JPH08510871A

JPH08510871A - マルチモード識別システム

Info

Publication number: JPH08510871A
Application number: JP6519906A
Authority: JP
Inventors: エルベイゲル，マイケル; ポリッシュ，ナサニエル; イーマルム，ロバート
Original assignee: アヴィドマーケティングインク
Priority date: 1991-08-15
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1996-11-12
Also published as: GR970300010T1; KR100294766B1; AU3798093A; DE69334175T2; AU673350B2; DE69334175D1; PT688454E; ES2098199T1; EP0688454A1; ATE374985T1; EP0688454B1; US5235326A; ES2098199T3; DE688454T1; DK0688454T3; EP0688454A4; WO1994020941A1

Abstract

(57)【要約】マルチモード識別システムは、リーダとタグとを備え、タグ（２００）に近接し、かつ誘導結合されたリーダ（１００）が、タグ（２００）があるタグ・クラスに属する場合、指定されたプロセスに従ってタグ（２００）に問い合わせ、タグから応答を得る。この応答は、タグ（２００）に固有の識別符号と、タグ（２００）内に組み込まれたセンサ（２７０、２７５）から供給されるデータとから成る。タグ（２００）とリーダ（１００）の間の通信は、リーダ（１００）がタグ（２００）の付近に反転磁界を確立し、タグ（２００）が、送るべき情報に応じて磁界からの電力の吸収を変化させることによって行われる。リーダ（１００）は、この電力吸収の変動を検出して、タグ（２００）が送る情報からこの変動を抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】マルチモード識別システム発明の背景本発明は、識別機関と、識別すべき対象が、事前に構成された方式に従って協働して確認プロセスを実行する協働確認システム（電子システムは第二次世界大戦中に敵味方識別装置として開始された）に関する。詳細には、本発明は、全体的に、トランスポンダ（または「タグ」）に誘導結合された質問応答機（または「リーダ」）から成り、リーダが識別機関に関連付けられ、タグが、識別すべき対象に関連付けられたシステムに関する。そのようなシステムは、魚、鳥、動物、またはクレジット・カードなど無生物を識別するために使用されており、あるいはそのように使用される潜在性を有する。いくつかのより興味深い応用例では、小さな寸法の対象が使用されており、このことは、トランスポンダが非常に小型のものでなければならないことを意味する。多くの場合、対象にタグを永久的に取り付け、すなわち生体の組織中および無生物の表面下に装置を埋め込むことが望ましい。多くの場合、対象内にタグを埋め込むと、タグに電力を供給する従来型の電源を使用することはできなくなる。日光は通常、対象の表面を貫通しない。バッテリなど化学的供給源は、磨耗して、容易に交換することはできない。放射性供給源は、識別を施される対象に受け入れられない危険を与える可能性がある。何年も前から首尾良く実施されているタグに電力を供給する１つの手法は、リーダによって生成される交番磁界によってリーダからタグに電力を供給することである。この手法は、無限の寿命を有する小型で信頼性の高いタグをもたらすものであり、現在採用されている。多くの応用例では、使い勝手および効用のために、リーダは手持ち式のものであり、そのためバッテリを使用して装置に電力を供給している。しかし、妨害なしで合理的な範囲で識別機能を実行するための必須の能力を有するバッテリの寸法および重量では、手持ちの概念そのものが無効になる。従来、使いやすさとシステム性能の２つの目標は、容易に兼ね合いのとれない問題である。エネルギー効率的なシステムの設計への最近の技術の進歩を利用して、誘導結合に基づく識別システムの潜在性を完全に実現する必要がある。生体中にタグを埋め込むことに関連する外傷を最小限に抑えるために、また、使い勝手および効用の問題として、タグは、手術ではなく注射型器具によって埋め込めるほど小形のものであるべきである。この手法は、現行のシステムで実証されており、将来も引き続き埋め込み手順として採用される可能性が高い。現行のタグの寸法は、大きな対象に関する限り合理的なものである。しかし、より小さな動物、鳥、および魚にタグを使用する場合、寸法の低減が必要である。この種の識別システムが普及し、かつユーザが増加するにつれて、次世代識別装置の設計における変化に富んだこの環境を認識することが重要になっている。新型のリーダは、旧式のタグを読み取ることができるべきである。ユーザのプライバシーおよびセキュリティを尊重しなければならない。すなわち、あるユーザが他のユーザのタグを読み取ることができてはならない。最後に、コンピュータによって駆動されるこの環境では、リーダとコンピュータとのインタフェースを好都合にとることができなければならない。発明の簡単な要約このマルチモード識別システムは、リーダとタグとを備え、タグに近接し、かつタグに誘導結合されたリーダが、問合せを行い、タグがあるクラスのタグに属する場合、指定されたプロセスに従ってタグから応答を得ることができる。応答は、タグに固有の識別符号と、タグ内に組み込まれたセンサから供給されるデータとから成る。タグは、キャパシタと、インダクタと、トランジスタと、場合によっては生物または無生物に取り付け、あるいは埋め込めるようになされた形でパッケージされた半導体デバイスとを備える。タグの基本構成は、リーダによって生成され、コイルを通過する反転問合せ磁界に応答して端子を横切って電圧を発生させるマルチターン・コイル導体と、コイルに並列し、コイルとキャパシタ自体の組合せがある問合せ磁界周波数で共振するキャパシタと、ＡＣ電力を磁界から抽出してすべてのタグ回路にＤＣ電力を配給する、共振回路を横切ってブリッジングされたＡＣ・ＤＣ変換器と、タグ中のすべての動作を制御する制御装置（またはマイクロプロセッサ）と、共振回路を介して、誘導された信号を使用して、タグ動作に必要なすべてのクロック信号を生成するクロック発生装置と、ＡＣ・ＤＣ変換器出力電圧がすべてのタグ回路を操作するのに十分なレベルに達したときに制御装置にリセット信号を提供するしきい値検出器と、制御装置がアクセスでき、タグ識別符号を含む非揮発性メモリと、温度、衝撃、振動や、生物タグ・キャリアの場合は、血糖レベルやＰＨ係数など環境パラメータを測定するセンサと、アナログ・センサ出力をディジタル表現に変換するために各センサに選択的に接続できるＡ／Ｄ変換器と、制御装置が、タグ識別符号と環境データとを備える直列ビット・ストリームに従って共振回路上に可変負荷を配置できるようにする共振回路ローディング手段とから成る。タグは物理的には、調整キャパシタを含むタグの装置および回路を組み込んだ半導体チップと、半導体チップに取り付けられたマルチターン・コイル導体とを備える。調整キャパシタとマルチターン・コイル導体の組合せは、ガラス管またはその他の適当な容器内に密封される。リーダのポータブル・バージョンは、バッテリによって操作されるようになされる。このリーダは、固定設置できるように、交流電源から操作できるようになされる。リーダ中のマルチターン・コイル導体は、リーダとタグ中のコイルが相互に近接しているとき、この２つの装置を誘導結合する手段を提供する。キャパシタは、読み取るべきタグ中の共振回路と同じ周波数で共振する回路を形成するようにコイルと直列に配置される。タグの共振周波数に一致するようにリーダの共振周波数を選択できるように、キャパシタンス値またはコイル・インダクタンス値の近瞬時選択を可能にする。リーダ共振回路は、適当な周波数の周期性信号をクロック発生装置から供給される平衡両頭コイル・ドライバによって共振周波数で駆動される。クロック発生装置は、リーダの動作で必要なすべてのタイミング信号も供給する。リーダとタグが近接し、相互に誘導結合されているとき、リーダ・コイルを横切る電圧は、タグがリーダからの問合せに対応するとき、タグ共振回路に印加されるローディング・パターンに従って振幅変調される。この振幅の変動は、タグが反転磁界から吸収する電力の尺度であり、エンベロープ検出器によって検出される。エンベロープ検出器信号の信号雑音比は、適当なフィルタリングによって最大になり、この信号は次いで、Ａ／Ｄ変換器によってディジタル化される。ディジタル化されたエンベロープ検出器信号は、マイクロプロセッサに供給され、マイクロプロセッサは、タグからリーダへ送られたデータを抽出する。