(57)【要約】【概要】超低電力、低い複雑度、低い衝突、通信システムのための大量の媒体アクセス・メカニズムが通信リソース・スペースのポジショニング・データに基づくように機能する（例えば、そのスペースのシンボルのポジションが媒体にその値およびそのアクセスを決定するような時間および周波数）決定論的な変調方法。【解決手段】シンボルの基数は、それがそれ自身のポジショニングするリソース・スペースのサブセットのサイズで決定され、このことにより、少しの低密度に位置されたシンボルは大きな値を伝達することができき、その一方で、スペースの残りは低密度より他のリソースを使用しているネットワークのメンバーによって同時に、かつ、大量に使用することができる。【選択図】図１
2010537569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合されたデータ変調および通信ネットワークの媒体アクセスの方法であって、
各々の通信要素が一つ以上のシンボルを生成するために構成される複数の通信要素を備えている通信ネットワークを提供するステップと、
通信媒体リソースの一部によって測られる前記スペースのシンボルのポジションを定めるステップと、
を備え、
当該シンボルのポジショニングに使用される前記当該リソースは、空間的な秩序および信号コードと同様に、フィジカルスペース、時間、周波数、および、それらの属性、振幅、および、位相の任意の値を備え、
当該シンボルの当該ポジショニングは、同時にデータおよび媒体アクセス情報を包含し、
当該シンボルは、その割当られた媒体スペースの一部だけを消費することによるその結合されたデータ・ロードおよび媒体アクセス情報を伝達し、前記割当られた媒体スペースの前記消費されていない残りが同時に前記通信ネットワークの中で生成される少なくとも一つの付加的なシンボルによって消費されるように構成されると共に、異なる要素からのシンボルが異なる値を表すように、前記シンボルは前記同じ割当られた媒体スペースを共有することができる、
方法。
【請求項２】
ユニークに媒体リソースを当該値の送信に割り当てるために伝達された値のユニーク性を使用するステップを更に備え、
衝突が回避される、
請求項1に記載の方法。
【請求項３】
当該値から非ユニークなセグメントを送信することによってユニークな値を伝達するステップを更に備え、
当該セグメントが伝達されるときに、元のユニークな値が復元することができ、
単一の送信器が、前記同じリソース・スペースの複数のシンボルを同時にポジショニングすることによって複数の送信器として作用するようにみえることができる、
請求項1に記載の方法。
【請求項４】
専断的値を変形させるために当該伝達されたユニークな値を使用するステップ、
を更に備える請求項2または3の何れかに記載の方法。
【請求項５】
受信機のそれと異なるそのシンボルのポジショニングに定量化ステップを実行するために送信器を使用するステップ、
前記受信機によってそれ自身の量子化ステップに関して前記送信器によって伝達される前記値を復元することを必要とする調整情報を提供するステップ、
を更に備える請求項1に記載の方法。
【請求項６】
特にUWB通信、および、一般の無線通信通信に対する、ならびに、一般にRFIDデバイス、および、特にUWBベースのRFIDデバイスに対する、効率的な媒体アクセス方式を備える請求項1に記載の方法。
【請求項７】
リンキング値が、より長い値のチェーンをそのソースから築くために、相互に異なるサブスペースの当該通信ネットワークの同じ通信ソースによって伝播させる、
ことを更に備える請求項1に記載の方法。
【請求項８】
各々のシンボル値が、識別子およびロードを備え、
当該ロードは、最終的な復元された値の一部を成し、
当該識別子は、異なるサブスペースのシンボルとの間にリンケージを決定するのを助け、
当該識別子は、必然的にそれ自身で最終的な復元された値の一部でない、
請求項1に記載の方法。
【請求項９】
当該識別子、および、その生成メカニズム、および、要素は、送信器と受信機との間の共有された秘密である、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
各々のスペース、当該スペースのサイズ、スペース・クァンタムの各々のシンボルのポジションを決定するために使用される基準、コード、および、シーケンス、ならびに、各々のスペース、当該スペースのサイズ、および、スペース・クァンタムの各々のシンボルのポジションを決定するために使用される基準、コードおよびシーケンスを生成するメカニズムは、当該通信ネットワークの二個以上の要素によって共有される秘密である、請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
当該シンボルが、シンボル配置を備え、
異なる予想されるシンボル値を持っている多くのシンボルは、前記同じスペースのさまざまな位置のそれ自身をポジションを定めることによって、当該リソース・スペースを共有する、請求項1に記載の方法。
【請求項１２】
シンボルを変調させて、通信ネットワークのリソースを共有する装置であって、
通信リソースの配備された一部の前記サイズによって測られるスペースのシンボルをポジショニングするための手段を備え、
当該リソース・スペースのシンボルの前記ポジションは、当該シンボルの値を決定し、
当該リソース・スペースの全ての他のシンボルは、当該リソース・スペースのそれらのポジションのための同じ名目上または実際の基準を共有して、その後、それらの値を算出するための前記同じ基準を使用する、装置。
【請求項１３】
シンボルは、同時に、または、シーケンシャルに、いくつかのスペースのそれ自身のポジションを定める、請求項12に記載の装置。
【請求項１４】
異なるサブスペースの当該通信ネットワークの同じ通信ソースによって伝播される値は、そのソースからより長い値のチェーンを築くために、相互にリンクされることができる、請求項12に記載の装置。
【請求項１５】
各々のシンボル値が、識別子およびロードを備え、
当該ロードは、最終的な復元された値の一部を成し、
当該識別子は、異なるサブスペースのシンボルとの間にリンケージを決定するのを助け、
当該識別子は、必然的にそれ自身で最終的な復元された値の一部でない、
請求項12に記載の装置。
【請求項１６】
当該識別子、および、その生成メカニズム、および、要素は、送信器と受信機との間の共有された秘密である、請求項12に記載の装置。
【請求項１７】
各々のスペース、当該スペースのサイズ、スペース・クァンタムの各々のシンボルのポジションを決定するために使用される基準、コード、および、シーケンス、ならびに、各々のスペース、当該スペースのサイズ、および、スペース・クァンタムの各々のシンボルのポジションを決定するために使用される基準、コードおよびシーケンスを生成するメカニズムは、当該通信ネットワークの二個以上の要素によって共有される秘密であり、個々に前記シンボル間の前記リンケージと同様に各々のシンボルの前記値を読み出すために必要な前記情報は、前記秘密を知らない者に隠される、請求項12に記載の装置。
【請求項１８】
当該シンボルが、
シンボル配置、を備える請求項12に記載の装置。
【請求項１９】
サイズがシンボル値の基数を決定して、エポックのシンボルをポジショニングし、任意の物理的に、または、論理的に利用可能な媒体リソースのセグメントであることができ、当該リソースが、フィジカルスペース、時間、コード、位相、振幅、周波数、空間的な秩序、および、それらの組合せのいずれかを備えるステップ、を備える通信方法。
【請求項２０】
大量に、および、同時にブロードキャストしているタグとの間に衝突のない通信を得るために各々のRFIDタグのユニークなIDを当該エポックのシンボル・ポジションと結合するステップ、を更に備える請求項19の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムの媒体アクセス制御（medium access control：MAC）層の設計およびデータ変調に関する。さらに本発明は、数値的に表すことができるリソースが共有され、割当てスキームが後に必要となる任意のシナリオに関する。媒体アクセス制御（MAC）層は、通信の当事者間のチャンネルアクセスを管理する役割を果たす。
【背景技術】
【０００２】
通信システムの複数ユーザへのアクセスを提供するアプローチは一般的に三つある：
1.  時間、周波数、コードまたは組合せで、チャンネルを分けて、静的に、または、動的に、チャンネル・スライスを通信の当事者に割り当てる。このアプリケーションの例は、符号分割多重アクセス方式（Code Division Multiple Access：CDMA）および時分割多重アクセス方式（Time Division Multiple Access：TDMA）アルゴリズムを含む。
2.  ユーザにチャンネルを競わせ（リスンさせる）、チャンネルが不活発なとき送信し、データがエラーなく送信されたかどうか決定するために受信側からの受信通知を探し、衝突が生ずるとき再送信する。イーサネット（登録商標）通信の基礎である搬送波検知多重アクセス衝突検出方式（Carrier Sense Multiple Access with collision avoidance：CSMA-CA）は、このアプローチの例である。
3.  上記のアプローチ1、および、2の組合せ。スロット付きアロハ方式（Slotted Aloha）は、このアプローチの例である。
【０００３】
エイブラムソン（N. Abramson, アロハ・システム−コンピュータ通信の他の選択肢（The Aloha System Another Alternative for Computer Communications）, Proceedings of Fall Joint Computer Conference, AFIPS Conference, 1970 http://www.isoc.org/internet/history/brief.shtml）は、アロハ方式およびそれより効率的なバリエーションであるスロット付きアロハ方式を発明した。スロット付きアロハ方式において、送信器は、確保時間のスロットを確保して、それから確保したスロットに送信する。２つ以上の送信器があるとき、確保時間の競合は起こる。競合は、チャンネルへ最初にリスンする送信器を持つことによって解決され、チャンネルが利用不可能である場合、確保したスロットに要求する前に、ランダムな時間を待つ。
【０００４】
低複雑度で低出力の効率的な質問（interrogation）に関しては、無線自動識別（Radio Frequency Identification：RFID）技術は、無理のないアプリケーションおよび直接的な受け手である。RFIDの最初の2つの生成（すなわち、Gen-0およびGen-1）は、質問機（interrogator）の付近の全てのタグを確認するために二分探索木アルゴリズムを適用することによって上記で概説する第3のアプローチを用いる。下記ステップは、そのアルゴリズムによって用いられる：
1.  質問機は、起動メッセージをブロードキャストする。
2.  全てのタグは、起動して、それ自身を活性化する。
3.  質問機は、インベントリー・ラウンドをスタートさせる。
4.  全てのタグは、反応し、1つのタグが反応しさえすれば、衝突がなく、さもなければ、衝突がある。
5.  質問機は、衝突を検出して、全てのタグを分離するために、二分探索アルゴリズムをスタートさせる。
【０００５】
二分探索アルゴリズムは、以下の通りである：
1.  質問機は、最下位ビット（LSB）が送信する二値「0」である全てのタグを求める；全くない、または、1つのタグが反応する場合、質問機は、LSBが送信する「1」である全てのタグを求めることによって、その他の枝へ移動する。
2.  衝突が生じる場合、質問機は分岐して、LSBが送信する「00」である全てのタグを求める。
このようにして、アルゴリズムは、全ての葉に到達して、全てのタグを分離することができ、読み込むことができる。
【０００６】
多数のタグがあるとき、このアルゴリズムが、非常に非効率的であることは明らかである。このアルゴリズムのバリエーションは、より効率的な探索を行うことを試みる。さらに、このアプローチは、ナローバンド後方散乱（narrowband backscattering）に基づいて物理層で大量の質問に用いられるとき、高性能を引き出すことができない。タグ当たり少なくとも二つダウンリンク・メッセージが必要であるので非効率的になる。
【０００７】
下記研究は、上記のアルゴリズムにバリエーションを提唱した:
テルベート（Tervoert）他（米国特許5,124,699  1992年6月23日  テルベート他）においては、タグは、チャンネルの競合、および、質問フィールドの周波数に基づいて（質問機から送信された信号）、タグを送信するか、または、しばらくの間それ自体を一時的に停止させる。
【０００８】
ベルセロッティ（Vercellotti）他（米国特許5,266,925  1993年11月30日  ベルセロッティ他）においては、競合は、質問機によって送られて、アドレスによって分けられる。送信されたアドレスより大きいアドレスを持つそれらのタグは、反応する。２つ以上の応答がある場合、質問機は前の1つより大きいアドレスを送信する。1つのタグだけが反応するまで、このプロセスは続ける。
【０００９】
スコープ（Scop）他（米国特許5,390,360  1995年2月14日  スコープ他）においては、送信器はすべて異なるランダムな遅延を待ち、遅延の終わりに、それらはチャンネルがその情報を送信する前にサイレントであることを確認するために調べる。これは、CSMA−CAのバリエーションである。
【００１０】
フーバー（Huber）（米国特許5,410,315  1995年4月25日  フーバー）においては、送信器は、グループの関連に基づいて選択される。質問機は、グループを選ぶ。そのグループに属する全ての送信器は、その情報を送信する。２つ以上のメンバーがグループにある場合、質問機はグループのサブグループを選ぶ。1つの送信器しか反応しなくなるまで、このプロセスは続ける。
【００１１】
スノッドグラス（Snodgrass）他（米国特許5,365,551  1994年11月15日  スノッドグラス他）においては、各々の送信器は、既知のレンジから選んで、乱数を質問機に送信する。質問機は、それから、各々の送信器にリンクするためのナンバーを使用する。２つ以上の送信器がある場合、質問機は衝突を回避するためにその乱数を送信するために送信器のサブセットを要求する必要がある。
【００１２】
オルトマン（Orthmann）他（米国特許5,489,908  1996年2月6日  オルトマン他）においては、各々の送信器が、ユニークな識別コードを割り当てられる。各々の送信器が確認されるまで、質問ユニットは、選択された送信器から応答を要請するために使用されるビット列を動的に構成して、修正する。ビット列は送信器に送信されて、それぞれの識別コードの最下位ビットと比較する。識別コードとビット列との間のミスマッチは、結果として送信器からの応答を抑制することになる。
【００１３】
シャンク（Shanks）他（米国特許7,212,125  2007年5月1日  シャンク他）においては、彼らは、二値のトラバース通信プロトコルを提唱する。このプロトコルにおいて、質問機は、オルトマン他に非常に類似し（以下に）送信器に自由なチャンネルを分離して、提供するために、二分探索アルゴリズムを使用する。
【００１４】
