無線周波数識別システム
【課題】無線周波数識別タグを読み出すために、無線周波数識別装置が使用する無線周波数チャネル上に位置する周囲雑音のレベルを周期的に測定するための方法、装置およびシステムを提供する。
【解決手段】測定した周囲雑音のレベルは、チャネル上の衝突を予測するために使用する閾値を動的に調整するために使用される。
【解決手段】測定した周囲雑音のレベルは、チャネル上の衝突を予測するために使用する閾値を動的に調整するために使用される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波数識別システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムは、対象物の幅の広いアレイを識別し、追跡するために使用される。識別および追跡のためにＲＦＩＤ技術を使用する使用する対象物の例としては、文書（すなわち、パスポートおよび運転免許証）、小売商品、携帯電子機器、家具、部品、医薬品、および出荷用容器等がある。ＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤタグが格納している情報を読み出す１つまたは複数のＲＦＩＤ装置、およびこの情報を処理するためのコンピュータを備える。ＲＦＩＤタグは、通常、対象物に直接取り付けられるか、または対象物を内蔵しているパッケージング内に置かれる。ＲＦＩＤタグがＲＦＩＤ装置の範囲内に位置する場合はいつでも、ＲＦＩＤ装置はＲＦＩＤタグ上の符号化された情報を読み出す。
【０００３】
他のタグ、ＲＦＩＤ装置からのＲＦ信号を含む周囲または背景雑音のために、ＲＦＩＤ装置がＲＦＩＤタグからのＲＦ応答信号を検出するのが困難になり、場合によっては検出できなくなる。この問題を緩和するために、プロトコル・パラメータが確立されている。プロトコル・パラメータは、ＲＦＩＤタグによるＲＦ応答信号の送信を制御する。異なるプロトコル・パラメータに対する値は、ＲＦＩＤ装置により判定され、ＲＦＩＤタグに送信され、次に、ＲＦＩＤタグはＲＦ応答信号を生成し、送信するためにパラメータを使用する。正しく設定すれば、プロトコル・パラメータは、ＲＦＩＤ装置が、周囲雑音があっても範囲内のすべてのＲＦＩＤタグを正確に読み出す確率を増大する。プロトコル・パラメータが正しく設定されなかった場合には、ＲＦＩＤ装置は、ＲＦＩＤ装置の範囲内のＲＦＩＤタグのいくつかまたはすべてを読み出すことができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それ故、範囲内のすべてのＲＦＩＤタグを読み出すことができるように、ＲＦＩＤ装置が、プロトコル・パラメータの正しい値を判定することができることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、「無線周波数チャネル内で信号を受信するステップと、結果を入手するために前記信号に対してスペクトル解析を行うステップと、前記結果を使用する統計的解析に基づいて無線周波数識別装置に対する判定閾値を設定するステップと、を含む無線周波数識別装置の使用方法」と「無線周波数チャネルで信号を受信することができる無線周波数受信機と、前記受信機と通信している処理ユニットと、前記処理ユニットと電気的に結合しているメモリ・ユニットであって、前記メモリ装置が、その内部に、前記処理ユニットにより実行された場合に、前記処理ユニットに（ｉ）前記受信機からの信号の受信と、（ｉｉ）結果を入手するために前記信号に対するスペクトル解析の実行と、（ｉｉｉ）前記結果を使用する統計的解析に基づいて無線周波数識別装置に対する判定閾値の設定とを行わせる複数の命令を格納しているメモリ・ユニットとを備える無線周波数識別装置」とを提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下の説明においては、本発明を理解してもらうために多数の詳細な点について説明する。しかし、当業者であれば、本発明は、これらの詳細な点を使用しなくても実行することができること、上記実施形態を種々に変更および修正することができることを理解することができるだろう。
【０００７】
図１に示すように、例示としての実施態様のＲＦＩＤシステム１０は、ＲＦＩＤ装置１５（ＲＦＩＤタグ・リーダまたはＲＦＩＤリーダとも呼ばれる）と、周囲雑音４０と、それぞれがＲＦＩＤタグ５０、５５、６０、６５を含む複数の対象物２０、２５、３０、３５とを備える。各ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグを識別し、および関連により対象物を識別する情報を含む。各ＲＦＩＤタグ上に格納している情報は、すべての他のＲＦＩＤタグから各ＲＦＩＤタグを一意に識別することもできるし、またはこの情報は、あるＲＦＩＤタグをあるグループ（例えば、ミルクの１ガロン容器）に属するものとして識別することができる。ある実施形態の場合には、ＲＦＩＤタグは、タグを一意に識別するまたはグループを識別するために必要な情報の他に追加情報を含んでいる。例えば、ＲＦＩＤタグは、ミルクのすべての他の容器からミルクの一意の１ガロン容器を識別する情報を含むこともできるし、その他に供給業者、ロット番号およびミルクの賞味期限を指定する追加情報を含むことができる。
【０００８】
引き続き図１を参照すると、ＲＦＩＤ装置１５は、ＲＦＩＤ装置１５の範囲４５内に位置する各ＲＦＩＤタグ５０、５５、６０、６５から情報を読み出すように設計されている。ＲＦＩＤ装置１５は、無線周波（ＲＦ）信号を送信することによりＲＦＩＤタグ上に格納している情報を読み出す。この信号は、質問信号または質問コマンドと呼ばれる。質問信号は、ＲＦＩＤ装置１５の範囲４５内に位置するすべてのＲＦＩＤタグ５０、５５、６０、６５により受信される。次に、ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグ内に格納している情報を含むＲＦ応答信号を送信する。ＲＦＩＤ装置１５は、各ＲＦＩＤタグからＲＦ応答信号を受信し、各ＲＦ応答信号が含んでいる情報を回収する。この情報は、グローバルに一意のＩＤ番号、価格、追跡データ、宛先、部品番号、製造番号、または他の属性、またはタグに関連する対象物を記述する属性の組合せを含む、ほとんどすべてのタイプのデータを含むことができる。あるＲＦＩＤシステムは、比較的少量の情報を含むＲＦＩＤタグをサポートし、一方、他のシステムは、大量のデータを含むＲＦＩＤタグをサポートし、あるＲＦＩＤシステムは、両方のタイプのタグをサポートする。
【０００９】
コストを低減するために、ある種のタイプのＲＦＩＤタグは、タグの電子機器を駆動するための内部電源、すなわちバッテリーを含んでいない。これらのタイプのタグは、パッシブ・タグと呼ばれる。パッシブ・タグは、通常は１つの集積回路（ＩＣ）から構成される電子機器に接続しているアンテナを備える。パッシブ・タグは、ＲＦＩＤ装置が送信した到来ＲＦ信号がタグのアンテナ内に誘起した微細な電流により電力の供給を受ける。誘起された電流は、ＩＣに電力を供給し、ＲＦＩＤ装置に応答信号を返すのに十分な電気的エネルギー源を供給する。パッシブＲＦＩＤタグは、後方散乱技術によりＲＦ応答信号を生成する。この場合、ＲＦＩＤ装置からのＲＦ信号は変調され、ＲＦＩＤ装置に反射される。各タグ内に格納している情報はＲＦ応答信号に含まれている。この送信方法を使用すれば、タグを作動するのに必要な電力が少なくてすみ、そのためバッテリーを使用しなくてもすみ、タグのコストが低減する。しかし、パッシブ・タグが送信したＲＦ信号は非常に弱い。
【００１０】
大部分の環境には、ＲＦＩＤ装置１５とＲＦＩＤタグとの間の通信と干渉を起こす恐れがあるあるレベルの検出可能な周囲（または背景）ＲＦ雑音４０が存在する。周囲ＲＦ雑音４０の１つまたは複数の発生源は、ＲＦＩＤ装置１５の範囲４５の内部または外部に位置する場合がある。ＲＦ応答信号は非常に弱いので、ＲＦＩＤ装置は、ＲＦ応答信号をタグおよび周囲ＲＦ雑音４０から区別できない場合がある。このような場合には、ＲＦＩＤ装置１５は、１つまたは複数のＲＦＩＤタグを読み出せない。さらに、周囲ＲＦ雑音４０のレベルが時間の経過とともに変化し、間欠障害および信頼性の問題を引き起こす恐れがある。
