KR101182876B1 - 무선 채널에서 전송 신호의 존재를 감지하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

무선 채널에서 전송 신호의 존재를 감지하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

무선 마이크로폰의 사용을 포함하는 무선 통신 시스템의 무선 채널 내에 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 방법 및 장치가 제시된다. 전송 신호 타입을 감지하는 것은 무선 채널 상의 신호의 스펙트럼 밀도 추정치를 계산하는 것을 포함한다. 계산된 스펙트럼 밀도 추정치로부터 유도된 제1 테스트 값은 제1 임계치와 비교된다. 제1 테스트 값이 제1 임계치를 초과하면, 상기 전송 신호 타입의 존재에 대한 예비적인 결정이 이뤄진다. 상기 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정이 이뤄진 후에 무선 채널 상의 신호에 추가된 규정된 신호의 관측된 스펙트럼 밀도가 충분한 정도로 상기 규정된 신호의 스펙트럼 밀도의 모델 추정치와 매칭한다고 결정함으로써 상기 신호 타입에 대한 존재를 감지하는 것이 이뤄진다.

Description

무선 채널에서 전송 신호의 존재를 감지하기 위한 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR SENSING THE PRESENCE OF A TRANSMISSION SIGNAL IN A WIRELESS CHANNEL}
본 발명은 일반적으로 무선 채널에서 전송 신호의 존재를 감지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 무선 채널에서 특정 전송 신호 타입의 스펙트럼 감지에 관한 것이다.
일 예로서 IEEE 표준 802.22 에 따라 동작하는 인지(cognitive) 무선 기술을 포함하는 특정 무선 네트워크들에서, 비인가된(unlicensed) 무선 동작이 사용되지 않는 텔레비젼 채널들에서 허용된다. 주어진 시점에서 인가된(licensed) 무선 장치들에 의해 현재 사용되는 채널들에서의 동작을 방지하기 위해서, 이러한 네트워크들의 사용자 장치들은 바람직하게는 인가된 사용자들 또는 다른 사용자들에 의해 점유되는 채널들을 식별하고 스펙트럼을 관측하는 능력이 필요하다. 일 예로서, 인가된 사용자들은 ATSC(Advanced Television Systems Committee) 디지털 텔레비젼 전송들, NTSC(National Television Systems Committee) 아날로그 텔레비젼 전송 또는 인가된 무선 마이크로폰 전송들일 수 있다. 무선 스펙트럼을 관측하고 점유된 TV 채널 및 점유되지 않은 TV 채널을 식별하는 처리과정은 "스펙트럼 감지"로 지칭된다. 이러한 스펙트럼 감지 능력은 종종 장치들에 의해 사용될 수 있는 RF 스펙트럼에서 사용되지 않는 주파수 대역들을 식별하기 위한 무선 장치들의 성능들 중 하나이다.
현재 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)는 텔레비젼 대역들에서 동작하는 비인가된 무선 네트워크들에 대한 표준을 개발중이다(예를 들면, 워킹 그룹 IEEE 802.22). 이러한 표준은 예를 들어 사용되지 않는 TV 채널들을 식별하기 위해서 무선 마이크로폰 신호들과 같은 특정 신호들의 존재를 감지하기 위한 인지 무선 기술들을 이용할 것이다. 전문적인 무선 마이크로폰뿐만 아니라 아날로그 TV, ATSC(Advanced Television Systems Committee) 디지털 TV와 같은 TV 채널을 점유할 수 있는 수개의 가능한 인가된 전송들이 존재할 수 있다.
특히 텔레비젼 대역들에서 동작하는 인가된 무선 마이크로폰들은 일반적으로 아날로그 FM 장치들이다. 이러한 장치들의 대역폭들은 200kHz 미만으로 제한되고, 전형적인 대역폭은 대략 100kHz로 훨씬 더 좁다. 이러한 장치들은 FM 변조를 이용하기 때문에, 전송 대역폭은 오디오 신호의 진폭에 의존한다. 따라서, 무선 마이크로폰의 일부 제조자들은 오디오 신호의 의도된 수신자들이 상대적으로 좁은 대역폭 신호인 무선 마이크로폰 전송을 식별하는 것을 지원하기 위해서 변조 전에 고 주파수 톤을 상기 오디오 신호 내에 추가하는 것이 알려져 있다. 이러한 고 주파수 톤은 "톤-키"로서 지칭되고, 어떠한 신호도 존재하지 않는 경우에 수신기가 오디오 신호를 스크웰치(squelch)하도록 하여준다.
전술한 시스템들 내의 장치들은 사용되지 않는 스펙트럼의 식별을 시도하기 위해서 무선 채널들의 주파수 스펙트럼을 스캔할 수 있다. 전송들의 특정 타입들은 주파수 스펙트럼을 단순히 스캔하는 것만으로는 정확하게 검출되지 않을 수 있다. 특히, 무선 마이크로폰의 경우, 수반되는 오디오 톤-키 신호의 볼륨이 특정 무선 마이크로폰 신호의 대역폭에서 변동(fluctuations)되기 때문에, 주파수 스캐닝이 어려울 수 있다. 이와 같이, 무선 채널에서 특정 전송 신호의 존재를 검출함에 있어서 정확성을 개선하는 방법들 및 장치에 의해 이점들이 실현될 수 있다.
일 양상에 따르면 무선 통신 시스템에서 무선 채널 내의 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 방법이 제시된다. 상기 방법은 상기 무선 채널 상의 신호의 스펙트럼 밀도 추정치(spectral density estimate)를 계산하는 단계, 상기 계산된 스펙트럼 밀도 추정치로부터 유도된 제1 테스트 값을 제1 임계치와 비교하는 단계, 및 상기 제1 테스트 값이 상기 제1 임계치를 초과하는 경우, 상기 전송 신호 타입이 존재한다고 예비 결정하는 단계를 포함한다. 추가적으로 상기 방법은 상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 규정된 신호(prescribed signal)의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 스펙트럼 밀도의 모델 추정치에 적어도 미리 결정된 정도(predetermined degree)로 매칭한다고 결정함으로써 상기 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정 후에 상기 신호 타입의 존재를 감지(sense)하는 단계를 포함한다.
또 다른 양상에 따르면, 무선 통신의 무선 채널 내의 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 장치가 제시된다. 상기 장치는 프로세서에 의해 실행될 수 있는 명령들을 저장하는 메모리를 포함한다. 또한, 상기 장치는 상기 메모리에 저장된 상기 명령들을 실행들을 실행하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 상기 명령들은 프로세서로 하여금 상기 무선 채널 상의 신호의 스펙트럼 밀도 추정치(spectral density estimate)를 계산하고, 상기 계산된 스펙트럼 밀도 추정치로부터 유도된 제1 테스트 값을 제1 임계치와 비교하고, 그리고 상기 제1 테스트 값이 상기 제1 임계치를 초과하는 경우, 상기 전송 신호 타입이 존재한다고 예비 결정하도록 하는 명령들을 포함한다. 상기 명령들은 또한 상기 프로세서로 하여금 상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 규정된 신호(prescribed signal)의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 스펙트럼 밀도의 모델 추정치에 적어도 미리 결정된 정도(predetermined degree)로 매칭한다고 결정함으로써 상기 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정 후에 상기 신호 타입의 존재를 감지(sense)하도록 한다.
또 다른 양상에 따르면, 무선 통신에서 무선 채널 내의 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 장치가 제시된다. 상기 장치는 상기 무선 채널 상의 신호의 스펙트럼 밀도 추정치(spectral density estimate)를 계산하기 위한 수단 및 상기 계산된 스펙트럼 밀도 추정치로부터 유도된 제1 테스트 값을 제1 임계치와 비교하기 위한 수단을 포함한다. 상기 장치는 상기 제1 테스트 값이 상기 제1 임계치를 초과하는 경우, 상기 전송 신호 타입이 존재한다고 예비 결정하기 위한 수단 및 상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 규정된 신호(prescribed signal)의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 스펙트럼 밀도의 모델 추정치에 적어도 미리 결정된 정도(predetermined degree)로 매칭한다고 결정함으로써 상기 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정 후에 상기 신호 타입의 존재를 감지(sense)하기 위한 수단을 더 포함한다.