レイノルズ（Reynolds）他（米国特許6,286,762  2001年9月11日  レイノルズ他）においては、潜在的な送信器の探索は、質問機が保持する可能な送信器のリストからスタートする。質問機は、リストに載っている送信器の存在およびリストに載っていないその他の送信器の可能な存在を確認するために、包括的であるか、または、排他的な探索を遂行する。
【００１５】
バンディ（Bandy）他（米国特許6,002,344  1999年12月14日  バンディ他）においては、タグ質問機は、少なくとも1つのクロック信号が続く起動信号を送信する。各々のタグは、クロック信号に応答して第1のタグのカウントをインクリメントして、第1のタグのカウントがタグに割り当てられるタグIDに対応するときに、タグに割り当てられるタグIDを送信する。タグ質問機は、送信したタグIDを記録する。２つ以上のタグが同時に送信するとき、第1のリードサイクルが完全なときに、タグは競合を解決するためにタグIDを格納する。第2のリードサイクルにおいて、タグ質問機は、少なくとも1つのクロック信号が続く競合したタグIDを送信する。送信したタグIDの競合した各々のタグは、クロック信号に応答して第2のタグのカウントをインクリメントし、第2のタグのカウントがタグに割り当てられる製造業者番号に対応するときに、タグに割り当てられる製造業者番号を送信する。タグ質問機は送信されたタグIDを記録して、タグのインベントリーを完了する。
【００１６】
RFID Gen-2 Mac層は時分割多重アクセス方式上のバリエーションであり、それはクロックの代わりにカウンタを使用する。nは1から15までの整数で、質問機によってブロードキャストされ、0から2n-1まで、各々のタグはランダムにカウンター・ナンバーを選ぶ。タグのカウンタは、質問機から特別なインクリメント・コマンドの受信に応じてインクリメントされる。衝突が起こる場合、インクリメント・コマンドによって、他の乱数を選ぶためにちょうど送信したタグが生じる。
【００１７】
ステップは、以下の通りである：
1.  質問機は、起動メッセージをブロードキャストする。
2.  全てのタグは、起動して、それ自身を活性化する。
3.  質問機は、インベントリー・ラウンドをスタートさせる。
4.  全てのタグは、反応し、1つのタグが反応しさえすれば、衝突がなく、さもなければ、衝突がある。
5.  衝突が起こる場合、この質問機は、ナンバーnを送信する。
6.  全てのタグは、そのスロット・ナンバーに対して0と2n - 1間の乱数を計算する。
7.  第0のスロット・ナンバーを持つタグは、そのIDを送信する。
8.  衝突がない場合、質問機は、ACKおよびインクリメント・コマンドを送る：
9.  まだ送信していない全てのタグは、そのカウンター・ナンバーをインクリメントして、そのスロット・ナンバーに等しい場合、そのIDを送信する；
10.  このインベントリー・ラウンドで送信した全てのタグは、次のラウンドのために休止する。
【００１８】
衝突が生じる場合、質問機は衝突を検出して、ACKのないインクリメントを送る：
a.  まだ送信していない全てのタグは、そのカウンター・ナンバーをインクリメントして、そのスロット・ナンバーに等しい場合、そのIDを送信する；
b.  送信したが、インクリメントの前にACKを受信しなかった全てのタグは、他のランダムなスロット・ナンバーを計算する。
【００１９】
Tagごとに少なくとも2つのメッセージを必要とする（すなわち、最高効率は約50%である）ので、このMAC層アルゴリズムも、非効率的である。全二重通信に基づくMACの論理演算において、多くの場合反映されない非効率性の他の重要なソースは、Tx-Rxスイッチング・オーバーヘッドである。
【００２０】
IEEE 802.15.4は、低データレート・パーソナル・エリア・ネットワーク（Personal Area Network：PAN）通信システムの標準規格であり、その一方、IEEE 802.15.4aは、ウルトラ・ワイドバンド（Ultra Wide Band：UWB）PAN通信システムの物理およびMAC層を特定する。物理層では、後者は、チップの差動BPSK変調（differential BPSK modulation）で拡散するダイレクトシーケンスでウルトラ・ワイドバンド・インパルス・ラジオ（UWB-IR）を特定する。MAC層では、スロット付きであるか非スロット付きアルゴリズムを使用することを推奨する。
【００２１】
両システムには、搬送波検知多重アクセス衝突検出方式（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance：CSMA-CA）が使用される。送信するデータを持つとき、各々の送信器はチャンネルをスキャンする：チャンネルが不活発な場合、送信器はそのデータを送信する。チャンネルがビジーの場合、いくつかの予め定められたアルゴリズム（例えば、負の指数）に基づいて、送信器はバックオフし、タイマーをスタートさせて、タイマーが期限切れになるときに再びアクティビティのチャンネルをスキャンする。スロット付きバージョンにおいて、全ての参加者は、外部のビーコンと同期する。非スロット付きバージョンにおいて、デバイスは同期せず、バックオフ期間のスタートは連動しない。メルツおよびボウデック（ルーベン・メルツ（Ruben Merz）、ヨルグ・ウィッドマー（Jorg Widmer）、ジャン-イブ・ル・ボウデック（ean-Yves Le Boudec）、および、ボジダル・ラドゥノビッチ（Bozidar Radunovic）、「低放射電力TH-UWB無線アド-ホックネットワークのためのPHY／MAC組み合わせアーキテクチャー（A Joint PHY/MAC Architecture for Low-Radiated Power TH-UWB Wireless Ad-Hoc Networks）」、School of Computer and Communication Sciences, EPFL, 2004  http://infoscience.epfl.ch/getfile.py?docid=5370&name=MerzWLBR05&format=pdf&version=1）は、レート制御された、タイム・ホッピング・ウルトラ・ワイドバンド（TH-UWB）送信器を提唱する。彼らの提唱には、その他の送信器によって占有されないことを確認するためにチャンネルをリスンすることができる同じレート、および、両方にタイム-ホップするための送信器および受信機が必要である。
【００２２】
通信において、変調することとは、送信、および、受信することができる媒体に情報を埋め込むプロセスである。通常、キャリアは媒体チャンネル・セレクタのように使用され、媒体リソースの処理によってデータとともに変調される。処理されたキャリアは送信され、他端の受信機はデータを復調して、処理されたリソースの変更を監視することによって情報を復元させる。
【００２３】
例えば、キャリアの周波数は、送信される情報のビットの機能として、変化させることができる。続いて、データは、その周波数のバリエーションとして、キャリアに変調する。時間は、遍在するリソースである。他は、周波数およびそのパラメータ、すなわち、位相および振幅、媒体特性、例えば、粘性、密度、透明度、その他であるがこれに限定されない。さらに、コード、および、シンボル配置は、媒体リソースとして使用することができる。原則として、情報を配信するために媒体で変更することができる任意のパラメータは、媒体リソースとしてみなすことができ、情報伝達するために変えてもよい。タイム-ドメイン無線通信（例えば、UWB インパルス無線通信）は、インパルスそのものがその期間に振動するかもしれないが、連続キャリアのないインパルスを使用する。しかしながら、ほとんどの連続波変調は、UWB-IR技術にも適用される。
【００２４】
最も普通に見られる変調の方法は、周波数、位相、および、振幅変調および、直交振幅変調（Quadrature Amplitude Modulation：QAM）のようなハイブリッドである。UWBシステムおよびファイバ媒体によく向く特に簡単な変調技術は、タイムスロット内のポジションに基づいてインパルスの二値の状態としているパルス位置変調（PPM）である。PPMのアプローチにおいて、スロット内部のパルスのポジションは、その二値を決定する。13.56MHzの周波数近接カード（標準のISO 15693）において、これらの位置のナンバーは、4のうちの1、または、256のうちの1とすることができる。このアプローチは純粋な変調技術であり、マルチアクセスの問題に対処していないことは注目に値する。
【００２５】
これらの技術の全ての重要な特性は、変調のプロセスがマルチアクセスのプロセスからはっきりと分かれているということである。マルチアクセス技術は媒体の余地を発見するために使用され、変調は媒体リソースを処理することによってデータを伝達するのに使用される。
【００２６】
リンクのデータ伝送速度は、データの受信に応じて、伝送および復元の前に圧縮によって増大させることができる。この圧縮メカニズムは、MAC層の構成要素ではなく、分離したステージにおいて遂行される。
【００２７】
より高いデータレートは、多くの場合より高いシステム性能を意味するが、電力消費、信号品質、レンジおよびデバイス複雑度にも影響を与える。
【００２８】
システムが、出力コスト、パフォーマンスおよび複雑度に関して厳密な制約下にあるときに、任意の所定のアプリケーションに対して最適に遂行するMACソリューションを持つことは、望ましい。この種の制約された通信システムの例は、無線自動識別（RFID）である。基本的なRFIDシステムは、通常、質問読取り機に反応する多数のタグから構成される。受動的なRFIDタグは、読取り機に伝えられた入射の電磁信号によって活性化され、その一方で、アクティブおよびセミ・アクティブなタグは、それぞれ、必要な電源または獲得したおよび必要なエネルギーの組合せに依存する。受動的な応答側は、従って極度の電力制限下にある。その回路（通常コンピューター処理により構成される）上でメモリーおよび送信器ユニットに電力を供給するために、有効な距離からアプリケーションに十分なRFエネルギーを受信する必要がある。その上さらに、RFIDタグは、多数のタグが同時に短いスナップの読取り機によって質問されるインベントリー・ラウンドにおいて、典型的に必要とされる。動的なケースにおいて、例えば、タグおよび質問機（読取り機）が他のひとつと関連して移動するときに、移動の速度およびタグのナンバーに応じて、インベントリー・ラウンドの所要時間はますます重要である。つまり、多くの時間は、タグに質問する過程で多数の衝突を解決することに専念することができない。このケースの典型例は、販売時点情報管理システム（point of sales：PoS）である。PoSの典型的シナリオは、顧客カートの全体のコンテンツが素早く、かつ、確実にスキャンされることを必要とすることである。一旦カートが読取り機のレンジの外側で駆動すると、カートをスキャンする（迅速、かつ、大量のインベントリーに重大なスキャンをする）機会のウィンドウは閉じられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】米国特許5,124,699
【特許文献２】米国特許5,266,925
【特許文献３】米国特許5,390,360
【特許文献４】米国特許5,410,315
【特許文献５】米国特許5,365,551
【特許文献６】米国特許5,489,908
【特許文献７】米国特許7,212,125
【特許文献８】米国特許6,286,762
【特許文献９】米国特許6,002,344
【特許文献１０】米国特許7,180,421
【非特許文献】
【００３０】
【非特許文献１】N. Abramson, The Aloha System - Another Alternative for Computer Communications, Proceedings of Fall Joint Computer Conference, AFIPS Conference, 1970 http://www.isoc.org/internet/history/brief.shtml
【非特許文献２】Ruben Merz,  Jorg Widmer, Jean-Yves Le Boudec, and Bozidar Radunovic, “A Joint PHY/MAC Architecture for Low-Radiated Power TH-UWB Wireless Ad-Hoc Networks”, School of Computer and Communication Sciences, EPFL, 2004 http://infoscience.epfl.ch/getfile.py?docid=5370&name=MerzWLBR05&format=pdf&version=1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
通常のRFデータ通信およびアクティブRFIDアプリケーションなどで、さらに、より弛緩した制約のケースにおいて、大量のデータを読み込むネットワークの低電力消費および高データレートは望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明は、上記の問題の全てに対するソリューションを提示する。この発明の明白な特性は、変調およびマルチアクセスを遂行することである。つまり、従来のスキームに基づいて付加的な変調を可能にするにもかかわらず、この発明独自のアプリケーションは両方の問題を解く。
【００３３】
この発明のMACの機能は2つの前提に基づき、それにより高いパフォーマンスおよび効率を引き出す：
1.  多数の同時に通信の当事者が、ネットワークに存在する。これは、例えば、操作のレンジにおいて多数の異なるタグが読取り機によって質問に反応するRFIDのシナリオのケースである。センサ・ネットワーク（リンクを通じて同時に通信しているコンポーネントで多数のものを有するコンピュータ・デバイス）およびコンピューターネットワークは、その他の例である。
2.  各々の当事者は、少なくともそのデータの一部としてユニークなナンバーを通信する。このユニークなナンバーは、データそのもの、応答機のMACアドレス、メモリーのデータ・ロケーション・アドレス、その他とすることができる。
【００３４】
ウルトラ・ワイドバンド・ラジオ（UWB）は、低消費電力応答機の広範なネットワークに、正常に適用される。現在まで、全てのこれらの応答機は、アクティブだった。なぜならば：
1.  UWBの重要な特徴は、低い平均出力で高いデータレートを提示するその能力である。特に、完全なUWB受信機は、多数の通常の無線通信と比較される相対的な効率性にもかかわらず、更に必要以上に、受動的な無線通信のように超低出力アプリケーションに適用するために消失している出力であるフロントエンドおよび検出回路を配備する。
2.  よく整った相対的に狭い帯域で相当な量の出力を出すことができる連続波（continuous wave：CW）無線通信の設計と対照的に、UWB無線通信は、その出力を極めて広い周波数帯に拡散しなければならない。相当な距離および高性能でこの種の巨大な帯域をこえる意図的に放射されたエネルギーの相当な量を収集することは、現在非実用的である。加えて、UWB無線通信は、伝送ビット当たりの減少した出力の効果によって、通常のCW無線通信と競合する。UWB送信器の出力を増大することは、結果としてCW無線通信と比較されるより良好な出力の節約にならず、前提の矛盾となる。
