EP4248224A1 - Spectrum analyser, system and method for transmitting data from a spectrum analyser - Google Patents

Spectrum analyser, system and method for transmitting data from a spectrum analyser

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Publication number
EP4248224A1
EP4248224A1 EP21815411.0A EP21815411A EP4248224A1 EP 4248224 A1 EP4248224 A1 EP 4248224A1 EP 21815411 A EP21815411 A EP 21815411A EP 4248224 A1 EP4248224 A1 EP 4248224A1
Authority
EP
European Patent Office
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data
spectrum analyzer
spectrum
compressed data
interface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21815411.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thorsten Chmielus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aaronia Ag
Original Assignee
Aaronia Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aaronia Ag filed Critical Aaronia Ag
Publication of EP4248224A1 publication Critical patent/EP4248224A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/163Spectrum analysis; Fourier analysis adapted for measuring in circuits having distributed constants
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16Spectrum analysis; Fourier analysis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G01R23/04Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage adapted for measuring in circuits having distributed constants
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/70Type of the data to be coded, other than image and sound

Definitions

  • the invention relates to spectrum analyzers and electronic computing devices designed to communicate with a spectrum analyzer.
  • the invention relates in particular to spectrum analyzers with a data interface for extracting data for storage and/or further processing by a computer or server.
  • Spectrum analyzers provide a large amount of data.
  • the data typically includes amplitude and phase information and often exists as IQ data with an in-phase (I) and quadrature (Q) component.
  • WO 2017/121623 A1 describes a spectrum analyzer with an increased real-time bandwidth.
  • US 2008/0270440 A1 describes a data compression method for generating spectral traces.
  • the object of the invention is to provide improved spectrum analyzers.
  • the invention is based in particular on the object of providing a spectrum analyzer and a method which enables data with a higher real-time bandwidth to be output via a data interface.
  • a spectrum analyzer comprises: a signal input or receiver for receiving a signal, an A/D converter which can be arranged to sample the received signal and generate a data stream of IQ data, a digital processing circuit for generating compressed data the data stream of IQ data and a data interface for extracting the compressed data from the spectrum analyzer.
  • the digital processing circuitry may be configured to perform real-time compression of the IQ data to generate the compressed data.
  • the digital processing circuit can be set up to compare the IQ data or data derived therefrom in the spectral space (e.g. an amplitude or power spectrum) with at least one threshold value in order to generate the compressed data. Values below the threshold can be replaced with a constant value, such as the threshold or 0.
  • the data can be efficiently derived. For example, information about the frequency ranges in which the constant value is present can be derived.
  • there is a significant data reduction since values of the IQ data or the amplitude or power spectrum that are below the threshold value do not have to be output separately for each of the frequencies.
  • the threshold can be fixed or user-configurable.
  • the electronic processing circuit can be designed to determine the threshold value automatically, for example as a function of an average noise level.
  • the digital processing circuit can be set up to determine an amplitude or power spectrum of the IQ data, in particular by means of a fast Fourier transformation (FFT), and to generate at least part of the compressed data from the amplitude or power spectrum.
  • FFT fast Fourier transformation
  • Part of the amplitude or power spectrum can be extracted as compressed data. Since the amplitude or power spectrum does not contain phase information (which is often irrelevant to the user), the real-time bandwidth of the extracted data can be increased.
  • the digital processing circuit can be set up for data reduction of a noise of the amplitude or power spectrum and/or the IQ data in order to generate the compressed data.
  • the data reduction of the noise can have an at least partial smoothing of the noise of the amplitude or power spectrum and/or the IQ data.
  • the data reduction can include smoothing of background noise.
  • parts of the spectrum in which only background noise is present can be replaced by a constant value or the mean value of the amplitude or power spectrum and/or the IQ data in the corresponding frequency range.
  • the noisy amplitude or power spectrum instead of the noisy amplitude or power spectrum, only the start and stop frequency (or other information about the position of the frequency range, such as center frequency and width) and the average level in the corresponding frequency range must be specified for the corresponding frequency range in the compressed data about the Data interface are discharged.
  • the digital processing circuit can be set up for data reduction of at least one peak of the amplitude or power spectrum and/or the IQ data in order to generate the compressed data.
  • the data reduction of the at least one peak can include a smoothing of the at least one peak.
  • the data reduction of the at least one peak can include an approximation of the peak using a predefined carrier type.
  • the predefined bearer types can have spectral masks of one or more communication standards.
  • the spectral masks can have spectral masks according to IEEE 802.11 or cellular communication standards such as LTE (4G) or LTE-A (5G), for example.
  • the digital processing circuit can be set up to output a unique identifier of the identified carrier type via the data interface.
  • the carrier type can be parameterizable. Typical parameters may include, for example, level, width (in frequency space), and/or sectional slopes in carrier type (as a function of frequency).
  • the digital processing circuitry may be configured to determine a plurality of parameters of the predefined carrier type and to output the plurality of parameters as part of the compressed data.
  • the plurality of parameters may include a carrier type signal level and/or a carrier type width, the signal level and/or the width being automatically determined such that with this parameterization the carrier type reflects the actual peak in the IQ data and/or the amplitude or power spectrum approximated.
  • the spectrum analyzer can be set up to output both compressed data derived from the IQ data and compressed data dependent on the amplitude or power spectrum via the data interface.
  • Real-time compression of the IQ data can be performed before dumping.
  • values in the I data and the Q data that are less than a threshold may be replaced with a constant value (which may be equal to the threshold or equal to 0, for example).
  • IQ data i.e. data with amplitude information
  • IQ data can be selectively output only for one or more frequency ranges that are particularly relevant to the user.
  • the derived IQ data may be associated with a first frequency range and the compressed data generated from the amplitude or power spectrum without phase information may be associated with a second frequency range.
  • the second frequency range can be larger than the first frequency range.
  • the digital processing circuit can be set up to determine a carrier type for each of a plurality of frequency ranges in order to generate the compressed data, which has a peak (in the IQ data or in the amplitude or power spectrum) in the corresponding frequency range approximated and to derive a unique identifier for the carrier type.
  • the digital processing circuit can be set up to determine a respective level of the carrier type in the frequency range for generating the compressed data for each of a plurality of frequency ranges and to output it via the data interface as part of the compressed data.
  • Information about the frequency range e.g. start and stop frequency or center frequency and width
  • the carrier type e.g. unique identification of the carrier type by an identifier
  • the spectrum analyzer can also have a memory coupled to the digital processing circuit for storing a plurality of predefined carrier types and/or a plurality of predefined frequency ranges (channels).
  • the digital processing circuit can be set up to call up information about a number of predefined carrier types and/or a number of predefined frequency ranges (channels) via the data interface or an interface of the spectrum analyzer that is separate from the data interface.
  • the multiple predefined carrier types can be spectral masks of at least one communication standard, in particular a radio standard (e.g. IEEE 802.11 or cellular communication standards such as LTE ( 4G) or LTE-A (5G)).
  • the several predefined frequency ranges channels can have at least one communication standard, in particular a radio standard (e.g. IEEE 802.11 or cellular communication standards such as LTE (4G) or LTE-A (5G)).
  • the digital processing circuit can be set up to generate and output compressed data for a plurality of time intervals.
  • the compressed data can be extracted in real time.
  • the digital processing circuit can be set up to use one of the compression techniques described here for each of the time intervals in order to generate the compressed data.
  • the digital processing circuit can be set up to determine a carrier type and a level of the carrier type in the frequency range for each of the time intervals for each of a plurality of frequency ranges and to output them via the data interface as part of the compressed data.
  • Information about the frequency range e.g. start and stop frequency or center frequency and width
  • the carrier type e.g. unique identification of the carrier type by an identifier
  • the digital processing circuit can be set up to determine a number of identical temporal repetitions of a signal and to output them as part of the compressed data.
  • the data interface can be or have at least one of the following interfaces: a USB interface, an Ethernet interface, a wireless interface, in particular a WLAN interface or a mobile radio interface.
  • the digital processing circuitry may include at least one Field Programmable Gate Array, FPGA.
  • an electronic processing unit is specified which is configured to store and/or process compressed data output by the spectrum analyzer.
  • the electronic processing unit can have at least one integrated semiconductor circuit, in particular at least one processor, which is designed to generate a lossy representation of the IQ data and/or the amplitude or power spectrum in the frequency domain and/or frequency-time domain from the compressed data generate.
  • the electronic processing unit can be configured to access a database, which assigns corresponding signal forms to the carrier types, as a function of identifiers for carrier types contained in the compressed data.
  • the database can be stored locally in the electronic processing unit in a non-volatile manner.
  • the electronic processing unit can be designed to call up the database of signal forms from the spectrum analyzer.
  • the electronic processing unit can be configured to perform an extrapolation between a signal shape that is associated with a carrier type defined by the compressed data and a level defined by the compressed data (and optionally having a width defined by the compressed data, and surrounding frequency ranges.
  • a system has a spectrum analyzer according to the invention and an electronic processing unit coupled to the data interface, in particular a computer or server, for processing and/or storing the compressed data.
  • a method for extracting data from a spectrum analyzer comprises the steps of: A/D converting acquired signals to generate a data stream of IQ data, generating compressed data from the data stream of IQ data and outputting the compressed data from the spectrum analyzer via a data interface.
  • the method can be performed with the spectrum analyzer or system according to an embodiment.
  • the spectrum analyzer according to the invention and the method according to the invention allow data to be extracted with greater real-time bandwidth than conventional methods.
  • Figure 1 is a block diagram of a spectrum analyzer.
  • Figure 2 is an exemplary amplitude spectrum.
  • Figure 3 illustrates a data-reduced representation of the amplitude spectrum of Figure 2 generated by compression.
  • Figure 4 shows example I data.
  • Figure 5 shows example Q data.
  • Figure 6 illustrates a data-reduced representation of the I-data from Figure 4 generated by compression.
  • Figure 7 illustrates a compressed data reduced representation of the Q data of Figure 4.
  • Figure 8 illustrates a data-reduced representation of the amplitude spectrum of Figure 2 generated by compression.
  • Figure 9 illustrates a data-reduced representation of the amplitude spectrum of Figure 2 generated by compression.
  • Figure 10 is a block diagram of a spectrum analyzer.
  • Figure 11 is a schematic representation of a database of carrier types stored in or retrievable by the spectrum analyzer.
  • FIG. 12 is a schematic representation of a frequency-time space for explaining the operation of the spectrum analyzer.
  • Figure 13 is a block diagram of a spectrum analyzer.
  • Figure 14 illustrates a data reduced representation of the IQ data of Figure 4 and Figure 5 generated by compression.
  • Figure 15 is a block diagram of a system including a spectrum analyzer and an electronic processing unit according to one embodiment.
  • Figure 16 is a representation of an amplitude spectrum reconstructed from compressed data by an electronic computing unit.
  • FIG. 1 is a block diagram of a spectrum analyzer 10 according to one embodiment.
  • the spectrum analyzer 10 can be a real-time spectrum analyzer.
  • the spectrum analyzer 10 can be set up to carry out frequency sweeps in order to determine time-dependent information about the frequency and phase position of analog signals received at a receiver 11 or an input interface.
  • the spectrum analyzer 10 can be designed as a hand-held device or as a portable device.
  • the spectrum analyzer 10 has an A/D converter 12 .
  • the A/D converter can have an A/D front end and is designed for sampling the analog signal.
  • the spectrum analyzer 10 has a digital processing circuit 13 .
  • Digital processing circuitry 13 may include one or more integrated circuits.
  • the digital processing circuit 13 may include a field programmable gate array (FPGA).
  • the digital processing circuitry 13 may alternatively or additionally comprise one or more of a processor, a controller, an application specific integrated circuit (ASIC) or other semiconductor integrated circuits.
  • the processing circuit 13 can have a circuit set up in terms of hardware or programming for carrying out a compression 15 .
  • the compression generates compressed data from the IQ data, which are discharged from the spectrum analyzer 10 via a data interface 19 .
  • Processing circuitry 13 may include circuitry configured in hardware or programming to perform a Fast Fourier Transform (FFT) to generate the IQ data.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • compressed data means data that has a reduced amount of data compared to the IQ data provided by the A/D converter 12 .
  • the data interface 19 can be a wired or wireless interface for data communication. During operation of the spectrum analyzer 10, the data interface 19 can be coupled to an electronic processing unit, for example a computer or server, in order to output the compressed data.
  • the data interface 19 can be a USB interface, an Ethernet interface or a wireless interface, in particular a WLAN interface or a mobile radio interface.
  • the compressed data can be generated in different ways.
  • the processing circuitry 13 may be arranged to apply real-time compression to the IQ data (i.e. data containing amplitude and phase information).
  • the compressed IQ data generated by real-time compression can be output via the data interface 19 as compressed data.
  • the real-time compression of the IQ data can include smoothing of the IQ data at least in sections (e.g. by replacing the noise floor with a constant value).
  • the smoothing, at least in sections facilitates the compression. For example, instead of IQ data, which only represents background noise, only an indication of the start and stop frequency of the frequency range in which the IQ data was replaced by the constant value must be transmitted.
  • the phase information is often of little or no relevance for further processing and/or storage in a computer or server coupled to the spectrum analyzer 10 .
  • the power that is received in different frequency ranges e.g. due to channel occupancy or secondary signals
  • Information for what is known as a spectrum display can be transmitted by transmission of the amplitude spectrum, ie a spectral display without phase information.
  • the processing circuit 13 can be set up to generate the compressed data from a spectral representation, in particular an amplitude spectrum or a power spectrum, and to export it via the data interface 19 .
  • the calculation and output of part of the amplitude spectrum can be repeated (e.g. after completion of a frequency sweep) in order to derive the information relevant to a spectrum display as a function of time.
  • the processing circuit 13 can be set up to subject the amplitude spectrum and/or the complex-valued spectral representation, which is represented by the I and Q data, to one or more further processing steps for data reduction before the compressed data is output. Some possible processing steps for further data reduction are illustrated with reference to Figure 2 to Ligur 14.
  • the processing circuit 13 can be set up to smooth the amplitude spectrum.
  • the smoothing can be done at least in sections.
  • the smoothing can be done depending on whether there is only noise in the frequency domain or a peak of the amplitude spectrum (i.e. a carrier).
  • the smoothing can take place as a function of one or more predefined frequency ranges (for example frequency ranges assigned to a plurality of channels of a data communication technology, e.g. channels according to IEEE 802.11, LTE (4G) or LTE-A (5G)).
  • the processing circuit 13 can be set up to identify and smooth a background noise in the spectrum.
  • the identification of the noise floor may involve a threshold comparison with a threshold 39 . Values below the threshold can be replaced with a constant value.
  • the constant value can be equal to 0 or equal to the threshold.
  • the smoothing of the noise floor can thus correspond to a "clipping" of signal values lying below the threshold value.
  • the constant value with which the noise floor is replaced can be determined as a function of the noise floor, for example by averaging the noise floor in the corresponding frequency range.
  • the smoothing can include an averaging of the noise floor. The averaging can take place over a continuous frequency range in which only background noise is present.
  • the spectral representation does not have to be transmitted in the compressed data for a frequency range in which there is only background noise.
  • the processing circuitry 13 may generate the compressed data such that, instead of the noise floor, the compressed data includes an indication of the frequency range (e.g. an indication of start and stop frequency or some other indication such as center frequency and width) and (if the noise level is of interest) a Have an indication of the smoothed noise level of the noise floor.
  • the smoothed noise level can be determined by averaging the noise floor in the corresponding frequency range.
  • FIG. 2 shows an exemplary amplitude spectrum 30 with a plurality of peaks 31, 32.
  • the amplitude spectrum only has background noise but no carrier.
  • the compressed data can be generated and extracted in such a way that the corresponding frequency ranges fi to f2, T to fj and T to fs, in which only noise floor is present, and a level of the background noise in the respective frequency ranges (which can be determined, for example, by averaging the amplitude spectrum in the corresponding frequency range).
  • the compressed data can be generated and extracted in such a way that they contain at least the amplitude information for the frequency ranges in which peaks 31, 32 are present (or more generally in relevant frequency ranges which can be determined, for example, by the channels of a data communication standard). For example, in the frequency ranges from £ to £ and from £4 to ft, the full amplitude spectrum can be included in the compressed data. By smoothing the noise floor, significant compression is achieved, which allows data to be extracted with a higher real-time bandwidth.
