KR20120101463A - Ｆｍ 신호의 자기상관 기반 스펙트럼 센싱 - Google Patents

Abstract

허가된(licensed) 송신기의 영역에서 백색 공간 채널의 가용성을 검출하는 방법 및 시스템은 주파수 변조(FM) 대역 내 채널의 자기상관 분석을 사용하는 검출기를 포함한다. 자기상관의 계산은 큰 자기상관 값들을 제거하도록 초기 상관 지연값들의 세트를 배제한다. 더 높은 상관 지연값들에 기반한 나머지 자기상관은 선택된 채널 내에서 동작하는 FM 송신기의 사인곡선 특성을 보인다. 백색 공간은 자기상관 검출 방법을 사용하여 송신기가 검출되지 않는 경우 사용자에게 이용가능할 수 있다.

Description

ＦＭ 신호의 자기상관 기반 스펙트럼 센싱{AUTOCORRELATION-BASED SPECTRUM SENSING FOR FM SIGNALS}

본 발명은 통신에 관한 것으로, 특히, 허가된 백색 공간 주파수 대역 내에서 가용 채널을 검출하는 것에 관한 것이다.

최근, 미국 연방 통신 위원회(FCC)는 방송 텔레비전 스펙트럼이 소정의 제약 하에서 허가된(licensed) 서비스에 사용되지 않는 곳에서 그 스펙트럼에서 허가되지 않은(unlicensed) 무선 송신기의 동작을 승인하였다. "Second Report and Order and Memorandum Opinion and Order"(ET Docket No. 08-260, 2008년 11월) 라는 명칭의 FCC 공개 문헌에 몇가지 제약이 명시되어 있다. 비허가된 사용에 이용가능한 미사용 스펙트럼은 텔레비전 및 다른 사전 할당된 스펙트럼을 포함할 수 있으며, 이것은 종종 "백색 공간(white space)" 이라 일컬어진다. 스펙트럼 사용에 대한 한가지 중요한 제약은 백색 공간에서 동작할 수 있는 비허가된 장치가 -114 dBm만큼 낮은 레벨에서 허가된 디지털 및 아날로그 텔레비전 송신기 신호와 같은 허가된 송신기 신호, 허가된 무선 마이크로폰 신호, 및 다수의 사용 대역에서 간헐적으로 동작하는 다른 서비스의 신호를 센싱해야 한다는 것이다. 일예로서, 허가된 스포츠 텔레비전 네트워크는 축구 경기장과 같은 스포츠 경기장의 영역에서 동작할 권한을 가질 수 있다. 이러한 허가된 사용에는 스포츠 이벤트의 범위를 수용하는 무선 마이크로폰 송신기의 사용이 있을 수 있다. 그러나, 축구 이벤트가 이벤트 당일의 제한된 시간 동안에만 일어날 수 있기 때문에 이러한 사용은 간헐적이다. 따라서, 일반적으로 허가된 무선 송신기에만 이용가능한 스펙트럼은 새로운 FCC 가이드라인 하에서 비허가된 사용에 이용가능할 수 있다.

백색 공간 주파수 대역의 가용성을 검출하는 종래 기술의 몇몇 장치는 허가된 전송의 스펙트럼 피크 검출 원리에 의거하여 동작한다. 그러나, 이러한 스펙트럼 피크 검출기는 강한 인접 채널 간섭이 존재할 때 가용 채널을 적절히 식별하지 못한다. 디지털 텔레비전(DTV) 신호와 같은 강한 허가된 신호는 누설로 인한 인접 채널 간섭을 인접 스펙트럼에 도입시켜 스펙트럼 피크 기반 검출을 사용하여 동작하는 백색 공간 검출기에서 거짓 양성(false positive) 결과를 초래할 수 있다. 이러한 오류 검출은 다른 가용 채널을 백색 공간 검출기에 의해 사용되지 못하게 할 수 있다.

