KR20210008877A

KR20210008877A - 환경 무선 주파수 모니터링 수행

Info

Publication number: KR20210008877A
Application number: KR1020207036631A
Authority: KR
Inventors: 탤리버 히스; 매튜 바르기스; 앤드류 클레그; 칼틱 요기스와란
Original assignee: 구글 엘엘씨
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2021-01-25
Also published as: KR102493288B1; US11558133B2; JP7142111B2; US20210234623A1; CN112237022B; US20230148340A1; CN112237022A; EP3788813A1; WO2019232004A1; JP2021526755A

Abstract

환경 주파수 감지 장치는 수신된 주파수 대역에 대해 신호 강도(SS) 레벨 분리를 수행하여 SS 레벨로 분리된 주파수를 생성하는 로직을 포함한다. 로직은 각 신호 강도 레벨에 대해 SS 레벨로 분리된 주파수에서 대해 주파수 그룹핑을 수행하여 각 그룹에 대한 크기 정보를 생성한다. 로직은 생성된 크기 정보의 피크를 감지하여 피크 데이터를 생성한다. 로직은 소정의 피크의 도착 또는 출발을 기반으로 신호 에지를 나타내는 에지 이벤트를 생성하고, 주파수 기반으로 생성된 에지를 관심 신호의 저장된 핑거프린트 데이터와 비교한다. 비교를 기반으로 로직은 환경에서 주파수 범위의 현재 사용을 나타내는 감지된 신호 데이터를 제공한다.

Description

환경 무선 주파수 모니터링 수행

본 명세서는 환경 무선 주파수 모니터링 수행에 관한 것이다.

특정 정부 기관의 주파수 사용 또는 기타 특정 상업적 용도와 같이 사전 할당된 스펙트럼 주파수 사용의 세계에서 사용하지 않는 대역의 재공유는 이전 재임 자들이 사용하지 않는 경우에만 가능하다. 경우에 따라 특정 위치에서 무선 주파수 대역을 자주 사용하지 않을 수 있다. 기존 사용자를 방해하지 않도록 새로운 사용자에게 재할당하기 위해 이러한 무선 주파수의 사용을 실시간으로 감지하는 것은 특히 큰 대역과 좁고 드물게 사용하는 경우 매우 어려운 문제이다. 예를 들어, 정부 기관은 특정 스펙트럼의 사용을 허용했을 수 있다. 다른 사용자 세트가 사용하기 위해 스펙트럼 액세스를 관리하는 한 가지 방법은 기존 정부 사용자를 다른 주파수 대역으로 이동하거나 주파수 대역이 사용되지 않을 때를 감지한 다음 다른 사람이 사용할 수 있도록 일시적으로 스펙트럼을 할당하는 것이다.

기존 무선 주파수 스니퍼(sniffers)는 일반적으로 한 번에 하나의 주파수에 대한 주파수 사용을 모색하는데, 이는 다른 사람이 사용할 수 있도록 미사용 주파수를 적시에 감지하는 데 너무 느리고 비용이 많이들 수 있다.

일례로, 감지기라고도 하는 환경 무선 주파수 센서(ERFS: environmental radio frequency sensors)는 복잡한 자동 이득 제어 동작없이 실시간으로 넓은 동적 범위의 무선 주파수를 감지한다. 하나의 예에서, RF 신호 강도 분리기(separator)와 같은 신호 조절기는 신호 강도에 따라 수신 신호를 두 개 이상의 겹치는(overlapping) 동적 주파수 범위로 분리하여 넓은 동적 범위의 무선 주파수를 감지할 수 있다. 겹치는 각 동적 범위와 관련된 각 경로(path)는 일련의 변환을 사용하여 넓은 주파수 범위에서 느리고 빠른 펄스 및 처프(chirp)와 같은 주파수 패턴을 감지한다. 감지된 주파수 패턴은 예상되는 주파수 패턴(예: 핑거프린트)과 비교되어, 매칭(일치)하는 경우 주파수 사용이 환경에서 결정된다. 달리 말하면, 각각의 감지기(검출기)는 낮은 신호 강도 레벨과 높은 신호 강도 레벨(또는 다른 신호 강도 레벨)로 나누어진 광대역 주파수의 패턴 매칭을 수행한다. 예를 들어, 하나의 신호 강도 윈도우는 -89dBm ~ -34dBm이고, 다른 하나는 -35dBm ~ 20dBm이므로 119dB의 동적 범위를 제공한다. 총 노이즈 임계치에 대한 각 감지는 호스트 유닛에 출력되는 감지 이벤트로 변환된다. 호스트는 감지된 에지를 분석하고, 각 핑거프린트를 사례별로 분석하여 특정 핑거프린트를 찾아 알려진 펄스 트레인(pulse train)으로 변환한다. 신호를 감지한 각 안테나(예: 왼쪽 또는 오른쪽 안테나)의 각 펄스 트레인은 스펙트럼 액세스 서버(SAS: spectrum access server) 또는 다른 모든 감지기와 비교하는 다른 클라우드 컴포넌트와 같은 클라우드 스펙트럼 결정 유닛으로 브로드캐스트된다. 로직 맵을 사용하여 신호를 함께 집계하면 감지가 선언되고 설계된대로 동작한다.

예를 들어, 송신 RF 신호 소스의 코스 위치(coarse location)가 결정될 수 있고 및/또는 정부 할당 주파수가 사용되지 않을 때 주파수가 다른 상업적 사용자에게 할당될 수 있다. 이러한 시스템은 스펙트럼 액세스 시스템(SAS: spectrum access system)의 일부로 사용될 수 있다. 스펙트럼 액세스 시스템은 예를 들어, 3550-3700 MHz 대역(3.5 기가 헤르츠 대역)의 공유 무선 광대역 사용을 용이하게하는 시민 광대역 무선 서비스(CBRS: citizens broadband radio service)의 일부이거나 또는 임의의 다른 적절한 무선 주파수 공유 시스템일 수 있다.

하나의 예에서 각 감지기는 왼쪽 및 오른쪽 안테나를 포함하고 큰 대역에 걸쳐 주파수의 실시간 에지 업 및 에지 다운 감지를 수행한다. 일 예에서 각각의 감지기는 관심 신호의 핑거프린트를 저장하는 메모리를 포함하고, 감지된 신호를 저장된 핑거프린트과 비교하여 감지된 신호가 관심 신호인지 여부를 결정한다. 예를 들어, 0.5 마이크로 초에서 3.5 마이크로 초까지 지속되고 그리고 초당 700 회에서 1100 회 사이의 펄스 반복률로 10 회 반복되는 1MHz의 펄스를 찾기 위해 하나의 핑거프린트가 생성될 수 있다. 그러나 임의의 적절한 핑거프린트 정보가 사용될 수 있다.

일부 실시 예에서, 관심 신호의 핑거프린트 매칭이 감지되면, 관심 주파수가 현재 사용중인 것으로 결정된다. 그런 다음 각 감지기는 스펙트럼 액세스 시스템의 일부로 클라우드 컴포넌트에 매칭 알림(통보)을 보낸다. 스펙트럼 액세스 시스템은 다른 감지기에서 유사한 데이터를 획득하고, 다수의 감지기가 동일한 주파수의 사용을 감지한 경우 스펙트럼 액세스 서버는 무선 주파수가 사용중인 것으로 결정한다. 다수의 감지기의 핑거프린트 매칭를 비교하면 오탐(false positives)을 줄일 수 있다. 매칭이 발생하지 않으면 감지기는 계속해서 주파수를 분석하고 SAS에 정보를 보낼 필요가 없다.

