(57)【要約】【課題】  多くの無線タグから送信される混合パルス列から、無線タグのデータを読み取ることができる無線タグシステムを提供する。【解決手段】  無線タグ１０は区切り符号、無線タグＩＤ、送信データ等を含む明滅ユニットを２つ以上複製し、連続フレーム内にオフセットステップユニットＲＳの整数倍の間隔を開けて配置し、この連続フレームをＰＰＭ変調して送信する。質問機２０では、区切り符号検出部２２により、無線タグ１０から送信される混合パルス列中の区切り符号を検出し、区切り符号の間隔により抽出した混合パルスパターンをシフトレジスタ２４に記憶する。相互相関部２８は、シフトレジスタ２４に記憶された混合パルスパターンとパルスパターンバンク２５内の参照パルスパターンとの間で相互相関を行ない、パルスパターンデコーダ２９により無線タグ１０のＩＤおよび送信データを読み取る。【選択図】  図１
2006238363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の無線周波数を使用し連続フレームの信号を非同期かつ定期的に送信する複数の無線タグと、前記複数の無線タグからの信号が混合した混合パルス列の信号を受信し、該混合パルス列から各無線タグの送信データを読み取るための質問機とを備える無線タグシステムであって、
前記無線タグは、少なくとも区切り符号、無線タグＩＤ、送信データを含む明滅ユニットを２つ以上複製し、該明滅ユニットを前記連続フレーム内にオフセットステップユニットＲＳの整数倍の間隔を開けて配置し、該連続フレームをＰＰＭ変調して送信する明滅ユニット送信手段を備え、
前記質問機は、
前記混合パルス列中の区切り符号を検出する区切り符号検出手段と、
前記区切り符号の間隔により、混合パルス列信号を断片化し、該断片化した混合パルスパターンを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された混合パルスパターンと予め蓄積した参照パルスパターンとの相互相関を行なう相互相関手段と、
前記相互相関手段の出力をデコードし、ＰＰＭ変調された前記無線タグのＩＤおよび送信データを読み取るパルスパターンデコード手段と、
を備えることを特徴とする無線タグシステム。
【請求項２】
前記連続フレームの送信間隔が、固定休止間隔ＴＢとランダムな間隔ＤＢにより、時間ＴＢ±ＤＢで与えられ、
前記明滅ユニットの間隔を、０〜Ｒまでの乱数（整数）を選択し、該乱数によりオフセットステップユニットＲＳを整数倍したものとし、かつ前記Ｒの最大値が３２か６４であるようにし、
前記明滅ユニットを多値（１：Ｎ）のＰＰＭで変調し、該Ｎを１６、３２、６４、１２８、２５６かそれ以上の値の内のいずれか１つであるようにしたこと
を特徴とする請求項１に記載の無線タグシステム。
【請求項３】
前記質問機には、
参照パルスパターンを蓄積するパルスパターンバンクと、
混合パルス列中の区切り符号を検出する区切り符号検出部と、
前記区切り符号検出部が区切り符号を検出した場合に、該区切り符号の間隔により、断片化したパルスパターンを一時記憶するシフトレジスタと、
前記区切り符号検出部が区切り符号を検出した場合に、該区切り符号の検出時間と、すべての有効な最新の区切り符号の検出時間とを比較し、情報源の無線タグが登録されたものか未登録のものかを判定する論理センタと、
シフトレジスタに保存されたパルスパターンと、パルスパターンバンクから選択した参照パルスパターンとの間で相互相関を行なうと共に、相互相関処理後の出力パルスパターンを前記パルスパターンバンクに送信し、蓄積された参照パルスパターンを更新する相互相関部と、
前記相互相関部の出力をデコードし、ＰＰＭ変調された前記無線タグのＩＤおよび送信データを読み取るパルスパターンデコードと、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線タグシステム。
【請求項４】
前記シフトレジスタの各ビットに対応し、各ビットのパルスが以前に上手く読まれたか否かの情報を記録したシフトレジスタである除去可能パルスマスクと、
前記除去可能パルスマスクを参照し、スロット内でのＰＰＭ復号化の際に除去可能パルスが干渉している場合に、該除去可能パルスを削除する手段と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の無線タグシステム。
【請求項５】
前記論理センタは、前記区切り符号検出部から区切り符号検出情報を受信した場合に、新しい区切り符号の検出時間と、すべての登録された区切り符号検出との間の時間差を計算し、該時間差をＫＲスロットにより参照し、
ケースＡとして、登録されたタグのＫＲがＴＢ±ＤＢ＋j×Ｂ＋i×Ｒs（ｊ＝１．．．Ｍ、i=１...Ｒ）の内の１つの場合は、明滅ユニットは登録された無線タグから送信されたものと判定し、
ケースＢとして、すべての登録された無線タグとの時間差がケースＡの条件を満足しない場合は、明滅ユニットは未登録の無線タグから送信されたものか、または複数の無線タグから送信されたパルスで生成された誤りの区切り符号であると判定し、
ケースＢが生じた場合に、論理センタは新しい区切り符号の検出時間と、すべての最近の未登録の区切り符号検出の間で時差を計算し、該時間差をＫＵスロットにより参照し、
ケースＣとして、未登録の無線タグのＫＵ／ＲＳが０とＲの間の整数ならば、無線タグは新しい区切り符号の情報源と判定し、
ケースＤとして、すべての未登録の無線タグのＫＵ／ＲＳが不定か、Ｒ＋１よりも大ならば、新しい区切り符号は参照パルスパターンの履歴にない新しい無線タグから送信されたものと判定すること
を特徴とする請求項３または請求項４に記載の無線タグシステム。
【請求項６】
前記パルスパターンバンクは、登録部分と未登録部分から構成され、
前記未登録部分に、未登録の無線タグからのパルスパターンを、連続フレームの終了まで一時的に保存する手段と、
登録部分に、登録された無線タグからのパルスパターンを、無線タグの記録の所定の持続時間が終了するまで保存する手段と
備えることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の無線タグシステム。
【請求項７】
前記相互相関部は、
断片化されたパルスパターンと同じ無線タグからの参照パルスパターンとの間で相互相関を行う手段と、
前記パルスパターンバンク内の参照パルスパターンを更新するために、相互相関処理の結果を、パルスパターンバンクに出力すると共に、前記パルスパターンデコーダに相互相関処理の結果を出力する手段と
を備えることを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の無線タグシステム。
【請求項８】
共通の無線周波数を使用し連続フレームの信号を非同期かつ定期的に送信する無線タグであって、
少なくとも区切り符号、無線タグＩＤ、送信データを含む明滅ユニットを２つ以上複製し、該明滅ユニットを前記連続フレーム内にオフセットステップユニットＲＳの整数倍の間隔を開けて配置し、該連続フレームをＰＰＭ変調して送信する明滅ユニット送信手段を備えること
を特徴とする無線タグ。
【請求項９】
共通の無線周波数を使用し、少なくとも区切り符号、無線タグＩＤ、送信データを含む明滅ユニットを２つ以上複製し、該明滅ユニットを連続フレーム内に間隔を開けて配置し、該連続フレームをＰＰＭ変調し非同期かつ定期的に送信する複数の無線タグと、前記複数の無線タグから送信される信号が混合した混合パルス列の信号を受信し、該混合パルス列から各無線タグの無線タグＩＤと送信データを読み取るための質問機とを備える無線タグシステムにおける前記質問機であって、
前記混合パルス列中の区切り符号を検出する区切り符号検出手段と、
前記区切り符号の間隔により、混合パルス列信号を断片化し、該断片化した混合パルスパターンを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された混合パルスパターンと予め蓄積した参照パルスパターンとの相互相関を行なう相互相関手段と、
