JP6621837B2 - 無線ネットワーク性能の分析 - Google Patents

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Description

〔優先権の主張〕
本出願は、２０１５年３月２５日に出願された米国特許出願公開第２０１４／６６８，５４９号に対する優先権を主張するものであり、この文献の内容は、全体が引用により本明細書に組み入れられる。
本明細書は、例えばセルラーネットワークなどの無線ネットワークの性能測定基準の分析に関する。
セルラーネットワークは、例えばモバイル装置及びその他のタイプのユーザ装置に無線音声及びデータサービスを提供することができる。通常、セルラーネットワークは、それぞれが特定のセルに無線サービスを提供する複数の基地局を含む。基地局は、セル内のユーザ装置と無線で通信する無線アンテナを含む。
一般的態様では、無線ネットワークに性能フィードバックが提供される。
いくつかの態様では、無線モニタリングシステムが、センサネットワークと、データ分析システムと、通信インターフェイスとを含む。センサネットワークは、ある地理的地域（geographic region）の無線通信ネットワーク内で交換される無線周波数（ＲＦ）信号を受動的にモニタするように構成された無線センサ装置を含み、各無線センサ装置は、無線センサ装置が検出したＲＦ信号を処理することに基づいて、ローカルネットワーク使用パラメータを計算するように構成される。データ分析システムは、無線センサ装置によって計算されたローカルネットワーク使用パラメータに基づいて、無線通信ネットワークの地域的性能測定基準を分析するように構成される。いくつかの例では、通信インターフェイスが、地域的性能測定基準の分析に基づいて、無線通信ネットワークにネットワーク性能レポートを送信するように構成される。
添付図面及び以下の説明に、１又は２以上の実装の詳細を示す。説明、図面及び特許請求の範囲からは、他の特徴、目的及び利点も明らかになるであろう。
無線ネットワークにフィードバックを提供できる無線スペクトル分析システム例を示すブロック図である。 無線ネットワークにフィードバックを提供する無線スペクトル分析システム例のアーキテクチャを示すブロック図である。 無線ネットワークにフィードバックを提供する無線スペクトル分析システム例のアーキテクチャを示すブロック図である。 無線センサ装置の分布例を示すブロック図である。 無線センサ装置に関連するスペクトル検査（ＳＩ）情報例を示すブロック図である。 無線センサ装置に関連するＳＩ情報例を示す別のブロック図である。 無線センサ装置例を示すブロック図である。 無線センサ装置のＳＩ信号経路例を示すブロック図である。 無線センサ装置の別のＳＩ信号経路例を示すブロック図である。 無線センサ装置例の上面図である。 図９の無線センサ装置例９００のアンテナ９１０ａ〜ｄのアンテナプロファイル例の上面図である。 別の無線センサ装置例の上面図である。 無線センサ装置の応用例を示すブロック図である。 無線ネットワーク性能測定基準を分析する方法例を示すブロックフローチャートである。
様々な図面では、同じ要素を同じ参照記号によって示す。
本明細書で説明する内容のいくつかの態様では、ある地理的地域にわたって分布する無線センサ装置を含むセンサネットワークが、無線通信ネットワーク内で交換される無線信号を受動的にモニタする。無線通信ネットワークは、例えばセルラーネットワーク、Ｗｉ−Ｆｉネットワーク、アドホックネットワーク又は別のタイプの無線通信ネットワークとすることができる。いくつかの例では、無線センサ装置が、検出した無線信号に基づいてネットワーク使用パラメータを計算する。各個々の無線センサ装置によって計算されるネットワーク使用パラメータは、無線センサ装置のローカル環境で検出された無線信号に基づくローカルパラメータとすることができる。各個々の無線センサ装置によって計算されたローカルネットワーク使用パラメータは、例えば中央サーバシステムにおいて分析のために集約することができる。
いくつかの実装では、中央サーバシステムが、個々の無線センサ装置のローカル環境で検出された信号から計算した集約されたネットワーク使用パラメータに基づいて、無線通信ネットワークの地域的性能測定基準を分析することができる。地域的性能測定基準は、例えば、無線通信ネットワークの速度（又はレイテンシ）に関する測定基準、通話の切断又は接続の切断に関するパラメータ、又はその他のタイプの性能測定基準を含むことができる。地域的性能測定基準の分析は、センサネットワークがカバーする地理的地域に関する統計、分布又はその他のデータを表すことができる。従って、地域的性能測定基準は、単一の無線センサ装置がカバーするよりも広い地理的領域に関連し、地域的性能測定基準の分析は、その地域全体にわたる複数の異なる地点からのデータに基づく。
データ分析システムは、その分析を無線通信ネットワークに提供することにより、無線通信ネットワークは、例えば性能をモニタし、性能問題を検出し、是正措置を講じ、又は他のタイプの動作を実行できるようになる。地域的性能測定基準の分析は、無線通信ネットワークにリアルタイムデータ、事後データ又はこれらの組み合わせとして提供することができる。いくつかの例では、セルラーネットワークに対してその独自の性能のモニタリングを可能にするリアルタイムな動的フィードバックとして、セルラーネットワークに分析を提供することができる。
いくつかの実装では、センサネットワークのセンサ装置が受動測定装置であって無線通信ネットワークの能動部分ではないので、これらの存在が無線通信ネットワークに追加干渉を生じることはない。さらに、無線センサ装置は、基本測定（無線標準によって必要とされるタイプの測定）に留まらず、さらに複雑なスペクトル分析を行って性能特性の根本的原因又はその他のタイプの関連情報を識別することもできる。いくつかの例では、センサネットワークからのネットワーク使用パラメータの分析によって性能不足が識別され、これが無線通信ネットワーク事業者に折り返し報告される。いくつかの例では、無線通信ネットワーク事業者に送信されるレポートが問題の場所及び記述を示し、事業者は、このレポートを用いて問題の解決策を発見することができる。いくつかの例では、無線通信ネットワーク事業者に送信されるレポートが、識別された問題を解決するための、ネットワークインフラ設備に対する命令を含む。
いくつかの例では、無線センサネットワークが、無線通信ネットワークが問題に対処するように修正された後に再びネットワーク性能を測定して、修正によって地域的性能測定基準が改善されたかどうかを判定することができる。いくつかの例では、ネットワーク性能の再測定によって所望の改善が確認され、或いはネットワーク事業者システムに別の漸進的変化が推奨される。
従って、無線通信ネットワーク事業者は、無線センサネットワークから提供されたフィードバックに基づいて、動作パラメータ又はネットワークインフラを修正することができる。修正は、フィードバックを受け取った時にリアルタイムで行うことも、或いは他の時点に（例えば、スケジュールされた保守期間、低使用期間中、又はその他の時点に）行うこともできる。修正又はその他の動作は、例えば（例えば、センサ又はモニタリングシステムから）データを受け取ったことに応答して実質的な遅延を伴わずに実行することによってリアルタイムで行うことができる。いくつかの例では、追加データのモニタリング中（例えば、追加の無線信号のモニタリング中）に動作を実行することによってリアルタイムで動作を実行することもできる。いくつかのリアルタイム動作では、入力を受け取り、例えば無線通信ネットワークの進行中の動作を修正することによって無線通信ネットワーク事業者システムが出力に応答できるようにする時間フレーム内で出力を生成することもできる。
いくつかの実装では、例えばセンサネットワークからのフィードバックに基づいてリアルタイムで（又は他の時点に）行うことができる無線通信ネットワークの変更として、（例えば現在使用中のチャネル、周波数又は帯域の干渉度合いが大きい場合には）チャネル、周波数又は帯域を変更すること、（例えばユーザ装置、基地局又はこれらの両方の）送信出力特性を変更すること、変調スキーム、エラー修正のタイプ、拡散率又はその他のパラメータを、データチャネルをノイズ干渉に対してさらにロバストにするように変更することを挙げることができる。他に行うことができる無線通信ネットワークの変更例としては、（例えば、既存のアンテナの交換又は角度変更による）基地局アンテナの放射パターンの変更、無線通信ネットワークのセクタ又はセルの物理的構成の変更、及び基地局送信機の最大出力の変更などが挙げられる。
いくつかの例では、データ分析システムが、地域的性能測定基準を分析し、無線通信ネットワークが目標性能を上回って機能していると判断する。このような場合、データ分析システムは、無線通信ネットワークにフィードバックを提供しても、又はしなくてもよい。場合によっては、データ分析システムが、目標よりも高い性能を示す性能レポートを無線通信ネットワークに送信し、無線通信ネットワークが、無線通信ネットワークの全体的な性能を高めるトレードオフを行うこともできる。例えば、このようなトレードオフは、無線通信ネットワークを干渉に対してさらにロバストにし、スループットを高め、ネットワーク負荷を軽減し、又はその他の目標を達成するように構成することができる。セルラーネットワークでは、このようなトレードオフにより、例えば基地局及びユーザ装置に対する要件を緩和することによって性能目標に到達することができる。例えば、いくつかの例では、性能を犠牲にすることなく最大出力を低下させることができ、或いはより積極的に高次の変調スキームを使用してスループットを高めることができる。
いくつかの実装では、地域的性能測定基準が、対象地域内の複数の異なる場所から受け取られたローカルネットワーク使用パラメータに基づいて地域的性能測定基準の観測値を計算することによって分析される。この観測値を地域的性能測定基準の目標値と比較し、比較に応答してネットワーク性能レポートを送信することができる。例えば、データ分析システムは、観測値が閾値を下回った場合、閾値を上回った場合、目標範囲外である場合などに、自動的に無線通信ネットワークに性能レポートを送信することができる。
いくつかの例では、無線通信ネットワークが、観測値を分析して必要時に是正措置を講じる制御システムを含む。いくつかの例では、無線通信ネットワークが受け取るネットワーク性能レポートが是正措置のための命令を含み、無線通信ネットワークは、独自の観測値の分析を行うことなく自動的に命令を実行することができる。いくつかの例では、ネットワーク性能レポートが、観測された無線通信ネットワークの性能が無線通信ネットワークによって指定された性能基準を満たしていない地理的地域内の場所を示す。ネットワーク性能レポートは、例えばセンサネットワークから収集されたローカルネットワーク使用パラメータに基づく観測された性能の記述を含むことができる。ネットワーク性能レポートは、さらなる情報又は異なる情報を含むこともできる。
いくつかの実装では、ここで説明した主題を、さらなる技術的利点を提供できる様々な形で実装することができる。例えば、無線センサ装置を低コスト装置とすることもできる。従って、ある領域内に展開する無線センサ装置の数を、同じ領域内の基地局の数よりも大幅に多くすることができる。センサネットワークは、無線通信ネットワークと受動的に相互作用し、無線通信ネットワークのサービスを要求又は使用したり、或いは無線通信ネットワークの一部として別様に直接相互作用したりしない。従って、センサネットワークは、必ずしも既存の無線通信ネットワークインフラにさらなる複雑性の層を導入することなく、また必ずしもユーザ装置の複雑性を増すことなく無線通信ネットワークの性能をモニタすることができる。
本明細書で説明する内容のいくつかの態様では、無線信号を空間及び時間にわたってモニタして分析する。例えば、ある地理的地域内の様々な場所で同時に動作する複数の無線センサ装置からの無線信号のパラメータを集約することができる。地理的地域は、（例えば、半径が数十又は数百メートルから数キロメートルまでの）比較的狭いものであっても、或いは比較的広いものであってもよく、一般にあらゆる関心領域（例えば、建物、街区、管轄、人口動態、産業など）を表すことができる。いくつかの例では、集約データが、現実的かつ包括的なスペクトル使用の分析を容易にし、その地理的地域の無線スペクトル及びその他のリソースの利用及び品質についての理解をもたらすことができる。