  • Compression which is a smoothing of the noise floor with subsequent extraction of only the cut-off frequencies of the frequency range in which only the noise floor is present, and optional extraction of the constant value that replaces the noise floor in the corresponding frequency range, can be applied not only to an amplitude or power spectrum, but can also be applied to the IQ data. This is explained with reference to FIG. 4 to FIG.
  • FIG. 4 and FIG. 5 show, by way of example, I data 40 and Q data 50 in the frequency domain.
  • the I data 40 has one or more peaks 41,42.
  • the Q data 50 has one or more further peaks 51 .
  • the evaluation circuit 13 can subject the I data 40 and Q data in the time or frequency space to a threshold value comparison with a threshold value 49 (which can be chosen to be the same or different for the I and Q data).
  • the evaluation circuit 13 can smooth out background noise by setting all data falling below the threshold value 49 to a constant value.
  • the constant value can be equal to the threshold value, equal to 0, or equal to an average value of the noise floor.
  • the smoothed I data I c is transmitted in compressed form in the frequency space ( Figure 6) in that only an indication of the frequency ranges (e.g. by specifying the limit frequencies fi to£, £4 and ft to £5) and optionally an instance of the constant value is output.
  • the peaks 41, 42 can be output without additional compression or, as described in more detail below, also further compressed. A similar technique can also be used in time.
  • the smoothed Q data Q c is transmitted in the frequency space (FIG. 7) in compressed form by only specifying the frequency ranges (eg by specifying the limit frequencies fi to £2 and £ to £5) and optionally an instance of the constant value is derived.
  • the peak 51 can be output without additional compression or, as described in more detail below, also further compressed. A similar technique can also be used in time.
  • the signal components or carriers which correspond to the peaks 31, 32, 41, 42, 51 in the spectrum can also be simplified in terms of their complexity in order to reduce the amount of data.
  • a smoothing operation can be applied to peaks 31, 32, 41, 42, 51.
  • the noisy peaks 31, 32, 41, 42, 51 can be included in the compressed data as a smoothed and thus data-reduced carrier. Due to the smoothing, the peaks 31, 32, 41, 42, 51, for example, with a frequency resolution Af in the frequency ranges from £2 to £ and from £4 to fi, which is coarser than the frequency resolution of the IQ data.
  • the data-reduced extraction of the peaks 31, 32, 41, 42, 51 in the compressed data can take place with higher compression in that signals/carrier types and their signal form are assigned to predefined carrier types that are stored in a database locally in the memory of the spectrum analyzer 10 stored or can be called up by the spectrum analyzer 10 from a separate device.
  • the processing circuit 13 can be set up to include only the carrier type and its signal strength and position in the spectrum in the compressed data and to output it from the spectrum analyzer. This can also be applied to the noise floor.
  • a spectrum with a single carrier 31, 32, 41, 42, 51 in the spectrum and with the noise floor surrounding the carrier can then be transmitted as follows: noise with level "xi" at start frequency "fi" and stop frequency "£2", Type 'A' signal with level 'X2' at start frequency '£2' and stop frequency '£3', noise with level 'X3' at start frequency '£3' and stop frequency '£4' etc.
  • the processing circuit 13 For each of several frequency ranges
  • the processing circuit 13 generates the compressed data in such a way that it contains, for example, a unique identifier for one of several predefined carrier types (e.g. different signal forms in the frequency domain) or noise, a signal level and an indication of the frequency range (e.g. an indication of the start and stop frequency or a Center frequency and width).
  • the specification of the frequency range can be simplified or omitted if different channels are predefined and/or carriers are clearly assigned to respective frequency ranges.
  • Spectrum analyzer 10 can be configured to output a list of database based carrier types with frequency and level in the compressed data. This is illustrated by way of example in FIG.
  • the spectrum 30 of Figure 2 can be processed in such a way that, instead of the peaks 31, 32, an identifier for a carrier type (e.g. for a peak in the form of a Gaussian curve, a Lorenz curve, etc.), the signal level (which indicates the height of the amplitude of the indicates peaks) and the frequency range (indicating the width of the peak) in the compressed data.
  • the peaks 31, 32 are thus effectively replaced by data-reduced peaks 37, 38, which are determined on the basis of carrier types defined in a database.
  • a specific carrier can thus be transmitted as IQ data (in particular including phase information, optionally including noise), the background noise can be smoothed and all other carriers can be transmitted with reference to a database of carrier types.
  • the processing circuit 13 can be set up in such a way that the peak 31 as amplitude or power data (ie without phase information) or as IQ data (including phase information not shown in Figure 9), the noise floor in the frequency ranges of fi to fi, fi to fi and fi to fi are smoothed and the peak 32 is transmitted by reference to a carrier type in a database (and thus as a data reduced peak 38).
  • FIG. 10 is a block diagram of a spectrum analyzer 10.
  • the spectrum analyzer has a memory 18 in which predefined carrier types and/or predefined frequency ranges (for example carrier frequencies of a data communication standard) are stored.
  • the processing circuit 13 is set up to match carriers (ie peaks in the spectral representation) with the carrier types in the memory and/or to retrieve information about those frequency ranges in which background noise can be replaced by smoothed, constant noise levels. This information can be used to generate the compressed data for ejection.
  • the carrier types and/or predefined frequency ranges stored in the memory 18 can be user-configurable, for example depending on the intended use of the spectrum analyzer.
  • the carrier types stored in memory 18 can have spectral masks of at least one communication standard, in particular a radio standard (e.g. IEEE 802.11, LTE (4G) or LTE-A (5G)).
  • a radio standard e.g. IEEE 802.11, LTE (4G) or LTE-A (5G)
  • the predefined frequency ranges stored in the memory 18 channels can have at least one communication standard, in particular a radio standard (e.g. IEEE 802.11, LTE (4G) or LTE-A (5G)).
  • a radio standard e.g. IEEE 802.11, LTE (4G) or LTE-A (5G)
  • FIG. 11 shows a database 60 of carrier types by way of example.
  • Various signal forms 61, 62 are stored in the database 60 with a unique identifier assigned to them.
  • the waveforms can be parameterizable waveforms. For example, gradients and/or widths of sections of a signal form 62 can be variable parameters. While only two waveforms are exemplified, database 60 may store more waveforms (e.g., more than ten, more than twenty, etc.) waveforms.
  • the processing circuit 13 can determine whether a part (particularly a peak) in the amplitude or power spectrum 30, in the I-data 40 and/or the Q-data 50 can be approximated by one of the waveforms 61, 62 of the database. During operation, the processing circuit 13 can determine which of the signal forms 61, 62 of the database 60 optimally approximates a part (in particular a peak) in the amplitude or power spectrum 30, in the I-data 40 and/or the Q-data 50. For this purpose, a difference between the detected spectrum 30, 40, 50 and each of the several signal forms can be determined and evaluated with a similarity metric (e.g. a root mean square) in order to determine which of the signal forms 61, 62 in the database 60 has a part (in particular a peak) in the amplitude or power spectrum 30, in the I data 40 and/or the Q data 50 is optimally approximated.
  • a similarity metric e.g. a root mean square
  • one or more parameters such as gradients in sections of the signal form and/or widths of sections of the signal form, can also be determined, so that the signal form with its parameterization forms a part (in particular a peak) in the amplitude or power spectrum 30, optimally approximated in the I data 40 and/or the Q data 50.
  • a unique identifier for one of several predefined carrier types e.g. different signal forms in the frequency domain
  • noise e.g., different signal forms in the frequency domain
  • a signal level e.g., an indication of the frequency range
  • an indication of the frequency range e.g. an indication of the start and stop frequency or a mean frequency and width
  • one or more additional parameters of the signal form are output via the data interface.
  • the processing circuit 13 can be set up to call up information about carrier types and/or predefined frequency ranges from a memory separate from the spectrum analyzer 10 .
  • the retrieval can take place via the data interface 19 or a different data interface 19 .
  • the processing circuitry 13 can then use this information to generate the compressed data, for example by any of the methods described above.
  • the spectrum analyzer 10 can be set up to output information about carrier types and/or predefined frequency ranges in the database via the data interface 19 to the electronic processing unit, which receives the compressed data.
  • the electronic processing unit in the spectrum analyzer 10 can call up non-volatile information about signal forms 61, 62 and their respective identifiers and use them to process the compressed data.
  • the determination and deriving of carrier types at different frequencies can be repeated time-sequentially. This can be done, for example, after a frequency sweep has been carried out by the spectrum analyzer 10 .
  • FIG. 12 shows an example of a frequency period.
  • spectrum analyzer 10 may collect a first set of IQ data.
  • the spectrum analyzer 10 can carry out a frequency sweep.
  • the processing circuitry 13 can determine that an amplitude or power spectrum (or an FFT of the IQ data) at a first frequency 71 can be represented by a first carrier type, schematically represented as a shaded area 81 is shown.
  • the processing circuitry 13 can determine that the amplitude or power spectrum (or an FFT of the IQ data) at a second frequency 72 can be represented by a second carrier type, indicated schematically as a shaded area 82 is shown.
  • Identifiers for these carrier types and optionally other parameters can be extracted from the compressed data.
  • the carrier types can each be automatically recognized by database comparison.
  • spectrum analyzer 10 may collect a second set of IQ data.
  • the spectrum analyzer 10 can carry out a further frequency sweep.
  • the processing circuitry 13 can determine that an amplitude or power spectrum (or an FFT of the IQ data) at the first frequency 71 can be represented by a third carrier type, indicated schematically as a shaded area 83 is shown.
  • the processing circuitry 13 can determine that the amplitude or power spectrum (or an FFT of the IQ data) at the second frequency 72 can be represented by a fourth type of carrier, shown schematically as shaded area 84.
  • FIG. Identifiers for these carrier types and optionally other parameters (level, cut-off frequencies/peak width) can be extracted from the compressed data.
  • the carrier types can each be automatically recognized by database comparison.
  • spectrum analyzer 10 may acquire a third set of IQ data.
  • the spectrum analyzer 10 can carry out a further frequency sweep.
  • the processing circuitry 13 can determine that an amplitude or power spectrum (or an FFT of the IQ data) at the first frequency 71 can be represented by a fifth carrier type, indicated schematically as a shaded area 85 is shown.
  • the processing circuitry 13 can determine that the amplitude or power spectrum (or an FFT of the IQ data) at the second frequency 72 can again be represented by the second carrier type, schematically indicated as hatched Area 86 is shown.
  • Identifiers for these carrier types and optionally other parameters can be extracted from the compressed data.
  • the carrier types can each be automatically recognized by database comparison.
  • phase information can be output selectively.
  • data containing phase information e.g. compressed IQ data
  • the processing circuit 13 of the spectrum analyzer 13 has a hardware or programming circuit for performing compression of the amplitude spectrum 16 and a hardware or programming circuit for selecting IQ data 17 to be transmitted.
  • IQ data to be transmitted can be selected, for example, depending on predefined frequency ranges and/or depending on signal levels of the carrier types that are stored in memory 18 .
  • the IQ data to be transmitted can optionally be smoothed, for example by applying a smoothing operation to the I and Q data before transmission.
  • the compression of the amplitude spectrum in those frequency ranges for which no IQ data is transmitted may include smoothing and/or by reference to carrier types stored in memory 18, as described above.
  • FIG. 14 illustrates this by way of example for the IQ data in the frequency domain which are shown in FIG.
  • a frequency range from f2 to f1. which may correspond to a channel of a wired or wireless communication link
  • data including phase information may be extracted.
  • a signal form that is defined as a signal mask for the corresponding standard can be read out from the database 60 and a unique identifier for the signal form can be derived.
  • the peaks 41, 51 are effectively approximated by a signal form 62 from the database.
  • For all frequency ranges outside of one or more channels e.g. for frequencies lower than fz and frequencies higher than T) only amplitude information can be transmitted. This can be compressed as explained with reference to FIGS.
  • the processing circuitry 13 may be an FPGA or may include an FPGA.
  • the data interface 19 can be selected from the group consisting of a USB interface, an Ethernet interface, a wireless interface, in particular a WLAN interface or a mobile radio interface.
  • FIG. 15 is a block diagram of a system 10 which has a spectrum analyzer 10 and an electronic arithmetic unit 95 according to the invention.
  • Spectrum analyzer 10 may include a user interface 91 through which information about channel occupancy, waveforms, detected signals in time or frequency domain, or other information may be output.
  • the electronic processing unit 95 can be or can be coupled to the signal analyzer 10 via a unidirectional or bidirectional data connection 98 .
  • the electronic processing unit 95 is designed to process and/or store the compressed data output by the signal analyzer 10 .
  • the electronic computing unit 95 can be configured to reconstruct at least one amplitude or power spectrum from the compressed data. Due to the compression of the data for transmission, the reconstructed amplitude or power spectrum is typically lossy.
  • the electronic processing unit can have at least one integrated semiconductor circuit 96, in particular at least one processor, which is designed to generate a lossy representation of the amplitude or power spectrum in the frequency domain and/or frequency-time domain from the compressed data.
  • the electronic processing unit 10 can be configured to access a database 60, which assigns corresponding signal forms to the carrier types, as a function of identifiers for carrier types contained in the compressed data.
  • the database 60 can be stored locally in the electronic processing unit 95 in a non-volatile manner. Alternatively or additionally, the electronic processing unit 95 can be designed to call up the database 60 of signal shapes from the spectrum analyzer 10 .
  • the electronic computing unit 95 can be configured to reconstruct the lossy representation of the amplitude or power spectrum, an extrapolation between a waveform 62 associated with a carrier type defined by the compressed data and having a level (and optionally a width defined by the compressed data) defined by the compressed data, and surrounding frequency ranges.
  • FIG. 16 illustrates such processing by the electronic arithmetic unit 95.
  • an indicator for the signal form 61 of the database 60 with an associated level in the frequency range f2 to T was contained in the compressed data.
  • indicators were included in the compressed data that only show noise floor.
  • the electronic arithmetic unit 95 can reconstruct the carrier 101 in the frequency range f2 to T from the indicator for the signal form 61 and the associated level. At the rising and falling edges, an extrapolation 102, 103 towards the adjacent constant value can be undertaken, which represents a (weak) background noise in the original amplitude spectrum.
  • the electronic processing unit 95 can output and/or further process the reconstructed information via a user interface 97 .
  • the spectrum analyzer according to the invention and the method according to the invention make it possible, due to the compression of the data before it is discharged from the spectrum analyzer, to output amplitude information (optionally at least also phase information for certain frequency ranges) with a higher real-time bandwidth.
  • the spectrum analyzer and the method according to the invention can be used to output data to a computer or server for further processing and/or storage, without being limited thereto.

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Abstract

The invention relates to a spectrum analyser (10) having: a signal input means or receiver (11) for receiving a signal; an analogue-to-digital converter (12) which is designed to scan the received signal and to generate a data stream of IQ data; a digital processing circuit (13) for generating compressed data from the data stream of IQ data; and a data interface (19) for transmitting the compressed data from the spectrum analyser (10).

Description

SPEKTRUMANALYSATOR, SYSTEM UND VERFAHREN ZUM AUSLEITEN VON DATEN AUS EINEM SPEKTRUMANALYSATOR SPECTRUM ANALYZER, SYSTEM AND METHOD FOR OUTPUTTING DATA FROM A SPECTRUM ANALYZER
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft Spektrumanalysatoren und elektronische Recheneinrichtungen, die zur Kommunikation mit einem Spektrumanalysator ausgestaltet sind. Die Erfindung betrifft insbesondere Spektrumanalysatoren mit einer Datenschnittstelle zum Ausleiten von Daten zur Speicherung und/oder weiteren Verarbeitung durch einen Computer oder Server. The invention relates to spectrum analyzers and electronic computing devices designed to communicate with a spectrum analyzer. The invention relates in particular to spectrum analyzers with a data interface for extracting data for storage and/or further processing by a computer or server.
HINTERGRUND BACKGROUND
Spektrumanalysatoren liefern eine hohe Menge an Daten. Die Daten weisen typischerweise Amplituden- und Phaseninformation auf und hegen häufig als IQ-Daten mit einer In-Phase (I)- und Quadratur(Q)-Komponente vor. Spectrum analyzers provide a large amount of data. The data typically includes amplitude and phase information and often exists as IQ data with an in-phase (I) and quadrature (Q) component.
Die WO 2017/121623 Al beschreibt einen Spektrumanalysator mit erhöhter Echtzeit-Bandbreite.WO 2017/121623 A1 describes a spectrum analyzer with an increased real-time bandwidth.
Die US 2008/0270440 Al beschreibt eine Datenkompressionsmethode zur Erzeugung von Spektralspuren. US 2008/0270440 A1 describes a data compression method for generating spectral traces.