또 다른 양상에 따르면, 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 물건이 제시된다. 상기 컴퓨터 판독가능한 매체는 컴퓨터로 하여금 무선 채널 상의 신호의 스펙트럼 밀도 추정치(spectral density estimate)를 계산하도록 하기 위한 코드, 상기 컴퓨터로 하여금 상기 계산된 스펙트럼 밀도 추정치로부터 유도된 제1 테스트 값을 제1 임계치와 비교하도록 하기 위한 코드, 및 상기 컴퓨터로 하여금 상기 제1 테스트 값이 상기 제1 임계치를 초과하는 경우, 상기 전송 신호 타입이 존재한다고 예비 결정하도록 하기 위한 코드를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독가능한 매체는 상기 컴퓨터로 하여금 상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 규정된 신호(prescribed signal)의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 스펙트럼 밀도의 모델 추정치에 적어도 미리 결정된 정도(predetermined degree)로 매칭한다고 결정함으로써 상기 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정 후에 상기 신호 타입의 존재를 감지(sense)하도록 하기 위한 코드를 더 포함한다.
도1은 제시된 방법 및 장치가 사용될 수 있는 통신 네트워크를 보여주는 도이다.
도2는 특정 신호 타입의 존재를 검출하기 위해서 도1의 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 사용자 장치를 보여주는 도이다.
도3은 RF 신호 및 IF 신호의 변환을 위해 도2의 장치에서 사용될 수 있는 장치를 보여주는 도이다.
도4는 IF 신호를 베이스밴드 신호로 변환하기 위해서 도2의 장치에서 사용될 수 있는 장치를 보여주는 도이다.
도5는 무선신호를 샘플링하기 위해서 도2의 장치에서 달성될 수 있는 일련의 개별적인 감지 인터벌들을 보여주는 도이다.
도6은 오디오 입력에 존재하는 톤-키만을 갖는 FM 무선 마이크로폰의 특성 스펙트럼에 대한 예시적인 도이다.
도7은 무선 채널 내의 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 방법에 대한 흐름도이다.
도8은 전송 신호 타입의 존재 감지를 사용하는 무선 장치에서 이용될 수 있는 다양한 컴포넌트들을 보여주는 도이다.
검출 정확성을 개선하기 위해서 전송 신호의 스펙트럼 특성들을 이용하는 무선 채널의 특정 전송 신호 존재를 검출하기 위한 방법 및 장치가 제시된다. 무선 마이크로폰 전송들과 같은 협대역 전송들의 일 예에서, 검출 정확성을 개선하기 위해서 추가되는 톤-키의 효과들이 무선 마이크로폰 신호 타입이 존재하는지에 대한 결정을 검증하기 위해서 분석될 수 있다.
도1은 제시되는 방법들 및 장치들이 이용될 수 있는 통신 네트워크(100)를 보여준다. 네트워크(100)는 복수의 기지국들(102,104,106) 및 복수의 사용자 장치들(108,110,112,114)을 포함한다. 사용자 장치들(108,110,112,114)은 인지(cognitive) 무선 장치들, 무선 장치들, 이동국, 또는 이와 유사한 다른 장치들일 수 있다. 네트워크(100)는 또한 각각 기지국들(102,104,106)에 의해 달성될 수 있는 복수의 서비스 영역들(116,118,120)을 포함한다. 제1 서비스 영역(116)은 제1 기지국(102) 및 복수의 사용자 장치들(108,110)을 포함한다. 제1 서비스 영역(116)은 하나 이상의 다른 서비스 영역과 오버랩될 수 있다. 예를 들어, 도1에서, 제1 서비스 영역(116)은 제2 서비스 영역(118) 및 제3 서비스 영역(120)과 오버랩된다. 제시된 바와 같이, 일부 사용자 장치들은 상이한 서비스 영역에 의해 오버랩되는 서비스 영역에 위치할 수 있다.
복수의 기지국들(102,104,106)은 자신의 서비스 영역 내에 위치하는 사용자 장치들에 대해 서비스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 기지국(102)은 제1 서비스 영역(116) 내에 위치하는 사용자 장치들(예를 들면, 108,110,112,114)로 서비스들을 제공하고, 이들과 통신을 수행할 수 있다. 복수의 사용자 장치들(108,110,112,114) 각각은 다른 사용자 장치들에 의해 사용되는 주파수뿐만 아니라 하나 이상의 기지국들(102,104,106)에 의해 사용되는 주파수 대역들을 스캔할 수 있다. 2개의 서비스 영역들 사이의 오버랩 영역에 위치하는 사용자 장치는 오버랩 영역에서 서비스를 제공하는 기지국 각각에 의해 이용되는 주파수 대역을 스캔할 수 있다. 사용자 장치들 각각은 또한 채널이 인가된 전송에 의해 점유되는지 여부를 감지할 수 있다. 예를 들어, 각 사용자 장치는 RF 스펙트럼이 인가된 ATSC 디지털 텔레비젼 전송들에 의해 현재 점유되는지, NTSC 아날로그 텔레비젼 전송들에 의해 현재 점유되는지, 아니면 무선 마이크로폰 전송들에 의해 현재 점유되는지를 감지할 수 있다. 전술한 바와 같이, 점유되지 않는 채널들은 사용자 장치들(예를 들면, 108,110,112,114)에 의해 인가되지 않은 무선 네트워크 동작들에 사용될 수 있다. 특히, 사용자 장치들은 인지 무선 장치들과 같은 장치들을 포함할 수 있다.
도2는 예를 들어, 도1의 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 사용자 장치(200)를 보여준다. 장치(200)는 도1의 사용자 장치들(108,110,112,114)과 유사할 수 있음에 주목하라. 사용자 장치(200)는 특정 신호 타입들(예를 들면, ATSC, NTSC 또는 인가된 무선 전송들)의 스펙트럼 감지를 위해 각 기능들을 수행하기 위한 다수의 다양한 기능적인 모듈들을 포함한다. 이러한 다양한 모듈들은 수개의 모듈들을 함께 통신적으로 연결시키기 위해서 중앙 데이터 버스(202) 또는 이와 유사한 장치와 통신적으로 연결되는 것으로 제시된다.
사용자 장치(200)는 사용자 장치(200)에 의해 수신되는 관심 채널의 특정 무선 주파수(RF) 신호를 다운컨버팅하고, 그리고 나서 IF 신호를 필터링하도록 기능하는 주파수 컨버터/신호 필터(204)를 포함한다. 모듈(204)의 기능을 달성하기 위한 예시적인 회로 구성이 도3에 제시된다. 도3에 제시된 바와 같이, 사용자 장치(200)에 의해 수신되는 제1 주파수 신호
Figure 112011015418285-pct00001
(302)는 믹서(304)로 제공된다. 신호(302)는
Figure 112011015418285-pct00002
에 의해 표시되는 바와 같이 RF 신호일 수 있다. 제1 신호가 관심 채널인 텔레비젼 채널로부터의 신호인 경우에, 상이한 텔레비젼 채널에 대응하는 상이한 RF 주파수들이 믹서(304)로의 입력으로 선택될 수 있다.
믹서(304)는 로컬 오실레이터(306)에 연결되고, 로컬 오실레이터(306)는 다운 컨버젼을 위해서 신호(302)와 믹스될 정현파 신호를 제공한다. 로컬 오실레이터(306)의 주파수는 관심 신호(302)가 IF 주파수로 다운 컨버팅되도록 선택된다. 특히, 정현파 신호는
Figure 112011015418285-pct00003
일 수 있으며, 여기서 주파수
Figure 112011015418285-pct00004
은 신호(302)의 제1 RF 주파수와 신호(302)가 변환되는 IF 주파수 사이의 차이를 나타낸다.
그리고 나서 다운컨버팅된 신호는 신호 필터(308)로 필터링되고, 신호 필터(308)는 관심 채널 전체를 캡쳐하기에 충분한 미리 결정된 대역폭을 가지고 IF 필터링을 수행한다. 필터(308)에 의한 필터링 후의 신호는 IF 신호 또는 제2 주파수 신호
Figure 112011015418285-pct00005
(310)로 지칭된다.
