(57)【要約】システム内で、１又はそれ以上の警報発生源（１０）は、通信の発生源（１０）を識別する如何なる識別表示も含まずに、警報を作動させるよう、受信器（３０）と無線通信することができる。システムは、単一の送信器（１０）によって到達可能であるよりも長い距離に亘って１つの基地局から他の基地局へ通信を中継することができる機能を有する「中継器」（４０）を有しても良い。送信（１０）、中継（４０）、及び受信（３０）のための装置は、また、これらの様々な要素から成る通信システムと共に開示されている。
2007523555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
緊急信号を伝送する方法であって：
変調されていない長波長の搬送波の繰り返し率を所定のシーケンスかつ所定の位相角でオン／オフ・キーイングにより変化させるステップ；
一次伝播モードが磁界を介し、減弱した電界を有するところの結果として生ずる信号により電磁波を発生させるステップ；及び
前記結果として生ずる信号を前記緊急信号として送信するステップ；
を有する方法。
【請求項２】
前記所定のシーケンスに関して前記搬送波において１又はそれ以上の送信を監視するステップ；及び
前記１又はそれ以上の送信のうちの１つにおいて前記所定のシーケンスの整合を決定する場合に警報システムを作動させるステップ；
を更に有する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記結果として生ずる信号とタイミング及び位相において同期する１又はそれ以上の中継器により前記結果として生ずる信号を繰り返すステップを更に有する請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記所定のシーケンスは、第１の所定期間に第１の周波数を有する第１の繰り返し率と、その後に続く第２の所定期間に第２の周波数の第２の繰り返し率と、その後に続く第３の所定期間に第３の周波数の繰り返し率とを有し、その後に続く第４の期間に信号を有さないことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
緊急信号を伝送する方法であって：
伝播の一次モードとしての磁界を用いて所定の位相角における所定の長波長周波数の所定の繰り返しオン／オフシーケンスとして、且つ、減弱した電界により、警報シーケンスを送信するステップ；
前記警報シーケンスを１又はそれ以上の中継器により識別するステップ；
前記警報シーケンスに前記１又はそれ以上の中継器を同期させるステップ；及び
前記警報シーケンスの発生源と同期して前記１又はそれ以上の中継器から前記警報シーケンスを再放送するステップ； 
を有する方法。
【請求項６】
１又はそれ以上の送信のうちの１つにおいて前記所定のシーケンスの整合を決定する場合に警報応答システムを作動させるステップ；
を更に有する請求項５記載の方法。
【請求項７】
緊急応答システムによる受信時に前記警報シーケンスへ応答を送信するステップ；及び
前記応答の受信時に１又はそれ以上の中継器及び発生源送信器をリセットするステップ；
を更に有する請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記所定の周波数の送信媒体は、音波を含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項９】
前記所定の周波数は、低周波信号を含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項１０】
前記送信ステップは、前記警報シーケンスの支配的モードが磁界を介して送信されるように前記警報システムを送信するステップを更に有することを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項１１】
監視ステップは、受信器を電界から遮蔽するステップを有することを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
低周波信号は、約１０キロヘルツから約１０００キロヘルツまでの範囲で送信搬送波を含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記送信ステップは：
前記警報シーケンスをアンテナを用いて送信するステップ；及び
前記所定のシーケンスでオン及びオフを切り替えて前記所定の周波数により前記アンテナを駆動するステップ；
を更に有することを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項１４】
監視ステップは：
前記警報シーケンスをアンテナを用いて受信するステップ；
共振回路を構築するよう複素インピーダンスを受信器のアンテナに同調させるステップ；
前記アンテナの帯域制限出力を増幅するステップ；
前記受信された警報シーケンスのオン／オフ・キーイング表示を供給するよう前記増幅された出力のエンベロープを検出するステップ；
前記検出された表示をデジタル表示へ変換するステップ；及び
受信された信号が前記警報シーケンスを定める前記所定のシーケンスに適合するか否かを判定するよう前記デジタル表示を処理するステップ；
を更に有することを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記処理ステップは、前記デジタル表示の持続期間及び周期を前記所定のシーケンスに関連づけるステップを有することを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