본 발명은 자기상관 기반 스펙트럼 센싱 알고리즘을 사용하여 주파수 변조(FM)를 사용한 장치의 신호 전송을 검출하는 방법 및 장치와 관련된다. FM 전송의 예는 텔레비전(TV) 대역을 사용할 권한을 갖는 엔티티로부터의 신호 전송을 포함한다. FM 전송을 사용한 장치의 예는 FM 신호를 발생하는 무선 마이크로폰 또는 다른 장치이다. 일 실시예에서, 본 발명의 방법은 FM 신호의 자기상관 함수가 대략 사인곡선 함수라는 특성에 기반하여 송신기를 검출하는 것을 포함한다. 자기상관의 계산은 큰 자기상관 값들을 제거하도록 초기 상관 지연값들의 세트를 배제한다. 더 높은 상관 지연값들에 기반한 나머지 자기상관은 고려중인 선택된 채널에서 전송하는 FM 송신기의 사인곡선 특성을 보인다. 백색 공간은 관심 TV 대역 내에서 FM 송신기를 나타내는 사인곡선 특성을 갖는 신호가 검출되지 않는 경우 사용자에게 이용가능할 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 방법은 장치에 의해, 허가된 운영자에 의해 사용되지 않는 허가된 대역 내에서 동작하고자 하는 비허가된 장치들에 의해 사용하기 위한 이용가능한 백색 공간 대역을 검출하도록 수행된다. 이 검출 방법은 먼저 선택된 주파수 대역의 디지털 샘플 세트를 획득하는 단계를 포함한다. 그 다음, 상기 디지털 샘플 세트를 사용하여 자기상관이 계산된다. 초기 상관 지연값들의 세트를 배제하여 자기상관 함수가 계산된다. 이로써 관심 대역 내에서 인접 채널 간섭의 결과인 큰 값의 자기 상관 요소들이 효과적으로 제거된다. 그 다음, 본 검출 방법은 결정 통계치(decision statistic)를 계산하고 상기 결정 통계치를 사용하여 상기 선택된 주파수 대역 내에서 FM 신호가 동작하는지를 결정한다. 해당 대역폭이 이용가능하다면, 사용자는 상기 선택된 대역 내에서 송신할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에서, 선택된 주파수 대역 내에서 주파수 변조된 전송을 검출하는 장치는 상기 선택된 대역의 디지털 샘플을 생성하는 아날로그/디지털 변환기를 포함한다. 상기 검출 장치의 프로세서는 초기 상관 지연값들의 세트를 배제함으로써 자기상관 함수가 계산되도록 상기 디지털 샘플을 사용하여 상기 자기상관 함수를 계산한다. 그 다음, 상기 프로세서는 상기 자기상관 함수를 사용하여 결정 통계치를 계산하고, 상기 결정 통계치에 근거하여 상기 선택된 주파수 대역 내에 FM 신호가 존재하는지를 결정한다.

이와 같이 기술된 본 방법 및 장치는 수동적인 선택이나 자동적인 프로세스에 의해 다수의 채널 내에서 FM 전송을 검출할 수 있는 단일 핸드헬드 장치에 통합되어, 사용자의 전송에 이용가능한 백색 공간 대역의 가용성을 결정할 수 있다.

본 발명의 추가적인 특징 및 이점은 첨부의 도면을 참조하여 진행되는 아래와 같은 예시적인 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 FM 신호의 제1 자기상관 함수를 예시한다.
도 2는 FM 신호의 제2 자기상관 함수를 예시한다.
도 3은 간섭 및 부가 백색 가우시안 노이즈를 포함하는 수신 신호의 자기상관 함수를 예시한다.
도 4a는 본 발명의 양태에 따른 자기상관 검출 방법의 일 실시예를 예시한다.
도 4b는 본 발명의 양태에 따른 결정 통계치를 계산하는 방법의 일 실시예를 예시한다.
도 5는 본 발명의 양태에 따른 백색 공간 검출기의 블록도의 일 실시예를 예시한다.
도 6은 본 발명의 양태에 따른 백색 공간 검출기의 일 실시예를 예시한다.
도 7은 본 발명의 양태에 따른 백색 공간 검출기에 의해 수행되는 방법 흐름도의 일 실시예를 예시한다.
도 8은 본 발명의 양태에 따른 백색 공간 검출기에 의해 수행되는 방법 흐름도의 다른 실시예를 예시한다.

다음의 설명에서, FM 형태의 변조를 사용한 무선 마이크로폰이 FM 송신기 장치의 일예로서 사용된다. 당업자는 어떠한 형태의 FM 전송 장비라도 송신기로서 사용될 수 있고; 무선 마이크로폰은 단지 본 발명의 원리를 예시하기에 편리한 예에 불과하다는 것을 인식할 것이다. 송신기의 예는 무선 마이크로폰, 중계기(repeaters), 양방향 라디오(radios), 원격 제어장치(controls), 및 다른 가능한 주파수 변조 기반의 전송 장비를 포함한다.

주파수 변조(FM)는 아날로그 변조 방법이다. 사인곡선 반송파의 주파수는 기저대역 신호에 따라 가변된다. FM 신호는 아래와 같다.

여기서 m(t)는 송신 신호이고 ｜m(t)｜≤1 이다. FM 기술의 많은 실제적인 응용은 음성 신호를 전달하는 것임을 주목하자. 따라서, 송신 신호(m(t))는 20 kHz 미만의 대역폭을 갖는 음성 신호일 수 있다. 파라미터들(A_c 및 f_c)은 각기 반송파 진폭과 반송파 주파수이다. 상수(△f)는 반송파 주파수(f_c)로부터 FM 신호의 순시 주파수의 최대 이탈을 나타내는 FM 변조기의 주파수 편이이다.

또한, FM 신호의 자기상관 함수 s(t)는 아래와 같은 수학식(2)으로 주어짐을 볼 수 있다.

코사인 함수 내부의 적분항은 최대치 2π△f_τ를 갖는다. C. Clanton, M. Kenkel 및 Y. Thang의 "Wireless Microphone Signal Simulation Method"(IEEE 802.22-07/0124r0, 2007년 3월) 라는 명칭의 논문에서, 제안된 최대 주파수 편이는 32.6 kHz 이다. 반송파 주파수(f_c)는 대략 MHz 이다. 그러므로, 상관 지연이 작은 경우, 코사인 함수 내부의 적분항의 기여는 무시될 수 있고 자기상관은 아래와 같은 수학식(3)으로 표현될 수 있다.

