KR100752946B1 - 통신 시스템에서 소스 디바이스 동기화를 위한 방법 및장치 - Google Patents

통신 시스템에서 소스 디바이스 동기화를 위한 방법 및장치 Download PDF

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Abstract

통신 방법은 복수의 신호 소스들을 활성화시키는 단계; 및 상기 복수의 신호 소스들을 상기 동기화 이벤트에 응답하여 데이터를 동시에 전송하도록 동기화 이벤트를 복수의 신호 소스에 전송하는 단계를 포함한다.
신호 소스, 동기화 이벤트, 매니저, 스크램블러, 판독기

Description

통신 시스템에서 소스 디바이스 동기화를 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for source device synchronization in a communication system}
관련 출원들과의 참조
본 출원은 모토로라사가 모두 소유하고 있는 이하의 미국 특허 출원과 관계된다.
Kuffner 등이 2001년 10월 17일에 출원한 발명의 명칭이 "Collison Mitigation Methods used in a Communication System"인 일련 번호 09/982,279(대리인 번호 CM01969G);
Kuffner 등이 2003년 3월 11일에 출원한 발명의 명칭이 "Method and Apparatus for Electronic Item Identification in a Communication System Using Known Source Parameters"인 일련 번호 10/385,549(대리인 번호 CM0569G), 및
Kuffner 등이 2003년 3월 11일에 출원한 발명의 명칭이 "Method and Apparatus for Adaptive Processing Gain for Multiple Source Devices in a Communication System"인 일련 번호 10/385,886(대리인 번호 CM05698G).
발명의 분야
본 발명은 일반적으로, 통신 시스템에 사용되는 동기화 방법에 관한 것이다.
다수-사용자 시스템에서 고속, 효율적이고 신뢰할 수 있게 데이터를 통신시키는 수단이 많은 애플리케이션들에 바람직하다. (다수 소스들로부터) 다수의 데이터 피스들(pieces)이 수신기에 의해 고속으로 판독할 필요가 있을 때 이와 같은 방법들에 대한 필요성이 제기되었다. 이와 같은 기술의 한 가지 특정한 방법은 다수 아이템들의 전자 식별이다.
전자 식별 산업은 많은 실시간 아이템 추적 및 재고 조사를 포함한 상업 및 군사 애플리케이션들에 중요하다. 이를 사용하면 실질적으로 제조, 도매, 유통 및 소매의 어떤 형태를 포함한 모든 형태를 포함한 무수히 많은 시나리오들에서 동작 효율성을 크게 증가시킨다. 정확하고 실시간으로 재고 추적을 신속하고 효율적으로 추적하는 성능은 아이템들의 오배치, 아이템들의 과다보관 및 부족 보관, 아이템 도난을 포함하지만 이에 국한되지 않는 많은 형태들의 낭비를 크게 감소시킬 수 있다.
현재, 전자 식별 산업은 다수의 아이템들을 식별하기 위하여 수동(광-기반으로 한) 스캐닝에 크게 의존하며, 여기서 각 아이템에는 제품 코드가 할당된다. 유니버셜 제품 코드(UPC) 시스템은 현재 전 미국 소매 협회에서 폭넓게 사용되고 있다. 그러나, 수동 스캐닝 아이템들은 상당한 시간을 소모하고 사람이 에러를 일으킬 가능성이 높다.
따라서, 다수의 소스들로부터 수신기로 데이터를 빠르고 효율적이며 신뢰성 있게 전송하는 방법을 제공할 필요가 있다. 특히, RFID 시스템에서 모든 가능한 동작 경우들에 가능한 신속하게 이와 같은 데이터를 판독하는 것이 필요로 된다. 데이터 통신 처리량을 최대화하기 위하여, RFID 시스템은 RF 캐리어 주파수의 인지가능한 프랙션이 될 정도로 충분히 높은, 매우 높은 심볼 레이트를 사용할 수 있다. 신뢰할 수 있는 시스템 동작은 이들 경우들에 대해서 유지될 수 있다. 일부 낮은 캐리어 주파수 시스템들에서, 원하는 처리량을 성취하기 위해선 심볼 당 2개의 RF 사이클들만큼 적은 것이 필요로 된다. 이와 같은 높은 상대적인 심볼 레이트 시스템은 타이밍 에러(특히 양호한 심볼 동기화를 따른 시스템들에 대해서)에 대한 마진을 거의 남겨두지 않음으로, 매우 정확한 동기화 방법 및 장치의 필요성이 더욱 요구된다.
본 발명은 지금부터 동일한 참조 번호들이 유사한 소자들에 병기되어 있는 첨부 도면들을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 단일 수신 디바이스(destination device)와 통신하는 복수의 소스 디바이스들의 고레벨도.
도 2는 본 발명에 따라서 동작하는 동안 태그 상에 저장된 데이터가 어떻게 변경되고 통신 채널들을 결정하도록 사용되는지를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따라서 태그 상에 저장된 데이터를 스크램블하기 위하여 사용되는 프로세스의 고레벨도.
도 4는 본 발명에 따라서 판독기에서 수행되는 다수의 태그 통신들 및 디스크램블링(디스크램블링 방법)의 고레벨 시스템도.
도 5는 본 발명에 따른 고레벨 시스템 및 첨부 파형들을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 태그의 고레벨 모델을 위한 안테나-노드 파형을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 태그의 고레벨 블록도.
도 8은 본 발명에 따른 태그 전송 상태들의 개요에 대한 일반적인 흐름도.
도 9는 본 발명에 따른 태그 전송 상태들의 개요에 대한 상세한 순서도.
도 10은 본 발명에 따른 전형적인 실시예에서 판독기 및 각종 태그들 간의 용량 결합을 사용하는 애플리케이션을 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 따라서 태그 상에 저장된 데이터에 기초하여 태그를 통신시키는 채널을 발생시키는 방법을 도시한 도면.
도 12는 본 발명에 따른 패스 의존 및 변조 방법을 강조한 간단화된 태그 회로 기능 블록도.
도 13은 본 발명에 따른 판독 블록 다이어그램의 상세도.
도 14는 본 발명에 따른 왈시 코딩된 신호들에 대한 고속 변환 방법들의 예를 도시한 도면.
도 15는 본 발명에 따라서 의사잡음 시퀀스의 고속 상관을 위한 판독 수신기 신호 처리의 상세한 예를 도시한 도면.
도 16은 본 발명에 따른 판독기 신호 처리의 간단화된 기능 블록도.
도 17은 본 발명에 따라서 충돌의 존재시의 일예의 파형을 도시한 도면.
도 18은 본 발명에 따라서 충돌의 부재 여러 예의 파형들을 도시한 도면.
도 19는 본 발명에 따라서 판독기 작용들에 대한 일반적인 순서도.
도 20은 본 발명에 따른 순방향 충돌 완화 기술들을 사용하여 판독기 처리 신호들의 상세한 순서도.
도 21은 본 발명에 따른 충돌 완화 기술들이 적용되지 않은 일 예의 재고 계산을 도시한 도면.
도 22는 본 발명에 따른 충돌 완화 기술이 적용되지 않을 때 재고 알고리즘의 일예의 순서도.
도 23은 본 발명에 따른 순방향 충돌 완화 기술들로 재고 계산하는 예를 도시한 도면.
도 24는 본 발명에 따른 양방향 충돌 완화 기술들로 재고 계산하는 예를 도시한 도면.
도 25는 본 발명에 따른 판독기 전송 파형 및 이에 대응하는 태그 파워-업 전이 파형을 도시한 도면.
도 26은 본 발명에 따른 제 2 정류기를 사용하는 태그 클럭 동기화 회로의 실시예를 도시한 도면.
도 27은 본 발명에 따른 제 2 정류기를 사용하는 태그 클럭 동기화 회로의 파형들을 도시한 도면.
도 28은 본 발명에 따른 위상들의 세트로부터 원하는 클럭 위상을 선택하는 태그 클럭 동기화 회로의 대안적인 실시예를 도시한 도면.
