TWI422196B - 無線電頻率變化之偵測與估計之系統 - Google Patents

無線電頻率變化之偵測與估計之系統 Download PDF

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TWI422196B TW095146001A TW95146001A TWI422196B TW I422196 B TWI422196 B TW I422196B TW 095146001 A TW095146001 A TW 095146001A TW 95146001 A TW95146001 A TW 95146001A TW I422196 B TWI422196 B TW I422196B
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Description

無線電頻率變化之偵測與估計之系統
本揭露內容係關於無線網路。更具體而言，本揭露內容係關於無線電頻率變化之偵測與估計。
此處提供之背景技術描述係用以表達本揭露內容的基本內容。本案之發明人在本背景技術中所為之說明及在本案申請時不能作為習知技術的部份皆不應被明示或暗示為本公開內容的習知技術。
IEEE定義了若干種不同無線網路和設備的配置標準，如802.11、802.11(a)、802.11(b)、802.11(g)、802.11(h)、802.11(n)、802.16和802.20等。根據該等標準，無線網路設備可以工作在基本(infrastructure)模式或特殊(ad－hoc)模式中。
在基本模式中，無線網路設備或用戶端台站透過一接入點彼此通信。在特殊模式中，無線網路設備彼此間直接通信，不需使用接入點。用戶端台站或移動台站一詞不必然代表無線網路設備是真正可移動的。舉例而言，非移動形式之桌面電腦可包括一無線網路設備，並可***作如一移動台站或用戶端台站。
現請參閱圖1，其中顯示一第一無線網路10操作於一基本模式中。該第一無線網路10包括一或多用戶端台站12和一或多接入點(AP)14，其中用戶端台站12和接入點14用以發送和接收無線信號16，接入點14則為網路18中的一節點，該網路18可為一局域網(LAN)、廣域網(WAN)或另一種網路配置，並可包括一伺服器20等其它節點，並可連接至網際網路等分散式通信系統22。
現請參閱圖2，一第二無線網路24工作在一特殊模式中，並包括多個發送和接收無線信號28的用戶端台站26－1、26－2和26－3，其中用戶端台站26－1、26－2和26－3共同形成一LAN，且彼此間直接通信，且用戶端台站26－2和26－3不必然需要連接至另一網路。
為對無線電(RF)干擾加以最小化，某些無線網路可操作在一5GHz頻帶，而管理5GHz頻帶之使用的規範要求在各個國家是不同的。某些國家將5GHz頻帶用於軍用雷達通信上，因此工作在5GHz頻帶的無線網路一般採用動態頻率選擇(DFS)技術來避免與雷達通信相干擾，即網路設備一般採用動態頻率選擇技術來將其轉移至5GHz頻帶的不同通道上，以避免與雷達通信相干擾。
在基本模式中，接入點14發送信標(beacon)通知用戶端台站12之接入點使用動態頻率選擇技術者。當用戶端台站12在一通道上偵測到雷達時，用戶端台站12通知接入點14，接入點14便根據該資訊而使用動態頻率選擇技術來選擇不與雷達相干擾之網路通信的最佳通道。
在特殊模式中，一用戶端台站可被指定為一動態頻率選擇擁有者，該動態頻率選擇擁有者係用以收集來自其它用戶端台站的報告。若特殊網路中的任一台站偵測到雷達，則動態頻率選擇擁有者使用動態頻率選擇來選擇不與雷達相干擾之網路通信的最佳通道。以台站26-1為動態頻率選擇擁有者之例而言，其係負責收集來自台站26-2和26-3的報告。若台站26-1、26-2和26-3之一者偵測到雷達，則台站26-1將使用動態頻率選擇來選擇最佳通道，並通知台站26-2和26-3切換至該通道。
一種包括一採樣模組、一計數器模組及一頻率特性模組的無線電頻率變化之偵測與估計之系統；該採樣模組在一第一預定時間區段和該第一預定時段後的一第二預定時段內對一第一通道上的一無線電(RF)信號進行採樣；該計數器模組在該第一和第二預定時段期間收集得之樣品反轉極性時分別遞增一第一計數值和一第二計數值；該頻率特性模組用以根據該第一和第二計數值中的至少一值判定該無線電信號的一頻率，並根據該第一和第二計數值判定該無線電信號的頻率變化，其中該第一和第二計數值中的至少一者等於該頻率。
在另一特徵中，該頻率特性模組比較該第一和第二計數值，以判定該頻率變化，並在該第一和第二計數值大致相等時判定該無線電信號為音調雷達。
在另一特徵中，該採樣模組在該第二預定時段後的一第三預定時段內對該無線電信號進行採樣，且其中該計數器在該第三預定時段期間收集得之樣品反轉極性時遞增一第三計數值。
在另一特徵中，該系統更包括一導數模組，用以判定該第一和第二計數值之間的一第一差值及該第二和第三計數值之間的一第二差值，並用以判定該第一和第二差值之間的一第三差值，且在該第一、第二和第三計數值大於一預定閥值時判定該第一和第二差值。
在另一特徵中，該頻率特性模組在該第三差值小於一預定閥值時判定該無線電信號為線性調頻雷達，且該預定閥值大約為0。
在另一特徵中，該頻率特性模組在該第三差值大約為0時判定該無線電信號為線性調頻雷達。