FM 신호의 자기상관은 사인곡선 특성을 보인다.

허가된 무선 마이크로폰 송신 신호와 같은 FM 신호가 수신기에 의해 획득되어 중간 주파수(IF)로 다운 변환된다고 가정하면, 수신된 아날로그 신호(y(t))는 아날로그/디지털 변환기(ADC)에 의해 샘플링 주파수 f_s로 샘플링되는데, 즉, y[n]=y(n/f_s)가 된다. 자기상관 함수는 아래와 같은 수학식(4)에 의해 계산된다.

여기서 m은 자기상관 지연이며, 이것은 간략히 상관 지연이라고도 알려져 있다.

도 1은 순수 FM 신호에 대한 자기상관 함수의 도면을 예시한다. 자기상관 도면에서 다수의 상관 지연 값들에 걸쳐 거의 일정한 피크 진폭들이 존재한다는 사실을 주목하자. 도 1은 특정한 주파수 대역에서 동작하는 FM 신호의 자기상관 함수가 큰 범위의 상관 지연 값들에 걸쳐 큰 피크 값들을 보이고 있음을 예시한다. 도 1 및 도 2에서, 자기상관 함수는 10 밀리세컨드의 신호를 사용하여 계산된다. 반송파 주파수와 샘플링 주파수는 각기 2.48 MHz와 21.52 MHz이다. 따라서, 도 1에서 가장 큰 상관 지연은 700/21520000 = 32.5 마이크로세컨드이다. 도 2는 도 1의 일부를 확대한 도면으로, 도 2는 FM 신호의 자기상관 함수가 사인곡선 함수임을 명확히 나타내고 있다.

도 3은 FM 신호, 인접 대역으로 누설되는 활성 TV 채널 전송과 같이 낮은 인접 채널로부터의 채널 간섭, 및 부가 백색 가우시안 노이즈(AWGN)를 포함하는 신호의 자기상관 함수의 일예를 도시한다. 도 3에서, 자기상관 함수는 대략 처음의 300 상관 지연에 대해 크고, FM 신호의 사인곡선 특성은 인접 채널 간섭 신호에 의해 야기된 간섭으로 인해 자기상관 함수의 값의 큰 피크 진폭에 의해 마스크될 수 있다. 수신 신호는 FM 신호, 인접 채널 간섭, 및 부가 백색 가우시안 노이즈로 구성된다고 가정하자. 수신 신호는 아래와 같은 수학식(5)으로 나타낼 수 있다.

여기서 i[n]과 w[n]은 각기 인접 채널 간섭과 노이즈 이다. 이들 세 신호는 서로 독립적이므로, 수신 신호(y[n])의 자기상관 함수는 아래와 같은 수학식(6)으로 나타낸다.

본 발명의 일 양태에서, R_i[m]+R_w[m]은 처음에는 크지만, 상관 지연 m이 증가하면 작아지기 때문에, 간섭 및 노이즈로 인해 큰 값을 갖는 R_y[m]를 폐기하고 FM 신호의 사인곡선 특성을 보이는 R_y[m]만을 계산함으로써, 검출 방법이 실현될 수 있다. R_y[m]이 m≥L에서 FM 신호의 사인곡선 특성을 보이기 시작한다고 가정하자. L은 인접 채널 간섭에 의존하고 휴리스틱 방법에 의해 결정된다는 것에 주목하자. L을 결정하는 한가지 방법은 어떤 대역에서 최악의 간섭을 추정하고 이에 따라 L을 결정하는 것이다. 본 발명의 일 양태에서, 수학식(6)의 자기상관 함수는 초기 상관 지연 값들의 세트를 배제함으로써 계산된다. 이와 같은 초기 상관 지연 값들의 세트는 일반적으로 FM 신호의 사인곡선 특성을 마스크할 수 있는 큰 자기상관 값들이 된다.

예를 들면, 도 3에서, L=300을 선택할 수 있다. 그 다음, L≤m≤L+M-1에 대한 R_y[m]만 계산된다. 따라서, m=0에서 m=300까지의 초기 상관 지연 값들의 세트는 수학식(6)의 자기상관 계산에서 제외된다. 파라미터 M은 수학식(3)에서 사인곡선 특성이 유지되도록 상관 지연이 어느 정도 적용될 수 있는가에 따라 다를 것이다. 본 발명을 이용하면, 실험에 의하면 M은 1000까지 클 수 있다. 그러나, M이 클수록 복잡도가 더 크게 된다. 따라서, 선택적으로, M은 확실하게 요구되는 감도를 달성하도록 가능한 작게 선택될 수 있다.

FM 신호의 자기상관 함수는 아래와 같은 수학식(7)에서 제공된다.

FM 신호의 반송파 주파수가 알려져 있다면, 최적의 검출기는 정합 필터이다. 즉, 최적의 검출기의 결정 통계치(decision statistic)는 아래와 같은 수학식(8)으로 주어진다.

이러한 결정 통계치는 본질적으로 정합 필터와 같이 작용하며 수학식(8)은 알려진 FM 신호를 검출하는데 사용될 수 있다.

