(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のＵＷＢトランシーバ（３０）を含む少なくとも１つのＵＷＢノード（６０）と、広帯域リンク（５１）によって前記ＵＷＢノード（６０）に結合された少なくとも１つのアプリケーション・ノード（４０）とを有する病院内広帯域サブシステム（５０）と、
前記少なくとも１つのアプリケーション・ノード（４０）から遠隔の患者の画像を受信する第２のＵＷＢトランシーバ（９０）を含む少なくとも１つの遠隔コミュニケータ（８０）を有する無線サブシステム（１６）であって、該第２のＵＷＢトランシーバ及び前記第１のＵＷＢトランシーバがＵＷＢ通信リンク（１５）を介して互いに通信するように構成されている、無線サブシステム（１６）と、を有している通信システム（１００）であって、
前記通信システムは、遠隔の患者の空間位置を前記ＵＷＢ通信リンク上に送出された信号を介して決定し、前記遠隔の患者に関連する生理的データを前記第２のＵＷＢトランシーバ（９０）から前記病院内広帯域サブシステム（５０）のアプリケーション・ノードに送信し、前記病院内広帯域サブシステム（５０）のアプリケーション・ノード（４０）上の前記遠隔の患者に関連する前記生理的データを処理することを同時に行い、前記遠隔の患者が空間を移動するにつれての前記遠隔の患者の位置を追跡するように構成されていることを特徴とする、通信システム（１００）。
【請求項２】
第１のＵＷＢトランシーバ（３０）を含む少なくとも１つのＵＷＢノード（６０）と、広帯域リンク（５１）によって前記ＵＷＢノード（６０）に結合された少なくとも１つのアプリケーション・ノード（４０）とを有する病院内広帯域サブシステム（５０）と、
前記少なくとも１つのアプリケーション・ノード（４０）から遠隔の患者の画像を受信する第２のＵＷＢトランシーバ（９０）を含む少なくとも１つの遠隔コミュニケータ（８０）を有する無線サブシステム（１６）であって、該第２のＵＷＢトランシーバ及び前記第１のＵＷＢトランシーバがＵＷＢ通信リンク（１５）を介して互いに通信するように構成されている、無線サブシステム（１６）と、を有している通信システム（１００）であって、
前記通信システムは、遠隔の患者の空間位置を前記ＵＷＢ通信リンク上に送出された信号を介して決定し、前記遠隔の患者に関連する生理的データを前記第２のＵＷＢトランシーバ（９０）から前記病院内広帯域サブシステム（５０）のアプリケーション・ノードに送信し、前記病院内広帯域サブシステム（５０）のアプリケーション・ノード（４０）上の前記遠隔の患者に関連する前記生理的データを処理することを同時に行い、前記遠隔の患者が空間を移動するにつれての前記遠隔の患者の位置を追跡するように構成され、
前記無線サブシステム（１６）は、少なくとも１つのモニターと少なくとも１つのタグと少なくとも１つのネットワーク・インターフェイス・デバイスとを含む複数の遠隔コミュニケータ（８０）を有しており、
前記病院内広帯域サブシステム（５０）は、複数のＵＷＢノード（６０）を含み、少なくとも１つのＵＷＢノード（６０）は前記モニターと通信できるように構成され、少なくとも１つのＵＷＢノード（６０）は前記タグと通信できるように構成され、少なくとも１つのＵＷＢノード（６０）は前記ネットワーク・インターフェイス・デバイスと通信できるように構成されていることを特徴とする通信システム（１００）。
【請求項３】
前記広帯域リンク（５１）はイーサネット（登録商標）である請求項１または２の通信システム（１００）。
【請求項４】
少なくとも１つの遠隔コミュニケータ（８０）はタグを有している、請求項１または２の通信システム（１００）。
【請求項５】
少なくとも１つの遠隔コミュニケータ（８０）はモニターを有している、請求項１または２の通信システム（１００）。
【請求項６】
少なくとも１つの遠隔コミュニケータ（８０）はネットワーク・インターフェイス・デバイス（ＮＩＣ）を有している請求項１または２の通信システム（１００）。
【請求項７】
前記無線サブシステム（１６）は、少なくとも１つのモニターと少なくとも１つのタグと少なくとも１つのネットワーク・インターフェイス・デバイスとを含む複数の遠隔コミュニケータ（８０）を有している、請求項１の通信システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、通信分野に関する。特に、本発明は、総合的な追跡、遠隔計測及びローカルエリア・ネットワーク形成機能を提供するために、イーサネット・ローカルエリア・ネットワーク等の広帯域ネットワークと統合された無線遠隔計測システムに関する。
【０００２】
【発明の背景】
