(57)【要約】複数の信号ソースを活動化する工程と、同期化イベントに応答して複数の信号ソースにデータを同時に伝送させるために複数の信号ソースに同期化イベントを伝送する工程と、を含む通信方法。
2006521036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の信号ソースを活動化する工程と、
該複数の信号ソースに同期化イベントを伝送し、該同期化イベントに応答して該複数の信号ソースにデータを同時に伝送させる工程と、からなる通信方法。
【請求項２】
前記同期化イベントは、所定の期間について搬送波信号の伝送がないこと、および所定の期間について搬送波信号があることのうちの１つであり、前記同期化イベントを伝送する工程はパルス幅変調を使用して実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記同期化イベントは前記搬送波信号の所定の位相で開始および終了する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の信号ソースは、少なくとも１つの伝送パスを有する複数パス伝送アルゴリズムに従ってデータを伝送する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記パルス幅変調は前記複数の信号ソースに、前記同期化イベントに加えて情報を搬送し、さらに前記同期化イベントは前記複数の信号ソースにそれらの電源投入レンジを変更させる、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の信号ソースは、前記同期化イベントに基づく所定の位相で開始するローカルに生成されたシンボル・クロックと、搬送波導出シンボル・クロックとのうちの、少なくとも１つを使用して同時に伝送する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
それぞれがデータを伝送するように適合された複数のソース・デバイスと、
該複数のソース・デバイスを活動化するように適合され、かつ同期化イベントに応答して該複数のソース・デバイスにデータを同時に伝送させるために該複数のソース・デバイスに該同期化イベントを伝送するように適合された、少なくとも１つの宛先デバイスと、からなる通信システム。
【請求項８】
さらに前記複数のソース・デバイスは、少なくとも１つの伝送パスを有する複数パス伝送アルゴリズムに従ってデータを伝送するように適合された、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
さらに前記少なくとも１つの宛先デバイスは、パルス幅変調を使用して前記同期化イベントを伝送するように適合された請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
さらに前記複数のソース・デバイスは、前記同期化イベントに基づく所定の位相で開始するローカルに生成されたシンボル・クロックと、搬送波導出シンボル・クロックとのうちの、少なくとも１つを使用してデータを同時に伝送するように適合された請求項７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に通信システムで使用される同期化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の参照
本出願は、モトローラ社（Ｍｏｔｏｒｏｌａ，Ｉｎｃ）により本出願と共に所有される、
２００１年１０月１７日出願のクフナーら（Ｋｕｆｆｎｅｒ，ｅｔ  ａｌ．）による「Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｕｓｅｄ  ｉｎ  ａ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」という名称の米国特許出願第０９／９８２２７９号（整理番号ＣＭ０１９６９Ｇ）、
２００３年３月１１日出願のクフナーら（Ｋｕｆｆｎｅｒ，ｅｔ  ａｌ．）による「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｔｅｍ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」という名称の米国特許出願第１０／３８５５４９号（整理番号ＣＭ０５６９７Ｇ）、および
２００３年３月１１日出願のクフナーら（Ｋｕｆｆｎｅｒ，ｅｔ  ａｌ．）による「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｇａｉｎ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｉｎ  ａ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」という名称の米国特許出願第１０／３８５８８６号（整理番号ＣＭ０５６９８Ｇ）、に関する。
【０００３】
マルチ・ユーザ・システムでデータを高速、効率的、および確実に通信する手段は多くの適用分野にとって望ましい。こうしたシステムの必要性は、（複数ソースからの）複数個のデータが受信機によって即時に読み取られる必要がある場合に生じる。こうした技術の特定の適用分野の１つが、複数アイテムの電子識別である。
【０００４】
電子識別産業は、リアルタイムのアイテムの追跡および在庫を含む多くの商業および軍事適用分野にとって重要である。こうした使用は、何らかの形の製造、倉庫保管、流通、および小売に関係するほぼすべてを含む無数のシナリオにおいて、運用効率を大幅に向上させることができる。即時および効率的に正確なリアルタイムの在庫追跡を実行する機能により、アイテムの置き違え、アイテムの在庫過剰または在庫不足、およびアイテムの盗難を含むがこれらに限定されることのない多くの形で、無駄を大幅に削減することができる。
【０００５】
現在の電子識別業界は、複数のアイテムを識別する際に手作業の（光ベースの）スキャニングに大幅に依拠しており、それぞれのアイテムに製品コードが割り当てられている。現在では米国の小売業界全体にわたって、統一商品コード（ＵＰＣ）システムが広く普及している。しかしながら、手作業でのアイテムのスキャニングはかなり時間がかかり、人的な間違いが起こりやすい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、複数のソースから受信機へ、高速、効率的、および確実にデータを伝送するための方法を提供することが求められている。より具体的に言えば、ＲＦＩＤシステムにおけるすべての可能な運用ケースで、こうしたデータをできる限り即時に読み取ることが求められている。ＲＦＩＤシステムではデータ通信のスループットを最大にするために
、ＲＦ搬送周波数の感知できる部分であるように十分高い、非常に高いシンボル・レート（ｓｙｍｂｏｌ  ｒａｔｅ）を使用することが可能である。これらのケースでは、確実なシステム・オペレーションが保持されなければならない。いくつかの低搬送周波数システムでは、所望のスループットを達成するために使用する必要があるＲＦサイクルはシンボル当たりわずか２つでよい。こうした高い相対シンボル・レート・システムでは、タイミング・エラーに対して（特に良好なシンボル同期化に依拠したシステムに対して）わずかな余裕しか残されておらず、高度に正確な同期化の方法および装置の必要性が強調される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
記載されたシステムは、複数のソース・デバイスが即時および効率的に宛先デバイスに情報を送ることが可能な改善された通信方法を提供する。記載された通信システムは、いくつかの技法の組み合わせを利用することにより従来技術を介して優れた性能を達成する。本システムの１実施形態において所望のスループットを達成するために、ソース・デバイスは、特に低搬送周波数（たとえば１２５ｋＨｚ）で搬送周波数に対して非常に高いシンボル・レートの比率で通信するが、記載された方法は高周波システムにも同様に適用可能である。記載された技法は、高（絶対）シンボル・レート・システムの場合により重要となる。大量のデータを１つ（または複数）の場所から他の場所へ即時に転送する必要のある、高速高スループット通信リンクの場合は、高シンボル・レート（または高チップ・レート・スペクトル拡散）システムが望ましい。
【０００８】
記載されたシステムはＵＰＣ置換用の手段を提供する一方で、手作業（光ベース）のスキャニングをなくし、スキャニング速度を大幅に向上させるなどの、追加の特徴および利点が加えられる。さらに本発明は、店内の在庫管理などの多くの応用例でかなり有用な多数のアイテムの高速同時識別も提供する。しばしばこうした情報の管理は、リアルタイムまたはほぼリアルタイムで実行される場合により有益である。本発明は、搬送波に対して非常に高いシンボル・レートの比率、または高絶対シンボル・レートを使用することで、スループットを向上させ、結果として所与の数のアイテムを反映するのに必要な時間を削減することができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態は、ソース・デバイス上の回路を簡略化するために一般に（ソース・デバイスから宛先デバイスへの）１方向通信を使用するため、ソース・デバイスはデータ受信機を使用する必要がない。
【００１０】
ソース・デバイスから宛先デバイスに送られる情報は、通常、２進の電子製品コード（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｃｏｄｅ）（「ＥＰＣ」）または識別（「ＩＤ」）情報の形を取るが、いかなる形でもこれらの情報形式に限られるものではない。電子遠隔測定法などの他のタイプの情報（または任意の他のタイプの測定または割り当てられたデータ）を送ることも可能である。実際のところ、２進数（または他の）フォーマットでの表現を有する任意の情報を、記載されたシステムで送ることが可能である。
【００１１】
次に本発明について同じ参照番号が同じ要素を示す添付の図面を参照しながら説明するが、これらは例として示したものにすぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に示されるように、情報は通常、ソース・デバイス１１０、１２０、１３０の集合から単一の宛先デバイス１００に送信され、本発明の好ましい実施形態では、ソース・デバイス１１０、１２０、１３０の集合から宛先デバイス１００への情報の同時通信を使用する。本発明には実施例の情況に応じて多数の応用例があるため、考察全体を通じて使用される用語のいくつかはわかりやすくするために他の用語と交換することができる。した
がって、ソース・デバイス、応答器、ユーザ、アイテム、タグなどの用語は、一般性を失うことなく以下の考察全体を通じて交換可能であること、また、宛先デバイス、システム・コントローラ、呼び掛け器（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｏｒ）、読み取り装置、受信機、などの用語は、一般性を失うことなく以下の考察全体を通じて交換可能に使用されることにも留意されたい。
【００１３】
本発明が採用する通信システムは、光通信、無線周波（ＲＦ）通信、有線（接続）通信、音波通信、容量結合通信、または誘導結合通信を含むがこれらに限定されることのない、いくつかの異なる形の通信１４０を包含することができる。本発明の好ましい実施形態は、タグ１１０、１２０、１３０と読み取り装置１００との間で容量結合通信を使用するが、他の形の通信リンクも制限なしに使用可能である。
【００１４】
本発明の以下の説明は、本システムの多くの重要な態様を説明するいくつかの背景セクション（Ｉ〜ＩＩ）と、本発明の細部を説明する後続セクション（ＩＩＩ〜Ｖ）に分けられる。本システムの好ましい実施形態は、以下で説明する重要な技法のすべてを使用するが、他の実施形態では記載された技法のサブセットのみを使用することが可能である。
【００１５】
Ｉ．データのスクランブリングおよび逆スクランブリング（Ｄｅｓｃｒａｍｂｌｉｎｇ）
図２に示されるように、記載されたシステムでタグ１１０によって読み取り装置１００へ送られるデータ２００は、以下で説明するように測定されたデータまたは他のユーザ定義データを含むがこれらに限定されることのない、多くの形を取ることが可能である。本発明の好ましい実施形態では、通信データ２００は少なくとも識別データ・シーケンスからなる。たとえば、少なくともデータ２００は、デビッド・エル・ブロック（Ｄａｖｉｄ
Ｌ．Ｂｒｏｃｋ）の「Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｃｏｄｅ」ＭＩＴ−自動ＩＤセンター（ＭＩＴ−Ａｕｔｏ  ＩＤ  Ｃｅｎｔｅｒ）、２００１年１月によって概説されるような９６ビットの識別データを有するＥＰＣからなってもよい。ＥＰＣ２００は、ヘッダ２０３、オブジェクト・クラス２０４、ベンダ・コード２０５、および通し番号２０６用のフィールドを予約することによって、システム内の各タグ（またはアイテム）１１０を一意に識別する働きをする。たとえば、９６ビットの情報は大量の固有ＩＤ（２９６〜８×１０２８、この数字の膨大さを示すものとして、地球の質量は６×１０２７グラムである）を規定することに留意されたい。
【００１６】
好ましい実施形態では、タグ１１０上に格納されたデータ２００に、ユーザ情報、エラーのチェックまたは訂正情報（たとえば順方向エラー訂正（ＦＥＣ）、巡回冗長検査（ＣＲＣ）など）、および他の予約済みビットなどの、追加情報２０２が付加される。追加情報（たとえばエラー検出または訂正データ）は、以下に説明するデータ・スクランブリング工程の前または後のいずれに付加することも可能であるが、この追加情報がデータ・スクランブリングの後に付加される場合は、均一にランダムな特性も有することが望ましい。
【００１７】
当業者であれば、いくつかの異なる追加の形の情報（たとえば、プログラム可能タイムスタンプ、他のユーザ個人識別番号（ＰＩＮ）、測定データ、環境データなど）を事前に決定し、タグ１１０、１２０、１３０上に格納することも可能であることを理解されよう。記載されたシステムでは、タグ１１０、１２０、１３０上に格納されるデータの量またはタイプにどのような制限もないことに留意されたい。
【００１８】
すべてのタグ機能は、一般に低複雑性（すなわち低コスト）回路で実施される。タグ１１０上の回路を単純に維持するため、および（以下で完全に説明するように）システム内のチャネル選択工程の性能を向上させるために、オリジナルのＩＤデータ２００はタグ１
１０上への格納に先立ってスクランブルすることが非常に望ましい。これは一般に、タグ１１０上へのデータの格納オペレーション２３０の前に実行されるランダム化またはスクランブリング工程２１１を介して実施される。
【００１９】
このスクランブリング・アルゴリズム２１１は、一般に、ＥＰＣデータ２００がスクランブル２２０された後に望ましい統計的（すなわち均一およびランダム）な特性を示すことを保証するために、システム全体に広く適用される。別の方法として、他の実施形態では、スクランブル済みデータ２２０を効果的に作成するために、何らかの他のスクランブリング、暗号化、または番号付け割り当てアルゴリズムを格納済みデータ２００に適用することが可能である。追加情報のプライバシを得るために、個々のベンダはオプションで事前暗号化２１０を適用することができる。
【００２０】
図３は、記載されたシステムの好ましい実施形態に従った、スクランブル済みデータ２２０をタグ１１０に埋め込むためのシステムの実施例を示す。図３では、オリジナルのＥＰＣ２００が、製造業者などのＥＰＣマネージャ３１０から通常の形で取得される。ＥＰＣ２００はその後スクランブラ３３０に入力され、これがスクランブリング・アルゴリズムを実行してスクランブル済みデータ（Ｓ＿ＥＰＣ）２２０を出力する。ＲＦタグ・プログラマ／作成者３５０は、その後スクランブル済みデータＳ＿ＥＰＣ  ２２０をタグ１１０に埋め込む。スクランブル済みデータ２２０はオリジナル・データ２００の修正版であり、ここでタグ１１０内に常駐する。
【００２１】
図４は、多くのＲＦタグ・デバイス１１０、１２０、１３０から電子識別データ２００を同時に読み取るための高水準ブロック図である。この実施例では、典型的な在庫カウント時に棚上の商品に関連付けられたタグを読み取ることが可能な方法が示される。オペレーション時に、読み取り装置１００はタグ１１０、１２０、１３０の集合を同時に活動化する。活動化されたタグ１１０、１２０、１３０は、チャネル選択の根拠としてスクランブル済みタグ・データ２２０を使用し、複数パス伝送アルゴリズムを実行する（以下のセクションＩＩＩで詳細に説明する）。
【００２２】
たとえば、複数パス・アルゴリズムの第１のパスでは、少なくともＳ＿ＥＰＣ１の一部を使用してチャネルＡ２４０を選択し、少なくともＳ＿ＥＰＣ２の一部を使用してチャネルＢ２４０を選択し、少なくともＳ＿ＥＰＣｎの一部を使用してチャネルＣ２４０を選択する。チャネルＡ、Ｂ、およびＣ、またはそれらのいずれかの組み合わせは、同じであるかまたは異なり得る。読み取り装置１００はその復調アルゴリズムを実行し、最終的に棚上のタグ１１０、１２０、１３０用のＳ＿ＥＰＣ２２０を取得する。Ｓ＿ＥＰＣ２２０は逆スクランブラ４６０にルーティングされ、これが逆スクランブリング・アルゴリズムを実行してタグ１１、１２０、１３０のオリジナルＥＰＣデータ２００を取得する。その後各タグに対応するＥＰＣデータ２００を読み取り装置１００内に維持し、在庫レポートの形でオリジナルＥＰＣマネージャ３１０（たとえば製造業者）に返送することが可能である。当業者であれば、逆スクランブリング・オペレーションが、リモートに配置されたコンピュータまたはオンライン・サーバなどの他の場所でも実行可能であることを理解されよう。図４のシステム内では、高度に構成されたＥＰＣデータ２００の代わりに、タグ１１０、１２０、１３０がスクランブル済みバージョンの少なくとも一部を使用して複数パス伝送アルゴリズムの各パス中にチャネルを選択することから、衝突が最小限になる。このスクランブル済みデータ２２０は、均一に分散されたデータに非常に酷似しているため、同様のＥＰＣデータ２００を備えた商品間での衝突は最小限になる。複数パス伝送アルゴリズムおよびチャネル選択に関する詳細は以下のセクションＩＩＩを、衝突および衝突耐性に関する詳細は以下のセクションＶを参照されたい。
