JP4318283B2

JP4318283B2 - 広スペクトラム変調方式による後方散乱式電子式棚ラベルシステム

Info

Publication number: JP4318283B2
Application number: JP2002340109A
Authority: JP
Inventors: マリアゲラルドスクラエッセンアルベルトス
Original assignee: NCR International Inc
Current assignee: NCR International Inc
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2022-10-21
Also published as: EP1306794A2; JP2003234672A; US20030076892A1; CA2396417A1; CA2396417C; EP1306794A3; US7095794B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商品取引施設で使用される電子式棚ラベル（ＥＳＬ）システムに関し、特に、広スペクトラム変調方式による後方散乱式電子式棚ラベルシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＳＬシステムは、通常、店内に各商品アイテム用の複数の商品棚ラベル（ＥＳＬ）を含む。ＥＳＬは、店内の陳列棚上の商品アイテムに対応する価格を表示し、通常、陳列棚の前縁部に沿ったレールに取り付けられる。店舗は、数千のＥＳＬを含むことができ、商品アイテムの価格を表示することができる。ＥＳＬは、ＥＳＬに関する情報が、通常、ＥＳＬ識別情報及びＥＳＬアイテム情報を含むＥＳＬデータ・ファイル内に維持されている中央サーバに接続している。ＥＳＬが表示する価格情報は、価格参照（ＰＬＵ）データ・ファイルから入手される。中央サーバは、価格変更メッセージを含むメッセージを、通信基地局（ＣＢＳ）を通してＥＳＬに送る。
【０００３】
現在市販されているあるＥＳＬシステムは、ＣＢＳからＥＳＬへ通信するために無線通信を使用している。このような方法の場合、ＣＢＳからＥＳＬへの通信、すなわちダウンリンクは、振幅変調マンチェスター符号化データを使用している。ＥＳＬからＣＢＳへの通信、すなわちアップリンクは、ＥＳＬにより再変調されＣＢＳに返送される、ＣＢＳが送信する連続搬送波を使用することができる。この技術は被変調後方散乱又は再変調搬送波（ＣＷ）と呼ばれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなシステムの場合には、アップリンク通信は、ＥＳＬが受信したメッセージの受信及び正しい実行を肯定応答するために、ＥＳＬに対してだけ使用される。アップリンク情報は、例えば、３６０ミリ秒（ｍｓ）だけ持続する１つの連続周波数として変調することができる。アップリンクに対しては、限られた数の異なる変調周波数を使用することができる。アプリケーション・ソフトウェアは、ＥＳＬが肯定応答で応答するか、又は全然応答しない質問メッセージのシーケンスからＥＳＬの状態を推定し、ＣＢＳは、メモリの統合性、表示ガラスの破損、又はバッテリーの状態、プッシュボタンの操作等を知ることができる。
【０００５】
本発明は、１つの連続波周波数の代わりに、擬似ランダム・シーケンスを使用するＥＳＬからの被変調後方散乱アップリンクに対して、デジタル変調技術を使用する改良形ＥＳＬシステムのための方法及び装置を有利に提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
好適な実施形態の場合には、ＣＢＳは、マンチェスター符号化振幅変調搬送波によりＥＳＬにメッセージを送信する。メッセージを受信した後で、ＥＳＬは、擬似ランダム・コード・シーケンスにより連続波（ＣＷ）信号を反射的に変調することにより応答する。ＣＷ信号は、アップリンク段階、すなわち、タイムスロット中に、ＣＢＳにより送信される。複数の擬似ランダム・コード・シーケンスを選択することができるが、その場合、各コード・シーケンスは、特定の応答に対応する。１つの態様においては、コード・シーケンスは、ＣＢＳから受信したＣＷ信号を反射的に変調するために使用される３２．７６８ｋＨｚの搬送波を変調する。次に、ＣＢＳは、反射的に変調した信号を受信し、送信されたメッセージを判断するために受信信号の相互関連をチェックする。
【０００７】