상술된 시스템은 복수의 소스 디바이스들이 정보를 수신 디바이스로 신속하고 효율적으로 전송하도록 하는 개선된 통신 방법을 제공하는 것이다. 이 서술된 통신 시스템은 여러 기술들의 조합을 사용하여 종래 기술에 비해서 우수한 성능을 성취한다. 이 시스템의 일 실시예에서 원하는 처리량을 성취하기 위하여, 소스 디바이스들은 매우 높은 심볼 레이트 대 캐리어 주파수, 특히 낮은 캐리어 주파수들(예를 들어, 125kHz)의 비에서 통신하지만, 서술된 방법은 또한 이보다 높은 주파수 시스템들에 적용될 수 있다. 일반적으로, 서술된 기술들은 고(절대) 심볼 레이트 시스템들에 더욱 더 중요하게 된다. 고 심볼 레이트(또는 고 칩 레이트 확산 스펙트럼) 시스템들은 많을 량의 데이터들을 하나(또는 이 보다 많은) 장소들로부터 다른 장소로 고속으로 전송될 필요가 있는 고속 고 처리량 통신 링크들에 바람직하다.
상술된 시스템은 수동(광-기반으로 한) 스캐닝 제거 및 크게 증가된 스캐닝(또는 아이템 식별) 속도들과 같은 부가적인 특징들 및 이점들을 부가하면서, UPC 대체 수단을 제공한다. 본 발명은 또한 수많은 아이템들을 고속으로, 동시에 식별하는데, 이는 보관 선반들 등의 재고 관리와 같은 많은 애플리케이션들에 매우 유용하다. 종종, 이와 같은 정보 관리는 실시간 또는 거의 실시간으로 수행될 때 더욱 가치가 있다. 본 발명은 매운 높은 심볼 레이트 대 캐리어 비들, 즉 고 절대 심볼 레이트들을 사용하도록 하여, 처리량을 증가시켜 미리 결정된 아이템들의 수를 계산하는데 필요한 시간량을 감소시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예는 소스 디바이스 상의 회로를 간단화하기 위하여 일방향 통신(소스 디바이스로부터 수신 디바이스로)을 사용하며, 이 소스 디바이스는 데이터 수신기의 사용을 필요로 하지 않는다.
소스 디바이스로부터 수신 디바이스로 통신된 정보는 전형적으로 2진 전자 제품 코드들("EPC") 또는 식별("ID") 정보의 형태를 취하지만, 이들 정보 형태의 방식들로 제한되지 않는다. 전자 텔레미트리(electronic telemetry)(또는 임의의 다른 유형의 측정 또는 할당된 데이터)과 같은 다른 유형들의 정보를 통신시키는 것이 또한 가능한다. 실제로, 2진(또는 다른) 수의 포맷으로 표현되는 임의 정보는 서술된 시스템과 통신될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 정보는 전형적으로 소스 디바이스들(110, 120, 130)의 세트로부터 단일 수신 디바이스(100)로 통신되며, 본 발명의 바람직한 실시예는 소스 디바이스들(110, 120, 130)의 세트로부터 수신자 장치(100)로 정보의 동시 통신을 사용한다. 본 발명이 이 예의 내용을 기초로 하여 많은 애플리케이션을 갖기 때문에, 이 논의 전반에 사용된 일부 용어들은 설명을 용이하게 하기 위하여 다른 용어들과 호환될 수 있다. 따라서, 이하의 용어들, 소스 디바이스, 트랜스폰더, 사용자, 아이템, 태그 등은 일반성을 상실함이 없이 이하의 논의 전반에 걸쳐서 호환가능하게 사용된다는 점에 유의하여야 한다. 이하의 용어들, 수신 디바이스, 시스템 제어기, 질문기(interrogator), 판독기, 수신기 등은 일반성을 상실함 없이 이하의 논의 전반에 걸쳐서 호환 가능하게 사용된다.
본 발명에 의해 사용되는 통신 시스템은 광학 통신, 무선 주파수(RF) 통신, 유선(접촉식) 통신, 음파 통신, 용량 결합된 통신 또는 유도 결합된 통신을 포함하지만 이에 국한되지 않는 여러 다양한 통신(140) 형태들을 포함할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예는 태그들(110, 120, 130)와 판독기(100) 간의 용량 결합된 통신 링크를 사용하지만, 다른 형태들의 통신 링크들이 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 이하의 설명은 시스템의 많은 중요한 특징들을 설명하는 여러 배경부들(I-Ⅱ) 및 본 발명의 상세한 설명들을 제공하는 후반부들(Ⅲ-Ⅴ)로 나뉘어진다. 다른 실시예들은 후술되는 기술들의 서브셋 만을 사용할 수 있지만, 상기 시스템의 바람직한 실시예는 상기 후술된 모든 주요 기술들을 사용한다.
I. 데이터 스크램블링 및 디스크램블링
도 2에 도시된 바와 같이, 태그(110)에 의해 서술된 시스템 내의 판독기(100)에 통신되는 데이터(200)는 후술되는 바와 같은 측정되거나 다른 사용자 규정된 데이터를 포함하지만 이에 국한되지 않은 많은 형태들을 취할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 통신된 데이터(200)는 적어도 식별 데이터 시퀀스로 이루어진다. 예를 들어, 데이터(200)는 David L. Brook이 2001년 1월에 발표한 "The Electronic Product Code," MIT-Auto ID Center에 개요적으로 기재된 바와 같이 식식별 데이터의 96-비트들을 갖는 적어도 EPC로 이루어질 수 있다. EPC(200)는 헤더(203)용 필드들, 오브젝트 클래스(204), 벤더 코드(205), 및 시리얼 넘버(206)를 리저브(reserve)함으로써 시스템에서 각 태그(또는 아이템)(110)을 특정하게 식별 하도록 작용한다. 예를 들어, 96-비트들의 정보는 엄청난 수의 특정 IDs(지구의 질량은 6×1027grams인데, 터무니 없는 수의 표시로서 296~8×1028)를 제공한다는 점에 유의하라.
부가적인 정보(202)는 통상, 사용자 정보, 에러 검사 또는 정정 정보(예를 들어, 순방향 에러 정정(FFC), 순환 잉여 검사(CRCs) 등) 및 다른 리저브된 비트들과 같이 바람직한 실시예에서 태그(110) 상에 저장된 데이터(200)에 부가된다. 부가적인 정보(예를 들어, 에러 검출 또는 정정 데이터)는 후술되는 데이터 스크램블링 프로세스 전 또는 후에 부가되지만, 이 부가적인 정보는 균일하게 랜덤 특성들을 갖는 데이터 스크램블링 후에 부가되는 것이 바람직하다.
당업자는 여러 상이한 부가적인 정보 형태들(예를 들어, 프로그램가능한 타임스탬프들, 다른 사용자 개인 식별 번호들(PNs), 측정 데이터, 환경 데이터, 등)이 또한 태그들(110, 120, 130)상에서 미리 결정되고 저장될 수 있다는 것을 인지한다. 서술된 시스템에서 태그들(110, 120, 130) 상에 저장된 데이터 량 또는 유형상에 배치되는 제한들이 존재하지 않는다는 점에 유의하라.
모든 태그 기능들은 전형적으로 저 복잡도(즉, 저 비용) 회로로 구현된다. 태그(110) 상에 회로를 간단하게 하고 (후술되는 바와 같이) 시스템에서 채널 선택 프로세스의 수행성능을 개선시키기 위하여, 태그(1110)상에 저장되기 전 원래 ID 데이터(200)를 스크램블하는 것이 매우 바람직하다. 이는 통상, 태그(110) 상에 데이트(230)를 저장하는 동작 전 실행되는 랜덤화 또는 스크램블링 프로세스(211)를 통해서 성취된다.
이 스크램블링 알고리즘(211)은 통상, 스크램블된(220) 후 EPC 데이터(200)가 바람직한 통계(즉, 균일 및 랜덤) 특성들을 나타내는 것을 보장하도록 시스템 전체에 걸쳐서 전반적으로 적용된다. 대안적으로, 다른 실시예들에서, 일부 다른 스크램블링, 암호화 또는 번호 할당 알고리즘은 저장된 데이터(200)에 적용되어 스크램블된 데이터(220)를 효율적으로 생성시킨다. 부가적인 정보 프라이버시를 얻기 위하여, 개별적인 벤더들은 선택적으로 사전-암호화(210)를 적용할 수 있다.
