专利名称：一种用于频谱感应的装置及其相关方法
技术领域：
本公开涉及认知无线电技术领域(例如，在白空间设备，宽带收发器，频率使用监控等中的使用)，相关方法，计算机程序和装置。某些公开的方面/实施例涉及便携式电子设备，特别是，所谓的可手持使用的手持电子设备(尽管它们在使用中可位于支架中)。这样的手持电子设备包括所谓的个人数字助理(PDA)。根据一个或多个公开的方面/实施例的便携式电子设备/装置可提供一个或多个音频/文本/视频通信功能(例如，远程通信，视频通信，和/或文本传输(短信息服务(SMS)/多媒体信息服务(MMS)/电子邮件)功能)，交互/非交互查看功能(例如，网页浏览，导航，电视/节目观看功能)，音乐录制/播放功能(例如，MP3或其他格式和/或(FM/AM)无线电广播录制/播放)，数据的下载/发送功能，图像捕捉功能(例如，使用内置数字照相机)和游戏功能。
背景技术：
在认知无线电技术中的频谱感应使用机械装置/布置，例如扫描型分光仪或基于快速傅立叶变换(FFT)类型的数字转换型的实时频谱传感器。这些方法例如具有高能量消耗，并同样具有相对高的关联花费和复杂性。在本说明书中列出或讨论的在先公开的文件或任意背景技术不一定必须确认文件或背景技术是目前技术水平的一部分或是一般公知的知识。本公开的一个或多个方面/实施例可能或不能解决一个或多个背景技术问题。

发明内容
在第一方面，提供有一种装置，其包括被配置为基于接收到的环境电磁辐射在预定频率处电磁可激励的纳米级频谱传感器，该装置被配置为能够使用纳米级频谱传感器的激励来确定环境电磁辐射频谱的使用。纳米级频谱传感器可被配置为在和/或邻近其特定的预定频率处能够响应于由接收到的电磁辐射的激励产生激励信令，并且其中该装置被配置为基于产生的激励信令，确定环境电磁辐射频谱的使用。纳米级频谱传感器可包括一个或多个磁隧道结和/或一个或多个旋转扭矩振荡器。纳米级频谱传感器可包括一个或多个磁隧道结。旋转扭矩振荡器可以物理地和/或电磁地调谐到不同的各个预定频率。该装置可包括石墨烯倍频器，该石墨烯倍频器被配置为先于纳米级频谱传感器的检测，倍增接收到的环境电磁辐射的一个或多个部分的频率，使得将接收到的辐射部分的频率范围移位到纳米级频谱传感器的特定预定频率。石墨烯倍频器可用作操作电磁辐射(例如，如电磁信令所代表的)的电子元件使用，其中所述电磁辐射由倍频器接收(并因此由该装置接收)并向频谱传感器中引入(但是仍由传感器接收)。倍频器可被配置为倍增接收到的环境电磁辐射的频率(由该装置接收，但是在给定的时刻不是纳米级传感器)从而增加分辨率并扩大检测到的环境电磁辐射频谱的可检测的频率范围。纳米级频谱传感器可被配置为能够在和/或邻近其特定预定频率处响应于由环境电磁辐射的激励产生激励信令，并且其中该装置被配置为基于产生的激励信令，确定环境电磁辐射频谱的使用。该装置可被配置为在激励信令上使用自相关的函数来确定频谱使用。纳米级频谱传感器可被配置为在各个传感器的调谐频率处实质上选择性地感应环境电磁辐射。纳米级频谱传感器可包括由第一传感器，和耦接到第一传感器的第二传感器形成的传感器对，其中将第一传感器调谐到第一预定激励频率，将第二传感器调谐到第二预定激励频率，并且传感器对中的一个传感器被配置作为参考传感器。传感器对被配置为能够响应于由环境电磁辐射的激励产生激励信令，基于接收的辐射频率和传感器对的参考传感器的预定激励频率产生激励信令。该装置被配置为基于产生的激励信令确定接收到的辐射频率从而确定环境电磁辐射频谱的使用。纳米级频谱传感器可包括由第一传感器，和耦接到第一传感器的第二传感器组成的传感器对，以定义外差/零差传感器对，其中第一传感器被配置为用作混频器，第二传感器被配置为用作本地振荡器以为传感器对提供参考频率。传感器对被配置为能够响应于由环境电磁辐射的激励产生激励信令，基于接收到的辐射频率和传感器对的第二传感器的参考频率产生激励信令。