(57)【要約】資産の追跡を可能にする方法は：第１励起信号を第１電力レベルで第１周波数帯域を使用して受信するステップ（７１０）と；第１パラメータ集合が満たされていると判断すると、非活性モードから活性モードに移行し、データを、第１電力レベルよりも大きい第２電力レベルで、第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域を使用して送信し、そして非活性モードに戻るステップ（７２０）と、を含み、第１パラメータ集合が満たされていると判断することでは少なくとも、第１励起信号が第１ウェークアップ回路に対応していると判断することを含む。
2009506720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
資産の追跡を可能にする方法であって、
第１励起信号を第１電力レベルで第１周波数帯域を使用して受信するステップと；
第１パラメータ集合が満たされていると判断すると、非活性モードから活性モードに移行し、
データを、前記第１電力レベルよりも大きい第２電力レベルで、前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域を使用して送信し、
前記非活性モードに戻る
ことから成るステップと、
を備え、前記第１パラメータ集合が満たされていると判断することは、前記第１励起信号が第１ウェークアップ回路に対応していることを少なくとも判断することを含む、方法。
【請求項２】
前記第１周波数帯域が前記第１ウェークアップ回路に対応する所定の周波数帯域を含むとき、前記第１励起信号は前記第１ウェークアップ回路に対応し、前記第１電力レベルが、前記第１ウェークアップ回路に対応する所定の閾値を上回り、前記第１ウェークアップ回路に対応する所定の範囲を有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１パラメータ集合が満たされていると判断するステップは、前記第１ウェークアップ回路が非活性化されていないと判断することを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第１ウェークアップ回路は、複数のウェークアップ回路の内の一つのウェークアップ回路である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
複数のウェークアップ回路の内の一つのウェークアップ回路を除く全てのウェークアップ回路を非活性化する指示を含む指示信号を受信するステップを更に備える、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記データは、複数のチャネルから選択される第１チャネルで送信される、請求項１記載の方法。
【請求項７】
装置であって：
アンテナと；
前記アンテナに接続され、少なくとも一つのウェークアップ回路を含む受信機回路であって
第１励起信号を第１電力レベルで第１周波数帯域を使用して受信し；
第１パラメータ集合が満たされていると判断すると、非活性モードから活性モードに移行し、データを、第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域を使用して、第１電力レベルよりも大きい第２電力レベルで送信し、非活性モードに戻り、前記第１パラメータ集合が満たされていると判断することは、前記第１励起信号が前記少なくとも１つの第１ウェークアップ回路に対応していることを少なくとも判断することを含む受信回路と、
前記アンテナ及び前記受信機回路に接続され、データを送信する送信機回路と、
を備える装置。
【請求項８】
前記受信機回路は、前記タグデバイスを起動する複数のウェークアップ回路を含み、前記複数のウェークアップ回路の各ウェークアップ回路は、異なる励起信号によって活性化する、請求項７記載の装置。
【請求項９】
複数のチャネルの内の一つを選択してデータを送信する、乱数生成器を更に備える、請求項７記載の装置。
【請求項１０】
資産の追跡を可能にする方法であって、
第１励起信号を第１電力レベルで第１周波数帯域を使用して受信するステップと；
第１パラメータ集合が満たされていると判断すると、非活性モードから活性モードに移行し、
データを、前記第１電力レベルよりも大きい第２電力レベルで、前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域を使用して送信し、
非活性モードに戻る
ステップと
を備え、前記第１パラメータ集合が満たされていると判断することは、第１励起信号が複数のウェークアップ回路の内の第１ウェークアップ回路に対応していることを少なくとも判断することを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して資産追跡に関し、特に複数のタグを有し、かつこれらのタグの内の幾つかのタグが動いており、他のタグに非常に近接する可能性がある環境での資産追跡を効率的に可能にする方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、例えば車両に載せて保管場所または保管施設に搬送され、かつこれらの施設から搬出されるコンテナのような資産を追跡する、多数の使用事例、及び対応するタグデバイス／リーダデバイスサブシステムの需要が存在する。最初の例示としての使用事例では、タグデバイスが取り付けられた状態の資産が、観測地点の近くのゲートで通常、約２０マイル／時間（ＭＰＨ）以下の速度で搬入され、そして搬出され、そして資産が観測地点の近傍に高く積み上げられる。この最初の使用事例では、タグデバイス（ここではタグとも表記される）／リーダデバイス（ここではリーダとも表記される）サブシステムは、ゲートで搬入及び搬出が行なわれている資産を、資産がゲートの内側から外側に、またはゲートの外側から内側に移送されている間に、観測地点近傍の資産を検出することなく検出するという最低必要条件を満たす必要がある。２番目の例示としての使用事例では、資産が観測地点近傍に高く積み上げられ、そして資産が観測地点のリーダデバイスに対してほぼ静止している。この２番目の使用事例では、タグデバイス／リーダデバイスサブシステムは、資産の全て、または資産の一部を、追跡対象のこれらの資産に取り付けられるタグデバイスのバッテリ寿命を最大限に維持しながら追跡するという最低必要条件を満たす必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、幾つかのタグがリーダデバイス／観測地点に対して；タグデバイスのバッテリ寿命を最大限に維持し、かつタグデバイスのコストを最小限に抑えながら；低い送信電力で；かつ密集しているタグデバイス集合体の中を動き難い状態で移動している状況の中で；上記ユースケースシナリオに必要となる最低限のシステム要件を満たして効率的かつ効果的な資産追跡を可能にするタグデバイス／リーダデバイスサブシステム、及び当該サブシステムに対応する方法が必要になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
同様の参照記号が同じ、または機能的に類似する構成要素をそれぞれの図を通じて指し、そして以下の詳細な記述とともに本明細書の一部に組み込まれ、かつ一部を構成する添付の図は、種々の実施形態を更に例示し、そして全てが本発明によるものである種々の原理及び利点を説明するために役立つ。
【０００５】
本発明による実施形態について詳細に説明する前に、実施形態は、資産を追跡する方法及び装置に関連する方法ステップ及び装置構成要素と主として組み合わせることにより実現するものと考えられる。従って、装置構成要素及び方法ステップは、必要に応じて、図に付される従来の記号によって提示されており、本発明の実施形態に対する理解に関わる特定の詳細のみを示して、本開示が、本明細書における記述の利益を享受することになるこの技術分野の当業者にとって容易に理解することができる詳細によって不明瞭になることがないようにしている。従って、説明を簡単かつ明瞭に行なうために、商業的に実現可能な実施形態において有用な、または必要な共通の、かつ明白な要素は描かずに、これらの種々の実施形態を表わす図が見易くなるようにしていることを理解されたい。
【０００６】