従来の遠隔計測システムは、遠隔に位置する複数のテレメータからのデータを中央の位置から監視することができる。これらのシステムは、通常、各デバイスからデータを収集し、データを無線リンクを介して集中監視局へ送る遠隔センサーを有している。集中監視局からデータを実時間で監視することができる。また、その局は、遠隔的に監視されている入院患者の心臓に不整脈の状態が発生する等の所定の事象が発生するとオペレータに警報をだすための自動化監視ソフトウエアを有している。
【０００３】
従来の遠隔計測システムの遠隔テレメータには、一般的に２つのタイプがある。即ち、固定機器の遠隔テレメータと携帯用遠隔テレメータである。例えば、歩行患者用の遠隔テレメータは、携帯可能なバッテリー駆動デバイスであって、これは「タグ(tag) 」とも呼ばれ、歩行中の患者の生理的な状態を監視することができる。歩行用テレメータは、ストラップやその他の装着デバイスによって患者に取りつけられ、患者の体に取りつけられたＥＣＧリード線（やその他のタイプのセンサーリード線）を介して患者の生理的データを取りこむことができる。テレメータのＲＦ（無線周波数）送信器によって、生理的なデータは連続的に中央監視局に送られるので、実時間の監視を行うことができる。双方向の歩行用テレメータで利用できる遠隔トランシーバの設計については発明者フラッチ（Ｆｌａｃｈ）の米国特許第５９４４６５９号に開示されている。固定機器の遠隔テレメータの例としては患者用テレメータがあり、これは、上述の様に動作するが、枕元のモニター（もしくは、その他の機器）からＲＳ−２３２接続等のハードワイヤの接続リンクを介して患者の生理的データを受信するものである。また、ハードワイヤ接続を介して生理的なデータを中央局に送る機器の遠隔テレメータもありふれたものである。
【０００４】
この装置は遠隔の対象物や人の様々な状態（例えば、患者の状態）の監視に役立つが、それに関連して不利な点もある。それらのシステム内の典型的な第１のトランシーバは、空間、時間及び周波数ダイバーシティ方式を利用して、遠隔デバイスから監視局にデータを送信する際のマルチパス干渉効果を克服している。マルチパス干渉は、ビル内伝送を行う際には特に問題となる。上述のダイバーシティ方式を実践すると、システムのコスト、サイズ及び複雑度が増す。その上、その実践のうちの少なくとも幾つかでは、１つのアンテナ／受信器対から別の対に「切り換え」が行なわれるときに、データ損失が発生することがある。アンテナシステムで遭遇する別の問題は、それが、孤立した電磁干渉（ＥＭＩ）源に普通非常にもろいことである。特に、ＲＦ信号コンバイナを使って全てのアンテナで受信される信号を結合するので、アンテナのうちの１つ、もしくは、その近辺にある（携帯電話や故障したプリアンプ等の）干渉源が許容できないレベルのノイズをシステムに与えることがあるので、全ての患者を監視することを妨げる可能性がある。本問題の結論の１つは、一般的に、Ｘ線装置、ＣＡＴ（コンピュータ化軸方向Ｘ線断層撮影）スキャナ、Ｘ線透視装置等の周知の断続的なＥＭＩ源付近にアンテナを設置できなくなり、対応する診断領域での患者の監視が妨げられることである。従って、複雑もしくは冗長なハードウエアを必要とせず、かつ干渉を最小にして屋内で確実に動作できる遠隔計測システムの必要性がある。
【０００５】
その状態を監視している遠隔の対象物の位置を正確に突き止めて追跡することがしばしば必要になる。しかしながら、既存のシステムを使って大雑把につきとめる（約２〜３ヤードの精度で対象物の位置を計算する）ことが可能であるとき、遠隔テレメータからデータを受信するそのシステムは、その遠隔テレメータの位置を正確につきとめて追跡するためには適している。従来の方向検出デバイスには、三角法の技術と適切な送信器を利用して人や対象物の位置をより正確につきとめるものがある。しかしながら、これにはさらに専用のハードウエアが必要となるので、遠隔監視アプリケーションとは別のインフラストラクチャが必要になる。さらに、これらのシステムは、全ての状態、特に、厳しいマルチパス環境では正確でない。
【０００６】
データとアプリケーション・プログラムを共有する、即ち、ユーザ間で「アプリケーション」を共有するためのローカルエリア・ネットワークは、病院、事務所、商工業施設ではありふれたものである。特に、１つ以上のユーザ・アプリケーションを実行するために構成された（典型的には、パーソナル・コンピュータを有している）複数のノードにたいしてＬＡＮアーキテクチャが提供される。コンピュータは、通常、イーサネット等の広帯域リンクを有しているインフラストラクチャによって相互接続される。ＬＡＮのインフラストラクチャには、全てのコンピュータを互いに接続するために施設内に張りめぐされたケーブルが含まれる。遠隔計測、遠隔監視及び追跡のような性能を備える施設の質を向上させるとき、質の向上した性能と施設内の既存のＬＡＮのインフラストラクチャを統合することが望まれる。従って、遠隔計測、監視及び追跡の機能を実行しながら、従来のＬＡＮアプリケーションと機能を実行できる総合通信ネットワークが必要である。
