(57)【要約】受信機に対する信号損失プロファイルの決定は、受信機に関連する自由空間における既知の信号電力を有する測定送信機からの測定信号の測定された信号電力に基づいている。信号損失プロファイルは、受信機において複数の受信された測定信号に対応する複数の信号損失値を含むことができる。一実施形態では、測定信号は、ＧＮＳＳナビゲーション信号（例えば、ＧＰＳ信号）を含む。信号損失プロファイルは、受信機と並設された送信機の信号損失を外挿するために使用されてもよい。次に、共用スペクトルシステムの共用スペクトルリソースの割り当てを決定する際に、信号損失プロファイルは、共用スペクトルシステムと共に用いられて、並設された送信機からの信号伝播をモデル化することができる。
2017529720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機に対する信号電力損失を決定する方法であって、
自由空間における受信機に対する既知の信号電力レベルを有する測定送信機からの測定信号を受信機で受信するステップと、
受信機において測定信号の受信電力レベルを測定するステップと、
前記測定送信機の既知の位置に基づいて、前記測定信号の入射方向に対する信号損失値を計算するステップであって、前記信号損失値は、前記受信機での前記測定信号の受信電力レベルおよび自由空間における受信機に対する測定信号の既知の信号電力レベルに少なくとも部分的に基づく、前記計算するステップと、を備える方法。
【請求項２】
前記受信機は、構造物内に配置され、前記測定信号は、前記構造物の少なくとも一部を通過する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記受信機は静止している、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記計算するステップは、
前記受信機で受信された対応する複数の測定信号の測定された受信電力レベルと、自由空間における受信機に対する複数の測定信号の既知の信号電力レベルとに少なくとも部分的に基づいて複数の信号損失値を計算するステップを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の測定信号の各々は、前記受信機に対して少なくとも１つの測定送信機の既知の位置から送信される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の測定信号の各々に関する前記受信機に対する前記少なくとも１つの測定送信機の既知の位置に基づいて、前記受信機に対する前記複数の測定信号のそれぞれの入射方向を決定するステップをさらに備える請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の測定信号のうちの少なくとも２つが、前記受信機に対して異なる入射方向を有する、請求項４〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記複数の測定信号のそれぞれが、前記受信機に対して異なる入射方向を有する、請求項４〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記受信機に対する前記複数の信号損失値と、前記複数の測定信号のそれぞれの対応する入射方向とに少なくとも部分的に基づいて、前記受信機の信号損失プロファイルを生成するステップをさらに備える４〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記信号損失プロファイルが、対応する前記受信機に対する入射方向における信号損失値の少なくとも２次元表現を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記信号損失プロファイルが、対応する前記受信機に対する入射方向における信号損失値の３次元表現を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記信号損失プロファイルは、前記受信機に対して規定された領域を有する複数のピクセルを含み、
各ピクセルは、前記信号損失値に対応するピクセル内の入射方向に関連付けられた関連統計的信号損失値を有する、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記関連統計的信号損失値は、
所与のピクセルに対して、該ピクセル内の入射方向で受信される少なくとも１つの測定信号に基づいて統計的に導出された測定値を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記統計的に導出された測定値は、
前記ピクセル内の入射方向に対する各信号損失値の平均信号損失値を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記統計的に導出された測定値は、
前記ピクセル内の入射方向で取得された前記複数の信号損失値の標準偏差を含む、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
各ピクセルは、前記受信機に対する方位角の範囲および仰角の範囲によって画定される、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
各ピクセルは、
少なくとも約０．５度であり且つ約２０度以下の範囲の方位角と、
少なくとも約０．５度から約２０度以下の仰角の範囲と、を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記信号損失値が、搬送波対熱雑音電力比を含む、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記入射方向は、前記受信機に対する前記送信機の既知の位置に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記測定送信機は、ＧＮＳＳ空間飛行体を含み、
前記測定信号は、前記ＧＮＳＳ空間飛行体によってブロードキャストされたナビゲーション信号を含む、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記ナビゲーション信号は、前記ＧＮＳＳ空間飛行体に関するエフェメリスデータを含み、
前記受信機に対する前記測定送信機の既知の位置は、前記エフェメリスデータに基づいて決定される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ナビゲーション信号を使用して前記受信機の位置を特定するステップをさらに備える請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記位置を特定するステップは、
支援されたＧＰＳを使用して前記受信機の位置を特定するステップを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記測定送信機は、前記受信機に対して機動性を有する航空機である、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記入射方向は、前記送信機と前記受信機との間に延びる方向を規定する仰角および方位角を含む、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記受信機における測定信号特性の分析に少なくとも部分的に基づいて、前記測定信号が前記測定送信機からの直接波または前記測定送信機からのマルチパス波であるかどうかを判定するステップをさらに備える請求項１〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記受信するステップは、前記測定信号の受信に関する信号積分を利用するステップを含む、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記信号積分は、複数のコヒーレント積分区間にわたる信号の積分を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記受信するステップは、
定義された期間にわたって複数の測定信号を取得するための信号取得への時間拡散アプローチを含む、請求項１〜請求項２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記定義された期間は、複数のコヒーレント積分区間または非コヒーレント積分区間を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記定義された期間は、少なくとも１時間を超える、請求項２９又は３０に記載の方法。
【請求項３２】
測定信号に関して計算された信号損失値を外挿して、前記受信機と並設された送信機の送信周波数に対する推定信号損失を決定するステップをさらに備える請求項１〜３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記測定信号の周波数は、配置された送信機の送信周波数の周波数よりも低い、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記測定信号に関して計算された前記信号損失値は、前記送信機の送信周波数に対する推定信号損失と同一である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
信号損失値および関連する入射方向を、共用スペクトルコントローラに送信するステップをさらに備える請求項１〜３４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記共用スペクトルコントローラから、共用スペクトル方式で前記受信機と並設された送信機に関連して使用するための１つまたは複数の送信パラメータの割り当てを受信するステップをさらに備え、
前記割り当ては、信号損失値および関連する入射方向に少なくとも部分的に基づく、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
受信機に対する信号電力損失を決定する方法であって、
前記受信機において測定された場合に、送信機からの測定信号の測定された受信電力レベルを取得するステップであって、前記送信機は、前記受信機に対して既知の位置にある、前記取得するステップと、
