JPH10224258A - 通信システム - Google Patents

通信システム

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JPH10224258A
JPH10224258A JP10012138A JP1213898A JPH10224258A JP H10224258 A JPH10224258 A JP H10224258A JP 10012138 A JP10012138 A JP 10012138A JP 1213898 A JP1213898 A JP 1213898A JP H10224258 A JPH10224258 A JP H10224258A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セキュリティ、位置決定、低速度データ通信
アプリケーションの各問題を解決するようなシステムを
提供し、変調バックスキャッタを用いた無線周波数識別
システムを単一のシステムで単一のインフラでセキュリ
ティ、位置決定、低速度データ通信アプリケーションに
て提供する。 【解決手段】 本無線通信システムは、ビル内セキュリ
ティ、位置決定、メッセージング、データ通信能力を統
合する幾つかのモードの１つで動作することができる。
本システムは、無線信号を生成し送信する１以上の質問
器を有する。システムの１以上のタグはこの無線信号を
受信する。バックスキャッタ変調器はサブ搬送信号を用
いて無線信号の反射を変調し、反射変調信号を形成す
る。質問器は反射変調信号を受信し復調する。電子メー
ル、ボイスメール、位置決定、在庫管理等の他のシステ
ムにも用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、無線通信システ
ムに関し、特に、建物内、キャンパスにおける変調バッ
クスキャッタ技術を用いた無線通信システムを用いた無
線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】機械、在庫品又は生き物を識別したりそ
の動きをチェックする目的で、無線周波数識別（ＲＦＩ
Ｄ）システムが利用されている。ＲＦＩＤシステムは、
質問器（インテロゲータ）と呼ばれる一つの無線送受信
器と、タグと呼ばれる多数の安価な装置との間で通信す
る無線通信システムである。
【０００３】ＲＦＩＤシステムでは、変調無線信号を使
用して質問器からタグへ通信し、タグは変調無線信号に
より応答する。質問器は、タグにメッセージを送った
（ダウンリンクと呼ばれる）後に、連続波（ＣＷ）無線
信号をタグに送る。それからタグは、変調バックスキャ
ッタ（ＭＢＳ）を用いてそのＣＷを変調する。このＭＢ
Ｓでは、アンテナは、変調信号により、ＲＦ（無線周波
数）放射の吸収体の状態からＲＦ放射の反射体の状態に
電子的にスイッチ操作される。この変調バックスキャッ
タにより、タグから質問器への通信（アップリンクと呼
ばれる）が可能になっている。
【０００４】従来のＭＢＳシステムは、（ａ）質問器の
領域へと通過する物体を識別するため、及び（ｂ）タグ
上にデータを記憶し後にそのタグからデータを取り出し
て、目録を管理したり他の有用なアプリケーションを行
う。
【０００５】キャンパスや建物の中で用いる場合を考え
る。そしてまず、ＲＦＩＤ技術を「セキュリティ」に用
いる場合を考える。ＲＦＩＤは今日セキュリティ業界に
て建物アクセスを容易にするように用いられている。例
えば、建物への入館を自動的に認証させて行ったり、特
定の位置を通過した個人を記録したりする。この動作は
質問モードと呼ばれる。即ち、質問器が読みとりフィー
ルド内の全てのタグへ信号を送信し、そのタグを識別さ
せるデータによってタグが応答することを要求する。次
にタグはＭＢＳを用いて質問器へこの情報を送り返す。
【０００６】加えて、「位置決定」アプリケーションが
建物等に存在する。（本明細書において、「建物」、
「建物内」は建物の中ないし建物をも含むようなキャン
パス環境等を意味する。）例えば、建物内の特定のタグ
の位置を知りたいことがある。このことは高度なセキュ
リティを要するような場合に求められる。建物内電話シ
ステムにおいて電話の呼をある個人が位置する場所に近
い電話機へルーティングするようなアプリケーションに
も用いることができる。原型のシステムとして赤外線送
信器を用いる例があるが、実際に市場化されておらず、
赤外線技術はとどく範囲が狭く、物体を透過する能力に
欠ける。従って、赤外線送信器がシャツのポケットの中
にあれば、通信パスがブロックされる。従って、位置決
定問題を解決する技術は今日ない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】また、低速度データ
「通信」アプリケーションも存在する。低速度データ通
信を提供する現存するシステムとしては、ページング
（無線呼出し）技術がある。ページングシステムの中に
は建物内の無線カバレッジが悪い場合が多く、また、ト
ランザクション毎にサービスプロバイダに課金される場
合もある。また、無線データＬＡＮを建物内に用いる場
合があるが、高価である。更に、現在の低速度データ通
信技術は上のセキュリティ、位置決定問題を解決しな
い。本発明は、セキュリティ、位置決定、低速度データ
通信アプリケーションの各問題を解決するようなシステ
ムを提供することを目的とする。
【０００８】本明細書では、変調バックスキャッタを用
いた無線周波数識別システムがどのように単一のシステ
ムで単一のインフラでセキュリティ、位置決定、低速度
データ通信アプリケーションの各問題を解決するかを開
示する。本発明は、建物内又はキャンパス領域の位置や
通信サービスでの低コストなセキュリティを改善でき
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の無線通信システ
ムは、建物内セキュリティ、位置決定、メッセージン
グ、データ通信能力を統合する幾つかのモードの１つで
動作することができる。本システムは、無線信号を生成
し送信する１以上の質問器を有する。システムの１以上
のタグはこの無線信号を受信する。バックスキャッタ変
調器はサブ搬送信号を用いて無線信号の反射を変調し、
反射変調信号を形成する。質問器は反射変調信号を受信
し復調する。また質問器はどのタグがバックスキャッタ
変調器手段を用いて応答するかを指定して１以上のタグ
へ第１情報信号を送信する。
【００１０】質問モードでは、質問器は読みとりフィー
ルド内のタグの識別を決定し、識別されたタグとデータ
を交換することができる。位置決定モードでは、本シス
テムはタグが質問モードの無線範囲内にいるか否かを問
わず、建物内のタグの位置を決めるように質問器へ指示
する。メッセージングモード又は低速度データ通信モー
ドにおいて、本システムはタグが何らかの行動を行うこ
とを要求するコマンドを（タグが質問モードの読みとり
フィールド内かを問わず）、質問器が特定のタグへ送信
するように指示する。メッセージングモードの別態様で
は、質問器がタグへのコマンドに加えてデータを送信す
ることができ、また、タグが質問器へ信号を送り返すこ
とができる。本システムは電子メール、ボイスメール、
位置決定、在庫管理等の他のシステムにも用いることが
できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ＭＢＳ動作 図１は、この発明を適用を示すのに適したＲＦＩＤシス
テムの一実施例の全体ブロック図を示すものである。ア
プリケーションプロセッサ１０１は、ローカルエリアネ
ットワーク（ＬＡＮ）１０２（有線又は無線）を介して
複数の質問器１０３、１０４に通信する。質問器それぞ
れはさらに、タグ１０５〜１０７のうちの一つ又は複数
と通信する。たとえば、質問器１０３は、情報信号を、
たとえばアプリケーションプロセッサ１０１から受信す
る。質問器１０３はこの情報信号を取り入れ、プロセッ
サ２００（図２参照）は、タグに送信するのに適した形
式のダウンリンク・メッセージ（情報信号２００ａ）を
生成する。図１、２において、２０１は無線信号を合成
し、変調器２０２はこの情報信号２００ａを無線信号上
へ変調し、２０３はこの変調信号を２０４を介してタグ
へと送る（ここでは振幅変調で）。振幅変調を用いるの
はタグが単一の廉価な非線形デバイス（ダイオード等）
によって復調できるからである。
【００１２】タグ１０５（図３参照）では、アンテナ３
０１（通常、ループアンテナ又はパッチアンテナ）が変
調信号を受信する。この信号は、検出器／変調器３０２
によって直接にベースバンドに復調される。検出器／変
調器３０２は、たとえば一つのショットキー・ダイオー
ドである。ダイオード検出器の出力は入力信号の直接の
ベースバンドの復調にほぼなっている。３０４は質問器
がマンチェスタ符号化を用いてＡＭ信号を送るようにす
ることにより拡張できる。
【００１３】得られる回復信号３０４ａはプロセッサ３
０５へ送信され、ここで回復信号３０４ａが解析され
る。即ち、プロセッサ３０５は情報信号２００ａの内容
を検査する。ここで、プロセッサ３０５はタイミング情
報を与える水晶発振器３１２を有する。一態様では、プ
ロセッサ３０５は通常、廉価な４ビット又は８ビットの
マイクロプロセッサであり、クロック回復回路３０４
は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって実装さ
れ、これはプロセッサ３０５と協力して動作する。本明
細書では、「プロセッサ」は、プロセッサ、マイクロプ
ロセッサ、ＡＳＩＣ等を含む。
【００１４】情報信号２００ａの内容に依存して、プロ
セッサ３０５は別の情報信号３０６を生成し、これはタ
グ１０５から送信され、質問器１０３へと戻される。情
報信号３０６は変調器制御回路３０７への入力として供
給され、これは情報信号３０６を用いてサブ搬送周波数
源３０８が生成したサブ搬送信号３０８ａを変調する。
一態様において、サブ搬送周波数源３０８は水晶発振器
３１２により得られるか、又は、水晶発振器３１２はプ
ロセッサ３０５と分離している。別の態様では、周波数
源（プロセッサ３０５の主クロック周波数の分割器等）
がプロセッサ３０５内部に存在する信号から得られる。
【００１５】変調器制御回路３０７は、変調サブ搬送信
号３１１を出力し、これは検出器／変調器３０２により
用いられ、ダウンリンク信号２０２ａのＣＷ無線信号を
