(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信装置においてデータパケットを送受信する方法であって、
ａ）前記通信装置によって選択された第１の時間に始まる前記通信装置から第１のデータパケットの送信を行うステップ、
ｂ）前記第１の時間の後選択された時間遅延後にのみ始まる時間枠中に前記通信装置でコードシーケンスを用いて符号化されたデータを含む第１の応答パケットを受信するステップ、
ｃ）前記コードシーケンスを用いて、前記第１の応答パケットを復号し、前記選択された時間遅延からの前記第１の応答パケットの実際の受信時間の偏差の値を記憶するステップ、
ｄ）その後前記通信装置によって選択された第２の時間に始まる前記通信装置からの第２のデータパケットを送信するステップ、
ｅ）前記第２の時間の後前記偏差にしたがって調整した前記選択された時間遅延後にのみ始まる時間枠内に前記通信装置で前記コードシーケンスを用いて符号化されたデータを含む第２の応答パケットを受信し、且つ復号するステップ、
を有する方法。
【請求項２】
メッセージパケット中の符号化されたシーケンスの開始時間を予想する方法であって、
ａ）第１のパケットを送信し、それに対する第１の応答パケットを受信し、前記第１の応答パケットの受信は前記第１のパケットの後の予想された時間に始まるステップ、
ｂ）前記応答パケットを復号して前記符号化されたシーケンスの始まりを発見し、前記予想された時間から始まる時間偏差を記録するステップ、及び
ｃ）第２のパケットを送信し、前記時間偏差によって修正された前記予想された時間に始まる前記第２のパケットに対する第２の応答パケットを受信し、且つ復号するステップ、
を有する方法。
【請求項３】
通信装置においてデータを送受信する方法であって、
ａ）通信装置によって選択された第１の時間に始まる前記通信装置から要求パケットを送信するステップ、
ｂ）前記第１の時間後の選択された時間遅延後にのみ始まる時間枠内に、符号化されたテストパターンを含む応答パケットを前記通信装置において受信するステップ、
ｃ）前記選択された時間遅延からの複数の時間偏差で前記応答パケットを復号して前記符号化されたテストパターンの始まりを判定し、前記始まりが検出されると前記選択された時間遅延からの前記応答パケットの実際の受信時間の偏差の値を記憶するステップ、
ｄ）その後前記通信装置によって選択された第２の時間に始まる前記通信装置からの第２のデータパケットを送信するステップ、
ｅ）前記第２の選択された時間からの選択された時間遅延後にのみ始まり、前記第２の時間後の前記偏差にしたがって調整された時間枠内に前記通信装置において第２の応答パケットを受信し、且つ復号するステップ、
を有する方法。
【請求項４】
基地局と複数の携帯型遠隔装置との間の通信リンクによってデータパケットを送受信する方法であって、前記基地局と前記遠隔装置のそれぞれが同一の公称周波数のローカル基準周波数を維持し、
ａ）前記遠隔装置の一つからその遠隔装置によって選択された第１の時間に始まるデータパケットを送信するステップ、
ｂ）前記基地局において前記データパケットを受信するステップであり、前記データパケットの始めに送信されたデータパケットのクロック周波数と位相を得て、前記データパケットの受信中前記クロック周波数と位相の値を維持することを含むステップ、
ｃ）前記第１の時間後の選択された時間遅延後にのみ始まる第２の時間期間中に前記基地局から前記遠隔装置に、前記基地局のローカル基準周波数ではなく前記基地局によって維持される前記周波数と位相で送信される応答パケットを送信するステップ、及び
ｄ）前記遠隔装置においてその遠隔装置のローカル基準周波数を用いて前記応答パケットを受信するステップ、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はデータ通信システムに関し、より詳細には多数の遠隔装置が中間の基地局を介して中央コンピュータにデータを送信する無線周波数パケット通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
小売店その他の販売施設で使用されるバーコード読み取り装置は通常物理的な配線によって中央コンピュータに接続されている。この接続はスーパーマーケットのレジで使用される据え付け型のバーコード読み取り装置、あるいは同様の固定された場所で用いられる手持ち式スキャナあるいはワンドにはきわめて適切なものである。しかし、ドーコード読み取り装置が建物の中を動き回る人によって使用されるとき、あるいは一時的な設置を行う際には物理的な配線は適していない。あるいは少なくとも非常に不便である。手持ち式バーコードスキャナから中央局、あるいはローカルな中継点にデータを送るのに無線周波数（ＲＦ）リンクを使用することができる。しかし、従来この目的に利用可能であったＲＦリンクはその特性上費用がかかり、また不便なものであった。通常、かかるＲＦリンクは、費用と管理面の負担に加えて、設置にさいしてＦＣＣ  の許可を必要とするＲＦ帯域を使用している。この種の装置に用いられるＲＦ部品は周波数ドリフトと帯域幅のずれがＦＣＣ  の許容限度内に維持されるよう高度に精密なものでなければならない。さらに、バッテリーの消耗に備えて大きく重いバッテリーあるいは頻繁な再充電あるいはその両方を必要とした。また、従来使用されてきたＲＦ伝送法では比較的狭い帯域幅を使用するため一定の領域内で使用することのできる携帯端末の数に限度があった。ローカルＲＦデータリンクを用いたバーコード読み取り装置の例として、ＭＳＩ  Ｄａｔａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｖｅｃｔｒａｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  、ＬＸＥ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  、Ｎｏｒａｎｄ  Ｃｏｒｐｏ−ｔｉｏｎ  、Ｔｅｌｘｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの各社から入手できる携帯端末がある。長距離ＲＦリンクを有する携帯型バーコード読み取り装置はＭｏｂｉｌｅ  Ｄａｔａ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  およびＭｏｔｏｒｏｌａ  Ｉｎｃから入手することができる（ＫＤＸ１０００）  。
【０００３】
音声型の屋内ＲＦ通信網が米国特許４，７８９，９８３  号“Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  ｆｏｒ  Ｗｉｄｅ−ｂａｎｄ  Ｉｎｄｏｏｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”あるいは米国特許４，６３９，９１４  号“Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＰＢＸ／ＬＡＮ  Ｓｙｓｔｅｍ”等に提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来のシステムの遠隔端末はいつでも呼び出すことができる。すなわち、常に起動される。したがって、電力仕様はこの特徴によって左右される。さらにこれらの従来のシステムには個々のユーザーのＦＣＣ  認可を要するＲＦ周波数帯域が使用されてきた。このため、この種の従来のシステムは費用がかかりすぎ、またさもなければ目的に適っていない。
【０００５】
スペクトル拡散無線送信はＦＣＣ  によって“無認可の”帯域として指定された帯域を使用することができ、したがって認可の問題がなく、またスペクトル拡散技術を用いることによって、この帯域が多岐にわたるユーザーからの干渉にあっても送信を確実な方法で確立することが可能になる。特許４，６７２，６５８  号の“Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＰＢＸ”においては、別々のユーザー送信器のそれぞれが中央ＰＢＸ  の個別の送信器と組合せられ、これらの組合わせられた対のそれぞれが固有の直接シーケンススペクトル拡散チッピングパターンで送信を行うシステムを示している。共通の直接シーケンスチッピングパターンを有する個別の発呼送信器を用いて発呼に関する情報の交換が行われる。上述したように、このシステムにはすべての送信器によるＲＦ帯域の連続的な監視が必要であり、またこのシステムは接続維持期間の可変を必要とし、またユーザーから中央局よりむしろユーザー間の接続を必要とする音声向きのシステムである。ローカルＲＦリンク中での拡散スペクトルの使用の別の例としては、ユーティリティトラック駆動がＣＷ送信によって読み取り装置を起動し、次に読み取り装置からのデータを受信する需給計器読み取りシステムがある。
【０００６】
多重通路干渉の防止に直接シーケンススペクトル拡散技術を用いた中央コンピュータと建物内に配置したいくつかの遠隔端末との間の無線データ通信が、１９８０年１１月のＮＴＣ  ＲｅｃｏｒｄにＦｒｅｒｅｔその他によって説明されているが、この種のシステムも携帯装置の連続動作に依存するものであり、遠隔装置のＲＦ回路に負担をかけ、その結果構造が複雑で高価なものになる。
【０００７】
特許４，７４０，７９２  号において、スペクトル拡散ＲＦを用いたデータ送信システムが説明されており、このシステムでは車両に送信器を設けるが受信器は設けず、それぞれの車両の位置が送信パケットによって中央局に周期的に報告される。この送信器は非常に限られたデューティサイクルでのみ通電されるためバッテリーの消耗が最小限になる。このシステムは中央局から車両の一つにデータを送る能力あるいは車両の送信器に送信されたデータの受信を表す応答信号を受信させる能力を持っていない。
【０００８】
この発明の目的は多数の遠隔端末が中央局にデータパケットを送ることができ、また多くの場合に中央局からの応答信号とデータを受信することのできる改良された低コスト低電力のデータ通信網、好適には遠隔装置がこの網の及ぶ領域内で自由に移動できるようなＲＦリンク等を用いた通信網を提供することである。もう一つの目的は、遠隔端末装置を低コスト低電力かつ小型なものにすることができ、なおかつデータ収集を行うためのバーコードスキャナ等を用いる商業施設（通常屋内）で必要とされるような信頼性と高速応答を提供する改良されたパケット送信網を提供することである。また別の目的は、信頼性のある動作、低い電力消費および低コストをもたらす、パケットデータ送信網に用いる改良されたプロトコルを提供することである。また別の目的としては、ＦＣＣ  の規制に基づく使用場所の認可を必要とせず使用可能な携帯端末のためのＲＦデータリンクを提供して、かかる認可に付帯する費用や遅れをなくすあるいは最小限とすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の一実施例において、パケットデータ通信システムはデータを収集するための多数の遠隔端末装置とパケット化されたデータを中央局に送信し、中央局から応答信号とデータを受信するための通信リンクを含む。この通信リンクには、遠隔装置が常に受信を行うあるいは“聞く”ことを必要とせず、受信機能をごく短時間だけ起動することによって遠隔装置における電力消費を低減するパケット交換プロトコルが用いられる。このために、この交換プロトコルは遠隔装置による送信に合わせられた固定した時間枠を確立し、遠隔装置はこの時間枠内においてのみ中央局からのメッセージに応答する。この時間枠は遠隔装置から中央局への送信から一定の時間遅れて始まるように設けられており、それ以外のいかなる時間にも受信器は通電されない。このプロトコルでは中央局は遠隔装置へのパケット送信を開始できず、遠隔装置が送信されたパケットを送るまで待たねばならず、その後中央局はこの固定された時間枠内に応答することができ、応答信号にこの遠隔装置に送りたいデータを付ける。遠隔装置は一実施例では低コストの手持ち式の装置であり、したがって中央局に比べて計算能力が低く、電力消費は最小限にしなければならない。したがって、このプロトコルを用いると、受信機能と受信データの復号に必要な計算機能を中央装置に従属せず遠隔装置によって計画あるいは管理することができる。
【００１０】
ある実施例では、中央局が異なる部屋あるいは領域に配置した多数の基地局を含み、基地局はすべて配線あるいは同様のＲＦリンクのいずれかによって中央コンピュータに接続されている。任意の時間に、遠隔装置はこれらの基地局のうちの一つだけに割り当てられ、遠隔装置は移動するにつれて別の基地局に割り当てられる。このプロトコルの特徴は送信パケットが遠隔装置の識別番号を含み、同じ識別番号が応答パケットにも含められ、こうして割り当てられた基地局による肯定応答が確認されることである。しかし、遠隔装置との通信のためのプロトコルには基地局のアドレスあるいは識別番号は必要とされない。これは、遠隔装置はただ一つの基地局に割り当てられており、この基地局はいかなる場合も中央コンピュータとの通信のためのコンジットとして機能するに過ぎないためである。
【００１１】
遠隔端末装置は、一実施例においては手持ち式のバーコート読み取り装置であり、これらの装置は、ユーザーがこの網の領域内を自由に移動できるようにＲＦリンクで中央局に結合されている。通常、遠隔装置から送られるデータパケットはバーコード符号を走査した結果である。この場合中央局からの応答はバーコード情報の妥当性検証あるいは手持ち式装置によって走査されたパッケージに関してとるべき行動についての命令である。
【００１２】
一実施例において、ＲＦリンクは拡散スペクトル変調技術を用いて遠隔端末と基地局の間でデータパケットの送受信を行う。このスペクトル拡散法はデータに符号化された関数を加えることによってデータに必要な帯域幅よりはるかに広い送信帯域幅を用い、受信された信号が復号されもとの情報帯域幅に再写像される。この種のＲＦデータリンクに特有な利点としては、ＦＣＣによる使用場所の認可を必要としない帯域を使用することができ、同時に軽量で手持ち式のバッテリー駆動の装置からの信頼性のある低コストの通信を提供することである。
【００１３】
一実施例の重要な特徴は、直接シーケンススペクトル拡散送信における始めの同期部分の復号を用いてどの基地局がどの遠隔装置を取り扱うべきかの決定に用いるＱを得ることである。このスペクトル拡散送信はかなりの冗長性を含み（各ビットが拡散されて多数のビットが発生する）、したがって受信されたパケットはすべての復号されたビット（減拡散される前）が有効ではない雑音のある環境においても使用することができる。遠隔装置から入ってくるパケットがスペクトル拡散信号の生成に用いられる疑似ランダムコードと関係する度合いを記録し、このデータを他の基地局で受信されたものと比較することによって、最良の局を選択することができ、通信は中断されることなく継続する。
【００１４】