반송파 주파수가 알려진 FM 신호의 결정 통계치는 수학식(8)에서 제공된다. 그러나, 허가된 무선 마이크로폰 장치는 채널 에지로부터 주파수 옵셋이 25 kHz의 배수인 한 TV 채널과 같은 가용 채널 내에 있다면 어떠한 주파수라도 선택할 수 있다. 수신 신호가 P MHz에서 (P+B) MHz까지 대역을 점유하고 있다고 가정하고, 여기서 미국의 경우 B는 6이고 유럽의 경우 B는 8이다. 무선 마이크로폰 장치는 그의 반송파 주파수로서 f₀=P MHz+50 kHz, f₁=P MHz+75 kHz,.., f_{N -1}=(P+B) MHz-50 kHz를 선택할 수 있다. 전체적으로 N=1+(B MHz-100 kHz)/(25 kHz)의 가능한 반송파 주파수가 존재한다. 그 결과, 최적 검출기의 결정 통계치는 아래와 같은 수학식(9)으로 주어진다.

무선 마이크로폰 송신기와 같이, 반송파 주파수가 알려지지 않은 FM 신호의 결정 통계 알고리즘은 수학식(9)으로 주어진다. 예시적인 무선 마이크로폰 신호의 대역폭은 200 kHz 미만임을 주목하자. 본 발명의 다른 실시예에서, 스펙트럼 센싱 성능은 200 kHz 협대역 통과 필터를 사용하여 가능한 모든 반송파 주파수에 중심을 둔 200 kHz의 신호를 획득하고 그리고 나서 자기상관 함수를 계산하고 수학식(9)에 주어진 통계 결정치를 결정함으로써 향상될 수 있다. 이러한 협대역 통과 필터링 동작은 간섭 전력 및 노이즈 전력을 크게 줄여줄 것이다. 그러나, 협대역 통과 필터링 동작의 복잡도가 크다. 또한, 조정가능한 협대역 통과 필터가 요구될 수 있으며 필터링 동작은 N번 수행되어야 한다. 따라서, 비록 협대역 통과 필터링 접근법이 어느 정도의 성능 이득을 제공할지라도, 어떤 응용에 대해서는 추가적인 복잡도가 너무 클 수 있다. 이러한 접근법은 반송파 주파수가 알려져 있는 경우 다루기 쉽다.

본 발명의 일 양태에서, 장치에 의해 수행되는 방법이 실현될 수 있으며, 이 방법은 잠재적인 백색 공간 채널에서 FM 전송의 신뢰성 있는 검출을 허용한다. 본 발명의 검출은 허가된 FM 전송의 거짓 양성을 초래할 수 있는 노이즈 및 채널간 간섭의 존재시 본 명세서에서 기술된 자동 상관 알고리즘을 적용함으로써 종래 기술의 방법들에 비해 향상된다.

도 4a는 본 발명에 따른 자기상관을 사용하여 백색 공간 검출을 가능하게 하는 방법(400)을 도시한다. 먼저, 단계(410)에서 채널이 선택된다. 채널은 자동으로 선택될 수 있거나 채널은 그래픽 사용자 인터페이스와 같은 사용자 입력을 통해 선택될 수 있다. 단계(420)에서 선택된 채널 대역에 대해 아날로그/디지털(A/D) 변환이 수행되어 대역내 신호를 샘플링하고 그 샘플들을 디지털 처리를 위해 디지털 포맷으로 변환한다. 단계(430)에서, 샘플링된 데이터를 사용하여 자기상관이 수행된다. 이러한 자기상관은 전술한 수학식(4) 및 (6)을 사용하여 계산된다. 본 발명의 양태에 따르면, 작은 상관 지연 값들과 관련되는 자기상관은 수학식(6)의 자기상관 계산에서 배제되어 관심 대역 내에서 발생하는 인접 채널 간섭의 영향을 제거하도록 한다. 따라서, 자기상관은 단축된 범위의 상관 값들을 사용하여 계산된다. 예를 들면, 도 3에 도시된 0에서 300까지의 상관 값들의 범위는 단계(430)에서 자기상관 계산에서 배제되어 0에서 300까지 상관 값들에서 보이는 인접 채널 간섭의 영향을 제거할 수 있다. 따라서, 이 예에서, 301에서 700까지 값들만 계산하면 된다. 이러한 계산 결과는 나중에 사용하기 위해 저장될 수 있다. 그 다음, 단계(440)에서 FM 신호의 반송파 주파수가 알려져 있는 경우 수학식(8), 또는 FM 신호의 주파수가 알려지지 않은 경우 수학식(9)에 따라 결정 통계치가 계산된다. 그 다음, 단계(450)에서, 결정 통계치는 임계치와 비교되어 FM 송신기가 본 발명에 따른 자기상관이 수행된 선택된 채널에서 동작하고 있는지를 결정한다. 임계치는 오경보율(false alarm rate)과 검출 확률 사이에 균형을 유지하도록 선택될 수 있다. 그 다음, 단계(460)에서, 임계치를 결정 통계치에 적용한 결과가 제공된다. 이러한 결과는 후속 동작에 의해 사용될 수 있거나 사용자에게 디스플레이될 수 있다.

