JP7652284B2 - 無線信号観測システム、無線信号観測方法、及び制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、無線信号の周波数スペクトルを観測する技術に関する。

近年、様々な無線通信システムが同一の周波数帯を共用して運用されるケースが多くみられる。例えば、国内の免許不要帯域では無線通信を行う筐体はキャリアセンス（またはリッスンビフォアトーク）により周辺の送信信号を一定時間以上確認してから送信を開始する規定があり、異なる無線通信システム間での共存技術として使用されている。

しかしながら、同一の周波数帯に多数の無線通信システムが混在している場合、キャリアセンス等の共存技術を使用したとしても、混在していない場合と比較してフレーム衝突等が原因となり周波数利用効率が低下する。従って、周波数利用効率を最大化するためには周波数帯の混在を把握して利用するチャネルを適切に選択することが重要となる。また、複数の無線通信システムが同一の周波数帯を利用している場合にチャネルを適切に選択するには、スペクトラムアナライザやソフトウェア無線（ＳＤＲ；Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｒａｄｉｏ）により広帯域で無線信号を観測することが有効と考えられる（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３参照）。

株式会社エイトレイン，「宅内トラブルシュートに最適なWi-Fiスペアナのご紹介」，p.18（APスキャン(ネットワーク検出)），http://www.taketheatrain.co.jp/wp-content/uploads/2018/10/WiFiスペアナ「WX150」資料（ダウンロート゛／3MB）.pdf（2018年10月5日） 楳田 洋太郎，「多段階検出方式による広帯域スペクトル検出の高速・高ダイナミックレンジ化」，電気通信普及財団 研究調査助成報告書，第26号2011年度，https://www.taf.or.jp/files/items/539/File/P322.pdf 岡本 健 他，「WiFiサービスの円滑な提供に向けた無線LANテスタの導入」，電子情報通信学会 通信ソサイエティマガジン，No.25，pp.38-43（2013）

スペクトラムアナライザやＳＤＲにより広帯域で無線信号を観測しようとする場合、狭帯域で無線信号を観測するよりも、一度のスキャンに時間をかける必要がある。一方で、一度のスキャンに時間がかかると無線信号長が短い無線信号を捕捉できない可能性があるため、正確に観測するためには何度もスキャンを実行するか周波数精度を落として（分解能帯域幅（ＲＢＷ；Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｂａｎｄ Ｗｉｄｔｈ）を広くして）短時間にスキャンを実行することが必要となる。

しかしながら、何度もスキャンを実行する場合、無線通信システムの送信頻度に応じてスキャンの回数を増やす必要があるため、観測完了まで非常に時間がかかってしまう。また、周波数精度を落とす場合、狭帯域で送信が行われている無線信号の観測が正確にできない虞がある。例えば、異種無線システムでは、９２０ＭＨｚ帯で最大４０倍近くの帯域幅差があり、一度に正確に観測することが困難である。

なお、高速かつ高ダイナミックレンジのスペクトラムアナライザを利用することは、コストや入手の容易さ、生産性等から適用可能な環境が限られてしまう。また、非特許文献２には、多段階検出方法が提案されているが、前段階の終了を待って次段階が行われるため、複数の無線通信システムが混在している場合に状況の把握に時間がかかることとなる。加えて、複数の無線通信システムの周波数利用状況に時間変動があった場合の対応が困難である。

本開示の１つの目的は、周波数精度を落とさずに広帯域の無線信号を適切に観測することができる技術を提供することにある。本開示の他の目的は、複数の無線通信システムの周波数利用状況に時間変動があった場合の対応を機動的に行うことができる技術を提供することにある。

第１の開示は、無線信号の周波数スペクトルを観測する無線信号観測システムに関する。
第１の開示に係る無線信号観測システムは、第１帯域幅で前記無線信号の前記周波数スペクトルを観測する第１スペクトラムアナライザと、前記第１帯域幅よりも狭い第２帯域幅で前記無線信号の前記周波数スペクトルを観測する１又は複数の第２スペクトラムアナライザと、前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザを制御する制御装置と、を備える。ここで、前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの分解能帯域幅は、前記第１スペクトラムアナライザの分解能帯域幅よりも狭く設定されている。
前記制御装置は、前記第１スペクトラムアナライザにより観測される前記周波数スペクトルのスペクトル情報を取得する処理と、前記スペクトル情報に基づいて、前記第１スペクトラムアナライザにおいて前記無線信号が観測されない又は前記無線信号の時間占有率が所定値以下となる特定帯域を算出する特定帯域算出処理と、前記特定帯域について観測を行うように前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々の前記第２帯域幅を選択する選択処理と、を実行するように構成されている。

