JP2003189353A - 超広帯域伝送基準ｃｄｍａ通信システムの送信器の位置探索 - Google Patents
超広帯域伝送基準ｃｄｍａ通信システムの送信器の位置探索Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/69—Spread spectrum techniques
- H04B1/7163—Spread spectrum techniques using impulse radio
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
Abstract
(57)【要約】
【課題】 環境条件に関わらず信頼性があり安価に対象
を探索できるシステムを提供する。 【解決手段】 システムは、中央プロセッサ（１）と通
信する少なくとも３つの基地局（３）と、少なくとも一
つの可動デバイス（７）と、既知の位置にある少なくと
も一つの固定ビーコン送信器（６）を備える。可動デバ
イスは、ＴＲ−ＵＷＢ信号を基地局に送信する送信器を
備え、基地局は全基地局で測定した、ビーコン送信器と
可動デバイス間の到達時間差情報に基づいて、可動デバ
イスの位置を決定する。注目領域には、符号分割多元接
続法に基づいて遅延ホップＴＲ−ＵＷＢ信号を送信する
複数の可動デバイスが含まれることが好ましい。可動デ
バイスは、追跡のために、患者や病院内の医療資産に取
り付けられる。また、患者の医療情報をＴＲ−ＵＷＢ信
号と共に送信することによって、患者の監視と資産／患
者の追跡を同時に行うことが可能となる。
を探索できるシステムを提供する。 【解決手段】 システムは、中央プロセッサ（１）と通
信する少なくとも３つの基地局（３）と、少なくとも一
つの可動デバイス（７）と、既知の位置にある少なくと
も一つの固定ビーコン送信器（６）を備える。可動デバ
イスは、ＴＲ−ＵＷＢ信号を基地局に送信する送信器を
備え、基地局は全基地局で測定した、ビーコン送信器と
可動デバイス間の到達時間差情報に基づいて、可動デバ
イスの位置を決定する。注目領域には、符号分割多元接
続法に基づいて遅延ホップＴＲ−ＵＷＢ信号を送信する
複数の可動デバイスが含まれることが好ましい。可動デ
バイスは、追跡のために、患者や病院内の医療資産に取
り付けられる。また、患者の医療情報をＴＲ−ＵＷＢ信
号と共に送信することによって、患者の監視と資産／患
者の追跡を同時に行うことが可能となる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】本発明は、超広帯域（ＵＷＢ）無線通信
システムの利用に関する。特に、本発明は、資産追跡シ
ステムで用いられる伝送基準遅延ホップ（ＴＲ／ＤＨ）
ＵＷＢ無線通信システムに関する。
システムの利用に関する。特に、本発明は、資産追跡シ
ステムで用いられる伝送基準遅延ホップ（ＴＲ／ＤＨ）
ＵＷＢ無線通信システムに関する。
【０００２】注目領域内の対象を追跡するために、狭帯
域無線システムもしくは従来のスペクトル拡散通信シス
テムが提案されている。これらのシステムの中には、双
方向でポーリングによって動作するものもある。また、
資産タグ（追跡すべきアイテムに取り付けられた小型送
信器）の動きに基づくか、もしくは、環境条件とは無関
係の所定のスケジュールに従って単方向送信するものも
ある。その他にも、到着時間差（ＴＤＯＡ）情報に基づ
いて、もしくは自然の電界強度を測定することによっ
て、対象を追跡するシステムもある。その追跡機能の他
に、例えば、装置の電源が入っているかどうかを示す個
別のステータス情報を提供するためにそのシステムが用
いられてきた。
域無線システムもしくは従来のスペクトル拡散通信シス
テムが提案されている。これらのシステムの中には、双
方向でポーリングによって動作するものもある。また、
資産タグ（追跡すべきアイテムに取り付けられた小型送
信器）の動きに基づくか、もしくは、環境条件とは無関
係の所定のスケジュールに従って単方向送信するものも
ある。その他にも、到着時間差（ＴＤＯＡ）情報に基づ
いて、もしくは自然の電界強度を測定することによっ
て、対象を追跡するシステムもある。その追跡機能の他
に、例えば、装置の電源が入っているかどうかを示す個
別のステータス情報を提供するためにそのシステムが用
いられてきた。
【０００３】狭帯域システムやスペクトル拡散システム
が有用であることは証明されたが、欠点がないわけでは
ない。例えば、それらのシステムの性能は、現地の強力
なＲＦエミッタからの干渉によって悪い影響を受ける。
また、その逆も真実である。即ち、それらのシステムの
伝送エネルギーは限定されたスペクトルに比較的集中し
ているので、狭帯域システムや従来のスペクトル拡散シ
ステムによって、動作領域内もしくはその外部に配置さ
れた高感度の通信機器が干渉を受ける。
が有用であることは証明されたが、欠点がないわけでは
ない。例えば、それらのシステムの性能は、現地の強力
なＲＦエミッタからの干渉によって悪い影響を受ける。
また、その逆も真実である。即ち、それらのシステムの
伝送エネルギーは限定されたスペクトルに比較的集中し
ているので、狭帯域システムや従来のスペクトル拡散シ
ステムによって、動作領域内もしくはその外部に配置さ
れた高感度の通信機器が干渉を受ける。
【０００４】また、狭帯域システムもしくはスペクトル
拡散システムは、都市部、即ち、電磁妨害が非常に集中
している地域では性能が悪いことも実証されている。例
えば、それらの伝送は建築部材（例えば、壁や鉄骨構造
やエレベータシャフト等）を通過することができないこ
とがあるため、それらの利用が不可能となることが多
い。また、狭帯域システムは、室内のＲＦ伝送に関わ
る、重大な周波数選択性のフェーディングと闘うために
高いパワーマージンを必要とすることが多い。
拡散システムは、都市部、即ち、電磁妨害が非常に集中
している地域では性能が悪いことも実証されている。例
えば、それらの伝送は建築部材（例えば、壁や鉄骨構造
やエレベータシャフト等）を通過することができないこ
とがあるため、それらの利用が不可能となることが多
い。また、狭帯域システムは、室内のＲＦ伝送に関わ
る、重大な周波数選択性のフェーディングと闘うために
高いパワーマージンを必要とすることが多い。
【０００５】到達時間差（ＴＤＯＡ）は、複数の受信器
で観測された伝送起点の推定に用いられる一方法であ
る。本方法では、各受信器がグローバルクロック、即ち
タイムベースをアクセスすることができるので、各受信
器で計算した現地の到着時間（ＴＯＡ）の推定値を比較
することができる。周知の場所にある二つの受信器で観
測されたＴＯＡの差は、二つの受信器と送信器を含む平
面上の双曲線を定義するものである。本願で記述される
アプリケーションの位置は室内であるため、送信器の床
からの高さで得られる値の範囲は限られる。このことは
事実であって、あたかも全受信器と全資産タグが同一平
面上にあるかのように、それらを扱うことによってその
問題の推定値を得ることができる。
で観測された伝送起点の推定に用いられる一方法であ
る。本方法では、各受信器がグローバルクロック、即ち
タイムベースをアクセスすることができるので、各受信
器で計算した現地の到着時間（ＴＯＡ）の推定値を比較
することができる。周知の場所にある二つの受信器で観
測されたＴＯＡの差は、二つの受信器と送信器を含む平
面上の双曲線を定義するものである。本願で記述される
アプリケーションの位置は室内であるため、送信器の床
からの高さで得られる値の範囲は限られる。このことは
事実であって、あたかも全受信器と全資産タグが同一平
面上にあるかのように、それらを扱うことによってその
問題の推定値を得ることができる。
【０００６】様々な受信器からのＴＯＡの推定値には誤
差が含まれるため、全受信器の測定値のうちの１対の差
によって定義される曲線は必ずしも交差するとは限らな
い。様々な処理を定義することによって、そのデータか
ら位置を推定することが可能になる。このうちもっとも
簡単な処理は、ＴＤＯＡの測定値によって定義された全
ての双曲線までの法線距離の和が最小となる平面上の点
を選ぶことである。一般的には、この計算は、二次的な
有線ネットワークでＲＦ受信器と通信する中央コンピュ
ータで行われる。
差が含まれるため、全受信器の測定値のうちの１対の差
によって定義される曲線は必ずしも交差するとは限らな
い。様々な処理を定義することによって、そのデータか
ら位置を推定することが可能になる。このうちもっとも
簡単な処理は、ＴＤＯＡの測定値によって定義された全
ての双曲線までの法線距離の和が最小となる平面上の点
を選ぶことである。一般的には、この計算は、二次的な
有線ネットワークでＲＦ受信器と通信する中央コンピュ
ータで行われる。
【０００７】また、二次的な有線ネットワークを用いる
ことによって、システム内の全受信器にグローバルタイ
ムベースを分配することができるが、これには有線ネッ
トワーク上の帯域幅の他に受信器側でさらに別のハード
ウェアが必要となる。二次的な有線ネットワークの欠点
は、さらに別の帯域幅が必要なることである。何故なら
ば、これが、実質的にシステムコストにはねかえるから
である。
ことによって、システム内の全受信器にグローバルタイ
ムベースを分配することができるが、これには有線ネッ
トワーク上の帯域幅の他に受信器側でさらに別のハード
ウェアが必要となる。二次的な有線ネットワークの欠点
は、さらに別の帯域幅が必要なることである。何故なら
ば、これが、実質的にシステムコストにはねかえるから
である。
【０００８】例えば、米国特許番号５，１１９，１０４
号には、従来のスペクトル拡散システムについて明確に
記述されており、このシステムは、追跡環境で複数の受
信器にクロックを分配することによって動作し、また、
そのクロックを用いて複数の受信器の各々で到着時間
（ＴＯＡ）のカウント値をゲート制御する。ＴＯＡのカ
ウント値を用いることによって、送信タグと受信器間の
ＲＦ伝搬距離を推定することができる。測距精度を維持
するためには、受信器間のクロックスキューはわずかな
ものである必要がある。何故ならば、１ｎｓのクロック
スキューは、システムでほぼ１フィートの測距エラーを
引き起こすからである。システムクロックがケーブルを
介して分配置される場合に、クロックスキューが起こり
やすい。従って、システムのインストール時には、ケー
ブル長の測定を注意深く行うか、もしくは、注意深く管
理しなければならず、また、システムで校正を行って、
ケーブル敷設によって引き起こされる様々なクロックス
キューを補正しなければならない。このため、システム
コストが増加し、システムの設定とメンテナンスと修理
が複雑になる。
号には、従来のスペクトル拡散システムについて明確に
記述されており、このシステムは、追跡環境で複数の受
信器にクロックを分配することによって動作し、また、
そのクロックを用いて複数の受信器の各々で到着時間
（ＴＯＡ）のカウント値をゲート制御する。ＴＯＡのカ
ウント値を用いることによって、送信タグと受信器間の
ＲＦ伝搬距離を推定することができる。測距精度を維持
するためには、受信器間のクロックスキューはわずかな
ものである必要がある。何故ならば、１ｎｓのクロック
スキューは、システムでほぼ１フィートの測距エラーを
引き起こすからである。システムクロックがケーブルを
介して分配置される場合に、クロックスキューが起こり
やすい。従って、システムのインストール時には、ケー
ブル長の測定を注意深く行うか、もしくは、注意深く管
理しなければならず、また、システムで校正を行って、
ケーブル敷設によって引き起こされる様々なクロックス
キューを補正しなければならない。このため、システム
コストが増加し、システムの設定とメンテナンスと修理
が複雑になる。
【０００９】前述のことを鑑みて、従来の狭帯域／スペ
クトル拡散システムの欠点を克服したＲＦ資産追跡シス
テム、具体的には、環境条件に関わらず信頼性があり、
経済的であり、一つのクロックをシステム内の全受信器
に供給する等の費用のかかる要件なしに動作するシステ
ムが求められていることは明らかである。
クトル拡散システムの欠点を克服したＲＦ資産追跡シス
テム、具体的には、環境条件に関わらず信頼性があり、
経済的であり、一つのクロックをシステム内の全受信器
に供給する等の費用のかかる要件なしに動作するシステ
ムが求められていることは明らかである。
【００１０】
【特許文献１】米国特許番号５，１１９，１０４号
【００１１】
【発明の概要】ＲＦ資産追跡システムと方法は注目領域
内の対象を見つける工程を含み、従来の狭帯域／スペク
トル拡散システムよりも安価であって、ＲＦ干渉の問題
が少ない。本通信方法は、狭帯域の方法よりも広い周波
数スペクトルを用いて動作し、超広帯域信号送信システ
ムとして分類されることが好ましい。さらに、本方法は
多機能であって、注目領域の対象の位置を追跡し、その
対象の状態もしくは状況を示すデータを監視する。その