好適な実施形態の場合には、コード速度又はチップ速度は、１６．３８４ｋＨｚであり、その結果、３２．７６８ｋＨｚ搬送波を中心にして３２．７６８ｋＨｚ幅のスペクトルができ、この場合、搬送波を中心にした−３ｄＢの帯域幅は１６．３８４ｋＨｚになる。コード長が５１１チップである場合には、結果として得られるデータ速度は、１秒間に３２．０６２ビットであり、ＥＳＬからの応答のために使用することができるスロット中の１回の肯定応答中に複数のビットを送信することができる。
【０００８】
３２．７６８ｋＨｚ搬送波をコードで変調することにより、応答の再変調スペクトルの中心周波数はほぼこの周波数になり、ＣＢＳの受信機は、中心周波数がほぼこの周波数である帯域フィルタを使用することができ、それにより、ＣＢＳの受信機で直流接続を行う必要がなくなり、ＣＢＳの受信機のノイズを最低限度まで低減することができる。例えば、受信機の位相ノイズは、１０ｋＨｚ以上の周波数帯で低減し、蛍光燈が発生するインパルス・ノイズは、もっと高い周波数帯で低減し、ショット・ノイズはもっと高い周波数帯で無視できる程度に低減する。
【０００９】
添付の図面を参照しながら本発明のある実施形態について説明するが、この説明は単に例示としてのものに過ぎない。
【００１０】
添付の図面を参照しながら本発明についてより詳細に説明する。添付の図面は、本発明の好適ないくつかの実施形態を示す。しかし、本発明は、種々の形で実施することができ、本明細書に記載する実施形態に限定されない。それどころか、これらの実施形態は、本明細書の説明を完全なものにし、当業者に本発明の範囲を示すためのものに過ぎない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の取引管理システム１００である。システム１００は、ホスト・コンピュータ・システム１０２及び販売時点情報管理（ＰＯＳ）システム１０４を含む。この場合、構成部品１０２及び１０４は、ネットワークにより接続している別々の構成部品であるが、これらの構成部品及びそのサブ構成部品も、種々の方法で結合又は分離することができる。それ故、ホスト・コンピュータ・システム１０２は、他のＰＯＳ端末のネットワーク用のホスト・コンピュータとしても機能するＰＯＳ端末であってもよい。
【００１２】
ホスト・コンピュータ・システム１０２は、記憶媒体１０６、システム・ソフトウェア１０８、ＥＳＬソフトウェア１１０、表示器１１２及び入力装置１１４を含む。記憶媒体１０６は、ホスト・システム１０２がＰＯＳ端末１１６に配信するために使用することができるアイテムの価格を記憶するＰＬＵデータ・ファイル１０６を含む。他の方法としては、ＰＬＵデータ・ファイル１０６に直接アクセスするための、バーコード・スキャナ１１８を設置することができる。記憶媒体１０６は、また、各ＥＳＬ１２２用のＰＬＵ番号及びＥＳＬ識別情報のようなアイテム情報を含むＥＳＬデータ・ファイル１０９を含む。システム１０２は、記憶媒体１０６の内容を更新し、種々のシステム機能を実行するシステム・ソフトウェア１０８を実行する。入力装置１１４は、好適には、キーボードであることが好ましいが、データは種々の別な方法で入力することもできることが分かっている。
【００１３】
ＰＯＳシステム１０４は、バーコード・スキャナ１１８及びＰＯＳ端末１１６を含む。
【００１４】
システム１００は、また、通信基地局（ＣＢＳ）ユニット１２０及びＥＳＬ１２２を含む。ＣＢＳユニット１２０は、できれば小売店の天井内又は天井付近に装着することが好ましい。ＥＳＬ１２２は、通常、アイテムに隣接する小売店の陳列棚に取り付けられる。
【００１５】
ＥＳＬソフトウェア１１０は、ＥＳＬ１２２宛てのすべてのメッセージを記録し、そのリストを作成し、送信する。ＥＳＬソフトウェア１１０は、価格変更メッセージを含むメッセージを、天井を横切って周期的に設置されるＣＢＳユニット１２０によりＥＳＬ１２２に送信する。これらのメッセージは、無線周波数（ＲＦ）通信、赤外線通信、有線リンク又は通信技術のある種の組合わせにより、ホスト・システム１０２からＣＢＳユニット１２０に送信される。
【００１６】
ホスト・システム１０２からメッセージを受信した後で、ＣＢＳユニット１２０は、マンチェスター符号化振幅変調搬送波によりＥＳＬ１２２にメッセージを送信する。ＥＳＬ１２２は、次に、メッセージを受信し、適当な処理を行う。例えば、メッセージが、特定のＥＳＬ１２２宛ての価格変更メッセージである場合には、ＥＳＬ１２２は、メッセージを復号し、表示価格を更新する。メッセージを受信した後で、ＥＳＬ１２２は、以下にさらに詳細に説明するように、ＣＢＳ１２０に肯定応答を送信する。
【００１７】
ＣＢＳユニット１２０は、各ＥＳＬ１２２の有効範囲のある部分が重なるように、天井に沿ってグループとして配置することができる。すなわち、各ＥＳＬ１２２は、少なくとも２つのＣＢＳユニット１２０の受信範囲内に位置する。
