JP3147306B2 - 物品追跡システム - Google Patents

物品追跡システム

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、無線周波数識別（RFID）システムに関し、
より詳細には物品及び人員が建物内を移動する時にそれ
らを継続的に追跡するように設計されたRFIDシステムに
関する。
RFID製品は典型的に３つの要素を有する：（１）タグ
（識別されるアイテム）、（２）呼び掛け装置（タグの
存在を検出する装置）、および（３）システム（典型的
に、ケーブル、コンピュータ、及びタグと呼び掛け装置
とを有用な解決策へと結びつけるソフトウェアを含
む）。RFID製品は典型的に、タグがいくつかの固定型ま
たは携帯型呼び掛け装置の有効範囲内を通過する時にタ
グを検出するように設計されている。
RFIDシステムは、バーコード手法に対する最も高等な
代替技術として展開されている。RFIDおよびその関連シ
ステムは、受動的RFIDシステム、能動的RFIDシステム、
赤外線IDシステム、および電子物品監視（EAS）システ
ムを含む。
受動的RFIDシステムのタグは搭載型電源を保持してい
ない。そのようなシステムの呼び掛け装置はタグための
動作電力を送信する。そのようなシステムは、多少長い
有効範囲が実現されていものの、一般的に１メートル以
内の検出範囲を有する。典型的に、これらのシステムは
125キロヘルツの無線周波数帯域で動作する。
ほとんどの受動的RFIDシステムは以下のように動作す
る。タグに電力供給する目的で、呼び掛け装置が電磁界
を放射する。タグ内部のコイルが電磁界により動力を与
えられ、タグの回路を“目覚めさせる”。タグはこの電
力を使用して識別信号を呼び掛け装置へ返信する。
ほとんどの受動的RFIDシステムは読み出し専用である
が（即ち、そのようなシステムのタグはそれらのメモリ
から情報を読み出し、その情報を呼び掛け装置に返信す
ることにより質問に回答する）、いくつかの受動的RFID
システムで使用されるタグは、呼び掛け装置からの情報
および指示を受け取る能力、例えば、産業上応用におけ
るスマートカード（smart card）（電子マネー）や“電
子積荷目録（electronic manifest）”での読み／書き
能力が制限されている。
受動的RFIDタグは、アクセスコントロール、スマート
カード、車両識別（AVI）、廃棄物管理、アイテムの追
跡、動物の識別、製作管理、材料管理、および他の種々
の目的との関連において使用されてきた。
あらゆるRFIDシステムの一つの基本的な設計上の目標
は、タグから送信される弱い信号を、呼び掛け信号から
送信される遙かに強い信号から区別可能とすることであ
る。これを実現するためのいくつかの戦略は以下のもの
を含む： 周波数偏移。タグ内部の回路が呼び掛け装置からのキ
ャリヤを受信し、その信号を他の周波数に変換し、その
第２の周波数上に変調された応答を送信する。
半二重処理。タグを呼び掛け装置により充電する。呼
び掛け装置の充電回路がオフになると、タグは備蓄され
た電力を使用して応答する。
変調後方散乱。タグは、そのアンテナの断面を変調し
て自身を呼び掛け装置に識別させる。
遅延再送信。表面弾性波（SAW）デバイスが、ある遅
延後に呼び掛け装置のキャリヤを再送信する。遅延した
応答中の時間変化によりタグの同一性を示す。
能動的RFIDシステムはバッテリーにより電源供給され
たタグを必要とする。バッテリーは３から100メートル
の範囲という、より長い検出範囲を可能とする。これら
のシステムは、受動的RFIDシステムより高い精度でタグ
の位置検出が可能であり、典型的に400、900、または24
40メガヘルツの周波数帯域で動作する。能動的タグは、
タグと呼び掛け装置との“ハンドシェイク”の使用によ
り複数のタグが呼び掛け装置の有効範囲内に存在するこ
とを可能とする傾向があり、その結果各タグは自己の信
号を交互に送信する。能動的RFIDシステムにおけるタグ
と呼び掛け装置との間の通信もまた、典型的には受動的
タグとの通信より早い。
ほとんどの能動的RFIDタグは、呼び掛けを受けると、
通信プロトコルに従って呼び掛け装置へ応答する。いく
つかの能動的RFIDタグは、所定時間間隔で自発的に信号
を“チャープ（chirp）”（送信）する。タグのチャー
プ信号は、タグが呼び掛け装置の有効範囲内に存在する
場合には、呼び掛け装置により検出される。
RFIDシステムではないが、赤外線（IRID）システムも
移動するタグの位置を検出および特定しようとする。典
型的なIRIDシステムは、ランダム化された間隔で自身の
同一性をチャープするタグを有する。天井に配置された
赤外線リーダがこれらの送信を検出し、それらをホスト
へ報告する。タグからリーダへの送信レートは典型的に
およそ600ボー（baud）である。タグ内部の移動検出器
は、タグが移動中に、より頻繁に送信することを可能と
する。タグは典型的におよそドミノの大きさである。
EASシステムは、小売り業の環境において窃盗を阻止
することを意図している。EASのタグは公平に言って信
頼性に乏しく、非常に低コストであり、能力が制限され
ている。それらは移動するタグを追跡するが、EASタグ
はコード化されず、相互に区別することができないの
で、それらは一般的にはRFID製品であるとは考えられて
いない。
発明の概要 移動可能なタグを追跡するシステムは、複数のアンテ
ナモジュールを有するセルコントローラを備え、それは
タグにより受信されたキャリア信号を生成する。タグ
は、ランダムな間隔で識別コードを送信することにより
応答し、そのコードはキャリア信号に変調される。例え
ば天井に配置されるアンテナモジュールは、応答を受信
してそれらをセルコントローラに送信し、セルコントロ
ーラはそれらを処理し、それらを使用して近接及び三角
測量手法によりタグの位置を計算する。特定のアンテナ
モジュールからのタグの距離は、往復信号時間を測定す
ることにより計算される。セルコントローラは受信信号
から得た処理データをホストコンピュータに送信する。
ホストコンピュータはデータを収集し、それらを分析し
て位置推定値を得る。ホストコンピュータはデータをSQ
Lサーバなどのデータウェアハウス内に保管する。
本発明の長所の一つ又はそれ以上の点は以下のもので
ある。
本発明の一つの長所は、完全に施設をカバーしつつ、
常にタグと通信を維持するように設計されていることで
ある。システムは、ひどいマルチパス効果の存在下にお
いても、タグの位置を特定及び計算することができる。
本発明の別の長所は、それが低電流消費要求でタグを
使用し、電力供給されたタグの寿命をタグのバッテリー
自身の寿命に近づけることを可能にする。さらに、タグ
は不使用時には低電力モードに入ることができ、それに
より更に電力を節約する。
本発明の別の長所は、それが調整可能であることであ
る。広く間隔をおいて配置された少数のアンテナモジュ
ールを使用して施設内でタグを大まかに位置検出するこ
とができる。より正確なタグの位置が望まれるならば、
システムに追加のアンテナモジュールを容易に付加する
ことができる。さらに、システムの再構築を必要とする
ことなく、新しいタグをシステムに追加することができ
る。
本発明の別の長所は、それがタグ信号の衝突により生
じる問題を緩和することである。タグは瞬時的に目覚
め、ランダムベースで“チャープ”するので、複数のタ
グが同時に信号を送信することがありうる。さらに、あ
る状況では、システムがタグ信号の衝突が生じる時を予
測し、それに応じて応答することができる。
本発明の別の長所は、タグが同時に複数のセルコント
ローラに応答できることである。
本発明の別の形態及び長所は、以下の記述及び請求の
範囲により明確になるであろう。
図面の簡単な説明 図１は、本発明に従って構成されたシステムの概要を
示す。
図２は、高層建築物に展開された幾つかのセルコント
ローラを示す。
図３は、本発明に従うタグRF設計のブロック図であ
る。
図４は、タグの代替的実施形態のブロック図である。
図5A−5Gは、システムの種々の段を通過する際の信号
の図である。
図６は、セルコントローラのRF設計のブロック図であ
る。
図７は、セルコントローラの能動的アンテナモジュー
ルのブロック図である。
図８は、変調器のRF設計のブロック図である。
図９は、セルコントローラケーブル延長モジュールの
ブロック図である。
図10は、セルコントローラのブロック図である。
図11は、一連の相関からタグデータの抽出を示す。
図12A−Ｃはタグデータグラムの図である。
図13は、遅延素子を有するタグを示す。
図14は、並列に動作する幾つかのセルコントローラ受
信連鎖を示す。
好適な実施例の詳細な説明 図１を参照すると、物品追跡システム100は以下の一
般的要素を含む： タグ：低価格の小型無線周波数応答タグ101a−ｃが、
追跡中の人々および／またはアイテムに取り付けられ
る。タグ101a−ｃは、周期的に“目を覚まし”、無線符
号化された固有の同一性コード（UID）を“チャープ”
（送信）する。タグ101a−ｃは、それらの有効範囲が典
型的な屋内環境において15〜30メートルとなるように設
計され、その範囲は大抵はタグのバッテリー寿命を浪費
しないようにする必要性、ならびにタグ101aおよびタグ
のバッテリーを小型化かく薄くするという要求により制
限される。
セルコントローラ：セルコントローラ102a−ｃは、タ
グ101a−ｃのチャープを検出し、セルコントローラ102a
−ｃに接続された能動的アンテナモジュール104a−ｄま
でのそれらタグ101a−ｃの距離を計算する。好ましく
は、各アンテナモジュールは送信アンテナと受信アンテ
ナを有する。図１において、セルコントローラ102bおよ
び102cに接続されたアンテナモジュールは単純化のため
に省略する。セルコントローラ102aは、典型的にケース
内に収納され、吊り天井の背後に配置される。セルコン
トローラ102aは従来型の壁面のコンセントまたはその等
価物から電力を受け取る。セルコントローラ102aは同軸
ケーブル103a−ｄを通じてアンテナモジュール104a−ｄ
にそれぞれ取り付けられ、アンテナモジュール104a−ｄ
は屋内施設110の領域の占有範囲を提供する。タグ101a