도2로 다시 돌아가서, 사용자 장치(200)는 주파수 컨버터(204)로부터의 IF 신호(예를 들면, 신호(310))를 베이스밴드 신호로 다운컨버팅하고, 다운컨버팅된 신호를 필터링하도록 기능하는 신호 컨버터/필터 모듈(206)을 더 포함한다. 특정 양상에서, IF 신호는 복소 다운 컨버젼, 필터링 및 샘플링을 사용하여 복소 베이스밴드 신호로 컨버팅된다. 모듈(206)의 기능을 달성하기 위한 예시적인 회로가 도4에 제시된다. 제시된 바와 같이, 제2 주파수 신호
Figure 112011015418285-pct00006
(310)는 제1 및 제2 믹서(402 및 404)로 입력된다. 제1 믹서(402)는 동위상(즉,
Figure 112011015418285-pct00007
)인 제1 로컬 오실레이터(406)로부터의 정현파 신호로 제2 주파수 신호
Figure 112011015418285-pct00008
(310)를 믹스한다. 제2 믹서(404)는 제2 로컬 오실레이터(408)로부터의 정현파 신호로 제2 주파수 신호
Figure 112011015418285-pct00009
(310)를 믹스하며, 여기서 제2 로컬 오실레이터(408)로부터의 정현파 신호는 직교 성분(즉,
Figure 112011015418285-pct00010
)이다.
제1 및 제2 믹서들(402 및 404)로부터의 다운 컨버팅된 동위상 및 직교위상 신호들 각각은 제1 및 제2 베이스밴드 필터들(410 및 412)로 각각 제공된다. 제1 및 제2 베이스밴드 필터들(410 및 412)로부터의 필터링된 신호들은 시간 기반 신호에서 디지털 신호들로 변환하기 위해 제1 및 제2 아날로그 대 디지털 컨버터들(ADC)(414 및 416)로 제공된다. 특정 양상에 따르면, 제1 ADC(414)는 동위상 신호에 대해 사용되고, 제2 ADC(416)는 직교위상 신호에 대해 사용된다. ADC(414 및 416)에서 사용되는 샘플링 레이트는 일반적으로 복소 베이스밴드 신호의 대역폭과 동일하거나, 복소 베이스밴드 신호의 대역폭에 비해 약간 크다. ADC(414 및 416)에 의한 변환 후에, 출력 베이스밴드 신호는 동위상(실수) 컴포넌트들
Figure 112011015418285-pct00011
(418) 및 직교(허수) 컴포넌트
Figure 112011015418285-pct00012
모두로 구성되는 복소 신호이며, 다음 식에 의해 정량화된다.
Figure 112011015418285-pct00013
도2를 다시 참조하면, 사용자 장치(200)는 전력 스펙트럼 밀도(PSD) 추정치를 결정하기 위해서 복소 베이스밴드 신호를 샘플링하는데 사용되는 신호 샘플러(208)를 더 포함한다. 예시적인 양상에 따르면, 샘플러(208)는 시간적으로 분리되는 일련의 시간 인터벌들에 걸쳐 복소 베이스밴드 신호(418,420)를 감지할 수 있다. 일련의 개별적인 감지 인터벌들은 감지기간 동안 스펙트럼 감지 처리에서 간섭하는 것을 방지하기 위해서 네트워크 전송들을 중단시키는 것이 공통적이라는 점에서 유익할 수 있다. 또 다른 이점은 음성 동작 및 비음성 동작 사이에서 일반적으로 교번하여 전송하는 무선 마이크로폰의 경우에, 여기서 비음성 동작은 음성 상태에서의 대역폭보다 좁은 대역폭을 갖는다는 것이다. 감지 인터벌들을 시간적으로 분리함으로써, 감지 인터벌들 중 일부가 비음성 상태 동안 발생할 확률이 증가된다. 비음성 상태 동안 감지하는 것은 감지 수신기가 보다 낮은 전력의 무선 마이크로폰 신호들을 보다 더 양호하게 감지할 수 있도록 하여줄 수 있다.
도5는 일련의 개별 감지 인터벌들(502)의 일 예를 제공한다. 일 예에서, 총 M개의 감지 인터벌들이 존재할 수 있다. 각각의 감지 인터벌들(5021, 5022, ...., 502M) 사이에는, 어떠한 감지도 수행되지 않는다. 추가적인 양상에서, 감지 인터벌들(502) 사이의 이격거리는 감지 인터벌들 중 일부가 전송 장치(예를 들면, 무선 마이크로폰)의 비음성 기간을 목격할 확률을 증가시킬 뿐만 아니라, 감지 인터벌들(502) 사이에서 무선 장치를 허용하도록 선택될 수 있다.
도2의 샘플러(208)는 감지 인터벌(502) 각각에 대해 베이스밴드 신호(418, 420)의 미리 결정된 수(N)의 복소 샘플들을 샘플링하도록 추가로 구성될 수 있다. 각 인터벌(502) 동안 수집된 N개의 샘플들은 샘플러(208)로부터 전력 스펙트럼 밀도 추정기/피리오도그램(periodogram) 생성기(210)로 전송될 수 있다. 따라서, N개의 샘플들로 구성되는 각 인터벌(502)에 대해서, 추정기(210)는 N개의 샘플들을 사용하여 관심 채널의 전력 스펙트럼 밀도 추정치를 계산할 것이다. 일 예에서, 이러한 추정치들은 N개의 샘플들의 이산 퓨리어 변환(DFT)의 절대값으로 계산될 수 있다. DFT는 고속 퓨리어 변환(FFT)을 사용하여 구현될 수 있음에 유의하라. N개의 샘플들의 FFT에 대한 윈도우의 대역폭은 관심 신호를 표시하는 피크 값이 발견될 확률을 증가시키기 위해서 충분히 작은 대역폭으로 선택됨을 또한 유의하라.
다수의 인터벌들(예를 들면, M개의 인터벌들(502))을 사용함으로써, 신호의 전력 스펙트럼 밀도 추정치는 각 인터벌(502)에 대해 계산된 개별 추정치들을 평균함으로써 개선될 수 있다.
특정 주파수 ω에 대해서, 예시적인 피리오도그램은 다음과 같이 등식(2)으로 주어진 관계식에 기반하여 결정될 수 있다:
Figure 112011015418285-pct00014
여기서,
Figure 112011015418285-pct00015
은 전력 스펙트럼 밀도 추정치 또는 피리오도그램이며, M은 계산되는 FFT들 또는 인터벌들의 수이며,
Figure 112011015418285-pct00016
은 각각의 m번째 인터벌에 대해 결정되는 전력 스펙트럼 밀도 추정치이다. 등식(2)로부터 인지되는 바와 같이,
Figure 112011015418285-pct00017
을 계산하는 것은 m번째 인터벌 각각에 대해 하나씩 M개의 FFT들을 취하고, 그리고 나서 FFT 결과들의 절대값을 결정하고 모든 M개의 인터벌들에 대해 이러한 절대값들을 평균하는 것을 수반한다.