일례에서, 스펙트럼 액세스 서버와 같은 스펙트럼 결정 유닛은 지리적 영역의 일부에서 주파수 사용을 감지하기 위해 각각의 감지기로부터 감지된 주파수 정보를 사용한다. 지리적 영역은 예를 들어 도시 내, 해안선을 따라, 시골 영역 내 또는 임의의 다른 적절한 지리적 영역일 수 있다. 이 시스템은 소정의 주파수의 신호 송신기에 대한 코스 그레인(coarse grain) 영역 감지를 제공한다. 감지기의 위치를 사용하여, SAS는 원하는 경우 이동 또는 비이동 기지국과 같은 주파수 송신기의 지리적 위치를 찾는다. 서로 다른 감지기의 중복 주파수 감지 결과를 사용하면 감지기 중 하나가 감지 오류가 있거나 서비스가 중단되거나 다른 이유로 사용할 수없는 상황을 수용할 수 있다. 다수의 감지기에서 다수의 감지를 사용하면 SAS는 특정 감지기가 좋은 데이터(good data)와 잘못된 데이터(bad data)를 얻었는지 검증할 수 있다. 잘못된 데이터가 감지기에서 반복적으로 나오는 것으로 결정되면, 감지기가 잠재적인 결함으로 태깅되어 이동 또는 유지 관리가 필요할 수 있다.

일부 실시 예에서, 환경 주파수 감지 장치는 수신된 주파수 대역(주파수의 수신 대역)(예를 들어, 3550-3700MHz)에 대해 신호 강도(SS) 레벨 분리를 수행하여 SS 레벨로 분리된 주파수를 생성하는 로직을 포함한다. 로직은 각 신호 강도 레벨에 대해 SS 레벨로 분리된 주파수에 대해 주파수 그룹핑을 수행하여 각 그룹핑에 대한 크기 정보를 생성하도록 동작한다. 로직은 생성된 크기 정보의 피크를 감지하여 피크 데이터를 생성한다. 로직은 소정의 피크의 도착 또는 출발을 기반으로 신호 에지를 나타내는 에지 이벤트를 생성하고, 주파수 기반으로 상기 생성된 에지를 관심 신호의 저장된 핑거프린트 데이터와 비교한다. 그 비교를 기반으로 로직은 환경에서 주파수 범위의 현재 사용을 나타내는 감지된 신호 데이터를 제공한다. 일부 실시 예에서 로직은 감지된 신호 데이터를 스펙트럼 분석 액세스 서버에 제공한다.

일부 실시 예에서, 클라우드 서버와 같은 서버는, 다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서로부터, 하나 이상의 RF 주파수가 사용중인 다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서 각각에 의해 검출되었음을 나타내는 데이터인 검출된 주파수 데이터를 평가하도록 작동하는 스펙트럼 결정 유닛을 포함한다. 서버는 다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서를 이용하여 사용중인 것으로 감지된 RF 주파수를 송신하는 소스 장치에 해당하는 지리적 영역을 결정하고, 해당 지리적 영역에 위치한 사용자 장비가 감지된(검출된) RF 주파수를 사용하는 것을 방지한다.

일부 실시 예에서, 서버는 하나 이상의 프로세서 그리고 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 하나 이상의 프로세서로 하여금 위에서 언급한 평가, 결정 및 방지를 수행하게 하는 실행 가능한 명령어를 포함하는 메모리를 포함한다. 하나 이상의 프로세서는 또한 사용중인 다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서 각각에 의해 감지된 하나 이상의 RF 주파수를 나타내는 데이터를 서로 비교하고, 환경 무선 주파수(RF) 중 적어도 하나가 오류를 포함하는 데이터를 제공했는지 여부를 결정한다.

일부 실시 예에서, 서버는 다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서에 의해 사용중인 것으로 감지된 RF 주파수를 송신하는 소스 장치에 대응하는 지리적 영역을 결정한다. 일부 실시 예에서, 서버는 사용중인 것으로 감지된 주파수에 기초하여 사용되지 않는 주파수를 식별하고 이 정보를 사용하여 영역에서 사용자 장비에 의한 미사용 주파수의 사용을 용이하게 한다.

본 명세서 내용은 하기 도면이 첨부될 때 다음 설명을 고려하여 보다 용이하게 이해될 것이며, 여기서 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 스펙트럼 액세스 시스템의 예의 블록도이다.
도 2는 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 환경 주파수 감지 장치의 일 예를 예시하는 블록도이다.
도 3은 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 무선 주파수 신호 강도 분리기의 일 예의 블록도이다.
도 4는 본 명세서에 설명된 일 예에 따른, 도 3에서 참조된 신호 강도 분리기의 일례이다.
도 5는 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 제어기 및 종래 기술의 제어기를 도시한다.
도 6은 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 제어기의 일 예를 예시하는 블록도이다.
도 7은 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 STFT(short time Fourier Transform) 프로세서의 일 예를 도시한다.
도 8a-8b는 본 명세서에 설명된 일 예에 따라 도 7에 도시된 STFT 서브시스템의 일 예를 도시하는 블록도이다.
도 9는 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 피크 추출 프로세서의 일 예이다.
도 10은 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 피크 추출 서브시스템 내에서 사용되는 피크 파인더(peak finder)의 한 예를 도시한다.
도 11은 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 노이즈 플로어(noise floor) 계산 프로세스의 일 예를 예시하는 블록도이다.
도 12a-12b는 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 특징 추출 프로세서라고도 지칭되는 펄스 에지 감지기의 일 예를 예시하는 블록도이다.
도 13은 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 피크 추출 서브시스템 동작의 일 예를 예시하는 블록도이다.
도 14는 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 주파수 스펙트럼 분석을 제공하기 위한 방법의 일 예를 예시하는 블록도이다.
도 15는 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 스펙트럼 분석 액세스 서버의 일 예이다.
도 16은 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 스펙트럼 분석 액세스 서버의 동작 방법의 일 예를 예시하는 블록도이다.
도 17은 본 명세서에 설명된 일 예에 따른 스펙트럼 감지 시스템의 일 예의 블록도이다.
도 18은 본 명세서에 설명된 예에 따른 지리적 영역 보호를 개략적으로 도시한다.

도 1은 하나 이상의 환경 주파수 감지 장치(RF 센서)(102, 104 및 106)를 사용하는 스펙트럼 액세스 시스템(100)의 일례를 도시한다. 환경 무선 주파수 센서(102-106)는 인터넷 및/또는 무선 광역 네트워크 및/또는 무선 근거리 통신망 또는 임의의 다른 적절한 네트워크 또는 네트워크들과 같은(이에 제한되지 않음) 하나 이상의 네트워크(110)를 통해 하나 이상의 스펙트럼 분석 액세스 서버(108) 또는 임의의 다른 적절한 클라우드 컴포넌트와 통신할 수 있다. 환경 주파수 감지 장치는 일반적으로 112로 도시된 백홀(backhaul) 링크를 통한 네트워크(110)를 통해 또는 원하는대로 임의의 적절한 무선 또는 유선 연결을 통해 스펙트럼 분석 액세스 서버(108)에 링크될 수 있다. 스펙트럼 분석 액세스 서버(108)는 또한 일반적으로 114로 도시된 임의의 적절한 네트워크 인터페이스를 통해 네트워크(110)와 통신 가능하게 동작한다. 하나 이상의 기지국, 모바일 기지국 또는 주파수 대역을 통해 무선으로 송신하는 임의의 다른 적절한 무선 주파수 송신 장치와 같은 무선 스펙트럼 송신기(116)는 감지 장치(102-106)에 의해 감지된다. 이 예 및 다음 도면에서, 시스템(100)은 CBRS 시스템을 참조하여 만들어질 것이다. 그러나, 임의의 다른 적절한 주파수 대역이 사용될 수 있다. 무선 스펙트럼 소스(116)는 일반적으로 118로 도시된 링크 또는 임의의 적절한 네트워크 통신 링크를 통해 네트워크(110)와 통신할 수 있다.