第２の開示は、第１の開示に係る無線信号観測システムに対して、さらに以下の特徴を有する無線信号観測システムに関する。
前記選択処理は、前記特定帯域を周波数分割又は時分割し、前記周波数分割又は前記時分割に対して前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々を割り当てるように前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々の前記第２帯域幅を選択することを含んでいる。

第３の開示は、第１又は第２の開示に係る無線信号観測システムに対して、さらに以下の特徴を有する無線信号観測システムに関する。
前記制御装置は、前記スペクトル情報に基づいて、前記第１スペクトラムアナライザで観測される前記無線信号のチャネルの変更を検出し、前記チャネルの変更を検出したことを受けて前記特定帯域算出処理及び前記選択処理を実行するように構成されている。

第４の開示は、第１乃至第３の開示のいずれか１つの開示に係る無縁信号観測システムに関して、さらに以下の特徴を有する無線信号観測システムに関する。
前記制御装置は、特定の無線端末の利用周波数帯域を取得する処理をさらに実行するように構成されている。そして、前記特定帯域算出処理は、前記利用周波数帯域を前記特定帯域としないことを含んでいる。

第５の開示は、複数のスペクトラムアナライザにより無線信号の周波数スペクトルを観測する無線信号観測方法に関する。
ここで、前記複数のスペクトラムアナライザは、第１帯域幅で前記無線信号の前記周波数スペクトルを観測する第１スペクトラムアナライザと、前記第１帯域幅よりも狭い第２帯域幅で前記無線信号の前記周波数スペクトルを観測する１又は複数の第２スペクトラムアナライザと、を含んでいる。また、前記１又は第２スペクトラムアナライザの分解能帯域幅は、前記第１スペクトラムアナライザの分解能帯域幅よりも狭く設定されている。
第５の開示に係る無線信号観測方法は、前記第１スペクトラムアナライザにより観測される前記周波数スペクトルのスペクトル情報を取得することと、前記スペクトル情報に基づいて、前記第１スペクトラムアナライザにおいて前記無線信号が観測されない又は前記無線信号の時間占有率が所定値以下となる特定帯域を算出することと、前記特定帯域について観測が行われるように前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々の前記第２帯域幅を選択することと、を含んでいる。

第６の開示は、第５の開示に係る無線信号観測方法に対して、さらに以下の特徴を有する無線信号観測方法に関する。
前記第２帯域幅を選択することは、前記特定帯域を周波数分割又は時分割し、前記周波数分割又は前記時分割に対して前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々を割り当てるように前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々の前記第２帯域幅を選択することを含んでいる。

第７の開示は、無線信号の周波数スペクトルを観測する複数のスペクトラムアナライザを制御する制御装置に関する。
ここで、前記複数のスペクトラムアナライザは、第１帯域幅で前記無線信号の前記周波数スペクトルを観測する第１スペクトラムアナライザと、前記第１帯域幅よりも狭い第２帯域幅で前記無線信号の前記周波数スペクトルを観測する１又は複数の第２スペクトラムアナライザと、を含んでいる。また、前記１又は第２スペクトラムアナライザの分解能帯域幅は、前記第１スペクトラムアナライザの分解能帯域幅よりも狭く設定されている。
第７の開示に係る制御装置は、前記第１スペクトラムアナライザにより観測される前記周波数スペクトルのスペクトル情報を取得する処理と、前記スペクトル情報に基づいて、前記第１スペクトラムアナライザにおいて前記無線信号が観測されない又は前記無線信号の時間占有率が所定値以下となる特定帯域を算出する特定帯域算出処理と、前記特定帯域について観測を行うように前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々の前記第２帯域幅を選択する選択処理と、を実行する。

第８の開示は、第７の開示に係る制御装置に対して、さらに以下の特徴を有する制御装置に関する。
前記選択処理は、前記特定帯域を周波数分割又は時分割し、前記周波数分割又は前記時分割に対して前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々を割り当てるように前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々の前記第２帯域幅を選択することを含んでいる。

本開示によれば、第１スペクトラムアナライザは広帯域で時間占有率の高い無線信号の周波数スペクトルを観測し、１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々は、第１スペクトラムアナライザと並列に、より詳細な確認が必要な特定帯域について狭帯域で無線信号の周波数スペクトルを観測する。ここで、第２スペクトラムアナライザの分解能帯域幅は、第１スペクトラムアナライザの分解能帯域幅よりも狭く設定されている。これにより周波数精度を落とさずに広帯域の無線信号を適切に観測することができる。

