JP2010521100A - ワイヤレスピコセルラーｒｆｉｄシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

ワイヤレス無線移動識別（ＲＦＩＤ）ピコセルラーシステムは、ここのピコセルを発生させる１つ又は２つ以上の電気−光（Ｅ−Ｏ）アクセスポイント装置に光結合された中央管理局を有する。中央管理局は、従来型ワイヤレスセルラーサービスを提供するサービスユニットを備えると共に１つ又は２つ以上のＲＦＩＤリーダユニットを更に備えている。Ｅ−Ｏアクセスポイント装置は、関連のピコセル内に位置するＲＦＩＤタグから電磁ＲＦＩＤタグ信号を受信し、光ＲＦＩＤタグ信号を中央管理局に送信し、中央管理局は、光ＲＦＩＤタグ信号を電気ＲＦＩＤタグ信号に変換し、次にこの電気ＲＦＩＤタグ信号は、１つ又は２つ以上のＲＦＩＤリーダユニットによって受信される。このシステムにより、ピコセルラーカバレージエリア内に位置する多数のＲＦＩＤタグを迅速に読み取り、情報をストレージすることができる。ピコセルのサイズが比較的小さいので、ＲＦＩＤタグをＲＦＩＤリーダによりマニュアルで走査する必要なく、アイテムの高精度位置決定及び高精度位置追跡が可能である。

Description

本発明は、一般に、ワイヤレス通信システムに関し、特に、ワイヤレスピコセルラー通信システム及び無線移動識別（無線認証ともいう）（ＲＦＩＤ）システムに関する。

高速移動体データ通信に対するかって無いほどの需要の増大につれてワイヤレス通信が急成長している。一例として、いわゆる「ワイヤレスフィディリティ」又は「ＷｉＦｉ」システム及びワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）が、多種多様な領域（コーヒーショップ、空港、図書館等）に配備されつつある。ワイヤレス通信システムは、「クライアント」と呼ばれるワイヤレス装置と通信し、このワイヤレス装置は、アクセスポイント装置と通信するためにはワイヤレス範囲、即ち「セルカバレージエリア」内に位置しなければならない。

ワイヤレスピコセルラーシステム
ワイヤレス通信システムを配備する１つの手法では、半径がほぼ数メートルから最大約２０メートルまでの無線周波数（ＲＦ）カバレージエリアである「ピコセル」が用いられる。ピコセルは狭い領域をカバーするので、典型的には、ピコセル１つ当たりほんの僅かなユーザ（クライアント）しか存在しない。これにより、ワイヤレスシステムユーザ相互間で共有されるＲＦ帯域幅の大きさを最小限に抑えることができる。また、ピコセルは、狭い領域について選択的なワイヤレスカバレージが可能であり、もしそうでなければ、狭い領域は、従来型基地局により作られる大きなセルによりカバーされた場合に信号強度が貧弱になる。

ピコセルは、アンテナに作動的に接続されたＲＦ送信機／受信機を備えるワイヤレスアクセスポイント装置によって作られ、ピコセルの中心は、このワイヤレスアクセスポイント装置に位置する。所与のピコセルのサイズは、アクセスポイント装置により送られるＲＦ電力の大きさ、受信機感度、アンテナ利得及びＲＦ環境並びにワイヤレスクライアント装置のＲＦ送信機／受信機感度によって決定される。クライアント装置は、通常、固定されたＲＦ受信感度を有し、したがって、アクセスポイント装置の上述の特性が、ピコセルサイズを決定するようになる。

多くのアクセスポイント装置を組み合わせることにより、「ピコセルラーカバレージエリア」と呼ばれる領域をカバーするピコセルのアレイが作られる。高密度に集積されたピコセルラーアレイは、ピコセルラーカバレージエリアにわたり高いデータ処理能力を発揮する。

無線移動識別
無線移動識別（ＲＦＩＤ）は、情報がストレージされたＲＦＩＤタグを利用する遠隔認識技術である。ストレージされた情報は、ＲＦＩＤタグとＲＦＩＤタグリーダとの間のＲＦ通信により取り出し可能である。典型的なＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤに十分に近づけられると、ＲＦＩＤタグにより放出されたＲＦＩＤタグ信号を読み取ることができるＲＦＩＤリーダ（例えば、手持ち形）を利用している。ＲＦＩＤシステムは、多種多様な産業界並び図書館や病院において在庫管理及び製品追跡に用いられている。

ＲＦＩＤタグには大きく言って３つのタイプが存在する。第１のタイプは、内部電源を備えていない超小型回路（代表的には、ディジタルメモリチップを備えた受動型ＲＦＩＤタグである。受動型ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグリーダからの到来ＲＦ信号により電力供給される。ＲＦ信号は、超小型回路がＲＦＩＤタグにストレージされている情報を電磁ＲＦタグ信号によりＲＦＩＤリーダに伝送するのに十分な電力を提供する。

ＲＦＩＤタグの第２のタイプは、半受動型であり、これは、マイクロチップに加えて小型電源を有し、したがってＲＦＩＤタグは、より強力なＲＦタグ信号を発生させることができ、それにより広い読み取り範囲が得られる。ＲＦＩＤタグの第３のタイプは、能動型であり、これは、半受動型タグと同様、それ自体の電源を有する。能動型ＲＦＩＤタグは、発信ＲＦタグ信号を出し、ＲＦタグリーダからのＲＦ信号問い合わせに応答することができ又は自身の発信ＲＦタグ信号を定期的に出すことができる。

比較的広いエリア（例えば、オフィスビルディング全体）をカバーし、高い分解能で多くのアイテムを追跡するＲＦＩＤシステムを具体化するには、通常、多数のＲＦＩＤタグリーダを配備し、ＲＦＩＤタグから受け取ったデータを処理することができる中央コンピュータにこれらＲＦＩＤタグリーダを接続する必要がある。ＲＦＩＤタグの読み取りは、例えば、人々が構内のいたるところにＲＦＩＤタグリーダを物理的に運び、各ＲＦＩＤタグに問い合わせすることによって達成される。ＲＦＩＤに対するこの従来方式は、機材が多く必要であると共に労働力を要し、しかも、実施及び維持に費用が高くつく傾向がある。