환경 주파수 감지 장치(102-106)는 무선 스펙트럼 소스(116)로부터 발산되는 무선 주파수 송신을 감지하기 위해 예를 들어 해안선을 따라, 임의의 특정 도시 위치, 시골 위치 또는 임의의 다른 적절한 위치 내에 위치된다. 스펙트럼 액세스 시스템(100)은 또한 스마트폰, 랩톱, 웨어러블 또는 주파수가 사용 가능할 때 무선 스펙트럼 소스(116)에 의해 사용되는 광대역의 주파수를 사용할 수 있는 임의의 다른 적절한 무선 장치와 같은 하나 이상의 사용자 장비(UE: user equipment)(120 및 122)를 포함할 수 있다. 이 예에 도시된 바와 같이, UE(120 및 122)는 현재 상이한 무선 스펙트럼 소스(124)와 통신하고 있지만, 스펙트럼 분석 액세스 서버(108)가 주파수가 이용 가능하다고 결정하면 소스(116)의 주파수를 사용하도록 지시될 수 있다. 현재 임의의 기지국과 통신하지 않는 UE는 또한 무선 스펙트럼 소스(116)에 의해 사용되는 무선 스펙트럼의 사용을 위한 후보가 될 수 있다.

이 예에서, 각각의 환경 무선 주파수 센서(102-106)는 좌측 안테나(LEFT)(126) 및 우측 안테나(RIGHT)(128)를 사용한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 안테나는 임의의 적절한 안테나 구조를 포함할 수 있고 좌우(좌측 및 우측) 안테나는 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 일례에서, 각 ERFS는 3개의 안테나, 즉 한 쌍의 수신 안테나와 2개의 수신 안테나에 대한 -10dB 커플링과 같은 하나의 송신 안테나를 포함한다. 안테나 패턴은 보어 사이트(bore site)에서 30°의 각도에서 최대 이득을 설정하여 ERFS 사이트들 간의 중복성을 최대화하도록 설계되었다(예: 3550MHz의 경우, BW = 45.6도, 3650MHz의 경우 BW = 44.6도). 이는 단일 ERFS가 신호가 도착하는 안테나 패턴의 사분면을 결정할 수 있고 이 동작을 비용 효율적으로 수행할 수있는 경우 유용할 수 있다. 단일 ERFS는 들어오는 위상에서 두 신호의 진폭(Amplitude)을 비교하여 단순화된 두 안테나 도달 각도 감지를 수행하여 이 동작을 수행한다. 이득은 약 18.5 dBi이다. 예로서, 개시된 시스템은 -89dB 내지 + 20dB 또는 대략 130dB 범위와 같은 광범위한 신호 강도 레벨을 수용할 수 있다.

또한 도 2를 참조하면, 환경 RF 감지 장치(102)(즉, 센서)의 예가 도시되어있다. 환경 RF 감지 장치(102)는 이 예에서 RF 신호 강도 분리기(200), 제어기(204), 호스트(Host) 유닛(예를 들어, 프로세서)(231) 및 전원(206)을 포함한다. 안테나(126 및 128)는 이 예에서 각각 208 및 210으로 도시된 동축 케이블을 통해 RF 신호 강도 분리기(200)에 연결된다. RF 신호 강도 분리기(200)는 하나 이상의 프로세서 및 수반되는 메모리, 인터페이스 로직, FPGA, 상태 머신, 또는 임의의 적절한 로직을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 방식으로 구현될 수 있다. 제어기(204)는 또한 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이, 프로그래밍 가능 프로세서, 상태 머신 또는 임의의 다른 적절한 로직을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 방식으로 구현될 수 있다. 환경 주파수 감지 장치(102)는 임계치 및 기타 정보를 포함하는 데이터를 저장하는 RAM 및 ROM과 같은 적절한 메모리와 실행될 때 하나 이상의 프로세서로 하여금 본 명세서 내용과 일치하는 방식으로 실행되게하는 실행 가능한 명령어(명령)를 포함한다. 임의의 적절한 장치가 사용될 수 있다.

일례로, RF 신호 강도 분리기(200)는 좌우 안테나 각각에 대해, 각 안테나로부터 수신된 주파수 대역에 대해 신호 강도 레벨 분리를 수행한다. 수신된 주파수 대역(주파수의 수신 대역)은 각각 신호(212 및 214)로 표시된다. RF 신호 강도 분리기(200)로부터의 출력은, 216으로 표시된 높은 신호 강도 임계치를 초과하는 왼쪽 안테나에서 들어오는 주파수의 넓은 대역 내의 주파수와, 도 4에 도시된 바와 같이 218로 표시된 낮은 임계치보다 높은 신호 강도를 갖는 동일한 대역 내의 주파수를 나타내는 신호 강도 레벨로 분리된 주파수 정보이다. 유사한 신호 강도 레벨 분리가 수행되어 낮은 신호 강도 임계치를 초과하는 우측 안테나 고주파수(220) 및 우측 안테나 저주파(222)가 생성된다. 제어기(204)는 호스트(231)에 대해 감지된 주파수 정보(230)를 생성한다. 호스트(231)는 각 안테나로부터 감지된 주파수 정보(230)에 저장된 관심 주파수의 핑거프린트 데이터를 이용하여 신호 핑거프린트 분석을 수행하고, 관심 주파수가 감지되었는지 결정한다. 감지된 신호 데이터(232)는 스펙트럼 분석 액세스 서버(108)로 송신된다. 감지된 신호 데이터(232)는 임의의 지리적 관심 영역인 환경에서 하나 이상의 주파수의 현재 사용을 나타낸다. 한 가지 예에서 100MHZ 윈도우에서 0.875MHz 신호를 감지할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 이 예에서 신호 강도 분리기(200)는 좌측 안테나 용 신호 강도 분리기(300) 및 우측 안테나용 신호 강도 분리기(302)를 포함한다. 도 4는 좌측 안테나용 신호 강도 분리기(300)의 일례이다. 이 예에서, -34dBm ~ -89dBm의 입력 범위는 -16dBm ~ -71dBm으로 증폭되고, 하이 사이드(high side)는 20dBm ~ -35dBm 범위를 취하여 -5dBm ~ -60dBm으로 감쇠한다. 주파수 대역(212)은 신호 강도 분리기(300)에 의해 수신되고 캐비티 필터(cavity filter)(400)를 통해 입력된다. 이 예에서 볼 수 있듯이, 수신된 광대역 주파수는 3550-3650MHz 범위에 있다. 그러나 임의의 적절한 범위가 사용될 수 있다. 필터링된 출력(402)은 다른 방향성 커플러(408)에 입력된다. 방향성 커플러(408)로부터의 출력(410)은 리미터 회로(미니회로)(412)에 입력된다. 블록(414)에 도시된 바와 같이 케이블 손실의 조정이 사용될 수 있다. 출력(216)은 이 예에서 20dB 내지 -89dBm 범위의 신호의 20dB 내지 -35dB의 좌측 안테나 고신호 강도 출력이다. 이 예에서, -34dBm 내지 -89dBm의 중첩 신호 강도를 갖는 출력 신호(218)를 초래하는 신호 강도 레벨 분리는 출력(410)을 리미터 회로(미니회로)(416)를 통과하는 것을 포함한다. 출력(417)은 선형 잡음 증폭기(LNA) 회로(미니회로)(418)에 대한 입력으로 작용한다. 케이블 손실은 블록 420에 표시된대로 설명된다. 주파수는 신호 강도 분리기 출력 신호(216 및 218) 모두에 대해 동일하지만 신호 강도 레벨에 대한 임계치를 충족하는 주파수만 출력된다. 이 예에서 하이 사이드는 - 35dBm 미만에서 너무 조용한 신호를 제공한다.

