ES2929894T3 - Sistemas, métodos y dispositivos para la detección automática de señal con extracción de características temporales dentro de un espectro - Google Patents

Abstract

Se describen sistemas, métodos y aparatos para la detección automática de señales en un entorno de RF. Un aparato comprende al menos un receptor y al menos un procesador acoplado con al menos una memoria. El aparato está en el borde de una red de comunicación. El aparato barre el entorno de RF en un período predeterminado y extrae al menos una característica de tiempo-frecuencia. El aparato crea un mapa de conocimiento que comprende al menos una característica de tiempo-frecuencia. Los datos espectrales en tiempo real se restriegan contra el mapa de conocimiento. al menos una señal en el entorno de RF se detecta en la limpieza. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas, métodos y dispositivos para la detección automática de señal con extracción de características temporales dentro de un espectro

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

Esta solicitud se relaciona y reivindica prioridad de las siguientes solicitudes. Esta solicitud reivindica prioridad de la solicitud de EE.UU. número 15/412,982 presentada el 23 de enero de 2017, la solicitud de EE.UU. número 15/478,916 presentada el 4 de abril de 2017, la solicitud de EE.UU. número 15/681,521 presentada el 21 de agosto de 2017, la solicitud de EE.UU. número 15/681,540 presentada el 21 de agosto de 2017, y la solicitud de EE.UU. número 15/681,558 presentada el 21 de agosto de 2017.

La solicitud de EE.UU. número 15/681,521 presentada el 21 de agosto de 2017, es una continuación en parte de la solicitud de EE.UU. No. 15/478,916 presentada el 4 de abril de 2017 y una continuación en parte de solicitud de EE.UU. número 15/412,982 presentada 23 de enero de 2017. La solicitud de EE.UU. número 15/681,540 presentada el 21 de agosto de 2017 es una continuación en parte de la solicitud de EE.UU. No. 15/496,660 presentada el 25 de abril de 2017 y una continuación en parte de la solicitud de EE.UU. número 15/478,916 presentada el 4 de abril de 2017. La solicitud de EE.UU. número 15/681,558 presentada el 21 de agosto 2017 es una continuación en parte de la solicitud de EE.UU. No. 15/478,916 presentada el 4 abril de 2017 y una continuación en parte de la solicitud de EE.UU. número 15/412,982 presentada el 23 de enero de 2017. La solicitud de EE.UU. número 15/496,660 es una continuación en parte de la solicitud de EE.UU. número 15/412,982 presentada el 23 de enero 2017, y una continuación en parte de la solicitud de EE.UU. número 14/983,678 presentada el 30 de diciembre de 2015. La solicitud de EE.UU. número 14/983,678 es una continuación de la solicitud de EE.UU. número 14/504,802 presentada el 2 de octubre de 2014, que es una continuación de la solicitud de EE.UU. No. 14/329,835 presentada el 11 de julio de 2014, que es una continuación de la solicitud de EE.UU. número 14/087,441 presentada el 22 de noviembre de 2013. La solicitud de EE.UU. número 14/087,441 es una continuación en parte de la solicitud de EE.UU. número 14/082,873, presentada el 18 de noviembre de 2013, que es una continuación de la solicitud de EE.UU. número 13/912,683, presentada el 7 de junio de 2013, que reivindica el beneficio de la solicitud de EE.UU. número 61/789,758, presentada el 15 de marzo de 2013. La solicitud de EE.UU. número 14/087,441 es también una continuación en parte de la solicitud de EE.UU. número 14/082,916 presentada 18 de noviembre de 2013, que es una continuación de la solicitud de EE.UU. número 13/912,893 presentada el 7 de junio de 2013, que reivindica el beneficio de la solicitud de EE.UU. número 61/789,758, presentada el 15 de marzo de 2013. La solicitud de EE.UU. número 14/087,441 es también una continuación en parte de la solicitud de EE.UU. número 14/082,930 presentada el 18 de noviembre de 2013, que es una continuación de la solicitud de EE.UU. número 13/913,013 presentada el 7 de junio de 2013, que reivindica el beneficio de la solicitud de EE.UU. número 61/789,758, presentada el 15 de marzo de 2013. La solicitud de EE.UU. número 15/478,916 es continuación en parte de la solicitud de EE.UU. número 14/934,808 presentada el 6 de noviembre de 2015, que es una continuación de la solicitud de EE.UU. No. 14/504,836 presentada el 2 de octubre de 2014, que es una continuación de la solicitud de EE.UU. número 14/331,706 presentada el 15 de julio 2014, que es una continuación en parte de la solicitud de EE.UU. número 14/086,875 presentada el 21 de noviembre de 2013. La solicitud de EE.UU. número 14/086,875 es una continuación en parte de la solicitud de EE.UU. número 14/082,873 presentada el 18 de noviembre de 2013, que es una continuación de la solicitud de EE.UU. número 13/912,683 presentada el 7 de junio de 2013, que reivindica el beneficio de la solicitud Provisional de EE.UU. 61/789,758 presentada el 15 marzo de 2013. La solicitud de EE.UU. número 14/086,875 es también una continuación en parte de la solicitud de EE.UU. 14/082,916 presentada el 18 de noviembre de 2013, que es una continuación de la solicitud de EE.UU. número 13/912,893 presentada el 7 de junio de 2013, que reivindica el beneficio de la solicitud Provisional de EE.UU. 61/789,758 presentada el 15 de marzo de 2013. La solicitud de EE.UU. número 14/086,875 es también una continuación en parte de la solicitud de EE.UU. número 14/082,930 presentada el 18 de noviembre de 2013, que es una continuación de la solicitud de EE.UU. número 13/913,013 presentada el 7 de junio de 2013, que reivindica el beneficio de la solicitud Provisional de EE.UU. 61/789,758 presentada el 15 de marzo de 2013.

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere al análisis y la gestión del espectro para señales de radiofrecuencia (RF), y más concretamente a la identificación automática de señales en un espectro de comunicaciones inalámbricas en función de la extracción de características temporales.

2. Descripción del estado de la técnica

En general, se conoce en la técnica anterior proporcionar gestión del espectro de comunicaciones inalámbricas para detectar dispositivos para gestionar el espacio. La gestión del espectro incluye el proceso de regular el uso de frecuencias de radio para promover el uso eficiente y obtener un beneficio social neto. Un problema al que se enfrenta la gestión eficaz del espectro son los diversos números de dispositivos que emiten señales inalámbricas de propagación a diferentes frecuencias y a través de diferentes estándares tecnológicos. Junto con las diferentes regulaciones relacionadas con el uso del espectro en todo el mundo, la gestión eficaz del espectro se vuelve difícil de obtener y, en el mejor de los casos, solo puede alcanzarse durante un largo período de tiempo.

Otro problema al que se enfrenta la gestión eficaz del espectro es la creciente necesidad de espectro a pesar de la cantidad finita de espectro disponible. Las tecnologías inalámbricas han crecido exponencialmente en los últimos años. En consecuencia, el espectro disponible se ha convertido en un recurso valioso que debe utilizarse de manera eficiente. Por lo tanto, se necesitan sistemas y métodos para gestionar y optimizar de manera efectiva el espectro disponible que se está usando.

La mayoría de los dispositivos de gestión del espectro pueden clasificarse en dos tipos principales. El primer tipo es un analizador espectral donde se ajusta específicamente un dispositivo para ejecutar un receptor de tipo "escáner" que está diseñado para proporcionar información espectral para una ventana estrecha de frecuencias relacionadas con un tipo específico y limitado de estándar de comunicaciones, tal como el estándar de comunicación celular. Surgen problemas con estos dispositivos de diseño exclusivo a medida que cambian los estándares celulares y/o los cambios en el uso del espectro afectan al espacio del espectro de estas tecnologías. Los cambios en el software y el hardware de estos dispositivos de diseño exclusivo se vuelven demasiado complicados, necesitando así la necesidad comprar un dispositivo nuevo y totalmente diferente. Desafortunadamente, este tipo de dispositivo es solo para un uso específico y no puede usarse para aliviar todas las necesidades de la comunidad de gestión del espectro.

El segundo tipo de dispositivo de gestión del espectro emplea una metodología que requiere procesos voluminosos, extremadamente difíciles de usar y equipos caros. Para alcanzar una vista de gestión de amplio espectro y completar todas las tareas necesarias, el dispositivo termina convirtiéndose en un conglomerado de dispositivos de software y hardware que es tanto difícil de usar como de trasladar de una ubicación a otra.

Si bien puede haber varios problemas adicionales asociados con los dispositivos de gestión del espectro actuales, existen al menos cuatro problemas principales en general: 1) la mayoría de los dispositivos están construidos para manejar inherentemente solo tecnologías de espectro específicas, tal como el espectro celular de 900 MHz, si bien no pueden mitigar otras tecnologías que pueden estar interfiriendo o compitiendo con ese espectro, 2) los otros dispositivos de gestión del espectro consisten en grandes analizadores de espectro, sistemas de bases de datos y software de gestión del espectro que es caro, demasiado voluminoso y demasiado difícil de gestionar para las necesidades básicas de un usuario, 3) otros dispositivos de gestión del espectro en la técnica anterior requieren conectividad externa a bases de datos remotas para realizar análisis y proporcionar resultados o informes con análisis para ayudar en la gestión del espectro y/o los dispositivos, y 4) otros dispositivos de la técnica anterior no funcionan para proporcionar datos y análisis en tiempo real o casi en tiempo real para permitir una gestión eficiente del espacio y/o dispositivos y señales en el mismo.

En el complejo entorno de RF actual, detectar una señal puede ser difícil, especialmente para aquellas que son menos consistentes, con bajos niveles de potencia u ocultas en señales fácilmente identificables. Estas señales no pueden detectarse por un equipo de radio en la técnica anterior. Algunos dispositivos de la técnica anterior pueden hacer una detección automática de violaciones creando una máscara de canal aproximada en función de una base de datos externa, por ejemplo, la base de datos de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) y comparando el espectro con esa máscara de canal y detectando señales que violan la máscara de canal. Sin embargo, estos dispositivos no pueden detectar señales que no estén en la base de datos externa.

Entre los ejemplos de documentos pertinentes de la técnica anterior se incluyen los siguientes:

La patente de EE.UU. número 832,6313 para “Method and system for dynamic spectrum access using detection periods" de los inventtores McHenry, et al., presentada el 14 de agosto de 2009, describe métodos y sistemas para el Acceso Dinámico al Espectro (DSA) en una red inalámbrica. Un dispositivo habilitado para DSA puede detectar el uso del espectro en una región y, en función del uso del espectro detectado, seleccionar uno o más canales de comunicación para su uso. Los dispositivos también pueden detectar uno o más dispositivos habilitados para DSA con los que pueden formar redes DSA. Una red DSA puede monitorizar el uso del espectro por dispositivos cooperativos y no cooperativos, para seleccionar dinámicamente uno o más canales para usar en la comunicación mientras evita o reduce la interferencia con otros dispositivos. Los resultados de la clasificación pueden usarse para "aprender" clasificaciones para reducir errores futuros.

La Publicación de EE.UU. número 2013/0005240 para “System and Method for Dynamic Coordination of Radio Resources Usage in a Wireless Network Environment" de los inventtores Novak, et al., presentada el 12 de septiembre de 2012, describe una arquitectura, un sistema y un método asociado para la coordinación dinámica del uso de recursos de radio en un entorno de red. En un aspecto, un método de comunicación de retransmisión comprende detectar, por un primer dispositivo móvil inalámbrico, datos de detección asociados con múltiples canales de radio en relación con al menos un elemento de radio en un área de detección del primer dispositivo móvil inalámbrico. Si el primer dispositivo móvil inalámbrico está fuera de alcance de una red celular de área amplia, se establece una ruta de comunicación inalámbrica de corto alcance con un segundo dispositivo móvil inalámbrico que tiene una conexión de comunicación celular de área amplia. Los datos de detección se transmiten por el primer dispositivo móvil inalámbrico al segundo dispositivo móvil inalámbrico para informar a un elemento de red a través de una red celular de área amplia que da servicio al segundo dispositivo móvil inalámbrico. Los datos de detección se procesan por elementos de detección y se envían a un sistema de base de datos de ubicación y ocupación de canales distribuidos (COLD). Los datos de detección se actualizan dinámicamente para proporcionar una vista en tiempo real del uso del canal.

La patente de EE.UU. número 8,515,473 para “Cognitive radio methodology, physical layer policies and machine learning" de los inventtores Mody, et al., presentada el 6 de marzo de 2008, describe un método de comunicación cognitiva para transmisión sin interferencias, en donde la mejora comprende la etapa de realizar un análisis de la escena de radio para encontrar no solo los huecos del espectro o los espacios en Blanco; sino también para usar la clasificación de señales, el aprendizaje automático, la coincidencia de patrones y la información de predicción para aprender más cosas sobre las señales existentes y sus protocolos subyacentes, para encontrar el espacio Gris y, por lo tanto, utilizar de manera más eficiente el espacio de la señal, que consiste en espacio, tiempo, frecuencia (espectro), código y ubicación.

La Publicación de EE.UU. 2013/0217450 para “Radiation Pattern Recognition System and Method for Mobile Communications Device'' de los inventtores Kanj, et al., presentada el 26 de noviembre de 2010, describe un método y un sistema de reconocimiento del patrón de radiación para un dispositivo de equipo de usuario (UE) inalámbrico en donde se compara un conjunto de patrones de radiación de referencia en función del modo de uso del dispositivo UE inalámbrico. En un aspecto, el dispositivo UE inalámbrico incluye una o más antenas adaptadas para la comunicación por radio con una red de telecomunicaciones. Se proporciona una memoria que incluye una base de datos de patrones de radiación de referencia para cada las una o más antenas en uno o más modos de uso asociados con el dispositivo UE inalámbrico. Un procesador se configura para ejecutar un proceso de aplicación de antena para optimizar el rendimiento del dispositivo UE inalámbrico en función al menos en parte, del uso del conjunto coincidente de patrones de radiación de referencia.

La patente de EE.UU. número 8,224,254 para “Operating environment analysis techniques for Wireless communication system" del inventor Simon Haykin, presentada el 13 de octubre de 2005, describe métodos y sistemas para analizar un entorno de funcionamiento de equipos de comunicación inalámbrica en un sistema de comunicación inalámbrica. Se detecta un estímulo en el entorno de funcionamiento en una ubicación del equipo de comunicación inalámbrica y se expande linealmente en secuencias Slepian usando un procedimiento de estimación espectral multicono (multitaper). Se realiza una descomposición de valores singulares en el estímulo expandido linealmente, y un valor singular del estímulo expandido linealmente proporciona una estimación de la interferencia en la ubicación del equipo de comunicación inalámbrica. El modelo de tráfico, que podría construirse a partir de datos históricos, proporciona una base para predecir futuros patrones de tráfico en ese espacio que, a su vez, hace posible predecir la duración durante la cual es probable que esté disponible un hueco en el especto desocupado por el usuario principal incumbente para su uso por el operador de radio cognitivo. En un entorno inalámbrico, se distinguen dos clases de patrones de datos de tráfico, que incluyen patrones deterministas y patrones estocásticos.

La patente de EE.UU. número 5,393,713 para "Broadcast receiver capable of automatic station identification and format-scanning based on an internal database updatable over the airwaves with automatic receiver location determination" por el inventor Pierre R. Schwob, presentada el 25 de septiembre de 1992, describe un sistema de transmisión capaz de actualizar automática o semiautomáticamente su base de datos y usar la base de datos para identificar las estaciones de transmisión recibidas y buscar estaciones según los atributos elegidos por el usuario y los datos actuales. El receptor es capaz de recibir información de la ubicación actual dentro del flujo de datos recibido y también de determinar la ubicación actual del receptor usando un atributo de la estación recibida. La invención proporciona un sistema de actualización de datos automático o casi automático en función de tecnología de subportadora u otras técnicas de transmisión de datos en el aire.

La patente de EE.UU. número 6,741,595 para “Device for enabling trap and trace of internet protocol communications” de los inventtores Maher, III, et al., presentada el 11 de junio de 2002, describe un sistema de procesamiento de red para su uso en una red y que puede funcionar para interceptar comunicaciones que fluyen a través de la red, la red que transmite una pluralidad de paquetes de datos, que forman una pluralidad de flujos, el sistema de procesamiento de red que comprende: una máquina de estado de aprendizaje que puede funcionar para identificar características de uno o más de los flujos y para comparar las características con una base de datos de firmas conocidas, uno o más de las firmas conocidas que representan un criterio de búsqueda, en donde cuando una o más características de uno o más de los flujos coincide con los criterios de búsqueda, la máquina de estado de aprendizaje intercepta el flujo y replica el flujo, redirigiendo la replicación a una dirección separada.

La patente de EE.UU. número 7,676,192 para "Radio scanner programmed from frequency database and method" del inventor Wayne K. Wilson, presentada el 7 de enero de 2011, describe una radio y un método de escaneo que usa un receptor, una memoria de canales y una pantalla junto con una base de datos de descriptores vinculados a frecuencias. La base de datos de descriptores vinculados a frecuencias se consulta usando una referencia geográfica para producir una lista de canales de radio locales que incluye una lista de frecuencias con descriptores vinculados. La lista de canales de radio se transfiere a la memoria de canales del escáner, y el receptor se sintoniza secuencialmente a las frecuencias listadas recuperadas de la lista de canales de radio mientras se muestran simultáneamente los descriptores vinculados correspondientes.

La Publicación de EE.UU. 2012/0148069 para "Coexistence of while space devices and Wireless narrowband devices" de los inventtores Chandra, et al., presentada el 8 de diciembre de 2010, describe una arquitectura que permite que los dispositivos inalámbricos de banda estrecha (por ejemplo, micrófonos inalámbricos) y los dispositivos de espacio en blanco coexistan de manera eficiente en los mismos canales de telecomunicaciones, sin interferir con la usabilidad del dispositivo inalámbrico de banda estrecha. La arquitectura proporciona detección de interferencias, generación y detección de señales estroboscópicas y aumento y supresión de potencia (coexistencia sin interferencias con eficiencia de espectro). La arquitectura proporciona la capacidad del dispositivo de espacio en blanco para aprender sobre la presencia del micrófono. Esto puede alcanzarse usando una base de datos de geolocalización, reactivamente a través de un dispositivo estroboscópico y/o proactivamente a través del dispositivo estroboscópico. El dispositivo estroboscópico puede colocarse cerca del receptor del micrófono y señala la presencia de un micrófono a los dispositivos de espacio en blanco bajo demanda. El dispositivo estroboscópico tiene en cuenta las características del micrófono, así como la intensidad de la señal relativa del transmisor del micrófono en comparación con el dispositivo de espacio en blanco, para permitir el uso máximo del espectro de espacio en blanco disponible.

La patente de EE.UU. número 8,326,240 para "System for specific emitter identification" de los inventtores Kadambe, et al., presentada el 27 de septiembre de 2010, describe un aparato para identificar un emisor específico en presencia de ruido y/o interferencia que incluye (a) un sensor configurado para detectar señales de radiofrecuencia y datos de ruido, (b) una unidad de estimación de referencia configurada para estimar una señal de referencia relacionada con la señal transmitida por un emisor, (c) una unidad de estimación de características configurada para generar una o más estimaciones de una o más características a partir de la señal de referencia y la señal transmitida por ese emisor en particular, y (d) un identificador del emisor configurado para identificar la señal transmitida por ese emisor en particular como perteneciente a un dispositivo específico (por ejemplo, dispositivos que usan modelos de mezcla gaussiana y el motor de decisión bayesiano). El aparato también puede incluir una unidad de mejora de la relación señal recibida a interferencia más ruido (SINR) configurada para mejorar la SINR de los datos antes de que la unidad de estimación de referencia estime la señal de referencia.

La patente de EE.UU. número 7,835,319 para “System and method for identifying Wireless devices using pulse fingerprinting and sequence analysis" por el inventor Sugar, presentada el 9 de mayo de 2007, describe métodos para identificar dispositivos que son fuentes de señales inalámbricas a partir de energía de radiofrecuencia (RF) recibida y, en particular, fuentes emisoras de espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS). Los datos métricos de pulso se generan a partir de la energía de RF recibida y representan las características asociadas a la misma. Los pulsos se dividen en grupos en función de sus datos métricos de pulso, de manera que un grupo comprende pulsos que tienen similitudes para al menos un elemento de datos métricos de pulso. Las fuentes de señales inalámbricas se identifican en función del proceso de división. El proceso de división implica subdividir iterativamente cada grupo en subgrupos hasta que todos los subgrupos resultantes contengan pulsos que se determine que provienen de una única fuente. En cada iteración, la subdivisión se realiza en función de diferentes datos de métricas de pulso que en una iteración anterior. En última instancia, se generan datos de salida (por ejemplo, un nombre de dispositivo para visualizar) que identifica una fuente de señales inalámbricas para cualquier subgrupo que se determine que contiene pulsos de una única fuente.

La patente de EE.UU. número 8,131,239 para “Method and apparatus for remote detection of radiofrequency devices” de los inventtores Walker, et al., presentada el 21 de agosto de 2007, describe métodos y aparatos para detectar la presencia de dispositivos de comunicaciones electrónicas, tal como teléfonos celulares, que incluye un estímulo de RF complejo que se transmite a un área objetivo y las señales de reflexión no lineales recibidas del área objetivo se procesan para obtener una medida de la respuesta. La medida de la respuesta se compara con un perfil de respuesta de filtro predeterminado para detectar la presencia de un dispositivo de radio que tiene una característica de respuesta de filtro correspondiente. En algunas realizaciones, el perfil de respuesta de filtro predeterminado comprende un perfil de borde de banda predeterminado, para que comparar la medida de la respuesta con un perfil de respuesta de filtro predeterminado comprenda comparar la medición de respuesta con el perfil de borde de banda predeterminado para detectar la presencia de un dispositivo de radio que tenga una característica de borde de banda correspondiente. La invención pretende ser útil en la detección de dispositivos electrónicos ocultos.

La patente de EE.UU. número 8,369,305 para “Correlating multiple detections of Wireless devices without a unique identifier" de los inventtores Diener, et al., presentada el 30 de junio de 2008, describe en una pluralidad de primeros dispositivos, se reciben las transmisiones inalámbricas en diferentes ubicaciones en una región donde múltiples dispositivos objetivo pueden estar emitiendo, y posteriormente se generan datos de identificadores. Los datos de identificadores similares asociados con las emisiones recibidas en múltiples primeros dispositivos se agrupan en un registro de grupos que representa potencialmente el mismo dispositivo objetivo detectado por múltiples primeros dispositivos. Se almacenan datos que representan una pluralidad de registros de grupos a partir de datos de identificadores asociados con emisiones recibidas hechas a lo largo del tiempo por múltiples primeros dispositivos. Los registros de grupos se analizan a lo largo del tiempo para correlacionar las detecciones de dispositivos objetivo en múltiples primeros dispositivos. Se pretende disminuir las interrupciones causadas por dispositivos que usan la misma frecuencia y proteger los datos.

La patente de EE.UU. número 8,155,649 para “Method and system for classifying communication signals in a dynamic spectrum access system" de los inventtores McHenry, et al., presentada el 14 de agosto de 2009, describe métodos y sistemas para el acceso dinámico al espectro (DSA) en una red inalámbrica en donde un dispositivo habilitado para DSA puede detectar el uso del espectro en una región y, en función del uso del espectro detectado, seleccionar uno o más canales de comunicación para su uso. Los dispositivos también pueden detectar uno o más dispositivos habilitados para DSA con los que pueden formar redes DSA. Una red DSA puede monitorizar el uso del espectro por dispositivos cooperativos y no cooperativos, para seleccionar dinámicamente uno o más canales para su uso en la comunicación mientras evita o reduce la interferencia con otros dispositivos. Una red DSA puede incluir detectores tales como un detector de banda estrecha, un detector de banda ancha, un detector de TV, un detector de radar, un detector de micrófono inalámbrico o cualquier combinación de los mismos.

La patente de EE.UU. número RE43066 para “System and method for reuse of communications spectrum for fixed and mobile applications with efficient method to mitigate interference" por el inventor Mark Allen McHenry, presentada el 2 de diciembre de 2008, describe una red de sistema de comunicaciones que permite el uso secundario de espectro sobre una base de no interferencia. El sistema usa un método de modulación para medir las señales de fondo que elimina la interferencia autogenerada y también identifica la señal secundaria para todos los usuarios principales a través de la modulación de amplitud de encendido/apagado, permitiendo una fácil resolución de reivindicaciones de interferencia. El sistema usa formas de onda de sonda de ganancia de alto procesamiento que permiten realizar medidas de propagación con una interferencia mínima para los usuarios principales. El sistema mide las señales de fondo e identifica los tipos de receptores cercanos y modifica las asignaciones de frecuencia locales para minimizar la interferencia causada por un sistema secundario debido a la interferencia de mezcla no lineal y la interferencia causada por señales transmitidas fuera de banda (ruido de fase, armónicos, y espurios). El sistema infiere una elevación y la movilidad de un nodo secundario (por lo tanto, su probabilidad de causar interferencia) por el análisis de la amplitud de las señales de fondo. Los nodos elevados o móviles se les da asignaciones de frecuencia más conservadoras que los nodos estacionarios.

La patente de EE.UU. número 7,424,268 para “System and Method for Management of a Shared Frequency Band" de los inventtores Diener, et al., presentada el 22 de abril de 2003, describe un sistema, método, software y funciones relacionadas para gestionar la actividad en una banda de radiofrecuencia sin licencia que está compartida, tanto en frecuencia como en tiempo, por señales de múltiples tipos. Se detecta la energía del pulso de la señal en la banda y se usa para clasificar las señales según el tipo de señal. Usando el conocimiento de los tipos de señales que se producen en la banda de frecuencia y otras estadísticas relacionadas con la actividad del espectro (denominada inteligencia de espectro), pueden tomarse acciones en un dispositivo o red de dispositivos para evitar interferir con otras señales y, en general, para optimizar el uso de la banda de frecuencia con las otras señales. La inteligencia de espectro puede usarse para sugerir acciones a un usuario de dispositivo o gestor de red, o para invocar automáticamente acciones en un dispositivo o red de dispositivos para mantener el rendimiento deseado.

La patente de EE.UU. número 8,249,631 para “Transmission power allocation/control method, communication device an program" por el inventor Ryo Sawai, presentada el 21 de julio de 2010, enseña un método para asignar potencia de transmisión a un segundo servicio de comunicación haciendo un uso secundario de un espectro asignado a un primer servicio de comunicación, en un nodo que es capaz de comunicarse con un nodo de uso secundario. El método determina una potencia de interferencia aceptable para dos o más segundos servicios de comunicación cuando funcionan los dos o más segundos servicios de comunicación y asigna las potencias de transmisión a los dos o más segundos servicios de comunicación.

La patente de EE.UU. número 8,094,610 para “Dynamic cellular congnitive system" de los inventtores Wang, et al., presentada el 25 de febrero de 2009, describe permitir comunicaciones de alta calidad entre un conjunto diverso de nodos de radio cognitivos mientras que minimiza la interferencia con usuarios primarios y otros secundarios empleando acceso de espectro dinámico en un sistema cognitivo celular dinámico. Diversos tipos de dispositivos interoperan, cooperan y se comunican con una alta eficiencia de espectro y no requieren infraestructura para formar la red. El sistema cognitivo celular dinámico puede expandirse a una distribución geográfica más amplia a través de la vinculación a la infraestructura existente.

La patente de EE.UU. número 8,565,811 para “Software-defined radio using multi-core processor" de los inventtores Tan, et al., describe una placa de control de radio que pasa una pluralidad de muestras digitales entre una memoria de un dispositivo informático y un transceptor de radiofrecuencia (RF) acoplado a un bus de sistema del dispositivo informático. El procesamiento de las muestras digitales se lleva a cabo por uno o más núcleos de un procesador multinúcleo para implementar una radio definida por software.

La patente de EE.UU. número 8,064,840 para “Method and system for determining spectrum availability within a network" de los inventtores McHenry, et al., presentada el 18 de junio de 2009, describe una invención que determina los huecos del espectro para una red de comunicación acumulando la información obtenida de las señales recibidas anteriormente para determinar la presencia de un hueco de espectro más grande que permite un período de escucha reducido, una mayor potencia de transmisión y una probabilidad reducida de interferencia con otras redes y transmisores.

La Publicación de EE.UU. número 2009/0143019 para “Method and apparatus for distributed spectrum sensing for wireless communication" por el inventor Stephen J. Shellhammer, presentada el 4 de enero de 2008, describe métodos y aparatos para determinar si una señal con licencia que tiene o supera una intensidad de campo predeterminada está presente en un espectro inalámbrico. La señal de interés puede ser una señal de televisión o una señal de micrófono inalámbrico que use espectro de televisión con licencia.

La Publicación de EE.UU. número 2013/0090071 para “System and methods for communication in a white space" de los inventtores Abraham, et al., presentada el 3 de abril de 2012, describe sistemas, métodos y dispositivos para comunicarse en un espacio en blanco. En algunos aspectos, la comunicación inalámbrica transmitida en el espacio en blanco autoriza una transmisión inicial por un dispositivo. La comunicación inalámbrica puede incluir información de potencia para determinar una potencia a la que transmitir la transmisión inicial. La transmisión inicial puede usarse para solicitar información que identifique uno o más canales en el espacio en blanco disponible para transmitir datos.

La Publicación de EE.UU. número 2012/0072986 para “Methods for detecting and classifying signals transmitted over a radio frequency spectrum" de los inventtores Livsics, et al., presentada el 1 de noviembre de 2011, describe un método para clasificar una señal como señal no cooperativa (NC) u objetivo. El porcentaje de potencia por encima de un primer umbral se calcula para un canal. En función del porcentaje, una señal se clasifica como una señal de banda estrecha. Si el porcentaje indica la ausencia de una señal de banda estrecha, entonces se aplica un segundo umbral más bajo para confirmar la ausencia según el porcentaje de potencia por encima del segundo umbral. La señal se clasifica como una señal de banda estrecha o se preclasifica como una señal de banda ancha en función del porcentaje. Las señales de banda ancha preclasificadas se clasifican como señal NC de banda ancha o señal objetivo usando máscaras de espectro.

