(57)【要約】デリミッタ・パターンで変調された搬送波もしくは副搬送波を含む信号ストリーム中のデリミッタ・パターン（SOF）を検出する方法において、  前記デリミッタ・パターンが現れるまでのデリミッタ出現予測時間（t1）と、デリミッタ出現予測時間（t1）がばらつく許容範囲（tz）とを特定するステップと、  前記許容範囲（tz）内で、前記信号ストリームと前記デリミッタ・パターンとの相互相関関数（CCF）のゼロ点を近似計算し、もしくは、前記許容範囲（tz）内の任意に定義された参照位置（デリミッタ出現予測時間（t1）の位置を含む）に関する搬送波もしくは副搬送波の位相（ψ）を検出するステップと、  前記近似計算されたゼロ点、もしくは、位相（ψ）を用いて、前記許容範囲（tz）内で、前記相互相関関数（CCF）の第１の最大値を計算するステップと、  前記許容範囲（tz）内の、前記相互相関関数（CCF）の残りの最大値を計算するステップと、  計算されたそれらの最大値のうちの最も大きいものを、デリミッタ・パターン（SOF）の出現時刻を代表するものとして検出するステップと、を具えることを特徴とするデリミッタ・パターン検出方法。
2009508384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デリミッタ・パターンで変調された搬送波もしくは副搬送波を含む信号ストリーム中のデリミッタ・パターン（SOF）を検出する方法において、
前記デリミッタ・パターンが現れるまでのデリミッタ出現予測時間（t1）、および、デリミッタ出現予測時間（t1）がばらつく許容範囲（tz）を特定するステップと、
前記許容範囲（tz）内で、前記信号ストリームと前記デリミッタ・パターンとの相互相関関数（CCF）のゼロ点を近似計算し、もしくは、前記許容範囲（tz）内の任意に定義された参照位置（デリミッタ出現予測時間（t1）の位置を含む）に関する搬送波もしくは副搬送波の位相（ψ）を検出するステップと、
前記近似計算されたゼロ点、もしくは、位相（ψ）を用いて、前記許容範囲（tz）内で、前記相互相関関数（CCF）の第１の最大値を計算するステップと、
前記許容範囲（tz）内の、前記相互相関関数（CCF）の残りの最大値を計算するステップと、
計算されたそれらの最大値のうちの最も大きいものを、デリミッタ・パターン（SOF）の出現時刻を代表するものとして検出するステップと、を具えることを特徴とするデリミッタ・パターン検出方法。
【請求項２】
前記相互相関関数（CCF）のゼロ点は、前記許容範囲のCCF関数における複数の相関点から補間計算して近似することを特徴とする請求項１に記載のデリミッタ・パターン検出方法。
【請求項３】
前記ゼロ点の近似計算に用いられる前記複数の相関点は、前記相互相関関数（CCF）のゼロラインの異なる側に位置していることを特徴とする請求項２に記載のデリミッタ・パターン検出方法。
【請求項４】
前記ゼロ点は、前記許容範囲（tz）内の、相互相関関数（CCF）の他のゼロ点を用いてダブルチェックすることにより確定されることを特徴とする請求項１に記載のデリミッタ・パターン検出方法。
【請求項５】
前記許容範囲（tz）内の任意に定義された参照位置に関する搬送波もしくは副搬送波の位相検出は、搬送波もしくは副搬送波におけるデリミッタ・パターンの部分に対して行う、離散フーリエ変換（DFT）を含むフーリエ変換によってなされることを特徴とする請求項１に記載のデリミッタ・パターン検出方法。
【請求項６】
搬送波、もしくは、デリミッタ・パターンで変調された副搬送波を含む信号ストリーム中のデリミッタ・パターンを検出するよう構成された非接触通信機器（１）において、請求項１〜５のいずれかに記載されたデリミッタ・パターン検出方法の各ステップを実行するよう構成されていることを特徴とする非接触通信機器。
【請求項７】
算術論理演算ユニットを有する制御手段（３）とメモリ（５）とを具えた請求項６に記載された非接触通信機器において、請求項８に記載のコンピュータプログラム製品を処理するよう構成されてなる非接触通信機器。
【請求項８】
プログラマブルな非接触通信機器（１）のメモリに直接ロードされるコンピュータプログラム製品であって、請求項１〜５のいずれかに記載されたデリミッタ・パターン検出方法の各ステップを、接触通信機器（１）上で実行するためのソフトウエアコードを具えていることを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項９】