도 3은 서술된 시스템의 바람직한 실시예에 따라서 스크램블된 데이터(220)를 태그(100)로 임베드하는 시스템의 예를 도시한 것이다 도3에서, 원래 EPC(200)는 제조자와 같은 EPC 매니저(310)로부터 통상적인 방식으로 얻어진다. 그 후, EPC(200)는 스크램블링 알고리즘을 수행하고 스크램블된 데이터(S_EPC)(220)를출력하는 스크램블러(330)로 입력된다. 그 후, RF 태그 프로그래머/기록기(350)는 스크램블된 데이터 S_EPC(220)을 태그(110)에 임베드 한다. 원래 데이터(200)의 수정된 버전인 스크램블된 데이터(220)가 현재 태그(110) 내에 상주한다.
도 4는 많은 RF 태그 장치들(110, 120, 130)로부터 전자 식별 데이터(200)를 동시에 판독하는 고레벨 블록도를 도시한다. 이 예는 선반 상에 있는 제품들과 연관된 태그들이 전형적인 재고 카운트 동안 어떻게 판독되는가를 도시한 것이다. 동작시, 판독기(100)는 태그들(110, 120, 130)의 세트를 동시에 활성화한다. 이후 활성화된 태그들(110, 120, 130)은 채널 선택을 위한 기반으로서 스크램블된 태그 데이터(220)를 이용하여 다중-패스 전송 알고리즘을 계속한다(추후 III 장에서 상세하게 설명된다).
예를 들어, 다수-패스 알고리즘의 제 1 패스에서, S_EPC1(이는 태그(110)에 임베드된다)의 적어도 일부는 채널 A(240)를 선택하도록 사용되며, S_EPC2의 적어도 일부는 채널 B(240)를 선택하도록 사용되고, S_EPCn의 적어도 일부는 채널 C(240)을 선택하도록 사용된다. 채널들(A, B 및 C) 또는 이들의 임의의 조합이 같거나 다를 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 판독기(100)는 자신의 복조 알고리즘으로 진행되어, 결국 선반에 대한 태그들(110, 120, 130)을 위한 S_EPCs(220)를 얻는다. S_EPCs(220)는 디스크램블링 알고리즘을 수행하여 태그들(110, 120, 130)의 원래 EPC 데이터(200)를 얻는 디스크램블러(200)로 루팅된다. 그 후, 각 태그에 대응하는 EPC 데이터(200)는 판독기(100)에서 유지되거나 재고 보고서 형태로 원래 EPC 매니저(310)(예를 들어, 제조자)로 다시 전송된다. 당업자는 디스크램블링 동작은 원격 위치된 컴퓨터 또는 온-라인 서버와 같은 다른 장소들에서 수행될 수 있다는 것을 인지한다. 도 4의 시스템에서 충돌들은 최소화되는데, 그 이유는 매우 복잡한 구조의 EPC 데이터(200) 대신에, 태그들(110, 120, 130)이 EPC 데이터(220)의 스크램블된 버전들중 적어도 일부를 사용하여 다수-패스 전송 알고리즘의 각 패스 동안 채널을 선택하기 때문이다. 이 스크램블된 데이터(220)는 균일하게 분포된 데이터와 거의 유사함으로, 유사한 EPC 데이터(200)를 지닌 제품들 간의 충돌들이 최소화도니다. 다수-패스 전송 알고리즘들 및 채널 선택들에 대한 보다 상세한 사항에 대해선 이하의 III장을 참조하라. 충돌 및 충돌 저항에 대한 보다 상세한 사항은 이하의 V장을 참조하라.
동기화 정보(및 가능한 확산 이득 조정)이외에, 태그(110)가 (후술되는 바와 같이) 전송을 위하여 사용할 채널을 선택할 필요가 있기 전, 태그(110) 및 판독기(100) 사이에 정보는 교환되지 않는다. 따라서, 서술된 시스템에서 스크램블링 및 디스크램블링 방법들은 단지 자체-참조되어야만 되는데, 즉 EPC(200)를 스크램블링하거나 S_EPC(220)을 디스크램블하는데 필요로 되는 정보만이 데이터 자체가 된다.
서술된 시스템은 특정 주요 특성들을 포함하는 스크램블링 방법의 사용을 요구한다. 중요한 특성은 스크램블링 방법이 전형적인 데이터 시퀀스들(가령 EPC 데이터 시퀀스들)을 균일한 랜덤 분포의 특성들을 나타내는 결과들에 매핑한다는 것이다. 바람직한 실시예에서, 이 스크램블링 방법은 2가지 주요한 특성들을 갖는다.
1. k-ary 디지트들로 표현되는 2개의 전형적인 EPCs(200)가 제공되면, 이들 EPCs(200)에 대응하는 스크램블된 S_EPCs(220)가 n개의 연속적인 k-ary 디지트들(채널 할당들을 결정하기 위하여 태그(110)에 의해 사용됨)에 정합할 확률은 대략 1/kn이 되는데, 여기서 k는 미리 결정된 정수(예를 들어, k-ary 디지트들의 전부는 아니지만 대다수의 EPCs(200)의 전형적인 쌍에서, 동일하게 된다)이다.
2. k-ary 디지트들로 표현되는 2개의 전형적인 EPCs(200)가 제공되면, 다음 m k-ary 디지트들(다음 채널 할당들을 결정하기 위하여 태그(110)에 의해 사용됨)은 확률 1/km에 정합하는데, 여기서 k는 스크램블된 출력들이 n개의 연속적인 k-ary 디지트들(채널 할당들을 결정하기 위하여 태그(110)에 의해 사용됨)에 정합하는 미리 결정된 정수(예를 들어, k-ary 디지트들의 전부는 아니지만 대다수의 EPCs(200) 의 전형적인 쌍에서, 동일하게 된다)이다.
2진 표현된 EPC(200)의 예에서, 이들 특성들은 강한 애벌런치 특성에 관계됨으로써, 각 출력 비트는 매 입력 비트마다 좌우되며, 단일 입력 비트를 변경시키면, 평균적으로 출력 비트들의 1/2을 변화시킨다.
상술된 스크램블링 공정 이외에도, 데이터(200)는 또한 유니버셜 스크램블링 알고리즘(예를 들어 태그(110)를 프로그래밍하기 전)을 적용하기 전 또는 후에 암호화되어 데이터 보안성을 더욱 보장한다. 이 작업에 사용될 수 있는 기술에서 각종 공지된 암호화 알고리즘들(예를 들어, AES, 데이터 암호화 표준, 국제 데이터 암호화 알고리즘, 등)이 존재한다. 이 부가적인 레벨의 보안성의 이용율은 고-프라이버시 애플리케이션들(가령, 태그들이 민감한 의료 또는 재정 데이터를 포함할 수 있는 애플리케이션들)에 중요하다.
II. 파워-온 방법들
바람직한 실시예의 원리에서 태그(110)의 블록도가 도 7에 도시되어 있다. 용량 결합된 시스템에서, 안테나(701)는 한 쌍의 도전성 전극들(예를 들어, 용량성 플레이트들)이지만, 일반적으로 전자기 필드로부터 회로로 에너지를 결합시키는 임의의 방법일 수 있다. 판독기(100)에 의해 발생된 RF 캐리어 신호에서 교류("AC") 전력은 수동 전력공급받는 태그(110)에 결합되고 전력 변환기(703)에서 정류되는데, 이의 직류("DC") 출력은 태그(100)에 전력을 공급하도록 사용되고 또한 통신들을 더욱 인에이블하는 태그 에너지 모니터(704)로서 작용한다(이의 소자들이 더욱 상세하게 후술될 것이다). 태그는 수동 전력 공급받는데, 그 이유는 국부 전원이 없기 때문이다. 상태 제어기(705)는 태그 데이터(220) 및 통신 채널 선택 블록에 대해 작용하여 전송 정보를 발생시키는데, 이는 채널 변조기(708)의 제어 하에서 전송 소자(702)(가령 종래 기술에서 널리 알려진 로드 변조 소자)에 인가된다. 동기화는 일반적으로 에너지 모니터(704)에서 발생되는데, 이는 III 장에서 더욱 설명된 바와 같은 모든 소스 디바이스들로부터 통신들을 시간 정렬하도록 사용된다.
