(57)【要約】  非対称帯域幅通信システムは、質問器／リーダと、トランスポンダ／タグとの間のワイヤレス通信を可能にする。トランスポンダは、アップリンク方向でＴＤＣＩＲ（時間領域キャリアレス・インパルス無線）信号を送信し、ダウンリンク方向で電磁持続波などの非ＴＤＣＩＲ信号を受信する。トランスポンダは、非ＴＤＣＩＲ信号から部分的または完全な電力を受信することができる。ＴＤＣＩＲは、短い持続時間および超広帯域幅の電磁インパルスを用いる。これは、低い電力および低い設計の複雑性で、高データ・レートの信頼性のある通信を提供する。また、パス・フェーディングに対する弾性、物体による選択的な吸収および反射、ならびに優れた位置決定機能も実証する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非対称帯域幅通信システムであって、
ａ．電力供給された質問器／リーダが、非ＴＤＣＩＲ信号でのダウンリンク送信を行うことと、
ｂ．トランスポンダまたはタグが、前記非ＴＤＣＩＲの送信を受信して前記タグに少なくとも部分的にまたは完全に電力供給することと、
ｃ．前記質問器／リーダからの前記非ＴＤＣＩＲのダウンリンク送信が、データをブロードキャストするよう前記トランスポンダに指示することと、
ｄ．前記トランスポンダが、短い持続時間のパルスの超広帯域幅周波数スペクトルを有する時間領域キャリアレス・インパルス無線（ＴＤＣＩＲ）を使用して、前記質問器／リーダとアップリンク通信することと、
ｅ．前記電力供給された質問器／リーダが、前記ＴＤＣＩＲの超広帯域の短い持続時間のパルスのアップリンク通信を受信することと
を含み、
非常に小さいトランスポンダ電力と、複雑性が低く低コストで製造の容易なトランスポンダ設計とを使用して、前記トランスポンダまたはタグから前記質問器／リーダへデータが通信される、
非対称帯域幅通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の非対称帯域幅通信システムであって、前記質問器／リーダは９１５ＭＨｚをほぼ中心とする周波数で前記トランスポンダまたはタグと通信する、非対称帯域幅通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の非対称帯域幅通信システムであって、前記時間領域キャリアレス・インパルス無線（ＴＤＣＩＲ）は、１０％以上の比帯域幅、または前記比帯域幅にかかわらず５０ＭＨｚよりも大きい帯域幅を有する、非対称帯域幅通信システム。
【請求項４】
請求項１に記載の非対称帯域幅通信システムであって、前記質問器／リーダは、前記トランスポンダまたはタグと通信して前記タグの位置を決定する、非対称帯域幅通信システム。
【請求項５】
請求項１に記載の非対称帯域幅通信システムであって、前記トランスポンダまたはタグは、更に、内蔵の追加の電源を用いて従来のＲＦ通信アップリンクを使用して前記質問器／リーダと通信する、非対称帯域幅通信システム。
【請求項６】
請求項５に記載の非対称帯域幅通信システムであって、前記トランスポンダまたはタグは、更に、後方散乱変調によってＲＦ信号を変調する、非対称帯域幅通信システム。
【請求項７】
請求項５に記載の非対称帯域幅通信システムであって、前記トランスポンダまたはタグは、従来型質問器／リーダと通信する従来型ＲＦシステムで動作する、非対称帯域幅通信システム。
【請求項８】
請求項１に記載の非対称帯域幅通信システムであって、能動型トランスポンダと、従来型アーキテクチャの受動型トランスポンダと、ＴＤＣＩＲの超広帯域の短持続時間のパルスによって通信するトランスポンダとを受け入れる、非対称帯域幅通信システム。
【請求項９】
請求項１に記載の非対称帯域幅通信システムであって、前記トランスポンダまたはタグは、単一の共通アンテナによって、ＲＦ通信およびＴＤＣＩＲ通信のために、前記質問器／リーダとダウンリンクおよびアップリンクする、非対称帯域幅通信システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の非対称帯域幅通信システムであって、前記質問器は、ＲＦおよびＴＤＣＩＲによって前記トランスポンダまたはタグへダウンリンクして多量のデータを通信し、前記トランスポンダは、前記ＲＦを第１のアンテナで受信し、前記ＴＤＣＩＲ通信を第２のアンテナで受信し、前記第２のアンテナでＴＤＣＩＲ通信によって前記質問器／リーダとアップリンクする、非対称帯域幅通信システム。
【請求項１１】
非対称帯域幅通信システムであって、
ａ．電力供給された質問器／リーダが、非ＴＤＣＩＲ信号でのダウンリンク送信を行うことと、
ｂ．トランスポンダまたはタグが、前記非ＴＤＣＩＲの送信を受信して前記タグに完全に電力供給することと、
ｃ．前記質問器／リーダからの前記非ＴＤＣＩＲのダウンリンク送信が、データをブロードキャストするように前記トランスポンダに指示することと、
ｄ．前記トランスポンダが、超広帯域幅周波数スペクトルおよび短い持続時間のパルスを有する時間領域キャリアレス・インパルス無線（ＴＤＣＩＲ）を使用して第２のアンテナにより前記質問器／リーダとアップリンク通信することと、
ｅ．前記電力供給された質問器／リーダが、前記ＴＤＣＩＲの超広帯域の短い持続時間のパルスのアップリンク通信を受信することと
を含み、
非常に小さいトランスポンダ電力と、複雑性が低く低コストで製造の容易なトランスポンダ設計とを使用して、前記トランスポンダまたはタグから前記質問器／リーダへデータが通信される、
非対称帯域幅通信システム。
【請求項１２】
少なくとも１つの時間領域キャリアレス・インパルス無線（ＴＤＣＩＲ）送信機と、少なくとも１つの非ＴＤＣＩＲ受信機とを備える、非対称帯域幅通信装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、ＴＤＣＩＲ信号が超広帯域インパルス無線（ＵＷＢ−ＩＲ）である、装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の装置であって、非ＴＤＣＩＲ信号が持続波（ＣＷ）ＲＦ信号である、装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の装置であって、少なくとも１つの非ＴＤＣＩＲ信号が、磁気、電気、電磁、または光学結合信号である、装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の装置であって、前記非ＴＤＣＩＲ信号によって部分的または完全に起動される、装置。
【請求項１７】
請求項１２に記載の装置であって、メモリを更に備える装置。
【請求項１８】
請求項１２に記載の装置であって、デジタルまたはアナログの計算回路を更に備える装置。
【請求項１９】
請求項１２に記載の装置であって、他のユニットへのデジタルまたはアナログのインタフェースを更に備える装置。
【請求項２０】
少なくとも２つの請求項１２に記載の装置からなるシステムであって、一方の装置は質問器として作用し、他方の装置はトランスポンダとして作用するシステム。
【請求項２１】
少なくとも１つの非ＴＤＣＩＲ送信機と、少なくとも１つのＴＤＣＩＲ受信機とを備える非対称帯域幅通信装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置であって、ＴＤＣＩＲ信号が超広帯域インパルス無線（ＵＷＢ−ＩＲ）である、装置。
【請求項２３】
請求項２１に記載の装置であって、非ＴＤＣＩＲ信号が持続波（ＣＷ）ＲＦ信号である、装置。
【請求項２４】
請求項２１に記載の装置であって、少なくとも１つの非ＴＤＣＩＲ信号が、磁気、電気、電磁、または光学結合信号である、装置。
【請求項２５】
請求項２１に記載の装置であって、非ＴＤＣＩＲ信号によって部分的または完全に起動される装置。
【請求項２６】
請求項２１に記載の装置であって、メモリを更に備える装置。
【請求項２７】
請求項２１に記載の装置であって、デジタルまたはアナログの計算回路を更に備える装置。
【請求項２８】
請求項２１に記載の装置であって、他のユニットへのデジタルまたはアナログのインタフェースを更に備える装置。
【請求項２９】
少なくとも２つの請求項２１に記載の装置からなるシステムであって、一方の装置は質問器として作用し、他方の装置はトランスポンダとして作用するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年１１月１５日に出願された米国出願１０／９８８２７１の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は一般に、物体間の通信、品物および在庫の識別、追跡、および管理に関し、より詳細には、コンピュータ化された在庫管理システムと通信可能な複数のラベルを使用して、在庫の識別やステータスに関する情報を提供して、ラベルの位置およびステータスがリモート位置から継続的に追跡されるようにするためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
通常はタグやそれと同様のモジュールであるトランスポンダと、通常はリーダ（reader）と呼ばれるインテロゲータ（質問器）との間の通信手段としてＲＦ信号を用いる無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムが、多くの従来技術の研究者によって提案されている。例えば、米国特許第３２９９４２４号および第３６８９８８５号を参照されたい。