在另一特徵中，該系統更包括一雷達模組，用以根據該頻率變化判定該無線電信號是否為線性調頻雷達和音調雷達之一者，並在該頻率變化為線性之時判定該無線電信號為線性調頻雷達，且在該頻率變化大約為0時判定該無線電信號為音調雷達。
在另一特徵中，該系統更包括一動態頻率選擇(DFS)模組，用以與該雷達模組通信，並在該雷達模組判定該無線電信號為線性調頻雷達和音調雷達之一者時選擇與一該第一通道具有不同頻率的第二通道。
在另一特徵中，當該等樣品之至少一者的絕對值小於一預定閥值時，該等樣品中之該至少一者被自該第一和第二計數值中捨棄不予考慮。
在另一特徵中，該預定閥值大約為0.1。
在另一特徵中，該第一和第二時間區段是相鄰的。
在另一特徵中，該第一、第二和第三時間區段是相鄰的。
在另一特徵中，一種包括該系統的無線網路設備。
在另一特徵中，一種包括該系統的雷達偵測設備。
在其它特徵中，一種包含下列步驟之方法：在一第一預定時段及在該第一預定時段後的一第二時段時在一第一通道上對一無線電信號加以採樣；當該等經收集樣品在該第一及第二預定時段反轉極性之時分別遞增該第一及第二計數值；判定該無線電信號的一頻率，根據該第一及第二計數值的至少一者為之；並根據該第一及第二計數值判定該無線電信號的一頻率變化，其中該第一及第二計數值之至少一者等於該頻率。
無線電在另一特徵中，該方法更包括比較該第一和第二計數值以判定該頻率變化的步驟，並更包括在該第一和第二計數值大致相等時判定該無線電信號為音調雷達的步驟。
在另一特徵中，該方法更包括在該第二預定時段後的一第三預定時段期間對該無線電信號進行採樣、並在該第三預定時段期間收集得之樣品反轉極性時遞增一第三計數值的步驟。
在另一特徵中，該方法更包括判定該第一和第二計數之間的一第一差值及該第二和第三計數之間的一第二差值的步驟，並更包括判定該第一和第二差值之間之一第三差值的步驟。
在另一特徵中，該方法更包括當該第一、第二和第三計數大於一預定閥值時判定該第一和第二差值的步驟。
在另一特徵中，該方法更包括當該第三差值小於一預定閥值時判定該無線電信號為線性調頻雷達的步驟，其中該預定閥值大約為0。
在另一特徵中，該方法更包括在該第三差值大約為0時判定該無線電信號為線性調頻雷達的步驟。
在另一特徵中，該方法更包括根據該頻率變化判定該無線電信號是否為線性調頻雷達和音調雷達之一者的步驟，並更包括在該頻率變化為線性之時判定該無線電信號為線性調頻雷達的步驟，並更包括在該頻率變化大約為0時判定該無線電信號為音調雷達的步驟。
在另一特徵中，該方法更包括在該無線電信號為線性調頻雷達和音調雷達之一者時選擇一與該第一通道具有不同頻率之第二通道的步驟。
在另一特徵中，該方法更包括在該等樣品中之至少一者的絕對值小於一預定閥值時，將該等樣品中之該至少一者自該第一和第二計數值中排除不予考慮的步驟。
在另一特徵中，該預定閥值大約為0.1。
在另一特徵中，該第一和第二時間區段是相鄰的。
在另一特徵中，該第一、第二和第三時間區段是相鄰的。
在其它特徵中，一種系統包括採樣裝置，用以在一第一預定時段和該第一預定時段後的一第二預定時段期間對一第一通道上的一無線電信號進行採樣。該系統還包括計數器裝置，用以在該第一和第二預定時段期間收集得之採樣反轉極性時分別遞增該第一和第二計數值。該系統更包括頻率特性裝置，用以根據該第一和第二計數值中的至少一者判定該無線電信號的頻率，並根據該第一和第二計數值判定該無線電信號的一頻率變化，其中該第一和第二計數值中的至少一者等於該頻率。
在另一特徵中，該頻率特性裝置比較該第一和第二計數值以判定該頻率變化，且在該第一和第二計數大致相等時判定該無線電信號為音調雷達。
在另一特徵中，該採樣裝置在該第二預定時段後的一第三預定時段期間對該無線電信號進行採樣，且該計數器裝置在於該第三預定時段期間收集得之樣品反轉極性時遞增一第三計數值。
在另一特徵中，該系統更包括導數裝置，用以判定該第一和第二計數之間的一第一差值及該第二和第三計數值之間的一第二差值，並用以判定該第一和第二差值之間的一第三差值；當該第一、第二和第三計數值大於一預定閥值時，該導數裝置判定該第一和第二差值。
在另一特徵中，當該第三差值小於一預定閥值時，該頻率特性裝置判定該無線電信號為線性調頻雷達，其中該預定閥值大約為0。
在另一特徵中，當該第三差值大約為0時，該頻率特性裝置判定該無線電信號為線性調頻雷達。
在另一特徵中，該系統還包括雷達裝置，用以根據該頻率變化判定該無線電信號是否為線性調頻雷達和音調雷達之一者；當該頻率變化為線性之時，該雷達裝置判定該無線電信號為線性調頻雷達；當該頻率變化大約為0時，該雷達裝置判定該無線電信號為音調雷達。
在另一特徵中，該系統更包括動態頻率選擇裝置，用以與該雷達裝置通信，並在該雷達裝置判定該無線電信號為線性調頻雷達和音調雷達之一者時選擇一與該第一通道具有不同頻率的第二通道。
在另一特徵中，當該等樣品之至少一者的絕對值小於一預定閥值時，該等樣品中之該至少一者被不予考慮並從該第一和第二計數值中排除。
在另一特徵中，該預定閥值大約為0.1。
在另一特徵中，該第一和第二時間區段是相鄰的。
在另一特徵中，該第一、第二和第三時段是相鄰的。
在另一特徵中，一種包括該系統無線網路設備。
在另一特徵中，一種包括該系統雷達偵測設備。
在其它特徵中，一種由一處理器執行的電腦程式包括在一第一預定時段和該第一預定時段後的一第二預定時段內對一第一通道上的一無線電信號進行採樣；在該第一和第二預定時間區段時收集得之採樣反轉極性時分別遞增該第一和第二計數值；根據該第一和第二計數值中的至少一者判定該無線電信號的頻率，並根據該第一和第二計數值判定該無線電信號的一頻率變化，其中該第一和第二計數值中的至少一者等於該頻率。