いくつかの実装では、様々な無線通信規格に従ってフォーマットされた無線信号をモニタして分析する。例えば、無線スペクトル分析装置は、グローバルシステムフォーモバイル（ＧＳＭ（登録商標））及びＧＳＭ進化型高速データレート（ＥＤＧＥ）又はＥＧＰＲＳなどの２Ｇ規格、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、ユニバーサル移動体電気通信システム（ＵＭＴＳ）、及び時分割同期符号分割多元接続（ＴＤ−ＳＣＤＭＡ）などの３Ｇ規格、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）及びＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ（ＬＴＥ−Ａ）などの４Ｇ規格、ＩＥＥＥ ８０２．１１、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近距離通信（ＮＦＣ）、ミリ波通信などの無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）又はＷｉＦｉ規格、或いは複数のこれらの又はその他のタイプの無線通信規格をモニタして分析することができる。いくつかの実装では、他のタイプの無線通信（例えば、非標準的な信号及び通信プロトコル）をモニタして分析する。
いくつかの例では、無線スペクトル使用データ及び関連情報を様々な団体が収集し、又は様々な団体に提供する（例えば、売却し、発行し、共有し、又は別様に提供する）ことができる。例えば、無線スペクトル使用データは、行政機関又は規制当局（例えば、連邦通信委員会（ＦＣＣ）など）、規格開発機関（例えば、第３世代パートナシッププロジェクト（３ＧＰＰ）、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）など）、スペクトル権利の所有者及び被許諾者、無線サービスプロバイダ、無線装置及びチップのメーカー及びベンダ、無線サービスのエンドユーザ、又はその他の団体が使用することができる。
無線スペクトル使用データ及び関連情報は、様々な目的で使用することができる。例えば、行政機関又は規制当局がこの情報を用いて、割り当て済みの又は未割り当てのスペクトルの使用権の規制、制御及び施行を改善することができ、規格開発機関がこの情報を用いて、動作周波数を選択し、（例えば、低負荷周波数帯を利用して過密周波数帯の負荷を軽減することによって）スペクトル負荷のバランスを保つ規格を構築することができ、サービスプロバイダがこの情報を用いて、システムハードウェア、ソフトウェア、サービス又はインフラを最適化し、又は別様に改善することができる。
より正確かつ包括的なスペクトル使用データが存在すれば、対象のスキームを、無線スペクトル及びその他のリソースの利用を改善するように設計することができる。いくつかの例では、スペクトル権利の所有者及び被許諾者、又は無線サービスプロバイダが、所有又は運営する周波数帯の利用及び品質に基づいて独自のスペクトル使用を設計し、修正し又は別様に管理することができる。例えば、無線サービスプロバイダは、ある地理的位置のデータ通信量が多いことが分かれば、この地理的位置の多くのデータ通信量に対応するために、基地局の追加又はセル構成の修正（例えば、周波数再利用スキームの調整）を行うことができる。別の例として、無線サービスプロバイダは、一日のうちのある時点のデータ通信量が他の時点よりも多いことが分かれば、広報宣伝又は方針を、ピーク時以外の時間中の使用を促すように設計することができる。
いくつかの例では、無線スペクトル分析システムが、複数の無線センサ装置と、データ分析システムとを含む。無線センサ装置は、ある地理的地域にわたって様々な場所に分布することができる。無線センサ装置は、それぞれの場所でＲＦスペクトルをモニタして分析し、データ分析システムに情報を送信することができる。データ分析システムは、無線センサ装置から送信された情報の集約、編集及び分析を行う中央バックエンドシステムとしての役割を果たすことができる。
いくつかの実装では、無線スペクトル分析システム及び個々の無線センサ装置が、周波数領域、時間領域、又はこれらの両方における様々なタイプの分析を行うことができる。例えば、無線センサ装置は、周波数領域、時間領域、又はこれらの両方における無線スペクトルを分析することができる。いくつかの例では、無線センサ装置が、検出信号に基づいて、帯域幅、パワースペクトル密度又は他の周波数属性を決定するように構成される。いくつかの例では、無線センサ装置が、復調及びその他の動作を行って、例えば無線信号に含まれる信号情報（例えば、プリアンブル、同期情報、チャネル状態インジケータ、ＷｉＦｉネットワークのＳＳＩＤ／ＭＡＣアドレス、その他）などのコンテンツを時間領域において無線信号から抽出するように構成される。
いくつかの例では、無線スペクトル分析システムが、装置からのネットワーク使用データに基づいてネットワーク性能レポートを提供する。ネットワーク性能レポートは、（例えばユーザインターフェイス内で）ユーザに提供することも、（例えば分析又は保管目的で）データベースに記憶することも、加入者又はその他の団体（例えば、行政機関又は規制当局、規格開発機関、スペクトル権利の所有者及び被許諾者、無線サービスプロバイダなど）に送信することも、或いは別様に出力することもできる。いくつかの例では、ネットワーク性能レポートが、テキスト、データ、テーブル、チャート、グラフ又はその他の無線スペクトル使用の表現を含むこともできる。
いくつかの例では、ネットワーク性能レポートが、周波数領域情報、時間領域情報、空間領域情報、又はこれらの組み合わせ、及び無線装置によって検出された無線信号の分析から得られるその他の知識を含むことができる。ネットワーク性能レポートは、異なる場所の全ての複数の無線センサ装置からのデータに基づくグローバルな情報及び高レベルな知識を含むことができる。例えば、ネットワーク性能レポートは、傾向、統計、パターン、カバレッジ、ネットワーク性能、或いは時間又は空間にわたるその他の情報を含むことができる。いくつかの実装では、特定のユーザ又は団体の業種、選好又はその他の属性に基づいて、ネットワーク性能レポートをあつらえ、又はカスタマイズすることができる。
いくつかの実装では、ネットワーク性能レポートが無線通信ネットワークに送信される。無線通信ネットワークは、このネットワーク性能レポートを、例えばネットワーク性能のモニタリング、性能不足の検出、性能不足の修正、又はこれらの及びその他の目的の組み合わせのために使用することができる。いくつかの例では、ネットワーク性能レポートが、無線通信ネットワークの地域的性能測定基準の分析を含む。地域的性能測定基準は、例えば通話の切断、データ転送レート、データレイテンシ又はその他のタイプの性能測定基準の分析を含むことができる。地域的性能測定基準は、センサネットワーク内の各センサ装置がローカルに生成するネットワーク使用パラメータに基づいて分析することができる。
いくつかの例では、ある地理的地域にわたる異なる場所で多くの無線装置を使用して、各異なる場所の無線信号を同時にモニタすることができる。従って、様々な場所のＲＦ信号を同時に又は重複期間中に検査できることにより、その地理的地域にわたる、より正確かつ包括的な無線信号の検査を可能にすることができる。いくつかの例では、無線センサ装置が、広周波数範囲にわたるＲＦ信号を「リスン」又は「ウォッチ」して検出したＲＦ信号を処理することにより、それぞれの場所の無線信号を受動的にモニタする。ＲＦ信号が全く検出されない時もあり、従って無線センサ装置は、装置のローカル環境でＲＦ信号が検出された時に（例えば、適宜又は継続的に）信号を処理することができる。
多くの場合、無線センサ装置は、他の団体又はシステムによって、又はこれらの間で、例えば特定の周波数又は一連の周波数で、或いは自然現象によって送信された無線信号を検出することができる。無線信号の送信元、宛先、コンテキスト及び性質は、様々とすることができる。従って、無線センサ装置は、様々なシステム、団体又は現象による無線スペクトル使用をモニタすることができ、本明細書で説明するシステムは、いずれかの特定のタイプ又はクラスのシステム又はプロトコルをモニタすることに限定されるものではない。
いくつかの例では、無線センサ装置を比較的低コストのコンパクトな軽量装置として実装することができる。いくつかの例では、小型サイズ及び可搬性が、無線スペクトル分析システムの適用性を拡大して柔軟性を高めることができる。いくつかの例では、セルラーシステムのピコ／フェムトセルボックス、ＷｉＦｉアクセスポイント又は基地局、車両、ルータ、モバイル装置（例えば、スマートフォン、タブレットなど）、コンピュータ、モノのインターネット（例えば、マシンツーマシン（Ｍ２Ｍ））モジュール、ケーブルモデムボックス、ホームギア電子ボックス（例えば、ＴＶ、モデム、ＤＶＤ、ビデオゲームステーション、ラップトップ、キッチン用品、プリンタ、照明、電話機、時計、サーモスタット、火災検知器、ＣＯ２検知器など）、又はその他の場所に無線センサ装置を配置又は結合することができる。
いくつかの実装では、無線センサ装置が、現場で未加工データ（例えば、検出されたＲＦ信号）に対して計算及び分析を行って、関連情報（例えば、ネットワーク使用パラメータ）の要約を抽出することができる。いくつかの実装では、無線センサ装置が、データ分析システムに未加工データを送信する代わりに未加工データから抽出した要約を送信し、これによってデータ通信量を低減し、電力消費量を削減し（この場合、これによってバッテリ寿命を延ばすことができる）、他の利点をもたらすことができる。いくつかの例では、例えば要求時又はその他の場合に、データ分析システムに未加工データを送信することもできる。
いくつかの実装では、無線センサ装置とデータ集約及び分析システムとの間の通信が、例えば、より効率的なデータ送信を行うことができるインターネットプロトコル（ＩＰ）伝送又は別の標準的なデータ伝送プロトコルに基づくことができる。一般に、無線センサ装置からデータ集約及び分析システムへは、いつでもメッセージを送信することができる。例えば、送信は、ＲＦスペクトルの使用が検出されたことによってトリガすることも、データ集約及び分析システムからの要求によって開始することも、所定のスケジュール又は定期的な間隔に従って送信することも、或いは別の方法で行うこともできる。いくつかの例では、システムが、特定の無線センサ装置にデータを要求することができる。
いくつかの例では、無線センサ装置を展開してバックエンドシステムから制御することができる。例えば、無線センサ装置は、装置を操作する技術者を現場で必要とせずに動作することができる。いくつかの実装では、データ集約及び分析システム又は別のタイプの中央制御システムが、例えば無線センサ装置を構成又はアップグレードする制御動作を実行することができる。いくつかの例では、制御システムが構成情報を要求し、又はいずれかの特定の無線センサ装置の内部テストを行うことができる。
図１は、無線ネットワークにフィードバックを提供できる無線スペクトル分析システム例を示すブロック図である。図１に示す無線スペクトル分析システム例１００は、無線センサ装置１１０のセンサネットワークと、データ集約及び分析システム１１５とを含む。図１に示すように、１又は２以上のセルラーネットワークの複数のセル１０５を含む地理的地域にわたってセンサネットワーク内の複数（例えば、数十、数百又は数千台）の無線センサ装置１１０を分布させ、各セル１０５内に複数の無線センサ装置１１０を存在させることができる。いくつかの実装では、センサネットワークが、例えばセルラーネットワークを含まない領域などの別の地理的地域にわたって分布する無線センサ装置１１０を含むことができる。無線センサ装置１１０は、互いに同一又は同様のものとすることもでき、或いは、無線スペクトル分析システム１００が様々な異なる無線センサ装置１１０を含むこともできる。
図１に示すように、各セル１０５は、セルラーネットワーク（例えば、セルラー音声ネットワーク、セルラーデータネットワークなど）内のユーザ装置（例えば、携帯電話機など）と相互連結する１又は２以上の基地局１２０を含む。通常、各セル１０５は、単一の基地局１２０を含む。通常、地理的地域内の基地局の密度は、所望のセルカバレッジに基づいて決定されてセルの企画段階中に計算されるので、一旦インフラが展開されると比較的一定のままである。
通常、基地局１２０は、例えばセル１０５全体などの広い地域にわたってモバイル装置に無線サービスを提供する。従って、基地局１２０は、例えば十分なセルカバレッジを提供するために、比較的広い地域にわたって信号を送信するのに十分な電力を必要とする。通常、基地局は、消費電力が約１０ワット〜１００ワット又はそれ以上の高出力プロセッサ又は高出力コンポーネントの配列を使用し、従って基地局の動作温度を維持するために冷却システムが必要になることもある。これらの及びその他の理由により、多くの場合、基地局は大規模で高価なシステムである。例えば、多くの場合、セルラー基地局は、タワーに取り付けられた複数のアンテナと、タワーの基部付近の電子機器を有する建物とで構成され、場合によっては＄１００，０００〜＄１，０００，０００又はそれ以上のコストが掛かることもある。
