(57)【要約】  表面音響波（ＳＡＷ）識別タグならびにタグを動作および製造する方法。一実施形態では、タグには、（１）ＳＡＷ変換器が上に配置された圧電基板、（２）前記基板の上にパルス位置および位相位置の両方によって構成された１群のスロット、および（３）反射器が、パルス位置および位相位置の両方によって数を符号化するように、スロットの中に分散したいくつかの反射器が含まれる。
2005513629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上に配置されたＳＡＷ変換器を有する圧電基板と、
前記基板の上にパルス位置および位相位置の両方によって構成される１群のスロットと、
前記反射器が、パルス位置および位相位置の両方によって数を符号化するように、前記スロットの回りに分布したいくつかの反射器とを備える、表面音響波（ＳＡＷ）識別タグ。
【請求項２】
前記位相位置が直交位相にあるように、前記反射器が構成される、請求項１に記載のＳＡＷ識別タグ。
【請求項３】
前記ＳＡＷ変換器と前記群との間に配置されるフレーミング反射器をさらに備える、請求項１に記載のＳＡＷ識別タグ。
【請求項４】
デッド・スペースによって分離される複数の前記群をさらに備える、請求項１に記載のＳＡＷ識別タグ。
【請求項５】
前記数が、少なくとも８ビット長である、請求項１に記載のＳＡＷ識別タグ。
【請求項６】
前記複数の群が、少なくとも４であり、前記数が、少なくとも３２ビット長である、請求項４に記載のＳＡＷ識別タグ。
【請求項７】
前記複数の群が、少なくとも１２であり、前記数が、少なくとも９６ビット長である、請求項４に記載のＳＡＷ識別タグ。
【請求項８】
前記ＳＡＷ変換器が、２ギガヘルツと３ギガヘルツとの間の周波数を有するＳＡＷを生成するように構成される、請求項１に記載の識別タグ。
【請求項９】
前記反射器の少なくともいくつかが、導電性材料の単一ストリップである、請求項１に記載の識別タグ
【請求項１０】
前記数が、前記タグに固有である、請求項１に記載の識別タグ。
【請求項１１】
前記数が、前記タグに関連付けられたオブジェクトに属するデータを含む、請求項１に記載の識別タグ。
【請求項１２】
前記数が、誤差検出部分を含む、請求項１に記載の識別タグ。
【請求項１３】
表面音響波（ＳＡＷ）識別タグを動作させる方法であって、
圧電基板の上に配置されたＳＡＷ変換器を励振して、ＳＡＷを生成するステップと、
前記基板の上にパルス位置および位相位置の両方によって構成される１群のスロットの中に分散した反射器から前記ＳＡＷを反射するステップと、
前記ＳＡＷの反射部分を復調して、パルス位置および位相位置の両方によって符号化された数を得るステップとを備える方法。
【請求項１４】
前記サブスロットの４つが構成され、この場合、前記位相位置が直交位相にある、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＳＡＷが、前記ＳＡＷ変換器と前記群との間に配置されたフレーミング反射器から反射されることをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＳＡＷが、デッド・スペースによって分離された複数の前記群の中に分散した反射器から反射されることをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記数が、少なくとも８ビット長である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の群が、少なくとも４であり、前記数が、少なくとも３２ビット長である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の群が、少なくとも１２であり、前記数が、少なくとも９６ビット長である、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＳＡＷが、２ギガヘルツと３ギガヘルツとの間の周波数を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記反射器の少なくともいくつかが、導電性材料の単一ストリップである、請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記数が、前記タグに固有である、請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記数が、前記タグに関連付けられたオブジェクトに属するデータを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２４】
前記数が、誤差検出部分を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
表面音響波（ＳＡＷ）識別タグを製造する方法であって、
ＳＡＷ変換器を圧電基板の上に形成するステップと、
前記基板の上にパルス位置および位相位置の両方によって構成される１群のスロットの中に反射器を配置するステップとを含み、前記反射器が、パルス位置および位相位置の両方によって数を符号化する方法。
【請求項２６】
前記位相位置が直交位相にあるように、前記反射器が構成される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ＳＡＷ変換器と前記群との間にフレーミング反射器を配置することをさらに備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
デッド・スペースによって分離される複数の前記群をさらに備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記数が、少なくとも８ビット長である、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記複数の群が、少なくとも４であり、前記数が、少なくとも３２ビット長である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記複数の群が、少なくとも１２であり、前記数が、少なくとも９６ビット長である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記ＳＡＷ変換器が、２ギガヘルツと３ギガヘルツとの間の周波数を有するＳＡＷを生成するように構成される、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記反射器の少なくともいくつかが、導電性材料の単一ストリップである、請求項２５に記載の方法。
【請求項３４】
前記数が、前記タグに固有である、請求項２５に記載の方法。
【請求項３５】
前記数が、前記タグに関連付けられたオブジェクトに属するデータを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３６】
前記数が、誤差検出部分を含む、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、識別タグを対象とし、より具体的には、改善されたデータ内容を有する表面音響波（ＳＡＷ）識別タグ、ならびにそれを動作および製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の技術は、いくつかの有用な電子識別方法および装置を生成した。最もよく知られているのは、ユビキタス・バー・コードおよび磁気ストリップであり、その読取り装置と共に、いくつかの識別機能を実施するために、企業およびその他によって広範に使用されている。バー・コードおよび磁気ストリップがそのように広く使用されている主な理由は、非常に安価であるということである。
【０００３】
しかし、バー・コードおよび磁気ストリップは、符号化することができるデータ量が比較的少なく、かつ読み取ることができる有効範囲が非常に短いことによって限定される。たとえば、磁気ストリップは、読取り装置が、ストリップ上のデータを復号するために、ストリップと直接接触しなければならないような限定範囲を一般に有する。直接接触読取り装置以外の装置で磁気ストリップを読み取るごく少数の場合、有効な読取り範囲は、最適でも依然としてわずかに数センチメートルである。同様に、バー・コードを確実に読み取ることができる有効範囲は、通常、数センチメートル程度である。
【０００４】
範囲の限定の他に、バー・コードおよび磁気ストリップの両方とも、読取り装置とバー・コードまたは磁気ストリップとの間に障害がある場合、読み取ることが不可能である。磁気ストリップまたはバー・コードを読み取るとき、バー・コードまたは磁気ストリップに対する読取り装置の配向も、問題を提示する。読取り装置が適切に位置合わせされていない場合、または、不適切な角度に維持される場合、符号化情報を読み取ることはできない。これらの問題の結果、各個々の読取り動作は、高い読取り精度が必要とされる場合、人間のオペレータによる手動走査を必要とする。バー・コードおよび磁気ストリップの魅力的な特徴は、安価なことである。しかし、固有の制限により、非常に確実な全自動読取りが最高で数メートルの読取り範囲に必要とされる、機械読取り可能タグの広範な応用分野において使用することが妨げられている。
【０００５】
無線周波数識別（「ＲＦＩＤ」）タグは、他の従来の技術のタイプの識別装置である。質問されたとき、ＲＦＩＤタグは、無線周波数信号を反射または再送信して、符号化識別数を質問器に戻す。ＲＦＩＤタグの良い例は、高速道路および橋の料金の収集に使用することである。ＲＦＩＤタグは、ユーザの車両が料金収集点を通過するとき、質問信号に応答するように、車両の上に配置される。コンピュータに接続された読取り装置が、タグ識別数を処理し、復号情報を使用して、ユーザのクレジット・カードまたは他のアカウントから料金を差し引くことによってユーザに使用料を請求する。