La patente de EE.UU. número 8,494,464 para “Cognitive neworked electronic warfare" de los inventtores Kadambe, et al., presentada el 8 de septiembre de 2010, describe un aparato para detectar y clasificar comunicaciones por radio que incluye unidades de sensor configuradas para detectar señales de RF, un clasificador de señales configurado para clasificar las señales de RF detectadas en una clasificación, la clasificación incluye al menos un tipo de señal conocido y un tipo de señal desconocido, un algoritmo de aprendizaje de agrupamiento capaz de encontrar grupos de señales comunes entre las señales desconocidas vistas previamente; luego se configura además para usar estos grupos para volver a entrenar el clasificador de señales para que reconozca estas señales como un nuevo tipo de señal, que pretende proporcionar identificación de señal para habilitar mejor los ataques electrónicos y las señales de interferencia.

La publicación de EE.UU. número 2011/0059747 para “Sensing Wireless Transmissions From a Licensed User of a LIcensed Spectral Resource" de los inventtores Lindoff, et al., presentada el 7 de septiembre de 2009, describe la detección de transmisiones inalámbricas de un usuario con licencia de un recurso espectral con licencia que incluye la obtención de información que indica un número de sensores adyacentes que detectan simultáneamente transmisiones inalámbricas del usuario con licencia del recurso espectral con licencia. Tal información puede obtenerse de un nodo principal que controla el sensor y sus sensores adyacentes, o por el propio sensor (por ejemplo, por medio de un equipo de comunicación de corto alcance dirigido a cualquiera de dichos sensores adyacentes). Luego, se determina una tasa de detección en función, al menos en parte, de la información que indica el número de sensores adyacentes que detectan simultáneamente transmisiones inalámbricas del usuario con licencia del recurso espectral con licencia. Luego, el equipo receptor funciona periódicamente a la tasa de detección determinada, en donde el equipo receptor se configura para detectar transmisiones inalámbricas del usuario con licencia del recurso espectral con licencia.

La patente de EE.UU. número 8,463,195 para “Methods and apparatus for spectrum using of signal features in a Wireless channel" por el inventor Shellhammer, presentada el 13 de noviembre de 2009, describe métodos y aparatos para detectar características de una señal en un sistema de comunicación inalámbrica. Los métodos y aparatos descritos detectan las características de la señal determinando un número de estimaciones de densidad espectral, donde cada estimación se deriva en función de la recepción de la señal por una antena respectiva en un sistema con múltiples antenas de detección. Luego, se combinan las estimaciones de densidad espectral y se detectan las características de la señal en función de la combinación de las estimaciones de densidad espectral. La invención pretende aumentar el rendimiento de detección abordando los problemas asociados con el desvanecimiento de Rayleigh, que hace que las señales sean menos detectables.

La patente de EE.UU. número 8,151,311 para “System and method of detecting potential video traffic interference" de los inventtores Huffman, et al., presentada el 30 de noviembre de 2007, describe un método para detectar posibles interferencias de tráfico de vídeo en una cabecera de vídeo de una red de distribución de vídeo e incluye detectar, en una cabecera de vídeo, una señal que llena una frecuencia de espacio en blanco de ultra-alta frecuencia (UHF). El método también incluye determinar que una intensidad de la señal es igual o mayor que una intensidad de la señal de umbral. Además, el método incluye enviar una alerta desde la cabecera de vídeo a un sistema de gestión de red. La alerta indica que la frecuencia de espacio en blanco de UHF está ocupada por una señal que tiene el potencial de interferir con el tráfico de vídeo entregado a través de la cabecera de vídeo. Se describen la tecnología de radio cognitiva, diversos mecanismos de detección (detección de energía, detección de señales del Comité Nacional del Sistema de Televisión, detección del Comité de Sistemas Avanzados de Televisión), filtrado y reconstrucción de la señal.

La patente de EE.UU. número 8,311,509 para “Detection, communication and control in multimode cellular, TDMA, GSM, spread spectrum, CDMA, OFMD, WiLAN, and WiFI systems" por el inventor Feher, presentada el 31 de octubre de 2007, enseña un dispositivo para la detección de señales, con buscador de ubicación o seguidor de ubicación o señal de navegación y con señal de comunicación de formato seleccionable de modulación (MFS) y demodulación (módem). El procesador para procesar una señal digital en una señal filtrada en fase y en cuadratura de correlación cruzada y para procesar una señal de voz en una señal multiplexada por división de frecuencia ortogonal (OFDM) o una señal de acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA). Cada uno se usa en una red de área local inalámbrica (WLAN) y en una red de voz sobre protocolo de Internet (VoIP). Se usa el buscador de dispositivos y ubicaciones con acceso Múltiple por división de tiempo (TDMA), sistema móvil global (GSM) y acceso múltiple por división de código (CDMA) de espectro ensanchado en una red celular. El modulador polar y en cuadratura y transmisor de dos antenas para la transmisión de la señal procesada proporcionada. El transmisor con dos amplificadores funciona en bandas de radiofrecuencia (RF) separadas. Un transmisor funciona como un transmisor amplificado no lineal (NLA) y el otro transmisor funciona como un transmisor amplificador linealmente amplificado o linealizado.

La patente de EE.UU. número 8,514,729 para “Method and system for analyzing RF signals in order to detect and classify actively transmitting RF devices" por el inventor Blackwell, presentada el 3 de abril de 2009, describe métodos y aparatos para analizar señales de RF para detectar y clasificar dispositivos de RF en redes inalámbricas. El método incluye detectar una o más muestras de radiofrecuencia (RF); determinar datos de ráfaga identificando puntos de inicio y finalización de la una o más muestras de RF; comparar valores en el dominio del tiempo para una ráfaga individual con valores en el dominio del tiempo de uno o más perfiles de dispositivos de RF predeterminados; generar un resultado legible por humanos que indique si la ráfaga individual debe asignarse a uno de los perfiles de dispositivos de RF predeterminados; y clasificar la ráfaga individual si se asigna a uno de los perfiles de dispositivos de RF predeterminados como un dispositivo WiFi o un dispositivo no WiFi, siendo el dispositivo no WiFi una fuente de interferencia RF para una red inalámbrica.

La publicación de EE.UU. número 2016/0124071 para “Diverse radio frequency signature, video, and image sensing for dectection and localization" de los inventtores Baxley, et al., presentada el 30 de octubre de 2015 describe sistemas y métodos que pueden soportar el coprocesamiento de señal de radio y vídeo para identificar y localizar un transmisor de radio. Pueden mantenerse las posiciones y orientaciones de las cámaras y los sensores de RF. Puede recibirse una firma de RF asociada con el transmisor de radio desde los sensores de RF para determinar una persona de RF. Puede estimarse una primera ubicación física para el transmisor de radio según un modelo de propagación de radio físico que funciona con señales de RF. Puede recibirse un flujo de vídeo de una o más de las cámaras. Puede identificarse un individuo en el flujo de vídeo usando técnicas de visión por ordenador. Puede estimarse una segunda ubicación física para el transmisor de radio a partir del flujo de vídeo. Pueden establecerse relaciones entre la primera ubicación física y la segunda ubicación física y entre la persona de RF y el individuo identificado. Pueden presentarse las relaciones a una interfaz de operador.

Compendio de la invención

La presente invención se refiere a sistemas, métodos y aparatos para la detección automática de señal con extracción de características temporales en un entorno de RF, según las reivindicaciones independientes. Otras realizaciones se presentan en las reivindicaciones dependientes.

Un aparato aprende el entorno de RF en un período predeterminado en función de técnicas de aprendizaje estadístico, creando así datos de aprendizaje. Se forma un mapa de conocimiento en función de los datos de aprendizaje. El aparato extrae automáticamente las características temporales del entorno de RF del mapa de conocimiento. Un barrido espectral en tiempo real se depura con el mapa de conocimiento. El aparato puede funcionar para detectar una señal en el entorno de RF, que tiene un nivel de potencia bajo o es una señal de banda estrecha oculta en una señal de banda ancha, y que no puede identificarse de otro modo.

Estos y otros aspectos de la presente invención resultarán evidentes para los expertos en la técnica después de leer la siguiente descripción de la realización preferida cuando se considera con los dibujos, ya que soportan la invención reivindicada.

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos adjuntos, que se incorporan en la presente memoria y constituyen parte de esta memoria descriptiva, ilustran realizaciones ejemplares de la invención y, junto con la descripción general dada anteriormente y la descripción detallada dada a continuación, sirven para explicar las características de la invención.

La figura 1 es un diagrama de bloques del sistema de un entorno inalámbrico adecuado para su uso con las diversas realizaciones.

La figura 2A es un diagrama de bloques de un dispositivo de gestión del espectro según una realización.

La figura 2B es un diagrama de bloques de flujo lógico esquemático que ilustra operaciones lógicas que pueden realizarse por un dispositivo de gestión del espectro según una realización.

La figura 3 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método de realización para identificar una señal.

La figura 4 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método de realización para medir bloques de muestras de un escaneo de radiofrecuencia.

Las figuras 5A-5C son diagramas de flujo de proceso que ilustran un método de realización para determinar parámetros de la señal.

La figura 6 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método de realización para visualizar identificaciones de señales.

La figura 7 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método de realización para visualizar una o más frecuencias abiertas.

La figura 8A es un diagrama de bloques de un dispositivo de gestión del espectro según otra realización.

La figura 8B es un diagrama de bloques de flujo lógico esquemático que ilustra operaciones lógicas que puede realizar un dispositivo de gestión del espectro según otra realización.

La figura 9 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método de realización para determinar datos del protocolo

y datos de temporización de símbolos.

La figura 10 es un diagrama de flujo del proceso que ilustra un método de realización para calcular los datos de degradación de la señal.

La figura 11 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método de realización para visualizar información de identificación de señal y protocolo.

La figura 12A es un diagrama de bloques de un dispositivo de gestión del espectro según otra realización.

La figura 12B es un diagrama de bloques de flujo lógico esquemático que ilustra operaciones lógicas que pueden realizarse por un dispositivo de gestión del espectro según otra realización.

La figura 13 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método de realización para estimar el origen de una

señal en función de una diferencia de frecuencias de llegada.

La figura 14 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método de realización para visualizar una indicación de

un tipo de datos identificado dentro de una señal.

La figura 15 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método de realización para determinar el tipo de modulación, los datos del protocolo y los datos de temporización de símbolos.

La figura 16 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método de realización para el seguimiento del origen

de una señal.

La figura 17 es un diagrama esquemático que ilustra una realización para escanear y encontrar el espacio abierto.

La figura 18 es un diagrama de una realización en donde los nodos de radio definidos por software están en comunicación con un transmisor principal y un dispositivo de detección principal.

La figura 19 es un diagrama de flujo de proceso de un método de realización para dividir temporalmente los datos en intervalos para el análisis del uso de potencia.

La figura 20 es un diagrama de flujo que ilustra una realización en donde se produce la coincidencia de frecuencia con

la licencia.

La figura 21 es un

diagrama de flujo que ilustra un método de realización para informar sobre el uso de potenci La figura 22 es un

diagrama de flujo que ilustra un método de realización para crear conjuntos de frecuencias. La figura 23 es un diagrama de flujo que ilustra un método de realización para reformular y agregar potencia cuando

se producen conjuntos de frecuencias.

La figura 24 es un diagrama de flujo que ilustra un método de realización para informar sobre los vencimientos de licencias.

La figura 25 es un diagrama de flujo que ilustra un método de realización para informar sobre el uso de potencia de frecuencia.

La figura 26 es un

diagrama de flujo que ilustra un método de realización para conectar dispositivos.

La figura 27 es un

diagrama de flujo que ilustra un método de realización para abordar las colisiones.

La figura 28 es un diagrama esquemático de una realización de la invención que ilustra una red informática virtualizada

y una pluralidad de dispositivos distribuidos.

La figura 29 es un diagrama esquemático de una realización de la presente invención.

La figura 30 es un diagrama esquemático que ilustra la presente invención en un sistema informático en la nube o virtualizado con una red y un ordenador móvil o un dispositivo de comunicaciones móviles.

Las figuras 31 -34 muestran ilustraciones de capturas de pantalla para indicaciones de detección de señales automática

en pantallas asociadas con la presente invención.

La figura 35 es un ejemplo de un receptor que tiene marcadas variaciones en el comportamiento de la referencia en un amplio espectro (9 MHz - 6 GHz).

La figura 36 muestra un espectro normal de 700 MHz a 790 MHz en una realización.

La figura 37 muestra el mismo espectro que en la figura 36 en otro momento.

La figura 38 ilustra un espectro de 1,9 GHz a 2,0 GHz, junto con algunas líneas adicionales que indican las funciones del nuevo algoritmo.

La figura 39 es una vista de primer plano de la primera parte del espectro general de la figura 38.

La figura 40 ilustra un mapa de conocimiento obtenido por un proceso TFE.

La figura 41 ilustra una operación de interpretación en función de un mapa de conocimiento.

La figura 42 muestra la identificación de las señales, que se representan por los corchetes negros encima de la pantalla de conocimiento.

La figura 43 muestra más detalles de las señales de banda estrecha a la izquierda del espectro alrededor de 400 MHz en la figura 42.

La figura 44 muestra más detalles de las señales de banda ancha y las señales de banda estrecha entre 735 MHz y 790 MHz en la figura 42.

La figura 45 ilustra una operación de la detección automática de señal (ASD) de la presente invención.

La figura 46 proporciona un diagrama de flujo para geolocalización de la presente invención.

La figura 47 ilustra una matriz de pequeña diversidad local con orientación Norte-Sur/Este-Oeste.

La figura 48 ilustra una apertura sintética para un rumbo desde el punto medio de dos unidades de monitorización. La figura 49 ilustra el uso de otro componente para establecer una abertura sintética que produce otro rumbo.

La figura 50 ilustra un proceso de gestión de datos inteligente en un dispositivo de nodo.

Descripción detallada

Las patentes de EE.UU. relacionadas y las solicitudes de patentes incluyen la solicitud de EE.UU. número 15/357,157, la patente de EE.UU. número 953,586, la patente de EE.UU. número 9,185,591, la patente de EE.UU. número 8,977,212, la patente de EE.UU. número 8,798,548, la patente de EE.UU. número 8,805,291, la patente de EE.UU. número 8,780,968, la patente de EE.UU. número 8,824,536, la patente de EE.UU. número 9,288,683, la patente de EE.UU. número 9,078,162, la solicitud de EE.UU. número 13/913,013, y solicitud de EE.UU. número 61/789,758. La presente invención aborda las necesidades insatisfechas de larga data que existen en la técnica anterior y los sectores comerciales para proporcionar soluciones a los al menos cuatro problemas principales existentes antes de la presente invención, cada uno de los cuales requiere resultados casi en tiempo real en un escaneo continuo del entorno objetivo para el espectro.

La presente invención se refiere a los sistemas, métodos y dispositivos de las diversas realizaciones que permiten la gestión del espectro identificando, clasificando y catalogando señales de interés en función de medidas de radiofrecuencia. Además, la presente invención se relaciona con el análisis y la gestión del espectro para señales de radiofrecuencia (RF), y para identificar automáticamente datos de referencia y cambios de estado para señales de una multiplicidad de dispositivos en un espectro de comunicaciones inalámbricas, y para proporcionar acceso remoto a datos medidos y analizados a través de una red informática virtualizada. En una realización, las señales y los parámetros de las señales pueden identificarse y las indicaciones de las frecuencias disponibles pueden presentarse a un usuario. En otra realización, también pueden identificarse los protocolos de las señales. En una realización adicional, pueden identificarse la modulación de las señales, los tipos de datos transportados por las señales y los orígenes de las señales estimados.

Es un objeto de esta invención es proporcionar un aparato para identificar dispositivos emisores de señales que incluye: una carcasa, al menos un procesador y una memoria, al menos un receptor y sensores construidos y configurados para detectar y medir señales de comunicaciones inalámbricas de dispositivos emisores de señales en un espectro asociado con las comunicaciones inalámbricas; y en donde el aparato puede funcionar para analizar automáticamente los datos medidos para identificar al menos un dispositivo emisor de señales casi en tiempo real a partir de un intento de detección e identificación del al menos un dispositivo emisor de señales, y luego identificar el espacio abierto disponible para las comunicaciones inalámbricas, en función de la información sobre el(los) dispositivo(s) emisor(es) de señales que funcionan en el espectro predeterminado; además, la presente invención proporciona datos de referencia y cambios de estado para datos comprimidos y/o sin comprimir para permitir análisis y resultados casi en tiempo real para unidades individuales y para unidades agregadas para hacer comparaciones únicas de datos.

La presente invención proporciona además sistemas para identificar espacios en blanco en el espectro de comunicaciones inalámbricas detectando y analizando señales de cualquier dispositivo emisor de señales, que incluye al menos un aparato, en donde el al menos un aparato pueden funcionar para la comunicación basada en red con al menos un ordenador servidor que incluye una base de datos, y/o con al menos un otro aparato, pero no requiere una conexión con el al menos un ordenador servidor para que pueda funcionar para identificar dispositivos emisores de señales; en donde cada uno de los aparatos puede funcionar para identificar dispositivos emisores de señales que incluyen: una carcasa, al menos un procesador y una memoria, al menos un receptor y sensores construidos y configurados para detectar y medir señales de comunicaciones inalámbricas de dispositivos emisores de señales en un espectro asociado con comunicaciones inalámbricas; y en donde el aparato puede funcionar para analizar automáticamente los datos medidos para identificar al menos un dispositivo emisor de señales casi en tiempo real a partir de un intento de detección e identificación del al menos un dispositivo emisor de señales, y luego identificar el espacio abierto disponible para las comunicaciones inalámbricas, en función de la información sobre el(los) dispositivo(s) emisor(es) de señales que funcionan en el espectro predeterminado; todo lo anterior usando datos de referencia y cambios de estado de datos comprimidos o sin comprimir para permitir análisis y resultados casi en tiempo real para unidades individuales y para unidades agregadas para hacer comparaciones únicas de datos.

La presente invención está dirigida además a un método para identificar datos de referencia y cambios de estado para datos comprimidos o sin comprimir para permitir análisis y resultados casi en tiempo real para unidades individuales y para unidades agregadas y almacenar los datos agregados en una base de datos y proporcionar acceso remoto seguro a los datos comprimidos o sin comprimir para cada unidad y a los datos agregados a través de un sistema informático virtualizado basado en red o un sistema basado en la nube, para hacer comparaciones únicas de datos en un espectro de comunicaciones inalámbricas, que incluye las etapas de: proporcionar un dispositivo para medir características de la señales de dispositivos emisores de señales en un espectro asociado con comunicaciones inalámbricas, con características de datos medidos que incluyen frecuencia, potencia, ancho de banda, duración, modulación y combinaciones de los mismos; el dispositivo que incluye una carcasa, al menos un procesador y una memoria, y sensores construidos y configurados para detectar y medir señales de comunicaciones inalámbricas dentro del espectro; y que incluye además las siguientes etapas realizadas dentro de la carcasa del dispositivo: evaluar si los datos medidos incluyen señal(es) analógica(s) y/o digital(es); determinar el mejor ajuste en función de la frecuencia, si el espectro de potencia medido está incluido en una(s) base(s) de datos de históricos o de referencia para intervalos de frecuencia; determinar automáticamente una categoría para señales analógicas o digitales, en función de la potencia y la banda lateral combinadas con la asignación de frecuencia; determinar una señal TDM/FDM/CDM, en función de la duración y el ancho de banda; identificar al menos un dispositivo emisor de señales a partir de los resultados compuestos de las etapas anteriores; y luego identificar automáticamente el espacio abierto disponible para las comunicaciones inalámbricas, en función de la información sobre el(los) dispositivo(s) emisor(es) de señales que funcionan en el espectro predeterminado; todo usando datos de referencia y cambios de estado de datos comprimidos o sin comprimir para permitir análisis y resultados casi en tiempo real para unidades individuales y para unidades agregadas para hacer comparaciones únicas de datos.

Además, la presente invención proporciona sistemas, aparatos y métodos para identificar el espacio abierto en un espectro de comunicaciones inalámbricas usando un aparato que tiene una multiplicidad de procesadores y memoria, al menos un receptor, sensores y transmisores y receptores de comunicaciones, todos construidos y configurados dentro de una carcasa para el análisis automatizado de señales detectadas de dispositivos emisores de señales, la determinación de la duración de la señal y otras características de la señal, y generación automática de información relacionada con la identificación del dispositivo, el espacio abierto, la optimización de la señal, todo usando datos de referencia y cambios de estado para datos comprimidos o sin comprimir para permitir análisis y resultados casi en tiempo real para unidades individuales y para unidades agregadas para hacer comparaciones únicas de datos dentro del espectro para comunicación inalámbrica, y para proporcionar acceso remoto seguro a través de una red a los datos almacenados en un sistema informático virtualizado.

Con referencia ahora a los dibujos en general, las ilustraciones tienen el propósito de describir al menos una realización preferida y/o ejemplos de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas. Diversas realizaciones se describen en detalle con referencia a los dibujos adjuntos. Siempre que sea posible, se usan los mismos números de referencia en todos los dibujos para referirse a partes iguales o similares. Las referencias hechas a ejemplos e implementaciones en particular tienen fines ilustrativos y no pretenden limitar el alcance de la invención que se define únicamente en las reivindicaciones adjuntas.

La palabra "ejemplar" se usa en la presente memoria con el significado de "sirve como ejemplo, caso o ilustración". Cualquier implementación descrita en la presente memoria como "ejemplar" no debe interpretarse necesariamente como preferida o ventajosa sobre otras implementaciones.

La presente invención proporciona sistemas, métodos y dispositivos para el análisis y la gestión del espectro identificando, clasificando y catalogando al menos una o una multiplicidad de señales de interés en función de las medidas de radiofrecuencia y ubicación y otras medidas, y usando procesamiento en paralelo casi en tiempo real de señales y sus parámetros y características correspondientes en el contexto de datos históricos y estáticos para un espectro dado, y más particularmente, todo ello usando datos de referencia y cambios de estado para datos comprimidos o sin comprimir para permitir análisis y resultados casi en tiempo real para unidades individuales y para unidades agregadas para hacer comparaciones únicas de datos.

Los sistemas, métodos y aparatos según la presente invención preferiblemente tienen la capacidad de detectar casi en tiempo real, y más preferiblemente de detectar, captar, medir y/o analizar casi en tiempo real, y más preferiblemente de realizar cualquier operación casi en tiempo real en aproximadamente 1 segundo o menos. Ventajosamente, la presente invención y su funcionalidad en tiempo real descrita en la presente memoria proporcionan y permiten de forma única que las unidades de aparatos se comparen con datos históricos, actualicen datos y/o información y/o proporcionen más datos y/o información sobre el espacio abierto, en la unidad de aparato o dispositivo que pueda estar ocupando el espacio abierto, y las combinaciones, en tiempo casi real en comparación con los datos escaneados históricamente (15 minutos a 30 días), o la información de la base de datos de históricos. Además, los datos de cada unidad de aparato o dispositivo y/o los datos agregados de más de una unidad de aparato o dispositivo se comunican a través de una red a al menos un ordenador servidor y se almacenan en una base de datos en un sistema informático virtualizado o en basado en la nube y los datos están disponibles para acceso remoto seguro a través de la red desde dispositivos remotos distribuidos que tienen aplicaciones de software (aplicaciones) que pueden funcionar en ellos, por ejemplo, por acceso web (aplicación móvil) o acceso a ordenador (aplicación de escritorio).

Los sistemas, métodos y dispositivos de las diversas realizaciones permiten la gestión del espectro identificando, clasificando y catalogando señales de interés en función de las medidas de radiofrecuencia. En una realización, pueden identificarse las señales y los parámetros de las señales y pueden presentarse las indicaciones de las frecuencias disponibles a un usuario. En otra realización, también pueden identificarse los protocolos de las señales. En una realización adicional, pueden identificarse la modulación de las señales, los tipos de datos transportados por las señales y los orígenes de las señales estimados.

Las realizaciones están dirigidas a un dispositivo de gestión del espectro que puede configurarse para obtener datos del espectro sobre una amplia gama de protocolos de comunicación inalámbrica. Las realizaciones también pueden proporcionar la capacidad de adquirir datos y enviar datos a repositorios de bases de datos que pueden usarse por una pluralidad de clientes de gestión del espectro.

En una realización, un dispositivo de gestión del espectro puede incluir un analizador de espectro de señal que puede acoplarse con un sistema de base de datos y una interfaz de gestión del espectro. El dispositivo puede ser portátil o puede ser una instalación estacionaria y puede actualizarse con datos para permitir que el dispositivo gestione diferente información de espectro en función de la frecuencia, el ancho de banda, la potencia de la señal, el tiempo y la ubicación de la propagación de la señal, así como el tipo y formato de modulación. y para proporcionar identificación, clasificación y geolocalización de señales. Un procesador puede permitir que el dispositivo procese datos de densidad de potencia de espectro tal como se reciben y procese datos complejos en fase y cuadratura (I/Q) sin procesar que pueden usarse para procesamiento de señal, identificación de señal y extracción de datos adicionales.

En una realización, una unidad de aparato o dispositivo de gestión del espectro puede comprender un amplificador de bajo ruido que recibe energía de radiofrecuencia (RF) de una antena. La antena puede ser cualquier estructura de antena que sea capaz de recibir energía de RF en un espectro de interés. El amplificador de bajo ruido puede filtrar y amplificar la energía de RF. La energía de RF puede proporcionarse a un traductor de RF. El traductor de RF puede realizar una transformada rápida de Fourier (FFT) y una función de periodograma espectral de magnitud cuadrada o de convolución rápida para convertir las medidas de RF en una representación espectral. En una realización, el traductor de RF también puede almacenar una marca de tiempo para facilitar el cálculo de una hora de llegada y un ángulo de llegada. Los datos en fase y en cuadratura (I/Q) pueden proporcionarse a un receptor de análisis de espectro o pueden proporcionarse a un almacén de datos de muestras donde pueden almacenarse sin ser procesados por un receptor de análisis de espectro. La energía de RF de entrada también puede volver a convertirse directamente en digital y muestrearse por un convertidor de analógico a digital (ADC) para generar datos I/Q complejos. Los datos I/Q complejos pueden ecualizarse para eliminar rutas múltiples, desvanecimiento, ruido blanco e interferencias de otros sistemas de señalización por procesos rápidos de filtros adaptativos en paralelo. Luego, estos datos pueden usarse para calcular el tipo de modulación y la velocidad en baudios. Los datos I/Q muestreados complejos también pueden usarse para medir el ángulo de llegada de la señal y el tiempo de llegada. Tal información como el ángulo de llegada y la hora de llegada puede usarse para calcular la radiogoniometría más compleja y precisa. Además, pueden usarse para aplicar técnicas de geolocalización. Los datos pueden recopilarse a partir de señales conocidas o señales desconocidas y espaciadas en el tiempo para proporcionar información conveniente. Los datos muestreados en I/Q pueden contener datos de señal sin procesar que pueden usarse para demodular y traducir señales transmitiéndolas a un analizador de señal o a una radio definida por software demodulador en tiempo real que puede tener los parámetros de la señal recién identificados para la señal de interés. La naturaleza inherente de la RF de entrada permite analizar y demodular cualquier tipo de señal en función de la reconfiguración de las interfaces de radio definidas por software.

Puede configurarse un receptor de análisis de espectro para leer datos sin procesar en fase (I) y en cuadratura (Q) y traducirlos directamente a datos espectrales o convertirlos a una frecuencia intermedia (IF) hasta la mitad de la tasa de muestreo de Nyquist para analizar el ancho de banda entrante de una señal. Los datos espectrales traducidos pueden incluir valores medidos de energía de señal, frecuencia y tiempo. Los valores medidos proporcionan atributos de la señal bajo revisión que pueden confirmar la detección de una señal en particular de interés dentro de un espectro de interés. En una realización, un receptor de análisis de espectro puede tener una entrada de espectro de referencia de 0 Hz a 12,4 GHz, preferentemente no inferior a 9 kHz, con capacidad de entrada de fibra óptica para una entrada de espectro de hasta 60 GHz.

Para cada dispositivo, se usa al menos un receptor. En una realización, el receptor de análisis de espectro puede configurarse para muestrear los datos de RF de entrada por una conversión descendente analógica rápida de la señal de RF. Luego, la señal de conversión descendente puede convertirse y procesarse digitalmente por filtros de convolución rápida para obtener un espectro de potencia. Este proceso también puede proporcionar medidas de espectro, que incluyen la potencia de la señal, el ancho de banda, la frecuencia central de la señal, así como una medida del tiempo de llegada (TOA). La medida del TOA puede usarse para crear una marca de tiempo de la señal detectada y/o para generar un proceso iterativo de diferencia de tiempo de llegada para encontrar la dirección y una triangulación rápida de señales. En una realización, los datos de la muestra pueden proporcionarse a un módulo de análisis de espectro. En una realización, el módulo de análisis de espectro puede evaluar los datos de la muestra para obtener los componentes espectrales de la señal.

En una realización, los componentes espectrales de la señal pueden obtenerse por el módulo de análisis de espectro a partir de los datos I/Q sin procesar proporcionados por un traductor de RF. El análisis de datos I/Q realizado por el módulo de análisis de espectro puede funcionar para extraer información más detallada sobre la señal, que incluye a modo de ejemplo, tipo de modulación (por ejemplo, frecuencia modulada (FM), amplitud modulada (AM), modulación por desplazamiento en fase en cuadratura (QPSK), modulación ampliada en cuadratura de 16 (16QAM), etc.) y/o protocolo (por ejemplo, sistema global para comunicaciones móviles (GSM), acceso múltiple por división de código (CDMA), multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM), evolución a largo plazo (LTE), etc.). En una realización, un usuario puede configurar el módulo de análisis de espectro para obtener información específica sobre una señal de interés. En una realización alternativa, los componentes espectrales de la señal pueden obtenerse a partir de datos de componentes espectrales de potencia producidos por el receptor de análisis de espectro.

En una realización, el módulo de análisis de espectro puede proporcionar los componentes espectrales de la señal a un módulo de extracción de datos. El módulo de extracción de datos puede proporcionar la clasificación y categorización de las señales detectadas en el espectro de RF. El módulo de extracción de datos también puede adquirir información adicional con respecto a la señal a partir de los componentes espectrales de la señal. Por ejemplo, el módulo de extracción de datos puede proporcionar información sobre el tipo de modulación, el ancho de banda y el posible sistema en uso. En otra realización, el módulo de extracción de datos puede seleccionar y organizar los componentes espectrales extraídos en un formato seleccionado por un usuario.