遠隔受信器を入パケットの疑似ランダム数シーケンスと、長時間かけてこのシーケンスの始まりを探索することを必要とせず同期させるために、ある実施例では受信器は非常に狭い時間枠内でのみ応答可能とされる。この時間枠は、一つの交換動作中の戻りパケットの実際の開始時間を検出し、この検出された時間を用いて次の交換の時間枠を設定することによってある交換動作の開始時間を基準として調整することができる。受信器における開始時間を設定する方法では、基地局に対してテストパターン（繰り返し文字）の送信を要求し、このテストパターンを用いて最適点を選択するためのいくつかのシーケンスタイミングを試し、次に後の交換動作にこの開始時間を用いる。
【００１５】
基地局と遠隔装置のクロック周波数の相違が大きく追跡が困難であるとき、これを避けるためにタイミング同期技術を用いることができる。この発明の一実施例では、このタイミング同期に位相同期ループ等を用いて、その基地局における入パケットの開始中に基地局の位相と周波数の両方を遠隔装置の位相と周波数に調整する。パケットがいつ基地局で受信されるかを予想する方法がないため、この回路は常に通電され、また迅速に同期獲得動作を行わなければならない。次に、この基地局はパケットの全受信時間中にこの周波数と位相の調整を継続する。この構成では、位相誤差の蓄積が可能である場合にそうであるようにパケットの長さには制限はない。パケットの受信が完了すると、基地局は遠隔端末への応答の送信を開始し、基地局のタイミングの周波数と位相が遠隔端末から受信したパケットと同じに調整されているため、この位相を調整するのは簡単である。なぜなら、周波数はすでに一致しているためである。したがって、同期の義務は主として基地局にあり、基地局より数が多く、小型でバッテリーの電力で動作する遠隔端末はタイミング同期の義務の大半から解放される。タイミング同期の迅速な獲得と維持に要する複雑性は一つの基地局にあり、端末はこの点では複雑にならずにすむ。基地から遠隔端末の距離が長いパケット交換を行いたい場合の実施例としては、遠隔端末にそのローカル基準周波数を調整して受信したパケット信号の周波数をゆっくり追跡して基地局周波数のドリフトに対処する能力を設ける方法がある。これは、受信されたパケット信号が送信されたパケットの最後に存在した遠隔局の周波数で始まるためこれは複雑なタスクではない。
【００１６】
【実施例】
図１にはこの発明の一実施例によるデータ通信網を示す。ホストコンピュータ１０は通信リンク１１によって多数の基地局１２および１３に接続されている。他の基地局１４はＲＦリンクによって基地局１２あるいは１３を介してホストに結合されている。基地局１２、１３あるいは１４はそれぞれＲＦリンクによって多数の遠隔装置１５に結合されている。ある実施例において、遠隔装置１５はたとえばＳｙｍｂｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．に譲渡された米国特許  ４，３８７，２９７号、４，４０９，４７０  号あるいは４，７６０，２４８  号に開示するような手持ち式のバッテリーで動作するタイプのレーザー走査バーコード読み取り装置である。他のさまざまな種類の遠隔端末をこの発明の機能を有するシステムに採用することができる。かかる遠隔端末には通常、キーボード等のデータ入力装置およびユーザーにこの端末１５によって検出、送信もしくは受信された情報を表示するための表示装置（あるいはプリンタ）が含まれる。例として掲げるこの実施例では基地局１２、１３、および１４の数は１局から最大で６４局まで（図には３局を示す）、遠隔装置は数百台までとすることができる。もちろん、この網は単にこのデジタルシステム中のアドレスフィールドの大きさ等を変更することによって拡張することができる。ただし、その制限要因としてＲＦトラフィックと空きチャンネルを待つ間の遅延がある。図１に示す通信網は通常、製造施設、オフィスビル、倉庫、小売店あるいは同様の販売施設、あるいはかかる施設の組み合わさったもので使用され、倉庫あるいは荷受け／出荷施設での在庫管理、レジ（ポイントオブセール）、定形文書や請求書の読み取り、門その他のチェックポイントでの通行者の保安チェック、タイムレコーダー、製造あるいは加工フローの管理、その他の用途にバーコード読み取り装置あるいは同様なデータ収集端末１５が使用される。手持ち式のレーザー走査型バーコード読み取り装置に言及したが、データ収集端末はワンド型のバーコード読み取り装置であってもよく、また手持ち式ではなく据え置き式のものであってもよい。この装置はまた光学文字認識（ＯＣＲ）型のものであってもよい。この発明の機能は温度あるいは圧力測定装置、事象カウンタ、音声起動装置、侵入検出器といった他の種類のデータ収集装置に利用することができる。
【００１７】
この発明の一実施例のある重要な機能によれば、遠隔装置１５と基地局１２、１３および１４の間のＲＦパケット通信プロトコルは送受信交換を含み、これを以下単に“交換”と呼ぶ。このプロトコルは装置が送信の前にまず聞いてチャンネルが空いていない場合送信を行わない衝突検知多重アクセス（ＣＳＭＡ）と同様である。図２に示すように、この交換は常に、領域内の基地局によって受信される遠隔装置１５からのＲＦ送信を表す遠隔装置から基地局に送信されるパケット１７から始まる。送信パケット１７に続いて、一定の時間間隔をおいて、この特定の遠隔装置１５をサービスする基地局によって送信されたＲＦ情報を遠隔装置１５が受信したことを表す基地局から遠隔装置へのパケット１８が送信される。これらのパケット１７および１８はそれぞれ一定のタイミングを持ち、一つの遠隔装置１５のトランシーバは始めに短い時間ｔ０  （通常０．３ミリ秒間）他のトラフィックを聞き、ＲＦチャンネルが空いている場合自ら選択した（基地局あるいはホストコンピュータのクロック周期に同期した）時間に送信を開始することによって主体的に交換を開始する。この送出パケット１７は図示するように時間ｔ１  の間続き、ある実施例ではこの時間は４．８ミリ秒である。その送信開始から正確に時間ｔ２  だけ遅れて（たとえば、ｔ１  の開始の５ミリ秒後に）トランシーバは基地局からの戻りパケット１８を聞き始める。この遠隔装置１５のトランシーバは数マイクロ秒の長さの非常に厳格な時間枠ｔ３  内に始まるパケットの受信にのみ応答し、パケット１８がこの時間枠内に始まらなかった場合、その後に続くものはすべて無視される。パケット１８は応答信号であり、また基地局に送出すべきメッセージがあるかどうかのデータを含む。パケット１８の長さもまたデータが含まれていてもそのデータの内容にかかわりなく４．８ミリ秒であり、したがって、応答を含む遠隔装置から基地局への交換にはこの例では約９．９ミリ秒かかる。基地局１２、１３および１４は図２の交換を起こすことができず、また遠隔装置１５への他のいかなるかかる送信も起こすことができない。基地局１２、１３および１４は、メッセージを送る対象となる遠隔装置１５からパケット１７が受信されるまで待ち、そこで送出すべきデータが戻りパケット１８のデータ部分に含められる。このため、遠隔装置１５は一般的に、基地局がその記憶装置に有するこの遠隔装置１５に送るべきいかなるデータも送信できるように、たとえば約５００ミリ秒あるいはそれ以上の時間をおいて周期的に基地局にその識別コード（従来からＮＯＰと呼ばれる）以外にデータを有しないパケット１７を送るようにプログラムされている。別の遠隔装置１５が送信パケット１７の直後で受信パケット１８の開始前の期間中に図２の交換のうちの一つを開始するのを防止するために、時間ｔ０  は一般に送信パケット１７と受信パケット１８の間の時間間隔（この例では０．２ミリ秒）より長く設定される。別の遠隔装置１５が自らの交換の開始を企てる場合、この遠隔装置はＲＦ送信を受け、オフ状態に戻り、少なくとも約１０ミリ秒後にリトライする。ＣＳＭＡプロトコルの方法では、遠隔装置１５はこのリトライまでランダムな時間遅延を行うようにプログラムすることかでき、それによって同時リトライの可能性を小さくしている。
【００１８】
図３を見ると、図１の網の販売・小売分野への典型的なアプリケーションにおいて、ホストコンピュータ１０は遠隔装置１５が入力を行うあるいは基地局１２、１３および１４を介して照会を行う（商業的に入手可能なものと同様の適切なデータベース管理ソフトウエアを用いた）データベース管理システムを維持する。ホストコンピュータ１０はＣＰＵ２０を有し、このＣＰＵ２０はたとえばＩｎｔｅｌ  製の８０３８６型のマイクロプロセッサ装置とすることができ、このＣＰＵはメインバス２２を介して記憶装置２１にアクセスして命令を実行する。さまざまなＩ／Ｏプロセッサ２３がキーボード、ビデオ表示装置、その他の周辺機器、さらにデータベースシステム用のディスク記憶装置２４や他のコンピュータ機能へのアクセスに用いられる。通信アダプタ２５はＣＰＵ２０をメインバス２２を介してリンク１１に結合する。通信リンク１１はＥｔｈｅｒｎｅｔあるいはトークリングといったローカルエリアネットワーク型のプロトコルの一つを使用することができる。しかし、この実施例では標準のローカルエリアネットワークプロトコルは不必要に複雑かつ高価であり、より適した解決法として、単に共用シリアルライン１１に接続されたシリアルポートを時分割的に使用する（たとえばタイムスロットを設ける）。リンク１１上のデータ転送速度は、トークンリングあるいはＥｔｈｅｒｎｅｔ型の典型的な毎秒４メガビットあるいは１６メガビットのＬＡＮリンクに比べればかなり低い。リンクには毎秒約１６０キロビットが適切であり、タイムスロット型のさまざまなシリアルリンク法のうちの一つを使用することができる。
【００１９】
基地局１２、１３および１４はそれぞれが図３に示すローカルバス３２を介して記憶装置３１にアクセスするＣＰＵ３０を利用する。このデータ処理装置は通信アダプタ３３を介してシリアルリンク１１に結合される。ＲＦトランシーバ３４がローカルバス３２を介してそれぞれの基地局のＣＰＵ３０に結合されており、また図２のプロトコルを用いて遠隔装置１５との間でＲＦ送受信を行うためのアンテナ３５に接続されている。必要であれば、他の基地局との間のＲＦリンクとして追加のＲＦトランシーバ３４ａを用いることもできる。ＣＰＵ３０として使用することのできる商業的に入手可能なマイクロプロセッサ装置の例としてはＮＥＣ製のＶ−２５があり、これは次に説明するように遠隔装置１５に用いられるものと同じ装置である。ＣＰＵ３０として使用することのできるもう一つのマイクロプロセッサ装置としては、アリゾナ州フェニックスのＭｏｔｏｒｏｌａ，  Ｉｎｃ．製のＤＳＰ５６００１がある。ＤＳＰ５６００１マイクロプロセッサは、主としてデジタル信号処理装置として販売されているが、２４ビット×２４ビットの乗算を１００ナノ秒で実行し、割込みルーチンを２００ナノ秒で実施することのできる高性能低コストのコントローラ装置としても機能する。典型的なＩ／Ｏアルゴリズムとコード認識の実行に使用されるコードの例はマイクロプロセッサ製造業者あるいはその関連業者から入手することができる。記憶装置３１はＣＰＵ３０によって実行される開始コード用のＲＯＭあるいはＥＰＲＯＭおよび通常動作中に実行されるプログラム用およびＲＦトランシーバ３４との間を行き来するデジタルデータのバッファ用の高速ＲＡＭを含む。さらに、ＣＰＵ３０はコード認識アルゴリズムの実行のさいにデータの操作に使用される多数の高速内部レジスタを含む。５６００１装置の特に有効な機能は、シリアル通信リンク１１を介したデータの送受信にシリアルポートを利用することができ、したがってこの機能をアダプタ３３にほとんど回路を追加することなく実施できることである。同様に、Ｖ−２５装置もこの目的に使用することのできるアナログ入力を有する。同様に、アダプタ３３はリンクデータにバス３２上の並列転送が用いられるように入ってくる、あるいは出ていくシリアルデータをバッファすることができる。
【００２０】
基地局１２、１３および１４は通常、図１の網を含む商業施設のさまざまな部屋あるいは区画に配置される。あるいは作業者が容易に接することのできないその他の同様な場所に配置される。したがって、キーボード付きのコンソールや表示装置は通常使用されない。しかし、基地局が作業者の接することのできる場所で卓上あるいは壁掛け用に構成される場合、バス３２に結合されたＩ／Ｏ装置を設けてローカルデータ入力あるいはローカルデータ表示を行うことができる。基地局は通常バッテリーではなく線電流によって通電される、したがって遠隔端末１５の場合に比べてこれらの装置は電力散逸の恐れが少ない。この環境におけるＲＦ信号路は設備、フォークリフト、家具、ドアその他が移動されるのにともなって、あるいは網の大きさが拡張または縮小されるのにともなって変更することができる。この種のＲＦリンクでは多通路化が高度に行われる。したがって、ある時間に遠隔装置１５の一つと通信する特定の基地局が変わることがある。この目的のために、後述するように“引き渡し”プロトコルを用いてある遠隔装置を取り扱うように指定された基地局を変更することができる。このようにして、遠隔装置１５はある時間に一つの基地局との間にのみ確認された仮想ＲＦリンクを持つことになる。ただし、他の遠隔装置がそのリンクにつながっていてもよい。
基地局１２、１３および１４は媒介物にすぎない。遠隔装置はホストコンピュータと通信するものであって、基地局の機能は単にデータを遠隔装置からホストコンピュータに、あるいはホストコンピュータから遠隔装置に中継するにすぎない。再小規模の設置態様においては、基地局が一つだけということもあり、この場合通信リンク１１はＲＳ２３２シリアルポートおよびケーブルを介した直接接続とすることができ、あるいはその建物が基地局をホストコンピュータと同じ場所に取り付けることができるものである場合、リンク１１を並列のバス間インターフェースに置き換えることができる。この場合、基地局とホストコンピュータは単一の装置とみなすことができる。複数の基地局がある場合、通信リンク１１は適切な性能のプロトコルを用いて、遠隔装置１５からのそれぞれのＲＦ送信（パケット１７）が基地局で復号され、リンク１１を介してホストプロセッサ１０に中継され、ホストコンピュータ１０からリンク１１を介して基地局に応答が返されるようにする。こうして、基地局はパケット１８を用いて記憶されたメッセージを遠隔装置１５に中継するための別の交換を待つことができる。このシーケンスは実際には数百ミリ秒の遅延があるがユーザー（バーコード読み取り装置を持っている人）には基本的に“実時間のもの”と思われるであろう。この短いサイクルはこの網が散発的に動作する多数の遠隔装置１５を含んでいる場合にも維持される。ＲＦプロトコルが使用されるため、またＲＦリンクが多数の遠隔装置によって共用可能であるため、シリアルリンク１１は一つの基地局から別の基地局へのＲＦトランシーバ３４ａとアンテナ３５ａを介したＲＦリンクよりはるかに高速であり、したがって基地局間のメッセージには可能な限りシリアルリンク１１が使用される。ＲＦリンクは上述したプロトコルを用いた実施例であり、そのデータ転送速度はシリアルリンク１１の１０分の１以下である。網の物理的レイアウトあるいは一時的な状態から必要な場合にのみ基地局間のＲＦリンクが使用される。
【００２１】