また、１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々は、第１スペクトラムアナライザの観測の結果を待つことを要しないため、複数の無線通信システムの周波数利用状況に変動があった場合の対応を機動的に行うことができる。

本実施形態に係る無線信号観測システムの概略構成を示すブロック図である。 第１スペクトラムアナライザ及び１又は複数の第２スペクトラムアナライザにより観測される無線信号の周波数スペクトルの例を示すグラフである。 特定帯域算出処理の概要について説明するための概念図である。 選択処理の概要について説明するための概念図である。 制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る無線信号観測システムにより実現される無線信号観測方法を示すフローチャートである。 変形例に係る無線信号観測システムの概略構成を示すブロック図である。 特定の無線端末の利用周波数帯域の例を示すグラフである。 変形例に係る無線信号観測システムにより実現される無線信号観測方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲などの数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数が特定される場合を除いて、その言及した数に、本開示に係る思想が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構成等は、特に明示した場合や原理的に明らかにそれに特定される場合を除いて、本開示に係る思想に必ずしも必須のものではない。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を附しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

１．無線信号観測システムの概要
図１は、本実施形態に係る無線信号観測システム１０の概略構成を示すブロック図である。無線信号観測システム１０は、第１スペクトラムアナライザ１００と、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００（＃１－＃Ｎ）と、制御装置３００と、を含んでいる。ここで、Ｎは整数であり、無線信号観測システム１０に含まれる第２スペクトラムアナライザ２００の数を示す。ただし、Ｎ＝１であっても良い。また、制御装置３００は、第１スペクトラムアナライザ１００及び１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００と互いに情報を伝達することができるように接続されている。例えば、ケーブルを介して電気的に接続されている。ただし、情報の伝達は、中継する装置を介して間接的に行うように構成されていても良い。

第１スペクトラムアナライザ１００及び１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々は、所定の帯域幅で無線信号の周波数スペクトルを観測する。以下、第１スペクトラムアナライザ１００に係る所定の帯域幅を「第１帯域幅」、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００に係る所定の帯域幅を「第２帯域幅」と称する。ここで、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々について、第２帯域幅は互いに異なっていても良い。

１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々は、後述する制御装置３００により第２帯域幅を選択することができるように構成されている。例えば、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々は、制御装置３００が出力する制御信号として第２帯域幅の選択要求を取得し、制御信号に従って第２選択幅を規定するパラメータ情報を更新するように構成されている。特に、後述するように第２帯域幅は、第１帯域幅よりも狭くかつ第１帯域幅に含まれるように選択される。つまり、第１スペクトラムアナライザ１００は、広帯域で無線信号の周波数スペクトルを観測し、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００は、第１スペクトラムアナライザ１００と並列に、狭帯域で無線信号の周波数スペクトルを観測する。

なお、第１帯域幅は、固定値として与えられていても良いし、制御装置３００により選択することができるように構成されていても良い。あるいは、第１スペクトラムアナライザ１００が備える入力部や図１に図示しない入力端末（スイッチ、タッチパネル、キーボード等）によりユーザの操作を受け付けて、操作に応じて第１帯域幅が選択されるように構成されていても良い。

第１スペクトラムアナライザ１００及び１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々は、上述した機能の他の部分（無線信号の周波数スペクトルを観測するためのアルゴリズムや構成）については、公知の掃引方式によるスペクトラムアナライザと同等であって良い。つまり、所定の帯域幅について設定された分解能帯域幅（ＲＢＷ；Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｂａｎｄ Ｗｉｄｔｈ）でスキャンを実行することで無線信号の周波数スペクトルを観測する。典型的には、アッテネータと、局部発振器と、ミキサと、ＩＦフィルタと、検波器と、掃引ジェネレータと、を含んで構成される。特に、第１スペクトラムアナライザ１００及び１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々は、簡易スペクトラムアナライザであっても良い。

本実施形態に係る無線信号観測システム１０では、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００のＲＢＷは、第１スペクトラムアナライザ１００のＲＢＷよりも狭く設定される。つまり、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の周波数精度は、第１スペクトラムアナライザ１００の周波数精度より高い。第２帯域幅は、第１帯域幅よりも狭くかつ第１帯域幅に含まれるように選択されるので、これにより、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００は、第１帯域幅のうち一部の周波数帯域についてより詳細に無線信号の周波数スペクトルを観測することができる。