前記相互相関手段の出力をデコードし、ＰＰＭ変調された前記無線タグのＩＤおよび送信データを読み取るパルスパターンデコード手段と、
を備えることを特徴とする質問機。
【請求項１０】
参照パルスパターンを蓄積するパルスパターンバンクと、
混合パルス列中の区切り符号を検出する区切り符号検出部と、
前記区切り符号検出部が区切り符号を検出した場合に、該区切り符号の間隔により、断片化したパルスパターンを一時記憶するシフトレジスタと、
前記区切り符号検出部が区切り符号を検出した場合に、該区切り符号の検出時間と、すべての有効な最新の区切り符号の検出時間とを比較し、情報源の無線タグが登録されたものか未登録のものかを判定する論理センタと、
シフトレジスタに保存されたパルスパターンと、パルスパターンバンクから選択した参照パルスパターンとの間で相互相関を行なうと共に、相互相関処理後の出力パルスパターンを前記パルスパターンバンクに送信し、蓄積された参照パルスパターンを更新する相互相関部と、
前記相互相関部の出力をデコードし、ＰＰＭ変調された前記無線タグのＩＤおよび送信データを読み取るパルスパターンデコードと、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の質問機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池を内蔵し自ら発信を行なうことができるアクティブ型の無線タグ等を使用し、物品管理やリアルタイムの位置の追跡等を行なうための、無線タグシステム、無線タグ、および質問機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、無線タグを利用したシステムの開発が盛んに行なわれ、無線タグを識別用に使用し、無線タグの存在（位置）を確認するために技術が特許出願や技術的文献等で数多く紹介されている。
【０００３】
この場合、アプリケーションに応じて、無線タグを１つの対象（例えば、動物や人間等）に貼付して使用する。この無線タグとしては、パッシブ型（電池を内蔵しない無線タグ）とアクティブ型（電池を内蔵する無線タグ）の無線タグの両方を、識別シグナルを発信する無線タグとして使用することができる。
【０００４】
無線タグとして代表的なＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）は、欧州の４３３ＭＨｚ、８６６ＭＨｚや、米国の９１５ＭＨｚまたは２４４０ＭＨｚ帯で通常作動し、電波の送信距離が２〜１００ｍ程度である。ほとんどのアクティブ型のＲＦＩＤにおいては、質問機（無線タグのリーダ／ライタ）の範囲の中に多数のＲＦＩＤがある場合に、ＲＦＩＤと質問機の間のハンドシェイクが行なわれた後に、各ＲＦＩＤが順番にその信号を送信するか、またはＲＦＩＤが指示された方法で信号を送信する。
【０００５】
この場合、質問機がポーリング信号（通信回線を共有する場合、サービスを要求している端末を見極めるため、順次各端末に呼びかけを行なう信号）を最初に送信すると、アクティブ型のＲＦＩＤが質問機に応答するように構成されている。例えば、アクティブ型のＲＦＩＤは、予め割り当てられた間隔を置いて、ＩＤシグナルを送信する。
【特許文献１】特開２００２−２３６１６６号公報
【特許文献２】米国特許第６６１１５５６号明細書
【特許文献３】特表２００３−５００９７５号公報
【非特許文献１】Hitoshi Hayashi, Toshimitsu Tsubaki, Tomoaki Ogawa,and Masashi Shimizu, " Asset Tracking System Using Long-life Active RFID Tags", NTT Technical Review, Vol.1, No.9,pp.19-pp.26, Dec. 2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
資産管理（物品管理等）やリアルタイムな位置の追跡システム等のアプリケーションに応じて、使用する無線タグは安くて長い寿命時間を有していることが必要である。また、無線タグが高密度で存在する場合は、無線タグシステムにおける無線タグの読み取りは、高速、かつ正確であり、また大きなキャパシティ（読み取り能力）を有していることが必要となる。また、無線タグが、不意に生じた何らかのイベント（温度、動作等）を報告するためにセンサを備えていると、システムはより強力なものとなる。
【０００７】
通常、送信を行うだけの無線タグは、連続した報知データ（質問機へ報知するデータ）を繰り返し送信するように構成され、この報知データは、休止間隔を挟んで間隔を開けて送信される。この連続する報知データの簡単な変調方法として、パルス位置変調（ＰＰＭ：Pulse Position Modulation）がある。
【０００８】
この多値による符号化は送信に費やす消費電力を削減するために使用される。例えば、典型的なクロックスロット(μ-スロット)は１００マイクロ秒として、２４バイトの連続フレームに１：２５６のＰＰＭを使用するとき、報知データの連続フレームはトータルとして６１４．５ｍｓ継続し、無線タグのデューティサイクルは、２．４ｍｓ程度となる。これは、パルスがかなりまばら（低密度）であることを意味している。
【０００９】
上記の例のような場合には、多くの無線タグが同じ質問機（リーダ／ライタ）の検出範囲にある場合でも、パルスの衝突の頻度が少ないので、異なる無線タグから送信される混合パルスパターンをピックアップし、無線タグのデータを読み取ることも可能となる。
【００１０】
この発明の目的は、多くの無線タグから送信される混合パルス列からの各無線タグに属するパルスを高速に、そして有効に分離し、連続データの衝突が生じている場合にも、無線タグのパルス（データ）を読み取ることができる、無線タグシステム、無線タグ、および質問機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の無線タグシステムは、共通の無線周波数を使用し連続フレームの信号を非同期かつ定期的に送信する複数の無線タグと、前記複数の無線タグからの信号が混合した混合パルス列の信号を受信し、該混合パルス列から各無線タグの送信データを読み取るための質問機とを備える無線タグシステムであって、前記無線タグは、少なくとも区切り符号、無線タグＩＤ、送信データを含む明滅ユニットを２つ以上複製し、該明滅ユニットを前記連続フレーム内にオフセットステップユニットＲＳの整数倍の間隔を開けて配置し、該連続フレームをＰＰＭ変調して送信する明滅ユニット送信手段を備え、前記質問機は、前記混合パルス列中の区切り符号を検出する区切り符号検出手段と、前記区切り符号の間隔により、混合パルス列信号を断片化し、該断片化した混合パルスパターンを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された混合パルスパターンと予め蓄積した参照パルスパターンとの相互相関を行なう相互相関手段と、前記相互相関手段の出力をデコードし、ＰＰＭ変調された前記無線タグのＩＤおよび送信データを読み取るパルスパターンデコード手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の無線タグシステムは、前記連続フレームの送信間隔が、固定休止間隔ＴＢとランダムな間隔ＤＢにより、時間ＴＢ±ＤＢで与えられ、前記明滅ユニットの間隔を、０〜Ｒまでの乱数（整数）を選択し、該乱数によりオフセットステップユニットＲＳを整数倍したものとし、かつ前記Ｒの最大値が３２か６４であるようにし、前記明滅ユニットを多値（１：Ｎ）のＰＰＭで変調し、該Ｎを１６、３２、６４、１２８、２５６かそれ以上の値の内のいずれか１つであるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の無線タグシステムは、前記質問機には、参照パルスパターンを蓄積するパルスパターンバンクと、混合パルス列中の区切り符号を検出する区切り符号検出部と、前記区切り符号検出部が区切り符号を検出した場