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1. KR1020090086094 - SYSTEMS AND METHODS FOR DETECTING THE PRESENCE OF A TRANSMISSION SIGNAL IN A WIRELESS CHANNEL

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명 세 서
무선 채널에서 송신 신호의 존재를 검출하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR DETECTING THE PRESENCE OF A TRANSMISSION SIGNAL IN A WIRELESS CHANNEL}
관련출원
본 출원은, 발명자 Stephen J. Shellhammer의 무선 통신에 대한 스펙트럼 감지를 위한 방법 및 시스템 (METHOD AND APPARATUS FOR SPECTRUM SENSING FOR WIRELESS COMMUNICATION) 으로 2006년 11월 10일자로 출원된 미국 가출원 제 60/865,348호에 관한 것이고 그 가출원을 우선권 주장하며, 그 가출원은 여기에 참조로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 통신 및 무선 통신-관련 기술에 관한 것이다. 더 상세하게, 본 발명은 무선 채널에서 송신 신호의 존재를 검출하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
배경
무선 통신 네트워크들은, 음성, 패킷 데이터, 방송 등과 같은 다양한 타입의 서비스들을 제공하기 위해 광범위하게 배치되어 있다. 예를 들어, 이들 무선 네트워크들은, 코드 분할 다중 액세스 2000 (CDMA2000) 네트워크, 이동 통신을 위한 글로벌 시스템 (GSM) 네트워크, 광대역 코드 분할 다중 액세스 (W-CDMA) 네트워크, 및 WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) 네트워크를 포함한다.
각각의 무선 네트워크는 공중-경유 통신을 지원하기 위해 특정한 공중 인터페이스를 이용하고, 통상적으로, 로밍 및 진보된 서비스들을 지원하는 특정한 이동 네트워킹 프로토콜을 추가적으로 구현한다. 예를 들어, W-CDMA 네트워크는 코드 분할 다중 액세스 (CDMA) 공중 인터페이스 및 GSM EDGE 무선 액세스 네트워크 (GERAN) 네트워킹 프로토콜을 이용한다.
상술된 원격통신 표준들은, 음성 및/또는 데이터를 송신하기 위해 구현될 수도 있는 다양한 통신 시스템들 중 몇몇의 예이다. 이들 시스템내에서, 다수의 타입의 송신물들에 의하여 이용되기 위해 다수의 채널들이 이용가능할 수도 있다. 이들 시스템들내의 디바이스들은, 미사용 스펙트럼을 식별하는 목적으로 이들 채널들의 주파수 스펙트럼을 스캐닝할 수도 있지만, 주파수 스펙트럼을 사용하는 특정 타입의 송신물들은 검출되지 않을 수도 있다. 그로서, 무선 채널에서 송신 신호의 존재를 검출하기 위한 개선된 시스템들 및 방법들에 의해 이점들이 실현될 수도 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 시스템들 및 방법들의 일 예에 따른 네트워크 구성을 도시한다.
도 2는 사용자 디바이스의 또 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 3은 채널이 허가된 송신에 의해 점유되는지의 여부를 판정하기 위한 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.
도 3a는 도 3에 도시된 방법에 대응하는 수단 플러스 기능 블록들을 도시한다.
도 4는 제 1 주파수 신호의 제 2 주파수 신호로의 변환을 도시한 프로세스의 일 예이다.
도 5는 제 2 주파수 신호의 복소 기저대역 신호로의 변환을 도시한 프로세스의 일 예이다.
도 6은 제 2 주파수 신호의 복소 기저대역 신호로의 변환을 도시한 프로세스의 또 다른 예이다.
도 7은 평균화된 주기도 (periodogram) 를 계산하는 일 예를 도시한 프로세스이다.
도 8은 무선 디바이스에서 이용될 수도 있는 다양한 컴포넌트들을 도시한다.
상세한 설명
무선 스펙트럼 채널에서 송신 신호의 존재를 검출하기 위한 방법이 설명된다. 신호의 주파수는 제 1 주파수로부터 제 2 주파수로 변환된다. 제 2 주파수의 신호는, 그 제 2 주파수의 대역내에 존재하지 않는 신호들을 제거하도록 필터링된다. 그 신호의 평균화된 주기도가 계산된다. 그 평균화된 주기도의 값이 임계값과 비교된다. 그 평균화된 주기도의 값이 임계값을 초과하면, 송신 신호의 존재가 검출된다.
또한, 무선 스펙트럼 채널에서 송신 신호의 존재를 검출하기 위한 무선 디바이스가 설명된다. 그 무선 디바이스는 프로세서 및 그 프로세서와 전자 통신하는 메모리를 포함한다. 그 메모리에 명령어들이 저장된다. 신호의 주파수는 제 1 주파수로부터 제 2 주파수로 변환된다. 그 제 2 주파수의 신호는 그 제 2 주파수의 대역내에 존재하지 않는 신호들을 제거하도록 필터링된다. 그 신호의 평균화된 주기도가 계산된다. 그 평균화된 주기도의 값이 임계값과 비교된다. 그 평균화된 주기도의 값이 임계값을 초과하면, 송신 신호의 존재가 검출된다.