【００２３】
タグ１１０が（以下で説明するように）伝送用に使用するチャネルを選択する必要が生
じる前に、タグ１１０と読み取り装置１００との間では、同期化情報（および可能な拡散利得調整）以外の情報は交換されない。したがって、記載されたシステムにおけるスクランブリングおよび逆スクランブリング方法は自己参照専用でなければならず、ＥＰＣ２００のスクランブルまたはＳ＿ＥＰＣ２２０の逆スクランブルに必要な情報は、データそれ自体のみである。
【００２４】
記載されたシステムは、一定の重要な特性を有するスクランブリング方法を使用する必要がある。重要な特性とは、スクランブリング方法が均一なランダム分散の特性を示す結果に典型的なデータ・シーケンス（ＥＰＣデータ・シーケンスなど）をマッピングするものである。好ましい実施形態では、スクランブリング方法は以下の２つの主要な特性を有する。
【００２５】
１．  ｋ進数で表される２つの典型的なＥＰＣ２００が与えられ、ｋが所定の整数である（たとえば典型的なＥＰＣ２００のペアでは、ｋ進数の多くが同じであるがすべてではない）場合、これらのＥＰＣ２００に対応するスクランブル済みＳ＿ＥＰＣ２２０がｎ個の連続するｋ進数（タグ１１０がチャネル割り当ての決定に使用する）と一致する確率は、およそ１／ｋｎである。
【００２６】
２．  ｋ進数で表される２つの典型的なＥＰＣ２００が与えられ、ｋが所定の整数であり（たとえば典型的なＥＰＣ２００のペアでは、ｋ進数の多くが同じであるがすべてではない）、そのスクランブル済み出力がｎ個の連続するｋ進数（タグ１１０がチャネル割り当ての決定に使用する）と一致する場合、後続のｍ個のｋ進数（タグ１１０が後続のチャネル割り当ての決定に使用する）はおよそ１／ｋｍの確率で一致することになる。
【００２７】
２進で表されたＥＰＣ２００の実施例では、これらの特性は、各出力ビットがあらゆる入力ビットに依存して単一の入力ビットを変更し、平均して出力ビットの半分を変更する、強いアバランシェ（ａｖａｌａｎｃｈｅ）特性に関する。
【００２８】
前述のスクランブリング工程に加えて、データ２００は他のデータのセキュリティを保証するために、ユニバーサル・スクランブリング・アルゴリズムを適用する前または後に（たとえばタグ１１０のプログラミングに先行して）暗号化２１０することも可能である。当分野では、このタスクに使用可能な様々な既知の暗号化アルゴリズムがある（たとえばＡＥＳ、データ暗号化標準（Ｄａｔａ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）、国際データ暗号化アルゴリズム（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄａｔａ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）など）。この追加レベルのセキュリティの可用性は、高プライバシ・アプリケーション（タグが機密の医療または財務データを含む可能性がある場合など）にとって重要である。
【００２９】
ＩＩ．電力投入（ｐｏｗｅｒ−ｏｎ）方法
図７では、好ましい実施形態の趣旨におけるタグ１１０を示すブロック図が示されている。容量結合システムの場合、アンテナ７０１は１対の導電性電極（たとえば容量板）であるが、一般には、電磁場から回路にエネルギーを結合する任意の方法とすることができる。読み取り装置１００によって生成されたＲＦ搬送波信号中の交流（「ＡＣ」）電力は、受動的に電力が供給される（ｐａｓｓｉｖｅｌｙ  ｐｏｗｅｒｅｄ）タグ１１０に結合されて、電力変換装置７０３で整流され、そのうちの直流（「ＤＣ」）出力がタグ１１０に電力を与える際に使用され、タグ・エネルギー・モニタ７０４としても働き、これが通信も可能にする（このエレメントについては、以下でより詳細に説明する）。タグはローカル電源を持たないため、受動的に電力が供給されると言われる。状態コントローラ７０５は伝送情報を生成するためにタグ・データ２２０および通信チャネル選択ブロック２４０上で動作し、この情報がチャネル変調器７０８の制御の下で伝送エレメント７０２（当
分野で周知のロード変調エレメントなど）に印加される。同期化は一般にエネルギー・モニタ７０４内で実行され、これを使用して、セクションＩＩＩで説明するようにすべてのソース・デバイスからの通信の時間合わせを行う。
【００３０】
各タグ１１０上に格納されたデータ２２０は、典型的には低複雑性（すなわち低コスト）回路に格納され、次にこれが読み取り装置１００からの照会に応答する。各タグ１１０、１２０、１３０は、典型的には第１の所定の条件に合致するまで待機した後に、その情報を複数パス・アルゴリズムで活動化および伝送する。第１の所定の条件は、典型的には各タグ１１０、１２０、１３０について同じであるように設定されるが、他の実施形態ではランダムに選択または割り当てることが可能である。タグ伝送条件を示す一般的な流れ図の１例が、図８に示されている。この流れ図では、様々な尺度によって（たとえば第１の所定の条件にもはや合致しないか、または第２の所定の条件に合致する場合）第２の所定の条件に合致する場合があることに留意されたい。
【００３１】
好ましい実施形態では、読み取り装置１００は搬送波信号を介してタグ１１０、１２０、１３０にリモートに電力を供給する。タグ１１０での瞬間受領電力レベルが所定のしきい値（一般に７０３および７０４によって決定される）を超える場合に、第１の所定の伝送条件に合致する。図９はこのアクションを示す流れ図であり、Ｔ１およびＴ２は第１および第２の電力レベルしきい値を表す。一般に、タグは第１の所定の条件Ｔ１を満たしている場合、たとえＴ１を満たすことなく作動および同期化に十分な電力を有する可能性があるとしても、典型的には所定持続時間の搬送波内ギャップである同期化イベントにのみ応答することになる。（たとえば電力供給フィールド内でのタグの移動または結合条件における何らかの他の変化によって）同期化パルスまたはギャップ（すなわち、搬送波信号が伝送されない）が生じた後にＴ１が満たされるという条件にタグが偶然入ってしまった場合、タグは、次の同期化イベントが読み取り装置から受け取られるまで通信しないことになる。一般に、複数パス・アルゴリズムの第１のパスのみが同期化を必要とするが、これは制限ではなく、複数パス・アルゴリズムの後続のパス中にも追加の同期化イベントが同様に発生する可能性がある。本発明のいくつかの応用例では、各伝送パスの開始時にすべてのアクティブに伝送されるタグを再同期化することが望ましい（タグがシンボル・クロック・ソースに対してローカル発振器を使用している可能性があるケースなど、本明細書で説明されるようなスペクトル拡散システムの場合、シンボル・クロックはチップ・クロックである）。同期化イベントは、一般にパルス幅変調技法を使用してタグに送ることが可能であり、この場合、同時に（同期化情報に加えて）他の情報もタグに搬送することができる。たとえば同期化イベントは、２００３年３月１１日出願のクフナーら（Ｋｕｆｆｎｅｒ，ｅｔ  ａｌ．）による「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ
Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｇａｉｎ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｉｎ  ａ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」という名称の米国出願第（整理番号ＣＭ０５６９８Ｇ）で開示されるような、システム内の使用可能チャネル数の調整、または他のアクティブ集団管理の手段としての電力投入領域（すなわち所定の条件）の調整などの、他のイベントを同時に発信するために使用することもできる。パルス幅変調は、タグの伝送の同期化に加えて、電力投入レンジを増加または減少させるためにすべてのアクティブ・タグに発信する際に使用することが可能である。マルチソース通信システム・チャネル化はソース間の近似同期化に依拠しているため、伝送中のソースが同期化されることが重要である。
【００３２】
当業者であれば、記載されたシステムの趣旨から逸脱することなく、他の所定の伝送条件を採用する実施が使用可能であることに留意されたい。タグ１１０が同期化および電力を受信する（受動タグの場合は読み取り装置１００からリモートに、アクティブ・タグの場合は自己動力のいずれかで）と、タグ１１０は受信した信号強度を継続して監視し、これが依然として伝送可能な所定の条件内にあるかどうかを判別する。上述のように、タグ
は依然として読み取り装置の信号発信（たとえば、追加の同期化または適応パルスまたはギャップ）を受け入れることも可能である。タグ１１０はいったんそのデータの変調および伝送２５０を開始すると、完全に活動化される。システムの好ましい実施形態では、複数のタグ１１０、１２０、１３０は、典型的には所与の時間に完全に活動化されることになる。
【００３３】
グループ内で完全に活動化されたタグは、第２の所定の伝送条件に合致するまでそれらの情報を複数のパス内で引き続き伝送することになり（以下で全面的に説明する）、その時点でデータの伝送を停止する。好ましい実施形態では、タグ１１０で受信した電力レベルは、タグ・エネルギー・モニタ７０４によって監視された際に、第１の所定のしきい値を下回るか、または典型的には第１の所定のしきい値よりも高く設定される第２の所定のしきい値を超えるかのいずれかの場合に、第２の所定の伝送条件に合致する。
【００３４】
この方法では、タグの各グループが典型的には完全に活動化される、第１および第２の所定の伝送条件が受信する電力レベルのレンジ（たとえばウィンドウ）を形成する。記載されたシステムの好ましい実施形態では、電力投入レンジは典型的には約３ｄＢ幅であり、これは、タグ１１０、１２０、１３０が（何らかの正規化された受信済み電力レベルに関連して）１〜２Ｘのレンジ内の電力に応答することを意味する。電力供給ウィンドウは、一般に、タグの伝送を比較的狭い電力ウィンドウ内に収めさせるものであり、これによって（たとえば、非直交拡散コードを使用するスペクトル拡散システムでの）典型的ないくつかの通信システムに影響を与える遠近問題（ｎｅａｒ−ｆａｒ  ｐｒｏｂｌｅｍ）を緩和するのに役立つことに留意されたい。
【００３５】
好ましい実施形態では、システム内のすべてのタグ１１０、１２０、１３０に典型的には同じ電力投入レンジが割り当てられるが、プログラム可能（たとえば事前に割り当て済みであるがおそらく異なる）またはランダムな電力投入条件を使用するなど、他の実施形態も可能である。こうした実施例の１つは、異なる製造業者に異なる電力投入レンジ・レベルが割り当てられ、異なる製造業者の製品間に何らかの分離（または区別）が与えられた場合に生じる可能性がある。
【００３６】
記載されたシステムの他の実施形態では、（基本の同期化を越える）２方向通信機能を備えたタグが存在する可能性があり、この場合、第１および第２の所定の伝送条件が何らかの他の信号発信情報からなる場合がある。所定の伝送条件がランダムな場合、これらの条件はタグ１１０上でランダムに決定される、読み取り装置によって適応的に決定される、またはタグ１１０のプログラミング時、とすることが可能である。ここでも、本システムの趣旨を逸脱することなく、これらの伝送制御の他の実施（たとえばタグを使用する２方向通信など）が可能であることに留意されたい。
【００３７】
図１０に示された実施形態例では、コントローラ１００１によって本社からリモートに制御することが可能な読み取り装置１００が、伝送媒体１００３を介して棚１００５上に取り付けられたアンテナ１００４に接続される。物理的寸法の異なるオブジェクト１０２０、１０２１、１０２２にはパッケージの異なる部分にタグ１１０、１２０、１３０が配置され、結果として、読み取り装置１００に関連付けられたアンテナ１００４と、タグ１１０、１２０、１３０に関連付けられたアンテナ７０１との間の結合に変化を生じさせ、さらにその結果、タグ電子部品１０１２によって受け取られる電力レベルが異なることになる。読み取り装置アンテナ１００４とシステム内の様々なタグ１１０、１２０、１３０との間の異なる結合特徴により、所与の読み取り装置アンテナの励起レベル（すなわち読み取り装置の伝送電力レベル）に対して異なるタグが異なる電力レベル（レンジ境界線１０３０および１０３１によって示される）を受け入れることが可能になる。様々なタグ１１０、１２０、１３０が異なる読み取り装置伝送電力レベルで、および異なる時間に、伝
送を開始することになる可能性があるため、この効果は、好ましい実施形態でシステム内に存在するタグの粗集団削減（ｃｏａｒｓｅ  ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）としても働く。しかしながら複数のタグ１１０、１２０、１３０は、記載されたシステムの好ましい実施形態における特定の電力レベルについて、典型的には依然として同時に伝送を開始することに留意されたい。たとえば、識別が必要な１０００のアイテムが在庫されており、読み取り装置１００は１０の異なる可能な電力レベルを通り、各電力レベルでおよそ１００のタグのグループを活動化させる場合がある（ただし、一番上および一番下の電力レベルではより少ないタグを活動化させる場合がある）。システムの他の実施形態では、ユーザが伝送のために（共通基準に関連して）特定の時間スロットを選択する、時間スロット化（チャネル化）システムの場合など、複数タグからの伝送が同期化される（必ずしも同時ではないが）だけの場合がある。１実施形態では、読み取り装置１００は最低の伝送電力レベルから始まるすべての可能な伝送電力レベルを通ることに留意されたい。したがって、タグ１１０、１２０、１３０の特定の電力投入レンジにより、読み取り装置１００はタグの各グループが伝送を開始および終了するタイミングを効果的に制御する。読み取り装置１００は、特定の電力投入レンジ（たとえば１０３０と１０３１との間）にあるタグ１１０、１２０、１３０のすべてが一意に識別された時間を特定し、その時間に次の電力レベル（たとえば１０３１より上）に入るか、または識別工程を終了することが可能であるため、この態様は重要である。
【００３８】
他の実施形態では、読み取り装置１００は所与の在庫プロファイルに関する予測された電力レベルのレンジを「習得」または記憶すること、および活動履歴とともにそれらの電力レベルに与えられた優先順位を使用してその電力スイープ（ｓｗｅｅｐ）を調整することが可能である。読み取り装置１００が、タグの活動化されていない電力レベルに入った場合、その状況を（典型的にはエネルギーまたは変調の検出測定値が低いことによって）感知し、以下でより詳細に説明するようにタグの合計読み取り時間を最小限にするために、即時に次の電力レベルに入る。他の応用例では、伝送システム全体の効率を最適化するために、読取装置がタグに信号を発信して、それらの電力投入レンジを（たとえばより狭いかまたはより広い電力投入ウィンドウに）適合させることができる。
【００３９】
ＩＩＩ．チャネル選択および伝送方法
すべての複数ソース（またはマルチユーザ）通信方法は、本発明と同様に何らかのタイプのチャネル化方法を使用する。記載されたシステムでは、いくつかのチャネル化方法または技法のうちのいずれか１つを使用することが可能である。一般に使用されるチャネル化方法は、直交チャネル化方法または準直交チャネル化方法という、２つのカテゴリに分けることができる。本発明は、所与の数のアクティブなタグおよび通信チャネル条件に対してシステム・オペレーション（すなわち使用可能なチャネル数）を最適化することが可能であるという事実に依拠している。
【００４０】
直交通信チャネルには、選択されたチャネル上での通信が線形システム内の他のチャネル上での通信を（まったく）妨害しないという利点がある（すなわち、異なるチャネル間でのシンボル時間を介した相互相関がゼロに定義される）。準直交チャネルはほぼ直交であり（たとえば異なるチャネルについてゼロに近い相互相関値を有する）、典型的には直接拡散符号分割多重アクセス（ＤＳ−ＣＤＭＡ）システムで使用され、このシステムでは典型的には各ユーザに異なる拡散コードが割り当てられる。
【００４１】
最大長の線形フィードバック・シフト・レジスタ（「ＬＦＳＲ」）シーケンス（すなわち、ｍシーケンス）の異なる位相（すなわち時間シフト）が低い（すなわち準直交）相互相関特性を有することが分かっていることは、当分野では周知である。２つの位置合わせされていないシーケンスの相互相関値は、−１／Ｎ（正規化済み）となるように定義され、ここでＮはＬＦＳＲ擬似雑音（「ＰＮ」）シーケンスの長さである。符号分割多重アク
セス・システムにおいて異なるユーザをチャネル化するために、しばしば同じ基底ｍシーケンスの異なるコード位相が使用される。当分野で周知であるように、ＰＮシーケンス内の各シンボルまたはビットが典型的には「チップ」と呼ばれる。
【００４２】
特別に増補されたＰＮコードの１例が、シーケンス内に（コード位相に応じてシーケンス内の異なるポイントで）人工的に挿入された（すなわち、ＬＦＳＲの通常オペレーションによって生成されたのではない）２進のゼロを有するものであり、その結果、各チャネルの同じ時間オフセットで時間合わせ（すなわち同期化）された人工的に挿入されたゼロが発生し、結果として同じｍシーケンスの異なるコード位相間にゼロの相互相関値が生じる。本発明の好ましい実施形態では、これらの特別に増補されたｍシーケンス（その生成は図１１に示す）を使用して、同期化システムにおける直交コード・チャネルを取得することに留意されたい。採用されたスペクトル拡散技法の付加された特典として、通信分野ではよく知られている耐妨害性（処理または拡散利得とも呼ばれる）も達成される。こうした技法の適用は、出荷時設定などの厳しい電磁環境にとって重要である。
