JP2001308899A - 総合的広帯域無線通信ネットワーク - Google Patents

総合的広帯域無線通信ネットワーク

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JP2001308899A JP2001030305A JP2001030305A JP2001308899A JP 2001308899 A JP2001308899 A JP 2001308899A JP 2001030305 A JP2001030305 A JP 2001030305A JP 2001030305 A JP2001030305 A JP 2001030305A JP 2001308899 A JP2001308899 A JP 2001308899A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 総合的な追跡、遠隔計測及びローカルエリア
・ネットワーク形成システムを提供する。 【解決手段】 この通信システム（１００）は広帯域サ
ブシステム（５０）と無線サブシステム（１６）とを有
する。広帯域サブシステムは、第１のＵＷＢトランシー
バ（３０）を含む少なくとも１つのＵＷＢノード（６
０）と、広帯域リンク（５１）によって前記ＵＷＢノー
ド（６０）に結合された少なくとも１つのアプリケーシ
ョン・ノード（４０）とを有する。無線サブシステム
は、第２のＵＷＢトランシーバ（９０）を含む少なくと
も１つの遠隔コミュニケータ（８０）を有する。第１及
び第２のＵＷＢトランシーバはＵＷＢ通信リンク（１
５）を介して互いに通信するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、通信分
野に関する。特に、本発明は、総合的な追跡、遠隔計測
及びローカルエリア・ネットワーク形成機能を提供する
ために、イーサネット・ローカルエリア・ネットワーク
等の広帯域ネットワークと統合された無線遠隔計測シス
テムに関する。
【０００２】
【発明の背景】従来の遠隔計測システムは、遠隔に位置
する複数のテレメータからのデータを中央の位置から監
視することができる。これらのシステムは、通常、各デ
バイスからデータを収集し、データを無線リンクを介し
て集中監視局へ送る遠隔センサーを有している。集中監
視局からデータを実時間で監視することができる。ま
た、その局は、遠隔的に監視されている入院患者の心臓
に不整脈の状態が発生する等の所定の事象が発生すると
オペレータに警報をだすための自動化監視ソフトウエア
を有している。
【０００３】従来の遠隔計測システムの遠隔テレメータ
には、一般的に２つのタイプがある。即ち、固定機器の
遠隔テレメータと携帯用遠隔テレメータである。例え
ば、歩行患者用の遠隔テレメータは、携帯可能なバッテ
リー駆動デバイスであって、これは「タグ(tag) 」とも
呼ばれ、歩行中の患者の生理的な状態を監視することが
できる。歩行用テレメータは、ストラップやその他の装
着デバイスによって患者に取りつけられ、患者の体に取
りつけられたＥＣＧリード線（やその他のタイプのセン
サーリード線）を介して患者の生理的データを取りこむ
ことができる。テレメータのＲＦ（無線周波数）送信器
によって、生理的なデータは連続的に中央監視局に送ら
れるので、実時間の監視を行うことができる。双方向の
歩行用テレメータで利用できる遠隔トランシーバの設計
については発明者フラッチ（Ｆｌａｃｈ）の米国特許第
５９４４６５９号に開示されている。固定機器の遠隔テ
レメータの例としては患者用テレメータがあり、これ
は、上述の様に動作するが、枕元のモニター（もしく
は、その他の機器）からＲＳ−２３２接続等のハードワ
イヤの接続リンクを介して患者の生理的データを受信す
るものである。また、ハードワイヤ接続を介して生理的
なデータを中央局に送る機器の遠隔テレメータもありふ
れたものである。
【０００４】この装置は遠隔の対象物や人の様々な状態
（例えば、患者の状態）の監視に役立つが、それに関連
して不利な点もある。それらのシステム内の典型的な第
１のトランシーバは、空間、時間及び周波数ダイバーシ
ティ方式を利用して、遠隔デバイスから監視局にデータ
を送信する際のマルチパス干渉効果を克服している。マ
ルチパス干渉は、ビル内伝送を行う際には特に問題とな
る。上述のダイバーシティ方式を実践すると、システム
のコスト、サイズ及び複雑度が増す。その上、その実践
のうちの少なくとも幾つかでは、１つのアンテナ／受信
器対から別の対に「切り換え」が行なわれるときに、デ
ータ損失が発生することがある。アンテナシステムで遭
遇する別の問題は、それが、孤立した電磁干渉（ＥＭ
Ｉ）源に普通非常にもろいことである。特に、ＲＦ信号
コンバイナを使って全てのアンテナで受信される信号を
結合するので、アンテナのうちの１つ、もしくは、その
近辺にある（携帯電話や故障したプリアンプ等の）干渉
源が許容できないレベルのノイズをシステムに与えるこ
とがあるので、全ての患者を監視することを妨げる可能
性がある。本問題の結論の１つは、一般的に、Ｘ線装
置、ＣＡＴ（コンピュータ化軸方向Ｘ線断層撮影）スキ
ャナ、Ｘ線透視装置等の周知の断続的なＥＭＩ源付近に
アンテナを設置できなくなり、対応する診断領域での患
者の監視が妨げられることである。従って、複雑もしく