도 5는 제어기(204) 및 종래 기술의 제어기(500)의 예를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 제어기(204)는 직접 디지털 제어기(DDC)(508)에 제공되는 출력(506)을 갖는 아날로그-디지털 변환기(RX ADC)(504)에 더하여 환경 감지 능력(ESC: environmental sensing capability) 신호 프로세서(502)를 포함한다. 이 예에서, ESC 신호 프로세서(502)는 120MHz에서 동작하므로 200MHz 클록 DDC 출력은 200MHz에서 FIFO(510)에 공급되고 120MHz에서 FIFO로부터 판독된다. 그러나 이 예에서 ESC 신호 프로세서가 200MHz에서 동작할 수 있는 경우 FIFO를 사용할 필요가 없다. ESC 신호 프로세서(502)로부터의 출력(512)은 직접 메모리 액세스 블록(DMA)(516)을 통해 호스트(DMA TO HOST)(231)에 데이터를 송신하기 위해 FIFO(514)에 공급된다.

도 6은 서브-밴드 범위를 사용하는 ESC 신호 프로세서(502)의 일 예를 도시하며, 이 예에서는 100MHz가 주파수 대역(이 예에서는 3550-3650MHz)의 600으로 표시된다. 이 예에서, 추가 FIFO 버퍼(BUFFER)(602 및 604)는 판독 데이터(READ DATA) 및 기록 데이터(WRITE DATA)를 버퍼링하기 위해 사용된다. 그러나 원하는 경우 적용할 필요는 없다. ESC 신호 프로세서(502)는 STFT 프로세서(606), 피크(Peak) 추출 프로세서(608) 및 펄스 에지 감지기(610)를 포함한다. 화살표(618 및 620)는 FIFO가 사용되지 않는 실시 예를 나타낸다.

입력 샘플링

일부 구현에서, 입력 데이터는 2 개의 입력 채널에서 100MSps 이상(분수 데시메이션 필터(fractional decimation filter)가 충분한 앨리어스 제거(alias rejection)를 갖지 않는 x310의 경우 더 높음)에서 샘플링된다.

STFT 프로세서

도 7, 8a 및 8b를 참조하면, 일부 예에서, 100MHz 대역폭을 초과하는 잡음 전력이 부적절한 신호 대 잡음비(SNR)를 제공할 수 있기 때문에 IQ 데이터는 임계치를 감지하는 데 직접 사용할 수 없다. 고속 푸리에 변환(FFT)(700 및 702)는 레이더 주파수가 관심 주파수인 경우 레이더 주파수 범위를 포함할 수 있는 임의의 주파수 빈(frequency bin)에 대한 SNR을 증가시키기 위해 사용된다. P0N 유형 레이더는 약 1MHz의 주파수 대역폭을 원하므로 112MSps의 샘플 속도에서 1.14us의 시간 분해능으로 875kHz의 주파수 분해능을 제공하는 128 포인트 FFT가 사용된다. 가장 짧은 레이더가 500ns이므로 대부분의 레이더 테스트 조건에서 성능 저하없이 최악의 경우 -3.6dB의 SNR 저하가 발생한다. 레이더 예에서는 다음 기준이 고려되었지만 적절한 주파수 범위 또는 적절한 무선 송신기를 사용할 수 있다.

● Q3N 유형 레이더는 처프(chirp)되며(처프는 펄스 레이더라고도 함) 시간/주파수 블록 크기보다 주파수 대역폭이 덜 중요하다. SNR은 레이더가 기간의 일부만을 차지하기 때문에 기간 동안 평균 전력이 떨어지므로, 대역폭이 너무 넓어 잡음 전력이 증가하는 것과 시간 분해능이 너무 느린 것 사이의 트레이드오프(tradeoff)이다.

● Q3N#1은 10MHz/us ~ 33MHz/us의 속도에서 가장 빠른 처프이다. 112MSps의 샘플 속도(샘플링 속도)로 실행되는 32 포인트 FFT는 3.5MHz의 주파수 빈과 286ns의 시간 분해능을 제공한다. 이 기간 동안 처프는 2.86MHz ~ 9.4MHz를 차지하여 극단에서 ~ -0.8dB 및 ~ -4dB의 SNR 저하와 12.24MHz/us에서 0dB SNR 저하를 제공한다.

● Q3N#2 및 Q3N#3은 ~ 0.1MHz/us ~ 2MHz/us 범위의 속도로 느린 처프이다. 이러한 느린 속도의 경우 128 포인트 FFT 출력은 대부분의 레이더 테스트 조건에서 성능 저하없이 최대 4dB의 SNR 저하를 가져온다.

● 입력 데이터는 스펙트럼 누출/스캘럽(scalloping) 손실을 방지하기 위해 윈도우가 지정된다. 계수(coefficients)(a0 = 0.42, a1 = 0.5, a2 = 0.08)가 있는 블랙맨 윈도우(blackman window)가 사용되었다.

● 센서가 윈도우 함수의 감쇠 부분에서 발생하는 레이더를 놓치는 것을 방지하려면, 각 FFT 길이에 대해 2개의 FFT가 취해지며, FFT 길이의 절반만큼 시간이 오프셋되어 총 2개의 채널 x 2 개의 FFT 길이 x 2 개의 시간 오프셋 = 샘플당 8 개의 FFT가 된다.

● 실수 및 허수 값은 제곱되고 합산된다(그러나 제곱근은 계산되지 않음). 이에 대한 선형 값이 출력된다.

● 20*log₁₀(sqrt(Re² + Im²)) = 3.0103*log₂(Re² + Im²)는 제곱근을 계산할 필요가 없으므로 로그 베이스 2(log base 2)를 사용할 수 있다.

● Log base 2는 Log 2 LUT 기술을 사용하여 계산된다. 이는 숫자를 단 정밀도 부동 소수점으로 변환하여 단순화할 수 있다. IEEE-754는 log base 2를 사용하므로 127 바이어스(bias)를 제거한 후 8 비트 지수를 정수 부분으로 사용할 수 있다. 유효 부분을 양자화하여 인덱스(indices)로 사용하여 64 샘플 로그 베이스 2 LUT에서 인덱스 i = log₂(1+(i/64))의 각 샘플을 조회할 수 있다.

● 8 개의 FFT 스트림 모두에 대한 로그 함수 및 선형 함수의 결과가 정렬되어 FIFO로 출력된다.