変調し、これにより変調バックスキャッタ（例えば、反
射された）信号３０１ａを作る。ここで、タグから質問
器への伝送をアップリンクとしている。このように、変
調バックスキャッタ信号はアップリンク信号を構成す
る。
【００１６】一態様では、変調サブ搬送信号３１１の存
在（欠如）は、検出器／変調器３０２（例、ショットキ
ーダイオード）がアンテナ３０１の反射（インピーダン
ス）を換えることになる。例えば、アンテナのインピー
ダンスは、０から無限へと変わる。
【００１７】電池３１０によりタグの回路へ電源を供給
する。本明細書では、「電源」は、電池、マイクロ波又
は電磁エネルギーを電気エネルギーへ変換することので
きるデバイス（例、整流器、誘導カップリング）等を含
む。
【００１８】単一の周波数サブキャリアを用いる変調バ
ックスキャッタ（ＭＢＳ）には数々の利点がある。例え
ば、サブ搬送の位相シフトキー（ＰＳＫ）（例えば、Ｂ
ＰＳＫ（バイナリＰＳＫ）、ＱＰＳＫ（直角位相ＰＳ
Ｋ）、より複雑な変調方法（例えば、ＭＳＫ（最小シフ
トキー）、ＧＭＳＫ（ガウス最小シフトキー）））があ
る。
【００１９】図２に戻って、質問器１０３は、反射され
変調された信号を受信アンテナ２０６で受信し、その信
号を低ノイズアンプ２０７で増幅する。そして直交(qua
drature)ミキサ２０８内のホモダイン検出を用いてその
単一サブ搬送波の中間周波数（ＩＦ）に復調する。（質
問器の設計によっては、送信アンテナ２０４と受信アン
テナ２０６とを兼ねた一つのアンテナが使用される。そ
の場合は、受信器チェーンで受信された送信信号をキャ
ンセルするための電子的方法が必要である。これはたと
えばサーキュレータ等のデバイスによって実現でき
る。）送信チェーン手段で使用した無線信号源２０１と
同じものを使用して、ホモダイン検出を使用してベース
バンドへの復調がなされる。これは、受信回路の位相ノ
イズを減少させるという意味で有利である。それから、
ミキサ２０８は復調信号２０９を適当にフィルタするた
めにその復調信号２０９を（直交ミキサを使用する場合
は、Ｉ（同相）信号とＱ（直交相）信号の両方を）フィ
ルタ／アンプ２１０に送る。出力のフィルタされた信号
は、（それから、典型的にはＩＦサブ搬送波上で搬送さ
れる情報信号２１１が、）サブ搬送復調器２１２でサブ
搬送波から復調する。次にサブ搬送復調器２１２は、メ
ッセージの内容を判定するために情報信号２１３をプロ
セッサ２００に送る。サブ搬送復調器は、複雑な応用に
おいては単純なＡ／Ｄ変換器とディジタルシグナルプロ
セッサ（ＤＳＰ）を用いて実装される。例えば、振幅変
調サブ搬送に対してはダイオードが用いられ、ＰＳＫ変
調サブ搬送に対してはＤＳＰが用いられる。復調信号２
０９のＩチャネルとＱチャネルは、フィルタ／アンプ２
１０もしくはサブ搬送復調器２１２内で結合されるか、
又はプロセッサ２００で結合されることも可能である。
別の態様では、質問器は、無線信号を送受信するために
単一のアンテナを有する。この態様では、受信器連鎖に
より受信したものから送信信号を分離する電子的な方法
が必要である。このことは、サーキュレーターのような
デバイスにより実現できる。
【００２０】上の技術等を用いて、小範囲、双方向のデ
ィジタル無線通信チャネルを実装できる。ショットキー
ダイオード、信号強度ブースト用アンプ、ビットフレー
ム同期回路、４又は８ビットマイクロプロセッサ、サブ
搬送生成回路、電池等を用いて低コストなシステムを作
ることができる。ビットフレーム同期、サブ搬送におけ
る回路は、マイクロプロセッサコアの周辺のカスタムロ
ジックにより実装してもよい。従って、これらの機能は
かなり低コストで提供できる。
【００２１】狭帯域動作 上の手順を用いて、双方向ディジタル無線通信チャネル
を作ることができる。このチャネルの範囲はなるべく拡
張できた方がよい。このことは、ダウンリンク、アップ
リンク双方の範囲を拡張することを伴う。
【００２２】ダウンリンクの範囲を拡張することは、幾
つかの因子を伴う。第１に、ダウンリンクの範囲は、信
号損失を最小化することにより拡張できる。上述のよう
に一態様においては、ダウンリンクは振幅変調信号であ
り、これは容易に単一非線形デバイスである検出器／変
調器（マイクロ波、ショットキーダイオード等）により
検出できる。アンテナ３０１から非線形検出変調器への
信号損失を最小化するために、アンテナからダイオード
へのインピーダンスを整合させることは重要である。第
２に、ダウンリンクのデータ速度は、ダウンリンク信号
の雑音バンド幅を減らすために制限することができる。
【００２３】第３に、タグのアンテナ３０１は、アンテ
ナバンド幅の外のＲＦ信号をフィルタリングして除くよ
うに用いることができる（ＲＦ信号の受信の他に）。例
えば、２．４５ＧＨｚでは、許容ＲＦ搬送周波数は、
２．４００〜２．４８５ＧＨｚである。パッチアンテナ
等のアンテナの設計は、この周波数バンドをカバーする
が、この範囲を超える周波数をフィルタリングして除
く。理想的な周波数応答は、許容周波数範囲をまたがる
３ｄＢの間のアンテナ感度で、この範囲を超えると急激
に落ちるものがよい。更に、アンプ３０３はアップは期
待ダウンリンクデータ速度（典型的には、数ｋｂｐｓ〜
数十ｋｂｐｓ）の周辺の特定のパスバンドの間の信号の
み通過するように設計されているという点で、フィルタ
としても機能する。上述のタグ設計は、変調スキームが
主に一定のエンベロープである、アンテナの周波数バン
ド内のＲＦ伝送にはあまり影響を与えない。このよう
に、このようなタグ設計は、多くの潜在的な干渉信号に
抵抗性のある堅牢なタグを可能にする。
【００２４】また、アップリンクの範囲を拡張すること
は、幾つかの因子を伴う。第１に、アップリンク信号の
雑音バンド幅は、可能な限りデータ速度を遅くすること
により減らすことができる。もしアップリンク信号のデ
ータ速度を数ｂｐｓに抑えれば、実装できる有用なアプ
リケーションの数を大きくできる。データ速度の制限
は、単一サブ搬送周波数上に変調データがないような極
限にする事ができる。このような場合、このサブ搬送周
波数にて受信した信号がごく少ないないし皆無なこと
は、前のメッセージに対し、「確認」又は「非確認」を
指示させる。
【００２５】サブ搬送信号は比較的正確に決定できる。
一態様において、サブ搬送周波数源３０８は比較的正確
な周波数のサブ搬送信号を生成する。例えば、サブ搬送
周波数源３０８は周波数３２ｋＨｚで精度±１００ｐｐ
ｍ（即ち、水晶発振器の周波数は±３．２Ｈｚの間）の
廉価な水晶発振器を用いることができる。
【００２６】一態様において、ＤＳＰ等のプロセッサ２
１０ａを用いる質問器において狭帯域フィルタリングが
実装され、フィルタ／アンプ２１０とサブ搬送復調器２
１７の機能を行う。この態様では、プロセッサ２１０ａ
は公知の狭帯域フィルタリングアルゴリズムを用い、１
０Ｈｚより小さいバンド幅の信号のディジタルフィルタ
リングを行い、第１サイドローブは、６０ｄＢへと抑え
られる。次に、このプロセッサ２１０ａが受信した信号
の信号強度が測定され、この強度は信号がない時のその
チャネルにおける平均雑音よりも十分に上の基準信号強
度と比較され、望まない信号が実際の信号と誤解されな
いようにする。この方法により、非常に弱いアップリン
ク信号も信頼性を持って検出できる。この技術を用い、
ダウンリンクとアップリンクにおいて大まかに同等な範
囲を達成できる。
【００２７】次に、サブ搬送周波数ｆsの位置を議論す
る。ＭＢＳシステムは任意の数の反射体からのＲＦ源の
反射によるアップリンク信号における雑音を示す。通
常、反射体には２種類ある。即ち、信号が送信された搬
送周波数と同じ搬送周波数で信号を反射する反射体、及
び信号が送信された搬送周波数とは異なる搬送周波数で
信号を反射する反射体である。前者の種類には、壁、金
属物体がある。これらの反射体から反射した信号は、搬
送信号に対して任意の位相関係を有する。反射を相殺す
るには、ホモダイン検出器として動作する直交ミキサ２
０８を用いる。後者の反射体の種類は、ドップラーシフ
ト（移動する金属物体により起こる）又はサブ搬送周波
数付近の周波数にて動作する電子機器からの反射により
生成される。難しい問題として、蛍光による光の雑音が
あり、基本波６０Ｈｚの周波数（米国で）だけではな
く、数千Ｈｚよりも大きい可聴音を超えた周波数の雑音
を作る。サブ搬送周波数ｆsが基本波６０Ｈｚの周波数
の倍数に落ちるように位置させることが解決法として知
られている。一態様にて、３２ｋＨｚの水晶発振器がこ
の要件を満足するサブ搬送周波数を生成するのに用いら
れる。
【００２８】多モード動作 一態様にて、取扱システムは多モード動作が可能であ
る。この態様では、タグと質問器は高データ速度と低デ
ータ速度にてデータを送信できる。他のデータ速度も可
能である。一態様では、実際のデータメッセージ（例、
多ビット、高ビットメッセージ）が高データ速度モード
を用いて取扱システムにより送信、受信され、確認メッ
セージ（例、１ビット、低ビットメッセージ）が低デー
タ速度モードを用いて取扱システムにより送受信され
る。
【００２９】好都合なことに、低データ速度モードは、
拡張した範囲を本発明の取扱システムに与える。前述の
ように、通常１ビット又は低ビットの確認メッセージを
送信するのに低ビット速度モードが用いられる。このこ
とにより、確認メッセージが実際のデータメッセージよ
りも小さい周波数バンドで送信される。周波数バンドを
小さくすれば、周波数バンドの外の雑音の狭帯域フィル
タリングのアプリケーションを可能にし、このことによ
り、確認メッセージを送信できる範囲を拡張できる。
【００３０】前述のように、１ビットの情報を送るた
め、タグは、入信号（反射連続波無線信号）上へ変調バ
ックスキャッタを用いて変調できる非変調サブ搬送周波
数を生成することができる。そして、質問器は、単一周
波数音の反射信号を受信する。次に狭帯域フィルタリン
グ技術を用いて、雑音バンド幅を減らしこの信号の存否
を決定するのに用いることができる。
【００３１】動作に入ると、タグ１０５はダウンリンク
メッセージとして質問器１０３から送られた情報ビット
を検知し組み立てる。同期パターンビットをダウンリン
クメッセージの開始時に送信する。これらのビットはタ
グがビット及びメッセージ同期を獲得することを可能に
し、ダウンリンクメッセージの開始及び終了をタグが決
定することを可能にした。一態様では、ダウンリンクメ