パルス繰り返しパターンが警報シーケンスのパターンに整合する場合に元の送信に同期して警報信号を送信するステップを更に有する請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
受信器において前記アンテナの出力により変圧器を駆動し、前記変圧器の二次巻線に置かれた抵抗を前記変圧器の一次巻線へ反射し返して、実際の抵抗及び熱雑音を加えることなく前記アンテナのＱを低減するステップを更に有する請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
緊急信号を送信する装置であって：
所定の周波数及び所定の位相角で長波長搬送信号を発生させる信号発生器；
該信号発生器へ結合され、前記所定の位相角を保持しながら所定のシーケンスで前記搬送信号を中断するスイッチ；及び
伝播の一次モードとしての磁界を用いて前記緊急信号として、且つ、減弱された電界により、前記所定のシーケンス及び所定の位相角で前記中断された搬送信号を放射するアンテナ；
を有する装置。
【請求項１９】
緊急信号を受信する装置であって：
変化する磁界から主として電流を発生させるよう設計され、当該アンテナの周囲の電界を制限するよう設計され、所定の長波長搬送波で送信を受信する遮蔽アンテナ；
所定の長波長周波数を監視し、前記所定の長波長周波数で送信を受信すると前記所定の周波数で検出されたオン／オフシーケンスを表すデジタルシーケンスを出力する受信器；及び
前記緊急信号を識別するよう所定のシーケンスに対して前記デジタルシーケンスを関連づける処理装置；
を有する装置。
【請求項２０】
前記受信器は：
前記アンテナからの信号を増幅する増幅器；及び
前記アンテナによって出力された信号を前記デジタルシーケンスへ変換する変換器；
を有することを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記受信器は：
前記アンテナへ結合され、前記所定の周波数で前記アンテナと共振回路を作る変圧器；及び
前記アンテナを電界から遮蔽するよう少なくとも前記アンテナの周りに配置されたシールド；
を更に有することを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記受信器は、前記信号を前記デジタルシーケンスへ変換するよう前記変換器によって使用される前記アンテナから出力された信号のエンベロープを検出するエンベロープ検出器を有することを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
緊急信号を中継する装置であって：
所定の長波長周波数を監視し、該所定の長波長周波数で送信を受信すると前記所定の周波数で検出されたオン／オフシーケンスを表すデジタルシーケンスを出力し、更に、前記緊急信号を識別するよう所定のシーケンスに対して受信されたデジタルシーケンスを関連づける処理装置を有する受信器；
前記処理装置へ結合され、該処理装置によって前記緊急信号が識別されると前記所定の長波長周波数及び所定の位相角で信号を発生させる信号発生器と、
該信号発生器へ結合され、該信号発生器によって出力された信号を前記所定のシーケンス及び前記所定の位相角でオン及びオフを切替えるスイッチと、
伝播の一次モードとしての磁界を用いて前記緊急信号として、且つ、減弱した電界により、前記所定のシーケンスで所定の信号を放射するアンテナとを有する送信器；及び
該送信器のスイッチへ結合され、前記スイッチの出力において発生した所定のシーケンスを前記受信されたデジタルシーケンスと同期させ、更に、前記信号発生器から出力された搬送信号の位相を前記受信器によって受信された搬送信号の位相と同期させる同期装置；
を有する装置。
【請求項２４】
緊急信号を伝送する通信システムであって：
所定の長波長周波数及び所定の位相角で信号を発生させる信号発生器と、
該信号発生器へ結合され、前記信号を所定のシーケンス及び前記所定の位相角で中断させるスイッチと、
伝播の一次モードとしての磁界を用いて長波長周波数で前記緊急信号として、且つ、減弱した電界により、前記所定のシーケンス及び前記所定の位相角で前記中断された信号を放射するアンテナとを有する、最初の緊急信号を送信する送信器；
前記所定の長波長周波数を監視し、前記所定の長波長周波数で送信を受信すると前記所定の長波長周波数で検出されたオン／オフシーケンスを表すデジタルシーケンスを出力し、更に、前記緊急信号を識別するよう所定のシーケンスに対して受信したデジタルシーケンスを関連づける処理装置を有する受信器と、
前記処理装置へ結合され、前記処理装置によって前記緊急信号が識別されると前記所定の長波長周波数及び所定の位相角で信号を発生させる信号発生器；
該信号発生器へ結合され、該信号発生器によって出力された信号を前記所定のシーケンス及び前記所定の位相角でオン及びオフを切替えるスイッチ；及び
伝播の一次モードとしての磁界を用いて前記緊急信号として、且つ、減弱した電界により、前記所定のシーケンスで所定の信号を放射するアンテナ；
を有する送信器と、
該送信器のスイッチへ結合され、前記スイッチの出力において発生した所定のシーケンスを前記受信されたデジタルシーケンスと同期させ、更に、前記信号発生器から出力された搬送信号の位相を前記受信器によって受信された搬送信号の位相と同期させる同期装置とを夫々が有する１又はそれ以上の中継器；並びに
