KR20170107996A - 무선 신호의 소스의 위치 파악 방법 - Google Patents

무선 신호의 소스의 위치 파악 방법 Download PDF

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Abstract

일부 측면들에서, 무선-신호 소스 위치 확인 시스템은 지리적 영역 상의 별개의 위치들에 분포된 무선 센서 장치들을 포함한다. 무선 센서 장치들은 지리적 영역 내의 무선 통신 네트워크 신호들을 수동적으로 모니터링 하도록 구성된다. 각각의 무선 센서 장치는 소스(예를 들어, 모바일 장치 등) 및 (예를 들어, 동기화 소스로부터의) 기준 신호에 의해 무선으로 전송된 소스 신호를 수신하도록 구성된다. 무선 센서 장치들은 소스 신호 및 기준 신호에 기초하여 도착-시간 데이터를 생성할 수 있다. 무선-신호 소스 위치 식별 시스템은, 무선 센서 장치들로부터 도착-시간 데이터를 수신하고 3개 이상의 무선 센서 장치들에 의해 생성된 도착-시간 데이터를 분석하는 것에 기초하여 소스의 위치를 식별하도록 구성되는 데이터 분석 시스템을 더 포함한다.

Description

무선 신호의 소스의 위치 파악 방법{Locating the source of a wireless signal}
본 출원은 2015년 2월 4일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/613,912 호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 명세서는, 예를 들어, 라디오 주파수 신호와 같은, 무선 신호의 소스의 위치 파악에 관한 것이다.
GPS(Global Positioning System)는 사용자 장치에 위치, 탐색, 및 타이밍 서비스들을 제공하는 위성-기반 시스템의 예이다. 예를 들어, GPS 시스템은 스마트 폰 또는 네비게이션 장치와 같은 핸드-헬드 장치(hand-held device)의 GPS 수신기에 의해 액세스될 수 있고, 그에 따라 핸드-헬드 장치의 지리적 좌표를 결정된다. 상기 GPS 수신기는 GPS 수신기와 GPS 위성 간의 거리 측정치를 얻을 수 있으며, 거리 측정치는 GPS 수신기의 위치를 결정하는데 사용된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들 중 하나는, 무선 센서 장치를 이용하여 보다 높은 위치 해상도 및 정확도로 소스 장치의 위치를 결정하는 것이다.
일반적인 측면에서, 소스 장치에 의해 생성된 무선 신호들은 검출되고 소스 장치의 위치를 결정하는데 사용된다.
일부 측면들에서, 무선-신호 소스 로케이터 시스템은 지리적 영역 상의 별개의 위치들에 분포된 무선 센서 장치들을 포함한다. 상기 무선 센서 장치들은 상기 지리적 영역 내의 무선 통신 네트워크 신호들을 수동적으로 모니터링 하도록 구성된다. 각각의 무선 센서 장치는, 상기 지리적 영역 내의 모바일 장치로부터 장치 신호를 수신하도록 구성된다. 상기 장치 신호는 무선 통신 네트워크 프로토콜에 따라 기지국으로의 전송을 위해 상기 모바일 장치에 의해 포맷된다. 각각의 무선 센서 장치는 동기화 소스로부터 기준 신호를 수신하고; 상기 장치 신호 및 상기 기준 신호에 기초하여 도착-시간 데이터를 생성하며; 그리고 상기 무선 센서 장치로부터 상기 도착-시간 데이터를 전송하도록 구성된다. 상기 무선-신호 소스 로케이터 시스템은 상기 도착-시간 데이터를 수신하고 3개 이상의 무선 센서 장치들에 의해 생성된 상기 도착-시간 데이터를 분석하는 것에 기초하여 모바일 장치의 위치를 식별하도록 구성된 데이터 분석 시스템을 더 포함한다.
일부 측면들에서, 동기화 신호는 지리적 영역 상의 별개의 위치들에 분포된 무선 센서 장치들에 보내진다. 상기 무선 센서 장치들은 상기 지리적 영역 내의 무선 신호들을 수동적으로 모니터링 하도록 구성된다. 상기 무선 센서 장치들은 상기 동기화 신호의 수신에 응답하여 무선 소스 신호들을 수집한다. 각각의 무선 소스 신호는 상기 지리적 영역에서의 무선 소스로부터의 라디오-주파수(RF) 전송을 포함한다. 각각의 무선 소스 신호는 상기 동기화 신호에 의해 지칭된 시간에서 상응하는 무선 센서 장치에 의해 검출된다. 상기 데이터 분석 시스템은 무선 소스 신호들을 수신하고 지리적 영역에서의 무선 소스의 위치를 식별한다. 상기 위치는 3개 이상의 별개의 무선 스펙트럼-검사 장치들에 의해 수집된 무선 소스 신호들을 교차-상관시키는 것에 기초하여 식별된다.
하나 이상의 구현의 세부 사항들은 첨부된 도면 및 이하의 설명에서 서술된다. 다른 특징들, 목적들 및 이점들은 상세한 설명 및 도면, 그리고 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 무선 소스의 위치를 식별할 수 있는 예시적인 무선-스펙트럼 분석 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2는 무선 소스의 위치를 식별할 수 있는 예시적인 무선-스펙트럼 분석 시스템의 구조를 도시하는 블록도이다.
도 3은 무선 센서 장치들의 예시적인 분포를 도시하는 블록도이다.
도 4는 무선 센서 장치들과 관련된 예시적인 스펙트럼 검사(spectrum inspection, 이하 'SI'로 지칭함) 정보를 도시하는 블록도이다.
도 5는 무선 센서 장치들과 관련된 예시적인 SI 정보를 보여주는 다른 블록도이다.
도 6은 예시적인 무선 센서 장치를 나타내는 블록도이다.
도 7은 무선 센서 장치의 예시적인 SI 신호 경로를 도시하는 블록도이다.
도 8은 무선 센서 장치의 다른 예시적인 SI 신호 경로를 나타내는 블록도이다.
도 9는 예시적인 무선 센서 장치의 평면도이다.
도 10은 도 9의 예시적인 무선 센서 장치900)의 안테나들(910a-d)의 예시적인 안테나 프로파일들의 평면도이다.
도 11은 다른 예시적인 무선 센서 장치의 평면도이다.
도 12는 무선 센서 장치의 적용 예를 도시하는 블록도이다.
도 13은 셀룰러-연결된 장치의 위치를 식별하는 예시적인 기술을 보여주는 블록도이다.
도 14는 셀룰러-연결된 장치의 위치를 식별하는 다른 예시적인 기술을 도시하는 블록도이다.
도 15는 예시적인 무선-신호 소스 로케이터 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 16은 RF 소스의 위치를 식별하는 예시적인 기술을 보여주는 블록도이다.
도 17은 예시적인 무선-신호 소스 로케이터 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 18은 신호의 다중 경로들을 나타내는 블록도이다.
도 19는 다중-경로 효과의 결과로서 다중 교차-상관 피크들을 도시하는 차트이다.
도 20은 다중 셀들 내의 무선 센서 장치들의 예시적인 분포를 도시하는 블록도이다.
도 21은 위성 신호에 기초한 예시적인 동기화 소스를 도시하는 블록도이다.
다양한 도면들에서 동일하거나 유사한 참조 부호는 동일하거나 대응되는 요소들을 나타낸다.
여기에 설명된 내용의 일부 측면들에서, 라디오 주파수(RF) 소스들의 위치들은 공통 동기화 소스에 동기화된 분산 센서 네트워크를 사용하여 식별된다. 일부 구현들에서, 센서 네트워크는 소스에 의해 전송된 신호들을 수동적으로 검출한다. 예를 들어, 소스는 셀룰러 네트워크의 무선 서비스들에 액세스하는 모바일 장치일 수 있으며, 모바일 장치의 위치는 셀룰러 네트워크의 일부가 아닌 센서들을 사용하여 식별될 수 있다. 일부 예들에서, (셀룰러 네트워크의 일부가 아닌) 센서들은 모바일 장치로부터 (셀룰러 네트워크의 일부인) 셀룰러 기지국으로 전송된 신호를 검출하고, 모바일 장치의 위치는 동기화 소스로부터 검출된 신호 및 정보로부터 식별된다. 일부 구현들에서, 동기화 소스는 기지국(예를 들어, 동기화 또는 방송 채널을 방출하는 기지국), GNSS(Global Navigation Satellite System) 타이밍 레퍼런스, GNSS 호환 타이밍 레퍼런스 신호들을 생성하는 지상 기지국 전송기, 기타 정확한 타이밍 기준을 전달하는 방송된 RF 신호들 또는 이들의 조합일 수 있다.
일부 구현들에서, 무선-신호 소스 로케이터 시스템은 무선 센서 장치들의 그룹에 의해 형성된 센서 네트워크를 포함한다. 일부 구현들에서, 센서 장치들은 무선 통신 네트워크 프로토콜에 따라 소스로부터 전송된 신호들을 검출한다. 예를 들어, 센서 장치들 자체가 셀룰러 네트워크의 일부가 아니더라도, 센서 장치들은 셀룰러 네트워크에서 교환되는 신호들을 검출할 수 있다. 센서 장치들에 의해 검출된 신호들은 셀룰러 기지국, Wi-Fi 액세스 포인트, 또는 다른 무선 자원 제공자와의 무선 통신을 위해 소스에 의해 포맷된 신호들을 포함할 수 있다.
일부 구현들에서, 센서 장치들의 그룹은 알려진 좌표를 갖는 지리적 영역에 위치될 수 있다. 각 센서 장치는 해당 지역의 사용 가능한 무선 서비스들을 수신하고 동기화할 수 있다. 일부 경우들에서, 각각의 센서 장치는, 위치를 조정하고 정확한 타이밍을 얻기 위해, 타이밍 동기화 소스로부터 동기화 신호를 수신하는 수신기를 가질 수 있다. 예를 들어, 센서 장치는 통합 GNSS 수신기들을 가질 수 있다. 일부 예들에서, 동기화 신호들은 무선 네트워크 방송 신호들(예를 들어, 셀룰러 다운링크 프레임 또는 타임-슬롯들 경계들), GNSS 타이밍 기준, GNSS-호환 타이밍 기준 신호들을 생성하는 지상 기지국 송신기, 또는 네트워크 타이밍 동기화를 제공하는 다른 신호들일 수 있다.
환경 및 신호 강도에 따라 센서 네트워크의 일부 또는 모든 센서들이 타겟 신호를 수신할 수 있다. 상기 타겟 신호는 위치될 타겟 RF 신호 소스에 의해 전송되는 신호이다. 타겟 신호의 예들은 모바일 장치들(스마트폰, 모바일 단말 등)에 의해 전송된 RF 신호들을 포함하며 - 셀룰러 또는 Wi-Fi/블루투스, RF 인터페이스의 고정 및 모바일 소스들, 미지의 또는 가짜의 셀룰러 기지국들, RF 스펙트럼의 불법 사용자(아마추어 무선), 또는 타겟 신호 소스에 의해 전송된 기타 신호 중 어느 하나이다.
일부 구현들에서, 각각의 센서 장치는 타이밍 동기화 소스에 의해 제공된 동기화 신호에 대한 타겟 신호의 도착 시간을 측정할 수 있고, 센서 장치들은 각각 센서 네트워크에 공통인 타이밍 동기화 소스로부터 동기화 신호에 액세스할 수 있다. 각 센서 장치로부터의 정보는 데이터 분석 시스템으로 보내질 수 있다. 일부 구현들에서, 데이터 분석 시스템은 중앙 처리 엔진 또는 네트워크 운영 센터(NOC)일 수 있다. 일부 경우들에서, 데이터 분석 시스템은 통신 네트워크(예를 들어, IP 네트워크 또는 다른 유형의 통신 시스템)를 거쳐 도착-시간 데이터를 수신한다. 데이터 분석 시스템은 각 센서로부터의 측정값들과 각 센서의 알려진 좌표 및 타이밍 소스의 알려진 좌표(무선 네트워크 타이밍 소스의 경우)를 결합할 수 있고 타겟 신호 소스의 미지의 위치를 연산하는 비선형 연립방정식을 형성할 수 있다 또한, 도 13-20 및 관련 설명은 예시적인 구현들에 대한 추가적인 세부사항들을 제공한다.
일부 예들에서, 센서 장치에 의한 도착 시간 측정은 오류를 가질 수 있고 이는 타겟 소스를 찾는데 오류를 일으킬 수 있다. 측정에 있어 더 많은 센서를 포함시키거나 측정을 여러 번 반복하고 측정 결과를 평균화하면 오류를 줄일 수 있다.
일부 구현들에서, 여기에 기술된 사상은 기술적인 이점들을 제공할 수 있는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치들은 저-비용 장치일 수 있다. 따라서, 한 지역에 배치된 무선 센서 장치의 개수는 같은 지역에 있는 기지국 수보다 훨씬 많을 수 있다. 결과적으로, 로컬라이제이션(localization)의 정확도가 훨씬 높아질 수 있다. 또한, 무선 센서 장치들은 셀룰러 네트워크의 일부가 아니므로, 모바일 장치들이 아닌 무선 소스들(예를 들어, 전자 레인지, 라디오 장치들 등)을 포함하여 다양한 소스들의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다.
여기에서 설명되는 몇몇의 모습들에서, 공간 및 시간에 걸쳐서 무선 신호들이 모니터링되고 분석된다. 예를 들면, 지리적 영역 내 다양한 위치들에서 동시에 동작하는 여러 무선 센서 장치들로부터 스펙트럼-사용 파라미터들이 수집될 수 있다. 상기 지리적 영역은 (예를 들면, 수십 또는 수백미터부터 수킬로미터까지의 범위인 반경을 가지면서) 상대적으로 작거나 클 수 있으며 그리고 어떤 관심 대상 영역 (예를 들면, 빌딩, 도시 블록, 관할 구역, 인구통계적 집단, 산업계 등)을 일반적으로 나타낼 수 있다. 일부 예들에서, 상기 수집된 데이터는 스펙트럼 사용의 현실적이며 포괄적인 분석을 용이하게 할 수 있으며 그리고 그 지리적 영역 내 무선-스펙트럼 및 다른 자원들의 활용 및 품질에 대한 이해를 제공할 수 있다.
일부 구현들에서, 다양한 무선 통신 표준들에 대한 무선-스펙트럼 사용이 모니터되고 분석된다. 예를 들면, 상기 무선 센서 장치들은 GSM (Global System for Mobile) 및 EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) 또는 EGPRS와 같은 2G 표준들, CDMA (Code division multiple access), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), 및 TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)와 같은 3G 표준들, LTE (Long-Term Evolution) 및 LTE-A (LTE-Advanced)와 같은 4G 표준들, 무선 로컬 영역 네트워크 (WLAN) 또는 IEEE 802.11와 같은 WiFi 표준들, 블루투스, 근거리 통신 (NFC), 밀리미터 통신, 또는 복수의 이런 또는 다른 유형의 무선 통신 표준들을 모니터하고 분석할 수 있다. 일부 구현들에서, 다른 유형의 무선 통신(예를 들면, 비-표준화된 신호들 및 통신 프로토콜들)에 대한 무선-스펙트럼 사용이 모니터되고 분석된다.
일부 예들에서, 무선-스펙트럼 사용 데이터 및 관련 정보는 다양한 엔티티들에 의해 수집되거나 그 엔티티들에게 제공(예를 들면, 판매되고, 예약되고, 공유되고, 또는 그렇지 않고 제공)될 수 있다. 예를 들면, 무선-스펙트럼 사용 데이터는 정부 기관들이나 규제 기관들 (예를 들면, 미국 연방 통신위원회 (Federal Communications Commission (FCC) 등), 표준-개발 조직 (예를 들면, 3GPP (3rd Generation Partnership Project), IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 등), 스펙트럼 권한 소유자들 및 라이센스 취득자들, 무선 서비스 공급자들, 무선 디바이스 및 칩 제조자들 및 벤더들, 무선 서비스들의 최종 사용자들, 또는 다른 엔티티들에 의해 사용될 수 있다.