測定信号の測定された受信機電力レベルおよび自由空間における受信機に対する既知の信号電力レベルに少なくとも部分的に基づいて、前記受信機に対する入射方向の測定信号の信号損失値を計算するステップと、を備える方法。
【請求項３８】
前記受信機は、構造物内に配置され、前記測定信号は、前記構造物の少なくとも一部を通過する、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記受信機は静止している、請求項３７又は３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記計算するステップは、
前記受信機で受信された対応する複数の測定信号の測定された受信電力レベルと、自由空間における受信機に対する複数の測定信号の既知の信号電力レベルとに少なくとも部分的に基づいて複数の信号損失値を計算するステップを含む、請求項３７〜３９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
前記複数の測定信号の各々は、前記受信機に対して少なくとも１つの測定送信機の既知の位置から送信される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記複数の測定信号の各々に関する前記受信機に対する前記少なくとも１つの測定送信機の既知の位置に基づいて、前記受信機に対する前記複数の測定信号のそれぞれの入射方向を決定するステップをさらに備える請求項４０又は４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記複数の測定信号のうちの少なくとも２つが、前記受信機に対して異なる入射方向を有する、請求項４０〜４２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記複数の測定信号のそれぞれが、前記受信機に対して異なる入射方向を有する、請求項４０〜４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
前記受信機に対する前記複数の信号損失値と前記複数の測定信号のそれぞれの対応する入射方向とに少なくとも部分的に基づいて、前記受信機の信号損失プロファイルを生成するステップをさらに備える４０〜４４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４６】
前記信号損失プロファイルが、対応する前記受信機に対する入射方向における信号損失値の少なくとも２次元表現を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記信号損失プロファイルが、対応する前記受信機に対する入射方向における信号損失値の３次元表現を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記信号損失プロファイルは、前記受信機に対して規定された領域を有する複数のピクセルを含み、
各ピクセルは、前記信号損失値に対応するピクセル内の入射方向に関連付けられた関連統計的信号損失値を有する、請求項４５〜４７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４９】
前記関連統計的信号損失値は、
所与のピクセルに対して、該ピクセル内の入射方向で受信される少なくとも１つの測定信号に基づいて統計的に導出された測定値を含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記統計的に導出された測定値は、
前記ピクセル内の入射方向に対する各信号損失値の平均信号損失値を含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記統計的に導出された測定値は、
前記ピクセル内の入射方向で取得された前記複数の信号損失値の標準偏差を含む、請求項４９又は５０に記載の方法。
【請求項５２】
各ピクセルは、前記受信機に対する方位角の範囲および仰角の範囲によって画定される、請求項４８〜５１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５３】
各ピクセルは、
少なくとも約０．５度であり且つ約２０度以下の範囲の方位角と、
少なくとも約０．５度から約２０度以下の仰角の範囲と、を含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記信号損失値が、搬送波対熱雑音電力比を含む、請求項３７〜５３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５５】
前記入射方向は、前記受信機に対する前記送信機の既知の位置に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項３７〜５４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５６】
前記測定送信機は、ＧＮＳＳ空間飛行体を含み、
前記測定信号は、前記ＧＮＳＳ空間飛行体によってブロードキャストされたナビゲーション信号を含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項５７】
前記ナビゲーション信号は、前記ＧＮＳＳ空間飛行体に関するエフェメリスデータを含み、
前記受信機に対する前記測定送信機の既知の位置は、前記エフェメリスデータに基づいて決定される、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記ナビゲーション信号を使用して前記受信機の位置を特定するステップをさらに備える請求項５６又は５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記位置を特定するステップは、
支援されたＧＰＳを使用して前記受信機の位置を特定するステップを含む、請求項５６〜５８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６０】
前記測定送信機は、前記受信機に対して機動性を有する航空機である、請求項３７〜５５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６１】
前記入射方向は、前記送信機と前記受信機との間に延びる方向を規定する仰角および方位角を含む、請求項３７〜６０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６２】
前記受信機における測定信号特性の分析に少なくとも部分的に基づいて、前記測定信号が前記測定送信機からの直接波または前記測定送信機からのマルチパス波であるかどうかを判定するステップをさらに備える請求項３７〜６１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６３】
前記測定信号は、定義された期間にわたって複数の測定信号を取得するための信号取得への時間拡散アプローチを用いて受信機に受信される、請求項３７〜６２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６４】
前記定義された期間は、複数のコヒーレント積分区間または非コヒーレント積分区間を含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記定義された期間は、少なくとも１時間を超える、請求項６３又は６４に記載の方法。
【請求項６６】
測定信号に関して計算された信号損失値を外挿して、前記受信機と並設された送信機の送信周波数に対する推定信号損失を決定するステップをさらに備える請求項３７〜６５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６７】
前記測定信号の周波数は、配置された送信機の送信周波数の周波数よりも低い、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記測定信号に関して計算された前記信号損失値は、前記送信機の送信周波数に対する推定信号損失と同一である、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記信号損失値および関連する入射方向を、共用スペクトルコントローラに送信するステップをさらに備える請求項３７〜６８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７０】
前記共用スペクトルコントローラから、共用スペクトル方式で前記受信機と並設された送信機に関連して使用するための１つまたは複数の送信パラメータの割り当てを受信するステップとをさらに備え、
前記割り当ては、前記信号損失値および関連する入射方向に少なくとも部分的に基づく、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
構造物内に配置された受信機に対する信号電力損失を決定するシステムであって、
前記構造物内に配置され、受信機に対して既知の位置にある測定送信機からの受信機に対する入射方向から測定信号を測定された受信電力レベルで受信するように動作可能な受信機と、
前記受信機と通信動作可能なプロセッサによって実行されると、測定された受信電力レベルと自由空間における前記受信機に対する測定信号の既知の信号電力レベルとに基づいて、前記入射方向における測定信号の信号損失値を計算する損失判定モジュールとを備えるシステム。
【請求項７２】
前記測定信号は、前記構造物の少なくとも一部を通過する、請求項７１に記載のシステム。
【請求項７３】
前記受信機は静止している、請求項７１又は７２に記載のシステム。
【請求項７４】
前記損失判定モジュールは、
前記受信機で受信された対応する複数の測定信号の測定された受信電力レベルと、自由空間における受信機に対する複数の測定信号の既知の信号電力レベルとに少なくとも部分的に基づいて複数の信号損失値を計算するように動作可能である、請求項７１〜７３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７５】
前記複数の測定信号の各々は、前記受信機に対して少なくとも１つの測定送信機の既知の位置から送信される、請求項７４に記載のシステム。
【請求項７６】