【００１１】
図２を参照すると、ＲＦＩＤ装置１５は、バス１２０によりメモリ１１５と接続しているプロセッサ１１０と、通信インタフェース１２５と、ＲＦインタフェース１０５とを備える。メモリ１１５は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリの両方を含む。不揮発性メモリは、プロセッサ１１０が実行した場合、ＲＦＩＤ装置１５の動作を制御する命令を格納するために使用される。不揮発性メモリは、また、ＲＦＩＤ装置１５を制御するために命令が使用するパラメータも含む。ある実施形態の場合には、プロセッサ１１０は、不揮発性メモリの内容を変更することができる。ある実施形態の場合には、プロセッサ１１０は、専用メモリ・バスを通してメモリにアクセスする。プロセッサ１１０は、１つまたは複数の外部システム１４５と通信するために通信インタフェース１２５を使用する。通信インタフェースは、イーサネット（登録商標）のような有線インタフェースであってもよいし、Ｗｉ−Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１）のような無線インタフェースであってもよい。ある実施形態の場合には、外部システムのうちの１つは、小売店で使用するＰＯＳ端末である。ある実施形態の場合には、外部システムのうちの１つは、対象物を識別および追跡するためにＲＦＩＤタグからの情報と一緒に使用されるデータベースを含む。
【００１２】
引き続き図２を参照すると、プロセッサ１１０は、１つまたは複数のＲＦＩＤタグと通信するためにＲＦインタフェース１０５を使用する。ＲＦインタフェース１０５は、両方ともＲＦＩＤタグと通信するために使用する複数のＲＦチャネルをサポートしているＲＦ送信機１４０およびＲＦ受信機１３５を備える。ＲＦ送信機１４０およびＲＦ受信機１３５は、アンテナ１３０に接続していて、ＲＦＩＤタグとの信号の送受信を行うためにアンテナ１３０を使用する。ある実施形態の場合には、ＲＦＩＤタグと通信するための範囲および機能を改善するために複数のアンテナを使用している。パッシブＲＦＩＤタグからの信号は弱いので、ＲＦＩＤタグとアンテナ１３０との間に位置する対象物は、シールドとしての働きをし、弱いＲＦ応答信号がアンテナ１３０に到達するのを防止する。２つ以上のアンテナを備えるＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤタグからのＲＦ応答信号がシステムのアンテナのうちの少なくとも１つにより受信される確率を増大する。それ故、追加のアンテナは、範囲４５を増大し、ＲＦＩＤ装置１５の信頼性を高める。
【００１３】
ＲＦＩＤ装置１５は、１回に１つのＲＦチャネル毎に１つのＲＦ応答信号しか受信できない。任意の所与の時点に、複数のＲＦＩＤタグがＲＦＩＤ装置１５の範囲４５内に位置するマルチタグ環境においては、２つ以上のＲＦＩＤタグが同時に同じＲＦチャネルにより応答した場合には衝突が起こる。衝突が起こると、すべてのデータが喪失する。何故なら、信号を理解することができないからである。衝突を回避するために、ＲＦＩＤ装置１５は、ＲＦＩＤ装置１５の範囲４５内の各ＲＦＩＤタグを一体化しなければならない。ＲＦＩＤ装置１５が一度に１つのＲＦＩＤタグだけを識別し、それだけと通信することができる場合に、ＲＦＩＤタグの一体化が起こる。一体化プロセスは、ＲＦＩＤ装置１５の設定および範囲４５内のすべてのＲＦＩＤタグへのプロトコル・パラメータの供給を含む。次に、ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤ装置１５と通信する場合に使用する適当な時間およびチャネルを判定するためにパラメータを使用する。パラメータを正しく設定した場合には、ＲＦＩＤ装置１５は、範囲４５内のすべてのＲＦＩＤタグの一体化に成功する。パラメータが正しく設定されていないと、ＲＦＩＤタグ間で衝突が起こり、一体化が長くかかるか、または全然起こらない恐れがある。
【００１４】
ＥＰＣｇｌｏｂａｌ Ｉｎｃ（商標）は、ＲＦＩＤシステムのある態様を規制する任意の標準を確立した国際的組織である。この組織からの１つの標準は、参照により本明細書に組み込むものとする、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚでの通信のための「ＥＰＣ（商標）無線周波数識別プロトコル・クラス１、第二世代ＵＨＦ ＲＦＩＤプロトコル、バージョン１．０．９」であり、ＲＦＩＤ装置およびタグの動作に対するガイドラインを含む。この標準の要件を満たす装置は、クラス１、第二世代ＲＦＩＤ装置と呼ばれる。ＲＦＩＤ装置１５は、クラス１、第二世代ＲＦＩＤ装置に対する標準に適合するが、他の実施形態の場合には、ＲＦＩＤ装置１５は、パッシブおよび／またはアクティブＲＦＩＤタグに対する他のＲＦＩＤ標準に適合する。
【００１５】
クラス１、第二世代のＲＦＩＤシステムに対するＥＰＣｇｌｏｂａｌ Ｉｎｃ（商標）標準は、ＲＦＩＤシステムでＲＦＩＤタグを一体化する場合に、ＲＦＩＤ装置の性能および精度を左右する一組のプロトコル・パラメータを定義している。プロトコル・パラメータは、下記のものを含む：１）ラウンド内のスロットの数を設定する「Ｑ」；２）Ｔ＝＞Ｒリンク周波数を設定する「ＤＲ」（ＴＲｃａｌ分割比）；３）質問信号またはコマンドに応答するタグを選択する「ＳＥＬ」；在庫ラウンドのためのセッションを選択する「ＳＥＳＳＩＯＮ」および５）その在庫フラグがＡまたはＢであるタグが在庫ラウンドに参加するのかしないのかを選択する「ＴＡＲＧＥＴ」。プロトコル・パラメータの目的は、ＲＦＩＤ装置１５からの質問信号に対する複数の同時タグ応答（すなわち、衝突）を防止することである。プロトコル・パラメータは、質問プロセス中にＲＦＩＤ装置１５の範囲内のすべてのタグに同報通信される。
【００１６】
「Ｑ」構成可能なプロトコル・パラメータは、質問信号に応答するためにタグに対して使用することができるタイムスロットの数を識別する。各タグは、ＲＦＩＤ装置１５からの質問信号に応答するために１つのタイムスロットを必要とする。Ｑが１に設定されている場合には、ＲＦＩＤ装置の範囲内のすべてのタグは、同じタイムスロット内の質問信号にその応答を送信する。ＲＦＩＤ装置の範囲内に複数のタグが存在する場合には、タグは、すべて同じタイムスロット内でその応答を送信し、衝突が起こる。衝突のすべての可能性を防止するために、Ｑを３２，７６８（２１５）の最大値に設定することができる。これにより衝突を防止することができるが、ＲＦＩＤシステムのスループット性能が非常に低下する。何故なら、タグを一体化するのに３２，７６８のタイムスロットが必要になるからである。それ故、衝突を低減または根絶しながらスループットを最大にするために、タグの数が少ない場合には「Ｑ」の値としてより小さな値を使用することが望ましく、タグの数が多い場合には、「Ｑ」の値としてより大きな値を使用することが望ましい。
【００１７】
すでに説明したように、プロトコル・パラメータが正しく設定されないと、ＲＦＩＤ装置１５がすべてのＲＦＩＤタグをうまく一体化できなかった場合には、衝突が起こり、同じＲＦチャネル上で同時に２つ以上のタグが応答することになる。ＥＰＣｇｌｏｂａｌ Ｉｎｃ（商標）標準は、衝突を検出する固有の機能を持っていないので、ＲＦＩＤ装置１５は、衝突または衝突中複数のタグの存在を直接感知しない。さらに、衝突が、質問信号が送信された場合に、ＲＦＩＤ装置１５の範囲４５内にタグが存在しない状況と取り違えられる恐れがある。それ故、ＲＦＩＤ装置１５は検出する応答信号を持たない。それ故、クラス１、第二世代標準を実施するＲＦＩＤ装置は、複数のタグが存在することを意味する衝突と、タグが存在しないことを意味する無応答とを本来区別することができない。
【００１８】
