JP6782334B2 - ワイヤレス信号源の位置決め - Google Patents

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Description

優先権主張：本願は、２０１５年２月４日に出願された米国特許出願第１４／６１３，９１２号に対する優先権を主張するもので、その全ての内容は、参考としてここに援用される。
本発明は、ワイヤレス信号、例えば、高周波信号の信号源の位置決めに関する。
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）は、ユーザ装置のための位置、ナビゲーション及びタイミングサービスを提供する衛星ベースシステムの一例である。例えば、ＧＰＳシステムは、スマートホン又はナビゲーション装置のようなハンドヘルド装置のＧＰＳ受信器によりアクセスされて、ハンドヘルド装置の地理的座標を決定する。ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ受信器とＧＰＳ衛星との間の距離の測定値を得、そして距離の測定値を使用してＧＰＳ受信器の位置を決定する。
一般的な観点において、信号源装置により発生されたワイヤレス信号が検出及び使用されて、信号源装置の位置を決定する。
ある観点において、ワイヤレス信号源ロケーターシステムは、地理的領域にわたる個別の位置に分散されたワイヤレスセンサ装置を備えている。ワイヤレスセンサ装置は、地理的領域に置いてワイヤレス通信ネットワーク信号を受動的に監視するように構成される。各ワイヤレスセンサ装置は、地理的領域内の移動装置から装置信号を受信するように構成される。装置信号は、ワイヤレス通信ネットワークプロトコルに従ってベースステーションへ送信するために移動装置によってフォーマットされる。各ワイヤレスセンサ装置は、更に、同期源から基準信号を受信し；装置信号及び基準信号に基づいて到着時間データを発生し；及びワイヤレスセンサ装置から到着時間データを送信するように構成される。ワイヤレス信号源ロケーターシステムは、更に、到着時間データを受信し、そして３つ以上のワイヤレスセンサ装置により発生された到着時間データの分析に基づき移動装置の位置を識別するように構成されたデータ分析システムを備えている。
ある観点において、同期信号は、地理的領域にわたり個別の位置に分散されたワイヤレスセンサ装置に送信される。ワイヤレスセンサ装置は、地理的領域においてワイヤレス信号を受動的に監視するように構成される。ワイヤレスセンサ装置は、同期信号を受信するのに応答してワイヤレス信号源の信号を収集する。各ワイヤレス信号源信号は、地理的領域においてワイヤレス信号源からの高周波（ＲＦ）送信を含む。各ワイヤレス信号源信号は、同期信号により指示された時間に各ワイヤレスセンサ装置により検出される。データ分析システムは、ワイヤレス信号源信号を受信し、そして地理的領域におけるワイヤレス信号源の位置を識別する。この位置は、３つ以上の個別のワイヤレススペクトル検査装置により収集されたワイヤレス信号源信号のクロス相関に基づいて識別される。
１つ以上の実施形態の詳細が添付図面及び以下に説明に述べられている。他の特徴、目的及び効果は、以下の説明及び添付図面、並びに特許請求の範囲から明らかとなろう。
ワイヤレス信号源の位置を識別できる規範的なワイヤレススペクトル分析システムを示すロック図である。 ワイヤレス信号源の位置を識別できる規範的なワイヤレススペクトル分析システムのアーキテクチャーを示すブロック図である。 ワイヤレスセンサ装置の規範的分布を示すブロック図である。 ワイヤレスセンサ装置に関連した規範的スペクトル検査（ＳＩ）情報を示すブロック図である。 ワイヤレスセンサ装置に関連した規範的ＳＩ情報を示す別のブロック図である。 規範的ワイヤレスセンサ装置を示すブロック図である。 ワイヤレスセンサ装置の規範的ＳＩ信号路を示すブロック図である。 ワイヤレスセンサ装置の別の規範的ＳＩ信号路を示すブロック図である。 規範的ワイヤレスセンサ装置の上面図である。 図９の規範的ワイヤレスセンサ装置９００のアンテナ９１０ａ−ｄの規範的アンテナプロフィールの上面図である。 別の規範的ワイヤレスセンサ装置の上面図である。 ワイヤレスセンサ装置の規範的用途を示すブロック図である。 セルラー接続装置の位置を識別するための規範的技術を示すブロック図である。 セルラー接続装置の位置を識別するための別の規範的技術を示すブロック図である。 規範的ワイヤレス信号源ロケーターシステムを示すブロック図である。 ＲＦ信号源の位置を識別するための規範的技術を示すブロック図である。 規範的ワイヤレス信号源ロケーターシステムを示すブロック図である。 信号の多数の経路を示すブロック図である。 多経路効果の結果として多数のクロス相関ピークを示すチャートである。 多数のセルにおけるワイヤレスセンサ装置の規範的分布を示すブロック図である。 衛星信号に基づく規範的同期信号源を示すブロック図である。
種々の図面において同じ要素は同じ参照記号で示されている。
ここでの記載の幾つかの観点において、高周波（ＲＦ）信号源の位置は、共通同期信号源に同期された分散型センサネットワークを使用して識別される。ある実施形態では、このセンサネットワークは、信号源によって送信された信号を受動的に検出する。例えば、信号源は、セルラーネットワークのワイヤレスサービスにアクセスする移動装置であり、そして移動装置の位置は、セルラーネットワークの一部分ではないセンサを使用して識別することができる。ある場合には、センサ（セルラーネットワークの一部分ではない）が移動装置からセルラーベースステーション（セルラーネットワークの一部分である）へ送信された信号を検出し、そして移動装置の位置は、検出された信号及び同期信号源からの情報から識別される。ある実施形態では、同期信号源は、ベースステーション（例えば、同期又はブロードキャストチャンネルを放出するベースステーション）、グローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）のタイミング基準、ＧＮＳＳ適合のタイミング基準信号を発生する地上ベース送信器、正確なタイミング基準を搬送する他のブロードキャストＲＦ信号、又はそれらの組み合せである。
ある実施形態において、ワイヤレス信号源ロケーターシステムは、ワイヤレスセンサ装置のグループにより形成されたセンサネットワークを備えている。ある実施形態では、センサ装置は、ワイヤレス通信ネットワークプロトコルに従って信号源から送信された信号を検出する。例えば、センサ装置は、セルラーネットワークにおいて交換される信号を検出するが、センサ装置それ自体は、セルラーネットワークの一部分ではない。センサ装置により検出される信号は、セルラーベースステーション、Ｗｉ−Ｆｉアクセスポイント、又は別のワイヤレスリソースプロバイダーとワイヤレス通信するために信号源によりフォーマットされる信号を含む。
ある実施形態において、センサ装置のグループは、既知の座標をもつ地理的エリアに配置される。各センサ装置は、そのエリアで利用できるワイヤレスサービスを受信しそしてそれに同期することができる。ある場合に、各センサ装置は、タイミング同期信号源から座標位置への同期信号を受信しそして正確なタイミングを得る受信器を有する。例えば、センサ装置は、一体型のＧＮＳＳ受信器を有する。ある場合に、同期信号は、ワイヤレスネットワークブロードキャスト信号（例えば、セルラーダウンリンクフレーム又はタイムスロット境界）、ＧＮＳＳタイミング基準、ＧＮＳＳ適合のタイミング基準信号を発生する地上ベース送信器、又はネットワークタイミング同期を与える他の信号である。
環境及び信号強度に基づいて、センサネットワーク内のセンサの幾つか又は全部によりターゲット信号を受信することができる。ターゲット信号は、位置決めされるべきターゲットＲＦ信号源により送信される信号である。ターゲット信号は、例えば、移動装置（スマートホン、移動ターミナル、等）により送信されるＲＦ信号−セルラー又はＷｉ−Ｆｉ／ブルーツースのいずれか、ＲＦインターフェイスの固定又は移動信号源、未知の又は偽のセルラーベースステーション、ＲＦスペクトルの違法ユーザ（アマチュア無線）、又はターゲット信号源により送信される他の信号を含む。
ある実施形態において、各センサ装置は、タイミング同期信号源により与えられる同期信号に対するターゲット信号の到着時間を測定し、そしてセンサ装置は、センサネットワークに共通のタイミング同期信号源からの同期信号に各々アクセスすることができる。各センサ装置からの情報は、データ分析システムに送信することができる。ある実施形態において、データ分析システムは、集中型処理エンジン又はネットワークオペレーションセンター（ＮＯＣ）である。ある場合に、データ分析システムは、通信ネットワーク（例えば、ＩＰネットワーク又は他のタイプの通信システム）を経て到着時間データを受信する。データ分析システムは、各センサからの測定値を各センサの既知の座標及びタイミング信号源の既知の座標（ワイヤレスネットワークタイミング信号源の場合）と結合し、そしてターゲット信号源の未知の位置を計算するための非線型方程式の系を形成することができる。図１３から２０及びそれに関連した説明は、規範的実施形態の付加的な詳細を与える。
ある場合に、センサ装置による到着時間測定値は、ターゲット信号源の位置決めにおけるエラーに貢献するエラーを生じ得る。測定により多くのセンサを含ませるか又は測定を何回も繰り返して測定結果を平均化することで、エラーを減少できる。
ある実施形態において、ここに述べる要旨は、技術的な効果を与える種々の仕方で実施することができる。例えば、ワイヤレスセンサ装置は、低コスト装置でよい。それ故、エリアに配備されるワイヤレスセンサ装置の数を、同じエリア内のベースステーションの数より著しく多くすることができる。その結果、位置決めの精度を非常に高くすることができる。更に、ワイヤレスセンサ装置は、セルラーネットワークの一部分ではなく、それ故、移動装置ではないワイヤレス信号源（例えば、マイクロ波オーブン、ラジオ装置、等）を含む様々な信号源の位置を決定するのに使用できる。
ここに述べる記述のある観点において、ワイヤレス信号は、スペース及び時間にわたり監視され分析される。例えば、ワイヤレス信号のパラメータは、地理的領域の種々の位置で同時に動作する多数のワイヤレスセンサ装置から集計される。地理的領域は、相対的に小さいか又は大きく（例えば、数十又は数百メーターないし数キロメータの範囲の半径を有する）、そして一般的に、当該エリア（例えば、ビル、都市ブロック、管轄区、人口、産業、等）を表わす。ある場合には、集計されたデータは、スペクトル使用の現実的及び包括的分析を容易にし、そして地理的領域におけるワイヤレススペクトル及び他のリソースの利用及びクオリティの理解を与えることができる。
ある実施形態において、種々のワイヤレス通信規格に従ってフォーマットされたワイヤレス信号が監視され、分析される。例えば、ワイヤレスセンサ装置は、移動のためのグローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標））、及びＧＳＭ進化のためのエンハンストデータレート（ＥＤＧＥ）又はＥＧＰＲＳのような２Ｇ規格；コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、ユニバーサル移動テレコミュニケーションシステム（ＵＭＴＳ）、及び時分割同期コード分割多重アクセス（ＴＤ−ＳＣＤＭＡ）のような３Ｇ規格；長期進化（ＬＴＥ）及びＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）のような４Ｇ規格；ＩＥＥＥ８０２．１１、ブルーツース、近フィールド通信（ＮＦＣ）、ミリメータ通信のようなワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）又はＷｉＦｉ規格；又はこれら又は他のタイプのワイヤレス通信規格の複合；を監視及び分析することができる。ある実施形態において、他のタイプのワイヤレス通信（例えば、非規格化信号及び通信プロトコル）が監視及び分析される。
ある場合に、ワイヤレススペクトル使用データ及びその関連情報が種々のエンティティにより収集され又はそれらに提供される（例えば、販売され、契約され、共有され、又はその他提供される）。例えば、ワイヤレススペクトル使用データは、政府機関又は監督官庁（例えば、連邦通信委員会（ＦＣＣ）、等）、規格開発団体（例えば、第三世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ））、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）、等）、スペクトル権利所有者及び被免許者、ワイヤレスサービスプロバイダー、ワイヤレス装置及びチップ製造者及び売主、ワイヤレス装置のエンドユーザ、又は他の独立体により使用することができる。
ワイヤレススペクトル使用データ及びその関連情報は、種々の目的で使用することができる。例えば、政府機関又は監督官庁は、その情報を使用して、割り当てられた又は割り当てられていないスペクトル使用権を良好に規制し、管理し及び施行し；規格開発団体は、その情報を使用して、スペクトル負荷のバランスをとるように動作周波数を選択し且つ規格を開発し（例えば、負荷の低い周波数帯域を活用しそして混雑した周波数帯域の負荷を軽減することにより）；そしてサービスプロバイダーは、その情報を使用して、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ストラクチャーを最適化し、さもなければ、改善する。
