(57)【要約】少なくとも１つの主局（ＭＳ）と複数の二次局（ＳＳ）とを含む無線システムにおいて二次局（ＳＳ）の相対位置を決定する方法であって、前記主局がアクティブ状態の局によって送信された信号のタイムスタンプおよびそれらの識別のマスタログを確立し、アクティブ状態の二次局（ＳＳ）が、他局によって送信された信号のタイムスタンプのログおよびそれらの各測定された受信品質を確立する。前記アクティブ状態の二次局の１つがそのログを前記主局に送り、前記主局が前記受信したログ内のタイムスタンプを前記マスタログ内のタイムスタンプと相関させて送信機の識別を決定し、且つ前記受信したログ内の測定信号品質指示を利用して、識別された送信機の位置に対する前記二次局の相対位置を決定する。
2005524839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの主局と複数の二次局とを備える無線システムであって、
前記主局はアクティブ状態の局によって送信された信号のタイムスタンプおよびそれらの識別のマスタログを確立する手段を有し、
各二次局は、受信信号のタイムスタンプのログをそれらの測定された品質と共に確立する手段と、それらのログの少なくとも一部を前記主局に送る手段とを有し、
前記主局は、送られたログ内のタイムスタンプをそのマスタログ内のタイムスタンプと相関させて受信信号の発生源である送信機を識別し、且つ前記受信したログ内の信号品質測定結果を利用して二次局の相対位置を決定する手段をさらに備える、無線システム。
【請求項２】
少なくとも１つの主局と複数の二次局とを含む無線システムにおいて二次局の相対位置を決定する方法であって、
前記主局がアクティブ状態の局によって送信された信号のタイムスタンプおよびそれらの識別のマスタログを確立し、
アクティブ状態の二次局が、他局によって送信された信号のタイムスタンプのログおよびそれらの各測定された受信品質を確立し、
前記アクティブ状態の二次局の１つがそのログを前記主局に送り、
前記主局が前記受信したログ内のタイムスタンプを前記マスタログ内のタイムスタンプと相関させて送信機の識別を決定し、且つ前記受信したログ内の測定信号品質指示を利用して、識別された送信機の位置に対する前記二次局の相対位置を決定する。
【請求項３】
前記二次局は受信信号のＲＳＳＩを測定することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記マスタログは、監視される空間内における非携帯型の装置の少なくとも一部の相対位置を格納し、二次局の位置は前記非携帯型の装置の少なくとも一つに関連して表示されることを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
二次局の位置は視覚的に表示される、請求項２、３または４に記載の方法。
【請求項６】
複数の二次局を有する無線システムに使用される主局であって、
受信手段と、
アクティブ状態の局によって送信された信号のタイムスタンプおよびそれらの識別のマスタログを確立する手段と、
前記複数の二次局のうちの１つによって送られたログ内のタイムスタンプをそのマスタログ内のタイムスタンプと相関させてその受信信号の発生源である送信機を識別し、且つ前記受信したログ内の信号品質測定結果を利用して二次局の相対位置を決定する手段と、
を備える、主局。
【請求項７】
主局と複数の二次局とを備える無線システムに使用される二次局であって、
受信手段と、
受信信号のタイムスタンプのログをそれらの測定された品質と共に確立する手段と、それらのログの少なくとも一部を主局に送る手段と、
を備える、二次局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線システム、このシステムに用いる装置、および限定しないが、特にこの無線システムにおける無線ユニットまたは無線局の位置を決定するためのこの無線システムの動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線測位システムはよく知られており、これは、少なくとも２つの信号源に方角をとり、これら２つの方角の交差点で位置を決定する三角測量を含むものである。
【０００３】