この文書では、「第1」及び「第２」、「上」及び「下」などの関係を表わす用語は、一つのエンティティまたはアクションを別のエンティティまたはアクションから明確に区別するためにのみ使用され、必ずしもいずれかの実際のこのような関係または順番がこのようなエンティティまたはアクションの間に必要である、または暗に示されているという訳ではない。「備える」、「備えている」、「有する」、「有している」、「含む」、「含んでいる」またはこれらの用語の他の全ての変形は包括的な意味で使用されるので、一連の要素を「備える」、「有する」、「含む」プロセス、方法、製品、または装置は、これらの要素のみを含む訳ではなく、明示的には列挙されていない、またはこのようなプロセス、方法、製品、または装置に固有の他の要素を含むことができる。「〜を備える」、「〜を有する」、「〜を含む」の後に続く要素は、制約を更に受けることないように、更に別の同じ要素が、当該要素を「備える」、「有する」、「含む」プロセス、方法、製品、または装置に含まれることを排除しない。「実質的に」、「本質的に」、「近似的に」、「約」、またはこれらの用語の他の全ての変形版は、この技術分野の当業者が理解する程度に「近い」として定義され、そして一つの非制限的な実施形態では、当該用語は１０％以内として定義され、別の実施形態では５％以内として定義され、別の実施形態では１％以内として定義され、そして別の実施形態では０．５％以内として定義される。本明細書で使用される「結合される」という用語は「接続される」として定義されるが、必ずしも直接的にという訳ではなく、かつ必ずしも機械的にという訳でもない。或る態様により「構成される」デバイスまたは構造は、少なくとも当該態様により構成されるが、列挙されない態様によって構成される。
【０００７】
本明細書において説明する本発明の実施形態は、一つ以上の従来のプロセッサ、及び固有の格納プログラム命令により構成され、プログラム命令によって一つ以上のプロセッサを制御して、プロセッサを持たない所定の回路と連動させて、本明細書において説明する資産追跡方法及び装置の複数の機能の幾つかの機能、ほとんどの機能、または全ての機能を実行させる。プロセッサを持たない回路として、無線受信機、無線送信機、信号ドライバ、クロック回路、電源回路、及びユーザ入力デバイスを挙げることができるがこれらには制限されない。従って、これらの機能は、本明細書において説明する資産追跡を実行する方法のステップとして解釈することができる。別の構成として、幾つかの機能、または全ての機能は、プログラム命令を取り込まないステートマシンによって実行されるか、または一つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）の中で実行され、ＡＳＩＣでは、各機能、または複数の機能の所定機能の或る組み合わせがカスタムロジックとして実行される。勿論、２つのアプローチの組み合わせを使用することができる。従って、これらの機能を実行する方法及び手段が本明細書において説明されている。更に、当業者であれば、例えば利用可能な時間、その時点での技術、及び経済環境によりもたらされる相当な大きな努力及び多くのデザイン選択が生じ得るにも係わらず、本明細書が開示するコンセプト及び原理による示唆を得た暁には、このようなソフトウェア命令及びプログラム、及び集積回路を最小限の試行により容易に想到し得るであろう。
【０００８】
総じて、種々の実施形態に従って、資産追跡を可能にするタグデバイス／リーダデバイスサブシステム及び方法について記述する。普通、タグデバイスは非活性状態になっており、そしてインフラストラクチャ内のリーダデバイスがタグデバイスを必要な時にだけ起動する。リーダデバイスは複数の起動信号を送信し、これらの起動信号は一つ以上のタグデバイスが受信し、そしてこれらの起動信号に従って一つ以上のタグデバイスが動作し、これらのタグデバイスはそれぞれ、資産に取り付けられて資産の追跡を可能にする。起動信号に応答して、タグデバイスは、非活性モードから活性モードに移行してデータをリーダデバイスに送信すべきかどうかについて判断する。
【０００９】
起動信号をタグデバイスが第１電力レベルで、第１周波数帯域、例えば標準許容電力が相対的に高い８００〜９００ＭＨｚの制限周波数帯域外の周波数帯域を利用して受信し、そしてタグによって送信される全てのデータは、第１電力レベルよりも大きい第２電力レベルで、第１周波数帯域とは異なり、かつ第１周波数帯域よりも低い第２周波数帯域、例えば４３３ＭＨｚの制限周波数帯域を利用して送信される。制限周波数帯域外の周波数帯域を利用して起動信号を送信することにより、十分な電力をタグデバイスに関して使用して起動信号の検出を可能にし、更に制限帯域を利用して、起動信号の検出に応答してデータをタグデバイスからリーダデバイスに送信することにより、タグデバイスのバッテリ寿命を維持し易くする。
【００１０】
タグデバイスは、複数のウェークアップ回路を含み、これらのウェークアップ回路をリーダデバイスからの指示信号に連動して使用して、どのウェークアップ回路を使用してタグを起動するかについて制御することができる。これにより、タグデバイスのバッテリ寿命の維持が容易になる。タグデバイスは更に、乱数生成プロセスを含み、このプロセスでは、正しい起動信号を受信するときでも、タグデバイスが活性状態に移行する回数を少なくして、データをリーダデバイスに送信しようとしている複数のタグの間の干渉の発生を低減し、従ってタグデバイスのバッテリ寿命を一層長く維持する。この技術分野の当業者であれば、上の説明から認識される利点、及びここに説明する他の利点は単なる例示に過ぎず、本発明の種々の実施形態の利点の全てを完全に具体化したものであるという意味ではない。
【００１１】
次に、添付の図、特に図１を参照すると、本明細書に記載される実施形態による資産追跡を可能にする、１００で指示されるシステムが示される。図に示すのは車両１１０であり、車両１１０はコンテナ（図示せず）のような一つ以上の資産を輸送することができる。車両は、当該車両にいずれかの適切な方法を使用して取り付けられ、かつ本明細書に記載される実施形態による一つ以上のタグデバイスを有し、これらのタグデバイスは車両及び／又は車両に積載される資産を追跡する。タグデバイスは：一つ以上のＥシール（コンテナを封印するボルトやシールにＲＦＩＤタグが組み込まれており、いたずらにあけられたりしたら検知する）タグ１１２を含むことができ、これらのＥシールタグは、複数のコンテナの全て、または一部の密閉の完全性を、例えば信頼できる当局によって検証し；タグデバイスは更に一つ以上のライセンスタグ１１４，１１６を含むことができ、これらのライセンスタグは車両、車両シャーシ（例えば、シャーシタグ１１６を使用する）、及び／又はシャーシ上のコンテナの固有識別子として機能し；そしてタグデバイスは更に、コンテナ温度のようなパラメータ、及び他のパラメータまたは属性をモニタリングする一つ以上のテレメトリタグ（図示せず）を含むことができる。車両１１０及び／又は資産を追跡する、または監視するために、車両は観測ノードまたは観測地点１２０の近傍に乗り入れ、観測地点１２０は本明細書に記載される実施形態によるリーダデバイス（図示せず）を含む。観測ノードは、例えば高速道路に、保管場所または保管施設へのゲートに、またはゲートの近傍に、或いは建物または物品置き場のような保管施設の内部に配置される。
【００１２】
リーダデバイスは一つの、通常は多くの励起信号を、アンテナ１２２を経由してリンク１２４、例えば無線周波数（ＲＦ）リンクで送信し、これらの励起信号は、例えば車両１１０に積載されるコンテナに取り付けられる複数のタグの内の一つ以上のタグ（例えば１１４）が受信する。励起信号は普通、非活性モードまたは非活性状態になっているタグデバイスの少なくとも一つのウェークアップ回路を起動して、タグデバイスを活性モードまたは活性状態に移行させるために必要かつ十分な周波数及び電力レベルのＲＦ信号である。タグデバイスは、当該デバイスが送信を行なう状態にあり、かつ実際にデータをリーダデバイスに送信しているときに活性モードになっている。それ以外のときは、タグは非活性モードになっていると考えることができる。正しい励起信号に応答して（そして、或る実施形態では、一つ以上の更に別のパラメータが満たされる場合に）、タグデバイス（群）はデータをリンク１２４で観測ノード１２４を構成するリーダデバイスに送信する。このデータは、例えば固有識別番号、または資産を固有に特定するための他の情報、または電子工学的なテレメトリ（または、他のいずれかのタイプの測定データまたは割り当てデータ）のような情報を含むが、このような情報に制限されない。更に、データは観測ノード１２０から、離れた場所１４０、例えば追跡資産に関する情報を収集し、そして／または分析するゲートウェイまたはサーバに転送する。例えば、一実施形態では、データはアンテナ１２６を経由してリンク１２８、例えばＲＦリンクで携帯電話ネットワーク１３０の携帯電話基地局１３２に転送し、更にインターネット１３４を経由して離れた場所１４０に送信する。
