(57)【要約】  雑音並びにその他の伝搬及び回路による劣化が存在する中でＲＦＩＤタグ読取器を用いてＲＦＩＤタグ信号を読み取るためのシステム及び方法が開示される。この方法は、ＲＦＩＤタグから原ＲＦＩＤタグ信号の複数のコピーをＲＦＩＤタグ読取器で受信する工程を含む。原ＲＦＩＤタグ信号は、ＲＦＩＤタグに格納されている情報を表す原ビットシーケンスを含む。受信されるＲＦＩＤタグ信号コピーの内の少なくともいくつかは、雑音またはその他の信号劣化により互いに異なる。受信された複数のコピーは、改善された受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号を得るために、雑音及びその他の信号劣化を実質的に除去するデジタル信号処理手法を用いるＲＦＩＤタグ読取器においてサンプル毎ベースで処理される。この改善された信号は、原ビットシーケンス、したがってＲＦＩＤタグに格納されている情報を再生するために用いられる。
2010514004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤタグによって通信される、ビットシーケンスを含むアナログ非接触個体認識（ＲＦＩＤ）信号を読み取る方法において、前記方法が、
前記アナログＲＦＩＤ信号の複数のコピーを前記ＲＦＩＤタグに通信させる工程、
前記アナログＲＦＩＤ信号の前記複数のコピーを受信する工程であって、前記受信される複数のコピーの内の少なくともいくつかは互いに異なるものである工程、
前記複数の受信アナログＲＦＩＤ信号を、対応する、それぞれが複数のデジタルサンプルを含む、複数のデジタル化ＲＦＩＤ信号表現に変換する工程、及び
サンプル毎ベースで前記複数のデジタル化ＲＦＩＤ信号表現を処理して、前記ビットシーケンスの再生デジタルＲＦＩＤタグ信号表現を得る工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記処理する工程が、前記複数のデジタル化ＲＦＩＤ信号表現を平均する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記平均する工程が、平均受信デジタルＲＦＩＤタグ信号表現を得るために実施され、
前記再生受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現が実質的に一定のままになるまで、受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現の数を増やしながら前記平均する工程を実施する工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記アナログＲＦＩＤ信号の複数のコピーを前記ＲＦＩＤタグに通信させる工程が、ＲＦＩＤタグ読取器で前記ＲＦＩＤタグに呼びかける工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記処理する工程が、前記複数のデジタル化ＲＦＩＤ信号表現の内の少なくとも１つに信号状態調整を施す工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記処理する工程が、前記再生デジタル化ＲＦＩＤタグ信号に信号状態調整を施す工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
非接触個体認識（ＲＦＩＤ）タグによって通信される、ビットシーケンスを含むアナログＲＦＩＤ信号を読み取るためのＲＦＩＤタグ読取器装置において、前記装置が、
前記ＲＦＩＤタグによって通信されるアナログＲＦＩＤ信号を受信するように適合されかつ前記アナログＲＦＩＤ信号の複数のコピーを前記ＲＦＩＤタグに通信させるためにＲＦＩＤ呼掛け信号を発信するように適合されたアンテナ、
前記アンテナに動作可能な態様で接続され、前記受信されたアナログＲＦＩＤ信号を復調するように適合された復調器、
前記復調器に動作可能な態様で接続され、前記復調されたアナログＲＦＩＤ信号のそれぞれを対応する、複数のデジタルサンプルを含む、デジタル化ＲＦＩＤ信号表現に変換するように適合されたアナログ−デジタル（Ａ/Ｄ）変換器、及び
前記復調器に動作可能な態様で接続され、前記ビットシーケンスのデジタル化ＲＦＩＤ信号表現を得るために、複数のデジタル化ＲＦＩＤ信号表現をサンプル毎ベースで処理するように適合された中央処理ユニット、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項８】
前記中央処理装置が以下の動作、
（ａ）複数のデジタル化ＲＦＩＤ信号表現のサンプル毎平均化、及び
（ｂ）前記複数のデジタル化ＲＦＩＤ信号表現の内の１つ以上への信号状態調整実施、
の内の少なくとも１つを実施するように適合されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
ＲＦＩＤタグによって通信される、原ビットシーケンスを有するＲＦＩＤタグ信号を読み取る方法において、前記方法が、
ＲＦＩＤタグ読取器を用いて前記ＲＦＩＤタグ信号の複数のコピーを受信する工程であって、前記受信される複数のコピーの内の少なくともいくつかは互いに異なるものである工程、
前記受信された複数のコピーをデジタル化して、それぞれがデジタルサンプルを含むデジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現を形成する工程、及び
