(57)【要約】  広域センサ・ネットワーク（ＷＡＳＮ）を開示する。このＷＡＳＮは、広帯域ソフトウェア定義無線機（ＳＤＲ）を利用して広い周波数範囲にわたってＲＦエネルギを監視し、重要な周波数が妨害されているまたは干渉を受けているときを検出し、干渉を排除することができるように、干渉ソースの位置を判定する。ＷＡＳＮは、１つ以上のジオロケーション技法を用いることができる。加えて、ＷＡＳＮは、不正送信を検出しその位置を判定することができ、更に正規の送信機の送信電力を推定し、これらが許可されている以上の電力を送信していないことを保証することができる。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上のソフトウェア定義無線機を含む広域ワイヤレス通信ネットワークにおいて無線周波（ＲＦ）発信機を検出し、分類し、位置を判定する方法であって、
ＲＦ信号情報の履歴データベースを維持するステップであって、前記ＲＦ信号情報が、前記広域ワイヤレス通信ネットワークの中にある複数の位置において所定の期間所定の帯域幅にわたって前記１つ以上のソフトウェア定義無線機によって受信されたＲＦ信号を表す、ステップと、
干渉側ＲＦ信号の存在を検出するステップと、
前記干渉側ＲＦ信号の受信電力を特徴化するステップと、
前記干渉側ＲＦ信号の帯域幅を判定するステップと、
ネットワーク・ベース・ワイヤレス位置検出技法によって、前記干渉側ＲＦ信号のソースの位置を判定するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記ネットワーク・ベース・ワイヤレス位置検出技法が、到達時間差（ＴＤＯＡ）である、方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記ネットワーク・ベース・ワイヤレス位置検出技法が、ＴＤＯＡおよび到達角度（ＡＯＡ）の組み合わせである、方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記ネットワークが、１つのソフトウェア定義無線機を含み、更に、監視すべき地理的エリアにわたって前記ソフトウェア定義無線機を複数の位置にシリアルに移動させるステップを含む、方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法であって、更に、ソフトウェア定義無線機間において時間および周波数を同期させるステップを含む、方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、前記同期が、ＧＰＳタイミング受信機を用いて行われる、方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記特徴化するステップが、ローカル環境の伝搬モデルを用いることによって、前記干渉側ＲＦ信号によって送信される絶対電力を推定するステップを含む、方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記ソフトウェア定義無線機の電力が、前記受信した時間ドメインＲＦデータの絶対電力を測定するために、較正される、方法。
【請求項９】
請求項７記載の方法において、前記位置判定するステップが、前記ソースの電力を判定し、前記１つ以上のソフトウェア定義無線機の受信アンテナおよびＲＦ伝搬モデルの特性の関数として位置を判定することによって、前記干渉ソースの放射電力を推定するステップを含む、方法。
【請求項１０】
無線周波数（ＲＦ）を検出し、分類し、位置を判定する方法であって、
監視すべき信号に対応する時間ドメインＲＦデータを受信するステップであって、前記ＲＦデータが、所定の期間において所定の帯域幅にわたる前記信号を表す、ステップと、
前記受信した時間ドメインＲＦデータを、前記所定の期間にわたる複数の等しい時間間隔と関連付けるステップと、
前記等しい時間間隔と関連付けられた時間ドメインＲＦデータを、複数の周波数ビンに対応する周波数ドメイン・データに変換するステップと、
前記周波数ビンの各々について、そして前記監視すべき少なくとも１つの信号について、少なくとも１つの電力特性を判定するステップと、
前記周波数ビンの各々について、当該周波数ビンについての前記少なくとも１つの電力特性が、前記監視すべき信号の少なくとも１つの電力特性とは実質的に異なるときに、干渉ソースがあると判定するステップと、
ジオロケーション判定アルゴリズムを用いて、前記干渉ソースの位置を判定するステップと、
を含む、方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法であって、更に、前記監視すべき信号についての情報を受信するステップを含み、前記情報が、前記少なくとも１つの信号によって占められる周波数チャネルおよびスペクトル密度関数のうち少なくとも１つを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の方法であって、更に、Ｉ／Ｑ検出、帯域制限、ビット分解能増加、および前記時間ドメインＲＦデータのサンプル・レート低下を行うために、前記時間ドメインＲＦデータをデジタル・ダウンコンバータに通すステップを含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、前記デジタル・ダウンコンバータが、前記ソフトウェア定義無線機においてプログラマブル・ロジックで実現される、方法。
【請求項１４】
請求項１０記載の方法において、前記位置を判定するステップが、到達時間（ＴＯＡ）、到達時間差（ＴＤＯＡ）、到達角度（ＡＯＡ）、到達電力（ＰＯＡ）、到達電力差（ＰＤＯＡ）、および到達周波数差（ＦＤＯＡ）のうち少なくとも１つを用いて実行される、方法。
【請求項１５】
請求項１０記載の方法において、この方法が連続的に実行される、方法。
【請求項１６】
請求項１０記載の方法において、この方法が、干渉の検索を開始する指示を受け取ったときに実行される、方法。
【請求項１７】
請求項１０記載の方法において、前記位置を判定するステップが、更に、最良の位置推定値を得る(render)ために、複数のジオロケーション技法の加法的確率を用いるステップを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１０記載の方法であって、更に、ＲＦ電力対周波数および時間の関係を測定することによって、ＲＦチャネルの有効利用度を判定するステップを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１０記載の方法において、前記ネットワークが、１つのソフトウェア定義無線機を含み、更に、監視すべき地理的エリアにわたって前記ソフトウェア定義無線機を複数の位置にシリアルに移動させるステップを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１０記載の方法であって、更に、ソフトウェア定義無線機間において時間および周波数を同期させるステップを含む、方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の方法において、前記同期が、ＧＰＳタイミング受信機を用いて行われる、方法。
【請求項２２】
請求項２０記載の方法において、前記同期が、複数の信号および同期技法を用いて行われる、方法。
【請求項２３】
請求項１０記載の方法であって、更に、ローカル環境の伝搬モデルを用いることによって、前記干渉ソースによって送信される絶対電力を推定するステップを含む、方法。
【請求項２４】
請求項１０記載の方法において、前記位置を判定するステップが、更に、到達周波数差（ＦＤＯＡ）技法を用いて、干渉ソースの速度および方位を判定するステップを含む、方法。
【請求項２５】
請求項１０記載の方法において、前記受信した時間ドメインＲＦデータの絶対電力を測定するために、前記ソフトウェア定義無線機の電力を較正する、方法。
【請求項２６】
請求項１０記載の方法であって、更に、位置を判定した干渉ソースを表すデータにタイム・スタンプを付け、このタイム・スタンプを付けたデータをデータベースに格納するステップを含む、方法。
【請求項２７】
請求項２３記載の方法において、前記位置を判定するステップが、前記ソースの電力を判定し、前記１つ以上のソフトウェア定義無線機の受信アンテナおよびＲＦ伝搬モデルの特性の関数として位置を判定することによって、前記干渉ソースの放射電力を推定するステップを含む、方法。
【請求項２８】
請求項１０記載の方法であって、更に、不正信号が検出されその位置が判定されたときに、警告を発生するステップを含む、方法。
【請求項２９】
請求項１０記載の方法であって、更に、前記少なくとも１つの信号が送信される所定の時間期間における時間の百分率の関数として、所定の地理的エリアにわたる百分率占有メトリック(percentage occupancy metric)を判定するステップを含む、方法。
【請求項３０】
請求項１０記載の方法において、前記干渉ソースがスプーフ信号である、方法。
【請求項３１】
請求項３０記載の方法において、前記監視すべき少なくとも１つの信号が、グローバル・ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）信号である、方法。
【請求項３２】
請求項３１記載の方法において、少なくとも１つの電力特性を判定する前記ステップが、絶対電力レベルを判定するステップを含み、干渉ソースが存在することを判定する前記ステップが、前記絶対電力レベルが、前記監視すべき信号の絶対電力レベルを超過すると判定するステップを含む、方法。
【請求項３３】
請求項３２記載の方法において、干渉ソースが存在することを判定する前記ステップが、前記少なくとも１つの電力特性と関連のある衛星が、水平線上にあると判定するステップを含む、方法。
【請求項３４】
１つ以上のソフトウェア定義無線機を含む広域ワイヤレス通信ネットワークにおいて無線周波（ＲＦ）発信機を検出し、分類し、位置を判定する方法であって、
監視すべき信号に対応する時間ドメインＲＦデータを受信するステップであって、前記ＲＦデータが、所定の期間および所定の帯域幅にわたる前記信号を表す、ステップと、
前記受信した時間ドメインＲＦデータを、前記所定の期間にわたる複数の等しい時間間隔と関連付けるステップと、
前記等しい時間間隔と関連付けられた前記時間ドメインＲＦデータを、複数の周波数ビンに対応する周波数ドメイン・データに変換するステップと、
前記周波数ビンの各々について、そして前記監視すべき少なくとも１つの信号について、少なくとも１つの電力特性を判定するステップと、
少なくとも１つの電力特性がノイズ・フロアーよりも高い周波数ビンを特定するステップと、
少なくとも１つの電力特性が前記ノイズ・フロアーよりも高いと特定された周波数ビンの各々について、当該周波数ビンにおける信号を特徴化するステップと、
ジオロケーション判定アルゴリズムを用いて、前記特徴化した信号の位置を判定するステップと、
を含む、方法。
【請求項３５】
請求項３４記載の方法であって、更に、前記監視すべき信号についての情報を受信するステップを含み、前記情報が、前記少なくも１つの信号によって占められる周波数チャネルおよびスペクトル密度関数のうち少なくとも１つを含む、方法。
【請求項３６】
請求項３４記載の方法であって、更に、Ｉ／Ｑ検出、帯域制限、ビット分解能増加、および前記時間ドメインＲＦデータのサンプル・レート低下を行うために、前記時間ドメインＲＦデータをデジタル・ダウンコンバータに通すステップを含む、方法。
【請求項３７】
請求項３６記載の方法において、前記デジタル・ダウンコンバータが、前記ソフトウェア定義無線機においてプログラマブル・ロジックで実現される、方法。
【請求項３８】
請求項３４記載の方法において、前記位置を判定するステップが、到達時間（ＴＯＡ）、到達時間差（ＴＤＯＡ）、到達角度（ＡＯＡ）、到達電力（ＰＯＡ）、到達電力差（ＰＤＯＡ）、および到達周波数差（ＦＤＯＡ）のうち少なくとも１つを用いて実行される、方法。
【請求項３９】
請求項３４記載の方法において、この方法が連続的に実行される、方法。
【請求項４０】
請求項３４記載の方法において、この方法が、信号検索を開始する指示を受け取ったときに実行される、方法。
【請求項４１】
請求項３４記載の方法において、前記位置を判定するステップが、更に、最良の位置推定値を得る(render)ために、複数のジオロケーション技法の加法的確率を用いるステップを含む、方法。