標準の制定者は、ＲＦＩＤ装置が、所定の最小数のタイムスロットをどうしても必要とするプロトコル・パラメータに対してデフォルト設定を使用することを示唆することにより、システム性能の問題、およびタグが存在しない状態と複数のタグが存在する状態との間を区別する問題を解決しようとした。仮定は、タイムスロットの最小数は、マルチタグ環境で一体化を成功させることができるほど十分大きいが、システムの性能に悪影響を与えないほど十分小さいというものである。成功した一体化の回数に基づいてタイムスロットの数を増減するためにフィードバック・ループが使用されるアルゴリズムについて概略説明する。このアルゴリズムは、１）成功した一体化の数が０に等しい場合には、タイムスロットの数が減少するが（最小数より小さくは減少しない）、２）成功した一体化の数が１に等しい場合には、タイムスロットの数を同じに維持する、３）成功した一体化の数が１より大きい場合には、タイムスロットの数を増大する、と述べている。このアルゴリズムは、ＲＦＩＤシステムが動作中は引き続き適用される。
【００１９】
タイムスロットの数を調整するために成功した一体化の数を使用する他に、標準の制定者は、タグ間の衝突の発生を予測しようとした。ＲＦＩＤ装置１５は、２つ以上のタグ間の衝突を本来検出することはできないが、ＲＦＩＤ装置は、受信した信号の大きさと閾値とを比較することができ、次に衝突が起こったか否かを予測することができる。制定者は、また、ＲＦＩＤ装置１５が使用する各ＲＦチャネルの統計的に計算した静的閾値を定義している。（この閾値は、判定閾値と呼ばれる場合もある。）この方法を使用した場合、受信信号が閾値を超えると、衝突が起きたと仮定する。他の衝突を防止するために、タイムスロットの数を増大する。受信信号が閾値未満である場合には、衝突が起こらなかったと仮定する。システムのスループット性能を改善するために、衝突はないが、最小数以上である場合にはタイムスロットの数を低減する。
【００２０】
このスキームは、エラーを起こし易い。何故なら、統計的に定義した静的閾値は、ＲＦＩＤ環境内の周囲のＲＦ雑音の動的性質に適合できないからである。周囲のＲＦ雑音４０のレベルは、時間の経過および地理的位置により変動する。この問題を解決するために、統計的に定義した統計値（ｓｔａｔｉｃ ｖａｌｕｅ）は比較的高く設定される。低い周囲のＲＦ雑音４０の周期を有する環境においては、閾値が高すぎると、ＲＦＩＤ装置１５は、ＲＦＩＤ装置１５の範囲４５の縁部のところのタグからの弱い応答を受信できない。この場合、ＲＦＩＤ装置１５は、弱い応答を雑音と間違える。高い周囲のＲＦ雑音４０の周期を有する環境においては、閾値が低すぎると、ＲＦＩＤ装置１５は、周囲ＲＦ雑音４０を衝突と間違える。偽の衝突が起こると、ＲＦＩＤシステムは、衝突の数を低減しようとしてタイムスロットの数を増大する。これにより、診断するのが難しく、コストの高い間欠問題が起こる。周囲ＲＦ雑音４０の一定の高いレベルを有する環境においては、衝突の増大はＲＦＩＤシステムの性能およびタグを読み出すＲＦＩＤ装置の機能に悪影響を与える。
【００２１】
図３を参照すると、この図は、衝突を予測するために使用するＲＦＩＤ装置１５の閾値を動的に調整するための方法を示すブロック図である。ＲＦＩＤ装置１５は、多数の異なる無線周波またはＲＦチャネルによりＲＦＩＤタグと通信し、閾値が各ＲＦチャネルに対して維持される。ステップ３００において、ＲＦＩＤ装置１５は、ＲＦ受信機１３５によりサポートされているＲＦチャネルのうちの１つを選択する。ある実施形態の場合には、ＲＦ受信機１３５の帯域幅も調整することができる。その場合、ＲＦ受信機１３５の感度を増大するために帯域幅が狭くなる。ステップ３０５において、ＲＦＩＤ装置１５は、ＲＦ受信機１３５に選択したＲＦチャネル上で受信中の信号のサンプルを捕捉させる。この信号は、選択したＲＦチャネルの瞬間的な周囲ＲＦ雑音を表す。次に、ＲＦＩＤ装置１５は、サンプリングした信号３１０のスペクトル解析を行う。この分析は、フーリエ解析により周波数領域内で行われる。しかし、同じ分析を行うために他の方法も使用することができる。スペクトル解析により、選択したＲＦチャネルに対する瞬間的な周囲ＲＦ雑音信号の振幅である結果が得られる。ステップ３１５において、ＲＦＩＤ装置１５は、選択したＲＦチャネルに対する結果を格納するための専用の循環バッファ内に結果を格納する。休止期間中、ＲＦＩＤ装置１５は、各ＲＦチャネルに対してこのプロセスを引き続き反復する。ある時点で、各ＲＦチャネルに対する循環バッファが満杯になる。この時点で、最も古い結果が除去され、最も新しい結果が追加される。循環バッファのサイズは選択することができる。
【００２２】
各ＲＦチャネルに対する瞬間的な周囲ＲＦ雑音の大きさの判定と同時に、ＲＦＩＤ装置１５は、ＲＦチャネルに割り当てられた循環バッファ内に格納している結果を使用して各チャネルに対する動的閾値を計算する。これについては以下に説明する。ステップ３５０において、ＲＦＩＤ装置１５は１つのＲＦチャネルを選択する。ステップ３５５において、ＲＦＩＤ装置１５は、選択したＲＦチャネルに割り当てられた循環バッファからすべての結果を読み出す。このチャネルに対する周囲ＲＦ雑音は、平均、変化、および標準偏差を計算するための周知の式を有する統計的ガウス分布を使用してモデル化される。周囲雑音が引き続きガウス分布モデルに追随すると仮定した場合、ＲＦＩＤ装置１５は、選択したチャネルに対する閾値を循環バッファからの結果の平均に標準偏差３６０を加えたものに設定する。休止期間中、ＲＦＩＤ装置１５は、周期的に各チャネルに対してこのプロセスを反復して行う。このようにして、各チャネルに対する閾値は、各ＲＦチャネル上で発見した実際のリアルタイムの周囲ＲＦ雑音の統計的解析に基づいて周期的に更新される。
【００２３】
ここで図４を参照すると、ＲＦチャネル上の瞬間的な周囲ＲＦ雑音およびＲＦチャネルに対する閾値を判定するための上記方法を使用して、ＲＦＩＤ装置１５は、衝突が発生したか否かを予測することができる。この方法は、ＲＦＩＤ装置１５が質問信号に応じて信号を受信したが、受信信号を理解できない場合に開始する（ステップ４００）。ＲＦＩＤ装置１５は、受信信号に対してスペクトル解析を行い、受信信号に対する大きさを判定する（ステップ４０５）。次に、この大きさは、信号を受信するために使用したＲＦチャネルに対する閾値と比較される（ステップ４１０）。ＲＦＩＤ装置１５は、信号の大きさが閾値より大きい場合には、衝突があったと結論する（ステップ４１５）。信号の大きさが閾値より小さい場合には、ＲＦＩＤ装置１５は、衝突が無かったと結論し、範囲内にタグが存在しないと結論する（ステップ４２０）。
【００２４】
衝突が起きたと予測される場合には、ＲＦＩＤ装置１５は、さらなる衝突を防止する目的でタイムスロットの数を増大するためにプロトコル・パラメータを調整する。次に、ＲＦＩＤ装置１５は、他の質問信号を送り、応答をチェックする。このプロセスは、衝突がなくなりすべてのタグが読み出されるまで反復して行われる。動的閾値を使用する衝突の予測は、より正確であり、統計的に定義した静的閾値を使用する衝突の予測よりも信頼性が高い。それ故、システムのスループットに悪影響を与える最小数のタイムスロットを使用しなければならない従来のプロトコル・パラメータを使用する必要はもはやない。従来のプロトコル・パラメータは、ＲＦＩＤ装置１５が統計的に定義した静的閾値を使用する場合に必要な追加の保護手段であった。それ故、動的閾値を使用すれば、予測精度が高くなり、ＲＦＩＤ装置１５は、依然として衝突を効果的に処理しながら、システムのスループットを最大にするために、１つのタイムスロットのように最初に少数にプロトコル・パラメータを設定することができる。
【００２５】
また、図５に示すように、ＲＦチャネルの周囲ＲＦ雑音を動的に測定するための上記方法は、ＲＦＩＤシステム内でＬＢＴ（ｌｉｓｔｅｎ−ｂｅｆｏｒｅ−ｔａｌｋ）ストラテジを実行するためにも使用することができることを理解されたい。このストラテジの場合、ＲＦチャネルが選択されるが（ステップ５００）、ＲＦチャネルを使用する前にＲＦＩＤ装置１５は、ＲＦチャネル上の瞬間的な周囲ＲＦ雑音のサンプルを採取する（ステップ５０５）。次に、ＲＦＩＤ装置１５は、スペクトル解析を使用して瞬間的な周囲ＲＦ雑音の大きさを測定する（ステップ５１０）。瞬間的な周囲ＲＦ雑音の大きさが選択したＲＦチャネルに対する閾値を超えた場合には、ＲＦＩＤ装置１５は、そのＲＦチャネルは使用できないと結論し、他のＲＦチャネルを選択する（ステップ５２０）。この大きさが閾値より小さい場合には、ＲＦＩＤ装置１５はこのＲＦチャネルは使用できると結論する（ステップ５２５）。
【００２６】