【０００７】
【発明の概要】
本発明による通信システムは広帯域サブシステムを有し、広帯域サブシステムは、第１のＵＷＢトランシーバを含む少なくとも１つのＵＷＢノードと、広帯域リンクによってＵＷＢノードに結合された少なくとも１つのアプリケーション・ノードを有する。通信システムは更に無線サブシステムを有し、無線サブシステムは、第２のＵＷＢトランシーバを含む少なくとも１つの遠隔コミュニケータを有している。第１及び第２のＵＷＢトランシーバは、ＵＷＢ通信リンクを介して互いに通信できるように構成されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
［定義］
本明細書の目的は、無線周波数通信技術で使われる「超広帯域（ＵＷＢ）」という用語は、超広帯域パルスとも呼ばれる一連の持続時間の短いパルスによって情報を伝送する無線技術に適用される。１ビットの情報は、通常、複数のパルスに拡散される。ＵＷＢパルスは、ガウス・ペクトル特性によって、即ち、典型的には１パルスの半パワー点で少なくとも約１００ＭＨｚである広帯域の周波数に渡って大体均等に分布したエネルギー量によって特徴づけられる。ＵＷＢパルスの一例は、約０．２ナノ秒〜約１．５ナノ秒のパルス幅を持ち、約２５ナノ秒〜約１０００ナノ秒のパルス間間隔をもつ。
【０００９】
本明細書の目的のために、「通信システム」とは、個々の通信ネットワークと、伝送システムと、リレー局と、統合体として動作するように構成されたコンピュータとの集まりを意味する。「遠隔」という用語は、離れた位置から操作することを意味する。「ローカルエリア・ネットワーク」（ＬＡＮ）という用語は、限定された空間領域内に存在する通信システムを意味し、特定のユーザ・グループをもつ。ＬＡＮは、通常、部屋、ビル、船、航空機等の比較的狭い領域に限定される。広域ネットワーク（ＷＡＮ）という用語は、通常のＬＡＮによって提供する以外に、データ通信をより多くの各ユーザに提供する物理的／論理的ネットワークを意味する。ＷＡＮは、通常、ＬＡＮよりも広い地理的領域に広がる。ＷＡＮは、総合サービス・デジタル・ネットワーク（ＩＳＤＮ）、Ｘ．２５ネットワーク、Ｔｌネットワーク等の物理ネットワークを含んでいてもよい。ＷＡＮは、全国的規模、もしくは、世界的規模でもよい。「インターネット」は、政府、業界、学園環境、個人的パーティによって管理される個々のネットワークが世界的規模で接続されているＷＡＮである。本明細書の目的のために、「ノード」という用語は、送受信できるデバイス、即ち、ＬＡＮやＷＡＮネットワークの通信チャンネルを介して情報を送受信するデバイスを意味する。本明細書の目的のために、「構成される」という用語は、適切な複数の構成要素が所定の機能の実行において協調するように相互接続され且つプログラムされることを意味する。
【００１０】
本明細書の目的のために、ネットワークに関して「広帯域」という用語は、マルチメディアのアプリケーション、例えば、ビデオ会議をサポートできるネットワークの帯域を意味する。信号について「広帯域」という用語は、広帯域周波数スペクトルを占める信号を意味する。一般的に、「広帯域」という用語は、伝送のために使用される周波数範囲が中間周波数帯域の０．１％より広くなるような通信施設、機器、チャンネル又はシステムの特性を意味する。「信号」とは、情報を伝送するために利用することができる検出可能な送信エネルギーである。「情報」という用語は、周知のやり方で使われる表現によって、人間がデータに割り当てた意味を指す。さらに、「情報」という用語は、知能の生成に利用可能である全ての記述の未処理データを意味する。
【００１１】
「タグ」とは、追跡される対象物や動物や人に取りつけられた送信器を含む独立した携帯型デバイスである。送信器によって送信された情報に基づいて対象物が追跡される。「ネットワーク・インターフェイス・カード」（ＮＩＣ）は、それが接続されているコンピュータと、遠隔に配置されたコンピュータ・ネットワーク、例えば、ＬＡＮとの間で、無線通信リンクを介してデジタル・データを通信するように構成されているデバイスである。「モニター」はデータ、例えば、患者の生理的データを収集して、データをデータ分配器、例えば、ローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）５０へ無線通信リンクを介して転送するデバイスである。
【００１２】
［システム概要］
超広帯域無線によって、非常に広い周波数スペクトルにわたって正確にタイミングを取ったパルスがブロードキャスト（送出）される。ＵＷＢ無線送信器／受信器は、場合によっては、数兆分の１秒の精度のパルスを送受信するように調整されている。既に使用されている任意の周波数帯では、超広帯域信号は通常予想される背景ノイズの大きさ以下のパワーをもつので、干渉の可能性を下げることができる。
