(57)【要約】  資産追跡無線システムを開示する。本システムは、複数の移動機器を含んでいる。各移動機器は、二つの個別のＰＮ符号である、第一のＰＮ符号（４２２ａ）と第二のＰＮ符号（４２２ｂ）とを用いて、二つの拡散処理を実行する。各移動機器は、バースト直接拡散スペクトル無線信号（４０８）を用いてデータを送信する。各基地局は、第二のＰＮ符号を用いた第一の逆拡散と、第一のＰＮ符号を用いた第二の逆拡散により、信号を復号する処理を含み、バースト直接拡散スペクトル無線信号を移動機器から受信するように構成されている。更に、各基地局は、受信した各データパケットにタイムスタンプを付加するように構成されている。移動機器の位置を計算で求めるシステムは、各基地局での受信バーストの到着時間差を計算することにより、各移動機器の位置情報を生成する。
2008546284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
資産追跡無線システムで用いる移動機器であって、
無線信号を送信するためのアンテナと通信するように構成された送信機と、
プロセッサと、
プロセッサと電子的に通信するメモリであって、
移動機器を識別する機器識別情報と、
第一のＰＮ符号と、
第二のＰＮ符号とを含むことを特徴とするメモリと、
メモリに格納された命令であって、
第一の拡散送信データを得るために第一のＰＮ符号を用いて、送信データを拡散するステップと、
第二の拡散送信データを得るために第二のＰＮ符号を用いて、第一の拡散送信データを拡散するステップと、
バースト直接拡散スペクトル無線信号を用いて、第二の拡散送信データを送信するステップとからなる方法を実行する実行可能な命令とを含むことを特徴とする移動機器。
【請求項２】
請求項１記載の移動機器において、送信データは、機器識別情報を含むことを特徴とする移動機器。
【請求項３】
請求項１記載の移動機器において、命令によって実装される方法は、更に、拡散の前に、トリガによって低電力状態から脱するステップを含むことを特徴とする移動機器。
【請求項４】
請求項３記載の移動機器において、命令によって実装される方法は、更に、第二の拡散送信データを送信した後に、低電力状態に戻るステップを含むことを特徴とする移動機器。
【請求項５】
請求項１記載の移動機器において、移動機器による通信は、単向性であることを特徴とする移動機器。
【請求項６】
請求項５記載の移動機器において、送信の前、最中又は後に、移動機器は、いかなる基地局とも同期しないことを特徴とする移動機器。
【請求項７】
請求項６記載の移動機器において、送信の前、最中又は後に、移動機器は、いかなる基地局ともハンドシェイクしないように構成されていることを特徴とする移動機器。
【請求項８】
資産追跡無線システムで用いる複数の遠隔移動機器と無線通信するように構成された基地局であって、
アンテナと、
遠隔移動機器からの無線信号を受信するためのアンテナと電子的に通信するように構成された受信機と、
プロセッサと、
プロセッサと電子的に通信するメモリと、
メモリに格納された命令であって、
遠隔移動機器からの無線信号を受信するステップと、
第一の受信データと、第一の受信信号を得るために、無線信号を復調するステップと、
受信データを得るために、第一のＰＮ符号を用いた第一の逆拡散と、第二のＰＮ符号を用いた第二の逆拡散により、第一の受信データを復号するステップと、
第一の受信信号タイミングに従って、受信データにタイムスタンプを付加するステップと、
移動機器の位置を計算で求めるシステムに対し、タイムスタンプとともに受信データを送信するステップとからなる方法を実行する実行可能な命令とを含むことを特徴とする移動機器。
【請求項９】
請求項８記載の基地局において、送信の前、最中又は後に、基地局は、いかなる移動機器とも同期しないことを特徴とする移動機器。
【請求項１０】
請求項９記載の基地局において、送信の前、最中又は後に、基地局は、いかなる移動機器ともハンドシェイクしないように構成されていることを特徴とする移動機器。
【請求項１１】
請求項８記載の基地局において、無線信号は、バースト直接拡散スペクトル無線信号
であることを特徴とする移動機器。
【請求項１２】
請求項８記載の基地局において、基地局は、タイミング基準信号と同期し、タイミング基準信号は、ＧＰＳ受信機、中央無線ビーコン又は有線メタルケーブル又は光ケーブルを介して送信されたタイミング基準信号であることを特徴とする基地局。
【請求項１３】
請求項８記載の基地局において、更に、
第一の適合フィルタと、
複合周波数シフトを行う周波数シフタバンクと、
第二の適合フィルタバンクとを含むことを特徴とする基地局。
【請求項１４】
複数の機器であって、各機器は、該機器の識別情報を送信し、各機器は、二つの個別のＰＮ符号である、第一のＰＮ符号と第二のＰＮ符号とを用いて、二つの拡散処理を実行し、各機器は、バースト直接拡散スペクトル無線信号を用いて、データを送信することを特徴とする複数の機器と、
少なくとも３つの基地局であって、各基地局は、バースト直接拡散スペクトル無線信号を受信するように構成され、各基地局は、第二のＰＮ符号を用いた第一の逆拡散と、第一のＰＮ符号を用いた第二の逆拡散とにより信号を復号し、各基地局は、更に、各受信データパケットにタイムスタンプを付加し、タイムスタンプを含む他の情報とともに、逆拡散され、復調され復号された適切なデータを、機器の位置を計算で求めるシステムに送るように構成されたことを特徴とする基地局と、
機器の位置を計算で求めるシステムであって、各基地局での受信バーストの到着時間差を計算で求めることにより、各機器の位置情報を作成するように構成され、機器の位置を計算で求めるシステムは、更に、位置情報及び監視情報を格納するように構成され、更に、情報及び監視データにアクセスする他のシステムへのインターフェースを提供するように構成されたことを特徴とするシステムとを含むことを特徴とする資産追跡無線システム。
【請求項１５】
請求項１４記載の資産追跡無線システムにおいて、複数の機器は、固定、移動又は相対的に固定していることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１４記載の資産追跡無線システムにおいて、バースト直接拡散スペクトル無線信号は、基地局の一つのみによって受信されることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
資産追跡無線システムで用いる複数の遠隔移動機器と無線通信するように構成された基地局であって、
アンテナと、
遠隔移動機器からの無線信号を受信するためのアンテナと電子的に通信するように構成された受信機と、
プロセッサと、
プロセッサと電子的に通信するメモリと、
メモリに格納された命令であって、
遠隔移動機器からの無線信号を受信するステップと、
第一の受信データと、第一の受信信号を得るために、無線信号を復調するステップと、
受信データを得るために、第一のＰＮ符号を用いた第一の逆拡散と、第二のＰＮ符号を用いた第二の逆拡散により、第一の受信データを復号するステップと、
移動機器の位置を計算で求めるシステムに対し、受信データを送信するステップとからなる方法を実行する実行可能な命令とを含むことを特徴とする移動機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、一般的に、無線通信システムに関するものである。特に、本発明は、バーストスペクトル拡散無線システムを用いた、資産追跡（地上位置）と資産監視（データ遠隔監視）のためのシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
多くの企業、政府機関及び個人は、移動可能で、ある場所から別の場所に持ち運ぶことが可能な資産を有している。様々な理由から、所定の時刻に、資産が存在する場所を特定することが望ましい。例えば、政府機関は、セキュリティ確保の理由から、発送コンテナの位置を知ろうとする。更に、企業は、社用車両と社員の現在位置を知ろうとする。大型の倉庫を運営する者は、特定の物品が倉庫内のどこに置かれているかを知ることにより、恩恵を得ることができる。同様に、建設会社は、何エーカーもある大規模な建設現場で作業する際には、現場での建設機械（又は他の機器）の位置及び／又は状態を知ろうとする。
【０００３】
多くの人、企業又は政府機関の所有物は、セキュリティへの脅威、盗難又は破壊に対して、有効で経済的な保護手段もなく、極めて無防備な状態となっている。所有資産の状態を監視するためのセキュリティシステムは、多くの場合、高価であり、通常、有効なものとは言えない。また、このようなセキュリティ監視システムは、通常、可搬型となっておらず、人の介在を必要とし、障害時の対応にも遅れをとるものが多い。