【００１３】
しかしながら、この技術分野の当業者であれば、この例示としての例の特殊性は、本発明自体の特殊性ではなく、かつここに提供される示唆は種々の業種の現場において適用することができることを認識し、そして理解できるであろう。例えば、本明細書において提供される示唆は、システム１００の特定のアーキテクチャによって変わることがないので、これらの示唆は、リーダデバイスと通信して、本明細書において提供される種々の示唆を実現するタグデバイスを含む、いずれのタイプのシステムアーキテクチャにも適用することができる。
【００１４】
次に、図２を参照すると、資産追跡システム１００に実装される、２００で指示される例示としてのタグデバイス／リーダデバイスサブシステムが示される。総じて、サブシステム２００は、一つ以上のタグデバイス２０４（図を分かり易くするために一つだけが示される）、及び本明細書において提供される示唆による該当するアーキテクチャ及び機能を有して資産（例えば、タグ２０４の取り付け先のコンテナ２０２）の効率的な追跡、及び／又は監視を可能にする一つ以上のリーダデバイス２０８（図を分かり易くするために一つだけが示される）を備える。タグ及びリーダは共に、適切な送信及び受信回路を有し、そして本明細書において記載される種々の実施形態を実現する更に別の回路を有することができる。リーダデバイス２０８は戦略的、かつ地理的に配置して、例えば一つ以上のタグデバイス２０４の存在、移動方向、及び／又は相対位置を検出することができるようにする。
【００１５】
一実施形態では、タグデバイスを検出する一つ以上の観測ノード２１２（図を分かり易くするために一つだけが示される）は、資産保管施設へのゲート入口に配置される。一つの観測ノードはＲＦモジュール２１４を含み、ＲＦモジュール２１４は、励起信号を一つ以上の所定周波数で変調し、そしてタグデバイスからのデータを復調する。観測ノードは更に、タグデバイスからのデータを含むＲＦ信号を受信し、そして励起信号を送信するために使用される少なくとも一つの適切なアンテナ２１６を含む。観測ノードは更に少なくとも一つのリーダデバイス２０８を含み、リーダデバイス２０８は励起信号を生成し、そして受信タグデータを読み取り、または復号化し、更に当該データを、例えば離れた位置のコンピュータのような他の場所に送信する。
【００１６】
一実施形態では、リーダは励起信号をタグデバイスに、標準許容電力が相対的に高い８００ＭＨｚまたは９００ＭＨｚの周波数帯域であって、制限周波数帯域以外の周波数帯域（例えば、周波数帯域内の周波数）を利用して送信し、励起信号はタグデバイスが第１電力レベルで受信する。タグからリーダに送信されるデータは必ず、第１電力レベルよりも大きい第２電力レベルで、低い周波数帯域、例えば４３３ＭＨｚの制限周波数帯域を利用して送信される。一般的に、データをリーダに送信するためにタグによって使用される第２電力レベルは通常、励起信号がタグデバイスで受信される第１電力レベルよりも大きい。この理由は、タグデバイスは内部電源を使用してタグデバイスの情報を送信するからである。これにより、タグデバイスからリーダデバイスへの送信を、例えば最大６００メートルの距離までの送信を実行することができる。
【００１７】
制限周波数帯域以外の周波数帯域を利用して励起信号をタグデバイスに送信することにより、十分に大きい送信電力を使用してタグデバイスが励起信号を検出することができるようにする。この理由は、タグは、励起信号によって作動する受動ウェークアップ回路を有する可能性があるからである。制限周波数帯域を利用して、励起信号に応答する形でデータをタグデバイスからリーダデバイスに送信することにより、タグデバイスのバッテリ寿命を維持し易くしている。しかしながら、この技術分野の当業者であれば、上述の周波数帯域は単なる例示に過ぎず、かつ励起信号をリーダからタグに送信する処理、及び情報をタグからリーダに送信する処理の両方に適する他の周波数帯域が本明細書において提供される種々の示唆の範囲に含まれることが理解できるであろう。
【００１８】
図示の実施形態では、観測ノードを構成するリーダデバイス２０８は他のリーダデバイスと共に中心位置（例えば、キャビネット２０６）に収納されるので、リーダデバイス２０８は観測ノード２１２のＲＦモジュール２１４及びアンテナ２１６から物理的に離れているが、ＲＦモジュール２１４に、例えば埋め込みケーブル２１０を使用して接続されることになる。しかしながら、この技術分野の当業者であれば、他の実施形態では、リーダ２０８をＲＦモジュール２１４と同じ場所に設置することができることを理解されたい。更に、当業者であれば、通常のゲートは、複数のレーン２１８を含むことができ、これらのレーンを通って、タグの付いた資産を積載する車両がゲートを通って進入し、またはゲートから出て行くことができ、かつ観測ノードを各レーンに配置して、例えば車両シャーシのフロント部分に、またはシャーシに載っているコンテナの或る箇所に取り付けることができるタグを検出することができることを理解されたい。
【００１９】
本明細書において提供される示唆に従って実装されるタグ／リーダサブシステムは、２つの異なるリンク、すなわち観測ノード／リーダデバイスからタグに向かう「ダウンリンク」、及びタグから観測ノード／リーダデバイスに向かう「アップリンク」を備えるものとして説明される。普通、ダウンリンクは一つの物体（リーダ）から多数の物体（タグ）に向かうリンクであり、そしてこのダウンリンクで、リーダの所定の受信半径内に位置する全てのタグに共通のブロードキャスト信号またはメッセージを伝送することができる。しかしながら、アップリンクは普通、多数の物体（タグ）から一つの物体（リーダ）に向かうリンクである。図３はタイミング図であり、このタイミング図は、リーダのダウンリンク送信シグナリングシーケンス３００、及び単一タグからの例示としてのアップリンク応答３２０を示している。ここで、当業者であれば当然、単一のリーダ送信に対して３２０のような数百または数千の応答が発生するが、このような応答３２０を一つだけ示して、図を簡単にし、かつ分かり易くしていることを理解されたい。
【００２０】
シーケンス３００は、リーダデバイスが信号を複数のタグに送信するために用いる。最初に送信することになる物は、狭帯域「ウェークアップ」シーケンス３０２であり、このシーケンスはパルスとすることができ、かつここでは励起信号とも表記される。非常に長いバッテリ寿命を達成するために、タグはほとんど全ての期間に渡って電力が非常に低い低電力モードになっており、この低電力モードは、全ての電子デバイスに普通に見られるように、リーク電流以外の電流が全く消費されないことを特徴とする。ウェークアップシーケンスを使用してタグの電源をオンにし、この動作は、ハードウェア受信機の高Ｑ回路を通して行なわれるが、これについては以下の記述において更に詳細に説明する。一旦、ウェークアップシーケンス３０２が送信されると、短い期間３０４が、タグ自体がリーダからのデータ送信を受信する状態になっている状態で経過する。
【００２１】
リーダからのデータ送信は、同期シーケンス３０６の送信から始まり、この同期シーケンスは一実施形態では、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）パイロットパターンである。この技術分野で公知の適切な同期時間が経過した後、セキュリティチャレンジ３０８が一実施形態において、第２のＣＤＭＡパターンを既存のＣＤＭＡパイロットパターンに付加することにより送信される。セキュリティチャレンジ３０８は、少なくとも数バイトのランダムテストを含むことができ、ランダムテストは、各タグに格納され、かつ各タグに固有の秘密パスワードと一緒に、コメント・フォー・リクエスト２８６５におけるインターネットエンジニアリングタスクフォースによって定義される放射アルゴリズムのような標準のチャレンジ／応答型の認証アルゴリズムへの入力として使用される。リーダからの更に別のコマンドをセキュリティチャレンジの後に続けて、タグに指示して、例えばタグ固有の識別子で応答させることができる。
【００２２】