【００１３】
本発明の一実施形態の通信システム１００が図１に示されている。通信システム１００は、少なくとも１つの広帯域サブシステム５０と少なくとも１つの無線サブシステム１６とを有している。広帯域サブシステム５０は、広帯域リンク５１と、少なくとも１つのアプリケーション・ノード４１と、少なくとも１つのＵＷＢノード６０とを有している。無線サブシステム１６は、少なくとも１つの遠隔コミュニケータ８０と少なくとも１つのＵＷＢノード６０とを有している。
【００１４】
図１に示される実施形態の広帯域サブシステム５０は、少なくとも１つのアプリケーション・ノード４１を少なくとも１つのＵＷＢノード６０に結合するように構成されているローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を有している。図１の実施形態の広帯域サブシステム５０は、１００ＢａｓｅＴＸ（イーサネット）プロトコル等の典型的なイーサネット（登録商標）リンク・プロトコルに基づいて構成される。本発明の一実施形態の広帯域サブシステム５０と無線サブシステム１６は、少なくとも１つの共通要素、例えば、ＵＷＢノード６０を有している。
【００１５】
遠隔コミュニケータ８０は遠隔デバイス７０とＵＷＢトランシーバ８０とを有している。ＵＷＢトランシーバ３０とＵＷＢトランシーバ８０は、ＵＷＢチャンネル１５を介して互いに通信できるように構成される。本発明の一実施形態のＵＷＢチャンネル１５は、デバイス７０からＵＷＢノード６０へ情報を送るためのリンクを有している。本発明の別の実施形態では、ＵＷＢチャンネル１５は、ＵＷＢノード６０から遠隔デバイス７０へ情報を送るためのリンクを有している。本発明のさらに別の実施形態のＵＷＢチャンネル１５は、ＵＷＢノード６０と遠隔デバイス７０との間で情報を伝送するための全２重通信チャンネルを有している。
【００１６】
［ＵＷＢノード６０］
［一般原理］
ＵＷＢノード６０は、広帯域サブシステム５０と無線サブシステム１６との間のゲートウエイとして構成される。図１にはＵＷＢノード６０だけが示されているが、システム１００のＵＷＢノードの数は１つのノードに限定されない。本発明の別の実施形態は複数のＵＷＢノードを有している。ＵＷＢノード６０は、少なくとも１つの遠隔コミュニケータ８０から超広帯域リンク１５を介してデータを受け取る。本発明の一実施形態のＵＷＢノードは、特定の遠隔コミュニケータ・デバイスをサポートするように構成される。例えば、本発明の一実施形態のＵＷＢノード６０は、少なくとも１つのタグをサポートするように構成される。本発明の別の実施形態のＵＷＢノード６０は、少なくとも１つのモニターをサポートするように構成される。本発明のさらに別の実施形態のＵＷＢノード６０は、少なくとも１つのＮＩＣをサポートするように構成される。本発明の別の実施形態のＵＷＢノード６０は、複数の通信デバイス、例えば、タグ、モニター及びＮＩＣをサポートするように構成される。
【００１７】
本発明の一実施形態の各ＵＷＢノードにはユニークな識別コードが割り当てられており、ＵＷＢノード６０の製造時にそのコードが割り当てられてプログラムされる。識別コードの一例では、少なくとも２つのフィールドを有している。その一方のフィールドはデバイス番号フィールドを有している。このフィールドは特定デバイスにユニークなデバイス番号を含む。ユニークなデバイス番号の一例は、２９ビットの２進番号である。従って、２29個のユニークなＵＷＢノードの集合に対応することができる。その他のフィールドには、デバイス・タイプのコードが含まれる。デバイス・タイプのコードの一例を表１に示す。表１に示されているように、デバイス・タイプのコード００１はタグに対応し、コード０１０はモニターに対応する。テーブル１で示され説明される識別子は便利なスキームを代表するものであが、これによって、ＵＷＢノードにユニークな識別子が提供され、複数の通信デバイスに渡って同じ番号を使うことが可能である。しかしながら、本発明の別の実施形態では別の識別スキームを利用することもできるが、これは本発明の範囲内にある。
【００１８】
0004831554.tif 000002
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態のＵＷＢノード６０のブロック図である。ＵＷＢノード６０は少なくとも１つの汎用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を有しているが、これは、例えば、典型的な入出力（Ｉ／Ｏ）回路とカップラ、例えば、ＵＷＢノード６０を広帯域リンク５１に接続するように構成された商業的に入手可能なＬＡＮアダプタ２０を含むペンティアム（登録商標）プロセッサ３１を搭載したＰＣである。本発明の一実施形態のＬＡＮアダプタ２０と広帯域リンク５１は、従来のネットワーク・アーキテクチャ規格に基づいて動作するように構成される。本発明での利用に適したネットワーク規格の一例には、ペリフェラル・コンポーネント・インターコネクト（ＰＣＩ）、工業規格アーキテクチャ（ＩＳＡ）、マイクロチャネル・アーキテクチャ（ＭＣＡ）等が含まれる。本発明の一実施形態のＬＡＮアダプタ２０は、商業的に入手可能な１００ＢａｓｅＴＸのＬＡＮカードを有している。