により送信されるタグ信号107は、１以内のアンテナモ
ジュール104a−ｄにより受信され、デジタル信号処理
（DSP）チップなどのセルコントローラ102a内のチップ
により処理される。この処理により得られる情報は、送
信タグ101aの同一性、およびタグと例えば各受信アンテ
ナモジュール104a−ｄとの間の距離の両者を識別するた
めに使用される。
ホストコンピュータ：セルコントローラ102a−ｃはホ
ストコンピュータ105とデータ通信し、そのホストコン
ピュータ105はセルコントローラ102a−ｃから得られる
データおよび情報を収集し、そのデータをSQLサーバな
どのオープンフォーマットデータベースへ保管する。
ユーザアプリケーション：好適なオプションにおいて
は、クライアントのワークステーション120a−ｃは、LA
N115などのネットワークを通じてホストコンピュータ10
5と通信する。各クライアントワークステーション上で
動作するクライアントアプリケーション120a−ｃは、SQ
Lサーバにアクセスすることができ、エンドユーザに有
益な方法でデータを提供する。
タグ101aは自身の無線信号を生成しない。むしろ、ア
ンテナモジュール、例えばアンテナモジュール104aは、
第１の周波数、例えば2440メガヘルツで直接系列スペク
トル拡散呼び掛け信号106を継続的に送信する。タグ101
aは、この信号106を受信し、そのUIDコードを信号106に
変調し、例えば5780メガヘルツで、例えばアンテナ104a
へ周波数偏移信号107を即座に返信する。次に、セルコ
ントローラ102aが、配線およびエレクトロニクス中の固
定および既知の遅延を考慮して、送信の往復時間により
アンテナモジュール104aからタグ101aまでの距離を決定
する。セルコントローラ102aはアンテナモジュール104a
−ｄ間を迅速に切り替えてタグ101aから（返信信号107
を受信する）各アンテナモジュール104a−ｄまでの距離
を取得することが可能であり、その情報から三角測量手
法によりタグの位置を決定する。
システム100は調整可能（scaleable）に設計され、既
存のセルコントローラ102a−ｃへのセルコントローラの
追加および既存のアンテナモジュール104a−ｄへのアン
テナモジュールの追加を可能とし、タグ位置を決定する
精度を改善する。図２は、大規模高層ビル110において
セルコントローラ102a−ｃの集合を展開する方法を示
す。図２に示すように、複数のセルコントローラ102a−
ｃは、典型的にはTCP/IP通信ネットワークを通じてデー
タを単一のホストコンピュータ105へ供給する。TCP/IP
の使用はシステムの動作に必須ではなく、種々のデータ
プロトコルおよび送信メカニズムを使用することができ
る。例えば、ローカルエリアネットワークが利用不能で
あるならば、ホストへの接続をRS485、RS232、RS442、
パワーラインモデム（powerline modem）、または専用
電話回線などにより達成することができる。その代わり
に、そのようなケーブル上での使用のために設計された
特殊なモデムを利用することができる。
各セルコントローラ102a−ｃはそれぞれ別個のフロア
130a−ｃをカバーするように設置することができ、その
正確な構成はシステム管理者により変更可能である。フ
ロア130aには、セルコントローラ102aがそのアンテナモ
ジュール104a−ｃの集合と共に天井140a上に配置され
る。残りのフロア130b−ｃについても同一の機器構成が
使用される。アンテナモジュール104a−ｄは、下方およ
び水平方向に良好なゲインを、上方に良好でないゲイン
を提供するように設計され、その結果、アンテナモジュ
ール104a−ｃのどれがタグ101aから最も強い信号を受信
しているかを知ることにより、タグ101aの垂直方向位置
（すなわち、フロア）を決定することができる。構造的
には、各アンテナの背後に接地面を配置して信号を下方
へ反射する。次に、アンテナモジュール104a−ｃのどれ
がタグ101aから強い信号を受信しているかを知ることに
より、タグ101aの水平方向位置を大まかに決定する。ア
ンテナモジュール104aに対するタグ101aの水平方向位置
は、呼び掛け信号106およびタグ信号107の結合往復時間
に基づいてタグ101aから各アンテナモジュール104a−ｃ
までの距離を推定することによりさらに正確に決定する
ことができる。
セルコントローラ102aおよびそのアンテナモジュール
104a−ｄから構成される各“セル”は、数千平方フィー
トのフロアスペースをカバーする。各セルは独立に動作
し、既存のセルの動作に影響を与えること無く、より多
数のセルを追加することを可能とする。
ユーザが“ゾーン”毎にタグを配置することを希望す
る場合には、ゾーン毎に一つのアンテナを配置すること
ができる。廊下を下って移動する１以上のタグ101a−ｃ
を追跡することを希望するユーザは、廊下130a−ｃに沿
って20数メートル毎にアンテナモジュール104a−ｄを配
置することができ、タグ101aからそれらアンテナモジュ
ール104a−ｄの距離を測定することによりタグ101aの線
形位置を計算する。タグ101aの位置を三角測量すること
を希望する顧客は、十分な数のアンテナモジュールを設
置し、タグ101aが少なくとも３個のアンテナモジュール
の有効範囲内に存在するようにしなければならない。典
型的な設置は、１平方フィート当たり比較的低コストで
“ゾーン”と“廊下”の組み合わせを有する完全な施設
110をカバーし、経時的にある特定の領域を十分な数の
アンテナモジュールで改善してタグの位置を三角測量す
る。
タグのRF設計 図３を参照すると、タグRF回路300は、タグ受信アン
テナ301で信号106を受信し、タグ送信アンテナ312でタ
グ信号107を送信する。タグRF回路300の機能は、周波数
変換により入力スペクトル拡散信号106に応答すること
である。タグRF回路300の第２の機能は、マイクロプロ
セッサ308の制御下で、出力されたタグ信号107にタグデ
ータを変調することである。本発明の好適な実施形態に
おいては、タグ信号107上に出力される情報は、タグの
連続番号、データグラムヘッダ、および移動表示器また
は低電力表示器から生じるようなタグデータ309を含
む。
入力信号106は、好ましくは、セルコントローラ102a
からバイフェーズ変調または直角変調された、2440メガ
ヘルツ帯域の直接系列スペクトル拡散信号である。信号
106はタグ受信アンテナ301により受信され、そのアンテ
ナ301は信号106を収集してそれをタグRF回路300へ供給
する。
信号106がタグ受信アンテナ301により受信されると、
Rx（受信）バンドパスフィルタ302は、タグが2440メガ
ヘルツのISM帯域内の信号のみを受信し、レーダ信号、
電子的ニュース収集（newsgathering）信号、その他を
排除することを確実とする。一実施形態では、フィルタ
302は、回路基板中に埋め込まれた、エッチングされた
結合ストリップラインフィルタとして実施される。次
に、信号106はアンプ303により増幅され、信号対雑音比
（SNR）を劣化させること無く、受信信号が周波数混合
器304内で混合されることを確実にする。
周波数変換器304はキャリア周波数を2440メガヘルツ
から5780メガヘルツへ変換または偏移させる。2440メガ
ヘルツの中心周波数を有する入力信号は、3340メガヘル
ツの中心周波数を有する位相ロック発振器（PLO）305の
出力と混合される。これにより、差周波数、ならびにバ
ンドパスフィルタ306により除去される種々の高調波お
よび低調波と共に、5780メガヘルツの和周波数を生じさ
せる。一つの実施形態においては、PLO305は、以下の３
つの入力を有する位相ロックループ（PLL）により構成
される：（１）電圧制御発振器（VCO）からのサンプル
出力；（２）10メガヘルツ発振器からの基準信号音：お
よび（３）マイクロプロセッサ308への周波数プログラ
ムインターフェース。これは、3340メガヘルツのタグLO
周波数において良好な位相ノイズを有する純音を生成す
る。代替的実施形態では、PLO305は1670メガヘルツの信
号音を生成し、次にそれを２倍にして希望の3340メガヘ
ルツの結果を生じさせる。
タグRF回路300の次の要素はバイフェーズ変調器307で
あり、それはマイクロプロセッサ308の制御下で、5780
メガヘルツの信号を無変化で通過させ、もしくは信号の
位相を180度変化させる。変調器307は、図８に示すよう
に、180度の混成を供給する単極双投RFスイッチ801とし
て実施される。オン−オフキー（OOK）変調、二相変位
（BPSK）変調、多相変位（MPK）変調、および直角振幅
（QAM）変調を含むいくつかの形態の変調を使用するこ
とができる。BPSKは好ましい形態の変調である。変調器
307の出力はアンプ310へ供給され、次に送信器バンドパ
スフィルタ311によりフィルタされ、フィルタ311の出力
はタグ信号107として送信アンテナ312から送出される。
アンプ310は高周波数で動作するので、それは大きな電
力を消費し、このアンプ310を不要とする代替的実施形
態（図４に示す如き）が好ましい。５極フィルタとして
実施されるTxフィルタ311は、FCCパートの15の要求との
適合のために必要である。
図３に示すタグRF回路300は、動作可能かつ自明な実
施形態と共に、タグ101a−ｃの一般的機能を示すことを
意図している。当業者は、電力を保存し、入手可能なパ
ーツを最大限に利用するために複数の機能を単一の要素
に結合すること、または同一の機能をカスタムASICによ
り実施することが可能であろう。図４は、代替的実施形
態を示し、それは図３に示すのと同一の基本的機能を満
足するが、より少ない数の要素を有し、より少ない電力
を使用する。図４に示す回路400と図３に示す回路300と
の間の本質的相違は、要素の数を減少させ（例えば、ア
ンプ310が削除される）、電力を保存するために変調器4
06が周波数混合器406の前段に配置されていることであ
る。
周波数混合器304（図３）または時間遅延素子1505
（図13）の代わりに、他の信号送信弁別器を使用して他