瞬間的な周囲ＲＦ雑音の発生源は多数あり、これらの発生源は環境毎に異なる。発生源のいくつかの例としては、他のＲＦＩＤ装置、近くで動作している通信システム（すなわち、ＷｉＦｉまたは携帯電話）、電子装置からの偽の放射、またはこれらの組合せ等がある。雑音源が何であれ、ＲＦＩＤ装置１５が動的閾値を使用すれば、ＲＦＩＤシステムは最大のスループットおよび信頼性を維持するために動的に現在の環境に適合することができる。
【００２７】
また、アクティブＲＦＩＤタグ（電子機器およびＲＦ送信機に電力を供給するためにバッテリーを使用するタグ）またはアクティブおよびパッシブＲＦＩＤタグの組合せを使用するＲＦＩＤシステムは、上記ＲＦＩＤシステムと同じ利点を有することを理解することができるだろう。
【００２８】
好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、通常の当業者であれば、上記説明、図面および添付の特許請求の範囲により種々様々な実施形態を使用することができることを理解することができるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】１つのＲＦＩＤ装置および複数のＲＦＩＤタグを備えている例示としてのＲＦＩＤシステムである。
【図２】例示としてのＲＦＩＤ装置の高レベル機能図である。
【図３】ＲＦチャネルに対する閾値を判定するための例示としての方法を示す高レベル・フローチャートである。
【図４】衝突が発生したことを判定するための例示としての方法を示す高レベル・フローチャートである。
【図５】ＲＦチャネルの利用率を判定するための例示としての方法を示す高レベル・フローチャートである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波数識別システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムは、対象物の幅の広いアレイを識別し、追跡するために使用される。識別および追跡のためにＲＦＩＤ技術を使用する使用する対象物の例としては、文書（すなわち、パスポートおよび運転免許証）、小売商品、携帯電子機器、家具、部品、医薬品、および出荷用容器等がある。ＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤタグが格納している情報を読み出す１つまたは複数のＲＦＩＤ装置、およびこの情報を処理するためのコンピュータを備える。ＲＦＩＤタグは、通常、対象物に直接取り付けられるか、または対象物を内蔵しているパッケージング内に置かれる。ＲＦＩＤタグがＲＦＩＤ装置の範囲内に位置する場合はいつでも、ＲＦＩＤ装置はＲＦＩＤタグ上の符号化された情報を読み出す。
【０００３】
他のタグ、ＲＦＩＤ装置からのＲＦ信号を含む周囲または背景雑音のために、ＲＦＩＤ装置がＲＦＩＤタグからのＲＦ応答信号を検出するのが困難になり、場合によっては検出できなくなる。この問題を緩和するために、プロトコル・パラメータが確立されている。プロトコル・パラメータは、ＲＦＩＤタグによるＲＦ応答信号の送信を制御する。異なるプロトコル・パラメータに対する値は、ＲＦＩＤ装置により判定され、ＲＦＩＤタグに送信され、次に、ＲＦＩＤタグはＲＦ応答信号を生成し、送信するためにパラメータを使用する。正しく設定すれば、プロトコル・パラメータは、ＲＦＩＤ装置が、周囲雑音があっても範囲内のすべてのＲＦＩＤタグを正確に読み出す確率を増大する。プロトコル・パラメータが正しく設定されなかった場合には、ＲＦＩＤ装置は、ＲＦＩＤ装置の範囲内のＲＦＩＤタグのいくつかまたはすべてを読み出すことができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それ故、範囲内のすべてのＲＦＩＤタグを読み出すことができるように、ＲＦＩＤ装置が、プロトコル・パラメータの正しい値を判定することができることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、「無線周波数チャネル内で信号を受信するステップと、結果を入手するために前記信号に対してスペクトル解析を行うステップと、前記結果を使用する統計的解析に基づいて無線周波数識別装置に対する判定閾値を設定するステップと、を含む無線周波数識別装置の使用方法」と「無線周波数チャネルで信号を受信することができる無線周波数受信機と、前記受信機と通信している処理ユニットと、前記処理ユニットと電気的に結合しているメモリ・ユニットであって、前記メモリ装置が、その内部に、前記処理ユニットにより実行された場合に、前記処理ユニットに（ｉ）前記受信機からの信号の受信と、（ｉｉ）結果を入手するために前記信号に対するスペクトル解析の実行と、（ｉｉｉ）前記結果を使用する統計的解析に基づいて無線周波数識別装置に対する判定閾値の設定とを行わせる複数の命令を格納しているメモリ・ユニットとを備える無線周波数識別装置」とを提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下の説明においては、本発明を理解してもらうために多数の詳細な点について説明する。しかし、当業者であれば、本発明は、これらの詳細な点を使用しなくても実行することができること、上記実施形態を種々に変更および修正することができることを理解することができるだろう。
【０００７】
図１に示すように、例示としての実施態様のＲＦＩＤシステム１０は、ＲＦＩＤ装置１５（ＲＦＩＤタグ・リーダまたはＲＦＩＤリーダとも呼ばれる）と、周囲雑音４０と、それぞれがＲＦＩＤタグ５０、５５、６０、６５を含む複数の対象物２０、２５、３０、３５とを備える。各ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグを識別し、および関連により対象物を識別する情報を含む。各ＲＦＩＤタグ上に格納している情報は、すべての他のＲＦＩＤタグから各ＲＦＩＤタグを一意に識別することもできるし、またはこの情報は、あるＲＦＩＤタグをあるグループ（例えば、ミルクの１ガロン容器）に属するものとして識別することができる。ある実施形態の場合には、ＲＦＩＤタグは、タグを一意に識別するまたはグループを識別するために必要な情報の他に追加情報を含んでいる。例えば、ＲＦＩＤタグは、ミルクのすべての他の容器からミルクの一意の１ガロン容器を識別する情報を含むこともできるし、その他に供給業者、ロット番号およびミルクの賞味期限を指定する追加情報を含むことができる。
【０００８】
引き続き図１を参照すると、ＲＦＩＤ装置１５は、ＲＦＩＤ装置１５の範囲４５内に位置する各ＲＦＩＤタグ５０、５５、６０、６５から情報を読み出すように設計されている。ＲＦＩＤ装置１５は、無線周波（ＲＦ）信号を送信することによりＲＦＩＤタグ上に格納している情報を読み出す。この信号は、質問信号または質問コマンドと呼ばれる。質問信号は、ＲＦＩＤ装置１５の範囲４５内に位置するすべてのＲＦＩＤタグ５０、５５、６０、６５により受信される。次に、ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグ内に格納している情報を含むＲＦ応答信号を送信する。ＲＦＩＤ装置１５は、各ＲＦＩＤタグからＲＦ応答信号を受信し、各ＲＦ応答信号が含んでいる情報を回収する。この情報は、グローバルに一意のＩＤ番号、価格、追跡データ、宛先、部品番号、製造番号、または他の属性、またはタグに関連する対象物を記述する属性の組合せを含む、ほとんどすべてのタイプのデータを含むことができる。あるＲＦＩＤシステムは、比較的少量の情報を含むＲＦＩＤタグをサポートし、一方、他のシステムは、大量のデータを含むＲＦＩＤタグをサポートし、あるＲＦＩＤシステムは、両方のタイプのタグをサポートする。
【０００９】
コストを低減するために、ある種のタイプのＲＦＩＤタグは、タグの電子機器を駆動するための内部電源、すなわちバッテリーを含んでいない。これらのタイプのタグは、パッシブ・タグと呼ばれる。パッシブ・タグは、通常は１つの集積回路（ＩＣ）から構成される電子機器に接続しているアンテナを備える。パッシブ・タグは、ＲＦＩＤ装置が送信した到来ＲＦ信号がタグのアンテナ内に誘起した微細な電流により電力の供給を受ける。誘起された電流は、ＩＣに電力を供給し、ＲＦＩＤ装置に応答信号を返すのに十分な電気的エネルギー源を供給する。パッシブＲＦＩＤタグは、後方散乱技術によりＲＦ応答信号を生成する。この場合、ＲＦＩＤ装置からのＲＦ信号は変調され、ＲＦＩＤ装置に反射される。各タグ内に格納している情報はＲＦ応答信号に含まれている。この送信方法を使用すれば、タグを作動するのに必要な電力が少なくてすみ、そのためバッテリーを使用しなくてもすみ、タグのコストが低減する。しかし、パッシブ・タグが送信したＲＦ信号は非常に弱い。
