JP2010503867A - アクティブ受信機検出及びレンジング - Google Patents

Abstract

遠く離れて位置付けられる無線受信機（１００）を能動的に検出して、そのレンジを決定する方法（５００）及びシステム（４０２）が提供される。本発明は、また、遠隔の受信機（１００）が送信信号を受信しているかどうかと、受信機(１００)への通信リンクを確立するのに必要とされる最小必要送信電力とを決定する方法及びシステムを提供する。最後に、本発明は、また、マルチパスによる方向あいまい性を解消する方法及びシステムを提供する。

Description

本発明の配置は、無線受信機装置の検出に関し、より具体的には、無線受信機装置のレンジを決定するためにアクティブな手法を使用することができるシステムに関する。

米国特許出願第６，６４３，４９４号（特許文献１）（Ｗｏｒｔｈｙ）は、チューナがチューニングされている無線局を特定するよう構成されるアクティブ放送サーベイシステムを開示する。チューナは、それから発せられる局部発振器信号を有する。サーベイシステムは、信号識別子を組み込むよう変調されている局部発振器信号の１つであるサーベイ信号を発生させて送信するステップを有する方法を利用する。この方法は、更に、受信される放送信号内で局部発振器信号の基本周波数の高調波を検出し、検出された高調波が信号識別子を含む場合にチューナの１つが無線局の１つにチューニングされることを決定するステップを有する。サーベイシステムは、また、システムのアクティブチューニングのための方法と、システム設定及びデータのアップロード及びダウンロードを容易にするよう遠隔の送受信機との短距離通信を提供するための他の方法とを利用する。

仏国特許出願公開第２８８０２２７号（特許文献２）（Ｓｃｈａｅｒ）は、送信パネル（ＰＥ）によって局部発振器の放射周波数で低電力を送信するステップと、受信パネル（ＰＲ）によって、パネル（ＰＥ）によって送信されるデータを受信するステップとを有する方法を開示する。パネルの動作周波数は、待機状態にある携帯電話の存在が検出される移動体通信ネットワークセルに関連する基地局へ割り当てられている周波数に基づいて決定される発振器の動作周波数である。独立請求項には、また、（Ａ）待機状態にある携帯電話を検出する装置を形成する方法の利用、及び（Ｂ）待機状態にある携帯電話を検出する装置が含まれる。

英国特許出願第２，３２１，１５１号（特許文献３）（Ｙｕｎ）は、付加的なオフセットキャリア信号を用いるモバイル・ロケーティングシステムを開示する。移動体は、基地局によって送信されるタイムスタンプを受信し、それを処理して、システムの一次データキャリアからの周波数オフセットを有するスプリアス的なキャリア信号上に変調された受信タイムスタンプを返す。基地局は、タイムスタンプを処理し、内在する遅延を補正されたレンジング値を計算し、少なくとも２つの他の基地局からの対応する信号を用いて、移動体の位置を計算する。オフセットされるスプリアス的なキャリアは、音声品質の劣化を最低限に留め、システムは、移動局に対する有意な変更を伴わずに実現され得る。受信タイムスタンプは、狭帯域ＦＭ信号又は符号分割多重アクセス信号（ＣＤＭＡ）の形を取ることができる。

無線受信装置の存在を特定するのに有用である多数の環境が存在する。例えば、無線受信機の存在を特定することは、多数の軍隊、法執行機関及び国家防衛用途にとって有用でありうる。このような機能を実現するための従来の手法は、通常、受信装置からのＲＦ放射を検出する様々な手段に依存していた。ほとんどの場合に、ＲＦエネルギの発生源は、局部発振器として知られている無線受信機の一部へ直接に又は間接に遡ることができる。

局部発振器は、一般的に、ダウンコンバージョンシステムの部分としてスーパーへテロダイン型無線受信機に含まれ得る。スーパーへテロダイン無線システムで、関心のある周波数は、検出前に、一定のより低い周波数へと変換される。この一定周波数は中間周波数、すなわちＩＦと呼ばれる。この点において、あるＩＦ周波数は、一般的に、あるタイプの無線受信機の設計者によって選択されることがよく知られている。

受信されるＲＦ信号からＩＦへの周波数変換処理を実行するために、スーパーへテロダイン受信機は、一般に、２つの信号を伴う混合動作を実行する。これらの信号は、局部発振器によって生成される信号と、入来するＲＦ信号とを含む。この処理は、受信機のミキサ又は混合段で実行される。ミキサ内で、局部発振器信号は、２つの入力される周波数の和及び２つの周波数の差に等しい周波数で混合生成信号（mixing products）として知られている出力を生成するよう、受信されたＲＦ信号と相互に作用する。他の混合生成信号が更に生成され、一般に和及び差の生成信号より振幅が低い。受信機は、ＩＦとしてこれらの周波数の中から最も高いもの又は最も低いもののいずれか一方を選択するよう、ミキサの後に続くフィルタリング回路を有する。受信機は、所望のＩＦを生成するために１又はそれ以上の混合段を使用することができる。ＩＦは、通常、受信機にある他の回路によって増幅され、最後に復調される。

検出される無線受信機のタイプに関するある情報を鑑みて、受信機でのＩＦ信号の起こり得る周波数及びかかるＩＦ信号を生成するために必要な１又は複数の局部発振器周波数に関して幾つかの道理に基づいた推定を行うことが可能である。注目に値すべきなのは、受信機の局部発振器及びＩＦ段からの信号はしばしば受信装置から発せられる点である。従って、従来のシステムは、通常、このようなＩＦ信号及び／又は局部発振器信号の存在にあたってある周波数を走査するために狭帯域受信器を使用することによって、領域内の無線受信機の存在を確認してきた。かかる放射が存在する場合に、特定のタイプの無線受信機が直ぐ近くであると推測され得る。また、ＲＦ指向性決定装備が、このような受信機が配置されている方向を見つけるために、幾つかの場合に、使用されてきた。

