络管理员。控制可以在特殊的设备级以改变设备的操作参数或在网络级以改变在频带中工作的无线网络的操作参数，如通过改变由IEEE 802.11x AP设备使用的一个或多个操作参数，其影响与该AP关联的STA怎样在该无线网络中工作。

控制信号可在实际上于频带中工作的设备中产生(见图11和12)或在与在频带中工作的那些设备远离的计算设备中产生。对于后一情况，网络管理站1090或服务器1055(图1)可接收频谱活动信息并产生控制信号。控制信号接着被传送回到在频带中工作的一个或多个设备。例如，如果控制信号属于WLAN AP或STA的参数，则控制信号可由网络管理站1090或服务器1055经网络连接传送到一个或多个AP(如图1中所示的一个或多个AP 1050(1)到1050(n))。AP将接收控制信号并改变其操作参数之一。此外，控制信号可被传送到特定的STA，其通过提供适当的命令给STA的AP以使得AP将参数变化信息传输给STA。

频谱管理体系结构

参考图6，频谱管理系统体系结构将被描述。该体系结构将以“最低”级别开始描述并向上到更高的级别。图6中在框侧的注解意为指出这些过程可被执行，其在关于另外的特征时将变得更加明显。最低级别为位于在频带中工作的设备中的硬件及与硬件关联的驱动器。因而，该级别在下文中可被称为硬件/驱动器级别。这些设备(认知无线电设备)的例子已在上面结合图1提及，且示例性的设备将在图11中详细描述。在设备中至少有实时频谱分析仪(SAGE)20及无线电接收机或无线电收发机(在下文中为“无线电”)12以接收和采样频带中的射频能量。SAGE20可以硬件或软件实施并与无线电12结合，处理由以窄带或宽带模式工作的无线电12接收的信号。在宽带模式中，无线电接收机/收发机12可在任何给定时间间隔期间跨感兴趣的整个频带对信号进行降频变换。如果无线电接收机/收发机12在窄带模式中工作，则无线电接收机(或收发机)可被调谐到跨频带的不同子频带以获得整个频带的信息。根据特别的设备，可能还有调制解调器14，其用于根据特别的通信标准执行基带信号处理。

同样在最低级别，有一套与SAGE20、无线电收发机/接收机12及调制解调器14相关联的驱动器。SAGE驱动器15将SAGE20产生的频谱活动信息对接到更高级的过程，并将控制对接到SAGE20。频谱意识驱动器17响应于手动或自动产生的控制以改变设备或设备网络的操作参数。例如，如果设备是IEEE802.11AP，则操作参数的改变可影响AP及与该AP关联的STA的运转的变化。频谱意识驱动器17能够响应于控制信号而改变不是由特定通信协议的规则必须要求的操作参数，并采用特别设计的与特定通信标准如IEEE802.11相关联的低介质访问控制(LMAC)层，其具有调整那些参数所必需的控制点。

频谱意识驱动器17可从更高级的干扰算法接收指令以调整传输速率、存储碎片极限等。此外，频谱意识驱动器17可接收指令以执行动态信息包时序安排以避免传输可能在时间和频率方面干扰来自另一设备、动态信息包碎片及数据“忙碌”加密的信号的信息包。此外，频谱意识驱动器17可接收指令以改变工作的中心频率、工作带宽、数据速率、传输功率等。频谱意识驱动器17产生适当的控制信号以修改无线电设备的适当硬件或固件中的这些操作参数中的任一个。

参考图7，将简要地描述SAGE20。SAGE在2002年9月18日申请的、题为“通信设备中的实时频谱分析系统及方法”的美国专利10/246,365中有更详细的描述，其全部被组合于此以供参考。

SAGE20获得关于频带中的活动的实时信息，并可被实施为VLSI加速器或以软件的形式实施。SAGE20包括频谱分析仪(SA)22、信号检测器(SD)23、快拍缓冲器(SB)24及通用信号同步装置(USS)25。

SA22产生表示RF频谱的带宽的实时光谱图的数据，例如，使用快速傅立叶变换(FFT)处理的高达100MHz的频谱。同样，SA22可用于监控频带中的所有活动，如2.4GHz或5GHz频带。如图7中所示，导向SA22的数据通道包括自动增益控制模块(AGC)、开窗口模块、NFFT＝256点复数FFT模块、及频谱纠正模块。开窗口和FFT模块可支持高达120Msps(复数)的采样速率。开窗口模块使用汉宁(Hanning)或矩形窗口在I和Q数据上执行预FFT开窗口。FFT模块为256个频率窗口(frequency bin)中的每一个提供(I和Q)FFT数据，这些窗口跨越感兴趣的频带的带宽。对于每一FFT采样时间间隔，FFT模块输出M(如10)位数据用于每一FFT频率窗口，例如256个窗口。频谱纠正算法纠正侧音抑制及DC偏移。

在SA22的内部是低通滤波器(LPF)、线性-对数转换器、抽取器及统计模块。LPF在每一FFT频率的信号的功率值上执行统一增益、单极低通滤波操作。使用P_fft(k)表示在FFT频率f(k)的信号的功率值，一旦每FFT周期，低通滤波器输出P_lpf(k)被更新如下：P_lpf(k，t)＝α₁·P_lpf(k，t)+(1-α₁)·P_lpf(k，t-1)，1≤k≤256，其中是指明LPF带宽的参数。在FFT的输出的线性-对数模块为每一FFT值P_{lpf_td}(k)计算分贝值P_dB(k)＝10*log(|P_{lpf_td}(k)/)(计算为dBFS，即ADC上的全部dB)；分贝值随后通过从dBFS值减去接收机增益控制而被转换为绝对功率电平(dBm)。PDB(k)为对应于多个频率窗口k处的功率的数据字段。统计(stats)模块经RAM接口I/F26积聚并将下述统计信息保存在双端口RAM(DPR)的统计(stats)缓冲器中：在一段时间的工作循环对频率；在一段时间的平均功率对频率；在一段时间的最大(max)功率对频率；及在一段时间的峰值数量。统计模块给出在运行有SAGE20的设备周围的其它信号的基本信息。工作循环是在FFT频率窗口的功率超出功率极限值的次数的连续计数。在特定FFT频率窗口的最大功率被随时跟踪。峰值柱状图跟踪在时间间隔检测到的峰值数量。

统计模块具有积累功率、工作循环、最大功率和峰值柱状图的统计信息的模块。在连续的FFT时间间隔中的统计信息被积累在DPR中。在一定量的FFT间隔之后，由保存在频谱分析仪控制寄存器中的可配置的值确定，产生一对处理器的中断使得处理器将统计信息从DPR读到其存储器中。例如，在处理器从DPR读出值之前，10000个FFT间隔的统计信息被保持在DPR中。

为积累(平均)功率统计信息，所产生的PDB(k)数据字段被提供给统计模块。其可由一可选的抽取器抽取。状态模块将先前时间间隔每一频率窗口的功率添加到当前时间间隔该频率窗口的功率上。每一频率窗口的连续功率总和被输出到DPR28，作为SumPwr统计信息，也被叫作平均功率统计信息。

工作数统计信息通过将PDB(k)与功率极限值进行比较而产生。每当频率窗口的功率超出功率极限值时，该频率窗口的先前的工作数统计信息被增加，其对应于工作数统计信息(DutyCnt)，再次地，其为在FFT频率的功率超出功率极限值的次数的连续计数。

最大功率统计(MaxPwr)在每一频率窗口处跟踪。每一频率k的当前最大功率值与每一频率k的新功率值进行比较。或当前功率最大值或新PDB(k)被输出，其取决于新PDB(k)是否超出该频率的当前功率最大值。

由峰值检测器在每一FFT时间间隔期间检测的峰值的数量被计数，并缓存和保存在频率分布寄存器中以用于输出到DPR28。

这些统计信息的每一个均将在下文中详细描述。

SD23鉴别所接收的信号数据中的信号脉冲并基于它们的频谱及暂时特性滤波这些信号，并将关于每一脉冲的特征信息传递到双端口RAM(DPR)28。SD23还向USS25模块提供脉冲定时信息以允许USS25将其时钟与至/自其它设备的传输同步(例如，以排除干扰QoS敏感的ULB设备如无绳电话、蓝牙耳机、基于802.11的视频设备等)。SD23包括峰值检测器及几个脉冲检测器，如4个脉冲检测器。峰值检测器在其输出处的FFT数据中寻找频谱峰值，并报告每一所检测的峰值的带宽。中心频率及功率。峰值检测器的输出是一个或多个峰值及相关信息。每一脉冲检测器基于峰值检测器的输入检测并表征信号脉冲。

峰值检测器检测相邻FFT频率窗口中的一组FFT点的峰值，每一个均高于设定的最小功率电平。一旦每FFT间隔过去，峰值检测器输出描述那些具有高于峰值极限值的FFT值的频率窗口的数据，且其描述相邻的频率窗口组中的哪一频率窗口具有该组中的最大值。此外，峰值检测器传递每一FFT间隔的功率对频率窗口数据字段。这可由伪码表示(其中k为频率窗口指数)：

峰值输出每一所检测的峰值的带宽、中心频率及功率。

脉冲检测器基于配置信息计算相关的极限值，并检查峰值是否超出相关的极限值。如果峰值超出相关的极限值，其将峰值定义为脉冲候选。一旦发现脉冲候选，脉冲检测器将所识别的脉冲候选与脉冲定义如功率、中心频率、带宽及持续时间(由脉冲检测器配置信息定义)进行比较。在将脉冲候选与所定义的同配置信息关联的脉冲进行匹配之后，脉冲检测器宣称脉冲已被检测到并输出与所检测到的脉冲关联的脉冲事件数据(功率、中心频率、带宽、持续时间及开始时间)。

SB24收集所接收的信号的一组原始数字信号采样以用于信号分类及其它目的，如到达位置测量的时间。SB24可被触发以开始从SD23或从使用快拍触发器信号SB_TRIG的外部触发源进行采样收集。当快拍触发器条件被检测到时，SB24缓存一组数字采样并向处理器宣称一中断。处理器接下来对采样执行后台级的处理以用于识别和定位另一设备。

USS25检测并与周期性的信号源同步，如跳频信号(如Bluetooth^TM SCO及某些无绳电话)。USS25干扰频谱意识驱动器17(图6)，其根据如由IEEE802.11通信标准提供的介质访问控制(MAC)协议管理频带中的信息包传输的时序安排。USS25包括一个或多个时钟模块，每一个均可被配置来跟踪由SD23中的脉冲检测器识别的信号的时钟。

处理器(未示出)干扰SAGE20以接收由SAGE20输出的频谱信息，并控制SAGE20的某些操作参数。处理器可以是任何适当的微处理器，其可位于与SAGE20相同的半导体芯片上或位于另一芯片上。处理器通过DPR28和控制寄存器干扰SAGE20。

控制寄存器27包括使处理器能够配置、控制和监控SAGE20的寄存器。有控制/状态寄存器、中断使能寄存器、中断标志寄存器、频谱分析仪控制寄存器、信号寄存器控制寄存器、快拍缓冲器控制寄存器及USS控制寄存器。

再次参考图6，在下一更高级别，有测量引擎50、分类引擎52、位置引擎54和频谱专家56。这些过程可通过软件执行。由过程50、52和54中的任一个使用的频谱活动信息可源自在频带中工作的通信设备和/或源自位于感兴趣的区域的不同位置处的一个或多个频谱敏感元件(图1)，例如，敏感元件位于商业或其它设施的外围或其它位置。此外，测量引擎50、分类引擎52和频谱专家56可在于射频频带中工作的设备如AP本地执行，或在服务器计算机中远程执行，如图1中所示的服务器1055或网络管理站1090。

测量引擎50收集并集合来自SAGE20的输出并将数据规格化为有意义的数据单位以用于进一步的处理。特别地，测量引擎50在一段时间积累来自SAGE20的输出数据的统计信息以跟踪关于整个频带中的多个频率窗口中的每一个的平均功率、最大功率和工作循环及下文中描述的其它统计信息。此外，测量引擎50积累由SAGE输出的、符合设定标准的信号脉冲的脉冲事件数据。每一脉冲事件可包括功率电平、中心频率、带宽、开始时间、持续时间及终止时间的数据。测量引擎50可建立信号脉冲数据的柱状图，其对信号分类是有用的，其例子将在下文中描述。最后，测量引擎50积累原始接收的信号数据(来自SAGE20的快拍缓冲器)，以用于响应于来自体系结构中的更高级别的指令进行位置测量。测量引擎50可保持频谱活动信息的短期存储。此外，测量引擎50可聚集关于在射频频带中工作的无线网络如IEEE802.11WLAN的性能的统计信息。测量引擎50的示例性输出在下文中结合网络频谱接口进行描述。测量引擎50的输出的图示例子在图21-25中示出。此外，更高级的应用可响应于用户指令(通过适当的用户接口)以监控测量引擎的数据和统计信息，从而确定是否有设备或设备网络的性能降级。基于性能降级的确定原因，某些行动可被建议或自动采取。

响应于来自其它软件程序或系统(如下文中描述的网络频谱接口、分类引擎52或位置引擎54)的请求，测量引擎50响应以配置SAGE20(通过SAGE驱动器15)和/或无线电12，根据所请求的数据类型，用那些配置运行SAGE20，并用通过处理由SAGE20输出的数据产生的几个数据类型中的一个或几个响应。

分类引擎52将SAGE20的输出(由测量引擎50积累)与已知信号的数据样板及相关信息进行比较，以基于SAGE检测的能量脉冲信息对频率中的信号进行分类。分类引擎52可检测干扰一个或多个设备的工作的信号(如，占用或出现在与在未得到许可的频带中工作的设备相同的频道中)。分类引擎52的输出包括在频带中检测到的信号类型。分类输出可以是，例如，“无绳电话”、“跳频设备”、“跳频无绳电话”、“微波炉”、“802.11x WLAN设备”等。分类引擎52可将由测量引擎提供给的信号数据与已知信号或信号类型的信息数据库进行比较。信号分类数据库可用使用频带的新设备的参考数据更新。此外，分类引擎52可输出描述所分类的信号的中心频率、带宽、功率、脉冲持续时间等的一个或多个的信息，其很容易从SAGE的信号检测器输出直接获得。这对于被确定干扰频带中的其它设备的工作的分类信号特别有用。

信号分类技术的例子在2002年9月18日申请的、题为“频带中的信号的信号分类系统和方法”的美国申请10/246,364中有详细描述，其全部组合于此以供参考。这些可被使用的信号分类技术基于脉冲柱状图、脉冲时间信号及其它习惯算法，其例子在前述未决专利申请中描述，并结合图8和9简要地描述。应该理解的是，其它信号分类技术在现有技术中也是公知的。

图8示出了可能存在于频带中的信号的示例性信号脉冲。这有由脉冲1-6组成的IEEE802.11b信号活动。脉冲1、3和5为前向信道802.11b传输，脉冲2、4和6为确认信号。还有跳频信号，如，包括脉冲7-14的Bluetooth^TM SCO信号。信号的定时、强度及持续时间均未以准确比例示出。用于信号脉冲1-6的脉冲事件数据由例如适当配置的脉冲检测器产生。用于信号脉冲7-14的脉冲事件数据由另一适当配置的脉冲检测器产生。用于两种类型的信号的信号脉冲数据随时积累。信号脉冲数据可被积聚在不同的柱状图中。此外，频谱分析信息可源自频带中的信号活动，且该信息可被用于产生在给定时段出现在频带中的不同传输的数量，其通过对同一时段频带中不同频率处的功率值(高于极限值)的数量进行计数而实现。

为图8中所示的示例性脉冲产生的脉冲事件数据的例子提供如下。

脉冲1

SDID： 1(识别脉冲检测器1)

脉冲带宽： 11MHz

中心频率： 37MHz

脉冲持续时间： 1.1msec

功率： -75dBm

脉冲2

SDID： 1

脉冲带宽： 11MHz

中心频率： 37MHz

脉冲持续时间： 200 microsec

功率： -60dBm

脉冲3

SDID： 1

脉冲带宽： 12MHz

中心频率： 37MHz

脉冲持续时间： 1.1msec

功率： -75dBm

脉冲4

SDID： 1

脉冲带宽： 11MHz

中心频率： 37MHz

脉冲持续时间： 200microsec

功率： -60dBm

脉冲5

SDID： 1

脉冲带宽： 13MHz

中心频率： 37MHz

脉冲持续时间： 18msec

功率： -75dBm

脉冲6

SDID： 1

脉冲带宽： 11MHz

中心频率： 37MHz

脉冲持续时间： 200microsec

功率： -60dBm

尽管未在上面列出，脉冲的开始时间还包括在每一脉冲的信息中，从而使得能够计算脉冲检测器检测到的连续脉冲之间的时间。

脉冲7-14的脉冲事件数据除了中心频率以外其余与脉冲1-6非常类似。例如，脉冲7-14可具有1MHz的脉冲宽度、350微秒的脉冲持续时间，而中心频率将在2400MHz到2483MHz频带的几乎整个范围内变化。脉冲7-14的SDID是2，因为脉冲检测器2被配置来检测这些脉冲类型。