【請求項４２】
請求項３４記載の方法であって、更に、ＲＦ電力対周波数および時間の関係を測定することによって、ＲＦチャネルの有効利用度を判定するステップを含む、方法。
【請求項４３】
請求項３４記載の方法であって、更に、無許諾ホワイト・スペース送信機の位置と、デジタル・オーバー・ジ・エアー・テレビジョン・サービスに干渉することなく前記ホワイト・スペース送信機が送信することができる最大電力とを判定するステップを含む、方法。
【請求項４４】
請求項３４記載の方法において、前記ネットワークが、１つのソフトウェア定義無線機を含み、更に、監視すべき地理的エリアにわたって前記ソフトウェア定義無線機を複数の位置にシリアルに移動させるステップを含む、方法。
【請求項４５】
請求項３４記載の方法であって、更に、ソフトウェア定義無線機間において時間および周波数を同期させるステップを含む、方法。
【請求項４６】
請求項４５記載の方法において、前記同期が、ＧＰＳタイミング受信機を用いて行われる、方法。
【請求項４７】
請求項４５記載の方法において、前記同期が、複数の信号および同期技法を用いて行われる、方法。
【請求項４８】
請求項３４記載の方法であって、更に、ローカル環境の伝搬モデルを用いることによって、前記干渉ソースによって送信される絶対電力を推定するステップを含む、方法。
【請求項４９】
請求項３４記載の方法において、前記情報が、適法信号のカタログを含む、方法。
【請求項５０】
請求項４９記載の方法であって、更に、違法信号を特定するために、前記特徴化した信号を前記適法信号と比較するステップを含む、方法。
【請求項５１】
請求項３４記載の方法において、前記受信した時間ドメインＲＦデータの絶対電力を測定するために、前記ソフトウェア定義無線機の電力を較正する、方法。
【請求項５２】
請求項３４記載の方法であって、更に、位置を判定した干渉ソースを表すデータにタイム・スタンプを付け、このタイム・スタンプを付けたデータをデータベースに格納するステップを含む、方法。
【請求項５３】
請求項４８記載の方法において、前記位置を判定するステップが、前記ソースの電力を判定し、前記１つ以上のソフトウェア定義無線機の受信アンテナおよびＲＦ伝搬モデルの特性の関数として位置を判定することによって、前記干渉ソースの放射電力を推定するステップを含む、方法。
【請求項５４】
請求項５０記載の方法であって、更に、違法信号が特定されたときに、警告を発生するステップを含む、方法。
【請求項５５】
請求項３４記載の方法であって、更に、前記少なくとも１つの信号が送信される所定の時間期間における時間の百分率の関数として、所定の地理的エリアにわたる百分率占有メトリックを判定するステップを含む、方法。
【請求項５６】
広域ワイヤレス通信ネットワークにおいて無線周波（ＲＦ）発信機を検出し、分類し、位置を判定するシステムであって、このシステムが、広い瞬時帯域幅および同調範囲を有する１つ以上のソフトウェア定義無線機と、前記１つ以上のソフトウェア定義無線機に通信可能に結合されている少なくとも１つのプロセッサと、前記少なくとも１つのプロセッサに通信可能に結合されている少なくとも１つのメモリとを含み、前記少なくとも１つのメモリの中に、方法を実行するように前記システムを構成することができるコンピュータ読み取り可能命令を格納しており、前記方法が、
監視すべき信号に対応する時間ドメインＲＦデータを受信するステップであって、前記ＲＦデータが、所定の期間において所定の帯域幅にわたる前記信号を表す、ステップと、
前記受信した時間ドメインＲＦデータを、前記所定の期間にわたる複数の等しい時間間隔と関連付けるステップと、
前記等しい時間間隔と関連付けられた時間ドメインＲＦデータを、複数の周波数ビンに対応する周波数ドメイン・データに変換するステップと、
前記周波数ビンの各々について、そして前記監視すべき少なくとも１つの信号について、少なくとも１つの電力特性を判定するステップと、
前記周波数ビンの各々について、当該周波数ビンについての前記少なくとも１つの電力特性が、前記監視すべき信号の少なくとも１つの電力特性とは実質的に異なるときに、干渉ソースがあると判定するステップと、
ジオロケーション判定アルゴリズムを用いて、前記干渉ソースの位置を判定するステップと、
を含む、システム。
【請求項５７】
請求項５６記載のシステムであって、更に、前記監視すべき信号についての情報を受信するステップを含み、前記情報が、前記少なくとも１つの信号によって占められる周波数チャネルおよびスペクトル密度関数のうち少なくとも１つを含む、システム。
【請求項５８】
請求項５６記載のシステムであって、更に、Ｉ／Ｑ検出、帯域制限、ビット分解能増加、および前記時間ドメインＲＦデータのサンプル・レート低下を行うために、前記時間ドメインＲＦデータをデジタル・ダウンコンバータに通すステップを含む、システム。
【請求項５９】
請求項５８記載のシステムにおいて、前記デジタル・ダウンコンバータが、前記ソフトウェア定義無線機においてプログラマブル・ロジックで実現される、システム。
【請求項６０】
請求項５６記載のシステムにおいて、前記位置を判定するステップが、到達時間（ＴＯＡ）、到達時間差（ＴＤＯＡ）、到達角度（ＡＯＡ）、到達電力（ＰＯＡ）、到達電力差（ＰＤＯＡ）、および到達周波数差（ＦＤＯＡ）技法のうち少なくとも１つを用いて実行される、システム。
【請求項６１】
請求項５６記載のシステムにおいて、このシステムが連続的に実行される、システム。
【請求項６２】
請求項５６記載のシステムにおいて、前記方法が、干渉の検索を開始する指示を受け取ったときに実行される、システム。
【請求項６３】
請求項５６記載のシステムにおいて、前記位置を判定するステップが、更に、最良の位置推定値を得るために、複数のジオロケーション技法の加法的確率を用いるステップを含む、システム。
【請求項６４】
請求項５６記載のシステムであって、更に、ＲＦ電力対周波数および時間の関係を測定することによって、ＲＦチャネルの有効利用度を判定するステップを含む、システム。
【請求項６５】
請求項５６記載のシステムにおいて、前記ネットワークが、１つのソフトウェア定義無線機を含み、更に、監視すべき地理的エリアにわたって前記ソフトウェア定義無線機を複数の位置にシリアルに移動させるステップを含む、システム。
【請求項６６】
請求項５６記載のシステムであって、更に、ソフトウェア定義無線機間において時間および周波数を同期させるステップを含む、システム。
【請求項６７】
請求項６６記載のシステムにおいて、前記同期が、ＧＰＳタイミング受信機を用いて行われる、システム。
【請求項６８】
請求項６６記載のシステムにおいて、前記同期が、複数の複合信号(multiple signals)および同期技法を用いて行われる、システム。
【請求項６９】
請求項５６記載のシステムであって、更に、ローカル環境の伝搬モデルを用いることによって、前記干渉ソースによって送信される絶対電力を推定するステップを含む、システム。
【請求項７０】
請求項５６記載のシステムにおいて、前記ソフトウェア定義無線機が、中央コントローラによって制御される、システム。
【請求項７１】
請求項５６記載のシステムにおいて、前記位置を判定するステップが、更に、到達周波数差（ＦＤＯＡ）技法を用いて、干渉ソースの速度および方位を判定するステップを含む、システム。
【請求項７２】
請求項５６記載のシステムにおいて、前記受信した時間ドメインＲＦデータの絶対電力を測定するために、前記ソフトウェア定義無線機の電力を較正する、システム。
【請求項７３】
請求項５６記載のシステムであって、更に、位置を判定した干渉ソースを表すデータにタイム・スタンプを付け、このタイム・スタンプを付けたデータをデータベースに格納するステップを含む、システム。
【請求項７４】
請求項５６記載のシステムにおいて、前記位置を判定するステップが、前記ソースの電力を判定し、前記１つ以上のソフトウェア定義無線機の受信アンテナおよびＲＦ伝搬モデルの特性の関数として位置を判定することによって、前記干渉ソースの放射電力を推定するステップを含む、システム。
【請求項７５】
請求項５６記載のシステムであって、更に、不正信号が検出されその位置が判定されたときに、警告を発生するステップを含む、システム。
【請求項７６】
請求項５６記載のシステムであって、更に、前記少なくとも１つの信号が送信される所定の時間期間における時間の百分率の関数として、所定の地理的エリアにわたる百分率占有メトリックを判定するステップを含む、システム。
【請求項７７】
請求項５６記載のシステムにおいて、前記干渉ソースがスプーフ信号である、システム。
【請求項７８】
請求項７７記載のシステムにおいて、前記監視すべき少なくとも１つの信号が、グローバル・ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）信号である、システム。
【請求項７９】
請求項７８記載のシステムにおいて、少なくとも１つの電力特性を判定する前記ステップが、絶対電力レベルを判定するステップを含み、干渉ソースが存在することを判定する前記ステップが、前記絶対電力レベルが、前記監視すべき信号の絶対電力レベルを超過すると判定するステップを含む、システム。
【請求項８０】
請求項７８記載のシステムにおいて、干渉ソースが存在することを判定する前記ステップが、前記少なくとも１つの電力特性と関連のある衛星が、水平線上にあると判定するステップを含む、システム。
【請求項８１】
広域ワイヤレス通信ネットワークにおいて無線周波（ＲＦ）発信機を検出し、分類し、位置を判定するシステムであって、このシステムが、広い瞬時帯域幅および同調範囲を有する１つ以上のソフトウェア定義無線機と、前記１つ以上のソフトウェア定義無線機に通信可能に結合されている少なくとも１つのプロセッサと、前記少なくとも１つのプロセッサに通信可能に結合されている少なくとも１つのメモリとを含み、前記少なくとも１つのメモリの中に、方法を実行するように前記システムを構成することができるコンピュータ読み取り可能命令を格納しており、前記方法が、
監視すべき信号に対応する時間ドメインＲＦデータを受信するステップであって、前記ＲＦデータが、所定の期間および所定の帯域幅にわたる前記信号を表す、ステップと、
前記受信した時間ドメインＲＦデータを、前記所定の期間にわたる複数の等しい時間間隔と関連付けるステップと、
前記等しい時間間隔と関連付けられた前記時間ドメインＲＦデータを、複数の周波数ビンに対応する周波数ドメイン・データに変換するステップと、
前記周波数ビンの各々および前記監視すべき少なくとも１つの信号について、少なくとも１つの電力特性を判定するステップと、
少なくとも１つの電力特性がノイズ・フロアーよりも高い周波数ビンを特定するステップと、
少なくとも１つの電力特性が前記ノイズ・フロアーよりも高いと特定された周波数ビンの各々について、当該周波数ビンにおける信号を特徴化するステップと、
ジオロケーション判定アルゴリズムを用いて、前記特徴化した信号の位置を判定するステップと、
を含む、システム。
【請求項８２】
請求項８１記載のシステムであって、更に、前記監視すべき信号についての情報を受信するステップを含み、前記情報が、前記少なくとも１つの信号によって占められる周波数チャネルおよびスペクトル密度関数のうち少なくとも１つを含む、システム。
【請求項８３】
請求項８１記載のシステムであって、更に、Ｉ／Ｑ検出、帯域制限、ビット分解能増加、および前記時間ドメインＲＦデータのサンプル・レート低下を行うために、前記時間ドメインＲＦデータをデジタル・ダウンコンバータに通すステップを含む、システム。
【請求項８４】
請求項８３記載のシステムにおいて、前記デジタル・ダウンコンバータが、前記ソフトウェア定義無線機においてプログラマブル・ロジックで実現される、システム。
【請求項８５】
請求項８１記載のシステムにおいて、前記位置を判定するステップが、到達時間差（ＴＤＯＡ）技法、到達角度（ＡＯＡ）技法、および到達電力差（ＰＤＯＡ）技法のうち少なくとも１つを用いて実行される、システム。
【請求項８６】
請求項８１記載のシステムにおいて、前記方法が連続的に実行される、システム。
【請求項８７】
請求項８１記載のシステムにおいて、前記方法が、信号検索を開始する指示を受け取ったときに実行される、システム。
【請求項８８】
