射频数据捕获

摘要

一种用于对射频(RF)信号频谱进行处理的方法和系统。其中模数适于对射频(RF)信号频谱进行采样和数字化。所述RF信号的频谱包含多种调制技术。所述A/D转换器进一步适于以一个大小至少为频谱内包含的最高频率信号频率两倍的速率来对频谱进行采样。经过数字化的数据保存在一个存储设备中。处理器则适于对数字化数据进行处理。

权利要求

1.一种用于对射频RF信号的频谱进行处理的系统，所述信号包括经多种调制技术调制的信号，所述系统包括：一个模数A/D转换器(4)，其中该A/D转换器适于对RF信号的频谱进行采样和数字化，由此产生数字化数据，并且A/D转换器进一步被适于以一个大小至少为频谱内包含的最高频率信号的频率两倍的速率来对RF信号频谱进行采样；

至少一个适于对数字化数据进行存储的存储设备(5)；以及一个对数字化的RF信号执行解调的处理器(7)，处理器(7)适于检测调制方法，根据检测到的调制方法对存储的数字化数据执行解调；

其中，处理器(7)适于选择滤波器(12)并设定A/D转换器(4)的采样频率，滤波器(12)适于过滤输入RF信号，以有选择地传送某些频率的输入RF信号，并有选择地阻塞其他频率的输入RF信号，其中由A/D转换器(4)采样的RF信号的频谱包含有选择地传送的信号。

2.权利要求1的系统，其中，滤波器是一个宽带带通滤波器。

3.权利要求1的系统，还包括一个数模转换器(7)，用于将数字化数据转换成模拟数据。

4.权利要求1的系统，其中，所述至少一个存储设备(5)包括多个存储设备。

5.权利要求1的系统，其中，至少一个存储设备(5)中的存储设备是从包含硬盘驱动器和光盘的组中选择的。

6.权利要求1的系统，其中，频谱信号具有从包含音频内容、视频内容以及数据内容的组中选择的内容。

7.一种用于对射频RF信号的频谱进行处理的方法，其中RF信号的频谱包含经多种调制技术调制的频谱，所述方法包括：使用一个模数A/D转换器来对RF信号的频谱进行采样和数字化，由此产生数字化数据，其中A/D转换器以一个大小至少为频谱内包含的最高频率信号的最高频率两倍的速率来对RF信号频谱进行采样，将数字化数据保存在存储设备中；以及

检测调制方法；

根据检测到的调制方法对存储的数字化数据执行解调；

选择滤波器(12)来过滤输入RF信号，以有选择地传送某些频率的输入RF信号，并有选择地阻塞其他频率的输入RF信号，其中由A/D转换器采样的RF信号的频谱包含有选择地传送的信号；以及设定A/D转换器的采样频率。

8.权利要求7的方法，其中，滤波器是一个宽带带通滤波器。

9.权利要求7的方法，其中，多种调制技术包含调幅和调频。

10.权利要求7的方法，其中，多种调制技术包含调幅和调相。

11.权利要求7的方法，其中，多种调制技术包含调频和调相。

12.权利要求7的方法，还包括：确定与每一种调制技术相关联的调制方法。

13.权利要求12的方法，还包括：解调数字化数据。

14.权利要求13的方法，还包括：对用户输入请求进行处理，以便选择至少一部分解调的数据。

15.权利要求7的方法，其中，所述处理是在所述存储之前执行的。

16.权利要求7的方法，其中，频谱信号具有从包含音频内容、视频内容以及数据内容的组中选择的内容。

说明书

射频数据捕获

[0001] 本发明涉及一种用于捕获射频信号频谱的系统以及相关方法。

[0002] 通常，要捕获及存储从射频(RF)信号的频谱中提取的数据，那么必须调谐到某个信道或频带，以便选择和捕获预期信息，这种限制约束了可以捕获的数据量。因此，目前需要一种在不必调谐到某个信道或频带的情况下从RF信号频谱中捕获数据的系统和相关方法。

[0003] 本发明提供了一种用于对射频(RF)信号的频谱进行处理的系统，其中包括：

[0004] 一个模数(A/D)转换器，其中该A/D转换器适于对RF信号频谱进行采样和数字化，由此产生数字化数据，其中所述信号包含多种调制技术，并且A/D转换器进一步适于以一个大小至少为频谱内包含的最高频率信号频率两倍的速率来对RF信号的频谱进行采样；

[0005] 至少一个适于对数字化数据进行存储的存储设备；以及

[0006] 一个适于对数字化数据进行处理的处理器。

[0007] 本发明提供了一种用于对射频(RF)信号频谱进行处理的方法，包括：

[0008] 通过一个模数(A/D)转换器来对无线电RF信号的频谱进行采样和数字化，由此产生数字化数据，其中RF信号频谱包含多种调制技术，并且其中A/D转换器以一个大小至少为频谱内包含的最高频率信号的最高频率两倍的速率来对RF信号频谱进行采样。