La información del módulo de extracción de datos puede proporcionarse a un módulo de gestión del espectro. El módulo de gestión del espectro puede generar una consulta a una base de datos estática para clasificar una señal en función de sus componentes. Por ejemplo, la información almacenada en una base de datos estática puede usarse para determinar la densidad espectral, la frecuencia central, el ancho de banda, la velocidad en baudios, el tipo de modulación, el protocolo (por ejemplo, GSM, CDMA, OFDM, LTE, etc.), el sistema o el operador que usa espectro con licencia, ubicación de la fuente de la señal y una marca de tiempo de la señal de interés. Estos puntos de datos pueden proporcionarse a un almacén de datos para su exportación. En una realización y como se describe más completamente a continuación, el almacén de datos puede configurarse para acceder al software de mapeo para proporcionar al usuario información sobre la ubicación de la fuente de transmisión de la señal de interés. En una realización, la base de datos estática incluye información de frecuencia recopilada de diversas fuentes, que incluyen, pero no se limitan a, la Comisión Federal de Comunicaciones, la Unión Internacional de Telecomunicaciones y datos de usuarios. Como ejemplo, la base de datos estática puede ser una base de datos SQL. El almacén de datos puede actualizarse, descargarse o fusionarse con otros dispositivos o con su base de datos relacional principal. Pueden incluirse aplicaciones API de software para permitir la fusión de bases de datos con bases de datos del espectro de terceros a las que solo se puede acceder de forma segura.

En las diversas realizaciones, el dispositivo de gestión del espectro puede configurarse de diferentes formas. En una realización, el frontal del sistema puede comprender diversos receptores de hardware que pueden proporcionar datos complejos en fase y en cuadratura. El receptor frontal puede incluir comandos del conjunto de API a través de los cuales el software del sistema puede configurarse para interactuar (es decir, comunicarse) con un receptor de terceros. En una realización, el receptor frontal puede realizar los cálculos espectrales usando FFT (Transformada Rápida de Fourier) y otros DSP (Procesamiento Digital de la Señal) para generar un periodograma de convolución rápida que puede volver a muestrearse y promediarse para calcular rápidamente la densidad espectral del entorno de RF.

En una realización, pueden usarse procesos cíclicos para promediar y correlacionar la información de la señal extrayendo los cambios dentro de la señal para identificar mejor la señal de interés que está presente en el espacio de RF. Puede medirse y promediarse una combinación de cambios de amplitud y frecuencia durante el tiempo de ancho de banda para calcular el tipo de modulación y otros cambios internos, tales como cambios en los cambios de frecuencia, modulación por división de frecuencia ortogonal, cambios en el tiempo (por ejemplo, multiplexación por división de tiempo) y/o cambios en la rotación de fase I/Q usada para calcular la velocidad en baudios y el tipo de modulación. En una realización, el dispositivo de gestión del espectro puede tener la capacidad de calcular varios procesos en paralelo por el uso de un procesador multinúcleo y junto con varias matrices de puertas programables en campo (FPGA) integradas. Tal procesamiento multinúcleo puede permitir que el sistema analice rápidamente varios parámetros de la señal en el entorno de RF al mismo tiempo para reducir la cantidad de tiempo que se tarda en procesar las señales. La cantidad de señales calculadas a la vez puede determinarse por sus requisitos de ancho de banda. Así, la capacidad del sistema puede basarse en una frecuencia máxima Fs/2. El número de señales a procesar puede asignarse en función de sus respectivos anchos de banda. En otra realización, puede medirse el espectro de la señal para determinar su densidad de potencia, frecuencia central, ancho de banda y ubicación desde la que emana la señal y puede determinarse una mejor coincidencia en función de los parámetros de la señal en función de los criterios de información de la frecuencia. En otra realización, el dispositivo de gestión del espectro tiene la capacidad de calcular varios procesos en paralelo por el uso de una unidad de procesamiento de gráficos (GPU), que también permite que el sistema analice rápidamente al mismo tiempo varios parámetros de la señal en el entorno de RF para reducir la cantidad de tiempo que se tarda en procesar la señal.

En otra realización, un sistema de posicionamiento global (GPS) y un sistema de ubicación de radiogoniometría (DF) pueden incorporarse en el dispositivo de gestión del espectro y/o estar disponibles para el dispositivo de gestión del espectro. Agregar la capacidad de GPS y DF puede permitir al usuario proporcionar un vector de ubicación usando el formulario estándar de la Asociación Nacional de Electrónica Marina (NMEA). En una realización, la funcionalidad de ubicación se incorpora en un tipo específico de unidad de GPS, tal como un receptor emitido por el gobierno de EE. UU. La información puede derivarse de la ubicación presentada por la base de datos interna del dispositivo, una base de datos importada al dispositivo, o por el usuario que ingresa parámetros de geolocalización de longitud y latitud que pueden derivarse como grados, minutos y segundos, minutos decimales, o formato decimal y traducirse al formato necesario con el formato predeterminado 'decimal'. Esta funcionalidad puede incorporarse a una unidad de GPS. La información de la señal y la clasificación de la señal pueden usarse luego para localizar el dispositivo de señalización así como para proporcionar una capacidad de búsqueda de dirección.

Un tipo de triangulación que usa tres unidades como una configuración de antena de grupo realiza la búsqueda de dirección usando multilateración. Comúnmente usada en aplicaciones de vigilancia civil y militar, la multilateración es capaz de ubicar con precisión una aeronave, un vehículo o un emisor estacionario midiendo la "diferencia de tiempo de llegada" (TDOA) de una señal del emisor en tres o más sitios receptores. Si se emite un pulso desde una plataforma, llegará en momentos ligeramente diferentes a dos sitios receptores espacialmente separados, siendo la TDOA debido a las diferentes distancias de cada receptor desde la plataforma. Esta información de ubicación puede luego suministrarse a un proceso de mapeo que usa una base de datos de imágenes de mapeo que se extraen de la base de datos en función de la latitud y la longitud proporcionadas por el dispositivo de geolocalización o radiogoniometría. Las imágenes cartográficas pueden escanearse para mostrar los puntos de interés donde se espera que emane una señal en función de la información de la base de datos o de un promedio tomado de la información de la base de datos y el cálculo de geolocalización realizado antes de que se llame al software cartográfico. El usuario puede controlar el mapa para maximizar o minimizar la pantalla de mapeo para obtener una mejor vista que sea más adecuada para proporcionar información de las transmisiones de señales. En una realización, el proceso de mapeo no se basa en un software de mapeo externo. La capacidad de mapeo tiene la capacidad de generar la imagen del mapa y llenar una base de datos de mapeo que puede incluir información de mapas de terceros para cumplir con los requisitos específicos del usuario.

En una realización, la triangulación y la multilateración pueden utilizar un filtro de tipo bayesiano que puede predecir el posible movimiento y la ubicación futura y el funcionamiento de los dispositivos en función de la entrada recopilada de los procesos TDOA y de geolocalización y las variables de la base de datos estática que pertenecen a la señal de interés especificada. El filtro bayesiano toma los cambios de entrada en la diferencia de tiempo y su función inversa (es decir, la diferencia de frecuencias) y toma un cambio promedio en la variación de la señal para detectar y predecir el movimiento de las señales. Los cambios de la señal se miden con una diferencia de tiempo de 1 ns y el filtro también puede adaptar su cálculo de error de gradiente para eliminar las señales no deseadas que puedan causar errores debido a las rutas múltiples de la señal, la interferencia entre símbolos y otros ruidos de la señal.

En una realización, pueden registrarse los cambios dentro de una diferencia de tiempo de 1 ns para cada muestra para cada señal única. El dispositivo de gestión del espectro puede luego realizar el proceso inverso y calcular y registrar la diferencia de frecuencias y la diferencia de fase entre cada muestra para cada señal única. El dispositivo de gestión del espectro puede tomar la misma señal y calcular un error en función de otras señales de entrada que entran dentro del tiempo de 1 ns y puede promediar y filtrar el error calculado para igualar la señal. El dispositivo de gestión del espectro puede determinar la diferencia de tiempo y la diferencia de frecuencias de llegada de esa señal y calcular las probabilidades de dónde emana la señal en función de los parámetros de la banda de frecuencia presentados a partir del análisis de espectro y los cálculos del procesador, y determinar la mejor posición desde la cual se transmite la señal (es decir, el origen de la señal).

La figura 1 ilustra un entorno 100 inalámbrico adecuado para su uso con las diversas realizaciones. El entorno 100 inalámbrico puede incluir diversas fuentes 104, 106, 108, 110, 112 y 114 que generan diversas señales 116, 118, 120, 122, 124, 126 de radiofrecuencia (RF). Como ejemplo, los dispositivos 104 móviles pueden generar señales 116 de RF celulares, tal como CDMA, GSM, señales 3G, etc. Como otro ejemplo, los dispositivos 106 de acceso inalámbrico, tal como enrutadores Wi-Fi®, pueden generar señales 118 de RF, tal como señales Wi-Fi®. Como otro ejemplo, los satélites 108, tal como los satélites de comunicaciones o los satélites GPS, pueden generar señales 120 de RF, tal como las señales de radio, televisión o GPS por satélite. Como otro ejemplo adicional, las estaciones base 110, tal como una estación base celular, pueden generar señales 122 de RF, tal como CDMA, GSM, señales 3G, etc. Como otro ejemplo, las torres 112 de radio, tal como las estaciones de radio AM o FM locales, puede generar señales 124 de RF, tales como señales de radio AM o FM. Como otro ejemplo, los proveedores 114 de servicios gubernamentales, tales como unidades de policía, bomberos, unidades militares, torres de control de tráfico aéreo, etc. pueden generar señales 126 de RF, tal como comunicaciones de radio, señales de seguimiento, etc. Las diversas señales 116, 118, 120, 122, 124, 126 de RF pueden generarse a diferentes frecuencias, niveles de potencia, en diferentes protocolos, con diferentes modulaciones y en diferentes momentos. A las diversas fuentes 104, 106, 108, 110, 112 y 114 se les pueden asignar bandas de frecuencia, limitaciones de potencia u otras restricciones, requisitos y/o licencias por una entidad gubernamental de control del espectro, tal como la FCC. Sin embargo, con tantas fuentes 104, 106, 108, 110, 112 y 114 diferentes generando tantas señales 116, 118, 120, 122, 124, 126 de RF diferentes, pueden producirse superposiciones, interferencias y/u otros problemas. Un dispositivo 102 de gestión del espectro en el entorno 100 inalámbrico puede medir la energía de RF en el entorno 100 inalámbrico en un amplio espectro e identificar las señales 116, 118, 120, 122, 124, 126 de RF diferentes que pueden estar presentes en el entorno 100 inalámbrico. La identificación y catalogación de las señales 116, 118, 120, 122, 124, 126 de RF diferentes que pueden estar presentes en el entorno 100 inalámbrico puede permitir que el dispositivo 102 de gestión del espectro determine las frecuencias disponibles para su uso en el entorno 100 inalámbrico. Además, el dispositivo 102 de gestión del espectro puede determinar si hay frecuencias disponibles para su uso en el entorno 100 inalámbrico bajo ciertas condiciones (es decir, día de la semana, hora del día, nivel de potencia, banda de frecuencia, etc.). De esta manera, puede gestionarse el espectro de RF en el entorno 100 inalámbrico.

La figura 2A es un diagrama de bloques de un dispositivo de gestión del espectro 202 según una realización. El dispositivo 202 de gestión del espectro puede incluir una estructura 204 de antena configurada para recibir energía RF expresada en un entorno inalámbrico. La estructura 204 de antena puede ser cualquier tipo de antena y puede configurarse para optimizar la recepción de energía de RF en un amplio espectro de frecuencia. La estructura 204 de antena puede conectarse a uno o más amplificadores y/o filtros 208 opcionales que pueden aumentar, suavizar y/o filtrar la energía de RF recibida por la estructura 204 de antena antes de que la energía de RF pase a un receptor 210 de RF conectado a la estructura 204 de antena. En una realización, el receptor 210 de RF puede configurarse para medir la energía de RF recibida desde la estructura 204 de antena y/o amplificadores y/o filtros 208 opcionales. En una realización, el receptor 210 de RF puede configurarse para medir energía RF en el dominio del tiempo y puede convertir las medidas de energía RF al dominio de la frecuencia. En una realización, el receptor 210 de RF puede configurarse para generar datos de representación espectral de la energía de RF recibida. El receptor 210 de RF puede ser cualquier tipo de receptor de RF y puede configurarse para generar medidas de energía de RF en un intervalo de frecuencias, tal como de 0 kHz a 24 GHz, de 9 kHz a 6 GHz, etc. En una realización, la frecuencia escaneada por el receptor 210 de RF puede seleccionarse por el usuario. En una realización, el receptor 210 de RF puede conectarse a un procesador 214 de señal y puede configurarse para generar medidas de energía de RF al procesador 214 de señal. Como ejemplo, el receptor 210 de RF puede generar datos sin procesar en fase (I) y cuadratura (Q) al procesador 214 de señal. Como otro ejemplo, el receptor 210 de RF puede aplicar técnicas de procesamiento de señal para generar datos complejos en fase (I) y en cuadratura (Q) al procesador 214 de señal. En una realización, el dispositivo de gestión del espectro también puede incluir una antena 206 conectada a un receptor 212 de ubicación, tal como un receptor de GPS, que puede conectarse al procesador 214 de señal. El receptor 212 de ubicación puede proporcionar entradas de ubicación al procesador 214 de señal.

El procesador 214 de señal puede incluir un módulo 216 de detección de señales, un módulo 222 de comparación, un módulo 224 de temporización y un módulo 225 de ubicación. Además, el procesador 214 de señal puede incluir un módulo 226 de memoria opcional que puede incluir uno o más búferes 228 opcionales para almacenar datos generados por los otros módulos 214 de procesador de señal.

En una realización, el módulo 216 de detección de señales puede funcionar para identificar señales en función de las medidas de energía de RF recibidas del receptor 210 de RF. El módulo 216 de detección de señales puede incluir un módulo 217 de transformada rápida de Fourier (FFT) que puede convertir la medidas de energía de RF recibidas en datos de representación espectral. El módulo 216 de detección de señales puede incluir un módulo 221 de análisis que puede analizar los datos de representación espectral para identificar una o más señales por encima de un umbral de potencia.

Un módulo 220 de potencia del módulo 216 de detección de señales puede controlar el umbral de potencia en el cual pueden identificarse las señales. En una realización, el umbral de potencia puede ser una configuración de potencia predeterminada o puede ser una configuración de potencia seleccionable por el usuario. Un módulo 219 de ruido del módulo 216 de detección de señales puede controlar un umbral de señal, tal como un umbral de ruido, en o por encima del cual pueden identificarse las señales.

El módulo 216 de detección de señales puede incluir un módulo 218 de parámetros que puede determinar uno o más parámetros de la señal para cualquier señal identificada, tal como frecuencia central, ancho de banda, potencia, número de señales detectadas, pico de frecuencia, potencia máxima, potencia promedio, duración de la señal, etc. En una realización, el procesador 214 de señal puede incluir un módulo 224 de sincronización que puede registrar información de tiempo y proporcionar la información de tiempo al módulo 216 de detección de señales. Además, el procesador 214 de señal puede incluir un módulo 225 de ubicación que puede recibir entradas de ubicación desde el receptor 212 de ubicación y determinar una ubicación del dispositivo 202 de gestión del espectro. La ubicación del dispositivo 202 de gestión del espectro puede proporcionarse al módulo 216 de detección de señales.

En una realización, el procesador 214 de señal puede conectarse a una o más memorias 230. La memoria 230 puede incluir múltiples bases de datos, tal como una base de datos 232 de históricos o historial y una listado 236 de características, y uno o más búferes 240 que almacenan datos generados por el procesador 214 de señal. Si bien se ilustra conectado al procesador 214 de señal, la memoria 230 también puede estar en una memoria de chip que resida en el propio procesador 214 de señal. En una realización, la base de datos 232 de históricos o historial puede incluir datos 234 de señales medidas para señales que han sido identificadas previamente por el dispositivo 202 de gestión del espectro. Los datos 234 de señales medidas pueden incluir las medidas de energía de RF sin procesar, marcas de tiempo, información de ubicación, uno o más parámetros de la señal para cualquier señal identificada, tal como frecuencia central, ancho de banda, potencia, número de señales detectadas, pico de frecuencia, potencia máxima, potencia promedio, duración de la señal, etc., e información de identificación determinada a partir del listado 236 de características. En una realización, la base de datos 232 de históricos o historial puede actualizarse a medida que el dispositivo 202 de gestión del espectro identifica las señales. En una realización, el listado 236 de características puede ser una base de datos de datos 238 de señales estáticas. Los datos 238 de señales estáticas pueden incluir datos recolectados de diversas fuentes, que incluyen, a modo de ejemplo y sin carácter limitativo, la Comisión Federal de Comunicaciones, la Unión Internacional de Comunicaciones, los proveedores de telecomunicaciones, los datos de fabricación y los datos de usuarios de dispositivos de gestión del espectro. Los datos 238 de señal estática pueden incluir parámetros de la señal conocidos de dispositivos de transmisión, tal como frecuencia central, ancho de banda, potencia, número de señales detectadas, pico de frecuencia, potencia máxima, potencia promedio, duración de la señal, información geográfica para dispositivos de transmisión y cualquier otro dato que puede ser útil para identificar una señal. En una realización, los datos 238 de señal estática y el listado 236 de características pueden correlacionar parámetros de la señal e identificaciones de señal. Como ejemplo, los datos 238 de señal estática y el listado 236 de características pueden listar los parámetros del canal local de comunicación de incendios y emergencias correlacionados con una identificación de señal que indica que la señal es el canal local de comunicación de incendios y emergencias.

En una realización, el procesador 214 de señal puede incluir un módulo 222 de comparación que puede hacer coincidir los datos generados por el módulo 216 de detección de señales con los datos de la base de datos 232 históricos o historial y/o el listado 236 de características. En una realización, el módulo 222 de comparación puede recibir parámetros de la señal del módulo 216 de detección de señales, tal como frecuencia central, ancho de banda, potencia, número de señales detectadas, pico de frecuencia, potencia máxima, potencia media, duración de la señal y/o parámetro de recepción del módulo 224 de temporización y/o el módulo 225 de ubicación. El módulo 223 de coincidencia de parámetros puede recuperar datos de la base de datos 232 de históricos o historial y/o el listado 236 de características y comparar los datos recuperados con cualquier parámetro recibido para identificar coincidencias. En función de las coincidencias, el módulo de comparación puede identificar la señal. En una realización, el procesador 214 de señal puede conectarse opcionalmente a una pantalla 242, un dispositivo 244 de entrada y/o un transceptor 246 de red. La pantalla 242 puede controlarse por el procesador 214 de señal para generar representaciones espectrales de señales recibidas, información de características de la señal y/o indicaciones de identificaciones de señales en la pantalla 242. En una realización, el dispositivo 244 de entrada puede ser cualquier dispositivo de entrada, tal como un teclado y/o mando, ratón, teclado virtual o incluso reconocimiento de voz, que permita al usuario del dispositivo 202 de gestión del espectro ingresar información para su uso por el procesador 214 de señal. En una realización, el transceptor 246 de red puede permitir que el dispositivo 202 de gestión del espectro intercambie datos con redes de cable y/o inalámbricas, tal como actualizar el listado 236 de características y/o cargar información de la base de datos 232 de históricos o historial.

La figura 2B es un diagrama de bloques de flujo lógico esquemático que ilustra operaciones lógicas que puede realizar un dispositivo 202 de gestión del espectro según una realización. Un receptor 210 puede generar medidas de energía de RF, tales como datos I y Q a un módulo 252 FFT que puede generar una representación espectral de las medidas de energía de RF que pueden generarse en una pantalla 242. Los datos I y Q también pueden almacenarse temporalmente en un búfer 256 y enviarse a un módulo 216 de detección de señales. El módulo 216 de detección de señales puede recibir entradas de ubicación desde un receptor 212 de ubicación y usar los datos I y Q recibidos para detectar señales. Los datos del módulo 216 de detección de señales pueden almacenarse en un búfer 262 y escribirse en una base de datos 232 de históricos o historial. Además, los datos de la base de datos de históricos pueden usarse para ayudar en la detección de señales por el módulo 216 de detección de señales. Los parámetros de las señales detectadas pueden determinarse por un módulo 218 de parámetros de la señal usando información de la base de datos 232 de históricos o historial y/o una base 238 de datos estática que indica las características de la señal a través de un búfer 268. Los datos del módulo 218 de parámetros de la señal pueden almacenarse en la base de datos 232 de históricos o historial y/o enviarse al módulo 216 de detección de señales y/o pantalla 242. De esta manera, las señales pueden detectarse y las indicaciones de la identificación de señal pueden visualizarse a un usuario del dispositivo de gestión del espectro.

La figura 3 ilustra un flujo de proceso de un método de realización 300 para identificar una señal. En una realización, las operaciones del método 300 pueden realizarse por el procesador 214 de un dispositivo 202 de gestión del espectro. En el bloque 302, el procesador 214 puede determinar la ubicación del dispositivo 202 de gestión del espectro. En una realización, el procesador 214 puede determinar la ubicación del dispositivo 202 de gestión del espectro en función de una entrada de ubicación, tal como las coordenadas GPS, recibida desde un receptor de ubicación, tal como un receptor 212 GPS. En el bloque 304, el procesador 214 puede determinar la hora. Como ejemplo, la hora puede ser la hora actual del reloj determinada por el procesador 214 y puede ser una hora asociada con la recepción de medidas de RF. En el bloque 306, el procesador 214 puede recibir medidas de energía de RF. En una realización, el procesador 214 puede recibir medidas de energía de RF desde un receptor 210 de RF. En el bloque 308, el procesador 214 puede convertir las medidas de energía de RF en datos de representación espectral. Como ejemplo, el procesador puede aplicar una transformada rápida de Fourier (FFT) a las medidas de energía de RF para convertirlas en datos de representación espectral. En el bloque opcional 310, el procesador 214 puede visualizar los datos de representación espectral en una pantalla 242 del dispositivo 202 de gestión del espectro, tal como en un gráfico que ilustra amplitudes a lo largo de un espectro de frecuencia.

En el bloque 312, el procesador 214 puede identificar una o más señales por encima de un umbral. En una realización, el procesador 214 puede analizar los datos de representación espectral para identificar una señal por encima de un umbral de potencia. Un umbral de potencia puede ser una medida de amplitud seleccionada para distinguir las energías de RF asociadas a señales reales del ruido. En una realización, el umbral de potencia puede ser un valor predeterminado. En otra realización, el umbral de potencia puede ser un valor seleccionable por el usuario. En el bloque 314, el procesador 214 puede determinar los parámetros de la señal de cualquier señal o señales de interés identificadas. Como ejemplos, el procesador 214 puede determinar parámetros de la señal tales como frecuencia central, ancho de banda, potencia, número de señales detectadas, pico de frecuencia, potencia máxima, potencia media, duración de la señal para las señales identificadas. En el bloque 316, el procesador 214 puede almacenar los parámetros de la señal de cada señal identificada, una indicación de ubicación y una indicación de tiempo para cada señal identificada en una base de datos 232 de históricos. En una realización, una base de datos 232 de históricos puede ser una base de datos residente en una memoria 230 del dispositivo 202 de gestión del espectro que puede incluir datos asociados con señales realmente identificadas por el dispositivo de gestión del espectro.

En el bloque 318, el procesador 214 puede comparar los parámetros de la señal de cada señal identificada con los parámetros de la señal en un listado de características de la señal. En una realización, el listado de características de la señal puede ser una base de datos 238 estática almacenada en la memoria 230 del dispositivo 202 de gestión del espectro que puede correlacionar parámetros de la señal e identificaciones de señal. En el bloque 320 de determinación, el procesador 214 puede determinar si los parámetros de la señal de la señal o señales identificadas coinciden con los parámetros de la señal en el listado 236 de características. En una realización, puede determinarse una coincidencia en función de que los parámetros de la señal estén dentro de una tolerancia especificada entre sí. Como ejemplo, puede determinarse una coincidencia de frecuencia central cuando las frecuencias centrales están dentro de más o menos 1 kHz entre sí. De esta manera, pueden tenerse en cuenta las diferencias entre las condiciones medidas en el mundo real de una señal identificada y las condiciones ideales listadas en un listado de características en la identificación de coincidencias. Si los parámetros de la señal no coinciden (es decir, el bloque 320 de determinación = "No"), en el bloque 326 el procesador 214 puede visualizar una indicación de que la señal no está identificada en una pantalla 242 del dispositivo 202 de gestión del espectro. De esta manera, el usuario del dispositivo de gestión del espectro puede ser notificado de que se detecta una señal, pero no se ha identificado positivamente. Si los parámetros de la señal coinciden (es decir, el bloque de determinación 320 = "Sí"), en el bloque 324 el procesador 214 puede visualizar una indicación de la identificación de señal en la pantalla 242. En una realización, la identificación de señal visualizada puede ser la identificación de señal correlacionada con el parámetro de la señal en el listado de características de la señal que coincidía con el parámetro de la señal para la señal identificada. Al visualizar las indicaciones en los bloques 324 o 326, el procesador 214 puede volver al bloque 302 y medir e identificar cíclicamente otras señales de interés.

La figura 4 ilustra un método 400 de realización para medir bloques de muestras de un escaneo de radiofrecuencia. En una realización, las operaciones del método 400 pueden realizarse por el procesador 214 de un dispositivo 202 de gestión del espectro. Como se analizó anteriormente, en los bloques 306 y 308, el procesador 214 puede recibir medidas de energía de RF y convertir las medidas de energía de RF en datos de representación espectral. En el bloque 402, el procesador 214 puede determinar un intervalo de frecuencias en el cual muestrear el espectro de RF para señales de interés. En una realización, un intervalo de frecuencias puede ser un intervalo de frecuencias de cada bloque de muestras a analizar para señales potenciales. Como ejemplo, el intervalo de frecuencias puede ser de 240 kHz. En una realización, el intervalo de frecuencias puede ser un valor predeterminado. En otra realización, el intervalo de frecuencias puede ser un valor seleccionable por el usuario. En el bloque 404, el procesador 214 puede determinar un número (N) de bloques de muestras para medir. En una realización, cada bloque de muestras puede dimensionarse al determinado del intervalo de frecuencias predeterminado, y el número de bloques de muestras puede determinarse dividiendo el espectro de la energía RF medida por el intervalo de frecuencias. En el bloque 406, el procesador 214 puede asignar a cada bloque de muestras un intervalo de frecuencias respectivo. Como ejemplo, si el intervalo de frecuencias determinado es de 240 kHz, al primer bloque de muestras se le puede asignar un intervalo de frecuencias de 0 kHz a 240 kHz, al segundo bloque de muestras se le puede asignar un intervalo de frecuencias de 240 kHz a 480 kHz, etc. En el bloque 408, el procesador 214 puede establecer el bloque de muestras de intervalo de frecuencias más bajo como el bloque de muestras actual. En el bloque 409, el procesador 214 puede medir la amplitud a través del intervalo de frecuencias establecido para el bloque de muestras actual. Como ejemplo, en cada intervalo de frecuencias (tal como 1 Hz) dentro del intervalo de frecuencias del bloque de muestras, el procesador 214 puede medir la amplitud de la señal recibida. En el bloque 410, el procesador 214 puede almacenar las medidas de amplitud y las frecuencias correspondientes para el bloque de muestras actual. En el bloque 414 de determinación, el procesador 214 puede determinar si se han medido todos los bloques de muestras. Si no se han medido todos los bloques de muestras (es decir, el bloque 414 de determinación = "No"), en el bloque 416 el procesador 214 puede establecer el siguiente bloque de muestras de intervalo de frecuencias más alto como el bloque de muestras actual. Como se analizó anteriormente, en los bloques 409, 410 y 414, el procesador 214 puede medir y almacenar amplitudes y determinar si se muestrean todos los bloques. Si se han muestreado todos los bloques (es decir, el bloque 414 de determinación = "Sí"), el procesador 214 puede volver al bloque 306 y medir cíclicamente más bloques de muestras.

Las figuras 5A, 5B y 5C ilustran el flujo del proceso para un método 500 de realización para determinar los parámetros de la señal. En una realización, las operaciones del método 500 pueden realizarse por el procesador 214 de un dispositivo 202 de gestión del espectro. Haciendo referencia a la figura 5A, en el bloque 502, el procesador 214 puede recibir una configuración de promedio del ruido de fondo. En una realización, la configuración promedio del ruido de fondo puede ser un nivel de ruido promedio para el entorno en el cual está funcionando el dispositivo 202 de gestión del espectro. En una realización, la configuración promedio del ruido de fondo puede ser una configuración predeterminada y/o puede ser una configuración seleccionable por el usuario. En el bloque 504, el procesador 214 puede recibir la configuración del umbral de potencia de la señal. En una realización, la configuración del umbral de potencia de la señal puede ser una medida de amplitud seleccionada para distinguir las energías de RF asociadas con las señales reales del ruido. En una realización, el umbral de potencia de la señal puede ser un valor predeterminado y/o puede ser una configuración seleccionable por el usuario. En el bloque 506, el procesador 214 puede cargar el siguiente bloque de muestras disponible. En una realización, los bloques de muestras pueden ensamblarse según las operaciones del método 400 descrito anteriormente con referencia a la figura 4. En una realización, el siguiente bloque de muestras disponible puede ser un bloque de muestras más antiguo que no ha sido analizado para determinar si las señales de interés están presentes en el bloque de muestras. En el bloque 508, el procesador 214 puede promediar las medidas de amplitud en el bloque de muestras. En el bloque 510 de determinación, el procesador 214 puede determinar si el promedio para el bloque de muestras es mayor o igual que el promedio del ruido de fondo establecido en el bloque 502. De esta manera, los bloques de muestras que incluyen señales potenciales pueden distinguirse rápidamente de los bloques de muestras que pueden no incluir señales potenciales que reducen el tiempo de procesamiento permitiendo que se identifiquen e ignoren bloques de muestras sin señales potenciales. Si el promedio para el bloque de muestras es más bajo que el promedio del ruido de fondo (es decir, el bloque 510 de determinación = "No"), puede que no estén presentes señales de interés en el bloque de muestras actual. En el bloque 514 de determinación, el procesador 214 puede determinar si se establece un indicador de bloque cruzado. Si el indicador de bloque cruzado no está establecido (es decir, el bloque 514 de determinación = "No"), en el bloque 506 el procesador 214 puede cargar el siguiente bloque de muestras disponible y en el bloque 508 promediar el bloque de muestras 508.