전력 스펙트럼 추정치/피리오도그램 생성기(210)는 또한 전술한 평균 전력 스펙트럼 추정 또는 피리오도그램의 이산(discrete) 버젼을 결정하거나 계산하도록 구성될 수 있다. m번째 감지 인터벌에 대한 베이스밴드 신호(418, 420)는 n번째 샘플들에 대해
Figure 112011015418285-pct00018
으로 주어질 수 있고, 여기서
Figure 112011015418285-pct00019
이다. 따라서, m번째 감지 인터벌에 대한 베이스밴드 신호의 이산 FFT는
Figure 112011015418285-pct00020
으로 주어지고, 여기서
Figure 112011015418285-pct00021
이다. 따라서, M개의 감지 인터벌들에 대한 평균 전력 스펙트럼 추정치
Figure 112011015418285-pct00022
의 이산 버젼은 다음 식과 같이 주어진다:
Figure 112011015418285-pct00023
도2를 다시 참조하면, 사용자 장치(200)는 또한 특정 신호 타입의 존재를 검출하기 위해서 평균 전력 스펙트럼 추정치를 이용하는 제1 테스트 통계치 비교기(212)를 포함한다. 특히, 비교기(212)는 예를 들어 무선 마이크로폰 신호의 존재와 같은 관심 채널에서의 신호 타입을 검출하기 위해서 전술한
Figure 112011015418285-pct00024
에 기반하여 미리 결정된 테스트 통계치를 결정하거나 선택할 수 있다. 일 예에 따르면, 테스트 통계치는 N개의 값들 중에서 평균 전력 스펙트럼 밀도 추정치의 최대값 대 전력 스펙트럼 추정치
Figure 112011015418285-pct00025
의 N개의 값들의 평균의 비(ratio)에 기반하여 선택될 수 있다. 정량적으로, 이러한 제1 테스트 통계치
Figure 112011015418285-pct00026
은 다음과 같이 주어질 수 있다:
Figure 112011015418285-pct00027
제1 테스트 통계치
Figure 112011015418285-pct00028
을 결정한 후에, 비교기(212)는 제1 테스트 통계치
Figure 112011015418285-pct00029
를 제1 미리 결정된 임계치
Figure 112011015418285-pct00030
와 비교한다. 제1 테스트 통계치
Figure 112011015418285-pct00031
가 임계치
Figure 112011015418285-pct00032
를 초과하면(즉,
Figure 112011015418285-pct00033
), 비교기(212)(또는 다른 유사한 처리 모듈)는 특정 신호 타입(예를 들면, 무선 마이크로폰 신호 전송)이 관심 채널에 존재한다고 결정한다. 반대로, 제1 테스트 통계치가 임계치를 초과하지 않으면(즉,
Figure 112011015418285-pct00034
), 비교기(212)는 이러한 신호 타입이 그 채널에 존재하지 않는다고 결정한다. 제1 임계치
Figure 112011015418285-pct00035
는 적절한 거짓 알람율(false alarm rate)이 요구되는 레벨 미만이 되도록 선택될 수 있음에 유의하라. 제1 테스트 통계치는 이러한 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정으로 고려될 수 있고, 아래에서 논의되는 바와 같이 이러한 신호 타입의 정확한 감지를 보장하기 위해서 추가적인 검증이 수행될 수 있음에 유의하라.
비교기(212)에 의한 예비 결정 후에, 신호가 검출되면, 관심 신호 타입(예를 들면, 무선 마이크로폰)일 가능성이 있지만, 다른 신호 타입일 가능성도 존재한다. 따라서, 사용자 장치(200)는 비교기(212)로부터의 예비 결정이 정확한지 여부를 검증 또는 테스트하기 위한 다른 기능 모듈을 포함할 수 있다. 따라서, 사용자 장치(200)는 신호 타입의 예비적인 감지가 실제로 상기 신호 타입(예를 들면, 무선 마이크로폰 신호)임을 검증하기 위해서 수행될 수 있는 하나 이상의 테스트를 실행하도록 기능하는 제2 테스트 통계치 비교기(214)를 포함한다.
예시적인 구현에서, 제2 비교기(214)는 검출된 신호가 ATSC 신호의 파일럿이 아님을 보장 또는 검증하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 모듈(210)에 의해 계산된 평균 전력 스펙트럼 밀도에서 가장 강한 피크의 주파수와 ATSC 파일럿 주파수의 예상 주파수를 비교함으로써 검증이 수행될 수 있다. 이러한 2개 사이의 주파수 차이가 규정된 임계치보다 크면, 그 신호는 ATC 파일럿 신호가 아니라고 결정될 수 있고, 따라서 무선 마이크로폰 신호와 같은 관심 신호일 가능성이 높다고 결정될 수 있다.
또 다른 구현에서, 제2 비교기(214)는 신호 타입에 추가되는 규정된 신호의 스펙트럼 특성들에 기반하여 특정 신호 타입에 대한 예비 결정을 검증하도록 구성될 수 있다. 무선 마이크로폰 신호의 특정 경우에, 알려진 스펙트럼 특성들은 단지 톤-키 오디오 입력만이 존재하는 경우의 특성들일 수 있다. 오디오 입력에서 단지 톤-키만을 갖는 FM 무선 마이크로폰의 특성 스펙트럼의 예시적인 플롯(plot)이 도6에 제시된다. 도시되는 바와 같이, 스펙트럼 플롯(600)은 중심 주파수(0kHz)의 양측 상의 주파수 범위에 걸친 전력 스펙트럼 밀도(PSD)의 플롯이다. 이러한 플롯은 또한 특정 주파수들에서 다수의 피크들(예를 들면, 602)로 구성된다. 플롯(600)에서 제시되는 바와 같이, 주파수 성분들의 진폭은 중심 주파수로부터의 주파수 이격이 증가함에 따라 감소되며, 이는 FM 변조 특성들에 기인한다.
예비 결정을 검증하기 위해서, 제2 비교기(214)는 전력 스펙트럼에서 특정 수(N)의 가장 큰 피크들을 선택하도록 구성될 수 있다. 일 양상에 따르면, 스펙트럼 특성이 중심 주파수(즉, OkHz)가 존재하지 않는 신호에 대한 것이면, N은 짝수가 되도록 제2 비교기(214)에 의해 선택된다. 상대적으로, 스펙트럼이 중심 주파수가 존재하는 신호에 대한 것이면, 비교기는 N을 홀수로 설정하여 중심 주파수 및 중심 주파수 위 및 아래에 존재하는 가장 큰 주파수 피크들을 선택한다.
중심 주파수가 존재하지 않는 일 예에서, 도6의 예시적인 스펙트럼 플롯을 사용하여 N이 6으로 설정되면, 중심 주파수 아래의 3개의 가장 강한 피크들(예를 들면, 602,604,606) 및 중심 주파수 위의 3개의 가장 강한 피크들(예를 들면, 608,610,612)이 선택된다. 잡음이 존재하지 않는 경우, 이러한 3개의 주파수 피크들 사이의 관계는 일반적으로 고정된 주파수 값만큼 이격되고, 다만 중앙의 2개(606,608)는 중심 주파수에서 피크가 존재하지 않음으로 인해 고정된 주파수 값의 2배만큼 이격됨에 유의하라. 중심 주파수가 존재하고 N이 홀수인 경우에, 이러한 2배의 주파수 이격은 적용되지 않음에 유의하라.
따라서, N개의 피크들 중에서 가장 낮은 주파수 피크의 주파수(예를 들어, 도6의 602)에서 시작하여, 이러한 주파수에는 값
Figure 112012043049647-pct00036
가 할당된다. 전술한 바와 같이, 주파수 피크들 사이의 관계는 일반적으로 고정된 값(
Figure 112012043049647-pct00037
)만큼 이격된다. 따라서, 가장 낮은 주파수
Figure 112012043049647-pct00038
에서 가장 높은 주파수로 피크들이 증가함에 따라, 각각의 연속적인 피크는 가장 낮은 주파수
Figure 112012043049647-pct00039
및 고정된 이격 값
Figure 112012043049647-pct00040
의 관계식의 관점에서 기술될 수 있다. 따라서, N=6인 예에서, 피크들 (602 내지 612)은 각각
Figure 112012043049647-pct00041
및
Figure 112012043049647-pct00042
으로 표시될 수 있다.
(다음 논의를 위해서 n으로 표시되는) 잡음으로 인해, 잡음 스펙트럼 밀도에서의 실제 피크들의 주파수는 악간의 에러들을 가질 것이다. y를 관측 벡터(observation vector)로 두고, 잡음 n이 부가되는 경우에 가장 낮은 주파수로부터 가장 높은 주파수로 N개의 가장 큰 피크들의 주파수를 표시하면,
Figure 112011015418285-pct00043
Figure 112011015418285-pct00044
등이 될 것이다. 추정기(210)로부터 관측되는 주파수들은 따라서 약간의 잡음이 추가된 정확한 주파수들이다. 따라서, 인지될 수 있는 바와 같이, 관측 벡터 y는
Figure 112011015418285-pct00045
및
Figure 112011015418285-pct00046
및 잡음 n의 선형 함수이다. 다음 등식(5)은 N=6이고 무선 마이크로폰에 대한 톤 키의 주파수 선택으로 인해 중심 주파수가 존재하지 않는 경우에 대한 수치적 예이다:
Figure 112011015418285-pct00047
등식(5)는 다음과 같이 단축형으로 간단히 표현될 수 있다:
Figure 112011015418285-pct00048
여기서 H는
Figure 112011015418285-pct00049
및
Figure 112011015418285-pct00050
의 관점에서 주파수 피크들의 관계식에 대한 행렬을 나타내고, n은 잡음 벡터 항이다. 상기 등식(5)의 예에서, H 행렬에 대한 특정 값들은 N=6인 경우에 대해 특정된다.