【００１０】
大部分の環境には、ＲＦＩＤ装置１５とＲＦＩＤタグとの間の通信と干渉を起こす恐れがあるあるレベルの検出可能な周囲（または背景）ＲＦ雑音４０が存在する。周囲ＲＦ雑音４０の１つまたは複数の発生源は、ＲＦＩＤ装置１５の範囲４５の内部または外部に位置する場合がある。ＲＦ応答信号は非常に弱いので、ＲＦＩＤ装置は、ＲＦ応答信号をタグおよび周囲ＲＦ雑音４０から区別できない場合がある。このような場合には、ＲＦＩＤ装置１５は、１つまたは複数のＲＦＩＤタグを読み出せない。さらに、周囲ＲＦ雑音４０のレベルが時間の経過とともに変化し、間欠障害および信頼性の問題を引き起こす恐れがある。
【００１１】
図２を参照すると、ＲＦＩＤ装置１５は、バス１２０によりメモリ１１５と接続しているプロセッサ１１０と、通信インタフェース１２５と、ＲＦインタフェース１０５とを備える。メモリ１１５は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリの両方を含む。不揮発性メモリは、プロセッサ１１０が実行した場合、ＲＦＩＤ装置１５の動作を制御する命令を格納するために使用される。不揮発性メモリは、また、ＲＦＩＤ装置１５を制御するために命令が使用するパラメータも含む。ある実施形態の場合には、プロセッサ１１０は、不揮発性メモリの内容を変更することができる。ある実施形態の場合には、プロセッサ１１０は、専用メモリ・バスを通してメモリにアクセスする。プロセッサ１１０は、１つまたは複数の外部システム１４５と通信するために通信インタフェース１２５を使用する。通信インタフェースは、イーサネット（登録商標）のような有線インタフェースであってもよいし、Ｗｉ−Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１）のような無線インタフェースであってもよい。ある実施形態の場合には、外部システムのうちの１つは、小売店で使用するＰＯＳ端末である。ある実施形態の場合には、外部システムのうちの１つは、対象物を識別および追跡するためにＲＦＩＤタグからの情報と一緒に使用されるデータベースを含む。
【００１２】
引き続き図２を参照すると、プロセッサ１１０は、１つまたは複数のＲＦＩＤタグと通信するためにＲＦインタフェース１０５を使用する。ＲＦインタフェース１０５は、両方ともＲＦＩＤタグと通信するために使用する複数のＲＦチャネルをサポートしているＲＦ送信機１４０およびＲＦ受信機１３５を備える。ＲＦ送信機１４０およびＲＦ受信機１３５は、アンテナ１３０に接続していて、ＲＦＩＤタグとの信号の送受信を行うためにアンテナ１３０を使用する。ある実施形態の場合には、ＲＦＩＤタグと通信するための範囲および機能を改善するために複数のアンテナを使用している。パッシブＲＦＩＤタグからの信号は弱いので、ＲＦＩＤタグとアンテナ１３０との間に位置する対象物は、シールドとしての働きをし、弱いＲＦ応答信号がアンテナ１３０に到達するのを防止する。２つ以上のアンテナを備えるＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤタグからのＲＦ応答信号がシステムのアンテナのうちの少なくとも１つにより受信される確率を増大する。それ故、追加のアンテナは、範囲４５を増大し、ＲＦＩＤ装置１５の信頼性を高める。
【００１３】
ＲＦＩＤ装置１５は、１回に１つのＲＦチャネル毎に１つのＲＦ応答信号しか受信できない。任意の所与の時点に、複数のＲＦＩＤタグがＲＦＩＤ装置１５の範囲４５内に位置するマルチタグ環境においては、２つ以上のＲＦＩＤタグが同時に同じＲＦチャネルにより応答した場合には衝突が起こる。衝突が起こると、すべてのデータが喪失する。何故なら、信号を理解することができないからである。衝突を回避するために、ＲＦＩＤ装置１５は、ＲＦＩＤ装置１５の範囲４５内の各ＲＦＩＤタグを一体化しなければならない。ＲＦＩＤ装置１５が一度に１つのＲＦＩＤタグだけを識別し、それだけと通信することができる場合に、ＲＦＩＤタグの一体化が起こる。一体化プロセスは、ＲＦＩＤ装置１５の設定および範囲４５内のすべてのＲＦＩＤタグへのプロトコル・パラメータの供給を含む。次に、ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤ装置１５と通信する場合に使用する適当な時間およびチャネルを判定するためにパラメータを使用する。パラメータを正しく設定した場合には、ＲＦＩＤ装置１５は、範囲４５内のすべてのＲＦＩＤタグの一体化に成功する。パラメータが正しく設定されていないと、ＲＦＩＤタグ間で衝突が起こり、一体化が長くかかるか、または全然起こらない恐れがある。
【００１４】
ＥＰＣｇｌｏｂａｌ Ｉｎｃ（商標）は、ＲＦＩＤシステムのある態様を規制する任意の標準を確立した国際的組織である。この組織からの１つの標準は、参照により本明細書に組み込むものとする、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚでの通信のための「ＥＰＣ（商標）無線周波数識別プロトコル・クラス１、第二世代ＵＨＦ ＲＦＩＤプロトコル、バージョン１．０．９」であり、ＲＦＩＤ装置およびタグの動作に対するガイドラインを含む。この標準の要件を満たす装置は、クラス１、第二世代ＲＦＩＤ装置と呼ばれる。ＲＦＩＤ装置１５は、クラス１、第二世代ＲＦＩＤ装置に対する標準に適合するが、他の実施形態の場合には、ＲＦＩＤ装置１５は、パッシブおよび／またはアクティブＲＦＩＤタグに対する他のＲＦＩＤ標準に適合する。
【００１５】
クラス１、第二世代のＲＦＩＤシステムに対するＥＰＣｇｌｏｂａｌ Ｉｎｃ（商標）標準は、ＲＦＩＤシステムでＲＦＩＤタグを一体化する場合に、ＲＦＩＤ装置の性能および精度を左右する一組のプロトコル・パラメータを定義している。プロトコル・パラメータは、下記のものを含む：１）ラウンド内のスロットの数を設定する「Ｑ」；２）Ｔ＝＞Ｒリンク周波数を設定する「ＤＲ」（ＴＲｃａｌ分割比）；３）質問信号またはコマンドに応答するタグを選択する「ＳＥＬ」；在庫ラウンドのためのセッションを選択する「ＳＥＳＳＩＯＮ」および５）その在庫フラグがＡまたはＢであるタグが在庫ラウンドに参加するのかしないのかを選択する「ＴＡＲＧＥＴ」。プロトコル・パラメータの目的は、ＲＦＩＤ装置１５からの質問信号に対する複数の同時タグ応答（すなわち、衝突）を防止することである。プロトコル・パラメータは、質問プロセス中にＲＦＩＤ装置１５の範囲内のすべてのタグに同報通信される。
【００１６】
「Ｑ」構成可能なプロトコル・パラメータは、質問信号に応答するためにタグに対して使用することができるタイムスロットの数を識別する。各タグは、ＲＦＩＤ装置１５からの質問信号に応答するために１つのタイムスロットを必要とする。Ｑが１に設定されている場合には、ＲＦＩＤ装置の範囲内のすべてのタグは、同じタイムスロット内の質問信号にその応答を送信する。ＲＦＩＤ装置の範囲内に複数のタグが存在する場合には、タグは、すべて同じタイムスロット内でその応答を送信し、衝突が起こる。衝突のすべての可能性を防止するために、Ｑを３２，７６８（２１５）の最大値に設定することができる。これにより衝突を防止することができるが、ＲＦＩＤシステムのスループット性能が非常に低下する。何故なら、タグを一体化するのに３２，７６８のタイムスロットが必要になるからである。それ故、衝突を低減または根絶しながらスループットを最大にするために、タグの数が少ない場合には「Ｑ」の値としてより小さな値を使用することが望ましく、タグの数が多い場合には、「Ｑ」の値としてより大きな値を使用することが望ましい。
【００１７】