図４を見ると、この実施例の遠隔装置１５はそれぞれがローカルバス４２を介してＣＰＵに結合されたプログラム／データ記憶装置４１からの命令を実行するＣＰＵ４０を有するデータ端末（たとえば手持ち式バーコード読み取り装置）である。周辺バーコードデータ獲得装置４３がバス４２を介してこのＣＰＵに結合されており、記憶装置４１に記憶されたＣＰＵ４０によって処理すべきバーコード走査部分からのデータを検出もしくは変換するのに用いられる。他の制御装置がキーボードおよび表示装置とインターフェースしている。ＲＦトランシーバ４４はバス４２を介してＣＰＵに結合され、このＣＰＵによって制御され、プロトコルにしたがってアンテナ４５を介して符号化されたＲＦ信号を送信する、あるいはこのアンテナによって受信されたＲＦを検出および変換する。レーザー走査バーコード読み取り装置である遠隔装置１５の例においては、装置４３は光電検出器装置４６からのデータの入力に用いられる。この光電検出器装置４６は、バーコードが走査されるとバーコード記号の特性パターンに応答して装置４３を介して記憶装置４１にバーコードデータを提供するコード認識回路４７に供給される直列電気信号を生成する。バーコードデータはＣＰＵ４０がＤＭＡを持っている場合にはＤＭＡによって記憶装置４１に入力される。あるいはＣＰＵによって実行される移動命令によって入力される。また、記憶装置４１はＣＰＵアクセスに使用されるものとは別のシリアルポートによるシリアルデータ入力を可能にするビテオＤＲＡＭ装置とすることもできる。遠隔装置中のＣＰＵ４０は記憶装置４１に記憶されたコードを実行することによってバーコードデータの有効性とフォーマットをチェックし、データパケットが記憶装置４１に準備されると、ＣＰＵはＲＦトランシーバ４４を起動しこのバーコードデータを含む符号化されたパケットをバス４２を介してトランシーバに転送することによって、ＲＦ送信を開始する。通常、遠隔装置はキーボード４８のような手動のデータ入力装置およびＬＣＤ装置のような視覚的表示装置４９を有する。キーボードと表示装置の要素は、性能−費用比を考慮した上で、ＣＰＵ４０内で発生する信号によって走査されるか、あるいはキーボードおよびこの目的に広く使用されるIntel の８０５２マイクロコントローラ等の表示Ｉ／Ｏコントローラにおいて発生した信号によって走査される。しかし、図２のプロトコルの利点はＣＰＵ４０がバーコードスキャナからのデータ入力、キーボードおよび表示走査、ＲＦ制御、ＲＦとの間のデータストリーム転送、およびデータの符号化と復号を含めてこれらすべてのタスクを処理できることにある。これは、ＲＦ送受信が基地局あるいはホストコンピュータといったより高いレベルの装置によって計画されるのではなく、遠隔装置の制御ものとに行われるためである。すなわち、重要な特徴は遠隔装置１５が事象を計画し、自ら選択した時間に基地局と通信を行う能力を有し、この能力によって遠隔装置のタスクを簡略化していることである。したがって、図４の遠隔装置に必要な部品はコスト、大きさ、重量およびバッテリーの寿命等を考慮して最小限に抑えることができる。
図４の遠隔装置１５中のＣＰＵ４０はIntel の８０８８、１６ビットマイクロプロセッサ装置とすることができる。この装置は８ビットデータバス、２０ビットまでの幅のアドレスバス（この例では約１４から１５ビットのアドレスだけが必要である）、および一組の制御線を含む外部バス４２を有する。また、ＣＰＵ４０はＮＥＣのＶ−２５マイクロプロセッサとすることもでき、これは８０８８とソフトウエアコンパチブルであるが、シリアルポート、ＤＭＡ能力、アナログ入力ポートおよび文脈切り替えを高速化するための多数のレジスタセット等のいくつかの追加機能、さらにいくつかの追加の命令を有する。もちろん、ＣＰＵ３０とＣＰＵ４０の両方にＶ−２５装置を用いれば、コードの中には基地局と遠隔装置の両方で使用されるものもあるため、コード書き込みタスクが簡略化される。記憶装置４１を１２８キロビットＥＰＲＯＭチップと１２８キロビットスタティックＲＡＭで構成して、この装置に割り当てられたタスクに十分な３２キロバイトのメモリを提供することもできる。もちろん、別のタスク用に、あるは性能を上げるために追加の記憶装置を加えることもできる。電力散逸やバッテリーの消耗を最小限にするためにＣＰＵ４０と記憶装置４１には（さらに可能であればＲＦ回路４４にも）ＣＭＯＳ装置を使用することが好適である。８０８８あるいはＶ−２５マイクロプロセッサ装置はこの遠隔装置に必要なＣＰＵ装置の等級の例として掲げたにすぎず、他のマイクロプロセッサ装置を使用することもできることは明らかである。ただし８０８８装置には部品とソフトウエアのコストが低いという利点がある。８０８８装置には既存のさまざまなソフトウエアを使用することができる。
【００２２】
他のデータ端末装置１５をこの発明の機能を有するシステムに採用しても効果的ではあるが、図５に示す手持ち式レーザー走査バーコード読み取り装置は図１のシステムに使用するのに特に適した遠隔装置の一例である。図５の手持ち式の装置は、おおむねSymbol Technologies Inc.に譲渡されたSwartzその他の米国特許4,760,248 号、4,806,742 号あるいは4,816,660 号に開示された態様のものであり、またSymbol Technologies Inc.から部品番号ＬＳ８１００ＩＩで入手可能なバーコード読み取り装置にその構造が類似している。また、図５のバーコード読み取り装置１５を構成する際には、Symbol Technologies Inc.に譲渡されたSwartzその他の米国特許4,387,297 号、Shepard その他の米国特許4,409,470 号、Krichever とMetlitsky の米国特許4,808,804 号、あるいはKrichever とMetlitsky の米国特許4,816,661 号の機能を採用することもできる。ここではこれらの特許4,816,661 号、4,816,660 号、4,808,804 号、4,806,742 号、4,760,248 号、4,387,297 号および4,409,470 号を参照している。読み取り装置１５内で通常レーザーダイオード等によって光ビーム５１が生成され、読み取り装置の前面から数インチのところにあるバーコード記号に当てられる。この光ビーム５１は一定の線形パターンで走査され、ユーザーはこの走査パターンが読み取るべき記号を横切るようにこの手持ち式装置を位置決めする。記号から反射された光５２が読み取り装置内の光反応装置４６によって検出され、このバーコードの識別のために処理される直列電気信号を生成する。読み取り装置１５はピストルグリップ型のハンドル５３を有するピストルの形状をした装置であり、読み取るべき記号に向けられたときユーザーが光ビーム５１と検出器回路を起動できるように可動トリガー５４が採用され、この装置が自己出力型である場合のバッテリー寿命の節約が計られている。軽量のプラスティックハウジング５５にレーザー光源、検出器４６、光学・信号処理回路、および図２のＣＰＵ４０とＲＦトランシーバ４４、さらにバッテリーが収容されている。ハウジング５５の前端部の透光窓５６は光ビーム５１の発射と反射光５２の入射を可能にしている。読み取り装置１５は、読み取り装置１５が記号から離れた、すなわち記号に触れたり記号を横切って動いたりしない位置からユーザーによってバーコード記号に向けられるように設計されている。
通常、この種の手持ち式バーコード読み取り装置はだいたい数インチの範囲内で動作する仕様とされている。
【００２３】
図５に示すように、適当なレンズ５７（あるいは多レンズシステム）を用いて、走査されたビームをバーコード記号に適切な界深度で平行調整あるいは集束し、この同じレンズ５７を反射光５２の集束にも仕様することができる。半導体レーザーダイオード等の光源５８が、一部銀をかぶせたミラーおよびその他のレンズあるいは必要に応じたビーム整形構造、さらにトリガー５４が引かれたとき起動される走査モーター６０に取り付けられた振動ミラーによって光ビームをレンズ５７の軸に導くように位置決めされる。光源５８によって生成された光が見えない場合は、エイミング光をやはり一部銀張りのミラーを用いてこの光学系に含めて、このビームをレンズ５７と同軸に光路に導入することができる。このエイミング光は必要であればレーザービームと同様に走査される可視光点を生成する。ユーザーはこの可視光を用いてトリガー５４を引く前に読み取り装置を記号に合わせる。図４の電子部品は図５のハウジング５５内の一つあるいはそれ以上の小さな回路基板上に取り付けられ、バッテリー６２が封入されて自立型の携帯装置が提供される。アンテナ４５は回路基板６１のうちの一つに印刷することができる。
【００２４】
図６には遠隔装置１５の別の実施例を示しており、この実施例では図５のレーザースキャナに代わってワンド型のバーコード読み取り装置が採用されている。図６の装置はこの発明の譲受人であるSymbol Technologies, Inc. の子会社であるカリフォルニア州Costa MesaのMSI Data Corporationから“ＭＳＩ  ＰＲＴ”の商品名で販売されている携帯型無線端末と同様である。キーボード４８と表示装置４９が手持ち式ハウジング６３の前面に取り付けられており、光源５８（この場合たとえばＬＥＤ）と光検出器４６（図６には示さない）がケーブルでハウジング６３に接続された鉛筆の形状をしたワンド６４の内部に取り付けられている。図６の装置を使用する人は一方の手にハウジング６３を持ち、もう一方の手にワンド６４を持って、図５の実施例の場合のようにこの装置を（記号から離して）動かないように持って振動ミラーに頼って記号の走査を発生させるかわりに、ワンド６４をバーコード記号と接触した状態でその記号を横切って移動させる。あるいは、図６の装置は図４の回路を含み、ＲＦリンクは同様に動作する。
【００２５】
図７には図５のレーザースキャナあるいは図６のワンド型読み取り装置で読まれる種類の典型的なバーコード記号６５を示す。レーザースキャナの場合、レーザー走査ビーム５１が走査線６６を生成し、光電検出器４６によって検出され回路４７によって整形された反射レーザー光５２が図７に示す２値の電気信号６７を生成する。あるいは、ワンド型読み取り装置の場合、ワンドが線６６によって動かされ、反射光が検出されて同じ種類の２値信号６７が生成される。興味深いことに、信号６７の遷移６８は記号６５中の明るい部分と暗い部分あるいはバーとその間隔との間のビームあるいは光の通過を表す（図中、暗い部分は２値の“０”を明るい部分は“１”を発生させる）。バーコード記号は時間の相関的要素としての遷移６８の間の間隔あるいは同様の信号パターンによって他の像と区別することができる。これらの特徴はデータが記憶装置４１に入れられた後ＣＰＵ４０によって実行されるコードによってチェックすることができる。バーコードデータの記憶装置４１へのローディングに用いられるデータフォーマットの一つに遷移６８の間の時間に対応する数のシーケンスがある。図７のバーコード記号は通常開始文字と停止文字を含み、また符号化されたデータにはチェックサムが含まれることが多い。したがって、読み取られたバーコード記号の有効性はデータが記憶装置４１にあるときＣＰＵ４０によって実行されるコードによって容易にチェックすることができる。
【００２６】
典型的な動作においては、ユーザーは商工業施設の商品・資材搬入室あるいは倉庫にあって、図５の遠隔装置１５を調べようとするパッケージ上の図７のバーコード記号６５に向け、トリガー５４を引く。トリガーを引くと走査が開始され、レーザーダイオード５８が起動され、走査モーター６０が通電されてミラー５９を振動させ、検出器４６が通電され、バーコードデータが生成されてデータ獲得回路を介して記憶装置４１に入力される。もちろん、この方法に代わってユーザーは図６のワンドを用いて読み取り装置を起動し、ワンド６４をバーコード記号を横切って移動させる場合もある。いずれの場合も、このバーコードデータは記憶装置４１にロードされ、その後処理されてＣＰＵ４０によって実行されるルーチンを用いてその有効性がチェックされ、有効である場合後述するプロトコルにしたがって記憶装置４１中にデータパケットが形成され、ＲＦトランシーバ４４がＣＰＵ４０から送られるコマンドによって起動される。符号化されたデータパケットは一連のバイトとして記憶装置４１からトランシーバ４４にロードされ、図２にしたがってＲＦ送信が開始される。すなわち、時間ｔ0 の間チャンネルを聞き、空いていればパケット１７を送信する。基地局１２、１３および１４は遠隔装置１５からのＲＦ送信パケット１７を受信し、それを迅速に復号し、誤りをチェックし、厳密な時間枠中に遠隔装置１５にＲＦ応答信号パケットを送り、記憶装置３１中のデータを通信リンク１１を介してホストコンピュータ１０に送るためにＣＰＵ３０によって実行される命令によって再フォーマッティングする。遠隔装置１５からのパケット１７あるいは基地局からの応答パケット１８は、遠隔装置がその照会に対する回答を得るための別の交換をいつ開始すべきかについての命令を含む場合がある。基地局によって中継されたデータを受信した後、ホストコンピュータ１０は必要なあらゆるデータベーストランザクションを実行し、次にリンク１１を介して基地局に応答する。この応答を基地局は記憶装置３１に保持し、別の交換が発生したとき図２に示しまた次に説明するプロトコルを用いて遠隔装置１５に送る。遠隔装置１５が（基地局の一つを介した）その照会に答えてホストコンピュータによって送られたデータをすでに受信しているとき、図５あるいは図６の手持ち式装置上のＬＣＤ表示装置４９によってユーザーに対してなんらかの表示が行われる。たとえば、ホストコンピュータ１０によって送られたデータは、その遠隔装置１５のユーザーに対してそのトリガー操作によって読み取られたバーコード記号を有するバッケージについてなんらかの行動、たとえばそのパッケージをびんに入れるといった行動をとることを要求するものであるかもしれない。この種の動作を行うためには、トリガーを引いてから表示装置４９に回答が現れるまでの応答時間は、たとえば１秒以下といったほとんど気が付かないほど短いものでなければならない。上述したような動作を行うにはシステムはいくつかの条件を満たさなければならない。まず、遠隔装置は比較的軽量で小型でなければならず、もちろん中央局との間に電線による接続を必要とするものであってはならない。したがってバッテリー動作することが要求さ���るが、バッテリーは大型であったり重かったりしてはならず、頻繁な充電も避けねばならない。赤外線リンクによる場合のような視線制御はこの環境では視界に障害物や制限があるために不便であり、ＲＦの方が好適である。ＲＦリンクの場合、使用される装置および部品と使用する帯域に関する制限ばかりではなく使用場所における個々のユーザーに対する認可に関するＦＣＣの規制による負担が発生することが多い。これらの条件の影響が後述するように最小限になる。
【００２７】