無線送信がリーダからタグに向かって行なわれるために普通、或る程度の時間、通常、０〜４マイクロ秒の時間を要する。次に、タグは、まずパイロットシーケンス３２２を送信することにより応答し（３２０）、パイロットシーケンス３２２によってリーダはリーダの受信ゲインコントロールを調整する。続いてパイロットシーケンス３２４を送信し、パイロットシーケンス３２４によってリーダは、リーダのデータ復元回路をタグ送信３２０に同期させ、続いて第２のＣＤＭＡパターンをパイロットパターンに付加することにより送信されるセキュリティチャレンジに対する応答３２６を送信し、そして最後に、種々の情報の中でもとりわけ、タグ固有識別子及びテレメトリデータを含むデータフィールド３２８がタグから送信される。この技術分野の当業者であれば、図３に対応する上述の実施形態では、タグ送信シーケンス及びリーダ送信シーケンスは、符号分割多重接続システムに関して説明されていることを理解されたい。しかしながら、本明細書において提供される示唆は、時分割多重接続システム及び周波数分割多重接続システム、またはこれらの接続システムの組み合わせのような他の接続システムにも同様に適用することができる。
【００２３】
上記のように、いずれの所定のダウンリンク励起信号によっても通常、複数のタグ（例えば、数百または数千のタグ）からの応答を開始することができる。従って、種々のタグによる応答を区別する方法が望まれる。周波数、タイムスロット、符号系列など、またはこれらの要素の内の一つ以上の要素の組み合わせのような固有チャネルをシステムの全てのタグに割り当てる手法が簡単な解決法となる。しかしながら、このような解決法は、例えば数百万のタグが取り付けられ、かつ通常のシステムにおける場合のように、割り当てられるスペクトル範囲が非常に狭いシステムでは実用的ではない。別の構成として、Ｍ≫Ｎ（例えば、約１０〜１００倍）の場合に、Ｎ個のチャネルにランダムに割り当てられるＭ個のタグを識別する方法を用いることができる。
【００２４】
通常、このようなシステムでは、リーダは当該リーダの送信距離内のタグの全てに指示して、これらのタグのデータをリーダに返送させる。これらのタグがそれぞれ固有のチャネルを持つことは実用的ではないので、これらのタグは少ない個数のチャネルを共有する必要がある。この場合、リーダは当該リーダの送信距離内の、または送信半径内のタグの全てに対して、ブロードキャストメッセージを使用して利用することができるチャネルの範囲に関する指示を行ない、そして各タグは一つのチャネルを当該範囲からランダムに選択する。キューイング理論によれば、最大スループット効率は、利用可能なチャネルの個数が応答するタグの個数に等しい場合に得られることが分かっている。当業者であれば、利用可能なチャネルの個数が応答するタグの個数よりも少ない場合、タグ送信が行なわれ、そして再送信が必要になって効率が下がることを理解されたい。更に、利用可能なチャネルの個数が多くなると、いずれかの所定チャネルで行われるタグ送信の機会が少なくなり、これによってアイドルチャネルの個数が増え、それに応じて利用率も下がる。チャネルの個数がタグの個数に等しい場合、チャネル利用率は１／ｅ、または３６．７９％になり、スロット付きアロハ方式チャネルの、よく知られている最大利用率になる。従って、設定するチャネルの個数をリーダの送信距離内のタグの個数にほぼ等しくすることができれば、効率が上がる。
【００２５】
リーダの送信距離内のタグの個数を最初に求める際に問題が生じる。この場合、乱数プロセスを使用して、リーダの送信半径内のタグの個数、またはおよその個数を求めて、タグ送信スループットを最適化するために使用されるチャネルの個数を調整する。例示としての乱数プロセスについて以下に説明する。このような実施形態では、ブロードキャストコマンドをリーダから送信して、リーダの送信距離内のタグの全てに要求して、これらのタグに、或る範囲の乱数を、例えば１〜１０の間の番号を選択させ、そして当該番号が１である場合に、第２の範囲の乱数を、例えば１〜１００の間の番号を選択させ、そしてデータパケットを、第２の乱数によって与えられるチャネル番号で送信させる。この場合、これらのタグのほぼ１０％が応答することになり、そしてリーダは、当該リーダの送信距離内のタグの個数を推定することができる。
【００２６】
第２の乱数の範囲は、一実施形態では、予測されるタグの最大個数を１０で割った個数よりも約３倍の個数になるように選択される。この処理を行なうと、検出されるタグの個数が衝突の影響を大きく受ける確率が非常に小さくなる。リーダは衝突を、各チャネルを分析して電力が或るチャネルで送信されたが、データパケットが受信されなかったかどうかを判断することにより検出しようとする。この衝突が生じる場合、リーダは、第１の乱数を小さくし、そして第２の乱数を大きくし、更にプロセスを再度試行して、リーダの送信距離内のタグの個数を求めることができる。一旦、タグの個数が判明すると、各励起信号に応答して、リーダが使用するチャネルの個数を調整し、タグスループットを最適化することができる。
【００２７】
コンテナ追跡システムの一の例示としての実施形態では、例えば複数のタグがリーダデバイスの６００メートルの通信半径（例えば、リーダデバイスの伝送距離、または送信距離）全体に分散配置される。従って、上記のように、一つ以上のタグは、ダウンリンク励起信号をわずかに異なる時刻に確認し、そしてこれらのタグからの応答情報を、わずかに異なる時刻に応じてリーダ受信機で異なる時刻に受信する。図４は、リーダデバイスから複数のタグデバイスに向かうときの伝搬に起因する種々の遅延を図式的に示しており、これらのタグデバイスはリーダデバイスから異なる距離に位置する。
【００２８】
この図では、リーダデバイスは位置４１０に位置する。第１のタグ集合に含まれるタグは、例えば０〜１マイクロ秒の伝搬遅延距離に対応する、例えばリーダから０〜１５０メートルの位置範囲４２０内に位置する。第２のタグ集合に含まれるタグは、例えば１〜２マイクロ秒の伝搬遅延距離に対応する、例えばリーダから１５０〜３００メートルの位置範囲４３０内に位置する。第３のタグ集合に含まれるタグは、例えば２〜３マイクロ秒の伝搬遅延距離に対応する、例えば３００〜４５０メートルの位置範囲４４０内に位置する。第４のタグ集合に含まれるタグは、例えば３〜４マイクロ秒の伝搬遅延距離に対応する、例えば４５０〜６００メートルの位置範囲４５０内に位置する。
【００２９】
励起信号が８００及び／又は９００ＭＨｚ周波数帯域を使用して送信される場合、例えばＣＤＭＡ多重化方式を使用することができる。従来のＣＤＭＡでは、Ｗａｌｓｈ符号を使用するＮ個の直交チャネルを前提とする。しかしながら、このようなシステムは、直交性が、完全な符号間同期を取ることができる場合にしか維持されないので制約される。直交性は、１／４チップ期間（約３００ナノ秒）を超える時間遅延が生じる場合に失われる。従って、ここに説明する種々の実施形態によれば、特殊フィルタを適用して、最大長符号（ＭＬＣ）方式の疑似ランダム雑音（ＰＮ）符号を直交化させることができる。これらの符号は巡回符号であるので、遅延に影響されない。一実施形態では、単一の２５６個のＭＬＣ系列を使用し、そして１６個の仮想チャネルを、系列をシフトさせる（１６チップシフト距離として使用する）ことにより生成し、この時間軸上のシフト距離は普通、タグ間の伝搬遅延よりもずっと長い。
【００３０】
ＰＮ系列を表わす図が図５に示され、この図は図４に対応し、この場合、大きな方のオフセットの各々は、例えば空気による伝搬アーチファクトに起因する４マイクロ秒の遅延を表わす。図に示されるのは、リーダ送信時刻５００、ＰＮオフセットゼロ（５１０）、及びＰＮオフセット１６（５２０）である。ＰＮオフセットゼロ及びＰＮオフセット１６のそれぞれにおける合計伝搬遅延５１２及び５２２は、図４に示すリーダデバイスからのタグデバイスの位置範囲４２０，４３０，４４０，及び４５０に対応する伝搬遅延距離の合計を表わす。
【００３１】
一つ以上のタグがデータを一つの励起信号に応答して送信してしまい、そしてこのデータが観測ノードで受信され、そして処理されてしまっている場合、これらのタグを、更に別の励起信号が観測ノードから送信されているときに非活性状態のままにしておいて、これらのタグのバッテリ寿命を維持することが望ましい。図６は、複数のウェークアップ信号またはトーンを使用するダウンリンク送信シグナリングを行なって、タグデバイスが所定の瞬間に起動することがないようにする実施形態を示している。図６に示すのは、単一の観測ノード６００、及び複数のタグ（例えば、タグ１〜ｎ）６０２である。例えば、観測ノードが、当該ノードの送信半径内のタグ群の全てをポーリングする、または調査すると仮定する。第１伝送信号通過期間（例えば、第１信号通過期間）では、観測ノード６００は第１励起信号６０４（例えば、ウェークアップトーンまたはウェークアップ信号０）を（例えば、ブロードキャストメッセージを利用して）送信する。タグ群６０２の内の少なくとも一部（または、出来ればタグ１〜ｎの全て）は励起信号６０４を受信し、そして当該信号に応答して、それぞれ活性モードに移行し、更にこれらのタグの該当するデータを観測ノード６００に送信する。例えば、励起信号６０４は、応答中のタグまたは送信中のタグの該当する第１ウェークアップ回路を起動する電力レベル及び／又は周波数帯域に対応させる。
