(57)【要約】ＲＦＩＤタグを使用して、無線ネットワークシステムへのアクセスを制御するシステムおよび方法が提供される。上記セキュリティシステムおよび方法は携帯計算装置の場所を決定するために、ＲＦＩＤタグを使用し、携帯計算装置の決定された場所に基づいて、無線ネットワークシステムへのアクセスを選択的に可能にする。例えば、上記セキュリティシステムおよび方法は、携帯計算装置が、アクセスが許可されたエリアに存在すると決定された場合に、無線ネットワークシステムへのアクセスを許可し、逆に、携帯計算装置が、アクセスが許可されたエリア内に存在しないと決定された場合に、無線ネットワークシステムへのアクセスを否定する。このようにして、上記セキュリティシステムおよび方法は、指定されたエリア内にある携帯装置のみにアクセスを許可することによって、無線ネットワークシステムへのアクセスを効果的に制御することができる。
2008514920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークセキュリティシステムであって、該ネットワークセキュリティシステムは、
信号をＲＦＩＤタグに送信するＲＦＩＤ読み取り機と、
送信信号から、該ＲＦＩＤタグに対する距離を決定する距離計算器と、
該ＲＦＩＤタグに対する決定された距離に基づいて、携帯計算装置から無線ネットワークシステムへのアクセスを選択的に許可するアクセス制御器と
を備える、ネットワークセキュリティシステム。
【請求項２】
前記アクセス制御器は、前記携帯計算装置が前記無線ネットワークシステム上において認証することを試みることを可能にする前に、該携帯計算装置が許可されたアクセスエリア内にあるかどうかを決定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記アクセス制御器は、前記携帯計算ユニットが、前記ＲＦＩＤタグに対する前記決定された距離から、許可されたアクセスエリア内にあるかどうかを決定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＲＦＩＤタグは、前記携帯計算装置に結合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＲＦＩＤ読み取り機は、前記携帯計算装置に結合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記無線ネットワークシステムは、ＷＬＡＮシステムを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＲＦＩＤ読み取り機は、複数の送信信号を前記ＲＦＩＤタグに送信し、該ＲＦＩＤタグから複数の後方散乱変調された信号を受信し、該複数の送信信号の少なくとも２つは異なる基本周波数を有し、前記距離計算器は、該ＲＦＩＤタグから、該複数の後方散乱変調された信号の各々に対する位相を決定し、該距離計算器は、該複数の送信信号の該基本周波数における変化率に対する該複数の後方散乱変調された信号における位相の変化率を決定することによって、該ＲＦＩＤタグに対する距離を決定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記ＲＦＩＤ読み取り機はさらなる送信信号を継続的に送信し、さらなる後方散乱変調された信号を受信し、前記距離計算器は、受信されたさらなる後方散乱変調された信号の各々に対する位相を継続的に決定し、前記ＲＦＩＤタグに対する該ＲＦＩＤ読み取り機からの距離が特定の精度レベル内にあると計算されるまで、該距離を決定するために、さらなる後方散乱変調された信号の各々に対する位相を用いる、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記複数の送信信号の基本周波数における変化率に対する前記複数の後方散乱変調された信号における位相の変化率は、該複数の後方散乱変調された信号対該複数の送信信号の基本周波数における位相の線形トレンドフィットを実行することによって決定される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
異なる基本周波数を有する前記少なくとも２つの複数の送信信号は、ランダムに選択された周波数差を有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
異なる基本周波数を有する前記少なくとも２つの複数の送信信号は、送信前に聞く手段を用いて、次に利用可能な周波数チャネルを選択することによって決定される周波数差を有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
無線ネットワークシステムに対するアクセスを制御する方法であって、該方法は、
ＲＦＩＤタグに対する距離を決定するステップと、
該ＲＦＩＤタグに対する決定された距離に基づいて、携帯計算装置から該無線ネットワークシステムへのアクセスを選択的に許可するステップと
を包含する、方法。
【請求項１３】
前記ＲＦＩＤタグに対する決定された距離に基づいて、携帯計算装置から前記無線ネットワークシステムへのアクセスを選択的に許可する前記ステップまでに、該携帯計算装置が、該無線ネットワークシステム上において認証を試みることを防ぐステップをさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記携帯計算ユニットが、前記ＲＦＩＤタグに対する前記決定された距離から、許可されたアクセスエリア内にあることを決定するステップをさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＲＦＩＤタグは、前記携帯計算装置に結合される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記携帯計算装置はＲＦＩＤ読み取り機を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記無線ネットワークシステムはＷＬＡＮシステムを備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＲＦＩＤタグに対する距離を決定するステップは、
ＲＦＩＤ読み取り機から該ＲＦＩＤタグへの複数の送信信号を送信するステップであって、該複数の送信信号は基本周波数差を有する、ステップと、
該ＲＦＩＤタグから複数の後方散乱された信号を受信するステップと、
該複数の送信信号の該基本周波数における変化率に対する該複数の後方散乱変調された信号における位相の変化率を決定することによって、該ＲＦＩＤタグに対する距離を計算するステップと
を包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
複数の送信信号を送信するステップ、複数の後方散乱変調された信号を受信するステップ、および該複数の後方散乱変調された信号における位相を決定するステップは、前記ＲＦＩＤタグに対する距離を計算するステップが特定の精度レベル内にある距離を決定するまで、送信、受信、ならびにさらなる送信信号および後方散乱変調された信号に対する位相を決定するステップを包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記基本周波数における変化率に対する前記複数の後方散乱変調された信号における位相の変化率を決定することによって、前記ＲＦＩＤタグに対する距離を計算するステップが、線形トレンドフィットを実行するステップを包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の送信信号が、ランダムに選択された基本周波数差を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数の送信信号が、送信前に聞く手段を用いて、次に利用可能な周波数チャネルを選択することによって選択される基本周波数差を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記基本周波数における変化率に対する前記複数の後方散乱変調された信号における位相の変化率を決定することによって、前記ＲＦＩＤタグに対する距離を計算するステップが、線形トレンドフィットを実行するステップを包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数の後方散乱変調された信号の各々に対する位相を決定するステップが、実質的に線形の位相トレンドを生じるために、相対位相差をアンラップするステップを包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記ＲＦＩＤタグに対して、前記ＲＦＩＤ読み取り機から複数の送信信号を送信するステップが、ＲＦＩＤ読み取り機のアレイから送信するステップを包含し、該ＲＦＩＤタグから複数の後方散乱変調された信号を受信するステップが、該ＲＦＩＤ読み取り機のアレイにおいて、該複数の後方散乱変調された信号を受信するステップを包含し、該ＲＦＩＤタグに対する距離を計算するステップが、ＲＦＩＤタグから該ＲＦＩＤ読み取り機のアレイの各々までの距離を計算するステップを包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
ネットワークセキュリティシステムであって、該ネットワークセキュリティシステムは、