피크 추출 프로세서

● 도 9-10에서, 각각의 FFT 스트림(614, 616)에 대해 주파수 도메인 데이터에 대해 동작하는 피크 추출기(1000)가 있다. 피크 추출기(1100)라고도 하는 제1 스테이지는 스펙트럼의 상위 3개 피크(로컬 최대 값)와 나머지 샘플의 선형 합 및 개수를 결정한다. 이 후자의 정보를 사용하여 노이즈(잡음) 플로어로 취급되는 비-피크 샘플의 평균을 결정한다. 이 가정은 각각 0.1 %에서 30 % 범위의 듀티 사이클을 가진 3 개 이상의 레이더가 FFT에 동시에 나타날 확률이 매우 낮기 때문에 공정하다. 노이즈 플로어가 불규칙한 값을 표시하는 한 가지 조건은 ADC가 포화되었을 때이다. 이는 데이터가 포화 상태일 때 무시할 수 있는 시기를 결정하기 위해 호스트에서 감지 알고리즘의 일부로 사용할 수 있다. 상위 3개 피크에 대한 피크 값과 FFT 빈 인덱스는 FIFO로 출력하기 위해 저장된다. 피크 값은 데이터 크기를 최소화하고 후속 스테이지에서 1dB 미만의 정확도가 필요하지 않기 때문에 고정 소수점 값( fixed point value)에서 int8로 잘린다(truncated).

● 제2 스테이지(1102)는 FFT로부터 선형 합과 카운트 값을 취하고, 나눗셈을 수행하여 평균값을 결정한 다음 STFT 블록에서 사용된 것과 동일한 로그 기법을 사용하여 노이즈(잡음) 플로어의 로그를 제공하는 평균값의 로그를 결정한다.

● 제3 스테이지(1104)는 로그 노이즈 플로어 값과 피크 값을 정렬하고 결합하여 구조체(STRUCT)에 배치하고 출력 FIFO로 보낸다.

● 이 코드 블록은 감지 대역 내의 주파수 빈에 해당하는 모든 인덱스에 대해 트루(True)와 함께 FFT 길이의 부울 마스크를 사용하여 샘플링 대역폭이 신호 감지 대역폭보다 큰 시나리오를 설명한다. FFT 값의 인덱스에 해당하는 부울 어레이(배열)의 값은 '데이터 유효(data valid)' 플래그가 있는 AND 게이트에서 사용되어 피크 감지 알고리즘이 마스크된 값의 샘플을 무시하게 한다.

다음 스테이지(1105)는 4개의 FFT 스트림(2 채널 x 2 FFT 길이) 각각의 2 개의 시간 오프셋을 인터리빙(인터리브)한다. 인터리빙 순서는 특정 주파수에서 단일 펄스가 3 개의 펄스처럼 보이도록 신중하게 수행해야 한다. 지연된 스트림 데이터가 역직구적으로(counterintuitively) 먼저 나온다. 이는 지연이 데이터 스트림의 앞에 0을 삽입하여 동작하므로 제1 FFT는 시간 데이터의 전반부 만 스펙트럼을 계산하므로 이 FFT가 먼저 오게된다.

피크 파인더 프로세스의 목표는 각 FFT 데이터 스트림에 대한 상위 3 개의 로컬 최대 값에 대한 정수 로그 값과 주파수 빈 인덱스를 출력하고, FFT의 나머지 모든 요소에 대한 선형 값과 카운트(개수)를 합산하는 스트리밍 피크 파인더를 만드는 것이다.

이 목표를 달성하기 위해 프로그램은 다음 요소(FFT 시작 인덱스 U8, FFT 중지 인덱스 U8, 최대 인덱스 U8, 최대 값 FXP s16.11, 카운트 U8, 선형 합 FXP s64.28)가 있는 구조체(struct)를 사용한다. FFT 시작 인덱스는 FFT의 제1 상승 요소(element) 또는 제1 요소에서 발생하는 소정의 피크의 제1 요소 인덱스를 나타낸다. FFT 중지 인덱스는 동일한 피크의 일부인 마지막 요소(즉, 다음 제1 상승 요소 이전의 마지막 요소)를 나타낸다. 맥스(Max) 인덱스와 맥스 값은 시작 인덱스와 중지 인덱스 사이의 가장 큰 값의 입력으로부터의 값을 나타낸다. 카운트는 피크의 일부인 요소 수의 집계(tally)이고 선형 합계(합)는 시작 및 중지 인덱스 사이의 모든 선형 입력 값의 합계이다.

프로그램은 이러한 구조체 중 4 개를 메모리에 보관한다. 첫 번째(제1) 구조체는 현재 상태(current_state) 구조체이다. 다른 3개의 구조체(STRUCT)는 상위 3개의 피크(Peak1, Peak2, Peak3)에 대한 구조체를 나타낸다. 또한 선형 합을 누적하고 상위 3 개의 피크 구조체에서 대체된 피크를 카운트하는 데 사용되는 노이즈 플로어(noise_floor)라는 5 번째 구조체(카운트 U8, 선형 합 FXP s64.28)가 있다.

이 프로그램은 각 새로운 요소를 확인하여 FFT의 제1 요소인지 또는 제1 상승 요소인지 확인한다(즉, 높은 값 다음에 낮은 값 다음에 높은 값). 이러한 조건 중 하나에서 프로그램은 이전 상태 구조체가 크로즈(closed)되었다고 가정하고 3 개의 피크 값 구조체와 노이즈 플로어(noise_floor) 구조체를 업데이트한다(이 프로세스는 다음 단락에서 설명됨). FFT의 제1 요소인 경우 노이즈 플로어(noise_floor) 구조체와 마찬가지로 이 블록에서 3 개의 피크 구조체가 출력된다. 이 이후의 클록 사이클에서 노이즈 플로어(noise_floor) 구조체와 3 개의 피크 값 구조체가 모두 클리어된다.

3개의 피크 값과 노이즈 플로어(noise_floor) 구조체를 업데이트하기 위한 결정은 먼저 3개의 피크 값 구조체의 최대(max) 값을 비교한 다음 가장 작은 값을 가진 구조체를 결정하여 수행된다. 그런 다음 가장 작은 값의 최대(맥스)(Max) 값을 가진 피크 값 구조체는 현재 상태(current_state) 구조체의 최대(Max) 값과 비교된다. 현재 값이 더 작으면, 피크 값 구조체는 그대로두고 대신 현재 상태(current_state) 구조체의 카운트 및 선형 합계(합) 요소가 노이즈 플로어 구조체에 추가된다. 현재 값이 더 크면, 피크 값의 카운트와 선형 합이 취해져 노이즈 플로어(noise_floor) 구조체의 카운트와 선형 합에 추가되고 그 후에 특정 피크 값 구조체가 현재 값(current_value) 구조체로 대체된다.

선형 합계 단계의 경우, 28개의 정수 비트가 있는 부호(signed) 64 비트가 선형 합계 값을 누적하는 데 사용된다. 이 블록에서 샘플이 출력되면 두 개의 구조체로 출력된다. 제1 구조체는 최대(Max) 인덱스 캐스트를 U8 유형으로, 최대 값 캐스트를 상위 3개 피크 각각에 대해 U8 유형으로 취한다. 노이즈 플로어(noise_floor) 구조체는 데이터 유형을 변경하지 않고 출력된다.

도 11은 노이즈 플로어 계산을 위한 흐름을 보여준다. 노이즈 플로어 계산은 상위 3개에 포함되지 않은 모든 값을 효과적으로 합산한다.