Si el promedio del bloque de muestras es igual o mayor que el promedio del ruido de fondo (es decir, el bloque 510 de determinación = "Sí"), el bloque de muestras puede incluir potencialmente una señal de interés y en el bloque 512 el procesador 214 puede restablecer un contador de medidas (C) a 1. El valor del contador de medidas indica qué muestra dentro de un bloque de muestras está bajo análisis. En el bloque 516 de determinación, el procesador 214 puede determinar si la medida de RF de la siguiente muestra de frecuencia (C) es mayor que el umbral de potencia de la señal. De esta manera, el valor del contador de medidas (C) puede usarse para controlar qué medida de RF de muestra en el bloque de muestras se compara con el umbral de potencia de la señal. Por ejemplo, cuando el contador (C) es igual a 1, la primera medida de RF puede comprobarse contra el umbral de potencia de la señal y cuando el contador (C) es igual a 2, puede comprobarse la segunda medida de RF en el bloque de muestras, etc. Si la medida de RF C es menor o igual que el umbral de potencia de la señal (es decir, el bloque 516 de determinación = "No"), en el bloque 517 de determinación el procesador 214 puede determinar si el indicador de bloque cruzado está establecido. Si el indicador de bloque cruzado no está establecido (es decir, el bloque 517 de determinación = "No"), en el bloque 522 de determinación, el procesador 214 puede determinar si se alcanza el final del bloque de muestras. Si se alcanza el final del bloque de muestras (es decir, el bloque 522 de determinación = "Sí"), en el bloque 506 el procesador 214 puede cargar el siguiente bloque de muestras disponible y proceder en los bloques 508, 510, 514 y 512 como se ha analizado anteriormente. Si no se alcanza el final del bloque de muestras (es decir, bloque 522 de determinación = "No"), en el bloque 524 el procesador 214 puede incrementar el contador de medidas (C) para que se analice la siguiente muestra en el bloque de muestras.

Si la medida de RF C es mayor que el umbral de potencia de la señal (es decir, el bloque 516 de determinación = "Sí"), en el bloque 518 el procesador 214 puede comprobar el estado del indicador de bloque cruzado para determinar si el indicador de bloque cruzado está establecido. Si el indicador de bloque cruzado no está establecido (es decir, el bloque de 518 determinación = "No"), en el bloque 520 el procesador 214 puede establecer un inicio de muestra. Como ejemplo, el procesador 214 puede establecer un inicio de muestra indicando que puede descubrirse una señal potencial de interés en una memoria asignando una ubicación de memoria para medidas de RF asociadas con el inicio de la muestra. Haciendo referencia a la figura 5B, en el bloque 526, el procesador 214 puede almacenar la medida de RF C en una ubicación de memoria para la muestra actualmente bajo análisis. En el bloque 528, el procesador 214 puede incrementar el valor del contador de medidas (C).

En el bloque 530 de determinación, el procesador 214 puede determinar si la medida de RF C (por ejemplo, la siguiente medida de RF debido a se incrementó el valor del contador de medida de RF) es mayor que el umbral de potencia de la señal. Si la medida de RF C es mayor que el umbral de potencia de la señal (es decir, el bloque 530 de determinación = "Sí"), en el bloque 532 de determinación el procesador 214 puede determinar si se alcanza el final del bloque de muestras.

Si no se alcanza el final del bloque de muestras (es decir, el bloque 532 de determinación = "No"), puede haber más medidas de RF disponibles en el bloque de muestras y en el bloque 526 el procesador 214 puede almacenar la medida de RF C en la ubicación de la memoria para la muestra En el bloque 528 el procesador puede incrementar el contador de medidas (C) y en el bloque 530 de determinación determinar si la medida de RF C está por encima del umbral de potencia de la señal y en el bloque 532 determinar si se alcanza el final del bloque de muestras. De esta manera, las medidas de RF de muestras sucesivas pueden comprobarse contra el umbral de potencia de la señal y almacenarse hasta que se alcance el final del bloque de muestras y/o hasta que una medida de RF de muestra caiga por debajo del umbral de potencia de la señal. Si se alcanza el final del bloque de muestras (es decir, el bloque 532 de determinación = "Sí"), en el bloque 534 el procesador 214 puede establecer el indicador de bloque cruzado. En una realización, el indicador de bloque cruzado puede ser un indicador en una memoria disponible para el procesador 214 que indica los intervalos potenciales de señal a través de dos o más bloques de muestras. En una realización adicional, antes de establecer el indicador de bloque cruzado en el bloque 534, la pendiente de una línea trazada entre las dos últimas muestras de medida de RF puede usarse para determinar si el siguiente bloque de muestras probablemente contiene más muestras de señal potencial. Una pendiente negativa puede indicar que la señal de interés se está desvaneciendo y puede indicar que la última muestra fue la muestra final de la señal de interés. En otra realización, la pendiente puede no calcularse y el siguiente bloque de muestras puede analizarse independientemente de la pendiente.

Si se alcanza el final del bloque de muestras (es decir, el bloque 532 de determinación = "Sí") y en el bloque 534 se establece el indicador de bloque cruzado, con referencia a la figura 5A, en el bloque 506 el procesador 214 puede cargar el siguiente bloque de muestras disponible, en el bloque 508 puede promediar el bloque de muestras y en el bloque 510 determinar si el promedio del bloque de muestras es mayor o igual que el promedio del ruido de fondo. Si el promedio es igual o mayor que el promedio de ruido de fondo (es decir, el bloque 510 de determinación = "Sí"), en el bloque 512, el procesador 214 puede restablecer el contador de medida (C) a 1. En el bloque 516 de determinación, el procesador 214 puede determinar si la medida de RF C para el bloque de muestras actual es mayor que el umbral de potencia de la señal. Si la medida de RF C es mayor que el umbral de potencia de la señal (es decir, el bloque 516 de determinación = "Sí"), en el bloque 518 de determinación, el procesador 214 puede determinar si se establece el indicador de bloque cruzado. Si se establece el indicador de bloque cruzado (es decir, el bloque 518 de determinación = "Sí"), con referencia a la figura 5B, en el bloque 526 el procesador 214 puede almacenar la medida de RF C en la ubicación de memoria para la muestra y en el bloque 528 el procesador puede incrementar el contador de medida (C). Como se analizó anteriormente, en los bloques 530 y 532, el procesador 214 puede realizar operaciones para determinar si la medida de RF C es mayor que el umbral de potencia de la señal y si se alcanza el final del bloque de muestras hasta que la medida de RF C es menor o igual que el umbral de potencia de la señal (es decir, bloque 530 de determinación = "No") o se alcanza el final del bloque de muestras (es decir, bloque 532 de determinación = "Sí"). Si se alcanza el final del bloque de muestras (es decir, el bloque 532 de determinación = "Sí"), como se analizó anteriormente en el bloque 534, el indicador de bloque cruzado puede establecerse (o comprobarse y permanecer establecido si ya está establecido) y en el bloque 535 la medida de RF C puede almacenarse en la muestra.

Si se alcanza el final del bloque de muestras (es decir, el bloque 532 de determinación = "Sí") y en el bloque 534 se establece el indicador de bloque cruzado, con referencia a la figura 5A, el procesador puede realizar operaciones de los bloques 506, 508, 510, 512, 516 y 518 como se analizó anteriormente. Si el promedio del bloque de muestras es menor que el promedio del ruido de fondo (es decir, el bloque 510 de determinación = "No") y se establece el indicador de bloque cruzado (es decir, el bloque 514 de determinación = "Sí"), la medida de RF C es menor o igual que el umbral de potencia de la señal (es decir, el bloque 516 de determinación = "No") y se establece el indicador de bloque cruzado (es decir, el bloque 517 de determinación = "Sí"), o la medida de RF C es menor o igual que el umbral de potencia de la señal (es decir, bloque 516 de determinación = "No"), con referencia a la figura 5B, en el bloque 538 el procesador 214 puede establecer la parada de muestra. Como ejemplo, el procesador 214 puede indicar que se alcanza el final de una muestra en una memoria y/o que una muestra está completa en una memoria. En el bloque 540, el procesador 214 puede calcular y almacenar datos I y Q complejos para las medidas almacenadas en la muestra. En el bloque 542, el procesador 214 puede determinar una media de los datos I y Q complejos. Haciendo referencia a la figura 5c , en el bloque 544 de determinación, el procesador 214 puede determinar si la media de los datos I y Q complejos es mayor que un umbral de señal. Si la media de los datos I y Q complejos es menor o igual que el umbral de la señal (es decir, el bloque de 544 determinación = "No"), en el bloque 550 el procesador 214 puede indicar que la muestra es ruido y descartar los datos asociados con la muestra de la memoria.

Si la media es mayor que el umbral de la señal (es decir, el bloque 544 de determinación = "Sí"), en el bloque 546 el procesador 214 puede identificar la muestra como una señal de interés. En una realización, el procesador 214 puede identificar la muestra como una señal de interés asignando un identificador de señal a la señal, tal como un número de señal o un número de muestra. En el bloque 548, el procesador 214 puede determinar y almacenar parámetros de la señal para la señal. Como ejemplo, el procesador 214 puede determinar y almacenar un pico de frecuencia de la señal identificada, una potencia máxima de la señal identificada, una potencia promedio de la señal identificada, un ancho de banda de la señal identificada y/o una duración de la señal de la señal identificada. En el bloque 552, el procesador 214 puede borrar el indicador de bloqueo cruzado (o comprobar que el indicador de bloqueo cruzado no está establecido). En el bloque 556, el procesador 214 puede determinar si se alcanza el final del bloque de muestras. Si no se alcanza el final del bloque de muestras (es decir, el bloque 556 de determinación = "No") en el bloque 558, el procesador 214 puede incrementar el contador de medida (C), y con referencia a la figura 5A en el bloque 516 de determinación puede determinar si la medida de RF C es mayor que el umbral de potencia de la señal. En referencia a la figura 5C, si se alcanza el final del bloque de muestras (es decir, el bloque de 556 determinación = "Sí"), en referencia a la figura 5A, en el bloque 506 el procesador 214 puede cargar el siguiente bloque de muestras disponible.

La figura 6 ilustra un flujo de proceso para un método 600 de realización para visualizar identificaciones de señales. En una realización, las operaciones del método 600 pueden realizarse por un procesador 214 de un dispositivo 202 de gestión del espectro. En el bloque 602 de determinación, el procesador 214 puede determinar si se identifica una señal. Si no se identifica una señal (es decir, el bloque 602 de determinación = "No"), en el bloque 604 el procesador 214 puede esperar al próximo escaneo. Si se identifica una señal (es decir, el bloque 602 de determinación = "Sí"), en el bloque 606 el procesador 214 puede comparar los parámetros de la señal de una señal identificada con los parámetros de la señal en una base de datos 232 de históricos. En el bloque 608 de determinación, el procesador 214 puede determinar si los parámetros de la señal de la señal identificada coinciden con los parámetros de la señal en la base de datos 232 de históricos. Si no hay coincidencia (es decir, el bloque 608 de determinación = "No"), en el bloque 610 el procesador 214 puede almacenar los parámetros de la señal como una nueva señal en el base de datos 232 de históricos. Si hay una coincidencia (es decir, el bloque 608 de determinación = "Sí"), en el bloque 612 el procesador 214 puede actualizar los parámetros de la señal de coincidencia según sea necesario en la base de datos 232 de históricos.

En el bloque 614, el procesador 214 puede comparar los parámetros de la señal de la señal identificada con los parámetros de la señal en un listado 236 de características de la señal. En una realización, el listado 236 de características puede ser una base de datos estática separada de la base de datos 232 de históricos, y el listado 236 de características puede correlacionar parámetros de la señal con identificaciones de señal. En el bloque 616 de determinación, el procesador 214 puede determinar si los parámetros de la señal de la señal identificada coinciden con cualquier parámetro de señal en el listado 236 de características de la señal. En una realización, la coincidencia en la determinación 616 puede ser una coincidencia en función de una tolerancia entre los parámetros de la señal de la señal identificada y los parámetros en el listado 236 de características. Si hay una coincidencia (es decir, el bloque 616 de determinación = "Sí"), en el bloque 618 el procesador 214 puede indicar una coincidencia en la base de datos 232 de históricos y en el bloque 622 puede visualizarse una indicación de la identificación de señal en una pantalla 242. Como ejemplo, la indicación de la identificación de señal puede ser una visualización de la señal de llamada de radio de una señal de estación de radio FM identificada. Si no hay una coincidencia (es decir, el bloque 616 de determinación = "No"), en el bloque 620 el procesador 214 puede visualizar una indicación de que la señal es una señal no identificada. De esta manera, puede notificarse al usuario que está presente una señal en el entorno, pero que la señal no coincide con una señal en el listado de características.

La figura 7 ilustra un flujo de proceso de un método 700 de realización para visualizar una o más frecuencias abiertas. En una realización, las operaciones del método 700 pueden realizarse por el procesador 214 de un dispositivo 202 de gestión del espectro. En el bloque 702, el procesador 214 puede determinar una ubicación actual del dispositivo 202 de gestión del espectro. En una realización, el procesador 214 puede determinar la ubicación actual del dispositivo 202 de gestión del espectro en función de las entradas de ubicación recibidas de un receptor 212 de ubicación, tal como las coordenadas GPS recibidas de un receptor 212 GPS. En el bloque 704, el procesador 214 puede comparar la ubicación actual con el valor de ubicación almacenado en la base 232 de datos de históricos. Como se analizó anteriormente, la base de datos 232 de históricos o historial puede ser una base de datos que almacena información sobre señales previamente realmente identificadas por el dispositivo 202 de gestión del espectro. En el bloque 706 de determinación, el procesador 214 puede determinar si hay alguna coincidencia entre la información de ubicación en la base de datos 232 de históricos y la ubicación actual. Si no hay coincidencias (es decir, el bloque 706 de determinación = "No"), en el bloque 710 el procesador 214 puede indicar que hay datos incompletos disponibles. En otras palabras, los datos del espectro para la ubicación actual no se han registrado previamente.

Si hay coincidencias (es decir, el bloque 706 de determinación = "Sí"), en el bloque 708 opcional, el procesador 214 puede visualizar un gráfico de una o más de las señales que coinciden con la ubicación actual. Como ejemplo, el procesador 214 puede calcular la frecuencia promedio sobre intervalos de frecuencia a lo largo de un espectro dado y puede visualizar un gráfico de la frecuencia promedio sobre cada intervalo. En el bloque 712, el procesador 214 puede determinar una o más frecuencias abiertas en la ubicación actual. Como ejemplo, el procesador 214 puede determinar una o más frecuencias abiertas determinando intervalos de frecuencia en los que no cae ninguna señal o en los que el promedio está por debajo de un umbral. En el bloque 714, el procesador 214 puede visualizar una indicación de una o más frecuencias abiertas en una pantalla 242 del dispositivo 202 de gestión del espectro.

La figura 8A es un diagrama de bloques de un dispositivo 802 de gestión del espectro según una realización. El dispositivo 802 de gestión del espectro es similar al dispositivo 202 de gestión del espectro descrito anteriormente con referencia a la figura 2A, excepto que el dispositivo 802 de gestión del espectro puede incluir el módulo 816 de símbolos y el módulo 806 de protocolo que permite que el dispositivo 802 de gestión del espectro identifique la información del protocolo y símbolos asociada con una señal identificada, así como el módulo 814 de coincidencia de protocolo para hacer coincidir la información del protocolo. Además, el listado 236 de características del dispositivo 802 de gestión del espectro puede incluir datos 804 del protocolo, datos 808 de hardware, datos 810 de entorno y datos 812 de ruido y un módulo 818 de optimización puede permitir que el procesador 214 de señal proporcione parámetros de optimización de la señal.

El módulo 806 de protocolo puede identificar el protocolo de comunicación (por ejemplo, LTE, CDMA, etc.) asociado con una señal de interés. En una realización, el módulo 806 de protocolo puede usar datos recuperados del listado de características, tal como los datos 804 del protocolo para ayudar a identificar el protocolo de comunicación. El módulo 816 detector de símbolos puede determinar información de temporización de símbolos, tal como una tasa de símbolos para una señal de interés. El módulo 806 de protocolo y/o el módulo 816 de símbolos pueden proporcionar datos al módulo 222 de comparación. El módulo 222 de comparación puede incluir un módulo 814 de coincidencia de protocolo que puede intentar hacer coincidir la información del protocolo para una señal de interés con los datos 804 del protocolo en el listado de características para identificar una señal de interés. Además, el módulo 806 de protocolo y/o el módulo 816 de símbolos pueden almacenar datos en el módulo 226 de memoria y/o la base de datos 232 de históricos. En una realización, el módulo 806 de protocolo y/o el módulo 816 de símbolos pueden usar datos 804 del protocolo y/u otros datos del listado 236 de características para ayudar a identificar protocolos y/o información de símbolos en señales de interés.

El módulo 818 de optimización puede recopilar información del listado de características, tal como parámetros de figura de ruido, parámetros de hardware de antena y parámetros ambientales correlacionados con una señal de interés identificada para calcular un valor de degradación para la señal de interés identificada. El módulo 818 de optimización puede controlar además la pantalla 242 para generar datos de degradación que permitan a un usuario del dispositivo 802 de gestión del espectro optimizar una señal de interés.

La figura 8B es un diagrama de bloques de flujo lógico esquemático que ilustra operaciones lógicas que puede realizar un dispositivo de gestión del espectro según una realización. Solo se analizarán aquellas operaciones lógicas ilustradas en la figura 8B diferentes de las descritas anteriormente con referencia a la figura 2B. Como se ilustra en la figura 8B, el seguimiento 850 de tiempo recibido puede aplicarse a los datos I y Q del receptor 210. Un búfer 851 adicional puede almacenar además los datos I y Q recibidos y un detector 852 de símbolos puede identificar los símbolos de una señal de interés y determinar la tasa de símbolos. Un módulo 854 identificador de esquema de acceso múltiple puede identificar si la señal es parte de un esquema de acceso múltiple (por ejemplo, CDMA), y un módulo 856 identificador de protocolo puede intentar identificar el protocolo con el que está asociado la señal de interés. El módulo 854 identificador de esquema de acceso múltiple y el módulo 856 identificador de protocolo pueden recuperar datos de la base de datos 238 estática para ayudar en la identificación del esquema y/o protocolo de acceso. El módulo 852 detector de símbolos puede pasar datos al módulo 858 de protocolos y parámetros de la señal que pueden almacenar información del protocolo y símbolos además de información de parámetros de la señal para señales de interés.

La figura 9 ilustra un flujo de proceso de un método 900 de realización para determinar datos del protocolo y datos de temporización de símbolos. En una realización, las operaciones del método 900 pueden realizarse por el procesador 214 de un dispositivo 802 de gestión del espectro. En el bloque 902 de determinación, el procesador 214 puede determinar si se detectan dos o más señales. Si no se detectan dos o más señales (es decir, el bloque 902 de determinación = "No"), en el bloque 902 de determinación el procesador 214 puede continuar determinando si se detectan dos o más señales. Si se detectan dos o más señales (es decir, el bloque 902 de determinación = "Sí"), en el bloque 904 de determinación el procesador 214 puede determinar si las dos o más señales están interrelacionadas. En una realización, un valor de correlación medio de la descomposición espectral de cada señal puede indicar que las dos o más señales están interrelacionadas. Como ejemplo, una correlación media de cada señal puede generar un valor entre 0,0 y 1, y el procesador 214 puede comparar el valor de correlación media con un umbral, tal como un umbral de 0,75. En un ejemplo de este tipo, un valor de correlación medio en o por encima del umbral puede indicar que las señales están interrelacionadas, mientras que un valor de correlación medio por debajo del umbral puede indicar que las señales no están interrelacionadas y pueden ser señales diferentes. En una realización, el valor de correlación medio puede generarse ejecutando una correlación de ancho de banda de energía completa de cada señal, midiendo los valores de transición de señal para cada señal, y para cada transición de señal ejecutando una correlación espectral entre señales para generar el valor de correlación medio. Si las señales no están interrelacionadas (es decir, el bloque 904 de determinación = "No"), las señales pueden ser dos o más señales diferentes, y en el bloque 907 el procesador 214 puede medir la interferencia entre las dos o más señales. En una realización opcional, en el bloque 909 opcional, el procesador 214 puede generar una alarma de conflicto que indica que interfieren dos o más señales diferentes. En una realización, la alarma de conflicto puede enviarse a la base de datos de históricos y/o a una pantalla. En el bloque 902 de determinación, el procesador 214 puede continuar determinando si se detectan dos o más señales. Si las dos señales están interrelacionadas (es decir, el bloque 904 de determinación = "Sí"), en el bloque 905 el procesador 214 puede identificar las dos o más señales como una única señal. En el bloque 906, el procesador 214 puede combinar datos de señal para las dos o más señales en una única entrada de señal en la base de datos de históricos. En el bloque 908 de determinación, el procesador 214 puede determinar si las señales significan promedios. Si la media promedia (es decir, el bloque 908 de determinación = "Sí"), el procesador 214 puede identificar que la señal tiene múltiples canales en el bloque 910. Si la media no promedia (es decir, el bloque 908 de determinación = "No") o después de identificar que la señal tiene múltiples canales, en el bloque 914 el procesador 214 puede determinar y almacenar datos del protocolo para la señal. En el bloque 916, el procesador 214 puede determinar y almacenar datos de temporización de símbolos para la señal, y el método 900 puede volver al bloque 902.

La figura 10 ilustra un flujo de proceso de un método 1000 de realización para calcular datos de degradación de señal. En una realización, las operaciones del método 1000 pueden realizarse por el procesador 214 de un dispositivo 202 de gestión del espectro. En el bloque 1002, el procesador puede detectar una señal. En el bloque 1004, el procesador 214 puede hacer coincidir la señal con una señal en una base de datos estática. En el bloque 1006, el procesador 214 puede determinar los parámetros de la figura de ruido en función de los datos de la base de datos 236 estática asociada con la señal. Como ejemplo, el procesador 214 puede determinar la figura de ruido de la señal en función de los parámetros de un transmisor que genera la señal según la base de datos 236 estática. En el bloque 1008, el procesador 214 puede determinar los parámetros de hardware asociados con la señal en la base de datos 236 estática. Como ejemplo, el procesador 214 puede determinar parámetros de hardware tal como la posición de la antena, la configuración de potencia, el tipo de antena, la orientación, el acimut, la ubicación, la ganancia y la potencia isotrópicamente radiada equivalente (EIRP) para el transmisor asociado con la señal de la base de datos 236 estática. En el bloque 1010, el procesador 214 puede determinar parámetros ambientales asociados con la señal en la base de datos 236 estática. Como ejemplo, el procesador 214 puede determinar parámetros ambientales tales como lluvia, niebla y/o neblina en función de una tabla de factor de corrección delta almacenada en la base de datos estática y una tasa de precipitación proporcionada (por ejemplo, mm/h). En el bloque 1012, el procesador 214 puede calcular y almacenar datos de degradación de la señal para la señal detectada en función al menos en parte de los parámetros de figura de ruido, parámetros de hardware y parámetros ambientales. Como ejemplo, en función de los parámetros de figura de ruido, los parámetros del hardware y los parámetros ambientales, se pueden determinar las pérdidas de la señal en el espacio libre. En el bloque 1014, el procesador 214 puede visualizar los datos de degradación en una pantalla 242 del dispositivo 202 de gestión del espectro. En una realización adicional, los datos de degradación pueden usarse con datos de terreno medidos de ubicaciones geográficas almacenadas en la base de datos estática para realizar la distorsión del patrón, generar propagación y/o modelos de interferencia del próximo vecino, determinar variables de interferencia y realizar modelos de mejor ajuste para ayudar en la optimización de la señal y/o del sistema.

La figura 11 ilustra un flujo de proceso de un método 1100 de realización para visualizar información de identificación de señal y protocolo. En una realización, las operaciones del método 1100 pueden realizarse por un procesador 214 de un dispositivo 202 de gestión del espectro. En el bloque 1102, el procesador 214 puede comparar los parámetros de la señal y los datos del protocolo de una señal identificada con los parámetros de la señal y los datos del protocolo en una base de datos 232 de históricos. En una realización, una base de datos 232 de históricos puede ser una base de datos que almacena parámetros de la señal y datos del protocolo para señales previamente identificadas. En el bloque 1104, el procesador 214 puede determinar si hay una coincidencia entre los parámetros de la señal y los datos del protocolo de la señal identificada y los parámetros de la señal y los datos de protocolo en la base de datos 232 de históricos. Si no hay una coincidencia (es decir, el bloque 1104 de determinación = "No"), en el bloque 1106 el procesador 214 puede almacenar los parámetros de la señal y los datos de protocolo como una nueva señal en la base de datos 232 de históricos. Si hay una coincidencia (es decir, el bloque 1104 de determinación = "Sí"), en el bloque 1108 el procesador 214 puede actualizar los parámetros de la señal coincidente y los datos de protocolo según sea necesario en la base de datos 232 de históricos.

En el bloque 1110, el procesador 214 puede comparar los parámetros de la señal y los datos del protocolo de la señal identificada con los parámetros de la señal y los datos del protocolo en el listado 236 de características de la señal. En el bloque 1112 de determinación, el procesador 214 puede determinar si los parámetros de la señal y los datos del protocolo de la señal identificada coinciden con cualquier parámetro de la señal y datos del protocolo en el listado 236 de características de la señal. Si hay una coincidencia (es decir, el bloque 1112 de determinación = "Sí"), en el bloque 1114 el procesador 214 puede indicar una coincidencia en la base de datos de históricos y en el bloque 1118 puede visualizarse una indicación de la identificación de señal y el protocolo en una pantalla. Si no hay coincidencia (es decir, bloque 1112 de determinación = "No"), en el bloque 1116 el procesador 214 puede visualizar una indicación de que la señal es una señal no identificada. De esta manera, puede notificarse al usuario que está presente una señal en el entorno, pero que la señal no coincide con una señal en el listado de características.

La figura 12A es un diagrama de bloques de un dispositivo 1202 de gestión del espectro según una realización. El dispositivo 1202 de gestión del espectro es similar al dispositivo 802 de gestión del espectro descrito anteriormente con referencia a la figura 8A, excepto que el dispositivo 1202 de gestión del espectro puede incluir el módulo 1204 TDOA/FDOA y el módulo 1206 de modulación que permite que el dispositivo 1202 de gestión del espectro identifique el tipo de modulación empleado por una señal de interés y calcule los orígenes de la señal. El módulo 1206 de modulación puede permitir que el procesador de señal determine la modulación aplicada a la señal, tal como modulación de frecuencia (por ejemplo, modulación por desplazamiento de frecuencias (FSK), modulación por desplazamiento mínimo (MSK), etc.) o modulación de fase (por ejemplo, (modulación por desplazamiento de fase binario (BPSK), (modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK), modulación de amplitud en cuadratura (QAM), etc.), así como para demodular la señal para identificar los datos de carga útil transportados en la señal. El módulo 1206 de modulación puede usar datos 1221 de carga útil del listado de características para identificar los tipos de datos transportados en una señal. Como ejemplos, al demodular una parte de la señal, los datos de carga útil pueden permitir que el procesador 214 determine si los datos de voz, los datos de vídeo y/o los datos basados en texto están presentes en la señal. El módulo 1204 TDOA/FDOA puede permitir que el procesador 214 de señal determine la diferencia de tiempo de llegada de las señales de interés y/o la diferencia de frecuencias de llegada de las señales de interés. Usando la información TDOA/FDOA, pueden hacerse estimaciones del origen de una señal y pasarlas a un módulo 1225 de mapeo que puede controlar la pantalla 242 para generar estimaciones de una posición y/o dirección de movimiento de una señal.

La figura 12B es un diagrama de bloques de flujo lógico esquemático que ilustra operaciones lógicas que puede realizar un dispositivo de gestión del espectro según una realización. Solo se analizarán aquellas operaciones lógicas ilustradas en la figura 12B diferentes de las descritas anteriormente con referencia a la figura 8B. Puede aplicarse una operación 1250 de seguimiento de tiempo a los datos I y Q del receptor 210 por un módulo de seguimiento de tiempo, tal como un módulo TDOA/FDOA. Puede realizarse una operación 1252 de magnitud al cuadrado sobre los datos del detector 852 de símbolos para identificar si la modulación de frecuencia o de fase está presente en la señal. Las señales moduladas en fase pueden identificarse por los procesos de modulación 1254 de fase y las señales moduladas en frecuencia pueden identificarse por los procesos de modulación de frecuencia. La información de modulación puede pasarse a un módulo 1258 de parámetros, protocolos y modulación de señal.

La figura 13 ilustra un flujo de proceso de un método 1300 de realización para estimar un origen de señal en función de una diferencia de frecuencias de llegada. En una realización, las operaciones del método 1300 pueden realizarse por un procesador 214 de un dispositivo 1202 de gestión del espectro. En el bloque 1302, el procesador 214 puede calcular llegadas de frecuencia y llegadas de fase para múltiples instancias de una señal identificada. En el bloque 1304, el procesador 214 puede determinar la diferencia de frecuencias de llegada para la señal identificada en función de la diferencia de frecuencias y la diferencia de fase calculadas. En el bloque 1306, el procesador puede comparar la diferencia de frecuencias de llegada determinada para la señal identificada con datos asociados con emisores conocidos en el listado de características para estimar un origen de señal identificado. En el bloque 1308, el procesador 214 puede indicar el origen de la señal identificada estimado en una pantalla del dispositivo de gestión del espectro. Como ejemplo, el procesador 214 puede superponer el origen estimado en un mapa visualizado por el dispositivo de gestión del espectro.

La figura 14 ilustra un flujo de proceso de un método de realización para visualizar una indicación de un tipo de datos identificado dentro de una señal. En una realización, las operaciones del método 1400 pueden realizarse por un procesador 214 de un dispositivo 1202 de gestión del espectro. En el bloque 1402, el procesador 214 puede determinar los parámetros de la señal para una señal de interés identificada. En el bloque 1404, el procesador 214 puede determinar el tipo de modulación para la señal de interés. En el bloque 1406, el procesador 214 puede determinar los datos del protocolo para la señal de interés. En el bloque 1408, el procesador 214 puede determinar la temporización de símbolos para la señal de interés. En el bloque 1410, el procesador 214 puede seleccionar un esquema de carga útil en función de los parámetros de la señal determinados, el tipo de modulación, los datos del protocolo y la temporización de símbolos. Como ejemplo, el esquema de carga útil puede indicar cómo se transportan los datos en una señal. Por ejemplo, los datos en las transmisiones de televisión por aire pueden transportarse de manera diferente a los datos en las comunicaciones celulares y los parámetros de la señal, el tipo de modulación, los datos del protocolo y la sincronización de símbolos pueden identificar el esquema de carga útil aplicable para aplicar a la señal. En el bloque 1412, el procesador 214 puede aplicar el esquema de carga útil seleccionado para identificar el tipo o tipos de datos dentro de la señal de interés. De esta manera, el procesador 214 puede determinar qué tipo de datos se transportan en la señal, tales como datos de voz, datos de vídeo y/o datos basados en texto. En el bloque 1414, el procesador puede almacenar el tipo o tipos de datos. En el bloque 1416, el procesador 214 puede visualizar una indicación de los tipos de datos identificados.

