JP2005515739A - 電子ラベルを用いた通信システム及び方法 - Google Patents

Abstract

呼掛け信号装置（２）と少なくとも１つの電子ラベル装置（１）との間で通信するためのシステム及び方法である。本システムは、呼掛け信号を用いて呼掛け信号フィールドを発生させる呼掛け信号装置（２）、送信機（３）、受信機（４）及びコントローラ（６）を含んでいる。呼掛け信号は、角度変調及び振幅変調を含み、振幅変調は１つ又は複数の電子ラベル（１）に対する通信のための情報を用いて呼掛け信号をエンコードする。角度変調は、呼掛け信号が低減された振幅を有する側波帯を含む周波数スペクトルを有するように制御されて変化する。また、本システムは、呼掛け信号フィールド内に位置し、前記情報を回復するために呼掛け信号フィールドを検出しデコードすることができる１つ又は複数の電子ラベル（１）を含んでいる。

Description

本発明は、電子ラベルを用いて通信するシステム及び方法に関する。特に、本発明は、オブジェクトに付加された電子ラベルを用いて通信するシステム及び方法に関するが、排他的であることを意味するものではない。

電子ラベルは、様々なオブジェクトに付加され得る装置であり、電子ラベルに記憶されるこれらのオブジェクトに関する情報は、容易に得られる。従って、装置は、資産、動物、人間のようなオブジェクトにラベルを添付し、その結果、情報が、呼掛け器（interrogator）のようなワイヤレス装置を用いて得られる。

電子的に符号化されるラベルを有するオブジェクトを管理する電子ラベルシステムは、情報が、呼掛け器の間を通過するタイプであり、電磁呼掛け信号フィールドを作り、電子的に符号化されるラベル（‘ラベル’）は、呼掛け器によって検出され、他の装置に供給可能である応答信号を通知することによって応答することができる。

通常の動作においては、ラベルは、受動的である（すなわち、ラベルは内部エネルギー源を有さず、呼掛け信号フィールドからそれらの応答に対するエネルギーを得る）か、又は能動的であり（すなわち、ラベルは内部エネルギー源、例えばバッテリーを含む）、それらは、応答又は一連の応答をいつ開始するかを能動的なラベルに対して信号通信する機能を有する呼掛け信号フィールドの内部に存在する場合、又はその呼掛け信号フィールドを最近通過した場合にのみ応答する。

既存の電子ラベルシステムにおける共通の問題は、未知の複数のラベルが呼掛け信号フィールドにおいて同時に存在する場合に、呼掛け信号フィールドに存在するラベルの全てがしばしば短時間で検出され得るように、呼掛け器とラベルの間の通信プロセスが構築される必要があるということは明らかである。

PCT特許出願 AU 92 00143

呼掛け信号フィールドにおいて同時に存在する、未知の複数のラベルを用いて通信するプロトコルは、特許文献１（'143出願）において描写されるタイプのものである。'143出願は、ラベルが、応答期間よりもかなり長い応答間の間隔を用いて内部を変化させる際にそれらの応答を断続的に繰り返すプロトコルを描写し、時間の経過と共に、全ての応答は、干渉なしに検出される。'143出願において描写されるプロトコルは、ほとんど何も必要としないか、又は呼掛け器に対して信号を送信しないという利点がある一方で、プロトコルは、非常に多くのラベルが呼掛け信号フィールドにおいて同時に存在する場合に性能は低い。

PCT特許出願 AU 98 00017 PCT特許出願 AU 00 01493 PCT特許出願 AU 01 01676

特許文献２、特許文献３及び特許文献４で開示されたような他の多数のラベルリードプロトコルにおいて、呼掛け器から各電子ラベルへの重要な信号通信が、ラベル回路の単純さを維持するために必要とされる。

特許文献１、特許文献２及び特許文献３で開示されたタイプの多数のラベルリードプロトコルにおいて、呼掛け器給電及びキャリア信号（“呼掛け器信号”）の振幅変調を使用し、それによって呼掛け器キャリア電源において‘ディップ’を提供する呼掛け器信号方式が開示されている。いわゆる‘ディップ’は、呼掛け器給電を変調している振幅、及び命令又はデータコンテンツを含む変調信号を用いているキャリア信号によって生成されている呼掛け器信号振幅の局部的な最小部分である。

呼掛け器信号周波数は、非常に高いので、ラベル回路において便利な時間基準を提供できない場合に、（この中で‘オンチップ発振器’として言及される）発振器は、ラベルに含まれ、呼掛け器信号エンコードの詳細（例えば、信号ディップ）が命令又はデータコンテンツを抽出するように調査され得るタイミング基準を提供する。

しかしながら、ラベルによって経験される励起レベルにおける許容差及び/又は実質的な変化を製造するため、様々な方向で呼掛け信号フィールドを通過すると、オンチップ発振器は、不十分な周波数安定化を欠点として持つ。不十分な周波数安定化により、ラベルは、呼掛け器信号から不正確な命令又はデータ情報を抽出してしまうことになりやすい。

呼掛け器キャリア周波数が十分に低い場合、上述した問題（すなわち、不正確な命令又はデータ情報の抽出）は、ラベルそれ自体のタイミングを導出することによって回避される。これは、呼掛け器信号のラベルによって誤解する機会を低減させるが、呼掛け器キャリアの関連する振幅変調パルスは、その後、複数の基本周波数の逆数である間隔に生じ、傑出した信号側波帯を呼掛け器信号のスペクトルに誘導する結果を生じる。前記側波帯は、電磁場適合性調整に従わない。

従来技術の少なくとも幾つかの欠陥を改善することが本発明の目的である。

本発明の第１の側面によると、呼掛け信号装置と少なくとも１つの電子ラベル装置との間で通信するためのシステムであって、
（ａ）呼掛け信号を用いて呼掛け信号フィールドを発生させる呼掛け信号装置であって、前記呼掛け信号が角度変調及び振幅変調を含み、前記振幅変調が１つ又は複数の前記電子ラベルに対する通信のための情報を用いて前記呼掛け信号をエンコードする呼掛け信号装置と、
（ｂ）１つ又は複数の電子ラベルであって、前記１つ又は複数の電子ラベルのそれぞれが前記呼掛け信号内に位置し、前記情報を回復するために前記呼掛け信号フィールドを検出しデコードすることができる１つ又は複数の電子ラベルと、
を含むシステムにおいて、
前記角度変調が、前記呼掛け信号が低減された振幅を有する側波帯を含む周波数スペクトルを有するように制御されて変化することを特徴とするシステムが提供される。