기능 추출기 프로세서

도 12a, 12b 및 13에서, 특징 추출기(610)는 4 개의 데이터 스트림 모두에서 동작하는 진폭 추적 알고리즘을 수행하는 프로세서의 형태를 취한다. 이러한 모든 알고리즘의 결과는 공통 DMA를 통해 호스트로 송신하기 위해 최종 FIFO에 보고된다. 최종 패킷에는 32 비트 FFT 카운트를 나타내는 32 비트 타임스탬프(timestamp)((FFT는 ~ 142ns마다 수행되므로, 이 카운터는 10 분마다 롤오버되므로 호스트는 이 경우를 처리하도록 설계되어야 한다), (호스트에게 어떤 알고리즘, FFT 길이, 채널 및 이벤트가 펄스의 시작인지 또는 끝인지 여부를 알리기 위해) 비트 플래그를 나타내는 8 비트 헤더(header), 피크의 마지막 FFT에서 노이즈 값을 나타내는 8 비트 값, 피크 인덱스 및 진폭이 포함된다.

● 진폭 알고리즘: 이 알고리즘은 개념상 매우 간단한다. 목표는 호스트에서 제공하는 임계치(각 FFT 길이에 대한 각 채널에 대해 임계치 1 개)보다 큰 피크가 있는지 확인하는 것이다. 그런 다음 알고리즘은 주파수 빈이 임계치를 초과하고 동일한 주파수 빈이 임계치 아래로 떨어질 때만 출력한다. 이는 많은 연속 FFT에 걸쳐 늘어나는 긴 펄스로 호스트로 송신되는 패킷 수를 최소화하여 호스트에 2 개의 패킷만 송신한다.

진폭 알고리즘의 목표는 임계치를 초과하는 피크의 상승 및 하강 에지를 식별하면서 이벤트가 상승된 노이즈 플로어로 인해 발생하지 않도록 하는 것이다. 이 알고리즘은 값이 "False"로 초기화된 상태에서 데이터가 동작하는 FFT의 길이와 동일한 부울 'state_array' 어레이를 사용하여 동작한다.

새로운 피크 및 노이즈 플로어 구조체가 알고리즘에 입력되면, 피크가 임계치보다 높고 노이즈 플로어가 임계치 미만이라는 세 가지 피크 값 각각에 대해 확인된다. 이 부울 조건은 피크 인덱스의 'state_array'에 저장된다.

이 알고리즘은 이전 반복의 'state_array'카피(copy)와 함께 피크 값, 인덱스 및 노이즈 플로어를 유지한다. 여기서는 접미사 '_old'로 참조하고 접미사 '_new'로 현재 값을 참조한다. 알고리즘은 FFT 길이의 어레이를 유지하고 최대 값과 해당 노이즈 플로어 값을 저장한다. 이러한 값은 하강 에지에 도달하면 -128로 재설정된다.

각 반복에서 'state_array_new' 및 'state_array_old'모두에 대한 이전 반복의 3개의 현재 피크 인덱스와 3 개의 피크 인덱스를 확인(check)한다. 지정된 인덱스의 'state_array_old'가 "True"이고 'state_array_new'가 "False"를 표시하면, 피크의 하강 에지를 나타내며 이 경우 저장된 어레이의 최대 값, 인덱스 및 노이즈 플로어가 헤더 및 타임스탬프(timestamp)와 함께 출력된다. 소정의 인덱스의 'state_array_old'가 "False"이고, 'state_array_new'가 "True"를 표시하면 피크의 상승 에지를 나타내며 이 경우 현재 반복의 피크 값, 인덱스 및 노이즈 플로어가 헤더 및 타임스탬프와 함께 출력된다. 소정의 인덱스의 'state_array_old'가 "True"이고 'state_array_new'가 여전히 피크의 중간에 있음을 나타내는 "True"를 표시하면 이 경우에는 아무것도 출력하지 않는다. 소정의 인덱스의 'state_array_old'가 "False"이고 'state_array_new'가 "False"를 표시하면 아무것도 출력하지 않는다.

헤더(header)는 4 가지 조건으로 정의된다(에지(상승 = 0, 하강 = 1), 채널(채널 1 = 0, 채널 2 = 1), FFT 길이(32 포인트 = 0, 128 포인트 = 1), 알고리즘 유형(진폭 알고리즘 = 0, 피크 추적 알고리즘 = 1)). 헤더(header)는 U8에 저장된다. 비트 0..1은 에지를 나타낸다. 비트 2..3은 채널을 나타낸다. 비트 4..5는 FFT 길이를 나타내고 비트 6..7은 알고리즘 유형을 나타낸다.

도 14를 참조하면, 환경 주파수 감지 장치에 의해 수행되는 무선 주파수 스펙트럼 사용을 평가하는 방법이 도시되어있다. 이 예에서, RF 신호 세기 분리기(200), 제어기(204) 및 호스트 유닛(231)은 전술한 바와 같은 동작을 수행한다. 그러나, 임의의 적절한 구조가 사용될 수 있다. 블록 1800에 도시된 바와 같이, 방법은 주파수 대역을 갖는 RF 신호를 기지국(116)과 같은 하나 이상의 소스로부터 수신하는 단계를 포함한다. 수신하는 단계는 예를 들어, 좌우 안테나로부터 신호를 수신함에 따라 RF 신호 세기 분리기(200)에 의해 수행될 수 있다. 블록(1802)에 도시된 바와 같이, 방법은 수신된 주파수 대역(주파수의 수신 대역)에 대해 신호 강도 레벨 분리를 수행하여 신호 강도(SS) 레벨로 분리된 주파수 정보(216-222)를 생성하는 단계를 포함한다. 이는 예를 들어 3550-3700MHz 범위의 RF 신호를 수신한 RF 신호 강도 분리기(200)에 의해 수행된다. 블록 1804에 도시된 바와 같이, 방법은 각 신호 강도 레벨과 연관된 SS 레벨 분리된 주파수에 대해 주파수 그룹핑을 수행하여 각 그룹핑에 대한 크기 정보를 생성하는 단계를 포함한다. 이는 예를 들어 제어기(204)에 의해 수행된다. 일 예에서, RF SS(200)에 의해 출력된 신호 강도 레벨로 분리된 주파수 정보(216-222)에서 분리된 신호 강도 신호로부터 단시간(short duration) 펄스 및 장시간(long duration) 펄스가 감지된다. 이 예에서 펄스 필터링은 STFT 프로세서(606)에 의해 수행된다.

블록 1806에 나타낸 바와 같이, 방법은 감지된 크기 정보의 피크를 감지함으로써 612로 나타낸 피크 데이터를 생성하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 감지된 짧은 펄스 또는 감지된 긴 펄스와 같은 각 펄스 유형에 대한 임계치를 초과하는 피크는 전술한 바와 같이 피크 추출 프로세서(608)에 의해 감지된 피크를 갖는다. 블록 1808에 도시된 바와 같이, 방법은 소정의 피크의 도착 또는 출발에 기초하여 신호 에지를 나타내는 에지 이벤트를 생성하는 단계를 포함한다. 이는 펄스 에지 감지기(610)에 의해 수행된다. 프로세스는 ESC 신호 프로세서(502)에 의해 수행되고 실시간으로 수행되므로 설명된 시스템은 실시간 스펙트럼 분석을 수행한다.

블록 1810에 도시된 바와 같이, 방법은 주파수 기반으로, 생성된 에지를 관심 신호의 저장된 핑거프린트 데이터와 비교하는 단계를 포함한다. 이는 이 예에서 호스트 유닛(231)에 의해 수행된다. 전술한 바와 같이, 핑거프린트 정보는 주파수 또는 주파수 범위가 감지기에 의해 감지되었는지를 결정하기 위한 임의의 적절한 기준을 포함할 수 있다.