벡터 y를 결정한 후에, 비교기(214)는 관측 벡터 y로부터
Figure 112011015418285-pct00051
및
Figure 112011015418285-pct00052
의 모델 추정치들을 발견하도록 추가로 구성될 수 있다. 즉, 모델 추정치들은 데이터의 최적 피트(fit)를 획득하도록 모델의 파라미터들을 조정함으로써 관측 벡터 y로부터 획득되는 수치적인 데이터로부터 발견될 수 있다. 일 양상에서, 비교기(214)는 다음 관계식으로 주어지는 이러한 모델 추정 값들을 발견하기 위해 최소 자승(least-squares) 추정치를 사용하는 추정기를 이용할 수 있다:
Figure 112011015418285-pct00053
여기서,
Figure 112011015418285-pct00054
는 매트릭스 H의 트랜스포즈(transpose)이고, 값들
Figure 112011015418285-pct00055
및
Figure 112011015418285-pct00056
는
Figure 112011015418285-pct00057
및
Figure 112011015418285-pct00058
에 대한 모델 추정된 값들이다. 당업자는 본 발명이 최소 자승 추정으로 제한되지 않고 임의의 적절한 회귀 분석(regression analysis) 또는 추정 기술이
Figure 112011015418285-pct00059
및
Figure 112011015418285-pct00060
에 대한 모델 추정치를 발견하기 위해서 사용될 수 있음을 잘 이해할 수 있음에 유의하라.
Figure 112011015418285-pct00061
및
Figure 112011015418285-pct00062
에 대한 2개의 주파수들에 대한 모델 추정치들
Figure 112011015418285-pct00063
및
Figure 112011015418285-pct00064
이 주어지면, 행렬 H에 기반하여 이러한 모델 또는 특성이 관측된 데이터에 얼마나 잘 부합하는지에 대한 결정이 이뤄질 수 있다. 일 양상에서, 이러한 결정은 원래의 관측된 데이터에 대해 이러한 모델이 산출하는 것을 추정하고 이러한 추정을 원래의 관측된 데이터와 비교함으로써 이뤄질 수 있다. 따라서, 원래 벡터 y에 대해 추정치들
Figure 112011015418285-pct00065
및
Figure 112011015418285-pct00066
가 산출하는 것에 대한 모델 추정은 다음과 같이 결정될 수 있다:
Figure 112011015418285-pct00067
여기서,
Figure 112011015418285-pct00068
는 모델 특성들 또는 파라미터들의 추정치이다.
제2 테스트 통계치 또는 메트릭
Figure 112011015418285-pct00069
는 N개의 가장 큰 주파수 피크들의 관측된 벡터 y가 추정된 모델 벡터
Figure 112011015418285-pct00070
(즉, 알려진 또는 예상되는 PSD 특성)에 얼마나 근접하게 부합 또는 매칭하는지를 정량적으로 계산함으로써 결정될 수 있다. 일 예에서, 관측된 데이터가 이러한 모델에 얼마나 근접하게 매칭하는지에 대한 정도(degree)는 다음 등식에 따라 2개의 벡터들 사이의 평균 자승 에러의 계산치일 수 있는 제2 테스트 통계치
Figure 112011015418285-pct00071
를 결정함으로써 확인될 수 있다:
Figure 112011015418285-pct00072
여기서,
Figure 112011015418285-pct00073
는 y 및
Figure 112011015418285-pct00074
의 벡터 차이의 평균(norm)을 나타낸다.
Figure 112011015418285-pct00075
값이 작을수록, 2개의 벡터들이 그들의 특성에서 보다 잘 매칭한다. 따라서, 제2 비교기(214)는 이러한 테스트 통계치
Figure 112011015418285-pct00076
를 미리 결정된 임계치
Figure 112011015418285-pct00077
와 비교하고, 테스트 통계치가 미리 결정된 임계치 이하이면(
Figure 112011015418285-pct00078
) 관심 신호가 특정 신호 타입(예를 들면, 무선 마이크로폰 신호)일 가능성이 있는데, 왜냐하면 주파수 피크들의 모델이 관측된 전력 스펙트럼 밀도에 매칭하기 때문이다. 역으로, 테스트 통계치가 임계치를 초과하면(
Figure 112011015418285-pct00079
) 관심 신호는 특정 신호 타입이 아닐 가능성이 높다.
사용자 장치(200)에서 제시된 기능 블록들은 사용자 장치 내의 하나 이상의 프로세서, 또는 디지털 신호 프로세서(DSP)와 같은 임의의 다른 적절한 프로세서에 의해 구현될 수 있음에 유의하라. 또한, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합이 사용자 장치(200) 내의 다양한 모듈들의 전술한 기능을 구현할 수 있다.
도7은 예를 들어 도2의 장치에 의해 사용될 수 있는 무선 채널 내의 전송 신호 타입의 존재를 감지하는 방법을 보여준다. 방법(700)은 여기서 논의된 바와 같이 사용자 장치에 의해 수신되는 무선 채널과 같은 무선 채널의 신호에 대한 스펙트럼 추정치를 먼저 계산하는 것(702)을 포함한다. 예를 들어, 스펙트럼 밀도 추정치는 전력 스펙트럼 추정기(210)에 의해 추가로 결정될 수 있는, 등식들 (2) 및 (3)과 관련하여 이전에 논의된 전력 스펙트럼 밀도 추정치
Figure 112011015418285-pct00080
또는 추정치
Figure 112011015418285-pct00081
일 수 있다. 블록(704)에 제시되는 바와 같이 스펙트럼 밀도 추정치가 결정된 후에, 적어도 이러한 추정치의 최대값으로부터 유도되는 값이 제1 임계치와 비교된다. 유도되는 값은
Figure 112011015418285-pct00082
의 최대값 및 제1 임계치
Figure 112011015418285-pct00083
를 사용하여 결정될 수 있는, 등식(4)와 관련하여 이전에 논의된 제1 테스트 통계치
Figure 112011015418285-pct00084
일 수 있다. 추가적으로, 일 예로서, 비교기(212)는 블록(704)의 동작을 수행할 수 있다.
블록(706)에 제시된 바와 같이 블록(704)에서의 비교 결과에 기반하여, 상기 값이 제1 임계치를 초과하는 경우(예를 들어,
Figure 112011015418285-pct00085
) 특정 전송 신호 타입이 존재한다는 예비 결정이 이뤄질 수 있다. 먼저, 일 예로서 테스트 통계치 비교기(212)가 블록(706)에서 이러한 동작을 수행할 수 있다.
블록(706)에서 전송 신호 타입이 무선 채널에 존재한다는 예비 결정이 이뤄진 경우, 현재 제시되는 방법은 검증 처리를 통해 특정 신호 타입(예를 들면, 무선 마이크로폰 신호)의 존재를 최종적으로 감지하기 위한 하나 이상의 테스트를 포함할 수 있다. 일 예로서, 방법(700)은 블록(708)을 포함할 수 있으며, 여기서 특정 신호 타입의 존재에 대한 감지가 블록(706)의 예비 결정을 검증함으로써 이뤄진다.