【００２０】
ＵＷＢノード６０はさらに、少なくとも１つのトランシーバ（３０）を有している。本発明の一実施形態のＵＷＢトランシーバ３０は、ＵＷＢノード６０とトランシーバ９０との間の全２重超広帯域通信用に構成されたインパルス無線トランシーバである。本発明の別の実施形態は、半２重もしくは単方向通信用に構成される。本発明での利用に適したトランシーバの一例が発明者フラートン（Ｆｕｌｌｅｒｔｏｎ）の米国特許第５６８７１６９号に開示されている。ＵＷＢ受信器の別の一例については発明者マクエワン（ＭｃＥｗａｎ）の米国特許第５５２３７６０号に見出すことができる。
【００２１】
［受信部］
第１のＵＷＢトランシーバ３０は受信部１７０１と送信部１７００を有している。受信部１７０１は、遠隔コミュニケータ８０のトランシーバ９０によって送信された伝達インパルス無線信号１７２４を受信するように構成される（図ｌに示される）。遠隔コミュニケータ８０によって送られる信号は、広帯域サブシステム５０のアプリケーション・ノード４１で動作するアプリケーション特有の情報を搬送する。例えば、広帯域サブシステム５０は病院内ＬＡＮでもよく、アプリケーション・ノード４１は遠隔識別プログラムを実行するように構成される。この実施形態の遠隔デバイス７０はタグであり、遠隔コミュニケータ８０によって送信される信号は、タグを付けた患者、即ち対象物についての情報を含む。
【００２２】
受信部１７０１は、遠隔コミュニケータ８０によって送信された信号を復調するように構成され、送信されたアプリケーション・データと送信されたその他のアプリケーション情報を含む復調された信号をプロセッサ３１に供給する。ＬＡＮアダプタ２０によって利用可能なフォーマットでＬＡＮアダプタ２０にアプリケーション情報を供給できるようにデータを処理するプログラミングがプロセッサ３１になされる。
【００２３】
受信部１７０１はさらに、伝達されたインパルス無線信号１７２４をＵＷＢチャンネル１５を介して受信するアンテナ１７２６を有している。信号１７２４は受信され、受信アンテナ１７２６に接続された受信部伝送ライン１７３０を介して相互相関器１７２８に入力する。トランシーバ３０はさらに、復号タイミング変調器／復号ソース１７３２と調整可能な時間基準１７３４を有している。本発明の一実施形態の調整可能な時間基準１７３４は電圧制御発振器を有している。本発明の別の実施形態の調整可能な時間基準１７３４は可変遅延生成器を有している。復号タイミング変調器／復号ソース１７３２（以後、復号タイミング変調器と呼ぶ）は、伝達信号１７２４を送信した対応する遠隔コミュニケータ８０によって利用される識別コードに対応する復号信号１７３６を生成する。調整可能な時間基準１７３４は、受信信号１７２４の各パルスにほぼ等しい波形をもつ一連のテンプレート信号パルスを含む周期的タイミング信号１７３８を生成する。
【００２４】
相互相関器１７２８によって実行される検出プロセスは、復号信号１７３６と受信信号１７２４の相互相関処理を有している。相互相関の時間積分によって、ベースバンド信号１７４０が生成される。ベースバンド信号１７４０を復調器１７４２で復調して、復調された情報信号１７４４を生成する。遠隔コミュニケータ８０から提供され、対応するアプリケーション・ノード４０によって使用される特定用途向け情報が、復調された情報信号１７４４に含まれる。復調された情報信号１７４４は、まず、プロセッサ３１に供給される。プロセッサ３１は、変調された情報信号１７４４を受信し、その情報を１つ以上のノード、例えばＬＡＮ５０のアプリケーション・ノード４０に分配するように構成される。
【００２５】
本発明の一実施形態では、ベースバンド信号１７４０は低域フィルタ１７４６にも入力される。低域フィルタ１７４６は、捕捉／ロック制御器１７５０のためのエラー信号１７４８を生成することで、調整可能な時間基準１７３４のわずかな位相調整を行うことができる。
【００２６】
［送信部］
図２で示されるように、ＵＷＢノード６０のトランシーバ３０の送信部１７００は、時間遅延変調器１７０６に供給される周期的なタイミング信号１７０４を生成する時間基準１７０２を有している。時間遅延変調器１７０６は、情報信号１７０８を使って周期的なタイミング信号１７０４を変調する。情報信号１７０８はプロセッサ３１から供給される。
【００２７】