前記デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現をサンプル毎ベースで処理して、前記原ビットシーケンスを与える再生デジタル化ＲＦＩＤタグ信号を得る工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記処理する工程が、平均する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には非接触個体認識（ＲＦＩＤ）システムに関し、特に、ＲＦＩＤタグ読取器によりＲＦＩＤタグ信号の信頼性を改善する、ＲＦＩＤタグ信号を処理するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触個体認識（ＲＦＩＤ）は、情報が格納されているＲＦＩＤタグを用いる、リモート認識技術である。格納された情報は、ＲＦＩＤタグとＲＦＩＤタグ読取器の間の無線周波数（ＲＦ）通信による取出しが可能である。一般的なＲＦＩＤシステムではＲＦＩＤタグ読取器が用いられ、この読取器は、機動性のために小型で携帯できるように設計されることが多い。ＲＦＩＤタグの十分近くにＲＦＩＤタグ読取器をおくと、ＲＦＩＤタグ読取器はタグによって通信されるデジタルＲＦＩＤタグ信号を読み取ることができる。ＲＤＩＤシステムは従来、多くの様々な商工業において、また図書館及び病院においても、在庫管理及び製品追跡のために用いられている。ＲＦＩＤタグにエンコードされるデータは、一般に距離をおいて書き込むことができ、複数回の再書込が可能なタイプのＲＦＩＤタグもある。
【０００３】
ＲＦＩＤタグには３つの主要なタイプがある。第１のタイプは、内部電源をもたない、超小型回路（一般にデジタルメモリチップ）を有する受動ＲＦＩＤタグである。超小型回路はアンテナを有するかまたはアンテナに接続される。受動ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグ読取器からの入りＲＦ呼掛け信号によって電力を供給される。ＲＦ呼掛け信号は、超小型回路がＲＦＩＤタグに格納された情報をＲＦＩＤタグアンテナからＲＦ電磁波タグ信号によってＲＦＩＤタグ読取器に通信するに十分な電力を供給する。
【０００４】
第２のタイプのＲＦＩＤタグは半受動であり、マイクロチップ、アンテナ及び、マイクロチップに電力を供給して、入りＲＦ信号からの電力を必要とせずにＲＦＩＤタグの動作及びＲＦＩＤタグ信号の通信を可能にし、読取可能範囲を広げる、小型電源を有する。
【０００５】
第３のタイプのＲＦＩＤタグは能動であり、自己電源を有する。能動ＲＦＩＤタグは送出ＲＦ信号を発生し、ＲＦ読取器からのＲＦ呼掛け信号に応答するか、または定期的に自己の送出ＲＦタグ信号を発生することができる。
【０００６】
ＲＦＩＤタグを読み取る際に、ＲＦＩＤタグ読取器は毎秒多数回（例えば１００回より多く）呼び掛ける。ＲＦＩＤタグ読取器はそれぞれの呼掛けに対応するＲＦＩＤタグ信号を読み取る。取得されたＲＦＩＤタグ信号が標準化されたプロトコル及びエラー検査方法の正当なデジタルデータストリームに対応しなければ、取得されたＲＦＩＤタグ信号は「読取エラー」と認識され、廃棄される。実際上は、様々な源（一般に、ＲＦＩＤタグ近くの機械及び装置または読取器のＲＦ回路の電子雑音）からの周囲電子雑音がＲＦＩＤタグ読取器の有効範囲を制限し、ＲＦＩＤ呼掛けの多くに読取エラーを生じさせる。立上り時間及び立下がり時間を鈍らせる、マルチパスフェージング及び帯域幅縮小及び分散のような、別のＲＦＩＤタグ信号劣化もおこり得る。したがって、ＲＦＩＤタグ信号はその内のいくつかしか適切に読み取られず、ＲＦＩＤタグ信号を適切に読み取ることができる能力は、ＲＦＩＤタグとＲＦＩＤタグ読取器の間の距離とともに低下する。
【０００７】
ＲＦＩＤシステムのＲＦＩＤタグ読取能力の向上により、読取可能範囲拡大、ＲＦＩＤタグのためのアンテナ寸法縮小、電子的に雑音の多い環境におけるＲＦＩＤ能力向上、ＲＦＩＤタグの読取成功率向上、等が可能により、これらの全てがＲＤＩＤシステム効率を向上させ、同時にシステムコストを低減し、ユーザのフラストレーションを弱める。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題はＲＦＩＤシステムのＲＦＩＤタグ読取能力を向上させる手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様はＲＦＩＤタグから通信されるアナログＲＦＩＤタグ信号を読み取る方法であり、アナログＲＦＩＤタグ信号は原ビットシーケンスを含む。本方法は、アナログＲＦＩＤタグ信号の複数のコピーを受信する工程を含み、受信される複数のコピーの内の少なくともいくつかは、例えば雑音またはその他の信号劣化により、互いに異なる。本方法は受信された複数のアナログＲＦＩＤタグ信号のコピーを対応する、それぞれが複数のデジタルサンプルを含む、複数の、受信されてデジタル化されたＲＦＩＤタグ信号表現に変換する工程も含む。本方法はさらに、複数の受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現をサンプル毎ベースで処理して、原ビットシーケンスを表す再生デジタルＲＦＩＤタグ信号を得る工程を含む。
【００１０】
本発明の別の態様はＲＦＩＤタグによって通信されるアナログＲＦＩＤ信号を読み取るためのＲＦＩＤ読取器装置であり、アナログＲＦＩＤ信号はビットシーケンスを含む。本装置は、ＲＦＩＤタグによって通信されるアナログＲＦＩＤ信号を受信するように、及び、ＲＦＩＤタグにアナログＲＦＩＤ信号の複数のコピーを通信させるＲＦＩＤタグ呼掛け信号を発信するように適合されたアンテナを備える。本装置は動作可能な態様でアンテナに接続され、受信アナログＲＦＩＤ信号を復調するように適合された復調器も備える。本装置はさらに動作可能な態様で復調器に接続され、それぞれの復調アナログＲＦＩＤ信号を対応する、複数のデジタルサンプルを含む、デジタル化ＲＦＩＤ信号表現に変換するように適合されたアナログ−デジタル（Ａ/Ｄ）変換器を備える。本装置は動作可能な態様で復調器に接続された中央処理装置（ＣＰＵ）も備える。ＣＰＵはビットシーケンスを表すデジタルＲＦＩＤ信号表現を再生するために複数のデジタル化ＲＦＩＤ信号を、サンプル毎ベースで、処理するように適合される。