図示の例では、無線センサ装置１１０が、データ集約及び分析システム１１５にデータを提供する。例えば、無線センサ装置１１０は、ＩＰネットワーク、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ又は別の通信システムを介してデータ集約及び分析システム１１５にメッセージ（例えば、ＩＰパケット、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームなど）を送信することができる。例えば、無線スペクトル分析システム１００は、基地局１２０によってサポートされるセルラーネットワーク以外の（又はそれを含む）既存の通信及び電力インフラ（例えば、公衆ネットワーク、プライベートネットワーク、広域ネットワークなど）を利用することができる。
無線センサ装置例１１０は、それぞれがローカルエリア内の無線信号をモニタして分析するモジュール式装置又はスタンドアロン型装置とすることができる。無線センサ装置１１０は、いくつかの例では、例えば（例えば、ユーザ装置への）セルラーサービスの提供や、セルラーネットワークの無線リソースの使用や、基地局１２０の動作のサポートや、又はセルラーネットワークのコンポーネントとしての他の動作を行わずに、セルラーネットワークと受動的に相互作用する。無線センサ装置１１０は、無線信号を検出して分析する専門ハードウェア（例えば、カスタマイズされた回路、カスタマイズされたチップセットなど）及び専門ソフトウェア（例えば、信号処理及び分析アルゴリズム）を含むことができる。
いくつかの例では、無線センサ装置１１０が低消費電力（例えば、平均約０．１〜０．２ワット又はそれ以下）で動作し、従って比較的小型で安価なものとなり得る。いくつかの例では、個々の無線センサ装置が、典型的なパーソナルコンピュータ又はラップトップコンピュータよりも小型であり、様々な環境で動作することができる。いくつかの例では、無線センサ装置が、オフィス空間、都市インフラ、住宅地、車両又はその他の場所に設置できるモジュール式のポータブルな小型装置である。いくつかの例では、無線センサ装置を＄１００未満で製造することもできるが、実際のコストは様々である。
図１に示す例では、無線センサ装置１１０が、基地局１２０よりも密に地理的に分布する。従って、いくつかの例では、無線センサ装置１１０が、より高い位置解像度及び位置精度で無線スペクトルを検査することができる。特定の例として、千台もの無線センサ装置１１０を市内の様々な場所に、各セル１０５の各範囲内に約５０台ずつ配置することができるが、実際の数は個々の用途で異なる。各無線センサ装置１１０は、異なる場所（すなわち、他の無線センサ装置１１０の場所と物理的に区別できる場所）に存在する。
ある地理的地域内の無線センサ装置１１０の密度は、例えば、その地域、人口、場所又は他の地理的地域の要因に基づいて決定することができる。例えば、いくつかの例では、都市部の無線センサ装置１１０の密度を農村部よりも高くすることができる。いくつかの例では、無線センサ装置例１１０を、その比較的低いコスト及び小型のサイズに起因してセル１０５又は別の関心領域全体に分布させて、その地域全体の無線スペクトル使用をモニタして分析するためのより経済的な解決策を提供することができる。
いくつかの例では、無線スペクトル分析システム１００を、システム構成及び管理の柔軟性レベルを高くして実装することができる。例えば、無線センサ装置１１０を、比較的容易に移動できるポータブルなプラグ＆プレイ装置にして様々な場所で動作させることもできる。いくつかの例では、無線センサ装置１１０が、標準的な通信インターフェイス（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、ＷｉＦｉ、ＵＳＢなど）を有し、標準的な電力を受け入れ、又はバッテリ電力で動作する。従って、無線スペクトル分析システム１００の構成（例えば、無線センサ装置１１０の総数、密度及び相対的な位置）は、様々な環境に対応することができ、例えば適宜に修正又は調整することができる。
データ集約及び分析システム例１１５は、無線センサ装置１１０から送信された（測定値、関連情報の要約などを含む）データを受け取り、このデータを（例えばデータベースに）記憶し、データベースからの集約データを処理してさらに高レベルな情報を抽出するアルゴリズムを実行することができる。さらに高レベルな情報は、例えば、傾向、性能データ、統計、カバレッジ、ネットワーク使用、又は無線センサ装置１１０に関連する他のいずれかのローカルな又はグローバルな情報を含むことができる。データ集約及び分析システム１１５は、無線センサ装置１１０の動作を制御し、これらの装置と個別に相互作用して、例えば特定のデータの要求、又はその他の制御動作を実行することもできる。いくつかの例では、データ集約及び分析システム１１５が、無線通信ネットワークの性能測定基準を分析し、この分析に基づいて無線通信ネットワークに性能データを送信する。例えば、データ集約及び分析システム１１５は、無線ネットワーク事業者システム１２５に性能レポートを送信することができる。
図示の例では、基地局１２０を含む無線通信ネットワークが、無線ネットワーク事業者システム１２５によって運用される。無線ネットワーク事業者システム例１２５は、１つのコンピュータシステム又は一群のコンピュータシステム及びその他のタイプのハードウェアとして実装することができる。無線ネットワーク事業者システム１２５は、１又は２以上の基地局１２０の近くに配置されたコンポーネントとすることができ、又はこのようなコンポーネントを含むことができる。いくつかの例では、無線ネットワーク事業者システム１２５の一部又は全部のコンポーネントが、基地局１２０から離れて配置される。いくつかの実装では、無線ネットワーク事業者システム１２５が、データ集約及び分析システム１１５から性能レポートを受け取る。無線ネットワーク事業者システム１２５は、性能レポートを受け取ったことに応答して、性能レポート内の性能データを分析し、分析に基づいて修正措置又は是正措置を識別し、性能レポートに含まれている命令を実行し、又は他のタイプの行動を取ることができる。
図２Ａ及び図２Ｂは、無線ネットワークにフィードバックを提供する無線スペクトル分析システム例のアーキテクチャを示すブロック図である。無線スペクトル分析システム２００は、図１の無線スペクトル分析システム１００又は別の無線スペクトル分析システムを表すことができる。無線スペクトル分析システム例２００は、複数の無線センサ装置１１０と、ＩＰネットワーク２２０と、メインコントローラ２３０とを含む。無線スペクトル分析システム２００は、さらなるコンポーネント又は異なるコンポーネントを含むこともできる。いくつかの実装では、無線スペクトル分析システムを図２Ａ及び図２Ｂに示すように配置することも、又は別の好適な形で配置することもできる。
図２Ａに示す例では、各無線センサ装置１１０が、空間座標（ｘi，ｙi，ｚi）を有するそれぞれの物理的位置における無線センサ装置として実装され、ｉは１〜Ｌ（Ｌは、無線センサ装置１１０の数）の間で変化する。いくつかの実装では、各無線センサ装置が、全地球測位システム（ＧＰＳ）、又は無線センサ装置の位置座標を識別する別の位置識別システムを含むことができ、或いは別の方法で位置座標を識別することもできる。いくつかの実装では、各無線センサ装置が、位置識別子、又は位置座標に関連することができる一意の識別子を有する。
これらの無線センサ装置例は、周波数領域及び時間領域の両方において無線スペクトルをモニタして分析し、関連する地理的位置において利用可能な無線通信サービスの突っ込んだ分析を行うことができる。例えば、無線センサ装置は、無線センサ装置の位置の周囲のローカル無線環境内のＲＦ信号をいつでも検出することができる。いくつかの例では、無線センサ装置が、データパケット及びデータフレームを識別し、同期情報、セル識別子及びサービス識別子、並びにＲＦチャネルの品質測定値（例えば、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ））を抽出し、無線センサ装置によって検出されたＲＦ信号のこれらの及びその他の制御情報及びトラフィックデータに基づいて、ネットワーク使用パラメータ及びその他の情報を導出することができる。ＲＦ信号の制御情報及びトラフィックデータは、２Ｇ ＧＳＭ／ＥＤＧＥ、３Ｇ／ＣＤＭＡ／ＵＭＴＳ／ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、４Ｇ／ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａ、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの無線通信規格に対応する物理層情報及び媒体アクセス（ＭＡＣ）層情報を含むことができる。（例えば、特定の周波数又は特定の帯域幅などの）ネットワーク使用パラメータは、検出ＲＦ信号の電力、検出ＲＦ信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）、検出ＲＦ信号の電力が最大になる周波数、又はその他のパラメータを含むことができる。いくつかの実装では、無線センサ装置が、ＲＦジャマー及び干渉源、又はその他のタイプの情報を識別することができる。
図２Ａに示す例では、無線センサ装置からのデータ（例えば、ネットワーク使用データ又はその他の情報）が、データ集約システム又は中央制御システム（例えば、メインコントローラ２３０）によって集約される。いくつかの実装では、無線センサ装置から送信されたメッセージをメインコントローラ２３０が例えばＩＰネットワーク（例えば、ＩＰネットワーク２２０）を介して受け取ることにより、無線センサ装置からのデータが集約される。いくつかの実装では、無線センサ装置が、ローカルネットワーク（例えば、ローカルインターネット２０２又は２０４）を介してＩＰネットワークに接続される。無線センサ装置は、ローカル有線ネットワーク２１４又は無線ネットワーク２１２によってローカルネットワークに接続することができる。有線ネットワーク２１４は、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、ｘＤＳＬ（ｘ−デジタル加入者回線）、光ネットワーク、又はその他のタイプの有線通信ネットワークを含むことができる。無線ネットワーク２１２は、例えば、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＮＦＣ、又はその他のタイプのローカル無線ネットワークを含むことができる。いくつかの実装では、無線センサ装置の一部が、１又は２以上の広域ネットワーク２０６を用いてＩＰネットワーク２２０に直接接続される。広域ネットワーク２０６は、例えば、セルラーネットワーク、衛星ネットワーク、又はその他のタイプの広域ネットワークを含むことができる。
メインコントローラ例２３０は、図１のデータ集約及び分析システム１１５又は別のバックエンドシステムに含めることができる。メインコントローラ２３０は、１又は２以上のコンピュータ装置又はシステムを含むコンピュータシステムとすることができる。メインコントローラ２３０又はそのあらゆるコンポーネントは、データ処理センター、コンピュータ施設、又はその別の場所に位置することができる。図示の例では、メインコントローラ２３０が、無線センサ装置の動作を遠隔制御することができる。メインコントローラ２３０の機能例としては、無線センサ装置の一部又は全部からの情報の集約、無線センサ装置のソフトウェアのアップグレード、無線センサ装置の状態のモニタリングなどを挙げることができる。例えば、メインコントローラ２３０は、ソフトウェアアップデートモジュール２３４を含み、又はこれに結合することができる。いくつかの例では、ソフトウェアアップデートモジュール２３４が、無線センサ装置ソフト２３２のアップデートを受け取り、無線センサ装置にソフトウェアアップデートをプッシュすることができる。
図２Ａに示す例では、メインコントローラ２３０が、無線センサ装置を１又は２以上の較正モード又はテストモードの状態にし、無線センサ装置内の様々な要素をリセットし、又は必要に応じていずれかの個々の無線センサ装置を、例えば無線センサ装置の場所又は状態、その隣接する無線センサ装置又はその他の要因に基づいて構成することができる。いくつかの例では、無線センサ装置の状態が、（ｉ）無線センサ装置の温度、（ｉｉ）無線センサ装置の現在の電力消費量、（ｉｉｉ）無線センサ装置からメインコントローラ２３０に逆流するデータレート、（ｉｖ）無線センサ装置の周囲のローカルＷｉＦｉ信号の信号強度、ＳＳＩＤ又はＭＡＣアドレス、（ｖ）（例えば、無線センサ装置の内部ＧＰＳユニットを検出する）無線センサ装置の位置、（ｖｉ）無線センサ装置又はその周辺の無線センサ装置の状態に関する情報を提供する信号（例えば、ネットワークを介して送信されるＩＰパケット、制御信号）を含むことができる。メインコントローラ２３０は、無線センサ装置のさらなる状態又は異なる状態をモニタすることもできる。