すでに説明したように、プロトコル・パラメータが正しく設定されないと、ＲＦＩＤ装置１５がすべてのＲＦＩＤタグをうまく一体化できなかった場合には、衝突が起こり、同じＲＦチャネル上で同時に２つ以上のタグが応答することになる。ＥＰＣｇｌｏｂａｌ Ｉｎｃ（商標）標準は、衝突を検出する固有の機能を持っていないので、ＲＦＩＤ装置１５は、衝突または衝突中複数のタグの存在を直接感知しない。さらに、衝突が、質問信号が送信された場合に、ＲＦＩＤ装置１５の範囲４５内にタグが存在しない状況と取り違えられる恐れがある。それ故、ＲＦＩＤ装置１５は検出する応答信号を持たない。それ故、クラス１、第二世代標準を実施するＲＦＩＤ装置は、複数のタグが存在することを意味する衝突と、タグが存在しないことを意味する無応答とを本来区別することができない。
【００１８】
標準の制定者は、ＲＦＩＤ装置が、所定の最小数のタイムスロットをどうしても必要とするプロトコル・パラメータに対してデフォルト設定を使用することを示唆することにより、システム性能の問題、およびタグが存在しない状態と複数のタグが存在する状態との間を区別する問題を解決しようとした。仮定は、タイムスロットの最小数は、マルチタグ環境で一体化を成功させることができるほど十分大きいが、システムの性能に悪影響を与えないほど十分小さいというものである。成功した一体化の回数に基づいてタイムスロットの数を増減するためにフィードバック・ループが使用されるアルゴリズムについて概略説明する。このアルゴリズムは、１）成功した一体化の数が０に等しい場合には、タイムスロットの数が減少するが（最小数より小さくは減少しない）、２）成功した一体化の数が１に等しい場合には、タイムスロットの数を同じに維持する、３）成功した一体化の数が１より大きい場合には、タイムスロットの数を増大する、と述べている。このアルゴリズムは、ＲＦＩＤシステムが動作中は引き続き適用される。
【００１９】
タイムスロットの数を調整するために成功した一体化の数を使用する他に、標準の制定者は、タグ間の衝突の発生を予測しようとした。ＲＦＩＤ装置１５は、２つ以上のタグ間の衝突を本来検出することはできないが、ＲＦＩＤ装置は、受信した信号の大きさと閾値とを比較することができ、次に衝突が起こったか否かを予測することができる。制定者は、また、ＲＦＩＤ装置１５が使用する各ＲＦチャネルの統計的に計算した静的閾値を定義している。（この閾値は、判定閾値と呼ばれる場合もある。）この方法を使用した場合、受信信号が閾値を超えると、衝突が起きたと仮定する。他の衝突を防止するために、タイムスロットの数を増大する。受信信号が閾値未満である場合には、衝突が起こらなかったと仮定する。システムのスループット性能を改善するために、衝突はないが、最小数以上である場合にはタイムスロットの数を低減する。
【００２０】
このスキームは、エラーを起こし易い。何故なら、統計的に定義した静的閾値は、ＲＦＩＤ環境内の周囲のＲＦ雑音の動的性質に適合できないからである。周囲のＲＦ雑音４０のレベルは、時間の経過および地理的位置により変動する。この問題を解決するために、統計的に定義した統計値（ｓｔａｔｉｃ ｖａｌｕｅ）は比較的高く設定される。低い周囲のＲＦ雑音４０の周期を有する環境においては、閾値が高すぎると、ＲＦＩＤ装置１５は、ＲＦＩＤ装置１５の範囲４５の縁部のところのタグからの弱い応答を受信できない。この場合、ＲＦＩＤ装置１５は、弱い応答を雑音と間違える。高い周囲のＲＦ雑音４０の周期を有する環境においては、閾値が低すぎると、ＲＦＩＤ装置１５は、周囲ＲＦ雑音４０を衝突と間違える。偽の衝突が起こると、ＲＦＩＤシステムは、衝突の数を低減しようとしてタイムスロットの数を増大する。これにより、診断するのが難しく、コストの高い間欠問題が起こる。周囲ＲＦ雑音４０の一定の高いレベルを有する環境においては、衝突の増大はＲＦＩＤシステムの性能およびタグを読み出すＲＦＩＤ装置の機能に悪影響を与える。
【００２１】
図３を参照すると、この図は、衝突を予測するために使用するＲＦＩＤ装置１５の閾値を動的に調整するための方法を示すブロック図である。ＲＦＩＤ装置１５は、多数の異なる無線周波またはＲＦチャネルによりＲＦＩＤタグと通信し、閾値が各ＲＦチャネルに対して維持される。ステップ３００において、ＲＦＩＤ装置１５は、ＲＦ受信機１３５によりサポートされているＲＦチャネルのうちの１つを選択する。ある実施形態の場合には、ＲＦ受信機１３５の帯域幅も調整することができる。その場合、ＲＦ受信機１３５の感度を増大するために帯域幅が狭くなる。ステップ３０５において、ＲＦＩＤ装置１５は、ＲＦ受信機１３５に選択したＲＦチャネル上で受信中の信号のサンプルを捕捉させる。この信号は、選択したＲＦチャネルの瞬間的な周囲ＲＦ雑音を表す。次に、ＲＦＩＤ装置１５は、サンプリングした信号３１０のスペクトル解析を行う。この分析は、フーリエ解析により周波数領域内で行われる。しかし、同じ分析を行うために他の方法も使用することができる。スペクトル解析により、選択したＲＦチャネルに対する瞬間的な周囲ＲＦ雑音信号の振幅である結果が得られる。ステップ３１５において、ＲＦＩＤ装置１５は、選択したＲＦチャネルに対する結果を格納するための専用の循環バッファ内に結果を格納する。休止期間中、ＲＦＩＤ装置１５は、各ＲＦチャネルに対してこのプロセスを引き続き反復する。ある時点で、各ＲＦチャネルに対する循環バッファが満杯になる。この時点で、最も古い結果が除去され、最も新しい結果が追加される。循環バッファのサイズは選択することができる。
【００２２】
各ＲＦチャネルに対する瞬間的な周囲ＲＦ雑音の大きさの判定と同時に、ＲＦＩＤ装置１５は、ＲＦチャネルに割り当てられた循環バッファ内に格納している結果を使用して各チャネルに対する動的閾値を計算する。これについては以下に説明する。ステップ３５０において、ＲＦＩＤ装置１５は１つのＲＦチャネルを選択する。ステップ３５５において、ＲＦＩＤ装置１５は、選択したＲＦチャネルに割り当てられた循環バッファからすべての結果を読み出す。このチャネルに対する周囲ＲＦ雑音は、平均、変化、および標準偏差を計算するための周知の式を有する統計的ガウス分布を使用してモデル化される。周囲雑音が引き続きガウス分布モデルに追随すると仮定した場合、ＲＦＩＤ装置１５は、選択したチャネルに対する閾値を循環バッファからの結果の平均に標準偏差３６０を加えたものに設定する。休止期間中、ＲＦＩＤ装置１５は、周期的に各チャネルに対してこのプロセスを反復して行う。このようにして、各チャネルに対する閾値は、各ＲＦチャネル上で発見した実際のリアルタイムの周囲ＲＦ雑音の統計的解析に基づいて周期的に更新される。
【００２３】
ここで図４を参照すると、ＲＦチャネル上の瞬間的な周囲ＲＦ雑音およびＲＦチャネルに対する閾値を判定するための上記方法を使用して、ＲＦＩＤ装置１５は、衝突が発生したか否かを予測することができる。この方法は、ＲＦＩＤ装置１５が質問信号に応じて信号を受信したが、受信信号を理解できない場合に開始する（ステップ４００）。ＲＦＩＤ装置１５は、受信信号に対してスペクトル解析を行い、受信信号に対する大きさを判定する（ステップ４０５）。次に、この大きさは、信号を受信するために使用したＲＦチャネルに対する閾値と比較される（ステップ４１０）。ＲＦＩＤ装置１５は、信号の大きさが閾値より大きい場合には、衝突があったと結論する（ステップ４１５）。信号の大きさが閾値より小さい場合には、ＲＦＩＤ装置１５は、衝突が無かったと結論し、範囲内にタグが存在しないと結論する（ステップ４２０）。
【００２４】
衝突が起きたと予測される場合には、ＲＦＩＤ装置１５は、さらなる衝突を防止する目的でタイムスロットの数を増大するためにプロトコル・パラメータを調整する。次に、ＲＦＩＤ装置１５は、他の質問信号を送り、応答をチェックする。このプロセスは、衝突がなくなりすべてのタグが読み出されるまで反復して行われる。動的閾値を使用する衝突の予測は、より正確であり、統計的に定義した静的閾値を使用する衝突の予測よりも信頼性が高い。それ故、システムのスループットに悪影響を与える最小数のタイムスロットを使用しなければならない従来のプロトコル・パラメータを使用する必要はもはやない。従来のプロトコル・パラメータは、ＲＦＩＤ装置１５が統計的に定義した静的閾値を使用する場合に必要な追加の保護手段であった。それ故、動的閾値を使用すれば、予測精度が高くなり、ＲＦＩＤ装置１５は、依然として衝突を効果的に処理しながら、システムのスループットを最大にするために、１つのタイムスロットのように最初に少数にプロトコル・パラメータを設定することができる。