在另一特徵中，該電腦程式更包括比較該第一和第二計數值以判定該頻率變化。該電腦程式更包括在該第一和第二計數值大致相等時判定該無線電信號為音調雷達。
在另一特徵中，該電腦程式更包括在該第二預定時段後的一第三預定時段期間對該無線電信號進行採樣，並在該第三預定時段期間收集得之採樣反轉極性時遞增一第三計數值。
在另一特徵中，該電腦程式更包括判定該第一和第二計數之間的一第一差值以及該第二和第三計數值之間的一第二差值。該電腦程式更包括判定該第一和第二差值之間的一第三差值。
在另一特徵中，該電腦程式還包括當第一、第二和第三計數值大於一預定閥值時判定該第一和第二差值。
在另一特徵中，該電腦程式更包括在該第三差值小於一預定閥值時判定該無線電信號為線性調頻雷達，其中該預定閥值大約為0。
在另一特徵中，該電腦程式更包括在該第三差值大約為0時判定該無線電信號為線性調頻雷達。
在另一特徵中，該電腦程式更包括根據該頻率變化判定該無線電信號是否為線性調頻雷達和音調雷達之一者。該電腦程式更包括在該頻率變化是線性之時判定該無線電信號為線性調頻雷達。該電腦程式更包括在該頻率變化大約為0時判定該無線電信號為音調雷達。
在另一特徵中，該電腦程式更包括在該無線電信號為線性調頻雷達和音調雷達之一者時選擇一與該第一通道具有不同頻率的第二通道。
在另一特徵中，該電腦程式更包括在該等樣品中至少一的絕對值小於一預定閥值時從該第一和第二計數值中不予考慮並排除該等樣品中之該至少一者。
在另一特徵中，該預定閥值大約為0.1。
在另一特徵中，該第一和第二時間區段是相鄰的。
在另一特徵中，該第一、第二和第三時間區段是相鄰的。
在其它特徵中，該等系統和方法係由一或多處理器執行之一電腦程式所達成，該電腦程式可以駐留在電腦可讀介質上，如記憶體、非揮發性資料儲存裝置和/或其它合適的有形儲存媒體。
藉由對以下詳細描述之閱讀，吾人得輕易瞭解本發明可用於其它應用領域。應當了解的是，本發明之較佳實施例及其示例的詳細說明僅供為說明用，並不構成對本發明範圍的限制。
以下之描述在本質上僅屬示例性，絕非用以限制本公開內容及其應用或使用。為了清楚起見，附圖中相同的標號標識相同的元件。本文中使用之模組、電路及/或元件等術語是指執行一或多個軟體或軔體程式的專用積體電路(ASIC)。電子電路、處理器(共用的、專用的或群組的)和記憶體、組合邏輯電路、及/或用以提供所描述之功能的其它適當元件。本文中使用的短語“A、B和C中的至少一者”應指使用XOR邏輯運算之邏輯(A或B或C)。應當理解的是，本發明之方法的步驟可在不改變其公開原理的條件下依不同順序受執行。
動態頻率選擇(DFS)技術一般被用以避免雷達信號和工作在5GHz頻帶的無線網路通信系統之間的干擾。更具體而言，動態頻率選擇用以從5.25－5.35GHz和5.47－5.725GHz之頻率範圍內的多個非重疊通道中選擇無線網路通信用的無雷達通道。
現請參閱圖3，一用以進行雷達偵測和動態頻率選擇的系統40可包括一自動增益控制(AGC)模組42、一雷達模組44、一乾淨通道評估(CCA)模組46、一類比至數位轉換器(ADC)模組48、一濾波器模組50和一動態頻率選擇模組52。
自動增益控制模組42將一無線電信號強度指示(RSSI)測量結果提供給雷達模組44，雷達模組44根據無線電信號強度指示判定一無線電(RF)信號是否強於一預定閥值DFSt h ，其中該預定閥值DFSt h 為－64dBm等。乾淨通道評估模組46對合法無線資料封包與其它信號做區別，並在該無線電信號不是一合法無線資料封包時啟動雷達模組44。雷達模組44測量無線電信號的參數，如脈衝寬度、頻率及頻率變化等。更具體而言，雷達模組44可包括一測量無線電信號之頻率和頻率變化的頻率模組53。動態頻率選擇模組52可對雷達模組44測得的參數與已知類型之雷達信號的一組參數做比較。若該無線電信號是一已知類型的雷達信號，則系統40切換至不同的通道。
系統40可被實施在接入點或用戶端台站等無線網路設備54中。無線網路設備54一般包括一無線電收發器模組56、一基頻處理器(BBP)模組58和一媒體存取控制器(MAC)模組(或控制模組)60。
無線電收發器56接收無線電信號，基頻處理器模組58對無線電信號加以解調、數位化及濾波，並可包括該自動增益控制模組42、類比至數位轉換器模組48和濾波器模組50，控制模組60則可包括雷達模組44、乾淨通道評估模組46和動態頻率選擇模組52。
在某些實施方式中，雷達模組44、乾淨通道評估模組46和動態頻率選擇模組52可被實施在無線網路設備54的基頻處理器模組58中。在其它實施方式中，該等模組中的至少一者可以軔體和/或軟體實施。儘管為了說明目的而分離顯示，但圖3所示之模組中的至少一者可以利用一單一模組實施之。
另外，系統40亦可被實施在可用以偵測雷達的其它任何設備和/或系統中。儘管本揭露內容說明了該系統40可用於偵測線性調頻雷達的原因，但是本領域技術人員可以使用系統40來偵測和測量雷達以外之其它信號的頻率變化。
雷達信號一般可被劃分為三類：短脈衝雷達信號、長脈衝或線性調頻雷達信號和跳頻雷達信號。一示於圖4中之表列出了四個示例性短脈衝雷達信號的樣品參數。在一線性調頻雷達信號中，載波頻率在雷達脈衝內線性變化。舉例而言，一典型線性調頻雷達信號可以具有50至100μS的脈衝寬度(PW)、1至2mS的脈衝重複間隔(PRI)和5至20MHz的線性調頻寬度。一典型跳頻雷達信號可以具有1μS的脈衝寬度、333μS的PRI和每跳9個脈衝，在實際應用中所使用的雷達信號的參數值則可不同。