【０００４】
最新の技術を使えば、資産を追跡することができる。コンピュータと通信の技術は、急速な勢いで進化を続けている。実際、コンピュータと通信の技術は、日常生活の多くの場面に取り込まれている。例えば、現在用いられている多くの機器には、機器自身の内部に小型コンピュータが搭載されている。これらの小型コンピュータは、様々な大きさで実現され、その複雑さのレベルも多岐に渡る。これらの小型コンピュータは、単一のマイクロコントローラから、全機能を搭載した完全なコンピュータシステムに到るまで、様々な形態を持っている。例えば、小型コンピュータは、マイクロコントローラなどの単一チップ型のコンピュータや、コントローラなどの単一ボード型のコンピュータ、ＩＢＭ−ＰＣ互換機などの通常のデスクトップ型のコンピュータなどを含んでいる。
【０００５】
通常、コンピュータは、一つ又はそれ以上の数のプロセッサを有している。通常、プロセッサ（又は複数のプロセッサ）は、複数の外部入力および外部出力に接続され、特定のコンピュータ又は機器を管理するように機能する。例えば、サーモスタットに組み込まれたプロセッサは、温度設定値を選択するために用いるボタンや、温度を調整するための暖房機又は空調機や、現在温度を読取りその値をディスプレーに表示する温度センサに接続されている。
【０００６】
多くの電子機器には、一つ又はそれ以上の数の小型コンピュータが含まれている。例えば、サーモスタット、暖房機、空調システム、冷蔵庫、電話機、タイプライタ、自動車、自動販売機、様々な種類の産業機器は、通常、小型コンピュータやプロセッサを、それらの中に含んでいる。コンピュータソフトウェアは、これらのコンピュータのプロセッサを動作させ、所定のタスクを実行するために、プロセッサに対して実行すべきことを指示する。例えば、サーモスタットで動作するコンピュータソフトウェアは、空調機に対して、特定の温度に達した際に、その動作を停止させたり、必要に応じて加熱器を作動させる。
【０００７】
また、無線通信技術の進歩により、人と機器との間の遠隔通信が可能となっている。無線通信の機器の例としては、携帯電話、ポケベル、無線送信機、コードレス電話などがある。無線通信技術は、常に進歩し続けており、有線接続された機器を必要としない通信が、より簡単に、より廉価で実現することができるようになった。
【０００８】
最新の無線及びコンピュータ技術を用いて、効果的に資産を追跡することを可能とする手段が提供できれば、大きな恩恵を得ることが可能である。
【実施例】
【０００９】
本発明の典型的な実施例は、付属の図面とともに、以下の記述及び付属のクレームにより完全に明白なものとなる。これらの図面は、単に、一例としての実施様態を表すのみであり、本発明の範囲を限定するものとして考えるべきではないという了解の下で、本発明の典型的な実施例について、添付の図面を用いて、より特化し詳細に説明する。
【００１０】
まず、資産追跡無線システムで用いるための移動機器を説明する。移動機器は、無線信号を送信するためのアンテナと通信するように構成された送信機を含んでいる。いくつかの実施例において、移動機器による通信は、単方向通信である。また、移動機器は、プロセッサとメモリを含んでいる。メモリは、プロセッサとの間で電子的に通信を行う。メモリは、移動機器を識別する機器識別情報を含むように構成されている。また、メモリは、二つの擬似雑音（ＰＮ）符号、すなわち、第一のＰＮ符号及び第二のＰＮ符号とを含んでいる。命令は、資産追跡無線システムで用いる方法を実装するために、実行されるよう構成されている。送信データを（いくつかの実施例において、移動機器を識別する情報を含んでおり）、第一のＰＮ符号を用いて拡散させ、第一の拡散送信データを作る。第一の拡散送信データを、第二のＰＮ符号を用いて拡散させ、第二の拡散送信データを作る。第二の拡散送信データは、バースト直接拡散スペクトル（ｂｕｒｓｔ  ｄｉｒｅｃｔ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｓｐｒｅａｄ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ）無線信号を用いて送信する。
【００１１】
更に、移動機器は、低電力状態以外の時に、メモリ内の命令として実装された方法が、内部又は外部トリガによって、拡散処理に先立って機器を立ち上げるステップを含むように設計されている。送信データの送信を完了した後、移動機器は、低電力状態に戻る。いくつかの実施例において、移動機器は、送信の前、最中又は後に、基地局と同期することはない。また、これらの実施例では、移動機器は、送信の前、最中又は後に、基地局とハンドシェークを行わないように構成されている。
【００１２】
また、本実施例では、資源追跡無線システムで用いるための、複数の遠隔移動機器との無線通信のために構成された基地局を記載している。基地局は、アンテナと、アンテナと電子的に通信する受信機とを含んでいる。受信機は、遠隔移動機器からの無線信号を受信する。いくつかの実施例において、無線信号は、バースト直接拡散スペクトル無線信号である。また、基地局は、少なくとも一つのプロセッサと、プロセッサと電子的に通信するメモリを含んでいる。また、基地局のメモリには、命令が格納されている。これらの命令は、資産追跡及びデータ監視無線システムに用いられる複数の遠隔移動機器と無線通信を行うための方法を実装することができる。無線信号が、遠隔移動機器から受信される。受信データと第一の受信信号を得るために、無線信号を復調する。受信データを得るために、第一のＰＮ符号による第一の逆拡散処理と、第二のＰＮ符号による第二の逆拡散処理によって、受信データを復号する。第一の受信信号のタイミングに対応して、受信データにはタイムスタンプを付加する。移動機器の位置を計算で求めるために、タイムスタンプとともに受信データをシステムに送信する。
【００１３】
いくつかの実施例において、基地局を、タイミング基準信号と同期させる。タイミング基準信号は、ＧＰＳ受信機からの信号、中央無線ビーコンからの信号、又は有線メタルケーブル又は光ケーブルを介して送信されたタイミング基準信号である。更に他の実施例において、基地局は、更に、第一の整合フィルタと、複雑な周波数シフトを行う周波数シフタバンクと、第二の周波数シフタバンクとを含んでいる。
【００１４】
また、本実施例では、複数の機器を含む、資産追跡無線システムを記載している。複数の機器の各々は、その機器の識別情報を送信するように構成されている。同様に、各機器は、二つの異なるＰＮ符号、すなわち第一のＰＮ符号及び第二のＰＮ符号を用いて、二つの拡散処理を行う。また、各機器は、バースト直接拡散スペクトル無線信号を用いて、データを送信する。実施例に応じて、これらの機器は、固定機器、移動機器又は相対的に固定された機器の中から選んで構成される。
【００１５】
また、資産追跡無線システムは、少なくとも３つの基地局を含んでいる。各基地局は、バースト直接拡散スペクトル無線信号を機器から受信するように構成されている。いくつかの実施例では、一つの基地局のみが、バースト直接拡散スペクトル無線信号を受信するものであってもよい。各基地局は、第二のＰＮ符号を用いた第一の逆拡散処理と、第一のＰＮ符号を用いた第二の逆拡散処理により、信号を復号するように構成されている。更に、各基地局は、個々の受信データにタイムスタンプを付加し、タイムスタンプとともに受信データを、機器の位置を計算で求めるシステムに送信するように構成されている。
【００１６】
更に、資産追跡無線システムには、機器の位置を計算で求めるシステムが追加され含まれている。この追加されたシステムは、各基地局で受信されたバーストの到着時刻の差を計算することにより、各機器の位置情報を生成するように構成されている。更に、機器の位置を計算で求めるシステムは、機器の位置情報と監視情報を格納し、この位置情報と監視情報にアクセスする他のシステムへのインターフェースを提供する。
【００１７】
以下、図面を引用して、本発明の様々な実施例を説明する。各図面では、同一の引用番号は、同一の要素又は機能的に等価な要素を示している。本発明の実施例は、以下の図面では一般化して説明し、図示しているが、様々な構成で配置や設計することが可能なものである。従って、本発明のいくつかの例証としての実施例に関する、図面で示した以下の詳細な記述は、クレームに記載されている本発明の範囲に制限を加えようとするものではなく、単に、本発明の実施例を表すものである。