は冗長なハードウエアを必要とせず、かつ干渉を最小に
して屋内で確実に動作できる遠隔計測システムの必要性
がある。
【０００５】その状態を監視している遠隔の対象物の位
置を正確に突き止めて追跡することがしばしば必要にな
る。しかしながら、既存のシステムを使って大雑把につ
きとめる（約２〜３ヤードの精度で対象物の位置を計算
する）ことが可能であるとき、遠隔テレメータからデー
タを受信するそのシステムは、その遠隔テレメータの位
置を正確につきとめて追跡するためには適している。従
来の方向検出デバイスには、三角法の技術と適切な送信
器を利用して人や対象物の位置をより正確につきとめる
ものがある。しかしながら、これにはさらに専用のハー
ドウエアが必要となるので、遠隔監視アプリケーション
とは別のインフラストラクチャが必要になる。さらに、
これらのシステムは、全ての状態、特に、厳しいマルチ
パス環境では正確でない。
【０００６】データとアプリケーション・プログラムを
共有する、即ち、ユーザ間で「アプリケーション」を共
有するためのローカルエリア・ネットワークは、病院、
事務所、商工業施設ではありふれたものである。特に、
１つ以上のユーザ・アプリケーションを実行するために
構成された（典型的には、パーソナル・コンピュータを
有している）複数のノードにたいしてＬＡＮアーキテク
チャが提供される。コンピュータは、通常、イーサネッ
ト等の広帯域リンクを有しているインフラストラクチャ
によって相互接続される。ＬＡＮのインフラストラクチ
ャには、全てのコンピュータを互いに接続するために施
設内に張りめぐされたケーブルが含まれる。遠隔計測、
遠隔監視及び追跡のような性能を備える施設の質を向上
させるとき、質の向上した性能と施設内の既存のＬＡＮ
のインフラストラクチャを統合することが望まれる。従
って、遠隔計測、監視及び追跡の機能を実行しながら、
従来のＬＡＮアプリケーションと機能を実行できる総合
通信ネットワークが必要である。
【０００７】
【発明の概要】本発明による通信システムは広帯域サブ
システムを有し、広帯域サブシステムは、第１のＵＷＢ
トランシーバを含む少なくとも１つのＵＷＢノードと、
広帯域リンクによってＵＷＢノードに結合された少なく
とも１つのアプリケーション・ノードを有する。通信シ
ステムは更に無線サブシステムを有し、無線サブシステ
ムは、第２のＵＷＢトランシーバを含む少なくとも１つ
の遠隔コミュニケータを有している。第１及び第２のＵ
ＷＢトランシーバは、ＵＷＢ通信リンクを介して互いに
通信できるように構成されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】［定義］本明細書の目的は、無線
周波数通信技術で使われる「超広帯域（ＵＷＢ）」とい
う用語は、超広帯域パルスとも呼ばれる一連の持続時間
の短いパルスによって情報を伝送する無線技術に適用さ
れる。１ビットの情報は、通常、複数のパルスに拡散さ
れる。ＵＷＢパルスは、ガウス・ペクトル特性によっ
て、即ち、典型的には１パルスの半パワー点で少なくと
も約１００ＭＨｚである広帯域の周波数に渡って大体均
等に分布したエネルギー量によって特徴づけられる。Ｕ
ＷＢパルスの一例は、約０．２ナノ秒〜約１．５ナノ秒
のパルス幅を持ち、約２５ナノ秒〜約１０００ナノ秒の
パルス間間隔をもつ。
【０００９】本明細書の目的のために、「通信システ
ム」とは、個々の通信ネットワークと、伝送システム
と、リレー局と、統合体として動作するように構成され
たコンピュータとの集まりを意味する。「遠隔」という
用語は、離れた位置から操作することを意味する。「ロ
ーカルエリア・ネットワーク」（ＬＡＮ）という用語
は、限定された空間領域内に存在する通信システムを意
味し、特定のユーザ・グループをもつ。ＬＡＮは、通
常、部屋、ビル、船、航空機等の比較的狭い領域に限定
される。広域ネットワーク（ＷＡＮ）という用語は、通
常のＬＡＮによって提供する以外に、データ通信をより
多くの各ユーザに提供する物理的／論理的ネットワーク
を意味する。ＷＡＮは、通常、ＬＡＮよりも広い地理的
領域に広がる。ＷＡＮは、総合サービス・デジタル・ネ
ットワーク（ＩＳＤＮ）、Ｘ．２５ネットワーク、Ｔｌ
ネットワーク等の物理ネットワークを含んでいてもよ
い。ＷＡＮは、全国的規模、もしくは、世界的規模でも
よい。「インターネット」は、政府、業界、学園環境、
個人的パーティによって管理される個々のネットワーク
が世界的規模で接続されているＷＡＮである。本明細書
の目的のために、「ノード」という用語は、送受信でき
るデバイス、即ち、ＬＡＮやＷＡＮネットワークの通信
チャンネルを介して情報を送受信するデバイスを意味す
る。本明細書の目的のために、「構成される」という用
語は、適切な複数の構成要素が所定の機能の実行におい
て協調するように相互接続され且つプログラムされるこ
とを意味する。
【００１０】本明細書の目的のために、ネットワークに
関して「広帯域」という用語は、マルチメディアのアプ
リケーション、例えば、ビデオ会議をサポートできるネ
ットワークの帯域を意味する。信号について「広帯域」
という用語は、広帯域周波数スペクトルを占める信号を
意味する。一般的に、「広帯域」という用語は、伝送の
ために使用される周波数範囲が中間周波数帯域の０．１
％より広くなるような通信施設、機器、チャンネル又は