무선-스펙트럼 사용 데이터 및 관련 정보는 다양한 목적들을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 정부 기관들이나 규제 기관들은 스펙트럼 사용 권한들을 할당하거나 할당 해제하는 것을 더 잘 규제하고, 통제하고 그리고 집행하기 위해 상기 정보를 사용할 수 있을 것이며, 표준-개발 조직은 상기 정보를 사용하여 동작 주파수들을 선택하고 표준들을 개발할 수 있으며, 이는 (예를 들면, 부하가 작은 주파수 대역들을 활용하고 그리고 혼잡한 주파수 대역들의 부하를 줄어들게 함으로써) 스펙트럼 부하의 균형을 잡기 위함이다; 그리고 서비스 공급자들은 시스템 하드웨어, 소프트웨어, 서비스, 또는 하부구조를 최적화하거나 향상시키기 위해 상기 정보를 사용할 수 있다.
더욱 정밀하고 더욱 복잡한 스펙트럼 사용 데이터를 이용하여, 무선-스펙트럼 및 다른 자원들의 활용을 개선하기 위한 것에 목적을 둔 방식들이 설계될 수 있다. 일부 예들에서, 스펙트럼 권한 소유자들 및 라이센스 취득자들 또는 무선 소비스 공급자들이 소유하거나 운영하는 주파수 대역폭들의 활용 및 품질을 기반으로 하여, 그들은 자신들의 스펙트럼 사용을 설계하고, 수정하고, 또는 관리할 수 있다. 예를 들면, 특정 지리적 위치들이 대량의 데이터 트래픽을 겪는다는 것이 알려진다면, 무선 서비스 공급자들은 상기 지리적 장소들 내 그 대량의 데이터 트래픽을 조절하기 위해서 기지국들을 추가하거나 또는 셀 구성을 수정할 수 있을 것이다(예를 들면, 주파수 재사용 방식을 조절). 다른 예들로, 하루의 어떤 시간 대에 다른 때보다 더 대량의 데이터 트래픽을 경험하다는 것이 알려진다면, 무선 서비스 공급자들은 피크 시간이 아닌 다른 시간들 동안에 사용할 것을 권장하기 위한 프로모션들이나 정책들을 설계할 수 있을 것이다.
일부 예들에서, 무선-스펙트럼 분석 시스템은 다수의 무선 센서 장치들 및 데이터 수집 시스템을 포함한다. 무선 센서 장치는 지리적 영역의 여러 위치들에 분포될 수 있다. 무선 센서 장치들은 각자의 위치들에서 RF 스펙트럼을 모니터링 및 분석하고 정보를 데이터 수집 시스템에 전송할 수 있다. 데이터 수집 시스템은 무선 센서 장치들로부터 전송된 정보를 집계, 컴파일 및 분석하는 중앙 백-엔드 시스템의 역할을 할 수 있다.
일부 구현들에서, 상기 무선-스펙트럼 분석 시스템 및 상기 개별 무선 센서 장치들은 주파수 도메인, 시간 도메인, 또는 둘 모두에서 다양한 유형의 분석을 수행할 수 있다. 예를 들면, 무선 센서 장치들은 주파수 도메인에서, 시간 도메인에서 또는 이들 모두에서 무선 스펙트럼을 분석할 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 무선 센서 장치들은 검출된 신호들을 기반으로 하여 대역폭, 전력 스펙트럼 밀도, 또는 다른 주파수 속성들을 판별하도록 구성된다. 일부 경우들에서, 상기 무선 센서 장치들은, 예를 들면, 무선 신호들 내에 포함된 시그날링 정보(예를 들면, 프리앰블들, 동기화 정보, 채널 상태 인디케이터, WiFi 네트워크의 SSID/MAC 주소)와 같은 시간 도메인 내 무선 신호들로부터 콘텐트(content)를 추출하기 위해 복조 및 다른 동작들을 수행하도록 구성된다. 일부 경우들에서, 무선 센서 장치들은 (예를 들어 무선 소스로부터의) 타겟 신호 및 (예를 들어 동기화 소스로부터의) 동기화 신호에 기초하여 도착-시간 데이터를 검출하도록 구성된다.
일부 예들에서, 무선-스펙트럼 분석 시스템은 상기 장치들로부터의 스펙트럼-사용 데이터를 기반으로 하여 스펙트럼-사용 보고를 제공한다. 상기 스펙트럼-사용 보고는 (예를 들면, 사용자-인터페이스에서) 사용자들에게 제공되고, (예를 들면, 분석이나 기록보관 목적들을 위해) 데이터베이스 내에 저장되고, 가입자들이나 다른 엔티티들 (예를 들면, 정부 기관들 및 규제 기관들, 표준-개발 조직들, 스펙트럼 권한 소유자들 및 라이센스 취득자들, 무선 서비스 공급자들 등)에게 전송되며, 또는 다른 방식으로 출력될 수 있다. 일부 예들에서, 스펙트럼-사용 보고는 무선-스펙트럼 사용의 텍스트, 데이터, 테이블들, 차트들, 그래프들 또는 다른 표현들을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 스펙트럼-사용 보고는 주파수-도메인 정보, 시간-도메인 정보, 스펙트럼-도메인 정보, 또는 이것들의 조합 및 상기 무선 센서 장치들에 의해 탐지된 무선 신호들을 분석한 것으로부터 얻어진 다른 지식을 포함할 수 있다. 상기 스펙트럼-사용 보고는 각종의 장소들 내 모든 여러 무선 센서 장치들로부터의 데이터를 기반으로 하는 글로벌 정보 및 더 높은-레벨의 지식을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 스펙트럼-사용 보고는 트렌드들, 통계치들, 패턴들, 커버리지, 네트워크 성능, 또는 시간 및 공간에 걸친 다른 정보를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 상기 스펙트럼-사용 보고는 특정 사용자나 엔티티의 사업분야, 선호도, 또는 다른 속성들에 기반하여 재단되거나 커스텀화될 수 있다.
일부 예들에서, 많은 수의 무선 센서 장치들은 일 지리적 영역 상의 별개의 장소들에서 사용되어, 각 별개 장소에서의 무선 신호들을 동시에 모니터링할 수 있다. 따라서, 다양한 위치들에서 RF 신호들은 동시에 또는 겹치는 시간 구간들 동안에 검사될 수 있으며, 이는 그 지리적 영역 상의 무선 신호들의 더욱 정밀하고 더욱 복잡한 검사를 제공할 수 있다. 일부 경우들에서, 무선 센서 장치들은 넓은 범위의 주파수들에 걸쳐 RF 신호들을 "청취(listen)"하거나 "감시 (watch)"하고 그리고 그들이 탐지한 RF 신호들을 프로세싱함으로써 그들 각자의 위치들에서 무선 신호들을 모니터링한다. 어떤 RF 신호들도 검출되지 않을 때가 종종 있을 수 있으며, 그러면 무선 센서 장치는 그 장치의 로컬 환경에서 검출된 RF 신호들을(예를 들면, 때때로 또는 계속해서) 프로세싱 할 수 있다.
많은 예들에서, 무선 센서 장치들은 예를 들면, 특별한 주파수 또는 특별한 주파수들의 세트 상에서 다른 엔티티들이나 시스템들에 의해 또는 그 사이에서 전송된 또는 자연적인 현상에 의해 전송된 무선 신호들을 검출할 수 있다. 상기 무선 신호들의 소스, 목적지, 상황(context), 및 성질은 바뀔 수 있다. 따라서, 상기 무선 센서 장치들은 다양한 시스템들, 엔티티들, 또는 현상들에 의해 무선-스펙트럼 사용을 모니터할 수 있고, 여기에서 설명된 시스템들은 어떤 특별한 유형의 또는 클래스의 시스템들이나 프로토콜들을 모니터하는 것으로 제한되지 않는다.
일부 경우들에서, 무선 센서 장치는 상대적으로 낮은-가격의, 컴팩트한, 그리고 가벼운 장치들로 구현될 수 있다. 일부 예들에서, 작은 크기 및 휴대성은 상기 무선-스펙트럼 분석 시스템의 가용성을 확장시키고 그리고 유연성을 향상시킬 수 있다. 일부 예들에서, 무선 센서 장치들은 셀룰러 시스템의 피코/펨토 셀 박스, WiFi 액세스 포인트나 기지국, 차량, 라우터, 모바일 장치(예를 들면, 스마트폰, 태블릿 등), 컴퓨터, 사물 인터넷(예를 들면, 머신 투 머신(machine to machine(M2M)) 모듈, 케이블 모뎀 박스, 홈 기어 전자 박스(예를 들면, TV, 모뎀, DVD, 비디오 게임 스테이션들, 랩톱들, 키친 기어, 프린터들, 조명들, 전화기들, 시계들, 온도 조절 장치들, 화재 탐지 유닛들, CO2 탐지 유닛들 등), 또는 다른 장소들에 위치하거나 또는 그에 연결될 수 있다.
일부 구현들에서, 무선 센서 장치는 관련 정보(예를 들면, 스펙트럼-사용 파라미터들)의 요약을 추출하기 위해 상기 장소 상의 미가공(raw) 데이터(예를 들면, 탐지된 RF 신호들)에 대한 계산 및 분석들을 수행할 수 있다. 일부 구현들에서, 상기 미가공 데이터를 상기 데이터 수집 시스템으로 전송하는 것 대신에, 상기 무선 센서 장치들은 상기 미가공 데이터로부터 추출된 상기 요약을 전송하며, 이는 데이터 트래픽을 줄이고, 전력 소모를 줄이며(적절한 경우에 이는 배터리 수명을 연장시킬 수 있다), 그리고 다른 이점들을 제공한다. 일부 경우들에서, 상기 미가공 데이터는, 예를 들면, 요청에 따라 또는 다른 예들에서 상기 데이터 수집 시스템으로 전송될 수 있다.
일부 구현들에서, 무선 센서 장치들과 데이터 수집 시스템 사이에서의 통신은, 예를 들면, 인터넷 프로토콜 (IP) 전송 또는 다른 표준의 데이터 전송 프로토콜을 기반으로 할 수 있으며, 이는 더욱 효율적인 데이터 전송을 제공할 수 있다. 일반적으로, 메시지들은 상기 무선 센서 장치들로부터 상기 데이터 수집 시스템으로 어느 때에나 전송될 수 있다. 예를 들어, 상기 전송은 미리 정해진 스케즐이나 주기적인 간격들 등에 따라 보내진, 상기 데이터 수집 시스템으로부터의 요청에 의해 개시된 RF 스펙트럼의 사용을 검출한 것에 의해 트리거될 수 있다. 일부 예들에서, 상기 수집 시스템은 특정 무선 센서 장치로부터 데이터를 요청할 수 있다.
일부 예들에서, 무선-스펙트럼 분석 장치들은 배치되어 백-엔드(back-end) 시스템으로부터 제어될 수 있다. 예를 들어, 무선-스펙트럼 분석 장치들은 상기 장치를 동작시키기 위해 현장에 있는 기술자를 필요로 하지 않으면서 동작할 수 있다. 일부 구현들에서, 데이터 수집 시스템 또는 다른 유형의 중앙 제어 시스템은, 예를 들면, 상기 무선 센서 장치들을 설정하거나 업그레이드하기 위해 제어 동작들을 실행시킬 수 있다. 일부 예들에서, 상기 제어 시스템은 임의의 특별한 무선 센서 장치에 관한 설정 정보를 요청하거나 내부 테스트들을 실행할 수 있다.
일부 구현들에서, 무선-스펙트럼 분석 시스템은 무선-신호 소스들의 위치를 식별할 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치들을 목표 소스에 의해 전송된 목표 신호들을 검출하고 데이터 수집 시스템에 데이터를 전송할 수 있다. 데이터 수집 시스템은 무선 센서 장치들로부터의 데이터를 분석하여 타겟 소스의 위치를 결정하는 데이터 분석 시스템을 포함한다.
도 1은 무선 소스의 위치를 식별할 수 있는 예시적인 무선-스펙트럼 분석 시스템(100)을 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시된 예시적인 무선-스펙트럼 분석 시스템(100)은 무선 센서 장치들(110)의 네트워크 및 데이터 병합 시스템 (115)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의(예를 들어, 수십, 수백, 또는 수천의) 무선 센서 장치들(110)이 각 셀(105) 내 다수의 무선 센서 장치들(110)을 갖는 하나 이상의 셀룰러 네트워크들의 다수의 셀들(105)을 포함하는 지리적 영역에 걸쳐 분포될 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 센서 장치들(110)은 다른 지리적 영역, 예를 들어 셀룰러 네트워크를 포함하지 않는 영역에 걸쳐 분포될 수 있다. 무선 센서 장치들(110)은 서로 동일하거나 유사할 수 있거나, 무선 스펙트럼 분석 시스템(100)은 다양한 다른 무선 센서 장치들(110)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시 된 바와 같이, 각각의 셀(105)은 하나 이상의 기지국들(120)을 포함하고, 상기 기지국들(120)은 셀룰러 네트워크(예를 들어, 셀룰러 음성 네트워크, 셀룰러 데이터 네트워크 등)의 사용자 장비(예를 들어, 셀룰러 전화들 등)와 인터페이스 한다. 일반적으로, 각 셀(105)은 단일 기지국(120)을 포함한다. 전형적으로, 지리적 영역 내의 기지국들의 밀도는 원하는 셀 커버리지에 기초하여 결정되고, 셀 계획 단계에서 계산되며, 따라서 기반시설이 배치되면 상대적으로 고정 유지된다.
기지국(120)은 일반적으로, 예를 들어 전체 셀(105)에 걸쳐 넓은 영역에서 모바일 장치들을 위한 무선 서비스를 제공한다. 이와 같이, 기지국들(120)은 예를 들어, 만족스러운 셀 커버리지를 제공하기 위하여, 상대적으로 넓은 영역에 걸쳐 신호들을 송신하기 위한 충분한 전력을 필요로 한다. 기지국들은 전형적으로 10 와트 내지 100 와트 또는 그 이상의 전력 소비를 갖는 고전력 프로세서들 또는 고전력 구성요소들의 어레이를 사용하며, 기지국의 동작 온도를 유지하기 위해 냉각 시스템이 요구될 수 있다. 이러한 이유로 및 기타 이유로, 기지국들은 종종 크고 값비싼 시스템이다. 예를 들어, 셀룰러 기지국은 종종 타워나 빌딩에 탑재된 여러 안테나들로 구성되며, 상기 타워의 베이그에 인접한 전자장치들을 갖고, 일부 경우드에서 셀룰러 기지국의 가격은 10만 달러에서 100만 달러 이상이 될 수 있다.
도시된 예에서, 무선 센서 장치들(110)은 데이터 병합 시스템들(115)에 데이터를 제공한다. 예를 들어, 무선 센서 장치들(110)은 메시지들(예를 들어, IP 패킷들, 이더넷 프레임들 등)을 IP 네트워크, 이더넷, 또는 다른 통신 시스템을 통해 데이터 병합 시스템(115)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 무선-스펙트럼 분석 시스템(100)은 기지국들(120)에 의해 지원되는 셀룰러 네트워크들 이외의(또는 이를 포함하는) 기존의 통신 및 전력 시설(예를 들어, 공중 네트워크들, 사설 네트워크들, 광역 네트워크들 등)를 활용(leverage)할 수 있다.