Es ist wünschenswert, Daten aus dem Spektrumanalysator zur Speicherung und/oder weiteren Verarbeitung an einen angeschlossenen Computer oder Server ausleiten zu können. Die kontinuierliche Ausleitung von IQ-Daten stößt aufgrund der vom Spektrumanalysator erzeugten hohen Datenmenge und der typischerweise verfügbaren Datenrate der Verbindung zwischen Spektrumanalysator und Computer rasch an ihre Grenzen. Dies führt zu einer Begrenzung der Echtzeitbandbreite der IQ-Daten, die aus dem Spektrumanalysator kontinuierlich ausgeleitet werden können. Die Verwendung einer USB 3. O-Verbindung mit einer Datenrate von 5Gbit/s führt beispielsweise zu einer Beschränkung der Echtzeitbandbreite von 40MHz der ausgeleiteten Daten. It is desirable to be able to output data from the spectrum analyzer to an attached computer or server for storage and/or further processing. The continuous output of IQ data quickly reaches its limits due to the large amount of data generated by the spectrum analyzer and the typically available data rate of the connection between the spectrum analyzer and the computer. This limits the real-time bandwidth of the IQ data that can be continuously extracted from the spectrum analyzer. For example, using a USB 3.0 connection with a data rate of 5Gbit/s results in a 40MHz real-time bandwidth limitation of the outgoing data.
Für zahlreiche Anwendungen ist es wünschenswert, eine Ausleitung von Daten mit größeren Echtzeitbandbreiten aus dem Spektrumanalysator zu ermöglichen. For many applications it is desirable to be able to extract data from the spectrum analyzer with larger real-time bandwidths.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte Spektrumanalysatoren bereitzustellen. Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen Spektrumanalysator und ein Verfahren bereitzustellen, der bzw. das die Ausleitung von Daten mit höherer Echtzeitbandbreite über eine Datenschnittstelle ermöglicht. The object of the invention is to provide improved spectrum analyzers. The invention is based in particular on the object of providing a spectrum analyzer and a method which enables data with a higher real-time bandwidth to be output via a data interface.
Erfmdungsgemäß werden ein Spektrumanalysator und ein Verfahren bereitgestellt, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen definiert sind. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsbeispiele. According to the invention there is provided a spectrum analyzer and a method as defined in the independent claims. The dependent claims define preferred or advantageous embodiments.
Ein erfindungsgemäßer Spektrumanalysator weist auf: einen Signaleingang oder Empfänger zum Empfangen eines Signals, einen A/D-Wandler, der eingerichtet sein kann, um das empfangene Signal abzutasten und einen Datenstrom von IQ-Daten zu erzeugen, eine digitale Verarbeitungsschaltung zum Erzeugen komprimierter Daten aus dem Datenstrom von IQ-Daten und eine Datenschnittstelle zum Ausleiten der komprimierten Daten aus dem Spektrumanalysator. Die digitale Verarbeitungsschaltung kann eingerichtet sein, zum Erzeugen der komprimierten Daten eine Echtzeitkomprimierung der IQ-Daten auszufuhren. A spectrum analyzer according to the invention comprises: a signal input or receiver for receiving a signal, an A/D converter which can be arranged to sample the received signal and generate a data stream of IQ data, a digital processing circuit for generating compressed data the data stream of IQ data and a data interface for extracting the compressed data from the spectrum analyzer. The digital processing circuitry may be configured to perform real-time compression of the IQ data to generate the compressed data.
Die digitale Verarbeitungsschaltung kann eingerichtet sein, zum Erzeugen der komprimierten Daten die IQ-Daten oder daraus abgeleitete Daten im Spektralraum (z.B. ein Amplituden- oder Leistungsspektrum) mit wenigstens einem Schwellenwert zu vergleichen. Unterhalb des Schwellenwerts liegende Werte können durch einen Konstantwert, beispielsweise den Schwellenwert oder 0, ersetzt werden. The digital processing circuit can be set up to compare the IQ data or data derived therefrom in the spectral space (e.g. an amplitude or power spectrum) with at least one threshold value in order to generate the compressed data. Values below the threshold can be replaced with a constant value, such as the threshold or 0.
Auf das durch Ersetzen von unterhalb des Schwellenwerts liegenden Werten durch den Konstantwert können die Daten effizient ausgeleitet werden. Beispielsweise können Informationen über die Frequenzbereiche, in denen der Konstantwert vorliegt, ausgeleitet werden. Im Vergleich zur Ausleitung der ursprünglichen IQ-Daten oder des Amplituden- oder Leistungsspektrums ergibt sich eine signifikante Datenreduktion, da unterhalb des Schwellenwerts liegende Werte der IQ-Daten oder des Amplituden- oder Leistungsspektrums nicht separat für jede der Frequenzen ausgegeben werden müssen. On top of that, by replacing sub-threshold values with the constant value, the data can be efficiently derived. For example, information about the frequency ranges in which the constant value is present can be derived. Compared to deriving the original IQ data or the amplitude or power spectrum, there is a significant data reduction, since values of the IQ data or the amplitude or power spectrum that are below the threshold value do not have to be output separately for each of the frequencies.
Der Schwellenwert kann fix oder benutzerdefiniert konfigurierbar sein. The threshold can be fixed or user-configurable.
Die elektronische Verarbeitungsschaltung kann ausgestaltet sein, den Schwellenwert automatisch zu ermitteln, beispielsweise abhängig von einem mittleren Rauschpegel. The electronic processing circuit can be designed to determine the threshold value automatically, for example as a function of an average noise level.
Die digitale Verarbeitungsschaltung kann eingerichtet sein zum Ermitteln eines Amplituden- oder Leistungsspektrums der IQ-Daten, insbesondere durch eine schnelle Fouriertransformation (FFT), und zum Erzeugen wenigstens eines Teils der komprimierten Daten aus dem Amplituden- oder Leistungsspektrum. The digital processing circuit can be set up to determine an amplitude or power spectrum of the IQ data, in particular by means of a fast Fourier transformation (FFT), and to generate at least part of the compressed data from the amplitude or power spectrum.
Ein Teil des Amplituden- oder Leistungsspektrums kann als komprimierte Daten ausgeleitet werden. Da das Amplituden- oder Leistungsspektrum keine (für den Nutzer häufig irrelevante) Phaseninformation enthält, kann die Echtzeitbandbreite der ausgeleiteten Daten erhöht werden. Part of the amplitude or power spectrum can be extracted as compressed data. Since the amplitude or power spectrum does not contain phase information (which is often irrelevant to the user), the real-time bandwidth of the extracted data can be increased.
Die digitale Verarbeitungsschaltung kann eingerichtet sein zur Datenreduktion eines Rauschens des Amplituden- oder Leistungsspektrums und/oder der IQ-Daten, um die komprimierten Daten zu erzeugen. The digital processing circuit can be set up for data reduction of a noise of the amplitude or power spectrum and/or the IQ data in order to generate the compressed data.
Die Datenreduktion des Rauschens kann ein wenigstens abschnittsweises Glätten des Rauschens des Amplituden- oder Leistungsspektrums und/oder der IQ-Daten aufweisen. The data reduction of the noise can have an at least partial smoothing of the noise of the amplitude or power spectrum and/or the IQ data.
Die Datenreduktion kann eine Glättung von Grundrauschen aufweisen. Dazu können Teile des Spektrums, in denen nur Grundrauschen vorhanden ist, durch einen Konstantwert oder den Mittelwert des Amplituden- oder Leistungsspektrums und/oder der IQ-Daten im entsprechenden Frequenzbereich ersetzt werden. Anstelle des verrauschten Amplituden- oder Leistungsspektrums muss für den entsprechenden Frequenzbereich nur eine Angabe von Start- und Stoppfrequenz (oder eine andere Angabe über die Lage des Frequenzbereichs, wie Mittelfrequenz und Breite) sowie der gemittelte Pegel in dem entsprechenden Frequenzbereich in den komprimierten Daten über die Datenschnittstelle ausgeleitet werden. The data reduction can include smoothing of background noise. To do this, parts of the spectrum in which only background noise is present can be replaced by a constant value or the mean value of the amplitude or power spectrum and/or the IQ data in the corresponding frequency range. Instead of the noisy amplitude or power spectrum, only the start and stop frequency (or other information about the position of the frequency range, such as center frequency and width) and the average level in the corresponding frequency range must be specified for the corresponding frequency range in the compressed data about the Data interface are discharged.
Die digitale Verarbeitungsschaltung kann eingerichtet sein zur Datenreduktion wenigstens eines Peaks des Amplituden- oder Leistungsspektrums und/oder der IQ-Daten, um die komprimierten Daten zu erzeugen. Die Datenreduktion des wenigstens einen Peaks kann eine Glättung des wenigstens einen Peaks aufweisen. The digital processing circuit can be set up for data reduction of at least one peak of the amplitude or power spectrum and/or the IQ data in order to generate the compressed data. The data reduction of the at least one peak can include a smoothing of the at least one peak.
Die Datenreduktion des wenigstens einen Peaks kann eine Approximation des Peaks durch einen vordefinierten Trägertypen aufweisen. The data reduction of the at least one peak can include an approximation of the peak using a predefined carrier type.
Die vordefinierten Trägertypen können Spektralmasken eines oder mehrerer Kommunikationsstandards aufweisen. The predefined bearer types can have spectral masks of one or more communication standards.
Die Spektralmasken können beispielsweise Spektralmasken nach IEEE 802.11 oder zellulären Kommunikationsstandards wie LTE (4G) oder LTE-A (5G) aufweisen. The spectral masks can have spectral masks according to IEEE 802.11 or cellular communication standards such as LTE (4G) or LTE-A (5G), for example.
Die digitale Verarbeitungsschaltung kann eingerichtet sein, um einen eindeutigen Identifikator des identifizierten Trägertyps über die Datenschnittstelle auszuleiten. The digital processing circuit can be set up to output a unique identifier of the identified carrier type via the data interface.
Der Trägertyp kann parametrisierbar sein. Typische Parameter können beispielsweise einen Pegel, eine Breite (im Frequenzraum) und/oder abschnittsweise Steigungen im Trägertyp (als Funktion der Frequenz) beinhalten. The carrier type can be parameterizable. Typical parameters may include, for example, level, width (in frequency space), and/or sectional slopes in carrier type (as a function of frequency).
Die digitale Verarbeitungsschaltung kann eingerichtet sein zum Bestimmen mehrerer Parameter des vordefinierten Trägertyps und zum Ausleiten der mehreren Parameter als Teil der komprimierten Daten. The digital processing circuitry may be configured to determine a plurality of parameters of the predefined carrier type and to output the plurality of parameters as part of the compressed data.
Die mehreren Parameter können einen Signalpegel des Trägertyps und/oder eine Breite des Trägertyps aufweisen, wobei der Signalpegel und/oder die Breite automatisch so bestimmt werden, dass mit dieser Parametrisierung der Trägertyp den tatsächlichen Peak in den IQ-Daten und/oder dem Amplituden- oder Leistungsspektrum approximiert. The plurality of parameters may include a carrier type signal level and/or a carrier type width, the signal level and/or the width being automatically determined such that with this parameterization the carrier type reflects the actual peak in the IQ data and/or the amplitude or power spectrum approximated.
Der Spektrumanalysator kann eingerichtet sein, sowohl aus den IQ-Daten abgeleitete komprimierte Daten als auch vom Amplituden- oder Leistungsspektrum abhängige komprimierte Daten über die Datenschnittstelle auszuleiten. The spectrum analyzer can be set up to output both compressed data derived from the IQ data and compressed data dependent on the amplitude or power spectrum via the data interface.
Vor dem Ausleiten kann eine Echtzeitkomprimierung der IQ-Daten durchgeführt werden kann.Real-time compression of the IQ data can be performed before dumping.
Bei der Echtzeitkomprimierung der IQ-Daten können Werte in den I-Daten und den Q-Daten, die kleiner als ein Schwellenwert sind, durch einen Konstantwert (der beispielsweise gleich dem Schwellenwert oder gleich 0 sein kann) ersetzt werden. In the real-time compression of the IQ data, values in the I data and the Q data that are less than a threshold may be replaced with a constant value (which may be equal to the threshold or equal to 0, for example).
Dies erlaubt es, die für eine Spektrumanzeige relevanten Daten (beispielsweise Information über Kanalauslastung, Sendedauer, Signalstärke, Nebensignale, Störsignale etc.) mit einer größeren Echtzeitbandbreite zu übertragen, während die Übertragung der IQ-Daten (d.h. der Daten mit Amplituden- und Phaseninformation) auf eine kleinere Echtzeitbandbreite begrenzt werden kann. Beispielsweise können IQ-Daten (d.h. Daten mit Amplitudeninformation) selektiv nur für einen oder mehrere Frequenzbereiche ausgeleitet werden, der bzw. die für den Nutzer besonders relevant ist bzw. sind. This allows the data relevant for a spectrum display (e.g. information about channel utilization, transmission duration, signal strength, spurious signals, interference signals, etc.) to be transmitted with a larger real-time bandwidth, while the transmission of the IQ data (i.e. the data with amplitude and phase information) can be limited to a smaller real-time bandwidth. For example, IQ data (i.e. data with amplitude information) can be selectively output only for one or more frequency ranges that are particularly relevant to the user.
Die ausgeleiteten IQ-Daten können einem ersten Frequenzbereich zugeordnet sein, und die aus dem Amplituden- oder Leistungsspektrum erzeugten komprimierten Daten ohne Phaseninformation können einem zweiten Frequenzbereich zugeordnet sein. The derived IQ data may be associated with a first frequency range and the compressed data generated from the amplitude or power spectrum without phase information may be associated with a second frequency range.
Der zweite Frequenzbereich kann größer sein als der erste Frequenzbereich. The second frequency range can be larger than the first frequency range.
Die digitale Verarbeitungsschaltung kann eingerichtet sein, um zum Erzeugen der komprimierten Daten für jeden von mehreren Frequenzbereichen jeweils einen Trägertyp zu ermitteln, der einen Peak (in den IQ-Daten oder im Amplituden- oder Leistungsspektrum) im entsprechenden Frequenzbereich approximiert und um einen eindeutigen Identifikator für den Trägertyp auszuleiten. Die digitale Verarbeitungsschaltung kann eingerichtet sein, um zum Erzeugen der komprimierten Daten für jeden von mehreren Frequenzbereichen jeweils einen Pegel des Trägertyps im Frequenzbereich zu ermitteln und über die Datenschnittstelle als Teil der komprimierten Daten auszuleiten. Information über den Frequenzbereich (z.B. Start- und Stoppfrequenz oder Mittelfrequenz und Breite) und/oder über den Trägertyp (z.B. eindeutige Identifizierung des Trägertyps durch einen Identifikator) kann ebenfalls als Teil der komprimierten Daten ausgeleitet werden. The digital processing circuit can be set up to determine a carrier type for each of a plurality of frequency ranges in order to generate the compressed data, which has a peak (in the IQ data or in the amplitude or power spectrum) in the corresponding frequency range approximated and to derive a unique identifier for the carrier type. The digital processing circuit can be set up to determine a respective level of the carrier type in the frequency range for generating the compressed data for each of a plurality of frequency ranges and to output it via the data interface as part of the compressed data. Information about the frequency range (e.g. start and stop frequency or center frequency and width) and/or about the carrier type (e.g. unique identification of the carrier type by an identifier) can also be extracted as part of the compressed data.
Der Spektrumanalysator kann ferner einen mit der digitalen Verarbeitungsschaltung gekoppelten Speicher zum Speichern mehrerer vordefmierten Trägertypen und/oder mehrerer vordefmierter Frequenzbereiche (Kanäle) aufwiesen. The spectrum analyzer can also have a memory coupled to the digital processing circuit for storing a plurality of predefined carrier types and/or a plurality of predefined frequency ranges (channels).
Die digitale Verarbeitungsschaltung kann eingerichtet sein zum Abrufen von Information über mehrere vordefmierte Trägertypen und/oder mehrere vordefmierte Frequenzbereiche (Kanäle) über die Datenschnittstelle oder eine von der Datenschnittstelle separate Schnittstelle des Spektrumanalysators. The digital processing circuit can be set up to call up information about a number of predefined carrier types and/or a number of predefined frequency ranges (channels) via the data interface or an interface of the spectrum analyzer that is separate from the data interface.