前記所定の長波長周波数を監視し、前記所定の長波長周波数で送信を受信すると前記所定の長波長周波数で検出されたオン／オフシーケンスを表すデジタルシーケンスを出力し、更に、前記緊急信号を識別するよう所定のシーケンスに対して受信したデジタルシーケンスを関連づける処理装置を有する、前記緊急信号を受信するための警報受信器；
を有するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、通信のための方法及び装置、更に具体的には、緊急事態における通信のための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の個人緊急応答システム（例えば、ライフライン等）及び無線安全システムは、通常、様々な規制機関によって割り当てられた未認可の電磁スペクトラムにおいて動作する。このスペクトラムは、いくつもの製造業者及びそれらの装置に利用可能であるから、車庫の遠隔制御が緊急応答システムを作動させることを防ぐよう特定の送信の発生源を識別することが必要とされる。一般に、この識別は、所定のデジタル識別コードを送ることにより達成される。この所定のデジタル識別コードを受信器は認識し、このコードに受信器は応答しうる。全ての他の識別コードは無視される。このような識別コードは、チャネルを介して送信されるべき情報の量を増大させる。このことは、送信器識別機能の設計はもちろん、例えば、首尾良く動作するようロバスト性リンクを有するべきである送信リンクをも複雑にする。
【０００３】
システム全体の有効範囲を増大させるよう基地局から基地局へ信号を中継する中継システムは、終わりのない中継ループが発展することを防ぐよう、元の送信の複製としてそれらの送信を識別するための付加情報を含むべきである。この識別がない場合には、以下の筋書きが展開しうる。中継局Ａは、識別されない送信を受信し、それが完了するまで待機し、次に、それを識別コードを付加することなく再送する。中継局Ｂは、基地局Ａからの送信を受信し、それが完了するまで待機し、次に、それを、やはり識別符号化を伴わずに送信する。基地局Ａは基地局Ｂの範囲内にあるので、基地局Ａは、識別されない送信を再度受信し、それを忠順に再放送しうる。それは、受信により、基地局Ｂによって繰り返されうる。このことは、事によると、いずれかの他の元の通信を妨げるまで、２つの基地局の間の送信のほぼ連続的な戻り（ｂｏｕｎｃｉｎｇ）をもたらし、チャネルの帯域幅を実際上費やしうる。これを回避するよう、中継システムは、通常、それらが再送する通信へ識別情報を加える。このように、基地局Ａは、基地局Ｂから受信したメッセージを既に送信したことを認識し、ひいては基地局Ｂに中継を送信することを抑えることができる。
【０００４】
更に、しかし、中継局の数が増大するにつれて、事態はますます複雑になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、緊急応答通信システムにおいて複雑性を低減するための方法及び装置を構築する問題に向けられている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、１又はそれ以上の警報発生源が警報を作動させるよう受信器と無線通信する事ができるところのシステムを提供することにより、上記及び他の問題を解決する。通信は、通信源を識別する如何なる識別表示をも含まない。システムは、単一の送信器によって到達可能であるよりも長い距離に亘って１つの基地局から他の基地局へ通信を中継する機能を有する「中継器」を有しても良い。
【０００７】
本発明の１つの態様に従って、緊急信号を伝送する方法の実施例は：変調されていない長波長の搬送波の繰り返し率を所定のシーケンスかつ所定の位相角でオン／オフ・キーイングにより変化させるステップ；一次伝播モードが磁界を介し、減弱した電界を有するところの結果として生ずる信号により電磁波を発生させるステップ；及び前記結果として生ずる信号を前記緊急信号として送信するステップのうちの１又はそれ以上を有する。当該実施例は、また、前記所定のシーケンスに関して所定の周波数で１又はそれ以上の送信を監視するステップ；及び前記１又はそれ以上の送信のうちの１つにおいて前記所定のシーケンスの整合を決定する場合に警報システムを作動させるステップを有しても良い。
【０００８】
本発明の他の態様に従って、緊急信号を伝送する方法の実施例は：伝播の一次モードとしての磁界を用いて所定の周波数及び所定の位相角の繰り返しの所定のオン／オフシーケンスとして、且つ、減弱した電界により警報シーケンスを送信するステップ；前記警報シーケンスを１又はそれ以上の中継器により識別するステップ；前記警報シーケンスに前記１又はそれ以上の中継器を同期させるステップ；及び前記警報シーケンスの発生源と同期して前記１又はそれ以上の中継器から前記警報シーケンスを再放送するステップ；
緊急応答システムによる受信時に前記警報シーケンスへ応答を送信するステップ；及び前記応答の受信時に１又はそれ以上の中継器及び発生源送信器をリセットするステップのうちの１又はそれ以上を有する。
【０００９】