예시적인 무선 센서 장치들(110)은 국부 영역 내의 무선 신호들을 각각 모니터하고 분석하는 모듈형 또는 독립형 장치들일 수 있다. 일부 경우들에서, 무선 센서 장치들(110)은 셀룰러 네트워크와 수동적으로 상호작용하며, 예를 들어, 셀룰러 서비스를 (예를 들어, 사용자 장비로) 제공하지 않거나, 셀룰러 네트워크의 라디오 리소스들(radio resources)을 사용하지 않거나, 기지국들(120)의 동작을 지원하지 않거나, 또는 아니면 셀룰러 네트워크의 구성요소로서 동작하지 않는다. 무선 센서 장치들(110)은 무선 신호들을 검출 및 분석하기 위한 특수 하드웨어(예를 들어, 맞춤형 회로들, 맞춤형 칩셋들 등) 및 특수 소프트웨어(예를 들어, 신호 처리 및 분석 알고리즘들)를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 무선 센서 장치들(110)은 낮은 전력 소비(예를 들어, 평균 약 0.1 내지 0.2 와트 이하)로 동작하며, 비교적 작고 저렴할 수 있다. 일부 예들에서, 개별 무선 센서 장치는 전형적인 퍼스널 컴퓨터 또는 랩톱 컴퓨터보다 작을 수 있고 다양한 환경들에서 동작할 수 있다. 일부 경우들에서, 무선 센서 장치들은 사무실 공간, 도시 기반시설, 주거 지역, 차량, 또는 기타 장소들에 설치될 수 있는, 모듈형, 휴대용, 소형 장치들이다. 일부 경우들에서, 무선 센서 장치는 실제 비용이 다를지라도 100달러 미만으로 제조될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 센서 장치들(110)은 기지국들(120)보다 더 조밀하게 지리적으로 분포된다. 따라서, 무선 센서 장치들(110)은 보다 높은 위치 해상도 및 정확도로 무선-스펙트럼을 검사할 수 있다. 특정 예로서, 1000개의 무선 센서 장치들(110)은 각 셀(105)의 각각의 영역 내에 약 50개의 무선 센서 장치들(110)을 갖는 도시 내 다양한 위치들에 배치될 수 있고, 다만 실제 수는 개별 애플리케이션들마다 다양할 것이다. 각각의 무선 센서 장치(110)는 별개의 위치(즉, 다른 무선 센서 장치들(110)의 위치들과 물리적으로 구별될 수 있는 위치)에 상주한다.
지리적 영역 내의 무선 센서 장치들(110)의 밀도는, 예를 들어 지리적 영역의 면적, 인구, 위치 또는 다른 요소들에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 도시 지역의 무선 센서 장치들(110)의 밀도는 일부 예들에서 농촌 지역의 밀도보다 높을 수 있다. 일부 경우들에서, 상대적으로 낮은 비용 및 작은 크기로 인해, 예를 들어 무선 센서 장치들(110)은 셀(105) 또는 다른 관심 영역에 걸쳐 분포되어 지역 전체의 무선-스펙트럼 사용을 모니터링하고 분석하는 보다 경제적인 솔루션을 제공할 수 있다.
무선-스펙트럼 분석 시스템(100)은 어떤 경우들에서 시스템 구성 및 관리에서 높은 수준의 유연성으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치들(110)은 비교적 용이하게 재배치될 수 있고, 다양한 위치들에서 동작할 수 있는 휴대용, 플러그-앤-플레이 장치들일 수 있다. 일부 예들에서, 무선 센서 장치들(110)은 표준 통신 인터페이스(예를 들어, 이더넷, WiFi, USB 등)를 가지며 표준 전력을 수용하거나 배터리 전력으로 동작한다. 따라서, 무선-스펙트럼 분석 시스템(100)의 구성(예를 들어, 무선 센서 장치들(110)의 총 개수, 밀도, 및 상대 위치들)은 다양한 환경들을 수용할 수 있고, 예를 들어 때때로 수정되거나 조절될 수 있다.
예시적인 데이터 병합 시스템(115)은 무선 센서 장치들(110)로부터 전송된 (측정치들, 관련 정보의 요약(digest) 등을 포함하는) 데이터를 수신하고, (예를 들어, 데이터베이스에) 데이터를 저장하며, 데이터베이스로부터 수집된 데이터를 처리하여 상위-레벨 정보를 추출하는 알고리즘을 실행할 수 있다. 상위-레벨 정보(higher-level information)는 예를 들어, 무선-신호 소스 위치들, 경향들, 통계들, 커버리지, 네트워크 사용, 또는 무선 센서 장치들(110)과 관련된 임의의 다른 로컬 또는 글로벌 정보를 포함할 수 있다. 데이터 수집 시스템(115)은 또한 무선 센서 장치들(110)의 동작도 제어할 수 있고, 이들과 개별적으로 상호작용하여, 예를 들어, 동기화 데이터를 제공하거나, 특정 데이터를 요청하거나, 다른 제어 동작들을 수행할 수 있다.
도 2는 RF 소스들을 위치시키는데 사용될 수 있는 예시적인 무선-스펙트럼 분석 시스템(200)의 구조를 도시하는 블록도이다. 무선-스펙트럼 분석 시스템(200)은 도 1의 무선-스펙트럼 분석 시스템(100)을 나타낼 수 있거나, 또는 다른 무선-스펙트럼 분석 시스템을 나타낼 수 있다. 예시적인 무선-스펙트럼 분석 시스템(200)은 다수의 무선 센서 장치들(110), IP 네트워크(220), 및 메인 컨트롤러(230)를 포함한다. 무선-스펙트럼 분석 시스템(200)은 추가 또는 상이한 구성요소들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선-스펙트럼 분석 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 또는 다른 적절한 방식으로 배열될 수 있다.
도 2의 예에서, 각각의 무선 센서 장치(110)는 공간 좌표들(xi, yi, zi)를 갖는 개별 물리적 위치에서 무선 센서 장치로서 구현되며, 여기서 i는 1 내지 L(L은 무선 센서 장치들(110)의 개수)로 변화한다. 일부 구현들에서, 각각의 무선 센서 장치는 GPS(global positioning system) 또는 무선 센서 장치의 위치 좌표들을 식별하는 다른 위치 식별 시스템을 포함할 수 있거나, 또는 다른 방법으로 위치 좌표들이 식별될 수 있다. 일부 구현들에서, 각각의 무선 센서 장치는 고유한 식별자를 가지며, 상기 식별자는 위치 식별자 또는 위치 좌표들과 관련될 수 있다.
예시적인 무선 센서 장치들은 주파수 및 시간 도메인들 모두에서 무선-스펙트럼을 모니터링 및 분석할 수 있고 연관된 지리적 위치에서 이용 가능한 무선 통신 서비스들의 심층 분석을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치는 임의의 주어진 시간에서 무선 센서 장치의 위치에 대한 로컬 무선 환경에서의 RF 신호를 검출 할 수있다. 일부 예들에서, 무선 센서 장치는 데이터 패킷들 및 프레임들을 식별할 수 있고, 동기화 정보, 셀 및 서비스 식별자들, 및 RF 채널들의 품질 측정치들(예를 들어, 채널 품질 표시기(channel quality indicator, CQI))을 추출하고, 스펙트럼-사용 파라미터들 및 다른 정보를 유도할 수 있으며, 이는 무선 센서 장치에 의해 검출된 RF 신호의 트래픽 데이터와 이들 및 다른 제어 정보에 기초한 것이다. RF 신호의 제어 정보 및 트래픽 데이터는, 2G GSM / EDGE, 3G / CDMA / UMTS / TD-SCDMA, 4G / LTE / LTE-SCDMA, 4G/LTE/LTE-A, WiFi, 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 무선 통신 표준에 상응하는 물리 및 매체 액세스(MAC) 계층 정보를 포함할 수 있다. 스펙트럼-사용 파라미터들(예를 들어, 특정 주파수들 또는 특정 대역폭들 등에 대한 스펙트럼-사용 파라미터들)은 검출된 RF 신호들의 전력, 검출된 RF 신호의 신호 대 잡음비(SNR), 도착 시간 데이터, 검출된 RF 신호가 최대 전력을 갖는 주파수, 또는 다른 파라미터들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 센서 장치는 RF 방해 전파 및 간섭, 또는 다른 유형의 정보를 식별할 수 있다.
도 2의 예에서, 무선 센서 장치들로부터의 데이터(예를 들어, 도착-시간 데이터 또는 다른 정보)는 데이터 수집 시스템 또는 중앙 제어 시스템(예를 들어, 메인 컨트롤러(230))에 의해 수집된다. 일부 구현들에서, 무선 센서 장치들로부터의 데이터는 예를 들어 IP 네트워크(예를 들어, IP 네트워크(220))를 통해 무선 센서 장치들로부터 송신된 메시지들을 수신함으로써 메인 컨트롤러(230)에 의해 수집된다. 일부 구현들에서, 무선 센서 장치들은 로컬 네트워크(예를 들어, 로컬 인터넷(202 또는 204))을 통해 IP 네트워크(220)에 접속된다. 무선 센서 장치들은 로컬 유선 네트워크(214) 또는 무선 네트워크(212)에 의해 로컬 네트워크에 접속될 수 있다. 유선 네트워크(214)는 예를 들어, 이더넷, xDSL(x- 디지털 가입자 회선), 광 네트워크, 또는 다른 유형의 유선 통신 네트워크를 포함할 수 있다. 무선 네트워크(212)는 예를 들어 WiFi, 블루투스, NFC, 또는 다른 유형의 로컬 무선 네트워크를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 일부 무선 센서 장치들은 하나 이상의 광역 네트워크들(206)을 사용하여 IP 네트워크(220)에 직접 접속된다. 광역 네트워크들(206)은 예를 들어, 셀룰러 네트워크, 위성 네트워크, 또는 다른 유형의 광역 네트워크들을 포함할 수 있다.
예시적인 메인 컨트롤러(230)는 도 1의 데이터 수집 시스템(115) 또는 다른 백엔드 시스템에 포함될 수 있다. 메인 컨트롤러(230)는 하나 이상의 컴퓨팅 장치들 또는 시스템들을 포함하는 컴퓨팅 시스템일 수 있다. 메인 컨트롤러(230) 또는 그것의 임의의 구성 요소는 데이터 처리 센터, 컴퓨팅 설비 또는 다른 위치에 위치될 수 있다. 상기 예에서, 메인 컨트롤러(230)는 무선 센서 장치들의 동작을 원격으로 제어할 수 있다. 메인 컨트롤러(230)의 예시적인 기능들은 무선 센서 장치들의 일부 또는 전부로부터 정보를 수집하는 것, 무선 센서 장치 소프트웨어를 업그레이드하는 것, 무선 센서 장치들의 상태들을 모니터링하는 것 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 메인 컨트롤러(230)는 소프트웨어 업데이트 모듈(234)을 포함하거나 그에 체결될 수 있다. 일부 경우들에서, 소프트웨어 업데이트 모듈(234)은 무선 센서 장치 소프트웨어(232)에 대한 업데이트를 수신할 수 있고, 무선 센서 장치에 소프트웨어 업데이트를 푸시할 수 있다.
도 2에 도시된 예에서, 메인 컨트롤러(230)는 무선 센서 장치들을 하나 이상의 교정 또는 테스트 모드들에 놓거나, 무선 센서 장치들 내의 다양한 요소들을 리셋하거나, 또는 예를 들어, 무선 센서 장치, 그것의 이웃 무선 센서 장치들, 또는 다른 요소들의 위치 또는 상태에 기초하여 필요에 따라 임의의 개별 무선 센서 장치들을 구성할 수 있다. 일부 예들에서, 무선 센서 장치들의 상태들은 (i) 무선 센서 장치의 온도, (ii) 무선 센서 장치의 현재 전력 소비, (iii) 무선 센서 장치로부터 메인 컨트롤러로 흐르는 데이터 레이트(data rate) (iv) 무선 센서 장치 주변의 로컬 WiFi 신호들의 신호 강도, SSID 또는 MAC 어드레스들, (v) 무선 센서 장치의 위치(예를 들어, 무선 센서 장치 내 내부 GPS 유닛이 검출됨), (vi) 무선 센서 장치 또는 그 주변의 무선 센서 장치들의 상태에 관한 정보를 제공하는 신호(예를 들어, IP 패킷들, 네트워크를 통해 전송되는 제어 시그널링)를 포함할 수 있다. 메인 컨트롤러(230)는 무선 센서 장치들의 추가적인 또는 다른 상태들을 모니터링할 수 있다.
일부 구현들에서, 메인 컨트롤러(230)는 스펙트럼 검사 정보(예를 들어, 도착-시간 데이터, 스펙트럼-사용 파라미터들 각각에 대한 공간 및 시간 좌표들, 무선 센서 장치들의 상태들 등)를 수신하는 통신 시스템을 포함하거나 그에 연결될 수 있다. 메인 컨트롤러(230)는 다수의 무선 센서 장치들로부터의 스펙트럼 검사 정보를 수집(예를 들어, 어셈블, 컴파일 또는 그 외에 관리)할 수 있고 무선 센서 장치들로부터의 스펙트럼-사용 파라미터들에 기초하여 지리적 영역에 대한 스펙트럼-사용 리포트를 생성할 수 있는 데이터 분석 시스템(236)을 포함하거나 그에 연결될 수 있다.
일부 예들에서, 무선 스펙트럼 장치들의 다양한 위치들에 대한 무선-스펙트럼의 사용, 품질, 또는 다른 정보를 사용자에게 제시하기 위해, 스펙트럼-사용 리포트(report)가 데이터 인터페이스(238) 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼-사용 리포트는 RF 스펙트럼의 여러 대역폭들 각각에서 감지된 무선 트래픽 수준들, 여러 무선 통신 표준들에 대해 감지된 무선 트래픽 수준들, 지리적 영역에서의 무선-스펙트럼 사용의 공간적 및 시간적 분포들, 또는 기타 정보를 나타낼 수 있다. 트래픽 레벨들은 예를 들어 스루풋, 데이터 레이트, 피크 및 밸리 값들, 또는 스펙트럼 사용 정보의 다른 통계들(예를 들어, 평균 및 분산)을 포함할 수 있다. 스펙트럼-사용 리포트에는 예를 들어, 감지된 무선 트래픽 수준들 대비 공간 및 시간을 보여주는 테이블들, 차트들 및 그래프들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼 사용 리포트는 지리적 영역에서의 무선-스펙트럼 사용의 공간 분포를 나타내는 그래프 또는 맵을 포함할 수 있다(예를 들어, 도 3 내지 도 5 참조). 스펙트럼-사용 리포트는 무선-스펙트럼 사용의 시간 분포 또는 경향들을 나타내는 막대 차트 또는 표를 포함할 수 있다(예를 들어, 하루, 한 달 또는 한 해 동안의 피크, 평균, 및 밸리 트래픽 양을 표시). 스펙트럼-사용 리포트는 지리적 영역에서 무선 신호를 전송한 무선 소스들의 위치들을 나타낼 수 있다. 위치들은 좌표들, 플롯들 등으로 나타낼 수 있다.
일부 구현들에서, 데이터 분석 시스템(236)은 실시간 데이터, 이력 데이터 또는 이 둘의 조합을 분석할 수 있고, 지리적 영역에 대한 스펙트럼-사용 파라미터들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 데이터 분석 시스템(236)은 무선 센서 장치들에 의해 수신된 무선 신호들에 대한 소스 위치를 결정할 수 있고, 생성된 스펙트럼-사용 리포트는 소스 위치의 표시를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4는 지리적 영역에서의 무선-스펙트럼 사용의 예시적인 공간 및 시간 분포의 측면들을 도시한다. 도 5는 소스 위치를 결정하기 위한 예시적인 기술의 측면들을 도시한다. 일부 예들에서, 유사하거나 관련된 정보가 메인 컨트롤러(230)에 의해 생성되고 사용자들에게 디스플레이되는 스펙트럼-사용 리포트에 포함될 수 있다. 일부 구현들에서, 스펙트럼-사용 리포트는 스펙트럼-사용 정보의 추가적인 또는 상이한 표현들을 포함할 수 있다.