欧州特許公開明細書ＥＰ１１１１９５１では、ＤＥＣＴ（Ｄｉｇｉｔａｌｌｙ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｏｒｄｌｅｓｓ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ）または無線ＬＡＮ等の無線システムが開示されており、これは複数の基地局を含み、各基地局は一意の基地局識別子を送信する。位置決定対象の携帯局は、少なくとも３つの基地局からのダウンリンク信号に対して受信信号強度またはビット誤り率等の信号品質測定を行う。携帯局はこれらの信号品質測定結果を各基地局の識別と共にサーバーへ報告し、サーバーはこの信号品質測定結果を通信システムのカバレージエリア内の基地局の配置アーキテクチャ平面図に対して相関させる。次に、携帯機器の相対位置が、ＰＣ等の要求クライアントに利用可能とされている相対位置情報を用いてサーバーによって確認される。
【０００４】
このようなシステムはオフィス等の比較的大きな環境で使用されることを目的としているため、無線ネットワークは戦略的に配備された基地局を有することにより実質的に途切れることのない無線受信領域を提供する必要がある。また、上記引用したシステムでは、携帯局が十分に長い時間作動して基地局の識別を記録することができるようにすることが重要である。このようなシステムは、基地局が１つしかなく、携帯ユニットがキーホルダを備えるような低価格の低電力無線装置である家庭内向けの場合に見られるような比較的小さなネットワークにおいて位置を決定する際には不適切である。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の目的は、簡単で、信頼性があり、低コストの無線測位システムを提供することである。
【０００６】
本発明の一態様によれば、少なくとも１つの主局と複数の二次局とを備える無線システムが提供され、前記主局はアクティブ状態の局によって送信された信号のタイムスタンプおよびそれらの識別のマスタログを確立する手段を有し、各二次局は、受信信号のタイムスタンプのログをそれらの測定された品質と共に確立する手段と、それらのログの少なくとも一部を前記主局に送る手段とを有し、前記主局は、送られたログ内のタイムスタンプをそのマスタログ内のタイムスタンプと相関させて受信信号の発生源である送信機を識別し、且つ前記受信したログ内の信号品質測定結果を利用して二次局の相対位置を決定する手段をさらに備えている。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、少なくとも１つの主局と複数の二次局とを含む無線システムにおいて二次局の相対位置を決定する方法が提供され、前記方法において、前記主局がアクティブ状態の局によって送信された信号のタイムスタンプおよびそれらの識別のマスタログを確立し、アクティブ状態の二次局が、他局によって送信された信号のタイムスタンプのログおよびそれらの各測定された受信品質を確立し、前記アクティブ状態の二次局の１つがそのログを前記主局に送り、前記主局が前記受信したログ内のタイムスタンプを前記マスタログ内のタイムスタンプと相関させて送信機の識別を決定し、且つ前記受信したログ内の測定信号品質指示を利用して、識別された送信機の位置に対する前記二次局の相対位置を決定する。
【０００８】
必要に応じて、前記二次局は受信信号のＲＳＳＩを測定する。このため、二次局は信号の強度を測定するためには電源投入状態であるだけでよく、それは短時間とすることが可能で、且つ信号を送信する局の識別を決定する必要がなくなるという利点がある。これにより、二次局は受信信号と同期し、それを復調しデコードする必要がなくなるため、バッテリーの消費電力が節約される。無線信号の品質を測定する他の公知の方法としては、ビット誤り率（ＢＥＲ）、到着位相（ＰＯＡ）、到着時刻（ＴＯＡ）および到着周波数（ＦＯＡ）等が挙げられる。
【０００９】
任意でマスタログは、例えば、監視される空間内におけるハイファイシステム、煙探知器、防犯センサ、電灯のスイッチ、セントラルヒーティング制御装置等の設備のような非携帯型の装置のいくつかの相対位置を格納するようにしてもよく、二次局の位置は前記非携帯型の装置の少なくとも一つに関連して表示される。
【００１０】