リーダ・コイルを横切る電圧の位相または周波数、あるいはその両方と、振幅を変化させることによって情報を送るタグを読み取るには、本発明の他の実施例が好ましい。リーダ・コイルの駆動周波数に調整されたノッチ・フィルタでエンベロープ検出器を代替させ、ノッチ・フィルタからの出力信号を、ディジタル化して、その信号からデータを抽出するマイクロプロセッサに供給する。ノッチ・フィルタの目的は、コイル信号に存在する大きな駆動信号を抑圧し、それによってＡ／Ｄ変換器に必要なダイナミック・レンジを低減させることである。マイクロプロセッサは、データを解釈して、ユーザに表示するのに適した形にする。マイクロプロセッサは、ユーザがリーダを使用する際にユーザに情報を与え導くためのオーディオ信号または人工対話、あるいはその両方も供給する。リーダは、その内部の読取り専用メモリに含まれるモード制御データによって始動されるハードウェア・スイッチおよびファームウェア・スイッチによって様々なモードで動作するように構成することができる。モード制御データによって制御できるパラメータには、動作周波数、復調プロトコル、エラー制御プロトコル、タグ・クラス、およびタグ・クラス間の探索順序付けがある。タグ・クラスとは、リーダが認識できる一群のタグである。タグ・クラス符号は、特定の設計のタグ、特定の製造業者のタグ、特定のユーザ・グループが使用するタグ、対象の特定の種を識別するために使用されるタグなどを識別することができる。したがって、単一のタグ・クラスを指定する動作モードは、特定の種を識別できるように、特定のユーザ群が使用するある製造業者の特定の設計のタグからの応答を認識するようにリーダを制限することができる。モード制御データは、複数のタグ・クラスを指定することができ、その場合、リーダはより多くの数のタグを認識することができる。モード制御データが複数のタグ・クラスを指定する場合、リーダは、すべてのクラスに同時に問い合わせ、あるいは１つのクラスから次のクラスへと順次進んでいく。後者では、最終的にすべてのクラスが問い合わせられ、その時点で問合せプロセスが繰り返される。リーダは、タグがあるかどうか対象を探索する際、タグ応答を受け取り、あるいはタグが位置する対象の表面が完全に走査されるまで、対象の表面全体にわたって移動する。イネーブルされたクラスに属するタグが応答しているとのリーダの判定は、リーダが伝送を開始してから、指定された期間（検出時間）内に下される。リーダは、検出時間内に応答を得られない場合、バッテリ電力を節約するためにオフになる。リーダは、再びオンになり、第２の特定の期間（再位置決め時間）が経過した後に別の問合せを実行する。この再位置決め時間は、リーダが対象の表面上の新しい位置へ移動するのに十分な長さである。この電源オン／電源オフ・プロセスは、リーダ中のバッテリ電力を節約するうえで非常に有効な手段である。本発明の一目的は、リーダとタグとを備え、リーダが、あるタグ・クラスしか認識しないように制限される、識別システムを提供することである。本発明の第２の目的は、異なる設計の様々なタグの応答をもたらせることができ、これらの異なる設計のタグからの応答を認識し復号することができる、汎用リーダを提供することである。本発明の第３の目的は、リーダがワンタイム伝送に基づいてタグ・メッセージを読み取れるようにし、したがってリーダがワンタイム伝送の直後にリーダ自体をオフにすることによってバッテリ電力を節約できるようにすることである。この目的は、リーダの受信準備ができるまでタグ応答を遅延させ、それによってリーダがメッセージ伝送の途中でデータの読取りを開始しないようにすることによって満たされる。本発明の第４の目的は、タグを構成するコイル、キャパシタ、および回路を、現行の技術でできるだけ高度に集積することである。図面の簡単な説明図１は、リーダとタグとを含むマルチモード識別システムの機能ブロック図である。図２は、密閉容器の一部が切り取られた、埋め込めるように設計されたタグの側面図である。図３は、タグの長手方向軸を横切る平面に埋め込まれるように設計されたタグの断面図である。図４Ａは、リーダ中のマイクロプロセッサが実行する４倍「マーク」周波数割込みルーチンの流れ図である。図４Ｂは、リーダ中のマイクロプロセッサが実行する４倍「マーク」周波数遅延割込みルーチンの流れ図である。図５Ａは、リーダ中のマイクロプロセッサが実行する４倍「スペース」周波数割込みルーチンの流れ図である。図５Ｂは、リーダ中のマイクロプロセッサが実行する４倍「スペース」周波数遅延割込みルーチンの流れ図である。図６Ａは、リーダの第１の実施例中のマイクロプロセッサが実行する「マーク」周波数割込みルーチンの流れ図である。図６Ｂは、リーダの第２の実施例中のマイクロプロセッサが実行する「マーク」周波数遅延割込みルーチンの流れ図である。図７Ａは、リーダの第１の実施例中のマイクロプロセッサが実行する「スペース」周波数割込みルーチンの流れ図である。図７Ｂは、リーダの第２の実施例中のマイクロプロセッサが実行する「スペース」周波数遅延割込みルーチンの流れ図である。図８は、リーダのマイクロプロセッサが実行する較正ルーチンの流れ図である。図９は、リーダ中のマイクロプロセッサが実行する演算ルーチンの流れ図である。図１０は、リーダ中のマイクロプロセッサが実行するビット伝送測度（データ）割込みルーチンの流れ図である。図１１は、リーダ中のマイクロプロセッサが実行するメッセージ回復ルーチンの流れ図である。図１２は、リーダ中のマイクロプロセッサが実行するメッセージ処理ルーチンの流れ図である。図１３は、リーダ中のマイクロプロセッサが実行する電源オン・ルーチンの流れ図である。図１４は、リーダ中のマイクロプロセッサが実行するＴ₁割込みルーチンの流れ図である。図１５は、リーダ中のマイクロプロセッサが実行するビット伝送速度（制御）割込みルーチンの流れ図である。図１６は、リーダ中のマイクロプロセッサが実行するコイルオフ割込みルーチンの流れ図である。発明の好ましい実施例誘導結合リーダ１００およびタグ２００の機能ブロック図を図１に示す。リーダ１００は、巻き線コイル１１０によって反転磁界１０を生成することによってタグ２００に問合せを行う。ＳＰＤＴスイッチ対１３０によって選択できるキャパシタ対１２０または１２５に直列するコイル１１０は、クロック発生装置１４０によって適当な周波数の周期性信号を供給される両頭平衡コイル・ドライバ１３５によって駆動される。通常、駆動周波数は１００ｋＨｚないし４００ｋＨｚの範囲である。クロック発生装置１４０は、結晶制御発振器と通常の設計のディバイダ・チェーンとを備える。発振器周波数は、すべての必要な駆動周波数を整数除算によって得ることができるように選択される。各駆動周波数をさらに整数除算すると、４倍「マーク」周波数、４倍「スペース」周波数、「マーク」周波数、「スペース」周波数、ビット伝送速度（データ）、およびビット伝送速度（制御）の各周波数を有する方形波クロッキング信号が与えられる。クロッキング信号は、ビット伝送速度（制御）信号を除くすべての信号のロー・ハイ遷移が、特定の瞬間に一致するように得られる。ビット伝送速度（制御）信号のロー・ハイ遷移よりも少なくとも駆動周波数の１サイクルだけ前に、ビット伝送速度（データ）信号のロー・ハイ遷移が発生する。クロック発生装置１４０は、ハイであるときにリーダ・コイル１１０に電力を供給する方形波タイミング信号を生成するデューティ・サイクル・タイマを含む。この信号は、使用中の特定の駆動周波数で、タグが伝達すべき情報を受け取るのに十分な長さの時間だけハイのままになる。この信号は、リーダが新しい読取り位置へ移動するのに十分な長さの時間だけローのままになる。デューティ・サイクル・タイマは、それが生成するタイミング信号がローになったとき、マイクロプロセッサ１７０への「コイルオフ」割込み信号を生成する。リーダ・コイル１１０がデューティ・サイクルによって動作する目的は、バッテリ電力を節約して、バッテリ再充電または交換間の動作期間を長くすることである。デューティ・サイクル・タイマは、マイクロプロセッサ１７０が、読取りプロセスの失敗を示す条件を認識したときに必ず、マイクロプロセッサによってローにセットされる。デューティ・サイクル・タイマがオンになるのは、リーダ電源スイッチがオンであり、ユーザが活動化する「読取り」トリガ・スイッチ１４２が閉鎖されたときだけである。「読取り」トリガを解除しても、ハイからローへの通常の遷移が発生するまで、デューテイ・サイクル・タイマはディスエーブルされない。デューティ・サイクル・タイマ信号がハイであるときに駆動周波数のサイクルをカウントするカウンタによって、クロック発生装置１４０で時間Ｔが維持される。カウンタは、デューティ・サイクル・タイマ信号がハイからローになるたびにリセットされる。Ｔカウンタは、制御バス１８７およびデータ・バス１９０により、マイクプロセッサによってアクセスすることができる。Ｔカウンタは、ＴがＴ₁、すなわちリーダ・コイル電圧が常態電圧のたとえば０．１％以内に近づくために必要な時間に等しいとき、マイクロプロセッサ１７０に割込み信号を供給する。