图9总体上示出了所积聚的信号脉冲数据怎样与参考数据进行比较。所积聚的用于将被分类的信号的信号脉冲数据与已知信号的参考或摘要信号脉冲数据比较。所积聚的信号脉冲数据的每一柱状图与参考信号脉冲数据的同类柱状图比较。在所积聚的信号脉冲数据和参考信号脉冲数据之间的匹配程度可以是可调整的，且对于某些参考信号脉冲，相对于其它信号脉冲数据，可发现在某些脉冲数据上的非常接近的匹配。为此，每一参考数据组可具有其自己的必须满足的匹配标准，以最后宣告匹配。例如，当将积聚的信号脉冲数据与Bluetooth^TM SCO信号的参考数据比较时，为宣告匹配，在两个脉冲柱状图之间的脉冲持续时间、带宽及时间必须非常精确地匹配。可以使用一计分系统，数字值被分配给每一信号特征之间的比较结果。对于某些信号类型，如果总数字值(如总得分)至少与某一值一样大，则可宣告匹配。另外的约束还可要求某些信号特征必须具有最小程度的匹配。

可使用频带的各种信号的参考数据可从那些设备的实际测量及分析获得，和/或从管理机构如美国的联邦通信委员会(FCC)提供的信息数据库获得。FCC可维护允许在频带中工作的每一设备的传输参数的数据库并使其公开可用。这样的参数的例子为：

工作频率范围

频谱通信波道的选择(带宽)及表征：

跳频：跳频速率及跳频中心频率

固定信道：信道中心频率

符号率

调制模式(如QPSK、OFDM、QAM、…)

传输频谱屏蔽

传输功率电平

传输开/关时间表征

最小和最大“开”时间

最小和最大“关”时间

在信道通路之间的时隙，如果适当的

比较步骤可涉及将已知信号的脉冲定时信号与所积聚的信号脉冲数据(通常在相对短的时段)进行比较以确定是否有在某些预定的且可调整的公差之内的匹配。形象的范例就像沿未知信号的积聚脉冲数据滑动已知信号的脉冲定时样板以确定是否足够匹配。脉冲定时信号可提供设备或一类设备的特别表示。它们对分类具有非常严格的定时属性的信号是非常有用的。

特定脉冲的积聚脉冲数据可暗示其属于特定的类型，但其不是必需限定的。例如，802.11信号的暗示特征是具有非常短的持续时间的信号脉冲的出现，其不多于200微秒，且脉冲之间的时间不多于20微秒。然而，另外的数据(中心频率和带宽)不足以确认其是802.11信号。因此，在脉冲数据上执行脉冲定时信号分析(即形成图案)。例如，802.11信号的脉冲定时分析集中于识别在同一中心频率上的、相互分隔不多于20微秒的两个信号脉冲，且其中第二信号脉冲(802.11ACK脉冲)不多于200微秒。802.11信号的第一脉冲的持续时间与该分析不是特别有关。

类似的分析可在Bluetooth^TM SCO信号的脉冲数据对脉冲信号信息上执行，其中活动由两个时间上非常接近的能量脉冲(脉冲)组成。与第一脉冲相关联的能量可出现在频带中的一频率处，与第二脉冲关联的能量可出现在频带中的另一频率处，其分隔于第一脉冲一时间间隔，其在一致的基础上复现。实际上，Bluetooth^TM SCO信号是许多未得到许可的频带设备的代表，这些设备采用跳频序列并包括在第一设备(如“主要”设备)传输之后的一准确的时段后第二设备(如“从属”设备)进行传输。在第一脉冲的前沿或后沿与第二脉冲的前沿之间的时间间隔通常非常一致。两个脉冲的持续时间可以相当短。此外，第二脉冲的前沿与下一第一脉冲的前沿之间的时间间隔可以是非常一致的。Bluetooth^TM ACL传输是拟周期的，其在某些时候看上去是周期性的并具有类似于Bluetooth^TM SCO传输的定时信号，某些时候又不是。

如果频谱信息源自频带的一部分的采样而不是整个频带，跳频信号的脉冲定时信号分析则稍微不同。例如，当跳频信号正可能出现在频带如2.4GHz频带的任何地方时，如果只有频带的20MHz部分的数据被提供为分类过程的输入，则信号脉冲数据将显示相当小比例的来自跳频信号的脉冲。脉冲定时信号分析因而可被调整。

当一个以上设备正在频带中传输时，使用脉冲定时信号分析来分类信号是特别有用的。信号的脉冲定时信号信息可通过描述脉冲的特征如脉冲持续时间、脉冲间的时间等的数据来表示。该信息接着可与类似的脉冲定时信号信息比较以确定是否匹配。

测量引擎50和分类引擎52均可产生报告给更高级别的软件程序或系统的频谱事件。例如，基于由SAGE20产生的频谱活动信息的分析，可给出特定类型的事件的报告，如Bluetooth^TM设备在频带中被打开或关闭、或无绳电话正起作用。这些频谱事件将在下文中进一步描述。

再次参考图6，位置引擎54计算在频带中工作的设备的物理位置。位置测量技术的一个例子包括使用由测量引擎50收集的快拍缓冲数据来执行在将被定位的设备传输的信号及另一参考信号(如AP)的两个或多个已知位置(如在两个或多个STA)的到达时间差(TDOA)测量，以确定在频带的区域内工作的各个设备(如干扰信号)的位置。在某些时候，简单地将干扰信号移到不同的位置可解决另一设备或设备网络可能正经受的传输问题。位置引擎54可整理从网络中的多个位置获得的测量结果。位置引擎的一个例子在2002年11月27日申请的、题为“在非同步无线网络中定位无线设备的系统和方法”的美国申请60/319,737中描述，其全部被组合于此以供参考。使用TDOA和到达时间(TOA)测量来确定无线无线电通信设备的位置的大量其它技术在现有技术中是公知的，且也可被用于位置引擎。

或者，位置引擎54可位于网络频谱接口(NSI)70“上面的”软件中。当频带中的干扰条件被检测到时，频谱专家56或网络专家80可命令位置引擎54在物理上定位干扰信号源。位置引擎54的输出可包括位置信息、功率电平、设备类型和/或设备(MAC)地址。安全服务82可指令位置引擎54定位可能出现安全问题的欺诈设备。

频谱专家56是使在频带中工作的设备的工作最优化的过程，假设关于频带中的活动的知识由测量和分类引擎获得。例如，频谱专家56处理来自SAGE20的数据及来自在频带中工作的特定无线网络如IEEE802.11x网络的可选统计信息，以进行建议从而调整设备的参数或自动执行设备中的那些调整。频谱专家56可以是被执行的软件程序，例如，由连接到AP、服务器或网络管理站(图1)的主机设备执行。可基于频谱专家56的输出进行调整(手动或自动)的参数包括频道、传输功率、存储碎片极限值、RTS/CTS、传输数据速率、CCA极限值、干扰避免等。干扰减轻技术的其它例子在2003年1月20日申请的、题为“在短距离无线应用中周期性干扰信号的干扰减轻系统和方法”的美国申请10/248,434中描述，其全部被组合于此以供参考。频谱专家56可能为了频带中的告警条件而打开触发器，如干扰在频带中工作的设备或设备网络的工作的信号的检测，以自动报告告警信息和/或响应其而调整设备中的参数。例如，频谱专家56可工作以控制或建议单一WLAN AP的控制。

频谱专家56是批评信息决策者。频谱专家56(和/或下文中描述的网络专家)可基于频谱政策信息确定产生什么样的告警和/或控制。频谱政策信息是信息体，其基于所确定的将出现在频带中的条件，定义对应的告警和/或控制。该信息体是可更新的，以虑及在频带中工作的新设备和/或关于频带的要求的规则的变化。此外，频谱专家56可决定行动、怎样行动或决定不行动。例如，频谱专家可决定干扰另一信号或决定不干扰。频谱政策可怎样被应用的例子在下文中描述。

频谱专家56可使用频谱活动信息来智能地控制AP中的IEEE802.11 WLAN参数。

1、测量所接收的信号质量及关于干扰信号的信息可能要求调整AP和/或STA的传输数据速率。

2、跟踪信息包错误及SAGE脉冲数据可要求调整存储碎片极限值。

3、在指明隐蔽节点的信息包序列统计信息中检测可要求执行RTS/CTS序列。RTS/CTS序列被用作“传送确认系统”并在可能时被关掉，如在低噪环境中，因为其减慢了传输，但其可在必要时被启动，如为了发现STA。

4、使用SAGE频谱分析数据，AP可被控制以选择一新的更清洁的信道。

5、使用SAGE有关的数据及指明干扰信号的信号分类数据可要求调整AP的传输功率。

6、根据特定的设备类型甚或所识别的商标及设备型号(通过快拍缓冲器及其它频谱数据)执行行动。

通常，频谱专家56可在无线电设备中执行，其在控制与其关联的几个其它无线电设备的行为时控制其自身(具有AP的情况)。这些决定和控制的类型被称为本地政策决定或控制，因为它们影响一设备或特别有限的设备群。下文中描述的网络专家80可做出更广类型的政策决定和控制，如那些影响设备的整个网络的决定和控制(WLAN中的多个AP及它们的关联STA)。

由一个或多个频谱敏感元件1200(1)到1200(n)组成的敏感元件覆盖网络可产生频谱活动信息，其提供给控制在频带中工作的设备的服务器。例如，信号检测在敏感元件级执行，测量和积聚可在敏感元件级或在AP的主处理器执行。频谱专家在主设备的主处理器上执行，其连接到AP并用于控制该AP。信号检测在敏感元件级执行，测量和积聚可在敏感元件级或在AP的主处理器执行。

测量引擎50、分类引擎52和频谱专家56位于其中的抽象级在下文中可被称为“频谱”或“频谱意识”级。

图6中所示的NSI70干扰测量引擎50、分类引擎52、位置引擎54和频谱专家56过程(及较低级的驱动器)到更高级的服务。NSI70用作应用程序设计接口(API)，其可由(一个或多个计算机可读的介质上的)应用程序实施以接近这些过程的频谱分析功能。最终用户按需命令检查特定设备处的可从应用程序接收的频谱知识或活动信息，且NSI将命令转换为从过程之一请求特定频谱分析功能的请求。在测量引擎50、分类引擎52、位置引擎54和频谱专家56之间有相互作用也是可能的，其使用类似于NSI70的接口。此外，图6中的模块的物理位置并不意味着限制这些功能、应用或过程的可能的逻辑布置。例如，NSI可被用于将图6中所示的任一或多个模块与测量引擎、分类引擎和/或频谱专家的频谱分析功能连接。此外，在图6中所示的任何两个过程之间可能存在较少的正式接口或连接。

正好在NSI70上面的抽象级可被称为“网络”级。在网络级，可能有各种服务。例如，有网络专家80、安全服务82、位置服务86和数据挖掘服务88。位于NSI上面的软件，尽管在下文中分开标识和描述，也可被全体地及一般地称为网络管理软件(NMS)，其可由网络管理站1090(图1)执行。

网络专家80类似于频谱专家56，但其在更高级别工作，如跨越多个WLAN AP如AP1050(1)到1050(n)及它们相关的STA，如图1中所示。网络专家80基于使用成本、容量及QoS使网络最优化。网络专家80可向网络管理员提出建议或自动调整一个或多个无线网络中的参数。例如，网络专家80可控制或建议参数：AP及AP的天线的布置、AP信道分配、跨AP的STA的负载平衡(基于网络负载条件将STA分配给不同的AP)、传输功率及RTS/CTS参数。此外，网络专家可将在网络中任何地方检测到的干扰通知给网络管理员或网络管理应用程序。网络专家80可使无线网络中的设备覆盖最优化，其通过将STA分配给AP实现，其可提供最好的通过量和可靠的通信连接。由网络专家处理的频谱活动信息可源自在频带中工作的AP或源自位于感兴趣的区域的不同位置处的一个和/或多个频谱敏感元件，所述位置如在商业企业或其它设施的外围或其它位置。网络专家80还可具有触发器以在特定条件被检测到时产生告警信息。具有频谱监控能力(及控制能力)的WLAN AP可将由与其关联的任何WLAN STA提供给其的任何频谱信息添加到其频谱知识中。然而，网络专家80可具有未得到许可的频带的整个区域的频谱活动的更全局的视图，其可包括多个相同或不同类的无线网络(如IEEE 802.11 WLAN、WPAN、Bluetooth^TM等)。反过来，WLAN AP可将AP监控的频谱情况通知给其关联的STA。

网络专家80可使用频谱测量数据来优化802.11协议功能，如信道扫描，其中SAGE20分析整个频带的数据以输出信息而使分类引擎52能够识别在其它信道中出现了什么；信道选择/负载平衡，其中SAGE20聚集信道利用的全频带统计信息。这些技术的优点是更快的信道获得、更快的信道传递、及基于STA的负载平衡。

网络专家80在从更宽区域如网络获得的频谱活动信息基础上工作。获得该信息的一种方式是通过多个认知使能的AP，每一AP均连接到执行网络专家80的服务器。或者，或此外，由一个或多个频谱敏感元件1200(1)到1200(n)组成的敏感元件覆盖网络被配置在整个网络或感兴趣的区域中。网络专家80在连接到敏感元件的服务器上执行并控制或被连接以控制AP，如通过WLAN管理应用程序。信号检测在敏感元件级执行，测量和分类可在敏感元件级或在服务器执行。

网络专家80可与一般的网络管理系统连接，如由图1中所示的网络管理站1090支持的系统。一般的网络管理系统可控制网络组件如AP的使能、禁用及配置。系统综合模块90(在下文中描述)可将网络专家80与一般网络管理系统连接以允许将一般网络管理系统的变化通知给网络专家80，并将无线网络内的变化如信道分配及STA关联通知给一般网络管理系统。

因而，网络专家80可做出更广类型的政策决定和控制。此外，网络专家80可充作频谱专家56的多种情况的更高级的控制，每一频谱专家与一设备关联，设备为更大的网络或区域设备部署的一部分。该柱状图示于图28中，其将在下文中描述。如果这样做，网络专家80必须考虑由频谱专家56在其范围内做出的本地政策决定和控制。网络专家80将保存和维护由其频谱专家56做出的本地政策决定和控制。网络专家80可做出区域范围的政策决定或控制或网络范围的政策决定或控制。区域范围的决定是关于出现在特定“区域”的活动或由某些但不是所有频谱专家56在网络专家的范围内现场控制的活动。网络范围的决定是关于出现在跨网络存在的所有区域或现场的整个网络中出现的活动。当进行区域或网络范围的决定时，网络专家80可做出这些决定，使得它们不会干扰由频谱专家56做出的本地政策决定或控制，或可做出取代某些本地决定的某些决定。例如，在网络专家控制下的特定AP可能在一天的某一时间在特定频道正经受偶然的干扰，同样地，其被调整(如通过频谱专家56)以在该天的那一时间期间移到另一信道。网络专家80可基于其它信息决定将该特定的AP永久地移到特定的信道。这可能与在该天的某些时间AP偶然需要远离该信道有冲突。因此，网络专家80将修改其移动该AP到该信道的决定以尊重在AP处的本地政策。当考虑本地政策决定时，网络专家80可修改其决定以避免网络或区域行为“振荡”。

安全服务82基于频谱活动及在较低级别产生的相关信息提供安全信息。例如，安全服务82可检测在频带中工作的一个以上的设备或网络上什么时候有拒绝服务的攻击，检测“停车场”攻击，查找欺诈设备如未经授权的AP的位置，并执行RF“指纹”识别以确定是否有设备伪装成经授权的设备(如站或AP)。

拒绝服务攻击可通过检查频谱活动信息以寻找大带宽噪声信号而得以检测，所述信号可干扰频带中的一个或多个信号。如果噪声信号在很重要的时间段继续，则安全服务可宣告拒绝服务攻击正在频带中工作的一个或多个无线网络上进行。告警信息或报告可被产生以将情况通知给网络管理员并描述攻击情况(源的大概位置、功率电平、频率带宽、出现时间等)。

停车场攻击是在无线网络设备的用户在没有授权的情况下在无线网络上接收和/或传输信号，如将无线设备邻近于工作网络放置而足以在网络上接收和/或传输信号，假定其可得到过去的加密干扰或加密在网络上未被使能。如果设备的用户仅是听所传输的信号，则可能没有办法检测它。然而，如果可在AP周围构造服务网络的物理边界(二维或三维)，则使用位置引擎54，自设备的传输可确定设备是否在物理边界的外面，其预示未经授权的设备可能企图访问保存在连接到AP的有线网络的服务器上的信息。

未经授权的设备(如AP)可通过检查设备的传输及从其使用的包含在传输中的信息(如IEEE802.11服务设置标识符(SSID))而得以检测，该SSID相对于保存的一组有效SSID是否有效可被确定。如果AP是以无效的SSID在频带中工作，则安全服务82可指令位置引擎54确定AP的位置。

如果在频带中工作的一个或多个无线网络或设备上检测到安全相关的破坏，安全服务82可向网络管理员产生实时告警信息。在检测潜在的停车场攻击的情况中，可设置程序要求边界外的设备的用户(或设备本身)提供AP用以确认它作为经授权的设备的安全代码。不能提供该代码的设备被视为未经授权的设备，且对该设备的服务终止。告警信息还可被产生来通知网络管理员进一步调查该用户。