の方法により応答することができる。例えば、タグ101a
の如きタグは、後方錯乱、混合による周波数変換、高調
波の採取による周波数変換、低調波の採取による周波数
変換、または信号遅延（SAWデバイスによるものなど）
を利用して応答することができる。
図４に示されてはいないが、タグRF回路について望ま
しいことは、PLO407およびマイクロプロセッサ405内の
クロックタイミングの両者についての共通な水晶基準信
号の使用である。正確なタイミングは、もしそれが重大
ではなくても、システムの重要な形態であり、タグ101a
がタグ信号107を送信する時をセルコントローラ102a−
ｃが予測することを可能とする。同一の水晶基準信号を
PLO407およびマイクロプロセッサ405のクロックタイミ
ングで使用することにより、（以下に述べるように）セ
ルコントローラ102aが受信信号中の位相シフトを測定す
ることによりソースを正確に較正し、それに従ってその
クロックタイミングを同期させることを可能とする。
図４には示されていないが、いくつかの応用において
望ましいことは、送信アンテナ409と受信アンテナ401が
単一の要素に結合され、単一のアンテナ構造を有するダ
イプレクサを使用する実施形態である。
タグ101a−ｃに電力供給する方法は応用に依存する。
（図３および４はタグの電源を省略していることを述べ
ておく。）典型的には、タグ101aはバッテリーにより電
源供給され、マイクロプロセッサ405の制御下でRF段が
スイッチオン、オフされる。好適な実施形態では、マイ
クロプロセッサ405は低電力状態に移行し、そこにおい
てはタグ101aを再度起動する時刻が来るまで単純に待機
する。代替的実施形態では、回路400中のRC時定数をタ
イミングソースとして使用して、アナログ制御下で全て
のタグ回路400がオン、オフを繰り返す。
図３または４のタグRF回路300または400を使用し、タ
グ101aがセルコントローラ102a−ｃのうちの２つの有効
範囲内にあり、それらセルコントローラが低相互相関特
性の擬似雑音を送信するならば、タグ101aは両信号に対
して同時に正確に応答するであろう。
タグ101a−ｃは、チャージアップおよびチャージダウ
ンするためにミリ秒のオーダーの期間を必要とする。こ
れらの短い期間中に、典型的にタグ101a−ｃは使用のた
めに十分安定的ではないであろうが、それにもかかわら
ず送信アンテナ409を通じて無線チャンネルへRFを放射
するであろう。無線帯域が制限される高性能な応用につ
いては、マイクロプロセッサにより制御されるスイッチ
をタグの送信連鎖に付加して、そのようなスプリアス放
射を排除することができる。
図３および４に示すタグRF回路300、400は、周波数の
異なる組との関連において使用可能である。上述の一般
的なアプローチは、許容FCCスペクトル拡散帯域のいず
れの２つについても作用する。例えば、FCCの規則パー
ト15.247の下での認可不要な無線について以下の組み合
わせが許容可能である： 915メガヘルツから2440メガヘルツへの変換、 915メガヘルツから5780メガヘルツへの変換、 2440メガヘルツから915メガヘルツへの変換、 5780メガヘルツから915メガヘルツへの変換、 5780メガヘルツから2440メガヘルツへの変換。
しかし、スペクトル拡散動作は要求されない;2つの認
可された狭帯域が使用可能である。しかし、残りの議論
については、2440および5780メガヘルツにおけるスペク
トル拡散動作を仮定する。
時間遅延を有するタグ 図３および４に示すタグRF回路300、400は周波数分割
多重アクセスを使用する。すなわち、タグRF回路300、4
00は異なる周波数で信号を受信し、放射する。図13に示
すように、代替的実施形態1500は時分割多重アクセスを
使用する。図示の目的のために、図13に示すタグ回路15
00が受信アンテナ1501で入力として１つの周波数、例え
ば915メガヘルツを取得し、１マイクロ秒の遅延後に同
一周波数で送信アンテナ1508を通じて同一信号を放出す
ると仮定する。セルコントローラ102aの如きセルコント
ローラが２マイクロ秒毎にバースト状の呼び掛け信号10
6を送信すると仮定する。タグ101aの如きタグは、この
信号を入力として受信アンテナ1501を通じて取得する。
次に、図３および４の場合と同様に、その信号は要素15
02−1504を通過する。次に時間遅延要素1505を使用して
１マイクロ秒遅延させる。次に、その信号は送信バンド
パスフィルタ1507を通過し、送信アンテナから放射され
る。時間遅延素子1505としてSAWデバイスを使用するこ
とができる。遅延期間中、セルコントローラは送信を中
止し、その環境下での呼び掛け信号106の反射は最小レ
ベルまで低下する。全二重周波数周波数偏移アプローチ
より低い帯域を有するが、この半二重アプローチは単一
周波数動作を可能とする。周波数変化タグと同様に、遅
延ベースのタグは応答信号を180度の位相シフトにより
変調することができる。他の点では、図13に示すタグ設
計1500は図３および４に示すものと同様である。
セルコントローラのRF設計 図６はセルコントローラ102aの無線段を示す。アンテ
ナモジュール、例えばアンテナモジュール104の構成が
図７に示される。セルコントローラ102aとその遠隔アン
テナモジュール103a−ｄは共同で、ベースバンド方形波
入力を2440メガヘルツキャリアに変調し、結果として生
じる2440メガヘルツ信号をフィルタリングしてFCC送信
要求に適合するようにし、そのフィルタリングされた24
40メガヘルツ信号を選択されたアンテナモジュールを通
じて送信し、同一のアンテナモジュールを通じて戻り57
80メガヘルツタグ応答を受信し、復調ベースバンド信号
のＩ（同相）およびＱ（直角位相）成分を抽出し、その
結果を以降の処理のためにデジタル化する。
図10はセルコントローラデジタルサブシステム650の
主要な構成要素を示す。要約すると、デジタルサブシス
テム650はベースバンド入力信号601を提供し、数ナノ秒
後にタグ102aから復調応答107を受け取る。上記のマイ
クロプロセッサ1001は、（ａ）ベースバンド入力信号60
1を変更し；（ｂ）チップレート、疑似雑音系列長、お
よび／または疑似雑音系列コードを変更し；（ｃ）狭帯
域内において、無線送信器1002の送信周波数610および
無線受信器1003の受信周波数を変更し；（ｄ）無線送信
器1002の送信ゲインおよび無線受信器1003の受信ゲイン
を変更し；および、（ｅ）アンテナモジュール104a−ｄ
を切り替えることにより、無線システムの動作を変化さ
せることができる。
タグ102aからの復調応答107は、無線受信器1003によ
りＩ（同相）およびＱ（直角位相）成分に分割され、デ
ジタイザ636によりデジタル化される。例えばTMS320C54
である整数DSPプロセッサ1004は、デジタイザ636からの
出力を減少させ、高速で相関付け動作を実行する。二相
変位変調（BPSK）を送信側で使用した場合、ＩおよびＱ
チャンネルは別個に相関付けされ、結合される。直角位
相変調（QPSK）については、各チャンネルは各系列に１
回、計２回相関付けされなければならず、一度は各系列
と相関付けされなければならない。整数DPS1004からの
相関データは、例えばペンティアム（登録商標）プロセ
ッサなどのマイクロプロセッサ1001により処理される。
コスト低減および高性能のため、パワーの少ないx86プ
ロセッサ、およびTMS320C30の如き浮動小数点DSPプロセ
ッサを使用することができる。マイクロプロセッサ1001
とホストコンピュータ105との間の通信はTCP/IPプロト
コルを使用して達成され、イーサネットによることが好
ましい。
送信連鎖に入力されるデータはベースバンド入力信号
601であり、それは疑似雑音拡散系列である。その系列
の長さおよび系列中でエンコードされるコードは、セル
コントローラマイクロプロセッサ1001により設定され、
信号処理要求に依存して変更可能である。31または127
ビット系列が典型的であり、それぞれ15dBおよび20dBの
圧縮ゲインを与える。2440メガヘルツおよび5780メガヘ
ルツ帯域は40メガヘルツのベースバンド入力信号601を
維持可能であり、セルコントローラ102aはこの全帯域の
使用を可能とするように設計される。
図5A−5Gは、セルコントローラRF回路600の種々の段
を通過する時の呼び掛け信号106を示す。図5Aは、変調
器500への方形波ベースバンド入力を示す。図5Bは、デ
ジタル的に相関付けされたこのベースバンド入力510を
示す。図5Cは変調器602からの出力520を示し、2440メガ
ヘルツを中心としてスペクトルアナライザにより観察さ
れている。図5Dは5780メガヘルツを中心とした、タグ信
号107のスペクトルアナライザの観察530を示す。図5E
は、タグ107からの復調応答を示し、そのＩ（同相）成
分545およびＱ（直角位相）540成分に分離されている。
図5Fは、デジタル的に相関付けされたＩおよびＱ成分55
0を示す。図5Gは、ＩおよびＱ成分を結合した相関波形
の２次導関数の否定560を示す。
変調器602（図６）はベースバンド入力601を2440メガ
ヘルツキャリアに変調する。種々の形態の変調が利用可
能であり、当業者に周知である。BPSK変調については、
変調器602は単極性双投式RFスイッチ801として実施さ
れ、それは図８に示すように180度のハイブリッド結合
器803に信号供給する。変調器602は好ましくはQPSK変調
器として実施され、それはBPSK変調器を他方から90度の
１チャンネルオフセットで複製し、各チャンネルは許容
可能な相互相関特性を有する異なるベースバンド系列に
より駆動される。さらに高次の変調も可能である。変調
器602による変調により、数百メガヘルツに渡るサイド
ローブが生じ、それはFCC要求に適合するためにフィル
タリングされなければならない。2440メガヘルツ帯域は
近接帯域を有し、それは非常に強力なフィルタリング要
求を生じさせ、それは図示の実施形態においては、高帯
域と厳格な停止域を結合したSAWフィルタ607を使用して
最もよく示される。より広い通過域はベースバンド入力
信号601におけるより速いチッピング（chipping）レー