도 3은 무선 센서 장치들의 예시적인 공간 분포를 도시하는 블록도(300)이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 무선 센서 장치는 지리적 위치(xi, yi, zi)를 가지며 그것의 각각의 지리적 위치(xi, yi, zi)에서의 무선-스펙트럼을 모니터링하고 분석할 수 있다. 각각의 무선 센서 장치는 데이터 수집 시스템(예를 들어, 도 2의 메인 컨트롤러(230))에 스펙트럼 검사(spectrum inspection, SI) 정보를 전송할 수 있다. 상기 SI 정보는 예를 들어, 스펙트럼 데이터(예를 들어, 스펙트럼-사용 파라미터들), 목표 신호들에 대한 도착-시간 데이터, 각 스펙트럼-사용 파라미터에 대한 위치 및 시간 정보, 무선 센서 장치의 상태 정보, 또는 다른 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 위치 및 시간 정보는 각각의 스펙트럼-사용 파라미터가 획득되는 무선 센서 장치의 공간 좌표들(예를 들어, (xi, yi, zi) 또는 다른 좌표들) 및 시간 좌표들(예를 들어, 시간)을 포함할 수 있다. 예시적인 블록도(300)는 무선 센서 장치들의 공간 좌표들을 도시하고 지리적 영역 내의 무선 센서 장치들의 예시적인 공간 분포의 맵으로서 기능한다. 일부 구현들에서, 각각의 무선 센서 장치의 SI 정보는 다이어그램(300) 상에 중첩되어, 예를 들어 사용자에게 디스플레이될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 무선 센서 장치들과 관련된 예시적인 SI 정보(410)를 보여주는 블록도(400)이다. 도 4에 도시된 예에서, 예시적인 SI 정보(410)는 무선 센서 장치들의 각각의 공간 좌표들의 상부에 또는 그에 인접하여 디스플레이될 수 있다. 디스플레이된 SI 정보(410)는 전술한 일부 또는 모든 유형의 SI 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 스펙트럼-사용 파라미터들이 디스플레이될 수 있다. 일부 구현들에서, 스펙트럼-사용 파라미터들 각각에 대한 시간 좌표들도 디스플레이될 수 있다. 이 정보는 각각의 개별 무선 센서 장치에 대해 동일하거나 유사하거나 다를 수 있다. SI 정보(410)가 중앙 위치(예를 들어, 메인 컨트롤러(230))에서 수집될 수 있기 때문에, 다수의 무선 센서 장치들의 SI 정보(410)는 상관되거나, 비교되거나, 보간되거나, 다르게 조작되어 추가 정보가 도출될 수 있다. 예를 들어, 소스 신호의 상대 위치는 소스 신호를 검출할 수 있는 무선 센서 장치들의 SI 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 추가 정보 또는 다른 정보가 도출될 수 있습니다.
도 5는 도 3에 도시된 무선 센서 장치들과 관련된 예시적인 SI 정보를 보여주는 다른 블록도(500)이다. 이 예에서, 하나 이상의 주파수에서 검출된 신호 전력은 각각의 무선 센서 장치에 대한 예시적인 SI 정보로서 그것의 각각의 위치에서 디스플레이된다. 위치들 (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3), 및 (x4, y4, z4)에서의 주파수(f)에서의 신호의 측정된 전력은 각각 Psignal,1(510), Psignal,2(520), Psignal,3(530) 및 Psignal,4(540)으로 표시된다. 다수의 무선 센서 장치들의 측정된 전력 레벨들에 기초하여, 주파수(f)에서의 신호(505)의 소스 위치는, 예를 들어, 데이터 분석 시스템 (예를 들어, 중앙 컨트롤러)에 의해 자동으로 추정될 수 있다. 예를 들어, 신호(505)의 소스 위치는 무선 센서 장치들의 위치들, 예를 들어, (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3), 및 (x4, y4, z4)을 중심으로 하는 다수의 호들의 교차에 기초하여 결정될 수 있다. 각 호의 반경은 Psignal,1(510), Psignal,2(520), Psignal,3(530) 및 Psignal,4(540), 다수의 무선 센서 장치들 각각에 대한 로컬 무선 환경에서의 대응하는 경로 손실들, 쉐도잉 효과들 또는 다른 전파 조건들에 기초하여 결정될 수 있다. 따라서, RF 신호들의 소스 위치가 정확히 파악되고 시각화를 위해 예제 맵에 도시될 수 있다. 소스 위치는 아래에서 설명하는 동기화 신호를 기반으로 식별될 수도 있다.
도 6은 예시적인 무선 센서 장치(600)를 도시하는 블록도이다. 일부 경우들에서, 도 1 내지 도 5의 무선 센서 장치들은 도 6에 도시된 예시적인 무선 센서 장치(600) 또는 다른 유형의 무선 센서 장치로 구현될 수 있다. 예시적인 무선 센서 장치(600)는 하우징(610), RF 인터페이스(612), 전력 관리 서브시스템(620), 신호 분석 서브시스템(예를 들어, SI 서브시스템(630) 등), CPU(640), 메모리(650), 통신 인터페이스들, 입력/출력 인터페이스(642)(예를 들어, USB 접속), GPS 인터페이스(648), 및 하나 이상의 센서들(예를 들어, 나침반 또는 자이로스코프와 같은 3D 방위 센서들(644), 온도 센서들 등)을 포함한다. 무선 센서 장치(600)는 추가의 또는 상이한 구성요소들 및 특징들을 포함할 수 있으며, 무선 센서 장치의 특징들은 도 6에 도시된 바와 같이 배열될 수 있거나 또는 다른 적절한 구성일 수 있다.
일부 구현들에서, 하우징(610)은 RF 인터페이스(612), 전력 관리 서브시스템(620), 신호 분석 서브시스템, 통신 인터페이스 및 무선 센서 장치(600)의 다른 구성요소들을 하우징하는 휴대용 하우징일 수 있다. 하우징은 플라스틱, 금속, 복합 재료 또는 이들과 다른 재료들의 조합으로 만들어질 수 있다. 상기 하우징은 성형, 기계 가공, 압출 또는 다른 유형의 공정들에 의해 제조된 구성요소들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 센서 장치(600)는 다른 장치(예를 들어, 셀룰러 시스템의 피코/펨토 셀 박스, WiFi 액세스 포인트 또는 기지국, 차량, 라우터, 모바일 장치, 온도 조절기 등)와 결합되거나 통합될 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치(600)의 하우징(610)은 다른 장치에 부착되거나, 포함되거나, 아니면 결합될 수 있다. 대안적으로, 하우징(610)은 무선 센서 장치(600)의 구성요소들만을 하우징하는 전용 하우징일 수 있다.
일부 구현들에서, 하우징(610)의 설계 및 배치와 하우징 (610) 내부의 구성요소들의 설계 및 배치는 무선 신호들을 모니터링하고 분석하기 위해 최적화되거나 달리 구성될 수 있다. 예를 들어, 구성요소들의 크기, 방위 및 상대 위치들이 RF 신호들을 감지하고 분석하도록 최적될 수 있으며, 모든 필요한 구성요소들을 수용하면서 장치가 소형화될 수 있다. 일부 예들에서, 하우징(610)은 예를 들어 10 x 10 x 4 cm3 정도일 수 있거나 다른 크기의 하우징이 사용될 수 있다.
일부 구현들에서, RF 인터페이스(612)는 무선 센서 장치(600)에 대한 로컬 무선 환경에서의 RF 스펙트럼의 다수의 대역들에서 RF 신호들을 검출하도록 구성된다. RF 인터페이스(612)는 각각의 대역폭들에서 RF 신호들을 처리하도록 구성된 다수의 라디오 경로들 및 안테나 시스템을 포함할 수 있다. 도 6에 도시 된 예에서, RF 인터페이스(612)는 안테나(622a), RF 수동 소자들(624), RF 능동 소자들(626), 및 수동 소자들(628)을 포함한다. RF 수동 소자들(624)은 예를 들어 정합 소자들, RF 스위치들, 및 필터들을 포함할 수 있다. RF 능동 소자들(626)은 예를 들어, RF 증폭기들을 포함할 수 있다. RF 능동 소자들(626) 이후의 수동 소자들(628)은 예를 들어 필터들, 매칭 소자들, 스위치들, 및 발룬들(baluns)을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 신호 분석 서브시스템은 RF 신호들 및 동기화 신호에 기초하여 도착-시간 데이터를 식별하도록 구성될 수 있다. 신호 분석 서브시스템은 라디오(들), 디지털 신호 프로세서(DSP), 메모리, 및 스펙트럼 파라미터를 추출하고 RF 스펙트럼을 분석하기 위한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, RF 인터페이스(612) 및 신호 분석 서브시스템의 조합은 스펙트럼 검사(SI) 신호 경로로 지칭될 수 있으며, 이는 도 7과 관련하여 보다 상세히 설명된다.
무선 센서 장치(600)의 통신 인터페이스들은 스펙트럼-사용 파라미터들 또는 다른 SI 정보를 원격 시스템(예를 들어, 도 2의 메인 컨트롤러(230))으로 전송하도록 구성될 수 있다. 통신 인터페이스들은 하나 이상의 무선 인터페이스들(632)(예를 들어, WiFi 접속, 셀룰러 접속 등), 로컬 네트워크(예를 들어, 이더넷 접속, xDSL 접속 등)에 대한 유선 인터페이스(646), 또는 다른 유형의 통신 링크들 또는 채널들을 포함할 수 있다. 상기 통신 인터페이스들은 (예를 들어, 안테나 어레이를 사용하여) 공통 안테나들을 공유하고 재사용할 수 있거나, 각각이 별개의 전용 안테나를 가질 수 있다.
무선 인터페이스(632) 및 유선 인터페이스(646)는 각각 로컬 또는 광역 네트워크와 통신하기 위한 모뎀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 인터페이스(632) 및 유선 인터페이스(646)는 SI 정보를 데이터 수집 시스템(예를 들어, 도 2의 메인 컨트롤러(230))에 전송하고, 데이터 수집 시스템으로부터 로컬 또는 광역 네트워크를 통해 제어 정보(예를 들어, 소프트웨어 업데이트들)를 수신할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 센서 장치는 통신 인터페이스들 중 하나 또는 모두를 구비할 수 있다. 유선 인터페이스(646)는 예시적인 무선 센서 장치(600)가 기존의 유선 통신 기반시설(예를 들어, 빌딩) 및 유선 통신의 대용량 전송 능력(예를 들어, 광 네트워크, 고급 디지털 가입자 회선 기술 등에 의해 제공되는 넓은 대역폭)을 이용하는 것을 허용할 수 있다. 무선 인터페이스(632)는 예시적인 무선 센서 장치(600)의 이동성 및 유연성을 향상시킬 수 있고, 그에 따라 블루투스, WiFi, 셀룰러, 위성 또는 기타 무선 통신 기술들을 사용하여 다양한 위치들과 시간들에 SI 정보를 전달할 수 있다.
일부 구현들에서, 무선 인터페이스(632) 및 RF 인터페이스(612)는 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들(또는 이들 모두)을 공유할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 인터페이스(632) 및 RF 인터페이스(612)는 개별적으로 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, RF 인터페이스(612)는 주로 송신보다는 신호 수신을 담당하고, RF 인터페이스(612)는 특수화 된 저전력 회로로 구현될 수 있으며, 따라서 무선 센서 장치(600)의 전체 전력 소비가 감소된다.
전력 관리 서브시스템(620)은 무선 센서 장치(600)에 전력을 공급하고 관리하기 위한 회로 및 소프트웨어를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 전력 관리 서브시스템(620)은 배터리 인터페이스 및 하나 이상의 배터리들(예를 들어, 재충전가능 배터리들, 마이크로프로세서가 내장된 스마트 배터리, 또는 다른 종류의 내부 전원)을 포함할 수 있다. 배터리 인터페이스는 무선 센서 장치(600)에 직류 전력을 제공하는데 있어서 배터리를 보조할 수 있는 레귤레이터에 결합될 수 있다. 이와 같이, 무선 센서 장치(600)는 자체-보유 전원을 포함할 수 있고 다른 외부 에너지원들이 필요 없는 임의의 위치들에서 사용될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 전력 관리 서브시스템(620)은 외부 소스(예를 들어, 교류 전원, 어댑터, 컨버터 등)로부터 전력을 수신하는 외부 전력 인터페이스를 포함할 수 있다. 이와 같이, 무선 센서 장치(600)는 외부 에너지원에 플러깅될 수 있다.
일부 구현들에서, 전력 관리 서브시스템(620)은 무선 센서 장치(600)의 전력 소비를 감독하고 관리할 수 있다. 예를 들어, 전력 관리 서브시스템(620)은 RF 인터페이스(612), 통신 인터페이스, CPU(640), 및 무선 센서 장치(600)의 다른 구성요소들의 전력 소비를 모니터링하고, 예를 들어 중앙 컨트롤러에 무선 센서 장치(600)의 전력 소비 상태를 보고할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 센서 장치(600)는 저전력 소비를 갖도록 설계될 수 있고, 전력 관리 서브시스템(620)은 중앙 컨트롤러에 경보를 보내거나 전력 소비가 임계값을 초과하는 경우 무선 센서 장치(600)의 동작들에 개입하도록 구성될 수 있다. 전력 관리 서브시스템(620)은 추가의 또는 상이한 특징들을 포함할 수 있다.
CPU(640)는 예를 들어 무선 센서 장치(600)의 동작들을 관리하기 위해 명령들을 실행할 수 있는 하나 이상의 프로세서 또는 다른 유형의 데이터-처리 장치를 포함할 수 있다. CPU(640)는 도 1 내지 도 5와 관련하여 기술된 무선 센서 장치의 동작들 중 하나 이상을 수행하거나 관리할 수 있다. 일부 구현들에서, CPU(640)는 SI 서브시스템(630)의 일부일 수 있다. 예를 들어, CPU(640)는 (예를 들어, RF 인터페이스(612)로부터) 측정된 무선-스펙트럼 데이터를 처리, 연산 및 이외에 분석할 수 있다. 일부 경우들에서, CPU(640)는 메모리(650)에 포함된 소프트웨어, 스크립트들, 프로그램들, 기능들, 실행가능물들 또는 다른 모듈들을 실행하거나 인터프리트(interpret)할 수 있다.
입력/출력 인터페이스(642)는 입력/출력 장치들(예를 들어, USB 플래시 드라이브, 디스플레이, 키보드 또는 다른 입력/출력 장치)에 결합될 수 있다. 입력/출력 인터페이스(642)는 예를 들어 직렬 링크, 병렬 링크, 무선 링크(적외선, 무선 주파수 등), 또는 다른 유형의 링크와 같은 통신 링크들을 통해 무선 센서 장치(600)와 외부 저장 또는 디스플레이 장치 사이의 데이터 전송을 보조할 수 있다.
메모리(650)는 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 저장 장치(예를 들어, 기록 가능한 읽기-전용 메모리(ROM) 또는 기타), 하드 디스크, 또는 다른 유형의 저장 매체를 포함할 수 있다. 메모리(650)는 무선 센서 장치(600), 메인 컨트롤러 및 무선-스펙트럼 분석 시스템의 다른 구성요소들의 동작들과 관련된 명령들(예를 들어, 컴퓨터 코드)을 저장할 수 있다. 메모리(650)는 또한 무선 센서 장치(600) 상에서 실행되는 하나 이상의 애플리케이션들 또는 가상 머신들에 의해 해석될 수 있는 애플리케이션 데이터 및 데이터 객체들을 저장할 수 있다. 메모리(650)는 예를 들어 위치 데이터, 환경 데이터 및 무선 센서 장치(600)의 상태 데이터, 무선-스펙트럼 데이터, 및 다른 데이터를 저장할 수 있다.
일부 구현들에서, 무선 센서 장치(600)는 (예를 들어, 중앙 컨트롤러로부터 데이터 네트워크, CD-ROM, 또는 다른 컴퓨터 장치를 통해 다른 방식으로) 다른 소스로부터 프로그램을 로딩함으로써 프로그래밍되거나 업데이트(예를 들어, 재 프로그래밍)될 수 있다. 일부 예들에서, 중앙 컨트롤러는 업데이트가 이용 가능하게 될 때, 미리 결정된 스케줄에 따라 또는 다른 방식으로 소프트웨어 업데이트들을 무선 센서 장치(600)에 푸시한다.