本発明の望ましい形態において、前記呼掛け装置は、
（ａ）角度変調されるキャリア信号を発生させる信号発生器と、
（ｂ）前記呼掛け信号を提供するために前記角度変調されるキャリア信号の振幅を変調させる変調手段であって、前記変調が複数の符号の形態で前記情報を用いて前記呼掛け信号をエンコードし、各符号が前記呼掛け信号の振幅の変調パターンを用いて表現されている変調手段と、
（ｃ）前記呼掛け信号を前記呼掛け信号フィールドに変換する手段と、
を含んでいる。

本発明の第２の側面によると、呼掛け信号装置と少なくとも１つの電子ラベル装置との間で通信する方法であって、
（ａ）呼掛け信号を用いて呼掛け信号フィールドを発生させる前記呼掛け信号装置であって、前記呼掛け信号が角度変調及び振幅変調を含み、前記振幅変調が１つ又は複数の前記電子ラベルに対する通信のための情報を用いて前記呼掛け信号をエンコードする呼掛け信号装置と、
（ｂ）前記情報を回復するために前記呼掛け信号フィールドを検出しデコードする１つ又は複数の前記電子ラベルと、
を含む方法において、
前記角度変調は、制御可能に変化し、前記呼掛け器信号は、低減された振幅を有する側波帯を含む周波数スペクトルを有することを特徴とする方法が提供される。

本発明の第３の側面によると、少なくとも１つの電子ラベル装置を用いて通信する呼掛け信号装置であって、
前記呼掛け信号装置が、呼掛け信号を用いて呼掛け信号フィールドを発生させる送信機を含み、前記呼掛け信号が、角度変調及び振幅変調を含んでいる呼掛け信号装置において、
前記振幅変調が、１つ又は複数の前記電子ラベルに対する通信のための情報を用いて前記呼掛け信号をエンコードし、
前記角度変調が、角度変調を含まない相当の呼掛け信号と比較される、前記呼掛け信号の前記側波帯の振幅を低減させるように制御されて変化する、
ことを特徴とする呼掛け信号装置が提供される。

本発明の第４の側面によると、電子ラベルに応答指令信号を送るために呼掛け信号を発生させる方法であって、
（ａ）無線周波数キャリア信号を発生させること、
（ｂ）第１の変調信号を用いて前記キャリア信号を角度変調することであって、角度変調されるキャリア信号を提供する角度変調と、
（ｃ）第２の変調信号を用いて前記角度変調されるキャリア信号を振幅変調し、それによって呼掛け信号を提供し、この場合に前記第２の変調信号がラベルに対する送信のためのメッセージデータを含むこと、及び
（ｄ）前記呼掛け信号を送信すること、
を含む方法が提供される。

ここで、本発明は、添付図に示される様々な実施例に関して描写される。しかしながら、以下の描写は、上述の概論を制限するものではないということを認識しなければならない。

図１は、１つ又は複数の電子ラベル１を用いて通信するシステムの単純化されたブロック図を示す。示されているように、システムは、電子ラベル１（‘ラベル’）が位置し得る呼掛け信号フィールドを発生させることができる（この中で呼掛け器として言及されている）呼掛け信号装置２を含んでいる。

より詳細については後述するが、呼掛け信号フィールドは、角度変調及び振幅変調を含み、振幅変調は、１つ又は複数の電子ラベルに対する通信のための情報を用いて呼掛け信号をエンコードし、角度変調は、呼掛け信号が低減された振幅を有する側波帯を含む周波数スペクトルを有するように制御して変化させることができる。

本発明の好ましい実施例において、呼掛け信号フィールドは、キャリア信号を変調させる角度によって生成される呼掛け器信号を用いて発生させられる。角度変調されたキャリア信号は、その後、変調信号を用いて振幅変調され、各符号が呼掛け器信号の振幅における変調パターンを用いて表現される、複数の符号の形態情報を用いて信号をエンコードする。

望ましくは、呼掛け器信号通信は、ラベルによって単純なデコードを可能にするために適切な振幅を有するように調整されるが、第１に、キャリア周波数エンベロープはラベル内部で実用的である比較的広帯域な検出器によって単純な検出のために必要な形状を有するように、第２に、呼掛け器信号通信のスペクトルは一様に適当な小さい振幅であるように、それらの振幅及び位相の動きで構成されており、傑出した側波帯が不足している。

本発明の好ましい形態において、呼掛け信号フィールドは、送信機３によって発生させられる。

また、図１には、ラベル１から応答信号を受信し、その信号をデコードするための受信機４がある。

望ましくは、呼掛け器２は、コントローラ５の制御下で動作し、デコードされた信号を外部の装置に提供し、また、呼掛け信号処理を管理することもできる。

図１で例証されるシステムは、適当な通信プロトコルを用いて複数のラベル１と通信することを伴うアプリケーションの中にある。

実際には、本発明の好ましい実施例において、Slotted Terminating Adaptive Round (ＳＴＡＲ)通信プロトコルが用いられる。

図２に示されるように、Slotted Terminating Adaptive Round (ＳＴＡＲ)通信プロトコルにおいて、ラベル１は、呼掛け器２の制御下でそれらの始まりと終わりを有する（この中で‘スロット’として言及される）時間間隔で応答する。呼掛け器コマンドは、最新スロットの終わりと次のスロットの始まりとの両方を信号で通信する。

呼掛け信号によって作られる呼掛け信号フィールドに入るラベル１は、動作するために十分なパワーを有した後、呼掛け器２からラベル選択コマンドを含むラウンド開始（Ｂｅｇｉｎ Ｒｏｕｎｄ）コマンドの受信に対して動作可能（Ｒｅａｄｙ）状態で応答するまで待つ。前記待ち時間は、Reader Talks First (ＲＴＦ)動作モードとして電子ラベル業界で知られているものと矛盾しないシステムオペレーションを構成する。