トを支持するが、より狭い通過域はより広範囲の周波数
ダイバーシティを使用する機会を提供し、妨害を防止
し、および／または進歩した信号処理手法を支持する。
変調器602は、使用可能なIFフィルタ607と同一周波数、
典型的には200メガヘルツから400メガヘルツの範囲内で
動作しなければならない。プリアンプ606はSAW IFフィ
ルタ607の前に必要であり、そのフィルタの出力はアン
プ608により増幅される必要がある。
セルコントローラ回路600中の全ての他のRF発振器と
同様に、送信IF発振器605は10メガヘルツの水晶発振ソ
ース603に位相ロックし、そのソース603はフィルタおよ
び分配ネットワーク604を通じて各発振器へ分配され
る。10メガヘルツソース603は、過剰なベースバンド位
相シフトを防止するために、タグ上の10メガヘルツソー
スの数キロヘルツ以内にある必要がある。
次に、（アンプ608からの）IFフィルタ607の出力は、
混合器609により位相ロック発振器（PLO）611からの出
力と混合され、2440メガヘルツのキャリア周波数に変換
される。PLO611の周波数は、妨害を防止するために必要
な周波数ダイバーシティを提供するため、および／また
は種々の進歩した信号処理技術のために、マイクロプロ
セッサ制御部610の制御下で狭い範囲内に変更すること
ができる。利用可能な周波数ダイバーシティの程度はIF
フィルタ607の使用に関連し、より狭いフィルタはより
遅いチップレートを許容するが、より多くの周波数柔軟
性を有する。混合器609の出力から望ましくない高調波
および差周波数を除去するために典型的に必要であるフ
ィルタは図６には示されていない。
混合器609の次段はドライバアンプ612であり、それは
信号106の電力レベルを増加させ、それによりケーブル1
03aを遠隔アンテナモジュール104aにトライブダウンさ
れることができ、またそれはバンドパスフィルタ613の
ために混合器609の出力をバッファする。RFバンドパス
フィルタ613は、混合器609からのFCCに不適合な出力を
除去するために必要である。指向性カップラー616は、
信号106が遠隔アンテナモジュール、例えばアンテナモ
ジュール104a−ｄに送信される前に、その信号106を検
査するためのポートを提供する。
減衰器614はマイクロプロセッサ制御部615の制御下
で、タグ101a−ｄが近くにあると分かった時に信号処理
ソフトウェアが出力電力を減少させることを可能とす
る。これは、近くにあるタグがセルコントローラにより
過剰に駆動されていることが分かっている状況、および
／または信号処理ソフトウェアがタグをより線形な範囲
で動作させることを必要とする時に有益である。
次に、信号はダイプレクサ618へ送られ、それは送信
信号106と受信信号107を単一のワイヤ上に結合する。ダ
イプレクサ618はハイパス／ローパスフィルタの結合619
aであり、それは送信側に対して受信信号107を減衰さ
せ、受信側に対して送信信号106を減衰させる。Txバン
ドパスフィルタ613およびRxバンドパスフィルタ624の存
在のため、ダイプレクサ618の仕様はそれほど厳格では
ない。
図６に示すセルコントローラRF段600は、一度に一つ
の遠隔アンテナモジュール104a−ｄを支持する。同一の
セルコントローラから複数のアンテナを支持するため
に、システムはスイッチ619を必要とし、そのスイッチ6
19はマイクロプロセッサ制御部620が一つのアンテナか
ら他のアンテナへ迅速に切り替えることを可能とする。
スイッチ619はRFを獲得し、それをｎ個のケーブルのう
ちの一つに通過させ、ここでｎは例えば８または16であ
る。また、スイッチ619は選択されたラインに直流電力
を提供する。RF信号は、キャパシタ（図示せず）を有す
るケーブルに結合され、そのキャパシタは直流分離を提
供し、その直流電力はRFチョークを有するケーブルに結
合されてRF分離を提供する。こうして、直流およびRFは
単一の同軸ケーブルを通じて選択されたアンテナまで一
緒に移動する。
アンテナ中の直流の立ち上がり時間は100マイクロ秒
の範囲内であり、アンテナおよびキャパシタ内の回路の
実効抵抗ならびに動作のために必要なアンテナとキャパ
シタの特性により制限される。アンテナのスイッチング
時間をマイクロ秒以内に提供するために、アンテナへの
直流電力はRFが切り替えられる前に与えられる。
図７を参照すると、アンテナシステム700中におい
て、結合したDCおよびRF信号が例えばセルコントローラ
102aからのケーブル103aの如き同軸ケーブルを通じて到
来する。バイアスＴ字部701は直流信号712からRF信号71
0を分離する。直流信号712はTx/Rx電力制御ロジック702
に送られ、それは最も単純な実施形態においては、ライ
ンからの雑音を除去し、正確な５ボルト電源を提供する
ためのフィルタである。バイアスＴ字部701からのRF出
力710はダイプレクサ715へ送られ、それはセルコントロ
ーラ102a内のダイプレクサ618と同一である。次にこれ
はアンプ703によりFCCが許容する電力レベルまで増幅さ
れ、フィルタ704によりフィルタリングされてFCC規則に
適合するラインおよびアンプ雑音を除去する。結果とし
て得られる信号は次に送信アンテナ705へ送られる。
本実施形態においては、送信アンテナ705および受信
アンテナ706はパッチアレイであり、垂直方向に減少し
たエネルギーを提供すると共に水平方向にエネルギーを
拡散し、その結果電力がフロアおよび天井で無駄になる
ことがなく、最小の電力が上方へ放射される。タグ101a
からの5780メガヘルツ応答107はフィルタ707によりフィ
ルタリングされ、アンプ708により増幅され、ケーブル1
03aを下ってセルコントローラ102aまで送られる。
システムは標準長さ、例えば20メートルのケーブル10
3a−ｄを使用するように設計される。ケーブル延長モジ
ュール900はケーブルの２つの長さを接続し、延長ケー
ブル長さを維持する。図９を参照すると、モジュール90
0の要素はケーブル103からの直流電力を使用して低雑音
アンプ903、904を駆動し、それらはケーブルの次の部分
を駆動するために十分なゲインを提供する。バイアスＴ
字部906、907はRF信号から直流電力910を分離し、ダイ
プレクサ908、909は送信信号106を受信信号107から分離
するように動作する。
図６を参照すると、アンテナモジュール104aからセル
コントローラ102aへ戻る信号は、スイッチ素子621、619
およびダイプレクサ618を通ってセルコントローラの受
信RF連鎖622へ至る。その信号はプリアンプ623とバンド
パスフィルタ624の結合を通過し、その厳密な構成は選
択された部品に依存して変化する。マイクロプロセッサ
制御部626の下でデジタル的に制御される受信減衰器625
は、タグ101aが近くにあることが分かっている時に受信
連鎖の飽和を防止するために使用される。これは、正し
い相関付けおよび他の信号処理に必要な、受信信号107
のＩおよびＱ成分間の関係の喪失を防止するために必要
である。
次に、信号はＩ−ＱゼロIF復調回路627−633へ入る。
先に述べたように、マイクロプロセッサのRx周波数制御
部635は、送信連鎖中のその相対物と共働するように設
定されなければならない。一例を図5Eに示す結果信号
は、デジタル信号処理の準備のためにデジタイザ636
（図10）に送られる。
上記の実施形態は、セルコントローラが所定時刻に一
つのアンテナのみから送受信するとの仮定に基づいて簡
略化される。送信および受信アンテナを相互に独立に選
択することにより、改善されたパフォーマンスが達成さ
れる。セルコントローラ中のソフトウェアは、どのアン
テナモジュールがタグから最良の信号を受信するかを決
定する。例えば、タグ101aの如き特定のタグがアンテ
ナ、例えばアンテナ104aに近接しているならば、アンテ
ナ104はタグ101aから強い信号を受信するであろう。次
に、セルコントローラ102aはアンテナ104aから信号106
の如き信号を送信することができ、アンテナ104b、104
c、および104dにおいてかわるがわる応答107を受信す
る。これは、アンテナ104b−ｄが受信したであろう信号
が送信された信号106および各アンテナモジュール104b
−ｄの各々から独立に受信された信号107を有する信号
と比較して、アンテナ104b−ｄにおいてより強い信号を
生じさせる。
図14に示す設計1600は並列に動作する複数の受信連鎖
1610a−1610nを提供する。各受信連鎖1610a−1610nは、
IQ復調回路、デジタイザ、および例えば整数DSP1620な
どの整数DSPとして示される相関付け要素を含む。各受
信連鎖を別個のカード上に実施することは調整可能性を
提供する。同一の送信信号について複数の受信アンテナ
モジュールを使用することは、セルコントローラ信号処
理ソフトウェアが空間処理手法を使用してマルチパス効
果を分離することを可能とする。これらの手法は、マル
チパスにより劣化した応答が各アンテナで異なる特性を
有するという事実を利用する。
ビット検出 理想的環境においては、図5Bに示すように、単純な三
角形相関ピークを受信タグ信号107から得ることができ
る。無線連鎖に導入される歪み、特に屋内マルチパス効
果により生じる歪みは、歪んではいるがそれにも拘わら
す区別可能な相関ピークを生じさせ、その関数が図5Gに
示される。ビット検出の目的のために、本質的な点は一
連の相関の存在を確実に検出することであり、その相関
はタグの動作を示す。図11は、一連の相関からタグデー
タを取得する方法を示す。図11に示すチャート1110の左
半分において、タグは“0"を送信している。これは、呼
び掛け信号106を無変化で通過させるようにタグの変調
器307を設定することにより達成される。受信タグ信号1
07が送信疑似雑音系列と関連付けされている場合、本質
的に同一の相関ピークが生じる。そのような３つのピー
ク1120a−ｃをここに図示する。４番目の相関1120dの時
間中、タグは変調器の位相を180度変化させ、チャート1
110に示すように“1"を示す。
変調がビットの中間で変化するので、４番目の相関デ