本発明の更なる他の態様に従って、緊急信号を送信する装置の実施例は、信号発生器と、スイッチと、遮蔽アンテナとを有する。信号発生器は、所定の周波数及び所定の位相角で搬送信号を発生させる。スイッチは、前記信号発生器へ結合されており、所定のシーケンス及び前記所定の位相角で前記信号発生器をオン及びオフとする、又は、前記搬送信号を中断する。アンテナは、前記スイッチへ結合されており、伝播の一次モードとしての磁界を用いて前記緊急信号として、且つ、減弱された電界により、前記所定のシーケンス及び所定の位相角で前記中断された搬送信号を放射する。
【００１０】
本発明の更なる他の態様に従って、緊急信号を受信する装置の実施例は、遮蔽アンテナと、受信器と、処理装置とを有する。遮蔽アンテナは、電界からではなく、主に磁界から電流を発生させる。受信器は、所定の長波長周波数を監視し、該所定の長波長周波数で送信を受信するとデジタルシーケンスを作る。該デジタルシーケンスは、前記所定の長波長周波数で検出されたオン／オフシーケンスを表す。処理装置は、前記緊急信号を識別するよう所定のシーケンスに対して前記デジタルシーケンスを関連づける。
【００１１】
本発明の他の態様に従って、受信器の実施例は、アンテナと、同調キャパシタと、変圧器と、増幅器と、検出器と、変換器とを有する。アンテナは、所定の長波長周波数での変化する（電界ではなく）磁界において受信エネルギーを電界へ変換する。変圧器は、前記アンテナへ結合されており、電圧利得を供給すると同時に、アンテナのＱを（好ましくない雑音を信号へ付加しうる）実際の抵抗を付加することなく低減する。同調キャパシタは、共振回路を構築するよう、複素インピーダンスを前記アンテナ及び前記受信器の変圧器に同調させる。増幅器は、前記変圧器へ結合されており、前記変圧器によって出力される信号を増幅する。検出器は、前記増幅器へ結合されており、増幅された変圧器の出力信号のエンベロープを検出する。変換器は、前記検出器によって出力された検出信号をデジタルシーケンスへ変換する。シールドが、前記アンテナを電界から遮蔽するよう、少なくとも前記アンテナの周りに配置されても良い。上記において、従来のアナログ無線機でよく知られた用語が用いられているが、検出及び変換はデジタル領域で成し遂げられ得る。この場合に、無線機は、アンテナと、同調キャパシタと、変圧器と、増幅器と、Ａ／Ｄ変換器と、デジタル信号処理装置又は他の汎用のコンピュータ装置とを有する。しかし、この場合には、計算遅延が密集行進法での送信を維持するよう説明されるべきである。
【００１２】
本発明の更なる他の態様に従って、緊急信号を中継する装置は、受信器と、送信器と、同期装置とを有する。受信器は、所定の長波長周波数を監視し、前記所定の長波長周波数で送信を受信するとデジタルシーケンスを出力する。該デジタルシーケンスは、前記所定の長波長周波数で検出されたオン／オフシーケンスを表す。受信器は、前記緊急信号を識別するよう所定のシーケンスに対して受信したデジタルシーケンスを関連づける処理装置を有する。送信器は、遮蔽アンテナと、信号発生器と、スイッチとを有する。信号発生器は、前記処理装置へ結合され、該処理装置によって前記緊急信号が識別されると前記所定の長波長周波数及び所定の位相角で搬送信号を発生させる。スイッチは、前記信号発生器へ結合され、前記所定のシーケンス及び前記所定の位相角で前記信号発生器をオン及びオフとする、又は、前記搬送信号を中断する。同期装置は、前記スイッチへ結合され、前記受信したデジタルシーケンスにより前記スイッチの出力で発生した所定のシーケンスを同期させる。この同期化は、時間及び位相の両方に関して位相相殺を防ぐことができる。前記送信器は、前記スイッチへ結合されたアンテナを有し、電界と対照的である伝播の一次モードとしての磁界を用いて緊急信号として前記所定のシーケンス及び所定の位相角で所定の信号を放射する。
【００１３】
本発明の更なる他の態様に従って、緊急信号を伝送する通信システムの実施例は、前出の送信用装置と、前出の受信用装置と、事によると前出の中継用装置の１又はそれ以上とを有する。
【００１４】
本発明の他の態様は、以下の図面に照らして詳細な説明を参照すると、当業者には明らかに理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
留意すべきは、本明細書中で「１つの実施例」又は「一実施例」を参照することはどれも、実施例に関連して記述される特定の機能、構造、又は特徴が本発明の少なくとも１つの実施例に含まれることを意味する点である。明細書中の様々な箇所での表現「１つの実施例において」の出現は、必ずしも全て同じ実施例を参照しているわけではない。
【００１６】
本発明は、特に、助けが呼び出されるべき緊急事態において、緊急事態の正確な発生源の最初の識別は重要ではないという仮定に基づいて緊急応答通信システム全体の簡単化を図る。警報が伝えられ、助けの連絡が取れることのみが重要である。連絡が取れると、緊急事態の発生源及び種類が判定されて、援助が適切に派遣されうる。
【００１７】
しかし、有効な警報状態と他の送信源からの干渉との間を区別する必要性がやはり存在する。これを解決するよう、本発明は、そのメッセージ中の情報コンテンツ（即ち、助けの呼び出し）が並外れて低いという事実に依存し、その事実を用いて、受信器が不規則雑音又は妨害送信と実際の警報との間を区別することを可能にしうる非常に簡単な符号化方式を提供する。
【００１８】