【００１８】
用語“例証として”は、ここでは、“一例、事例又は実例を示すものとして”をもっぱら意味するものである。以下で“例証として”記載された実施例は、必ずしも、他の実施例において好適なものとして、又は有利なものとして構成する必要はない。図面には、実施例の様々な特徴を示してあるが、特に指定のない限り、これらの図面は、必ずしも実スケールで描いたものではない。
【００１９】
当業者であれば、以下で開示される実施例の多くの特徴は、コンピュータソフトウェア、電子的ハードウェア又はこれら両方の組み合わせとして実装することができることは、正しく認識できる。このように、ハードウェア、ソフトウェア及び様々な構成品を、互いに入れ替えて構成できることを明確に示すことは、それらの機能性について一般的に説明することに相当する。この機能性を、ハードウェアで実装するか、ソフトウェアで実装するかは、システム全体に与えられた特定のアプリケーションや設計の制約条件に依存して決められる。当業者であれば、特定の各アプリケーションに対して、要求された機能性を、様々な方法で実装することが可能であるが、この実装に関する決定は、本発明の範囲からの逸脱を許すものとして解釈してはならない。
【００２０】
要求された機能性をコンピュータソフトウェアとして実装する場合には、このようなソフトウェアは、メモリ装置内に置かれた、及び／又は、システムバス又はネットワークを介して電子信号として送信された、なんらかの種類の計算機命令又は計算機実行可能符号を含むものであってよいことは、当業者であれば分かることである。ここで説明した機器に関する機能性を実装するソフトウェアは、単一の命令か複数の命令を含んでおり、いくつかの異なる符号セグメントによって、異なるプログラムの内部に、いくつかのメモリ装置にまたがって配備されている。
【００２１】
更に、ここで開示する方法、装置及び実施例は、従来の公知のシステムよりも利点を持っている。これらの利点としては、低コスト（５ドル以下など）かつ低電力消費（及び、長いバッテリ駆動時間）で追跡装置を実現でき、室内及び屋外での追跡機能の実現や、長距離で（通常の地域で、何１０マイル又はそれ以上の範囲で）データ監視が可能となることを含んでいる。従来の公知のシステムでは、適価で作られたものであっても、それほど通信範囲が伸びないことも多く、上記のような特徴は、いくつかの実施例においては、従来の公知のシステムよりも有利なものである。更に、本システムは、現在公知となっている長距離対応の追跡システムよりも有利なものである。その理由は、これらの現在公知となっているシステムは、高コストであり、頻繁にバッテリを交換する必要があるためである。同様に、本システムは、現在公知となっている全世界測位システム（ＧＰＳ）技術を利用したシステムよりも有利なものである。これらのＧＰＳシステムは、高コストであり、バッテリ寿命も短く、機器の追跡機能も屋内に限られているからである。
【００２２】
図１は、バースト直接拡散スペクトル（ＤＳＳＳ）無線信号を用いた、資産追跡システム１００のブロック図である。資産追跡及びデータ監視無線システム１００は、複数の移動機器１０２を含んでいる。各移動機器１０２は、無線周波数機器であり、複数の受信基地局１０４によって同時に受信、処理されるバーストＤＳＳ無線信号を送信する。基地局１０４、これに限定されるものではないが、ＧＰＳ時間転送や、公衆放送又は特別のビーコンなどの中央無線ビーコンへの同期や、有線メタルケーブル又は光ケーブルを介して送信されたタイミング基準信号への同期など、様々な技術を用いて時間同期を行う。また、受信した各バースト信号には、最初に到達した信号と、マルチパスを経由したその他の信号とを区別することにより、最初に到達した信号を示すタイムスタンプが付けられる。基地局１０４と、位置情報及び遠隔監視システム１０６は、地上位置特定とデータ監視の機能性を提供する。
【００２３】
位置情報及び遠隔監視システム１０６では、各基地局で受信したバースト信号の到着時間差（ＴＤＯＡ）を計算することにより、位置情報が生成される。基地局１０４は、一つ又はそれ以上の数のネットワークを介して、位置情報及び遠隔監視システム１０６と電子的に通信可能となっている。このネットワークは、いくつかの実施例において、ＩＰネットワークである。他の種類のネットワーク１０８を用いることも可能である。ＩＰネットワーク１０８は、インターネットプロトコルによるネットワークであり、公知の技術である。
【００２４】
いくつかの実施例において、位置情報及び遠隔監視システム１０６は、信号拡張を含む付加的な機能を提供する。他の実施例において、位置情報及び遠隔監視システム１０６は、監視機能を提供する。このような監視機能は、基地局１０４の監視又はネットワーク１０８の性能の監視（信号強度、位置特定精度の監視など）を含んでいる。
【００２５】
ネットワーク運用センタ１１０は、位置情報及び遠隔監視システム１０６と電子的に通信可能となっている。ネットワーク運用センタ１１０は、位置情報及び遠隔監視システム１０６の情報及びサービスにアクセスする。ネットワーク運用センタ１１０の一部であるデータベースとアプリケーションサーバは、エンドユーザによる検索のために、遠隔監視データとそれに対応した位置情報とを格納する。サービスプロバイダ１１２は、ネットワーク運用センタ１１０と通信可能となっていて、第三者にサービスを提供する。クライアント１１４は、ネットワーク運用センタ１１０と電子的に通信可能となっていて、ネットワーク運用センタ１１０で利用可能な情報及び／又はサービスにアクセスする。また、他のシステム１１６も、ネットワーク運用センタ１１０を利用できるようになっている。
【００２６】
位置情報とデータ監視サービスを必要とする多くのアプリケーションは、コストを意識して構成する必要があり、容量にも制限を受け、長時間のバッテリ駆動を必要とする。これらの要請は、最近増えつつある、多数の機械と機器を対象とした、無線による接続、監視、位置特定に供する機器間（Ｍ２Ｍ）アプリケーションで特に顕著となる。更に、多くのＭ２Ｍアプリケーションは、広範囲（例えば、数１００平方マイル規模）で利用される対象物を的確に指定するために、長距離の無線接続を必要とする。ＢｌｕｅＴｏｏｔｈやＺｉｇＢｅｅなど、多くの短距離無線規格が、データ送信をサポートするために開発されているが、これらのシステムは、長距離のＭ２Ｍアプリケーションに対応した的確な通信範囲を提供するものではなく、そのための位置情報機能を提供するものではない。従来の無線又は携帯電話システムなどの長距離無線システムは、いずれも、これらのＭ２Ｍアプリケーションに適していない。その理由は、これらの無線システムは、広帯域を必要とする音声送信やデータストリーミングなどの複雑なヒューマンインターフェースやアプリケーションをサポートするために、不必要に複雑となり、コストも高くなるためである。
【００２７】
位置情報は、多くのアプリケーションにとって重要な機能要求項目であるため、位置を特定する機能を提供する無線システムが多く存在する。現在、最も普及して使われているシステムは、全世界測位システム（ＧＰＳ）である。
【００２８】
ＧＰＳは、１９７４年に初めて開発され、位置特定、ナビゲーション、監視、時間転送に広く使われている。ＧＰＳシステムは、２４個の低軌道周回衛星（ＬＥＯ）の周回に基づくものであり、各衛星は、地上に送信される擬似雑音（ＰＮ）信号を生成するために用いられる精密クロックを搬送している。上空にある各衛星からのＰＮ信号は、ＧＰＳ受信機によって受信、復調され、更に、ＧＰＳ受信機によって、擬似距離計測法を用いて、三次元での精密な位置を特定する。しかし、受信信号強度は、比較的弱い（無指向性アンテナで受信した場合、−１３０ｄＢｍのオーダとなる）ため、障害物があったり、建物内での使用する場合には、かろうじて使用可能であるか、全く使用に耐えないものとなる。更に、ＧＰＳ受信機は、動作のために特に強いバッテリ電力を必要とし、その構造も複雑となり高価であるため、結果として、通常のＭ２Ｍアプリケーションに適用するには、非力な手段となる。
【００２９】
上述したシステムや、その他の開示及び実装されたシステムは、Ｍ２Ｍアプリケーションに要求される、長距離、低コスト及び低バッテリ消費電力という目的を同時に達成することができない。
【００３０】