信号１７０８で表される情報は、ＬＡＮ５０の少なくとも１つのノード、例えばアプリケーション・ノード４０から得られる。本発明の一実施形態の信号１７０８は特定用途向け情報を有している。例えば、本発明の一実施形態のアプリケーション・ノード４０は、コンピュータ実行の医療アプリケーション・ソフトウエアを備え、また、ＵＷＢチャンネル１５を介して送信するためのＬＡＮ５０に患者の画像を供給するように構成される。この場合、信号１７０８が画像を搬送する。本発明の一実施形態では、患者の状態を診断する医者やその他の医療オペレータに表示するために遠隔コンピュータに画像が送られる。その他の例では、ＬＡＮ５０は工業施設内に配置され、また、アプリケーション・ノード４０はメンテナンス訓練用アプリケーションを有している。この場合、信号１７０８は、例えば、機器の除去や修理や設置に関連する画像とテキストを有している。
【００２８】
変調されたタイミング信号１７１０は、擬似ノイズ符号を使って変調されたタイミング信号１７１０をディザ(dither)処理する符号時間変調器１７１２に供給される。符号時間変調器１７１２は、変調された符号化タイミング信号１７１４を出力段１７１６に出力する。出力段１７１６は変調された符号化タイミング信号１７１４をトリガとして使用して、ＵＷＢパルス（不図示）を生成する。ＵＷＢパルスが、送信アンテナ１７１８に接続された伝送ライン１７２０を介してその送信アンテナに送られる。送信アンテナ１７１８によって、パルスが伝達電磁パルス１７２２に変換される。
【００２９】
本発明の一実施形態では、従来のデータ暗号化基準（ＤＥＳ）のアルゴリズムに基づいて送信パルスが暗号化される。商業的に入手可能なデータ暗号化用デバイスには、モトローラ社のＭＣ６８５９ＤＥＳチップが含まれる。
【００３０】
［遠隔コミュニケータ８０］
遠隔コミュニケータ８０は、遠隔デバイス７０に接続されたトランシーバ９０を有している。遠隔デバイス７０は、タグ、モニター及びＮＩＣを含むグループから選択される。本発明の一実施形態の遠隔デバイス７０とトランシーバ９０は必須の要素として構成される。別の実施形態の遠隔デバイス７０とトランシーバ９０は、ケーブル等の通信インターフェイス手段によって接続された独立要素である。
【００３１】
１つの遠隔コミュニケータ８０だけが図１に示されているが、本発明は１つの遠隔コミュニケータを含む実施形態に限定されることはない。逆に、当業者であれば認識していることであるが、複数の組み合わせや順列の複数のタイプのデバイスはシステム１００内で同時に動作でき、また、１つ以上のＵＷＢノード６０と通信可能である。説明の目的で、各タイプの遠隔デバイス７０について以下で個別に説明される。
【００３２】
［遠隔デバイス７０］
［タグ］
本発明の一実施形態の少なくとも１つの遠隔デバイス７０はタグである。本実施形態の少なくとも１つのアプリケーション・ノード４１は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）情報を保持し管理するコンピュータ・プログラムを実行するように構成される。機器や在庫品や生き物の識別及び／又は追跡のためにＲＦＩＤシステムが利用される。ＲＦＩＤシステムは、無線トランシーバと安価な多くの遠隔デバイス７０との間の通信を行う無線通信システムである。
【００３３】
タグは独立した携帯用デバイスであって、これには送信器が含まれ、追跡される対象物や動物や人に取りつけられる。タグは、普通、バッテリ駆動である。典型的なユーザとしては、医療関係者や入院患者や工業施設への訪問者が含まれる。タグは、通常、施設やその他の地理的領域を動くユーザや対象物を追跡するために利用される。
【００３４】
タグ７０はＵＷＢトランシーバ９０に接続される。本発明の一実施形態のタグ７０はＵＷＢ送信器だけに結合される。本発明の一実施形態のタグ７０は対象物や人が運動中である時を検知するように構成された動きセンサーを有している。この場合、タグ７０のトランシーバ９０は、動きデータを対応するＵＷＢノード６０にＵＷＢリンク１５を介して送信する。本発明の一実施形態の遠隔コミュニケータ８０はさらに、動きデータがタグ７０から受信されたことを示すＵＷＢノード６０からの受取通知メッセージについてＵＷＢリンク１５を監視するように構成されている。所定のインターバル内で、例えば、タグ更新レートの１％以下のインターバル内で受取通知が受信されない場合は、遠隔コミュニケータ８０は動きデータを再送信する。一例のタグ更新レートは、移動用タグでは３秒毎に１回であり、固定タグでは３６秒に１回である。本発明の一実施形態では、ＵＷＢノード６０からの受取通知にはエラー訂正及び検出コードが含まれ、また、遠隔コミュニケータ８０は受取通知を復号して、それが完全であることを認証するように構成される。遠隔コミュニケータ８０は、受取通知に含まれる識別コードが遠隔コミュニケータ８０の識別コードに一致することを確認するように構成される。遠隔コミュニケータ８０は、不正もしくは間違ってアドレスされた受取通知を捨てるように構成される。