该装置被配置为基于产生的激励信令确定接收的辐射频率从而确定环境电磁辐射的频谱使用。传感器对可被配置为产生激励信令，即接收到的辐射频率和传感器对的参考传感器的经调谐的频率的产物，该装置被配置为基于参考传感器的经调谐的频率确定来自产生的激励信令的环境电磁频率使用。传感器阵列可包括至少一个磁隧道结和至少一个旋转扭矩振荡器，其中它们每一个调谐到特定频率以用作传感器对，该传感器对被配置为在特定频率处由环境电磁辐射电磁可激励。第一传感器可以是/包括磁隧道结且第二传感器可以是/包括旋转扭矩振荡器。参考传感器可以是第二传感器/旋转扭矩振荡器。传感器对的激励信令可以是输入信号和旋转扭矩振荡器的经调谐的频率的产物。传感器阵列可包括一个或多个传感器对。该装置可包括滤波器，该滤波器被配置为过滤传感器对产生的激励信令以在传感器对的参考传感器的预定激励频率处实质上允许频率的确定。滤波器可包括低通、高通或单一/复合带通滤波器。装置可包括在传感器/传感器对的预定频率处过滤传感器/传感器对的输出以实质上确定频率的低通滤波器。该装置可包括处理器，该处理器被配置为检测纳米级频谱传感器的电磁激励，并使用纳米级频谱传感器的检测到的激励来确定环境电磁辐射频谱使用。该装置同样可包括连接到传感器/传感器对的放大器，并被配置为放大由传感器/传感器对产生的激励信令。该装置同样可使用模数转换器(ADC)以能够将来自传感器的模拟激励信令采样为数字信息。该装置同样利用响应超过某一阈值(例如，电压水平)的激励信令的阈值检测器。该装置可包括或连接到宽带/广谱天线，其中该宽带/广谱天线被配置为接收电磁频谱中的环境电磁辐射的一个或多个部分用于对至少一个纳米级频谱传感器的提供。纳米级频谱传感器可包括纳米级传感器阵列，该阵列被配置为基于接收到的环境电磁辐射在不同的预定频率处电磁可激励，该装置被配置为使用传感器阵列的激励以确定环境电磁辐射频谱的使用。本领域技术人员可以理解从阵列接收到的信令将用于检测阵列的电磁激励。该装置同样可以是/提供在白空间设备，便携式电子设备，和用于白空间/便携式电子设备的模块。
在另一方面，提供有一种装置，其包括至少一个处理器，和至少一个包括计算机程序代码的存储器，该至少一个存储器和计算机程序代码被配置为，采用该至少一个处理器，使该装置基于接收到的环境电磁辐射在预定频率处检测适于电磁可激励的纳米级频谱传感器的电磁激励，并使用纳米级频谱传感器的检测到的激励来确定环境电磁辐射频谱的使用。在另一方面，提供有一种包括刚刚上述的装置的便携式电子设备。在另一方面提供有一种方法，其包括检测纳米级频谱传感器的电磁激励，其中纳米级频谱传感器被配置为基于接收到的环境电磁辐射在预定频率处电磁可激励。该方法同样包括使用纳米级频谱传感器的检测到的激励确定环境电磁辐射频谱的使用。在另一方面，提供有一种装置，其包括用于感测的纳米级部件，该纳米级部件被配置为基于接收到的环境电磁辐射在预定频率处电磁可激励。该装置同样包括被配置为使用纳米级频谱传感器的激励来确定环境电磁辐射频谱使用的确定器。本公开包括一个或多个相关方面，实施例或孤立的或以各种方式组合的特征，无论是否明确声明(包括声称)了组合或孤立。用于执行一个或多个上述功能的相应部件同样包含在本公开内。用于实现一个或多个公开的方法的相应计算机程序也包含在本公开内并且由一个或多个所描述的实施例涵盖。上面的概要仅仅用于示例性的和非限制性的。


现在仅通过示例的方式，参考附图，给出说明，其中:图1A图示根据本公开的一个或多个实施例的装置。图1B图示一个或多个实施例的倍频器部件。图1C图示一个或多个实施例的旋转扭矩振荡器(STO)和频谱分析仪。图2图示本公开的另一个实施例。图3图示用于检测环境电磁辐射的传感器对的示例性原理图。图4图示本公开的进一步实施例。图5图示本公开的装置的操作方法。图6示意性地图示根据本公开实施例的提供程序的计算机可读介质。图7图示根据本公开的旋转扭矩振荡器的反馈回路。