【０００４】
最も単純な形のＲＦＩＤタグは、ＩＤを、通常はデジタル・バイナリ形式で含む。このＩＤは、電磁波や音波などのエネルギー搬送波信号を変調しており、米国特許第３７１３１４８号に記載のように、タグによって伝搬される。変調された搬送波信号は、他のエネルギー搬送波、例えば、音波や光ビームである場合もある。
【０００５】
トランスポンダ・タグと質問器との間の無線通信は、２つの実質的に異なる手法で実施することができる。第１の手法は、タグ中の回路の使用を伴う。タグ・アンテナが、リーダによって生成された電磁場または音場にさらされると、タグ・アンテナは発振するようになり、あるいは同様にリーダの場と結合することができる。タグは、この結合効果を使用することができ、この結合効果は、リーダによって生成された元の場の改変物として表れて、そのＩＤまたはデータを提示する。この結合を使用して、リーダとタグとを共にリンクすることができる。無線周波数（ＲＦ）が使用されるときは、この結合は磁気結合（近傍場（near-field）電磁結合）または後方散乱（遠方場（far-field）電磁結合）とすることができる。リーダのアンテナによって生成された電磁場は、タグ中に電流を誘導する（このタグの受信機は場の周波数に同調されている）。使用される周波数レンジの波長がリーダのアンテナとタグとの間の距離を大きく超えるとき、電磁場は、交番する磁場として扱うことができ、そして、リーダ上に位置する一方のコイル（アンテナ）と、タグ上に位置する他方のコイル（アンテナ）とを有する変圧器と考えることができる。磁気結合は、一般に、ＬＦ（低周波数）およびＨＦ（高周波数）の帯域で展開される。磁気結合のための最も一般的な周波数は、１３５ｋＨｚおよび１３．５６ＭＨｚである。遠方場電磁結合が展開されるとき、タグは、それ自体の受信アンテナのインピーダンスを変更することによって、そのデータを変調してリーダの電磁場へ戻す。このインピーダンス変更は、タグのアンテナを反射器として効果的に作用させる。アンテナのインピーダンスの変更は、電磁エネルギーの幾らかを効果的にリーダへ反射し返し、次いでリーダは、この反射における変調のパターンを知覚することができる。この現象は後方散乱と呼ばれる。これらの状況下で、リーダは、タグの存在を感知することができ、データを送信することができ、また、磁気結合または後方散乱によって生じた場のパターンへとタグが変調したデータを復調することによって、タグから返された応答を受信することができる。例えば、米国特許第３５１６５７５号および第３５４１９９５号を参照されたい。
【０００６】
第２の手法は、従来のＲＦ通信におけるような構成を有することである。リーダは信号を送信し、これらの信号はタグによって受信される。タグは、送信機段によって信号を送信し、これらの信号はリーダによって検出および復号されることができる。この手法によれば、タグによって送信される信号の構造は、タグによって受信される信号から本質的に独立している。タグは、ある帯域でリーダから情報を受信して、その情報を完全に無関係の帯域で、異なる信号構造および技術によって送信することができる。
【０００７】
第１の手法には、中心周波数が受信信号の中心周波数の整数倍または分数である帯域で後方散乱を使用する種々の変形形態があるが、この柔軟性は、類似の単純な技法に限られる。また、リーダに応答する手段として表面弾性波、音響磁気結合および電気結合を使用する他の手法もある。しかし、これらの手法はすべて、リーダによって生み出された元の場に対する反応を生成して、この反応を通して元の場を操作する、同じ範疇のデバイスに分類することができる。
【０００８】
リーダに対するタグの応答を変調して伝搬するのに必要な機構に加えて、タグ中の他の機能ユニットも、電力を必要とする。このようなユニットの１つは、記憶されたＩＤまたはデータを処理および移送する論理エンジンである。電力は、タグに一体化されたエネルギー源、例えば、何らかのコンデンサや、電池や、蓄電池によって提供することができる。電力はまた、他の手段、例えば、リーダから、または信号を搬送する同様のエネルギー源から伝搬される電磁エネルギーを取り込むことによって、生成することもできる。前者の範疇のタグは能動型と呼ばれ、後者は受動型と呼ばれる。ハイブリッド型は、半能動型タグの範疇を構成する。ＲＦ信号の場合、入射信号からの電力回復のプロセスは、電磁エネルギーを、タグの電力ニーズを満たすことのできる電流レベルおよび電圧レベルへと変換できる回路を必要とする。
【０００９】
第１の手法では、入射信号を整流することによってタグを起動させることができるという点で、タグは完全に受動素子とすることができ、また、タグは、入射した持続波（ＣＷ）を単に反射し返すだけなので、送信用の信号搬送波としてＣＷを生成するという、電力を消費するタスクを負う必要がない。受動型タグは、入射信号を操作することを通してそのＩＤまたは他のデータを提示することによって応答し、この応答は、この特定の変調が予想されている周波数帯を監視しているリーダによって、感知される。
【００１０】
第２の手法では、他のＲＦ送信とも同様に、データをリーダへ返送するのに電力を必要とする。これは、搬送波を生成する必要があるからであり、これは、搬送波の周波数、変調方式の複雑性、および必要とされる電力出力に部分的に依存する。必要とされる電力の量は、入射信号から回復できる電力量よりも多くなる可能性がある。従って、第２の手法はしばしば、能動型または半能動型の範疇のトランスポンダにのみに適用可能である。
【００１１】
磁気結合は、ごく短い距離でしか機能しない。後方散乱では、タグとリーダとの間のデータ交換のために提供できるのは、限られたレンジおよび低い帯域幅であり、小さい信号反射に依拠する。この手法で作成されるタグは、製造が安価である。これらの送信段は能動的であり、これらの能動的な制御およびデータ処理段は、複雑でなく、低い電力を用いる。短いレンジでは、これらのタグは、タグに位置する単純で手頃な価格の電力整流回路を介して電磁エネルギーを取り込むことによって、その必要とされる電力を供給することができる。
【００１２】
タグが能動的な送信機として作用するか受動的に後方散乱するかにかかわらず、タグとリーダとの間の通信は、特定の規制された周波数帯で実施される。各帯域における出力電力の量は、他のデバイスおよび帯域を、干渉および飽和から保護するために規制される。これらの帯域は通常、ＬＦ（低周波０．０３ＭＨｚ〜０．３ＭＨｚ）、ＨＦ（高周波３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）、ＵＨＦ（極超短波３００ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚ）、およびＲＦスペクトルのマイクロ波部分における、狭帯域である。
【００１３】
一般に、現在使用可能な狭帯域ＲＦＩＤ技術に関連する幾つかの問題がある。低データ・レートであることおよび雑音耐性の欠如が、品物レベルでのタグ付け、およびリーダによる同時多数の呼掛けを制限する。金属物、導電性材料、液体、および一般にＲＦエネルギーの吸収や信号の離調を引き起こす可能性のある材料がある場合、タグは使用できないと言ってもいいほどである。持続波（ＣＷ）技術は、パス・フェーディングやマルチパス干渉などの更なるＲＦの問題にも、頻繁に遭遇する。
【００１４】
上述の問題を改善する試みは、今までのところは追加の複雑性を生じる結果になっており、これはシステムのコストおよび電力要件を増大させる。これらの問題は、主として、極めて広い周波数帯にわたってその信号を拡散する無線技術を展開することによって対処される。このような技術は従来、超広帯域（ＵＷＢ）無線として知られ、米国特許第５６７７９２７号に記載されている。米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）の定義によれば、ＵＷＢ信号は、２０％以上の比帯域幅、またはこの比帯域幅にかかわらず５００ＭＨｚ以上の総帯域幅を有する。比帯域幅のパーセンテージは、以下のように定義される。
【００１５】
【数１】
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【００１６】
上記の式で、Ｂｆは比帯域幅であり、ｆｈおよびｆｌは、信号スペクトルの最高および最低−１０ｄＢ周波数である。これらの極めて広い帯域が、種々の運用のために確保された狭い周波数帯を横断することになることは、ＵＷＢ送信機の電力出力（現在、電気デバイスからの意図的ではない電磁放射の電力出力以下である）に厳しい制約を課す。ＦＣＣによって設定された定義は、ＵＷＢを従来の無線技術と区別する質的な差を定義することではなく、この技術の使用を規制するのに適用可能な指針を作成することを目的としている。更に、ＦＣＣは、ＵＷＢ無線の定義を構成する量的な基準を変更するかもしれない。即ち、定義に本質的な変更すら加えるかもしれない。定義は柔軟ではあるが、信頼できる唯一の基準は、たとえ将来変更されることがあるとしても、ＦＣＣによって設定された基準しかない。ＦＣＣの定義および規制は、「Ｆｉｒｓｔ  Ｒｅｐｏｒｔ  ａｎｄ  Ｏｒｄｅｒ：Ｒｅｖｉｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｐａｒｔ  １５  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ’ｓ  Ｒｕｌｅｓ  Ｒｅｇａｒｄｉｎｇ  Ｕｌｔｒａ−Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」、米国連邦通信委員会、２００２年２月１４日、ＥＴ  Ｄｏｃｋｅｔ  ９８−１５３に見ることができる。
