ＲＦＩＤ読取装置及び方法
【課題】搬送波信号の無線周波数変調が起こる前にベースバンド信号のデジタル処理によって達成される、アップリンク搬送波信号とダウンリンク搬送波信号との間の搬送波偏移を用いるＲＦＩＤ通信の装置および技術を提供する。
【解決手段】搬送波信号の発生および搬送波信号の変調はデジタル技術を用いて達成される。ベースバンド信号のデジタル表現は変調されて、ダウンリンク搬送周波数とアップリンク搬送周波数との間の差に等しい負の周波数を掛けた複素ベースバンド信号を生成する。この信号はアップリンク周波数の搬送波信号により、アナログ-デジタル変換および変調を受ける。複素ベースバンド信号は同相成分および直角位相成分を含む。アップリンク通信中、複素ベースバンド信号の同相成分は定値によって置き換えられる。直角位相成分はゼロ信号によって置き換えられる。その結果、アップリンク通信中、アップリンク周波数の非変調搬送波信号が発生する。
【解決手段】搬送波信号の発生および搬送波信号の変調はデジタル技術を用いて達成される。ベースバンド信号のデジタル表現は変調されて、ダウンリンク搬送周波数とアップリンク搬送周波数との間の差に等しい負の周波数を掛けた複素ベースバンド信号を生成する。この信号はアップリンク周波数の搬送波信号により、アナログ-デジタル変換および変調を受ける。複素ベースバンド信号は同相成分および直角位相成分を含む。アップリンク通信中、複素ベースバンド信号の同相成分は定値によって置き換えられる。直角位相成分はゼロ信号によって置き換えられる。その結果、アップリンク通信中、アップリンク周波数の非変調搬送波信号が発生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に無線識別（ＲＦＩＤ）通信の改善に関する。より詳細には、本発明は、ダウンリンク通信用の単側波帯振幅偏移変調のデジタル実現を用いて変調される搬送波信号を発生させる、改善された装置および技術に関するものであり、デジタル実現によって、実際の物理的搬送波信号を変調する前に実行されるダウンリンク周波数とアップリンク周波数との間の高速スイッチングが可能になる。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤ装置は、通常、ＲＦＩＤ読取り装置による搬送波信号の伝送によって動作する。搬送波信号はＲＦＩＤタグによって変調され、変調信号は読取り装置によって受信され、解釈される。ＲＦＩＤ装置は通信用の多くの様々な変調技術の１つを用いることができる。受動ＲＦＩＤタグを用いる通信では、ＲＦＩＤ読取り装置はアップリンクおよびダウンリンク通信用の搬送波信号を伝送する。ダウンリンク通信では、読取り装置はデータをタグに送信し、データを伝えるために搬送波信号を変調する。アップリンク通信では、ＲＦＩＤタグは読取り装置によって送信される搬送波信号を変調し、信号は変調後方散乱の形で読取り装置へ戻される。アップリンク通信中、読取り装置によって送信される搬送波信号は変調されない。搬送波信号はタグに電力を供給し、タグによる通信を読取り装置へ与えるためにタグによって変調される。
【０００３】
用いる特定の変調技術は多くの要素、例えば組織の選好およびこのような使用に割り当てられる無線周波数スペクトルなどに依存する。使用可能なスペクトル、および使用可能なスペクトルの部分のアップリンクおよびダウンリンク通信への割当ては、多くの要素、例えば政府の規制または業界標準などに依存する。多くの応用では、比較的狭い周波数スペクトルが使用可能である。この状況はヨーロッパの応用では特に一般的であり、そこでは比較的狭い周波数範囲がＲＦＩＤ読取り装置の通信に対して確保される。
【０００４】
さらに、多数の読取り装置を用いる設備は、通常、１つの読取り装置のダウンリンク通信が別の読取り装置のアップリンク通信と周波数が重複しないように、周波数割当てを管理する。このような応用では、ダウンリンク通信によって使用される周波数スペクトル、すなわち、読取り装置からＲＦＩＤタグへ伝送される変調信号が比較的狭くできるので、単側波帯振幅偏移変調はよく使用される。単側波帯振幅偏移変調通信では、ＲＦＩＤ読取り装置はダウンリンク通信とアップリンク通信の搬送波信号について別の搬送周波数を使用する。従って、読取り装置は、切り換えがアップリンク通信とダウンリンク通信との間で行われる毎に、搬送周波数を変更する必要がある。
【０００５】
先行技術の装置は、通常、必要とされる周波数の変化をハードウェアで達成する。高速の周波数変換は急速に変化する局部発振器を必要とする。急速に変化する発振器の使用は不安定な動作およびスプリアスの帯域外放射を生じることがある。また一方、遅く変化する発振器の使用は、周波数変化が比較的遅く、かつ通信が周波数変化中に生じることができず、それどころか搬送波信号が新しい周波数で安定するまで待つ必要があるので、性能に悪影響を与える。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、アップリンク搬送波信号とダウンリンク搬送波信号との間の搬送波偏移の組み込みが、搬送波信号の実際の無線周波数変調が起こる前に、データ信号のデジタル処理によって実行されるように変調を実行することによって、このような問題および他にも対処する。搬送波信号の発生、および搬送波信号の変調は、必要に応じて、デジタル信号処理技術を用いて適切に達成され得る。ベースバンド信号のデジタル表現は、ＲＦＩＤ読取り装置によって送信される搬送波信号のダウンリンク搬送周波数とアップリンク搬送周波数との間の周波数偏移に等しい負の周波数を有する搬送波信号で変調される。この変調は同相成分および直角位相成分を有する複素ベースバンド信号を生成する。
【０００７】
次にこの複素ベースバンド信号はアナログ−デジタル変換および変調を受ける。同相成分および直角位相成分はアナログ方式に適切に変換され、同相／直角位相変調器へ伝えられ、この変調器は同相成分をアップリンク周波数の搬送波信号で変調し、直角位相成分をアップリンク周波数の搬送波信号の９０度位相偏移で変調する。アップリンク通信中、一定信号が同相成分に加えられる。ゼロ信号すなわち無信号が直角位相成分と置き換えられる。アップリンク通信中、従って、同相／直角位相変調器は搬送波信号を非変調アップリンク周波数で生成する。
【０００８】
本発明についてのより完全な理解、ならびに本発明のさらなる特徴および利点は、次の詳細な説明および添付図面から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の態様によるＲＦＩＤ読取り装置１００を示す。読取り装置１００はデータ処理ユニット１０２および通信ユニット１０４を備え、ＲＦＩＤタグへ伝えられるデータを受信し、かつＲＦＩＤタグから受信したデータを中継するために、外部インタフェースも含むことができる。通信ユニット１０４は、ダウンリンク通信のために単側波帯振幅偏移変調（ＳＳＢ−ＡＳＫ）を用いて変調され、そしてアップリンク通信中は変調されない搬送波信号を用いてＲＦＩＤタグと通信する。タグ１０６のようなタグへデータを送信するために、通信ユニット１０４はデータをデータ処理ユニット１０２から受信し、ダウンリンク通信中にデータをタグ１０６へ伝えるために用いる搬送波信号を変調するためにデータを使用する。ダウンリンク通信中、搬送波信号は選ばれた周波数（便宜的にダウンリンク周波数と呼ばれる）で送信される。
【００１０】
通信ユニット１０４はタグ１０６へのダウンリンク送信とタグ１０６とのアップリンク通信を交代にし、この間に通信ユニット１０４はデータをタグ１０６から受信する。アップリンク中、通信ユニット１０４によってタグ１０６へ送信される搬送波信号は変調されず、ダウンリンク通信中の搬送波信号の周波数と異なる周波数である。ダウンリンク周波数は適切に負である周波数偏移だけアップリンク周波数と異なる。