도 7은 예시적인 스펙트럼 검사(SI) 신호 경로(700)를 나타내는 블록도이다. SI 신호 경로(700)는 RF 인터페이스(710)(예를 들어, 라디오 경로 A로 표시됨) 및 스펙트럼 분석 서브시스템(705)을 포함한다. 도 6의 무선 센서 장치 (600)의 RF 인터페이스(612)는 도 7의 예시적인 RF 인터페이스(710)로 또는 다른 방식으로 구현될 수 있다. 도 6의 무선 센서 장치(600)의 SI 서브시스템(630)은 도 7의 예시적인 스펙트럼 분석 서브시스템(705)으로 또는 다른 방식으로 구현될 수 있다. 일부 경우들에서, SI 신호 경로(700)는 무선 신호들을 모니터링하고 분석하기 위한 모든 필요한 동작들을 수행할 수 있다. 예를 들어, SI 신호 경로(700)는 복조, 등화, 채널 디코딩 등과 같은 전형적인 무선 수신기의 기능들을 수행할 수 있다. SI 신호 경로(700)는 다양한 무선 통신 표준들의 신호 수신을 지원할 수 있고 스펙트럼 분석 서브시스템(705)에 액세스하여 무선 신호들을 분석할 수 있다.
도시 된 예에서, RF 인터페이스(710)는 RF 신호들을 검출 및 처리하기 위한 광대역 또는 협대역 프론트-엔드 칩셋일 수 있다. 예를 들어, RF 인터페이스(710)는 무선 통신 표준의 특정 주파수 대역 내의 좁은 스펙트럼, 또는 하나 이상의 주파수 대역의 넓은 스펙트럼의 RF 신호들을 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, SI 신호 경로(700)는 관심 스펙트럼을 커버하는 하나 이상의 RF 인터페이스(710)를 포함할 수 있다. 그러한 SI 신호 경로의 예시적인 구현들이 도 8과 관련하여 설명된다.
도 7에 도시된 예에서, RF 인터페이스(710)는 하나 이상의 안테나(722), RF 멀티플렉서 또는 전력 결합기(720) (예를 들어, RF 스위치), 및 하나 이상의 신호 처리 경로들(예를 들어, "경로 1"(730), ..., "경로 M"(740))을 포함한다. 안테나(722)는 다중-포트 안테나 또는 단일-포트 안테나일 수 있다. 안테나(722)는 무지향성 안테나, 지향성 안테나, 또는 각각의 하나 이상의 조합을 포함할 수 있다. 안테나(722)는 RF 멀티플렉서(720)에 연결된다. 일부 구현들에서, RF 인터페이스(710)는 단일-입력-단일-출력(SISO), 단일-입력 및 다중-출력(SIMO), 다중-입력 및 단일-출력(MISO) 또는 다중-입력 및 다중-출력(MIMO) 기술들에 기초하여 RF 신호들을 검출하는 하나 이상의 안테나(722)를 사용하도록 구성될 수 있다.
일부 구현들에서, 무선 센서 장치의 로컬 환경에서의 RF 신호는 안테나(722)에 의해 픽업되어 RF 멀티플렉서(720)에 입력될 수 있다. 분석될 필요가 있는 RF 신호의 주파수에 따라, RF 멀티플렉서(720)로부터 출력된 신호(702)는 처리 경로들(즉, "경로 1"(730), ..., "경로 M"(740)) 중 하나로 라우팅될 수 있다. 여기서, M은 정수이다. 각각의 경로는 별개의 주파수 대역을 포함할 수 있다. 예를 들어, "경로 1"(730)은 1GHz와 1.5GHz 사이의 RF 신호들에 사용될 수 있고, 반면에 "경로 M"은 5GHz와 6GHz 사이의 RF 신호들에 사용될 수 있다. 다수의 처리 경로들은 대응하는 중심 주파수 및 대역폭을 가질 수 있다. 다중 처리 경로들의 대역폭들은 같거나 다를 수 있다. 인접한 두 처리 경로들의 주파수 대역들은 겹치거나 분리될 수 있다. 일부 구현들에서, 처리 경로들의 주파수 대역들은 상이한 무선 통신 표준들(예를 들어, GSM, LTE, WiFi, 등)의 배분된 주파수 대역들에 기초하여 할당되거나 달리 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 처리 경로가 특정 무선 통신 표준의 RF 신호들을 검출하는 역할을 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, "경로 1"(730)은 LTE 신호들을 검출하는데 사용될 수 있는 반면, "경로 M"(740)은 WiFi 신호들을 검출하는데 사용될 수 있다.
각각의 처리 경로(예를 들어, "경로 1"(730), ..., "경로 M"(740))는 하나 이상의 RF 수동 소자 및 RF 능동 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 처리 경로는 RF 멀티플렉서, 하나 이상의 필터, RF 디-멀티플렉서, RF 증폭기, 및 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, RF 멀티플렉서(720)로부터 출력된 신호들(702, 702m)은 처리 경로(예를 들어, "RF 멀티플렉서 1(732)", "RF 멀티플렉서 M"(742))의 멀티플렉서에 인가될 수 있다. 예를 들어, "처리 경로 1"(730)가 신호(702)에 대한 처리 경로로서 선택되면, 신호(702)는 "RF 멀티플렉서(1)"(732)로 공급될 수 있다. 상기 RF 멀티플렉서는 제1 RF 멀티플렉서(720)로부터 오는 신호(702) 또는 스펙트럼 분석 서브시스템(705)에 의해 제공되는 RF 캘리브레이션(cal) 톤(738) 사이에서 선택할 수 있다. "RF 멀티플렉서 1"(732)의 출력 신호(704)는 필터들 중 하나, 즉 필터(1,1)(734a), ..., 필터(1, N)(734n) 중 하나로 갈 수 있고, 여기서 N은 정수이다. 상기 필터들은 처리 경로의 주파수 대역을 더 좁은 관심 대역으로 더욱 나눈다. 예를 들어, "필터(1,1)"(734a)은 필터링된 신호(706)를 생성하기 위해 신호(704)에 적용될 수 있고, 필터링된 신호(706)는 "RF 디-멀티플렉서(1)"(736)에 인가될 수 있다. 일부 구현들에서, 신호(706)는 RF 디-멀티플렉서에서 증폭될 수 있다. 이후, 증폭된 신호(708m)는 스펙트럼 분석 서브시스템(705)에 입력될 수 있다.
마찬가지로, "처리 경로 M"(740)이 신호(702m)에 대한 처리 경로로서 선택되면, 신호(702m)는 "RF 멀티플렉서 M"(742)에 공급될 수 있다. 상기 RF 멀티플렉서는 스펙트럼 분석 서브시스템(705)에 의해 제공되는 RF 캘리브레이션(cal) 톤(748) 또는 제1 RF 멀티플렉서(720)로부터 나오는 신호(702m) 간의 선택이 가능하다. "RF 멀티플렉서 M"(742)의 출력 신호는 필터들, 즉 Filter(M, 1)(744a), ..., Filter(M, N)(744n)(여기서, N은 정수) 중 하나로 갈 수 있다. 일부 예들에서, 필터들의 출력 신호는 RF 디멀티플렉서(746)에서 증폭될 수 있다. 이후 증폭된 신호(708m)는 스펙트럼 분석 서브시스템(705)에 입력될 수 있다.
스펙트럼 분석 서브시스템(705)은 검출된 RF 신호들을 디지털 신호들로 변환하고 디지털 신호 처리를 수행하여 검출된 RF 신호들에 기초한 정보를 식별하도록 구성될 수 있다. 스펙트럼 분석 서브시스템(705)은 하나 이상의 SI 라디오 수신(RX) 경로(예를 들어, "SI 라디오 RX 경로 1"(750a), "SI 라디오 RX 경로 M"(750m)), DSP 스펙트럼 분석 엔진(760), RF 캘리브레이션(cal) 톤 발생기(770), 프론트-엔드 제어 모듈(780), 및 I/O(790)를 포함할 수 있다. 스펙트럼 분석 서브시스템(705)은 추가의 또는 상이한 구성요소들 및 특징들을 포함할 수 있다.
도시된 예에서, 증폭된 신호(708)는 "SI 라디오 RX 경로 1"(750a)로 입력되고, 이는 신호(708)를 기저대역 신호로 하향-변환하고 이득을 적용한다. 하향-변환된 신호는 이후 아날로그-디지털 변환기를 통해 디지털화될 수 있다. 디지털화된 신호는 DSP 스펙트럼 분석 엔진(760)으로 입력될 수 있다. DSP 스펙트럼 분석 엔진(760)은, 예를 들어, 디지털 신호에 포함된 패킷들 및 프레임들, 판독 프리앰블들(read preambles), 헤더들, 또는 디지털 신호에 내장된 다른 제어 정보(예를 들어, 무선 통신 표준의 스펙들에 기초함)를 식별할 수 있고, 대역폭, 채널 품질 및 용량, 트래픽 레벨들(예를 들어, 데이터 속도, 재전송 속도, 대기 시간, 패킷 드롭율 등) 또는 기타 스펙트럼-사용 파라미터들에 대하여 또는 하나 이상의 주파수에서 신호의 SNR 및 신호 전력을 결정할 수 있다. DSP 스펙트럼 분석 엔진(760)의 출력(예를 들어, 스펙트럼-사용 파라미터들)은, 예를 들어, 하나 이상의 스펙트럼-사용 파라미터들의 무선 센서 장치의 하나 이상의 통신 인터페이스를 통하여 데이터 수집 시스템에 전송하기 위해, I/O(790)에 인가되고 포맷(formatted)될 수 있다.
RF 캘리브레이션(cal) 톤 발생기(770)는 라디오 RX 경로들(예를 들어, "라디오 RX 경로 1(750a), ... "라디오 RX 경로 M"(750m))의 진단 및 캘리브레이션을 위한 RF 캘리브레이션(cal) 톤들을 생성할 수 있다. 상기 라디오 RX 경로들에서, 예를 들어, 선형성 및 대역폭이 교정(calibrated)될 수 있다.
도 8은 무선 센서 장치의 SI 신호 경로(800)의 다른 구현을 도시하는 블록도이다. 일부 예들에서, SI 신호 경로는 다수의 상이한 안테나들에 연결된 다수의 RF 인터페이스들(라디오 경로들)을 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, SI 신호 경로(800)는, 각각 스펙트럼 분석 서브시스템(830)에 연결된 무선 경로 A(810) 및 무선 경로 B(820)를 포함한다. 무선 경로 A(810) 및 무선 경로 B(820)는 도 7의 라디오 경로 A(710) 또는 RF 인터페이스와 유사한 방식으로 구성될 수 있다. 라디오 경로 A(810) 및 라디오 경로 B(820)는 예를 들어 무선-스펙트럼 모니터링 및 분석을 위해 동일하거나 상이한 주파수 대역들을 커버하는 동일한 또는 상이한 구성을 가질 수 있다.
도 9는 예시적인 무선 센서 장치(900)의 평면도이다. 일부 경우들에서, 도 1-5의 무선 센서 장치들은 도 9에 나타난 예시적인 무선 센서 장치(900) 또는 다른 유형의 무선 센서 장치로 구현될 수 있다. 도 9의 예시적인 무선 센서 장치(900)는 도 6-7에 나타난 특징들 일부 또는 모두를 포함할 수 있고, 도 9의 무선 센서 장치(900)는 더 적은 수의, 추가적, 또는 다른 특징들을 포함할 수 있다. 무선 센서 장치(900)는, 예를 들어, 무선 센서 장치(900)의 하우징 내부에 하나 이상의 RF 인터페이스들에 연결된 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 무선 센서 장치(900)의 안테나들은 도 6의 안테나들(622a-c) 또는 도 7의 안테나(722)일 수 있다.
안테나들은 RF 신호들의 수신을 위해 무선 센서 장치(900) 상에 전략적으로 배치될 수 있다. 도 9에 도시된 예시적인 무선 센서 장치(900)는 무선 센서 장치(900)의 중심에 대해 서로 90 도로 위치된 4개의 안테나들(910a-d)을 포함한다. 일부 예들에서, 상기 안테나들은, 예를 들어, 안테나의 총 개수, 안테나 프로파일들, 무선 센서 장치(900)의 위치 및 방위, 또는 다른 요소들에 기초하여, 상이한 정도의 분리, 방위, 또는 위치로 배치될 수 있다.
도 10은 도 9의 예시적인 무선 센서 장치(900)의 안테나들(910a-d)의 예시적인 안테나 프로파일들의 평면도(1000)이다. 도 10에 나타난 예에서, 안테나들(910a-d)은 각각 대응하는 안테나 프로파일들 또는 패턴들(920a-d)을 갖는다. 안테나 프로파일들(920a-d)은 동일하거나 상이할 수 있다. 안테나 프로파일들(920a-d)은, 예를 들어, 관심 있는 주파수 또는 주파수 대역, 원하는 안테나 이득, 또는 다른 요소들에 기초하여 선택되거나 아니면 구성될 수 있다.
도 11은 다른 예시적인 무선 센서 장치(1100)의 평면도이다. 일부 경우들에서, 도 1-5의 무선 센서 장치들은 도 11에 나타난 예시적인 무선 센서 장치(1100)로 또는 다른 유형의 무선 센서 장치로 구현될 수 있다. 도 11의 예시적인 무선 센서 장치(1100)는 도 6-10에 나타난 특징들 일부 또는 전부를 포함할 수 있고, 또는 도 11의 무선 센서 장치(1100)는 더 적은 수의, 추가적인, 또는 다른 특징들을 포함할 수 있다.
무선 센서 장치(1100)는 무선 센서 장치(1100) 상에 4개의 안테나들(1110a-d) 및 기준 방향 표시부(1105)를 포함한다. 일부 경우들에서, 안테나들(1110a-d)은 기준 방향 표시부(1105)에 따른 적색 방향들(cardinal directions) 또는 다른 좌표계에 대하여 방위되거나 구성된다. 도 11에 나타난 예에서, 기준 방향 표시부(1105)는 북쪽 나침반 방향을 따라 배향된다. 다른 기준 방향이 사용될 수 있다. 안테나들(1110a-d)의 방위들 및 변위들은 식별될 수 있고, 경우에 따라, 기준 방향 지시부(1105)에 대하여 조정될 수 있다.
일부 구현들에서, 무선 센서 장치는 휴대 가능한 모듈형 장치일 수 있다. 예를 들어, 일부 무선 센서 장치들은 장치를 실질적으로 해체 또는 분해할 필요 없이, 여러 위치들에서 사용하도록(예를 들어 직렬로) 이동 가능하거나 재구성 가능할 수 있다. 일부 경우들에서, 무선 센서 장치들은 서로 상호교환 가능하여, 무선 센서 장치들의 네트워크가 편리하게 업그레이드, 확장, 맞춤, 또는 이외에 수정될 수 있다.
일부 경우들에서 무선 센서 장치는 예를 들어 장치를 배치하고 이를 표준 전원 및 데이터 링크에 연결함으로써 하나 이상의 운영자에 의해 설치될 수 있다. 일부 경우들에서, 무선 센서 장치는 패스너(예를 들어, 나사들, 볼트들, 래치들, 접착제 등)에 의해 제 위치에 고정될 수 있거나, 또는 무선 센서 장치가 자유 위치에(예를 들어, 패스너 없이) 놓일 수 있다. 일부 경우들에서, 무선 센서 장치는 다양한 위치들과 환경들에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 일부 무선 센서 장치들은 차량(예를 들어, 자동차, 버스, 기차, 선박 등)에 설치될 수 있고, 무선 센서 장치는 동작 중에 스펙트럼을 모니터링하고 분석할 수 있다. 다른 예들에서, 무선 센서 장치들은 교통 인프라, 통신 인프라, 전력 인프라, 전용 부동산, 산업 시스템들, 도시 또는 상업용 건물들, 주거 지역들, 및 기타 유형의 위치들에 설치될 수 있다.