La figura 15 ilustra un flujo de proceso de un método 1500 de realización para determinar el tipo de modulación, los datos del protocolo y los datos de temporización de símbolos. El método 1500 es similar al método 900 descrito anteriormente con referencia a la figura 9, excepto que también puede determinarse el tipo de modulación. En una realización, las operaciones del método 1500 pueden realizarse por un procesador 214 de un dispositivo 1202 de gestión del espectro. En los bloques 902, 904, 905, 906, 908 y 910, el procesador 214 puede realizar operaciones de bloques del mismo número del método 900 descrito anteriormente con referencia a la figura 9. En el bloque 1502, el procesador puede determinar y almacenar un tipo de modulación. Por ejemplo, un tipo de modulación puede ser una indicación de que la señal está modulada en frecuencia (por ejemplo, FSK, MSK, etc.) o modulada en fase (por ejemplo, BPSK, QPSK, QAM, etc.) o de espectro ensanchado (por ejemplo, acceso múltiple por vector cooperativo (CVMA), etc.). Como se analizó anteriormente, en el bloque 914 el procesador puede determinar y almacenar datos del protocolo y en el bloque 916 el procesador puede determinar y almacenar datos de temporización.

En una realización, en función de la detección de señales, un módulo de seguimiento de tiempo, tal como un módulo 1204 TDOA/FDOA, puede realizar un seguimiento del intervalo de repetición de frecuencia en el cual cambia la señal. El intervalo de repetición de frecuencia también puede seguirse para una señal de ráfaga. En una realización, el dispositivo de gestión del espectro puede medir el entorno de la señal y establecer anclas en función de la información almacenada en la base de datos de históricos o estática sobre fuentes y ubicaciones de transmisores conocidas. En una realización, la información de fase sobre una señal se extrae usando una ecuación de correlación de descomposición espectral para medir el ángulo de llegada ("AOA") de la señal. En una realización, el procesador del dispositivo de gestión del espectro puede determinar la potencia recibida como la Intensidad de la Señal Recibida (''RSS'') y en función del AOA y el RSS puede medir la diferencia de frecuencias de llegada. En una realización, el cambio de frecuencia de la señal recibida puede medirse y agregarse a lo largo del tiempo. En una realización, después de una muestra inicial de una señal, las señales transmitidas conocidas pueden medirse y compararse con la RSS para determinar el error de cambio de frecuencia. En una realización, el procesador del dispositivo de gestión del espectro puede calcular una función de ambigüedad cruzada de cambios agregados en el tiempo de llegada y la frecuencia de llegada. En una realización adicional, el procesador del dispositivo de gestión del espectro puede recuperar datos FFT para una señal medida y agregar los datos para determinar los cambios en el tiempo de llegada y la frecuencia de llegada. En una realización, los componentes de la señal del cambio en la frecuencia de llegada pueden promediarse a través de un filtro de Kalman con un filtro de derivación ponderado de 2 a 256 ponderaciones para eliminar errores de medida tal como ruido, interferencia de rutas múltiples, etc. En una realización, la diferencia de frecuencias de las técnicas de llegada puede aplicarse cuando el emisor de la señal o el dispositivo de gestión del espectro están en movimiento o cuando luego el emisor de la señal y el dispositivo de gestión del espectro están ambos estacionarios. Cuando el emisor de la señal y el dispositivo de gestión del espectro están ambos estacionarios, la determinación de la posición del emisor puede realizarse cuando se conocen al menos cuatro posiciones conocidas de otros emisores de señales y las características de la señal pueden estar disponibles. En una realización, un usuario puede proporcionar los otros cuatro emisores conocidos y/o puede usar emisores conocidos ya instalados, y puede usar los valores de frecuencia, ancho de banda, potencia y distancia de los emisores conocidos y sus señales respectivas. En una realización, donde el emisor de la señal o el dispositivo de gestión del espectro puede estar en movimiento, la diferencia de frecuencia de las técnicas de llegada puede realizarse usando dos emisores conocidos.

La figura 16 ilustra un método de realización para el seguimiento del origen de una señal. En una realización, las operaciones del método 1600 pueden realizarse por un procesador 214 de un dispositivo 1202 de gestión del espectro. En el bloque 1602, el procesador 214 puede determinar una diferencia de tiempo de llegada para una señal de interés. En el bloque 1604, el procesador 214 puede determinar una diferencia de frecuencias de llegada para la señal de interés. Como ejemplo, el procesador 214 puede tomar la inversa de la diferencia de tiempo de llegada para determinar la diferencia de frecuencias de llegada de la señal de interés. En el bloque 1606, el procesador 214 puede identificar la ubicación. Como ejemplo, el procesador 214 puede determinar la ubicación en función de las coordenadas proporcionadas por un receptor GPS. En el bloque 1608 de determinación, el procesador 214 puede determinar si hay al menos cuatro emisores conocidos presentes en la ubicación identificada. Como ejemplo, el procesador 214 puede comparar las coordenadas geográficas de la ubicación identificada con una base de datos estática y/o una base de datos de históricos para determinar si al menos cuatro señales conocidas están dentro de un área asociada con las coordenadas geográficas. Si están presentes al menos cuatro emisores conocidos (es decir, el bloque 1608 de determinación = "Sí"), en el bloque 1612 el procesador 214 puede recopilar y medir la RSS de los emisores conocidos y la señal de interés. Como ejemplo, el procesador 214 puede usar los valores de frecuencia, ancho de banda, potencia y distancia de los emisores conocidos y sus respectivas señales y la señal de interés. Si están presentes menos de cuatro emisores conocidos (es decir, el bloque 1608 de determinación = "No"), en el bloque 1610 el procesador 214 puede medir el ángulo de llegada de la señal de interés y el emisor conocido. Usando la RSS o ángulo de llegada, en el bloque 1614 el procesador 214 puede medir el cambio de frecuencia y en el bloque 1616 el procesador 214 puede obtener la función de ambigüedad cruzada. En el bloque 1618 de determinación, el procesador 214 puede determinar si la función de ambigüedad cruzada converge en una solución. Si la función de ambigüedad cruzada converge a una solución (es decir, el bloque 1618 de determinación = "Sí"), en el bloque 1620 el procesador 214 puede agregar los datos de cambio de frecuencia. En el bloque 1622, el procesador 214 puede aplicar uno o más filtros a los datos agregados, tal como un filtro de Kalman. Además, el procesador 214 puede aplicar ecuaciones, tal como ecuaciones de mínimos cuadrados ponderados y ecuaciones de máxima verosimilitud, y filtros adicionales, tales como filtros sin visibilidad directa ("NLOS") a los datos agregados. En una realización, la función de ambigüedad cruzada puede resolver la posición del emisor de la señal de interés dentro de los 3 metros. Si la función de ambigüedad cruzada no converge a una solución (es decir, el bloque 1618 de determinación = "No"), en el bloque 1624 el procesador 214 puede determinar la diferencia de tiempo de llegada de la señal y en el bloque 1626 el procesador 214 puede agregar los datos de cambio de tiempo. Además, el procesador puede filtrar los datos para reducir la interferencia. Ya sea que en función la diferencia de frecuencias de llegada o la diferencia de tiempo de llegada, los datos agregados y filtrados pueden indicar una posición del emisor de la señal de interés, y en el bloque 1628 el procesador 214 puede generar la información de seguimiento para la posición del emisor de la señal de interés en una pantalla del dispositivo de gestión del espectro y/o la base de datos de históricos. En una realización adicional, la ubicación de los emisores, el tiempo y la duración de la transmisión en una ubicación pueden almacenarse en la base de datos de históricos de manera que la información histórica pueda usarse para realizar y predecir el movimiento de la transmisión de la señal. En una realización adicional, pueden considerarse los factores ambientales para reducir adicionalmente el error medido y generar una medida más precisa de la ubicación del emisor de la señal de interés.

El procesador 214 de los dispositivos 202, 802 y 1202 de gestión del espectro puede ser cualquier microprocesador programable, microordenador o chip o chips de múltiples procesadores que puedan configurarse por instrucciones de software (aplicaciones) para realizar una variedad de funciones, que incluyen las funciones de las diversas realizaciones descritas anteriormente. En algunos dispositivos, pueden proporcionarse múltiples procesadores, tal como un procesador dedicado a funciones de comunicación inalámbrica y un procesador dedicado a ejecutar otras aplicaciones. Típicamente, las aplicaciones de software pueden almacenarse en la memoria 226 o 230 interna antes de que se acceda a ellas y se carguen en el procesador 214. El procesador 214 puede incluir memoria interna suficiente para almacenar las instrucciones del software de la aplicación. En muchos dispositivos, la memoria interna puede ser una memoria volátil o no volátil, tal como una memoria flash, o una combinación de ambas. Para los propósitos de esta descripción, una referencia general a la memoria se refiere a la memoria a la que puede acceder el procesador 214, que incluye la memoria interna o la memoria extraíble conectada al dispositivo y la memoria dentro del propio procesador 214.

Identificación de dispositivos en espacios en blanco.

La presente invención proporciona soluciones de sistemas, métodos y aparatos para la detección de dispositivos en espacios en blanco, que mejora la técnica anterior identificando fuentes emisoras de señales por la detección automática de señales y la creación de perfiles de señal únicos. La detección de dispositivos tiene una función y aplicaciones importantes en los sectores militares y de inteligencia, donde la identificación del dispositivo emisor es crucial para la monitorización y la vigilancia, que incluye la identificación específica del emisor (SEI).

La presente invención proporciona al menos dos funciones clave: aislamiento de señales y detección de dispositivos. El aislamiento de señales según la presente invención es un proceso mediante el cual se detecta una señal, se aísla a través de filtrado y amplificación, entre otros métodos, y se extraen las características clave. La detección de dispositivos según la presente invención es un proceso mediante el cual las señales detectadas se hacen coincidir con un dispositivo a través de la comparación con los perfiles de señal del dispositivo y puede incluir la aplicación de un nivel de confianza y/o clasificación a la coincidencia del perfil de señal. Además, la detección de dispositivos cubre tecnologías que permiten el almacenamiento de comparaciones de perfiles de manera que pueda hacerse una comparación futura con mayor eficiencia y/o precisión. Los sistemas, métodos y aparatos de la presente invención se construyen y configuran funcionalmente para identificar cualquier dispositivo emisor de señales, que incluyen, a modo de ejemplo y sin limitación, una radio, un teléfono celular, etc. Otra función clave proporcionada por la presente invención es la detección a ciegas e identificación del protocolo.

Con respecto al aislamiento de señales, se incluyen las siguientes funciones en la presente invención: amplificar, filtrar, detectar señales a través de detección de energía, en función de la forma de onda, en función de la correlación espectral, en función de identificación de radio o método de filtro combinado, identificación de interferencia, identificación de referencia(s) ambiental(es), y/o identificar las características de la señal.

Con respecto a la detección de dispositivos, se incluyen las siguientes funciones en la presente invención: uso de perfiles de señales y/o comparación con base(s) de datos conocida(s) y perfil(es) registrado(s) previamente, identificación del dispositivo o emisor esperado, declaración del nivel de confianza para la identificación, y/o almacenamiento de información de detección y perfilado para algoritmos y coincidencias mejorados. En realizaciones preferidas de la presente invención, la identificación del al menos un dispositivo emisor de señales es precisa hasta un grado predeterminado de confianza entre aproximadamente el 80 y aproximadamente el 95 por ciento, y más preferiblemente entre aproximadamente el 80 y aproximadamente 100 por ciento. El nivel de confianza o grado de confianza se basa en la cantidad de datos medidos coincidentes en comparación con los datos históricos y/o datos de referencia para una frecuencia predeterminada y otras características.

La presente invención proporciona detección de dispositivos emisores de señales inalámbricas en el espacio en blanco en función de una señal medida, y considera la base de la(s) licencia(s) proporcionada(s) en al menos una base de datos de referencia, preferiblemente la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) y/u otra base de datos definida que incluya listados de licencias. Los métodos incluyen las etapas para proporcionar un dispositivo para medir las características de las señales de los dispositivos emisores de señales en un espectro asociado con las comunicaciones inalámbricas, las características de los datos medidos de los dispositivos emisores de señales, que incluyen la frecuencia, la potencia, el ancho de banda, la duración, la modulación y las combinaciones de los mismos; hacer una evaluación o clasificación de señal(es) analógica(s) y/o digital(es); determinar el mejor ajuste en función de la frecuencia si el espectro de potencia medido se designa en los datos históricos y/o de referencia, que incluyen, pero no se limitan a, la FCC u otra(s) base(s) de datos para intervalos de frecuencia seleccionados; determinar analógico o digital, en función de potencia y banda lateral combinados con asignación de frecuencia; determinar una señal TDM/FDM/CDM, en función de la duración y el ancho de banda; determinar el mejor ajuste de modulación para la señal deseada, si el ancho de banda y la duración coinciden con la(s) base(s) de datos de señales; añadir identificación de modulación a la base de datos; indicar las posibles modulaciones con el mejor porcentaje de ajuste, en función de la potencia, el ancho de banda, la frecuencia, la duración, la asignación de la base de datos y combinaciones de los mismos; e identificar al menos un dispositivo emisor de señales de los resultados compuestos de las etapas anteriores. Además, la presente invención proporciona que la medida de fase de la señal se calcula entre la diferencia de la frecuencia final del ancho de banda y la frecuencia central pico y la frecuencia inicial del ancho de banda y la frecuencia central pico para obtener una mejor medida de la tasa de caída del ancho de banda lateral de la señal para ayudar a determinar la modulación de señal.

En realizaciones de la presente invención, se proporciona un aparato para identificar automáticamente dispositivos en un espectro, el aparato que incluye una carcasa, al menos un procesador y memoria, y sensores construidos y configurados para detectar y medir señales de comunicaciones inalámbricas de dispositivos emisores de señales en un espectro asociado con las comunicaciones inalámbricas; y en donde el aparato puede funcionar para analizar automáticamente los datos medidos para identificar al menos un dispositivo emisor de señales casi en tiempo real a partir del intento de detección e identificación del al menos un dispositivo emisor de señales. Las características de las señales y los datos medidos de los dispositivos emisores de señales incluyen frecuencia, potencia, ancho de banda, duración, modulación y combinaciones de los mismos.

Los sistemas de la presente invención incluyen al menos un aparato, en donde el al menos un aparato puede funcionar para la comunicación basada en red con al menos un ordenador servidor que incluye una base de datos, y/o con al menos otro aparato, pero no requiere una conexión al al menos un ordenador servidor para poder funcionar para identificar dispositivos emisores de señales; en donde cada uno de los aparatos puede funcionar para identificar dispositivos emisores de señales que incluyen: una carcasa, al menos un procesador y memoria, y sensores construidos y configurados para detectar y medir señales de comunicaciones inalámbricas desde dispositivos emisores de señales en un espectro asociado con comunicaciones inalámbricas; y en donde el aparato puede funcionar para analizar automáticamente los datos medidos para identificar al menos un dispositivo emisor de señales casi en tiempo real a partir del intento de detección e identificación del al menos un dispositivo emisor de señales.

identificación del espacio abierto en un espectro de comunicación inalámbrica.

La presente invención proporciona soluciones de sistemas, métodos y aparatos para identificar automáticamente el espacio abierto, que incluye el espacio abierto en el espacio en blanco de un espectro de comunicación inalámbrica. Es importante destacar que la presente invención identifica el espacio abierto como el espacio que no se usa y/o rara vez se usa (e identifica al propietario de las licencias para el espacio que rara vez se usa, si corresponde), que incluye el espectro sin licencia, el espacio en blanco, las bandas de guarda y las combinaciones de los mismos. Las etapas del método de la presente invención incluyen: obtener automáticamente un listado o informe de todas las frecuencias en el intervalo de frecuencias; trazar un gráfico de líneas o tabla que muestren la actividad de potencia y ancho de banda; establecer frecuencias en función de una etapa de frecuencia y/o resolución para que solo se representen las frecuencias definidas por el usuario; generar archivos, tal como a modo de ejemplo y sin limitación, archivos .csv o .pdf, que muestren valores promedio y/o agregados de potencia, ancho de banda y frecuencia para cada etapa de frecuencia derivada; y mostrar un informe de actividad a lo largo del tiempo, durante el día frente a la noche, en bandas de frecuencia si hay más de una, en espacios en blanco si se solicita, en banda o espacio industrial, científico y médico (ISM) si se solicita; y si el espacio de frecuencias rara vez se encuentra en esa área, identificar luego e indicar las frecuencias y los titulares de las licencias.

Las etapas adicionales incluyen: escanear automáticamente el intervalo de frecuencias, en donde un escaneo predeterminado incluye un intervalo de frecuencias entre aproximadamente 54 MHz y aproximadamente 804 MHz; una escaneo de ISM entre aproximadamente 900 MHz y aproximadamente 2,5 GHz; un escaneo de ISM entre aproximadamente 5 GHz y aproximadamente 5,8 GHz; y/o un intervalo de frecuencias en función de las entradas proporcionadas por un usuario. Además, los etapas del método incluyen escanear una cantidad de tiempo asignada entre un mínimo de aproximadamente 15 minutos hasta aproximadamente 30 días; preferiblemente escanear tiempos asignados seleccionados de los siguientes: un mínimo de aproximadamente 15 minutos; aproximadamente 30 minutos; incrementos de aproximadamente 1 hora; incrementos de aproximadamente 5 horas; incrementos de aproximadamente 10 horas; aproximadamente 24 horas; aproximadamente 1 día; y aproximadamente hasta 30 días; y combinaciones de los mismos. En realizaciones preferidas, si el aparato se configura para escanear automáticamente durante más de aproximadamente 15 minutos, entonces el aparato se configura preferiblemente para actualizar los resultados, que incluyen la actualización de gráficos y/o informes durante aproximadamente la misma cantidad de tiempo (por ejemplo, cada 15 minutos).

Los sistemas, métodos y aparatos también permiten calcular automáticamente un porcentaje de actividad asociado con el espacio abierto identificado en frecuencias predeterminadas y/o bandas ISM.

Base de datos de señales.

Las realizaciones preferidas de la presente invención proporcionan datos detectados y/o medidos recibidos por el al menos un aparato de la presente invención, datos analizados, datos históricos y/o datos de referencia, datos de cambio de estado y cualquier actualización de los mismos son almacenables en cada uno de los al menos un aparato. En los sistemas de la presente invención, cada aparato incluye además transmisores para enviar los datos detectados y/o medidos recibidos por el al menos un aparato de la presente invención, datos analizados, datos históricos y/o datos de referencia, cambio de estado los datos, y cualquier actualización de los mismos, se comunican a través de la red al al menos un ordenador servidor remoto y su(s) base(s) de datos correspondiente(s). Preferiblemente, el(los) servidor(es) agregan los datos recibidos de la multiplicidad de aparatos o dispositivos para producir una base de datos compuesta para cada uno de los tipos de datos indicados. Por lo tanto, mientras que cada uno de los aparatos o dispositivos es completamente funcional y autónomo dentro de la carcasa para realizar todas las etapas y operaciones del método sin conectividad de comunicación basada en red con el(los) servidor(es) remoto(s), cuando se conecte, como se ilustra en la figura 29, los dispositivos distribuidos proporcionan la base de datos compuesta, que permite análisis adicionales que no son posibles para unidades de dispositivos o aparatos individuales y aislados (cuando no se conectan en una comunicación basada en red), lo que resuelve una necesidad insatisfecha de larga data.

En particular, la agregación de datos de unidades distribuidas de diferentes aparatos o dispositivos permite la comparación de conjuntos de datos de muestras para comparar datos de señales o información para factores similares, que incluyen hora(s), día(s), lugares, ubicaciones geográficas o regiones, situaciones, actividades, etc., así como para la comparación de diversas características de la señal con los factores, en donde las características de la señal y sus correspondientes datos detectados y/o medidos, incluyen datos sin procesar y datos de cambio de estado, y/o datos analizados de los dispositivos emisores de señales que incluyen frecuencia, potencia, ancho de banda, duración, modulación y combinaciones de los mismos. Preferiblemente, las comparaciones se realizan casi en tiempo real. La agregación de datos puede proporcionar información sobre el mismo modo o un modo similar de un aparato a otro, escaneando los mismos o diferentes intervalos de frecuencia, con diferentes factores y/o características de la señal recibida y almacenada en la(s) base(s) de datos, tanto en cada unidad de aparato o dispositivo, como cuando se conectan en comunicación basada en red para la transmisión de los datos al al menos un servidor remoto.

La agregación de datos de una multiplicidad de unidades también proporciona ventajosamente un escaneo continuo las 24 horas, los 7 días de la semana, y permite que el sistema identifique secciones que existen, así como información posiblemente omitida o datos perdidos, que siguen pudiéndose considerar para comparaciones, incluso si están incompletos. Desde el punto de vista del tiempo, puede que no haya una linealidad con respecto a cuándo las unidades recopilan o reciben los datos; más bien, los sistemas y métodos de la presente invención proporcionan la coincidencia automática de tiempo, es decir, la coincidencia de marcos de tiempo y tiempos relativos, incluso cuando el entorno, las actividades y/o el contexto pueden ser diferentes para diferentes unidades. A modo de ejemplo y no de limitación, diferentes unidades pueden detectar y/o medir la misma señal del mismo dispositivo emisor de señales en el espectro, pero la interferencia, la potencia, los factores ambientales y otros factores pueden presentar problemas de identificación que impiden que una de las últimas unidades de aparatos o dispositivos determinen la identidad del dispositivo emisor de la señal con el mismo grado de certeza o confianza. La variación en estos datos de una multiplicidad de unidades que miden las mismas señales proporciona agregación y comparación en el servidor remoto usando las bases de datos distribuidas de cada unidad para generar un informe de variación casi en tiempo real. Por lo tanto, la(s) base(s) de datos proporcionan una base de datos de repositorio en la memoria de las unidades de aparatos o dispositivo, y/o los datos de una multiplicidad de unidades se agregan en al menos un servidor remoto para proporcionar una red activa con nodos distribuidos en una región que produce una base de datos activa o dinámica de señales, dispositivos identificados, espacio abierto identificado y combinaciones de los mismos, y los nodos pueden informar o transmitir datos a través de una comunicación basada en red a un concentrador o servidor central. Esto proporciona la comparación automática de dispositivos emisores de señales o sus perfiles y los correspondientes datos, situaciones, actividades, geografías, horas, días y/o entornos detectados o medidos, lo que proporciona datos compuestos y de comparación únicos que pueden actualizarse continuamente.

La figura 29 muestra un diagrama esquemático que ilustra aspectos de los sistemas, métodos y aparatos según la presente invención. Cada nodo incluye una unidad de aparato o dispositivo, referenciada en la figura 29 como "Dispositivo SigSet A", "Dispositivo SigSet B", "Dispositivo SigSet C" y hasta el "Dispositivo SigSet N" que se construyen y configuran para el intercambio selectivo, tanto para transmitir como para recibir información a través de una conexión de red, ya sea comunicaciones por cable o inalámbrica, con el SigDB principal o la base de datos en una ubicación de servidor remota desde las unidades.

Además, los nodos de agregación de bases de datos de las unidades de aparatos o dispositivos proporcionan una referencia en comparación con nuevos datos, lo que proporciona un análisis y resultados casi en tiempo real dentro de cada uno de los al menos un aparato o unidad de dispositivo, que calcula y genera resultados tales como la identificación de dispositivos emisores de señales, la identificación del espacio abierto, la optimización de la señal y combinaciones de los mismos, en función de las configuraciones en particular de cada uno de los al menos una unidad de aparato o dispositivo. Las configuraciones incluyen intervalos de frecuencia, ubicación y distancia de otras unidades, diferencia en la propagación de una unidad a otra y combinaciones de los mismos, que influyen en los resultados finales.

Las realizaciones de sistemas, métodos y aparatos de la presente invención permiten aprovechar el uso de deltas o diferenciales desde la referencia, así como datos reales, para proporcionar detección, medida y análisis en el sitio para un entorno y espectro dados, para cada uno de las en menos una unidad de aparato o dispositivo. Debido a que la presente invención proporciona el al menos un procesador en cada unidad para comparar señales y diferencias de características de la señales usando datos comprimidos para deltas para proporcionar resultados casi en tiempo real, el almacenamiento de la base de datos puede optimizarse adicionalmente almacenando datos comprimidos y/o deltas, y luego descomprimiendo y/o reconstruyendo las señales reales usando los deltas y la referencia. También se proporcionan análisis usando este enfoque. Así pues entonces, la(s) base(s) de datos de señales proporcionan un almacenamiento de datos reducido al conjunto de muestras más pequeño que sigue proporcionando al menos la referencia y los deltas para permitir la reconstrucción y el análisis de señales para producir los resultados descritos según la presente invención.

Preferiblemente, los análisis de modelado y virtualización habilitados por las bases de datos en cada una de las al menos unas unidades de aparatos y dispositivos independientemente del ordenador servidor remoto, y también proporcionados en el ordenador servidor remoto a partir de datos agregados, proporcionan el "llenado de huecos" para datos omitidos o datos ausentes y/o para la reconstrucción a partir de deltas. Una multiplicidad de deltas puede proporcionar identificación de señal, identificación de interferencias, identificación de bandas vecinas, identificación de dispositivos, optimización de la señal y combinaciones, todo ello casi en tiempo real. Significativamente, el enfoque de deltas de la presente invención proporciona la minimización de conjuntos de datos o conjuntos de datos de muestras requeridos para comparaciones y/o análisis, es decir, el intervalo más pequeño de tiempo, frecuencia, etc. que captura todas las señales representativas y/o deltas asociados con las señales, condiciones ambientales, ruido, etc.

La(s) base(s) de datos de señales pueden representarse con indicaciones visuales que incluyen diagramas, gráficos, esquemas, tablas y combinaciones de los mismos, que pueden representarse directamente por la unidad de aparato o dispositivo a su correspondiente pantalla contenida dentro de la carcasa. Además, la(s) base(s) de datos de señales proporciona(n) a cada unidad de aparato o dispositivo la recepción de un primer conjunto de datos de muestras en un primer período de tiempo, y la recepción de un segundo conjunto de datos de muestras en un segundo período de tiempo, y la recepción de un conjunto de datos de N muestras en un período periodo de tiempo N correspondiente; guardar o almacenar cada uno de los al menos dos conjuntos de datos de muestras distintos; para comparar automáticamente los al menos dos conjuntos de datos de muestras para determinar un cambio de estado o "delta". Preferiblemente, la base de datos recibe y almacena al menos el primero de los al menos dos conjuntos de datos y también almacena el delta. Los valores de delta almacenados proporcionan análisis y regeneración rápidos de los valores reales de los conjuntos de muestras a partir de los valores de delta, lo que contribuye ventajosamente a los resultados casi en tiempo real de la presente invención.

En realizaciones preferidas de la presente invención, el al menos un aparato escanea continuamente el entorno en busca de señales, deltas de al menos un conjunto de datos de muestras anterior y combinaciones, que se categorizan, clasifican y almacenan en la memoria.

Los realizaciones de sistemas, métodos y aparatos de la presente invención incluyen componentes de hardware y software y requisitos para que cada una de las unidades de aparatos se comunique y conecte diferentes datos que detecta, mide, analiza y/o almacena en base(s) de datos local(es) en memoria de cada una de las unidades con el ordenador servidor remoto y la base de datos. Por lo tanto, la base de datos principal o "SigDB" puede funcionar para aplicarse y conectarse a las unidades, y puede incluir hardware y software disponibles comercialmente, por ejemplo, SQL Server 2012, y aplicarse para proporcionar a un usuario los criterios para poner al día/actualizar su servidor de red actual a la configuración correcta que se requiere para funcionar y acceder a SigDB. Además, SigDB se diseña, construye y configura preferiblemente como un sistema completo de hardware y software para el usuario, que incluye las pruebas de carga y la seguridad y configuración de la red. Otros requisitos ejemplares incluyen que la SigDB incluirá una estructura de base de datos que pueda soportar una multiplicidad de información de unidades de aparatos; proporcionará un método para actualizar la base de datos de la FCC y/o la base de datos de históricos según un tiempo establecido (cada mes/trimestre/semana, etc.), y según los cambios en las bases de datos de FCC.gov que se integren en la base de datos; podrá funcionar para recibir y descargar datos de la unidad desde una ubicación remota a través de una conexión de red; podrá funcionar para consultar datos de la unidad de aparato almacenados dentro del servidor de base de datos SigDB y para consultar datos de la unidad de aparato en tiempo 'presente' para un dispositivo de unidad de aparato en particular para un tiempo 'presente' dado que no está disponible en la base de datos del servidor SigDB actual; para actualizar esta información en su propia estructura de base de datos; para realizar un seguimiento de las identificaciones de dispositivos y la información que cada unidad de aparato recopila, que incluye su ubicación; para consultar las unidades de aparatos en función del identificador (ID) del dispositivo o la ubicación del dispositivo o la unidad de aparato; para conectarse a varios dispositivos y/o unidades de aparatos en una red de comunicaciones distribuidas; para dividir los datos de cada unidad de aparato o dispositivo y diferenciar los datos de cada uno en función de su ubicación y el ID del dispositivo; para unir consultas de varios dispositivos si un usuario desea conocer información adquirida de varias unidades de aparatos remotas en un momento dado; para proporcionar capacidad para varios usuarios (actualmente hasta 5 por unidad de aparato o dispositivo) para consultar información de la base de datos SigDB o unidad de aparato o dispositivo; para otorgar permisos de acceso a los registros para cada usuario en función de la identificación del dispositivo, información pertinente o tablas/ubicación; para conectarse a una interfaz gráfica de usuario (GUI) de usuario desde un dispositivo remoto, tal como una estación de trabajo o una tableta desde una aplicación de aplicación web; para recuperar consultas de datos en función de la información de usuarios y/o trabajos; para integrar la información de la base de datos de la base de datos externa de las unidades de aparato; y combinaciones de los mismos.