このＴ₁割り込みが発生したとき、リーダ内の信号処理が開始する。コイル１１０およびキャパシタ１２０または１２５を駆動するのに適した平衡ドライバの典型的な設計は、相補金属酸化シリコン電界効果トランジスタ対（電力ＭＯＳＦＥＴ）を備える市販の集積回路ＳＩ９９５０ＤＹである。各コイル対を備える２つのキャパシタは、等しいキャパシタンスを有し、このキャパシタンスは、コイルとキャパシタ対の組合せが所望の駆動周波数で直列共振回路を構成するように選択される。タグ２００は、リーダ１００に近接し、かつ誘導結合されているとき、キャパシタ２２０と並列するマルチターン・コイル導体２１０により、リーダ・コイル１１０によって確立される交番磁界１０から電力を抽出する。リーダ・コイル１１０とキャパシタ２２０の組合せは、リーダの１つの駆動周波数で共振回路を構成する。可変負荷２３０は、コイル−キャパシタの組合せを横切って接続され、そのためリーダとタグ・コイルの誘導結合の結果として生じる、リーダ１００の平衡コイル・ドライバ１３５に対する負荷を変化させる手段を提供する。好ましい実施例では、可変負荷２３０は、抵抗性のものであり、そのため反転電解から電力を吸収し、リーダと通信するうえでできるだけ高い効果が得られる。より望ましくない他の実施例は、誘導性負荷、容量性負荷、または誘導性、容量性、および抵抗性の各性質が何らかの形で組み合わされた負荷を使用することができる。リーダ１００およびタグ２００の通信機能は、リーダ・コイル１１０およびタグ・コイル２１０の特性に強く依存する。リーダ・コイルの巻きの数は、リーダ・コイルが生成する磁界ができるだけ大きくなるようにできるだけ多くすべきである。一方、（巻きの数に比例する）リーダ・コイル１１０の抵抗は、駆動インピーダンスにまったく一致せず、そのため電力のタグへの伝導が妨げられるほど大きなものではならない。リーダ・コイルの好ましい実施例は、長さ約４−５／８インチ、幅３−３／４インチの楕円形プラスチック製コア上に巻かれる。コイルは、近似インダクタンス２．３ｍＨおよび近似抵抗７．６オームのコイルをもたらす２８ゲージ・ワイヤを９０回ないし１００回巻くことによって得られる。コイルを横切って誘導生成される電圧が最大になるように、タグ・コイル２１０上の巻きの数もできるだけ多くすべきである。この場合も、巻きの数を選択する際には、リーダとタグの間の電力伝導が悪影響を受けないよう注意しなければならない。リーダ・コイル１１０に誘導結合された結果としてコイル２１０を横切って現れる交流電圧は、タグ回路に必要なすべての電力を供給するＡＣ／ＤＣ変換器・電圧調整器２３５によって直流に変換される。コイル２１０を横切って現れる交流電圧は、タグ回路に必要なすべてのクロッキング信号を供給するクロック発生装置２４０用の基準周波数を提供する。他の実施例は、交流コイル電圧を使用して、電圧制御発振器を安定化させる。その場合、電圧制御発振器はすべてのクロッキング信号の供給源として働く。制御装置２４５は、タグ回路が実行するすべての動作を制御する。制御装置２４５用のクロック信号は、クロック発生装置２４０から供給される。しきい値検出器２５０は、ＡＣ／ＤＣ変換器・電圧調整器２３５からの電圧が、タグ回路の信頼できる動作に必要なレベルに達したとき、信号を生成する。しきい値検出器２５０からの信号は、制御装置をリセットするように働き、制御装置は、所定の期間（制御装置中のクロック・サイクル・カウンタによって測定される）だけ待機し、次いで情報のリーダへの伝送を開始する。伝送遅延は、簡単なアナログ・タイミング回路によって行うことができる。所定の伝送遅延は、リーダ共振回路１１０、１２０／１２５への電圧の印加に関連する遷移を、タグによる電力吸収をリーダによって検出できる点まで静めるためのものである。それによって、リーダは、タグが伝送を開始した直後に電力吸収信号から情報を抽出することができ、リーダの磁界を、単一のメッセージ伝送の継続期間よりも長く活動化することと、タグを検出できない場合に迅速にオフにすることが不要になる。しきい値検出器は、ツェナー・ダイオードを基準電圧として使用する簡単な回路である。メッセージは、メッセージ・ビット・パターンに対応する２レベル信号を可変負荷２３０に印加することにより、制御装置によって送られる。好ましい実施例では、メッセージは、１０ビット同期符号と、２４ビット・タグ・クラス符号と、５６ビット識別符号と、ＣＣＩＴＴ規格１６ビットチェックサムに基づく１６ビット・エラー検出符号と、最後に所定数の８ビット・センサ・データ・ワードとから成る。チェックサムによって、検出すべきタグ・クラス符号と識別符号とから成るメッセージの部分で最大１６ビット・エラーが許容される。各センサ・ワードは、それ自体のパリティ・ビットを搬送し、そのため各センサ・ワードで単一エラー検出が可能である。制御装置は、伝送のために、メッセージのセンサ・データ部を除くすべての部分を非揮発性メモリ２５５から検索する。図１に示した実施例では、制御装置は、センサ・セレクタ２６０に、Ａ／Ｄ変換器２６５を順次、まず温度センサ２７０に接続させ、次いでＰＨセンサ２７５またはその他の所望のセンサに接続させることによって、センサ・データを得る。制御装置２４５からのメッセージ伝送がないとき、可変負荷２３０は休止しており、共振回路２１０、２２０にそれほどの負荷は与えない。制御装置が回線２３８を介して可変負荷２３０へメッセージを送ると、可変負荷は、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）技法に従って共振回路２１０、２２０に負荷を印加する。メッセージ・ビット「１」では、「マーク」周波数信号が選択される。「０」では、「スペース」周波数信号が選択される。「マーク」周波数信号が選択されると、「マーク」周波数信号がハイであるか、それともローであるかに応じて、負荷がオンまたはオフになる。同様に、「スペース」周波数信号では、「スペース」周波数信号のハイ状態およびロー状態に応じて、負荷がオンまたはオフになる。「マーク」周波数方形波信号および「スペース」周波数方形波信号は、リーダ駆動周波数から導かれ、クロック発生装置２４０から回線２４２を介して可変負荷２３０に供給される。「マーク」周波数および「スペース」周波数が磁界駆動周波数に対して位相コヒーレントであるので、リーダは、コヒーレント復調技法によって電力吸収信号から情報を好都合に抽出することができ、その結果非コヒーレント周波数シフト・キーイング（ＮＣＦＳＫ）と比べて増大されたコヒーレント周波数シフト・キーイング（ＣＦＳＫ）の通信効率を実現することができる。「マーク」周波数および「スペース」周波数は、駆動周波数信号の振幅変調の結果として生じる側帯波が、リーダ共振回路１１０、１２０／１２５によって駆動周波数に対してたとえば３ｄＢよりも多く減衰されないほど小さな値になるように選択される。「マーク」周波数および「スペース」周波数の間隔は理想的には、ビット伝送速度の整数倍であるべきであり、この整数は２以上であることが好ましい。駆動周波数が４００ｋＨｚであり、ビット伝送速度が５Ｈｚである場合、「マーク」周波数および「スペース」周波数の典型的な値はそれぞれ、５０ｋＨｚおよび４０ｋＨｚである。１０ｋＨｚの差は、ビット伝送速度の整数２倍に等しいことに留意されたい。当業者には、他の変調技法を使用できることが自明であろう。たとえば、クロック２４０から供給される所定の周波数の方形波がハイであるか、それともローであるかに応じて、可変負荷２３０が、「０」が送られたときに負荷をオフにして、「１」が送られたときに負荷をオンにしてオフにする（またはその逆）、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）を使用することができる。完全コヒーレント・バージョン（ＣＰＳＫ）または差分コヒーレント（ＤＣＰＳＫ）バージョンの位相キーイング（ＰＳＫ）を使用することもできる。可変負荷２３０が、「０」が送られたとき、上述の方形波がハイであるか、それともローであるかに応じて負荷をオンまたはオフにし、「１」が送られたとき、方形波がローまたはハイであるときにそれぞれ、負荷をオンまたはオフにする（またはその逆）場合、位相キーイングがもたらされる。可変負荷２３０が、「０」が送られたとき、前のビット周期中と同様に負荷をオンにしてオフにし、「０」が送られたときその逆にする場合、差分コヒーレント位相キーイングがもたらされる。埋め込み型タグ用のタグ回路は、ガラスなど不活性材料で製作された円筒形カプセル内にはまるようにパッケージされる。カプセル２９０の切取り図内に位置決めされたタグの側面図を図２に示す。タグ２００の断面端面図を図３に示す。キャパシタ２２０は、コイル２１０用の支持体として働く基板に形成される。コイル２１０は、コイルと基板の間のスペースを占有するポッティング材料によってキャパシタ基板２２０に対して動かないように保持される。