Unabhängig davon, ob eine Datenbank von vordefmierten Trägertypen nicht-flüchtig lokal in dem Spektrumanalysator vorgehalten oder vom Spektrumanalysator von einem externen Gerät abgerufen wird, können die mehreren vordefmierten Trägertypen Spektralmasken wenigstens eines Kommunikationsstandards, insbesondere eine Funkstandards (z.B. IEEE 802.11 oder zellulären Kommunikationsstandards wie LTE (4G) oder LTE-A (5G)), aufweisen. Die mehreren vordefmierten Frequenzbereiche können Kanäle wenigstens einen Kommunikationsstandards, insbesondere eines Funkstandards (z.B. IEEE 802.11 oder zellulären Kommunikationsstandards wie LTE (4G) oder LTE- A (5G)), aufweisen Regardless of whether a database of predefined carrier types is kept non-volatile locally in the spectrum analyzer or is called up by the spectrum analyzer from an external device, the multiple predefined carrier types can be spectral masks of at least one communication standard, in particular a radio standard (e.g. IEEE 802.11 or cellular communication standards such as LTE ( 4G) or LTE-A (5G)). The several predefined frequency ranges channels can have at least one communication standard, in particular a radio standard (e.g. IEEE 802.11 or cellular communication standards such as LTE (4G) or LTE-A (5G)).
Die digitale Verarbeitungsschaltung kann eingerichtet sein, um für mehrere Zeitintervalle jeweils komprimierte Daten zu erzeugen und auszuleiten. The digital processing circuit can be set up to generate and output compressed data for a plurality of time intervals.
Die Ausleitung der komprimierten Daten kann in Echtzeit erfolgen. The compressed data can be extracted in real time.
Die digitale Verarbeitungsschaltung kann eingerichtet sein, um für jedes der Zeitintervalle jeweils eine der hier beschriebenen Kompressionstechniken einzusetzen, um die komprimierten Daten zu erzeugen. The digital processing circuit can be set up to use one of the compression techniques described here for each of the time intervals in order to generate the compressed data.
Die digitale Verarbeitungsschaltung kann eingerichtet sein, um für jedes der Zeitintervalle jeweils für jeden von mehreren Frequenzbereichen einen Trägertyp und einen Pegel des Trägertyps im Frequenzbereich zu ermitteln und über die Datenschnittstelle als Teil der komprimierten Daten auszuleiten. Information über den Frequenzbereich (z.B. Start- und Stoppfrequenz oder Mittelfrequenz und Breite) und/oder über den Trägertyp (z.B. eindeutige Identifizierung des Trägertyps durch einen Identifikator) kann ebenfalls als Teil der komprimierten Daten für das entsprechende Zeitintervall ausgeleitet werden. The digital processing circuit can be set up to determine a carrier type and a level of the carrier type in the frequency range for each of the time intervals for each of a plurality of frequency ranges and to output them via the data interface as part of the compressed data. Information about the frequency range (e.g. start and stop frequency or center frequency and width) and/or about the carrier type (e.g. unique identification of the carrier type by an identifier) can also be extracted as part of the compressed data for the corresponding time interval.
Die digitale Verarbeitungsschaltung kann eingerichtet sein, um eine Anzahl von identischen zeitlichen Wiederholungen eines Signals zu ermitteln und als Teil der komprimierten Daten auszugeben. The digital processing circuit can be set up to determine a number of identical temporal repetitions of a signal and to output them as part of the compressed data.
Die Datenschnittstelle kann wenigstens eine der folgenden Schnittstellen sein oder aufweisen: eine USB-Schnittstelle, eine Ethernet-Schnittstelle, eine Drahtlosschnittstelle, insbesondere eine WLAN-Schnittstelle oder Mobilfunkschnittstelle. The data interface can be or have at least one of the following interfaces: a USB interface, an Ethernet interface, a wireless interface, in particular a WLAN interface or a mobile radio interface.
Die digitale Verarbeitungsschaltung kann wenigstens ein feldprogrammierbares Gate-Array, FPGA, aufweisen. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine elektronische Recheneinheit angegeben, die konfiguriert ist, von dem Spektrumanalysator ausgeleitete komprimierte Daten zu speichern und/oder zu verarbeiten. The digital processing circuitry may include at least one Field Programmable Gate Array, FPGA. According to a further aspect of the invention, an electronic processing unit is specified which is configured to store and/or process compressed data output by the spectrum analyzer.
Die elektronische Recheneinheit kann wenigstens eine integrierte Halbleiterschaltung, insbesondere wenigstens einen Prozessor aufweisen, der ausgestaltet ist, um aus den komprimierten Daten eine verlustbehaftete Darstellung der IQ-Daten und/oder des Amplituden- oder Leistungsspektrums im Frequenzraum und/oder Frequenz-Zeit-Raum zu erzeugen. The electronic processing unit can have at least one integrated semiconductor circuit, in particular at least one processor, which is designed to generate a lossy representation of the IQ data and/or the amplitude or power spectrum in the frequency domain and/or frequency-time domain from the compressed data generate.
Die elektronische Recheneinheit kann konfiguriert sein, um abhängig von in den komprimierten Daten enthaltenen Identifikatoren für Trägertypen auf eine Datenbank zuzugreifen, die den Trägertypen entsprechende Signalformen zuordnet. Die Datenbank kann nicht-flüchtig lokal in der elektronischen Recheneinheit gespeichert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die elektronische Recheneinheit ausgestaltet sein, die Datenbank von Signalformen aus dem Spektrumanalysator abzurufen. The electronic processing unit can be configured to access a database, which assigns corresponding signal forms to the carrier types, as a function of identifiers for carrier types contained in the compressed data. The database can be stored locally in the electronic processing unit in a non-volatile manner. Alternatively or additionally, the electronic processing unit can be designed to call up the database of signal forms from the spectrum analyzer.
Die elektronische Recheneinheit kann konfiguriert sein, zur Rekonstruktion der verlustbehafteten Darstellung der IQ-Daten und/oder des Amplituden- oder Leistungsspektrums eine Extrapolation zwischen einer Signalform, die einem durch die komprimierten Daten definierten Trägertyp zugeordnet ist und einen durch die komprimierten Daten definierten Pegel (und optional eine durch die komprimierten Daten definierte Breite) aufweist, und umgebenden Frequenzbereichen auszuführen. The electronic processing unit can be configured to perform an extrapolation between a signal shape that is associated with a carrier type defined by the compressed data and a level defined by the compressed data (and optionally having a width defined by the compressed data, and surrounding frequency ranges.
Ein System weist einen erfindungsgemäßen Spektrumanalysator und eine mit der Datenschnittstelle gekoppelte elektronische Recheneinheit, insbesondere einen Computer oder Server, zum Verarbeiten und/oder Speichern der komprimierten Daten auf. A system has a spectrum analyzer according to the invention and an electronic processing unit coupled to the data interface, in particular a computer or server, for processing and/or storing the compressed data.
Ein Verfahren zum Ausleiten von Daten aus einem Spektrumanalysator, insbesondere zum kontinuierlichen Ausleiten von Daten aus einem Echtzeit-Spektrumanalysator, weist die folgenden Schritte auf: A/D-Wandeln erfasster Signale, um einen Datenstrom von IQ-Daten zu erzeugen, Erzeugen komprimierter Daten aus dem Datenstrom von IQ-Daten und Ausleiten der komprimierten Daten aus dem Spektrumanalysator über eine Datenschnittstelle. A method for extracting data from a spectrum analyzer, particularly for extracting data continuously from a real-time spectrum analyzer, comprises the steps of: A/D converting acquired signals to generate a data stream of IQ data, generating compressed data from the data stream of IQ data and outputting the compressed data from the spectrum analyzer via a data interface.
Das Verfahren kann mit dem Spektrumanalysator oder System nach einem Ausführungsbeispiel ausgeführt werden. The method can be performed with the spectrum analyzer or system according to an embodiment.
Weitere Merkmale des Verfahrens und die damit erreichten Wirkungen entsprechen den unter Bezugnahme auf den Spektrumanalysator beschriebenen Merkmalen und Wirkungen. Other features of the method and the effects achieved thereby correspond to the features and effects described with reference to the spectrum analyzer.
Der erfindungsgemäße Spektrumanalysator und das erfindungsgemäße Verfahren erlauben das Ausleiten von Daten mit größerer Echtzeitbandbreite als herkömmliche Verfahren. The spectrum analyzer according to the invention and the method according to the invention allow data to be extracted with greater real-time bandwidth than conventional methods.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.Embodiments of the invention are described with reference to the figures.
Figur 1 ist eine Blockdarstellung eines Spektrumanalysators. Figure 1 is a block diagram of a spectrum analyzer.
Figur 2 ist ein beispielhaftes Amplitudenspektrum. Figure 2 is an exemplary amplitude spectrum.
Figur 3 veranschaulicht eine durch Kompression erzeugte datenreduzierte Darstellung des Amplitudenspektrums von Figur 2. Figure 3 illustrates a data-reduced representation of the amplitude spectrum of Figure 2 generated by compression.
Figur 4 zeigt beispielhafte I-Daten. Figure 4 shows example I data.
Figur 5 zeigt beispielhafte Q -Daten. Figur 6 veranschaulicht eine durch Kompression erzeugte datenreduzierte Darstellung der I-Daten von Figur 4. Figure 5 shows example Q data. Figure 6 illustrates a data-reduced representation of the I-data from Figure 4 generated by compression.
Figur 7 veranschaulicht eine durch Kompression erzeugte datenreduzierte Darstellung der Q- Daten von Figur 4. Figure 7 illustrates a compressed data reduced representation of the Q data of Figure 4.
Figur 8 veranschaulicht eine durch Kompression erzeugte datenreduzierte Darstellung des Amplitudenspektrums von Figur 2. Figure 8 illustrates a data-reduced representation of the amplitude spectrum of Figure 2 generated by compression.
Figur 9 veranschaulicht eine durch Kompression erzeugte datenreduzierte Darstellung des Amplitudenspektrums von Figur 2. Figure 9 illustrates a data-reduced representation of the amplitude spectrum of Figure 2 generated by compression.
Figur 10 ist eine Blockdarstellung eines Spektrumanalysators. Figure 10 is a block diagram of a spectrum analyzer.
Figur 11 ist eine schematische Darstellung einer Datenbank von Trägertypen, die im Spektrumanalysator gespeichert oder durch den Spektrumanalysator abrufbar ist. Figure 11 is a schematic representation of a database of carrier types stored in or retrievable by the spectrum analyzer.
Figur 12 ist eine schematische Darstellung eines Frequenz-Zeit-Raums zur Erläuterung der Funktionsweise des Spektrumanalysators. FIG. 12 is a schematic representation of a frequency-time space for explaining the operation of the spectrum analyzer.
Figur 13 ist eine Blockdarstellung eines Spektrumanalysators. Figure 13 is a block diagram of a spectrum analyzer.
Figur 14 veranschaulicht eine durch Kompression erzeugte datenreduzierte Darstellung der IQ- Daten von Figur 4 und Figur 5. Figure 14 illustrates a data reduced representation of the IQ data of Figure 4 and Figure 5 generated by compression.
Figur 15 ist eine Blockdarstellung eines Systems mit einem Spektrumanalysator und einer elektronischen Recheneinheit nach einem Ausführungsbeispiel. Figure 15 is a block diagram of a system including a spectrum analyzer and an electronic processing unit according to one embodiment.
Figur 16 ist eine Darstellung eines durch eine elektronische Recheneinheit aus komprimierten Daten rekonstruierten Amplitudenspektrums. Figure 16 is a representation of an amplitude spectrum reconstructed from compressed data by an electronic computing unit.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, in denen korrespondierende oder ähnliche Einheiten mit korrespondierenden oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Merkmale unterschiedlicher Ausfuhrungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern dies in der folgenden Beschreibung nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist. Embodiments of the invention are described with reference to the figures, in which corresponding or similar units are denoted with corresponding or similar reference numbers. The features of different exemplary embodiments can be combined with one another unless this is expressly ruled out in the following description.
Figur 1 ist eine Blockdarstellung eines Spektrumanalysators 10 nach einem Ausfuhrungsbeispiel. Der Spektrumanalysator 10 kann ein Echtzeit-Spektrumanalysator sein. Der Spektrumanalysator 10 kann zur Ausführung von Frequenzsweeps eingerichtet sein, um zeitabhängig jeweils Information über Frequenz und Phasenlage von an einem Empfänger 11 oder einer Eingangsschnittstelle empfangenen analogen Signalen zu ermitteln. Der Spektrumanalysator 10 kann als Handgerät oder portables Gerät ausgestaltet sein. FIG. 1 is a block diagram of a spectrum analyzer 10 according to one embodiment. The spectrum analyzer 10 can be a real-time spectrum analyzer. The spectrum analyzer 10 can be set up to carry out frequency sweeps in order to determine time-dependent information about the frequency and phase position of analog signals received at a receiver 11 or an input interface. The spectrum analyzer 10 can be designed as a hand-held device or as a portable device.
Der Spektrumanalysator 10 weist einen A/D-Wandler 12 auf. Der A/D-Wandler kann eine A/D- Vorstufe aufweisen und ist zum Abtasten des analogen Signals ausgestaltet. The spectrum analyzer 10 has an A/D converter 12 . The A/D converter can have an A/D front end and is designed for sampling the analog signal.
Der Spektrumanalysator 10 weist eine digitale Verarbeitungsschaltung 13 auf. Die digitale Verarbeitungsschaltung 13 kann ein oder mehrere integrierte Schaltungen aufweisen. Die digitale Verarbeitungsschaltung 13 kann ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) aufweisen. Die digitale Verarbeitungsschaltung 13 kann alternativ oder zusätzlich ein oder mehrere von einem Prozessor, einem Controller, einer anwendungsspezifischen Spezialschaltung (ASIC) oder andere integrierte Halbleiterschaltungen aufweisen. Die Verarbeitungsschaltung 13 kann eine hardware- oder programmiertechnisch eingerichtete Schaltung zur Durchführung einer Kompression 15 aufweisen. Durch die Kompression werden aus den IQ-Daten komprimierte Daten erzeugt, die über eine Datenschnittstelle 19 aus dem Spektrumanalysator 10 ausgeleitet werden. The spectrum analyzer 10 has a digital processing circuit 13 . Digital processing circuitry 13 may include one or more integrated circuits. The digital processing circuit 13 may include a field programmable gate array (FPGA). The digital processing circuitry 13 may alternatively or additionally comprise one or more of a processor, a controller, an application specific integrated circuit (ASIC) or other semiconductor integrated circuits. The processing circuit 13 can have a circuit set up in terms of hardware or programming for carrying out a compression 15 . The compression generates compressed data from the IQ data, which are discharged from the spectrum analyzer 10 via a data interface 19 .
Die Verarbeitungsschaltung 13 kann eine hardware- oder programmiertechnisch eingerichtete Schaltung zur Durchführung einer schnelle Fouriertransformation (FFT) aufweisen, um die IQ-Daten zu erzeugen. Processing circuitry 13 may include circuitry configured in hardware or programming to perform a Fast Fourier Transform (FFT) to generate the IQ data.
Der Begriff „komprimierte Daten“, wie er hier verwendet wird, bezeichnet Daten, die im Vergleich zu den vom A/D-Wandler 12 bereitgestellten IQ-Daten eine reduzierte Datenmenge aufweisen. The term "compressed data" as used herein means data that has a reduced amount of data compared to the IQ data provided by the A/D converter 12 .
Die Datenschnittstelle 19 kann eine drahtgebundene oder drahtlose Schnittstelle zur Datenkommunikation sein. Im Betrieb des Spektrumanalysators 10 kann die Datenschnittstelle 19 mit einer elektronischen Recheneinheit, beispielsweise einem Computer oder Server, gekoppelt werden, um die komprimierten Daten auszuleiten. Die Datenschnittstelle 19 kann eine USB-Schnittstelle, eine Ethernet-Schnittstelle oder eine Drahtlosschnittstelle, insbesondere eine WLAN-Schnittstelle oder Mobilfunkschnittstelle, sein. The data interface 19 can be a wired or wireless interface for data communication. During operation of the spectrum analyzer 10, the data interface 19 can be coupled to an electronic processing unit, for example a computer or server, in order to output the compressed data. The data interface 19 can be a USB interface, an Ethernet interface or a wireless interface, in particular a WLAN interface or a mobile radio interface.
Die Erzeugung der komprimierten Daten kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. The compressed data can be generated in different ways.