在无线网络中管理安全的另一种方式是保存每一经授权的设备的RF信号，如每一经授权的STA或AP的RF信号。RF信号可通过俘获每一经授权的设备的详细信号脉冲特征而被创建，其使用具有SAGE功能的设备获得，并将描述这些特征的信息保存在数据库中。每当STA与AP关联，其信号脉冲特征可与信息数据库比较以确定其是否是经授权的设备。该程序保护STA的用户免于获得有效的MAC地址(通过听WLAN中的传输)，并免于使用该MAC地址而伪装成该STA。即使MAC地址将是有效的，欺诈设备的RF指纹将可能与保存在数据库中的经授权的设备的RF指纹不匹配。

位置服务86向位置引擎54进行的位置测量提供附加值的服务。这些服务的例子为覆盖图，其一例子如图10所示，在IP设备上快速的传递声音、发现最接近设备的打印机、发现丢失的设备、并执行事故定位(E911)。作为另一例子，位置服务86可处理来自未经许可的频带实施(如企业)的区域中的多个点或节点(多个频谱图)的频谱信息并将该信息汇编成容易理解的格式。

数据挖掘服务88包括俘获频谱活动信息(及可选的来自频谱专家的输出)以用于长期保存在数据库中。通过使用询问而分析非实时的频谱活动信息，网络管理员可确定不同的情况如在一天的什么时间干扰是问题、在工作区的什么区域有最重的频谱负载等。

在网络级别的上面是系统综合模块90和用户接口(UI)模块92。系统综合模块90将来自任何服务的数据向下连接到其它应用、协议、软件工具或系统，通常被称为网络管理应用94。例如，系统综合模块90可将信息转换为SNMP格式。由系统综合模块90执行的功能由想要与下面的服务一起工作的特定应用、协议、系统或软件工具规定。网络管理应用程序94可由网络管理站1090(图1)执行以管理有线和无线网络。UI92可提供由任何下面的服务产生的信息的图形、音频或视频类型的界面以用于人们消费。用于频谱活动信息和告警信息的图形用户界面的例子如图16-25所示，其将在下文中描述。这些高级的过程可在远离射频频带活动出现的地方的计算机装置上执行。例如，网络管理应用程序94可由位于中心监控或控制中心(电话服务提供商、线缆因特网服务提供商等)中的网络管理站1090执行，所述控制中心连接到敏感元件设备、AP等及其经广域网(WAN)连接如因特网、专用高速有线连接、或其它长距离有线或无线连接控制的设备(如AP)。

在感兴趣的频带中接收射频能量的任何设备可被装备以SAGE20以产生频谱活动信息。图11示出了这样的认知无线电设备的一个例子。通信设备包括无线电12，其降频变换所接收的射频能量并升频变换信号以用于传输。无线电12可以是窄带无线电或能够宽带及窄带工作的无线电。宽带无线电收发机的一个例子在2002年4月22日申请的、题为“采用合成波形及频谱管理技术的无线收发机的系统和体系结构”的美国临时申请60/374,531及2002年10月11日申请的、题为“多输入多输出无线电收发机”的美国申请10/065,388中公开。基带部分(可包括或对应于图6中所示的调制解调器)连接到无线电12并执行信号的数字基带处理。一个或多个模数转换器(ADC)18将无线电12的模拟基带信号输出转换为数字信号。类似地，一个或多个数模转换器(DAC)16转换由基带部分14产生的数字信号以用于无线电12的升频变换。参考图6，SAGE20被表示为从ADC18接收输入。

处理器30可被提供，其连接到基带部分14及SAGE20。处理器30执行保存在存储器32中的指令以执行几个软件频谱管理功能，这些在此描述为“单片”或“嵌入”的软件功能。因而，保存在存储器32中的某些软件在此被称为单片或嵌入软件。单片或嵌入软件功能的例子为SAGE驱动器15、频谱意识驱动器17及测量引擎50，尽管图6中所示的另外的过程如分类引擎52、位置引擎54和频谱专家56可由处理器30执行。图11中所示的幻象线路(phantom line)意为指出被包围在那里的那些元件的几个或全部均可被制造在单一数字专用集成电路(ASIC)中。处理器30还执行与通信协议相关联的MAC处理。在无线电和其它组件周围的较大的框意为指出这些元件可被实施在网络接口卡(NIC)波形因素中。处理器30可具有产生关于设备使用的特定通信协议的通信量统计信息的能力。IEEE802.11通信量统计信息的例子在下文中描述。

主处理器40可被提供，其通过适当的接口34连接到处理器30。主处理器40可以是主设备的一部分，如个人计算机(PC)、服务器1055或网络管理站1090(图1)的一部分。存储器42保存主机的或“离芯”软件以执行更高级的频谱管理功能。主处理器40可执行的过程的例子包括测量引擎50、分类引擎52、位置引擎54和频谱专家56。此外，主处理器40可执行还要高级的过程，如网络专家80及更低级的过程。

图11中所示的通信设备可以是在频带中工作的各种设备的一部分或对应于它们，如IEEE802.11 WLAN AP或STA。通信设备可与远离于其的计算机共享信息，所述计算机如图1中所示的服务器1055或网络管理站1090。远程计算机可具有无线通信能力(或由线缆通过另一具有无线通信能力的设备与通信设备连接)。执行系统综合模块90和UI92(图6)的软件可由主处理器40或由远程计算机如服务器1055或远程网络管理站1090执行。

如图11中所示之一的认知无线电设备可检测、测量、分类出现在频带中的活动，并通过功能如频谱专家56，可做出关于是否改变其任何操作参数的智能决定，操作参数如工作频率、传输功率、数据速率、信息包大小、传输定时(以避免其它信号)等。此外，无线电设备可响应于在由另一无线电设备产生的信息的基础上产生的控制，其检测、测量并分类频带中的活动。

图12示出了频谱敏感元件的简图(如频谱敏感元件1200(1)到1200(n)，在上面结合图4曾提及)。频谱敏感元件为无线电设备，其在感兴趣的频带中接收信号。在这种意义上，频谱敏感元件是一种频谱监控器，且也可检测、测量并分类以提供频谱信息，该频谱信息被提供给其它无线电设备、网络控制应用程序等，其可控制整个设备网络的工作。频谱敏感元件包括至少一能够降频变换感兴趣的频带中的信号的无线电接收机，或以宽带模式或以扫描窄带模式。如果可能，如图12中所示，频谱敏感元件包括两个无线电接收机4000和4010(专用于不同的未得到许可的频带)或一个双频带无线电接收机。有一ADC18，其将无线电接收机的输出转换为数字信号，其接着被连接到SAGE20或其它能够产生信号脉冲及频谱的设备。DAC16可用于经开关4020提供控制信号给无线电接收机。

接口4030，如Cardbus、通用串行总线(USB)、mini-PCI等，将SAGE20及其它组件的输出连接到主设备3000。有可选的嵌入处理器4040以执行本机处理(如图6中所示的测量引擎50、分类引擎52、位置引擎54及频谱专家56)，有以太网模块4050以连接到有线网络、FLASH存储器4060及SDRAM4070。还有可选的与特定通信协议或标准(“协议X”)关联的下级MAC(LMAC)逻辑模块4080或与协议X关联的调制解调器4090。协议X可以是在频带中工作的任何通信协议，如IEEE802.11x协议。设备可支持多个协议。许多模块可被集成在数字逻辑门阵列ASIC中。LMAC逻辑4080及调制解调器4090可被用于跟踪在协议X上的通信通过量并产生通信量统计信息。在无线电及其它组件周围的较大的框意为指出频谱敏感元件设备可被实施在NIC波形因素中以用于PCI PC卡或mini-PCT配置。或者，为节省嵌入的处理器，许多这些组件可被直接实施在处理器/CPU母板上。

主设备3000可以是具有处理器3002及存储器3004的计算机以处理由频谱敏感元件经有线网络连接、USB连接、甚或无线连接(如802.11x无线网络连接)提供的频谱活动信息。显示监视器3010可被连接到主设备3000。主设备中的存储器3004可保存软件程序，其对应于前述的嵌入软件和/或主机软件(用于图6中所示的过程)。此外，存储器3004可保存用于主设备的驱动器软件，如用于操作系统如Windows操作系统(XP、

CE等)的驱动器。主设备3000可以是桌上型或笔记本个人电脑或个人数字助理，或在频谱敏感元件本地或远离其的计算机设备，或图1中所示的服务器1055或网络管理站1090。

在某些形式的频谱敏感元件中，有SAGE20，但是没有其它处理元件，如嵌入的处理器。敏感元件应被连接到主设备或远程服务器中的处理器，其中SAGE20的输出被处理以执行信号测量/积聚、分类等。这对于低成本频谱敏感元件用作敏感元件覆盖网络的一部分而言可能是合意的，其中信号处理的大部分在一个或多个中央位置的计算设备处执行。

另外一变化是将SAGE20的功能实施在主处理器3002上的软件中。在频带中工作的任一或多个设备(特别是那些具有宽带能力的无线电接收机的设备)的ADC的输出可被提供给主处理器，其中上述的频谱管理功能全部在软件中执行，如测量引擎、分类引擎等。例如，ADC18的输出可跨越图12中所示的任一接口连接到主处理器3002，其在软件中执行SAGE过程及一个或多个其它过程。

频谱敏感元件可被配置在位于区域中的任何设备中，在该区域中在未得到许可的或共享的频带中的工作出现。例如，其可位于消费者的设备中如摄像机、家庭影院、PC的外设等。任何其它连接到频谱敏感元件的设备可获得频谱敏感元件学到的频谱知识并将添加到其可从其自己的频谱监控能力学到的关于频谱自身的任何知识中，如果支持的话。此外，本地设备(如PC)从远程设备学到的频谱知识可用于配置和/或诊断本地设备(如PDA)及远程设备处的工作。

LMAC逻辑4080可被实施在由嵌入的处理器4040执行的软件中。软件实施的LMAC的一个优点是相比于固件实施，更容易产生与协议X关联的附加统计信息。这些统计信息可由软件计数器积聚并在LMAC软件中分配存储位置。图11和12中所示的无线电设备可产生的附加IEEE802.11统计信息的例子将在下文中描述。这些统计信息的部分是设备如WLAN AP或WLAN STA中的性能降级的很好的指示器，并可被用于自动启动纠正行动或控制，或产生信息以警告用户/网络管理员、软件应用程序等。许多这些统计信息可由32位计数器提供，但只能是5分钟短。来自主驱动器的软件可定期轮询这些计数器并将它们转换为64位计数器(wrap time of 43 Kyears)，其将减少单芯片存储要求。

可从LMAC逻辑产生的统计信息提供用于STA的附加IEEE802.11MIB扩展的例子在下面阐释。这些统计信息可被用于确定一般的信道问题、及影响STA子集的问题，如那些基于位置和局部的干扰信号的问题。例如，这些统计信息可指出信息包错误率(PER)信息并提供干扰信号的可能类型的看法，并用于帮助调整存储碎片及RTS极限值。

lmst_RxTime当最后帧(任何类型)已从该STA接收时的时间戳。这意味着STA出现在信道上，但并不意味着其是关联/鉴别状态的响应或其它更高级的活动。对于多点传送STA记录，在最后的多点传送帧被发送时其被更新。

lmst_AckMSDU被成功发送的MSDU的数量，即最后的/唯一的片断被ACK或其被多点传送。发送的data/mgmt帧的总数量得自被确认的数量及未被确认的数量。

lmst_AckFrag成功发送的片断的数量(不包括计数在lmst_AckMSDU中的最后片断)。

lmst_RxCTS RTS被发送及CTS被接收的次数。发送的RTS帧的数量得自所接收的CTS帧的数量及未被接收的帧的数量。

lmst_NoCTS RTS被发送的次数，没有CTS被接收。

lmst_RxACK发送的单点传送data/mgmt帧的数量，及被接收的ACK帧。这指明实际的ACK控制帧，而不是PCF/HCF背负式ACK。对于PER计算，lmst_AckMSDU+lmst_AckFrag可能更有用。那些统计信息之间的差，该字段为所处理的背负式ACK的数量。

lmst_NoACK发送的单点传送data/mgmt帧的数量，没有ACK被接收。

lmst_BadCRC CTS或ACK控制帧被预期的次数，及具有CRC错误的帧被接收的次数。这可能意味着帧被接受人接收，但响应被丢失。其它具有CRC错误的帧不能被相互关联，因为帧类型和源地址字段可疑。

lmst_BadPLCP CTS或ACK控制帧被预期的次数，PHY不能解调的帧被接收的次数。这可能意味着帧由接受人接收，但响应被丢失。其它具有PLCP错误的帧不能被相互关联，因为帧类型和源地址字段未从PHY提供。该条件还被计数在lmif_BadPLCP统计信息下。

lmst_MaxRetry指示由于过多的重传输而被撤销的帧。

lmst_HistRetry[8]提供在接收响应之前重传输企图的数量的柱状图。这包括RTS到CTS，且每一到ACK的片断在帧交换序列中。标志0用于第一次成功发送的帧。这通常产生一倒转的指数曲线，且如果其极大地偏离，则其指示大的运转中断，如来自微波炉的远侧干扰。

lmst_HistSize[2][4]提供PER对帧大小的柱状图。第一标志是OK且无响应，第二标志用于相对于碎片极限值的帧大小。用于碎片极限值的快速调整。

下面的这些统计信息提供所接收的数据/管理帧上的信息。统计信息可被保持在每一所接收的帧上。某些统计信息仅在AP或STA上被期望除非在信道上有交迭的BSS，并可提供由于该交迭丢失的信道带宽的洞察。

lmst_FiltUcast滤波数据/管理帧，因为其被呈送给另一STA。

lmst_FiltMcast滤波数据/管理帧，因为其致力于多点传送地址，其在多点传送散列中未被使能。

lmst_FiltSelf滤波数据/管理帧，因为其是正由AP转发给BSS的多点传送帧。

lmst_FiltBSS滤波数据/管理帧，因为其是多点传送帧且其BSSID不匹配滤波器。

lmst_FiltType滤波数据/管理帧，因为其帧类型/子类型被帧类型滤波器禁用。这可包括零数据帧类型，无支持的管理帧类型，并可在BSS扫描期间包括其它类型。

lmst_FiltDup滤波数据/管理帧，因为其是先前接收的帧的复制。这指出ACK帧正被丢失。尽管在此不会检测所有错误，这可提供一相反方向的PER的粗略的近似值。

lmst_FwdUcast单点传送数据/管理帧被传送到嵌入式处理器。

lmst_FwdMcast多点传送数据/管理帧被传送到嵌入式处理器。

lmst_BadKey滤波数据/管理帧，因为其要求尚未被提供的解密密钥。这指明在连接的一侧上的配置错误。

lmst_BadICV滤波数据/管理帧，因为其未能成功解密。这可指明一安全攻击。

lmst_TooSmall滤波数据/管理帧，因为其被加密，但未包括所要求的加密标题。这指明一协议错误。

下面的这些统计信息提供其它帧交换上的信息。

lmst_RxRTSother RTS被接收的次数，其未被呈送给该STA。

lmst_TxCTS RTS被接收的次数，且CTS作为响应被发送。

lmst_TxACK单点传送数据/管理帧被接收的次数，且ACK作为响应被发送。

下面的这些统计信息可提供可用于调整传输数据速率的信息。

lmst_TxAveRate成功传输的数据/管理帧的平均速率。除以(lmst_AckMSDU+lmst_AckFrag)以用于平均速率代码。其仅计数确认的帧。

lmst_RxAveRate成功接收的单点传送数据/管理帧的平均速率。除以lmst_TxACK以用于平均速率代码。这包括所有确认的帧，包括被滤波的帧。因为这可包括复制(lmst_FiltDup)，其值与传输并不完全对称。