エリアの周囲に分散されたＲＦＩＤ読み取り機のアレイであって、複数の該ＲＦＩＤ読み取り機のアレイは、携帯計算装置に結合されたＲＦＩＤタグに少なくとも３つの送信信号を送信し、該複数のＲＦＩＤ読み取り機のアレイの各々は、マルチモードＲＦＩＤタグから少なくとも３つの後方散乱変調された信号を受信し、各ＲＦＩＤ読み取り機からの該少なくとも３つの送信信号は基本周波数差を有する基本周波数を有する、ＲＦＩＤ読み取り機のアレイと、
距離計算器であって、該距離計算器は、各ＲＦＩＤ読み取り機にて受信された該少なくとも３つの後方散乱変調された信号の位相を決定し、該距離計算器は、該基本周波数の変化率に対する位相の変化率を決定するために、該少なくとも３つの後方散乱変調された信号における位相、および該少なくとも３つの送信信号の基本周波数の線形トレンドフィットを実行することによって、各ＲＦＩＤ読み取り機からの距離を決定する、距離計算器と、
アクセス制御器であって、該アクセス制御器は、携帯計算装置が各ＲＦＩＤ読み取り機からの距離から、許可されたアクセスエリア内にあるかどうかを決定し、該アクセス制御器は、該携帯計算装置が該許可されたアクセスエリア内にあるかどうかに基づいて、無線ネットワークシステムに対して、該携帯計算装置からのアクセスを選択的に許可する、アクセス制御器と
を備える、ネットワークセキュリティシステム。
【請求項２７】
前記無線ネットワークシステムはＷＬＡＮシステムを備える、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記アクセス制御器は、前記携帯計算装置が前記無線ネットワークシステム上において認証することを試みることを可能にする前に、該携帯計算装置が許可されたアクセスエリア内にあるかどうかを決定する、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２９】
無線ネットワークシステムに対するアクセスを制御する方法であって、該方法は、
ＲＦＩＤ読み取り機を用いて、携帯計算装置に結合されるＲＦＩＤタグにアドレス指定するステップであって、該ＲＦＩＤタグにアドレス指定するステップが、該ＲＦＩＤタグを応答状態にする、ステップと、
該ＲＦＩＤ読み取り機から該ＲＦＩＤタグへ、少なくとも３つの送信信号を送信するステップであって、該少なくとも３つの送信信号のうちの少なくとも２つが異なる基本周波数を有する、ステップと、
該ＲＦＩＤタグから、少なくとも３つの後方散乱変調された信号を受信するステップと、
該少なくとも３つの後方散乱変調された信号の各々に対する位相を決定するステップと、
該基本周波数の変化率に対する位相の変化率を決定するために、該少なくとも３つの後方散乱変調された信号における位相、および該少なくとも３つの送信信号の基本周波数の線形トレンドフィットを実行することによって、各ＲＦＩＤ読み取り機からの距離を計算するステップと、
該ＲＦＩＤタグおよび携帯計算装置が、該ＲＦＩＤタグに対する距離に基づいて、許可されたアクセスエリア内にあるかどうかを決定するステップと、
該ＲＦＩＤタグおよび携帯計算装置が該許可されたアクセスエリア内にあるかどうかに基づいて、該携帯計算装置から該無線ネットワークシステムへのアクセスを選択的に許可するステップと
を包含する、方法。
【請求項３０】
前記ＲＦＩＤ読み取り機から前記ＲＦＩＤタグへ、少なくとも３つの送信信号を送信するステップが、ＲＦＩＤ読み取り機のアレイにおいて、少なくとも３つの送信信号を各ＲＦＩＤ読み取り機において送信するステップを包含し、該ＲＦＩＤタグから少なくとも３つの後方発散変調された信号を受信するステップが、該ＲＦＩＤ読み取り機のアレイにおいて、少なくとも３つの後方散乱変調された信号を各ＲＦＩＤ読み取り機にて受信するステップを包含し、該ＲＦＩＤ読み取り機に対する距離を計算するステップは、該ＲＦＩＤ読み取り機のアレイにおいて、該ＲＦＩＤタグから各ＲＦＩＤ読み取り機への距離を計算するステップを包含する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記無線ネットワークシステムは、ＷＬＡＮシステムを備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記ＲＦＩＤタグに対する決定された距離に基づいて、携帯計算装置から無線ネットワークシステムへのアクセスを選択的に許可するステップの前に、該携帯計算装置が該無線ネットワークシステム上において認証することを試みることを防ぐステップをさらに包含する、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、ネットワークシステムに関し、より詳細には、無線ネットワークセキュリティおよび無線周波数識別タグ（ＲＦＩＤ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のコンピュータネットワークシステムにおいて、向上したセキュリティに対する多大な必要性が存在する。このことは、コンピュータネットワークに対しての不正なアクセスを防ぎ、同時に、正当なユーザに対しては、効果的かつ費用効率的な方法にて、必要とされるアクセスを提供することを含む。不正なアクセスおよび多様に異なるタイプの攻撃に対して特に影響を受け易いような性質のあるワイヤレスコンピュータネットワークにおいて、セキュリティは特に重要である。
【０００３】
ワイヤレスネットワーク上の攻撃は、例えば、受動的攻撃、能動的攻撃、中間者攻撃、およびジャミング（ｊａｍｍｉｎｇ）攻撃などの、いくつかの形態にて現れ得る。受動的攻撃は、通常、盗聴の形態にて現れ、攻撃者は、ユーザのバスワードなどのセキュリティ上の情報を捕らえるために、ネットワークのトラフィックを聞く。能動的攻撃は通常、悪意を持って、攻撃者がネットワーク動作を実行することを含む。中間者攻撃は通常、ネットワークのトラフィックを他所の目的場所へと向け直すために、不正アクセスポイントをセットアップする攻撃者を含む。最後に、ジャミングは通常、アクセスポイントの管理に対する制御を得て、正当なユーザに対するサービスの拒否をトリガする攻撃者を含む。
【０００４】
多種多様なインプリメンテーションで増大する無線ネットワークの普及に伴い、無線ネットワークシステムに対するセキュリティは日増しに重大になっている。特に、ワイヤレスネットワーク上において、効果的に不正アクセスを防止し、攻撃を阻止する能力に対する強いニーズが存在する。不都合にも、無線ネットワークシステムに対してのセキュリティを提供する一部の以前の試みは、比較的低いレベルのセキュリティを提供していたか、または正当なネットワークユーザに対しての相当な不便さをもたらしていた。
【０００５】
したがって、無線ネットワークに対するセキュリティを提供するための改善されたシステムおよび方法を提供することが所望される。さらに、本発明の他の望ましい特性および特徴もまた、添付の図面ならびに前述の技術分野および背景技術に関連して、以下に続く詳細な記載および添付された請求の範囲から明らかになる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ＲＦＩＤタグを用いて、無線ネットワークシステムへのアクセスを制御するセキュリティシステムおよび方法を提供する。セキュリティシステムおよび方法はＲＦＩＤタグを用いて、携帯計算装置の位置を決定する。本セキュリティシステムおよび方法は、携帯計算装置の決定された位置に基づいて、無線ネットワークシステムへのアクセスを選択的に可能にする。例えば、そのセキュリティシステムおよび方法は、携帯計算装置が許可されたアクセスのエリア内にあることが決定される場合、無線ネットワークシステムへのアクセスを許可する。逆に、本セキュリティシステムおよび方法は、携帯計算装置が許可されたアクセスのエリア内にはないと決定された場合、無線ネットワークシステムへのアクセスを拒否する。したがって、本システムおよび方法は、指定されたエリア内にあるモバイルデバイスに対してのみアクセスを許可することによって、無線ネットワークシステムに対するアクセスを効果的に制御することが可能である。このことは、指定されたエリア内におけるユーザの能力を制限することなしに、無線ネットワークにアクセスする外部のユーザの能力を制限する。本システムおよび方法は、さらなる高いレベルのセキュリティをネットワークシステムに提供するために、他のネットワークセキュリティ手段と組み合わされ得る。
【０００７】
上述のように、本セキュリティシステムおよび方法は、携帯計算装置の位置を決定するためにＲＦＩＤタグを用いる。ＲＦＩＤを用いてモバイルユニットの位置を決定するために用いられ得る一つの方法は、ＲＦＩＤタグからの信号到達の位相差（ＰＤＯＡ）に基づく。この方法において、ＲＦＩＤ読み取り機および距離計算器は、モバイルユニットに結合されるＲＦＩＤタグを用いて、モバイルユニットの位置を、効率的におよび正確に決定するために用いられ得る。この実施形態において、ＲＦＩＤ読み取り機は、複数の信号をＲＦＩＤタグに送信し、それらの複数の信号は、異なる基本周波数を有する。それに応じて、ＲＦＩＤタグの後方散乱（ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ）は、複数の後方散乱変調（ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ−ｍｏｄｕｌａｔｅ）された信号を形成するために、複数の送信信号を変調させる。距離計算器は、複数の後方散乱によって変調された信号の位相を決定し、送信信号の基本周波数における変化率に対する複数の後方散乱によって変調された信号における位相の変化率を決定し、この情報を用いてＲＦＩＤタグに対する距離を計算する。ＲＦＩＤタグに対するこの距離は、次いで、許可されたアクセスエリア内にその携帯計算装置があるかどうかを決定するために用いられ得る。