システムの特性を意味する。「信号」とは、情報を伝送
するために利用することができる検出可能な送信エネル
ギーである。「情報」という用語は、周知のやり方で使
われる表現によって、人間がデータに割り当てた意味を
指す。さらに、「情報」という用語は、知能の生成に利
用可能である全ての記述の未処理データを意味する。
【００１１】「タグ」とは、追跡される対象物や動物や
人に取りつけられた送信器を含む独立した携帯型デバイ
スである。送信器によって送信された情報に基づいて対
象物が追跡される。「ネットワーク・インターフェイス
・カード」（ＮＩＣ）は、それが接続されているコンピ
ュータと、遠隔に配置されたコンピュータ・ネットワー
ク、例えば、ＬＡＮとの間で、無線通信リンクを介して
デジタル・データを通信するように構成されているデバ
イスである。「モニター」はデータ、例えば、患者の生
理的データを収集して、データをデータ分配器、例え
ば、ローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）５０へ無
線通信リンクを介して転送するデバイスである。
【００１２】［システム概要］超広帯域無線によって、
非常に広い周波数スペクトルにわたって正確にタイミン
グを取ったパルスがブロードキャスト（送出）される。
ＵＷＢ無線送信器／受信器は、場合によっては、数兆分
の１秒の精度のパルスを送受信するように調整されてい
る。既に使用されている任意の周波数帯では、超広帯域
信号は通常予想される背景ノイズの大きさ以下のパワー
をもつので、干渉の可能性を下げることができる。
【００１３】本発明の一実施形態の通信システム１００
が図１に示されている。通信システム１００は、少なく
とも１つの広帯域サブシステム５０と少なくとも１つの
無線サブシステム１６とを有している。広帯域サブシス
テム５０は、広帯域リンク５１と、少なくとも１つのア
プリケーション・ノード４１と、少なくとも１つのＵＷ
Ｂノード６０とを有している。無線サブシステム１６
は、少なくとも１つの遠隔コミュニケータ８０と少なく
とも１つのＵＷＢノード６０とを有している。
【００１４】図１に示される実施形態の広帯域サブシス
テム５０は、少なくとも１つのアプリケーション・ノー
ド４１を少なくとも１つのＵＷＢノード６０に結合する
ように構成されているローカルエリア・ネットワーク
（ＬＡＮ）を有している。図１の実施形態の広帯域サブ
システム５０は、１００ＢａｓｅＴＸ（イーサネット）
プロトコル等の典型的なイーサネット（登録商標）リン
ク・プロトコルに基づいて構成される。本発明の一実施
形態の広帯域サブシステム５０と無線サブシステム１６
は、少なくとも１つの共通要素、例えば、ＵＷＢノード
６０を有している。
【００１５】遠隔コミュニケータ８０は遠隔デバイス７
０とＵＷＢトランシーバ８０とを有している。ＵＷＢト
ランシーバ３０とＵＷＢトランシーバ８０は、ＵＷＢチ
ャンネル１５を介して互いに通信できるように構成され
る。本発明の一実施形態のＵＷＢチャンネル１５は、デ
バイス７０からＵＷＢノード６０へ情報を送るためのリ
ンクを有している。本発明の別の実施形態では、ＵＷＢ
チャンネル１５は、ＵＷＢノード６０から遠隔デバイス
７０へ情報を送るためのリンクを有している。本発明の
さらに別の実施形態のＵＷＢチャンネル１５は、ＵＷＢ
ノード６０と遠隔デバイス７０との間で情報を伝送する
ための全２重通信チャンネルを有している。
【００１６】［ＵＷＢノード６０］ ［一般原理］ＵＷＢノード６０は、広帯域サブシステム
５０と無線サブシステム１６との間のゲートウエイとし
て構成される。図１にはＵＷＢノード６０だけが示され
ているが、システム１００のＵＷＢノードの数は１つの
ノードに限定されない。本発明の別の実施形態は複数の
ＵＷＢノードを有している。ＵＷＢノード６０は、少な
くとも１つの遠隔コミュニケータ８０から超広帯域リン
ク１５を介してデータを受け取る。本発明の一実施形態
のＵＷＢノードは、特定の遠隔コミュニケータ・デバイ
スをサポートするように構成される。例えば、本発明の
一実施形態のＵＷＢノード６０は、少なくとも１つのタ
グをサポートするように構成される。本発明の別の実施
形態のＵＷＢノード６０は、少なくとも１つのモニター
をサポートするように構成される。本発明のさらに別の
実施形態のＵＷＢノード６０は、少なくとも１つのＮＩ
Ｃをサポートするように構成される。本発明の別の実施
形態のＵＷＢノード６０は、複数の通信デバイス、例え
ば、タグ、モニター及びＮＩＣをサポートするように構
成される。
【００１７】本発明の一実施形態の各ＵＷＢノードには
ユニークな識別コードが割り当てられており、ＵＷＢノ
ード６０の製造時にそのコードが割り当てられてプログ
ラムされる。識別コードの一例では、少なくとも２つの
フィールドを有している。その一方のフィールドはデバ
イス番号フィールドを有している。このフィールドは特
定デバイスにユニークなデバイス番号を含む。ユニーク
なデバイス番号の一例は、２９ビットの２進番号であ
る。従って、２29個のユニークなＵＷＢノードの集合に
対応することができる。その他のフィールドには、デバ
イス・タイプのコードが含まれる。デバイス・タイプの
コードの一例を表１に示す。表１に示されているよう
に、デバイス・タイプのコード００１はタグに対応し、
コード０１０はモニターに対応する。テーブル１で示さ