コイル２１０およびキャパシタ２２０以外のタグ回路は、金製バンプによってキャパシタ２２０に固定され電気的に接続された集積回路２８０である。タグ回路は、不活性流体２９５によってカプセル内で緩衝することができる。タグの代替実施例では、タグ回路２８０とキャパシタ２２０が同じ基板に製作され、そのためタグの組立が簡略化される。タグの他の実施例では、タグ回路２８０、キャパシタ２２０、およびコイル２１０が同じ基板に製作され、コイルは、基板の表面上に位置するらせんコイル導体である。リーダ・コイル１１０を横切る駆動周波数電圧は、制御装置２４５が可変負荷２３０に送り込むメッセージによってもたらされるタグ共振回路２１０、２２０の負荷の変動の結果として生じるリーダ・コイルの磁界からのタグ電力吸収の変動によって振幅変調される。この振幅変調は、ダイオード・ブリッジから成るエンベロープ検出器１４５によってリーダ・コイル電圧から除去され、当該の変調周波数よりも上に広がる雑音は、低域フィルタ１５０によって除去される。低域フィルタ１５０のカットオフ周波数は、リーダが使用するように設計された最低駆動周波数と、「マーク」周波数と「スペース」周波数のうちのより高い周波数との中間にある。典型的な駆動周波数は、４００ｋＨｚおよび１２５ｋＨｚである。４００ｋＨｚ駆動周波数用の典型的な「マーク」周波数および「スペース」周波数は、５０ｋＨｚおよび４０ｋＨｚである。このような状況の下では、５０ｋＨｚ「マーク」周波数でたとえば１ｄＢを超える減衰を発生させずに駆動周波数の最大の減衰を得られるように、カットオフ周波数を５０ｋＨｚよりも高くし、かつ１２５ｋＨｚよりもできるだけ低くすべきである。低域フィルタ１５０からの出力信号は、ＤＣキャンセラ１５５を介してアナログ・ディジタル変換器１６５へ送られる。ＤＣキャンセラ１５５の目的は、ＤＣ成分を除去して、Ａ／Ｄ変換器１６５の入力範囲全体をＡＣ成分で占有できるようにすることである。ＤＣキャンセラは、図１に示した回路、すなわちスイッチ１６０を介してグラウンドに接続されたキャパシタ１５８と同程度に簡単にすることができる。スイッチ１６０は、マイクロプロセッサ１７０によって制御される。最初のリーダ・コイル１１０励起周期中、キャパシタ１５８は、スイッチ１６０を介して接地されたままである。リーダ・コイル電圧が常態に近づくと、スイッチ１６０が開放され、Ａ／Ｄ変換器１６５への入力が０になる。これは、キャパシタ１５８を横切る電圧が低域フィルタ１５０からの電圧に等しく、２つの電圧が現在、直列対向接続されているからである。Ａ／Ｄ変換器１６５は、タイミング発生装置１４０から供給される４倍「マーク」周波数クロッキング信号および４倍「スペース」周波数クロッキング信号の立上り遷移に対応する時間に入力波形をサンプリングし、それによって入力サンプルの１０ビット・ディジタル表現を生成する。「４倍」サンプリング測度によって、「マーク」周波数および「スペース」周波数の各サイクル中に４つのサンプルが提供され、後に続く処理動作が簡略化される。本発明の他の実施例は、リーダ・コイル電圧の位相または周波数を変化させることによって情報を送るタグが、識別すべきタグに含まれるときに使用される。そのようなタグの一例は、問合せ反転磁界がオフになった後に、ＦＳＫ信号またはＰＳＫ信号によって磁界に応答するタグである。そのような信号は、エンベロープ検出器１４５および低域フィルタ１５０よりも先には送られず、したがってこれらの信号を受け取るには異なる復調手段が必要である。本発明の代替実施例では、エンベロープ検出器１４５、低域フィルタ１５０、およびＤＣキャンセラ１５５が、リーダ・コイルの駆動周波数に調整されたノッチ・フィルタに交換され、マイクロプロセッサ１７０が信号復調プロセス全体を実行する。マイクロプロセッサを適切にプログラミングすることによって、振幅、位相、および周波数の変調フォーマットをすべて、リーダ１００内に収容することができる。ノッチ・フィルタの目的は、交流コイル電圧の駆動周波数構成要素を抑圧し、したがってより小さなダイナミック・レンジでＡ／Ｄ変換器を使用できるようにすることである。いずれの実施例でも、マイクロプロセッサ１７０は、Ａ／Ｄ変換器１６５がディジタル化したサンプルが利用可能になった直後にこのサンプルを得て、メモリに記憶する。この情報から導かれるタグ識別データは、動作情報と共に、英数字ディスプレイ１７５上に視覚的に表示される。この同じ情報は、オーディオ・インタフェース１８０およびスピーカ１８５によって、オーディオ信号または人工対話、あるいはその両方の形でユーザに聴覚的に与えられる。マイクロプロセッサは、クロック発生装置１４０、ＤＣキャンセラ１５５、英数字ディスプレイ１７５、およびオーディオ・インタフェース１８０に対する制御を制御バスによって実施する。データは、マイクロプロセッサ１７０と、クロック発生装置１４０、Ａ／Ｄ変換器１６５、英数字ディスプレイ１７５、およびオーディオ・インタフェース１８０との間でデータ・バス１９０によって交換される。外部ディジタル・コンピュータ１９５は、標準ＲＳ−２３２データ・リンク１９７によってマイクロプロセッサ１７０に対する制御を実施し、マイクロプロセッサ１７０との間でデータを交換する。マイクロプロセッサ・メモリにＡ／Ｄ変換器データを記憶するルーチンが、エンベロープ検出器を使用する第１の実施例に関して第４Ａおよび５Ａ図に示した流れ図によって定義されている。このルーチンは、Ａ／Ｄ変換器１６５でのサンプリングを制御するのと同じクロッキング信号から生成されるマイクロプロセッサ割込みによってトリガされる。図４Ａに示したルーチンは、「４倍「マーク」周波数」クロック信号の立上り遷移によって開始される。マイクロプロセッサは、ディジタル化サンプルがＡ／Ｄ変換器１６５から得られるまで「待機」動作を実行し、次いで動作３２０を実行する。このルーチンでサンプルの記憶に利用できるメモリ・セルはＪ個であり、ここでＪは４ｆ_m／Ｒに等しい。ｆ_mは「マーク」周波数であり、Ｒはビット伝送速度である。この時点で、メモリ・セルは０ないし（Ｊ−１）の整数によって識別される。動作３２０は２つのステップから成る。この後に続くモジュロＪ演算によってメモリ・アドレス・レジスタが１だけ増分される。次いで、以前に最も古いサンプルが存在していたメモリ・アドレス・レジスタに含まれるアドレスに新しいサンプルが記憶される。「４倍「スペース」周波数」クロック信号の立上り遷移によって、図５Ａに示した流れ図に従って類似のルーチンが開始される。図５Ａのルーチンは、異なるメモリ空間が使用される点のみが図４Ａのルーチンと異なる。図５Ａのルーチンは、Ｋ個のメモリ・セルを使用する。ここで、Ｋは４ｆ_s／Ｒに等しく、ｆ_sは「スペース」周波数である。このルーチン用のメモリ・セルは、０ないし（Ｋ−１）の整数によって識別される。マイクロプロセッサは、１５ＭＨｚないし３０ＭＨｚのクロック・レートで動作することができ、すでに説明した動作と、以下で説明する動作を実行することができる、モトローラ社（Ｍｏｔｏｒｏｌａ）の６８０３０やインテル社（Ｉｎｔｅｌ）の８０３８６など従来型のディジタル・プロセッサである。マイクロプロセッサ１７０用のクロック信号は、クロック発生装置１４０から供給される。マイクロプロセッサ・メモリに記憶されるサンプルは、応答側のタグが前述の好ましい実施例である場合、周波数シフト・キーイング信号のディジタル表現を構成する。情報の内容、すなわちメッセージ・ビットを信号から抽出するうえで重要なステップは、所与の期間中に「マーク」周波数または「スペース」周波数が送られた相対確率を推定することである。受け取った信号がホワイト・ノイズで汚染されているときにこのタスクを実行する最も効果的な方法は、雑音のないときに受け取った「マーク」周波数信号および「スペース」周波数信号のレプリカと受信信号を相互相関付けることである。相互相関は、相対確率の望ましい推定である。マイクロプロセッサ１７０は、第６Ａおよび７Ａ図に示した割込みルーチンに従って相互相関を計算する。図６Ａに示したルーチンは、「マーク」周波数に等しい周波数を有する方形波クロック信号の立上り遷移によってトリガされる。計算３５０では、図４Ａに示したルーチンの結果としてメモリに記憶されたデータが使用される。この計算３５０の結果は、ｔ−１／Ｒからｔに至る期間中に「マーク」周波数が送られた相対確率の推定である。ここでｔは現在の時間である。マイクロプロセッサ１７０に対する計算要件を軽減させるには、「マーク」周波数レプリカに対する一方形波近似を使用する。数式３５２は、基本正弦波を有する「マーク」周波数方形波レプリカと受信信号の同相相互相関Ｍ_iを得るために必要な計算を指定したものである。数式３５４は、基本余弦波を有する「マーク」周波数方形波レプリカと受信信号の直交相互相関Ｍ_qを得るために必要な計算を指定したものである。数式中の数量ｍ（ｎ）は、メモリ位置ｎに記憶されている「マーク」周波数受信信号サンプルを示す。数量ｉｎｔ（ｎ）は、ｎの整数部を示す。