【０００８】
もう一つの特定の実施形態において、ＲＦＩＤ読み取り機のアレイは、対象の位置を決定するために用いられる。この場合もまた、ＲＦＩＤ読み取り機のそれぞれは、携帯計算装置に結合されたＲＦＩＤタグに対して複数の信号を送信し、各ＲＦＩＤ読み取り機からの複数の信号は、異なる基本周波数を有する。それに応じて、ＲＦＩＤタグ後方散乱は、複数の後方散乱を作成するために、複数の送信信号を変調させる。距離計算器は、複数の後方散乱によって変調された信号の位相を決定し、送信信号の基本周波数における変化率に対する、後方散乱によって変調された信号における位相の変化率を決定し、この情報を用いて、各ＲＦＩＤ読み取り機とＲＦＩＤタグとの間における距離を計算する。ＲＦＩＤ読み取り機のアレイまでの距離および読み取り機の既知の位置を用いると、携帯計算装置の正確な位置は、三辺測量の技術を用いて決定され得る。この位置から、携帯計算装置が許可されたアクセスエリア内であるのかどうか、および無線ネットワークシステムがその決定に基づいて許可され得るのか拒否され得るのかが決定され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の好適な例示的実施形態は、以下において、添付の図面に関連して記載され、同じ参照番号は同じ要素を示す。
【００１０】
以下の詳細な記載は、本質的には単に例示であり、本発明または本発明の応用および使用を限定することを意図されているわけではない。さらに、前述の技術分野、背景技術、発明の開示、または以下の詳細な記載に提示された、任意の明示または暗示された理論によって規定されるようには意図されていない。
【００１１】
一般に、本発明は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ；Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグを用いて対象の位置を見出すシステムおよび方法を提供する。本システムおよび方法は、対象の位置を効率的および正確に決定するために、送信信号の基本周波数に対して、ＲＦＩＤタグからの後方散乱変調された信号の位相を用いる。
【００１２】
ＲＦＩＤは、ＲＦＩＤタグが添えられた対象を識別するために、無線周波数スペクトルにおける電磁結合または静電結合の使用を組み入れた技術である。一般に、ＲＦＩＤシステムは、直接的な接触、または視野方向のスキャンニングを必要としない利点を提供する。典型的なＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤ読み取り機、および目的の対象に添えられた複数のＲＦＩＤタグを含む。ＲＦＩＤ読み取り機は、アンテナおよびトランシーバを含むか、またはアンテナを含み、トランシーバと結合される。ＲＦＩＤ読み取り機は、複数のタグから一つ以上のタグを特定する識別子を送信することによって、一つ以上のタグを選択する能力を有する。ＲＦＩＤ読み取り機がＲＦＩＤタグを選択する場合、ＲＦＩＤタグは応答モードにされ、他のタグはミュート状態にされる。
【００１３】
応答モードにされた場合、タグは、ＲＦＩＤ読み取り機ンテナにて受信された、後方散乱された信号を変調することによって読み取り機にデータを送信し戻す。一例として、いくつかのタグは、タグによって戻されるエネルギーの量を変更するために用いられ得る、アンテナに結合された可変のインピーダンスを用いる。これらのタグは、後方散乱された信号を変調するために、選択的にインピーダンスを変更することによってデータを読み取り機に送信することができる。同様に、これらのタグは、そのタグからの後方散乱を最小化するインピーダンス値を選択および維持することによって「ミュート」または非応答状態にされ得る。
【００１４】
このように、ＲＦＩＤ読み取り機は、一つ以上のＲＦＩＤタグを選択するように用いられ得、その選択されたタグからデータを引き出すことができる。したがって、ＲＦＩＤタグは、多数の対象を識別および追跡するために用いられ得る。さらに、ＲＦＩＤタグは、ユニットあたりのコストが比較的低いため、比較的低コストにて、多数の対象を追跡する能力を有する。
【００１５】
ＲＦＩＤタグは、多数の物品に対して、一意的な識別システムを必要とする様々な商業的な状況において用いられる。例として、ＲＦＩＤタグは、デパートの在庫目録や清算システムから軍用品の追跡まであらゆる物事において用いられている。ＲＦＩＤシステムは、増大する範囲、タグとその読み取り機との間の場所の視野の欠如、および高いマルチタグスループットなどの理由により、しばしば対象の識別に好適である。
【００１６】
ＲＦＩＤタグは、様々な構成、形状、およびサイズで利用可能である。例えば、異なる用途に対する異なるタグは、典型的には、その用途に対して適切な形状およびサイズを有する。ＲＦＩＤタグは通常、能動、受動、または半受動として分類される。能動のＲＦＩＤタグは、データを送信するために用いられる内部バッテリーを含み、典型的には、受動または半受動タグのいずれかよりも、より多くの保存されたデータ量を読み出しおよび書き込む能力を含む。受動ＲＦＩＤタグは、読み取り機から、ＲＦ送信からのエネルギーを反射および吸収することによって送信し、データ保存、引き出し、および操作のために、読み取り機から、吸収されたエネルギーを用いる。半受動タグは、データ保存、引き出し、および操作のために用いられる内部バッテリーを含み、他方で、読み取り機からエネルギーを反射および吸収することによってデータを送信する。
【００１７】
受動タグおよび半受動タグは、典型的には能動タグよりも軽く、よりコストがかからない。受動タグは、実質的には無制限の稼動寿命を提供する。なぜならば、受動タグは動作のためのバッテリーを必要としないからである。交換するのは、受動タグが通常、能動タグよりも短い読み出し範囲を有したり、読み取り機からのより高い出力を必要としたりする場合である。留意すべき重要なことは、多くの管轄区における政府による規制が、安全性を確保し、周波数帯域を共有しなければならないデバイス間における干渉を最小にするために、読み取り機の出力を規制していることである。
【００１８】
受動タグおよび半受動タグは、後に修正されることができないデータの一意的なセットで一度だけプログラム可能である読み出し専用タグと、適切なＲＦＩＤ書き込みデバイスを用いて一回以上再書込みされ得る読み出し／書き込み可能タグとの両方を含む。
【００１９】
ＲＦＩＤシステムは、データをタグに送信し、およびタグからデータをタグから送信する様々な技術を用いることができる。タグへの送信に対しては、データは、増幅変調（ＡＭ）、位相変調（ＰＭ）、および周波数変調（ＦＭ）を含む様々な変調技術のうちの任意のものを用いて送信され得る。さらに、タグへ送信されたデータは、周波数シフト変調（ＦＳＫ）、パルス位置変調（ＰＰＭ）、パルス幅変調（ＰＤＭ）、および振幅シフト変調（ＡＳＫ）を含む様々な技術の任意を用いてエンコードされ得る。
【００２０】
上述のように、受動タグおよび半受動タグは、一般に、後方散乱変調といわれるプロセスで、読み取り機から、エネルギーを選択的に反射および吸収することによって送信する。また、データは、後方散乱変調で、様々な技術を用いて、エンコードされ得る。例えば、データはＦＳＫを用いてエンコードされ得、そのタグは、あるレートでは、第１の状態（例えば「１」）を表すために吸収−反射し、別のレートでは、第２の状態（例えば「０」）を表すために吸収−反射する。別の例において、データはＡＳＫを用いてエンコードされ得、そのタグは、一部の期間、あるレートでは、第１の状態（例えば「１」）を表すために、吸収−反射し、別の期間、第２の状態（例えば「０」）を表すために、後方散乱変調を中止する。ＲＦＩＤシステムはまた、通常、３０ＫＨｚ〜５００ＫＨｚ、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚ、および２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚを含む様々な異なる周波数範囲を用いるが、それは、様々な用途の条件に見合う、規制されたスペクトル割り当ておよび性能要件に依存する。例えば、より低い周波数システムは、通常、水を介して良好な電磁的貫通力を提供するが、その一方で、より高い周波数の場合はそうではない。より低い受動システムは通常、小さな読み取り機アンテナを用いることにより、数インチ内で動作する。他方で、より高い周波数システムは通常、同様のサイズのアンテナを用いるが、数フィート内にて動作する。また、より低い周波数にて規制された割り当ては、一般に、世界中に広く行き渡っており、典型的には、より高い周波数システムよりも、受動タグに対して、より高い出力を可能にする。しかしながら、ＦＣＣ規制領域内などの、より高い周波数スペクトルがＲＦＩＤに対して利用可能であるところでは、その出力は相当なものであり、ロバストな長距離性能が実現可能である。
【００２１】