【００４３】
特に多くのユーザをかかえるシステムにおいて直交性を維持することの必要性は、正確なタイミング同期化の必要性を重視するものである。特に、直交拡散コード（たとえば、特に増補されたｍシーケンス、ウォルシュ・コードなど）を使用するスペクトル拡散ＲＦＩＤシステムの場合、正確なチップレベルのタイミング同期化は特に重要である。理想的な無雑音システムでは、変調パルスはスクエアであって完全に時間合わせされており、チップ期間内のいずれのサンプリング瞬間も十分である。しかしながら、受信機フィルタリング、特に雑音帯域幅を制限しＳＮＲを最大にすることが意図された受信機フィルタリングが導入されると、パルスが理想的なサンプリング・レベルからわずかに離れるサンプル・タイミング・レンジは縮小し始めるか、または消えてしまう。この理想的なレベルからの逸脱は、当分野ではよく知られたしばしば符号間干渉（ＩＳＩ）と呼ばれる線形歪みによるものであり、エラーの量は当該シンボル・サンプリング瞬間周辺の、以前および場合によっては後続のデータ・シンボルに依存する。
【００４４】
フィルタリングによりサンプリング・ポイント周辺で形成される歪みは、一般に相関付けられているＰＮコードに対して非直交である。この歪みは、相関器の出力時の雑音寄与として現れる。典型的な通信システムでは、この歪みは信号によって発生するものであるため信号強度に比例し、信号レベルの５から１０％のＲＭＳ値を有する可能性がある。このような場合、たとえ非常に強い信号状態であっても、こうしたＩＳＩ歪みは信号対雑音比を２０から２６ｄＢに制限する。これはより高位の配置（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）（たとえば１６  ＱＡＭまたはそれ以上）が使用されていない限り、ＴＤＭＡなどの単一占有チャネリング方法に対する十分なＳＮＲよりも多い。
【００４５】
しかしながらＣＤＭＡスペクトル拡散システムでは、すべてのユーザが同じ時間に同じ周波数上に存在する。多くのユーザが存在する場合、各ユーザからの非直交線形歪みが全体の雑音レベルに合計されることになり、単一のユーザによって寄与されるものに比例して悪くなる。すべての波形が同時に存在するため、当該ユーザはそれ自体のＩＳＩ（一般にそのコードに対して非直交である）だけでなく、他のユーザによって生成されたＩＳＩ（これも一般にそのコードに対して非直交である）も受ける。一般に拡散コードの直交性は、時間同期化がユーザ間でスリップする際に弱まる（特に、直交拡散コードの場合）。たとえば、すべてが同じ信号レベルを有する１００人の同時ユーザが存在し、それぞれが２６ｄＢの線形歪みによるＳＮＲを有する場合、各信号が認識する全体の歪みはそれら１００の歪み波形の合計、すなわち２０ｄＢ多く、結果として各信号について６ｄＢのＳＮＲとなる。何らかの信号レベル変動がある場合、弱い方のタグにはやや悪いＳＮＲが見られ、強い方のタグにはやや良いＳＮＲが見られる。
【００４６】
前述の考察は、依然として波形の正確なタイミング合わせを前提としている。波形が時間合わせに失敗した場合、それらのＩＳＩは一般に数パーセント大きくなり、コンポジット信号に寄与する歪み（雑音）は悪化する可能性がある。タグがそれらの通信を同期させるためにパワーアップまたはしきい値超過情報にのみ依拠していた場合、性能を大幅に低下させるいくつかの状況が生じる可能性がある。タグを不適切に同期させる可能性は２つあり、どちらについても以下の段落でより詳細に実証する。１つのケースでは、タグは、タグ上での結合における差異およびしきい値化回路における許容差など、多数の影響によって異なる時間にそれらの第１の所定の条件についてのパワーアップしきい値を超過している。この影響の結果、タイミング合わせの失敗で２つまたはそれ以上のサイクルの搬送波を生じる可能性があるが、これは比較的狭い電力ウィンドウを維持することによって大幅に緩和することが可能である。シンボル・レートが搬送波周波数よりも大幅に小さいシステムの場合、これによって重大なタイミング・エラーは生じない。しかしながら、シンボル・レートが搬送波の感知できる部分であるか、または大規模な絶対レートであるシステムの場合、タイミング合わせの失敗は重大であるか、または極端なケースでは通信を阻止する可能性もある。これらの影響によって導入されるタイミングの不確実性は、パワーアップあいまいさとみなされる可能性がある。
【００４７】
他方のケースでは、タグは物理的に異なるように方向付けされている可能性があり、それらの基準フレームは不確実である。たとえば容量結合システムにおいて、１つのタグが他方のタグに対して上下反転している場合、電力を供給しているＥ場の極性と、そのタイミングを提供している搬送波のゼロ交差の感知は、位相外れの搬送波サイクルの半分である。ここでも、シンボル・レートが搬送波周波数よりも大幅に小さいシステムの場合、これによって重大なタイミング・エラーは生じない。しかしながら、シンボル・レートが搬送波の感知できる部分であるシステムの場合、これは重大な（しかしより小さな）タイミング・エラーの別の原因である。このタイミング合わせの失敗への寄与は、配向あいまいさと呼ばれる。誘導または電磁などの他の結合方法も、これらと同じ影響を受けやすいことに留意されたい。たとえば、誘導システムでは、誘導器の平面がＨ場に対して逆である場合、誘導された電圧は
【００４８】
【数１】
2006521036.tif 000003
【００４９】
に基づいて反対の符号を伴い、上式でｅｍｆは誘導された電圧、Ｎは誘導器内での回転数、
Φはリンクされた磁束であり、これは時間ｔに関して差分化される。このケースでは、導電器の平面が反転されている場合、リンクされた磁束は反対の符号を有し、誘導されたｅｍｆも同様である。
【００５０】
図５では、システムの図、および、異なる結合値を伴い、異なるしきい値許容差を有する同じ読み取り装置に結合された２つのタグに見られる波形を示すことによって、パワーアップあいまいさを実証する。５０１は読み取り装置であり、アンテナ５０２に接続される。近距離に結合されたタグ１（５０３）および遠距離に結合されたタグ２（５０４）は、５０５で表されるフィールド線を介して結合される。読み取り装置搬送波形５０７は送信機フィルタの過渡応答に応じて相対的に即時に生じる。しかしながら、ＤＣ側のバイパス・コンデンサがＲＦサイクルごとに蓄積するために使用可能な誘導電荷の量は制限されているため、タグ１およびタグ２は、より遅く生じるＤＣ波形を有することになる。強く結合されたタグの場合、より多くの電荷がタグ・アンテナ上に誘導されてサイクルごとに
ＤＣ側のバイパス・コンデンサに注入されるため、その後はより速く生じる。弱く結合されたタグはそれらのプレート上に誘導される電荷が少なく、本質的に整流器はそれを通じて流れる電流量が小さいことからより大きな動的ソース・インピーダンスを有するため、同じバイパス・コンデンサを充電するためにより長い時間がかかることになる。これらの変動する電荷注入の結果、２つの異なる充電波形５１０（タグ１用）および５１５（タグ２用）が生じる。
【００５１】
加えて、タグは、結合差異に鑑みて好適に調節することが不可能な構成要素許容差を有する場合がある。これらの許容差は、「電源オン」条件に合致しているかどうかを判別する差異に使用されるしきい値に影響を与える。これらの許容差は、波形５２０（タグ１の電力投入）および５２１（タグ２の電力投入）に示されるように、電源オンされたことをタグが認識する瞬間にさらなる不確実性を加えることになる。
【００５２】
図６では、読み取り装置の電力による同じＥ場が通常のタグおよび反転（配向の意味で）されたタグ上でどのように処理されるかを示すことによって、配向あいまいさを実証する。タグ・アンテナ電極６０１、６０２がＥ場６０３内に浸漬され、回路ノード６０４と６０５との間に電圧が誘導される。この電圧は整流器６０６を横切って印加され、これがエネルギー散逸エレメント６０７（電力を消費するタグ上のアナログおよびデジタルのすべての回路を表す）、およびバイパスまたはリップル・コンデンサであるエネルギー蓄積エレメント６０８によってＤＣ側にロードされる。タグ向けのローカル接地は６０９であり、タグ上のすべての回路に共通の戻り点である。
【００５３】
図示された配向の場合、印加されるＥ場は波形６１０によって表される。クロック信号はアンテナ接続６０４または６０５のいずれかから回復可能である。６１１は、ノード６０４と接地６０９との間の電圧に関する波形である。６１２は、ノード６０５と接地６０９との間の電圧に関する波形である。どちらの場合も、波形は整流器の構造によりローカル接地より下に１ダイオード電圧降下（所与の注入電流レベルの場合）６１３より多く下がることはない。波形からわかるように、２つの電極電圧の立ち上がりは１８０°異なる。
【００５４】
ここで６１４のように場内でタグの配向が逆転（または等価として、印加されるＥ場の極性が逆転）し、同じ波形が測定された場合、その結果はノード６０４については６１５に、ノード６０５については６１６に示されるようになる。６０４から抽出されたクロックの立ち上がりは、以前の配向での６０４のクロック信号と１８０°位相がずれ、６０５から抽出されたクロックでも同様である。１２５ｋＨｚの搬送波システムの場合、この１８０°の位相シフトは４μ秒の差に対応する。この方法では、たとえ等しく結合され垂直に配向された（必ずしも同じ絶対的な意味ではない）アイテムであっても、４μ秒の同期外れが発生する可能性がある。
【００５５】
本発明は、前述のあいまいさの問題を防ぐ方法に対処している。これは、タグ・クロックおよび搬送周波数がローカルに（タグ上で）生成されるケースにも適用される。パワーオンあいまいさおよび配向あいまいさの両方を、所定の持続時間、一貫したタイミング（搬送波ゼロ交差に関して）の同期化ギャップを読み取り装置の送信機波形に挿入すること、および２つ（またはそれ以上）の回路実施形態（以下の文で詳細に説明する）のうちの１つをタグ電子部品に配置することによって、解決可能である。この読み取り装置からの信号発信方法は本発明の１実施形態にすぎず、当業者であればタグに同期化イベントを発信する他の方法があることを理解されよう。この特定の実施形態では、オンオフ・キーイング（ＯＯＫ）またはパルス幅変調（ＰＷＭ）の形を使用して、タグに同期化イベントを返信する。
【００５６】
読み取り装置クロックの事前に定義された位相で開始し、所定の期間持続して、読み取り装置信号の事前に定義された位相で終了する、ギャップを挿入することにより、タグにそれら自体を配向する際に使用する絶対基準を与えることになる。（ギャップの持続時間は、タグがこの時間中には蓄えられた電荷のみで動作するため、長すぎなければ重要ではない。）これは図２５に示される。好ましい実施形態では、読み取り装置の波形２５００には、立ち上がりゼロ交差２５０２、２５０３で開始および停止するギャップ２５０１がある。このギャップは、タグのバイパス・コンデンサが完全に充電を終えることが可能な所定の時間が経過するまで挿入されない。タグのＤＣ側波形２５０４は、典型的な電荷遷移を示す。初期の遷移が落ち着いていなかったため、またはギャップ中に何らかの電荷が除去されたため（タグは、この時間中ＲＦがオフになっている状態で、コンデンサに蓄えられた電荷のみで動作しているため）のいずれかにより、バイパス・コンデンサが完全に充電されない場合、ギャップの終わりでタグの立ち上がりにより長い時間がかかることになる。しかし、コンデンサが完全に充電された場合、コンデンサを再充電するための時間は必要でなく、本質的にＤＣ波形は読み取り装置の波形に追従する。ギャップの間も一部の回路（特に同期化回路）は作動しなければならないため、必然的に一部の電荷はこの間にコンデンサから放電されることになるが、この電荷の量は通常のタグ動作に比べて非常に少ない。その結果、この間のわずかなドループが２５０５に示される。しかしながら、この動作消費電流は最低に保たれるため、ドループの量は少なく、引き続いて生じる遷移２５０６は異論を挟むものではない。
【００５７】
クロックがノード６０４および６０５の両方から抽出される場合、クロックのどちらの位相もタグを選び出すために使用可能である。ギャップ後の第１の端が立ち上がり端となることをタグが認識している場合、タグは第１の端を立ち上がり端として与えるクロックを選択することができる。これにより、それらのクロック・ソースに関する受信したかまたは回復した搬送波形に依拠するタグに対して存在するクロック位相のあいまいさがなくなる。別の方法として、６０４と６０５との間の差分波形は、第２の高速（たとえばＤＣ側でフィルタリングされない）整流器を使用して全波を整流し、その後周波数２分割回路を介して整流済みの波形を送り、適切な位相でオリジナルの周波数を回復させることが可能である。どちらの方法も、同期イベントの終わりを検出することで、所定の条件を満たしていればタグにデータの伝送を開始させることが可能である。次にこれら両方の実施形態について、詳細に説明する。
【００５８】
図２６は、全波整流器を使用する実施形態を示す。電極２６０１および２６０２はアンテナとして働き、これらのノードを横切る差分信号が高速整流器２６０７に送られる。全波整流済み波形はロード２６０８を横切る。バッファ２６０９は、タイマとして働くランプ波発生器と整流器とを分離させる。ランプ波発生器は、ランプ波コンデンサ２６１１を高速充電する充電エレメント２６１０、この実施形態ではｐチャネルＭＯＳＦＥＴからなる。このコンデンサはエレメント２６１２を介して放電され、この実施形態では放電時定数を設定するために使用される大規模値抵抗器（ｌａｒｇｅ  ｖａｌｕｅｄ  ｒｅｓｉｓｔｏｒ）である。このランプ波が抵抗分割器２６１３によって決定されたしきい値を下回った場合、比較器２６１４が作動し、出力２６１５がフリップフロップ２６１６を起動する。このフリップフロップの出力２６１９がクリアスルー（ｃｌｅａｒ  ｔｈｒｏｕｇｈ）ＲＣネットワーク２６１７へ再送され、これによって出力２６１９がワンショット・ショート・パルスとなり、この持続時間は時定数によって決定される。ＯＲゲート２６１８は、初回パワーアップ時にフリップフロップを初期化するためのリセット・パスを提供する。ワンショット出力が２分割構造のフリップフロップ２６２０の状態（あいまい）をクリアするため、ギャップが終了して２６２０が再度トグルを開始した場合、フリップフロップ出力２６２１は意図された配向に対して適切な基準となるクロックの知られた位相を提供する。ブロック２６０３および２６０７は整流器回路であり、図６のブロック６０６と同様の形態を有する。エレメント２６０４は、残留アナログおよびデジタル・タグ回路
のインピーダンスを表す等価ロード・エレメント（それらの回路の電力散逸をモデル化するために使用可能）である。エレメント２６０５は、タグ上の電源バイパス・コンデンサを表す。タグ用のローカル接地は２６０６であり、タグ上のすべての回路に共通の戻り点である。上記のすべての回路は、本発明の可能な１実施形態のみを形成することに留意されたい。当業者であれば、本発明の精神を逸脱することのない多くの可能な形態の同期化回路が存在することを理解されよう。
【００５９】
この回路に関する波形が図２７に示される。２７０１は、ギャップ２７０２を伴う読み取り装置伝送波形である。ギャップは立ち上がり端ゼロ交差で開始および終了することに留意されたい。２７０５は高速整流器２６０７の出力であり、２６１０で現れる波形でもある。２７０７はランプ波発生器の出力であり、２７０８は２６１３のしきい値である。２７１０は比較器出力２６１５であり、２７１１はワンショット出力２６１９であって、これは２分割フリップフロップ２６２０をクリアするために使用される。２７１２は２６２０の出力であり、すべての後続のタイミングに使用される最終の適切に位相取りされたクロックである。
【００６０】
図２８は、前の実施形態よりも１つ多いフリップフロップといくつか多いゲートを使用するが、第２の整流器はない、代替実施形態を示す。図２６と同じエレメントには同じラベルが付けられている。各電極からのクロックはバッファリングされ、タイマ・ラインアップ２６２５、２６３０、およびラッチ２８０３、２８０４を駆動する。これらのいずれかのラッチの立ち上がり端がそのラッチを設定する。ワンショット出力はＯＲゲート２８０５、２８０６を介してギャップに先立ってラッチを初期化バーストからクリアする。第１の立ち上がり端が適時に現れた場合（読み取り装置はギャップ後に立ち上がり端を伝送するため、これは真に第１の立ち上がり端でもある）、そのフリップフロップが第１にラッチし、その設定された出力がＯＲゲートを介して他のフリップフロップのクリア入力に印加されるため、不適切な位相の立ち上がり端がそのフリップフロップをラッチすることはない。いずれかのラッチの出力（２８０８、２８０９）を使用して、適切なクロック位相２８１０を残留回路に渡すマルチプレクサ２８０７を制御することが可能である。
【００６１】
図２６および／または図２８で開示された回路によって提供されるようなシステム・クロック（好ましい実施形態では読み取り装置搬送波）の共通位相をタグが使用できるようになると、すべてのタグが絶対基準端から動作するようになり、同期タイミングを有することになる。一般に、共通システム・クロック位相が決定されると、タグはシステム・クロックからシンボルまたはチップ・クロックを導出して、典型的にはクロックを整数比で分割することによってそれらの伝送のタイミングを合わせることになる。他の同期化実施形態の構想も可能である。たとえば、搬送周波数がシンボル・クロックよりもかなり高い場合、高周波数分割器が極端に大量の電流を消費している可能性がある。こうしたケースでは、自走型（ｆｒｅｅ−ｒｕｎｎｉｎｇ）であるが同期可能な発振器を使用して、ローカルに生成された（すなわちタグ上に常駐する）シンボル・クロックを使用することがより効率的な可能性がある。こうしたケースでは、たとえばギャップの終わりなどの同期イベントの何らかの特徴に基づいて、ローカル・シンボル・クロック（たとえば当分野でよく知られたＲＣ発振器）を所与の開始位相（初期条件）で開始させることが可能である。