請求項８１記載のシステムにおいて、前記位置を判定するステップが、更に、最良の位置推定値を得るために、複数のジオロケーション技法の加法的確率を用いるステップを含む、システム。
【請求項８９】
請求項８１記載のシステムであって、更に、ＲＦ電力対周波数および時間の関係を測定することによって、ＲＦチャネルの有効利用度を判定するステップを含む、システム。
【請求項９０】
請求項８１記載の方法であって、更に、無許諾ホワイト・スペース送信機の位置と、デジタル・オーバー・ジ・エアー・テレビジョン・サービスに干渉することなく前記ホワイト・スペース送信機が送信することができる最大電力とを判定するステップを含む、方法。
【請求項９１】
請求項８１記載の方法において、前記ネットワークが、１つのソフトウェア定義無線機を含み、更に、監視すべき地理的エリアにわたって前記ソフトウェア定義無線機を複数の位置にシリアルに移動させるステップを含む、方法。
【請求項９２】
請求項８１記載のシステムであって、更に、ソフトウェア定義無線機間において時間および周波数を同期させるステップを含む、システム。
【請求項９３】
請求項８３記載のシステムにおいて、前記同期が、ＧＰＳタイミング受信機を用いて行われる、システム。
【請求項９４】
請求項８３記載のシステムにおいて、前記同期が、複数の信号および同期技法を用いて行われる、システム。
【請求項９５】
請求項８１記載のシステムであって、更に、ローカル環境の伝搬モデルを用いることによって、前記干渉ソースによって送信される絶対電力を推定するステップを含む、システム。
【請求項９６】
請求項８１記載のシステムにおいて、前記情報が、適法信号のカタログを含む、システム。
【請求項９７】
請求項８１記載のシステムであって、更に、違法信号を特定するために、前記特徴化した信号を前記適法信号と比較するステップを含む、システム。
【請求項９８】
請求項８１記載のシステムにおいて、前記受信した時間ドメインＲＦデータの絶対電力を測定するために、前記ソフトウェア定義無線機の電力を較正する、システム。
【請求項９９】
請求項８１記載のシステムであって、更に、位置を判定した干渉ソースを表すデータにタイム・スタンプを付け、このタイム・スタンプを付けたデータをデータベースに格納するステップを含む、システム。
【請求項１００】
請求項９５記載のシステムにおいて、前記位置を判定するステップが、前記ソースの電力を判定し、前記１つ以上のソフトウェア定義無線機の受信アンテナおよびＲＦ伝搬モデルの特性の関数として位置を判定することによって、前記干渉ソースの放射電力を推定するステップを含む、システム。
【請求項１０１】
請求項９７記載のシステムであって、更に、違法信号が特定されたときに、警告を発生するステップを含む、システム。
【請求項１０２】
請求項８１記載のシステムであって、更に、前記少なくとも１つの信号が送信される所定の時間期間における時間の百分率の関数として、所定の地理的エリアにわたる百分率占有メトリックを判定するステップを含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互引用
[0001]  本願は、２００８年１２月３０日に出願された米国特許出願第１２／３４６，５９８号の優先権を主張する。この特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。
技術分野
[0002]  本発明は、一般的には、ワイヤレス通信およびブロードキャスト・ネットワークの地理的カバレッジ・エリア内における干渉元送信機の検出および位置判定に関し、特に、ネットワーク・ベース・ワイヤレス位置検出システムを用いたこのような干渉元の位置判定および検出に関する。
【従来技術】
【０００２】
[0003]  ノイズが存在する場合における無線信号の特徴化は、古くからの無線の問題である。一般に呼ばれている「共通チャネル」または「隣接チャネル」干渉、スプリアス信号は、受信機が通常動作の間に対処しなければならない無線ノイズの一部と考えられる。
【０００３】
[0004]  ワイヤレス通信の使用が従前のラジオおよびテレビジョン放送から双方向地上および衛星ワイヤレス通信に増大するに連れて、無線送信の価値が高まってきた。そして、無線通信の価値が高まったために、サービス妨害攻撃のような意図的な干渉の問題も増大している。
【０００４】
[0005]  干渉側無線信号の検出、および干渉側信号の特徴化は、当技術分野では周知である。広い範囲における配備に適したジオジオロケーション技法が、殆ど米国（ＵＳ）連邦通信委員会（ＦＣＣ）の改善９−１−１指令の保護の下で作成された。例えば、１９９５年および１９９６年の数ヶ月間にフィラデルフィアおよびボルチモア市において、大都市環境におけるマルチパスを軽減するためのシステムの能力を確認するために様々な実験が行われた。１９９６年に、TruePosition社は、ヒューストンにおいて最初の商用システムを組み立て、このシステムが、上記のエリアにおけるテクノロジーの有効性および直接Ｅ９−１−１とインターフェースする能力をテストするために使用された。１９９７年、ニュージャージー州の３５０平方マイルのエリアでこの位置検出システムが試験され、実際に
トラブルに巻き込まれた人からの実際の９−１−１コールの位置を突き止めるために使用された。
【０００５】
[0006]  以下に、広域において包括的干渉側無線信号の位置検出に適用可能なネットワーク・ベース・ジオロケーション技法の全体像について説明する。
ジオロケーション技法
[0007]  ジオロケーション(geolocation)とは、無線波伝搬の特性を利用することによって、無線周波（ＲＦ）信号のソースを判定するプロセスである。無線波がその発生点から伝搬すると、この無線波は全ての方向に球状波として発散する。波は固定速度で進行し、球状の拡散のために見かけ上の電力低下があるので、時間遅延を呈する。つまり、固定の発生点に関して固定されている受信点において、ＲＦ信号は特定の方向から発信し、発生点と受信点との間の距離に比例する時間遅延を呈し、発生点と受信点との間の距離に比例する量だけ電力が低下するように見える。
【０００６】
[0008]  時間遅延を利用するジオロケーション技法は、到達時刻（ＴＯＡ）技法および到達時間差（ＴＤＯＡ）技法として知られている。無線波特性の電力変化を利用するジオロケーション技法は、到達電力（ＰＯＡ）技法および到達電力差（ＰＤＯＡ）技法として知られている。到達角度（ＡｏＡ）ジオロケーション技法は、ＲＦのソースが発信すると思われる方向を測定する。また、ソースが移動しているときまたはソースを受信しているセンサが移動しているときに、無線波には、ドプラ効果の結果として、見かけ上の周波数変化も生ずる。周波数ずれの量は、ソースの中心周波数、およびソースと受信センサとの間の相対的速度に依存する。このＲＦ信号伝搬の特性を利用するジオロケーション技法は、到達周波数差（ＦＤＯＡ）技法として知られている。
【０００７】
[0009]  各ジオロケーション技法は、位置検出精度に関して異なるレベルの性能を提供し、ワイド・エリア・センサ・ネットワーク（ＷＡＳＮ）におけるセンサ（即ち、ソフトウェア定義無線機（ＳＤＲ：software defined radio））に異なる要件を課する。ＷＡＳＮの主要な利点(benefit)は、センサ・プラットフォームの電力を較正し、時間および周波数で同期させて、無線波伝搬の特性全ての利用を可能にして、ＲＦ信号の発信源を判定することである。ＳＤＲのＩＦ段へのマルチチャネルＲＦによって、ＳＤＲは方向発見アンテナ・アレイを利用して、入射ＲＦエネルギのＡｏＡを判定することが可能になる。各手法は、別々に利用することも、他の技法と組み合わせることもできる。即ち、ハイブリッド・ジオロケーションが可能である。
到達時間（ＴＯＡ）に基づくジオロケーション
[0010]  ネットワーク・ベースＴＯＡ位置検出では、ネットワーク・ベース受信機においてブロードキャストされた信号の相対的到達時間を用いる。この技法では、個々の受信機サイト（ＳＤＲ）間の距離と、個々の受信機のタイミングにおけるあらゆる差がわかっていなければならない（配線遅延、ＳＤＲ設計の相違、または無線群遅延）。次いで、無線信号到達時刻を受信機サイトにおいて正規化して、デバイスと各受信機との間における飛行時間のみを残すことができる。無線信号は既知の速度で進行するので、受信機において得られた正規化到達時刻から距離を計算することができる。３つ以上の受信機から収集された到達時刻データは、正確な位置を解明するために用いることができる。
到達時間差（ＴＤＯＡ）に基づくジオロケーション
[0011]  ＴＤＯＡは、協同して動作しない発信元(emitter)にとって、最も精度が高く有用な、時間に基づくジオロケーション技法である。ＴＤＯＡでは、ＷＡＳＮにおけるＳＤＲ間の厳密な時間同期が必要となる。２つのセンサが同時にＲＦ信号を受信し、これら２つの受信信号間の時間遅延が判定されると、これら２つのセンサを焦点に置く双曲線が、可能な信号発信位置を記述することは周知である。第３のセンサを追加し、これも他の２つと時間同期させて、同じ信号を同時に受信すると、他の双曲線が得られる。これら２本の双曲線の交点が、ＲＦエネルギのソースとして、一意の位置を明らかにする。更に多くのセンサを追加すると、位置検出精度が更に高くなるが、オーバーデターミン解(overdetermined solution)となる。ＴＤＯＡ位置検出精度は、位置検出対象信号の帯域幅、および積分時間や信号対ノイズ比というような多数の他の要因に依存する。送信機（例えば、移動体電話機）の位置を検出するためにＴＤＯＡを用いることについての更なる詳細が、米国特許第５，３２７，１４４号、”Cellular telephone location system”（セルラ電話位置検出システム）および米国特許第６，０４７，１９２号、Robust, Efficient, Localization System（ロバスト性があり効率的な位置確認システム）において見ることができる。これらは、本願と同じ譲受人に譲渡されている。
【０００８】
[0012]  送信機（例えば、移動体電話機）の位置を検出するためにＴＤＯＡハイブリッドを用いることについての更なる詳細が、米国特許第６，１０８，５５５号”Enhanced time difference localization system”（改良した時間差位置確認システム）、および米国特許第６，１１９，０１３号、”Enhanced time-difference localization system”（改良した時間差位置確認システム）において見ることができる。これらは、本願と同じ譲受人に譲渡されている。
到達角度（ＡｏＡ）に基づくジオロケーション
[0013]  ＷＡＳＮのＳＤＲは、マルチチャネル位相および周波数コヒーレント回路を有し、位相干渉アンテナ・アレイを用いて、ＲＦ信号の到達角度（ＡｏＡ）を判定することができる。実際に、ＡｏＡは、ＲＦエネルギが発生した方向を指し示す。２カ所以上の幾何学的に離れたサイトにおいてＡｏＡを判定することによって、一意の位置を推定することができる。この一意の位置は、２つ以上の方位線の交点によって表される。ＡｏＡは、サイト間における精細な時間または周波数同期を必要とせず、ＡｏＡ情報をシステム・コントローラ／中央プロセッサに提供する。更に、ＡｏＡ精度は、ＵＴＤＯＡの場合のように、発信元(emitter)の帯域幅に依存せず、狭帯域信号において地理位置情報を得る能力が得られる。送信機（移動体電話機）の位置を検出するためにＡｏＡを用いることについての更なる詳細が、米国特許第４，７２８，９５９号、”Direction finding localization system”（方向発見位置確認システム）において見ることができる。これは、本願と同じ譲受人に譲渡されている。送信機（移動体電話機）の位置を検出するためにＡｏＡ／ＴＤＯＡハイブリッドを用いることについての追加の詳細が、米国特許第６，１１９，０１３号、”Enhanced time-difference location system”（改良時間差位置確認システム）において見ることができる。これは、本願と同じ譲受人に譲渡されている。
到達電力（ＰＯＡ）および到達電力差（ＰＤＯＡ）に基づくジオロケーション