블록(708)에서 검증은 채널에 추가되는 규정된 신호의 관측된 스펙트럼 밀도가 적어도 미리 결정된 정도로 상기 규정된 신호의 스펙트럼 밀도에 대한 모델 추정치에 매칭한다고 결정함으로써 이뤄질 수 있다. 일 예에서, 상기 규정된 신호는 오디오 톤-키 신호로 변조된 무선 마이크로폰 신호일 수 있음에 유의하라. 또한, 블록(708)의 처리는 등식(7) 및 (8)과 관련하여 위에서 예시한 바와 같이, 최소 자승 추정과 같은 회귀 분석을 사용하여 규정된 신호의 모델 추정된 스펙트럼 밀도를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 추가된 규정된 신호의 관측된 스펙트럼 밀도와 규정된 신호의 스펙트럼 밀도의 추정치와의 매칭에 대한 블록(708)에서의 결정은 등식(9) 및 제2 테스트 통계치
Figure 112011015418285-pct00086
와 관련하여 이전에 논의된 방식으로 이뤄질 수 있다. 또한, 미리 결정된 정도로의 매칭에 대한 결정은 테스트 통계치와 제2 임계치
Figure 112011015418285-pct00087
의 비교에 의해 구현될 수 있다. 즉, 제2 테스트 통계치
Figure 112011015418285-pct00088
가 제2 임계치 미만이면, 이는 관측된 스펙트럼 밀도와 추정된 스펙트럼 밀도의 매칭이 미리 결정된 정도임을 표시하며, 이에 따라 관심 신호 타입의 존재가 검증된다. 블록(708)의 처리는 일 예로서 도2의 제2 테스트 통계치 비교기(214)로서 표시된 기능 블록에 의해 구현될 수 있다. 당업자는 블록(708)의 처리들이 알려진 수반된 스펙트럼 특성들을 갖는 광범위한 신호 타입들에 적용될 수 있고, 도6에 제시된 바와 같이 오디오 톤-키 신호에 의해 변조되는 무선 마이크로폰 전송의 스펙트럼 특성들로 제한되지 않음을 잘 이해할 수 있을 것임에 유의하라.
방법(700)에서, 블록(708)의 처리 전에, 추가적인 검증이 이뤄질 수 있음에 유의하라(도7에서 미도시). 특히, 이러한 추가적인 검증은 블록(706)에서 결정된 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정에 대한 검증이다. 전술한 바와 같이, 이러한 검증은 전력 스펙트럼 밀도의 결정된 가장 강한 피크의 주파수를 또 다른 신호 타입의 예상되는 주파수(즉, 무선 마이크로폰 신호 검출 예에서 ATSC 신호의 파일럿에 대한 예상 주파수)와 비교하는 것을 포함할 수 있다. 그러나 당업자는 이러한 검증이 다른 신호 타입들에 적용될 수 있고 ATSC 파일럿으로 제한되지 않음을 잘 이해할 수 있음에 유의하라.
도8은 무선 장치(802)에서 이용될 수 있는 다양한 컴포넌트들을 보여준다. 무선 장치(802)는 여기 제시된 다양한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있는 장치의 일 예이다. 무선 장치(802)는 2가지 예로서 도1의 기지국들(102,104,106)과 같은 기지국, 또는 도1에 제시된 사용자 장치들(108,110,112,114)와 같은 사용자 장치로서 구현될 수 있다.
무선 장치(802)는 통신 버스(804)에 의해 통신적으로 연결되는 다수의 다양한 컴포넌트들을 포함할 수 있으며, 상기 통신 버스(804)는 전력 버스, 제어 신호 버스, 상태 신호 버스, 데이터 버스, 및 이들의 조합 또는 다른 적절한 통신 링크를 포함할 수 있다. 장치(802)는 무선 장치(802)의 동작을 제어하는 프로세서(806)를 포함한다. 프로세서(806)는 중앙 처리 유닛(CPU)으로 또한 지칭될 수 있다. 장치(802)는 또한 메모리(808)를 포함하며, 메모리(808)는 프로세서(806)로 명령 및 데이터를 제공하는 판독-전용 메모리(ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM) 모두를 포함할 수 있다. 메모리(808)의 일부는 일 예로서 비-휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM)를 또한 포함할 수 있다. 프로세서(806)는 메모리(808)에 저장된 프로그램 명령들에 기반하여 논리 및 산술 연산들을 수행하도록 구성된다. 또한, 메모리(808) 내의 명령들은 여기 제시된 방법들을 구현하기 위해서 실행될 수 있다.
무선 장치(802)는 또한 예를 들어 무선 장치(802) 및 다른 무선 장치 사이의 무선 신호들의 송수신을 위한 전송기(809) 및 수신기(810)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 안테나(812)는 도8에 제시된 바와 같이 전송기(809) 및 수신기(810)와 통신적으로 연결될 수 있다. 무선 장치(802)는 다수의 전송기들, 다수의 수신기들, 및/또는 다수의 안테나들을 포함할 수 있음에 유의하라.
무선 장치(802)는 또한 수신기(810)를 통해 장치(802)에 의해 수신되는 신호들의 존재를 검출 및 검증하는데 사용될 수 있는 신호 검출기(814)를 포함할 수 있다. 신호 검출기(818)는 여기 제시된 기능들 및 방법들을 수행하도록 구성될 수 있고, 도2의 사용자 장치(200)의 기능 블록들에 의해 달성되는 이러한 기능들을 수행할 수 있다. 무선 장치(802)는 또한 수신되는 신호들을 처리하는데 사용하기 위한 디지털 신호 프로세서(DSP)(816)를 포함할 수 있다. 프로세서(806) 및/또는 DSP(816)는 대안적인 구현들로서 신호 검출기(814)에 의해 수행되는 기능들 중 일부 또는 모두를 포괄할 수 있음에 유의하라.
여기서 사용되는 용어 "결정하다(determining)"는 매우 광범위한 의미로 사용된다. 용어 "결정하다"는 광범위한 다양한 동작들을 커버하며, 따라서 "결정하다"는 계산, 컴퓨팅, 처리, 유도, 조사, 룩업(예를 들면, 테이블, 데이터베이스, 또는 다른 데이터 구조의 룩업), 확인하는 것을 포함한다. 또한, "결정하다"는 수신(예를 들면, 정보 수신), 액세스(예를 들면, 메모리 내의 데이터에 액세스), 해결, 선택, 선정, 설정 등을 포함할 수 있다.
제시된 처리 단계들에서의 특정 순서 또는 계층구조는 예시적인 방법의 일 예임을 이해하여야 한다. 디자인 선호도에 따라서, 처리 단계들의 특정 순서 또는 계층구조는 본 발명의 범위 내에서 재배열될 수 있음을 이해하여야 한다. 이어지는 방법 청구항들은 예시적인 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제시하지만, 이러한 제시된 특정 순서 또는 계층구조로 제한되는 것은 아니다.
당업자는 정보 및 신호들이 다양한 타입의 상이한 기술들을 사용하여 표현될 수 있음을 잘 이해할 것이다. 예를 들어, 본 명세서상에 제시된 데이터, 지령, 명령, 정보, 신호, 비트, 심벌, 및 칩은 전압, 전류, 전자기파, 자기장 또는 입자, 광 필드 또는 입자, 또는 이들의 임의의 조합으로 표현될 수 있다.
당업자는 상술한 다양한 예시적인 논리블록, 모듈, 회로, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있음을 잘 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호 호환성을 명확히 하기 위해, 다양한 예시적인 소자들, 블록, 모듈, 회로, 및 단계들이 그들의 기능적 관점에서 기술되었다. 이러한 기능이 하드웨어로 구현되는지, 또는 소프트웨어로 구현되는지는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 대해 부가된 설계 제한들에 의존한다. 당업자는 이러한 기능들을 각각의 특정 애플리케이션에 대해 다양한 방식으로 구현할 수 있지만, 이러한 구현 결정이 본 발명의 영역을 벗어나는 것은 아니다.
다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 및 회로들이 범용 프로세서; 디지털 신호 처리기, DSP; 주문형 집적회로, ASIC; 필드 프로그램어블 게이트 어레이, FPGA; 또는 다른 프로그램어블 논리 장치; 이산 게이트 또는 트랜지스터 논리; 이산 하드웨어 컴포넌트들; 또는 이러한 기능들을 구현하도록 설계된 것들의 조합을 통해 구현 또는 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로 프로세서 일 수 있지만; 대안적 실시예에서, 이러한 프로세서는 기존 프로세서, 제어기, 마이크로 제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 프로세서는 예를 들어, DSP 및 마이크로프로세서, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로 프로세서, 또는 이러한 구성들의 조합과 같이 계산 장치들의 조합으로서 구현될 수 있다.