このプロトコルにおいて、（ラベル選択コマンドを含む）ラウンド開始（Ｂｅｇｉｎ Ｒｏｕｎｄ）コマンドを受信しているラベルは、アクティブ状態として言及される状態に入り、その後、ラウンドとして言及される連続するスロット群において最大数のスロットからいずれかの応答を提供する際にスロット番号をランダムに選定する。ラウンドにおけるスロット番号は、内部情報記憶のメカニズムによって、又は呼掛け器コマンド内で搬送される命令によってラベルにとって既知のものである。

本発明の好ましい実施例において、スロット内の応答状況は、次の３つのカテゴリーに分離され得る。
（ａ）ラベル応答が存在しない（‘第１の場合’）
（ｂ）１つのラベル応答が存在する（‘第２の場合’）
（ｃ）２つ又は３つ以上のラベル応答が存在する（‘第３の場合’）

第１の場合（ａ）は、ラベル応答が始まったシステムに対して既知の時間を待つことによって、また、応答が実際に始まっていない受信機４において信号の振幅の調査から観測することによって、呼掛け器２は知ることになる。

ラベル応答が存在しない場合、呼掛け器２は、クローズスロット（Ｃｌｏｓｅ Ｓｌｏｔ）コマンドを発行し、最新のスロット番号を増加させるために全てのアクティブなラベル（すなわち、起動し、応答するためにそれらの応答スロット番号と最新スロット番号の整合を待っているそれらのラベル）に信号通信する。

第２の場合（ｂ）において、その応答を完了した後に、ラベルは自動的に又は呼掛け信号に応答してリタイア（Ｒｅｔｉｒｅｄ）状態として言及される状態に入る。この状態において、その応答スロット番号と最新スロット番号とが将来適合する場合には、ラベルはもはや応答を提供しない。この方法において、このラベルは、呼掛け信号フィールドにおいて現存するアクティブなラベル集団から推定されている。

その後、呼掛け器２は、最新スロットを終了し、次のスロットを始めるために信号通信する。

応答においてエラーが存在する場合、呼掛け器２は、リタイア（Ｒｅｔｉｒｅｄ）状態を出てアクティブ状態に入るように正当な応答をしたラベルを生じさせるエラー信号を発行する。ラベルは、アクティブ状態に入り、残りの最新ラウンドを待ち、その後、次のラウンドに向けて、その新しいラウンドのために利用できる最大数のスロットから別のランダムな応答スロットを計算する。

第３の場合（ｃ）は、以下で説明されるように、ラベル応答で用いられる変調のプロパティによって識別され得る。この場合において、２つ又は３つ以上の重複するラベルは、呼掛け器２がエラー信号を発行する後、それらのラベルを完了するために残される。第２の場合に対して述べたような状況と同様に、これらのラベルは、再度、次のラウンドを応答し、それらは、衝突を繰り返す可能性をわずかに有している。

各ラベル１は、望ましくは、識別子データを記憶することができるオンボードメモリを含んでいる。識別子データは、製造業者及び/又はラベル所有者及び/又はオブジェクトタイプを表示するデータを含んでいる。従って、ラベル１は、ラベルのグループが識別子データを用いて選択される選択機能を有している。従って、呼掛け器２は、ラベル選択データ（‘選択データ’）を含み得る選択コマンドを利用する。

ラベル選択データを有する選択コマンドを含む呼掛け信号を受信してデコードする場合において、ラベルは、最上位ビット（ＭＳＢ）を最初に又は最下位ビット（ＬＳＢ）を最初にビットごとに基づいてボード上で選択データをラベル識別データと比較する。

呼掛け器２からの選択データの信号通信が停止する場合、選択データを適合させる識別子データを有するラベルが‘選択される’。１つ又は複数のビットの不適合を有するラベルは‘選択されない’。

その後、応答を提供する選択されたラベルは、可能な限り任意の不完全なバイトを含むように集められた、残存する識別子データの内容を用いて応答し、それによりラベルを選択するのに利用される全て又はほとんどの識別子データを省略し、そして、周期冗長検査コード（ＣＲＣ）は、可能な限り絶対必要なバイト数にまで切り捨てられたラベル選択で用いられるデータとその応答に含まれるデータとの結合に対応する。このＣＲＣは、全トランザクションの一部として動的に発生させられるとしても、望ましくは、ラベルメモリ内に記憶される。

上記選択処理の大きな利点は、ラベル応答がラベル選択の一部として呼掛け器２によってブロードキャストされるほとんどのデータを含む必要がないので、ラベル応答時間が省かれるということである。また、ＣＲＣは、呼掛け信号フィールドにおいて中断の原因となる電磁雑音によって生じる通信エラーに対して測定保護を提供する。

応答ラウンドを適切に管理するために（及び他の水準と共存するために）は、多くの呼掛け器コマンドが必要とされる。本発明と共に用いるのに適しているプロトコルで提供される呼掛け器コマンドの例は、以下の通りである。
（ａ）アクティブ状態を入力するコマンド
（ｂ）空きスロットを閉じるコマンド
（ｃ）リタイアコマンド
（ｄ）エラーコマンド
（ｅ）デコードエラーコマンド
（ｆ）新しいスロットを開始するコマンド
（ｇ）ラウンドサイズを変更するコマンド
（ｈ）新しいラウンドを開始するコマンド

また、一部のラベルが応答ラウンドに含まれるように選択することに関係する呼掛け器コマンドのような、他の呼掛け器コマンドが提供される。

情報（すなわち、コマンド又はデータ内容）の伝達に関して、情報は、固定時間基準に対してパルスの幅又は位置で送信される。上述したように、一般には、呼掛け器パワー及びキャリア信号周波数は、高すぎてラベル回路において便利な時間基準を提供することができない。ＵＨＦ帯域において発生するように、オンチップ発振器は、どの呼掛け器信号ディップの詳細がそれらのデータ内容を抽出するために調査されるかということに対するタイミング基準を提供する。

製造許容差の面における前記発振器の周波数の安定性及びラベルによって経験される励起レベルにおける実質的な変化は、それらが様々な方向で呼掛け信号レベルを通り抜ける際に、訂正情報の抽出における問題を提供する。