いくつかの実装では、メインコントローラ２３０が、無線センサ装置から送信されたスペクトル検査情報（例えば、ネットワーク使用データ、各ネットワーク使用データの空間及び時間座標、無線センサ装置の状態など）を受け取る通信システムを含み、又はこのような通信システムに結合することができる。メインコントローラ２３０は、複数の無線センサ装置からのスペクトル検査情報を集約（例えば、構築、編集又は別様に管理）し、無線センサ装置からのネットワーク使用パラメータに基づいて地理的地域の性能データ２３８を生成することができるデータ分析システム２３６を含み、又はこのようなデータ分析システム２３６に結合することができる。
いくつかの例では、ネットワーク性能レポートにネットワーク性能データ２３８を含めることができる。例えば、ネットワーク性能レポートは、ＲＦスペクトル内の複数の帯域幅の各々における検出された無線トラフィックレベル、検出された複数の無線通信規格についての無線トラフィックレベル、地理的地域における無線スペクトル使用の空間及び時間分布、又はその他の情報を示すことができる。トラフィックレベルは、例えば、スループット、データレート、ピーク値及び谷値、又は他のネットワーク使用情報の統計（例えば、平均及び変動）を含むことができる。ネットワーク性能レポートは、リアルタイムデータ、履歴データ、又はこれらの組み合わせを分析することに基づいて生成することができる。ネットワーク性能レポートは、例えば、検出された無線トラフィックレベルと空間及び時間とを対比して示すテーブル、チャート及びグラフを含むことができる。例えば、ネットワーク性能レポートは、地理的地域における無線スペクトル使用の空間分布を示すグラフ又は（例えば、図３〜図５に示すような）マップを含むことができる。ネットワーク性能レポートは、無線スペクトル使用の時間分布又は傾向を示す（例えば、１日、１ヶ月又は１年間のピークトラフィック量、平均トラフィック量、最小トラフィック量を示す）棒グラフ又はテーブルを含むこともできる。
いくつかの例では、ネットワーク性能レポートが、ネットワーク性能測定基準の分析によって生成された性能データを含む。ネットワーク性能測定基準は、無線センサ装置１１０によって計算されるネットワーク使用パラメータに基づいて分析することができる。いくつかの例では、無線センサ装置１１０によって計算されるネットワーク使用パラメータが、個々の装置のローカル環境で検出されたネットワーク使用を示し、性能測定基準が、無線センサ装置１１０の多くをカバーする地域的規模で分析される。例えば、地域的性能レポートは、セルラーネットワーク内の全部又は一部のセルの性能データ、又はセルラーネットワーク内の複数のセルの性能データを含むことができる。いくつかの例では、地域的性能レポートが、街区、建物又はキャンパス、或いは別の対象区域の性能データを含むことができる。いくつかの例では、地域的性能レポートが、数十、数百又は数千平方メートルにわたって分布する数十台又は数百台の無線センサ装置１１０から受け取られたネットワーク使用パラメータに基づいて生成される。
図２Ｂには、データ分析システムから性能データを受け取るように構成された無線ネットワーク事業者システム例２５０を示す。図示の例では、無線ネットワーク事業者システム２５０が、フィードバックインターフェイス２８４と、性能分析システム２８５と、制御システム２８６とを含む。無線ネットワーク事業者システムは、さらなる又は異なる機能を含むこともでき、無線ネットワーク事業者システムのコンポーネントは、図２Ｂに示すように動作することも、又は別の形で動作することもできる。
図２Ｂに示す例では、（図２Ａに示すような）データ分析システム２３６が、無線ネットワーク事業者システム２５０にネットワーク性能レポートを送信するように構成されたレポートインターフェイスを含む。ネットワーク性能レポートは、例えばＩＰネットワーク２６０又は別のタイプの通信ネットワークを介して無線ネットワーク事業者システムに配信することができる。図２Ｂに示すＩＰネットワーク２６０は、図２Ａに示すＩＰネットワーク２２０とすることも、又は別のＩＰネットワークとすることもできる。図２Ｂに示すように、フィードバックインターフェイス２８４は、データ分析システム２３６のレポートインターフェイスからネットワーク性能レポートを受け取る。
例示的な無線ネットワーク事業者システム２５０は、目標性能測定基準２８２も受け取る。目標性能測定基準は、例えばネットワークユーザのニーズ又は要望、ネットワーク事業者が設定したパラメータ、又はその他の要因に基づいて、無線通信ネットワークによって決定することができる。目標性能測定基準は、例えば目標通信レート、目標ネットワーク負荷又はその他のタイプの性能測定基準を示すことができる。いくつかの例では、無線通信ネットワークがセルラーネットワークであり、目標性能測定基準２８２が、最大レート、又はセルラーネットワーク内の最大通話切断数を示す。いくつかの例では、無線通信ネットワークがセルラーネットワークであり、目標性能測定基準２８２が、最小データ転送レート、最大データレイテンシレート、又はネットワーク速度に関する他のパラメータを示す。データ転送レートは、通常はメガビット／秒で測定されるが、他の単位で測定することもできる。
いくつかの例では、無線通信ネットワークの実際の性能が、目標性能測定基準２８２を満たさない。例えば、無線通信ネットワークは、無線干渉、予想外のネットワーク負荷、設備の誤動作、攻撃又は不正行為、ソフトウェアの誤動作、停電、又は無線通信ネットワークの性能に影響を与え得る他のタイプの事象に見舞われることがある。性能分析システム２８５は、データ分析システム２３６からのネットワーク性能データを目標性能測定基準２８２に照らして分析することができる。例えば、性能分析システム２８５は、セルラーネットワーク内の通話切断数又は通話切断率を、目標性能測定基準２８２内に指定された目標数又は目標率と比較することができる。別の例として、性能分析システム２８５は、観測されたデータレート（例えば、最大データレート、その日の平均レート、最小データレートなど）を、目標性能測定基準２８２内に指定されたデータレートと比較することもできる。無線通信ネットワークの性能データは、目標性能測定基準２８２と比較できるように、空間、時間、又はこれらの両方にわたって平均化することができる。
制御システム例２８６は、無線通信ネットワークの１又は２以上の態様の動作を制御する。例えば、制御システム２８６は、無線通信ネットワーク内のソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせを制御することができる。図２Ｂに示すように、制御システム２８６は、ネットワークインフラ２８７と相互作用し、動作パラメータ２８８を制御し、或いはこれらの両方を行って、無線通信ネットワークの動作を制御することができる。いくつかの例では、ネットワークインフラ２８７が、基地局、無線タワー、無線アンテナ、又はその他のタイプの無線ハードウェア、電気システム、コンピュータシステム、又はこれらの及びその他のコンポーネントの組み合わせを含むことができる。いくつかの例では、動作パラメータ２８８が、動作周波数、動作チャネル、動作帯域、アンテナ角度、送信出力特性（例えば、送信出力制御ループ動態、送信出力レベルなど）、変調スキーム、エラー訂正スキーム、拡散率、又はこれらの及びその他のパラメータの組み合わせを含むことができる。
いくつかの実装では、制御システム２８６が、性能分析システム２８５によって提供されたネットワーク性能分析に基づいて無線通信ネットワークの修正を識別する。例えば、制御システム２８６は、目標性能測定基準２８２を満たしていないネットワーク性能に対処する１又は２以上の是正措置を識別することができる。いくつかの例では、制御システム２８６が、ネットワークインフラ２８７のための命令を生成し、動作パラメータ２８８のうちの１つ又は２つ以上を修正し、又は無線通信ネットワーク内の性能不足を修正する他のタイプの行動を取る。制御システム２８６によって識別された命令又はパラメータ設定は、命令の生成時にリアルタイムで、予め計画された保守期間に、又は他の時点にネットワークインフラに配信することができる。
いくつかの例では、データ分析システム２３６が、目標性能測定基準２８２を受け取って、性能分析システム２８５に関して上述したネットワーク性能分析を実行する。このような場合、データ分析システム２３６は、その分析結果をネットワーク性能レポートに含めて無線ネットワーク事業者システム２５０に送信することができる。いくつかの例では、データ分析システム２３６が、是正措置を識別して、制御システム２８６に関して上述したような命令を生成する。このような場合、データ分析システムは、これらの命令をネットワーク性能レポートに含めて無線ネットワーク事業者システム２５０に送信することができる。いくつかの例では、無線ネットワーク事業者システム２５０が、データ分析システム２３６によって生成された命令を自動的に実行することも、或いは独自の選択基準に基づいて選択的に命令を実行することもできる。
図３及び図４に、ある地理的地域における無線スペクトル使用の空間及び時間分布例の態様を示し、図５に、発信元位置を特定する技術例の態様を示す。いくつかの例では、メインコントローラ２３０によって生成されユーザに表示されるネットワーク性能レポートに同様の又は関連する情報を含めることができる。いくつかの実装では、ネットワーク性能レポートが、さらなる又は異なるネットワーク使用情報の表現を含むこともできる。
図３は、無線センサ装置の空間分布例を示すブロック図３００である。図３に示すように、各無線センサ装置は地理的位置（ｘi，ｙi，ｚi）を有し、それぞれの地理的位置（ｘi，ｙi，ｚi）の無線スペクトルをモニタして分析することができる。各無線センサ装置は、データ分析システム（例えば、図２Ａのメインコントローラ２３０）にスペクトル検査（ＳＩ）情報を送信することができる。ＳＩ情報は、例えば、ネットワークデータ（例えば、ネットワーク使用パラメータ）、各ネットワーク使用パラメータの位置及び時間情報、無線センサ装置の状態情報、又はその他の情報を含むことができる。例えば、位置及び時間情報は、無線センサ装置の空間座標（例えば、（ｘi，ｙi，ｚi）又はその他の座標）、及び各ネットワーク使用パラメータが取得された時間座標（例えば、時刻）を含むことができる。ブロック図例３００は、無線センサ装置の空間座標を示しており、地理的地域内の無線センサ装置の空間分布例マップとしての役割を果たす。いくつかの実装では、各無線センサ装置のＳＩ情報を図３００に重ね合わせてユーザなどに表示することができる。
図４は、図３に示す無線センサ装置に関連するＳＩ情報例４１０を示すブロック図４００である。図４に示す例では、ＳＩ情報例４１０を無線センサ装置のそれぞれの空間座標に隣接して又はその上部に表示することができる。表示されるＳＩ情報４１０は、上述した一部又は全部のタイプのＳＩ情報を含むことができる。例えば、ネットワーク使用パラメータのうちの１つ又は２つ以上を表示することができる。いくつかの実装では、各ネットワーク使用パラメータの時間座標を表示することもできる。情報は、異なる無線センサ装置毎に同じもの、同様のもの、又は異なるものとすることができる。ＳＩ情報４１０は、中心位置（例えば、メインコントローラ２３０）に集約することができるので、複数の無線センサ装置のＳＩ情報４１０を関連付け、比較し、補間し、又は別様に操作してさらなる情報を導出することができる。例えば、発信元信号を検出できる無線センサ装置のＳＩ情報に基づいて、発信元信号の相対的位置を特定することができる。さらなる情報又は異なる情報を導出することもできる。
図５は、図３に示す無線センサ装置に関連するＳＩ情報例を示す別のブロック図５００である。この例では、１又は２以上の周波数における検出された信号電力が、各無線センサ装置のＳＩ情報例としてそれぞれの位置に表示されている。位置（ｘ1，ｙ1，ｚ1）、（ｘ2，ｙ2，ｚ2）、（ｘ3，ｙ3，ｚ3）及び（ｘ4，ｙ4，ｚ4）において測定された周波数ｆにおける信号電力が、それぞれＰsignal,1５１０、Ｐsignal,2５２０、Ｐsignal,3５３０、及びＰsignal,4５４０として示されている。周波数ｆにおける信号５０５の発信元位置は、測定された複数の無線センサ装置の電力レベルに基づいて、例えば（例えば、中央コントローラの）データ分析システムによって自動的に推定することができる。例えば、信号５０５の発信元位置は、例えば（ｘ1，ｙ1，ｚ1）、（ｘ2，ｙ2，ｚ2）、（ｘ3，ｙ3，ｚ3）及び（ｘ4，ｙ4，ｚ4）などの無線センサ装置の位置を中心とする複数の円弧の交点に基づいて特定することができる。各円弧の半径は、Ｐsignal,1５１０、Ｐsignal,2５２０、Ｐsignal,3５３０、及びＰsignal,4５４０、それぞれの経路損失、シャドウイング効果、又は複数の無線センサ装置の各々の周囲のローカル無線環境における他の伝搬条件に基づいて決定することができる。この結果、ＲＦ信号の発信元位置を特定し、マップ例５００上に例示して視覚化することができる。発信元位置は、同期信号又はその他の技術に基づいて識別することもできる。