[0014]  発信元の近似的な位置は、種々の位置においてその電力を測定することによって判定することができる。測定は、一定の電力をかなりの時間長にわたって送信する発信元に合わせて１つのセンサを様々な位置に動かすことによって、複数のセンサを用いて時間多重式で同時に行うことができる。電力に基づくジオロケーション技法は、先に論じた他のジオロケーション技法程厳しい時間および周波数同期要件がない。しかしながら、高速フェーディングおよびシャドー・フェーディング(shadow fading)のために、この方法の精度が低下することもある。
【０００９】
[0015]  無線信号の電力は、大気による無線波の減衰、ならびに自由空間損失、平面地球損失(plane earth loss)、および回折損を合わせた効果の結果、距離と共に減少するので、距離の推定値は受信信号から判定することができる。最も簡単に言うと、送信機と受信機との間の距離が増大すると、放射される無線エネルギは、球の表面を拡散するかのように、モデル化することができる。この球形モデルは、受信機における無線伝量が少なくとも距離の二乗だけ減少することを意味する。
ＰＯＡ
[0016]  到達電力は、１つのネットワーク・ノード（ＳＤＲ）と送信機との間において用いられる近似測定値である。ＰＯＡ位置検出では、ネットワーク・ベースＳＤＲにおいてブロードキャストされた無線の相対的到達電力を用いる。
【００１０】
[0017]  信号伝搬モデリングおよび履歴較正データを用いて、無線信号到達電力を受信機サイトにおいて正規化し、デバイスと各受信機との間における経路損失(path-loss)のみを残すことができる。３つ以上の受信機から収集された到達電力データは、近似位置を解明するために用いることができる。
ＰＤＯＡ
[0018]  ＰＤＯＡでは、位置を計算するために、複数の受信機における受信無線電力の絶対差を用いる。ＰＤＯＡ位置検出技法では、受信機の位置が前もってわかっている必要がある。信号伝搬モデリングおよび／または履歴較正データは、位置推定を改良するために用いることができる。共通の時間軸を用いて３つ以上の受信機から収集された電力データは、近似位置を解明するために用いることができる。
到達周波数差（ＦＤＯＡ）
[0019]  ＦＤＯＡを用いて発信元の近似位置を判定することは、種々の位置において信号の周波数を測定することによって行われる。測定は、一定の電力をかなりの時間長にわたって送信する発信元に合わせて１つのセンサを様々な位置に動かすことによって、複数のセンサを用いて時間多重式で同時に行われる。
【００１１】
[0020]  到達周波数差では、複数の受信機において受信された際の信号周波数オフセットの測定値を用いる。ドプラ誘発周波数オフセットが異なることから、ＦＤＯＡでは、移動する送信機の速度および方位が得られる。位置推定にＦＤＯＡを用いるためには、送信機または受信機（１つまたは複数）のいずれかまたは双方が動いていなければならない。
【００１２】
[0021]  ＦＤＯＡおよびＴＤＯＡ技法は双方共、正確なタイミング・ソース（共通クロックおよび共通周波数基準）を必要とするので、米国特許第６，８７６，８５９号”Method for estimating TDOA and FDOA in a wireless location system”（ワイヤレス位置検出システムにおいてＴＤＯＡおよびＦＤＯＡを推定する方法）に記載されているように、双方の技法は、同時に位置確認のために用いることができる。
ハイブリッド・ジオロケーション技法
[0022]  記載した位置検出技法の全ては、加重最小二乗または制約最小二乗アルゴリズムというような技法を用いることによって、発信元の位置確認のために用いることができる。このアルゴリズムでは、各位置検出技法の加法的確率(additive probability)によって、用いられる技法または技法の混合に対して最良の位置推定値を得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
[0023]  最近の社会がワイヤレス・システムに大きく依存することから、ワイヤレス・システムの崩壊に対する脆弱性が生じている。ワイヤレス機器は、不用意によるものか意図的なものかには係わらず、妨害(jamming)や干渉による崩壊に対して、比較的無保護である。広いエリアに配備することができ、ワイヤレス信号を検出し、分類し、位置判定するシステムがあれば、放送波を監視して、重要なワイヤレス信号に対する干渉を発見するのに有用であろう。以上のジオロケーション技法の１つ以上を広域センサ・ネットワーク（ＷＡＳＮ）において用いて、対象の地理的エリアにおいて意図的な干渉および意図的でない干渉のソースを特定し、突き止めることができれば有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
[0024]  以下の摘要は、本開示の実施形態例の守株の態様の全体像を提示する。この摘要は、開示される主題の重要な態様の網羅的な説明を提供することを意図するのではなく、開示の範囲を定めることを意図するのでもない。むしろ、この摘要は、以下の例示的な実施形態の説明に至る紹介としての役割を果たすことを意図している。
【００１５】
[0025]  広域センサ・ネットワーク（ＷＡＳＮ）を開示する。ＷＡＳＮは、広帯域ソフトウェア定義無線機（ＳＤＲ）を利用して広い周波数範囲にわたってＲＦエネルギを監視し、重要な周波数が妨害されているまたは干渉を受けているときを検出し、干渉を排除することができるように、干渉ソースの位置を判定する。ＷＡＳＮは、以上に述べた１つ以上のジオロケーション技法を用いることができる。加えて、ＷＡＳＮは、不正送信を検出しその位置を判定することができ、更に正規の送信機の送信電力を推定し、これらが許可されている以上の電力を送信していないことを保証することができる。
【００１６】
[0026]  実施形態の一例では、１つ以上のソフトウェア定義無線機を含む広域ワイヤレス通信ネットワークにおいて無線周波（ＲＦ）発信機を検出し、分類し、位置を判定する方法およびシステムを開示する。一実施形態における方法は、監視すべき少なくとも１つの信号についての情報を受信するステップと、この信号についての時間ドメイン・データを所定の期間所定の帯域幅にわたって取り込むステップと、所定の期間を等しい時間間隔に分割して、時間ドメイン・データを等しい時間間隔と関連付けるステップと、時間ドメイン・データを周波数ドメイン・データに変換するステップと、時間間隔の各々を周波数ビンに変換するステップと、周波数ビンの各々について電力特性を判定するステップと、信号に対してスペクトル・マスクを適用するステップと、周波数ビンの電力特性が、スペクトル・マスクの電力特性とは実質的に異なるときに、干渉ソースが存在すると判定するステップと、ジオロケーション判定アルゴリズムを用いて、干渉ソースの位置を判定するステップとを備えることができる。
【００１７】
[0027]  以上のことに加えて、本開示の一部をなす特許請求の範囲、図面、および本文には、他の態様についても記載されている。本開示の１つ以上の種々の態様は、本明細書において引用する本開示の態様を実施するための回路および／またはプログラミングを含むことができるが、これらに限定されるのではないことは、当業者には認められよう。これらの回路および／またはプログラミングは、システム設計者の設計選択に依存して、本明細書において引用する態様を実施するように構成されているハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアの事実上あらゆる組み合わせでも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
[0028]  以上の摘要および以下の詳細な説明は、添付図面と関連付けて読んだときに、一層深く理解することができる。本発明を例示する目的で、図面には本発明の構造例を示すが、本発明は、開示する特定の方法や手段に限定されるのではない。図面において、
【図１】図１は、広域センサ・ネットワーク（ＷＡＳＮ）の主要な機能ノードを模式的に示す。
【図２】図２は、分散センサ・ネットワーク受信機の主要な機能ノードを模式的に示す。
【図３】図３は、分散センサ・ネットワーク受信機によって用いられるソフトウェア定義無線機（ＳＤＲ）の主要な機能ノードを模式的に示す。
【図４】図４は、分散センサ・ネットワーク受信機のタイミング基準サブシステムの主要な機能ノードを模式的に示す。
【図５】図５は、広域センサ・ネットワーク用のユーザ・インターフェースの一例を示す。
【図６】図６は、広域センサ・ネットワーク用のユーザ・インターフェースの別の例を示す。
【図７】図７は、グローバル・ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）を検出し位置を判定するときにおけるＷＡＳＮ使用の一例を示す。
【図８】図８は、不正基地局を検出し位置を判定するときにおけるＷＡＳＮ使用の一例を示す。
【図９ａ】図９ａは、間欠的な不用意な干渉源を検出し位置を判定するときにおけるＷＡＳＮ使用の一例を示す。
【図９ｂ】図９ｂは、間欠的な不用意な干渉源を検出し位置を判定するときのＷＡＳＮユーザ・インターフェースの可視化の一例を示す。
【図１０】図１０は、図１から図９ｂまでの態様を実現するように構成することができる計算システムの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
[0040]  以下の説明および図面には、本発明の種々の実施形態の完全な理解が得られるようにするために、ある種の具体的な詳細について明記する。信号処理、計算機、およびソフトウェア技術と関連があることが多いある種の周知の詳細については、本発明の種々の実施形態を不必要に曖昧にするのを避けるために、以下の開示では明記しないこととする。更に、当業者には、以下の説明する詳細のうち１つ以上がなくても、本発明の他の実施形態を実施できることが理解されよう。最後に、以下の開示ではステップおよびシーケンスを参照して種々の方法について説明するが、このような説明は本発明の実施形態の明確な実現を提供するためであり、これらのステップやステップのシーケンスが本発明を実施するために必要であるというようには解釈しないこととする。
【００２０】
[0041]  尚、本明細書において記載する種々の技法は、ハードウェアまたはソフトウェア、あるいはしかるべきときには、双方の組み合わせと共に実現できることは言うまでもない。つまり、本発明の方法および装置、あるいはある種の態様またはその一部は、フロッピ・ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ハード・ドライブ、または任意の他の機械読み取り可能記憶媒体というような、有形媒体に具体化されたプログラム・コード（即ち、命令）という形態をなすことができる。このプログラム・コードをコンピュータのようなマシンにロードしてこのマシンによって実行すると、このマシンが本発明を実施する装置となる。プログラマブル・コンピュータにおけるプログラム・コードの実行の場合、計算機は、一般に、プロセッサ、このプロセッサによって読み取り可能な記憶媒体（揮発性および不揮発性メモリ、および／または記憶エレメントを含む）、少なくとも１つの入力デバイス、および少なくとも１つの出力デバイスを含む。1つ以上のプログラムは、例えば、ＡＰＩ、再利用可能な制御部等の使用によって、本発明との関連で説明するプロセスを実現または利用することができる。このようなプログラムは、好ましくは、コンピュータ・システムと通信するように、高度手順またはオブジェクト指向プログラミング言語で実施される。しかしながら、プログラム（１つまたは複数）は、望ましいのであれば、アセンブリまたは機械語で実施することもできる。いずれの場合でも、言語は、コンパイル言語またはインタプリタ言語でもよく、そしてハードウェアの実施態様と組み合わせてもよい。
【００２１】
[0042]  これより、本発明の例示的な実施形態について説明する。最初に、問題の詳細な全体像を示し、次いで本解決策の更に詳細な説明を行う。
【００２２】
[0043]  世界の多くのエリアにおいて、ワイヤレス・システムがあふれている。私たちの最近の生活のあらゆる面が、ワイヤレス技術による影響を強く受けている。移動体電話機の「どこでも、いつでも」の便利さであれ、衛星テレビジョンによって提供される娯楽であれ、ワイヤレス技術は、最近の社会の生産性および幸福に大きく影響する。近年になって、最近の社会の重要なインフラストラクチャの多くが、衛星ナビゲーション・システムに依存するようになってきている。衛星ナビゲーション・システムは、重要な資産のありかを判定するため、空港からの離陸および着陸を含む航空機ナビゲーションを補助するため、そして私たちの電気通信インフラストラクチャにタイミング情報を提供するために用いられる。最近の社会のワイヤレス・システムに対する大きな依存性のために、ワイヤレス・システムの崩壊に対する脆弱さが生じている。