ータピーク1120dは変形され、最善には無視される。第
５および第６の相関ピーク1120e−ｆは180度のシフトを
正確に反映する。
セルコントローラにおいて、マイクロプロセッサの制
御下で疑似雑音系列を変化させることができる。最初に
タグの存在が検出されると、図11に示すように比較的短
い系列を使用しなければならない。一度タグのビットタ
イミングが確定されると、SNRを改善するためにさらに
長い系列を使用することができ、それは距離測定におい
て有用である。
図11に示されない重要な考察は、受信信号の同相およ
び直角位相成分間のバランスが経時的にドリフトするこ
とである。これは、セルコントローラ102aおよびタグ10
1a中の10メガヘルツソースが典型的に数キロヘルツ相違
することである。この要因は、受信信号の同相および／
または直交位相における変化を示すことによりベースバ
ンドで検出可能である、連続相関間の位相差を示すこと
により調整可能である。先に述べたように、この同一の
調整プロセスを使用してセルコントローラクロックに対
してタグクロックを調整することができ、タグビット遷
移のタイミングを正確に測定する必要なしにタグチャー
プ時間の正確な予測を可能とする。
セルコントローラとタグとの間の相互作用 各タグは自立型ユニットであり、それはいかなる方法
においても外界からは気づかない。各タグは、製造時に
そのタグと関連付けられた唯一の同一性コード（UID）
を有する。タグは周期的に目覚め、短時間の間あらゆる
入力2440メガヘルツ信号106を出力5789メガヘルツ信号
に変換し、他方でそのUIDおよび他のデータをそれがチ
ャープ（送信）する出力信号107に変調する。タグは他
のタグとは通信しない。タグは呼び掛け信号に明確に応
答はせず、2440メガヘルツ帯域のあらゆる入力信号106
に単に応答し、その帯域は近接するセルコントローラア
ンテナモジュール104aからの疑似雑音系列を含むことも
あり、含まないこともある。このアプローチは、タグ10
1aの設計および製造を大幅に単純化する。
その時間のいくつかの部分で、２以上のタグが同時に
応答する。多くの場合、２つのタグのうちの一方は他方
のタグよりも強い信号を返し、そのような衝突中にいく
つかのデータが失なわれる。反復パターンにおいて生じ
る衝突を回避するため、タグはランダムな時刻に“目覚
め”、それらのUIDをチャープし、それらはタグのUIDを
含む疑似乱数発生器に基づいて（タグおよびセルコント
ローラの両者により）計算できる。例えば、約５秒毎に
チャープするタグについては、タグは0.0から2.0の間の
疑似乱数を発生し、これらを4.0秒の最小遅延時間に加
算し、4.0から6.0秒の間で均一に分布する遅延時間の系
列を生じる。
内部クロックまたはRC回路の遅延からの入力の如き疑
似乱数発生器へのアナログ入力を使用して経時的に種
（seed）を変化させることが可能であるが、セルコント
ローラ102aが既知のタグのチャープ時間を正確に予測す
ることを可能とするために純粋なデジタルスキームが好
ましい。典型的な疑似乱数発生器は以下の形態を有す
る： Ｎ＝rand（seed） 式１ 結果として得られるＮは、疑似乱数系列中の次の疑似
乱数のための種として使用される。この種の疑似乱数発
生器を使用する時、２つのタグが同一の種を使用するこ
とがあり、それらのタグ信号は繰り返し衝突する。さら
に、タグクロック中の小さな差異と共に、タグの全ての
ペアが結局はある時間的量に渡ってこの同期した状態を
通じてドリフトする。これらの状況を防止するため、上
述のように各タグのUIDをそのタグについての遅延時間
に導入することが望ましく、各タグについて異なる疑似
乱数系列、即ち： Delay＝ｆ（N,UID） 式２ を生じる。
そのような関数の１つの単純な例は： Delay＝Xor（N,BitRotate（UID,AND（N,11112）））
式３ 式３を参照すると、Ｎ＝Xor（Delay,BitRotate（UID,
AND（N,11112）））を計算することにより、UID、Dela
y、およびAND（N,11112）から種を再構築することが可
能である。
図12aを参照すると、タグデータグラム1400の１つの
実施形態は、セルコントローラがタグの存在を検出する
ことを可能とするためのヘッダ1401を含み、次に識別子
プリアンブル1402があり、その次にタグのUID1403があ
る。ヘッダ1401はゼロレングスとすることができる。識
別子プリアンブルは1402は、例えば周期冗長検査（CR
C）の如き有効性チェックとして実行することができ
る。十分に単純な遅延機能及び高いクロックの安定性を
有し、セルコントローラはデータグラム1400の一連のチ
ャープのタイミングを示すことによりタグのチャープ系
列を推論することができる。
図12bを参照すると、データグラム1410の別の実施形
態において、タグは遅延情報1414を付加し、それにより
セルコントローラがタグのデータグラム1410の次の及び
後続のチャープの送信時刻を予測できるようにする。式
３の例において、この情報はデータ:Delay及びAnd（N,1
1112）を含むであろう。
図12cを参照すると、データグラム1420の別の実施形
態において、図12a及び12bのデータグラム1400、1410で
使用するより短いヘッダが使用され、タグデータグラム
1420中に含まれるUID1423が送信される以前にセルコン
トローラがタグの存在を検出する十分な時間を有するこ
とを保証しないようにする。データグラム1420に付加さ
れるのは次のチャープの送信遅延1425であり、セルコン
トローラがデータグラム1420の最初に受信されたチャー
プからタグの同一性を同定する十分な時間を有しない場
合でさえ、タグが次にそのデータグラム1420をチャープ
するであろう時刻をセルコントローラが予測できるよう
にする。次に、セルコントローラはこの次のチャープを
予期し、その時のタグの同一性を確定することができ
る。タグが識別されると、セルコントローラはタグの疑
似ランダム数生成器を複製してタグによる将来の全ての
チャープ時刻を計算する。図12cのタグデータグラム142
0において、UID1423と遅延情報1425の間に一連の特殊な
同期ビット1424を挿入し、UID1423が何時終了するかを
確実に決定する。この場合、UID1423は同期系列又はそ
の逆を含まないように規定されなければならない。
図12a、12b、および12cは選択的データセクション140
4、1415、1426を有し、それらはタグがセルコントロー
ラへデータを送信することを可能とする。これらのセク
ション1404、1415、1426は、タグ内部からのデータ、例
えば移動検出器または低電力インジケータなど、もしく
はタグが人間に取り付けられた場合には医用遠隔計測の
ための代謝性情報などのタグに取り付けられた外部装置
からのデータを含むことができる。
タグUIDに関連する識別子プリアンブルはタグUIDに先
行する。この識別子プリアンブルは、タグの完全なUID
をデコードする必要なしに、タグが予測されるようにチ
ャープしていることをセルコントローラが迅速に確認す
ることを可能とする。これは、他のアンテナに近接する
異なるタグとの通信などの他の行動のためにセルコント
ローラを自由にする。識別子プリアンブル1402、1412、
1422およびタグ1403、1413、1423は外部的に設定され、
適切であればエラー訂正ビットを含むように規定するこ
とができる。
タグのUIDはタグ内にハードコード（hardcode）する
ことができる（例えばシリアルナンバーとして）。タグ
はそれらのUIDに基づいてグループ分けすることがで
き、異なるセルコントローラに異なるグループを関連付
けることができる。各セルコントローラは、どのタグが
セルコントローラに関連付けられたグループに属するか
に関する情報（別のソースから受け取る）を含む。セル
コントローラがタグ信号を受信すると、セルコントロー
ラはタグ信号からUID情報を抽出し、タグ信号が、セル
コントローラに関連付けられたグループ内のタグにより
送信されたか否かを決定する。
図12a−12cのタグデータグラム1400、1410、1420にお
いて、遅延情報フィールド1414、1425およびデータフィ
ールド1404、1415、1426もエラー訂正ビットを含むこと
ができる。単純な処理のために、データをハーフバイト
（half−byte）のストリームに減少させることができ
る。特定のハーフバイトについてどの値を送るかを決定
するために、タグはテーブル内のハーフバイト値を参照
することができ、そのテーブルはハーフバイト値に加え
てデータ訂正情報を示す例えば８ビット値を含む。単一
のセルコントローラは図12a−ｃに示す３種類のデータ
グラム1400、1410、1420の全てを処理可能である。デー
タグラムの種類の選択は特定のタグについての適用要求
事項に依存するであろう。
セルコントローラがタグの存在を検出するのに要する
時間量はセルコントローラの設計の性質に依存して変化
する。例えば、セルコントローラが16個のアンテナを循
環している場合には、アンテナを切り替えるための100
マイクロ秒の時間は重要である。タグ信号がセルコント
ローラにより受信された最初の時にタグが識別されるこ
とを確実とするために、タグデータグラムのヘッダは、
全てのアンテナに対して試みを行うために十分な時間を
セルコントローラに与える程度に長くなければならな
い。パフォーマンスの要求が毎秒100タグの範囲内であ
れば、ヘッダ中の２または３マイクロ秒の増加は許容さ
れる。しかし、より高いパフォーマンス要求において、
またはタグの電力消費を最小化しなければならない場合
には、セルコントローラのパフォーマンスを改善する
か、または図12cに示すような種類のタグデータグラム1
420を使用するかのいずれかが必要である。
特定のタグからの送信時間を予測することにより、ア
ンテナおよび／または周波数ダイバーシティを使用して
タグの位置をより良好に計算するために、セルコントロ
ーラは組織化された方法で様々のアンテナからタグ情報
を収集することができる。タグが応答すると予測される
時に正確に応答しているならば、セルコントローラが正
しいタグから信号を受信していることを合理的に確認す