送信パケット１７あるいは１８の内容を図８により詳細に示す。これら二つのパケット１７および１８は全体的なフォーマットについては同であり、したがって一つだけを示す。パケット１７は受信器にパケットの開始を知らせ、また受信器を同期させるのに用いられる一定の長さの開始シンボル７２から始まる。さらに、この開始信号はこの特定の網の基地局と遠隔装置だけが応答するように（別の会社の所有する重複した網がある場合がある）符号化することができる。次に３バイトのヘッダ７３が送られ、拡大図に示すように、このヘッダは１３ビットの装置識別フィールド７４あるいは“ハンドル”を含む。またそれぞれの遠隔装置１５も２４ビットの長さの通し番号を有し、したがって二つの遠隔装置１５が同じ通し番号で製造されることはないが、不必要なデータ転送を省くためにこのフィールド７４は１３ビットハンドルに短縮され、固有のハンドルを有する２１３台あるいは８１９２台の遠隔装置を一つの網に配置することができる。このハンドルは遠隔装置が直接ケーブルによって基地局あるいはホストに接続されるとき初期化あるいはパワーアップの手順を行うさいに遠隔装置１５に与えられる。装置識別フィールド７４に続いて、ヘッダ７３は何バイトのデータがあるのかを示す５ビットの“サイズ”フィールド７５を含む。許容されるサイズは０から２２バイトまでのデータである。したがって、従来のパケット型シリアル通信プロトコルに用いられるような“バイトカウント”型のプロトコルが用いられる。この５ビットの“サイズ”フィールド７５は２５  あるいは３２のコードの送信を可能にするが、サイズ情報の伝達には２３だけが必要である。したがって、あるパケットでサイズ情報を送る必要がない場合、単に遠隔装置の存在を知らせるあるいは基地局にデータがあればその送信を可能にするためのＮＯＰ等の他のコマンドあるいはメッセージをこのフィールド中に送信することができる。次に、ヘッダ７３はそれぞれ記録番号と応答番号を表す二つの３ビットフィールド７６および７７を含む。（たとえば、動作モードを変更するときに遠隔装置のＣＰＵ４０による実行のためにホストコンピュータ１０から遠隔装置１５にコードをダウンロードするときのように）２２バイトを越える量のデータを送らなければならない場合、このデータは連番の付いた２２バイトのパケットに分割されモジューロ８を計数し、それぞれは番号によって応答されなければならない。通常のバーコード読み取りトランザクションにおいて、パケット１７および１８は２２バイト以下であり、したがって記録および応答計数の機能の重要性は低い。ヘッダ７３に続いて、０から２２バイトのデータフィールド７８が送信され、ＣＲＣフィールド７９でこのパケットが終了する。ＣＲＣフィールドはＣＲＣチェックのためのヘッダフィールド７３およびデータフィールド７８のすべてのビットの計算された関数を含む。受信側装置（遠隔装置１５あるいは基地局）がパケット１７あるいは１８を受信するが、受信されたもののＣＲＣ計算が受信されたＣＲＣフィールド７９と一致しない場合、このパケットは放棄され、肯定応答されない。したがってタイムアウト期間後に送信側装置によって再送される。図８に示���ように、開始シンボル７２の後のパケット１７あるいは１８の部分が７バイトから２９バイトの長さである。送るべきデータが２２バイトを越える場合、後に続くデータがあることを示すコード（２３以上の値）をフィールド７５に含めることができる。
【００２８】
遠隔装置１５はパケット１７あるいは１８を送信あるいは受信しているとき複雑な計算を実行する必要がない。その代わりに、トランシーバ４４が起動される前にパケット１７が記憶装置４１中に完全に構成され、パケット１８のための固定された受信枠中に入ってくるデータは補間されることなく単に記憶装置４１に複写され、したがって復号および計算はすべて交換の後に行われる。この遠隔装置は、受信準備ができるまで基地局からさらにメッセージを受信する恐れがない。遠隔装置１５はホストあるいは基地局に従属する代わりにそれ自体のパケット通信動作を管理あるいは計画する。一方、基地局１２、１３および１４はいつでも図２の交換のうちの一つを受信する準備ができていなければならず、したがってトランシーバ３４は常に起動されねばならない。次に、パケット１７が受信されると、このパケットは直ちに復号、チェックされ、パケット１８とホストコンピュータ１０に送られるデータによって応答されねばならない。応答メッセージはホストコンピュータからこの基地局に送り返されるとき、フォーマッティングされ、図２の別の交換が遠隔装置１５によって開始されるときその遠隔装置１５に返送する準備のできた記憶装置３１に記憶されねばならない。この期間中、他の遠隔装置からのパケット１７の受信は可能であり、これらは図２の５ミリ秒のタイミングでパケット１８によって応答されねばならない。したがって、基地局においては遠隔装置のＣＰＵ４０に比べてＣＰＵ３０にかかる計算上の負担がはるかに大きく、ＲＦトランシーバ３４はほとんどの時間オフされることなく連続的に動作して任意の時間に入ってくる信号を認識しなければならいな。トランシーバ３４は遠隔装置１５において行われるように、記憶装置に受信されたデータを保管し、それ自体を閉じることができない（データは後にＣＰＵによって評価される）。
【００２９】
図８のパケットを用いる図２の交換によって表される標準プロトコルはバーコード読み取りにおいていつも見られる種類の短い対話型メッセージに最適である。
しかし、この標準プロトコルは大量のデータの転送をあまり効率的に処理するものではない。大きなデータブロックをこの標準プロトコルを用いて送信しなければならないとき、このデータを２２バイトのセグメントに分割せねばならず、それぞれのセグメントについて図２の別々の交換が実施される。ここでブロックデータ転送の問題を取り扱うためにこのプロトコルに対する三つの代替モードあるいは拡張について説明する。三つの代替モードとはすなわち一つの遠隔装置１５とデータを交換するための“可変長交換”、いくつかの遠隔装置１５への同報通信を同時に行うための“同報通信モード”、およびホストから遠隔装置にデータブロックを送るための“固定時間同報通信モード”である。これらの代替モードは上述したものと同じ回路とシステム構造を用いるが、遠隔装置記憶装置４１と基地装置記憶装置２１においてより多くのメモリを使用することができる。また、これらの三つの代替モードを有する装置はこれらのモードを支援しない装置と混在させて一つの網に使用することができ、この場合、これらのモードは単に動作不能となるだけであり、網は拡張を行うことなく標準プロトコルで動作する（すなわち、装置が混在するときプロトコル全体が作動不能になるのではなく、下位互換性が提供される）。
【００３０】
上述したように、リンク１１とＲＦリンクに使用される標準プロトコルにおいては、遠隔装置１５で実行されているアプリケーションプログラムとホストコンピュータ１０で実行中のアプリケーションプログラムの間のデータの流れは常にメッセージの形態をとり、一つのメッセージは任意の値の０から５１２バイトのデータからなる。あるメッセージが０から２２バイトである場合、これは一つのパケット１７として送られる。そのパケットのタイプがフィールド７５にこのメッセージ中のバイト数にしたがって０型から２２型として定義される。メッセージが２２バイトより長い場合、これは一連のパケット１７に分割され、その最後は１−２２型であり１から２２バイトを含む。他はすべて２３型であり、それぞれ２２バイトを含む。データの流れの一つの方向、たとえば遠隔装置から基地局という方向に対して、図２の一つの交換につき一つのパケットしか送ることができない。他方からの応答がある前に、最大で四つのパケットを再送信することなく一つの方向に送ることができ、これらは図８のパケットの記録番号フィールド７６と応答番号フィールド７７に信号として入る。すなわち、遠隔装置１５は基地局からの応答パケットが受信されていない場合、始めのパケットを再送する前にこれら四つの順次のパケットを送る。
【００３１】
この標準プロトコルに替わるものとしては、まず基地局１２、１３と一つの遠隔装置１５の間の可変長交換を説明する。図９（ａ）  を見ると、一代替案によれば標準プロトコルへの拡張は、一つの交換で四つまでのパケット１７を送信可能とすることである。フィールド７５に示す２５型パケットは四つまでのパケットの連続的な流れを意味するよう定義されている。たとえば、遠隔装置１５がその記憶装置４１に送信可能な二つの２３型のパケット１７ａと１７ｂと１５型のパケット１７ｃを有する場合、遠隔装置１５は２３型のパケットを２５型パケットと一時的に改名して四つまでのパケットの連続的な流れがこのグループにあることを意味する。遠隔装置１５は交換を開始するとき、２５型パケット１７ａおよび１７ｂとそれに続いて１５型パケット１７ｃを送り、次に基地局からの応答パケット１８を待つ。これらの送信パケット１７ａ、１７ｂ、１７ｃはそれぞれ５．０ミリ秒をいっぱいに使って（超過時間には０が入る）、一つのパケットの終わりから次のパケットの始まりまでの間に少し時間をおいて基地局がまだ応答すべき時間ではないことを気付くようにする。遠隔装置１５のトランシーバ４４はＣＳＭＡの目的のためパケット１７ａから１７ｃまでの１５ミリ秒間オン状態にとどまる。基地局はまた遠隔装置に２５型（四つまで連続）パケットを送ることができる。基地局が図９（ａ）  に示すように遠隔装置に複数のパケットを送る場合、これらのパケット１８ａ、１８ｂ、１８ｃを次々に（各３．６ミリ秒）送ることができる。これは遠隔装置１５は単にそれらをＣＰＵ４０による後刻の処理に備えて記憶装置４１に記憶するだけであるためである。もちろん、遠隔装置は四つまでのパケットを吸収しその受信器４４を十分長い時間オン状態にしておくために記憶装置４１をあらかじめ十分に割り当てておかねばならない。非常に長い２３型（２２バイト）パケット列を送らねばならないときは、それぞれの交換が四つまでのパケットを処理することができ、最後のパケットは２３型で他のパケットは２５型である。交換の目的を除いては、２３型と２５型の間に違いはない。サーバあるいはホスト１０は交換には関係しないため、ＣＰＵ２０によって実行されるプログラムは２５型パケットを考慮に入れる必要は全くない。ＣＰＵ３０とＣＰＵ４０によって実行されるプログラムはＲＦトランシーバ３４あるいは４４によって聞く時間、あるいはＲＦトランシーバ３４によって応答する時間を延ばすために２５型コードを有するフィールド７５の受信に応答する。
【００３２】
図９（ｃ）  を参照して“同報通信モード”を説明する。たとえばホストコンピュータ１０から遠隔装置１５に価格表や新しいプログラムをダウンロードするときのように大量のデータを移動しなければならない場合がある。この目的のために、より大きな枠サイズの代替のプロトコルを実施することができる。この状況は通常、非対称であり（ダウンローディングの進行中遠隔装置は肯定応答を除けばホストに送るべき情報をほとんど持たない）、通常はホストから遠隔装置へという方向である。図９（ａ）  および図９（ｂ）  の“可変長”の代替プロトコルは大量のデータをバーストあるいは４パケット単位で処理し、四つのパケットはそれぞれが応答パケットを必要とし、これが一つの大きなブロックの全体的なデータ転送速度を低くしている。したがって、図９（ｃ）  に示すように、これに替わる“同報通信モード”プロトコルが提供され、このプロトコルでは戻りパケット１８は多数のパケット１８ａ−１８ｎに拡張される。この同報通信枠モードには一つのパケット型（２６型）が割り当てられ、フィールド７５によって示される。図８の応答およびパケット番号フィールド７６および７７が結合されて図９（ｃ）  に示すようにパケット１８ａ−１８ｎのそれぞれのヘッダに６ビットパケット番号フィールド７６ａが形成される。遠隔装置１５は１８ａ−１８ｎのパケットを３２個受信する毎に特殊な応答パケット１７（２７型）を送る。この特殊な応答パケット１７（２７型）はデータフィールド７８に６ビットの応答番号を入れるための追加のバイトを有する。ホスト１０は（基地局を介して）遠隔装置から受信するこれらの特殊応答パケットについて明示的に応答することはない。その代わりにパケット番号が進められることによって応答が暗示される。基地局はこの代替プロトコルには関係しない（もちろん、従来通りパケットを送受信することを除いて）こと注意を要する。これは基地局が遠隔枠に関係しないためである。ホスト１０が基地局にフィールド７５に２６型を含むパケットを送ると、基地局はそれを遠隔装置によって開始された次の交換におけるもののように送出し、最後のパケット１８ｎの後、２７型の応答を待ち、この応答をホスト１０に送る。図９（ｃ）  のこの同報通信モードは図９（ａ）  および図９（ｂ）  の可変長モードから独立して実施される。
【００３３】
このプロトコルに加えることのできるもう一つの代替動作モードは、“固定時間同報通信モード”と呼ばれ、多数の遠隔装置が新しい価格表やソフトウエアといった同じ情報を同時に与えられなければならないとき有効である。これらの遠隔装置が固定型のもので１分間程度一つの基地局によってサービスされるとき、この基地局はこれらの遠隔装置１５のすべてに同時に送信を行うことができる。遠隔装置はパケットヘッダを実時間で走査できないため（すなわち、パケット１７の送信後にのみ受信モードであるため）、それぞれの遠隔装置１５が次のパケット１８がいつ来るのかを正確に知っているようにしなければならない。
【００３４】
ホスト１０が基地局からの固定時間同報通信を行い、遠隔装置１５が１０秒ごとに図２の交換を開始して“チェックイン”を行うものと仮定する。ホスト１０は未来の固定時間同報通信が開始される少なくとも１０秒間を選び、図１０のこの選択された時間Ｔｆ  を基地局に知らせる。それぞれの遠隔装置がチェックインを行うために図１０のパケット１７による交換を開始するとき、遠隔装置は応答パケット１８で同報通信の選択された開始時間Ｔｆ  を通知され、またその同報通信の総バイト数と総パケット数についても通知される。遠隔装置は同報通信受信とＴｆ  で同報通信が始まるまでのマーク時間のために記憶装置４１を割り当る。
【００３５】
指定された時間Ｔｆ  において、基地局は図１０に示すように１６の連続するパケット１８’のバーストを送信し、送信を開始のパケット１７は送信しない。１６個のパケット１８’の送信時間は６２．６ミリ秒である。送信の始めの５ミリ秒は、不参加の遠隔装置１５が送信開始直時にＴｆ  の直後に交換を行おうとする可能性を考慮したランダムチップのフィールド７２’である。通常のＣＳＭＡ理論は遠隔装置がこの送信の残りの時間中交換を行おうとするのを防止する。この送信時間中に他の遠隔装置によって企てられたいかなる交換も成功しない。
【００３６】
１６個のパケット１８’の送信から次の送信の間に期間Ｔｉ  がある。この期間Ｔｉ  は遠隔装置が次の同報通信の発生時間を知りうるように正確でなければならない。この期間は参加している遠隔装置のうちの最も遅いものが前の送信を完全に消化するのに十分な長さでなければならず、その長さは１５から１００ミリ秒程度であり遠隔処理装置４０のスピードによって定まる。いかなる場合もこれが１５ミリ秒以下であってはならない。１５ミリ秒以下である場合参加している遠隔装置と参加していない遠隔装置の両方からの通常の交換が締め出されるためである。もう一つの考慮しなければならないことは、基地局は次の送信時間の前に送信準備のできた別の１６個のパケットを持っていなければならないということである。ホスト１０と基地局の間のどこかにボトルネックがある場合、送信間期間Ｔｉ  はそれを考慮した長さでなければならない。