【００３２】
一般的に、観測ノード６００は、送信中のタグ６０２の内の幾つかのタグ、例えばｋをｎよりも小さいとするか（普通）、またはｎに等しいとする場合の識別情報１〜ｋを有するタグからのデータを「取り込む」または復号化する（矢印６０６で示すように）ために十分な容量だけを有する。ｋがｎよりも小さい場合、観測ノードは第２伝送信号通過期間の間に、別の励起信号６１０（例えば、ウェークアップトーンｘ）を送信する。励起信号６１０は励起信号６０４とは、例えば励起信号６１０が励起信号６０４とは周波数帯域が異なり、かつ応答中のタグに含まれる、第１ウェークアップ回路とは異なる該当する第２ウェークアップ回路を起動する電力レベル及び／又は周波数帯域に対応するという点で異ならせる。例示としての応答中のタグは、例えばｋ１を（ｎ−ｋ）よりも小さいとする、または（ｎ−ｋ）に等しいとする場合の識別情報１〜ｋ１を有するタグを（直線６１２で示すように）含む。
【００３３】
一実施形態では、リーダデバイス６００は励起信号６０４を、８００ＭＨｚ周波数帯域（例えば、８００〜８１０ＭＨｚ）を使用して送信して、タグデバイス６０２の第１ウェークアップ回路を起動し、そして励起信号６１０を、８００ＭＨｚまたは９００ＭＨｚ周波数帯域（例えば、８００〜８１０ＭＨｚ、または９００〜９１０ＭＨｚ）を使用して送信して、タグデバイスの異なる第２ウェークアップ回路を起動する。しかしながら、この技術分野の当業者であれば、使用する異なるウェークアップトーン（及び、該当する周波数帯域、及びウェークアップ回路）の個数は、システムのタグデバイスの個数によって変わり得ること、更に詳細には、どのくらい多くのタグデバイスを通常、各リーダデバイスの送信半径内に位置させることができるかによって変わり得ることを理解されたい。
【００３４】
データを励起信号６１０に応答して送信するタグの個数を少なくするために、観測ノード６００は指示信号６０８（ここでは、「マスク（ｍａｓｋ）」とも表記される）をタグ群の一部に送信する。例えば、観測ノード６００は指示信号６０８を、観測ノードによって第１信号通過期間の間に取り込まれた識別情報１〜ｋを有するタグ６０２に送信する。この指示信号によって、これらのタグに指示して、複数のウェークアップ回路の内の一つのウェークアップ回路（例えば、第１ウェークアップ回路）を選択させてタグを起動し、データを送信させ、更にこれらのタグを構成する複数のウェークアップ回路の内の残りのウェークアップ回路を効果的に非活性化する。
【００３５】
別の構成として、リーダは、例えば単一のブロードキャストメッセージを利用して、当該リーダの送信距離内のタグの全てに指示して、一つのマスク値を或る範囲のマスク値、例えば１〜１０から、タグの内部の乱数生成器を使用してランダムに選択させる。これにより、これらのタグをほぼ同じ規模のグループ群、この場合は、集合全体の大きさの１０分の１の規模のグループ群に分離することができる。この方法の利点は、リーダの送信距離内のタグの個数、またはこれらのタグの固有識別番号のようなタグ集合に関する情報が事前に判明している必要が全くなく、かつ一つの非常に短いブロードキャストメッセージによって大集合のタグにマスク（指示信号）を選択させることができることである。これらのマスクは実際、新規のマスクコマンドが送信されてしまう、またはタイムアウト時間が経過してしまうまでそのままの状態とすることができる。タイムアウト時間は一実施形態では、リーダから元のマスクメッセージの一部として送信され、元のマスクメッセージは或る範囲のマスク値を含んでおり、この範囲のマスク値から乱数生成器が選択を行なう必要がある。
【００３６】
一実施形態では、指示信号６０８は、好適なウェークアップ状態に関する情報、例えばマスクが所定のウェークアップトーン（及び、該当するウェークアップ回路）に対応するＯＮビットを含むかどうかに関する情報を含む、マスクを受信中のタグは当該トーンを受信するときにだけ活性状態に移行することができる。逆に、マスクが所定のウェークアップトーン（及び、該当するウェークアップ回路）に対応するＯＦＦビットを含む場合、マスクを受信中のタグは当該トーンを受信すると非活性状態が維持される。通常、タグデータを取り込まれたタグはこのようなマスクを観測ノードから、これらのタグが応答する必要のない次のトーンを観測ノードが送信する前に受信していることになる。観測ノードは公知の方法を使用して指示信号を、ノードが既に取り込んでいるタグデータを送信したタグ宛に送信するが、これは、ノードが通常、これらのタグに関する確認情報を受信することになるからである。
【００３７】
マスク６０８を使用して、励起信号６１０に応答するタグの個数を少なくして非活性状態を続けることにより、マスク６０８を受信中のタグはバッテリ寿命を維持するが、これは、これらのタグのデータが既に取り込まれているからである。更に、観測ノードは普通、タグデータが未だ取り込まれていないタグのデータのみを取り込む。同様に、タグデータが取り込まれていないタグが未だ残っている（観測ノード６００が、例えば上に説明した方法のような適切な方法を使用して判断する）場合、観測ノード６００は第３伝送信号通過期間の間に、第３の異なる励起信号６１６（例えば、ウェークアップトーンｙ）、及び該当する指示信号６１４（例えば、識別情報１〜ｋ１を有するタグに指示して、例えばトーンｙに応答して起動することがなく、かつトーンｘに応答してのみ起動するように作用するマスク）を送信する。観測ノードは異なるウェークアップトーン、及び該当するマスクを、当該ノードがノードの送信半径内のタグ６０２の全てを検出してしまうまで送信し続ける。
【００３８】
更に別の実施形態では、リーダデバイスはマスクを使用して、タグによる応答を、所定のゲートを通って進入するタグに限定する。この実施形態では、例えば資産に取り付けられたタグを有する資産を積載する車両が到着する前に、リーダはマスクを、リーダの送信半径内の他のタグに送信して、タグデバイスに指示して所定のウェークアップトーンに応答して起動することがないようにする。従って、リーダは当該所定のトーンを励起信号として車両に搭載されるタグに送信して、これらのタグを起動してタグデータをリーダに送信させる。同様の方法を続いて行なって、ゲートから出て行く車両に搭載されるタグを追跡することができる。
【００３９】
次に図７を参照すると、本明細書に記載される実施形態による資産タグ追跡を可能にする、７００で指示される方法のフロー図が示される。方法７００は、図２を参照しながら上に説明したサブシステム２００のようなタグデバイス／リーダデバイスサブシステムに含まれるタグの中で実行される。タグデバイスは：励起信号を受信し、かつタグデータを送信することができる一つ以上の適切なアンテナと；アンテナ（群）に接続される受信機回路であって、励起信号を受信し、そしてタグを非活性モードから活性モードに移行させる以下に更に詳細に説明する一つ以上のウェークアップ回路を含む受信機回路と；そしてアンテナ（群）に、そして受信機回路に接続されて、活性モードになっている状態でデータを送信し、更に普通、タグをデータ送信完了時に非活性モードに戻す送信機回路と、を含む。タグデバイスは更に、データを保存するメモリを含み、更に、本明細書に記載される実施形態による方法、例えば乱数生成プロセスを実行する適切なロジックを含む。
【００４０】
方法７００に従って、普通、タグは、励起信号を第１電力レベルまたはエネルギーで、第１周波数帯域（例えば、８００ＭＨｚ周波数帯域内の周波数）を使用して受信する（７１０）。タグで受信する励起信号またはパルスのこの第１電力レベルは、当該信号またはパルスがリーダから出て行ったときの励起信号の電力レベル（例えば、０ｄＢｍ）よりもずっと小さい電力レベル（例えば、−６０ｄＢｍ）になっている。一つ以上のパラメータの第１集合が満たされていると判断する（７２０）と、タグデバイスは：非活性モードから活性モードに移行し；データを、第１電力レベル（例えば、−４０ｄＢｍ）よりも大きい第２電力レベルで、第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域（例えば、４３３ＭＨｚ）を使用して送信し；そして、例えばデータ送信完了時に非活性モードに戻る。
【００４１】