具体实施例方式在此描述的一个或多个实施例中，提供有一种装置。该装置包括纳米级频谱传感器(同样涉及“纳米级传感器”或“纳米级传感器组”)，该纳米级频谱传感器被配置为基于接收到的环境电磁辐射在预定频率处电磁可激励。该装置被配置为能够使用纳米级频谱传感器的该激励从而确定环境电磁辐射频谱的使用。确定环境电磁辐射频谱使用的操作可理解为涵盖确定装置附近的频谱使用。‘环境’电磁辐射可理解为涵盖围绕装置和/或阵列的电磁辐射。传感器有效地提供选择性敏感的频率功率/使用监控。术语‘选择性敏感’可理解为涵盖给定传感器，该传感器被配置为特别敏感以接收在和/或邻近传感器经调谐的指定频率处的电磁辐射。本质上，传感器激励的水平指示由该装置在传感器特定预定频率处接收到的辐射功率频谱。因此可经由至少一个传感器的调谐来检测在和/或邻近传感器预定频率处的环境电磁辐射。在下面讨论的其他实施例中，可在传感器阵列中提供多于一个的传感器，随着传感器被调谐到不同的预定频率以允许跨越电磁频谱的频率范围在不同的电磁辐射频率处的激励。电磁辐射可理解为涵盖一个或多个电磁频谱的传输部分，例如无线电频率，微波等。在一个实施例中，传感器被配置为在不同的预定无线电频率处电磁可激励。因此传感器(或阵列)将由该接收到的辐射激励，尽管如果辐射在预定的调谐频率处不存在则阵列不会激励到相同的程度。因此根据入射辐射的频率在传感器响应中的差别将指示环境电磁辐射，这反过来可以允许装置确定环境频谱使用。这样的传感器设置可具有许多好处。例如，上面提及的装置不必需要快速傅立叶变换(FFT)的使用或其他计算密集型操作来确定频谱使用。其他的好处在下面的描述中也将是显而易见的。图1A示出根据第一实施例的装置100。该装置100包括纳米级频谱传感器(或传感器)120，处理模块130和输入/输出接口(I/O)。在图1A的实施例的图示中的传感器120是能够由电磁信令激励的单个纳米级频谱传感器。在这个实施例中，传感器是磁隧道结(MTJ)，尽管其他类型的纳米级频谱传感器，或磁隧道结的多个特定变型都在本公开的范围内(例如基于磁隧道结的旋转扭矩振荡器(ST0))。磁隧道结通常由两层磁性金属组成，例如钴-铁，通过具有大约I纳米(nm)厚度的极其薄的绝缘层(例如氧化铝)分开。图1C示出与用于检测从该传感器的输出的电路设计结合的磁隧道结和其他这样的纳米级频谱传感器的典型结构。图1C中，磁隧道结作为源无线电频率(RF)信号工作。用于磁隧道结的操作的能量来自穿过偏置T (BT)的线圈部分的电源(V)。偏置T (BT)具有分离电路的直流电(DC)部分和交流电(AC)部分的功能，这样网络分析器(NA)仅看到由磁隧道结产生的无线电频率信号。下面提供图1C示出的元件。
权利要求
1.一种装置，包括纳米级频谱传感器，该纳米级频谱传感器被配置为基于接收到的环境电磁辐射在预定频率处电磁可激励，所述装置被配置为能够使用所述纳米级频谱传感器的激励来确定环境电磁辐射频谱的使用。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述纳米级频谱传感器包括一个或多个磁隧道结和/或一个或多个旋转扭矩振荡器。
3.如权利要求1所述的装置，进一步包括石墨烯倍频器，该倍频器被配置为先于所述纳米级频谱传感器的检测，倍增接收到的环境电磁辐射的一个或多个部分的频率，以用来将所述接收到的环境电磁辐射的一个或多个部分的频率范围移位到所述纳米级频谱传感器的特定的预定频率。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述纳米级频率传感器被配置为能够响应于在和/或邻近特定的预定频率处由接收到的电磁辐射激励而产生激励信令，并且所述装置被配置为基于所述产生的激励信令来确定环境电磁辐射频谱的使用。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述装置被配置为在激励信令上使用自相关函数以确定频谱的使用。