또한, 무선 스펙트럼 채널에서 송신 신호의 존재를 검출하도록 구성된 장치가 설명된다. 그 장치는, 신호의 주파수를 제 1 주파수로부터 제 2 주파수로 변환하는 수단, 및 그 제 2 주파수의 대역내에 존재하지 않는 신호들을 제거하기 위해 그 제 2 주파수의 신호를 필터링하는 수단을 포함한다. 또한, 그 장치는, 그 신호의 평균화된 주기도를 계산하는 수단을 포함한다. 그 장치는, 그 평균화된 주기도의 값을 임계값과 비교하는 수단, 및 그 평균화된 주기도가 임계값을 초과하면 송신 신호의 존재를 검출하는 수단을 더 포함한다.
또한, 무선 스펙트럼 채널에서 송신 신호의 존재를 검출하기 위한 컴퓨터-프로그램 제품이 설명된다. 그 컴퓨터-프로그램 제품은 명령어들을 갖는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 그 명령어들은, 신호의 주파수를 제 1 주파수로부터 제 2 주파수로 변환하기 위한 코드, 및 그 제 2 주파수의 대역내에 존재하지 않는 신호들을 제거하기 위해 그 제 2 주파수의 신호를 필터링하기 위한 코드를 포함한다. 또한, 그 명령어들은 그 신호의 평균화된 주기도를 계산하기 위한 코드를 포함한다. 그 명령어들은, 그 평균화된 주기도의 값을 임계값과 비교하기 위한 코드, 및 그 평균화된 주기도의 값이 임계값을 초과하면 송신 신호의 존재를 검출하기 위한 코드를 더 포함한다.
인지 무선 (cognitive radio) 은, 무선 주파수 (RF) 스펙트럼내의 미사용 주파수 대역들을 식별하는 목적으로 RF 스펙트럼을 스캐닝한다. 미사용 주파수 대역들은 허가되지 않은 무선 동작을 위해 사용될 수도 있다. 이하, 미사용 주파수 대역들을 식별하기 위해 RF 스펙트럼을 스캐닝하는 프로세스는 "스펙트럼 감지" 로 지칭될 수도 있다. 몇몇 예에서, 특정한 지리적 범위내의 미사용 텔레비전 (TV) 채널은 허가되지 않은 인지 무선 동작을 위해 이용된다. 이하, 이들 미사용 TV 채널들은 종종 "백색공간 (whitespace)" 으로 지칭된다.
IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineer) 는, 이들 지리적으로 미사용된 TV 채널들에서 동작하는 무선 지역 네트워크 (WRAN) 에 대한 표준을 개발하기 위한 작업 그룹 (즉, IEEE 802.22) 을 형성하였다. IEEE 표준은 이들 미사용 TV 채널들의 식별을 위한 인지 무선 기술들을 포함한다. TV 채널을 점유할 수도 있는 몇몇 가능한 허가된 송신들이 존재한다. 이들 송신들의 특정 예들은, 아날로그 TV, 진보된 텔레비전 시스템 협회 (ATSC) 디지털 TV, 전문가용 무선 마이크로폰 등을 포함한다. 일 예에서, 허가된 송신이 특정한 전력 임계값 이상이면 TV 채널이 점유된다고 간주하고, 그렇지 않으면, TV 채널이 점유되지 않았다고 간주하며, 이에 따라 허가되지 않은 무선 사용에 이용가능하다. 본 발명의 시스템들 및 방법들은, ATSC 텔레비전 송신에 의해 점유되지 않은 TV 채널들을 식별하는 방법을 설명한다.
인지 무선은, 스펙트럼을 스캐닝하고 허가된 송신으로부터 신호의 존재를 감지하기 위한 능력을 갖는다. 인지 무선은 낮은 신호 대 잡음비 (SNR) 로 신호의 존재를 감지한다. 이러한 이유는, 인지 무선이 페이딩된 영역 (faded location) 에 존재할 수도 있고 허가된 송신을 여전히 검출할 수 있어야 하기 때문이다. IEEE 802.22 WRAN 은, ATSC 송신으로부터의 신호 (이하, "ATSC 신호") 가 약 -21 데시벨 (dB) SNR에 대응하는 -116dBm에서 검출되게 하는 감지 조건을 포함한다. 따라서, ATSC 신호는 잡음 레벨보다 21dB 더 약하다.
ATSC 신호는, 인지 무선이 약한 ATSC 신호들을 검출하기 위해 사용할 수도 있는 몇몇 특성들을 포함한다. 이들 특성들 중 하나는 정현파 파일럿 신호를 포함한다. 이러한 파일럿 신호는 ATSC 신호의 데이터 부분보다 11.3dB 더 약하다. 종래의 시스템 및 방법은, 10 킬로헤르츠 (KHz) 필터로 파일럿 신호의 주파수를 필터링하고, 그 후, ATSC 신호의 존재를 검출하기 위해 결과적인 신호의 전력을 이용하는 것을 제안하지만, 그러한 접근법은 상기 제공된 IEEE 802.22 의 감지 조건을 충족시키지 못한다. 본 발명의 시스템 및 방법은, 어느 TV 채널들이 ATSC 송신과 같은 허가된 송신에 의해 점유되는지를 결정하기 위한 방법을 설명하며, 여기서, SNR은 IEEE 802.22 작업 그룹에 의해 조건으로서 규정되는 -21dB SNR보다 훨씬 더 낮다.