【００１８】
図２は、本発明のＥＳＬ１２２のブロック図である。表示器２０２は、アイテム価格及び関連データのような情報を表示する。ＥＳＬ１２２は、それぞれ、メッセージを送受信するための、以下にさらに詳細に説明する送信機２０５及び受信機２０６を含む。電源２０８は、ＥＳＬ１２２を作動するための電力を供給する。電力は、バッテリー、太陽電池、外部電源又は他の適当な技術により供給することができる。ＥＳＬ１２２の動作は、ＥＳＬ回路２０４により制御される。ＥＳＬ回路２０４は、受信した入力メッセージを復号し、メッセージにより指示された任意の動作を行う。例えば、価格変更メッセージを受信した場合には、ＥＳＬ回路２０４は、新しい価格情報で表示器２０２を更新し、送信機２０５による肯定応答の送信をスタートする。ＥＳＬ回路２０４は、また、メモリ、タイマ及び他の構成部品のような種々の構成部品を含むことができる。
【００１９】
図３は、本発明のＥＳＬ送信機回路２０５の詳細図である。本発明のＥＳＬは、ＣＢＳ１２０に擬似ランダム・コード・シーケンスを送信するが、その場合、各コード・シーケンスは、特定の応答に対応する。ＥＳＬ送信機回路２０５は、シフト・レジスタ３０２及び３０４及びモジュロ２加算器３０６を備える、ゴールド・コード・ゼネレータ３０１を含む。シフト・レジスタ３０２及び３０４は、それぞれ、最短長擬似ランダム・コード・ゼネレータとして、適宜実行することができる。ゴールド・コード発生の詳細については、引用によってその全文を本明細書の記載に援用する、ロバートＣ．ディクソンの、「商業用途用のスペクトル拡散システム」の第三版を参照されたい。
【００２０】
シフト・レジスタ３０２及び３０４のローディングは、データ・クロック入力３０８により制御される。チップ・クロック入力３１０は、チップ速度を提供する。好適な実施形態の場合には、データ・クロック入力３０８及びチップ・クロック入力３１０は、それぞれ、周波数３２．０６２Ｈｚ及び１６．３８４ｋＨｚで動作するが、本発明の範囲から逸脱することなしに他の周波数を使用することもできる。マルチプレクサ３１２は、シフト・レジスタ３０４にシード値を供給し、第１のシード値３１６又は第２のシード値３１８が、シフト・レジスタ３０４にロードされたかどうかを判断するデータ入力３１４により制御される。
【００２１】
ＣＢＳ１２０から送信されたメッセージに応答するために、ＥＳＬ回路２０４は、ＣＢＳ１２０に送信されるデータ・シーケンスに対応するシード値を選択する。例えば、「１」データ・ビットは、第１のシード値３１６に対応することができ、「０」データ・ビットは、第２のシード値３１８に対応することができる。シード値は、最適の自己相関特性及び相互相関特性となるように選択される。次に、シード値は、シフト・レジスタ３０４にロードされる。シフト・レジスタ３０２及び３０４の出力は、ゴールド・コードのような擬似ランダム・コード・シーケンスを生成するために、加算器３０６により加算されたモジュロ２である。コード・シーケンスは、「擬似ランダム」と呼ばれる。何故なら、このコード・シーケンスは、本当のガウス・ノイズではないからである。例えば、シフト・レジスタ３０２は、肯定応答（ＡＣＫ）及び否定応答（ＮＡＣＫ）の両方に対してはシード値として値５１１を選択する。そして、シフト・レジスタ３０４は、ＡＣＫに対してはシード値として値２２３を選択し、ＮＡＣＫに対してはシード値として値２０８を選択する。
【００２２】
擬似ランダム・コード・シーケンスは、電流源３２０を制御するデジタル的に変調された信号を生成するために、変調器３１９により、３２．７６８ｋＨｚ搬送波のようなデジタル搬送波を変調する。電流源３２０は、コンデンサ３２２及びダイオード３２４に接続している。ダイオード３２４は、アンテナ３２６に接続している。
【００２３】
デジタル的に変調された信号は、電流源３２０にダイオード３２４を変調させ、ＣＢＳ１２０から受信した連続波（ＣＷ）信号を再変調させる。アンテナ３２６から反射されるエネルギーは、アンテナ・インピーダンス及び負荷インピーダンスの不整合の関数である。負荷インピーダンスは、電流源３２０の変動により変調され、電流源３２０はダイオード３２４を通る電流を変動させる。それ故、負荷インピーダンスは、擬似ランダム・コード・シーケンス信号により変化し、変調される。
【００２４】