れ説明される識別子は便利なスキームを代表するもので
あが、これによって、ＵＷＢノードにユニークな識別子
が提供され、複数の通信デバイスに渡って同じ番号を使
うことが可能である。しかしながら、本発明の別の実施
形態では別の識別スキームを利用することもできるが、
これは本発明の範囲内にある。
【００１８】 （表１） デバイス・タイプ のコード 物理デバイス ０００ ハブ ００１ タグ ０１０ モニター ０１１ ネットワーク・インターフェイス・カード 。
【００１９】図２は、本発明の一実施形態のＵＷＢノー
ド６０のブロック図である。ＵＷＢノード６０は少なく
とも１つの汎用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を有し
ているが、これは、例えば、典型的な入出力（Ｉ／Ｏ）
回路とカップラ、例えば、ＵＷＢノード６０を広帯域リ
ンク５１に接続するように構成された商業的に入手可能
なＬＡＮアダプタ２０を含むペンティアム（登録商標）
プロセッサ３１を搭載したＰＣである。本発明の一実施
形態のＬＡＮアダプタ２０と広帯域リンク５１は、従来
のネットワーク・アーキテクチャ規格に基づいて動作す
るように構成される。本発明での利用に適したネットワ
ーク規格の一例には、ペリフェラル・コンポーネント・
インターコネクト（ＰＣＩ）、工業規格アーキテクチャ
（ＩＳＡ）、マイクロチャネル・アーキテクチャ（ＭＣ
Ａ）等が含まれる。本発明の一実施形態のＬＡＮアダプ
タ２０は、商業的に入手可能な１００ＢａｓｅＴＸのＬ
ＡＮカードを有している。
【００２０】ＵＷＢノード６０はさらに、少なくとも１
つのトランシーバ（３０）を有している。本発明の一実
施形態のＵＷＢトランシーバ３０は、ＵＷＢノード６０
とトランシーバ９０との間の全２重超広帯域通信用に構
成されたインパルス無線トランシーバである。本発明の
別の実施形態は、半２重もしくは単方向通信用に構成さ
れる。本発明での利用に適したトランシーバの一例が発
明者フラートン（Ｆｕｌｌｅｒｔｏｎ）の米国特許第５
６８７１６９号に開示されている。ＵＷＢ受信器の別の
一例については発明者マクエワン（ＭｃＥｗａｎ）の米
国特許第５５２３７６０号に見出すことができる。
【００２１】［受信部］第１のＵＷＢトランシーバ３０
は受信部１７０１と送信部１７００を有している。受信
部１７０１は、遠隔コミュニケータ８０のトランシーバ
９０によって送信された伝達インパルス無線信号１７２
４を受信するように構成される（図ｌに示される）。遠
隔コミュニケータ８０によって送られる信号は、広帯域
サブシステム５０のアプリケーション・ノード４１で動
作するアプリケーション特有の情報を搬送する。例え
ば、広帯域サブシステム５０は病院内ＬＡＮでもよく、
アプリケーション・ノード４１は遠隔識別プログラムを
実行するように構成される。この実施形態の遠隔デバイ
ス７０はタグであり、遠隔コミュニケータ８０によって
送信される信号は、タグを付けた患者、即ち対象物につ
いての情報を含む。
【００２２】受信部１７０１は、遠隔コミュニケータ８
０によって送信された信号を復調するように構成され、
送信されたアプリケーション・データと送信されたその
他のアプリケーション情報を含む復調された信号をプロ
セッサ３１に供給する。ＬＡＮアダプタ２０によって利
用可能なフォーマットでＬＡＮアダプタ２０にアプリケ
ーション情報を供給できるようにデータを処理するプロ
グラミングがプロセッサ３１になされる。
【００２３】受信部１７０１はさらに、伝達されたイン
パルス無線信号１７２４をＵＷＢチャンネル１５を介し
て受信するアンテナ１７２６を有している。信号１７２
４は受信され、受信アンテナ１７２６に接続された受信
部伝送ライン１７３０を介して相互相関器１７２８に入
力する。トランシーバ３０はさらに、復号タイミング変
調器／復号ソース１７３２と調整可能な時間基準１７３
４を有している。本発明の一実施形態の調整可能な時間
基準１７３４は電圧制御発振器を有している。本発明の
別の実施形態の調整可能な時間基準１７３４は可変遅延
生成器を有している。復号タイミング変調器／復号ソー
ス１７３２（以後、復号タイミング変調器と呼ぶ）は、
伝達信号１７２４を送信した対応する遠隔コミュニケー
タ８０によって利用される識別コードに対応する復号信
号１７３６を生成する。調整可能な時間基準１７３４
は、受信信号１７２４の各パルスにほぼ等しい波形をも
つ一連のテンプレート信号パルスを含む周期的タイミン
グ信号１７３８を生成する。
【００２４】相互相関器１７２８によって実行される検
出プロセスは、復号信号１７３６と受信信号１７２４の
相互相関処理を有している。相互相関の時間積分によっ
て、ベースバンド信号１７４０が生成される。ベースバ
ンド信号１７４０を復調器１７４２で復調して、復調さ
れた情報信号１７４４を生成する。遠隔コミュニケータ
８０から提供され、対応するアプリケーション・ノード
４０によって使用される特定用途向け情報が、復調され
た情報信号１７４４に含まれる。復調された情報信号１
７４４は、まず、プロセッサ３１に供給される。プロセ
ッサ３１は、変調された情報信号１７４４を受信し、そ
の情報を１つ以上のノード、例えばＬＡＮ５０のアプリ
ケーション・ノード４０に分配するように構成される。
【００２５】本発明の一実施形態では、ベースバンド信