図６は、無線センサ装置例６００を示すブロック図である。いくつかの例では、図１〜図５の無線センサ装置を、図６に示す無線センサ装置例６００として、又は別のタイプの無線センサ装置として実装することができる。無線センサ装置例６００は、ハウジング６１０と、ＲＦインターフェイス６１２と、電力管理サブシステム６２０と、信号分析サブシステム（例えば、ＳＩサブシステム６３０など）と、ＣＰＵ６４０と、メモリ６５０と、通信インターフェイスと、入力／出力インターフェイス６４２（例えば、ＵＳＢ接続）と、ＧＰＳインターフェイス６４８と、１又は２以上のセンサ（例えば、コンパス又はジャイロスコープなどの三次元方位センサ６４４、温度センサなど）とを含む。無線センサ装置６００は、さらなる又は異なるコンポーネント及び機能を含むこともでき、無線センサ装置の機能は、図６に示すように配置することも、又は別の好適な構成で配置することもできる。
いくつかの実装では、ハウジング６１０を、ＲＦインターフェイス６１２と、電力管理サブシステム６２０と、信号分析サブシステムと、通信インターフェイスと、無線センサ装置６００の他のコンポーネントとを収容するポータブルなハウジングとすることができる。ハウジングは、プラスチック、金属、複合材料、又はこれらの及びその他の材料の組み合わせで形成することができる。ハウジングは、成形、機械加工、押出加工又はその他のタイプの工程によって製造されたコンポーネントを含むことができる。いくつかの実装では、無線センサ装置６００を別の装置（例えば、セルラーシステムのピコ／フェムトセルボックス、ＷｉＦｉアクセスポイント又は基地局、車両、ルータ、モバイル装置、サーモスタットなど）に結合又は一体化することもできる。例えば、無線センサ装置６００のハウジング６１０を他の装置に取り付け、組み込み、又は別様に結合することができる。或いは、ハウジング６１０を、無線センサ装置６００のコンポーネントのみを収容する専用ハウジングとすることもできる。
いくつかの実装では、ハウジング６１０及びハウジング６１０内のコンポーネントの設計及び配置を、無線信号をモニタして分析するように最適化又は別様に構成することができる。例えば、コンポーネントのサイズ、配向及び相対的位置を、ＲＦ信号を検出して分析するように最適化し、装置は、コンパクトでありながら全ての必要なコンポーネントを収容することができる。いくつかの例では、ハウジング６１０を、例えば約１０×１０×４ｃｍ3とすることができ、或いは別のサイズのハウジングを使用することもできる。
いくつかの実装では、ＲＦインターフェイス６１２が、無線センサ装置６００の周囲のローカル無線環境においてＲＦスペクトルの複数の帯域幅のＲＦ信号を検出するように構成される。ＲＦインターフェイス６１２は、アンテナシステムと、それぞれの帯域幅のＲＦ信号を処理するように構成された複数の無線経路とを含むことができる。図６に示す例では、ＲＦインターフェイス６１２が、アンテナ６２２ａ、ＲＦ受動素子６２４、ＲＦ能動素子６２６及び受動素子６２８を含む。ＲＦ受動素子６２４は、例えば、整合素子、ＲＦスイッチ及びフィルタを含むことができる。ＲＦ能動素子６２６は、例えば、ＲＦ増幅器を含むことができる。ＲＦ能動素子６２６の後の受動素子６２８は、例えば、フィルタ、整合素子、スイッチ及びバランを含むことができる。
いくつかの例では、信号分析サブシステムを、ＲＦ信号に基づいてネットワーク使用データを識別するように構成することができる。信号分析サブシステムは、（単複の）無線、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、メモリ、及びスペクトルパラメータを抽出してＲＦスペクトルを分析するその他のコンポーネントを含むことができる。いくつかの実装では、ＲＦインターフェイス６１２と信号分析サブシステムとの組み合わせをスペクトル検査（ＳＩ）信号経路と呼ぶことができ、これについては図７に関連してさらに詳細に説明する。
無線センサ装置６００の通信インターフェイスは、ネットワーク使用パラメータ又はその他のＳＩ情報を遠隔システム（例えば、図２Ａのメインコントローラ２３０）に送信するように構成することができる。通信インターフェイスは、１又は２以上の無線インターフェイス６３２（例えば、ＷｉＦｉ接続、セルラー接続など）、ローカルネットワークへの有線インターフェイス６４６（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ接続、ｘＤＳＬ接続など）、或いは他のタイプの通信リンク又はチャネルを含むことができる。通信インターフェイスは、（例えば、アンテナアレイを用いて）共通アンテナを共有して再利用することも、或いは各々が異なる専用アンテナを有することもできる。
無線インターフェイス６３２及び有線インターフェイス６４６の各々は、ローカルネットワーク又は広域ネットワークと通信するためのモデムを含むことができる。例えば、無線インターフェイス６３２及び有線インターフェイス６４６は、データ分析システム（例えば、図２Ａのメインコントローラ２３０）にＳＩ情報を送信し、データ分析システムからローカルネットワーク又は広域ネットワークを介して制御情報（例えば、ソフトウェアアップデート）を受け取ることができる。いくつかの実装では、無線センサ装置が、これらの通信インターフェイスの一方又は両方を備えることができる。無線センサ装置例６００は、有線インターフェイス６４６を使用した場合、（例えば、建物内の）既存の有線通信インフラ及び大送信容量の有線通信（例えば、光ネットワーク、高度デジタル加入者回線技術などによって提供される広帯域）を利用することができる。無線インターフェイス６３２は、無線センサ装置例６００の移動性及び柔軟性を高めることができるので、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉ、セルラー、衛星又はその他の無線通信技術を用いて様々な場所及び時点でＳＩ情報を配信できるようになる。
いくつかの実装では、無線インターフェイス６３２及びＲＦインターフェイス６１２が、ハードウェアコンポーネント又はソフトウェアコンポーネント（又はこれらの両方）を共有することができる。いくつかの実装では、無線インターフェイス６３２とＲＦインターフェイス６１２を別個に実装することができる。いくつかの実装では、ＲＦインターフェイス６１２が信号の送信よりもむしろ受信の方を主に担当し、ＲＦインターフェイス６１２は、専用の低電力回路を用いて実装することができ、従って無線センサ装置６００の全体的な電力消費量を削減することができる。
電力管理サブシステム６２０は、無線センサ装置６００に電力を供給して管理する回路及びソフトウェアを含むことができる。いくつかの実装では、電力管理サブシステム６２０が、バッテリインターフェイス及び１又は２以上のバッテリ（例えば、充電式バッテリ、マイクロプロセッサを内蔵したスマートバッテリ、又は異なるタイプの内部電源）を含むことができる。バッテリインターフェイスは、バッテリが無線センサ装置６００に直流電力を供給する支援を行うことができるレギュレータに結合することができる。従って、無線センサ装置６００は、内蔵型の電源を含むことができ、他の外部エネルギー源を必要とせずに任意の場所で使用することができる。これに加えて、又はこれとは別に、電力管理サブシステム６２０は、外部電源（例えば、交流電源、アダプタ、コンバータなど）から電力を受け取る外部電力インターフェイスを含むこともできる。従って、無線センサ装置６００は、外部エネルギー源にプラグ接続することができる。
いくつかの実装では、電力管理サブシステム６２０が、無線センサ装置６００の消費電力を監視して管理することができる。例えば、電力管理サブシステム６２０は、ＲＦインターフェイス６１２、通信インターフェイス、ＣＰＵ６４０、及び無線センサ装置６００のその他のコンポーネントの電力消費量をモニタし、例えば中央コントローラに無線センサ装置６００の電力消費状態を報告することができる。いくつかの実装では、無線センサ装置６００を、低消費電力を有するように設計することができ、電力管理サブシステム６２０を、消費電力が閾値を超えた場合に中央コントローラにアラートを送信し、又は無線センサ装置６００の動作に介入するように構成することができる。電力管理サブシステム６２０は、さらなる機能又は異なる機能を含むこともできる。
ＣＰＵ６４０は、例えば無線センサ装置６００の動作を管理するための命令を実行できる１又は２以上のプロセッサ又は別のタイプのデータ処理装置を含むことができる。ＣＰＵ６４０は、図１〜図５に関連して説明した無線センサ装置の動作のうちの１つ又は２つ以上を実行又は管理することができる。いくつかの実装では、ＣＰＵ６４０をＳＩサブシステム６３０の一部とすることができる。例えば、ＣＰＵ６４０は、（例えば、ＲＦインターフェイス６１２からの）測定された無線スペクトルデータを処理し、計算し、別様に分析することができる。いくつかの例では、ＣＰＵ６４０が、ソフトウェア、スクリプト、プログラム、関数、実行ファイル、又はメモリ６５０に含まれている他のモジュールを実行又は解釈することもできる。
入力／出力インターフェイス６４２は、入力／出力装置（例えば、ＵＳＢフラッシュドライブ、ディスプレイ、キーボード、又はその他の入力／出力装置）に結合することができる。入力／出力インターフェイス６４２は、例えば、シリアルリンク、パラレルリンク、無線リンク（例えば、赤外線又は無線周波数など）、又は別のタイプのリンクなどの通信リンクを介した無線センサ装置６００と外部ストレージ又はディスプレイ装置との間のデータ転送を支援することができる。
メモリ６５０は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、記憶装置（例えば、書き込み可能リードオンリモリ（ＲＯＭ）など）、ハードディスク、又はその他のタイプの記憶媒体を含むことができる。メモリ６５０は、無線センサ装置６００、メインコントローラ、及び無線スペクトル分析システム内の他のコンポーネントの動作に関連する命令（例えば、コンピュータコード）を記憶することができる。メモリ６５０は、無線センサ装置６００上で実行中の１又は２以上のアプリケーション又は仮想機械が解釈できるアプリケーションデータ及びデータオブジェクトを記憶することもできる。メモリ６５０は、例えば、無線センサ装置６００の位置データ、環境データ及び状態データ、並びに無線スペクトルデータ及びその他のデータを記憶することもできる。
いくつかの実装では、別のソースから（例えば、中央コントローラからデータネットワーク、ＣＤ−ＲＯＭを介して、又は別のコンピュータ装置から別の方法で）プログラムをロードすることによって無線センサ装置６００をプログラム又は更新（例えば、再プログラム）することができる。いくつかの例では、所定のスケジュールに従って、又は別の形でソフトウェアアップデートが利用可能になった時に、中央コントローラが無線センサ装置６００にソフトウェアアップデートをプッシュする。
図７は、スペクトル検査（ＳＩ）信号経路の例７００を示すブロック図である。ＳＩ信号経路７００は、（例えば、無線経路Ａとして示す）ＲＦインターフェイス７１０と、スペクトル分析サブシステム７０５とを含む。図６の無線センサ装置６００のＲＦインターフェイス６１２は、図７のＲＦインターフェイス例７１０として実装することも、又は別の形で実装することもできる。図６の無線センサ装置６００のＳＩサブシステム６３０は、図７のスペクトル分析サブシステム例７０５として実装することも、又は別の形で実装することもできる。いくつかの例では、ＳＩ信号経路７００が、無線スペクトル使用のモニタリング及び分析に必要な全ての動作を実行することができる。例えば、ＳＩ信号経路７００は、復調、等化、チャネルデコーディングなどの、典型的な無線受信機の機能を実行することができる。ＳＩ信号経路７００は、様々な無線通信規格の信号受信をサポートするとともに、無線信号を分析するスペクトル分析サブシステム７０５にアクセスすることができる。