도 12는 무선 센서 장치(1210)가 버스(1220) 상에 장착되는 무선 센서 장치(1210)의 예시적인 애플리케이션을 나타내는 블록도(1200)이다. 무선 센서 장치(1210)는 다양한 지리적 위치를 기록할 수 있고, 버스(1220)가 이동함에 따라 스펙트럼 검사 정보를 메인 컨트롤러로 전송할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 센서 장치(1210)는 버스(1220) 상의 승객들에 의해 사용되는 스펙트럼을 모니터링하고 분석하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치(1210)는 승객들에 의해 사용되는 핸드폰들의 식별자들을 검출할 수 있고, 승객들의 핸드폰들에 의해 송수신되는 셀룰러 또는 WiFi 신호들을 검출할 수 있고, 버스(1220) 내 또는 버스(1220) 주위에서 발생하는 RF 트래픽에 특정된 스펙트럼-사용 파라미터들을 유도할 수 있다. 무선 센서 장치(1210)는 다른 방식으로 구성될 수 있다. 일부 경우들에서, 무선 센서 장치(1210)는 버스(1220)의 전력 및 통신 성능들을 활용(leverage)할 수 있고, 또는 무선 센서 장치(1210)는 독립적인 전력 및 통신 능력들을 포함할 수 있다.
도 13은 셀룰러 접속 장치의 위치를 식별하는 예시적인 기술을 보여주는 블록도(1300)이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 블록도(1300)는 공간 좌표들 (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3), 및 (xn, yn, zn)을 갖는 위치들에 배치될 수 있고, 여기서 n은 센서 네트워크 내의 n번째 센서 장치이다. 블록도(1300)는 또한 (xb, yb, zb)에 위치된 기지국(1302) 및 미지의 위치(xs, ys, zs)에 있는 타겟 모바일 장치(1304)를 포함한다.
도시된 예에서, 타겟 모바일 장치(1304) 및 기지국(1302)은 동일한 셀룰러 네트워크에서 동작한다. 셀룰러 네트워크 표준에 따르면, 기지국(1302)은 셀 내의 하나 이상의 모바일 장치에 방송 채널 신호를 송신할 수 있다. 타겟 모바일 장치(1304)는 방송 채널 신호를 수신하고 액세스 채널 신호를 송신하여 기지국(1302)에 접속하고 셀룰러 네트워크 서비스들을 획득할 수 있다. 일부 경우들에서, 예를 들어 셀룰러 네트워크가 LTE 네트워크인 경우, 액세스 채널 신호는 랜덤 액세스 채널(RACH) 요청일 수 있다. 일부 경우들에서, RACH 요청은 타겟 모바일 장치(1304)에서 수신된 방송 채널 신호와 동기화될 수 있다. 예를 들어, RACH 요청은 예를 들어 도 13에 도시된 프레임 1(FRAME 1)과 같은 프레임의 에지(edge)에 시간 정렬될 수 있다. 일부 예들에서, 기지국(1302)은 방송 채널 신호가 송신된 후 시간(δτb)에서 RACH를 수신할 수 있다.
일부 구현들에서, 무선 센서 장치들(1310)은 다수의 별개의 셀룰러 네트워크 표준들 중 임의의 것에서 동작하는 셀룰러 네트워크들에서 송신된 신호들을 수동적으로 모니터할 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치들(1310)은, 셀룰러 네트워크로부터 서비스들을 요청하지 않고 그리고 셀룰러 네트워크로 데이터를 송신하지 않고, 셀룰러 네트워크 신호들을 모니터링할 수 있다. 일부 예들에서, 무선 센서 장치들(1310)은 셀룰러 네트워크들에 의해 사용되는 무선 통신 프로토콜 및 업링크/다운링크 주파수들을 식별할 수 있다. 무선 센서 장치들(1310)은 방송 채널과 RACH 모두를 수신할 수 있다. 무선 센서 장치들(1310)은 도 13에서 δτi로 표시된, 이들 두 신호들 간의 시간차들을 계산할 수 있고, 여기서 i는 무선 센서 장치(1310)의 인덱스 번호이고, i = 1, 2, 3, ..., n 이다. 무선 센서 장치들(1310)은 또한 기지국(1302)의 위치도 결정할 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치(1310)는 기지국(1302)의 고유 식별자를 검출하고 공개 이용 가능 데이터베이스로부터 기지국(1302)의 위치를 결정할 수 있다. 무선 센서 장치들(1310)은 시간차들(δτi)을 데이터 분석 시스템(예를 들어, 도 2의 메인 컨트롤러(230))에 보낼 수 있다. 일부 경우들에서, 하나 이상의 무선 센서 장치들(1310)은 타겟 모바일 장치(1304)에 의해 보내진 RACH 요청에 대한 기지국(1302)의 응답을 수신할 수 있다. 응답은 기지국(1302)의 다운링크 프레임 경계와 RACH 요청 도달 사이의 시간 오프셋, 즉 δτb 를 포함할 수 있다. 무선 센서 장치들(1310)은 위치 결정의 정확성을 향상시키기 위해 추가적인 도착-시간 측정치(arrival-time measurement)로서 데이터 분석 시스템에 δτb 를 전송할 수 있다. 일부 경우들에서, 무선 센서 장치들(1310)은 또한 그들 자신의 위치들, 기지국의 위치, 및 이들의 조합을 데이터 분석 시스템에 전송할 수 있다.
일부 구현들에서, 데이터 분석 시스템은 무선 센서 장치들(1310)로부터 수신된 시간차들 δτi 에 기초하여 비선형 연립방정식(system of non-linear equations)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치들(1310), 기지국(1302), 및 타겟 모바일 장치(1304)의 위치들은 다음 벡터들로 표현될 수 있다:
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
비선형 연립방정식은 시간차들 δτi 에 기초한 n개의 방정식들을 포함할 수 있다. 다음은 방정식들의 예이다:
Figure pct00004
여기서 c는 빛의 속도이다.
이후 데이터 분석 시스템은 비선형 연립방정식들을 풀고 타겟 모바일 장치(1304)의 위치, 즉 rs (=
Figure pct00005
)를 결정할 수 있다. 일부 구현들에서, 타겟 모바일 장치(1304)의 위치는 3개 이상의 무선 센서 장치들(1310)에 의해 생성된 도착-시간 데이터에 기초하여 결정될 수 있다. 위치 결정의 정확도는 더 많은 데이터, 예를 들어 추가 무선 센서 장치들 또는 하나 이상의 기지국으로부터의 도착 데이터로 개선될 수 있다.
도 14는 셀룰러 장치의 위치를 식별하기 위한 다른 예시적인 기술을 나타내는 블록도(1400)이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 블록도(1400)는 공간 좌표들 (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3), 및 (xn, yn, zn)을 갖는 위치들에 배치된 다수의 무선 센서 장치들(1410)을 포함하며, 여기서 n은 센서 네트워크 내의 n번째 센서 장치이다. 블록도(1400)는 또한 (xb, yb, zb)에 위치된 기지국(1302) 및 미지의 위치(xs, ys, zs)에 있는 타겟 모바일 장치(1404)를 포함한다.
도시된 예에서, 타겟 모바일 장치(1404) 및 기지국(1402)은 동일한 셀룰러 네트워크에서 동작한다. 셀룰러 네트워크 표준에 따르면, 기지국(1402)은 셀 내의 하나 이상의 모바일 장치에 방송 채널 신호를 송신할 수 있다. 타겟 모바일 장치(1404)는 방송 채널 신호를 수신하고 업링크 신호를 기지국(1402)에 송신할 수 있다. 일부 경우들에서, 업링크 신호는 시간 영역에서 알려진 주기적 특성들을 갖는 타겟 모바일 장치(1304)에 의해 송신될 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 네트워크 표준에 따라, 업링크 신호는 슬롯, 프레임, 트레이닝 또는 파일럿 시퀀스들, 또는 이들의 조합과 정렬될 수 있다. 일부 경우들에서, 예를 들어, 셀룰러 네트워크가 LTE 네트워크인 경우, 업링크 신호는 슬롯에서 송신될 수 있다. 일부 경우들에서, 타겟 모바일 장치(1404)는 업링크 신호의 전송 시간을 조정할 수 있고, 그에 따라 기지국(1402)에서 수신된 업링크 신호가 기지국(1402)에 의해 송신된 방송 채널과 정렬된다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 타겟 모바일 장치(1404)는 수신된 방송 채널 프레임, 예를 들어, 프레임 1의 프레임 경계에 앞서서 업링크 신호(δτb)를 송신할 수 있다. 일부 경우들에서, 업링크 신호는 RACH 요청일 수 있다.
일부 구현들에서, 무선 센서 장치들(1410)은 다수의 별개의 셀룰러 네트워크 표준들 중 임의의 것에서 동작하는 셀룰러 네트워크들에서 송신된 신호들을 수동적으로 모니터할 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치들(1410)은, 셀룰러 네트워크로부터 서비스들을 요청하지 않고 그리고 셀룰러 네트워크로 데이터를 송신하지 않고, 셀룰러 네트워크 신호들을 모니터링할 수 있다. 일부 예들에서, 무선 센서 장치들(1410)은 셀룰러 네트워크들에 의해 사용되는 무선 통신 프로토콜들 및 업링크/다운링크 주파수들을 식별할 수 있다. 무선 센서 장치들(1410)은 방송 채널과 업링크 신호 모두를 수신할 수 있다. 일부 경우들에서, 하나 이상의 무선 센서 디바이스들(1410)은 업링크 신호가 미리 정의된 전송 패턴으로 전송된다고 결정할 수 있다. 무선 센서 장치(1410)는 상기 결정을 데이터 분석 시스템에 보고할 수 있다. 일부 구현들에서, 데이터 분석 시스템은 무선 센서 장치들(1410)에 명령을 전송하여 시간 차이들을 계산하고 보고할 수 있다.
무선 센서 장치들(1410)은 도 14에서 δτi로 표시된, 방송 채널 신호와 업링크 신호 사이의 시간차들을 계산할 수 있고, 여기서 i는 무선 센서 장치(1410)의 인덱스 번호이고, i = 1, 2, 3, ..., n 이다. 무선 센서 장치들(1410)은 또한 기지국(1402)의 위치도 결정할 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치(1410)는 기지국(1402)의 고유 식별자를 검출하고 공개 이용 가능 데이터베이스로부터 그것의 위치를 결정할 수 있다. 무선 센서 장치들(1410)은 시간차들(δτi)을 데이터 분석 시스템(예를 들어, 도 2의 메인 컨트롤러(230))에 보낼 수 있다. 일부 경우들에서, 기지국(1402)은 다운링크 메시지에서의, 예를 들어 LTE 네트워크에서의 타이밍 어드밴스값과 같은 δτs를 타겟 모바일 장치(1404)로 전송할 수 있다. 하나 이상의 무선 센서 장치들(1410)은 다운링크 메시지를 수신하고 δτs를 추가적인 도착 시간 측정치(Time of Arrival measurement)로서 데이터 분석 시스템으로 전송하여 위치 결정의 정확성을 향상시킬 수 있다. 일부 경우들에서, 무선 센서 장치(1410)는 자기 자신의 위치, 기지국의 위치, 및 이들의 조합을 데이터 분석 시스템에 보낼 수도 있다.
일부 구현들에서, 데이터 분석 시스템은 무선 센서 장치들(1410)로부터 수신된 시간차들 δτi 에 기초하여 비선형 연립방정식을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치들(1410), 기지국(1402), 및 타겟 모바일 장치(1402)의 위치들은 다음 벡터들로 표현될 수 있다:
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
비선형 연립방정식은 시간차들 δτi 에 기초한 n개의 방정식들을 포함할 수 있다. 다음은 방정식들의 예를 나타낸다:
Figure pct00009
여기서 c는 빛의 속도이다.
이후 데이터 분석 시스템은 비선형 연립방정식들을 풀고 타겟 모바일 장치(1404)의 위치, 즉 rs (=
Figure pct00010
)를 결정할 수 있다. 일부 구현들에서, 타겟 모바일 장치(1404)의 위치는 3개 이상의 무선 센서 장치들(1310)에 의해 생성된 도착-시간 데이터에 기초하여 결정될 수 있다. 위치 결정의 정확도는 더 많은 데이터, 예를 들어 추가 무선 센서 장치들 또는 하나 이상의 기지국으로부터의 도착-시간 데이터로 개선될 수 있다.
일부 구현들에서, 데이터 분석 시스템은 센서 네트워크 내의 무선 센서 장치들(1410)에 명령을 보낼 수 있다. 명령은 무선 센서 장치들(1410)이 공통 타이밍 동기화 소스에 동기화하도록 지시할 수 있다. 공통 동기 소스는 동기 또는 방송 채널을 방출하는 기지국, (Global Navigation Satellite System) 타이밍 기준, GNSS-호환 타이밍 기준 신호들을 생성하는 지상 기반 전송기(ground base transmitter), 정확한 타이밍 기준을 전달하는 임의의 다른 방송된 RF 신호들, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 데이터 분석 시스템은, 공통 타이밍 동기화 소스에 대하여, 예를 들어 타겟 모바일 장치(1404)에 의해 전송된 업링크 신호와 같은 타겟 신호의 도착 시간을 계산하도록, 무선 센서 장치들(1410)에 지시할 수 있다. 무선 센서 장치들(1410)은 계산된 값들을 데이터 분석 시스템에 보고할 수 있다. 데이터 분석 시스템은 보고된 값들에 기초하여 전술한 바와 같은 유사한 식들의 세트를 형성할 수 있고 타겟 모바일 장치(1404)의 위치를 결정할 수 있다.
도 15는 예시적인 무선-신호 소스 로케이터 시스템(1500)을 나타내는 블록도이다. 무선-신호 소스 로케이터 시스템(1500)은 도 1의 무선-스펙트럼 분석 시스템(100)을 나타낼 수 있거나, 또는 무선-신호 소스들의 위치들을 식별할 수있는 다른 무선-스펙트럼 분석 시스템을 나타낼 수 있다. 무선-신호 소스 로케이터 시스템(1500)은 다수의 무선 센서 장치들(1510), IP 네트워크(1520), 메인 컨트롤러(1530), 및 데이터 분석 모듈(1532)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 무선-신호 소스 로케이터 시스템(1500)은 또한 기지국(1502) 및 타겟 모바일 장치(1504)를 포함한다. 무선-신호 소스 로케이터 시스템(1500)은 추가의 또는 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선-신호 소스 로케이터 시스템은 도 15에 도시 된 바와 같이 또는 다른 적절한 방식으로 배열될 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 각각의 무선 센서 장치(1510)는 공간 좌표들(xi, yi, zi)을 갖는 각각의 물리적 위치에 위치되며, 여기서 i는 1부터 n이다. 전술한 바와 같이, 각각의 무선 센서 장치(1510)는 미지의 위치(xs, ys, zs)에 위치한 타겟 모바일 장치(1504) 및 공간 좌표들(xi, yi, zi)에 위치된 기지국(1502)에 의해 전송된 무선 신호를 수동적으로 모니터링할 수 있다. 무선 센서 장치들(1510)은 기지국(1502)에 의해 전송된 방송 채널 신호와 타겟 모바일 장치(1504)에 의해 전송된 RACH 신호 사이의 시간차들을 계산할 수 있으며, 상기 시간차들은 도 15에서 δτi 로 지칭되고, 여기서 i는 무선 센서 장치(1510)의 인덱스이고 i = 1, 2, 3, ..., n 이다. 무선 센서 장치들(1510)은 δτi를 데이터 분석 시스템에 전송할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 데이터 분석 시스템은 메인 컨트롤러(1530) 및 데이터 분석 모듈(1532)을 포함할 수 있다.　일부 구현들에서, 무선 센서 장치들(1510)은 시간차 값들(δτi)을 IP 네트워크, 예컨대 IP 네트워크(1520)를 통해 데이터 분석 시스템에 전송할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 센서 장치들(1510)은 로컬 네트워크를 통해 IP 네트워크에 연결된다. 일부 구현들에서, 무선 센서 장치들(1510) 일부는 하나 이상의 광역 네트워크들을 사용하여 IP 네트워크(1520)에 직접 연결된다.