3.高いデータレートUWB無線通信も、応答機によって生成されるインパルス・バーストの高いナンバーを必要とする。UWB送信器がビット当たりの低い平均出力を可能にするにもかかわらず、インパルスが放たれるときに、各々のインパルス・バーストは時間の短いインスタンスにかなりのエネルギー量を必要とする。インパルスのバーストは、深刻な制約をすぐにそのエネルギーを配信する回路の出力蓄積能力に付ける。遅い長期的な出力蓄積のアプローチは、インパルスのバーストでエネルギーの短期的な必要性に対処しない。ここの問題は、インパルスのナンバーと同様に反復の速度である。
4. UWB無線通信のような大容量通信システムは、多数の同時に通信のノードによって共有される容量を持つことができる。しかしながら、条件においてこれは、ネットワークの増大したサイズによって拡大する問題として衝突およびそれらを解決する難題をつくる。
【００３５】
本願明細書において、発明者による米国特許7,180,421は、受動的なUWBタグを活性化する基本的な問題に、設計上のソリューションを提示する。その'421の特許は、上記の項目別に示される2つの最初の懸念に対処する。とりわけ、本願明細書において記載される本発明は、2つの最後の項目別に示された懸念を解くが、顕著に、最初の2つのアイテムの要件も同様に緩和し（すなわち、出力をセーブして、プロセス・ゲインを増大する）、共にトータル・システム性能を著しく強化する。
【００３６】
さらに従来の連続波無線通信（出力のメインのソースがキャリア信号そのものである）は、本発明のアプリケーションから、大いに利点を得ることができる：シンボルのバーストは、より低ビットレートで個々の散発的な変調およびより良好なプロセス・ゲインが達成することができるより多くを消費する出力である。その上さらに、より良好な衝突防止および解決は、伝送技術にかかわらず、システムの総合性能を強化することができる。特に、専用のキャリア・トーンを生成する必要がない後方散乱システムは、劇的に出力をセーブするために本発明を使用することができ、そのパフォーマンスを強化することができ、大量の質問に関与することができ、更に低い回路複雑度を維持することができる。
【００３７】
発明されたMACスキームのアプリケーションによって生じる圧縮は、その設計に固有の付加的な圧縮であり、任意のデータにその他の処理ステージで適用される圧縮を相関させない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】シングル・エポックで、完全に同期してEPMAを使用する、三つの送信器のベースバンド・レベルのEPMA信号のポジショニングを例示する。
【図２】エポック→セッション→ラウンド・ヒエラルキーを例示する。
【図３】エポック・デリミタとしてを使用し、4つのエポックのシーケンスでEPMAを使用して、受信機のいくつかの重要な要素の詳細を示す。
【図４】2つのインパルスが、それらのそれぞれの反射および同調してみなされるタイムスロットの詳細を示す。
【図５Ａ】応答機を作動させて、コマンド／データおよび振幅変調を有するシステムクロックを提供するダウンリンク方向の質問機信号の例を示す。
【図５Ｂ】クロックおよびデータが同じ深さで変調するケースを例示する。
【図５Ｃ】特有のケースにおいて使用されるプロトコル・フローを描写する。
【図６】UWB-IRダウンリンクを描写する。
【図７】媒体リソースが時間であるUWB-IR信号スキームを示す。
【図８】媒体リソースが時間であるUWB-IR信号スキームを示す。
【図９】4つの連続的なエポックを示す。
【図１０】第1のセッションおよび次のセッションでその修正において送信されるユニークなデータを形成しているナンバーのチェーンを示す。
【図１１】図10において同じチェーンがデータのローカル循環を行う例である。
【図１２】3つの応答機によって送信されるユニークなナンバーの3つのチェーンを示す。
【図１３】外部ソース、または、トリガーソース、または、その2つの組合せによって提供されるシード・ナンバーに基づく擬似乱数を生成するために使用される線形フィードバックシフトレジスタを示す。
【図１４】相対的なの全体のEPMA値を表すエポック・マーカーのエポック内部でスロット・ナンバーのそのインパルスのポジションを定めるために、ネットワークの応答機のユニークなIDから差し引かれる短いローカルにユニークなSIDを使用できる方法を例示する。
【図１５】SIDベースのEPMAシステムがチャンネル遅延を補償するために調整することができる方法を例示する。
【図１６】図14と比較したときに、EPMA下のデータ通信と異なるアプローチを示す。
【図１７】EPMAが非同期式送信器のネットワークおよび共有されたシステムクロックを使用しない受信機に適用することができる方法の例を示す。
【図１８】共通のシステムクロックが使用されていない場合の非同期式セットアップの第1の2つのエポックのシーケンスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
この出願は、2007年8月22日に出願の米国特許出願シリアル番号第11/843,543号の優先権を主張する。
【００４０】
図1は、シングル・エポックで、完全に同期してEPMAを使用する、三つの送信器（TX1）、（TX2）、（TX3）、のベースバンド・レベルのEPMA信号のポジショニングを例示する。 各々の送信器は、ネットワークで共通して使用する基準または同期マーク（1）からベースバンド・シンボルのポジショニングをスタートさせる。各々のエポックは、総数がEPMA値の基本数を成すスロット（3）のナンバーで構成される。スロットは、各々のシンボルが位置を決められて、一つのナンバー・ユニットとみなされるリソース・クァンタムである。各々のエポックは、同期装置（例えば、安定性を維持する質問機）によって、繰り返しマークされてもよく（5）、しかし、完全に同期したネットワークの特有のケースで、共有されたクロックは、同じ同期装置によって提供されることができ、同様にこの共有されたクロックは、エポック同期フラグの繰り返しを置換することができる。各々のベースバンド・パルスは、ここで二重の加算値を担持するために変調することができる：極性の解釈に応じて、ゼロ（5）または1（6）とすることができる。図1において配備されるリソースは時間とすることができ、周波数、コード、その他が軸線（7）またはそれらの組合せに沿って拡大する。図1において、ユニークなアドレス情報（8）は信号のポジションによって表され、追加データはベースバンド方式のパルスの極性によって担持される。
【００４１】
図2は、エポック→セッション→ラウンド・ヒエラルキーを例示する。最上位に、受信機のエポックのスロットが示される。エポック（E）は、セッション（S）のコンテクストで示され、セッションは、ラウンド（R）のコンテクストで示される。
【００４２】
図3は、エポック・デリミタとして（5）を使用し、4つのエポックのシーケンスでEPMAを使用して、受信機のいくつかの重要な要素の詳細を示す。各々のエポックは、インパルス（2a）、（2b）、（2c）、および（2d）が、1つの送信器からのユニークなナンバーの非ユニークなセグメント、および、他の送信器からのインパルス（4a）、（4b）、（4c）、および（4d）を表す10のスロット（3）を備える。フレームは、基準信号（1）からスタートする。軸線（12）は、共有されるリソースの大きさを表す。インパルスのEPMA値は、レジスタ（13）にみられる。レジスタ（14）は、従来の位相変調によって生じる追加情報として、インパルスの位相値を担持する。インパルス（2b）は、スロットのそのポジションが、タイムスロット（15）の開始に対してどのようにシフトさせことができるかをさらに詳細に示すために拡大されている。このスロットがタイムスロットを表すときに、このシフトは、とりわけ、送信器と受信機の間の距離によって生じる伝搬遅延から起こる。異なる対応スロットに描写される現象は、同様に信号強度に影響を及ぼす。パルス幅（17）（または一般的なケースのシンボル・サイズ）は、残りのバッファゾーン（16）と一緒に、スロット・サイズの残りを占有する。
【００４３】
図4は、2つのインパルス（18）および（23）が、それらのそれぞれの反射（19）および（21）と同調してみなされるタイムスロット（24）の詳細を示す。（15b）と（15a）の違いは、再びとりわけ、（18）および（23）の放射するソースから、受信機の位置との間の距離を表わす。信号反射パターンの簡略化された第1の程度の例示は、（19）および（21）に示される。
図5Aは、応答機を作動させて、コマンド／データおよび振幅変調を有するシステムクロックを提供するダウンリンク方向の質問機信号の例を示す。このケースにおいて、システムクロックは、より少ない変調度およびより大きな変調度を有するデータによって実装される。
【００４４】
図5Bはクロックおよびデータが同じ深さで変調するケースを例示するが、データはクロックを失ったクロック・ノッチによって区別することができる。
【００４５】
図5C（31）は、この特有のケースにおいて使用されるプロトコル・フローを描写する。通信は、応答機を出力アップするために、クロック変調された連続波伝搬（32）の期間にスタートする。次に、プリアンブル（33）は、着信コマンド（34）に対して全ての応答機を準備する。コマンドの後に、コマンドによって異なるデータセグメイト（35）が続く。データの完全性を検証する手段として、巡回冗長検査（CRC）ナンバー（36）は、データセグメイトの終端に最後に送られる。その後すぐに、または、特定の一定期間後、任意の同期遅延（37）が必要とされる場合、ラウンドの第1のセッションの第1のエポックのスタートをマークする同期シーケンス（38）が送信される。一旦セッションのスタートが告げられると、必要とされる場合、変調されたシステムクロック（39）を有する連続波はそのブロードキャストを続ける。
【００４６】
図6は、UWB-IRダウンリンクを描写する。システムクロック単位およびエポック境界は、インパルス列（42）で決定される。一旦エポックおよびクロックが確立されると、質問機からコマンドおよびデータを決定する付加的なEPMAインパルス（41）は、エポック境界内で送信される。
【００４７】
図7は、媒体リソース（12）が時間である（すなわち、エポックは、クァンタムがインパルスが出現すると予想されるタイムスロットである時間フレームである）UWB-IR信号スキームを示す。エポックのシーケンス（E1）、（E2）、および（E3）は、図6に示される。エポック（E1）は、3つのインパルス（P1）、（K1）、および（R1）を包含する。次のエポックの対応するインパルスは、（E2）において（P2）、（Q2）および（R2）、そして、（E3）において（P3）、（Q3）および（R3）である。各々のエポックは、212つまり4096のタイムスロットで構成される。各々のインパルスは、それによってレンジ［0-4095］のナンバーを表すことができる。
【００４８】
図8は図7と同じセットアップを例示するが、ここでの（12）は、周波数空間を表し、スロットは周波数スロットである。つまり、図8のエポック（E1）は、fである基準値に関して各々のナンバー値を表す周波数スロットまたはチャンネルのセットである。周波数は、（S1）、（T1）、および、（U1）でピークに達する。図8においては、機能的に図7の（P1）、（K1）、および、（R1）と同一である。図7の応答機Pは、その（P1）インパルスを送信する前に、47Ts（例えば、47x100ns）待たされ、図8の応答機Sは、（例えば、Fs = 1kHzとして）周波数スロット47 Fsを選ぶ。全ての周波数スロットをスキャンする受信機の能力に依存して一定期間の間、47×1kHzのトーンを送信し、それによってナンバー47を伝達する。EPMA受信機にとって、周波数スロット47のトーンの存在または存在の欠如は、値が送信されるかどうか推定するのに十分である。矢印（44）は、セッション・リソース（つまり、このケースの時間、すなわち、エポックが時間軸に沿って相互に続く）の方向を描写する。
【００４９】
図9は、4つの連続的なエポック（45）から（48）を示す。エポック（45）は1つのEPMA値、16進数のh87だけを包含し、エポック（46）は2つの値、h73およびh7Fを包含し、エポック（47）は3つの値、h3B、h30およびhF0を包含し、そして、最後に、エポック（48）は2つの値hBおよびh0（それぞれ、それらが帰属する全体のチェーンのCRC値である2つのCRC値XおよびYが各々続く）を包含する。
【００５０】
連続的なEPMA値のセグメントをオーバラップすることによって（ここでは、現在の値の左端の16進数ニブルを有する前の値の右端の16進数ニブル）、受信機は、どの値が他にリンクすることができるか推定することができる。このケースの場合、エポック（45）のh87は、エポック（46）のh73およびh7Fにリンクすることができる。次のエポック（47）において、値h3Bおよびh30はh73にリンクし、その一方で、hF0はh7Fとリンクする。最後にエポック（48）において、hBはh3Bにリンクし、h0はエポック（47）からh30およびhF0にリンクする。このリンク手順は、図9の一番下のグラフをつくる。このグラフにおいて、（49）にリストされたナンバーのチェーンのセットは、可能なフォーメーションを構成する。しかしながら、フォーメーション（51）は、（52）において受信されるCRC値の一つでないZと同等のCRCを有する陰影値である。（50）のチェーンは、利用可能なCRC値XおよびYを確認する。
【００５１】
図10は、第1のセッション（61）および次のセッション（62）でその修正（55）において送信されるユニークなデータ（54）を形成しているナンバーのチェーンを示す。各々のエポック値は、3つの16進数のナンバー（例えば（57））のブロックであり、そのうちの2つは次のエポック値（58）によってオーバラップされる。一旦、（57）から（59）へのエポック値のチェーンが送信されると、新しいセッションが始まる。この時、各々のエポック値のコンテンツは循環される1つのポジションであり、（56）のような、新しいエポック値（60）がつくられる。新たなチェーン（55）は、たいていもとの通り同じ場所で生じず、それによって曖昧性の総量を軽減しない曖昧性の新しいセットを生成する。
【００５２】
図11は、図10（63）において同じチェーンがデータ（66）のローカル循環を行う例であり、オーバーフロー（67）は、チェーンの端までフィードバックされ、それによって、全体のチェーンを変えて、新しいチェーン（64）、（65）、その他を次のセッションにつくる。この方法は、チェーンが繰り返すために、より長く多くかかる。これらのチェーンのオーバラップ手順は、（69）、（70）および（71）に示され、オーバラップされたセグメントが、3回目のセッションでコンテンツを変更して、それによって曖昧性を減少させる方法が示される。
【００５３】
図12は、3つの応答機によって送信されるユニークなナンバー（74）の3つのチェーンを示す。各々の送信器は、2つの16進数で構成される8ビット・ナンバーを送っている。第1のエポックにおいて、UIDの2つのニブルは送られ、次のエポックで、UIDの1つのニブルおよびそのエポックを含むチェーンの4ビットCRCが送られる。第1のエポック（45）は、値h87（（74）の全てのチェーンの第1の2つのニブル）を包含する。第2のエポック（46）は、2つの値を包含する;（78）は、データ・ロードh3およびh5のCRC値を包含し、その一方で、（77）は、hFおよびh3をそれぞれ包含する。ここで、チェーンh873およびh87FのCRCが異なっているので（すなわち、h5とh3）、2つの枝がグラフにつくられる。グラフはエポック（47）で枝を出し続け、CRC値が、（73）の全てのチェーンを持つことを可能にする。最後のエポックは、結果として陰影値（75）のリジェクションになる8ビットCRC（79）、（80）および（81）を包含する。