ここで図１を参照すると、無線ネットワークシステムへのアクセスを制御するためのセキュリティシステム１００が模式的に図示されている。セキュリティシステム１００はアクセスコントローラ１０２、ＲＦＩＤ読み取り機１０４および距離計算器１０６を含む。セキュリティシステム１００はＲＦＩＤタグを使用して、無線ネットワークシステムへのアクセスを制御する。特に、システム１００は、携帯計算装置の場所を決定するために、ＲＦＩＤタグを使用する。セキュリティシステム１００は、携帯計算装置の決定された場所に基づいて、無線ネットワークシステムへのアクセスを選択的に可能にする。例えば、セキュリティシステム１００は、携帯計算装置がアクセスが許可されたエリアに存在すると決定された場合に、無線ネットワークシステムへのアクセスを許可する。逆に、セキュリティシステム１００は、携帯計算装置がアクセスが許可されたエリア内に存在しないと決定された場合に、無線ネットワークシステムへのアクセスを否定する。このようにして、システム１００は、指定されたエリア内にある携帯装置のみにアクセスを許可することによって、無線ネットワークシステムへのアクセスを効果的に制御することができる。これは、指定されたエリア内にいるユーザの能力を制限することなしに、外部のユーザの、無線ネットワークシステムへアクセスする能力を制限する。さらに、システム１００は、ネットワークシステムに対してさらに高いレベルのセキュリティを提供するために、その他のネットワークセキュリティ手段と組み合わされ得る。システム１００はまた、位置に基づいて、特定の当事者のシステムへのアクセスを制限するために使用され得る。例えば、それは、ホテルなどのビルディング内にいる顧客（ｐａｔｒｏｎ）の無線ネットワークシステムへのアクセスを制限するために使用され得る。
【００２２】
上記のように、セキュリティシステム１００は、装置の場所を決定するために、装置へ結合されたＲＦＩＤタグを使用する。これは、ＲＦＩＤ読み取り機１０４でＲＦＩＤタグに応答指令信号を送ることによって、かつ距離計算器１０６を使ってＲＦＩＤタグまでの距離を決定することによって達成される。この距離から、携帯計算装置が、アクセスが許可されたエリア内に存在するかどうかが決定され得る。
【００２３】
距離計算器（１０４）は、任意の適切な技術を用いることにより、ＲＦＩＤタグまでの距離を決定するように、インプリメントすることができる。ＲＦＩＤタグを使用して携帯装置の場所を決定するために使用され得る１つの適切な方法は、ＲＦＩＤタグからの信号の到達の位相差（ＰＤＯＡ）に基づいている。この実施形態においては、ＲＦＩＤ読み取り機１０４はＲＦＩＤタグへ、複数の信号を送信するが、その複数の信号は異なった基本周波数を有する。これに応答して、ＲＦＩＤタグは、複数の後方散乱変調信号を生成するために、送信された複数の信号を後方散乱変調する。ＲＦＩＤ読み取り機１０４は、複数の後方散乱変調信号を受信し、かつ変調する。距離計算器１０６は、複数の後方散乱変調信号の位相を決定し、送信信号の基本周波数における変化率に対する後方散乱変調信号における位相の変化率を決定し、この情報を、ＲＦＩＤタッグまでの距離を計算するために使用する。ＲＦＩＤタグまでの距離は、携帯計算装置がアクセスが許可されたエリア内に存在するかどうかを決定するために使用され得る。
【００２４】
もう１つの特定の実施形態においては、対象の場所を決定するために、ＲＦＩＤ読み取り機１０４のアレイが使用される。この場合もやはり、ＲＦＩＤ読み取り機１０４それぞれは、携帯計算装置に結合されたＲＦＩＤタッグへ複数の信号を送信するが、ＲＦＩＤ読み取り機１０２それぞれからの信号は異なった基本周波数を有する。これに応答して、ＲＦＩＤタグは、複数の後方散乱変調信号を生成するために、送信された複数の信号を後方散乱変調する。ＲＦＩＤ読み取り機１０４のアレイは、複数の後方散乱変調信号を受信し、かつ変調する。距離計算器１０６は、複数の後方散乱変調信号の位相を決定し、送信信号の基本周波数における変化率に対する後方散乱変調信号における位相の変化率を決定し、この情報を、各ＲＦＩＤ読み取り機１０４とＲＦＩＤタグとの間の距離を計算するために使用する。ＲＦＩＤ読み取り機１０４のアレイまでの距離および読み取り機１０４の既知の場所を使用して、携帯計算装置の正確な場所が、三辺測量技術を使用して決定され得る。この場所から、携帯計算装置が、アクセスが許可されたエリア内に存在するかどうかが決定され得、無線ネットワークシステムへのアクセスが、その決定に基づいて許可され、または否定され得る。
【００２５】
距離計算器１０６はさまざまに、インプリメントされ得ることに留意されたい。例えば、距離計算器は、各ＲＦＩＤ読み取り機１０４の一部として完全にインプリメントされ得る。もう１つのインプリメンレーションにおいては、距離計算器は、中央場所（ｃｅｎｔｒａｌ  ｌｏｃａｔｉｏｎ）にインプリメントされ得、距離を計算するために使用される位相および基本周波数データは、任意の適切なネットワーク技術を使用して、中央コンピュータへ送信され得る。最後に、距離計算器１０４は、読み取り機１０４において部分的に、かつ中央場所において部分的にインプリメントされ得る。例えば、位相決定は各読み取り機でなされ得、最終的な距離および場所計算は、読み取り機に接続されている中央コンピュータシステムでなされ得る。
【００２６】
１つの実施形態においては、ＲＦＩＤタグは携帯計算装置に結合され、ＲＦＩＤ読み取り機は関心のあるエリアの周辺の既知の場所に分配される。このようにして、ＲＦＩＤタグから、既知の場所にある、１つ以上のＲＦＩＤ読み取り機までの距離を計算することによって、携帯計算装置の場所が決定される。もう１つの実施形態においては、ＲＦＩＤ読み取り機は携帯計算装置に結合され、ＲＦＩＤタグは、関心のあるエリアの周辺の既知の場所において分配されている。この場合もやはり、携帯計算装置上のＲＦＩＤ読み取り機から、既知の場所にある、１つ以上のＲＦＩＤタグまでの距離を計算することによって携帯計算装置の場所が決定される。このようにして、双方の実施形態において、携帯計算装置の場所が決定され、その場所は無線ネットワークシステムへのアクセスを選択的に許可するために使用される。
【００２７】
上記のように、ＲＦＩＤタグへ送信される複数の信号は、異なる基本周波数を有するように選択される。異なる基本周波数を有するように選択された複数の信号を有するためには、少なくとも１つの他の送信信号とは異なる基本周波数を有する、少なくとも１つの送信信号のみが必要とされる。一般的に、追加的な異なる基本周波数を有する追加的な信号は、距離計算の向上した精度を提供する。しかしながら、他の送信信号と同じ周波数を有する追加的な送信信号を利用することは、なんら差し支えないことに注目されたい。他の送信信号と同じ基本周波数を有する送信信号でなされた位相測定は、位相対周波数変化率のより正確な総体的計算を生成するために、他の位相測定と組み合わせられ得る。
【００２８】
ここで図２を参照すると、無線ネットワークシステムへのアクセスを制御するための方法２００が図示されている。最初のステップ２０２において、ＲＦＩＤタグがアドレス指定される。ＲＦＩＤタグにアドレスを指定するには、他の潜在的に何千ものの中から１つのＲＦＩＤタグを選択するために、タグＩＤを使用する。アドレスを指定すると、選択されたＲＦＩＤタグは、読み取り機からの受信信号を変調し、かつ後方散乱させる応答モードに変わる。選択されなかったタグは通常、ミュート状態になり、それらのリフレクションは意図的に最小限化される。ＲＦＩＤタグが携帯計算装置に結合された実施形態においては、タグは通常、対応する携帯計算装置が無線ネットワークにアクセスすることを試みる場合に、アドレス指定される。他の実施形態においては、アドレス指定されたタグは、携帯計算装置のエリア内に存在すると決定されたタグである。
【００２９】
次のステップ２０４では複数の信号を、ＲＦＩＤ読み取り機からタグへ送信するが、送信信号は異なる基本周波数を有する。この場合もやはり、適切な複数の送信信号を提供するためには、少なくとも１つの他の送信信号とは異なる基本周波数を有する少なくとも１つの送信信号がなくてはならず、追加的な送信信号は、複製の周波数を有し得る。さらに、本出願の中で使用されている用語の通り、信号の「基本周波数」は信号における１つ以上の主要な周波数成分を含む。例えば、信号の基本周波数は、高調波を有さないキャリア信号の周波数であり得る。送信信号は必ずしもきれいな正弦曲線ではなく、このため、受信機でパルス整形する必要性から、実際は高調波を搬送し得ることに留意されたい。
【００３０】
複数の送信信号は、ＲＦＩＤタグによって受信される。これらの信号に応答して、選択されたＲＦＩＤタグは、複数の後方散乱変調信号を生成するために、送信された複数の信号を後方散乱変調する。ＲＦＩＤ読み取り機は、複数の後方散乱変調信号を受信し、復調する。元の送信信号における、基本周波数の相違のために、読み取り機で受信された複数の後方散乱変調信号それぞれは、別個の相対的位相を有する。
【００３１】
ステップ２０６において、複数の変調された信号はＲＦＩＤ読み取り機で受信される。次のステップ２０８では、複数の変調された信号の位相を決定する。受信される信号の位相は、例えばチャネル復調など、さまざまな方法で決定され得る。そのような方法は、以下に、さらに詳細に記述される。
【００３２】
次のステップ２１０では、基本周波数の変化率に対する位相の変化率を決定する。基本周波数の変化率に対する位相の変化率は、複数の位相測定および複数の送信信号の基本周波数から、さまざまな技術を使って計算され得る。例えば、１つのアプリケーションにおいては、基本周波数に対する位相の変化率は、位相測定および対応する基本周波数値の線形トレンドフィッティングを実行することによって決定される。線形トレンドフィッティングは、さらに正確な変化率または位相および周波数の「予測スロープ」を生成するために使用される。