예시적인 메인 컨트롤러(1530)는 도 1의 데이터 수집 시스템(115)에 포함될 수 있거나 또는 다른 백-엔드 시스템에 포함될 수 있다. 메인 컨트롤러(1530)는 하나 이상의 컴퓨팅 장치 또는 시스템을 포함하는 컴퓨팅 시스템일 수 있다. 메인 컨트롤러(1530) 또는 그것의 임의의 구성요소들은 데이터 처리 센터, 컴퓨팅 설비, 또는 다른 위치에 배치될 수 있다. 도시된 예에서, 메인 컨트롤러(1530)는 무선 센서 장치들(1510)의 동작을 원격 제어할 수 있다. 메인 컨트롤러(1530)의 예시적인 기능들은 무선 센서 장치들(1510)의 일부 또는 전부로부터 정보를 수집하는 단계, 무선 센서 장치(1510)의 소프트웨어를 업그레이드하는 단계, 및 무선 센서 장치들(1510)의 상태들을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메인 컨트롤러(1530)는 소프트웨어 업데이트들을 무선 센서 장치(1510) 일부 또는 모두에 전송할 수 있다. 일부 구현들에서, 전술한 바와 같이, 메인 컨트롤러(1530)는 무선 센서 장치들(1510)이 공통 타이밍 동기화 소스와 동기화하도록 지시하는 명령을 보낼 수 있다. 메인 컨트롤러(1530)는 또한 무선 센서 장치들(1510)에게 공통 타이밍 동기화 소스에 대한 타겟 신호의 도착 시간을 계산하도록 지시할 수 있다.
일부 구현들에서, 메인 컨트롤러(1530)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 데이터 분석 모듈(1532)을 포함하거나 데이터 분석 모듈(1532)에 결합될 수 있다. 데이터 분석 모듈(1532)은 다수의 무선 센서 장치들(1510)로부터 시간차 값들(δτi)을 수집(예를 들어, 어셈블링, 컴파일, 또는 달리 관리)할 수 있고 타겟 모바일 장치(1504)의 위치를 결정할 수 있다. 일부 구현들에서, 데이터 분석 모듈(1532)은 실시간 데이터, 이력 데이터, 또는 이 둘의 조합을 분석하고, 지리적 영역에 대한 위치들을 결정할 수 있다.
도 13, 14 및 15에 도시된 예들에서, 무선 센서 장치들(1310, 1410, 1510)은 지리적 영역에 걸쳐 개별 위치들에 분포되고, 무선 센서 장치들은 지리적 영역에서 무선 통신 네트워크 신호들을 수동적으로 모니터링 한다. 도 13, 14 및15에 도시된 예시적인 무선 통신 네트워크 신호들은 모바일 장치(1304, 1404, 1504) 및 기지국(1302, 1402, 1502)에 의해 생성된 신호들이고, 이들은 셀룰러 네트워크 표준(예를 들어, 3G, LTE 등)에 따라 포맷된다; 그러나 무선 센서 장치들은 다른 유형의 무선 통신 네트워크 신호들을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치들은 다른 유형의 무선 통신 네트워크 프로토콜(예를 들어, WiFi, 블루투스 등)에 따라 포맷된 신호들을 모니터링 할 수 있다.
각각의 무선 센서 장치(1310, 1410, 1510)는 지리적 영역 내의 모바일 장치로부터 장치 신호를 수신하도록 구성된다. 도 13, 14 및 15에 도시된 예들에서, 장치 신호는 RACH 신호, 업링크 신호, 또는 기지국으로의 송신을 위해 모바일 장치(1304, 1404, 1504)에 의해 생성된 다른 신호일 수 있다. 각각의 무선 센서 장치(1310, 1410, 1510)는 또한 동기화 소스로부터 기준 신호를 수신하도록 구성된다. 도 13, 14 및 15에 도시된 예들에서, 기준 신호는 기지국(1302, 1402, 1502)에 의해 전송된 방송 채널 또는 다른 신호일 수 있다. 일부 경우들에서, 기준 신호는 다른 유형의 동기화 소스로부터 수신될 수 있다. 예를 들어, 기준 신호는 메인 컨트롤러(1530)로부터, 위성 시스템 등으로부터 수신될 수 있다.
이러한 유형 및 다른 유형의 장치 신호들 및 기준 신호들은 무선 센서 장치들에 의해 검출되고 사용되어 도착-시간 데이터가 생성될 수 있다. 도 13, 14 및 15에 도시된 예들에서, 도착 시간 데이터는 대응하는 무선 센서 장치들 각각에 의해 연산된 시간차들(δτi)을 포함한다. 시간차들, 또는 다른 유형의 도착-시간 데이터는 무선 센서 장치들에 의해 생성되고 (예를 들어, 데이터 분석 시스템에 의해) 사용되어 모바일 장치의 위치가 식별될 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치들은 도착-시간 데이터를 데이터 분석 모듈(1532)에 전송할 수 있고, 데이터 분석 모듈(1532)은 3개 이상의 무선 센서 장치들에 의해 생성된 도착-시간 데이터를 분석하는 것에 기초하여 모바일 장치의 위치를 식별할 수 있다.
도 16은 송신 신호 구조의 사전 지식 없이 RF 소스의 위치를 식별하는 예시적인 기술을 보여주는 블록도(1600)이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 블록도(1600)는 공간 좌표들 (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3), 및 (xn, yn, zn)을 갖는 위치들에 배치된 다수의 무선 센서 장치들(1610)을 포함하며, 여기서 n은 센서 네트워크 내의 n번째 센서 장치이다. 블록도(1600)는 또한 (xb, yb, zb)에 위치된 기지국(1602) 및 공간 좌표들 (xs, ys, zs)을 갖는 미지의 위치에 있는 타겟 RF 소스(1604)를 포함한다. 일부 구현들에서, 무선 센서 장치들(1610)은 기지국(1602)의 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 무선 센서 장치(1610)는 기지국(1602)의 고유 식별자를 검출하고 공개 이용가능 데이터베이스로부터 기지국(1602)의 위치를 결정할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 센서 장치들(1610)은 기지국(1602)에 의해 전송 된 방송 채널 신호와 동기화될 수 있다. 대안적으로 또는 조합으로, 무선 센서 장치들(1610)은 예를 들어 GNSS/GPS 신호와 같은 임의의 다른 공통 동기화 소스와 동기화될 수 있다.
일부 구현들에서, 무선 센서 장치들(1610)은 타겟 RF 소스(1604)에 의해 전송된 미지의 구조를 갖는 RF 신호를 검출할 수 있다. 무선 센서 장치들(1610)은 상기 검출을 데이터 분석 시스템에 보고할 수 있다. 일부 경우들에서, 데이터 분석 시스템은 무선 센서 디바이스(1610)에게 동기화 소스 및 현재 시간 기준을 보고하도록 요청할 수 있다. 데이터 분석 시스템은 공통 동기화 소스, 예를 들어 GNSS 시간 또는 셀룰러 네트워크 프레임 번호에 따라 신호 기록의 시작 시간 및 종료 시간을 결정할 수 있다. 일부 경우들에서, 데이터 분석 시스템은 신호 기록이 시작되기 전에 무선 센서 장치들(1610)에 시작 시간 및 종료 시간을 제공할 수 있다. 시작 시간에서, 모든 무선 센서 장치들(1610)은 타겟 RF 소스(1604)로부터의 신호들을 기록하기 시작할 수 있다. 도시된 예에서, 기지국의 방송 채널 신호가 공통 동기 소스로서 사용되는 경우, 시작 시간은 무선 센서 장치들(1610)이 수신하는 기지국의 방송 채널 신호의 프레임 1의 개시점(beginning)이다.
기록 이후, 무선 센서 장치들(1610)은 기록된 파형을 저장할 수 있으며, 상기 파형은 Si(t)로 지칭되며, i는 무선 센서 장치(1610)의 인덱스 번호이고, i = 1, 2, 3, ..., n 이다. 무선 센서 장치들(1610)은 미가공 Si(t) 파형들을 데이터 분석 시스템에 보낼 수 있다.
데이터 분석 시스템은 기록된 파형들을 수신하고 각각이 다른 것에 상대적으로 시프트되는 시간을 결정할 수 있다. 일부 구현들에서, 데이터 분석 시스템은 Si(t)와 Sj(t) 사이의 상관관계 함수를 적용할 수 있으며, 여기서 i와 j는 무선 센서 장치(1610)의 각각의 쌍의 인덱스 번호들이고, i ≠ j 이다. 다음 용어들은 기록된 신호들의 교차 상관관계의 예들을 나타낸다.
(S1 * S2)(τ)
(S1 * S3)(τ)
(S2 * S3)(τ)
여기서 τ는 교차 상관 시간을 나타낸다. 교차 상관관계들은 다양한 피크들을 갖는 출력들을 생성할 수 있다. 일부 경우들에서, 예를 들어, 다중-경로 산란이 없다면, 하나의 피크가 생성될 수 있다. 일부 경우들에서, 예를 들어, 여러 개의 다중-경로가 있는 경우, 다중 피크들이 생성될 수 있다.
도 18 및 도 19는 다중-경로 효과들의 예들을 도시한다. 도 18은 신호의 다중 경로들을 보여주는 블록도(1800)이다. 블록도(1800)는 RF 신호를 전송하는 RF 소스(1804), RF 소스(1804)에 의해 전송된 RF 신호를 수신하는 무선 센서 장치(1810)를 포함한다. 블록도(1800)는 또한 RF 신호를 반사하는 오브젝트 A(1820) 및 오브젝트 B(1822)를 포함한다. RF 소스는 기지국, 모바일 장치, 또는 다른 유형의 RF 소스일 수 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, RF 신호는 "경로 1"(1832)을 취하고 RF 소스(1804)로부터 무선 센서 장치(1810)로 직접 이동할 수 있다. RF 신호는 또한 RF 소스(1804)로부터 "경로 2"(1834) 및 "경로 3"(1836)을 통해 무선 센서 장치(1810)로 이동할 수 있으며, 이는 각각 오브젝트 B(1822) 및 오브젝트 A(1820)로부터 반사된다.
도 19는 다중-경로 효과의 결과로서 다중 교차-상관 피크들을 도시하는 차트(1900)이다. 도19에 도시된 바와 같이, 도착 시간(δτ1 ij, δτ2 ij, δτ3 ij)에 대응하는 다수의 피크들은, 상관 계산들에 기초하여 식별될 수 있다. 일부 구현들에서, 하나의 피크가 식별된다. 식별된 피크는 최단 경로를 나타낼 수 있는 제1 검출 신호 경로에 대응할 수 있다. 식별된 피크는 또한 가장 강한 신호 경로에 상응할 수 있으며, 이는 더 높은 신뢰를 나타낼 수 있다. 일부 경우들에서, 모든 경로들이 선택될 수 있고, 이는 다양한 rs(=
Figure pct00011
) 값들을 발생시킨다.
다시 도 16을 참조하면, 도시된 예에서, 도착 시간(δτij)에 대응하는 하나의 피크가 식별될 수 있다. 데이터 분석 시스템은 δτij 에 기반한 비선형 연립방정식을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 센서 장치들(1610), 기지국(1602), 및 타겟 RF 소스(1604)의 위치들은 다음의 벡터들로 표현될 수 있다:
Figure pct00012
Figure pct00013
비선형 연립방정식은 n개의 식들을 포함할 수 있다. 이하는 상기 식들의 예를 나타낸다:
Figure pct00014
여기서 c는 빛의 속도이다.
이후, 데이터 분석 시스템은 비선형 연립방정식을 풀고 타겟 RF 소스(1604)의 위치, 즉 rs(=
Figure pct00015
)를 결정할 수 있다. 일부 구현들에서, 목표 RF 소스(1604)의 위치는 3개의 무선 센서 장치들(1310)에 의해 생성된 기록 파형들에 기초하여 결정될 수 있다. 위치 결정의 정확도는 더 많은 데이터, 예를 들어 추가 무선 센서 장치들로부터의 기록 파형들로 개선될 수 있다.
도 17은 예시적인 무선-신호 소스 로케이터 시스템(1700)을 나타내는 블록도이다. 예시적인 무선-신호 소스 로케이터 시스템(1700)은 도 1의 무선-스펙트럼 분석 시스템(100) 또는 다른 무선-스펙트럼 시스템을 나타낼 수 있다. 무선-신호 소스 로케이터 시스템(1700)은 다수의 무선 센서 장치들(1710), IP 네트워크(1720), 메인 컨트롤러(1730), 및 데이터 분석 모듈(1732)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 무선-신호 소스 로케이터 시스템(1700)은 또한 기지국(1702) 및 타겟 RF 소스(1704)를 포함한다. 무선-신호 소스 로케이터 시스템(1700)은 추가의 또는 상이한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선-신호 소스 로케이터 시스템은 도 17에 도시된 바와 같이 또는 다른 적절한 방법으로 배열될 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 각각의 무선 센서 장치(1710)는 공간 좌표들 (xi, yi, zi)을 갖는 각각의 물리적 위치에 위치되며, 여기서 i는 1부터 n까지 변동한다. 전술한 바와 같이, 각각의 무선 센서 장치(1710)는 공간 좌표들 (xb, yb, zb)에 위치된 기지국(1702)에 의해 전송된 무선 신호 및 알려지지 않은 위치 (xs, ys, zs)에 위치된 타겟 RF 소스(1704)를 수동적으로 모니터링 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 무선 센서 장치들(1710)은 기지국(1702)에 의해 전송된 방송 채널 신호와 동기화될 수 있다. 무선 센서 장치들(1710)은 또한 Si(t)로 지칭되는 타겟 RF 소스(1704)에 의해 전송된 RF 신호의 파형도 기록할 수 있고, 여기서 i는 무선 센서 장치(1710)의 인덱스 번호이고, i = 1, 2, 3, ..., n 이다. 무선 센서 장치들(1510)은 Si(t)를 데이터 분석 시스템에 전송할 수 있다.
도 17에 나타난 바와 같이, 데이터 분석 시스템은 메인 컨트롤러(1730) 및 데이터 분석 모듈(1732)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 센서 장치들(1710)은, 예를 들어 IP 네트워크(1720)를 통해 데이터 분석 시스템에 Si(t)를 전송할 수 있다.
예시적인 메인 컨트롤러(1730)는 도 1의 데이터 수집 시스템(115) 또는 다른 백-엔트 시스템에 포함될 수 있다. 메인 컨트롤러(1730)는 하나 이상의 컴퓨팅 장치들 또는 시스템들을 포함하는 컴퓨팅 시스템일 수 있다. 메인 컨트롤러(1730) 또는 그것의 임의의 구성요소들은 데이터 처리 센터, 컴퓨팅 설비, 또는 다른 위치에 배치될 수 있다. 도시된 예에서, 메인 컨트롤러(1730)는 무선 센서 장치들(1710)의 동작을 원격으로 제어할 수 있다. 메인 컨트롤러(1730)의 예시적인 기능들은 무선 센서 장치들(1710)의 일부 또는 전부로부터 정보를 수집하는 것, 무선 센서 장치(1710)의 소프트웨어를 업그레이드하는 것, 및 무선 센서 장치들(1710)의 상태들을 모니터링하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전술한 바와 같이, 메인 컨트롤러(1730)는 무선 센서 장치들(1710)이 공통 타이밍 동기화 소스에 동기화하도록 지시하는 명령을 보낼 수 있다. 또한, 메인 컨트롤러(1730)는 무선 센서 장치들(1710)로 기록 신호의 시작 및 종료 시간을 표시(indicate)할 수 있다.
일부 구현들에서, 메인 컨트롤러(1730)는 도 17에 도시 된 바와 같이, 데이터 분석 모듈(1732)에 결합될 수 있다. 데이터 분석 모듈(1732)은 기록된 파형의 교차-상관(cross-correlation)을 수행하고 식별된 피크들에 기초하여 도착-시간 정보를 식별할 수 있다. 데이터 분석 모듈(1732)은 도착 시간 정보에 기초하여 목표 RF 소스(1704)의 위치를 결정할 수 있다. 일부 구현들에서, 데이터 분석 모듈(1732)은 실시간 데이터, 이력 데이터, 또는 이 둘의 조합을 분석하고, 지리적 영역에 대한 위치들을 결정할 수 있다.