【００１１】
本発明の別の態様は、ＲＦＩＤタグによって通信され、原ビットシーケンスを有する、ＲＦＩＤタグ信号を読み取る方法である。本方法はＲＦＩＤタグ読取器を用いてＲＦＩＤタグ信号の複数のコピーを受信する工程を含み、受信される複数のコピーの内の少なくともいくつかは互いに異なる。本方法は、受信された複数のコピーをデジタル化して、それぞれがデジタル化されたサンプルを含む、デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現を形成する工程も含む。本方法はさらに、デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現を処理して、原ビットシーケンスを与える再生デジタル化ＲＦＩＤタグ信号を得る工程を含む。
【００１２】
本発明のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、ある程度は、当業者にはその説明から容易に明らかになるであろうし、以下の詳細な説明及び添付される特許請求の範囲を含み、また添付図面も含む、本明細書に説明されるように本発明を実施することによって認められるであろう。
【００１３】
上述の全般的な説明及び以下の詳細な説明は本発明の実施形態を提示し、特許請求されるような本発明の性質及び特徴の理解のための概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。添付図面は本発明のさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて、本明細書の一部をなす。図面は本発明の様々な実施形態を示し、記述とともに本発明の原理及び動作の説明に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明にしたがうＲＦＩＤタグ信号の信号処理方法を実行するように適合された信号処理回路を有する、本発明にしたがうＲＦＩＤシステムの一例示実施形態の略図である。
【図２】図２は図１のＲＦＩＤタグ読取器のための信号処理回路の一例示実施形態の略図である。
【図３】図３Ａは、ＲＦＩＤタグの超小型回路によって発生されるような一例示ビットシーケンス、１１００１０１０を有する、一例示デジタルＲＦＩＤタグ信号（ＳＴＯ）のシミュレートされた時間プロットである。図３Ｂは、ＲＦＩＤタグ読取器によって受信されるような、図３Ａの例示デジタル化ＲＦＩＤタグ信号ＳＴＯに基づく、１０個の受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号ＳＴＲのシミュレートされた時間プロットである。図３Ｃは図３Ｂの１０個のデジタルＲＦＩＤタグ信号ＳＴＲのサンプル毎平均のプロットである。
【図４】図４は、受信デジタルＲＦＩＤタグ信号表現に対するエラービット率を示す、様々な個数の受信デジタルＲＦＩＤタグ信号表現に対する受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲのサンプル毎平均<ＳＴＲ>のシミュレートされた時間プロットであり、受信デジタルＲＦＩＤタグ信号表現の数を増やしながらサンプル毎ベースで平均するとどのようにエラービット率が減少していくかを示す。
【図５】図５は、サンプル毎信号処理がデジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現を平均する工程を含む、本発明のＲＦＩＤタグ読取方法の一例を説明する一例示アルゴリズムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
その例が添付図面に示されている本発明の現在好ましい実施形態をここで詳細に参照する。可能であれば必ず、図面を通して、同じ参照数字または文字が同じかまたは同様の要素を指すために用いられる。以下の説明においては、本発明の理解及び実施に必要な要素だけが示される。
【００１６】
図１は、本発明にしたがうＲＦＩＤタグ信号の信号処理方法の実行に適合されているような、本発明にしたがうＲＦＩＤシステム１０の一例示実施形態の略図である。ＲＦＩＤシステム１０は、アンテナ２６に電気的に接続された超小型回路２２を有するＲＦＩＤタグ２０を備える。超小型回路２２は、デジタル情報を格納し、格納された情報のビットシーケンス表現を含むデジタル信号を発生するように適合される。
【００１７】
ＲＦＩＤシステム１０は送信／受信アンテナシステム（アンテナ）３６に電気的に接続された信号処理回路３２を有するＲＦＩＤタグ読取器３０も備える。アンテナ３６には、単一送信／受信アンテナではなく、個別の送信アンテナ及び受信アンテナを含めることができるであろうことに注意されたい。以下では例証のために単一アンテナ実施形態が説明される。
【００１８】
一例示実施形態において、ＲＦＩＤタグ読取器３０はＲＦＩＤタグ読取器によって読み取られるようなＲＦＩＤタグ情報を格納する外部データベースＤＢに動作可能な態様で（例えば、電線、光ファイバ、無線接続等を介して）接続される。
【００１９】
図２は、ＲＦＩＤタグ読取器３０の信号処理回路３２の一例示実施形態の略図である。回路３２は、アンテナ３６に電気的に接続された３ポート信号サーキュレータ５０を有する。３ポート信号サーキュレータ５０は、送信／受信ポート５２ＴＲ，受信側ポート５２Ｒ及び送信側ポート５２Ｔを有する。信号処理回路３２は、受信側ポート５２Ｒに電気的に接続された受信増幅器５８Ｒ，受信増幅器に電気的に接続された受信復調器６２Ｒ，受信復調器に電気的に接続された受信アナログ−デジタル（Ａ/Ｄ）変換器６６Ｒ及び受信Ａ/Ｄ変換器に電気的に接続された受信デジタル信号プロセッサ６８Ｒを有する。