【００３３】
いくつかのアプリケーションにおいて、ステップ２０４〜２１０は、変化率が精度の特定の水準以内で計算されるまで、さらに多くの送信および位相測定を用いて繰り返し続けられることに留意されたい。例えば、ステップ２０４〜２１０は、所望の信頼水準の範囲内の予測スロープを線形トレンドフィッティングが生成するまで続けられ得、信頼水準は、例えば「フィッティングの良好度」または直線からのデータトレンドの変動を評価する任意の他の方法のような、任意の適切な技術を使用して計算され得る。
【００３４】
次のステップに２１２では、送信信号の基本周波数の変化率に対する受信信号の位相の変化率を使用して、ＲＦＩＤ読み取り機とＲＦＩＤタグとの間の距離を決定する。後にさらに詳細に説明されるように、ＲＦＩＤ読み取り機とＲＦＩＤタグとの間の距離（Ｄ）は、
【００３５】
【数１】
2008514920.tif 000003
として計算され得る。
【００３６】
ここで、Δφは後方散乱変調信号の位相における変化であり、Δｆは送信信号の基本周波数における変化であり、ｃは、距離測定の望ましい単位に依存して、１秒間当たりのメータあるいは１秒間当たりのフィートでの光の速度である。このようにして、距離は送信信号の基本周波数における変化率（Δｆ）対後方散乱変調信号の位相における変化率（Δφ）を使用して計算され得る。
【００３７】
距離がステップ２１２において計算されると、次のステップ２１４は、計算された距離に基づいてネットワークへのアクセスを選択的に許可する。例えば、このステップにおいて、携帯計算装置が、計算された距離から、アクセスが許可されたエリアに存在すると決定されれば、アクセスが無線ネットワークシステムへ許可され得る。逆に、携帯計算装置が、計算された距離から、アクセスが許可されたエリア以内には存在しないと決定されれば、上記方法は、無線ネットワークシステムへのアクセスを否定する。このように、上記方法は、指定されたエリア内にある携帯装置のみにアクセスを許可することによって、無線ネットワークシステムへのアクセスを効果的に制御し得る。これは、指定されたエリア内にいるユーザの能力を制限することなしに、外部のユーザの、無線ネットワークシステムにアクセスする能力を制限する。
【００３８】
１つのアプリケーションにおいて、方法２００は、対象の場所をさらに完全に決定するためにＲＦＩＤ読み取り機のアレイを用いて適用され得る。この実施形態においては、各ＲＦＩＤ読み取り機は、２０４および２０６ステップを実行し、各ＲＦＩＤ読み取り機までの距離は、ＲＦＩＤ読み取り機で受信された後方散乱変調信号の位相、および元の送信信号の基本周波数を使用して計算される。少なくとも３つのＲＦＩＤ読み取り機までの距離およびこれらの読み取り機の既知の場所を使用して、非常に正確な場所が、三辺測量技術を使用して決定され得る。このようにして、方法２００は、ＲＦＩＤタグを含む携帯計算装置の非常に正確な場所を効果的に決定し得る。
【００３９】
これらの複数の読み取り機アプリケーションにおいては、ステップ２０４および２０６は通常、読み取り機ごとに実行される。例えば、複数の信号は第１の読み取り機によって送受信され、その後複数の信号は第２の読み取り機によって送受信される。これは、複数の読み取り機からの複数の同時送信から起こる干渉を最小限にする利点を提供する。
【００４０】
もう１つのアプリケーションにおいて、方法２００は、携帯計算装置に添付された読み取り機を使用して、関係エリア周辺に分配された複数の異なるＲＦＩＤタグに適用され得る。この実施形態において、ＲＦＩＤ読み取り機は、各タグに対してステップ２０２〜２１２までを実行し、ＲＦＩＤタグまでの距離は、そのＲＦＩＤ読み取り機で受信された後方散乱変調信号の位相、および元の送信信号の基本周波数を使用して計算される。この場合もやはり、少なくとも３つのＲＦＩＤタグまでの距離およびこれらのタグの既知の場所を使用して、読み取り機の非常に正確な場所が、三辺測量技術を使用して決定され得る。このようにして、方法２００は、ＲＦＩＤ読み取り機を含む携帯計算装置の非常に正確な場所を効果的に決定することができる。
【００４１】
図１および２に図示されたシステムおよび方法は、対象の場所の高い精度を提供し得る。また、このシステムおよび方法は比較的安価な受動的または半受動的ＲＦＩＤタグを使用し得るので、このシステムおよび方法は、ユニット当たり比較的低価格で多くの対象に適用され得る。
【００４２】
以上、議論されたように、ＲＦＩＤ読み取り機は、位置付けられる対象上のＲＦＩＤタグへ、複数の信号を送信し、信号は異なる基本周波数を有するように選択される。ここでもやはり、複数の異なる周波数を有する信号をインプリメントするためには、少なくとも１つの他の送信信号とは異なる基本周波数を有する少なくとも１つの送信信号のみが必要とされる。さらに、他の送信信号と同じ周波数を有する追加的な送信信号を利用することは、なんら差し支えないことに留意されたい。しかしながら、一般的に、新しい周波数を有するより多くの信号を送信することは、システムの精度を向上させるために望ましい。
【００４３】
いくつかの異なる方法と手段が複数の送信信号の周波数を選択する際に使用され得る。１つの重要な要素は、システムに課せられる調節制限条件である。例えば、いくつかの調節システムにおいては、周波数選択はチャネルの可用性に基礎を置くほうが望ましい。もう１つの例においては、周波数選択はランダムに選択され得る。
【００４４】
特に、例えば９１５ＭＨｚおよび２．４５ＭＨｚ  ＩＳＭ周波数帯などの特定の周波数帯において、ＦＣＣおよび他の規制機関は、適切な拡散スペクトラム技術が使用されている場合に、４ワットまでの有効放射力を許可する。対象場所システムは、１つ以上の周波数帯内において、ランダムに送信周波数（すなわちチャネル）を選択するようにインプリメントされ得、このようにして、拡散スペクトラムシステムの必要条件を満たす。対象場所システムは、ランダムに周波数を選択することによって、そうでない場合は規制フレームワークに従うことによって、そのようなシステムに許された、より高い出力レベルで送信し得る。より高い出力レベルで送信することは、システムの有効範囲、ひいてはシステムの全体的性能を向上させる。
【００４５】
もう１つの例のように、例えばヨーロッパのＣＥＰＴのような他の規制機関は、拡散スペクトラムに使用されているランダムホッピングの代わりに「送信前に聞く（ｌｉｓｔｅｎ  ｂｅｆｏｒｅ  ｔｒａｎｓｍｉｔ）」手段の使用を特定している。そのようなシステムにおいては、発信器は、１つの周波数チャネルでの送信を、そのチャネルでそれ自身送信する前に聞く。送信器が、そのチャネルでアクティビティを探知すれば、送信器は次の周波数チャネルに切り替える。そこでも、再び送信器は、それ自身送信する前に、他の送信を探知する。利用できるチャンネルが見つかり、その利用できるチャネルで送信がなされるまで、このプロセスが、続けられる。さまざまな異なるチャネル選択アルゴリズムが、チャネル占有を探知することまたは伝統的なキャリアセンスマルティプルアクセス（ＣＳＭＡ）方法に基づくそのようなシステムをインプリメントするために、利用できる。いずれにせよ、対象場所システムは、「送信前に聞く」手段を、それが、システムが作動するように設計されている規制フレームワークと最も互換性のある方法で使用して、送信周波数を選択し得る。そのようなチャネル選択アルゴリズムを使用する能力なしでは、対象場所システムは、ＲＦＩＤタグへ送信する際に使用される出力の点で制限され、システムの範囲が狭まり精度も落ちる結果となる。
【００４６】
図１および２を参照して図示され、かつ記述されているシステムおよび方法は、多種多様な無線ネットワークシステムにアクセス制御を提供するように適合され得る。例えば、上記システムおよび方法は、Ｗｉ−Ｆｉネットワークを含む、８０２．１１に基づくさまざまなプロトコルを使用して、ＷＬＡＮに対するアクセス制御を提供するように適合され得る。同様に、上記システムおよび方法は、現在開発中の、ＷｉＭＡＸに基づくさまざまなシステムにアクセス制御を提供するように適合され得る。上記システムおよび方法はまた、ＷＷＡＮシステムおよびさまざまな無線電話ネットワークシステムに適合され得る。
【００４７】
多くのアプリケーションにおいて、上記システムおよび方法は、ネットワーキングおよび無線セキュリティの他の伝統に基づく方法と組み合わせられ得る。例えば、上記システムおよび方法は、暗号化および／または認証セキュリティ手段に依存するネットワーキングセキュリティプロトコルと組み合わせられ得る。そのようなシステムにおいては、最初に標準的な通信が、標準的な暗号化技術を使用して確立され得、次にＲＦＩＤに基づく場所決定を使用して、認証され得る。この技術を使用すると、なぜネットワークアクセスが許可されるか、または許可されないかについてのユーザフィードバックが可能になる。もう１つの実施形態において、ＲＦＩＤに基づく場所決定は、標準的な暗号化技術を使用した標準的な通信が試みられ得る前に、実行される。そのようなインプリメンテーションにおいては、ネットワークにアクセスする試みは、場所決定がなされた後まで禁止される。
【００４８】