コンピュータの読み出し可能な媒体に格納された請求項８に記載のコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送波もしくはデリミッタ・パターンで変調された副搬送波を含む信号ストリーム中のデリミッタ・パターン（SOF）を検出する方法に関する。
【０００２】
本発明は、また、搬送波もしくはデリミッタ・パターンで変調された副搬送波を含む信号ストリーム中のデリミッタ・パターン（SOF）を検出するよう構成されたRFIDリーダに関する。
【０００３】
RFIDリーダのメモリに直接ロード可能に構成され、RFIDリーダ上で実行されているときに前記検出方法の各ステップを実行するソフトウエア部分を具えたコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００４】
RFIDタグからRFIDリーダへ伝送される電磁信号中に含まれるデリミッタ・パターンの検出は、RFIDシステムを構成する最も重要な部分であり、これは、RFIDシステムにおけるデータ交換プロトコルのほとんどが、デリミッタ・パターンの認識に依存しているからである。例えば、フレームを基本とするデータ交換プロトコルを用いるとき、データフレームは普通、先頭のスタートフレーム（SOF）パターンと、それに続く制御フラグおよび/又はデータバイトと、データフレームの伝送が完了したことを伝える最後のエンドフレーム（EOF）パターンとを具えている。SOFとEOFとは、特殊な信号パターンを有するデリミッタで構成されている。
【０００５】
このことを図解するために、国際標準ISO15693に従うSOFパターンの例を図１の波形図にて示す。このSOFパターン（これは、周波数fc:13.56MHzの搬送波で伝送されるものであり、この搬送波は、周波数がfc/32=423.75kHzの副搬送波によってASK方式で負荷変調されている）は３つの部分を具え、これらは、非変調時間部分（56.56μs）と、これに続くfc/32（=423.75kHz）のパルス24個分の部分と、このあとの「logic1」といわれる部分であり、「logic1」は、256/fc（=18.88μs）の非変調部とこれに続くfc/32（=423.75kHz）のパルス8個分の部分とで構成されている。このSOFパターンの総長さは、データビット4個分の長さに相当する。
【０００６】
一見するとこのパターンは単純なエッジ検出によって簡単に検出できるように思えるが、実際にはもっと複雑である。このことは、図１の理想形のSOFパターンと、図２の波形に示す、RFタグから送信されてRFIDリーダに実際に入力された信号ストリームとを比較すると理解できるであろう。
【０００７】
図を見て分かるように、図２の信号ストリームは非常に歪んでおりまたノイズが重畳されてので、淡灰色の網かけ部分Ａの境界で挟まれ部分の信号ストリームに含まれるSOFパターンは、検出することが非常に難しい。
【０００８】
米国特許出願公開明細書第２００１／００２８６９１号には、デリミッタデータと有効なデータとを含むデータブロックの形態でデータを受け取るよう構成されたデータキャリアが開示されている。このデータキャリアは、データブロックのデリミッタデータを検出して少なくとも1個の、有効データのスタート信号を生成・供給し、有効データのスタート信号を供給したあとも継続的にデリミッタデータを再検出しさらに有効データのスタート信号を生成・供給するよう構成されたデリミッタデータ検出手段を含んでいる。
【０００９】
しかしながら、デリミッタ検出の歪みに対する対応力を高くすればするほど、より高いコンピュータの処理能力か必要とされる（完全な相関関数の場合には二乗の性能が必要）。入力信号を全体のデリミッタ・パターンと相関させた場合、最良の結果を得ることができるがこのアプローチはパーフォーマンスの点からは最悪のケースとなってしまう。
【００１０】
RFIDシステムにおけるデリミッタ検出の更なる問題は、RFIDリーダの要求に対するRFIDタグの応答の開始時刻が正確に予測できないことであり、時間の許容範囲を考慮しなければならない。このことは、図５に示す図式で示される。この図式において、要求信号REQを送信したRFIDリーダは、先頭のSOFパターン、それに続くデータRESP、および、最後のEOFパターンとよりなる、RFIDタグからの応答信号を待ち受ける。SOFパターンとEOFパターンとはデリミッタとして作用する。SOFパターンは、要求信号REQが送信された後デリミッタ出現期待時間t1にRFIDリーダに到達する。しかしながら、このデリミッタ出現期待時間t1は許容範囲tzだけばらつく可能性がある。