呼掛け器コマンドは、フレームの開始（ＳＯＦ）、二進数又はｍ−ａｒｙ（符号ごとにｍビット）のデータ、及びフレームの終わり（ＥＯＦ）から形成される。SOF及びEOFは、通常データの信号通信において違反であるため通常データから識別され得る。

呼掛け器２からデータ送信の完全性をチェックすることは、ラベル応答内のＣＲＣの介在によって実現され得る。ＣＲＣは、送受信両方のデータを用いて算出される。好ましい実施例において、ラベル回路単純の達成に適するように、ボードにおいてメモリに対してＣＲＣはラベルを事前ロードされ、動的に算出される必要がない。

呼掛け器信号通信は、ＳＯＦ、ＥＯＦ、１及び０に対する分離した符号を利用する。これらの符号は、パルスによって又はパルス間の間隔によって識別される。

選択肢として、呼掛け器信号通信は、パルス間の時間を変化させて、ＳＯＦ、ＥＯＦ、１及び０の符号を作ることによって符号を形成する単一パルスを用いる。前記信号通信は図４に示される。

パルス間で時間を変化させることによって符号を形成する単一パルスは、ＳＯＦ、ＥＯＦ、及びｍ−ａｒｙ符号（符号ごとにｍビット）がまた、用いられる。

ここで、図５を見ると、本発明の好ましい実施例と共に利用するのに適するような、呼掛け器信号通信ディップであって特に短いものの検出のために電子ラベルにおいて利用するのに適した回路が例証されている。

例証される回路において、呼掛け信号周波数の交流信号は、端子Ａ及びＢの組で受信され、ダイオード６及び貯蔵コンデンサー７を含んでいる最初の整流器で直流エネルギーに変換される。整流器は、Ｄ及びＢとしてラベル付けされる端子を介して残りのチップ回路に対する電源に電圧を与える。

貯蔵コンデンサー７は、呼掛け器信号通信ディップの間にラベル回路に対する電源に電圧を与えている過度の電圧サグなしに供給するために、それに対して十分に大きいものとされている。回路において、端子Ａ及びＢで受信される呼掛け信号周波数における信号はまた、ダイオード８及び貯蔵コンデンサー９を含む第２の整流器において直流エネルギーに変換される。呼掛け信号が、図に記されるような実抵抗、制御される電流ドレイン、幾つかの他の適当な電気的負荷機構である回路要素１０によって表される負荷の影響下で、そのディップの１つを受ける場合、コンデンサー９は、急速に降下するそれを横切る電圧に対して十分に小さく作られている。

２つの整流器の異なる動作により、比較器１１は、図５の端子Ｃ及びＢにおいて、呼掛け信号レベルの遅い変化期間の無視できる出力を除いた短い呼掛け信号ディップ期間の出力パルスを生成することができ、これは、ラベルが通常、呼掛け信号フィールドを介して進行する際に生じる。

エレクトロニック・プロダクト・コードに対して最近出現した標準及び、ＲＦＩＤラベルの広範囲の採用を促進しようとする他の標準は、非常に低コストであって遠隔に呼掛け可能な電子ラベルの開発を必要とする。必要とされる低コストを達成するためには、小さな集積回路が必要とされる。

単純なラベル回路の必要性は、既に説明したように、それは、呼掛け器２から呼掛け器信号の振幅変調によって信号通信されているラベルへの情報に導くことであり、前記信号通信は、通常、呼掛け器信号の振幅にディップを有することによって成し遂げられている。呼掛け器からラベルへの情報の信号通信は、‘ディップ’によって述べられているが、それは、振幅変調信号通信の他の形態が用いられることが理解されることになる。

図５に戻ると、ディップの期間中、ラベル回路は、既に説明したように、コンデンサー７に示される整流器の貯蔵コンデンサーに記憶されるエネルギーによって維持されている。ディップは、小さい振幅で維持され、貯蔵コンデンサーのサイズを最小にするように短いものにされるべきである。従って、本発明の好ましい実施例において、呼掛け信号通信ディップは、それらの間隔に関して短い。

また、それは、シェーピングが図５のディップ検出回路１１の出力品質を強化するので、ディップの昇降時間がそれらの所要時間に関して短いままであり得る場合に有利である。また、それは、それがパワーのない期間に入る前に余った電荷を貯蔵コンデンサーに提供するために、さらにディップの終わりでその電荷の迅速な補充を提供するために、ディップがわずかに大きい呼掛け器信号振幅（図４におけるｐｓを参照）の期間の前後である場合に、この見地から役に立つ。

ラベル回路の設計に対して、立ち下がりからのタイミングにおいて通常は有利になる。これらは、信号振幅が上下している場合に、図５の入力端子Ａ及びＢに提供される、異なる負荷から導出し、この差異は整流器出力の異なる立ち上がり及び立ち下がり時間を導き、パルス幅の検出を複雑にするが、立ち下がり間の間隔の検出は複雑ではない。

また、多数のディップ幅τ（図４参照）である呼掛け器信号間隔を有するという利点があることが示され得る。これは、結果として、単一パルスのフーリエ変換の零位が、パルス位置に関連するフーリエ級数の幾つかのピークと一致することを生じさせて、極端な振幅スペクトル線の発生を避けている。これは、幾つかのＥＭＣ支配下において有利である。

繰り返される信号通信パターンにおいて側波帯レベルを低減させる１つの技術は、最も共通に使用されるコマンドに対して、数個のパルスのみを有する信号通信シーケンスを選択することであり、この選択は低いデューティサイクルを導く。

本発明の好ましい実施例においてこの方針を追求すると、近接スロット及び隣接スロット信号は単一の孤立したディップによって信号通信される。また、この方針を追跡するとい、二進数０に対する符号が全くディップを有しない。

本発明の１つの好ましい実施例において、呼掛け器がＨＦ領域のラベルを活かす場合に、ラベルの内部タイミング信号は、呼掛け信号キャリアそれ自体から導出される。その後、図３に例証されるタイプの圧縮信号通信を利用するのが実際的である。

例証される信号通信において、概して４０μ秒の符号持続期間が存在する。異なる符合は、符号期間Ｔの様々な位置に図４に示される単一パルスを配置することによって発生させられる。フィールドの開始、二進数１、二進数０及びフィールドの終わりに対する符号が示される。二進数０がディップを有することなしに信号通信されることに注目すべきである。