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述纳米级频谱传感器包括由如下构成的传感器对: 第一传感器，和 第二传感器，其耦接到所述第一传感器， 其中将所述第一传感器调谐到第一预定激励频率，将所述第二传感器调谐到第二预定激励频率，并且所述传感器对的所述第一和第二传感器中的一个被配置为用作参考传感器， 所述传感器对被配置为响应于由环境电磁辐射激励而产生激励信令，所述激励信令基于接收到的辐射频率和所述参考传感器的预定激励频率而产生， 所述装置被配置为基于产生的激励信令确定接收到的辐射频率从而确定环境电磁辐射频谱的使用。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述纳米级频谱传感器包括由如下构成的传感器对: 第一传感器，和 第二传感器，其耦接到所述第一传感器，以用来定义外差/零差传感器对，其中所述第一传感器被配置为用作混频器，并且所述第二传感器被配置为用作本地振荡器以为所述传感器对提供参考频率， 所述传感器对被配置为能够响应于由环境电磁辐射激励而产生激励信令，所述激励信令基于接收到的辐射频率和所述第二传感器的参考频率而产生， 所述装置被配置为基于产生的激励信令确定接收到的辐射频率从而确定环境电磁辐射频谱的使用。
8.如权利要求6所述的装置，其中所述传感器对被配置为产生激励信令，该激励信令是接收到的辐射频率和所述参考传感器的所述调谐频率的产物，所述装置被配置为基于所述参考传感器的所述预定激励频率从所述产生的激励信令来确定所述环境电磁辐射频谱的使用。
9.如权利要求1所述的装置，进一步包括滤波器，该滤波器被配置为过滤所述传感器对的所述产生的激励信令以在所述参考传感器的所述预定激励频率处实质上允许频率的确定。
10.如权利要求1所述的装置，进一步包括处理器，该处理器被配置为检测所述纳米级频谱传感器的电磁激励，并使用所述纳米级频谱传感器检测到的激励来确定环境电磁辐射频谱的使用。
11.如权利要求1所述的装置，进一步包括宽带天线，该宽带天线被配置为接收所述电磁频谱中的环境电磁辐射的一个或多个部分用于对至少一个纳米级频谱传感器的提供。
12.如权利要求1所述的装置，进一步包括纳米级频谱传感器阵列，该阵列被配置为基于接收到的环境电磁辐射在不同的预定频率处电磁可激励，其中所述装置被配置为使用所述传感器阵列的激励以确定环境电磁辐射频谱的使用。
13.如权利要求1所述的装置，其中所述装置从由以下构成的组中选择: 白空间设备， 便携式电子设备，和 用于白空间/便携式电子设备的模块。
14.一种装置，包括: 至少一个处理器；和 至少一个包括计算机程序代码的存储器， 所述至少一个存储器和所 述至少一个计算机程序代码被配置为采用所述至少一个处理器使所述装置执行: 对被配置为基于接收到的环境电磁辐射在预定频率处电磁可激励的纳米级频谱传感器的电磁激励的检测，和 使用所述纳米级频谱传感器的检测的激励对环境电磁辐射频谱的使用的确定。
15.一种便携式电子设备，包括权利要求14的装置。
16.—种方法,包括: 检测纳米级频谱传感器的电磁激励，该纳米级频谱传感器被配置为基于接收到的环境电磁辐射在预定频率处电磁可激励；和 使用所述纳米级频谱传感器的检测的激励确定环境电磁辐射频谱的使用。
全文摘要
在一个实施例中，装置包括被配置为基于接收到的环境电磁辐射在预定的频率处电磁可激励的纳米级频谱传感器。该装置同样被配置为能够使用该纳米级频谱传感器的激励从而确定环境电磁辐射频谱的使用。
文档编号G01R23/00GK103180987SQ201180051460
公开日2013年6月26日 申请日期2011年8月8日 优先权日2010年10月25日
发明者M·A·奥克撒宁, E·T·赛帕拉, V·A·叶尔莫洛夫, P·M·帕萨宁, J·扬图宁 申请人:诺基亚公司