前記損失判定モジュールは、
前記複数の測定信号の各々に関する前記受信機に対する前記少なくとも１つの測定送信機の既知の位置に基づいて、前記受信機に対する前記複数の測定信号のそれぞれの入射方向を決定するように動作可能である、請求項７４又は７５に記載のシステム。
【請求項７７】
前記複数の測定信号のうちの少なくとも２つが、前記受信機に対して異なる入射方向を有する、請求項７４〜７６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７８】
前記複数の測定信号のそれぞれが、前記受信機に対して異なる入射方向を有する、請求項７４〜７７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７９】
前記受信機に対する前記複数の信号損失値と前記複数の測定信号のそれぞれの対応する入射方向とに少なくとも部分的に基づいて、前記受信機の信号損失プロファイルを生成するステップをさらに備える７４〜７８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８０】
前記信号損失プロファイルが、対応する前記受信機に対する入射方向における信号損失値の少なくとも２次元表現を含む、請求項７９に記載のシステム。
【請求項８１】
前記信号損失プロファイルが、対応する前記受信機に対する入射方向における信号損失値の３次元表現を含む、請求項７９に記載のシステム。
【請求項８２】
前記信号損失プロファイルは、前記受信機に対して規定された領域を有する複数のピクセルを含み、
各ピクセルは、前記信号損失値に対応するピクセル内の入射方向に関連付けられた関連統計的信号損失値を有する、請求項７９〜８１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８３】
前記関連統計的信号損失値は、
所与のピクセルに対して、該ピクセル内の入射方向で受信される少なくとも１つの測定信号に基づいて統計的に導出された測定値を含む、請求項８２に記載のシステム。
【請求項８４】
前記統計的に導出された測定値は、
前記ピクセル内の入射方向に対する各信号損失値の平均信号損失値を含む、請求項８３に記載のシステム。
【請求項８５】
前記統計的に導出された測定値は、
前記ピクセル内の入射方向で取得された前記複数の信号損失値の標準偏差を含む、請求項８３又は８４に記載のシステム。
【請求項８６】
各ピクセルは、前記受信機に対する方位角の範囲および仰角の範囲によって画定される、請求項８２〜８５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８７】
各ピクセルは、
少なくとも約０．５度であり且つ約２０度以下の範囲の方位角と、
少なくとも約０．５度から約２０度以下の仰角の範囲と、を含む、請求項８６に記載のシステム。
【請求項８８】
前記信号損失値が、搬送波対熱雑音電力比を含む、請求項７１〜８７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８９】
前記入射方向は、前記受信機に対する前記送信機の既知の位置に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項７１〜８７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９０】
前記測定送信機は、ＧＮＳＳ空間飛行体を含み、
前記測定信号は、前記ＧＮＳＳ空間飛行体によってブロードキャストされたナビゲーション信号を含む、請求項７１〜８９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９１】
前記ナビゲーション信号は、前記ＧＮＳＳ空間飛行体に関するエフェメリスデータを含み、
前記受信機に対する前記測定送信機の既知の位置は、前記エフェメリスデータに基づいて決定される、請求項９０に記載のシステム。
【請求項９２】
前記損失判定モジュールは、
前記ナビゲーション信号を使用して前記受信機の位置を特定するように動作可能である、請求項９０又は９１に記載のシステム。
【請求項９３】
前記位置を特定することは、
支援されたＧＰＳを使用して前記受信機の位置を特定することを含む、請求項９０〜９２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９４】
前記測定送信機は、前記受信機に対して機動性を有する航空機である、請求項７１〜８９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９５】
前記入射方向は、前記送信機と前記受信機との間に延びる方向を規定する仰角および方位角を含む、請求項７１〜９４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９６】
前記損失判定モジュールは、
前記受信機における測定信号特性の分析に少なくとも部分的に基づいて、前記測定信号が前記測定送信機からの直接波または前記測定送信機からのマルチパス波であるかどうかを判定するように動作可能である、請求項７１〜９５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９７】
前記受信機は、前記測定信号の受信に対して信号積分を利用する、請求項７１〜９６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９８】
前記信号積分は、複数のコヒーレント積分区間または非コヒーレント積分区間にわたる信号の積分を含む、請求項９７に記載のシステム。
【請求項９９】
前記受信機は、
定義された期間にわたって複数の測定信号を取得するための信号取得への時間拡散アプローチを用いて信号を受信する、請求項７１〜９８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１００】
前記定義された期間は、複数のコヒーレント積分区間または非コヒーレント積分区間を含む、請求項９９に記載のシステム。
【請求項１０１】
前記定義された期間は、少なくとも１時間を超える、請求項９９又は１００に記載のシステム。
【請求項１０２】
前記損失判定モジュールは、
測定信号に関して計算された信号損失値を外挿して、前記受信機と並設された送信機の送信周波数に対する推定信号損失を決定するように動作可能である、請求項７１〜１０１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０３】
前記測定信号の周波数は、配置された送信機の送信周波数の周波数よりも低い、請求項１０２に記載のシステム。
【請求項１０４】
前記測定信号に関して計算された前記信号損失値は、前記送信機の送信周波数に対する推定信号損失と同一である、請求項１０３に記載のシステム。
【請求項１０５】
前記損失判定モジュールは、
前記信号損失値および関連する入射方向を、共用スペクトルコントローラに送信するように動作可能である、請求項７１〜１０４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０６】
前記受信機と並設された送信機をさらに備え、
前記送信機は、
前記共用スペクトルコントローラから、共用スペクトル方式で前記受信機と並設された送信機に関連して使用するための１つまたは複数の送信パラメータの割り当てを受信し、
前記割り当ては、信号損失値および関連する入射方向に少なくとも部分的に基づく、請求項１０５に記載のシステム。
【請求項１０７】
受信機であって、
前記受信機に対する既知の位置にある測定送信機からの受信機に対する入射方向の測定信号を受信するアンテナと、
前記アンテナと通信動作可能であるプロセッサとを備え、
前記プロセッサは、
前記測定信号の受信電力レベルを測定し、測定された受信電力レベルおよび自由空間内の受信機に対する測定信号の既知の信号電力レベルに少なくとも部分的に基づいて、前記測定信号の信号損失値を計算する、受信機。
【請求項１０８】
請求項１〜３６のいずれか１項に記載の方法を実行するように動作可能である請求項１０７に記載の受信機。
【請求項１０９】
共用スペクトル割り当てシステムのための方法であって、
前記受信機に対する少なくとも１つの入射方向において受信機での信号電力損失に関する情報を受信するステップと、
前記受信機での信号電力損失に関する情報に少なくとも部分的に基づいて共用スペクトルリソースの使用のために前記受信機と並設された送信機に１つまたは複数の送信パラメータを割り当てるステップ、または前記受信機での信号電力損失に関する情報に少なくとも部分的に基づいて共用スペクトルリソースの使用のために前記受信機と並設された受信機に１つまたは複数の送信パラメータを割り当てるステップと、を備える方法。
【請求項１１０】
前記受信機における信号電力損失に関する情報は、
複数の入射方向からの受信された複数の測定信号に対応する複数の信号損失値を含む信号損失プロファイルを含む、請求項１０９に記載の方法。
【請求項１１１】
前記信号損失プロファイルは、
前記受信機に対する対応する入射方向における信号損失値の少なくとも２次元表現を含む、請求項１０９又は１１０に記載の方法。
【請求項１１２】
前記信号損失プロファイルは、
前記受信機に対する対応する入射方向における信号損失値の３次元表現を含む、請求項１１０又は１１１に記載の方法。
【請求項１１３】
前記信号損失プロファイルは、前記受信機に対して規定された領域を有する複数のピクセルを含み、
各ピクセルは、前記信号損失値に対応するピクセル内の入射方向に関連付けられた関連統計的信号損失値を有する、請求項１１０〜１１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１４】
前記関連統計的信号損失値は、
所与のピクセルに対して、該ピクセル内の入射方向で受信される少なくとも１つの測定信号に基づいて統計的に導出された測定値を含む、請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１５】
前記統計的に導出された測定値は、
前記ピクセル内の入射方向に対する各信号損失値の平均信号損失値を含む、請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１６】
前記統計的に導出された測定値は、