관심 대역에서 검출할 FM 신호의 반송파 주파수가 알려지지 않은 경우, 결정 통계치에 의해 그 대역 내에서 가능성 있는 반송파 주파수가 테스트되어야 한다. 도 4b는 단계(430)에서 계산된 자기상관을 사용하여 수학식(9)의 결정 통계치를 결정하는 단계(440)의 예시적인 흐름도를 도시한다. 수학식(9)은 FM 신호의 반송파 주파수가 알려지지 않은 경우에 사용된다. 관심 주파수 대역에는 많은 가능한 FM 채널들이 있을 수 있다. 해당 대역 내 각각의 가능성 있는 반송파 주파수는 수학식(9)의 결정 통계치에서 테스트된 다음 단계(450)에서 임계치와 비교된다.

도 4b에서, 단계(441)에서, 관심 대역 내에서 FM 신호의 초기 반송파 주파수를 나타내는 fn의 첫번째 값, 이를 테면, f₀가 선택된다. 단계(442)에서, 선택된 모든 상관 지연 값들에 걸쳐 선택된 특정 값 f_n에 대해 R_y[m]?cos(2πf_nm/f_s) 항이 계산된다. 단계(443)에서, 상관 지연의 범위에 대해 특정한 f_n을 사용하여 계산된 값들이 합쳐진다. 따라서, 상관 지연들의 세트에 걸쳐 선택된 f_n 값에 대한 결정 통계치 T_n이 형성된다. 예를 들어, 선택된 모든 상관 지연 값들에 걸쳐 n=0인 초기 반송파 주파수 f₀의 경우, 그 합은 T₀로 나타낸다. 이와 같이 특정 반송파 주파수에 대해 계산된 통계치 T₀는 저장된다. 단계(444)에서, f_n 값이 관심 대역 내에서 마지막 반송파 주파수 값인지 결정된다. f_n이 마지막 값이 아닌 경우, 단계(446)에서는 다음 반송파 주파수 값(f_{n +1})이 선택되고 단계(443)에서 다음 T_{n +1}에 대한 다음 값이 계산된다. 모든 가능성 있는 반송파 주파수 값들에 대해 각각 개별적으로 계산된 통계치 T_n가 계산될 때까지 이러한 루프는 지속된다. 마지막으로, 현재의 반송파 주파수 값(f_n)이 관심 대역 내에서 마지막으로 가능성 있는 반송파 주파수인 경우, 단계(445)에서 다수의 개개의 결정 통계치 값들(T_n) 중 최대치 T이 결정된다. 이 최대치(T)는 관심 대역 내에서 FM 반송파 주파수들 중 임의의 반송파 주파수에 대해 가장 큰 자기상관 값을 나타낸다. 따라서, 수학식(9)의 최종 결정 통계치는 선택된 주파수 대역 내 다수의 반송파 주파수 값들을 사용하여 계산된 통계치들 중 최대치(T)를 나타낸다. 즉, T = max of {T₀,T₁,T₂,...,T_{N -1}} 이다. 이와 같은 수학식(9)의 최종 값 T는 도 4a의 단계(450)로 전달된다. 전술한 바와 같이, 이 값은 임계치와 비교하여 FM 신호가 관심 대역 내에 존재하는지를 결정한다.

도 5는 본 발명의 양태에 따른 백색 공간 검출기의 블록도(500)를 도시한다. 안테나(510)는 수신된 FM 신호를 수신된 스펙트럼의 대역폭을 제한하는 수신기 필터(520)에 공급한다. 일 실시예에서, 수신된 대역폭은 FM 장치로부터 전송을 위해 사용되는 채널에 해당한다. 예를 들면, 수신 신호는 FM 변조를 사용하여 동작하는 무선 마이크로폰 송신기로부터 발원될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, RF 안테나(510), 수신기 필터(520), 및 다운 변환기(530)의 체인에 의해 TV 채널(예를 들어, 북미에서 6 MHz, 유럽에서 8 MHz)이 획득된다. 다운 변환기(530)는 적절한 중간 주파수(IF)를 사용하여 수신되고 필터된 TV 채널 신호를 기저 대역 신호로 다운 변환한다. 아날로그/디지털 변환기(ADC)(540)는 다운 변환된 TV 채널 신호를 샘플링하는데 사용된다. 대안의 실시예에서, ADC는 당업자에게 잘 알려진 바와 같이 디지털 다운 변환 프로세스에서 사용될 수 있으며 별도의 다운 변환기(530)는 불필요할 수 있다.

프로세서(550)는 ADC(540), 메모리(560), 및 입/출력(I/O) 블록(570)과 통신하는데 필요한 인터페이스들을 포함한다. 프로세서(550)는 ADC의 디지털 샘플들을 입력하여 본 발명의 양태에 따라서 자기상관을 계산한다. 프로세서(550)는 메모리(560a 및 560b)를 사용하여 프로그램 및 데이터를 모두 저장하고 재호출한다. 메모리(560a 및 560b)는 동일하거나 다르게 조직된 메모리일 수 있다. 일 실시예에서, ADC(540)로부터 얻은 샘플들은 메모리(560a)에 직접 두어 프로세서(550)에 의해 액세스될 수 있다. 이 샘플들은 전술한 기술 및 알고리즘을 사용하여 프로세서(550)에 의해 처리될 수 있으며 그 결과는 메모리(560b)에 저장되어 디스플레이 및 키패드를 포함할 수 있는 사용자 인터페이스(580)에 의해 사용되거나, 또는 I/O 인터페이스 블록(570)에 의해 사용될 수 있다.