より正確で且つより包括的なスペクトル使用データにより、目標とする計画は、ワイヤレススペクトル及び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。ある場合に、スペクトル権利所有者及び被免許者又はワイヤレスサービスプロバイダーは、彼らが所有し又は運営する周波数帯域の利用度及びクオリティに基づいて、彼ら自身のスペクトル使用を設計し、変更し、さもなければ、管理することができる。例えば、ある地理的位置が厳しいデータトラフィックを経験するという知識が与えられると、ワイヤレスサービスプロバイダーは、地理的位置の厳しいデータトラフィックを受け容れるようにベースステーションを追加し又はセル構成を変更する（例えば、周波数再使用体系を調整する）ことができる。別の例として、１日のある時間帯は、他の時間帯より厳しいデータトラフィックを経験するという知識が与えられると、ワイヤレスサービスプロバイダーは、ピークを除く時間中の使用を奨励するようにプロモーション又はポリシーを設計することができる。
ある例において、ワイヤレススペクトル分析システムは、多数のワイヤレスセンサ装置及びデータ集計システムを備えている。ワイヤレスセンサ装置は、地理的領域にわたって種々の位置に分散させることができる。ワイヤレスセンサ装置は、各位置においてＲＦスペクトルを監視及び分析し、そしてその情報をデータ集計システムへ送信することができる。データ集計システムは、ワイヤレスセンサ装置から送信された情報を集計し、コンパイルしそして分析する中央バックエンドシステムとして働くことができる。
ある実施形態において、ワイヤレススペクトル分析システム及び個々のワイヤレスセンサ装置は、周波数ドメイン、時間ドメイン又はその両方において種々のタイプの分析を行うことができる。例えば、ワイヤレスセンサ装置は、周波数ドメイン、時間ドメイン又はその両方においてワイヤレススペクトルを分析することができる。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置は、検出された信号に基づき、帯域巾、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。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置は、時間ドメインにおけるワイヤレス信号から、例えば、ワイヤレス信号に含まれたシグナリング情報（例えば、プリアンブル、同期情報、チャンネル状態指示子、ＷｉＦｉネットワークのＳＳＩＤ／ＭＡＣアドレス）のようなコンテンツを抽出するように復調及び他のオペレーションを遂行するよう構成される。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置は、ターゲット信号に基づく到着時間データ（例えば、ワイヤレス信号源からの）及び同期信号（例えば、同期信号源からの）を検出するように構成される。
ある例において、ワイヤレススペクトル分析システムは、装置からのスペクトル使用データに基づきスペクトル使用レポートを与える。スペクトル使用レポートは、ユーザに与えられ（例えば、ユーザインターフェイスにおいて）、データベースに記憶され（例えば、分析又は記録保管の目的で）、加入者又は他のエンティティ（例えば、政府機関又は監督官庁、規格開発団体、スペクトル権利所有者及び被免許者、ワイヤレスサービスプロバイダー、等）へ送信され、又は別の仕方で出力される。ある場合に、スペクトル使用レポートは、ワイヤレススペクトル使用のテキスト、データ、テーブル、チャート、グラフ、又は他の表現を含む。
ある例において、スペクトル使用レポートは、周波数ドメイン情報、時間ドメイン情報、空間ドメイン情報、又はそれらの組み合せと、ワイヤレスセンサ装置により検出されたワイヤレス信号の分析から得られた他の知識とを含む。スペクトル使用レポートは、個別位置における多数のワイヤレスセンサ装置全体からのデータに基づくグローバル情報及び高レベル知識を含む。例えば、スペクトル使用レポートは、時間又は空間にわたるトレンド、統計値、パターン、カバレージ、ネットワーク性能、又は他の情報を含む。ある実施形態において、スペクトル使用レポートは、特定のユーザ又はエンティティの仕事、好み又は他の属性に基づいて調整又はカスタマイズすることができる。
ある例において、地理的領域にわたる個別の位置に非常に多数のワイヤレスセンサ装置を使用して、各個別位置のワイヤレス信号を同時に監視することができる。従って、種々の位置のＲＦ信号は、同時に又は重畳する時間周期中に検査することができ、これは、地理的領域にわたりワイヤレス信号のより正確で且つより包括的な検査を行えるようにする。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置は、例えば、広い周波数範囲にわたってＲＦ信号を「聴取」又は「ウオッチ」しそして検出されたＲＦ信号を処理することによりそれらの各位置のワイヤレス信号を受動的に監視する。ＲＦ信号が検出されない時間があり、ワイヤレスセンサ装置は、その装置のローカル環境においてＲＦ信号が検出されたときにそれらの信号を（例えば、時々又は連続的に）処理する。
多くの場合に、ワイヤレスセンサ装置は、他のエンティティ又はシステムにより又はそれらの間に、例えば、特定の周波数又は周波数のセットにおいて、又は自然現象により、送信されたワイヤレス信号を検出することができる。ワイヤレス信号の信号源、行先、コンテキスト及び特性は、変化し得る。従って、ワイヤレスセンサ装置は、様々なシステム、エンティティ又は現象によりワイヤレススペクトルの使用を監視し、ここに述べるシステムは、特定のタイプ又はクラスのシステム又はプロトコルの監視に限定されない。
ある場合に、ワイヤレスセンサ装置は、比較的低コストで、コンパクトでそして軽量の装置として実施することができる。小型サイズで且つ携帯性があることは、ある場合に、用途を拡張し、そしてワイヤレススペクトル分析システムの融通性を向上させることができる。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置は、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ベースステーション、乗物、ルーター、移動装置（例えば、スマートホン、タブレット、等）、コンピュータ、「モノのインターネット」（例えば、マシン対マシン（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、キッチンギア、プリンタ、照明、電話、時計、サーモスタット、火災検出ユニット、ＣＯ2検出ユニット、等）、又は他の場所に配置され又は結合される。
ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置は、スポットにおけるローデータ（例えば、検出されたＲＦ信号）に対する計算及び分析を遂行して、当該情報のダイジェスト版（例えば、スペクトル使用パラメータ）を抽出することができる。ある場合に、ローデータをデータ集計システムへ送信するのではなく、ワイヤレスセンサ装置は、ローデータから抽出されたダイジェスト版を送信し、これは、データトラフィックを減少し、電力消費を減少し（該当する場合には、バッテリ寿命を延長し）、そして他の効果を発揮することもできる。ある場合に、ローデータは、例えば、要求があれば、又は他の場合には、データ集計システムに送信することができる。
ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置とデータ集計システムとの間の通信は、例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）トランスポート、或いはより効率的なデータ送信を与える別の標準的データトランスポートプロトコルに基づく。一般的に、メッセージは、いつでもワイヤレスセンサ装置からデータ集計システムへ送信することができる。例えば、送信は、検出されたＲＦスペクトル使用によりトリガーされ、データ集計システムからの要求により開始され、所定のスケジュール又は周期的インターバル、又はその他に従って送られる。ある場合に、集計システムは、特定のワイヤレスセンサ装置からデータを要求することができる。
ある例において、ワイヤレスセンサ装置を配備して、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、ワイヤレスセンサ装置は、現場の技術者が装置を動作する必要なく動作することができる。ある実施形態において、データ集計システム又は別のタイプの中央制御システムは、例えば、ワイヤレスセンサ装置を構成又はアップグレードするために制御動作を実行することができる。ある場合に、制御システムは、構成情報を要求するか、又は特定のワイヤレスセンサ装置において内部テストを実行することができる。
ある実施形態において、ワイヤレススペクトル分析システムは、ワイヤレス信号源の位置を識別することができる。例えば、ワイヤレスセンサ装置は、ターゲット信号源により送信されたターゲット信号を検出し、そしてデータ集計システムにデータを送信する。データ集計システムは、ワイヤレスセンサ装置からのデータを分析して、ターゲット信号源の位置を決定するデータ分析システムを含む。
図１は、ワイヤレス信号源の位置を識別できる規範的なワイヤレススペクトル分析システム１００を示すブロック図である。図１に示された規範的なワイヤレススペクトル分析システム１００は、ワイヤレスセンサ装置１１０及びデータ集計システム１１５のネットワークを備えている。図１に示すように、多数の（例えば、数十、数百又は数千の）ワイヤレスセンサ装置１１０が、１つ以上のセルラーネットワークの多数のセル１０５を包囲する地理的エリアにわたって分散され、各セル１０５には多数のワイヤレスセンサ装置１１０がある。ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置１１０は、別の地理的領域、例えば、セルラーネットワークを含まないエリアにわたって分散することができる。ワイヤレスセンサ装置１１０は、互いに同じ又は同様であり、或いはワイヤレススペクトル分析システム１００は、種々の異なるワイヤレスセンサ装置１１０を含むことができる。
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、セルラーボイスネットワーク、セルラーデータネットワーク、等）のユーザ装置（例えば、セルラーホン、等）とインターフェイスする１つ以上のベースステーション１２０を備えている。各セル１０５は、典型的に、単一のベースステーション１２０を備えている。典型的に、地理的領域におけるベースステーションの密度は、望ましいセルカバレージに基づいて決定され、そしてセルの計画段階中に計算され、従って、インフラストラクチャーが配備されると、相対的に固定されたままとなる。
ベースステーション１２０は、典型的に、広い領域、例えば、全セル１０５にわたって移動装置のためのワイヤレスサービスを提供する。従って、ベースステーション１２０は、満足なセルカバレージを与えるために比較的広い領域にわたって信号を送信するに充分な電力を必要とする。ベースステーションは、典型的に、消費電力が１０ワットないし１００ワット以上の高電力プロセッサ又は高電力コンポーネントを使用し、そしてベースステーションの動作温度を維持するために冷却システムを要求する。これら及び他の理由で、ベースステーションは、しばしば、大規模の高価なシステムとなる。例えば、セルラーベースステーションは、塔及びビルに装着された多数のアンテナで構成され、塔の基部の付近には電子回路があり、そしてセルラーベースステーションは、ある場合には、＄１００，０００ないし＄１，０００，０００以上の範囲のコストがかかる。
ここに示す例において、ワイヤレスセンサ装置１１０は、データ集計システム１１５にデータを与える。例えば、ワイヤレスセンサ装置１１０は、ＩＰネットワーク、イーサネット（登録商標）又は別の通信システムを通してデータ集計システム１１５へメッセージ（例えば、ＩＰパケット、イーサネットフレーム、等）を送信する。例えば、ワイヤレススペクトル分析システム１００は、ベースステーション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ストラクチャー（例えば、公衆ネットワーク、プライベートネットワーク、ワイドエリアネットワーク、等）をレバレッジすることができる。
規範的なワイヤレスセンサ装置１１０は、ローカルエリアのワイヤレス信号を各々監視及び分析するモジュラー又はスタンドアローン装置である。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置１１０は、例えば、セルラーサービスを（例えば、ユーザ装置に）提供せずに、セルラーネットワークの無線リソースを使用せずに、ベースステーション１２０の動作をサポートせずに、又はその他、セルラーネットワークのコンポーネントとして動作せずに、セルラーネットワークと受動的に相互作用する。ワイヤレスセンサ装置１１０は、ワイヤレス信号を検出及び分析するために特殊なハードウェア（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、等）及び特殊なソフトウェア（例えば、信号処理及び分析アルゴリズム）を含む。
ある場合に、ワイヤレスセンサ装置１１０は、低電力消費（例えば、平均でほぼ０．１ないし０．２ワット以下）で動作し、そして比較的小型で低廉である。ある例において、個々のワイヤレスセンサ装置は、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小型であり、そして様々な環境で動作することができる。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置は、オフィススペース、都市のインフラストラクチャー、住居エリア、又は他の位置に設置できるモジュラー、ポータブル、コンパクト装置である。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置は、＄１００未満で製造できるが、実際のコストは変化する。