パラメータの第１集合が満たされていると判断する操作では、少なくとも、受信励起信号が、一実施形態では、複数のウェークアップ回路の内の一つのウェークアップ回路であるウェークアップ回路に対応していることを判断する。励起信号は一つのウェークアップ回路に対応し、この場合、例えばタグは、受信パルスがウェークアップ回路に対応する電力レベル（例えば、所定の電力閾値（例えば、−６０ｄＢｍ）を超える受信エネルギー）であり、かつ例えば、タグデバイスを構成する一つ以上のフィルタ（例えば、ウェークアップ回路を構成するフィルタ）によって決定される所定の周波数範囲に含まれる周波数帯域で受信されることを検出する。励起信号が必要な周波数帯域で受信され、かつ所定の電力閾値を超える場合、タグは活性モードに移行し、データをリーダデバイスに第２周波数帯域で送信し、次に非活性モードに戻って電力を維持する。
【００４２】
別の実施形態では、タグデバイスは、受信励起信号が必要な周波数帯域で受信され、かつ所定の電力範囲、例えば−６０ｄＢｍ〜−４０ｄＢｍである場合に活性モードに移行してデータを送信する。制限周波数帯域以外の周波数帯域を利用して励起信号を送信することにより、十分に大きい電力を持つパルスを送信し、このパルスは十分に大きいエネルギーを有して、パルスがタグデバイスに非常に小さいエネルギーで受信されるときでも、当該パルスが、タグデバイスの少なくとも一つのウェークアップ回路を起動するために十分に大きなエネルギーを持つようにする。制限周波数帯域以外の周波数帯域を利用してデータをタグデバイスからリーダデバイスに送信することにより、タグデバイスのバッテリを維持し易くなる。
【００４３】
例示としてのウェークアップ回路はアンテナと、そして非常に選択性の高い無線周波数フィルタと、を含み、このフィルタは到来するウェークアップ信号の周波数に調整される。リーダから所定距離内に位置する場合、ウェークアップ信号は十分に大きい電力を有することになるので、ＲＦフィルタの出力で生成される電圧は、公知のＲＦ検出回路（一実施形態では、ダイオードに続いて、並列接続構成のキャパシタ及び抵抗体が配置される）を使用して検出されると、比較回路を起動するために十分に大きくなっており、この比較回路によってＲＦ電圧レベルをデジタル論理レベルに変換し、これによって今度は、双安定素子（普通、「フリップフロップ」と呼ばれる）にウェークアップ信号の検出状態をラッチさせ、そして保持させ、その結果、タグをタグの活性モードに移行させる。後の時点で、勿論、双安定素子を検出前状態にリセットして、タグがタグの非活性モードに復帰することができるようにする。
【００４４】
次に、図８を参照すると、本明細書に記載される実施形態による、８００で指示されるタグデバイスの状態図が示される。状態図から分かるように、タグは普通、非活性モード（またはアイドルモード）になっており、この場合、クロックはオフ状態である。この非活性モードでは、タグデバイスの一つ以上のウェークアップ回路が非活性モード（例えば、これも図８に複数の［アイドルまたは非活性］モードとして示される）になり、そして低電力高Ｑアナログ受信機は、８００または９００ＭＨｚ周波数帯域の高電力パルスのモニタリングを行なっている。一旦、既知の閾値を上回る受信エネルギーによって特定される十分な大きさのパルスが検出されると、受信機はクロックをオン状態にし（８０４）（一実施形態では、このオンが活性モードの始点となる）、システム（例えば、クロック）が安定するのを待機し、そしてエネルギーパルスが検出された場合と同じ搬送波（例えば、８００または９００ＭＨｚ周波数帯域）の所定のパターン、例えばＣＤＭＡ同期（「ＳＹＮＣ」）パターンを待機する（８０６）。一実施形態では、ＳＹＮＣが所定期間内に検出されない場合、受信機は非活性モードに戻る。しかしながら、ＳＹＮＣが検出される場合、受信機は、当該受信機の内部クロック及びタイマーをｓｙｎｃに一致させ、そして次の状態８０８に移行してセキュリティチャレンジを含むメッセージを受信する。セキュリティ認証を無事に完了すると、タグデバイスは：一つ以上のパケットを生成し、そして暗号化して（８１０）、必要なデータまたは情報を全て送信し；パケット群の少なくとも一部分をリーダデバイスに送信する状態になった後に、送信スロットを待機し（８１２）；パケット群を利用可能なアクティブスロットで送信し（８１４）；そして非活性モードに戻る。
【００４５】
少しの間だけ図７のステップ７２０に戻ってこのステップを参照すると、パラメータの第１集合が満たされていることを判断する操作では更に、ウェークアップ回路に対応する励起信号が、例えばタグデバイスに実装される乱数発生プロセスを使用して決定される少なくとも所定の回数だけ受信されたことを判断する。更に、パラメータの第１集合が満たされていることを判断する操作では更に、受信励起信号に対応するウェークアップ回路が非活性化されていないことを判断する。図９は、タグデバイスが、これらの２つの更に別のパラメータが満たされたかどうかを判断する様子を示している。
【００４６】
次に、図９を参照すると、本明細書に記載される実施形態による、９００で指示されるタグデバイス状態変化判定フローが示される。各タグは一つ以上の「受動」ウェークアップ回路を含み、これらの回路は当該回路の受信機を含む。これらのウェークアップ回路はここでは受動型と表記される。この理由は、これらの回路が、インフラストラクチャユニット、例えば観測ノード／リーダデバイスからの励起信号に応答して起動し、これによって非活性モード（８０２）から活性モードに移行するからである。移行した後、受信機は、励起信号、到来するマスク、及びセキュリティチャレンジを受信する処理セクションを起動する。この実施形態では、タグはウェークアップシーケンスを、例えば当該タグのクロックを、２つの条件が満たされる場合に：すなわちウェークアップ状態が強制状態になり（９２０）；そして乱数決定プロセスを行なった（９１０）後に、当該プロセスがプロセスの継続を決定する場合にオン状態にする（図８の８０４）ことにより継続する（９３０）。
【００４７】
乱数決定プロセス９１０によって、タグはチャネルを、データを送信することになる複数のチャネルから選択し、この場合、チャネルの合計数はリーダからの所定の送信半径内のタグデバイスの個数に基づいて（上記した適切な方法を使用して）最適化される。このプロセスによって、多くのタグが一つのエリア内に密集し、そしてこれらのタグの多くのタグ、または全てのタグが、例えば一斉に起動する場合に発生する可能性のある干渉が減らされる。リーダは通常、情報を一度に、応答している可能性のあるタグの全てから受信し、そして復号化することはできないので、このようなプロセスによってタグからデータを、良好に分散された機会に取り込む。
【００４８】
更に、上で簡単に説明したように、タグデバイスはマスク（例えば、指示信号）をリーダデバイスから受信し、これによってタグデバイスに現在の活性状態に関する指示を与える。指示信号によって、例えば上述した方法で一つ以上のウェークアップ回路に、正しい該当する励起信号が正しい回数だけ受信される場合でも、タグを非活性化して、ウェークアップ回路（群）によってタグが起動されることがない（例えば、タグが非活性モードのままの状態を維持する）ようにする必要があることを通知する。指示信号によって更に、例えば上述した方法で、正しい該当する励起信号が受信されるときにタグを起動することになるウェークアップ回路に、タグを非活性化すべきではない（例えば、現在の活性モードを維持する）ことを通知する。従って、タグは、現在の活性状態が励起信号で受信するマスクの一部である場合（例えば、マスク処理に失敗しない場合）に、当該タグのウェークアップモード及び応答モードを継続する。それ以外の場合、タグは非活性モードの状態を維持する。
【００４９】
次に、図１０を参照すると、本発明によるタグデバイスにおける例示として、１０００で指示されるセキュリティ処理が示される。一実施形態では、プロセスはメッセージチャレンジに対する２つの応答方法を利用し、そして当該プロセスをタグにおいて使用して、レコード／応答攻撃に対して防御する。図１０によるセキュリティ処理に関して以下に記載するメッセージチャレンジはタグデバイスにおいて実行される。一般的に、再生攻撃から防御するために、インフラストラクチャ（例えば、観測ノード／リーダデバイス）は、異なるチャレンジコード（例えば、１００２）をポーリングリクエストのたびに発行する。各タグの内部には、巡回カウンタを設けられ、この巡回カウンタを使用して現在の循環キーを生成する。インフラストラクチャはこのカウンタをモニタリングする。次に、インフラストラクチャが、一つ以上のデータ付きメッセージを受信すると（１００４）、インフラストラクチャは、どのカウンタ値を使用してデータがスクランブルされているかを判断する（１００６，１００８）。実際のカウンタ値が予測カウンタ値から離れていくにつれて、メッセージが再生攻撃によって生成される、なりすましメッセージである可能性が高くなる。