数量Ｍ_iは、「正弦タイプ」方形波レプリカを受け取った相対確率の推定である。数量Ｍ_qは、「余弦タイプ」方形波レプリカを受け取った相対確率の推定である。数式３５６は、Ｍ、すなわち任意の位相の方形波レプリカを受け取った相対確率の推定を得るのに必要な計算を指定したものである。係数ｆ_sは、正規化のためのものであり、これについては図７Ａに示したルーチンに関してさらに論じる。数式３５８によって定義される数量Ｄについては、以下の図７Ａの議論に関して論じる。計算３５０の後に続いて、機器のユーザが瞬間「較正」スイッチ１４４（図１）を押した結果として「較正」フラグがセットされているかどうかに関して判定３５９が下される。セットされている場合、較正ルーチンが実行される。セットされていない場合、演算ルーチンが実行される。この２つのルーチンについては、第８および９図に関して後で簡単に論じる。マイクロプロセッサ１７０は、図７Ａに示したルーチンによって、「スペース」周波数レプリカと受信信号の相互相関を計算する。このルーチンは、「スペース」周波数に等しい周波数を有する方形波クロック信号の立上り遷移によってトリガされる。計算３６０の結果、ｔ−１／Ｒからｔに至る期間中に「スペース」周波数が送られた相対確率の推定が得られる。「マーク」周波数相互相関の場合とまったく同じように、「スペース」周波数レプリカに対する方形波近似を使用する。それぞれ数式３６２、３６４、３６６によって定義された数量Ｓ_i、Ｓ_q、Ｓは、図６Ａの同様に定義された数量に対応し、「マーク」周波数レプリカが「スペース」周波数レプリカで代替されている。数量ｓ（ｎ）は、メモリ位置ｎに記憶されている「スペース」周波数受信信号サンプルを示す。数量Ｓ_iは、「スペース」周波数に等しい周波数を有する「正弦タイプ」方形波レプリカを受け取った相対確率の推定である。数量Ｓ_qは、「余弦タイプ」方形波レプリカを受け取った相対確率の推定である。数量Ｓは、任意の位相の方形波レプリカを受け取った相対確率の推定である。「マーク」周波数クロッキング信号および「スペース」周波数クロッキング信号の立上り遷移が一致する場合、図６Ａに示した計算のうちのいくつかを実行するには計算された「Ｓ」データが必要なので、図７Ａに示したルーチンがまず実行される。「マーク」周波数相互相関では４ｆ_m／Ｒ受信信号サンプルが使用され、「スペース」周波数相互相関では４ｆ_s／Ｒサンプルが使用される。ＭおよびＳで表された相対確率を同じスケールにそろえるには、第６Ａおよび７Ａ図の数式３５６および３６６に係数ｆ_sおよびｆ_mを組み込む。したがって、この２つの数量は共に、同じ数の受信信号サンプルに基づき、すなわち４ｆ_mｆ_s／Ｒであるように見える。「スペース」周波数ではなく「マーク」周波数を受け取った確率を推定するための好都合な数量はＤ＝Ｍ−Ｓ、すなわち図６Ａ中の数式３５８の周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）バージョンである。Ｄが０よりも大きい場合、相対確率ＭおよびＳは、「スペース」周波数ではなく「マーク」周波数を受け取ったという結果を示す。Ｄが０よりも小さい場合、相対確率は逆の結果を示す。リーダ１００は、オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）または位相シフトキーイング（ＰＳＫ）を使用するタグを読み取るように構成することもできる。この２つの変調技法を使用するタグを読み取る際、情報が単一の周波数（都合上、「マーク」周波数と呼ぶ）によって搬送されるので「スペース」周波数割込みはディスエーブルされる。Ｄに関する適当な式は、図６Ａの数式３５８では「ＯＯＫ」および「ＰＳＫ」として示されている。数量Ｌは理想的には、雑音がないときのＭの値の半分に等しい。数量Ｕ_iおよびＵ_qはそれぞれ、ある代表的なビット周期に関する同相成分Ｍ_iおよび直交成分Ｍ_qである。Ｄに関する数式でこれらの数量を使用すると、ビット周期中に受け取った信号が、代表的なビット周期中に受け取った信号と同じ位相を有するとき、正のＤが得られる。また、ビット周期中に受け取った信号が、代表的なビット周期中に受け取った信号と逆の位相を有するとき、負のＤが得られる。復調プロセスの代替実施例（図１のエンベロープ検出器１４５、低域フィルタ１５０、およびＤＣキャンセラをノッチ・フィルタで代替したもの）では、受信波形は、各サンプル値が実部と虚部とから成る複素値サンプルによって最も好都合に表される。実サンプル値は、第４Ａおよび５Ａ図に関して説明したように得られる。虚サンプル値は、実サンプル値が得られた後に駆動周波数の受信波形４分の１サイクルをサンプリングすることによって得られる。虚サンプル値は、第４Ｂおよび５Ｂ図に詳細に示したように、別々のメモリスペースに記憶される。第４Ｂおよび５Ｂ図に示したルーチンは、異なるメモリスペースを使用することを除き、第４Ａおよび５Ａ図に示したルーチンと同じである。受信信号から情報の内容を抽出するために使用される相互相関プロセスは、受信信号と可能な受信信号のレプリカを複素値で表すと、ある程度より複雑になる。当該の数量は、複素信号とレプリカの複素共役の相互相関である。このプロセスは、「マーク」周波数レプリカ相関に関して第６Ｂに定義されている。計算３７０では、第４Ａおよび４Ｂ図に示したルーチンの結果としてｊ個およびｊ’個のメモリ空間に記憶されたデータが使用される。数式３７２は、「マーク」周波数方形波レプリカの実部と受信信号の実部の相互相関を定義したものである。「マーク」周波数方形波レプリカの実部は、基本正弦波を有する方形波である。数式３７４は、「マーク」周波数方形波レプリカの虚部と受信信号の虚部の相互相関を定義したものである。「マーク」周波数方形波レプリカの虚部は、基本余弦波を有する方形波である。数式３７６は、「マーク」周波数方形波レプリカの虚部と受信信号の実部の相互相関を定義したものである。数式３７８は、「マーク」周波数方形波レプリカの実部と受信信号の虚部の相互相関を定義したものである。数式３８０は、「マーク」周波数方形波レプリカの複素共役と複素信号の相互相関の実部を定義したものである。数式３８２は、「マーク」周波数方形波レプリカの複素共役と複素信号の相互相関の虚部を定義したものである。数式３８４および３８６はそれぞれ、図６Ａの数式３５６および３５８と同じである。図６Ｂのルーチンの残りの部分は、図６Ａのルーチンの対応する部分と同じである。マイクロプロセッサ１７０は、図７Ｂに与えた数式３９０に従って複素「スペース」周波数レプリカと複素受信信号の複素相互相関を計算する。計算３９０では、第５Ａおよび５Ｂ図に示したルーチンの結果としてｋ個およびｋ’個のメモリ空間に記憶されたデータが使用される。数式３９２は、「スペース」周波数方形波レプリカの実部と受信信号の実部の相互相関を定義したものである。「スペース」周波数方形波レプリカの実部は、基本正弦波を有する方形波である。数式３９３は、「スペース」周波数方形波レプリカの虚部と受信信号の虚部の相互相関を定義したものである。「スペース」周波数方形波レプリカの虚部は、基本余弦波を有する方形波である。数式３９４は、「スペース」周波数方形波レプリカの虚部と受信信号の実部の相互相関を定義したものである。数式３９５は、「スペース」周波数方形波レプリカの実部と受信信号の虚部の相互相関を定義したものである。数式３９６は、「スペース」周波数方形波レプリカの複素共役と複素信号の相互相関の実部を定義したものである。数式３９７は、「スペース」周波数方形波レプリカの複素共役と複素信号の相互相関の虚部を定義したものである。数式３９８は、図７Ａの数式３６６と同じである。図８に示した較正ルーチンは、リーダ受信回路の雑音しきい値を確立し、タグからの信号を受け取っているかどうかを判定するのに妥当なしきい値を設定する。このルーチンは、機器のオペレータが瞬間「較正」スイッチ１４４（図１）を押した場合、「マーク」周波数割込みルーチンの終了時に実行され、その結果マイクロプロセッサ１７０に「較正」フラグをセットさせる。通常、オペレータは毎日、機器の使用前、または使用位置を変更する際に機器を較正する。マイクロプロセッサは、試験４１０を実行して、「雑音計算」フラグがセットされているかどうかを調べる。このフラグは、リーダへの電力がオンにされときにリセットされ、デューティ・サイクル・タイマがリセットされるたびにリセットされる。したがって、較正ルーチンの最初の通過時に、マイクロプロセッサは、動作４２０を実行して、Ｍ_aレジスタにＭを入力し、「雑音計算」フラグをセットする。この後の較正ルーチンの通過時に、マイクロプロセッサは動作４３０を実行し、それが何度も繰り返された後、Ｍ_a、すなわちＭの平滑化バージョンがもたらされる。係数６４は、Ｍデータを平滑化する期間と、平滑化の度合いを確立する。この場合の目的は、実際の平均値のたとえば５％以内である雑音振幅の平均値の推定を得ることである。