【００２０】
回路３２は、受信デジタル信号プロセッサ６８Ｒに電気的に接続されたマイクロプロセッサ７６も有する。マイクロプロセッサ７６は（以下で論じられるような）、信号送信及び受信を含む信号処理回路３２の動作全体を制御するように適合され（例えばプログラムされ）、以下で説明されるＲＦＩＤタグ信号の信号処理方法の実行を含む、処理された信号への論理及び演算動作を実施する。
【００２１】
アンテナ３６，３ポート信号サーキュレータ５０，受信増幅器５８Ｒ，受信復調器６２Ｒ，受信Ａ/Ｄ変換器６６Ｒ，受信デジタル信号プロセッサ６８Ｒ及びマイクロプロセッサ７６はＲＦ受信器３２Ｒの一例示実施形態を構成する。
【００２２】
信号処理回路３２は、送信側ポート５２Ｔに電気的に接続された送信増幅器５８Ｔ，送信増幅器に電気的に接続された送信変調器６２Ｔ，変調器に電気的に接続された送信デジタル−アナログ（Ｄ/Ａ）変換器６６Ｔ及び、送信Ｄ/Ａ変換器及びマイクロプロセッサ７６に電気的に接続された、送信デジタル信号プロセッサ６８Ｔも有する。
【００２３】
アンテナ３６，３ポート信号サーキュレータ５０，送信増幅器５８Ｔ，送信変調器６２Ｔ，送信Ｄ/Ａ変換器６６Ｔ，送信デジタル信号プロセッサ６８Ｔ及びマイクロプロセッサ７６はＲＦ送信器３２Ｔの一例示実施形態を構成する。すなわち、一例示実施形態において、信号処理回路３２は、いくつかの共通要素、すなわち、アンテナ３６，３ポート信号サーキュレータ５０及びマイクロプロセッサ７６を有する、ＲＦ送信器３２Ｔ及びＲＦ受信器３２Ｒを有する。
【００２４】
一例示実施形態において、受信デジタル信号プロセッサ６８Ｒ，送信デジタル信号プロセッサ６８Ｔ及びマイクロプロセッサ７６は中央処理装置（ＣＰＵ）７８を構成する。一例示実施形態において、本ＣＰＵはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）で形成され、別の実施形態においては本発明の特定の目的のために特に設計された集積回路（特定用途向け集積回路すなわちＡＳＩＣ）で形成される。
【００２５】
信号処理回路３２は、マイクロプロセッサ７６に電気的に接続されたメモリユニット８０及びマイクロプロセッサに電気的に接続されたディスプレイユニット８４も有する。メモリユニット８０は、以下で説明するように、ＲＦＩＤタグ読取器の設定及びステータスのような、情報及び、生の及び／または処理されたＲＦＩＤタグ信号のような、処理された情報を格納するように適合される。メモリユニット８０は、以下で説明するように、マイクロプロセッサ７６の動作によるかまたは全体としてのＣＰＵ７８の動作によって本発明の方法を実行するための、コンピュータ実行可能命令を格納するためのコンピュータ読出可能媒体としてもはたらく。一例示実施形態において、メモリユニット８０はＣＰＵ７８に含められる。
【００２６】
[動作方法]
ＲＦＩＤシステム１０の動作の一例示実施形態において、ＲＦＩＤタグ読取器３０は、図１に示されるように、呼掛け信号ＳＩ"をＲＦＩＤタグ２０に送信する。これは、図２に示されるように、信号処理回路３２のＲＦ送信器３２Ｔを用いて達成される。詳しくは、マイクロプロセッサ７６が送信信号プロセッサ６８Ｔに指令して呼掛けビットストリームを有するデジタル信号を発生させる。このデジタル信号はＤ/Ａ変換器６６Ｔによってアナログ信号に変換される。次いでこのアナログ信号で送信変調器６２ＴによりＲＦ搬送波を変調してアナログ呼掛け信号ＳＩ'を形成する。アナログ呼掛け信号ＳＩ'は次いで送信増幅器５８Ｔによって増幅されて、送信ポート５２Ｔで信号サーキュレータ５０に入る。増幅されたアナログ呼掛け信号ＳＩ'は次いで送信／受信ポート５２ＴＲからアンテナ３６に向けられ、アンテナ３６が信号ＳＩ'を呼掛け電磁波信号ＳＩ"に変換する（図１）。
【００２７】
呼掛け電磁波信号ＳＩ"はＲＦＩＤタグアンテナ２６に受信され、アンテナ２６がこの信号を変換してアナログ呼掛け信号ＳＩ'に戻す。ＲＦＩＤタグ超小型回路２２がアナログ呼掛け信号ＳＩ'を受取り、これをデジタル呼掛け信号ＳＩに変換し、この信号を処理して、適切な呼掛けビットストリームを有しているか否かを評定する。必要であれば、超小型回路２２は呼掛け信号のエネルギーを用いて自己用電力を得る。
【００２８】
超小型回路２２によって適切な呼掛けビットストリームが識別されれば、超小型回路は、超小型回路メモリ（図示せず）に格納されている情報を表すビットシーケンスを有する、「原」デジタルＲＦＩＤタグ信号ＳＴＯを発生する。超小型回路２２は原デジタルＲＦＩＤタグ信号ＳＴＯを、入りＲＦ搬送波を変調してアナログＲＦＩＤタグ信号ＳＴ'Ｏを形成するために用いられるアナログ信号に変換するＡ/Ｄ変換器及びその他の電子回路（図示せず）を有する。次いでアナログＲＦＩＤタグ信号ＳＴ'Ｏは、デジタルＲＦＩＤタグ信号ＳＴＯにおける原ビットシーケンスを表す電磁波ＲＦＩＤタグ信号ＳＴ"ＯとしてＲＦＩＤタグアンテナ２６によって通信される。
【００２９】
電磁波ＲＦＩＤタグ信号ＳＴ"ＯはＲＦＩＤタグ読取器３０によって受信される。詳しくは、信号ＳＴ"ＯはＲＦ受信器３２Ｒによって受信されて処理される。ＲＦＩＤタグ読取器アンテナ３６がＳＴ"Ｏを受信アナログＲＦＩＤタグ信号ＳＴ'Ｒに変換する。アナログＲＦＩＤタグ信号ＳＴ'Ｒは一般に、周囲電子雑音、介在する物体または媒質による減衰、マルチパス伝搬効果、または正常限界にあるかまたはこれをこえる読取距離のような多くの要因の内の少なくとも１つによって、原アナログＲＦＩＤタグ信号ＳＴ'Ｏとは同じではない。
【００３０】