ッセージは、アドレス、コマンド、また、データ及びエ
ラー検出、訂正等の情報を含む。ダウンリンクメッセー
ジのコマンド又はデータ部分は、タグ１０５が実データ
メッセージ（タグＩＤ他のアプリケーション依存データ
等）又は確認メッセージ（１ビット確認メッセージ等）
を返すべきかを指示すべきである。
【００３２】タグ１０５のプロセッサ３０５は、どの種
類のアップリンク信号を質問器へと送り返すべきかを決
める。タグ１０５が実データメッセージ又は確認メッセ
ージのいずれかを送信して質問器１０３がこれら２種類
のメッセージを受信し区別できるようにする方法には幾
つかある。図３に戻ると、一態様において情報信号３０
６はプロセッサ３０５からリード３０６ａを介して変調
器制御回路３０７へと送信される。タグ１０５のプロセ
ッサ３０５が１情報ビットからなる「単一音」メッセー
ジを送る場合、リード３０６ａは情報メッセージを送る
べきでないことを指示する第１論理状態に維持され、こ
れにより変調器制御回路３０７は非変調サブ搬送信号３
１１を出力させるようにする。プロセッサ３０５が実デ
ータメッセージを送る場合、リード３０６ａは変調器制
御回路３０７へと実データメッセージを運ぶ。この実デ
ータメッセージは次に、振幅変調、位相変調、周波数変
調、符号変調等の変調技術を用いてサブ搬送信号３０８
ａを変調するのに用いられる。
【００３３】図２に戻り、質問器１０３は受信アップリ
ンク信号から、変調（又は非変調）サブ搬送信号を受信
し復調し、そしてフィルタリングを課す。サブ搬送周波
数の詳細を与えると、適切なフィルタ／アンプ２１０が
雑音を除去する。次にサブ搬送復調器２１２はもしあれ
ば情報信号３０６を変調（又は非変調）サブ搬送信号か
ら復調する。次にプロセッサ２００は情報信号３０６を
復号するのに必要なディジタルシグナルプロセッシング
を行う。プロセッサ２００はＤＳＰを用いてもよいが従
来のマイクロプロセッサも用いてもよい。
【００３４】単一サブ搬送音を有する「単一音」確認メ
ッセージを回復するため、フィルタリングアンプは、狭
帯域フィルタとする。従来のフィルタ技術も用いること
ができるが、上のＤＳＰ２１０ａを狭帯域フィルタに用
いるとよい。この単一音のサブ搬送周波数は、タグ１０
５が周波数源として廉価な水晶を用いるので周知であ
る。水晶の精度が多少悪くても、サブ搬送周波数は数Ｈ
ｚの精度であり、非常に狭帯域なフィルタリングを可能
にする。タグ１０５からの確認メッセージ応答がＲＦＩ
Ｄシステムの範囲を拡張するのに用いられ、弱い信号で
ある可能性が高いので、フィルタ／アンプ２１０の狭帯
域フィルタには更なる任務を課した。
【００３５】ＤＳＰを用いる態様として、アップリンク
信号の周波数成分を動的にサーチすることがある。この
ことは図２のプロセッサ２００を用いて入データ流にフ
ーリエ変換を行うことにより行える。変調サブ搬送信号
を表す複数の信号を微分しても、知らないデータ速度の
単一サブ搬送信号をフーリエ変換して回復させて複数の
信号をサーチできる。
【００３６】このように、変調バックスキャッタ通信シ
ステムが２つのモードにて動作させる方法を示した。１
つはバックスキャッタ信号が高データ速度アップリンク
通信チャネルを提供するように変調されるモードであ
り、１つはバックスキャッタ信号が低データ速度アップ
リンク通信チャネルを提供して単一音等の確認信号を長
距離からでも検知できるように変調されるモードであ
る。
【００３７】多モードの実装 取扱システムの多モード動作は３つのサービスにより実
装される。第１のサービスは、「質問」サービスであ
る。質問器がタグへダウンリンクにて「質問信号」を送
信することにより質問は始まる。タグは受信質問信号を
復号し、復号した質問信号に基づいて行動を決める。
「標準的な」質問の場合、タグは、ＭＢＳを用いて質問
器へ「義務的データ(mandatory)」を返すことを要求さ
れる。「標準的な」質問を受信する質問器の読みとりフ
ィールドにいるタグはそれぞれ、その義務的データによ
り後に説明するプロトコルを用いて応答する。「読みと
りフィールド」は、タグと質問器が通信できる空間領域
をいう。また質問器は、「標準的な」質問サービスの一
部として、タグそれぞれ全てのために意図されたデータ
を送信する。このようなデータの例としては、時間情
報、フレーミング情報他の同期情報等がある。義務的デ
ータは識別情報を有してもよい。、
【００３８】「標準的な」質問を超える他の質問も可能
である。例えば、質問器は、質問を用いて特定のタグを
識別した後、タグのメモリに記憶される更なるデータを
そのタグへと送信することができる。質問器はタグが他
のデータをその質問器へと送信し返すことを要求しても
よい。これらの更なるデータの通信には、「標準的な」
質問において用いたデータレートを用いることができ
る。従って、タグそれぞれ全てへとコマンド及びデータ
を送信するために質問器を用いて、読みとりフィールド
における特定のタグを識別し、そのタグと双方向で通信
できる。質問において、ダウンリンクに要するデータ速
度は通常大きくない。なぜなら、質問信号は読みとりフ
ィールドの全てのタグが応答することを要求するのに必
要なビットのみを持っていればよいからである。ダウン
リンクにおけるデータ量と比べてアップリンクのデータ
量は通常かなり大きい。義務的データは時間が重大（ク
リティカル）である送信においてしばしば送信されるの
で、アップリンクのデータ速度はダウンリンクのものよ
りもかなり大きい方がよい。即ち、ダウンリンクデータ
速度がアップリンクデータ速度より小さいような非対称
性がある。
【００３９】第２のサービスは、「位置（位置決定）」
サービスである。これはタグの位置を位置決定するのに
用いられる。位置決定において、質問器はダウンリンク
に「位置決定信号」をタグへと送る。これは位置決定信
号が向かう特定のタグのアドレスを有する。このサービ
スでは、タグは単純な確認メッセージ（一定音信号等）
により応答するように要求される。上の狭帯域技術を用
いて、質問サービスの範囲を遙かに超えた範囲にて質問
器によって一定音信号を受信できる。従って、ダウンリ
ンクがアップリンクよりも大きなデータ速度である非対
称通信サービスが存在する。
【００４０】位置決定サービスは以下のように特定のタ
グ１０５の位置を決める。取扱システムはタグの位置の
情報を持っていないとする。質問器は位置決定信号を送
信し、そして可能性のある応答（確認メッセージ）を聴
く。各質問器は受信応答（もしあれば）の信号強度を決
めることができ、ＬＡＮ１０２又はアプリケーションプ
ロセッサ１０１の位置決定プロセスへとそれらの決定を
報告する。ここで、位置決定プロセスは、質問器により
位置決定プロセスへと報告される確認メッセージの信号
強度に基づいてタグの位置を決めることができるソフト
ウェアプロセスである。位置決定プロセスは、タグの位
置が最強の確認メッセージ信号強度を受信する質問器の
位置と等しいものとして決める。ここで、タグの位置の
精度は質問器の有効範囲である。
【００４１】別の態様では、位置決定プロセスは、もし
２以上の質問器が確認メッセージを受信した場合はタグ
の位置を決定するのにより複雑な方法を用いる。タグの
位置は、確認メッセージを受信した質問器、及び各質問
器の空間位置に基づいて決められる。例えば、もし２つ
の質問器が等しい信号強度の確認メッセージを受信した
場合、タグの位置はこれら２つの質問器の２等分線上に
あると推定できる。もし３つの質問器が確認メッセージ
を受信した場合は、「三角位置決定」が可能となる。文
献、"The NLOS Problem in Mobile Location Estimatio
n Proceeding 1996 5th International Conference on
Universal personal Communic. oct 96"by Marilynn Wy
le and Jack Holtman、を参照するとよい。
【００４２】第３のサービスは、「メッセージング」サ
ービスである。「メッセージング信号」と呼ぶダウンリ
ンク信号は、１以上のタグのアドレス、及びこれらのタ
グのためのデータを有し、質問器により送信される。メ
ッセージング信号のタグアドレスと合致するタグはその
データをプロセッサ３０５に関連づけられたメモリ３０
５ａへと記憶するように、またそのデータを用いて他の
機能を行うように指示される。タグがメッセージング信
号に応答する方法には幾つかの方法がある。メッセージ
ング信号がタグにデータを記憶するように指示すれば、
タグは、質問器へと確認メッセージを送り返すことによ
りメッセージング信号の受領を確認させる。代わりに、
もしメッセージング信号がタグに判断をすることを指
示、又は質問器へ他のデータを送り返すように指示すれ
ば、数ビットのデータの確認メッセージにより応答す
る。従ってメッセージングにおいては、もしアップリン
クが確認メッセージであれば、ダウンリンクがアップリ
ンクよりも大きなデータ速度を有するような非対称通信
パスが存在することとなる。
【００４３】別の態様では、上述のサービスの１つで始
まり別のサービスへと換えることができる。以下にこの
ような通信を可能にする方法を説明する。タグとの通信
を望むとする。メッセージングサービスが質問器からタ
グへと送信され、質問器で受信される単純な確認により
タグが応答することを指示する。更に、質問器が受信し
た確認メッセージに基づいて、質問器は更なるデータを
その質問器へとタグが送り返すようにタグに指示したい
とする。例えば、質問器はもし信号強度がしきい値より
も低ければ確認メッセージの信号強度を決め、メッセー
ジングサービスのためにアップリンクにて通常用いるデ
ータ速度までにアップリンクデータ速度を制限する。信
号強度はしきい値よりも上である他の場合は、質問器は
質問サービスのためにアップリンクにて通常用いられる
データ速度までにアップリンクデータ速度を変える。こ
こで、２つのアップリンクデータ速度を用いて説明した
が、他のデータ速度も用いることができる。
【００４４】一態様にて、上の３つのサービス全ては、
同じシステムにおいて共存し、同時に動作させる。これ
らのサービスは、必要なデータ速度に基づいて、質問器
からタグへの異なる範囲をサポートするということを認
識することから始める。例えば、質問サービスには、タ
グが質問器のそばを通る時等に短時間において相当な量
のデータ伝送を伴う。ある時において読みとりフィール