Además, en realizaciones preferidas, se proporciona una interfaz GUI en función de un software de aplicación web; en una realización, la GUI de SigDB se proporciona en cualquier software apropiado, tal como, por ejemplo, en Visual Studio usando tecnología .Net/Asp.Net o JavaScript. En cualquier caso, la GUI de SigDB funciona preferiblemente en sistemas multiplataforma con la configuración correcta del navegador y del sistema operativo (SO); proporciona los requisitos iniciales de una pantalla de Históricos en cada unidad de aparato para acceder a la información del servidor o consultar una unidad de aparato remota que contiene la información de usuario deseada; y genera informes en formato .csv y .pdf que son útiles para el usuario.

Informes Automatizados y Visualización del Análisis.

Diversos informes para describir e ilustrar con visualización los datos y el análisis de los resultados del dispositivo, sistema y método de las actividades de gestión del espectro incluyen al menos informes sobre el uso de potencia, estudio de RF y/o variación, así como detección de interferencia, detección de intermodulación, licencias no correlacionadas y/o identificación del espacio abierto.

Los sistemas, métodos y dispositivos de las diversas realizaciones permiten la gestión del espectro identificando, clasificando y catalogando señales de interés en función de las medidas de radiofrecuencia. En una realización, pueden identificarse las señales y los parámetros de las señales y pueden presentarse a un usuario las indicaciones de las frecuencias disponibles. En otra realización, también pueden identificarse los protocolos de las señales. En una realización adicional, pueden identificarse la modulación de señales, dispositivos o tipos de dispositivos que emitan señales, tipos de datos transportados por las señales y orígenes de señales estimados.

Con referencia de nuevo a los dibujos, la figura 17 es un diagrama esquemático que ilustra una realización para escanear y encontrar el espacio abierto. Una pluralidad de nodos está en comunicación inalámbrica o por cable con una radio definida por software, que recibe información sobre los canales abiertos después del escaneo en tiempo real y el acceso a la información de frecuencia de la base de datos externa.

La figura 18 es un diagrama de una realización de la invención en donde los nodos de radio definidos por software están en comunicación inalámbrica o por cable con un transmisor principal y un dispositivo principal de detección.

La figura 19 es un diagrama de flujo de proceso de un método de realización para dividir temporalmente los datos en intervalos para el análisis y la comparación del uso de potencia. Los intervalos de datos se establecen inicialmente en segundos, minutos, horas, días y semanas, pero pueden ajustarse para tener en cuenta períodos de tiempo variables (por ejemplo, si un intervalo general de datos es solo una semana, las divisiones de intervalo de datos no serían semanas). En una realización, la segmentación de intervalos de datos se usa para producir informes e información de variación de potencia.

La figura 20 es un diagrama de flujo que ilustra una realización en donde se produce la coincidencia de frecuencia con la licencia. En una realización de este tipo, los criterios de frecuencia central y ancho de banda pueden compararse con una base de datos para comprobar una coincidencia de licencia. Tanto las bandas con licencia como las sin licencia pueden comprobarse con las frecuencias y, si es necesario, los factores no correlacionados se pueden marcar cuando una frecuencia no está correlacionada.

La figura 21 es un diagrama de flujo que ilustra un método de realización para informar la información de uso de potencia, que incluye datos de ubicación, datos desglosados por intervalos de tiempo, frecuencia e información de uso de potencia por banda, distribución de potencia promedio, modelos de propagación, factores atmosféricos, que es capaz de representarse gráfica, cuantitativa, cualitativamente y superponerse en un mapa geográfico o topográfico.

La figura 22 es un diagrama de flujo que ilustra un método de realización para crear conjuntos de frecuencias. Para cada inicialización, una realización de la invención determinará una frecuencia central, un ancho de banda, una potencia máxima, un nivel de ruido de fondo, un ancho de banda de resolución, una potencia y una fecha/hora. Las frecuencias inicial y final se calculan usando el ancho de banda y la frecuencia central y las frecuencias similares se agregan y ordenan para producir un conjunto de matrices de frecuencia que coincidan con las medidas de potencia capturadas en cada banda.

La figura 23 es un diagrama de flujo que ilustra un método de realización para reformular y agregar potencia cuando se producen conjuntos de frecuencias.

La figura 24 es un diagrama de flujo que ilustra un método de realización para informar del vencimiento de licencias accediendo a bases de datos estáticas o de la FCC.

La figura 25 es un diagrama de flujo que ilustra un método de realización para informar el uso de potencia de frecuencia en formato gráfico, de tabla o de informe, con la opción de añadir frecuencias de FCC u otras bases de datos.

La figura 26 es un diagrama de flujo que ilustra un método de realización para conectar dispositivos. Después de adquirir una ubicación GPS, se accede a las bases de datos estáticas y de la FCC para actualizar la información de la licencia, si está disponible. Un escaneo de frecuencias encontrará espacios abiertos y detectará interferencias y/o colisiones. En función del ID del dispositivo principal, establece un testigo (token) generado aleatoriamente para seleccionar el canal del modelo de canal disponible y transmite continuamente el testigo del canal ID. Si el dispositivo del nodo lee el ID, se establecerá el canal en función del testigo y el dispositivo se conectará al dispositivo principal. El dispositivo principal luego establecerá la frecuencia y el canal de ancho de banda. Para cada dispositivo conectado al principal, se establece una frecuencia, un ancho de banda y un intervalo de tiempo para transmitir. En una realización, estas etapas pueden repetirse hasta que se conecte el número máximo de dispositivos. A medida que se conectan nuevos dispositivos, la lista de dispositivos se actualiza con el modelo de canal y el dispositivo se establece como activo. Los dispositivos desconectados se establecen como inactivos. Si se produce una colisión, actualiza el modelo del canal y obtiene un nuevo canal testigo. Los escaneos activos buscarán dispositivos nuevos o perdidos y actualizarán la lista de dispositivos, el modelo de canal y el estado en consecuencia. Los ID de modelo de canal se envían activamente para dispositivos nuevos o perdidos.

La figura 27 es un diagrama de flujo que ilustra un método de realización para abordar las colisiones.

La figura 28 es un diagrama esquemático de una realización de la invención que ilustra una red informática virtualizada y una pluralidad de dispositivos distribuidos. La figura 28 es un diagrama esquemático de una realización de la presente invención, que ilustra los componentes de un sistema informático basado en la nube y una red para la comunicación distribuida con el mismo por dispositivos de comunicación móvil. La figura 28 ilustra un sistema informático virtualizado ejemplar para realizaciones de la plataforma de fidelización y recompensas de la presente invención. Como se ilustra en la figura 28, se muestra un esquema básico de algunos de los componentes clave de un sistema informático virtualizado (o basado en la nube) según la presente invención. El sistema 2800 comprende al menos un ordenador 2810 servidor remoto con una unidad 2811 de procesamiento y memoria. El servidor 2810 se construye, configura y acopla para permitir la comunicación a través de una red 2850. El servidor permite la interconexión del usuario con el servidor a través de la red con el al menos un aparato 2840 como se describe en la presente memoria anteriormente colocado de forma remota desde el servidor. El aparato 2840 incluye una memoria 2846, una CPU 2844, un sistema operativo 2847, un bus 2842, un módulo 2848 de entrada/salida y una salida o pantalla 2849. Además, el sistema puede funcionar para una multiplicidad de dispositivos o realizaciones 2860, 2870 de aparatos por ejemplo, en una arquitectura cliente/servidor, como se muestra, cada uno con salidas o pantallas 2869 y 2979, respectivamente. Alternativamente, la interconexión a través de la red 2850 que usa el al menos un dispositivo o aparato para medir dispositivos emisores de señales, cada uno de los al menos un aparato puede funcionar para comunicación basada en red. Además, pueden usarse arquitecturas alternativas en lugar de la arquitectura cliente/servidor. Por ejemplo, puede usarse una red de comunicaciones informáticas u otra arquitectura adecuada. La red 2850 puede ser Internet, una intranet o cualquier otra red adecuada para buscar, obtener y/o usar información y/o comunicaciones. El sistema de la presente invención incluye además un sistema operativo 2812 instalado y ejecutándose en el al menos un servidor 2810 remoto, que permite que el servidor 2810 se comunique a través de la red 2850 con las realizaciones de aparatos o dispositivos distribuidos remotos como se describe anteriormente en la presente memoria, el servidor 2810 que tiene una memoria 2820. El sistema operativo puede ser cualquier sistema operativo conocido en la técnica que sea adecuado para la comunicación en red.

La figura 29 muestra un diagrama esquemático de aspectos de la presente invención.

La figura 30 es un diagrama esquemático de una realización de la invención que ilustra un sistema informático, en general descrito como 3800, que tiene una red 3810 y una pluralidad de dispositivos 3820, 3830, 3840 informáticos. En una realización de la invención, el sistema 3800 informático incluye una red 3810 basada en la nube para comunicación distribuida a través de la antena 3812 de comunicación inalámbrica de la red y el procesamiento por una pluralidad de dispositivos 3830 informáticos de comunicación móvil. En otra realización de la invención, el sistema 3800 informático es un sistema informático virtualizado capaz de ejecutar cualquiera o todos los aspectos del software y/o componentes de aplicación presentados en la presente memoria en los dispositivos 3820, 3830, 3840 informáticos. En ciertos aspectos, el sistema 3800 informático puede implementarse usando hardware o una combinación de software y hardware, ya sea en un dispositivo informático dedicado o integrado en otra entidad, o distribuido a través de múltiples entidades o dispositivos informáticos.

A modo de ejemplo y no de limitación, los dispositivos 3820, 3830, 3840 informáticos pretenden representar diversas formas de dispositivos 3820, 3840, 3850 digitales y dispositivos 3830 móviles, tal como un servidor, un servidor blade, un ordenador central (mainframe), un teléfono móvil, un asistente digital personal (PDA), un teléfono inteligente, un ordenador de escritorio, un ordenador netbook, una tableta, una estación de trabajo, un ordenador portátil y otros dispositivos informáticos similares.

En una realización, el dispositivo 3820 informático incluye componentes tales como un procesador 3860, una memoria 3862 del sistema que tiene una memoria de acceso aleatorio (RAM) 3864 y una memoria de solo lectura (ROM) 3866, y un bus 3868 del sistema que acopla la memoria 3862 al procesador 3860. En otra realización, el dispositivo 3830 informático puede incluir además componentes tales como un dispositivo 3890 de almacenamiento para almacenar el sistema operativo 3892 y uno o más programas 3894 de aplicación, una unidad 3896 de interfaz de red y/o un controlador 3898 de entrada/salida. Cada uno de los componentes puede acoplarse entre sí a través de al menos un bus 3868. El controlador 3898 de entrada/salida puede recibir y procesar entradas o proporcionar salidas a un número de otros dispositivos 899, que incluyen, pero no se limitan a, dispositivos de entrada alfanuméricos, ratones, lápices ópticos electrónicos, unidades de visualización, pantallas táctiles, dispositivos de generación de señales (por ejemplo, altavoces) o impresoras.

A modo de ejemplo, y sin limitación, el procesador 3860 puede ser un microprocesador de propósito general (por ejemplo, una unidad de procesamiento central (CPU)), una unidad de procesamiento de gráficos (GPU), un microcontrolador, un procesador de señal digital (DSP), un circuito integrado de aplicación específica (ASIC), una matriz de puertas programables en campo (FPGA), un dispositivo lógico programable (PLD), un controlador, una máquina de estados, lógica de puerta o transistor, componentes de hardware discretos o cualquier otra entidad adecuada o combinaciones de los mismas que pueda realizar cálculos, procesar instrucciones para su ejecución y/u otras manipulaciones de información.

En otra implementación, mostrada en la figura 30, un dispositivo 3840 informático puede usar múltiples procesadores 3860 y/o múltiples buses 3868, según sea apropiado, junto con múltiples memorias 3862 de múltiples tipos (por ejemplo, una combinación de un DSP y un microprocesador, una pluralidad de microprocesadores, uno o más microprocesadores junto con un núcleo de DSP).

Además, pueden conectarse múltiples dispositivos informáticos, y cada dispositivo proporciona partes de las operaciones necesarias (por ejemplo, un banco de servidores, un grupo de servidores blade o un sistema multiprocesador). Alternativamente, algunas etapas o métodos pueden realizarse por un circuito que sea específico para una función dada.

Según diversas realizaciones, el sistema 3800 informático puede funcionar en un entorno en red usando conexiones lógicas a dispositivos 3820, 3830, 3840 informáticos locales o remotos a través de una red 3810. Un dispositivo 3830 informático puede conectarse a una red 3810 a través de una unidad 3896 de interfaz de red conectada al bus 3868. Los dispositivos informáticos pueden comunicar medios de comunicación a través de redes cableadas, conexiones cableadas directas o de forma inalámbrica, tales como acústica, RF o infrarrojos a través de una antena 3897 de comunicación inalámbrica en comunicación con la antena 3812 de comunicación inalámbrica de la red y la unidad 3896 de interfaz de red, que puede incluir circuitos de procesamiento de señal digital cuando sea necesario. La unidad 3896 de interfaz de red puede proporcionar comunicaciones bajo diversos modos o protocolos.

En uno o más aspectos ejemplares, las instrucciones pueden implementarse en hardware, software, firmware o cualquier combinación de los mismos. Un medio legible por ordenador puede proporcionar almacenamiento volátil o no volátil para uno o más conjuntos de instrucciones, tales como sistemas operativos, estructuras de datos, módulos de programa, aplicaciones u otros datos que incorporen una cualquiera o más de las metodologías o funciones descritas en la presente memoria. El medio legible por ordenador puede incluir la memoria 3862, el procesador 3860 y/o el dispositivo 3890 de almacenamiento y puede ser un único medio o múltiples medios (por ejemplo, un sistema informático centralizado o distribuido) que almacena los uno o más conjuntos 3900 de instrucciones. Los medios legibles por ordenador no transitorios incluyen todos los medios legibles por ordenador, con la única excepción de una señal de propagación transitoria per se. Las instrucciones 3900 pueden además transmitirse o recibirse a través de la red 3810 a través de la unidad 3896 de interfaz de red como medio de comunicación, que puede incluir una señal de datos modulada tal como una onda portadora u otro mecanismo de transporte e incluye cualquier medio de entrega. El término "señal de datos modulados" significa una señal que tiene una o más de sus características cambiadas o establecidas de manera que codifican información en la señal.

Los dispositivos 3890 de almacenamiento y la memoria 3862 incluyen, pero no se limitan a, medios volátiles y no volátiles tal como caché, RAM, ROM, memoria de solo lectura programable y borrable (EPROM), memoria de solo lectura programable y borrable electrónicamente (EEPROM), memoria de semiconductores (FLASH) u otra tecnología de memoria de estado sólido, discos o disquetes (por ejemplo, discos versátiles digitales (DVD), HD-DVD, BLU-RAY, disco compacto (CD), CD-ROM, disquete) u otro almacenamiento óptico, casetes magnéticos, cinta magnética, almacenamiento en disco magnético u otros dispositivos de almacenamiento magnético, o cualquier otro medio que pueda usarse para almacenar las instrucciones legibles por ordenador y a las que se puede acceder por el sistema 3800 informático.

También se contempla que el sistema 3800 informático pueda no incluir todos los componentes que se muestran en la figura 30, pueda incluir otros componentes que no se muestran explícitamente en la figura 30, o puede utilizar una arquitectura completamente diferente a la que se muestra en la figura 30. Los diversos bloques, módulos, elementos, circuitos y algoritmos lógicos ilustrativos descritos en relación con las realizaciones descritas en la presente memoria pueden implementarse como hardware electrónico, software informático o combinaciones de ambos. Para ilustrar claramente esta intercambiabilidad de hardware y software, se han descrito en general en términos de su funcionalidad diversos componentes, bloques, módulos, circuitos y etapas ilustrativas. Que tal funcionalidad se implemente como hardware o software depende de la aplicación en particular y las restricciones de diseño impuestas en el sistema general.

La presente invención proporciona además agregar datos de al menos dos unidades de aparatos por al menos un ordenador servidor y almacenar los datos agregados en una base de datos y/o en al menos una base de datos en un entorno informático basado en la nube o un entorno informático virtualizado, como se ilustra en la figura 28 o la figura 30. La presente invención proporciona además acceso remoto a los datos agregados y/o datos desde cualquiera de las al menos una unidad de aparato, por usuario(s) remoto(s) distribuido(s) desde dispositivo(s) remoto(s) distribuido(s) correspondientes, tal como por ejemplo y sin limitación, ordenadores de escritorio, ordenadores portátiles, tabletas, ordenadores móviles con operaciones de comunicación inalámbrica, teléfonos inteligentes, dispositivos de comunicaciones móviles y combinaciones de los mismos. El acceso remoto a los datos es proporcionado por aplicaciones de software que pueden funcionar directamente en los ordenadores (tal como una aplicación de "escritorio") y/o como un servicio web que permite que el usuario interactúe con los datos a través de un acceso seguro a un sitio web basado en la red.

En otras realizaciones de la presente invención, que incluyen la invención base descrita anteriormente e que incluye además las funciones de "aprendizaje" automático, detección de modulación, detección automática de señal (ASD), reproducción FFT y combinaciones de las mismas.

La detección automática de modulación y el "aprendizaje" automático incluyen la determinación automática de la variación de la señal por al menos uno de los siguientes métodos: fecha y hora desde la ubicación establecida y acceso remoto a la unidad de aparato para determinar la variación desde diferentes ubicaciones y horas, además de las descripciones de detección automática de señal y determinación y configuración del umbral. Los entornos varían, especialmente donde hay muchas señales, ruido, interferencia, variación, etc., por lo que el seguimiento automático de las señales es difícil y es una necesidad insatisfecha desde hace mucho tiempo en la técnica anterior. La presente invención proporciona detección automática de señal usando una muestra de datos medidos y detectados asociados con señales a lo largo del tiempo usando la al menos una unidad de aparato de la presente invención para proporcionar un sistema ajustable y adaptable automáticamente. Para cada escaneo de espectro, los datos se subdividen automáticamente en "ventanas", que son secciones o grupos de datos dentro de un espacio de frecuencia. El procesamiento en tiempo real de los datos medidos y detectados en la(s) unidad(es) de aparato o dispositivos, combinado con el efecto de ventana, proporciona una comparación automática de la señal frente al ruido dentro de la ventana para proporcionar una aproximación al ruido, en donde tanto las señales como el ruido se miden y detectan, se registran, se analizan en comparación con datos históricos para identificar y generar señales en un entorno de alto ruido. Es adaptativo e iterativo para incluir ventanas enfocadas y cambios en la ventana o intervalos de frecuencia agrupados. Los valores resultantes para todos los datos se elevan al cuadrado en el análisis, lo que da como resultado que la unidad de aparato identifique fácilmente señales que tienen valores de potencia significativamente mayores en comparación con el ruido; los análisis adicionales proporcionan la selección de las señales de mayor valor de potencia y la revisión de los datos originales correspondientes a las mismas. Por lo tanto, el al menos un aparato determina e identifica automáticamente las señales en comparación con el ruido en el espectro de RF.

La unidad de aparato o dispositivo de la presente invención incluye además un detector de anomalías temporales (o "canal de aprendizaje"). La primera captura de pantalla ilustrada en la figura 31 muestra la pantalla en blanco, la segunda captura de pantalla ilustrada en la figura 32 muestra varios canales que el sistema ha "aprendido". Esta tabla puede guardarse en el disco como una hoja de cálculo y reutilizarse en estudios posteriores en la misma ubicación. La tercera captura de pantalla que se muestra en la figura 33 visualiza los resultados cuando se ejecuta con el botón habilitado de "Habilitar señales OOB". En este contexto, OOB significa "fuera de banda" o señales no autorizadas o no identificadas previamente. Una vez que el sistema ha aprendido un conjunto de señales de referencia, puede usarse con la detección automática de señal para mostrar claramente señales nuevas y desconocidas que no estaban presentes cuando se hizo el aprendizaje inicial, como se muestra en la figura 34.

De manera similar, el usuario puede cargar una hoja de cálculo que ha construido por su cuenta para describir los canales que espera ver en un entorno determinado, como se ilustra en la figura 34. Cuando se ejecuta con detección OOB, la captura de pantalla muestra la detección de señales que no estaban en la configuración del usuario. Estas señales no autorizadas podrían ser una posible fuente de interferencia, y su detección automática puede ser de gran ayuda en el trabajo de un administrador de RF.

Las figuras 31-34 ilustran las funciones y características de la presente invención para el "aprendizaje" automático o de máquina como se describió anteriormente.

La detección automática de señal de la presente invención elimina la necesidad de una configuración manual de una línea o barra de umbral de potencia, como con la técnica anterior. La presente invención no requiere una configuración manual de la barra de umbral de potencia o la línea plana para identificar señales en lugar de ruido, sino que usa información aprendida directamente del entorno de RF cambiante para identificar señales. Por lo tanto, la unidad de aparato o dispositivo puede activarse y dejarse desatendida para recopilar datos de forma continua sin necesidad de una interacción manual directa con el dispositivo. Además, la presente invención permite la visualización remota de datos en vivo en tiempo real en una pantalla de un ordenador o dispositivo de comunicaciones en conexión basada en red pero ubicado de forma remota desde la unidad de aparato o dispositivo, y/o acceso remoto a configuraciones, controles, datos del dispositivo y combinaciones de los mismos. La comunicación basada en red puede seleccionarse de móvil, satélite, Ethernet y equivalentes funcionales o mejoras con seguridad que incluyen cortafuegos, cifrado de datos y combinaciones de los mismos.

Con respecto a la reproducción de FFT, las unidades de aparatos de la presente invención pueden funcionar para reproducir datos y revisar y/o reproducir datos guardados en función de un evento desconocido, tal como por ejemplo, y sin limitación, alarmas informadas y/o eventos únicos, en donde la reproducción de FFT puede funcionar para reproducir datos almacenados detectados y medidos en la sección de datos más cercana a la alarma informada y/o evento único. Por el contrario, la técnica anterior proporciona el registro de señales en dispositivos de medida del espectro de RF, que transmiten o envían los datos sin procesar a un ordenador externo para su análisis, por lo que luego es imposible reproducir o revisar secciones específicas de datos, ya que no se pueden buscar, etiquetar, o de otro modo seccionar en subgrupos de datos o almacenar en el dispositivo.

Detección automática de señal

El enfoque anterior de la ASD consistía en restar un vector de calibración de cada conjunto de muestras de FFT (eliminación de sesgo), luego elevar al cuadrado cada valor resultante y buscar concentraciones de energía que diferenciarían una señal del ruido de referencia aleatorio. Las ventajas de este enfoque son que, por el uso del vector de calibración (que se creó usando el propio receptor sin antena), los usuarios pueden seguir de cerca las variaciones en el ruido de referencia que se deben a las características del receptor, el filtrado del frontal (front-end), atenuación y el hardware del convertidor de A/D. En la mayoría de los equipos modernos, los diseñadores toman medidas para mantener plana la respuesta general, pero hay algunos que no lo hacen. La figura 35 es un ejemplo de un receptor que tiene marcadas variaciones en el comportamiento de referencia en un amplio espectro (9 MHz - 6 GHz).

Los inconvenientes de este enfoque son: 1) Requiere el uso de varias variables de "sintonización" que a menudo requieren que el usuario ajuste y juegue con ellas para alcanzar un buen reconocimiento de la señal. Un sistema de detección de señales totalmente automático debería poder elegir valores para estos parámetros sin la intervención de un operador. 2) No tiene en cuenta las variaciones en el ruido de fondo de referencia que introduce la energía de RF en un entorno real. Dado que estas variaciones no estuvieron presentes durante la calibración, no forman parte del vector de calibración y no se pueden "cancelar" durante la fase de eliminación de sesgo. En cambio, permanecen durante la fase de cuadratura y detección, y a menudo se clasifican erróneamente como señal. Un ejemplo de esto es la figura 36, un espectro normal de 700 MHz a 790 MHz. La línea de umbral (azul celeste) indica el nivel en donde una señal se diferencia del ruido. La figura 37 ilustra el mismo espectro en un momento diferente donde una señal inmensamente potente de alrededor de 785 MHz ha causado ondulaciones en el ruido de fondo hasta 755 MHz. Está claro que, por la ubicación de la línea de umbral, se reconocerán ahora como señal, bloques grandes del ruido. Ahora se verán erróneamente como una señal grande no solo las 4 señales de banda estrecha sino que hay un montón adicional de ruido alrededor de 760 MHz que no representa ninguna señal, pero se clasificará como tal.

Para resolver estos dos problemas y proporcionar un sistema de detección de señales totalmente automático, se ha adoptado un nuevo enfoque para preparar el vector de calibración. El algoritmo cuadrado y de detección existente funciona bien si en los datos se elimina el sesgo correctamente con un vector de calibración inteligentemente elegido, solo que la forma en que se crea el vector de calibración no es suficiente.

La figura 38 ilustra un espectro de 1,9 GHz a 2,0 GHz, junto con algunas líneas adicionales que indican las funciones del nuevo algoritmo. La línea 1 (marrón) en la parte inferior visualiza el vector de calibración existente creado ejecutando el receptor sin antena. Es evidente que, si se usa tal cual, es demasiado bajo para ser usado para eliminar el sesgo de los datos que se muestran en la línea 2 (azul oscuro). Además, gran parte de las elevaciones en el ruido de fondo terminarán siendo parte de las señales que se detectan. Para compensar esto, se le dio al usuario un control (llamado "Bias") que le permitía subir o bajar el vector de calibración para alcanzar seguramente un resultado más razonable. Pero, como se ilustra en la figura 37, ningún ajuste será suficiente cuando el ruido de fondo se haya distorsionado debido a la inyección de grandes cantidades de energía.

Luego, en lugar de intentar hacer que el vector de calibración se ajuste a los datos, el nuevo enfoque examina los datos mismos en un intento de usar partes de ellos como el vector de corrección. La línea 3 (púrpura claro) en la figura 38 es el resultado de usar un filtro de suavizado de 60 muestras para promediar los datos sin procesar. Sigue claramente los datos, pero elimina los "saltos". Esto se puede ver mejor en la figura 39, que es una vista de cerca de la primera parte del espectro general. La diferencia entre los datos suavizados que se muestran en la línea 3 (púrpura claro) y los datos originales que se muestran en la línea 2 (azul oscuro) se visualiza claramente.

El nuevo algoritmo de detección de gradiente se aplica a los datos suavizados para detectar ubicaciones donde la pendiente de la línea cambia rápidamente. En lugares donde la pendiente cambia rápidamente en una dirección positiva, el algoritmo marca el inicio de una señal. En el otro lado de la señal, el gradiente cambia de nuevo rápidamente para volverse más horizontal. En ese punto, el algoritmo determina que es el final de una señal. Se realiza una segunda etapa de suavizado en los datos suavizados, pero esta vez, los valores que se encuentran entre el inicio y el final propuestos de la señal se dejan fuera del promedio. El resultado es la línea 4 (azul celeste) en las figuras 38 y 39, que luego se usa como el nuevo vector de calibración. Este nuevo vector de calibración que se muestra como línea 4 (azul celeste) se usa luego para eliminar el sesgo de los datos sin procesar que luego se pasan al algoritmo de cuadrado y detección de ASD existente.

Uno de los otros parámetros sintonizables por el usuario en el sistema de ASD existente se llamaba "Sensibilidad". Este era un parámetro que esencialmente establecía un umbral de energía, por encima del cual cada contenedor FFT en un bloque de contenedores promediados juntos debe superar para que ese bloque de contenedores se considere una señal. De esta manera, en lugar de una única línea horizontal para dividir la señal del ruido, cada señal puede evaluarse individualmente, en función de su potencia promedio. El efecto de establecer este valor demasiado bajo fue que las pequeñas fluctuaciones de energía que realmente son ruido a veces parecerían señales. Establecer el valor demasiado alto daría como resultado que el algoritmo pierda una señal. Para elegir automáticamente un valor para este parámetro, el nuevo sistema usa una retroalimentación de "Calidad de servicio" del Compositor de Eventos, un módulo que procesa los eventos en tiempo real del sistema de ASD y escribe las observaciones de la señal en una base de datos. Cuando el valor de sensibilidad es demasiado bajo, los bits aleatorios de energía que la ASD ve erróneamente como señal son muy transitorios. Esto se debe a la naturaleza aleatoria del ruido. El Compositor de Eventos tiene un parámetro llamado "Retardo de reconocimiento previo" que establece el número mínimo de escaneos consecutivos que debe ver una señal para que se considere una candidata para una entrada en la base de datos de observación de señales (para capturar señales grandes rápido, se hace una excepción para grandes transitorios que son altos en potencia máxima o en ancho de banda). Dado que las fluctuaciones aleatorias rara vez persisten durante más de 1 o 2 barridos, el Compositor de Eventos las ignora, esencialmente filtrándolas. Si hay una gran cantidad de estos transitorios, el Compositor de Eventos proporciona retroalimentación al módulo de ASD para informarle que su sensibilidad es demasiado baja. Asimismo, si no hay transitorios en absoluto, la retroalimentación indica que la sensibilidad es demasiado alta. Finalmente, el sistema llega a una configuración óptima para el parámetro de sensibilidad.

El resultado es un sistema de detección de señales completamente automatizado que no requiere intervención ni configuraciones por parte del usuario. Los corchetes negros en la parte superior de la figura 38 ilustran las señales reconocidas por el sistema, indicando claramente su precisión.

Debido a que el sistema se basa en gran medida en el promedio, se creó un nuevo algoritmo que realiza un promedio de N muestras en un tiempo fijo; es decir, independientemente del ancho del promedio, N, cada contenedor requiere 1 suma, 1 resta y 1 división. Un algoritmo más simple requeriría N sumas y 1 división por contenedor de datos. Un fragmento del código es probablemente la mejor descripción:

public double [] smoothingFilter ( double [] dataSet, int filterSize ) {

double [] resultSet = new double[ dataSet.length ];

double temp = 0,0;

int i=0;

int halfSize = filterSize/2;

for ( i=0 ; i < filterSize ; i++ ) {

temp = dataSet[i]; // carga el acumulador con los primeros N/2 valores.

If (i < halfSize )

resultSet[i] = dataSet[i];

}

for( i=halfSize ; i < (dataSet.length - halfSize) ; i++ )

{

resultSet[i] = temp / filterSize; // Calcula el promedio y lo almacenar

temp -= dataSet [ i-halfSize ]; // saca el valor más antiguo

temp = dataSet [ i+halfSize ]; // añade el valor más nuevo

}

while ( i < dataSet.length ) {

resultSet [i] = dataSet [i];

i++;

}

return ( resultSet );

}

Detección automática de señal (ASD) con extracción de características temporales (TFE)

El sistema de la presente invención usa técnicas de aprendizaje estadístico para observar y aprender un entorno de RF a lo largo del tiempo e identificar características temporales del entorno de RF (por ejemplo, señales) durante un período de aprendizaje.