本発明の一態様は、各々が情報をストレージした１つ又は２つ以上の無線移動識別（ＲＦＩＤ）タグを追跡するためのワイヤレスピコセルラー無線移動識別（ＲＦＩＤ）システムにある。このシステムは、１つ又は２つ以上の電気−光（Ｅ−Ｏ）アクセスポイント装置により形成されたピコセルのアレイで構成されているピコセルラーカバレージエリアを有し、各Ｅ−Ｏアクセスポイント装置は、アンテナを有していて、電気ＲＦ信号を光ＲＦ信号に変換したり光ＲＦ信号を電気ＲＦ信号に変換したりするように構成されている。システムは、１つ又は２つ以上のサービスユニット及びＲＦＩＤリーダユニットを有する中央管理局を更に有する。中央管理局は、ＲＦ光通信リンクを介して各Ｅ−Ｏアクセスポイント装置に光結合されている。各Ｅ−Ｏアクセスポイント装置は、対応のピコセル内に位置する各ＲＦＩＤタグにストレージされている情報を受け取ってこれをＲＦ光通信リンクによりＲＦＩＤリーダユニットに中継するように構成されている。

本発明の別の態様は、電磁無線移動識別（ＲＦＩＤ）タグ信号を放出する１つ又は２つ以上のＲＦＩＤタグを追跡するためのワイヤレスピコセルラー無線移動識別（ＲＦＩＤ）システムにある。このシステムは、１つ又は２つ以上のサービスユニット及び１つ又は２つ以上のＲＦＩＤリーダユニットを有する中央管理局を有する。ＲＦＩＤリーダユニットの数は、一般に、処理されるべきＲＦＩＤタグ信号の量で決まる。システムは、中央管理局に光結合されていて、中央管理局からの光ＲＦサービス信号を電磁ＲＦサービス信号に変換したり電磁ＲＦサービス信号を光ＲＦサービス信号に変換したりし、それにより１つ又は２つ以上のピコセルを形成するように構成された１つ又は２つ以上の電気−光（Ｅ−Ｏ）アクセスポイント装置を更に有する。各Ｅ−Ｏアクセスポイント装置は、対応のピコセル内に存在する１つ又は２つ以上のＲＦＩＤタグのうちの任意のものから電磁ＲＦＩＤタグ信号を受信し、対応の光ＲＦＩＤタグ信号を中央管理局に光伝送する（例えば、電気−光変換器を介して）ように構成されている。中央管理局は、光ＲＦＩＤタグ信号を電気ＲＦＩＤタグ信号に変換するように構成され、電気ＲＦＩＤタグ信号は、次に、１つ又は２つ以上のＲＦＩＤリーダユニットによって受信される。

本発明の別の態様は、ワイヤレスピコセルラー無線移動識別（ＲＦＩＤ）方法にある。この方法は、１つ又は２つ以上のピコセルで構成されたピコセルラーカバレージエリア内に位置していて、情報がストレージされた１つ又は２つ以上のＲＦＩＤタグの位置を突き止めるステップと、各ＲＦＩＤタグピコセルラーカバレージエリア内で位置が突き止められた各ＲＦＩＤタグから各ピコセル情報を受け取るステップとを有する。この方法は、受け取ったＲＦＩＤタグ情報を遠隔に位置するＲＦＩＤリーダユニットに光伝送するステップを更に有する。

本発明の追加の特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載されており、この説明から当業者には容易に明らかであり又は本明細書において説明された本発明を実施することにより認識され、本明細書は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付の図面を含む。

上述の概要的説明と以下の詳細は説明の両方は、本発明の実施形態を提供し、特許請求の範囲に記載されている本発明の性質及び特性を理解する概観又は骨組みを提供するように構成されている。添付の図面は、本発明の一層の理解を可能にするために添付され、本明細書に組み込まれてその一部をなしている。図面は、本発明の種々の実施形態を記載しており、本明細書の説明と一緒になって、本発明の原理及び作用を説明するのに役立つ。

本発明のワイヤレスピコセルラーＲＦＩＤシステムの例示の実施形態の略図である。 図１のシステムの拡大図であり、例示としてのピコセル及びその対応のＥ−Ｏアクセスポイント装置を示し、更に、ピコセル内に位置するコンピュータの形態をした例示のワイヤレスクライアント装置及びＲＦＩＤタグが取り付けられたアイテムを示す図である。 本発明のピコセルラーＲＦＩＤシステムの例示の実施形態の概略詳細図であり、光ファイバダウンリンク及び光ファイバアップリンクを介してそれぞれＥ−Ｏアクセスポイント装置に作動的に結合された中央管理局の例示の実施形態の細部を示す図である。 図３のシステムの拡大図であり、波長分割多重（ＷＤＡ）並びにＥ−Ｏアクセスポイント装置と中央管理局との間の二方向ＲＦ光通信リンクを提供するための単一の光ファイバダウンリンク及び単一の光ファイバアップリンクを利用するシステムの例示の実施形態を示す図である。 規定された経路、例えば組み立てラインに沿って動いているアイテムをモニタするよう構成された図１のシステムの例示の用途の略図である。

次に、本発明の現時点において好ましい実施形態を詳細に参照するが、このような実施形態の例が、添付の図面に示されている。可能な場合にはいつでも、同一又は類似の参照符号は、同一又は類似の部分を示すために図面全体にわたって用いられている。

図１は、本発明のワイヤレスピコセルラーＲＦＩＤシステム１０の例示の実施形態の略図である。システム１０は、中央管理局（これは、「ヘッドエンド」とも呼ばれる）２０を有し、この中央管理局において、全てのネットワーク管理及び信号処理が行われると共に外部ネットワーク、例えば外部ネットワーク２４への通信が確立される。中央管理局２０は、多くの電気−光（Ｅ−Ｏ）アクセスポイント装置３０に対応のＲＦ光通信リンク３６を介して作動的に結合されている。好ましい実施形態では、ＲＦ光通信リンク３６は、以下に説明するように光ファイバ、例えばダウンリンク光ファイバ及びアップリンク光ファイバを有する。Ｅ−Ｏアクセスポイント装置３０は、ピコセルラーカバレージエリア４４を構成する１つ又は２つ以上のピコセル４０から成るアレイ４２を形成するよう形成されている。