本発明によるシステム及び方法は、位置情報及びデータ遠隔監視アプリケーションを提供するために、処理能力に長け、インテリジェントで高利得の基地局１０４と通信する、低コストで簡単な構成をもつ無線移動機器１０２を含んでいる。本システムを全体として用いると、システムソリューション１００は、移動機器のコストを抑え、同時に、バーストモードでの無線動作によっても機器のバッテリ駆動時間を延ばしながらも、飛躍的に延びた通信距離と到達範囲を享受できるものである。更に、本システム及び方法は、複数の基地局１０４を組み合わせて用いているため、他の長距離無線ネットワークに比べて、建物内への到達性と、広範囲の通信性を向上することができる。その結果、移動機器１０２のコスト、複雑度及び電力消費を低く留めながら、極めて少ない数の基地局１０４を用いて、広い地上範囲をカバーすることが可能となるシステムが実現できる。
【００３１】
無線移動機器１０２の送信が始まると、約１ｆｔ／ｎｓ（１ナノ秒当たり１フィート）の速度で、信号が各ネットワーク基地局１０４に伝わる。各基地局１０４は、移動機器１０２の送信のために、無線周波数（ＲＦ）スペクトルの監視を続ける。その結果、所定の地域に配備された他の基地局１０４は、より正確な機器位置を特定することができる。各移動機器１０２のＤＳＳＳ送信バーストに対して、到達範囲内にある全ての基地局１０４は、無線バーストを受信し処理する。受信したＤＳＳＳ擬似雑音（ＰＮ）バースト信号は、各基地局１０４で復調され、機器を識別し、送信されたデータを抽出する。また、各基地局１０４は、同期したタイミング基準信号に対する無線バーストの到着時刻を記録する。次に、到着時刻又はタイムスタンプ情報と、復調データとを、位置情報及び遠隔監視システム１０６に転送する。また、ネットワークの監視と、システム性能を向上させる目的のために、信号とタイムスタンプの品質を含む他の情報も、位置情報及び遠隔監視システム１０６に送る。
【００３２】
位置情報及び遠隔監視システム１０６は、各基地局１０４によって生成されたタイムスタンプを用いて、各移動機器１０２の送信バーストのＴＤＯＷ位置情報を計算で求める。送信パスが通視線（ＬＯＳ）に近いほど、送信効率と位置特定能力が向上する。非通視線（ＮＬＯＳ）伝播パスは、ＴＤＯＡシステムを用いて正確に位置を特定する最大の試練の一つを提供する。従来の無線受信機の実装は、最大強度を持つ到達信号で動作するものであった。しかし、移動機器１０２から受信した最大強度を持つ無線信号が、基地局１０４へのＮＬＯＳパスとなっている場合には、そのパスを通る余分な時間によって、実質的に、基地局１０４から当該機器１０２までの距離が実際よりも長いものと見なされ、誤った計算をしてしまう。各基地局１０４は、ＬＯＳ信号と他の識別可能なＮＬＯＳ信号を受信し、タイムスタンプを付加する。これにより、各基地局１０４は、ＮＬＯＳ信号と区別してＬＯＳ信号を一意に識別し、ＮＬＯＳ信号とＬＯＳ信号とを最適に組み合わせ、データ復調能力の向上と、より正確な位置特定処理のための正確なＬＯＳ信号成分の識別とを実現する。更に、位置情報及び遠隔監視システム１０６は、ＬＯＳ及びＮＬＯＳタイムスタンプと、それらの相対的な品質評価結果を用いて、複数の基地局からのタイムスタンプを最適に組み合わせ、位置特定の計算精度を向上させることができる。
【００３３】
ＴＤＯＡ誤差を生み出す他の原因は、ＴＤＯＡ双曲線方程式の解法の際に生じる非線形性である。この非線形性は、位置特定の計算に誤差を生じさせる、直接パスのタイミングに含まれる誤差によるものである。機器１０２が、ＮＬＯＳパスが存在する領域に存在する可能性や、双曲線誤差が大きくなる領域に存在する可能性を減らすために、機器１０２が多くの基地局の通信範囲内にある場合には、ＮＬＯＳパスによる誤差と、ＴＤＯＡの非線形性は少なくなる。ここで開示するシステム及び方法は、機器の送信範囲に存在する基地局１０４からの利用可能な全てのデータを利用し、位置情報及び遠隔監視システム１０６での位置特定の計算精度を向上させる。
【００３４】
本システム及び方法は、多数の利用者を単一の周波数帯に同時に収容することが可能である。その理由は、極めて長いＰＮ符号が、（一実施例において、３８ｄＢという）高い処理利得をもたらし、その結果、優れた混信防護（ＡＪ）特性が得られるためである。個々の送信チャネルを一意に分離するため、これらの送信チャネルは、時間軸上で少なくとも二つのＤＳＳＳチップ分だけオフセットさせ、各基地局１０４に到達する送信チャネルの電力レベルが、システムの混信防護能力を超えないようにする必要がある。また、大きな処理利得によって、同一の周波数帯で運用されている信号強度の大きな他の信号に対して、優れた干渉防護効果が得られる。
【００３５】
機器のバッテリ寿命を延ばすために、機器が送信準備を完了し、良好に送信できるようになるまでの時間は短いものとなっている。
【００３６】
図１のブロック図には、サービス可能範囲１１８が示されている。サービス可能範囲１１８は、移動機器１０２を運用する領域であり、機器の位置を特定し、その機器のデータを本システム及び方法によって受信することができる領域である。現在のシステムでは、位置情報及び遠隔監視システム１０６が、正確に移動機器１０２の位置を特定できるようにするため、移動機器１０２からの無線信号は、少なくとも３つの基地局１０４で受信する必要がある。このシステムは、３つよりも少ない数の基地局１０４で動作させることも可能であるが、その場合には、位置情報は、３つ又はそれ以上の数の基地局１０４を用いた場合ほどの精度にはならない。データ監視のためには、信号は、一つの基地局１０４のみで受信する必要がある。
【００３７】
なお、他の実施例として、機器１０２の位置が、固定（すなわち、一つの場所に永久に設置）されている構成や、機器１０２の送信間隔時間と、その送信されていない時間に機器１０２が移動する距離という意味において、“相対的に固定”されている構成が可能である。機器１０２の送信間隔時間に関して“相対的に固定”とは、所定の位置特定の精度に対して、機器が、予め定められた距離以上に移動しないことを指す。例えば、位置特定の精度が３０フィート以内に設定されている場合、相対的に固定していると見なすことができるのは、送信タイミングの間に、その装置が３０フィートを越えた距離を移動しない場合である。
【００３８】
機器１０２の位置が、固定又は相対的に固定であるような実施例においては、位置情報及び遠隔監視システム１０６は、少なくとも３つの基地局１０４からの情報を用いて、機器１０２の位置を特定することができる。しかし、３つの基地局１０４から得られた情報は、同一の発信信号に関する情報である必要はない。むしろ、一つ又はそれ以上の数の基地局１０４が、以前に収集された機器１０２に関する情報（すなわち、前の発信信号から収集された情報）を提供することができる。しかし、機器１０２は、固定又は想対的に固定されているため、この以前の信号から得られたタイムスタンプは、十分に精度が高く、機器１０２の位置を特定するために、位置情報及び遠隔監視システム１０６で用いることができる。更に他の実施例において、位置情報及び遠隔監視システム１０６で行う計算を改善及び／又は検証する手段として、一つ又はそれ以上の数の基地局１０４によって以前に収集された情報を用いることも可能である。
【００３９】
図２は、移動機器２０２の実施例で用いることができるハードウェア構成品の一般的なブロック図である。システム２０２は、システム２０２の動作を制御するプロセッサ２０３を含んでいる。プロセッサ２０３は、ＣＰＵとも呼ばれている。プロセッサ２０３は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブル・ゲートアレイ又は集積回路、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）又は従来から公知となっている機器で実装することが可能である。通常、プロセッサ２０３は、メモリ２０４又はプロセッサ２０３内の回路に格納されたプログラム命令又は論理定義に基づいて、論理演算及び算術演算を実行する。
【００４０】
メモリ２０４は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）とランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）の両方を含み、プロセッサ２０３に対して命令とデータを与える。また、メモリ２０４の一部は、不揮発性のランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）を含んでいる。ここで用いられているように、用語‘メモリ’２０４は、電子情報を格納することが可能な任意の電子的構成品を広く定義するものであり、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、ＲＡＭ内のフラッシュメモリ装置、プロセッサ２０３に含まれるオンボードメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタなどで実装することが可能である。通常、メモリ２０４は、プログラム命令と他の種類のデータとを格納する。プログラム命令は、プロセッサ２０３によって実行され、本開示によるいくつかの方法又は全ての方法を実装する。