【００２３】
[0044]  ワイヤレス機器は、不用意なものであるかまたは意図的なものであるかには係わらず、妨害(jamming)や干渉による崩壊に対して、比較的無保護である。広いエリアに配備することができ、ワイヤレス信号を検出し、分類し、その位置を判定するシステムがあれば、放送波を監視して、重要なワイヤレス信号に対する干渉を発見するのに有用であろう。加えて、このようなシステムは、ワイヤレス・サービス品質の最適化を含む、多くの他の目的のためのツールとしても用いることができる。このシステムは、多数の周知のネットワーク・ベース位置検出ジオロケーション技法のうち任意のものを用いて、対象の発信元の位置を推定することができる。
【００２４】
[0045]  更に、このようなシステムは、ＲＦ電力を周波数および時間に対して測定することによって、ＲＦチャネルの有効利用度を判定することができる。来るべきオーバー・ジ・エア(over-the-air)用ディジタルＴＶフォーマットへの切り替えによって、このような能力は、無許諾の「ホワイト・スペース」(white space)送信機をどこで突き止めることができるか、そしてどのくらいの電力をこれらが送信することができるのかについての判定を、ディジタル（ＯＴＡ）ＴＶサービスと干渉することなく、行うこともできる。
【００２５】
[0046]  広域センサ・ネットワーク（ＷＡＳＮ）は、広い周波数帯域および広大な地理的エリアにおいて、妨害および重要なワイヤレス信号に対する干渉を検出し位置を判定する能力を備えた、受動型受信システムと言ってよい。ＷＡＳＮの一例を図１に示す。このＷＡＳＮは、広い瞬時帯域幅(instantaneous bandwidth)が可能なソフトウェア定義無線機（ＳＤＲ）１０２のネットワーク、システム・コントローラ／中央プロセッサ１０５、およびシステム・コントローラ／中央プロセッサ１０５をＳＤＲ１０２と相互接続するバックホール通信ネットワーク１０３で構成されている。加えて、データベース１０６もこのシステムのコンポーネントとなることができ、コントローラ／中央プロセッサ１０５や１つ以上のユーザ・インターフェース端末１０７に接続することができる。ＷＡＳＮは、許可された送信機の特性を格納するため、そして種々のキャンペーンの結果を保管するために、データベース１０６を利用することができる。また、データベース１０６は、地理的情報、地勢的情報、無線モデリング、および場所名情報の複数のレイヤを有するマップの格納のためにも用いることができる。
【００２６】
[0047]  また、システム・コントローラ／中央プロセッサ１０５は、外部通信ネットワーク１０９、例えば、インターネットに対するインターフェースと、粗い時間情報を提供するＮＴＰ時間サーバ１０８への接続部とを有することもできる。一般に、ＳＤＲ１０２は、ワイヤレス信号を突き止めるために、種々のジオロケーション技法の利用が可能となるように、時間および周波数の同期が取られているとよい。
【００２７】
[0048]  ＷＡＳＮは、可変数のＳＤＲを備えることができる。時間および位置多重化ＷＡＳＮは、１つのＳＤＲを備えていればよく、監視すべき地理的エリア全域にわたって次々に場所を移動する。この構成は、長時間期間送信する物理的に静止状態にある送信機の検出、分類、および位置判定に適した、最小コストの構成を表す。また、ＷＡＳＮは、多数の固定ＳＤＲを備えることもでき、これらのＳＤＲが、ワイヤレス・セルラ・システムの基地局のネットワークと同様、監視すべき地理的エリア全域に分散されている。この構成の方が、短い時間期間しか送信されない過渡信号の検出、分類、および定位には適している。
【００２８】
[0049]  ＷＡＳＮの基本的コンポーネントに、それを構成するＳＤＲがある。ＳＤＲの一例のブロック図を図２および図３に示す。ＳＤＲの主要な長所(virtue)は、そのプログラマブル・ロジックをインターフェースを通じてプログラミングし直すことによって、その構成を変化させることができることである。ＳＤＲは、１つ以上のマルチチャネルＲＦ−中間周波数（ＩＦ）段、スイッチ・マトリクス、１組のアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器、プログラマブル・ロジック、プログラマブル・ディジタル信号プロセッサ、制御プロセッサ、メモリ、同期ユニット、および通信インターフェースで構成することができる。マルチチャネルＲＦ−ＩＦ段は、これらが接続されているアンテナによって受信した１帯域のＲＦ信号を取り込み、これらの信号を濾波してその帯域幅を制限し、これらの信号を増幅し、そしてこれらの信号をＩＦに変換する機能を果たす。ＳＤＲは、１つのマルチチャネルＲＦ−ＩＦ段の全てのチャネルに対して、共通のローカル発振器を含むことができ、周波数統一性(coherence)が得られる。複数のマルチチャネルＲＦ−ＩＦ段は、異なるローカル発振器を用いることができるが、共通の時間および周波数基準を、時間および周波数同期ユニットによって供給してもよい。スイッチ・マトリクスは、複数のＲＦ−ＩＦ段から特定のチャネルを選択し、このチャネルをＡ／Ｄに提示する機能を果たす。Ａ／Ｄは、アナログ信号の複数のチャネルを、指定されたサンプリング・レートのディジタル・フォーマットに変換する。
【００２９】
[0050]  一旦ディジタル・フォーマットに変換されると、プログラマブル・ロジック段によって信号を処理することができる。プログラマブル・ロジックの主要な特徴は、その能力を変化させるように、インターフェースを通じてロジックをプログラミングし直すことができることである。プログラマブル・ロジックの典型的な動作は、ＩおよびＱ検出、更なる帯域通過濾波およびサンプル・レートのデシメーション、特定信号の検出、およびメモリ格納である。プログラマブル・ディジタル信号処理（ＤＳＰ）段は、複数のプログラマブル・ディジタル信号プロセッサで構成することができ、これらのプロセッサは更にプログラマブル・ロジック段からの信号を処理することができる。ディジタル信号プロセッサによって実行される信号処理の例には、検出、復調、等化、および位置検出処理がある。制御プロセッサは、ＳＤＲのリソースの全てを制御および調整することができる。通信インターフェースは、システム・コントローラ／中央プロセッサによるＳＤＲの制御、およびデータの伝達を可能にするために、ＳＤＲ外部にインターフェースを設ける。
【００３０】
[0051]  ＷＡＳＮは、ＳＤＲ間において時間および周波数の同期を取ることができる。ＳＤＲの同期によって、信号およびイベントに非常に正確な時間タグを付けることができ、更に種々のジオロケーション能力を実装することが可能になる。２つ以上の幾何学的に離れているサイトの時間および周波数同期の典型的な技術は、ＧＰＳタイミング受信機によるものである。ＧＰＳタイミング受信機は、ＷＡＳＮにおける各ＧＰＳタイミング受信機が４機以上のＧＰＳ衛星からの信号を受信することができるときに、非常に優れた時間および周波数同期性能を発揮することができる。ＧＰＳ信号は、約−１３０ｄＢｍの電力レベルで地球を照明するように設計されている。この電力レベルは非常に低く、更に周囲や環境によって減衰される可能性がある。その結果、十分な数のＧＰＳ衛星信号を受信できない多くの環境があり、したがって、ＷＡＳＮにおける１つ以上のＳＤＲが他のＳＤＲと時間および周波数で同期を取れないこともある。この状況は、複数の信号、ならびに時間および周波数同期を行う技法の使用によって回避することができる。図４は、多様な技法を利用するＳＤＲの時間および周波数同期ユニットを示す。各タイミング受信機は、それぞれの信号から非常に精度が高い時間クロックを受け取る。この例では、信号は、鋭い立ち上がりエッジを毎秒供給する周期的波形である。タイミングおよび周波数同期ユニットのプロセッサは、これらの１ＰＰＳ信号を受信し、これらをインテリジェントに組み合わせるか、または１つしか入手できない場合には単にその１つを選択し、次いで基準発振器をこの信号に合わせて統制する(discipline)。
【００３１】
[0052]  システム・コントローラ／中央プロセッサは、ＷＡＳＮのリソースを制御し、各リソースの健全性および状態を監視し、ＳＤＲによって提供される情報を用いて、信号の位置を判定する。システム・コントローラ／中央プロセッサは、ＳＤＲに周波数および帯域を同調させるように命令し、次いでその周波数および帯域でいつそしてどの位の間データを収集すべきか命令する。加えて、システム／コントローラ／中央プロセッサは、ＳＤＲに、信号検出、信号特徴化、および信号分類というような、特定の機能を実行するように命令することができる。また、システム・コントローラ／中央プロセッサは、中央データベースに格納されるデータを決定することもできる。
干渉の検出
[0053]  同期広域センサ・ネットワークは、広いエリアにわたって重要な周波数チャネルを監視して干渉を発見し、いつ干渉が発生したか検出し、干渉を特徴化し、そのソースの位置を検出する能力を備えることができる。ＧＰＳ周波数チャネルは、重要な周波数の一例である。ＧＰＳ衛星からの信号は、電気通信ネットワークの同期から、商用航空機の自動着陸および離陸を含む、国航空交通システムのためのナビゲーション提供まで、多くの重要な用途に用いられる。つまり、ＧＰＳ信号は、これらが不用意な干渉または意図的な干渉によって阻害されていないことを監視し保証するために重要である。ＷＡＳＮは、時間的に連続であり性質上過渡的であるこのような干渉を検出し位置を判定する能力を提供することができる。
【００３２】
[0054]  干渉の検出および位置判定は、対象となる１つまたは複数の信号を予め知ることから始めることができる。予め知っておくものには、信号が占有する周波数チャネル、およびそのスペクトル特性（例えば、スペクトル密度関数）のような他の特性を含むことができる。ＷＡＳＮによって、干渉がないか重要なチャネルを監視し、干渉を検出し、その位置を判定するプロセスの一例は、次の通りである。
【００３３】
・ＳＤＲの１群について同時に対象の帯域幅において所定の期間時間ドメイン・データを取り込み、格納する。
【００３４】
・ＳＤＲのプログラマブル・ロジックに実装されているディジタル・ダウンコンバータに、取り込んだデータを通過させて、Ｉ／Ｑ検出、帯域制限、ビット分解能の増加、および時間ドメイン・データのサンプル・レートのデシメート、即ち、低減を行う。
【００３５】
・得られたデータを等しい時間ブロックに分割する。
【００３６】
・各時間ブロックを複素周波数ドメインに変換する。
【００３７】
・各周波数ビンの電力統計を判定する。
【００３８】
・適法信号のスペクトル・マスクを適用する。
【００３９】
・周波数マスクから著しく逸脱する電力を有する周波数ビンを特定することによって、干渉を特定する。
【００４０】
・信号が十分な帯域幅を有する場合、ＴＤＯＡを利用して干渉を突き止め、信号が十分な帯域幅を有しておらず、要求ＳＤＲでＡｏＡアンテナ・アレイが利用可能な場合、ＡｏＡを利用し、またはＰＤＯＡを利用する。
【００４１】
・今後引き出すために、結果をデータベースに格納する。
【００４２】
[0055]  以上のプロセスは、ＷＡＳＮ全域で連続的に、または命令されたときに実行して、干渉があるかどうかについて重要な周波数を監視し、干渉が存在する場合、その干渉を突き止めて特徴化することができる。
信号検出
[0056]  ＷＡＳＮは、それが配備されている広いエリア全域で信号を検出し、特徴化し、位置を判定するために用いることができる。この能力によって、ＳＤＲの周波数範囲全体における全ての信号の調査および列記(catalog)が可能になる。ＷＡＳＮは、適法信号を調査し列記して、それらの特性が要求仕様に該当することを保証することができる。適法信号のデータベースをＷＡＳＮの結果と比較して、不正ＦＭ無線局およびビデオ信号のような、可能な違法信号を特定することができる。ＷＡＳＮの信号検出能力は、無許諾「ホワイト・スペース」送信機がどこに配置されているか示すことができるマップを提供することができ、ユーザが放出することができ適法なディジタルＴＶ信号と干渉しない電力を送信することができる。