図１に示す例では、ワイヤレスセンサ装置１１０は、ベースステーション１２０より高い密度で地理的に分散される。従って、ある場合に、ワイヤレスセンサ装置１１０は、高い位置分解能及び精度でワイヤレススペクトルを検査することができる。特定例として、各セル１０５の各エリア内にほぼ５０台のワイヤレスセンサ装置１１０があるようにして都市内の種々の位置に１０００台のワイヤレスセンサ装置１１０が配置されるが、実際の台数は、用途ごとに変化する。各ワイヤレスセンサ装置１１０は、個別の位置（即ち、他のワイヤレスセンサ装置１１０の位置と物理的に区別できる位置）に存在する。
地理的エリアにおけるワイヤレスセンサ装置１１０の密度は、例えば、地理的エリアの面積、人口、位置又は他のファクタに基づいて決定することができる。例えば、都市エリアにおけるワイヤレスセンサ装置１１０の密度は、ある場合には、田園エリアより高い。ある場合に、規範的ワイヤレスセンサ装置１１０は、コストが比較的低く且つサイズが小さいことから、領域全体にわたるワイヤレススペクトル使用を監視及び分析するための経済的解決策を提供するようにセル１０５又は別の当該領域全体に分散することができる。
ワイヤレススペクトル分析システム１００は、ある場合には、システム構成及び管理に高レベルの融通性をもって実施することができる。例えば、ワイヤレスセンサ装置１１０は、比較的容易に再配置でき且つ種々の位置で動作できるポータブルプラグ・プレイ装置である。ある例において、ワイヤレスセンサ装置１１０は、標準的な通信インターフェイス（例えば、イーサネット、ＷｉＦｉ、ＵＳＢ、等）を有し、そして標準電源を受け容れ又はバッテリ電源で動作する。従って、ワイヤレススペクトル分析システム１００の構成（例えば、ワイヤレスセンサ装置１１０の全台数、密度及び相対的な位置）は、種々の環境を受け容れることができ、そして例えば、時々変更又は調整することができる。
規範的なデータ集計システム１１５は、ワイヤレスセンサ装置１１０から送信されたデータ（測定値、当該情報のダイジェスト版、等）を受信し；データを（例えば、データベースに）記憶し；そしてデータベースからの集計データを処理して高レベル情報を抽出するアルゴリズムを実行する；ことができる。高レベル情報は、例えば、ワイヤレス信号源の位置、トレンド、統計値、カバレージ、ネットワーク使用、又はワイヤレスセンサ装置１１０に関連した他のローカル又はグローバル情報を含む。又、データ集計システム１１５は、ワイヤレスセンサ装置１１０の動作を制御し、そしてそれらと個々に相互作用して、例えば、同期データを与え、特別なデータを要求し、又は他の制御操作を遂行する。
図２は、ＲＦ信号源を位置決めするのに使用できる規範的なワイヤレススペクトル分析システム２００のアーキテクチャーを示すブロック図である。ワイヤレススペクトル分析システム２００は、図１のワイヤレススペクトル分析システム１００、又は別のワイヤレススペクトル分析システムを表わす。規範的なワイヤレススペクトル分析システム２００は、多数のワイヤレスセンサ装置１１０、ＩＰネットワーク２２０、及びメインコントローラ２３０を備えている。ワイヤレススペクトル分析システム２００は、付加的な又は異なるコンポーネントを含むことができる。ある実施形態では、ワイヤレススペクトル分析システムは、図２に示すように構成されるか、又は別の適用な仕方で構成される。
図２に示す例では、各ワイヤレスセンサ装置１１０は、空間座標（ｘi、ｙi、ｚi）を有する各物理的位置にあるワイヤレスセンサ装置として実施され、ここで、ｉは、１からＬまで変化する（Ｌは、ワイヤレスセンサ装置１１０の台数である）。ある実施形態において、各ワイヤレスセンサ装置は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）を備えているか、又はワイヤレス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備えており、或いは位置座標は、別の仕方で識別することができる。ある実施形態において、各ワイヤレスセンサ装置は、独特の識別子を有し、そして識別子は、位置識別子又は位置座標に関連付けられる。
規範的なワイヤレスセンサ装置は、周波数及び時間の両ドメインにおいてワイヤレススペクトルを監視及び分析し、そして関連地理的位置で利用できるワイヤレス通信サービスの詳細分析を遂行することができる。例えば、ワイヤレスセンサ装置は、所与の時間にワイヤレスセンサ装置の位置に関してローカルワイヤレス環境におけるＲＦ信号を検出することができる。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置は、データパケット及びフレームを識別し、同期情報、セル及びサービス識別子、並びにＲＦチャンネルのクオリティ測定値（例えば、チャンネルクオリティ指示子（ＣＱＩ））を抽出し、そしてこれら及び他の制御情報並びにワイヤレスセンサ装置で検出されたＲＦ信号のトラフィックデータに基づいてスペクトル使用パラメータ及び他の情報を導出することができる。制御情報及びＲＦ信号のトラフィックデータは、２Ｇ ＧＳＭ／ＥＤＧＥ、３Ｇ／ＣＤＭＡ／ＵＭＴＳ／ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、４Ｇ／ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａ、ＷｉＦｉ、ブルーツース、等のワイヤレス通信規格に対応する物理的及び媒体アクセス（ＭＡＣ）レイヤ情報を含む。スペクトル使用パラメータ（例えば、特定周波数又は特定帯域巾、等に対する）は、検出されたＲＦ信号の電力、検出されたＲＦ信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）、到着時間データ、検出されたＲＦ信号が最大電力を有する周波数、又は他のパラメータを含む。ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置は、ＲＦ障害物及び干渉物、又は他のタイプの情報を識別することができる。
図２に示す例では、ワイヤレスセンサ装置からのデータ（例えば、到着時間データ又は他の情報）は、データ集計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）により集計される。ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置からのデータは、ワイヤレスセンサ装置から送信されたメッセージを、例えば、ＩＰネットワーク（例えば、ＩＰネットワーク２２０）を通して受信することによりメインコントローラ２３０で集計される。ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置は、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）を経てＩＰネットワーク２２０に接続される。ワイヤレスセンサ装置は、ローカルワイヤラインネットワーク２１４又はワイヤレスネットワーク２１２によりローカルネットワークに接続される。ワイヤラインネットワーク２１４は、例えば、イーサネット、ｘＤＳＬ（ｘ−デジタル加入者ライン）、光学的ネットワーク、又は他のタイプのワイヤライン通信ネットワークを含む。ワイヤレスネットワーク２１２は、例えば、ＷｉＦｉ、ブルーツース、ＮＦＣ、又は他のタイプのローカルワイヤレスネットワークを含む。ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置の幾つかは、１つ以上のワイドエリアネットワーク２０６を使用してＩＰネットワーク２２０に直接接続される。ワイドエリアネットワーク２０６は、例えば、セルラーネットワーク、衛星ネットワーク、又は他のタイプのワイドエリアネットワークを含む。
規範的なメインコントローラ２３０は、図１のデータ集計システム１１５又は別のバックエンドシステムに含まれる。メインコントローラ２３０は、１つ以上のコンピューティング装置又はシステムを含むコンピューティングシステムである。メインコントローラ２３０又はそのいずれかのコンポーネントは、データ処理センター、コンピューティングファシリティ又は別の位置に配置することができる。図示された例では、メインコントローラ２３０は、ワイヤレス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の機能は、例えば、ワイヤレスセンサ装置の幾つか又は全部からの情報の集計、ワイヤレスセンサ装置のソフトウェアのアップグレード、ワイヤレスセンサ装置の状態の監視、等を含む。例えば、メインコントローラ２３０は、ソフトウェア更新モジュール２３４を含むか又はそれに結合される。ある場合に、ソフトウェア更新モジュール２３４は、ワイヤレスセンサ装置ソフトウェア２３２のための更新を受け取り、そしてそのソフトウェア更新をワイヤレスセンサ装置にプッシュする。
図２に示す例では、メインコントローラ２３０は、ワイヤレスセンサ装置を１つ以上の校正又はテストモードへとプッシュし、ワイヤレスセンサ装置内の種々の要素をリセットし、又は、例えば、ワイヤレスセンサ装置、それに隣接するワイヤレスセンサ装置の位置又は状態、或いは他のファクタに基づいて、個々のワイヤレスセンサ装置を必要に応じて構成することができる。ある例において、ワイヤレスセンサ装置の状態は、（ｉ）ワイヤレスセンサ装置の温度、（ii）ワイヤレスセンサ装置の現在電力消費、（iii）ワイヤレスセンサ装置からメインコントローラ２３０へと流れるデータのレート、（iv）ワイヤレスセンサ装置の周りのローカルＷｉＦｉ信号の信号強度、ＳＳＩＤ、又はＭＡＣアドレス、（ｖ）ワイヤレスセンサ装置の位置（例えば、ワイヤレスセンサ装置内の内部ＧＰＳユニットで検出された）、（vi）ワイヤレスセンサ装置又はその周囲のワイヤレスセンサ装置の状態に関する情報を与える信号（例えば、ＩＰパケット、ネットワークを経て送信される制御信号）を含む。メインコントローラ２３０は、ワイヤレスセンサ装置の付加的な又は異なる状態を監視する。
ある実施形態において、メインコントローラ２３０は、ワイヤレスセンサ装置から送信されたスペクトル検査情報（例えば、到着時間データ、スペクトル使用パラメータごとの空間及び時間座標、ワイヤレスセンサ装置の状態、等）を受信する通信システムを備え、又はそれに結合される。メインコントローラ２３０は、多数のワイヤレスセンサ装置からのスペクトル検査情報を集計し（例えば、アッセンブル、コンパイル又は管理し）、そしてワイヤレスセンサ装置からのスペクトル使用パラメータに基づいて地理的領域に対するスペクトル使用レポートを発生できるデータ分析システム２３６を備え、又はそれに結合される。
ある場合に、スペクトル使用レポートは、ワイヤレスセンサ装置の種々の位置にわたるワイヤレススペクトルの使用、クオリティ又は他の情報をユーザに提示するためにデータインターフェイス２３８に提示される。例えば、スペクトル使用レポートは、ＲＦスペクトルの多数の帯域各々における検出されたワイヤレストラフィックレベル、多数のワイヤレス通信規格に対する検出されたワイヤレストラフィックレベル、地理的領域におけるワイヤレススペクトル使用の空間及び時間分布、又は他の情報を指示することができる。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、山及び谷の値、又はスペクトル使用情報の他の統計値（例えば、平均値及び分散）を含む。スペクトル使用レポートは、例えば、検出されたワイヤレストラフィックレベル対空間及び時間を示すテーブル、チャート、及びグラフを含む。例えば、スペクトル使用レポートは、地理的領域におけるワイヤレススペクトル使用の空間分布を示すグラフ又はマップ（例えば、図３ないし５に示す）を含む。スペクトル使用レポートは、ワイヤレススペクトル使用の時間的分布又はトレンドを示す（例えば、１日、１ヶ月又は１年の間の山、平均及び谷のトラフィック量を示す）棒グラフ又はテーブルを含む。スペクトル使用レポートは、地理的領域にワイヤレス信号を送信したワイヤレス信号源の位置を指示することができる。位置は、座標、プロット、等として指示することができる。
ある実施形態において、データ分析システム２３６は、リアルタイムデータ、履歴データ、又はその両方の組み合せを分析し、そして地理的領域に対するスペクトル使用パラメータを決定することができる。例えば、データ分析システム２３６は、ワイヤレスセンサ装置により受信されたワイヤレス信号に対する信号源位置を決定することができ、そして発生されるスペクトル使用レポートは、信号源位置の指示を含む。
図３及び４は、地理的領域におけるワイヤレススペクトル使用の規範的な空間及び時間分布の観点を示し、図５は、信号源位置を決定するための規範的な技術の観点を示す。ある場合に、同様の情報又は関連情報が、メインコントローラ２３０により発生されたスペクトル使用レポートに含まれ、そしてユーザに表示される。ある実施形態において、スペクトル使用レポートは、スペクトル使用情報の付加的又は異なる表現を含む。
図３は、ワイヤレスセンサ装置の規範的な空間分布を示すブロック図３００である。図３に示すように、各ワイヤレスセンサ装置は、地理的位置（ｘi、ｙi、ｚi）を有し、そしてその各々の地理的位置（ｘi、ｙi、ｚi）におけるワイヤレススペクトルを監視及び分析することができる。各ワイヤレスセンサ装置は、スペクトル検査（ＳＩ）情報をデータ集計システム（例えば、図２のメインコントローラ２３０）へ送信することができる。ＳＩ情報は、例えば、スペクトルデータ（例えば、スペクトル使用パラメータ）、ターゲット信号の到着時間データ、各スペクトル使用パラメータに対する位置及び時間情報、ワイヤレスセンサ装置の状態情報、又は他の情報を含む。例えば、位置及び時間情報は、ワイヤレスセンサ装置の空間座標（例えば、（ｘi、ｙi、ｚi）又は他の座標）、及び各々のスペクトル使用パラメータが得られる時間座標（例えば、１日の時間）を含む。規範的なブロック図３００は、ワイヤレスセンサ装置の空間座標を示し、そして地理的領域におけるワイヤレスセンサ装置の規範的空間分布のマップとして働く。ある実施形態では、各ワイヤレスセンサ装置のＳＩ情報がダイアグラム３００に重畳され、そして例えば、ユーザに表示される。