【００１７】
ＵＷＢ無線は、現在のように称される前には、断続的にインパルス無線、キャリアレス（ｃａｒｒｉｅｒｌｅｓｓ）無線、またはベースバンド無線などと呼ばれた。ＵＷＢ無線技術の実際では、周波数領域中で極めて広い帯域幅を生み出すことになる時間領域中において、非常に短い持続時間のインパルスが配された。即ち、ＵＷＢは、主にインパルス無線であったが、これは定義によれば、情報伝搬手段として搬送波周波数を使用する従来のＲＦ技術とは対照的に、キャリアレス（搬送波なし）であった。この特定の技術は、超広帯域インパルス無線（ＵＷＢ−ＩＲ）と呼ばれる。パルス形状は、アンテナおよび受信機の設計ならびにスペクトル効率の点で最適な挙動を有するように、進化した。ＦＣＣの規制の結果、ＵＷＢの概念の下で、規制されたスペクトル内で、純粋なインパルス無線以外の手法が展開されるよう提案されてきた。新たに導入された広いスペクトル・セグメントの魅力は、従来の無線設計の領域で新しい考え方を引き起こした。帯域幅とデータ・レートの関係を記述するシャノンの定理（Shannon's theorem）は、超広帯域幅に適合させられ得る従来の無線技術にも、等しい利益を生むであろう。
【００１８】
【数２】
2008521287.tif 000004
【００１９】
上記の式として公式化されるこの定理は、帯域幅（Ｂ）が高いままである限り、非常に低い信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）にもかかわらず容量（Ｃ）が高い傾向がどれだけ維持されるかを記述する。しかし、より広い帯域幅に適合された従来の無線技術では、低電力および低い複雑性、マルチパス・フェーディングに対する回復性、および比類のない位置決定性能などのような、質的に重大な他のインパルス無線の特徴を生むことはないであろう。従来の無線技術は、時間領域技術であるインパルス無線とは対照的に、超広帯域幅においても周波数領域技術に留まるであろう。
【００２０】
狭帯域ＲＦＩＤ技法が、幅広い応用例にわたって発明され使用されている。ＵＷＢ−ＩＲ無線通信もまた、種々の応用例のための幾つかの実施形態でＲＦＩＤに適用されてきた。例えば、米国特許第６５５０６７４号を参照されたい。これらの実施形態は、内蔵電池および複雑なトランシーバを配置した大きいタグを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従って、当技術分野では、（ｉ）在庫ステータスや部品位置などの多量のデータをパックし、（ｉｉ）莫大な数のトランスポンダと同時に通信して品物レベルのタグ付けを可能にすることができ、（ｉｉｉ）低い電力を消費し、遠隔操作を可能にし、同時に、一般的な産業作業環境に存在する雑音レベルに対する耐性のある、タグを用いる通信システムの必要性が依然としてある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、インパルス無線を従来の持続波エネルギー搬送波と組み合わせることによって、現在のＲＦＩＤシステムの欠点を克服する。狭帯域持続波と超広帯域インパルス無線との技術が、相乗的に結合される。トランスポンダ（タグ）と質問器（リーダ）との間の持続波およびインパルス無線通信の有益な効果が向上し、多くの電力供給されないトランスポンダ（必要な電力は質問器の持続波から受け取る）からの、多量のデータ・パケットの高速の同時の通信がもたらされる。リーダからタグへ（ダウンリンク方向）のＣＷリンクが、明確に定義された狭帯域で多量のＲＦ電力を送信することを可能にする。規制当局によって設定された、許可された電力包絡線のフレームで、この狭帯域のＲＦ電力は、タグの内部回路が受信信号によって完全にまたは部分的に電力恐々される様式で、受動型タグにエネルギーを与える。タグからリーダへ（アップリンク方向）の超広帯域インパルス無線リンクを使用することで、高データ・レート、低電力、低コスト、耐雑音性の伝送が促進され、また、複雑性の低い設計がもたらされる。タグとリーダとの間の莫大な数の同時の通信が、経済的かつ確実に達成される。有利なことに、これらの通信は、従来のＲＦＩＤシステムで広く見られるマルチパス・フェーディング、侵入、および反射の問題に対して反発性がある。
【００２３】
本発明はまた、従来のＵＷＢベースのトランスポンダ・システムが遭遇する問題を克服する。ＵＷＢ無線は、非常に広い帯域にわたって低電力信号を送信する。ＵＷＢベースのシステムにおけるスペクトルのＭＨｚあたりの電力は、典型的にはＣＷ無線に必要とされる電力よりもずっと低いが、要求されるスペクトル全体にわたって積分される総出力電力は、従来の無線によってその狭帯域で伝搬される電力よりも低い必要はない（低いことが多いが）。ＵＷＢ信号によって占有される極めて広い帯域を介して高電力を送信すると、ＲＦスペクトルを汚染する傾向があり、また、多くの帯域においてワイヤレス・デバイスと干渉する傾向がある。この理由で、ＵＷＢ信号はしばしば雑音レベルで送信される。これらの制約のせいで、ＵＷＢ信号は、典型的に、有用な距離からタグ回路へエネルギー供給するのに十分なほど強くはない。更に、ＵＷＢインパルス無線送信機は設計するのが簡単ではあるものの、受信機段は、比較的複雑であり電力を消費する傾向がある。
【００２４】
反対に、狭帯域受信機は、低電力を使用し、比較的複雑ではない。特に、振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）などの変調方式を伴うときは、そのようである。データをアップリンク方向（タグからリーダへ）へ送信する手段として時間領域キャリアレス・インパルス無線（ＴＤＣＩＲ）を使用し、ダウンリンク方向（リーダからタグへ）では持続波信号を使用することにより、超広帯域および狭帯域の有益な効果を同時に達成することができる。本発明は、ＵＷＢ−ＩＲ技術に基づく、あるいは、より明示的には、１０％以上の比帯域幅、またはこの比帯域幅にかかわらず５０ＭＨｚよりも大きい帯域幅の時間領域キャリアレス・インパルス無線（ＴＤＣＩＲ）に基づく、ターゲットおよび検出器を提供する。
【００２５】
有利なことに、本発明によれば、別々の送信機段および受信機段を配置したタグが提供される。この構成では、受信機設計において送信機機能に課され得る制限から、送信機機能を完全に分離することができる。送信用のＴＤＣＩＲと、非ＴＤＣＩＲ受信機段、具体的には狭帯域持続波とを組み合わせることができることは、非対称通信モードを構成し、これは、このような分離から得られる有益な効果の代表的な例である。
【００２６】
本発明によれば、非対称モードに適合して動作するとともに、従来型のＲＦＩＤシステムとの後方互換性を維持するトランスポンダおよび質問器が提供される。ダウンリンク通信、即ち、質問器からタグへの通信は、非ＴＤＣＩＲリンクを介して行われるので、このリンクは、従来型ＲＦＩＤシステムの特性および仕様を保持することができる。例えば、Ｇｅｎ−２タグ（第２世代ＲＦＩＤ規格）は、９１５ＭＨｚのＩＳＭ帯域内で通信する。この規格で使用されるのと同じ持続波、コマンド・フォーマット、変調、符号化方式、衝突検出、および他の技法を使用して、本発明のタグと通信することができる。
【００２７】
重要なことに、本発明のシステムによって呼び掛けられたタグは、アップリンク方向、即ち、タグからリーダへの方向に、そのＴＤＣＩＲリンクを介して通信することができる。ＴＤＣＩＲ送信機は、それ自体のアップリンク・アンテナを有することができる（信号伝搬の観点からは最適な手法である）ので、ユニットの非ＴＤＣＩＲ素子と機能的に干渉しない。ＴＤＣＩＲ送信機は、後方散乱や、磁気結合方式や、従来のトランスポンダで使用される他の手法とも並行して機能する。例えば、本発明のタグは、そのダウンリンク・アンテナのインピーダンスを変更して、従来のＲＦＩＤタグと同様の後方散乱効果を生み出すための、追加の回路を有することができる。このようにすれば、タグを従来型ネットワークで使用することができ、タグはそのネットワークで例えば後方散乱を使用することができる。一方、このようなタグはまた、本発明により動作するネットワークでも機能することができ、それによりネットワークの機能を十分に用いることができる。即ち、従来型リーダによって呼び掛けられたタグは、後方散乱や磁気結合などによって応答することになる。タグは、本発明によって可能となるリーダによって呼び掛けられたときは、ＴＤＣＩＲ信号によって応答することになる。共通アンテナの場合でさえ、この完全な後方互換性を維持することができる。このようなシステムでは、コントローラが、データ・フローの方向に従ってアンテナをＴＤＣＩＲ信号経路と非ＴＤＣＩＲ信号経路との間で切り換える。
【００２８】
本発明によれば、増大した電力をトランスポンダへ送信する方法および手段が提供される。異なる非ＴＤＣＩＲ帯域からのエネルギーを同時に取り込むために、複数の同調した回路がトランスポンダ受信機のフロントエンドに配される。
【００２９】