号１７４０は低域フィルタ１７４６にも入力される。低
域フィルタ１７４６は、捕捉／ロック制御器１７５０の
ためのエラー信号１７４８を生成することで、調整可能
な時間基準１７３４のわずかな位相調整を行うことがで
きる。
【００２６】［送信部］図２で示されるように、ＵＷＢ
ノード６０のトランシーバ３０の送信部１７００は、時
間遅延変調器１７０６に供給される周期的なタイミング
信号１７０４を生成する時間基準１７０２を有してい
る。時間遅延変調器１７０６は、情報信号１７０８を使
って周期的なタイミング信号１７０４を変調する。情報
信号１７０８はプロセッサ３１から供給される。
【００２７】信号１７０８で表される情報は、ＬＡＮ５
０の少なくとも１つのノード、例えばアプリケーション
・ノード４０から得られる。本発明の一実施形態の信号
１７０８は特定用途向け情報を有している。例えば、本
発明の一実施形態のアプリケーション・ノード４０は、
コンピュータ実行の医療アプリケーション・ソフトウエ
アを備え、また、ＵＷＢチャンネル１５を介して送信す
るためのＬＡＮ５０に患者の画像を供給するように構成
される。この場合、信号１７０８が画像を搬送する。本
発明の一実施形態では、患者の状態を診断する医者やそ
の他の医療オペレータに表示するために遠隔コンピュー
タに画像が送られる。その他の例では、ＬＡＮ５０は工
業施設内に配置され、また、アプリケーション・ノード
４０はメンテナンス訓練用アプリケーションを有してい
る。この場合、信号１７０８は、例えば、機器の除去や
修理や設置に関連する画像とテキストを有している。
【００２８】変調されたタイミング信号１７１０は、擬
似ノイズ符号を使って変調されたタイミング信号１７１
０をディザ(dither)処理する符号時間変調器１７１２に
供給される。符号時間変調器１７１２は、変調された符
号化タイミング信号１７１４を出力段１７１６に出力す
る。出力段１７１６は変調された符号化タイミング信号
１７１４をトリガとして使用して、ＵＷＢパルス（不図
示）を生成する。ＵＷＢパルスが、送信アンテナ１７１
８に接続された伝送ライン１７２０を介してその送信ア
ンテナに送られる。送信アンテナ１７１８によって、パ
ルスが伝達電磁パルス１７２２に変換される。
【００２９】本発明の一実施形態では、従来のデータ暗
号化基準（ＤＥＳ）のアルゴリズムに基づいて送信パル
スが暗号化される。商業的に入手可能なデータ暗号化用
デバイスには、モトローラ社のＭＣ６８５９ＤＥＳチッ
プが含まれる。
【００３０】［遠隔コミュニケータ８０］遠隔コミュニ
ケータ８０は、遠隔デバイス７０に接続されたトランシ
ーバ９０を有している。遠隔デバイス７０は、タグ、モ
ニター及びＮＩＣを含むグループから選択される。本発
明の一実施形態の遠隔デバイス７０とトランシーバ９０
は必須の要素として構成される。別の実施形態の遠隔デ
バイス７０とトランシーバ９０は、ケーブル等の通信イ
ンターフェイス手段によって接続された独立要素であ
る。
【００３１】１つの遠隔コミュニケータ８０だけが図１
に示されているが、本発明は１つの遠隔コミュニケータ
を含む実施形態に限定されることはない。逆に、当業者
であれば認識していることであるが、複数の組み合わせ
や順列の複数のタイプのデバイスはシステム１００内で
同時に動作でき、また、１つ以上のＵＷＢノード６０と
通信可能である。説明の目的で、各タイプの遠隔デバイ
ス７０について以下で個別に説明される。
【００３２】［遠隔デバイス７０］ ［タグ］本発明の一実施形態の少なくとも１つの遠隔デ
バイス７０はタグである。本実施形態の少なくとも１つ
のアプリケーション・ノード４１は、無線周波数識別
（ＲＦＩＤ）情報を保持し管理するコンピュータ・プロ
グラムを実行するように構成される。機器や在庫品や生
き物の識別及び／又は追跡のためにＲＦＩＤシステムが
利用される。ＲＦＩＤシステムは、無線トランシーバと
安価な多くの遠隔デバイス７０との間の通信を行う無線
通信システムである。
【００３３】タグは独立した携帯用デバイスであって、
これには送信器が含まれ、追跡される対象物や動物や人
に取りつけられる。タグは、普通、バッテリ駆動であ
る。典型的なユーザとしては、医療関係者や入院患者や
工業施設への訪問者が含まれる。タグは、通常、施設や
その他の地理的領域を動くユーザや対象物を追跡するた
めに利用される。
【００３４】タグ７０はＵＷＢトランシーバ９０に接続
される。本発明の一実施形態のタグ７０はＵＷＢ送信器
だけに結合される。本発明の一実施形態のタグ７０は対
象物や人が運動中である時を検知するように構成された
動きセンサーを有している。この場合、タグ７０のトラ
ンシーバ９０は、動きデータを対応するＵＷＢノード６
０にＵＷＢリンク１５を介して送信する。本発明の一実
施形態の遠隔コミュニケータ８０はさらに、動きデータ
がタグ７０から受信されたことを示すＵＷＢノード６０
からの受取通知メッセージについてＵＷＢリンク１５を
監視するように構成されている。所定のインターバル内
で、例えば、タグ更新レートの１％以下のインターバル
内で受取通知が受信されない場合は、遠隔コミュニケー
タ８０は動きデータを再送信する。一例のタグ更新レー
トは、移動用タグでは３秒毎に１回であり、固定タグで
は３６秒に１回である。本発明の一実施形態では、ＵＷ
Ｂノード６０からの受取通知にはエラー訂正及び検出コ