【００５４】
図13は、外部ソース（88）（例えば、受信機によって）、またはトリガーソース（83）（例えば、UIDの置換、内部メモリーからのデータ）、または、その2つの組合せによって提供されるシード・ナンバー（85）に基づく擬似乱数（PN）を生成するために使用される線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）（84）を示す。UIDの特徴は、ランダムな識別子を生成するための優れたソースを作る。しかしながら、多数の大量に質問されたアイテムがそれらのUIDに類似するパターンを持つ傾向あるので、多くの場合、反復パターンの影響を軽減するためにそれらのUIDにスクランブルをかけることは良好なアイデアである;（86）は、従って、その結果がLFSRからの出力と共に排他的論理和（XOR）演算を受ける単純なキャリーのない付加操作を受けるUIDセグメントのスタックとしても配列される。XOR演算の出力は、セションID（SID（87））である。
【００５５】
図14は、相対的な（25）の全体のEPMA値を表すエポック・マーカー（1）のエポック（E）内部でスロット・ナンバー（25）のそのインパルス（24）のポジションを定めるために、ネットワークの応答機のユニークなIDから差し引かれる短いローカルにユニークなSID（26）を使用できる方法を例示する。スロット・ナンバー（25）は、SID（26）および相対的な（28）のロード（27）のEPMA値で決定されるポジション（28）で構成される。確実に機能するこのコンセプトとして、SIDがデータを既知のアドレスに配信するためにユニークでなければならないか、または、データ・ロードのチェーンは、送信器のアドレスを配信するためにユニークな値に統合できなければならない。
【００５６】
図15は、SIDベースのEPMAシステムがチャンネル遅延を補償するために調整することができる方法を例示する。全ての応答機が最初のエポック（E0）の空のデータ・ロード（27）を送信する場合、それらのデータ・ロードがゼロであるので、それらの送信されたシンボル（24）のポジションは伝搬遅延によって、同様に生じるバイアスを示すだけである。ポジション（25）によって表されるEPMA値は、信号にそのSIDに帰属するフィールドに減少させるSID（26）を包含する。この遅延は、フィールドで信号が実際に生ずるか観察することによって推定され、全体のチャンネル遅延（90）は捕えられる。フィールドは、ロードを構成することができる最も大きなEPMA値と同じ大きさである。それ故、信号の遅延を検出する十分な余地がある。少ないタイミング誤差を有するシステムにおいて、この遅延は主に伝搬により、それ故、応答機までの距離は、同様に直接推定することができる。
【００５７】
図16は、図14のそれと比較したときに、EPMA下のデータ通信と異なるアプローチを示す。図16は、SIDが2つの連続的なエポック（Ei）および（Ej）のスロット・ポジション（26）を決定するために使用される方法を示す。各々の送信器は、全体のセッションの間にエポックごとに内部でその専用のスロット（26）のインパルスのポジションを定める。データは、スロット内部で従来の変調によって伝達される。インパルスが断続的であり、低密度さがその他の当事者の大量のナンバーにそれらのデータを送信する余地を残すので、EPMAの全ての利点はまだ有効である。インパルス（29）および（30）（例えば、同じ送信器に属するが、180度シフトされて段階的に実行される）は、信号の2つの異なる二値の状態を意味する（すなわち、1および0）。EPMAの変調の利点は欠如していることであり、ビット当たりより多くのシンボルが必要とされる。
【００５８】
図17は、EPMAが非同期式送信器のネットワークおよび共有されたシステムクロックを使用しない受信機に適用することができる方法の例を示す。（E1）および（E2）は、それぞれ、受信機から参照される第1および第2のエポックである。（Ei）は、続く（E2）任意の専断的エポックを表す。（E1）の間、インパルス（24）は、共通のエポック・スタート基準と関連する受信機によって参照される（Tb）の経過時間に計測される。各々の送信器はそのローカル・オシレーターに依存し、受信機を含むネットワークの他のメンバーのそれに名目上類似するだけである。従って、（Tb）は、送信器および受信機に対して同じ値を表さない。（E2）のインパルス（24B）は、受信機オシレーターから送信器オシレーターの偏差を確立するために使用される周知の固定の量（Q）によって、相対的な（E1）の（24）の位置を変える。（TT）は、可能なデータ・ロード値のセットを測る空間である。つまり、n-ビット・データ・ロードに対して、2nの名目上のスロットを包含する。（E1）、（E2）の調整のサイクルに続く、専断的エポック（Ei）は、ポジション（TD）を表すインパルス（24C）を包含する。クァンタム（Q）によって分かれる（E1）の（24）から（24C）の偏差は、（E1）の（24）によって提示されるアドレスに対して、（24C）によって提示されるデータ・ロードを明らかにする。
【００５９】
図18は、共通のシステムクロックが使用されていない場合の非同期式セットアップの第1の2つのエポックのシーケンスを示す。各々の応答機は、名目上質問機オシレーターの頻度に続くだけで、実際上、著しく逸脱する可能性があるそのローカル・オシレーターに依存する。このような状況で、送信器および受信機はエポックのシンボル・ポジションの共通の基準を使用せず、受信機の視点から、シンボルはランダムに到着するように見える。（E1）のシンボル（W1-4）は、（E1）のシンボルが図15でしたように、0のデータ・ロードを表す一セットのシンボルを構成する。すなわち、ポジショニング・ユニットまたはクァンタムのそれらの自身の認知によるとはいえ、これらのシンボルの各々はSIDを指し示す。
【００６０】
（E2）の間、調整の手段として、全ての送信器は、ゼロ以外の知られたおよび固定のデータ・ロードを包含しているシンボルを出した;（24B）は、データ・ロード1を包含しているそのようなシンボルである。（L50）および（L150）は、前のエポックからのマッチング候補が生じることができたシンボル（24B）の偏差の限度を表す。この場合、（TW2）および（TW3）のように測定されたゼロ・データ・ロード・ポジションで（W2）と（W3）は、可能な限度内に減少する。（24B）に一致するために（W2）または（W3）の何れかにとって、（TW2）または（TW3）は、（24B）によって表されるクァンタムの全体の倍数である必要がある。
【実施例】
【００６１】
本発明の好ましい実施例の詳細な説明
エポックは、ベースがエポックのサイズに等しいか小さい任意のナンバーのポジションを定めることができる通信リソース空間である。本発明は、エポック・ポジション・マルチプル・アクセス（Epoch Position Multiple Access：EPMA）に関する技術を提供する。通信のユニットは、多くの場合それらの識別子（例えば、媒体アクセス制御（MAC）のアドレス、または、インターネット・プロトコル（IP）のナンバー）のように、ユニークなナンバーを使用する。このユニークなナンバーは、明確に通信情報のソースまたは送信先を確認することを、全ての当事者を可能にする。EPMAは、その一方で、可能な限りわずかなシンボルしか送信していない間、衝突を回避する手段としてこの識別子またはアドレスの特徴を利用する。
【００６２】
EPMAにおいて、すべての通信の当事者は、通信のノードのユニークなアドレスによってユニークに決まる1つあるいは複数の共有メディア・リソース（例えば、時間、振幅、周波数、位相、コード、その他）を使用して、それらのデータをブロードキャストする。それぞれのノードは、特有の送信されたデータ値を専用の媒体リソース・スロットにそのデータを送信する。これらのスロットはエポックのクァンタムであり、それぞれはすべての可能な値の中のユニークなのナンバーにとって専用である。例えば、32の可能な通信のノード（ユニークなIDナンバー0-31を各々持っている）があると仮定する。この状況は、図1に図示される。図1において、4列のエポックが例示される。最初の3つの列は、3つの送信器（TX1）、（TX2）、（TX3）およびそれらのそれぞれのベースバンド・レベルのエポックおよび信号に関する。第4（すなわち最も低い列）は、受信機（RX1）によってそれぞれの送信器のベースバンド・パルスが伝搬経路の歪みもなくガウシアン・モノサイクルを伝播することに対応すると仮定して参照される理想とされるエポックを示す。エポック（E）は、大きな32のスロットであり、それぞれの送信器は、そのユニークなIDに対応するスロットの単一のシンボルを送信することによって、ネットワークのその値およびその存在を告げることができる。ノードのユニークなID（たとえ、（4B）にあるような24）の場合、単一のシンボルを占有するスロット・ナンバー24を送信することは、ナンバー24が存在するという情報を伝達するのに十分である。ここで、値24は、他の送信器と平行して通信リソースにアクセスして、その特有の送信器によって、受信機に配信される。依然として、値24を表しているインパルスは、一次情報の一部となり得る付加情報を配信するために、従来の変調技術を用いてそれ自身で変調することができる（例えば、IDナンバーの残りの部分、または、そのソースからのデータ（例えばそのIDを有する送信器が伝播することを要求するデータ））。この例において、（2B）は、6のEPMA値を担持するが、そのシンボルは同様に変調する値0を担持する。単一のビット変調の極性に応じて、これは、6または12まで値のレンジを二倍にすることができる付加的なビットを加える、または、ID6およびデータ0、または、送信器と受信機との間で合意した任意の他の組合せとすることができる。この付加的なシンボルの変調は、EPMAを強化することができ、付加的な効率およびパフォーマンスの向上を与える。この複変調は、EPMAと従来の変調、および、アクセス方法の基本的な違いを明らかにするために、EPMAの説明のこの初期で出される。EPMAにおいて、すべてのシンボルはリソース空間で同じ基準を持ち、それらの変調は、アクセス方法として同様に、全体の空間のまさにポジションによって定義される。従来の方法において、それぞれの信号はそれ自体のスロットを持ち、その変調は、そのスロット内で生じて、そのアクセス方法とは著しく無関係である。
【００６３】
図1の例において、通信されるナンバーのセットは、0と31の間で変化して、その後、32のエポック・サイズは必要だった。先に述べたシンボルは、必ずしも単一のベースバンドのシンボルまたはコードであるというわけではない。シンボルは、信号の複雑な組合せの任意のセットを備えることができる。しかしながら、ベースバンドのパルスは、主にこの例では供するのに十分である。
【００６４】
従来のデジタルデータ通信において、データは、最も小さいナンバーの論理ベース（すなわち二値）のナンバーによって、典型的に表される。パルス位置変調（PPM）において、ISO 15693記載されているように、限られた値のレンジ、および、単一の要素がなければ、タイムスロット内の信号のポジションは、その値を決定する。三値の論理では、2つの状態の識別以外には、三値の配置が使用される。EPMAにおいて、この値は、ベースが逆に大きいナンバーとして表され、典型的に、基準のフレームの最大の可能性があるベース（すなわちエポックおよびこのベースのサイズ）は、同時に多くのパルスによって共有される。
【００６５】
それぞれのノードが0-31の間でユニークな値を出すので、それぞれのノードのためのデータ伝送は専用のスロットを要求し、そして、主に、衝突は、32のスロットの広いエポックで生じることができない。
【００６６】
このポイントまで説明されるこのアプローチは、2つの基本的な問題を欠点として持つ：
1.  大きなアドレス・ナンバー（例えば、IPアドレスのような128ビットのアドレス）は、扱いにくい大きなエポック・サイズを必要とする。このドキュメントにおいて、この問題は、低密度空間の問題（Sparse Space Problem：SSP）と呼ぶ。2128のスロットを測る空間は、ネットワークの2128の潜在的メンバーの同時使用のために、その後低密度で、活用されていない状態を維持する実際的でなない大きなアドレス空間を成す。
2.  通信のデバイスは、多くの場合それらのユニークなアドレスを通信するだけでなくて、それらの存在を告げるだけでなく、更に、それらの非ユニークな専断的データを通信することも最初のステップとして行う。以下では、この問題は、専断的データの問題（Arbitrary Data Problem：ADP）と呼ぶ。ユニークなIDおよびアドレスとは対照的に、専断的データは、制御不可の衝突を生じる場合がある任意のナンバーおよび値を表す場合がある。
【００６７】
EPMAの下で、これらの問題は、十分に対処される。SSPは、通信される値のセグメントの最終節のユニーク性を利用することによって対処される。ADPは、すでに収集した識別子のユニーク性を利用することによって対処される。
【００６８】
低密度空間の問題（SSP）
単一のエポックの全体のユニークなナンバー（例えば、128ビット）を送信する代わりに、1つは、大きなナンバーの異なるプレゼンテーションを送信することができる。1つは、たとえば、より大きなナンバーを復元するために使用することができるより小さい数を送信することができる。より小さいナンバーを使用することにより、エポックはより小さくなり、エポックのサイズは、ネットワーク要素の予想されるナンバーに適応させることができる。ここでは128ビットの例のように、長いID／アドレスは、IPアドレス、RFIDタグ識別子、MACアドレス、その他として典型的に使用される。識別子／アドレスは、定義、および、そのアプリケーションのコンテクストにおいて、ユニークなナンバーの単位である。このナンバーが分けられる、または、たとえば、12ビット・セグメントのセットに何かほかの方法で再配列される場合、12ビット・セグメントの各々は、212のスロットを備えている12ビット・エポックで伝播される。ネットワークの多くの要素が同時に送信しているマルチ・アクセス・ネットワークにおいて、それぞれのエポックに対応するシンボルは、最終的な128ビットの長いユニークなナンバーを復元するのにリンクされている必要がある。すべてのセグメントをリンクして、最終的なユニークなナンバーを生産するのに必要なエポックの全てのセットは、セッションを形成する。1つのセッションの後、曖昧性および衝突が生じないなら、ネットワークの異なる要素から送信されるユニークなナンバーの全ては得られる。セッションを形成するのに必要なエポックの正確なナンバーは、他のパラメータの中で、チェーンをリンクする、または、ユニークなナンバー、および、同時に送信する当事者の予想されるナンバーを推定するために使用されるアルゴリズムに依存する。最終的に、変化しない、または、変えられたパラメータのセッションを繰り返すことは、受信した値の検出および正当性に対する確実性を増大することができる。たとえば、インベントリー・マネジメント（インベントリ・ラウンド）の場合、特定の確実性を有する128ビットのユニークなナンバーの全てを復元するために必要なすべてのセッションのセットは、ラウンドと呼ぶ。図2は、エポック→セッション→ラウンド・ヒエラルキーを例示する。最上位で、受信機のエポックのスロット（3）は、示される。エポック（E）は、セッション（S）のコンテクストに示され、セッションは、ラウンド（R）のコンテクストに示される。