図４は、図３に示すワイヤレスセンサ装置に関連した規範的ＳＩ情報４１０を示すブロック図４００である。図４に示す例では、規範的ＳＩ情報４１０は、ワイヤレスセンサ装置の各空間座標に隣接して又はその上に表示される。表示されたＳＩ情報４１０は、上述したＳＩ情報の幾つかのタイプ又は全てのタイプを含む。例えば、スペクトル使用パラメータの１つ以上を表示することができる。ある実施形態では、各スペクトル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、各個別のワイヤレスセンサ装置に対して同じ、同様又は異なるものである。ＳＩ情報４１０は、中央位置（例えば、メインコントローラ２３０）において集計できるので、多数のワイヤレスセンサ装置のＳＩ情報４１０を相関させ、比較し、補間し、さもなければ、操作して、更なる情報を導出することができる。例えば、信号源の信号の相対的な位置は、信号源の信号を検出できるワイヤレスセンサ装置のＳＩ情報に基づいて決定することができる。付加的な又は異なる情報を導出することもできる。
図５は、図３に示すワイヤレスセンサ装置に関連した規範的なＳＩ情報を示す別のブロック図５００である。この例において、１つ以上の周波数の検出信号電力は、各位置における各ワイヤレスセンサ装置に対する規範的なＳＩ情報として表示される。位置（ｘ1、ｙ1、ｚ1）、（ｘ2、ｙ2、ｚ2）、（ｘ3、ｙ3、ｚ3）及び（ｘ4、ｙ4、ｚ4）における周波数ｆの信号の測定電力は、各々、Ｐsignal,1５１０、Ｐsignal,2５２０、Ｐsignal,3５３０、及びＰsignal,4５４０として表示される。多数のワイヤレスセンサ装置の測定電力レベルに基づいて、周波数ｆの信号５０５の信号源位置は、例えば、データ分析システム（例えば、中央コントローラの）によって自動的に推定することができる。例えば、信号５０５の信号源位置は、ワイヤレスセンサ装置の位置、例えば、（ｘ1、ｙ1、ｚ1）、（ｘ2、ｙ2、ｚ2）、（ｘ3、ｙ3、ｚ3）及び（ｘ4、ｙ4、ｚ4）を中心とする多数の弧の交点に基づいて決定することができる。各弧の半径は、Ｐsignal,1５１０、Ｐsignal,2５２０、Ｐsignal,3５３０、及びＰsignal,4５４０、各経路ロス、陰影効果、又は多数のワイヤレスセンサ装置の各々に関するローカルワイヤレス環境の他の伝播状態に基づいて決定することができる。従って、ＲＦ信号の信号源位置をピンポイントで示しそして規範的マップ上に表示して可視化することができる。又、信号源位置は、以下に述べるように、同期信号に基づいて識別することもできる。
図６は、規範的ワイヤレスセンサ装置６００を示すブロック図である。ある場合に、図１ないし５のワイヤレスセンサ装置は、図６に示す規範的ワイヤレスセンサ装置６００として、又は別のタイプのワイヤレスセンサ装置として実施することができる。規範的ワイヤレスセンサ装置６００は、ハウジング６１０、ＲＦインターフェイス６１２、電源管理サブシステム６２０、信号分析サブシステム（例えば、ＳＩサブシステム６３０、等）、ＣＰＵ６４０、メモリ６５０、通信インターフェイス、入力／出力インターフェイス６４２（例えば、ＵＳＢ接続）、ＧＰＳインターフェイス６４８、及び１つ以上のセンサ（例えば、コンパス又はジャイロスコープのような３Ｄ方向センサ６４４、温度センサ、等）を備えている。ワイヤレスセンサ装置６００は、付加的な又は異なるコンポーネント及び特徴を含み、そしてワイヤレスセンサ装置の特徴は、図６に示すように構成されるか又は別の特定の構成とされる。
ある実施形態において、ハウジング６１０は、ＲＦインターフェイス６１２、電源管理サブシステム６２０、信号分析サブシステム、通信インターフェイス、及びワイヤレスセンサ装置６００の他のコンポーネントを収容するポータブルハウジングである。ハウジングは、プラスチック、金属、複合物、又はそれらの組み合せ、及び他の材料で作ることができる。ハウジングは、成形、加工、押し出し又は他のタイプの処理により製造されるコンポーネントを含む。ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置６００は、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ベースステーション、乗物、ルーター、移動装置、サーモスタット、等）に結合され又はそれと一体化される。例えば、ワイヤレスセンサ装置６００のハウジング６１０は、他の装置にアタッチし、合体し、さもなければ、結合することができる。或いは又、ハウジング６１０は、ワイヤレスセンサ装置６００のコンポーネントのみを収容する専用ハウジングでもよい。
ある実施形態において、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は、ワイヤレス信号を監視しそして分析するように最適化され、さもなければ、構成される。例えば、コンポーネントのサイズ、方向及び相対的な位置は、ＲＦ信号を検出及び分析するために最適化され、そして装置は、必要な全てのコンポーネントを収容しながらもコンパクトにすることができる。ある場合に、ハウジング６１０は、例えば、１０×１０×４ｃｍ3程度であり、又は別のサイズのハウジングを使用することができる。
ある実施形態において、ＲＦインターフェイス６１２は、ワイヤレスセンサ装置６００の周りのローカルワイヤレス環境においてＲＦスペクトルの多数の帯域巾内の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、各帯域内のＲＦ信号を処理するように構成されたアンテナシステム及び多数の無線経路を含む。図６に示す例では、ＲＦインターフェイス６１２は、アンテナ６２２ａ、ＲＦ受動的素子６２４、ＲＦ能動的素子６２６、及び受動的素子６２８を含む。ＲＦ受動的素子６２４は、例えば、マッチング素子、ＲＦスイッチ及びフィルタを含む。ＲＦ能動的素子６２６は、例えば、ＲＦ増幅器を含む。ＲＦ能動的素子６２６の後の受動的素子６２８は、例えば、フィルタ、マッチング素子、スイッチ、及びバラン(balun)を含む。
ある例において、信号分析サブシステムは、ＲＦ信号及び同期信号に基づいて到着時間データを識別するよう構成される。信号分析サブシステムは、無線部、デジタル信号プロセッサ（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他のコンポーネントを備えている。ある実施形態では、ＲＦインターフェイス６１２及び信号分析サブシステムの組み合せがスペクトル検査（ＳＩ）信号経路と称され、これは、図７を参照して詳細に説明する。
ワイヤレスセンサ装置６００の通信インターフェイスは、スペクトル使用パラメータ又は他のＳＩ情報をリモートシステム（例えば、図２のメインコントローラ２３０）へ送信するように構成される。通信インターフェイスは、１つ以上のワイヤレスインターフェイス６３２（例えば、ＷｉＦｉ接続、セルラー接続、等）、ローカルネットワーク（例えば、イーサネット接続、ｘＤＳＬ接続、等）へのワイヤラインインターフェイス６４６、又は他のタイプの通信リンク又はチャンネルを含む。通信インターフェイスは、通信アンテナを共有し及び再使用し（例えば、アンテナアレイを使用して）、又は個別の専用のアンテナを各々有することができる。
ワイヤレスインターフェイス６３２及びワイヤラインインターフェイス６４６は、各々、ローカル又はワイドエリアネットワークと通信するためのモデムを含む。例えば、ワイヤレスインターフェイス６３２及びワイヤラインインターフェイス６４６は、ＳＩ情報をデータ集計システム（例えば、図２のメインコントローラ２３０）へ送信し、及びデータ集計システムからローカル又はワイドエリアネットワークを経て制御情報（例えば、ソフトウェア更新）を受信することができる。ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置には、通信インターフェイスのいずれか又は両方を設けることができる。ワイヤラインインターフェイス６４６は、規範的なワイヤレスセンサ装置６００が、既存のワイヤライン通信インフラストラクチャー（例えば、ビル内の）、及びワイヤライン通信の大きな送信容量（例えば、光学的ネットワーク、進歩型デジタル加入者ライン技術、等により提供される大きな帯域巾）を利用できるようにする。ワイヤレスインターフェイス６３２は、ブルーツース、ＷｉＦｉ、セルラー、衛星、又は他のワイヤレス通信技術を使用して、種々の位置で種々の時間にＳＩ情報を配信できるように規範的ワイヤレスセンサ装置６００の移動性及び融通性を向上させることができる。
ある実施形態において、ワイヤレスインターフェイス６３２及びＲＦインターフェイス６１２は、ハードウェア又はソフトウェアコンポーネント（又はその両方）を共有することができる。ある実施形態において、ワイヤレスインターフェイス６３２及びＲＦインターフェイス６１２は、別々に実施されてもよい。ある実施形態において、ＲＦインターフェイス６１２は、主として、送信ではなく信号受信の役割を果たし、そしてＲＦインターフェイス６１２は、特殊な低電力回路で実施され、従って、ワイヤレスセンサ装置６００の全体的な電力消費を減少することができる。
電源管理サブシステム６２０は、ワイヤレスセンサ装置６００へ電力を供給して管理するための回路及びソフトウェアを備えている。ある実施形態では、電源管理サブシステム６２０は、バッテリインターフェイス及び１つ以上のバッテリ（例えば、充電式バッテリ、マイクロプロセッサが埋設されたスマートバッテリ、又は異なるタイプの内部電源）を備えている。バッテリインターフェイスは、ワイヤレスセンサ装置６００に直流電力を供給する上でバッテリを助成するレギュレータに結合される。従って、ワイヤレスセンサ装置６００は、自蔵電源を備え、他の外部エネルギー源の必要なく任意の位置に使用することができる。それに加えて又はそれとは別に、電源管理サブシステム６２０は、外部電源（例えば、交流電源、アダプタ、コンバータ、等）から電力を受ける外部電源インターフェイスを備えている。従って、ワイヤレスセンサ装置６００は、外部エネルギー源にプラグインすることができる。
ある実施形態において、電源管理サブシステム６２０は、ワイヤレスセンサ装置６００の電力消費を監督及び管理することができる。例えば、電源管理サブシステム６２０は、ＲＦインターフェイス６１２、通信インターフェイス、ＣＰＵ６４０、及びワイヤレスセンサ装置６００の他のコンポーネントの電力消費を監視し、そしてワイヤレスセンサ装置６００の電力消費状態を、例えば、中央コントローラへ報告する。ある実施形態では、ワイヤレスセンサ装置６００は、電力消費を低くするように設計され、そして電源管理サブシステム６２０は、電力消費がスレッシュホールドを越えた場合に、中央コントローラに警告を送信するか又はワイヤレスセンサ装置６００の動作に介入するように構成される。電源管理サブシステム６２０は、付加的な又は異なる特徴を含んでもよい。
ＣＰＵ６４０は、例えば、ワイヤレスセンサ装置６００の動作を管理するためにインストラクションを実行できる１つ以上のプロセッサ又は別のタイプのデータ処理装置を備えている。ＣＰＵ６４０は、図１から５を参照して述べたワイヤレスセンサ装置の１つ以上の動作を遂行又は管理する。ある実施形態において、ＣＰＵ６４０は、ＳＩサブシステム６３０の一部分である。例えば、ＣＰＵ６４０は、測定されたワイヤレススペクトルデータ（例えば、ＲＦインターフェイス６１２からの）を処理し、計算し、さもなければ、分析することができる。ある場合に、ＣＰＵ６４０は、メモリ６５０に含まれたソフトウェア、スクリプト、プログラム、機能、実行可能物、又は他のモジュールを実行し又は解釈することができる。
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、又は他の入力／出力装置）に結合される。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、ワイヤレスリンク（例えば、赤外線、高周波、等）、又は別のタイプのリンクのような通信リンクを経てワイヤレスセンサ装置６００と外部ストレージ又はディスプレイ装置との間で行われるデータ転送を助成することができる。
メモリ６５０は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ストレージ装置（例えば、書き込みできるリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、等）、ハードディスク、又は別のタイプのストレージ媒体を含む。メモリ６５０は、ワイヤレスセンサ装置６００、メインコントローラ、又はワイヤレススペクトル分析システムの他のコンポーネントの動作に関連したインストラクション（例えば、コンピュータコード）を記憶する。又、メモリ６５０は、ワイヤレスセンサ装置６００で実行される１つ以上のアプリケーション又はバーチャルマシンにより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も記憶する。メモリ６５０は、例えば、ワイヤレスセンサ装置６００の位置データ、環境データ、及び状態データ、ワイヤレススペクトルデータ、及び他のデータを記憶する。
ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置６００は、別の供給源から（例えば、中央コントローラからデータネットワーク、ＣＤ−ＲＯＭ又は別のコンピュータ装置を通して別の仕方で）プログラムをロードすることにより、プログラム又はアップデート（例えば、再プログラム）することができる。ある場合に、中央コントローラは、所定のスケジュールに従って、又は別の仕方で、更新が利用できるときに、ワイヤレスセンサ装置６００にソフトウェア更新をプッシュする。