下面的统计信息提供所接收的具有各种错误的帧上的信息，但不能被回溯到始发站。

lmif_SaveCRC[3]这提供了所接收的具有CRC错误的最后帧的时间戳和PHY统计信息。

lmif_BadCRC所接收的具有CRC错误的帧数或在此被计数，或在lmst_BadCRC。

lmif_SavePLCP[4]这提供了所接收的被计数在lmif_BadPLCP的最后帧的时间戳、PLCP标题、及PHY统计信息。

lmif_BadPLCP[4]所接收的其中PHY不能解调PHY标题的帧数，因为某些原因坏掉了。这些包括CRC/奇偶检验误差、坏的SFD字段、无效的/无支持的速率、及无效的/无支持的调制。

lmif_SaveMisc[3]这提供了时间戳、PHY统计信息、及所接收的最后帧的MAC标题的第一4个字节，剩余的接收列在该组中的错误。

lmif_TooSmall所接收的对于它们的帧类型/子类型而言太小的帧的数量。这指明一协议错误。

lmif_BadVer所接收的具有无效/无支持版本的帧的数量。这指明一协议错误，或者802.11规范的较新(不兼容)版本已发布。

lmif_BadType所接收的具有无效/无支持帧类型/子类型的控制(或预备)帧的数量。这指明一协议错误，或802.11规范的较新(不兼容)版本已发布。

lmif_FromUs从“我们的”MAC地址接收的帧数。这指明一安全攻击，并应被报告给网络管理应用程序。

下面的统计信息提供其它帧交换的信息，其中不知道源地址。

lmif_RxCTSother致力于其它站的CTS帧的数量。

lmif_RxCTSbad在没有RTS未解决时，所接收的CTS帧的数量。这指明一协议错误。

lmif_RxACKother致力于其它站的ACK帧的数量。

lmif_RxACKbad在没有数据/管理帧未解决时，所接收的ACK帧的数量。这指明一协议错误。

下面的统计信息提供信道使用的信息，及载波侦听多路访问(CSMA)。

seq_CntRx接收802.11帧所花的时间，以0.5μs为单位。解调帧所花的部分时间被计数在seq_CntCCA直到PHY标题已被处理。

seq_CntTx传输802.11帧所花的时间，以0.5μs为单位。

seq_CntCCA能量检测所花的时间，但没有接收802.11帧，以0.5μs为单位。解调帧所花的部分时间被计数在seq_CntCCA直到PHY标题已被处理。这也可用于检测强干扰的存在，其已封锁网络(拒绝服务于网络)如婴儿监控器。

seq_CntEna信道使能和空闲所花的时间，以0.5μs为单位。这包括由于CSMA信道不能被使用的时间，如SIFS时间及信道补偿时间。高使用可提供拒绝服务攻击或存在隐藏节点的指示。

seq_Timer由于最后的LMAC复原所花的时间(正常运行时间)，以0.5μs为单位。先前的4个计数器未说明的任何时间指明信道被禁用的时间。

lmif_CCAcnt接收能量被检测的次数。这不包括任何传输时间。

lmif_CCAother接收能量被检测的次数，但没有802.11帧被接收(甚至不能被解调的帧)。

lmif_RxFIP接收事件的总数，如在其它每帧类型统计信息中指明的那样。

lmif_TxFIP传输事件的总数，如在其它每帧类型统计信息中指明的那样。

lmif_TxSkip信道可用于通过CSMA协议传输的次数，但没有帧可用于传输。这可帮助区分由于上MAC(UMAC)或主处理器瓶颈对802.11信道或协议限制倒转的性能问题。

lmif_CWnBack信道补偿或延期被执行的次数。

lmif_CWused由补偿或延期消耗的时隙数。

lmif_HistDefer[4]对于每一企图开始帧交换序列，这指明是否延期或补偿被要求，及原因。4种情况是：没有延期被要求；在接收能量和/或接收帧之后被延期；在传输之后被延期；及在没有接收CTS/ACK响应之后补偿。在每一试图的帧交换序列之前，只有最后原因的一个记录可被计数。

匹配活动信息及使用NSI访问频谱活动信息

测量引擎50、分类引擎52、位置引擎54、频谱专家56执行频谱分析功能并产生可由应用程序或系统使用的信息，其通过NSI70访问这些功能。NSI70可由保存在计算机/处理器可读介质上、并由执行一个或多个应用程序或系统的处理器(服务器1055或网络管理站1090)执行的指令体现。例如，该处理器可执行NSI“客户”功能的指令，其产生频谱分析功能的请求和配置并接收所得到的数据以用于应用程序。执行测量引擎、分类引擎、位置引擎和/或频谱专家的处理器将执行保存在相关计算机/处理器可读介质(图1、11或12所示)上的指令，以响应于来自NSI客户的请求执行一NSI“服务器”功能以产生配置参数并通过测量引擎、分类引擎、位置引擎和/或频谱专家开始频谱分析功能以执行所请求的频谱分析功能并返回所得到的数据。测量引擎可接下来产生用于SAGE驱动器15的控制以配置SAGE20和/或无线电12。

还应被理解的是，分类引擎、位置引擎和频谱专家可被看作是测量引擎的一客户，并可产生对于测量引擎的请求及从测量引擎接收数据，类似于应用程序与测量引擎交互作用的方式。此外，频谱专家可被看作是分类引擎和位置引擎的客户并请求那些引擎的分析服务。

NSI70可被单独传送(如支持插口、SNMP、RMON等)并可被设计用于实施在有线或无线格式中，如从802.11AP到PC的TCP/IP通信量，其是设计来接受通信量以用于进一步的分析和处理的运行软件。TCP/IP通信量(或使用某些其它无论协议的通信量)也可由膝上型PC内的PCI总线运载，假定PC以内建802.11技术或802.11NIC。如果频谱信息数据流的源是TCP/IP连接，应用程序可能实施插口，并访问正确的端口，以读取数据流。用于该目的的典型代码的例子如下所示。(该例子为Java语言编写，并表示客户侧的代码)。一旦连接到数据流的端口被建立，数据流的使用由网络管理软件本身确定。

类DataInputStream具有方法如读。类DataOutputStream允许写Java原始数据类型；其方法之一是写字节。这些方法可用于从NSI70读数据或写数据到NSI70。

如果数据流的传送出现在其它低级介质上，其它方法可用于访问数据流。例如，如果数据在PC的PCI总线上运载，PCI设备驱动器通常将提供对数据的访问。

由NSI提供给应用程序的信息对应于由测量引擎50(通过SAGE)、分类引擎52、位置引擎54和/或频谱专家56产生的数据。

在用作API中，NSI具有第一组消息，其识别(并启动)将被执行的频谱分析功能(也被叫作服务或测试)并提供用于该功能的配置信息。这些被称作对话控制消息并由应用程序发送给NSI。还有第二组消息，称为指示性消息，其由NSI发送(在所请求的频谱分析功能被执行之后)给应用程序，包含感兴趣的测试数据。

大多数频谱分析功能(即测试)具有不同的配置参数，其经对话控制消息发送，且其确定测试的特殊细节。例如，在监控频谱中，对话控制消息告诉NSI带宽应为多宽(窄带或宽带)，且带宽的中心频率被监控。在许多情况下，频谱分析功能的详细测试配置参数可从对话控制消息中省略。在那些情况下，NSI使用设置默认值。

测量引擎50(连同SAGE20的服务)可执行的频谱分析功能的例子及被返回的所得数据包括：

频谱分析仪功率对频率数据。该数据描述在特定带宽上，频谱中的总功率作为频率的函数。

频谱分析仪统计信息数据。该数据提供RF功率对频率测量中的数据的统计分析。

脉冲事件数据。该数据描述由SAGE20检测的各个RF脉冲上的特征。用于(因而及脉冲类型)由SAGE20检测的特征可被配置。

脉冲柱状图数据。该数据描述每单位时间脉冲的分布，其依据在不同频率、能量电平及带宽之间分布的脉冲的百分比。

快拍数据。该数据包含由SAGE20的快拍缓冲器俘获的RF频谱的原始数字数据的部分。该数据可帮助识别设备的位置，并还可用于提取标识符信息，例如，其可确定在频带中工作的某些设备的商标。快拍数据还可用于信号分类。

分类引擎52可执行频谱分析功能以确定和分类出现在频带中的信号类型，连同由分类引擎52或频谱专家56提供的可选建议或描述性信息，被返回的所得数据被称为频谱事件数据，其描述特别的事件，如检测特定的信号类型在频带中是活动的还是不活动的。频谱专家56及网络专家80和其它应用程序或过程可使用分类引擎52的输出。

有多种方式格式化NSI消息以提供想要的API功能及频谱分析功能。下面是消息格式的例子，其是为了完整而被提供，但应该理解的是，其它API消息格式可用于在应用程序和关于频带中的活动的频谱分析功能之间提供同样类型的接口，其中多种类型的信号可同时出现。

普通的消息标题可由对话控制消息和信息性消息使用。普通标题，被称为sm1StdHdr_t标题，在所有消息的最开始出现并提供消息的某些一般性的识别信息。普通标题的一般格式的例子在下表中说明。

指示性消息以两个标题开始：普通标题(sm1StdHdr_t)，其后为信息标题(sm1InfoHdr_t)。sm1InfoHdr_t标题为指示性消息提供特别的识别参数：

可经NSI发送的所有消息的摘要包含在下表中。下表中的数字值对应于在sm1StdHrd_t字段的msgType子字段中使用的值。

指示性消息的例子，其如上所暗示的，为测量引擎50及分类引擎52及可选的频谱专家54的输出的NSI格式化的版本，将被描述。

频谱分析仪功率对频率数据

SAGE20将分析中心频率可被其控制的频带。此外，被分析的频带的带宽可被控制。例如，整个频带的一部分如20MHz(窄带模式)可被分析，或实质上整个频带可被分析，如100MHz(宽带模式)。所选择的频带被分为多个频率“窗口”(如256个窗口)，或邻近的子频带。对于每一窗口，及对于每一采样时间间隔，从SAGE20的输出做出在该窗口内检测的功率的报告，其被测量为dBm。测量引擎50提供配置参数给SAGE驱动器15并积聚SAGE20的输出(图1)。

图22(将在下文中进一步描述)示出了从在给定时间间隔进行的功率测量产生的图。在该示图中，竖条不代表不同的频率窗口。在图22所示的两条锯齿状线中，下面的线表示在给定瞬间频谱的单一快拍中的数据的有向图。其对应于下述的单一sapfListEntries字段中的数据。然而，频谱分析消息可包含多个sapfListEntries字段；每一这样的字段对应于频谱的单一快拍。上面的锯齿状线由软件应用程序构建。其表示在整个测试期间到目前的瞬间在RF频谱中看到的峰值。

频谱分析仪功率对频率数据的结构的例子如下。

在第二标准标题中，msgType是46，以将消息识别为指示性消息，及sessType是10(SM_L1_SESS_SAPF)，以识别来自频谱分析仪功率对频率测试对话的数据结果。

下面的字段是用于频谱分析仪功率对频率数据的标准信息标题。

下面的字段sm1SapfMsgHdr_t描述正被监控的频谱。在该消息提供中心频率及窗口的带宽时，其不可提供被测量的总带宽。这可被计算为：低端＝frqCenterkHz-128*binSize，高端＝frqCenterkHz+128*binSize。被用于监控带宽的无线电接收机不必实际上跨越全部带宽。因此，在频谱的一端的部分频率窗口将通常表现零(0)RF功率。

子字段名称	描述及注释
		frqCenterkHz	功率的中心频率对频率列表(kHz)
binSizekHz	窗口的大小(kHz)

对于在瞬间的RF频谱的单一快拍，下面说明的字段sapfListEntries包含主要感兴趣的信息，即每一频率窗口的功率电平(dBm)。

对应于窗口“N”的频率范围被给出，其中N从0到255：

LowFrequency[N]＝sm1SapfMsgHdr_t.frqCenterKHz

+(N-128)*

sm1SapfMsgHdr_t.binSizeKHz

HighFrequency[N]＝sm1SapfMsgHdr_t.frqCenterKHz

+(N-127)*

sm1SapfMsgHdr_t.binSizeKHz

频谱分析仪统计数据

频谱分析仪统计数据/消息提供频谱中数据的统计分析。

单一消息从指定数量的FFT周期建立，其中单一FFT周期表示如FFT的256频率窗口输出。例如，RF频谱的40000个连续FFT，在1/10秒的总时间内进行，被用于构建单一消息的统计。

图23示出了可被输送在频谱分析仪统计数据中的信息种类。底线表示在采样期间(即在40000FFT或1/10秒)的平均功率。上线表示迄今接收的所有频谱分析仪统计消息中的“绝对最大功率”。

频谱分析仪统计数据的整个结构的例子是：

该消息标题sm1SaStatsMsgHdr_t字段包含描述采样过程的参数，其例如下。

例如，有256个连续的statsBins，每一个带有4个如下表中所示的子字段。每一statsBin，连同其4个子字段，包含特定带宽的统计数据。为计算每一频率窗口的带宽，可使用下面的公式：

binWidth＝sm1SaStatsMsgHdr_t.bwKHz/256

每一窗口的下带宽和上带宽由下面的公式给出：

LowBandwidth[N]＝sm1SaStatsMsgHdr_t.centerFreqKHz+((N-128)*binWidth)

HighBandwidth[N]＝sm1SaStatsMsgHdr_t.centerFreqKHz+((N-127)*binWidth)

有10个连续的activeBins，其记录“峰值”活动。窗口可被看作被连续标引，从0到9。对于每一窗口，窗口中的值应被解释如下。在第N窗口，如果在窗口中的值为X，则对于(X/2)％时间，在采样期间在RF频谱中有N个峰值，除了下面的第10个窗口的特殊情况之外，其被叫作窗口9。

如上结合SAGE20所述，峰值为尖峰信号，或RF频谱中非常短的能量脉冲。如果脉冲持续某一段时间(如大约2.5微秒)，SAGE20将检测峰值，且该峰值将被包括在描述该分部的统计信息中。该短暂的峰值通常不包括在脉冲数据或脉冲统计信息中。同样如上所述，如果在一连续的时段看见一连串连续的峰值，所有峰值在同一频率，该串-一旦其达到某一最小时间极限值-其将被计数为脉冲。图23还表示与频带中的活动相关联的峰值数量可怎样被显示。

用于测试目的，脉冲的准确最小持续时间可由应用程序配置，但典型的时间可以是100微秒。由于SAGE20可检测短达2.5微秒的RF事件，典型的脉冲在被确认为脉冲之前需要持续通过至少40FFT。

脉冲事件数据

信号脉冲是在特定时间开始的特定带宽中的RF能量的持续不变的发射。SAGE20检测射频频带中的脉冲，其满足带宽、中心频率、持续时间及脉冲间时间(也被称为“脉冲间隙”)的某些可配置特征。当SAGE20检测到具有这些特征的脉冲时，其输出该脉冲的脉冲事件数据，包括：

开始时间-从SAGE第一次开始检测脉冲时测量。

持续时间-脉冲的寿命。

中心频率-脉冲的中心频率。

带宽-脉冲有多宽。

功率-平均功率(dBm)。

脉冲事件(PEVT)数据/消息的整个结构如下表中所示。

该信息标题字段是用于脉冲事件消息的标准信息标题。

在消息中可能有一个或许多脉冲事件。下面的classPevts字段的每一情形描述了一脉冲的特性。

脉冲柱状图数据

在可能访问关于各个脉冲的信息的同时，其还可被用于与关于所检测的及随时出现在频带中的脉冲的统计信息一起工作。该信息由脉冲柱状图数据提供。脉冲柱状图跟踪下述的分布：脉冲持续时间(具有短、中间及长持续时间的脉冲的百分比)；脉冲间的时隙(在它们之间具有短时隙、中间时隙及长时隙的脉冲的百分比)；脉冲带宽；脉冲频率；及脉冲功率。

图24示出了示例性的脉冲柱状图的图形显示。

脉冲柱状图数据的整个结构如下表中所示。

该PhistMsgHdr字段描述了正被监控的频谱，及整个采样过程的一些其它参数。

脉冲持续时间柱状图字段包含一系列字节。每一数据字节或窗口-依次-指明落入给定持续时间范围的脉冲百分比(乘以2)。下表将数据分类为smallBins、mediumBins和largeBins，且仅是怎样跟踪脉冲持续时间的例子。

第一窗口(窗口0)包含在0微秒到9微秒之间的脉冲的百分比(×2)。第二窗口(窗口1)包含在持续时间中的10微秒到19微秒之间的脉冲百分比(×2)。每一这些“窗口”为10微秒宽。这可以继续到第20窗口(窗口19)，其值为在190到199微秒之间的脉冲百分比(×2)。

下一26个窗口是类似的，除了它们更宽以外。特别地，它们为50微秒宽。窗口20具有指明脉冲百分比(×2)在200微秒到249微秒之间的值。再次地，有26个窗口为50微秒宽。窗口45具有指明脉冲百分比(×2)在1450微秒到1499微秒之间的值。

最后的27个窗口组中的每一个指明更宽的脉冲百分比(×2)，特别地，500微秒宽。窗口46包括其持续时间在1500微秒到1999微秒之间的脉冲。窗口72包括其持续时间在14499微秒到14999微秒之间的脉冲。

脉冲持续时间柱状图窗口

脉冲间隙柱状图指明在脉冲间的间隙的百分比(×2)，其中间隙的持续时间落入给定时间范围内。该窗口不反映间隙出现的时间，它们反映间隙有多长。间隙在一脉冲的开始和下一脉冲的开始之间测量。这是因为脉冲的开始倾向于被急剧描绘，而脉冲可能逐渐地减弱。例如，假定在脉冲间总共有20个间隙。在这20个间隙中，只有两个间隙具有10微秒到19微秒之间的持续时间。第一间隙，其持续12微秒，在15.324秒时出现。第二间隙，其持续15微秒，在200.758秒时出现。两个间隙均被记录在第二窗口中(窗口1)。由于两个间隙反映所有记录的间隙的10％，在第二窗口(窗口1)中的值将为2×10％＝20(因为所有百分比均被乘以2)。