合に、該区切り符号の間隔により、断片化したパルスパターンを一時記憶するシフトレジスタと、前記区切り符号検出部が区切り符号を検出した場合に、該区切り符号の検出時間と、すべての有効な最新の区切り符号の検出時間とを比較し、情報源の無線タグが登録されたものか未登録のものかを判定する論理センタと、シフトレジスタに保存されたパルスパターンと、パルスパターンバンクから選択した参照パルスパターンとの間で相互相関を行なうと共に、相互相関処理後の出力パルスパターンを前記パルスパターンバンクに送信し、蓄積された参照パルスパターンを更新する相互相関部と、前記相互相関部の出力をデコードし、ＰＰＭ変調された前記無線タグのＩＤおよび送信データを読み取るパルスパターンデコードと、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の無線タグシステムは、前記シフトレジスタの各ビットに対応し、各ビットのパルスが以前に上手く読まれたか否かの情報を記録したシフトレジスタである除去可能パルスマスクと、前記除去可能パルスマスクを参照し、スロット内でのＰＰＭ復号化の際に除去可能パルスが干渉している場合に、該除去可能パルスを削除する手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の無線タグシステムは、前記論理センタは、前記区切り符号検出部から区切り符号検出情報を受信した場合に、新しい区切り符号の検出時間と、すべての登録された区切り符号検出との間の時間差を計算し、該時間差をＫＲスロットにより参照し、ケースＡとして、登録されたタグのＫＲがＴＢ±ＤＢ＋j×Ｂ＋i×Ｒs（ｊ＝１．．．Ｍ、i=１...Ｒ）の内の１つの場合は、明滅ユニットは登録された無線タグから送信されたものと判定し、ケースＢとして、すべての登録された無線タグとの時間差がケースＡの条件を満足しない場合は、明滅ユニットは未登録の無線タグから送信されたものか、または複数の無線タグから送信されたパルスで生成された誤りの区切り符号であると判定し、ケースＢが生じた場合に、論理センタは新しい区切り符号の検出時間と、すべての最近の未登録の区切り符号検出の間で時差を計算し、該時間差をＫＵスロットにより参照し、ケースＣとして、未登録の無線タグのＫＵ／ＲＳが０とＲの間の整数ならば、無線タグは新しい区切り符号の情報源と判定し、ケースＤとして、すべての未登録の無線タグのＫＵ／ＲＳが不定か、Ｒ＋１よりも大ならば、新しい区切り符号は参照パルスパターンの履歴にない新しい無線タグから送信されたものと判定することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の無線タグシステムは、前記パルスパターンバンクは、登録部分と未登録部分から構成され、前記未登録部分に、未登録の無線タグからのパルスパターンを、連続フレームの終了まで一時的に保存する手段と、登録部分に、登録された無線タグからのパルスパターンを、無線タグの記録の所定の持続時間が終了するまで保存する手段と備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の無線タグシステムは、前記相互相関部は、断片化されたパルスパターンと同じ無線タグからの参照パルスパターンとの間で相互相関を行う手段と、前記パルスパターンバンク内の参照パルスパターンを更新するために、相互相関処理の結果を、パルスパターンバンクに出力すると共に、前記パルスパターンデコーダに相互相関処理の結果を出力する手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の無線タグは、共通の無線周波数を使用し連続フレームの信号を非同期かつ定期的に送信する無線タグであって、少なくとも区切り符号、無線タグＩＤ、送信データを含む明滅ユニットを２つ以上複製し、該明滅ユニットを前記連続フレーム内にオフセットステップユニットＲＳの整数倍の間隔を開けて配置し、該連続フレームをＰＰＭ変調して送信する明滅ユニット送信手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の質問機は、共通の無線周波数を使用し、少なくとも区切り符号、無線タグＩＤ、送信データを含む明滅ユニットを２つ以上複製し、該明滅ユニットを連続フレーム内に間隔を開けて配置し、該連続フレームをＰＰＭ変調し非同期かつ定期的に送信する複数の無線タグと、前記複数の無線タグから送信される信号が混合した混合パルス列の信号を受信し、該混合パルス列から各無線タグの無線タグＩＤと送信データを読み取るための質問機とを備える無線タグシステムにおける前記質問機であって、前記混合パルス列中の区切り符号を検出する区切り符号検出手段と、前記区切り符号の間隔により、混合パルス列信号を断片化し、該断片化した混合パルスパターンを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された混合パルスパターンと予め蓄積した参照パルスパターンとの相互相関を行なう相互相関手段と、前記相互相関手段の出力をデコードし、ＰＰＭ変調された前記無線タグのＩＤおよび送信データを読み取るパルスパターンデコード手段と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の質問機は、参照パルスパターンを蓄積するパルスパターンバンクと、混合パルス列中の区切り符号を検出する区切り符号検出部と、前記区切り符号検出部が区切り符号を検出した場合に、該区切り符号の間隔により、断片化したパルスパターンを一時記憶するシフトレジスタと、前記区切り符号検出部が区切り符号を検出した場合に、該区切り符号の検出時間と、すべての有効な最新の区切り符号の検出時間とを比較し、情報源の無線タグが登録されたものか未登録のものかを判定する論理センタと、シフトレジスタに保存されたパルスパターンと、パルスパターンバンクから選択した参照パルスパターンとの間で相互相関を行なうと共に、相互相関処理後の出力パルスパターンを前記パルスパターンバンクに送信し、蓄積された参照パルスパターンを更新する相互相関部と、前記相互相関部の出力をデコードし、ＰＰＭ変調された前記無線タグのＩＤおよび送信データを読み取るパルスパターンデコードと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の無線タグシステムにおいては、無線タグは、区切り符号、無線タグＩＤ、送信データ等を含む明滅ユニットを２つ以上複製し、該明滅ユニットを連続フレーム内にオフセットステップユニットＲＳの整数倍の間隔を開けて配置し、この連続フレームをＰＰＭ変調して送信する。質問機では、複数の無線タグから送信される混合パルス列中の区切り符号を検出し、区切り符号の間隔による混合パルスパターンを記憶し、この記憶された混合パルスパターンと予め蓄積した参照パルスパターンとの相互相関を行ない、無線タグのＩＤおよび送信データを読み取るようにしたので、これにより、無線タグは送信機能だけを有していればよく、構成が簡単で安価である。また、異なる無線タグから送信される明滅ユニットの衝突が起きた場合にも、明滅ユニットの情報を読むことが可能になり、その結果、システム容量を大きく拡大することができる。
【００２２】
また、本発明の無線タグシステムにおいては、連続フレームの送信間隔を、固定休止間隔ＴＢとランダムな間隔ＤＢにより、時間ＴＢ±ＤＢで与え、明滅ユニットの間隔を、０〜Ｒまでの乱数（整数）を選択し、該乱数によりオフセットステップユニットＲＳを整数倍したものにするようにしたので、これにより、異なる無線タグからの連続フレームおよび明滅ユニットの信号の衝突が繰り返されることを回避できる。
【００２３】
また、本発明の無線タグシステムにおいては、質問機に、参照パルスパターンを蓄積するパルスパターンバンクと、区切り符号の間隔により断片化したパルスパターンを一時記憶するシフトレジスタと、区切り符号検出部が区切り符号を検出した場合に、該区切り符号の検出時間と、すべての有効な最新の区切り符号検出の検出時間を比較し、情報源の無線タグの登録／未登録を判定する論理センタと、シフトレジスタに保存されたパルスパターンと参照パルスパターンとの間で相互相関を行なう相互相関部を備えるようにしたので、これにより、異なる無線タグから送信される明滅ユニットの衝突が起きた場合にも、明滅ユニットの情報を読むことが可能になり、その結果、システム容量を大きく拡大することができる。