【０００６】
従来の技術のＲＦＩＤタグ装置には、マイクロチップを含むもの、および含まないものの２つの基本的なタイプがある。これらの２つのタイプには、コストおよび性能の面で根本的な相違があり、実際、適切な使用法について互いに競合することはほとんどないというほどである。一般に、チップ・タグは、チップなしタグよりコストが高いが、より大きなデータ容量を有する。たとえば、チップ・タグは、１００万未満の量で注文されたとき、１つ当たり約１ドルの単位コスト未満では通常入手可能ではない。一方、多くのチップなしタグは、１０万の量で製造されたときでも、１つあたり２０セント未満のコストであるように計画されている。
【０００７】
ほとんどのＲＦＩＤタグは、磁気ストリップおよびバー・コードより長い確実な範囲を有する。一般に、ＲＦＩＤタグは、バー・コードおよび磁気ストリップでは明らかになっている見通し線および配向の重大な問題を起こすことなく、質問することができる。チップ・タグは、磁気ストリップおよびバー・コードのシステムより長い範囲を有するが、確実に使用することができる範囲は、依然として限定ファクタである。
【０００８】
チップ・タグは、格段に最も一般的である。チップ・タグは、以下の４つの要素または特徴からなる：（１）コンピュータ・マイクロチップ、（２）無線信号をコンピュータデータ信号に変換し、再び無線信号に変換する回路、（３）アンテナ、および（４）ＤＣ電力をチップ回路に提供する手段。低コストＲＦＩＤチップ・タグでは、初めの２つの特徴は、しばしば部分的にまたは完全に、単一マイクロチップに統合される。この統合では、タグの性能（読取り範囲、ビット数など）がある程度犠牲となる。この特徴の組合せにより、デジタル周波数回路および無線周波数回路の両方を単一ＩＣの上に収容するために、集積回路（ＩＣ）のコストおよび／または設計はある程度犠牲となる。これらの設計による犠牲の影響は、低無線周波数（ＲＦ）動作周波数を使用することによって部分的に補償することができるが、今度は、かなり大きくかつ高価なアンテナが必要となる。
【０００９】
チップ・タグに付随する最も厄介な問題は、チップ回路にＤＣ電力を必要とすることである。コスト、サイズ、および重量に関する厳しい制約と関連する環境問題と組み合わされることにより、タグが電池または他のオンボード電源を有さないことが通常要求される。唯一の一般に使用可能な解決法は、タグ読取り装置信号から受信されるＲＦ電力をタグ内においてＤＣ電力に変換することによってＤＣ電力を得るというものである。当業者は、電池または他の電源のないタグを「受動」タグと呼び、一方、電池または他の源を含むタグは、「能動」タグと呼ばれる。ＤＣ電力をチップ・タグに提供する受動方法は、より効率的なタグ・アンテナ（すなわちより大きなサイズならびにコスト）、および読取り装置からのより高い送信電力レベルを必要とする。また、追加の構成要素も必要であり、これにより、タグにおいて必要とされる余分な電気構成要素のために、マイクロチップのコスト、またはタグのコストが増大され、タグのサイズも増大する。しかし、受動給電チップ・タグの最も重要な限定は、タグの読取り範囲に対する厳しい制約であるが、その理由は、タグに給電するのに十分に強い信号は、タグ読取り装置アンテナから短い距離までしか及ばないからである。したがって、チップ・タグは、ＲＦＩＤの市場の支配的なシェアを有するが、高いコストと限定された読取り範囲とが組み合わされることにより、チップ・タグが任意の有意な方式でバー・コードまたは磁気ストリップに置き換われることが妨げられている。
【００１０】
「チップなし」ＲＦＩＤタグは、マイクロチップを含まず、代わりに、データを記憶するために、磁気材料またはトランジスタなし薄膜回路に依拠する。チップなしＲＦＩＤタグの主な利点は、コストが比較的低いことである。チップなしタグの欠点としては、それらが範囲の限定され（せいぜい数センチメートル）、限定された量の情報しか含まないことがある。これらの問題が深刻であることにより、低コストの潜在性にもかかわらず、市場での受入れが妨げられている。
【００１１】
２０００年では、従来のＲＦＩＤシステムおよびサービスの現行のグローバル市場は、５億米国ドルの規模である。この市場は、通常１つ当たり約１ドルから数１０ドルのチップ・タグに関するものである。チップなしタグは、売れ行きはよくないが、低コストの可能性のために、多くの潜在的なユーザが大きな関心を寄せている。自動識別市場では、非常に低コストのバー・コードとより高い性能のＲＦＩＤチップ・タグとの間には、大きなギャップが存在する。市場全体は、そのギャップを埋めるために、技術的な解決法を強く要求している。このギャップを埋める新しい自動識別技術の重要な特性は、（１）大量に製造するとき、タグ当たり１セントと１０セントとの間のコスト、（２）人間のオペレータによる手動走査を必要としない確実な読取り、（３）タグとタグ読取り装置との間の見通し線を必要としない確実な読取り（すなわち、タグが破れた場合、またはタグが汚れで覆われている場合、もしくはタグがパッケージの誤った側についている場合などでも確実な読取り）、（４）少なくとも１から２メートルの確実な読取り範囲、および（５）ほぼ１００ビットのタグ・データ容量である。そのようなタグは、郵政省、航空会社および空港、大量輸送機関、動物のブリーダ、家畜産業、配達事業、具体的には在庫品を維持するまたは迅速な移動消費者グッズに対処するチェーンである重要な供給チェーンを有するあらゆる企業などにとって、非常に興味深いものである。これらは、すべて、具体的にはタグが使い捨て可能である、または製品と共に販売される、高価格タグが実用的ではない応用分野である。
【特許文献１】米国特許出願第１０／０６６，２４９号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１０／０６２，７９１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、当技術分野では、十分な範囲において読み取ることができ、かつ様々な環境において、ならびに様々な応用分野に使用することができる大量の識別データを上に符号化することができる確実で経済的な価格の小さい識別タグが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
従来の技術の上記で示した不備に対処するために、本発明は、表面音響波（ＳＡＷ）識別タグ、ならびにタグを動作および製造する方法を提供する。一実施形態では、タグには、（１）ＳＡＷ変換器が上に配置されている圧電基板、（２）前記基板の上にパルス位置および位相位置の両方によって構成される１群のスロット、および（３）反射器がパルス位置および位相位置の両方によって数を符号化するように、スロットの回りに分散されたいくつかの反射器が含まれる。
【００１４】
したがって、本発明は、ＳＡＷ識別タグが含むことができるデータ量を劇的に増大させるために、位相位置ならびにパルス位置の両方の変調および／または複数パルスの組合せの使用を使用する広範な概念を導入する。そのような増大により、タグは、大域的に固有の数など、大量のデータを含むことが可能になり、これにより、タグを使用して、先例のない数のオブジェクトを固有かつ確実に識別および追跡することが可能になる。
【００１５】
本発明の一実施形態では、反射器は、位相位置が直交位相にあるように配置される。示し、かつ記述する実施形態では、スロットの位相構成は、位相変調を実施し、これは、部分的に、本発明の原理により構築されるタグのデータ搬送能力の役割を担う。
【００１６】
本発明の他の実施形態では、識別タグは、変換器と群との間に配置されるフレーミング反射器をさらに含む。このフレーミング反射器は、開始反射器と見なすことが可能である。記述し、示す実施形態では、追加の終了反射器および開始反射器は、数を実際に符号化する反射器の群をフレーミングするように作用する。
【００１７】
本発明の他の実施形態では、ＳＡＷ識別タグは、デッド・スペースによって分離される複数の群からさらになる。デッド・スペースは、本発明には必要ではないが、過度の記号間干渉を生じることがある相互作用を低減するように群を分離する。
【００１８】
本発明の一実施形態では、タグは、少なくとも８ビット長の数を符号化する。他の実施形態では、タグは、少なくとも３２ビット長である数に備える複数の少なくとも４つの群を有する。特に有益な実施形態では、タグは、複数の少なくとも１２の群を有し、少なくとも９６ビット長の数を符号化する。
【００１９】
本発明の他の実施形態では、変換器は、２ギガヘルツと３ギガヘルツとの間の周波数を有するＳＡＷを生成するように構成される。この実施形態の有用な態様は、約２．４５ギガヘルツの周波数を有するＳＡＷを生成する変換器に備える。
【００２０】
本発明の他の実施形態では、反射器の少なくともいくつかは、導電性材料の単一ストリップである。反射器は、代替として、単一反射器として作用するように１つに結合された複数のストリップとすることが可能であり、または、特定の応用分野に適切な任意の形状とすることが可能である。
【００２１】
本発明の特に有益な実施形態は、大域的に固有の数を有し、したがって多数のオブジェクトの固有の大域識別を可能にするタグに備える。この固有の数能力は、オブジェクト（またはアセット）追跡を実施することが有利であり、非常に大きな数を符号化する能力と結合されたとき、大域的なオブジェクト追跡システムを実施する。