図７は、規範的なスペクトル検査（ＳＩ）信号経路７００を示すブロック図である。このＳＩ信号経路７００は、ＲＦインターフェイス７１０（例えば、無線経路Ａとして示された）及びスペクトル分析サブシステム７０５を備えている。図６のワイヤレスセンサ装置６００のＲＦインターフェイス６１２は、図７において規範的ＲＦインターフェイス７１０として又は別の仕方で実施される。図６のワイヤレスセンサ装置６００のＳＩサブシステム６３０は、図７において規範的スペクトル分析サブシステム７０５として又は別の仕方で実施される。ある場合に、ＳＩ信号経路７００は、ワイヤレス信号を監視及び分析するための全ての必要な動作を遂行することができる。例えば、ＳＩ信号経路７００は、典型的なワイヤレス受信器の機能、例えば、復調、イコライゼーション、チャンネルデコード、等を遂行することができる。ＳＩ信号経路７００は、種々のワイヤレス通信規格の信号受信をサポートし、そしてワイヤレス信号を分析するためにスペクトル分析サブシステム７０５にアクセスする。
図示された例では、ＲＦインターフェイス７１０は、ＲＦ信号を検出して処理するための広帯域又は狭帯域フロントエンドチップセットである。例えば、ＲＦインターフェイス７１０は、１つ以上の周波数帯域の広いスペクトル又はワイヤレス通信規格の特定周波数帯域内の狭いスペクトルにおいてＲＦ信号を検出するように構成される。ある実施形態において、ＳＩ信号経路７００は、当該スペクトルをカバーするために１つ以上のＲＦインターフェイス７１０を含む。そのようなＳＩ信号経路の規範的実施形態は、図８を参照して説明する。
図７に示す例では、ＲＦインターフェイス７１０は、１つ以上のアンテナ７２２、ＲＦマルチプレクサ７２０又は電力合成器（例えば、ＲＦスイッチ）、並びに１つ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である。アンテナ７２２は、無指向性アンテナ、方向性アンテナ、又はその各々の１つ以上の組み合せを含む。アンテナ７２２は、ＲＦマルチプレクサ７２０に接続される。ある実施形態において、ＲＦインターフェイス７１０は、単入力・単出力（ＳＩＳＯ）、単入力・多出力（ＳＩＭＯ）、多入力・単出力（ＭＩＳＯ）、又は多入力・多出力（ＭＩＭＯ）技術に基づきＲＦ信号を検出するために１つ以上のアンテナ７２２を使用するように構成される。
ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置のローカル環境におけるＲＦ信号は、アンテナ７２２によりピックアップされてＲＦマルチプレクサ７２０へ入力される。分析を必要とするＲＦ信号の周波数に基づいて、ＲＦマルチプレクサ７２０から出力される信号７０２は、処理経路（即ち、「経路１」７３０、・・・「経路Ｍ」７４０）の１つへルーティングされる。ここで、Ｍは整数である。各経路は、個別の周波数帯域を含む。例えば、「経路１」７３０は、１ＧＨｚと１．５ＧＨｚとの間のＲＦ信号に使用され、一方、「経路Ｍ」は、５ＧＨｚと６ＧＨｚとの間のＲＦ信号に使用される。多数の処理経路は、各中心周波数及び帯域巾を有する。多数の処理経路の帯域巾は、同じであっても異なってもよい。２つの隣接する処理経路の周波数帯域は、重畳してもよいし、バラバラでもよい。ある実施形態において、処理経路の周波数帯域は、異なるワイヤレス通信規格（例えば、ＧＳＭ、ＬＴＥ、ＷｉＦｉ、等）の指定周波数帯域に基づいて割り当てられ又は構成される。例えば、各処理経路が特定のワイヤレス通信規格のＲＦ信号を検出する役割を果たすように構成される。例えば、「経路１」７３０は、ＬＴＥ信号を検出するのに使用され、一方、「経路Ｍ」は、ＷｉＦｉ信号を検出するのに使用される。
各処理経路（例えば、「処理経路１」７３０、「処理経路Ｍ」７４０）は、１つ以上のＲＦ受動的及びＲＦ能動的素子を含む。例えば、処理経路は、ＲＦマルチプレクサ、１つ以上のフィルタ、ＲＦデマルチプレクサ、ＲＦ増幅器、及び他のコンポーネントを含む。ある実施形態において、ＲＦマルチプレクサ７２０から出力された信号７０２、７０２ｍは、処理経路のマルチプレクサ（例えば、「ＲＦマルチプレクサ１」７３２、・・・「ＲＦマルチプレクサＭ」７４２）に適用される。例えば、「処理経路１」７３０が信号７０２の処理経路として選択された場合には、信号７０２が「ＲＦマルチプレクサ１」７３２へ供給される。ＲＦマルチプレクサは、第１のＲＦマルチプレクサ７２０から到来する信号７０２、又はスペクトル分析サブシステム７０５により与えられるＲＦ校正（ｃａｌ）トーン７３８の間で選択される。「ＲＦマルチプレクサ１」７３２の出力信号７０４は、Ｎを整数とすれば、フィルタ、即ちフィルタ（１、１）７３４ａ、・・・フィルタ（１、Ｎ）７３４ｎのうちの１つに進む。フィルタは、更に、処理経路の周波数帯域を当該狭帯域に分割する。例えば、「フィルタ（１、１）」７３４ａは、信号７０４に適用されて、フィルタされた信号７０６を発生し、そしてそのフィルタされた信号７０６は、「ＲＦデマルチプレクサ１」７３６に適用される。ある場合に、信号７０６は、ＲＦデマルチプレクサにおいて増幅される。増幅された信号７０８は、スペクトル分析サブシステム７０５へ入力される。
同様に、「処理経路Ｍ」７４０が信号７０２ｍの処理経路として選択された場合には、信号７０２ｍが「ＲＦマルチプレクサＭ」７４２へ供給される。ＲＦマルチプレクサは、第１のＲＦマルチプレクサ７２０から到来する信号７０２ｍ、又はスペクトル分析サブシステム７０５により与えられるＲＦ校正（ｃａｌ）トーン７４８の間で選択される。「ＲＦマルチプレクサＭ」７４２の出力信号は、Ｎを整数とすれば、フィルタ、即ちフィルタ（Ｍ、１）７４４ａ、・・・フィルタ（Ｍ、Ｎ）７４４ｎのうちの１つに進む。ある場合に、フィルタの出力信号は、ＲＦデマルチプレクサ７４６において増幅される。増幅された信号７０８ｍは、スペクトル分析サブシステム７０５へ入力される。
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、そしてデジタル信号処理を遂行して、その検出されたＲＦ信号に基づいて情報を識別するように構成される。スペクトル分析サブシステム７０５は、１つ以上のＳＩ無線受信器（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校正（ｃａｌ）トーンジェネレータ７７０、フロントエンド制御モジュール７８０、及びＩ／Ｏ ７０９を備えている。スペクトル分析サブシステム７０５は、付加的な又は異なるコンポーネント及び特徴を含む。
図示された例では、増幅された信号７０８は、「ＳＩ無線ＲＸ経路１」７５０ａへ入力され、これは、信号７０８を基本帯域信号へとダウン変換しそして利得を適用する。ダウン変換された信号は、次いで、アナログ／デジタルコンバータを経てデジタル化される。デジタル化された信号は、ＤＳＰスペクトル分析エンジン７６０へ入力される。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たパケット及びフレームを識別し、デジタル信号に埋め込まれたプリアンブル、ヘッダ又は他の制御情報を読み取り（例えば、ワイヤレス通信規格の仕様に基づいて）、そして１つ以上の周波数における又は帯域巾にわたる信号の信号電力及びＳＮＲ、チャンネルクオリティ及び容量、トラフィックレベル（例えば、データレート、再送信レート、レイテンシー、パケットドロップレート、等）又は他のスペクトル使用パラメータを決定する。ＤＳＰスペクトル分析エンジン７６０の出力（例えば、スペクトル使用パラメータ）は、ワイヤレスセンサ装置の１つ以上の通信インターフェイスを経てデータ集計システムへスペクトル使用パラメータを送信するために、例えば、Ｉ／Ｏ ７９０に適用されそしてそれに対してフォーマットされる。
ＲＦ校正（ｃａｌ）トーンジェネレータ７７０は、無線ＲＸ経路（例えば、「無線ＲＸ経路１」７５０ａ、・・・「無線ＲＸ経路Ｍ」７５０ｍ）の診断及び校正のためのＲＦ校正（ｃａｌ）トーンを発生する。無線ＲＸ経路は、例えば、直線性及び帯域巾について校正される。
図８は、ワイヤレスセンサ装置のＳＩ信号経路８００の別の規範的実施形態を示すブロック図である。ある場合に、ＳＩ信号経路は、多数の異なるアンテナに接続された多数のＲＦインターフェイス（無線経路）を含む。図８に示す例では、ＳＩ信号経路８００は、スペクトル分析サブシステム８３０に各々接続された無線経路Ａ８１０及び無線経路Ｂ８２０を含む。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と同様に構成されてもよいし、或いは別の仕方で構成されてもよい。無線経路Ａ８１０及び無線経路Ｂ８２０は、例えば、ワイヤレススペクトル監視及び分析のために同じ又は異なる周波数をカバーする同じ又は異なる構成を有してもよい。
図９は、規範的ワイヤレスセンサ装置９００の上面図である。ある場合に、図１ないし５のワイヤレスセンサ装置は、図９に示す規範的ワイヤレスセンサ装置９００又は別のタイプのワイヤレスセンサ装置として実施することができる。図９の規範的ワイヤレスセンサ装置９００は、図６から７に示す特徴の幾つか又は全部を含むか、或いは図９のワイヤレスセンサ装置９００は、若干の、付加的な又は異なる特徴を含む。ワイヤレスセンサ装置９００は、例えば、ワイヤレスセンサ装置９００のハウジング内の１つ以上のＲＦインターフェイスに接続された１つ以上のアンテナを含む。例えば、規範的ワイヤレスセンサ装置９００のアンテナは、図６のアンテナ６２２ａ−ｃでもよいし、又は図７のアンテナ７２２でもよい。
アンテナは、ＲＦ信号を受信するためにワイヤレスセンサ装置９００に戦略的に配列される。図９に示す規範的ワイヤレスセンサ装置９００は、このワイヤレスセンサ装置９００の中心に対して互いに９０°に配置された４つのアンテナ９１０ａ−ｄを備えている。ある場合に、アンテナは、例えば、全アンテナ数、アンテナプロフィール、ワイヤレスセンサ装置９００の位置及び方向、又は他のファクタに基づいて、異なる分離度、方向又は位置で配置される。
図１０は、図９の規範的ワイヤレスセンサ装置９００のアンテナ９１０ａ−ｄの規範的アンテナプロフィールの上面図１０００である。図１０に示す例では、アンテナ９１０ａ−ｄは、各々、アンテナプロフィール又はパターン９２０ａ−ｄを有する。アンテナプロフィール９２０ａ−ｄは、同じでもよいし、異なるものでもよい。アンテナプロフィール９２０ａ−ｄは、例えば、当該周波数又は周波数帯域、望ましいアンテナ利得、又は他のファクタに基づいて選択され、さもなければ、構成される。
図１１は、別の規範的なワイヤレスセンサ装置１１００の上面図である。ある場合に、図１ないし５のワイヤレスセンサ装置は、図１１に示す規範的ワイヤレスセンサ装置１１００として実施されるか又は別のタイプのワイヤレスセンサ装置として実施される。図１１の規範的ワイヤレスセンサ装置１１００は、図６ないし１０に示す特徴の幾つか又は全部を含むか、又は図１１のワイヤレスセンサ装置１１００は、若干の、付加的な又は異なる特徴を含む。
ワイヤレスセンサ装置１１００は、４つのアンテナ１１１０ａ−ｄ及び基準方向インジケータ１１０５を備えている。ある場合に、アンテナ１１１０ａ−ｄは、基準方向インジケータ１１０５に従って主要な方向又は別の座標系に対して方向付けされ又は構成される。図１１に示す例では、基準方向インジケータ１１０５は、北コンパス方向に沿って方向付けされる。別の基準方向も使用できる。アンテナ１１１０ａ−ｄの方向及び変位を識別することができ、そしてある場合には、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。
ある実施形態では、ワイヤレスセンサ装置は、ポータブルのモジュラー装置である。例えば、あるワイヤレスセンサ装置は、装置を実質的に解体又は分解する必要なく（例えば、一連の）多数の位置に使用するように移動可能であり又は再構成可能である。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置は、ワイヤレスセンサ装置のネットワークを便利にアップグレードし、拡張し、調整し、さもなければ、変更できるように、互いに交換可能である。
ある場合に、ワイヤレスセンサ装置は、１人以上のオペレータにより、例えば、装置を配置してそれを標準電源及びデータリンクに接続することにより、インストールすることができる。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置は、固定具（例えば、スクリュー、ボルト、ラッチ、接着材、等）により位置固定することができ、又はワイヤレスセンサ装置は、（例えば、固定具なしに）自由位置に休止させることができる。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置は、種々の位置及び環境で動作することができる。例えば、あるワイヤレスセンサ装置は、乗物（例えば、車、バス、列車、船、等）にインストールすることができ、この場合、ワイヤレスセンサ装置は、移動中にスペクトルを監視しそして分析することができる。他の例では、ワイヤレスセンサ装置は、交通インフラストラクチャー、通信インフラストラクチャー、電源インフラストラクチャー、専用不動産、工業用システム、都市又は商業ビル、住居エリア、及び他のタイプの位置にインストールすることができる。
図１２は、ワイヤレスセンサ装置１２１０がバス１２２０にマウントされたワイヤレスセンサ装置１２１０の規範的用途を示すブロック図１２００である。ワイヤレスセンサ装置１２１０は、その変化する地理的位置を記録し、各位置におけるワイヤレス信号を監視し、そしてバス１２２０が移動するときにスペクトル検査情報を中央コントローラへ送信する。ある実施形態では、ワイヤレスセンサ装置１２１０は、バス１２２０の乗客により使用されるスペクトルを監視及び分析するように構成される。例えば、ワイヤレスセンサ装置１２１０は、乗客により使用されるセルラーホンの識別子を検出し、乗客のセルラーホンにより送信及び受信されるセルラー信号又はＷｉＦｉ信号を検出し、そしてバス１２２０内又はその周囲に生じるＲＦトラフィックに特有のスペクトル使用パラメータを導出する。ワイヤレスセンサ装置１２１０は、別の仕方で構成することもできる。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置１２１０は、バス１２２０の電力及び通信能力をレバレッジするか、又はワイヤレスセンサ装置１２１０は、独立した電力及び通信能力を備えている。