ところで、本実施形態に係る無線信号観測システム１０では第２帯域幅は第１帯域幅よりも狭く選択される。従って、第１スペクトラムアナライザ１００のＲＢＷと１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００のＲＢＷが同一ならば、第１スペクトラムアナライザ１００の掃引速度は、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の掃引速度よりも遅くなる（第１スペクトラムアナライザ１００においてスキャンにかかる時間は、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００においてスキャンにかかる時間より長くなる）。つまり、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の掃引速度が第１スペクトラムアナライザ１００の掃引速度よりも遅くならない範囲で１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００のＲＢＷを設定するとき、第１スペクトラムアナライザ１００は広帯域で占有時間が長い無線信号の周波数スペクトルを観測し、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００は狭帯域で時間占有率の短い無線信号（例えば、短パケット）の周波数スペクトルを観測する。

なお、１又は複数の第２スペクトラムアナライザのＲＢＷは、固定値として設定されても良いし、第１帯域幅、第１スペクトラムアナライザ１００のＲＢＷ、及び選択する第２帯域幅等に基づいて制御装置３００により設定されても良い。例えば、制御装置３００は、第１スペクトラムアナライザ１００の掃引速度よりも遅くならない範囲で、選択する第２帯域幅に応じて１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００のＲＢＷを設定する。

図２に、第１スペクトラムアナライザ１００により観測される無線信号の周波数スペクトル、及び１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００により観測される無線信号の周波数スペクトルの例を示す。図２では、第１スペクトラムアナライザ１００及び１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００それぞれについて、横軸を周波数、縦軸を信号強度とする周波数スペクトルのグラフを示している。ここで、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００については、（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）として互いに第２帯域幅が異なる周波数スペクトルのグラフを示している。これは、例えば、互いに異なる第２帯域幅が選択された３つの第２スペクトラムアナライザ２００において観測される無線信号の周波数スペクトルである。なお、図２に示されるｆ０，ｆ１，・・・，ｆ１０は、それぞれ周波数を示す。つまり、図２において、第１帯域幅は、ｆ０以上ｆ１０以下である。また（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は、それぞれの第２帯域幅を、帯域Ａ（ｆ０以上ｆ１以下）、帯域Ｂ（ｆ８以上ｆ９以下）、帯域Ｃ（ｆ９以上ｆ１０以下）に選択した場合に観測される周波数スペクトルの例である。

図２に示すように、第１スペクトラムアナライザ１００は、広帯域で無線信号の周波数スペクトルを観測し、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００は、第１スペクトラムアナライザ１００と並列に、第１帯域幅に含まれる狭帯域で無線信号の周波数スペクトルを観測する。

また、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００は、各々に設定される狭帯域の第２帯域幅において、第１スペクトラムアナライザ１００より高い周波数精度（第１スペクトラムアナライザより狭いＲＢＷ）で周波数スペクトルを観測する。これにより、１又は複数の第２スペクトラムアナライザでは、図２の（Ａ）に示すように、第１スペクトラムアナライザ１００では周波数精度が低いために捕捉できていなかった無線信号を観測することができる。

なお、第１スペクトラムアナライザ１００及び１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００は、無線通信端末が周囲の周波数帯の利用状況や干渉状況を把握するために用いられるものであっても良いし、ユーザが周囲の周波数帯の利用状況や干渉状況を把握するために用いられるものであっても良い。前者の場合、例えば、第１スペクトラムアナライザ１００及び１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００は、無線通信端末に対して周囲の無線信号の周波数スペクトルの観測結果を出力する。そして無線通信端末は、利用状況に応じてチャネルを選択して無線信号の送信を行う、あるいは送信を行っている無線信号の干渉状況を把握する。後者の場合、例えば、第１スペクトラムアナライザ１００及び１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００は、ユーザの操作を受け付ける入力部と、観測した無線信号の周波数スペクトルを表示する表示部と、を備える。そしてユーザは、入力部の操作により第１帯域幅や第１スペクトラムアナライザ１００のＲＢＷを設定し、表示部を確認することで周囲の周波数帯の利用状況や干渉状況を把握する。

再度図１を参照する。制御装置３００は、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００を制御する。制御装置３００が出力する制御信号に従って１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００が動作することで、制御装置３００による制御が行われる。ここで、制御信号は、制御装置３００において実行される処理により生成される。特に制御装置３００は、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々について、第２帯域幅の選択に係る処理を実行する。制御装置３００において実行される第２帯域幅の選択に係る処理を「第２帯域幅選択処理」とも称する。以下、第２帯域幅選択処理の概要について説明する。