【００４３】
[0057]  信号検出プロセスの一例は、次の通りである。
【００４４】
・ＳＤＲの１群について同時に対象の帯域幅において所定の期間時間ドメイン・データを取り込み、格納する。
【００４５】
・ＳＤＲのプログラマブル・ロジックに実装されているディジタル・ダウンコンバータに、取り込んだデータを通過させて、Ｉ／Ｑ検出、帯域制限、ビット分解能の増加、および時間ドメイン・データのサンプル・レートのデシメート、即ち、低減を行う。
【００４６】
・得られたデータを等しい時間ブロックに分割する。
【００４７】
・各時間ブロックを複素周波数ドメインに変換する。
【００４８】
・各周波数ビンの電力統計を判定する。
【００４９】
・ノイズ・フロアの電力を有する周波数ビンを特定する。
【００５０】
・ノイズ・フロアよりも高い周波数ビンにある信号を特徴化する。
【００５１】
・信号が十分な帯域幅を有する場合、ＴＤＯＡを利用して干渉を突き止め、信号が十分な帯域幅を有しておらず、要求ＳＤＲでＡｏＡアンテナ・アレイが利用可能な場合、ＡｏＡを利用し、またはＰＤＯＡを利用する。
【００５２】
・今後引き出すために、結果をデータベースに格納する。
信号分類
[0058]  ＷＡＳＮは、以前に入手可能であったよりも高いレベルの信号分類が可能である。何故なら、ＷＡＳＮは、広い地理的エリアに分散された時間および周波数同期センサのネットワークを含むからである。これによって、信号の発信源の位置を判定する能力を得ることができる。加えて、一旦位置が判定されたなら、環境の容易に入手可能な伝搬モデルを利用して、信号によって送信される絶対電力を推定することができる。このように、ＷＡＳＮは、それが配備されている地理的エリア全域において殆どの信号または全ての信号を分類する能力を提供することができる。信号特性は、以下を含むことができる。
【００５３】
・中心周波数  
・帯域幅
・変調の種類
・シンボル・レート（ディジタル的に変調される場合）
・二次元位置（緯度および経度）
・絶対電力
[0059]  図１は、ＷＡＳＮの主要な機能ノードを模式的に示す。地理的に分散された受信機のネットワーク１０１が示されている。３つ以上の受信機１０２の各々は、それぞれのアンテナを有し、有線またはワイヤレス・データ・バックホール・ネットワーク１０３を通じてコントローラ１０５に接続する。コントローラ１０５は、タスク割り当て、スケジューリング、信号検出、信号特徴化、および位置推定を実行するカスタム・ソフトウェアを有する汎用コンピュータ処理サーバである。コントローラ１０５は、データベース・システム１０６による供給を受けて、較正データ、履歴位置データ、地理的データ、および伝搬モデルを、位置推定処理において用いることが可能になる。また、コントローラ１０５は、デジタル・データ・リンク（内部データ・バス、ローカル・エリア・ネットワーク、またはワイド・エリア・データ・ネットワークのような）を通じて、ユーザ・インターフェース１０７に接続する。ユーザ・インターフェース１０７は、ワイド・エリア・センサ・ネットワークとの人間−機械インターフェースの役割を果たす。種々の動作、管理、プロビジョニング、および保守動作は、ユーザ・インターフェース１０７を通じて遂行することができる。この例におけるユーザ・インターフェース１０７は、クライアント・プロセッサ・プラットフォームにおいて実行するアプリケーション・ソフトウェアとして実現される。
【００５４】
[0060]  ＮＴＰ１０８（ネットワーク時間プロトコル）ノードは、安定した時間基準をコントローラ１０５に、ＴＣＰ／ＩＰ系ディジタル・データ・リンクを通じて供給する。ＮＴＰの動作の詳細は、ＲＦＣ７７８、ＲＦＣ８９１、ＲＦＣ９５６、ＲＦＣ９５８、およびＲＦＣ１３０５において見ることができる。ネットワーク１０９は、インターネットのような外部ネットワークを表し、ＧＰＳ補助データまたは適法発信元のような補助情報をＷＡＳＮに提供する。
【００５５】
[0061]  図２は、図１に示したソフトウェア定義無線（ＳＤＲ）受信機１０２の更に詳細な図を示す。図示のように、第１アンテナ構造２０１が、ＳＤＲネットワーク１０１を同期させるために必要な共通システム時間基準の発信決定(air determination)を可能にする。この例におけるシステム時間および周波数基準は、内部アナログおよびディジタル・バス２０６を通じてタイミング受信機２０３から同調可能広帯域ディジタル受信機２０４および通信インターフェース２０５に配信される。
【００５６】
[0062]  第２組のアンテナ２０２が、同調可能広帯域ディジタル受信機２０４のために動作する(serve)。第２アンテナ構造２０２は、到達角度信号位置判定のための特殊指向性アンテナを含むことができる。
【００５７】
[0063]  同調可能広帯域ディジタル受信機２０４は、好ましくは、ソフトウェア定義無線機（ＳＤＲ）として実現される。通信インターフェース２０５は、位置検出関連情報およびタイミング情報をバックホール・ネットワーク１０３を通じてコントローラ１０５にルーティングし橋渡しする役割を果たす。
【００５８】
[0064]  図３は、マルチバンド、同調可能、マルチチャネル広帯域ソフトウェア定義無線機（ＳＤＲ）の機能段を模式的に示す。アンテナ構造３０２は、複数の受信アンテナが、１つのＳＤＲならびに複数の時間および周波数同期ソースのために用いられることを可能にする。アンテナがＲＦ段３０１に接続されており、ＲＦ段３０１において、対象の帯域幅の増幅、濾波、および中間周波数（ＩＦ）への変換が行われる。ＩＦ段３０１への複数のＲＦが、対象帯域の受信をサポートするために用いられ、こうして、非常に広い帯域幅が必要とされるときに生ずる、増幅器およびフィルタ固有の限界を克服する。
【００５９】
[0065]  ＩＦ段３０１への種々のＲＦがアナログ・スイッチ・マトリクス３０３に通じており、ＳＤＲが観察すべき帯域を選択することが可能となる。マルチチャネル出力が、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）３０４に受け渡され、帯域制限信号の複数のチャネルがディジタル表現に変換される。ＳＤＲのロジック３０５およびディジタル信号プロセッサ（１つまたは複数）３０７段は、濾波、ダウン・コンバジョン、復調、およびディジタル・ベースバンド信号分析を扱う。制御セクション３０８は、サンプル・レートの動的制御、対象の帯域幅、受信信号の選択格納、ならびにＳＤＲおよび種々の管理タスクが応対するエンティティへの相互接続を設定する。ＳＤＲメモリ３０６は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ならびにＳＤＲの制御および受信信号の格納の双方に必要とされる高速ＲＡＭから成る。
【００６０】
[0066]  図４は、配信タイミング受信機４００、およびＳＤＲに時間および周波数基準としての役割を果たす、関連するアンテナ構造の更に詳細な図を示す。タイミング受信機４００において、第１タイミング受信機４０１および第２タイミング受信機４０２が用いられている。二重タイミング受信機４０１、４０２によって、１つの受信機が妨害された場合におけるクロックおよび周波数基準の決定に備えている。また、二重タイミング受信機４０１、４０２の構成は、１つの受信機が一時的に妨害されている場合におけるハンドオーバーの増大にも備えている。
【００６１】
[0067]  第１タイミング受信機４０１は、ディジタル／データ・リンク４０５およびアナログ・タイミング・リンク４０７を通じて中央プロセッサに接続されており、動作上のメッセージングおよびタイミングに関するメッセージが受信機とプロセッサとの間を通過することを可能とし、更にアナログ・タイミング信号が第１タイミング受信機４０１からプロセッサに通過することを可能にする。
【００６２】
[0068]  第２タイミング受信機４０２は、ディジタル・データ・リンク４０６およびアナログ・タイミング・リンク４０８を通じて中央プロセッサに接続されており、動作上のメッセージングおよびタイミングに関するメッセージが受信機とプロセッサとの間を通過することを可能とし、更にアナログ・タイミング信号が第１第２受信機(first second receiver)４０３からプロセッサに通過することを可能にする。
【００６３】
[0069]  プロセッサ４０３は、データ・フィードバック制御リンク４０９およびアナログ・タイミング・リンク４１０を通じて基準発振器４０４に接続されており、発振器の周波数の制御を可能とし、更にアナログ・タイミング信号が基準発振器４０４からプロセッサに通過することを可能にする。
【００６４】
[0070]  プロセッサ４０３は、どちらのタイミング受信機の方がその信号受信状態が良いかに応じて、基準発振器４０４をいずれかのタイミング受信機に合わせて、時間および周波数基準をＳＤＲに供給する。
【００６５】
[0071]  ＳＤＲには、アナログ・タイミング信号４１１を通じて時間および周波数基準が供給され、ディジタル・リンク４１２を通じてタイミング・メッセージングが供給され、更にアナログ周波数基準４１３が供給される。
ユーザ・インターフェース
[0072]  ＷＡＳＮは、複数の次元で広いエリアにわたってワイヤレス信号を測定し特徴化する能力を設けることができる。これらの次元の一部は、次のようなものである。
【００６６】
・時間
・周波数  
・電力
・位置
[0073]  ＷＡＳＮ用のユーザ・インターフェースは、そのリソースのユーザ制御、およびその結果の表示を設けることができる。上の４つのデータ次元は、２つの形式で表示することができる。第１の形式は、図５において、ある範囲の経度および緯度の位置、時間スライダによって示される特定の時間、ならびに周波数および帯域幅スライダによって示される特定の周波数および帯域幅における電力の輪郭プロットとして示されている。他方の形式は、時間および周波数対電力の３−Ｄプロットであり、図６に示すように、２Ｄの位置が、ある範囲の経度および緯度においてカーソルを位置付けることによって定められる。
【００６７】
[0074]  図５は、ユーザ・インターフェースおよびＷＡＳＮの一例を示す。図示するのは、キャンペーン例を表示するユーザ・インターフェースのスクリーンショット例５０１である。３−Ｄマップ５０１が、発信元の位置を、位置検出プロセッサによって決定された緯度５０３軸および経度５０２軸によって表示し、更に試験対象帯域幅において計算した絶対放射電力５０３を表示する。試験対象帯域幅５０６が、バー・ディスプレイ５０５上に示されている。試験対象帯域幅の中心周波数５０８が、周波数バー・ディスプレイ５０７上に示されている。スペクトル試験の時間は、時間バー５０９上において選択することができる。
【００６８】
[0075]  この例におけるユーザ・インターフェース５００は、入力および出力双方を供給し、ＷＡＳＮのデータベース機能を用いて、経時的な信号および位置データを格納する。各バー・ディスプレイによって、ユーザは、マウス駆動式ポイント・アンド・クリック・インターフェース(point-and-click interface)を用いて、調節可能な帯域幅、中心周波数、および時間範囲に対して、信号電力および位置を判定することができる。
【００６９】
[0076]  図６は、他のグラフィカル・ユーザ・インタースの一例を示す。ここでは、電力６０２、時間６０３、および周波数６０４の三次元マップ６０１が用いられており、ここでは、地理的マップが二次元街路マップとして示されている。位置判定は、高度(altitude)即ち高さ(elevation)を含んでもよい。永続的データベースを用いて信号および位置情報を格納することにより、ユーザ・インターフェースは、リアル・タイムのキャンペーン、ならびに過去の位置検出および信号データの双方を示すために用いることができる。
アプリケーション
[0077]  アプリケーションは、システム・コントローラ／中央プロセッサに存在し、複数の動作を実行するＷＡＳＮの能力を装備することができる。ＷＡＳＮアプリケーションは、次のものを含むことができる。
干渉検出および位置判定
[0078]  干渉検出および位置判定(location)アプリケーションは、ＷＡＳＮのユーザ定義重要帯域、チャネル、および周波数を監視する能力を利用して、「干渉」として定められる不正信号の存在を検出する。正規信号の先験的特性を利用して、干渉を検出する際の補助とする。一旦干渉が検出されると、この干渉の位置を判定する。干渉検出および位置判定キャンペーンの結果は、データベースに格納され、および／またはユーザ・インターフェース上に表示される。