각 태그(110) 상에 저장된 데이터(220)는 전형적으로 낮은 복잡도(즉, 저비용) 회로에 저장되고, 이후 판독기(100)로부터의 질의들에 응답한다. 각 태그(110, 120, 130)는 전형적으로 다중 패스 알고리즘에서 정보를 활성화시켜 전송하기 전 정합될 제 1 미리 결정된 상태를 대기한다. 상기 제 1 미리 결정된 상태는 전형적으로 태그들(110, 120, 130)의 각각에 대해 동일하도록 설정되지만, 다른 실시예들에서 랜덤하게 선택되거나 할당될 수 있다. 태그 전송 상태들을 나타내는 일반적인 순서도의 예가 도 8에 도시되어 있다. 이 순서도에서, 제 2 미리 결정된 상태가 각종 측정들(예를 들어, 제 1 미리 결정된 상태가 더 이상 정합되지 않거나 제 2 미리 결정된 상태가 정합될 때)에 의해 부합된다는 점에 유의하라.
바람직한 실시예에서, 판독기(100)는 캐리어 신호를 통해서 태그들(110, 120, 130)에 원격으로 전력을 공급하고 상기 시스템을 동기화시킨다. 제 1 미리 결정된 전송 상태는 태그(110)에서 순간 수신된 전력 레벨이 미리 결정된 문턱치(즉, 일반적으로 703 및 704로 결정됨)를 초과할 때 부합된다. 도 9는 이 장의 순서도를 도시한 것인데, 여기서 T1 및 T2는 제 1 및 제 2 전력 레벨 문턱치를 표시한다. 일반적으로, 충분한 동작 전력을 갖고 T1 충족됨이 DQJT이 동기화될 수 있을지라도, 태그는 제 1 미리 결정된 상태(T1)가 충족되면, 단지 동기화 이벤트, 전형적으로 미리 결정된 지속시간의 캐리어의 갭에만 응답한다. 동기화 펄스 또는 갭(즉, 캐리어 신호의 전송 부재)이 (예컨대, 전력 필드에서 상기 태그의 이동 또는 결합 상태들에서의 어떤 다른 변화로 인해) 발생한 후 T1이 충족되는 상태와 상기 태그가 교차한다면, 상기 태그는 다음 동기화 이벤트가 판독기로부터 수신될 때까지 통신하지 않을 것이다. 일반적으로, 다수 패스 알고리즘의 제 1 패스만이 동기화될 필요가 있지만, 이로 제한되지 않고 부가적인 동기화 이벤트들이 또한 다수의 패스 알고리즘의 다음 패스들 동안 발생될 수 있다. 본 발명의 일부 애플리케이션들에서, 각 전송 패스(태그들이 심볼 클럭 소스들에 대한 국부 발진기들을 사용할 수 있는 경우에서 처럼, 본원에 서술된 바와 같은 확산 스펙트럼 시스템에 대해선, 심볼 클럭은 칩 클럭이 된다)의 시작에서 모든 능동적으로 전송되는 태그들을 재동기화하는 것이 바람직할 수 있다. 동기화 이벤트는 일반적으로 펄스폭 변조 기술들을 사용함으로써 상기 태그들과 통신될 수 있고, 이 경우 다른 정보는 (동기화 정보뿐만 아니라) 상기 태그들에 동시에 전달될 수 있다. 예를 들어, 동기화 이벤트들은 또한 쿠프너(Kuffner) 등이 2003년 3월 11일에 출원한 발명의 명칭이 "Method and Apparatus for Adaptive Processing Gain for Multiple Source Devices in a Communication System"인 출원 번호_________(대리인 번호 CM056987G)에 서술된 바와 같이 시스템에서 이용가능한 채널들의 수에 대한 조정 또는 부가적인 능동 파퓰레이션 관리(active population management)의 수단과 같은 파워-온 범위(즉, 미리 결정된 상태들)의 조정과 같은 다른 이벤트들을 동시에 신호 전송하도록 사용될 수 있다. 펄스 폭 변조는 태그의 전송들을 동기화하는 것 이외에도, 파워 온 범위들을 증가 또는 감소시키기 위하여 모든 능동 태그들에 신호를 전송하도록 사용될 수 있다. 다수-소스 통신 시스템 채널화는 소스들 간의 대략적인 동기화에 좌우되기 때문에, 이는 전송 소스들을 동기화하는데 중요하다.
다른 미리 결정된 전송 상태들을 사용하는 구현 방식들은 서술된 시스템의 원리로부터 벗어남이 없이 당업자에게 사용될 수 있다는 점에 유의하라. 태그(110)가 동기화 및 전력(수동 태그를 위한 판독기(110)로부터 원격으로 또는 능동 태그를 위한 자체-전력 공급되는 것으로)을 수신하면, 태그(110)는 수신된 신호 강도를 계속 모니터하여 이것이 전송을 허용하는 미리 결정된 상태들 내에서 유지되는지 여부를 결정한다. 태그는 또한, 상술된 바와 같이 시그널링하는 판독기(예를 들어, 부가적인 동기화 또는 적응형 펄스들 또는 갭들)로 수신될 수 있다. 태그(110)가 자신의 데이터의 변조 및 전송(250)을 시작하면, 태그는 완전히 활성화된다. 다수의 태그들(110, 120, 130)이 전형적으로 이 시스템의 바람직한 실시예에서 미리 결정된 시간에서 완전히 활성화된다는 점에 유의하라.
그룹에서 완전 활성화된 태그들은 제 2 미리 결정된 전송 상태가 부합될 때까지 다수의 패스들(이하에 상세히 설명됨)에서 자신들의 정보를 계속 전송할 것인데, 이 시간에서 이들은 데이터 전송을 중지할 것이다. 바람직한 실시예에서 제 2 소정의 전송 상태는 태그 에너지 모니터(704)에 의해 관찰된 바와 같이 태그(110)에서 수신된 전력 레벨이 제 1 미리 결정된 문턱치보다 아래로 떨어지거나 통상적으로 제 1 미리 결정된 문턱치보다 높게 설정된 제 2 미리 결정된 문턱치를 초과하 는 때 부합된다.
이 방식으로, 제 1 및 제 2 미리 결정된 전송 상태들은 태그들의 각 그룹이 통상 완전히 활성화되는 수신 전력 레벨들의 범위(예를 들어, 윈도우)를 형성한다. 서술된 시스템의 바람직한 시스템에서, 파워-온 범위는 전형적으로 약 3dB 폭인데, 태그들(110, 120, 130)이 (어떤 정규화되어 수신된 동작 전력 레벨에 대해서) 1-2X의 범위에서 전력에 응답하는 것을 의미한다. 이 파워링 윈도우는 일반적으로 태그의 전송들이 비례적으로 좁은 전력 윈도우 내에 있도록 하는데, 이것이 일부 통신 시스템들(예를 들어, 비직교 확산 코드들을 지닌 확산 스프레드 시스템들에서 처럼)에 영향을 미치는 통상적인 원근 문제를 경감시킨다.
시스템 내의 모든 태그들(110, 120, 130)은 통상적으로, 바람직한 실시예에서 동일한 파워-온 범위를 할당받지만, 프로그램가능한(예를 들어, 사전 할당되지만 다른) 또는 랜덤 파워-온 상태들을 사용하는 다른 실시예들이 가능하다. 한 가지 이와 같은 예는 서로 다른 제조자들이 서로 다른 파워-온 범위 레벨들을 할당받을 때 발생될 수 있어, 서로 다른 제조자의 제품들을 분리(또는 구별)하게 한다.