図１を参照すると、本発明の１つの態様に従って、緊急信号又はビーコンを送信する送信器の一実施例が示されている。送信器１０の実施例は、所定の長波長周波数を有する信号を発生させる信号発生器１１を有する。留意すべきは、信号発生器１１が搬送信号を発生させるが、実際の搬送信号周波数は、スイッチのオン／オフ比によって決定されうる点である。この周波数の特性については後述する。次に、信号は、例えば、スイッチ１２を駆動するシーケンス発生器１４を用いることによって、所定のシーケンス及び所定の位相角（例えば、零位相）でオン／オフ・キーイングにより変調される。このことは、所定のパターンでオン及びオフで入力された搬送信号から成る搬送信号発生器１１からの出力を生成する。パターンの特性については後述する。結果として生ずる信号は、アンテナ１３へ出力される。次に、アンテナ１３は、所定の位相角によりオン／オフパターンで変調された信号を放射する。アンテナ１３は、選択された周波数に適した如何なるアンテナであっても良い。アンテナ１３の優先的実施はループアンテナを含むが、多数の他の実施が、また、本発明の適用範囲を損なわない範囲で可能である。アンテナは、（送信の範囲を制限するよう意図的に減弱された電界とは対照的な）伝播の一次モードとしての磁界を用いて、結果として生ずる信号を伝播するよう設計される。前出の実施は、アンテナへ結合されている信号発生器を示したが、信号発生器は、搬送波発生器へスイッチを介して結合されうる。なお、スイッチは、所定のパターンに従って開閉され、それによって、発生器は、所望のオン／オフ・キーイング（ＯＯＫ）信号を発生させる。
【００１９】
本発明の他の態様に従って、緊急信号を伝送する方法の実施例が図２に示される。この方法２０は、緊急事態が存在する事実を伝える。実施例２０は、このような単なる事実を、指定比率及び指定パターンでの（変調されていない）搬送波のみのオン／オフ・キーイング（ＯＯＫ）送信の受信率を変更することによって送信するよう、上述した符号化方式を達成する（ステップ２１）。正確な指定比率及び正確なパターンは、それらがいずれかの潜在的な受信器に知られているもの以外は重要ではない。例えば、有効な警報を識別する方式は、ＯＯＫ送信が一秒間に４０Ｈｚの受信率で起こり、次に、１／３秒間に５０Ｈｚの受信率に切り替わり、次に、１／２秒間に３０Ｈｚの受信率に切り替わり、次に、３／４秒間に何も（即ち、送信が）起こらないことを必要としうる。その場合に、周期は、リセットまで繰り返す。信号の位相角は、パルスが始まる度に、位相が位相の同じ点（例えば、０又は９０度）で始まるように、制御される。
【００２０】
ステップ２２において、電磁波は、一次伝播モードが磁界を介し、且つ、減弱した電界を有するところの、結果として生ずる信号により発生する。電界は、送信の範囲を制限し、且つ、電界が問題でありうるところの如何なるアプリケーションによっても引き起こされる干渉を回避するよう、意図的に減弱される。その場合に、最終結果は、緊急信号として送信される。
【００２１】
ステップ２３において、受信器は、受信率のこのようなパターンに関して指定周波数での送信を監視する。従って、潜在的な受信器は、送信に関して指定周波数を監視し、既知の送信器の繰り返し率及びパターンに対して、受信された如何なる送信をも適合させるよう試みる。
【００２２】
図６は、本発明の他の態様に従って監視ステップ２３を実行するステップの実施例６０を表す。
【００２３】
ステップ６１において、警報シーケンスが、例えばループアンテナのようなアンテナを用いて受信される。アンテナの仕様は、指定周波数が当該技術分野で知られるように知られると、決定され得る。受信アンテナは、所望の信号が電界と対照的な磁界を介して伝播されている場合に、電界によって引き起こされる干渉を防ぐよう遮蔽される。
【００２４】
ステップ６２において、複素インピーダンスは、共振回路を構築するよう、ループアンテナ及び受信器の変圧器に同調する。
【００２５】
ステップ６３において、変圧器は、電圧利得を提供し、一方、同時に、二次から一次へ実効抵抗を反射することによってアンテナＱを低減するよう、受信器においてアンテナの出力により駆動される。
【００２６】
ステップ６４において、変圧器の帯域制限出力は、更なる処理のために増幅される。
【００２７】
ステップ６５において、受信された警報シーケンスは、受信された警報シーケンスのオン／オフ・キーイング表示を提供するよう、増幅された変圧器出力において検出される。
【００２８】
ステップ６６において、検出された表示は、デジタル表示へ変換される。エンベロープ検出及びデジタル表示への変換のステップは、また、アナログ−デジタル変換器及び信号処理装置を用いてデジタル領域で実行可能である。その結果は、デジタルシーケンスが、受信されたアナログ波形から作られる点で同じである。
【００２９】
ステップ６７において、デジタル表示は、受信された信号が、警報シーケンスを決定する所定のシーケンスに適合するか否かを判定するよう処理される。この処理は、デジタル表示の持続期間及び周期を所定のシーケンスに関連付けるステップと、場合により、不規則雑音を低減し、結果として受信信号対雑音比を増大させるよう平均化するステップとを有する。
【００３０】
ステップ６８において、受信器は、（磁界伝播を介して）送信される支配的モードが、また、受信される支配的モード（例えば磁界伝播）であるように電界から遮蔽され、それによって、外生信号の更なるフィルタリングを提供する。
【００３１】