【００３５】
本発明の別の実施形態のタグ７０は動きセンサーを備え、タグ７０が動きを検知すると直ぐにトランシーバ９０はデータを送信する。対象物や人が運動中である限り、更新レートより大きなレートでトランシーバ９０はデータを送信する。所定時間、例えば、最も短い約２秒のインターバルで動きの停止を検出すると直ぐに、タグ７０は所定のタグ更新レートに戻る。本発明の一実施形態のトランシーバ９０は、多重アクセス（ＭＡ）スキームを利用して構成され、また、遠隔コミュニケータ８０の製造時にＭＡチャンネルが割り当てられる。
【００３６】
本発明の一実施形態の遠隔コミュニケータ８０は警報回路を有している。警報回路は、ユーザによって作動されるように構成される。一例の作動機構には、スイッチやプッシュボタン等の機械的な機構と容量性スイッチ等の電気的機構が含まれる。警報回路によって、ユーザは直ぐに支援を要請することができる。本発明の一実施形態のタグ７０はばねスイッチを含み、これが作動されたときに、タグ７０は固定された対象物からそのタグが除去されたことを通知する。本発明の一実施形態のタグ７０は、バッテリ電力を検知し、最低動作レベルか、もしくは、それに近づきつつあるレベルでその電源の示値を示すように構成されている。この電源の完全な示値を受け取るとすぐに、タグ７０はＵＷＢチャンネル１５を介してＵＷＢノード６０にその状態の示値を供給する。ＵＷＢノード６０は、その状態の示値をオペレータに供給する。ＵＷＢノード６０によって生成された示値の例には、聴覚的、視覚的及び触覚的な警報や示値が含まれる。
【００３７】
［ネットワーク・インターフェイス・カード（ＮＩＣ）］
本発明の一実施形態では、少なくとも１つの遠隔コミュニケータ８０はＮＩＣトランシーバ９０を有している。本実施形態のパーソナル・コンピュータ、例えば、ラップトップ・コンピュータは遠隔デバイス７０を有している。ＮＩＣトランシーバ９０はコンピュータ７０に接続され、デジタル・データをコンピュータ７０からＵＷＢリンク１５を介してＵＷＢノード６０に伝送するように構成される。ＮＩＣトランシーバ９０は、ＵＷＢノード６０を利用して非同期の全２重モードでユーザ・データを交換するように構成される。さらに、ＮＩＣトランシーバ９０は、ＩＰプロトコル等のネットワーク層をアドレスするプロトコルに基づき、ＵＷＢリンク１５を介してデータ・パケットを交換するように構成される。本発明の一実施形態のＵＷＢチャンネル１５は無線多重アクセス（ＭＡ）チャンネルを備え、また、ＵＷＢノード６０と遠隔コミュニケータ８０との間のデータ・パケットを含む信号を送るように構成される。
【００３８】
本発明の一実施形態のＮＩＣトランシーバ９０は、製造時にデフォルト(default) のＭＡチャンネルが割り当てられる。本発明の別の実施形態では、ＮＩＣトランシーバ９０によって利用される特定のＵＷＢチャンネル１５は、ＵＷＢノード６０によって選択される。本発明のその他の実施形態のＵＷＢチャンネルはユーザによって選択される。本発明の一実施形態のＮＩＣトランシーバ９０は、ユーザが構成可能な複数の安全コードを生成し、それらのコードをＵＷＢノード６０に供給するように構成される。ＵＷＢノード６０がＮＩＣトランシーバ９０の広帯域サブシステム５０に対するアクセスを許可する以前に、ユーザが構成可能な複数の安全コードを受信し認証するようにＵＷＢノード６０が構成される。本発明の一実施形態のＮＩＣトランシーバ９０は、１つの通信チャンネル上のＵＷＢノード６０に対して自分自体を認証し、別の通信チャンネルでデータの交換を行うように構成される。本構成によって、ＮＩＣトランシーバ９０はＵＷＢノード６０の複数のカバー領域相互の間を動き回ることができる。
【００３９】
本発明の一実施形態のＮＩＣ９０は、電源装置がその最低動作レベルか、もしくは、それに近づきつつあるレベルにあることを示すコンピュータ７０からの入力を受け入れるように構成される。この電源が完全であることの示値を受信すると直ぐに、ＮＩＣ９０はその状態の示値をＵＷＢチャンネル１５を介してＵＷＢノード６０に供給する。次に、ＵＷＢノード６０はその状態の示値をオペレータに提供する。オペレータの示値の例には、聴覚的、視覚的及び触覚的な警報や示値が含まれる。
【００４０】
［モニター］
本発明の一実施形態の遠隔コミュニケータ８０には、患者に取りつけられ、患者の生理的なデータを収集し、ＵＷＢノード６０に送信するためにそのデータをトランシーバ９０に送るバッテリ駆動のモニター７０がある。モニターは、データ、例えば、医療施設の患者（歩行する患者を含む）の生理的データを収集し、データをデータ分配器に送るデバイスである。トランシーバ９０は、ディスプレイとそれに関連するアプリケーション・ノード４０を監視する広帯域サブシステム５０に生理的なデータを送る。トランシーバ９０は、ＵＷＢチャンネル１５を介してＵＷＢノード６０へデータを送る。