Die Verarbeitungsschaltung 13 kann eingerichtet sein, eine Echtzeitkomprimierung auf die IQ- Daten (d.h. Daten mit Amplituden- und Phaseninformation) anzuwenden. Die durch Echtzeitkomprimierung erzeugten komprimierten IQ-Daten können über die Datenschnittstelle 19 als komprimierte Daten ausgeleitet werden. The processing circuitry 13 may be arranged to apply real-time compression to the IQ data (i.e. data containing amplitude and phase information). The compressed IQ data generated by real-time compression can be output via the data interface 19 as compressed data.
Die Echtzeitkomprimierung der IQ-Daten kann, wie unter Bezugnahme auf Figur 4 bis Figur 7 ausführlicher erläutert wird, eine wenigstens abschnittsweise Glättung der IQ-Daten (z.B. durch Ersetzen des Grundrauschens durch einen Konstantwert) aufweisen. Die wenigstens abschnittsweise Glättung erleichtert die Kompression. Beispielsweise muss anstelle von IQ-Daten, die nur Grundrauschen repräsentieren, nur noch eine Angabe der Start- und Stoppfrequenz der Frequenzbereichs übermittelt werden, in dem die IQ-Daten durch den Konstantwert ersetzt wurde. As will be explained in more detail with reference to Figures 4 to 7, the real-time compression of the IQ data can include smoothing of the IQ data at least in sections (e.g. by replacing the noise floor with a constant value). The smoothing, at least in sections, facilitates the compression. For example, instead of IQ data, which only represents background noise, only an indication of the start and stop frequency of the frequency range in which the IQ data was replaced by the constant value must be transmitted.
Häufig ist die Phaseninformation für eine weitere Verarbeitung und/oder Speicherung in einer mit dem Spektrumanalysator 10 gekoppelten Computer oder Server nicht oder nur wenig relevant. Beispielsweise sind für viele Nutzer die Leistung, die in verschiedenen Frequenzbereichen empfangen wird (z.B. aufgrund von Kanalbelegung oder Nebensignalen) relevant, nicht aber die Phasenlage der jeweiligen Signale. Informationen für eine so genannte Spektrumanzeige (wie Kanalauslastung, Sendedauer, Signalstärke, Nebensignale, und/oder Störsignale) können durch Übertragung des Amplitudenspektrums, also einer Spektraldarstellung ohne Phaseninformation, übermittelt werden. The phase information is often of little or no relevance for further processing and/or storage in a computer or server coupled to the spectrum analyzer 10 . For example, the power that is received in different frequency ranges (e.g. due to channel occupancy or secondary signals) is relevant for many users, but not the phase position of the respective signals. Information for what is known as a spectrum display (such as channel utilization, transmission duration, signal strength, secondary signals and/or interference signals) can be transmitted by transmission of the amplitude spectrum, ie a spectral display without phase information.
Die Verarbeitungsschaltung 13 kann eingerichtet sein, die komprimierten Daten aus einer Spektraldarstellung, insbesondere einem Amplitudenspektrum oder einem Leistungsspektrum, zu erzeugen und über die Datenschnittstelle 19 auszuleiten. Das Amplitudenspektrum kann von der Verarbeitungsschaltung 13 beispielsweise gemäß %( ) = rechnerisch ermittelt werden. Ein Teil des Amplitudenspektrums oder das gesamte Amplitudenspektrum kann über die Datenschnittstelle 19 ausgegeben werden. Alternativ kann ein Leistungsspektrum von der Verarbeitungsschaltung 13 beispielsweise gemäß P( ) = /( )2 + <2(/)2 rechnerisch ermittelt werden. Ein Teil des Leistungsspektrums oder das gesamte Leistungsspektrum kann über die Datenschnittstelle 19 ausgegeben werden. Nachfolgend wird nur noch der Begriff Amplitudenspektrum verwendet. Es versteht sich, dass die nachfolgend beschriebenen Techniken auch angewandt werden können, wenn das Leistungsspektrum (oder eine andere die Amplitude oder Leistung quantifizierende Spektraldarstellung des analogen Signals) ermittelt und weiter komprimiert wird. The processing circuit 13 can be set up to generate the compressed data from a spectral representation, in particular an amplitude spectrum or a power spectrum, and to export it via the data interface 19 . The amplitude spectrum can be processed by the processing circuit 13 according to, for example, %( ) = be calculated. A part of the amplitude spectrum or the entire amplitude spectrum can be output via the data interface 19 . Alternatively, a power spectrum can be calculated by the processing circuit 13 according to P( )=/( ) 2 +<2(/) 2 , for example will. A part of the power spectrum or the entire power spectrum can be output via the data interface 19 . Only the term amplitude spectrum is used below. It should be understood that the techniques described below can also be applied when the power spectrum (or other spectral representation of the analog signal that quantifies the amplitude or power) is determined and further compressed.
Die Berechnung und Ausgabe eines Teils des Amplitudenspektrums kann wiederholt werden (beispielsweise jeweils nach Abschluss eines Lrequenzsweeps), um die für eine Spektrumanzeige relevanten Informationen zeitabhängig auszuleiten. The calculation and output of part of the amplitude spectrum can be repeated (e.g. after completion of a frequency sweep) in order to derive the information relevant to a spectrum display as a function of time.
Die Verarbeitungsschaltung 13 kann eingerichtet sein, das Amplitudenspektrum und/oder die komplexwertige Spektraldarstellung, die durch die I- und Q-Daten repräsentiert wird, ein oder mehreren weiteren Verarbeitungsschritten zur Datenreduktion zu unterziehen, bevor die komprimierten Daten ausgegeben werden. Einige mögliche Verarbeitungsschritte zur weiteren Datenreduktion werden unter Bezugnahme auf Figur 2 bis Ligur 14 veranschaulicht. The processing circuit 13 can be set up to subject the amplitude spectrum and/or the complex-valued spectral representation, which is represented by the I and Q data, to one or more further processing steps for data reduction before the compressed data is output. Some possible processing steps for further data reduction are illustrated with reference to Figure 2 to Ligur 14.
Die Verarbeitungsschaltung 13 kann eingerichtet sein, das Amplitudenspektrum zu glätten. Die Glättung kann wenigstens abschnittsweise erfolgen. Die Glättung kann abhängig davon erfolgen, ob nur Rauschen im Lrequenzraum oder ein Peak des Amplitudenspektrums (d.h. ein Träger) vorliegt. Die Glättung kann abhängig von ein oder mehreren vordefmierten Lrequenzbereichen (beispielsweise den mehreren Kanälen einer Datenkommunikationstechnik zugeordneten Lrequenzbereichen, z.B. Kanälen gemäß IEEE 802. 11, LTE (4G) oder LTE-A (5G)) erfolgen. The processing circuit 13 can be set up to smooth the amplitude spectrum. The smoothing can be done at least in sections. The smoothing can be done depending on whether there is only noise in the frequency domain or a peak of the amplitude spectrum (i.e. a carrier). The smoothing can take place as a function of one or more predefined frequency ranges (for example frequency ranges assigned to a plurality of channels of a data communication technology, e.g. channels according to IEEE 802.11, LTE (4G) or LTE-A (5G)).
Die Verarbeitungsschaltung 13 kann eingerichtet sein, ein Grundrauschen im Spektrum zu identifizieren und zu glätten. Die Identifizierung des Grundrauschens kann einen Schwellenwertvergleich mit einem Schwellenwert 39 beinhalten. Werte, die unterhalb des Schwellenwerts liegen, können durch einen Konstantwert ersetzt werden. Der Konstantwert kann gleich 0 oder gleich dem Schwellenwert sein. Das Glätten des Grundrauschen kann somit einem „Abschneiden“ von unterhalb des Schwellenwerts liegenden Signalwerten entsprechen. Der Konstantwert, durch den das Grundrauschen ersetzt wird, kann abhängig vom Grundrauschen ermittelt werden, beispielsweise durch Mittelung des Grundrauschens im entsprechenden Frequenzbereich. Die Glättung kann eine Mittelung des Grundrauschens aufweisen. Die Mittelung kann über einen zusammenhängenden Frequenzbereich erfolgen, in dem nur Grundrauschen vorliegt. The processing circuit 13 can be set up to identify and smooth a background noise in the spectrum. The identification of the noise floor may involve a threshold comparison with a threshold 39 . Values below the threshold can be replaced with a constant value. The constant value can be equal to 0 or equal to the threshold. The smoothing of the noise floor can thus correspond to a "clipping" of signal values lying below the threshold value. The constant value with which the noise floor is replaced can be determined as a function of the noise floor, for example by averaging the noise floor in the corresponding frequency range. The smoothing can include an averaging of the noise floor. The averaging can take place over a continuous frequency range in which only background noise is present.
In den komprimierten Daten muss für einen Frequenzbereich, in dem nur Grundrauschen vorliegt, nicht die Spektraldarstellung übertragen werden. Beispielsweise kann die Verarbeitungsschaltung 13 die komprimierten Daten so erzeugen, dass die komprimierten Daten anstelle des Grundrauschens eine Angabe des Frequenzbereichs (z.B. eine Angabe von Start- und Stoppfrequenz oder eine andere Angabe wie Mittelfrequenz und Breite) und (sofern der Rauschpegel von Interesse ist) eine Angabe des geglätteten Rauschpegels des Grundrauschens aufweisen. Der geglättete Rauschpegel kann durch Mittelung des Grundrauschens im entsprechenden Frequenzbereich ermittelt werden. The spectral representation does not have to be transmitted in the compressed data for a frequency range in which there is only background noise. For example, the processing circuitry 13 may generate the compressed data such that, instead of the noise floor, the compressed data includes an indication of the frequency range (e.g. an indication of start and stop frequency or some other indication such as center frequency and width) and (if the noise level is of interest) a Have an indication of the smoothed noise level of the noise floor. The smoothed noise level can be determined by averaging the noise floor in the corresponding frequency range.
Figur 2 und Figur 3 veranschaulichen diese Komprimierungstechnik. Figur 2 zeigt ein beispielhaftes Amplitudenspektrum 30 mit mehreren Peaks 31, 32. In den Frequenzbereichen von fi bis fz, T bis fj und T bis fs weist das Amplitudenspektrum nur Grundrauschen, aber keinen Träger auf. Figure 2 and Figure 3 illustrate this compression technique. FIG. 2 shows an exemplary amplitude spectrum 30 with a plurality of peaks 31, 32. In the frequency ranges from fi to fz, T to fj and T to fs, the amplitude spectrum only has background noise but no carrier.
Die komprimierten Daten können so erzeugt und ausgeleitet werden, dass sie die entsprechenden Frequenzbereiche fi bis f2, T bis fj und T bis fs, in denen nur Grundrauschen vorliegt, sowie einen Pegel des Grundrauschens in den jeweiligen Frequenzbereichen (der beispielsweise durch Mitelung des Amplitudenspektrums im entsprechenden Frequenzbereich ermitelt werden kann) angeben. The compressed data can be generated and extracted in such a way that the corresponding frequency ranges fi to f2, T to fj and T to fs, in which only noise floor is present, and a level of the background noise in the respective frequency ranges (which can be determined, for example, by averaging the amplitude spectrum in the corresponding frequency range).
Die komprimierten Daten können so erzeugt und ausgeleitet werden, dass sie für die Frequenzbereiche, in denen Peaks 31, 32 vorhanden sind (oder allgemeiner in relevanten Frequenzbereichen, die beispielsweise durch die Kanäle eines Datenkommunikationsstandards bestimmt sein können), wenigstens die Amplitudeninformation enthalten. Beispielsweise kann in den Frequenzbereichen von £2 bis £3 und von £4 bis ft das vollständige Amplitudenspektrum in den komprimierten Daten enthalten sein. Durch die Glätung des Grundrauschens wird eine signifikante Kompression erzielt, die die Ausleitung von Daten mit höherer Echtzeitbandbreite erlaubt. The compressed data can be generated and extracted in such a way that they contain at least the amplitude information for the frequency ranges in which peaks 31, 32 are present (or more generally in relevant frequency ranges which can be determined, for example, by the channels of a data communication standard). For example, in the frequency ranges from £2 to £3 and from £4 to ft, the full amplitude spectrum can be included in the compressed data. By smoothing the noise floor, significant compression is achieved, which allows data to be extracted with a higher real-time bandwidth.
Eine Kompression, die eine Glätung von Grundrauschen mit nachfolgender Ausleitung nur der Grenzfrequenzen des Frequenzbereichs, in dem nur Grundrauschen vorliegt, und optionaler Ausleitung des Konstantwerts, durch den das Grundrauschen im entsprechenden Frequenzbereich ersetzt wird, kann nicht nur auf ein Amplituden- oder Leistungsspektrum, sondern auch auf die IQ-Daten angewandt werden. Dies wird anhand von Figur 4 bis Figur 7 erläutert. Compression, which is a smoothing of the noise floor with subsequent extraction of only the cut-off frequencies of the frequency range in which only the noise floor is present, and optional extraction of the constant value that replaces the noise floor in the corresponding frequency range, can be applied not only to an amplitude or power spectrum, but can also be applied to the IQ data. This is explained with reference to FIG. 4 to FIG.
Figur 4 und Figur 5 zeigen beispielhaft I-Daten 40 und Q-Daten 50 im Frequenzraum. Die I-Daten 40 weisen einen oder mehrere Peaks 41, 42 auf. Die Q-Daten 50 weisen einen oder mehrere weitere Peaks 51 auf. FIG. 4 and FIG. 5 show, by way of example, I data 40 and Q data 50 in the frequency domain. The I data 40 has one or more peaks 41,42. The Q data 50 has one or more further peaks 51 .
Die Auswerteschaltung 13 kann die I-Daten 40 und Q-Daten im Zeit- oder Frequenzraum einen Schwellenwertvergleich mit einem Schwellenwert 49 (der fur die I- und Q-Daten gleich oder unterschiedlich gewählt sein kann) unterziehen. Die Auswerteschaltung 13 kann Grundrauschen gläten, indem alle unter den Schwellenwert 49 fallenden Daten auf einen Konstantwert gesetzt werden. Der Konstantwert kann beispielsweise, wie oben beschrieben, gleich dem Schwellenwert, gleich 0, oder gleich einem Mitelwert des Grundrauschens sein. The evaluation circuit 13 can subject the I data 40 and Q data in the time or frequency space to a threshold value comparison with a threshold value 49 (which can be chosen to be the same or different for the I and Q data). The evaluation circuit 13 can smooth out background noise by setting all data falling below the threshold value 49 to a constant value. For example, as described above, the constant value can be equal to the threshold value, equal to 0, or equal to an average value of the noise floor.
Für die Frequenzbereiche von fi bis £2, £3 bis £4 und ft bis £5, in denen in den I-Daten nur Grundrauschen vorliegt, werden die geglätteten I-Daten Ic im Frequenzraum (Figur 6) komprimiert dadurch übertragen, dass nur eine Angabe der Frequenzbereiche (z.B. durch Angabe der Grenzfrequenzen fi bis £2, £3 bis £4 und ft bis £5) und optional eine Instanz des Konstantwerts ausgeleitet wird. Die Peaks 41, 42 können ohne zusätzliche Kompression oder, wie nachfolgend näher beschrieben, ebenfalls weiter komprimiert ausgegeben werden. Eine ähnliche Technik kann auch im Zeitraum angewandt werden. For the frequency ranges from fi to £2, £3 to £4 and ft to £5, in which there is only background noise in the I data, the smoothed I data I c is transmitted in compressed form in the frequency space (Figure 6) in that only an indication of the frequency ranges (e.g. by specifying the limit frequencies fi to £2, £3 to £4 and ft to £5) and optionally an instance of the constant value is output. The peaks 41, 42 can be output without additional compression or, as described in more detail below, also further compressed. A similar technique can also be used in time.
Für die Frequenzbereiche von fi bis £2 und £3 bis £5, in denen in den Q-Daten nur Grundrauschen vorliegt, werden die gegläteten Q-Daten Qc im Frequenzraum (Figur 7) komprimiert dadurch übertragen, dass nur eine Angabe der Frequenzbereiche (z.B. durch Angabe der Grenzfrequenzen fi bis £2 und £3 bis £5) und optional eine Instanz des Konstantwerts ausgeleitet wird. Der Peak 51 kann ohne zusätzliche Kompression oder, wie nachfolgend näher beschrieben, ebenfalls weiter komprimiert ausgegeben werden. Eine ähnliche Technik kann auch im Zeitraum angewandt werden. For the frequency ranges from fi to £2 and £3 to £5, in which there is only background noise in the Q data, the smoothed Q data Q c is transmitted in the frequency space (FIG. 7) in compressed form by only specifying the frequency ranges (eg by specifying the limit frequencies fi to £2 and £3 to £5) and optionally an instance of the constant value is derived. The peak 51 can be output without additional compression or, as described in more detail below, also further compressed. A similar technique can also be used in time.