[0009] 将数字化数据保存在存储设备上；以及

[0010] 使用一个处理器来对数字化数据进行处理。

[0011] 图1描述的是依照本发明实施例来对射频(RF)电磁信号的频谱进行处理的系统的框图。

[0012] 图2描述的是图1的变体，其中显示的是依照本发明实施例并且添加了一个滤波器的系统的框图。

[0013] 图3是一个描述了依照本发明实施例而对用户提供给处理器的输入进行处理的算法的流程图。

[0014] 图4描述的是图3中的音乐捕获的实施过程，其中显示了一个对用户提供给处理器的输入进行处理的算法的流程图。

[0015] 图5是图2的替换方案，其中描述的是依照本发明实施例并且通过从两个不同信源捕获数据来提供交通报告的系统的框图。

[0016] 图6是一个对依照本发明实施的图5中数据分析算法进行描述的流程图。

[0017] 图1描述了依照本发明实施例而对射频(RF)电磁信号的频谱进行处理的系统1的框图。RF信号涉及多种类型的数据，例如音频数据(例如无线电广播)、视频数据(例如电视)、数字数据(例如股票市场信息)或是这些数据的任何组合。与模数(A/D)转换器4相耦合的天线2接收输入RF信号数据。A/D转换器4可以是一个宽带A/D转换器。并且A/D转换器4也可以是一个高速A/D转换器。A/D转换器4捕获RF信号，并且依照多种调制技术将其转换成数字形式。依照奈奎斯特采样定理，RF信号的总的频谱可以以一个大小为频谱内包含的最高频率信号的最高频率两倍的速率进行采样，由此可以接着以所有小于或等于采样速率一半的频率来重建信号。所述发明可以对联邦电讯委员会(FCC)规定的9KHz到300GHz频谱中的任何频率进行捕获。因此，A/D转换器4可以以大小为频谱内部包含的最高频率信号的最高频率两倍的频率来计时。所述调制技术包含了本领域普通技术人员已知的任何调制技术，例如调幅(AM)、正交幅度调制(QAM)、残留边带调制、调频、幅移键控、频移键控、相移键控、增量调制、脉冲编码调制、脉宽调制、脉冲幅度调制、最小移频键控、连续相位调制等等。系统1不需要了解RF信号的任何先验知识或是将被捕获的相关调制技术。A/D转换器4数字化RF信号频谱并且产生数字化数据。存储设备5可以保存数字化数据。其中所述设备5可以是本领域普通技术人员已知的任何存储设备，例如硬盘驱动器、光盘等等。并且在这里可以使用多个存储设备。处理器7可用于控制系统1、设定A/D采样频率以及管理数据。处理器7还对存储数据执行调制。其中处理器7可以首先将A/D采样频率设定到包含第一调制技术(例如AM)的第一捕获数据。这样一来，处理器7随后可以对A/D采样频率进行设定，以便捕获第二调制技术(例如FM)等等。这种处理被定义为频谱跳跃，并且通过减少各种解调独立于所用采样速率而需要的存储器和计算时间，它对系统1而言是非常有益的。处理器7可以包括一个中央处理器(CPU)、一个输入设备、一个输出设备以及软件。输入设备可以是本领域普通技术人员已知的任何输入设备，例如数字键盘(keypad)、键盘、鼠标等等。输出设备可以是本领域普通技术人员已知的任何输出设备，例如监视器、打印机等等。数模转换器(D/A)10可用于将数字数据转换成用于用户输出的模拟形式。视频显示器11可用于输出视频数据。包含放大器和扬声器的音频块可用于输出音频数据。作为选择，在这里也可以使用数字接口8来输出那些源自存储设备5的数字数据。数字接口8可以包括通用串行总线(USB)、IEEE1394接口、RS232接口、小型计算机系统接口(SCSI)、PC卡等等。处理器7可以基于下文结合图4描述的用户输入请求来分类和提取预期数据。作为选择，处理器7未必需要直接用户输入来分类和提取预期数据。举例来说，可以将诸如车辆交通报告、新闻、音乐等默认分类设定成处理器7执行的应用。用户可以选择一个预期分类来进行回放。在分析数据之前，系统1可以捕获并保存所有接收的数据。作为选择，系统1也可以同时捕获和分析数据，并且只将预期数据存入设备5。

[0018] 图2描述的是图1的变体，其中显示的是依照本发明实施例而对射频(RF)电磁信号的频谱进行处理的系统1的框图。与图1形成对比的是，在图2中为系统1添加了一个滤波器12。天线1可以与滤波器12相耦合。所述滤波器12可用于在数字化频谱之前从RF信号频谱中消除那些具有非预期频率的信号。由此将会捕获并在存储设备5中保存较少数据，进而释放存储器，并且免除了处理器7的附加处理。特别地，所述滤波器12可以是一个宽带带通滤波器。