マイクロプロセッサは次に、動作４４０を実行して、クロック発生装置１４０によって維持される時間Ｔを読み取る。マクロプロセッサが試験４５０によって、ＴがＴ₂よりも大きいことを知った場合、所望の量の平滑化動作４６０を実行するのに必要な時間が実行される。受信信号検出しきい値Ｈは、雑音レベルＭ_a のある倍数に設定される。Ｈに関する数式に現れる係数８は、擬信号検出を合理的に少ない数に制限し、同時に検出の確率を合理的に高い値に維持する。次いで、クロック発生装置１４０中のデューティ・サイクル・タイマがリセットされ、その結果、「較正」フラグおよび「雑音計算」フラグを含め、すべてのフラグがリセットされる。「較正」フラグは、演算ルーチン（第６図の動作３５９）を実行すべきであることを、次の「マーク」周波数割込み時にマイクロプロセッサ１７０に通知するようにリセットされる。４３０および４６０に示した特定の数は、本明細書で説明する本発明の特定の実施例に対応する。他の数も、上記で与えた指針に関して選択された場合、本発明の目的を満たすことができる。メッセージ・ビットを受信信号から抽出する精度をできるだけ高くするには、受信信号とレプリカの相互相関で、１ビット周期のみから得た信号サンプルを使用しなければならない。図９に示した演算ルーチンによって、マイクロプロセッサ１７０は、タグ信号の存在を認識して、タグが確立するビット・タイミングに受信動作を同期させることができる。「信号」フラグは、タグからの信号が存在することを示す。「信号」フラグは、クロック発生装置１４０中のデューティ・サイクル・タイマ信号がローになるたびにリセットされる。したがって、マイクロプロセッサ１７０は、図９中の試験５００を実行する際、信号フラグがリセットされていることを知り、試験５１０を実行する。マイクロプロセッサは、試験５００によって、Ｍ−Ｓの絶対値（ＦＳＫ）またはＭの絶対値（ＯＯＫまたはＰＳＫ）が検出しきい値Ｈを超えていないと判定した場合、信号は存在しないと判定して、Ｔを読み取る動作５１４と、所定の時間Ｔ₃とＴを比較する試験５１６を実行する。ＴがＴ₃よりも大きい場合、リーダ・コイルの特定の位置でのタグの探索は、その位置にタグが存在する場合よりも長くかかっており、その探索は、動作５１８を実行することによって中止される。試験５１０で、信号（およびタグ）が存在することが判明した場合、「信号」フラグをセットする動作５２０が実行される。「信号」フラグがセットされた後の次の割込み時に、マイクロプロセッサは試験５００によって、「信号」フラグがセットされていることを認識して、試験５３０を実行する。デューティ・サイクル・タイマ信号がローになったときに「ビット同期」フラグもリセットされており、マイクロプロセッサは試験５３５へ進む。デューティ・サイクル・タイマ信号がローになったときに「ｓｉｇｍａｘ」フラグもリセットされており、マイクロプロセッサは試験５４０へ進む。信号検出は、相互相関間隔が受信ビット周期に適切に整列していないときに行われる可能性が高い。受信信号とレプリカの相関は、相関間隔が受信ビット周期に整列していくにつれて、各連続割込みと共に増加し、次いで相関間隔が整列状態からずれるにつれて減少を始めるべきである。マイクロプロセッサは、試験５４０によって、相関が減少しているかどうかを試験することにより、ビット整列（またはビット同期）が行われているときにそれを判定する。測定したＭ−Ｓの絶対値（下付き文字ｎで示した）が前に測定した値（ＦＳＫ）（下付き文字ｎ− １で示した）よりも小さく、あるいは測定したＭの値が前に測定した値（ＯＯＫまたはＰＳＫ）よりも小さいとき、マイクロプロセッサは動作５４５へ進み、「ｓｉｇｍａｘ」フラグをセットする。定数Ｕ_i、Ｕ_q、Ｌ（第６図の数式３５８を参照されたい）に値が与えられ、数量Ｗが算出される。数量Ｕ_idおよびＵ_qdに最初の値が与えられる。次の「マーク」周波数割込み時に、マイクロプロセッサは試験５００、５３０、５３５を通過して、動作５５０に到達する。ＦＳＫ信号の場合、数量ＷＤは正になる。ＯＯＫ信号またはＰＳＫ信号の場合、数量Ｄは正になる。後で、この割込みルーチンを通過する際にこの動作が繰り返されると、これらの数量は最終的に負になる。この状態が発生したときの割込みは、相互相関周期が１ビットの半分とその次のビットの半分とを含むタイミング状況を示す。この状態が発生したことは、「ビット同期」フラグをセットする動作５５５を実行することによって示される。動作５６０およびその後に続く動作について論じる際に自明となる理由で、Ｃレジスタもクリアされる。次の「マーク」周波数割込み時に、マイクロプロセッサは試験５００および５３０を通過して、動作５５５が実行されたときにクリアされたＣレジスタを増分する動作５６０を実行する。マイクロプロセッサは次いで、Ｃの値を試験する動作５７０を実行する。「ビット同期」フラグがセットされたのは、相互相関間隔がほぼ、あるビット周期の中央から次のビット周期の中央までになったときである。相互相関間隔は、各「マーク」周波数割込み（「マーク」周波数＝５０ＫＨｚ）ごとに０．０２ｍｓだけ伸長する。５回の割込みの後、相互相関間隔は、ビット周期の半分だけ伸長しており、ビット周期にほぼ整列する。したがって、Ｃが４に達すると、次の「マーク」周波数割込みが、ほぼすべての累積信号サンプルが１ビット周期に対応する時間を示す。マイクロプロセッサは次いで、動作５８０を実行して、「マーク」周波数割込みおよび「スペース」周波数割込みをディスエーブルし、クロック１４０中のビット伝送速度（データ）クロック信号の次の正の遷移が、「マーク」周波数クロック信号の次の正の遷移に一致するように前記信号をリセットし、ビット伝送速度（データ）割込みをイネーブルする。図１０に示したビット伝送速度（データ）割込みルーチンで使用されるＰレジスタはクリアされる。図１１に示すメッセージ回復ルーチンで使用される「メッセージ・ビット」フラグはリセットされる。これで、リーダが、タグから送られたデータを読み取る準備ができた。図１に示したリーダ構成に対応するビット識別プロセスを図１０に示す。このプロセスは、前に着信信号に同期していたビット伝送速度（データ）クロック信号によって生成された割込みによってトリガされる。必要な計算６００は、数量Ｕ_idおよびＵ_qd、前に測定したＭ_iおよびＭ_qが、差動コヒーレント位相キーイング（ＤＰＳＫ）用のＤを得る際の位相基準を提供することを除き、前記で第６および７図に関して論じた計算３５０および３６０と同じである。マイクロプロセッサは試験６１０によって、Ｄが０以上であると判定した場合、受信ビットＢを「１」として識別する動作６２０を実行する。マイクロプロセッサは、Ｄが０よりも小さいことを知った場合、そのビットを「０」として識別する。すべての受信ビットは、後で処理できるようにメモリに保存される。動作６４０は、Ｐレジスタを増分し、したがってビット同期が行われた後に受け取ったビットの数のカウントを維持する。最後の動作６５０によって、マイクロプロセッサは、図１１に示したメッセージ回復ルーチンに進む。エンベロープ検出器１４５、低域フィルタ１５０、およびＤＣキャンセラ１５５をノッチ・フィルタで代替させるリーダの実施例に対応するビット識別プロセスは、第６Ａおよび７Ａ図の数式の代わりに第６Ｂおよび７Ｂ図の数式が使用されることを除き、図１０に示し上記で論じたプロセスである。メッセージの回復は、図１１に示した流れ図に従って進む。マイクロプロセッサ１７０はまず、試験７００を実行し、図９に示した演算ルーチンの動作５８０で「メッセージ・ビット」フラグがリセットされているので、試験７０５へ進み、累積したビットの数が処理に十分なものかどうかを調べる。メッセージの開始を確立するのに必要なビット数は、記号Ｐ_sで示される。カウントＰがＰ_sに等しい場合、動作７１０が実行され、それまでに累積されたＰ_sビットが「メッセージ開始」符号を構成しているかどうかを判定する。動作７１０の数式で使用される記号は以下の意味を有する。「メッセージ開始」符号を構成し、第１のメッセージの前に来る、「０」および「１」のシーケンスは、（伝送の逆の順序で）Ａ_p で表される。ここでｐは、１ないしＰ_sの値をとる。最後に得たビットはＢ_nで示される。ｍビット周期で得られたビットはＢ_n-mで示される。プラス符号は、モジュロ２加算を示す。積符号は、括弧内の数量の論理ＡＮＤべきであることを示す。Ｘが１に等しい場合、これまでに累積されたビットは「メッセージ開始」符号を構成する。数量Ｇは、動作７２０中に０に等しく設定され、受信ビットが「０」および「１」として妥当に認識されたことが指定される。Ｘが１に等しくない場合、これは、受信ビット中の「０」および「１」が相互交換されているからである（πラジアンの位相あいまいさがあるため）。この可能性を検査するには、Ｂ_n-m上のバーで示したように、受信ビットが反転されることを除き、動作７１０と同じである動作７２５が実行される。