Se forma un mapa de conocimiento en función de datos de aprendizaje de un período de aprendizaje. Los eventos de señales en tiempo real son detectados por un sistema de ASD y se depuran con el mapa de conocimiento para determinar si los eventos de señales en tiempo real son típicos y esperados para el entorno, o si hay algún evento que no es típico ni esperado.

El mapa de conocimiento consta de una matriz de distribuciones normales, donde cada columna de distribución es para cada contenedor de frecuencias del conjunto de resultados de FFT proporcionado por una radio definida por software (SDR). Cada columna vertical corresponde a una curva en forma de campana para esa frecuencia. Cada píxel representa un contador de cuántas veces se vio esa frecuencia en ese nivel de potencia.

Una rutina de aprendizaje toma los niveles de potencia de cada contenedor de frecuencia, usa los niveles de potencia como un índice en cada columna de distribución correspondiente a cada contenedor de frecuencia e incrementa el contador en una ubicación correspondiente a un nivel de potencia.

La figura 40 ilustra un mapa de conocimiento obtenido por un proceso TFE. La ventana superior muestra el resultado del barrido de espectro en tiempo real de un entorno. La ventana inferior muestra un mapa de conocimiento, que codifica por colores (por ejemplo, negro, azul oscuro, azul claro) los valores en cada columna (distribución normal) en función de la frecuencia con la que el nivel de potencia de esa frecuencia (columna) ha estado en un nivel en particular.

La función TFE monitoriza su funcionamiento y produce un "porcentaje establecido". El porcentaje establecido es el porcentaje de los valores del conjunto de resultados de FFT entrantes que el sistema ha visto antes. De esta forma, el sistema puede saber si está preparado para interpretar los datos estadísticos que ha obtenido. Una vez que alcanza un punto en donde la mayoría de los valores de FFT se han visto antes (99,95 % o mejor), puede realizar luego una operación de interpretación.

La figura 41 ilustra una operación de interpretación en función de un mapa de conocimiento. Similar a la figura 40, la parte inferior de la figura 41 visualiza un mapa de conocimiento, que codifica con colores (por ejemplo, negro, azul oscuro, azul celeste) los valores en cada columna (distribución normal) en función de la frecuencia con la que el nivel de potencia de esa frecuencia (columna) ha estado en un nivel en particular. Durante la operación de interpretación, el sistema extrae una valiosa identificación de señal del mapa de conocimiento. Se identifican algunas cantidades estadísticas. Para cada columna se determina el nivel de potencia en el cual se ve más una frecuencia (pico de la curva de distribución), que se representa por la línea a (roja) en la figura 41. Un porcentaje deseado de los valores del nivel de potencia se ubica entre los límites alto y bajo de los niveles de potencia (hombros de la curva), que se representan por las líneas b (blancas) en la figura 41. El porcentaje deseado es ajustable. En la figura 41, el porcentaje deseado se establece en 42 % según los datos de aprendizaje. En una realización, se usa un método estadístico para obtener un porcentaje deseable que proporcione el mayor grado de "suavidad" --- la desviación más baja de columna a columna. Luego, se dibuja un perfil en función de los datos de aprendizaje, que representa el nivel de potencia más alto en el cual se ha visto cada frecuencia durante el aprendizaje. En la figura 41, el perfil se representa por la línea c (verde).

Luego se aplica la detección de gradiente al perfil para identificar áreas de transición. Un algoritmo continúa acumulando un valor de gradiente siempre que la "etapa" desde la celda anterior a esta celda sea siempre distinto de cero y en la misma dirección. Cuando llega a una etapa de dirección cero o diferente, evalúa la diferencia acumulada para ver si es significativa y, en caso afirmativo, la considera un gradiente. Una transición se identifica por un cambio continuo (de izquierda a derecha) que supera el intervalo promedio entre los límites alto y bajo de los niveles de potencia que se muestran como la línea b (blanca) en la figura 41. Se hacen coincidir los gradientes positivo y negativo, y el intervalo resultante se identifica como una señal. La figura 42 muestra la identificación de las señales, que se representan por los corchetes negros encima de la pantalla de conocimiento. Similar a la figura 41, el mapa de la figura 42 conocimientos codifica por colores (por ejemplo, negro, azul oscuro, azul celeste) los valores en cada columna (distribución normal) en función de la frecuencia con el que el nivel de potencia de esa frecuencia (columna) ha estado en un nivel en particular. Las líneas b (blancas) representan los límites alto y bajo de un porcentaje deseable del nivel de potencia. La línea c (verde) representa un perfil del entorno de RF que comprende el nivel de potencia más alto al que se ha visto cada frecuencia durante el aprendizaje.

La figura 43 muestra más detalles de las señales de banda estrecha a la izquierda del espectro alrededor de 400 MHz en la figura 42. Similar a la figura 41, el mapa de conocimiento de la figura 43 codifica por colores (por ejemplo, negro, azul oscuro, azul celeste) los valores en cada columna (distribución normal) en función de la frecuencia con la que el nivel de potencia de esa frecuencia (columna) ha estado en un nivel en particular. Las líneas b (blancas) representan los límites alto y bajo de un porcentaje deseable del nivel de potencia. La línea c (verde) representa un perfil del entorno de RF que comprende el nivel de potencia más alto en el que se ha visto cada frecuencia durante el aprendizaje. El cursor rojo a 410,365 MHz en la figura 43 apunta a una señal de banda estrecha. El barrido de espectro en tiempo real en la ventana superior muestra la señal de banda estrecha y el proceso TFE también identifica la señal de banda estrecha.

Para un receptor de la técnica anterior, la señal de banda estrecha oculta dentro de una señal de banda ancha no es distinguible ni detectable. Los sistemas, métodos y dispositivos de la presente invención pueden funcionar para escanear una banda ancha con alta resolución o alta definición para identificar divisiones de canales dentro de una banda ancha e identificar señales de banda estrecha ocultas dentro de la señal de banda ancha, que no forman parte de la propia señal de banda ancha, es decir, las señales de banda estrecha no forman parte de los canales agrupados dentro de la señal de banda ancha.

La figura 44 muestra más detalles de las dos señales de banda ancha alrededor de 750 MHz y una señal similar a partir de 779 MHz. Similar a la figura 41, el mapa de conocimientos de la figura 44 codifica por colores (por ejemplo, negro, azul oscuro, azul celeste) los valores en cada columna (distribución normal) en función de la frecuencia con la que el nivel de potencia de esa frecuencia (columna) ha estado en un nivel en particular. Las líneas b (blancas) representan los límites alto y bajo de un porcentaje deseable del nivel de potencia. La línea c (verde) representa un perfil del entorno de RF que comprende el nivel de potencia más alto en el que se ha visto cada frecuencia durante el aprendizaje. La presente invención detecta las partes más destacadas de la señal a partir de 779 MHz. Los transmisores de estas dos señales de banda ancha están realmente lejos, y los detectores de señales normales, que en general tienen un umbral fijo, no pueden captar estas dos señales de banda ancha, sino que solo las ven como ruidos estáticos. Dado que el sistema TFE de la presente invención usa una agregación de datos de señales a lo largo del tiempo, puede identificar estas señales y sintonizar con precisión la sensibilidad de ASD de segmentos individuales. Por lo tanto, el sistema de la presente invención es capaz de detectar señales que los equipos de radio normales no pueden detectar. La ASD de la presente invención, se ve mejorada por el conocimiento obtenido por TFE y ahora es capaz de detectar y registrar estas señales donde la detección de gradiente por sí sola no las habría visto. La barra de umbral de la presente invención no es fija, sino modificable.

Además, el cursor rojo de la figura 44 es una señal de banda estrecha lejana que normalmente no se detectaría debido a su baja potencia en el punto de observación. Pero, la presente invención interpreta el conocimiento adquirido a lo largo del tiempo y es capaz de identificar esa señal.

La figura 45 ilustra el funcionamiento de la ASD de la presente invención. La línea A (verde) muestra los datos del espectro entre 720 MHz y 791 MHz. Las derivadas 1a y 2a de los niveles de potencia se calculan dentro del espectro celda por celda y se visualizan como la línea B (azul) y la línea C (roja) superpuestas en la parte superior. Luego, el algoritmo selecciona las derivadas más importantes y realiza una función de cuadrados sobre ellas, como se visualiza en la línea D (roja). Luego, el software hace coincidir los gradientes positivos y negativos para identificar los bordes de las señales, que se representan por los corchetes en la parte superior. Se identifican dos señales de banda ancha, que pueden ser CDMA, LTE u otro protocolo de comunicación usado por los teléfonos móviles. La línea E (roja) en la parte inferior es una referencia establecida promediando el espectro y eliminando las áreas identificadas por los gradientes. En las dos señales de banda ancha, la línea E (roja) es plana. Restando la referencia de los datos del espectro real, se identifican grupos de celdas con potencia promedio por encima de la referencia y el algoritmo de promedio se ejecuta contra esas áreas para aplicar la medida de sensibilidad.

El sistema de ASD tiene la capacidad de distinguir entre grandes emisiones de energía que aumentan el ruido de referencia y las señales de banda estrecha que normalmente podrían verse inundadas por la energía adicional debido a que genera su referencia a partir del propio espectro y busca gradientes relativos en lugar de los niveles potencia absolutos. Esta referencia luego se resta de los datos del espectro originales, que revela las señales, como se visualizan entre paréntesis en la parte superior de la pantalla. Tenga en cuenta que las señales de banda estrecha se siguen detectando (pequeños corchetes en la parte superior que se parecen más a puntos) a pesar de que hay una joroba de ruido superpuesta a ellas.

La TFE es un proceso de aprendizaje que aumenta la función de ASD de la presente invención. El sistema de ASD mejorado con la función TFE de la presente invención puede sintonizar automáticamente parámetros en función de una base segmentada, la sensibilidad dentro de un área es modificable. El proceso TFE acumula pequeñas diferencias a lo largo del tiempo y las señales se vuelven cada vez más evidentes. En una realización, la TFE toma 40 muestras por segundo durante un intervalo de 5 minutos. El sistema de ASD de la presente invención es capaz de distinguir señales en función de gradientes de un ruido de fondo complejo y en movimiento sin una barra de umbral fija cuando se recopilan datos de un entorno.

El sistema de ASD con función TFE de la presente invención funciona sin personal y es resistente al agua. Funciona automáticamente las 24 horas del día, los 7 días de la semana, incluso sumergido en agua.

La TFE también es capaz de detectar interferencias e intrusiones. En el entorno normal, la TFE establece, interpreta e identifica señales. Debido a que tiene un conocimiento estadístico del panorama de RF, puede diferenciar entre una señal de banda ancha de baja potencia que normalmente ve y una nueva señal de banda estrecha de mayor potencia que puede ser un intruso. Esto es debido a que "depura" cada uno de los contenedores FFT de cada evento que el sistema de ASD detecta en su base de conocimientos. Cuando detecta que un grupo en particular de contenedores en una señal de ASD cae fuera del intervalo estadístico en donde normalmente se observan esas frecuencias, el sistema puede generar un informe de anomalía. La TFE es capaz de aprender nuevos conocimientos, nunca vistos, a partir de las señales identificadas por un detector normal. En una realización, una señal de banda estrecha (por ejemplo, una señal inalámbrica de un equipo de boxes a un automóvil) incide en una señal de banda ancha LTE, la señal de banda estrecha puede estar justo al lado de la señal de banda ancha, o entrar y salir de la señal de banda ancha. En la pantalla, parece solo una señal de banda ancha LTE. Por ejemplo, una señal de banda estrecha con un ancho de banda de 12 kHz o 25-30 kHz en una señal de banda ancha con un ancho de banda de 5 MHz en un espectro de 6 GHz parece solo un pico oculto en el medio. Pero, debido a que las señales se caracterizan en tiempo real contra el conocimiento aprendido, el sistema de ASD propuesto con función TFE es capaz de detectar intrusos de banda estrecha de inmediato.

La presente invención es capaz de detectar una señal de banda estrecha con un ancho de banda de 1 -2 kHz a 60 kHz dentro de una señal de banda ancha (por ejemplo, con un ancho de banda de 5 MHz) en un espectro de 6 GHz. En las figuras 40-45, la resolución de frecuencia es de 19,5 kHz y puede detectarse una señal de banda estrecha con un ancho de banda de 2-3 kHz. La resolución de frecuencia se basa en la configuración del tamaño del contenedor de resultados de FFT.

Las técnicas de aprendizaje estadístico se usan para extraer características temporales, crear un mapa de conocimiento estadístico de lo que es cada frecuencia y determinar variaciones y umbrales, etc. El sistema de ASD con función TFE de la presente invención es capaz de identificar, demodular y decodificar señales, tanto de banda ancha como de banda estrecha con alta energía.

Si una señal de banda estrecha está cerca del final de la señal LTE de banda ancha, la señal LTE de banda ancha se distorsiona en el borde. Si múltiples señales de banda estrecha están dentro de una señal de banda ancha, el borde superior de la señal de banda ancha es irregular ya que la señal de banda estrecha está oculta dentro de la señal de banda ancha. Si una señal de banda estrecha está en medio de una señal de banda ancha, la señal de banda estrecha en general se interpreta como una celda dentro de la señal de banda ancha. Sin embargo, el sistema de ASD con función TFE de la presente invención aprende los niveles de potencia en una sección del espectro a lo largo del tiempo y es capaz de reconocer la señal de banda estrecha inmediatamente.

La presente invención puede funcionar para registrar el resultado, visualizar una pantalla de canal, notificar al operador y enviar alarmas, etc. La presente invención registra automáticamente el espectro, pero no registra todo el tiempo. Cuando se identifica un problema, la información relevante se registra automáticamente en alta definición.

El sistema de ASD con TFE de la presente invención se usa para la gestión del espectro. El sistema de la presente invención se configura en un entorno normal y comienza a aprender y almacena al menos un mapa de aprendizaje en él. La función de aprendizaje del sistema de ASD de la presente invención puede habilitarse y deshabilitarse. Cuando el sistema de ASD se expone a un entorno estable y ha aprendido lo que es normal en el entorno, detendrá su proceso de aprendizaje. El entorno se reevalúa periódicamente. El mapa de aprendizaje se actualiza en un período de tiempo predeterminado. Después de que se detecte un problema, el mapa de aprendizaje también se actualizará.

El sistema de ASD de la presente invención puede desplegarse en estadios, puertos, aeropuertos o fronteras. En una realización, el sistema de ASD aprende y almacena el conocimiento en ese entorno. En otra realización, el sistema de ASD descarga conocimientos previos y los visualiza inmediatamente. En otra realización, un dispositivo ASD puede aprender de otros dispositivos ASD globalmente.

En funcionamiento, el sistema de ASD luego recopila datos en tiempo real y los compara con el mapa de aprendizaje almacenado para la identificación de señal. Un operador puede determinar que las señales identificadas por el sistema de ASD con la función TFE son un error. En esa situación, un operador puede editar o borrar manualmente el error, esencialmente “entrenando” al sistema de aprendizaje.

Los sistemas y dispositivos de la presente invención crean un plan de canales en función de la entrada del usuario o de bases de datos externas y buscan señales que no están allí. La Extracción de Características Temporales no solo puede definir un plan de canales en función de lo que aprende del entorno, sino que también “depura” cada etapa de espectro con el conocimiento que ha aprendido. Esto le permite no solo identificar las señales que violan un plan de canales prescrito, sino que también puede discernir la diferencia entre una señal actual y la señal que ha visto previamente en esa ubicación de frecuencia. Si hay una señal de interferencia de banda estrecha donde típicamente hay una señal de banda ancha, el sistema la identificará como una anomalía debido a no coincide con el patrón de lo que suele haber en ese espacio.

El dispositivo de la presente invención se diseña para ser autónomo. Aprende del entorno y, sin la intervención del operador, puede detectar señales anómalas que no estaban antes o que han cambiado en potencia o ancho de banda. Una vez detectadas, el dispositivo puede enviar alertas por mensaje de texto o correo electrónico y comenzar la captura de espectro de alta resolución o la captura de IQ de la señal de interés.

La figura 40 ilustra un entorno en el cual el dispositivo está aprendiendo. Hay algunas señales obvias, pero también hay una señal de banda ancha de nivel muy bajo entre 746 MHz y 755 MHz. Los sistemas típicos orientados al umbral no captarían esto. Pero, el sistema TFE tiene una visión más amplia a lo largo del tiempo. La señal no tiene que estar ahí todo el tiempo o ser pronunciada para detectarse por el sistema. Cada vez que aparece en el espectro sirve para reforzar la impresión en el tejido de aprendizaje. Estas impresiones luego se interpretan y caracterizan como señales.

La figura 43 muestra el mapa de conocimiento que el dispositivo ha adquirido durante su sistema de aprendizaje, y muestra corchetes lo que ha determinado que son señales. Tenga en cuenta que el dispositivo ha determinado estas señales por sí mismo sin ninguna intervención del usuario ni ninguna entrada de ninguna base de datos. Es sencillo categorizar luego adicionalmente las señales comparándolas con las bases de datos, pero lo que distingue al dispositivo de la presente invención es que, al igual que su homólogo humano, tiene la capacidad de sacar sus propias conclusiones en función de lo que ha visto.

La figura 44 muestra una señal identificada por el dispositivo de la presente invención entre 746 MHz y 755 MHz con bajos niveles de potencia. Es claro ver que, aunque la señal apenas se distingue del ruido de fondo, la TFE claramente ha identificado sus bordes. En el extremo derecho hay una señal similar que está más lejos, por lo que solo presenta rastros de sí misma. Pero de nuevo, debido a que el dispositivo de la presente invención se entrena para distinguir patrones de energía aleatorios y coherentes a lo largo del tiempo, puede detectar claramente el patrón de una señal. Justo a la izquierda de esa débil señal había una señal transitoria de banda estrecha a 777,653 MHz. Esta señal solo está presente durante un breve período de tiempo durante el entrenamiento, típicamente de 0,5 a 0,7 segundos cada instancia, separada por minutos de silencio, pero el dispositivo no la pierde, recuerda esas instancias y las clasifica como una señal de banda estrecha.

Los algoritmos de identificación y clasificación que usa el sistema para identificar las Características Temporales están optimizados para usarse en tiempo real. Tenga en cuenta que, aunque solo se detectan fragmentos de la señal de banda ancha de bajo nivel en cada barrido, el sistema sigue haciendo coincidir la señal que había identificado durante su fase de aprendizaje.

Además, a medida que el sistema funciona, depura cada barrido espectral contra su mapa de conocimiento. Cuando encuentra grupos de energía coherentes que están en lugares que suelen ser silenciosos o que tienen una potencia o un ancho de banda más altos que los que ha visto antes, puede enviar automáticamente un indicador rojo. Dado que el sistema está haciendo esto en Tiempo Real, tiene una relevancia crítica para los que están en peligro: el socorrista o el combatiente que absolutamente debe tener canales limpios de comunicación o conciencia situacional instantánea de amenazas inminentes. Una cosa es geolocalizar una señal que el usuario ha identificado. Es una dimensión completamente diferente cuando el sistema puede identificar la señal por sí mismo antes de que el usuario se dé cuenta de que está allí. Debido a que el dispositivo de la presente invención puede detectar estas señales con una sensibilidad que es muy superior a un sistema de umbral simple, la amenaza no tiene que presentar una presencia obvia para ser detectada y alertada.

Los dispositivos de la técnica anterior simplemente facilitan que una persona analice datos espectrales, tanto en tiempo real como históricamente, de forma local o remota. Pero el dispositivo de la presente invención funciona como una extensión de la persona, realizando el aprendizaje y el análisis por sí mismo, e incluso encontrando cosas que un ser humano típicamente puede pasar por alto.

El dispositivo de la presente invención puede capturar fácilmente identificaciones de señales, haciéndolas coincidir con bases de datos, almacenar y cargar datos históricos. Además, el dispositivo tiene inteligencia y la capacidad de ser más que un simple dispositivo de almacenamiento y recuperación de datos. El dispositivo es un ojo vigilante en un entorno de RF y un socio para un operador que intenta gestionar, analizar, comprender y operar en el entorno de RF.

En una realización, se usa un algoritmo de aprendizaje automático en TFE para crear impresiones de lo que sucede en un entorno de RF, degradar impresiones en tiempo real y eliminar pequeñas cantidades de impresiones sinápticas, lo que permite la persistencia de la señal, la identificación de anomalías y la generación de alarmas. En una realización, el algoritmo de aprendizaje automático es un algoritmo de red neuronal artificial (ANN). La ASD con función TFE de la presente invención puede funcionar para detección a ciegas.

En una realización, los sistemas y dispositivos con función TFE pueden funcionar para detectar señales de banda ancha dentro de señales de banda ancha e identificar estructuras de señal. Por ejemplo, pero sin limitación, en los sistemas 4G/LTE o 5G, un emisor de señales de banda ancha de 10 MHz y un emisor de señales de banda ancha de 20 MHz están separados pero funcionan como una sola unidad. La señal de banda ancha de 10 MHz y la señal de banda ancha de 20 MHz se agregan en una señal de banda ancha de 30 MHz. Los sistemas y dispositivos con función TFE de la presente invención pueden funcionar para detectar las dos señales de banda ancha separadas de la señal de banda ancha agregada de 30 MHz. En otra realización, los sistemas y dispositivos con función TFE de la presente invención pueden funcionar para identificar señales de banda estrecha y señales de banda ancha dentro de una señal de banda ancha que tiene un ancho de banda de hasta 100 MHz.

Los dispositivos de nodo habilitados para TFE de la presente invención pueden funcionar de forma independiente, en grupo o en un sistema de red. Por ejemplo, al menos tres nodos pueden funcionar automáticamente en el campo y ejecutar la función TFE en diferentes bandas simultáneamente.

En una realización, los sistemas y dispositivos con función TFE pueden funcionar además para geolocalización y pueden informar de forma autónoma o funcionar en modo sigiloso. En una realización, los sistemas y dispositivos con función TFE pueden funcionar para estimar una ubicación de un dispositivo emisor de señal desde el cual se emite una señal de interés en función de datos en fase y en cuadratura (I/Q) generados del barrido espectral en el entorno de RF.

En una realización, los sistemas y dispositivos se configuran con múltiples receptores. En una realización, puede haber hasta ocho receptores. Estos múltiples receptores pueden funcionar para barrer múltiples anchos de banda y realizar análisis de tiempo-frecuencia al mismo tiempo. Cada receptor tiene funciones de aprendizaje que rigen múltiples instancias, y la característica de tiempo-frecuencia de un entorno de RF se obtiene de todos estos múltiples receptores combinados.

Los dispositivos ASD de la presente invención pueden funcionar para registrar sus ubicaciones, marcas de tiempo y ubicaciones de señales de interés. En una realización, los dispositivos ASD con función TFE de la presente invención pueden funcionar para detectar coordenadas GPS por sí mismos. Todos los dispositivos ASD son móviles y están conectados a un sistema GPS para la hora y la ubicación. En una realización, un dispositivo ASD es un nodo fijo, no se requiere conexión GPS. El nodo fijo tiene su propia rueda libre de reloj, el tiempo de su propio reloj está solo a 0,01 ms de diferencia en comparación con la hora del GPS.

La función TFE no identifica cada dispositivo en un entorno de RF, pero la ASD con función TFE de la presente invención puede funcionar para obtener la huella digital de la red de los transmisores de radio. La función de identificación del protocolo puede funcionar para identificar el número de usuarios en una red. La ASD con función TFE de la presente invención puede funcionar para detectar cuántos usuarios están en una señal detectada en función de la función TFE incluso cuando estos usuarios no están siempre en la señal detectada.

Las señales de radio pueden cambiar entre diferentes frecuencias y las radios portátiles con diferente modulación pueden entrar en conflicto. A medida que la temperatura cambia, los componentes cambian o el voltaje de la batería cambia, cada radio deja una huella en la red. Los datos I/Q de las señales de radio pueden usarse para identificar ubicaciones desde donde se emiten las señales de radio. El deterioro de la frecuencia puede usarse para aprender el rendimiento de los transmisores. La demodulación de señal se usa para identificar los tipos de dispositivos.

Geolocalización

La técnica anterior depende de un receptor sincronizado para la potencia, la fase, la frecuencia, el ángulo y la hora de llegada, y un reloj preciso para medir el tiempo, y significativamente requiere el uso de tres dispositivos, en donde todos se sincronizan e incluyen antenas direccionales para identificar una señal con la potencia más alta. Ventajosamente, la presente invención no requiere la sincronización de receptores en una multiplicidad de dispositivos para proporcionar geolocalización de al menos una unidad de aparato o dispositivo, reduciendo así el coste y mejorando la funcionalidad de cada uno de los al menos un aparato en los sistemas descritos anteriormente para la presente invención. Además, la presente invención proporciona un análisis de intervalos de frecuencia más grandes y proporciona base(s) de datos para capturar eventos, patrones, tiempos, potencia, fase, frecuencia, ángulo y combinaciones para la al menos una señal de interés en el espectro de RF. La presente invención proporciona mejores medidas y datos de señal(es) con respecto al tiempo, frecuencia con respecto al tiempo, potencia con respecto al tiempo y combinaciones de los mismos. En realizaciones preferidas de la al menos una unidad de aparato de la presente invención, la geolocalización la proporciona automáticamente la unidad de aparato usando al menos un punto de anclaje integrado dentro del sistema, mediante medidas de potencia y transmisión que proporcionan entornos de datos "conocidos". Los entornos de datos conocidos incluyen medidas desde el al menos un punto de anclaje que caracterizan al receptor de RF de la unidad de aparato o dispositivo. Los entornos de datos conocidos incluyen una base de datos que incluye información de la base de datos de la FCC y/o la base de datos definida por el usuario, en donde la información de la base de datos de la FCC incluye al menos la potencia máxima en función de la frecuencia, el protocolo, el tipo de dispositivo y combinaciones de los mismos. Con la función de geolocalización de la presente invención, no hay requisitos para sincronizar los receptores como con la técnica anterior; el al menos un punto de anclaje y la ubicación de una unidad de aparato proporcionan la información requerida para ajustarse automáticamente a un primer punto de anclaje o a un segundo punto de anclaje en el caso de al menos dos puntos de anclaje, si el segundo punto de anclaje es más fácil de adoptar. Los datos del entorno conocido proporcionan el espectro esperado y el comportamiento de la señal como punto de referencia para la geolocalización. Cada unidad de aparato o dispositivo incluye al menos un receptor para recibir espectro de RF e información de ubicación como se describió anteriormente. En el caso de un receptor, puede funcionar y conmutarse entre antenas para recibir datos del espectro de RF y datos de ubicación; en el caso de dos receptores, preferiblemente cada uno de los dos receptores está alojado dentro de la unidad de aparato o dispositivo. Se usa un bucle de bloqueo de frecuencia para determinar si una señal se está moviendo, determinando si hay un cambio de Doppler para las señales detectadas.

La determinación de la ubicación para la geolocalización se proporciona determinando un punto (x, y) o Latitud (Lat) y Longitud (Lon) desde al menos tres ubicaciones de anclaje (x1, y1); (x2, y2); (x3, y3) y medidas de señal en el nodo o en los anclajes. Las medidas de señal proporcionan un sistema de ecuaciones no lineales que deben resolverse matemáticamente para (x, y); y las medidas proporcionan un conjunto de formas geométricas que se cruzan en la ubicación del nodo para proporcionar la determinación del nodo.

Para los métodos de trilateración para proporcionar observaciones a distancias, se usan los siguientes métodos:

ípo ~pr\

R S S - d - do10v ion )

En donde do es la distancia de referencia derivada del transmisor de referencia y las características de la señal (por ejemplo, frecuencia, potencia, duración, ancho de banda, etc.); Po es la potencia recibida a la distancia de referencia; Pr es la potencia recibida observada; y n es el exponente de pérdida de ruta; y la Distancia desde las observaciones está relacionada con las posiciones mediante las siguientes ecuaciones:

^{d i =} Q(*-*i)2 ^{+ ( y - y 1) 2 J^}

d 2 =

Además, en otra realización de la presente invención, se proporciona un software de aplicación de geolocalización que puede funcionar en un dispositivo informático o en un dispositivo de comunicaciones móviles, tal como a modo de ejemplo y sin limitación, un teléfono inteligente. Las etapas del método se ilustran en el diagrama de flujo que se muestra en la figura 46, que incluye el inicio de una aplicación de geolocalización; llamar a dispositivos activos a través de un intermediario de conexión; aplicación de visualización de espectro abierto; seleccionar al menos una señal para geolocalizar; seleccionar al menos tres dispositivos (o unidad de aparato de la presente invención) dentro de una ubicación o región, comprobando que las unidades de aparatos o dispositivos se sincronicen con un receptor a geolocalizar; realizar la detección de señales (como se describió anteriormente) e incluir la frecuencia central, el ancho de banda, la potencia máxima, la potencia del canal y la duración; identificar la modulación del tipo de protocolo, obtener la potencia máxima, mediana, mínima y esperada; calcular la distancia en función del modelo de propagación seleccionado; calcular la distancia en función de una pérdida de ruta de un (1) metro; calcular la distancia en función de un modelo de pérdida de ruta de un (1) metro; calcular la distancia en función de un modelo de pérdida de ruta de un (1) metro; realizar transformaciones circulares para cada ubicación; comprobar si las distancias de propagación de RF forman círculos que son completamente cerrados; comprobar si la propagación de RF forma círculos que no se cruzan; realizar trilateración de dispositivos; derivar el componente z para volver a convertir a la coordenada GPS Lat Lon (latitud y longitud) conocida; y hacer coordenadas y establecer el punto como ubicación del emisor en el software de mapeo para indicar la geolocalización.