図示の例では、ＲＦインターフェイス７１０を、ＲＦ信号を検出して処理する広帯域又は狭帯域フロントエンドチップセットとすることができる。例えば、ＲＦインターフェイス７１０は、１又は２以上の周波数帯の広域スペクトル、又は無線通信規格の特定の周波数帯内の狭域スペクトルにおけるＲＦ信号を検出するように構成することができる。いくつかの実装では、ＳＩ信号経路７００が、関心スペクトルをカバーする１又は２以上のＲＦインターフェイス７１０を含むことができる。このようなＳＩ信号経路の実装例については、図８に関連して説明する。
図７に示す例では、ＲＦインターフェイス７１０が、１又は２以上のアンテナ７２２、ＲＦマルチプレクサ７２０又はパワーコンバイナ（例えば、ＲＦスイッチ）、及び１又は２以上の信号処理経路（例えば、「経路１」７３０、．．．、「経路Ｍ」７４０）を含む。アンテナ７２２は、マルチポートアンテナ又はシングルポートアンテナとすることができる。アンテナ７２２は、全方向性アンテナ、指向性アンテナ、又はそれぞれの１つ又は２つ以上の組み合わせを含むことができる。アンテナ７２２は、ＲＦマルチプレクサ７２０に接続される。いくつかの実装では、ＲＦインターフェイス７１０を、単入力単出力（ＳＩＳＯ）、単入力多出力（ＳＩＭＯ）、多入力単出力（ＭＩＳＯ）及び多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術に基づいて１又は２以上のアンテナ７２２を用いてＲＦ信号を検出するように構成することができる。
いくつかの実装では、無線センサ装置のローカル環境内のＲＦ信号をアンテナ７２２によって取り込み、ＲＦマルチプレクサ７２０に入力することができる。ＲＦマルチプレクサ７２０から出力された信号７０２は、分析する必要があるＲＦ信号の周波数に応じて処理経路（すなわち、「経路１」７３０、．．．、「経路Ｍ」７４０）のうちの１つに送ることができる。ここでのＭは整数である。各経路は、異なる周波数帯を含むことができる。例えば、「経路１」７３０は、１ＧＨｚ〜１．５ＧＨｚのＲＦ信号に使用することができ、「経路Ｍ」は、５ＧＨｚ〜６ＧＨｚのＲＦ信号に使用することができる。複数の処理経路は、それぞれの中心周波数及び帯域幅を有することができる。複数の処理経路の帯域幅は、同じであることも、又は異なることもできる。２つの隣接する処理経路の周波数帯は、重なり合うことも、又はバラバラであることもできる。いくつかの実装では、処理経路の周波数帯を、異なる無線通信規格（例えば、ＧＳＭ、ＬＴＥ、ＷｉＦｉなど）の指定周波数帯に基づいて割り当て、又は別様に構成することができる。例えば、各処理経路が特定の無線通信規格のＲＦ信号を検出する役割を担うように構成することができる。一例として、「経路１」７３０をＬＴＥ信号の検出に使用し、「経路Ｍ」７４０をＷｉＦｉ信号の検出に使用することもできる。
各処理経路（例えば、「処理経路１」７３０、「処理経路Ｍ」７４０）は、１又は２以上のＲＦ受動素子及びＲＦ能動素子を含むことができる。例えば、処理経路は、ＲＦマルチプレクサ、１又は２以上のフィルタ、ＲＦデマルチプレクサ、ＲＦ増幅器、及びその他のコンポーネントを含むことができる。いくつかの実装では、ＲＦマルチプレクサ７２０から出力された信号７０２、７０２ｍを、処理経路内のマルチプレクサ（例えば、「ＲＦマルチプレクサ１」７３２、．．．、「ＲＦマルチプレクサＭ」７４２）に適用することができる。例えば、信号７０２の処理経路として「処理経路１」７３０が選択された場合には、信号７０２を「ＲＦマルチプレクサ１」７３２に供給することができる。ＲＦマルチプレクサは、第１のＲＦマルチプレクサ７２０から到来した信号７０２、又はスペクトル分析サブシステム７０５によって供給されたＲＦ較正（ｃａｌ）トーン７３８のいずれかを選択することができる。「ＲＦマルチプレクサ１」７３２の出力信号７０４は、フィルタ（１，１）７３４ａ、．．．、フィルタ（１，Ｎ）７３４ｎのうちの１つに進むことができ、この場合のＮは整数である。これらのフィルタは、処理経路の周波数帯を関心狭帯域にさらに分割する。例えば、信号７０４にフィルタ（１，１）７３４ａを適用してフィルタ処理信号７０６を生成し、このフィルタ処理信号７０６を「ＲＦデマルチプレクサ１」７３６に適用することができる。いくつかの例では、信号７０６をＲＦデマルチプレクサにおいて増幅することができる。その後、増幅信号７０８をスペクトル分析サブシステム７０５に入力することができる。
同様に、信号７０２ｍの処理経路として「処理経路Ｍ」７４０が選択された場合には、信号７０２ｍを「ＲＦマルチプレクサＭ」７４２に供給することができる。ＲＦマルチプレクサは、第１のＲＦマルチプレクサ７２０から到来した信号７０２ｍ、又はスペクトル分析サブシステム７０５によって供給されたＲＦ較正（ｃａｌ）トーン７４８のいずれかを選択することができる。「ＲＦマルチプレクサＭ」７４２の出力信号は、フィルタ（Ｍ，１）７４４ａ、．．．、フィルタ（Ｍ，Ｎ）７４４ｎのうちの１つに進むことができ、この場合のＮは整数である。いくつかの例では、フィルタの出力信号をＲＦデマルチプレクサ７４６において増幅することができる。その後、増幅信号７０８ｍをスペクトル分析サブシステム７０５に入力することができる。
スペクトル分析サブシステム７０５は、検出されたＲＦ信号をデジタル信号に変換し、検出されたＲＦ信号に基づいて情報を識別するデジタル信号処理を実行するように構成することができる。スペクトル分析サブシステム７０５は、１又は２以上のＳＩ無線受信（ＲＸ）経路（例えば、「ＳＩ無線ＲＸ経路１」７５０ａ、「ＳＩ無線ＲＸ経路Ｍ」７５０ｍ）、ＤＳＰスペクトル分析エンジン７６０、ＲＦ較正（ｃａｌ）トーン発生器７７０、フロントエンド制御モジュール７８０、及びＩ／Ｏ７９０を含むことができる。スペクトル分析サブシステム７０５は、さらなる又は異なるコンポーネント及び機能を含むこともできる。
図示の例では、増幅信号７０８が「ＳＩ無線ＲＸ経路１」７５０ａに入力され、ここで信号７０８をベースバンド信号にダウンコンバートしてゲインを適用する。次に、アナログ−デジタルコンバータを介してダウンコンバート信号をデジタル化することができる。このデジタル化した信号をＤＳＰスペクトル分析エンジン７６０に入力することができる。ＤＳＰスペクトル分析エンジン７６０は、例えば、デジタル信号に含まれているパケット及びフレームを識別し、プリアンブル、ヘッダ、又は（例えば、無線通信規格の仕様に基づいて）デジタル信号に埋め込まれている他の制御信号を読み取り、１又は２以上の周波数における又は帯域幅にわたる信号の信号電力及びＳＮＲ、チャネル品質及び容量、トラフィックレベル（例えば、データレート、再送レート、レイテンシ、パケット欠落率など）又はその他のネットワーク使用パラメータを特定することができる。このＤＳＰスペクトル分析エンジン７６０の出力（例えば、ネットワーク使用パラメータ）をＩ／Ｏ７９０に適用してフォーマットし、例えば無線センサ装置の１又は２以上の通信インターフェイスを介してデータ分析システムにネットワーク使用パラメータを送信することができる。
ＲＦ較正（ｃａｌ）トーン発生器７７０は、無線ＲＸ経路（例えば、「無線ＲＸ経路１」７５０ａ、．．．「無線ＲＸ経路Ｍ」７５０ｍ）の診断及び較正のためのＲＦ較正（ｃａｌ）トーンを生成することができる。無線ＲＸ経路は、例えば線形性及び帯域幅について較正することができる。
図８は、無線センサ装置のＳＩ信号経路８００の別の実装例を示すブロック図である。いくつかの例では、ＳＩ信号経路が、複数の異なるアンテナに接続された複数のＲＦインターフェイス（無線経路）を含むことができる。図８に示す例では、ＳＩ信号経路８００が、無線経路Ａ８１０及び無線経路Ｂ８２０を含み、これらの各々は、スペクトル分析サブシステム８３０に結合される。無線経路Ａ８１０及び無線経路Ｂ８２０は、図７のＲＦインターフェイス又は無線経路Ａ７１０と同様に構成することも、或いは別様に構成することもできる。無線経路Ａ８１０及び無線経路Ｂ８２０は、同じ構成を有することも、又は異なる構成を有することもでき、例えば無線スペクトルモニタリング及び分析のために同じ周波数帯をカバーすることも、又は異なる周波数帯をカバーすることもできる。
図９は、無線センサ装置例９００の上面図である。いくつかの例では、図１〜図５の無線センサ装置を、図９に示す例示的な無線センサ装置９００として実装することも、又は別のタイプの無線センサ装置として実装することもできる。図９の無線センサ装置例９００は、図６〜図７に示す機能の一部又は全部を含むことができ、或いはさらに少ない、追加の、又は異なる機能を含むこともできる。無線センサ装置９００は、例えば無線センサ装置９００のハウジング内で１又は２以上のＲＦインターフェイスに接続された１又は２以上のアンテナを含むことができる。例えば、無線センサ装置例９００のアンテナは、図６のアンテナ６２２ａ〜ｃ又は図７のアンテナ７２２とすることができる。
アンテナは、ＲＦ信号を受信できるように十分に考慮して無線センサ装置９００に配置することができる。図９に示す無線センサ装置例９００は、無線センサ装置９００の中心に関して互いに９０度に配置された４つのアンテナ９１０ａ〜ｄを含む。いくつかの例では、例えばアンテナの総数、アンテナプロファイル、無線センサ装置９００の位置及び配向、又はその他の要因に基づいて、アンテナを異なる分離度、配向又は位置で配置することもできる。
図１０は、図９の無線センサ装置例９００のアンテナ９１０ａ〜ｄのアンテナプロファイル例の上面図１０００である。図１０に示す例では、アンテナ９１０ａ〜ｄが、それぞれのアンテナプロファイル又はパターン９２０ａ〜ｄをそれぞれ有する。アンテナプロファイル９２０ａ〜ｄは、同じものであっても又は異なるものであってもよい。アンテナプロファイル９２０ａ〜ｄは、例えば、関心周波数又は周波数帯、所望のアンテナゲイン又はその他の要因に基づいて選択し、又は別様に構成することができる。
図１１は、別の無線センサ装置例１１００の上面図である。いくつかの例では、図１〜図５の無線センサ装置を、図１１に示す例示的な無線センサ装置１１００として実装することも、又は別のタイプの無線センサ装置として実装することもできる。図１１の無線センサ装置例１１００は、図６〜図７に示す機能の一部又は全部を含むことができ、或いはさらに少ない、追加の、又は異なる機能を含むこともできる。
無線センサ装置１１００は、４つのアンテナ１１１０ａ〜ｄ、及び無線センサ装置１１００上の基準方向インジケータ１１０５を含む。いくつかの例では、アンテナ１１１０ａ〜ｄが、基準方向インジケータ１１０５に従う基本方位又は別の座標系に対して配向又は構成される。図１１に示す例では、基準方向インジケータ１１０５が、北のコンパス方向に沿って配向される。別の基準方向を使用することもできる。アンテナ１１１０ａ〜ｄの配向及び変位を識別し、いくつかの例では基準方向インジケータ１１０５に対して調整することができる。
いくつかの実装では、無線センサ装置をポータブルなモジュール式装置とすることができる。例えば、いくつかの無線センサ装置は、装置を実質的に分解又は解体する必要なく複数の場所で（例えば、順次）使用できるように移動可能又は再構成可能とすることができる。いくつかの例では、無線センサ装置のネットワークを便利にアップグレード、拡張、調整又は別様に修正できるように、無線スペクトル分析装置が互いに交換可能である。
いくつかの例では、１又は２以上のオペレータが、例えば装置を配置して標準電力及びデータリンクに接続することによって無線センサ装置を設置することができる。いくつかの例では、無線センサ装置を、締結具（例えば、ネジ、ボルト、ラッチ、接着剤など）によって適所に固定することも、或いは（例えば、締結具を使用せずに）自由な位置に置くこともできる。いくつかの例では、無線センサ装置が、様々な場所及び環境で動作することができる。一例として、いくつかの無線センサ装置を車両（例えば、自動車、バス、列車、船など）に搭載し、移動しながらスペクトルをモニタして分析することができる。他の例では、交通インフラ、通信インフラ、電力インフラ、専用不動産、産業システム、市街又は商用ビル、居住区、及びその他のタイプの場所に無線センサ装置を設置することができる。
図１２は、バス１２２０に取り付けられた無線センサ装置１２１０の応用例を示すブロック図１２００である。無線センサ装置１２１０は、バス１２２０が動くにつれて、変化する地理的位置を記録し、各場所の無線信号をモニタし、中央コントローラにスペクトル検査情報を送信する。いくつかの実装では、無線センサ装置１２１０を、バス１２２０の乗客が使用しているスペクトルをモニタして分析するように構成することができる。例えば、無線センサ装置１２１０は、乗客が使用している携帯電話機の識別子を検出し、乗客の携帯電話機によって送受信されるセルラー信号又はＷｉＦｉ信号を検出し、バス１２２０内又はその周囲で生じるＲＦトラフィック固有のネットワーク使用パラメータを導出することができる。無線センサ装置１２１０は、別の形で構成することもできる。いくつかの例では、無線センサ装置１２１０が、バス１２２０の電力及び通信能力を利用することができ、或いは無線センサ装置１２１０が、独立した電力及び通信能力を含むこともできる。