前記ピクセル内の入射方向で取得された前記複数の信号損失値の標準偏差を含む、請求項１１４又は１１５に記載の方法。
【請求項１１７】
各ピクセルは、前記受信機に対する方位角の範囲および仰角の範囲によって画定される、請求項１１３〜１１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１８】
各ピクセルは、
少なくとも約０．５度であり且つ約２０度以下の範囲の方位角と、
少なくとも約０．５度から約２０度以下の仰角の範囲と、を含む、請求項１１７に記載の方法。
【請求項１１９】
前記割り当てが、前記共用スペクトルリソースの第三者利用に少なくとも部分的に基づく、請求項１０９〜１１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２０】
前記第三者利用は、レガシーシステムである、請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２１】
前記第三者利用は、より高い優先順位のユーザである、請求項１１９又は１２０に記載の方法。
【請求項１２２】
構造体内に配置された受信機に対する信号電力損失を決定するシステムであって、
前記受信機に対して既知の位置にある測定送信機からの受信機に対する入射方向から測定信号を測定された受信電力レベルで受信する受信機と通信動作可能なプロセッサによって実行される動作可能な損失判定モジュールを備え、
前記損失判定モジュールは、
測定された受信電力レベルと、自由空間における受信機に対する測定信号の既知の信号電力レベルとに基づいて、入射方向における測定信号の信号損失値を計算するように動作可能である、システム。
【請求項１２３】
請求項７２〜１０６のいずれか１項に記載のシステムをさらに備える請求項１２２に記載のシステム。
【請求項１２４】
前記複数の測定送信機は、
第１の衛星飛行体のタイプに対応する少なくとも第１の測定送信機と、第２の衛星飛行体のタイプに対応する少なくとも第２の測定送信機と、を備え、
前記第１の測定送信機の信号受信範囲は、前記受信機に対する第２の測定送信機の信号受信範囲とは異なる、請求項３７に記載の方法。
【請求項１２５】
前記第１の衛星飛行体のタイプは、ナビゲーション用衛星であり、前記第２の衛星飛行体のタイプは、通信用衛星である、請求項１２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
無線通信の分野では、構造物による信号の減衰および／またはマルチパス損失による無線周波数（ＲＦ）信号の電力損失が十分に文書化されている。しかしながら、モデル化および／または推定することが困難ないくつかの環境変数のために、送信ＲＦ信号の電力損失を正確に決定することは困難であり得る。次に、ＲＦ信号伝播がモデル化される場合、無線信号伝播の自由空間推定（free space estimates）が利用されることが多い。これに関して、ＲＦ信号に関する特定の減衰または損失パターンは無視してもよく、信号の減衰または電力損失がない場合のＲＦ信号伝播の自由空間推定を利用してもよい。しかしながら、そのような近似は不正確であり、無線信号の電力損失が、ＲＦ信号が伝播する環境によって影響される場合、非効率的または不満足な結果につながる可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本開示は、概して、受信機が配置される環境の測定されたＲＦ信号損失から導出されるか又は／およびその測定されたＲＦ信号損失に基づいて導出されるＲＦ信号損失の推定値を生成することに関する。具体的には、本開示は、無線局から発信されるかまたは無線局で受信されたＲＦ信号の伝搬に影響を与える建物または他の構造物内に位置する送信機、受信機、および／または送受信機（いずれも個別に、または集合的に無線局（radio station）と呼ぶことができる）に対するＲＦ通信の正確なＲＦ信号損失推定値の生成を容易にする。次に、損失推定が利用されて、屋内動作のための減衰プロファイルを、固定されたビル内の無線局に対して生成することができる。減衰プロファイルは、無線局に対するＲＦ通信の損失に関する情報を提供する。チャネル状態または状態情報の一部としてのそのような減衰プロファイルは、以下により詳細に説明されるいくつかの状況で利用されてもよい。
【０００３】
ＲＦ損失推定（すなわち、減衰プロファイル）が利用され得る特定の状況は、共用スペクトルリソース割り当ての分野である。現在、民間または公共のスペクトル権利保有者の間で幅広く調整された共用スペクトルシステムが検討されているが、具体化されていない。共用スペクトルシステムは、概して、共用スペクトルリソースを利用するように集合的に動作する協調送信機、受信機、および／または送受信機（すなわち、協調無線局）として定義され得る。しばしば、そのようなスペクトルリソースの調整は、共用スペクトルコントローラによって集中的に制御される。そのようなシステムを管理する公的および私的な規制が提案されている共用スペクトルシステムの開発が進行中である。いずれにしても、共用スペクトルシステムの利用は、いわゆるテレビ用ホワイトスペース（TV whitespace : TVWS）の利用可能性が増すとともに増加すると予想されるだけである。テレビ用ホワイトスペースは、アナログテレビ信号からデジタルテレビ信号へのテレビ放送の移行に伴って利用可能となった新たにアクセス可能なスペクトルリソースである。この移行は、共用スペクトルシステムによって利用され得るスペクトル内の新たにアクセス可能なリソースを提供する。
【０００４】
共用スペクトルリソースを利用する共用スペクトルシステムの具体化は、無線局による共用リソースの提案された使用に関するいくつかの事項を考慮することができる。例えば、共用スペクトルシステムを開発する場合、多数のレガシーサービス（legacy service）（例えば、免許を有する放送局、レーダー設備、または他のスペクトルユーザによる無線妨害から解放されなければならない他の優先順位の高いスペクトル利用）を考慮することができる。そのようなレガシーサービスの潜在的重要性を考慮して、共用スペクトルシステムにおける（例えば、免許、権利の提供、またはスペクトルを利用するための他の許可を介して）新たに追加された局は、共用スペクトルコントローラによって管理され得る。具体的には、共用スペクトルコントローラは、例えば、搬送波周波数、帯域幅、指向性アンテナ構成、局送信機電力パラメータなどを含む共用スペクトルシステム内の無線局の１つ以上の無線構成パラメータを承認するか、割り当てるか、指定するか、または調整する。具体的には、共用スペクトルコントローラは、システム内のユーザの優先順位を考慮して（例えば、既存のユーザおよび／またはレガシーサービスに与えられたより高い優先順位で）共用スペクトルシステム内の無線局を調整することができる。さらに、共用スペクトルコントローラは、スペクトルの利用が最適化されるように、既存のユーザを調整することができる。
【０００５】
したがって、そのような共用スペクトルシステムの調整は、概して、共用スペクトルシステムの様々な構成要素間のリアルタイムまたは予想される無線干渉条件を使用する論理（logic）に基づく調整を含む。例えば、追加の無線局が共用スペクトルシステムの共用リソースに参加することを可能にするために、新しい局は、共用スペクトルシステムへの局の追加に関連して考慮されるべき正確な位置情報および他の無線構成パラメータを提供しなければならない。同じスペクトルリソース内で共用する周囲のデバイスおよびレガシーサービスとの安定した互換性状態を推定するために、共用スペクトルコントローラは、新たに追加された無線局の報告された位置と、システム内の下位層のデバイスからのより高い保護が付与されているレガシーサービスおよびその他の追加の局により定義された保護境界との間の自由空間経路を基に推定された経路損失に基づいて追加の無線局を構成する。これに関して、推定された安定した適合条件は、（例えば、建物内または他の構造物内の無線局の位置による）信号損失が自由空間推定の範囲で実際の電波伝播を妨げる可能性があるため、システム内の無線局間の実際の干渉の控えめな推定を示す。このような控えめな信号伝搬の推定は、システム内の無線局間の干渉を防ぐことができるが、そのような控えめな割り当ては利用可能なスペクトルリソースを制限し、システム内の局による無線通信において隙間を生じさせる可能性がある。これに関して、システム内の無線局間の干渉に関する考慮を満足するが、より効率的な方法で無線リソースを割り当てる無線リソースの割り当てのためのより効率的なメカニズムを提供することが望ましい。
【０００６】
したがって、特定の受信機に関するＲＦ信号の電力損失を推定するための減衰プロファイルの利用は、共用スペクトルシステムにおける利用のためにリソースを無線局により効率的に割り当てる共用スペクトルリソースの割り当てにおいて利用することができる。これに関して、減衰プロファイルの使用は、干渉が回避されることを可能にし得るが、依然としてスペクトル資源をより効率的に利用し得る。受信機に対するＲＦ信号の損失推定のための他のアプリケーションも、本明細書で検討される。例としては、構造物のエネルギー監査、構造完全性監視、または受信機が配置される構造物によって与えられるＲＦ電力損失を理解することが重要な他の用途が挙げられる。
【０００７】
本開示は、概して、受信機が位置する建物または構造物の外部で生成された測定信号（sounding signal）に基づいて屋内に位置する固定受信機の減衰プロファイルを形成することに関する。そのような測定信号は、自由空間における受信機に対する既知の信号電力レベルを有することができる。すなわち、測定信号は、信号が自由空間を通って伝播する場合（すなわち、測定信号を生成する測定送信機と受信機との間のＲＦ経路内に物体がない場合）、受信機の位置において既知の電力レベルを有することができる。測定信号は、既知の位置の測定送信機で生成されてもよい。これに関して、測定信号の入射方向（direction of incidence）は、受信機に対して決定されてもよい。入射方向は、受信機の既知の位置に対する、測定送信機（sounding transmitter）の既知の位置に基づくことができる。これに関して、受信機で測定信号を受信すると、受信信号の実際の電力が測定され、自由空間内の受信機に対する測定信号の既知の信号電力レベルと比較されて、信号損失値の形成における損失量を決定する。信号損失値は、対応する測定信号の入射方向に関連付けられてもよい。次に、複数の入射方向から受信された複数の測定信号を使用して、受信機に対する複数の方向の複数の信号損失値を生成することができる。次に、受信機が位置する構造物によって与えられる減衰の３次元モデルまたは減衰プロファイルが生成され得る。