米国特許出願第６，６４３，４９４号 仏国特許出願公開第２８８０２２７号 英国特許出願第２，３２１，１５１号

前出のシステムによって提供される利点に関わらず、それらは幾つかの重要な制限を有する。例えば、既存のシステムは、無線受信機までのレンジ又は距離を決定するための如何なる手段も提供しない。既存のシステムは、山、水域、建物、飛行機等の環境及び人工の構造物からの信号の反射によって引き起こされる方向あいまい性を解消する能力を欠く。また、既存のシステムは、目的の受信機が実際に発信源から送信信号を受信しているかどうかを判断する能力を欠く。最後に、既存のシステムは、また、一般に、目的の受信機によって受信される送信信号に必要な最小必要電力を決定するための如何なる手段も提供しない。

本発明は、ＲＦ受信機に関する情報を得るための方法及びシステムに関する。具体的に、本発明は、遠く離れて位置付けられている無線受信機を能動的に検出し、そのレンジを決定するための方法及びシステムを提供する。本発明は、また、遠隔の受信機が送信信号を受信しているかどうかと、受信機への通信リンクを確立するのに必要とされる最小必要送信電力とを決定する方法及びシステムを提供する。最後に、本発明は、マルチパスに起因する方向あいまい性を解消する方法及びシステムを提供する。

当該方法は３つの基本ステップを有する。これらのステップは、ＲＦ受信機の１又はそれ以上のＲＦ放射をモニタするステップと、前記ＲＦ受信機によって受信され得るＲＦ周波数でＲＦ信号を生成するステップと、前記ＲＦ信号に応答する前記受信機のＲＦ放射での変動を検出するステップとを有する。本発明の態様に従って、前記ＲＦ放射の変動は、１又はそれ以上の局部発振器信号、それらの高調波、又は受信器での混合生成信号の振幅、位相又は周波数のうちの１又はそれ以上での小さな変化を含む。このような変化は、送信されるＲＦ信号によって引き起こされる。実際に、送信されるＲＦ信号は、受信器でのある信号の位相、周波数、振幅、又は位相、周波数若しくは振幅の組み合わせに変調を生じさせるために使用され得る。かかる変調は、例えば、局部発振器と受信機の他の構成要素との間に存在する結合のような、受信機設計の様々な態様によって引き起こされ得る。これらの軽微な未だ検出可能な変動は、アクティブ受信機検出及びレンジングのために検出され、使用され得る。

前出の方法で、前記モニタするステップは、前記ＲＦ受信機における局部発振器から発せられるＲＦエネルギを有するＲＦ放射を受信するステップを有する。任意に、前記モニタするステップは、前記局部発振器以外に又はそれに加えて前記ＲＦ受信機からの１又はそれ以上の放射を含むようモニタされるＲＦ放射を選択するステップを有する。例えば、放射は、前記局部発振器の基本周波数の高調波関連の混合生成信号又はＲＦエネルギを含むよう選択され得る。

上述されるように、送信されるＲＦ信号は、有利に、ＲＦ放射の変調を引き起こすことができる。例えば、かかる変調は、前記ＲＦ放射の位相、周波数又は振幅変調のうちの１又はそれ以上の組み合わせでありうる。前記検出するステップは、有利に、前記ＲＦ放射で所定の変調パターンを検出するステップを更に有する。例えば、この所定の変調パターンには、既知の所定ビットシーケンスが含まれ得る。

明らかなように、前記生成するステップは、有利に、前記ＲＦ信号を選択的に変調するステップを有する。前記受信機の局部発振器の変調を生成するために、送信されるＲＦ信号は、振幅変調、周波数変調、若しくは位相変調又はこれらの１若しくはそれ以上の組合せをなされ得る。例えば、振幅変調は、既知の又は所定の変調パターンに従って送信出力のオン及びオフを切り換えるステップを有することができる。結果として、前記検出するステップは、前記ＲＦ放射で前記変調パターンの存在を検出するステップを更に有する。本発明の１つの態様に従って、変調パターンは有利にビットシーケンスを有する。

当該方法は、また、受信機のレンジを決定するのに有用である。レンジが決定されるべき場合に、当該方法は、送信されるＲＦ信号での１又はそれ以上のタイミングマーカの送信と、前記ＲＦ放射での前記タイミングマーカのその後の検出との間の時間遅延を決定するステップを有する。この時間遅延は、送信されるＲＦ信号が送信機から受信機へ伝わって、ＲＦ放射が受信機からモニタリング装置へ伝わるのに必要な時間量に対応する。受信機のレンジは、この時間遅延に基づいて決定される。

当該方法は、また、前記受信機へ送信するために必要な最小送信電力を決定することができる処理を提供する。この処理には、前記変動を引き起こすために必要な最小の電力レベルを決定するよう前記ＲＦ信号の電力レベルを選択的に変更するステップが含まれる。

当該方法は、有利に、検出、レンジ、方向、及びリンク状態に関してユーザに通知するための何らかの手段を有する。例えば、ユーザ通知は、受信機が検出されたこと、該受信機が前記ＲＦ信号を受信していること、該受信機が前記ＲＦ信号を失ったこと、及び該受信機と通信するために必要とされる最小電力レベル、を示すために生成され得る。

前出の処理は、無線受信装置のアクティブなレンジング及び検出のためのシステムで実施され得る。当該システムは、前記ＲＦ受信機の１又はそれ以上のＲＦ放射をモニタするモニタリング装置と、該モニタリング装置へ動作上結合され、前記ＲＦ受信機によって受信され得るＲＦ周波数でＲＦ信号を生成するよう構成されるＲＦ送信器とを有する。前記モニタリング装置は、前記ＲＦ信号に応答する前記ＲＦ放射での変動を検出するよう構成される１又はそれ以上のＲＦ信号処理手段を有する。

前記モニタリング装置の受信周波数は、前記ＲＦ受信機における局部発振器から発せられるＲＦエネルギを受信するようチューニングされる。代替的に、又はそれに加えて、前記モニタリング装置の受信周波数は、上述されるように前記ＲＦ受信機の１又はそれ以上の他の放射を受信するようチューニングされる。モニタリング周波数が未知である場合に、かかる周波数の検索は、受信される放射の可能な範囲をカバーする帯域幅での変調パターンを探すことによって可能である。これは、所定の変調パターン（特に、有利にビットシーケンスを有するパターン）の検出に特有の信号処理利得が、関心のない他の無線周波数発生源と所望のモニタリング周波数を区別する助けとなりうる点で、周波数ごとの検索に対して利点を有する。