好適な実施形態の場合には、コード速度又はチップ速度は１６．３８４ｋＨｚであり、その結果、３２．７６８ｋＨｚ搬送波を中心とするスペクトルの帯域幅は３２．７６８ｋＨｚである。コード長が５１１チップである場合には、結果として得られるデータ速度は、１秒間に３２．０６２ビットであり、ＥＳＬからの応答のために使用することができる３６０ミリ秒のスロット中の１回の肯定応答中に複数のビットを送信することができる。「チップ」は、擬似ランダム・コードの１つのビットを送信するのに要する時間と定義される。
【００２５】
図４（Ａ）は、本発明のＣＢＳの受信機の第１段４００である。複数の低ノイズ・アンプ（ＬＮＡ）４０４を通して、複数の受信アンテナ４０２がコンバイナ４０６に接続している。コンバイナ４０６の出力は、直交中間周波数復調器（ＱＩＦＭ）４１０に入る前に、ＲＦ帯域フィルタ４０８を通る。帯域フィルタは、２４．５６７ｋＨｚから４０．９６０ｋＨｚの範囲内の周波数を適当に通過することができる。ＱＩＦＭ４１０は、２．４ＧＨｚＣＷ信号で動作し、２つのベースバンド出力、すなわち、同相（Ｉ）ベースバンド出力信号と、直交ベースバンド（Ｑ）出力信号を供給するために、ＲＦ信号を除去する。この場合、Ｉ信号の位相は、Ｑ信号の位相から９０度ずれている。Ｉ信号は、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４１４によりデジタルＩ信号に変換される前に、オーディオ・アンプ及び帯域フィルタ４１２を通る。Ｑ信号は、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４１８によりデジタル信号に変換される前に、オーディオ・アンプ及び帯域フィルタ４１６を通る。オーディオ・アンプ及び帯域フィルタ４１４及び４１６は、６６ｄＢの利得で、２４．５７６ｋＨｚから４０．９６０ｋＨｚの帯域通過周波数範囲内で適当に動作することができる。次に、デジタルＩ信号及びＱ信号は、以下にさらに詳細に説明するように、受信機デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）に送られる。
【００２６】
図４（Ｂ）は、本発明のＣＢＳの受信機の第２段４００’である。この好適な実施形態の場合には、第２段４００’は、ＤＳＰにより実施される。以下の説明においては、段４００’の素子は別々の機能ブロックになっているが、好適な実施形態の場合、これらのブロックを好適にＤＳＰ内で実施することができることを理解することができるだろう。ＤＳＰ内のいくつかのブロック用に種々の回路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４（Ｂ）に示すように、デジタルＩ及びＱ信号は、電力検出器４５２により受信され、この電力検出器は、これらの信号を振幅変調信号に変換し、上記振幅変調信号は帯域フィルタ４５４を通り、この帯域フィルタ４５４は、２４〜４０ｋＨｚ帯域幅の外側の周波数成分をほとんど除去する。その後で、復調器４５６は、搬送波位相推定器４５８と一緒に、擬似ランダム・ゴールド・コードを変調するために、ＥＳＬ内で前に使用した３２．７６８ｋＨｚのＣＷ信号を除去する。復調器４５６の出力は、次に、ダウンサンプリング・ブロック４６０を通過し、デジタル・サンプルの数を低減する。ダウンサンプリング・ブロック４６０の出力は、第１の相関器４６２及び第２の相関器４６４に送信される。第１の相関器４６２は、受信信号を「１」データ・ビットに対応するコード・シーケンスと相互に関連づけ、一方、第２の相関器４６４は、受信信号を「０」データ・ビットに対応するコード・シーケンスと相互に関連づける。入力信号と「０」又は「１」との間の整合の程度を示す相関器４６２及び４６４の出力は、次に、ピーク検出器４６６及び判断ユニット４６８に送られる。ピーク検出器４６６及び判断ユニット４６８は、次に、アップリンク通信の誤差確率の推定値を供給する受信信号のＳＮ比を決定する。ＳＮ比は、アップリンク通信を受信するためのしきい値を設定し、アップリンク通信の信頼性を設定するために使用される。判断ユニット４６８は、有効な「０」又は「１」を受信したと判断した場合には、「０」又は「１」信号の表示をホスト・システムに送信するために、データ出力４７０上に出力される。受信信号のＳＮ比は、また、そうしたい場合には、さらに処理するために、信号４７２上に出力することもできる。好適な実施形態の場合には、ピーク検出器４６６は、メッセージに応答する際に、ＥＳＬが使用するタイムスロットに対応する特定の時間のピークを監視する。さらに、蛍光燈からの干渉は、ＤＳＰ上に追加の濾過アルゴリズムを設置することにより最低限度に低減することができる。
【００２７】
他の態様においては、単に「０」又は「１」以外の「２」又は「３」等のような他の状態を供給するために、他のシード値を使用することができる。さらに、小売店内のＥＳＬを異なるＣＢＳに応答し、異なるシード値を使用する各グループとすることもできる。