図２に戻ると、ステップ２４において、パターンが整合することを受信器が判定すると、受信器は、警報システムを作動させる。これは、応答が発生して、警報の発生源へ送信されることを可能にする。警報の発生源は、異なる通信システムを作動させることができる。あるいは、警報の発生源は、緊急事態の種類に関する更なる情報を提供することが望まれる場合には、メッセージが送信信号において変調されることを可能にする。更に、発生源への返送は、元の信号の全ての送信を終わらせるよう発生源送信器をリセットするために使用されうる。一般的に、多種多様な応答が、緊急事態が存在すると認識されると起こり得る。
【００３２】
ステップ２５において、１又はそれ以上の中継器は、警報シーケンスを識別し、それによって、構築された特定の通信システムの種類と、特定の通信システムが置かれている環境とに依存しながら、発生源が１又はそれ以上のホップ（ｈｏｐ）越しの遠くの中心の位置へ送信されることを可能にしうる。「ホップ」の数及び必要とされるそれらの正確な特性は、予め決定され、シーケンスに対する誤った警報の可能性を要因として含めるので、如何なる受信器も、受信時に警報システムを作動させうる。それは、受信器が家庭又はその地域の食料品店に置かれている場合には問題ではない。即ち、助けが必要とされる場合に、警報システムは作動する。
【００３３】
ステップ２６において、１又はそれ以上の中継器の夫々は、警報シーケンスに同期する。本発明の他の重要な利点は、中継システムの簡単化である。符号化された警報メッセージは、パルス繰り返し率（例えば、又はパルス持続期間）を変更する繰り返し周期であるから、中継局は、局が確認するパルスが（ステップ２５のように）実際には警報シーケンスであることを単に識別することのみを必要とし、次に、そのシーケンスに同期する（ステップ２６）。
【００３４】
ステップ２７において、次に、同期したシーケンスは、発生源により密集行進法で放送される。発生源が他の中継局でありうるという事実は重要ではない。システムは、緊急救助を呼び出すという単一の目的にのみ使用されるので、より一層有利に、システム全体が緊急応答（ステップ２８）の後に（ステップ２９のように）リセットされるまで連続して全ての中継器が放送することが可能となる。含まれる送信器が多くなればなるほど、ますます高い信号対雑音比が受信器において達成可能である。
【００３５】
本発明は、通信システムが、変調特性に依存せずにメッセージを伝送する場合には、互いに干渉し合う中継器を考慮する必要はない。望ましくは、警報プロトコルは、警報が相殺されると中継システムが中断されるように、且つ、個々の中継器の間で個々のタイミング変化が同期化に欠陥を生じさせる場合に中継システムの再同期化を可能にするよう、プログラムされた最大デッドスペースを有する。このデッドスペースでは、送信は起こらない。
【００３６】
理想的には、送信システムは、他の潜在的な干渉源を低減又は削除するよう選択されうる。これは、実施を一般的な無認可のＲＦ帯域から離す傾向を有しうる。引き続き無線であり続けるという要望は、波長の長いＩＲから送信周波数としてのＲＦまでの電磁スペクトラムの全ての範囲の試験を必要とするが、本発明は、例えば、空気中の圧力波（即ち、音波）を用いて実施されうる。
【００３７】
それにも関わらず、通信システムの１つの実施例は、より低い周波数範囲での周波数を有する送信信号を用いる。この場合に、システムは、（夫々の波長からの）不完全に整合されたアンテナが優位な放射メカニズムを磁界としうる、という事実に依存する。（電界と対照的である）磁界を主に放射することは、磁界強さが送信器からの距離の３乗で低下するので、送信の範囲を制限する際に利点を有する。対照的に、電界は、距離の２乗で低下するので、通常、電界を主に有する送信は、長距離送信に関して好ましい。
【００３８】
長い波長を用いること及び範囲を制限することは組み合わされて、受信された信号の強さにおいて零を予測することを困難とするマルチパス取り消しを著しく低減し、ひいては、特定の信号が適切な信号対雑音比を提供するほど十分に強くなりうる可能性を増大させる。
【００３９】
更に、受信器は、ファラデーケージ技術を用いて電界から遮蔽可能であり、従って、入力帯域幅フィルタリングの要求を低減する。ここで、磁界を減衰させることなく電界を減衰させることがポイントである。このように、図３に示されるように、受信器３０はシールドを有する。
【００４０】
従って、本発明の好ましい実施例は、例えば、約１０ｋＨｚから約１０００ｋＨｚまでの数百キロヘルツの周波数範囲で送信を行うことができる。固有の周波数は、１つの通信システムしか一度に作動しないように、異なる緊急応答システムを用いる直ぐ近くの領域へ割り当てられる。このような低周波数での動作は、波長とアンテナの物理的な長さとの間の「不整合」を改善し、従って、電界よりも磁界の伝播を好む。
【００４１】
図１に示されるように、その場合に、発生源送信器１０は、発生した磁界を最大にするよう設計されたアンテナ１３から構成される。アンテナは、警報指示を表す確立されたパルス繰り返し率に従うオン及びオフのパターンにおいて、（搬送波発生器１１による）選ばれた搬送周波数で駆動される。シーケンス発生器１４は、信号発生器１１によって出力された搬送信号を中断するよう、又は、指定パターンで信号発生器をオン及びオフとするよう、スイッチ１２を制御する。図１に示される送信器は、また、後述するように、中継器内の送信器として使用可能である。
【００４２】