本発明の態様に従って、前記変動には、例えば、振幅、位相若しくは周波数変調又はこれらの組み合わせのような、ＲＦ放射の変調が含まれる。ＲＦ信号処理回路は、前記ＲＦ放射で所定の変調パターンを検出するよう構成される。例えば、この所定の変調パターンは、有利に、ビットシーケンスを含む。

上記と一致して、前記ＲＦ送信器は、前記ＲＦ信号を選択的に変調する手段を有する。例えば、前記送信器は、有利に、変調制御回路に応答して、振幅、位相、若しくは周波数変調、又はこれらの組み合わせを有する。それによって、前記送信器は、変調パターンに従って前記ＲＦ信号を変調するよう構成され得る。前記モニタリング装置に設けられているＲＦ信号処理回路は、有利に、前記ＲＦ放射で前記変調パターンの存在を検出するよう構成される。留意すべきは、検出されるのは、変調パターン、すなわち、特定の受信機設計及び特定の送信されるＲＦ信号の変調タイプに依存して変調パターンを異ならせうる前記ＲＦ放射の変調の正確なタイプである点である。送信されるＲＦ信号の変調タイプ及び受信される放射の変調タイプは、必ずしも同じ又は類似であるとは言えない。

前記モニタリング装置は、前記ＲＦ信号でのタイミングマーカの送信から当該モニタリング装置による前記ＲＦ放射での前記タイミングマーカのその後の検出までの間に起こる時間遅延を測定するよう構成される１又はそれ以上のタイマ、あるいは他の方法を有することができる。結果として得られる時間遅延又はリンク遅延は、それが受信機までの距離を測定するために使用され得るので有用である。従って、前記モニタリング装置は、前記時間遅延に基づいて前記受信機のレンジを決定するよう配置される１又はそれ以上の処理回路を更に有する。前記時間遅延の測定は、環境構造からの反射により異なる経路によって到達する多数の受信される方法によって引き起こされる方向検出のあいまい性を解消するために使用され得る。

当該システムは、また、送信電力制御システムを有する。この送信電力制御システムは、前記ＲＦ信号の電力レベルを選択的に変化させるよう配置される。例えば、送信電力制御システムは、前記ＲＦ信号が前記ＲＦ放射での変動を引き起こすために必要な最小電力レベルとなるまで、前記ＲＦ信号の電力レベルを選択的に低減させるために使用され得る。

実施形態は、以下の図面を参照して記載される。図面において、同じ参照番号は全ての図を通して同じ事項を表す。

本発明を理解するのに有用なスーパーへテロダイン型の無線受信機のブロック図である。 どのように無線受信機の存在が検出され得るかを示すシステム図である。 図１及び図２の受信機に関連する様々な信号を理解するのに有用な周波数対大きさのプロットである。 アクティブ受信機検出及びレンジングのためのシステムのブロック図である。 アクティブ受信機検出及びレンジングのための方法を理解するのに有用なフローチャートである。 アクティブ受信機検出及びレンジングのための方法を理解するのに有用なフローチャートである。

以下、本発明は、添付の図面を参照して、より完全に記載される。図面には、本発明の例となる実施形態が示されている。しかし、本発明は、多数の異なる形態で具現され得、ここに挙げられている実施形態に限定されるよう解釈されるべきではない。例えば、本発明は、方法、データ処理システム、又はコンピュータプログラムプロダクトとして具現され得る。従って、本発明は、完全なるハードウェア実施形態、完全なるソフトウェア実施形態、又はハードウェア／ソフトウェア実施形態という形を取ることができる。

本発明に関連する信号処理及び制御の機能は、１つのコンピュータシステムで実現され得る。代替的に、本発明は、幾つかの相互接続されているコンピュータシステムで実現され得る。ここに記載される方法を実行するよう適合されるどんな種類のコンピュータシステム又は他の装置も適している。ハードウェア及びソフトウェアの典型的な組み合わせは、無線受信装備、送信装備、デジタル信号処理装備、及び汎用のコンピュータシステムでありうる。汎用のコンピュータシステムは、ここに記載される方法を実行するように当該コンピュータシステムを制御することができるコンピュータプログラムを有することができる。

本発明は、コンピュータが使用可能な記憶媒体（例えば、ハードディスク又はＣＤ−ＲＯＭ。）でコンピュータプログラムプロダクトの形を取ることができる。コンピュータが使用可能な記憶媒体は、当該媒体に具現されるコンピュータが使用可能なプログラムコードを有することができる。ここで使用される語「コンピュータプログラムプロダクト」は、ここに記載される方法の実行を可能にする全ての特徴を備える装置を表す。コンピュータプログラム、ソフトウェアアプリケーション、コンピュータソフトウェアルーチン、及び／又はこれらの語の変形は、本文脈中、情報処理機能を有するシステムに、直接に、あるいは、以下：ａ）他の言語、コード若しくは表記への変換；又はｂ）異なる材料形態での再生のうちの一方又は両方の後に、特定の機能を実行させることを目的とする命令の組の、いずれかの言語、コード、又は表記での如何なる表現も意味する。

この場合に、本発明の実施形態は、図１から図６に関して記載される。本発明の幾つかの実施形態は、遠隔の無線受信機に関連する情報の取得に関する方法、システム、及び装置を提供する。かかる情報には、（１）無線受信機の存在の検出、（２）遠く離れて位置付けられている受信機のレンジの決定、（３）遠く離れて位置付けられている無線受信機の方向の決定、（４）遠隔の受信機が送信信号を受信しているかどうかの決定、及び（５）受信機への通信リンクを確立するのに必要とされる最小必要送信電力、が含まれる。

ここで図１を参照すると、本発明の理解に有用である従来の無線受信機１００のブロック図が示されている。無線受信機１００は、当該技術で一般的に使用されているスーパーへテロダイン型設計である。無線受信機１００は、電磁波をＲＦ電子信号へ変換するアンテナ１０２を有する。ＲＦ信号は、通常、アンテナ１０２から受信機ＲＦ段１０４へ送られる。ＲＦ段１０４は、通常、例えばＲＦ帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１０６のような受信機フロントエンド・フィルタリングシステムを有する。ＢＰＦ１０６は、受信機のその後の構成要素へ送られるＲＦ信号のレンジを制限する。ＲＦ段１０４は、また、通常、例えば増幅器１０８のような１又はそれ以上のＲＦ増幅装置を有する。