以下の詳細な記述および添付の図面を参照すれば、本発明はより完全に理解され、他の利点も明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の基礎的な要素はＵＷＢ−ＩＲ技術である。この文書では、ＦＣＣによって確立されたＵＷＢの定義に限定されないようにする。現行の規制の制限の不確実性、および結果として生じるＦＣＣ定義の柔軟性は、この技術を、本発明に使用および適用されるように定義する必要性を示唆する。従って、以下では、このようなＵＷＢ−ＩＲ技術を、時間領域キャリアレス・インパルス無線（ＴＤＣＩＲ）として参照し、１０％以上の比帯域幅、またはこの比帯域幅にかかわらず５０ＭＨｚよりも大きい帯域幅の時間領域キャリアレス・インパルス無線として定義する。
【００３１】
【数３】
2008521287.tif 000005
【００３２】
上記の式で、Ｂｆは比帯域幅であり、ｆｈおよびｆｌは、信号スペクトルの最高および最低−３ｄＢの周波数である。
【００３３】
本明細書に述べる実施形態はすべて、ＦＣＣによって設定された現在指定されている制限に基づいており、ＦＣＣによって設定されたＵＷＢの定義と、本明細書に述べるＴＤＣＩＲの定義との両方に完全に準拠する。本明細書のすべての特許請求の範囲についての基準は、明示的に別に表現されていない限り、ＴＤＣＩＲの定義に基づく。インパルス無線（ＩＲ）は、極めて単純な送信機および受信機の設計を提供する。ＩＲは、何れの従来型周波数領域無線技術によっても提供されない、比類のない特徴を伴う。信号はインパルスであり、このインパルスは、搬送波上に変調されず、空中へ自由に放射される。変調は、インパルスの個別または共有の特性を直接に改変することによって達成される。
【００３４】
インパルス無線は、従来の狭帯域および広帯域のＣＷ無線技術とは質的に異なる。これは、極めて広い帯域幅を生成するキャリアレス無線である。スペクトル拡散技法を使用するＣＤＭＡなどの持続波無線技術でさえ、インパルス無線とは根本的に異なり、根本的に違った挙動をする。重要なことに、ＩＲはキャリアレスであり、信号は、ＣＤＭＡの及ぶスペクトルよりもずっと広いスペクトルにわたって拡散される。広帯域ＣＤＭＡおよびＣＤＭＡ２０００という、２ＧＨｚ周波数レンジにおける２つの非常によく知られた広帯域技術は、幾つかの帯域を共にクラスタ化しており、約５ＭＨｚのスペクトルに及ぶのみである。２ＧＨｚレンジにおけるＴＤＣＩＲの定義は、少なくとも５０ＭＨｚの幅の帯域を必要とする。
【００３５】
インパルスの持続時間（パルス幅）および形状が、信号帯域幅およびその中心周波数を決定する。ガウシアン・モノサイクルは、ＩＲ伝送で一般的に使用されるインパルスである。ガウシアン・モノサイクルは、ガウシアンの１次導関数であり、以下のように定義される。
【００３６】
【数４】
2008521287.tif 000006
【００３７】
上記の式で、Ａは振幅係数であり、ｔは時間変数であり、τはパルス幅を決定するパラメータである。
【００３８】
この信号を図１６に示す。この図は、時間領域における信号、および周波数領域におけるそのパワー・スペクトルを示す。インパルスが短いほど、そのスペクトルの拡散は広くなる。モノサイクルの中心周波数ｆｃは、以下のように、パルス幅Ｔｗのほぼ逆数である。
【００３９】
【数５】
2008521287.tif 000007
【００４０】
これは図ではっきり見ることができる。４ナノ秒幅のパルスは、その中心周波数が２５０ＭＨｚ付近にあり、ほぼ１ＧＨｚのスペクトルを占有する。ガウシアンの５次導関数は、３．１ＧＨｚと１０ＧＨｚの間の広い周波数の幅に入ることができるので、かなりの注目を引いてきた。これは以下のように表される。
【００４１】
【数６】
2008521287.tif 000008
【００４２】
上記の式で、Ｂは振幅係数である。この信号を図１７に示す。図１８には、モノサイクルのパワー・スペクトル密度および太い点線で示す５次導関数、および細い点線で示すＦＣＣに要求された制限を示す。
【００４３】
インパルス無線、およびＲＦＩＤへのその適用に最近注目が集まっていることは、より高いデータ・レート、より低い電力消費、位置決定、マルチパス・フェーディングに対する弾性（resilience）、および離調や材料侵入などの環境影響の点で、新たな可能性をもたらしてきた。ＵＷＢインパルスは、周波数領域中の極めて広い帯域に対応する。
【００４４】
ＵＷＢ−ＩＲ無線における送信機段は、そのインパルスの性質により、非常に単純である。ＵＷＢ受信機段については、要因の中でもとりわけ、極めて広い帯域幅と短い雑音レベルのパルスとに対処することのできるフィルタ、増幅器、および検出回路に対する要件により、その設計はより難しくなる。これに比べて、電力の実装の困難性および複雑性に関しては、従来の無線にとっては、送信機段では難しく、受信機の増幅段および検出段に課される制約を伴う部分では、難しさは少なくなる。
【００４５】
ＵＷＢ−ＩＲ無線は、極めて低電力だが、非常に高いデータ・レートを提供する。その非常に広い周波数内容により、インパルスは、材料を貫通し、なおも比較的よい分解能を維持することができる。インパルスは、従来の無線に課されるマルチパス制限に対して弾性がある。これらの特質により、ＵＷＢ−ＩＲは、高性能レーダーおよび地中透過地雷探知機のための自然な選択となってきた。
【００４６】
本明細書に述べる実施形態はすべて、図６に詳述するＴＤＣＩＲアップリンクおよび非ＴＤＣＩＲダウンリンクという中核を共有する。同時に、これらの実施形態の相互からの根本的な逸脱点は、他の追加のアップリンクまたはダウンリンク技術を用いるかどうかである。本明細書のすべてのトランスポンダの実施形態は、少なくとも部分的に持続波ＲＦ信号をエネルギー源として使用するが、第２の実施形態は、同じ持続波リンクを追加のアップリンク通信にも使用し、第４の実施形態は、ＴＤＣＩＲ信号を追加のダウンリンク通信に使用する。追加のＴＤＣＩＲダウンリンクは、ＴＤＣＩＲ信号のプロパティが両方向において完全に使用されるようにすることを目的とする。追加の非ＴＤＣＩＲアップリンクは、トランスポンダに従来型システムとの後方互換性を持たせておくために使用される。これらの範疇の間の違いは、少しではあるが、機能の点で非常に根本的なことなので、これらの範疇を別々の実施形態として主張する。
【００４７】
第１の実施形態は、ＴＤＣＩＲアップリンクおよび非ＴＤＣＩＲダウンリンクのみを用いるという点で、基本的な設計を表す。この第１の実施形態における質問器（インテロゲータ）は、９１５ＭＨｚ  ＵＨＦ  ＩＳＭ帯域を、その非ＴＤＣＩＲフロントエンドとして使用して、タグに呼び掛ける（ダウンリンクと呼ばれる）。使用される帯域は、無線通信が可能なスペクトルのどの部分であってもよい。ＵＨＦの９１５ＭＨｚ  ＩＳＭ帯域は公衆使用可能であり、データ・レートとレンジとの間のよい妥協点を提供する。このことが、これがここでおよびＧｅｎ−２規格で選択されてきた理由である。これらの狭帯域信号の受信側、即ち、トランスポンダは、その応答を、ＴＤＣＩＲインパルスのストリームでリーダに返送する。これは、各リーダが、少なくともＣＷ送信機およびＴＤＣＩＲ受信機を使用し、各タグが、少なくともＴＤＣＩＲ送信機および狭帯域受信機を用いる、ということを意味する。本発明の核であるこの非対称な帯域幅使用は、以下のことを含む多くの利益をもたらす。
【００４８】
１）ＴＤＣＩＲ送信機は非常に単純で、低電力で、設計が容易で、低コストである。これは狭帯域受信機にも当てはまる。ＴＤＣＩＲ技術と狭帯域技術のこの２つの最も簡単な組合せを展開することにより、ＲＦＩＤネットワークの最も重要な要素であるタグは、単純で低コストなソリューションを有することになる。
【００４９】
２）ＴＤＣＩＲ送信機は、マルチパス・フェーディングに対しての弾性を提供し、ほとんどの非金属材料へ良く浸透し、金属物によって引き起こされる反射問題をＣＷ信号ほどは被らない、ＲＦＩＤタグを提供する。これらに関する問題は、すべての狭帯域ＲＦＩＤタグのアキレス腱である。
【００５０】
３）更に、インパルス無線は、位置決定に関して、ＣＷ無線によっては提供されない独特の機能を有するＲＦＩＤシステムを提供する。ＲＦ信号で物体への距離を決定する際の主要な障害の１つは、元の信号からのエコーが、最短または直接の経路と区別できなくなりやすい複数の経路に沿って進む可能性があることである。しかし、ＵＷＢ信号は、時間領域における特有の到着ウィンドウを有する。予想される到着ウィンドウ中でＵＷＢインパルスを検出することにより、本当の信号をそのエコーから隔離する能力が劇的に増大し、従って、システムの位置決定能力が増強される。
【００５１】
４）タグのＣＷ受信機を同調させて、狭いチャネルを聴取するようにでき、これは検出能力を向上させる。タグ中に狭帯域受信機を有することの良さはまた、リーダが、他の無線システムと干渉せずに、許容帯域で最大許容可能電力出力を活用することを可能にする。これにより、リーダは、狭帯域受信機を介してタグを起動するのに十分な信号強度を提供することができる。ＵＷＢ送信機を用いるリーダの場合は、使用しているスペクトルを汚染せずに、またはタグ上に非実用的な大きいアンテナを備えることを強制せずに、有用な距離でタグを作動させるのに十分なＲＦエネルギーを出力することはできないであろう。タグの送信機段はごく低い電力のＵＷＢ無線であり、その受信機段は、強力な入射狭帯域信号を介してより多くの電力をタグへ提供することができるので、完全に受動型でありながらも、長いレンジで高帯域幅の位置決定と、反射やマルチパス・フェーディングや吸収に対する相対的な耐性とを提供することのできるタグを、実現することができる。
【００５２】