【００１１】
アップリンク通信中、搬送波信号はタグ１０６に電力を供給し、変調された後方散乱によって情報を通信ユニット１０４へ伝えるためにタグ１０６によって変調される。アップリンクおよびダウンリンク通信の両方を実行するために、通信ユニット１０４はアップリンク周波数とダウンリンク周波数を急速に切り換える必要があり、搬送波信号は、タグ１０６がダウンリンク伝送を受信した後にできるだけ早くアップリンク周波数を帯び、アップリンク通信を受信した後にできるだけ早くダウンリンク周波数に切り換わる。アップリンク周波数とダウンリンク周波数の急速な切り換えを達成するために、通信ユニット１０４はデジタル信号処理技術を用いて、信号を生成し、搬送波信号の無線周波数変調が起こる前に搬送周波数偏移を実施する。
【００１２】
ＳＳＢ−ＡＳＫ変調を実行するために、通信ユニット１０４はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１０８を用いて、データ処理ユニット１０２によって生成されるデジタルデータ信号を処理し、搬送波信号のデジタル表現を生成する。このデジタル表現はアナログ形式に変換され、通信ユニット１０４によって送信される信号を発生するためにさらに変調される。デジタル信号プロセッサは、データ処理ユニット１０２によって生成されたデータ信号を、デジタル信号プロセッサ１０８のＩおよびＱ出力１０９および１１０として生成される、同相すなわちＩ成分と直角位相すなわちＱ成分に分離する。ＩおよびＱ出力１０９および１１０は、デジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）１１１および１１２へ与えられ、それぞれにデジタル信号をアナログ信号に変換する。次にＤ／Ａ変換器１１１および１１２によって生成されたアナログ信号はＩ／Ｑ変調器１１４へ与えられる。Ｉ／Ｑ変調器１１４はタグ１０６へ送信される無線周波信号を発生させる。
【００１３】
ダウンリンク通信中、搬送波信号は単側波帯振幅偏移変調を用いて変調される。これは抑制搬送波付きの両側波帯変調信号と、９０度位相偏移搬送波信号に基づいている両側波帯抑制搬送波信号とを発生させることによって達成され得る。
【００１４】
この結果を達成する工程を次の定義および動作によって説明できる。
Ｓｎ（ｔ）は、論理“１”である正数および論理“０”である大きさの等しい負数によって表わされる論理“１”および“０”データ記号のシーケンスから成る、非ゼロ復帰符号化ベースバンド（データ）信号である。ここに示すように、Ｓｎ（ｔ）はデータ処理ユニット１０２の出力である。
【数１】
はＳｎ（ｔ）の９０度位相偏移（ヒルベルト変換）コピーであり、ここでｃｏｓ（ωｔ）は変調搬送波信号であり、ｓｉｎ（ωｔ）は−９０度シフター搬送波信号である。
ｃｏｓ（ωｔ）は変調搬送波信号である。
ｓｉｎ（ωｔ）は搬送波信号の負の９０すなわち−９０度偏移である。
ＳＳ（ｔ）は通信ユニット１０４によって送信される送信単側波帯無線周波信号である。すなわち、ＳＳ（ｔ）はＩ／Ｑ変調器１１４の出力である。
複素ドメインで、ＳＳ（ｔ）を次のように表わすことができる。
ＳＳ（ｔ）＝Ｒｅ｛ＳＣ（ｔ）×ｅｊωｔ｝
ここで
【数２】
であり、ｅｊωｔは複素搬送波である。
【００１５】
所与の例では、通信ユニット１０４によって送信される物理的出力信号は虚数乗法の実数部であり、Ｉ／Ｑ変調器１１４によってハードウェアに組み込まれる。
【００１６】
ＤＳＰ１０８はデータ信号Ｓｎ（ｔ）をデータ処理ユニット１０２から受信し、信号を処理する。ＤＳＰ１０８は説明を簡単にするために種々の処理素子を含むとして本明細書に示されているが、本明細書に示す素子は、適切なプログラミングによってＤＳＰ１０８に組み込まれる機能を表わすことを認識すべきである。
【００１７】
具体的に言えば、ＤＳＰ１０８は、適用される規制および標準に従って発生する信号スペクトルを制限するために、フィルタ動作１１６を先ず実施する。次にフィルタ処理した信号は分割され、ヒルベルト変換１１８を施されて、上の複素式の虚数部を発生する。信号はまた遅延動作１２０を施され、そのため信号の実数部は、ヒルベルト変換１１８によって発生する遅延を施される虚数部のタイミングに一致する。
【００１８】
次に信号の実数部および虚数部は、ＤＳＰの出力１０９および１１０としてＤ／Ａ変換器１１１および１１２へ伝えられる。Ｄ／Ａ変換器１１１および１１２の出力は入力としてＩ／Ｑ変調器１１４へ供給される。Ｉ／Ｑ変調器１１４はまた入力として搬送波信号ｃｏｓ（ωＣｔ）も受信する。搬送波信号は乗算器１２２へ伝えられ、ＤＳＰ１０８の実数部出力を掛けられる。搬送波信号はまた位相シフター１２４へ伝えられ、９０度位相偏移が施され、そしてこの９０度位相偏移搬送波信号は乗算器１２６へ伝えられ、ＤＳＰ１０８の虚数部出力を掛けられる。次に乗算器１２２および１２６の出力は合計ユニット１２８へ供給され、Ｉ／Ｑ変調器１１４の出力として送信信号ＳＳ（ｔ）を発生させる。送信信号ＳＳ（ｔ）はアンテナ１２０を経由してタグ１０６へ送信される。
【００１９】
ヒルベルト変換１１８および遅延動作１２０の出力がさらなる処理をされずにＩ／Ｑ変調器１１４へ供給される場合は、単側波帯変調信号が生成され、ダウンリンク通信中にＩ／Ｑ変調器１１４によって生成される変調信号とアップリンク通信中に読取り装置１００によって生成される非変調信号を切り換えるために、局部発振器および追加のハードウェアを必要とする。この非変調信号は、レンジ内のタグ１０６のようなＲＦＩＤタグに電力を供給するために、アップリンク通信中に読取り装置１００によって送信される。非変調信号は、タグと読取り装置１００との間に通信を施すために、ＲＦＩＤタグによって変調され、読取り装置へ戻される。
【００２０】
しかしながら、局部発振器および追加のハードウェアを回避するために、ヒルベルト変換１１８および遅延動作１２０の出力は、以下に説明するように、ＤＳＰ１０８によって追加処理が施される。
【００２１】
ＤＳＰ１０８は、ダウンリンク伝送とアップリンク伝送との間の所望の周波数偏移に等しい負の搬送周波数でベースバンド信号Ｓｎ（ｔ）を変調する。所望の搬送周波数がωとして表わされる場合は、アップリンクの非変調搬送周波数はωＣとして表わされ、周波数偏移はωδとして表わされる。この関係は次のように表わされる。
ω＝ωＣ−ωδ
【００２２】
ＳＣ（ｔ）は複素表現であり、負の周波数偏移の使用を可能にする。
【００２３】
ＳＣ（ｔ）＝Ｓｎ（ｔ）＋ｊＨｉｌｂｅｒｔ（Ｓｎ（ｔ））
ここで、Ｓｎ（ｔ）はデータ処理ユニット１０２の出力であり、ｊＨｉｌｂｅｒｔ（Ｓｎ（ｔ））はＳｎ（ｔ）の複素ヒルベルト変換である。
【００２４】
上に説明した単側波帯信号ＳＳ（ｔ）を次のように表わすことができる。
ＳＳ（ｔ）＝Ｒｅ｛ＳＣ（ｔ）×ｅｊωｔ｝
【００２５】
関係ω＝ωＣ−ωδで置換すると、次式になる。
【数３】
【００２６】
この式は次式と等しい。
【数４】
【００２７】
単側波帯搬送周波数偏移は、先ずＤＳＰ１０８で複素ベースバンド信号を負の搬送周波数で変調し、次に、複素ベースバンド信号を非変調アップリンク信号に変調するために、同相／直角位相変調器を用いて、上に述べたように変調された複素ベースバンド信号をさらに変調することによって、複素ベースバンド信号を伝送用の物理的信号に変換することによって実施され得る。負の搬送周波数で変調された複素ベースバンド信号の同相成分および直角位相成分はＩ／Ｑ変調器１１４へ供給される。
【００２８】