増幅されたＲＦ信号は、一般に、増幅器１０８からミキサ又は混合装置１１０へ送られる。局部発振器（ＬＯ）１１２は、ここではＬＯ信号と称される第２のＲＦ信号を発生させるために使用される。ＬＯ信号及び増幅器１０８からのＲＦ信号は、一般に和周波数及び差分周波数を含む様々な混合生成信号を生成するよう混合装置１１０で混合される。和周波数は、受信されるＲＦ信号及びＬＯ信号の周波数の和である。差分周波数は、受信されるＲＦ信号及びＬＯ信号の周波数の間の差である。和周波数又は差分周波数のいずれか一方（最も一般的には差分周波数）は、更なる受信機処理のための中間周波数（ＩＦ）として選択される。かかる様々な信号の間の関係は図３に示されている。図３には、ＲＦ信号３０６、ＬＯ信号３０４、ＩＦ信号３０２、和信号（ＳＵＭ）３０８、及びＬＯ高調波信号（ＬＯＨＡＲＭ）３０９が示されている。この例で、ＩＦ信号は、混合装置１１０の差分周波数出力である。ＳＵＭ信号は、混合装置１１０の和周波数出力であり、ＬＯ高調波は、局部発振器周波数の２次高調波２×ＬＯである。

再び図１を参照すると、前出の様々な信号は１又はそれ以上のＩＦ段１１４へ送られる。ＩＦ段１１４で、ＩＦ帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１１６は、ＩＦ信号３０２のみがその後の受信機処理段へ送られることを可能にするために使用される。ＩＦフィルタは、一般に、ＩＦ信号の帯域幅を、受信機設計により期待される変調信号の帯域幅に制限する。１又はそれ以上の増幅段及び更なるＩＦフィルタリング（図示せず。）が、また、設けられても良い。最終的に、ＩＦ信号は復調器１１８へ送られる。復調器１１８は、ＩＦ信号によって搬送されるアナログ又はデジタルのデータを復調し、かかる情報を出力ドライバ回路１２０へ送る。出力ドライバ回路１２０は受信機出力１２２を生成する。

ＲＦ受信機１００は、もっぱらＲＦ信号の受信を目的として設計されている。ＬＯ１１２は、この受信処理を容易にするためにのみ設計されている。しかし、ＬＯ１１２によって生成されるＲＦエネルギの一部は、ＲＦ受信機１００から発せられ得る。同様に、ＲＦ受信機１００は、通常、例えば混合生成信号及びＬＯ高調波のような他の放射を生成する。これは図１に表されている。図１には、受信機１００からのＲＦ放射１２６が示されている。かかる放射は、受信機設計における様々な設計及び製造上の特徴から生じうる。当然に、ここで使用される語「ＲＦ放射」は、ＬＯからのＲＦエネルギ、ＬＯ高調波、及び混合生成信号のそのような放射を表す。更に、当然に、ここで使用される語「ＲＦ放射」は、もっぱら、受信機機能にとって絶対的に必要であるわけではないＲＦ受信装置から放射されるＲＦエネルギを表す。従って、かかるＲＦ放射は、例えば、受信機が出力として生成するよう設計されるオーディオ、ビデオ、又はデータ信号のような、受信機１００の目的とする機能のいずれかと混同されるべきではない。

ここで図２を参照すると、従来型の受信機検出装備は、通例、無線受信機の存在を検出するために、このようなＲＦエネルギの存在を使用してきた。例えば、図２で、モニタリング装置２０２は、ＲＦ放射を狭帯域受信器２０６へ送るためのアンテナ２０４を有することができる。受信器２０６は、スペクトラムアナライザ２０８へ結合され得る。スペクトラムアナライザ２０８は、ＲＦ放射１２６の存在を検出するようある周波数範囲２１０を走査する手段を提供する。

本発明は、前出の検出処理に進む。具体的に、送信ＲＦ信号は、受信機のＲＦ放射１２６での摂動又は変動の解析を行うために使用される。この変動は、特定の受信機からの放射を特定するために検出されて使用され、次いで、更に、その受信機に関する有用な情報を提供するよう解析され得る。

ここで図４を参照すると、本発明の理解に有用であるアクティブ受信機検出及びレンジングシステム（ＡＲＤＲＳ（Active Receiver Detection and Ranging System））４０２のブロック図が示されている。システム４０２は、無線受信機１００からのＲＦ放射１２６に関連するＲＦエネルギの取得のためのアンテナ４０４を有する。例えば、アンテナ４０４は、選択される方向でアンテナ利得を合わせることができる指向性アンテナシステムを有することができる。アンテナ４０４からのＲＦエネルギは、モニタリング装置４０５へ送られる。モニタリング装置４０５は、ＲＦ受信器４０６と、信号処理／復調器４０８とを有する。

ＲＦ受信器４０６は、ＲＦ放射１２６を受信可能な従来設計でありうる。当業者には明らかなように、１又はそれ以上の異なるタイプのＲＦ受信機１００に関する情報を得ることが望ましい。従って、ＲＦ受信器４０６は、多種多様なタイプのＲＦ受信機１００に関連付けられるよう知られているＲＦ放射をカバーするチューニングレンジを有することができる。

本発明の実施形態に従って、ＲＦ受信器４０６は、既知のＲＦ放射１２６に関連する１又はそれ以上の周波数にチューニングされ得る比較的狭い受信帯域を有する。代替的に、受信器４０６は、相当により大きい帯域幅を提供する設計であっても良い。より幅広い帯域幅設計により、受信器４０６は、様々な異なるＲＦ周波数で１又はそれ以上のＲＦ放射１２６を同時に受信する能力を提供することができる。かかるＲＦ放射１２６は、ＬＯ信号及び／又は、例えばＬＯ及び／又は混合生成信号の高調波のような、他のＲＦ放射でありうる。それらの全てが共通の受信機１００から発せられる。