図２は、図１のワイヤレスピコセルラーＲＦＩＤシステム１０の拡大図であり、単一のピコセル４０及びその対応のＥ−Ｏアクセスポイント装置３０の一例を示している。例示の実施形態では、Ｅ−Ｏアクセスポイント装置３０は、アンテナ３２を有し、ピコセル４０の中心がこのアンテナのところに位置している。アンテナ３２は、電気−光（Ｅ／Ｏ）変換器１５０に電気的に結合され、このＥ／Ｏ変換器は、電気信号を受け取り、これを光信号に変換し、アンテナ３２は又、光−電気（Ｏ／Ｅ）変換器１７０に電気的に結合されており、このＯ／Ｅ変換器は、光信号を受け取り、これを電気信号に変換する。例示の実施形態では、各Ｅ−Ｏアクセスポイント装置３０は、従来型ＷＬＡＮアクセスポイント装置のように信号処理に関与しているわけではない。そうではなく、これらＥ−Ｏアクセスポイント装置は、以下に詳細に説明するようにＲＦ信号トランスポンダとしての役目を果たすに過ぎない。

また、ピコセル４０内にはアイテム５０が示されており、このアイテム５０には、ＲＦＩＤタグ５４が取り付けられている。アイテム５０は、システム１０により追跡されるべきアイテムならばどのようなものであっても良い。ＲＦＩＤタグ５４は、例えば、受動型のＲＦＩＤタグであっても良く半受動型のＲＦＩＤタグであっても良く能動型のＲＦＩＤタグであっても良い。例示の実施形態では、１つ又は２つ以上のＲＦＩＤタグ５４及びこれらの対応のアイテム５０は、ピコセルラーカバレージエリア４４内に位置している。また、ピコセル４０内には、ワイヤレスクライアント装置６０が示されており、このワイヤレスクライアント装置は、説明の便宜上、コンピュータの形態で示されている。

図３は、ワイヤレスピコセルラーＲＦＩＤシステム１０の例示の実施形態の概略詳細図であり、中央管理局２０及びピコセルラーカバレージエリア４４を形成するＥ／Ｏアクセスポイント装置３０の細部を示している。好ましい実施形態では、ＲＦ光通信リンク３６は、光ファイバを利用しており、例示の実施形態では、１つ又は２つ以上の光ファイバダウンリンク３６Ｄ及び１つ又は２つ以上の光ファイバアップリンク３６Ｕを有している。

例示の実施形態では、中央管理局２０は、多くのサービスユニット９０を有し、これらサービスユニットは、従来型ワイヤレスセルラーシステムサービス、例えばセルラー電話サービス、データ通信のためのＷｉＦｉ等を提供する。説明の便宜上、２つのサービスユニット９０が示されている。サービスユニット９０は各々、ＲＦ送信ライン９２及びＲＦ受信ライン９４を有している。また、中央管理局２０には、ＲＦＩＤリーダユニット１００が設けられており、このＲＦＩＤリーダユニットは、システム１０のためのＲＦＩＤ能力をもたらす。ＲＦＩＤリーダユニット１００は、ＲＦ送信ライン１０２及びＲＦ受信ライン１０４を有している。

ワイヤレスピコセルラーＲＦＩＤシステム１０は、ＲＦＩＤリーダユニット１００に作動的に結合されたコントローラ１１０を更に有している。例示の実施形態では、コントローラ１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１１２及び以下に説明するように得られるＲＦＩＤタグ情報を含むデータをストレージするためのメモリユニット１１４を有している。ＣＰＵ１１２は、ＲＦＩＤリーダユニット１００によりコントローラ１１０に提供される情報を処理するように構成されている（プログラムされている）。例示の実施形態では、コントローラ１１０は、プログラマブルコンピュータであり又はプログラマブルコンピュータを含む。

中央管理局２０は、第１のＲＦ信号マルチプレクサユニット１２０を有している。ＲＦ信号マルチプレクサユニット１２０は、入力側１２２及び出力側１２４を有している。送信ライン９２，１０２が、ＲＦ信号マルチプレクサユニット１２０の入力側１２２に電気的に接続されている。

例示の実施形態では、ＲＦ信号マルチプレクサユニット１２０は、以下に説明するようにＲＦＩＤリーダユニット１００によるピコセル４０との選択的通信を可能にする第１のＲＦ信号方向づけ要素１２６（例えば、ＲＦスイッチ）を有している。一例を挙げると、選択的通信は、ピコセル４０の順次通信（例えば、ポーリング）を含む。また、例示の実施形態では、ＲＦ信号マルチプレクサユニット１２０は、互いに異なるサービスユニット９０からの互いに異なるＲＦサービス信号（以下において紹介する）を各ピコセル４０内の単一のアンテナ３２から放射することができるようにする第２のＲＦ信号方向づけ要素１２８（例えば、ＲＦスイッチ）を有する。

中央管理局２０は、入力側１３２及び出力側１３４を備えた第２のＲＦ信号マルチプレクサユニット１３０を更に有している。受信ライン９４，１０４が、ＲＦ信号マルチプレクサユニット１３０の出力側１３４に電気的に接続されている。

例示の実施形態では、中央管理局２０は、多数の電気−光（Ｅ／Ｏ）変換器１５０を更に有し、これらＥ／Ｏ変換器は、ＲＦ電気信号をＲＦ光信号に変換する。Ｅ／Ｏ変換器１５０は、ＲＦ信号マルチプレクサユニット１２０の出力端１２４に電気的に結合されると共に光ファイバダウンリンク３６Ｄの入力端１５６に光結合されている。中央管理局２０は、多数の光−電気（Ｏ／Ｅ）変換器１７０を更に有し、これらＯ／Ｅ変換器は、ＲＦ光信号をＲＦ電気信号に変換する。Ｏ／Ｅ変換器１７０は、ＲＦ信号マルチプレクサユニット１３０の入力端１３２に電気的に結合されると共に光ファイバアップリンク３６Ｕの出力端１７８に光結合されている。