【００２４】
また、本発明の無線タグシステムにおいては、混合パルスパターンを保持するシフトレジスタの各ビットに対応し、各ビットのパルスが以前に上手く読まれたか否かの情報を記録したシフトレジスタである除去可能パルスマスクを使用するようにしたので、これにより、相互相関処理と除去可能パルスマスクにより、無線タグの登録等をすばやく行なえる。
【００２５】
また、本発明の無線タグシステムにおいては、質問機内の論理センタは、区切り符号検出の情報を受信した場合に、新しい区切り符号検出と、すべての登録された区切り符号検出との間の時間差を計算し、明滅ユニットは登録された無線タグから送信されたものか、未登録の無線タグから送信されたものか、また複数のタグからのパルスで生成された誤りの区切り符号であるかを判定し、さらに未登録の無線タグから送信されたものと判定した場合には、無線タグは新しい区切り符号の情報源か、または、参照パルスパターンの履歴にない新しい無線タグかを判定するようにしたので、これにより、無線タグのパルスパターンの登録をすばやく行なえる。
【００２６】
また、本発明の無線タグシステムにおいては、パルスパターンバンクを未登録部分と登録部分とで構成し、未登録部分には、未登録の無線タグからのパルスパターンを、連続フレームの終了まで一時的に保存し、登録部分には、登録された無線タグからのパルスパターンを、無線タグの記録の持続時間が終了するまで保存するようにしたので、これにより、パルスパターンへのパルスパターンの登録を効果的に行なうことができる。
【００２７】
また、本発明の無線タグシステムにおいては、相互相関部は、断片化されたパルスパターンと同じ無線タグからの参照パルスパターンとの間で相互相関を行い、パルスパターンバンク内の参照パルスパターンを更新するために、相互相関処理の結果を、パルスパターンバンクに出力するようにしたので、これにより、パルスパターンバンク内のパルスパターンバンクを効果的に更新することができる。
【００２８】
また、本発明の無線タグにおいては、少なくとも区切り符号、無線タグＩＤ、送信データを含む明滅ユニットを２つ以上複製し、連続フレーム内にオフセットステップユニットＲＳの整数倍の間隔を開けて配置して、ＰＰＭ変調して送信するようにしたので、これにより、無線タグは送信機能だけを有していればよく、構成が簡単で安価である。また、異なる無線タグから送信される明滅ユニットの衝突が起きた場合にも、質問機では無線タグの明滅ユニットの情報を読むことが可能になる。
【００２９】
また、本発明の質問機においては、無線タグから送信される混合パルス列中の区切り符号を検出し、区切り符号の間隔により混合パルスパターンを記憶し、この記憶された混合パルスパターンと予め蓄積した参照パルスパターンとの相互相関を行ない、無線タグのＩＤおよび送信データを読み取るようにしたので、これにより、異なる無線タグから送信される明滅ユニットの衝突が起きた場合にも、明滅ユニットの情報を読むことが可能になり、その結果、システム容量を大きく拡大することができる。
【００３０】
また、本発明の質問機においては、参照パルスパターンを保存するパルスパターンバンクと、区切り符号の間隔により断片化したパルスパターンを一時記憶するシフトレジスタと、区切り符号検出手段が区切り符号を検出した場合に、該区切り符号の検出時間と、すべての有効な最新の区切り符号検出の検出時間を比較し、情報源の無線タグの登録／未登録を判定する論理センタと、シフトレジスタに保存されたパルスパターンと参照パルスパターンとの間で相互相関を行なう相互相関部を備えるようにしたので、これにより、異なる無線タグから送信される明滅ユニットの衝突が起きた場合にも、明滅ユニットの情報を読むことが可能になり、その結果、システム容量を大きく拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００３２】
［概要］
本発明は、送信機能だけを有する複数の無線タグが、質問機の受信領域内で共通の無線周波数を使い、連続フレームを非同期に送信することができる無線タグシステムに関する。
【００３３】
無線タグから送信される連続フレームは２つ以上の複製された明滅ユニットから構成されている。この明滅ユニットには、フレームの区切り符号、無線タグを識別する固有のＩＤ、短いセンサデータ、ＣＲＣ（cyclic redundancy check）などを含んでいる。明滅ユニットはパルス位置変調されており、パルス衝突を可能な限り少なくなるようにしている。
【００３４】
また、連続した明滅ユニット間の間隔をオフセットステップユニットＲＳの無作為な整数倍とし、多数の無線タグの中での明滅ユニットの継続的な連続衝突を避けるようにしている。このように（間隔を整数倍に）したことで、無線タグの報知時間を部分的に予測できるようになる。
【００３５】
無線タグの読取りは、登録段階と照合段階に分けられる。登録段階の間、質問機には、次に来る連続フレームに関するどんな事前情報もなく、最初に無線タグの明滅ユニットの情報が上手く読出せた後に、無線タグの読取りは照合段階に入り、質問機が正確な明滅テンプレートを使用して混合パルス列の中から対象とする無線タグの明滅ユニットの情報を取り出す。
【００３６】
質問機は、隣接して連続する区切り符号の間隔により、混合パルス列をセグメント化（断片化）し、断片化したパルスパターンと参照パルスパターンの間で相互相関を実行して、無線タグから受信したデータを回復する。
【００３７】
登録段階においては、参照パルスパターンは、すべてのスロットにパルスを含む初期の参照パルスパターンから始まり、連続フレームの期間内で更新されて行く。照合段階では、参照パルスパターンが本来の無線タグの正確な明滅テンプレートとなる。なお、無線タグを異なる明滅形態に変更することもできる。また、各無線タグからの連続フレームは時間領域で重なっても構わないので、システム全体として、多数の無線タグを収容でき、かつ、速い予約読みより処理が行なえるようになる。
【００３８】
このように、本発明により、物品管理やリアルタイムの位置の追跡等において、大容量（多数の無線タグを使用）化と無線タグの読み取りの高速化を実現できる。特に、本発明は、パルス位置変調（ＰＰＭ）を使用することで、送信機能だけを有するアクティブ型無線タグで構成するシステムに向いている。複数の無線タグから送信される混合パルスパターン信号は質問機により受信され、相互相関によりデコードされ、各無線タグからの明滅ユニットを分離して識別する。このようにして、無線タグは簡単で、消費電力も少なくて済む。また、質問機は、無線タグの明滅ユニットの形態が異なる場合でも動作できる。
【００３９】
［無線タグシステムの構成例］
図１は、本発明による無線タグシステムの構成例を示す図である。本発明による無線タグ(ＲＦＩＤ)システムは、ネットワークに接続された質問機（無線タグのリーダ／ライタ）２０と複数の無線タグ１０から構成される。
【００４０】
各無線タグ１０は、１つの対象物、動物、または人間に貼付され、それを唯一のものとして識別する。無線タグ１０の構成例を図２に示す。
図２において、無線送信部１１は、パルスをＰＰＭ変調したパケット（明滅ユニット）をアンテナ１３を介して送信する。このパケットは、フレームの区切り符号、無線タグを識別する固有のＩＤ、短い変数のセンサデータ、ＣＲＣなどから成る（図３参照）。また、電源部（電池）１２、センサ１４、区切り符号やＩＤ符号等を記憶する記憶部１５、無線タグの全体を制御する制御部１６等を含んでいる。なお、センサ１４は、例えば、動き、温度、煙、残存する電池持続時間などの情報を質問機２０に検知するためのものである。
【００４１】
また、図１に示す質問機２０は、複数の無線タグ１０から送信されるパルス列を受信し、混合パルスパターンから各無線タグ１０の明滅ユニットの情報を復号する機能を有している。