도 1은 본 발명의 시스템 및 방법의 일 예에 따른 네트워크 구성 (100) 을 도시한다. 구성 (100) 은 복수의 기지국들 (110, 112, 114, 116, 118) 및 복수의 사용자 디바이스들 (108A 내지 108K) 을 포함한다. 사용자 디바이스들 (108A 내지 108K) 은 인지 무선 디바이스, 무선 디바이스, 이동국 등일 수도 있다. 또한, 구성 (100) 은 복수의 서비스 영역들 (150, 152, 154, 156, 158) 을 포함한다. 제 1 서비스 영역 (150) 은 제 1 기지국 (110) 및 복수의 사용자 디바이스들 (108A 내지 108K) 을 포함한다. 제 1 서비스 영역 (150) 은, 제 2 서비스 영역 (152), 제 3 서비스 영역 (154), 제 4 서비스 영역 (156) 및 제 5 서비스 영역 (158) 과 중첩될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 몇몇 사용자 디바이스들은 상이한 서비스 영역에 의해 중첩된 서비스 영역에 위치될 수도 있다.
복수의 기지국들 (110, 112, 114, 116, 118) 은 그들 각각의 서비스 영역에 위치된 사용자 디바이스들에 서비스를 제공할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 기지국 (110) 은, 제 1 서비스 영역 (150) 에 위치된 사용자 디바이스들에 서비스들을 제공하고, 그 사용자 디바이스들과의 통신을 수행할 수도 있다. 복수의 사용자 디바이스들 (108A 내지 108K) 각각은, 하나 이상의 기지국들 (110, 112, 114, 116, 118) 에 의해 이용되는 주파수들뿐만 아니라 다른 사용자 디바이스들에 의해 사용되는 주파수들의 대역을 스캐닝할 수도 있다. 2개의 서비스 영역들 사이의 중첩 영역에 위치된 사용자 디바이스는, 그 중첩 영역에서 서비스를 제공하는 각각의 기지국에 의해 이용되는 주파수 대역을 스캐닝할 수도 있다. 또한, 사용자 디바이스들 각각은, 채널이 허가된 송신에 의해 점유되는지의 여부를 감지할 수도 있다. 예를 들어, 각각의 사용자 디바이스는, TV 채널이 허가된 ATSC 송신에 의해 현재 점유되는지의 여부를 감지할 수도 있다. 점유되지 않은 채널들은, 사용자 디바이스들 (108A 내지 108K) 에 의한 허가되지 않은 무선 동작을 위해 사용될 수도 있다.
일 예에서, ATSC 신호는 6 메가헤르츠 (MHz) TV 채널을 점유한다. TV 채널은, 낮은 VHF (very high frequency) 대역에서의 54MHz 로부터 UHF (ultra high frequency) 대역에서의 698MHz 까지의 범위일 수도 있다. 정현파 파일럿 신호는 ATSC 기저대역 신호의 무선 주파수 (RF) 신호로의 변환 및 그 ATSC 기저대역 신호의 송신 이전에 그 ATSC 기저대역 신호로 삽입될 수도 있다. 파일럿 신호의 주파수는, 사용되는 TV 채널의 더 낮은 대역의 에지에 대해 특정될 수도 있다. 사용될 수도 있는 다수의 상이한 파일럿 주파수들이 존재할 수도 있다. 일 예에서, 정확한 파일럿 주파수가 외부 조건에 의해 결정된다. 예를 들어, 정확한 파일럿 주파수는, 동일한 지리적 영역에 존재하는 다른 TV 신호들에 기초하여 결정될 수도 있다. 2개의 가능한 파일럿 주파수는 다음과 같을 수도 있다.
표 1
도 2는 사용자 디바이스 (208) 의 또 다른 예를 도시한 블록도이다. 사용자 디바이스 (208) 는, 인지 무선, 무선국, 사용자 장비 (UE) 등일 수도 있다. 주파수 변환기 (202) 는, 정현파 로컬 오실레이터와 수신 RF 신호를 믹싱함으로써 그 수신 RF 신호를 중간 주파수 (IF) 신호로 변환할 수도 있다. 6MHz IF 대역의 더 낮은 대역 에지에 대한, IF 로의 변환 이후의 그 수신 신호의 파일럿 주파수는 송신에 사용된 동일한 값이지만, 수신기 로컬 오실레이터 (LO) 주파수에서의 임의의 에러가 파일럿 주파수에서의 미지의 시프트를 초래할 수도 있다. LO가 ±δ ppm (parts per million) 내에서 정확하고 LO 주파수가 f 0 이면, LO 주파수 에러는 다음에 의해 주어질 수도 있다.
수학식 1
LO 주파수 f 0는 RF 주파수와 IF 주파수 사이의 차이일 수도 있다. ATSC 신호에 있어서, LO 주파수 f 0는 700MHz 보다 작을 수도 있다. 따라서, 최악의 경우의 LO 주파수 에러는 다음과 같을 수도 있다.
수학식 2
LO 주파수 에러의 결과로서, IF (및 후속하여 기저대역) 에서의 파일럿 주파수 f p는 다음 사이의 범위에 존재한다.
수학식 3
2ppm (δ=2) 의 정확도의 매우 정확한 LO에 있어서, 파일럿 주파수 f p는 다음의 범위에 존재한다.
수학식 4
따라서, 대략적으로 다음과 같이 IF에서 파일럿 주파수 불확실성 (uncertainty) 이 존재한다.