【００２２】
本発明の一実施形態では、数は、タグに関連付けられたオブジェクトに属するデータを含む。したがって、タグは、機械の部品、パッケージ、供給部品、在庫品目、他の識別タグ、動物、または群化もしくは分類することができるあらゆる他のタイプもしくはカテゴリとすることが可能であるオブジェクトに添付することが有利である。
【００２３】
本発明の他の実施形態では、数は、誤差検出部分を含む。誤差検出部分は、少なくともある程度まで誤差を訂正することができる可能性がさらにある。当然、誤差の検出または訂正は、本発明の広範な範囲では必要とされない。
【００２４】
以上では、以下に続く本発明の詳細な記述を当業者がより良好に理解することが可能であるように、本発明の好ましい特徴および代替の特徴をかなり広範に概述した。本発明の請求項の主題を形成する本発明の追加の特徴について、以下で記述する。当業者なら、本発明の同じ目的を実施するために、他の構造を設計または修正する基盤として、開示される概念および特有の実施形態を容易に使用することができることを理解するはずである。当業者なら、そのような等価な構築が、最も広範な形態にある本発明の精神および範囲から逸脱しないことも理解するはずである。
【００２５】
本発明をより完全に理解するために、ここで、添付の図面と関連して取り入れる以下の記述を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
まず図１を参照すると、パーセル１１０が機械１００に組み込まれている読取り装置１３０を通ってコンベヤ・ベルト１２０上で搬送される際にパーセル１１０を識別するために、本発明の実施形態を使用するパーセル分類および識別機械１００の等角投影図が示されている。この機械１００は、本発明が、オブジェクトを具体的に識別する必要性を有する多数の企業に対し利用可能とする機械１００の種類の典型であり、本発明のある有用な態様を実証するために示されている。当業者なら、本発明を使用することができる読取り装置１３０を組み込むために、表面的には無限の数の機械１００の構成を使用することができることを理解するであろう。ＳＡＷ識別タグ１４０の応答に質問して、復号するＳＡＷ識別タグ１４０の読取り装置１３０は、本発明に全般的に譲渡され、かつ参照によって本明細書に組み込まれているハートマン（Ｈａｒｔｍａｎｎ）による「Ｒｅａｄｅｒ  ｆｏｒ  ａ  Ｈｉｇｈ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｃａｐａｃｉｔｙ  ＳＡＷ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｔａｇ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｕｓｅ  Ｔｈｅｒｅｏｆ」という名称の米国特許出願第１０／０６６，２４９号明細書において詳細に記載されている。
【００２７】
特に具体的なオブジェクト識別が常に必要とされた業務用の応用分野が歴史的にいくつか存在する。たとえば、輸送産業は、開始点から宛先まで、各荷物および貨物品目を常に入念に識別しなければならなかった。他のそのような業務には、夜間配達サービス、パッケージ配信サービス、メール・オーダ・カタログ・ストア、さらには各牛を誕生から屠殺場に引き渡される時間まで追跡する牛産業が含まれる。これらの業務によって使用される方法は、オブジェクトを視覚的に識別することを可能にするラベルまたはブランドをオブジェクトの上に配置することから、既存の従来の技術の識別タグシステムのある形態を使用することにまで及んだ。本明細書において記述する安価なＳＡＷ識別タグ１４０は、従来の識別および追跡システムを刷新する。本発明によって網羅されるＳＡＷ識別タグ１４０は、ほとんどの従来の技術の識別システムに置き換わるのに十分なデータ能力および十分に確実な読取り範囲を有する。本発明により、具体的にオブジェクトを大域的に識別して、追跡することを必要とする従来の業務は、より経済的およびより効率的にそれを実施することが可能になる。
【００２８】
ある形態の識別タグを現在使用する業務、またはある形態の識別タグを使用するために容易に識別可能な必要性を有する業務は、本明細書において記述する本発明を特に有用であると見なすだけでなく、低コスト、高いデータ容量、およびより長い確実な読取り範囲により、他の業務もＳＡＷ識別タグ１４０を使用することができるようになるが、そのいくつかのみしか予測することができない。たとえば、ＳＡＷ識別タグ１４０は、非常に安価に作成することができ、一方、依然として大量のデータを含むことができるので、特定の缶入りスープまたは特定の大きさのパンなどの個々の在庫品目を追跡する食料品店にとっては経済的となる。この情報を納入業者に利用可能とすることによって（たとえばインターネットを使用することによって）、そのような納入業者が、販売品目を置き換えるために、または販売期限の過ぎた品目を取り除くことによって、より効率的に店の棚を補充し続けることができるようになる。
【００２９】
当然、本発明を有用であると見なすまだ識別されていない事業および他の応用分野がいくつか存在するが、これらは、すべて、本発明の意図した範囲内にある。本発明の使用を想像すると、ＳＡＷ識別タグ１４０を他の識別タグの上に、そのような他のタグが、ＳＡＷ識別タグ１４０、従来の技術のタグ、またはその後に開発されたタグであるかにかかわらず、配置することが必要である。この使用法は、たとえば、非常に高価な識別タグを使用して、出荷容器を識別し、タグを出荷業者に戻す、または容器のタグが本物であることを確認する必要がある場合、適切である。
【００３０】
ここで図１に戻ると、示した機械１００は、ある市において出荷業者からパーセルを受け取り、それを他の市の受取り業者に配達する事業をしているパーセル配達会社によって使用されていると想定している。機械１００は、端末、収集点、および配達車両のシステム内において配達企業によって使用されているそのような同様の機械１００のいくつかの単なる１つであることがさらに想定されている。
【００３１】
会社の配達システム内の各パーセル１１０の上または内部には、本明細書において記述する本発明により構築され動作させられるＳＡＷ識別タグ１４０が配置される。システムの各点において、パーセル１１０が機械１００の窓１３５を通過する際に、システムの各点において、機械１００の上に取り付けられた読取り装置１３０の質問器１４５が、無線周波数質問信号を送信し、この信号により、パーセル１１０上または内のＳＡＷ識別タグ１４０が刺激される。次いで、ＳＡＷ識別タグ１４０は、質問信号に応答し、この応答が、読取り装置１３０によって検出される。次いで、読取り装置１３０は、応答を復号して、特定のパーセル１１０の識別番号を得る。
【００３２】
当業者なら、本明細書において記述するタイプのＳＡＷ識別タグ１４０を使用するシステムは、固有の特徴を有することを理解するであろう。たとえば、図１に示したシステムは、読取り装置１３０が、各パーセル１１０を識別するために、パーセルが窓１３５を通過する際のベルト１２０上の位置または配向に関係なく、コンベヤ・ベルト１２０の幅にわたる読取り場を備える質問器１４５を有することを必要とする可能性が高い。様々なサイズのパーセル１１０に対処するために、読取り装置の窓１３５は、すべてのサイズのパーセル１１０が容易に通過することを可能にするように十分大きくなければならない。これは、また、読取り装置１３０が、読取り装置１３０から最も離れたパーセル１１０上のＳＡＷ識別タグ１４０を確実に読み取ることができるように、読取り装置１３０およびタグ１４０の組合せが、十分な範囲を有さなければならないことも意味する。
【００３３】
本明細書において想定するような配達システムでは、パーセル１１０に関する情報は、それを識別した後に、広く利用可能となることが重要である。そのような情報を配布するために、示した機械１００は、ネットワークのいくつかのコンピュータ１５０の単なる１つである（以下で記述する）コンピュータ１５０に結合される。パーセル１１０の識別情報は、ネットワーク上で利用可能であるので、パーセル１１０に関する追跡情報を出荷業者に提供する、配達するパーセル１１０を他の搬送業者を介して経路指定する、配達のために車両に積み込むパーセル１１０を指定するなど、パーセル１１０に関していくつかの決定および行為を行うことができる。
【００３４】
ここで図２を参照すると、本発明と共に有用に使用することができるコンピュータまたは通信ネットワーク２００の実施形態のブロック図が示されている。ネットワーク２００は、ローカル・エリア・ネットワーク（「ＬＡＮ」）、ワイド・エリア・ネットワーク（「ＷＡＮ」）、イントラネット、エクストラネット、インターネット、汎用インターネット、そのあらゆる組合せ、および多くのその他とすることができる。分類のために、本明細書において使用する際に、イントラネットは、企業（複数の事務所を有するパーセル配達企業など）内に含まれる私設ネットワークであり、ＷＡＮにおいて連結されたＬＡＮおよびリース線からなることが可能である。通常、イントラネットは、１つまたは複数のゲートウェイ・コンピュータ（図示せず）を経たインターネットへの接続をも含む。イントラネットの主な目的は、情報および計算リソースを共有し、ある事例では、群における作業を容易にすることである。たとえば、配達会社は、それ自体の使用のためにそのイントラネット・システム内においてパーセル１１０に関するある情報を維持することが可能であるが、顧客が、インターネット上で追跡情報などのパーセルに関する情報にアクセスすることを許可することが可能である。
【００３５】