現請參閱圖5A－6B，其顯示自動增益控制增益對不同類型雷達信號的響應，其中圖5A顯示自動增益控制增益對無線資料封包前之線性調頻雷達脈衝的響應；圖5B顯示類比至數位轉換器模組48接收一線性調頻雷達脈衝74和一無線資料封包72在自動增益控制關閉時的示例性樣本，並亦顯示自動增益控制關閉時輸入至類比至數位轉換器模組48中之信號的變化量73，且該變化量73與線性調頻雷達的變化頻率相對應；圖6A顯示自動增益控制增益對一無線資料封包前之三個雷達脈衝組成之脈衝群的響應；圖6B則詳細顯示自動增益控制增益在一雷達脈衝出現時的減小78和增大80。
當無線電收發器56接收到一無線電信號時，自動增益控制模組42的增益典型上減至某一小於正常值的值。在一段時間之後，自動增益控制模組42的增益可以返回至正常值，其中自動增益控制模組42之增益返回至正常值所花費的時間取決於該無線電信號的信號強度、脈衝寬度及頻率等各種參數。自動增益控制模組42使用一無線電信號強度指示來將無線電信號的強度告知雷達模組44，若RSSI超過閥值DFSt h (如－64dBm)，則雷達模組44可以執行雷達偵測。
乾淨通道評估模組46可以判定該無線電信號是否為一合法無線資料封包，其中合法無線資料封包中的前文(preamble)包括一標準序列。乾淨通道評估模組46對該前文中的序列執行以一關聯化工作，以判定該無線電信號是否是為一合法無線資料封包。當無線電信號不是一合法無線資料封包時，乾淨通道評估模組46使用乾淨通道評估信號來啟動雷達模組44，此時乾淨通道評估模組46可以防止雷達模組44的錯誤觸發。更具體而言，當無線電信號是一合法無線資料封包時，乾淨通道評估模組46可以防止雷達模組44執行雷達偵測和動態頻率選擇工作。另外，乾淨通道評估模組46亦可防止雷達模組44因藍牙干擾器(jammer)而被錯誤觸發。
類比至數位轉換器模組48將無線電信號自類比格式轉換為數位格式。當不再接收到無線電信號時，類比至數位轉換器的輸出減小至一較低值。雷達模組44監視類比至數位轉換器模組48的輸出；當類比至數位轉換器模組48的輸出減小至低於一預定閥值並保持低於該預定閥值一段時間時，雷達模組44偵測一類比至數位轉換器不足運行(under－run)條件，其中類比至數位轉換器不足運行條件指出無線電信號之一脈衝的結束，雷達模組44根據該類比至數位轉換器不足運行條件判定無線電信號的特性，如脈衝寬度(PW)、頻率及頻率變化等。
濾波器模組50一般包括一對類比至數位轉換器模組48的輸出加以濾波的低通濾波器。雷達模組44根據濾波器模組50的輸出判定無線電信號是音調(tone)雷達或線性調頻雷達。更具體而言，頻率模組53判定無線電信號的頻率和頻率變化，並根據頻率變化判定無線電信號的特性，無線電信號的特性則可被用以判定無線電信號是音調雷達或線性調頻雷達。
雷達模組44判定無線電信號的參數，如脈衝寬度、頻率、頻率特性(如線性調頻頻率與音調頻率等)和脈衝重複間隔。動態頻率選擇模組52將雷達模組44判定得知的參數與圖4之表中所示之示例性參數做比較，以判定無線電信號是否是一已知類型的雷達信號。
當無線電信號的信號強度超過DFSt h 、且乾淨通道評估模組46指出無線電信號不是一合法無線資料封包時，雷達模組44測量無線電信號之每一脈衝的脈衝寬度。更具體而言，雷達模組44根據自動增益控制模組42產生的無線電信號強度指示信號來判定脈衝的開始點。當自動增益控制增益與－64dBm閥值交叉時，無線電信號強度指示信號指出脈衝的開始，脈衝的結束則由在每一脈衝結束處由雷達模組44偵測到的類比至數位轉換器不足運行條件指出。透過對脈衝的開始時間和脈衝的結束時間之間的差加以計數，雷達模組44可計算脈衝的脈衝寬度。
另外，在於脈衝結束時接收到類比至數位轉換器不足運行信號之後，雷達模組44便產生一信號將自動增益控制模組42的增益重置為該正常值。除非重置，否則自動增益控制模組42的增益可能花費更長的時間來返回到正常值，且在該時間區段期間傳入的資料可能會遺失。
現請參閱圖7，頻率模組53測量該無線電信號的頻率，以判定該信號的特性。如前所述，這些特性可用以判定無線電信號究為一音調雷達信號或一線性調頻雷達信號。頻率模組53將一基頻信號切分為數等時間長度的信號部份(bin)，其中每一信號部份的時間長度與頻率測量的解析度成正比。在某些實施方式中，當自動增益控制模組42的增益減小至低於一預定閥值DFSt h (一般是－64dBm)時，頻率模組53可以判定出無線電信號的頻率。
頻率模組53判定無線電信號之每一信號部份的頻率。更具體而言，頻率模組53對每個信號部的跨零(zero－crossing)數加以計數，以判定頻率。透過對跨零數目的計數，頻率模組53所使用的資源可較使用傅立葉變換(如DFT及FFT)的較複雜方法為少。
現請參閱圖8，其所示為該基頻信號之樣品資料相對於時間的圖式。由於無線電信號中的雜訊之故，被採樣的資料可能具有多個跨零，這與被示於86和88處者相當。然而，該基頻信號可能只有兩個真正的跨零(如圖8中所示者)，因此頻率模組53只對絕對值(ABS)大於預定絕對值閥值之樣品資料的跨零加以計數。透過對絕對值大於絕對值閥值之樣品資料的計數，頻率模組53對於圖8中所示之基頻信號可計數出兩個跨零而非十個跨零。在某些實施方式中，絕對值閥值可以是0.1，不過其它閥值亦可適用。