ードが含まれ、また、遠隔コミュニケータ８０は受取通
知を復号して、それが完全であることを認証するように
構成される。遠隔コミュニケータ８０は、受取通知に含
まれる識別コードが遠隔コミュニケータ８０の識別コー
ドに一致することを確認するように構成される。遠隔コ
ミュニケータ８０は、不正もしくは間違ってアドレスさ
れた受取通知を捨てるように構成される。
【００３５】本発明の別の実施形態のタグ７０は動きセ
ンサーを備え、タグ７０が動きを検知すると直ぐにトラ
ンシーバ９０はデータを送信する。対象物や人が運動中
である限り、更新レートより大きなレートでトランシー
バ９０はデータを送信する。所定時間、例えば、最も短
い約２秒のインターバルで動きの停止を検出すると直ぐ
に、タグ７０は所定のタグ更新レートに戻る。本発明の
一実施形態のトランシーバ９０は、多重アクセス（Ｍ
Ａ）スキームを利用して構成され、また、遠隔コミュニ
ケータ８０の製造時にＭＡチャンネルが割り当てられ
る。
【００３６】本発明の一実施形態の遠隔コミュニケータ
８０は警報回路を有している。警報回路は、ユーザによ
って作動されるように構成される。一例の作動機構に
は、スイッチやプッシュボタン等の機械的な機構と容量
性スイッチ等の電気的機構が含まれる。警報回路によっ
て、ユーザは直ぐに支援を要請することができる。本発
明の一実施形態のタグ７０はばねスイッチを含み、これ
が作動されたときに、タグ７０は固定された対象物から
そのタグが除去されたことを通知する。本発明の一実施
形態のタグ７０は、バッテリ電力を検知し、最低動作レ
ベルか、もしくは、それに近づきつつあるレベルでその
電源の示値を示すように構成されている。この電源の完
全な示値を受け取るとすぐに、タグ７０はＵＷＢチャン
ネル１５を介してＵＷＢノード６０にその状態の示値を
供給する。ＵＷＢノード６０は、その状態の示値をオペ
レータに供給する。ＵＷＢノード６０によって生成され
た示値の例には、聴覚的、視覚的及び触覚的な警報や示
値が含まれる。
【００３７】［ネットワーク・インターフェイス・カー
ド（ＮＩＣ）］本発明の一実施形態では、少なくとも１
つの遠隔コミュニケータ８０はＮＩＣトランシーバ９０
を有している。本実施形態のパーソナル・コンピュー
タ、例えば、ラップトップ・コンピュータは遠隔デバイ
ス７０を有している。ＮＩＣトランシーバ９０はコンピ
ュータ７０に接続され、デジタル・データをコンピュー
タ７０からＵＷＢリンク１５を介してＵＷＢノード６０
に伝送するように構成される。ＮＩＣトランシーバ９０
は、ＵＷＢノード６０を利用して非同期の全２重モード
でユーザ・データを交換するように構成される。さら
に、ＮＩＣトランシーバ９０は、ＩＰプロトコル等のネ
ットワーク層をアドレスするプロトコルに基づき、ＵＷ
Ｂリンク１５を介してデータ・パケットを交換するよう
に構成される。本発明の一実施形態のＵＷＢチャンネル
１５は無線多重アクセス（ＭＡ）チャンネルを備え、ま
た、ＵＷＢノード６０と遠隔コミュニケータ８０との間
のデータ・パケットを含む信号を送るように構成され
る。
【００３８】本発明の一実施形態のＮＩＣトランシーバ
９０は、製造時にデフォルト(default) のＭＡチャンネ
ルが割り当てられる。本発明の別の実施形態では、ＮＩ
Ｃトランシーバ９０によって利用される特定のＵＷＢチ
ャンネル１５は、ＵＷＢノード６０によって選択され
る。本発明のその他の実施形態のＵＷＢチャンネルはユ
ーザによって選択される。本発明の一実施形態のＮＩＣ
トランシーバ９０は、ユーザが構成可能な複数の安全コ
ードを生成し、それらのコードをＵＷＢノード６０に供
給するように構成される。ＵＷＢノード６０がＮＩＣト
ランシーバ９０の広帯域サブシステム５０に対するアク
セスを許可する以前に、ユーザが構成可能な複数の安全
コードを受信し認証するようにＵＷＢノード６０が構成
される。本発明の一実施形態のＮＩＣトランシーバ９０
は、１つの通信チャンネル上のＵＷＢノード６０に対し
て自分自体を認証し、別の通信チャンネルでデータの交
換を行うように構成される。本構成によって、ＮＩＣト
ランシーバ９０はＵＷＢノード６０の複数のカバー領域
相互の間を動き回ることができる。
【００３９】本発明の一実施形態のＮＩＣ９０は、電源
装置がその最低動作レベルか、もしくは、それに近づき
つつあるレベルにあることを示すコンピュータ７０から
の入力を受け入れるように構成される。この電源が完全
であることの示値を受信すると直ぐに、ＮＩＣ９０はそ
の状態の示値をＵＷＢチャンネル１５を介してＵＷＢノ
ード６０に供給する。次に、ＵＷＢノード６０はその状
態の示値をオペレータに提供する。オペレータの示値の
例には、聴覚的、視覚的及び触覚的な警報や示値が含ま
れる。
【００４０】［モニター］本発明の一実施形態の遠隔コ
ミュニケータ８０には、患者に取りつけられ、患者の生
理的なデータを収集し、ＵＷＢノード６０に送信するた
めにそのデータをトランシーバ９０に送るバッテリ駆動
のモニター７０がある。モニターは、データ、例えば、
医療施設の患者（歩行する患者を含む）の生理的データ
を収集し、データをデータ分配器に送るデバイスであ
る。トランシーバ９０は、ディスプレイとそれに関連す
るアプリケーション・ノード４０を監視する広帯域サブ
システム５０に生理的なデータを送る。トランシーバ９