まず第２帯域幅選択処理では、第１スペクトラムアナライザ１００により観測される周波数スペクトルの情報（以下、「スペクトル情報」とも称する）を取得し、スペクトル情報に基づいて、第１スペクトラムアナライザ１００において無線信号が観測されない又は無線信号の時間占有率が所定値以下となる周波数帯域を特定帯域として算出する（特定帯域算出処理）。

図３は、特定帯域算出処理の概要ついて説明するための概念図である。図３では、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、及び（Ｅ）として、この順の時系列で第１スペクトラムアナライザ１００により観測される周波数スペクトルの例を示している。いま制御装置３００が、図３に示す周波数スペクトルに対応するスペクトル情報を取得するとする。制御装置３００は、例えば、信号強度が閾値以上となるか否かにより、無線信号が観測されない又は無線信号の時間占有率が所定値以下となる周波数帯域を検出する。図３に示す例では、ｆ０以上ｆ２以下の周波数帯域とｆ８以上ｆ１０以下の周波数帯域では、信号強度が閾値以上となる無線信号が観測されていない。また、ｆ２以上ｆ３以下の周波数帯域では、（Ａ）及び（Ｄ）を除いて信号強度が閾値以上となる無線信号が観測されており、ｆ６以上ｆ７以下の周波数帯域では、（Ｃ）でのみ閾値以上となる無線信号が観測されている。つまり、図３に示す例において、ｆ２以上ｆ３以下の周波数帯域で観測される無線信号の時間占有率は６０％で、ｆ６以上ｆ７以下の周波数帯域で観測される無線信号の時間占有率は２０％である。例えば時間占有率に係る所定値を５０％とすれば、図３に示す例において、制御装置３００は、ｆ０以上ｆ２以下の周波数帯域、ｆ６以上ｆ７以下の周波数帯域、ｆ８以上ｆ１０以下の周波数帯域を特定帯域として算出する。

なお、時間占有率は、所定の周期毎に取得するスペクトル情報について与えられても良いし、スペクトル情報を取得する毎に逐次再計算して与えられても良い。

次に第２帯域幅選択処理では、特定帯域について観測を行うように１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々の第２帯域幅を選択する（選択処理）。ここで、選択処理は、特定帯域を周波数分割又は時分割し、周波数分割又は時分割に対して１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々を割り当てるように１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々の第２帯域幅を選択する。

図４は、選択処理の概要について説明するための概念図である。図４では、図３において説明した場合と同様に、ｆ０以上ｆ２以下の周波数帯域、ｆ６以上ｆ７以下の周波数帯域、ｆ８以上ｆ１０以下の周波数帯域が特定帯域として算出されているとする。また、無線信号観測システム１０は、３つの第２スペクトラムアナライザ２００（＃１，＃２，＃３）を含むとする。図４に示す例では、制御装置３００は、図４の上部に示すように特定帯域を、帯域Ａ（ｆ０以上ｆ１以下）、帯域Ｂ（ｆ１以上ｆ２以下）、帯域Ｃ（ｆ３以上ｆ４以下）、帯域Ｄ（ｆ６以上ｆ７以下）、帯域Ｅ（ｆ８以上ｆ９以下）、及び帯域Ｆ（ｆ９以上ｆ１０以下）に周波数分割する。次に、図４の下部に示すように、それぞれの帯域を時分割して、第２スペクトラムアナライザ２００の各々に割り当てるように第２帯域幅を選択する。例えば、＃１の第２スペクトラムアナライザ２００について、制御装置３００は、時刻ｔ０からｔ１まで帯域Ａを第２帯域幅として選択し、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで帯域Ｂを第２帯域幅として選択し、以降これを繰り返すように第２帯域幅を選択する。

なお、制御装置３００は、特定帯域の周波数分割のみを行って第２帯域幅を選択するように構成されていても良い。この場合、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々で等分割となるように第２帯域幅を選択しても良いし、周波数分割した帯域を優先度の高い順に割り当てるように１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々の第２帯域幅を選択しても良い。

制御装置３００は、第２帯域幅選択処理により選択した第２帯域幅となるように、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々に対して制御信号を出力する。

このように制御装置３００において第２帯域幅選択処理が実行されることで、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々の第２帯域幅は、第１帯域幅のうち第１スペクトラムアナライザ１００において無線信号が観測されない又は無線信号の時間占有率が所定値以下となる特定帯域に含まれることとなる。つまり、本実施形態に係る無線信号観測システム１０によれば、第１スペクトラムアナライザ１００により広帯域で時間占有率の高い無線信号の周波数スペクトルを観測しながら、並列に、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々により詳細な確認が必要な特定帯域について狭帯域で無線信号の周波数スペクトルを観測する。