ドにいくつもタグが存在するときには必要なデータ速度
は更に増える。データを同時に伝送する複数のタグが同
時に存在すれば、お互い干渉せずに複数のアップリンク
を可能にするためにはプロトコルが必要である。一態様
において、アロハ(Aloha)又はスロテッドアロハ(Slotte
d Aloha)のプロトコルを用いる。質問サービスの通常の
データレートは、５０〜３００ｋｂｐｓの範囲である。
ここで、他の因子がないことにより、範囲とデータ速度
は相反する関係で、トレードオフすべきことに留意す
る。文献、"Queuing Systems Vol. 2 Computer Applica
tions" by Leonard Kleinrock, published by John Wil
ey & Sons, NY in 1976、を見るとよい。
【００４５】まとめると、データ速度には２つの異なる
「非対称性」がある。即ち、質問サービスにおけるアッ
プリンクの方がダウンリンクよりも大きなデータ速度の
場合、及び位置決定及びメッセージングサービスにおけ
るダウンリンクの方がアップリンクよりも大きなデータ
速度の場合である。従って、質問サービスの有効範囲は
位置決定又はメッセージングサービスのものよりも小さ
い。なぜなら、質問サービスにおけるアップリンクのデ
ータ速度要件はより大きいからである。この範囲におけ
る差違を図４に示した。これらのデータ速度の間の関係
を観測することは重要である。上の「範囲拡張」の章で
は、狭帯域フィルタリングを用いて相当な範囲拡張を達
成できたことを示した。位置決定及びメッセージングサ
ービスはダウンリンクがおおまかに数ｋｂｐｓのデータ
速度であり、アップリンクは数ｂｐｓである。質問サー
ビスはダウンリンクがおおまかに数ｋｂｐｓのデータ速
度であり、アップリンクは５０〜３００ｋｂｐｓであ
る。
【００４６】図５には、これら３つのサービスの間の範
囲の関係を示す。３つのサービス全てにダウンリンク範
囲５０３は等しい。位置決定サービスとメッセージング
サービスのアップリンク範囲５０２はおおまかにダウン
リンク範囲５０３のものと等しい。これに反し、質問サ
ービスのアップリンク範囲５０１はアップリンク範囲５
０２よりもかなり小さい。
【００４７】上の説明では同じアンテナ技術を３つのサ
ービスが用いるとして、指向性アンテナの効果に言及し
なかったが、これを用いて有効範囲を増加させ、アプリ
ケーションに最適化された「読みとりフィールド」を得
ることができる。以下には異なるアンテナパターンの利
用を説明する。
【００４８】ＲＦＩＤシステムのアーキテクチャー ここでは質問器の配置を議論する。図１に戻ると、アプ
リケーションプロセッサ１０１は乗客、荷物、カーゴに
関する情報を記憶するデータベース１１０をサポートす
る。例えば、データベース１１０は航空機に搭乗中の乗
客、乗客に対応する荷物、荷物の位置等の識別情報を有
する。飛行場（飛行場コンプレックスをいう）全体に質
問器を分布させることもできる。ここで、飛行場全体と
いうカバレッジは質問サービスにとって完全ではない。
即ち、質問サービスは飛行場の良好に区画された領域で
のみ利用可能である。なぜなら、質問サービスは一般
に、特定の位置（ドアウェー等）を通過する際にタグを
識別するのに用いられるからである。また、位置決定及
びメッセージングサービスにおいて飛行場のカバレッジ
は質問サービスのカバレッジよりも大きい。理想的には
飛行場の誰にでも位置決定及びメッセージングサービス
を提供することが望ましい。
【００４９】位置決定サービス又はメッセージングサー
ビスにおいて、飛行場におけて十分な数の質問器を配置
し、飛行場におけるいずれの場所も３つの質問器の範囲
内に入るものとする。これにより、受信アップリンク信
号強度の三角位置決定を用いて位置決定サービスを実装
することを可能にする。別の態様では、質問器は「部分
的に重なり合う」方式で配置され、飛行場におけるいか
なる場所も少なくとも１つの質問器の無線カバレッジ領
域内にあるようにする。この構成により、単純な位置決
定サービスを実装でき、この位置決定サービスの精度
（誤差）は１つの質問器のカバレッジ領域に匹敵する。
【００５０】別の態様では、質問器は「部分的に重なり
合う」方式で配置され、飛行場におけるいかなる場所も
少なくとも１つの質問器の無線カバレッジ領域内にある
ようにする。この構成により、単純な位置決定サービス
を実装でき、この位置決定サービスの精度（誤差）は１
つの質問器のカバレッジ領域に匹敵する。
【００５１】質問器が「部分的に重なり合う」方式で配
置された場合の位置決定モードを議論する。位置決定し
たいタグがダウンリンク範囲内にあるとする。すると、
タグはタグアドレスを含むダウンリンク信号を受信でき
る。ダウンリンクメッセージが自分へ向けられたもので
あるとタグが決めると、タグはアップリンク確認メッセ
ージ（例、定トーン）を（特定のプロトコルで）送信す
る。このトーンの生成及び送信を下に説明する。このア
ップリンク信号は質問器により受信される。
【００５２】上の方法をサポートする一般的なアンテナ
構成は、ダウンリンク送信アンテナとアップリンク受信
アンテナが両方全方向性アンテナである。例として、
２．４５ＧＨｚ（このようなシステムの利用が想定され
る）ではアンテナは、丸い接地面から下にのびる１／４
波長モノポール（例、金属）を用いることができ、アン
テナは天井に取り付けられ、アンテナパターンは概して
全方向性で接地面の下の空間がアンテナパターンのほと
んどを占める。
【００５３】図６にはこのような構成を示す。アンテナ
６０５はレードーム６０６やプラスチックカバーの中に
入れられてアンテナを外傷から守り美的に満足させる。
【００５４】図７には別態様を示す。建物はドロップ天
井７０２を有する。多くのドロップ天井はあまりＲＦ波
を吸収しないので７０４をドロップ天井７０２の上に配
置してレードーム７０６がドロップ天井７０２を突き出
るようにすることができる。ここではアンテナの部分の
うちレードームだけが可視であり、これは横幅５〜８ｃ
ｍほどであり更に小さいものもある。この設計はこのよ
うにアンテナをきわめて目立たなくすることができる。
図７、８のアンテナは「全方向性アンテナ」を構成す
る。
【００５５】このように概して、位置決定、メッセージ
ングモードでは、全方向性アンテナパターンはダウンリ
ンク、アップリンク両方のメッセージに有用である。質
問モードでは方向性（指向性）アンテナを用いて、質問
モードが利用可能な特定の空間量を規定する。図８に
は、異なるアンテナパターンが質問モードをサポートす
る方法の概念を示す。ダウンリンク（送信）アンテナ８
０１は全方向性アンテナであり、アップリンク（受信）
アンテナは指向性である。従っこの質問器からの８０１
は全３モードのいずれのダウンリンク信号をも送信す
る。アップリンクアンテナ８０２（指向性）は質問モー
ドのタグからアップリンク信号を受信する。
【００５６】図９、１０は異なる受信アンテナを用いる
２つの方法を示す。図９には、全方向性アンテナ９０
２、方向性アンテナ９０３の出力は線形な方法により結
合される。この技術により、システムが単純で低コスト
なものでもよく、いずれのアンテナからもアップリンク
信号を受信できる。しかし、信号が一方のアンテナから
のみ到来するのであれば３ｄＢ以上のロスを生じる。図
５には、１００２が１００３から１００４へと切り替え
る単純なスイッチ機構を示している。このことにより前
記３ｄＢのロスをなくすことができ（スイッチのロスが
無視できるとして）、質問器を単純にできる。
【００５７】モード遷移 上の議論では、送信に必要なデータの量及びアップリン
ク信号の受信信号強度に基づいて、タグとの通信がある
モードで開始され、別のモードへ遷移するような通信を
議論した。例えば、図２には、２１４信号（ここではサ
ブ搬送復調器２１２の出力）は質問モードが要するより
高いアップリンクデータ速度をサポートに適切なＳ／Ｎ
比が存在するかを決めるためにプロセッサ２００が用い
られる。２１４の指示情報は、フィルタ／アンプ２１０
の出力であることができ、また、ミキサ２０８の復調信
号２０９から取ることができる。
【００５８】別の遷移に、位置決定モードから質問モー
ドへの遷移がある。位置決定モード質問信号は質問器に
より送信され、２１４の指示信号を用いて、質問モード
が要するより高いアップリンクデータ速度をサポートに
適切なＳ／Ｎ比が存在するかを決める。別の遷移では、
タグが質問モードを用いて識別され、そのタグとデータ
通信が始まることを想定する。これらのデータ通信時に
は、アップリンクエラーレート（各アップリンクメッセ
ージのエラー検出符号を計算するプロセッサ２００によ
り決める）は、質問モードアップリンクデータ速度をサ
ポートするのにＳＮＲが十分に大きくないことを指示す
る。そこで、メッセージングモードでアップリンクデー
タ速度をかなり減少させてデータ通信が継続できる。
【００５９】ＲＦＩＤプロトコルのアーキテクチャ 上の動作モードをサポートする質問器１０３とタグ１０
５の間の通信に用いるプロトコルを説明する。通常のＲ
ＦＩＤ通信システムでは、質問器は「マスター」であり
タグは「スレーブ」である。質問器が通信を要求したと
きのみタグは質問器と通信できる。従って、時間を論理
的な「フレーム」に分割して考えてみる。１フレームは
質問器からタグへの第１通信を有し、次に逆の通信を含
んでいる。図１１はフレーム構造をおおまかに示してあ
る。フレームＡ１１１０とフレームＢ（１１２０）の２
つのフレームを有している。フレームＡ（１１１０）内
では、質問器はダウンリンクＤA１１０１の間タグと通
信する。ダウンリンクＤA１１０１が終わるとタグはア
ップリンクＵA１１０３の間質問器と通信する。タグは
アップリンクＵA１１０３の間質問器と通信する。同様
に、フレームＢ１１２０はダウンリンクＤB１１０２と
その後のアップリンクＵB１１０４を含んでいる。
【００６０】図１２はダウンリンクＤA１１０１の構造
を示す。第１に、一連の同期１２１０ビットが送信され
る。このことによりタグが質問器のタイミングと同期で
きる。次に、コマンド１２２０ビットフィールドを送
る。このコマンドはどの動作モードが要求されたかをタ
グに指示する。そして、データメッセージ１２４０が送
られる。このデータメッセージはタグそれぞれ全てのデ
ータ（クロックデータ、フレーム同期情報等）を有す
る。最後のフィールドはエラー検出訂正１２５０フィー