脉冲间隙柱状图窗口

对于脉冲带宽柱状图，每一数据窗口反映逐步更宽的带宽。例如，如果第一窗口表示从0到9.999kHz带宽的脉冲，则第二窗口表示从10到19.999kHz的脉冲，第三窗口脉冲从20到29.999kHz宽等等。保存在窗口中的值是具有指定范围内的带宽的脉冲的百分比(×2)。例如，假定每一窗口的大小为80kHz。还假定SAGE20检测1000个脉冲且有256个频率窗口。脉冲具有在0到20480kHz之间的带宽。作为另一例子，假定SAGE20检测65个脉冲，每一脉冲具有400到480kHz之间的脉冲。则，6.5％的脉冲落在第六带宽范围内，则第6窗口(窗口5)将具有值2x6.5％＝13。

带宽窗口可具有完全一样的宽度。例如，如果第一窗口为80kHz宽(并包括具有从0到79.999kHz的带宽的脉冲的数据)，则所有连续的窗口将为80kHz宽。第二窗口包括从80到159.999kHz的脉冲；第256窗口还是80kHz宽，包括具有从20400到20479.999kHz的带宽的脉冲。

脉冲带宽柱状图窗口

对于脉冲中心频率柱状图，每一数据窗口反映一频率范围。保存在窗口中的值其中心频率落在指定频率范围内的脉冲百分比乘以2。

所有频率窗口可以是完全一样的宽度。然而，一般而言，最低的窗口(字节0)不以频率0Hz作为开始。回想脉冲柱状图消息标题(PhistMsgHdr_t)具有子字段histCenterFreqkHz，其测量为kHz。该字段定义脉冲中心频率柱状图的中心频率。

下面的公式给出了该柱状图的每一窗口覆盖的实际频率范围，其同时指明范围的低频和高频。数N为窗口数，其中窗口数从freqBins0到freqBins 255计数：

Low Frequ.(bin N)＝histCenterFreqkHz-(128*binSizekHz)+(N*binSizekHz)

High Frequ.(bin N)＝histCenterFreqkHz-(128*binSizekHz)+((N+1)*binSizekHz))

假定每一窗口的大小为100kHz，且带宽为2.4GHz。实际上被监控的频率在从2,387,200kHz到2,412,800kHz的范围内。还假定SAGE20检测1000个脉冲，且80个脉冲的中心频率在从2,387,600kHz到2,387,699kHz的范围内。则8％的脉冲落在第五带宽范围内，则窗口4将具有值2x8％＝16。

脉冲中心频率柱状图的字段结构如下表中所示。

脉冲中心频率柱状图窗口

子字段名称	描述及注释
		binSizekHz	窗口大小(kHz)。
numBinsUsed	N，如256。
		freqBins	具有对应于该字节的中心频率的名称百分比(×2)。

对于脉冲功率柱状图，每一窗口反映某一功率范围，测量为dBm。每一窗口的值反映那些功率电平落在指定范围内的脉冲的百分比(×2)。

脉冲功率柱状图窗口

快拍数据

快拍数据，不像由NSI提供的其它数据，其不基于SAGE或软件的数据分析。而是，该数据提供来自ADC的原始数据，其先于SAGE并将所接收的模拟信号转换为数字信号。

原始ADC数据可被表示成n位I/Q格式，其中“n”由‘bitsPerSample’指定。快拍采样可用于位置测量，或用于详细的脉冲分类(如识别设备的准确型号)。包含在‘snapshotSamples’中的采样数据的大小通常为8k字节。消息的整个结构如下表中所示。

快拍消息smSnapshotMsg_t字段的例子定义如下。

频谱事件数据(如监控信号的活动)

频谱事件数据的msgType是46，sessType是14(SM_L1_SESS_EVENT)。smEventMsg_t频谱事件消息字段的格式如下表中描述。

其中频谱事件消息可被显示的方式的例子在图16-20中所示，并将在下文中描述。

软件和系统通信给NSI以请求来自NSI另一侧上的服务的数据，其使用上面提及的对话控制消息。对话控制消息的格式的例子如下。标准标题之后是信息单元。信息单元是具有几个部分的数据结构，如下表中所述：

典型的信息单元提供数据如SAGE配置数据、无线电配置数据、及服务特殊数据(如脉冲数据、频谱数据等)。NSI信息单元的例子被提供在下表中：

在NSI对话控制消息中使用信息单元有一个优点。对话控制消息的格式可随时修改或被扩展，只要技术进一步发展，其不要求修改使用NSI的现有软件或系统。换言之，增强消息不会破坏老程序。

在传统的软件设计中，网络管理软件被编码以每一对话控制消息的特殊数据结构的期望。任何时候对话控制消息被改变或增强时，将要求网络管理软件的代码的改变，且代码需被重新编译。

然而，具有对话控制消息，这将不再必要。对话控制消息被处理如下：

1.请求软件或系统读消息标题，并确定其正接收的是什么种类的消息。

2.软件开发者基于说明文档知道什么种类的信息单元将跟随标题字段之后。做出设计决定以确定软件或系统响应于那些信息单元将采取什么种类的行动。

3.在代码本身中，在读标题字段之后，软件通过信息单元循环。只有对感兴趣的信息单元-其可由infoElementType字段在每一信息单元中标记-软件采取适当的行动。

另外的信息单元可被添加到部分对话控制消息中。然而，在“循环”过程期间，请求软件忽略任何不是感兴趣的信息单元，因此在控制消息中的另外的信息单元不会要求软件代码的任何改变。当然，可能想要升级软件程序以利用另外类型的信息；但再次地，直到新软件到位之前，现有的软件继续工作。

该好处在两个方面有用。例如，在发送消息给NSI时，软件程序可发送微调SAGE的行为的信息单元。然而。通常，SAGE的默认工作方式是令人满意的，且不需要进行改变。胜于不得不发送包含SAGE的多余的、默认配置数据的信息单元，该信息单元可简单地被省略。

握手型协议可被用于设置、启动和终止应用程序与NSI之间的对话。在现有技术中有多种技术提供这种功能。例如，所有测试通过发送sm1StdHdr_t字段开始。另外，可选的信息单元可跟随。NSI用下述消息进行响应，其指明测试已成功开始、其被拒绝、或测试是未决的(测试排队在其它请求同一服务的请求之后)。四个可能的对话控制回答消息是已开始、未决的、被拒绝、及停止。

所有开始消息可具有下面的结构：

1.所要求的sm1StdHdr_t字段具有SESS_START_REQ(40)的msgType值及sessType的值，以指明测试将被执行。例如，要开始脉冲事件测试，sessType值12被使用，要开始名称柱状图测试，sessType值13被使用，要开始频谱分析仪功率对频率测试，sessType值10被使用等等。

2.可选的普通对话配置信息单元。这配置所有可能的测试感兴趣的参数，如下所述。

3.仅对于脉冲事件测试，可选的信息单元配置脉冲检测器。

4.可选的信息单元配置SAGE和无线电。

5.可选的、卖主的特殊信息单元，通常(但不是必须)关于无线电的进一步配置。

6.可选的对话型特殊信息单元，具有用于特定测试(PEVT、PHIST、SAPF等)的配置信息。

当开始测试时，一般/普通对话配置单元IE_Session_CFG是可选的，即具有SESS_START_REQ。如果其未被发送，则使用默认值。

在NSI可开始任何测试之前，无线电被配置给一开始带宽(或2.4GHz或5GHz之一)。类似地，在许多脉冲测试服务可被运行之前，SAGE的四个脉冲检测器中的至少一个(如果不是多个)需要被配置至少一次。这些服务包括脉冲事件、脉冲柱状图、快拍数据、及频谱分析仪功率对频率(但只有当该测试将由脉冲事件触发时)。一旦脉冲检测器被配置，它们可被留在它们的初始配置中以用于随后的测试，尽管应用程序可重配置它们。

无线电配置单元IE_Radio_CFG被描述在下表中。其用于微调无线电的性能。如果信息单元未被作为消息的一部分发送，无线电被配置为默认值。

SAGE配置信息单元IE_SAGE_CFG是可选的。其微调SAGE20的性能。信息单元未被作为消息的一部分发送，则SAGE20被配置为默认值。SAGE配置单元的例子被提出如下。

IE_VENDOR_CFG信息单元包含卖主特殊配置信息。通常，这是相对于使用的特定无线电特殊的配置。

子字段名称	描述
		infoElementType	IE_VENDOR_CFG＝13
vendorInfo	卖主特殊信息。格式由卖主定义。

NSI提供了一脉冲检测器配置单元(IE_PD_CFG)，其用于配置脉冲检测器。在脉冲检测器被第一次配置时该单元必须被使用。如果及在脉冲检测器被重配置(其可能很少发生)时其还被使用。可选的脉冲事件测试配置单元(IE_PEVT_CFG)如下表中所示。如果该配置单元未被发送，则对于该测试使用默认值。

配置脉冲检测器包括选择哪一脉冲检测器用于测试。还包括提供参数，其指明信号脉冲的种类(例如，信号功率的范围、脉冲持续时间、名称中心频率等)将实际上被解释为脉冲。当涉及脉冲检测器时有各种选择：

使用现有的脉冲检测器配置用于服务。

分配当前未使用的检测器。

重配置现有的脉冲检测器。

释放脉冲检测器使得其它对话可使用它。

无论是在使用它之前第一次配置脉冲检测器还是重配置检测器，标题字段将首先被发送以特定的msgType。其后为脉冲检测器配置单元，IE_PD_CFG，如下表中所述。(其它信息单元也可被包括在消息中。)脉冲检测器选择使用PD_ID子字段值0-3。这些不对应于物理的脉冲检测器；而是，它们是由支持对话的传送连接使用的脉冲检测器的逻辑参考。

字段bwThreshDbm采用有符号的dBm值，其帮助确定哪一RF信号将被计数为脉冲。脉冲由一连串的时间相邻的且带宽相邻的“峰值”或短暂的尖峰信号定义，其确定脉冲的全部带宽(因而称为“带宽极限值”)。“峰值层”被建立以确定无线电能量的哪一尖峰信号有资格作为有效的“峰值”。在该“峰值层”之下的能量尖峰信号没有资格，而那些在“峰值层”之上的尖峰信号则有资格。bwThreshDbm参数基于‘bwThreshDbm’是正还是负确定“峰值层”：

如果bwThreshDbm为负(如：-65dBm)，则峰值层与bwThreshDbm的值一样。

如果bwThreshDbm为正(如24dBm)，则峰值层基于当前噪声层动态确定：

峰值层dBm＝噪声层dBm+bwThreshDbm

基于噪声层的机制(bwThreshDbm为正)几乎排他性地使用，因为其很好地响应于无线电频谱环境的变化。

可能有预先定义的脉冲检测配置，其表示在下表中，以检测某些类型的信号脉冲。

下面的短脉冲摘要适于检测短脉冲跳频器，如Bluetooth^TM耳机及许多无绳电话。

下面的长脉冲摘要适于检测由微波炉及电视传输(婴儿监控器、监视摄像机、X-10摄像机等)输出的长脉冲。

在第一次运行脉冲柱状图测试之前，脉冲检测器不必被配置。如上所述，这由第一次运行脉冲事件测试完成。对话控制消息被发送，其包含具有sessType值为“13”的标题字段。其后为可选的信息单元，如下表中所示，其详细列出了可选的脉冲柱状图测试配置单元(IE_PHIST_CFG)。如果其未被发送，则使用默认值(如表中所示)。

频谱分析仪功率对频率测试通过发送对话控制消息开始，其包含具有sessType值为“10”的标题字段；其后为可选的信息单元，如下所示。

频谱分析仪统计测试通过发送对话控制消息开始，其包含具有sessType值为“11”的标题字段。其后为可选的信息单元，如下所述。

字段pwrThreshDbm采用有符号的值，其帮助确定“工作循环”和“峰值计数”的最小功率电平。pwrThreshDbm参数确定“层”，或这些测量的最小能量电平，其基于pwrThreshDbm为正或负：

如果pwrThreshDbm为负(如：-65dBm)，则层与pwrThreshDbm的值一样。

如果pwrThreshDbm为正(如：24dBm)，则层基于当前噪声层动态地确定：功率层dBm＝噪声层dBm+pwrThreshDbm。基于噪声层的机制(pwrThreshDbm为正)几乎被排他性地使用，因为其很好地响应于无线电频谱环境中的变化。

频谱事件数据测试通过发送消息开始，其包含具有sessType值为“14”的标题字段。

快拍消息测试通过发送消息开始，其包含具有sessType值为“17”的标题字段，其后为可选的配置单元。可选的快拍消息配置单元(IE_SNAP_CFG)跟随。如果其未被发送，则使用默认值用于测试。

通过指明哪一脉冲检测器用于触发快拍俘获，可能控制哪一类型的信号脉冲被检测以触发原始ADC数据俘获。

NSI可回答测试开始消息以将测试状态通知给请求软件应用程序，及优先应用能力以传送数据用于所请求的测试。停止已被请求的测试也是可能的。下表总结了可经NSI发送的对话控制消息。

NSI可怎样用于配置和从SAGE脉冲检测器获得数据的例子如图13中所示。在图表中，实线用于统一的消息，虚线指明所发送的组成单一消息的标题、信息单元及指示性消息。步骤6000表示发送开始消息给NSI的软件应用程序。消息包括具有特定msgType值的消息标题，其指明这是开始消息且sessType值指明这是脉冲事件测试。

如果其是发送的第一消息请求，开始消息包括IE_Radio_CFG单元或IE_VENDOR_CFG单元。两个IE_PD_CFG单元被发送给配置脉冲检测器0以检测短脉冲，及发送到脉冲检测器1以检测长脉冲。脉冲事件信息单元IE_PEVT_CFG已被发送以指明使用哪一所配置的脉冲检测器。来自SAGE的可应用的数据被产生并使得可为NSI所用。在步骤6010，NSI以确认服务已开始且服务状态在进行中的消息回答。在步骤6020，一连串的指示性消息被发送以数据。每一消息包括指明其是指示性消息并包括一个或多个ClassPevt字段，其保存实际的数据，该数据描述在配置的参数内检测的脉冲的测量特性。在步骤6030，其它指示性消息被发送。

示例性的频谱管理情形

情形1：网络监控、报告及行动

报告是频谱管理的最简单的及最有力的应用。在该例子中，报告用于帮助查找“欺诈”或不想要的噪声源的存在。

例1：公司WLAN环境

测量：每一AP对其环境进行测量。如果AP检测到意外的噪声信号，其将频谱及采样数据转发给WLAN管理服务器，如图1中的服务器1055。

分类：在服务器，信号被基于已知信号脉冲信息分类。信号源的位置被确定。

政策：服务器向WLAN管理员发出警告。

“干扰信号被检测、识别为在房间400中的松下无绳电话。”

行动：服务器传送报告(如电子邮件、屏幕弹出窗口等)给管理员，包括频谱分析图及图形位置信息。采取正确行动的建议可被提供给网络管理员。

例2：家庭WLAN环境

测量、分类：类似于上述的，但在该情况下，AP和STA用于测量，分类软件在连接到STA的PC上运行。

政策：用户经它们的PC上的简单语言消息而被通知，但反应是自动的。“无绳电话正产生干扰，点击OK以调用噪声解决向导。”“噪声解决向导”可以是频谱行动，其将除去设备上的噪声效果，如通过移动到另一信道等。或者，自动采取正确行动且显示事件摘要信息给用户。

图14和15示出了可用于执行情形1的情况的流程图(修改自图5中所示的流程图)。用户帮助工具可通过在WLAN AP或STA上执行的软件程序提供。在STA的情况下，工具可能自动执行频谱管理行动或控制。在AP情况下，其中网络管理员具有监视及其它控制特权，工具可以不是自动的，但给网络管理员用户一采取行动的选择。当然，非自动的工具可位于设备如STA上。

图14为工具的自动版本的流程图，图15为非自动版本的流程图。频谱采样步骤2000、信号分类步骤2010和频谱政策执行步骤2020类似于前面结合图5所述的相同标号的步骤。在图14中，在信号分类步骤2010之后，在步骤2015，基于信号分类步骤的输出，如果某一类型的信号或干扰被检测到，则一告警信息被显示或通告给用户(计算机上的用户)。在步骤2020，基于信号分类步骤的输出，频谱政策被自动执行。在步骤2025，频谱事件摘要信息被显示或通告给用户。例如，频谱行动或控制可以是执行干扰避免程序。

参考图15，频谱采样、信号分类及显示告警步骤2000、2010和2015与上面结合图14所述的一样。然而，在图15中，在显示告警之后，调用步骤2016以显示具有建议的行动的事件信息。在步骤2017，用户可选择将被执行的频谱政策或到“政策向导”以设置用于该类型的告警的政策和将采取的行动。政策向导的一个例子是信息，其通过向用户(或管理员)询问一组问题而简化产生频谱政策的任务。基于该信息，政策向导产生适于用于那些参数的频谱政策及相关联的行动。政策向导在下文中详细描述。在步骤2017中建议的行动可以是不同于改变设备或网络的操作参数的建议，如下文中结合图26所述的那样。

图16-25示出了用于将频谱活动及管理信息接口连接至/自用户的示例性图形用户界面(GUI)应用的输出。GUI提供监控、配置及分析频谱管理系统的各个组成的手段。其经NSI与频谱管理系统的其它组成连接，参加上面结合图6所述。