도 5의 실시예의 일 양태에서, 사용자 인터페이스는 사용자로 하여금 전송을 위해 분석할 주파수 대역을 선택가능하게 하는 데에 사용될 수 있다. 사용자 인터페이스(580)는 또한 검출기 장치(500)에 의한 처리 결과를 디스플레이하는데에도 사용될 수 있다. 일 실시예에서, I/O 인터페이스 블록(570)은 USB 또는 다른 직렬 또는 병렬 접속과 같은 외부 인터페이스(572)가 장치(500)의 분석 결과를 외부 장치에 송신가능하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 인터페이스(572)는 각종 무선 인터페이스 중 어떤 것, 이를 테면, RF, 적외선, 블루투스, 또는 다른 무선 표준일 수 있다. 대안으로, I/O 블록(570)은 장치(500)의 처리 결과를 더 처리하거나 사용하게 하도록 내부 버스 접속 인터페이스(572)를 구현할 수 있다. 예를 들어, 장치(500)에 의해 이용가능한 백색 공간이 검출되면, I/O 블록(570)의 인터페이스는 장치로 하여금 사용자의 가용 주파수 대역을 통해 송신할 수 있게 해준다.

도 6은 백색 공간 송신기, 또는 결합된 송신기 및 수신기(송수신기)(620)가 가용 대역의 검출 후 안테나(610)를 통해 송신하거나 수신할 수 있게 해주는 인터페이스(572)를 갖는 검출기(500)의 예시적인 시스템(600)이다. 일 실시예에서, 시스템(600)은 외부 백색 공간 송수신기(620)에 접속하는 핸드헬드 장치(500)일 수 있다. 대안의 실시예에서, 시스템(600)은 가용 백색 공간 대역을 자동으로, 또는 수동으로 검색한 다음 그 가용성에 따라 해당 대역을 활용하는 장치에 본 발명을 통합하는 핸드헬드 무선 장치와 같은 통합된 백색 공간 검출기일 수 있다. 본 실시예에 따르면, 안테나(510 및 610)는 같거나 다른 장치일 수 있다.

예를 들면, 시스템(600)은 본 발병의 자기상관 검출 기술에 따라 백색 공간의 가용성의 결과로서 비셀룰러 모드가 이용가능 듀얼 모드 셀폰으로서 구현될 수 있다. 대안으로, 도 6의 시스템(600)은 이용가능한 무선 백색 공간 주파수 대역을 활용할 수 있는 임의의 형태의 개인 휴대정보 단말기(PDA), 스케줄러, 이메일 장치, 또는 애드-혹 음성 또는 데이터 링크 장치를 묘사할 수 있다.

도 7은 본 발명의 양태에 따른 방법(700)의 예시적인 흐름도를 도시한다. 방법(700)은 도 4와 관련하여 전술한 자기상관 센싱 방법 및 알고리즘을 사용하여 FM 전송을 검출하는데 사용될 수 있는 예시적인 방법이다. 예시적인 방법은 단계(710)에서 시작하고 단계(720)에서 주파수 대역이 선택되며, 이 주파수 대역은 텔레비전 또는 다른 허가된 스펙트럼 채널과 같은 채널과 관련될 수 있다. 단계(730)에서 방법(700)은 전술한 바와 같은, 예를 들면, 도 4의 단계(420 내지 450)에서 기술된 바와 같은 센싱 또는 검출 알고리즘 또는 방법을 적용한다. 센싱 또는 검출 결과로서, 단계(740)에서 백색 공간 채널 내에 FM 신호가 존재하는지 질의한다. FM 신호는 무선 마이크로폰과 같은 허가된 송신기에 의해 생성될 수 있다. FM 신호가 분석된 선택된 백색 공간 채널 내에 존재한다면, 단계(750)에서 그 채널은 사용자의 전송에 이용가능하지 않은 것으로 표시된다. 이러한 표시는 플래그 설정과 같은 내부 표시일 수 있거나, 이 표시는 사용자에게 디스플레이될 수 있다. 선택된 채널이 이용가능하지 않다면, 방법(700)은 종료할 수 있거나, 단계(720)로 되돌아가서 가능한 채널들을 스캔하는 것처럼 자동으로, 또는 사용자가 입력 또는 선택의 결과로서 주파수 대역 내에서 다음 채널을 선택할 수 있다. 그 다음, 다음 채널에 대해 단계(730 내지 740)가 다시 실행된다.

단계(740)에서, 백색 공간 채널이 이용가능한 것으로 판단되면, 단계(760)에서 그 채널은 사용자의 전송에 이용가능한 것으로 표시될 수 있다. 그러면, 단계(770)에서 사용자는 전송을 위해 이용가능한 백색 공간 채널을 활용할 수 있다.