【０００８】
これに関して、ＧＰＳ信号のような全地球的航行衛星システム（global navigation satellite system  : GNSS）信号は、そのような減衰プロファイルを実行するのに特に有用であり得ることがさらに認識される。そのようなものとして、ＧＮＳＳ空間飛行体（space vehicle）（例えば、ＧＰＳ衛星群の一部であるＧＰＳ衛星）は、測定送信機として使用される少なくとも第１のタイプの空間飛行体を提供することができる。特に、ＧＰＳ信号は、周囲の外部振幅（ambient outdoor amplitudes）（例えば、自由空間における受信機に対するＧＰＳ信号の既知の信号電力レベル）が、地球全体に制御された地上ネットワークおよびマスターコントロールセグメントを使用してよく制御され、既知であるため、損失推定により最適である。ＧＰＳの場合、地球全体に制御された地上ネットワークとマスターコントロールセグメントは米空軍によって運用され、民間用と軍用の両方のＧＰＳ受信機のために地表で特定の電力レベルで信号振幅が制御される。この点に関して、自由空間における受信機に対するそのようなＧＰＳ信号の電力レベルは既知である。さらに、ＧＰＳ信号は、ＧＰＳ信号を生成する空間飛行体の位置を決定するために使用され得るか、または利用され得るエフェメリスデータ（ephemeris data）を含む。次に、受信機に対するＧＰＳ信号の入射方向が解明されるように、ＧＰＳ飛行体の構成内の測定送信機の位置を知ることができる。
【０００９】
しかしながら、他のタイプの空間飛行体が測定送信機として提供されてもよい。例えば、イリジウム衛星の配置（constellation）からの１つ以上の衛星は、受信機に対して既知の位置から、自由空間における受信機に対する既知の信号損失を有する測定信号を供給するように動作することができる。これに関連して、例えば、上述のイリジウム衛星または他の通信、研究または他のタイプのような通信衛星を含む１つまたは複数のイリジウム衛星または第１のタイプ以外のタイプの他の空間飛行体（例えば、ＧＰＳ衛星）を利用することができる。さらに、第１および第２のタイプの空間飛行体を併せて利用することができる。例えば、上述した１つ以上の衛星飛行体は、受信機に対して異なる信号受信範囲を有することができる。すなわち、所与のタイプの空間飛行体が、受信機に対する信号の入射方向の全範囲を提供する軌道特性（orbit characteristics）を持たない場合、受信機は、特定の入射方向から所与の空間飛行体からの信号を受信するように動作できない。したがって、少なくとも１つの実施形態では、異なるタイプの空間飛行体を利用して、受信機に対する信号の入射方向の全範囲を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】受信機に対して複数の位置で１つ以上の測定送信機から測定信号を受信する構造物内に配置された受信機の概略的な実施形態を示す。
【図２】構造物内に位置する受信機に対する信号損失判定方法の実施形態を示すフローチャートを示す。
【図３】受信機に対する減衰プロファイルの生成に使用する受信機に対する座標系の実施形態を示す。
【図４】共用スペクトルリソースの提供に使用する受信機を取り囲む構造物に基づいて信号損失推定を生成するために利用されるシステムの概略図を示す。
【図５】推定された信号損失値を使用し、無線局および共用スペクトルシステムに無線構成パラメータを割り当てる実施形態を示す。
【図６】受信機に対する測定された信号損失値のプロットを示す。
【図７Ａ−７Ｂ】受信機に対する測定された信号損失値のプロットと、受信機に対するバランスまたは方向付けされた損失を示す信号損失値プロットの形状を示す多数の配向とを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
結果として、関連技術の以下の教示、技術および知識に見合う変更および修正は、本発明の範囲内である。本明細書に記載の実施形態によって、本発明を実施することについて知られているモードを説明し、そのような実施形態または他の実施形態において、本発明の特定のアプリケーションまたは利用に必要とされる様々な変更を加えて他の当業者に本発明を利用させることをさらに意図している。
【００１２】
図１は、構造物１０５内に位置する受信機１００を示す。例えば、受信機１００は、受信機１００を取り囲む構造物１０５を含む建物内に位置する屋内受信機であってもよい。この点に関して、構造物１０５は、１つ以上の建材を含み、各建材は、信号が建材を通過する際に信号に影響（例えば、信号電力の対応する減衰）を及ぼし得る。さらに、信号が受信機１００で受信される入射方向に応じて受信機１００に対して異なる信号損失値が経験されるように、様々な異なる建築材料は、受信機１００に対して異なる相対位置に配置されている。例えば、受信機１００で受信される第１の信号は、受信機によって受信される前にガラス窓を通過し、受信機１００で受信される第２の信号は、金属、木材、および／または他の建築材料を含む構造物の他の部分を通過してもよい。このように、第１の信号は、第２の信号とは異なる信号損失を受けることがある。一実施形態では、受信機１００は、構造物１０５内に静止していてもよい。例えば、受信機１００は、構造物１０５内に比較的永続的に配置されてもよい。以下により詳細に説明するように、このことは、比較的長い継続時間にわたって受信される測定信号（sounding signal）を許容する。
【００１３】
図１は、受信機１００に対して異なる相対位置にある複数の測定送信機（sounding transmitter）１１０をさらに示す。具体的には、測定送信機１１０ａ、１１０ｂおよび１１０ｃが示されている。各測定送信機は、対応する測定信号１１２ａ、１１２ｂ、および１１２ｃをブロードキャストする。一実施形態では、測定送信機１１０ａ、１１０ｂ、および１１０ｃはそれぞれ、受信機に対してそれぞれ異なる位置にある異なる送信機であってもよい。これに加えて又はこれに代えて、送信機１１０ａ〜１１０ｃは、対応する３つの異なる時間に受信機１００に対して３つの異なる相対位置に配置される単一の送信機１１０であってもよい。例えば、測定送信機１１０は、送信機１１０ａによって示された位置にあるときに、第１の時間に、測定信号１１２ａを送信する。次いで、測定送信機１１０は、測定送信機１１０ｂとして示される第２の位置に移動し、第２の時間に第２の測定信号１１２ｂをブロードキャストする。測定送信機１１０は、測定送信機１１０ｃとして示される第３の位置にさらに移動し、第３の時間に第３の測定信号１１２ｃをブロードキャストする。さらに、複数の異なる測定送信機１１０は、受信機１００によってそれぞれ受信される異なる位置から異なる時間に測定信号１１２をそれぞれブロードキャストすることができる。好ましくは、多数の測定信号１１２が受信機１００に対して多数の位置から送信機において受信されて、受信機１００に対するロバストな減衰プロファイルを提供する。
【００１４】
いずれにしても、測定送信機１１０ａ、１１０ｂ、および１１０ｃの位置は、既知であるか、または決定可能であってもよい。例えば、測定送信機１１０ａ〜１１０ｃは、エフェメリスデータ（ephemeris data）を受信機１００にブロードキャストするＧＰＳ空間飛行体（space vehicle）を備えることができる。これに関して、エフェメリスデータは、受信機１００によって利用されて、測定信号１１２のブロードキャストの時点のＧＰＳ空間飛行体の位置を決定する。代替的には、１つまたは複数の測定送信機１１０ａ、１１０ｂおよび１１０ｃのいずれかは、構造物１０５および構造物１０５内の受信機１００に対して移動可能な飛行体（例えば、無人航空機または「ドローン（drone）」）を含むことができる。測定送信機１１０ａ、１１０ｂ、および１１０ｃは、所与の測定信号１１２がブロードキャストされる時に送信機１１０ａ〜１１０ｃの位置を決定するために使用され得る位置認識（location aware）（例えば、ＧＰＳ受信機を含む）であり得る。
【００１５】
さらに、異なるタイプの空間飛行体（すなわち、衛星）が、測定送信機として利用されてもよい。例えば、ＧＰＳ衛星は、受信機に対して軌道上に少なくともいくつかの制限を有することがある。このように、ＧＰＳ衛星が測定信号を提供することができない受信機に対する「死角（blind spots）」が存在する可能性がある。次に、第１のタイプの空間飛行体（例えば、ＧＰＳ衛星）と共に、別のタイプの空間飛行体（例えば、通信衛星配置、研究衛星配置などのような異なる衛星配置から）が用いられて、受信機に対する測定信号の入射方向の全範囲を提供する。１つの特定の例では、衛星のイリジウム配置（iridium constellation of satellites）は、本明細書に提示された概念に従って使用するための既知の位置からの測定信号を提供するように動作することができる。
【００１６】
さらに、自由空間における受信機１００に対する各測定信号１１２ａ、１１２ｂ、および１１２ｃの信号電力レベルが知られている。自由空間における受信機１００に対する電力レベルによって、送信機１１０と受信機１００との間の自由空間のみを伝搬する信号に対する信号電力レベルが既知であることを意味する。これは、受信機１００に到達するための地球の空間および／または大気層を介した伝播を含む。例えば、測定送信機１１０がＧＰＳ空間飛行体を含み、測定信号１１２がＧＰＳ空間飛行体からブロードキャストされたナビゲーション信号である場合には、受信機における信号電力は、グローバル・コントロール・グラウンド・ネットワーク（global control ground network）およびマスターコントロールセグメントを利用して米国空軍によって正確に制御され得る信号が伝播する大気以外のソースからの減衰がない。すなわち、地球の表面またはその近くのＧＰＳ信号の信号電力は、信号電力にいかなる外部減衰も存在しないようにしっかりと制御される。さらに、測定送信機が飛行機などである場合、自由空間における受信機での測定信号１１２の電力レベルが決定されるように、ブロードキャストの電力レベルが制御され得る。