【００４１】
送信機２０８は、移動機器１０２と基地局１０４との間でデータ送信を可能とするために含まれている。アンテナ２１４は、機器２０２に取り付けられ、電気的に送信機２０８に接続している。他のアンテナ（不図示）を用いることも可能である。
【００４２】
また、本システムは、他の電子機器と通信するために、一つ又はそれ以上の数の通信インターフェース２０５を含んでいる。通信インターフェース２０５は、有線通信技術、無線通信技術又はその両方に基づいて構成されている。様々な種類の通信インターフェース２０５の例としては、シリアルポート、パラレルポート、汎用シリアルバス（ＵＳＢ）、イーサネット（登録商標）アダプタ、ＩＥＥＥ１３９４バスインターフェース、小型コンピュータシステムインターフェース（ＳＣＳＩ）バスインターフェース、赤外線（ＩＲ）通信ポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ無線通信アダプタなどがある。
【００４３】
また、本システムは、通常、一つ又はそれ以上の数の入力機器２０７と、一つ又はそれ以上の数の出力機器２０９を含んでいる。移動機器２０２の典型的な入力機器には、一つ又はそれ以上の数のボタン又はスイッチがある。それよりも複雑な入力機器も利用可能である。様々な入力機器２０７の例としては、キーボード、マウス、マイク、遠隔制御機器、ボタン、ジョイスティック、トラックボール、タッチパッド、ライトペン、センサなどがある。
【００４４】
通常、移動機器２０２は、低コストの機器であるため、出力機器２０９も、一つ又はそれ以上の数のＬＥＤや、ＬＣＤ画面及び／又はスピーカなど、低コストの機器であることが多い。もちろん、それらよりも複雑な出力装置を利用することも可能である。様々な出力機器２０９の例としては、スピーカやプリンタがある。通常、計算機システムに含まれる出力機器２０９の他の種類のものとしては、表示機器（出力機器として示されているもの）がある。本開示での実施例で用いられる表示機器は、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ガスプラズマ、電界発光など、任意の好適な画像投影技術を利用したものである。また、メモリ２０４に格納されたデータを、表示機器に表示するテキスト、図形及び／又は（状況に応じて）動画に変換するために、表示コントローラが設けられている。
【００４５】
図２は、ここで用いることができる、ハードウェア構成品の一つの可能な構成を示したにすぎないことは言うまでもない。移動機器２０２には、他の構成品２１６も含まれている。当業者であれば、この他の様々な構成と構成品を用いることが可能であると認識するところである。更に、本発明の本質が見失われないように、様々な標準的な構成品は図示していない。
【００４６】
システム２０２の様々な構成品は、バスシステム２３０によって互いに接続されている。このバスシステムには、電源バス、制御信号バス及びデータバスに加えて状態信号バスが含まれている。しかし、図２では、説明を簡潔にするため、様々なバスをまとめて、バスシステム２３０として図示してある。当業者であれば、図２に示されたシステム２０２は、特定の構成品のリストというよりも、機能ブロック図であることが分かるであろう。
【００４７】
移動機器２０２は、多くの様々なアプリケーションとともに実施可能であり、それらの中で用いることができる。例えば、企業が移動機器２０２を用いると、企業の在庫、機器の配送、可搬資産、会社の基礎設備などを監視することが可能である。また、移動機器２０２を用いて、広い地域や、建物や倉庫などの限られた場所で、機器や在庫や資産の状態を、検出、監視することが可能である。他の実施例では、移動機器２０２を用いて、建物や自動販売機、メータなどの固定資産のセキュリティと状態を監視することが可能である。更に、他の実施例では、移動機器２０２を用いて、刑務所での囚人、仮出所者、又は子供などの状態や居場所など、個人の状態を監視することが可能である。更に他の実施例では、移動機器２０２を遠隔治療又は遠隔治療管理システムの一部として用いることも可能である。更に他の実施例では、交通管制や高速道路保守システムで用いることも可能である。また、政府機関での応用としては、軍用基地や複合施設、戦場、空港、港湾施設、国境などでのセキュリティ及び／又は位置情報追跡や、緊急事態対応での追跡、遠隔監視、及びその他の公衆の安全確保活動に用いることが可能である。この他にも、本システムの適用可能なアプリケーションは多数ある。
【００４８】
図３は、移動機器３０２の一実施例の機能ブロック図である。移動機器２０３は、メモリ３０４に格納されたいくつかのデータを含んでいる。機器識別情報３２０（機器ＩＤ）は、機器３０２に対する識別子である。機器ＩＤ３２０は、個々の機器３２０と、機器種類又は移動機器３２０の他の特徴を識別するものである。
【００４９】
ＰＮ符号３２２は、移動機器３０２がＤＳＳＳ送信データを符号化する際に用いる、ＰＮ符号又はジェネレータ多項式である。周波数情報３２４は、データが送信される一つの無線周波数又は複数の無線周波数である。区間ジェネレータは、送信間隔をランダムに設定する方法を含んでいる。再送信値３２８は、受信が成功する確率を向上させるために、データを繰返し送信する回数である。
【００５０】
基準周波数３３０は、基準周波数発振器（不図示）によって供給される。デジタル復調及び制御ブロック３３２は、基準周波数３３０に直接影響を与える基準周波数発振器を制御する。
【００５１】
デジタル復調及び制御ブロック３３２は、ＰＮ符号を用いて、データの復調を行う。データの復調方法を、以下に説明する。また、デジタル復調及び制御ブロックは、データ管理、無線制御および入出力制御を含む機器制御も行う。
【００５２】
データ源３３４は、復調しようとするデータである。データ源３３４は、機器ＩＤ３２０を含んでおり、更に、その他の情報を含むものであってよい。上述したように、アンテナ３１４を用いてデータを送信するために、無線３０８を用いる。
【００５３】
図４は、移動機器１０２で行われる拡散処理の機能ブロック図である。移動機器１０２は、二段階の拡散処理を行う。最初に、データ４３４を、第一のＰＮ符号を用いて４４０ａで拡散処理する。次に、処理結果４２４に対して、第二のＰＮ符号を用いて４４０ｂで拡散処理する。二段階の拡散処理の結果得られた最終データ４２６を、無線４０８を用いて送信する。
【００５４】
拡散スペクトル通信での処理利得を用いて、リンク距離とリンクマージンを向上させることができ、その処理利得は、拡散処理に用いるＰＮ符号の長さに直接関係している。例えば、長さ１０００の各ＰＮ符号は、３０ｄＢの処理利得を与え、長さ１００００のＰＮ符号は、４０ｄＢの処理利得を与えるものとなる。
【００５５】
（図１に示した）基地局１０４は、（図１に示した）複数の機器１０２からの信号を同時に受信するが、各信号には、対応した周波数誤差が含まれている。このため、基地局１０４の受信機を、個々のクライアント機器１０２に対して周波数を固定し、長いＰＮシーケンスの全体にわたって一定の周波数で動作させることが妨げられてしまう。
【００５６】
本システムでは、より低コストで高い処理利得を実装し、可変データ転送速度を実現するために、図４に示すような連結ＰＮシーケンスを採用している。いくつかの実施例では、可変データ転送速度を用いているが、それを用いない他の実施例もある。本実施例の一つでは、（以下の表１に示すように）、ＰＮＡ長さは７であり、ＰＮＢ長さは１０２３である。もちろん、別の実施例を用いることにより、（以下に示すように）特定の可変データ転送速度を実現することも可能である。このように、本実施例は、以下のものに限定されるものではないが、以下に示す符号の例を含んでいる。もちろん、他の符号も利用可能であり、それを用いることも可能である。可変データ転送速度の実施例として、最初に４４０ａで可変ＰＮＡ符号４２２ａを用いて１から３１チップに拡散処理したデータビットを有する例が可能である。更に、処理結果のチップ４２４を、第二の固定長ＰＮＢ符号４２２ｂを用いて４４０ｂで拡散処理する。毎秒５メガチップのチップ化速度とした場合、アプリケーションの要求と利用可能なリンクのＳＮＲに応じて、結果として、データ転送速度は、それぞれ２４ｄＢから４２ｄＢの処理利得を持つ１９，６０８ｋｂｐｓから毎秒３２６ビットの範囲で変化する。全ての送信速度を持つ機器１０２からの信号を同時に受信できるように、基地局１０４の受信機を構成する。