【００６２】
上記では、読み取り装置信号がタイミングだけでなくタグ用の電源ソースも提供する、受動的に電力が供給されるタグ・システムについて詳細に説明した。他の実施形態または応用例では、電力自給型の（たとえばローカル・バッテリを備えた）タグを必要とする場合がある。こうしたタグは、電力を提供するために読み取り装置搬送波の存在を必要とせず、こうしたケースでは、同期イベントは搬送波パルスの不在ではなく搬送波パルスの存在である可能性がある。２つの搬送波ギャップを搬送波の短いバーストによって分離できることも構想可能であり、搬送波の短いバーストの特徴は同期化イベントとして働く。
【００６３】
上記で参照されたような受動的に電力が供給されるシステムに戻ると、記載されたシステム内のタグ１１０、１２０、１３０は複数パス伝送アルゴリズムを使用してそれらのデータを伝送する。複数パス伝送アルゴリズムはタグ１１０、１２０、１３０の合計読み取り時間を決定する際に重要であり、いくつかの異なる面からなる。アルゴリズムで採用される一般的な考えでは、各タグ１１０、１２０、１３０が各アルゴリズム・パスでの通信用に特定の（好ましくは均一にランダムな）チャネルを選択することになる。
【００６４】
記載されたシステムの好ましい実施形態では、チャネル選択２４０は典型的にはタグ１１０に格納されたデータ２２０に直接的に基づく。その後、一般にタグ１１０は、新しいチャネルを選択して工程を繰り返すことになる時点であるアルゴリズムの次のパスまで、好ましい実施形態では選択されたチャネル上でその情報（すなわち識別データ）を伝送する。本発明の好ましい実施形態では、タグの伝送は（第１の所定の伝送条件により）おおよそ同期化されるものと想定される。
【００６５】
それぞれのタグによるチャネル選択は、所定の情報（すなわち、典型的な実施形態でのタグ・プログラミング２３０時に決定された、タグによって集められた実際のデータ、またはタグそれ自体の設計で可能な）に基づくものである。本発明の好ましい実施形態では、各タグ１１０のチャネル選択は、（以下でより詳細に説明するように）タグ１１０に格納された識別データ２２０から直接（アルゴリズム方式で）決定される。他の実施形態では、読み取り装置受信機内で何らかの方法でシーケンスが導出可能な限り、前述の所定の情報がタグ１１０上に格納されたデータには直接基づかない擬似ランダムに生成された数を含むことが可能であることにも留意されたい。
【００６６】
前述のセクションＩで全面的に説明したように、また良好なシステム性能にとって重要なように、記載されたシステムの好ましい実施形態では、データ２００の少なくとも一部（たとえばＥＰＣ、ＣＲＣなど）がタグ１１０上に格納する２３０前に事前にランダム化（またはスクランブル）２１１されることを必要とする。タグ１１０は本質的に、格納されたデータ２２０またはその一部（たとえば２２１、２２２）を使用して複数パス・アルゴリズムの各パス内の通信チャネルを選択する２４０ので、システム全体の性能が最高であるためにデータ２２０が均一にランダムであるように見えることがきわめて重要である。これは、前述のセクションＩで説明した低複雑性の可逆性スクランブリング・アルゴリズム２１１を介して実施される。
【００６７】
特に、図１２に示されるように、好ましい実施形態の複数伝送パスそれぞれでのチャネル選択工程２４０は、事前にスクランブルされた（すなわちランダム化および格納された）データ２２０の所定のサブセット（たとえば２２１、２２２、２２３、２２４）を使用して、各パスで通信チャネルを選択する２４０ことによって実行される。整流子（ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）またはマルチプレクシング・デバイス１２４０などのチャネル・セレクタ１２２０は、典型的にはチャネルを選択する。タグ２２０上に格納されたデータの新しいサブセット２２１、２２２、２２３、２２４（すなわち新しい乱数ドロー（ｄｒａｗ））は、典型的にはアルゴリズムの各後続パスでのチャネル選択に使用され、複数パス伝送アルゴリズム全体にわたるランダムかつ独立したチャネルの選択が保証される。
【００６８】
タグ１１０は、各アルゴリズム・パスでそのデータ２２０のすべて（好ましい実施形態の場合と同様）、またはデータの一部のみを伝送する（すなわち、一般に次のパスでタグによって使用されるチャネルを決定するために十分なデータが伝送される）ことが可能であることに留意されたい。典型的には、アルゴリズムの各パスでチャネル選択に使用されるデータの一部２２１、２２２、２２３、２２４は一意であり、データ２２０の連続したセクションであって、好ましくは事前にランダム化されているが、これらの条件は厳密に
必要ではない。複数パス伝送アルゴリズムのパスに対する特定のチャネル選択は、「チャネル選択プロファイル」と呼ばれる。
【００６９】
たとえば、各タグ上に格納された事前にスクランブルされた１２８ビットの識別データ２２０を備えたシステムでは、一意であるが連続した８ビットのセクションを使用して、１６（すなわち１２８／８）のアルゴリズム・パスそれぞれで２５６（すなわち２８）チャネルのうちの１つを選択することが可能である。したがって、各タグ用のデータの第１のランダム化されたバイト（たとえば２２１）は、アルゴリズムの第１のパス上でそれぞれ各タグ用の通信チャネルを選択２４０し、各タグ用のランダム化されたデータの第２の（さらに望ましくは異なる）バイト（たとえば２２２）を使用してアルゴリズムの第２のパス上で伝送用チャネルを選択２４０する、という具合である。この複数伝送パス工程は、タグ上に格納されたすべてのデータが使い果たされるまで（たとえば、この例では１６番目のパスが完了され、図２ではこれは２２４に対応する）、または読み取り装置１００が伝送を停止するようにタグに信号を発信する（一般に、前述のように７０４（１２１０）で第２の所定の条件に合致することによってタグ１１０で感知される）まで続行する。データが使い果たされると、工程全体はオプションで反復可能であるが、タグは典型的には同じ（決定性）チャネルを選択することになる。必然的に発生することになる衝突をランダム化するために、各タグ用の各アルゴリズムについてランダムかつ一意に決定されたチャネルを選択することが望ましいことに再度留意されたい（以下のセクションＶの詳細を参照のこと）。
【００７０】
もちろん、当業者であれば、データの他の（たとえば非連続的または完全に一意でない）セクションを使用して、直接または間接的に各パス内の通信チャネルが選択可能であることを理解されよう。この方法では、チャネル選択を反復する前に、ほぼ制限なしにアルゴリズム・パスの最大数を拡張することが可能である。同じデータの異なるサブセット２２０が（パターンの任意の反復が生じる前に一意のチャネル選択を拡張するために）後でチャネル選択１２２０に使用されるように、チャネル選択プロファイル（またはチャネル選択アルゴリズム）をいくつかの伝送パス後に修正することが可能である。たとえば、複数パス伝送アルゴリズムの１６のパスの後に、タグはアルゴリズムの後続パス用の新しいチャネル選択に達するために、チャネル選択データ（すなわち所定のデータ）をｎビット（上記の例ではｎ＝１．．．８）だけシフトすることが可能である。この方法では、一意のチャネル選択の数を事実上制限なしに拡張することが可能であるが、タグ回路の複雑さは増加する。
【００７１】
チャネル選択アルゴリズムの他の実施形態は、タグ上に格納またはプログラミングされた（一般に制限付きの）データからチャネル選択を決定するために、何らかのタイプのマッピング（一般に１対１ルックアップ・テーブル、または他の代数または論理）関数を適用することも可能である。チャネル選択工程の唯一の重要な特徴は、タグ内のデータについての情報の何らかの部分がわかっていれば、チャネル選択が読み取り装置１００内で計算可能なことである。
【００７２】
チャネル・ソースが制限されている（すなわち複数パス通信アルゴリズムの各パス内で選択するための各ユーザに使用可能なチャネルの数が制限されている）ため、伝送タグ間には必然的に衝突が生じることになる。衝突とは、特定のアルゴリズム・パス中に２つまたはそれ以上のタグを同じチャネル上で送るように選択する場合として定義される。この状況は、通常のシステム・オペレーションの下で予測される。たとえば、２５のタグが６４のチャネルを介して送られる典型的なケースでは、少なくとも１つの衝突が生じる確率は１パス当たり９９．６％である。これは、Ｍ個のタグがＮ個のチャネルを介して送られる場合、衝突が起こらない確率を表す式は以下のとおりである（Ｍ＜Ｎの場合）。
【００７３】
【数２】
2006521036.tif 000004
【００７４】
衝突型タグ伝送のいくつかの数値例およびそれらの対応策について、以下のセクションＶ−衝突緩和方法で論じる。
多くのケースでは、システム内に（特定の電力投入レベルで）存在するタグの数は、使用可能チャネルの数を超える可能性さえある（特に、好ましい実施形態アルゴリズムの初期のパス上で、または以下で説明するように使用可能なチャネル数が少なく設定された場合）。この状況は、本発明で直交チャネル化手段が使用される場合には完全に受け入れ可能である。（準直交チャネル化コードを使用する）典型的なＤＳ−ＣＤＭＡシステムはその時点で過負荷であるとみなされ、信頼可能な通信は（特に、タグの伝送特徴に関する詳細な知識なしでは）実行できない。重要なことには、記載されたシステムにおいては、活動化されたタグ集団は衝突緩和技法によって効果的にさらに削減可能であり、これについては以下のセクションＶで完全に説明する。
【００７５】
さらに重要なことには、記載されたシステムの好ましい実施形態では、システム全体の性能（たとえば合計読み取り時間、合計システム容量、信頼度など）を向上させるために、複数パス伝送アルゴリズムの１パス当たりの可変チャネル数（一般に２２１、２２２、．．．２２４で決定される）を使用する。言い換えれば、複数パス伝送アルゴリズムの１パス内で使用可能なチャネル数は、伝送アルゴリズムの他のパス内で使用可能なチャネル数とは異なることが可能である。使用可能なチャネル数は時間とともに動的に変化することから、アルゴリズム・パス当たり（すなわちユニット時間当たり）の可変チャネル数は本考察では動的チャネル・プロファイルとも呼ばれる。動的チャネル・プロファイルの実施は、本質的に１つまたは複数の予測されるタグ集団に関する合計伝送時間（または合計読み取り時間）を最適化する。
【００７６】
アルゴリズムの各パスについての伝送時間は、典型的には（使用されるチャネル化方法に関係なく）アルゴリズムのそのパスに使用可能なチャネル数に比例する。複数パス伝送アルゴリズムでの合計伝送時間（ＴＴＸ）は、以下のように表すことが可能であり、
【００７７】
【数３】
2006521036.tif 000005
【００７８】
上式でＬはデータを首尾よく伝送するために必要な伝送パスの数、Ｒは伝送（信号発信またはチャネル・シンボル）レート、Ｂｉは１パス当たりの伝送されるデータ・シンボル数、Ｎｉはアルゴリズムのｉ番目のパスで使用可能なチャネル数（または拡散利得）である。記載されたシステムの１実施形態では、Ｌは１６パスに等しいことが可能であり（許容され）、Ｂｉは１２８ビットに固定され、Ｒは６２．５ＫＨｚに等しく、上記の実施例では特定のＮｉ値が与えられるが、これは本システムの特定の１実施形態であるにすぎないことに留意されたい。情報を伝送するための多くの異なる搬送周波数が可能であるように、多くの他の信号発信レートおよびデータ・フォーマットが可能である。１パス当たりの使用可能なチャネル数（Ｎｉ）は一般に、以下のように（２４０にも示されるように）、各パスにおいて通信チャネルを選択するために使用されるビット数（ｎｉ）に依存する。
【００７９】
【数４】
2006521036.tif 000006
【００８０】
本システムの好ましい実施形態では、Ｎｉは拡散利得および１パス当たりの使用可能なコード位相数を表し、Ｒは１秒あたりのチップ内での信号発信レートである。所与の伝送パス内で可能なすべてのチャネルを使用する必要はないが、すべてのチャネルをデータ伝送に使用可能にすることが望ましいことに留意されたい。高度な衝突緩和技法（以下のセクションＶで説明）の応用例では、タグ１１０、１２０、１３０からの伝送パスの必要数（Ｌ）を大幅に削減することが可能である。一般に、記載されたシステムの他の実施形態では、上式のいかなる値にも制約はない。
【００８１】
上記で示したように、好ましい実施形態における１パス当たりの伝送時間は１パスあたりのチャネル数（およびシンボル・レート）に依存するため、タグの数が少ない場合、複数パス伝送アルゴリズムの初期のパスにおいてより少ないチャネル数を使用することによって、システムの合計読み取り（すなわち獲得）時間性能を向上させることが可能である（こうしたケースでは、タグの数が少ない場合、システムにチャネルを追加してもほとんど利益は得られないため）。チャネル数は、アルゴリズムのその後のパスで（潜在的には複数の工程で）増加させ、より多くのタグがシステム内に存在する場合、または通信チャネルが乏しく、読み取り装置１００が以下のセクションＶで参照されるより高度な信号処理（たとえば高度な衝突緩和）技法を採用しない場合に、対処することが可能である。拡散利得の増加は、他の雑音または干渉源に対するシステムの耐性を向上させ、さらにシステムの堅固さも向上させる（様々な通信チャネル条件下で首尾よく動作可能にする）。
【００８２】
この方法では、より多くの（初期の）チャネルを選択するシステムはより長い伝送時間であることから、タグの数が少ないシステムは典型的には不利にならないと同時に、タグの数がより多いシステムもそれほど不利にはならない（複数パス・アルゴリズムの初期のパスも、初期に使用されるチャネル数がより少ないことから、典型的にはかなり短い時間しかかからないため）。さらに、後のアルゴリズム・パスでチャネル選択数を増やすことによって、タグの数が多いシステムが、数が制限されたアルゴリズム・パスにおけるすべてのデータを首尾よく獲得することが保証される（したがってシステムの信頼性が向上する）。
【００８３】
たとえば、記載されたシステムの好ましい実施形態では、第１および第２のアルゴリズム・パスでは３２チャネル、第３および第４のアルゴリズム・パスでは６４チャネル、第５から第８のパスでは１２８チャネル、およびその後の８つのアルゴリズム・パスでは１０２４チャネルを備える、１２８ビットのデータ２２０を使用する。本実施形態では、データ２２０の一意のサブセットを使用して各パス内の通信チャネル１２６０を直接選択１２２０し、結果として、データの一意の重複しない部分が使い果たされる前に再度合計１６のアルゴリズム・パスが生じることに再度留意されたい。本システムの他の実施形態では、所定のパス数後に変化する伝送アルゴリズム当たり可変数のチャネルを使用することが可能である。たとえば上記の例で、複数パス伝送アルゴリズムの最初の１６のパスは、３２〜２５６の使用可能チャネル（すなわち５から８ビットのチャネル選択データ）のいずれでも使用可能であり、次の１６のパスは２５６〜４０９６の使用可能チャネル（すなわち８から１２ビットのチャネル選択データ）のいずれでも使用可能である。この方法では、動的チャネル・プロファイル（またはアルゴリズム・パス当たりの使用可能チャネル数）はほぼ無制限に拡張可能である。ここでも、データの重複またはインタリーブ部分を使用してチャネル選択アルゴリズムを駆動することによって、最大パス数が拡張可能であ
ることに留意されたい。システムの特定の実施形態において、アルゴリズム・パス当たりの使用可能チャネル数（動的チャネル・プロファイルとも呼ばれる）を実際に選択することは、（システム内に存在するタグの予測数に加えて）読み取り装置１００内で使用される信号処理アルゴリズムの予測されるまたは最も重要なタイプ（衝突緩和アルゴリズムのタイプなど）に依存することが可能である。
【００８４】
具体的には、記載されたシステムの好ましい実施形態では、複数パス伝送アルゴリズムの各パス内でランダムチャネル選択を使用して特定の拡散コード（または１２２０でのコード・チャネル）を選択する。より具体的には、好ましい実施形態で、タグ１１０上に格納／プログラミングされたデータ２２０の部分を使用して、長さＮの特別に増補されたｍシーケンス（前述のように、Ｎは特定のアルゴリズム・パス内のチャネル数に等しい）の時間オフセット（または１２２０の場合はコード位相）を直接指定する。拡散コードは、一般性を何ら失うことなく複雑に値付けすることができることにも留意されたい。この工程は図１１で概略的に示される。ＰＮシーケンスの異なる位相は、一般に、２つまたはそれ以上のｍシーケンスのモジュロ２合計を効果的に実行して、同じｍシーケンスの第３のコード位相を生成する、ＰＮ発生器（ＬＦＳＲ）状態のマスキング機能（またはＡＮＤ−ＸＯＲ低減ネットワーク１１００）を適用することによって取得される。したがって好ましい実施形態では、タグ１１０、１２０、１３０すべての伝送が既知の基本初期発生器状態と同期されるように、タグ１１０、１２０、１３０のすべてが、同じ初期発生器状態で始まる各アルゴリズム位相の同じ基本ＬＦＳＲ（ｍシーケンス）発生器を使用する。これらの態様は、下記のセクションＩＶに記載されるように、読み取り装置１００内の即時および効果的な復調にとって重要である。前述のように、基本的なＬＦＳＲシーケンス発生器長（すなわち原始多項式）は、典型的にはアルゴリズム・パス当たりで動的に変化する（チャネル数が変化）ことに留意されたい。
【００８５】