Bei einer weiteren Ausgestaltung können auch die Signalanteile oder Träger, die den Peaks 31, 32, 41, 42, 51 im Spektrum entsprechen, in ihrer Komplexität vereinfacht werden, um die Datenmenge zu reduzieren. Beispielsweise kann eine Glätungsoperation auf die Peaks 31, 32, 41, 42, 51 angewandt werden. Die verrauschten Peaks 31, 32, 41, 42, 51 können als gegläteter und somit datenreduzierter Träger in die komprimierten Daten aufgenommen werden. Durch die Glätung können die Peaks 31, 32, 41, 42, 51 beispielsweise mit einer Frequenzauflösung Af in den Frequenzbereichen von £2 bis £3 und von £4 bis fi ausgeleitet werden, die gröber ist als die Frequenzauflösung der IQ-Daten. In a further refinement, the signal components or carriers which correspond to the peaks 31, 32, 41, 42, 51 in the spectrum can also be simplified in terms of their complexity in order to reduce the amount of data. For example, a smoothing operation can be applied to peaks 31, 32, 41, 42, 51. The noisy peaks 31, 32, 41, 42, 51 can be included in the compressed data as a smoothed and thus data-reduced carrier. Due to the smoothing, the peaks 31, 32, 41, 42, 51, for example, with a frequency resolution Af in the frequency ranges from £2 to £3 and from £4 to fi, which is coarser than the frequency resolution of the IQ data.
Die datenreduzierte Ausleitung der Peaks 31, 32, 41, 42, 51 in den komprimierten Daten kann alternativ oder zusätzlich dadurch mit höherer Kompression erfolgen, dass Signale/Trägertypen und deren Signalform vordefmierten Trägertypen zugeordnet sind, die in einer Datenbank lokal im Speicher des Spektrumanalysators 10 gespeichert oder vom Spektrumanalysators 10 von einem separaten Gerät abrufbar sind. Die Verarbeitungsschaltung 13 kann eingerichtet sein, um nur den Trägertyp und dessen Signalstärke und Position im Spektrum in die komprimierten Daten aufzunehmen und aus dem Spektrumanalysator auszuleiten. Dies kann auch auf das Grundrauschen angewandt werden. Alternatively or additionally, the data-reduced extraction of the peaks 31, 32, 41, 42, 51 in the compressed data can take place with higher compression in that signals/carrier types and their signal form are assigned to predefined carrier types that are stored in a database locally in the memory of the spectrum analyzer 10 stored or can be called up by the spectrum analyzer 10 from a separate device. The processing circuit 13 can be set up to include only the carrier type and its signal strength and position in the spectrum in the compressed data and to output it from the spectrum analyzer. This can also be applied to the noise floor.
Beispielsweise kann ein Spektrum mit einem einzelnen Träger 31, 32, 41, 42, 51 im Spektrum sowie mit den Träger umgebendem Grundrauschen dann wie folgt übermittelt werden können: Rauschen mit Pegel „xi“ an Startfrequenz „fi“ und Stopfrequenz „£2“, Signal von Typ „A“ mit Pegel „X2“ an Startfrequenz „£2“ und Stopfrequenz „£3“, Rauschen mit Pegel „X3 an Startfrequenz „£3“ und Stopfrequenz "£4" etc.. Für jeden von mehreren Frequenzbereichen kann somit die Verarbeitungsschaltung 13 die komprimierten Daten so erzeugen, dass sie beispielsweise einen eindeutigen Identifikator für einen von mehreren vordefmierten Trägertypen (z.B. unterschiedliche Signalformen im Frequenzraum) oder Rauschen, einen Signalpegel und eine Angabe des Frequenzbereichs (z.B. eine Angabe von Start- und Stoppfrequenz oder eine Mittelfrequenz und Breite) aufweist. Die Angabe des Frequenzbereichs kann vereinfacht oder unterlassen werden, wenn verschiedene Kanäle vordefmiert sind und/oder Träger eindeutig jeweiligen Frequenzbereichen zugeordnet sind. For example, a spectrum with a single carrier 31, 32, 41, 42, 51 in the spectrum and with the noise floor surrounding the carrier can then be transmitted as follows: noise with level "xi" at start frequency "fi" and stop frequency "£2", Type 'A' signal with level 'X2' at start frequency '£2' and stop frequency '£3', noise with level 'X3' at start frequency '£3' and stop frequency '£4' etc. For each of several frequency ranges Thus the processing circuit 13 generates the compressed data in such a way that it contains, for example, a unique identifier for one of several predefined carrier types (e.g. different signal forms in the frequency domain) or noise, a signal level and an indication of the frequency range (e.g. an indication of the start and stop frequency or a Center frequency and width). The specification of the frequency range can be simplified or omitted if different channels are predefined and/or carriers are clearly assigned to respective frequency ranges.
Der Spektrumanalysator 10 kann so ausgestaltet sein, dass er eine Liste von Datenbankbasierenden Trägertypen mit Frequenz und Pegel in den komprimierten Daten ausgibt. Dies ist beispielhaft in Figur 8 veranschaulicht. Das Spektrum 30 von Figur 2 kann so verarbeitet werden, dass anstelle der der Peaks 31, 32 jeweils ein Identifikator für einen Trägertyp (z.B. für einen Peak in Form einer Gaußkurve, einer Lorenzkurve etc.), den Signalpegel (der die Höhe der Amplitude des Peaks angibt) und des Frequenzbereichs (der die Breite des Peaks angibt) in den komprimierten Daten ausgeleitet werden. Die Peaks 31, 32 werden somit effektiv durch datenreduzierte Peaks 37, 38 ersetzt, die auf Basis in einer Datenbank definierter Trägertypen festgelegt sind. Spectrum analyzer 10 can be configured to output a list of database based carrier types with frequency and level in the compressed data. This is illustrated by way of example in FIG. The spectrum 30 of Figure 2 can be processed in such a way that, instead of the peaks 31, 32, an identifier for a carrier type (e.g. for a peak in the form of a Gaussian curve, a Lorenz curve, etc.), the signal level (which indicates the height of the amplitude of the indicates peaks) and the frequency range (indicating the width of the peak) in the compressed data. The peaks 31, 32 are thus effectively replaced by data-reduced peaks 37, 38, which are determined on the basis of carrier types defined in a database.
Die verschiedenen Techniken der Komprimierung zur Datenreduktion können kombiniert werden. So kann ein bestimmter Träger als IQ-Daten (insbesondere inklusive Phaseninformation, optional inklusive Rauschen), das Grundrauschen geglättet und alle anderen Träger unter Referenzierung auf eine Datenbank von Trägertypen übertragen werden. Unter Bezugnahme auf Figur 2 und Figur 9 kann die Verarbeitungsschaltung 13 so eingerichtet sein, dass der Peak 31 als Amplitudenoder Leistungsdaten (d.h. ohne Phaseninformation) oder als IQ-Daten (einschließlich in Figur 9 nicht dargestellter Phaseninformation), das Grundrauschen in den Frequenzbereichen von fi bis fi, fi bis fi und fi bis fi geglättet und der Peak 32 unter Bezugnahme auf einen Trägertyp in einer Datenbank (und somit als datenreduzierter Peak 38) übertragen wird. Figur 10 ist eine Blockdarstellung eines Spektrumanalysators 10. Der Spektrumanalysator weist einen Speicher 18 auf, in dem vordefinierte Trägertypen und/oder vordefinierte Frequenzbereiche (z.B. Trägerfrequenzen eines Datenkommunikationsstandards) hinterlegt sind. Die Verarbeitungsschaltung 13 ist eingerichtet, um Träger (also Peaks in der Spektraldarstellung) mit den Trägertypen im Speicher abzugleichen und/oder um Information über diejenigen Frequenzbereiche, in denen Grundrauschen durch geglättete, konstante Rauschpegel ersetzt werden kann, abzurufen. Diese Information kann zur Erzeugung der komprimierten Daten zur Ausleitung verwendet werden. The various compression techniques for data reduction can be combined. A specific carrier can thus be transmitted as IQ data (in particular including phase information, optionally including noise), the background noise can be smoothed and all other carriers can be transmitted with reference to a database of carrier types. With reference to Figure 2 and Figure 9, the processing circuit 13 can be set up in such a way that the peak 31 as amplitude or power data (ie without phase information) or as IQ data (including phase information not shown in Figure 9), the noise floor in the frequency ranges of fi to fi, fi to fi and fi to fi are smoothed and the peak 32 is transmitted by reference to a carrier type in a database (and thus as a data reduced peak 38). FIG. 10 is a block diagram of a spectrum analyzer 10. The spectrum analyzer has a memory 18 in which predefined carrier types and/or predefined frequency ranges (for example carrier frequencies of a data communication standard) are stored. The processing circuit 13 is set up to match carriers (ie peaks in the spectral representation) with the carrier types in the memory and/or to retrieve information about those frequency ranges in which background noise can be replaced by smoothed, constant noise levels. This information can be used to generate the compressed data for ejection.
Die im Speicher 18 gespeicherten Trägertypen und/oder vordefmierten Frequenzbereiche können benutzerdefiniert konfigurierbar sein, beispielsweise abhängig von der beabsichtigten Verwendung des Spektrumanalysators . The carrier types and/or predefined frequency ranges stored in the memory 18 can be user-configurable, for example depending on the intended use of the spectrum analyzer.
Die im Speicher 18 gespeicherten Trägertypen können Spektralmasken wenigstens eines Kommunikationsstandards, insbesondere eines Funkstandards (z.B. IEEE 802.11, LTE (4G) oder LTE- A (5G)), aufweisen. The carrier types stored in memory 18 can have spectral masks of at least one communication standard, in particular a radio standard (e.g. IEEE 802.11, LTE (4G) or LTE-A (5G)).
Die im Speicher 18 gespeicherten vordefmierten Frequenzbereiche können Kanäle wenigstens einen Kommunikationsstandards, insbesondere eines Funkstandards (z.B. IEEE 802.11, LTE (4G) oder LTE-A (5G)), aufweisen The predefined frequency ranges stored in the memory 18 channels can have at least one communication standard, in particular a radio standard (e.g. IEEE 802.11, LTE (4G) or LTE-A (5G)).
Figur 11 zeigt beispielhaft eine Datenbank 60 von Trägertypen. Verschiedene Signalformen 61, 62 sind mit einem ihnen zugeordneten eindeutigen Identifikator in der Datenbank 60 hinterlegt. Die Signalformen können parametrisierbare Signalformen sein. Beispielsweise können abschnittsweise Steigungen und/oder Abschnittsbreiten einer Signalform 62 variable Parameter sein. Während nur zwei Signalformen beispielhaft dargestellt sind, kann die Datenbank 60 mehr Signalformen (beispielsweise mehr als zehn, mehr als zwanzig etc.) Signalformen speichern. FIG. 11 shows a database 60 of carrier types by way of example. Various signal forms 61, 62 are stored in the database 60 with a unique identifier assigned to them. The waveforms can be parameterizable waveforms. For example, gradients and/or widths of sections of a signal form 62 can be variable parameters. While only two waveforms are exemplified, database 60 may store more waveforms (e.g., more than ten, more than twenty, etc.) waveforms.
Im Betrieb kann die Verarbeitungsschaltung 13 ermitteln, ob ein Teil (insbesondere ein Peak) im Amplituden- oder Leistungsspektrum 30, in den I-Daten 40 und/oder den Q-Daten 50 durch eine der Signalformen 61, 62 der Datenbank approximierbar ist. Im Betrieb kann die Verarbeitungsschaltung 13 ermitteln, welche der Signalformen 61, 62 der Datenbank 60 einen Teil (insbesondere ein Peak) im Amplituden- oder Leistungsspektrum 30, in den I-Daten 40 und/oder den Q-Daten 50 optimal approximiert. Dazu kann eine Differenz zwischen dem erfassten Spektrum 30, 40, 50 und jeder der mehreren Signalformen ermittelt und mit einer Ähnlichkeitsmetrik (beispielsweise einem quadratischen Mittel) ausgewertet werden, um diejenige der Signalformen 61, 62 der Datenbank 60 zu bestimmen, die einen Teil (insbesondere ein Peak) im Amplituden- oder Leistungsspektrum 30, in den I-Daten 40 und/oder den Q-Daten 50 optimal approximiert. In operation, the processing circuit 13 can determine whether a part (particularly a peak) in the amplitude or power spectrum 30, in the I-data 40 and/or the Q-data 50 can be approximated by one of the waveforms 61, 62 of the database. During operation, the processing circuit 13 can determine which of the signal forms 61, 62 of the database 60 optimally approximates a part (in particular a peak) in the amplitude or power spectrum 30, in the I-data 40 and/or the Q-data 50. For this purpose, a difference between the detected spectrum 30, 40, 50 and each of the several signal forms can be determined and evaluated with a similarity metric (e.g. a root mean square) in order to determine which of the signal forms 61, 62 in the database 60 has a part (in particular a peak) in the amplitude or power spectrum 30, in the I data 40 and/or the Q data 50 is optimally approximated.
Bei einer parametrisierbaren Signalform 62 können auch ein oder mehrere Parameter, wie abschnittsweise Steigungen der Signalform und/oder Breiten von Abschnitten der Signalform, bestimmt werden, so dass die Signalform mit ihrer Parametrisierung einen Teil (insbesondere ein Peak) im Amplituden- oder Leistungsspektrum 30, in den I-Daten 40 und/oder den Q-Daten 50 optimal approximiert. In the case of a parameterizable signal form 62, one or more parameters, such as gradients in sections of the signal form and/or widths of sections of the signal form, can also be determined, so that the signal form with its parameterization forms a part (in particular a peak) in the amplitude or power spectrum 30, optimally approximated in the I data 40 and/or the Q data 50.
Bei Verwendung einer Datenbank 60 mit mehreren Trägertypen werden in den komprimierten Daten dann nur ein eindeutiger Identifikator für einen von mehreren vordefmierten Trägertypen (z.B. unterschiedliche Signalformen im Frequenzraum) oder Rauschen, ein Signalpegel, eine Angabe des Frequenzbereichs (z.B. eine Angabe von Start- und Stoppfrequenz oder eine Mittelfrequenz und Breite) und optional, bei einer parametrisierbaren Signalform, ein oder mehrere zusätzliche Parameter der Signalform über die Datenschnittstelle ausgeleitet. If a database 60 with several carrier types is used, then only a unique identifier for one of several predefined carrier types (e.g. different signal forms in the frequency domain) or noise, a signal level, an indication of the frequency range (e.g. an indication of the start and stop frequency or a mean frequency and width) and optionally, in the case of a parameterizable signal form, one or more additional parameters of the signal form are output via the data interface.
Alternativ oder zusätzlich kann die Verarbeitungsschaltung 13 eingerichtet sein, Information über Trägertypen und/oder vordefmierte Frequenzbereiche aus einem vom Spektrumanalysator 10 separaten Speicher abzurufen. Der Abruf kann über die Datenschnittstelle 19 oder eine davon verschiedene Datenschnittstelle 19 erfolgen. Alternatively or additionally, the processing circuit 13 can be set up to call up information about carrier types and/or predefined frequency ranges from a memory separate from the spectrum analyzer 10 . The retrieval can take place via the data interface 19 or a different data interface 19 .
Die Verarbeitungsschaltung 13 kann diese Information dann zur Erzeugung der komprimierten Daten verwenden, beispielsweise durch eine der oben beschriebenen Methoden. The processing circuitry 13 can then use this information to generate the compressed data, for example by any of the methods described above.
Alternativ oder zusätzlich kann der Spektralanalysator 10 eingerichtet sein, Information über Trägertypen und/oder vordefmierte Frequenzbereiche der Datenbank über die Datenschnittstelle 19 an die elektronische Recheneinheit auszugeben, die die komprimierten Daten empfängt. So kann die elektronische Recheneinheit im Spektralanalysator 10 nicht-flüchtig hinterlegte Informationen über Signalformen 61, 62 und ihre jeweiligen Identifikatoren abrufen und zur Verarbeitung der komprimierten Daten verwenden. Alternatively or additionally, the spectrum analyzer 10 can be set up to output information about carrier types and/or predefined frequency ranges in the database via the data interface 19 to the electronic processing unit, which receives the compressed data. In this way, the electronic processing unit in the spectrum analyzer 10 can call up non-volatile information about signal forms 61, 62 and their respective identifiers and use them to process the compressed data.