新しいＸに対して試験７３０が実行され、このＸが１に等しい場合、「メッセージ開始」符号は受信されているが、受信ビットが反転されている。Ｇを１に等しくセットする動作７３５が実行され、受信ビットが反転されていることが示される。試験７１５および７３０のいずれかが成功した場合、動作７４０が実行されて、「メッセージ・ビット」フラグがセットされ、Ｃレジスタがクリアされる。試験７１５も試験７３０も成功しなかった場合、割込みルーチンが終了する。次の割込み時に、最も古いビットが廃棄され、新しいビットが追加され、同じ試験が繰り返される。このプロセスは、割込みごとに継続し、最終的に「メッセージ開始」符号が認識される。信号の検出に続く所定の期間内にメッセージ開始が認識されない場合、リーダ磁界をオフにしてバッテリ・エネルギーを節約するこどができる。「メッセージ開始」符号が認識された後の割込みは、試験７００を介して動作７４５へ進み、数量ＢおよびＧをモジュロ２加算することによって、データの誤った反転が訂正される。受信メッセージ・ビットは、Ｃレジスタを増分することによって動作７５０でカウントされる。試験７５５によって、妥当な数のメッセージ・ビットを受け取ったことが分かったとき、デューティ・サイクル・タイマが動作７６０によってリセットされ、その結果リーダ・コイル１１０から電圧が除去される。マイクロプロセッサは次いで動作７６５で、図１２に示したメッセージ処理ルーチンへ進むよう命令される。集積回路、レジスタ・マトリックス、または２進データを永久的に記憶するその他の手段の形の読取り専用メモリに記憶されている「モード」データによって、あるタイプのタグまたは様々なタグを探すようリーダ１００に命令することができる。モード・データには、駆動周波数、変調のタイプ（すなわちＦＳＫ、ＯＯＫ、ＣＰＳＫ、ＤＣＰＳＫ）、「マーク」周波数および「スペース」周波数、ビット伝送速度、データ符号化（もしあれば。たとえば、マンチェスタ符号化技法または関係する符号化技法）、「メッセージ開始」符号、エラー検出プロセス（たとえば巡回冗長検査、パリティ検査）、タグ・タイプ、およびリーダの動作を制御するファームウェアに組み込まれるすべての定数が含まれる。図１２に示したメッセージ処理ルーチンは、かなり限られている。これは、現在使用中のタグの種類がかなり限られているために過ぎない。改良された新規のタグ設計が現れたときは、この新規の固有の特徴を含むように、この流れ図で表したファームウェアを拡張し、あるいは修正することができる。したがって、この流れ図は、本発明の機能を完全に示したものではなく、その可能性を例示したものとして認識すべきである。マイクロプロセッサ１７０は、データがマンチェスタ符号化されているかどうかをモード・データから判定することによって試験８００を実行する。マンチェスタ符号化されている場合、試験８０３が実行される。受け取ったメッセージ・ビットの数Ｃが偶数である場合、動作８０４で、受け取ったビットＢ_cが前に受け取ったビットＢ_c-1と比較される。マンチェスタ符号化では、２つのビットが異なる必要がある。２つのビットが同じである場合、伝送エラーが発生しており、クロック発生装置１４０中のデューティ・サイクル・タイマをリセットする動作８０６によって現「読取り」サイクルが終了される。２つのビットが同じでない場合、動作８０８が実行され、ビットの（Ｃ−１）’がメッセージのＣ／２’ 番目のビットとして指定される。試験８１０は、メッセージが暗号化されているかどうかをモード・データから判定することによって行われる。暗号化されている場合、モード・データは、動作８１５中にメッセージを非暗号化するのに必要な情報を含む。モード・データは、試験８２０および８４０のために、巡回冗長検査を行うべきか、それともパリティ検査を行うべきかも示す。動作８２５および８４５中のこれらの検査を行うのに必要なデータも、モード・データ中に提供される。巡回冗長検査またはパリティ検査が正しくない場合、試験８３０または試験８５０がそれぞれ、動作８０６によって現「読取り」サイクルを終了させる。検査が十分なものである場合、マイクロプロセッサは、試験８３５へ進み、モード・データを調べることによって、メッセージにタグ・タイプが含まれているかどうかを判定する。含まれている場合、試験８５５で、タグ・タイプが、読取りを許可されたものかどうかに関して判定が下される。含まれていない場合、動作８０６を介して現「読取り」サイクルが中止される。他の実施例では、リーダは任意選択的で、「検出された許可されていないタグ」メッセージを表示することができる。このルーチンの最後の動作は、８６０であり、タグ用の識別符号が液晶ディスプレイ１７５上に表示される。「ビープ」音も２回だけスピーカ１８５から出力される。リーダ電源スイッチがユーザによって始動されたとき、マイクロプロセッサが実行するルーチンを図１３に示す。動作９００によって、マイクロプロセッサ１７０が、リセットされ、初期設定手順を実行する。マイクロプロセッサは、動作９０２中に、マイクロプロセッサ自体が読み取ることを許可されたタグを読み取るようにリーダ１７０を構成するのに必要なすべての必要なモード・データをモード・データ読取り専用メモリから得る。リーダ１７０は、動作９０４中の構成される。コイル１１０は、動作９０６中に電圧を供給され、バッテリ電圧が、負荷の下で基準電圧と比較される。比較が行われた後、コイル電圧がオフにされる。試験９０８中に電圧レベルが低いことが判明した場合、動作９１０によって、「低電圧」メッセージが液晶ディスプレイ１７５上に表示され、低可聴音が１秒間だけスピーカ１８５から放出される。電圧レベルが受け入れられるものである場合、動作９１２によって、メッセージ「準備完了」が表示され、短い「ビープ」音が２回にわたって放出される。マイクロプロセッサは次いで、休止段階に入り、マイクロプロセッサ自体に追加処理動作を実行させる割込みを待つ。Ｔ₁割込みルーチンを図１４に示す。Ｔ₁割込みは、コイル電圧が、オンにされた後に近常態条件に達したとき、クロック発生装置１４０中のＴカウンタによって生成される。動作９２０の結果、ＤＣキャンセラ１５５中のスイッチ１６０が開放される。動作９２４によってビット伝送速度（制御）割込みがイネーブルされ、したがって実際の「読取り」プロセスを開始することができる。ビット伝送速度（制御）割込みルーチンを図１５に示す。試験９３０によって、「開始構成」フラグがセットされていないことが判明し、動作９３２が実行されて、４倍「マーク」周波数割込みおよび４倍「スペース」周波数割込みがイネーブルされ、「相関開始」フラグがセットされる。次のビット伝送速度（制御）割込み時に、マイクロプロセッサは、試験９３０を介して動作９３４へ進み、それによって「マーク」周波数割込みおよび「スペース」周波数割込みをイネーブルする。「スペース」周波数割込みをイネーブルするのは、応答側タグがＦＳＫ変調を使用する場合だけである。次の「読取り」サイクルを予想して「相関開始」フラグがリセットされ、ビット伝送速度（制御）割込みが禁止される。コイルオフ割込みルーチンを図１６に示す。コイルオフ割込みは、クロック発生装置１４０中のデューティ・サイクル・タイマからの信号がローになり、コイル電圧をオフにしたときに行われる。この割込みが行われると、マイクロプロセッサはすべての割込みを禁止し、すべてのフラグをリセットし、すべてのレジスタをクリアし、スイッチ１６０を閉鎖する。マルチモード識別システムの使用は、当該の対称に取り付け、あるいは埋め込むのに適したタグ用の特定の物理的設計を選択することから始まる。必要な数のタグを製造して、各タグの非揮発性メモリに、固有の識別符号を含むビット・シーケンスをプログラムする。必要に応じて、当該の対称にタグを取り付け、あるいは埋め込む。識別プロセスは、リーダへの電源をオンにし、任意選択で、「較正」スイッチを押すことによって雑音レベルに関して器具を較正し、「読取り」トリガを引くことから成る。これで、装置はタグを読み取る準備が完了した。ユーザは、「読取り」トリガを引き、タグが存在する場合、対称の表面のタグが存在する場所の近く上へリーダを移動する。タグが存在し、そのタグが読取りを許可されたタイプのものである場合、対称に関連する識別符号が表示され、聴覚的に示される。マルチモード識別システムの好ましい実施例の説明は、特定の設計オプションおよび設計パラメータ値の選択を反映するものである。当業者には、他の選択が可能であり、ある種の応用例では他の選択が好ましく、他の選択でも同様に本発明の目的を満たすことができることが明白であろう。本発明は、請求の範囲によってのみ制限されるものであり、好ましい実施例で表したより限られた概念によって制限されるものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ (72)発明者マルム，ロバートイーアメリカ合衆国カリフォルニア 90272 パシフィックパリセイヅペイケノプレイス 16624

Claims