好ましい実施形態では、第１のチップ（またはＰＮビット）時間に対してゼロ出力を強制することによって、従来のｍシーケンス発生器が典型的には特別に増補されたＰＮシーケンス発生器となり、異なるタグからのシーケンスの相互相関が所与のシーケンス期間にわたってゼロになることが保証される。他の実施形態では、ＬＦＳＲ  ＰＮ発生器の代わりに他のタイプの直交関数発生器が使用可能である（たとえばウォルシュ（Ｗａｌｓｈ）またはアダマール（Ｈａｄａｍａｒｄ）関数）が、こうしたコードは望ましい干渉阻止機能を有さないことになる。次に、タグ１１０上に格納されたデータ２２０が、従来の手段１２３０（たとえば、当業者には周知であるように、デジタル実施におけるＸＯＲゲート、またはアナログ実施における乗算器）によって生成された拡散コードによって拡散される１２６０。その後、活動化されたタグの拡散データ信号が（全体として）所与の通信チャネルを介して送信される。
【００８６】
タグは、あるレンジの変調タイプを使用してそれらのデータを伝送することが可能であることに留意されたい（たとえば、振幅変調、位相変調、周波数変調、またはそれらの何らかの組合せ）。本システムの好ましい実施形態では、伝送エレメント７０２を介してロード変調からある形の振幅偏移変調（「ＡＳＫ」）を使用するが、他の変調タイプおよび実施（たとえば、差分４位相偏移変調、４相振幅変調、パルス符号変調、パルス振幅変調、パルス位置変調、など）も確実に可能である。タグ情報を伝送するための、数十キロヘルツから数ギガヘルツまでの多くの異なる搬送周波数の使用が可能である（たとえば、１２５ＫＨｚ、１３ＭＨｚ、９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ）。記載されたシステムでは、様々なデータ符号化およびマッピング技法の実施形態も可能である。符号化技法の例には、ゼロ復帰（ＲＺ）、非ゼロ復帰（ＮＲＺ）、マンチェスタ（Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ）、および差分符号化が含まれるがこれらに限定されるものではなく、これらはすべて当分野で周知である。当業者であれば周知のように、本発明では、一般性を失うことなく多くのタイプの異なる符号化、変調、符号化、および信号発信が使用可能であることに留意された
い。符号化技法のいくつかの例には、ＣＲＣコード、重畳コード、ブロック・コード、などが含まれ、これらもすべて当業者には周知である。
【００８７】
好ましい実施形態におけるタグ１１０、１２０、１３０は、伝送エレメント７０２を介して読み取り装置１００によって供給される搬送波を直接変調するため、（記載されたシステムの範囲内ではローカルに生成された搬送波の使用が可能であり、いかなる方法でもその応用例を制限しないが）ローカル発振器は備えていない。記載されたシステムの好ましい実施形態では、読み取り装置１００がタグ１１０上の回路にリモートに電力を供給するように、電力変換器７０３が読み取り装置１００からの搬送波信号を整流する。アクティブに電力を供給されるタグを使用することも可能であり、いかなる方法でも本発明の使用を制限しないことに留意されたい。システムの全体的な目標は、タグ１１０の複雑さを最小限に抑えることであり、好ましい実施形態に記載された技法を使用することによって、タグ１１０上の回路を最小限に維持することが可能である。
【００８８】
ＩＶ．高速復調方法
読み取り装置は多くの重要な信号処理工程を実行する責務を負う。図１３に示されるように、読み取り装置１００は典型的には、伝送レベル制御１３２０および増幅器１３３０を使用して信号ソース１３１０の出力を初期化すること、ならびに何らかの最低レベルで電力を伝送することによって、タグ１１０、１２０、１３０の読み取り工程を開始する。好ましい実施形態では、その後読み取り装置１００はそのレベルで連続波の伝送を開始する。読み取り装置１００は特定の電力レベルで伝送している場合、典型的にはタグ１１０、１２０、１３０から何らかの戻り信号を（結合デバイス１３４０およびアンテナ１３４５を介して）聴取する。この活動検出は、それぞれの可能な通信チャネル内の信号レベルまたは信号揺れの検出（以下でさらに説明する）などの、変調またはエネルギー検出測定の形を取ることが可能である。この測定および特徴付け期間をできる限り短くすることが望ましいため、特定の電力レベルで活動化されたタグがない場合、読み取り装置１００は迅速に次の電力レベルに（通常は増加していく形で）進むことが可能である。特定の伝送電力レベルの信号が感知された場合、読み取り装置１００は（場合によっては、以下のセクションＶで考察するような衝突緩和技法を使用して）全復調処理１３９０を開始することが可能である。システムの他の実施形態では、読み取り装置１００は、一般性を失うことなく変調済み搬送波信号、同期パルス、または非対称搬送波形を送信することも可能である。
【００８９】
読み取り装置１００によって実行される信号処理は、ハードウェアまたはソフトウェア・アーキテクチャ、あるいはそれらの何らかの組合せのいずれかで実行可能である。典型的な実施形態は、何らかの選択性１３６５、増幅１３７０、アナログ−デジタル変換１３７５、ならびにＤＣ獲得および利得制御機能１３８０を含む。
【００９０】
一般に読み取り装置１００は、ある実施形態において、その搬送波信号の能動的または受動的抑制、および干渉または雑音消去（システム内の所望のタグ以外のソースからの任意の形の干渉に対して）も実行することが可能である。
【００９１】
前述のように、本発明の好ましい実施形態は、タグ１１０、１２０、１３０内でスペクトル拡散変調を使用する。したがって受信されたデータは、当分野で周知のように、可能な各拡散コードを第１に逆印加すること（または各複合拡散コードの複合共役（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｃｏｎｊｕｇａｔｅ））によって、各コード・チャネルについて読み取り装置１００内で逆拡散（ｄｅｓｐｒｅａｄ）されなければならない。
【００９２】
より具体的に言えば、記載されたシステムの好ましい実施形態は、タグ１１０内のシーケンスを拡散する際に特別に増補されたｍシーケンスを使用するため、読み取り装置復調
処理１３９０において非常に高速および効率的な復調（すなわち逆拡散およびチャネル化）技法を使用することが可能である。これらの技法は、読み取り装置復調処理１３９０に必要な処理電力を大幅に（たとえば好ましい実施形態では約５７分の１に）減少させ、その結果、読み取り装置１００の読み取り時間は速く、実施コストは低くなる。実際の処理による節約は、複数パス・システムの各パスで使用されるチャネル数に依存し、従来の逆拡散オペレーションの数と、シンボルあたりの改善された逆拡散オペレーションの数との比率に等しい、係数（Ｆ）で以下のように表すことが可能であり（受信したシーケンスの再順序付けおよび高速アダマール変換（ＦＨＴ）の組合せを使用する）、
【００９３】
【数５】
2006521036.tif 000007
【００９４】
上式で、Ｌはソース・データを首尾よく復調するために必要なパスの数に等しく、Ｎｉは（ここでも）ｉ番目のパス内のチャネル数に等しい。この係数は、読み取り装置復調処理１３９０における処理の節約（典型的には毎秒１００万演算（ＭＯＰＳ）または毎秒１００万命令（ＭＩＰＳ）で表される）を直接表す。したがってこの実施例では、最高の（以下で説明するように衝突緩和がない）場合、好ましい実施形態の読み取り装置１００内で５７分の１の機能（たとえば１０  ＭＯＰＳ対５７０  ＭＯＰＳ）の処理装置１３９０を使用することが可能である。
【００９５】
特別に増補されたｍシーケンス（図１１のボックス１１２０に示される）が、直交ウォルシュ・コード（図１４のボックス１４２０に示される）とのある程度の類似性を有する従来のＰＮシーケンスの直交拡張であり、すなわち、２セットのシーケンスがシーケンス内に同じ数の２進の１および０を有する（すなわちそれらが同じ重みである）ことを想起されたい。実際に、単一の特別な再順序付け機能を使用して、２つのタイプのシーケンス（すなわち、長さＮｉの特別に増補されたｍシーケンスおよびウォルシュ・シーケンス）が関係付けられる。特別な再順序付け機能は、図１５の読み取り装置受信機ブロック１５２０内で、（タグ・シーケンス発生器１１１０内に示されるような）基底ｍシーケンスを生成するために使用される原始多項式から直接導出される。シーケンスの再順序付け機能１５１０を使用して、以下で全面的に説明するように、データ・サンプル（またはエレメント）を受信側デバイス１３７５が受信する際に、直接再順序付けする。受信側デバイス１３７５は、アナログ−デジタル変換器、アナログ・サンプルおよび保持デバイス、レジスタ、または信号を受信する任意の他のデバイスとすることが可能である。単一シーケンス再順序付け１５１０機能は、複数のコード・チャネル（または１１０の場合はコード位相）を使用するいくつかの異なるタグ１１０、１２０、１３０からの伝送からなる複合受信信号に適用される。
【００９６】
複合受信信号（いくつかのｍシーケンス・コード位相からなる）がメモリ・バッファ１５３０などの記憶媒体内で再順序付けされた場合、１セットの有効なウォルシュ・シーケンスからのシーケンスに類似しており、高速アダマール変換（ＦＨＴ）などの高速変換技法を使用して、（１５４０に示されるように）すべてのデータ・チャネルに対してタグ１１０からのデータを高速に（および同時に）逆拡散することが可能である。ＦＨＴを使用して、当業者には周知のように、ウォルシュ・コードの完全なセットに対して（並行して）データ・シーケンスを高速に相関させる。ＦＨＴに関係付けられた任意の変換（たとえば高速ウォルシュ変換、ウォルシュ−アダマール変換、帰納的ウォルシュ変換など）を、記載されたシステムの趣旨を逸脱することなく、記載された高速相関方法で使用すること
が可能である。また、記載されたすべての処理技法は、アナログまたはデジタルのいずれかの信号処理領域内で実行することも可能である。
【００９７】
従来の（たとえばボックス１４１０に示されるような）ＦＨＴアルゴリズムはよく知られており、それらの基本カーネル演算（ボックス１４００で「バタフライ」と表される）が図１４に示されていることに留意されたい。基数２のＦＨＴバタフライは、データ・エレメントと＋１および−１値のみとの乗算（言い換えると、データ値の加算および減算を合わせる）からなるが、基数２のＦＦＴバタフライと同様である。８×８  ＦＨＴの格子構造１４１０も示される。ＦＨＴ  １５５０の各出力はＦＨＴビンまたはＦＨＴコード・チャネルと呼ばれる。ＮポイントＦＨＴは、完了時に、すべての可能な長さＮの直交ウォルシュ・シーケンスに対して効果的に相関される。好ましいシステムでは、これは長さＮのシーケンスの場合のすべての可能なコード位相に対する相関と等価である。ＦＨＴは高速変換であるため、従来の相関を介した処理の節約（上記に表された係数Ｆと同様）は、Ｎポイントの直交シーケンスの場合の（Ｎ２／Ｎ  ｌｏｇ  Ｎ）に等しい。この同じ節約は、前述の高速相関技法を使用することで実現される。
【００９８】
完全受信データの特別な再順序付け機能１５２０は、通常のオペレーション（以下の実施例も参照）中にタグ・フィボナッチ（Ｆｉｂｏｎａｃｃｉ）ＬＦＳＲ（１１１０に示されるような、またはその等価物）が循環する状態を監視することによって決定される。ＬＦＳＲが進行する状態は特別な再順序付け機能に直接対応するか、または着信（拡散）受信データがサンプリングする間接アドレスを、適時に（線形的に）受信された際に受信データのメモリ・バッファ（１５３０または他の記憶媒体）に格納しなければならない。このアドレスのシーケンス（１５２０）は、別の方法として、受信機内でアクティブに生成する代わりに記憶媒体（たとえば、ランダム・アクセス・メモリ、リード・オンリー・メモリ、ハード・ディスク・ドライブなど）に格納することが可能である。これらのシーケンスは、システムで使用される基底拡散コード（すなわち原始多項式）につき１回だけ生成する必要があることに留意されたい。この方法では、受信されたｍシーケンスのエレメント（またはｍシーケンスの合計）は、ウォルシュ・シーケンス内のエレメント（より具体的に言えば、アダマール行列内の行）を正確に表すように再順序付けされる。したがって、ここで従来の高速（アダマール）変換（相関）方法を（１５４０で）使用して、受信データ・チャネルを並行して効果的に逆拡散することが可能である。データ・シーケンスは、任意の処理待ち時間に対処するためにメモリ内に２重にバッファリングすることも可能である。
【００９９】
信号エネルギーを示すＦＨＴの出力索引（またはビン）１５５０は、タグ１１０、１２０、１３０のＡＮＤ−ＸＯＲ低減１１００で使用されたマスク値１１３０（２進で表される場合）に直接対応する。たとえば、チャネル選択コード１１３０（図１１に示される「ｃ０〜ｃ４」）（送信機処理）は、図１５のＦＨＴブロック１５４０のアクティブ出力１５５０（受信機処理）に直接対応する。２進マスク値１１３０は、特定のコード・チャネル（またはコード位相）を選択するためにタグ１１０内で適用されることを想起されたい。これは図７にも示されており、ここでマスク７１０は、チャネル選択２４０に入力するためにタグ・データ２４０から引き出される。すなわち、２進マスク値１１３０（およびＦＨＴビン索引）は、特定のパス中にチャネルを選択するために使用されたタグ１１０上に格納されたデータ２２１、２２２、２２３、２２４に直接対応する（タグ・データをチャネル選択に関係付ける方法の補足実証については、図１７および図１８の識別子１７１０、１８２０、１８３０、および１８４０も参照）。各タグ１１０は、そのデータ２２０を、好ましい実施形態では複数パス・アルゴリズムの各パスの持続期間に固定チャネル１２６０を介して送信することになる。各ＦＨＴビンでの出力信号レベルは、逆拡散後の各コード・チャネル１２６０上の信号レベル（たとえば各コード位相について）に直接対応する。したがって複合受信信号は、ＦＨＴの出力時にその構成要素に効果的にチャネル化
されている。
【０１００】
以下でより詳細に説明するように、受信データ・シーケンスのチャネル選択部分でのアクティブな各ＦＨＴビンの出力時のデータ信号１５５０は、２進ＦＨＴ索引値と突き合わせることによって検証可能である（２つのシーケンスは有効データが一致するはずであるため）。この技法によって粗野な形の追加エラー検出が可能となり、複数パス伝送アルゴリズムのパス＃２について図１８に示されている。第２のパス用のチャネル２４０を選択するために使用される部分２２２にわたるデータ・シーケンス１８２０、１８３０、１８４０は、ＦＨＴビン数の２進等価であることに留意されたい。
【０１０１】
好ましい実施形態では、図１５に示されている組合せの再順序付けおよびＦＨＴ技法を介して、復調器がすべての可能なコード・チャネル（すなわちコード位相）を高速復調（すなわち逆拡散）することが可能である。ＮポイントＦＨＴは通常、受信機内の各受信シンボル期間についてＮチャネルを復調する必要がある（各潜在データ・チャネルおよびシンボルに対して必要なチャネル化解除（ｄｅｃｈａｎｎｅｌｉｚｉｎｇ）および逆拡散オペレーションに対応する）ことに留意されたい。さらに、応答器システムの他の実施形態がチャネル化機能に直交ウォルシュ・コードを使用可能であり、このケースでは、ＦＨＴビンがウォルシュ・コード・チャネル索引に直接対応すること（および再順序付け工程は不要であること）にも留意されたい。ウォルシュ・チャネル化コードは定期的であり、定期的な干渉源と高度に相関される可能性があるため、こうしたシステムは、好ましい実施形態と比較するとそれほど良い干渉阻止機能を備えていない。したがって、システムの好ましい実施形態は、特別に増補されたｍシーケンスをチャネル化機能および前述の復調技法として使用する。記載されたシステムでは、記載された高速相関技法を必ずしも厳密に使用する必要がない（すなわち、強引な（ｂｒｕｔｅ  ｆｏｒｃｅ）または従来の相関／逆拡散技法が使用可能である）が、こうした実施では実施コスト（たとえば回路部分または電流ドレイン）が高くなることにも留意されたい。
【０１０２】
１例として、タグ送信機内で長さ１６（Ｎ＝１６、ｎ＝４）の特別に増補されたＰＮシーケンスを使用するシステムの場合、２進で「０００１」（１）のチャネル選択値１１３０（ｎｉ）で表されるシーケンス１２６０は、「０１１１１０１０１１００１０００」となり、２進で「１００１」（９）のチャネル選択（マスク）１１３０値で表されるシーケンス１２６０は、「００１０１１００１０００１１１１」となる（これは、後に先行ゼロで特別に増補される同じ基本ｍシーケンスの単なる異なる時間シフトまたはコード位相である）。２３の原始多項式についてのタグＰＮ生成およびマスク回路の１例（標準の８進表記法で表された場合）が、図１１に示される。２つのタグ送信機は、通信チャネルを介してこれらのシーケンスを独立して送信すると想定される。読み取り装置受信機は、特別な再順序付け機能１５２０およびＦＨＴ処理を使用して（図１５に示されるように）これらの２つの信号を解決する。伝送済みＰＮシーケンスに使用しなければならない特別な受信データ・サンプル再順序付けは、等価の特別に増補されたＰＮ発生器が循環することになる状態と同じ、またはこの実施例では｛０，１５，７，１１，５，１０，１３，６，３，９，４，２，１，８，１２，１４，１１２０に示された物と同じ｝である。このシーケンスは、タグ１１０で使用されるｍシーケンス発生器１１１０を複製すること、およびＰＮ発生器の状態を監視すること、または単に必要な再順序付けシーケンスをメモリに格納することによって、読み取り装置１００内で生成することが可能である。再順序付けシーケンスは、間接アドレス指定を使用して着信する受信データ・サンプル・ストリームをメモリに格納するために使用される。たとえば、読み取り装置に着信した（拡散またはチップ・レートで最適にサンプリングされた）第１の有効Ａ／Ｄサンプルは、（すべての特別に増補されたコードの場合と同様）記憶媒体１５３０のメモリ・バッファ位置０に格納され、第２のサンプルはメモリ位置１５に格納され、第３は位置７に、という具合である。Ｎ（この実施例では１６）のサンプルが受信されると、メモリ・バッファ１５３０内で新