도 7의 흐름도는 PDA와 같은 비허가된 장치에 의해 가능하게 사용될 수 있는 스펙트럼 구간 내에서 모든 가용 채널들을 스캐닝하는데 반복적으로 사용되도록 수정될 수 있다. 예를 들면, 도 5와 관련하여 전술한 바와 같은 PDA 검출기는 샘플링하고 관심 스펙트럼의 임의의 채널 또는 모든 채널 내에 허가된 FM 신호가 존재하는지를 결정하는 도 7과 유사한 방법을 반복적으로 적용할 수 있다. 이러한 스캔의 결과는 사용자에게 제공되거나 디스플레이될 수 있다. 이제 가용 채널들이 모두 허가된 신호에 의해 점유되거나 사용자의 전송에 이용가능하게 열거되어 있다면, 사용자는 PDA를 사용하여 가용 채널들 중 음성 또는 데이터 전송용으로 사용할 수 있는 채널들을 자동으로 또는 수동으로 선택할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 양태에서, 가용 스펙트럼의 모두 또는 일부는 사용자가 전송에 이용가능한 백색 공간 채널을 선택하기 전에 분석될 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 좀 더 포괄적인 검출 방법(800)의 예시적인 흐름도이다. 방법(800)은 단계(810)에서 시작하고 단계(820)에서 주파수 대역이 선택되며, 이 주파수 대역은 텔레비전 또는 다른 허가된 스펙트럼 채널과 같은 채널과 관련될 수 있다. 단계(830)에서 방법(800)은 전술한 바와 같은, 예를 들면, 도 4의 단계(420 내지 450)에서 기술된 바와 같은 센싱 또는 검출 알고리즘 또는 방법을 적용한다. 센싱 또는 검출 결과로서, 단계(840)에서 백색 공간 채널 내에 FM 신호가 존재하는지 질의한다. FM 신호는 무선 마이크로폰과 같은 허가된 송신기에 의해 생성될 수 있다. FM 신호가 분석된 선택된 백색 공간 채널 내에 존재한다면, 단계(845)에서 그 채널은 사용자의 전송에 이용가능하지 않은 것으로 표시된다. 이러한 표시는 플래그 설정과 같은 내부 표시일 수 있거나, 또는 이 표시는 사용자에게 디스플레이될 수 있다. 선택된 채널이 이용가능하지 않다면, 방법(800)은 종료할 수 있거나, 단계(820)로 되돌아가서 가능한 채널들을 스캔하는 것처럼 자동으로, 또는 사용자가 입력 또는 선택한 결과로서 주파수 대역 내에서 다음 채널을 선택한다. 그 다음, 다음 채널에 대해 단계(830 내지 840)가 다시 실행된다.

단계(840)에서, 선택된 채널 내에 FM 신호가 존재하지 않아 백색 공간 채널이 이용가능한 것으로 판단되면, 단계(850)에서 방법(800)은 선택된 채널에서 동작하는 다른 허가된 신호에 대해 검사한다. 예를 들면, 비FM 신호, 이를 테면, DTV ATSC(Advanced Television Systems Committee) 또는 아날로그 텔레비전 NTSC(National Television System Committee) 신호들이 앞에서 분석된 선택된 대역 내에 존재할 수 있다. 단계(850)에서, 관심 주파수 대역 또는 채널 내에 존재하는 허가된 비FM 신호의 검출방법이 수행된다. 단계(860)에서, 관심 대역 또는 채널 내에 비FM 신호가 존재하는지 여부에 대한 질의가 수행된다.

검토되는 대역 또는 채널 내에 비FM 신호가 존재한다면, 단계(865)에서 그 대역 또는 채널이 사용자의 전송에 이용가능하지 않은 것으로 표시한다. 전술한 바와 같이, 이러한 표시는 플래그 설정과 같은 내부 표시이거나, 또는 이 표시는 사용자에게 디스플레이될 수 있다. 단계(850 및 860)의 결과로서 선택된 관심 대역 또는 채널 내에 다른 허가된 신호가 존재하지 않다면, 단계(870)에서 그 대역 채널은 이용가능한 것으로 표시된다. 이러한 표시는 플래그 설정과 같은 내부 표시이거나, 또는 이 표시는 사용자에게 디스플레이될 수 있다. 일단 채널이 허가된 사용자들과 무관하다고 판단되면, 단계(880)에서 그 채널은 사용자 장치에 의해 활용될 수 있다.

본 명세서에서 기술된 구현예는, 예를 들어, 방법 또는 공정, 기기, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 구현예의 단일 형태의 문맥으로만 기술될지라도(예컨대, 방법으로만 기술될지라도), 기술된 특징들의 구현예는 또한 다른 형태(예컨대, 하드웨어 기기, 하드웨어 및 소프트웨어 기기, 또는 컴퓨터 판독가능 매체)로도 구현될 수 있다. 기기는, 예를 들어, 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어로 구현될 수 있다. 방법은, 예를 들어, 이를 테면, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로, 또는 프로그램가능 로직 장치를 포함하여 어떤 처리 장치를 지칭하는, 예를 들어, 프로세서와 같은 기기로 구현될 수 있다. 처리 장치는 또한, 예를 들어, 컴퓨터, 셀폰, 휴대용/개인 휴대정보 단말기("PDAs")와 같은 통신 장치, 및 최종 사용자들 사이에 정보 통신을 용이하게 해주는 다른 장치를 포함한다.