【００１７】
これに関して、受信機１００において測定信号１１２ａ〜１１２ｃを受信すると、測定信号の電力は、受信機１００によって受信されたときに測定され得る。構造物１０５は、受信機１００において受信される信号の電力レベルを少なくとも部分的に低減するため、受信機１００は、各測定信号１１２ａ〜１１２ｃの受信電力レベルを、自由空間における受信機に対する測定信号の既知の信号電力レベルと比較することができる。信号電力の定量化された損失は、各測定信号１１２ａ〜１１２ｃの信号損失値を生成するために使用され得る。信号損失値は、受信機１００で受信する前に、測定信号が受ける減衰量または信号電力損失を表す定量化された値であってもよい。さらに、各測定信号が測定送信機１１０の異なる既知の位置から異なる方向から受信された場合、各測定信号１１２の対応する信号減衰値は、測定信号１１２の入射方向に関連付けられる。例えば、測定送信機１１０ａからの測定信号１１２ａが使用されて、（信号１１２ａの入射方向に対して水平方向から測定された角度として図１に示されている）入射方向１１４ａに関連付けられた信号損失値を生成することができる。測定送信機１１０ｂからの測定信号１１２ｂを使用して、入射方向１１４ｂに関連付けられた信号損失値を生成することができる。さらに、測定送信機１１０ｃからの測定信号１１２ｃは、入射方向１１４ｃと関連付けられてもよい。測定送信機１１０ａは、測定信号１１２ａが構造物１０５の側壁を通過し、測定信号１１２ｂおよび１１２ｃが構造物１０５の屋根をそれぞれ通過するように、受信機１００に対して仰角（elevation）にあり得ることに留意されたい。このように、測定信号１１２のそれぞれ異なる信号は、構造物１０５の異なる部分を通過し、受信機１００における信号１１２の減衰が異なる可能性がある。図１に示す２次元表示では、入射方向１１４は、受信機１００に対して構成された既知の座標系１０２に対して単一の測定値を含むことができる。２次元表示の内容では、入射方向は、受信機１００に対して配置された平面に関連する方向として説明されている。例えば、この平面は、受信機の位置で地球の表面にほぼ接線方向に（tangential）配向することができる。このように、２次元表現は、信号の減衰の測定に加えて、平面内の入射方向の測定（例えば、受信機に対する機首方位測定（heading measure）など）を含むことができる。この種の表現は、例えば以下でより詳細に説明する図５に示されている。しかし、以下にさらに詳細に説明するように、所与の測定信号１１２の入射方向１１４は、３次元座標系に関して説明されている。そのような１つの例は、入射方向が、受信機１００に対する角度で測定された方位角測定（例えば、機首方位）および仰角測定（例えば、仰角）を含むことができる球座標システムであってもよい。この例では、半径方向の寸法は、本明細書に記載されたアプローチのいずれかを使用して定量化された減衰量を表すことができる。このアプローチを図６，７Ａ，および７Ｂを参照して以下に詳細に説明する。このように、受信される測定信号は、受信機に対して３次元で絶対的に記述されてもよい。
【００１８】
測定信号１１２が受信機１００で受信されるとき、受信機１００で無線周波数信号の受信および／または認識を支援する技術は、受信機１００で測定信号１１２を受信することに関連して使用されてもよい。例えば、信号取得は、コヒーレントな積分区間（coherent integration interval）を介して信号を認識するために、コヒーレントな積分の使用によって改善されることが多い。このようなコヒーレント積分は、当該技術分野において知られており、受信機１００で受信される低電力信号に対してより高い感度を提供することができる。さらに、複数のコヒーレント積分区間にわたって受信された信号が非コヒーレントに合計される非コヒーレント積分技術（non-coherent integration technique）を、受信機１００における信号感度を促進するために適用することもできる。これに関して、多くの信号処理技術が、信号の受信感度を向上させるのに役立つように用いられる。次に、測定信号は、受信機のための少なくとも２つ以上のコヒーレント積分区間を含むことができる比較的長い持続時間にわたって受信され得る。さらに、２０１４年５月１日に出願された共同所有の米国特許出願第１４／２６７，６２９号に記載されている技術は、「位置決めシステムの受信機のための均質な統合時間」と題し、全体が参照により本明細書に組み込まれ、受信機の信号感度を改善するように用いられる。さらに、受信機の感度を改善することができる任意の他の既知の信号処理技術を、制限なく使用することができる。
【００１９】
さらに、少なくとも１つの実施形態では、測定信号１１２は、ＧＮＳＳナビゲーション信号を含むことができることが理解されよう。従って、ＧＮＳＳ空間飛行体からのナビゲーション信号のための補助信号取得に関する既知の手法は、例えば、受信取得を改善するために受信機が受信するナビゲーション信号に関するアルマナックデータ（almanac data）を受信することを含む。この点に関して、（その全体が参照により本明細書に組み込まれる）共同所有の米国特許第７，９６１，７１７号に記載された手法は、受信機１００での信号捕捉を改善するため、支援されたＧＰＳ技術において利用され得る。受信機でのアルマナックおよび／またはエフェメリスデータの同期化および／または受信を含むことができる他の適切な支援されたＧＰＳ取得技術を使用することができる。さらに、上述したように、複数のコヒーレント積分区間にわたって広がることができる時間拡散取得技術（time spread acquisition technique）を利用することができる。この点に関して、時間拡散取得技術に関連する比較的長い期間の信号取得にわたって受信機のバイアス（bias）を解決することができることが理解されよう。これに関して、全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＧＮＳＳ擬似信号の統合処理」と題された共同所有の米国特許出願第１４／２８５，７７０号は、複数のコヒーレントな積分区間にわたるＧＮＳＳ信号の時間拡散取得を容易にするために使用され得る。これに関して、信号の時間拡散取得は、数秒、数分、数十分、数時間、数日、またはさらに数ヵ月以上のオーダーのような比較的長い期間にわたって延ばしてもよい。時間拡散による信号のバイアスを低減するための他の技術を用いてもよく、限定するものではないが、バイアスを低減するために受信機を測定送信機のクロックに同期させることを含む。
【００２０】
図２をさらに参照すると、受信機１００での信号損失値を決定するための方法２００を示すフローチャートが示されている。方法２００は、受信機において測定信号を受信するステップ２１２を含む。上述したように、測定信号は、少なくとも１つの実施形態では、ＧＰＳ空間飛行体などを介して提供されるナビゲーション信号であってもよい。方法２００は、受信機において測定信号の受信電力レベルを測定するステップ２１４をさらに含む。次に、方法２００は、測定された受信電力レベルと、測定信号の既知の受信電力レベルに基づいて、測定信号の信号損失値を計算するステップ２１６を含む。例えば、信号損失値は、自由空間において受信機によって受信されることになる全電力信号（full power signal）に対する構造物内の受信機で受信される信号の電力レベルの割合を決定するための測定された受信電力レベルと既知の受信電力レベルとの関係を定量化する比率であり得る。あるいは、信号損失値は、自由空間内の信号と測定された信号との搬送波対熱雑音電力比の定量的な比較を含むことができる。すなわち、信号損失値は、自由空間における測定信号の既知の信号対雑音比（signal to noise ratio : SNR）に対する測定信号の測定された信号対雑音比に基づいて導き出された測定値を含むことができる。信号損失値に対する他の適切な値は、構造物１０５および／または受信機１００を取り囲む環境に起因する信号の電力損失量を定量化することを制限することなく利用することができる。
【００２１】
方法２００は、さらに、測定信号の入射方向を決定するステップ２１８を含む。測定送信機の位置は、既知であっても、または決定可能であってもよい。決定するステップは、測定送信機に関して提供されたデータに基づいて、測定送信機の位置を決定するステップを含むことができる。したがって、測定送信機の位置が、受信機の位置に関連して用いられて、送信機からの測定信号に対する受信機への入射方向を生成することができる。したがって、方法２００は、測定信号について計算された信号損失値を測定信号の入射方向と関連付けるステップ２２０をさらに含む。
【００２２】
方法２００は、受信機１００において局所的に実行されてもよい。代替的にまたは追加的に、方法２００のステップの少なくとも一部は、リモートリソース（remote resources）によって実行されてもよい。例えば、受信機１００は、サーバ、リモートプロセッサ、または当技術分野で知られている他のデバイスなどのリモートリソースと動作可能に通信することができる。受信機１００とリモートリソースとの間の通信は、（例えば、インターネットのような広域ネットワークを介した）ネットワーク化された通信によるものであってもよい。次に、方法２００の１つまたは複数のステップは、受信機から遠隔で実行されてもよい。例えば、測定ステップ２１４、計算ステップ２１６、判定ステップ２１８、および／または関連付けステップ２２０の一部または全部は、受信機１００から遠隔で実行されてもよい。
【００２３】