しく再順序付けされたデータ・サンプル上で通常のＦＨＴ処理１５４０を実行することが可能である。再順序付け機能は、上記の「０００１」ＰＮコードをシーケンス「０１０１０１０１０１０１０１０１」（ウォルシュ・コード１と同一）に変換し、「１００１」ＰＮコードをシーケンス「０１０１０１０１１０１０１０１０」（ウォルシュ・コード９と同一）に変換する。ＦＨＴ  １５４０は、信号エネルギーが出力１５５０のビン１（チャネル・コード１に対応）内およびビン９（チャネル・コード９に対応）内に存在すること（たとえばタグが伝送されている）を示す。したがって、各伝送済みシンボルについてビン１およびビン９のＦＨＴ出力を監視することによって、残りのタグ・データを感知することが可能である。
【０１０３】
受信機内でタグ１１０によって送信される第１のチップ（またはシンボル）が２進のゼロ（チャネル上の＋１正規化信号値と等価）であると仮定することによって、たとえこうした信号が実際には送信されていない場合であっても、上記に記載された技法は従来の（すなわち特別に増補されていない）ｍシーケンスに使用可能であることに留意されたい。したがって、記憶媒体１５３０内の第１のバッファ位置は＋１値に初期設定され、処理（すなわち再順序付け１５１０およびＦＨＴ  １５４０）は通常通り続行される。この方法では、従来のＰＮシーケンスの複数コード・チャネル（またはコード位相）に対して、かなり高速の相関を実行することが可能である。他の通常通りに増補されたＰＮシーケンスには、追加チップ（たとえば前述の第１チップ以外）がシーケンスのどこに挿入されるかを追跡することによって対処することも可能である。
【０１０４】
前述の高速相関技法（すなわち特定の受信シーケンス再順序付け１５１０およびＦＨＴ
１５４０）は、ＡＮＤ−ＸＯＲ低減ネットワーク１１００で生成可能なＰＮシーケンス（こうしたネットワークで生成されるか否かにかかわらず）を使用する任意の通信システムに適用する。多くの一般的な通信システムは、これらのタイプのＰＮシーケンスまたは従来のｍシーケンス（当分野で周知のゴールド・コードなど）の組合せから生成されたシーケンスを使用する。こうしたシステムの例が、ＩＳ−９５、ＩＳ−２０００、３ＧＰＰ
ＣＤＭＡセルラー・システム、およびＧＰＳ  ＣＤＭＡ位置特定システムである。上記の高速相関技法は、これらのシステムでも同様に効果的であることが可能である。
【０１０５】
いずれのケースでも（チャネル化技法が使用されるかどうかにかかわらず）、図１６に示されるように、複合受信信号は受信器のフロント・エンドでフィルタリングおよび増幅１６１０され、その後読み取り装置１００内でチャネル化（またはチャネル化解除）１６２０されなければならない。その後、信号および衝突検出の目的で、一般に各チャネルは（通常は１６３０で）別々に（並行する場合もある）処理される。たとえば、記載されたｍシーケンスの代わりにウォルシュ・コードを使用するシステムの他の実施形態では、依然としてＦＨＴオペレーションを使用して、前述のように異なるデータ・チャネルをすべて同時に復調することが可能である。システムの他の実施形態は、（並列または時分割の）従来の逆拡散器のバンクを（１５４０、１６２０の代わりに）使用して、チャネル化解除および逆拡散工程を実行することが可能である。当分野では周知のように、逆拡散器は典型的には乗算器とそれに続く積分およびダンプ機能からなる。
【０１０６】
通信システムの他の実施例では、他の実施形態が（スロット・アロハ方式などで）直交タイムスロットをチャネルとして使用することが可能であり、この場合、異なるタグからの信号が着信時に（時間的に異なる時点で）復調される。選択されたチャネル化方法は、以下でさらに説明するように、読み取り装置１００で使用可能な汎用タイプの衝突緩和アルゴリズムを変更しないことに留意されたい。
【０１０７】
本発明の多くの実施形態では、典型的にはすべてのタグがそれらの情報を複数パス伝送アルゴリズムの第１のパス上で首尾よく伝送する見込がないため、復調工程は一般に複数
の反復工程であることにも留意されたい。したがって読み取り装置１００は、（同じ電力レベルで）パワーアップされた状態のままであり、（以下で説明する方法をさらに使用して）タグからのすべてのデータが首尾よく受信されるまで着信データを継続して復調しなければならない。また、（以下で詳細に説明するように）読み取り装置１００内で高度な衝突緩和技法１６３０が使用される場合、複数パス・アルゴリズムの各パスに対して複数の復調反復（たとえばＦＨＴ）が必要となる可能性がある。複数パス伝送アルゴリズムの後続のパスは、上記の動的チャネル・プロファイルの考察で説明したように、復調器を新しい数のチャネルに適合させる必要がある可能性のあることにも留意されたい。
【０１０８】
Ｖ．衝突緩和方法
前述のように、タグ１１０、１２０、１３０を使用して読み取り装置１００と通信可能な本（および任意の）通信システム内にある通信チャネル・リソースの数は限定されている。通信チャネルの数が限定されており、チャネルは複数のタグ間で組織的に割り当てられていない（すなわち、ランダム割り当てが効果的に使用されている）ため、記載されたシステム内のタグからの伝送は必然的に衝突することになる。衝突とは、２つまたはそれ以上のタグを同じチャネル上で同時に（すなわち、複数パス伝送アルゴリズムの特定のパス中に）送るように選択する場合またはイベントとして定義される。本明細書のセクションＩに示されるように、タグ上に格納されたデータは均一にランダムなデータを綿密に近似するため、割り当ては効果的にランダムであることを想起されたい。
【０１０９】
記載されたシステムの読み取り装置１００では、読み取り装置１００の所望の複雑さに応じて、（以下でさらに詳細に説明するように）衝突緩和技法を使用することもしないことの可能である。たとえば、低コストの受信機はいずれの衝突緩和技法も使用せず、高コスト（高処理電力バージョン）の受信機は高度な衝突緩和技法を使用することが可能である。
【０１１０】
以下の一般的な考察では、第１に特定の衝突緩和技法を使用しないことを想定し、後に衝突緩和技法が使用されるケースを検討する。一般にタグ１１０、１２０、１３０は、衝突緩和が読み取り装置１００内で使用されるかどうかに関わらず、同じパターンを伝送することに留意されたい。各タグ（たとえば１１０）は、システム内に存在する他のタグ（たとえば１２０、１３０）に事実上「気付かない」。以下の追加の工程を実行することで、受信機内の復調工程がさらに実行される。
【０１１１】
一般に、読み取り装置１００は、所与の通信パスにおける可能なそれぞれの逆拡散通信チャネルを（順次または同時のいずれかで）循環し、それぞれでの信号動作または信号エネルギーを探す。記載された発明における読み取り装置受信機は、以下で全面的に説明するように、使用可能チャネルのそれぞれで衝突を検出することも可能なはずである。これら信号特徴のすべてはチャネルごとに発生し、（一般性を失うことなく、逆拡散の前に等価のオペレーションを実行することも可能であるが）実施の複雑さを削減するために、一般にいったん逆拡散が完了すると実行される。本システムの好ましい実施形態では、他の方法（オーバーサンプリングおよびサンプリング後の最適なサンプリング・タイミングの決定を含む）が可能であるが、受信する信号は（最適なサンプリング・ポイントで）同期的にサンプリングされることに留意されたい。
【０１１２】
受信機の好ましい実施形態では、各チャネル上の信号エネルギーを推定する複雑さ削減方法を使用する。具体的には、この方法は、記載された発明において各チャネルの最適にサンプリングされた逆拡散器出力信号の累積（合計）絶対値を検査する。所与のチャネルの累積絶対値が所定のしきい値を超える場合、信号はその特定のチャネル上に存在すると言える。所定のしきい値は、（読み取り装置受信機内の他の条件に基づいて）プログラム可能または適応的にすることが可能である。この方法は、信号の有無を決定するために費
用のかかる乗算を必要としないという点で、従来のエネルギー推定（平方和）手段に勝る利点を有する。
【０１１３】
具体的に言えば、本システムの特定の１実施形態では、タグからの低偏差ＡＳＫ信号は、通常、正規化された信号を取得するためにチャネルから任意の平均信号レベル（すなわち１３８０内にあるようなｄｃ値）を減算すること、および、前述のように、残りの（正規化された）信号の絶対値を検査することによって検出される。信号レベルをさらに正規化するために、自動利得制御（これも１３８０内）の形を適用することも可能である。
【０１１４】
特定チャネル上で信号が検出されると、通常、読み取り装置１００はそのチャネル上で衝突が発生したかどうかを検出しなければならない。これは通常、何らかの期間にわたって正規化された信号レベルの絶対値の変動（ｖａｒｉａｎｃｅ）を検査することによって達成可能である。信号の絶対値の変動が何らかの（異なる）しきい値を超えた場合、その特定チャネル上で衝突が発生したと言える（異なるタグのＩＤデータの競合する２進データ値による−図１７を参照）が、そうでない場合、そのチャネル上には単一の信号が存在すると言える（図１８の場合）。単一の信号が存在するチャネルは「単一占有」チャネルとも呼ばれる。ここでも、当業者であれば、これらの測定値およびインジケータのフィルタリングまたは平均化を使用して、（たとえば推定値のＳＮＲを向上させるために）信頼度を上げることが可能であることを理解されよう。したがって、こうした推定値を監視する（および後続のフィルタリングに使用する）期間が長いほど、推定値の正確さおよび信頼度が上がる（すなわち処理利得が上がる）ことになる。
【０１１５】
前述のように、読み取り装置受信機は各チャネル上の正規化された信号の変動を検査することによって、各チャネル上の衝突を感知することが可能である。正規化された信号の変動はエラー信号とみなすことが可能であり、理想的な信号からの偏差を表す。ここでも、好ましい実施形態では、信号の衝突を決定するための複雑さ削減手段が実行される。具体的には、正規化された（場合によってはｄｃ訂正された）エラー信号の絶対値が各チャネルについて累積される。累積絶対エラー信号が第２の所定の（場合によっては適応的に決定された）しきい値を超える場合、そのチャネル上で衝突が発生したと言える。正規化されたエラー信号は、前述の複雑さ削減信号の存在計算の結果から部分的に決定することができる。具体的に言えば、正規化されたエラー信号は、最適にサンプリングされた逆拡散器の出力の絶対値から、絶対平均信号レベル（上記の累積絶対値計算のスケーリングによって決定される）を引いた値に等しく設定可能である。この値をすべての逆拡散器出力ビット全体にわたって合計し、（推定のＳＮＲを向上させるために）追加の雑音平均化を提供することが可能である。この方法は、信号衝突の有無を決定するために費用のかかる乗算を必要としないという点で、従来の変動推定（サンプルの平方和マイナス平均値）手段に勝る利点も有する。
【０１１６】
当業者であれば、信号の有無を検出するため、および衝突の有無を検出するために使用可能な多くの方法があり、これは変調および信号発信タイプに基づいて変化する可能性があることを理解されよう。衝突は標準エラー検出（ＣＲＣ）手段などの代替手段によって検出することが可能であるが、これらの方法がすべてのケースで（誤り（ｆａｌｓｉｎｇ）により）衝突を適切に検出できるとは限らない。チャネル上での衝突の発生があろうとなかろうと、標準エラー訂正手段を使用して伝送エラーを訂正し、信号推定の正確さを向上させることが可能であることにも留意されたい。ここでも、これらの信号特徴測定値は典型的には所与のパス内のすべての使用可能な（可能な）通信チャネル上で実行される（前述のように、複数パス・アルゴリズムのパスの数によって変化する可能性がある）。
【０１１７】
したがって読み取り装置１００は、通常、任意の信号が１パス当たりのすべての可能な通信チャネル上に存在するか否か、および信号が存在する各チャネル上で衝突が発生した
か否か、を特徴付ける。衝突とは一般に、２つまたはそれ以上のタグが複数パス・アルゴリズムの同じパス中に同じ通信チャネルを使用する場合として定義されることを想起されたい。所与のチャネル上で衝突が発生した場合、衝突緩和技法が使用されなければそのチャネル向けのデータは一般に失われる。所与のチャネル上に信号が存在し、衝突が検出されない場合、通常、その（所与の）チャネル上の特定の信号は首尾よく受信されたことになり、一般に読み取り装置１００はその特定のタグのデータ・シーケンス全体を認識している。
【０１１８】
いくつかの実施形態は、エラー検出または訂正（または何らかの他のタイプの信号整合性測定）を実行し、データが有効であることおよび正しく受信されたことを保証可能であることに留意されたい。また、タグ・チャネル選択データが伝送された場合、読み取り装置１００はタグ１１０が予測された通信チャネル上で（前述のようなチャネルの決定に使用されるデータの一部に関する他の形のエラー・チェックとして働き、図１８も参照すると、第２のパス用のチャネル選択データ２２２が１８２０、１８３０、１８４０で識別されるようなチャネル選択と合致しなければならない）実際に通信されたことをチェック可能であることにも留意されたい。
【０１１９】
タグ１１０からの信号が認識される（および場合によっては確認される）と、これは無視するか、または（以下で説明するように）残りの信号集団から除去することが可能である。特定のタグからの信号が効果的に除去されるかまたは（以下で説明する様々な可能なアルゴリズムを介して）信号集団から減じられる場合に、ある形の衝突緩和が実施される。この方法では、知られた（識別された）タグからの信号を除去することが可能であるため、望まない「干渉」をシステムから除去することになる。これにより貴重な通信リソースを効果的に解放する。実際のところ、システム全体は自己編成型ネットワークであり、組織のすべてが送信機自体ではなく読み取り装置受信機内で実行される。信号の除去が、衝突緩和からの恩恵に必ずしも厳密に気付かなければならないわけではないことに留意されたい。
【０１２０】
図１９は、衝突緩和技法を使用する場合の読み取り装置動作に関する一般的な流れ図である。この場合、読み取り装置１００は複数パス伝送アルゴリズムの次のパスに移る前に（たとえば好ましい実施形態において読み取り装置伝送電力を一定に保持することによって）できる限り多くの衝突（たとえばデータにおけるエラー）を解決しようと試みる。
【０１２１】
前述のように、読み取り装置１００は一般に、すべてのアクティブに伝送しているタグが識別される何らかの信頼レベル（または確率）が得られるまで所与の電力レベルで伝送を維持する。
【０１２２】
信号が信号集団（または複合受信信号）からアクティブに除去（または減算）されない場合、衝突緩和は発生しなかったと言える。その場合、読み取り装置１００内で様々なアルゴリズムを使用して、タグからのデータのすべてを首尾よく獲得（または復調）することが可能である。この場合の一般的な考えは、各タグが、複数パス・ソース・デバイス伝送アルゴリズムのパスのうちの少なくとも１つで一意の（すなわち、１人のユーザが占有する）通信チャネルを選択するまで待機することである。この技法は一般に、読み取り装置１００内で使用可能な、一般に最も遅いが（すなわち、１つの情報を送信するために最も長い合計伝送時間を必要とする）最も複雑さの低い識別方法である。
【０１２３】
読み取り装置１００によって衝突緩和技法が使用されない場合のための１つの非常に複雑さの低いアルゴリズムは、単にタグ１１０、１２０、１３０に複数パス通信アルゴリズム内で最大数のパスを伝送させることである。典型的には、タグ上に格納されたデータの一意の部分が使い果たされた場合に、（前述のように）最大数のパスが決定される。
【０１２４】
前述のように、読み取り装置１００は第１および第２の所定の伝送条件を制御することによって、タグが伝送するパスの数を直接制御する。本発明の好ましい実施形態では、他の第１および第２の所定の伝送条件はタグからの伝送グループを制御することが可能であるが、完全に活動化されたタグ間での伝送を続行するために、読み取り装置伝送電力レベルが一定に保持される。最大数のパスは一般に特定チャネル選択アルゴリズムによって決定されるが、完全に一意の（重複しない）チャネル選択の選択肢については、データのチャネル選択部分の合計（ビット単位）で割ったデータ長さ（ビット単位）に部分的に制限される。したがって１２８ビットのデータ、および各パス内に８ビットのチャネルＩＤ選択データを備えた上記で与えられた例では、（重複しないチャネル選択肢が再度反復を開始する前に）複数パス・アルゴリズム内には最大１６（すなわち１２８／８）の通信パスがある。したがって、好ましい実施形態においてチャネル（たとえばＰＮ）シンボル・レートが与えられた場合、最大問い合わせ時間を決定することが可能であり、（前述の数式でも示されるように）必要な伝送パス数が与えられた場合、すべてのケースについて合計獲得（または読み取り）時間が固定される。
【０１２５】
衝突緩和技法を使用しない他の（多くの場合、より複雑な）アルゴリズムも可能である。こうした代替形態の１つが、受信データ（または作成されたタグの在庫リスト）が正しい旨の所与の信頼レベルが得られるように、（最大より少ない）限定数のパスについてタグ１１０、１２０、１３０に伝送させるものである。これは一般に、システム内に（または各電力投入レベルで）存在するソース・デバイス（またはタグ）の予測数および所望の信頼レベル（またはシステム内のアイテムまたはタグを首尾よく識別する確率）によって決定される。たとえば、前述の例で与えられた動的チャネル・プロファイルの場合、シミュレーション（１０００試行にわたる）により、１０００試行でタグを一意に識別するためには最大１０のパスが必要であったが、５０のタグを識別するためには平均７．７３伝送パスかかることが示された。したがって読み取り装置１００は、５０（ほど）のタグすべてがそれらのデータを一意のチャネル上で首尾よく伝送した旨の妥当な信頼を得るために、所与の電力レベルで１０パスの間パワーアップしておくことが可能である。ここでも、読み取り装置１００は、自分のＩＤデータを受信するためにチャネル上に１つのタグ１１０しかない時間を決定できるだけでよい。その結果、絶対最大数１６のパスではなく、上記の例で与えられた１０のパスのみが実行されたため、大幅な合計獲得時間が節約されることになる。所与のタグ数に対する他の信頼レベルまたはパス数を決定するために、他のシミュレーション、統計、または確率の分析も適用可能である。いくつかの応用例では、読み取り装置１００は最初に在庫リストを作成する際に最大数のパスを利用し、その後、システム内で提示されるタグの予測される（すなわち測定または観測された）数に基づいてパスの数を調整する。