【００３７】
それぞれの遠隔装置は図１０の固定時間同報通信が始まる前に同報通信中の総パケット数を知っているため、遠隔装置には同報通信がいつ終わるかがわかっている。また、それぞれのパケット１８’がいつ送信されなければならないかもわかっており、受信しなかったパケットをリストすることもできる。図９（ｃ）  の同報通信枠計画はここでは適用されないことに注意を要する。それは同報通信枠計画はそれぞれの遠隔装置とサーバの間に独自の全二重データ路を想定しているためである。図１０の固定時間同報通信が完了すると、それぞれの遠隔装置１５は通常の交換機構を用いて報告を行う。再送信しなければならないパケット数が多い場合、あるいは一つ以上の遠隔装置に送らなければならないパケットがある場合、ホスト１０はこれを行うための別の固定時間同報通信を準備することができる。さもなければ、標準プロトコルを用いてクリーンアップが行われる。
【００３８】
固定時間同報通信モードはすべての参加遠隔装置に一つの基地局から到達できるとき最もよく機能する。これは遠隔装置が一つしかない場合常にこのことがいえる。遠隔装置がいくつかの基地局の間に分散されている場合、同報通信はそれぞれの基地局に対してくり返されなければならない。代替の構成として、第３のＲＦトランシーバ３４がそれぞれの基地局に追加される。あるいは、通常の交換が中止される場合、それぞれの遠隔装置は別の周波数を用い、同報通信を並行して行うことができるが、これは上述の設計思想に反するものである。
【００３９】
もう一つ考慮しなければならないことは、同報通信を行っている基地局はリンク１１を介してホスト１０への直接あるいは同軸の効率的な接続を持っていなければならないことである。基地局がホスト１０からいくつかＲＦホップしている場合、基地局網の帯域幅が重大な制約要因となる。
送信時間６２．６ミリ秒に対して送信の間の時間が１７．４ミリ秒の８０ミリ秒毎の固定時間同報通信モード送信を想定すると、データ転送速度は１２．５＊２２＊１６あるいは４４００／秒となる。この速度で全メガバイトを同報通信するには３分４７秒かかる。
【００４０】
遠隔装置と基地局の間のＲＦリンクの一実施例に用いられるスペクトル拡張ＲＦ送信をこの発明の一つの特徴にしたがって説明する。
図２および図８のパケット１７および１８に用いられるＲＦ送信の方法、すなわち、遠隔装置１５と基地局１２、１３、および１４の間で送られるすべてのパケットおよび応答（あるいはこの方法が用いられる場合基地局間のＲＦ通信）には、スペクトル拡散ＲＦ変調技術を用いる、すなわち、送信される信号がパケット１７および１８のデジタル情報の送信に必要な帯域幅よりはるかに大きい周波数帯域に拡散される。この種のＲＦ装置の設計、構造および動作の詳細についてはＷｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓより１９７６年刊行の  Ｒ．  Ｃ．  Ｄｉｘｏｎの“Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｓｙｓｔｅｍ”を参照されたい。搬送波はトランシーバ４４あるいは３４において、ビット伝送速度が情報信号帯域よりはるかに高いデジタルコードシーケンス（記憶装置４１あるいは３１に記憶される）によって周波数変調される。パケット１７あるいは１８のうちの一つの間の情報信号帯域幅は約６０ＫＨｚ  （この例では約４ミリ秒に２９バイトのデータ）でしかない。しかし、この２９バイトのデータパケットを単にその簡単な形式で送信する代わりに、送るべきデータがまず拡張あるいは拡散され、それぞれの１ビットのデータが１１ビットセットに置き換えられる。すなわちそれぞれの２値の“１”が“１１１１１１１１１１１  ”になり、それぞれの２値の“０”が“０００００００００００  ”になる。遠隔装置においては、この拡張は記憶装置４１においてＣＰＵ４０によって実行されるルーチンによって行われる。また、基地局では記憶装置３１においてＣＰＵ３０によって実行されるコードによって行われる。この１１対１の拡張係数はさまざまなＲＦ帯域幅を考慮した上での妥協点として選択されたものである。他の拡散係数を用いることもできるであろうが、ＦＣＣは少なくとも１０対の１の拡散を要求しており、したがってこの１１対１は最小限に近いものである。いかなる場合にも、２９バイトあるいは２３２ビットのデータは記憶装置４１内の１１×２３２あるいは２５５２ビットになり、それに４８ビットの開始記号が加わり、記憶装置４１においては２６００ビットのメッセージ長（最大）となる。次に、この拡張されたデータは搬送波の変調に用いられる前に疑似ランダム２値コード値と結合（排他的理論和）される。この２値コード値もまた記憶装置４１に記憶され、このデータとコードの結合に用いられる排他的理論和論理関数は記憶装置４１にアクセスするＣＰＵ４０によって実行される命令によって実施される。選択される疑似ランダム２値コード値はこの網に特有のものであり、重複した領域で他の網が動作している場合には保守のため、あるいはクロストーク防止のためにホストコンピュータの制御のもとに変更することができる。疑似ランダム２値コード値の長さ、すなわち繰り返し前のビット数はこの帯域でのスペクトル拡散送信に対するＦＣＣ規制によれば少なくとも１２７ビットでなければならない。この値以上では、疑似ランダムコードの長さは保守および計算上の時間的制約に応じて選択される。この実施例では、２６００より大きい値が使用され、したがってメッセージフレーム中に繰り返しがない。符号化されたデータは記憶装置４１からＲＦトランシーバ４４にバス４２��介して並列あるいは直列フォーマットで加えられ、このデータはトランシーバ４４に用いられ、搬送波がＦＳＫの態様で変調される。すなわち、それぞれの２値の“１”が電圧制御発振器を一つの周波数で動作させ、それぞれの２値の“０”がこの発振器を別の選択された周波数で動作させる。この種の規制されていないあるいは認可されていない用途に対してＦＣＣによって指定された帯域は９０２から９２８ＭＨｚ  である。したがって、この発振器はこの帯域中の一対の周波数を使用する。ＦＣＣに要求されるように、これらの周波数は少なくともボーレートの半分離れている。この例のそれぞれの“チャンネル”は約０．４ＭＨｚ  帯域幅を使用し、これらのチャンネルは１ＭＨｚ  離れている。この発明のこの実施例に選択されるスペクトル拡散変調技術は“狭帯域直接シーケンス”として記述することができ、この帯域幅においては拡散は比較的小さく約６６６、６６７チップ毎秒の速度である。ここで“チップ”はトランシーバ３４あるいは４４のいずれかによって出力される別の信号周波数である。すなわち、ＲＦ送信周波数は二つの別の周波数の間で切り替えられる。この場合、１．５マイクロ秒毎に切り替わり（あるいは２値データに応じて潜在的に切り替わり）、この１．５マイクロ秒周期のそれぞれが“チップ”と呼ばれる。ＲＦトランシーバは９０２−９２８ＭＨｚ  の帯域内の多数の異なる搬送波周波数あるいは“チャンネル”（たとえば１６の異なる搬送波周波数）で動作することができ、特定の周波数に対する干渉が単に周波数を変えることによって防止できるようになっている。しかし、このトランシーバは変更する必要がないときには長期間一つの周波数にとどまる傾向がある。
【００４１】
図１１(a) を見ると、遠隔装置１５から基地局にあるいは逆方向に送信される信号は、二つの周波数の間で切り替わるような態様で周波数変調されるが、この例では期間８０あるいは1.５マイクロ秒の“チップ”の間これらの周波数のうちの一つにとどまる。この信号が検出および復調され図１１(b) に示すアナログ出力電圧が生成される。この変調によって信号が（周波数の一つに対応する）しきい値８１を越えるとき論理“１”が発生し、信号がこのしきい値以下（これら二つの周波数の他方に対応する）であるとき論理“０”が発生する。この検出された２値信号は６６６、６６７Hzの“チップ”速度の３倍、すなわち２MHz でサンプリングされ、図１１(c) に示す２値ストリングの三つの“セット”Ａ、ＢおよびＣが発生する。これら三つのセットはパケット１８の受信後の処理のために遠隔装置１５の記憶装置４１にロードされる。あるいはパケット１７が入り始めるとき基地局の高速復号器によって調べられる。セットＡ、Ｂ、あるいはＣはそれぞれ受信後の符号化に使用される同じ疑似２値コード値の（図８の開始記号７２に対応する）第１の４４チップのパターンと排他的論理和されることによって、この４４ビット開始記号７２が存在するかどうかが調べられる。もしあれば、復号手順の直後に“１”あるいは“０”の１１ビットストリングが続く。この４４ビット開始記号は４４ビットのうち約３５ビット以上が整合すれば“有効”と認められる。これは４４分の３５が雑音やクロストーク信号ではなく有効送信である可能性は非常に高い（不規則雑音の場合、平均して２２／４４が有効である）ためである。同様に、メッセージフレームあるいはパケットのデータ部分を復号および減拡散するのに用いられるアルゴリズムは１１ビット以下のストリングを受け入れるように構成することができる。すなわち、一つあるいは二つのビットが誤っている場合でもこのデータが有効である可能性が高く、したがってこのストリングはいずれにしても有効ビットとして受入れられる。
図１２には遠隔装置１５のトランシーバ４４をより詳細に示している。このトランシーバ回路は標準の８０８８あるいはＶ−２５バス４２を構成するアドレスバス４２ａ、データバス４２ｂおよび制御バス４２ｃに接続されたインターフェース８５によってバス４２に接続されている。このインターフェース８５はトランシーバ４４にコマンドあるいはデータをロードする、あるいはトランシーバからデータを受信するためのＣＰＵ４０のＩ／Ｏスペースにアドレス指定可能なレジスタを含む。この回路の送信器部分は電圧制御発振器８６を含み、この発振器にはレベルシフティングに必要とされるような調整回路８８を用いてインターフェース８５を介して記憶装置４１から線８７介して直列２値データが与えられる。電圧制御発振器８６の出力８９は電力増幅器９０を介してＴ／Ｒスイッチおよびアンテナスイッチ９１に結合される。このスイッチ回路９１はインターフェース８５から入っている線９２上のＴ／Ｒ制御信号と線９３上のアンテナ選択信号によって制御される。二つの印刷されたダイポールアンテナ４５ａおよび４５ｂが利用可能である。したがって、送信が一つのアンテナで失敗すると他のアンテナを試すことができる。これら二つのアンテナは手持ち式装置１５のハウジング５５の異なる部分に配置されており、この実施例ではアンテナは１／４波長あるいは約３インチ離れている。したがって、環境に応じて一方がクリアな信号を発生しないとき他方がクリアな信号を発生することがある。ＣＰＵ４０によって実行されるＩ／Ｏ命令は線９２および９３上のＴ／Ｒ制御とアンテナ選択を作動させる。また、電力制御９４がインターフェース８５からの（したがってＣＰＵ４０からの）制御線９５によって起動され、線９６を介して送信回路に、あるいは線９７を介して受信回路に行く供給電圧をオンオフする。この送信器は電力散逸の低減に使用されないときオフされるが、非常に高速にオンすることができる。
これは、使用されるボーのスリップに対してＦＣＣの制限がなく、受信器はＡＦＣ回路によってこの信号に追従できるためである。受信回路はＲＦ増幅器９８、ミクサ９９、４５MHz でフィルタリングされるＩＦ増幅器段１００を含み、局部発振器は９４７MHz から９７３MHz の周波数（この周波数の４５MHz 上が用いられる）を生成するシンセサイザ１０２によって動作する電圧制御発振器１０１である。シンセサイザ１０２は線１０３を介してＣＰＵ４０から２MHz クロックを受信し、差分増幅器１０４への入力を発生する。この差分増幅器１０４の出力は発振器１０１を制御し、発振器からのフィードバックは適当な分周器１０５を介して出力される。特定の動作周波数はＣＰＵ４０からのインターフェース８５を介して入力１０６にロードされる２値コードによってシンセサイザ１０２中で選択される。ＩＦ段１００の出力１０７はＦＳＫ変調に応答する復調器１０８に印加され、図１１(b) に対応する線１０９上に直列２値データ出力が発生し、このデータ出力１０９がインターフェース８５に印加され上述したようにチップ速度の３倍でサンプリングされ、記憶装置４１にロードすべき三つの２値データストリームＡ、ＢおよびＣが発生する。また、復調器１０８は差分増幅器１１１を介して自動周波数制御あるいはＡＦＣ出力１１０を発生し、このＡＦＣ電圧が送信器の電圧制御発振器８６用の調整回路８８にフィールドバックされる。したがって、送信器の動作中は受信チャンネルもまた通電され線１１０上にＡＦＣ電圧が発生し、発振器８６の周波数が調整される。さらに、復調器１０８は線１１２上に受信モード時の信号強度を表す電圧を生成し、この電圧はインターフェース８５でＣＰＵ４０によって読み取ることができる。このようにして、アンテナ４５ａおよび４５ｂによって生成された信号を比較することができ、さまざまな利用可能な周波数がＲＦ信号レベルに対してチェックされる。この情報は最適の送信／受信チャンネルを選択するためのアルゴリズムに用いることができる。図１２の回路は商業的に入手可能な集積回路装置を用いて構成することができる。たとえば、発振器８６と１０１およびＲＦ増幅器９８にはＭＭＢＲ９０１装置を使用することができ、電力増幅器９０にはこのＭＭＢＲ９０１装置とＭＭＢＲ５７１装置を使用することができ、シンセサイザ１０２はＭＣ145158装置とすることができ、復調器１０８はＭＣ13055 装置とすることができる。回路９１のアンテナ選択スイッチとＴ／ＲスイッチにはＰＩＮダイオードを使用することができる。この構成における送信器の範囲は、業務用環境において約１ワットの電力のとき約５００フィートである。トランシーバは受信モードで約１００mA、送信モードで約４５０mAを消費する。
【００４２】