例示の実施形態では、中央管理局２０は、ＲＦ信号マルチプレクサユニット１３０とＯ／Ｅ変換器１７０との間に設けられていて、アップリンクＲＦ電気信号を以下に説明するように増幅する増幅器１８０を有している。また、中央管理局２０には、外部ネットワークリンク２００が設けられ、これら外部ネットワークリンクは、サービスユニット９０及びＲＦリーダユニット１００を１つ又は２つ以上の外部ネットワーク２４にリンクさせている。

引き続き図３を参照すると、上述したように、例示の実施形態では、各アクセスポイント装置３０は、Ｏ／Ｅ変換器ユニット１７０及びＥ／Ｏ変換器ユニット１５０を有している。Ｏ／Ｅ変換器１７０は、光ファイバダウンリンク３６Ｄの出力端１５８にそれぞれ光結合されている。Ｅ／Ｏ変換器１５０は、光ファイバアップリンク３６Ｕの入力端１７６に光結合されている。Ｅ／Ｏ変換器１５０及びＯ／Ｅ変換器１７０も又、これらのそれぞれのアンテナ３２に作動的に結合されている。例示の実施形態では、Ｅ−Ｏアクセスポイント装置３０と関連した光結合は、追加の電子要素、例えば増幅器及びフィルタ（図示せず）を含む。

作動方法
図１〜図３を参照すると、ピコセルラーＲＦＩＤシステム１０は、以下のように動作する。中央管理局２０のところで、サービスユニット９０は、ダウンリンク電気ＲＦサービス信号ＳＤを出し、このようなダウンリンク電気ＲＦサービス信号は、送信ライン９２によりマルチプレクサユニット１２０に送信される。マルチプレクサユニット１２０は、これに電気的に結合されたＥ／Ｏ変換器１５０にダウンリンク電気ＲＦサービス信号ＳＤを分配し、Ｅ／Ｏ変換器１５０は、これら信号を対応のダウンリンク光ＲＦサービス信号ＳＤ′に変換する。ダウンリンク光ＲＦサービス信号ＳＤ′は、光ファイバダウンリンク３６ＤによりＥ−Ｏアクセスポイント装置３０のこれらに対応したＯ／Ｅ変換器１７０に進み、このようなＯ／Ｅ変換器において、光信号は、変換されてダウンリンク電気ＲＦサービス信号ＳＤに戻る。次に、ダウンリンク電気ＲＦサービス信号ＳＤは、対応のアンテナ３２を駆動し、このようなアンテナは、ダウンリンク電気ＲＦサービス信号ＳＤをそれぞれのダウンリンク電磁ＲＦサービス信号２５０（図２）に変換し、これらダウンリンク電磁ＲＦサービス信号は、サービスユニット９０により提供される特定のサービス（セルラー電話、データ等）に対応している。

当面、ダウンリンク電磁ＲＦサービス信号２５０がデータを表していると仮定すると、クライアント６０は、データを受け取り（例えば、ワイヤレスカード（図示せず）を介して）そしてこのデータを処理する。クライアント６０は又、アップリンク電磁ＲＦサービス信号２６０を発生させ、この信号は、アンテナ３０によって受信される。アンテナ３２は、アップリンク電磁ＲＦサービス信号２６０をアップリンク電気ＲＦサービス信号ＳＵに変換する。信号増幅がＥ−Ｏアクセスポイント装置３０で用いられるかどうかは、ピコセルラーシステム設計の詳細で決まる。

Ｅ／Ｏ変換器１５０は、アップリンク電気ＲＦサービス信号ＳＵを受け取り、これをアップリンク光ＲＦサービス信号ＳＵ′に変換し、このアップリンク光ＲＦサービス信号は、光ファイバアップリンク３６Ｕにより中央管理局２０内のＯ／Ｅ変換器１７０に進む。次に、Ｏ／Ｅ変換器１７０は、アップリンク光ＲＦサービス信号ＳＵ′を変換してこれをアップリンク電気ＲＦサービス信号ＳＵに戻し、このアップリンク電気ＲＦサービス信号は、オプションとして、増幅器１８０によって増幅されてＲＦ信号マルチプレクサユニット１３０に送られる。次に、ＲＦ信号マルチプレクサユニット１３０は、種々のピコセル４０からのアップリンク電気ＲＦサービス信号ＳＵを対応のサービスユニット９０に分配し、ここで、サービス信号は、処理され、例えばディジタル処理され、そしてネットワークリンク２００を介して外部ネットワーク２４に送られる。

例示の実施形態では、サービスユニット９０からの種々のサービスは、これら種々のサービス（即ち、セルラー電話サービス、データ通信のためのＷｉＦｉ等）に異なる且つ独立のディジタル信号処理を提供することにより周波数分割多重化によってＲＦ信号レベルで互いに組み合わされる。ＲＦサービス信号ＳＤをいったん発生させると、ＲＦ信号方向づけ要素１２８は、これらＲＦサービス信号を互いに異なるＥ−Ｏアクセスポイント装置３０に差し向けて互いに異なるＲＦサービス信号を各アクセスポイント装置に設けられている単一のアンテナ３２から放射することができるようにする。中央管理局２０のところの対応のサービスユニット９０は、種々のサービスのための個々の信号処理を行う。各ピコセル４０は、特定のピコセル内の各クライアント６０に指定されている個々のＲＦサービス信号ＳＤを流す。

ＲＦＩＤ機能性
本発明のワイヤレスピコセルラーＲＦＩＤシステム１０は、ＲＦＩＤ機能性を備えている。例示の実施形態では、ピコセルラーカバレージエリア４４内の１つ又は２つ以上のＲＦＩＤタグ５４のうちの幾つか又は全ては、ＲＦＩＤ問合せ信号による起動化を必要とする。ＲＦＩＤ問合せ信号による起動化により、ＲＦＩＤタグ５４は、タグにストレージされている情報を含む電磁ＲＦＩＤタグ信号を放出する。例えば、受動型ＲＦＩＤタグ５４では、電磁ＲＦＩＤ問合せ信号中の電力は、ＲＦＩＤタグ内のマイクロチップ（図示せず）のＲＦＩＤタグメモリ部分にストレージされている情報を送るのに十分な電力でこのマイクロチップを付勢する。