方法２００はさらに、複数の測定信号に対して繰り返されてもよい。したがって、受信機に対する複数の入射方向から受信された複数の測定信号に対する複数の信号損失値が生成され得る。このように、受信機１００の信号損失プロファイルは、受信機が構造物１０５内に位置する２次元または３次元空間に対して生成され得る。すなわち、信号損失は他の入射方向と比較して特定の入射方向で大きくなる可能性があるので、信号損失値は、受信機１００を取り囲む構造物１０５による信号損失のプロファイルを生成するために対応する入射方向に関連付けられる。したがって、受信機１００を取り囲む構造物１０５による信号損失は、受信機１００を実質的に取り囲むように決定されてもよい。一実施形態では、信号損失は、損失の２次元表現である信号損失プロファイルに説明することができる。すなわち、単一の寸法が、測定送信機と受信機との間の入射方向に対応する２次元放射線で記載して提供されてもよい。例えば、受信機に対する方位角が（例えば、受信機において地球の表面と平行な２次元平面等の受信機に対する単一の２次元平面で全体的に表された信号損失プロファイルに起因する）２次元の入射方向を記載して提供される。一実施形態では、信号損失プロファイルの信号損失は、信号損失の３次元表現であってもよい。このように、信号損失は、測定送信機と受信機との間の入射方向に対応する３次元放射線の３次元表現を完全に表す２つの次元で記載されている（例えば、３つの受信機に対する三次元空間において示された信号損失プロファイルに起因する）。例えば、受信機に対する入射方向の３次元方向を表す方位角及び仰角が提供される。
【００２４】
例えば、受信機１００を取り囲む領域は、図３に図示された球面座標系（spherical coordinate system）３００によって示される。球面座標系は、所与の入射方向に対する仰角および方位角の測定値を含むことができる。仰角は、高角（angle of elevation）（すなわち、受信機に対する水平または垂直からのずれ）を表してもよく、方位角は機首方位を示し、信号は機首方位から受信される。この点に関して、受信機の信号損失値が決定される領域は、３６０°の方位角範囲および１８０°の仰角範囲を含むことができる。この点に関して、３６０°の方位角範囲（すなわち、０°〜３６０°）および１８０°の仰角範囲（すなわち、−９０°〜９０°）は、受信機１００を囲む球面領域全体を画定することができる。しかしながら、受信機１００（例えば、比較的高いオフィスビルなどにあっても）受信機１００の下から（すなわち地球に近い）信号を受信することは考えにくい。この点に関して、信号損失値が決定される領域は、（例えば３６０°の方位角範囲および０°から９０°の仰角範囲を有する）球座標系３００のグリッドによって図３に示されるように受信機１００に対して少なくとも半球領域を含むことができる。測定送信機１１０を備えるＧＰＳ衛星の場合、このような１つまたは複数のＧＰＳ衛星は、信号損失値が受信機１００に対する領域内に広がる球面座標系３００の大部分にわたって受信機に対して生成されるように、ある期間にわたって比較的多数の測定信号を受信機１００に供給することができる。
【００２５】
図３に示す球面座標系３００は、受信機１００に対する損失プロファイルを定量化するのに使用するために、「ピクセル（pixel）」３０２に分割することができる。各ピクセルは、受信機１００に対する方位角３０４および仰角３０６の範囲として説明することができる。このように、各ピクセルは、受信機１００に対して仮想分析球面部分を含む。この点で、複数の測定信号１１２が、受信機１００に対して球座標系３００のピクセル３０２内に入る入射方向１１４から受信される。ピクセル３０２のサイズは、受信機１００に対する信号損失プロファイルの粒状性（granularity）の所望のレベルを提供するように選択されてもよい。例えば、ピクセルサイズは、約０．５度以上約２０度以下の方位角範囲と、約０．５度以上約２０度以下の仰角範囲とを含むことができる。したがって、各ピクセル３０２は、それぞれのピクセル３０２内に入る入射方向１１４で受信された複数の測定信号１１２に関連付けられる。この点に関して、ピクセル３０２内の電話の入射方向（direction of incidence phone）１１４を有する各測定信号１１２の信号損失値は、ピクセル３０２の統計的損失値を生成するために用いられる。このように、ピクセル内の入射方向の各信号損失値を統計的に分析して、受信機１００に対して分析面を形成する。例えば、ピクセル３０２内に入る入射方向１１４の複数の測定信号１１２を処理して、所与の各ピクセル３０２に対して統計的損失値を生成することができる。追加の測定信号１１２によって、統計的に安定した損失値が取得される。例えば、所与のピクセル内の入射方向で受信される測定信号１１２内のわずかな変動が経験され得る。しかしながら、統計的に取得された統計的損失値は、所与のピクセル３０２についての統計的に安定した値を集合的に決定するために所与のピクセル３０２についての信号損失値の一般的な特性であってもよい。これに関して、受信機１００の周囲の結果としての信号損失プロファイルは、各ピクセル３０２について生成されて、各ピクセル３０２の統計的損失値を使用して受信機１００に関して説明された信号損失プロファイルを展開する。所与のピクセル３０２に対して生成された統計的損失値の例は、ピクセル３０２内の入射方向を有する各測定信号に対する信号損失値の平均信号損失値および／または標準偏差を含むことができる。
【００２６】
図６、７Ａ、および７Ｂは、信号損失プロファイル６００および７００の別の表示を示す。図７Ａおよび図７Ｂは、異なる視点における同じ信号損失プロファイルを示す。図から分かるように、顕著なバンドシェル効果（band shell effect）が信号損失プロファイル７００に存在し、したがって、受信機に対する潜在的または非対称または形状の信号損失プロファイルを実証する。
【００２７】
これに関して、受信機１００の導出された信号損失プロファイルは、多くの状況において利用され得る。特定の状況は、図４に示すような共用スペクトルシステム４００に関連する受信機１００のための信号損失プロファイルの利用を含む。共用スペクトルシステム４００は、測定送信機１１０から測定信号１１２を受信する受信機１００を含むことができる。測定信号１１２は、受信機１００が配置された構造物１０５を通過し、構造物１０５によって電力損失を受ける。減衰された電力測定信号１１２’は、受信機１００によって（例えば、受信機１００のアンテナ１０２で）受信されてもよい。受信機１００は、受信された測定信号１１２’を損失判定モジュール１２０に供給することができる。損失判定モジュール１２０は、受信機１００に配置されるか、または受信機１００から遠隔に配置される。この後者に関しては、損失判定モジュール１２０は、ネットワーク通信を介して受信機１００と通信動作可能にすることができる。損失決定モジュール１２０は、前述の説明に従って信号損失プロファイルを生成することができる。
【００２８】
受信機１００の信号損失プロファイルは、共用スペクトルシステム４００内の無線通信に使用する共用スペクトルリソースを割り当てる際に使用される共用スペクトルコントローラ１５０に送信される。共用スペクトルリソースは、送信機、受信機、および／または送受信機を含む無線デバイス１６０に割り当てられるか、または許可される。無線デバイス１６０は、受信機１００と並設されてもよい。配置されることにより、無線デバイス１６０が受信機１６０の十分近くにあり、受信機１００の信号損失プロファイルを無線デバイス１６０に確実に帰属させる。したがって、一実施形態では、無線デバイス１６０は、受信機１００と一体的に提供されてもよい。あるいは、無線デバイス１６０は、受信機１００の所定の距離内にあって、受信機１００の信号損失プロファイルを無線装置１６０に確実に帰属させることができる。この所定の距離は、信号損失プロファイル（例えば、信号損失プロファイルの特性など）、受信機１００および／または無線デバイス１６０の送信／受信パラメータ、受信機および／または無線デバイス１００が位置される構造物１０５に関する既知の情報１００、または他のパラメータに依存する。
【００２９】
さらに別の実施形態では、両方のデバイスがローカルエリアネットワークなどの共通ネットワークのメンバーである場合、受信機１００は、無線デバイス１６０と並設されているとみなされてもよい。このように、受信機１００と無線デバイス１６０との間の配置は、デバイス間の厳密で正確な位置決めを必要としないが、受信機１００の信号損失プロファイルは、無線デバイス１６０に対して正確であると仮定することができる予め設定された距離の範囲内である。
【００３０】
一実施形態では、損失決定モジュール１２０および／または共用スペクトルコントローラ１５０は、受信機１００の信号損失プロファイルからの信号損失値を、無線デバイス１６０の推定または予測される信号損失値に外挿するように動作することができる。例えば、受信機１００は、第１の周波数で測定信号１２０を受信することができる。無線デバイス１６０は、第１の周波数とは異なる第２の周波数で信号を送信および／または受信することができる。このように、無線装置１６０の推定された信号損失は、異なる周波数に対する既知の損失差に基づいて外挿される。例えば、公表されている信号損失対周波数関係が提供されてもよい。そのような公表された関係表の１つのそのような例は、米国国家規格協会によって公表されている。いずれにせよ、信号損失プロファイルは、測定信号１１２の周波数とは異なる周波数で動作する無線デバイス１６０を考慮して外挿することができる。一実施形態では、測定信号１１２は、無線デバイス１６０が動作する周波数よりも低い周波数にあり得る。例えば、測定信号がＧＮＳＳナビゲーション信号である例では、信号はおよそ１〜１．５ＧＨｚであってもよい。無線デバイス１６０は、２．４ＧＨｚ以上で動作することができる。これらの例が提供されているが、測定信号１１２および／または無線デバイス１６０の他の動作周波数範囲が考慮されることは理解されよう。別の実施形態では、測定信号１１２の異なる周波数および無線デバイス１６０の動作周波数にもかかわらず、測定信号１１２に基づいて生成された信号損失プロファイルは、異なる周波数での無線デバイス１６０の信号損失プロファイルと同一であってもよい。すなわち、周波数の差による損失の差は、少なくともいくつかの実施形態では無視することができる。
【００３１】
一実施形態では、損失決定モジュール１２０によって提供される信号損失プロファイルに少なくとも部分的に基づいて、いくつかの無線パラメータを無線デバイス１６０に割り当てることができる。そのような無線パラメータの例は、搬送波周波数、帯域幅、指向性アンテナ構成、および局送信電力を含む。さらに、これらのパラメータは、共用スペクトルコントローラによって動的に割り当てられてもよいし、共用スペクトルシステム４００に参加する要求の形態で提供されてもよく、共用スペクトルシステム４００は、信号損失プロファイルに少なくとも部分的に基づいて共用スペクトルコントローラ１５０によって承認又は非承認される。これに関して、共用スペクトルコントローラ１５０は、本明細書で生成されるような１つ以上の信号損失プロファイルを少なくとも部分的に使用して共用スペクトルリソースを管理することができる。