ルドである。これはダウンリンクメッセージのエラー検
出を可能にし、送信ビットによってはエラー訂正も行え
る。質問モードのこの例ではこれらが必要とされる。質
問モードの別態様では、同期１２１０とコマンド１２２
０フィールドを結合してもよく、エラー検出訂正１２５
０フィールドを除去してもよい。
【００６１】位置決定モードでは特定のタグがアドレス
指定される。従って更なるフィールド、タグアドレス１
２３０を設ける。メッセージングモードでは図１２の全
てのフィールドを用いることができる。
【００６２】図１３はアップリンクＵA１１０３の構造
を示す。アップリンクＵA１１０３は８スロットに分割
されている。３つの動作モードは８スロットを共有す
る。この共有は幾つかの方法により行えるが単純な方法
は、純粋なＦＤＭである。この方法では、質問器１０３
はまずダウンリンクＤA１１０１を送信する。このメッ
セージは標準的な質問モードに応答するようにタグ１０
５に指示する。このモードでは、タグ１０５はそのアッ
プリンク情報を乱選択された時間スロットにて複数回送
信する。アップリンク情報が送信される時間スロットの
数、全体のトランザクションの滞在時間の両方は、読み
とりフィールドにてサポートするべきタグの数、トラン
ザクションが要する時間等に基づいて確率問題により解
決される。図１３には、スロット１３０２の間ＵＩ１
（１３１１）、またスロット１３０６の間ＵＩ２（１３
１２）のアップリンク情報をタグは送信している。この
方法により複数のタグが同じフレームの間にそれらのア
ップリンク情報に応答することができる。
【００６３】メッセージングモードでは、質問器１０３
はダウンリンクＤA１１０１を送信する。このコマンド
１２２０フィールドはタグ１０５にメッセージングモー
ドが所望されていることを指示し、また、各々がタグア
ドレス１２３０フィールドに自分のアドレスと合致する
ものがあるか判断できるように全てのタグがダウンリン
クＤA１１０１を取ることを継続することを指示する。
タグアドレス１２３０フィールドにアドレスがあるタグ
は、アップリンクメッセージを送信して応答する。図１
３では、メッセージＵＭ1１３１３が８スロットにおい
て送信されている状態を示してある。８スロット全てを
要するのは、メッセージングモードのアップリンク範囲
がダウンリンク範囲と匹敵するようにこのアップリンク
信号のＳＮＲを向上させるためである。
【００６４】位置決定モードでは、質問器１０３はダウ
ンリンクＤA１１０１を送信する。このコマンド１２２
０フィールドはタグに位置決定モードが所望されている
ことを指示し、また、各々がタグアドレス１２３０フィ
ールドに自分のアドレスと合致するものがあるか判断で
きるように全てのタグがダウンリンクＤA１１０１を取
ることを継続することを指示する。タグアドレス１２３
０フィールドにアドレスがあるタグは、アップリンクメ
ッセージを送信して応答する。図１３では、メッセージ
ＵＬ1１３１４が８スロットにおいて送信されている状
態を示してある。８スロット全てを要するのは、メッセ
ージングモードの理由と同じである。この技術を用い
て、異なるスロットにて送信することにより質問モード
メッセージ（ＵＩ１、ＵＩ２等）は、アップリンクＵA
１１０３を共有できる。
【００６５】上に示した標準的な質問モードの後、質問
器１０３は質問モードアップリンクデータ速度で特定の
タグからデータを受信することを望むとする。幾つかの
方法により行えるが一態様では、質問器は「標準的な」
質問モードで行われるように特定のタグアドレス１２３
０を含む質問信号を全てのタグに送信する。この質問信
号は、このタグがデータメッセージ１２４０フィールド
にて指定して要求された特定のデータにて応答すること
を指示し、図１３のアップリンクスロット機構を用いる
ことを指示する。即ち、可用スロットのサブセットのみ
にて要求データを送信する。質問モード信号の範囲内の
他のタグは可用スロットの外にてそれらの義務的データ
によって応答するか、又は質問信号はそれら他のタグを
サイレント状態にとどまらせる。別態様では、質問信号
は特定のタグが図１３の全てのスロットにて要求データ
を送信することを指示し、また質問信号の範囲内の他の
タグ全てには別の指示の質問信号を受信するまでサイレ
ント状態であることを指示する。
【００６６】次の問題は、同じ質問器１０３を用いて全
３動作モードをシステムがどのようにサポートするかで
ある。（ａ）時間分割多元接続（ＴＤＭＡ）、（ｂ）周
波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）の２態様があげられる。
【００６７】ＴＤＭＡでは、アップリンク信号は時共有
される。図１のように、各質問器１０３はアプリケーシ
ョンプロセッサ１０１とＬＡＮ１０２を介して通信す
る。ＬＡＮ１０２はタイミング情報、質問器１０３との
データ伝送を提供する。お互い「無線接触」している各
質問器１０３を同じドメイン内にあるとする。「無線接
触」とは、他の質問器の範囲と重ならない図５の１質問
器の最大範囲のものである。このような質問器は他の質
問器と別のドメインにある。ドメインの例としては、建
物の１フロア、１フロアの部分があり、ＲＦに関して他
のサブセットと絶縁されている。各ドメイン内では、全
ての質問器が時間同期されている。
【００６８】アップリンクに対して別態様がある。例え
ば、各ドメイン内の質問器全てはアップリンク信号
（例、アップリンクＵA１１０３）それぞれに対して同
じモードで動作する。これは３動作モードの間でアップ
リンクＵA１１０３時限を時分割するのでＴＤＭＡと呼
ばれる。
【００６９】別態様では、質問モードは他の２つのモー
ドと同時に進行する。従って、位置決定モード、メッセ
ージングモードはアップリンクＵA１１０３時限を共有
するためにＦＤＭＡを用いる。全３モードはＦＤＭＡを
用いてアップリンクＵA１１０３時限を共有できる。Ｆ
ＤＭＡを行うため、３０８の周波数源はプロセッサの黒
奥さん賞としてよく用いられる水晶を用いる。上の狭帯
域動作の章では、３０８は３２ｋＨｚの水晶であり、サ
ブ搬送周波数は３２ｋＨｚ信号から得られた。回路を多
少拡張して３０７は２以上のサブ搬送周波数の生成をサ
ポートできる。ダウンリンク信号のコマンド１２２０に
おける情報に基づいてタグはどのサブ搬送周波数（複数
かもしれない）をそれらのアップリンク信号を送信する
のに用いるかを指示する。この方法により２以上のタグ
は同時にアップリンク信号を送信できる。なぜなら、質
問器は同時間に複数のサブ搬送周波数上のアップリンク
信号を復号できるからである（下を参照）。上のように
ＦＤＭＡを用いると、あるタグが質問モード信号に応答
しているのと同じ時間に別のタグが位置決定モード信号
を別のサブ搬送周波数で応答することができる。低コス
トを実現するサブ搬送周波数の構成は下に述べる。
【００７０】タグ設計 上にはＭＢＳ技術を用いたＲＦＩＤタグの基本的な運用
を述べた。ここでは、上の３モードをサポートする具体
的な技術を述べる。タグが位置決定モード信号に応答す
ることを望めば３０７はサブ搬送周波数ｆsを生成す
る。上の一態様では、サブ搬送周波数信号はデータで変
調されず、その信号は３０２ダイオードへと交流状態の
バイアス電流を共有するのに用いられる。従って、サブ
搬送周波数ｆsのアンテナとダイオードの間のインピー
ダンス合致を変えることとなる。
【００７１】アップリンク信号の間、質問器が周波数ｆ
cの純粋なＣＷ音を送信すると仮定する。３０２が交互
に逆転し周波数ｆsでバイアスされて進められると、反
射信号は周波数（ｆc−ｆs）と（ｆc＋ｆs）にある（こ
の混合プロセスのオーバートーンは無視する）。この信
号を質問器が受信すると、サブ搬送復調器２１２は周波
数ｆsの単一音となる。このサブ搬送周波数の存否は、
確認を受信したかを決めるのに用いられる。
【００７２】別態様では、３０７はサブ搬送周波数ｆs
を生成し、そのサブ搬送上へ非常に低ビット速度でデー
タを変調する。得られる変調サブ搬送信号は、３０２ダ
イオードへ交流状態のバイアス電流を供給するのに用い
られ、従って、データにより変調されたサブ搬送周波数
ｆsの反射信号を生成するように、アンテナとダイオー
ドの間のインピーダンス合致を変えることとなる。この
後者の態様は、一定音を単に送信することに加えて、タ
グはその状態を含む情報を送信するのに用いられる。両
方の場合、受信信号の信号強度を用いてタグの位置が決
められる。
【００７３】タグが質問モード又はメッセージングモー
ドに応答することを望む場合、２１１がサブ搬送周波数
ｆs上へと変調される。ＢＰＳＫ又はＱＰＳＫ変調を用
いるとする。この信号を質問器１０３が受信すると、２
１１の結果は周波数ｆsの搬送波上へと変調されたＢＰ
ＳＫ又はＱＰＳＫ信号である。この信号はサブ搬送ｆs
から復調して２１１を回復する。質問モードでは２１１
はビット速度５０〜３００ｋｂｐｓであり、メッセージ
ングモードではかなり低いビットレートを用いる（下参
照）。異なる情報信号のデータ速度をサブ搬送周波数ｆ
s上へと変調する能力の実装は設計的には単純である。
【００７４】質問器設計 全３モードをサポートする質問器１０３の設計を議論す
る。反射信号は２０６により受信され、２０７により増
幅される。ミキサ２０８はホモダイン検出を行う。ミキ
サ２０８は復調信号のＩ及びＱ両方の成分を作る。これ
らの信号はシステムの幾つかのところで再結合される。
フィルタ／アンプ２１０はフィルタリングプロセスの前
にこれらの信号を再結合することとする。
【００７５】３モードをサポートする質問器１０３の実
装において、受信信号のフィルタリング、サブ搬送周波
数の選択、復調技術は重要である。第１に、サブ搬送周
波数の選択を考える。ＭＢＳシステムは「反射雑音」に
対処しなければならない。物体によっては蛍光のように
ＡＣ線周波数のオーバートーンのＲＦ信号を変調・反射
する。従って、このような反射雑音はなるべく避けた
い。
【００７６】実験により反射雑音はサブ搬送周波数が１
００ｋＨｚよりも大きければ減ることがわかっている従
って、サブ搬送周波数ｆsは１００ｋＨｚ以上であると
仮定する。。
【００７７】第２に、タグにおけるサブ搬送周波数の生
成のしやすさがある。水晶を１ＭＨｚの倍数のような周
波数以外に３．５７９５ＭＨｚのような半端な周波数に
も使える。８ＭＨｚを使うと、ｆsの１又は２ＭＨｚへ
の計算が容易となるのでこれを想定する。
【００７８】サブ搬送周波数は２つの理由により大きす