上で述べたように、ＤＳＰ１０８は、適用される規制および標準に従って発生する信号スペクトルを制限するために、信号Ｓｎ（ｔ）についてフィルタ動作１１６を先ず実施する。次にフィルタ処理した信号は分割され、ヒルベルト変換１１８を施されて、ＳＣ（ｔ）の虚数部を発生する。信号はまた遅延動作１２０を施され、これは出力としてＳＣ（ｔ）の実数部を生成する。遅延動作１２０は、ＳＣ（ｔ）の実数部が、ヒルベルト変換１１８によって発生する遅延を施される虚数部のタイミングに一致することを確実にする。
【００２９】
次の動作は複素信号ＳＣ（ｔ）の複素負周波数信号
【数５】
との複素乗算である。この複素乗算はｃｏｓ（−ωδｔ）＋ｓｉｎ（−ωδｔ）と等しい。複素乗算は、乗算器１３２、１３４、１３６、および１３８によって実行される、４つの乗算によって達成される。乗算器１３６および１３８の出力の和は複素乗算の実数部を発生させるのに対して、乗算器１３２および１３４の出力の和は乗算の虚数部を発生させる。
【００３０】
この実施は、ヒルベルト変換１１８および遅延動作１２０から発生する信号を先ず分割することによって、図１に示される。ヒルベルト変換１１８からの信号は、乗算器１３２および１３４へ伝えられ、−ｓｉｎ（−ωδ）およびｃｏｓ（−ωδ）をそれぞれ掛けられる。−ｓｉｎ（−ωδ）による乗算は、ヒルベルト変換１１８の出力を周波数偏移搬送波に対する−９０度位相偏移で変調して、搬送波のネガティブになる。ｃｏｓ（−ωδ）による乗算はヒルベルト変換１１８の出力を周波数偏移搬送波で変調する。
【００３１】
遅延動作１２０からの信号は、乗算器１３６および１３８へ伝えられ、上に述べたように、ｃｏｓ（−ωδ）およびｓｉｎ（−ωδ）をそれぞれ掛けられる。遅延動作１２０からの信号は、上に述べたように、周波数偏移のために同相および−９０度位相偏移搬送波信号で変調される。
【００３２】
乗算器１３６および乗算器１３２の出力は合計ユニット１４０へ伝えられて、周波数偏移の虚の−９０度位相偏移搬送波信号を周波数偏移の実の同相搬送波信号から引く。乗算器１３８および１３６の出力は合計ユニット１４２へ伝えられて、周波数偏移の実の−９０度位相偏移搬送波信号と周波数偏移の虚の同相搬送波信号を加算する。合計ユニット１４０および合計ユニット１４２の出力は合計ユニット出力１４４および１４６を生成する。
【００３３】
変調信号を発生させるために、合計ユニット１４４および１４６の出力はＤＳＰ１０８の出力１０９および１１０として使用される。これらの信号はＤ／Ａ変換器１１１および１１２を用いてリアルタイム信号に変換される。次に、搬送波信号との複素乗算が信号ＳＳ（ｔ）を発生させるために実行される。これは直角位相変調器１１４を用いて達成される。実信号だけを発生させる必要があるので、２つの乗算だけを実行する必要がある。信号ＳＣ（ｔ）の虚数部を無視できる。この時点で、負の周波数情報が搬送波信号を乗じることによって除かれるので、それは全く無い。この動作の出力は出力１２８における送信信号ＳＳ（ｔ）である。
【００３４】
動作のダウンリンク通信段階からアップリンク通信段階への変化のための変調搬送周波数ωと非変調搬送周波数ωＣとの間の高速偏移を与えるために、ＤＳＰ１０８は、それ自体の出力を合計ユニット１４０および１４２の出力１４４および１４６と置き換えることができる追加素子を組み込む。スイッチング機能１４８は、合計ユニット１４０の出力１４４および一定信号源１５０を出力１０９に接続する。ＤＳＰ１０８はまた、合計ユニット１４２の出力１４６と出力１１０との間にスイッチング機能１５２も組み込む。
【００３５】
ＤＳＰ１０８の出力１０９および１１０はＤ／Ａ変換器１１１および１１２にそれぞれ供給され、これらの変換器はそれらをリアルタイム信号に変換する。ダウンリンク通信段階中、スイッチング機能１４８および１５２は、合計ユニット１４０および合計ユニット１４２の出力１４４および１４６をＤＳＰ１０８の出力１０９および１１０へ導く。Ｄ／Ａ変換器１１１および１１２は出力１０９および１１０に現れる信号をデジタル形式に変換し、それらをＩ／Ｑ変調器１１４へ伝え、そこでそれらは非変調アップリンク信号および負の９０度位相偏移アップリンク信号で変調されて、変調ダウンリンク信号をダウンリンク周波数で形成する。
【００３６】
アップリンク通信段階中、スイッチング機能１４８は一定信号源１５０の出力１４４を出力１０９に伝える。スイッチング機能１５２は合計ユニット１４２の出力１４６を遮断し、そのため無信号すなわちゼロ信号が出力１１０に現れる。アップリンク通信段階中、また一方、一定信号源はＩ／Ｑ変調器１１４に供給され、非変調搬送周波数の搬送波で変調される。スイッチング機能１４８および１５２は、ＤＳＰ１０８の他の動作と同様、ソフトウェア動作として実施され、そのためＤＳＰ１０８のダウンリンク動作によって生成される変調搬送周波数とＤＳＰ１０８のアップリンク動作との間の偏移は非常に高速で起こる。
【００３７】
図２は本発明の態様によるＲＦＩＤ読取り装置によって発生する通信信号のプロセス２００を示す。ステップ２０２で、変調ダウンリンク信号、およびＲＦＩＤ受信機によって送信される非変調アップリンク信号のための搬送周波数が選択される。ステップ２０４で、変調アップリンク信号と変調ダウンリンク信号との差を表わす周波数偏移が計算される。
【００３８】
ステップ２０６で、ベースバンド信号が周波数偏移と等しい負の搬送周波数を用いて変調される。変調は、上に述べたように、ベースバンド信号のデジタル表現について適切な動作を実行することによって適切に達成され、デジタル信号プロセッサを用いて適切に達成され得る。このプロセスは負の周波数偏移を掛けた複素ベースバンド信号を生成する。
【００３９】
ステップ２０８で、複素ベースバンド信号は、ダウンリンク搬送周波数を用いて、複素ベースバンド信号について同相／直角位相変調を実行することによって、実際の物理的ダウンリンク信号に変換される。この変換は、同相信号および直角位相信号の各々に対してデジタル−アナログ変換器を用いて、同相信号および直角位相信号のデジタル表現をアナログ形式に変換し、かつ入力としての同相信号および直角位相信号、ならびにダウンリンク搬送波信号を有する同相／直角位相変調器を用いて、同相信号および直角位相信号を変調することによって適切に達成される。ステップ２１０で、物理的ダウンリンク信号がダウンリンク通信段階中に送信される。ステップ２１２で、アップリンク通信段階中、複素ベースバンド信号は抑制されて、非変調アップリンク搬送波信号の送信を引き起こす。
【００４０】
この結果は複素信号のデジタル表現の同相部分に一定信号を課すことによって達成されによって達成され、複素信号のデジタル表現の直角位相部分は遮断されて、非変調アップリンク搬送波信号の送信を引き起こす。
【００４１】
図３は本発明の態様による無線周波識別装置３００を示す。装置３００はデータウェアハウス３０２に適切に配置され、在庫管理に使用できる。複数の据え置きのＲＦＩＤ読取り装置３０４Ａ〜３０４Ｄは扉３０６Ａ〜３０６Ｄにそれぞれ隣接して置かれる。読取り装置３０４Ａ〜３０４Ｄの各々は、周波数偏移が物理的送信信号を生成する前のデジタル処理によって達成される単側波帯振幅偏移変調を用いる、上に説明した図１の読取り装置によく類似している。
【００４２】
読取り装置３０４Ａ〜３０４Ｄは問合せを送信して、タグ３０８Ａ〜３０８ＥのようなＲＦＩＤタグの存在を検出する。タグ３０８Ａ〜３０８Ｅは包装箱３０９Ａ〜３０９Ｅにそれぞれ適切に貼られ、商品を包含する包装箱３０９Ａ〜３０９Ｅは追跡され得る。読取り装置３０４Ａ〜３０４Ｄの１つ、例えば読取り装置３０４Ｃがレンジ内のタグを検出する場合に、それはサーバ３１２に適切に格納されている状況データベース３１０を調べて、タグと関連付けられた商品を識別し、商品の除去が許可されるかどうかを決定する。除去が許可されない場合は、読取り装置は警報を出して、さらなるアクションのために警報をサーバ３１２へ適切に送信するか、警報器３１４のような局所警報器を鳴らすか、または両方を行う。