単一パルス幅は、符号期間Ｔの４分の１であるか、又はある他の小部分であり得る。より小さいパルス幅を用いることは、回路内の貯蔵コンデンサーをより小さくすることができるため有利である。

ラベル応答信号の発生は、キャリア信号に動力を与える呼掛け信号周波数をラベル内の回路によって変調することによって成し遂げられ、ラベルによって受信されるエネルギーの一部は、変調形態のラベルから逆に拡散される。

ラベルによって利用される変調は、ラベルがパワー受信又は信号反射のために、そのアンテナを周期的にロード及びアンロードしている期間を有しており、この動作は共通して後方散乱として言及され、後方散乱でないか又は電磁的ラベルでない場合にはその再透過装置によって作り出される信号の振幅を周期的に変更又は無変更にする。結果として、後方散乱、反射、又は透過が生じない期間が存在する。従って、応答はビット信号通信期間内にある変調領域及び無信号領域を用いてエンコードされるか、又は任意の他の任意ビット数で変調及びデューティサイクルを形成する。

この方法において、明白な応答は、２つ又は３つ以上同時に応答するラベル（それぞれは異なる応答データを含む）の重ね合わせの結果として呼掛け器の受信機に現れ、簡単に説明すると、エラーを示す。

述べられている応答信号変調方法は、小信号取得又は抑制効果として共通に言及されることに対する保護において特に有利であり、その効果によって、２つ又は３つ以上の同時に応答するラベルの受信信号はそれらの振幅において大きな差異を有し、結果として、無信号期間なしに変調方式が用いられる場合、より大きな振幅応答のみの識別子である。このタイプのエラー検出方式は、呼掛け信号フィールドに同期している変調周波数に対して動作し、概して呼掛け器タイミング信号に同期しているか、又はそれらがラベルの電子回路によって自己設定されるという点で非同期である。

衝突検出のために用いられるラベル応答変調の説明は、図６に提供されており、図６（ａ）には、二進数１が信号通信される場合に呼掛け器で検出されるベースバンド変調ｒ（ｔ）（この中で‘検出信号’として言及される）を示し、図６（ｂ）には、二進数０が信号通信される場合の検出信号を示し、最後に、図６（ｃ）には、同時に異なるラベルが二進数１及び二進数０を信号通信する場合の検出信号を示す。検出信号が期待される位置に、無信号期間がないことは、図より明らかである。

特定の実施例において、応答変調は、応答サブキャリアに配置され、各期待される無信号期間におけるサブキャリアサイクルの数は、１よりもかなり大きい。ラベルが例えば異なるラベルへ、及び異なるラベルから、の伝搬損失の結果としてかなり弱くなることをたとえ応答が形成する場合にも、この部分は、その制限された帯域から導出している応答チャネルの過渡現象が検出される衝突ラベルからの信号を十分に低い振幅に減衰するという利点を有する。この利点は、ラベルタイミングが呼掛け信号キャリアから導出される場合であって、呼掛け器がＨＦ領域で動作する場合にそれらが導出されるような場合、及びラベルタイミングがラベル内の独立の発振器から導出される場合であって、呼掛け器がＵＨＦ領域で動作する場合にそれらが導出されるような場合の両方で生じる。

従って、この形態の応答信号通信の利点は、呼掛け器の受信機で大きく異なる応答信号強度を作り出す、異なるラベルからの応答信号間の衝突が、常に検出されているということである。

ＳＴＡＲプロトコルにおいて、前記衝突が検出される場合、前記応答衝突を作り出したが、最新のラウンドから知らずに自動的にリタイアしたラベルは、エラー信号の通知と共に呼掛け器によって提供され、それはラウンドを再入力している重大なリタイアラベルを有している。

上記で説明したように、それらは、最新のラウンドで再度読み出されないが、それらは、さらなる衝突をするという低減される可能性を有して後続のラウンドに応答する。

マルチリードプロトコルの効果的な動作に対して損害を与えている呼掛け信号フィールドにおける異なる種類の中断は、全てのラベルが呼掛け信号フィールドにおいて読み出される前に電子ラベルの動作電圧の損失を引き起こすものである。前記中断は、ラベルの動きによって又は近接の電磁的に反射する面及び物体からの信号反射によって引き起こされ得る。

結果は、ラベルの位置において呼掛け信号フィールドの損失であり得る。その後、ラベルが既に読み出した結果は、パワーの復元の際にラウンドに再入力し、まだ読み出されていないラベルを用いてアテンションを完了し、マルチリードプロセスの効率を低減させる。我々は、相互参照によって特許文献２、多重ラベルリーディングシステム（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｌａｂｅｌ Ｒｅａｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を取り入れ、その中で、この現象の影響は、カーネルの利用によって減らされるか又は長期間経ってもまだ半揮発性メモリのままであり、カーネル又はラベルの最近の履歴、特に、パワーが主にラベルの動き又は慎重なフィールドオリエンテーションプロセスの結果として失われた場合にそれがアクティブ又はリタイア状態にあるかどうかについての、情報を保持する。ＳＴＡＲプロトコルの１つの好ましい実現において、前記機能は、ラベルにおいて提供されることが意図されている。

通常、ラベルにおける呼掛け信号の信号通信の振幅検出は、それが最も単純なラベル回路に繋がるように使用される。

本発明によると、呼掛け器信号を作り出すために用いられるキャリア信号は、角度変調され、（位相又は周波数である）角度変調は、信号通信期間中及び／又はその間に制御して変更される。

より詳細には、呼掛け器信号通信の期間の間、又は呼掛け器信号通信ディップの間に、呼掛け信号キャリアの位相が一定に維持されるか、又は時間と共に線形に変化するが、信号通信ディップの期間中、固定呼掛け信号キャリア周波数の位相に対して呼掛け信号キャリアの位相は、時間と共に変更され得る。

呼掛け器信号通信に影響を与える電磁場適合性調整の様子が、図７（ａ）に示され、規則的な符号率で振幅変調されている単一周波数呼掛け器信号のスペクトルが、図７（ｂ）に示されている。