GUI应用可被写成

并可使用TCP上的插口，以通信与特定无线电通信设备关联的频谱活动信息。一旦通信被建立，应用程序将产生，其在端口上等待检测来自源设备的频谱活动信息消息。由于信息通过插口到来，其被处理并显示给正检测这些消息的各个组成。消息调度程序调度所处理的消息给适当的显示面板。所有消息还将被保存在位于由用户指明的目录中的日志文件中，针对关键PE_LOGS的PE.ini中。GUI应用程序被反馈以来自测量引擎和分类引擎的数据，如上结合图6所述的那样。

GUI包括几个子部分：

故障管理。提供检测、接收并提供故障信息的手段。故障信息描述故障原因。

配置管理。提供配置频谱组成的手段。频谱顾问提供配置有关的信息并通过配置过程指导用户。

性能管理。监控通信协议的通过量，并收集指示频谱利用的统计信息并显示它们。

事件管理。提供监控不同频谱事件的手段并以图和柱状图的形式显示。

图16示出了当干扰被检测到时告警可怎样被产生，其中告警被显示在GUI条的图标中。用户点击该图标以获得更多信息并到达图17的频谱管理控制窗口。在频谱管理制表中，可能有表示信号类型的图标。此外，可能有显示频带的“额定容量”的子窗口。额定容量可源自上面报告为频谱分析仪统计的“质量”测量，且是整个频带的承载容量的定性估计。

通过点击图17中的频谱管理控制窗口上的“事件日志”按钮，图18的事件日志屏被显示。事件日志以表格形式显示事件信息。每一事件具有关联的字段包括事件消息、事件数据和时间、事件时间戳、事件ID及事件源ID，类似于上述的NSI频谱事件消息的字段：

告警级别，范围从低到高到严重，指明事件可导致802.11通信的多少干扰。

事件类型包括“干扰信号”、“信息”及“错误”。

描述事件的特殊消息。

事件的日期和时间。这是由应用程序基于计算机的内部时钟填充的日期和时间。

以秒及微秒为单位的时间戳，其指明事件发生的时间，其从第一次测试开始时计数。该数据由测量引擎提供。

ID指明设备类型，下表提供了ID的部分列表。

15位设备ID(位4、3和2被示出，具有对应的十进1位：开/关

制值[考虑空1位])

2(001_)-微波炉 1＝开

4(010_)-GN Netcom无绳电话 0＝关

6(011_)-蓝牙耳机

8(100_)-婴儿监视器

例如，显示值7，与([011][1])相同，意为蓝牙耳机被打开。8([100][0])意为婴儿监视器刚被关闭。

源ID识别目标源。该参数在一个以上源馈送数据给应用程序时才是重要的。

关于特定事件的更详细的信息被显示，其通过点击事件行而打开对话实现。该对话包含关于事件的详细信息，其以包含事件的描述的文本区及包含事件的细节的文本区的形式。图19和20示出了详细事件对话的例子。图19示出了在根据频谱政策执行行动之后的示例性频谱事件摘要信息。详细事件信息指明行动已根据类似于图14中所示的过程自动采取。图20表示事件信息，其中行动未被自动采取，而是建议用户可怎样避开另一设备的干扰，其根据类似于图15中所示的过程。

图21表示统计信息的显示，如特定通信协议的统计信息，其可包括增强的统计。

图22-25示出了用于显示频谱活动信息的图形面板中的示例性的显示屏。图形面板包括在显示屏的右边的图形及在左边树状图上的绘图类型。只要“开始”按钮被点击且数据在插口上可用，频谱分析图将被绘出。如果按“停止”按钮，则绘图行动被禁止，且频谱分析图将不再被更新。频谱活动信息被显示在频谱分析图、脉冲柱状图及脉冲图上。

图22的频谱分析图包括频谱分析仪功率对频率信息，如上所述。频谱分析仪统计信息如图23中所示并包括频谱分析仪统计图、工作循环图、峰值数量条形图。该SA统计图显示频谱上的统计数据。其基于频谱消息，其中单一消息自特定数量的连续FFT循环建立。第一行表示采样期间的平均功率。第二行表示“每单一采样期间的最大功率”。第三行表示迄今接收的所有消息中的“绝对最大功率”。工作循环图表示对于给定频率，RF频谱中的功率在指定极限值之上的时间百分比。

图24示出了示例性的脉冲柱状图，用于中心频率、带宽、脉冲持续时间、脉冲间隙、脉冲功率和脉冲计数。下述类型的图可用于观察：

中心频率表示脉冲的中央频率的分布。该图跨100MHz的带宽。实际的中央频率通过将图中所示的中央频率与整个RF中心频率(2.4GHz)结合而确定。

带宽表示脉冲的带宽分布。

脉冲持续时间表示脉冲的持续时间分布。

脉冲间隙表示间隙时间的分布。

脉冲功率指明脉冲的功率的分布。

脉冲计数指明每采样间隔计数的脉冲事件的数量。

图25示出了在频带中检测到的各个脉冲的脉冲图。当“俘获”按钮被选择时，GUI应用程序将俘获脉冲并将它们显示在脉冲图上。每一脉冲被定义为三维并呈现单一的点。

图26为描述频谱管理支持工具过程5000的另一例子的流程图，其可用在客户设备上调试某些频谱条件。过程5000可由用户指令启动以按要求检查设备的性能行为，通过适当的用户接口应用程序，或响应于检测性能降级，如下文中所述。在开始，在步骤5010，设备监控比特差错率(BER)或PER或其它频谱活动信息。如果频谱活动是高或BER或PER是高，其在步骤5020标注，且在步骤5030，设备可计算信号对干扰及噪声比(SINR)并执行另外的频谱分析。基于所计算的信息，设备可在步骤5040确定降级的原因或因为干扰或因为低信号电平。

如果原因被确定为低信号电平，则做出一系列用户建议，一旦用户执行行动，进一步分析看信号电平是否回到足够的级别。如在步骤5050，设备用户被通知信号弱。在步骤5060，本机行动被建议给用户以改善信号电平。如果在步骤5070确定已调整信号电平返回到足够的条件，则过程终止。步骤5060和5070可重复多次(m迭代)。如果那些用户调整还不有助于信号电平，则在步骤5080，建议在链路上的其它设备如AP处采取另外的行动。这些推荐的行动可包括调整AP处的天线或AP的位置。在步骤5090，再次确定设备处的信号电平是否在足够的级别。如果不是，则过程继续到步骤5100，在此，用户被通知不能支撑可靠的连接，且另外的建议可包括减少或去除两个设备之间的障碍物，并减少两设备之间的区间/距离。

如果在步骤5040，原因被确定为干扰，则执行一连串的步骤。首先，在步骤5110，干扰被分类，如按信号类型等。此外，如果在步骤5120，确定干扰是能够使用干扰缓和技术减轻的类型，则设备自动执行那些技术(其可包括与其它设备如AP或其它设备的行动的协作)。干扰缓和技术的例子如上所述。如果干扰是不能被自动减轻的类型，则向用户建议各种其它行动。在步骤5140，通知用户干扰条件已被检测到。在步骤5150，如果干扰是已知的类型，则建议用于人工处理干扰的几个行动。在步骤5160，如果干扰是由同一信道上的另一IEEE802.11网络引起，则建议的用户行动是将用户网络的AP调整到清洁的/未使用的信道。在步骤5170，如果干扰由邻近信道上的IEEE802.11网络引起，则建议的用户行动可包括将AP调整到远离另一网络的信道的信道、调整干扰网络的物理位置、或调整用户网络中的AP的位置。在步骤5180，如果干扰由微波炉引起，则建议的用户行动可包括将用户网络的AP调整到更清洁的信道、调整用户网络中的AP的位置、为了更好的协同工作能力而调整用户网络中的AP的碎片极限值、或增加用户的设备与微波炉之间的距离。

步骤5190和5200还示出了另外的情形。在步骤5190，其为干扰被确定为Bluetooth^TM设备的情况。通知用户Bluetooth^TM设备(同步或异步工作方式)是引起干扰的原因，建议的用户行动包括增加用户的设备和干扰设备之间的区间。在步骤5200，如果干扰由无绳电话引起，则建议用户增加用户设备与无绳电话基站设备之间的距离，如离用户设备或用户网络中的AP至少5m远。

如果在步骤5150确定干扰是未知干扰，则在步骤5210，建议的用户行动可包括检查可能导致干扰的最近获得或配置的无线装置、增加不兼容网络的装置之间的区间/距离、及通知用户各种潜在的网络不相容。

图26示出了用信息通知用户的各个步骤。有许多机制可用以通知用户，包括信息的可视显示，如将文本显示在显示器上，以声音合成的听感报导宣布信息，将信息转换为视听片断，显示代表将被转换的信息的一个或多个图符或符号等。这些显示的例子如图16-20所示。

情形2：二级使用

二级使用指允许设备利用“闲置的”、得到许可的频谱。这不仅仅是未来的情形，在欧洲，其已经存在于802.11a的情形中。在5GHz，雷达被视作第一用户，802.11a为第二用户。当前的实施简单地使网络停顿并寻找RSSI。

简单的RSSI测量和DFS不足以使能二级使用。一级用户和二级用户之间的“啄序”要求根据是否来自一级或另一二级用户而对噪声进行不同的响应。通过检测和分类信号，在雷达和其它基于RSSI技术的更快且具有较少错误检测的频谱用户之间造成区别，并考虑选择不为雷达影响的新信道。

为了成为二级用户，将发生下述事情：

测量：定期中止以检查一级用户的存在。

分类：区别一级用户和其它二级用户。

政策：确定多长时间进行测量及测量多少次，及当检测到一级用户时怎样响应。

情形3：在干扰信号或噪声存在的情况下的高QoS

802.11a网络携载视频流。背景噪声导致信息包丢失的问题。假设网络中的AP具有多信道能力。

最好的解决方案通过测量和分类噪声并根据干扰信号而使用不同的政策来实现。参考图27，示出了第一种情形(情形1)，其中噪声是背景嗡嗡声，其始终如一地存在。与该情况相关联的政策可使用空间处理算法来改善两设备之间的链路容限。空间处理算法的例子在下述未决美国申请中公开：2002年6月19日申请的、题为“用于使用接头最大比值合并的天线分集的系统和方法”的申请10/174,728；2002年6月19日申请的、题为“用于使用相等功率接头最大比值合并的天线分集的系统和方法”的申请10/174,689；及2002年7月18申请的、题为“使用时域信号处理的接头最大比值合并的系统和方法”的申请10/064,482。

在情形2中，干扰由慢的跳频信号引起。与该情形相关联的政策应使用多余的信道来降低信息包错误率。

在情形3中，干扰由快的跳频信号引起。与该情形相关联的政策应跨较宽带宽信道使用比率1/2码以降低信息包错误率。

情形4：在密集环境中发现信道

在稀疏使用的环境中，可足以简单地搜索没有干扰的信道。这是较容易的情形。

但在密集使用的环境中，设备可容易地发现没有无干扰的信道可用。

在这种情况下，一种途径是接受具有“最低”干扰的信道。如果新网络必须与另一频谱用户竞争，则最佳信道选择算法应考虑，例如：

各个网络的优先权是怎样的？

新网络可与哪一网络协作运行？

例如，IEEE802.11规范被设计来使得两个802.11网络可合理地共享信道，藉此，每一网络得以分配一部分带宽。在最佳方式中进行这种决定要求测量、分类及政策能力。

情形5：在有蓝牙的情况下的802.11

Bluetooth^TM信号是跳频信号。因此，其可导致对使用固定信道的IEEE 802.11网络中的AP的定期干扰。为了与Bluetooth^TM协同工作，IEEE 802.11网络可执行测量和分类以确定Bluetooth^TM网络的存在。

一旦检测到蓝牙，可调用几个政策：

政策1a：如果蓝牙正使用同步(SCO)通信，确定任何802.11QoS信息包的时间，使得它们出现在SCO信息包的定时之间。在上面提及的未决专利申请中描述了几种技术。

政策1b：如果蓝牙正使用SCO通信，在SCO周期期间不传输。

政策2：通过调节易操纵的天线，尝试使从蓝牙接收干扰的影响最小。

政策3：响应于信息包错误，不转变为较低的数据速率。这可能仅仅使问题恶化。实验表明，当暴露在蓝牙跳频信号的干扰中时，IEEE802.11b设备检测“错误率增加”并通过降低其无线广播传输速率来做出响应。降低其传输速率不是肯定有帮助，且当IEEE 802.11b设备持续检测到不可接受的高(或潜在较高的)错误率时，其进一步降低其数据速率。该行动与IEEE 802.11标准是相适应的，但也是明显不够明智。通过降低无线广播数据速率而增加信息包的持续时间，设备有效地增加了其暴露给跳频器的时间。标准的主要部分可改善这些类型的情况中的开放标准协议之间的共存，通过布置在此描述的认知频谱管理技术，该类型的性能降级可被使得最少甚或完全避免。

情形6：802.11中的蓝牙

为了与802.11协同工作，蓝牙网络应执行测量和分类以确定802.11网络的存在。一旦802.11网络已被检测到，可调用政策：

政策1：没有被支持用于Bluetooth^TM网络的自适应跳装置

在这种情况下，蓝牙网络应通过使802.11数据或ACK将出现在那里的存储槽空闲而避免产生对802.11的干扰。该技术的一个例子在美国专利公开号20020061031中公开。当“真实的”数据网络是目前的网络时，Bluetooth^TM网络仅想使用该算法，这与噪声源正好相反。这也证明了信号分类相对于简单的RSSI测量的优点。

政策2：被支持用于Bluetooth^TM网络的自适应跳装置

在这种情况下，蓝牙网络应除去进入802.11频带的跳频信号。802.15.2中的一个公知建议使用丢失的信息包来确认外来外来的存在。这不总是有效。干扰不总是对称的(即，蓝牙网络可能导致另一网络具有的问题，但另一网络不干扰蓝牙网络)。此外，这要求在检测到另一网络之前丢失信息包。

情形7：存在跳频信号的DRA

动态速率适应(DRA)设备在其可用时使用更多的频谱，及在其不可用时使用较少的频谱。例如，所增加的频谱可被用于更高的数据速率、QoS等。DRA可被实施为新协议(如，“针床”正交频分多路复用系统)，或通过集合多个标准信道。

然而，问题出现了，即DRA应怎样处理跳频协议。一种解决方案是，为了斯文地处理跳频信号，DRA设备必须经测量和分类检测跳频器。一旦跳频器已被分类，则可调用政策。示例性的情况如下：

政策1：如果检测到跳频信号，将DRA限制到频带的50％，使得跳频网络依然能工作。

政策2：如果跳频网络适应地调节其跳装置(通过测量观测)，则DRA可被允许使用75％的频带。

情形8：特定设备政策

在消费者环境中，用户可能想要定义特定设备之间的优先权。例如，在家里，用户可能想在无绳电话、流视频、WLAN等之间建立“啄序”。为了考虑特定设备级的政策，对设备而言，测量和分类其它运行设备将是必要的。设备可被使得相互认可，其通过直接交换分类信息或通过使用类似于通用远程控制的“培训”方式。未被认可的设备将使用各种政策处理：

在办公室环境中，立即报告。

在家庭环境中，将这种情况视为低优先权。

情形9：特定环境政策

某些政策将依赖于环境信息如位置、时刻等。

这些政策可以是不可更新的，因为它们严重依赖于用户的意愿。

网络选择：

在家庭环境中，总是使用特定的基本服务站标识符，如BSSID 7。

在办公室环境中，使用BSSID 23、27之间的最低CCA。

在公众访问环境(机场)中使用提供最低每分访问收费的BSSID。

通信优先顺序排列：

在早上，使WLAN下载通信优先。

在晚上，使视频流数据优先。

政策向导可用于允许没有经验的用户创建复杂的政策。

情形10：调整的特殊政策

为了遵循各个国家的调整需要，可要求不同的政策。

这些政策应是可下载的，因为它们量不是很大且它们随时改变。

欧洲通信委员会(ECC)可能将统一的扩展要求强加在802.11a的信道选择算法上。每个国家可能有不同的传输功率、频带及信道要求。

情形11：动态频率选择

动态频率选择在没有WLAN信号干扰特定WLAN频道的情况下是有用的。例如，参考图1，WLAN STA1 1030(1)(如，具有802.11网络接口卡(NIC)的膝上型电脑)正通过WLAN AP 1050(1)到1050(N)之一与服务器1055交换数据。在AP 1050(1)正用以与STA1030(1)交换数据的同一频道中打开婴儿监控发射器1060。频谱敏感元件1200(或认知使能的AP)产生提供给网络管理站1090的频谱活动信息。AP 1050(1)可提供802.11网络统计。基于802.11网络统计，网络管理站1090将检测AP 1050(1)不能获得对信道的无干扰信道访问(CCA)。网络管理站1090可分析频谱敏感元件1200或AP1050提供的频谱活动信息，以发现频带中的另一无干扰信道。网络管理站1090接着可重新分配无干扰信道给AP 1050(1)。AP 1050(1)将开始在新的无干扰信道上传输信标。STA 1030(1)最后将转向扫描信道以获得新的无干扰信道上的信标及与AP 1050(1)的802.11通信将在新的无干扰信道上继续。如果频带的某一部分持续不断地被其它设备使用，另一设备或网络可被编程或控制为不工作以不在这些带宽上传输。相反，通过有准备地搜索“无干扰”信道，设备或网络可被控制以在这些信道上传播。