この実施形態のタグは、ダウンリンク上でＧｅｎ２プロトコルを使用し、これらのプロトコルに従ってタグを起動しタグと通信する。「Ｇｅｎ２仕様０５」を参照されたい。チップの固有識別子（ＵＩＤ）コードが、チップのメモリに記憶されており、チップの種々の機能を管理および監督する有限状態機械（ＦＳＭ、finite state machine）ブロックによって取り出される。取り出されたＵＩＤは、遅延発生器へのベースバンド・パルスのビット・ストリームで符号化されシフト・アウトされる。遅延発生器は、各ビットを、各パルスのタイム・スロットおよびフレームにおける各パルスの位置に応じた一定の時間量だけ遅延させて、送信する。パルス整形モジュールが、論理１および０についてそれぞれ０度および１８０度だけ位相シフトされた４ナノ秒の持続時間のガウシアン・モノサイクルを生成する。「『Ｍｏｎｏｃｙｃｌｅ：Ａ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ａ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｌｏｗ  Ｐｏｗｅｒ  ＣＭＯＳ  Ｐｕｌｓｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｒａｄｉｏｓ』、Ｋｅｖｉｎ  Ｍ．Ｍａｒｓｄｅｎ、修士論文、バージニア工科大学、２００年１２月」は、本質的に４つのトランジスタでガウシアン・モノサイクルを生成するための、単純だが非常に多用途な手法を提案している。
【００５３】
電力増幅器として作用する出力ブリッジ、ＴＤＣＩＲアンテナ、およびＥＳＤ保護ブロックは共に、モノサイクルに対する帯域通過フィルタとしても作用し、帯域外周波数をフィルタにかけて除去するように設計される。
【００５４】
第２の実施形態は、ＵＰＣグローバルＧｅｎ２規格（Ｇｅｎ２仕様０５）などのような従来規格の下でトランスポンダを完全にアクセス可能にする追加のインピーダンス操作回路を配置する。払うべき代価は、後方散乱変調器の追加ブロックと、より複雑なベースバンド／ＭＡＣユニットと、もはや受信だけに最適化することのできない非ＴＤＣＩＲアンテナとである。
【００５５】
この第２の実施形態はまた、充電可能な電源を提示し、この電源は、入射電力によって充電され、入射信号が無いときまたはシステムへ十分な電力を提供するには弱すぎるときに、システムを稼動させる。外部電源の存在に関しては、データ通信がスタンドアロン・ユニットであるときには些細な問題であり、これは、信号を自身の電力によって伝搬するのではなく入射信号を反射し返すようになっている後方散乱システムの場合とは対照的である。
【００５６】
ＴＤＣＩＲ送信機によって提供される高データ・レートは、追加のデータ・フロー源を有することを可能にし、この追加のデータ・フロー源は、本発明の回路を、リーダまたは外界との通信のためのトランシーバとして使用することができる。２つのセンサ回路（この実施形態では一方はオンチップであり他方はオフチップ）が、この能力を実証する例を提示する。オンチップ信号は温度信号であり、これにはチップのＣＭＯＳバンドギャップ電圧を使用して、チップと、タグが搭載されている品物との温度変動を検出する。外部センサはＭＥＭＳ振動検出器であり、タグがリアルタイムでまたは移送中に温度および振動に関してどのような環境を経験しているかまたは経験してきたかに関するデータを、リーダに提供することができる。
【００５７】
この第２の実施形態はまた、この実施形態に従来型システムとの完全な後方互換性を効果的に持たせる「後方散乱変調器」ブロックを用いる。この機能については、後でこのセクションおよび図８の記述で詳しく述べる。
【００５８】
この第２の実施形態は、ガウシアンの５次導関数をそのインパルスとして使用する。このパルスを図１７に示す。図１８に提示するように、このパルスは、３．１〜１０ＧＨｚ帯域中の使用可能スペクトルの大部分を占有している。Ｋｉｍその他は、周知のデジタル素子によって５次導関数インパルスを生成する手法を提案している。「『５ｔｈ  ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ：Ａｌｌ−ｄｉｇｉｔａｌ  ｌｏｗ−ｐｏｗｅｒ  ＣＭＯＳ  ｐｕｌｓｅ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ  ｆｏｒ  ＵＷＢ  ｓｙｓｔｅｍ』、Ｈ．Ｋｉｍ、Ｄ．Ｐａｒｋ、Ｙ．Ｊｏｏ、ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ、２００４年１１月２５日、Ｖｏｌ．４０、Ｎｏ．２４」を参照されたい。
【００５９】
ＦＣＣ包絡線をより効率的に用いる、他のインパルス生成手法もある。しかし、ほとんどのアンテナは信号に対して微分器として作用するので、導関数もスペクトル特性を維持するガウシアンのようなパルスの場合は、もたらされる実際の結果は驚きに乏しい。
【００６０】
第３の実施形態は、第１の実施形態と主に同様だが、同じアンテナをＴＤＣＩＲ送信機と持続波受信機とに使用する能力を提示する。従来の持続波無線に対しての超広帯域無線の根本的な相違が、アンテナ回路およびその設計にも表れる。受信機の対象とする周波数帯に狭帯域アンテナを同調させるのは比較的簡単なことだが、超広帯域アンテナは、そもそも同調させる周波数を有さない。典型的な狭帯域または広帯域アンテナは、超広帯域無線の信号スペクトルのかなりの部分を抑制する。しかし、両方の無線に対する良い妥協点として作用することのできるアンテナ技術がある。フラクタル・アンテナは、ＴＤＣＩＲ無線の超広帯域の性質を完全に活用することのできない技術の１つを構成する。フラクタル・アンテナの複数周波数感度は、複数帯域を共にリンクさせた超広帯域を生じさせることができる。放送ラジオおよびＴＶ、携帯電話機および関連のアクセスポイント、ワイヤレスＬＡＮなどの主要な干渉をフィルタにかけて除去する手段として、帯域間のディップ（dip、くぼみ）をうまく使用することができる。この実施形態は、シェルピンスキー・アンテナを使用してこの１組の特徴を達成する。「『Ｏｎ  ｔｈｅ  Ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｉｅｒｐｉｎｓｋｉ  Ｍｕｌｔｉｂａｎｄ  Ｆｒａｃｔａｌ  Ａｎｔｅｎｎａ』、Ｃａｒｌｅｓ  Ｐｕｅｎｔｅ−Ｂａｌｉａｒｄａ、Ｊｏｒｄｉ  Ｒｏｍｅｕ、Ｒａｆａｅｌ  Ｐｏｕｓ、Ａｎｇｅｌ  Ｃａｒｄａｍａ、ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＡＮＴＥＮＮＡＳ  ＡＮＤ  ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮ、ＶＯＬ．４６、ＮＯ．４、１９９８年４月」に、シェルピンスキー・アンテナの設計に関連する幾らかの詳細が記述されている。
【００６１】
本発明の一変形は、多帯域持続波エネルギー収集セグメントを配置し、このセグメントは、リーダまたはエネルギー供給ビーコンによって積極的に生成することのできる、あるいは環境中で使用可能な周囲信号である、幾つかの異なる周波数帯からエネルギを収集する。この第３の実施形態およびそのシェルピンスキー・アンテナの使用は、このエネルギー供給方式を適用できる場合には素晴らしい実施形態を構成する。この多帯域エネルギー吸収方式を図１３に詳述する。
【００６２】
リーダ信号は、通常、リーダ・コマンドおよびデータが変調された搬送波である。この搬送波信号は、タグのための電力も提供する。リーダからタグへの信号は、タグを起動するのに必要な方式や、タグの数や、複数のタグの同時アクセスに使用される複数アクセス方法に応じて、継続的にまたは順次にパルス化することができる。リーダは、帯域と伝搬技法との組合せでタグを起動することを選択することができる。例えば、異なる種類のタグにアクセスする手段として、異なる帯域を使用することができる。同様に、アンテナの指向性を活用して、その特定の方向に位置するタグにアクセスすることができる。ネットワークがＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）方式を展開する場合、タグは、タイミング・プロトコルに従って順次に応答することになる。しかし、信号がリーダから送信される際の持続時間および帯域は、種々のタグ、またはタグのサブネットを同時にまたは順次に起動させ応答させることができる。図１４に本発明の別の実施形態を示すが、この場合、搬送波信号が、チャネルＰでネットワーク中のすべてのタグにわたって継続的にブロードキャストされ、また、同じリーダが、帯域Ｑで、タグの特定のサブネットのみへ向けて狭帯域信号を送信する。これには、例えばリーダから離れている場合には余分な電力を必要とすることもある。この実施形態では、スペクトルの種々の帯域から電磁電力を取り込めるようにする追加の回路が、タグに装備される。例えば、９１５ＭＨｚ  ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｃａｌ、産業、科学、医療）帯域での電力出力に対するＦＣＣの制限を、４３３ＭＨｚおよび２．４ＧＨｚ  ＩＳＭ帯域で許容される電力出力と組み合わせることができる。これら両方の帯域から電力および／またはデータを回復することのできるタグは、より多くのＲＦエネルギーを得るその能力を向上させることができ、より良い全体性能を達成することができる。
【００６３】
多帯域エネルギー供給方式は、複数アクセスを促進するものとして使用することができるが、また、リーダからタグへのビット・レートの増加をもたらすことができ、位置決定を向上させることができ、一般にシステム性能を増大させることができる。