서술된 시스템의 또한 다른 실시예들에서, 양방향 통신 성능들(기본 동기화를 넘어)을 지닌 태그들이 존재할 수 있는데, 이 경우에, 제 1 및 제 2 미리 결정된 전송 상태들은 일부 다른 시그널링 정보로 이루어질 수 있다. 미리 결정된 전송 상태들이 랜덤한 경우에, 이들은 태그(110)에 대해 랜덤하게 결정될 수 있으며, 판독기에 의해 적응적으로 결정될 수 있거나, 태그(110)의 프로그램 동안 결정될 수 있다. 이들 전송제어들(예를 들어, 태그를 지닌 양방향 통신, 등)의 다른 구현방식 들이 이 시스템의 원리를 벗어남이 없이 가능하다는 점에 유의하라.
도 10에 도시된 실시예에서, 제어기(1001)에 의해 헤드 오피스로부터 원격 제어될 수 있는 판독기(100)는 전송 매체(1003)를 통해서 선반(1005) 상에 설치된 안테나(1004)에 접속된다. 다른 물리적 크기들의 물체들(1020, 1021, 1022)은 패키지들의 다른 부분들 상에 위치되는 태그들(110, 120, 130)을 갖고, 판독기(100)와 관련된 안테나(1004) 및 태그들(110, 120, 130)과 관련된 안테나 간의 결합의 변화들을 초래하여, 태그 전자장치들(1012)에 의해 상이한 수신 전력 레벨들을 발생시킨다. 판독기 안테나(1004) 및 시스템 내의 각종 태그들(110, 120, 130) 간의 상이한 결합 특성으로 인해, 상이한 태그들은 미리 결정된 판독기 안테나 여기 레벨(즉, 판독기 전송 전력 레벨)에 대한 상이한 전력 레벨들(범위 경계선들(1030 및 1031)에 의해 입증)을 수신할 수 있다. 이 영향은 또한 바람직한 실시예에서 시스템에 제공되는 태그들의 대충적인 파피레이셔 감소로서 작용하는데, 그이유는 이는 각종 태그들(110, 120, 130)이 상이한 판독기 전송 전력 레벨들 및 상이한 시간들에서 전송을 시작하기 때문이다. 그러나, 다수의 태그들(110, 120, 130)은 여전히 통상적으로 서술된 시스템의 바람직한 실시예에서 특정 전력 레벨을 위하여 동시에 전송을 시작할 것이라는 점에 유의하라. 예를 들어, 식별될 필요가 있는 재고품에서 1000개의 아이템들(태그들)이 있을 수 있고, 판독기(100)는 10개의 있을 수 있는 상이한 전력 레벨을 통해서 스텝될 수 있음으로, 각 전력 레벨에서 대략 100개의 태그들(이보다 적은 태그들이 매우 높고 낮은 전력 레벨들에서 활성화될 수 있다)의 그룹들을 활성화시킨다. 이 시스템의 다른 실시예들에서, 다수의 태그들로부터의 시간 슬롯화된(채널화) 시스템들의 경우에서처럼 동기화될 수(반드시 동시는 아니지만) 있는데, 여기서 사용자들은 전송을 위한 특정 시간 슬롯(공통 기준에 대해)을 선택한다. 일 실시예에서, 판독기(100)는 최저 전송 전력 레벨로 시작하여, 모든 가능한 전송 전력 레벨들을 통해서 스텝화한다. 따라서, 태그들(110, 120, 130)의 특정 파워-온 범위들로 인해, 판독기(100)는 태그들의 각 그룹이 전송들을 시작 및 종료할 때를 효율적으로 제어한다. 이 특징은 판독기(100)가 특정 파워-온 범위(예를 들어, 1030 및 1031 사이)에서 모든 태그들(110, 120, 130)이 특정하게 식별될 때를 결정하는데, 이 시간에서 다음 전력 레벨(예를 들어, 1031를 넘는)로 스텝화되어 식별 프로세스를 종료한다.
다른 실시예에서, 판독기(100)는 미리 결정된 재고 프로필을 위한 예측된 전력 레벨들의 범위를 '학습' 또는 기억할 수 있고 활동도의 이력을 지닌 이들 전력 레벨들에 제공된 우선순위로 전력 스위치를 배열한다. 태그들이 활성화되지 않은 전력 레벨로 판독기(100)가 스텝화될 때, 이는 후술되는 바와 같이 이 상태(전형적으로, 짧은 에너지 또는 변조 검출 측정을 통해서) 감지하고 다음 전력 레벨로 신속하게 스텝화하여, 태그들의 총 판독 시간을 최소화한다. 다른 애플리케이션들에서, 판독기는 태그들을 신호화하여, 자신들의 파워-온 범위(예를 들어, 보다 좁거나 더욱 넓은 파워-온 윈도우)를 적응시켜, 전송 시스템의 전체 효율성을 최적화한다.
III. 채널 선택 및 전송 방법들
모든 다수의 소스(또는 다수 사용자) 통신 방법들은 본 발명을 수행하는 바 와 같은 어떤 유형의 채널화 방법을 사용한다. 서술된 시스템에서 여러 채널화 방법들 또는 기술들 중 임의의 하나를 사용할 수 있다. 일반적으로, 사용되는 채널화 방법들은 2개의 카테고리들, 즉, 직교 채널화 방법들 또는 준-직교 채널화 방법들로 분류될 수 있다. 본 발명은 시스템 동작(즉, 이용가능한 채널들의 수)은 미리 결정된 수의 능동 태그들 및 통신 채널 상태들에 대해서 최적화될 수 있다는 점에 좌우된다.
직교 통신 채널들은 선택된 채널 상의 통신이 선형 시스템 내의 다른 채널들 상에서의 통신과(전혀) 간섭하지 않는 이점을 갖는다(즉, 상이한 채널들 간의 심볼 시간에 걸쳐서 교차-상관이 제로로서 규정된다). 준-직교 채널들은 거의 직교(예를 들어, 상이한 채널들을 위한 제로 근처의 교차-상관 값을 갖는다)되고 전형적으로 직접-시퀀스 코드 분할 다중 액세스(DS-CDMA) 시스템들에 사용되는데, 각 사용자는 전형적으로 상이한 확산 코드를 할당받는다.
최대 길이 선형 피드백 시프트 레지스터("LFSR") 시퀀스(즉, m-시퀀스)의 상이한 페이즈들(즉, 타임 시프트들)이 낮은(즉, 준-직교) 교차 상관 특성들을 갖는 것이 종래 기술에서 널리 공지되어 있다. 2개의 정렬되지 않은 시퀀스들의 교차 상관값은 -1/N(정규화됨)으로 규정되는데, 여기서 N은 LFSR 의사잡음("PN") 시퀀스의 길이이다. 동일한 베이스 m-시퀀스의 상이한 코드 페이즈들은 종종 코드-분할 다중 액세스 시스템에서 상이한 사용자들을 채널화하도록 사용된다. PN 시퀀스에서 각 심볼 또는 비트는 전형적으로 종래 기술에 널리 공지된 바와 같이 '칩'이라 한다.
특수하게 증분된 PN 코드의 예는 (코드 페이즈에 따라서 시퀀스 내의 상이한 지점들에) 시퀀스에 인공적으로 삽입된 (즉, LFSR의 정상 동작에 의해 발생되지 않음) 2진 제로를 갖는 코드임으로, 시간-정렬된(즉, 동기화된) 인공적으로 삽입된 제로가 각 채널 상에서 동일한 시간 오프셋에서 발생되도록 함으로써, 동일한 m-시퀀스의 상이한 코드 시퀀스들 간에서 제로 교차 상관을 발생시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예는 이들 특수하게 증분된 m-시퀀스들(이의 발생이 도11에 도시됨)을 사용하여 동기화 시스템에서 직교 코드 채널들을 얻는다. 사용된 확산 스펙트럼 기술들의 부가적인 이점으로서, 간섭에 대한 저항(또한 처리 또는 확산 이득이라 한다)이 또한 통신들의 기술에 널리 공지되어 있다. 이와 같은 기술들의 인가는 공장 세팅과 같은 해시 전자기 환경들에 중요하다.