情形12：调节信息包大小

脉冲柱状图可指明所检测的信号脉冲之间的间隔的持续时间。如果间隔非常短，设备或设备的网络可被编程，再次“不工作”，以减小信息包的大小从而适合在脉冲之间的可用时间间隔内。这减少了单一信息包将经受干扰的机会，并还减少了重新传输信息包的需要。当然，当脉冲间的间隔变得较长时，信息包大小可被再次增加，从而导致更高的传输速度。

前述的情形示出了集合关于频谱使用的智能的优点及使用该信息的优点。智能数据速率选择是智能系统具有优于当前系统的优点的另一例子，其中没有直接的关于干扰的信息。没有关于干扰的认识，很难在干扰、信息包错误或隐藏节点导致的问题之间区分。结果，当前系统实施了“最好的猜”算法，其经常是降低生产效能的。一个例子是响应于跳频信号的存在的802.11b，如Bluetooth^TM SCO。最初的802.11b响应是数据速率的补偿，其反过来导致更多的冲突，802.11b响应于另外的速率补偿等。相比较，上述系统使用信号分类和其它干扰定时信息来进行数据速率的智能决策。

另外，当前系统使用静态的预先确定的信息包碎片级别，且没有关于干扰信号的时序安排的信息。智能频谱管理系统响应于干扰模式，考虑了碎片级别和信息包时序安排的优化。

更详细的频谱管理系统体系结构

参考图28，其示出了类似于图6中所示的频谱管理系统体系结构图，但将部分测量功能、分类及频谱行动或控制拆分为多层。处理级别为：

1)L0：硬件管理服务100

2)L1：引擎管理服务200

3)L2：管理器服务300

4)APP：应用服务400

与图6的图比较，级L0对应于硬件或物理层级别，且驱动器位于硬件级别的上面；级L1对应于频谱级；及级L2对应于网络级。上层，APP，对应于UI模块、系统综合模块及系统综合模块综合的其它系统或应用程序。

L0：硬件管理服务

L0硬件管理服务100管理在频谱管理系统中使用的硬件资源10。这些硬件资源位于通信设备中，所述通信设备在与其它设备和通信设备共享的频带中工作。硬件资源的管理包括在争用管理及通信量数据积累的基础上管理无线电(无线电收发机或接收机)12，其将在下文中进一步描述。

在L0硬件管理服务级100中，有L0资源管理器、管理SAGE20的L0 SAGE引擎120及L0测量引擎130。L0硬件管理服务可被执行在“单芯片”上，意为在包括在通讯设备中的集成电路(IC)上，以处理信号用于网络中的传输和接收。该处理级可类似地应用于在网络中工作的所有通信设备。

L0 SAGE引擎120是将高级指令与SAGE20接口连接的设备驱动器，并将这些指令译成SAGE20可识别的信号。指令可包括用于SAGE20的一个或多个组成的配制信号，如下文中所述。

L0测量引擎130执行由SAGE20输出的数据的初始积累到频谱利用图(SUM)格式。频谱利用图将在下文中描述。

L1：引擎服务

L1引擎服务级200是测量、分类、位置、及政策服务执行的第一级。在引擎服务级中，有L1引擎，如L1位置引擎210、L1测量引擎220、L1分类引擎230及L1政策引擎240，其控制L0硬件管理级过程并使用信息以执行它们的下一级服务。在引擎管理级200中还有L1资源管理器250。协议调整引擎260位于L1引擎服务级200中，其执行关于协议管理的功能；其在频谱管理中并不扮演重要角色。

L1引擎服务级200通常被执行在“芯片外”，其在通信设备的主处理器中。然而，一些L1处理可被执行在芯片上，如果另外的外部存储器被支持的话。一些本机政策决定，如本机干扰减轻，可在L1引擎处理级被决定。L1引擎服务级可类似地应用于在网络中工作的所有通信设备。

L2：管理器服务级

下一更高级是L2管理器服务级300。L2管理器服务对更复杂的网络频谱管理功能负责。在该级的过程的例子为L2位置管理器310、L2测量管理器320、L2分类管理器330及L2政策管理器340。还有L2资源管理器350及L2网络频谱管理器360。在该级的处理可在中央服务器位置处执行，其合并计算用于处理的信息，且不必通过在网络中工作的通信设备。

可位于该级的其它软件功能包括带有报告和询问服务的数据库功能，以分析从更低处理级收集的频谱活动信息、安全政策、干扰政策、管理信息库(MIB)、万维网服务器、SNMP代理、SendMail等。

APP：应用服务级

在系统体系结构中的最高级为APP应用服务级400，其中网络应用程序执行。网络的例子包括频谱分析仪显示应用程序410、位置/图显示应用程序420、测量/统计应用程序430及频谱管理政策应用程序440。

参考图29，根据频谱管理图，网络可包括设备如站STA500、接入点AP510、监视网络频谱管理器360及应用程序服务400。网络频谱管理器360的例子对由AP510及它们相关的STA500组成的子网负责。在术语STA和AP在此使用的同时，其具有IEEE 802.11x WLAN应用的关联性，应该理解的是，频谱管理体系结构及在此描述的过程可应用于任何无线通信应用。网络频谱管理器360，如上所提及的，可位于通过有线或无线连接到其子网内的AP的服务器计算机(如图1中的网络管理站1090)上。在许多情况下，子网实际上是正被讨论的整个网络。

频谱管理被设计来与并行的外部网络管理实体协同工作。例如，一般的网络管理系统可能在合适的位置以用于使能、禁用及配置网络组件如AP。网络频谱管理器具有服务接口，其允许由外部网络管理系统进行的变化的通知。类似地，频谱管理提供服务接口使得一般网络管理系统可被通知以网络内的变化如信道分配和STA关联。该网络更新服务接口可由应用服务400中的任何一致的应用程序使用。

参考图28，频谱管理服务的例子包括位置、测量、分类、及政策管理。政策管理配置并启动算法，其控制在频带中工作的不同类型的通信设备之间的共存、在频带中的设备的信道分配、在频带中工作的设备的传输功率控制及分配给在频带中工作的设备的带宽。

大多数频谱管理服务均独立于特殊的介质接入协议。例如，频谱分析、分类、无线电测量、及某些政策是独立于协议的。除了这些独立于协议的服务，频谱管理还提供某些协议特殊支持，如支持与特定介质接入协议相关的通信量统计，如IEEE 802.11x及共存算法。然而，整个频谱管理体系结构可被应用于任何频带，如美国的ISM未得到许可的频带及全球在其它权限的未得到许可的频带。

网络频谱接口

转到图30，有多个NSI API与图28的体系结构连接。它们是：

1)硬件NSI170，其将L0硬件管理服务100接口连接到L1引擎管理服务200；

2)引擎NSI270，其将L1引擎管理服务200接口连接到L2管理器服务300。引擎NSI270类似于图6中提及的NSI；及

3)管理器NSI370，其将L2管理器服务300接口连接到应用服务400。

NSI是逻辑接口，其被体现在各个程序接口和传输机制中，并可采用任何适当的传输机制。其主要影响硬件NSI170。例如，如果L0硬件管理服务执行在芯片上，且L1引擎管理服务执行在主设备驱动器内，用于硬件NSI的传输机制可在PCI接口上。另一方面，如果L0硬件管理服务沿L1引擎管理服务执行在芯片上，则传输可以是本机(芯片上)软件接口。在任一情况下，硬件NSI服务模型可以是一样的。

图31示出在图28所示的系统层级的上下文中，NSI怎样被使用在频谱管理软件体系结构的各个级之间。对于每一NSI，有应用程序设计接口(API)，其定义该接口的传输协议。在频谱管理体系结构的最高级，有NSI管理服务API372，其定义信息怎样在L2管理器服务300和应用服务400之间交换。任何子网的NSI管理器服务API372可与同一子网或其它子网的L2管理器服务接口连接。在下一级，有NSI引擎服务API272，其定义信息怎样在L2管理器服务300和L1引擎服务200之间交换。有NSI硬件API172，其定义信息怎样在L1引擎管理服务200和L0硬件管理服务100之间交换。

在STA网络级，还有NSI硬件API174，其定义STA中的L0硬件管理服务100与L1引擎管理服务200之间的信息交换。类似地，有NSI引擎服务API274，其定义L1引擎管理服务200与应用服务400之间的信息交换。

资源管理器

参考图32，资源管理器功能将被描述。在每一级频谱管理软件体系结构的每一网络组件内是资源管理器。资源管理器对以下负责(1)调停同一级软件组件对普通资源的争用(如无线电收发机和SAGE)；及(2)请求访问普通低级资源；及(3)响应于来自上级的请求安排该级的服务进度。其中资源管理器可能已经具有知识并完全控制低级资源的使用进度安排。一旦服务请求已被授权，上层组件将通常直接与下层对应物相互作用。当资源调整被要求时，L2网络频谱管理器360调整所涉及的各个资源管理器。

转到图33，频谱管理与资源的时序安排及调整有关，其被要求传送频谱管理服务如分类、位置、及测量。频谱信息是原始数据到更高级信息内容的传输，以用于该信息的智能使用。

包括在管理网络资源中的软件组成为每一软件级中的资源管理器及L2网络频谱管理器360。L2网络频谱管理器360管理整个网络的资源。其实质上是网络控制的主人。网络更新服务接口450是管理更新请求的应用服务，其可能来自外部网络管理系统或其它上层应用。

L0和L1资源管理器110和250分别对管理它们自己网络组成(STA或AP)内的资源请求负责。L2资源管理器管理网络资源请求。然而，其不管理任何活动。其实质上管理L2网络频谱管理器360控制的总资源。

对于每一MAC协议，其由L2网络频谱管理器360有效管理，有L1协议调整引擎260(图28)，其管理实际的协议MAC引擎。

图33中所示的软件组成控制网络活动，但它们不对关于采取什么行动做出智能选择。这些智能决定或由政策引擎/管理器或由应用服务级400中的应用程序做出。

参考图34，频谱信息的概念被进一步描述。频谱信息表明其自身在两个一般范畴：智能频谱信息600及智能频谱控制620。智能频谱信息600是将原始频谱活动数据转换为渐增地更高级信息内容的结果。例如，L0SAGE引擎120俘获脉冲事件，其被L1分类引擎230分析，其接着将预处理的结果传送给L2分类管理器330用于进一步分析(如果必要)。

智能频谱控制620为指令，其改变在频带中工作的设备的行为。L1政策引擎240和L2政策管理器340为智能响应于网络条件的主要机制。行动包括AP信道选择、STA负载平衡、及干扰减轻(共存算法)等。此外，管理器NSI370(图30)提供政策管理器服务，其允许更高级的网络应用以更新或影响政策。

图35和36示出了频谱管理系统的不同级中的模块间的相互作用的细节。在这些图中，框之间的实线表示数据流，虚线表示控制。

图35示出了在L0硬件管理服务和硬件资源之间的信息接口，及L0硬件管理服务及L1引擎服务之间的硬件NSI的信息接口。L0资源管理器110管理无线电资源的使用以防止无线电的冲突使用。例如，L0资源管理器110可从L1资源管理器接收请求以执行频谱管理任务，如改变中心频率、带宽或功率，或用于SAGE功能/控制请求。L0资源管理器110将产生控制信号以控制中心频率、带宽和/或无线电使用的输出功率电平，并将公断在用于接收或传输信号的MAC协议过程及SAGE请求之间的无线电使用。另一方面，当运行SAGE20时，L0资源管理器110将控制在宽带模式下工作的无线电以采样频带在整个或实质部分，以用于频谱管理功能，或在频带中传输宽带信号。基于所接收的请求，L0资源管理器110将为SAGE或信号通信功能设定无线电使用的持续时间。

L0SAGE引擎120提供设备驱动器、SAGE20的配置及接口管理。这些职责包括SAGE双端口RAM(DPR)的使用。SAGE双端口RAM由几个SAGE内部组件使用。L0SAGE引擎120负责分配DPR资源给各个应用并在DPR资源在当前不可用时拒绝请求。L0SAGE引擎120将SAGE信息传送给其它L0子系统，如传输到L0测量引擎130或L1分类引擎230。

L0 SAGE引擎120从L1引擎接收其几个组件的配置信息。例如，其从L1位置引擎210接收快拍缓冲器的配置信息，并基于适当的触发事件，将快拍缓冲器内容提供给L1位置引擎210。类似地，L0 SAGE引擎120从L1分类引擎230接收SAGE信号检测器配置信息。L0 SAGE引擎120将信号检测器脉冲事件输出给L1分类引擎230。L1政策引擎240提供对SAGE20的USS组件的控制。

L1测量引擎220与L0测量引擎130交换SAGE测量分析器和信号检测器的配置信息。此外，L0测量引擎输出来自SAGE信号检测器的脉冲事件，及来自SAGE频谱分析器的统计信息和工作循环信息。L0测量引擎120积聚该信息，其组成频谱利用图(SUM)的最初信息。在该级别，该信息被称为L0 SUM 160。L0 SUM 160可被定期离线传递到L1 SUM 265及L1测量引擎220以用于积聚到L2 SUM中。

L1测量引擎220向L2管理器提供功率对频率(PF)光谱图信息及由SAGE20的频谱分析器产生的频谱分析器统计信息，以及SAGE信号检测器输出的脉冲事件。L1测量引擎130可从L2测量管理器320接收SAGE频谱分析器配置信息以配置低通滤波器参数、抽取因素等事项。L1测量引擎220输出时间戳及关联接收的信号强度指示器(RSSI)功率值，以用于多个快速傅利叶变换(FFT)二进制文件的每一个。对于频谱分析器统计信息，SAGE20的频谱分析器可关于低通滤波器参数、抽取因素、循环计数器(在转发统计信息之前所执行的频谱分析器更新的次数)、及用于任务计数的最小功率而被类似地配置。频谱分析器统计信息包括每一FFT二进制文件的时间戳及相关联的统计信息，包括平均功率、最大功率及在最小功率之上的时间量。

脉冲事件由SAGE信号检测器的脉冲检测器组件输出。例如，SAGE包含4个脉冲检测器。L1测量引擎220收集脉冲事件。一个以上的L1用户可使用同样的脉冲事件流。例如，L2分类管理器330可使用脉冲事件以实现更详细的分类。同样的脉冲事件流还被L1分类引擎230检查。

脉冲事件流的用户可通过指定信号检测器ID如0到3而指定特定的脉冲检测器。否则，L2网络频谱管理器360选择脉冲检测器。脉冲检测器的配置信息包括ID、带宽极限值、最小中心频率、最大中心频率、最小功率极限值、最小脉冲带宽、最大脉冲带宽、最大脉冲持续时间等。脉冲检测器的配置的其它细节在前面提及的未决申请中公开。

脉冲事件数据流包括，例如，信号检测器ID、(在脉冲开始的)中心频率、(在脉冲开始的)脉冲宽度、脉冲持续时间、脉冲事件开始时的时间戳、在与脉冲检测器关联的通用时钟模块中的向下计数器的计数器值、及(在脉冲开始的)脉冲功率估计。

L1分类引擎230执行第一级的信号分类。信号分类程序的细节在前面提及的专利申请中公开。L1分类引擎230输出信号或脉冲的指纹标识，其通过将统计及脉冲信息与指纹样板匹配进行。结果是一个或多个标识关于脉冲的类型和时序安排匹配。此外，L1分类引擎230输出通常表征频带中正发生什么的统计信息。如上所述，L1分类引擎230配置SAGE脉冲检测器，以适于信号分类。

由L1分类引擎230输出的信号标识信息还被叫作“指纹标识”并包括，例如，中心频率(如果有关)、指纹ID、估计的指纹ID表示设备的可能性、所标识的设备的功率、及估计的工作循环百分比。指纹ID包括，如用于微波炉、跳频设备(如Bluetooth^TM SCO设备或Bluetooth^TM ACL设备)、无绳电话、IEEE802.11设备、及IEEE802.15.3设备、及各种类型的雷达信号的ID。

分类统计信息包括建立自由SAGE信号检测器产生的脉冲事件的柱状图。L1分类引擎230配置脉冲检测器以基于其配置而聚集脉冲事件。所建立的统计柱状图的例子包括中心频率、带宽、有源传输、脉冲持续时间、脉冲及自相关之间的时间。这些柱状图和分类引擎的细节在前述信号分类专利申请中描述。

图36还示出了各种应用程序服务及它们怎样与管理器服务进行对接。L2测量管理器320与频谱分析器应用程序410及测量/统计应用程序430交换数据。L2测量管理器320从L1测量引擎220接收SUM数据，并建立完整的SUM，称为L2 SUM 380.L2 SUM 380包括无线电及协议统计信息。L2 SUM 280将结合图41详细描述。L2位置管理器310与位置应用程序420对接信息。例如，L2位置管理器310提供原始位置数据，位置应用程序420进行处理以产生在频带中运行的各个设备的位置信息。L2分类管理器330与分类定义应用程序425交换信息。分类定义应用程序425是产生和提供为分类引擎230使用的新的或更新的信号定义参考数据(也叫作指纹)的应用程序。分类定义算法在前述关于信号分类的申请中公开。L2政策管理器340与政策应用程序440交换信息。政策应用程序400的一个功能是定义和提供控制某些情形中的频带使用的频谱政策。将在下文中描述的政策向导是政策应用程序440的另一功能的例子。