図１４にはトランシーバ３４をより詳細に示す。この回路の大部分は図１２の回路と同様であるが、重大な相違がある。発振器８６およびその調整回路８８とＡＦＣフィードバック１１０は同じであり、電力増幅器９０も同じである。しかし、受信器は常に動作しなければならず、またバッテリーの消耗の恐れがないため図１２の電源制御９４は基地局では使用されない。記憶装置３１からの直列２値データは、一実施例で用いられるＤＳＰ56001 装置について定義したように１６ビットアドレスバス３２ａ、１５ビットポートバス３２ｂ、制御バス３２ｃおよび２４ビットデータバス３２ｄからなるバス３２に接続されたインターフェース８５からの入力８７に加えられる。Ｖ−２５マイクロプロセッサが使用された場合、バス３２が８０８８型バスに対応するのはもちろんである。ＤＳＰ56001 用のポートバス３２ｂはマイクロプロセッサ装置３０によって入力あるいは出力のいずれかとして使用される１５本の線を有し、したがって、これらは図１２の８０８８について上述したＩ／Ｏレジスタの代わりに使用することができる。ＲＦ増幅器９８、ミクサ９９およびＩＦ増幅器１００は図１２のものと同じであり、局部発振器１０１とシンセサイザ１０２も同様である。シンセサイザの周波数を選ぶための２値入力１０６はインターフェース８５を介してポートバス３２ｂからのローディングを行うために直列ではなく並列とすることができる。送信／受信セレクタ回路９１は遠隔装置１５のものと同じであるが、アンテナ選択には二つ以上のアンテナ、すなわち３５ａ、３５ｂ、３５ｎ等があってもよく、したがって線９２上のアンテナ選択制御は１ビット以上である。ＣＰＵ３０はポートバス３２ｂを介して多ビット制御を送り、使用すべきアンテナ３５ａ、３５ｂ・・・３５ｎを選択する。重要な相違点は線１０９上の復調器１０８からの直列データ出力がＣＰＵ３０からのクロック入力１１６によって２MHz で刻時される専用の１４４ビット（すなわち３×４８ビット）シストレジスタ１１５に接続され、４８チップ開始記号７２を実時間で捜すことである。このようにして、図１１(b) に示すように検出され、図１１(c) に示す速度でサンプリングされる図１１(a) の信号の４８のチップ８０を表す受信、検出、サンプリングされたＲＦの最新の１４４ビットが任意の時間にレジスタ１１５中で利用可能になる。このシフトレジスタ１１５の内容は復号器１１７によって実時間で復号され、２MHz のクロック周期に一度評価され、遠隔装置１５によってデータの復号に使用される排他的論理和関数に用いられる疑似ランダム２値コード値を表す。このコード値はポートバス３２ｂと入力１１８を用いてインターフェース８５を介してＣＰＵ３０から新しい２値数をロードすることによって複号器１１７内で変更することができる。あるいは、複号器１１７で使用されるコードはこの網のためのあるいはこの特定の基地局のためのＰＲＯＭを用いて肯定することもできる。パケット１７の有効な４８ビット開始信号７２が選択されたレベル（すべてのビットが有効である必要はない）を用いて複号器１１７で認識されると、インターフェース８５への出力１１９上に信号が発生し、この信号がＣＰＵ３０によって有効パケット１７��来ることを意味し、したがって線１０９上の直列データはＣＰＵ３０のレジスタへの直列ローディングの媒介物を介して記憶装置３１に複写された点から来ることを意味するものとして認識され、このＣＰＵは記憶装置へのローディングを行うための移動命令を実行する。三つのサンプルのうち一つだけが最良のデータであるため、三つおきのビットだけを記憶装置３１に転送しなければならない。あるいは、サンプルのすべてをロードした信号ＣＰＵ３０が線１０９上の入データの２／３を放棄することもできる。図１４のトランシーバ回路の図１２のものと比較した場合のもう一つの相違点は、復調器１０８からのＲＦ信号強度出力１１２が、ポートバス３２ｂからの線１１２上で多ビット値を受信するレベル検出器１２０に与えられるアナログ信号であることであり、したがってこのしきい値レベル検出器１２０からの出力はＣＰＵ３０がそのポートバス３２ｂを介して読むことができる。このようにして、ＣＰＵ３０は（シンセサイザへの入力１０６を介して）利用可能な１６程度のＲＦ周波数を切り替え、（アンテナ選択の入力９２を介して）アンテナを切り替え、（線１２１を介して）捜すべきレベルを定義し、一方でトライアル毎に出力を記憶装置３１に複写することによってＲＦチャンネルをチェックするアルゴリズムを実行する。こうして、（９０２から９２８MHz 帯域内の）搬送波に対する最適周波数と最適なアンテナ３５ａから３５ｎを選択することができる。
【００４３】
図１６は遠隔装置１５のＣＰＵ４０によって実行される種類のプログラムの一例のフローチャートを示す。この例では、データ収集装置として図５のレーザー走査バーコード読み取り装置が用いられるものと仮定する。このプログラムの空き状態はトリガー５４が引かれているかどうかをテストする判断ブロック１２５によって示されるループである。“ＹＥＳ”のとき、ブロック１２６に示すレーザー源５８および走査モーター６０を起動することによって走査が開始される。次に、ＣＰＵ４０はループ１２７に入り、装置４３からのバーコードを待つ。判断ポイント１２８に示すタイムアウト期間の終わりまでに有効なバーコードデータが検出されない場合、制御は開始ループ１２５に返される。バーコードデータが検出されると、ブロック１２９に入り、このバーコードデータが記憶装置４１にロードされ、その有効性が具体的な用途に適した判断基準を用いてチェックされる。次に、判断ポイント１３０でパケット送信が必要であるかどうかが判断される。必要であれば、ルーチン１３１に入り、開始記号７２、ヘッダ７３およびＣＲＣフィールド７８を加えることによってパケットが構成される。バイト計数値がデータフィールド７８について２９以下である場合、ＣＲＣフィールドの後に空白が加えられた固定された送信時間が提供される。次にルーチン１３２を用いてパケットの拡散と符号化が行われ、ポイント１３３で図１２の線９７を介して受信要素に供給電圧を印加するように電源９４に信号を発することによって受信器が起動される。次に、判断ポイント１３４に示すように、ＣＰＵは出力１１２を調べてチャンネルが空いているかどうかを見る。空いていなければ待ちループ１３５に入り、受信器起動ブロック１３３に戻ることによるリトライを行う前にある選択された時間だけ遅延を行う。チャンネルが空いている場合、ブロック１３５で受信器が停止され、送信器回路が起動され、ブロック１３６に示すように図２の期間を規定するためにタイマーが始動する。送信パケット１７のバイトがバイトを数えるループルーチン１３７によって記憶装置４１から送信器にロードされ、全バイトがロードされると、判断ブロック１３８で時間ｔ２  を判定するタイムアウトに入る。タイムアウトに達すると、受信器がポイント１３９で起動され、ループ１４０に入り、Ａ、Ｂ、Ｃのサンプルすべてが送信器から記憶装置４１にロードされる。ｔ２  ＋ｔ４  に達すると、受信器がブロック１４１で起動解除され、ＣＰＵはルーチン１４２に入り、時間ｔ３  に対応するＡ、Ｂ、Ｃのサンプルデータストリームのそれぞれをテストし、有効パケットに対する予想される開始記号復号との相関の度合いを示す相関レベルを生成する。最高の相関レベル（Ａ、ＢあるいはＣ）が選ばれ、判断ポイント１４３で有効パケットとみなすためのしきい値（たとえば４１から４８）に照らしてテストされる。このテストに落ちると、応答パケット１８は受信されていないものとみなされ、パス１４４を介してブロック１３３のフローに再度入ることによってこのパケットは返送される。テストに合格すると、ＣＰＵはブロック１４５で選択されたＡ、ＢあるいはＣのいずれかのデータストリームを復号し減拡散し、ポイント１４６���ＣＲＣチェックを行う。ＣＲＣチェックに不合格になると、このパケットは放棄され、返送のパス１４４に入る。ＣＲＣチェックに合格すると、ＣＰＵはルーチン１４７に入り、パケット１８のデータにコールバック要求が含まれているかを見て、含まれていればポイント１４８でタイマーがロードされ、この応答パケットにおいて基地局によって要求された期間のカウントダウンを開始する。標準のコールバックパケット１７がルーチン１４９によって記憶装置４１中に発生する。これはデータフィールドを含まず、単に基地局がこの遠隔装置にデータを送ることを可能にする機能を果たすのみである。ループ１５０に入り、ブロック１４８で設定された期間のタイムアウトを待ち、タイムアウトになるとパス１４４によって送信機能に入る。コールバック要求がなかった場合、ＣＰＵはデータによって要求される、通常ブロック１５１における受信データの表示を含む行動をとり、その後開始ループ１２５に再度入る。
【００４４】
図１８には基地局１２、１３あるいは１４のうちの一つのＣＰＵ３０によって実行される種類のプログラムの一例のフローチャートを示す。このプログラムの空き状態は判断ブロック１５５および１５６で示されるループであり、この状態では線１２１の受信ＲＦインジケータが、遠隔装置から受信されている信号があるかどうかについてチェックされ、なければシリアルリンク１１がホストコンピュータから来るデータがあるかどうかについてチェックされる。まず、受信ＲＦ信号が正であると仮定するとブロック１５７に示すようにレジスタ１１５と復号器１１７を含む相関器は入ＲＦを評価し、そのＲＦ入力を復号・減拡散し、コート認識復号器１１７が整合を示すかどうかをチェックする。整合されない場合、この入力は無視され、制御はパス１５８を経て始めに戻る。整合を示す場合、ブロック１５９で図２の期間ｔ２  をタイムアウトするためにタイマーを始動することによって受信パケットシーケンスが開始される。ＲＦ信号を介して受信されたデータストリームはその後ブロック１６０に示すようにパス１１９とバス３２を介して記憶装置３１にロードされる。この受信データはブロック１６１に示すようにＣＰＵによって実行されるルーチンを用いて復号および減拡散され、続いて判断ブロック１６２に示すようにＣＲＣフィールド７９がチェックされる。ＣＲＣ比較が不合格になると、このパケット受信は中止され制御はパス１５８を介して空き状態に戻る。この比較に合格すると、このデータストリームの装置識別フィールドが判断ポイント１６２に示すようにＣＰＵによってメモリ中の有効ＩＤの表に照らしてチェックされる。一致しない場合、受信が中止され、制御はパス１５８を介して空き状態あるいは開始状態に戻る。装置識別が有効である場合、タイムアウトループ１６４に入り、応答パケットがブロック１６５でロードされ、ブロック１６６で送られるように時間ｔ２  を待つ。この遠隔装置に送るべきデータがある場合、これも応答パケットに含まれるが、なければ単なる肯定応答が送られるだけであり、この場合応答パケットはヘッダを除いて空白である。判断ポイント１６７に入り、受信パケットの内容からそれをホスト１０に送るべきかどうかが判断される。遠隔装置は空き状態のときチェックインを行うためにパケット１７を周期的に送る。したがって、遠隔装置に送るべきデータがある場合、これはパケット１８で返すことができる。これらのチェックイン交換については、基地局からホストにデータを送る必要はない。しかし、遠隔装置１５から基地局にデータ（たとえばバーコードデータ）が送られている場合、このデータはブロック１６８に示すようにリンク１１を介して送られる。
【００４５】
上述したような基地局と遠隔装置の構成によって、空きチャンネル選択する方法が提供される。使用されるＲＦチャンネルは図１２あるいは図１４のシンセサイザへの入力１０６を介してＣＰＵの制御のもとに選択される。基地局がまず、基地局と遠隔装置の通電時、あるいはその日の作業またはそのシフトの作業を始めるために遠隔装置がＲＳ２３２接続を介して基地局に接続されるときの初期設定においてセットアップされる最初のチャンネルで動作する。基地局は、周期的にあるいは信号品質の劣化に応じて他の利用可能な周波数チャンネル（すなわち最初のチャンネル以外）のすべてに切り替えて動作し、ＣＰＵへの出力１２２を介して最適なチャンネル（干渉が最小あるいは最も静かなチャンネル、すなわちＲＦエネルギーが最小のチャンネル）を検出する。さらに、基地局はつぎに説明する品質係数を用いて最初のチャンネルの誤り率に対応する値を生成する。送信誤り率が選択されたしきい値を越える（品質が標準以下である）場合、基地局はチャンネル変更モードに入る。このモードではメッセージがこの基地局が通信する遠隔端末のそれぞれに送られ、それ以降の通信交換は新しいチャンネル（最も静かなチャンネル）で行われるべきことを知らせる。これらのメッセージは、遠隔装置が最初のチャンネルを用いてチェックインを行うときなどの、それぞれの遠隔装置１５によって開始される次の交換に応じて応答パケット１８によって送られる。通常、このメッセージはチャンネル変更時間となる未来のある時間を指定する（この時間はそれまでにすべての遠隔装置がチェックイン交換を開始するだけの長い時間である）。遠隔装置がこのメッセージを受け取らなかった場合その遠隔装置の最初のチャンネルを用いての次の交換は応答されない。この場合、この遠隔装置は新しいチャンネルで応答を受け取るまで１６のチャンネルのそれぞれを試すことによって正しいチャンネルを捜す。
【００４６】
この実施例で用いる直接シーケンススペクトル拡散ＲＦ変調技術はある種のスペクトル拡散システムにおける周波数ホッピングとは区別すべきことに注意しなければならない。周波数ホッピング法は少数のデータビットを類似雑音発生器を用いて多数の異なる周波数の多数のチップに“拡散”する、すなわち、ここで用いる直接シーケンス法ではなく多数の周波数にわたる疑似ランダム拡散からなっている。疑似ランダム周波数ホッピング法は、このシステムに実施するには直接シーケンス法に比べてコスト高になる。それは、図１２に示す遠隔装置に必要なＲＦ回路により複雑で高価なものになるためである。したがって、この二つの周波数だけを用いる直接シーケンス法の方がこのシステムには適している。なぜなら、広く拡散した選択肢の間で高速の周波数切り替えを発生するＲＦ部分ではなく、２値データを符号化および復号するＣＰＵの方を複雑にしているためである。異なる目的を持つ他のシステムでは、この発明の特徴は周波数ホッピングを用いたシステムに用いることもできる。
【００４７】
データと“排他的論理和”を取るのに使用される疑似ランダム２値コード値は誤り訂正コードを用いる必要はない（必要であれば用いてもよい）。ここで用いられる手順においては、ＲＦスペクトル中のインパルス雑音に対処することを意図していない。送信されたパケット１７あるいは１８が雑音によって破壊されている場合、それは復号器１１７あるいは遠隔装置１５の記憶装置４１からの等価なソフトウエア復号によって認識されず、したがってこのパケットは再送信される。遠隔装置１５がパケット１８を受信しない場合、遠隔装置１５はタイムアウト期間後にそのパケット１７を再送信する。
【００４８】
トランシーバ３４および４６に用いる変調法は非コレーレントＦＳＫ（周波数偏移変調）である。この技術は９０２−９２８ＭＨｚ  帯域中の強い一つの周波数（雑音）等のある種の妨害を受けやすい。この帯域は無制限にあらゆる種類の装置によって使用され、領域内のＲＦ融解装置によって用いられる可能性もある。この種の妨害が発生した場合、基地局のＣＰＵ３０によって実行されるアルゴリズムを用いて入力１２２を介して非常に高い誤りレベルを認識し、ＲＦトランシーバ３４のシンセサイザ１０２にコマンドを送って、その１６の周波数帯域の中の他のものを選択するようにすることができる。新しい周波数帯域でより良好な送信が可能となることも期待できる。基地局のＲＦトランシーバ３４がそれが使用できる１６の帯域のうち任意の帯域中で出力１２２を介して瞬時ＲＦエネルギーを測定することができるという特徴は重要である。これによってパケット１７および１８を介した交換に用いられる周波数に利用可能な最も静かな帯域の選択が可能になる。
【００４９】
