Un método para detectar, en un receptor (10) de señales de radiofrecuencia,

la presencia de señales de espectro amplio en un rango de frecuencia dado, comprendiendo el método los pasos de:

• recibir (101) una señal en dicho rango de frecuencia;

• determinar para una frecuencia de medición (?0) en dicho rango de frecuencia una señal de indicación procedente de la señal recibida; y

• usar (109) la señal de indicación determinada como una indicación de la presencia de señales de espectro amplio que tienen una frecuencia portadora (?c) igual a dicha frecuencia de medición (?0),

caracterizado porque el paso de determinar la señal de indicación comprende además los pasos de:

• proporcionar (102, 103) una señal (B) en fase y una señal (C) de cuadratura mezclando la señal recibida con una señal de oscilador generada localmente que tiene dicha frecuencia de medición (?0);

• desplazar (104) de fase al menos una de dicha señal en fase y dicha señal de cuadratura para proporcionar dos señales (B, D; D1, D2) alineadas en fase;

• generar (105, 106) una señal (E) de suma de dichas señales alineadas en fase y una señal (F) de diferencia entre dichas señales alineadas en fase;

• multiplicar (107) dicha señal de suma por dicha señal de diferencia para proporcionar una señal multiplicada; y

• filtrar (108) por paso bajo dicha señal multiplicada para proporcionar dicha señal de indicación

Detección de la presencia de señales de amplio espectro.

Campo técnico de ta invención

La invención se refiere a la detección, en un receptor de señales de radiofrecuencia, de la presencia de señales de amplio espectro en un rango de frecuencia dado.

Descripción de la técnica relacionada

La radio cognitiva es un área nueva que recientemente ha recibido bastante atención. Se reconoce que ciertas partes del espectro de radiofrecuencia no se utilizan óptimamente. Los servicios que se usan para desplegar las bandas de frecuencia están fuera de servicio (como las frecuencias de TV en los EE.UU.), o bien los servicios están muy concentrados geográficamente o sólo se usan durante ciertos momentos del día. Los reguladores del espectro están buscando políticas de asignación más liberales que permitan un uso más eficiente del espectro, es decir, mecanismos que permitan a usuarios diferentes compartir el espectro. Uno de los primeros resultados de esta búsqueda ha sido la reglamentación de la Banda Ultra Ancha (UWB) en los EE.UU. por la FCC en febrero de 2002. Se permitirá que dispositivos de UWB sin licencia operen en la banda de frecuencia de 3 a 10 GHz bajo estrictas restricciones de potencia de transmisión.

Los dispositivos de radio que "roban" espectro no utilizado han de ser inteligentes para detectar actividad en las bandas de frecuencia y renunciar si el espectro es usado por usuarios primarios. La reglamentación de UWB en Europa requerirá una técnica de Detectar-y-Evitar (DAA), es decir, detectar cualquier usuario primario y evitar cualquier solape en el dominio de frecuencia con este usuario. Las radios de UWB son, por este motivo, las primeras radios cognitivas en funcionamiento para aplicaciones comerciales.

Para la radio cognitiva es de importancia crucial la capacidad de detectar si una banda de frecuencia está o no en uso.

La manera más directa de comprobar la ocupación del espectro es medir el contenido de energía de una banda de frecuencia. Si no hay presente señal alguna, únicamente se medirá potencia de ruido. En el caso de que esté presente una señal, la potencia medida es una superposición de la potencia de señal y la potencia de ruido.

Investigaciones actuales de la industria hacen foco en la detección de señales WiMAX. WiMAX funciona en la banda de 3,5 GHz, que es parte del espectro asignado a UWB. WiMAX está basado en una señal OFMD y necesita una relación de Señal a Radio muy por encima de OdB. Parece que los mecanismos de detección resultan factibles para WiMAX.

Sin embargo, los sistemas avanzados como UMTS/WCDMA están basados en espectro amplio, en donde las señales pueden enterrarse en el ruido. El receptor de WCDMA se sincroniza con la señal extendida y se correlaciona con los códigos de extensión conocidos. Debido a la desextensión, se obtiene una ganancia de procesamiento que eleva la señal por encima del suelo de ruido.

Se ha de entender que las señales enterradas en ruido serán difíciles de detectar por una radio cognitiva. Una detección de potencia sencilla no será suficiente dado que únicamente mostrará la potencia de ruido con independencia de la presencia de señal extendida. Con el fin de detectar la señal extendida, es necesario que ésta sea desextendida lo cual básicamente necesita de un receptor de espectro amplio. Resultará claro que aplicaciones de bajo coste que implementen UWB no serán capaces de soportar los costes de un receptor adicional de WCDMA sólo para la detección de WCDMA.

Otra desventaja es el retardo incurrido para detectar señales de espectro amplio. Cuanto mayor sea la propagación, más baja será la relación señal a ruido durante la adquisición y más largo será el proceso de adquisición. Para radios cognitivas que necesitan agilidad para saltar de una banda a otra, se requiere un método rápido de detección.