ＲＦＩＤタグ信号ＳＴ'Ｒはアンテナ３６から信号サーキュレータ５０に進み、信号サーキュレータ５０がこの信号を受信側ポート５２Ｒから受信増幅器５８Ｒに向け、受信増幅器５８Ｒがこの信号を増幅する。増幅された信号ＳＴ'Ｒは次いで受信復調器６２Ｒに進み、受信復調器６２Ｒがこの信号を復調してベースアナログ信号を再生し、ベースアナログ信号は信号処理回路３２の熱雑音及び回路雑音によりさらに劣化することがあり得よう。劣化ベースアナログ信号は次いで受信Ａ/Ｄ変換器６６Ｒに進み、受信Ａ/Ｄ変換器６６Ｒがこの信号を、複数のデジタルサンプルを含む、受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲに変換する。デジタル化信号はかなりオーバーサンプリングされていることがあり、サンプルの量子化は多くのレベルを有することがあって、原デジタル信号より多くのビットを有するデジタル化信号表現を生じさせる。このデジタル化信号表現は信号処理のために受信デジタル信号プロセッサ６８Ｒに進む。ここで、術語「信号処理」は、必要に応じて、デジタル化信号のデジタル信号処理に加えて、以下で説明するように、信号状態調整を含む。
【００３１】
本発明のＲＦＩＤタグ読取方法は、上述したＲＦＩＤタグ呼掛けプロセスを複数回実行し、よってＲＦＩＤタグ２０に原ＲＦＩＤタグ信号ＳＴ"Ｏの複数のコピーを通信させる工程を含む。ＲＦＩＤタグ読取器３０は単一の呼掛け信号または複数の呼掛け信号をＲＦＩＤタグ２０に送信してＲＦＩＤタグに原ＲＦＩＤタグ信号ＳＴ"Ｏの複数のコピーを通信させることができる。ＲＦＩＤタグ読取器３０は次いで通信されたＲＦＩＤタグ信号のそれぞれを上述したように読み取り（すなわち、受信及び処理し）、受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲの内の少なくともいくつかは、例えば雑音またはその他の劣化により、互いに異なる。したがって、受信デジタル信号プロセッサ６８Ｒは複数のデジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲを処理するように適合される。
【００３２】
図３Ａは、ＲＦＩＤタグ２０の超小型回路２２によって発生されるような、原デジタルＲＦＩＤタグ信号ＳＴＯの一例のシミュレートされた時間プロットである。信号ＳＴＯはビットシーケンス，１１００１０１０を含む。図３Ｂは１０個の、ＲＦＩＤタグ読取器３０によって読み取られるような、図３Ａのデジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲの時間プロットである。１０個のデジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲ（ＳＴＲ（１）,ＳＴＲ（２）,...,ＳＴＲ（ｎ），ここでｎ＝１０）は、本例においては、雑音劣化によって互いに異なり、どの信号も図３Ａに示される原ＲＦＩＤタグ信号ＳＴＯの原ビットシーケンスの再生に用いられ得ないであろうことに注意されたい。他の劣化も同様におこり得るであろうし、図３Ａの特定の例は説明として用いられる。
【００３３】
原デジタルＲＦＩＤタグ信号ＳＴＯの原ビットシーケンスを再生するため、一例示実施形態において、受信デジタル信号プロセッサ６８Ｒは、相異なるデジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲ（１）,ＳＴＲ（２）,...,ＳＴＲ（ｎ）をサンプル毎ベースで処理して、原デジタルＲＦＩＤタグ信号ＳＴＯ及びそのビットシーケンスに極めて一致する再生デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現を得る。
【００３４】
再生ビットシーケンスは次いで以降の処理のため、例えば、メモリ信号ＳＭを介するメモリ８０での格納のため、ディスプレイ信号ＳＤを介するディスプレイ８４での表示のため、または外部データベース信号ＳＤＢを介する外部データベースＤＢへの送信のために（図１）、マイクロプロセッサ７６に供給される。
【００３５】
デジタル信号プロセッサ６８Ｒは、相異なるデジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲ（１）,ＳＴＲ（２）,...,ＳＴＲ（ｎ）をサンプル毎ベースで処理するように適合される。このサンプル毎ベース処理の一例示実施形態はサンプル毎平均化を含む。図３Ｃは、図３Ｂの受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲの１０個の相異なるバージョンに対して受信デジタル信号プロセッサ６８Ｒで実行されるようなサンプル毎平均化プロセスのシミュレートされた結果を示す。平均受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現<ＳＴＲ>は、雑音はやや多いが、それを除けば、ＲＦＩＤタグ２０によって発生されたような、対応する原ＳＴＯ及びそのビットシーケンスの正確な表現を与える。本例は雑音劣化を低減するためのサンプル毎信号平均化の能力を示す。
【００３６】
一例示実施形態において、相異なるバージョンの受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲはメモリユニット８０に格納され、次いでサンプル毎にマイクロプロセッサ７６または受信デジタル信号プロセッサ６８Ｒによって処理される。別の例示実施形態において、サンプル毎処理は、それぞれのデジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現が受信される毎に、受信デジタル信号プロセッサ６８Ｒにおいて実時間で行われる。一例示実施形態において、サンプル毎処理は、デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現の最終形態に関して適する収束度が達成されたとき、または再生デジタル信号が適切な巡回冗長度検査値を有するときに、停止する。