図１３は、セルラー接続装置の位置を識別するための規範的な技術を示すブロック図１３００である。図１３に示すように、ブロック図１３００は、センサネットワーク内のｎ番目のセンサ装置をｎとすれば、空間座標（ｘ1、ｙ1、ｚ1）、（ｘ2、ｙ2、ｚ2）、（ｘ3、ｙ3、ｚ3）及び（ｘn、ｙn、ｚn）を有する位置に配置された多数のワイヤレスセンサ装置１３１０を含む。又、ブロック図１３００は、（ｘb、ｙb、ｚb）に位置するベースステーション１３０２及び未知の位置（ｘs、ｙs、ｚs）にあるターゲット移動装置１３０４も含む。
図示された例において、ターゲット移動装置１３０４及びベースステーション１３０２は、同じセルラーネットワークにおいて動作する。セルラーネットワーク規格によれば、ベースステーション１３０２は、ブロードキャストチャンネル信号をセル内の１つ以上の移動装置へ送信することができる。ターゲット移動装置１３０４は、ブロードキャストチャンネル信号を受信し、そしてアクセスチャンネル信号を送信して、ベースステーション１３０２と接続し、そしてセルラーネットサービスを得ることができる。ある場合、例えば、セルラーネットワークがＬＴＥネットワークである場合には、アクセスチャンネル信号がランダムアクセスチャンネル（ＲＡＣＨ）要求である。ある場合には、ＲＡＣＨ要求を、ターゲット移動装置１３０４で受信したブロードキャストチャンネル信号と同期させることができる。例えば、ＲＡＣＨ要求は、フレーム、例えば、図１３に示すフレーム１の縁に時間的に整列させることができる。ある場合に、ベースステーション１３０２は、ブロードキャスティングチャンネル信号が送信された後に、時間δτbにＲＡＣＨを受信することができる。
ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置１３１０は、多数の個別のセルラーネットワーク規格のいずれかで動作するセルラーネットワークにおいて送信される信号を受動的に監視することができる。例えば、ワイヤレスセンサ装置１３１０は、セルラーネットワークからのサービスを要求せずに且つセルラーネットワークへデータを送信せずに、セルラーネットワークの信号を監視することができる。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置１３１０は、セルラーネットワークにより使用されるワイヤレス通信プロトコル及びアップリンク／ダウンリンク周波数を識別することができる。ワイヤレスセンサ装置１３１０は、ブロードキャスティングチャンネル及びＲＡＣＨの両方を受信する。ワイヤレスセンサ装置１３１０は、図１３にδτiと示されたそれら２つの信号間の時間差を計算し、ここで、ｉは、ワイヤレスセンサ装置１３１０のインデックスで、ｉ＝１、２、３、・・・ｎである。又、ワイヤレスセンサ装置１３１０は、ベースステーション１３０２の位置を決定する。例えば、ワイヤレスセンサ装置１３１０は、ベースステーション１３０２の独特の識別子を検出し、そして公然と利用できるデータベースからベースステーション１３０２の位置を決定することができる。ワイヤレスセンサ装置１３１０は、時間差δτiをデータ分析システム（例えば、図２のメインコントローラ２３０）へ送信することができる。ある場合に、１つ以上のワイヤレスセンサ装置１３１０は、ターゲット移動装置１３０４により送信されたＲＡＣＨ要求に対するベースステーション１３０２の応答を受信することができる。この応答は、ＲＡＣＨ要求の到着とベースステーション１３０２のダウンリンクフレーム境界との間の時間オフセット、即ちδτbを含む。ワイヤレスセンサ装置１３１０は、δτbを付加的な到着時間測定値としてデータ分析システムへ送信して、位置決定の精度を改善することができる。又、ある場合に、ワイヤレスセンサ装置１３１０は、それ自身の位置、ベースステーションの位置、及びその組み合せをデータ分析システムへ送信することもできる。
ある実施形態において、データ分析システムは、ワイヤレスセンサ装置１３１０から受信した時間差δτiに基づいて非線型方程式の系を形成することができる。例えば、ワイヤレスセンサ装置１３１０、ベースステーション１３０２、及びターゲット移動装置１３０４は、次のベクトルで表わされる。
Figure 0006782334

Figure 0006782334

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非線型方程式の系は、時間差δτiに基づきｎ個の方程式を含む。方程式の一例を以下に示す。
Figure 0006782334
但し、ｃは、光速である。
次いで、データ分析システムは、非線型方程式の系を解き、そしてターゲット移動装置１３０４の位置、即ち、
Figure 0006782334
を決定する。ある実施形態において、ターゲット移動装置１３０４の位置は、３つ以上のワイヤレスセンサ装置１３１０により発生される到着時間データに基づいて決定することができる。位置決定の精度は、より多くのデータ、例えば、付加的なワイヤレスセンサ装置又は２つ以上のベースステーションからの到着時間データで改善することができる。
図１４は、セルラー装置の位置を識別するための別の規範的な技術を示すブロック図１４００である。図１４に示すように、ブロック図１４００は、センサネットワーク内のｎ番目のセンサ装置をｎとすれば、空間座標（ｘ1、ｙ1、ｚ1）、（ｘ2、ｙ2、ｚ2）、（ｘ3、ｙ3、ｚ3）及び（ｘn、ｙn、ｚn）を有する位置に配置された多数のワイヤレスセンサ装置１４１０を含む。又、ブロック図１４００は、（ｘb、ｙb、ｚb）に位置するベースステーション１４０２及び未知の位置（ｘs、ｙs、ｚs）にあるターゲット移動装置１４０４も含む。
図示された例において、ターゲット移動装置１４０４及びベースステーション１４０２は、同じセルラーネットワークにおいて動作する。セルラーネットワーク規格によれば、ベースステーション１４０２は、ブロードキャストチャンネル信号をセル内の１つ以上の移動装置へ送信することができる。ターゲット移動装置１４０４は、ブロードキャストチャンネル信号を受信し、そしてベースステーション１４０２にアップリンク信号を送信する。ある場合に、アップリンク信号は、時間ドメインにおける既知の周期的特性と共に、ターゲット移動装置１３０４により送信することができる。例えば、セルラーネットワーク規格に基づいて、アップリンク信号は、スロット、フレーム、トレーニング又はパイロットシーケンス、又はその組み合せと整列させることができる。ある場合、例えば、セルラーネットワークがＬＴＥネットワークである場合には、アップリンク信号は、スロットで送信することができる。ある場合に、ターゲット移動装置１４０４は、ベースステーション１４０２で受信されるアップリンク信号が、ベースステーション１４０２で送信されるブロードキャストチャンネルと整列するように、アップリンク信号の送信時間を調整することができる。例えば、図１４に示すように、ターゲット移動装置１４０４は、受信ブロードキャスティングチャンネルフレームのフレーム境界よりδτs前に、例えば、フレーム１に、アップリンク信号を送信することができる。ある場合には、アップリンク信号がＲＡＣＨ要求である。
ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置１４１０は、多数の個別のセルラーネットワーク規格のいずれかで動作するセルラーネットワークにおいて送信される信号を受動的に監視することができる。例えば、ワイヤレスセンサ装置１４１０は、セルラーネットワークからのサービスを要求せずに且つセルラーネットワークへデータを送信せずに、セルラーネットワークの信号を監視することができる。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置１４１０は、セルラーネットワークにより使用されるワイヤレス通信プロトコル及びアップリンク／ダウンリンク周波数を識別することができる。ワイヤレスセンサ装置１４１０は、ブロードキャスティングチャンネル及びアップリンク信号の両方を受信する。ある場合に、１つ以上のワイヤレスセンサ装置１４１０は、アップリンク信号が規定の送信パターンで送信されることを決定できる。ワイヤレスセンサ装置１４１０は、その決定をデータ分析システムに報告することができる。ある実施形態において、データ分析システムは、時間差を計算して報告するコマンドをワイヤレスセンサ装置１４１０に送信することができる。
ワイヤレスセンサ装置１４１０は、図１４にδτiと示された、ブロードキャスティングチャンネル信号とアップリンク信号との間の時間差を計算し、ここで、ｉは、ワイヤレスセンサ装置１４１０のインデックスで、ｉ＝１、２、３、・・・ｎである。又、ワイヤレスセンサ装置１４１０は、ベースステーション１４０２の位置を決定する。例えば、ワイヤレスセンサ装置１４１０は、ベースステーション１４０２の独特の識別子を検出し、そして公然と利用できるデータベースからその位置を決定することができる。ワイヤレスセンサ装置１４１０は、時間差δτiをデータ分析システム（例えば、図２のメインコントローラ２３０）へ送信することができる。ある場合に、ベースステーション１４０２は、δτs、例えば、ＬＴＥネットワークにおけるタイミング進み値を、ダウンリンクメッセージにおいて、ターゲット移動装置１４０４へ送信することができる。１つ以上のワイヤレスセンサ装置１４１０がダウンリンクメッセージを受信し、そして付加的な到着時間測定値としてデータ分析システムへδτsを送信し、位置決定の精度を改善する。又、ある場合に、ワイヤレスセンサ装置１４１０は、それら自身の位置、ベースステーションの位置、及びその組み合せをデータ分析システムへ送信することができる。
ある実施形態において、データ分析システムは、ワイヤレスセンサ装置１４１０から受信した時間差δτiに基づいて非線型方程式の系を形成することができる。例えば、ワイヤレスセンサ装置１４１０、ベースステーション１４０２、及びターゲット移動装置１４０４の位置は、次のベクトルで表わされる。
Figure 0006782334

Figure 0006782334

Figure 0006782334
非線型方程式の系は、時間差δτiに基づきｎ個の方程式を含む。方程式の一例を以下に示す。
Figure 0006782334
但し、ｃは、光速である。
次いで、データ分析システムは、非線型方程式の系を解き、そしてターゲット移動装置１４０４の位置、即ち、
Figure 0006782334
を決定する。ある実施形態において、ターゲット移動装置１４０４の位置は、３つ以上のワイヤレスセンサ装置１４１０により発生される到着時間データに基づいて決定することができる。位置決定の精度は、より多くのデータ、例えば、付加的なワイヤレスセンサ装置又は２つ以上のベースステーションからの到着時間データで改善することができる。
ある実施形態において、データ分析システムは、センサネットワークのワイヤレスセンサ装置１４１０へコマンドを送信することができる。コマンドは、ワイヤレスセンサ装置１４１０に、共通のタイミング同期信号源に同期することを命令する。共通の同期信号源は、同期又はブロードキャストチャンネルを放射するベースステーション、グローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）タイミング基準、ＧＮＳＳ適合のタイミング基準信号を発生する地上ベース送信器、正確なタイミング基準を搬送する他のブロードキャストＲＦ信号、又はその組み合せである。データ分析システムは、ターゲット信号、例えば、ターゲット移動装置１４０４によって送信されたアップリンク信号の到着時間を共通のタイミング同期信号源に対して計算するようにワイヤレスセンサ装置１４１０に命令することができる。ワイヤレスセンサ装置１４１０は、計算値をデータ分析システムへ報告することができる。データ分析システムは、報告された値に基づき前記と同様の方程式のセットを形成し、そしてターゲット移動装置１４０４の位置を決定することができる。
図１５は、規範的なワイヤレス信号源ロケーターシステム１５００を示すブロック図である。ワイヤレス信号源ロケーターシステム１５００は、図１のワイヤレススペクトル分析システム１００、又はワイヤレス信号源の位置を識別できる別のワイヤレススペクトル分析システムを表わす。ワイヤレス信号源ロケーターシステム１５００は、多数のワイヤレスセンサ装置１５１０、ＩＰネットワーク１５２０、メインコントローラ１５３０及びデータ分析モジュール１５３２を備えている。図示されたように、ワイヤレス信号源ロケーターシステム１５００は、ベースステーション１５０２及びターゲット移動装置１５０４も備えている。ワイヤレス信号源ロケーターシステム１５００は、付加的な又は異なるコンポーネントを備えてもよい。ある実施形態において、ワイヤレス信号源ロケーターシステムは、図１５に示すように構成されてもよいし、又は別の適当な仕方で構成されてもよい。
図１５に示すように、各ワイヤレスセンサ装置１５１０は、空間座標（ｘi、ｙi、ｚi）を有する各物理的位置に配置され、ここで、ｉは、１からｎまで変化する。上述したように、各ワイヤレスセンサ装置１５１０は、空間座標（ｘb、ｙb、ｚb）に位置するベースステーション１５０２、及び未知の位置（ｘs、ｙs、ｚs）に位置するターゲット移動装置１５０４により送信されるワイヤレス信号を受動的に監視することができる。ワイヤレスセンサ装置１５１０は、ベースステーション１５０２により送信されるブロードキャスティングチャンネル信号と、ターゲット移動装置１５０４により送信されるＲＡＣＨとの間の時間差、図１５にδτiと示されている、を計算することができ、ここで、ｉは、ワイヤレスセンサ装置１５１０のインデックスで、ｉ＝１、２、３・・・ｎである。ワイヤレスセンサ装置１５１０は、δτiをデータ分析システムへ送信することができる。