また、制御装置３００は、スペクトル情報に基づいて、第１スペクトラムアナライザ１００で観測される無線信号のチャネルの変更を検出し、チャネルの変更を検出したことを受けて特定帯域算出処理及び選択処理を実行するように構成される。ここで、チャネルの変更の検出は、例えば、第１スペクトラムアナライザ１００で無線信号が観測されていなかった周波数帯域で無線信号が検出されたことにより行われる。あるいは、第１スペクトラムアナライザ１００で無線信号が観測されていた周波数帯域で無線信号が検出されなくなったことにより行われる。

このように、チャネルの変更を検出したことを受けて特定帯域算出処理及び選択処理を実行するように構成することで、不必要に第２帯域幅選択処理が実行されることを抑制することができる。

２．制御装置の構成
以下、制御装置３００の構成について説明する。図５は、制御装置３００の概略構成を示すブロック図である。制御装置３００は、１又は複数の記憶装置３１０と、１又は複数のプロセッサ３２０と、を備えている。

１又は複数の記憶装置３１０は、１又は複数のプロセッサ３２０により実行可能な制御プログラム３１１と、１又は複数のプロセッサ３２０が実行する処理に必要な制御情報３１２と、を格納している。１又は複数の記憶装置３１０として、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等が例示される。制御装置３００が取得する情報は、制御情報３１２として１又は複数の記憶装置３１０に格納される。

制御プログラム３１１には、第２帯域幅選択処理の実行に係るプログラムが含まれる。制御情報３１２として、第１スペクトラムアナライザ１００から取得するスペクトル情報、制御プログラム３１１に係るパラメータ情報（特定帯域算出処理に係る閾値等）が例示される。なお、制御プログラム３１１は、ネットワークを通して提供されても良い。

１又は複数のプロセッサ３２０は、１又は複数の記憶装置３１０から制御プログラム３１１及び制御情報３１２を読み出し、制御情報３１２に基づいて制御プログラム３１１に従う処理を実行する。これにより、第２帯域幅選択処理が実行され、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々の第２帯域幅を選択する制御信号が生成される。

３．無線信号観測方法
以下、本実施形態に係る無線信号観測システム１０により実現される無線信号観測方法について説明する。図６は、本実施形態に係る無線信号観測システム１０により実現される無線信号観測方法を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、例えば、入力端末の操作により無線信号の観測の開始の要求を受けつけた後に開始される。また、各処理は、所定の処理周期毎に実行される。

ステップＳ１００において、第１スペクトラムアナライザ１００及び１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々は、スキャンを実行し、無線信号の周波数スペクトルを観測する。そして、制御装置３００は、第１スペクトラムアナライザ１００からスペクトル情報を取得する。

ステップＳ１００の後、ステップＳ２００に進む。

ステップＳ２００において、制御装置３００は、スペクトル情報に基づいて、第１スペクトラムアナライザ１００で観測される無線信号のチャネルの変更があるか否かを検出する。

チャネルの変更がある場合（ステップＳ２００；Ｙｅｓ）、ステップＳ３００に進む。チャネルの変更がない場合（ステップＳ２００：Ｎｏ）、ステップＳ１００に戻り、再度スキャンを実行して観測を継続する。

ステップＳ３００において、制御装置３００は、ステップＳ１００において取得したスペクトル情報に基づいて特定帯域算出処理を実行し、特定帯域を算出する。

ステップＳ３００の後、ステップＳ４００に進む。

ステップＳ４００において、制御装置３００は、ステップＳ３００において算出した特定帯域に応じて選択処理を実行し、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々の第２帯域幅を選択する。そして、制御装置３００は、選択した第２帯域幅となるように、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々に対して制御信号を出力する。

ステップＳ４００の後、ステップＳ５００に進む。

ステップＳ５００において、第１スペクトラムアナライザ１００及び１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々は、観測を終了するかを判断する。これは、例えば、入力端末の操作により観測の終了の要求を受け付けたか否かにより判断する。観測を終了しない場合（ステップＳ５００；Ｎｏ）、ステップＳ１００に戻り、再度スキャンを実行して観測を継続する。