二次局の位置は、例えばテレビジョン受信機の画面上に表示されるメッセージとして視覚的に表示されるようにしてもよい。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、複数の二次局を有する無線システムに使用される主局が提供され、前記主局は、受信手段と、アクティブ状態の局によって送信された信号のタイムスタンプおよびそれらの識別のマスタログを確立する手段と、前記複数の二次局のうちの１つによって送られたログ内のタイムスタンプをそのマスタログ内のタイムスタンプと相関させてその受信信号の発生源である送信機を識別し、且つ前記受信したログ内の信号品質測定結果を利用して二次局の相対位置を決定する手段とを備えている。
【００１２】
本発明の第４の態様によれば、主局と複数の二次局とを備える無線システムに使用される二次局が提供され、前記二次局は、受信手段と、受信信号のタイムスタンプのログをそれらの測定された品質と共に確立する手段と、それらのログの少なくとも一部を主局に送る手段とを備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を添付された図面を参照しながら以下に一例として説明する。  
図面において、対応する特徴は、同一の参照番号を用いて示した。
【００１４】
図１を参照すると、図示された無線ＬＡＮが設けられることにより、携帯／コードレス電話に組み込まれている場合がある遠隔制御装置１０を有するユーザは、テレビジョン（ＴＶ）受信機１２、ハイファイシステム１４、ビデオカセットレコーダー（ＶＣＲ）１６、電気スタンド１８および防犯センサ２０等の器具の動作を制御および／または監視することができる。このような無線ＬＡＮは、ブルートゥース、登録商標である、ＺｉｇＢｅｅまたはＩＥＥＥ８０２．１１等の公知のプロトコルに応じて動作するようにしてもよい。これらのプロトコルの詳細については公開されており、本発明を理解する上で関係がないためさらなる説明はしない。
【００１５】
位置を決定するためには、位置または場所をユーザが知る必要がある物と無線ユニットとが関連付けられる。図示された実施の形態において、無線ユニットは、名目上固定された器具１２乃至２０だけでなく遠隔制御装置１０および鍵２２等の携帯機器にも取り付けられた状態で示されている。
【００１６】
無線システムのアーキテクチャは、図１においてはテレビジョン受信機１２の上に設置され且つ接続されている主局ＭＳ、および複数の二次局ＳＳの周囲に構成されている。二次局および主局の実施の形態を説明する前に、システムの動作を簡単に説明する。位置／場所を決定する基本的な原理は、二次局ＳＳによって受信され、ログに格納されて無線で主局ＭＳに送られたいくつかの公知の送信機からの無線信号の品質、例えば強度に基づいて器具または物の位置／場所を主局ＭＳが決定することによるものである。二次局は低電力消費無線ユニットであるため、それらのオン時間は可能な限り短いことが望ましい。この目的を念頭において、本発明による方法においては、二次局が信号を受信する時間を一定の間隔またはランダムに発生し得る信号の送信時間と相関させることができるため、受信信号を復調しその信号をデーコドすることによって送信機の識別を決定するために二次局を電源投入状態にする必要がないということを前提とする。しかし、バッテリーの節約が最も重要でない場合は、ある程度受信信号の処理を必要とするビット誤り率（ＢＥＲ）、到着位相（ＰＯＡ）、到着時刻（ＴＯＡ）および到着周波数（ＦＯＡ）等の技術を利用して受信信号の品質を決定することができる。
【００１７】
送信機の１つが送信を行う度に、主局ＭＳはその送信から送信機の識別およびその送信が発生した時間（タイムスタンプ）を書き留め、この情報をマスタログに格納する。二次局ＳＳはアクティブ時に、圏内のあらゆる送信をも検出し、時間、および通常は送信機からの距離および送信電力に依存する値を有する受信無線信号強度（ＲＳＳ）である信号品質を書き留め、自身のログに送信の時間（タイムスタンプ）および無線信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を格納する。ＲＳＳのみが測定されるため、信号を復調する必要または送信機の識別子を獲得する必要はない。従って、器具１２乃至２０に取り付けられた無線ユニットは、ブルートゥース、ＺｉｇＢｅｅおよびＩＥＥＥ８０２．