KR100972873B1 - 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 주파수(RF) 신호 스펙트럼을 처리하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 아날로그 디지털(A/D) 컨버터는 무선 주파수(RF) 신호의 스펙트럼을 샘플링하고 디지털화하도록 적응된다. RF 신호의 스펙트럼은 다수의 변조 기법을 포함한다. A/D 컨버터는 또한 그 스펙트럼 내에 포함되는 최고 주파수 신호의 주파수의 적어도 2배의 레이트로 스펙트럼을 샘플링하도록 적응된다. 디지털화된 데이터는 메모리 장치 내에 저장된다. 프로세서는 디지털화된 데이터를 처리하도록 적응된다.

Description

무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 시스템 및 방법{RADIO FREQUENCY DATA CAPTURE}
본 발명은 무선 주파수 신호의 스펙트럼을 캡쳐하는 시스템 및 관련 방법에 관한 것이다.
무선 주파수(RF) 신호의 스펙트럼으로부터 추출된 데이터를 캡쳐하고 저장하는 것은 전형적으로 원하는 정보를 선택하고 캡쳐할 채널 또는 주파수 밴드로 동조해야하는 제한 사항을 필요로하며, 이를 통해 캡쳐될 데이터의 양이 제한된다. 따라서, 채널 혹은 주파수 밴드로의 동조할 필요없이 RF 신호의 스펙트럼으로부터 데이터를 갭쳐하는 시스템 및 관련 방법이 필요하다.
본 발명은 무선 주파수(RF) 신호의 스펙트럼을 처리하는 시스템을 제공하며, 이 시스템은 다수의 변조 기법을 포함하는 RF 신호의 스펙트럼을 샘플링하고 디지털화하여 디지털화된 데이터를 생성하고, 또한 상기 스펙트럼 내에 포함되는 최고 주파수 신호의 주파수의 적어도 2배의 레이트로 무선 주파수 신호의 스펙트럼을 샘플링하는 아날로그 디지털(A/D) 컨버터와, 상기 디지털화된 데이터를 저장하는 적어도 하나의 메모리 장치와, 상기 디지털화된 데이터를 처리하는 프로세서를 포함한다.
본 발명은 무선 주파수 신호의 스펙트럼을 처리하는 방법을 제공하며, 이 방법은 아날로그 디지털(A/D) 컨버터를 통해 디지털화된 데이터를 생성하도록 무선 RF 신호의 스펙트럼을 샘플링하고 디지털화하는 단계―RF 신호의 스펙트럼은 다수의 변조 기법을 포함하며, 상기 A/D 컨버터는 RF 신호의 스펙트럼을 그 스펙트럼에 포함된 최고 주파수 신호의 주파수의 적어도 2배의 레이트로 샘플링함―와, 메모리 장치 상에 디지털화된 데이터를 저장하는 단계와, 프로세서를 사용하여 디지털화된 데이터를 처리하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라, 무선 주파수(RF) 전자기 신호의 스펙트럼을 처리하는 시스템의 블럭도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라, 도 1의 변형예로서 추가의 필터를 갖는 시스템의 블럭도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 프로세서로의 사용자 입력을 처리하는 알고리즘을 도시하는 플로우챠트이다.