システムと方法を都合よく利用することによって、例え
ば、医療施設の医療資産を追跡し、その施設の複数の患
者の身体的状態を同時に監視することができる。また、
本方法は、共通クロックを全受信器に分配する必要はな
いので、結果的に安価なハードウェアを配置することに
なる。
内の対象を見つける工程を含み、従来の狭帯域／スペク
トル拡散システムよりも安価であって、ＲＦ干渉の問題
が少ない。本通信方法は、狭帯域の方法よりも広い周波
数スペクトルを用いて動作し、超広帯域信号送信システ
ムとして分類されることが好ましい。さらに、本方法は
多機能であって、注目領域の対象の位置を追跡し、その
対象の状態もしくは状況を示すデータを監視する。その
システムと方法を都合よく利用することによって、例え
ば、医療施設の医療資産を追跡し、その施設の複数の患
者の身体的状態を同時に監視することができる。また、
本方法は、共通クロックを全受信器に分配する必要はな
いので、結果的に安価なハードウェアを配置することに
なる。
【００１２】一実施形態のシステムと方法には、伝送基
準超広帯域（ＴＲ−ＵＷＢ）信号を用いて注目領域内の
対象の位置を追跡することが含まれる。本システムは、
中央処理施設と、注目領域内に少なくとも３つの基地局
と、既知の位置の少なくとも一つのビーコン送信器と、
注目領域に少なくとも一つの可動デバイスを備える。中
央処理施設は、低帯域幅通信チャネルを介して基地局と
通信する。基地局は、可動デバイスとビーコン送信器か
らのＴＲ−ＵＷＢ送信を受信するＴＲ−ＵＷＢ受信器と
アンテナを備える。可動デバイスとビーコン送信器は、
基地局にＴＲ−ＵＷＢ信号を送信する送信器を備え、基
地局は、可動デバイスとビーコン送信器から送信された
信号の到着時間（ＴＯＡ）差の推定値を決定する。基地
局は可動デバイスとビーコンに関するＴＯＡ差の推定値
を低帯域幅通信チャネルを介して中央プロセッサに送信
する。中央プロセッサはその情報を用いることによっ
て、可動デバイスの位置を決定することができる。
準超広帯域（ＴＲ−ＵＷＢ）信号を用いて注目領域内の
対象の位置を追跡することが含まれる。本システムは、
中央処理施設と、注目領域内に少なくとも３つの基地局
と、既知の位置の少なくとも一つのビーコン送信器と、
注目領域に少なくとも一つの可動デバイスを備える。中
央処理施設は、低帯域幅通信チャネルを介して基地局と
通信する。基地局は、可動デバイスとビーコン送信器か
らのＴＲ−ＵＷＢ送信を受信するＴＲ−ＵＷＢ受信器と
アンテナを備える。可動デバイスとビーコン送信器は、
基地局にＴＲ−ＵＷＢ信号を送信する送信器を備え、基
地局は、可動デバイスとビーコン送信器から送信された
信号の到着時間（ＴＯＡ）差の推定値を決定する。基地
局は可動デバイスとビーコンに関するＴＯＡ差の推定値
を低帯域幅通信チャネルを介して中央プロセッサに送信
する。中央プロセッサはその情報を用いることによっ
て、可動デバイスの位置を決定することができる。
【００１３】注目領域には、符号分割多元接続法に基づ
いて各々が遅延ホップＴＲ−ＵＷＢ信号を送信する複数
の可動デバイスが含まれることが好ましい。各装置は、
多数の伝送基準遅延シーケンスのうちの一つを採用して
信号を送信することによって、受信器に到着した複数の
受信情報を基地局が同時にか、ほぼ同時に復調すること
が可能になる。この伝送は、バーストヘッダとエラー制
御ビットと可動デバイスをユニークに識別する情報、例
えば、シリアル番号を備えるＲＦバースト伝送である。
可動デバイスは、追跡のために、患者や病院内の医療資
産に取り付けられる。オプションとしての一実施形態に
よれば、生理学的測定を含む患者の医療情報をＴＲ／Ｄ
Ｈ−ＵＷＢ信号と共に送信することによって、患者の監
視と資産と患者の追跡を同時に行うことが可能となる。
いて各々が遅延ホップＴＲ−ＵＷＢ信号を送信する複数
の可動デバイスが含まれることが好ましい。各装置は、
多数の伝送基準遅延シーケンスのうちの一つを採用して
信号を送信することによって、受信器に到着した複数の
受信情報を基地局が同時にか、ほぼ同時に復調すること
が可能になる。この伝送は、バーストヘッダとエラー制
御ビットと可動デバイスをユニークに識別する情報、例
えば、シリアル番号を備えるＲＦバースト伝送である。
可動デバイスは、追跡のために、患者や病院内の医療資
産に取り付けられる。オプションとしての一実施形態に
よれば、生理学的測定を含む患者の医療情報をＴＲ／Ｄ
Ｈ−ＵＷＢ信号と共に送信することによって、患者の監
視と資産と患者の追跡を同時に行うことが可能となる。
【００１４】従来のシステムとは異なり、正確なタイム
ベース信号を追跡領域内にある複数の受信器に送信する
必要はない。その代わりに、複数のビーコン送信器は追
跡領域の既知の位置に存在し、可動デバイスの位置は可
動デバイスからの送信とビーコンからの送信の到着時間
差から推定される。これらの差はシステム中の各基地局
で計算され、その後、有線ネットワークを介して中央プ
ロセッサに送信される。
ベース信号を追跡領域内にある複数の受信器に送信する
必要はない。その代わりに、複数のビーコン送信器は追
跡領域の既知の位置に存在し、可動デバイスの位置は可
動デバイスからの送信とビーコンからの送信の到着時間
差から推定される。これらの差はシステム中の各基地局
で計算され、その後、有線ネットワークを介して中央プ
ロセッサに送信される。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の通信シ
ステムの一実施形態は、低帯域幅通信チャネル２を介し
て少なくとも３つの基地局３と通信する中央プロセッサ
１を備える。基地局は、一つ以上のビーコンデバイス６
と一つ以上の可動デバイス７からのＴＲ−ＵＷＢ伝送信
号を受けとるアンテナ４を備え、それらは全て注目の領
域内に配置される。注目の領域は完全に病院などの医療
施設内にあるか、もしくはそれを包含するため、基地局
は医療資産や患者の位置を追跡することが可能となり、
必要に応じて、これらの患者から生理学的データを受け
ることが可能となる。本発明は、病院の環境に適してい
るが、当業者であれば、注目の領域はそれ以外の領域で
あってもよいことを理解している。それ以外の領域と
は、対象物を追跡したり監視することができる領域であ
って、これには、子供を追跡するための保育所と、在庫
品を追跡するための倉庫と、製造プロセスでの開発を追
跡するための可動プラットフォームと、２，３の例をあ
げると、道具や作業者や材料を追跡するための建設現場
も含まれる。
ステムの一実施形態は、低帯域幅通信チャネル２を介し
て少なくとも３つの基地局３と通信する中央プロセッサ
１を備える。基地局は、一つ以上のビーコンデバイス６
と一つ以上の可動デバイス７からのＴＲ−ＵＷＢ伝送信
号を受けとるアンテナ４を備え、それらは全て注目の領
域内に配置される。注目の領域は完全に病院などの医療
施設内にあるか、もしくはそれを包含するため、基地局
は医療資産や患者の位置を追跡することが可能となり、
必要に応じて、これらの患者から生理学的データを受け
ることが可能となる。本発明は、病院の環境に適してい
るが、当業者であれば、注目の領域はそれ以外の領域で
あってもよいことを理解している。それ以外の領域と
は、対象物を追跡したり監視することができる領域であ
って、これには、子供を追跡するための保育所と、在庫
品を追跡するための倉庫と、製造プロセスでの開発を追
跡するための可動プラットフォームと、２，３の例をあ
げると、道具や作業者や材料を追跡するための建設現場
も含まれる。
【００１６】本システムの可動無線デバイスは、バース
ト信号５を基地局に送信する送信器を備える。基地局の
受信器は可動無線デバイスとビーコン送信器からの信号
を受信し、到着時間差を中央プロセッサに送る。中央プ
ロセッサは、そのデータを用いることによって可動デバ
イスの位置を決定することができる。バースト伝送信号
は、ＲＦバースト内に符号化されたユニークな識別情報
によって基地局で特定される。この識別情報は、例え
ば、シリアル番号やその他のＩＤ番号であってもよい。
ＲＦバーストには、少なくとも識別情報が含まれ、確実
に受信するためにはヘッダとエラー制御フィールドが必
要である。ノイズの多い通信チャネルを介して伝送され
るデータを構成するこれらの方法は、通信分野では周知
のものである。例えば、ＨｅｒｓｈｅｙとＹａｒｌａｇ
ａｄｄａ著の「データ伝送と保護（Ｄａｔａ Ｔｒａｎ
ｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏ
ｎ）、プレナムプレス（Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ）１
９８６年）を参照されたい。
ト信号５を基地局に送信する送信器を備える。基地局の
受信器は可動無線デバイスとビーコン送信器からの信号
を受信し、到着時間差を中央プロセッサに送る。中央プ
ロセッサは、そのデータを用いることによって可動デバ
イスの位置を決定することができる。バースト伝送信号
は、ＲＦバースト内に符号化されたユニークな識別情報
によって基地局で特定される。この識別情報は、例え
ば、シリアル番号やその他のＩＤ番号であってもよい。
ＲＦバーストには、少なくとも識別情報が含まれ、確実
に受信するためにはヘッダとエラー制御フィールドが必
要である。ノイズの多い通信チャネルを介して伝送され
るデータを構成するこれらの方法は、通信分野では周知
のものである。例えば、ＨｅｒｓｈｅｙとＹａｒｌａｇ
ａｄｄａ著の「データ伝送と保護（Ｄａｔａ Ｔｒａｎ
ｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏ
ｎ）、プレナムプレス（Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ）１
９８６年）を参照されたい。
【００１７】相当な数の資産タグとビーコンを同時にア
クティブにすることを可能とするために、本発明のシス
テムの好適な実施形態は、ビットエラーレートが１０-3
未満であって、１から５キロビット／秒毎におよそ５０
から１００台の送信器を同時にサポートできる符号分割
多元接続（ＣＤＭＡ）技術を採用する。都合の良いこと
に、伝送基準遅延ホップ超広帯域（ＴＲ／ＤＨ−ＵＷ
Ｂ）通信技術は前述の性能を提供することができる。Ｔ
Ｒ／ＤＨ−ＵＷＢ技術については、米国同時係属特許出
願０９／７５３，４４３で詳述されている。本システム
について以下で説明する。
クティブにすることを可能とするために、本発明のシス
テムの好適な実施形態は、ビットエラーレートが１０-3
未満であって、１から５キロビット／秒毎におよそ５０
から１００台の送信器を同時にサポートできる符号分割
多元接続（ＣＤＭＡ）技術を採用する。都合の良いこと
に、伝送基準遅延ホップ超広帯域（ＴＲ／ＤＨ−ＵＷ
Ｂ）通信技術は前述の性能を提供することができる。Ｔ
Ｒ／ＤＨ−ＵＷＢ技術については、米国同時係属特許出
願０９／７５３，４４３で詳述されている。本システム
について以下で説明する。
【００１８】信号伝送／検出系
最も基本的な形態では、伝送基準通信システムは二つの
バージョンの広帯域キャリアを伝送する。即ち、データ
で変調されたものと、それ以外の変調されていないもの
である。例えば、Ｓｉｍｏｎ他著の「スペクトル拡散通
信（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｏｍｍｕｎｉ
ｃａｔｉｏｎｓ）、第１巻、コンピュータサイエンスプ
レス（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｒｅｓ
ｓ）、１９８５年」を参照されたい。これらの二つの信
号は、受信器によって回復され、相互相関がとられて変
調データが検出される。一般に利用される広帯域キャリ
アは、連続する広帯域擬似雑音源であって、変調された
ものと変調されないものは、一般的に、時間か周波数の
いずれかで分離される。
バージョンの広帯域キャリアを伝送する。即ち、データ
で変調されたものと、それ以外の変調されていないもの
である。例えば、Ｓｉｍｏｎ他著の「スペクトル拡散通
信（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｏｍｍｕｎｉ
ｃａｔｉｏｎｓ）、第１巻、コンピュータサイエンスプ
レス（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｒｅｓ
ｓ）、１９８５年」を参照されたい。これらの二つの信
号は、受信器によって回復され、相互相関がとられて変
調データが検出される。一般に利用される広帯域キャリ
アは、連続する広帯域擬似雑音源であって、変調された
ものと変調されないものは、一般的に、時間か周波数の
いずれかで分離される。
【００１９】本発明の好適な実施形態の伝送キャリア
は、ＲＦパルスか、連続する広帯域雑音か、連続する広