図３を参照すると、送信器１０によって送信された信号を受信する受信器３０の実施例が示されている。夫々の受信器３０は、また、例えば、（シールド３７の内側に配置された）多重巻線ループアンテナ３１のような少なくとも１つのアンテナを設けられ、当該技術分野で知られるように電圧増倍を提供するよう変圧器３２を選択的に駆動する。（同調キャパシタであって、直列又は並列でありうる）集中複素インピーダンス３８により変圧器３２及びアンテナ３１の複素インピーダンスを調整することによって、共振回路は、周波数領域で合理的に選択されるよう生ずる。１つの実施例において、集中複素インピーダンスは、直列キャパシタを有する。帯域制限出力は、送信器のオン／オフ・キーイング表示を提供するよう、増幅器３３によって増幅され、エンベロープを検出器３４によって検出される。次に、この信号は、受信した信号が警報信号を表す所定パターンに適合するか否かを判定するようマイクロプロセッサ３６又は他のコンピュータデバイスによって処理されうる信号処理のためのデジタル表示へ変換器３５によって変換される。
【００４３】
処理装置３６によって実行される信号処理は、所定パターンを有する受信された送信の持続期間及び周期の相互関係から構成されうる。（不規則雑音の寄与を低減する）例えば平均化のような技術は、受信信号対雑音比を増大させるために使用されうる。
【００４４】
図４を参照すると、本発明の他の態様に従って中継局の実施例４０が示されている。中継局４０は、当然、パルス繰り返しパターンが警報のパターンに整合すると、元の送信により密集行進法で信号を再送信しうる。「密集行進法」に関して、それは、互いに呼応してスイッチを簡単に動作させるには十分ではない。更に、搬送波発生器の夫々が位相相殺を回避するよう同期することが確実にされるべきである。これは、夫々の搬送波発生器がオンとされる場合に、搬送波が０度（又は他の別の所定角度）の位相差から開始するように、搬送波発生器をオン及びオフに実際に切り替えることによって成し遂げられる。これは、スイッチ動作と共に搬送波発生器を別々に同期させようとすることに比べ簡単である。
【００４５】
中継局４０は、上述したように受信器３０を有する。この場合に、（図３に関して記述された）受信器３０の出力は、パルスシーケンスと同様に（例えば警報信号が受信された）判定でもありうる。パルスシーケンスから、同期装置４１は、クロック信号を捕捉し、次に、クロック信号は、図１に関連して記述されたように、送信器１０内のシーケンス発生器を駆動するために使用される。
【００４６】
同期化は、夫々の搬送波が所定の位相シフト（本実施例では、０度）で再開する（例えば、スイッチが閉じる）ことを確実にする。従って、全ての送信器は、互いに同相で動作する。代替的に、簡単に搬送波をオン及びオフに切替えても良い。
【００４７】
最終的に、（図３に示されるような）警報受信器は、パルス繰り返しパターンの妥当性確認（即ち、受信器によって出力される肯定決定）時に、適切な応答者への緊急信号送信を作動させるのに必要なステップを実行しうる。その場合に、イベントは何度も起こりうる。好ましい実施例において、応答信号は、送信の元の発生源が、ありとあらゆる中間中継器と共に、オフとされうるように、送信されうる。その場合に、次の通信チャネルは、緊急事態管理システムへの更なる情報の伝送を可能にするよう様々な方法で発生源送信器により確立されうる。緊急事態管理システムは、最終的に、適切な応答を送信しうる。
【００４８】
図７を参照すると、本発明の送信器の回路図が示されている。これは、本発明の他の態様に従って中継器が発生源送信器と同期することを確実にするための１つの可能な技術を説明するよう回路モデルで示される。この回路において、インダクタＬ１（要素７２）は、送信アンテナを表す。ダイオードＤ１（要素７４）は、所定のオフ期間の間、トランジスタＱ１をオフとされたままとする。トランジスタＱ１は、標準的なＮ形ＦＥＴトランジスタである。抵抗Ｒ１（要素７１）は、ＦＥＴ７５にバイアスを供給する。キャパシタＣ２（要素７６）は同調キャパシタであって、従って、回路は約３００ｋＨｚで共振する。
【００４９】
中央演算処理装置（ＣＰＵ）（例えば、パルスの所定のパターンを発生させるための装置）は、指定時間期間（例えば、４〜２０マイクロ秒）にＦＥＴ７５をオンとする。これにより、Ｌ１の磁界でエネルギーを蓄えるようアンテナ（Ｌ１）７２に電流が流れ始める。非常に明確な時点で、処理装置は、トランジスタ（Ｑ１）７５を突然にオフとする。これは、接地（ｇｒｏｕｎｄ）から開始するリンギングをＬ１−Ｃ２−Ｄ１回路において共振周波数（本実施例では３００ｋＨｚ）で生じさせ、且つ、アンテナ（Ｌ１）７２によって作られた磁界の強さをアンテナ（Ｌ１）７２を流れる電流に比例して振動させる。
【００５０】
更に、この同期化を確実にするよう、トランジスタ（Ｑ１）７５でのオン／オフ周期のタイミングが適切な時点で完了することが確実にされるべきである。「リンギング（ｒｉｎｇ）」は、位相的に同じ点で夫々のパルスを開始しうるので（例えば、夫々のパルスは常に接地から始まる）ので、回路動作は、共振回路のスペクトラムと繰り返しパルスのスペクトラムとの畳み込みとして周波数領域で記述できる。結果として、スペクトル線の大きさは、共振回路の「リンギング」のスペクトル・エンベロープにより決定されるが、スペクトル線自体の周波数空間での位置は、リンギング周波数ではなく、繰り返し率により決定される。従って、送信は、所望の繰り返し率で周波数領域に置かれたスペクトル線を作るが、その振幅は、共振回路のスペクトル形状に従う。これは、スペクトル線が正確な低周波発生源（例えば、３２ｋＨｚの信号発生器）を用いて周波数空間に置かれることを可能にする。送信器は、同調のために、３００ｋＨｚのリンギング周波数の精度に依存する必要がない。