【００３７】
信号処理がサンプル毎平均化を含む一例示実施形態において、平均化プロセスは２個の受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲの平均化で開始され、計算された平均ＲＦＩＤタグ信号表現<ＳＴＲ>が平均される信号表現の数の関数として有意に変化しなくなるまで、そのような信号表現の数を増やしながら平均化を進める。収束度の計量は、サンプル毎ベースの場合の、相異なる平均化信号表現間の相関の実施等によるような、多くの様々な方法で実施することができる。より一般的に、本発明の一例示実施形態は、再生デジタル化ＲＦＩＤタグ信号が実質的に一定のままになるまで、デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲの数を増やしながらのサンプル毎処理の進行を含む。
【００３８】
図４は、様々な数の受信信号表現ＳＴＲを用いて計算されたような、シミュレートされた平均受信ＲＦＩＤタグ信号表現<ＳＴＲ>の時間プロットである。本プロットは右縦軸にエラービット率を示す。本プロットが示すように、１個だけの受信ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲは３１％のエラービットを有する。２個の受信ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲを平均するとエラービットは１７％に減少し、５個の受信ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲを平均するとエラービットは６％に減少する。１０個の受信ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲの平均後、エラービットは０.２％に減少し、２０個以上の受信ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲの平均ではエラービットが０％に減少する。平均受信ＲＦＩＤタグ信号表現<ＳＴＲ>が２０個の受信信号表現ＳＴＲの平均化に対しては１０個のそのような信号表現の平均化から実質的に変化しないままであることにも注意されたい。本シミュレーションは、本例について、１０個ないしその程度の受信ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲのサンプル毎平均化が原デジタルＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＯの原ビットシーケンスを再生するに十分な、したがってＲＦＩＤタグの読み取りの成功に十分な、分解能を提供する。このことは、平均受信ＲＦＩＤタグ信号表現が実質的に一定のままになるまで、または再生デジタル信号が適切な巡回冗長度検査値を有するまで、受信信号表現の数を増やしながら複数の受信信号表現の平均化を進める工程を含む本発明の上述した例示的方法も支持する。
【００３９】
原ＲＦＩＤタグ信号ＳＴＯはＲＦＩＤタグ２２によって発生されて迅速に（例えば１０回送信に対して数ミリ秒で）通信され得るから、またＲＦＩＤタグ読取器３０におけるデジタル信号処理方法は信号処理回路３２によって同等の速さで実行され得るため、本発明のシステム及び方法を用いるＲＦＩＤタグの読み取りに実質的に遅延はない。
【００４０】
[その他の適用可能な信号処理手法]
デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲの上記例のサンプル毎信号処理手法の他にも、本発明に適用可能な多くの信号処理手法及び変法がある。次にそれらが以下で論じられる。本発明の目的のため、「信号状態調整」はサンプル毎信号処理ではない信号処理手法を全般的に表す。
【００４１】
サンプル毎信号処理
複数のデジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲを効率よく処理するためには、それらを確実に同期させることが有用である。したがって、本発明の一例示実施形態において、信号処理回路３２は、例えばクロック再生手法を用いて、複数の受信ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲを同期させるように適合される。本手法の一例示実施形態においては、同期化を容易にするために原ＲＦＩＤタグ信号ＳＴＯのＲＦＩＤタグビットシーケンスに同期化ビットパターンが与えられる。
【００４２】
本発明の別の例示実施形態においては、信号処理回路３２が個々の受信信号表現ＳＴＲを時間軸で前後にシフトさせて同じＲＦＩＤタグからの別の受信信号表現との相関を最大化するように適合される。これは、相異なるサンプルを確実に「整列」させ、よってサンプル毎平均化プロセスの効率を一層高めるに役立つ。
【００４３】
本発明の別の実施形態においては、信号処理回路３２が多くのデジタルサンプリング手法を実施するように適合される。そのような手法の１つは、アナログＲＦＩＤタグ信号ＳＴ'Ｒのビットあたりに多くのサンプル−すなわち、サンプリングされる信号の再生に標本化定理で必要とされるより多くのサンプル−をとることを含む、「オーバーサンプリング」と呼ばれる。（サンプルあたり２つ以上のデジタルレベルの使用を含む）量子化プロセスと組み合わせると、受信アナログＲＦＩＤタグ信号ＳＴ'Ｒの高分解能デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲが得られる。この手法を用いれば、デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲを形成するために用いられるビット数がＲＦＩＤタグ信号自体のビット数より多く（また、好まくはかなり多く）なる。そのようなサンプリング及び量子化は、今日の集積回路技術を用いればＲＦＩＤタグ信号のビット周期よりも数桁以上速いサイクルタイムで動作できる、信号処理回路３２に容易に受容される。