【００４３】
装置３００はまた読取り装置３１６Ａ〜３１６Ｃのような移動できるＲＦＩＤ読取り装置も含むことがあり、この読取り装置は図１の読取り装置１００に類似することが好ましい。読取り装置３１６Ａ〜３１６Ｃはデータウェアハウス３０２の周辺に運ばれて、例えば、在庫管理作業者によって携行されるか、または商品を輸送するのに用いるフォークリフトに取り付けられ得る。読取り装置３１６Ａ〜３１６ＣはＲＦＩＤタグが貼られている商品を探すために使用されて、ＲＦＩＤタグが貼られている商品がその割り当てられた位置にあるがどうかを決定するか、または商品の識別などのかなり多くの他のタスクの実行に役立つことができる。
【００４４】
装置３００は多くのＲＦＩＤ読取り装置を互いに比較的近接して含むことが分かる。具体的に言えば、移動できる読取り装置３１６Ａ〜３１６Ｃの１つ以上はいつでも他の読取り装置に近接して動くことができる。読取り装置３０４Ａ〜３０４Ｄおよび読取り装置３１６Ａ〜３１６Ｃの各々は、読取り装置の通信の間の競合および重複を避けるために、他の読取り装置によって使用されるチャンネルと別の個別チャンネルを適切に用いる。
【００４５】
読取り装置の通信需要に対応するために、読取り装置３０４Ａ〜３０４Ｄおよび３１６Ａ〜３１６Ｃの各々に割り当てられた通信チャンネルは比較的狭く、装置３００のような装置は、各ＲＦＩＤ読取り装置による伝送のために比較的狭い周波数スペクトルを用いて通信を達成するために、単側波帯振幅偏移変調を適切に用いることができる。さらに、上記の読取り装置１００と類似した読取り装置３０４Ａ〜３０４Ｄおよび３１６Ａ〜３１６Ｃを用いることによって、読取り装置の各々が、安定に、かつ帯域外放射無しに比較的高速の周波数推移を達成するので、装置３００は高性能を達成する。
【００４６】
図４は、周波数スペクトルが、本発明の態様によって実施されうる単側波帯振幅偏移変調、および通信の種々の要素によって占められる周波数範囲を用いて実施されるＲＦＩＤ通信にどのように割り当てられるかの例を示すグラフである。
【００４７】
図４で、ＲＦＩＤ読取り装置のアップリンクおよびダウンリンク通信に割り当てられる周波数は２００ｋＨｚチャンネル４０２であり、これは多数の読取り装置環境において様々の読取り装置によって用いられる多くのチャンネルの１つである。このチャンネルは保護周波数帯４０４Ａおよび４０４Ｂを含み、ＲＦＩＤ読取り装置によって発生する伝送はそれらの保護周波数帯の間に入る周波数に限定される。非変調アップリンク搬送波信号４０６、およびアップリンク搬送波信号４０６と別の周波数を有する変調ダウンリンク搬送波信号４０８が示されている。搬送波信号４０８の変調によって生成される単側波帯信号の例示的な波形４１０もまた、ＲＦＩＤタグからのアップリンク応答４１２Ａおよび４１２Ｂとともに示されている。
【００４８】
図示の周波数スペクトルで動作するＲＦＩＤ読取り装置は、アップリンク通信からダウンリンク通信への変化毎に非変調信号４０６と変調信号４０８との間で、かつダウンリンク通信からアップリンク通信への変化毎に変調信号４０８と非変調アップリンク信号４０６との間で切り換わる必要がある。本発明は高速シンセサイザーを必要とせずに高速の搬送波変化を提供し、それによって帯域外伝送および結果として生じる隣接チャンネルの読取り装置との妨害を最小化または除く。
【００４９】
本発明が現在好ましい実施形態の態様との関連で開示されるとはいえ、さまざまな実施が、上の説明および特許請求の範囲と一致して、当業者によってなされうることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の態様によるＲＦＩＤ読取り装置を示す。
【図２】本発明の態様によるＲＦＩＤ通信のプロセスを示す。
【図３】本発明の態様によるＲＦＩＤ通信装置を示す。
【図４】本発明の態様による単側波帯振幅偏移変調通信で用いられる、例示的な周波数スペクトルおよび信号を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に無線識別（ＲＦＩＤ）通信の改善に関する。より詳細には、本発明は、ダウンリンク通信用の単側波帯振幅偏移変調のデジタル実現を用いて変調される搬送波信号を発生させる、改善された装置および技術に関するものであり、デジタル実現によって、実際の物理的搬送波信号を変調する前に実行されるダウンリンク周波数とアップリンク周波数との間の高速スイッチングが可能になる。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤ装置は、通常、ＲＦＩＤ読取り装置による搬送波信号の伝送によって動作する。搬送波信号はＲＦＩＤタグによって変調され、変調信号は読取り装置によって受信され、解釈される。ＲＦＩＤ装置は通信用の多くの様々な変調技術の１つを用いることができる。受動ＲＦＩＤタグを用いる通信では、ＲＦＩＤ読取り装置はアップリンクおよびダウンリンク通信用の搬送波信号を伝送する。ダウンリンク通信では、読取り装置はデータをタグに送信し、データを伝えるために搬送波信号を変調する。アップリンク通信では、ＲＦＩＤタグは読取り装置によって送信される搬送波信号を変調し、信号は変調後方散乱の形で読取り装置へ戻される。アップリンク通信中、読取り装置によって送信される搬送波信号は変調されない。搬送波信号はタグに電力を供給し、タグによる通信を読取り装置へ与えるためにタグによって変調される。
【０００３】
用いる特定の変調技術は多くの要素、例えば組織の選好およびこのような使用に割り当てられる無線周波数スペクトルなどに依存する。使用可能なスペクトル、および使用可能なスペクトルの部分のアップリンクおよびダウンリンク通信への割当ては、多くの要素、例えば政府の規制または業界標準などに依存する。多くの応用では、比較的狭い周波数スペクトルが使用可能である。この状況はヨーロッパの応用では特に一般的であり、そこでは比較的狭い周波数範囲がＲＦＩＤ読取り装置の通信に対して確保される。
【０００４】
さらに、多数の読取り装置を用いる設備は、通常、１つの読取り装置のダウンリンク通信が別の読取り装置のアップリンク通信と周波数が重複しないように、周波数割当てを管理する。このような応用では、ダウンリンク通信によって使用される周波数スペクトル、すなわち、読取り装置からＲＦＩＤタグへ伝送される変調信号が比較的狭くできるので、単側波帯振幅偏移変調はよく使用される。単側波帯振幅偏移変調通信では、ＲＦＩＤ読取り装置はダウンリンク通信とアップリンク通信の搬送波信号について別の搬送周波数を使用する。従って、読取り装置は、切り換えがアップリンク通信とダウンリンク通信との間で行われる毎に、搬送周波数を変更する必要がある。
【０００５】