図１３は、無線通信ネットワークにフィードバックを提供する処理例１３００を示すフローチャートである。いくつかの実装では、図１３に示す処理例１３００の動作の一部又は全部を、例えば図１に示す無線スペクトル分析システム１００又は別のタイプの無線スペクトル分析システムなどの無線スペクトル分析システムが実行することができる。いくつかの実装では、図１３に示す処理例１３００の動作の一部を、例えば図２Ｂに示す無線ネットワーク事業者システム２５０又は別のタイプの無線ネットワーク事業者システムなどの無線ネットワーク事業者システムが実行することができる。処理例１３００は、さらなる又は異なる動作を含むこともでき、これらの動作は、図１３に示す順序で行うことも、又は別の順序で行うこともできる。
１３０２において、無線信号をモニタする。無線信号は、例えば地理的地域にわたって分布する無線センサ装置を含むセンサネットワークによってモニタすることができる。センサネットワークは、図１、図２Ａ、図３、図６、図７、図８、図９、図１０、図１１又は図１２に示す無線センサ装置例のいずれか、又は別のタイプの無線センサ装置を含むことができる。いくつかの例では、モニタする無線信号が、無線通信ネットワーク内で交換される無線周波数（ＲＦ）信号である。例えば、無線信号は、ユーザ装置又はクライアント装置と、無線通信ネットワークの基地局又は無線ルータとの間で交換されるＲＦ信号とすることができる。無線信号は、例えば無線通信ネットワークへのデータの送信又は無線通信ネットワークへのサービスの要求を行うことなく受動的にモニタすることができる。いくつかの例では、無線通信ネットワークが、セルラーネットワーク（例えば、セルラー音声、セルラーデータ、又はこれらの両方）、Ｗｉ−Ｆｉネットワーク、アドホックネットワーク、ピコネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈネットワーク、又は別のタイプの無線通信ネットワークである。いくつかの例では、各無線センサ装置が、複数の異なるセルラーネットワーク標準（例えば、３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥなど）のいずれかに従ってフォーマットされたセルラーネットワーク信号をモニタするように構成される。
いくつかの実装では、無線センサ装置の各々が、個々の無線センサ装置によって検出された信号をローカルに処理することによってローカルネットワーク使用パラメータを計算する。例えば、各無線センサ装置は、ＲＦインターフェイスと、信号分析サブシステムと、通信インターフェイスとを含むことができる。無線センサ装置のＲＦインターフェイスは、無線センサ装置の周囲のローカル無線環境内の複数の帯域幅のＲＦ信号を検出することができる。信号分析サブシステムは、ローカル無線環境で検出されたＲＦ信号を処理することに基づいてローカルネットワーク使用パラメータを生成することができる。通信インターフェイスは、信号分析サブシステムによって生成されたローカルネットワーク使用パラメータを含むことができる処理データを無線センサ装置から送信することができる。いくつかの例では、ローカルネットワーク使用パラメータを別の方法で処理することもできる。
１３０４において、ネットワーク使用データを送信する。例えば、ネットワーク使用データは、個々の無線センサ装置によって生成されたパラメータを含み、無線センサ装置からデータ分析システムに送信することができる。ネットワーク使用データは、有線又は無線接続、或いは複数の通信チャネルの組み合わせを介して送信することができる。１３０６において、地理的地域のネットワーク使用データを集約する。例えば、データ分析システムは、地理的地域にわたって分布する複数の無線センサ装置からのネットワーク使用データを集約することができる。いくつかの例では、データ分析システムが、複数の地理的地域からのネットワーク使用データを集約する。
１３０８において、無線通信ネットワークの地域的性能測定基準を分析する。例えば、ネットワーク使用データを集約するデータ分析システムは、データを目標性能値と比較することによって分析することができる。地域的性能測定基準は、無線センサ装置の多くを含む地理的地域の性能特性を表すことができ、地域的性能測定基準の分析は、地理的地域内の異なる場所における複数の異なる無線センサ装置からのローカルネットワーク使用データを利用することができる。
地域的性能測定基準は、例えば無線通信ネットワークの動作のための技術仕様又は基準を含むことができる。データが無線で通信される無線通信ネットワーク（例えば、セルラーデータネットワーク、及びＷｉ−Ｆｉネットワークなど）では、地域的性能測定基準が、最小データ転送レート又は目標データ転送レート、或いは別のタイプの測定基準を含むことができる。最小データ転送レート又は目標データ転送レートは、例えばメガビット／秒又は同様の単位で指定することができる。
音声通話が無線で通信される無線通信ネットワーク（例えば、セルラー音声ネットワークなど）では、地域的性能測定基準が、潜在的な通話切断の統計を含むことができる。例えば、地域的性能測定基準は、特定の地域において特定の時間などにわたって黙認されると思われる最大通話切断パーセンテージを指定することができる。通話の切断は、例えばユーザが音声通話を終了した場合とは対照的に、無線通信ネットワークのエラー又は作用によって終了した時に発生する。通話の切断は、無線干渉、不十分な無線電力、不十分なセルカバレッジ、又は無線通信ネットワークにおけるその他の技術的エラーによって引き起こされる。いくつかの例では、通話の切断が、無線信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を分析することによって統計的に求められる。例えば、無線ネットワークによっては、ＳＮＲが何らかの閾値を下回った時に通話が切断される確率が高まり、これを統計的に計算することができる。ＳＮＲは、例えば干渉、低電力レベル及び高ノイズ源などの全ての障害を含み、又は考慮することができる。
１３１０において、無線通信ネットワークに性能データを送信する。無線通信ネットワークは、この性能データを、例えば無線通信ネットワークの実際の性能に関するリアルタイムフィードバック又は事後フィードバックとして受け取ることができる。例えば、地域的性能測定基準を分析するデータ分析システムは、無線通信ネットワークにネットワーク性能レポートを送信するレポートインターフェイスを含むことができる。性能レポートは、無線センサ装置によって計算されたローカルネットワーク使用パラメータに基づいて地域的性能測定基準又はその他の情報を分析することによって識別された情報を含むことができる。性能レポートは、問題又は行うべき修正の検出時に、所定の間隔で、又はこれらの及びその他の時間の組み合わせで送信することができる。
１３１２において、無線通信ネットワークの動作パラメータ又はインフラを修正する。例えば、動作パラメータの値を増加又は減少させ、設備の設定又は構成を変更し、或いは他のタイプの修正を行うことができる。いくつかの例では、これらの修正が、性能レポートにおいて識別された特定の性能不足に基づく。例えば、ある地理的地域において通話の切断又は低データ速度が多く発生する場合には、この地理的地域の出力を高め、或いはロバスト性の高い変調スキーム又はエラー訂正スキームを使用することができる。別の例として、ある地理的地域において干渉が検出された場合には、その地域内で異なる動作周波数、チャネル又は帯域を使用することもできる。
いくつかの実装では、（１３０８における）地域的性能測定基準の分析が、地理的地域にわたって分布する無線センサ装置によって計算されたローカルなスペクトル使用パラメータに基づいて地域的性能測定基準の観測値を計算することを含む。この観測値を地域的性能測定基準の目標値と比較し、この比較に応答して（１３１０において）性能データを送信することができる。例えば、観測値が地域的性能測定基準の閾値を上回っている場合、閾値を下回っている場合、又は目標範囲外である場合に、自動的に性能レポートを送信することができる。いくつかの実装では、（１３１０において）無線通信ネットワークに観測値を送信し、無線通信ネットワークが観測値を目標値と比較し、比較に基づいて行動を取ることができる。例えば、無線通信ネットワークは、地域的性能測定基準の観測値を分析し、無線通信ネットワークの性能を改善するように構成された命令をネットワークインフラ設備に対して生成する制御システムを含むことができる。いくつかの例では、性能レポートが、ネットワークインフラ設備への命令を含み、無線通信ネットワークが、適切なインフラ設備に命令を配信する。１３１２において、命令を実行して動作パラメータ又はネットワークインフラ設備を修正することができる。
いくつかの実装では、性能レポートが、観測された無線通信ネットワークの性能が無線通信ネットワークによって指定された性能基準を満たしていない地理的地域内の場所を示す。例えば、地域的性能測定基準を分析するデータ分析システムは、無線通信ネットワークによって設定された目標性能測定基準を下回るネットワーク性能を検出することができる。いくつかの例では、データ分析システムが、性能が目標を下回る地理的地域内の場所を識別することもできる。無線通信ネットワーク事業者システムは、性能レポートを使用して、性能レポートに含まれている位置情報に基づいて是正措置を検出又は識別することができる。
いくつかの実装では、（１３１２における）動作パラメータ又はネットワークインフラ設備の修正が、地理的地域における無線通信のための動作周波数の修正（増加又は減少）、無線通信及び地理的地域のための動作チャネル又は周波数帯の修正、或いはネットワークとユーザ装置との間の無線通信モードの別様な修正を含む。いくつかの実装では、（１３１２における）動作パラメータ又はネットワークインフラ設備の修正が、無線通信ネットワークの送信出力特性の修正を含む。送信出力特性の修正例としては、送信出力制御動態の修正、送信出力レベルの修正（増加又は減少）、基地局におけるアンテナの移動、又はその他のパラメータの修正が挙げられる。
いくつかの実装では、（１３１２における）動作パラメータ又はネットワークインフラ設備の修正が、１又は２以上の基地局アンテナの放射パターンの変更を含む。例えば、基地局アンテナは、特定の地理的地域に良好なカバレッジをもたらすように回転又は別様に再構成できる指向性アンテナとすることができる。別の例として、基地局アンテナは、地理的地域のさらに広い又は狭い部分をカバーするように再構成することもできる。いくつかの実装では、動作パラメータ又はネットワークインフラ設備の修正（１３１２）が、セクタの物理的構成の変更を含む。例えば、地理的地域内で検出された他のセル又は現象との干渉を避けるように、セルラーネットワーク内のセルのサイズ及び範囲を修正（増加又は減少）することができる。いくつかの例では、動作パラメータ又はネットワークインフラ設備の修正（１３１２）が、基地局送信機の最大出力の変更を含む。例えば、可能な時に電力を節約し、又は必要時にさらに良好なカバレッジをもたらすように、最大出力を増加又は減少させることができる。
本明細書は多くの詳細を含んでいるが、これらは特許請求する内容の範囲を限定するものであると解釈すべきではなく、むしろ特定の例に固有の特徴を説明するものとして解釈すべきである。本明細書において別個の実装を背景として説明したいくつかの特徴は、組み合わせることもできる。これとは逆に、１つの実装を背景として説明した様々な特徴を複数の実施形態において別個に実装することも、又はいずれかの好適な下位の組み合わせで実装することもできる。
複数の例について説明した。それでもなお、様々な修正を行うことができると理解されたい。従って、以下の特許請求の範囲には他の実施形態も含まれる。
１３００ 処理例
１３０２ 無線信号をモニタ
１３０４ ネットワーク使用データを送信
１３０６ 地理的地域のネットワーク使用データを集約
１３０８ 無線通信ネットワークの地域的性能測定基準を分析
１３１０ 性能分析データを無線通信ネットワークに送信
１３１２ 無線ネットワークのパラメータ又はインフラを修正

Claims (26)

  1. 無線モニタリングシステムであって、
    地理的地域にわたって分布する無線センサ装置を含むセンサネットワークを備え、該センサネットワークは、前記地理的地域の無線通信ネットワークにおいて交換される無線周波数（ＲＦ）信号を受動的にモニタするように構成され、各無線センサ装置は、該無線センサ装置が検出した前記ＲＦ信号を処理することに基づいてローカルネットワーク使用パラメータを計算するように構成され、前記無線センサ装置は、無線通信ネットワーク装置から独立して動作し、
    前記無線モニタリングシステムは、