１１等の同一のＬＡＮプロトコルを使用して動作する必要は全くなく、異なるプロトコルを使用してもよいため、複数の二次局ＳＳが共通のプロトコルを操作する必要はない。さらに、場所が決定される対象の二次局は他の二次局によって送信された信号を復調する必要がないので、このような二次局はこれら他の二次局と同一のプロトコルに一致する必要はない。適宜にまたは必要に応じて、二次局ＳＳはそのログを主局ＭＳへ送る。主局ＭＳ内のプロセッサは二次局のログ内のタイムスタンプエントリをそのマスタログ内のものと相関させ、送信機の識別およびそのそれぞれの送信電力を決定する。この情報を二次局のログ内の対応するＲＳＳＩと共に用いて、二次局の位置／場所を決定する。
【００１８】
また任意で、送信機の名目出力がそれらの識別と共に主局ＭＳによって格納され、送信機のうちの１つから無線信号が受信されると、その信号強度が書き留められ、名目出力と比較され、それによって送信機が良好に動作していることおよび／またはその以前の位置から移動されているかを確認する。送信機の性能に疑いがある場合は、二次局の位置を計算する際にはそれを無視することができる。
【００１９】
図２を参照すると、二次局ＳＳは、受信機（Ｒｘ）段２６の入力および送信機（Ｔｘ）段２８の出力に連結されているアンテナ２４で構成されるトランシーバーを備えている。ＲＳＳ測定段３０はＲｘ段２６に連結されている。ＲＳＳ段３０はマイクロプロセッサ３２に供給されるＲＳＳＩを発生させる。クロック３４はマイクロプロセッサ３２に連結されている。マイクロプロセッサ３２はＲＳＳＩおよびＲＡＭで構成されるログ３６への受信時間を送り、ＲＡＭはそれぞれ時間およびＲＳＳＩを格納するための記憶場所３８Ａ、４０Ａ乃至３８ｎ、４０ｎの対を有している。他の図示されていない配列においては、受信機段２６およびＲＳＳ段３０は、入力がアンテナ１４に連結され、出力がマイクロプロセッサ３２の各入力に連結されている。
【００２０】
マイクロプロセッサ３２はまたモジュレーター４２に連結され、このモジュレーター４２はログ３６から読み出されたエントリを搬送波に変調し、Ｔｘ２８はそれを主局ＭＳへ前進的に送信する。
【００２１】
図３を参照すると、主局ＭＳのアーキテクチャは二次局ＳＳと若干異なっている。簡略にするため、異なる部分についてのみ以下に説明する。マイクロプロセッサ３２は、送信機の識別およびそれらの各場所を格納するための格納場所の対を有する第１のメモリ（ＲＡＭ）４４と、任意でそれらの出力は格納されてもよく、送信機のうちの１つによる送信の時間およびその識別をそれぞれ格納する格納場所４８Ａ、５０Ａ乃至４８ｎ、５０ｎの対を有するマスタログ４６として機能する第２のメモリ（ＲＡＭ）と、主局ＭＳに送られた二次局のログの時間およびＲＳＳＩを格納するための格納場所の対を有する第３のメモリ（ＲＡＭ）５２とに連結されている。第１、第２および第３のメモリを、集積回路またはコンピュータハードドライブ等の他の適切なメモリ装置であってもよい大型ＲＡＭの各領域としてもよい。マスタログ４６および第３のメモリ５２のエントリの相関はマイクロプロセッサ３２によって行い、マイクロプロセッサ３２はその後位置／場所の情報を生成し、この情報はＴＶ受信機１２に表示され、遠隔制御装置１０に送信されるか、またはテキストメッセージとして携帯電話へ、または電子メールとしてＷＡＰ電話またはパーソナルコンピュータへ送られるようにしてもよい。
【００２２】
図４に示されたフローチャートは、本発明による方法の実施の形態を実行する処理ステップを示している。ブロック６０では、主局ＭＳは、送信機の識別、場所、および任意でそれらの名目上のまたは測定された出力を第１のメモリ４４（図３）に格納する。ブロック６２では、主局は、送信を受信し、送信機を識別し、それらの送信時間をタイムスタンプとして書き留める。ブロック６４では、マスタログ４６（図３）にエントリを加える。ブロック６２、６４に示された動作は、ブロック６２の入力に戻るように連結されているブロック６４の出力によって示されているように連続して行われる。
【００２３】
一方、ブロック６６では、二次局ＳＳは、送信を受信し、ＲＳＳおよび時間を測定する。ブロック６８では、各二次局ＳＳは、ＲＳＳＩおよび関連するタイムスタンプをそのログ３６（図２）に格納する。ブロック６６、６８に示された処理も繰り返される。