したがって、引き続き図３を参照すると、ＲＦＩＤリーダユニット１００は、電気ＲＦＩＤ問合せ信号ＳＩを発生させ、これをＲＦＩＤ送信ライン１０２によりＲＦ信号マルチプレクサユニット１２０に送る。ピコセル４０が順次ポーリングされる例示の実施形態では、シンクロマルチプレクサユニット１２０内のＲＦ信号方向づけ要素１２６は、ＲＦＩＤ問合せ信号ＳＩをＥ／Ｏ変換器１５０のうちの１つに差し向ける。Ｅ／Ｏ変換器１５０は、電気ＲＦ問合せ信号ＳＩを光ＲＦ信号ＳＩ′に変換し、この光ＲＦ問合せ信号は、対応の光ファイバダウンリンク３６Ｄにより対応のＯ／Ｅ変換器１７０に進む。Ｏ／Ｅ変換器１７０は、光ＲＦ問合せ信号ＳＩ′を変換してこれを電気ＲＦ問合せ信号ＳＩに戻す。次に、電気ＲＦ問合せ信号ＳＩは、対応のアンテナ３２に差し向けられ、このアンテナは、電気ＲＦ問合せ信号を電磁ＲＦ問合せ信号３００（図２）に変換する。

電磁ＲＦ問合せ信号３００により、ピコセル４０内の各ＲＦＩＤタグ５４は、電磁ＲＦＩＤタグ信号３１０を放出する。次に、アンテナ３２は、この電磁ＲＦＩＤタグ信号を受信する。当面、ＲＦＩＤタグ５４が１つだけ問題のピコセル４０内に存在していると仮定すると、アンテナ３２は、電磁ＲＦＩＤタグ信号３１０を電気ＲＦＩＤタグ信号ＳＴに変換し、これをＥ／Ｏ変換器１５０に差し向け、このＥ／Ｏ変換器は、これを光ＲＦＩＤタグ信号ＳＴ′に変換する。光ＲＦＩＤタグ信号ＳＴ′は、光ファイバアップリンク３６Ｕにより対応のＯ／Ｅ変換器１７０に進み、この変換器は、この光信号を変換してこれを電気ＲＦＩＤタグ信号ＳＴに戻す。次に、電気ＲＦＩＤタグ信号ＳＴは、ＲＦ信号マルチプレクサユニット１３０に進み、このＲＦ信号マルチプレクサユニットは、この信号をＲＦ受信ライン１０４によりＲＦＩＤユニット１００に差し向ける。すると、ＲＦＩＤリーダユニット１００は、電気ＲＦＩＤタグ信号ＳＴを処理してこの中に含まれている情報、例えばタグの個数又はタグが取り付けられたアイテムの性状等を取り出す。信号方向づけ要素１２６（例えば、ＲＦスイッチ）の設定が分かっている状態では、ＲＦＩＤリーダユニット１００は、タグの位置（所在）、即ち、ＲＦＩＤタグが読み取られた特定のピコセルを引き出すことができる。例示の実施形態では、ＲＦＩＤリーダユニット１００は、ＲＦＩＤタグ情報に沿って信号ＳＣによりコントローラ１１０に進む。コントローラ１１０は、この情報をプロセッサ１１２で処理し、次に結果をメモリユニット１１４にストレージするか、或いは、この情報を例えば各ＲＦＩＤタグ５４の活動ログの形態でメモリユニットに直接ストレージするだけである。

例示の実施形態では、上述のプロセスは、各ピコセル４０と順次通信することにより繰り返される。これは、例えば、ＲＦ信号方向づけ要素１２６が、ＲＦ問合せ信号ＳＩを互いに異なるピコセル４０と関連した互いに異なるＥ／Ｏ変換器１５０に一度に１つ順次差し向け、それによりピコセルラーカバレージエリア４４を構成しているピコセル４０のアレイ４２をカバーすることにより達成される。

別の例示の実施形態では、ＲＦＩＤタグ５４のうちの少なくとも１つは、能動型タグであり、この能動型タグは、ＲＦＩＤ問合せ信号により問い合わされる必要なく、電磁ＲＦＩＤタグ信号３１０を出力する。この種のＲＦＩＤタグ５４に関しては、ＲＦＩＤプロセスは、上述した通りであるが、ＲＦＩＤリーダユニット１００によるＲＦＩＤ問合せ信号３００の出力は生じない。これとは異なり、電磁ＲＦＩＤタグ信号３１０が、ＲＦＩＤタグにより生じて放出され（例えば、定期的に）、アンテナ３２によってピックアップされ、このアンテナは、この電磁ＲＦＩＤタグ信号を電気ＲＦＩＤタグ信号ＳＴに変換し、この電気ＲＦＩＤタグ信号は、上述したようにＲＦＩＤリーダユニット１００に中継される。

多数のＲＦＩＤタグ５４が所与のピコセル４０内に存在している場合、例示の実施形態では、ＲＦＩＤリーダユニット１００は、一度に１つのＲＦＩＤタグを読み取る。これには、例えば、ＲＦＩＤ問合せ信号３００を全てのＲＦＩＤタグ５４に送り出す必要があり、タグ番号は、或る特定のビットで始まる。２つ以上のＲＦＩＤタグ５４が応答する場合、ＲＦＩＤリーダユニット１００は、ＲＦＩＤタグ番号中の次のビットを用いて多数のＲＦＩＤタグを識別し、ついにはちょうど１つのＲＦＩＤタグが応答するようにする。ピコセル内の他のＲＦＩＤタグ５４は、これらの特定のＲＦＩＤタグ番号に基づいて互いに異なる時点で読み取られる。

例示の実施形態では、ＲＦＩＤタグ信号ＳＴは、サービスユニット９０と関連した既存のワイヤレス通信サービス信号ＳＤの周波数及び振幅とほぼ同じ周波数及び振幅を有し、その結果、ＲＦＩＤサービスを他のピコセルラーサービスと容易に組み合わせることができるように構成されている。