转到图37-40，将描述L1引擎服务和L2管理器服务之间的对接。引擎NSI的功能是提供对L1引擎服务的使用。如图37中所示，在WLAN应用中，L1引擎服务在AP及客户STA内工作。引擎NSI的一个例子提供或对AP及STA的使用，或对单个STA的使用。引擎NSI的实例通过传输连接区分。即，对于每种情况的引擎NSI，均有单独的传输连接。在WLAN应用中，引擎NSI可被提供在AP和STA内。类似的L1服务被提供在STA及控制的AP内。例如，SAGE的输出被提供给AP及STA。类似地，网络SUM/统计信息可来自AP及STA的观察。

参考图38，当引擎NSI用户希望访问一个以上的AP时，则产生分开的引擎NSI的情况。每一情况由单独的传输连接区分。图38示出了经两个单独的引擎NSI情况访问两个AP的单引擎NSI用户，其中每一引擎NSI情况具有其自己的传输连接。

转向图39和40，访问站内的NS引擎服务既可在站内本地实现，也可经传输协议远程进行。图39示出了本地站管理应用程序的本地访问典型情况。STA管理应用程序向用户提供服务，如SAGE频谱分析器或统计信息。图40示出了远程模型是怎样许可远程STA统计信息的集中累积的。其还允许AP、STA及干扰源之间的干扰减轻等活动的协调。

图41示出了包含在L2 SUM380中的信息的例子。每一快速傅立叶变换(FFT)频率窗口(跨频带的多个频率窗口之一)具有相关的工作循环统计、最大功率统计、平均功率统计、及网络通信量统计，如果有的话。图41仅表示频率窗口的示例性的子组。

L2政策管理器

政策管理器340定义反应于频带中其它信号的存在。这些政策可由管理域规定，或由用户/管理员规定。例如，欧洲FCC要求移动信道，如果雷达信号被检测到的话。或者，管理员可能希望添加具有最少噪声的信道，如果通信量负载高于60％的话。用户可能希望在WLAN通信中优先无绳电话通信。

这些政策可随时变化，并根据使用情况变化。这使得硬编码所有情况并装上产品是不可能的。所创建的新的或更新的政策(例如，如下文中所述)可由L2政策管理器340下载到L1政策引擎240。管理政策可被表示为定义好的语法形式。这些语法规则定义概念，如RSSI级、CCA百分比、通信类型(声音、数据、视频等)、协议类型、活动信道、备选信道等。语法定义运算符，如“大于”、“最大”及“…的项”。

语法允许If/then规则的优先次序设置的构建，以下述形式：

If[条件]then[激活规则]

该激活规则利用下面的频谱管理工具，如DFS、TPC等。

频谱政策语句的例子为：

政策管理器340将频谱政策规则与当前条件匹配，并采取行动，实质上类似于基于规则的专家系统“干扰引擎”行动。政策管理器340的匹配智能可使用来自人工智能字段的工具包：lisp、prolog等。此外，政策管理器340可使用模糊逻辑以处理模糊术语，如“高通信量”、“坏信号强度”等。

政策向导是政策应用程序440的一个例子。其提供信息给政策管理器并通过向用户(或管理员)询问一组问题而简化产生频谱政策的任务，如：

这是家庭网络还是办公网络？

在网络中有一个以上的AP？

在区域中有一个或多个无绳电话？

基于该信息，政策向导产生适于那些参数的频谱政策。频谱政策被下载到政策管理器340。

总之，提供一种用于管理射频频带的使用的方法，其中多种类型的信号可出现在射频频带中，包括产生至少下述之一的步骤：(a)用于控制射频频带中的设备的工作的控制信号，及(b)基于源自出现在射频频带中的射频能量的频谱活动信息，描述被确定出现在射频频带中的特定类型的活动的信息。

此外，提供一种管理射频频带的使用的系统，其中存在多种类型的信号，包括：至少一接收射频频带中的射频能量的无线电设备，以监控出现在射频频带中的多种类型的信号的活动，并产生代替其的频谱活动信息；及连接到无线电设备的计算设备，其接收频谱活动信息并产生至少下述之一：用于控制在射频频带中工作的设备的控制，及描述被确定要出现在射频频带中的活动的特定类型的信息。

此外，提供一种编码以指令的处理器可读介质，当由处理器执行时，使得处理器执行产生控制信号的步骤，其用于控制射频频带中的设备的工作，及(b)基于源自出现在射频频带中的射频能量的频谱活动信息，描述被确定出现在射频频带中的特定类型的活动的信息。

此外，提供一种管理射频频带中的活动的软件系统，其中可出现多种类型的信号，包括：用于积聚与射频频带中的活动相关联的数据的第一过程；基于来自第一过程的数据对出现在射频频带中的信号类型进行分类的第二过程；基于第一过程积聚的数据和/或基于第二过程确定要出现的信号类型，第三过程产生至少下述之一：用于在射频频带中工作的设备的控制，及描述出现在频带中的活动的特定类型的信息。

此外，还提供用于管理射频频带中的活动的系统的软件体系结构，其中可出现多种类型的信号，包括：应用程序，其处理关于射频频带中的活动的频谱活动信息以执行功能；及应用程序设计接口，其将消息呈现给一个或多个过程，这些过程产生频谱活动信息并将频谱活动信息返回给应用程序。

提供一种用于将应用程序与至少一过程进行接口连接的方法，至少一过程分析关于射频频带中的活动的数据并产生频谱活动信息，其中可能出现多种类型的信号，包括步骤：产生用于至少一过程的频谱分析功能的请求；及接收由至少一过程产生的频谱活动信息。

同样，提供一种应用程序设计接口，其包含在一个或多个计算机可读介质上，其将应用程序与至少一过程进行连接，过程分析关于射频频带中的活动的数据，其中多种类型的信号可出现，过程还产生频谱活动信息，包括从至少一过程请求分析功能的第一组消息，及提供频谱活动信息给应用程序的第二组消息。

此外，提供一种在射频频带中接收射频能量并处理代表其的信号的设备，包括：无线电接收机，其接收射频频带中的射频能量，多种类型的信号可出现在射频频带中；频谱分析仪，其计算在一时间间隔内于射频频带的至少一部分中接收的射频能量的功率值；连接到频谱分析仪的信号检测器，其检测满足一个或多个特征的射频能量的信号脉冲；及连接到频谱分析仪和信号检测器的接收输出的处理器，其中处理器被编程以产生至少下述之一：(a)用于控制射频频带中的设备的工作的控制信号，及(b)基于源自频谱分析仪和信号检测器的频谱活动信息，描述被确定要出现在射频频带中的特定类型的活动的信息。

前述描述仅是示例性的，并不意为对本发明的任何方式的限制。

Claims

1.一种用于管理射频频带的使用的方法，其中多种类型的信号出现在射频频带中，所述方法包括：

监控射频频带中的射频能量，以产生与在一定时间间隔期间在射频频带中接收的射频能量相关联的功率谱信息，在该射频频带中出现与多个信号类型关联的活动；

从所述功率谱信息产生信号脉冲信息，所述信号脉冲信息描述在射频频带中检测到的射频能量的脉冲的特征；以及

基于所述功率谱信息和所述信号脉冲信息产生表示频带中的活动的频谱活动信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其中监控步骤还包括扫描整个频带以接收射频频带的不同部分中的射频能量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中产生信号脉冲信息的步骤包括从所述功率谱信息产生针对在频带中检测到的信号脉冲的信号脉冲数据，所述信号脉冲数据包括下述之一或多个：脉冲持续时间、脉冲中心频率、脉冲带宽及脉冲间的时间间隔。

4.根据权利要求3所述的方法，其中产生信号脉冲数据的步骤包括针对随时间被确定出现在射频频带中的信号脉冲产生至少下述之一的柱状图(i)中心频率，(ii)持续时间，(iii)带宽，及(iv)脉冲间的时间。

5.根据权利要求3所述的方法，还包括积聚在频带中随时间检测到的信号脉冲的信号脉冲数据的步骤。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括步骤：基于所积聚的信号脉冲数据对频带中的信号进行分类，其中产生信号脉冲数据的步骤是基于被确定出现在频带中的信号的类型的。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括步骤：显示关于所分类的信号的特征的信息。

8.根据权利要求6所述的方法，其中分类步骤包括确定被确定出现在频带中的信号类型是否是可能干扰在频带中工作的一个或多个设备的工作的类型。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括产生建议信息以指示用户改变在射频频带中工作的设备，以避免由被确定要干扰该设备的信号导致的该设备性能的降级。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括产生控制信号的步骤，其包括产生控制在射频频带中工作的设备的控制信号以确定传输时间，从而避开被确定要出现在射频频带中的信号的频率和时间。

11.根据权利要求8所述的方法，还包括确定信号源的位置的步骤，该信号源被确定要干扰射频频带中的设备的工作。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括显示被确定要干扰射频频带中的设备的工作的信号源的位置。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括产生关于在频带中随时间接收的射频信号的特征的统计信息的步骤，其中统计信息包括，对于频带中的频率范围：(i)该频率范围中的平均功率，(ii)该频率范围的最大功率，(iii)及该频率范围的活动的工作循环测量。

14.根据权利要求1所述的方法，还包括产生用于控制在频带中工作的设备的一个或多个操作参数的控制信号的步骤，操作参数选自由下述参数构成的组：工作频道、传输数据速率、信息包片断大小、确定传输的时间以避免干扰其它信号、传输功率、信息包碎片极限值及无干扰信道访问极限值。

15.根据权利要求14所述的方法，其中产生控制信号的步骤包括产生用于多个接入点中至少一个的控制信号，每一接入点具有相关的客户站设备，其中控制信号控制至少下述之一：在多个接入点之间的信道分配，及在多个接入点之间的相关站分配。

16.根据权利要求1所述的方法，还包括产生控制信号以基于政策信息控制频带中的一个或多个设备的工作，政策信息给出一信号类型相对于其它信号类型的频带使用的优先选择。

17.根据权利要求16所述的方法，其中产生控制信号的步骤包括产生信号以基于政策信息控制频带中的一个或多个设备的工作，政策信息给出管理机构所指定的、频带的主要用户相对于其它用户的优先选择。

18.根据权利要求16所述的方法，其中产生控制信号的步骤包括产生信号以在频谱活动信息指明雷达信号出现在频带中时拒绝通过频带中的设备传输信号。

19.根据权利要求16所述的方法，其中产生控制信号的步骤包括产生信号以基于政策调整由频带中的设备传输的信号的数据速率，所述政策在频带中存在任何其它信号的情况下使设备的传输数据速率最大化。

20.根据权利要求16所述的方法，还包括步骤：更新政策信息，以考虑在射频频带中工作的新设备和/或管理政策。

21.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：基于频谱活动信息在工作在频带中的一个或多个无线网络上检测潜在的拒绝服务攻击，且其中产生频谱活动信息的步骤包括产生描述潜在的拒绝服务攻击的射频特性的信息。

22.根据权利要求21所述的方法，其中检测潜在的拒绝服务攻击的步骤包括分析频谱活动信息以检测暗示潜在的拒绝服务攻击的噪声信号。

23.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：相对于基于所述频谱活动信息在所述频带中工作的经授权设备在传输中使用的标识符来存储所述经授权设备的信号脉冲特征信息；对与在那些传输中检测到的标识符相对应的、在所述频带中传输的设备的信号脉冲特征和所存储的与该标识符相关联的信号脉冲特征进行比较；以及当与传输相关联的信号脉冲特征与针对该标识符存储的信号脉冲特征不匹配时，确定设备不是经授权设备。

24.一种在射频频带中接收射频能量并处理代表所述射频能量的信号的设备，包括：

a.无线电接收机，其接收射频频带中的射频能量，多种类型的信号出现在射频频带中；

b.连接到无线电接收机的频谱分析仪，其分析在一时间间隔内于射频频带的至少一部分中接收的射频能量；

c.连接到频谱分析仪的信号检测器，其检测满足一个或多个脉冲特征的射频能量的信号脉冲；及

d.连接到频谱分析仪和信号检测器的接收输出的处理器，其中处理器被编程以监控射频频带中的活动并基于由频谱分析仪和信号检测器产生的数据来产生描述被确定要出现在射频频带中的活动类型的信息。

25.根据权利要求24所述的设备，其中信号检测器包括：峰值检测器电路，该峰值检测器电路检测射频能量的峰值并产生表示其检测的峰值的输出信号；和连接到峰值检测器的至少一个脉冲检测器电路，所述至少一个脉冲检测器电路检查来自峰值检测器电路的输出信号以随时间根据下述之一或多个检测射频能量的脉冲：带宽、中心频率及持续时间。

26.根据权利要求24所述的设备，还包括保存由频谱分析仪产生的统计信息的缓冲器，其中频谱分析仪产生包括下述之一或多个的统计信息：对于频带中的频率范围的平均功率、工作循环、及最大功率。

27.一种用于产生关于出现在射频频带中的活动的信息的设备，包括：

a.频谱分析仪，其计算在一时间间隔内在射频频带的至少一部分中接收的射频能量的功率值；及

b.连接到频谱分析仪的信号检测器，其检测满足一个或多个脉冲特征的射频能量的信号脉冲，信号检测器包括峰值检测器电路和至少一个脉冲检测器电路，所述峰值检测器电路从功率值检测一时间间隔内的一个或多个峰值，其中，峰值对应于在预定量的连续频率中高于极限值的功率值，所述至少一个脉冲检测器电路连接到峰值检测器电路，所述至少一个脉冲检测器电路基于峰值检测器电路检测的一个或多个峰值来检测满足一个或多个特征的信号脉冲。

28.根据权利要求27所述的设备，其中峰值检测器电路包括一比较器，该比较器将每一频率的功率值与峰值极限值进行比较以识别哪些频率超出了峰值极限值。

29.根据权利要求28所述的设备，其中峰值检测器电路在超出峰值极限值的一组相邻的频率之间识别最大功率值。

30.根据权利要求28所述的设备，其中脉冲检测器电路从峰值检测器电路接收识别哪些频率超出峰值极限值并识别超出峰值极限值的一组相邻的频率的最大功率值的信息作为输入信息，并确定该信息是否满足一个或多个脉冲特征。

31.根据权利要求30所述的设备，其中如果描述所检测的来自峰值检测电路的峰值的信息中的中心频率、持续时间及带宽之一或多个在对应的范围内，则脉冲检测器电路从峰值检测器电路的输出检测出信号脉冲。

32.根据权利要求27所述的设备，其中脉冲检测器是可配置的以调整中心频率、持续时间和带宽之一或多个的范围，从而宣布一信号脉冲来自由峰值检测器电路产生的信息。

33.根据权利要求27所述的设备，其中脉冲检测器电路为每一所检测的信号脉冲输出脉冲事件数据，包括下述之一或多个：中心频率、带宽、开始时间及持续时间。

34.根据权利要求27所述的设备，还包括一处理器，该处理器被连接来接收由脉冲检测器电路输出的脉冲事件数据并积聚由脉冲检测器电路随时间检测的脉冲的脉冲事件数据。

35.根据权利要求34所述的设备，其中处理器积聚脉冲事件数据并为随时间积聚的脉冲事件数据建立一个或多个柱状图，其中一个或多个柱状图选自由下面各项组成的组：跟踪针对所检测的信号脉冲观察到给定中心频率的时间百分比的中心频率柱状图；跟踪针对所检测的信号脉冲观察到给定带宽的时间百分比的带宽柱状图；跟踪针对所检测的信号脉冲观察到给定的一个或多个持续时间的时间百分比的脉冲持续时间柱状图；脉冲之间的时间的柱状图，其跟踪在信号脉冲之间观察到给定的一个或多个时间持续时间的时间百分比；及跟踪几个不同的信号脉冲同时出现的时间的多个活动传输柱状图。

36.根据权利要求27所述的设备，还包括一响应于触发信号的存储器，该存储器保存表示在射频频带中接收的射频能量的采样的数字信号。

37.根据权利要求36所述的设备，其中存储器还保存时间戳信号，该时间戳信号标识与触发信号的出现相关联的时间。

38.根据权利要求27所述的设备，其中频谱分析仪将表示频带的至少一部分中的活动的数字信号接收为输入，并且频谱分析仪包括功率计算电路，该功率计算电路计算在一时间间隔内多个频率窗口的功率值，这些功率值被提供作为峰值检测器的输入。

39.根据权利要求38所述的设备，其中频谱分析仪从多个频率的功率值计算一个或多个数据，这一个或多个数据选自下面的组：每一频率窗口在一定时间间隔上的平均功率；工作计数，包括在每一时间间隔在每一频率窗口的功率超出功率极限值的次数的总和；每一频率窗口在当前及先前时间间隔中的最大功率；及其中一定量的峰值已被检测到的时间间隔的数量的计数。

40.根据权利要求38所述的设备，还包括一存储器，其中信号检测器电路响应于检测某一类型的脉冲而输出触发信号，该触发信号被连接以使得在一个或多个时间间隔内功率计算电路的输出将被写到存储器中。