수학식 5
ATSC 신호로 삽입된 파일럿 신호의 주파수는, 수학식 5에 의해 제공된 파일럿 주파수 불확실성보다 큰 대역폭을 포함하는 주파수이어야 한다.
신호 필터 (204) 는, 변환된 주파수 신호로부터 임의의 대역-외 (out-of-band) 신호들을 필터링하는데 사용될 수도 있다. 일 예에서, 신호 변환기 (206) 는 IF 신호를 복소 신호로 변환한다. 결과적인 복소 신호는, ATSC 파일럿 신호를 캡쳐하기 위해 신호 필터 (204) 에 의하여 필터링될 수도 있다. 주기도 생성기 (208) 는 평균화된 주기도를 생성하기 위해 이용될 수도 있다. 전력 스펙트럼 추정기 (210) 는, 그 평균화된 주기도를 사용하여 복소 신호의 전력 스펙트럼을 추정할 수도 있다. 테스트 통계 비교기 (212) 는, 평균화된 주기도의 값을 소정의 임계값과 비교할 수도 있다. 평균화된 주기도의 값이 임계값을 초과하면, ATSC 신호가 특정한 TV 채널에 존재한다고 결정될 수도 있다. 즉, 특정한 TV 채널이 허가된 송신에 의해 이미 점유된다고 결정될 수도 있다.
도 3은, 채널이 허가된 송신에 의해 점유되는지의 여부를 판정하기 위한 방법 (300) 의 일 예를 도시한 흐름도이다. 일 예에서, 그 채널은 TV 채널이고, 그 허가된 송신은 ATSC 송신이다. 신호의 주파수는 제 1 주파수로부터 제 2 주파수로 변환될 수도 있다 (302). 예를 들어, RF 신호는 IF 신호로 변환될 수도 있다. 그 신호는 로컬 오실레이터 (LO) 및 RF 믹서를 사용하여 변환될 수도 있다 (302). 제 2 주파수의 신호가 필터링될 수도 있다 (304). 일 예에서, 대역-외 신호들을 제거하기 위해 IF 신호가 필터링된다 (304). 제 2 주파수의 신호가 복소 기저대역 신호로 변환될 수도 있다 (306). 또한, 복소 기저대역 신호가 필터링될 수도 있다. 일 예에서, 복소 기저대역 신호의 평균화된 주기도가 계산된다 (308). 또한, 평균화된 주기도에 기초하여, 복소 기저대역 신호의 전력 스펙트럼의 추정치가 계산된다. 평균화된 주기도가 임계값과 비교될 수도 있다 (310). 비교 (310) 의 결과들은, 채널이 허가된 송신에 의해 점유 또는 점유되지 않는지의 여부를 판정한다.
상술된 도 3의 방법은, 도 3a에 도시된 수단-플러스-기능 블록들에 대응하는 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트(들) 및/또는 모듈(들)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 도 3a에 도시된 블록들 (302A 내지 310A) 은 도 3에 도시된 수단-플러스-블록들 (302 내지 310) 에 대응한다.
도 4는 제 1 주파수 (402) 의 제 2 주파수 (410) 로의 변환을 도시한 프로세스 (400) 의 일 예이다. 제 1 주파수 신호 (402) 는 RF 신호일 수도 있으며, (RF 믹서와 같은) 믹서 (406) 에 제공된다. 제 1 주파수 신호 (402) 는, 로컬 오실레이터 (408) 에 의해 제공된 정현파 신호와 믹싱될 수도 있다. 정현파 신호는 일 수도 있으며, 여기서, 로컬 오실레이터 (408) 의 주파수 f LO1 는 제 1 주파수와 제 2 주파수 (즉, RF와 IF) 사이의 차이이다. 필터링되지 않은 제 2 주파수 신호가 신호 필터 (404) 에 의해 필터링되어, 제 2 주파수 신호 (410) 를 생성할 수도 있다. 신호 필터 (404) 는, 임의의 대역-외 신호들을 필터링하는 6MHz IF 기저대역 필터일 수도 있다.
도 5는 제 2 주파수 신호 (510) 의 복소 기저대역 신호 (514, 516) 로의 변환을 도시한 프로세스 (500) 의 일 예이다. 프로세스 (500) 는 낮은 스피치 아날로그-디지털 변환 (ADC) 및 아날로그 필터링을 구현할 수도 있다. 제 2 주파수 신호 (510) 는, 제 1 로컬 오실레이터 (508A) 로부터의 정현파 신호와 믹싱되기 위해 제 1 믹서 (506A) 로 전송될 수도 있다. 제 1 로컬 오실레이터로부터의 정현파 신호는 일 수도 있다. 또한, 제 2 주파수 신호 (510) 는, 제 2 로컬 오실레이터 (508B) 로부터의 정현파 신호와 믹싱되기 위해 제 2 믹서 (506B) 로 전송될 수도 있다. 제 2 로컬 오실레이터 (508B) 로부터의 정현파 신호는 일 수도 있다.
다음은 주파수 f LO2 를 결정하기 위한 프로세스의 일 예를 제공한다. 일 예에서, (상기 표 1에 도시되어 있는) 2개의 가능한 ATSC 파일럿 주파수들 사이의 주파수 중간 (midway) 은 직류 (DC) 신호의 주파수로 변환된다. DC 신호는 주파수 f=0 에 존재한다. 2개의 ATSC 파일럿 주파수들 사이의 주파수 중간은 다음에 의해 제공된다.