るためにセルコントローラがタグデータグラム中で送信
された全てのビットを検出する必要はない。予定通りに
正確に到来する正しい識別子プリアンブルはほぼ間違い
なく予測されたタグからのものである。これは、セルコ
ントローラが、タグと通信可能または不可能な様々のア
ンテナに対して試みを行う機会を提供する。
タグデータグラムの送信間でタグを追跡することが必
要ならば、より短時間の送信をより頻繁に行うようにタ
グを構成することができる。例えば、タグがそのデータ
グラムを平均10秒毎にチャープするように構成されたと
すれば、もっと短いコードをより頻繁に、例えば0.5秒
毎に送信するようにタグを構成することもできる。この
短いコードを１ビット長と同じ程度に短くし、送信に数
マイクロ秒のみを要するようにすることができる。これ
により、毎秒数百回のそのような送信でさえも僅かの割
合の通信チャンネルのみを消費するであろう。セルコン
トローラはそのような各送信の正確なタイミングを予測
することができ、そうして送信時刻に基づいて各信号を
発信元のタグと調和させる。エラー訂正コードは、１つ
のタグからの長いチャープが典型的に別のチャープから
の迅速なチャープにより変形（corrupt）されないよう
に構成することができる。セルコントローラは、そのよ
うな衝突のほとんどを予測するためのデータを有する。
タグが最初にセルコントローラの有効範囲内に導入さ
れると、異なるタグのデータグラム送信間の衝突が予期
不能な方法で生じる。有効範囲に新規に導入されたタグ
による送信、または瞬時的にその送信レートを増加させ
るタグ（例えば、移動検出器または“パニックボタン”
に応答するような）による送信は、セルコントローラ10
2aが予期することはできず、データ衝突を生じさせる。
しかし、タグが一度識別された後は、先の衝突はモデル
化され、疑わしいデータは無視される。その代わりに、
２つのタグからの信号が衝突したならば、アンテナが１
つのタグから受信した信号が、別のタグから受信した信
号より強くなるようにようにセルコントローラがアンテ
ナを選択することができる。
より進歩したタグの設計においては、タグが作動中で
あることをセルコントローラが認識している時間中にタ
グへ情報および指示を送信する手段をセルコントローラ
が備える。そのような指示は、タグに取り付けられた装
置に伝達されるべき命令を含むことができる。セルコン
トローラは、最も単純にはオンオフキーイング（on−of
f keying）により、またより進歩したタグについては１
または零を示すように疑似雑音ビット系列をフリップす
ることにより、そのような情報をダウンロードすること
ができる。一般的にダウンリンク（ダウンロード）アプ
ローチはコストと形態の要求により動かされ、高いビッ
トダウンリンク送信レートは、より多くの電力を消費す
るより高価な受信器を必要とする。よって、単一のセル
コントローラは、読み取り専用タグ、読み取り／書き込
みタグ、および高速読み取り／書き込みタグを同時に維
持することができ、セルコントローラは特定のタグ中で
維持された形態に依存して自身の行動を適応させる。
タグからセルコントローラへの送信タイミングは、タ
グが付されるアイテムに依存する。例えば毎分一回とい
うように、あまり頻繁でなく送信を行うように資材およ
び機器を設定することができる。例えば、保護施設内の
人々に付したタグについてはもっと頻繁な送信が要求さ
れる。タグの読み取り／書き込みバージョンについて
は、送信タイミングをセルコントローラからの命令上に
変形することができる。
代替的なタグの設計は、環境因子に基づいて送信時間
の変更を可能とする。例えば、移動検出器をタグ内に配
置し、タグの移動中に送信間隔を小さくすることができ
る。別の例として、タグが改竄された時にタグがより頻
繁にかつ高電力で送信を行うことができる。別の例とし
て、タグは多少変更された電子的物品監視（EAS）装置
を含み、そのEAS装置が標準的EAS検出器の有効範囲内に
存在する時にタグにそのUIDをより頻繁に送信させるこ
とができる。より一般的には、タグが別の電子機器に取
り付けられたならば、その装置の制御下で送信間隔を変
更することができる。
タグの電力 タグ101a−ｃは、それらの可搬性および寿命を増加さ
せるために低RF電力レベルを送信する。加えて、タグ信
号の送信107は数ミリ秒の期間のみとなるように設計さ
れる。従って、タグがそのUIDを数秒毎に応答したとし
ても、注意深いタグの設計はタグのバッテリー寿命をバ
ッテリー自身の貯蔵時間に近づけることを可能とする。
さらに低い電力使用のために、タグに移動検出器を導入
し、例えばタグが静止している時には送信を頻繁に行わ
ないようにすることができる。
ある状況については、バッテリーを取付機構内に導入
することによりバッテリーの交換を達成することができ
る。例えば、再使用可能なタグのエレクトロニクスを使
い捨ての患者用ブレスレットに取り付け、ブレスレット
にバッテリーを含める。別の例としては、IDブレスレッ
トのクリップにバッテリーを取り付けることができる。
より一般的には、アクティブRFIDタグの安価で使い捨て
可能な部分にバッテリーを取り付け、エレクトロニクス
を他の、より高価な部分に取り付けることができる。
タグを取り付けるアイテムが電源自身であるならば、
タグをその電源に接続する（tap）ことができる。この
アプローチは、タグを機器自身の内部に設計することが
できる場合（ハンドヘルドコンピュータの場合など）、
または機器および電源が大きい場合（フォークリフトな
どの場合など）に非常に現実的である。より大きな電源
は、より長いタグの有効範囲を許容する。
タグ位置の推定 タグ信号107は、（１）回路およびアンテナモジュー
ル104a−ｄの間の配線による、呼び掛け信号106を送信
するセルコントローラ102a中の既知の固定遅延、（２）
アンテナモジュール104aおよびタグ101a内の固定時間遅
延、および（３）呼び掛け信号106とタグ信号107が空気
中を伝搬するための時間の合計である時間に受信され
る。
（１）および（２）が固定であるので、（３）の呼び
掛け信号106およびタグ信号107の空気中の伝搬時間に注
目する。セルコントローラ102aにより2440MHzのキャリ
ア信号上に変調された疑似雑音系列の期間は、信号106
とタグ信号107の結合伝搬時間より大きくなければなら
ない。疑似雑音系列を相関付けする手法は従来技術にお
いて既知である。マルチパス効果が無い場合、セルコン
トローラ102aは、図5Bに示すように、受信されたタグ信
号107から単純な三角形相関ピークを得ることができ
る。しかし、ほとんどの屋内環境において、実際に受信
されるタグ信号は図5D−5Gに示すものにより類似してい
る。屋内無線信号は、ホワイトボード、蛍光灯、ファイ
ルキャビネット、エレベータのシャフト、鋼鉄のビーム
などの様々の面からの反射により、相当なマルチパス効
果を受ける。タグ101aがタグ信号107を送信する時、直
接タグ信号107と反射信号との合計がセルコントローラ
アンテナモジュール104aで受信される。そのような情報
から相関ピークを抽出するために様々のアプローチを使
用することができ、利用可能な信号品質、処理電力およ
び要求されるパフォーマンスに依存して特定のアプロー
チが選択される。
40メガヘルツのチップレートは、約25フィートの立ち
上がり時間距離に対応する立ち上がり時間25ナノ秒の相
関ピークを生じさせる。往復伝搬時間を使用してタグの
位置を計算するので、単一チップの精度は、あらゆる進
歩した信号処理を必要とすること無く、12フィート以内
のタグ距離の計算を可能とする。
タグのおよその位置は、相関付けされた信号対雑音比
がいつ所定のレベルを超えて上昇するかに注目すること
により計算することができる。少ない種類のキャリア周
波数を試み、最も先に立ち上がるものを選択することに
より改善された精度を達成することができる；そのよう
な周波数ダイバーシティは図４−６に示す無線システム
により維持される。このアプローチはシステムの信号対
雑音比に敏感である。
代替的なアプローチは、相関関数のピークを発見す
る。改善された結果について、図5Gに示すように相互相
関関数の２次導関数の否定をとり、そのピーク位置を発
見することにより信号遅延を計算する。
最高の精度のために、その分野の当業者に既知である
MUSICアルゴリズムを使用することができ、それについ
ては0.01チップ範囲内の精度が報告されている。MUSIC
は周波数ダイバーシティを必要とし、それはここに述
べ、図６に示す無線システムにより維持される。その方
法は、遅延プロファイルデータベクトルの疑似雑音相関
マトリクスの固有ベクトル空間の分解に基づく。区別さ
れた各周波数が付加的なマルチパス成分の解決のための
情報を提供する場合に周波数ダイバーシティが要求され
る。ほとんど静止したままのタグについては、必要なデ
ータを収集することができ、背景プロセスとして計算を
完了する。在庫への適用について、移動検出器をタグ内
に導入し、その位置を再計算しなければならない時には
何時でもセルコントローラに知らせる。
適切なデータ収集時間、アンテナダイバーシティ、周
波数ダイバーシティ、または処理電力が利用できない状
況では、ひどいマルチパス効果の存在下においてさえ
も、発見的手法を使用してタグの位置を計算することが
できる。従来技術において周知な様々の手法を使用し
て、必要に応じて使用することができる各アンテナへの
方位を推測することができる。
多くの状況において、タグ位置の計算における厳密な
正確性は要求されないが、それでも床または仕切りと関
連してタグ位置を計算することは重要であろう。建物内
における各階毎の判別は、図２に示すように下方へ延び
るアンテナを天井に（または上方へ延びるアンテナを床
に）配置することにより達成できる。同様に、水平な仕
切り上にはすに配置されたアンテナは、これらの仕切り
に対する位置を決定することができる。マルチパス効果
に対して感度の低い、比較的狭いはり幅のアンテナを出
口その他に向けることができる。
セルコントローラアンテナ104aをコンピュータ画面の
近くに配置し、画面の視野角に対応する有効範囲を有す
るようにすることができる。次に、有効範囲内の人のた