도 4는 도 3의 뮤직 캡쳐 구현을 도시한 것으로서, 프로세서로의 사용자 입 력을 처리하는 알고리즘을 처리하는 플로우챠트를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라, 도 2의 대안으서, 트래픽 리포트를 제공하기 위해 두개의 상이한 소스로부터 데이터를 캡쳐하는 시스템의 블럭도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라, 도 5의 데이터 분석을 위한 알고리즘을 도시하는 플로우챠트이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라, 무선 주파수(RF) 전자기 신호의 스펙트럼을 처리하는 시스템(1)의 블럭도를 도시한다. RF 신호는 오디오 데이터(가령, 라디오), 비디오 데이터(가령, 텔레비젼), 디지털 데이터(가령, 주식 정보), 또는 임의의 조합과 같은 다양한 타입의 데이터와 관련된다. 아날로그 디지털(A/D) 컨버터(4)에 접속된 안테나(2)는 인입 RF 신호 데이터를 수신한다. A/D 컨버터(4)는 광대역 A/D 컨버터일 수 있다. A/D 컨버터(4)는 고속의 A/D 컨버터일 수 있다. A/D 컨버터(4)는 RF 신호를 캡쳐하여 다수의 변조 기법에 따라 디지털 형식으로 변환한다. 나이퀴스트 샘플링 이론에 의하면, RF 신호의 전체 스펙트럼은 RF 신호의 스펙트럼 내에 포함되는 최고 주파수 신호의 주파수의 적어도 2배의 레이트로 샘플링될 수 있고, 그에 따라 상기 신호는 샘플링 레이트의 절반이하의 모든 주파수에 대해 재구성될 수 있다. 이러한 발명은 연방 통신 위원회(FCC)에서 정의된 9k 내지 300Ghz의 스펙트럼 내의 임의의 주파수를 캡쳐할 수 있을 것이다. 따라서, A/D 컨버터(4)는 상기 스펙트럼 내에 포함된 최고 주파수 신호의 최고 주파수의 2배로 클럭킹될 수 있다. 변조 기법은 당업자에게 주지된 임의의 변조 기법, 가령 진폭 변조(AM), 직교 진폭 변조(QAM), 잔류 측파대 변조, 주파수 변조, 진폭 시프트 키잉, 주파수 시프트 키잉, 위상 시프트 키잉, 델타 변조, 펄스 코드 변조, 펄스 폭 변조, 펄스 진폭 변조, 최소 시프트 키잉, 지속적인 위상 변조 등을 포함한다. 시스템(1)은 RF 신호의 임의의 기존 지식이나 캡쳐될 관련 변조 기법을 필요로 하지 않는다. A/D 컨버터(4)는 RF 신호의 스펙트럼을 디지털화하여 디지털화된 데이터를 생성한다. 저장 장치(5)는 디지털화된 데이터를 저장할 수 있다. 장치(5)는 당업자에게 알려진 임의의 저장 장치, 가령 하드 드라이브, 광학 디스크 등일 수 있다. 다수의 저장 장치가 사용될 수 있다. 프로세서(7)는 시스템(1)을 제어하고, A/D 샘플링 주파수를 세트하고 그리고 데이터를 관리하는데 사용될 수 있다. 프로세서(7)는 저장된 데이터에 대해 복조를 수행한다. 프로세서(7)는 먼저 제 1 변조 기법(가령, AM)을 포함하는 제 1 캡쳐 데이터에 대한 A/D 샘플링 주파수를 세트한다. 다음에, 프로세서(7)는 제 2 변조 기법(가령, FM)을 캡쳐하기 위한 A/D 샘플링 주파수를 세트할 수 있다. 이러한 과정은 스펙트럼 호핑(spectral hopping)으로 정의되며, 사용된 샘플링 레이트와 관련하여 독립적인 각각의 복조 타입에 의해 보다 감소된 저장 장치와 감소된 계산 시간을 필요로 함으로써 상기 시스템(1)에 대해 이점을 제공한다. 프로세서(7)는 중앙 처리 장치(CPU)와, 입력 장치와, 출력 장치와, 소프트웨어를 포함한다. 입력 장치는 당업자에게 알려진 임의의 입력 장치로서, 가령 키패드, 키보드, 마우스 등일 수 있다. 출력 장치는 당 업자에게 알려진 임의의 출력 장치로서, 가령 모니터, 프린터 등일 수 있다. 디지털 아날로그 컨버터(10)는 디지털 데이터를 사용자 출력을 위한 아날로그 형식으로 변환하는데 사용될 수 있다. 비디오 디스플레이(11)는 비디오 데이터를 출력하는데 사용될 수 있다. 증폭기 및 스피커를 포함한 오디오 블럭은 오디오 데이터를 출력하는데 사용될 수 있다. 이와는 달리, 디지털 인터페이스(8)가 디지털 데이터를 저장 장치(5)로부터 출력하는데 사용될 수도 있다. 