パルス検出部２１は、無線タグから受信したＲＦ（Radio Frequency）パルス信号をバイナリ信号に変換して出力する処理を行なう。
区切り符号検出部２２は、明滅ユニット内の区切り符号を検出し、新たな明滅ユニットの到来を検出する処理を行なう。
クロックモジュール２３は、パルスをサンプルするクロックを生成し、またイベント（区切り符号の検出など）に対しタイムスタンプ情報を与える処理を行なう。シフトレジスタ２４は、多ビット長のシフトレジスタであり、受信した連続パルス列を受信履歴として保存する。
【００４２】
パルスパターンバンク２５は、最近検出した明滅ユニットのパルスパターンを保存する。
除去可能パルスマスク２６は、パルスが上手く読出された場合に記録されるパルスマスクのパターンである。この除去可能パルスマスク２６は、パルスパターンバンク２５に保存される。
相互相関部２８は、同じ無線タグから受信した異なる明滅ユニットの中からパルスパターンの照合を行なう。
パルスパターンデコーダ２９は、相互相関部２８の出力パルスパターンから連続データを復号する。
データベース３０は、無線タグＩＤやセンサデータ等を記憶するバックグランドのデータベースである。
【００４３】
［連続フレームの構成例］
図３は、無線タグ１０から送信されるフレーム信号の構造を示す図である。図３に示すように、無線タグ１０からの連続フレームａは少なくとも２個の複製された明滅ユニットｂを含んでいる。
【００４４】
明滅ユニットｂは、区切り符号、無線タグを識別するＩＤ、センサデータ、ＣＲＣから構成され、区切り符号は、明滅ユニットの始め、または終わりを示す符号である。ＩＤは、無線タグごとの固有のＩＤであり、無線タグを区別する識別記号である。センサデータは、オプションの一部で、無線タグ環境センサによる状態の報告のためのもの、例えば、動き、温度、煙、残存する電池持続時間などの情報である。ＣＲＣは、受信データの完全性をチェックするためのものである。
【００４５】
ＩＤ領域、センサデータ領域、およびＣＲＣ領域は明滅ユニットのペイロードと呼ばれる。区切り符号領域、ＩＤ領域、およびＣＲＣ領域は、すべて固定サイズの領域であり、センサデータのみが明滅ユニットの可変サイズの領域である。なお、アプリケーションに応じてセンサデータを固定サイズとすることもできる。しかしながら、明滅ユニットはすべての無線タグ対し同じ一定のサイズでなければならない。
【００４６】
明滅ユニットの区切り符号は、明滅ユニットの参照用として特別なデータの順序で構成され、明滅ユニットの始めに置かれるものであり、無線タグごとに同じものである。なお、別の方法として、明滅区切り符号を幾つかの部分に分割し、ペイロード領域にそれらを分散するようにしてもよい。例えば、もし区切り符号が０ｘＦＦと、０ｘＦＥと、０ｘＦＤならば、０ｘＦＦと０ｘＦＤを明滅ユニットの最初と最後に配置し、０ｘＦＥを明滅ユニットの中央に配置するようにしてもよい。
【００４７】
また、連続フレーム内において、明滅ユニットはＭ≧２（２回以上）により繰り返されなければならない。Ｍを大きくすると、無線タグ１０からの連続フレームを質問機２０が読み取る機会が増加する。例えば、本発明においては、Ｍの最大値が４であると好適である。
【００４８】
２つの連続した明滅ユニットｂの間にはi×ＲＳスロットがある、ここで、ＲＳはスロットで測定されるオフセットステップユニットＲＳで、ｉはアプリケーションの要求に応じて設定される０〜Ｒまで整数か乱数である。本発明においては、Ｒの最大値が３２か６４であると好適である。
【００４９】
連続フレームａの周期は擬似的に乱数化されており、この連続フレームの周期は、固定の休止間隔ＴＢと、ランダムなディザー時間±ＤＢから構成され（ＴＢ±ＤＢ）、ある無線タグの明滅ユニットと他の無線タグからの明滅ユニットとの衝突が繰り返されることを避けるようにしている。連続フレーム周期のランダム化により、同じ無線タグからの連続フレーム（同じパルスパターン）の衝突が繰り返されることを回避することができる。
【００５０】
［無線タグの動作状態と変調について］
無線タグ１０の動作状態には、動作状態と休止状態がある。動作状態の間に無線タグは連続フレームａを質問機２０に送信（報知）する。休止状態では、無線タグ１０は電力を節約するために、時間監視（ウォッチドグ）用の一部の処理だけを残して電子回路全体の動作を停止する。連続フレームａは休止間隔で区切られ、この休止間隔は一定部分と、ランダム化された部分からなり、全体としてランダムである。また、無線タグ１０は、質問機２０とは無関係に、自律的に状態を切り換える。本発明において、例えば、最小の休止間隔が１秒で、また休止間隔の最大が３０秒等に設定されると好適である。
【００５１】
連続フレームは多値のＰＰＭで変調される。すなわち、連続フレームの数個のビットが１パルスに符号化される。本発明においては、多値Ｎとして、６４、１２８、２５６、・・・の中の１つを用いると好適である。より大きなＮを用いることにより、結果的に、明滅ユニットにおけるパルス衝突の機会をより少なくすることができる。例えば、１：２５６のＰＰＭで２４バイトの連続フレームについて、２つのフレーム全体が相互に重なるパルス衝突確率は値か０．０８９にすぎない。なお、Ｎビットのペイロードの継続時間をスロットと呼び、そして１パルスの継続時間をマイクロスロットと呼ぶ。
【００５２】
また、十分な周波数帯幅が利用できるときは、図４に示す様に、さらに１パルスを擬似雑音符号に拡散することができる。また、１パルスに対するＤＳ−ＣＤＭＡ(Direct Spread Code Division Multiple Access)により、単位周波数帯域当たりの電力を低減することができる。なお、ＰＰＭ変調のスロット期間は一定である。なお、ＤＳ−ＣＤＭＡは、直接拡散方式を使うスペクトラム拡散通信で、広帯域を使い信号を拡散するごとによりほかのノイズや干渉波の影響を少なくできる特徴がある。ＤＳ−ＣＤＭＡは、送受信とも二段階の変調・復調(拡散・逆拡散)を行う。まずは送信時に信号を一次変調し、その信号に拡散符号と呼ぶ符号を掛け合わせる。このことにより、信号は広帯域に拡散され、出力を小さくし送出される。受信側では複数の信号に、送信側の拡散符号と同じものを掛け合わせる(逆拡散する)ことで、元の信号だけを取り出すことができる。つまり拡散符号は一種の暗号の役目を持っている。信号の送出後に加わったノイズや干渉波は、この逆拡散により、広帯域に広がった小さな信号レベルに変換されるため、信号に対しての影響度合いは極めて低くなる。
【００５３】
また、バックグランドのデータベースに保存された構成とは異なる形態で、質問機２０の周囲の無線タグ１０を構成することができる。質問機２０は登録段階の後にデータベースを参照し、無線タグ１０の明滅形態を知ることができる。また、無線タグ１０は外部のイベントに応じて、新たなＩＤや明滅状態により、明滅ユニットの形態を変えることができる。例えば、センサデータにおける変化、ボタンのプッシュ、メニュー操作または例えば赤外線や超音波のような他の媒体からの外部の命令、などである。つまり、無線タグ１０を、最初の値と非同期かまたは相関性のない形態の明滅を行なうように初期化して、質問機２０に再登録することができる。
【００５４】
無線タグの明滅形態を初期化する方法には、以下に示す３つの方法がある。
第１の方法は、質問機が無線タグの登録を削除するまで、無線タグが明滅ユニットの送信を停止する方法である。
第２の方法は、無線タグが、前の明滅ユニットのフロート期間ｆ×Ｒｓスロット（ｆは不定）の後に、明滅を開始する方法である。
第３の方法は、新しい無線タグＩＤで報知する方法である。
【００５５】
多数の無線タグ１０が質問機２０の周囲にあるときに、連続フレームの衝突は、システムのパルス密度に依存し、数学的に予測できる確率で生じる。このパルス密度は主として存在する無線タグの数、連続フレームの存続期間、および連続フレーム間の休止間隔により影響され。一般に、少ない無線タグ、短い連続フレームでは、衝突が少なくなる。