블록 1812에서 볼 수 있듯이, 매칭하는 경우 감지된 신호 데이터(232)는 SAS 서버에 제공되지만, SAS 서버는 매칭이 발생하는지 여부를 결정하는 것과 같은 센서의 동작 및 다른 적절한 동작을 수행할 수 있음을 인식할 것이다. 감지된 신호 데이터(232)는 기존 장치, 기지국, 시스템 또는 감지된 무선 RF 스펙트럼의 임의의 다른 소스에 의한 주파수 범위의 현재 사용을 나타낸다. 이는 블록 1814에서 보여진다. 이 프로세스는 다른 서브(하위)-대역이 남지 않을 때까지 수신된 신호 대역 내에서 각 100MHz 서브-대역에 대해 반복된다. 블록 1812를 다시 참조하면, 매칭이 감지되지 않으면, 프로세스는 프로세스를 계속하기 위해 수신된 주파수에 대해 신호 강도 레벨 분리를 수행하기 위해 진행한다.

도 15는 이 예에서 SAS 서버(108)의 블록도이며, SAS 서버(108)는 하나 이상의 프로세서(1900), 하나 이상의 데이터베이스로서 기능할 수 있는 메모리(1902), 하나 이상의 프로세서(1900)에 의해 실행될 때 하나 이상의 프로세서가 여기에 설명된 동작을 수행하게 하는 실행 가능한 명령어를 저장하는 메모리를 포함한다. 네트워크 인터페이스(1904)는 또한 프로세서가 환경 RF 센서 및 임의의 다른 적절한 네트워크 요소와 통신할 수 있도록 프로세서와 통신한다.

도 16에는 SAS 서버(108)에 의해 수행되는 방법의 예가 도시되어있다. 방법은, 다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서 각각으로부터의 다수의 안테나로부터 감지된 신호 데이터를 평가하는 단계를 포함하며, 감지된 신호 데이터는 각각의 환경 무선 주파수(RF) 센서로부터의 다수의 안테나 각각에 의해 감지된 바와 같이 사용중인 하나 이상의 RF 주파수를 나타낸다. 이는 블록 2000에 도시된다. 블록 2002에 도시된 바와 같이, 방법은 다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서를 사용하여 사용중인 것으로 감지된 RF 주파수를 송신하는 소스 장치에 대응하는 정의된 보호 영역을 결정하는 단계를 포함한다. 이는 예를 들어 GPS 위치 정보를 포함할 수 있는 환경 RF 센서로부터의 각각의 안테나로부터의 위치 정보를 이용하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 주파수 사용 감지는 위에서 설명한대로 이 예에서 환경 RF 센서에서 수행된다. SAS 서버(108)의 클라우드 기반 결정 엔진(예를 들어, 하나 이상의 프로그래밍된 프로세서)은 예를 들어 소스 장치에 의한 특정 지리적 관심 영역에서의 주파수 사용을 결정한다. 블록 2004에 도시된 바와 같이, 방법은 정의된 보호 영역에 위치한 사용자 장비가 감지된 RF 주파수를 사용하는 것을 방지하는 단계를 포함한다. 그런 다음 해당 지리적 영역에서 감지된 주파수의 사용을 허용하지 않음으로써 지리적 영역이 보호된다. 이 예에서 방지되는 것은 정부 장치 또는 기타 기존 장치가 관심 주파수 또는 주파수 범위를 이미 사용하고 있는 것으로 결정되었기 때문에 다른 장치에 주파수 사용을 할당하지 않는 것을 포함한다. 일 예에서, 환경 RF 센서로부터 수신된 감지된 신호 데이터는 좌우 안테나 각각으로부터의 신호 데이터를 포함한다. SAS 서버의 결정 엔진은 감지된 신호 데이터가 지리적으로 서로 인접한 다수의 환경 RF 센서에서 오는 것임을 식별한다. 다른 예에서 시스템은 주파수가 사용되지 않음을 감지하고 상용 장치 또는 기타 장치가 감지되지 않은 주파수의 사용을 할당 받도록한다.

도 17은 스펙트럼 분석 액세스 서버(108)를 사용하지 않고 대신에 스펙트럼 결정 유닛(2202)인 서버와 같은 장치를 사용하는 다른 시스템(2200)을 예시한다. 이 예에서는 주파수 재할당을 사용할 필요가 없다. 대신, 스펙트럼 결정 유닛(2202)은 관심 주파수가 소스 장치(116)에 의해 생성되고 있는지 여부를 결정한다. 스펙트럼 결정 유닛(2202)은 지리적 영역 내의 소스 장치 유닛(116)의 위치를 결정하기 위해 이전에 설명된 바와 같이 동작할 수 있고, 지리적 영역은 이전에 설명된 바와 같이 보호된다. 스펙트럼 결정 유닛(2202)은 웹 서버와 같은 서버일 필요는 없지만 환경 RF 센서(102-106)와 통신하는 임의의 적절한 장치일 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 소스 장치(116)는 특정 시스템 설계에 따라 모바일(이동) 장치 또는 비-모바일 장치일 수 있다.

다른 예에서, SAS 서버 또는 스펙트럼 결정 유닛은 사용중인 다수의 환경 무선 주파수 센서 각각으로부터 다수의 안테나 각각을 통해 감지된 하나 이상의 주파수를 나타내는 데이터를 서로 비교하여 환경 무선 주파수 센서 중 적어도 하나가 오류를 포함하는 데이터를 제공했는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 세 개의 센서가 사용되는 경우, 센서 중 하나는 주파수 사용을 감지하지만 다른 두 센서는 감지하지 않고 다른 두 센서의 위치를 알고있는 경우, SAS 서버는 다른 센서가 유사한 주파수 사용을 감지했어야하므로 하나의 센서에 의한 감지에 높은 가중치를 부여하거나 전혀 가중치를 부여하지 않아야한다고 추론할 수 있다.

도 18에 도시된 바와 같이, RF 소스 장치(116)는 환경 RF 센서(104 및 106)의 우측 A(RIGHT-A), 좌측 B(LEFT-B) 및 우측 B(RIGHT-B) 안테나에 의해 잠재적으로 감지될 것이다. 클라우드 결정 엔진은 감지된 신호가 "A"와 "B"사이에서 오는 것으로 결정하고 그로부터 동쪽-15(EAST-15) 지역이 보호 대상으로 지정된다. 이는 이 영역에서 소스 장치(116)에 의해 제공되는 주파수 스펙트럼에 대한 액세스가 어떤 새로운 장치에도 허용되지 않도록하는 결과를 가져온다. 소스 장치(116)가 다이어그램에서 더 남쪽에 있는 경우, RF 센서(106)는 좌측 B(left-B) 및 우측 B(right-B) 안테나 모두가 신호를 감지하고 있다는 것을 나타낼 것이고, 그러한 감지는 클라우드 결정 엔진이 동쪽-15 및 동쪽-16(EAST-16) 지리적 영역을 보호하게 할 것이다. 따라서, 소스 장치 위치를 알고 있지만 RF 주파수 사용이 감지되지 않고 그리고 주파수가 이전에 정부 장치에 할당되었지만 해당 장치가 스펙트럼을 사용하지 않는 경우, 예를 들어 다른 상용 장치가 사용중인 것으로 결정되지 않은 주파수에 할당된다.