ワイヤレスデータサービスに関し、各ピコセルのための個々のＲＦサービス信号ＳＤは、高速且つ高ビットレートでクライアント６０と通信する。しかしながら、ＲＦＩＤプロセスは、比較の上では非常に遅い。というのは、例示の実施形態では、情報の比較的僅かなビットだけ（例えば、最高約１キロバイトに対して１ビット）が各ＲＦＩＤタグ５４とＲＦＩＤリーダユニット１００との間で交換されるに過ぎないからである。さらに、ＲＦＩＤ通信は、大抵の場合、それほど時間が決定的に影響するわけではない。したがって、本発明では、各ピコセル４０に関する個々のＲＦＩＤリーダユニットが、関連のピコセル内のＲＦＩＤタグ５４と通信状態を維持する必要はない。これとは異なり、例示の実施形態では、単一のＲＦＩＤリーダユニット１００が用いられ、システム１０は、各ピコセル４０と通信する単一のＲＦＩＤリーダユニット１００を用いる。代表的な用途では、全てのピコセル４０は、１秒ごとに１回から１分ごとに１回の割合でポーリングされる。ただし、他のポーリング速度を特定の用途に応じて採用することができる。

単一のＲＦＩＤリーダユニット１００によるピコセル４０相互間のＲＦＩＤ通信が遅すぎる例示の実施形態では、２つ又は３つ以上のＲＦＩＤリーダユニット１００を用いてこれらがピコセル４０の互いに異なるサブセットと通信するようにする（図２）。例えば所与のピコセル４０内に多数の（例えば、数百又は数千の）ＲＦＩＤタグ５４をかかえる必要がある場合又、ピコセルアレイ４２が多くの（例えば、数百又は数千の）ピコセルで構成される場合、多数のＲＦＩＤリーダユニット１００がピコセルラーＲＦＩＤシステム１０に用いられる場合がある。

ピコセルラーＲＦＩＤシステムの利点
本発明のワイヤレスピコセルラーＲＦＩＤシステムは、非常に融通性が高く、又、従来型ＲＦＩＤシステムと比較して多くの利点を備えている。例えば、ＲＦＩＤラベル読み取りに用いられる主要周波数は、約９００ＭＨｚ〜１．４ＧＨｚの周波数であり、これら周波数は、典型的には約８００ＭＨｚ〜６．０ＧＨｚの周波数範囲で動作するピコセルラーシステム１０によって容易にサポートされる。

また、本発明で用いられる好ましいＲＦＩＤ送信及び受信電力レベルは、既存のワイヤレス通信システムと同等である。同一の周波数体が幾つかのサービス、例えばＷｉＦｉ及び２．４ＧＨｚでのＲＦＩＤラベル読み取り技術により用いられる例示の実施形態では、長期間にわたる突発的な干渉、例えば周波数ホッピング及び（又は）静的チャネル割り当てを回避する技術が利用される。

ＲＦＩＤシステムのアップグレードは、実行が簡単である。とういのうは、ピコセルラーインフラストラクチャが、中央管理局２０のところでの変更を行うのをサポートするのに好適だからである。本発明の例示の実施形態では、ＲＦＩＤリーダユニット１００は、ＲＦＩＤタグ５４への情報の追加又はＲＦＩＤタグ内の情報の更新のためのＲＦＩＤタグ書き込みに用いられる。ＲＦＩＤタグ書き込みにより、例えば種々のワークグループ、プロジェクト又はアイテム状態へのアイテム割り当ての変更（例えば、「販売中」から「売り切れ」への変更）が可能である。

ＲＦＩＤデータのログ記録
本発明の例示の実施形態では、システム１０は、セルラーカバレージエリア４４内のＲＦＩＤタグ５４をポーリングしてタグ付けされたアイテム５０と関連して全てのＲＦＩＤタグの活動ログをコントローラ１１０内に保持する。ピコセル４０のサイズが比較的小さいので、任意所与の時点において、システム１０は、ピコセルラーカバレージエリア４４内の全てのアイテム５０の位置を非常に高い空間分解能で、例えば数メートルで識別する。例示の実施形態では、ＲＦＩＤタグ５４の通信距離は、物理的に数メートルに制限され、それによりシステム１０のＲＦＩＤの位置に対する分解能が定められる。

ワイヤレスピコセルラーＲＦＩＤシステム１０は、特にコントローラ１１０が最新のコンピュータ処理能力を備えている場合、非常に多数のＲＦＩＤタグ５４をサポートすることができる。例示の実施形態では、本発明は、ＲＦＩＤリーダユニット１００及びコントローラ１１０によるアイテム５０のコンピュータ利用位置及び（又は）運動追跡機能を備える。

関連の例示の実施形態では、１つ又は２つ以上のＲＦＩＤタグ５４に、対応の１つ又は２つ以上のアイテムが動かされた最後の時間並びにその過去及び現在の配置場所に関する情報をストレージする。例示の実施形態では、システム１０は、コントローラ１１０がこの情報ＲＦＩＤリーダユニット１００に提供し、ＲＦＩＤリーダユニットがこの情報を、ＲＦ問合せ信号ＳＩを送り出すＲＦＩＤリーダユニットと同様な仕方で特定のＲＦＩＤタグ５４に送ることによりこの機能を達成する。例示の実施形態では、位置及び時間に関する情報は、次に、ピコセルラーＲＦＩＤシステム１０に接続されておらず、これではなく中央データバンク３５６に接続された独立のＲＦＩＤタグリーダ３５０（図２）により読み取られる。このような分散形（非集中化）記録保持とは対照的に、全ての情報は、独立のコンピュータネットワーク（図示せず）により任意の時点でアクセス可能な中央データバンク３５６にストレージされる。

ピコセルラーカバレージエリア中への新たなＲＦＩＤタグの導入
例示の実施形態では、ＲＦＩＤリーダユニット１００は、次のＲＦＩＤポーリングの際にピコセルラーカバレージエリア４４中に導入された新たなＲＦＩＤタグ５４を発見する。例示の実施形態では、ＲＦＩＤタグ５４が壊された場合、ＲＦＩＤリーダユニット１００及び（又は）コントローラ１１０は、警報を発生させ、コントローラ１１０内のメモリユニット１１２にストレージされているログからアイテムの最後の位置（又は追跡履歴全体）を提供するよう構成されている（例えば、プログラムされている）。