【００５６】
しかしながら、本発明においては、最初の衝突に続く休止間隔が、各無線タグにおいてランダムであるので、どんな無線タグの組み合わせにおいても、連続フレームの衝突が繰り返される確率を滅少させることができる。
【００５７】
［パルスの読み出し方法の説明］
次に、パルス読出しの方法について説明する。すべて無線タグ１０は自律的（自由）に動作しており、あらゆる無線タグ１０からのパルスパターンは非同期に質問機２０のアンテナへ届いている。このため、各無線タグから送信されるパルスパターンは重なり混合したパルス列（混合パルスパターン）になる。質問機２０おける無線タグ１０の読み取りは、図５に示すように、登録段階と照合段階の２つの段階に分かれる。なお、この区分は質問機２０から見た区分であり、無線タグ１０はこの区別に関知しないので、無線タグ１０の明滅状態に影響はない。
【００５８】
質問機２０における無線タグ１０の読み取りが登録段階にあるのは、質問機２０内に、対象となる無線タグ１０の明滅ユニットのＩＤ、センサデータ、および明滅形態に関する情報がない場合である。例えば、無線タグ１０が最初に質問機２０の電波の圏内に移動した場合、または、質問機２０が長い期間に渡り対象となる無線タグ１０の情報を読めなかったため、質問機２０内から当該無線タグ１０に関する情報が失われた場合などである。また、登録されていない無線タグ１０の明滅ユニットの示す情報の項目（例えば、ＩＤやセンサデータ）は、同じ無線タグ１０から正常に受信された明滅ユニットの情報との相互相関により抽出される。
【００５９】
無線タグ１０の登録の後に、質問機２０はバックグランドのデータベース３０を参照して、明滅ユニットの示す情報項目(無線タグＩＤやセンサデータ等)と無線タグの報知ウィンドウ(枠)の情報を取得する。それから、質問機は、無線タグ１０の読み取りの照合段階に入る。
【００６０】
無線タグ１０の照合段階においては、質問機２０は、正確なテンプレートを使用して、混合パルス列を照合し、明滅ウィンドウにおける無線タグを識別する。このテンプレートは、予想される無線タグ１０の既知の明滅項目の情報を基にしたものであり、明滅ユニットでの衝突が生じている場合に、他の無線タグ１０からの干渉パルスを効果的に排除できる。
【００６１】
登録された無線タグ１０からの明滅は、パルスの形が崩れていない限り、他の無線タグの明滅から妨害を受けることはない。また、登録された無線タグからのパルスが他の明滅の登録を妨害することもない。なぜならパルスパターン復号化において、それらのパルスは除去可能なようにマーク（印）されているからである。なお、質問機２０において、長期間に渡り無線タグ１０からの明滅情報を受信できない場合は、当該無線タグ１０の明滅情報の登録を削除する。
【００６２】
［パルス列のセグメント］
次に、パルス列のセグメントについて説明する。すべての無線タグは自律的（自由）に動作しているので、各無線タグからのパルスパターンは質問機のアンテナへ非同期に届くことになり、パルス検出部２１（図１参照）には混合パルス列として加わることになる。パルス検出部２１は、バイナリ出力をシフトレジスタ２４に出力する。
【００６３】
連続フレームの階層化された構造により、同じ無線タグからの明滅ユニットには相関があるが、異なる無線タグからの明滅ユニットは相関がない。この２つのケースを相関処理により識別することができる。全体の処理の流れを図６に示す。
【００６４】
以下、図１および図６を参照して、その処理の流れについて説明する。
最初に、パルス検出部２１に届いたパルスはバイナリ出力として多ビット長のシフトレジスタ２４に出力される。
【００６５】
次に、区切り符号検出部２２は、シフトレジスタ２４内の受信パルスパターンと、明滅ユニットの区切り符号との間でパルスパターンの照合を行ない、区切り符号の検出を行なう。区切り符号を検出すると、シフトレジスタ２４内のパルスパターンをロックし、そして区切り符号を検出した時間を論理センタ２７に出力する（ステップＳ１）。
【００６６】
論理センタ２７は、区切り符号検出時間を、すべての有効な区切り符号検出の最新の検出時間と比較する。ここで、比較の対象となる有効な区切り符号検出の最新の検出時間は、すべての登録された無線タグと、このフレーム内で検出された未登録の無線タグのものである。これにより、区切り符号が新たな無線タグ１０からのものかどうかを判定し（ステップＳ２）、新たな無線タグ１０からのものでない場合は、無線タグ１０の選択情報をパルスパターンバンク２５に通知し（ステップＳ３）、新たな無線タグ１０からのものである場合は、新たな無線タグ１０であることをパルスパターンバンク２５に通知する（ステップＳ４）。
【００６７】
それから、論理センタ２７は、シフトレジスタ２４にロックしたパルスパターンと、パルスパターンバンク２５から選択した参照パルスパターンとの間で相互相関を実行する（ステップＳ５）。パルスパターンバンク２５には、相互相関オブジェクトの１つとして使用される無線タグの参照明滅パターンが保存されている。
【００６８】
新たに検出された区切り符号が新しい無線タグ１０からのものである場合、つまり、新しい無線タグ１０の区切り符号が一度も検出されたことがないものか、または論理センタ２７の記憶から失われたものである場合は、相互相関オブジェクトは初期の参照パルスパターンとなる。
【００６９】
また、新たに検出された区切り符号が、登録された無線タグ１０に属し、その登録された無線タグ１０の前の区切り符号が連続フレームから最近検出されたものである場合は、相互相関オブジェクトはパルスパターンバンク２５の未登録の部分２５ａから選ばれる粗い（確度の低い）参照パルスパターンとなる。
【００７０】
また、新たに検出された区切り符号が登録された無線タグ１０に属する場合は、相互相関オブジェクトはパルスパターンバンク２５の登録部分２５ｂから選ばれる正確なパルスパターンとなる。
【００７１】
次に、相互相関処理により相互相関部２８から出力されるパルスパターンは、無線タグ１０のパルスパターンを更新するために、パルスパターンバンク２５へフィードバックされ（ステップＳ６）、また、パルスパターンデコーダ２９に出力される。
【００７２】
パルスパターンデコーダ２９は、ＰＰＭコーディングデータと除去可能パルスマスク２６に従って、明滅ユニットのペイロードを混合パルスパターンから回復させる。そして、明滅ユニットのパルスパターンが認識可能であり、ＣＲＣチェックがＯＫである場合は（ステップＳ７、Ｓ８）、除去可能パルスマスクを更新し（ステップＳ９）、ペイロード（無線タグＩＤとセンサデータ）が出力される（ステップＳ１０）。
【００７３】
次に、シフトレジスタ２４のパルスパターンのロックが解除され、シフトレジスタ２４は、次のパルスパターンを順次受け入れ保持する。最終的には、パルスパターンはシフトレジスタ２４から払い出される。
【００７４】
スレッシュホールド機能を持つパルス検出部２１は、無線タグ１０から受信した非同期なパルスを整列し、連続的なバイナリ値を出力する。したがって、各クロックスロット（マイクロスロット）はバイナリの論理値（０または１）により示される。あるパルスの強度が強いときに、バイナリの出力は論理１に設定され、弱いときは、論理０に設定される。
【００７５】
パルス検出部２１におけるパルスサンプル時間はクロックモジュール２３から得られる。サンプル間隔は無線タグ１０のパルス幅と同じである。クロックモジュール２３はクロックパルスの他に、区切り符号検出部２２へクロックスタンプ情報を提供する。クロックスタンプはタイムスタンプの重複を避けるために十分に長くし、例えば、タイムスタンプの期間を１０時間以上とすると好適である。なお、クロックスタンプは区切り符号検出、つまり無線タグ１０の送信タイミングに合わせるように調整される。タイムスタンプは、上記区切り符号検出などの事象に対し、それらの事象の整理に使用される。
【００７６】