帯域擬似雑音のいずれかであってよい。本願で用いられ
ているように、「伝送基準」という用語は、これらの広
帯域波形のうちのいずれか１つを伝送基準信号のキャリ
アとして送受信することを意味する。波形の変調バージ
ョンと基準バージョンは、周波数ではなく、時間で分離
されることが好ましい。受信器は、有限のインターバル
で、受信信号とそれが遅延したものとの相関をとること
によって信号を復調することができる。
は、ＲＦパルスか、連続する広帯域雑音か、連続する広
帯域擬似雑音のいずれかであってよい。本願で用いられ
ているように、「伝送基準」という用語は、これらの広
帯域波形のうちのいずれか１つを伝送基準信号のキャリ
アとして送受信することを意味する。波形の変調バージ
ョンと基準バージョンは、周波数ではなく、時間で分離
されることが好ましい。受信器は、有限のインターバル
で、受信信号とそれが遅延したものとの相関をとること
によって信号を復調することができる。
【００２０】図２は、本発明の好適な実施形態に基づく
ＴＲ／ＤＨ−ＵＷＢ信号の信号伝送スキームを示す。図
示されているように、基地局の受信器と可動デバイスの
送信器の両方に、既知の時間インターバルＤで分離され
た（ダブレットと呼ばれる）同じパルスペアを伝送する
ことによって、ＴＲ／ＤＨ−ＵＷＢ系が実現される。伝
送されたデータは、二つのパルスの振幅の相対的な極性
で符号化される。図２では、いずれのパルスも同じ極性
を有するように示されている。関連するダブレットが全
て、パルス間で同じ時間インターバルＤを有する限り、
一つ以上のダブレットが各情報ビットに関連付けられ
る。もし、個々のパルスの最大出力がノイズの底値に近
いかもしくはそれ以下であれば、これは好都合である。
この場合、複数のダブレットを積分することによって信
号対雑音比を改善することができる。伝送された全ダブ
レットが同一ビットに属する時間は、ビット時間として
知られており、以下で議論される遅延ホッピング系で
は、チップ時間として知られている。
ＴＲ／ＤＨ−ＵＷＢ信号の信号伝送スキームを示す。図
示されているように、基地局の受信器と可動デバイスの
送信器の両方に、既知の時間インターバルＤで分離され
た（ダブレットと呼ばれる）同じパルスペアを伝送する
ことによって、ＴＲ／ＤＨ−ＵＷＢ系が実現される。伝
送されたデータは、二つのパルスの振幅の相対的な極性
で符号化される。図２では、いずれのパルスも同じ極性
を有するように示されている。関連するダブレットが全
て、パルス間で同じ時間インターバルＤを有する限り、
一つ以上のダブレットが各情報ビットに関連付けられ
る。もし、個々のパルスの最大出力がノイズの底値に近
いかもしくはそれ以下であれば、これは好都合である。
この場合、複数のダブレットを積分することによって信
号対雑音比を改善することができる。伝送された全ダブ
レットが同一ビットに属する時間は、ビット時間として
知られており、以下で議論される遅延ホッピング系で
は、チップ時間として知られている。
【００２１】一定の速度でダブレットを伝送する必要は
ない。パルス反復時間（ＰＲＴ）と呼ばれるダブレット
間のインターバルを変化させることによって、伝送スペ
クトルを構成することができる。パルス反復時間（ＰＲ
Ｔ）を図２に示す。一定のＰＲＴによって、スペクトル
内に好ましくない線成分が発生するため、ＰＲＴを（こ
れに制限されることはないが）ランダム化することが好
ましい。また、ダブレット内の個々のパルスは、それら
のエネルギーをレーダー分野で周知の特定の周波数帯域
に集中させるように形成される。必要に応じて、上述し
た方法を用いることによって、様々なスペクトルの制限
に適応させることができる。
ない。パルス反復時間（ＰＲＴ）と呼ばれるダブレット
間のインターバルを変化させることによって、伝送スペ
クトルを構成することができる。パルス反復時間（ＰＲ
Ｔ）を図２に示す。一定のＰＲＴによって、スペクトル
内に好ましくない線成分が発生するため、ＰＲＴを（こ
れに制限されることはないが）ランダム化することが好
ましい。また、ダブレット内の個々のパルスは、それら
のエネルギーをレーダー分野で周知の特定の周波数帯域
に集中させるように形成される。必要に応じて、上述し
た方法を用いることによって、様々なスペクトルの制限
に適応させることができる。
【００２２】受信器では、ＲＦパルス毎にＤで示される
ラグで相関を計算することによって、受信され符号化さ
れた伝送基準信号情報がダブレットから回復される。こ
のオペレーションは、パルスペア相関回路と呼ばれる電
子回路によって実行される。その電子回路のブロック図
を図３に示す。この回路には、遅延部２１と信号乗算器
２２と有限時間積分器２３が含まれている。信号は二つ
の経路に分割され、そのうちの一つは遅延部２１によっ
て遅延される。二つのバージョンの受信信号は乗算器２
２で乗算され、その積は積分器２３によって特定時間Ｔ
cにわたって積分される。積分時間は、伝送ビット、も
しくはチップを構成するダブレット数によって決定され
る。その遅延は、例えば、遅延回路経路の先頭パルスが
非遅延回路経路の終端パルスに同期するような遅延であ
る。非ゼロ平均値の積はシンボルインターバルＴcにわ
たって積分され、出力信号が生成される。模範的な一実
施形態では、遅延部２１は、ペンシルベニア州ポッツタ
ウンにあるＭｉｃｒｏ−Ｃｏａｘ社製の回路であって、
信号乗算器２２には四象限ギルバートセルがふさわし
い。
ラグで相関を計算することによって、受信され符号化さ
れた伝送基準信号情報がダブレットから回復される。こ
のオペレーションは、パルスペア相関回路と呼ばれる電
子回路によって実行される。その電子回路のブロック図
を図３に示す。この回路には、遅延部２１と信号乗算器
２２と有限時間積分器２３が含まれている。信号は二つ
の経路に分割され、そのうちの一つは遅延部２１によっ
て遅延される。二つのバージョンの受信信号は乗算器２
２で乗算され、その積は積分器２３によって特定時間Ｔ
cにわたって積分される。積分時間は、伝送ビット、も
しくはチップを構成するダブレット数によって決定され
る。その遅延は、例えば、遅延回路経路の先頭パルスが
非遅延回路経路の終端パルスに同期するような遅延であ
る。非ゼロ平均値の積はシンボルインターバルＴcにわ
たって積分され、出力信号が生成される。模範的な一実
施形態では、遅延部２１は、ペンシルベニア州ポッツタ
ウンにあるＭｉｃｒｏ−Ｃｏａｘ社製の回路であって、
信号乗算器２２には四象限ギルバートセルがふさわし
い。
【００２３】実際には、有限時間積分器の出力は、比較
的少数のサンプリングの瞬間にだけ要求されることに注
目されたい。従って、連続的に積分する有限インパルス
応答（ＦＩＲ）積分器を、Ａ／Ｄ変換器によってラウン
ドロビン法でサンプリングされ、サンプリングを開始さ
せる同一のクロックでダンプされる本技術分野では周知
の単純な積分ダンプ回路に置換することができる。
的少数のサンプリングの瞬間にだけ要求されることに注
目されたい。従って、連続的に積分する有限インパルス
応答（ＦＩＲ）積分器を、Ａ／Ｄ変換器によってラウン
ドロビン法でサンプリングされ、サンプリングを開始さ
せる同一のクロックでダンプされる本技術分野では周知
の単純な積分ダンプ回路に置換することができる。
【００２４】パルスペア相関回路は一つ以上の遅延要素
を備えていてもよい。尚、その複数の遅延要素は、送信
器の公称遅延時間の周りに分布する公称値を有するもの
である。実際に復調に用いられる遅延要素は、公称遅延
値での伝送におけるエネルギー出力が最大エネルギーを
有する既存の遅延要素から選択されることが好ましい。
温度や電圧や、要素のエージングによる変化によって送
信器や受信器の遅延値がドリフトすることを考慮して、
この選択を変更してもよいことは言うまでもない。この
選択は様々な送信器毎に異なる。
を備えていてもよい。尚、その複数の遅延要素は、送信
器の公称遅延時間の周りに分布する公称値を有するもの
である。実際に復調に用いられる遅延要素は、公称遅延
値での伝送におけるエネルギー出力が最大エネルギーを
有する既存の遅延要素から選択されることが好ましい。
温度や電圧や、要素のエージングによる変化によって送
信器や受信器の遅延値がドリフトすることを考慮して、
この選択を変更してもよいことは言うまでもない。この
選択は様々な送信器毎に異なる。
【００２５】本発明の好適な一実施形態の可動無線デバ
イスは、遅延ホッピング（ＤＨ）として周知の多元接続
スキームに基づいてＴＲ−ＵＷＢ信号を伝送する。この
伝送スキームは、ただちに譲受人に譲渡された米国特許
同時係属出願０９／７５３，４４３に記載されている。
イスは、遅延ホッピング（ＤＨ）として周知の多元接続
スキームに基づいてＴＲ−ＵＷＢ信号を伝送する。この
伝送スキームは、ただちに譲受人に譲渡された米国特許
同時係属出願０９／７５３，４４３に記載されている。
【００２６】「遅延ホッピング」という用語は遅延変調
に関する多元接続技術に関し、同様に「周波数ホッピン
グ」は周波数変調に関する。特に、遅延ホッピングは、
送信器や受信器にとって周知の固定パターンに基づい
て、ＴＲ−ＵＷＢ伝送で用いられる遅延量を変化させる
方法に関する。このパターンは符号語から構成され、多
元接続機能は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）技術から
得られる。ＡｎｄｒｅｗＪ．Ｖｉｔｅｒｂｉ著の「スペ
クトル拡散通信のＣＤＭＡの原理（ＣＤＭＡＰｒｉｎｃ
ｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、アディソンウェズレー
出版（Ａｄｄｉｓｏｎ−ＷｅｓｌｅｙＰｕｂｌｉｓｈｉ
ｎｇ Ｃｏ．）、１９９５年）」を参照されたい。伝送
スキームの別の方法には、ＴＲ伝送を行うために二つ以
上のパルスを利用することが含まれ、また、伝送スペク
トルを形成するためにパルス反復時間を変化させ、設計
された周波数領域の特性を有するパルスを伝送すること
が含まれる。
に関する多元接続技術に関し、同様に「周波数ホッピン
グ」は周波数変調に関する。特に、遅延ホッピングは、
送信器や受信器にとって周知の固定パターンに基づい
て、ＴＲ−ＵＷＢ伝送で用いられる遅延量を変化させる
方法に関する。このパターンは符号語から構成され、多
元接続機能は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）技術から
得られる。ＡｎｄｒｅｗＪ．Ｖｉｔｅｒｂｉ著の「スペ
クトル拡散通信のＣＤＭＡの原理（ＣＤＭＡＰｒｉｎｃ
ｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、アディソンウェズレー
出版（Ａｄｄｉｓｏｎ−ＷｅｓｌｅｙＰｕｂｌｉｓｈｉ
ｎｇ Ｃｏ．）、１９９５年）」を参照されたい。伝送
スキームの別の方法には、ＴＲ伝送を行うために二つ以
上のパルスを利用することが含まれ、また、伝送スペク
トルを形成するためにパルス反復時間を変化させ、設計
された周波数領域の特性を有するパルスを伝送すること
が含まれる。
【００２７】信号レベルのＴＲ／ＤＨ符号語は、Ｎ個の
チップから構成され、これらは順次送信される。各チッ
プは、Ｎp個のダブレット（もしくはその他のｎ個のタ
プル）からなり、その全てが同一のパルスペア相関回路
によって受信することができる。異なるチップインター
バルで伝送されるダブレットは、一般的に、異なる遅延
によって特徴づけられる。既定のチップインターバル内
のＰＲＴは、公称もしくは平均のパルス反復時間の回り
でランダムに変化する。ＴＲ／ＤＨ符号語の構成を図４
に示す。
チップから構成され、これらは順次送信される。各チッ
プは、Ｎp個のダブレット（もしくはその他のｎ個のタ
プル）からなり、その全てが同一のパルスペア相関回路
によって受信することができる。異なるチップインター
バルで伝送されるダブレットは、一般的に、異なる遅延
によって特徴づけられる。既定のチップインターバル内
のＰＲＴは、公称もしくは平均のパルス反復時間の回り
でランダムに変化する。ＴＲ／ＤＨ符号語の構成を図４
に示す。
【００２８】各チップは、符号語極性ビットＢi，ｉ＝
１，２，…，Ｎcに対して、パルス間遅延要素Ｄi毎に独
立したＮp個のパルスペアを形成する。尚、Ｎcは符号語
のチップ数である。尚、チップの値は、それに関連する
遅延値の点でも、伝送されたチップ極性（±１）の点で
も全く異なっている。何故ならば、パルスペアの個々の
パルスは、同一位相かもしくは異なる位相で伝送され、
パルスペア相関器から正か不のいずれか一方の出力がな
されるからである。Ｎp個のチップの符号語を用いて一
データビットを送信する場合は、チップ毎に符号語全体
をネゲートすることによって一ビットの極性を表すが、
元の符号語を用いることによってその他のビット極性を
表すことができる。全く異なる符号語を用いて異なるデ