先行技術の装置は、通常、必要とされる周波数の変化をハードウェアで達成する。高速の周波数変換は急速に変化する局部発振器を必要とする。急速に変化する発振器の使用は不安定な動作およびスプリアスの帯域外放射を生じることがある。また一方、遅く変化する発振器の使用は、周波数変化が比較的遅く、かつ通信が周波数変化中に生じることができず、それどころか搬送波信号が新しい周波数で安定するまで待つ必要があるので、性能に悪影響を与える。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、アップリンク搬送波信号とダウンリンク搬送波信号との間の搬送波偏移の組み込みが、搬送波信号の実際の無線周波数変調が起こる前に、データ信号のデジタル処理によって実行されるように変調を実行することによって、このような問題および他にも対処する。搬送波信号の発生、および搬送波信号の変調は、必要に応じて、デジタル信号処理技術を用いて適切に達成され得る。ベースバンド信号のデジタル表現は、ＲＦＩＤ読取り装置によって送信される搬送波信号のダウンリンク搬送周波数とアップリンク搬送周波数との間の周波数偏移に等しい負の周波数を有する搬送波信号で変調される。この変調は同相成分および直角位相成分を有する複素ベースバンド信号を生成する。
【０００７】
次にこの複素ベースバンド信号はアナログ−デジタル変換および変調を受ける。同相成分および直角位相成分はアナログ方式に適切に変換され、同相／直角位相変調器へ伝えられ、この変調器は同相成分をアップリンク周波数の搬送波信号で変調し、直角位相成分をアップリンク周波数の搬送波信号の９０度位相偏移で変調する。アップリンク通信中、一定信号が同相成分に加えられる。ゼロ信号すなわち無信号が直角位相成分と置き換えられる。アップリンク通信中、従って、同相／直角位相変調器は搬送波信号を非変調アップリンク周波数で生成する。
【０００８】
本発明についてのより完全な理解、ならびに本発明のさらなる特徴および利点は、次の詳細な説明および添付図面から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の態様によるＲＦＩＤ読取り装置１００を示す。読取り装置１００はデータ処理ユニット１０２および通信ユニット１０４を備え、ＲＦＩＤタグへ伝えられるデータを受信し、かつＲＦＩＤタグから受信したデータを中継するために、外部インタフェースも含むことができる。通信ユニット１０４は、ダウンリンク通信のために単側波帯振幅偏移変調（ＳＳＢ−ＡＳＫ）を用いて変調され、そしてアップリンク通信中は変調されない搬送波信号を用いてＲＦＩＤタグと通信する。タグ１０６のようなタグへデータを送信するために、通信ユニット１０４はデータをデータ処理ユニット１０２から受信し、ダウンリンク通信中にデータをタグ１０６へ伝えるために用いる搬送波信号を変調するためにデータを使用する。ダウンリンク通信中、搬送波信号は選ばれた周波数（便宜的にダウンリンク周波数と呼ばれる）で送信される。
【００１０】
通信ユニット１０４はタグ１０６へのダウンリンク送信とタグ１０６とのアップリンク通信を交代にし、この間に通信ユニット１０４はデータをタグ１０６から受信する。アップリンク中、通信ユニット１０４によってタグ１０６へ送信される搬送波信号は変調されず、ダウンリンク通信中の搬送波信号の周波数と異なる周波数である。ダウンリンク周波数は適切に負である周波数偏移だけアップリンク周波数と異なる。
【００１１】
アップリンク通信中、搬送波信号はタグ１０６に電力を供給し、変調された後方散乱によって情報を通信ユニット１０４へ伝えるためにタグ１０６によって変調される。アップリンクおよびダウンリンク通信の両方を実行するために、通信ユニット１０４はアップリンク周波数とダウンリンク周波数を急速に切り換える必要があり、搬送波信号は、タグ１０６がダウンリンク伝送を受信した後にできるだけ早くアップリンク周波数を帯び、アップリンク通信を受信した後にできるだけ早くダウンリンク周波数に切り換わる。アップリンク周波数とダウンリンク周波数の急速な切り換えを達成するために、通信ユニット１０４はデジタル信号処理技術を用いて、信号を生成し、搬送波信号の無線周波数変調が起こる前に搬送周波数偏移を実施する。
【００１２】
ＳＳＢ−ＡＳＫ変調を実行するために、通信ユニット１０４はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１０８を用いて、データ処理ユニット１０２によって生成されるデジタルデータ信号を処理し、搬送波信号のデジタル表現を生成する。このデジタル表現はアナログ形式に変換され、通信ユニット１０４によって送信される信号を発生するためにさらに変調される。デジタル信号プロセッサは、データ処理ユニット１０２によって生成されたデータ信号を、デジタル信号プロセッサ１０８のＩおよびＱ出力１０９および１１０として生成される、同相すなわちＩ成分と直角位相すなわちＱ成分に分離する。ＩおよびＱ出力１０９および１１０は、デジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）１１１および１１２へ与えられ、それぞれにデジタル信号をアナログ信号に変換する。次にＤ／Ａ変換器１１１および１１２によって生成されたアナログ信号はＩ／Ｑ変調器１１４へ与えられる。Ｉ／Ｑ変調器１１４はタグ１０６へ送信される無線周波信号を発生させる。
【００１３】
ダウンリンク通信中、搬送波信号は単側波帯振幅偏移変調を用いて変調される。これは抑制搬送波付きの両側波帯変調信号と、９０度位相偏移搬送波信号に基づいている両側波帯抑制搬送波信号とを発生させることによって達成され得る。
【００１４】
この結果を達成する工程を次の定義および動作によって説明できる。
Ｓｎ（ｔ）は、論理“１”である正数および論理“０”である大きさの等しい負数によって表わされる論理“１”および“０”データ記号のシーケンスから成る、非ゼロ復帰符号化ベースバンド（データ）信号である。ここに示すように、Ｓｎ（ｔ）はデータ処理ユニット１０２の出力である。
【数１】
はＳｎ（ｔ）の９０度位相偏移（ヒルベルト変換）コピーであり、ここでｃｏｓ（ωｔ）は変調搬送波信号であり、ｓｉｎ（ωｔ）は−９０度シフター搬送波信号である。
ｃｏｓ（ωｔ）は変調搬送波信号である。
ｓｉｎ（ωｔ）は搬送波信号の負の９０すなわち−９０度偏移である。
ＳＳ（ｔ）は通信ユニット１０４によって送信される送信単側波帯無線周波信号である。すなわち、ＳＳ（ｔ）はＩ／Ｑ変調器１１４の出力である。
複素ドメインで、ＳＳ（ｔ）を次のように表わすことができる。
ＳＳ（ｔ）＝Ｒｅ｛ＳＣ（ｔ）×ｅｊωｔ｝
ここで
【数２】
であり、ｅｊωｔは複素搬送波である。
【００１５】
所与の例では、通信ユニット１０４によって送信される物理的出力信号は虚数乗法の実数部であり、Ｉ／Ｑ変調器１１４によってハードウェアに組み込まれる。
【００１６】
ＤＳＰ１０８はデータ信号Ｓｎ（ｔ）をデータ処理ユニット１０２から受信し、信号を処理する。ＤＳＰ１０８は説明を簡単にするために種々の処理素子を含むとして本明細書に示されているが、本明細書に示す素子は、適切なプログラミングによってＤＳＰ１０８に組み込まれる機能を表わすことを認識すべきである。
【００１７】
具体的に言えば、ＤＳＰ１０８は、適用される規制および標準に従って発生する信号スペクトルを制限するために、フィルタ動作１１６を先ず実施する。次にフィルタ処理した信号は分割され、ヒルベルト変換１１８を施されて、上の複素式の虚数部を発生する。信号はまた遅延動作１２０を施され、そのため信号の実数部は、ヒルベルト変換１１８によって発生する遅延を施される虚数部のタイミングに一致する。
【００１８】
次に信号の実数部および虚数部は、ＤＳＰの出力１０９および１１０としてＤ／Ａ変換器１１１および１１２へ伝えられる。Ｄ／Ａ変換器１１１および１１２の出力は入力としてＩ／Ｑ変調器１１４へ供給される。Ｉ／Ｑ変調器１１４はまた入力として搬送波信号ｃｏｓ（ωＣｔ）も受信する。搬送波信号は乗算器１２２へ伝えられ、ＤＳＰ１０８の実数部出力を掛けられる。搬送波信号はまた位相シフター１２４へ伝えられ、９０度位相偏移が施され、そしてこの９０度位相偏移搬送波信号は乗算器１２６へ伝えられ、ＤＳＰ１０８の虚数部出力を掛けられる。次に乗算器１２２および１２６の出力は合計ユニット１２８へ供給され、Ｉ／Ｑ変調器１１４の出力として送信信号ＳＳ（ｔ）を発生させる。送信信号ＳＳ（ｔ）はアンテナ１２０を経由してタグ１０６へ送信される。