例えば、上記システムおよび方法は、ネットワーキングセキュリティを提供するために暗号化技術を使用するネットワーキングセキュリティシステムと組み合わせられ得る。特別な例として、Ｗｉｒｅｄ  Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｐｒｉｖａｃｙ  （ＷＥＰ）は８０２．１１  Ｗｉ−Ｆｉ  標準に基づく無線ローカルネットワークにセキュリティを提供するプロトコルである。ＷＥＰは、無線ネットワーク上で送られるデータを暗号に置換するために、秘密のユーザキーおよびシステムで生成された値の組み合わせを使用する。もう１つの特別な例、Ｗｉ−Ｆｉ  Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ  Ａｃｃｅｓｓ  （ＷＰＡ）は、ＷＥＰ上に向上したセキュリティを提供するために、組込みの認証で、一時的なキー保全プロトコルを使用するセキュリティ技術である。最後に、他の技術は、例えば、認可されていないクライアントからのネットワーク要求を否定するＤａｔａ  Ｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  （ＤＬＣ）またはＭｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  （ＭＡＣ）アドレスフィルタリングのような認証およびアクセスコントロール特徴を使用する。これらおよび他の技術は、向上した無線ネットワークセキュリティを提供するために、本発明のシステムおよび方法と組み合わせられ得る。
【００４９】
これら他のセキュリティ技術は、さまざまな手段を使用して、ＲＦＩＤに基づく場所決定システムおよび方法と組み合わせられ得る。１つの例として、上記システムおよび方法は、認証または他の通信への試みが進行を許される前に、携帯計算装置の場所を最初に決定するために使用され得る。このようにして、上記システムおよび方法は、認可されたエリア外からの携帯計算機が認可されようとしたり、またはそうでない場合は無線ネットワークシステムへのアクセスを得ようとしたりする試みさえも防止するために使用され得る。そのようなシステムは、伝統的なネットワーキングセキュリティシステムに対する多くのありふれた攻撃を防止する利点を有し得る。
【００５０】
ここで図３を参照して、ＲＦＩＤ読み取り機３００の例示的なアレイが、本発明の例示的な実施形態にしたがって図示されている。この例において、ＲＦＩＤ読み取り機３００のアレイは５つの別個の読み取り機を含む。アレイ内の各読取り機は、読取り機から、ＲＦＩＤタグを含む携帯計算装置までの距離を決定するために使用される。通常、読取り機は、無線ネットワークシステムが利用できるエリアまたは設備じゅうに展開されている。例えば、読取り機は大きな倉庫の天井または床に散在し得、倉庫内の計算装置に無線ネットワークアクセス制御を提供するために使用され得る。さらに、ＲＦＩＤ読み取り機は、システム中のさまざまな無線ネットワークアクセスポイントに含まれ得る。
【００５１】
少なくとも３つの読み取り機からの距離、および上記読取り機の既知の位置は、携帯計算装置の非常に正確な場所を三辺測量し、かつ決定するために使用され得る。この場合もやはり、ＲＦＩＤ読み取り機のアレイは複数の信号を、選択された携帯計算装置上のＲＦＩＤタグへ送信する。特に、各ＲＦＩＤ読み取り機は、上記読取り機で送信される少なくとも１つの信号とは異なる基本周波数を有する複数の信号を送信する。異なったＲＦＩＤ読み取り機からの送信信号の基本周波数は、通常は直接比較されないので、同じ周波数を有し得ることに留意されたい。
【００５２】
各読み取り機により送信される信号に応答して、ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤ読み取り機のアレイによって受信される複数の後方散乱変調信号を作り出す。ＲＦＩＤ読み取り機とＲＦＩＤタグとの間の距離は、ＲＦＩＤ読み取り機によって受信された後方散乱変調信号の測定された位相、および対応する、上記読取り機によって送信された元の信号の基本周波数を使用して計算される。特に、周波数における変化に対する位相の変化は、相違を計算するために、上記の等式１で使用される。複数の信号は、基本周波数における変化に対する位相の変化が特定の信頼水準以内で計算されるまで、各ＲＦＩＤ読み取り機へ送信、かつ後方散乱変調されることが好ましい。１つの例として、基本振動数変化に対する位相変化の線形トレンドは、複数の位相測定および対応する基本周波数の、最小二乗フィッティング解析を実行することによって決定され得る。この線形トレンドは、周波数変化に対する位相変化の、さらに正確な「予測スロープ」である。測定の回数が多くなるにつれて、予測スロープおよび計算された距離の精度が上がる。このプロセスは、上記最少二乗フィッティングが所望の信頼水準以内にある予測スロープを生成するまで続けられ得、信頼水準は、例えば、「フィッティングの良好度」または直線からのデータトレンドの変動を評価する任意の他の方法のような、任意の適切な技術を使用して計算され得る。このプロセスは、タグの範囲内にある各読取り機からの距離が、所望の信頼水準で知られるまで続けられる。
【００５３】
タグから各ＲＦＩＤ読み取り機までの距離が計算された場合、対象の場所が、これらの距離、読取り機の既知の場所および適切な三辺測量技術を使用して決定され得る。図３に図示される例において、読取り機１と計算装置３０２との間の距離Ｄ１、読取り機２と計算装置３０２との間の距離Ｄ２、読取り機４と計算装置３０２との間の距離Ｄ３は計算され得、読取り機の既知の場所との関係で携帯計算装置の場所を決定するために使用され得る。携帯計算装置の場所は、携帯計算装置へのアクセスを選択的に許可しあるいは否定するために使用され得る。対象の範囲内にある他の読取り機からの追加的な測定は、追加的な精度を提供するために使用され得るけれども、３つの距離測定は一般に、対象の位置を三辺測量するためには充分である。さらに、わずか１つまたは２つの読取り機が距離測定を生成するのであれば、対象の場所は完全には明確にはできないけれども、いくつかのアプリケーションにおいては、わずか１つまたは２つの読取り機が使用され得る。例えば、いくつかのアプリケーションにおいては、アクセスを許可するためには、ユーザが設備のエリア以内にいることを決定するだけで充分であり得、この場合、それは２つ以下の距離測定で決定され得る。これは、通常のＲＦＩＤ読み取り機アレイの単純化された例であり、読取り機の数は、カバーされるエリアのサイズおよびＲＦＩＤ読み取り機の有効範囲に依存して大きく拡大され得ることもまた強調されたい。
【００５４】
ここで図４を参照すると、ＲＦＩＤ読み取り機アレイ４００のもう１つの例示的な実施形態が図示されている。この実施形態においては、ＲＦＩＤ読み取り機のアレイは１つのＲＦＩＤ送受信機４０６を共有する。特に、ＲＦＩＤ読み取り機４００のアレイは、物理的に分配された４つのアンテナ４０２を含む。個別のＲＦＩＤ送受信機を各アンテナに提供する代わりに、ＲＦＩＤ読み取り機４００のアレイは、単一のＲＦＩＤ送受信機４０６に４つのアンテナを選択的に接続するためにスイッチ４０４を使用する。このアプローチは、いくつかのアプリケーションにおいてはコストを下げ、ＲＦＩＤ読み取り機間の干渉を最小化する能力を提供する。他のアプリケーションにおいては、個別の送受信機が、個別の送受信機の価格対個別のアンテナおよび配線の価格の相対価格に主に依存して、望ましくあり得、より費用効果が高くあり得ることに留意されたい。
【００５５】
この場合もやはり、ＲＦＩＤ読み取り機アレイ４００は、ＲＦＩＤタグを含む携帯計算装置の場所を決定するために使用され得る。送受信機４０６およびスイッチ４０４は、異なる基本周波数を有する複数の信号を、１つ以上のアンテナ４０２を使用して、選択されたＲＦＩＤタグへ送信するために使用される。各読取り機によって送信される信号に応答して、ＲＦＩＤタグは、アンテナ４０２によって受信され、かつスイッチ４０４によってＲＦＩＤ送受信機４０６へ選択的に通される複数の後方散乱変調信号を作り出す。次いでこれらの信号の位相は決定され得、各アンテナと選択されたＲＦＩＤタグとの間の距離は、位相の変化率および対応する基本周波数の変化率を使用して計算され得る。
【００５６】
ＲＦＩＤ読み取り機アレイ４００は、いくつかの利点を提供するが、最も顕著なものは、複数のアンテナの間で送受信機を共有することによって、ＲＦＩＤ読み取り機アレイ４００は、多くのアプリケーションにおいて、低減された価格と複雑さで、同じ対象場所能力を提供することができることである。例えば、１つのインプリメンテーションは複数のアンテナセットを使用し得、それぞれはスイッチを通して送受信機に結合され、複数の送受信機は、ＲＦＩＤ読み取り機で広いエリアを高い費用効果でカバーするために共に結合される。
【００５７】
例えば図３および４に図示されているようなシステムにおいては、測定される位相に対する影響を最小化するために、ケーブルの相違および他の接続長さを補正することがしばしば望ましい。この較正は、ＲＦＩＤ読み取り機に対する既知のタグ場所までの距離を測定することによって、またはアンテナを既知の後方散乱基準へ切り替え、かつその距離をゼロに設定することによってのいずれかによってなされ得る。他のアプリケーションにおいては、各チャネルに対する２つの状態間の差を最初に取り、次にアークタンジェント関数を使用して位相を計算することによって位相が計算され得るから、ケーブル較正は必要とされ得ない。
【００５８】