【００５０】
タグがポーリングに応答する場合、タグは当該タグの識別情報（ＩＤ）を、チャレンジキーのみを使用してスクランブルし、同時に、メッセージボディ（例えば、テレメトリフィールド）をチャレンジキーと循環キーの組み合わせでスクランブルする（１００４）。観測ノードは、ＩＤを復号化するがメッセージボディは復号化しないように構成される。次に、スクランブルされた（ボディ）＋ＩＤ＋（チャレンジキー）をネットワーク（例えば、リモートサーバ）に送信して処理する（１００６）。ネットワークサーバは、循環キーのイメージを有し、更にポインタがトランザクションのたびに在った位置について良好なアイデアを有する。正しいシードキー、例えば循環キーまたは循環コード番号を、スクランブルされた（ボディ）＋ＩＤ＋（チャレンジキー）から推定する（１００８）ことにより（この操作は、例えば網羅的な検索及び巡回冗長チェック（ＣＲＣ）によって行なわれる）、ネットワークは、循環番号に大きな飛びが発生したかどうかを認識する（１０１０，１０１２）。前のポインタからの新規のポインタの距離は、タグが改ざんされた（１０１６）（この場合、適切なアラームがネットワークにおいて生成される）、またはタグが有効なメッセージを送信する（１０１４）確率を示す。
【００５１】
次に、図１１を参照すると、本明細書に記載される実施形態による、１１００で指示されるタグデバイスの受信機構造（及び、幾つかの該当する機能）が示される。受信機は、図３を参照しながら説明したリンクタイミング及び波形を用いる。受信機１１００は通常、励起信号を受信し、そしてデータを送信する一つ以上のアンテナ１１０２を含む。受信機フロントエンドは、一つ以上（この例では２つのみが示される）のウェークアップ回路１１０４，１１１０を含み、各ウェークアップ回路は、包絡線検出回路（それぞれ１１０８，１１１４で示される）にいずれかの適切な手段を使用して動作可能に接続される受動型高Ｑフィルタ（それぞれ１１０６，１１１２で示される）を有する。この例では、高Ｑフィルタ１１０６は信号を約８００ＭＨｚの周波数Ｆ１で検出し、高Ｑフィルタ１１１２は信号を約９００ＭＨｚの周波数Ｆ１で検出する。これらのウェークアップ回路は、十分大きいエネルギー（包絡線検出回路によって決定される）を有し、かつ所定の周波数（高Ｑフィルタによって決定される）を有する該当する励起信号を検出する。
【００５２】
従って、十分大きいエネルギーが、指定された帯域で受信されると、該当する振幅検出器の出力が十分に大きくなってターンオン回路１１１６を起動し、このターンオン回路は、例えば比較回路を含み、この比較回路はＲＦ電圧レベルをデジタル論理レベルに変換し、このデジタル論理レベルによって今度は、双安定素子（普通、「フリップフロップ」と呼ばれる）にウェークアップ信号の検出状態をラッチさせ、そして保持させる。ターンオン回路１１１６は従来の受信機兼デジタル部分（１１１８）を起動し、クロックをオンにし、そして受信機１１１８が当該受信機の受信機能（例えば、１１２０〜１１４２）を開始するようになる前に安定になっていることが示される。十分大きい信号強度の検出に続いて、かつ起動の後に、受信機１１００は励起信号（例えば、ウェークアップバースト）の終了を検出する（１１２０）ことにより、遅延期間の開始点をマーキングし、そして例えば、パイロット信号のサーチを開始して（１１２２）タイミング復元を可能にする。
【００５３】
パイロットサーチタイミング復元回路１１２４も受信機１１００を構成し、そしてエネルギーの低下に同期して、タイミング復元のサーチ量を最小化する。サーチ兼パイロット復元回路１１２４はチャネル推定値１１２６、及びメッセージタイミング１１２８を逆拡散兼チャネル補正回路１１３０に出力し、この逆拡散兼チャネル補正回路１１３０も受信機１１００を構成する。逆拡散兼チャネル補正回路１１３０は、例えば広帯域ＣＤＭＡ信号を狭帯域メッセージ（例えば、逆拡散データ１１３２）に変換するように構成され、更にタイミングデータ１１３４を出力する。回路１１２４及び１１３０は、例えば相関処理を用いる従来のＣＤＭＡ方式を使用して実装される。逆拡散データ１１３２及びタイミングデータ１１３４はメッセージプロセッサ１１３６に入力され、メッセージプロセッサ１１３６も受信機１１００を構成し、この場合、メッセージプロセッサを使用してデータ１１４２をリーダから取り出され、このデータには、例えばリーダＩＤ１１３８、セキュリティチャレンジコード１１４０、及び／又はダウンリンクメッセージ（群）に含められる他のいずれかのコマンドパラメータが格納される。
【００５４】
次に、図１２を参照すると、本明細書に記載される実施形態による、１２００で指示されるタグデバイスの送信機構造（及び、幾つかの該当する機能）が示される。この実施形態から分かるように、図１１を参照しながら上で詳細に説明したように、受信機を起動させ、そして受信機がタイミング（Ｓｙｎｃ）及びチャレンジ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ）を受信した後に、送信動作が受信機によって開始される（１２０２）。例えば、送信機１２００は、チャレンジメッセージがＣＲＣ検査に合格したとすると、同期（Ｓｙｎｃ）パルスに合せてオン状態にされる。一旦、送信機が起動すると、タイミング兼制御ユニット１２０４は、動作を引き継いで一つ以上の異なる送信機ブロックの順番を決定する。一実施形態では、全てのタグ動作（受信及び送信の両方）を、例えば８００，０００チップ／秒の速度のＣＤＭＡ処理に対応する８００ｋＨｚの中央クロックを使用して実行する。
【００５５】
タグ送信機１２００は更に、拡張２５６ビット長Ｍ系列発生器１２０６と、オフセットマスク１２０８と、そして加算器１２３４と、を備え、これらの全ての送信機構成要素は、回数及びチャネルオフセットを制御して、送信データストリームを一つ以上の暗号化パケットから生成するために使用される。単一の（例えば、マスター）ＰＮ発生器１２０６を使用して拡張２５６ビット長Ｍ系列が生成される。ＰＮ発生器１２０６は通常、送信の開始前にリセットされ、そしてオフセットマスク１２０８を使用して、ＰＮ発生器１２０６に使用されるチャネルオフセット１２１０を生成する。タグ送信機は更にシンボルカウンタ１２１０を備え、シンボルカウンタ１２１０は、ＰＮ発生器１２０６が一巡するたびにインクリメントする。これにより、（８００，０００／２５６）シンボル／秒または３１２５シンボル／秒のシンボル（固有の転送）レートが得られる。例えば、２相位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）変調を使用して送信を行なう場合には、１ビット／シンボルのレートが得られる。
【００５６】
タグ送信機１２００は更に、プリアンブル発生器１２１２と、タグ識別情報発生器１２１４と、テレメトリ発生器１２１６と、そしてＣＲＣ発生器１２１８と、を備え、これにより、一つ以上のパケットを生成してタグデータをリーダデバイスに送信する。送信パケットは、
struct tx_packet{
tx_packet.preamble.arc     (1 symbol)       //adjust receiver AGC
tx_packet.preamble.timing  (1 symbol)       //timing recovery
tx_packet.id               (128 symbols)    //unique ID number
tx_packet.telemetry        (512 symbols)    //tag data (if any)
tx_packet.CRC              (32 symbols)     //data integrity check
} 676 symbols;
なる構造を有する。
【００５７】