수학식 6
IF 주파수 f IF 가 특정될 수도 있다. IF 주파수의 일 예는 5.38MHz 일 수도 있지만, 또 다른 IF 주파수가 특정될 수도 있다. 상술된 바와 같이, ATSC 파일럿은 6MHz TV 채널의 더 낮은 대역 에지로부터 레퍼런싱 (reference) 된다. 수학식 6으로부터 계산된 주파수 중간 및 IF 주파수 f IF 에 기초하여, IF 신호로부터 복소 기저대역 신호로의 변환을 위한 로컬 오실레이터 (508A, 508B) 의 주파수는 다음과 같다.
수학식 7
필터링되지 않은 믹싱된 신호는, ATSC 파일럿 신호를 캡쳐하는데 충분히 넓은 대역폭을 갖는 저역 통과 필터를 갖춘 신호 아날로그 필터 (504A, 504B) 에 의해 필터링된다. 이하, 저역 통과 아날로그 필터의 대역폭은 "BW" 로 지칭될 수도 있다. 일 예에서, 실제 BW는 수학식 5에서 상술된 파일럿 주파수 불확실성보다 더 넓도록 선택된다. 필터링된 복소 신호는, 적어도 BW Hz 의 샘플 레이트에서 아날로그-디지털 변환기 (ADC; 512A, 512B) 로 샘플링될 수도 있다. 몇몇 예에서, 샘플 레이트는 BW 보다 더 크다. 복소 신호의 동위상 컴포넌트 (514) 및 복소 신호의 직교위상 컴포넌트 (516) 가 프로세스 (500) 의 출력일 수도 있다.
도 6은 제 2 주파수 신호 (610) 의 복소 기저대역 신호 (620, 622) 로의 변환을 도시한 프로세스 (600) 의 또 다른 예이다. 도 5에서 설명된 프로세스 (500) 와는 대조적으로, 도 6에 도시된 프로세스 (600) 는 고속 ADC 및 디지털 필터링을 구현할 수도 있다. 동일한 회로가 허가된 송신 (예를 들어, ATSC 송신) 을 감지하기 위해 사용될 수도 있기 때문에, 프로세스 (600) 는, 다른 주요한 신호들을 감지하기 위해 고속 아날로그-디지털 변환이 구현될 경우 사용될 수도 있다.
제 2 주파수 신호 (610) 는, 제 1 오실레이터 (608A) 로부터의 정현파 신호와 믹싱되도록 제 1 믹서 (606A) 에 제공될 수도 있다. 그 제 1 로컬 오실레이터 (608A) 로부터의 정현파 신호는 를 포함할 수도 있다. 또한, 제 2 주파수 신호 (610) 는, 제 2 로컬 오실레이터 (608B) 로부터의 정현파 신호와 믹싱되도록 제 2 믹서 (606B) 에 전송될 수도 있다. 제 2 로컬 오실레이터 (608B) 로부터의 정현파 신호는 일 수도 있다. 제 2 주파수 신호 (610) 가 복소 아날로그 기저대역 신호로 변환될 수도 있으며, 6MHz ATSC 신호는 DC의 중앙에 위치된다. 따라서, 제 1 및 제 2 로컬 오실레이터 (608A, 608B) 의 주파수 f LO3 는 다음에 의해 제공되는 바와 같은 IF 주파수일 수도 있다.
수학식 8
믹싱된 필터링되지 않은 신호는, 저역 통과 필터로 필터링되도록 신호 아날로그 필터 (604A, 604B) 로 전송되고, 적어도 6MHz 의 샘플링 레이트 fs 로 ADC (612A, 612B) 에 의해 샘플링될 수도 있다. 복소 신호 (614, 616) 는, 가능한 ATSC 파일럿 주파수들 사이의 주파수 중간이 DC 가 되도록 디지털적으로 주파수 변환될 수도 있다.
복소 신호의 동위상 컴포넌트 (614) 는 제 3 로컬 오실레이터 (608C) 로부터의 정현파 신호와 믹싱되도록 제 1 믹서 (606C) 에 전송된다. 제 3 로컬 오실레이터 (608C) 로부터의 정현파 신호는 일 수도 있다. 복소 신호의 직교위상 컴포넌트 (616) 는, 제 4 로컬 오실레이터 (608D) 로부터의 정현파 신호와 믹싱되도록 제 2 믹서 (606D) 에 전송된다. 제 4 로컬 오실레이터 (608D) 로부터의 정현파 신호는 일 수도 있다. 가능한 ATSC 파일럿 주파수들 사이의 주파수 중간을 변환하는 디지털적인 주파수 변환을 위한 제 3 로컬 오실레이터 (608C) 및 제 4 로컬 오실레이터 (608D) 의 주파수 f LO4 는 다음에 의해 주어질 수도 있다.
수학식 9
이러한 주파수 변환이 디지털 도메인에서 수행되므로, 아날로그 주파수 f LO4 는 그 f LO4 를 샘플링 레이트 f s 로 제산함으로써 디지털 도메인으로 변환된다.