En Hill y otros: "Técnicas para detectar & caracterizar señales de comunicación encubiertas", Conferencia Europea de Seguridad y Detección, 28-30 de abril de 1997, Publicación de la Conferencia número 437, páginas 57-60, IEE, se menciona que en un espectro amplio de secuencia directa, el espectro de una portadora modulada por desplazamiento de fase binaria (BPSK) muestra una simetría de fase y magnitud centrada en la frecuencia portadora, siendo las bandas laterales superior e inferior el conjugado complejo de una con respecto a otra, y que este hecho puede usarse para revelar la presencia de una señal BPSK enterrada en ruido por la correlación de componentes espectrales de las bandas laterales superior e inferior de una señal de banda ancha presente. Un valor pico de una función de correlación calculada sobre una ventana centrada en una frecuencia central de correlación tiene lugar cuando la frecuencia central de correlación es igual a la frecuencia portadora de una señal de espectro amplio, mientras que para otros valores de la frecuencia central de correlación la correlación entre muestras de frecuencia sobre la ventana será baja. Sin embargo, este procedimiento es intensivo en computación y lleva mucho tiempo y, por tanto, no es adecuado para las aplicaciones de bajo coste aquí en cuestión.

Sumario

Por tanto, es un objeto de la invención proporcionar un método para detectar la presencia de señales de espectro amplio en un rango de frecuencia dado, que sea sencillo y lo suficientemente rápido para usarlo en radios cognitivas de bajo coste.

Según la invención, se logra el objeto en un método para detectar, en un receptor para señales de radiofrecuencia, la presencia de señales de espectro amplio en una rango de frecuencia dado, comprendiendo el método los pasos de recibir una señal en dicho rango de frecuencia; determinar para una frecuencia de medición en dicho rango de frecuencia una señal de indicación procedente de la señal recibida; y usar la señal de indicación determinada como una indicación de la presencia de señales de espectro amplio que tienen una frecuencia portadora igual a dicha frecuencia de medición.

El objeto se logra porque el paso de determinar la señal de indicación comprende además los pasos de proporcionar una señal en fase y una señal de cuadratura mezclando la señal recibida con una señal de oscilador generada localmente que tiene dicha frecuencia de medición; desplazar de fase al menos una de dichas señales en fase y dicha señal de cuadratura para proporcionar dos señales alineadas en fase; generar una señal de suma de dichas señales alineadas en fase y una señal de diferencia entre dichas señales alineadas en fase; multiplicar dicha señal de suma por dicha señal de diferencia para proporcionar una señal multiplicada; y filtrar por paso bajo dicha señal multiplicada para proporcionar dicha señal de indicación.

Como el método descrito en el artículo de Hill y otros antes mencionado, este método emplea el hecho de que una señal real, tal como una señal BPSK, que está modulada en una portadora de radiofrecuencia muestre unas bandas laterales superior e inferior que son el conjugado complejo de una con respecto a otra. Sin embargo, en contraste con este método conocido, que para cualquier frecuencia de medición ha de realizar las operaciones intensivas en computación para determinar los componentes de frecuencia en una banda de frecuencia por debajo y en una banda de frecuencia por encima de la frecuencia de medición y correlacionar estos componentes, el método aquí sugerido realiza únicamente unas pocas operaciones sencillas. Para frecuencias de medición diferentes de las frecuencias sobre las cuales se modula una señal de espectro amplio, la señal de indicación determinada sólo contiene sustancialmente ruido. Sin embargo, cuando la frecuencia de medición es igual a una frecuencia sobre la cual se modula una señal de espectro amplio, se muestra debajo que cada una de las señales de suma y diferencia representa componentes de frecuencia en una de una banda de frecuencia por encima y en una banda de frecuencia por debajo de la frecuencia de medición, es decir, las bandas laterales superior e inferior que son el conjugado complejo de una con respecto a otra, y que la multiplicación de las señales de suma y diferencia en esta situación proporciona una señal que, cuando se filtra por paso bajo, indica la presencia de una señal de espectro amplio en esta frecuencia.

Cuando el paso de desplazamiento de fase comprende los pasos de desplazar de fase una primera de dicha señal en fase y dicha señal de cuadratura para proporcionar una señal desplazada de fase como una de dichas señales alineadas en fase;...

1. Un método para detectar, en un receptor (10) de señales de radiofrecuencia, la presencia de señales de espectro amplio en un rango de frecuencia dado, comprendiendo el método los pasos de:

caracterizado porque el paso de determinar la señal de indicación comprende además los pasos de:

2. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (104) de desplazamiento de fase comprende los pasos de:

3. Un método según la reivindicación 2, caracterizado porque el paso (104) de desplazar de fase comprende el desplazamiento de fase de dicha señal (C) de cuadratura en 90 grados para proporcionar la señal (D) desplazada de fase como una señal en fase.

4. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el método comprende además los pasos de:

5. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el método comprende además los pasos de:

6. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el método comprende además el paso de proporcionar una rotación previa a la tasa de bits antes del paso de determinación.

7. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los pasos del método se realizan en un receptor de Banda Ultra Ancha.

8. Un receptor (10) para señales de radiofrecuencia, dispuesto para detectar la presencia de señales de espectro amplio en un rango de frecuencia dado, comprendiendo el receptor:

9. Un receptor según la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de desplazamiento de fase están dispuestos para:

10. Un receptor según la reivindicación 9, caracterizado porque el variador (17) de fase está dispuesto para desplazar de fase dicha señal (C) de cuadratura en 90 grados a fin de proporcionar la señal (D) desplazada de fase como una señal en fase.

11. Un receptor según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque el receptor está dispuesto además para:

12. Un receptor según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el receptor está además dispuesto para:

13. Un receptor según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque el receptor está dispuesto además para proporcionar una rotación previa a la tasa de bits antes del paso de determinación.

14. Un receptor según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque el receptor es un receptor de Banda Ultra Ancha.