めのオペレーティングシステムを自動的に構成し、また
は誰が範囲内におり、誰が範囲内にいないかに基づいて
警備の目的で画面を白紙とするようにソフトウェアを構
成することができる。コピーマシン、マイクロフィルム
リーダ、制限された機器、その他と関連して同様の発想
を使用することができる。
単一のアンテナモジュールは、三角形に配置される３
つの別個のアンテナを含むことができる。戻り信号の同
相および直角位相成分を使用して位相差を比較すること
により、タグの角度の表示が決定できる。2.45ギガヘル
ツなどの高周波の実施形態では、そのようなアンテナを
相互に数インチ内とすることができ、非常に効果的であ
る。
発見的手法を使用して相関プロファイルを分析し、相
関付けを開始する時刻、すなわち相関ピークが“雑音”
のベースラインと区別可能となった時間を推測すること
ができる。周波数ダイバーシティは種々のサンプルを提
供可能であり、そのうちの最善のものを選択することが
できる。改善された推測は、相関ピークを、十分に検討
された典型的な相関プロファイルの用語の１つとパター
ンマッチングすることにより達成することができる。較
正の目的では、タグを既知の固定位置に配置することが
でき、これらの位置の近くを通過するタグは同様の相関
プロファイルを示すであろう。そのような固定タグを使
用して、妨害の存在（意図的または意図的でなく妨害電
波を発する物体）を検出し、種々の対妨害手法を試みる
ための実時間のテストベッドを提供することができる。
アンテナダイバーシティは、タグ位置の計算精度を改
善するために最も重要なツールである。低い精度が要求
されるならば、１つまたは２つのアンテナのみが所定の
タグの有効範囲内に存在するようにアンテナを配置する
ことができる。この場合、三角測量のためには不十分な
データしか無く、いつでもタグの存在を検出すると共に
１つまたは２つのアンテナからのタグの距離を推定する
のに十分な情報のみが存在する。タグのおよその方位
は、その目的で設計され、かつ従来技術の当業者に周知
であるアンテナの信号強度から推測することができる；
そのような方位は最強の受信信号を反射する傾向があ
り、それは相当なマルチパス成分を含むであろうことに
注意を有する。逆に、高い精度を要求する領域について
は、比較的狭いはり幅アンテナのダイバーシティを例え
ば入口に設置することができ、それは同時に位置の明確
な画像を提供する。
アンテナダイバーシティは、システムの調整可能性を
も提供する。タグ位置の高精度での計算が必要でない他
の施設、または施設内の部分について、実質的に全指向
性のおよび／または天井に配置されるアンテナを、有効
範囲の平行フィート毎に比較的低コストのために、相互
に比較的離して設置することができる。高い位置精度を
要求する施設または施設内の部分については、接近した
間隔で配置された、および／または指向性のアンテナが
増加したコストで高い精度を提供することができる。
セルコントローラの動作 システム全体の設計、ならびにタグ信号の送信間隔が
疑似ランダム的に生成されるという事実は、確実な動作
の機会を与える。安全な施設の入口に分散したタグをそ
の施設を通じて追跡することができ、タグが改変される
時に特別のコードを放射することができる。タグのコー
ドはタグの応答を監視することにより決定できるが、タ
グの送信間隔はタグおよびホストのみが知っているよう
に構成できるアルゴリズムに従って変化し、タグを破壊
せずに直接的に決定することは不可能である。タグは例
えばそのコードおよび送信間隔を再度プログラムするた
めの要素、例えば物理的要素を含むことができる。例え
ば、タグを含むフォトIDを、潜在的に生物測定学技術と
の関連において、フォトIDを保持する人が安全チェック
ポイントを通過する度に再プログラムすることができ
る。
施設全体をカバーするために、幾分重複した領域をカ
バーする複数のセルコントローラを設置することができ
る。各セルコントローラはサーチおよびデータ収集方法
に従って動作するが、アンテナ間の迅速な移動、疑似雑
音コード、チッピングレートの変更、その他は別のセル
コントローラにとってはランダム雑音に見える。加え
て、既知の相互相関特性を有するコード、例えばゴール
ドコードなど、特にタグのサーチに使用されるコードを
ホストコンピュータが種々のセルコントローラに割り当
てることができる。その代わりに、セルコントローラは
ランダムベースで疑似雑音の選択を切り替えることがで
きる。
２つのセルコントローラ間の境界上にあるタグについ
ては、各セルコントローラはそのアンテナモジュールか
らタグの距離を報告する。中央ホスト105はこのデータ
を集めて整理し、タグの位置を計算する。
セルコントローラによる使用のために種々の疑似雑音
コードが利用可能である。よって、１つのコードがスペ
クトルの別のユーザからの妨害を受信しているようであ
れば、セルコントローラは他のコードを選択することが
できる。本質的に呼び掛け装置であるタグは、使用中の
特定のコードを知る必要はない。同様に、別のユーザが
問題を起こしているならば、中央周波数をいくらか調整
することができる。
他の実施形態も以下の請求の範囲の視野に属する。例
えば、本発明の工程を実行する順序は、本分野の当業者
により変更することができ、それでもなお所望の効果を
達成する。
フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／０４４，３２１ (32)優先日 平成９年４月24日(1997．4．24) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (72)発明者 ワーブ ジェイ アメリカ合衆国 マサチューセッツ 02158 ニュートン ランバードストリ ート 44 (56)参考文献 特開 平４−232488（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−8779（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−140236（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−201821（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−188857（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−63586（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−257726（ＪＰ，Ａ) 特許3017995（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 H04B 1/59

Claims (38)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】無線周波数の呼び掛け信号に応答するタグ
    において、 第１の周波数で呼び掛け信号を受信する受信器と、該受
    信器は、前記第１の周波数の生成する時刻とは無関係
    の、擬似ランダムの時間間隔でのみ前記第１の周波数を
    受信することができる受信器であり、 受信した呼び掛け信号から第２の周波数の無線周波数の
    送信信号を生成する周波数混合器と、 タグ特有のデータ信号を生成するマイクロプロセッサ
    と、 タグデータ信号を送信信号に変調して第１のタグ信号を
    生成する変調器と、 選択された時刻に第１のタグ信号を送信する送信器と、 を備えるタグ。
  2. 【請求項２】無線周波数の呼び掛けに応答するタグにお
    いて、 第１の周波数で呼び掛け信号を受信する受信器と、該受
    信器は、前記第１の周波数の生成する時刻と無関係の、
    擬似ランダムの時間間隔でのみ前記第１の周波数を受信
    することができる受信器であり、 受信した呼び掛け信号から無線周波数の送信信号を生成
    する時刻遅延器と、 タグ特有のデータ信号を生成するマイクロプロセッサ
    と、 タグデータ信号を送信信号に変調して第１のタグ信号を
    生成する変調器と、 選択された時刻に第１のタグ信号を送信する送信器と、 を備えるタグ。
  3. 【請求項３】無線周波数の呼び掛けに応答するタグにお
    いて、 第１の周波数で呼び掛け信号を受信する受信器と、該受
    信器は、前記呼び掛け信号の生成する時間間隔とは無関
    係の、擬似ランダムの時間間隔でのみ前記呼び掛け信号
    を受信することができる受信器であり、 呼び掛け器において呼び掛け信号と区別可能な無線周波
    数の送信信号を周波数混合器を使用して、受信した呼び
    掛け信号から生成する信号送信判別器と、 タグ特有のデータ信号を生成するマイクロプロセッサ
    と、 タグデータ信号を送信信号に変調して第１のタグ信号を
    生成する変調器と、 選択された時刻に第１のタグ信号を送信する送信器と、 を備えるタグ。
  4. 【請求項４】前記信号送信判別器は周波数混合器である
    請求項３に記載のタグ。
  5. 【請求項５】前記信号送信判別器は時刻遅延器である請
    求項３に記載のタグ。
  6. 【請求項６】前記選択された時刻は擬似ランダムに生成
    される請求項３に記載のタグ。
  7. 【請求項７】前記選択された時刻の２つの間の差はタグ
    データ信号の内容の関数である請求項３に記載のタグ。
  8. 【請求項８】前記タグデータ信号はタグを唯一的に特定
    する請求項３に記載のタグ。
  9. 【請求項９】前記タグデータ信号はヘッダおよび唯一の
    識別子を有する請求項３に記載のタグ。
  10. 【請求項１０】前記タグデータ信号は有効性チェックを
    含む請求項８に記載のタグ。
  11. 【請求項１１】前記タグデータ信号はさらにエラー訂正
    ビットを含む請求項８に記載のタグ。
  12. 【請求項１２】前記タグデータ信号は、タグと関連する
    物体から得られるデータを含む請求項８に記載のタグ。
  13. 【請求項１３】前記タグは、第１のタグ信号の連続的送