上記システムおよび方法は、さまざまな異なるタイプの携帯計算装置に適合され得る。例えば、上記システムおよび方法は、例えばラップトップコンピュータのような携帯パーソナル計算機における使用に適合され得る。もう１つの例として、上記システムおよび方法は、例えばＰＤＡ、ページングおよび他のメッセージング装置のような手のひらサイズの計算機における使用に適合され得る。もう１つの例として、上記システムおよび方法は、電話装置上の使用に適合され得る。最後の例として、上記システムおよび方法は、例えばバーコード読取り機および特定の業界で使用される他の装置のような特別な目的の装置上での使用に適合され得る。
【００５９】
ここで図５を参照して、例示的な携帯計算装置５００が図示されている。携帯計算装置５００は、セキュリティシステムおよび方法に対する使用に適合され得る例示的なタイプの携帯計算装置である。携帯計算装置５００は、ＲＦＩＤタグ５０２を含む。ＲＦＩＤタグ５０２は、携帯ＲＦＩＤ読取り機５００の場所が、以上記述されたシステムおよび方法を使用して、ＲＦＩＤ読取り機で決定され得ることを意味している。携帯計算装置５００の位置が決定されると、無線ネットワークシステムへのアクセスが選択的に許可され、または否定される。携帯計算装置上のＲＦＩＤタグは、携帯計算装置のアンテナ、トランジスタ、整流器および現存のマイクロプロセッサを使用するタグの挙動をエミュレートすることによってインプリメントされ得ることに留意されたい。この例において、トランジスタは、従来のＲＦＩＤタグを模倣する後方散乱変調を生成するために、マイクロプロセッサによって駆動される。
【００６０】
ここで図６を参照して、ＲＦＩＤ送受信機６００は本発明の例示的な実施形態にしたがって図示されている。ＲＦＩＤ送受信機６００は、対象場所システムおよび方法におけるＲＦＩＤ読取り機において使用され得るＲＦＩＤ送受信機のタイプの例である。ＲＦＩＤ送受信機６００は、選択されたＲＦＩＤタグと信号を送受信するように設計されている。さらに、ＲＦＩＤ送受信機６００は直角位相復調器を含む。直角位相復調器は、２つの振幅変調信号を結合して単一チャネルにする直角位相振幅変調（ＱＡＭ）システムにおいて通常使用され、２つの搬送波（「Ｉ」および「Ｑ」）は同じ基本周波数を有するが、通常９０度だけ位相が異なる。直角位相復調において、２つの搬送波は分離され、データはそれぞれから抽出され、次にデータは結合されて元の変調情報とされる。ＲＦＩＤ送受信機６００は、送信信号との関係で、受信された後方散乱変調信号の位相を決定するメカニズムを提供するために、直角位相復調器を使用する。特に、個別に復調された「Ｉ」および「Ｑ」チャネルのＡＣ振幅は、受信された後方散乱信号の相対位相を決定するために使用される。もちろん、これはただの一例であり、他の送受信機インプリメンテーションが他の復調技術を用いて使用され得る。
【００６１】
ＲＦＩＤ送受信機６００は、変調器６０２、可変ゲイン増幅器６０４、電力増幅器６０６、帯域通過フィルタ６０８、サーキュレータ６１０、帯域通過フィルタ６１４、自動ゲイン制御６１６、復調器６２０および６２２、帯域通過フィルタ６２４および６２６、バッファ６２８および６３０ならびにフェーズロックドループ発振器６３２を含む。送受信機６００はアンテナ６１２を通して信号を送信し、かつ信号を受信する。もちろん、上記図４を参照して記載されたように、追加的なアンテナが、スイッチを使用して追加され得る。
【００６２】
一般的に、送受信機６００は、応答モードにある選択されたＲＦＩＤタグと送受信する。データを送信するために、送受信機は、送信データを、発振器６３２によって生成された搬送波形に符号化し、かつアンテナ６１２を通してＲＦＩＤタグへ信号をブロードキャストする。特に、データを送信するために、送受信機６００は、発振器６３２によって生成された搬送波信号を送信データ（ＴＸデータ）で変調するために、変調器６０２および可変ゲイン増幅器６０４を使用する。電力増幅器６０６は変調信号を増幅し、その信号は帯域通過フィルタ６０８を通過する。サーキュレータ６１０は、アンテナ６１２への選択カプラ素子として振る舞い、変調信号は、ＲＦＩＤタグへ送信され、かつ直接接続された受信機から実質的に分離される。
【００６３】
タグからデータを受信するためには、送信機は搬送波変調をやめ、受信機はアンテナを介して変調後方散乱信号を受信し、搬送波信号から信号を取り去り、取り去った信号を位相が「Ｉ」のコンポーネントおよび直角位相「Ｑ」コンポーネントに変換する。その後これらのコンポーネントは独立的にデジタル化され、ビット回復のためにプロセッサに送られ、ＲＦＩＤ読み取り機および／または他の関連システムによって解釈される。さらに、これらのコンポーネントは、受信信号の位相を元の送信信号との関係で決定するために使用され得、元の送信信号の位相は、異なる受信信号間の位相変化を決定するための基準測定として役立つ。
【００６４】
特に、送受信機６００は、後方散乱変調信号を、アンテナ６１２を介して、ＲＦＩＤタグから受信する。サーキュレータ６１０は、この場合もまた選択カプラ素子として振舞うが、今回はアンテナ６１２を、帯域通過フィルタ６１４と結合する。その後受信信号は自動ゲイン制御６１６によって増幅され得る。この増幅された信号は次に、全体として２つの復調器を提供するミキサ６２０および６２２および移相器６１８を使用して、直角位相に搬送波復調され得る。この復調で、同相の信号ＩＡＣ＋ＤＣおよび直角位相信号ＱＡＣ＋ＤＣが生じる。これらの信号それぞれは、個別の信号がさらに処理される前に、対応する帯域通過フィルタ（６２４および６２６）ならびにバッファ（６２８および６３０）を通される。
【００６５】
この実施形態においては、復調器は、元の送信信号の搬送波生成のために使用されるフェーズロックループ発振器６３２によって生成されるものと同じ信号を使用することに留意されたい。従って、この信号の位相は、受信信号の位相変化が測定され得る基準として役立ち得る。特に、複数の受信信号の搬送波信号に対する位相を決定することにより、これら受信信号間の相対的位相変化が計算され得る。このようにして、元の送信信号と比較して、受信した後方散乱変調信号の位相差を決定することで、複数の後方散乱変調信号の位相における変化率を決定するメカニズムが提供される。
【００６６】
この場合もまた、場所に基づくネットワークセキュリティのために使用され得るＲＦＩＤ受信機の一例に過ぎない。例えば、他の適切な受信機は、個別の送受信機構成を使用する。さらに他の適切な受信機は、サーキュレータコンポーネントを指向性のカプラで置き換える。指向性のカプラの利点は、はるかに価格が低く、サイズが小さいことであり、欠点は、重大な信号損失のために性能がはるかに劣ることである。
【００６７】
ＲＦＩＤタグからの後方散乱信号が復調されると、位相が決定され、携帯計算装置までの距離を計算するために使用される。上記のように、距離計算機は、ＲＦＩＤ読み取り機によって受信された複数の後方散乱変調信号の位相を決定する。位相における変化、および元の送信信号の基本周波数における対応する変化から、距離計算機は、等式１を使用してＲＦＩＤタグまでの距離を計算する。位相差は、さまざまな異なる技術および装置を使用して決定され得る。１つの例として、各後方散乱信号の位相は元の送信信号の位相に参照される。
【００６８】
受信信号の位相を決定する１つの方法は、ＩおよびＱチャネル双方のＡＣ振幅を測定し、位相角を決定するためにこれらの測定を使用することである。つまり、ＩおよびＱチャネルのピークからピークまでのＡＣ振幅は、いくらかの所定の時間にわたって平均され得る。搬送波位相と比較した受信信号の相対位相φは、
【００６９】
【数２】
2008514920.tif 000004
として決定され得る。
【００７０】
ここで、ＱＡＭＰはＱチャネルにおける平均ＡＣ振幅であり、ＩＡＭＰはＩチャネルにおける平均ＡＣ振幅である。複数の後方散乱変調信号の相対位相Φが計算されると、これらの信号間の位相変化が計算され得、タグまでの距離を決定するために、送信信号の対応する基本周波数と共に使用され得る。
【００７１】
もちろん、これは受信された後方散乱信号の位相が、いかにして計算され得るかの一例に過ぎない。ここで図７を参照して、もう１つの例示的な位相角推定器７００が図示されている。位相角推定器７００は、信号の位相を決定するために、マトリクス回転（ｍａｔｒｉｘ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）の数学的技術を使用する。図示されたインプリメンテーションにおいて、Ｉチャネル信号ＩＡＣ＋ＤＣ直角位相信号ＱＡＣ＋ＤＣはＤＣオフセットリムーバ７０２へ送られる。これは、ＩおよびＱチャネル信号のＤＣ部分を除去し、各信号のＡＣ部分のみを残す。さらに、ノイズ拒絶も同様にこの時点でなされ得る
Ｉチャネル信号ＩＡＣ直角位相信号ＱＡＣは次に、マトリクス回転メカニズム７０４に送られる。これらの信号のＡＣ振幅はマトリクスに書き込まれる。この場合もまた、これらＡＣ振幅は、選択された時間にわたってＡＣ振幅を平均することによって決定され得る。マトリクスは次に、Ｑチャネルにおける信号が最小化され、Ｉチャネルにおける信号が最大化されるまで、数学的に回転される。Ｉチャネルにおける信号を最大化するために必要とされるマトリクス回転の角度は、受信信号の相対位相に等しい。図示されている例において、Ｑチャネルにおける信号の最小化は、最小二乗推定最小化技術を使用してなされる。もちろん、他の適切な技術が使用され得る。この方法はまた、信号のすべてをＩチャネルに移動させる利点を有し、そのチャネルにおける情報は、任意の適切な技術を用いて回復され、かつ復号される。この場合もまた、複数の後方散乱信号の相対位相は、位相角推定器を使用して計算され、これらの信号間の位相変化は計算され、かつタグまでの距離を決定するために、使用される。
【００７２】