ＷＤＭ方式
光ファイバダウンリンク３６Ｄ及び光ファイバアップリンク３６Ｕ（図３）は、損失が非常に少なく且つ帯域幅が非常に広い。したがって、中央管理局２０は、ピコセルラーカバレージエリア４４から本質的にどれほどの距離離れた場所にあっても良い。例えば、中央管理局２０とＥ−Ｏアクセスポイント装置３０との間の数キロメートル又はそれどころか数十キロメートルがサポートされる。

図４は、光多重化ユニット４１０及び光逆多重化ユニット４２０と組み合わせて用いられるＥ／Ｏ変換器１５０及びＯ／Ｅ変換器１７０を単一の光ファイバアップリンク３６Ｕ及び単一の光ファイバダウンリンク３６Ｄと共に示すワイヤレスピコセルラーＲＦＩＤシステム１０の例示の実施形態の拡大図である。周波数分割多重化（ＷＤＭ）の利用により、多くの互いに異なるＥ−Ｏアクセスポイント装置３０は、図３に示す別々の光ファイバアップリンク及びダウンリンクを使用する代わりに、単一の光ファイバを共有することができる。光ファイバダウンリンク及びアップリンク３６Ｄ，３６Ｕを用いるＷＤＭ方式は、中央管理局２０がピコセルラーカバレージエリア４４から何キロメートル離れている場合でも有利である。本発明は、光多重化ユニット４１０及び光逆多重化ユニット４２０ではなく、アドドロップマルチプレクサ及びデマルチプレクサ（図示せず）を採用した関連のＷＤＭ型の例示の実施形態を含む。

ピコセルのオーバラップ
ピコセル４０は、一般に、実際にははっきりとした境界を備えていない。その結果、２つ以上のピコセル４０が同一のＲＦＩＤタグ５４をカバーしてこれを読み取ることが起こり得る。この場合、システム１０は、対応のアイテム５０の位置を高精度で突き止めることができる。２つ又は３つ以上のピコセル４０がＲＦタグ５４を読み取った場合、タグは、ピコセル相互間の交差点のところに位置しているに違いない。この結果、例示の実施形態では、ＲＦリーダユニット１００（又はコントローラ１１０）は、ピコセルのオーバラップを考慮に入れ、アイテムの位置を突き止めるよう構成されている（例えば、プログラムされている）。

追加の用途
ワイヤレスピコセルラーＲＦＩＤシステム１０の例示の用途は、プロセスのモニタ及びプロセス制御の支援を含む。図５に示す例示の実施形態では、システム１０は、関連のアイテム５０が規定された経路５１０、例えばプロセスの組み立てラインを動いているときにＲＦＩＤタグ５４に含まれた情報をモニタする。ＲＦＩＤタグ５４内の情報は、アイテムが経路５１０を動いているときにアイテムの状態及び（又は）位置が変化すると変化する。ピコセル４０は、経路５１０に沿う別々のモニタ箇所のところに位置し、アイテム５０の情報、例えば実感及び場所に関する情報並びに処理状態に関する情報を集める。

別の例示の用途は、価値の非常に高いアイテム５０のセキュリティのためのモニタを含む。ＲＦＩＤタグ５４が規定されたピコセル場所を越えて動くと、警告音が出される（例えば、コントローラ１１０によって）。このようなセキュリティのためのモニタは、例えば美術館の芸術品、病院／診療所の薬物、核施設の核物質、図書館の希少本、地図及び他の作品等のモニタに利用できる。

別の例示の用途としては、建物への出入りの管理が挙げられ、それにより、ピコセル４０は、ＲＦＩＤタグを身に付けることが必要とされる人（本発明との関連においては「アイテム」と見なすことができる）の位置及び動きをモニタする。

本発明の精神及び範囲から逸脱することなく本発明に対して種々の改造及び変形を行うことができるということが当業者には明らかであろう。本発明は、本発明の改造例及び変形例が特許請求の範囲に記載された本発明の範囲及びその均等範囲に属する限り、このような改造例及び変形例を含む。

Claims (20)