    信間において低電力状態である請求項８に記載のタグ。
  14. 【請求項１４】前記マイクロプロセッサは、ユーザの入
    力に応答して唯一のタグ識別子を変更する請求項９に記
    載のタグ。
  15. 【請求項１５】前記マイクロプロセッサは、ユーザの入
    力に応答して選択された時刻を変更する請求項４に記載
    のタグ。
  16. 【請求項１６】前記変調器は、オン／オフキー変調を使
    用して前記送信信号を変調する変調器を有する請求項４
    に記載のタグ。
  17. 【請求項１７】前記変調器は、バイナリーシフトキー変
    調を使用して変調を行なう変調器を有する請求項４に記
    載のタグ。
  18. 【請求項１８】前記変調器は、複数位相シフトキー変調
    を使用して変調を行なう変調器を有する請求項４に記載
    のタグ。
  19. 【請求項１９】前記変調器は、直角位相振幅変調を使用
    して変調を行なう変調器を有する請求項４に記載のタ
    グ。
  20. 【請求項２０】前記マイクロプロセッサは、前記第２の
    タグ信号を周期的に送信させる請求項７に記載のタグ。
  21. 【請求項２１】前記タグは同時に複数の呼び掛け信号を
    受信し、応答する請求項４に記載のタグ。
  22. 【請求項２２】物体の位置を推定する方法において、 呼び掛け信号を送信する工程と、 前記呼び掛け信号の生成する時刻とは無関係に、擬似ラ
    ンダムの時間間隔でのみ前記呼び掛け信号を受信するこ
    とができる受信器で前記送信された呼び掛け信号を受信
    する工程と、 物体と関連付けされたタグからタグ信号を送信する工程
    と、 送信されたタグ信号を１つまたは複数の受信アンテナで
    受信する工程であって、前記送信されたタグ信号はその
    受信アンテナについての到達において個々の受信アンテ
    ナで受信される工程と、 前記１つまたは複数の受信アンテナで受信されたタグ信
    号からタグの同一性を得る工程と、 タグ信号を受信する受信アンテナのサブセットの位置、
    および受信アンテナのサブセットにおけるタグ信号の到
    達時刻の関数として、タグ位置を推定する工程と、 を備える方法。
  23. 【請求項２３】前記タグ信号を受信する工程は、 少なくとも１つのアンテナのセットのうちの各アンテナ
    について、アンテナがタグ信号を受信しているか否かを
    決定する工程と、 アンテナがタグ信号を受信している場合に、そのアンテ
    ナをそのタグ信号についての受信アンテナとして特定す
    る工程と、 を有する請求項22に記載の方法。
  24. 【請求項２４】前記送信工程は、 前記呼び掛け信号を生成するために擬似雑音系列をキャ
    リヤ信号に変調する工程と、 アンテナをそのタグ信号についての受信アンテナとして
    特定した後に、擬似雑音系列を拡張する工程と、 を有する請求項22に記載の方法。
  25. 【請求項２５】物体の位置を推定する方法において、 送信時刻において呼び掛け信号を送信する工程と、 前記呼び掛け信号の生成する時刻とは無関係に、擬似ラ
    ンダムの時間間隔でのみ前記呼び掛け信号を受信するこ
    とができる受信器で前記送信された呼び掛け信号を受信
    する工程と、 物体と関連付けされたタグからタグ信号を送信する工程
    と、 １つまたは複数の受信アンテナにおいて送信されたタグ
    信号を受信する工程であって、前記送信されたタグ信号
    はその受信アンテナについての到達時刻において個々の
    受信アンテナで受信される工程と、 １つまたは複数の受信アンテナで受信されたタグ信号か
    らタグの同一性を得る工程と、 セルコントローラにおいて、送信時刻よびその受信アン
    テナの到達時刻に基づいて、各受信アンテナからタグま
    での距離を決定する工程と、 受信アンテナのサブセットからタグまでの距離の関数と
    してタグの位置を推定する工程と、 を備える方法。
  26. 【請求項２６】タグの存在を検出する方法において、 セルコントローラにおいて、第１の周波数で第１の信号
    を送信する工程と、 タグにおいて、第１の信号を受信し、選択された時刻で
    第２の信号として第２の周波数で第１の信号に応答する
    工程と、前記選択された時刻は前記第１の周波数の生成
    する時刻とは無関係に、擬似ランダムの時間間隔であ
    り、 セルコントローラにおいて、第２の信号を受信する工程
    と、 セルコントローラにおいて、第２の信号の受信に基づい
    てタグの存在を検出する工程と、 を備える方法。
  27. 【請求項２７】アンテナからタグまでの距離を推定する
    方法において、 アンテナにおいて、送信時刻に第１の周波数で第１の信
    号上で擬似雑音系列を送信する工程と、 タグにおいて、第１の信号を受信し、第２の信号として
    第２の周波数で第１の信号に前記第１の周波数の生成時
    刻とは無関係に、擬似ランダムの時間間隔でのみ応答す
    る工程と、 アンテナにおいて、到達時刻に第２の信号を受信する工
    程と、 セルコントローラにおいて、送信時刻および到達時刻に
    基づいてアンテナからタグまでの距離を決定する工程
    と、 を備える方法。
  28. 【請求項２８】第２の周波数でセルコントローラ信号を
    受信し、第２の周波数で応答しているタグからのタグ信
    号を前記第１の周波数の生成時刻とは無関係に、擬似ラ
    ンダムの時間間隔で受信するアンテナと、 受信されたタグ信号の同相および直角位相成分を抽出す
    る直角位相変調器と、 以後の処理のために、同相および直角位相成分をデジタ
    ル化する装置と、 を備えるセルコントローラ。
  29. 【請求項２９】キャリヤ信号に変調されたセルコントロ
    ーラ信号を送信する回路と、 選択された時刻にタグにより送信されたタグ信号を受信
    する回路とを備え、前記回路は、前記セルコントローラ
    信号の生成時刻とは無関係に、擬似ランダムの時間間隔
    でのみ前記タグ信号を受信することができる受信回路で
    ある、 セルコントローラ。
  30. 【請求項３０】受信されたタグ信号から、タグの同一性
    を決定する回路を備える請求項29に記載のセルコントロ
    ーラ。
  31. 【請求項３１】受信されたタグ信号から、タグが次にタ
    グ信号を送信する時刻を決定する回路をさらに備える請
    求項30に記載のセルコントローラ。
  32. 【請求項３２】物体の位置を監視するシステムにおい
    て、 １つまたは複数の送信アンテナに接続され、第１の周波
    数で、かつ選択された送信時刻において、キャリヤ信号
    に変調されたセルコントローラ信号を送信すると共に、
    １つまたは複数の受信アンテナに接続され、第２の周波
    数で、かつ到達時刻においてタグのデータグラムを含む
    応答タグ信号を受信し、前記応答タグ信号は前記セルコ
    ントローラ信号の生成する時刻とは無関係に、擬似ラン
    ダムの時間間隔で生成するものである、１つまたは複数
    のセルコントローラと、 各受信されたセルコントローラ信号をタグ信号に変換す
    る変換回路を有する１つまたは複数のタグユニットと、 各セルコントローラに接続され、１つまたは複数の受信
    アンテナにおける到達時刻に基づいて、各タグユニット
    の位置を計算する１つまたは複数の計算ユニットと、 を備えるシステム。
  33. 【請求項３３】前記セルコントローラは、種々の数の付
    加的アンテナに接続されるように構成可能な請求項32に
    記載のシステム。
  34. 【請求項３４】物体の位置を監視するシステムにおい
    て、 セルコントローラに接続された１つまたは複数の受信ア
    ンテナが機器の一部の近くに配置され、 前記セルコントローラは、前記機器の一部の近く応答す
    る物体の同一性に基づいて、機器の一部の動作特性を変
    更するように構成され、前記応答する物体が呼び掛け信
    号の生成時刻とは無関係に、擬似ランダムの時間間隔の
    みによりタグ信号に応答するタグを包含する、 システム。
  35. 【請求項３５】前記受信アンテナは、受信アンテナの入
    力がコンピュータ画面の視野に向けられるようにコンピ
    ュータ画面の近くに配置される請求項34に記載のシステ
    ム。
  36. 【請求項３６】物体の位置を監視するシステムにおい
    て、 １つ又は複数のアンテナモジュールに接続され、セルコ
    ントローラ信号を送信し、タグ信号を受信する１つまた
    は複数のセルコントローラと、 セルコントローラ信号を受信し、受信したセルコントロ
    ーラ信号をタグ信号に変換し、選択された時刻にタグ信
    号を送信する１つまたは複数のタグユニットと、前記選
    択された時刻は前記セルコントローラ信号の生成時刻と
    は無関係である、擬似ランダムの時間間隔であり、 各セルコントローラユニットに接続され、受信されたタ
    グ信号に基づいて各タグユニットの位置を決定すると共
    に、受信されたタグ信号から得られた情報をコンピュー
    タにより読み取り可能な記憶媒体に記憶する１つまたは
    複数の計算ユニットと、 を備えるシステム。
  37. 【請求項３７】システムの調整を行なうために既知の固
    定位置に配置されたタグユニットを有する請求項36に記
    載のシステム。
  38. 【請求項３８】物体の位置を監視するシステムにおける
    タグのタグクロックを調整する方法において、 セルコントローラ信号の生成と無関係である、擬似ラン
    ダムの時間間隔で、タグにより送信されたタグ信号を同
    相および直角位相の成分に分離する工程と、 同相および直角位相の成分を、擬似雑音系列に繰り返し
    相関付けする工程と、 連続する相関間の位相差を決定する工程と、 位相差に基づいてタグクロックを較正する工程と、 を備える方法。
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