【００６９】
異なるエポックのシンボルをリンクすることは、EPMAのデータを復元する問題の中核を成す。送信されるデータ（最初にユニークなID）は、さまざまな方法でセグメント化することができる。セグメントは、連続的である必要がなく、さらに直接データンの一部である必要がない。例えば、セグメントは、相互にオーバラップするパッチとすることができ、オーバラップにマッチングすることにより他の1つとリンクすることができ、それらは、適切に受信機端末でアルゴリズムによって共に結合されるときに、最終データを生産するのに処理されることができる単なるコードとすることができ、または、それらは、ローカルの識別子によって各々ラベル付けされ、最終的には、他の1つと関係があるナンバーにリンクするために使用されるより小さいナンバーとすることができる。
【００７０】
図3は、4つのエポック（5）のシーケンスでEPMA使用して、受信機のいくつかの重要な要素の詳細を示し、各々は、インパルス（2a）、（2b）、（2c）、および（2d）が、1つの送信器からのユニークなナンバーの非ユニークなセグメント、および、他の送信器からのインパルス（4a）、（4b）、（4c）、および（4d）を表す10のスロット（3）を備える。フレームは、基準信号（1）からスタートする。軸線（12）は共有されたリソースの大きさを表す（すなわち、リソースが時間である場合、その時間は（12）に沿って経過し、または、それが周波数である場合、それは（12）に沿って変化する）。図3は、インパルスが異なる距離から到着し、それらの信号強度が異なる理想とされるシナリオを提供する。信号強度を読み込みに基づいて、（4a）、（4b）、（4c）、および（4d）は1つのソースから送信されたようであり、その一方で、（2a）、（2b）、（2c）、および（2d）は他のソースに属する。インパルスのEPMA値は、レジスタ（13）にみられる。レジスタ（14）は、追加情報としてインパルスの位相値を担持する。インパルス（2b）は、スロットのそのポジションがタイムスロット（15）の開始に対してどのようにシフトさせることができるかについてさらに詳細を示すために拡大されている。このスロットがタイムスロットを表す場合、このシフトは、とりわけ、送信器と受信機の間の距離によって生じる伝搬遅延から起こる;前に記載されているように、現象は、同様に信号強度に影響を及ぼす。パルス幅（17）（または一般的なケースのシンボル・サイズ）は、残りのバッファゾーン（16）と一緒に、スロット・サイズの残りを占有する。たとえば、（4a）、（4b）、（4c）、および（4d）によって担持されるエポック値は、（13）（それぞれ、ナンバー6、8、4、および5）と一致し、インパルスの位相変調は、それぞれ1、0、1、および0である。セッション値は、これらのエポック値の統合またはリンキングである。
【００７１】
シンボル統合／リンキングを実装する多数の異なる手法があり、アプリケーションによって、いくつかは、他より、速度、コスト、データレート、堅固性、セキュリティ、その他に関してより効率的であると判明してもよい。リンクが遂行される方法により、情報の復元プロセスの特性および複雑度は変わる。例えば、その後のシンボルが前のシンボル値のオーバラップを担持する場合、セグメントは、送信側で生成するのが容易であるが、受信側で曖昧性の量は相当な複雑度に達する場合がある。より単純なより短い識別子が使用される場合、送信器および受信機は両方とも単純になるが、曖昧性を解決するために必要となるセッションのナンバーが増大する場合があり、それは、より低い実際的なデータレートに結果としてなる。疑似ランダムコードがシンボルのグループとの間に区別するのに使用される場合、リンクの堅固性および安全性は、送信器および受信機端末の付加的な複雑度を犠牲にして増大する。
【００７２】
エポック値がユニークなナンバーでないので、いくつかのシンボルが同じスロットにおいて減少する確率がある（シンボルをリンクする際に曖昧性が生じるシンボル衝突）。技術的に、どれくらい送信器がそれを送るかにかかわらず、値が正しく、かつ、復元可能であるので、これは衝突でないが、値の類似性はリンクする際の曖昧性を生じる。例えば、二個以上の各々が最終的に異なるIDを持つソースは、その全部から送信されるときに、同じスロットで減少するそれらのIDの共通のセグメントをまだ共有することができる。これらのシンボルは、スロットの異なる位置でそれ自身のポジションを定めてもよく、定めなくてもよいが、より低い強度であるとはいえ、それらの反射はそのようにする。
【００７３】
図4は、スロット（24）の詳細を示す、ここ、一般的なリソースのクァンタムである図3の（3）と対照的に、タイムスロットは、時間リソースのクァンタムを表している。図4において、2つのインパルス（18）および（23）は、それらのそれぞれの反射（19）および（21）と同調してみなされる。（15b）と（15a）の違いは、とりわけ、（18）および（23）の放射しているソースから、受信機の位置との間の距離を表わす。この距離および時間内の受信したインパルスのその後の相対転位は、特にこの転位が信号強度において同様にバリエーションによって協調して機能するので、部分的に曖昧性を解決し、ソースとの間で区別するのに使用することができる。RF伝搬の他の現象は、信号上の類似した影響をもたらして、信号源を特徴づける手段として使用することができる（例えば、次々に、信号と互いを区別するのを助けることができる伝搬の経路および劣化のそのパターン）。反射パターン（例えば、図4の（19）および（21））は、マッチング信号に対して使用することができる。ドップラー効果（動作における変化による周波数のシフトである）は、別の現象として言及することができる。これらの技術は、必ずしも適用できないか、信頼性が高くない。リンキング・アルゴリズムは、従って、原則として、この種の曖昧性に対して耐性があって、パフォーマンスを強化する手段としてだけすべての先に述べた技術を使用すべきである。
【００７４】
専断的データの問題（ADP）
多くのアプリケーション（例えば、RFIDおよびインベントリマネジメント）は、多くの場合、応答機のユニークなIDを復元することだけを目指して、インベントリー・ラウンドの終端にこれらのユニークなナンバーを復元することによって履行される。しかしながら、いくつかの他のアプリケーションは、復元したユニークなアドレスがデータ通信のためのユニークなリンクを確立するために使用されるコミュニケーションの全サイクルを必要とする。一旦、通信のノードごとのユニークなアドレスが知られると、ネットワーク構成が計画されて、ネットワークのすべての要素は直接、および、ユニークにアクセスされることができる。基本的なハードル（すなわち、それぞれのメンバーのユニークなアドレス）は、EPMAのアプリケーションによって克服される。このポイントから通信リンクを決める際に使用されるアプローチによって、ネットワークの異なる要素は、個々に、グループ的に、あるいは、大量に通信することができる。
【００７５】
個々のアクセスとして、質問器は、現在のラウンドの間にユニークであると判明したSID、または、さらにそれからデータを得るために特定のソースのユニークな識別子（UID）を使用することができる。この場合、応答側は、その識別子によって、および、値が、エポックおよび／またはシンボルの任意の特別な従来の変調の内部のシンボルのポジションによって表されるシンボルのシーケンスとしてそれを詰め込むことなしにそのデータを出すことができる。質問が一対一であるので、リンキング情報をシンボル値に埋め込む必要がない。それらは、共に連続的にリンクさせることができる。
【００７６】
大量な、または、グループ的なデータ通信については、しかしながら、データは連結される必要があり、それらのソースが識別される。ユニークなアドレス／IDをブロードキャストするとき、通信のこのステージは通信のノードに同じ出力、密度および帯域幅の制約を負わせる。それ故、EPMAの基本的な特徴は、同様に大量のデータ通信に有利な状態を維持する。大量のデータ通信は、送信器の大量のナンバーが同時にそれらのデータをネットワークの受信機に配信するシナリオに関する。同じ方法で、EPMAの下で、ユニークなIDのセグメントは、大量に通信され、ネットワークのすべての要素との間に大量に、かつ、同時に任意の他の種類のデータを通信することも可能である。
【００７７】
ネットワークのメンバーによって送信されるこの種の専断的データは、それらの以前に通信されたIDと対照的に、任意の長さでもはやユニークでない。すなわち、2つの応答機は2つの完全に同一のナンバーを送信することができ、それらの値を表しているすべてのシンボルが、同じスロットで減少することができることを意味する。しかしながら、IDの質問の位相は、受信機に知られるネットワークのすべての現在参加している要素をなすので、原則として、それぞれの通信の当事者が、それぞれのエポックのそのデータにタグを付けることができるユニークな内部の現在のネットワーク、および、ラウンド、ユニークな内部のいくつかセッション、または、より少ない効果を有する、類似のユニークなセッションID、SID、を得るように、リンク・リソースは配布されることができる。SIDが著しくUIDより短いのは、後者がすべての可能性があるIDナンバーの空間を測り、前者は、この時点でこのネットワークに存在する要素の空間を測るからである。SIDを装備して、信号は、すべての送信器がそれらのデータを配信するのに必要なすべてのエポックのセットに、ユニークな、または、少なくとも準ユニークなポジションをエポックおよびセッション変換のコンセプトで発見することができる。
【００７８】
ここでの着想の鍵は、一時的なID（現在のネットワーク構成のデータ伝送期間を通して有効な）を生成するために読み出されたユニークなIDまたはアドレスを使用することである（それは、データ・パッケージの効率的なタグ付けの正当な理由に十分に短いが、ネットワーク・メンバーの現在の母集団の間のユニーク性を確実にするのに十分長い）。
【００７９】
SIDは、受信機が着信データのソースとの間で区別することを可能にすることができる。UIDの大量の読み出しのように、EPMAに基づく大量のデータ通信は、同様に多くの異なる方法で行われることができ、SIDアプローチに限られていない。ネットワークのそれぞれのノードは、そのデータ信号の識別タグとして、たとえばそのSIDを使用することができる;その信号が送信される専用のスロット・ナンバーとして、SIDを使用することができる;または、直接拡散方式（Direct Sequence Spread Spectrum）通信において行われているように、通信のフレーム内部でデータを直接的に拡散するための生成コードとしてSIDを使用することができる。
【００８０】
SIDによるデータ通信の詳細な記載は、このドキュメントの後に2つの実施例として開示される。使用されるアクセスおよび変調技術にかかわらず、ネットワークのメンバーのナンバーが大幅に変化させる場合があるので、最適なSIDおよびエポック・サイズ（すなわちネットワークに参加するメンバーのナンバーに一致するかまたは適応するサイズ）を持つことは、重大である。とても大きなエポックは、使用されないリソースに結果としてなり、とても小さいエポックは、ユニークなSIDを発見することを難しくさせる。UIDを読み出すプロセスの輻輳検出およびネットワーク・サイズの予測が使用される技術は、この場合のSIDサイズおよび一般的な場合のエポック・サイズを適切に必要な大きさにすることによって曖昧性の量を減少させるのに役立つ。データを読み出す際に、しかしながら、受信機は、ナンバーについてのすべての知識およびネットワークに参加する当事者のアイデンティティを持ち、前もって任意の曖昧性があるかどうか照合することができて、エポックおよびSIDの大きさを決めるためにその情報を使用することができる。
【００８１】
EPMAの結果としての拡張リンクのセキュリティ
本願明細書において記載されるシステムの完全性は、リンクのセキュリティを強化することができる多くの要因に基づく。リンキング・パラメータおよび値の基準が知られない限り、それぞれの送信器は相関関係なく出現するナンバーのシーケンスを生成する。EPMA値との間のオーバラップの量、CRC多項式、SIDの生成に伴う擬似乱数、および、エポックのスタートにフラグを立てる基準は、これらの要因の一つである。
【００８２】
リンク・セキュリティの良好な候補は、SIDアプローチである。SIDの擬似ランダム状態は、インターセプターは、信号を相互にリンクし、その後最終値を推定することを難しくする。これに加えて、照会側によって送信されるビットのシーケンスとして特徴づけることができる基準フラグは、リンクの低傍受確立性（Low Probability of Interception：LPI）を強化するために加える。このフラグの構成、および／または、シーケンスは、そのシーケンスおよび意味が、どのようにスタートするべきか、および、いつスタートするべきかに関して、ネットワークの信頼されたメンバーに知られるだけの共有された秘密とすることができる。 特にシーケンスが、SIDの連続的な変更のために、整然と繰り返さないので、このシーケンスを知ることは、正確なタイミングになる。さらに基準フラグによって命じられる単一のスロット偏差は、データの全体のスクランブルを生じさせることができる。
【００８３】
対称的な暗号化アプローチ（例えば、上記で言及される共有された秘密のアプローチ）は、非対称アプローチ（例えば、パブリックおよびプライベート・キーまたは楕円暗号化（elliptic encryption））ほど良好なソリューションでないない。しかしながら、それがEPMAの結果として自由に到着し、EPMAが任意のリンクに適用できるので、このアプローチは同様にEPMAを使用している任意の通信リンクに適用できる。後者は、本質的にUWB無線通信のような時間領域リンクを使用して、インターセプションに対する保護の最小レベルを提示する事実に照らして著しいが、他の媒体使用技術はUWBが提示するのと同じ特徴を享受しない。
【００８４】
それらのキーがサイズ、または、任意の他の手法で増大するとき、技術が複雑度においてスケールアップするより多くの複雑な暗号化は、セキュリティのレベルを上昇させる。より低い複雑度のEPMAおよび非対称の暗号化アプローチによって提供される結合されたLPIは、保護の非常に快適なレベルを提供することができる。
【００８５】
それがエポックのシンボルのポジショニングに基づくので（サイズはシンボル値の基数を決定する）、EPMAは任意の通信リンクに適用し、任意の物理的に、または、論理的に利用可能な媒体リソースのセグメントとすることができる。この種のリソースの例は、時間、コード、位相、振幅、および、周波数空間、および、それらの組合せである。
【００８６】
このアプローチをネットワークを大量に通信する低出力に特に適している多くの特性と、特にシンボル自体を送信するインスタンスが比較的高い量の出力を要求するそれらの送信技術がある。UWBインパルス無線通信は、この種の技術である。低出力無線通信のアプリケーションの他のクラスはセンサ・ネットワークおよび無線自動識別（RFID）であり、出力が回路を動かすのに必要とされる受動的無線通信のクラスは、入射信号から取り除かれるかまたは復元される。受動的および能動的な低出力UWB無線通信が、RFIDおよびセンサ・ネットワークを含んで、このアルゴリズムの理想的な候補であるにもかかわらず、このアプローチは各種の有線を含む通信リンクに適用できる状態を維持する。本発明の特に適切なアプリケーションは、RFIDタグが、すべてのアイテムにタグを付けることを可能にして、ひとまとめに、すばやく、かつ、確実にそれらに問い合わせて、大量のナンバーで配備されるアイテム・レベルのRFIDである。先に述べた特性のいくつかは、以下の通りである：