【００１１】
例えば、この許容範囲tzが半ビットの長さの50%になることもある（マンチェスタコーディングの場合）。この許容範囲tzはデータの解読に用いることはできず、したがって、小さな歪みであっても検出エラーになってしまうので、RFIDリーダは入力信号の歪みに対して極めて影響を受けやすくなってしまう。この問題を解決しようとすると、上記のデリミッタ・パターンと入力信号との相関計算に負担がかかってしまうことになる。
【００１２】
図６Ａは、理想SOFパターン（正弦関数）と図１の矩形のSOFパターンとの相関関数の結果を示す（4096個の相関点がある）。相関関数の最大値は、グレーの網掛けエリアで表される許容範囲tz内のどこかにあるはずである。図６Ｂは、図６Ａの相関関数部分を拡大して表すものであり、拡大された部分は、1750〜2350のインデックスに対応する相関値を具えている。標準ISO15693によれば、許容範囲tzのスパンは±2.36μs、すなわち、約4.7μsなので、fs=13.56MHzのときこれは64個の相関値を有することになる。相関値は74nsに１個の割合で計算されるがこれはRFIDリーダに非常に高い計算能力を要求するものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、上記に説明した問題点を解決するため、最初の段落に規定したタイプの方法、および第二段落に規定したタイプのRFIDリーダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上に規定された目的を達成するために、本発明に係る方法は、以下のものとなるように特徴付けられている。すなわち、この方法は、デリミッタ・パターンで変調された搬送波もしくは副搬送波を含む信号ストリーム中のデリミッタ・パターン（SOF）を検出する方法において、前記デリミッタ・パターンが現れるまでのデリミッタ出現予測時間（t1）、および、デリミッタ出現予測時間（t1）がばらつく許容範囲（tz）を特定するステップと、前記許容範囲（tz）内で、前記信号ストリームと前記デリミッタ・パターンとの相互相関関数（CCF）のゼロ点を近似計算し、もしくは、前記許容範囲（tz）内の任意に定義された参照位置（デリミッタ出現予測時間（t1）の位置を含む）に関する搬送波もしくは副搬送波の位相（ψ）を検出するステップと、前記近似計算されたゼロ点、もしくは、位相（ψ）を用いて、前記許容範囲（tz）内で、前記相互相関関数（CCF）の第１の最大値を計算するステップと、前記許容範囲（tz）内の、前記相互相関関数（CCF）の残りの最大値を計算するステップと、計算されたそれらの最大値のうちの最も大きいものを、デリミッタ・パターン（SOF）の出現時刻を代表するものとして検出するステップとを具えるものである。
【００１５】
ここで、許容範囲の中の相互相関関数の、第一、および、全部の、最大値を計算することは、それらのインデックスもまた計算されることを意味している。
【００１６】
上記に規定された目的を達成するために、本発明に係るRFIDリーダは、本発明に係る前記方法のステップを実行するように特徴付けられている。
【００１７】
上記に規定された目的を達成するために、本発明に係るコンピュータプログラム製品は、直接、プログラム可能なRFIDリーダのメモリに直接ロードすることができ、この製品がRFIDリーダ上で実行された時、本発明に係る前記方法を実行するソフトウエアコードを具えるように特徴付けられている。
【００１８】
上記に規定された目的を達成するために、本発明に係るRFIDリーダは、算術論理演算ユニットとメモリと前記段落に記載されたコンピュータプログラム製品の処理手順とを具えている。
【００１９】
本発明の特徴は、デリミッタを検出するのに必要な計算力を大幅に低減することができ、しかも、RFIDリーダで受信した入力信号と、完全なデリミッタ信号パターンとの完全な相互相関関数によるものと同等程度のデリミッタ検出性能を有するという利点をもたらす。
【００２０】
本発明は、デリミッタ検出プロセスの間に搬送波の位相を検出することによって、エッジ検出に比較して、従来のデリミッタ検出プロセスにおけるエッジ検出と比較して、これより歪みを大幅に抑えることができるという利点をさらに有している。