コンピュータまたは通信ネットワーク２００を使用して本発明を有用に使用することができる方式の他の例は、食料品店またはハードウェア店などの事業者である。店の各品目は、それに関連付けられたＳＡＷ識別タグ１４０を有するので、品目が販売される際に、その販売に関する情報が、ネットワーク２００に接続されている店のコンピュータに入力される。店の納入業者がネットワークへのアクセスを有する場合（おそらくはインターネットを介して）、そのような納入業者は、在庫品を監視して、販売済み品目を仕入れることができ、または、販売期限を過ぎた品目もしくは販売されない品目を取り除くことができる。同様に、広範な関係当事者が、このデータにアクセスすることから同時に利益を得ることができる。
【００３６】
通常のコンピュータ・ネットワーク２００内では、環境は、サーバ２１０であり、サーバ２１０は、この場合では、ＳＡＷ識別タグ１４０によって識別された品目に関する活動など、要求を受信し、特定のタスクを実施し、情報を取り出して、更新する少なくとも１つのデータベースを含む。コンピュータ・ネットワーク２００は、パーソナル・コンピュータ２２０、従来のワークステーション２３０、従来のオフィス・コンピュータ・システム２４０、および従来のラップトップ・コンピュータ２５０など、様々な従来のインターフェース装置の１つまたは複数を含む可能性が最も高い。従来のインターフェース装置の他に、コンピュータ・ネットワーク２００は、携帯情報端末２６０および個々にアドレス指定可能な車両（「ＩＡＶ」）をも含むことができる。ＩＡＶ２７０は、無線受信器および／または送信器と組み合わされ、かつ個々にアドレス指定可能であるコンピュータ機能を実施することができる任意の機器とすることができる。たとえば、配達車両または荷物取扱い業者は、ＩＡＶ２７０である端末を有することができる。
【００３７】
ここで図３を参照すると、本発明により構築されるＳＡＷ識別タグ３００の実施形態の上面３０５の平面図が示されている。ＳＡＷ識別タグ３００は、周知の圧電特性を備える基板３１０を有する。基板３１０の表面３０５の一端には、変換器３１５が配置される。変換器３１５が、読取り装置から質問信号を得る手段に電気的に接続されているとき（たとえば、アンテナを介して）、既知の周波数および振幅を有する信号が生成されて、表面音響波またはＳＡＷとして基板３１０を下方に進行する。本発明の一実施形態では、変換器３１５は、２ギガヘルツと３ギガヘルツとの間の周波数を有するＳＡＷを生成するように構成される。この実施形態の特に有用な態様は、国際的に認識されたＩＳＭ帯域内において約２．４５ギガヘルツの周波数を有するＳＡＷを生成するように構成された変換器を有する。当然、当業者なら理解するように、約４００ＭＨｚと６ＧＨｚとの間のあらゆる周波数は、ＳＡＷを生成するために使用されるあらゆる他の周波数と同様に、本発明の意図した範囲内にある。
【００３８】
基板３１０の表面３０５の上には、ＳＡＷの一部を再び変換器３１５に反射するように設計された反射器３２０が配置される。反射器３２０は、復号または復調することができる識別数で反射応答を符号化するように構成される。本発明の一実施形態では、識別数は、特有のＳＡＷ識別タグ３００に大域的に固有である。
【００３９】
本発明の一実施形態では、反射器３２０の少なくともいくつかは、導電性材料の単一ストリップである。反射器３２０は、代替として、単一反射器３２０として作用するように共に結合された導電性材料の複数のストリップとすることが可能である。当業者なら理解するように、反射器３２０は、絶縁金属ストリップ、電気短絡金属ストリップ、誘電体ストリップ、半導体ストリップ、エッチング溝などの表面変形、以上の項目のいずれか１つのドットのアレイ、および多くの他の構造とすることが可能であり、これらはすべて、使用することができる他の様々な反射器３２０の構成のいずれか１つと同様に、本発明の意図した範囲内にある。
【００４０】
変換器３１５がＳＡＷ信号を生成するとき、ＳＡＷ信号は、反射器３２０と遭遇して、信号の一部を反射するまで、基板３１０の長さに沿って進行する。ＳＡＷ信号の反射されない部分は、基板３０５に沿って進行し続け、すべてのその後の反射器３２０から追加の反射信号を生成して、そのＳＡＷ識別タグ３００に固有な完全変調反射応答を創出する。変換器３１５は、この完全変調反射応答を再び電気信号に変換し、この電気信号は、適切な手段（たとえば、アンテナ）によって読取り装置に戻される。次いで、この応答は、復号または復調されて、特有のＳＡＷ識別タグ３００の数を明らかにする。ＳＡＷ識別タグ３００の数を決定する方法は、本発明に全般的に譲渡され、かつ参照によって本明細書に組み込まれている、ハートマンによる「Ｏｂｊｅｃｔ−Ｎａｍｉｎｇ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｔａｇｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒｅｏｆ」という名称の米国特許出願第１０／０６２，７９１号明細書においてより詳細に記載されている。
【００４１】
基板３０５上の反射器３２０の構成を記述するために、関連する信号変調方法を考慮することが有用である。従来のパルス位置変調（ＰＰＭ）を使用して、データ・ストリームを別々のサンプル値に分割することによって、データ・ストリームをコード化することができる。この場合、１つのサンプルに含まれている情報を送信するために、単一パルスが使用される。所定の時間期間にわたってその単一パルスの時間位置を変更することは、そのサンプルの情報を送信するように作用する。その後の時間期間の単一パルスを同様に使用して、その後のサンプル値の情報を送信する。
【００４２】
ここで図４を参照すると、従来のＰＰＭを使用してデータを送信するための時間期間の４つの位置を示すデジタルＰＰＭの例が示されている。この場合、送信されるサンプルは、デジタルであり、４つの可能な値の１つを有する。時間位置を４つの時間位置またはパルス位置の１つに集中させることができる名目的には同一の単一パルス波形からなる４つの可能な波形が示されている。近傍パルス位置からのスカートが、任意の選択パルスのピークにおいて本質的にゼロであることを保証するために、パルス位置間において必要とされる最小時間間隔は、Ｔｍｉｎである。当然、ＰＰＭ信号を復調する能力に影響を与えずに、Ｔｍｉｎより広いパルス間隔を使用することができるが、パルス位置がＴｍｉｎより接近して位置する場合、１つのパルス位置をその近傍から明確に区別することは、より困難になる。４つの可能なピーク・パルス位置のそれぞれにおいてＰＰＭ波形をサンプリングして、最大のＰＰＭ波形を選択することにより、従来のＰＰＭを復調することになる。当業者には、復調プロセスは、当技術分野で既知のいくつかの同期化方法の１つを使用して同期させなければならないことが容易に明らかであろう。
【００４３】
４つの可能なパルス位置は、データの２つの２進ビットを表す。単一パルスによって占有される４つのパルス位置のその後の群は、データの追加の２つの２進ビットを表すことができる。４パルス位置の連続群を必要な数だけ使用して、情報の多くのビットを含む所望のデータを表すことができる。
【００４４】
ＰＰＭ変調は、ＳＡＷ装置に基づくＲＦＩＤタグの好ましい変調方法であるが、その理由は、以下の通りである；（１）ＳＡＷ基板の上に配置されたＳＡＷ反射器によって、単一パルスを容易に創出して、プログラムすることができる、（２）様々なパルス時間位置が、可能なＳＡＷ反射器の空間配置に直接関係する、（３）データのビット数が、信号パルスの数より大きい（これにより、タグの挿入損が低減される）、および（４）ＳＡＷ反射器の数が、すべての可能なタグ識別数について一定のままである（これにより、あらゆるタグ識別について、一様なパルス振幅を有する妥当に低い損失のタグとなる）。しかし、ＳＡＷ  ＲＦＩＤタグにＰＰＭを使用することは、限定も有する。これらの限定には、（１）ＰＰＭデータ密度が低い（これにより、チップのサイズおよびコストが増大する）、（２）低データ密度がＳＡＷチップの実際の最大サイズと組み合わされることにより、実際のタグのビット数に対する上限が創出される、および（３）ＰＰＭ  ＳＡＷタグにおける様々な反射器間の複数のはね返り反射が、ＰＰＭパルス列の後続部分と干渉することがある望ましくないパルスを創出することが含まれる。本発明は、これらおよび他の問題を克服する。
【００４５】
明瞭化のために、これ以後使用する際に、「スロット」（図３に示す）という用語は、適切に配置された反射器３２０が変換器３１５によって生成されるＳＡＷと所定の方式で相互作用する、基板３１５上のある空間位置を指す。各スロットは、あるデータ要素を符号化する一部として反射器３２０を配置することが可能である位置である。通常、各スロットは、変換器３１５に関して、固有のＳＡＷ伝播遅延を有する。スロットは、しばしば、「時間スロット」と記述されるが、その理由は、規則の所定の組を使用する空間位置と時間位置との間に１対１対応が存在するからである。反射器３１５が特定のスロットに配置されるとき、全装置が読取り信号の影響を受けるときに、反射されたＳＡＷエネルギーのパルスが創出される。本明細書で使用する際に、「群」（図３に示す）という用語は、群を備える選択スロットにおいて１つまたは複数の反射器３２０を選択的配置することによって、データ要素を符号化および復号する際に共に扱われるスロットの特定の集合を指定するために使用される。
【００４６】