1. 各々が情報をストレージした１つ又は２つ以上の無線移動識別（ＲＦＩＤ）タグを追跡するためのワイヤレスピコセルラー無線移動識別（ＲＦＩＤ）システムであって、
   １つ又は２つ以上の電気−光（Ｅ−Ｏ）アクセスポイント装置により形成されたピコセルのアレイで構成されているピコセルラーカバレージエリアを有し、各前記Ｅ−Ｏアクセスポイント装置は、アンテナを有していて、電気ＲＦ信号を光ＲＦ信号に変換したり光ＲＦ信号を電気ＲＦ信号に変換したりするように構成され、
   １つ又は２つ以上のサービスユニット及びＲＦＩＤリーダユニットを有する中央管理局を有し、前記中央管理局は、ＲＦ光通信リンクを介して各前記Ｅ−Ｏアクセスポイント装置に光結合され、各前記Ｅ−Ｏアクセスポイント装置は、対応の前記ピコセル内に位置する各前記ＲＦＩＤタグにストレージされている情報を受け取ってこれを前記ＲＦ光通信リンクにより前記ＲＦＩＤリーダユニットに中継するように構成されている、
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記ＲＦＩＤリーダユニットに作動的に結合されていて、前記ＲＦＩＤタグ情報を処理すると共に（或いは）ストレージするように構成されたコントローラを更に有する、
   請求項１記載のシステム。
3. 前記光通信リンクは、アップリンク光ファイバ及びダウンリンク光ファイバを有する、
   請求項１記載のシステム。
4. 前記アップリンク光ファイバ及び前記ダウンリンク光ファイバは各々、それぞれの端がそれぞれ対応の波長分割マルチプレクサ及び波長分割デマルチプレクサに結合されている、
   請求項３記載のシステム。
5. 前記中央管理局は、前記ＲＦＩＤリーダユニットが一度に１つの前記Ｅ−Ｏアクセスポイント装置と通信することができるようにするＲＦ信号方向づけ要素を有する、
   請求項１記載のシステム。
6. 電磁無線移動識別（ＲＦＩＤ）タグ信号を放出する１つ又は２つ以上のＲＦＩＤタグを追跡するためのワイヤレスピコセルラー無線移動識別（ＲＦＩＤ）システムであって、
   １つ又は２つ以上のサービスユニット及び１つ又は２つ以上のＲＦＩＤリーダユニットを有する中央管理局と、
   前記中央管理局に光結合され、前記中央管理局からの光ＲＦサービス信号を電磁ＲＦサービス信号に変換したり電磁ＲＦサービス信号を光ＲＦサービス信号に変換したりし、それにより１つ又は２つ以上のピコセルを形成するように構成された１つ又は２つ以上の電気−光（Ｅ−Ｏ）アクセスポイント装置とを有し、各前記Ｅ−Ｏアクセスポイント装置は、対応の前記ピコセル内に存在する前記１つ又は２つ以上のＲＦＩＤタグのうちの任意のものから電磁ＲＦＩＤタグ信号を受信し、対応の光ＲＦＩＤタグ信号を前記中央管理局に光伝送するように構成され、
   前記中央管理局は、前記光ＲＦＩＤタグ信号を電気ＲＦＩＤタグ信号に変換するように構成され、前記電気ＲＦＩＤタグ信号は、次に、前記１つ又は２つ以上のＲＦＩＤリーダユニットによって受信される、
   ことを特徴とするシステム。
7. ダウンリンク光ファイバ及びアップリンク光ファイバは、それぞれ、ダウンリンク光ＲＦ信号及びアップリンク光ＲＦ信号を伝え、前記１つ又は２つ以上のＥ−Ｏアクセスポイント装置及び前記中央管理局は、ダウンリンク電気ＲＦ信号及びアップリンク電気ＲＦ信号をダウンリンク光ＲＦ信号及びアップリンク光ＲＦ信号に変換したりダウンリンク光ＲＦ信号及びアップリンク光ＲＦ信号をダウンリンク電気ＲＦ信号及びアップリンク電気ＲＦ信号に変換したりするよう前記ダウンリンク光ファイバ及び前記アップリンク光ファイバに作動的に結合された電気−光（Ｅ／Ｏ）変換器及び光−電気（Ｏ／Ｅ）変換器を有する、
   請求項６記載のシステム。
8. 前記中央管理局は、前記１つ又は２つ以上のＲＦＩＤリーダユニットが一度に１つの前記アクセスポイント装置と通信することができるよう対応の１つ又は２つ以上のＲＦＩＤリーダユニットに電気的に結合された１つ又は２つ以上のＲＦ信号方向づけ要素を有している、
   請求項６記載のシステム。
9. 前記中央管理局は、外部ネットワークに作動的に結合されている、
   請求項６記載のシステム。
10. 少なくとも１つの前記ＲＦＩＤリーダユニットは、ＲＦ問合せ信号を出力するように構成され、前記ＲＦ問合せ信号は、前記１つ又は２つ以上のＥ−Ｏアクセスポイント装置に与えられて電磁ＲＦ問合せ信号が生じ、前記電磁ＲＦ問合せ信号により、少なくとも１つの前記ＲＦＩＤタグが電磁ＲＦＩＤタグ信号を放出する、
    請求項６記載のシステム。
11. 前記１つ又は２つ以上のＲＦＩＤタグは、対応の１つ又は２つ以上のアイテムに取り付けられている、
    請求項６記載のシステム。
12. 前記ＲＦＩＤリーダユニットは、前記電気ＲＦＩＤタグ信号に含まれる情報をストレージするように構成されている、
    請求項６記載のシステム。
13. 前記ＲＦＩＤリーダユニットに作動的に結合されていて、前記ＲＦＩＤリーダユニットにより提供される信号を処理すると共に（或いは）ストレージするように構成されたコントローラを更に有する、
    請求項６記載のシステム。
14. ワイヤレスピコセルラー無線移動識別（ＲＦＩＤ）方法であって、
    １つ又は２つ以上のピコセルで構成されたピコセルラーカバレージエリア内に位置していて、情報がストレージされた１つ又は２つ以上のＲＦＩＤタグの位置を突き止めるステップと、
    各前記ＲＦＩＤタグ前記ピコセルラーカバレージエリア内で位置が突き止められた各前記ＲＦＩＤタグから各ピコセル情報を受け取るステップと、
    受け取った前記ＲＦＩＤタグ情報を遠隔に位置するＲＦＩＤリーダユニットに光伝送するステップとを有する、
    ことを特徴とする方法。
15. 少なくとも１つの前記ＲＦＩＤタグがこのＲＦＩＤタグ内にストレージされている情報を表す電磁ＲＦＩＤタグ信号を放出するようにする電磁ＲＦＩＤ問合せ信号を発生させるステップを有する、
    請求項１４記載の方法。
16. 前記１つ又は２つ以上のＲＦＩＤタグを対応の１つ又は２つ以上のアイテムに固定するステップを有する、
    請求項１４記載の方法。
17. 前記ＲＦＩＤリーダユニットと前記１つ又は２つ以上のピコセルとの間で一度に１つのピコセルを通信させるステップを有する、
    請求項１４記載の方法。
18. 前記ＲＦＩＤリーダユニットの動作を介して前記１つ又は２つ以上のＲＦＩＤタグのうちの少なくとも１つにストレージされている情報をアップデートするステップを有する、
    請求項１４記載の方法。
19. アイテムが規定された経路に沿って動いているときに前記アイテムに取り付けられているＲＦＩＤタグを追跡するよう前記１つ又は２つ以上のピコセルを配置するステップを有する、
    請求項１４記載の方法。
20. 中央管理局に作動的に結合されたダウンリンク光ファイバ及びアップリンク光ファイバにより光ＲＦ信号を受信したり送信したりするように構成されたアクセスポイント装置を用いて各ピコセルを形成するステップを有する、
    請求項１４記載の方法。

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