【００２１】
本発明は、次のような条件に適合するものであれば幅広い範囲のRFIDシステムに適用することができる。すなわち、
−デリミッタの信号パターンが既知である。
−RFIDリーダにおける入力信号は、これらの信号のデリミッタ・パターンとの相関が、少なくともデリミッタ出現期待時間の許容範囲においてほぼ周期的な信号波形を有する相関関数を生成し、その結果、相関関数の周期と、それから導かれる、前記許容範囲に出現する相関関数の最大値のすべてに対応する位置とが計算可能であるような信号波形を有している。
【００２２】
請求項２または３に記載の手段は、それぞれ、幾つかの相互相関点を計算しそれらの計算さえた相互相関点を直線補間するだけで、相関関数の求めたい部分について良好な近似計算結果を得ることができる。したがって、要求される計算能力を低く抑えることができるという効果をもたらす。
【００２３】
請求項４に記載の手段は、信号ストリームが歪んでいる場合でも、満足なデリミッタ検出結果を得ることができるという点で有効である。
【００２４】
請求項５に記載の手段は、デリミッタ検出の性能が完全な相関関数の計算に基づく場合と同等程度であり、しかも、それに必要な計算力を著しく低減することができるという効果をもたらす。離散的フーリエ変換（DFT）は、副搬送波が現れるSOFパターンのそれらの部分に対して行われ、これは中程度の計算力が必要である。しかし、離散的フーリエ変換に対するデータが多ければ、それに応じて歪みがシステムに影響を与えることがなくなるが、より強力な計算は必要となる。離散的フーリエ変換は、信号の位相がDFT部分内で検出可能である信号波形を有する信号にしか適用できないことも注記しておかねばならない。このことは、DFT部分内における信号の周波数がほぼ一定であることを意味している。
【００２５】
本発明の方法は直接RFIDリーダに組み込めることも注記すべきである。上記に説明した態様、および、本発明のさらなる態様については、以下に説明する実施形態から明確になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
上記に説明した態様、および、本発明のさらなる態様については、以下に説明する実施形態から明かになる。以下に、本発明を、実施形態を参照してより詳しく記載するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００２７】
図３は、RFID（Radio Frequency Identification）システムを示す模式的なブロック線図であり、このシステムは、RFIDリーダ１と複数個のRFIDタグ２ａ、２ｂとを具える。ただし、説明を分かりやすくするため、RFIDタグは2個だけが図示されている。RFIDリーダ１は、RFIDタグ２ａ、２ｂがRFIDリーダ１の送受信範囲内にあれば、変調された電磁信号によって非接触でRFIDタグ２ａ、２ｂと通信する。
【００２８】
RFIDリーダ１は、マイクロプロセッサあるいはマイクロコントローラのような制御手段３を具え、制御手段３は、データバスを通してプログラムストレージ手段４と通信する。プログラムストレージ手段４は、制御手段３の基本オペレーションを実行するオペレーティングシステムＯＳと、制御手段３によって処理されるアプリケーションプログラムコードＳＷとをストレージするよう構成される。プログラムストレージ手段４は、PROM、EPROM、EEPROM等の不揮発性のメモリで構成される。プログラムストレージ手段４は、また、ユーザ限定のASIC、PALのようなもので構成される。さらに、制御手段３とプログラムストレージ手段４とは一つのチップに一体化されていてもよい。
【００２９】
アプリケーションプログラムコードＳＷとオペレーティングシステムＯＳとが一体化さされていてもよい。制御手段３はさらにRAM５とも通信する。制御手段３はプログラムコードＳＷを処理している間、例えば、コンピュータへのリンクインターフェースとして構成されている入力/出力手段８と協働する。また、制御手段３は、さらに、RFIDタグ２ａ、２ｂに電磁波信号ＳＳを送るためのアンテナ７に接続されたラジオ周波数通信手段６と通信する。これらの電磁波信号ＳＳは、RFIDタグ２ａ、２ｂが受動的なタグである場合には、RFIDタグ２ａ、２ｂに信号を送信するためと、これらを励起するためとの両方に用いられる。RFIDタグ２ａ、２ｂは、RFIDリーダ１に応答信号ＲＳ１、ＲＳ２を返す。