図４では、Ｔｍｉｎは、可能なパルス位置のいずれか１つを中心とする時間長を表すスロットとして確定される。群は、隣接するスロットの集合によって表される。図４の例は、２つの２進データ・ビットを表す４つの状態を有する１つの群を示す。４つのスロットの４つの群を使用する場合、２５６の可能な状態（または組合せ）が存在することができる（４つの状態×４つの状態×４つの状態×４つの状態＝２５６の状態）。これは、８ビットのデータ（または、単一グループの４倍のデータ）に対応する。これらの２５６の状態（８ビットのデータ）は、全部で１６のスロットを占有する。これらの１６のスロットが単一の群に組み合わされ、かつ従来のＰＰＭ方法が使用される場合、１つのパルスは、１６のスロットの１つを占有する。利用可能な１６の状態（４ビットのデータ）は、それぞれ４つのスロットを有する４つの別々の群において同じ１６のスロットを使用することから得られる２５６の状態より、著しく小さい。
【００４７】
従来のＰＰＭの概念を無視して、複数のパルスが単一群において可能である場合、状態の数は、著しく増大する。たとえば、４つのパルスが１６スロットの群において可能である場合、１，８２０の状態が存在し、これは、４つのスロットの４つの群のより従来的なＰＰＭ（同じ１６のスロットを占有する）を使用することによって利用可能である２５６の状態より著しく多い。さらに、８つのパルスを１６スロットの群において使用する場合、１２，８７０の状態が利用可能であり、これは、さらにより大きな改善である。１６スロットの群において、７、８、または９のパルスが可能である場合、３５，７５０の状態が可能であり、これは、１５ビットのデータより大きいことに相当する（従来のＰＰＭを同じ空間において使用する場合の８ビットのデータと比較して）。
【００４８】
複数のパルスが単一の群において可能となった後は、変調フォーマットをＰＰＭとして記述することは適切ではない。この新しい方法のより適切な名称は、群あたり複数パルス・キーイング（ＭＰＧＫ）である。この場合、キーイングは、変調と同等である。ＭＰＧＫは、いくつかの変形形態を有する。
【００４９】
ＭＰＧＫは、以下を含む：（１）送信されるデータ・ストリームを１つまたは複数の別々のサンプル値に分割する、（２）２つ以上（すなわち複数）のパルスを使用して、所与のサンプル値を送信する、（３）２つ以上のパルスを、名目的には隣接しているが、必ずしも隣接している必要はない時間スロットに分割された時間期間において送信する、（４）時間期間を備える時間スロットの集合が、一群のスロットを構成する、および（５）データ・マッピング関数および／または表によって別々のサンプル値に含まれている情報を表すために、複数のパルスをスロットの群の中に所定の方式で分配する。群は、スロットの数および／または占有スロットの数について異なることがある。すべてのスロットが、同一である必要はなく（等しくないスロット幅、パルス振幅などが可能である）、必ずしも互いに隣接する必要もない。単一の群が、固定数の占有スロットのみを有する、または代替として、占有スロットの変動する数を見込むことが可能であるように、単一の群を確定することができる。単一データ・メッセージが、２つ以上のタイプの群を含むことができる（たとえば、ヘッダが群の一タイプであり、実際のデータが、群の第２タイプであり、誤差検出／訂正ワードが、第３のタイプであるとすることが可能である）。これらの変形形態のすべてに、ＳＡＷ  ＲＦＩＤタグの特定の使用法がある。そのような変形形態は、すべて、本発明の範囲内にある。
【００５０】
ここで図５を参照すると、従来の４つの状態のデジタルＰＰＭについてパルス位置を示す本発明の一実施形態の例が示されている。最も簡単な実施態様では、本発明によって網羅される変調方法は、従来のＰＰＭと同様に、群あたり単一パルスを使用する。図５の例は、Ｔｍｉｎが許容可能なパルス・ピーク位置間の時間分離である、４つのスロットを有する群における許容可能なパルス位置のコンパクトな表示である。ＰＰＭでは、これらのパルスの１つのみが、この群において送信され、変調サンプリングが許容可能なピーク位置において実施される場合、サンプルの３つは、本質的にゼロであり、適切なサンプルは、１の振幅を有する。復調中のサンプリングが、ピーク位置に適切に同期されない場合、「適切なパルス」位置の振幅は減少し始め、一方、近傍位置の振幅は、ゼロより大きくなる。しかし、依然として適切に信号を復調することができる。雑音もシステムに存在する場合、このタイミング誤差のために、復調が不適切である可能性が増大する。しかし、タイミング誤差が小さい場合、低質化は無視できる程度である。原理的には、信号対雑音比が十分に小さい場合、信号は、タイミング誤差がＴｍｉｎ／２より小さい限り、依然として首尾よく復調することができる。
【００５１】
パルスが部分的に重複するときでも、単一パルスの２つの可能な位置を首尾よく区別する能力を使用して、信号対雑音比の感度を犠牲にして、データ密度を増大させることができる。このようにデータ密度を増大させることは、１つの許容可能なパルス位置のスカートが、近傍パルス位置のピークと重複するような方式で、許容可能なパルス位置を共により接近するように移動させることによって達成される。
【００５２】
ここで図６を参照すると、許容可能なパルス位置がＴｍｉｎより小さい間隔で有意に重複する間隔を有するように意図して構築される、本発明の実施形態の例が示されている。許容可能なパルス間隔は、図５に示した５単位と比較して、１単位であるように低減されている。この場合、スロット幅は、Ｔｍｉｎ／５に等しく、したがって、状態数が５倍に増大することを潜在的に表す。データ密度を増大させるこの方法は、まれにしか使用されないが、その理由は、近傍パルス位置を区別する検出マージンが、明らかに低減されるからである。
【００５３】
図７を参照すると、状態数が５倍に増大され、限定された検出マージンを有するパルスの一実施形態の詳細が示されている。図７に示す強く重複するパルスで信号を復調するために、すべての可能なパルス位置のピーク位置において（すなわち、図７の水平軸上のすべての整数位置において）受信信号をサンプリングすることが必要である。図７から明らかであるように、振幅の区別は、隣接パルス位置に関して特に不良であるが、この区別は、次の隣接パルス、第３の隣接パルスなどでははっきりする。本発明は、本明細書において記述する新規な変調フォーマットに備える。許容可能なパルスは、各パルスが、異なる時間位置だけでなく、各隣接パルス間における追加の位相ステップをも有するように修正される。たとえば、±９０°の位相ステップが各隣接パルス間において追加された場合、ｔ＝０（時間はゼロに等しい）におけるパルスは、０°を有し、ｔ＝１におけるパルスは、±９０°を有し、ｔ＝２におけるパルスは、±１８０°を有し、ｔ＝３におけるパルスは、±２７０°を有し、ｔ＝４におけるパルスは、±３６０°を有するなどである。以下で実証するように、位相および時間の同時シフト変調の組合せは、スロット間隔がＴｍｉｎより小さい場合でも、近傍スロット間の区別を著しく改善することができる。
【００５４】
ここで図８Ａおよび８Ｂを参照すると、＋９０°の追加位相シフトを有する重複パルスの実数部分および虚数部分が示されている。図示した実施形態では、９０°の倍数の位相を使用するので、奇数番号のパルス（１、３、５など）は、ゼロに等しい実数部分を有し、偶数番号のパルスは、ゼロに等しい虚数部分を有する。
【００５５】
図８の信号を復調するために、ピーク位置（ｔ＝０、１、２など）における受信信号の実数部分をサンプリングし、ならびに、サンプリング信号の位相を１つの時間スロットから次の時間スロットにシフトさせることが必要である。シフトは、パルスの予測位相がそのスロット位置において生じるはずである場合、そのスロット位置が、パルスの予測位相と一致するように行われる。
【００５６】
一般に、広範な位相角度を使用することができ、その多くは、この特定の９０°の場合と同様、またはそれより優れた性能を与えることができる。たとえば、ステッピング角度は、スロットがＴｍｉｎ／５分離している場合、著しい低質化を生じずに、±２０°を超えて９０°の値を中心として変化させることができる。
【００５７】
ここで図９を参照すると、９０°以外の位相増分が使用され、適切な状態と近傍状態との区別が大きく改善されている、本発明の実施形態が示されており、許容可能なパルス間隔がＴｍｉｎ／５であり、隣接する可能な状態間において７８．５°の位相差が使用される。図９では、広範な位相角度について、適切な状態と近傍状態との大きく改善された区別を示すために、９０°以外の位相増分が選択された。さらにより重要なことは、図９は、図７において以前に示したように位相シフトのない同一可能パルス間隔と比較して、劇的な改善を示す。図７および図８ならびに９の場合は、Ｔｍｉｎの許容可能なパルス間隔を有するより従来的なＰＰＭと比較して、状態数が同一に約５倍に改善されている。しかし、位相シフトのない場合（図７）、検出最小マージンはわずかに０．０６７であり、一方、位相シフトを有する場合（図８および９）、隣接状態に対する検出マージンは０．８１であり、これは、１に近い検出マージンを有するより従来的なＰＰＭと非常に類似している。
【００５８】
図９に示した本発明の実施形態では、パルス変調は、パルス通信信号の位相位置および時間位置の両方を既知の方式で同時にシフトさせることによって特徴付けることができる。この実施形態を、これ以後、同時位相および時間シフト・キーイング（ＰＴＳＫ）と呼ぶ。この場合、キーイングは、変調と同等である。本明細書の説明では、一様な間隔の時間シフトおよび一様な間隔の位相シフトのみを考慮するが、当業者なら、時間シフトまたは位相シフト（もしくは両方）の非一様な間隔が本発明の範囲内にあることを理解するであろう。
【００５９】