Las ecuaciones a las que se hace referencia en la figura 46 se proporcionan a continuación:

Ecuación 1 para calcular la distancia en función del modelo de propagación seleccionado:

ExponentePérdidaRuta = (Parámetro C-6,55*log10(BS_AlturaAntena))/10

MS_FunciónGananciaAntena = 3,2*(log10(11,75*MS_AlturaAntena))2-4,97

Constante(C) = ParámetroA+ParámetroB*log10(Frecuenda)-

13,82*log10(BS_AlturaAntena)-MS_FunciónGananciaAntena

Ecuación 2 para calcular la distancia en función del Modelo de Pérdida de Ruta de 1 metro (primer dispositivo):

do = 1; k =ExponentePérd¡daRuta; PL_d = Pt Gt - RSSI -MargenTotal

PL_0 = 32,44 10*k*logl0(do) 10*k*logl0(Frecuencia )

DistanciaAlcance - 10((Pará'daRuta-constantePérd¡daRuta)/io*ExponentePérd¡daRuta))

Ecuación 4: (igual que la ecuación 2) para el tercer dispositivo

Ecuación 5: Realizar transformaciones circulares para cada ubicación (x, y, z) Distancia d; Comprobar ATA = 0; donde A = {matriz de ubicaciones 1 - N} en relación con la distancia; si no, entonces realizar la comprobación de transformación de círculo

Ecuación 6: Realizar trilateración de dispositivos si se agregan más de tres (3) dispositivos y trilateración por dispositivo; establecer círculos en origen cero y resolver desde y = Ax donde y = [x, y] ubicaciones

Ecuación 7

Tenga en cuenta comprobar si las distancias de propagación de RF forman círculos donde uno o más círculos están Completamente Cerrados si están en función del Tipo de Modulación y la Potencia Medida, luego Establecer la Distancia 1 del círculo cerrado en la Distancia 2 menos la distancia entre los dos puntos. Además, a continuación, comprobar si algunas de las Distancias de Propagación de RF Forman Círculos, si no se cruzan, entonces si es así, en función del Tipo de Modulación y la Potencia Máxima de RF, se usa Establecer la Distancia a cada círculo en Distancia del Círculo (Distancia entre los puntos del círculo - Suma de las Distancias)/2. Tenga en cuenta que la derivación del componente z para volver a convertir a la coordenada de longitud y latitud de GPS conocida se proporciona por: z = sqrt(Dist2 - x2 - y2).

La contabilización de las incógnitas usando la Intensidad de la Señal Recibida Diferencial (DRSS) se proporciona por la siguiente ecuación cuando se desconoce la potencia de referencia o de transmisión:

Y donde las medidas de intensidad de la señal en dBm se proporcionan por lo siguiente:

Para los sistemas y métodos de geolocalización de la presente invención, preferiblemente se usan dos o más dispositivos o unidades para proporcionar nodos. Más preferiblemente, se usan tres dispositivos o unidades juntos o “unidos” para los resultados de geolocalización. También preferiblemente, se proporcionan al menos tres dispositivos o unidades. Se proporciona software y puede funcionar para habilitar un método basado en red para transferir datos entre los al menos dos dispositivos o unidades, o más preferiblemente al menos tres nodos, se proporciona una base de datos que tiene una estructura de base de datos para recibir entradas de los nodos (datos transferidos), y al menos un procesador acoplado con la memoria para actuar sobre la base de datos para realizar cálculos, transformar los datos medidos y almacenar los datos medidos y los datos estadísticos asociados a los mismos; la estructura de la base de datos se diseña, construye y configura además para derivar la geolocalización de nodos a partir de datos guardados y/o de datos en tiempo real medidos por las unidades; además, la base de datos y la aplicación de sistemas y métodos de la presente invención proporcionan la geolocalización de más de un nodo a la vez. Además, el software puede funcionar para generar una representación visual de la geolocalización de los nodos como un punto en una ubicación del mapa.

Los errores en las medidas debido a un conocimiento imperfecto de la potencia de transmisión o la ganancia de la antena, el error de medida debido al desvanecimiento de la señal (ruta múltiple), interferencia, ruido térmico, error de propagación sin línea de visión (NLOS) (efecto de sombra) y/o modelo de propagación desconocido, se superan usando medidas diferenciales de RSS, que eliminan la necesidad del conocimiento de la potencia de transmisión y pueden incorporar técnicas TDOA y FDOA para ayudar a mejorar las medidas. Los sistemas y métodos de la presente invención pueden funcionar además para usar aproximaciones estadísticas para eliminar las causas de error de las medidas de ruido, temporización y potencia, rutas múltiples y medidas de NLOS. A modo de ejemplo, para las aproximaciones y variaciones estadísticas de geolocalización se usan los siguientes métodos: máxima verosimilitud (vecino más cercano o filtro de Kalman); aproximación por mínimos cuadrados; filtro Bayesiano si se incluyen datos de conocimiento previo; y similares. Además, las ecuaciones TDOA y FDOA se derivan para ayudar a resolver inconsistencias en los cálculos de distancia. Pueden usarse varios métodos o combinaciones de estos métodos con la presente invención, dado que la geolocalización se realizará en diferentes entornos, que incluyen, pero no se limitan a, entornos interiores, entornos exteriores, entornos híbridos (estadio), entornos del centro de la ciudad, etc.

Geolocalización mediante Matrices Desplegables a Gran Escala

Típicamente, las matrices de la técnica anterior están más localizadas y se despliegan de manera simétrica para reducir la complejidad de las matemáticas y el equipo. El problema con las matrices fijas localizadas es doble: requieren grandes dimensiones para el ensamblaje y la operación para obtener precisión en las medidas direccionales. Por el contrario, las matrices de dimensiones más pequeñas de sistemas de antenas geométricas pueden perder una precisión significativa de las medidas direccionales. Para evitar estas limitaciones, se usa una gran matriz de variables con sitios fijos o móviles para permitir una mayor precisión.

En una realización de la presente invención, la geolocalización usando el ángulo de llegada se proporciona mediante un sistema de antena de posición fija construido y configurado con una matriz de cuatro polos en estrecha proximidad entre sí. El sistema de antena es una combinación única de media (1/ 2) matriz de antena Adcock colocada en cada unidad. El sistema de antena es fijo y puede funcionar para desplegarse con un dispositivo de conmutación en un sistema Adcock completo de bajo coste. El uso de una diferencia de fase en la entrada del receptor dual permite que la unidad local determine un hemisferio de influencia en una configuración Adcock completa o un grupo de unidades desplegadas como un sistema de antena Adcock de diversidad de espacio completo. Esta realización funciona ventajosamente para eliminar direcciones en el cálculo matemático basado en vectores, eliminando así un gran grupo de falsos positivos.

El sistema de antena usado con los sistemas y métodos de geolocalización de la presente invención incluye tres o más unidades desplegadas donde ninguna de las unidades es principal o secundaria a tiempo completo. Cada unidad puede configurarse para escanear de forma independiente los perfiles objetivo. Una vez que se obtiene la adquisición a partir de una unidad, la información se difunde automáticamente a las otras unidades dentro del grupo, es decir, la información se comunica de forma inalámbrica a través de una red. Preferiblemente, la matriz de unidades se despliega en una configuración asimétrica.

El sistema de antena de la presente invención utiliza vectores Fijos Terrestres Centrados en la Tierra Normalizados. Se seleccionan dos atributos de vector adicionales de la estación de monitorización de los siguientes: cabeceo, guiñada, velocidad, altitud (positiva y negativa) y aceleración.

Una vez que se adquiere la adquisición de un objetivo a partir de una única unidad, se transmite un mensaje formateado a las estaciones de matriz de monitorización desplegadas. El mensaje formateado incluye, pero no está limitado a, lo siguiente: frecuencia central, ancho de banda, esquema de modulación, potencia promedio y ajuste de tiempo de bucle de bloqueo de fase del sistema de antena local.

Las unidades de monitorización incluyen un receptor GPS para ayudar en los relojes de alta resolución para medir el tiempo del procesamiento de la señal y la ubicación exacta de la unidad de monitorización. Esto es clave para determinar una ubicación exacta de las unidades de monitorización, ya sean fijas o móviles, para simular matemáticamente la matriz de antenas de gran escala variable. Las entradas sincronizadas en fase determinan la orientación de la señal objetivo entrante en los hemisferios de influencia.

Para este ejemplo, la figura 47 es una orientación Norte-Sur/Este-Oeste de una matriz de pequeña diversidad local. Si la diferencia de tiempo entre la antena 1 y la antena 2 es positiva, la dirección de viaje es de Norte a Sur. Si son casi iguales, una señal viaja en el plano Este-Oeste. Otra estación con la antena local en un plano este-oeste para la unidad de monitorización puede funcionar para medir y determinar si el objetivo entrante está en el hemisferio este de la matriz. Dado que ningún sitio es principal para la adquisición y la medida, el procesamiento de cualquiera o todas las medidas puede realizarse en una única unidad de monitorización. Preferiblemente, la unidad que capturó originalmente el objetivo desconocido o un procesador externo procesa las medidas.

La siguiente etapa en el proceso es determinar para cada medida objetivo los retrasos de llegada a cada lugar. Esto revelará adicionalmente la dirección de viaje hacia el objetivo o, además, si el objetivo está dentro de las propias dimensiones de la matriz variable a gran escala.

Una vez que la unidad que procesa los datos ha recibido información de las otras unidades en la matriz, comienza el procesamiento de la información. En primer lugar, la unidad ordena automáticamente el tiempo de llegada de la matriz en cada ubicación de las al menos tres unidades para construir matemáticamente una síntesis de la matriz. Esto es crucial para la eficiencia y la precisión de la matriz a escala muy grande, dado que ninguna unidad de monitorización individual es el punto de referencia. El punto de referencia se establece por precedencia matemática que involucra el tiempo de llegada y la ubicación física de cada unidad de monitorización en ese momento.

Se sintetiza una apertura entre dos puntos cualquiera de la matriz usando la diferencia en el tiempo de llegada. Establecer un punto medio entre dos unidades de monitorización establece un lugar para la medida del rumbo a lo largo de la apertura sintetizada.

La apertura viene dada en radianes por la siguiente ecuación, donde A es la longitud de onda en metros y Distancia es la longitud del arco en metros.

Distancia

Longitud de Apertura = 2 ■ n ------------

La distancia se calcula por las siguientes ecuaciones, donde R es el radio de la tierra en kilómetros, y Lat y Lon se refieren a los puntos de instalación para la latitud y la longitud en radianes.

A L a t — L a t 2 Lat*^

A L o n = L o n 2 — L o n 1

at = sen

eos(Latj) ■ eos(Lat2) ■ sen

^{kt =} 2 ^{■ atan} 2 ^{{^[a[, ^ /(} 1 ^{— a - j j}

Distancia = 1000 ■ R • ^

La distancia radial directamente relacionada con el ángulo de llegada a través de la apertura viene dada por la ecuación que representa el tiempo radial entre la unidad 1 de monitor y la unidad 2 de monitor dividido por la Longitud de apertura:

Distancia Radial = T0A^ T0A^

Longitud de Apertura

Usando la lógica fundamental, se ilustra en la figura 48 dos posibles ángulos de llegada entre las unidades que definen la apertura sintética para un rumbo desde el punto medio. La apertura a 1000 metros tiene aproximadamente un (1) grado de precisión, y la apertura a 500 metros tiene aproximadamente dos grados y medio (2,5) de precisión.

El uso de un segundo componente para establecer una apertura sintética produce otro rumbo como se ilustra en la figura 49. Por lo tanto, como ilustra la presente invención, proporcionar un punto y elementos adicionales a la matriz aumenta la precisión.

La presente invención proporciona geolocalización en función de técnicas de interferometría y triangulación rápida con matrices a gran escala. En una realización, las matrices a gran escala tienen capacidad de movilidad.

En una realización, se usan al menos cuatro unidades de monitorización para la geolocalización. Hay una referencia en cualquier instancia dada. Se obtienen una distancia y un ángulo entre dos unidades de monitorización y se convierten a radianes. Se obtiene una relación de distancia entre las dos unidades de monitorización con respecto al punto medio. Se usan dos unidades de monitorización para determinar los tiempos de llegada. Se usan otras dos unidades de monitorización para determinar los ángulos de llegada en función de las matemáticas de navegación, los vectores y la aviación y navegación militar. Se crean grandes arcos de círculo entre dos o tres puntos medios. Se ignoran los arcos en el hemisferio opuesto. Por ejemplo, pueden usarse dieciocho (18) unidades para la geolocalización, nueve (9) de ellas posiblemente sean del otro hemisferio, que pueden ignorarse. En una realización, se aplica el cálculo inverso para el tiempo de viaje, se calculan las diferencias de tiempo de llegada y se comparan con los valores reales para determinar qué cuatro o más unidades pueden usarse. En otra realización, los algoritmos de agrupamiento se usan para determinar qué cuatro o más puntos de unidad de monitorización usar.

En una realización, una matriz de monitorización comprende al menos cuatro unidades de monitorización para geolocalización. Se determina una relación de distancia entre las al menos cuatro unidades de monitorización con respecto a un punto medio. Las al menos cuatro unidades de monitorización escanean de forma independiente una señal de interés, y la matriz de monitorización calcula los tiempos de llegada y los ángulos de llegada para la señal de interés. Cada una de las al menos cuatro unidades de monitorización puede funcionar para medir la señal de interés y transmitir un mensaje formateado a otras unidades de monitorización dentro de la matriz de monitorización. El mensaje formateado comprende la frecuencia central, el ancho de banda, el esquema de modulación, la potencia promedio y las muestras de símbolos de las al menos cuatro unidades de monitorización. Cada una de las al menos cuatro unidades de monitorización pueden funcionar para determinar una ubicación del dispositivo emisor de señales desde el que se emite la señal de interés en función de cálculos y medidas relacionadas con la señal de interés.

En una realización, el objetivo es una aeronave, y la posición de la aeronave se normaliza a un vector tridimensional con referencia al centro de la tierra o un objeto de referencia aceptable. Los vectores Fijos Terrestres Centrados en la Tierra Normalizados se utilizan para determinar la velocidad, la dirección de viaje, etc. Los vectores adicionales determinan los atributos de movimiento de un objetivo. Todos los atributos siempre se relacionan con una posición en la Tierra o un objeto de referencia, no con la geometría Euclidiana. Puede determinarse un punto medio para el ángulo de llegada en la superficie de la Tierra.

En una realización, las instantáneas de la instancia exacta se reciben por tres unidades fijas en o por encima de la Tierra desde un objetivo en intervalos de tiempo fijos, puede recrearse una matriz de frecuencias y los datos de las tres unidades se reproducen de forma sincronizada. La ubicación del objetivo se identificará en general. Los datos I/Q del barrido de espectro en tiempo real y la información del GPS también se usan para determinar la ubicación del objetivo.

Un punto ciego es un punto dentro del alcance normal de un transmisor donde hay una recepción inusualmente débil. Las matrices grandes de radiobalizas se definen tradicionalmente como simétricas. Si la matriz grande es asimétrica, se añade una unidad adicional para compensar. Típicamente, hay puntos ciegos para la geolocalización. En la presente invención, la matriz grande es preferentemente asimétrica para la geolocalización, lo que provoca menos puntos ciegos. La geolocalización se realiza dentro de cuatro a cinco kilómetros para identificar amenazas inminentes o señales de interferencia. En una instalación en la cima de una montaña, la geolocalización puede realizarse en un radio de hasta 100 kilómetros.

Gestión inteligente de datos

En una realización, al menos tres o cuatro dispositivos de nodo forman una red nodal. Cada dispositivo de nodo puede funcionar para el procesamiento y análisis de datos de forma autónoma en el borde de la red nodal. Cada dispositivo de nodo proporciona datos procesables de forma más rápida y segura. Cada dispositivo de nodo genera informes y proporciona geolocalización para la gestión del espectro en el borde de la red. Los dispositivos de nodo de la presente invención pueden estar en ubicaciones fijas o en movimiento. En una realización, los dispositivos de nodo pueden instalarse en drones, camiones y/o convoyes.

La Aut ilustra un proceso de gestión de datos inteligente en un dispositivo de nodo. Un receptor primario Rx1 escanea un entorno de RF y genera datos I/Q en función de las direcciones por un motor de aprendizaje y detección de conflictos para apuntar a bandas específicas. Los datos I/Q se envían a un búfer I/Q, y el motor de aprendizaje y detección de conflictos determina si conservar los datos I/Q o no. Si el motor de aprendizaje y detección de conflictos determina conservar los datos I/Q, se envía un comando al búfer I/Q para retener los datos I/Q. Los datos I/Q retenidos se envían a un demodulador integrado. El demodulador integrado extrae y almacena datos procesables que incluyen, pero no se limitan a, métricas de señal (por ejemplo, tasa de error de bit), información del protocolo, ID de radio, ID de red y datos de capa 3. Por ejemplo, si hay una radio móvil de LAN en el entorno de RF, los dispositivos de nodo pueden funcionar para identificar el ID de radio y el ID de red de la radio móvil de LAN.

Un receptor secundario Rx2 realiza una FFT siguiendo un barrido de banda ancha. Luego, los datos FFT se proporcionan a un módulo de detección automática de señal (ASD). El módulo ASD destila los metadatos. Dado que los datos de FFT se procesan en el nodo y los metadatos se destilan automáticamente en el nodo, se reducen significativamente los requisitos de transferencia y almacenamiento de datos. El motor de aprendizaje y detección de conflictos sintoniza el módulo ASD automáticamente.

El motor de aprendizaje y detección de conflictos puede funcionar además para el reconocimiento de conflictos y la identificación de anomalías y proporciona alertas y alarmas. El motor de aprendizaje y detección de conflictos puede funcionar para construir referencias para el análisis de conflictos. El motor de aprendizaje y detección de conflictos añade contexto a los datos de señal, por ejemplo, pero no limita la frecuencia y el ancho de banda, y proporciona datos canalizados.

Luego, el dispositivo de nodo transmite alertas/alarmas, metadatos, datos canalizados y datos procesables de I/Q a través de un túnel seguro de red privada virtual (VPN) u otros esquemas de comunicación a un centro de datos. En la presente invención, el dispositivo de nodo funciona sin personal y proporciona procesamiento perimetral de forma autónoma, lo que reduce las necesidades de retorno (backhaul), disminuye la densidad de datos, hace que los datos sean procesables más rápido y permite que se desplieguen más nodos con requisitos de infraestructura reducidos. El dispositivo de nodo puede funcionar para la detección automática de señal con TFE, el reconocimiento de señales en tiempo real, la acumulación de patrones de señales en tiempo real, la construcción de planes de canales y la colocación de partículas en grupos. En otra realización, se usa un analizador de espectro externo o un archivo guardado desde otro dispositivo con los datos I/Q o los datos FFT para el análisis de espectro. No es necesario mostrar al usuario una representación de espectro visual para este proceso.

La ASD con la función TDE de la presente invención permite además que los dispositivos de nodo identifiquen señales esporádicas, actividades maliciosas y señales detrás de señales (por ejemplo, señales de banda estrecha dentro de señales de banda ancha y señales de banda ancha dentro de señales de banda ancha).

Los dispositivos de nodo de la presente invención pueden funcionar además para proporcionar informes de eventos correlacionados. En una realización, pueden identificarse tres eventos diferentes al mismo tiempo y puede detectarse la intermodulación. Los dispositivos de nodo pueden funcionar para identificar eventos examinando los patrones de señales a intervalos. En una realización, los dispositivos de nodo pueden funcionar para la demodulación. En una realización, los dispositivos de nodo pueden funcionar para el reconocimiento de audio. Cuando se detectan varias señales en un entorno al mismo tiempo, los dispositivos de nodo pueden funcionar para identificar si tienen el mismo protocolo y la misma ID de radio. Los dispositivos de nodo pueden funcionar para reconocer la voz y señalar una conversación.

Los dispositivos de nodo de la presente invención pueden funcionar para proporcionar informes detallados que incluyen cobertura, capacidad, análisis de conflictos y análisis de datos de IQ seleccionados. Los datos IQ se seleccionan en función de los conceptos de activación, por ejemplo, la tasa de error de bit y otros datos.

Las descripciones de métodos anteriores y los diagramas de flujo del proceso se proporcionan simplemente como ejemplos ilustrativos y no pretenden requerir ni implicar que las etapas de las diversas realizaciones deban realizarse en el orden presentado. Como apreciará un experto en la técnica, el orden de las etapas en las realizaciones anteriores puede realizarse en cualquier orden. Las palabras tales como “después de eso”, “luego”, “siguiente”, etc. no pretenden limitar el orden de las etapas; estas palabras se usan simplemente para guiar al lector a través de la descripción de los métodos. Además, cualquier referencia a los elementos de reivindicación en singular, por ejemplo, usando los artículos “un”, “una” o “el”, “la” no debe interpretarse como una limitación del elemento al singular.

Los diversos bloques lógicos, módulos, circuitos y etapas del algoritmo ilustrativos descritos en relación con las realizaciones descritas en la presente memoria pueden implementarse como hardware electrónico, software informático o combinaciones de ambos. Para ilustrar claramente esta intercambiabilidad de hardware y software, diversos componentes, bloques, módulos, circuitos y etapas ilustrativas se han descrito anteriormente en general en términos de su funcionalidad. Si dicha funcionalidad se implementa como hardware o software depende de la aplicación en particular y las restricciones de diseño impuestas en general.

El hardware usado para implementar las diversas lógicas, bloques lógicos, módulos y circuitos ilustrativos descritos en relación con los aspectos descritos en la presente memoria puede implementarse o realizarse con un procesador de propósito general, un procesador de señal digital (DSP), un circuito integrado de aplicación específica (ASIC), una matriz de puertas programables en campo (FPGA) u otro dispositivo lógico programable, puerta discreta o lógica de transistor, componentes de hardware discretos o cualquier combinación de los mismos diseñada para realizar las funciones descritas en la presente memoria. Un procesador de propósito general puede ser un microprocesador, pero, como alternativa, el procesador puede ser cualquier procesador, controlador, microcontrolador o máquina de estados convencional. Un procesador también puede implementarse como una combinación de dispositivos informáticos, por ejemplo, una combinación de un DSP y un microprocesador, una pluralidad de microprocesadores, uno o más microprocesadores junto con un núcleo DSP o cualquier otra configuración similar. Alternativamente, algunas etapas o métodos pueden realizarse por un circuito que sea específico para una función dada.

En uno o más aspectos ejemplares, las funciones descritas pueden implementarse en hardware, software, firmware o cualquier combinación de los mismos. Si se implementan en software, las funciones pueden almacenarse como una o más instrucciones o código en un medio legible por ordenador no transitorio o un medio legible por procesador no transitorio. Las etapas de un método o algoritmo descrito en la presente memoria pueden incorporarse en un módulo de software ejecutable por procesador que puede residir en un medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador o por procesador. Los medios de almacenamiento no transitorios legibles por ordenador o por procesador pueden ser cualquier medio de almacenamiento al que pueda acceder un ordenador o un procesador. A modo de ejemplo, pero sin limitación, tales medios no transitorios legibles por ordenador o por procesador pueden incluir una RAM, ROM, EEPROM, memoria FLASH, CD-ROM u otro almacenamiento en disco óptico, almacenamiento en disco magnético u otros dispositivos de almacenamiento magnético, o cualquier otro medio que pueda usarse para almacenar el código de programa deseado en forma de instrucciones o estructuras de datos y al que pueda acceder un ordenador. Al disco y disquete, como se usa en la presente memoria, incluye disco compacto (CD), disco láser, disco óptico, disco versátil digital (DVD), disquete y disco blu-ray donde los discos en general reproducen datos magnéticamente, mientras que los disquetes reproducen datos ópticamente con láser. Las combinaciones de lo anterior también se incluyen dentro del alcance de los medios no transitorios legibles por ordenador y por procesador. Además, las operaciones de un método o algoritmo pueden residir como una o cualquier combinación o conjunto de códigos y/o instrucciones en un medio no transitorio legible por procesador y/o medio legible por ordenador, que puede incorporarse a un producto de programa informático.

A los expertos en la técnica se les ocurrirán ciertas modificaciones y mejoras tras una lectura de la descripción anterior. Los ejemplos mencionados anteriormente se proporcionan para servir al propósito de aclarar los aspectos de la invención que se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para la detección automática de señal en un entorno de radiofrecuencia, que comprende:

al menos un receptor y al menos un procesador acoplados con al menos una memoria;

en donde el aparato puede funcionar para procesar datos en un borde de una red de comunicación;

en donde el aparato puede funcionar para barrer y aprender el entorno de radiofrecuencia durante un período de tiempo predeterminado y extraer al menos una característica de tiempo-frecuencia en función de técnicas de aprendizaje estadístico, creando así datos de aprendizaje que incluyen medidas del nivel de potencia del entorno de radiofrecuencia;

en donde el aparato puede funcionar para crear un mapa de conocimiento que comprende al menos una característica de tiempo-frecuencia en función de las medidas del nivel de potencia;

en donde el aparato puede funcionar para depurar un barrido espectral en tiempo real contra el mapa de conocimiento; en donde el aparato puede funcionar para calcular una primera derivada de las medidas del nivel de potencia y una segunda derivada de las medidas del nivel de potencia;

en donde el aparato puede funcionar para seleccionar los derivadas más destacadas de la primera y la segunda derivadas;

en donde el aparato puede funcionar para crear impresiones del entorno de radiofrecuencia usando los datos de aprendizaje y un algoritmo de aprendizaje automático;

en donde el aparato puede funcionar para detectar al menos una señal en el entorno de radiofrecuencia en función de gradientes positivos y negativos coincidentes;

en donde el aparato puede funcionar para promediar el barrido espectral en tiempo real, eliminar áreas identificadas por los gradientes positivos y negativos coincidentes y conectar puntos entre áreas eliminadas para determinar una referencia; y

en donde el aparato puede funcionar para restar la referencia del barrido espectral en tiempo real para revelar la al menos una señal.

2. El aparato de la reivindicación 1, en donde el aparato puede funcionar para suavizar el barrido espectral con un vector de corrección, en donde el vector de corrección se determina según el barrido espectral.

3. El aparato de la reivindicación 1, en donde el aparato puede funcionar para identificar un tipo de un dispositivo que transmite la al menos una señal en función de la demodulación de señal, y evaluar un rendimiento del dispositivo que transmite la al menos una señal en función del deterioro de la frecuencia.

4. El aparato de la reivindicación 1, en donde el algoritmo de aprendizaje automático es un algoritmo de red neuronal artificial.

5. El aparato de la reivindicación 1, en donde el aparato es móvil, en donde el aparato está instalado en un dron, un vehículo y/o un convoy, y en donde el aparato está vinculado a un sistema de posicionamiento global para tiempo y ubicación.

6. El aparato de la reivindicación 1, en donde el aparato puede funcionar para identificar un número de usuarios en una red específica en función de la identificación del protocolo.

7. El aparato de la reivindicación 1, en donde el aparato puede funcionar para estimar una ubicación de un dispositivo emisor de señales desde el que se emite la al menos una señal en función de datos en fase y en cuadratura generados a partir de un barrido espectral en el entorno de radiofrecuencia.

8. El aparato de la reivindicación 1, en donde la al menos una señal es una señal de banda estrecha oculta en una señal de banda ancha, y en donde la señal de banda estrecha que tiene un ancho de banda que oscila entre 1 kHz y 60 kHz está dentro de la señal de banda ancha con un ancho de banda de hasta 100 MHz en un espectro de 6 GHz.

9. El aparato de la reivindicación 1, en donde la al menos una señal es una primera señal de banda ancha dentro de una segunda señal de banda ancha, y en donde la segunda señal de banda ancha es una agregación de la primera señal de banda ancha y una tercera señal de banda ancha, y en donde la primera, segunda y tercera señales de banda ancha son señales de banda ancha de 4G o 5G.

10. El aparato de la reivindicación 1, en donde el al menos un procesador comprende un módulo de detección automática de señal, un motor de aprendizaje y detección de conflictos, un búfer en fase y en cuadratura y un demodulador.

11. El aparato de la reivindicación 10, en donde el al menos un receptor puede funcionar para procesar energía de radiofrecuencia recibida del entorno de radiofrecuencia, generando así datos procesados; en donde el módulo de detección automática de señal puede funcionar para extraer metadatos y detectar una anomalía en función de los datos procesados, y en donde el motor de aprendizaje y detección de conflictos puede funcionar para el reconocimiento de conflictos y la identificación de anomalías.

12. El aparato de la reivindicación 10, en donde el al menos un receptor comprende un receptor principal y un receptor secundario, en donde el receptor principal se configura para generar datos en fase y en cuadratura para al menos un ancho de banda objetivo dirigido por el motor de aprendizaje y detección de conflictos, en donde el receptor secundario se configura para realizar una transformada rápida de Fourier en función del barrido de banda ancha del entorno de radiofrecuencia, en donde el motor de aprendizaje y detección de conflictos puede funcionar para determinar si mantener los datos en fase y en cuadratura en el búfer en fase y en cuadratura, en donde el demodulador se configura para destilar los datos en fase y en cuadratura y almacenar datos procesables en fase y en cuadratura, y en donde los datos procesables en fase y en cuadratura incluyen métricas de señal, datos del protocolo, identificación de radio, identificación de red, y datos de capa 3.

13. Un método para la detección automática de señal en un entorno de radiofrecuencia, que comprende: barrer el entorno de radiofrecuencia durante un período de tiempo predeterminado y extraer al menos una característica de tiempo-frecuencia en función de técnicas de aprendizaje estadístico, creando así datos de aprendizaje que incluyen medidas del nivel de potencia del entorno de radiofrecuencia;

crear un mapa de conocimiento que comprenda la al menos una característica de tiempo-frecuencia en función de las medidas del nivel de potencia;

depurar un barrido espectral en tiempo real contra el mapa de conocimiento;

calcular una primera derivada de las medidas del nivel de potencia y una segunda derivada de las medidas del nivel de potencia;

seleccionar las derivadas más destacados de la primera y la segunda derivada;

crear impresiones del entorno de radiofrecuencia usando los datos de aprendizaje y un algoritmo de aprendizaje automático;

detectar al menos una señal en el entorno de radiofrecuencia en función de gradientes positivos y negativos coincidentes; promediar el barrido espectral en tiempo real, eliminando áreas identificadas por los gradientes positivos y negativos coincidentes y conectar puntos entre áreas eliminadas para determinar una referencia; y

restar la referencia del barrido espectral en tiempo real para revelar la al menos una señal.

14. Un sistema para la detección automática de señal en un entorno de radiofrecuencia, que comprende:

al menos un aparato según la reivindicación 1; y

al menos un ordenador servidor que incluye una base de datos;

en donde el al menos un aparato puede funcionar para la comunicación basada en red con el al menos un servidor.

15. El sistema de la reivindicación 14, en donde el al menos un aparato puede funcionar para generar al menos un informe automáticamente para el entorno de radiofrecuencia que comprende alertas, alarmas, metadatos, datos canalizados y datos procesables en fase y en cuadratura, y transmite el al menos un informe a un centro de datos.