ータ値を表すことも勿論可能である。送信されるデータ
ビットがゼロである場合は、符号語の各チップの全ダブ
レットは、符号語極性ビットと反対の極性で伝送され
る。
１，２，…，Ｎcに対して、パルス間遅延要素Ｄi毎に独
立したＮp個のパルスペアを形成する。尚、Ｎcは符号語
のチップ数である。尚、チップの値は、それに関連する
遅延値の点でも、伝送されたチップ極性（±１）の点で
も全く異なっている。何故ならば、パルスペアの個々の
パルスは、同一位相かもしくは異なる位相で伝送され、
パルスペア相関器から正か不のいずれか一方の出力がな
されるからである。Ｎp個のチップの符号語を用いて一
データビットを送信する場合は、チップ毎に符号語全体
をネゲートすることによって一ビットの極性を表すが、
元の符号語を用いることによってその他のビット極性を
表すことができる。全く異なる符号語を用いて異なるデ
ータ値を表すことも勿論可能である。送信されるデータ
ビットがゼロである場合は、符号語の各チップの全ダブ
レットは、符号語極性ビットと反対の極性で伝送され
る。
【００２９】ＤＨ符号語は、遅延ホップ符号分割多元接
続（ＣＤＭＡ）スキームの重要な一部である。所望の相
関特性をもつ語をコンピュータ検索することによって、
システム設計時にＤＨ符号語を構成することができる。
システム動作時には、これらの語は受信器に知られるこ
ととなるので、それらを用いて伝送ビットを検出するこ
とができる。一例として、１０００個の符号語のセット
が生成された場合、その各々は２００個のチップから構
成され、一連の１６個の遅延要素から取り出された遅延
要素を備える。これらの全符号語は、自己相関のピーク
値の絶対値の７％未満の自己相関サイドローブを有す
る。これらの語ペア間のラグでの相互相関の最大絶対値
は、自己相関のピーク値の１０％未満である。より多く
のチップから成る符号が長い程、相関特性も向上する。
続（ＣＤＭＡ）スキームの重要な一部である。所望の相
関特性をもつ語をコンピュータ検索することによって、
システム設計時にＤＨ符号語を構成することができる。
システム動作時には、これらの語は受信器に知られるこ
ととなるので、それらを用いて伝送ビットを検出するこ
とができる。一例として、１０００個の符号語のセット
が生成された場合、その各々は２００個のチップから構
成され、一連の１６個の遅延要素から取り出された遅延
要素を備える。これらの全符号語は、自己相関のピーク
値の絶対値の７％未満の自己相関サイドローブを有す
る。これらの語ペア間のラグでの相互相関の最大絶対値
は、自己相関のピーク値の１０％未満である。より多く
のチップから成る符号が長い程、相関特性も向上する。
【００３０】本発明のシステムの好適な実施形態では、
可動デバイスから伝送されたＴＲ／ＤＨ−ＵＷＢ信号に
基づいて、注目領域内の複数の可動無線デバイスを追跡
する。基地局の受信器は、個々の相関器回路を適用させ
ることによってこれらの信号を同時に受信して復調する
ように構成される。尚、各相関器回路は、個々の遅延ホ
ッピングＣＤＭＡ符号に関連する。
可動デバイスから伝送されたＴＲ／ＤＨ−ＵＷＢ信号に
基づいて、注目領域内の複数の可動無線デバイスを追跡
する。基地局の受信器は、個々の相関器回路を適用させ
ることによってこれらの信号を同時に受信して復調する
ように構成される。尚、各相関器回路は、個々の遅延ホ
ッピングＣＤＭＡ符号に関連する。
【００３１】図５は、ＴＲ−ＤＨ信号を検出する基地局
の受信器の一構成例を示す。この受信器は、アンテナ１
３１に接続されるパルスペア相関器バンク１３２を備え
る。パルスペア相関器バンクの各相関は、異なる遅延量
に対してチューニングされる。パルスペア相関器バンク
の後には、ＣＤＭＡ符号語相関処理が続く。符号語相関
処理は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）１３４
やプログラム可能論理回路（ＰＬＤ）や特定用途向け集
積回路（ＡＳＩＣ）上で実行するソフトウェアとして実
現される。全相関器の出力は、アナログ・デジタル変換
器（ＡＤＣ）１３３1から１３３Nによってサンプリング
され、デジタルデータがＤＳＰ１３４に転送される。こ
れらのＡＤＣの一般的なサンプリングレートは、２Ｍｓ
ｐｓから１２Ｍｓｐｓの範囲内である。このレートはチ
ップ時間によって決定される。一般的に、チップ毎に２
つ以上のサンプルがあることが望ましい。
の受信器の一構成例を示す。この受信器は、アンテナ１
３１に接続されるパルスペア相関器バンク１３２を備え
る。パルスペア相関器バンクの各相関は、異なる遅延量
に対してチューニングされる。パルスペア相関器バンク
の後には、ＣＤＭＡ符号語相関処理が続く。符号語相関
処理は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）１３４
やプログラム可能論理回路（ＰＬＤ）や特定用途向け集
積回路（ＡＳＩＣ）上で実行するソフトウェアとして実
現される。全相関器の出力は、アナログ・デジタル変換
器（ＡＤＣ）１３３1から１３３Nによってサンプリング
され、デジタルデータがＤＳＰ１３４に転送される。こ
れらのＡＤＣの一般的なサンプリングレートは、２Ｍｓ
ｐｓから１２Ｍｓｐｓの範囲内である。このレートはチ
ップ時間によって決定される。一般的に、チップ毎に２
つ以上のサンプルがあることが望ましい。
【００３２】図６に示すように、チップ信号は、パルス
ペア相関器バンクからの出力があるときに最大となるこ
とが特徴である。これらの信号の期間は、パルスペア相
関器の積分時間の約２倍に等しい。この一連の波形は、
一般的に、１チップ期間毎に２から５個のサンプルを生
成する割合でサンプリングされ、その後、ＤＳＰ１３４
で実現される遅延ホップ符号語検出器に送られる。ＤＨ
符号検出器アルゴリズムは、パルスペア相関器バンクの
複数の出力からサンプルを取り出し、ＤＨ符号語の期待
値によって指示された方法でそれらを合算する。
ペア相関器バンクからの出力があるときに最大となるこ
とが特徴である。これらの信号の期間は、パルスペア相
関器の積分時間の約２倍に等しい。この一連の波形は、
一般的に、１チップ期間毎に２から５個のサンプルを生
成する割合でサンプリングされ、その後、ＤＳＰ１３４
で実現される遅延ホップ符号語検出器に送られる。ＤＨ
符号検出器アルゴリズムは、パルスペア相関器バンクの
複数の出力からサンプルを取り出し、ＤＨ符号語の期待
値によって指示された方法でそれらを合算する。
【００３３】このオペレーションの目的の一つは、全チ
ップ信号の総和を計算して登録することである。符号語
の期待値が伝送された符号語と一致する場合は、このオ
ペレーションは、ＤＨ符号語の波形全体に一致するゲー
ト制御波形を観測されたデータに適用する効果がある。
ゲート制御波形がチップ信号波形と一致する場合は、整
合フィルタが利用されるが、これには受信器のサンプリ
ングクロックと送信器のチップクロックの相対的タイミ
ングに関する知識が必要である。この知識は、以下で説
明されるように、受信データから得ることができる。
ップ信号の総和を計算して登録することである。符号語
の期待値が伝送された符号語と一致する場合は、このオ
ペレーションは、ＤＨ符号語の波形全体に一致するゲー
ト制御波形を観測されたデータに適用する効果がある。
ゲート制御波形がチップ信号波形と一致する場合は、整
合フィルタが利用されるが、これには受信器のサンプリ
ングクロックと送信器のチップクロックの相対的タイミ
ングに関する知識が必要である。この知識は、以下で説
明されるように、受信データから得ることができる。
【００３４】特に、Ｎsをチップ毎のサンプル数（整
数）とすると、符号語検出を行う必要のある総サンプル
時間数はＮs×Ｎcである。Ｎdが、符号で使われる異な
るパルス内ペア遅延要素数（即ち、受信器内のパルスペ
ア相関器の数）とすると、相関をとるために保持される
べき総サンプル数はＮs×Ｎc×Ｎdである。これらのサ
ンプルのうち、符号語の構造から特定される遅延要素に
一致する遅延要素だけを追加すべきである。各チップイ
ンターバルでのサンプル数は整数であると指定されてい
るので、各パルスペア相関出力波形のサンプル数は整数
である。さらに、各パルスペア相関出力の波形の各々の
サンプルは、全波形について複数のチップの開始時間と
同じ関係をもつので、伝送された符号語についての知識
を考え合わせると、それらをコヒーレントに加算するこ
とができる。
数）とすると、符号語検出を行う必要のある総サンプル
時間数はＮs×Ｎcである。Ｎdが、符号で使われる異な
るパルス内ペア遅延要素数（即ち、受信器内のパルスペ
ア相関器の数）とすると、相関をとるために保持される
べき総サンプル数はＮs×Ｎc×Ｎdである。これらのサ
ンプルのうち、符号語の構造から特定される遅延要素に
一致する遅延要素だけを追加すべきである。各チップイ
ンターバルでのサンプル数は整数であると指定されてい
るので、各パルスペア相関出力波形のサンプル数は整数
である。さらに、各パルスペア相関出力の波形の各々の
サンプルは、全波形について複数のチップの開始時間と
同じ関係をもつので、伝送された符号語についての知識
を考え合わせると、それらをコヒーレントに加算するこ
とができる。
【００３５】相関器バンクの略図と本願でチップ波形と
呼ばれる出力波形を図６に示す。アンテナ４は、図５の
パルスペア相関器バンク１３２を備える相関器３２1か
ら３２NCに入力データを提供する。符号相関の概念をよ
り明確にする一例を以下に示す。
呼ばれる出力波形を図６に示す。アンテナ４は、図５の
パルスペア相関器バンク１３２を備える相関器３２1か
ら３２NCに入力データを提供する。符号相関の概念をよ
り明確にする一例を以下に示す。
【００３６】図７の受信器のチップ波形について検討さ
れたい。例えば、Ｎd＝３として遅延番号を特定し、Ｎc
＝５として符号語長を特定し、図示された一連のパルス
ペア相関出力波形を完全な符号語の表記として考えられ
たい。この符号語は、一連の遅延インデックスと符号語
極性ビット（２，１；３，−ｌ；１，１；３，１；２，
−１）によって示される。符号語の第一チップは遅延番
号２のものと規定され、伝送ビット値＋１を伝送するこ
とができる。第二チップは遅延値番号３とビット値−１
をもつ。各遅延チャネル（各パルスペア相関出力）の各
チップインターバルな内にはＮs＝２のサンプルがある
とする。これらのサンプルは、Ｔc／２で分離される。
ここで、Ｔcはチップインターバル期間である。
れたい。例えば、Ｎd＝３として遅延番号を特定し、Ｎc
＝５として符号語長を特定し、図示された一連のパルス
ペア相関出力波形を完全な符号語の表記として考えられ
たい。この符号語は、一連の遅延インデックスと符号語
極性ビット（２，１；３，−ｌ；１，１；３，１；２，
−１）によって示される。符号語の第一チップは遅延番
号２のものと規定され、伝送ビット値＋１を伝送するこ
とができる。第二チップは遅延値番号３とビット値−１
をもつ。各遅延チャネル（各パルスペア相関出力）の各
チップインターバルな内にはＮs＝２のサンプルがある
とする。これらのサンプルは、Ｔc／２で分離される。
ここで、Ｔcはチップインターバル期間である。
【００３７】従って、各波形毎に４つのサンプルがあ
り、各波形はその開始時間に対して同時にサンプリング
される。４つのサンプルは対応する４つのレジスタに蓄
積される。一度に３つのサンプルが収集されるが、全サ
ンプルは同時に収集される。各波形からの４つのサンプ
ルがＤＳＰ１３４に転送され、チップ値の期待値と乗算
され、その積は合算され、高い信号対雑音比（ＳＮＲ）
の、サンプリングされた相関出力波形を生成する。一連
のチップ値の期待値にはゼロが含まれ、これは、遅延チ
ャネルとチップ時間の組み合わせに適用されるが、符号
語には含まれない。
り、各波形はその開始時間に対して同時にサンプリング
される。４つのサンプルは対応する４つのレジスタに蓄
積される。一度に３つのサンプルが収集されるが、全サ
ンプルは同時に収集される。各波形からの４つのサンプ
ルがＤＳＰ１３４に転送され、チップ値の期待値と乗算
され、その積は合算され、高い信号対雑音比（ＳＮＲ）
の、サンプリングされた相関出力波形を生成する。一連
のチップ値の期待値にはゼロが含まれ、これは、遅延チ
ャネルとチップ時間の組み合わせに適用されるが、符号
語には含まれない。
【００３８】この結果が図７に示された時刻で計算され
たものと仮定すると、ＤＳＰ１３４は、完全に正確に受
信されたＤＨ符号語と相関があると見なされる。ＤＳＰ
から利用可能な最も古い（左端の）３つの入力データサ
ンプルの組は、チャネル２では正値をもち、チャネル１
と３ではゼロである。本アルゴリズムでは、第１チップ
は正であるため、チャネル２の値に１を乗じ、ゼロに初
期化された４本のレジスタのうちの第１レジスタにその
積を加える。第２の組の３つのサンプルはチャネル２で
はより大きな値をもつが、チャネル１と３ではゼロとな