この実施形態では、送信されるデータ・ストリームは、（１）１つまたは複数の別々のサンプル値に分割され、（２）少なくとも１つのパルスを使用して、所与のサンプル値を送信し、（３）少なくとも１つのパルスを、名目的には隣接するが、必ずしも隣接する必要のない時間スロットに分割される時間期間において送信し、（４）時間期間を備える時間スロットの集合が、１群のスロットを構成し、（５）各スロットが、固有の位相シフトおよび固有の時間位置を有し、および（６）少なくとも１つのパルスが、別々のサンプル値に含まれている情報を表すために、所定の方式でスロットの群内に包含される。群は、スロットの数および／または占有スロットの数について異なることがあり、依然として本発明の範囲内にある。また、固定数の占有スロットのみを有する、または代替として、占有スロットの数の変動を見込むことが可能であるように、単一の群を確定することができる。また、単一データ・メッセージは、２つ以上のタイプの群を含むことができる（たとえば、ヘッダが１つのタイプの群であり、実際のデータが、第２のタイプの群であり、誤差検出／訂正ワードが、第３のタイプであるとすることが可能である）。これらの変形形態のすべては、ＳＡＷ  ＲＦＩＤタグについて特定の有用性を有し、すべて、本発明の意図した範囲内にある。
【００６０】
本発明の他の実施形態では、複数パルス群キーイングならびに同時位相および時間シフト・キーイング（ＭＰＧ／ＰＴＳＫ）を組み合わせて実施することができる。以前に示したＭＰＧＫでは、１群において複数パルスを使用したが、Ｔｍｉｎは、パルス位置を分離した。同様に、以前に示したＰＴＳＫでは、群あたり１つのパルスのみを使用したが（従来のＰＰＭと同様）、許容可能なパルス分離は、Ｔｍｉｎより著しく小さかった。２つのタイプを組み合わせることは、ある微妙な詳細に注意することを必要とする。ＭＰＧＫの場合、２つの隣接するスロットを両方とも占有することができるが、その理由は、上述したように、１つのパルスのスカートが、あらゆる近傍パルスのピークと重複しないからである（図５に示した従来のＰＰＭと同様である）。しかし、強く重複するパルス（図７の場合のように）を使用するとき、２つの隣接するスロットまたは近接する近傍のスロットを同時に占有することが可能である場合、強い記号内干渉の潜在性がパルス間において存在し、パルス間において有意な位相シフトが存在する２つのスロット間において、ほぼ完全な消去となることがある（たとえば、図８および９）。ＭＰＧＫ変調方法をＰＴＳＫ方法と首尾よく組み合わせる場合、この潜在的な干渉に対処しなければならない。
【００６１】
干渉の問題を解決する主な方法は、ＰＴＳＫと共にＭＰＧＫを使用するとき、最小パルス間隔規則を課すことである。１つの一般に有用な規則は、許容可能なパルス位置が、Ｔｍｉｎより著しく小さい時間分離を有することができる間、特有の波形において、その波形に含まれるあらゆる２つの実際のパルスは、Ｔｍｉｎに等しいか、またはそれより大きい最小間隔を常に有さなければならないというものである。
【００６２】
図１０を参照すると、ＰＴＳＫと共にＭＰＧＫを使用することを可能にする最小パルス間隔規則の実施形態が示されている。この例では、波形の１つのパルスが、ｔ＝０において生じるように選択され、最小パルス間隔規則によって、次のパルスは、位置ｔ＝１、２、３、および４から排除されるが、位置ｔ＝５、６、７などにおいて生じすることが可能である（留意：パルス・スロット間のＰＴＳＫ位相シフトは、この図１０では明瞭化のために省略されている）。Ｔｍｉｎが５つのスロットに等しい選択パルス間において、少なくとも４つのパルス・スロットをスキップしなければならなかったことに留意されたい。より一般的な場合、スロット幅がＴｍｉｎ／Ｎに等しい場合、Ｎ−１に等しいスキップ・ファクタを確定することができる。ある場合（たとえば、強い外部干渉を有する動作環境において）では、より大きいスキップ・ファクタを使用することができ、かつ有益であることがある。いくらかより小さいスキップ・ファクタが他の場合に有益であることもあるが、Ｔｍｉｎに等しい最小間隔規則を保証することが、ほとんどの環境において最適な選択である可能性が高いようである。
【００６３】
ＰＴＳＫがＭＰＧＫと組み合わされるとき、２つの隣接するスロットが占有される潜在的な干渉の問題を解決する他の方法は、スロット間の位相シフトが±９０°である場合に生じる隣接するスロット間の直交性に基づく（以前に与えた図７の例参照）。位相が±９０°に十分に近い場合、あらゆる所与のスロットのパルスは、２つの隣接するスロットのいずれとも干渉しない。この場合、すべての奇数番号のスロットは、すべての偶数番号のスロットとは完全に独立である。しかし、パルスは、これらの近傍間の間隔がＴｍｉｎより近い場合、２番目、４番目、６番目などの至近近傍と依然として干渉することがある。この特別な「直交至近近傍」の場合、選択肢を分析する有用な方法は、スロットを２つの絡み合わされた副群（ＩおよびＱ）に分割することである。次いで、必要であれば、図１０に示したＴｍｉｎ最小間隔規則を各副群に別々に適用する。
【００６４】
ＭＰＧＫと組み合わされたＰＴＳＫを使用する本発明のこの実施形態は、近傍スロットにおけるパルス間の著しい重複を一般に特徴とする。この実施形態の変形形態は、ＰＴＳＫおよびＭＰＧＫの以前の記述から導出することができる。
【００６５】
しかし、ＰＴＳＫとＭＰＧＫとのあらゆる組合せは、近傍スロットとの著しい重複を有するパルスを使用するときに生じる可能性がある潜在的な記号内干渉影響を回避する手段を提供する必要性を考慮すべきである。この方法は、以前に記述した２つの実施形態の特徴を組み合わせるので、ＭＰＧ／ＰＴＳＫと呼ぶことが適切であり得る（すなわち、同時位相および時間シフト・キーイングを有する組合せ複数パルス群）。
【００６６】
当業者には、位相シフトと最小間隔規則との広範な他の組合せが本発明の意図した範囲内にあることが明らかである。たとえば、Ｔｍｉｎより小さい分離を有する１つまたは複数のパルスを可能にすることが可能である。一般に、以下の変数の組合せを使用する、様々な最適化が可能である：（１）隣接するスロット間の位相シフト、（２）スロット時間間隔を確定するＴｍｉｎの整数および非整数分割、（３）スロットの群と交差する可能性さえある異なる多数の「スキップ」規則、（４）２進数以外の数システム（または数システムの組合せ）の使用（群あたりの状態数は、必ずしも２のべき乗に等しい必要はないからである）、（５）例外、誤差検出／訂正、送信欠陥に対する改善された耐性などに対処するための、「データ状態」の数が１群の許容可能な全状態より小さいマッピングの使用、および（６）パルス振幅などの他の可能な変形形態。
【００６７】
ここで図１１を参照すると、３つの反射器が４のスキップ・ファクタを有する２１のスロットの群において使用されるときに存在する２８６の可能な状態を示す表が示されている。これは、ＳＡＷ  ＲＦＩＤタグが、群あたり３つの反射器、群あたり２１のスロット、４のスキップ・ファクタ、および７５°から１０５°の隣接するスロット間の位相増分を有する単一群の例である。隣接するスロット間の位相増分は、図８および９に関して以前に記述した範囲と同じである。近傍パルス間の５倍の重複による近傍パルス間の干渉は、４のスキップ・ファクタを使用することによって回避される。８ビットのデータに対応する２５６の状態を符合化するために、２８６の状態が十分であることが明らかである。この具体的な変形形態は、図４に示した従来のＰＰＭ方法より約２５％大きい群サイズを有するが、図４に示した例の２ビットより４倍大きい８データ・ビットを達成する。さらに、従来のＰＰＭによる８データ・ビットに必要である４つの代わりに、わずかに３つのＳＡＷ反射器で８ビットを達成する。
【００６８】
ここで図１２を参照すると、群あたり４つの反射器、群あたり２０のスロット、１０スロットごとに２つのインタリーブされた副群に分割される隣接するスロット間の位相増分±９０°を有するＳＡＷ  ＲＦＩＤタグの２つの副群の状態を示す表が示されている。２つの副群は、同相スロットまたは直交位相スロットに基づいて、副群のＩおよびＱとして指定される。さらに、各ＩまたはＱの副群内では、最小パルス間隔は３であり（すなわち、２のスキップ・ファクタ）、副群あたり各特有の位相の１つの反射器のみが可能である（図１２では、偶数番号スロットの可能な反射パルスは、奇数番号スロットの可能な反射パルスと位相が１８０°ずれていることに留意されたい）。ＩおよびＱの副群を共に考慮するとき、全体で２５６の組合せが可能であり、これは、８つの２進データ・ビットを符号化するのに十分である。
【００６９】
図３に戻ると、パルス位置および位相位置の両方によって構成されるスロット３３０の群３４０において表面３０５の上に反射器３２０を配置することによって、固有の戻り信号が生成される。スロット３３０の数は、使用されている符号化システムに依存する。示した実施形態では、スロット３３０は、ＳＡＷ戻り信号の＋Ｉ３３６、＋Ｑ３３７、−Ｉ３３８、および−Ｑ３３９の位相に対応するように矩象に配置される。第１群３４０の最初の４つのスロット３３０は、番号によって指定され、一方、第２群３４０では、各スロット３３０は、それぞれの位相位置でラベル付けされる。他の実施形態では、異なる位相位置を使用することが可能であり、異なる位相位置は、相応にスロット３３０を構成することを必要とする。当然、あらゆる数の位相位置およびあらゆる数のスロット３３０が、十分に本発明の意図した範囲内にある。
【００７０】
上述したように、各スロット３３０は、変換器３１５に対して、所定のパルス位置および位相位置に配置される。記号内干渉を最小限に抑えるために、スキップ・ファクタが、実際の反射器３２０の間でしばしば強要される。
【００７１】