【００２５】
また、図５に示すように、ＲＦチャネルの周囲ＲＦ雑音を動的に測定するための上記方法は、ＲＦＩＤシステム内でＬＢＴ（ｌｉｓｔｅｎ−ｂｅｆｏｒｅ−ｔａｌｋ）ストラテジを実行するためにも使用することができることを理解されたい。このストラテジの場合、ＲＦチャネルが選択されるが（ステップ５００）、ＲＦチャネルを使用する前にＲＦＩＤ装置１５は、ＲＦチャネル上の瞬間的な周囲ＲＦ雑音のサンプルを採取する（ステップ５０５）。次に、ＲＦＩＤ装置１５は、スペクトル解析を使用して瞬間的な周囲ＲＦ雑音の大きさを測定する（ステップ５１０）。瞬間的な周囲ＲＦ雑音の大きさが選択したＲＦチャネルに対する閾値を超えた場合には、ＲＦＩＤ装置１５は、そのＲＦチャネルは使用できないと結論し、他のＲＦチャネルを選択する（ステップ５２０）。この大きさが閾値より小さい場合には、ＲＦＩＤ装置１５はこのＲＦチャネルは使用できると結論する（ステップ５２５）。
【００２６】
瞬間的な周囲ＲＦ雑音の発生源は多数あり、これらの発生源は環境毎に異なる。発生源のいくつかの例としては、他のＲＦＩＤ装置、近くで動作している通信システム（すなわち、ＷｉＦｉまたは携帯電話）、電子装置からの偽の放射、またはこれらの組合せ等がある。雑音源が何であれ、ＲＦＩＤ装置１５が動的閾値を使用すれば、ＲＦＩＤシステムは最大のスループットおよび信頼性を維持するために動的に現在の環境に適合することができる。
【００２７】
また、アクティブＲＦＩＤタグ（電子機器およびＲＦ送信機に電力を供給するためにバッテリーを使用するタグ）またはアクティブおよびパッシブＲＦＩＤタグの組合せを使用するＲＦＩＤシステムは、上記ＲＦＩＤシステムと同じ利点を有することを理解することができるだろう。
【００２８】
好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、通常の当業者であれば、上記説明、図面および添付の特許請求の範囲により種々様々な実施形態を使用することができることを理解することができるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】１つのＲＦＩＤ装置および複数のＲＦＩＤタグを備えている例示としてのＲＦＩＤシステムである。
【図２】例示としてのＲＦＩＤ装置の高レベル機能図である。
【図３】ＲＦチャネルに対する閾値を判定するための例示としての方法を示す高レベル・フローチャートである。
【図４】衝突が発生したことを判定するための例示としての方法を示す高レベル・フローチャートである。
【図５】ＲＦチャネルの利用率を判定するための例示としての方法を示す高レベル・フローチャートである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数チャネル内で信号を受信するステップと、
結果を入手するために前記信号に対してスペクトル解析を行うステップと、
前記結果を使用する統計的解析に基づいて無線周波数識別装置に対する判定閾値を設定するステップと、を含む無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項２】
前記信号が、前記無線周波数チャネルに周囲雑音を含む、請求項１に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項３】
前記スペクトル解析により得られた結果が、前記信号の大きさである、請求項１に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項４】
前記スペクトル解析が前記信号のフーリエ解析を含む、請求項１に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項５】
前記結果が、前記無線周波数チャネルに割り当てられた循環バッファ内に格納される、請求項１に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項６】
前記統計的解析が、前記循環バッファ内に格納しているデータにガウス分布モデルを使用するステップを含む、請求項５に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項７】
前記判定閾値が、平均に３標準偏差を加えたものに設定される、請求項６に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項８】
前記判定閾値が、前記無線周波数チャネルに関連する、請求項７に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項９】
無線周波数チャネルで信号を受信することができる無線周波数受信機と、
前記受信機と通信している処理ユニットと、
前記処理ユニットと電気的に結合しているメモリ・ユニットであって、前記メモリ装置が、その内部に、前記処理ユニットにより実行された場合に、前記処理ユニットに
（ｉ）前記受信機からの信号の受信と、
（ｉｉ）結果を入手するために前記信号に対するスペクトル解析の実行と、
（ｉｉｉ）前記結果を使用する統計的解析に基づいて無線周波数識別装置に対する判定閾値の設定と
を行わせる複数の命令を格納しているメモリ・ユニットと
を備える無線周波数識別装置。
【請求項１０】
前記信号が、前記無線周波数チャネルに周囲雑音を含む、請求項９に記載の無線周波数識別装置。
【請求項１１】
前記スペクトル解析により得られた結果が、前記信号の大きさである、請求項９に記載の無線周波数識別装置。
【請求項１２】
前記スペクトル解析が前記信号のフーリエ解析を含む、請求項９に記載の無線周波数識別装置。
【請求項１３】
前記結果が、前記無線周波数チャネルに割り当てられた循環バッファ内に格納される、請求項９に記載の無線周波数識別装置。
【請求項１４】
前記統計的解析が、前記循環バッファ内に格納しているデータにガウス分布モデルを使用するステップを含む、請求項１３に記載の無線周波数識別装置。
【請求項１５】
前記判定閾値が、平均に３標準偏差を加えたものに設定される、請求項１４に記載の無線周波数識別装置。
【請求項１６】
前記判定閾値が、前記無線周波数チャネルに関連する、請求項１５に記載の無線周波数識別装置。
【請求項１７】
コンピュータと、
前記コンピュータと通信している無線周波数識別装置であって、前記装置が、
無線周波数チャネルで信号を受信することができる無線周波数受信機と、
前記受信機と通信している処理ユニットと、
前記処理ユニットと電気的に結合しているメモリ・ユニットであって、前記メモリ装置が、その内部に、前記処理ユニットにより実行された場合に、前記処理ユニットに
（ｉ）前記受信機からの信号の受信と、
（ｉｉ）結果を入手するために前記信号に対するスペクトル解析の実行と、
（ｉｉｉ）前記結果を使用する統計的解析に基づいて前記装置に対する判定閾値の設定と
を行わせる複数の命令を格納しているメモリ・ユニットと
を備える無線周波数識別装置と
を備える無線周波数識別システム。
【請求項１８】
前記信号が、前記無線周波数チャネルに周囲雑音を含む、請求項１７に記載の無線周波数識別システム。
【請求項１９】
前記スペクトル解析により得られた結果が、前記信号の大きさである、請求項１７に記載の無線周波数識別システム。
【請求項２０】
前記スペクトル解析が前記信号のフーリエ解析を含む、請求項１７に記載の無線周波数識別システム。
【請求項２１】
前記結果が、前記無線周波数チャネルに割り当てられた循環バッファ内に格納される、請求項１７に記載の無線周波数識別システム。
【請求項２２】
前記統計的解析が、前記循環バッファ内に格納しているデータにガウス分布モデルを使用するステップを含む、請求項２１に記載の無線周波数識別システム。
【請求項２３】
前記判定閾値が、平均に３標準偏差を加えたものに設定される、請求項２２に記載の無線周波数識別システム。
【請求項２４】
前記判定閾値が、前記無線周波数チャネルに関連する、請求項２３に記載の無線周波数識別システム。
【請求項２５】
無線周波数チャネルを選択するステップと、
前記無線周波数チャネル内で信号を受信するステップと、
結果を入手するために前記信号に対してスペクトル解析を行うステップと、