る。本アルゴリズムでは、レジスタ２に新しい値を加え
る。第３の組のサンプルには、チャネル２と３の両方に
非ゼロデータが含まれる。チャネル３のデータは負値で
あるが、所望の符号語の第２チップも負であるため、ゲ
ート制御波形との乗算によって、負値がネゲートされ、
正の数がレジスタ１に加えられる。チャネル２の正値に
は１が乗じられてレジスタ３に加えられる。符号語内の
全サンプルが蓄積されるまで、上述の方法で本プロセス
が続けられる。一般的に、各サンプル時間毎に二つの非
ゼロサンプルが二つの個別のレジスタに加えられる。符
号語の期待値が受信され、伝送ビット値が＋１である場
合の本工程の結果を図７に示す。図示された値は、４つ
のレジスタの最終値である。
たものと仮定すると、ＤＳＰ１３４は、完全に正確に受
信されたＤＨ符号語と相関があると見なされる。ＤＳＰ
から利用可能な最も古い（左端の）３つの入力データサ
ンプルの組は、チャネル２では正値をもち、チャネル１
と３ではゼロである。本アルゴリズムでは、第１チップ
は正であるため、チャネル２の値に１を乗じ、ゼロに初
期化された４本のレジスタのうちの第１レジスタにその
積を加える。第２の組の３つのサンプルはチャネル２で
はより大きな値をもつが、チャネル１と３ではゼロとな
る。本アルゴリズムでは、レジスタ２に新しい値を加え
る。第３の組のサンプルには、チャネル２と３の両方に
非ゼロデータが含まれる。チャネル３のデータは負値で
あるが、所望の符号語の第２チップも負であるため、ゲ
ート制御波形との乗算によって、負値がネゲートされ、
正の数がレジスタ１に加えられる。チャネル２の正値に
は１が乗じられてレジスタ３に加えられる。符号語内の
全サンプルが蓄積されるまで、上述の方法で本プロセス
が続けられる。一般的に、各サンプル時間毎に二つの非
ゼロサンプルが二つの個別のレジスタに加えられる。符
号語の期待値が受信され、伝送ビット値が＋１である場
合の本工程の結果を図７に示す。図示された値は、４つ
のレジスタの最終値である。
【００３９】一旦ＤＳＰ１３４で符号語相関出力サンプ
ル（図７では、黒いひし形で表される）が構成される
と、受信器は、最終サンプルインターバル内に符号語が
受信されたかどうかを判定する必要がある。この判定
は、構成され受信されたサンプルのエネルギーを閾値と
比較することによって行われる。この判定結果が肯定で
あれば、そのサンプルからその他のデータを得る必要が
ある。ＴＲ／ＤＨのデータ伝送アプリケーションでは、
符号語は伝送情報を表す±１によって変調される。
ル（図７では、黒いひし形で表される）が構成される
と、受信器は、最終サンプルインターバル内に符号語が
受信されたかどうかを判定する必要がある。この判定
は、構成され受信されたサンプルのエネルギーを閾値と
比較することによって行われる。この判定結果が肯定で
あれば、そのサンプルからその他のデータを得る必要が
ある。ＴＲ／ＤＨのデータ伝送アプリケーションでは、
符号語は伝送情報を表す±１によって変調される。
【００４０】この値を推定する一方法は、符号語ジェネ
レータが出力する時にパルスペア相関出力波形モデルを
サンプルにフィッティングさせることである。このフィ
ッティングは、最小２乗誤差に基づいて行われ、その結
果、観測したガウシアンノイズに対して最適にフィッテ
ィングする。観測ノイズがガウシアンであることは実証
可能である。サンプル値に重畳する本アルゴリズムの結
果を図７に示す。フィッティングされたモデルは、振
幅、即ち高さｈとピークの位置τの二つのパラメータに
よって制御される。この情報は、ピーク値が現在のサン
プルインターバル内に入るように最もよくフィッティン
グさせるための２乗誤差総和によって補なわれる。ピー
ク値の絶対値と２乗誤差総和を組み合わせて閾値と比較
することによって、符号語を検出することができる。符
号語のタイミング位相の推定値として、(値を用いるこ
とができる。ｈの推定値の符号を用いることによって、
伝送されたビット値を検出することができる。
レータが出力する時にパルスペア相関出力波形モデルを
サンプルにフィッティングさせることである。このフィ
ッティングは、最小２乗誤差に基づいて行われ、その結
果、観測したガウシアンノイズに対して最適にフィッテ
ィングする。観測ノイズがガウシアンであることは実証
可能である。サンプル値に重畳する本アルゴリズムの結
果を図７に示す。フィッティングされたモデルは、振
幅、即ち高さｈとピークの位置τの二つのパラメータに
よって制御される。この情報は、ピーク値が現在のサン
プルインターバル内に入るように最もよくフィッティン
グさせるための２乗誤差総和によって補なわれる。ピー
ク値の絶対値と２乗誤差総和を組み合わせて閾値と比較
することによって、符号語を検出することができる。符
号語のタイミング位相の推定値として、(値を用いるこ
とができる。ｈの推定値の符号を用いることによって、
伝送されたビット値を検出することができる。
【００４１】受信器が以前の同期化情報を使わずにＴＲ
−ＤＨ符号語を検索する場合は、上述のアルゴリズムを
新しいサンプルセット毎に、即ち、各サンプルインター
バルの最後に実行する。受信器が一連のＴＲ／ＤＨシン
ボルを受信しているとき、次のビットの期待時間に近い
サンプルだけを処理する必要がある。データ伝送アプリ
ケーションの別のビット検出方法は、符号語相関出力に
適用される整合フィルタである。これには、標準的な方
法、例えば、ｊ．Ｇ．Ｐｒｏａｋｉｓ著の「デジタル通
信（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｓ）、第３版、マグローヒル、１９９５年」に記載され
ているように、周知のアーリー／レイト・ゲートスキー
ムによって得られる(値の推定が必要である。本発明に
このスキームを適用することには、図７でラベル付けさ
れたレジスタ内のデータから二つの波形値を補間するこ
とが含まれる。これらの値は、(のピーク値の周りに対
称に一定間隔が置かれたアーリー／レイト・ゲートであ
る。
−ＤＨ符号語を検索する場合は、上述のアルゴリズムを
新しいサンプルセット毎に、即ち、各サンプルインター
バルの最後に実行する。受信器が一連のＴＲ／ＤＨシン
ボルを受信しているとき、次のビットの期待時間に近い
サンプルだけを処理する必要がある。データ伝送アプリ
ケーションの別のビット検出方法は、符号語相関出力に
適用される整合フィルタである。これには、標準的な方
法、例えば、ｊ．Ｇ．Ｐｒｏａｋｉｓ著の「デジタル通
信（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｓ）、第３版、マグローヒル、１９９５年」に記載され
ているように、周知のアーリー／レイト・ゲートスキー
ムによって得られる(値の推定が必要である。本発明に
このスキームを適用することには、図７でラベル付けさ
れたレジスタ内のデータから二つの波形値を補間するこ
とが含まれる。これらの値は、(のピーク値の周りに対
称に一定間隔が置かれたアーリー／レイト・ゲートであ
る。
【００４２】ＣＤＭＡ符号相関器を用いることによっ
て、簡単な構成の相関器の全出力を適宜収集して、それ
らを適切な極性とともに合算することができる。図８
は、図６に示された簡単な構成の相関器の出力に対して
その処理を行うハードウェアＣＤＭＡ符号相関器を示
す。チップ時間遅延と符号（加算と減算）によって、単
純な構成の相関器のピーク値を同じ符号と時間的に位置
合わせすることができることに注目されたい。Ａ／Ｄ変
換器のサンプル期間はチップ期間の一部となるように規
定されているので、図８の遅延要素は、格納データを１
つのデバイスから次のデバイスに送る複数のデジタル記
憶デバイスとして実現可能である。従って、図８は、プ
ログラマブル論理回路やＡＳＩＣで実現される同期型デ
ジタル回路を示す。
て、簡単な構成の相関器の全出力を適宜収集して、それ
らを適切な極性とともに合算することができる。図８
は、図６に示された簡単な構成の相関器の出力に対して
その処理を行うハードウェアＣＤＭＡ符号相関器を示
す。チップ時間遅延と符号（加算と減算）によって、単
純な構成の相関器のピーク値を同じ符号と時間的に位置
合わせすることができることに注目されたい。Ａ／Ｄ変
換器のサンプル期間はチップ期間の一部となるように規
定されているので、図８の遅延要素は、格納データを１
つのデバイスから次のデバイスに送る複数のデジタル記
憶デバイスとして実現可能である。従って、図８は、プ
ログラマブル論理回路やＡＳＩＣで実現される同期型デ
ジタル回路を示す。
【００４３】上述したオペレーションによって、ＵＷＢ
ビット時に、符号付きの大きな出力が得られる。その大
きな出力の符号は、ＵＷＢビット伝送の２進値として解
釈される。一連のＣＤＭＡ符号相関器は、ＣＤＭＡ相関
器バンク（ＣＣＢ）と呼ばれる。
ビット時に、符号付きの大きな出力が得られる。その大
きな出力の符号は、ＵＷＢビット伝送の２進値として解
釈される。一連のＣＤＭＡ符号相関器は、ＣＤＭＡ相関
器バンク（ＣＣＢ）と呼ばれる。
【００４４】到着時間の推定
受信ビットのタイミング位相がどのようにして推定され
るかについて上述した。同様のプロシージャを用いるこ
とによって、ローカルクロックからの到着時間の差を確
立することができる。上述され図７に示されたアルゴリ
ズムによって生成されるパラメータτによって、サンプ
ルクロックに対する検出ビットの到着時間が識別され
る。即ち、それは、最後に送られたチップの最後と、そ
れに最も近かったサンプルクロックの「チック」の間の
推定時間値である。この時間インターバルは、τの推定
値に影響を与える最後のサンプル時間などの特定の処理
時間に加えられる。この総和によって、到着時間に関連
するサンプルクロックに対する特定時間が識別される。
このように形成されるローカルタイムマーカと、同じロ
ーカルクロックかもしくはローカルクロックに同期する
クロックに関して個々の伝送に対して求められたその他
の推定値と比較することができる。推定された２つのパ
ラメータの関係は、二つの伝送における実際の到着時間
と同様の関係があって、その差は二つの伝送の実際の到
着時間の差である。以下で説明されるが、計算されたこ
れらの到着時間差を利用し、その他の受信器からの同様
のデータと組合わせることによって、送信器の位置を推
定することができる。以下の工程を使ってタイムマーカ
を推定することができ、これから、二つの伝送の到着時
間の差を推定することができる。
るかについて上述した。同様のプロシージャを用いるこ
とによって、ローカルクロックからの到着時間の差を確
立することができる。上述され図７に示されたアルゴリ
ズムによって生成されるパラメータτによって、サンプ
ルクロックに対する検出ビットの到着時間が識別され
る。即ち、それは、最後に送られたチップの最後と、そ
れに最も近かったサンプルクロックの「チック」の間の
推定時間値である。この時間インターバルは、τの推定
値に影響を与える最後のサンプル時間などの特定の処理
時間に加えられる。この総和によって、到着時間に関連
するサンプルクロックに対する特定時間が識別される。
このように形成されるローカルタイムマーカと、同じロ
ーカルクロックかもしくはローカルクロックに同期する
クロックに関して個々の伝送に対して求められたその他
の推定値と比較することができる。推定された２つのパ
ラメータの関係は、二つの伝送における実際の到着時間
と同様の関係があって、その差は二つの伝送の実際の到
着時間の差である。以下で説明されるが、計算されたこ
れらの到着時間差を利用し、その他の受信器からの同様
のデータと組合わせることによって、送信器の位置を推
定することができる。以下の工程を使ってタイムマーカ
を推定することができ、これから、二つの伝送の到着時
間の差を推定することができる。
【００４５】１．送信器はＴＲ／ＤＨ−ＵＷＢ変調情報
をバースト送信する。この伝送時間は、資産タグ内のク
ロック回路部によって決定されるものであって、受信器
には知られていない。
をバースト送信する。この伝送時間は、資産タグ内のク
ロック回路部によって決定されるものであって、受信器
には知られていない。
【００４６】２．図５に示しているが、受信器はパルス
ペア相関器バンクの出力サンプルを処理する。新しいＡ
ＤＣサンプルセット毎に、ＤＳＰ回路はＣＤＭＡ符号語
相関処理を実行し、ＣＤＭＡ相関器の出力と既知のバー
ストヘッダとの相関を求めることによってＲＦバースト
の存在の検出を試み、ビットパターンを識別する。
ペア相関器バンクの出力サンプルを処理する。新しいＡ
ＤＣサンプルセット毎に、ＤＳＰ回路はＣＤＭＡ符号語
相関処理を実行し、ＣＤＭＡ相関器の出力と既知のバー
ストヘッダとの相関を求めることによってＲＦバースト
の存在の検出を試み、ビットパターンを識別する。
【００４７】３．ＲＦバーストの検出後に、パラメータ
τの値が推定される。この値は、検出後に取り出された
サンプル間のインターバルに存在することに注意された