０は、ＵＷＢチャンネル１５を介してＵＷＢノード６０
へデータを送る。
【００４１】当業者であれば認識できることであるが、
遠隔コミュニケータ８０とモニター７０のその他の実施
形態は数多くある。例えば、本発明の一実施形態のモニ
ター７０は、作業者の職務上の被曝を監視するように構
成される。本発明の別の実施形態のモニター７０は、取
り扱いに非常に慎重を要する化学的感知と位置決定能力
の両方をもつ安全の象徴として構成される。
【００４２】［トランシーバ９０］各遠隔コミュニケー
タ８０はＵＷＢトランシーバ９０を有している。ＵＷＢ
トランシーバ３０と同様に、ＵＷＢトランシーバ９０に
は受信部７０１と送信部７００が含まれる。受信部７０
１は、ＵＷＢノード６０（図ｌに示される）のトランシ
ーバ３０によって送信された変調信号を受信するように
構成される。ＵＷＢノード６０によって送信された変調
信号は、広帯域サブシステム５０のアプリケーション・
ノード４１で実行されるアプリケーション特有の情報を
表す。
【００４３】受信部７０１は信号を復調し、コマンドと
データを有している復調された信号を遠隔デバイス７０
に供給するように構成される。さらに、受信部７０１
は、伝達インパルス無線信号７２４をＵＷＢチャンネル
１５を介して受信する受信アンテナ７２６を有してい
る。信号７２４はＵＷＢノード６０から出力され、受信
されて、受信アンテナ７２６に受信部伝送ライン７３０
を介して接続された相互相関器７２８に入力する。さら
に、トランシーバ３０は、復号タイミング変調器／復号
ソース７３２と調整可能な時間基準７３４を有してい
る。本発明の一実施形態の調整可能な時間基準７３４は
電圧制御発振器を有している。本発明の別の実施形態の
調整可能な時間基準７３４は可変遅延生成器を有してい
る。復号タイミング変調器／復号ソース７３２（以後、
復号タイミング変調器と呼ぶ）は、伝達信号７２４を送
信した対応する遠隔コミュニケータ８０によって利用さ
れる識別コードに対応する復号信号７３６を生成する。
調整可能な時間基準７３４は、受信信号７２４の各パル
スにほぼ等しい波形をもつ一連のテンプレート信号パル
スを有している周期的なタイミング信号７３８を生成す
る。
【００４４】相互相関器７２８によって実行される検出
プロセスは、復号信号７３６と受信信号７２４の相互相
関処理を有している。相互相関の時間積分によってベー
スバンド信号７４０が生成される。ベースバンド信号７
４０は復調器７４２によって復調され、復調された信号
７４４を生成する。
【００４５】また、本発明の一実施形態のベースバンド
信号７４０は低域フィルタ７４６に入力する。低域フィ
ルタ７４６は、調整可能な時間基準７３４のわずかな位
相調整を行う捕捉／ロック制御器７５０のためにエラー
信号７４８を生成する。
【００４６】［送信部］遠隔コミュニケータ８０のトラ
ンシーバ９０の送信部７００は、時間遅延変調器７０６
に供給される周期的なタイミング信号７０４を生成する
時間基準７０２を有している。時間遅延変調器７０６は
情報信号７０８を使って、周期的なタイミング信号７０
４を変調する。
【００４７】情報信号７０８は遠隔デバイス７０から供
給される。本発明の一実施形態の信号１７０８は、特定
用途向けの情報を含む。例えば、本発明の一実施形態の
遠隔デバイス７０は、患者の生理的な状態を検知するよ
うに構成されたモニターである。この場合、信号７０８
は患者の生理的データを伝播する。
【００４８】変調されたタイミング信号７１０は、擬似
ノイズ符号を使って変調されたタイミング信号７１０を
ディザ処理する符号時間変調器７１２に供給される。符
号時間変調器７１２は、変調された符号化タイミング信
号７１４を出力段７１６に出力する。出力段７１６で
は、変調された符号化タイミング信号７１４をトリガと
して使って、ＵＷＢパルスを生成する（不図示）。ＵＷ
Ｂパルスは、送信アンテナ７１８に、それに接続された
伝送ライン７２０を介して送られる。送信アンテナ７１
８によって、ＵＷＢパルスは伝播用電磁パルス７２２に
変換される。
【００４９】本発明の特定の好適な特徴だけが示され説
明されたが、当業者であれば多くの修正や変更を行うこ
とができる。従って、本発明の真の精神の中で、そのよ
うな全ての修正や変更が添付の請求項によって網羅され
る旨を理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に基づくシステム
のブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に基づく図１に示
されたシステムの超広帯域ノードのブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に基づく、図１に