【００３２】
また、共用スペクトルコントローラ１５０は、データ記憶装置１５２および１５４と通信動作可能にすることができる。データ記憶装置１５２は、共用スペクトルシステム４００内で動作するレガシーサービス（legacy service）に関する情報を含むことができる。上述したように、そのようなレガシーサービスは、放送局、レーダー設備、または他の優先順位の高いスペクトル用途を含むが、これに限定されないライセンスされたスペクトル使用および／または高優先順位スペクトル使用を含むことができる。データストア１５４は、スペクトルリソースの使用に関する第三者の要求に関する情報を含むことができる。そのような第三者の要求の中には、無線デバイス１６０よりもスペクトルリソースの使用がより高いかまたはより低い優先順位を有するものがある。いずれにしても、共用スペクトルコントローラ１５０は、スペクトルリソース利用のレガシーサービスおよび／または第三者の要求に関する情報を考慮して、無線パラメータ１６０または無線デバイス１６０の割り当ておよび／承認を管理する。したがって、共用スペクトルコントローラ１５０は、リンク性能および／または共用スペクトル性能に関してスペクトルリソースを最適化することができる。これに関して、無線デバイス１６０のリンク性能の最適化および／または共用スペクトル性能の最適化は、例えば、電力レベル、搬送波周波数、帯域幅、指向性アンテナ構成、または共用スペクトルリソースの１以上のユーザの他のパラメータの最適化を含み、少なくとも部分的には、信号損失プロファイル、レガシーサービス、および／またはリソースの第三者ユーザに基づくことができる。
【００３３】
例えば、スペクトルリソースの割り当てに対する従来のアプローチは、自由空間における送信機の範囲を近似することを含むことができるが、そのような近似は、リソースの最適化が達成されないように過度に制約され得る。しかしながら、信号損失プロファイルが与えられると、無線デバイス１６０から生じる信号伝播のより精密な推定が達成され得る。すなわち、信号損失プロファイルを生成するために、配置された受信機１００で使用される信号に構造物１０５が及ぼす影響に基づいて、無線デバイス１６０からの信号の伝搬に対する構造物１０５の影響についての仮定がなされる。上述のように、少なくともいくつかの実施形態では、そのような仮定は、異なる周波数の無線周波数信号間の既知の関係によって増強されてもよい。
【００３４】
さらに、共用スペクトルコントローラ１５０による信号損失プロファイルの使用は、所与のスペクトルにおけるスペクトルの使用のライセンスおよび／または一時的な許可を提供するために利用されてもよく、および／または２人の既存の認定ユーザ間でスペクトルの使用を調整するために利用されてもよい。すなわち、例えば、ＴＶＷＳスペクトルのライセンス供与において、本明細書で説明されるような信号損失プロファイルの使用は、ＴＶＷＳにおけるスペクトルの使用のための初期認定および／または許可のために利用され得る。追加的または代替的に、共用スペクトルコントローラは、信号損失プロファイルに基づいて、２人の既存のライセンス保持者間のスペクトルの使用を調整することができる。この後者に関しては、２人の既存のライセンス保有者が、スペクトルリソースの最大化のために（例えば、共用スペクトルコントローラ１５０によって）他の既存のライセンス保持者と調整することによって、所与のスペクトルライセンスの使用を最大にすることができる。したがって、共用スペクトルコントローラ１５０は、ライセンスエンティティまたはスペクトル使用をライセンスすることができないが、スペクトル使用効率を高めるためにライセンス使用を指示することができる他のパーティによって操作されてもよい。
【００３５】
いずれにしても、上述の説明に従って決定され得る所与の受信機１００の信号損失プロファイルは、共用スペクトルパラメータを無線デバイス１６０に割り当てる際の利用のために提供されてもよい。したがって、無線伝播の自由空間推定を使用するのではなく、無線装置１６０からの信号の無線伝播は、信号損失プロファイルを使用してモデル化されてもよい。共用スペクトルシステム４００の管理と関連した信号損失プロファイルの使用が、図５に示されている。図５は、（例えば、共用スペクトルコントローラ１５０によって管理される）共用スペクトルリソースを共に利用する第１の位置５１０および第２の位置５２０を表現した上方視点の図を示す。第１の位置５１０は、共用スペクトルシステム４００への参加を要求する無線デバイス１６０および配置された受信機１００に対応することができる。第１の位置５１０からの信号伝播の自由空間推定値（例えば、無線デバイス１６０からの信号伝播の自由空間推定）は、第１の位置５１０を取り囲む円５１２によって表すことができる。すなわち、第１の位置５１０における無指向性アンテナからの自由空間推定信号伝播を使用して、信号伝播が、線５１２によって表される推定自由空間境界に及ぶと推定することができる。第２の位置５２０は、保護境界５２２内の干渉が許可されないように、レガシーシステムまたはより高い優先順位のリソースを備える。理解されるように、第１の位置５１０での無線伝播の自由空間推定５１２は、保護境界５２２を横切ることができる。次に、従来のアプローチでは、第１の位置５１０は、保護境界５２２に対する自由空間推定５１２を用いた干渉の可能性のために、共用スペクトルリソースを利用することができない。
【００３６】
しかし、第１の位置５１０の信号損失プロファイルを作成することができる。したがって、第１の位置５１０での構造物によって影響を受ける信号の実際の伝播は、減衰された伝播パターン５１４によって表すことができる。すなわち、減衰された伝播パターン５１４は、第１の位置５１０で生成された信号損失プロファイルに基づいて、第１の位置５１０からの調整された伝播パターンを表すことができる。第１の位置５１０からの減衰された伝播５１４は、保護境界５２２を横切っていない。これに関して、第１の位置５１０に共用されたスペクトルリソースを割り当てることは、第１の位置５１０に対して生成された信号損失プロファイルを利用して決定された減衰伝播パターン５１４に少なくとも部分的に基づいて許容され得る。
【００３７】
このような信号損失プロファイルの使用は、共用スペクトルリソースを割り当てる際に大幅なかつ重要な利点を提供することができる。例えば、共用スペクトルシステムに参加している小型のセルステーション（small cell station）は、アプリケーションの９０％以上で屋内に設置される可能性が高いと推定されている。さらに、ビルディングアイソレーションは、ビルディングを通過する信号において１０〜４０ｄＢの電力低減に寄与する可能性がある。これは、１０〜１０，０００倍の電力低減を表す。これらの損失が考慮されない場合、大部分ではないにしても多くの小型のセルステーションは、それに関連する信号伝播の自由空間推定に基づいて十分に活用されないであろう。このように、本明細書に記載されているような信号損失プロファイルの利用は、共用スペクトルリソースの利用において重要かつ劇的な改善を有することができる。
【００３８】
信号損失プロファイルの使用は、有益な数の他の内容でもあり得る。例えば、ビルディング特性とビルディングによる信号減衰との間で相関をとることができる任意のアプリケーションは、信号損失プロファイルの生成から利益を得ることができる。想定される１つのアプリケーションには、建物の完全性監視（integrity monitoring）が含まれる。この用途では、建物内に静止している受信機によって生成された信号損失プロファイルは、経時的に監視されて、経時的な信号損失プロファイルの変化に反映される建物特性の変化を判定することができる。さらに、無線周波数信号損失と赤外線エネルギーとの間の相関は、建物に対するエネルギー効率の評価を可能にするかもしれない。すなわち、建物における無線周波数信号損失に関連する信号損失プロファイルは、建物に対する赤外線または熱エネルギーの衝突に関する有益な情報を提供し得る。建物パラメータにおける無線周波数信号損失の間の相関が行われ得る他の任意の用途は、本明細書に記載されるような信号損失プロファイルの使用により恩恵を受けることができる。
【００３９】
所与の位置での信号損失プロファイルの生成は、周囲の構造物による減衰に起因する信号損失だけでなく、音響信号が反射される際および／または受信機１００に到達する前に反射される際のマルチパス損失（multipath losses）に起因する信号損失を考慮しても良い。マルチパス損失は重要なものであり、（例えば、受信機１００と並設された無線デバイス１６０によって送信されるような）構造物から発せられるアウトバウンド信号（outbound signal）によっても生じる可能性がある。いずれにしても、受信された測定信号の信号特性は、信号が何らかのマルチパス損失を受けたかどうかについての洞察（insight）を提供することができる。例えば、受信された測定信号の位相、偏波および／または他の特性を分析して、直接経路またはマルチパス損失が信号によって経験されたかどうかを判定することができる。いずれにせよ、マルチパス損失の形式で付与される損失は、所与の受信機１００に対して生成される信号損失プロファイルによって反映され得る。
【００４０】
本発明は、図面および前述の説明において詳細に図示され説明されてきたが、そのような図示および説明は、例示的なものであり、限定的ではないと考えられるべきである。例えば、上で説明した特定の実施形態は、他の記載された実施形態と組み合わせることができ、および／または他の方法で配置することができる（例えば、プロセス要素は他の順序で実行することができる）。したがって、好ましい実施形態およびその変形形態のみが示され、記載され、本発明の精神内にある全ての変更および修正が保護されることが望ましいことを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ−７Ｂ】
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【国際調査報告】
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