ぎてはならない。第１に、水晶が高価になるから、第２
に、サブ搬送からの情報信号の復調が複雑になるからで
ある。即ち、サブ搬送信号がサンプリングされると要求
するサンプリングレートは比例して大きくなってしま
う。従って、Ａ／Ｄ変換器、ＤＳＰもパワフルなものが
必要となる。１００ｋＨｚ〜２ＭＨｚの間のサブ搬送周
波数が適切であると考える。
【００７９】ＴＤＭＡアップリンクを用いると、同じｆ
sは全３動作モードで用いられる。図２のフィルタ／ア
ンプ２１０はこれら全３モードにて同じ周波数を中心に
することができる。フィルタ／アンプ２１０のバンド幅
は、質問モードからのアップリンク信号である最大バン
ド幅信号を通過するのに十分広くあるべきである。例え
ば、アップリンク信号１００ｋｂｐｓ、ＱＰＳＫ変調を
想定すると、信号バンド幅は１００ｋＨｚである。フィ
ルタリングアップリンク信号はサブ搬送復調器２１２に
送られる。質問モードでは例えば、１００ｋｂｐｓのＱ
ＰＳＫ情報信号が復調される。位置決定モード、メッセ
ージングモードではサブ搬送復調器２１２の更なる処理
を要する。質問モードにおける情報信号のバンド幅は、
１００ｋＨｚである。これらモードのバンド幅を予測す
る。各フレームが継続時間であると仮定する。即ち、１
２０３のようなフレームのアップリンク部分は継続時間
約１００ｍｓである。更に、メッセージングモードでは
全４ビットが送信されるとする。従ってＱＰＳＫ変調を
用いると有効ビット速度は４０ｂｐｓとなり、信号バン
ド幅は４０Ｈｚとなる。従って、フィルタ／アンプ２１
０の出力はメッセージングモードが必要なものよりも２
５００倍である。即ち、メッセージングモードの入信号
の雑音バンド幅（１００ｋＨｚ）は３４ｄＢここで必要
な４０Ｈｚよりも大きく、メッセージングモードの有効
範囲をかなり減少させる。これに対処するため上述の狭
帯域技術を用いる。位置決定モードではアップリンク信
号は一定音である。よってデータ速度は１０ｂｐｓとな
り占有信号バンド幅は（ドップラーシフトなしで）１０
Ｈｚである。よってフィルタ／アンプ２１０からの入信
号の雑音バンド幅（１００ｋＨｚ）は４０ｄＢここで必
要な１０Ｈｚよりも大きく、範囲は大いに減少する。同
様に狭帯域路は技術を用いると、サブ搬送復調器２１２
は１００ｋｂｐｓ信号を復調し、またもっと低いバンド
幅信号をフィルタリング・復調するので、サブ搬送復調
器２１２にはＤＳＰがよい。これは位置決定モードとメ
ッセージングモードの両方の受信信号強度を要するから
である。ＤＳＰを用いればＡ／Ｄ変換器も必要であるが
図示していない。
【００８０】これらは以下のように実装する。フィルタ
／アンプ２１０は質問モード信号（１４０７、図１４参
照）に必要なバンド幅（１００ｋＨｚ）の受信信号を最
初にフィルタリングする。サブ搬送復調器はＤＳＰでも
よく、ＡＳＩＣやＤＳＰの組合せでもよい。更なるフィ
ルタリングは不要なのでこれは質問モード信号１４０７
を復調するのに用いる。メッセージングモード、位置決
定モード信号１４０６に対しては、雑音バンド幅を上述
のように減らすために狭帯域フィルタリングを行うので
ＤＳＰがよい。このサブ搬送信号からデータを復調すべ
き場合は、公知の技術によりＤＳＰを対応させる。代わ
りにＤＳＰを全ての機能を行うようにしてもよい。この
場合同時間には１つずつである。また、更なるディジタ
ルフィルタリングや復調を行わせてもよい。
【００８１】ＦＤＭＡアップリンクを用いて、図１４に
示すように、質問モードには１つのサブ搬送周波数ｆs1
を用い、メッセージングモード、位置決定モードには別
のｆs2を用いる。図２のフィルタ／アンプ２１０は図１
４の両方の信号を通過させる。サブ搬送復調器２１２は
両方のアップリンク信号を同時に処理できることを要す
る。上のように値を想定する。即ち、質問モードの信号
バンド幅１４０３は１００ｋＨｚで、サブ搬送周波数ｆ
s1（１４０１）に位置し、また、メッセージングモード
の信号バンド幅１４０４は４０Ｈｚでありサブ搬送周波
数ｆs2（１４０２）を中心にするとする。
【００８２】図１５は、ＦＤＭＡを用いるサブ搬送復調
器の例である。フィルタｆs1１５０１は応答がサブ搬送
周波数ｆs1の周辺にある。このフィルタｆs1１５０１を
高データレート復調器１５０３と共に用い、高データレ
ート信号１５０５を回復する。これは質問モードからの
アップリンク信号１４０７である。同様に、フィルタｆ
s2１５０２はｆs2の周辺に応答があり、低データレート
復調器１５０４と共に用い、低データレート信号１５０
６を回復させる。これはメッセージングモード又は位置
決定モードからのアップリンク信号（１４０６）であ
る。メッセージングモードと位置決定モードのバンド幅
は比較的類似しているので同じ低データレート復調器１
５０４を用いて各信号を復調するとする。、
【００８３】上に基づき、ｆs2の配置は以下のようにす
る。フィルタｆs1を合致(matched)フィルタ（sinｘ／
ｘ）とする。ｆs2がこのフィルタの最初のゼロにて位置
するとする（合致フィルタ応答１４０５を見よ）。ｆs2
がこの位置なので、メッセージング又は位置決定アップ
リンク信号はフィルタｆs1（１５０１）により激しくフ
ィルタリングされ、この信号は高データレート復調器１
５０３とほとんど干渉しない。ｆs2を中心とする質問モ
ードアップリンク信号は、フィルタｆs2１５０２が非常
に狭帯域なのでメッセージング又は位置決定アップリン
ク信号とはほとんど干渉しない。
【００８４】サブ搬送復調器２１２をＤＳＰにて実装で
きる。図１５の機能を全て速く処理できれば実時間で行
える。ＤＳＰ海苔点は前に述べた。
【００８５】別態様では、フィルタｆs2１５０２と低デ
ータレート復調器１５０４両方の実装にＤＳＰを用いる
ことができる。前述のＴＤＭＡの議論における態様であ
る。情報を中央制御要素へ供給できるように、低データ
レート復調器１５０４は受信信号の信号強度１５０７を
も出力すべきで、タグの位置を決定できる。
【００８６】プロトコルパラメータの選択 上のプロトコルの多くのパラメータを選択することを考
える。以下の要素が重要となる。即ち、（１）質問モー
ドが同時に読みとりフィールドにおいてサポートすべき
タグはどのくらいの数か？（２）読みとりフィールドを
どのくらいの速度でタグは移動するのか？（３）質問モ
ードが動作すべき最大範囲はどのくらいか？である。上
の全ての要素は、最も重要なファクターである１フレー
ムの継続時間を決めるのに貢献させる。よって動作モー
ド３つは空間時間において競合する。
【００８７】アプリケーションプロセッサ１０１がある
ドメイン内の全ての質問器に以下の指示を送るとする。
第１に、アップリンクアンテナパターン（図８の８０４
参照）へ移動するタグのいずれも質問されるように、質
問モードをサポートし続ける指示。第２に、タグ１２３
４５の位置を決める指示。第２にタグ２３４５６へテキ
ストメッセージを送る指示。タグがいつでも質問モード
のアップリンクアンテナパターン８０４に入ることがで
きるので、質問器は規則的に質問フレームを送信すべき
である。即ち、ダウンリンク信号はアップリンクアンテ
ナパターン８０４内のタグが質問モードで応答するよう
に要求する。質問フレームの規則的送信の周波数は上の
（１）〜（３）に基づく。質問モード応急を満足して他
の全てのフレームが質問フレームであるように決めたと
する。すると、最初の質問フレームの後、位置決定モー
ドフレームがタグ１２３４５へ送信できる。更に、第２
の質問モードフレームが送信される。また別の質問モー
ドフレームが送信される。そしてもし適当な確認を受信
できない場合は位置決定モード又はメッセージングモー
ド指示が繰り返される。この方法により３動作モードが
時共有される。
【００８８】アプリケーションインタフェース 図１６は別の建物内通信システムと図１のＲＦＩＤシス
テムが相互接続する方法を示す。ボイスメールシステム
１６１０はＬＡＮ１０２を介してアプリケーションプロ
セッサ１０１と通信する。電子メールシステム１６１０
もＬＡＮ１０２を介してアプリケーションプロセッサ１
０１と通信する。また、ボイスメールシステム１６１０
や電子メールシステム１６１０もサポートでき、これら
はＬＡＮ１０２を介してではなくアプリケーションプロ
セッサ１０１と直接接続してもよい。また、図１６では
アプリケーションプロセッサ１０１は独立のように示し
てあるが、１以上の質問器１０３として提供してもよ
い。
【００８９】人１に向かうメッセージがボイスメールシ
ステム１６１０により受信されるとする。またボイスメ
ールシステム１６１０がこのメッセージを重要であると
決め、人１が持っているタグへ送信すべきとする。ボイ
スメールシステム１６１０はいろいろな方法によりこの
重要度を判断できる。例えば人に促す場合がある。また
ボイスメールシステム１６１０が入メッセージを所定の
基準によりフィルタリングする方法がある。
【００９０】人１が人２からの情報は常に促してほしい
ものとする。人１はボイスメールシステム１６１０に自
動的に人２の電話番号から発呼された場合は知らせるこ
とを要求する。これは番号識別機能を用いる。ボイスメ
ールシステム１６１０がメッセージを重要であると決め
たとすると、図１のＲＦＩＤシステムのアプリケーショ
ンプロセッサ１０１へと信号１５２０が送られる。アプ
リケーションプロセッサ１０１は全ての（又は、あるド
メイン内の全て）質問器１０３に重要なメッセージが到
着したことを人１のタグ１０５に知らせるメッセージン
グモード信号を送信するように指示する。この応答がタ
グ１０５により受信されると、アプリケーションプロセ
ッサ１０１、そしてボイスメールシステム１６１０へと
渡され、メッセージの確認をする。タグが成功裏に受信
したならばこのようなメッセージを人１が受信する方法
は前記Shoberのページャー特許出願に記載されている。
【００９１】電子メールシステム１６１０が電子メール
を受信すると同様な手順が行われる。電子メールアドレ
スのリストをサポートして、そのリストに入っている多
くの人にメッセージを送ることができる。
【００９２】上述のようにＲＦＩＤシステムはタグのお
およその位置を決定できる。質問器１０３が建物全体に
配置され、定期的に質問モードメッセージを送るとす
る。タグは義務的データにより応答するとする。従っ
て、この時点において、（１）どの質問器義務的データ
を受信したか、（２）時間、にもとづいてそのタグの位