    前記センサネットワークの各無線センサ装置から、前記無線センサ装置に関連する前記ローカルネットワーク使用パラメータ、前記無線センサ装置の温度、前記無線センサ装置の現在の電力消費量、及び前記無線センサ装置に関連する無線信号情報であって、識別子、アドレス、又は前記無線センサ装置によって検出された前記ＲＦ信号の信号強度を含む前記無線信号情報を受信し、
    前記地理的地域にわたって分布する前記無線センサ装置によって計算された前記ローカルネットワーク使用パラメータに基づいて、前記無線通信ネットワークの地域的性能測定基準を分析するように構成されたデータ分析システムと、
    前記地域的性能測定基準の前記分析に基づいて、前記無線通信ネットワークにネットワーク性能レポートを送信するように構成されたレポートインターフェイスと、
    をさらに備えることを特徴とするシステム。
  2. 前記地域的性能測定基準の分析は、前記ローカルネットワーク使用パラメータに基づいて前記地域的性能測定基準の観測値を計算することを含む、
    請求項１に記載のシステム。
  3. 前記地域的性能測定基準の分析は、前記観測値を前記地域的性能測定基準の目標値と比較することを含み、前記ネットワーク性能レポートは、前記比較の結果に応答して送信される、
    請求項２に記載のシステム。
  4. 前記ネットワーク性能レポートは、前記地域的性能測定基準の前記観測値を含み、前記無線通信ネットワークに関連する事業者システムは、
    前記ネットワーク性能レポートを受け取るように構成されたフィードバックインターフェイスと、
    制御システムと、
    を含み、前記制御システムは、
    前記地域的性能測定基準の前記観測値を分析し、
    前記無線通信ネットワークの性能を改善するように構成された命令を前記無線通信ネットワークのインフラ設備に対して生成する、
    ように構成される、
    請求項２に記載のシステム。
  5. 前記ネットワーク性能レポートは、
    観測された前記無線通信ネットワークの性能が前記無線通信ネットワークによって指定された性能基準を満たしていない前記地理的地域内の場所と、
    前記ローカルネットワーク使用パラメータに基づく前記観測された性能の記述と、
    を示す、
    請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
  6. 前記ネットワーク性能レポートは、前記無線通信ネットワークのインフラ設備に対する命令を含み、前記レポートインターフェイスは、前記地域的性能測定基準の前記分析に基づいて、前記無線通信ネットワークの性能を改善するように構成された前記命令を生成するように構成される、
    請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
  7. 前記ネットワーク性能レポートは、前記無線通信ネットワークの性能を改善するように前記無線通信ネットワークの修正を識別し、該修正は、
    前記無線通信ネットワークの動作周波数、チャネル又は帯域の修正、
    前記無線通信ネットワークの送信出力特性の修正、又は、
    前記無線通信ネットワークの変調スキーム、エラー訂正又は拡散率の修正、
    のうちの少なくとも１つを含む、
    請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
  8. 前記ネットワーク性能レポートは、前記無線通信ネットワークの性能を改善するように前記無線通信ネットワークの修正を識別し、該修正は、
    基地局アンテナの放射パターンの変更、
    セクタの物理的構成の変更、又は、
    基地局送信機の最大出力の変更、
    のうちの少なくとも１つを含む、
    請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
  9. 前記無線通信ネットワークはセルラーネットワークを含み、前記無線センサ装置は、複数の異なるセルラーネットワーク標準のいずれかに従ってフォーマットされたセルラーネットワーク信号を受動的にモニタするように構成される、
    請求項１から８のいずれかに記載のシステム。
  10. 無線通信ネットワーク内で交換されるＲＦ信号の受動的なモニタリングは、前記無線通信ネットワークへの信号の送信又はサービスの要求を行わずに前記ＲＦ信号を受け取ることを含む、
    請求項１から９のいずれかに記載のシステム。
  11. 各無線センサ装置は、
    前記無線センサ装置の周囲のローカル無線環境において複数の異なる帯域幅のＲＦスペクトルにおけるＲＦ信号を検出するように構成された無線周波数（ＲＦ）インターフェイスと、
    前記ＲＦ信号を処理することに基づいて前記ローカルネットワーク使用パラメータを生成するように構成された信号分析サブシステムと、
    前記無線センサ装置から、前記信号分析サブシステムによって生成された前記ローカルネットワーク使用パラメータを含む処理データを送信するように構成された通信インターフェイスと、
    を含む、
    請求項１から１０のいずれかに記載のシステム。
  12. 前記無線通信ネットワークはセルラーネットワークを含み、前記地域的性能測定基準の分析は、前記地理的地域の前記セルラーネットワークにおける通話の切断を分析することを含む、
    請求項１から１１のいずれかに記載のシステム。
  13. 前記無線通信ネットワークはセルラーネットワークを含み、前記地域的性能測定基準の分析は、前記地理的地域の前記セルラーネットワークにおけるデータ転送レートを分析することを含む、
    請求項１から１２のいずれかに記載のシステム。
  14. 方法であって、
    地理的地域の無線通信ネットワークにおいて交換される無線周波数（ＲＦ）信号を受動的にモニタするセンサネットワークによって提供されるローカルネットワーク使用パラメータをデータ分析システムにおいて受け取るステップを含み、前記センサネットワークは、前記地理的地域にわたって分布する無線センサ装置を含み、各無線センサ装置は、該無線センサ装置が検出した前記ＲＦ信号を処理することに基づいてローカルネットワーク使用パラメータを計算するように構成され、前記無線センサ装置は、無線通信ネットワーク装置から独立して動作し、前記方法は、
    前記データ分析システムにおいて、前記センサネットワークの各無線センサ装置から、前記無線センサ装置の温度、前記無線センサ装置の現在の電力消費量、及び前記無線センサ装置に関連する無線信号情報であって、識別子、アドレス、又は前記無線センサ装置によって検出された前記ＲＦ信号の信号強度を含む前記無線信号情報を受信するステップと、
    前記データ分析システムの動作により、前記地理的地域にわたって分布する前記無線センサ装置によって計算された前記ローカルネットワーク使用パラメータに基づいて、前記無線通信ネットワークの地域的性能測定基準を分析するステップと、
    前記地域的性能測定基準の前記分析に基づいて、前記無線通信ネットワークにネットワーク性能レポートを送信するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする方法。
  15. 前記無線センサ装置の動作により、無線スペクトルのモニタリング位置において同時に前記無線スペクトルの使用をモニタするステップと、
    前記無線センサ装置によって識別された前記ローカルネットワーク使用パラメータを各無線センサ装置から送信するステップと、
    前記無線センサ装置から送信された前記ローカルネットワーク使用パラメータを集約するステップと、
    をさらに含む請求項１４に記載の方法。
  16. 前記地域的性能測定基準を分析するステップは、前記ローカルネットワーク使用パラメータに基づいて前記地域的性能測定基準の観測値を計算するステップと、前記観測値を前記地域的性能測定基準の目標値と比較するステップとを含み、前記ネットワーク性能レポートは、前記比較の結果に応答して送信される、
    請求項１４又は１５に記載の方法。
  17. 前記地域的性能測定基準を分析するステップは、前記ローカルネットワーク使用パラメータに基づいて前記地域的性能測定基準の観測値を計算するステップを含み、前記ネットワーク性能レポートは、前記地域的性能測定基準の前記観測値を含み、前記方法は、
    前記無線通信ネットワークに関連する事業者システムにおいて前記ネットワーク性能レポートを受け取るステップと、
    前記事業者システムの動作により、前記地域的性能測定基準の前記観測値の分析に基づいて、前記無線通信ネットワークの性能を改善するように構成された命令を前記無線通信ネットワークのインフラ設備に対して生成するステップと、
    をさらに含む、
    請求項１４又は１５に記載の方法。
  18. 前記ネットワーク性能レポートは、
    観測された前記無線通信ネットワークの性能が前記無線通信ネットワークによって指定された性能基準を満たしていない前記地理的地域内の場所と、
    前記ローカルネットワーク使用パラメータに基づく前記観測された性能の記述と、
    を示す、
    請求項１４から１７のいずれかに記載の方法。
  19. 前記ネットワーク性能レポートは、前記無線通信ネットワークのインフラ設備に対する命令を含み、該命令は、前記地域的性能測定基準の前記分析に基づいて生成され、前記無線通信ネットワークの性能を改善するように構成される、
    請求項１４又は１５に記載の方法。
  20. 前記ネットワーク性能レポートは、前記無線通信ネットワークの性能を改善するように前記無線通信ネットワークの修正を識別する、
    請求項１４又は１５に記載の方法。
  21. 前記無線通信ネットワークはセルラーネットワークを含み、前記無線センサ装置は、複数の異なるセルラーネットワーク標準のいずれかに従ってフォーマットされたセルラーネットワーク信号を受動的にモニタするように構成される、
    請求項１４から２０のいずれかに記載の方法。
  22. 無線モニタリングシステムであって、
    地理的地域の無線通信ネットワークにおいて交換される無線周波数（ＲＦ）信号に基づいて、前記地理的地域にわたって分布する異なる位置のローカルネットワーク使用パラメータを生成する手段であって、無線通信ネットワーク装置から独立して動作する手段と、
    コンピュータシステムと、
    を備え、前記コンピュータシステムは、
    前記手段から、前記ローカルネットワーク使用パラメータ、前記手段の温度、前記手段の現在の電力消費量、及び前記手段に関連する無線信号情報であって、識別子、アドレス、又は前記ＲＦ信号の信号強度を含む前記無線信号情報を受信するステップと、
    前記ローカルネットワーク使用パラメータに基づいて前記無線通信ネットワークの地域的性能測定基準を分析するステップと、
    前記地域的性能測定基準の前記分析に基づいて、前記無線通信ネットワークにネットワーク性能レポートを送信するステップと、
    を含む動作を実行するように構成される、
    ことを特徴とするシステム。
  23. 前記コンピュータシステムは、前記地域的性能測定基準を分析するように構成されたデータ処理装置と、前記ネットワーク性能レポートを送信するように構成された通信インターフェイスとを含む、
    請求項２２に記載のシステム。
  24. 前記地域的性能測定基準を分析するステップは、前記ローカルネットワーク使用パラメータに基づいて前記地域的性能測定基準の観測値を計算するステップと、前記観測値を前記地域的性能測定基準の目標値と比較するステップとを含み、前記ネットワーク性能レポートは、前記比較の結果に応答して送信される、
    請求項２２又は２３のいずれかに記載のシステム。
  25. 前記地域的性能測定基準を分析するステップは、前記ローカルネットワーク使用パラメータに基づいて前記地域的性能測定基準の観測値を計算するステップを含み、前記ネットワーク性能レポートは、前記地域的性能測定基準の前記観測値を含み、前記無線通信ネットワークに関連する事業者システムは、第２のコンピュータシステムを含み、該第２のコンピュータシステムは、
    前記ネットワーク性能レポートを受け取り、
    前記地域的性能測定基準の前記観測値を分析し、
    前記無線通信ネットワークの性能を改善するように構成された命令を前記無線通信ネットワークのインフラ設備に対して生成する、
    ように構成される、
    請求項２２から２４のいずれかに記載のシステム。
  26. 前記ネットワーク性能レポートは、前記無線通信ネットワークのインフラ設備に対する命令を含み、該命令は、前記無線通信ネットワークの性能を改善するように構成される、請求項２２から２５のいずれかに記載のシステム。
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