現請參閱圖9，圖9顯示頻率模組53的一示例性實現方式。該頻率模組53可以包括一採樣模組100、一絕對值模組102、一極性比較器104、一計數器106、一計時器108、一時鐘110、一記憶體112和一頻率特性模組114。
採樣模組100可以與類比至數位轉換器模組48、ABS模組102和計時器108通信，極性比較器104可以與ABS模組102、計數器106和記憶體112通信，計數器106可以與計時器108和記憶體112通信，時鐘110可以與計時器108通信。
時鐘110可以周期性地將計時器108設定成自一預定時間開始往下計數，其中該預定時間可以與信號部份的時間區段相對應。在計時器108遞減計數的同時，採樣模組100可以收集來自類比至數位轉換器模組48的採樣資料。絕對值模組102可以接收來自採樣模組100的樣品，並捨棄絕對值小於絕對值閥值的樣品。極性比較器104將剩餘的樣品與儲存在記憶體112中的先前樣品加以比較；若先前樣品的極性與該樣品的極性相反，則有一跨零的產生。當跨零產生時，極性比較器104令計數器106遞增總計數值，並將樣品儲存在記憶體112中。當計時器108計數至全滿時，計數器106將總計數值儲存在記憶體112中，其中在預定時間區間被採樣得之總計數值一般對應於每個信號部份之無線電信號的頻率。
頻率特性模組114可以與記憶體112通信，並判定儲存在記憶體112中之總計數(或頻率)的頻率特性。更具體而言，頻率特性模組114比較每個信號部份的頻率，並判定頻率是否根據一預定模式變化。舉例而言，若頻率根據一線性模式變化，則該無線電信號可能是線性調頻雷達；若每一信號部份的頻率實質上相同，則該無線電信號可能是音調雷達。
現請參閱圖10，圖10顯示頻率特性模組114的一示例性實施方式。該頻率特性模組114可以包括一音調模組150和一線性調頻模組152。該音調模組150可以判定該無線電信號是否為音調雷達，而該線性調頻模組152可以判定該無線電信號是否為線性調頻雷達。雖然該示例中只包括音調和線性調頻模組150、152，但是其它模組也可包含其中以判定無線電信號的其它頻率變化特性。
音調模組150可以包括一音調比較器154，該音調比較器154可以比較儲存在記憶體112中之每一信號部份的頻率。若該等頻率實質上相同，則音調比較器154可以判定無線電信號為音調。為判定頻率是否實質上相同，音調比較器154亦可令每一信號的變化與一音調閥值相比較。
線性調頻模組152判定無線電信號的頻率是否線性變化；若是，則無線電信號可能為線性調頻雷達。圖11顯示數均勻分佈的跨零，此時線性調頻雷達的脈衝中心係位於一接收線性調頻雷達信號用之動態頻率選擇起動設備的中心頻率處。線性調頻雷達可以包括一下線性調頻(down－chirp)(以180總地表示)和一上線性調頻(up－chirp)(以182總地表示)。由於下線性調頻和上線性調頻在本質上是線性的，因此線性調頻模組152在模式為線性之時可以判定無線電信號為線性調頻雷達。
圖12顯示數非均勻分佈的跨零，其中線性調頻雷達的脈衝中心不在接收雷達信號用之動態頻率選擇起動設備的中心頻率處，但中心不在中心頻率處的線性調頻雷達與圖11所示者同樣在本質上也是線性的，其中無線電信號的下線性調頻以184總地表示，上線性調頻以186總地表示。
請再參閱圖10，線性調頻模組152可以包括一高通模組156、一線性調頻比較器158和一導數模組160。信號部份中之具有低頻率者可能對隨機雜訊敏感，並在頻率特性之被判斷時被排除，故高通模組156可用以在判定頻率變化之時將頻率小於頻率閥值的信號部份排除於考慮範圍外。
導數模組160可以估計儲存在記憶體112中之每一信號部份之頻率的一階導數和二階導數，其中二階導數可用以判定頻率變化是否是線性的。更具體而言，若二階導數大約為0，則頻率變化是線性的。如果頻率變化是線性的，則線性調頻模組152可因線性調頻雷達的線性特性而判定無線電信號為線性調頻雷達。
為判定該等頻率的一階和二階導數，導數模組160可以使用差方程式。一階導數可以利用下列方程式決定：d i ＝|z i －z i ＋ 1 |，其中di 是一階導數，zi 是一當前信號部份的頻率，zi ＋ 1 是下一信號部份的頻率。二階導數可以利用下列方程式決定：s ＝|d i －d i ＋ 1 |，其中s是二階導數，di 是一當前信號部份中頻率的一階導數，di ＋ 1 是下一信號部份中頻率的一階導數。
線性調頻比較器158判定二階導數是否大約為0。更具體而言，線性調頻比較器158可以將頻率的二階導數與一略大於0的線性調頻閥值相比較；若二階導數小於該線性調頻閥值，則二階導數約為0；若二階導數大約為0，則線性調頻模組150可以判定無線電信號為線性調頻雷達。
現請參閱圖13，其中顯示頻率模組53判定無線電信號之頻率所採取的示例性步驟，並以200總地表示。該判定方法開始於步驟202，此時無線電收發器56接收到無線電信號。在步驟203中，時鐘110將計時器108設定為從一預定時間開始遞減計數。在步驟204中，計數器106被初始化為0。在步驟206中，採樣模組110自類比至數位轉換器模組48收集樣品資料。