【００１９】
ヒルベルト変換１１８および遅延動作１２０の出力がさらなる処理をされずにＩ／Ｑ変調器１１４へ供給される場合は、単側波帯変調信号が生成され、ダウンリンク通信中にＩ／Ｑ変調器１１４によって生成される変調信号とアップリンク通信中に読取り装置１００によって生成される非変調信号を切り換えるために、局部発振器および追加のハードウェアを必要とする。この非変調信号は、レンジ内のタグ１０６のようなＲＦＩＤタグに電力を供給するために、アップリンク通信中に読取り装置１００によって送信される。非変調信号は、タグと読取り装置１００との間に通信を施すために、ＲＦＩＤタグによって変調され、読取り装置へ戻される。
【００２０】
しかしながら、局部発振器および追加のハードウェアを回避するために、ヒルベルト変換１１８および遅延動作１２０の出力は、以下に説明するように、ＤＳＰ１０８によって追加処理が施される。
【００２１】
ＤＳＰ１０８は、ダウンリンク伝送とアップリンク伝送との間の所望の周波数偏移に等しい負の搬送周波数でベースバンド信号Ｓｎ（ｔ）を変調する。所望の搬送周波数がωとして表わされる場合は、アップリンクの非変調搬送周波数はωＣとして表わされ、周波数偏移はωδとして表わされる。この関係は次のように表わされる。
ω＝ωＣ−ωδ
【００２２】
ＳＣ（ｔ）は複素表現であり、負の周波数偏移の使用を可能にする。
【００２３】
ＳＣ（ｔ）＝Ｓｎ（ｔ）＋ｊＨｉｌｂｅｒｔ（Ｓｎ（ｔ））
ここで、Ｓｎ（ｔ）はデータ処理ユニット１０２の出力であり、ｊＨｉｌｂｅｒｔ（Ｓｎ（ｔ））はＳｎ（ｔ）の複素ヒルベルト変換である。
【００２４】
上に説明した単側波帯信号ＳＳ（ｔ）を次のように表わすことができる。
ＳＳ（ｔ）＝Ｒｅ｛ＳＣ（ｔ）×ｅｊωｔ｝
【００２５】
関係ω＝ωＣ−ωδで置換すると、次式になる。
【数３】
【００２６】
この式は次式と等しい。
【数４】
【００２７】
単側波帯搬送周波数偏移は、先ずＤＳＰ１０８で複素ベースバンド信号を負の搬送周波数で変調し、次に、複素ベースバンド信号を非変調アップリンク信号に変調するために、同相／直角位相変調器を用いて、上に述べたように変調された複素ベースバンド信号をさらに変調することによって、複素ベースバンド信号を伝送用の物理的信号に変換することによって実施され得る。負の搬送周波数で変調された複素ベースバンド信号の同相成分および直角位相成分はＩ／Ｑ変調器１１４へ供給される。
【００２８】
上で述べたように、ＤＳＰ１０８は、適用される規制および標準に従って発生する信号スペクトルを制限するために、信号Ｓｎ（ｔ）についてフィルタ動作１１６を先ず実施する。次にフィルタ処理した信号は分割され、ヒルベルト変換１１８を施されて、ＳＣ（ｔ）の虚数部を発生する。信号はまた遅延動作１２０を施され、これは出力としてＳＣ（ｔ）の実数部を生成する。遅延動作１２０は、ＳＣ（ｔ）の実数部が、ヒルベルト変換１１８によって発生する遅延を施される虚数部のタイミングに一致することを確実にする。
【００２９】
次の動作は複素信号ＳＣ（ｔ）の複素負周波数信号
【数５】
との複素乗算である。この複素乗算はｃｏｓ（−ωδｔ）＋ｓｉｎ（−ωδｔ）と等しい。複素乗算は、乗算器１３２、１３４、１３６、および１３８によって実行される、４つの乗算によって達成される。乗算器１３６および１３８の出力の和は複素乗算の実数部を発生させるのに対して、乗算器１３２および１３４の出力の和は乗算の虚数部を発生させる。
【００３０】
この実施は、ヒルベルト変換１１８および遅延動作１２０から発生する信号を先ず分割することによって、図１に示される。ヒルベルト変換１１８からの信号は、乗算器１３２および１３４へ伝えられ、−ｓｉｎ（−ωδ）およびｃｏｓ（−ωδ）をそれぞれ掛けられる。−ｓｉｎ（−ωδ）による乗算は、ヒルベルト変換１１８の出力を周波数偏移搬送波に対する−９０度位相偏移で変調して、搬送波のネガティブになる。ｃｏｓ（−ωδ）による乗算はヒルベルト変換１１８の出力を周波数偏移搬送波で変調する。
【００３１】
遅延動作１２０からの信号は、乗算器１３６および１３８へ伝えられ、上に述べたように、ｃｏｓ（−ωδ）およびｓｉｎ（−ωδ）をそれぞれ掛けられる。遅延動作１２０からの信号は、上に述べたように、周波数偏移のために同相および−９０度位相偏移搬送波信号で変調される。
【００３２】
乗算器１３６および乗算器１３２の出力は合計ユニット１４０へ伝えられて、周波数偏移の虚の−９０度位相偏移搬送波信号を周波数偏移の実の同相搬送波信号から引く。乗算器１３８および１３６の出力は合計ユニット１４２へ伝えられて、周波数偏移の実の−９０度位相偏移搬送波信号と周波数偏移の虚の同相搬送波信号を加算する。合計ユニット１４０および合計ユニット１４２の出力は合計ユニット出力１４４および１４６を生成する。
【００３３】
変調信号を発生させるために、合計ユニット１４４および１４６の出力はＤＳＰ１０８の出力１０９および１１０として使用される。これらの信号はＤ／Ａ変換器１１１および１１２を用いてリアルタイム信号に変換される。次に、搬送波信号との複素乗算が信号ＳＳ（ｔ）を発生させるために実行される。これは直角位相変調器１１４を用いて達成される。実信号だけを発生させる必要があるので、２つの乗算だけを実行する必要がある。信号ＳＣ（ｔ）の虚数部を無視できる。この時点で、負の周波数情報が搬送波信号を乗じることによって除かれるので、それは全く無い。この動作の出力は出力１２８における送信信号ＳＳ（ｔ）である。
【００３４】
動作のダウンリンク通信段階からアップリンク通信段階への変化のための変調搬送周波数ωと非変調搬送周波数ωＣとの間の高速偏移を与えるために、ＤＳＰ１０８は、それ自体の出力を合計ユニット１４０および１４２の出力１４４および１４６と置き換えることができる追加素子を組み込む。スイッチング機能１４８は、合計ユニット１４０の出力１４４および一定信号源１５０を出力１０９に接続する。ＤＳＰ１０８はまた、合計ユニット１４２の出力１４６と出力１１０との間にスイッチング機能１５２も組み込む。
【００３５】
ＤＳＰ１０８の出力１０９および１１０はＤ／Ａ変換器１１１および１１２にそれぞれ供給され、これらの変換器はそれらをリアルタイム信号に変換する。ダウンリンク通信段階中、スイッチング機能１４８および１５２は、合計ユニット１４０および合計ユニット１４２の出力１４４および１４６をＤＳＰ１０８の出力１０９および１１０へ導く。Ｄ／Ａ変換器１１１および１１２は出力１０９および１１０に現れる信号をデジタル形式に変換し、それらをＩ／Ｑ変調器１１４へ伝え、そこでそれらは非変調アップリンク信号および負の９０度位相偏移アップリンク信号で変調されて、変調ダウンリンク信号をダウンリンク周波数で形成する。
【００３６】
アップリンク通信段階中、スイッチング機能１４８は一定信号源１５０の出力１４４を出力１０９に伝える。スイッチング機能１５２は合計ユニット１４２の出力１４６を遮断し、そのため無信号すなわちゼロ信号が出力１１０に現れる。アップリンク通信段階中、また一方、一定信号源はＩ／Ｑ変調器１１４に供給され、非変調搬送周波数の搬送波で変調される。スイッチング機能１４８および１５２は、ＤＳＰ１０８の他の動作と同様、ソフトウェア動作として実施され、そのためＤＳＰ１０８のダウンリンク動作によって生成される変調搬送周波数とＤＳＰ１０８のアップリンク動作との間の偏移は非常に高速で起こる。
【００３７】