ＲＦ受信器４０６の設計に依存して、信号処理／復調器回路４０８は、単一のＲＦ周波数でのＲＦ放射を処理し、又は複数のＲＦ周波数に存在する複数のＲＦ放射を同時に処理するよう設計され得る。信号処理／復調器回路４０８は、また、少なくとも１つの復調器を有する。復調器は、有利に、ＲＦ放射１２６に関連する変動の現れである信号の形で復調出力を提供することが可能なタイプが選択され得る。例えば、周波数変調（ＦＭ）弁別器回路は、この目的のために使用され得る。ＦＭ弁別器回路は、当該技術でよく知られており、従って、ここでは詳細に論じられない。同様に、ＡＭ復調器は、ＲＦ放射１２６の振幅での変動を検出するために使用され得る。同様に、位相変調（ＰＭ）復調器は、ＲＦ放射１２６の位相での変動を検出するために使用され得る。同様に、復調器は、有利に、これらの変調フォーマットのうちの１若しくはそれ以上、又はいずれかの組み合わせを同時に復調するよう考案され得る。

ＡＲＤＲＳ４０２は、また、ＲＦ送信器４１４へ結合されている送信器アンテナ４１２を有する。当業者には明らかなように、ＲＦ送信器４１４は、幾つかの場合に、共通アンテナをＲＦ受信器４０６と共有することができる。例えば、単一アンテナは、かかるアンテナが、以降で記載されるように信号を受信し及び送信するための許容可能な性能を提供する場合に使用され得る。その場合に、単一アンテナは、ＲＦ送信器４１４により発せられる高出力信号からＲＦ受信器４０６を分離するために適切なアイソレーション及びダイプレキシング（diplexing）又はスイッチング回路が設けられることを条件として、アンテナ４０４及び４１２の代わりに使用され得る。更に、受信機１００の場所は未知であるから、幾つかの例で、受信アンテナ４０４が、送信アンテナ４１２のアンテナ利得パターンと比較して異なるアンテナ利得パターンを有することが望ましい。このような場合に、別個のアンテナ４０４、４１２を使用することが、より有利でありうる。

ＲＦ送信器４１４は、ＲＦ受信機１００によって受信され得る１又はそれ以上の周波数でＲＦ信号を送信することが可能な従来設計である。当然に、ＲＦ受信機１００は、１又はそれ以上の異なるタイプでありうる。そのようなものとして、異なるＲＦ受信機１００は、異なる動作周波数範囲を有することができる。従って、送信器４１４は、有利に、１又はそれ以上のＲＦ受信機１００が信号を受信することができる周波数を含む送信周波数範囲を提供するよう設計される。ＲＦ送信器４１４は、励磁器（exciter）／変調回路４１６によって起動される。励磁器／変調回路４１６は、ＲＦ信号発生器を有することができる。信号発生器は、ＲＦ送信器のための安定したＲＦエネルギ源を提供するよう位相ロックループ（ＰＬＬ）方式のＲＦ発生器を有することができる。望ましくは、ＰＬＬは、ＲＦ送信器４１４のレンジ内の選択可能な周波数でＲＦエネルギを生成するよう設計される。

励磁器／変調回路４１６は、また、変調回路を有することができる。この変調回路は、位相変調器、周波数変調器、振幅変調器、受信機１００によって正常に受信される信号のタイプに合う変調器、及び１又は複数の放射での変動を最大にするよう有利に設計される変調器のうちの１又はそれ以上を有することができる。多数のタイプの変調器が使用される場合に、適切な制御回路が１又はそれ以上の変調器を選択的に動作させるために提供され得る。当業者には明らかなように、信号の振幅変調及び位相変調を同時に別々に行う能力は、ありとあらゆるタイプの変調を再現することができる。ここで記載される励磁器／変調回路４１６、ＲＦ送信器４１４及びアンテナ４１２は、当該技術では一般的に知られており、従って、極めて詳細には記載されない。

ＡＲＤＲＳ４０２は、また、制御プロセッサ４１０を有することができる。制御プロセッサ４１０は、ここに記載される方法を実行するための適切な命令の組によりプログラムされているＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ、状態機械、又は汎用コンピュータでありうる。制御プロセッサ４１０は、プログラム命令及び／又はデータの組を記憶するのに適した１又はそれ以上のデバイスを有することができる。例えば、データ記憶部４１１がこの目的のために設けられ得る。データ記憶部４１１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び、例えば磁気ディスクドライブのようなバルクデータ記憶装置を有することができる。データ記憶部４１１は、例えばデータバス及び／又は制御回路（図示せず。）のような従来手段によって制御プロセッサ４１０へ動作上接続されている。留意すべきは、本発明の好ましい実施形態は制御プロセッサを組み込むが、制御プロセッサの使用は、受信機の検出という本発明の基本機能を実施するために必須でない点である。特別の目的で作られた又は汎用の構成要素が、明白でない制御処理を基本的な検出メカニズムに提供するよう組み立てられ得る。

制御プロセッサ４１０は、適切なデータバス又は制御ラインを用いてＡＲＤＲＳ４０２の構成要素のうちの１又はそれ以上と通信する。例えば、制御プロセッサ４１０は、信号処理／復調器回路４０８から復調された信号を受信することができる。それは、また、モニタリング装置４０５を制御するようコマンド及び制御信号を送信することができる。かかる信号は、ＲＦ受信器４０６及び信号処理／復調器回路４０８によって実行される如何なる機能も制御するよう使用され得る。制御プロセッサ４１０は、また、有利に、ＲＦ送信器４１４を制御するよう励磁器／変調回路４１６へ制御信号を供給する。概して、制御プロセッサ４１０は、モニタリング装置４０５、ＲＦ送信器４１４、及び励磁器／変調回路４１６の動作を制御する。複数のモニタリング装置４０５は、異なる周波数若しくは周波数の異なるサブバンド、異なる変調タイプ、又はこれらのいずれかの組み合わせで信号を検出するために使用され得る。

制御プロセッサ４１０は、また、ユーザインターフェース４１８と通信する。ユーザインターフェース４１８は、ＡＲＤＲＳ４０２によって検出されるいずれかのＲＦ受信機１００に関するユーザへの情報を伝えることができる。例えば、ユーザインターフェース４１８は、受信機１００までの距離若しくは範囲、受信機１００がＡＲＤＲＳ４０２からの信号を受信しているか否か、及び信号がＲＦ受信機１００によって受信されるのに必要な最小送信電力を特定するために使用され得る。ユーザインターフェース４１８は、また、以降で記載されるようにユーザがＡＲＤＲＳ４０２の動作を制御する入力コマンドを伝えるための手段を提供することができる。