디지털 인터페이스(8)는 유니버셜 시리얼 버스(USB), IEEE1394 인터페이스, RS232 인터페이스, 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(SCSI), PC 카드 등을 포함할 수 있다. 프로세서(7)는 도 4와 연계하여 기술된 사용자 입력 요구에 기반하여 원하는 데이터를 소팅(sort)하고 추출할 수 있다. 이와는 달리, 프로세서(7)는 원하는 데이터를 소팅하고 추출하기 위한 직접적인 사용자 입력을 필요로 하지는 않을 것이다. 가령, 자동차 트래픽 리포트, 뉴스, 뮤직 등과 같은 디폴트 카테고리는 프로세서(7)가 실행할 애플리케이션으로서 셋업될 수 있다. 사용자는 데이터를 분석하기에 앞서 모든 수신된 데이터를 캡쳐하고 저장할 수 있다. 이와는 달리, 상기 시스템(1)은 데이터를 동시에 캡쳐하고 분석할 수 있으며, 원하는 데이터만이 장치(5)에 저장된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라, 도 1의 변형으로서 무선 주파수(RF) 전자기 신호의 스펙트럼을 처리하는 시스템(1)의 블럭도를 도시한다. 도 1과 비교하여, 필터(12)는 도 2의 시스템(1)에 부가되었다. 안테나(1)는 필터(12)에 결합될 수도 있다. 필터(12)는 스펙트럼이 디지털화되기 전에, RF 신호의 스펙트럼으로부터 원하지 않는 주파수를 갖는 신호를 제거하는데 사용될 수 있다. 그 결과, 보다 적은 데이터가 저장 장치(5)에 캡쳐 및 저장되어, 메모리를 자유롭게 하고, 프로세서(7)에 의한 여분의 처리를 제거한다. 필터(12)는 특히 광 대역 통과 필터일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 도 2의 프로세서(7)로의 사용자 입력을 처리하는 알고리즘(20)을 도시한 플로우챠트이다. 알고리즘(20)은 프로세서(7) 내의 중앙 처리 장치(CPU)에 의해 실행될 소프트웨어로 구현될 수 있다. 스텝(22)은 사용자 입력 요구를 나타낸다. 스텝(24)에서, 사용자는 지정된 주파수 밴드를 선택한다. 스텝(26)은 도 2의 필터(12)와 같은 필터를 선택한다. 필터(12)는 임의의 원하지 않는 무선 주파수(RF) 신호를 제거한다. 스텝(28)에서, 샘플링 주파수는 아날로그 디지털 변환을 위해 프로세서(7)에 의해 세트된다. 샘플링 주파수는 나이퀴스트 샘플링 이론에 기반하여 주파수 밴드의 최고 주파수의 적어도 2배로 세트될 수 있다. 스텝(30)에서 디지털화된 데이터는 캡쳐되고, 스텝(32)에서 변조 방법이 검출된다. 진폭 변조(AM)가 스텝(32)에서 검출되었다는 것이 스텝(34)에서 결정되면, 스텝(44)은 AM 복조를 수행한다. 주파수 변조(FM)가 스텝(32)에서 검출된 것이 스텝(36)에서 결정되면, 스텝(46)은 FM 복조를 수행한다. 위상 시프트 키잉(PSK)이 스텝(32)에서 검출된 것이 스텝(38)에서 결정되면, 스텝(48)은 PSK 복조를 수행한다. 직교 진폭 변조(QAM)가 스텝(32)에서 검출된 것이 스텝(40)에서 결정되면, 스텝(50)은 QAM 복조를 수행한다. 스텝(42)은 당업자에게 알려진 임의의 다른 변조 기법의 스텝(32)에서의 검출을 나타내며, 스텝(52)은 상기 임의의 다른 변조 기법에 관련한 복조를 수행한다. 스텝(54)에서 복조된 데이터는 도 2의 저장 장치(5)에 저장된다. 스텝(56)에서 복조된 데이터는 스텝(22)의 사용자 입력 요구 에 기반하여 분석된다. 데이터의 분석시, 디지털 아날로그(D/A) 실행 주파수는 스텝(58)에서 결정되고, 그에 따라 데이터의 타입(가령, 오디오, 비디오, 디지털 등)은 스텝(62)에서 사용자 출력을 위해 결정될 수 있다. 이와는 달리, 스텝(60)에서 복조된 데이터의 분석은 도 4에 도시된 바와 같은 사용자 입력에 기반하여 복조된 데이터를 그룹들로 세그먼트하고 카탈로그화하는 단계를 포함하며, 스텝(62)에서 사용자를 위해 데이터를 출력한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라, 도 3의 뮤직 캡쳐 구현을 도시한 것으로서, 도 2의 프로세서로의 사용자 입력을 처리하고 지정된 폴더에 그 데이터를 저장하는 알고리즘(63)을 도시하는 플로우챠트를 도시한다. 