【００６４】
本発明の第２の実施形態では、タグの狭帯域受信機は、従来型のＲＦＩＤタグのように挙動することができる。例えば、磁気結合や後方散乱を実施することができる。この実施形態では、タグは、使用される技術（例えば磁気結合や後方散乱など）に従ってリターン信号を生み出すための追加の回路を有することになり、このリターン信号上にそのＩＤおよびデータを変調することになる。図８にこの実施形態を示す。図に示すように、前述の後方互換性を有する本発明の一実施形態であるリーダは、ＴＤＣＩＲを使用して通信するタグに加えて従来型タグとも通信することができる。更に、この第２の実施形態のタグは、後方互換性を呈し、従来型のリーダおよびシステムと通信する。図１０に、「後方散乱変調器」を使用する第２の実施形態における後方互換性を示す。
【００６５】
第４の実施形態が図１２に示されており、第１の実施形態と同様のトランスポンダを提示しているが、第４の実施形態はＴＤＣＩＲ受信機も実装するという主要な違いがある。ダウンリンクはＣＷ信号とＴＤＣＩＲ信号との両方であり、アップリンクはＴＤＣＩＲのみである。この設計の利点は、超広帯域機能を両方向で活用できることにある。受信機ブロックは、超広帯域の低雑音増幅器（ＬＮＡ）を備える非常に簡単な形の超広帯域受信機を構成し、ＬＮＡは信号テンプレートと混合される。出力は積分器へ送られ、積分器は、ミクサ出力を、出力において比較器によって０または１として検出できる値へと累算する。この第４の実施形態にはまた汎用インタフェースも装備され、この汎用インタフェースは、それ自体を他のデバイスに接続するのに使用でき、あるいはプログラミング用またはテスト用ポートとして使用できる。
【００６６】
図７に、本発明の種々の実施形態についてのネットワーク・アーキテクチャを示す。このネットワークでは複数のリーダが存在することができ、各リーダは、同時に異なるリーダの異なるサブネットのメンバであることもある幾つかのタグに対して働く。これらのタグは、本発明で述べる技術には適合しないが従来型ＲＦＩＤタグに対するリーダの後方互換性によりリーダにアクセス可能な従来型タグや、受動型タグや、能動型タグとすることができる。
【００６７】
リーダは、タグとワイヤレスで通信する。しかし、これらは有線通信またはワイヤレス通信を介して相互に通信することもできる。接続性におけるこの柔軟性は、リーダとローカル・サーバとゲートウェイとの間の通信についても当てはまる。リーダと、ローカル・サーバやゲートウェイやデータベースや記憶ユニットなどの他のネットワーク・エレメントとは、有線またはワイヤレスで内部で相互接続できるローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を共有または創出することができる。最後に、ネットワークは、そのゲートウェイを介して、またはＬＡＮ中の外部通信可能な他のコンピュータを介して、外部ネットワークおよびインターネットと接続することができる。
【００６８】
図７にはまた、本発明の一実施形態であるシステムの高レベルのアーキテクチャも示す。階層の最低レベルには、能動型および受動型のタグが搭載されたかなりの数の品物がある。ＴＤＣＩＲ送信機がタグ中に存在することで、大規模な品物レベルの展開に対してシステムが到達する能力が保証される。即ち、高データ・レート、従って、大きいシステム容量が、短期間での多数の呼掛けを可能にする。ＴＤＣＩＲ送信機は、毎秒約数百メガビットのデータ・レートを達成することができる。このようなデータ・レートは、ＲＦＩＤタグの経済性およびニーズが通常なら合致しないレベルの電力消費およびベースバンドの複雑性を必要とするが、適切なトレードオフにより、より低い電力消費およびより低い複雑性で、より低いデータ・レートを達成することができる。なぜなら、注目すべきことに、インパルス無線は、元来、このようなトレードオフを実施することができるからである。例えば、総帯域幅の多くの部分を、有用データよりもパルス反復に充てることによって、より高い帯域幅を、頑強性と交換することができる。同様にして、パルス反復を減少させれば電力消費をより低くすることができ、インパルス・バースト間の間隔をより長くすれば、データ・レートはより低くなり、また、電力消費もより低くすることができる。後方散乱無線の設計は柔軟性がない。即ち、後方散乱無線は基本的に、使用可能な電磁場を操作することしかできない受身のシステムであり、当面のニーズおよび現実に合わせて積極的に調節することはできない。スタンドアロンＣＷ送信機でさえ、インパルス無線送信機と比べると操作性は限られたものである。なぜなら、とりわけ、スタンドアロンＣＷ送信機は、その情報を持続波搬送波信号上で変調することによってのみ通信でき、この持続波搬送波信号は主要な電力消費源であり、その明確に定義された周波数により、システムは、環境および条件の調節に適合することを抑制される。同等の複雑性および電力需要を有するＣＷシステムは、超広帯域システムの能力に調和できない。各タグが送信するデータの量は限られており、しばしば一定なので、大きい能力ということを、より大きいタグのセットということに言い換えることができる。
【００６９】
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態におけるトランスポンダまたはタグの主要コンポーネントのブロック図が示されている。非ＴＤＣＩＲアンテナ（１）は、受信機フロントエンドの第１段であり、これは、一般に非ＴＤＣＩＲ信号からのエネルギー、特には、質問デバイスから放射された持続波からの電磁エネルギーを、吸収することができる。受動型ＵＨＦ  ＲＦＩＤタグの場合、このアンテナはＵＨＦ帯域にチューンされる。リーダから放射された持続波は、システム・クロック信号、コマンド、データ、および時間参照を搬送し、これらはタグの種々のユニットによって回復される。電力回復ユニット（８）は、入射した持続波を整流し、タグの種々のサブシステムに必要とされる電圧レベルへと調整する。パワー・オン・リセット・ユニットは、電力回復ユニットの電圧レベルを監視して、ユニット全体が正しく機能することを確実にする。
【００７０】
クロック・ユニット（９）および非ＴＤＣＩＲ（４）のブロックは、入射信号を取り入れてその包絡線を検出し、対象とされるデータを回復する。これらのユニットは、通常、クロックおよびデータが変調される包絡線検出器を共有するが、場合によっては、クロック信号は入射波から直接に回復される。クロック・ユニットはまた、ベースバンド／媒体アクセス制御（ＭＡＣ）ユニット（５の一部）、インパルス発生器（３の一部）、および潜在的ＦＬＡＳＨメモリ・ブロック（７の一部）などのような、システム・クロックに対して異なる要件を有するユニットによって必要とされる、他の自走または同期クロック信号も提供する。システム管理、制御、通信、および計算は、ベースバンド・プロセッサおよびシステム管理（５）によって行われる。このユニットはまた、チップの内部または外部の回路に対するすべての周辺インタフェース（６）も制御する。このユニットの様々な種類は、図中のブロック（７）で表される種々のメモリ技術の組合せを必要とする場合がある。タグ・データをリーダへ返送するタスクは、ＴＤＣＩ送信機（３）にかかっており、ＴＤＣＩ送信機（３）は、そのビット・ストリームを（５）から受け取り、インパルスを正しく位置決めおよび整形し、必要に応じてそれらを増幅段およびフィルタリング段に通す。この信号はＴＤＣＩＲアンテナ（２）によって伝搬される。
【００７１】
図２を参照すると、本発明の第４の実施形態によれば、ＴＤＣＩＲアンテナ（１）から始まるＴＤＣＩＲ経路は、ＴＤＣＩＲ送信機（９）だけでなくＴＤＣＩＲ受信機（８）も含む。タグ・ユニットは、タグ・ユニットを少なくとも部分的に起動する非ＴＤＣＩＲ信号、例えば持続波信号を受信する能力を保持する。この受信経路は、入射した非ＴＤＣＩＲエネルギーからの電力回復の機能を含む電力ユニット（３）を配置することができ、また、クロックおよびコマンドを含めての非ＴＤＣＩＲ信号上で変調された情報を復号することのできる非ＴＤＣＩＲ受信機（１０）をも配置することができる。
【００７２】
図３に、第２の実施形態による、非ＴＤＣＩＲアンテナ回路（２）のインピーダンスを改変して、後方散乱、磁気結合、または同様の結合を達成することもできるトランスポンダを示す。非ＴＤＣＩＲ受信機（１０）と変調器（３）とは、非ＴＤＣＩＲ経路を共有する。ベースバンド／ＭＡＣプロセッサ（４）は、（３）と（１０）との間のデータの制御、受信、および送信を管理する。
【００７３】
図４に、本発明による質問器／リーダの簡素化された一実施形態を示す。リーダは、非ＴＤＣＩＲ送信機（３）およびアンテナ（２）を介して、非ＴＤＣＩＲ信号を生成する。例えば、本発明のタグを起動できる許容放射の限界内での十分な電力を有する持続波ＲＦ信号を生成する。この信号は、コマンドおよびクロックを含めてのタグによって必要とされるすべての情報を搬送し、それらの情報はベースバンド／ＭＡＣプロセッサ／ＦＳＭ（４）によって信号中に符号化される。タグは、十分な電力を受信すると、目覚め、クロックを回復し、受信した情報、例えばコマンドを復号し、その情報に従って反応する。例えば、コマンドが、タグの固有識別番号（ＵＩＤ）の送信に関係する場合、タグのプロセッサは、この情報をメモリからフェッチして、使用される通信プロトコルに合致するように処理し、タグのＴＤＣＩＲ送信機へ供給する。リーダ中の（１）〜（９）のＴＤＣＩＲ経路は、例えばＵＩＤを含むＴＤＣＩＲ信号をタグから受信し、それをリーダのベースバンド／ＭＡＣおよびシステム管理（４）へ送る。ベースバンド／ＭＡＣおよびシステム管理（４）は、ベースバンド信号を分解して、他の複数のタグから流れ込んだ他のすべての同時流入情報のうちの、この特定のＵＩＤを回復した後に、これをそのローカル・メモリ（６）に記憶し、かつ／あるいは、他の内部または外部ユニットへの複数のインタフェースを介して外部ネットワークへ送る。