도 20은 다수의 셀들에서의 무선 센서 장치들의 예시적인 분포를 보여주는 블록도(2000)이다. 도 20에 도시된 바와 같이, 블록도(2000)는 공간 좌표들 (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), 및 (x3, y3, z3)을 갖는 위치들에 배치된 다수의 무선 센서 장치들(2010)을 포함한다. 블록도(2000)는 또한 (xb, yb, zb)에 위치된 기지국(2002) 및 미지의 위치(xs, ys, zs)에 있는 타겟 RF 소스(2004)를 포함한다. 무선 센서 장치들(2010)은 다른 셀들에 위치될 수 있다. 도시된 예에서, 무선 센서 장치들(2010) 중 하나는 기지국(2002)과 동일한 셀에 위치되고, 다른 무선 센서 장치들(2010)은 상이한 셀에 위치된다. 일부 경우들에서, 상이한 셀들에 위치될 무선 센서 장치들(2010)은 타겟 RF 소스(2004)의 위치를 결정하는데 있어 함께 동작할 수 있다. 예를 들어, 이들 무선 센서 장치들(2010)은 타겟 RF 소스(2004)에 의해 전송된 타겟 신호에 기초하여 시간차들을 계산하거나, 타겟 RF 소스(2004)의 수신된 파형을 기록할 수 있다. 이들 무선 센서 장치들(2010)은 타겟 RF 소스(2004)의 위치를 결정하기 위해 데이터 분석 시스템에 데이터를 전송할 수 있다.
일부 구현들에서, 무선 센서 장치들(2010)은 다른 셀들에서 전송된 신호를 공통 셀 소스로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 20의 무선 센서 장치들(2010) 일부 또는 모두는 기지국(2002)에 의해 전송된 방송 채널 신호를 공통 동기화 소스로 사용할 수 있다. 일부 경우들에서, 무선 센서 장치들(2010)은 예를 들어 GNSS/GPS 신호와 같은 다른 소스들을 공통 동기화 소스로서 사용할 수 있다.
도 21은 위성 신호에 기초한 예시적인 공통 동기화 소스를 보여주는 블록도(2100)이다. 도 21에 도시된 바와 같이, 블록도(2100)는 공간 좌표들 (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3), 및 (xn, yn, zn)을 갖는 위치들에 배치된 다수의 무선 센서 장치들(2110)을 포함하고, 여기서 n은 센서 네트워크 내의 n번째 센서 장치이다. 블록도(2100)는 위성(2106) 및 미지의 위치(xs, ys, zs)에 있는 타겟 RF 소스(2104)를 포함한다. 일부 구현들에서, 전술한 바와 같이, 공통 동기화 소스는 타겟 RF 소스(2104)의 위치파악을 위해 무선 센서 장치들(2110)에 대한 동기화 신호를 제공할 수 있다. 일부 경우들에서, 동기화 신호는 기지국에 의해 전송된 신호일 수 있고, 예를 들어 동기화 또는 방송 채널일 수 있다. 일부 경우들에서, 동기화 신호는 정확한 타이밍 참조를 전달하는 임의의 다른 방송 RF 신호일 수 있다. 일부 경우들에서, 도 21에 도시된 바와 같이, 동기화 신호는 위성(2106)에 의해 전송되는 신호일 수 있다. 예를 들어, 동기화 신호는 GNSS 신호 또는 GPS 신호일 수 있다.
이 명세서는 많은 세부사항들을 포함하지만, 이들이 청구될 수 있는 범위에 대한 제한들로 해석되어서는 안되며, 오히려 특정 예들에 대한 특징들에 대한 설명들로 해석되어야 한다. 개별 구현들의 맥락에서 본 명세서에 기술된 특정 특징들도 결합될 수 있다. 반대로, 단일 구현의 맥락에서 기술된 다양한 특징들은 다수의 실시예들에서 구현될 수 있고, 또는 임의의 적합한 하위-조합으로 구현될 수 있다.
다수의 예들이 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 다양한 수정들이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 다른 실시예들은 다음의 청구항들의 범위 내에 있다.

Claims (26)

  1. 무선-신호 소스 로케이터 시스템으로서,
    지리적 영역상의 별개의 위치들에 분포되고 상기 지리적 영역 내의 무선 통신 네트워크 신호들을 수동적으로 모니터링 하도록 구성된 무선 센서 장치들로서, 각각의 무선 센서 장치는, 상기 지리적 영역 내의 모바일 장치로부터, 무선 통신 네트워크 프로토콜에 따라 기지국으로의 전송을 위해 상기 모바일 장치에 의해 포맷된 장치 신호를 수신하고, 동기화 소스로부터 기준 신호를 수신하고, 상기 장치 신호 및 상기 기준 신호에 기초하여 도착-시간 데이터를 생성하며, 상기 무선 센서 장치로부터 상기 도착-시간 데이터를 전송하도록 구성되는, 무선 센서 장치들; 및
    상기 도착-시간 데이터를 수신하고 3개 이상의 무선 센서 장치들에 의해 생성된 상기 도착-시간 데이터를 분석하는 것에 기초하여 모바일 장치의 위치를 식별하도록 구성된 데이터 분석 시스템을 포함하는, 무선-신호 소스 로케이터 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선 센서 장치들은 다수의 별개의 셀룰러 네트워크 표준들 중 임의의 것에 따라 포맷된 셀룰러 네트워크 신호들을 수동적으로 모니터링 하도록 구성되는, 무선-신호 소스 로케이터 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    무선 통신 네트워크 신호들을 수동적으로 모니터링 하는 것은 무선 통신 네트워크로부터 서비스들을 요청하지 않고 무선 통신 네트워크에서 교환되는 무선 신호들을 수신하는 것을 포함하는, 무선-신호 소스 로케이터 시스템.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 신호는 상기 무선-신호 소스 로케이터 시스템의 외부에서 생성된 무선 신호를 포함하는, 무선-신호 소스 로케이터 시스템.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 신호는 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GNSS)에 의해 전송된 위성 신호를 포함하는, 무선-신호 소스 로케이터 시스템.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 통신 네트워크 프로토콜은 셀룰러 네트워크 표준을 포함하고,
    상기 기준 신호는 상기 기지국에 의해 전송되는 기지국 신호를 포함하며,
    상기 기지국 신호는 상기 셀룰러 네트워크 표준에 따라 하나 이상의 모바일 장치로의 전송을 위해 상기 기지국에 의해 포맷되는 것을 특징으로 하는, 무선-신호 소스 로케이터 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 기지국 신호는 방송 채널 신호를 포함하고,
    상기 장치 신호는 랜덤 액세스 채널(RACH) 요청을 포함하며,
    상기 모바일 장치는 셀룰러 네트워크 표준에 따라 구성되어, 상기 모바일 장치에서 상기 RACH 요청을 상기 방송 채널 신호와 동기화하는, 무선-신호 소스 로케이터 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 기지국 신호는 업링크 신호를 포함하고,
    상기 모바일 장치 신호는 다운링크 신호를 포함하고, 상기 모바일 장치는 셀룰러 네트워크 표준에 따라 다운링크 신호를 상기 기지국에서의 업링크 신호와 동기화하도록 구성되는, 무선-신호 소스 로케이터 시스템.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 데이터 분석 시스템은 3개 이상의 무선 센서 장치들에 의해 생성된 도착-시간 데이터 및 기지국의 위치를 분석하는 것에 기초하여 상기 모바일 장치의 위치를 식별하도록 구성되고,
    상기 기지국의 위치는 상기 기지국 신호와 관련된 기지국 식별자를 사용하여 식별되는, 무선-신호 소스 로케이터 시스템.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 무선 센서 장치에 의해 생성된 상기 도착-시간 데이터는 상기 기준 신호 및 상기 장치 신호 내의 각각의 기준점들 사이의 시간차를 포함하고,
    상기 데이터 분석 시스템은 3개 이상의 개별 위치들에 있는 무선 센서 장치들로부터의 시간차들을 분석하는 것에 기초하여 상기 모바일 장치의 위치를 식별하도록 구성되는, 무선-신호 소스 로케이터 시스템.
  11. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 무선 센서 장치는,
    로컬 무선 환경에서 상기 무선 센서 장치에 대한 RF 신호들을 검출하도록 구성된 라디오-주파수(RF) 인터페이스;
    상기 RF 신호들을 처리하고 상기 도착-시간 데이터를 생성하도록 구성된 신호 분석 서브시스템; 및
    상기 도착-시간 데이터를 원격 시스템으로 전송하도록 구성된 통신 인터페이스를 포함하는, 무선-신호 소스 로케이터 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    각각의 무선 센서 장치는 상기 RF 인터페이스, 상기 신호 분석 서브시스템, 상기 통신 인터페이스, 및 전원을 하우징하는 전용 하우징을 포함하고, 상기 전원은 상기 RF 인터페이스, 상기 신호 분석 서브시스템 및 상기 통신 인터페이스에 전력을 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 무선-신호 소스 로케이터 시스템.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 통신 인터페이스는 상기 도착-시간 데이터를 포함하는 메시지들을 전송하도록 구성되며, 상기 메시지들은 상기 도착-시간 데이터를 생성한 무선 센서 장치의 위치를 표시하는 것을 특징으로 하는, 무선-신호 소스 로케이터 시스템.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 데이터 분석 시스템은 무선 센서 장치들의 동작을 원격으로 제어하도록 구성된 중앙 제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선-신호 소스 로케이터 시스템.
  15. 모바일 장치의 위치를 결정하는 방법으로서,
    데이터 분석 시스템에서, 지리적 영역상의 별개의 위치들에 분포되고 상기 지리적 영역 내의 무선 통신 네트워크 신호들을 수동적으로 모니터링 하도록 구성된 무선 센서 장치들에 의해 생성된 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 데이터 분석 시스템의 동작에 의해, 3개 이상의 무선 센서 장치들에 의해 생성된 도착-시간 정보를 분석하는 것에 기초하여 모바일 장치의 위치를 식별하는 단계를 포함하고,
    상기 데이터는, 각각의 대응하는 무선 센서 장치에 의해 생성된, 그리고 상기 지리적 영역에서의 모바일 장치에 의해 전송되고 상기 무선 센서 장치에 의해 수신된 장치 신호로서, 무선 통신 네트워크 프로토콜에 따라 기지국으로의 전송을 위해 상기 모바일 장치에 의해 포맷된, 장치 신호; 및 상기 무선 센서 장치에 의해 수신된 기준 신호에 기초하여 생성된, 도착-시간 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모바일 장치의 위치를 결정하는 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 데이터를 수신하기 전에, 상기 무선 센서 장치들이 상기 기준 신호와 동기화하도록 지시하는 명령들을 전송하는 단계를 더 포함하는, 모바일 장치의 위치를 결정하는 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 기준 신호는 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GNSS)에 의해 전송된 위성 신호를 포함하는, 모바일 장치의 위치를 결정하는 방법.
  18. 청구항 15 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 통신 네트워크 프로토콜은 셀룰러 네트워크 표준을 포함하고,
    상기 기준 신호는 상기 기지국에 의해 전송된 기지국 신호를 포함하며,
    상기 기지국 신호는 상기 셀룰러 네트워크 표준에 따라 하나 이상의 모바일 장치로 송신하기 위해 상기 기지국에 의해 포맷되는 것을 특징으로 하는, 모바일 장치의 위치를 결정하는 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 기지국 신호는 방송 채널 신호를 포함하고,
    상기 장치 신호는 랜덤 액세스 채널(RACH) 요청을 포함하며,
    상기 모바일 장치는 셀룰러 네트워크 표준에 따라 구성되어 상기 모바일 장치에서의 상기 방송 채널 신호와 상기 RACH 요청이 동기화되는 것을 특징으로 하는, 모바일 장치의 위치를 결정하는 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 기지국 신호는 업링크 신호를 포함하고,
    상기 모바일 장치 신호는 다운링크 신호를 포함하고,
    상기 모바일 장치는 셀룰러 네트워크 표준에 따라 구성되어 상기 기지국에서의 상기 업링크 신호와 상기 다운링크 신호가 동기화되는 것을 특징으로 하는, 모바일 장치의 위치를 결정하는 방법.
  21. 청구항 18에 있어서,
    상기 데이터 분석 시스템은 상기 기지국의 위치 및 3개 이상의 무선 센서 장치들에 의해 생성된 도착-시간 정보를 분석하는 것에 기초하여 상기 모바일 장치의 위치를 식별하도록 구성되며,
    상기 기지국의 위치는 상기 기지국 신호와 관련된 기지국 식별자를 사용하여 식별되는 것을 특징으로 하는, 모바일 장치의 위치를 결정하는 방법.
  22. 청구항 18에 있어서,
    상기 모바일 장치의 위치는 n개의 무선 센서 장치들에 의해 생성된 도착-시간 정보에 기초한 연립방정식을 풀어서 식별되며, 상기 연립방정식은 다음의 n개의 식들을 포함하고:
    Figure pct00016

    Figure pct00017
    는 모바일 장치의 위치를 나타내며,
    Figure pct00018
    는 기지국의 위치를 나타내고,
    Figure pct00019
    는 i번째 무선 센서 장치의 위치를 나타내며,
    c는 빛의 속도이고, δτi 는 i번째 무선 센서 장치에 의해 생성된 시간차를 나타내는 것을 특징으로 하는, 모바일 장치의 위치를 결정하는 방법.
  23. 청구항 15 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 무선 센서 장치에 의해 생성된 도착-시간 정보는, 기준 신호와 장치 신호 내 각각의 기준점들 사이의 시간차를 포함하고, 모바일 장치의 위치는 3개 이상의 특정 위치들에서의 무선 센서 장치들로부터의 시간차들을 분석하는 것에 기초하여 식별되는 것을 특징으로 하는, 모바일 장치의 위치를 결정하는 방법.
  24. 모바일 장치의 위치를 결정하는 방법으로서,
    지리적 영역 상의 별개의 위치들에 분포된 무선 센서 장치들에 동기화 신호를 전송하는 단계로서, 상기 무선 센서 장치들은 상기 지리적 영역 내의 무선 신호들을 수동적으로 모니터링 하도록 구성되는, 단계;
    상기 동기화 신호의 수신에 응답하여 상기 무선 센서 장치들에 의해 수집된 무선 소스 신호들을 수신하는 단계로서, 각각의 무선 소스 신호는 상기 지리적 영역 내의 무선 소스로부터의 라디오-주파수(RF) 전송을 포함하며, 각각의 무선 소스 신호는 상기 동기화 신호에 의해 지칭된 시간에서 상응하는 무선 센서 장치에 의해 검출되는, 단계; 및
    데이터 분석 시스템에서, 3개 이상의 별개의 무선 스펙트럼-검사 장치들에 의해 수집된 무선 소스 신호들을 교차-상관시키는 것에 기초하여 지리적 영역 내의 무선 소스의 위치를 식별하는 단계를 포함하는, 모바일 장치의 위치를 결정하는 방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 동기화 신호는 상기 무선 센서 장치들이 상기 무선 소스 신호들의 기록을 시작할 때 동기화된 시작 시간을 표시하는 것을 특징으로 하는 모바일 장치의 위치를 결정하는 방법.
  26. 청구항 24 또는 청구항 25에 있어서,
    상기 지리적 영역 내의 상기 무선 소스의 위치를 식별하는 단계는,
    상기 무선 소스 신호들의 각각의 쌍들을 교차-상관시키는 단계;
    상기 교차-상관 출력들 각각에서 하나 이상의 피크를 식별하는 단계;
    상기 하나 이상의 피크에 기초하여 도착-시간 정보를 식별하는 단계; 및
    상기 도착-시간 정보에 기초하여 상기 위치를 식별하는 단계를 포함하는, 모바일 장치의 위치를 결정하는 방법.
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