【００２４】
ブロック７０では、主局ＭＳは、二次局のうちの一つにそのログを送るように指示する。ブロック７２では、各二次局は、そのログおよび第３のメモリ（図３）内の記憶装置からエントリを送る。ブロック７４では、主局ＭＳは、送られたタイムスタンプをそのマスタログ４６内のタイムスタンプと相関させ、送信機の識別を決定する。ブロック７６では、主局ＭＳ内のマイクロプロセッサ３２は二次局ＳＳの位置／場所を計算する。最後に、ブロック７８では、主局は、決定された位置／場所をユーザに通知する。
【００２５】
任意で、タイムスタンプを相関させた結果または二次局ＳＳの位置を計算した結果が曖昧な場合は、主局ＭＳが二次局ＳＳによって送信された信号のフライトの時間を測定し、そのフライトの時間から二次局ＳＳの距離を算出することによってその曖昧さを解決するようにしてもよい。
【００２６】
以下の例は、本発明による方法を実際的に示している。ホームオートメーション無線システムが家庭内環境において動作可能とされている。ＴＶ受信機に一体化された単一の主局を用いて低電力二次局間の信号をルーティングする。いくつかの二次局は位置情報に対して必要条件を有しているため、受信信号強度および対応するタイムスタンプのログを監視および維持するための適切な機能性を有している。前の３０分で、これらの二次局は室内に存在するすべての信号を記録する。これらは、防犯センサ、ハイファイ、電灯のスイッチ、遠隔制御装置、セントラルヒーティング制御装置等からの信号を含み得る。ユーザは、鍵または一組の鍵、例えば図１の鍵２２の位置インジケータを要求する。主局ＭＳは、鍵２２に関連した二次局ＳＳに対してＲＳＳＩのログおよびタイムスタンプをアップロードするように要求し、これらを最近アクティブとなった送信機のすべてのマスタログ内のエントリと対照して相互参照する。ハイファイ１４（図１）と防犯センサ２０（図１）との間で高度な相関が算出される。ＴＶ受信機１２の画面上にメッセージが点滅し、鍵がハイファイ１４と天井の防犯センサ２０との間にある可能性があることが示される。
【００２７】
ユーザが主局ＭＳに家具のより重要な品目の場所情報を提供している場合には、主局は鍵が、例えばハイファイユニットの上の棚の上にあるかもしれないということをユーザに示唆するようにしてもよい。
【００２８】
本発明はデータの本質的な処理および相互参照を単一の場所で行う低電力解決法を提供するものであるため、マスタスレーブまたはピアツーピアアーキテクチャであるに関わらず、無線システム内に本発明を組み入れて実施するようにしてもよい。これによってネットワーク全体のデータが最小限に抑えられ、ＲＳＳＩ測定を別個の回路で監視し且つ記録することができるため、装置が「スリープ」モードに入ることが可能となる。
【００２９】
本明細書および請求の範囲において、要素の前の「ａ」または「ａｎ」（１つの）という語はそのような要素が複数存在することを排除するものではない。また、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」（備える）という語は記載された以外の要素またはステップが存在することを排除するものではない。
【００３０】
本開示を読むことにより、当業者には他の変形例が考えられるであろう。このような変形例には、無線ＬＡＮおよびその部品の設計、製造および使用法において既に知られ、且つここに既に説明された特徴の代わりにまたはそれに加えて使用してもよい他の特徴も含まれ得る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、無線ＬＡＮのブロック概略図である。
【図２】図２は、二次局のブロック概略図である。
【図３】図３は、主局のブロック概略図である。
【図４】図４は、本発明による方法の実施の形態のフローチャートである。
【図１】
2005524839.tif 000003
【図２】
2005524839.tif 000004
【図３】
2005524839.tif 000005
【図４】
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【国際調査報告】
2005524839.tif 000007
2005524839.tif 000008