아날로그-필터링된 신호는 제 1 데시메이션 (decimation) 페이즈 (620A) 및 제 2 데시메이션 페이즈 (620B) 에 전송된다. 데시메이션 페이즈들 (620A, 620B) 은, 대역폭이 BW 인 저역 통과 필터로 아날로그-필터링된 신호를 필터링하는 디지털 신호 필터 (604C, 604D) 를 포함한다. 디지털 신호 필터의 대역폭은 DBW로 지칭될 수도 있다. BW는, 심지어 수학식 5에서 제공된 파일럿 주파수 불확실성을 갖는 ATSC 파일럿을 캡쳐하기에 충분하게 클 수도 있다. 디지털 신호 필터들 (604C, 604D) 의 DBW는 샘플링 레이트 f s 로 제산되는 BW일 수도 있다.
디지털-필터링된 신호는, 다음의 레이트로 신호를 다운 샘플링하는 다운 샘플러 (618A, 618B) 에 전송될 수도 있다.
수학식 10
몇몇 예에서, 샘플링 레이트는 6MHz 이며, 디지털 필터 (604C, 604D) DBW 는 약 25KHz 이다. 따라서, 다운 샘플링 레이트 M은 대략적으로 240 의 인자이다. 상술된 바와 같이, 디지털 필터 (604C, 604D) 에 의한 저역 통과 필터링 및 신호의 다운 샘플링은 데시메이션으로 지칭될 수도 있다. 제 1 및 제 2 데시메이션 페이즈 (620A, 620B) 의 출력들 (620, 622) 은 디지털 복소 기저대역 신호 (620, 622) 일 수도 있다.
도 7은 평균화된 주기도 (712) 를 계산하는 일 예를 도시한 프로세스 (700) 이다. 디지털 복소 기저대역 신호 (724) 는 직렬-병렬 변환기 (702) 로 제공될 수도 있다. 일 예에서, 디지털 복소 기저대역 신호 (724) 의 주기도는 다음에 의해 주어진다.
수학식 11
합산의 독립변수 (argument) 는, 고속 푸리에 변환 (FFT) 을 이용하는 고속 푸리에 변환 컴포넌트 (704) 에 의해 구현될 수도 있는 이산 푸리에 변환 (DFT) 일 수도 있다. 절대값 컴포넌트 (706) 는 FFT 의 절대값을 제공하며, 그 FFT의 각각의 출력은 제곱된다. 합산 컴포넌트는 신호 (724) 로부터 취해진 샘플들을 함께 합산한다. 반복 컴포넌트 (710) 는, 소정의 수의 샘플들이 획득될 때까지, 신호 (724) 로부터 부가적인 샘플들을 획득한다. 예를 들어, 기저대역 신호 (724) 는 다수의 시간 세그먼트 동안 관측된다. 각각의 시간 세그먼트에서, N개의 샘플들이 획득된다. 일 예에서, M개의 시간 세그먼트들이 사용된다. 이들 M개의 시간 세그먼트들은 시간적으로 인접할 필요는 없다. 예를 들어, 이들 시간 세그먼트들 M은 주기적으로 발생할 수도 있다.
몇몇 예에서, 감지 시간 동안 스펙트럼을 최상으로 관측하기 위해, 그 감지 시간 동안 네트워크 송신이 중지된다. 이하, 네트워크 송신이 중지되는 감지 시간은 "휴지 시간 (quiet time)" 으로 지칭될 수도 있다. 감지 간격이 시간적으로 연속할 필요가 없으므로, 총 휴지 시간이 일련의 더 짧은 휴지 시간들로 세분되도록 그 감지 간격들을 이격시키는 것이 가능하다. 네트워크 송신이 휴지 시간 동안 중지되므로, 각각의 감지 간격의 지속기간을 최소화시키는 것이 바람직할 수도 있다. 이는, 네트워크 레이턴시 (latency) 에 더 적은 영향을 초래할 수도 있다. 예를 들어, 네트워크가 통상의 프레임 구조를 사용하고 있으면, 감지 시간은 M개의 감지 간격들로 세분될 수도 있다. 각각의 감지 간격은 단일 프레임의 길이일 수도 있으며, 각각의 감지 간격은 다수의 프레임들에 의해 분리될 수도 있다. 일 예에서, 네트워크 레이턴시에 대한 휴지 시간의 영향은 단일 프레임 동안에 존재한다.
주기도는 각각의 감지 간격 동안 계산될 수도 있다. 따라서, 상기 예에 따르면, 각각의 감지 간격으로부터 하나인 M개의 주기도들이 존재한다. 본 발명의 시스템 및 방법은 평균화된 주기도 (712) 를 사용할 수도 있다. 평균화된 주기도 (712) 는, 감지 간격들의 수로 제산되는, 각각의 감지 간격으로부터의 개별 주기도들 각각의 합산일 수도 있다. 그 합산은 합산 컴포넌트 (708) 에 의해 실행될 수도 있다. 평균화된 주기도 (712) 의 예는 다음에 의해 제공된다.
수학식 12
수학식 12에서, P m(ω) 는 각주파수 ω에서 M번째 감지 간격으로부터의 주기도일 수도 있다. M이 고정되면, M으로 제산할 필요가 없다. 평균화된 주기도 (712) 가 비교되는 임계값은 M으로 스케일링될 수도 있다. M과의 제산을 제거하는 것은 본 발명의 시스템 및 방법의 복잡도를 간략화한다.
각각의 감지 간격 동안 주기도를 계산한 이후, 평균화된 주기도 (712) 의 가장 큰 값이 테스트 통계치로서 선택될 수도 있다. 그 테스트 통계치는 다음과 같이 제공될 수도 있다.