また、図７（ａ）は、ある支配下で現在有効であり、さらに別にも提案される調整を示している。図７（ａ）から、ＲＦＩＤ（無線周波数識別子）システムに対する呼掛け器信号が、ＨＦ ＩＳＭ帯域で知られる狭帯域で大きな振幅であることを許可するが、呼掛け器信号が多重ラベルリーディングで利用できるように十分に高速な速度で変調される場合に必然的に生じる側波帯が、かなりの低レベルに制限される。

この事項の重要性は、意図されている側波帯信号通信のレベルにおいて対応する増加なしに、呼掛け信号キャリアが容易に作られているために、許可されるパワーレベルの増加のためのレギュレータに対する提案として増すことになる。ＲＦＩＤラベルが動力を供給される範囲を増加させることが効果であるが、同時に、信号通信側波帯の相対的振幅を厳しく抑えられる。

既に述べてきたように、図３及び図４で例証したタイプの符号を用いて一定速度で振幅変調された一定の呼掛け信号周波数のスペクトルは、図７（ｂ）に示される。幾つかのことが注目される。１つは、図７（ａ）に示したスペクトルマスクに対するスペクトルの全般的適合形状が存在するということである。もう１つは、側波帯のレベルが既に１８パーセントの小さい変調ディップの深度の選定を通して、二進数０が信号通信される場合には全くディップのない選定を通して、低減されているスペクトル線をスペクトルが含んでいることである。

例証されるスペクトルは、中心スペクトル線及び信号通信側波帯の相対的な振幅が、大きな量（例えば、２０ｄＢ）によって変更され、それがレギュレータに提案されている場合には、もはや電磁場適合性調整を満足しない。

従って、本発明の望ましい実施例は、呼掛け信号キャリアの周波数又は位相変調を選定し、例証されるスペクトルの性質を変更し、それによって側波帯の振幅を低減させる。望ましくは、側波帯の振幅の低減は、結果として、側波帯の振幅を最小にすることを生じる。

利点を有して用いられている１つの振幅及び位相変動方針を、図８のフェーザ図によって説明する。この図において、ポイント１２は、（ディップのような）呼掛け器信号通信パルスの間又はラベルが応答を後方散乱させている場合に呼掛け器信号通信期間の間に生じる、一定の（時間と共に線形的に変化する）位相の期間を表す。

信号通信パルスの期間中、呼掛け信号キャリアの振幅及び位相の両方は、図８の輪郭線の１つに沿って変化する。さらに、輪郭線１３の順方向及び逆方向の両方向は、できる限りランダムな調整に用いられる。

このタイプの信号通信の利点は、信号通信のパターンが繰り返される前の周期的間隔が、このケース４における要素によって増加することであり、信号通信スペクトルにおける傑出した線は、周波数で大きくシフトされ、例えば結果として振幅を低減させた側波帯を生じる。

本発明の信号通信方式は、ＨＦ及びＵＨＦ信号通信におけるアプリケーションを有することが認識される。

ＨＦで有用な１つの好ましい実施例において、少なくとも幾つかの傑出した信号通信スペクトル線は、より少ない厳しく規定された一部の周波数帯域内に属するように移動される。さらにＵＨＦで有用な別の実施例において、図８で示した輪郭線は、非常に遠く離れた側波帯を低減させるように形づくられる。

別の好ましい実施例においては、単純な実現が可能であり、２つの位相のみが、それらが使用される図８のポイント１２を停止させる。前記方式は、結果として呼掛け器で用いられる単純な回路を生じる。

本発明は、図８で例証される振幅及び位相のスイッチングパターンの利用に制限されるものではなく、他の振幅及び位相のスイッチングパターンが利用されることが認識される。実際には、図８で示されるそれらに対して異なる位置でポイント１２を停止させることが可能である。

停止ポイントの間の移動は、どちらかの方向にある。１つの特定の実施例において、連続する停止ポイントは、原点を中心とした円の周りにランダムに分配される。この方式は、長い信号通信ストリームに対する側波帯信号通信スペクトルが、単一パルスのフーリエ変換によって決定される全体の形状を用いて、呼掛け信号キャリアに近く一様に低くされるという利点を有する。

ここで、図９を参照すると、本発明の別の実施例に従って別の振幅及び位相変調方式の説明を示している。

図９において、ポイント１４は、変調されていない１３．５ＭＨｚ信号の振幅及び位相に対する呼掛け信号キャリアの振幅及び位相を表し、呼掛け器信号通信期間の始まりの時間において特定ポイントで生じる。前記信号通信は、単一パルス又はパルス列のどちらか一方である。弧１５は、同様に変調されていない一定周波数キャリア信号に対する絶え間なく変化する振幅及び位相を表し、信号通信間隔の間で生じる。特定の実施例において、振幅変調はないが、図９の利便性のために、これらの弧はわずかに歪まされており、それぞれは別個のものとして認識される。

呼掛け器信号通信間の期間中、ラベルが応答を後方散乱させている場合、呼掛け信号の非常にわずかな振幅又は位相変調が存在するが、その周波数は、もはや正確に１３．５６ＭＨｚでなく、又は高周波ノイズを伴っていない低速な位相変調が存在し、低い位相ノイズ呼掛け信号キャリアが必要となる。しかしながら、呼掛け信号通信期間の初期位相は、例証される方法で調整され、原点を中心とした円のランダムな位置を占有し、再度、呼掛け器信号通信によって作られる側波帯は、離散した一連のスペクトル線よりもむしろ小さい振幅のスペクトル密度の形態をとる。我々は、電磁場適合性コンプライアンスがまだ得られている一方で、呼掛け器ディップの深度が増加させられるか、又は呼掛け器キャリアパワーが増加させられるという利点をもたらす。

呼掛け信号キャリアの位相変調の利用は、呼掛け信号キャリアが適切な変調信号を用いて周波数変調されている状況に対して位相又は周波数変更がない停止ポイントが存在する場合を超えて拡張され得る。

１つの特定の有利な状況が図１０で説明され、変調信号が、変調周波数ｆ_m及び変調指数β_sで変調されるそれ自体の周波数又は位相である、平均値ｆ_sのサブキャリア周波数であるように選択される。