【００４４】
サンプル毎信号処理の他の例には、相関手法（例えば２個の連続するサンプルの積の平均化）、デジタルフィルタリング（または等価的に、サンプルの加重平均化）、サンプルの二乗の平均化、それぞれのサンプルの閾検出及びこれに続く得られたバイナリ状態の平均化、及び推定理論手法がある。一例示実施形態において、使用に最善のサンプル毎処理手法（または手法の組合せ）は与えられたＲＦＩＤタグ読取条件の組合せに対して経験的に決定される。例えば、単純なサンプル毎平均化から始めて、満足な再生デジタルＲＦＩＤタグ信号が得られるまで、他の変法（例えば加重平均化）等、及び／または適切な（以下で論じられるような）信号状態調整タイプの信号処理を追加することができる。
【００４５】
信号状態調整
本発明の別の例示実施形態においては、信号処理回路３２が「信号状態調整」の形態のデジタル信号処理を実行するように適合される。一例示実施形態においては、１つ以上の受信信号表現の品位を向上させるために１つ以上のデジタルＲＦＩＤタグ信号表現に信号状態調整が施されてから、さらに信号処理が行われる。別の例示実施形態においては、再生デジタルＲＦＩＤタグ信号に信号状態調整が施される。
【００４６】
信号状態調整手法は一般にエラーを低減するために用いられる。本発明に適する信号状態調整の例には、例えば、平滑化、フィルタリング（例えば、帯域幅回復及び立上り／立下がり時間補正のための整合フィルタリング、または既知の信号帯域の外側の周波数成分の除去のためのフーリエドメインフィルタリング）、クロック再生、インパルス応答デコンボリューション、及び巡回冗長度コーディング（ＣＲＣ）、前方エラー訂正（ＦＥＣ）等のようなコーティング手法の使用がある。他の信号状態調節手法には、複数の受信ＲＦＩＤタグ信号表現の線形（例えば加重平均化）結合、複数の受信ＲＦＩＤタグ信号表現の非線形結合及び、複数の受信ＲＦＩＤタグ信号表現から望ましくない周波数成分が除去されるかまたは減衰させられる、デジタルフィルタリングがある。
【００４７】
一例示実施形態においては、デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲのそれぞれに１つ以上の適する信号状態調整手法が施されてから、信号表現のサンプル毎処理が実施される。
【００４８】
一例示実施形態においては、１つ以上の適する信号状態調整手法が再生デジタル化ＲＦＩＤタグ信号に施される。再生デジタル化ＲＦＩＤタグ信号には上述のコーディング手法の実施が最善である。コーディング手法は一般に通信される原デジタルＲＦＩＤタグ信号ＳＴＯへの少数のビットの付加を含む。そのような追加ビットにより、再生デジタル化ＲＦＩＤタグ信号が原デジタルＲＦＩＤタグ信号と同じであるか、そうではなくとも原デジタルＲＦＩＤタグ信号を適切に表していることを保証するための、再生デジタル化ＲＦＩＤタグ信号のチェックまたは改善が可能になる。
【００４９】
[アルゴリズム例]
図５は、サンプル毎信号処理が例証のための単純な平均化を含む、本発明のＲＦＩＤタグ読取方法の一例を実行するための作業ステップ２０２〜２２４を含む、アルゴリズム例のフローチャート２００である。
【００５０】
本アルゴリズムはステップ２０２で始まり、直ちに、カウンター整数ｎを０に設定するステップ２０４に進む。ステップ２０６において、ＲＦＩＤタグ読取器３０は、ＲＦＩＤタグ２０に（第１の）デジタル化ＲＦＩＤタグ信号ＳＴＯ（ｎ）＝ＳＴＯ（０）を通信させる、（第１の）呼掛け信号ＳＩ（ｎ）＝ＳＩ（０）を送信する。
【００５１】
ステップ２０８において、対応する電磁波ＲＦＩＤタグ信号ＳＴ"Ｏ（０）がＲＦＩＤタグ読取器３０に受信される。ステップ２１０において、ＲＦＩＤタグ読取器は対応する、上で論じたように、上述した雑音効果によりＲＦＩＤタグ２０で発生された原デジタルＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＯとは異なる、受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲ（０）を形成する。
【００５２】
クエリーステップ２１２がカウンターｎ＝０であるかを尋ねる。第１の繰返しに対し、このクエリーへの答えは「イエス」であるから、第１の受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲ（０）はメモリユニット８０に格納されることができる。プロセスは次いで、カウンター整数ｎを１だけインクリメントする、ステップ２１４に進む。プロセスは次いでステップ２０６に戻り、ｎ＝１に対してステップ２０６〜２１０が繰り返される。この結果、マイクロプロセッサ７６の動作によってメモリユニット８０にいずれもが格納され得る、２個の受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲ（０）及びＳＴＲ（１）が得られる。
【００５３】
クエリーステップ２１２の次の結果はｎ≠０であるから、プロセスは、２個の受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号が処理されるステップ２１６に移る。一例示実施形態においては、デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲ（０）及びＳＴＲ（１）のサンプル毎平均化が実施される。例示実施形態において、この平均化は、メモリユニット８０に格納されたデジタル化ＲＦＩＤタグ信号に関して動作するマイクロプロセッサ７６によるか、または信号プロセッサ６８Ｒによって実時間で、実施される。これにより、第１のサンプル毎平均デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現<ＳＴＲ（ｎ）>＝<ＳＴＲ（１）>が得られる。