수학식 13
ATSC 신호가 TV 채널에 존재하는지의 여부에 대한 판정은, 수학식 13으로부터의 테스트 통계치가 소정의 임계값을 초과하는지의 여부에 의해 결정된다. 이러한 판정은 다음과 같이 표현될 수도 있다.
수학식 14
테스트 통계치 T가 임계값 c 1 을 초과하면, ATSC 신호가 TV 채널에 존재한다고 나타내는 판정 D 1 이 선택될 수도 있다. 한편, 테스트 통계치가 임계값을 초과하지 않으면, ATSC 신호가 TV 채널에 존재하지 않는다고 나타내는 판정 D 0 이 선택될 수도 있다.
또 다른 예에서, 또 다른 무선 시스템으로부터의 간섭으로 인해 테스트 통계치가 임계값을 초과하지 않는다는 것을 보장하기 위해, 최종 체크가 행해질 수도 있다. 또한, 테스트 통계치 T를 소정의 임계값 c 1 과 비교하는 것에 부가하여, 데이터의 함수인 제 2 임계값이 계산될 수도 있다. 테스트 통계치가 제 2 임계값을 초과하면, 임계값 c 1 을 사용한 판정이 잘못된 검출로 인한 것이었는지의 여부에 대한 판정이 행해질 수도 있다.
일 예에서, 평균화된 주기도 (712) 의 N개의 값들은 벡터 P로 라벨링될 수도 있으며, 그 벡터 P의 엔트리들은 다음과 같이 제공된다.
수학식 15
데이터에 의존하는 제 2 임계값을 선택하기 위해, N개의 값들 중 하나 이상의 값은 그 N개의 값들 중 최대값의 주파수 근방에서 제로-아웃 (zero-out) 될 수도 있다. N개의 값들 중 최대값을 제공하는 벡터 P의 인덱스는 m일 수도 있다. 또한, 이러한 인덱스는 다음과 같게 하는 테스트 통계치일 수도 있다.
수학식 16
일 예에서, 인덱스 m 근방의 P의 값들은 제로 아웃될 수도 있다. 신규한 벡터는 다음에 의해 주어질 수도 있다.
수학식 17
즉, 주기도의 최대값이 위치되는 경우 중앙에 위치된 주기도의 2k+1 개의 값들은 제로 아웃된다. 데이터에 의존하는 제 2 임계값은, 제로 아웃되지 않았던 주기도 값들 중 최대값의 스케일링된 버전일 수도 있다. 제 2 임계값은 다음과 같이 제공될 수도 있다.
수학식 18
일 예에서, 잘못된 경고 레이트와 검출 확률 사이에서 조정을 행하기 위해 α의 값이 선택된다. 이들 2개의 임계값을 구현할 경우, ATSC 신호가 TV 채널에 존재한다는 판정은, 테스트 통계치가 2개의 임계값 c 1 및 c 2 의 최대값을 초과할 경우 발생한다.
도 8은 무선 디바이스 (802) 에서 이용될 수도 있는 다양한 컴포넌트들을 도시한다. 무선 디바이스 (802) 는, 여기에 설명된 다양한 방법들을 구현하도록 구성될 수도 있는 디바이스의 일 예이다. 무선 디바이스 (802) 는 기지국 (110, 112, 114, 116, 118) 또는 사용자 디바이스 (108A 내지 108K) 일 수도 있다.
무선 디바이스 (802) 는 무선 디바이스 (802) 의 동작을 제어하는 프로세서 (804) 를 포함할 수도 있다. 또한, 프로세서 (804) 는 중앙 프로세싱 유닛 (CPU) 으로서 지칭될 수도 있다. 판독-전용 메모리 (ROM) 및 랜덤 액세스 메모리 (RAM) 양자를 포함할 수도 있는 메모리 (806) 는 명령어들 및 데이터를 프로세서 (804) 에 제공한다. 또한, 메모리 (806) 의 일부는 비-휘발성 랜덤 액세스 메모리 (NVRAM) 를 포함할 수도 있다. 통상적으로, 프로세서 (804) 는, 메모리 (806) 내에 저장된 프로그램 명령어들에 기초하여 로직 및 산술 연산들을 수행한다. 메모리 (806) 내의 명령어들은 여기에 설명된 방법들을 구현하도록 실행가능할 수도 있다.
또한, 무선 디바이스 (802) 는, 무선 디바이스 (802) 와 원격지 사이에서의 데이터의 송신 및 수신을 허용하는 송신기 (810) 및 수신기 (812) 를 포함할 수도 있는 하우징 (808) 을 포함할 수도 있다. 송신기 (810) 및 수신기 (812) 는 트랜시버 (814) 로 결합될 수도 있다. 안테나 (816) 가 하우징 (808) 에 부착될 수도 있으며, 트랜시버 (814) 에 전기적으로 커플링될 수도 있다. 또한, 무선 디바이스 (802) 는, 다수의 송신기들, 다수의 수신기들, 다수의 트랜시버들 및/또는 다수의 안테나들 (미도시) 을 포함할 수도 있다.