い。新しい各ＡＤＣサンプルセットがＣＤＭＡ符号相関
器によって処理されるときに、τが新たに推定される。
モデルフィッティングのための２乗誤差の総和値がその
各推定値に関連し、モデルフィッティング最小誤差を利
用した推定値は、ＲＦバースト検出後の一定のサンプル
期間数から選択される。
τの値が推定される。この値は、検出後に取り出された
サンプル間のインターバルに存在することに注意された
い。新しい各ＡＤＣサンプルセットがＣＤＭＡ符号相関
器によって処理されるときに、τが新たに推定される。
モデルフィッティングのための２乗誤差の総和値がその
各推定値に関連し、モデルフィッティング最小誤差を利
用した推定値は、ＲＦバースト検出後の一定のサンプル
期間数から選択される。
【００４８】４．サンプルインターバルの一部として表
されるτ値と、ＣＤＭＡ符号相関器に入力する最終サン
プルのインデックスは、伝送を開始したデバイスを識別
するためのものであって伝送から得られるユニークな識
別子と共に伝送毎にセーブされる。
されるτ値と、ＣＤＭＡ符号相関器に入力する最終サン
プルのインデックスは、伝送を開始したデバイスを識別
するためのものであって伝送から得られるユニークな識
別子と共に伝送毎にセーブされる。
【００４９】二つの伝送での到着時間の差は、
ＴＯＡ差＝（τ1＋ｓａｍｐｌｅ＿ｉｎｄｅｘ1）−（τ
2＋ｓａｍｐｌｅ＿ｉｎｄｅｘ2） によって計算される。ここで、下付文字は、受信した伝
送のうちのどれが情報提供のために用いられるかを指
す。
2＋ｓａｍｐｌｅ＿ｉｎｄｅｘ2） によって計算される。ここで、下付文字は、受信した伝
送のうちのどれが情報提供のために用いられるかを指
す。
【００５０】上述した到着時間推定方法では、実際に
は、パケットの第１チップ信号のピーク値の時間が測定
される。このピークは、特定のラグストップが到着する
ことによってパルスペアが分離される時間を表すもので
ある。全可動デバイスが送信器からの直接的な経路での
伝送だけを監視する場合は、到着時間の差から、受信器
と二つの送信器の間の相対距離に関する非常に正確な情
報が提供される。即ち、到着時間の差は、以下の二つの
要素の総和を表す。第一のものは、二つの送信器から受
信器に対する、直接的な経路での伝搬時間の差であっ
て、第二のものは、二つの送信器の伝送時間の差であ
る。
は、パケットの第１チップ信号のピーク値の時間が測定
される。このピークは、特定のラグストップが到着する
ことによってパルスペアが分離される時間を表すもので
ある。全可動デバイスが送信器からの直接的な経路での
伝送だけを監視する場合は、到着時間の差から、受信器
と二つの送信器の間の相対距離に関する非常に正確な情
報が提供される。即ち、到着時間の差は、以下の二つの
要素の総和を表す。第一のものは、二つの送信器から受
信器に対する、直接的な経路での伝搬時間の差であっ
て、第二のものは、二つの送信器の伝送時間の差であ
る。
【００５１】他方、多重経路は、チップ信号のピークを
（適時に）分散させる傾向があり、直接的な経路での到
着時間に対して相対的に、検出された到着時間を遅延さ
せる効果がある。この遅延は、オフィスビルと同様に室
内環境ではおそらく約１０から５０ｎｓである。（Ｓａ
ｎｕｄｅｒｓ他著の「無線通信システムのアンテナと伝
搬（Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏ
ｎ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔ
ｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ）、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆
Ｓｏｎｓ、１９９９年）参照）。この遅延は、最大で
５０フィート（平均は、３０フィート）の等価な誤差範
囲に変換される。これは大きいように思われるが、送信
器に対してうまく適切に配置された４つの受信器と１５
個のビーコンを利用するロケーション法を用いた以下で
説明するシミュレーションでは、最終的な位置誤差は約
６フィートのオーダである。受信器の「不正」配置の影
響はその特定の構成に依存して変わるが、位置推定の際
に大きな誤差がでてしまう可能性がある。一般的に、あ
らゆる可能性のあるタグ位置を多くの角度からカバーで
きるように、十分な受信器とビーコンを配置しなければ
ならない。また、特定の多重経路の状況の影響が並外れ
て大きな誤差を引き起こす場合が常にある。
（適時に）分散させる傾向があり、直接的な経路での到
着時間に対して相対的に、検出された到着時間を遅延さ
せる効果がある。この遅延は、オフィスビルと同様に室
内環境ではおそらく約１０から５０ｎｓである。（Ｓａ
ｎｕｄｅｒｓ他著の「無線通信システムのアンテナと伝
搬（Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏ
ｎ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔ
ｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ）、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆
Ｓｏｎｓ、１９９９年）参照）。この遅延は、最大で
５０フィート（平均は、３０フィート）の等価な誤差範
囲に変換される。これは大きいように思われるが、送信
器に対してうまく適切に配置された４つの受信器と１５
個のビーコンを利用するロケーション法を用いた以下で
説明するシミュレーションでは、最終的な位置誤差は約
６フィートのオーダである。受信器の「不正」配置の影
響はその特定の構成に依存して変わるが、位置推定の際
に大きな誤差がでてしまう可能性がある。一般的に、あ
らゆる可能性のあるタグ位置を多くの角度からカバーで
きるように、十分な受信器とビーコンを配置しなければ
ならない。また、特定の多重経路の状況の影響が並外れ
て大きな誤差を引き起こす場合が常にある。
【００５２】ＴＯＡの推定の不正確さに関わる別の潜在
的な要因は、送信器のチップクロックと受信器のサンプ
ルクロック間でのクロックの不一致である。そのような
不一致は、パルスペア積分器から出る波形上でのサンプ
ルの位置がシフトするという影響がある。一ビットを受
信しているときに発生する、受信波形の位相に対するサ
ンプルクロック位相の歳差運動によって、波形が乱れる
という影響がある。例えば、伝送ビット長が４００マイ
クロ秒であって、送受信クロック周波数が１０ＰＰＭ不
一致である場合は、ＣＤＭＡ符号相関器が出力する時の
合成波形は４ナノ秒分乱れる。その結果として生じたＴ
ＯＡ推定誤差の期待値は、その値の半分である。過推定
誤差だけが生成される多重経路とは異なり、クロック周
波数の歳差運動は過大評価あるいは過小評価を引き起こ
すものである。送受信クロック波形を生成するために用
いられる発振器が安定することによって、最大クロック
が不一致であることを判定できることは、当業者であれ
ば理解できることである。最大クロック周波数の不一致
とその許容誤差によって、ＴＯＡを推定するためにコヒ
ーレントに組合せ可能なビットの最大長が決められる。
ビット長は検出確率に直接的な影響を与えるので、最大
伝送範囲にも影響がある。当業者であれば、このような
設計上のトレードオフを扱うことができる。
的な要因は、送信器のチップクロックと受信器のサンプ
ルクロック間でのクロックの不一致である。そのような
不一致は、パルスペア積分器から出る波形上でのサンプ
ルの位置がシフトするという影響がある。一ビットを受
信しているときに発生する、受信波形の位相に対するサ
ンプルクロック位相の歳差運動によって、波形が乱れる
という影響がある。例えば、伝送ビット長が４００マイ
クロ秒であって、送受信クロック周波数が１０ＰＰＭ不
一致である場合は、ＣＤＭＡ符号相関器が出力する時の
合成波形は４ナノ秒分乱れる。その結果として生じたＴ
ＯＡ推定誤差の期待値は、その値の半分である。過推定
誤差だけが生成される多重経路とは異なり、クロック周
波数の歳差運動は過大評価あるいは過小評価を引き起こ
すものである。送受信クロック波形を生成するために用
いられる発振器が安定することによって、最大クロック
が不一致であることを判定できることは、当業者であれ
ば理解できることである。最大クロック周波数の不一致
とその許容誤差によって、ＴＯＡを推定するためにコヒ
ーレントに組合せ可能なビットの最大長が決められる。
ビット長は検出確率に直接的な影響を与えるので、最大
伝送範囲にも影響がある。当業者であれば、このような
設計上のトレードオフを扱うことができる。
【００５３】追跡と資産の監視
好適な一実施形態によれば、本発明のシステムと方法で
は、病院環境内の患者や医療資産の位置が追跡される。
この追跡機能を実行する際に、可動無線デバイスは、Ｔ
Ｒ−ＵＷＢもしくはＴＲ−ＤＨ ＵＷＢ信号を基地局に
伝送し、基地局はこれらの信号を検出し処理して、注目
領域内の可動デバイスの位置を決定する。
は、病院環境内の患者や医療資産の位置が追跡される。
この追跡機能を実行する際に、可動無線デバイスは、Ｔ
Ｒ−ＵＷＢもしくはＴＲ−ＤＨ ＵＷＢ信号を基地局に
伝送し、基地局はこれらの信号を検出し処理して、注目
領域内の可動デバイスの位置を決定する。
【００５４】複数の固定受信器が注目領域内に存在し
て、その全てが共有クロックを利用する場合は、一連の
到達時間の差が受信器の各ペア毎に生成される。しかし
ながら、一般的に、タグ送信器は安価であるため、ビー
コン送信器を利用して全受信器に共有クロックを分配す
る必要がないというメリットがある。
て、その全てが共有クロックを利用する場合は、一連の
到達時間の差が受信器の各ペア毎に生成される。しかし
ながら、一般的に、タグ送信器は安価であるため、ビー
コン送信器を利用して全受信器に共有クロックを分配す
る必要がないというメリットがある。
【００５５】ビーコン送信器は、基本的に周知の位置に
ある資産タグであって、これから得られる到達時間（Ｔ
ＯＡ）推定値を利用して、以下で説明する方法で資産タ
グの位置を求めることができる。受信器の位置を知る必
要があるのとまさに同様に、ビーコンの位置を知る必要
がある。しかしながら、ビーコンの伝送時間を知る必要
はなく（即ち、「束縛がない」）、ビーコン伝送をシス
テムに同期させる必要もない。以下の議論では、所定の
受信器によるタグのＴＯＡの推定値と、全ビーコンに対
する同じ受信器によるビーコンのＴＯＡの最終推定値と
の差からタグ位置を推定する問題に焦点を当てている。
ある資産タグであって、これから得られる到達時間（Ｔ
ＯＡ）推定値を利用して、以下で説明する方法で資産タ
グの位置を求めることができる。受信器の位置を知る必
要があるのとまさに同様に、ビーコンの位置を知る必要
がある。しかしながら、ビーコンの伝送時間を知る必要
はなく（即ち、「束縛がない」）、ビーコン伝送をシス
テムに同期させる必要もない。以下の議論では、所定の
受信器によるタグのＴＯＡの推定値と、全ビーコンに対
する同じ受信器によるビーコンのＴＯＡの最終推定値と
の差からタグ位置を推定する問題に焦点を当てている。
【００５６】タグ伝送情報がＲ受信器で受信され、一連
のＢ個のビーコンもＲ個の全受信器で受信されると仮定
する。実際には、例えば、Ｒは３もしくは４、Ｂは１０
以上である。ＴＯＡ測定からの観測データは以下のとお
りである。 方程式（１）： ｍ（ｉ）＝ｔ（ｉ）＋Ｎi＝Ｔ＋（ｄ（ｉ）／ｃ）＋Ｎi ｍb（ｉ，ｊ）＝ｔb（ｉ，ｊ）＝Ｔj＋（ｄb（ｉ，ｊ）
／ｃ）＋Ｎij ここで、受信器ｉ＝１，…，Ｒであって、ビーコンｊ＝
１，…，Ｂである。ＮiとＮi,jは、平均値μと分散σ2
の分布を有する確率変数である。Ｔは、ｊ番目のビーコ
ンの最後の伝送時間でのタグＴjの伝送時間を表す。ｔ
（ｉ）は、ｉ番目の受信器でのタグ伝送の（未知の）実
到達時間を表す。ｔb（ｉ，ｊ）は、ｊ番目のビーコン
からなされたのビーコン伝送がｉ番目のタグに到着した
際の（未知の）実到達時間を表す。（観測値は実到達時
間と、ＮiもしくはＮijで表される推定誤差の和である
ことに注意されたい）数量ｃは伝搬速度であって、小文
字ｄで表される数量は、タグとビーコンからｉ番目の受
信器までの距離である。これらの観測から、（受信器で
ローカルに）以下の差が形成される。 方程式（２）： σij＝ｃ（ｍb（ｉ，ｊ）−ｍ（ｉ）） ＝（ｄb（ｉ，ｊ）−ｄ（ｉ）＋ｃ（Ｎij−Ｎi）＋ｃ（Ｔj−Ｔ） ＝ｄb（ｉ，ｊ）−ｄ（ｉ）＋Ｘij＋Ｄj ここで、（Ｔj−Ｔ）は、ｊ番目のビーコンとタグ間の
伝送時間の差であって、Ｄjは、ｃを考慮に入れると、
それと等価な距離である。
のＢ個のビーコンもＲ個の全受信器で受信されると仮定
する。実際には、例えば、Ｒは３もしくは４、Ｂは１０
以上である。ＴＯＡ測定からの観測データは以下のとお