図２は本発明の態様によるＲＦＩＤ読取り装置によって発生する通信信号のプロセス２００を示す。ステップ２０２で、変調ダウンリンク信号、およびＲＦＩＤ受信機によって送信される非変調アップリンク信号のための搬送周波数が選択される。ステップ２０４で、変調アップリンク信号と変調ダウンリンク信号との差を表わす周波数偏移が計算される。
【００３８】
ステップ２０６で、ベースバンド信号が周波数偏移と等しい負の搬送周波数を用いて変調される。変調は、上に述べたように、ベースバンド信号のデジタル表現について適切な動作を実行することによって適切に達成され、デジタル信号プロセッサを用いて適切に達成され得る。このプロセスは負の周波数偏移を掛けた複素ベースバンド信号を生成する。
【００３９】
ステップ２０８で、複素ベースバンド信号は、ダウンリンク搬送周波数を用いて、複素ベースバンド信号について同相／直角位相変調を実行することによって、実際の物理的ダウンリンク信号に変換される。この変換は、同相信号および直角位相信号の各々に対してデジタル−アナログ変換器を用いて、同相信号および直角位相信号のデジタル表現をアナログ形式に変換し、かつ入力としての同相信号および直角位相信号、ならびにダウンリンク搬送波信号を有する同相／直角位相変調器を用いて、同相信号および直角位相信号を変調することによって適切に達成される。ステップ２１０で、物理的ダウンリンク信号がダウンリンク通信段階中に送信される。ステップ２１２で、アップリンク通信段階中、複素ベースバンド信号は抑制されて、非変調アップリンク搬送波信号の送信を引き起こす。
【００４０】
この結果は複素信号のデジタル表現の同相部分に一定信号を課すことによって達成されによって達成され、複素信号のデジタル表現の直角位相部分は遮断されて、非変調アップリンク搬送波信号の送信を引き起こす。
【００４１】
図３は本発明の態様による無線周波識別装置３００を示す。装置３００はデータウェアハウス３０２に適切に配置され、在庫管理に使用できる。複数の据え置きのＲＦＩＤ読取り装置３０４Ａ〜３０４Ｄは扉３０６Ａ〜３０６Ｄにそれぞれ隣接して置かれる。読取り装置３０４Ａ〜３０４Ｄの各々は、周波数偏移が物理的送信信号を生成する前のデジタル処理によって達成される単側波帯振幅偏移変調を用いる、上に説明した図１の読取り装置によく類似している。
【００４２】
読取り装置３０４Ａ〜３０４Ｄは問合せを送信して、タグ３０８Ａ〜３０８ＥのようなＲＦＩＤタグの存在を検出する。タグ３０８Ａ〜３０８Ｅは包装箱３０９Ａ〜３０９Ｅにそれぞれ適切に貼られ、商品を包含する包装箱３０９Ａ〜３０９Ｅは追跡され得る。読取り装置３０４Ａ〜３０４Ｄの１つ、例えば読取り装置３０４Ｃがレンジ内のタグを検出する場合に、それはサーバ３１２に適切に格納されている状況データベース３１０を調べて、タグと関連付けられた商品を識別し、商品の除去が許可されるかどうかを決定する。除去が許可されない場合は、読取り装置は警報を出して、さらなるアクションのために警報をサーバ３１２へ適切に送信するか、警報器３１４のような局所警報器を鳴らすか、または両方を行う。
【００４３】
装置３００はまた読取り装置３１６Ａ〜３１６Ｃのような移動できるＲＦＩＤ読取り装置も含むことがあり、この読取り装置は図１の読取り装置１００に類似することが好ましい。読取り装置３１６Ａ〜３１６Ｃはデータウェアハウス３０２の周辺に運ばれて、例えば、在庫管理作業者によって携行されるか、または商品を輸送するのに用いるフォークリフトに取り付けられ得る。読取り装置３１６Ａ〜３１６ＣはＲＦＩＤタグが貼られている商品を探すために使用されて、ＲＦＩＤタグが貼られている商品がその割り当てられた位置にあるがどうかを決定するか、または商品の識別などのかなり多くの他のタスクの実行に役立つことができる。
【００４４】
装置３００は多くのＲＦＩＤ読取り装置を互いに比較的近接して含むことが分かる。具体的に言えば、移動できる読取り装置３１６Ａ〜３１６Ｃの１つ以上はいつでも他の読取り装置に近接して動くことができる。読取り装置３０４Ａ〜３０４Ｄおよび読取り装置３１６Ａ〜３１６Ｃの各々は、読取り装置の通信の間の競合および重複を避けるために、他の読取り装置によって使用されるチャンネルと別の個別チャンネルを適切に用いる。
【００４５】
読取り装置の通信需要に対応するために、読取り装置３０４Ａ〜３０４Ｄおよび３１６Ａ〜３１６Ｃの各々に割り当てられた通信チャンネルは比較的狭く、装置３００のような装置は、各ＲＦＩＤ読取り装置による伝送のために比較的狭い周波数スペクトルを用いて通信を達成するために、単側波帯振幅偏移変調を適切に用いることができる。さらに、上記の読取り装置１００と類似した読取り装置３０４Ａ〜３０４Ｄおよび３１６Ａ〜３１６Ｃを用いることによって、読取り装置の各々が、安定に、かつ帯域外放射無しに比較的高速の周波数推移を達成するので、装置３００は高性能を達成する。
【００４６】
図４は、周波数スペクトルが、本発明の態様によって実施されうる単側波帯振幅偏移変調、および通信の種々の要素によって占められる周波数範囲を用いて実施されるＲＦＩＤ通信にどのように割り当てられるかの例を示すグラフである。
【００４７】
図４で、ＲＦＩＤ読取り装置のアップリンクおよびダウンリンク通信に割り当てられる周波数は２００ｋＨｚチャンネル４０２であり、これは多数の読取り装置環境において様々の読取り装置によって用いられる多くのチャンネルの１つである。このチャンネルは保護周波数帯４０４Ａおよび４０４Ｂを含み、ＲＦＩＤ読取り装置によって発生する伝送はそれらの保護周波数帯の間に入る周波数に限定される。非変調アップリンク搬送波信号４０６、およびアップリンク搬送波信号４０６と別の周波数を有する変調ダウンリンク搬送波信号４０８が示されている。搬送波信号４０８の変調によって生成される単側波帯信号の例示的な波形４１０もまた、ＲＦＩＤタグからのアップリンク応答４１２Ａおよび４１２Ｂとともに示されている。
【００４８】
図示の周波数スペクトルで動作するＲＦＩＤ読取り装置は、アップリンク通信からダウンリンク通信への変化毎に非変調信号４０６と変調信号４０８との間で、かつダウンリンク通信からアップリンク通信への変化毎に変調信号４０８と非変調アップリンク信号４０６との間で切り換わる必要がある。本発明は高速シンセサイザーを必要とせずに高速の搬送波変化を提供し、それによって帯域外伝送および結果として生じる隣接チャンネルの読取り装置との妨害を最小化または除く。
【００４９】
本発明が現在好ましい実施形態の態様との関連で開示されるとはいえ、さまざまな実施が、上の説明および特許請求の範囲と一致して、当業者によってなされうることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の態様によるＲＦＩＤ読取り装置を示す。
【図２】本発明の態様によるＲＦＩＤ通信のプロセスを示す。
【図３】本発明の態様によるＲＦＩＤ通信装置を示す。
【図４】本発明の態様による単側波帯振幅偏移変調通信で用いられる、例示的な周波数スペクトルおよび信号を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送波信号をＲＦＩＤタグへ送信することによってＲＦＩＤタグと通信する無線周波識別（ＲＦＩＤ）読取り装置であって、
データ信号を発生させるデータ処理ユニットと、
前記データ信号を受信し、単側波帯振幅偏移変調を用いて前記信号を変調して、前記読取り装置と前記タグとの間のダウンリンク通信中に、変調ダウンリンク信号をダウンリンク周波数で発生させる通信ユニットであって、非変調アップリンク信号を、前記ダウンリンク周波数と周波数偏移だけ異なるアップリンク周波数で発生させるようさらに作動し、そして前記通信ユニットによって送信される前記搬送波信号の発生前の前記データ信号のデジタル処理によって、前記アップリンク周波数と前記ダウンリンク周波数との間の前記周波数偏移を組み込むようさらに作動する通信ユニットと、