【００３０】
RFIDリーダ１とRFIDタグ２ａ、２ｂとの間のデータ交換は、標準のデータプロトコルと標準の変調によって実現される。例えば、RFIDリーダ１からRFIDタグ２ａ、２ｂに送られる電磁波信号ＳＳは、パルス幅変調信号で構成される。RFIDタグ２ａ、２ｂからRFIDリーダ１への応答信号ＲＳ１、ＲＳ２は例えば負荷変調信号であり、電磁波信号ＳＳに含まれる搬送波信号もしくは副搬送波信号は、RFIDタグ２ａ、２ｂのアンテナに接続されている負荷インピーダンスを切り替えることによって変調され、このため、変化するエネルギーは搬送波信号もしくは副搬送波信号から引き出される。
【００３１】
RFIDタグにおける負荷インピーダンスの切替は、RFIDリーダ１のアンテナ７のインピーダンスの変化、したがって、RFIDリーダ１のアンテナ７の電圧振幅の変化を引き起こす。RFIDリーダ１のアンテナ７の電圧振幅の変化は、ラジオ周波数通信手段６への入力信号ＩＳを表す。入力信号ＩＳに含まれるデータの復号のため、入力信号ＩＳはラジオ周波数通信手段６によって整流されもしくは復調されて、データストリーム信号ＤＳを生成する。制御手段３は、例えば定義済みのビットレベルに照合することによって、データストリームＤＳにコーディングされているデータを抽出する。
【００３２】
図４は、RFIDタグ２ａ、２ｂの実施形態を示す模式的ブロック線図である。RFIDタグ２ａ、２ｂの構成は本発明の一部をなすものではないが、本発明のよりよい理解のためだけに説明するものである。各RFIDタグ２ａ、２ｂは、受動的タグとして構成され、アンテナ１０、アンテナ１０に接続されたアナログラジオ周波数インターフェース１１、アナログラジオ周波数インターフェース１１に接続されたディジタル制御ユニット１２、および、ディジタル制御ユニット１２に接続されたメモリ１３を具える。
【００３３】
メモリ１３はEEPROMのような不揮発性メモリであり、RFIDリーダ１との通信中にメモリ１３に書き込まれたデータは、例えば、RFIDリーダ１の送信範囲から外れRFIDリーダ１からエネルギーが供給されなくなってRFIDタグ２ａ、２ｂの電源が切れたとしても、保持される。メモリ１３は、また、ディジタル制御ユニット１２を操作するプログラムコードやユニークな自己識別番号を記憶することができる。アンテナ１０は、電磁信号ＳＳをRFIDリーダ１から受信し、それらをアナログラジオ周波数インターフェース１１に渡す。
【００３４】
一般的に、アナログラジオ周波数インターフェース１１は、整流器ＲＥＧと、コンデンサのような統合エネルギー貯蔵素子を有する電圧調整器ＶＲＥＧとを具える。電圧調整器ＶＲＥＧは、受信した電磁信号ＳＳからディジタル制御ユニット１２およびメモリ１３を制御するために必要な電圧ＶＣＣを取り出すためのものである。アナログラジオ周波数インターフェース１１は、さらに、電磁信号からデータＤＩＮを抽出しそれらをディジタル制御ユニット１２に渡す復調器ＤＥＭＯＤを具える。ディジタル制御ユニット１２は、受け取ったデータＤＩＮを処理し出力データＤＯＵＴを作成しアナログラジオ周波数インターフェース１１に渡すことによりRFIDリーダ１に応答する。アナログラジオ周波数インターフェース１１は、出力データＤＯＵＴを変調し変調されたデータを応答信号ＲＳ１、ＲＳ２としてアンテナ１０介して送信する変調器ＭＯＤを具える。
【００３５】
図５を用いて上記に説明したように、RFIDリーダ１はRFIDタグ２ａ、２ｂと要求信号ＲＥＱを送ることにより通信し、デリミッタ出現期待時間t1の許容範囲tz内にRFIDタグ２ａ、２ｂからの応答があることを期待する。、デリミッタ出現期待時間t1および許容範囲tzのそれぞれの値は、適用するデータ通信プロトコルに応じて設定されることを注記しておく。正確なデータ検出のためには、いつ応答が帰ってくるかを正確に知ることが必須である。これは、応答信号ＲＥＳＰの先頭のSOFパターンを検出することによって行われる。
【００３６】
SOFパターンの検出は、ラジオ周波数通信手段６における入力信号ＩＳを解析することによって行えるかも知れないが、搬送波は非常に高い周波数のため、極めて高い計算性能が必要となり、この方法は好ましいものではない。それをするくらいなら、変調された副搬送波が含まれているデータストリーム信号ＤＳの中からSOFパターンを検出する方がまだましである。
【００３７】