Die Ermittlung und Ausleitung von Trägertypen an verschiedenen Frequenzen (z.B. an den Kanälen eines Kommunikationsstandards) kann zeitsequenziell wiederholt werden. Dies kann beispielsweise jeweils nach Ausführung eines Frequenzsweeps durch den Spektralanalysator 10 erfolgen. The determination and deriving of carrier types at different frequencies (e.g. at the channels of a communication standard) can be repeated time-sequentially. This can be done, for example, after a frequency sweep has been carried out by the spectrum analyzer 10 .
Figur 12 zeigt beispielhaft einen Frequenz-Zeitraum. Zu einer ersten Zeit 61 kann der Spektralanalysator 10 einen ersten Satz von IQ-Daten erfassen. Dazu kann der Spektralanalysator 10 einen Frequenzsweep ausführen. Aus den bei der ersten Zeit 61 erfassten IQ-Daten kann die Verarbeitungsschaltung 13 ermitteln, dass ein Amplituden- oder Leistungsspektrum (oder eine FFT der IQ-Daten) bei einer ersten Frequenz 71 durch einen ersten Trägertyp dargestellt werden kann, der schematisch als schraffierte Fläche 81 dargestellt ist. Aus den bei der ersten Zeit 61 erfassten IQ-Daten kann die Verarbeitungsschaltung 13 ermitteln, dass das Amplituden- oder Leistungsspektrum (oder eine FFT der IQ-Daten) bei einer zweiten Frequenz 72 durch einen zweiten Trägertyp dargestellt werden kann, der schematisch als schraffierte Fläche 82 dargestellt ist. In den komprimierten Daten können Identifikatoren für diese Trägertypen sowie optional weitere Parameter (Pegel, Grenzfrequenzen/Peakbreite) ausgeleitet werden. Die Trägertypen können jeweils durch Datenbankabgleich automatisch erkannt werden. FIG. 12 shows an example of a frequency period. At a first time 61, spectrum analyzer 10 may collect a first set of IQ data. For this purpose, the spectrum analyzer 10 can carry out a frequency sweep. From the IQ data collected at the first time 61, the processing circuitry 13 can determine that an amplitude or power spectrum (or an FFT of the IQ data) at a first frequency 71 can be represented by a first carrier type, schematically represented as a shaded area 81 is shown. From the IQ data collected at the first time 61, the processing circuitry 13 can determine that the amplitude or power spectrum (or an FFT of the IQ data) at a second frequency 72 can be represented by a second carrier type, indicated schematically as a shaded area 82 is shown. Identifiers for these carrier types and optionally other parameters (level, cut-off frequencies/peak width) can be extracted from the compressed data. The carrier types can each be automatically recognized by database comparison.
Zu einer zweiten Zeit 62 kann der Spektralanalysator 10 einen zweiten Satz von IQ-Daten erfassen. Dazu kann der Spektralanalysator 10 einen weiteren Frequenzsweep ausführen. Aus den bei der zweiten Zeit 62 erfassten IQ-Daten kann die Verarbeitungsschaltung 13 ermitteln, dass ein Amplituden- oder Leistungsspektrum (oder eine FFT der IQ-Daten) bei der ersten Frequenz 71 durch einen dritten Trägertyp dargestellt werden kann, der schematisch als schraffierte Fläche 83 dargestellt ist. Aus den bei der zweiten Zeit 62 erfassten IQ-Daten kann die Verarbeitungsschaltung 13 ermitteln, dass das Amplituden- oder Leistungsspektrum (oder eine FFT der IQ-Daten) bei der zweiten Frequenz 72 durch einen vierten Trägertyp dargestellt werden kann, der schematisch als schraffierte Fläche 84 dargestellt ist. In den komprimierten Daten können Identifikatoren für diese Trägertypen sowie optional weitere Parameter (Pegel, Grenzfrequenzen/Peakbreite) ausgeleitet werden. Die Trägertypen können jeweils durch Datenbankabgleich automatisch erkannt werden. At a second time 62, spectrum analyzer 10 may collect a second set of IQ data. For this purpose, the spectrum analyzer 10 can carry out a further frequency sweep. From the IQ data collected at the second time 62, the processing circuitry 13 can determine that an amplitude or power spectrum (or an FFT of the IQ data) at the first frequency 71 can be represented by a third carrier type, indicated schematically as a shaded area 83 is shown. From the IQ data collected at the second time 62, the processing circuitry 13 can determine that the amplitude or power spectrum (or an FFT of the IQ data) at the second frequency 72 can be represented by a fourth type of carrier, shown schematically as shaded area 84. FIG. Identifiers for these carrier types and optionally other parameters (level, cut-off frequencies/peak width) can be extracted from the compressed data. The carrier types can each be automatically recognized by database comparison.
Zu einer dritten Zeit 63 kann der Spektralanalysator 10 einen dritten Satz von IQ-Daten erfassen. Dazu kann der Spektralanalysator 10 einen weiteren Frequenzsweep ausfuhren. Aus den bei der dritten Zeit 63 erfassten IQ-Daten kann die Verarbeitungsschaltung 13 ermitteln, dass ein Amplituden- oder Leistungsspektrum (oder eine FFT der IQ-Daten) bei der ersten Frequenz 71 durch einen fünften Trägertyp dargestellt werden kann, der schematisch als schraffierte Fläche 85 dargestellt ist. Aus den bei der dritten Zeit 63 erfassten IQ-Daten kann die Verarbeitungsschaltung 13 ermitteln, dass das Amplituden- oder Leistungsspektrum (oder eine FFT der IQ-Daten) bei der zweiten Frequenz 72 wieder durch den zweiten Trägertyp dargestellt werden kann, der schematisch als schraffierte Fläche 86 dargestellt ist. In den komprimierten Daten können Identifikatoren für diese Trägertypen sowie optional weitere Parameter (Pegel, Grenzfrequenzen/Peakbreite) ausgeleitet werden. Die Trägertypen können jeweils durch Datenbankabgleich automatisch erkannt werden. At a third time 63, spectrum analyzer 10 may acquire a third set of IQ data. For this purpose, the spectrum analyzer 10 can carry out a further frequency sweep. From the IQ data collected at the third time 63, the processing circuitry 13 can determine that an amplitude or power spectrum (or an FFT of the IQ data) at the first frequency 71 can be represented by a fifth carrier type, indicated schematically as a shaded area 85 is shown. From the IQ data collected at the third time 63, the processing circuitry 13 can determine that the amplitude or power spectrum (or an FFT of the IQ data) at the second frequency 72 can again be represented by the second carrier type, schematically indicated as hatched Area 86 is shown. Identifiers for these carrier types and optionally other parameters (level, cut-off frequencies/peak width) can be extracted from the compressed data. The carrier types can each be automatically recognized by database comparison.
Für manche der belegten Kanäle 71, 72 können selektiv Daten mit Phaseninformation ausgegeben werden. Beispielsweise kann wahlweise für einen von mehreren Kanälen 71, 72 eine Ausleitung von Daten, die Phaseninformation enthalten (z.B. komprimierte IQ-Daten) erfolgen, während für einen anderen von mehreren Kanälen 71, 72 nur Amplituden- oder Leistungsinformation ohne Phaseninformation verwendet wird, um die komprimierten Daten zu erzeugen. For some of the occupied channels 71, 72, data with phase information can be output selectively. For example, data containing phase information (e.g. compressed IQ data) can optionally be extracted for one of a plurality of channels 71, 72, while only amplitude or power information without phase information is used for another of a plurality of channels 71, 72 in order to generate compressed data.
Eine weitere Möglichkeit zur weiteren Datenreduzierung betrifft die Zeitdomäne. So können einige der zuvor erwähnten Techniken auch auf die Zeitdomäne angewandt werden. Hier ergibt sich eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Datenmange, die linear mit der Höhe des Zeit-Puffers skaliert, allerdings auf Kosten einer entsprechenden zeitlichen Verzögerung. Anstatt beispielsweise N > 2 zeitsequentiell wiederholte Spektren eines identischen Signals zu übertragen, könnte es auch wie folgt zusammengefasst werden: Rauschen mit Pegel „xi“ an Startfrequenz „fi“ und Stopfrequenz „f2“, Signal von Typ „A“ mit Pegel „x2“ an Startfrequenz „f2“ und Stopfrequenz „f3“, Rauschen mit Pegel „x3 an Startfrequenz „f3“ und Stopfrequenz "f4" etc. Für ein sich zeitlich wiederholendes Signal kann anstelle der identischen Übertragung dieser Daten - auf Kosten einer Übertragungslatenz - eine Angabe N der Anzahl von Wiederholungen in den komprimierten Daten ausgeleitet werden. Another possibility for further data reduction concerns the time domain. Thus, some of the previously mentioned techniques can also be applied to the time domain. Here there is another possibility for reducing the amount of data, which scales linearly with the size of the time buffer, but at the expense of a corresponding time delay. For example, instead of transmitting N > 2 time-sequentially repeated spectra of an identical signal, it could also be summarized as follows: noise with level "xi" at start frequency "fi" and stop frequency "f 2 ", signal of type "A" with level "x 2 ” at start frequency “f 2 ” and stop frequency “f 3 ”, noise with level “x 3 at start frequency “f 3 ” and stop frequency “f 4 ”, etc. For a time-repeating signal, instead of identical transmission of this data - on Cost of transmission latency - an indication N of the number of retries in which compressed data is output.
Figur 13 ist eine Blockdarstellung eines Spektrumanalysators 10. Die Verarbeitungsschaltung 13 des Spektrumanalysators 13 weist eine hardware- oder programmiertechnisch eingerichtete Schaltung zur Durchführung einer Kompression des Amplitudenspektrums 16 und eine hardware- oder programmiertechnisch eingerichtete Schaltung zur Auswahl von zu Übertagenden IQ-Daten 17 auf. 13 is a block diagram of a spectrum analyzer 10. The processing circuit 13 of the spectrum analyzer 13 has a hardware or programming circuit for performing compression of the amplitude spectrum 16 and a hardware or programming circuit for selecting IQ data 17 to be transmitted.
Zu übertragende IQ-Daten (d.h. Daten, die inklusive Phaseninformation ausgeleitet werden) können beispielsweise abhängig von vordefmierten Frequenzbereichen und/oder abhängig von Signalpegeln der Trägertypen ausgewählt werden, die im Speicher 18 hinterlegt sind. Die zu übertragenden IQ-Daten können optional geglättet werden, beispielsweise durch Anwenden einer Glättungsoperation auf die I- und Q-Daten vor Übertragung. Die Kompression des Amplitudenspektrums in denjenigen Frequenzbereichen, für die keine IQ-Daten übertragen werden, kann eine Glätung und/oder unter Bezugnahme auf im Speicher 18 hinterlegte Trägertypen aufweisen, wie oben beschrieben wurde. IQ data to be transmitted (ie data that is output including phase information) can be selected, for example, depending on predefined frequency ranges and/or depending on signal levels of the carrier types that are stored in memory 18 . The IQ data to be transmitted can optionally be smoothed, for example by applying a smoothing operation to the I and Q data before transmission. The compression of the amplitude spectrum in those frequency ranges for which no IQ data is transmitted may include smoothing and/or by reference to carrier types stored in memory 18, as described above.
Figur 14 veranschaulicht dies beispielhaft für die IQ-Daten im Frequenzraum, die in Figur 4 dargestellt sind. Für einen Frequenzbereich von f2 bis f,. der einem Kanal einer drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsverbindung entsprechen kann, können Daten einschließlich Phaseninformation ausgeleitet werden. Dazu kann beispielsweise eine Signalform, die für den entsprechenden Standard als Signalmaske definiert ist, aus der Datenbank 60 ausgelesen und ein eindeutiger Identifikator für die Signalform ausgeleitet werden. Dadurch werden die Peaks 41, 51 effektiv durch eine Signalform 62 aus der Datenbank approximiert. Für alle Frequenzbereiche außerhalb eines oder mehrere Kanäle (z.B. für Frequenzen kleiner als fz und Frequenzen größer als T) kann nur Amplitudeninformation übertragen werden. Diese kann wie unter Bezugnahme auf Figur 2 bis 11 erläutert komprimiert werden. FIG. 14 illustrates this by way of example for the IQ data in the frequency domain which are shown in FIG. For a frequency range from f2 to f1. which may correspond to a channel of a wired or wireless communication link, data including phase information may be extracted. For this purpose, for example, a signal form that is defined as a signal mask for the corresponding standard can be read out from the database 60 and a unique identifier for the signal form can be derived. As a result, the peaks 41, 51 are effectively approximated by a signal form 62 from the database. For all frequency ranges outside of one or more channels (e.g. for frequencies lower than fz and frequencies higher than T) only amplitude information can be transmitted. This can be compressed as explained with reference to FIGS.
Bei jeder der beschriebenen Ausführungsformen kann die Verarbeitungsschaltung 13 ein FPGA sein oder ein FPGA aufweisen. In each of the described embodiments, the processing circuitry 13 may be an FPGA or may include an FPGA.
Bei jeder der beschriebenen Ausführungsformen kann die Datenschnitstelle 19 ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus einer USB-Schnitstelle, einer Ethernet-Schnitstelle, einer Drahtlosschnitstelle, insbesondere einer WLAN-Schnitstelle oder Mobilfunkschnitstelle. In each of the described embodiments, the data interface 19 can be selected from the group consisting of a USB interface, an Ethernet interface, a wireless interface, in particular a WLAN interface or a mobile radio interface.
Figur 15 ist eine Blockdarstellung eines Systems 10, das einen erfmdungsgemäßen Spektrumanalysator 10 und eine elektronische Recheneinheit 95 aufweist. Der Spektrumanalysator 10 kann eine Benutzerschnitstelle 91 aufweisen, über die Information über Kanalbelegung, Signalformen, erfasste Signale im Zeit- oder Frequenzraum oder andere Information ausgegeben werden kann. FIG. 15 is a block diagram of a system 10 which has a spectrum analyzer 10 and an electronic arithmetic unit 95 according to the invention. Spectrum analyzer 10 may include a user interface 91 through which information about channel occupancy, waveforms, detected signals in time or frequency domain, or other information may be output.
Die elektronische Recheneinheit 95 kann über eine unidirektionale oder bidirektionale Datenverbindung 98 mit dem Signalanalysator 10 koppelbar oder gekoppelt sein. Die elektronische Recheneinheit 95 ist ausgestaltet, um die vom Signalanalysator 10 ausgegebenen komprimierten Daten zu verarbeiten und/oder zu speichern. The electronic processing unit 95 can be or can be coupled to the signal analyzer 10 via a unidirectional or bidirectional data connection 98 . The electronic processing unit 95 is designed to process and/or store the compressed data output by the signal analyzer 10 .
Die elektronische Recheneinheit 95 kann konfiguriert sein, wenigstens ein Amplituden- oder Leistungsspektrum aus den komprimierten Daten zu rekonstruieren. Aufgrund der Kompression der Daten zur Übertragung ist das rekonstruierte Amplituden- oder Leistungsspektrum typischerweise verlustbehaftet. The electronic computing unit 95 can be configured to reconstruct at least one amplitude or power spectrum from the compressed data. Due to the compression of the data for transmission, the reconstructed amplitude or power spectrum is typically lossy.
Die elektronische Recheneinheit kann wenigstens eine integrierte Halbleiterschaltung 96, insbesondere wenigstens einen Prozessor aufweisen, der ausgestaltet ist, um aus den komprimierten Daten eine verlustbehaftete Darstellung des Amplituden- oder Leistungsspektrums im Frequenzraum und/oder Frequenz-Zeit-Raum zu erzeugen. The electronic processing unit can have at least one integrated semiconductor circuit 96, in particular at least one processor, which is designed to generate a lossy representation of the amplitude or power spectrum in the frequency domain and/or frequency-time domain from the compressed data.
Die elektronische Recheneinheit 10 kann konfiguriert sein, um abhängig von in den komprimierten Daten enthaltenen Identifikatoren für Trägertypen auf eine Datenbank 60 zuzugreifen, die den Trägertypen entsprechende Signalformen zuordnet. Die Datenbank 60 kann nicht-flüchtig lokal in der elektronischen Recheneinheit 95 gespeichert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die elektronische Recheneinheit 95 ausgestaltet sein, die Datenbank 60 von Signalformen aus dem Spektrumanalysator 10 abzurufen. The electronic processing unit 10 can be configured to access a database 60, which assigns corresponding signal forms to the carrier types, as a function of identifiers for carrier types contained in the compressed data. The database 60 can be stored locally in the electronic processing unit 95 in a non-volatile manner. Alternatively or additionally, the electronic processing unit 95 can be designed to call up the database 60 of signal shapes from the spectrum analyzer 10 .