특히, 많은 사용자들을 갖는 시스템들에서 직교성을 유지할 필요성은 정확한 타이밍 동기화를 위하여 더욱 강조된다. 특히, 직교 확산 코드들(예를 들어, 특수하게 증분된 m-시퀀스들, 왈시 코드들 등)을 사용하는 확산 스펙트럼 RFID 시스템들에 대해서, 정확한 칩-레벨 타이밍 동기화가 특히 중요하다. 이상적인 잡음-없는 시스템에서, 변조 펄스들은 정사각형이 되고 바람직하게는 시간 정렬되며, 칩 기간 내의 임의의 샘플링 인스턴트가 충분하게 될 것이다. 그러나, 수신기 필터링이 도입되면, 특히 잡음 대역폭을 제한하고 SNR을 최대화하고자 하는 수신기 필터링이 도입되면, 펄스가 이상적인 샘플링 레벨로부터 거의 출발하지 않은 샘플 타이밍 범위는 축소되기 시작하거나 심지어 사라진다. 이상적인 레벨로부터 출발은 종래 기술에 널리 공지된 바와 같은 심볼간 간섭(ISI)라 칭하는 선형 왜곡으로 인한 것이고, 에러 량은 해당 심볼 샘플링 인스턴트 주위에서 이전 및 어떤 경우에 다음 데이터 심볼에 좌우된다.
필터링으로 인한 샘플링 포인트 주위형 형성되는 왜곡은 일반적으로 상관되는 것과 반하여 PN 코드들에 비직교된다. 이 왜곡은 상관기의 출력에서 잡음 기여도로서 나타난다. 전형적인 통신 시스템들에서, 신호에 의해 초래되기 때문에 신호 강도와 비례하는 이 왜곡은 신호 레벨의 5 내지 10%인 RMS 값을 가질 수 있다. 이와 같은 경우에, 이와 같은 ISI 왜곡은 매우 강한 신호 상태들에서 조차도 신호 대 잡음비를 20 내지 26dB로 제한시킨다. 이는 더 높은 차수의 컨스텔레이션들(예를 들어, 16QAM 또는 그 이상)이 사용되지 않는 한 TDMA와 같은 단일-점유된 채널링 방법들을 위한 충분한 SNR 보다 더 많게 된다.
그러나, CDMA 확산 스펙트럼 시스템들에서, 모든 사용자들은 동일한 주파수로 동시에 제공된다. 많은 사용자들이 존재할 때, 각 사용자로부터 비직교 선형 왜곡은 단일 사용자에 의해 기여되는 것보다 비례적으로 악화되는 전체 잡음 레벨과 합해질 것이다. 해당 사용자는 자신의 ISI(이는 일반적으로 자신의 코드에 대해 비직교이다)에 좌우될 뿐만 아니라 다른 사용자들에 의해 발생되는 ISI(이는 또한 일반적으로 자신의 코드에 대해 비직교이다)에 의해 좌우되는데, 그 이유는 모든 팡형들이 동시에 제공되기 때문이다. 일반적으로, 확산 코드들의 비직교성은 사용자들 간의 시간 동기화 슬립들(특히 직교 확산 코드들에 대해)에 따라서 파괴된다. 예를 들어, 모두 동일한 신호 레벨을 갖는 100명의 동시 사용자들이 존재하고 이들 각각이 26dB의 선형 왜곡으로 인해 SNR을 갖는다면, 각 신호에 보이는 전체 왜곡은 이들 100개의 왜곡 파형들 또는 20dB 보다 큰 합이 되어, 6dB의 각 신호에 대해 SNR에서 발생된다. 일부 신호 레벨이 변화되면, 보다 약한 태그들은 다소 악화된 SNR을 볼 것이고 이 보다 강한 태그들은 다소 바람직한 SNR을 볼 것이다.
앞서의 설명은 여전히 파형들의 정확한 타이밍 정렬을 가정한 것이다. 파형들이 시간면에서 오정렬되면, 이들의 ISI는 일반적으로 몇 퍼센트 보다 크게 되고 이들이 컴포지트 신호에 기여하는 왜곡(잡음)은 악화될 수 있다. 태그들이 파워-업 또는 임계 교차 정보에 좌우되어 이들의 통신들을 동기화시키면, 수행성능을 크게 저하시키는 여러가지 상황들이 발생될 수 있다. 태그들이 부적절하게 동기화되는 두가지 가능성들이 존재하는데, 이들 둘 다는 다음 절들에서 더욱 상세하게 입증될 것이다. 한 가지 경우에서, 태그들은 태그 상의 임계 회로들에서 결합 및 허용한계들의 차와 같은 수많은 영향들로 인해 수많은 시간들에서 자신들의 제 1 미리 결정된 상태에 대한 파워-업 임계를 교차한다. 이 영향은 타이밍 오정렬에서 캐리어의 2개 이상의 사이클만큼 많게 되지만, 이는 상대적으로 좁은 전력 윈도우를 유지함으로써 큰 정도로 완화될 수 있다. 심볼 레이트가 캐리어 주파수 보다 훨씬 작은 시스템들에서, 이는 상당한 타이밍 에러를 발생시키지 않는다. 그러나, 심볼 레이트가 캐리어의 인식가능한 프랙션인 시스템들 또는 큰 절대 레이트인 시스템들에 대해서, 타이밍 오정렬은 크게되거나 심지어 극단적인 경우들에선 통신을 방지할 수 있다. 이들 영향들에 의해 발생되는 타이밍 불특정성은 파워-업 앰비규어티로 간주될 수 있다.
다른 경우에, 태그들은 물리적으로 서로 다르게 지향되고 이들의 기준 프레임은 불특정된다. 예를 들어, 하나의 태그가 용량 결합된 시스템에서 다른 태그에 대해 업사이드-다운되면, 이를 파워링하는 E-필드의 극성 및 이의 타이밍을 제공하는 캐리어의 제로-교차의 의미는 페이즈를 벗어난 캐리어 사이클의 1/2이다. 또 다시, 심볼 레이트가 캐리어 주파수 보다 훨씬 작은 시스템들에서, 이는 상당한 타이밍 에러를 발생시키지 않는다. 그러나, 심볼 레이트가 캐리어의 인식가능한 프랙션인 시스템들에서, 이는 상당한(더욱 작지만) 타이밍 에러의 다른 소스이다. 타이밍 오정렬에 대한 이 기여도를 방향성 앰비규어티라 칭한다. 유도 또는 전자기와 같은 다른 결합 방법들은 또한 이들 동일한 영향들에 민감할 수 있다는 점에 유의하라. 예를 들어, 유도 시스템들에서, 인덕터의 평면이 H-필드에 대해서 반전되면, 유도 전압은 다음에 의해 대향 부호를 캐리(carry)한다.
Figure 112005050538583-pct00001
여기서 emf는 유도 전압, N은 인덕터의 권수, Φ는 링크된 자속이며, 이는 시간 t에 대해서 미분된다. 이 경우에, 인덕터의 평면이 플립되고 링크된 자속이 대향 부호를 갖고 또한 emf가 유도된다.
도 5는 상이한 결합 값들을 갖는 동일한 판독기에 결합되고 상이한 임계 허용한계들을 처리하는 2개의 태그들에서 보여지는 파형들 및 시스템을 도시함으로써 파워-업 앰비규어티를 나타낸 것이다. (501)은 안테나(502)에 접속된 판독기 장치이다. 더욱 밀접하게 결합된 태그1(503) 및 부가-결합된 태그2(504)는 (505)로 표시된 필드 라인들을 통해서 결합된다. 판독기 캐리어 파형(507)은 송신기 필터의 전이 응답에 따라서 상대적으로 신속하게 상승된다. 그러나, 태그 1 및 태그 2는 더욱 느리게 상승하는 DC 파형들을 갖는데, 그 이유는 DC-측 바이패스 커패시터가 RF 사이클마다 누산하기 위하여 이용될 수 있는 제한된 유도 전하량을 갖기 때문이다. 더 강하게 결합된 태그들에 대해서, 더 많은 전하가 사이클 마다 DC-측 바이패스 커패시터로 펌핑될 태그 안테나상에 유도된 다음 더욱 빠르게 상승된다. 약하게 결합된 태그들은 자신들의 플레이트들 상에서 유도된 더 적은 전하를 가짐으로 동일한 바이패스 커패시터르 충전하는데 더욱 길게되는데, 그 이유는 특히 정류기가 이를 통해서 흐르는 더 적은 전류량으로 인해 더욱 큰 동적 소스 임피던스를 갖기 때문이다. 이들 가변하는 전화 주입들이 2개의 상이한 파형들(510)(태그1에 대해서) 및 (515)(태그 2에 대해서)을 발생시킨다.