図７は、本発明によるデリミッタ検出プロセスを示す模式的ブロック線図である。このブロック線図を参照してこのプロセスの個々のステップを詳細に説明する。
【００３８】
最初に、相互相関関数（CCF）の近似計算について説明する。このCCFの近似計算は、「ゼロ検出」のステップとオプションとしての「ゼロ確認」のステップとを具える。
【００３９】
（ゼロ検出）
ゼロ検出は、近似計算によって行う。期待されるSOF位置の近くの相互相関関数CCFのゼロ点を検出するため、いくつかの相関点（相関関数上の点）だけを計算する。このアルゴリズムは、図８に示すフローチャートに従って動作する。このフローチャートにおいて、dotp(x)は、xとSOFパターンとの内積を表し、index(min(|a|,|b|)は、|a|<|b|の場合には、相互計算値インデックスaを返し、|a|>|b|の場合には、相互計算値インデックスbを返し、|a|=|b|の場合には、どちらのインデックスが返ってもよい。
【００４０】
図８のフローチャートにおいてdeltaがいつも−90°から始まっているのは慣例による。これは、例えば、±90°内でランダムにスタートすることができる。いずれにしても、最初にスロープの方向をチェックしそのあとその方向を選択するのはよくない。なぜなら、内積計算が一回多く必要になるからである。ランダムな、あるいは固定した実行が正しい方向を選択する確率は50%であるから、平均1.5回の内積計算が必要となる。
【００４１】
補間関数（interpolate(index1, index2)）は、次の方程式に従って行われる（この補間関数の図式的に示す図１０も参照）
【数１】
2009508384.tif 000003
【００４２】
図９は、本発明に従う「ゼロ検出」アルゴリズムの最初のステップを示す。まず最初に、第一の相互相関値（図９の図式の点(1)）が計算される。第一の相互相関値は許容範囲tz内に位置していなければならず、許容範囲tzの外側では周期性を欠いている可能性があるので許容範囲tzの中央もしくはその近くが好ましい。図示のものの場合、単に慣習に従って、点(1)として、デリミッタ出現期待時間t1を選択した（図５も参照）。
【００４３】
次に、第二の相関点(2)の値が、点(1)から所定の角度delta（例えば-90°）だけオフセットした位置において計算される。次いで、相関点(1)および(2)における符号が比較される。もしこれらの符号がこの場合のように同じならば、点(1)と点(2)との間にはゼロはなく、点(2)から-90°の角度だけオフセットした第三の相関点(3)が計算される。もう一度、点(2)と点(3)との符号の比較が行われる。これらの符号は違っているので相互相関関数CCFのゼロ点は点(2)と点(3)との間にあり、この場合、ゼロ点は次の公式から求めることができる。
【数２】
2009508384.tif 000004
【００４４】
図９は、相互相関関数CCFの、デリミッタ出現期待時間t1に関する位相も示している。
【００４５】
デリミッタ検出プロセスのこのステージにおいては、すでに相互相関関数CCFの、この関数と交差するゼロ点を挟む少なくとも2点が既知なので、このゼロ点が、相互相関関数CCFの上昇エッジ上にあるのか下降エッジ上にあるのかを判定できる。
【００４６】
その情報に基づいて、図１１に示したインデックスの方向を計算することによって、隣の最大点（プラスマイナス90°における）を隣の最小点（マイナスプラス90°における）と区別することができる。図１１は、４つのあり得る検出ケースを示す。この図において、zeroと書かれた点は、この関数と交わる実際のゼロにもっとも近い、相関関数上の計算点である。otherと書かれた点は、zeroと書かれた点とは異なる符号を有する相互相関関数のもう１つの点である。
方向は次の式にしたがって計算される。
【数３】
2009508384.tif 000005
ここで、
【数４】
2009508384.tif 000006
【００４７】
もし、dirが正ならば、隣の最大値は右側（インデックス増加方向）にある。もし、dirが負ならば、隣の最大値は左側（インデックス減少方向）に見つかる。
【００４８】
（ゼロ確認）
歪みがある場合、相関結果は図６Ａや６Ｂに示したようにはいかず、相関関数はより周期的ではなくなり、より正弦波的ではなくなる。したがって、相互相関関数のゼロ点はばらつく。よい結果をだすためには、許容範囲tz内にある他のゼロを用いて、見つかったゼロをダブルチェックして確認することが必要な場合がある。この機能は相互相関関数CCFの値を追加的に計算することになるので、この機能を取り入れる必要のあるときには、かなり高い計算力が必要となる。