알고리즘(63)은 도 1 혹은 도 2의 프로세서와 함께 중앙 처리 장치(CPU)에 의해 실행되는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 스텝(64)은 셋업 파일 혹은 입력 장치로부터의 사용자 입력을 나타낸다. 사용자 입력은 뮤직 타이틀, 뮤직 타입, 가사, 가수명을 포함할 수 있다. 스텝(66)에서 필터는 진폭 변조(AM) 및 주파수 변조(FM)를 캡쳐하는데 사용될 것이다. 데이터는 스텝(68) 및 스텝(70)에서 연속적으로 캡쳐되고 저장된다. 스텝(72)은 AM 또는 FM 복조를 수행한다. 복조된 데이터는 스텝(74)에서 저장된다. 도 4의 스텝(76) 내지 스텝(96)은 도 3의 스텝(56)과 스텝(60)의 상세한 설명을 나타낸다. 스텝(76)은 사용자 입력과 저장된 데이터를 매칭시킨다. 만약 가사가 스텝(78)에서 발견된다면, 매칭된 데이터는 스텝(88)에서 도시된 바와 같이 지정된 폴더 내에 저장될 수 있다. 만약 가사 매칭이 스텝(78)에서 발견되지 않으면, 그 데이터는 스텝(80)에서 이름 매칭을 위해 체킹된다. 만약 이름 매칭이 스텝(80)에 서 발견되면, 매칭된 데이터는 스텝(90)에서 도시된 바와 같이 지정된 폴더 내에 저장될 것이다. 만약 이름 매칭이 스텝(80)에서 발견되지 않으면, 그 데이터는 스텝(82)에서 타이틀 매칭을 위해 체킹된다. 만약 타이틀 매칭이 스텝(82)에서 발견되면, 매칭된 데이터는 스텝(92)에서 도시된 바와 같이 지정된 폴더 내에 저장될 것이다. 만약 타이틀 매칭이 스텝(82)에서 발견되지 않으면, 그 데이터는 스텝(84)에서 뮤직 타입 매칭을 위해 체킹된다. 만약 뮤직 타입 매칭이 스텝(84)에서 발견되면, 매칭된 데이터는 스텝(94)에서 도시된 바와 같이 지정된 폴더 내에 저장될 것이다. 만약 뮤직 타입 매칭이 스텝(84)에서 발견되지 않는다면, 알고리즘(63)은 데이터를 스텝(86)에서 매칭없음으로서 카테고리화하고 다른 폴더에 그 데이터를 저장한다.
도 5는 도 2의 대안으로서, 본 발명의 실시예를 통해, 커스텀 트래픽 리포트(가령, 사고 리포트, 도로 포장, 기상 관련 트래픽 상태 등)를 제공하기 위해 두개의 상이한 소스로부터 데이터를 캡쳐하는 시스템(100)의 블럭도를 도시한다. 데이터 캡쳐 유닛(108)은 필터(12)와, 아날로그 디지털 컨버터(4)와, 도 2의 저장 장치(5)와 유사한 데이터 저장 장치(110)를 포함한다. 도 2의 시스템의 시뮬레이션에 부가하여, 안테나(102)는 전역 위치 지정 위성(GPS) 수신기(104)에 결합될 수 있다. GPS 수신기(104)는 데이터를 캡쳐하여 위치 정보를 제공한다. 그 데이터는 프로세서(106)로 전송된다. 프로세서(106)는 데이터를 분석하고 그 데이터와 데이터 캡쳐 유닛(108)으로부터 캡쳐된 데이터를 비교한다. 두개의 세트의 데이터가 비교된 후, 적절한 커스텀 트래픽 리포트(사용자 지정)가 재생 유닛(112)에 의한 검색을 위해 데이터 저장 장치(110) 내에 저장된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라, 도 5의 데이터 분석을 위한 알고리즘(114)을 도시하는 플로우챠트이다. 알고리즘(114)은 도 5의 프로세서(106) 내의 중앙 처리 장치(CPU)에 의해 실행되는 소프트웨어로 구현된다. 스텝(116)에서 위치지정 데이터(가령, 좌표, 위도, 경도, 위치, 속도, 등)는 전역 위치 지정 위성(GPS)으로부터 수신된다. 스텝(118)에서, GPS로부터 수신된 데이터는 사용자 지정 키워드(가령, 거리 명, 도시, 고속도로 번호, 등)를 위해 분석된다. 스텝(120)에서, 다수의 상이한 변조 기법(가령, 도 1에 기술된 바와 같은)을 포함하는 무선 주파수(RF) 신호의 스펙트럼으로부터의 캡쳐된 데이터는 매칭이 발견될 때까지 상기 키워드와 비교된다. 스텝(120)에서 매칭이 발견되는 경우 데이터는 스텝(122)에서 저장된다. 스텝(124)은 커스텀 트래픽 리포트를 스텝(126)에서 재생할지 혹은 스텝(116)으로 진행할지에 대해 결정한다. 대안으로서, 스텝(122)에서 데이터는 나중의 재생을 위해 지정된 위치에 저장된다.