RFIDタグは、ユニークなIDを持つ：EPMAと結合されるユニークなIDは、大量に、かつ、同時にブロードキャストして、タグとの間で衝突のない通信を理論的に得ることができる（それは素早く、かつ、信頼性が高い改善に結果としてなる）。EPMAは、効率的圧縮技術である;最も極端なケースで、単一のビットは、タグの全体のデータ・コンテンツを表す。これは、結果として減少したビットレートおよび増大されたレンジになる。
【００８７】
タグは、典型的に極めて原始的であり、次々に、衝突を回避するためにそれらのデータをいつ送るべきかそれらが知ることができなくする他のトラフィックにリスンすることができない。それ故、それらの送信は衝突し、読取り機によって頻繁な外部の介入を必要とする。ほとんど決定的なアプローチ（例えばEPMA）は、選択式の通信によって競合解決のプロセスで読取り機の介入によって生じるオーバヘッドをセーブする。
【００８８】
データの暗号化は、任意の通信リンクに対する重大な懸念である（特に、それらの極めて重要な情報を担持すること）。RFIDタグは、多くの場合、プライベート、または、セキュリティ機密データを担持する、遍在する、単純なデバイスである。暗号化RFIDタグデータは、非常に多くの場合、合理的なセキュリティのレベルを求める。インターセプションに対する保護のこの種のレベルは、EPMAに固有である。
【００８９】
インパルス無線通信システムにEPMAを取り入れることは、基本的に重要な付加的な利点を提示する：これらの利点なしで、有効な長いレンジの受動的なウルトラ・ワイドバンド・インパルス無線通信（UWB-IR）技術は、現在可能ではない。これらの付加的な利点は、以下を含む：UWB-IRは、キャリアのない無線通信である。それは、連続波キャリア信号を必要とせず、インパルス自体は、それを周波数および時間領域のポジションを定めるために必要とされる、そのさざなみ形式を含むインパルス形状に関して全ての複雑度を担持する。従って、インパルスが生成されて、伝播されるときにだけ、送信出力は消失される。つまり、インパルスの発生の周波数は、出力の消費およびタグのエネルギー保全に直接的および重要な影響を持つ。インパルスがより少ないほど、送信器は、より小さい出力を必要とする。特に、受動的な無線通信のエネルギー・リザーバは、より小型になる。EPMAが大きなナンバーを表すポジションを示すために単一の断続的に生成されたインパルスを使用することができるので、EPMAのアプリケーションは、著しく送信器ステージの電力消費を減少させることができ、標準のUWB-IR無線通信と比較して、時間のかかる衝突を回避するとともに、回路の複雑度を減少させて、レンジを増大する。
【００９０】
特に、マルチパスおよび離調問題の顕著な発生のもとで、インパルス無線通信がパス・フェージングにより弾力的であるので、時間領域のそれらのポジションを発見することによってインパルス値をデコードすることは連続波に変調するシンボルと比較される困難になっているタスクである。インパルスは、それらのマルチパスの反射と容易に区別可能である。
【００９１】
EPMAは、タグが新たな異なる値にコード化されるそのデータセグメイトを有するエポックの新たなセッションを送信し続ける効果によって、その曖昧性を解決し、その一方で、UWB無線通信が好ましくはランダムであるパルスの反復によってプロセス・ゲインを達成する。これらのスキームは、うまく一緒に適合されて、結果として最小オーバヘッドで強力なデータ通信となる。
【００９２】
本発明のいくつかの実施例
ここで記載されている実施例において、ダウンリンクおよびアップリンク（逆方向リンク）は、それとは別に処理される。これらの2つが類似であり、または、同じリンク構成、周波数帯、プロトコル、その他によって、さらに実装される理由がない。これらのリンクの要件は典型的に異なり、多くの場合、それらの各々の異なるソリューションを要求する。例えば、タグの大きなナンバーによって大量に通信することを試みる質問機は、質問されたデバイスの全てに問合せコマンドを典型的にブロードキャストして、急激に大量の応答を受信する。通信のこの非対称は、リンク構成、変調、アクセス、周波数帯、その他の非対称を配備することによって対処することができる。
【００９３】
図5A、5B、5Cおよび6を、その目的がそれら周辺で応答機の母集団のアイデンティティの同時スキャンを含む質問機に対しての2つのダウンリンクの実施例とみなす。
【００９４】
この種の各々の質問機は、それらの共通のシステムクロックおよび通信のフローを開始して、制御するためのコマンドのセットを提供することによって、応答機と通信する。図5Aは、より小さい変調深さ（しかし、より大きな深さのコマンドおよびその他のデータ）で、ネットワークによって共有されるクロック情報を担持する振幅変調された連続波ナローバンド信号を示す。この実施例に対する直接的な懸念の事態ではないが、低出力応答機（例えば、受動的なRFIDタグ）において、ダウンリンクのこの種の連続波は、完全に、または、部分的にそれらを出力アップするために、応答機にRFエネルギーを提供するために、実際に使用することができる。とりわけ、応答機は、質問機にそのUIDおよびデータを送信する。クロック変調は、ネットワークの全てのメンバーに、システムクロックを提供し、連続波信号に関する深く変調するデータは、ネットワークの情報フローを確立して、制御するために必要とされる情報およびコマンドを応答機に提供する。図5Bは類似のアプローチを例示し、データおよびクロックは同じ深さで変調する;データは、図5Cにおいてクロック・ノッチが欠如しているために区別され、（31）はそのような場合に使用される典型的プロトコル・フローを描写する。通信は、受動的である応答機を出力アップするために、クロック変調された連続波伝搬（32）の期間にスタートする。これは、通信の間の質問機のデフォルトの振る舞いである。次に、プリアンブル（33）は、着信コマンド（34）に対して全ての応答機を準備する。コマンドの後に、コマンドによって異なるデータセグメイト（35）が続くことができる。データの完全性を検証する手段として、巡回冗長検査（CRC）ナンバー（36）は、データセグメイトの終端に最後に送られる。その後すぐに、または、特定の一定期間後、任意の同期遅延（37）が必要とされる場合、値、および、その電波が、同期イベントを決定するラウンドの第1のセッションの第1のエポックのスタートをマークする同期シーケンス（38）が送信される。より単純な応答機では、応答機受信機が極めて単純かつ低出力となる場合があるので、連続波上のデータ変調に対して選択の変調は、振幅変調（AM）である。しかしながら、原則として、任意の変調は、この実施例に適用することができる。その他のアプローチ（例えば、周波数変調（FM））については、信号エンベロープは歪められず、より良好な出力効率性が達成される。しかしながら、効率性のこの増大は、AM復調の設計の単純性およびFM復調のより高い電力消費の違いを現在完全には補償しない。一旦セッションのスタートが告げられると、変調されたシステムクロック（39）を有する連続波は十分な強さでそのブロードキャストを続ける。このケースにおいて、ネットワークの全てのメンバーが同じクロックを共有するので、全体のネットワークは本質的に同期している。アレンジメントを行う共有されたクロックは、リンクの堅固性に関していくつかの効果を提示し、システムの複雑さを低下させるが、それは一般的なケースにおいて強制的でない。
【００９５】
図6は、類似の実施例を描写すし、ダウンリンクはUWB-IRリンクでもある。システムクロックは、この場合、比例周波数を有する内部クロックソースとして復元する標準のインパルス列の形式において、再び質問機または照会側によって、ネットワークに配信される。図6において、各々の反復インパルスは、それによって、サイズがこのシステムクロックの機能である時間間隔として確立されるダウンリンクのエポック・サイズ（40）を定義するエポック境界デリミタ（42）を定義する。これらのエポックにおいて、質問機は、付加的なインパルス（41）を直ちに送信することができる。これらのデータ・インパルスは、（40）によって提供される同期を使用して、任意の通常のUWBアプローチのようなパケットにおいて送信することができる。図6において描写されるように、データ・インパルスは送信されることもでき、インパルスが、アップリンクにおいて使用されるEPMAアプローチとの十分な一致において、エポック境界が、データまたはコマンド値を決定する関連のポジションを定める。この単純なUWBインパルス・スキームは、次々に、応答機側上の極めて単純なUWB-IR受信機を設計することを可能にする極めて単純なダウンリンク構成を成す。この信号スキームが出力配信アプローチと結合される場合、図5に記載されているもののように、まるで出力の埋め込まれたソースがあるように（例えば、応答機内部のバッテリ）、応答機出力およびデータ経路は、完全に切り離されることができる。つまり、1つまたは連続波ソースの多数は、応答機を作動させるために使用することができ、UWB-IRは、アップリンクおよびダウンリンクの方向の情報のキャリアとして配備することができる。図5A、5B、5Cおよび6において、2つの実施例のダウンリンク要素だけが、示される。各々のダウンリンクの実装は、異なるアップリンク・バリエーションによって実際に機能することができる。これらのアップリンク・バリエーションの実施例のうちの2つは、図7および8に示される。
【００９６】
図7において、純粋なUWB-IRの信号スキームが実装される。アップリンクのこの基本的な実施例において、単に媒体リソースの使用される（12）は、時間である（すなわち、エポックは、クァンタムがインパルスがポジションを定めるタイムスロットである時間フレームである）。エポックのシーケンス、（E1）、（E2）、および（E3）は、図7に示される。これらのエポックは、全ての送信されたインパルスが一度に収集されるセッションをつくる。セッションのシーケンスは、個々のセッションで増える全ての曖昧性が解決されるラウンドを形成する。
【００９７】
図7の第1のエポック（E1）において、3つのインパルス（P1）、（K1）、および（R1）が、ある。
【００９８】
次のエポックの対応するインパルスは、（E2）おいて（P2）、（Q2）および（R2）、そして、（E3）において（P3）、（Q3）および（R3）である。各々のエポックは、212または4096のタイムスロットで構成される。各々のインパルスは、それによってレンジ［0-4095］のナンバーを表すことができる。
【００９９】
この実施例のタイムスロットTsのサイズは、以下のように選ばれる:
Ts = 2 ・ Tp + Td       （1）
Tpは、応答機までの質問機との間の信号伝搬時間であり、時間基準が前へ進行し、インパルスが後ろに進行するので、2を乗算する。Tdは、異なる伝搬および回路効果（例えば、信号、システムのドップラー効果、クロック・ジッタおよび全てのその他の誤差およびオーバヘッドによってとられる非照準線経路）のための詰め込みとしてタイムスロットに加えられる時間バッファである。後にこのセクションで考察される1つ実施例のバリエーションにおいて、我々は、ネットワーク構成の最初の調整によってこれらの伝搬遅延の大半を補償する方法を示す。ターゲット応答機がその周辺の10メートルの半径に位置していることが予想される質問機として、Tpは約30ナノ秒であり、約40ナノ秒のTdによって、Tsの実際的なサイズは100ナノ秒である。
【０１００】
エポック・サイズは、：
Te = 2n ・ Ts       （2）
nは、エポックのサイズ・インジケータであり; 12ビット・エポック（例えば、n = 12を有する図7の例）は、Tsのユニットで長い4096のタイムスロットである。
【０１０１】
図7において、（P1）は、値47を表し、（P2）、および、（P3）の表している値651および3911に対応する。それらがその時間の間、相対的に安定した距離から同じソースによって伝播されるので、それらのタイムスロット内部のP、RおよびKインパルスのポジションおよびそれらの信号の強さは、整合している。
【０１０２】
図6および7において、軸（12）は時間を表し、インパルスはタイムスロット内部で生成される。図8において、（12）は周波数空間を表し、スロットは周波数スロットである異なる実施例が例示される。つまり、図8のエポック（E1）は、fである基準値に関して各々数値を表す周波数スロットまたはチャンネルのセットである。図8の周波数ピーク（S1）、（T1）、および、（U1）は、図7に機能的に同じ（P1）、（K1）、および、（R1）である。ここで、値を表している周波数スロットとエポック・サイズの関係は、：
Fe = 2n ・ Fs      （3）
nは、エポックのサイズ・インジケータであり; n = 12を有する図8の（E1-3）のエポック幅Feは、4096の広い周波数スロットFsである。図7の応答機Pは、その（P1）インパルスを送信する前に、47Ts（例えば、47x100ns）待たされ、図8の応答機Sは、周波数スロット47 Fs（例えば、Fs = 1kHzとして）を選ぶ。全ての周波数スロットをスキャンする受信機の能力に依存して一定期間の間、47×1kHzのトーンを送信し、それによってナンバー47を伝達する。EPMA受信機にとって、周波数スロット47のトーンの存在または存在の欠如は、値が送信されるかどうか推定するのに十分である。しかしながら、この純粋なトーンは任意の従来のRFキャリアとして使用され、同様に従来の方式において変調するデータを担持することができ、従来の変調とEPMAのハイブリッドをつくる。図8の各々のエントリの大きさは、とりわけ、距離の機能である信号強度を表すが、最も重要なことに特有の送信器の信号の相対的に安定した特性を表す。この特性は、同様に対応する信号に一致するのを助けることができる。
【０１０３】
図7および8のリソース軸（12）は、それぞれ、時間および周波数を表す。しかしながら、この区別は、エポックのレベルに限定されてもよい。それは、周波数空間というよりも、セッションの間、時間内に生じることが実際的である。さらにエポックは、トーンが許容する時間領域を持つ必要がある。言い換えれば、応答機は、同時にベース周波数と関連する周波数スロット0〜4095を使用することができ、時間の特定の期間の間のそれらのスロットのそれらのトーンを出して、そして、これはエポックを成す。セッションは、時間軸に沿った同じエポック構成の反復または周波数または任意のその他の通信リソースの他のセットによって形成されることができる。図8の時間方向矢印（44）は、セッションが時間軸に沿って生じることを明示する。
【０１０４】
シンボルのインター・エポック統合
以下に記載する実施例において、各々の応答機がエポック当たり1つのスロットを占有することが想定される。1つのエポックにmスロットを使用することが、主に、実際的でないにもかかわらず、より小さいm時間であるmエポックに1つのスロットを使用することに類似であるので、応答機がエポックに複数のスロットを使用する理由はない。考え方におけるこの仮定について、我々は、ここで考察されるいくつかの統合し、リンクしている実施例を解決することができる。このドキュメントの統合またはリンクは、各々のエポックの対応するシンボルを発見し、それらを互いにリンクすること意味する。リンクがシーケンシャルの内包を持つにもかかわらず、シンボルが、必ずしもシーケンスに来る必要はないが、むしろ受信機に知られている順序である。この観点から、ワード統合は、一般的なケースをより良好に扱う。統合手順は、複数のエポック実装にEPMAシンボルの復元のために必要とされる。単一のエポック通信セットアップにおいて、（すなわち、エポックのスロットのナンバーが最大に通信された値より大きいか同等である構成）、値をリンクする必要がない。単一のエポックは、伝達されることになっている全ての値を備えることができる。