図１５に示すように、データ分析システムは、メインコントローラ１５３０及びデータ分析モジュール１５３２を備えている。ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置１５１０は、ＩＰネットワーク、例えば、ＩＰネットワーク１５２０を通してデータ分析システムへ時間差値δτiを送信する。ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置１５１０は、ローカルネットワークを経てＩＰネットワーク１５２０に接続される。ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置１５１０の幾つかは、１つ以上のワイドエリアネットワークを使用してＩＰネットワーク１５２０へ直接接続される。
規範的なメインコントローラ１５３０は、図１のデータ集計システム１１５又は別のバックエンドシステムに含まれる。メインコントローラ１５３０は、１つ以上のコンピューティング装置又はシステムを含むコンピューティングシステムである。メインコントローラ１５３０又はそのいずれかのコンポーネントは、データ処理センター、コンピューティングファシリティ又は別の位置に配置される。図示された例では、メインコントローラ１５３０は、ワイヤレスセンサ装置１５１０の動作を遠隔制御することができる。例えば、メインコントローラ１５３０の機能は、ワイヤレスセンサ装置１５１０の幾つか又は全部からの情報を集計し、ワイヤレスセンサ装置１５１０のソフトウェアをアップグレードし、そしてワイヤレスセンサ装置１５１０の状態を監視することを含む。例えば、メインコントローラ１５３０は、ソフトウェア更新を、幾つかの又は全部のワイヤレスセンサ装置１５１０へ送信することができる。上述したある実施形態では、メインコントローラ１５３０は、共通のタイミング同期信号源に同期させるようにワイヤレスセンサ装置１５１０に命令するコマンドを送信することができる。又、メインコントローラ１５３０は、共通のタイミング同期信号源に対してターゲット信号の到着時間を計算するようにワイヤレスセンサ装置１５１０に命令することもできる。
ある実施形態において、メインコントローラ１５３０は、データ分析モジュール１５３２を含むか、又は図１５に示すように、それに結合される。データ分析モジュール１５３２は、多数のワイヤレスセンサ装置１５１０からの時間差値δτiを集計し（例えば、アッセンブルし、コンパイルし、さもなければ、管理し）、そしてターゲット移動装置１５０４の位置を決定することができる。ある実施形態において、データ分析モジュール１５３２は、リアルタイムデータ、履歴データ又はその両方の組み合せを分析し、そして地理的領域に対する位置を決定することができる。
図１３、１４及び１５に示す例では、ワイヤレスセンサ装置（１３１０、１４１０、１５１０）は、地理的領域にわたって個別の位置に分散され、そしてワイヤレスセンサ装置は、地理的領域におけるワイヤレス通信ネットワーク信号を受動的に監視する。図１３、１４及び１５に示す規範的なワイヤレス通信ネットワーク信号は、移動装置（１３０４、１４０４、１５０４）及びベースステーション（１３０２、１４０２、１５０２）により発生される信号で、セルラーネットワーク規格（例えば、３Ｇ、ＬＴＥ、等）に従ってフォーマットされるが、ワイヤレスセンサ装置は、他のタイプのワイヤレス通信ネットワーク信号を監視することもできる。例えば、ワイヤレスセンサ装置は、別のタイプのワイヤレス通信ネットワークプロトコル（例えば、ＷｉＦｉ、ブルーツース、等）に従ってフォーマットされた信号を監視することもできる。
各ワイヤレスセンサ装置（１３１０、１４１０、１５１０）は、地理的領域内の移動装置から装置信号を受信するように構成される。図１３、１４及び１５に示す例では、装置信号は、ＲＡＣＨ信号、アップリンク信号、或いはベースステーションへの送信のために移動装置（１３０４、１４０４、１５０４）により発生される別の信号である。又、各ワイヤレスセンサ装置（１３１０、１４１０、１５１０）は、同期信号源からの基準信号を受信するようにも構成される。図１３、１４及び１５に示す例では、基準信号は、ブロードキャスティングチャンネルであるか、又はベースステーション（１３０２、１４０２、１５０２）により送信される別の信号である。ある場合に、基準信号は別のタイプの同期信号源から受信できる。例えば、基準信号は、メインコントローラ１５３０、衛星システム、等から受信できる。
これら及び他のタイプの装置信号及び基準信号は、ワイヤレスセンサ装置により検出され使用されて、到着時間データを発生する。図１３、１４及び１５に示す例では、到着時間データは、各ワイヤレスセンサ装置により計算される時間差δτiを含む。時間差又は他のタイプの到着時間データは、ワイヤレスセンサ装置により発生されそして（例えば、データ分析システムにより）使用されて、移動装置の位置を識別する。例えば、ワイヤレスセンサ装置は、到着時間データをデータ分析モジュール１５３２へ送信し、そしてデータ分析モジュール１５３２は、３つ以上のワイヤレスセンサ装置により発生される到着時間データに基づいて移動装置の位置を識別することができる。
図１６は、送信信号の構造を前もって知らずにＲＦ信号源の位置を識別するための規範的技術を示す。図１６に示すように、ブロック図１６００は、センサネットワーク内のｎ番目のセンサ装置をｎとすれば、空間座標（ｘ1、ｙ1、ｚ1）、（ｘ2、ｙ2、ｚ2）、（ｘ3、ｙ3、ｚ3）及び（ｘn、ｙn、ｚn）を有する位置に配置された多数のワイヤレスセンサ装置１６１０を含む。又、ブロック図１６００は、（ｘb、ｙb、ｚb）に位置するベースステーション１６０２、及び空間座標（ｘs、ｙs、ｚs）を有する未知の位置にあるターゲットＲＦ信号源１６０４も含む。ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置１６１０は、ベースステーション１６０２の位置を決定することができる。例えば、１つ以上のワイヤレスセンサ装置１６１０は、ベースステーション１６０２の独特の識別子を検出し、そして公然と利用できるデータベースからベースステーション１６０２の位置を決定することができる。ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置１６１０は、ベースステーション１６０２により送信されるブロードキャスティングチャンネル信号に同期させることができる。それとは別に、又はそれとの組み合せで、ワイヤレスセンサ装置１６１０は、他の共通の同期信号源、例えば、ＧＮＳＳ／ＧＰＳ信号に同期させることができる。
ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置１６１０は、ターゲットＲＦ信号源１６０４により送信される未知の構造のＲＦ信号を検出することができる。ワイヤレスセンサ装置１６１０は、その検出をデータ分析システムへ報告することができる。ある場合に、データ分析システムは、同期信号源及び現在時間基準を報告するようにワイヤレスセンサ装置１６１０に要求する。データ分析システムは、共通の同期信号源による信号記録の開始時間又は終了時間、例えば、ＧＮＳＳ時間、又はセルラーネットワークフレーム番号を決定することができる。ある場合に、データ分析システムは、信号記録がスタートする前に開始時間及び終了時間をワイヤレスセンサ装置１６１０に与えることができる。開始時間に、全てのワイヤレスセンサ装置１６１０がターゲットＲＦ信号源１６０４からの信号の記録を開始することができる。ここに例示する例では、開始時間とは、ベースステーションのブロードキャスティングチャンネル信号が共通の同期信号源として使用される場合に、ワイヤレスセンサ装置１６１０が受信するベースステーションのブロードキャスティングチャンネル信号のフレーム１の開始である。
記録後に、ワイヤレスセンサ装置１６１０は、Ｓi（ｔ）として表わされた記録波形を記憶することができ、ここで、ｉは、ワイヤレスセンサ装置１６１０のインデックスで、ｉ＝１、２、３・・・ｎである。ワイヤレスセンサ装置１６１０は、ローＳi（ｔ）波形をデータ分析システムへ送信することができる。
データ分析システムは、記録波形を受信し、そしてその各々が互いにシフトされる時間を決定する。ある実施形態において、データ分析システムは、Ｓi（ｔ）とＳj（ｔ）との間に相関関数を適用することができ、ここで、ｉ及びｊは、ワイヤレスセンサ装置１６１０の各対のインデックスで、ｉ≠ｊである。次の項は、記録信号のクロス相関の例を表わす。
Figure 0006782334
ここで、τは、クロス相関の時間を指示する。クロス相関は、種々のピークをもつ出力を発生することができる。ある場合、例えば、多経路散乱がない場合には、１つのピークが発生される。ある場合、例えば、多数の多経路がある場合には、多数のピークが発生される。
図１８及び１９は、多経路作用の例を示す。図１８は、信号の多経路を示すブロック図１８００である。このブロック図１８００は、ＲＦ信号を送信するＲＦ信号源１８０４、このＲＦ信号源により送信されたＲＦ信号を受信するワイヤレスセンサ装置１８１０を含む。又、ブロック図１８００は、ＲＦ信号を反映するオブジェクトＡ１８２０及びオブジェクトＢ１８２２も含む。ＲＦ信号源は、ベースステーション、移動装置、又は別のタイプのＲＦ信号源である。図１８に示すように、ＲＦ信号は、「経路１」１８３２をとり、そしてＲＦ信号源１８０４からワイヤレスセンサ装置１８１０へ直接進行する。又、ＲＦ信号は、ＲＦ信号源１８０４から「経路２」１８３４及び「経路３」１８３６を経てワイヤレスセンサ装置１８１０へも進行し、これは、各々、オブジェクトＢ１８２２及びオブジェクトＡ１８２０で反射される。
図１９は、多経路作用の結果として多数のクロス相関ピークを示すチャート１９００である。図１９に示すように、到着時間δτij 1、δτij 2、及びδτij 3に対応する多数のピークは、相関計算に基づいて識別することができる。ある実施形態では、１つのピークが識別される。識別されたピークは、最短の経路を表わす最初に検出される信号経路に対応する。又、識別されたピークは、高い信頼性を表わす最強の信号経路に対応する。ある場合には、全ての経路が選択され、これは、多数の値
Figure 0006782334
を生じる。
図１６に戻ると、ここに示す例では、到着時間δτijに対応する１つのピークを識別することができる。データ分析システムは、δτijに基づいて非線型方程式の系を形成することができる。例えば、ワイヤレスセンサ装置１６１０、ベースステーション１６０２、及びターゲットＲＦ信号源１６０４の位置は、次のベクトルで表わすことができる。
Figure 0006782334
非線型方程式の系は、ｎ個の方程式を含む。方程式の一例を以下に示す。
Figure 0006782334
ここで、ｃは、光速である。
次いで、データ分析システムは、非線型方程式の系を解き、そしてターゲットＲＦ信号源、即ち、
Figure 0006782334
の位置を決定することができる。ある実施形態では、ターゲットＲＦ信号源１６０４の位置は、３つのワイヤレスセンサ装置１３１０により発生される記録波形に基づいて決定することができる。位置決定の精度は、より多くのデータ、例えば、付加的なワイヤレスセンサ装置からの記録波形で改善することができる。
図１７は、規範的なワイヤレス信号源ロケーターシステム１７００を示すブロック図である。規範的なワイヤレス信号源ロケーターシステム１７００は、図１のワイヤレススペクトル分析システム１００又は別のワイヤレススペクトルシステムを表わす。ワイヤレス信号源ロケーターシステム１７００は、多数のワイヤレスセンサ装置１７１０、ＩＰネットワーク１７２０、メインコントローラ１７３０、及びデータ分析モジュール１７３２を備えている。図示されたように、ワイヤレス信号源ロケーターシステム１７００は、ベースステーション１７０２及びターゲットＲＦ信号源１７０４も備えている。ワイヤレス信号源ロケーターシステム１７００は、付加的な又は異なるコンポーネントも含む。ある実施形態において、ワイヤレス信号源ロケーターシステムは、図１７に示すように構成されてもよいし又は別の適当な仕方で構成されてもよい。
図１７に示すように、各ワイヤレスセンサ装置１７１０は、空間座標（ｘi、ｙi、ｚi）を有する各物理的位置に配置され、ここで、ｉは、１からｎまで変化する。上述したように、各ワイヤレスセンサ装置１７１０は、空間座標（ｘb、ｙb、ｚb）に位置するベースステーション１７０２、及び未知の位置（ｘs、ｙs、ｚs）に位置するターゲットＲＦ信号源１７０４により送信されるワイヤレス信号を受動的に監視することができる。上述したように、ワイヤレスセンサ装置１７１０は、ベースステーション１７０１により送信されるブロードキャスティングチャンネル信号に同期させることができる。又、ワイヤレスセンサ装置１７１０は、Ｓi（ｔ）として表わされた、ターゲットＲＦ信号源１７０４により送信されるＲＦ信号の波形を記憶することもでき、ここで、ｉは、ワイヤレスセンサ装置１７１０のインデックスで、ｉ＝１、２、３・・・ｎである。ワイヤレスセンサ装置１５１０は、Ｓi（ｔ）をデータ分析システムへ送信することができる。
図１７に示すように、データ分析システムは、メインコントローラ１７３０及びデータ分析モジュール１７３２を備えている。ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置１７１０は、ＩＰネットワーク、例えば、ＩＰネットワーク１７２０を通してデータ分析システムへＳi（ｔ）を送信することができる。