パルスにＤＳ−ＣＤＭＡを用いる場合は、パルス検出部２１は擬似雑音符号照合装置と同じ程度に複雑になる。サンプル間隔は論理パルスの拡散前の期間と同じである。シフトレジスタ２４は一時的に混合パルス列を保持するＦＩＦＯ（First In First Out）である。そのサイズは明滅ユニットのサイズの最大値と同じである。各マイクロスロットのビットはシフトレジスタ２４へ移動し、入りそして出て行く。
【００７７】
シフトレジスタ２４の各ビットは、以前にパルスが正常に読み取られたか否かを記録する、別のＦＩＦＯである除去可能パルスマスク２６の各ビットに対応する。また、それらの各ビットは同じクロックにより移動する。なお、マイクロスロット内の新しいパルスのデフォルト状態は除去不可能に設定されている。
【００７８】
このパルスの状態は、ペイロードを上手く読み出せた場合において、除去不可能な部分として機能した後に、論理センタ２７により変更することができる。除去可能パルスは、このパルスが質問機により上手く認識されたことを意味している。除去可能パルスがスロットの認識を妨げている場合は、この除去可能パルスを除去することができる。入力パルスの１つに除去可能のラベル付けされている場合は、相互相関部２８からの出力パルスには除去可能のラベルが付されている。
【００７９】
図７は、除去可能なパルスの使用方法を示している。図７の上側の図は、混合パルスパターンのセグメント（一部分）を示しており、無線タグＡから送信されたパルスａが除去可能とのラベル付けされている。
【００８０】
下側の図は、他の混合パルスパターンの一部分を示しており、無線タグＣから送信されたパルスｃが干渉している混合パルスパターンであり、パルス検出部２１（図１参照）に届くパルス列を区切り符号とペイロードとに区別できたパルスパターンである。なお、目標とするパルスは無線タグＢからのパルスｂである。
【００８１】
相互相関の後の出力パルスパターンは、図７の中央に示される。最初のスロットでは、１パルスしかなく、そしてこのパルスは除去可能とのラベルが付けられている。最初のスロットは認識可能である。２番目のスロットには、２つのパルスがある。最初のパルスは除去できず、２番目のパルスは除去できる。なぜなら、無線タグＡと無線タグＣにより生成されたパルスのためである。２番目のスロットにおいては、２番目のパルスが除去された後に、認識可能となる。
【００８２】
区切り符号検出部２２は連続的に混合パルス列からの特定の区切り符号パターンを見つけ出す。区切り符号検出部２２による処理方法の１つとして、パルス列に対して、区切り符号のパルスパターンにより相互相関をとる方法がある。区切り符号検出部２２は、区切り符号を検出すると直ちに、多ビット長のシフトレジスタ２４のパルスパターンをロックする。そして、クロックモジュール２３をサンプルし、タイムスタンプを取得し、このタイムスタンプを論理センタ２７へ送出する。
【００８３】
パルスパターンバンク２５には、相互相関で使用される無線タグ１０のグループの参照パルスパターンが保存される。各無線タグ１０からの明滅ユニットは最近検出されているはずである。それぞれのパルスパターンのサイズは、明滅ユニットのペイロードのサイズの最大値を同じであり、この明滅ユニットの各クロックスロット(マイクロスロット)は２値のビットにより表される。
【００８４】
このパルスパターンは、未登録の部分２５ａと登録部分２５ｂの２つの部分から構成される。未登録の部分２５ａは未登録の無線タグからの粗い（確度の低い）パルスパターンが一時的に保存される。この未登録部分のパルスパターンは連続フレームの終了後に消去される。登録部分２５ｂには登録された無線タグ１０の正確なパルスパターンが保存され、登録された無線タグ１０の寿命期間が切れた後に削除される。すべての無線タグ１０のデフォルトのパルスパターンは、初期パルスパターンであり、すべてスロットはパルスでラベル付けされている。
【００８５】
未登録部分２５ａの参照パルスパターンは、相互相関部２８の出力により更新される。例えば、図８はスロットにおける初期の参照パターンと相互相関の後に得られる参照パターンを示している。質問機２０には、次に来る無線タグ１０の以前の情報を持っていないため、初期の参照パターンですべてのマイクロスロットで満たすことになる。相互相関の後に、いくつかのパルスがフィルタにかけられ、そして残るパルスがより信頼性が高いパルス位置を示すようになる。無線タグ１０から送信されるペイロードには、連続フレームの所要時間内に、Ｍ回の相互相関が行なわれる。
【００８６】
パルスパターンバンク２５に保存されるパルスパターンの最大数は、システム容量と明滅ユニットの所要時間により決められる。例えば１秒にＴｍ個の無線タグを読み終え、そして連続フレームの期間がＴｂ秒である場合は、パルスパターンバンク２５の処理能力はＴｍ×Ｔｂ、の３〜５倍にする。これにより、高レートでの連続フレームの到来や、混合パルスパターンの疑似的な区切り符号によるパルスパターンバンク２５のオーバフローを防ぐことができる。
【００８７】
論理センタ２７はすべての最近の無線タグ１０の明滅に関する記録を収容し、この明滅は登録部分と未登録部分から成る。登録された無線タグについて記録される属性には、無線タグの明滅形態（例えば、ＴＢ、ＤＢ、Ｍ、Ｒなど）、パルスパターンバンク２５における参照指標、登録された無線タグについての記録の持続時間、最新の区切り符号検出時間、などがある。
【００８８】
また、未登録の無線タグ１０について記録される属性には、パルスパターンバンク２５における参照指標、最新の区切り符号検出時間、登録されていない無線タグについての記録の持続時間などがある。
【００８９】
論理センタ２７は、区切り符号検出のイベントを受け取ると直ちに、すべての登録された無線タグの区切り符号が検出された最新の時間との違いを算出し、結果はそれぞれの登録された無線タグ１０に対して、ＫＲとして参照される。
【００９０】
ケースＡとして、登録された無線タグに対するＫＲが、ＴＢ±ＤＢ＋ｊ×Ｂ＋ｉ×ＲＳの１つの場合は、明滅は登録された無線タグからのものである。なお、ｊ＝１、２、・・・Ｍ、ｉ＝１、２、・・・Ｒである。また、Ｂは、明滅ユニットのサイズがＢスロットであり、このスロット数のＢを示している。
【００９１】
また、ケースＢとして、ケースＡの条件を満たすようなＫＲでない場合は、明滅ユニットは登録されていない無線タグからのものか、または、複数の無線タグからのパルスにより発生する誤りの区切り符号である。ケースＢが生じると、論理センタ２７はすべての未登録の無線タグからの最新の区切り符号との検出時間の違いを算出する。結果は各無線タグに対してＫＵとして付与される。
【００９２】
また、ケースＣとして、登録されていない無線タグ１０のＫＵ／ＲＳが、０からＲの間の整数ならば、明滅ユニットはその登録されていない無線タグ１０から送信される続きの明滅である。
【００９３】
また、ケースＤとして、すべてのＫＵ／ＲＳがフロート（変動）するか、それがＲ×ＲＳスロットよりも大きい場合は、新しい区切り符号は参照パルスパターン履歴にない新しい無線タグ１０から来ている。
【００９４】
ケースＤは、登録されていない無線タグ１０からの区切り符号を検出する1回目であることを意味し、一方、ケースＣは、最近検出されていて登録されていない同一の無線タグ１０からの区切り符号をあることを意味している。
【００９５】
現在の明滅情報源の無線タグ１０を決定した後に、論理センタ２７は最後の区切り符号検出時間を更新し、パルスパターンバンク２５から相互相関オブジェクトを選択する。
ケースＡの場合は、パルスパターンバンク２５の登録部分２５ａから明滅情報源の無線タグ１０の正確なパルスパターンを選択する。
ケースＣの場合は、パルスパターンバンク２５の未登録部分２５ｂから当該無線タグに関連した特定の参照パルスパターンを選択する。
ケースＤの場合は、パルスパターンバンク２５の未登録部分２５ａから初期の参照パルスパターンを選択する。
【００９６】