또한, 방법은 프로세서에 의해 수행되는 명령어에 의해 구현될 수 있으며, 이러한 명령어는 프로세서 또는, 예를 들어, 집적 회로, 소프트웨어 캐리어 또는, 예를 들어, 하드 디스크, 콤팩트 디스켓, 랜덤 액세스 메모리("RAM"), 판독 전용 메모리("ROM") 또는 어떤 다른 자기, 광학, 또는 고상 매체와 같은 다른 저장 장치와 같은 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 명령어는 전술한 매체 중 임의의 매체와 같은 컴퓨터 판독가능 매체에 명백히 구체화된 응용 프로그램을 구성할 수 있다. 명백한 바와 같이, 프로세서는, 프로세서 유닛의 일부로서, 예를 들어, 프로세스를 수행하는 명령어를 갖는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 이러한 명령어는 본 발명의 방법에 해당하는 것으로, 실행될 때 범용 컴퓨터가 본 발명의 방법을 수행하는 특정 기계로 변환할 수 있다.

Claims (17)

1. 대역 가용성(band availability)을 검출하기 위해 장치에 의해 수행되는 방법으로서,
   선택된 주파수 대역의 디지털 샘플 세트를 획득하는 단계;
   상기 디지털 샘플 세트를 사용하여 자기상관 함수(autocorrelation function)를 계산하는 단계 - 상기 자기상관 함수는 초기 상관 지연값들의 세트를 배제함으로써 계산됨 -;
   결정 통계치(decision statistic)를 계산하는 단계; 및
   상기 결정 통계치에 기초하여 상기 선택된 주파수 대역 내에서 주파수 변조(FM) 신호가 동작하고 있는지를 결정하는 단계
   를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 선택된 주파수 대역 내 FM 신호의 존재 유무 표시를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 선택된 대역 내에 FM 신호가 존재하지 않은 경우 상기 선택된 주파수 대역을 활용하는 단계를 더 포함하는 방법
4. 제1항에 있어서,
   다음 주파수 대역을 선택하고 제1항의 단계들을 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   초기에 사용자 선택에 의해 선택된 주파수 대역이나 자동으로 생성된 주파수 대역 내 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 선택된 주파수 대역폭의 디지털 샘플을 획득하는 단계는 상기 선택된 주파수 대역에 대해 아날로그/디지털 변환을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 디지털 샘플을 사용하여 자기상관 함수를 계산하는 단계는 자기상관 함수를 계산하고 인접 채널 간섭을 나타내는 상관 지연값들을 배제하는 단계를 포함하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 결정 통계치를 계산하는 단계는 상기 선택된 주파수 대역 내 다수의 반송파 주파수 값들을 사용하여 계산된 통계치들 중 최대치를 나타내는 결정 통계치를 계산하는 단계를 포함하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 결정 통계치를 계산하는 단계는 상기 선택된 대역 내 단일 반송파 주파수에 기초하여 결정 통계치를 계산하는 단계를 포함하는 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 결정 통계치에 기초하여 상기 선택된 주파수 대역 내에서 주파수 변조(FM) 신호가 동작하고 있는지를 결정하는 단계는 상기 결정 통계치의 값이 임계치를 초과하는지를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
11. 주파수 대역 내 주파수 변조 신호들을 검출하는 장치로서,
    선택된 대역의 디지털 샘플을 생성하는 아날로그/디지털 변환기; 및
    메모리에 대한 액세스를 갖는 프로세서 - 상기 프로세서는 자기상관 함수가 초기 상관 지연값들의 세트를 배제함으로써 계산되도록 상기 디지털 샘플을 사용하여 상기 자기상관 함수를 계산하며, 상기 프로세서는 상기 자기상관 함수를 사용하여 결정 통계치를 계산하고, 상기 결정 통계치에 기초하여 상기 선택된 주파수 대역 내에 주파수 변조(FM) 신호가 존재하는지를 결정함 -
    를 포함하는 장치.
12. 상기 제11항에 있어서,
    입력 및 출력 기능을 수용하는 디스플레이 및 사용자 인터페이스를 더 포함하는 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 선택된 주파수 대역 내에서 FM 신호가 검출되지 않는 경우에 사용하기 위한 송수신기에 대한 인터페이스를 더 포함하는 장치.
14. 제11항에 있어서, 상기 장치는 모바일 장치인 장치.
15. 제11항에 있어서, 상기 프로세서는 인접 채널 간섭을 나타내는 상관 지연 값들을 배제함으로써 상기 자기상관 함수를 계산하는 장치.
16. 제11항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 선택된 주파수 대역 내 다수의 반송파 주파수 값들을 사용하여 계산된 통계치들 중 최대치를 나타내는 상기 결정 통계치를 계산하는 장치.
17. 제11항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 선택된 대역 내 단일 반송파 주파수에 기초하여 상기 결정 통계치를 계산하는 장치.

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