【０１２６】
別の方法として、読み取り装置１００によって使用されるアルゴリズムは、各タグについて（そのデータまたはＩＤ情報が首尾よく受信された場合）予測される衝突場所（すなわちチャネル）を追跡すること、およびシステム内で識別される予定のタグがいくつ残されているかを推定することが可能である。したがって読み取り装置１００は、（システム内に他のタグが存在しないであろうと決定された場合）前述の技法よりも早く問い合わせ工程を停止できる可能性がある。言い換えれば、必要な伝送パスの数は、前述のようにタグの予測数に基づいて事前に計算するのではなく、受信時に読み取り装置１００によって適応的に推定される。この技法については、以下の実施例および図２２でさらに説明する。
【０１２７】
読み取り装置１００のより高度な実施形態では、いくつかの形の衝突緩和技法のうちの任意の１つを使用することが可能である。衝突緩和技法は、一般に所与の通信チャネル上での衝突の衝撃を和らげる。理論上、それらはチャネル上での特定の衝突の影響を除去す
る。これは記載されたシステムにおいて、知られた信号を再生成すること、および全信号集団（または複合受信信号）から知られた信号を減じることによって、実施可能である。知られた信号は他の（未知の）信号への干渉とみなすことが可能であるため、記載された技法は、干渉消去技法としても知られる。この干渉信号の減算は、復調工程のいかなる段階でも発生する可能性がある（たとえば、チップ・レートで発生するか、または好ましい実施形態の逆拡散後に発生する可能性がある）ことに留意されたい。本発明の好ましい実施形態は、実施の複雑さを減らすために、逆拡散後に衝突緩和を実行する。
【０１２８】
概して、１群の衝突緩和技法には様々なレベルの複雑さが存在し、一般には衝突緩和技法を使用しない実施よりも複雑である（たとえばより多くの処理電力、メモリ、またはハードウェアを必要とする）。しかしながらこうした技法は一般に、タグ・データ獲得（読み取り）時間の合計がかなり短く、システム容量を大幅に増やすことが可能である。ここでも、チャネルは準静的であり、システム性能を最高にするためにシステムは相対的に線形であると想定される。
【０１２９】
一般に、衝突緩和技法を使用する場合、知られている（すなわち首尾よく決定される）信号が多いほど、複数パス・アルゴリズムの所与のパスについてシステム内に存在することが分かるタグは少ない。好ましい実施形態では、タグ１１０上に格納されたデータはチャネル選択を直接決定する（またはそうでなければ読み取り装置１００によって認識される）ため、読み取り装置１００は首尾よくデータを受信すると（一般に、タグ１１０が他の方法で占有されていないチャネル上で伝送する場合に発生する）、タグ１１０が複数パス通信アルゴリズムのあらゆるパスについて実行することになるすべてのチャネル選択がわかる。したがって読み取り装置１００は、前述のように、タグ１１０のどのチャネルが将来の（および過去の）伝送に使用されるかを予測することが可能である。一般に、タグ１１０からの観測された信号レベルは、通常の信号検出工程時に読み取り装置１００内でも測定（または低域フィルタリング）されるため、所与の（衝突のない）タグの実際の信号強度の信頼できる推定値が入手可能である。この知識を使用して、既知の信号を効果的に再作成し、これを受信信号の集合体から正確に減算することによって、他の伝送パスからその影響を除去することが可能である。
【０１３０】
具体的には、首尾よく受信された各タグ信号に関する平均信号レベル（および場合によっては位相）は、１つまたは複数の伝送パスの何らかの部分にわたって平均化することによって決定可能である。タグは、単一占有チャネル上を伝送される場合に首尾よく受信され、この場合、そのデータは従来の手段によって首尾よく復調が可能であることを想起されたい。ここでも、システムの好ましい実施形態における処理を簡略化するために、（前述の信号検出段階と同様に）平均累積絶対値が計算される。各チャネル上の（場合によってはｄｃ訂正済みの）絶対信号レベルの（逆拡散後の）平均値は、そのタグの予測信号レベル（すなわち受信信号強度）を表す。（ＲＦ結合システムにあるような）複合データ・パスを採用している受信機の場合、伝送パスの一部分にわたって信号位相を平均化することも可能である。
【０１３１】
チャネルが準静的、または当該期間にわたって安定している場合（しばしば短い読み取りサイクルの場合）、干渉タグの信号レベルは安定していると推定できるため、そのローカルに再生成された形を複合受信信号から除去または減じることが可能である。首尾よく受信したタグからの信号はもはや必要ないかまたは有用でないため（そのデータが決定された場合）、これを除去することによって、他の未知のタグを送信するために通信チャネルが開放される。既知のタグのデータ信号は、その復調されたデータ・シンボルまたはビット・シーケンスに平均予測信号レベルを掛け合わせることによって、再作成可能である。この信号の減算は逆拡散後に実行可能であり、そうでなければ、特定の拡散シーケンスが逆拡散前に減じられなかった場合、これを再適用しなければならないことになる（計算
上の複雑さの見地から、これはまったく望ましくない）。タグの信号は複数パス伝送アルゴリズムの各パス内でチャネルを変更するために認識されるものであり、減算工程でも考慮に入れることが可能であることに留意されたい。また、使用可能なチャネルおよび拡散コードの数は、複数パス・アルゴリズムの各パスについて変更される場合があることも留意されたい。
【０１３２】
比較的単純な形の衝突緩和には、既知の信号を複数パス・アルゴリズムの（時間に関して順方向の）後続のパスから減じることが含まれる。したがって、この形の衝突緩和は一般に順方向衝突緩和と呼ばれる。図２０は、順方向衝突緩和技法を使用した読み取り装置処理に関する実施例の流れ図を示し、ここでは工程を理解しやすいように処理は順次（たとえば１度に１チャネル）様式で実行される。この工程には、一般に、どのタグ１１０、１２０、１３０がそのＩＤデータを（前述の受信機アルゴリズムで説明したように）首尾よく伝送したかを決定すること、ならびに、複数パス・アルゴリズムの各パスについて既知の（タグの）チャネル選択および推定信号レベルを含むデータ構造（またはリスト）を維持することが含まれる。タグのＩＤデータおよび伝送されたタグ信号の信号レベルがわかると、そのタグが関与する任意の後続の衝突からこれを効果的に除去することが可能である。ここでも信号レベルは、正確さのレベルが向上していく干渉信号レベルを取得するために、時間を増加させながら測定およびフィルタリングすることが可能である。したがって、本発明の１実施形態では、タグ信号が推定される（あるレベルの正確さの範囲内で決定される）と、複数パス伝送アルゴリズムのその後のパスにある適切な（事前に決定された）チャネルからこれが減じられ、他のユーザによって伝送される他の信号上でのその（既知の）タグの信号のいずれの干渉影響をも打ち消すことになる。この技法は、典型的にはタグ１１０上に格納されたデータに基づく、各タグのチャネル選択の決定性によって実行が可能である。
【０１３３】
測定された信号レベルおよび可能な位相は、一般にすべての後続のパスまたは少なくとも現在の伝送パスに対して保持されるものと想定されるため、ここでは、準静的チャネル想定が重要になる。一般に信号レベル推定値は、ゆっくりと変化するチャネル条件を反映するために、あらゆる伝送パスで更新可能である。（以下で説明するアルゴリズムでは受信したすべてのバーストをメモリに格納するのに対して）このアルゴリズムを実行するために格納する必要があるのは、既知のタグ信号情報（典型的にはデータ構造またはリストに含まれる）および現在の伝送パス（またはバースト）からの複合受信信号のみであることに留意されたい。一般に、このタイプの順方向衝突緩和アルゴリズムは、いかなる衝突緩和も実行しない方法を介して合計読み取り時間を大幅に（２〜４倍）することが可能である。
【０１３４】
他のより高度な形の衝突緩和には、複数パス伝送の後続および以前の両方のパスから、既知の信号を減じることが含まれる。これが可能であるのは、タグ１１０からのデータがいったん識別されると、以前のパスを占有しているチャネルを確認し、任意の以前の衝突に対するその寄与を無効にすることが可能であるためである。このクラスの衝突緩和アルゴリズムは、一般に双方向衝突緩和技法と呼ばれる。双方向衝突緩和は計算の面ではより複雑である（さらに、一般に以前の通信パスを格納するためにより多くのメモリを必要とする）が、合計タグ読み取り時間は大幅に削減される（いかなる衝突緩和も実行しない方法に比べておよそ１桁削減される）。
【０１３５】
一般にこの方法では、識別されたタグ用の各通信パス（前述のケースと同様に）における既知のチャネル選択および推定された信号レベルを含む、データ構造を格納する必要がある。しかしながら信号は、（順方向衝突緩和アルゴリズムの場合のような現在のパスに加えて）以前の伝送パスから減じられるため、追加の衝突も解決可能である。たとえば、複数パス通信アルゴリズムの第３のパスからデータが解決される（すなわち、首尾よく受
信される）場合、アルゴリズムの以前のパス（たとえば第２のパス）内の他のユーザからのデータも解決可能となり、これが次に伝送の以前のパス（たとえば第１のパス）または後続のパス（たとえば第３のパス）のいずれかで以前に衝突していた他のユーザを解放することになる。新しいユーザからのデータが解決されるたびに、その再構築された信号が（現在のパスまでおよびこれを含む）すべての伝送パスから減じられ、単一占有であるチャネルおよび衝突しているチャネルの数が（すべての可能な通信チャネルおよびパスについて）再評価される。この方法では、読み取り装置１００は使用可能な（現在のパスまでおよびこれを含む）すべての伝送パスを循環し、（現在のパスまでおよびこれを含む）いかなるパスにも解決可能なユーザがいなくなる時点に達するまで、より多くのタグ信号をほぼ連続して解決することが可能である。読み取り装置１００は、その後次の電力レベルに進み、双方向衝突緩和アルゴリズムを続行する。この効果は後の伝送パスでもかなり強力であり、使用可能な通信チャネル数よりもかなり多くの数のタグ信号を解決することが可能である。
【０１３６】
拡散利得は（１パス当たり）動的に変更可能であるため、読み取り装置によって指示された場合、それらを複合受信信号から減じる前に、特定の拡散係数について信号を再度正規化する必要が生じる可能性があることに留意されたい。さらに、双方向干渉取消しの帰納的パスは（時間的に）任意の順序で実行可能であることにも留意されたい。
【０１３７】
すべてのタグ・データを受信すると、読み取り装置１００は好ましくは任意の信号取消しが発生する前に、前述の手段（たとえばエラー検出および訂正）を介してデータの整合性をチェックすることが可能である。従来のデータ復調技法は、タグ伝送で使用された変調タイプに基づいて実行することが可能である。読み取り装置１００はデータを後処理することも可能であり、これには典型的に、逆スクランブリング、復号、分類、および冗長アイテム（本発明の好ましい実施形態では複数の電源投入レンジでパワーアップする）の除去などの機能が含まれる。これらの機能の一部またはすべてが中央位置で実行可能であり、これによって複数の読み取り装置またはアンテナを処理することに留意されたい。
【０１３８】
衝突緩和技法を使用する完全な読み取りサイクルが完了する（すなわちすべてのアクティブ・タグが識別される）と、システム内の各信号の干渉特徴がわかる。具体的には、複数パス伝送アルゴリズムの各パスについて、信号の振幅および位相がわかり（または推定され）、システム内に存在する各アクティブ・タグのデータ・シーケンスがわかる。実際には、各タグの信号に関するすべての情報がわかる。前述の数式で記載したように、信号発信レートおよびデータ・ペイロード・サイズに応じて、合計トランザクション（読み取り）時間に関連付けが可能なＬ’伝送パスを取るための完全な読み取りサイクルがわかる。
【０１３９】
システム・オペレーションの実施例
これらのアルゴリズムのオペレーションは、おそらく実施例によって最もよく伝えられるであろう。ランダムなチャネルの各パスを取り出した実施例では、簡略化された仮想上のタグ・システムを詳細に説明する。この実施例の説明に使用される図２１、２３、および２４は、伝送アルゴリズムを介して各後続パス上で通信するために各タグがどのチャネルを選ぶかを示す、システムの状態図である。実施例中の状態は、チャネルを選択するためにランダム数の発生器を使用した実際の実験の不変の出力である。物理チャネルのタイプ（たとえばコード位相など）はこの時点では無関係である。これは、前述のセクションＩに詳細に示された本発明のデータ・スクランブリング部分により、システム全体の正確なモデルを提供するはずである。
【０１４０】
図２１、２３、および２４に詳細に示された実施例は８つのタグの集団を想定し、さらにタグを取り出すことのできる８つのチャネルの通信するためのパス当たりの固定チャネ
ル・サイズも想定する。したがって、各タグの３ビットの（たとえば、場合によっては一意のサブセットの）ＩＤ情報を使用して、好ましい実施形態の各パスの伝送時に各タグ１１０が伝送される８つのチャネルのうちの１つを選択する。８進数を使用することで、タグＩＤの最初の３０ビットはランダムに生成されたが、便宜上以下で繰り返す。
【０１４１】
タグ１：００３３  ０４３６  ０７．．．
タグ２：１１０６  ２５５１  ６５．．．
タグ３：４７６７  ４４１６  ４１．．．
タグ４：２０４４  ６１１１  ３６．．．
タグ５：６０７２  ３３５５  ７４．．．
タグ６：１４７６  ５４３２  ４０．．．
タグ７：５４４３  ３６７５  ３４．．．
タグ８：２１３５  ５１１５  ６４．．．
タグ１は、パス＃１でチャネル０、パス＃２でチャネル０、パス＃３でチャネル３、というように選択する。タグ２は、パス＃１でチャネル１、パス＃２でチャネル１、パス＃３でチャネル０、というように選択する。このリストから、最初の８進数からチャネルを取り出すパス＃１では、タグ１はチャネル０の単独占有者であり、タグ３はチャネル４の単独占有者であり、タグ５はチャネル６の単独占有者であり、タグ７はチャネル５の単独占有者であることがわかる。これらのチャネルには衝突がないため、タグ１、３、５、および７は全体として首尾よく識別され、タグ１、３、５、および７はそれらの完全ＩＤを衝突のないチャネルで通信した。しかしながら、パス＃１上では、タグ２および６はチャネル１で衝突し、タグ４および８はチャネル２で衝突した。これらのタグは首尾よく識別できず、解決するために後続のパスが必要となる。読み取り装置１００は、衝突の存在を監視し、印加する電力を現在のレベルのままとし、すべてのタグがパス＃２について第２の８進数から他のチャネルを引き出せるようにする。どのタグも、伝送工程の任意の段階で自分のＩＤ情報が首尾よく伝送されたかどうかを知らない。読み取り装置のみがこの知識を有し、伝送条件を除去すること（たとえばパワーダウン）によって、読み取り工程全体がいつ完了したかをタグに通知することになる。
【０１４２】
パス＃２では、衝突に関与しないタグはタグ３のみである。このタグはすでにパス＃１で識別されたため、読み取り装置１００はいかなる新しい情報も獲得しなかった。パス＃１で衝突しなかったどのタグも未だ識別不能である。統計的に言えば、８つのタグおよび８つのチャネルの場合、少なくとも１つの衝突が存在する確率は１−８！／８８＝９９．７６％である。この結果は、上記で与えられたＮ個のチャネルを介するＭ個のタグ間で衝突が起こらない確率のより一般的なケース
【０１４３】
【数６】
2006521036.tif 000008
【０１４４】
およびＰ｛衝突｝＝１−Ｐ｛衝突なし｝という事実から得られる。このアルゴリズムを介して各パスについて少なくとも１つの衝突が起こる確率は同じとなる。このタグおよびチャネルの組み合わせは、１００，０００の実験にわたって平均化され、１パスにつき８チャンネルのうちの２．７４９８が占有されず、３．１３８６のチャネルが単一のタグを含み、１．５７３７のチャネルが２つのタグを含み、０．４４８２のチャネルが３つのタグを含み、０．０７９６のチャネルが４つのタグを含み、０．００９３のチャネルが５つのタグを含み、７．２×１０−４のチャネルが６つのタグを含み、４×１０−５のチャネル
が７つのタグを含み、１つのチャネルに８つのタグを含むケースはないことが記録された。
【０１４５】
無衝突軽減例
衝突緩和がない場合、タグが識別されるためにはチャネル内にそのタグだけが現れなければならない。実験を行うための十分な時間が与えられれば、これが発生するであろう。しかしながらタグＩＤ  ２２０情報内のビット数が限られている場合、実験は反復が開始されるまでに限られた回数しか実行できない。たとえば、タグＩＤが９６ビット長であり、チャネル（８つのうちの１つ）を取り出すために１パス当たり３ビットが使用された場合、工程は３２回の実験後に反復することになる。１パス当たり少なくとも１つの衝突が生じる可能性は高い（本シナリオの場合９９．７６％）ため、実験を通じてそれぞれおよびあらゆるパス上での衝突の際にタグのＩＤが「隠れる」ことが可能な確率は小さいが有限である。これは、タグのＩＤ  ２２０が全体として異なるタグのＩＤと同一であることを意味するものではない（一意のタグＩＤの想定およびスクランブリングされたタグＩＤへの一意および可逆性のマッピングによって許可されない）。少ないビット数（この場合は３）にわたる実験を使用してそのパス用のチャネル・スペースが定義された場合に、タグのＩＤ  ２２０が少なくとも１つの他のタグのＩＤと同一であることを意味するのみである。これにより、タグの在庫についてある信頼度までに限って知られている場合、在庫またはアイテムの不確実性の概念が導入される。