【００４９】
相互相関関数のゼロを求めることは、相互相関関数の位相を検出することに相当する。なぜなら、相互相関関数の周期は、副搬送波の信号（あるいは搬送波の信号、これは副搬送波と搬送波のどちらがデリミッタ・パターンによって変調されているかによる）の周期であるとわかっているからである。FSK（周波数変移キーイング）に対しては、二つの副搬送波の混合位相が、許容範囲tz内での近似的な（予測可能な）混合周期をもつことが発生する。この点において、図６Ａおよび６Ｂに示された相互相関関数は、実際は、理想の正弦波形のSOFパターンによって変調された副搬送波よりなる振幅変移キーイング（ASK）信号を有する、図１に示した矩形のSOFパターンの相関関数であることを指摘しておかなければならない。
【００５０】
相関関数の周期はASKに対する副搬送波の周期に対応しているので、ゼロ点、もしくは副搬送波の位相を最初に検出することによって、相互相関関数のすべてのゼロ点の位置もしくは最大値の位置のすべてを導くことができる。このようにして、副搬送波の位相が分かったので、あとは最大位置を見つけるために幾つかの相関値を計算するだけでよい。周波数変移キーイングFSKに対しては、相互相関関数の周期はASKのように一定ではない。にもかかわらず、その周期は、ISOの許容範囲に入っている限り、発明のアルゴリズムが動作するには十分一定である。性能は、しかし、ASKに対比してFSKの方が少し低下する。
【００５１】
相互相関関数のゼロ点を検出することは、相互相関関数の位相を検出することに等しいので、本発明は、CCF近似計算に代わるものとして、離散的フーリエ変換DFT近似計算を実行することを提案する。
【００５２】
（ＤＦＴ近似計算）
離散的フーリエ変換（DFT）は、許容範囲tz内に任意に定義された参照位置（例えば、デリミッタ出現期待時間t1）に関する副搬送波の位相を直接検出するのに用いられる。DFTは、副搬送波が現れているSOFの部分に対して行われる。（図１参照）DFTは副搬送波の位相と周波数とを生成する。結果として得られた位相情報を用いて、ゼロ点もしくは最大点に対するインデックスを簡単に計算することができる。
【００５３】
DFTによって計算された位相φは、値と符号とをもって決められるので、「次の最大値検出」のアルゴリズムを実行する必要はなくなる。その理由は次の通りである。DFTによって副搬送波の位相を検出することは、相関関数の最大値を探すことに等しい。この理由は、副搬送波の+90°位相は、「相関結果における位相」である。（積分計算のため、正弦形状となる）90°の位相変移により、副搬送波のゼロ点は相関信号の最大値を表す。
【００５４】
CCF近似計算もしくはDFT近似計算のいずれかによって最大点が検出されたので、次に、SOF期待位置に隣接する最大値を探す必要がある。
【００５５】
（SOF期待位置に隣接する最大値の計算）
SOF期待位置に隣接する最大値の計算には、位相もしくはゼロ点が用いられる。このように、見つかった最大値が許容範囲内にあり、全相関の最大値は一つのピークの半径内（±2.35μsの許容範囲）にあることが確認される。
【００５６】
（内積）
SOF期待位置の近くに１つの最大値を見つけたあと、いくつかの相関点の相関値を計算しなければならない。これらの相関値は、内積として与えられる。
以下の事実により、相関関数を内積で置き換えることが可能である。
【数５】
2009508384.tif 000007
は、内積を定義し、そして、
【数６】
2009508384.tif 000008
は、相関関数である。以下のことを定義することによって、
【数７】
2009508384.tif 000009
以下を得る。
【数８】
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内積計算は、かなりの計算力を必要とするので、その使用は最低に抑える必要がある。許容範囲領域の位置に応じて、許容範囲内で3個、すなわち、３つのピーク値以下とするのがよい。もし、SOFの位置が、一つのピークの範囲になさそうだとするとこれらより多くの値を計算しなければならない。次に、すべての内積が相互に比較され、最大のものが見つけられる。その位置（インデックスによって表される）が応答データＲＥＳＰのビットストリームが始まる位置である。