図４に記載されるシステムは、本発明に従うアクティブ受信機検出及びレンジングシステムを実施するのに有用でありうる。ここで図５Ａ及び図５Ｂを参照して、ＲＦ受信機１００に関する情報を得るための情報を理解するのに有用な工程５００が示されている。かかる方法は、ＲＦ受信機１００のＲＦ放射１２６をモニタするステップ５０２で始まる。例えば、このステップは、制御プロセッサ４１０とともに動作するモニタリング装置４０５によって行われ得る。このステップを実行するために、ＲＦ放射１２６の起こり得る周波数に関して幾つかの事前知識を有することが好ましい。かかる情報は、産業上の知識、法医学的検査、又は機密情報収集活動の結果として得られる。ＲＦ放射１２６が検出される場合は、所定タイプのＲＦ受信機１００が存在すると推測され得る。その後に、検出されたＲＦ受信機１００のタイプに関する情報はステップ５０４で使用され得る。代替的に、ＲＦ放射１２６が検出されない場合は、ＲＦ受信機１００が領域内に存在しうるという想定の下で、以下に記載されるように処理は続く。

ステップ５０４で、制御プロセッサ４１０は、励磁器／変調回路４１６、ＲＦ送信器４１４及びアンテナ４１２に、ＲＦ受信機１００によって検出され得るＲＦ周波数でＲＦ信号４１８を発生させることができる。このＲＦ信号の詳細は、以下でより詳細に論じられる。しかし、当然に、ＲＦ信号４１８は、受信機１００によって受信される場合に、ＲＦ放射１２６での摂動又は変動を引き起こしうる。例えば、ＲＦ信号４１８が受信機１００によって受信されるたびに、ＲＦ信号４１８は、ＬＯ１１２及びこのようなＬＯの高調波の周波数、位相及び／又は振幅で僅かなシフトを引き起こしうる。この挙動は、局部発振器変調、すなわちＬＯＭ（Local Oscillator Modulation）と呼ばれる。

特に、方形波によって変調される振幅変調されたＲＦ信号４１８は、受信機１００の回路で電源電圧変動を引き起こしうる。かかる変動は、ＲＦ回路及びＩＦ回路のオーバドライブ、変調入力に対応する受信機１００の復調回路１１８からの正常な電流引き込みの変動、波形再現時における出力ドライバ回路１２０での正常な電流引き込みの変動に起因しうる。また、受信機の特定の設計に依存して振幅、位相及び／又は周波数変調を引き起こす他のメカニズムが存在しうる。更に、ミキサ及び発振器は本質的に２倍、３倍・・・での非線形な放射であるから、局部発振器の周波数（その二次、三次等の高調波）は、ＲＦ信号４１８の変調と全て同期して生成されて発せられ得る。図３には、ＬＯの２次高調波ＬＯＨＡＲＭ３０９が表されている。当然、本発明は、方形波振幅変調方式に限定されない。受信機の局部発振器、その高調波、及び混合生成信号の変調を引き起こしうる如何なる他の波形も使用され得る。広帯域幅変調信号（例えば、周波数チャープ（chirp）、方形波、又はランダム若しくは疑似ランダム変調。）の使用は、より広い帯域幅放射をもたらしうるので望ましい。かかる放射は、変調パターンに適合したフィルタを用いる場合に、所与の検出時間に、特有の処理利得アドバンテージにより、より容易に検出され得る。

同様の効果は、例えば、混合生成信号等の他の放射に関連して現れる。ＲＦ信号４１８がミキサ１１０で処理される場合に、ミキサ１１０は、ＳＵＭ信号３０８を含む様々な混合生成信号を生成する。ＳＵＭ信号３０８の振幅及び他の混合生成信号は、ＲＦ信号４１８の振幅の変動に応答して、ある所定範囲内で変化しうる。実際に、受信機１００の受信帯域幅内の如何なるＲＦ信号４１８も、受信機１００へ送信され得、ＳＵＭ周波数３０８で再放射され得る。このような振幅変動における制限は、受信機１００のフロントエンド回路が飽和状態に達する点に対応する。ＲＦ信号４１８が特定の波形である場合は、波形はＳＵＭ信号３０８及びＳＵＭ信号のその他高調波で検出可能である。如何なる場合にも、このようにしてＲＦ信号４１８がＲＦ放射１２６の振幅、位相及び／又は周波数を変調するために使用され得ることが理解される。

ＳＵＭ信号３０８はＲＦ放射１２６として特に有用であることが分かっている。この特定の信号の有用性は、この信号が、ＬＯ信号３０４の周波数と比較して、しばしばＲＦ信号３０６から周波数が更に離されるという事実に起因する。周波数がＲＦ信号４１８とは極めて異なる受信信号１２６を有することは、ＲＦ送信器４１４の高電力出力からモニタリング装置４０５を分離するのに必要な回路の設計を簡単にすることができる。例えば、ＲＦ受信器４０６に対するフィルタリング条件は、ＳＵＭ信号３０８又はＬＯＨＡＲＭ信号３０９が、一般にＲＦ周波数３０６に対応するＲＦ信号４１８から周波数がより離れていることから、より易しくなりうる。

ＲＦ放射１２６での振幅、位相及び／又は周波数シフトが検出され得る。当然に、ここで使用されているように、語「ＲＦ放射」には、ＬＯ信号３０４、ＬＯ高調波（例えば３０９）、ＳＵＭ３０８を含む混合生成信号、及びＲＦ受信機１００から発せられるこれらの信号の様々な高調波のうちの１又はそれ以上が含まれる。更に、「ＲＦ放射」には、受信信号を送信し又は再放射する設計配慮を用いてＲＦ受信機から発生する信号が含まれ得る。

ステップ５０６で、変動又は摂動がＲＦ信号４１８に応答してＲＦ放射で検出されたかどうかが判断される。この判断は、制御プロセッサ４１０によって行われ得る。例えば、信号処理／復調回路４０８は、変動がＲＦ放射１２６の周波数で生じたことを示す信号を制御プロセッサ４１０へ送ることができる。制御プロセッサ４１０が、このような変動が送信したＲＦ信号４１８に応答して生じたと判断する場合に、この判断は、ＲＦ受信機１００がＡＲＤＲＳ４０２から送信されたＲＦ信号４１８を受信していることを表す。結果として、処理はステップ５０７へ続く。