또한, 무선 디바이스 (802) 는, 트랜시버 (814) 에 의해 수신되는 신호들의 레벨을 검출 및 정량화하는데 사용될 수도 있는 신호 검출기 (818) 를 포함할 수도 있다. 신호 검출기 (818) 는, 총 에너지, 의사잡음 (PN) 칩들 당 파일럿 에너지, 전력 스펙트럼 밀도와 같은 신호들, 및 다른 신호들을 검출할 수도 있다. 또한, 무선 디바이스 (802) 는 신호들을 프로세싱할 시에 사용을 위한 디지털 신호 프로세서 (DSP; 820) 를 포함할 수도 있다.
무선 디바이스 (802) 의 다양한 컴포넌트들은, 데이터 버스 이외에, 전력 버스, 제어 신호 버스, 및 상태 신호 버스를 포함할 수도 있는 버스 시스템 (822) 에 의해 함께 커플링될 수도 있다. 그러나, 명확화를 위하여, 다양한 버스들이 버스 시스템 (822) 으로서 도 8에 도시되어 있다.
여기에 사용된 바와 같이, "결정하는" (및 그의 문법적인 변형들) 이라는 용어는 매우 넓은 의미로 사용된다. "결정하는" 이라는 용어는 광범위하게 다양한 액션들을 포함하며, 따라서, "결정하는" 은, 계산하는, 연산하는, 프로세싱하는, 유도하는, 조사하는, 룩업하는 (예를 들어, 표, 데이터베이스 또는 또 다른 데이터 구조에서 룩업하는), 확인하는 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정하는" 은 수신하는 (예를 들어, 정보를 수신하는), 액세스하는 (예를 들어, 메모리의 데이터에 액세스하는) 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정하는" 은 해결하는, 선택하는, 고르는, 확립하는 등을 포함할 수 있다.
정보 및 신호들은 다양한 서로 다른 기술들 및 기법들을 사용하여 표현될 수도 있다. 예를 들어, 상기 상세한 설명 전반에 걸쳐 참조될 수도 있는 데이터, 명령어, 명령, 정보, 신호 등은, 전압, 전류, 전자기파, 자기장 또는 입자, 광학 필드 또는 입자 또는 이들의 임의의 조합에 의해 표현될 수도 있다.
본 개시물과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직 블록, 모듈 및 회로는, 여기에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 집적회로 (ASIC), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 신호 (FPGA) 또는 다른 프로그래밍가능 로직 디바이스, 별개의 게이트 또는 트랜지스터 로직, 별개의 하드웨어 컴포넌트 또는 이들의 임의의 조합으로 구현 또는 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 다른 방법으로, 그 프로세서는 임의의 상업적으로 이용가능한 프로세서, 제어기, 마이크로제어기 또는 상태 머신일 수도 있다. 또한, 프로세서는, 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들 또는 임의의 다른 그러한 구성으로서 구현될 수도 있다.
본 발명과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은, 직접 하드웨어에 구현될 수도 있거나, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈에 구현될 수도 있거나 이들 양자의 조합에 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 당업계에 공지되어 있는 임의의 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 사용될 수도 있는 저장 매체의 몇몇 예들은, RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM 등을 포함한다. 소프트웨어 모듈은, 단일 명령어 또는 다수의 명령어들을 포함할 수도 있으며, 수개의 상이한 코드 세그먼트들에 걸쳐, 상이한 프로그램들 중에 및 다수의 저장 매체에 걸쳐 분배될 수도 있다. 저장 매체는, 프로세서가 그 저장매체로부터 정보를 판독하고 그 저장매체에 정보를 기입할 수 있도록 그 프로세서에 커플링될 수도 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다.
여기에 개시된 방법들은 설명된 방법을 달성하기 위한 하나 이상의 단계들 또는 액션들을 포함한다. 방법 단계들 및/또는 액션들은 청구항의 범위를 벗어나지 않으면서 서로 교체될 수도 있다. 즉, 단계들 또는 액션들의 특정한 순서가 특정되지 않으면, 특정 단계들 및/또는 액션들의 순서 및/또는 사용은 청구항의 범위를 벗어나지 않으면서 변형될 수도 있다.
설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되면, 기능들은 컴퓨터-판독가능 매체상에 하나 이상의 명령어들로서 저장될 수도 있다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체일 수도 있다. 제한이 아닌 예로서, 그러한 컴퓨터-판독가능 매체는, RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광디스크 저장부, 자기 디스크 저장부 또는 다른 자기 저장 디바이스, 또는 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드를 운반 또는 저장하는데 사용될 수 있고, 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는, 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광디스크, DVD (digital versatile disc), 플로피 디스크 및 블루-레이 디스크를 포함하며, 디스크 (disk) 들은 일반적으로 데이터를 자기적으로 재생하지만, 디스크 (disc) 들은 레이저에 의해 광학적으로 데이터를 재생한다.
또한, 소프트웨어 또는 명령어들은 송신 매체를 통해 송신될 수도 있다. 예를 들어, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스트 쌍 (twisted pair), 디지털 가입자 라인 (DSL), 또는 적외선, 무선 및 마이크로파와 같은 무선 기술들을 사용하여 소프트웨어가 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 송신되면, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스트 쌍, DSL, 또는 적외선, 무선 및 마이크로파와 같은 무선 기술들이 송신 매체의 정의에 포함된다.
청구항이 상기 예시된 정확한 구성 및 컴포넌트들에 제한되지 않음을 이해할 수 있다. 청구항의 범위를 벗어나지 않고도, 다양한 변형들, 변경들 및 변화들이, 상술된 방법들 및 장치의 배열, 동작 및 세부사항에 행해질 수도 있다.