【００５７】
図１２に示すように、本発明に従うDFTアプローチは、完全相関と同じ性能に達している。しかし、必要な計算力をずっと低くしなければならない。本発明のCCFアプローチは完全相関とほぼ同じ性能が達成できている。検出率は、歪みのある環境で測定されたことを注記しておく。「検出された」とは、デルミッタの位置が、+/-1μmの精度で位置が突き止められたことを意味している。歪みのない環境においては、検出率は著しく増加する。
【００５８】
本発明のRFIDリーダは、例えばASIC (Application Specific Integrated Circuits)、あるいは、FPGA (Field Programmable Gate Arrays)として組み込まれたハードウエアの形で、もしくは、RFIDリーダのデータ処理手段によって実行可能なソフトウエアの助けを借りてRFIDリーダの中に組み込まれている。多くの状況において、本発明による方法における前記ステップを実行するソフトウエアコード部分を具えるコンピュータプログラム製品は既にそのようなRFIDリーダの中に、例えば、ROMやEPROMあるいは他の永久メモリに、前もって格納されている。コンピュータプログラム製品は、またコンピュータプログラム製品が格納されるデータキャリアの助けを借りて、RFIDリーダに供給される。
【００５９】
上記の記載において、RFIDリーダは、一般的な非接触通信デバイスを実現するものとして示されているが、この発明の範囲は、特別なRFIDリーダの形態に限定されるものではなく、例えば、トランシーバーや、地上波ラジオリンクステーションや衛星ステーションのような他のタイプの業務用データ通信デバイスなどの他の非接触型通信デバイスにも適用されるものである。
【００６０】
上記の実施形態は、発明を限定するというよりもむしろ例示するものであることは補足しておくべきであり、当業者は付属のクレームの範囲を外れることなく代替の実施形態を設計することが可能であろう。クレームの中の、括弧付の参照符号は、クレームを制限するものと解釈されるべきものではない。「具える」という表現は、クレームにリストアップされた以外の要素もしくはステップを除外するものではない。要素の前の「１つの」という表現は、その要素の複数のものの出現を除外するものではない。
【００６１】
この発明は、幾つかの明確な要素を具えたハードウエア、および/又は、適切にプログラムされたプロセッサによって実現される。幾つかの手段を列記している装置のクレームにおいて、これらの手段のいくつかは、同じハードウエアによって具現化されることができる。ある手段について相互に異なる従属クレームに繰り返し記載されてという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、利点を生み出すのに使われないことを意味しているのではない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】理想のSOFパターンを示す図である。
【図２】SOFパターンを含むRFIDリーダの歪んだ入力信号を示す図である。
【図３】RFIDシステムを模式的に示すブロック線図である。
【図４】RFIDタグを模式的に示すブロック線図である。
【図５】RFIDリーダとRFIDタグとの間の通信のタイミングを示す図である。
【図６Ａ】SOFパターンに対する理想正弦SOFパターンの相関の結果を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａの相関関数の拡大部分を示す図である。
【図７】本発明に係るデリミッタ検出のための工程を示すブロック線図である。
【図８】本発明に係るゼロ点検出のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図９】本発明に係るゼロ検出の第一ステップを示す図である。
【図１０】本発明において用いられている補間関数の概要を示す図である。
【図１１】ゼロ点が相関関数の増加部分および減少部分のいずれにあるかを判定する４つのチャートを説明する図である。
【図１２】本発明及び従来技術に係るSOF検出率を示すグラフである。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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