상술한 방법의 단계들 및 알고리즘은 하드웨어에서, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈에서, 또는 이들의 조합에 의해 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈들은 랜덤 액세스 메모리(RAM); 플래쉬 메모리; 판독 전용 메모리(ROM); 전기적 프로그램어블 ROM(EPROM); 전기적 삭제가능한 프로그램어블 ROM(EEPROM); 레지스터; 하드디스크; 휴대용 디스크; 콤팩트 디스크 ROM(CD-ROM); 또는 공지된 저장 매체의 임의의 형태로서 존재한다. 예시적인 저장매체는 프로세서와 결합되어, 프로세서는 저장매체로부터 정보를 판독하여 저장매체에 정보를 기록한다. 대안적으로, 저장 매체는 프로세서의 구성요소일 수 있다. 이러한 프로세서 및 저장매체는 ASIC 에 위치한다. ASIC 는 사용자 단말에 위치할 수 있다. 대안적으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말에서 이산 컴포넌트로서 존재할 수 있다.
하나 이상의 양상들에서, 여기서 제시된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합을 통해 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 상기 기능들은 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나, 또는 이들을 통해 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 일 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 이전을 용이하게 하기 위한 임의의 매체를 포함하는 통신 매체를 포함한다. 저장 매체는 범용 컴퓨터 또는 특별한 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용한 매체일 수 있다. 예를 들어, 이러한 컴퓨터 판독가능한 매체는 RAM,ROM,EEPROM,CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장 매체, 자기 디스크 저장 매체 또는 다른 자기 저장 장치들, 또는 명령 또는 데이터 구조의 형태로 요구되는 프로그램 코드 수단을 저장하는데 사용될 수 있고, 범용 컴퓨터, 특별한 컴퓨터, 범용 프로세서, 또는 특별한 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 임의의 연결 수단이 컴퓨터 판독가능한 매체로 간주될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어가 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, 디지털 가입자 라인(DSL), 또는 적외선 라디오, 및 마이크로웨이브와 같은 무선 기술들을 통해 전송되는 경우, 이러한 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, DSL, 또는 적외선 라디오, 및 마이크로웨이브와 같은 무선 기술들이 이러한 매체의 정의 내에 포함될 수 있다. 여기서 사용되는 disk 및 disc은 컴팩트 disc(CD), 레이저 disc , 광 disc, DVD, 플로피 disk, 및 블루-레이 disc를 포함하며, 여기서 disk는 데이터를 자기적으로 재생하지만, disc은 레이저를 통해 광학적으로 데이터를 재생한다. 상기 조합들 역시 컴퓨터 판독가능한 매체의 범위 내에 포함될 수 있다.
제시된 실시예들은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 여기서 사용되는 용어 "예시적인" 및/또는 "예를 들어"는 "일 예로서 제공됨"을 의미한다. 여기에서 "예시적인" 및/또는 "예를 들어"로 제시된 임의의 실시예들은 다른 실시예들에 비해 반드시 선호되거나 보다 유리한 것으로 해석될 필요는 없다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (36)

  1. 무선 통신 시스템에서 무선 채널 내의 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 방법으로서,
    상기 무선 채널 상의 신호의 스펙트럼 밀도 추정치(spectral density estimate)를 계산하는 단계;
    상기 계산된 스펙트럼 밀도 추정치로부터 유도된 제1 테스트 값을 제1 임계치와 비교하는 단계;
    상기 제1 테스트 값이 상기 제1 임계치를 초과하는 경우, 상기 전송 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정(preliminary determination)을 내리는 단계; 및
    상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 규정된 신호(prescribed signal)의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 스펙트럼 밀도의 모델 추정치에 적어도 미리 결정된 정도(predetermined degree)로 매칭한다고 결정함으로써 상기 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정 후에 상기 신호 타입의 존재를 감지(sense)하는 단계를 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 상기 규정된 신호의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 스펙트럼 밀도의 모델 추정치에 매칭한다고 결정하는 것은
    상기 규정된 신호의 전력 스펙트럼 밀도의 적어도 2개의 주파수 피크들에 기반하여 관측 벡터(observation vector)를 결정하고;
    상기 관측 벡터의 행렬에 기반하여 상기 규정된 신호의 모델 추정 관측 벡터를 결정하고 ? 여기서, 상기 행렬은 상기 적어도 2개의 주파수 피크들 사이의 관계(relationship)에 기반함 ?;
    상기 관측 벡터 및 상기 모델 추정 관측 벡터 사이의 차이에 적어도 기반하여 제2 테스트 값을 결정하고; 그리고
    상기 제2 테스트 값이 제2 임계치 미만인 경우, 상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 상기 규정된 신호의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 상기 모델 추정치에 적어도 미리 결정된 정도로 매칭한다고 결정하는 것을 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 상기 규정된 신호는 톤-키 신호에 의해 변조된 무선 마이크로폰 신호를 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호의 스펙트럼 밀도 추정치는 복수의 감지 시간 인터벌에 걸쳐 취해진 상기 무선 채널 상의 신호의 복수의 샘플들에 기반한 평균화된 피리오도그램(averaged Periodogram)을 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 테스트 값은 스펙트럼 밀도 추정치의 최대값 대 상기 스펙트럼 밀도 추정치의 평균값의 비를 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스펙트럼 밀도 추정치의 가장 큰 피크의 주파수와 알려진 신호 타입의 미리 결정된 주파수 사이의 주파수 차이를 결정하는 단계; 및
    상기 신호 타입의 존재를 감지하기 전에 상기 주파수 차이가 미리 결정된 값을 초과하면, 상기 전송 신호 타입의 존재에 대한 상기 예비 결정을 검증(validate)하는 단계를 더 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 알려진 신호 타입은 ATSC(Advanced Television Systems Committee) 신호의 파일럿인, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 신호 타입은 무선 마이크로폰 신호인, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전송 신호 타입의 존재를 감지하는 것은 인지 무선 장치(cognitive radio device)에 의해 구현되는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위한 방법.