【００５７】
表１は、様々なＰＮ長さに対応して得られる様々なデータ送信速度を示すものである。表１では、毎秒５，０００，０００チップを前提としている。
【表１】
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【００５８】
最悪の場合の周波数誤差とドップラシフトとによって、予め定めた量のみの相関損失が起こるように、第二のＰＮＢ４２２ｂの長さは、十分短くなるように設定する。例えば、本実施例では、１８０度の位相回転により、第一の（ＰＮＢ）適合フィルタでは、約４．５ｄＢの相関損失が生じる。
【００５９】
周波数誤差への許容量に対する所望の処理利得とデータ送信速度に応じ、更に、低相互相関特性や、信号・雑音比などの、符号化指標を最適化することにより、ＰＮ符号を選択することが可能である。もちろん、ＰＮ符号の選択には、更に他の方法を用いることも可能である。
【００６０】
送信するパケットは、送信パケット５０１の形式でフォーマットする。送信パケット５０１の一般的な実施例を、図５に示す。送信パケット５０１は、ヘッダ５５０とペイロード５５２を含んでいる。ヘッダ５５０は、オーバーヘッドと、送信パケット５０１の同期情報、機器及びパケット識別情報３２０、パケットサイズ、ペイロードフォーマット等の識別情報とを含んでいる。また、ヘッダ５５０は、基地局１０４に対して、受信された送信が有効であることを通知する情報も含んでいる。ヘッダ５５０には、ヘッダに対するＣＲＣ（周期冗長検査符号）チェックサムが付加され、含まれている。ペイロードデータ５５２は、送信する情報を含んでいる。ペイロード５５２は、記述子、誤差相関機構、及びその他のデータに関する付加的な情報を含んでいる。更に、ペイロード５５２は、ＣＲＣチェックサムを含んでいてもよい。
【００６１】
図６は、送信パケット６０１の一実施例の構成である。他の実施例では、必要に応じて、暗号化や他の情報を組み込むことにより、全体のデータグラム長を拡張したり縮小することが可能である。
【００６２】
物理層では、４ビットから１６ビット長のＰＨＹ同期ヘッダ６６０がある。このヘッダは、基地局１０４で用いられ、信号をロックし、基地局１０４の受信機を初期化し、有効なデータパケットが存在するかどうかを迅速に判定する。（図６では不図示の）機器１０２を識別するための機器ＩＤ６６２も、付加される。この機器ＩＤは、様々なビット長を有する。各々、様々なビット長を有する、シーケンス番号６６４とでデータ長６６６も、付加される。データ長６６６は、ペイロードデータの長さを示すものである。いくつかの実施例において、シーケンス番号６６４は、受信したパケットを、正しい順番に並べ替える対策のための手段として用いられる。ペイロードデータ６７０は、４０ビットを始めとした、様々なビット長を持つデータを含んでいる。また、ＣＲＣチェックフィールド６７８は、ペイロードデータ６７０の末尾に付加される。
【００６３】
図７は、移動機器１０２の動作方法７００の一実施例を示す図である。移動機器１０２は、時間軸上のある領域において、休止状態７０２となっている。通常、休止状態は、移動機器１０２が送信していない間に電力消費を抑えることができる、低電力状態又は省電力状態である。起動イベント７０４又は他のトリガ７０４によって、機器１０２を起動する。トリガ７０４は、機器１０２を休止状態から脱しさせるための、タイマ、割込み、又はその他の信号である。移動機器１０２は、休止状態から脱した後、ステップ７０６で、ヘッダ情報を含む送信データを取得する。
【００６４】
図４で説明で示したように、最初に、ステップ７０８で、第一のＰＮ符号によってデータを拡散処理し、次に、ステップ７１０で、第二のＰＮ符号によって拡散処理する。ステップ７１２で、拡散処理で得られたデータを送信する。次に、ステップ７１４で、スリープタイマのリセットなどの、保守又は他の操作を実行し、その後、移動機器１０２は、休止状態又は省電力状態７０２に戻る。
【００６５】
一実施例において、移動機器１０２は、送信のみを行い、受信は行わない。従って、この通信は、移動機器１０２から基地局１０４に向かう片道（単方向送信）となる。本実施例では、このような単向性を有する設計となっているため、同期の必要はない。すなわち、移動機器１０２は、基地局１０４と時間同期を行う必要がない。更に、移動機器１０２と基地局１０４との間ではハンドシェイクも行わないため、いかなるプロトコルも必要としない。各移動機器１０２は、バーストＤＳＳＳ無線信号を送信する。
【００６６】
移動機器１０２の他の特徴の一つとして、基地局１０４において、移動機器１０２の送信電力を制御しない点があげられる。いくつかの実施例において、移動機器１０２は、受信機を含んでいないため、移動機器１０２は、送信電力を増減するための命令を遠隔基地局１０４から受信することができない。
【００６７】
また、移動機器１０２は、通常、低コスト機器である。その結果、移動機器１０２、出力機器としての表示装置又は、通常、画面を有していないばかりか、グラフィカルユーザインターフェースさえも有していない。
【００６８】
図８は、基地局１０４の一実施例で用いられるハードウェア構成品の一般的なブロック図である。システム８０４は、基地局１０４の動作を制御するプロセッサ８０３を含んでいる。また、プロセッサ８０３は、ＣＰＵとも呼ばれる。プロセッサ８０３は、システムの動作を制御し、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）又は従来技術で公知となっている他の機器で実装することが可能である。通常、プロセッサ８０３は、メモリ８０４に格納されたプログラム命令に基づいて、論理演算及び算術演算を実行する。
【００６９】
メモリ８０４は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）とランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）の両方を含み、プロセッサ２０３に対して命令とデータを与える。また、メモリ２０４の一部は、不揮発性のランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）を含んでいる。ここで用いられているように、用語‘メモリ’２０４は、電子情報を格納することが可能な任意の電子的構成品を広く定義するものであり、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク格納媒体、光格納媒体、ＲＡＭ内のフラッシュメモリ装置、プロセッサ２０３に含まれるオンボードメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタなどで実装することが可能である。通常、メモリ２０４は、プログラム命令と他の種類のデータとを格納する。プログラム命令は、プロセッサ２０３によって実行され、本開示による方法のいくつかの方法又は全てを実装する。
【００７０】
移動機器１０２からの無線信号を受信するために、受信機８０７が含まれている。アンテナ８１４は、受信機８０７と電子的に通信可能となっている。また、その他のアンテナと受信機（不図示）を用いることも可能である。ここに詳細に説明したものや引用したものの他にも、受信機８０７とアンテナ８１４の動作は、従来技術において公知となっているため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７１】
また、システムは、他の電子機器及び計算機機器との通信のための、一つ又はそれ以上の数の通信インターフェース８０５を含んでいる。例えば、通信インターフェース８０５は、ＩＰネットワーク１０８を介して、位置情報及び遠隔監視システム１０６と通信を行うために用いられる。通信インターフェース８０５は、有線通信技術又は無線通信技術、もしくは、それら両方に基づいて構成されている。様々な種類の通信インターフェース８０５の例としては、シリアルポート、パラレルポート、汎用シリアルバス（ＵＳＢ）、イーサネット（登録商標）アダプタ、ＩＥＥＥ１３９４バスインターフェース、小型コンピュータシステムインターフェース（ＳＣＳＩ）バスインターフェース、赤外線（ＩＲ）通信ポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ無線通信アダプタ、ＷＬＡＮなどがある。