【００４１】
当業者であれば認識できることであるが、遠隔コミュニケータ８０とモニター７０のその他の実施形態は数多くある。例えば、本発明の一実施形態のモニター７０は、作業者の職務上の被曝を監視するように構成される。本発明の別の実施形態のモニター７０は、取り扱いに非常に慎重を要する化学的感知と位置決定能力の両方をもつ安全の象徴として構成される。
【００４２】
［トランシーバ９０］
各遠隔コミュニケータ８０はＵＷＢトランシーバ９０を有している。ＵＷＢトランシーバ３０と同様に、ＵＷＢトランシーバ９０には受信部７０１と送信部７００が含まれる。受信部７０１は、ＵＷＢノード６０（図ｌに示される）のトランシーバ３０によって送信された変調信号を受信するように構成される。ＵＷＢノード６０によって送信された変調信号は、広帯域サブシステム５０のアプリケーション・ノード４１で実行されるアプリケーション特有の情報を表す。
【００４３】
受信部７０１は信号を復調し、コマンドとデータを有している復調された信号を遠隔デバイス７０に供給するように構成される。さらに、受信部７０１は、伝達インパルス無線信号７２４をＵＷＢチャンネル１５を介して受信する受信アンテナ７２６を有している。信号７２４はＵＷＢノード６０から出力され、受信されて、受信アンテナ７２６に受信部伝送ライン７３０を介して接続された相互相関器７２８に入力する。さらに、トランシーバ３０は、復号タイミング変調器／復号ソース７３２と調整可能な時間基準７３４を有している。本発明の一実施形態の調整可能な時間基準７３４は電圧制御発振器を有している。本発明の別の実施形態の調整可能な時間基準７３４は可変遅延生成器を有している。復号タイミング変調器／復号ソース７３２（以後、復号タイミング変調器と呼ぶ）は、伝達信号７２４を送信した対応する遠隔コミュニケータ８０によって利用される識別コードに対応する復号信号７３６を生成する。調整可能な時間基準７３４は、受信信号７２４の各パルスにほぼ等しい波形をもつ一連のテンプレート信号パルスを有している周期的なタイミング信号７３８を生成する。
【００４４】
相互相関器７２８によって実行される検出プロセスは、復号信号７３６と受信信号７２４の相互相関処理を有している。相互相関の時間積分によってベースバンド信号７４０が生成される。ベースバンド信号７４０は復調器７４２によって復調され、復調された信号７４４を生成する。
【００４５】
また、本発明の一実施形態のベースバンド信号７４０は低域フィルタ７４６に入力する。低域フィルタ７４６は、調整可能な時間基準７３４のわずかな位相調整を行う捕捉／ロック制御器７５０のためにエラー信号７４８を生成する。
【００４６】
［送信部］
遠隔コミュニケータ８０のトランシーバ９０の送信部７００は、時間遅延変調器７０６に供給される周期的なタイミング信号７０４を生成する時間基準７０２を有している。時間遅延変調器７０６は情報信号７０８を使って、周期的なタイミング信号７０４を変調する。
【００４７】
情報信号７０８は遠隔デバイス７０から供給される。本発明の一実施形態の信号１７０８は、特定用途向けの情報を含む。例えば、本発明の一実施形態の遠隔デバイス７０は、患者の生理的な状態を検知するように構成されたモニターである。この場合、信号７０８は患者の生理的データを伝播する。
【００４８】
変調されたタイミング信号７１０は、擬似ノイズ符号を使って変調されたタイミング信号７１０をディザ処理する符号時間変調器７１２に供給される。符号時間変調器７１２は、変調された符号化タイミング信号７１４を出力段７１６に出力する。出力段７１６では、変調された符号化タイミング信号７１４をトリガとして使って、ＵＷＢパルスを生成する（不図示）。ＵＷＢパルスは、送信アンテナ７１８に、それに接続された伝送ライン７２０を介して送られる。送信アンテナ７１８によって、ＵＷＢパルスは伝播用電磁パルス７２２に変換される。
【００４９】
本発明の特定の好適な特徴だけが示され説明されたが、当業者であれば多くの修正や変更を行うことができる。従って、本発明の真の精神の中で、そのような全ての修正や変更が添付の請求項によって網羅される旨を理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に基づくシステムのブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に基づく図１に示されたシステムの超広帯域ノードのブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に基づく、図１に示されたシステムの遠隔コミュニケータのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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