前記結果が判定閾値より大きい場合に、異なる無線周波数チャネルを選択するステップと、を含むＬＢＴ（ｌｉｓｔｅｎ−ｂｅｆｏｒｅ−ｔａｌｋ）ストラテジを使用する無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項２６】
前記信号が、前記無線周波数チャネルに周囲雑音を含む、請求項２５に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項２７】
前記スペクトル解析により得られた前記結果が、前記信号の大きさである、請求項２５に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項２８】
前記スペクトル解析が前記信号のフーリエ解析を含む、請求項２５に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項１】
無線周波数チャネル内で信号を受信するステップと、
結果を入手するために前記信号に対してスペクトル解析を行うステップと、
前記結果を使用する統計的解析に基づいて無線周波数識別装置に対する判定閾値を設定するステップと、を含む無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項２】
前記信号が、前記無線周波数チャネルに周囲雑音を含む、請求項１に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項３】
前記スペクトル解析により得られた結果が、前記信号の大きさである、請求項１に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項４】
前記スペクトル解析が前記信号のフーリエ解析を含む、請求項１に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項５】
前記結果が、前記無線周波数チャネルに割り当てられた循環バッファ内に格納される、請求項１に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項６】
前記統計的解析が、前記循環バッファ内に格納しているデータにガウス分布モデルを使用するステップを含む、請求項５に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項７】
前記判定閾値が、平均に３標準偏差を加えたものに設定される、請求項６に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項８】
前記判定閾値が、前記無線周波数チャネルに関連する、請求項７に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項９】
無線周波数チャネルで信号を受信することができる無線周波数受信機と、
前記受信機と通信している処理ユニットと、
前記処理ユニットと電気的に結合しているメモリ・ユニットであって、前記メモリ装置が、その内部に、前記処理ユニットにより実行された場合に、前記処理ユニットに
（ｉ）前記受信機からの信号の受信と、
（ｉｉ）結果を入手するために前記信号に対するスペクトル解析の実行と、
（ｉｉｉ）前記結果を使用する統計的解析に基づいて無線周波数識別装置に対する判定閾値の設定と
を行わせる複数の命令を格納しているメモリ・ユニットと
を備える無線周波数識別装置。
【請求項１０】
前記信号が、前記無線周波数チャネルに周囲雑音を含む、請求項９に記載の無線周波数識別装置。
【請求項１１】
前記スペクトル解析により得られた結果が、前記信号の大きさである、請求項９に記載の無線周波数識別装置。
【請求項１２】
前記スペクトル解析が前記信号のフーリエ解析を含む、請求項９に記載の無線周波数識別装置。
【請求項１３】
前記結果が、前記無線周波数チャネルに割り当てられた循環バッファ内に格納される、請求項９に記載の無線周波数識別装置。
【請求項１４】
前記統計的解析が、前記循環バッファ内に格納しているデータにガウス分布モデルを使用するステップを含む、請求項１３に記載の無線周波数識別装置。
【請求項１５】
前記判定閾値が、平均に３標準偏差を加えたものに設定される、請求項１４に記載の無線周波数識別装置。
【請求項１６】
前記判定閾値が、前記無線周波数チャネルに関連する、請求項１５に記載の無線周波数識別装置。
【請求項１７】
コンピュータと、
前記コンピュータと通信している無線周波数識別装置であって、前記装置が、
無線周波数チャネルで信号を受信することができる無線周波数受信機と、
前記受信機と通信している処理ユニットと、
前記処理ユニットと電気的に結合しているメモリ・ユニットであって、前記メモリ装置が、その内部に、前記処理ユニットにより実行された場合に、前記処理ユニットに
（ｉ）前記受信機からの信号の受信と、
（ｉｉ）結果を入手するために前記信号に対するスペクトル解析の実行と、
（ｉｉｉ）前記結果を使用する統計的解析に基づいて前記装置に対する判定閾値の設定と
を行わせる複数の命令を格納しているメモリ・ユニットと
を備える無線周波数識別装置と
を備える無線周波数識別システム。
【請求項１８】
前記信号が、前記無線周波数チャネルに周囲雑音を含む、請求項１７に記載の無線周波数識別システム。
【請求項１９】
前記スペクトル解析により得られた結果が、前記信号の大きさである、請求項１７に記載の無線周波数識別システム。
【請求項２０】
前記スペクトル解析が前記信号のフーリエ解析を含む、請求項１７に記載の無線周波数識別システム。
【請求項２１】
前記結果が、前記無線周波数チャネルに割り当てられた循環バッファ内に格納される、請求項１７に記載の無線周波数識別システム。
【請求項２２】
前記統計的解析が、前記循環バッファ内に格納しているデータにガウス分布モデルを使用するステップを含む、請求項２１に記載の無線周波数識別システム。
【請求項２３】
前記判定閾値が、平均に３標準偏差を加えたものに設定される、請求項２２に記載の無線周波数識別システム。
【請求項２４】
前記判定閾値が、前記無線周波数チャネルに関連する、請求項２３に記載の無線周波数識別システム。
【請求項２５】
無線周波数チャネルを選択するステップと、
前記無線周波数チャネル内で信号を受信するステップと、
結果を入手するために前記信号に対してスペクトル解析を行うステップと、
前記結果が判定閾値より大きい場合に、異なる無線周波数チャネルを選択するステップと、を含むＬＢＴ（ｌｉｓｔｅｎ−ｂｅｆｏｒｅ−ｔａｌｋ）ストラテジを使用する無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項２６】
前記信号が、前記無線周波数チャネルに周囲雑音を含む、請求項２５に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項２７】
前記スペクトル解析により得られた前記結果が、前記信号の大きさである、請求項２５に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【請求項２８】
前記スペクトル解析が前記信号のフーリエ解析を含む、請求項２５に記載の無線周波数識別装置の使用方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１２５０７６（Ｐ２００８−１２５０７６Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８９５２４（Ｐ２００７−２８９５２４）
【出願日】平成１９年１１月７日（２００７．１１．７）
【出願人】（３９１００７１６１）エヌ・シー・アール・コーポレイション (85)
【氏名又は名称原語表記】ＮＣＲ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月７日（２００７．１１．７）
【出願人】（３９１００７１６１）エヌ・シー・アール・コーポレイション (85)
【氏名又は名称原語表記】ＮＣＲ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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