본 발명의 실시예는 설명을 목적으로 기술되었지만, 그 실시예에 대해 많은 변형 및 수정이 가해질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 진정한 사상 및 범주 내에서의 모든 수정 및 변형을 포함하는 것이다.

Claims (21)

  1. 다수의 변조 기법을 포함하는 무선 주파수(RF) 신호의 스펙트럼을 처리하는 시스템에 있어서,
    디지털화된 데이터를 생성하도록 상기 RF 신호의 스펙트럼을 샘플링하고 디지털화하고, 또한 상기 스펙트럼 내에 포함되는 최고 주파수 신호의 주파수의 적어도 2배의 레이트로 무선 주파수(RF) 신호의 스펙트럼을 샘플링하도록 구성된 아날로그 디지털(A/D) 컨버터와,
    상기 디지털화된 데이터를 저장하도록 구성된 적어도 하나의 메모리 장치와,
    상기 디지털화된 RF 신호의 복조를 실행하는 프로세싱 회로를 포함하되,
    상기 프로세싱 회로는 변조 방법을 검출하고, 검출된 변조 방법에 따라 상기 저장된 디지털화된 데이터의 복조를 실행하도록 구성되고,
    상기 프로세싱 회로는 필터를 선택하고, 상기 아날로그 디지털 컨버터에 대한 샘플링 주파수를 설정하도록 구성되며,
    상기 필터는 인입 RF 신호를 필터링하여 상기 인입 RF 신호의 일부 주파수를 선택적으로 전송하고 상기 인입 RF 신호의 다른 주파수를 선택적으로 차단하도록 구성되고,
    상기 아날로그 디지털 컨버터에 의해 샘플링된 상기 RF 신호의 스펙트럼은 선택적으로 전송된 신호를 포함하는
    무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터는 광 대역 통과 필터인 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털화된 데이터를 아날로그 데이터로 변환하는 디지털 아날로그 컨버터를 더 포함하는 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 메모리 장치는 다수의 메모리 장치를 포함하는 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 메모리 장치 중의 메모리 장치는 하드 드라이브와 광학 디스크로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스펙트럼의 신호는 오디오 컨텐츠, 비디오 컨텐츠, 및 데이터 컨텐츠로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 컨텐츠를 갖는 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 시스템.
  10. 다수의 변조 기법을 포함하는 무선 주파수(RF) 신호의 스펙트럼을 처리하는 방법에 있어서,
    아날로그 디지털(A/D) 컨버터에 의해, 디지털화된 데이터를 생성하도록 RF 신호의 스펙트럼을 샘플링하고 디지털화하는 단계― 상기 A/D 컨버터는 RF 신호의 스펙트럼을 그 스펙트럼에 포함된 최고 주파수 신호의 최고 주파수의 적어도 2배의 레이트로 샘플링함―와,
    메모리 장치 상에 상기 디지털화된 데이터를 저장하는 단계와,
    변조 방법을 검출하는 단계와,
    상기 검출된 변조 방법에 따라 상기 저장된 디지털화된 데이터의 복조를 실행하는 단계와,
    인입 RF 신호의 일부 주파수를 선택적으로 전송하고 상기 인입 RF 신호의 다른 주파수를 선택적으로 차단하도록 인입 RF 신호를 필터링하는 필터를 선택하는 단계와,
    상기 아날로그 디지털 컨버터에 대한 샘플링 주파수를 설정하는 단계를 포함하되,
    상기 아날로그 디지털 컨버터에 의해 샘플링된 상기 RF 신호의 스펙트럼은 선택적으로 전송된 신호를 포함하는
    무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 필터는 광 대역 통과 필터인 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 다수의 변조 기법은 진폭 변조 및 주파수 변조를 포함하는 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 다수의 변조 기법은 진폭 변조 및 위상 변조를 포함하는 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 다수의 변조 기법은 주파수 변조 및 위상 변조를 포함하는 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    각각의 변조 기법과 연관되는 변조 방법을 결정하는 단계를 더 포함하는 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 디지털화된 데이터를 복조하는 단계를 더 포함하는 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 복조된 데이터의 적어도 하나의 부분을 선택하기 위해 사용자 입력 요구를 처리하여 단계를 더 포함하는 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 방법.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 처리는 상기 저장 이전에 수행되는 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 방법.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 스펙트럼의 신호는 오디오 컨텐츠, 비디오 컨텐츠, 및 데이터 컨텐츠로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 컨텐츠를 갖는 무선 주파수 신호 스펙트럼 처리 방법.
  21. 삭제
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