前記呼掛け器周波数又は位相変調プロセスが、信号通信スペクトル線が大きく低減された間隔及び非常に大きく低減された振幅であるものに対して、上記図７（ｂ）で説明される、呼掛け信号のスペクトルを変更することが示される。

本発明に従う呼掛け器の送信機３のブロック図が、図１１（ａ）に提供される。この図において、信号発生器１６は、本発明の好ましい形態において、キャリア周波数発振器であり、ＨＦ帯域において角度変調されるキャリア信号を発生させる。

キャリア周波数発振器１６は、その左側に、ゆっくりと変化する周波数変調信号をランダム信号発生器２３から受信する周波数変調ポートを有している。この方法において、角度変調されるキャリア信号の角度変調は、ランダム信号発生器からの周波数変調信号に従って制御されて変化し得る。

マイクロプロセッサ２２は、ランダム信号発生器２３が一定のままである場合、及び出力が変化することを許可されている場合に指示する、ランダム信号発生器２３に対する信号を提供し、図９に示される呼掛け信号パターンのタイプが得られる。

角度変調されたキャリア信号は、その後、パワーアンプ１８を通過する前に振幅変調器１７を用いて振幅変調され、その後、方向性結合器１９を介して送信機アンテナ２０に向かう。方向性結合器１９により、ラベル応答信号から呼掛け信号の分離が可能となり、その後、図に示されるように呼掛け器の受信機を通過する。

ブロック１７によって提供される振幅変調は、メッセージ発生器２１によって提供される信号に従い、呼掛け器の全コントロールを提供するマイクロプロセッサ２２からデータを受信する。

本発明の択一的な実施例に従う呼掛け器の送信機３のブロック図が図１１（ｂ）に提供される。この図において、キャリア周波数発振器１６は、再度、ＨＦ帯域で角度変調されるキャリア信号を発生させる。この信号は、再度、パワーアンプ１８を通過する前に振幅変調器１７を用いて振幅変調される。

実際には、パワーアンプの出力は、呼掛け器信号を表す。呼掛け器信号は、その後、方向性結合器１９を介して送信機アンテナ２０を通り、それによって呼掛け信号フィールドを発生させる。

方向性結合器１９により、再度、ラベル応答信号から呼掛け信号の分離が可能となり、その後、図に示されるように、呼掛け器の受信機を通過する。

呼掛け器送信機３は、図１１に示されるように呼掛け器の受信機に対して、アンテナ２０で受信され、そして方向性結合器１９を介して分離される信号のみならず、呼掛け器受信機におけるローカルな発振器として用いられるキャリア周波数発振器１６によって発生させられる一部の信号をも供給する。結果は、そのように供給される２つの信号を混合することから生じる出力信号が、キャリア周波数発振器における周波数又は位相の変化によって実質的に影響されないということである。

キャリア周波数発振器は、基準周波数装置２４からの制御信号を取り込むか、又は供給され、瞬時周波数がサブキャリア発振器２５から受信される信号によって変化させられ、ｆ_sの平均サブキャリア周波数で動作している一方で、キャリア周波数発振器の平均周波数は、意図した帯域の中心のままである。

サブキャリア発振器２５の周波数は、変調指数β_sを用いて変調周波数速度ｆ_mで周波数変調される変調周波数発振器２６によって発生させられる信号に応答して変化する。変調周波数ｆ_m及びサブキャリア周波数ｆ_sが多数の基本周波数、例えば１００Ｈｚであり、変調指数β_sが適切に選択される場合、キャリア周波数発振器１６及び振幅変調器１７によって発生させられる信号通信スペクトルは、周波数分離１００Ｈｚを有する低振幅側波帯を構成する。

呼掛け信号キャリアの周波数変化は、ラベル応答で作り出される変調に関して小さく、標準設計の呼掛け器受信機が利用される。

呼掛け器信号の角度変調の効果は、図１２の１つの特定実施例において例証される。この実施例において、図１１のキャリア周波数発振器１６は、１００Ｈｚの変調周波数及び５ｋＨｚのピーク周波数偏移を用いて周波数変調される。図１２は、単一振幅であるとみなされる、図７（ｂ）で説明したものの１つのような信号スペクトル線が、小さい方の振幅のおよそ１００のスペクトル線に分割され、その最大は、元の単一線振幅より下のおよそ１５ｄＢであることを示す。電磁場適合性調整は、通常、最大の残るスペクトル線に提供されるので、呼掛け信号キャリアの強度は、およそ１５ｄＢにまで増加し、コンプライアンスがそれでも得られることを理解できる。ラベル読み取り範囲における実質的な増加は、その結果である。

様々な変化、変更、及び／又は付加が、本発明の意図又は範囲から出発することなしに上記部分の構成及び装置に対して導かれることが認識される。

本発明の好ましい実施例に従う多数の電子ラベルリーディングシステムのブロック図を示す。 図１の好ましい実施例と共に利用するのに適当な多数ラベルリーディングシステムのラベル状態を示している状態図を示す。 呼掛け器信号エンベロープのディップを用いている呼掛け信号の例を示す。 HF信号に有効な単一パルスを示す。 本発明の好ましい実施例で利用するのに適当な呼掛け器ディップ検出回路の概略図を示す。 二進数１が信号通信される場合に呼掛け器で検出されるベースバンド調整において衝突検出に用いられるラベル応答調整の例を示す。 二進数０が信号通信される場合に呼掛け器で検出されるベースバンド調整において衝突検出に用いられるラベル応答調整の例を示す。 異なるラベルが二進数１及び二進数０を同時に信号通信する場合に呼掛け器で検出されるベースバンド調整において衝突検出に用いられるラベル応答調整の例を示す。 電磁場適合性調整が、呼掛け信号キャリア周波数及びその信号側波帯の両方にどのように影響を与えるかを示す。 一定速度で符号を生成するように振幅変調されている単一周波数呼掛け信号キャリアのスペクトルを示す。 振幅及び位相が、呼掛け器信号通信期間にどのように変化するかを示しているフェーザ図である。 振幅及び位相が、呼掛け器信号通信期間にどのように変化するかを示している択一的フェーザ図を示す。 呼掛け信号キャリアを周波数変調するのに用いられるサブキャリア周波数の時間変化の様子を示す。 本発明を利用するのに適当な呼掛け信号装置の第１の好ましい形態の概略図を示す。 本発明を利用するのに適当な呼掛け信号装置の第２の好ましい形態の概略図を示す。 側波帯の単一スペクトル線における本発明方法の効果の例を示す。