相互相関部２８はそれらのパルスパターンの間で相互相関を行う。すべての場合(ケースＡ〜Ｄ)に、ビット毎の相互相関の出力が、パルスパターンバンク２５の未登録部分２５ａに保存されている参照パルスパターンを更新するためにフィードバックされる。これにより、他の無線タグ１０からのいくつかの干渉パルスがフィルタにかけられ、パルスパターンバンク２５の未登録部分２５ａは、当該無線タグ１０についてより正確なパルスパターンを提供できるようになる。また、相互相関部２８の出力は、明滅ユニットのペイロードにより類似しているため、同じ無線タグ１０から明滅ユニットが検出された場合に、次回に使用できるように保存される。
【００９７】
未登録の無線タグ１０につての記録の持続時間は、無線タグ１０から最初の区切り符号の検出から開始される。一方、登録された無線タグ１０についての記録の持続時間はそれ(無線タグ)からの明滅ユニットが上手く読み出された後にリセットされる。
【００９８】
未登録の無線タグ１０の記録については、ＭＵ×（Ｒ＋１）×ＲＳ（ＭＵは整数）より長い寿命時間は、無線タグ１０から受信する可能性がある全ての区切り符号の受信ウィンドウ(枠)が経過したことを意味する。複数の無線タグ１０からの混合パルスパターンがたまたま偽の区切り符号になる。別の要因としては区切り符号が雑音により欠落する場合がある。登録された無線タグ１０の記録については、ＭＲ×ＴＢより長い寿命時間は、登録された無線タグの明滅がＭＲの連続したフレーム内に現れないことを意味し、無線タグ１０は質問機２０の圏外へ移動した可能性がある。論理センタ２７は、パルスパターンバンク２５から期限が過ぎたすべての無線タグ１０の記録と関連したパルスパターンを削除し、他の無線タグのために空きを残す。本発明においては、ＭＵとＭが同じになり、ＭＲが３になると好適である。
【００９９】
未登録の無線タグ１０を登録した後に、論理センタ２７は未登録の記録を削除し、新しく登録された無線タグ１０の記録を加える。また、論理センタ２７はパルスパターンバンク２５の未登録部分２５ａ内の関連する参照パルスパターンを削除し、新しいパルスパターンを挿入する。
【０１００】
未登録の無線タグは、未登録の無線タグか登録された無線タグのいずれかの明滅スロットによる正確なスロットで報知することができる。これは、異なる無線タグからの明滅ユニットの間の間隔がＫ×ＲＳ（Ｋは整数）であるときに生じる。この確率はステップユニットＲＳの大きさにより決められる。また、異なる無線タグからの明滅ユニットは通常は相互に関連しないので、いくつかの明滅ユニットか連続フレームの期間の終了後に、パルスパターンバンク２５に保存された参照パルスパターンの登録が削除される。２つの「同期した」無線タグは、クロック回路のドリフトか初期化により非同期になる。
【０１０１】
［パルスパターンデコーダについての説明］
ビット毎の相関出力は、パルスパターンデコーダ２９の入力として使用される。パルスパターンデコーダ２９は、除去可能なパルスマスク２６でさらにパルスパターンをフィルタにかける。スロット内には、パルスが無いか、または１つ以上のパルスがある。前者の(スロット内にパルスがない)場合は、期待されたパルスが雑音で(データが)損なわれたか、認識した区切り符号は無線タグの明滅ユニットの「本当の」区切り符号でないことによる。後者の(スロット内に１つ以上のパルスがある)場合は他の無線タグからの干渉による。認識可能なスロットは、「除去不可能な１つのパルスだけ」、または、「除去不可能なパルスがない場合は、除去可能な１つのパルスだけ」の２つの条件の内のどちらかを満たさなければならない。
【０１０２】
すべてのスロットが認識可能であるときにだけ、ロックしたパルスパターンは認識可能である。デコードにより認識可能なパルスパターンを元のペイロードに復号した後に、ＣＲＣチェックが完全性の確認のために実行される。ＣＲＣチェックがＯＫの場合には、パルスパターンデコーダ２９は、論理センタ２７へ対応するパルスパターンを転送する。論理センタ２７はすべてのパルスに除去可能のマークを付けて、既存の除去可能パルスに加える。これにより、パルスパターンデコーダ２９が、ＣＲＣチェックがＮＯである場合のエラーパケットを論理センタ２７に報告することを回避できる。
【０１０３】
［具体的な仕様の例］
本発明の無線タグシステムにおける、具体的な仕様の例について説明する。
「電波の周波数」は、４３３ＭＨｚまたは２．４ＧＨｚである。
「電波の送信距離」は、約１〜１８０ｍである。
「質問機」については、１台の質問機に対する無線タグは２〜１０００個であり、無線タグの登録抹消時間は、６０〜１２０秒であり、登録された無線タグの記録の寿命期間は、３連続フレームであり、未登録の無線タグの記録の寿命時間は、１連続フレームである。
【０１０４】
「明滅ユニットのサイズ」は、１５〜２４バイトであり、区切り符号は、４〜５バイトであり、無線タグＩＤは、５〜７バイトであり、センサデータは、５〜７バイトであり、ＣＲＣは、１バイトである。
「連続フレーム」は、アクティブな持続時間が、２００〜６００ｍｓであり、周期が、１〜３０秒であり、ディザー（揺らぎ）が、０．５、１、または２秒である。
「明滅ユニット」は、持続時間が５〜２００ｍｓであり、複製が２〜５であり、ランダム間隔が、０〜３２、または６４である。
【０１０５】
「パルス変調」については、パルス幅が１０〜５００μｓであり、変調方式が、ＰＰＭ変調またはＰＩＭ変調であり、コーディングが、１：６４、１：１２８、または１：２５６である。
「クロック」については、サンプリング分解能が、１パルス幅であり、タイムスタンプ周期が、１０時間である。
以上、説明したようにＰＰＭ変調を用いた無線タグ（ＲＦＩＤタグ）システムにおいては、Ｎ進のＰＰＭ変調機能と送信機能だけを有する無線タグを使用でき、この無線タグは、構成が簡単で安価である。また、短パルス出力はオン／オフのデューティサイクルを低下させ、無線タグの電池の消費電力を低下させる。
また、複製された明滅ユニットとディザーが掛けられた明滅ユニットの間隔が検出確率を向上させる。
登録と照合におけるマルスパターンマッチングにより、異なる無線タグから送信される明滅ユニットの衝突が起きた場合にも、明滅ユニットの情報を読むことが可能になり、その結果、システム容量を大きく拡大することができる。
相互相関と除去可能マスクにより、無線タグの登録をすばやく行なえる。
自由度の大きい明滅形態の設定が行なえ、アプリケーションの種類に応じて、無線タグシステムの構成をフレキシブルにできる。
【０１０６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の無線タグシステムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、多くの無線タグから送信される混合パルス列からの各無線タグに属するパルスを高速に、そして有効に分離し、連続データの衝突が生じている場合にも、無線タグのパルス（データ）を読み取ることができる効果を奏するので、本発明は、無線タグシステム、無線タグ、および質問機等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】無線タグシステムの構成例を示す図である。
【図２】無線タグの構成例を示す図である。
【図３】フレーム構造を示す図である。
【図４】ＤＳ−ＣＤＭＡの例を示す図である。
【図５】無線タグの読み取りついて説明するための図である。
【図６】質問機における処理手順を示す図である。
【図７】除去できるパルスの例を示す図である。
【図８】参照パルスパターンの例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０  無線タグ
１１  無線送信部
１２  電源部（電池）
１３  アンテナ
１４  センサ
１５  記憶部
１６  制御部
２０  質問機
２１  パルス検出部
２２  区切り符号検出部
２３  クロックモジュール
２４  シフトレジスタ
２５  パルスパターンバンク
２６  除去可能パルスマスク
２７  論理センタ
２８  相互相関部
２９  パルスパターンデコーダ
３０  データベース
【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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