【００５４】
ｎ＝１であるから、クエリーステップ２１８はプロセスを、カウンター整数ｎを１だけインクリメントする、ステップ２１４に送り返す。プロセスは次いでステップ２１６に戻り、ステップ２０６〜２１６が繰り返されて、３個の受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲ（０），ＳＴＲ（１）及びＳＴＲ（２）のサンプル毎平均である、第２の平均デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現<ＳＴＲ（ｎ）>＝<ＳＴＲ（２）>が形成される。
【００５５】
クエリーステップ２１８において今はｎ＞１であるから、アルゴリズムは次いで、最新の平均デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現<ＳＴＲ（ｎ）>＝<ＳＴＲ（２）>と前の平均デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現<ＳＴＲ（ｎ−１）>＝<ＳＴＲ（１）>の間の差が何らかの閾値εより小さいかを尋ねる、クエリーステップ２２０に進む。言い換えれば、クエリーステップ２２０は、平均を形成するために用いられた受信デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現ＳＴＲの増加数の関数として平均デジタル化ＲＦＩＤタグ信号が実質的に一定のままであるかを尋ねる。ここでは、サンプル毎ベースでの、相関計算の実施によるか、または２つの平均のフーリエ変換及びそれぞれの周波数ドメイン対の比較によるような、多くの方法のいずれかで比較を実施することができる。
【００５６】
クエリーステップ２２０での答えが「ノー」であれば、プロセスは、カウンター整数ｎが１だけインクリメントされるステップ２１４に移る。プロセスは次いでステップ２０６に戻り、ステップ２０６〜２２０が繰り返され、ステップ２２０において平均デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現<ＳＴＲ（３）>と<ＳＴＲ（２）>が比較される。必要であれば、<ＳＴＲ（ｎ）>と<ＳＴＲ（ｎ−１）>の間の比較がステップ２２０における条件を満たすまで、ステップ２０６〜２２０が繰り返される。ステップ２２０における比較が収束しなければ、無限ループを避けるためにεが再設定される。ステップ２２０における条件が満たされてしまえば、ステップ２２４において、ＲＦＩＤタグ２０によって発生された原デジタル信号ＳＴＯの原ビットシーケンスを得るために、したがってＲＦＩＤタグ情報を得るために、平均デジタル化ＲＦＩＤタグ信号表現<ＳＴＲ（ｎ）>が用いられる。
【００５７】
一例示実施形態において、信号処理回路３２はフローチャート２００のアルゴリズムを実行するように適合される（例えばプログラムされる）。特定の例示実施形態において、フローチャート２００のアルゴリズムは、本発明のＲＤＩＤタグ読取方法を実行するためにマイクロプロセッサ７６（またはＣＰＵ７８）が信号処理回路３２の動作を制御できるように、マイクロプロセッサ７６及び／またはメモリユニット８０に埋め込まれる（例えばマイクロプロセッサ７６のソフトウエアまたはファームウエアにプログラムされる）。
【００５８】
一例示実施形態においてサンプル毎平均化プロセス及びフローチャート２００のステップ２２０における<ＳＴＲ（ｎ）>と<ＳＴＲ（ｎ−１）>の比較は受信デジタル信号プロセッサ６８Ｒによって実行され、得られたデジタル化信号表現は以降の処理及び／または配布のためにマイクロプロセッサ７６に与えられる。
【００５９】
本発明の精神及び範囲を逸脱することなく様々な改変及び変形が本発明になされ得ることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明の改変及び変形が添付される特許請求項及びそれらの等価物の範囲内に入れば、本発明はそのような改変及び変形を包含するとされる。
【符号の説明】
【００６０】
１０    ＲＦＩＤシステム
２０    ＲＦＩＤタグ
２２    超小型回路
２６，３６    アンテナ
３０    ＲＦＩＤタグ読取器
３２    信号処理回路
３２Ｒ    ＲＦ受信器
３２Ｔ    ＲＦ送信器
５０    ３ポート信号サーキュレータ
５２ＴＲ    送信／受信ポート
５２Ｒ    送信側ポート
５２Ｔ    受信側ポート
５８Ｒ    受信増幅器
５８Ｔ    送信増幅器
６２Ｒ    受信復調器
６２Ｔ    送信変調器
６６Ｒ    受信アナログ−デジタル（Ａ/Ｄ）変換器
６６Ｔ    送信デジタル−アナログ（Ｄ/Ａ）変換器
６８Ｒ    受信デジタル信号プロセッサ
６８Ｔ    送信デジタル信号プロセッサ
７６    マイクロプロセッサ
７８    中央処理装置（ＣＰＵ）
８０    メモリユニット
８４    ディスプレイユニット
ＤＢ    データベース
ＳＤ    ディスプレイ信号
ＳＤＢ    外部データベース信号
ＳＭ    メモリ信号
【図１】
2010514004.tif 000003
【図２】
2010514004.tif 000004
【図３】
2010514004.tif 000005
【図４】
2010514004.tif 000006
【図５】
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【国際調査報告】
2010514004.tif 000008
2010514004.tif 000009