置をわかる。従って、図１６において、成功した質問モ
ードトランザクション毎に質問器１０３がアプリケーシ
ョンプロセッサ１０１へタグの識別番号、タグとの通信
が成功した質問器１０３の位置、時間の各情報を少なく
とも有する。この情報は位置データベース１６５０に記
憶される。
【００９３】ボイスメールシステム１６１０、電子メー
ルシステム１６１０又は他のシステム１６６０が人１の
位置を知りたいとする。アプリケーションプロセッサ１
０１はまず位置データベース１６５０を検査して人１の
最新位置がファイル上にあるかを確かめる。その最新位
置が十分に最新であれば、位置データベース１６５０の
情報は適切となる。この情報により人１の位置を狭める
ことができる。アプリケーションプロセッサ１０１はド
メインを限定することができる。
【００９４】人以外の動物、物に上の位置決定システム
を用いることができる。また、建物内のセキュリティ問
題に用いるのではなく、物の管理システム等に用いるこ
とができる。
【００９５】緊急モード タグ１０５が最寄りの質問器１０３へデータを送信すべ
きであると決める場合を考える。この例として、タグ１
０５が緊急事態を知らされた場合が想定できる。
【００９６】このような緊急な要求を送信する方法は幾
つかある。タグ１０５は常にダウンリンク範囲にいるの
で、メッセージングモードに対しては常にアップリンク
範囲にいる。タグがメッセージングモード伝送を受信す
ると、特定のビットパターンのアップリンク信号で応答
することができ、質問器１０３のサブ搬送復調器２１２
により識別される。
【００９７】代わりに、タグはメッセージングモード伝
送に応答し、通常用いるサブ搬送周波数とは異なるサブ
搬送周波数ｆsを用いて送信する。これは「緊急チャネ
ル」である。この信号を受信するためには、サブ搬送復
調器２１２にフィルタｆs2１５０２、低データレート復
調器１５０４の更なるデバイスを加える。図１７にはこ
の追加を示してある。１７１０と１７２０は「緊急チャ
ネル」のサブ搬送周波数に常に同調されている。従っ
て、タグ１０５は緊急事態であることをアプリケーショ
ンプロセッサ１０１へと常に知らせることができる。
【００９８】
【発明の効果】以上述べたように本発明により、セキュ
リティ、位置決定、低速度データ通信アプリケーション
の各問題を解決するようなシステムを提供でき、変調バ
ックスキャッタを用いた無線周波数識別システムを単一
のシステムで単一のインフラでセキュリティ、位置決
定、低速度データ通信アプリケーションにて提供でき
た。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムの実施例
のブロック図。
【図２】図１のＲＦＩＤシステムで使用される質問器ユ
ニットの実施例のブロック図。
【図３】図１のＲＦＩＤシステムで使用されるタグユニ
ットの実施例のブロック図。
【図４】質問モード、ロケーションモード、メッセージ
ングモードの各範囲の関係を表す図。
【図５】質問モード、ロケーションモード、メッセージ
ングモードのアップリンク範囲、及びこれら全てのダウ
ンリンク範囲の関係を表す図。
【図６】建物の天井における全方向性アンテナの取り付
け構成を示す部分断面側方図。
【図７】建物の天井における全方向性アンテナの取り付
け構成の別の態様を示す部分断面側方図。
【図８】アップリンクアンテナパターンとダウンリンク
アンテナパターンの関係を示す上視図。
【図９】２つの受信アンテナからの入力を結合する構成
を示すブロック図。
【図１０】２つの受信アンテナからの入力を切り替える
構成を示すブロック図。
【図１１】ダウンリンク、アップリンク信号のフレーム
構造を示す時間フレーム図。
【図１２】ダウンリンク信号がどのようにサブ分割され
るのかを示すグラフ図。
【図１３】アップリンク信号がどのようにサブ分割され
るのかを示すグラフ図。
【図１４】メッセージングモードのアップリンク応答の
位置を示す帯域グラフ図。
【図１５】図２のサブ搬送復調器がどのように２つのサ
ブ搬送チャネル上の復調をサポートするのかを示すブロ
ック図。
【図１６】図１のＲＦＩＤシステムがどのように電子メ
ール、ボイスメールシステム等に相互接続されるかを示
すブロック図。
【図１７】図２のサブ搬送復調器がどのように緊急チャ
ネル上の復調をサポートするのかを示すブロック図。
【符号の説明】
１０１ アプリケーションプロセッサ １０２ ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ） １０３、１０４ 質問器 １０５、１０６、１０７ タグ ２００ プロセッサ ２００ａ 情報信号 ２０１ 無線信号源 ２０２ 変調器 ２０３ 送信器 ２０４ 送信アンテナ ２０６ 受信アンテナ ２０７ 低ノイズアンプ ２０８ ミキサ ２０９ 復調信号 ２１０ フィルタ／アンプ ２１１ 情報信号 ２１２ サブ搬送復調器 ２１３ 情報信号 ２１４ 信号 ３０１ アンテナ ３０２ 検出器／変調器 ３０３ アンプ ３０４ クロック回復回路 ３０５ プロセッサ ３０６ 情報信号リード ３０７ 変調器制御回路 ３０８ サブ搬送周波数源 ３１０ 電池 ３１１ 変調サブ搬送信号 ３１２ リード ６０１ 床 ６０２ 天井 ６０３ アンテナケーブル ６０４ 接地面 ６０５ アンテナ ６０６ レードーム ６０７ アンテナパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 質問器へデータを送信することができる
    制御要素を有する通信システムであって、１以上の前記
    質問器は１以上のタグへ変調無線信号を送信することが
    でき、１以上のタグは、１以上の前記質問器による受け
    取りのために反射変調信号を形成することができ、 （Ａ）前記質問器は、第１情報信号の生成器を有し、前
    記第１情報信号は、前記制御要素から受信したデータか
    ら少なくとも一部を取られた内容を有し、 （Ｂ）前記質問器は、前記第１情報信号の生成器に応答
    して無線信号を前記第１情報信号で変調して変調無線信
    号を生成する変調器を更に有し、 （Ｃ）前記タグは、サブ搬送信号の生成器、及び第２情
    報信号を用いて前記サブ搬送信号を変調して変調サブ搬
    送信号を生成する変調器を有し、 （Ｄ）前記タグは、前記変調サブ搬送信号を用いて前記
    変調無線信号の反射を変調して反射変調信号を形成する
    バックスキャッタ変調器を更に有し、 （Ｅ）前記質問器は、前記反射変調信号を復調して前記
    第２情報信号を回復する復調器を更に有し、 （Ｆ）前記質問器は、前記第２情報信号の１以上の特性
    を決める手段を更に有し、 （Ｇ）前記質問器は、前記第２情報信号の少なくとも一
    部の内容又はその１以上の特性からなるデータを前記制
    御要素へ送信する手段を更に有し、 （Ｈ）前記制御要素は、特定の前記タグの位置を決める
    手段を有することを特徴とする通信システム。
  2. 【請求項２】 前記第２情報信号の１以上の特性を決め
    る手段は、前記第２情報信号の信号強度を決める手段を
    有することを特徴とする請求項１のシステム。
  3. 【請求項３】 前記制御要素は、特定の前記タグの位置
    を決めるための要求を１以上の前記質問器へ送信する手
    段を有することを特徴とする請求項１のシステム。
  4. 【請求項４】 前記制御要素は、１以上の前記タグの現
    在の位置を１以上の他の通信システムと通信する手段を
    有することを特徴とする請求項１のシステム。
  5. 【請求項５】 データベースにおける１以上の前記タグ
    の位置を記憶する記憶媒体を更に有することを特徴とす
    る請求項１のシステム。
  6. 【請求項６】 データベースにおける１以上の前記タグ
    の位置の履歴を記憶する記憶媒体を更に有することを特
    徴とする請求項１のシステム。
  7. 【請求項７】 前記質問器において前記復調器は、ホモ
    ダイン復調器からなることを特徴とする請求項１のシス
    テム。
  8. 【請求項８】 前記第２情報信号の１以上の特性を決め
    る手段は、ＤＳＰを有することを特徴とする請求項１の
    システム。
  9. 【請求項９】 前記第２情報信号の１以上の特性を決め
    る手段は、フーリエ変換を行う手段を有することを特徴
    とする請求項１のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記質問器は、ドロップ天井に取り付
    けられレードームにより覆われたアンテナを更に有する
    ことを特徴とする請求項１のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記質問器は、ドロップ天井に取り付
    けられレードームにより覆われたアンテナを更に有し、
    このアンテナは接地面を有し、 前記接地面が前記ドロップ天井の上に位置するように、
    前記アンテナは前記ドロップ天井に取り付けられること
    を特徴とする請求項１のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記質問器は、１以上のアンテナを有
    し、 前記アンテナは、地平面と平行に取り付けられた接地
    面、及び前記接地面から下方に突き出たモノポールを有
    することを特徴とする請求項１のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記質問器は、送信アンテナ及び受信
    アンテナを有し、これらアンテナのアンテナ利得の相違
    は３ｄＢｉを超えることを特徴とする請求項１のシステ
    ム。
  14. 【請求項１４】 前記質問器は、送信アンテナ及び受信
    アンテナを有し、これらアンテナのアンテナ利得の相違
    は３ｄＢｉを超え、 前記送信アンテナは、地平面と平行に取り付けられた接
    地面、及び前記接地面から下方に突き出たモノポールを
    有することを特徴とする請求項１のシステム。
  15. 【請求項１５】 前記質問器は、２以上の受信アンテナ
    を有することを特徴とする請求項１のシステム。
  16. 【請求項１６】 前記質問器は、前記２以上の受信器か
    らの信号を結合する手段を有することを特徴とする請求
    項１５のシステム。
  17. 【請求項１７】 前記質問器は、前記２以上の受信器か