基地局のトランシーバ３４は、遠隔装置１５とは対照的にレジスタ１１５と復号器１１７を用いてパケット１７の同期開始信号７２に実時間で応答する。遠隔装置はＲＦ送信器発振器８６へのパケットあるいはチップシーケンスを直列化し、２ＭＨｚ  クロックを計数するＣＰＵ４０によって制御されるタイマーレジスタによって確立される正確な時間量（約５ミリ秒）だけ待ち、ＲＦ受信器１０８の出力１０９を図１１（ｃ）  に示すチップ速度の正確に３倍でサンプリングする。このサンプルは三つのサンプルストリームＡ、Ｂ、Ｃに分割され、それぞれのデータストリームは一つのパケット１８の時間よりわずかに長く、記憶装置４１に記憶される。これらのサンプリングされたデータ列は基地局からの応答パケット１８と推定される。ＣＰＵ３０とＣＰＵ４０はもちろん非同期であるが、遠隔装置１５と基地局１２、１３、１４中のこれらのＣＰＵの２ＭＨｚ  クロックのタイミングは、長さが最大で２６００チップであるパケット１７あるいは１８のいずれか一つの検出のさいにドリフトがチップの小部分、１．５マイクロ秒の非常に小さい部分を越えないように、約４０ｐｐｍ  （百万分率、すなわち百万チップ当たりチップあるいは１．５マイクロ秒のドリフト）以内で一致しないなければならない。このクロック精度は低コストの水晶発振器で得ることができる。
【００５０】
受信されたデータが記憶装置４１に入った後、ＣＰＵ４０によって実行されるコードによって、三つのサンプルストリームのうちのどれを使用すべきか、またそのストリームのどこで記録が始まるかが判定される。遠隔装置１５が達成しなけれはならない三つのレベルの同期がある。すなわち、位相同期、記号同期およびパケット同期である。位相同期はチップあたりの三つのサンプルＡ、Ｂ、Ｃのうちのそのチップの中心に最も近いのはどれか、したがってそのチップの真の値を表す可能性が最も高いのはどれかを発見することに関係がある。図１１（ｃ）  に示すように、サンプルセットＡ、Ｂ、Ｃのうちの一つが通常、図１１（ｂ）  の波形の中心近辺にある可能性が高く、したがってこれが最も正確であるが、これらのセットのうち一つあるいは二つは遷移点の近くにあり、したがって最も中間的なものである。記号同期は入チップストリームと＞２６００ビットの長さの２値コード値の開始点のアラインメントである。最後に、記録あるいはパケット同期はパケット１７あるいは１８の始まりを発見することである。遠隔装置１５へのあらゆる送信は一定のチップパターン（同期信号７２）で始まるため、遠隔装置１５はこれら三つのレベルの同期のすべてを最初の２、３のサンプルを調べることによって一度に達成する。簡単な例を挙げると、この一定のチップパターンが８チップの長さで記録は６マイクロ秒（４チップ）の枠内で開始されたと仮定する。チップ当たり三つのサンプルがある場合、パケット１８が始まった可能性のある位置は１２ある。それぞれの潜在的開始位置について、対応する８チップシーケンスが抽出され、表検索を用いて所望のシーケンスと比較される。一つが正確に一致するか非常に近いことがわかった場合、三つの同期すべてが達成された可能性が高い。従来のいくつかのスペクトル拡散法と異なり、位相同期が一度達成されると、位相追跡を行う必要がない。これは、送信パケット１７および１８が非常に短く実際にはドップラー効果がないためである。遠隔装置１５は送信時には固定されているか、あるいは非常に低い速度で移動する。表検索で発見できる最良の一致があまり良くない場合、パケット１８はそこで放棄され、別のアンテナあるいは別の周波数を用いて新しい交換が開始される。
【００５１】
引き渡しプロトコルがそれぞれの遠隔装置の特定基地局への割り当てに用いられる。ある時間に基地局１２、１３、あるいは１４のうち一つだけが一つの遠隔装置１５に割り当てられることが重要である。さもなければ、遠隔装置が交換を行おうとするとき二つの基地局がパケット１７に同時に応答使用とする可能性があり、この場合二つの応答パケットが互いに干渉する。基地局が遠隔局に応答する前に、基地局はリンク１１を介してホストコンピュータ１０から遠隔装置の通し番号と装置ＩＤを受信し、その記憶装置３１に表項目を作らなければならない。すべての基地局がホストからこの同じ番号を受信するが、一つの基地局だけはなんらかのアルゴリズムを用いてそれ自体をこの遠隔装置に任意に割り当てる。たとえば、基地局は通し番号か装置ＩＤに基づいて単に遠隔装置を選択することができる。ある基地局が（そのリストにあるものに対応する装置ＩＤを有する）その遠隔装置の一つからパケット１７を受信する。この基地局はこの交換に応じて応答パケット１８を送り、その記憶装置３１にデータパケット１７の時間と品質に（誤りの数）を記録する。やはりこの遠隔装置からのこの交換のパケット１７を受信している他の任意の基地局は単に時間と品質を記録する。１分程度毎に、各基地局は最後の１分にそれが受信した遠隔装置と品質のリストを発行する（リンク１１を介して他の基地局に送る）。別の基地局が始めに割り当てられたものよりはるかに高い品質等級を有する場合、この特定の遠隔装置への割り当ては関係する二つの基地局の間で交換されるメッセージによって移動する。任意の時間に、それぞれの基地局はその記憶装置にそれが応答する対称となる遠隔装置の通し番号（あるいはＩＤ番号）のリストを有し、パケット１７が受信されると常にフィールド７４のＩＤ番号が記憶装置のリストと比較され、この基地局から応答パケット１８を送るべきかどうかが調べられる。
【００５２】
遠隔装置１５がそれが開始する図２の交換に対する応答を受信しない可能性があることには多くの原因があり、それぞれの原因について通信を再度獲得するために利用できるそれぞれの方法がある。問題は、遠隔装置が一つの基地局の領域の外に出てしまっていて、しかも別の局の領域内にある場合である。この場合、この遠隔装置は、“遭難呼び出し”を送る。これは標準の同期信号７２とその通し番号からなっているに過ぎない。このパケットは二つのアンテナ３５ａおよび３５ｂのそれぞれから一度、計二度送られる。この特殊な交換については、応答は第１あるいは第２のかかるパケット１７から一定時間後に来る可能性がある。この遭遇呼び出しを聞いている任意の基地局が通常この遠隔装置を受け持つ基地局と交換によって通信できるように、応答パケット１８には１００ミリ秒といった長めの遅延時間が設けられる。この責任基地局はこの呼び出しを聞いた他のすべての基地局から連絡を受けると、担当すべき新しい基地局がどれかを判定し、その基地局が応答パケット１８を送るのに間に合うようにその基地局に“バトンを渡す”ことができる。応答はどのアンテナが最も良好であったか、すなわち最も誤りが少なかったかを示す。遠隔装置がこの遭難呼び出しに対する応答を受信しない場合、この遠隔装置はその時おそらくすべての基地局の領域外にあり（たとえば金属トラックの中）遭難呼び出しはタイムアウト期間の後再び発せられる。通信不能の状態が数分間続くと、この遠隔装置内で実行されるアルゴリズムは網の動作周波数が変更されたものと結論し、遭難呼び出しが他の周波数で一度に一つずつ送られる。
【００５３】
この実施例の重要な特徴は基地局１２、１３、１４における受信パケット１７の品質係数の測定である。上述したように、この品質係数は初期に、あるいは周期的な再調整、あるいは遭難呼び出しによって、どの遠隔装置がどの基地局に割り当てられているかを判定するのに用いられる。品質係数は復号器１１７における４４ビットの開始記号７２の復号の結果得られる有効ビットの数である。パケットは入ってきた記号７２を正しい疑似ランダムコードの記憶されたものと比較するとき発見される有効ビットの数が（この例では）４４のうち３５であっても有効データとして受入れられる。しかし、この数せは３５から４４の範囲であっても記憶装置３１に保管され、ある遠隔装置から最良の信号を受信しているのがどの基地局かを判定するのに用いられる。すなわち、割り当てられた基地局は入パケットをきわめて適切に受信し復号できるかもしれないが、この基地局は品質係数の平均を３８とし、一方で別の基地局がこれらの同じパケットを４４の品質係数で受信するかもしれない。すると、後者のほうが問題の遠隔装置に関してはより好適な受信状態になることは明らかであり、したがって次に基地局間でメッセージが交換され、より良好な品質で受信している基地局にバトンが渡されねばならない。この品質係数は単なる信号強度の測定とは異なることに注意しなければならない。信号強度の測定はこの種の環境では多重パス化の度合いが高いため重要性が低い。また、信号強度は距離によって変動し、また大きく変動しうるにもかかわらず受信は完全であることがある。単にＲＦレベルを測定するだけでは、雑音および干渉環境について知ることはできない。また、誤りの検出と訂正は非常に多量の計算を要するためにこのシステムには採用されていない、したがって破滅的な故障（ＣＲＣがチェックされなかったときに発生する）を除いては品質対策がないことに注意しなければならない。開始記号７２の復号からの相関数の使用が、信号が使用不能なほど劣化するはるか前に信号の劣化についての早期の表示を与える手段を提供する。品質係数（開始記号７２の相関係数）は基地局の入力１２１で利用できるＲＦ信号強度表示と関連させて用いることができる。相関は悪いがＲＦ信号強度は良好である場合、周波数に問題があり、したがってチャンネルの変更を行う。しかし、相関が悪くまた信号強度も悪い場合、基地局がバトンタッチを行って変更される。
【００５４】
製造されるであろうすべての遠隔装置の２４ビットの通し番号はそれぞれに固有のものとなるであろうが（２24は１６００万）、ほとんどの遠隔装置メッセージパケット１７はそのメッセージヘッダ７４に１３ビットのハンドルあるいはニックネームしか持っていない。図１の二つの網が重なった領域にある場合、それらのメッセージが混ざり合うことがありうる。たとえば見本市ではいくつもの網が同じＲＦ空間内にあるということが起こりうる。それぞれのもうの基地局はすべての周波数が雑音とトラフィックに関してチェックされる初期設定期間中に使用すべき異なる周波数を選ぶことができる。また、それぞれの遠隔装置からの初期メッセージは完全な通し番号を要求することができる。はるかに確実な技術としては、それぞれの網に異なるランダムチッピングパターンを使用する方法、すなわち、データとの排他的論理和をとるのに異なる疑似ランダム２値コードを用いる方法がある。すると、二つの網は互いのメッセージを解読することができないか、あるいは互いの存在を検出することができない。衝突は増えるであろうが，パケットは別の網によっては完全に解読不能なものとなる。しかし、異なるチッピングパターンを使用するこの技術は網の管理者（人間）がそれぞれの遠隔端末を初期設定することを必要とする。このために、それぞれの遠隔装置１５は初期設定のために一時的にホストコンピュータに結合される（バス４２に結合される）ＲＳ２３２コネクタを有し、この初期設定のさいに固有の疑似ランダム２値コード値が記憶装置４１にロードされ、その後排他的論理和関数に使用される。
パケット１７の識別フィールド７４として使用すべきハンドルもまたこのときロードされる。ケーブル１１を介してホストコンピュータ１０に接続された基地局はこのケーブルを介して初期設定される。ＲＦリンクだけを介してホストコンピュータ１０に接続された基地局（たとえば、図１に示す基地局１４）は初期設定にのみ使用される省略時チッピングパターンを用いることができるが、初期設定のためにシリアルリンク１１によって一時的に接続し、その後ＲＦリンクによって動作するのが好適である。基地局はホストコンピュータからのコマンドによって、あるいは長時間通信不能であるときこの省略時パターンに変更するようにプログラムすることができる。重複する網における保安を計る代替の方法では、すべてのメッセージパケット１７あるいは１８が遠隔装置の２４ビットの通し番号を含むことを必要とする。これによってヘッダオーバーヘッドに１１ビット追加され、また製造者が製造されるすべての装置の通し番号を常に管理することができることを前提としている。
【００５５】
一実施例においては、それぞれの基地局とその割り当てられた遠隔装置における拡散および符号化のステップに異なる２値コードシーケンスが用いられる。この場合、遠隔装置１５の一つがその基地局１２、１３あるいは１４と交換を実行しており、同時に別の遠隔装置１５がその基地局と交換を行っており、しかもこれら二つの対は互いのＲＦ領域内にあるということが可能である。これはスペクトル拡散技術の利点の一つであって、すなわち、同じ帯域中のいくつかの同時送信を異なるコードを用いることによって分離することができる。また、これらの基地局のそれぞれがその遠隔装置との通信に９０２−９２８MHz 帯域中の異なる周波数を使用している場合、同様な同時交換を実行することができる。平均デューティサイクルが低ければ約１０００台の遠隔装置１５を一つの区域内で支援することができる。衝突を最小限にするプロトコルの機能を発動することなく、それぞれの基地局が１秒当たり２５の不規則に発生する交換を維持することができる。すると、制限要因となるのはホストコンピュータ１０ということになるが、ホストのトランザクション処理能力はより高いクロック速度、ＭＩＰＳ速度、並列処理装置、およびこの種の周知の技術を用いて拡張することができる。
【００５６】
図２のプロトコルによって加えられるオーバーヘッド（すなわち損失時間）はパケット１７および１８の長さを増すことによってかなり低減することができる。すなわち、パケットが２２バイトよりはるかに長いデータフィールド７８を送信すれば、総送信時間に対するデータの送信にかかった時間の比が多くなり、したがって効率も上がる。しかし、このパケットの長さの増大はまた基地局と遠隔装置の両方における時間基準（局所クロックおよびカウンタ）に対する精度要求をも高くなる。局所時間基準はパケットの終わり近くで位相同期が失われるのを防止するために必要であり、受信機の使用する局所的に確定されたチップ境界が図１１（ａ）  −図１１（ｃ）  を参照して説明したように送信器の実際に使用するチップ境界と一致しなければならない。拡張されたパケット全体に再同期フィールド（フィールド７２のような追加フィールド）を入れることによってかかる精度要求は小さくなるが、これはパケットを大きくする目的に一部反している。なぜなら、このフィールドは時間をとり、また再同期中にも時間の損失があるためである。さらに、パケットを大きくすればチェックサムフィールド７９もおそらく拡大する必要がある。最後に、雑音の多い環境では、再送信しなければならないパケットのパーセンテージはパケットサイズの増大に伴って高くなり、したがって、パケットを大型化すれば再送信のために効率が低下する結果になる。前述したように標準の交換の比較的小さいパケットサイズが選ばれる理由はこうした点にある。
【００５７】
このシステムのもう一つの代替構成例としては、チッピング速度を上げて、拡散係数を大きくして領域と雑音の許容度を大きくする、あるいはデータ速度を上げるという方法がある。しかし、この方法にはより高価なハードウエアが必要であり、また互換性の問題が発生することはもちろんである。さらに、また別の代替構成例として、基地局間のデータ転送容量を大きくするというものがある。大型の網では基地網１１において容量が制約され、このような場合上述したものよりも性能の良い無線トランシーバ３４ａとより高い計算能力を有するより容量の大きい基地局を使用することが有益であるかもしれない。これらのより高性能な基地局は互いにはるかに高いデータ転送速度で通信することができ、また多数の周波数の遠隔装置および標準基地局と同時に通信することができるであろう。光ファイバー等の他のリンク媒体を用いることもできる。