在步驟208中，絕對值模組102判定該樣品的一絕對值。在步驟210中，絕對值模組102判定該樣品的絕對值是否大於該絕對值閥值。若樣品的絕對值大於絕對值閥值，則極性比較器104在步驟212中判定樣品的極性是否已經轉變；若樣品的極性已經轉變，則計數器106在步驟214中遞增。在步驟216中，頻率模組53判定計時器108是否已計數至全滿；若是，則計數器106已遞增到的值在步驟218中被儲存在記憶體112中，且該方法在步驟220時結束；若否，則該方法返回到步驟206。
若絕對值模組102在步驟210中判定樣品的絕對值不大於絕對值閥值，則絕對值模組102在步驟222中捨棄該樣品。在步驟216中，頻率模組53判定計時器108是否已計數至全滿；若是，則計數器106已遞增到的值在步驟218中被儲存在記憶體112內，且該方法在步驟220中結束；若否，則該方法返回到步驟206。
若極性比較器104在步驟212中判定樣品的極性還未轉變，則頻率模組53在步驟216中判定計時器108是否已計數至全滿，若是；則計數器106之已遞增到的值在步驟218中被儲存在記憶體112中，且該方法在步驟220時結束；若否，則該方法返回到步驟206。
現請參閱圖14，頻率特性模組114之判定儲存在記憶體中的頻率是否根據一特定模式變化所用之示例性步驟以250總地表示。該方法開始於步驟252。在步驟253中，頻率特性模組114從記憶體112中讀取信號部份的頻率。在步驟254中，音調比較器154判定每一信號部的頻率是否實質上相同。更具體而言，音調比較器154將讀自記憶體112的頻率與先前從記憶體中讀取的頻率相比較；若每一信號部份的頻率實質上相同，則音調模組150在步驟256中可以判定該無線電信號是音調雷達，且該方法在步驟258時結束。
若音調比較器154在步驟254中判定每一信號部份的頻率並非實質上相同，則頻率比較器156在步驟260中判定該頻率是否大於一頻率閥值；若否，則頻率特性模組114在步驟262中判定在記憶體112中是否有更多的信號部份；若是，則頻率模組114在步驟253中讀取儲存在記憶體112中之下一信號部份的頻率。
若頻率比較器156判定該頻率的確大於該頻率閥值，則導數模組160在步驟264中判定一階導數，並在步驟266中判定二階導數。在步驟268中，線性調頻比較器158判定該二階導數是否小於一線性調頻閥值；若是，則線性調頻模組152在步驟270中判定無線電信號是線性調頻雷達，該方法並在步驟258時結束；若否，則該方法在步驟258時結束。
現請參閱圖15A－15D，其中顯示本發明之各種示例性實施方式。現請參閱圖15A，該系統40可被實施在一高解析度電視(HDTV)420的信號處理和/或控制電路422中，HDTV 420接收有線或無線格式的HDTV輸入信號，並產生一顯示器426用之HDTV輸出信號。在某些實施方式中，HDTV 420的信號處理電路和/或控制電路422及/或其它電路(未示出)可處理資料、執行編碼與/或加密、執行計算、對資料加以格式化、及/或執行所需要的任何其它HDTV處理類型。
HDTV 420可與以非揮發性方式儲存資料的大容量資料儲存裝置427通信，且該儲存裝置可以是光及/或磁儲存裝置等，如硬碟驅動器HDD及/或DVD等，其中HDD可以是包括一或多個直徑小於約1.8”之碟片的袖珍HDD。HDTV 420可以連接至記憶體428，如RAM、ROM、快閃記憶體等低延遲時間非揮發性記憶體及/或其它合適的電子資料儲存裝置。此外，HDTV 420還可支援經由一WLAN網路介面429之與一WLAN的連接。
現參閱圖15B，本發明可實現在可包括行動天線451之行動電話450的信號處理和/或控制電路452中。在某些實現方式中，行動電話450包括一麥克風456、一如揚聲器及/或音頻輸出插孔等之音頻輸出458、一顯示器460及/或一小鍵盤、點選裝置、聲音致動及/或其它輸入裝置462。行動電話450中的信號處理和/或控制電路452及/或其它電路(未示出)可處理資料、執行編碼與/或加密、執行計算、對資料進行格式編排、及/或執行其它行動電話功能。
行動電話450可與以非揮發性方式儲存資料的大容量資料儲存裝置464通信，且該儲存裝置可以是光及/或磁儲存裝置，如硬碟驅動器HDD及/或DVD。其中HDD可以是包括一或多個直徑小於約1.8”之碟片的袖珍HDD。行動電話450可連接至記憶體466，例如RAM、ROM、快閃記憶體等低延遲時間非揮發性記憶體及/或其它合適的電子資料儲存裝置。此外，行動電話450還可支援經由一WLAN網路介面468與一WLAN的連接。
現請參閱圖15C，該系統40可被實施在機上盒480的信號處理和/或控制電路484中。機上盒480自一寬頻源等源處接收信號，並輸出適於電視機和/或監視器和/或其它視頻和/或音頻輸出裝置等顯示器488的標準和/或高解析度音頻/視頻信號。機上盒480的信號處理和/或控制電路484和/或其它電路(未示出)可處理資料、執行編碼和/或加密、執行計算、格式化資料和/或執行任何其它的機上盒功能。
機上盒480可與以非揮發性方式儲存資料的大容量資料儲存裝置490通信，其中大容量資料儲存裝置490可包括光及/或磁儲存裝置，如硬碟驅動器HDD及/或DVD等，其中HDD可以是包括一或多個直徑小於約1.8”之碟片的袖珍HDD。機上盒480可連接至記憶體494，例如RAM、ROM、快閃記憶體等低延遲時間非揮發性記憶體及/或其它合適的電子資料儲存裝置。此外，機上盒480還可支援經由一WLAN網路介面496與一WLAN的連接。