信号を隔離するのを補助し、かつ信号を復号のためにより容易に識別することを可能にする本発明の他の特徴は、ＳＡＷ変換器３１５と群３４０との間に配置されるフレーミング反射器３５０である。このフレーミング反射器３５０は、復号または復調を開始すべき点を反射信号において識別するために、変換器３１５から指定距離において設定される開始点と見なすことができる。他の実施形態では、終了反射器３６０も表面３０５の上に配置され、フレーミング反射器３５０と共に、ＳＡＷ識別タグ３００の数を符号化する反射信号全体をフレーミングするように作用する。当然、信号識別性を改善するために、追加のフレーミング反射器３５０または終了反射器３６０を提供することができ、本発明の意図した範囲内にある。
【００７２】
ここで図１３を参照すると、１０のスロット、２つの反射器、および３６の可能な配置を有するＳＡＷ  ＲＦＩＤタグの状態を示す表が示されている。この表は、ＳＡＷ  ＲＦＩＤタグが、群あたり４つの反射器、群あたり２０のスロット、３のスキップ・ファクタ、および隣接するスロット間におけるプラスまたはマイナス９０°の位相増分を有する状況から取られた。この場合、群は、それぞれが２つの反射器を有する２つのインタリーブされた副群に分割される。この例は、４つの別々の位相状態が、１０のスロットごとに２つの副群に分割される以前の例に非常に類似している。各副群は、１のスキップ・ファクタを有するとして処理することができる。表は、１つのそのような副群に対応する状態を与える。この例と以前の例との唯一の相違は、２つの同相反射器（＋Ｉおよび−Ｉ）が、同じ符合または反対の符合を有することができることである。この例の主な利点は、副群あたり３６の状態があるので、群あたり全体で１０ビットを得ることができることであり、これは、以前の例の８ビットより良好である。この例の欠点は、以前の例より偽反射が悪化する可能性があり、また、パルス不鮮明作用に対する感度が上がる可能性があることである。
【００７３】
したがって、本発明は、ＳＡＷ識別タグ３００が含むことができるデータ量を劇的に増大させるために、位相位置ならびにパルス位置の変調の両方および／または複数パルスの組合せの使用を使用する広範な概念を導入する。このデータ容量により、ＳＡＷ識別タグ３００が、大域的に固有の数など、その特有のＳＡＷ識別タグ３００に固有の数を含むことが可能になり、これにより、ＳＡＷ識別タグ３００を使用して、先例のない数のオブジェクトを識別し、かつ確実に追跡することが可能になる。この固有の数能力は、オブジェクト（またはアセット）の追跡を実施することが有利であり、具体的にはインターネットの能力と共に利用するとき、大域的なオブジェクト追跡システムが可能になる。
【００７４】
ＳＡＷ識別タグ３００の大きなデータ容量により、本発明の一実施形態では、関連するオブジェクトに関して、データをタグ上に符号化することが可能になる。したがって、ＳＡＷ識別タグ３００は、機械部品、パッケージ、供給品目、動物、または他の品目とすることが可能であるほぼあらゆるオブジェクトに添付することができることが有利であり、情報を使用して、オブジェクトを識別および分類することができる。
【００７５】
本発明の他の実施形態では、数は、誤差検出部分を含む。誤差検出部分は、少なくともある程度まで、誤差の訂正をさらにすることが可能である。当然、誤差の検出または訂正は、本発明の広い範囲では必要ではない。
【００７６】
ここで図１４を参照すると、ＳＡＷ識別タグを動作する方法１４００のブロック図が示されている。この方法は、開始工程１４１０で開始される。方法１４００は、圧電基板の上に配置されたＳＡＷ変換器を刺激して、刺激工程１４２０においてＳＡＷを創出することに備える。誘起工程１４３０において、ＳＡＷは、所望のデータをタグ上に符号化するために、位相位置ならびにパルス位置の両方の変調および／または複数パルスの組合せの使用を使用する広範な概念により、所定の方式でスロットの群の中に分散した反射器から反射される。復調工程１４４０において、ＳＡＷの反射部分を復号して、ＳＡＷ識別タグ上に符号化された数または他のデータを得る。方法は、終了工程１４５０で終了する。ＳＡＷ識別タグを動作する方法のいくつかの実施形態が、本発明によって提供される。上記で記述したＳＡＷ識別タグの様々な実施形態の記述は、当業者がすべてのそのような実施形態を理解および実施することができるように十分に詳述されている。
【００７７】
ここで図１５を参照すると、ＳＡＷ識別タグを製造する方法１５００のブロック図が示されている。方法１５００は、開始工程１５１０で開始される。変換器形成工程１５２０において、ＳＡＷ変換器が、圧電基板の上に形成される。方法１５００の一実施形態では、変換器は、２ギガヘルツと３ギガヘルツとの間の周波数を有するＳＡＷを生成するように構成される。反射器形成工程１５３０において、スロットの少なくとも１つの群に構成されるスロットを構成するように、反射器が、所定の間隔位置、位相位置、および反射振幅で形成され、さらに、フレーミング反射器などであることが望ましい可能性がある他の反射器が形成される。反射器符号化工程１５４０において、必要な反射器のみが表面上に存在し、かつ反射器を含むべきではないすべてのスロットが空であるか、または非活動化されるように、符号化されたタグ・データに対応する反射器の特定の組が形成される。図１５は、３つの工程１５２０、１５３０、および１５４０を順に示すが、これらの工程は、あらゆる他の順序において、または並行組合せにおいて、あるいは減算（たとえばエッチング）モードもしくは加算（たとえば付着）モードにおいて、製造プロセスが可能であるのと同時に実施することもできる。
【００７８】
方法１５００の一実施形態では、反射器の少なくともいくつかは、導電性材料の単一ストリップである。方法１５００の他の実施形態では、隣接するスロットは、直交位相に構成される。方法の他の実施形態では、少なくとも４つの群が提供され、符号化された数は、少なくとも３２ビット長である。他の実施形態では、１２の群が提供され、数は、少なくとも９６ビット長である。他の実施形態では、符号化データは、ＳＡＷ識別タグに固有であり、一方、他の実施形態は、データが、ＳＡＷ識別タグに関連付けられたオブジェクトに属するデータを含むことに備える。他の実施形態のデータは、誤差検出部分を含む。他の実施形態では、データは、アルファベット部分および／または数字部分からなる一般的な英数字情報を含む。
【００７９】
方法１５００の一実施形態では、反射器形成工程１５２０は、群がデッド・スペースによって分離されるように実施される。フレーミング反射器をこの工程において形成することもできる。すべての必要な変換器および反射器が形成され、符号化された後、方法は、終了工程１５５０で終了する。
【００８０】
本発明について、単一変換器およびＳＡＷ反射構造に基づくＳＡＷ識別タグの観点で記述してきた。当業者なら、様々な変更、代用、および修正が可能であり、すべて、本発明の意図した範囲内にあることを理解するはずである。これらには、限定的ではなく、（１）複数の音響追跡および／または複数のＳＡＷ変換器を使用して、そのようなコード化ＳＡＷ装置を実施することができる、（２）ＳＡＷ伝播経路は、より小さい装置領域または他の目的を達成するように、様々な方式で折りたたむことが可能である、（３）変換器は、一方向ＳＡＷ変換器の使用を含むことが可能である、（４）反射器構造の位相位置は、サイズが装置表面上におけるＳＡＷ波長の小さい端数である反射器要素の微粒子空間調節を使用して実施することが可能である、（５）装置入力を２つ以上のＳＡＷ変換器の間において装置出力から完全または部分的に分離することが可能であるように、反射器を２つ以上のＳＡＷ変換器と関連して構成することが可能である、（６）ＳＡＷ装置において符号化反射器を使用する代わりに、規定されたインパルス応答の周知のＳＡＷ変換器フィルタの実施を使用して、符号化のいくつかまたはすべてを達成することが可能である、（７）データを符号化するために使用される反射タップおよび／または変換器タップは、ストリップの幅、ストリップの厚さ（または深さ）、ストリップの数、およびストリップの変化する重複に基づいて、所望の振幅に重みを付ける様々な既知の方法を使用することができる、（８）ＳＡＷ変換器は、帯域成形、位相補償、および他のフィルタ機能などの機能を提供することもできる、および（９）ＳＡＷ技術のいくつかの要素のいずれか１つを提供することもできる、ことが含まれる。
【００８１】
本明細書において記述した変調方法の広範なクラスは、ＳＡＷ識別タグと関連して記述されている。そのような変調方法は、限定的ではなく、（１）ＳＡＷ技術以外の技術に基づく識別タグ、（２）識別タグ以外の目的のためのＳＡＷ装置、および（３）ＳＡＷ技術を使用せずに、かつ識別タグ以外の目的のために、本明細書において記述した変調方法を使用するなど、ＳＡＷ識別タグ以外の分野と関連して使用することもできる。
【００８２】
本発明について詳細に記述してきたが、当業者なら、最も広範な形態の本発明の精神および範囲から逸脱せずに、様々な変更、代用、および修正を実施することができることを理解するはずである。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】パーセルが、機械に組み込まれている読取り装置を通ってコンベヤ・ベルト上で搬送される際に、パーセルを識別するために、本発明の実施形態を使用するパーセル分類および識別機械の等角投影側面図である。
【図２】本発明と共に有用に使用することができるタイプのコンピュータまたは通信ネットワークの実施形態のブロック図である。
【図３】本発明により構築されるＳＡＷ識別タグの実施形態の上面平面図である。
【図４】従来のＰＰＭを使用してデータを送信する時間期間の４つの位置を示すデジタルＰＰＭの例を示す図である。