【００２８】
図５は、本発明のＥＳＬ１２２のような、ＥＳＬと通信するための方法５００である。ステップ５０２において、ＣＢＳ１２０のようなＣＢＳは、マンチェスター符号化振幅変調搬送波により、ＥＳＬにメッセージを送信する。ＣＢＳは、また、アップリンク・タイムスロット中に、連続波（ＣＷ）信号の送信をスタートする。ステップ５０４において、ＥＳＬは、メッセージを受信し、適当な応答であると判断する。ステップ５０６において、ＥＳＬは、必要な応答に対応するシード値を選択する。次に、ステップ５０８において、ＥＳＬは、シード値に基づいて擬似ランダム・コード・シーケンスを発生する。ステップ５１０において、ＥＳＬは、デジタル的に変調された信号を発生するために、３２．７６８ｋＨｚのような搬送波を擬似ランダム・コード・シーケンスで変調する。ステップ５１２において、ＥＳＬは、デジタル的に変調された信号によりＣＷ信号の反射を変化させてＣＢＳに応答を送信する。ステップ５１４において、ＣＢＳは、応答を受信する。ステップ５１６において、ＣＢＳは、応答を濾過し、搬送波を除去するために応答を復調する。ステップ５１８において、ＣＢＳは、応答を識別するために応答の相互関連をチェックする。ステップ５２０において、ＣＢＳは、応答をホスト・システムに中継する。
【００２９】
当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、本発明を種々に修正及び変更することができることを容易に理解することができるだろう。それ故、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれに相当するものの範囲内に入る本発明の種々の修正及び変更を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の取引管理システムのブロック図である。
【図２】本発明のＥＳＬのブロック図である。
【図３】本発明のＥＳＬ送信機の回路図である。
【図４】本発明のＣＢＳ受信機の回路図である。
【図５】本発明のＥＳＬと通信するための方法である。

Claims

店舗内で各商品の価格情報を表示する複数の電子式商品棚ラベルと、当該複数の電子式商品棚ラベルと無線交信する複数の通信基地局と、を備えた電子式価格表示システムであって、
前記通信基地局は、前記複数の電子式商品棚ラベルに対して振幅被変調搬送波によるアイテム情報を含む価格変更メッセージを連続波信号として送信する通信手段を有し、
前記電子式商品棚ラベルの各々は、
前記通信基地局から送信された前記メッセージを前記アイテム情報に基づいて選択して受信する手段と、
前記メッセージへの応答に対応するシード値を複数の中から選択し、当該選択されたシード値に基づく擬似ランダム・コード・シーケンスを発生させる手段と、
前記通信基地局からの前記搬送波を前記擬似ランダム・コード・シーケンスにより反射変調することにより当該反射変調する信号を前記メッセージに対する応答として当該メッセージの連続波信号の受信中に返信する手段と、を有し、
前記通信基地局は、前記反射変調された信号を受信して復調し、前記電子式商品棚ラベルに対して送信した前記アイテム情報を含む価格変更メッセージとの関連をチェックする、ことを特徴とする電子式価格表示システム。
店舗内で各商品の価格情報を表示する複数の電子式商品棚ラベルと、当該複数の電子式商品棚ラベルと無線交信する複数の通信基地局と、を備えた電子式価格表示システムにおけるメッセージの通信方法であって、
前記通信基地局から前記複数の電子式商品棚ラベルに対して振幅被変調搬送波によるアイテム情報を含む価格変更メッセージを連続波信号として送信するステップと、
前記電子式商品棚ラベルの各々が、
前記通信基地局から送信された前記メッセージを前記アイテム情報に基づいて選択して受信するステップと、
前記メッセージへの応答に対応するシード値を複数の中から選択し、当該選択されたシード値に基づく擬似ランダム・コード・シーケンスを発生させるステップと、
前記通信基地局からの前記搬送波を前記擬似ランダム・コード・シーケンスにより反射変調することにより当該反射変調する信号を前記メッセージに対する応答として当該メッセージの連続波信号の受信中に返信するステップと、を有し、
前記通信基地局が、
前記反射変調された信号を受信し復調するステップと、
前記電子式商品棚ラベルに対して送信した前記アイテム情報を含む価格変更メッセージとの関連をチェックするステップと
の各ステップを含むことを特徴とする電子式価格表示システムにおける通信方法。