示されたシステムの遠隔コミュニケータのブロック図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・エリック・ハーシェイ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ボール ストン・レイク、ヴァインス・ロード、４ 番 (72)発明者 デビッド・マイケル・ダベンポート アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ニスカ ユナ、アントニア・ドライブ、2508番 (72)発明者 ハロルド・ウッドラフ・トムリンソン，ジ ュニア アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スコウ シャ、アラパホ・パス、1001番 (72)発明者 ラルフ・トーマス・ホクター アメリカ合衆国、ニューヨーク州、サラト ガ・スプリングス、ホライズン・ドライ ブ、４番 (72)発明者 ケネス・ブラクレー・ウェレス，ザ・セカ ンド アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スコウ シャ、ヘッチェルタウン・ロード、104番 (72)発明者 スティーブン・マイケル・ラディク アメリカ合衆国、ニューヨーク州、オール バニ、オリンパス・コート、13番

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１のＵＷＢトランシーバ（３０）を含
    む少なくとも１つのＵＷＢノード（６０）と、広帯域リ
    ンク（５１）によって前記ＵＷＢノード（６０）に結合
    された少なくとも１つのアプリケーション・ノード（４
    ０）とを有する広帯域サブシステム（５０）と、 第２のＵＷＢトランシーバ（９０）を含む少なくとも１
    つの遠隔コミュニケータ（８０）を有する無線サブシス
    テム（１６）であって、該第２のＵＷＢトランシーバ及
    び前記第１のＵＷＢトランシーバがＵＷＢ通信リンク
    （１５）を介して互いに通信するように構成されてい
    る、無線サブシステム（１６）と、を有している通信シ
    ステム（１００）。
  2. 【請求項２】 前記広帯域リンク（５１）はイーサネッ
    ト（登録商標）である請求項１の通信システム（１０
    ０）。
  3. 【請求項３】 少なくとも１つの遠隔コミュニケータ
    （８０）はタグを有している、請求項１のシステム（１
    ００）。
  4. 【請求項４】 少なくとも１つの遠隔コミュニケータ
    （８０）はモニターを有している、請求項１のシステム
    （１００）。
  5. 【請求項５】 少なくとも１つの遠隔コミュニケータ
    （８０）はネットワーク・インターフェイス・デバイス
    （ＮＩＣ）を有している請求項１のシステム（１０
    ０）。
  6. 【請求項６】 遠隔の対象物の空間位置を求め、前記遠
    隔の対象物に関連するデータをローカルエリア・ネット
    ワーク（５０）のノードに送信し、前記ローカルエリア
    ・ネットワーク（５０）のアプリケーション・ノード
    （４０）上の前記遠隔の対象物に関連する前記データを
    処理することを同時に行うように構成されている請求項
    １のシステム（１００）。
  7. 【請求項７】 前記遠隔の対象物が空間を移動するとき
    に、前記対象物の位置を追跡するようにさらに構成され
    ている請求項６のシステム（１００）。
  8. 【請求項８】 前記対象物は、人間と動物と機器とより
    成るグループから選択される、請求項６のシステム（１
    ００）。
  9. 【請求項９】 前記無線サブシステム（１６）は、少な
    くとも１つのモニターと少なくとも１つのタグと少なく
    とも１つのネットワーク・インターフェイス・デバイス
    とを含む複数の遠隔コミュニケータ（８０）を有してい
    る、請求項１のシステム（１００）。
  10. 【請求項１０】 前記広帯域サブシステム（５０）は複
    数のＵＷＢノード（６０）を含み、少なくとも１つのＵ
    ＷＢノード（６０）は前記モニターと通信できるように
    構成され、少なくとも１つのＵＷＢノード（６０）は前
    記タグと通信できるように構成され、少なくとも１つの
    ＵＷＢノード（６０）は前記ネットワーク・インターフ
    ェイス・デバイスと通信できるように構成されている、
    請求項９のシステム（１００）。
  11. 【請求項１１】 少なくとも１つのＵＷＢノード（６
    ０）は、前記タグと前記モニターと前記ネットワーク・
    インターフェイス・デバイスと通信できるように構成さ
    れている、請求項９のシステム（１００）。
  12. 【請求項１２】 前記モニターは、前記ＵＷＢトランシ
    ーバ（９０）に接続された少なくとも１つのセンサーを
    有している、請求項４のシステム（１００）。
  13. 【請求項１３】 前記センサーは、患者の生理的な状態
    を検知するように構成されている、請求項１２のシステ
    ム（１００）。
  14. 【請求項１４】 前記アプリケーション・ノード（４
    ０）は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）アプリケーション
    を実行するように構成されている、請求項１のシステム
    （１００）。
  15. 【請求項１５】 前記第１と第２のＵＷＢトランシーバ
    （３０、９０）は、前記ＵＷＢリンク（１５）を介して
    通信されるデータを暗号化するように構成される、請求
    項１のシステム（１００）。
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