【０１０５】
エポックからシンボルをリンクする基本問題は、例えば、エポックiにnシンボルおよびエポックi+1にmシンボルがあり、2つのエポック間のn×m可能な一致を持つ場合があるということである。最悪のケースにおいて、nおよびmは、極端に大きな曖昧性であるスロットqの最大のナンバーと同等である（それは、pエポックが、qp可能な一致であることを意味する）。本発明の1つの基本的な前提は、選択された母集団のために必要とされるエントロピーがシステムの全体のエントロピーに満たないということである。言い換えれば、多数のビットが、グローバルに利用可能である全てのアイテムに対処するために必要とされる場合、ネットワークに存在するそれらのアイテムのサブセットに対処するために、より少ないビットで十分である。例えば、128ビットのアドレス空間を可能にするRFIDシステムでは、世界で2128のタグにユニークに対処するナンバリング能力があり、それは天文学的なナンバーである。しかしながら、物理的制約から、質問機のインベントリー環境において、1000より大きいのタグを持つ確率は、非常に低い。EPMAは、データ変調およびマルチプルアクセスに効率的なアプローチを提供するこの種のシステムの2つの重要な特性を使用する：
1.  各々のアドレスは、ユニークである
2.  高い確率で、十分なエントロピーは、存在する母集団のサブセットに必要ではない
【０１０６】
オーバラップによるリンキング
図9は、4つの連続的なエポック（45）から（48）を示す。エポック（45）は1つのEPMA値、16進数のh87だけを包含し、エポック（46）は2つの値、h73およびh7Fを包含し、エポック（47）は3つの値、h3B、h30およびhF0を包含し、そして、最後に、エポック（48）は2つの値hBおよびh0（それぞれ、それらが帰属する全体のチェーンのCRC値である2つのCRC値XおよびYが各々続く）を包含する。
【０１０７】
連続的なEPMA値のセグメントをオーバラップすることによって（ここでは、現在の値の左端の16進数ニブルを有する前の値の右端の16進数ニブル）、受信機は、どの値が他にリンクすることができるか推定することができる。このケースにおいて、エポック（45）のh87は、エポック（46）のh73およびh7Fとリンクすることができる。次のエポック（47）において、値h3Bおよびh30はh73にリンクし、その一方で、hF0はh7Fとリンクする。最後にエポック（48）において、hBはh3Bにリンクし、h0はエポック（47）からh30およびhF0にリンクする。この連結手順は、図9で示されるグラフをつくる。このグラフよれば、（49）にリストされたナンバーのチェーンのセットは、可能なフォーメーションを成す。しかしながら、それが現実の値であるため、チェーンが、（52）において受信されるCRC値の一つでないZと同等のCRCを生成するので、フォーメーション（51）は、陰影値である。その上さらに、（50）のチェーンは利用可能なCRC値XおよびYを確認し、再びそれらの正当性を再確認する。
【０１０８】
オーバラップによるリンキングは、単純なアプローチで、適当な密度の下に受信機複雑度に適当な要求を課す。また、オーバラップされたデータ自体は、データ・ロードの部分である。それゆえに、それは、より低いロード・オーバヘッド上のわずかなパフォーマンス・エッジを得る。しかしながら、記載された方式のオーバラップは、一旦曖昧性がつくられると、それらがチェーンの終わりまで生存することを意味するローカルなマッチング手順である。言い換えれば、オーバラップがより小さく、チェーンがより長いとき、曖昧性のナンバーおよび陰影値は増加する。そのような場合、チェーンの終わりの小さいCRCナンバーは、一致している曖昧性を必ずしも解決することができず、一致しているグラフは、場合によっては極端に大きななかもしれない。
【０１０９】
第1のセッションの終わりで残りの曖昧性および残存する陰影値を取り除くために、1つは、新たなオーバラップ計算式を適用することができるかまたは次のセッションの誤った一致の同一セットを回避して、必要とされる確実性を達成するためにこの手順を続けるために、データを改造することができる。図10は、第1のセッション（61）および次のセッション（62）でその修正（55）において送信されるユニークなデータ（54）を形成しているナンバーのチェーンを示す。各々のエポック値は、3つの16進数のナンバー（例えば（57））のブロックであり、そのうちの2つは次のエポック値（58）によってオーバラップされる。最終的なCRCナンバーは、チェーンの一部として示された図10でなくて、独立の最終的なエポック値として到着すると想定される。一旦、（57）から（59）へのエポック値のチェーンが送信されると、新しいセッションが始まり、この時、各々のエポック値のコンテンツは循環される1つのポジションであり、（56）のような、新しいエポック値（60）がつくられる。新たなチェーン（55）は、たいていもとの通り同じ場所で生じず、それによって曖昧性の総量を軽減しない曖昧性の新しいセットを生成する。CRC値がユニークな一致を得るまで、手順は続けることができる。改造することがエポック値で生じているので、このアプローチが濃密な状況および小さいオーバラップに適用できないことを明示して、循環は非常にすぐに繰り返す。多数の異なる改造するアプローチは、さまざまなパフォーマンス結果で使用することができる。図11は、同じチェーン（63）がデータ（66）のローカル循環を行う例であり、オーバーフロー（67）は、チェーンの端までフィードバックされ、それによって、全体のチェーンを変えて、新しいチェーン（64）、（65）、その他を次のセッションにつくる。この方法は、チェーンが繰り返すために、より長く多くかかる。これらのチェーンのオーバラップ手順は、（69）、（70）および（71）に示され、オーバラップされたセグメントが、3回目のセッションでコンテンツを変更して、それによって曖昧性を減少させる方法が示される。
【０１１０】
このアプローチの循環メカニズムは、非常に長くさせることができる反復サイクルを有するランダムをつくる線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）に変更することができる。しかしながら、一旦システムの複雑さが、単純なシフト装置を越えて増大すると、静的なランダム識別子（例えば、セションID（SID））は、通常、動的な識別子（例えば、オーバラップ・セグメントのような）より良好に機能する。
【０１１１】
コードによるリンキング
送信されたユニークなデータは、復号化キーのホルダーとして受信機によって認識されるようにコード化することができる。これは、原則として、受信機と同様に（例えば、LFSRによって）、CDMAシステム（データが疑似ランダムで、送信器によって再現可能であるコードによって拡散される）で起こることである。しかしながら、大量の質問を持ったシステムで、個々のメンバーについての情報は、直ちに求められた、通常最も重要な情報であり、先験的な知識であるため想定されることができない。より適用できるアプローチは、各々の送信器がコードでそのユニークなデータ・ロードにタグを付けることある。このコードは、質問機によって先験的な情報を必要としない擬似ランダムコードとすることができる。擬似乱数が生成スキームをコード化し、パラメータが送信器および受信機に知られている場合、受信機は、同様にその基礎のコードを再生成することができる。この種のコードの例は、これまで送信された全てのデータに適用される巡回冗長検査（CRC）である。CRCおよびLFSRは、両方のための慎重に選ばれたシードまたは多項式が、それらのランダム性を最大にすることができるという点で、性質において非常に類似している。
【０１１２】
図12において、ユニークなナンバー（74）の3つのチェーンは、3つの送信器によって送信される。各々の送信器は、2つの16進数で構成される8ビット数を送る。第1のエポックにおいて、UIDの2つのニブルは送られ、次のエポックで、UIDの1つのニブルおよびそのエポックを含むチェーンの4ビットCRCは送られる。各々のセッションのCRCのためのシードは、ネットワークの全てのメンバーに先験的に知られている共通のものであり、自動生成されるか、または質問機によって提供されて前もってプログラムされていることができる。この場合、それが（74）の全てのチェーンの第1の2つのニブルであるので、第1のエポック（45）は値h87だけを包含する。第2のエポック（46）は、2つの値を包含し、エポック（78）は、データ・ロードh3およびh5のCRC値を包含し、その一方で、エポック（77）は、hFおよびh3をそれぞれ包含する。ここで、チェーンh873およびh87FのCRCが異なっているので（すなわち、h5とh3）、2つの枝がグラフにつくられる。グラフはエポック（47）で枝を出し続け、CRC値が、（73）の全てのチェーンを持つことを可能にする。最後エポックは、結果として陰影値（75）のリジェクションになる8ビットCRC（79）、（80）および（81）を包含する。この実施例において、CRCが適用される方法またはコードとしてのCRC自体の性質は、多数の方法で変化することができる。しかしながら、この実施例の1つポイントは、ローカルのアプローチ（例えば、オーバラップ）と比較するときに、グローバルなアプローチ（例えば、全体のチェーンのCRCのような）が機能することができる方法を示すことである。このアプローチにおいて、（78）のCRC値h0が、（76）および（77）と一致しない場合、チェーンh8730は、その時点ですでに取り除かれるだろう。しかしながら、ローカルのオーバラップで、この中間の除去は、生じることができない。反対に、（78）のような、ナンバーの2つのチェーンは同じCRCを共有することができ、単純なローカルのオーバラップテストは計算処理上より重いアプローチ（例えば、各々のステップのCRC計算）を使用する前にそれらの曖昧性を解決することができる。
【０１１３】
良い歩み寄りは、CRCおよびオーバラップの組合せでもよい。1つのアプローチは、計算処理上重いが、早い時期に曖昧性を解決することができるグローバル・チェックである。その他のアプローチは、その膨張を抑制する手段を展開し、必要とすることができる単純なローカル・チェックである。1つのステップでローカルのオーバーラップ・チェックを使用し、次のステップでCRCを適用することにより値をリンクすることは、陰影チェーンの増加を制限し、CRCチェックの数を減らす。
【０１１４】
識別子によるリンキング
前の考察において、チェーンのCRC値は、EPMA値のエポックまで埋め込まれる。各々のチェーンのCRCが、そのポイントまで値の代わりに全体のチェーンに対して算出される場合、CRC算出は、1セッションにつき1回必要とされ、それ故、セッション識別子（SID）を減少させる（すなわち、セッションの間に異なるエポック値にタグを付けるために使用することができるハンドルまたは短いアドレス）。言い換えれば、すべての送信器の間の十分なランダム状態を有する任意の擬似乱数は、機能するだろう。前のアプローチと比較して、始めに二個以上のユニークなIDのSIDが同一になる場合、それらのチェーンはセッションの終わりまで曖昧なままである。少なくとも3つの大きな利点が、このアプローチにある：
1.  SIDは、一度算出される。この識別子が疑似ランダムであることを必要とするだけであるので、LFSRはCRCの中でその代わりに使用することができる。
2.  各々の送信器のSIDは、セッションの間、または、SIDが更新されるまで、ネットワークでそれのための短い識別子として使用することができる。
3.  すべての曖昧性が除かれる場合、受信機および送信器の両方とも複雑度は劇的に減じられる。それらのユニットのユニークなナンバーを復元することは次のセッションで求められ、新しいSIDが使用される。2つの連続的なセッションの同じ2つのユニットとの間の衝突確率は、劇的に低下する。このより低い複雑度は、より多くのセッションがすべてのアイデンティティを解決することを必要としてもよい。
【０１１５】
識別子が8ビット乱数である場合、同じ2つのユニットとの間の衝突確率は1/256である。新しいランダムな識別子を有する次のセッションで再び衝突する同じユニットの確率は、1/65,536であり、3回目のセッションについては1/16,777,216、そして、第n番目のセッションでは、1/2nである。すなわち、同じ2つの値との間の衝突確率は、セッション（2つの前記の利点と結合された）にわたって、劇的に減少する非常に魅力的な以下の実施例となる。
【０１１６】
図13において、線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）（84）は、内部、および／または、外部ソース（88）によって提供されるシードナンバー（85）に基づく擬似乱数（PN）を生成するために使用される。この種のソースは、質問器、または、内部的に埋め込まれた、または、生成されたデータ、または、両方の組合せとすることができる。LFSRシードは、例えば質問器が解決するために特有の競合を示唆するユニークなID（（83）、および／または、外部的に提供された値）を包含するレジスタのコンテンツによって提供される。UIDのユニーク性は、LFSRに異なる応答機のランダムなPNナンバーを出力させる。UIDはユニークであが、典型的に大きなナンバーであり、そのユニーク性は反復的な、または、変化しないビット・パターンの長いシーケンスを含むことができないことを意味しない。実際、生産の際にシーケンシャルにナンバーをつけられた類似した応答機が問い合わせられる場合、非常に類似したUIDを有するそれらの確率は非常に高い。例えば、0100…001、0100…010および0100...011のシーケンシャルなUIDを有する3つの応答機、は、質問で受けることができる。この種の反復的なパターンは、異なる送信器によって生成されたSIDのランダム状態に影響を与えてもよい。この問題を修復するために、UIDは、動作出力がLFSRの出力の排他的論理和（Exclusive-Ored）であるキャリーのない和を受けるUIDセグメント（86）のスタックに配列することができる。図13の例において、UID（83）は長さ128ビットであり、スタック（86）は幅8ビットおよび長さ16ビットである。LFSRシード（85）は幅8ビットであり、LFSRは8ビットのPNを生産し、SID（87）は長さ8ビットである。
【０１１７】
最適な動作のために、SIDのサイズがネットワークで応答機のナンバーに適応するので、（84）、（85）、（86）およびその後の（87）のサイズの分割は、EPMAソリューションにおいて柔軟性がある。変更のパターンがネットワークに知られている限り、（83）のクロック・ステップは変更することもできる。シード（85）はLFSRの動作に最適化されるが、質問器がシードを変更することを望む場合、応答機は応ずる。後者が適用できる少なくとも2つの特定のケースは、:
1.  質問器は、特定の曖昧性を解決することを望む。
2.  質問器は、それがネットワーク動作に好ましいとみなすSIDのセットの生成を実施することを望む。
【０１１８】