【００７４】
図５に、第４の実施形態によるタグにマッチするようにＴＤＣＩＲ信号も送信する追加の機能を有するリーダを示す。ＴＤＣＩＲ経路は、ＴＤＣＩＲアンテナ（１）、ＴＤＣＩＲ受信機（９）、およびＴＤＣＩＲ送信機（９）を含む。この実施形態は、非ＴＤＣＩＲ受信機（１０）によってタグを起動したりタグと通信することができるだけでなく、図２に示したような実施形態でデータ通信リンクを確立することもできる。このような実施形態の主な利点は、タグとリーダとの間の両方向の通信で、高データ・レート通信、環境の影響に対する弾性、浸透、および位置決めなどのような、ＵＷＢ−ＩＲのすべての利点を展開することのできる、完全なインパルス無線トランシーバを実現することである。
【００７５】
図６に、タグおよびリーダそれぞれの送信機ユニットおよび受信機ユニットの、通信方向および無線技術を示す。この図ではまた、「アップリンク」および「ダウンリンク」と呼ばれる方向も説明する。ＴＤＣＩＲブロックとＣＷブロックは、相互に深くかかわり合っている。なぜなら、これらは多くのサブシステムを共有し、クロック、同期、電力管理、データ・パスなどの相互リソースを互いに提供するからである。このブロックの説明は高レベルの抽象化したものに過ぎず、別々のブロックを示唆するものではない。ＴＸは送信機能を表し、ＲＸは受信機能を表す。
【００７６】
図７に、タグの多帯域エネルギー供給および通信設計のフロントエンドの一実施形態を示す。これは、ＲＦＩＤネットワークの高レベル・アーキテクチャである。各リーダは、幾つかのタグに対してサービスを行う。複数のリーダが１つのセルラー、メッシュ、またはアドホック・ネットワークを生み出すことができる。セルラー・ネットワークを構築することにより、それぞれの質問器は、セルを生み出すことができ、このセルは、そのサービスエリアすなわちセル中に位置するタグをカバーする。タグまたはリーダの位置が変わると、セルラー電話ネットワークやワイヤレスＬＡＮネットワークの場合と同様に、或るセルから別のセルへとタグが委譲される。
【００７７】
セル・コントローラは、タグが或るリーダと別のリーダとの何れの方でより良くサービスされるかを、判定することができる。リーダもまた、そのリーダによってサービスできないタグ（例えば、リーダのカバーエリアの周辺に位置するタグ）に対してサービスを行うように、別のリーダを能動的に探すことを、決定できる。このネットワークは、受動型、能動型、半能動型、更にはフル・デュプレックスＴＤＣＩＲ（ＦＤ−ＴＤＣＩＲ）タグであり得るタグに対して働く。
【００７８】
後者は、その非ＴＤＣＩＲ受信機に加えて、ＴＤＣＩＲ信号の送信および受信の両方の機能を有するタグであり、この機能のおかげで、リーダが何をタグへ送信するかがわかるだけでなく、本発明の他のタグから情報を受信することもできる。更に、各リーダ・サブネットは、ワイヤレスまたは有線リンクによって他のサブネットと通信することができる。すべてのリーダはまた、ローカル・エリア・ネットワークを介して他のローカル・サーバによってサービスされることが可能であり、あるいは、例えばゲートウェイや他のプロキシサーバによってインタフェースされるワイド・エリア・ネットワークを介してリモート・サーバによってサービスされることが可能である。
【００７９】
図８は、本発明の一実施形態のブロック図である。この実施形態では、タグおよびリーダは、本発明で述べるトランスポンダ（タグ）および質問器（リーダ）のネットワークだけでなく、従来型ネットワークでも機能できるように設計されている。従来型トランスポンダと互換性のある本発明のリーダ（１）は、従来型トランスポンダ（５）、従来型トランスポンダと後方互換性のある本発明のタグ（４）、およびアップリンクＴＤＣＩＲおよびダウンリンク非ＴＤＣＩＲ技術を展開する本発明のトランスポンダ（３）と通信し、呼び掛けることができる。従来型の質問器（２）は、それ自体の従来型トランスポンダ（５）と通信することができるが、従来型システムと後方互換性のある本発明のトランスポンダ（４）とも通信することができる。なぜなら、後者は、従来型リーダから呼び掛けられていることがわかったときに、従来型トランスポンダのように挙動するからである。
【００８０】
図９に、トランスポンダの第１の実施形態を詳述する。ＣＷアンテナ（１）は、本発明のリーダによって放射される入射ＵＨＦ９１５ＭＨｚ信号の周波数に同調され、ＵＰＣグローバルＧｅｎ−２規格（Ｇｅｎ２仕様０５）に準拠する。静電放電（ＥＳＤ）保護回路（２）は、製造中、アンテナ取付け中、およびアンテナ基板の接触中に生じることのある放電から、ＣＭＯＳ回路を保護する。次いで、入射したＣＷ  ＵＨＦ信号は電力回復ブロック（３）へ向けて送られる。電力回復ブロック（３）は、電磁波を整流し、必要とされる電圧レベルまで上げ、調整し（５）、不足電圧レベルおよび過電圧レベルの発生があるかどうか監視して（４）、十分な電力が使用可能でないときにネットワークとの干渉を回避するためにチップを遮断する又は活性化するときが分かるようにする。電力が使用可能になれば、チップの種々のユニットを始動させることができる。包絡線検出器（６）は、信号包絡線を抽出し、これをシンボル検出（８）ユニットおよびクロック回復／生成（７）ユニットへ渡す。後者は、チップの様々なブロックによって必要とされ得るすべての異なるクロック周波数を生成する。これはまた、オンデマンド遅延発生器（１１）の始動を促進する。オンデマンド遅延発生器（１１）は、ベースバンド／ＭＡＣ／システム・マネージャ・ユニットによって指示され、システム・クロックと同期する遅延期間を生成する。シンボル抽出ユニット（８）は、その復調済みシンボルをベースバンド・ユニット（９）へ送り、そこでシンボルは復号され、パースされ、データおよびコマンドならびに状態情報として解釈される。図中でベースバンド・プロセッサ（９）とラベル付けされている有限状態機械（ＦＳＭ）は、チップの中枢神経系として作用し、ここですべての中央制御、管理、および監視が行われる。このユニットは、揮発性メモリと不揮発性メモリの両方（ここではリード・オンリ・メモリＲＯＭ、およびランダム・アクセス・メモリＲＡＭ）からなるメモリ・ブロック（１０）へのアクセスを有する。このメモリは、ＵＩＤ、コード、および、タグに記憶するのに必要とされるすべてのデータを含む。ＦＳＭ（９）は、受信したコマンド、現在状態、およびチップ上の使用可能データに従って、そのタスクを実行する。１つのデータ、例えば、そのＵＩＤを送信するように指示されたとき、ＦＳＭはその関連するデータをメモリから取り出し、符号化し、符号化済みデータをオンデマンド遅延発生器へ提供する。オンデマンド遅延発生器は、遅延を発生させ、それには、インパルス生成およびパルス整形ユニット（１２）に対するトリガ信号を伴う。このユニットは、出力ブリッジ回路（１３）と共になり、図１６および１８に示すようにパルス幅４ナノ秒、最大ピーク電力４２ｄＢのガウシアン・モノサイクルを生み出す。ガウシアン・モノサイクルは、約２５０ＭＨｚの中心周波数、およびＴＤＣＩＲとしての資格に必要な最低限度をはるかに超える帯域幅で、ＤＣ〜９６０ＭＨｚの間のスペクトルにわたる。この信号は、ＴＤＣＩＲアンテナ（１４）によって伝搬される。ＴＤＣＩＲアンテナ（１４）は、そのＣＷ相対物（１）のようであり、チップまたはダイ（１５）が取り付けられている基板または���ャリア（１６）の一部である。
【００８１】
図１０に、図９に詳述した第１の実施形態と基本的によく似た第２の実施形態を詳述する。しかし、この第２の実施形態は、幾つかの点で第１の実施形態とは異なる。これはいわゆる半能動型タグであり、電力の一部が電池などによって提供される。ここでのチップは、その整流器／電力回復ユニット（６）の一部として充電回路（８）を用いる。ＣＷアンテナ（１）に入射したＣＷ信号は、整流され、調整され、蓄電池のための充電電流として使用され、過剰電力がチップによって使用される。この過剰エネルギーが、タグを稼動させるのに十分でない場合、必要に応じて蓄電池の電荷がタグへ流入する。この第２の実施形態と図９の第１の実施形態とのもう１つの違いは、インタフェースされるセンサである。この第２の実施形態には、オンダイ（on-die）温度センサ（１４）およびオフダイ（off-die）振動センサ（１６）が追加されている。これらのセンサからの情報は、内部でアクセスして使用して、例えば、タグ回路の内部機能を補償することができ、また、タグを保持する物体が経ているまたは経てきた状態情報として、記憶してリーダへ送信することができる。
【００８２】