Claims (22)

1. 呼掛け信号装置と少なくとも１つの電子ラベル装置との間で通信するためのシステムであって、
   （ａ）呼掛け信号を用いて呼掛け信号フィールドを発生させる呼掛け信号装置であって、前記呼掛け信号が角度変調及び振幅変調を含み、前記振幅変調が１つ又は複数の前記電子ラベルに対する通信のための情報を用いて前記呼掛け信号をエンコードする呼掛け信号装置と、
   （ｂ）１つ又は複数の電子ラベルであって、前記１つ又は複数の電子ラベルのそれぞれが前記呼掛け信号内に位置し、前記情報を回復するために前記呼掛け信号フィールドを検出しデコードすることができる１つ又は複数の電子ラベルと、
   を含むシステムにおいて、
   前記角度変調が、前記呼掛け信号が低減された振幅を有する側波帯を含む周波数スペクトルを有するように制御して変化させられることを特徴とするシステム。
2. 前記呼掛け装置は、
   （ａ）角度変調されるキャリア信号を発生させる信号発生器と、
   （ｂ）前記呼掛け信号を提供するために前記角度変調されるキャリア信号の振幅を変調させる変調手段であって、前記変調が複数の符号の形態で前記情報を用いて前記呼掛け信号をエンコードし、各符号が前記呼掛け信号の振幅の変調パターンを用いて表現されている変調手段と、
   （ｃ）前記呼掛け信号を前記呼掛け信号フィールドに変換する手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記角度変調は、連続的に生じることを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記角度変調は、前記角度変調が変調のない停止ポイントを含むように、周期的に生じることを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
5. 前記角度変調は、周波数変調を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のシステム。
6. サブキャリア信号は、前記周波数変調されるキャリア信号を周波数変調するために用いられることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. 前記サブキャリア信号は、周波数変調されることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 呼掛け信号装置と少なくとも１つの電子ラベル装置との間で通信する方法であって、
   （ａ）呼掛け信号を用いて呼掛け信号フィールドを発生させる前記呼掛け信号装置であって、前記呼掛け信号が角度変調及び振幅変調を含み、前記振幅変調が１つ又は複数の前記電子ラベルに対する通信のための情報を用いて前記呼掛け信号をエンコードする呼掛け信号装置と、
   （ｂ）前記情報を回復するために前記呼掛け信号フィールドを検出しデコードする１つ又は複数の前記電子ラベルと、
   を含む方法において、
   前記角度変調は、制御可能に変化し、前記呼掛け器信号は、低減された振幅を有する側波帯を含む周波数スペクトルを有することを特徴とする方法。
9. 前記呼掛け信号フィールドの発生は、
   （ａ）角度変調されるキャリア信号を発生させ、
   （ｂ）前記呼掛け信号を提供するために前記角度変調されるキャリア信号の振幅を変調させ、前記変調が、複数の符号の形態で前記情報を用いて前記呼掛け信号をエンコードし、各符号が、前記呼掛け信号の振幅における変調パターンを用いて表され、
   （ｃ）前記呼掛け信号を前記呼掛け信号フィールドに変換すること、
   を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記角度変調は、連続的に生じることを特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
11. 前記角度変調は、前記角度変調が変調のない停止ポイントを含むように、周期的に生じることを特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
12. 前記角度変調は、周波数変調を含むことを特徴とする請求項８から１１のいずれか１つに記載の方法。
13. サブキャリア信号は、前記周波数変調されるキャリア信号を周波数変調するために用いられることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１つに記載の方法。
14. 前記サブキャリア信号は、周波数変調されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 少なくとも１つの電子ラベル装置を用いて通信する呼掛け信号装置であって、
    前記呼掛け信号装置が、呼掛け信号を用いて呼掛け信号フィールドを発生させる送信機を含み、前記呼掛け信号が、角度変調及び振幅変調を含んでいる呼掛け信号装置において、
    前記振幅変調が、１つ又は複数の前記電子ラベルに対する通信のための情報を用いて前記呼掛け信号をエンコードし、
    前記角度変調が、角度変調を含まない相当の呼掛け信号と比較される、前記呼掛け信号の前記側波帯の振幅を低減させるように制御して変化させられる、
    ことを特徴とする呼掛け信号装置。
16. 前記送信機は、
    （ａ）角度変調されるキャリア信号を発生させる信号発生器と、
    （ｂ）前記キャリア信号の前記角度変調を変化させる制御手段と、
    （ｃ）前記呼掛け信号を提供するために前記角度変調されるキャリア信号の振幅を変調させる変調手段であって、前記変調が、複数の符号の形態における前記情報を用いて前記呼掛け信号をエンコードし、各符号が、前記呼掛け信号の振幅における変調パターンを用いて表現される変調手段と、
    （ｄ）前記呼掛け信号を前記呼掛け信号フィールドに変換する手段と、
    を含むことを特徴とする請求項１５に記載の呼掛け信号装置。
17. 前記角度変調は、連続的に生じることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の装置。
18. 前記角度変調は、角度変調が変調のない停止ポイントを含むように、周期的に生じることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の装置。
19. 前記角度変調は、周波数変調を含むことを特徴とする請求項１５から１８のいずれか１つに記載の装置。
20. サブキャリア信号は、前記周波数変調されるキャリア信号を周波数変調するために用いられることを特徴とする前記１９に記載の装置。
21. 前記サブキャリア信号は、周波数変調されることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
22. 電子ラベルに応答指令信号を送るために呼掛け信号を発生させる方法であって、
    （ａ）無線周波数キャリア信号を発生させること、
    （ｂ）第１の変調信号を用いて前記キャリア信号を角度変調することであって、角度変調されるキャリア信号を提供する角度変調と、
    （ｃ）第２の変調信号を用いて前記角度変調されるキャリア信号を振幅変調し、それによって呼掛け信号を提供し、この場合に前記第２の変調信号がラベルに対する送信のためのメッセージデータを含むこと、及び
    （ｄ）前記呼掛け信号を送信すること、
    を含む方法。

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