【００５８】
スペクトル拡散システムの最も重要な問題はチップ同期、すなわち受信器で整合すべき入ってくるチップと（疑似ランダム数を表す）１と０のパターンの同期の獲得である。チップ同期では、雑音の多い受信信号中でまれにしか現れないパターン（パケット１７あるいは１８の同期フィールド７２）を捜さなければならない。入メッセージパケットが任意の時間に始まる場合、たの探索では大量のデータ（雑音）を取り込み、ＣＰＵと記憶装置あるいはハードウエア論理を用いたその他のものを用いてこのデータに探索を行わなければならない。これには多くの時間あるいは高価なハードウエアを必要とする。この探索の困難さはこのパターンを見つけるのにどこを捜すべきかの手掛かりを与えることによって低減される。
上述したプロトコルでは、遠隔装置１５は常にパケット１７によって通信を開始し、基地局は図２のｔ２  から開始してパケット１８を用いて非常に予測しやすい時間量で応答する。したがって、遠隔装置１５においては、応答パケット１８が来ることがわかっていてしかも探索が行わる前でも同期に非常に近い場合には、疑似ランダムシーケンスの始まりの探索は非常に小さい枠ｔ３  （この例では３マイクロ秒）に絞ることができる。この枠が１．５マイクロ秒のチップ時間内にある場合、図１１および図１２を参照して説明した標準の追跡技術によって受信器を同期に引き込むことができる。図１９に示すように、受信器はパターン１７０（疑似ランダム数）をパケット１８の入フィールド７２に一致させようとし、同期させ一致を発生させるにはΔＴのオフセットが必要であることを発見する。一つのパケットの受信に必要な引き寄せの量あるいは図１９の値ΔＴを遠隔装置１５の記憶装置４１に記録すれば、この値は次の交換のさいにパケット１８の開始記号７２の受信のタイミングの見積りを向上させるのに用いることができる。すなわち、図２０の想定受信パターン１７１の開始時間はｔ２  ±ΔＴと推定される。この概算開始時間は条件が変化しうる長い時間が次の交換の前に経過しない限り、１．５マイクロ秒のチップ時間内で正確であるはずである。したがって、通常の条件下では遠隔装置１５は、一つの応答パケット１８のｔ２  からの偏差を記録し、次の交換のパケット１８の推定開始時間を調整するだけで基地局において使用するような相関器を用いず非常に迅速に同期を得ることができる。
【００５９】
遠隔装置１５がチップ時間内で正しく見積りを行うことができない場合、図２１に示す別の実施例では基地局に対してテストパターン１７３の送信を要求することができる。基地局から送られるテストパターン１７３はパケット１８であるが、直線的なチッピングシーケンスあるいは少なくとも予測可能なパターンを有する。すなわち、テストパターン１７３は適当な長さの時間の連続的な同期フィールド７２であり、前述の通りパケット１７に応答するものであることはもちろんである。遠隔装置１５はこのパターン１７３を受信しそれを（ｔ2 で始まる雑音とともに）記憶装置４１に記憶すると、ＣＰＵ４０を用いて適切な疑似ランダム数シーケンスオフセットを推測する。すなわち、ｔ2 からのオフセットである図２１のパターン１７４を試す。適当な積分時間のあとに包絡線検出器（すなわち有効な復号された文字を検出する）からの応答がない場合、疑似ランダム数シーケンスオフセットはチップ時間によって別の位置１７５に調整されて走査が続けられる。この手順がテストパターンの長さに対して続けられる。包絡線からのピークが検出されると、粗同期がおそらく検出されている。さもなければ、遠隔装置１５から別のパケット１７を送ることによって基地局に別のテストパターンを要求し、次に遠隔装置１５において異なる開始同期オフセットを用いてこのシーケンス全体が繰り返される。
【００６０】
あるいは、遠隔装置１５は図２１に示すように１チップ離れたこのシーケンスの開始点についていくつかの推測を行い、その後それらすべてを同時に復号することもできる。推測の数が可能性の数を越え、また有効応答が受信されているときは推測のうちの一つが適正な復号に導く。この方法は従来の方法より多くのハードウエアを必要とするように思われるかもしれないが、合理性のある可能性の数が十分小さい数に押さえられればコストは許容できるものとなる。
【００６１】
これらの技術は疑似ランダム数シーケンスの長さにかかわりなく機能することに注意しなければならない。疑似ランダム数シーケンスを一つのパケットの間繰り返すことも、長いヘッダを用いることも必要ではない。
疑似ランダム数シーケンスオフセットの変動は主として基地局と遠隔装置の距離の変動に起因する。光の速度を毎秒１０００フィートと仮定すると、基地局と遠隔装置に間の５００フィートの無線路の長さの変動は、往復の遅延を１マイクロ秒あるいは２メガチップの速度で２チップ倍変動させる。遠隔装置の移動の全範囲は５００フィート以下であることが多く、一つのパケット交換から他のパケット交換への典型的な移動は１０フィート以下であるため、これは問題にはならない。
【００６２】
基地局１２、１３、あるいは１４と遠隔装置１５はクロック入力１１６と１０３に一致していないマスターロック周波数を持っている可能性があり、これによって両者のチッピング速度にわずかな差が発生する。入力１１６および１０３のクロック源として安価な水晶発振器を用いるとたとえば１００ｐｐｍ  の誤りが発生するおそれがある。これだけ大きい誤りが出ると通常受信器３４と４４の両方で入信号の疑似ランダム数シーケンスを追跡しなければならない（すなわち、パケット時間中の局部発信器の周波数を調整しなければならない）。ここで有効な方法として、基地局に位相同期ループを用いて受信パケット１７の良好な疑似ランダム数追跡を行わせ、次にこの位相同期ループを自走モードで用いて遠隔装置１５に行く応答パケット１８を基地局のクロックを用いずにクロックする方法がある。すなわち、遠隔装置１５のクロックの周波数がパケット１７中に検出され、複製され、基地局によってその応答パケット１８に用いられる。これによってまず基地局によって良好な獲得が達成されることを条件に遠隔装置１５が受信器４４で入信号の周波数を獲得する必要を低減あるいは排除される。
【００６３】
したがって、この発明の別の実施例によれば、上述したような遠隔装置と基地装置の間の通信リンク中の送信装置と受信装置の間にタイミング同期を達成し、この同期を長いパケット長についても維持する方法が提供される。この方法は、一点から多数の点へ（基地局から多数の遠隔局へ）という上述したシステムの動作モードの利点を生かし、タイミング同期の主たる責任を（バッテリー電力による携帯型のものではなく）交流電源によって固定された場所で動作する基地局に負わせるものである。
【００６４】
この実施例によれば、基地局と遠隔装置の間のクロック周波数の差が追跡を困難にするような大きなものである場合、タイミング同期技術を用いる。このタイミング同期では位相同期ループ等を用いて図１５の基地局のローカル２ＭＨｚ  データクロックの位相と周波数の両方を基地局における入パケット１７の開始時に図１２の遠隔装置から受信されるデータストリーム１１９の２ＭＨｚ  成分の位相と周波数に合わせて調整する。受信されたデータストリーム１１９の２ＭＨｚ  成分の周波数は遠隔装置１５の２ＭＨｚ  基準信号１０３と同じであるが、前述したようなこれら二つの装置の間の距離に関連する変動する遅延のために位相が異なっている。パケット１７がいつ基地局で受信されるかを予測する方法がないため、この回路は常に通電され、また同期を獲得するために迅速に機能しなければならない。図１５において、基地局受信器３４は位相検出器１２５、ループフィルター１２６、ホールド機能１２７、電圧抑制ローカル基準発振器１２８および分周器１２９からなる位相同期ループ回路が加わったことを除いて図１４に示すものと同じである。この回路はローカル基準発振器１２８を、ローカル２ＭＨｚ  データクロック１１６の周波数と位相が受信データストリーム１１９に含まれる端末１５の２ＭＨｚ  基準クロック１０３の成分と同じになるように調整する。
【００６５】
基地局１２はこの同期したデータクロック１１６をシストレジスタ１１５をブロックするのに用い、またデータをＣＰＵ３０にクロックするのに用いる。基地局１２は次にパケット１７を受信する間この周波数と位相の調整を継続する。この構成では、位相誤りの蓄積が起こりうる場合のようなパケット１７の長さに対する制限はない。パケット１７の受信が完了すると、基地局１２は遠隔端末１５への応答パケット１８の送信を開始する。この応答パケット１８の送信の間、基地局１２はホールド機能１２７を作動させ遠隔端末１５から受信された２ＭＨｚ  基準周波数１０３の成分と同じ周波数に調整されたローカル２ＭＨｚ  データクロック１１６の周波数を一定に維持する。この実施例では、遠隔端末１５は前述したような方法で基地局１２からのデータストリームを受信し復号する。これら二つの装置の間の周波数の差は最小限であるため、同期を失うことなく前述の実施例の場合よりはるかに長いデータパケットを受信することができる。タイミング同期を達成し維持する主たる責任はこの方法では基地局１２が負う。それより数が多く、小型でバッテリーで動作する遠隔端末１５はしたがってタイミング同期の責任の大半から解放される。タイミング同期を迅速に獲得・維持するための複雑な機構は一つの基地局１２に備えられ、遠隔端末１５はこの点では複雑化を免れる。この実施例から得られるもう一つの利点は基地局１２が２ＭＨｚ  データクロック１１６を用いて遠隔端末１５に応答すべき適正な時間を計算するため、遠隔端末１５は応答パケット１８がいつ来るかをより正確に予想できることである。これは、データクロック１１６がすでに遠隔端末１５がこの時間の計算に用いる２ＭＨｚ  基準クロック１０３と等しい周波数に調整されているためである。
【００６６】
基地局から遠隔端末への長いパケット１８に送りたい場合の代替実施例としては、遠隔端末１５に図９ａのローカル２ＭＨｚ  データクロック１３４の位相を調整して、受信されたデータパケット１８の２ＭＨｚ  成分の位相をゆっくりと追跡し、図１５の基地局クロック発振器１２８の周波数ドリフトに対処する能力を設ける方法がある。これは、発振器１３０、位相検出器１３１、分周器１３２および復号器１３３からなる図１５に示す位相同期回路を用いて達成することができる。この回路はローカルデータクロック１３４の位相を受信されたデータストリーム１０９の２ＭＨｚ  成分に維持するのに必要な分周器１３２に供給されるパルス列に可変数のパルスを加減する機能を有する。加減されるパルスの数はローカル２ＭＨｚ  データクロック１３４と受信されたデータストリーム１０９の２ＭＨｚ  成分の位相差の大きさの測定を提供する復号器１３３によって制御される。この回路の動作は、データクロック１３４の位相がデータパケット１７の送信中に変化しないようにデータパケット１８が基地局から受信されている時間だけ可能とされる。この回路の動作は基地局１２から受信されたパケット１８の２ＭＨｚ  成分の周波数が始めに遠隔端末１５のデータクロック１３４の周波数とその送信パケット１７の終わりにおいて等しくなるように調整されるために容易になる。図１３と図１５に示す技術を組み合わせることによって、基地局１２と遠隔端末１５の間で送信されるデータパケット１７および１８の長さは実際上無制限である。
【００６７】
【発明の効果】
この発明は多数の遠隔端末が中央局にデータパケットを送ることができ、また多くの場合に中央局からの応答信号とデータを受信することのできる改良された低コスト低電力のデータ通信網、好適には遠隔装置がこの網の及ぶ領域内で自由に移動できるようにＲＦリンク等を用いた通信網を提供する。また、遠隔端末装置を低コスト低電力かつ小型なものにすることができ、なおかつデータ収集を行うためのバーコードスキャナー等を用いる商業施設（通常屋内）で必要とれるような信頼性と高速応答を提供する改良されたパケット送信網を提供する。さらに、信頼性のある動作、低い電力消費および低コストをもたらす、パケットデータ送信網に用いる改良されたプロトコルを提供する。さらに、ＦＣＣの規制に基づく使用場所の認可を必要とせずに使用可能な携帯端末のためのＲＦデータリンクを提供して、かかる認可に付帯する費用や遅れをなくすあるいは最小限とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例によるパケットデータ通信システムのブロック図である。
【図２】図１のシステムのデータ送信シーケンスの事象と時間の関係を示すタイミング図である。
【図３】図１のシステムのホストコンピュータと基地局の一つの詳細ブロック図である。
【図４】図１のシステムの遠隔端末の一つの詳細ブロック図である。
【図５】この発明の一実施例による遠隔端末として使用することのできる手持ち式バーコードスキャナ装置の断面図である。
【図６】この発明の他の実施例による図５のレーザースキャナの代わりに遠隔端末として使用することのできる他の種類のバーコード読み取り装置の図である。
【図７】図４、図５、あるいは図６の遠隔装置によって読み取るべきバーコード記号の一部を示す図と、それによって生成される電気信号のタイミング図である。
【図８】図２のタイミング図の一部拡大図である。
【図９】この発明のプロトコルの代替実施例による図１、図３および図４に示すような装置のための図２および図８と同様のタイミング図である。
【図１０】この発明のプロトコルの代替実施例による図１、図３および図４に示すような装置のための図２および図８と同様のタイミング図である。
【図１１】図２および図８のプロトコルを用いた図１および図３から図７のシステムに発生する事象と時間の関係を示すタイミング図である。
【図１２】図４の遠隔装置と送信器／受信器の概略回路図である。
【図１３】代替実施例による図１２と同様の概略回路図である。
【図１４】図１および図３のシステムの基地局の送信器／受信器の概略回路図である。
【図１５】代替実施例による図１４の回路の一部の概略図である。
【図１６】この発明の一実施例によるシステムのための図１、図４および図１２の遠隔端末装置のＣＰＵによって実行することのできるアルゴリズムの論理フローチャートの一部である。
【図１７】図１６における論理フローチャートの続きである。
【図１８】この発明の一実施例によるシステムのための図１、図３および図１４の基地局のＣＰＵによって実行することのできるアルゴリズムの論理フローチャートである。
【図１９】この発明の他の実施例による疑似ランダム数シーケンスを用いた同期調整を示す図２と同様のタイミング図である。
【図２０】図１９の機能を用いた受信のタイミングを示す図１９と同様のタイミング図である。
【図２１】この発明の同期法の他の実施例を示す図１９と同様のタイミング図である。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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