ステップ５０７で、制御プロセッサ４１０は、ＲＦ信号４１８がステップ５０４で発生する時間と、ＲＦ信号４１８に対応するＲＦ放射１２６での変動がモニタリング装置４０５によって検出された時間との間に経過した時間量を決定することができる。この計時データは、例えばデータ記憶部４１１のような記憶場所に記憶される。その後に、処理はステップ５０８へ続く。計時データの目的は、以下でより詳細に記載される。

ステップ５０８で、受信機１００がＡＲＤＲＳ４０２からの信号を受信するのに必要な最小送信器ＲＦ出力電力の決定が受信機１００の解析に含まれるかどうかが、制御プロセッサ４１０によって判断される。最低限必要とされる送信器ＲＦ出力電力の決定が解析に含まれる場合は、処理はステップ６０２に進む。ステップ６０２で、制御プロセッサ４１０は、ＲＦ送信器４１４に対する現在のＲＦ出力電力設定を表す値を記憶する。例えば、最初に記憶される値は最大送信器ＲＦ出力電力でありうる。ステップ６０４で、制御プロセッサ４１０は、ある所定量だけＲＦ送信器４１４からのＲＦ出力電力を低減する。例えば、ＲＦ出力電力は、１ｄＢ、２ｄＢ、又は３ｄＢだけ低減され得る。ＲＦ出力電力のこのような低減は、何通りかの方法の中のいずれか１つによって達成され得る。例えば、励磁器／変調回路４１６からのＲＦ出力電力は、ＲＦ送信器４１４からのＲＦ出力電力を低減するよう、ある所定の量だけ低減され得る。

ステップ６０４でのＲＦ出力電力を低減する調整に続いて、方法はステップ６０６に続く。ステップ６０６で、制御プロセッサ４１０は、励磁器／変調回路４１６及び／又はＲＦ送信器４１４を制御して、それらに、ＲＦ受信機１００によって受信され得るＲＦ周波数でＲＦ信号４１８を送信させることができる。ＲＦ信号は、ステップ６０４で確立された電力レベルで送信される。次いで、制御プロセッサ４１０は、ステップ６１０で、ＲＦ信号４１８がＲＦ放射１２６での変動を引き起こしたかどうかを判断することができる。変動は、ＲＦ信号４１８の存在と同時に起こる。かかる変動が検出される場合は、このことは、受信機１００にＲＦ信号４１８を受信させるほど十分な電力をＲＦ信号４１８が有していたことを表すと理解され得る。従って、処理はステップ６０２へ戻り、現在のＲＦ出力電力値を記録する。その後に、ステップ６０４から６０８は、ステップ６１０でＲＦ放射１２６での変動がほとんど又は全く検出されなくなるまで、漸次より低いＲＦ出力電力レベルで繰り返される。

ステップ６１０で変動が検出されない場合は、このことは、現在のＲＦ出力電力レベルが受信機１００によって受信されないほど低いことを意味すると理解され得る。次いで、処理はステップ６１２に続く。ステップ６１２で、システムは、ステップ６０２でデータ記憶部に記憶されたＲＦ出力電力値が、ＡＲＤＲＳ４０２から受信機１００への通信リンクを確立するために使用され得る最低ＲＦ出力電力レベルを計算するよう使用されることを記録する。この値が決定されると、処理はステップ６１４に続く。ステップ６１４で、ＲＦ出力電力レベルはリセットされる。このステップには、ステップ６０２から６１２で決定された、受信機１００と通信するための最小必要ＲＦ電力レベルへとＲＦ出力電力レベルを設定することが含まれ得る。代替的に、このステップには、最大電力出力へとＲＦ出力電力レベルを再設定することが含まれ得る。当然、これら２つの極値の間のある中間値が選択されても良く、あるいは、制御ループが、必要とされる電力レベルの連続的な決定を可能にするよう実施され得る。

ステップ６１４に続いて、処理はステップ５１０に続く。同様に、ステップ５０８で最小必要電力を決定する必要性がないと判断される場合は、処理はステップ６０２から６１４を実行することなくステップ５１０へ直接に進むことができる。ステップ５１０で、受信機１００の解析にレンジ決定が含まれるべきかどうかが判断される。レンジ決定は、ＡＲＤＲＳ４０２から受信機１００までの距離を決定する処理である。このような解析が実行されるべき場合に、処理はステップ５１６へ続く。ステップ５１６で、制御プロセッサ４１０は、データ記憶部４１１から（ステップ５０７で論じられた）計時データを取り出すことができる。その後、処理はステップ５１８に続く。ステップ５１８で、制御プロセッサ４１０は、ＡＲＤＲＳ４０２と受信機１００との間の距離を計算する。計時データは、ＲＦ信号４１８がＡＲＤＲＳ４０２からＲＦ受信機１００へ伝わって、ＲＦ放射１２６での変動を引き起こし、ＲＦ放射１２６が受信機１００からＡＲＤＲＳ４０２へと伝わるために必要とされる時間を表す。当業者には明らかなように、この計時データは、自由空間での無線波のよく知られている速度並びにモニタリング装置４０５に関連する如何なる既知の信号処理遅延及びＲＦ受信機による伝播遅延と組み合わさって、ＡＲＤＲＳ４０２と受信機１００との間の距離を計算するための有意な情報である。

このようなレンジ又は距離がステップ５１８で計算されると、処理はステップ５１２へ続く。ステップ５１２で、制御プロセッサ４１０は、有利に、受信機１００が検出されたことを示すユーザへの出力通知を発生させる。出力通知は、任意に、受信機１００へＲＦ信号を送るために必要とされる最低ＲＦ電力と、受信機１００までのレンジとを含みうる。更に、ここに記載されるシステムが指向性アンテナアレイあるいは２又はそれ以上のアンテナと組み合わされる場合は、ユーザへの出力通知は、更に、受信機１００に対する相対的位置を含みうる。