４．効果
以上説明したように、本実施形態によれば、第１スペクトラムアナライザ１００は広帯域で時間占有率の高い無線信号の周波数スペクトルを観測し、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々は、第１スペクトラムアナライザ１００と並列に、より詳細な確認が必要な特定帯域について狭帯域で無線信号の周波数スペクトルを観測する。ここで、第２スペクトラムアナライザ２００のＲＢＷは、第１スペクトラムアナライザ１００のＲＢＷよりも狭い（第２スペクトラムアナライザ２００の周波数精度は、第１スペクトラムアナライザ１００の周波数精度より高い）。これにより周波数精度を落とさずに広帯域の無線信号を適切に観測することができる。延いては、無線信号の観測の高速化に寄与する。

また、１又は複数の第２スペクトラムアナライザ２００の各々は、第１スペクトラムアナライザ１００の観測の結果を待つことを要しないため、複数の無線通信システムの周波数利用状況に時間変動があった場合（図６に示すステップＳ２００；Ｙｅｓ）の対応（第２帯域幅選択処理）を機動的に行うことができる。

５．変形例
本実施形態に係る無線信号観測システム１０は、以下のように変形した態様を採用しても良い。以下の説明において、前述した内容と重複する部分については適宜省略する。

制御装置３００は、特定の無線端末（例えば、無線ＬＡＮ端末）の利用周波数帯域を取得し、特定帯域算出処理において、取得した利用周波数帯域を特定帯域としないように構成されていても良い。ここで、利用周波数帯域は、特定の無線端末が利用する「チャネル」と言い換えることもできる。

図７は、変形例に係る無線信号観測システム１０の概略構成を示すブロック図である。図１に示す無線信号観測システム１０と比較して、変形例に係る無線信号観測システム１０は、無線通信装置４００を含んでいる。制御装置３００は、無線通信装置４００と互いに情報を伝達することができるように接続されている。

無線通信装置４００は、周囲に位置する特定の無線端末と通信可能に構成される。無線通信装置４００は、通信により、特定の無線端末の利用周波数帯域を取得する。例えば、特定の無線端末が送信しているビーコンを検出し、無線通信装置４００が備える復調器により利用周波数帯域を取得する。そして、制御装置３００は、無線通信装置４００から特定の無線端末の利用周波数帯域を取得する。

図８に、特定の無線端末（無線端末Ａ及び無線端末Ｂ）の利用周波数帯域の例を示す。図８に示す例では、無線端末Ａの利用周波数帯域は、ｆ１近傍からｆ２希望までであり、無線端末Ｂの利用周波数帯域は、ｆ６近傍からｆ７近傍までである。

制御装置３００は、特定帯域算出処理において、無線通信装置４００から取得した利用周波数帯域を含めないように特定帯域を算出する。例えば、図３において説明したようにスペクトル情報が取得され、さらに図８において説明したように利用周波数帯域が取得される場合、特定帯域は、無線端末Ａ及び無線端末Ｂの利用周波数帯域が除かれ、ｆ０以上ｆ１以下の周波数帯域、及びｆ８以上ｆ１０以下の周波数帯域となる。

図９に、変形例に係る無線信号観測システム１０により実現される無線信号観測方法を示す。図９に示すように、変形例に係る無線信号観測方法では、チャネルの変更があると判断した後（ステップＳ２００；Ｙｅｓ）、制御装置３００は、特定の無線端末の利用周波数帯域を取得する処理（ステップＳ２１０）を実行する。そして、ステップＳ３００において、制御装置３００は、ステップＳ１００において取得したスペクトル情報と、ステップＳ２１０において取得した利用周波数帯域と、に基づいて特定帯域算出処理を実行し、特定帯域を算出する。

このように変形した態様を採用することで、多数の無線端末が存在する周波数帯を事前に把握することができる。延いては、多数の無線端末が利用していることから確認の必要はない周波数帯にもかかわらず、時間占有率が低く第１スペクトラムアナライザ１００において無線信号が観測されない周波数帯であるために、詳細な確認を要しない帯域幅が第２帯域幅として選択されることを抑制することができる。

１０ 無線信号観測システム
１００ 第１スペクトラムアナライザ
２００ 第２スペクトラムアナライザ
３００ 制御装置
３１０ 記憶装置
３１１ 制御プログラム
３１２ 制御情報
３２０ プロセッサ
４００ 無線通信装置

Claims (8)