Die elektronische Recheneinheit 95 kann konfiguriert sein, zur Rekonstruktion der verlustbehafteten Darstellung des Amplituden- oder Leistungsspektrums eine Extrapolation zwischen einer Signalform 62, die einem durch die komprimierten Daten definierten Trägertyp zugeordnet ist und einen durch die komprimierten Daten definierten Pegel (und optional eine durch die komprimierten Daten definierte Breite) aufweist, und umgebenden Frequenzbereichen auszufuhren. The electronic computing unit 95 can be configured to reconstruct the lossy representation of the amplitude or power spectrum, an extrapolation between a waveform 62 associated with a carrier type defined by the compressed data and having a level (and optionally a width defined by the compressed data) defined by the compressed data, and surrounding frequency ranges.
Figur 16 veranschaulicht eine derartige Verarbeitung durch die elektronische Recheneinheit 95. Zur Veranschaulichung wird angenommen, dass in den komprimierten Daten ein Indikator für die Signalform 61 der Datenbank 60 mit einem zugehörigen Pegel im Frequenzbereich f2 bis T enthalten war. Für die benachbarten Frequenzbereiche von fi bis fz und ab T waren Indikatoren in den komprimierten Daten enthalten, die nur Grundrauschen anzeigen. FIG. 16 illustrates such processing by the electronic arithmetic unit 95. For the purpose of illustration, it is assumed that an indicator for the signal form 61 of the database 60 with an associated level in the frequency range f2 to T was contained in the compressed data. For the adjacent frequency ranges from fi to fz and from T, indicators were included in the compressed data that only show noise floor.
Zur (verlustbehafteten) Rekonstruktion des ursprünglichen Amplitudenspektrums kann die elektronische Recheneinheit 95 im Frequenzbereich f2 bis T aus dem Indikator für die Signalform 61 und dem zugehörigen Pegel den Träger 101 rekonstruieren. An den ansteigenden und abfallenden Flanken kann eine Extrapolation 102, 103 hin zum benachbarten Konstantwert vorgenommen werden, der ein (schwaches) Grundrauschen im ursprünglichen Amplitudenspektrum repräsentiert. For the (lossy) reconstruction of the original amplitude spectrum, the electronic arithmetic unit 95 can reconstruct the carrier 101 in the frequency range f2 to T from the indicator for the signal form 61 and the associated level. At the rising and falling edges, an extrapolation 102, 103 towards the adjacent constant value can be undertaken, which represents a (weak) background noise in the original amplitude spectrum.
Die elektronische Recheneinheit 95 kann die rekonstruierte Information über eine Benutzerschnittstelle 97 ausgeben und/oder weiterverarbeiten. The electronic processing unit 95 can output and/or further process the reconstructed information via a user interface 97 .
Der erfmdungsgemäße Spektrumanalysator und das erfmdungsgemäße Verfahren ermöglichen es aufgrund der Kompression der Daten vor Ausleiten aus dem Spektrumanalysator, Amplitudeninformation (optional jedenfalls für bestimmte Frequenzbereiche auch Phaseninformation) mit höherer Echtzeitbandbreite auszugeben. The spectrum analyzer according to the invention and the method according to the invention make it possible, due to the compression of the data before it is discharged from the spectrum analyzer, to output amplitude information (optionally at least also phase information for certain frequency ranges) with a higher real-time bandwidth.
Der erfmdungsgemäße Spektrumanalysator und das erfmdungsgemäße Verfahren können eingesetzt werden, um Daten zur weiteren Verarbeitung und/oder Speicherung an einen Computer oder Server auszugeben, ohne darauf beschränkt zu sein. The spectrum analyzer and the method according to the invention can be used to output data to a computer or server for further processing and/or storage, without being limited thereto.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Spektrumanalysator, insbesondere Echtzeit-Spektrumanalysator, aufweisend: einen Signaleingang oder Empfänger (11) zum Empfangen eines Signals, einen A/D-Wandler (12), der eingerichtet ist, um das empfangene Signal abzutasten und einen Datenstrom von IQ-Daten zu erzeugen, eine digitale Verarbeitungsschaltung (13) zum Erzeugen komprimierter Daten aus dem Datenstrom von IQ-Daten und eine Datenschnittstelle (19) zum Ausleiten der komprimierten Daten aus dem Spektrumanalysator (10). 1. Spectrum analyzer, in particular real-time spectrum analyzer, comprising: a signal input or receiver (11) for receiving a signal, an A/D converter (12) which is set up to sample the received signal and a data stream of IQ data generate, a digital processing circuit (13) for generating compressed data from the data stream of IQ data and a data interface (19) for extracting the compressed data from the spectrum analyzer (10).
2. Spektrumanalysator nach Anspruch 1, wobei die digitale Verarbeitungsschaltung (13) eingerichtet ist für eine wenigstens abschnittsweise Glättung der IQ-Daten oder daraus abgeleiteter Spektraldaten, insbesondere eines Amplituden- oder Leistungsspektrums, um wenigstens einen Teil der komprimierten Daten zu erzeugen, wobei optional die wenigstens abschnittsweise Glättung einen Schwellenwertvergleich aufweist. 2. Spectrum analyzer according to claim 1, wherein the digital processing circuit (13) is set up for at least partial smoothing of the IQ data or spectral data derived therefrom, in particular an amplitude or power spectrum, in order to generate at least part of the compressed data, with optionally the at least partial smoothing has a threshold value comparison.
3. Spektrumanalysator nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die digitale Verarbeitungsschaltung (13) eingerichtet ist zum Ermitteln eines Amplituden- oder Leistungsspektrums (30) der IQ-Daten und zum Erzeugen wenigstens eines Teils der komprimierten Daten aus dem Amplituden- oder Leistungsspektrum (30). 3. Spectrum analyzer according to claim 1 or claim 2, wherein the digital processing circuit (13) is set up for determining an amplitude or power spectrum (30) of the IQ data and for generating at least part of the compressed data from the amplitude or power spectrum (30 ).
4. Spektrumanalysator nach Anspruch 3, wobei die digitale Verarbeitungsschaltung (13) eingerichtet ist zur Datenreduktion eines Rauschens des Amplituden- oder Leistungsspektrums (30), um die komprimierten Daten zu erzeugen, wobei die Datenreduktion des Rauschens ein wenigstens abschnittsweises Glätten des Rauschens des Amplituden- oder Leistungsspektrums aufweist. 4. Spectrum analyzer according to claim 3, wherein the digital processing circuit (13) is set up for data reduction of a noise of the amplitude or power spectrum (30) in order to generate the compressed data, the data reduction of the noise at least partially smoothing the noise of the amplitude or range of services.
5. Spektrumanalysator nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die digitale Verarbeitungsschaltung eingerichtet ist zur Datenreduktion wenigstens eines Peaks (31, 32) des Amplituden- oder Leistungsspektrums, um die komprimierten Daten zu erzeugen, wobei optional die Datenreduktion des wenigstens einen Peaks (31, 32) eine Glättung aufweist. 5. Spectrum analyzer according to claim 3 or claim 4, wherein the digital processing circuit is set up for data reduction of at least one peak (31, 32) of the amplitude or power spectrum in order to generate the compressed data, optionally the data reduction of the at least one peak (31, 32) has smoothing.
6. Spektrumanalysator nach Anspruch 5, wobei die Datenreduktion des wenigstens einen Peaks (31, 32) eine Approximation des Peaks durch einen vordefinierten Trägertypen (61, 62) aufweist, wobei ein Identifikator für den Trägertyp in den komprimierten Daten ausgeleitet werden, wobei die digitale Verarbeitungsschaltung (13) optional eingerichtet ist zum Bestimmen mehrerer Parameter einer Parametrisierung des vordefinierten Trägertyps und zum Ausleiten der mehreren Parameter als Teil der komprimierten Daten, wobei optional der vordefinierte Trägertyp eine Spektralmaske wenigstens eines Kommunikationsstandards, insbesondere eine Funkstandards, aufweist. 6. Spectrum analyzer according to claim 5, wherein the data reduction of the at least one peak (31, 32) comprises an approximation of the peak by a predefined carrier type (61, 62), an identifier for the carrier type being derived in the compressed data, the digital Processing circuit (13) is optionally set up to determine multiple parameters of a parameterization of the predefined carrier type and to derive the multiple parameters as part of the compressed data, the predefined carrier type optionally having a spectral mask of at least one communication standard, in particular a radio standard.
7. Spektrumanalysator nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Spektrumanalysator (10) eingerichtet ist, sowohl aus den IQ-Daten erzeugte komprimierte Daten als auch aus dem Amplituden- oder Leistungsspektrum erzeugte komprimierte Daten über die Datenschnittstelle (19) auszuleiten, wobei optional die ausgeleiteten IQ-Daten einem ersten Frequenzbereich und die aus dem Amplituden- oder Leistungsspektrum erzeugten komprimierten Daten einem zweiten Frequenzbereich zugeordnet sind, der vom ersten Frequenzbereich verschieden ist. 7. Spectrum analyzer according to one of claims 3 to 6, wherein the spectrum analyzer (10) is set up to derive both compressed data generated from the IQ data and compressed data generated from the amplitude or power spectrum via the data interface (19), with optional the extracted IQ data are assigned to a first frequency range and the compressed data generated from the amplitude or power spectrum are assigned to a second frequency range, which is different from the first frequency range.
8. Spektrumanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die digitale Verarbeitungsschaltung (13) eingerichtet ist, um zum Erzeugen der komprimierten Daten für jeden von mehreren Frequenzbereichen jeweils einen Pegel eines Trägertyps im Frequenzbereich zu ermitteln und über die Datenschnittstelle (19) als Teil der komprimierten Daten auszuleiten. 8. Spectrum analyzer according to one of the preceding claims, wherein the digital processing circuit (13) is set up to generate the compressed data for each of a plurality of frequency ranges in each case to determine a level of a carrier type in the frequency range and via the data interface (19) as part of the compressed derive data.
9. Spektrumanalysator nach Anspruch 8, ferner mit einem mit der digitalen Verarbeitungsschaltung (13) gekoppelten Speicher (18) zum Speichern mehrerer vordefmierten Trägertypen und/oder mehrerer vordefmierter Frequenzbereiche, wobei optional die mehreren vordefmierten Trägertypen Spektralmasken wenigstens eines Kommunikationsstandards, insbesondere eines Funkstandards, aufweisen, und/oder wobei optional die mehreren vordefmierten Frequenzbereiche Kanäle wenigstens einen Kommunikationsstandards, insbesondere eines Funkstandards, aufweisen. 9. Spectrum analyzer according to claim 8, further having a memory (18) coupled to the digital processing circuit (13) for storing a plurality of predefined carrier types and/or a plurality of predefined frequency ranges, wherein optionally the multiple predefined carrier types have spectral masks of at least one communication standard, in particular a radio standard , and/or optionally wherein the plurality of predefined frequency ranges channels have at least one communication standard, in particular a radio standard.
10. Spektrumanalysator nach Anspruch 8, wobei die digitale Verarbeitungsschaltung (13) eingerichtet ist zum Abrufen von Information über mehrere Trägertypen und/oder mehrere Frequenzbereiche über die Datenschnittstelle oder eine von der Datenschnittstelle separate Schnittstelle des Spektrumanalysators, wobei optional die mehreren vordefmierten Trägertypen Spektralmasken wenigstens eines Kommunikationsstandards, insbesondere eines Funkstandards, aufweisen, und/oder wobei optional die mehreren vordefmierten Frequenzbereiche Kanäle wenigstens einen Kommunikationsstandards, insbesondere eines Funkstandards, aufweisen. 10. Spectrum analyzer according to claim 8, wherein the digital processing circuit (13) is set up to retrieve information about a plurality of carrier types and/or a plurality of frequency ranges via the data interface or an interface of the spectrum analyzer that is separate from the data interface, with the plurality of predefined carrier types optionally containing at least one spectral mask Having communication standards, in particular a radio standard, and/or wherein optionally the plurality of predefined frequency ranges channels have at least one communication standard, in particular a radio standard.
11. Spektrumanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die digitale Verarbeitungsschaltung (13) eingerichtet ist, um für mehrere Zeiten jeweils komprimierte Daten zu erzeugen und auszuleiten, wobei optional die digitale Verarbeitungsschaltung (13) eingerichtet ist, um für wenigstens eine der Zeiten für jeden von mehreren Frequenzbereichen jeweils einen Trägertyp, eine Position des Frequenzbereichs und einen Pegel des Trägertyps im Frequenzbereich zu ermitteln und über die Datenschnittstelle als Teil der komprimierten Daten auszuleiten, wobei ferner optional die digitale Verarbeitungsschaltung (13) eingerichtet ist, eine Anzahl zeitlicher Wiederholungen eines Signals zu ermitteln und als Teil der komprimierten Daten auszugeben. A spectrum analyzer as claimed in any preceding claim, wherein the digital processing circuit (13) is arranged to generate and output compressed data for a plurality of times respectively, optionally wherein the digital processing circuit (13) is arranged to for at least one of the times for each to determine a carrier type, a position of the frequency range and a level of the carrier type in the frequency range from a plurality of frequency ranges and to output them via the data interface as part of the compressed data, with the digital processing circuit (13) also optionally being set up to record a number of time repetitions of a signal determine and output as part of the compressed data.
12. Spektrumanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Datenschnittstelle (19) wenigstens eine der folgenden Schnittstellen aufweist: eine USB-Schnittstelle, eine Ethernet- 18 12. Spectrum analyzer according to one of the preceding claims, wherein the data interface (19) has at least one of the following interfaces: a USB interface, an Ethernet 18
Schnitstelle, eine Drahtlosschnitstelle, insbesondere eine WLAN-Schnitstelle oder Mobilfunkschnitstelle. Interface, a wireless interface, in particular a WLAN interface or mobile radio interface.
13. Spektrumanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die digitale Verarbeitungsschaltung (13) wenigstens ein feldprogrammierbares Gate-Array, FPGA, aufweist. 13. Spectrum analyzer according to one of the preceding claims, wherein the digital processing circuit (13) comprises at least one field programmable gate array, FPGA.
14. System, aufweisend den Spektrumanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine mit der Datenschnitstelle (19) gekoppelte oder koppelbare elektronische Recheneinheit zum Verarbeiten und/oder Speichern der komprimierten Daten, wobei optional die die elektronische Recheneinheit konfiguriert ist, um aus den komprimierten Daten eine verlustbehaftete Spektraldarstellung der IQ-Daten und/oder eines aus den IQ-Daten ermitelten Amplituden- oder Leistungsspektrums zu rekonstruieren, wobei optional das Rekonstruieren einen Zugriff auf eine Datenbank von vordefmierten Trägertypen (61, 62) und eine Extrapolation (102, 103) zwischen wenigstens einem der vordefmierten Trägertypen (61, 62) und einem konstanten Signal in benachbarten Frequenzbereichen aufweist. 14. System, comprising the spectrum analyzer according to any one of the preceding claims and with the data interface (19) coupled or coupled electronic processing unit for processing and / or storing the compressed data, wherein the electronic processing unit is optionally configured to convert the compressed data into a to reconstruct a lossy spectral representation of the IQ data and/or an amplitude or power spectrum determined from the IQ data, with the reconstructing optionally including access to a database of predefined carrier types (61, 62) and an extrapolation (102, 103) between at least one of the predefined carrier types (61, 62) and a constant signal in adjacent frequency ranges.
15. Verfahren zum Ausleiten von Daten aus einem Spektrumanalysator (10), insbesondere zum kontinuierlichen Ausleiten von Daten aus einem Echtzeit-Spektrumanalysator, aufweisend die Schrite: 15. A method for deriving data from a spectrum analyzer (10), in particular for continuously deriving data from a real-time spectrum analyzer, comprising the steps:
A/D-Wandeln erfasster Signale, um einen Datenstrom von IQ-Daten zu erzeugen, Erzeugen komprimierter Daten aus dem Datenstrom von IQ-Daten und A/D converting acquired signals to generate a data stream of IQ data, generating compressed data from the data stream of IQ data and
Ausleiten der komprimierten Daten aus dem Spektrumanalysator (10) über eine Datenschnitstelle (19) des Spektrumanalysators (10). Extracting the compressed data from the spectrum analyzer (10) via a data interface (19) of the spectrum analyzer (10).
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