信号調査
[0079]  信号調査アプリケーションは、ＷＡＳＮの信号検出能力を利用して、ＷＡＳＮの配備エリア全域における全ての信号の特性および位置を判定する。信号調査キャンペーンの結果は、データベースに格納され、および／またはユーザ・インターフェース上に表示される。
不正送信機検出および位置判定
[0080]  不正送信機アプリケーションは、信号調査キャンペーンの出力を、正規信号のリストと比較して、不正である可能性がある送信機を特定する。
スプーファ検出(Spoofer Detection)
[0081]  なりすまし信号(spoofing signal)とは、一人以上のユーザを混乱させるためまたは騙すために、有効な信号のように偽装しようとする信号のことである。例えば、なりすましグローバル・ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）信号は、受信機がいない場所にいると判定するように、ＧＮＳＳ受信機を騙す。ＷＡＳＮは、なりすまし信号を捕獲し特徴化することによって、なりすまし信号を検出し、その位置を突き止める。なりすまし信号の特性が適法信号（１つまたは複数）の特性と比較され、ＷＡＳＮは著しい逸脱があるときに注意する。なりすましＧＮＳＳ信号の例を用いると、この信号の絶対電力レベルを判定することができ、これが適法のＧＮＳＳ信号よりも遙かに高い場合、この信号はなりすまし信号として特定される。なりすましＧＮＳＳ信号を特定する他の方法は、現在利用できない衛星（例えば、水平上(over-the-horizon)）によって受信信号が特定されたと判定することである。このＧＮＳＳシステムの例は、米国NavStar汎地球測位システム（ＧＰＳ）である。
スペクトル利用
[0082]  スペクトル利用アプリケーションは、かなりの時間長にわたって、検出された信号から送信を監視して、ＲＦエネルギが送信されている時間の百分率を判定する。これによって、百分率占有メトリック(percentage occupancy metric)が得られる。加えて、ＲＦエネルギが送信されている時間の百分率は、この特定の送信機が提供する地理的カバレッジを定量化する。スペクトル利用キャンペーンの結果は、データベースに格納され、および／またはユーザ・インターフェース上に表示される。
無許諾「ホワイト・スペース」送信機の電力および配置(placement)
[0083]  無許諾「ホワイト・スペース」アプリケーションは、ＷＡＳＮの信号検出能力を利用して、ディジタルＴＶ送信機を特定しその位置を突き止め、更に送信機の送信電力を推定する。この情報を用いて、ＷＡＳＮは、当該ＷＡＳＮの地理的エリアにおける正規および許諾ディジタルＴＶ送信機と干渉することなく、「ホワイト・スペース」送信機が送信できる電力レベルを判定する。
代表例−ＧＮＳＳジャマー(jammer)検出および位置判定
[0084]  この代表的な一例では、地理的に分散された広域ソフトウェア受信機のネットワークを有する位置測定ユニット（ＬＭＵ）ネットワークと共に配備されたワイヤレス位置検出システムが用いられる。更に、グローバル・ナビゲーション衛星システム（１つまたは複数）（ＧＮＳＳ）は、米国NavaStar汎地球測位システム（ＧＰＳ）として記載される。他のＧＮＳＳシステム（Galileo、GLONASS、Compass等）、または複数のＧＮＳＳシステムからの衛星の組み合わせも、ＧＰＳシステムと共に、またはその代わりに用いることができる。
【００７０】
[0085]  現在のＬＭＵには、アップリンクおよびダウンリンク位置判定用に別個の広域受信機、ならびに共通クロック基準を受信するためのＧＰＳ受信機が装備されている。ＬＭＵネットワーク自体は、低電力ＰＧＳジャマーから比較的保護されており、ジャマーを検出および位置判定するのに理想的な状況にある。ＬＭＵ  ＧＰＳ受信機は、通常、最小の近隣妨害(nearby obstruction)で設置され、近隣構造よりも高い高度に設置されるのが理想的である。
【００７１】
[0086]  ＰＧＳ広域ＣＤＭＡ信号は、弱く、極軌道にある宇宙船から放射する。野外にあるＧＰＳ受信機のアンテナでは、ＧＰＳ信号強度は、１３０から１６０ｄｂｍの範囲、または約１×１０-１６ワットである。用いられる波長を考えると、地上および回りの構造物からの反射はなおも一層減衰する。各衛星を追跡し用いる能力を決定するのは、信号電力の単位帯域幅当たりのノイズ電力に対する比率である。したがって、ＧＰＳジャマー（意図しないものであっても）は、通例、広域ホワイト／グレー・ノイズを送信してローカル・ノイズ・フロアーを高くし、こうしてあらゆるローカルＧＰＳ受信機を混乱させる。ジャマーを突き止めるためには、問題は、最初にジャマー（１つまたは複数）を検出し、第２にジャマーの位置を判定することである。
【００７２】
[0087]  図７に示すように、ワイヤレス通信システム７０１は、地理的サービス・エリア全域にカバレッジを設けるように分散されたセルを備えている。通信ネットワーク用の無線機器は、セル・サイト７０４に収容されており、ＳＤＲ受信機と一緒に配置されて、ＳＤＲネットワークに、地理的分散および共有設備ならびにアンテナ・マウントを設ける。ＧＮＳＳシステム（この例では、ＧＰＳシステム）が、７０５において、関連する無線ブロードキャストと共に示されている。
【００７３】
[0088]  ＧＰＳジャマー７０２は、送信電力および地面クラッタ(ground clutter)によって決定されるエリア７０３を伝搬する妨害無線信号を送信する。また、伝搬パターン７０３は、指向性送信アンテナによって形状を決めることもできる。
【００７４】
[0089]  既知の方法を用いて、ＧＰＳ受信サブシステムは、妨害の存在を検出し、外部に警告することができる。このような妨害は、１つのＬＭＵまたはＬＭＵのグループに制限することができる。知られている非軍事用ＧＮＳＳジャマーは、数十メートルから数十キロメートルの範囲を有するが、比較的電力が少ない携帯用デバイスである可能性が高い。
【００７５】
[0090]  意図的または意図的でないＧＮＳＳ妨害のソースを検出するために、ＬＭＵは可視ＰＧＳ衛星の１回の完全なサイクルの間、ベースライン信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を維持することができる。閾値のＳＮＲが交差されたときに、ジャマー位置検出イベントを開始することができる。
【００７６】
[0091]  小型および／または低電力ＧＮＳＳジャマーに対して、送信電力、ＲＦ環境、および信号の期間に応じて、到達時間（ＴＯＡ）または到達電力（ＰＯＡ）に基づく測距、あるいはＴＤＯＡまたはＡＯＡというような技法によって、このＧＮＳＳジャマーの位置を判定することができる。現在のＬＭＵ  ＧＰＳ受信アンテナに対する変更、またはＧＰＳ受信機の広域ＳＤＲとの交換を用いて、ＧＰＳジャマー受信機を可能にしてもよい。大規模なＧＮＳＳ妨害イベントに対しては、影響を受けたＬＭＵをプロットすることができ、ＬＭＵカバレッジ・エリアの重力の中心を、ジャマーの位置として判定することができる。ＬＭＵは、暫定的なＴＯＡまたはＰＯＡに基づく位置検出に基づいて、ＴＤＯＡおよび／またはＡＯＡ位置判定に合わせて選択することができる。更に、配備された位置検出技術、ならびに妨害信号（１つまたは複数）の電力および帯域幅に基づいて、ジャマーの位置を更に精度高く提示するように、ＬＭＵを選択することもできる。
【００７７】
[0092]  ＬＭＵがジャマーの近くに位置しそのＧＰＳ信号を失った場合、このＬＭＵを協同装置(cooperator)として用いることができなくても、ジャマーが送信した基準信号を収集するために、このＬＭＵをなおも用いることができる可能性がある。粗いタイミングのためのネットワークからのタイミングまたはメッセージング用のダウンリンク・ビーコン監視を用いると、基準信号を収集し、圧縮し、正しいタイミング基準を有する協同ＬＭＵに配信することができる。
【００７８】
[0093]  一般的なコール位置判定では、基準信号を検出し復調するために高精度のタイミングを有していないＬＭＵを用いる技法であっても、用いることができる。このようなＬＭＵは、そのタイミングが位置検出処理のためには十分な精度ではないので、協同装置としては用いられない。しかしながら、ダウンリンク監視および／またはネットワーク・タイミングによって、ジャマーが送信した基準信号の検出および復調には、このＬＭＵを用いることができる。
【００７９】
[0094]  ＧＮＳＳ妨害ソースを突き止める場合、ＴＤＯＡまたはＡＯＡ位置検出を実行するとよい。ＧＮＳＳ妨害信号が、変化しつつあり常にオンであるタイプのノイズ・ソースであると仮定すると、ＬＭＵまたは同様のデバイスは、この信号のサンプルを特定の時間間隔で収集することができる。このデータは、圧縮され、協同ＬＭＵに送られて、相関付けを行い位置を判定することができる。
【００８０】
[0095]  システムが突き止めた妨害ソースが明瞭なトーンまたは一連のトーンであり、経時的に変化していない場合、協同ＬＭＵの全てにおけるそのベースラインＳＮＲからのＧＰＳ信号のＳＮＲの変化を用いて、影響を受ける各ＬＭＵサイトにおけるＳＮＲの電力レベル影響に基づいて、ＴＤＯＡ位置を計算するプロセスと同様に、位置を計算することができる。到達時間差の代わりに、妨害信号の電力勾配（ＰＯＡまたはＰＤＯＡ）を用いることもできる。
代表的例−ＧＮＳＳスプーファ検出および位置判定
[0096]  他の代表的な例では、本開示にしたがってＧＮＳＳスプーファを突き止めるために、地理的に分散されたＬＭＵネットワーク、ならびにこれと一緒に配置された広域およびＧＰＳ受信機を用いることができる。
【００８１】
[0097]  ＧＮＳＳなりすましには、通例より高い電力であり、受信機の高さで宇宙船によって配信されるＧＮＳＳ衛星送信を偽装する送信機が関与するのが一般的である。場合によっては、受信機の視野にない宇宙船（例えば、水平線上）の識別情報を用いて、なりすましのために宇宙船を模擬することもできる。
【００８２】
[0098]  スプーファがＧＮＳＳ衛星送信を偽装しているとき、受信機が分散されているネットワークは、なりすまし信号の信号電力増大によって、なりすまし送信機を検出することができる。
【００８３】
[0099]  受信機の視野内にない宇宙船の識別情報を用いて宇宙船を偽装する場合、軌道力学のために利用可能であると予測されない衛星の追加を検出することができる。
【００８４】
[0100]  両方の場合、ＰＤＯＡ、ＴＯＡ、ＴＤＯＡ、またはハイブリッド技法によってなりすまし送信機の位置を判定するために、広域なりすまし信号を用いることができる。
代表例−ＩＭＳＩキャッチャ(catcher)検出
[0101]  本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許出願第１１／９４８，２４４号”Autonomous Configuration of a Wireless Location System”（ワイヤレス位置検出システムの自律構成）に記載されているように、ＬＭＵネットワークの広域ダウンリンク受信機を用いて、基地局ビーコン送信によって、ＧＳＭ、ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ−２０００、およびＵＭＴＳワイヤレス通信システムを検出し、特定し、位置を判定することができる。この特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。この自律構成の出願では、新たな基地局を判定することがだけでなく、基地局識別や周波数割り当ての変更も判定することができる。
【００８５】