タグ送信機は更に、ＩＤブロック１２１４からのタグＩＤを暗号化するＩＤスクランブラー１２２０と、テレメトリブロック１２１６からのタグテレメトリデータを暗号化するテレメトリスクランブラー１２２２と、そしてテレメトリデータを更に暗号化する送信カウンタ１２２４と、を備える。タグ送信機１２００は更に、スイッチセット１２２６及び１２２８と、そして加算器１２３０と、を備え、これによって、暗号化パケットを形成し、これらのパケットは最終的に送信される（１２３２）。一実施形態では、タグＩＤ用のスクランブラー１２２０は、セキュリティチャレンジのみを利用することにより、観測ノードによるＩＤの復号化を可能にしている。しかしながら、テレメトリデータは、上で説明したように、セキュリティチャレンジ及び循環キーの組み合わせを使用してスクランブルされる。８５％のデューティサイクルを前提とすると、１秒の間に送信することができるパケットの個数は：３１２５＊０．５５／６７６≒４となる。パケットを繰り返し送信し、これによってタグデバイス情報をリーダデバイスが、例えばホッピングを用いて取り込み、そして復号化する機会を増やす場合、送信は約５秒間続けられる。
【００５８】
複数のタグを、同じＣＤＭＡチャネルを使用して解読するために、情報は、毎回異なるホッピング方式を利用する形で１５回繰り返し送信される。一実施形態においては、ホッピング方式では、干渉波が希望波に対してランダム化されて現われるだけでなく、固有のタグＩＤを利用する。これによって、２つのタグが厳密に同一のホッピングシーケンスで情報を伝送する確率が最小化される。通常のホッピング発生器は、タグＩＤをシード値として発生させてチャネル番号（４ビット）を生成して１５回の再試行を行なうＰＮ系列発生器、例えば１２０６を含むか、またはＩＤをシード値として発生させるＰＮ発生器からの合計で６０ビットを利用する。これらの値はオンザフライで計算されるか、または事前に定義されたチャネルホッピングパターンマトリクスとして保存される。観測ノードのリーダは干渉除去を用いて、送信された情報を再構成される。
【００５９】
例えば、４つのタグが或る場所に位置している場合、チャネルホッピングシーケンスは以下の表１に示すようなシーケンスである。
【００６０】
【表１】
2009506720.tif 000003
上の表から分かるように、タグ１，２，及び４は同じＣＤＭＡチャネルで、第１タグ伝送信号通過期間中に送信を行なう。その結果、タグ３のデータのみが復号化される。従って、タグ１，２，４からリーダへの送信では、復号化プロセスが第１信号通過期間で失敗している。しかしながら、一旦、タグ３からのデータが復号化されると：タグ３のＩＤが判明し；タグ３のデータが判明し；そしてタグ３のホッピングシーケンスが推定される。リーダ受信機はタグ３の受信振幅を保存して、タグが次に送信を繰り返すと、タグ３のデータを受信生データから除去（または減算して）して、システムの信号対干渉比を向上させる。第２伝送信号通過期間では、タグ２及び４が応答すると衝突が発生する（両方のタグがコードチャネル９を使用する）が、タグ１は復号化することができる。一旦、復号化されると、当該タグのデータは干渉除去回路に入力される。その結果、この時点以降、タグ１は、これらのタグがたまたま同じコードチャネルを後続の信号通過期間において使用する状態になっても、他のタグと干渉することはない。第３伝送信号通過期間では、タグ２及び４が応答して衝突が発生することはないが、タグ４及びタグ１が応答すると衝突が発生し、そしてタグ２及びタグ３が応答すると衝突が発生する。しかしながら、タグ１及び３は、前にこれらのタグのデータが復号化されているために、受信生データから既に除去されているので、タグ４及び２が応答して衝突が発生しても、無事に復号化される。
【００６１】
次に、リーダデバイスに注目すると、リーダデバイスは、この技術分野で公知の従来の送信機回路を含む。しかしながら、図１３には、本明細書に記載される実施形態による、１３００で指示されるリーダ受信機構造（及び、幾つかの該当する機能）が示されている。受信機１３００は、タグデータを受信する一つ以上のアンテナ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などのような従来の受信回路（図示せず）を備えている。図から分かるように、この例示としての受信機では、単一のフィンガによる逆拡散を１５個のコードチャネル１３０２に対して行ない、そしてメインフィンガの各々に関連する５個の使用可能なオフセット１３０４を与えている。従って、受信機は、合計７５個のサポートされる組み合わせのＰＮ符号用２５６チャネル相関器１３０６と、そしてこれらのチャネル相関器の後段の７５個のミスマッチフィルタ１３０８と、を備え、これにより７５個の使用可能なシンボルストリーム１３１２を受信タグデータから生成し、この場合、フィンガデザインを簡単にし、かつチップレートをかなり下げることによりフィルタ設計を簡単にしている。別の構成として、タグデータの生サンプルを捕捉し、そして受信機処理をソフトウェアで、市販のＤＳＰを使用して行われる。
【００６２】
７５個の使用可能なシンボルストリーム１３１２をサーチして、プリアンブル１３１４（例えば、既知の系列）が検出される。有効なプリアンブルが検出される（１３１６）場合、受信機はタグＩＤを復調し、そして復号化する。ＩＤのＣＲＣに合格した（１３２０）場合、パケットは有効である（１３２２）と考えられ、メッセージの復号化を継続すし、そしてデータ（例えば、テレメトリ）を抽出する。このデータは受信（ＲＸ）電力と一緒に干渉除去回路１３２６，１３２８に供給し、更にネットワーク（例えば、リモートサーバ）に転送して処理される。一実施形態では、リーダ受信機は有効メッセージを、データを次の繰り返しの間に減算する前に、既知のタグＩＤに関する保存プリアンブル振幅及び既知のコードホッピングを使用して再度スクランブルし、そして再拡散する。
【００６３】
他方、ストリームが、プリアンブルを検出できない（１３３０）ために異常終了する場合、当該ストリームは空コードチャネルに対応する可能性がある。更に、ＩＤのＣＲＣ検査（１３２０）が不合格になった場合（例えば、不正なＣＲＣが検出された（１３３２）場合）、該当するコード及びオフセットを使用するユーザ間の衝突またはクラッシュが発生している可能性がある。更に、リーダ受信機のタイミングはリーダ送信機から求められるので、遅延ロックループ（ＤＬＬ）はシステムタイミングを満たす必要はない。これは、全ての使用可能なオフセットに関して短距離及び複数回を前提とする処理を行なっているので可能である。
【００６４】
これまでの明細書において、本発明の特定の実施形態について説明してきた。しかしながら、この技術分野の当業者であれば、種々の変形及び変更を、以下の請求項に示す本発明の技術範囲から逸脱しない限り加え得ることが分かるであろう。従って、本明細書及び図は制限的な意味ではなく例示として捉えられるべきであり、そして全てのこのような変形は本発明の技術範囲に包含されるものである。効果、利点、技術的問題に対する解決法、及びいずれかの効果、利点、または問題解決法をもたらし、またはさらに顕著にし得る全ての要素（群）が、いずれかの請求項または全ての請求項の必須の、必要な、または基本的な特徴または要素であると解釈されるべきではない。本発明は、本出願の係属中に為される全ての補正、及び公開するこれらの請求項の全ての等価物を含む添付の請求項によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態による資産追跡システムを示している。
【図２】図１に示す追跡システムのタグデバイス／リーダデバイスサブシステムを示している。
【図３】本発明の実施形態による更に詳細なダウンリンク送信及びシグナリングシーケンスを示している。
【図４】本発明の実施形態によるリーダデバイスとタグデバイスとの間の伝搬遅延を示している。
【図５】本発明の実施形態に従って予測されるリーダデバイスからの疑似雑音オフセットを示している。
【図６】本発明の実施形態による、複数のウェークアップ信号を使用するダウンリンク送信シグナリングシーケンスを示している。
【図７】本発明の実施形態による資産タグ追跡を可能にする方法のフロー図を示している。
【図８】本発明の実施形態によるタグデバイスの状態図を示している。
【図９】本発明の実施形態によるタグデバイス状態の変更を決定するフローを示している。
【図１０】本発明の実施形態によるタグデバイスにおけるセキュリティ処理を示している。
【図１１】本発明の実施形態によるタグデバイス受信機構造及び機能を示している。
【図１２】本発明の実施形態によるタグデバイス送信機構造及び機能を示している。
【図１３】本発明の実施形態によるリーダデバイス受信機構造及び機能を示している。
【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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【国際調査報告】
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