【特許請求の範囲】１．電子識別タグにおいて、電子識別リーダに伝達すべき情報を記憶する手段と、磁界の発生が、ある任意の時間に開始され、前記磁界が、前記任意の時間の前には０であり、前記任意の時間の後に続く常態成分と遷移成分とから成る、前記記憶された情報に従って反転磁界からの電力の吸収を変化させる手段と、遅延時間が、前記反転磁界の発生の開始に関連する前記遷移を、前記反転磁界からの前記電力の可変吸収を前記遷移から区別できるレベルに低減させるのに必要な時間である、電力の吸収の前記変化を所定の期間だけ遅延させる手段とを備えることを特徴とする電子識別タグ。２．コイルと、キャパシタと、可変負荷と、ＡＣ・ＤＣ電圧変換器と、遅延手段と、信号発生装置とを備える電子識別リーダに伝達すべき情報を有する電子識別タグにおいて、前記コイルおよびキャパシタが、第１および第２の接続端子を有し、前記可変負荷、電圧変換器、および遅延手段が、第１、第２、第３の接続端子を有し、前記信号発生装置が、第１、第２、第３、第４の接続端子を有し、すべての前記装置の第１の端子どうしが接続され、前記コイル、キャパシタ、可変負荷、および電圧変換器の前記第２の端子どうしが接続され、前記電圧変換器の前記第３の端子が、前記遅延手段および前記信号発生装置前記第２の端子に接続され、遅延手段の前記第３の端子が、前記信号発生装置の前記第３の端子に接続され、前記信号発生装置の前記第４の端子が、前記可変負荷の前記第３の端子に接続され、前記コイルおよびキャパシタが、所定の周波数で共振し、前記コイルが、前記コイルによって囲まれたＡＣ磁界に応答して前記コイルの端子を横切ってＡＣ電圧を生成し、前記電圧変換器が、その端子を横切って課された前記ＡＣ電圧に応答してＤＣ電圧を生成し、前記ＤＣ電圧によって、前記遅延手段が、前記信号発生装置に対する所定の遅延の後に「開始」信号を提供し、前記ＤＣ電圧と、前記「開始」信号によって、前記信号発生装置が前記可変負荷に信号を供給し、前記信号発生装置が、前記タグ情報に固有に関係付けられ、前記可変負荷の大きさが、前記信号発生装置から供給される前記信号の大きさに従って変化し、前記可変負荷による前記反転磁界からの電力の吸収が、前記可変負荷の前記大きさに比例することを特徴とする電子識別タグ。３．モード制御データによって特徴付けられる複数のモードで動作することができる電子識別リーダにおいて、反転磁界を発生させる手段と、前記発生手段を始動する手段と、前記発生手段を停止する手段と、電子識別タグが通信すべき情報を表す、前記タグによる電力の時間依存吸収の尺度を前記磁界から得る手段と、前記電力吸収尺度から前記情報を抽出する手段とを備え、前記情報抽出手段が、複数の情報抽出モードで動作することができ、各前記情報抽出モードが、前記情報と前記タグによる前記電力の時間依存吸収との間の特定の機能関係に基づくものであり、前記抽出モードが、前記モード制御データによって特徴付けられることを特徴とする電子識別リーダ。４．モード制御データによって特徴付けられる複数のモードで動作することができる電子識別リーダにおいて、反転磁界を発生させる手段と、前記発生手段を始動する手段と、前記発生手段を停止する手段と、電子識別タグが通信すべき情報を表す、前記タグによってもたらされる磁界変動の尺度を、前記発生手段が停止する前または後に得る手段と、前記磁界変動尺度から前記情報を抽出する手段とを備え、前記情報抽出手段が、複数の情報抽出モードで動作することができ、各前記情報抽出モードが、前記情報と前記タグによってもたらされる前記時間依存磁界変動との間の特定の機能関係に基づくものであり、前記抽出モードが、前記モード制御データによって特徴付けられることを特徴とする電子識別リーダ。５．リーダと少なくとも１つのタグとを含む電子識別システムにおいて、前記各タグが、電子識別リーダに伝達すべき情報を記憶する手段と、磁界の発生が、ある任意の時間に開始され、前記磁界が、前記任意の時間の前には０であり、前記任意の時間の後に続く常態成分と遷移成分とから成る、前記記憶された情報に従って反転磁界からの電力の吸収を変化させる手段と、遅延時間が、前記反転磁界の発生の開始に関連する前記遷移を、前記反転磁界からの前記電力の可変吸収を前記遷移から区別できるレベルに低減させるのに必要な時間である、電力の吸収の前記変化を所定の期間だけ遅延させる手段とを備え、前記リーダが、モード制御データによって特徴付けられる複数のモードで動作することができ、前記リーダが、反転磁界を発生させる手段と、前記発生手段を始動する手段と、前記発生手段を停止する手段と、電子識別タグが通信すべき情報を表す、前記タグによる電力の時間依存吸収の尺度を前記磁界から得る手段と、前記電力吸収尺度から前記情報を抽出する手段とを備え、前記情報抽出手段が、複数の情報抽出モードで動作することができ、各前記情報抽出モードが、前記情報と前記タグによる前記電力の時間依存吸収との間の特定の機能関係に基づくものであり、前記抽出モードが、前記モード制御データによって特徴付けられることを特徴とする電子識別システム。６．磁界の発生が、ある任意の時間に開始され、前記磁界が、前記任意の時間の前には０であり、前記任意の時間の後に続く常態成分と遷移成分とから成る、反転磁界の存在に応答して情報を伝達する方法において、前記反転磁界の存在を認識するステップと、前記反転磁界をオンにすることに関連する遷移を、前記反転磁界からの電力の可変吸収を前記遷移から区別できるレベルに低減させるのに必要な時間である所定の期間だけ待機するステップと、前記吸収される電力の変動が、伝達すべき前記情報に機能的に関係するように、前記所定の期間が満了した後に前記反転磁界から電力を吸収するステップとを含むことを特徴とする方法。７．不確かな位置の伝達源による反転磁界からの電力の可変吸収によって伝達される情報を受け取る方法において、前記電力の可変吸収が、伝達中の情報に機能的に関係し、前記機能関係が、複数の機能関係のうちの１つであり、前記方法が、前記伝達源の位置であると考えられる領域で反転磁界を発生させるステップと、前記反転磁界をオンにすることに関連する遷移を、前記反転磁界からの電力の可変吸収を前記遷移から区別できるレベルに低減させるのに必要な時間である所定の期間だけ待機するステップと、吸収された電力がもしあればその尺度を、前記反転磁界から時間の関数として得るステップと、前記可変吸収電力と、前記伝達中の情報の間に存在する前記複数の機能関係を使用して、時間関数としての前記電力吸収尺度から、情報が伝達されているかどうかを判定し、そうである場合、使用中の機能関係を判定するステップと、情報が伝達されていない場合、残りのステップを省略して、異なる位置でこの方法を繰り返すステップと、そうでない場合、使用中の前記機能関係を使用して、時間の関数としての前記電力吸収尺度から情報を抽出するステップとを含むことを特徴とする方法。８．不確かな位置の伝達源による磁界の変動によって伝達される情報を受け取る方法において、前記磁界の変動が、伝達中の情報に機能的に関係し、前記機能関係が、複数の機能関係のうちの１つであり、前記方法が、前記伝達源の位置であると考えられる領域で反転磁界を発生させるステップと、前記反転磁界をオンにすることに関連する遷移を、前記磁界の変動を前記遷移から区別できるレベルに低減させるのに必要な時間である所定の期間だけ待機するステップと、磁界の変動の尺度を時間の関数として得るステップと、前記磁界の変動と、前記伝達中の情報の間に存在する前記複数の機能関係を使用して、時間関数としての前記磁界変動尺度から、情報が伝達されているかどうかを判定し、そうである場合、使用中の機能関係を判定するステップと、情報が伝達されていない場合、残りのステップを省略して、異なる位置でこの方法を繰り返すステップと、そうでない場合、使用中の前記機能関係を使用して、時間の関数としての前記磁界変動尺度から情報を抽出するステップとを含むことを特徴とする方法。９．不確かな位置の伝達源による磁界の変動によって伝達される情報を受け取る方法において、前記磁界の変動が、伝達中の情報に機能的に関係し、前記機能関係が、複数の機能関係のうちの１つであり、前記方法が、前記伝達源の位置であると考えられる領域で、第１の所定の期間だけ反転磁界を発生させるステップと、前記反転磁界をオフにすることに関連する遷移を、前記磁界の変動を前記遷移から区別できるレベルに低減させるのに必要な時間である第２の所定の期間だけ、前記磁界の生成が停止した後に待機するステップと、磁界の変動の尺度を時間の関数として得るステップと、前記磁界の変動と、前記伝達中の情報の間に存在する前記複数の機能関係を使用して、時間関数としての前記磁界変動尺度から、情報が伝達されているかどうかを判定し、そうである場合、使用中の機能関係を判定するステップと、情報が伝達されていない場合、残りのステップを省略して、異なる位置でこの方法を繰り返すステップと、そうでない場合、使用中の前記機能関係を使用して、時間の関数としての前記磁界変動尺度から情報を抽出するステップとを含むことを特徴とする方法。