りである。 方程式（１）： ｍ（ｉ）＝ｔ（ｉ）＋Ｎi＝Ｔ＋（ｄ（ｉ）／ｃ）＋Ｎi ｍb（ｉ，ｊ）＝ｔb（ｉ，ｊ）＝Ｔj＋（ｄb（ｉ，ｊ）
／ｃ）＋Ｎij ここで、受信器ｉ＝１，…，Ｒであって、ビーコンｊ＝
１，…，Ｂである。ＮiとＮi,jは、平均値μと分散σ2
の分布を有する確率変数である。Ｔは、ｊ番目のビーコ
ンの最後の伝送時間でのタグＴjの伝送時間を表す。ｔ
（ｉ）は、ｉ番目の受信器でのタグ伝送の（未知の）実
到達時間を表す。ｔb（ｉ，ｊ）は、ｊ番目のビーコン
からなされたのビーコン伝送がｉ番目のタグに到着した
際の（未知の）実到達時間を表す。（観測値は実到達時
間と、ＮiもしくはＮijで表される推定誤差の和である
ことに注意されたい）数量ｃは伝搬速度であって、小文
字ｄで表される数量は、タグとビーコンからｉ番目の受
信器までの距離である。これらの観測から、（受信器で
ローカルに）以下の差が形成される。 方程式（２）： σij＝ｃ（ｍb（ｉ，ｊ）−ｍ（ｉ）） ＝（ｄb（ｉ，ｊ）−ｄ（ｉ）＋ｃ（Ｎij−Ｎi）＋ｃ（Ｔj−Ｔ） ＝ｄb（ｉ，ｊ）−ｄ（ｉ）＋Ｘij＋Ｄj ここで、（Ｔj−Ｔ）は、ｊ番目のビーコンとタグ間の
伝送時間の差であって、Ｄjは、ｃを考慮に入れると、
それと等価な距離である。
【００５７】差の誤差変数Ｘi,jの分布はＮ（０，２ｃ2
σ2）であるとする。方程式（１）のＴＯＡ推定誤差が
ガウシアンである場合、その差はそのように正確に分布
する。誤差分布がそれ以外のものである場合は、そのコ
ンボルーションは、少なくともピーク形であって、正規
分布をその形に対する近似として用いることができる。
誤差確率変数は以下の共分散を有する。 方程式（３）
σ2）であるとする。方程式（１）のＴＯＡ推定誤差が
ガウシアンである場合、その差はそのように正確に分布
する。誤差分布がそれ以外のものである場合は、そのコ
ンボルーションは、少なくともピーク形であって、正規
分布をその形に対する近似として用いることができる。
誤差確率変数は以下の共分散を有する。 方程式（３）
【００５８】
【数１】
【００５９】方程式（２）の未知のパラメータは、タグ
からｉ番目の受信器までの距離ｄ（ｉ）と、ビーコンと
タグの間の伝送時間と等価な距離Ｄjである。これらの
パラメータは全て一度に推定される。Ｄjのパラメータ
は撹乱母数であって、その推定値は棄却される。ｄ
（ｉ）の値は、タグの未知の平面位置とｉ番目の受信器
の既知の位置を利用して以下のようにパラメータ化され
る。 方程式（４）
からｉ番目の受信器までの距離ｄ（ｉ）と、ビーコンと
タグの間の伝送時間と等価な距離Ｄjである。これらの
パラメータは全て一度に推定される。Ｄjのパラメータ
は撹乱母数であって、その推定値は棄却される。ｄ
（ｉ）の値は、タグの未知の平面位置とｉ番目の受信器
の既知の位置を利用して以下のようにパラメータ化され
る。 方程式（４）
【００６０】
【数２】
【００６１】また、推定すべきパラメータのベクトル
は、以下のように定義される。 方程式（５） Θ＝［ｘ，ｙ，Ｄ1，Ｄ2．．．ＤB］ ベクトルを以下のように定義すると、方程式（６）
は、以下のように定義される。 方程式（５） Θ＝［ｘ，ｙ，Ｄ1，Ｄ2．．．ＤB］ ベクトルを以下のように定義すると、方程式（６）
【００６２】
【数３】
【００６３】と
【００６４】
【数４】
【００６５】尤度関数を以下のように表すことができ
る。
る。
【００６６】
【数５】
【００６７】また、対数尤度関数は、方程式（６）
【００６８】
【数６】
【００６９】に比例する。ここで、共分散マトリクス
(は、方程式（３）から容易に得られる。
(は、方程式（３）から容易に得られる。
【００７０】ＨｏｏｋｅとＪｅｅｖｅｓの周知の最適化
法を利用することによって傾きを事前に計算することな
く、対数尤度を数値的に最大にすることができる。この
処理は、単純に円柱座標探索であって、現在の解と最後
の解を結ぶラインに沿ってエキストラライン探索が反復
処理毎に行われる。上述したように、このアルゴリズム
のパフォーマンスは受け入れ可能であるが、位置の推定
に至るまでに非常に多くの計算が必要となる傾向があ
る。
法を利用することによって傾きを事前に計算することな
く、対数尤度を数値的に最大にすることができる。この
処理は、単純に円柱座標探索であって、現在の解と最後
の解を結ぶラインに沿ってエキストラライン探索が反復
処理毎に行われる。上述したように、このアルゴリズム
のパフォーマンスは受け入れ可能であるが、位置の推定
に至るまでに非常に多くの計算が必要となる傾向があ
る。
【００７１】より高速で好適なアプローチは、方程式
（２）に基づくものである。方程式（２）で、所定のビ
ーコンに対する全受信器について平均をとると、平均が
とられた誤差項は無相関である。このことは事実であっ
て、所定のタグ位置
（２）に基づくものである。方程式（２）で、所定のビ
ーコンに対する全受信器について平均をとると、平均が
とられた誤差項は無相関である。このことは事実であっ
て、所定のタグ位置
【００７２】
【外１】
【００７３】に対するＤが方程式（８）
【００７４】
【数７】
【００７５】と推定されるので、計算がかなり加速され
る。方程式（８）で与えられるサンプル平均値は、
る。方程式（８）で与えられるサンプル平均値は、
【００７６】
【外２】
【００７７】を必要条件とするＤjのＭＬＥである。加
速アルゴリズムは以下の工程として与えられる。
速アルゴリズムは以下の工程として与えられる。
【００７８】１．平面上の始点を選択する。
【００７９】２．現時点（ｘ，ｙ）に対して、方程式
（８）でＤiを計算する。
（８）でＤiを計算する。
【００８０】３．方程式（７）で新たに計算されたＤj
の値を用いて、ｘ、ｙの次元でライン検索を実行して、
方程式（７）で与えられる対数尤度を最大にする。
の値を用いて、ｘ、ｙの次元でライン検索を実行して、
方程式（７）で与えられる対数尤度を最大にする。
【００８１】４．最後の反復処理での最後の位置と工程
３の最後の位置を接続することによって定義される方向
にライン検索を実行する。
３の最後の位置を接続することによって定義される方向
にライン検索を実行する。
【００８２】５．位置の変化量がε未満ならば停止し、
そうでなければ工程２に進む。
そうでなければ工程２に進む。
【００８３】修正された方法による結果は、上述の方法
による結果とほぼ同じである。
による結果とほぼ同じである。
【００８４】資産タグ位置探索システムでは、本願で説
明されたアルゴリズムが低帯域幅有線ネットワークによ
って全基地局に設置された中央コンピュータで実行され
る。受信したタグ伝送情報の全てについて、全ての基地
局は、タグ伝送での推定ＴＯＡと、最後のビーコン伝送
での推定ＴＯＡとの間の差をビーコン毎に中央コンピュ
ータに送信する。ビーコンがＴミリ秒毎にバースト伝送
する場合は、基地局はタイムアウトすることによって、
ＴＯＡ推定誤差が測定時の主誤差であるという十分に高
い精度のＴミリ秒のインターバルを作る。計時誤差が、
タグとビーコンのＴＯＡの差の測定誤差の分散の１０％
未満である場合に、この目標を達成することができる。
明されたアルゴリズムが低帯域幅有線ネットワークによ
って全基地局に設置された中央コンピュータで実行され
る。受信したタグ伝送情報の全てについて、全ての基地
局は、タグ伝送での推定ＴＯＡと、最後のビーコン伝送
での推定ＴＯＡとの間の差をビーコン毎に中央コンピュ
ータに送信する。ビーコンがＴミリ秒毎にバースト伝送
する場合は、基地局はタイムアウトすることによって、
ＴＯＡ推定誤差が測定時の主誤差であるという十分に高
い精度のＴミリ秒のインターバルを作る。計時誤差が、
タグとビーコンのＴＯＡの差の測定誤差の分散の１０％
未満である場合に、この目標を達成することができる。
【００８５】ビーコン伝送をオーバラップさせることが
できることに注目することは重要である。何故ならば、
それらは一定のインターバルで非常に多く存在し、ま
た、それらが発生する時間が必要であるからである。こ
のオーバラップは、本発明に対する問題を起こすことは
ない。何故ならば、その伝送で使われるＴＲ／ＤＨ変調
スキームによって、複数の測定の間で干渉が発生するこ
となく、オーバラップ伝送による到着時間を個々に測定
することができる。
できることに注目することは重要である。何故ならば、
それらは一定のインターバルで非常に多く存在し、ま
た、それらが発生する時間が必要であるからである。こ
のオーバラップは、本発明に対する問題を起こすことは
ない。何故ならば、その伝送で使われるＴＲ／ＤＨ変調
スキームによって、複数の測定の間で干渉が発生するこ
となく、オーバラップ伝送による到着時間を個々に測定
することができる。
【００８６】誤差低減のためのさらに別の情報の一つの
ソースは、フロアプランの拘束条件を利用することであ
る。位置探索アルゴリズムは病院の「地図」を備えてお
り、この地図には、患者もしくは機器の一部がそこにあ
る尤度を表す数量を利用してそれらの各々がありそうな
位置が記述されている。これを利用することによって、
例えば、陽関数表示的なベイズ位置推定法で先験分布を
作ることができる。このような先験分布は、許容可能な
タグ位置に関しては比較的大きな値と、物理的に可能性
がないタグ位置に関しては小さなもしくはゼロ値を備え
る。（７）の対数尤度関数は、先験分布の対数を加算す
ることによって修正されるので、事後分布の対数が生成
される。対数先験分布を加算することは、最大値の位置
を修正する数的最適化プロシージャで目的関数にペナル
ティ関数を追加する効果がある。事後分布のモードを求
めることによって計算される「最大事後確率」の推定値
は、利用可能なフロアプランの知識を含むことができ
る。
ソースは、フロアプランの拘束条件を利用することであ
る。位置探索アルゴリズムは病院の「地図」を備えてお
り、この地図には、患者もしくは機器の一部がそこにあ
る尤度を表す数量を利用してそれらの各々がありそうな
位置が記述されている。これを利用することによって、
例えば、陽関数表示的なベイズ位置推定法で先験分布を
作ることができる。このような先験分布は、許容可能な
タグ位置に関しては比較的大きな値と、物理的に可能性
がないタグ位置に関しては小さなもしくはゼロ値を備え
る。（７）の対数尤度関数は、先験分布の対数を加算す
ることによって修正されるので、事後分布の対数が生成
される。対数先験分布を加算することは、最大値の位置
を修正する数的最適化プロシージャで目的関数にペナル
ティ関数を追加する効果がある。事後分布のモードを求
めることによって計算される「最大事後確率」の推定値
は、利用可能なフロアプランの知識を含むことができ
る。
【００８７】一実施形態では、位置推定システムには、
追跡領域内に配置されて、中央に配置されたプロセッサ
とケーブルによって接続された複数の基地局デバイスが
含まれる。また、本システムは、複数の固定ビーコン送
信器を備え、それらは追跡領域内に配置され、その位置
はシステムにとって周知である。移動型資産タグは、上
述した変調方法によって、パルスペアを構成する伝送基
準遅延ホップＵＷＢ信号を送信する。また、複数の固定
ビーコン送信器は、それらの信号も送信するが、その伝
送は位置推定システムに同期していない。この伝送は、
ＴＲ／ＤＨ変調スキームを用いて２進情報のパケットと
して構成されるＲＦバーストである。各パケットに含ま
れる情報の少なくとも一部は、ＲＦバーストから始まる
送信器のユニークな識別子である。資産タグ伝送と少な
くとも一つの固定ビーコン伝送が少なくとも３つの基地
局によって受信されると仮定すると、中央に配置された
プロセッサは、上述されたアルゴリズムによって資産タ
グの（ｘ，ｙ）、即ち、（長さ、幅）の位置を求めるこ
とができる。
追跡領域内に配置されて、中央に配置されたプロセッサ
とケーブルによって接続された複数の基地局デバイスが
含まれる。また、本システムは、複数の固定ビーコン送
信器を備え、それらは追跡領域内に配置され、その位置
はシステムにとって周知である。移動型資産タグは、上
述した変調方法によって、パルスペアを構成する伝送基
準遅延ホップＵＷＢ信号を送信する。また、複数の固定
ビーコン送信器は、それらの信号も送信するが、その伝
送は位置推定システムに同期していない。この伝送は、
ＴＲ／ＤＨ変調スキームを用いて２進情報のパケットと
して構成されるＲＦバーストである。各パケットに含ま
れる情報の少なくとも一部は、ＲＦバーストから始まる
送信器のユニークな識別子である。資産タグ伝送と少な
くとも一つの固定ビーコン伝送が少なくとも３つの基地
局によって受信されると仮定すると、中央に配置された
プロセッサは、上述されたアルゴリズムによって資産タ
グの（ｘ，ｙ）、即ち、（長さ、幅）の位置を求めるこ
とができる。
【００８８】別の一実施形態によれば、本発明のシステ
ムと方法は、可動無線デバイスを携帯している患者の生
理学的データ（例えば、心臓病患者の心臓の情報）を監