게다가, 태그들은 결합 차들 관점에서 바람직하게 정렬될 수 없는 부품 허용한계들을 가질 수 있다. 이들 허용한계들은 '턴-온' 상태가 충족되는지를 결정하는데 사용되는 문턱치에 영향을 미칠 것이다. 이들 허용한계들은 파형들(520)(태그 1 파워-온) 및 (521)(태그 2 파워-온)에서 도시된 바와 같이, 태그가 턴온되었다는 것을 인지하는 인스턴트에 더욱 불특정성을 부가한다.
도6은 판독기 전력으로 인한 동일한 E-필드가 정상 및 반전된(방향 의미에서) 태그들에 대해 어떻게 처리되는 지를 도시함으로써 방향성 앰비규어티를 나타낸다. 태그 안테나 전극들(601, 602)은 E-필드(603)에 임머스(immerse)되고 전압은 회로 노드들(604 및 605)간에서 유도된다. 이 전압은 정류기(606) 양단에 인가되는데, 이는 에너지 분산 소자(607)(전력을 인출하는 태그 상의 아날로그 및 디지털 회로 모두를 표시) 및 바이패스 또는 리플 커패시터인 에너지 저장 소자(608)에 의 해 DC 측 상에 로딩된다. 태그를 위한 이 국부 그라운드는 (609)이고 태그 상의 모든 회로들을 위한 공통 리턴 포인트이다.
도시된 방향에 대해서, 인가된 E-필드는 파형(610)으로 표시된다. 클럭 신호는 안테나 접속들(604 또는 605)중 어느 하나로부터 회복된다. (611)은 노드들(604) 및 그라운드(609) 간의 전압을 위한 파형이다. 두 가지 경우들에서, 파형들은 정류기의 구조로 인해 국부 그라운드 보다 아래로 하나 이상의 다이오드(613)를 (미리 결정된 주입 전류 레벨에 대해서) 강하시키지 않을 것이다. 파형들로부터 알 수 있는 바와 같이, 2개의 전극 전압들의 상승 에지들은 180°만큼 상이하게 된다.
현재, 태그의 방향성이 (614)에서 처럼 필드에서 반전되고(또는 이와 등가로, 인가된 E-필드의 극성이 반전됨) 동일한 파형들이 측정되면, 이 결과들은 노드(604)를 위한 (615) 및 노드(605)를 위한 (616)에 도시된 바와 같이 된다. (604)로부터 추출된 클럭의 상승 에지가 이전 방향성을 위한 (604) 클럭 신호와 180° 페이즈 벗어나고 마찬가지로 (605)로부터 추출된 클럭에 대해서도 180°페이즈 벗어난다는 점에 유의하라. 125kHz 캐리어 시스템에 대해서, 이 180°페이즈 시프트는 4μsec 차에 대응한다. 이 방식으로, 동일하게 결합되고 수직으로 지향된(그러나, 절대적인 의미일 필요는 없다) 아이템들 조차도 4μsec 만큼 동기를 벗어날 수 있다.
본 발명은 상기 앰비규어티 문제들을 방지하는 방법들을 다룬 것이다. 본 발명은 또한 태그 클럭들 및 캐리어 주파수들이 (태그 상에서)국부적으로 발생되는 경우들에 적용된다. 전력-온 앰비규어티 및 방향성 앰비규어티는 미리 결정된 지속기간에서 일정하게-시간이 맞춰진(캐리어 제로 교차들에 대해서) 동기화 갭은 판독기 송신기 파형에 삽입하고 2개(또는 그 보다 많은) 회로 실시예들(이는 이하에서 설명될 것이다) 중 하나를 태그 전자장치들에 배치함으로써 해결될 수 있다. 상기 판독기로부터의 시그널링 방법은 단지 본 발명의 일 실시예이고, 당업자들은 상기 태그들에 동기화 이벤트를 시그널링하는 다른 방법들이 존재한다는 것을 인지한다. 이 특정 실시예는 온-오프 키잉(OOK) 또는 펄스 폭 변조(PWM)의 형태를 사용하여 상기 태그에 동기화 이벤트를 다시 시그널링한다.
판독기 클럭의 미리 결정된 페이즈에서 시작하는 갭을 삽입하는 것은 미리 결정된 지속기간 동안 지속되고 판독기 신호의 미리 결정된 페이즈에서 종료는 태그들에 태그들을 지향시키는 절대 기준을 제공한다.(이 갭의 지속기간은 너무 길게 제공되지 않으면 중요하지 않은데, 그 이유는 태그가 이 시간 동안 저장된 전하로만 동작하기 때문이다). 이는 도25에 도시되어 있다. 바람직한 실시예에서, 판독기 파형(2500)은 상승-에지 제로 교차들(2502, 2503)에서 시작 및 중지하는 갭(2501)을 갖는다. 이 갭은 미리 결정된 시간이 경과될 때까지 삽입되지 않는데, 이것이 태그의 바이패스 필터가 완전히 충전되게 한다. 태그 DC 측 파형(2504)은 전형적인 충전 전이를 도시한다. 바이패스 커패시터가 완전히 충전되지 않으면, 초기 전이가 정해지지 않기 때문에 또는 일부 전하는 갭 시간 동안 제거되기 때문에(태그가 RF가 턴오프되는 시간 동안 커패시터 상에 저장된 전하 만으로 동작하기 때문이다), 갭의 단부에서 태그 상의 상승 시간은 더욱 길게될 것이다. 그러나, 캡(cap)이 완전히 충전되면, 커패시터를 재충전하는데 시간이 요구되지 않고 DC 파형은 근본적 으로 판독기 파형을 따른다. 일부 전하는 갭 동안 커패시터로부터 피할 수 없게 인출되는데, 그 이유는 일부 회로들이 (특히 동기화 회로들에서) 이 시간 동안 동작하여야만 하지만 전하의 량이 정상 태그 동작과 비교하여 매우 작기 때문이다. 이 결과는 (2505)로 표시되는 시간 동안 다소 감소된다. 그러나, 이 동작 전류 인출은 최소로 유지되기 때문에, 감소량은 작고 다음의 전이(2506)는 적절하게 된다.