【００７２】
通常、システムは、一つ又はそれ以上の数の入力機器８０７と、一つ又はそれ以上の数の出力機器８０９を含んでいる。入力機器８０７と出力機器８０９の様々な例は、上述したとおりである。
【００７３】
もちろん、図８は、ここで用いることができるハードウェア構成品の一つの可能な構成を示したものにすぎない。その他の機器８１６を含めることも可能である。当業者であれば、この他に様々な構成と構成品を用いることが可能であると認識するところである。更に、本発明の本質が見失われないように、様々な標準的な構成品は図示を省略している。
【００７４】
システム８０４の様々な構成品は、バスシステム８３０によって互いに接続されている。このバスシステムには、電源バス、制御信号バス及びデータバスに加えて状態信号バスが含まれている。しかし、図８では、説明を簡潔にするため、様々なバスをまとめて、バスシステム８３０として図示してある。当業者であれば、図８に示されたシステム８０４は、特定の構成品のリストというよりも、機能ブロック図であることが分かるであろう。
【００７５】
基地局の一実施例は、移動機器から受信した信号を復号、復調する高速処理カード及び受信機と電子的に通信可能なパソコンを用いて実装されている。
【００７６】
図９は、基地局９０４の一実施例の機能ブロック図である。基地局９０４は、移動機器１０２からの無線信号を受信する無線機９０７及びアンテナ９１４とを含んでいる。基地局９０４は、受信した無線信号をアナログからデジタルに変換する、アナログ・デジタル変換機能（Ａ／Ｄ）９７０を含んでいる。ハードウェア加速エンジン９７２を用いて、データを逆拡散し復号する。逆拡散処理と復号処理のより詳細なブロック図を、図１０に示す。次に、逆拡散処理と復号処理を経たデータは、何らかの種類のメモリ９７４に格納される。コンピュータ９７６を用いて、基地局９０４を制御し、位置情報及び遠隔監視システム１０６との間でデータを送受信する。コンピュータ９７６は、ＩＰネットワーク１０８を介して、位置情報及び遠隔監視システム１０６との間で電子的に通信を行う。
【００７７】
本システム及び方法は、共通のタイミング基準信号に同期した複数の基地局９０４を用いる。基地局９０４は、互いに（通常、数億分の一秒以内に）時間同期し、正確な位置データを配信する。この基地局９０４の同期は、これに限定されるものではないが、ＧＰＳ時間転送や、公衆放送又は特別のビーコンなどの中央無線ビーコンへの同期や、有線メタルケーブル又は光ケーブルを介して送信されたタイミング基準信号への同期など、複数の方法を用いて実現することが可能である。ＧＰＳ時間転送を用いた場合、基地局９０４には、ＧＰＳ受信機９７８が含まれる。基地局１０４は、ＩＰネットワーク１０８を介して、位置情報及び遠隔監視システム１０６に接続され、位置情報及び遠隔監視システム１０６は、到着時間差（ＴＤＯＡ）技術を用いて、移動機器１０２の位置を特定する。
【００７８】
受信したＤＳＳＳ擬似雑音（ＰＮ）バースト信号を、逆拡散し復調することにより、機器の識別情報を特定し、送信データを抽出する。また、各基地局９０４は、同期化された基準時間に対する、無線バーストの到着時刻を決定し記録する。更に、到着時刻又はタイムスタンプ情報と、復調したデータは、位置情報及び遠隔監視システム１０６に送られる。
【００７９】
図１０は、基地局１０４で実行するＤＳＳＳ逆拡散処理の機能ブロック図である。無線受信機１００７は、無線信号を受信する。まず最初に、ＰＮＢ符号４２２ｂを係数に用いて、Ｉ及びＱデータチャネル１０１０を適合フィルタ１０１２によって処理する。ここでは、低コスト構成品を含む低コスト機器を用いることが望ましい。水晶発振子は、低コストの無線周波数の基準器の一例である。水晶発振子の周波数精度には限界があるため、基地局で受信する信号には誤差が含まれており、適合フィルタ１０１２では、相関損失が発生する。一実施例において、相関損失は、例えば、４．５ｄＢ又はそれ以下の値となるように制限して設計される。図１０は、周波数誤差に伴う相関損失を制限するための、低複雑度を持つ適合フィルタの構成を機能的に示したものである。周波数誤差は、ＰＮシーケンス全体に渡って、相関損失を引き起こすような位相回転をもたらすため、データを第二のＰＮＡ適合フィルタ１０１６に送る前段に、周波数シフター１０１４のバンクを設ける。周波数シフター１０１４とＰＮＡ適合フィルタの数は、連結ＰＮ符号に対する、想定される最悪ケースでの位相回転に基づいて決める。周波数シフトブロックは、複合した周波数シフトを実行する。
【００８０】
イコライザ／復号器１０１８は、適合フィルタバンクからの全ての出力を用いて、到来信号の周波数シフトを決定し、有利な信号の組を選択する。この信号の選択基準としては、最良の信号・雑音比を持つ信号を選択し復調性能を最大化することを評価指標とするものや、その他に、当業者にとって自明であるような復調性能に関する指標がある。しかし、ＤＳＳＳ拡散処理を実装する結合符号を用いた方法は、各ＰＮＢチップを繰返し、基本相関信号の複製信号又は基本相関信号のゴーストに見なされてしまうような、明確に定義された部分相関信号を用いている。このようなゴーストは、時間軸上で明確に定義されているため、復号システム１０１８によって識別し除去することができる。
【００８１】
図１１は、基地局１０４の動作方法１１００の一実施例のフローチャートである。ステップ１１０２で、移動機器１０２からの無線信号を受信し、ステップ１１０４で、逆拡散、復調、復号を行う。次に、ステップ１１０６で、受信データにタイムスタンプを付加する。更に、ステップ１１０８で、位置情報及び遠隔監視システム１０６に受信データを送信し、位置情報及び遠隔監視システム１０６で、各移動機器１０６の位置を特定する。
【００８２】
図１２は、位置情報及び遠隔監視システム１２０６で通常用いられる、主要ハードウェア構成品のブロック図である。位置情報及び遠隔監視システム１２０６は、通常、計算装置１２０６に実装される。図示した構成品は、全てが物理的に同一の構成物の内部に含まれるか、又は分離した筐体や構成物に分けて含まれるものとなっている。
【００８３】
計算装置１２０６は、上述したプロセッサ１２０３とメモリ１２０４を含んでいる。通常、計算装置１２０６は、他の電子機器（例えば、基地局１０４及びネットワーク運用センタ１１０）との間で通信するための、一つ又はそれ以上の数の通信インターフェース１２０５を含んでいる。通信インターフェース１２０５は、有線通信技術、無線通信技術又はその両方に基づいて構成されている。様々な種類の通信インターフェース１２０５の例としては、シリアルポート、パラレルポート、汎用シリアルバス（ＵＳＢ）、イーサネット（登録商標）アダプタ、ＩＥＥＥ１３９４バスインターフェース、小型コンピュータシステムインターフェース（ＳＣＳＩ）バスインターフェース、赤外線（ＩＲ）通信ポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ無線通信アダプタなどがある。
【００８４】
また、通常、計算装置１２０６は、一つ又はそれ以上の数の入力機器１２０７と、一つ又はそれ以上の数の出力機器１２０９とを含んでいる。様々な種類の入力機器１２０７と出力機器１２０９の例は、上述したとおりである。通常、計算装置に含まれる出力機器の特定の種類の一つとして、表示機器１２１１がある。本開示での実施例で用いられる表示機器１２１１は、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ガスプラズマ、電界発光などの、任意の好適な画像投影技術を利用したものである。また、メモリ１２０４に格納されたデータを、表示機器に表示するためのテキスト、図形及び／又は（状況に応じて）動画に変換するために、表示コントローラ１２１３が設けられている。
【００８５】
図１２は、ここで用いることができる計算装置１２０６の一つの可能な構成を示したものであることは言うまでもない。当業者であれば、この他に様々な構成と構成品を用いることが可能であると認識するところである。更に、本発明の本質が見失われないように、様々な標準的な構成品は図示を省略している。
【００８６】
図１３は、位置情報及び遠隔監視システム１３０６の機能ブロック図である。ブロック１３３４において、受信データ１３３０に、機器ＩＤデータベース１３３２に格納された機器ＩＤ３２０が関連付けられる。機器ＩＤデータベース１３３２は、各機器１０２に関連したその他の情報を含んでいる。