現請參閱圖15D，本發明可實施在一具有視訊處理能力的媒體播放器500中。在某些實現方式中，媒體播放器500包括一顯示器507及/或一小鍵盤與觸控板之類的用戶輸入裝置508。在某些實現方式中，媒體播放器500可採用經由顯示器507及/或用戶輸入裝置508而為之功能表、下拉功能表、圖示及/或指向－點擊介面的圖形用戶介面(GUI)。媒體播放器500還包括一音頻輸出裝置509，如揚聲器及/或音頻輸出插孔等。媒體播放器500的信號處理電路和/或控制電路504及/或其它電路(未示出)可處理資料、執行編碼及/或加密、執行計算、對資料加以格式化及/或執行任何其它媒體播放器功能。
媒體播放器500可與以非揮發性方式儲存壓縮音頻及/或視頻等內容資料的大容量資料儲存裝置510通信。在某些實現方式中，該等壓縮音頻檔案包括MP3格式或其它合適的壓縮音頻及/或視頻格式的檔案，該大容量資料儲存裝置可包括光及/或磁儲存裝置，例如硬碟驅動器HDD及/或DVD等，其中HDD可以是包括一或多個直徑小於約1.8”的碟片的袖珍HDD，媒體播放器500可連接至記憶體514，如RAM、ROM、快閃記憶體等低延遲時間非揮發性記憶體及/或其它合適的電子資料儲存裝置。此外，媒體播放器500還可支援經由一WLAN網路介面516與一WLAN的連接。除上述之實施方式外，本發明仍具有其它實施方式。
閱讀過以上揭露內容，本領域技術人員可知上述教示內容可以多種形式實現之。因此，雖然本案中公開之內容僅包括特定示例，但本案公開內容的真實範圍卻不應僅限於此，因為本領域技術人員可透過研讀附圖、說明書及所附申請專利範圍而對本發明實施例加以其它的修改。
本申請案主張2005年12月9日提交之美國臨時申請案60/749,222的優先權，且該申請案的全部揭露內容被併入本案中以供參閱。
10．．．第一無線網路
12．．．用戶端台站
14．．．接入點
16．．．無線信號
18．．．網路
20．．．伺服器
22．．．分散式通信系統
24．．．第二無線網路
26－1．．．用戶端台站
26－2．．．用戶端台站
26－3．．．用戶端台站
28．．．無線信號
40．．．系統
42．．．自動增益控制模組
44．．．雷達模組
46．．．乾淨通道評估模組
48．．．類比至數位轉換器模組
50．．．濾波器模組
52．．．態頻率選擇模組
53．．．頻率模組
54．．．無線網路設備
56．．．無線電收發器模組
58．．．基頻處理器模組
60．．．媒體存取控制器模組
72．．．無線資料封包
73．．．信號變化量
74．．．線性調頻雷達脈衝
78．．．自動增益控制增益之減小量
80．．．自動增益控制增益之增大量
86．．．跨零
88．．．跨零
100．．．採樣模組
102．．．絕對值(ABS)模組
104．．．極性比較器
106．．．計數器
108．．．計時器
110．．．時鐘
112．．．記憶體
114．．．頻率特性模組
150．．．音調模組
152．．．線性調頻模組
154．．．音調比較器
156．．．高通模組
158．．．線性調頻比較器
160．．．導數模組
180、184．．．下線性調頻
182、186．．．上線性調頻
200．．．判定方法
202、203、204、206、208、210、212、214、216、218、220、222．．．步驟
250．．．判定方法
252、252、253、254、256、258、260、262、264、266、268、270．．．步驟
420．．．高解析度電視
422．．．信號處理和/或控制電路
426．．．顯示器
427．．．大容量資料儲存裝置
428．．．記憶體
429．．．WLAN網路介面
450．．．行動電話
451．．．行動天線
452．．．信號處理和/或控制電路
456．．．麥克風
458．．．音頻輸出
460．．．顯示器
462．．．輸入裝置
464．．．大容量資料儲存裝置
466．．．記憶體
468．．．WLAN網路介面
480．．．機上盒
484．．．信號處理和/或控制電路
488．．．顯示器
490．．．大容量資料儲存裝置
494．．．記憶體
496．．．WLAN網路介面
500．．．媒體播放器
504．．．信號處理和/或控制電路
507．．．顯示器
508．．．用戶輸入裝置
509．．．音頻輸出裝置
510．．．大容量資料儲存裝置
514．．．記憶體
516．．．WLAN網路介面
藉由詳細描述和附圖之說明，本揭露內容將變得能夠全盤了解，在附圖中：圖1為一處於一基本模式之現有無線網路的功能方塊圖；圖2為一處於特殊模式之現有無線網路的功能方塊圖；圖3為本發明之在一無線網路中偵測雷達和執行動態頻率選擇工作用之示例性系統的功能方塊圖；圖4為可用以偵測雷達和執行動態頻率選擇的各種示例性短脈衝雷達信號的參數；圖5A為一在一無線資料封包前之一線性調頻脈衝之對自動增益控制增益的一示例性響應圖；圖5B所示為類比至數位轉換器(ADC)在自動增益控制(AGC)關閉時接收得之線性調頻雷達脈衝和無線資料封包的示例性採樣資料；圖6A所示為自動增益控制增益對一無線資料封包前之三個雷達脈衝組成的脈衝組的示例性響應；圖6B所示為一雷達脈衝造成之自動增益控制增益的示例性減小和增大；圖7為測量雷達脈衝之頻率的示例性方法；圖8為基頻信號之樣品資料相對於時間的圖式；圖9為圖3中所示系統之一頻率模組的一示例性功能方塊圖；圖10為圖9之頻率模組之一頻率特性模組的示例性功能方塊圖；圖11為信號部份(bin)中之跨零數目在線性調頻雷達脈衝之中心位於一頻率測量裝置之中心頻率時為信號部份數目之函數關係的圖式；圖12為信號部份中跨零數目在線性調頻雷達脈衝之中心非位於一頻率測量裝置之中心頻率時為信號部份數目之函數關係的圖式；圖13為圖3之頻率模組所用之示例性步驟的流程圖；圖14為圖9之頻率特性模組所用之示例性步驟的流程圖；圖15A為一高解析度電視的功能方塊圖；圖15B為一行動電話的功能方塊圖；圖15C為一機上盒的功能方塊圖；以及圖15D為一媒體播放器的功能方塊圖。