[0102]  不良基地送受信局（ＢＴＳ）（ＩＭＳＩ−キャッチャとも呼ぶ）について、ヨーロッパ特許ＥＰ１０５１０５３、”Method for identifying a mobile phone user or for eavesdropping on outgoing calls”（移動体電話機ユーザを特定するまたは出立コールにおいて盗み聞きする方法）、および米国特許出願第１１／９６６，２３０号、”Acquiring Identity Parameters by Emulating Base Stations”（基地局をエミュレートすることによる識別パラメータの取得）に記載されている。記載されているように、不良ＢＴＳは、既に存在する基地局に属するビーコンを送信することによって、ワイヤレス・ネットワークをシミュレートし、ローカル・ワイヤレス通信ネットワークに属する基地局に偽装する。地理的に分散された受信機のＬＭＵネットワークの検出、特定、および位置判定能力を用いて、更にサービング移動体位置検出センタ（ＳＭＬＣ）をコントローラとして用いて、二重偽装(duplicative mimicked)基地局ビーコンを検出し、特定し、位置を判定することができる。
【００８６】
[0103]  図８は、本開示による分散ネットワーク・ベースＩＭＳＩ−キャッチャ不正ＢＴＳ位置検出装置(locator)の一例を示す。低電力のＩＭＳＩ−キャッチャが、ローカル・ビーコン８０７、８０８、８０９において、電力、識別、および近隣リストを含む情報を収集する。ＩＭＳＩ−キャッチャ８０２は、次いで、それ自体の偽装ビーコンをブロードキャストする。この偽装ビーコンは地理的エリア８０３全域に伝搬する。対象の移動体／ユーザ機器８０１は、ＩＭＳＩ−キャッチャがエミュレートしたネットワークに対して、位置更新を行う。
【００８７】
[0104]  この例におけるＳＤＲ受信機は、近郊(close)セル８０４、近隣(neighboring)セル８０５、および近接(proximate)セル８０６全てに配置されている(collocate)。過去において近郊セル８０６、近隣セル８０５、および近接セル８０６を既に検出、特定、および位置判定し、格納してあれば、ＳＤＲ受信機は、偽装ビーコン８０３を検出し、不良ＢＴＳを特定することができる。ＳＤＲネットワークは、不良ＢＴＳを突き止めるように同調され、不良ＢＴＳに関する情報が、分析および処置のために、ユーザ・インターフェースに配信される。
【００８８】
[0105]  図９ａにおいて、ＷＡＳＮの使用例を示す。この例では、センサ受信機９０１、９０２、９０３が、ワイヤレス通信またはブロードキャスト・システムが担当する地理的エリアに分散されている。異なる(disparate)時点において、干渉信号９０４、９０５、９０６が検出され、位置が判定される。図９ｂは、結果的に得られたユーザ・インターフェースの表示を示す。マップ表示９０７上において、干渉信号９０４、９０５、９０６のソースが、地理的に、９０８、９０９、９１０に表示されている。干渉の時刻および期間が、時間バー表示９１１上に表示され、干渉イベント９０４、９０５、９０６が、図式的に９１２、９１３、９１４として示されている。スペクトル・バー９１５は、イベント９０４について周波数に対する電力の分布を表示する。羅針図９１６の表示が薄くなり(gray out)、イベント９０４について方位が得られないことを示す。速度インディケータ９１７は、ゼロの速度を示し、羅針図と共に、イベント９０４が時間期間９１２にわたって静止していたことを示す。
Ｄ．結論
[0106]  以上に述べた態様は、そのいずれもが、方法、システム、コンピュータ読み取り可能媒体、または任意のタイプの製造物で実現することができる。回路(circuitry)という用語は、本開示において用いられる場合、特殊ハードウェア・コンポーネントを含むことができる。同じ実施形態または他の実施形態において、回路は、ファームウェアまたはスイッチによって機能（１つまたは複数）を実行するように構成されたマイクロプロセッサを含むことができる。同じ実施形態例または他の実施形態例において、回路は、１つ以上の汎用処理ユニットおよび／またはマルチコア処理ユニット等を含むことができ、これらは、機能（１つまたは複数）を実行するように動作可能なロジックを具体化するソフトウェア命令がメモリ、例えば、ＲＡＭおよび／または仮想メモリにロードされたときに構成することができる。回路がハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせを含む実施形態例では、実施者(implementer)は、ロジックを具体化するソース・コードを書くことができ、このソース・コードをコンパイルしてマシン読み取り可能コードとし、汎用処理ユニット（１つまたは複数）によって処理することができる。
【００８９】
[0107]  図１は、本開示の態様を実現するように構成することができる計算システムの一例を示す。この計算システムは、コンピュータ２０等を含むことができる。コンピュータ２０は、処理ユニット２１、システム・メモリ２２、およびシステム・メモリを含む種々のシステム・コンポーネントを処理ユニット２１に結合するシステム・バス２３を含む。システム・バス２３は、メモリ・バスまたはメモリ・コントローラ、周辺バス、および種々のバス・アーキテクチャのうち任意のものを用いたローカル・バスを含む様々なタイプのバス構造のうち任意のものとすることができる。システム・メモリは、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）２４およびランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）２５を含む。基本入／出力システム２６（ＢＩＯＳ）は、起動中のように、コンピュータ２０内のエレメント間におけるデータ伝送を補助する基本的なルーティンを含み、通例ＲＯＭ２４内に格納されている。更に、コンピュータ２０は、図示しないハード・ディスクからの読み取りおよびこれへの書き込みを行うハード・ディスク・ドライブ２７、リムーバブル磁気ディスク２９からの読み取りおよびこれへの書き込みを行う磁気ディスク・ドライブ２８、およびＣＤＲＯＭまたは他の光媒体のようなリムーバブル光ディスク３１からの読み取りおよびこれへの書き込みを行う光ディスク・ドライブ３０も含むことができる。実施形態例によっては、本発明の態様を具体化するコンピュータ実行可能命令をＲＯＭ２４、ハード・ディスク（図示せず）、ＲＡＭ２５、リムーバブル磁気ディスク２９、光ディスク３１、および／または処理ユニット２１のキャッシュに格納することができる。ハード・ディスク・ドライブ２７、磁気ディスク・ドライブ２８、および光ディスク・ドライブ３０は、それぞれ、ハード・ディスク・ドライブ・インターフェース３２、磁気ディスク・ドライブ・インターフェース３３、および光ドライブ・インターフェース３４によって、システム・バス２３に接続されている。これらのドライブおよびそれらと関連のあるコンピュータ読み取り可能媒体は、コンピュータ読み取り可能命令、データ構造、プログラム・モジュール、およびコンピュータ２０の他のデータの不揮発性記憶に備える。本明細書において記載する環境はハード・ディスク、リムーバブル磁気ディスク２９、およびリムーバブル光ディスク３１を採用するが、磁気カセット、フラッシュ・メモリ・カード、ディジタル・ビデオ・ディスク、ベルヌーイ・カートリッジ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）等のような、コンピュータによってアクセス可能なデータを格納することができる他のタイプのコンピュータ読み取り可能媒体も、この動作環境において用いてもよいことは、当業者には認められてしかるべきである。
【００９０】
[0108]  ハード・ディスク、磁気ディスク２９、光ディスク３１、ＲＯＭ２４、またはＲＡＭ２５には、複数のプログラム・モジュールを格納することができ、その中には、オペレーティング・システム３５、１つ以上のアプリケーション・プログラム３６、その他のプログラム・モジュール３７、およびプログラム・データー３８を含む。ユーザは、キーボード４０のような入力デバイス、およびポインティング・デバイス４２によって、コマンドおよび情報をコンピュータ２０に入力することができる。他の入力デバイス（図示せず）には、マイクロフォン、ジョイスティック、ゲーム・パッド、衛星ディスク、スキャナ等を含むことができる。これらおよびその他の入力デバイスは、多くの場合、シリアル・ポート・インターフェース４６を介して、処理ユニット２１に接続されている。シリアル・ポート・インターフェース４６は、システム・バスに結合されているが、パラレル・ポート、ゲーム・ポート、またはユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）のようなその他のインターフェースによって接続することも可能である。ディスプレイ４７またはその他の形式のディスプレイ・デバイスも、ビデオ・アダプタ４８のようなインターフェースおよびケーブル５７を介して、システム・バス２３に接続されている。ディスプレイ４７に加えて、コンピュータは、スピーカおよびプリンタのような、その他の周辺出力装置（図示せず）も含むことができる。また、図１のシステムは、ホスト・アダプタ５５、スモール・コンピュータ・システム・インターフェース（ＳＣＳＩ）バス５６、およびこのＳＣＳＩバス５６に接続されている外部記憶デバイス６２も含む。
【００９１】
[0109]  コンピュータ２０は、リモート・コンピュータ４９のような１つ以上のリモート・コンピュータへの論理接続を用いて、ネットワーク環境において動作することも可能である。リモート・コンピュータ４９は、他のコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ピアデバイス、またはその他の共通ネットワーク・ノードとすることができ、通例、コンピュータ２０に関して先に説明したエレメントの多くまたは全てを含むが、図１にはメモリ記憶装置５０のみを示す。図１に示す論理接続は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）５１およびワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）５２を含む。このようなネットワーク環境は、事務所、企業規模のコンピューター・ネットワーク、イントラネットおよびインターネットにおいては、一般的である。
【００９２】
[0110]  ＬＡＮネットワーク環境で用いる場合、コンピュータ２０は、ネットワーク・インターフェースまたはアダプタ５３を介してＬＡＮ５１に接続される。ＷＡＮネットワーク環境で用いる場合、コンピュータ２０は、通例、モデム５４、またはインターネットのようなワイド・エリア・ネットワーク５２を通じて通信を設定するその他の手段を含む。モデム５４は、内蔵でも外付けでもよく、シリアル・ポート・インターフェース４６を介してシステム・バス２３に接続することができる。ネットワーク接続環境では、コンピュータ２０に関して図示したプログラム・モジュール、またはその一部を、リモート・メモリ記憶装置に格納することもできる。尚、図示のネットワーク接続は一例であり、コンピュータ間で通信リンクを確立する他の手段も使用可能であることは認められよう。更に、本発明の複数の実施形態はコンピュータ・システムに特に適しているが、本文書においては、本開示をこのような実施形態に限定することを意図するものはない。
【００９３】
[0111]  以上の詳細な説明は、例および／または動作図を通じて、システムおよび／またはプロセスの種々の実施形態を明記した。このようなブロック図および／または例が１つ以上の機能および／または動作を含む限りにおいて、このようなブロック図または例の中にある各機能および／または動作は、個々におよび／または集合的に、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または事実上そのあらゆる組み合わせによって実現できることは、当業者には言うまでもないであろう。
【００９４】
[0112]  本明細書に記載した発明の特定の態様および実施形態を示しそして説明したが、本明細書における教示に基づいて、変更および修正(changes and modifications)を行うこともでき、したがって、添付した特許請求の範囲は、本明細書において記載した発明の真の主旨および範囲に該当するのであれば、そのような変更および修正の全てをその範囲の中に包含することは、当業者には明白であろう。
【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７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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