信号の位相角を測定するための上記の方法とシステムは、受信信号の位相を必ずしも常に完全に明確にするわけではないことに留意されたい。特に、振幅のアークタンジェントを使用すると、実際の位相が、実際には２πよりもはるかに大きくなり得るときに、０ラジアンと２πラジアンとの間の結果を常に生成する。一般的に、測定された元の位相値は「ラップ（ｗｒａｐ）された」と称され、ラップされた値から実際の、名目上の位相値を決定するプロセスは「位相アンラッピング（ｐｈａｓｅ  ｕｎｗｒａｐｐｉｎｇ）」と呼ばれる。
【００７３】
このようにして、位相アンラッピングは、対応する基本周波数の線形スパンにわたって名目上の位相変化を決定するために使用される技術である。位相アンラッピングの１つの方法は、ラップされた値からの位相シフトを線形化することである。特に、位相アンラッピングは、問題の位相測定が周波数スパンにわたって一貫したトレンドを示すまで、２πの倍数を加減することによって達成される。
【００７４】
アンラッピングの１つの例として、１セットの単調増加な基本周波数が使用される場合、任意ノイズを補償した後、位相測定の単調なセットが生じ得る。単調なトレンドに従わない特別な位相測定については、それらが、線形周波数スパンにわたって線形トレンドを示すまで、２πの倍数を加減することによってアンラップされ得る。例えばＭＡＴＬＡＢで利用できる信号処理ツールのような、この用途に適合され得るさまざまな異なる位相アンラッピングアルゴリズムが利用できる。
【００７５】
ここで図８を参照すると、表８００は、本発明の例示的な実施形態を使用して、ＲＦＩＤタグまでの距離が決定され得る、例示的なデータセットを図示する。特に、表８００は、１４個の送信された信号基本周波数および対応する１４個の測定された相対位相測定を列挙している。第１に、これはデータセットの一例に過ぎず、通常のデータセットはさらに多くのまたはさらに少ないデータポイントを含み得ることに留意されたい。また、例のデータセットは、基本周波数間で等しい距離を示しているけれども、これは、多くのアプリケーションの場合にはあてはまらないことも留意されたい。
【００７６】
表８００の例において、送信信号の周波数順序はランダムに選択されている。この場合もまた、ランダム周波数ホッピングが使用される場合、システムは拡散スペクトラムシステムとして動作し、電流の規制のもとで、増加したパワーで送信し得る。この場合もまた、これはただの一例に過ぎず、他の場合においては、異なる周波数ホッピング手段が使用され得る。
【００７７】
表８００に図示されている位相測定はラップされていて、この場合もまた、位相測定は、ゼロラジアンと２πラジアンとの間の値に制限されていることを意味している。このように、これらの値は、実際の相対位相値を表しておらず、正確に距離を計算するには、位相測定をアンラップすることが望ましい。ここで図９を参照すると、表９００は、基本周波数および対応するアンラップされた１４個の測定された相対位相の順に、１４個の送信された信号基本周波数を列挙している。これらのアンラップされた位相値は、受信された後方散乱変調信号の実際の相対位相に対応する。この場合もまた、これらアンラップされた位相値は、例えば一貫した線形位相トレンドが回復されるまで２πの倍数を加算するような、さまざまな位相アンラッピング技術によって決定され得る。
【００７８】
ここで図１０を参照すると、グラフ１０００は表８００および９００のラップされた位相測定およびアンラップされた位相測定を図示する。見て取れるように、位相測定のアンラッピングは、一貫したトレンドに従う位相測定を生じる。位相アンラッピング技術を使用すると、下部の（ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ）位相が、大きなノイズおよびマルチリフレクションの存在下でさえも決定され得る。
【００７９】
アンラップされた位相測定が決定されると、距離は、基本周波数の変化率に対する位相の変化率を計算することによって決定され得る。１つの例として、アンラップされた位相測定および基本周波数の線形トレンドフィッティングが、変化率を決定するために実行され得る。ここで図１１を参照すると、グラフ１１００は、位相測定から計算された例示的な線形トレンドと共に、表９００およびグラフ１０００のアンラップされた位相測定を図示している。線形トレンドは、例えば最小二乗フィッティングのようなさまざまな技術を使用して、データから計算され得る。計算されるとき、線形トレンドは、トレンドフィッティングラインのスロープの形で、周波数変化に対する位相変化のさらに正確な計算を与える。図示されている例において、線形トレンドのスロープは、９．０１Ｅ−０７ラジアン／ヘルツである。計算されるとき、線形トレンドフィッティングラインのスロープは、距離を計算するために、等式１におけるΔφ／Δｆとして使用され得る。この例において、等式１における線形トレンドフィッティングラインのスロープを使用すると、２１．４メータの距離測定が生じる。このようにして、線形フィッティング方法は、例えばマルチパスリフレクション、干渉およびノンコヒーレンス送信によって生成されたノイズのようなデータにおけるノイズを克服することができる。この場合もまた、これは、ＲＦＩＤタグを使用して対象までの距離を計算するために、位相および周波数の変化率を決定するために、いかに線形トレンドフィッティングが使用され得るかの１つの特別な例に過ぎない。
【００８０】
このように、本発明は、ＲＦＩＤタグを使用して無線ネットワークシステムへのアクセスを制御するためのセキュリティシステムおよび方法を提供する。上記セキュリティシステムおよび方法は、携帯計算装置の場所を決定するために、ＲＦＩＤタグを使用する。上記セキュリティシステムおよび方法は、携帯計算装置の決定された場所に基づいて、無線ネットワークシステムへのアクセスを選択的に許可する。例えば、上記セキュリティシステムおよび方法は、携帯計算装置が、アクセスが許可されたエリア内に存在すると決定された場合に、無線ネットワークシステムへのアクセスを許可し得る。逆に、上記セキュリティシステムおよび方法は、携帯計算装置が、アクセスが許可されたエリア内に存在しないと決定された場合に、無線ネットワークシステムへのアクセスを否定し得る。このように、上記システムおよび方法は、指定されたエリア内に存在する携帯装置にのみアクセスを許可することによって、無線ネットワークシステムへのアクセスを効果的に制御することができる。これは、指定されたエリア内に存在するユーザの能力を制限することなしに、無線ネットワークシステムにアクセスする外部のユーザの能力を制限する。上記システムおよび方法は、さらに高いレベルのセキュリティをネットワーキングシステムに提供するために、他のネットワーキングセキュリティ手段と組み合わされ得る。
【００８１】
本明細書に述べられた実施形態および例は、本発明およびその特定のアプリケーションを最もよく説明し、それによって、当業者が本発明を作成し、かつ使用できるようにするために提示されている。しかしながら、当業者は、前述の記述および例は、図示および例示の目的でのみ提示されたことを認識し得る。述べられたような記述は、網羅的に述べることを意図されたり、または本発明を開示された正確な形式に制限されたりすることを意図されたものではない。多くの改変およびバリエーションが、添付の特許請求の範囲の精神から逸脱することなく、上記の教示に照らして可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１は、本発明の例示的な実施形態に従った無線ネットワークセキュリティシステムの略図である。
【図２】図２は、本発明の例示的な実施形態に従った無線ネットワークシステムに対するアクセスを制御する方法のフロー図である。
【図３】図３は、本発明の例示的な実施形態に従ったＲＦＩＤ読み取り機のアレイの略図である。
【図４】図４は、本発明の第２の例示的な実施形態に従ったＲＦＩＤのアレイの略図である。
【図５】図５は、本発明の例示的な実施形態に従った例示的な携帯計算装置の平面図である。
【図６】図６は、本発明の例示的な実施形態に従った例示的なＲＦＩＤ送受信機の略図である。
【図７】図７は、本発明の例示的な実施形態に従った例示的な位相角推定器の略図である。
【図８】図８は、本発明の例示的な実施形態に従った例示的なデータセットのテーブル図である。
【図９】図９は、本発明の例示的な実施形態に従った例示的なデータセットのテーブル図である。
【図１０】図１０は、本発明の例示的な実施形態に従った例示的なデータセットのグラフ図である。
【図１１】図１１は、本発明の例示的な実施形態に従った例示的なデータセットのグラフ図である。
【図１】
2008514920.tif 000005
【図２】
2008514920.tif 000006
【図３】
2008514920.tif 000007
【図４】
2008514920.tif 000008
【図５】
2008514920.tif 000009
【図６】
2008514920.tif 000010
【図７】
2008514920.tif 000011
【図８】
2008514920.tif 000012
【図９】
2008514920.tif 000013
【図１０】
2008514920.tif 000014
【図１１】
2008514920.tif 000015
【国際調査報告】
2008514920.tif 000016
2008514920.tif 000017
2008514920.tif 000018