視する。このように構成されているため、このシステム
は、ＴＲ／ＤＨ通信を用いて外来患者が身に付けている
患者用データ送信器からＥＫＧやその他の生理学的デー
タの伝送可能な医療用遠隔計測システムである。これら
の伝送は、病院の至る所に配置されたアンテナによって
受信され、監視のために伝送波形が中央ステーションに
表示される。
ムと方法は、可動無線デバイスを携帯している患者の生
理学的データ（例えば、心臓病患者の心臓の情報）を監
視する。このように構成されているため、このシステム
は、ＴＲ／ＤＨ通信を用いて外来患者が身に付けている
患者用データ送信器からＥＫＧやその他の生理学的デー
タの伝送可能な医療用遠隔計測システムである。これら
の伝送は、病院の至る所に配置されたアンテナによって
受信され、監視のために伝送波形が中央ステーションに
表示される。
【００８９】本出願では、可動デバイスは、生理学的デ
ータをＴＲ／ＤＨ−ＵＷＢ形式で送信することによっ
て、基地局は、必要に応じて、追跡／患者監視機能を同
時にか、もしくは連続的に実行することができる。周知
のデータフィールドがＴＲ／ＤＨ−ＵＷＢ伝送に組み込
まれている場合は、基地局は、これらのフィールドを資
産タグバーストと同様に扱う。それらのＴＯＡが推定さ
れて、ビーコン伝送のＴＯＡと比較される。送信器の位
置を推定するために、これらの差は、資産タグデータと
同様に中央プロセッサに送信される。
ータをＴＲ／ＤＨ−ＵＷＢ形式で送信することによっ
て、基地局は、必要に応じて、追跡／患者監視機能を同
時にか、もしくは連続的に実行することができる。周知
のデータフィールドがＴＲ／ＤＨ−ＵＷＢ伝送に組み込
まれている場合は、基地局は、これらのフィールドを資
産タグバーストと同様に扱う。それらのＴＯＡが推定さ
れて、ビーコン伝送のＴＯＡと比較される。送信器の位
置を推定するために、これらの差は、資産タグデータと
同様に中央プロセッサに送信される。
【００９０】システムクロックの分配が必要な従来のＴ
ＤＯＡシステムとは異なり、本願で記述したシステムは
追跡環境の周知の位置に配置された固定送信器を用いる
ためにメリットがある。各固定送信器は、システムクロ
ックと同期する必要のない独自のローカルクロックで動
作する。固定送信器は、一定の時間インターバルでメッ
セージパケットを送信し、各受信器は、受信器用ローカ
ルクロックを用いて固定送信器パケットと移動型タグ送
信器パケットとの到着時間の差を測定する。次に、到着
時間の差は、最大尤度アルゴリズムを用いて移動型タグ
位置を計算するために用いられる位置プロセッサにロー
カルエリアネットワークを介して送られる。
ＤＯＡシステムとは異なり、本願で記述したシステムは
追跡環境の周知の位置に配置された固定送信器を用いる
ためにメリットがある。各固定送信器は、システムクロ
ックと同期する必要のない独自のローカルクロックで動
作する。固定送信器は、一定の時間インターバルでメッ
セージパケットを送信し、各受信器は、受信器用ローカ
ルクロックを用いて固定送信器パケットと移動型タグ送
信器パケットとの到着時間の差を測定する。次に、到着
時間の差は、最大尤度アルゴリズムを用いて移動型タグ
位置を計算するために用いられる位置プロセッサにロー
カルエリアネットワークを介して送られる。
【００９１】固定送信器は、従来のＴＤＯＡシステム、
例えば、米国特許番号５，１１９，１０４で開示された
システムで用いられたものを改良したものである。何故
ならば、それらは分配されたシステムクロックに取って
代わり、それらを利用することによってローカル多重経
路環境と、温度と湿度の変化を特徴づけることができる
からである。固定型パケットと移動型パケットの時間差
が送信されるため、校正のために、個々のＴＯＡパケッ
トを位置プロセッサに送信する必要はない。これによっ
て、システムに必要なＬＡＮの帯域幅が狭くなる。さら
に、受信した信号を特別に探索もしくはトリガして、伝
送されたＲＦ信号の直接的な経路を検出する必要はな
い。受信器は、ローカル環境からの平均多重経路信号を
表す信号を提供し、その信号は、同じ一般領域内の固定
送信器から受信した信号と比較される。
例えば、米国特許番号５，１１９，１０４で開示された
システムで用いられたものを改良したものである。何故
ならば、それらは分配されたシステムクロックに取って
代わり、それらを利用することによってローカル多重経
路環境と、温度と湿度の変化を特徴づけることができる
からである。固定型パケットと移動型パケットの時間差
が送信されるため、校正のために、個々のＴＯＡパケッ
トを位置プロセッサに送信する必要はない。これによっ
て、システムに必要なＬＡＮの帯域幅が狭くなる。さら
に、受信した信号を特別に探索もしくはトリガして、伝
送されたＲＦ信号の直接的な経路を検出する必要はな
い。受信器は、ローカル環境からの平均多重経路信号を
表す信号を提供し、その信号は、同じ一般領域内の固定
送信器から受信した信号と比較される。
【００９２】好適な実施形態の観点から本発明が説明さ
れたが、本発明に対して添付の請求項の精神と範囲内の
変更を行って実施できることは、当業者であれば理解で
きることである。
れたが、本発明に対して添付の請求項の精神と範囲内の
変更を行って実施できることは、当業者であれば理解で
きることである。
【図１】図１は、本発明のシステムが利用される注目領
域を示す図である。
域を示す図である。
【図２】図２は、本発明の好適な実施形態に係る、送信
されたＴＲ−ＵＷＢ信号内のパルスペアを示す図であ
る。
されたＴＲ−ＵＷＢ信号内のパルスペアを示す図であ
る。
【図３】図３は、本発明の好適な実施形態のＴＲ−ＵＷ
Ｂ信号を検出するために用いられる相関器回路の図であ
る。
Ｂ信号を検出するために用いられる相関器回路の図であ
る。
【図４】図４は、本発明の好適な実施形態の複数の可動
デバイスから信号を送信するために用いられるＴＲ／Ｄ
Ｈ符号語の構成図である。
デバイスから信号を送信するために用いられるＴＲ／Ｄ
Ｈ符号語の構成図である。
【図５】図５は、本発明の好適な実施形態の複数の可動
デバイスから遅延ホップ伝送基準信号を検出するための
パルスペア相関器バンクを備える基地局の受信器の図で
ある。
デバイスから遅延ホップ伝送基準信号を検出するための
パルスペア相関器バンクを備える基地局の受信器の図で
ある。
【図６】図６は、本発明の好適な実施形態の基地局に含
まれるＵＷＢ伝送基準遅延ホップ（ＴＲ／ＤＨ）符号分
割多元接続（ＣＤＭＡ）受信器の第一段階の図である。
まれるＵＷＢ伝送基準遅延ホップ（ＴＲ／ＤＨ）符号分
割多元接続（ＣＤＭＡ）受信器の第一段階の図である。
【図７】図７は、図６の遅延ホップＣＤＭＡ受信器によ
って実行される符号語相関処理のための演算上の設定を
示す図である。
って実行される符号語相関処理のための演算上の設定を
示す図である。
【図８】図８は、図６に示された遅延ホッピングＵＷＢ
伝送のための相関器を示す。
伝送のための相関器を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
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、バインズ・ロード、４番
(72)発明者 ニック・アンドリュー・ヴァン・ストラレ
ン
アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ボール
ストン・レイク、アシュダウン・ロード、
75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、アラパホー・パス、1001番
Ｆターム(参考） 5K022 EE02 EE11
5K067 AA21 BB37 CC10 DD17 EE02
EE12 FF03 JJ53 JJ66 KK13
KK15
Claims (21)
- 【請求項１】 注目領域内の対象の位置を決定する方法
であって、 前記対象から少なくとも３つの受信器にＲＦ信号を送信
する工程と、 少なくとも一つのビーコン送信器から前記少なくとも３
つの受信器に信号を送信する工程であって、前記少なく
とも一つのビーコン送信器は既知の位置にある、当該工
程と、 前記少なくとも３つの受信器の各々で、前記少なくとも
一つのビーコン送信器からの信号と、前記対象から送信
されたＲＦ信号に基づいて到着時間差情報を計算する工
程と、 前記到着時間差情報に基づいて前記注目領域内の対象の
位置を決定する工程を備える方法。 - 【請求項２】 前記ＲＦ信号はＵＷＢ信号を備える、請
求項１の方法。 - 【請求項３】 前記ＵＷＢ信号はＴＲ−ＵＷＢ信号を備
える、請求項２の方法。 - 【請求項４】 前記対象の位置を決定する工程は、最大
尤度アルゴリズムを利用する工程を備える、請求項１の
方法。 - 【請求項５】 複数のビーコン送信器から前記少なくと
も３つの受信器に信号を送信する工程であって、前記複
数のビーコン送信器の各々は既知の位置にあり、前記ビ
ーコン送信器の各々は独立のローカルクロックを有す
る、当該工程と、 前記少なくとも３つの受信器の各々で、前記複数のビー
コン送信器からのそれぞれの信号と前記対象から送信さ
れた前記ＲＦ信号に基づいて複数の到着時間差データを
計算する工程と、 前記少なくとも３つの受信器からの前記到着時間差デー
タに基づいて前記注目領域内の対象の位置を決定する工
程をさらに備える、請求項１の方法。 - 【請求項６】 前記対象の位置を決定する工程は、最大
尤度アルゴリズムを利用する工程を備える、請求項５の
方法。 - 【請求項７】 前記ＵＷＢ信号はＴＲ／ＤＨ ＵＷＢ信
号を備え、前記ＴＲ／ＤＨ ＵＷＢ信号を送信する工程
は、時間インターバルＤで分離されるパルスペアを生成
する工程と、前記パルスペアの相対的な極性によって符
号化する工程を備え、到着時間差情報を計算する前記工
程は、前記時間インターバルＤによって、受信した信号
を遅延させる工程を備える、請求項２の方法。 - 【請求項８】 前記送信する工程は、伝送スペクトルを
形成するために、可変のパルス反復レートで前記パルス
ペアを生成する工程をさらに備える、請求項７の方法。 - 【請求項９】 ＴＲ／ＤＨ ＵＷＢ信号は複数の対象か
ら送信され、各ＴＲ／ＤＨ ＵＷＢ信号は、前記パルス
ペア間に異なる時間インターバルＤを有する、請求項７
の方法。 - 【請求項１０】 前記ＵＷＢ信号を送信する工程は、患
者が携帯する送信器によって実行され、前記注目の領域
は医療施設である、請求項２の方法。 - 【請求項１１】 前記ＵＷＢ信号を送信する工程は、前
記ＵＷＢ信号と共に前記患者の医療情報を送信する工程
をさらに備える、請求項９の方法。 - 【請求項１２】 前記ＵＷＢ信号を送信する工程は、医
療機器に取り付けられた送信器によって実行され、前記
注目の領域は医療施設である、請求項２の方法。 - 【請求項１３】 注目領域内の対象の位置を決定するシ
ステムであって、 前記対象が携帯する可動デバイス（７）であって、ＲＦ
信号を送信する送信器を備える、当該可動デバイスと、 既知の位置にあって、ビーコン信号を送信する少なくと
も一つの送信器（６）と、 前記注目領域内の少なくとも３つの基地局（３）であっ
て、前記少なくとも３つの基地局の各々は、前記可動デ
バイスから送信されたＲＦ信号を検出する検出器を備
え、前記ビーコン信号と前記ＲＦ信号に基づいて到着時
間差情報を得るプロセッサをさらに備える、当該基地局
と、 前記３つの基地局の各々で計算された到着時間差情報に
基づいて前記注目領域内の対象の位置を決定するコント
ローラ（１）を備えるシステム。 - 【請求項１４】 前記ＲＦ信号はＵＷＢ信号を備える、
請求項１３のシステム。 - 【請求項１５】 前記ＵＷＢ信号はＴＲ−ＵＷＢ信号を
備える、請求項１４のシステム。 - 【請求項１６】 前記ＵＷＢ信号はＴＲ／ＤＨ ＵＷＢ
信号を備え、前記検出器はパルスペア相関器を備える、
請求項１３のシステム。 - 【請求項１７】 前記送信器は、可変のパルス反復時間
を含む前記ＴＲ／ＤＨ ＵＷＢ信号を送信する、請求項
１６のシステム。 - 【請求項１８】 複数の可動デバイス（７）は、ＲＦ信
号を前記少なくとも３つの基地局に送信し、前記３つの
基地局（３）の各々は、前記ＲＦ信号を検出して前記ビ
ーコン信号と前記ＲＦ信号に基づいて到着時間差情報を
得る複数の検出器を備え、前記コントローラは、前記到
着時間差情報に基づいて前記対象の位置を決定する、請
求項１３のシステム。 - 【請求項１９】 前記対象は患者であって、前記注目の
領域は医療施設である、請求項１３のシステム。 - 【請求項２０】 前記可動デバイスの送信器は、前記Ｒ
Ｆ信号と共に前記患者の医療情報を送信する、請求項１
３のシステム。 - 【請求項２１】 前記対象は医療機器であって、前記注
目領域は医療施設である、請求項１３のシステム。
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