  10. 무선 통신 시스템의 무선 채널 내의 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치로서,
    프로세서에 의해 실행될 수 있는 명령들을 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 상기 명령들을 실행들을 실행하여
    상기 무선 채널 상의 신호의 스펙트럼 밀도 추정치(spectral density estimate)를 계산하고;
    상기 계산된 스펙트럼 밀도 추정치로부터 유도된 제1 테스트 값을 제1 임계치와 비교하고;
    상기 제1 테스트 값이 상기 제1 임계치를 초과하는 경우, 상기 전송 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정을 내리고; 그리고
    상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 규정된 신호(prescribed signal)의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 스펙트럼 밀도의 모델 추정치에 적어도 미리 결정된 정도(predetermined degree)로 매칭한다고 결정함으로써 상기 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정 후에 상기 신호 타입의 존재를 감지(sense)하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는,
    전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 상기 규정된 신호의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 스펙트럼 밀도의 모델 추정치에 매칭한다고 결정하는 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 메모리에 저장된 명령을 실행하여
    상기 규정된 신호의 전력 스펙트럼 밀도의 적어도 2개의 주파수 피크들에 기반하여 관측 벡터(observation vector)를 결정하고;
    상기 관측 벡터의 행렬에 기반하여 상기 규정된 신호의 모델 추정 관측 벡터를 결정하고 ? 여기서, 상기 행렬은 상기 적어도 2개의 주파수 피크들 사이의 관계(relationship)에 기반함 ?;
    상기 관측 벡터 및 상기 모델 추정 관측 벡터 사이의 차이에 적어도 기반하여 제2 테스트 값을 결정하고; 그리고
    상기 제2 테스트 값이 제2 임계치 미만인 경우, 상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 상기 규정된 신호의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 상기 모델 추정치에 적어도 미리 결정된 정도로 매칭한다고 결정하도록 추가로 구성되는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 상기 규정된 신호는 톤-키 신호에 의해 변조된 무선 마이크로폰 신호를 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 신호의 스펙트럼 밀도 추정치는 복수의 감지 시간 인터벌에 걸쳐 취해진 상기 무선 채널 상의 신호의 복수의 샘플들에 기반한 평균화된 피리오도그램(averaged Periodogram)을 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 테스트 값은 스펙트럼 밀도 추정치의 최대값 대 상기 스펙트럼 밀도 추정치의 평균값의 비를 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 메모리에 저장된 명령들을 실행하여 상기 스펙트럼 밀도 추정치의 가장 큰 피크의 주파수와 알려진 신호 타입의 미리 결정된 주파수 사이의 주파수 차이를 결정하고; 그리고
    상기 신호 타입의 존재를 감지하기 전에 상기 주파수 차이가 미리 결정된 값을 초과하면, 상기 전송 신호 타입의 존재에 대한 상기 예비 결정을 검증하도록 추가로 구성되는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 알려진 신호 타입은 ATSC(Advanced Television Systems Committee) 신호의 파일럿인, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 신호 타입은 무선 마이크로폰 신호인, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 장치는 인지 무선 장치(cognitive radio device)를 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  19. 무선 통신 시스템에서 무선 채널 내의 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치로서,
    상기 무선 채널 상의 신호의 스펙트럼 밀도 추정치(spectral density estimate)를 계산하기 위한 수단;
    상기 계산된 스펙트럼 밀도 추정치로부터 유도된 제1 테스트 값을 제1 임계치와 비교하기 위한 수단;
    상기 제1 테스트 값이 상기 제1 임계치를 초과하는 경우, 상기 전송 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정을 내리기 위한 수단; 및
    상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 규정된 신호(prescribed signal)의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 스펙트럼 밀도의 모델 추정치에 적어도 미리 결정된 정도(predetermined degree)로 매칭한다고 결정하기 위한 수단에 의해 상기 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정 후에 상기 신호 타입의 존재를 감지(sense)하기 위한 수단을 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 상기 규정된 신호의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 스펙트럼 밀도의 모델 추정치에 매칭한다고 결정하기 위한 수단은
    상기 규정된 신호의 전력 스펙트럼 밀도의 적어도 2개의 주파수 피크들에 기반하여 관측 벡터(observation vector)를 결정하기 위한 수단;
    상기 관측 벡터의 행렬에 기반하여 상기 규정된 신호의 모델 추정 관측 벡터를 결정하기 위한 수단 ? 여기서, 상기 행렬은 상기 적어도 2개의 주파수 피크들 사이의 관계(relationship)에 기반함 ?;
    상기 관측 벡터 및 상기 모델 추정 관측 벡터 사이의 차이에 적어도 기반하여 제2 테스트 값을 결정하기 위한 수단; 및
    상기 제2 테스트 값이 제2 임계치 미만인 경우, 상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 상기 규정된 신호의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 상기 모델 추정치에 적어도 미리 결정된 정도로 매칭한다고 결정하기 위한 수단을 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 상기 규정된 신호는 톤-키 신호에 의해 변조된 무선 마이크로폰 신호를 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 신호의 스펙트럼 밀도 추정치는 복수의 감지 시간 인터벌에 걸쳐 취해진 상기 무선 채널 상의 신호의 복수의 샘플들에 기반한 평균화된 피리오도그램(averaged Periodogram)을 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 제1 테스트 값은 스펙트럼 밀도 추정치의 최대값 대 상기 스펙트럼 밀도 추정치의 평균값의 비를 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 스펙트럼 밀도 추정치의 가장 큰 피크의 주파수와 알려진 신호 타입의 미리 결정된 주파수 사이의 주파수 차이를 결정하기 위한 수단; 및
    상기 신호 타입의 존재를 감지하기 전에 상기 주파수 차이가 미리 결정된 값을 초과하면, 상기 전송 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정을 검증하기 위한 수단을 더 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 알려진 신호 타입은 ATSC(Advanced Television Systems Committee) 신호의 파일럿인, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 신호 타입은 무선 마이크로폰 신호인, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  27. 제19항에 있어서,
    상기 장치는 인지 무선 장치(cognitive radio device)를 포함하는, 전송 신호 타입의 존재를 감지하기 위해 동작가능한 장치.
  28. 컴퓨터 판독가능한 매체로서,
    컴퓨터로 하여금 무선 채널 상의 신호의 스펙트럼 밀도 추정치(spectral density estimate)를 계산하도록 하기 위한 코드;
    상기 컴퓨터로 하여금 상기 계산된 스펙트럼 밀도 추정치로부터 유도된 제1 테스트 값을 제1 임계치와 비교하도록 하기 위한 코드;
    상기 컴퓨터로 하여금 상기 제1 테스트 값이 상기 제1 임계치를 초과하는 경우, 전송 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정을 내리도록 하기 위한 코드; 및
    상기 컴퓨터로 하여금 상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 규정된 신호(prescribed signal)의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 스펙트럼 밀도의 모델 추정치에 적어도 미리 결정된 정도(predetermined degree)로 매칭한다고 결정함으로써 상기 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정 후에 상기 신호 타입의 존재를 감지(sense)하도록 하기 위한 코드를 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 매체.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 컴퓨터로 하여금 상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 상기 규정된 신호의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 스펙트럼 밀도의 모델 추정치에 매칭한다고 결정함으로써 상기 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정 후에 상기 신호 타입의 존재를 감지하도록 하기 위한 코드는
    상기 컴퓨터로 하여금 상기 규정된 신호의 전력 스펙트럼 밀도의 적어도 2개의 주파수 피크들에 기반하여 관측 벡터(observation vector)를 결정하도록 하기 위한 코드;
    상기 컴퓨터로 하여금 상기 관측 벡터의 행렬에 기반하여 상기 규정된 신호의 모델 추정 관측 벡터를 결정하도록 하기 위한 코드 ? 여기서, 상기 행렬은 상기 적어도 2개의 주파수 피크들 사이의 관계(relationship)에 기반함 ?;
    상기 컴퓨터로 하여금 상기 관측 벡터 및 상기 모델 추정 관측 벡터 사이의 차이에 적어도 기반하여 제2 테스트 값을 결정하도록 하기 위한 코드; 그리고
    상기 컴퓨터로 하여금 상기 제2 테스트 값이 제2 임계치 미만인 경우, 상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 상기 규정된 신호의 관측된 스펙트럼 밀도가 상기 규정된 신호의 모델 추정치에 적어도 미리 결정된 정도로 매칭한다고 결정하도록 하기 위한 코드를 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 매체.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 무선 채널 상의 신호에 추가되는 상기 규정된 신호는 톤-키 신호에 의해 변조된 무선 마이크로폰 신호를 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 매체.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 신호의 스펙트럼 밀도 추정치는 복수의 감지 시간 인터벌에 걸쳐 취해진 상기 무선 채널 상의 신호의 복수의 샘플들에 기반한 평균화된 피리오도그램(averaged Periodogram)을 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 매체.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 제1 테스트 값은 스펙트럼 밀도 추정치의 최대값 대 상기 스펙트럼 밀도 추정치의 평균값의 비를 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 매체.
  33. 제28항에 있어서,
    상기 컴퓨터로 하여금 상기 스펙트럼 밀도 추정치의 가장 큰 피크의 주파수와 알려진 신호 타입의 미리 결정된 주파수 사이의 주파수 차이를 결정하도록 하기 위한 코드; 및
    상기 컴퓨터로 하여금 상기 신호 타입의 존재를 감지하기 전에 상기 주파수 차이가 미리 결정된 값을 초과하면, 상기 신호 타입의 존재에 대한 예비 결정을 검증하도록 하기 위한 코드를 더 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 매체.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 알려진 신호 타입은 ATSC(Advanced Television Systems Committee) 신호의 파일럿인, 컴퓨터 판독가능한 매체.
  35. 제28항에 있어서,
    상기 신호 타입은 무선 마이크로폰 신호인, 컴퓨터 판독가능한 매체.
  36. 제29항에 있어서,
    상기 컴퓨터 판독가능한 매체는 인지 무선 장치(cognitive radio device)에 서 이용되는, 컴퓨터 판독가능한 매체.
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