달리 말하면, 스펙트럼 결정 유닛(2202) 또는 SAS 서버는 다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서 각각으로부터의 다수의 안테나(예를 들어, 공동 배치된 좌우 안테나)로부터 감지된 신호 데이터를 평가한다. 감지된 신호 데이터는 각각의 환경 무선 주파수(RF) 센서로부터의 다수의 안테나 각각에 의해 감지된 바와 같이 사용중인 하나 이상의 RF 주파수를 나타낸다. 스펙트럼 결정 유닛은 다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서를 사용하여 사용중인 것으로 감지된 RF 주파수를 송신하는 소스 장치에 해당하는 정의된 보호 영역(예: 지리적 영역)을 결정한다. 스펙트럼 결정 유닛는, 정의된 보호 영역에 있는 사용자 장비가, WWAN 또는 WLAN 연결과 같은 네트워크 연결 또는 적절한 메커니즘을 통해 장치의 적절한 앱 알림을 통해 감지된 RF 주파수를 사용하는 것을 방지한다.

바람직한 실시 예의 이전의 상세한 설명에서, 그 일부를 형성하고 본 발명이 실시될 수 있는 특정 바람직한 실시 예를 예시로서 도시한 첨부 도면을 참조하였다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명되고, 다른 실시 예가 이용될 수 있고 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 로직적, 기계적 및 전기적 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야한다. 당업자가 본 발명을 실시하는 데 필요하지 않은 세부 사항을 피하기 위해, 설명은 당업자에게 알려진 특정 정보를 생략할 수 있다. 또한, 본 발명의 교시를 포함하는 많은 다른 다양한 실시 예는 당업자에 의해 쉽게 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 설명된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라, 본 발명의 범위 내에 합리적으로 포함될 수 있는 그러한 대안, 수정 및 등가물을 포괄하는 것으로 의도된다. 따라서, 전술한 상세한 설명은 제한적인 의미로 받아들여서는 안되며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정의된다. 실시 예들에 대한 상세한 설명 및 그 안에 설명된 예들은 제한이 아닌 예시 및 설명의 목적으로만 제시되었다. 따라서, 본 발명은 위에서 개시되고 여기에서 청구된 기본 원리의 범위 내에 속하는 임의의 그리고 모든 수정, 변형 또는 등가물을 포함하는 것으로 고려된다.

Claims

환경 주파수 감지 장치로서,
로직을 포함하며, 상기 로직은,
RF(무선 주파수)의 수신 대역에 대해 신호 강도(SS) 레벨 분리를 수행하여 SS 레벨로 분리된 주파수를 생성하고;
각 신호 강도 레벨에 대해 SS 레벨로 분리된 주파수에 대해 주파수 그룹핑을 수행하여 각 그룹핑에 대한 크기 정보를 생성하고;
생성된 크기 정보의 피크를 감지하여 피크 데이터를 생성하고;
소정의 피크의 도착 또는 출발에 기초하여 신호 에지를 나타내는 에지 이벤트를 생성하고;
주파수 기반으로, 생성된 에지 이벤트를 관심 신호의 저장된 핑거프린트 데이터와 비교하고; 그리고
상기 비교를 기반으로, 환경에서 주파수 범위의 현재 사용을 나타내는 감지된 신호 데이터를 제공하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 환경 주파수 감지 장치.
제1항에 있어서, 상기 로직에 동작가능하게 결합된 다수의 공동 위치(co-located) 지향성 안테나를 포함하고, 상기 로직은 상기 감지된 신호 데이터를 스펙트럼 분석 액세스 서버에 제공하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 환경 주파수 감지 장치.
제1항에 있어서, 에지 이벤트를 생성하는 것은 광대역 범위에 걸쳐 주파수의 실시간 에지 업(edge up) 및 에지 다운(edge down) 감지를 생성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환경 주파수 감지 장치.
주파수 스펙트럼 분석을 제공하는 방법으로서,
무선 주파수(RF)의 수신 대역에 대해 신호 강도(SS) 레벨 분리를 수행하여 SS 레벨로 분리된 주파수를 생성하는 단계;
각 신호 강도 레벨에 대해 SS 레벨로 분리된 주파수에 대해 주파수 그룹핑을 수행하여 각 그룹핑에 대한 크기 정보를 생성하는 단계;
생성된 크기 정보의 피크를 감지하여 피크 데이터를 생성하는 단계;
소정의 피크의 도착 또는 출발에 기초하여 신호 에지를 나타내는 에지 이벤트를 생성하는 단계;
주파수 기반으로, 생성된 에지 이벤트를 관심 신호의 저장된 핑거프린트 데이터와 비교하는 단계; 그리고
상기 비교를 기반으로, 환경에서 주파수 범위의 현재 사용을 나타내는 감지된 신호 데이터를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 분석을 제공하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 방법은,
다수의 공동 위치 지향성 안테나로부터 무선 주파수의 수신 대역을 수신하는 단계를 포함하고, 에지 이벤트를 생성하는 단계는 광대역 범위에 걸쳐 주파수의 실시간 에지 업 및 에지 다운 감지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 분석을 제공하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 방법은,
감지된 신호 데이터를 평가하고, 다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서를 사용하여 사용중인 것으로 감지된 RF 주파수를 송신하는 소스 장치에 대응하는 정의된 보호 영역을 결정하는 단계; 그리고
정의된 보호 영역에 있는 사용자 장비가 감지된 RF 주파수를 사용하는 것을 방지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 분석을 제공하는 방법.
서버로서,
스펙트럼 결정 유닛을 포함하며, 스펙트럼 결정 유닛은,
다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서 각각으로부터의 다수의 안테나에서 감지된 신호 데이터를 평가하고 -감지된 신호 데이터는 각각의 환경 무선 주파수(RF) 센서로부터의 다수의 안테나 각각에 의해 감지된 바와 같이 사용중인 하나 이상의 RF 주파수를 나타냄-;
다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서를 사용하여 사용중인 것으로 감지된 RF 주파수를 송신하는 소스 장치에 대응하는 정의된 보호 영역을 결정하고; 그리고
정의된 보호 영역에 있는 사용자 장비가 상기 감지된 RF 주파수를 사용하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 서버.
제7항에 있어서, 상기 서버는,
하나 이상의 프로세서 그리고
하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 하나 이상의 프로세서로 하여금 상기 평가, 상기 결정 및 상기 방지를 수행하게 하는 실행 가능한 명령어를 포함하는 메모리를 포함하며, 하나 이상의 프로세서는, 사용중인 다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서 각각에 의해 감지된 하나 이상의 RF 주파수를 나타내는 데이터를 서로 비교하도록 동작하고, 환경 무선 주파수(RF) 센서 중 적어도 하나가 오류를 포함하는 데이터를 제공했는지 여부를 결정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 서버.
스펙트럼 분석 액세스 서버를 동작시키는 방법으로서,
다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서 각각으로부터의 다수의 안테나에서 감지된 신호 데이터를 평가하는 단계 -감지된 신호 데이터는
각각의 환경 무선 주파수(RF) 센서로부터의 다수의 안테나 각각에 의해 감지된 바와 같이 사용중인 하나 이상의 RF 주파수를 나타냄-;
다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서를 사용하여 사용중인 것으로 감지된 RF 주파수를 송신하는 소스 장치에 대응하는 정의된 보호 영역을 결정하는 단계; 그리고
정의된 보호 영역에 있는 사용자 장비가 상기 감지된 RF 주파수를 사용하는 것을 방지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 분석 액세스 서버를 동작시키는 방법.
제9항에 있어서, 상기 방법은,
사용중인 다수의 환경 무선 주파수(RF) 센서 각각에 의해 감지된 하나 이상의 RF 주파수를 나타내는 데이터를 서로 비교하는 단계; 그리고
환경 무선 주파수(RF) 센서 중 적어도 하나가 오류를 포함하는 데이터를 제공했는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 분석 액세스 서버를 동작시키는 방법.