[0019] 图3是一个描述了依照本发明实施例而对用户提供给图2中的处理器7的输入进行处理的算法20的流程图。算法20可以采用软件的形式加以实施，其中所述软件是由处理器7内部的中央处理器(CPU)执行的。步骤22表示一个用户输入请求。在步骤24，用户选择指定的频带。步骤26则选择一个滤波器，例如图2中的滤波器12。滤波器12将会消除所有那些不需要的射频(RF)信号。在步骤28中，处理器7设定一个采样频率来进行模数转换。依照奈奎斯特采样定理，可以将采样频率设定成频带最高频率的二倍。在步骤30捕获数字化数据，并且在步骤32检测一种调制方法。如果步骤34确定在步骤32中已检测到调幅(AM)，则步骤44将会执行AM解调。如果步骤36确定在步骤32中已检测到调频(FM)，则步骤46将会执行FM解调。如果步骤38确定在步骤32中已检测到相移键控(PSK)，则步骤48将会执行PSK解调。如果步骤40确定在步骤32中已检测到正交振幅调制(QAM)，则步骤50将会执行QAM解调。步骤42表示在步骤32中检测到本领域普通技术人员已知的任何其他调制技术，并且步骤52将会结合所述任何其他调制技术来执行解调。在步骤54中，解调数据存入图2的存储设备5。在步骤56中则基于步骤22的用户输入请求来对解调数据进行分析。在分析数据的过程中，可以在步骤58中确定数模(D/A)运行频率，由此可以在步骤62中确定用于用户输出的数据类型(即音频、视频、数字等等)。作为选择，在步骤60中，解调数据的分析包括依照图4所示的用户输入来将解调数据分段或是分组，并且在步骤62中为用户输出数据。

[0020] 图4描述的是图3的音乐捕获实施过程，其中显示了一个描述根据本发明实施例来处理用户提供给图2中的处理器的输入并将数据存入特定文件夹的算法63的流程图。算法63可以采用软件的方式加以实施，其中所述软件是由具有图1或图2的处理器7的中央处理器(CPU)来执行的。步骤64表示来自建立文件或是输入设备的用户输入。所述用户输入可以包括音乐标题、音乐类型、歌词、表演者姓名等等。在步骤66中，通过使用一个滤波器来捕获调幅(AM)和调频(FM)。在步骤68和步骤70中则相继地捕获和保存数据。
步骤72执行AM或FM解调。在步骤74中则对解调数据加以保存。图4中的步骤76-96表示的是关于图3中的步骤56和60的详细描述。步骤76是将存储数据与用户输入相匹配。
如果在步骤78中发现歌词匹配，那么如步骤88所示，可以将匹配数据存入一个特定文件夹中。如果在步骤78中没有发现歌词匹配，那么在步骤80中对数据进行检查，以便寻找姓名匹配。如果在步骤80中发现姓名匹配，那么如步骤90所示，可以将匹配数据存入一个特定文件夹。如果在步骤80中没有检测到姓名匹配，则在步骤82中对数据进行检查，以便寻找标题匹配。如果在步骤82中发现标题匹配，那么如步骤92所示，将匹配数据存入一个特定文件夹。如果在步骤82中没有发现标题匹配，则在步骤84中检查数据，以便寻找音乐类型匹配。如果在步骤84中发现音乐类型匹配，那么如步骤94所示，可以将匹配数据存入一个特定文件夹中。如果在步骤84中没有发现音乐类型匹配，则算法在步骤86中将数据归类为没有匹配，并且将数据存入一个备选文件夹中。

[0021] 图5是图2的替换方案，其中描述了结合本发明实施例而从两个不同信源捕获数据，以便提供定制交通报告(例如事故报告、道路封锁、涉及天气的交通状况等等)的系统100的框图。数据捕获单元108包括滤波器12、模数转换器4以及与图2中的存储设备5相似的数据存储设备110。除了模拟图2的系统之外，天线102还可以耦合到一个全球定位卫星(GPS)接收器104。GPS接收器104可以通过捕获数据来提供位置信息。所述数据被发送到处理器106。处理器106对数据进行分析并且将数据与从数据捕获单元108捕获的数据相比较。在比较了这两组数据之后，将会建立一个恰当的定制交通报告(特定于用户)并且将其保存在数据存储设备110中，以便借助于回放单元112来进行重现(retrieval)。

[0022] 图6是一个描述了依照本发明实施例来实施图5中的数据分析的算法114的流程图。算法114可以采用软件的形式实施，其中所述软件由图5的处理器106内部的中央处理单元(CPU)执行。在步骤116中，从一个全球定位卫星(GPS)接收定位数据(即坐标、纬度、经度、位置、速度等等)。在步骤118，针对用户规定的关键字(例如街道、城镇名称，公路编号等等)来分析那些从GPS接收的数据。在步骤120中，将那些从包含多种不同调制技术(如图1的描述中所述)的射频(RF)信号频谱中捕获的数据与关键字进行比较，直到发现匹配。当在步骤120中发现匹配时，在步骤122中对数据加以保存。步骤124则判定是在步骤126中回放定制交通报告还是返回到步骤116。作为选择，在步骤122中，也可以将数据保存在指定位置，以便稍后进行回放。

[0023] 虽然在这里出于例示目的而对本发明实施例进行了描述，但对本领域技术人员来说，众多的修改和变化都是显而易见的。相应地，附加权利要求旨在包含所有这些落入本发明真实实质和范围中的修改和变化。