【００５１】
留意すべきは、ＦＥＴの補足的な対又は他の別のスイッチ配置を用いてプッシュプル形式でタンクを駆動しうる点である。これは、位相（例えば接地のような所定の点でプッシュプルを開始しうる。）及び共振周波数（実際にはプッシュプル率により決定されるが、アンテナ及び集中複素要素の共振周波数と整合する場合に更にエネルギー効率が高い。）の制御を与え、予測可能な場所でスペクトル線を保持するのに必要とされるパルス間のタイミングのために高分解能クロック発生源を提供しうる。２つの実施は同じ事を達成するが、プッシュプルは、３００ｋＨｚの共振周波数を正確に発生させるよう余剰品を要し、とてつもなく高い電力効率を有するわけではない。プッシュプルの潜在的な利点は、スペクトラムの形状を制御することができる点である。その場合に、スペクトラムは、より予測可能な信号振幅を与えうる。
【００５２】
故に、例えば、送信器は、３２ｋＨｚだけ相隔たるパルスのグループを発生させる。夫々のグループは、（例えば）１２．５ミリ秒の長さである（これは、本例では、約４００パルスを供給する。）。その場合に、１２．５ミリ秒間に、例えば、送信器は何も送信せず、次に、３２ｋＨｚでパルスの他の１２．５ミリ秒を送信し、その後同様に続く。結果として生ずる時間領域信号は、４０Ｈｚの率で繰り返す４００パルスのグループである。その場合に、受信器は、受信した信号に対して帯域通過フィルタ処理を施し、期待されるスペクトル線（例えば、この引き続き扱う例では、３２ｋＨｚの９次高調波である２８８ｋＨｚ）へ受信器を同調させる。次に、例えば、受信器は、信号をダウンコンバートし、信号に対して３２ｋＨｚで帯域通過フィルタ処理を施す。その場合に、受信器は、４０Ｈｚの信号を分離するよう（本例では）約３２ｋＨｚの中間周波数により再度信号をダウンコンバートする。次に、４０Ｈｚの信号は、フィルタ処理され、エンベロープを検出される。その結果、４０Ｈｚのパルス（デジタル出力）の列が得られる。
【００５３】
受信された信号に対する中継器の送信部の同期化は、受信した４０Ｈｚのパルス列が始まった時間を示すよう４０Ｈｚのデジタル出力において従来のエッジ検出器を用い、中継器の送信パルス列を同時に開始するようこの情報を用いることによって達成される。同期化が失われる点へ個々の中継器の時間誤りが集まることを防ぐよう、システム内の夫々の中継器は、例えば５秒間といった限られた時間期間に送信するよう制限される。その時間期間後、中継器は、送信を停止し、他の入来信号により再作動するまで待機しうる。送信及び送信停止の時間は、特に、システム範囲、中継器の個々の時間発生源の精度、及びパルス繰り返し率を含む最適化により決定される。
【００５４】
偽陽性の警報信号の可能性を低減するよう、このシーケンスは、上述したように、ある時間期間に例えば４０Ｈｚで緊急信号を送信し、次に、緊急信号を例えば５０Ｈｚへ切替え、といったことなどを行うことによって更に符号化されうる。従って、送信器は、搬送波の位相の同期化を可能にするように所定のパターンを送信する。次に、同期化は、通信システムが複数の送信器を同期させることを可能にする。また、３２ｋＨｚの繰り返し率を変更することによって送信信号に対して周波数偏移キーイングを行い、ひいては、更なるメッセージ符号化を提供することができる。
【００５５】
前出の実施例は、アナログの受信器、同期装置及び送信器として記述されていたが、これらの機能は、デジタルで実施されても良い。例えば、受信器は、アンテナ、変圧器、増幅器、並びにアナログ−デジタル変換器及びデジタル信号処理装置、又は他の汎用コンピュータ装置を有しても良い。送信器及び同期装置も、また、デジタルで実施されても良い。デジタル実施の場合には、計算遅延の付加が考慮されるべきである。
【００５６】
様々な実施例が本明細書中に具体的に表され、説明されているが、明らかに、本発明の改良及び変形は、前出の説明の適用範囲内にあり、且つ、本発明の適用範囲を損なわない範囲で添付の特許請求の範囲の範囲内にある。例えば、ある搬送周波数及び繰り返しパターンが論じられるが、他の搬送周波数及び繰り返しパターンが本発明の適用範囲を損なわない範囲内で使用されても良い。更に、これらの例は、特許請求の範囲が適用される本発明の改良及び変形を限定するよう解釈されるべきではなく、可能な変形例を表しているに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の１つの態様に従う本発明の通信システム内での使用のための送信器の実施例を表す。
【図２】本発明の他の態様に従って緊急信号を通信するための方法の実施例を表す。
【図３】本発明の更なる他の態様に従う本発明の通信システム内での使用のための受信器の実施例を表す。
【図４】本発明の更なる他の態様に従う本発明の通信システム内での使用のための中継器の実施例を表す。
【図５】本発明の更なる他の態様に従う図２の方法における送信ステップの実施例を表す。
【図６】本発明の更なる他の態様に従う図２の方法における監視ステップの実施例を表す。
【図７】本発明の更なる他の態様に従って発生源送信器と中継器との間の同期化を確実にするための本発明の実施例の回路図を表す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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