【図５】従来の４状態デジタルＰＰＭのパルス位置を示す、本発明の一実施形態の例を示す図である。
【図６】Ｔｍｉｎより小さい実質的に重複する間隔を有するように意図的に構成された許容可能なパルス位置を有する本発明の実施形態の例を示す図である。
【図７】限定された検出マージンを有する状態の数が５倍に増大されているパルスの一実施形態の詳細を示す図である。
【図８Ａ】＋９０°の追加の位相シフトを有する重複パルスの実数部分を示す図である。
【図８Ｂ】＋９０°の追加の位相シフトを有する重複パルスの虚数部分を示す図である。
【図９】許容可能なパルス間隔がＴｍｉｎ／５であり、隣接する可能な状態間において７８．５°の位相差が使用される適切な状態と近傍の状態との大きく改善された区別と共に、９０°以外の位相増分が使用される、本発明の実施形態を示す図である。
【図１０】ＭＰＧＫならびにＰＴＳＫを使用することが可能である最小パルス間隔規則の実施形態を示す図である。
【図１１】３つの反射器が４のスキップ・ファクタを有する２１のスロットの群において使用されるとき存在する２８６の可能な状態を示す表である。
【図１２Ａ】群あたり４つの反射器、群あたり２０のスロット、１０スロットあたり２つのインタリーブされた副群に分割される隣接するスロット間の位相増分±９０°を有するＳＡＷ  ＲＦＩＤタグの状態の２つの副群を示す表である。
【図１２Ｂ】群あたり４つの反射器、群あたり２０のスロット、１０スロットあたり２つのインタリーブされた副群に分割される隣接するスロット間の位相増分±９０°を有するＳＡＷ  ＲＦＩＤタグの状態の２つの副群を示す表である。
【図１３】１０のスロット、２つの反射器、および３６の可能な配置を有するＳＡＷ  ＲＦＩＤタグの状態を示す表である。
【図１４】本発明の原理により実施されるＳＡＷ識別タグを動作させる方法のブロック図である。
【図１５】本発明の原理により実施されるＳＡＷ識別タグを製造する方法のブロック図である。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年8月19日(2004.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板 (310) 上に配置されている表面音響波 (SAW) 変換器 (315) を備えた圧電基板 (310) を有するSAW識別タグ (300) であって、
該圧電基板 (310) 上でパルス位置と位相位置の双方によって構成された複数のスロット (330) からなる1つのグループ (340) を含み、該圧電基板 (310) は、該複数のスロット (330) の間に分散配置されて、パルス位置と位相位置の双方を使用して数を符号化する複数の反射器 (320) を備えるSAW識別タグ。
【請求項２】
請求項1に記載のSAW識別タグ (300) において、
該位相位置が直交位相にあるように、該反射器 (320) を構成するSAW識別タグ。
【請求項３】
請求項1に記載のSAW識別タグ (300) において、
該SAW変換器 (315) と該グループ (340) との間に配置されるフレーミング反射器 (350) をさらに含むSAW識別タグ。
【請求項４】
請求項1に記載のSAW識別タグ (300) において、
デッド・スペースによって分離される複数の該グループ (340) をさらに含むSAW識別タグ。
【請求項５】
請求項1に記載のSAW識別タグ (300) において、
該数が、少なくとも８ビット長であるSAW識別タグ。
【請求項６】
請求項4に記載のSAW識別タグ (300) において、
該複数のグループ (340) が、少なくとも４つのグループであり、該数が、少なくとも32ビット長であるSAW識別タグ。
【請求項７】
請求項4に記載のSAW識別タグ (300) において、
該複数のグループ (340) が、少なくとも12個のグループであり、該数が、少なくとも96ビット長であるSAW識別タグ。
【請求項８】
請求項1に記載のSAW識別タグ (300) において、
該SAW変換器 (315) が、2ギガヘルツと3ギガヘルツとの間の周波数を有するSAWを生成するように構成されるSAW識別タグ。
【請求項９】
請求項1に記載のSAW識別タグ (300) において、
該反射器 (320) の少なくともいくつかが、導電性材料の単一ストリップであるSAW識別タグ。
【請求項１０】
請求項1に記載のSAW識別タグ (300) において、
該数が、該SAW識別タグ (300) に固有であるSAW識別タグ。
【請求項１１】
請求項1に記載のSAW識別タグ (300) において、
該数が、該SAW識別タグ (300) に関連付けられたオブジェクトに属するデータを含むSAW識別タグ。
【請求項１２】
請求項1に記載のSAW識別タグ (300) において、
該数が、誤差検出部分を含むSAW識別タグ。
【請求項１３】
圧電基板 (310) 上に配置されている表面音響波 (SAW) 変換器 (315) を励振してSAWを生成し、SAW識別タグ (300) を動作させる方法であって、
該圧電基板 (310) 上でパルス位置と位相位置の両方によって構成された複数のスロット (330) からなる1つのグループ (340) の間に分散配置された反射器 (320) によって該SAWを反射するステップと、
該SAWの反射部分を復調して、パルス位置と位相位置の両方によって符号化された数を生成するステップとを含む方法。
【請求項１４】
請求項13に記載の方法において、
該スロット (330) の４つが構成され、該位相位置が直交位相にある方法。
【請求項１５】
請求項13に記載の方法において、
該SAW変換器 (315) と該グループ (340) との間に配置されたフレーミング反射器 (350) によって該SAWを反射するステップをさらに含む方法。
【請求項１６】
請求項13に記載の方法において、
デッド・スペースによって分離された複数の該グループ (340) の間に分散配置された反射器 (320) によって該SAWを反射するステップをさらに含む方法。
【請求項１７】
請求項13に記載の方法において、
該数が、少なくとも8ビット長である方法。
【請求項１８】
請求項16に記載の方法において、
該複数のグループ (340) が、少なくとも４つのグループであり、該数が、少なくとも32ビット長である方法。
【請求項１９】
請求項16に記載の方法において、
該複数のグループ (340) が、少なくとも12個のグループであり、該数が、少なくとも96ビット長である方法。
【請求項２０】
請求項13に記載の方法において、
該SAWが、2ギガヘルツと3ギガヘルツとの間の周波数を有する方法。
【請求項２１】
請求項13に記載の方法において、
該反射器 (320) の少なくともいくつかが、導電性材料の単一ストリップである方法。
【請求項２２】
請求項13に記載の方法において、
該数が、該SAW識別タグ (300) に固有である方法。
【請求項２３】
請求項13に記載の方法において、
該数が、該SAW識別タグ (300) に関連付けられたオブジェクトに属するデータを含む方法。
【請求項２４】
請求項13に記載の方法において、
該数が、誤差検出部分を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
圧電基板 (310) 上に表面音響波 (SAW) 変換器 (315) を備えたSAW識別タグ (300) を製造する方法であって、
該圧電基盤 (310) 上に、パルス位置と位相位置の双方によって構成される複数のスロット (330) からなる1つのグループ (340) の間に複数の反射器 (320) を配置するステップを含み、該反射器 (320) は、パルス位置と位相位置の双方を使用して数を符号化する方法。
【請求項２６】
請求項25に記載の方法において、
該位相位置が直交位相にあるように、該反射器 (320) を構成する方法。
【請求項２７】
請求項25に記載の方法において、
該SAW変換器 (315) と該グループ (340) との間にフレーミング反射器 (350)を配置するステップをさらに含む方法。
【請求項２８】
請求項25に記載の方法において、
デッド・スペースによって分離される複数の該グループ (340) をさらに含む方法。
【請求項２９】
請求項25に記載の方法において、
該数が、少なくとも8ビット長である方法。
【請求項３０】
請求項28に記載の方法において、
該複数のグループ (340) が、少なくとも４つのグループであり、該数が、少なくとも32ビット長である方法。
【請求項３１】
請求項28に記載の方法において、
該複数のグループ (340) が、少なくとも12個のグループであり、該数が、少なくとも96ビット長である方法。
【請求項３２】
請求項25に記載の方法において、
該SAW変換器 (315) が、2ギガヘルツと3ギガヘルツとの間の周波数を有するSAWを生成するように構成される方法。
【請求項３３】
請求項25に記載の方法において、
該反射器 (320) の少なくともいくつかが、導電性材料の単一ストリップである方法。
【請求項３４】
請求項25に記載の方法において、
該数が、該SAW識別タグ (300) に固有である方法。
【請求項３５】
請求項25に記載の方法において、
該数が、該SAW識別タグ (300) に関連付けられたオブジェクトに属するデータを含む方法。
【請求項３６】
請求項25に記載の方法において、
該数が、誤差検出部分を含む方法。
【国際調査報告】
2005513629.tif 000020
2005513629.tif 000021
2005513629.tif 000022