各々の応答機によって生成されるSIDは、送信されることになっているデータ・ロードにタグを付けるために使用される。すなわち、EPMA値は2つのセグメントで構成され、そのうちの1つはSIDであり、その他はロードである。SIDがEPMA値の最上位ビット（Most Significant Bits：MSB）を成す場合、SIDは、ロードがユニークにポジションを定めたセグメントのエポックを分割する。この状況は図14に例示され、EPMA値（25）（すなわち、インパルス（24）が位置するスロット）は、SID（26）およびロード（27）で構成される値である。SIDで決定されるポジションは、（28）によって明示される。このポジションからSIDの次のインクリメントまで、フィールドは、そのSIDに対応する任意のロードのポジションに専用である。このデータ・ロード・フィールドのサイズは、:
Tdf = 2w・ Ts       （4）
wがデータ・ロードに専用のビットのナンバーである。
【０１１９】
二個以上の応答機が類似したランダムなSIDを生成する場合、それらのデータ・ロードによって、同じSIDフィールドに減少して、曖昧性が生じる。次のセッションにおいて、それらのSIDはおそらく最も異なり、このことにより、事態は解決される。
【０１２０】
このアプローチの2つの重要な特徴は:
1.  SIDは、信号伝搬時間を調整し、補償するために使用することができる。
【０１２１】
2.  正常なSIDは、一般的な目的（すなわち、非ユニークなデータ通信）のために使用することができる。
【０１２２】
第1の実施例は図15に示され、第2の2つの実施例は図14（それは、SID統合と同様に正確に機能する）および図16に例示される。
【０１２３】
図15の伝搬遅延のための調整手順の実施例は、全ての応答機が最初のエポック（E0）の空のデータ・ロード（27）を送信する場合、それらのデータ・ロードがゼロであるので、それらの送信されたシンボル（24）のポジションはチャンネル遅延によって生じるバイアスを示すだけであるという事実に基づく。図15、ポジション（25）によって表されるEPMA値は、そのSIDに帰属するフィールドに信号を減少させるSID（26）を包含する。フィールドは大きなTdfであり、遅延が通信チャンネルにない場合、ゼロ-データ信号はフィールドの始めに減少する。信号が実際に生じるフィールドで監視することによって、全体のチャンネル遅延（90）は、捕えられる。この遅延が主に伝搬遅延によって生じるとすると、あったように、応答機までの距離はそれから直接推定することができる。信号強度が検出レベルに達することを管理することができる場合、Tdfは信号が捕えられることができるレンジを命ずることができる。
【０１２４】
この調整手順の他の実質的な結果は、質問器によって気がつかれるはずである信号強度が推定されることができるということである。例えば、いずれにせよ、応答機の信号強度は減衰するが、そのポジションが対応して影響を受けなければ、受信機がアカウントにその減衰をすることによって予想される信号レベルの閾値を調節することができる。
【０１２５】
SIDをEPMA値の最下位ビット（Least Significant Bits）に置くことは、いくつかの変更およびわずかな修正によって類似的にふるまうようにすることができる。SIDに対処するとき、エポック・サイズに関係なく、mはSIDビットのナンバーである場合、曖昧性の確率は1/2mである。すなわち、n-ビットのエポック値として、8ビットがSIDに専用であり、残っているn - 8ビット ― がデータ・ロードに専用であり、nに関係なく、各々のアドレスの曖昧性の確率は1/28である。これは、同じSIDを有する全ての応答機がそれらのナンバーをそのフィールドに置いて、従って曖昧なそのアドレスを有する全ての信号にマッチングするからである。
【０１２６】
非同期の実施例
ここまでに記載される実施例の全ては、送信器および受信機が同じシステムクロックを共有していたので、同期であった。しかしながら、EPMAは、非同期ネットワークにも簡単に適用することができる。この場合、受信機と同様に送信器は、周波数および位相が名目上同じであるが、実際には、著しく異なるそれら自身のローカルのクロックを使用する。
【０１２７】
図17は、図15の実施例に類似している非同期実施例を示す。図17において、質問器によって参照されるように、通信リンクは3つのエポックで描写される。（E1）、（E2）および（Ei）は、それぞれ、（E1）および（E2）の後生じている第1、第2および専断的エポックである。応答機のエポック値（場合によっては図15にあった）は、各々のインパルスで例示されるSIDおよびデータ・ロードで構成される。（E1）の間、各々の応答機は、ゼロと同等のそのSIDおよびデータ・ロードを送信する。応答機は同じことを（E2）で繰り返すが、今度は、データ値が固定の先験的な知られた値（Q）と同等である。固定の値は、可能なデータ・ロード値のセットの任意のナンバーとすることができる。ここの着想は、各々の送信器がそのエポックのポジションを算出するクァンタムを決定するために（Q）を使用することである。わずかに異なる周波数で動かされる異なる送信器のローカル・オシレーターとローカル・オシレーター周波数の機能として、（Q）は、受信機の基準発振器と比較してこの違いを決定するために受信機によって使用することができる。この場合、エポック・スタート基準は、ネットワークのメンバーによって、依然として共有されるので留意する。図17において、（E2）の（Q）は、データ・ロード1を象徴するためにポジションを定められ、（TT）はデータ・ロードのスパンをマークしている。（Q）のサイズの影響のアカウントは、下記を与えられるが、次では、算出を単純化するために、我々は、（Q）が値1に対応する転位であると仮定する。
【０１２８】
（E1）の間、読取り機が受信したインパルスごとの時間の経過を追う。今度は、スタンプは、各々の送信器SIDの読取り機の認知を明示する。送信器および読取り機が異なるクロックを持つので、SIDの読取り機の認知は典型的に送信器のものから逸脱する。例えば、値Vtを配信することを意図する送信器は時間Ｔのインパルスに以下のようなものを送信するだろう。:
T = Vt ・Qt       （5）
Qtは、値1を有する図17の（Q）に対応して、タイムスロット（タイム・クァンタム（すなわち送信器の自走ローカル・オシレーターの機能））の期間である。
【０１２９】
同じ方法で、読取り機は、以下の通りにそれ自体のタイム・クァンタムQrを使用することにより、値Vrを解釈する：
T = Vr ・Qr       （6）
すなわち、読取り機がそれ自体の値VrおよびQrを知るので、そして、Qtが知られる場合、読取り機はタグが以下を伝達することを意味する現実の値を見つけ出すことができる：
Vt ・Qt = Vr ・Qr → Vt = Vr ・Qr / Qt       （7）
以下のスキームを配備することによって、受信機は、そのタイムスロットQtのタグ・コンセプトを見つけ出すことができる。第1のエポックにおいて、SIDが配信される値だけである（すなわち、データ・ロードは、ゼロである）。第2のエポックにおいて、データ・ロードは、値1に変更される。すなわち、各々のSIDに対して、第2のエポックのシンボル・ポジションは、Qtによって位置を変えられる。このように、読取り機は、2つの第1のエポックの間、各々のSIDを完全に調整することができる。受信機、（Qr）のそれから各々のタグQtの偏差を理解することによって、読取り機は、SIDの現実の値およびそのSIDに関連した送信器のデータ・ロードを算出することができる。
【０１３０】
（Ei）のような任意の他の専断的エポックにおいて、インパルス（24C）の相対的な（E1）の（24）のポジションは、（E1）および（E2）で導き出される調整から達成される修正と共に、データ・ロードの値を決定する値（P）を決定する
（Q）が小さいために選択される場合（例えば、1）、（E1）の基準インパルス（24）と関連する小さい転位を表している値1は、（24B）および（24）との間の明確な相関関係を発見する確率を増大するが、読み込み（24B）のエラーは（24）によって伝えられる値を乗算されるので、（TB）または（TQ）をこの種の小さい（Q）で分割することは、より大きなエラーに結果としてなるかもしれない。逆にいえば、大きな（Q）（例えば、4ビット・ロードの場合15）は、より良い精度に結果としてなるが、通信の曖昧性の確率を増大するかもしれない。1と異なる任意の（Q）については、上記の算出は、それに応じて再策定される必要がある。この実施例の非同期性質は、異なる送信器に、名目上、そして、受信機の観点から、他のソースに帰属するポジションのそれらの信号を送信させるかもしれない。従って、受信機は、同じソースに帰属するシンボルをリンクするために信号のマッチングに依存する必要がある。
【０１３１】
2つの基本的なテストは、ほとんどのミスマッチにフィルターをかけることができる。（E2）の各々のシンボルに対して、全てに可能な一致が限られるスペースが存在する。このスペースは、多くのエラーが（Q）の間に蓄積できる方法で決定される。例えば、図17の（Q）のための公称値がQである場合、1およびQの最大バリエーションに等しいのは、Δであり、調整シンボル（例えば、（E2）の（24B））は、名目上Q±Δ以内で減少するはずである。Δが名目上Qの%50である場合、（E1）の可能な信号は（E2）の調整シンボル（24B）の一致がそれの前にQの%150に対する%50によって制限される領域をある可能性がある。それぞれ、これらの制限は、ラベル（L50）および（L150）を有する図18でマークされる。図18において、（W1-4）は、（E2）の（24B）の前に生じる（E1）のシンボルのポジションを明示する。しかしながら図18に示されるように、（W2）および（W3）だけは、（24B）に対応することができる信号の位置する内部の（L150-50）誤差限界であり、このことにより、それらの2つの信号だけが、フィルタリングの次のステージとしてみなされる。
【０１３２】
フィルタリングの第1のステージは、2つのクァンタム候補を残した：（Q1）および（Q2）。実行可能な候補であるこれらの2つに対して、それらは、それぞれ、（TW2）および（TW3）のほとんど全体のナンバーの除数である必要がある。この全体のナンバーの判定基準は、効率的に間違った候補にフィルターをかける。依然として任意の曖昧性が残る場合、最も簡単なアプローチは、このセッションのそれらのSIDをリジェクトして、SIDの新しいセットが、生成される次のセッションでそれらの送信器のアイデンティティを復元しようと試みる。
【０１３３】
（E2）の情報については、全ての送信器のSIDは復元され、異なる送信器のポジショニング・クァンタムは受信機で登録され、そして、全ての曖昧性は解決されるかまたはリジェクトされる。今後、SIDの任意のセットのデータ・ロード・スパンで出現する任意のシンボルは、SIDのクァンタムのうちの1つの倍数であるように適させるべきである。
【０１３４】
データ通信
一旦UIDの全てがネットワークにおいて集められると、質問器はユニークに個々のメンバーにアクセスするためにこの情報を使用することができる。大きなアドレス・ベースを使用することは実際的でなくて、不必要であるので、各々のメンバーにより短いユニークなハンドルを使用するのが慣例である。ここに導かれるSIDは、ハンドルに類似している。各々の送信器は、それ自身によって、または、受信機によって提供されるシード・ナンバーに基づいて内部的にSIDを生成することができる。受信機が全ての送信器についてすでにUIDを知っているので、主に、ネットワーク密度が、好ましくは非常により小さくて、シードが生成することができる最も大きなナンバーより小さいとすると、それは各々のメンバーに対してユニークなSIDという結果になる可能性があるシードを生産する能力がある。送信のみのユニット（ネットワークの全ての他の送信器を知らない）は、ユニークなSIDを保証することができない。その後、それらのローカルにランダムに生成されたSIDは、他の送信器SIDに類似していると判明するかもしれない。この種類の任意の競合は、送信器と受信機との間の交渉によって解決することができるが、この種の任意の交渉試みは、付加的な通信のオーバヘッドを加える。
【０１３５】
図14に示すように、ネットワークの各々の応答機が短い、ローカルにユニークなSID（SID）（26）を生成するためにその長いグローバルにユニークなUID（UID）を使用して、次々に、相対的な（25）の全体のEPMA（EPMA）値を表すエポック・マーカ（1）のエポック（E）内部でスロットナンバー（25）のそのインパルス（24）のポジションを定めるために、このより短いアドレスを使用する。スロットナンバー（25）は、SID（26）および相対的な（28）のデータ・ロード（27）のEPMA値で決定されるポジション（28）で構成される。同じ方法で、UIDのデータ・ロードは、ここに伝達される。UIDがすでに集められ、SIDがネットワークの全てのメンバーにユニークであるので、任意の種類のデータは、直ちにSIDにタグを付けられたEPMA値によって配信することができる。
【０１３６】
上記において、質問器が各々の応答機にユニークなSIDを生成させるシードを示唆すると仮定される。質問器はしかしながら、ユニークなSIDの必要性に対処するために、他のアプローチを選択するかもしれない。UIDを集めるプロセスの間に、応答機がランダムにそれらのSIDを生成するとき、仮定はSIDがいくつかの事例において衝突するが、衝突の確率は次のセッションで大幅に減少する。直交（すなわちユニークなSID）に結果として生じるシードを計算しようと試みる代わりに、単一のセッションにおいて、セッションの最少のナンバーに直交するSIDに結果とし生じるシードを選択してもよい。このアプローチは、結果としてより低い全体のスループットとなるが、より低い複雑度になる。
【０１３７】
図16は、SIDが2つの連続的なエポック（Ei）および（Ej）のスロット・ポジション（26）を決定するために使用される異なるケースを示す。各々の送信器は、全体のセッションの間に各々のエポック内部でその専用のスロット（26）のそのインパルスをポジションを定める。データは、スロット内部に従来の変調によって伝達される。インパルス（29）および（30）（例えば、同じ送信器に属するが、180度シフトされて段階的に実行される）は、信号の2つの異なる二値の状態を意味する（すなわち、1および0）前の例と同様に、スロットの単一のシンボルを使用することは強制的でなく、一連のシンボルは単一のスロットで送信される可能性がある。しかしながら、より長いバーストに対して、このアプローチは、突然の電力消費および現在のドレインに関して最適状態に及ばない。本発明の目的の一部は、インパルスの急速な連続的なバーストによって生じる突然の現在のドレインを回避するためにシンボル送信との間に余地を増大することである。それ故、エポックのサイズを減少させて、各々のエポックの単一または非常に少ないインパルスを放つことは、EPMAにより多く一致している。
【０１３８】
本発明が好ましい実施例に関して本願明細書において記載されるにもかかわらず、当業者は他の応用が本発明の精神と範囲から逸脱することなく本願明細書において記載されるそれらに代用されてもよいと容易に認めるだろう。したがって、本発明は、下記で含まれる請求の範囲によってのみ、制限されるべきである。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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