1. 無線信号の周波数スペクトルを観測する無線信号観測システムであって、
   第１帯域幅で前記無線信号の前記周波数スペクトルを観測する第１スペクトラムアナライザと、
   前記第１帯域幅よりも狭い第２帯域幅で前記無線信号の前記周波数スペクトルを観測する１又は複数の第２スペクトラムアナライザと、
   前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの分解能帯域幅は、前記第１スペクトラムアナライザの分解能帯域幅よりも狭く設定されており、
   前記制御装置は、
   前記第１スペクトラムアナライザにより観測される前記周波数スペクトルのスペクトル情報を取得する処理と、
   前記スペクトル情報に基づいて、前記第１スペクトラムアナライザにおいて前記無線信号が観測されない又は前記無線信号の時間占有率が所定値以下となる特定帯域を算出する特定帯域算出処理と、
   前記特定帯域について観測を行うように前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々の前記第２帯域幅を選択する選択処理と、
   を実行するように構成されている
   ことを特徴とする無線信号観測システム。
2. 請求項１に記載の無線信号観測システムであって、
   前記選択処理は、前記特定帯域を周波数分割又は時分割し、前記周波数分割又は前記時分割に対して前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々を割り当てるように前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々の前記第２帯域幅を選択することを含む
   ことを特徴とする無線信号観測システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の無線信号観測システムであって、
   前記制御装置は、前記スペクトル情報に基づいて、前記第１スペクトラムアナライザで観測される前記無線信号のチャネルの変更を検出し、前記チャネルの変更を検出したことを受けて前記特定帯域算出処理及び前記選択処理を実行するように構成されている
   ことを特徴とする無線信号観測システム。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無線信号観測システムであって、
   前記制御装置は、特定の無線端末の利用周波数帯域を取得する処理をさらに実行するように構成され、
   前記特定帯域算出処理は、前記利用周波数帯域を前記特定帯域としないことを含む
   ことを特徴とする無線信号観測システム。
5. 複数のスペクトラムアナライザにより無線信号の周波数スペクトルを観測する無線信号観測方法であって、
   前記複数のスペクトラムアナライザは、第１帯域幅で前記無線信号の前記周波数スペクトルを観測する第１スペクトラムアナライザと、前記第１帯域幅よりも狭い第２帯域幅で前記無線信号の前記周波数スペクトルを観測する１又は複数の第２スペクトラムアナライザと、を含み、
   前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの分解能帯域幅は、前記第１スペクトラムアナライザの分解能帯域幅よりも狭く設定されており、
   前記無線信号観測方法は、
   前記第１スペクトラムアナライザにより観測される前記周波数スペクトルのスペクトル情報を取得することと、
   前記スペクトル情報に基づいて、前記第１スペクトラムアナライザにおいて前記無線信号が観測されない又は前記無線信号の時間占有率が所定値以下となる特定帯域を算出することと、
   前記特定帯域について観測が行われるように前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々の前記第２帯域幅を選択することと、
   を含む
   ことを特徴とする無線信号観測方法。
6. 請求項５に記載の無線信号観測方法であって、
   前記第２帯域幅を選択することは、前記特定帯域を周波数分割又は時分割し、前記周波数分割又は前記時分割に対して前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々を割り当てるように前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々の前記第２帯域幅を選択することを含む
   ことを特徴とする無線信号観測方法。
7. 無線信号の周波数スペクトルを観測する複数のスペクトラムアナライザを制御する制御装置であって、
   前記複数のスペクトラムアナライザは、第１帯域幅で前記無線信号の前記周波数スペクトルを観測する第１スペクトラムアナライザと、前記第１帯域幅よりも狭い第２帯域幅で前記無線信号の前記周波数スペクトルを観測する１又は複数の第２スペクトラムアナライザと、を含み、
   前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの分解能帯域幅は、前記第１スペクトラムアナライザの分解能帯域幅よりも狭く設定されており、
   前記制御装置は、
   前記第１スペクトラムアナライザにより観測される前記周波数スペクトルのスペクトル情報を取得する処理と、
   前記スペクトル情報に基づいて、前記第１スペクトラムアナライザにおいて前記無線信号が観測されない又は前記無線信号の時間占有率が所定値以下となる特定帯域を算出する特定帯域算出処理と、
   前記特定帯域について観測を行うように前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々の前記第２帯域幅を選択する選択処理と、
   を実行する
   ことを特徴とする制御装置。
8. 請求項７に記載の制御装置であって、
   前記選択処理は、前記特定帯域を周波数分割又は時分割し、前記周波数分割又は前記時分割に対して前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々を割り当てるように前記１又は複数の第２スペクトラムアナライザの各々の前記第２帯域幅を選択することを含む
   ことを特徴とする制御装置。

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