【０１４６】
図２１の実験例では、各タグが衝突のないチャネル内に現れるには８回の試行が必要である。すでに述べたように、タグ１、３、５、および７はパス＃１で識別され、タグ２はパス＃３に現れ、タグ４および８はパス＃４で識別され、タグ６はパス＃８まで現れない。タグ６は、一意のタグがたとえ一意のＩＤを有していても、衝突においてどのように隠れることが可能であるかを示す良い例である。この実験がパス＃７までしか実行されなかった場合（すなわちＩＤが２１ビット長のみであった場合）、タグ６は識別されないことになる。
【０１４７】
パス＃１では、４つのタグが識別される。２つの衝突も識別され、少なくとも４つの他のタグがあることを示している（単一の衝突が生じるためには少なくとも２つのタグが必要であるため、２つの衝突が生じるためには少なくとも４つのタグが必要である）。したがって、第１のパスの後、読み取り装置１００は既知のタグが４つ、および未知のタグが少なくとも４つ、または合計で少なくとも８つのタグがあると決定することが可能である。
【０１４８】
パス＃２では、単一の以前に知られたタグのみが一意の（未使用の）チャネルを占有している。読み取り装置１００はタグ１、３、５、および７の完全なＩＤを知っているため、これらのアイテムが次および後続のすべてのパス内でどのチャネルを占有することになるかがわかる。読み取り装置１００は、タグ１および５がチャネル０に進み、７がチャネル４に進むことになることを知っている。したがって読み取り装置１００は、チャネル０上で衝突が生じると予測するが、チャネル０を占有している未知のタグ（この場合はタグ４）も存在する確率がある。チャネル０は２つの既知のタグと、１つまたは複数の未知のタグの可能性を示す。読み取り装置１００はチャネル１上での衝突は予測していなかった（既知のタグのいずれもこのチャネルを選択することが予測されなかったため）。個々での衝突は、少なくともあと２つ、あるいはそれ以上の未知のタグがあることを示す。タグ７しか予測されなかったチャネル４上での衝突は、少なくとも１つの他の未知のタグがあることを示す。したがってパス＃２は結果的に、以前から既知の４つのタグと、少なくとも（確実に）３つの未知のタグになる。これは４つの既知のタグおよび少なくとも４つの未知のタグという第１のパスによって定義された集合よりも少ないため、読み取り装置１００は第２のパスでは新しい情報を収集しなかった。
【０１４９】
パス＃３では、チャネル０上でタグ２が識別される。タグ１はチャネル３に進むことが予測された唯一のタグであったため、ここでの衝突は少なくとも１つの未知のタグがあることを示す。タグ７はチャネル４に進むことが予測された唯一のアイテムであったため、ここでの衝突は少なくとも２つの未知のタグ（チャネル３上の未知のタグおよびチャネル４上の未知のタグ）があることを示す。タグ３はここでも単独である。タグ５はチャネル７に進むことが予測された唯一のタグであった。ここでの衝突は、少なくとも３つの未知のタグ（チャネル３、４、および７上で未知のタグをカウント）があることを示す。これらならびにこの時点で５つの未知のタグが、少なくとも８つのタグがあることを示す。
【０１５０】
パス＃４は新しいタグ４および８を識別する。タグ３、５、および７は衝突のないチャネルに現れる。タグ１および２はチャネル６上で衝突すると予測されたが、ここには追加のタグが存在する可能性がある。これにより、７つの未知のタグ、および以前の実験から少なくとも１つの未知のタグが残される。
【０１５１】
パス＃５では新しいタグが識別されない。チャネル５上での衝突は予測されなかったため、ここでも７つの既知のタグおよび少なくとも１つの未知のタグが示される。パス＃６およびパス＃７からも同様の解釈を行うことが可能である。
【０１５２】
パス＃８では、タグ６が識別される。すべての他の衝突は予測された。ここでは以前のパスから予測された最低数の８つのタグが識別される。しかしながら、衝突において隠れたタグが依然として存在する可能性がある。たとえば、チャネル１、０、４、６、３、１、１、５を選択したタグがある可能性があり、このタグは他の衝突によって隠されることになる。タグがこの特定のＩＤを有する確率は、１／８８または６×１０−８となる。
【０１５３】
たとえばチャネル２、４、４、６、５、４、５、６を選択し、６×１０−８の確率も備えたタグがある可能性もある。合計で、パス＃１では２つの衝突、パス＃２では３つの衝突、パス＃３では３つの衝突、パス＃４では１つの衝突、パス＃５では２つの衝突、パス＃６では２つの衝突、パス＃７では３つの衝突、パス＃８では３つの衝突があり、２×３×３×１×２×２×３×３＝６４８の可能な隠れＩＤがあり、それぞれが確率６×１０−８を備え、追加の単一の隠れタグの確率は６４８／８８＝３８．６×１０−６（３８．６ｐｐｍ）である。追加の２つの隠れタグの確率はさらに小さく、６４８・６４７／８１６＝１．５×１０−９となる。他の実施形態では、データを逆スクランブリングすること、および、たとえば他のアイテムがすべて食品雑貨アイテムである場合、隠れタグがタイヤ（ｔｉｒｅ）または何らかの他の予測されていないアイテムであると決定することによって、在庫信頼度レベルをさらに改善することが可能である。
【０１５４】
隠れタグの確率は、識別された後に衝突情報に基づく最低数の予測されたタグ（この場合、８つのタグ）で実験を続けることによって減少させることが可能である。１パス当たりの衝突数をカウントすること、および１パス当たりのチャネル数に基づいて隠れタグの確率を知ることにより、読み取り装置１００は何らかの信頼度レベルを満たすまで、または一意のチャネル・パターンを使い果たすまで（使い果たしＩＤ）、パスを実行し続けることが可能である。１パス当たり６４８１／８＝２．２４６の衝突を想定すると、２つのパスが追加された（合計１０のパス）後、単一の隠れタグの確率は３．０４×１０−６まで減少する。さらに２つのパスが追加される（合計１２のパス）と、単一の隠れタグの確率は２４０×１０−９まで減少する。パスを追加するごとに、単一の隠れタグの確率は等比級数的におよそ６４８１／８／８＝．２８１Ｘずつ減少する。
【０１５５】
前述の不干渉取消方法に関連する工程を示す流れ図が、図２２に示される。開始２２１０でシステムは、肯定（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）ＩＤなし、および未知（ｕｎｋｎｏｗｎ）な
しで初期化され、これらを合わせてアイテム合計ゼロに対応する。第１パス２２２０の分析２２３０後、肯定ＩＤ（たとえばパス＃１のアイテム１、３、５、および７）が肯定ＩＤのリストに記録および追加される２２４０。パス内の衝突数２２５０も記録される（たとえばパス＃１には２つの衝突）。衝突が予想された場合２２６０、将来のパスで明らかになる可能性のある潜在的未知はあるが、確実な未知はない。衝突が予想されなかった場合２２７０、２つの未知が未知リストに追加される。その後、アイテムの合計数は、肯定的に識別されたアイテムおよび記録された衝突を発生させる可能性のある未知の最低数となるように推定される２２８０。肯定ＩＤが推定された合計アイテムに等しくないと想定すると、未知の合計はゼロにリセットされ２２９５、他のパス２２２０が開始される。このループは、肯定ＩＤの数が以前に識別されたＩＤの最大数プラス未知に等しい場合、および所定の信頼度レベルを満たした場合２２９６、最終的に終了する２２９０。
【０１５６】
これまでのところ、チャネルの時間的変動および受信信号レベルについては何も想定してこなかった。チャネルが静的であるか動的であるかにかかわらず、「衝突緩和なし方法」を適用することが可能である。戻り信号が一貫した電力レベルおよび位相を有する静的チャネル条件の場合、読み取り装置１００では、受信信号レベルの形でより多くの情報が使用可能である。既知のタグが将来のパスでどのチャネルを選択することになるかを知っていることに加えて、その信号レベルも分かっていると想定した場合、予測される衝突に追加の隠れタグがあるかどうかを判別することが可能である。たとえば、パス＃２のチャネル０での衝突は、２つの既知のタグおよび１つの未知のタグを含んでいた。既知のタグの信号レベルもわかっていた場合、衝突の合計信号レベルを個々の信号レベルと比較して、この衝突に追加の未知のタグが隠されていたかどうかを判別することが可能であった。こうした環境により、読み取り装置１００はすべてのタグが独立して識別された後、すべての衝突が反映されることになるため、隠れタグが存在しなかったという確信をもってその照会を終了させることができる。
【０１５７】
このようにして、識別されたタグの信号レベルの知識は在庫の会計においてより大きな信頼性を与える。しかしながら信号レベル情報は、すべての既知のタグが個々に現れた後に単に照会を終わらせること以上に、獲得時間に改善をもたらす。これについては次のセクションで論じる。
【０１５８】
順方向衝突緩和の実施例
タグが個々に識別された場合、読み取り装置１００はすべての後続のパスに関するそのチャネル選択がわかる。さらにタグの信号レベルおよび位相がわかった場合、そのタグの衝突への寄与を無効にすることが可能である。本来、タグからの信号は後続の衝突から除去することが可能であり、それによって集団から効果的に除去される。図２３に示された実験について考えてみる。タグ１、３、５、および７はパス＃１で肯定的に識別される。それらの信号レベルおよび位相も決定されるものと想定する。
【０１５９】
パス＃２で、タグ１および５がチャネル０を介してそれらのデータを伝送することがわかっている。それらの既知の信号レベルを利用してそれらを減じることが可能であり、その結果タグ４のみが残されて識別が可能となる。同様にパス＃２で、タグ７はチャネル４を介してそのデータを伝送することが予測され、このタグを取り消すことによってタグ６のみが残され、識別される。チャネル１には依然として未解決の衝突があるため、このアルゴリズムを介して少なくとも１つの他のパスが必要である。
【０１６０】
パス＃３で、タグ２が単独で現れ、識別される。タグ１はチャネル３を介してそのデータを伝送すると予測されたため、これが減じられてタグ８のみが残され、識別が可能となる。他のすべての衝突には既知のタグのみが含まれるため、図２１のように衝突緩和がない場合、タグのアカウンティングはアルゴリズムを介した完全な信頼度をもって８または
それ以上のパスを使用せずに３つのパスで（必要な信頼度レベルに応じて）完了する。
【０１６１】
コヒーレント静的チャネルの場合、識別されたタグの信号強度を高精度で知ることが可能である。増補されたＰＮチャネルの場合を考えてみる。この実験では、タグは８チップ長の増補されたＰＮシーケンスの異なるコード位相を選択することになる。この８チップ長ＰＮシーケンスは、特定のＩＤビットの意味に応じてタグのＩＤの各ビットについて真または反転されて伝送される。読み取り装置１００では、本質的に受信機内の相関器が、１ビットあたり８チップにわたって信号レベルを平均化する。これがＩＤ内のすべてのビット（たとえば１２８）に対して実行され、信号対雑音比の平均化利得が１０  ｌｏｇ  （１０２４）＝３０ｄＢの場合、８×１２８＝１０２４のサンプルにわたる平均値が得られる。より多くの予測されるタグおよびより多くの使用可能チャネル（＞３２）がある、さらに実際的なケースでは、利得は増加する。３２チャネルおよび１２８ビットの場合、信号対雑音比の利得は３６ｄＢとなる。
【０１６２】
双方向衝突緩和の実施例
読み取り装置１００が以前のパスからの波形サンプルを格納する場合、アカウンティング時間におけるさらに大きな改善が可能である。格納された波形を使用して以前のパスを再訪し、これらを後続のパスとして処理し、以前の衝突を取り消すことが可能である。これは、いったんタグが識別されると、すべての後続の活動がわかるだけでなく、すべての以前のチャネル選択および信号レベルもわかるためである。
【０１６３】
図２４に示された実施例について考えてみる。パス＃１で、タグ１、３、５、および７はビット・パターンならびに信号のレベルおよび位相の両方で識別される。順方向衝突緩和の場合と同様に、チャネル０での衝突からタグ１および５の影響を除去できるため、タグ４はパス＃２で識別可能である。同様に、チャネル４での衝突からタグ７の影響を除去することで、タグ６の識別が可能である。パス＃２および順方向衝突緩和の適用後、タグ１、３、４、５、６、および７が既知となる。
【０１６４】
第３のパスを必要とする代わりに、順方向衝突緩和を適用した後にパス＃１の結果を再訪することが可能である。パス＃２でタグ４が識別されているため、第１のパスの格納結果のチャネル２からこれを除去してタグ８を解決することが可能である。パス＃２でタグ６が識別されているため、第１のパスの格納結果のチャネル１からこれを除去してタグ２を解決することも可能である。この場合、８つのタグすべてを首尾よく識別するために必要なパスは２つだけである。順方向および双方向の両方の衝突緩和の効果は、関与するチャネルおよびタグの数が増えるほどより高くなる。
【０１６５】
以上、優れた性能（たとえば読み取り時間および容量）を提供する複数パス伝送アルゴリズムを使用する（好ましくはスペクトル拡散技法を使用する）１方向通信システムについて説明してきた。衝突緩和技法、動的チャネル・プロファイル、および電力投入レンジを組み込むことにより、システム性能はさらに向上する。記載された通信システムは、好ましい実施形態および本文で詳細に説明した実際の実施例に限定されることのない、多くの応用例を有する。本発明は、その本来の特徴（添付の特許請求の範囲に記載）から逸脱することのない、双方向通信デバイス、能動的に電力が供給されるユーザ・デバイス、およびネットワーク・デバイスにおいても応用例を有する。
【０１６６】
本発明は、その趣旨または本来の特徴から逸脱することなく、他の特定の形式で具体化することが可能である。記載された実施形態は、すべての点において例示的なものに過ぎず、限定的でないものとみなされる。したがって本発明の範囲は、前述の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の等価物の意味および領域内でのすべての変更は、その範囲内に含まれるものとする。
【産業上の利用可能性】
【０１６７】
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】本発明に従った単一宛先デバイスと通信する複数ソース・デバイスを示す高水準図。
【図２】本発明に従った、動作中に通信チャネルを決定するためにタグ上に格納されたデータを変更および使用する方法を示す図。
【図３】本発明に従った、タグ上に格納されたデータをスクランブルするために使用される工程を示す高水準図。
【図４】本発明に従った、読み取り装置内で実行される複数タグ通信およびスクランブル反転（逆スクランブル方法）を示す高水準システム図。
【図５】本発明に従った高水準システムおよび付随の波形を示す図。
【図６】本発明に従ったタグの高水準モデルに関するアンテナ・ノード波形を示す図。
【図７】本発明に従ったタグを示す高水準ブロック図。
【図８】本発明に従ったタグ伝送条件の概要を示す概括的流れ図。
【図９】本発明に従ったタグ伝送条件の概要を示す詳細な流れ図。
【図１０】本発明に従った典型的実施形態において、読み取り装置と様々なタグとの間で容量結合を使用する応用例を示す図。
【図１１】本発明に従った、タグ上に格納されたデータに基づいてタグの送信時に介するチャネルを生成するための方法を示す図。
【図１２】本発明に従った、パス依存および変調方法に焦点を当てた簡略化されたタグ回路機能を示すブロック図。
【図１３】本発明に従った読み取り装置を示す詳細なブロック図。
【図１４】本発明に従った、ウォルシュ（Ｗａｌｓｈ）符号化信号に関する高速変換方法の１例を示す図。
【図１５】本発明に従った、擬似雑音シーケンスの高速相関に関する読み取り装置受信機信号処理の詳細な例を示す図。
【図１６】本発明従った読み取り装置信号処理を示す簡略化された機能ブロック図。
【図１７】本発明に従った、衝突が存在する波形の１例を示す図。
【図１８】本発明に従った、衝突が存在しない波形のいくつかの例を示す図。
【図１９】本発明に従った読み取り装置動作に関する概括的流れ図。
【図２０】本発明に従った、順方向衝突緩和技法を使用する読み取り装置処理信号を示す詳細な流れ図。
【図２１】本発明に従った、衝突緩和技法を適用しない在庫アカウンティングの１例を示す図。
【図２２】本発明に従った、衝突緩和技法を適用しない場合の在庫アルゴリズムの１例を示す流れ図。
【図２３】本発明に従った、順方向衝突緩和技法を使用した在庫アカウンティングの１例を示す図。
【図２４】本発明に従った、双方向衝突緩和技法を使用した在庫アカウンティングの１例を示す図。
【図２５】本発明に従った、読み取り装置の伝送波形および対応するタグ・パワーアップ過渡波形を示す図。
【図２６】本発明に従った、第２の整流器を使用するタグ・クロック同期回路の１例を示す図。
【図２７】本発明に従った、第２の整流器を使用するタグ・クロック同期回路の波形を示す図。
【図２８】本発明に従った、位相の集合から所望のクロック位相を選択するタグ・クロック同期回路の代替実施形態を示す図。
【図１】
2006521036.tif 000009
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2006521036.tif 000033
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
2006521036.tif 000037
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