ステップ５１４で、制御プロセッサ４１０は、アクティブ受信機検出処理が完了したかどうかを判断することができる。処理の完了は、例えば、処理を終了するユーザインターフェース４１８からのユーザ入力に依存することができる。アクティブ受信機検出処理が完了する場合に処理は終了する。さもなければ、処理はステップ５０２へ戻る。処理の繰り返しは、前出のレンジ測定の精度を高めるために有利でありうる。例えば、レンジ測定処理の繰り返しは、信号の補間（ディザリング）のための追加のデータを収集するために使用され得る。モニタ４０５の（特定される周波数のリスト又はレンジから）周波数を増分し、送信器４１４はこの点で周波数をチューニングし、ステップ５０２から再開することによって、１又は複数の周波数帯域の走査は、受信機１００がチューニングされる正確なチャネル又は周波数が未知である場合に達成され得る。

当然に、ＲＦ信号４１８は多種多様な形態を取ることができる。これらの形態の全てが、本発明の適用範囲内に含まれるよう意図される。例えば、ＲＦ信号４１８は、ビットシーケンスに従う振幅、位相、又は周波数変調のいずれかの組み合わせを有することができる。このビットシーケンスは、所定の変調パターンを定義することができる。この所定の変調パターンは、ＲＦ放射１２６での変動を変調パターンに従って発生させうる。例えば、ＲＦ信号４１８が、データビットのシーケンスに従ってオン及びオフをされるように振幅変調される場合に、ＲＦ放射１２６は、ＲＦ信号４１８がオン又はオフをされるたびに、位相、周波数又は振幅が変わると期待され得る。従って、ＲＦ放射１２６の周波数は、周波数偏移キーイング（ＦＳＫ（Frequency Shift Keying））、位相偏移キーイング（ＰＳＫ（Phase Shift Keying））、振幅偏移キーイング（ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying））、又は振幅及び位相変調のいずれかの組み合わせと同様の方法でビットパターンに従って変調される。

所定の変調パターンはデータビットの如何なるシーケンスであっても良い。本発明の一実施形態に従って、制御プロセッサ４１０は、アルゴリズムによって提供される疑似ランダム数に直接に又は間接に基づくデータビットの疑似ランダムシーケンスを発生させることができる。疑似ランダム数を発生させる手法は、当該技術でよく知られている。

代替的に、又はこのような疑似ランダム手法に加えて、ＲＦ信号４１８は、ＲＦ信号４１８が送信される時間の間に周波数を幾らか変更することができる。例えば、信号は、ある時間期間に亘って周波数が増大又は低減するチャープの形で送信され得る。例えば、送信されるＲＦエネルギの各パルスは、このようにしてチャープされる。ＲＦ信号４１８の周波数の変動は、ＲＦ放射１２６の周波数の更なる変動を引き起こしうる。当然、本発明はこの点において限定されず、如何なる適切な信号フォーマットもＲＦ信号４１８に使用され得る。

データビットのシーケンスを含むよう変調パターンを選択することは、ＲＦ放射１２６の変動が他の予期しない効果でなくてＲＦ信号４１８の結果であることを制御プロセッサ４１０が決定することを可能にするのに都合が良い。しかし、このようにしてデータビットのシーケンスを用いることには、更に、他の利点がある。例えば、データビットのシーケンスは、ノイジーなＲＦ環境から弱いＲＦ放射１２６を回復するのに有用である追加の処理利得を提供するために使用され得る。例えば畳み込み処理又は相関関係等の従来の技術は、このような処理を実行して、ＲＦ放射１２６で起こる如何なる変動も検出するのに役立つよう使用され得る。このような処理技術は、当該技術でよく知られており、従って、ここでは詳細に記載されない。しかし、当然、如何なる適切な信号処理技術も、当業者によって理解されうるように、追加の信号処理利得を提供するために使用され得る。

Claims (10)

1. ＲＦ受信機に関する情報を得る方法であって、
   前記ＲＦ受信機の少なくとも１つのＲＦ放射をモニタするステップと、
   前記ＲＦ受信機によって受信され得るＲＦ周波数でＲＦ信号を生成するステップと、
   前記ＲＦ信号に応答する前記ＲＦ放射での変動を検出するステップと
   を有する方法。
2. 前記モニタするステップは、前記ＲＦ受信機における局部発振器から発せられるＲＦエネルギを含むよう前記ＲＦ放射を選択するステップを更に有する、請求項１記載の方法。
3. 前記モニタするステップは、局部発振器の基本周波数の高調波関連の混合生成信号及びＲＦエネルギを含むグループから選択される前記ＲＦ受信機の放射を含むよう前記ＲＦ放射を選択するステップを更に有する、請求項１記載の方法。
4. 前記ＲＦ放射の変調を含むよう前記変動を選択するステップを更に有する、請求項１記載の方法。
5. 前記生成するステップは、前記ＲＦ信号を選択的に変調するステップを更に有する、請求項１記載の方法。
6. 前記受信機から離れた場所で送信される場合に、前記ＲＦ信号でのタイミングマーカの送信から前記ＲＦ放射での前記タイミングマーカのその後の検出までの間の時間遅延を決定するステップを更に有する、請求項１記載の方法。
7. 前記変動を引き起こすために必要な最小の電力レベルを決定するよう前記ＲＦ信号の電力レベルを選択的に変更するステップを更に有する、請求項１記載の方法。
8. 遠く離れて位置付けられるＲＦ受信機に関する情報を得るシステムであって、
   前記ＲＦ受信機の少なくとも１つのＲＦ放射をモニタするモニタリング装置と、
   前記モニタリング装置へ動作上結合され、前記ＲＦ受信機によって受信され得るＲＦ周波数でＲＦ信号を生成するよう構成されるＲＦ送信器と
   を有し、
   前記モニタリング装置は、前記ＲＦ信号に応答する前記ＲＦ放射での変動を検出するよう構成される少なくとも１つのＲＦ信号処理手段を有する、システム。
9. 前記モニタリング装置の受信周波数は、前記ＲＦ受信機における局部発振器から発せられるＲＦエネルギを受信するようチューニングされる、請求項８記載のシステム。
10. 前記モニタリング装置の受信周波数は、局部発振器の基本周波数の高調波関連の混合生成信号及びＲＦエネルギを含むグループから選択される前記ＲＦ受信機の少なくとも１つの放射を受信するようチューニングされる、請求項８記載のシステム。

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