図１１に、ＣＷ無線とＴＤＣＩＲ無線とが同じアンテナ（１）を共有する、本発明の第３の実施形態を示す。ＵＷＢ伝搬は、より狭いＣＷ信号によって設定される要件としばしば矛盾する要件を、アンテナ設計において要求する。ＣＷアンテナは帯域内に留まるようにチューンされるが、ＵＷＢ信号は、極めて広い帯域でほぼ周波数に無関係のアンテナを必要とする。しかし、単一アンテナで解決を可能にすることのできるアンテナ技術がある。両方の技術に対処できるアンテナの一種は、いわゆるフラクタル・アンテナである。幾つかのフラクタル・アンテナは、アンテナを複数の周波数に使用できるという興味深い挙動を呈する。それらの帯域間では性能が下落するが、これらの下落は、スペクトルのうちで強い干渉が予想される部分、例えば、２．４および５ＧＨｚ  ＩＳＭ帯域やＴＶおよびラジオ帯域などをフィルタリングして除去するのに有益であり得る。この実施形態は、ガウシアンの５次導関数をそのパルスとして使用し、中心周波数をおよそ６ＧＨｚとして３．１〜１０ＧＨｚの間のスペクトルを占有する。他のすべての機能ブロックは、図９および１０で述べた第１および第２の実施形態と同様である。
【００８３】
図１２に、ＴＤＣＩＲ受信機を実装する第４のトランスポンダ実施形態を示す。ダウンリンクは非ＴＤＣＩＲ信号とＴＤＣＩＲ信号との両方であり、アップリンクはＴＤＣＩＲのみである。受信機ブロック（８）は、ＴＤＣＩＲアンテナ（１）からの入来信号を高める超広帯域低雑音増幅器（ＬＮＡ）（９）を備える非常に単純な形の超広帯域受信機を構成する。ＬＮＡからの増幅された信号は、（１１）で、（１０）に記憶された信号テンプレートと混合される。ミクサの出力は積分器（１２）へ送られ、積分器（１２）は、ミクサ出力を適時に積分し、次いでその値をサンプルホールド・ブロック（１４）へ出力する。Ｓ／Ｈブロックからの出力は、論理ハイおよびローとして決定され、これらは、復号、フォーマット化、およびパースのためにベースバンド・プロセッサ（４）へ供給される。この実施形態にはまた、他のデバイスへ接続するのに使用できる、あるいはプログラミング用またはテスト用ポートとして使用できる汎用インタフェース（５）も装備される。
【００８４】
図１３に、複数の非ＴＤＣＩＲ帯域およびチャネルを使用して、多帯域受信が可能なトランスポンダをより良く起動して通信することができる方法を示す。アンテナ（１）上の入射信号は適切なチューナ（２）を通じて導かれ、信号は電力回復ユニット（３）で整流、積分、および調整される。電力回復ユニット（３）は、データおよびクロック回復ユニット（４）を起動し、データおよびクロック回復ユニット（４）は、信号上に変調されたデータおよびクロックを検出する。
【００８５】
図１４に、タグ（４）と、複数の同時の持続波無線送信（１および２）が可能なリーダ（３）との間のデータ交換に関しての、信号の方向およびエネルギー供給信号の重複性質を説明する。図１３で説明したように、異なるチャネルまたは帯域の信号が、同じタグに同時にエネルギー供給することができ、それにより、その電気エネルギー獲得能力を向上させることができる。異なるエネルギー供給信号が、断続的に相互に重複しながら、放射を開始および停止することができる。タグが、異なる帯域のＣＷ信号（１および２）によってエネルギーを受けることができる能力、または異なる帯域を介してリーダと通信できる能力はまた、以下のことを向上させる。
【００８６】
１）より頑強なＣＷ通信および位置決定。異なる帯域は、環境影響の点で別の挙動をし、異なるＲＦ特性を呈し、その結果として、雑音指数やレンジなどが異なってくるので、幾つかの異なる帯域を同時に用いることは、データ通信を向上させる。また、パス・フェーディングのようなＲＦの幾つかの特定の周波数依存特性は、タグを、持続波信号で突き止める能力に対して重大な影響を有し得る。異なるリーダからの信号は、リーダによって使用される周波数帯に応じて異なるパターンのパス・フェーディングを呈するので、タグが、異なる帯域から持続波信号を受信することができる場合、タグが両方の帯域で信号劣化およびパス・フェーディングに遭遇する確率は、単一の帯域が使用されるときよりも低くなる。この位置決定技法は、ダウンリンクのＣＷでの位置決定手法であり、アップリンクにおけるより頑強で強力なインパルス無線位置決定能力と混同すべきではない。
【００８７】
２）複数規格との互換性。種々の規格は、典型的に、事前定義済みの運用帯域を使用する。多帯域システムは、幾つかの異なる規格との後方互換性をもたらすことができることを、自動的に意味する。
【００８８】
３）複数アクセス技法。異なる帯域を、異なるタグまたは異なる種類のタグにアクセスするための区別手段として使用することによる。種々の帯域でタグにアクセスすることのできるリーダは、この能力を使用して、異なるコマンドを異なるタグまたは異なる範疇のタグへ送信することができる。
【００８９】
図１５に、ＴＤＣＩＲ送信機サブシステムのアーキテクチャを描いたブロック図を示す。タグに記憶されたデータ（１）は、当技術分野で周知のプロトコルに従って符号化される。符号化は幾つかの目的を果たすが、とりわけ少数を挙げれば、頑強性、暗号化、および拡散がある。プログラム可能な遅延モジュール（５）は、インパルスの位置をそれ自体のタイム・スロット中またはより大きいタイム・フレーム中で制御するのを助ける。これにより、変調技法または他の方法としてのパルスの位置決めを達成することができる。別の変調手法が使用される他の実施形態では、このモジュールは、異なる変調器、例えば、ＰＳＫ（位相シフト・キーイング）変調器で補足または代用することができる。システム・クロック周波数は、電力およびスペクトルの節約のために通常は低く維持されるので、このモジュールは一般に、使用される変調技法にかかわらず、より高いデータ・レートおよびより複雑な複数アクセス方式には必要とされる。ローカルで生成される、または入射した非ＴＤＣＩＲ信号から回復されるシステム・クロック（４）は、時間ベースを生み出し、この時間ベースは、同期信号、タイム・スロット、タイム・フレームなどを生み出すのに使用される。回復されたクロックが高速クロックである場合、ＴＤＣＩＲインパルスを整形するためにパルス発生器モジュール（６）によって直接に使用することができる。そうでない場合、モジュール（５）のように遅延回路を配置するなどして、他のパルス発生技法を適用する必要がある。帯域通過フィルタ段（７）は、最後に、伝搬される信号を規制された放出の制限内に保ち、信号はＴＤＣＩＲアンテナ（８）によって伝搬される。
【００９０】
図１６に、第１の実施形態のＴＤＣＩＲ送信機で使用されるガウシアン・モノサイクルを示す。
【００９１】
図１７に、第２の実施形態で使用されるガウシアンの５次導関数を示す。
【００９２】
図１８に、モノサイクル（実線）、ガウシアンの５次導関数（太い点線）、およびＦＣＣ包絡線（細い点線）の電力スペクトル密度を示す。
【００９３】
以上、本発明をかなり詳細に述べたが、このような詳細を厳密に固守する必要はなく、追加の変更および修正を当業者なら思いつくであろうし、これらの変更および修正はすべて特許請求の範囲で定義される本発明の範囲内に入ることは、理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態におけるトランスポンダまたはタグの主要コンポーネントのブロック図である。
【図２】図２は、第４の実施形態による、ＴＤＣＩＲ信号を受信することのできるトランスポンダを示すブロック図である。
【図３】図３は、回路を使用して非ＴＤＣＩＲアンテナのインピーダンスを改変して後方散乱または磁気結合を達成することのできるトランスポンダを示すブロック図である。
【図４】図４は、単純化された質問器／リーダを示すブロック図である。
【図５】図５は、ＴＤＣＩＲ信号を送信する機能を有する質問器／リーダを示すブロック図である。
【図６】図６は、トランスポンダ・タグと質問器／リーダとの間の基本的な通信の概略図である。
【図７】図７は、相互接続されたリーダのネットワークにおける、受動型および能動型のタグを使用した多帯域エネルギー供給および通信の設計を示すブロック図である。
【図８】図８は、従来型質問器および従来型コンパチブルＴＤＣＩＲ質問器／リーダと通信する従来型コンパチブルＴＤＣＩＲトランスポンダに対する、従来型トランスポンダ互換性を示すブロック図である。
【図９】図９は、第１の実施形態による、非ＴＤＣＩＲ信号の受信およびＴＤＣＩＲ信号の送信を行うことができるトランスポンダを示すブロック図である。
【図１０】図１０は、後方散乱が可能な、部分的に電力供給される半能動型トランスポンダを示すブロック図である。
【図１１】図１１は、ＴＤＣＩＲ送信および非ＴＤＣＩＲ受信のための共通アンテナを備えたトランスポンダを示すブロック図である。
【図１２】図１２は、ＴＤＣＩＲ信号の送受信および非ＴＤＣＩＲ信号の受信が可能な第３の実施形態によるトランスポンダを示すブロック図である。
【図１３】図１３は、多帯域信号を受信することのできるトランスポンダを示すブロック図である。
【図１４】図１４は、複数の同時の持続波の無線送信が可能な複数のリーダと複数のタグとの間のデータ交換に関して、信号の方向およびエネルギー供給信号のオーバーラップの性質を示す概略図である。
【図１５】図１５は、ＴＤＣＩＲ送信機を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、第１の実施形態のＴＤＣＩＲ送信機で使用されるガウシアン・モノサイクルを示す。
【図１７】図１７は、第２の実施形態で使用されるガウシアンの５次導関数を示す。
【図１８】図１８は、モノサイクル（実線）、ガウシアンの５次導関数（点線）、およびＦＣＣ包絡線（破線）の電力スペクトル密度を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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