    らの信号を切り替える手段を有することを特徴とする請
    求項１５のシステム。
  18. 【請求項１８】 前記タグそれぞれに前記第１情報信号
    を送信する手段を更に有することを特徴とする請求項１
    のシステム。
  19. 【請求項１９】 （Ａ）第１情報信号で無線信号を変調
    して変調無線信号を発生させることができ、前記変調無
    線信号を１以上のタグへ送信することができる１以上の
    質問器と、 （Ｂ）前記変調無線信号を受信することができ、この変
    調無線信号から１以上の前記質問器による受け取りのた
    めに反射変調信号を形成することができる１以上のタグ
    とを有し、 （Ｃ）前記タグは、サブ搬送信号の生成器を有し、変調
    器が第２情報信号を用いて前記サブ搬送信号を変調して
    変調サブ搬送信号を生成することができ、 （Ｄ）前記タグは、前記第１情報信号に応答してこの第
    １情報信号の内容に基づいて前記第２情報信号の内容の
    少なくとも一部、データ速度、又は変調を決める手段を
    更に有し、 （Ｅ）前記タグは、前記変調サブ搬送信号を用いて前記
    変調無線信号の反射を変調して前記反射変調信号を形成
    することができるバックスキャッタ変調器を更に有し、 （Ｆ）前記質問器は、前記反射変調信号を復調して前記
    第２情報信号を回復することができる復調器を更に有
    し、 （Ｇ）前記質問器は、前記第２情報信号の１以上の特性
    を決める手段を更に有し、 （Ｈ）前記質問器は、第２情報信号の１以上の前記特性
    に応答して前記タグが前記第１情報信号の内容、データ
    速度又は変調を変えるべきかを決定する手段を更に有
    し、 （Ｉ）前記質問器は、この決定に前記第１情報信号を従
    わせる手段を更に有することを特徴とする通信システ
    ム。
  20. 【請求項２０】 前記第２情報信号の特性に応答して決
    定する手段（Ｈ）は、前記第２情報信号の信号強度に応
    答することを特徴とする請求項１９のシステム。
  21. 【請求項２１】 １以上のタグを有する通信システムに
    おいて、前記タグは、 （Ａ）無線信号を受信する手段と、 （Ｂ）送信されるメッセージに応答してそのメッセージ
    の１以上の状態を検知する手段と、 （Ｃ）サブ搬送信号を生成する手段と、 （Ｄ）１以上の前記状態を表す情報信号を供給する手段
    と、 （Ｅ）前記サブ搬送信号を前記情報信号により変調して
    変調サブ搬送信号を形成する手段と、 （Ｆ）前記変調サブ搬送信号を用いて前記無線信号の反
    射を変調して反射変調信号を形成するバックスキャッタ
    変調手段とを有することを特徴とする通信システム。
  22. 【請求項２２】 １以上の質問器を更に有し、この質問
    器は、 （Ｇ）前記反射変調信号を受信し復調して前記情報信号
    を回復させる手段と、 （Ｈ）前記情報信号において１以上の前記状態の指示情
    報を検知する手段とを有することを特徴とする請求項２
    １のシステム。
  23. 【請求項２３】 １以上の制御要素を更に有し、この制
    御要素は、 （Ｉ）前記情報信号の少なくとも一部の内容を１以上の
    前記質問器から受信する手段を有し、前記内容は、１以
    上の前記状態を指示するを有することを特徴とする請求
    項２２のシステム。
  24. 【請求項２４】 １以上のタグを有する通信システムに
    おいて、前記タグは、 （Ａ）無線信号を受信する手段と、 （Ｂ）２以上のサブ搬送信号を生成する手段と、 （Ｃ）送信されるメッセージに応答してそのメッセージ
    の１以上の状態を検知する手段と、 （Ｄ）前記生成のために、１以上の前記状態を検知した
    ときに前記２以上のサブ搬送信号の特定の１つ（以下、
    サブ搬送Ａ）を選択する手段と、 （Ｅ）サブ搬送Ａを前記状態の表現からなる情報信号に
    より変調して変調サブ搬送信号を形成する手段と、 （Ｆ）前記変調サブ搬送信号を用いて前記無線信号の反
    射を変調して反射変調信号を形成するバックスキャッタ
    変調手段とを有することを特徴とする通信システム。
  25. 【請求項２５】 １以上の質問器を更に有し、この質問
    器は、 （Ｇ）前記反射変調信号を受信する手段と、 （Ｈ）前記反射変調信号を復調する手段と、 （Ｉ）サブ搬送Ａに信号が存在するかを決める手段とを
    有することを特徴とする請求項２４のシステム。
  26. 【請求項２６】 １以上の前記質問器から前記反射変調
    信号の少なくとも一部の内容を受け取ることができる１
    以上の制御要素を更に有し、 この制御要素は、前記内容から１以上の前記状態の状態
    であることを表す内容を得る手段を有することを特徴と
    する請求項２５のシステム。
  27. 【請求項２７】 （Ａ）無線信号を１以上のタグへ送信
    する手段と、 （Ｂ）１以上の前記タグから反射変調信号を受信する手
    段と、 （Ｃ）変調サブ搬送信号を得るために前記反射変調信号
    を復調する手段とを有し、 この復調する手段は、２以上のサブ搬送周波数（以下、
    サブ搬送周波数Ａ、サブ搬送周波数Ｂ）で復調を行うこ
    とを特徴とする質問器。
  28. 【請求項２８】 サブ搬送周波数Ｂは、サブ搬送周波数
    Ａの前記変調サブ搬送信号に対する合致フィルタ応答の
    第１のゼロ点に位置することを特徴とする請求項２７の
    質問器。
  29. 【請求項２９】 前記復調する手段は、サブ搬送周波数
    Ｂでの復調と同時にサブ搬送周波数Ａでの復調を行うこ
    とを特徴とする請求項２７の質問器。
  30. 【請求項３０】 前記復調する手段は、２以上のサブ搬
    送周波数（以下、サブ搬送周波数Ａ、サブ搬送周波数
    Ｂ、サブ搬送周波数Ｃ）で復調を行うことを特徴とする
    請求項２７の質問器。
  31. 【請求項３１】 前記復調する手段は、サブ搬送周波数
    Ａ、Ｂ、Ｃでの復調を同時に行うことを特徴とする請求
    項３０の質問器。
  32. 【請求項３２】 （Ａ）メッセージングシステムと、 （Ｂ）前記メッセージングシステムから送信ダウンリン
    クデータを受信して前記ダウンリンクデータの少なくと
    も一部を１以上の質問器へ送信する１以上の制御要素
    と、 （Ｃ）変調無線信号を用いて前記ダウンリンクデータの
    少なくとも一部を１以上のタグへ送信する１以上の質問
    器と、 （Ｄ）１以上のタグと、を有する通信システムにおい
    て、 （Ｅ）前記タグは、変調バックスキャッタ無線通信を用
    いてアップリンクデータを前記質問器へ送信する手段を
    有し、 （Ｆ）前記質問器は、少なくとも一部の前記アップリン
    クデータを前記制御要素へと送信する手段を有し、 （Ｇ）前記制御要素は、少なくとも一部の前記アップリ
    ンクデータを前記メッセージングシステムへと送信する
    手段を有することを特徴とする通信システム。
  33. 【請求項３３】 前記メッセ−ジングシステムは、前記
    制御要素への送信のために一部の前記ダウンリンクデー
    タのみを選択する手段を有することを特徴とする請求項
    ３２のシステム。
  34. 【請求項３４】 （Ａ）１以上の制御要素と、 （Ｂ）１以上のタグと、 （Ｃ）前記制御要素へ、特定の前記タグを位置決定する
    ための位置決定要求を送信する手段を有する位置決定シ
    ステムと、 （Ｄ）１以上の質問器と、を有する通信システムにおい
    て、 （Ｅ）前記制御要素は、前記質問器へ前記位置決定要求
    を送信する手段を有し、 （Ｆ）前記質問器は、変調無線信号を用いて１以上の前
    記タグへ前記位置決定要求を送信する手段を有し、 （Ｇ）前記タグは、そのタグが質問器から受信した位置
    決定要求の宛先かどうかの決定（以下、そのタグが宛先
    であった場合を「肯定決定」という。）を行う手段とを
    有し、 （Ｈ）前記タグは、肯定決定の場合にのみ、変調バック
    スキャッタ無線通信を用いて前記質問器へアップリンク
    信号を送信する手段を更に有し、 （Ｉ）前記質問器は、前記アップリンク信号の１以上の
    特性の測定を行い、前記制御要素へ１以上の前記測定を
    送信する手段を更に有し、 （Ｊ）前記制御要素は、前記１以上の測定を受信する手
    段、前記タグの位置を決定する手段、及び得られた位置
    情報を前記位置決定システムへと送信する手段を更に有
    することを特徴とする通信システム。
  35. 【請求項３５】 前記特性の測定を行い送信する手段は
    （Ｉ）は、前記アップリンク信号の信号強度を測定する
    手段を有することを特徴とする請求項３４のシステム。
  36. 【請求項３６】 前記制御要素は、前記位置情報を記憶
    するデータバースを更に有することを特徴とする請求項
    ３４のシステム。
  37. 【請求項３７】 前記データベースは、前記位置情報の
    履歴を記憶することを特徴とする請求項３６のシステ
    ム。
  38. 【請求項３８】 （Ａ）１以上の制御要素と、 （Ｂ）１以上のタグと、 （Ｃ）各々が前記制御要素からダウンリンクデータを受
    信し、１以上の前記タグへダウンリンクデータを送信す
    る２以上の質問器と、 （Ｄ）１以上の前記制御要素へダウンリンクデータを送
    信するメッセージングシステムと、を有する通信システ
    ムにおいて、 （Ｅ）１以上の前記タグは、変調バックスキャッタ無線
    通信を用いて１以上の前記質問器へとアップリンクデー
    タを送信し、 （Ｆ）前記制御要素は、１以上の選択されたタグの位置
    を決定する手段を有し、 （Ｇ）前記制御要素は、変調無線信号を用いて、１以上
    の前記選択されたタグへのダウンリンクデータ伝送に選
    択された１以上の質問器へ少なくとも一部の前記ダウン
    リンクデータを送信する手段を更に有し、 （Ｈ）前記制御要素は、１以上の前記選択されたタグの
    位置に基づいて選択された前記質問器を指定する手段を
    更に有することを特徴とする通信システム。
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