40‧‧‧系統
42‧‧‧自動增益控制模組
44‧‧‧雷達模組
46‧‧‧乾淨通道評估模組
48‧‧‧類比至數位轉換器模組
50‧‧‧濾波器模組
52‧‧‧態頻率選擇模組
53‧‧‧頻率模組
54‧‧‧無線網路設備
56‧‧‧無線電收發器模組
58‧‧‧基頻處理器模組
60‧‧‧媒體存取控制器模組

Claims (21)

  1. 一種無線電頻率變化之偵測與估計之系統，包括：一採樣模組，在一第一預定時段和該第一預定時段後的一第二預定時段內對一第一通道上的一無線電信號進行採樣；一計數器模組，在該第一和第二預定時段期間收集得之樣品反轉極性時分別遞增一第一計數值和一第二計數值；以及一頻率特性模組，用以根據該第一和第二計數值中的至少一值判定該無線電信號的一頻率，並根據該第一和第二計數值判定該無線電信號的一頻率變化。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該第一和第二計數值中的至少一者等於該頻率。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該頻率特性模組比較該第一和第二計數值，以判定該頻率變化。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之系統，其中該頻率特性模組在該第一和第二計數值大致相等時判定該無線電信號為音調雷達。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該採樣模組在該第二預定時段後的一第三預定時段內對該無線電信號進行採樣，且其中該計數器在該第三預定時間期間收集得採樣反轉極性時遞增一第三計數值。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之系統，更包括一導數模組，用以判定該第一和第二計數值之間的一第一差值及該 第二和第三計數值之間的一第二差值。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之系統，其中該導數模組用以判定該第一和第二差值之間的一第三差值。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之系統，其中該導數模組在該第一、第二和第三計數值大於一預定閥值時判定該第一和第二差值。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之系統，其中該頻率特性模組在該第三差值小於一預定閥值時判定該無線電信號為線性調頻雷達。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中該預定閥值大約為0。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之系統，其中該頻率特性模組在該第三差值大約為0時判定該無線電信號為線性調頻雷達。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之系統，更包括一雷達模組，用以根據該頻率變化判定該無線電信號是否為線性調頻雷達和音調雷達之一者。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之系統，其中該雷達模組在該頻率變化為線性之時判定該無線電信號為線性調頻雷達。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之系統，其中該雷達模組在該頻率變化大約為0時判定該無線電信號為音調雷達。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之系統，更包括一動態頻率選擇(DFS)模組，用以與該雷達模組通信，並在該雷達 模組判定該無線電信號為線性調頻雷達和音調雷達之一者時選擇一與該第一通道具有不同頻率的第二通道。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中當該等樣品之至少一者的絕對值小於一預定閥值時，該等樣品中的該至少一者被自從該第一和第二計數值中捨棄不予考慮。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之系統，其中該預定閥值大約為0.1。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該第一和第二時間區段是相鄰的。
  19. 如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該第一、第二和第三時間區段是相鄰的。
  20. 一種無線網路設備，包括如申請專利範圍第1項所述之系統。
  21. 一種雷達偵測設備，包括如申請專利範圍第1項所述之系統。
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