規範的なメインコントローラ１７３０は、図１のデータ集計システム１１５又は別のバックエンドシステムに含まれる。メインコントローラ１７３０は、１つ以上のコンピューティング装置又はシステムを含むコンピューティングシステムである。メインコントローラ１７３０又はそのいずれかのコンポーネントは、データ処理センター、コンピューティングファシリティ又は別の位置に配置することができる。図示された例では、メインコントローラ１７３０は、ワイヤレスセンサ装置１７１０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１７３０の機能は、例えば、ワイヤレスセンサ装置１７１０の幾つか又は全部からの情報の集計、ワイヤレスセンサ装置１７１０のソフトウェアのアップグレード、及びワイヤレスセンサ装置１７１０の状態の監視を含む。ある実施形態において、上述したように、メインコントローラ１７３０は、共通のタイミング同期信号源に同期させるようにワイヤレスセンサ装置１７１０に命令するコマンドを送信する。又、メインコントローラ１７３０は、ワイヤレスセンサ装置１７１０に信号記録の開始及び終了時間を指示することができる。
ある実施形態において、メインコントローラ１７３０は、データ分析モジュール１７３２を含むか、又は図１７に示すように、それに結合される。データ分析モジュール１７３２は、記録波形のクロス相関を遂行し、そして識別されたピークに基づき到着時間情報を識別することができる。データ分析モジュール１７３２は、到着時間情報に基づいてターゲットＲＦ信号源１７０４の位置を決定することができる。ある実施形態において、データ分析モジュール１７３２は、リアルタームデータ、経歴データ、又はその両方の組み合せを分析し、そして地理的領域に対する位置を決定することができる。
図２０は、多数のセルにおけるワイヤレスセンサ装置の規範的分布を示すブロック図２０００である。図２０に示すように、ブロック図２０００は、空間座標（ｘ1、ｙ1、ｚ1）、（ｘ2、ｙ2、ｚ2）及び（ｘ3、ｙ3、ｚ3）を有する位置に配置された多数のワイヤレスセンサ装置２０１０を備えている。又、ブロック図２０００は、（ｘb、ｙb、ｚb）に位置するベースステーション２００２、及び未知の位置（ｘs、ｙs、ｚs）にあるターゲットＲＦ信号源２００４も含む。ワイヤレスセンサ装置２０１０は、異なるセルに配置できる。ここに示す例では、ワイヤレスセンサ装置２０１０の１つがベースステーション２００２と同じセルに配置され、一方、他のワイヤレスセンサ装置２０１０は、異なるセルに配置される。ある場合に、異なるセルに配置されたワイヤレスセンサ装置２０１０は、ターゲットＲＦ信号源２００４の位置を決定するように一緒に機能することができる。例えば、これらワイヤレスセンサ装置２０１０は、ターゲットＲＦ信号源２００４により送信されるターゲット信号に基づき時間差を計算するか、又はターゲットＲＦ信号源２００４の受信波形を記録することができる。これらのワイヤレスセンサ装置２０１０は、ターゲットＲＦ信号源２００４の位置を決定するためにデータ分析システムへデータを送信することができる。
ある実施形態において、ワイヤレスセンサ装置２０１０は、他のセルにおいて送信された信号を共通の同期信号源として使用することができる。例えば、図２０のワイヤレスセンサ装置２０１０の幾つか又は全部が、ベースステーション２００２により送信されたブロードキャスティングチャンネル信号を共通の同期信号源として使用することができる。ある場合に、ワイヤレスセンサ装置２０１０は、他の信号源、例えば、ＧＮＳＳ／ＧＰＳ信号を共通の同期信号源として使用することができる。
図２１は、衛星信号に基づく規範的な共通同期信号源を示すブロック図２１００である。図２１に示すように、ブロック図２１００は、センサネットワーク内のｎ番目のセンサ装置をｎとすれば、空間座標（ｘ1、ｙ1、ｚ1）、（ｘ2、ｙ2、ｚ2）、（ｘ3、ｙ3、ｚ3）及び（ｘn、ｙn、ｚn）を有する位置に配置された多数のワイヤレスセンサ装置２１１０を備えている。又、ブロック図２１００は、衛星２１０６、及び未知の位置（ｘs、ｙs、ｚs）にあるターゲットＲＦ信号源２１０４も含む。ある実施形態において、上述したように、共通の同期信号源は、ターゲットＲＦ信号源２１０４を位置決めする際にワイヤレスセンサ装置２１１０の同期信号を発生することができる。ある場合に、同期信号は、ベースステーションにより送信される信号、例えば、同期又はブロードキャストチャンネルである。ある場合に、同期信号は、正確なタイミング基準を搬送する他のブロードキャストＲＦ信号でよい。ある場合に、図２１に示すように、同期信号は、衛星２１０６により送信される信号でよい。例えば、同期信号は、ＧＮＳＳ信号又はＧＰＳ信号でよい。
本明細書は、多数の細部を含むが、それらは、特許請求の範囲における限定と解釈してはならず、むしろ、特定実施例に特有の特徴の記述であると解釈されたい。本明細書において別々の実施形態の文脈に述べられた幾つかの特徴は、結合することも可能である。逆に、１つの実施形態の文脈に述べられた種々の特徴は、多数の実施形態において別々に、又は適当な副次的結合で実施することもできる。
多数の実施例について説明した。それでも、種々の変更がなされ得ることを理解されたい。従って、他の実施形態も、特許請求の範囲内に包含される。
１００：ワイヤレススペクトル分析システム
１０５：セル
１１０：ワイヤレスセンサ装置
１１５：データ集計システム
１２０：ベースステーション
２０２：ローカルインターネット
２０４：ローカルインターネット
２０６：ワイドエリアローカルワイヤレスネットワーク
２２０：ＩＰネットワーク
２３０：メインコントローラ
２３２：ワイヤレスセンサ装置ソフトウェア
６００：ワイヤレスセンサ装置
６１０：ハウジング
６１２：ＲＦインターフェイス
６２０：電力管理サブシステム
６２２ａ：アンテナ
６２４：ＲＦ受動的素子
６２６：ＲＦ能動的素子
６２８：受動的素子
６３２：ワイヤレスインターフェイス
６４０：ＣＰＵ
６４２：Ｉ／Ｏ
６４４：３Ｄ方向センサ
６４６：ワイヤライン
６４８：ＧＰＳ
６５０：メモリ
７００：スペクトル検査（ＳＩ）信号経路
７０２：信号
７０５：スペクトル分析サブシステム
７１０：ＲＦインターフェイス
７２０：ＲＦマルチプレクサ
７２２：アンテナ
７３０：信号経路１
７４０：信号経路Ｍ
７６０：ＤＳＰスペクトル分析エンジン
７７０：ＲＦ校正（ｃａｌ）トーンジェネレータ
７８０：フロントエンド制御モジュール
７９０：Ｉ／Ｏ
８００：ＳＩ信号経路
８１０：無線経路Ａ
８２０：無線経路Ｂ
９００、１１００、１２１０：ワイヤレスセンサ装置
１２２０：バス

Claims (18)

  1. ワイヤレス信号源の位置を決定する方法において、
    地理的領域にわたって個別の位置に分散されたワイヤレスセンサ装置へベースステーションにおいて同期信号を送信し、ワイヤレスセンサ装置は、地理的領域におけるワイヤレス信号を受動的に監視するよう構成され、
    前記同期信号の受信後にワイヤレスセンサ装置により収集されたワイヤレス信号源の信号をデータ分析システムにおいて受信し、各ワイヤレス信号源信号は、地理的領域におけるワイヤレス信号源からの高周波（ＲＦ）送信を含み、各ワイヤレス信号源信号は、前記同期信号により指示された時間に各ワイヤレスセンサ装置により検出され、及び
    ３つ以上の個別のワイヤレスセンサ装置によって収集されたワイヤレス信号源信号のクロス相関に基づいて地理的領域におけるワイヤレス信号源の位置を前記データ分析システムにおいて識別し、前記地理的領域におけるワイヤレス信号源の位置を識別することは、方程式の系を解くことに基づき、その方程式の系は、ｎ個の方程式、
    Figure 0006782334
     を有し、ここで、
    Figure 0006782334
     は、ワイヤレス信号源の位置を表わし、
    Figure 0006782334
     は、ベースステーションの位置を表わし、
    Figure 0006782334
     は、ｉ番目のワイヤレスセンサ装置の位置を表わし、
    Figure 0006782334
     は、ｊ番目のワイヤレスセンサ装置の位置を表わし、ｃは、光速を表わし、そして δτijは、クロス相関出力の各々において識別されたピークを表わす、方法。
  2. 前記同期信号は、ワイヤレスセンサ装置がワイヤレス信号源信号の記録を開始するときに同期開始時間を指示する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記データ分析システムが、
    前記ワイヤレス信号源信号の各対をクロス相関させ、
    クロス相関出力の各々において１つ以上のピークを識別し、
    前記１つ以上のピークに基づき到着時間情報を識別し、及び
    前記到着時間情報に基づいて前記位置を識別する、
    ことにより前記地理的領域におけるワイヤレス信号源の位置を識別することを含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記同期信号は、ワイヤレスセンサ装置がワイヤレス信号源信号の記録を終えたときに同期終了時間を指示する、請求項２に記載の方法。
  5. 前記ワイヤレス信号源信号の各対をクロス相関させることは、Ｓi（ｔ）とＳj（ｔ）との間に相関関数を適用することを含み、ここで、Ｓn（ｔ）は、ｎ番目のワイヤレスセンサ装置から受信したワイヤレス信号源信号波形を表わし、ｉ及びｊは、それぞれのワイヤレスセンサ装置のインデックスで、ｉ≠ｊである、請求項３に記載の方法。
  6. 各ワイヤレスセンサ装置は、ワイヤレススペクトル検査装置である、請求項１に記載の方法。
  7. 前記ワイヤレスセンサ装置は、多数の個別のセルラーネットワーク規格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監視するよう構成された、請求項１に記載の方法。
  8. 前記地理的領域におけるワイヤレス信号を受動的に監視することは、ワイヤレス通信ネットワークからのサービスを要求せずにワイヤレス通信ネットワークにおいて交換されるワイヤレス信号を監視することを含む、請求項１に記載の方法。
  9. 各ワイヤレスセンサ装置は、
    前記ワイヤレスセンサ装置の周りのローカルワイヤレス環境においてＲＦ信号を検出するように構成されたＲＦインターフェイス、
    前記ＲＦ信号を処理するように構成された信号分析サブシステム、及び
    データをリモートシステムへ送信するように構成された通信インターフェイス、
    を備えた請求項１に記載の方法。
  10. 地理的領域にわたり個別の位置に分散され且つ地理的領域におけるワイヤレス通信ネットワーク信号を受動的に監視するように構成されたワイヤレスセンサ装置であって、
    同期信号を受信し、
    同期信号により指示された時間に、前記地理的領域におけるワイヤレス信号源からの高周波（ＲＦ）送信を含むワイヤレス信号源信号を検出し、
    前記ワイヤレス信号源信号を送信する、
    ように構成されたワイヤレスセンサ装置、及び
    ３つ以上の個別のワイヤレスセンサ装置によって送信されたワイヤレス信号源信号のクロス相関に基づいてワイヤレス信号源の位置を識別するように構成された１つ以上のプロセッサを備えたデータ分析システム、
    を備え、前記地理的領域におけるワイヤレス信号源の位置を識別することは、方程式の系を解くことに基づき、その方程式の系は、ｎ個の方程式、
    Figure 0006782334
     を有し、ここで、
    Figure 0006782334
     は、ワイヤレス信号源の位置を表わし、
    Figure 0006782334
     は、ベースステーションの位置を表わし、
    Figure 0006782334
     は、ｉ番目のワイヤレスセンサ装置の位置を表わし、
    Figure 0006782334
     は、ｊ番目のワイヤレスセンサ装置の位置を表わし、ｃは、光速を表わし、そして δτijは、クロス相関出力の各々において識別されたピークを表わす、ワイヤレス信号源ロケーターシステム。
  11. 前記同期信号は、ワイヤレスセンサ装置がワイヤレス信号源信号の記録を開始するときに同期開始時間を指示する、請求項１０に記載のシステム。
  12. 前記同期信号は、ワイヤレスセンサ装置がワイヤレス信号源信号の記録を終えたときに同期終了時間を指示する、請求項１１に記載のシステム。
  13. 前記データ分析システムは、
    前記ワイヤレス信号源信号の各対をクロス相関させ、
    クロス相関出力の各々において１つ以上のピークを識別し、
    前記１つ以上のピークに基づき到着時間情報を識別し、及び
    前記到着時間情報に基づいて前記位置を識別する、
    ことにより前記地理的領域におけるワイヤレス信号源の位置を識別するよう構成された、請求項１０に記載のシステム。
  14. 前記ワイヤレス信号源信号の各対をクロス相関させることは、Ｓi（ｔ）とＳj（ｔ）との間に相関関数を適用することを含み、ここで、Ｓn（ｔ）は、ｎ番目のワイヤレスセンサ装置から受信したワイヤレス信号源信号波形を表わし、ｉ及びｊは、それぞれのワイヤレスセンサ装置のインデックスで、ｉ≠ｊである、請求項１３に記載のシステム。
  15. 各ワイヤレスセンサ装置は、ワイヤレススペクトル検査装置である、請求項１０に記載のシステム。
  16. 前記ワイヤレスセンサ装置は、多数の個別のセルラーネットワーク規格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監視するよう構成された、請求項１０に記載のシステム。
  17. 前記地理的領域におけるワイヤレス信号を受動的に監視することは、ワイヤレス通信ネットワークからのサービスを要求せずにワイヤレス通信ネットワークにおいて交換されるワイヤレス信号を監視することを含む、請求項１０に記載のシステム。
  18. 各ワイヤレスセンサ装置は、
    前記ワイヤレスセンサ装置の周りのローカルワイヤレス環境においてＲＦ信号を検出するように構成されたＲＦインターフェイス、
    前記ＲＦ信号を処理するように構成された信号分析サブシステム、及び
    データをリモートシステムへ送信するように構成された通信インターフェイス、
    を備えた請求項１０に記載のシステム。
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