を備えるＲＦＩＤ読取装置。
【請求項２】
前記データ信号がデジタルベースバンド信号であり、前記デジタルベースバンド信号は、前記アップリンク周波数と前記ダウンリンク周波数との間の前記周波数偏移を表わす、負の搬送周波数を用いて変調される、請求項１に記載のＲＦＩＤ読取装置。
【請求項３】
前記デジタルベースバンド信号の前記変調が負の周波数偏移を掛けた複素ベースバンド信号を生成し、前記複素ベースバンド信号は、前記搬送波信号の前記アップリンク周波数を用いて前記複素ベースバンド信号について同相／直角位相変調を実行することによって、前記通信ユニットによって送信される変調信号に変換される、請求項２に記載のＲＦＩＤ読取装置。
【請求項４】
前記デジタルベースバンド信号の前記変調が、デジタル信号プロセッサによって実行される、請求項３に記載のＲＦＩＤ読取装置。
【請求項５】
アップリンク通信中、前記デジタル信号プロセッサが、ダウンリンク通信中に前記複素ベースバンド信号の同相成分および直角位相成分を表わす同相出力および直角位相出力を発生させる、請求項４に記載のＲＦＩＤ読取装置。
【請求項６】
前記デジタル信号プロセッサが、アップリンク通信中、前記同相出力として一定信号を発生させ、前記直角位相出力として無信号すなわちゼロ信号を発生させ、それによってアップリンク通信中に発生する前記通信搬送波信号が、前記同相／直角位相変調器に供給される前記非変調アップリンク周波数信号であることを可能にする、請求項５に記載のＲＦＩＤ読取装置。
【請求項７】
無線周波識別（ＲＦＩＤ）読取り装置によって通信信号を発生させる方法であって、
ベースバンドデータ信号を発生させるステップと、
前記搬送波信号のアップリンク周波数と前記通信信号のダウンリンク周波数との間の周波数推移と等しい負の周波数を有する搬送波信号を用いて、前記ベースバンドデータ信号を変調して、前記搬送波信号のダウンリンク周波数とアップリンク周波数との間の前記周波数差と等しい負の周波数偏移を掛けた複素ベースバンド信号を生成するステップと、
前記複素搬送波信号の同相／直角位相変調を実行して、前記読取り装置による伝送のために物理的通信信号を生成するステップと、
の各ステップを有するＲＦＩＤ読取方法。
【請求項８】
前記ベースバンドデータ信号がデジタル信号であり、前記ベースバンド信号の前記変調が前記デジタル信号のデジタル処理によって実行される、請求項７に記載のＲＦＩＤ読取方法。
【請求項９】
前記複素ベースバンド信号が同相成分および直角位相成分を含む、請求項８に記載のＲＦＩＤ読取方法。
【請求項１０】
アップリンク通信中、前記複素ベースバンド信号の前記同相成分を定値に置き換え、前記複素ベースバンド信号の前記直角位相成分をゼロ信号すなわち無信号に置き換え、そのため前記ＲＦＩＤ読取り装置によって発生する前記搬送波信号が前記非変調アップリンク周波数を有する、請求項９に記載のＲＦＩＤ読取方法。
【請求項１】
搬送波信号をＲＦＩＤタグへ送信することによってＲＦＩＤタグと通信する無線周波識別（ＲＦＩＤ）読取り装置であって、
データ信号を発生させるデータ処理ユニットと、
前記データ信号を受信し、単側波帯振幅偏移変調を用いて前記信号を変調して、前記読取り装置と前記タグとの間のダウンリンク通信中に、変調ダウンリンク信号をダウンリンク周波数で発生させる通信ユニットであって、非変調アップリンク信号を、前記ダウンリンク周波数と周波数偏移だけ異なるアップリンク周波数で発生させるようさらに作動し、そして前記通信ユニットによって送信される前記搬送波信号の発生前の前記データ信号のデジタル処理によって、前記アップリンク周波数と前記ダウンリンク周波数との間の前記周波数偏移を組み込むようさらに作動する通信ユニットと、
を備えるＲＦＩＤ読取装置。
【請求項２】
前記データ信号がデジタルベースバンド信号であり、前記デジタルベースバンド信号は、前記アップリンク周波数と前記ダウンリンク周波数との間の前記周波数偏移を表わす、負の搬送周波数を用いて変調される、請求項１に記載のＲＦＩＤ読取装置。
【請求項３】
前記デジタルベースバンド信号の前記変調が負の周波数偏移を掛けた複素ベースバンド信号を生成し、前記複素ベースバンド信号は、前記搬送波信号の前記アップリンク周波数を用いて前記複素ベースバンド信号について同相／直角位相変調を実行することによって、前記通信ユニットによって送信される変調信号に変換される、請求項２に記載のＲＦＩＤ読取装置。
【請求項４】
前記デジタルベースバンド信号の前記変調が、デジタル信号プロセッサによって実行される、請求項３に記載のＲＦＩＤ読取装置。
【請求項５】
アップリンク通信中、前記デジタル信号プロセッサが、ダウンリンク通信中に前記複素ベースバンド信号の同相成分および直角位相成分を表わす同相出力および直角位相出力を発生させる、請求項４に記載のＲＦＩＤ読取装置。
【請求項６】
前記デジタル信号プロセッサが、アップリンク通信中、前記同相出力として一定信号を発生させ、前記直角位相出力として無信号すなわちゼロ信号を発生させ、それによってアップリンク通信中に発生する前記通信搬送波信号が、前記同相／直角位相変調器に供給される前記非変調アップリンク周波数信号であることを可能にする、請求項５に記載のＲＦＩＤ読取装置。
【請求項７】
無線周波識別（ＲＦＩＤ）読取り装置によって通信信号を発生させる方法であって、
ベースバンドデータ信号を発生させるステップと、
前記搬送波信号のアップリンク周波数と前記通信信号のダウンリンク周波数との間の周波数推移と等しい負の周波数を有する搬送波信号を用いて、前記ベースバンドデータ信号を変調して、前記搬送波信号のダウンリンク周波数とアップリンク周波数との間の前記周波数差と等しい負の周波数偏移を掛けた複素ベースバンド信号を生成するステップと、
前記複素搬送波信号の同相／直角位相変調を実行して、前記読取り装置による伝送のために物理的通信信号を生成するステップと、
の各ステップを有するＲＦＩＤ読取方法。
【請求項８】
前記ベースバンドデータ信号がデジタル信号であり、前記ベースバンド信号の前記変調が前記デジタル信号のデジタル処理によって実行される、請求項７に記載のＲＦＩＤ読取方法。
【請求項９】
前記複素ベースバンド信号が同相成分および直角位相成分を含む、請求項８に記載のＲＦＩＤ読取方法。
【請求項１０】
アップリンク通信中、前記複素ベースバンド信号の前記同相成分を定値に置き換え、前記複素ベースバンド信号の前記直角位相成分をゼロ信号すなわち無信号に置き換え、そのため前記ＲＦＩＤ読取り装置によって発生する前記搬送波信号が前記非変調アップリンク周波数を有する、請求項９に記載のＲＦＩＤ読取方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１６７４３０（Ｐ２００８−１６７４３０Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２７４６４（Ｐ２００７−３２７４６４）
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【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７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【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）】
[ Back to top ]