【００８７】
位置特定アルゴリズム１３３６を用いて、移動機器の位置１３３８を特定する。移動機器の位置１３３８が特定されると、その位置情報は、資産データベース１３４０に格納される。次に、資産データベース１３４０は、機器ＩＤと、特定の時刻における各機器の位置情報を格納する。その結果、各機器の位置の履歴を、資産データベースから見つけることができる。資産追跡及び位置情報インターフェース１３４２は、資産データベース１３４０に対するフロントエンドである。ネットワーク運用センタ１３４４は、資産追跡及び位置情報インターフェース１３４２を介して、資産データベース１３４０に対し問い合わせを行うことができる。
【００８８】
位置特定アルゴリズム／方法は、公知であり、市販品として入手可能である。位置特定アルゴリズム／方法の一つとして、チャン（Ｃｈａｎ）の方法がある。もちろん、この他の種類の位置特定アルゴリズム及び／又は位置特定方法を用いることが可能である。
【００８９】
当業者であれば、この他の様々な技術と手法を用いて、情報と信号を表現することが可能であると認識するところである。例えば、上述した内容で引用した、データ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、記号及びチップは、電圧、電流、電磁波、電磁界又は電磁粒子、光界又は光粒子、又はこれらの任意の組み合わせによって表すことが可能である。
【００９０】
図１４は、バーストＤＳＳＳ無線信号を用いた資産追跡システム１４００の他の実施例のブロック図である。図１４に示したシステム１４００は、図１に示したシステム１００に酷似している。図１４と図１の違いは、図１４では、機器１０２ａから発信された信号は、一つの基地局のみ、すなわち、基地局１０４ａのみで受信され、その他の基地局１０４ｂ及び１０４ｃでは受信されないという点である。機器１０２ａが、基地局１０４ｂ及び１０４ｃと通信しない理由は、信号が、山岳地帯（又は、その他の物理的／地理的な障害）や干渉により、機器１０２ａが、基地局１０４ｂ及び１０４ｃとは通信が不可能となるからである。
【００９１】
機器１０２ａから発信された信号を、基地局１０４ａで受信する理由は、その信号を、位置情報及び遠隔監視システム１０６で用いて、機器１０２ａに関するデータ監視情報を計算で求めるためである。しかし、機器１０２ａからの信号を、一つの基地局１０４ａのみで受信する理由は、位置情報及び遠隔監視システム１０６による位置特定では、二つの基地局１０４ｂ及び１０４ｃで信号を受信したとしても、位置特定はそれほど正確にはならないからである。実際に、基地局１０４ａのみで受信した信号を用いて位置特定を行った場合でも、移動機器１０２ａが、基地局１０４ａの通信可能範囲に存在しているか、もしくは、移動機器１０２ａが、基地局１０４ａから所定の距離の位置に存在していることが分かる。このような“低精度”の位置特定は、機器１０２ａの正確な位置ではなく、それが特定の地域に存在していることを所有者が分かればよい場合など、ある種のアプリケーションでは十分なものといえる。例えば、所定の港の正確な位置にコンテナが存在することではなく、その港のある範囲にコンテナが存在することだけを、コンテナの発送者が知りたい場合である。従って、この種のアプリケーションでは、機器１０２ａと通信し、必要な位置情報を得るためには、一つの基地局１０４ａのみが必要となるだけである。
【００９２】
当業者であれば、本開示の実施例において説明してきた、様々な実例となる論理ブロック、モジュール、回路及びアルゴリズムのステップは、電子的ハードウェア、コンピュータソフトウェア又はそれら両方の組み合わせによって実装することが可能であると認識するところである。このように、ハードウェア、ソフトウェア、様々な実例となる構成品、ブロック、モジュール、回路及びステップを、互いに入れ替えて構成できることを明確に示すことは、それらの機能性の観点から、一般的に説明することになる。この機能性を、ハードウェアで実装するか、ソフトウェアで実装するかは、システム全体に与えられた特定のアプリケーションや設計の制約条件に依存して決められる。当業者であれば、特定の各アプリケーションに対して、要求された機能性を、様々な方法で実装することが可能であるが、この実装に関する決定は、本発明の範囲を逸脱を許すものとして解釈してはならない。
【００９３】
本開示の実施例において説明した、様々な実例となる論理ブロック、モジュール及び回路は、上述した機能を実行するように設計された、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又はその他のプログラム可能な論理機器、離散ゲート又はトランジスタ論理、離散ハードウェア構成品、又はこれらの組合せによって実装することが可能である。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、それに代えて、任意の既存のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ又は状態機械であってもよい。また、プロセッサは、例えば、ＤＰＳとマイクロプロセッサとを組み合わせた計算機装置、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと組み合わせた一つ又はそれ以上の数のマイクロプロセッサ、あるいは、その他の構成とすることが可能である。
【００９４】
本開示の実施例において説明した方法又はアルゴリズムのステップは、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール、又はそれら両方の組合せで直接実装することが可能である。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、交換可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、又は従来から公知となっている他の形態の記憶媒体に格納される。例えば、記憶媒体をプロセッサと接続すれば、プロセッサが、記憶媒体から情報を読取り、記憶媒体に情報を格納することが可能となる。それに代えて、記憶媒体をプロセッサに統合することも可能である。この場合、プロセッサと記憶媒体は、ＡＳＩＣの内部に置かれる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末に搭載することが可能である。それに代えて、プロセッサと記憶媒体は、ユーザ端末内の個別構成品としてすることも可能である。
【００９５】
本開示の実施例に関して上述した内容によれば、当業者であれば、本発明と相当のものを発明したり、本発明を利用することができる。これらの実施例に対して様々な変更が可能であることは、当業者にとっては明白なことあり、本開示で定義した一般的な原理は、本発明の主旨又は範囲を逸脱しない限り、他の実施例にも適用可能である。従って、本発明は、本開示で示した実施例に限定されるものではなく、開示された原理と特徴に合致した広い範囲に対応させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】バースト直接スペクトル拡散（ＤＳＳＳ）無線信号を用いた、資産追跡システムのブロック図。
【図２】移動機器の実施例で用いることができるハードウェア構成品の一般的なブロック図。
【図３】移動機器の一実施例の機能ブロック図。
【図４】移動機器で行われる拡散処理の機能ブロック図。
【図５】送信パケットの一般的な一実施例の構成。
【図６】送信パケットの他の実施例の構成。
【図７】移動機器の動作方法の一実施例。
【図８】基地局の実施例で用いることができるハードウェア構成品の一般的なブロック図。
【図９】基地局の一実施例の機能ブロック図。
【図１０】基地局で行われる復調と復号の機能ブロック図。
【図１１】基地局の動作方法の一実施例のフローチャート。
【図１２】位置情報及び遠隔監視システムで通常用いられる主要なハードウェア構成品を図示するブロック図。
【図１３】位置情報及び遠隔監視システムの機能ブロック図。
【図１４】バーストＤＳＳＳ無線信号を用いた資産追跡システムの他の実施例のブロック図。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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