클럭들이 두 노드들(604 및 605)로부터 추출되면, 클럭의 페이즈들은 태그가 선택하도록 이용될 수 있다. 갭 다음의 제 1 에지가 상승 에지가 된다는 것을 태그가 알면, 태그는 제 1 에지를 상승 에지로서 제공하는 클럭을 선택한다. 이는 태그들의 클럭 소스를 위한 수신되거나 회복된 캐리어 파형에 좌우되는 태그들이 존재하는 임의의 클럭 페이즈 앰비규어티를 제거한다. 대안적으로, (604 및 605) 간의 차동 파형은 제 2 고속(예를 들어, 필터링된 DC-측이 아님) 정류기를 사용하여 전파 정류되고 나서 2 분할 주파수 회로를 통해서 정류된 파형을 통과시켜 적절한 페이즈에서 원래 주파수를 회복한다. 어느 방법이든, 미리 결정된 조건들이 충족되면, 동기화 이벤트의 끝의 검출은 태그가 데이터 전송을 시작하게 한다. 이들 실시예들 중 두 실시예가 이하에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 26은 전파 정류기를 사용하는 실시예를 도시한 것이다. 전극들(2601 및 2602)은 안테나로서 작용하고, 이들 노드들 양단에 나타나는 차동 신호는 고속 정류기(2607)로 공급된다. 전파 정류된 파형은 부하(2608) 양단에 나타난다. 버퍼(2609)는 정류기를 타이머로서 작용하는 램프 발생기로부터 격리시킨다. 램프 발생기는 램프 커패시터(2611)를 고속 충전시키는 충전 소자(2610), 이 실시예에서 p-채널 MOSFET로 이루어진다. 이 커패시터는 소자(2612), 이 실시예에서 방전 시상수를 설정하도록 사용되는 많은 값의 레지스터를 통해서 방전된다. 이 램프가 저항성 분할기(2613)에 의해 결정된 문턱치 아래로 떨어질 때, 비교기(2614)는 트립하고 출력(2615)은 플립 플롭(2616)을 트리거한다. 이 플립 플롭의 출력(2619)은 RC 네트워크(2617)를 통해서 클리어로 피드백되는데, 이는 출력(2619)이 지속기간이 시상수에 의해 결정되는 원샷 짧은 펄스가 되도록 한다. OR 게이트(2618)는 리셋 경로를 제공하여 제 1 파워 업에서 플립 플롭을 초기화 한다. 원샷 출력은 2NS할 구성된 플립 플롭(2620)의 (앰비규어스) 상태를 소거하여, 갭이 종료되고 (2620)이 다시 토글링을 시작할 때 플립 플롭 출력(2621)이 의도된 방향성을 위하여 적절하게 기준화된 클럭의 공지된 페이즈를 제공하도록 한다. 블록들(2603 및 2607)은 정류기 회로들이고, 도6에서 블록(606)과 유사한 형태를 갖는다 .소자(2604)는 나머지 아날로그 및 디지털 태그회로의 임피던스를 표시하는 등가의 부하 소자이다(이는 이들 회로들의 전력 분산을 모델링하는데 사용될 수 있다). 소자(2605)는 태그 상에 전력 공급 바이패스 커패시터를 표시한다. 태그를 위한 국부 그라운드는(2606)이고 태그 상의 모든 회로들을 위한 공통 리턴 점이다. 모든 상기 회로들이 본 발명의 한 가지 가능한 실시예만을 형성한다는 점에 유의하라. 당업자는 많은 가능한 동기화 형태들이 본 발명의 원리를 벗어남이 없이 존재한다는 것을 인지한다.
이 회로를 위한 파형들은 도27에 도시되어 있다. (2701)은 갭(2702)을 지닌 판독기 전송 파형이다. 갭이 상승 에지 제로 교차상에서 시작되고 종료된다는 점에 유의하라. (2705)는 고속 정류기(2607) 출력이고 또한 (2610)에서 나타나는 파형이다. (2707)은 램프 발생기 출력이고 (2708)은 문턱치(2613)이다. (2710)은 비교기 출력(2615)이고 (2711)은 원-샷 출력이며, 이는 2분할 플립 플롭(2620)을 소거하는데 사용된다. (2712)는 (2620)의 출력이고, 모든 다음 타이밍을 위하여 사용될 최종 적절하게 페이즈 맞춰진 클럭이다.
도 28은 이전 실시예 보다 하나 이상 많은 플립 플롭 및 여러 게이트들을 사용하지만 제 2 정류기를 갖지 않는 태그 회로의 대안적인 실시예를 도시한 것이다. 도26에 도시된 바와 동일한 소자들이 라벨링된다. 각 전극으로부터의 클럭은 버퍼링되고 타이머 라인업(2625, 2630) 및 래치들(2803, 2804)을 구동한다. 이들 래치들 중 어느 하나에서 상승 에지는 이 래치를 설정한다. 원-TIT출력은 OR 게이트들(2805, 2806)을 통해서 갭 앞에서 초기화 버스트로부터 래치들을 소거한다. 적시에 제 1 상승 에지가 나타날 때(이는 또한 판독기가 갭 다음에 상승 에지를 전송하기 때문에 실제 제 1 상승 에지이다), 이 플립 플롭은 우선 래치하고 이의 설정 출력은 OR 게이트들을 통해서 다른 플립 플롭의 소거 입력으로 인가되어, 부적절한 페이즈에 대한 상승 에지가 자신의 플립 플롭을 래칭하는 것으로부터 유지되도록 한다. 어느 한 래치(2808, 2809)의 출력이 적절한 클럭 페이즈(2810)을 나머지 회로로 통과시키는 멀티플렉서(2807)를 제어하도록 사용될 수 있다.
도 26 및/또는 도 28에 설명된 회로들에 의해 제공되는 바와 같은 시스템 클럭(바람직한 실시예에서 판독기 캐리어)의 공통 페이즈를 태그들이 이용할 수 있다면, 이들은 절대 기준 에지를 벗어나서 동작함으로 동기화된 타이밍을 가질 것이다. 일반적으로, 공통 시스템 클럭 페이즈가 결정되면, 태그들은 통상 정수비로 클럭을 나눔으로써, 시스템 클럭으로부터의 심볼 또는 칩 클럭이 자신들의 전송들의 시간을 맞추도록 유도할 것이다. 다른 동기화 실시예들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 캐리어 주파수가 심볼 클럭보다 훨씬 더 높은 경우, 고주파수 분할기는 대단히 많은 양의 전류를 소모할 수 있다. 이와 같은 경우들에서, 자유 실행되지만 동기화 가능한 발진기로 국부적으로(즉, 태그상에 상주) 발생된 심볼 클럭을 더욱 효율적으로 사용할 수 있다. 이와 같은 경우들에서, 국부 심볼 클럭(예를 들어, 종래 기술에서 널리 공지된 RC 발진기)는 동기화 이벤트의 일부 특성을 기초로 하여 미리 결정된 시작 페이즈(초기 상태), 예를 들어 갭의 끝에서 시작될 수 있다.
앞서의 설명은 수동으로 전력공급받는 태그 시스템을 설명한 것인데, 여기서 판독기 신호는 타이밍을 제공할 뿐만아니라 태그용 전원을 제공한다. 다른 실시예들 또는 애플리케이션들은 (예를 들어, 국부 배터리들로) 자체 전력공급받는 태그들을 요구한다. 이와 같은 태그들은 전력을 제공하기 위하여 판독기 캐리어의 존재를 필요로 하지 않고, 이와 같은 경우들에서, 동기화 이벤트는 캐리어 펄스의 부재와 반대로 캐리어 펄스가 존재할 수 있다. 2개의 캐리어 갭들이 캐리어의 짧은 버스트로 분리될 수 있는데, 여기서 캐리어의 짧은 버스트의 특성들은 동기화 이벤트로서 작용한다.
상술된 수동 전력공급 받는 시스템을 참조하면, 서술된 시스템에서 태그들(110, 120, 130)은 다수의 패스 전송 알고리즘을 사용하여 자신들의 데이터를 전송한다. 다수의 패스 전송 알고리즘은 태그들(110, 120, 130)의 총 판독 시간을 결정하는데 중요하고 여러 상이한 특징들로 이루어진다. 이 알고리즘에 사용되는 일반적인 개념은 각 태그(110, 120, 130)가 각 알고리즘 패스에서 통신들을 위한 특정(바람직하게는 균일한 랜덤) 채널을 선택할 것이다.
서술된 시스템의 바람직한 실시예에서, 채널 선택(240)은 전형적으로 태그(110) 상에 저장된 데이터(220)를 직접 기초로 한다. 그 후, 태그(110)는 알고리즘의 다음 패스까지 통상적으로 바람직한 실시예에서 선택된 채널 상에 정보(즉, 식별 데이터)를 전송하는데, 이 때에 이는 새로운 채널을 선택하고 이 프로세스를 반복한다. 태그들의 전송들은 본 발명의 바람직한 실시예에서 (제 1 미리 결정된 전송 상태에 의해)대략 동기화된다라고 추정된다.
각 태그들에 의한 채널 선택들은 (즉, 전형적인 실시예들에서 태그 프로그래밍(230)에서 결정되며, 태그에 의해 수집된 실제 데이터 또는 태그 자체의 설계로 결정되는) 미리 결정된 정보를 기초로 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 각 태그(110)의 채널 선택들은 (이하에 더욱 상세하게 후술되는 바와 같이) 태그(110)상에 저장되는 식별 데이터(220)로부터 직접 (알고리즘 방식으로) 결정된다. 다른 실시예들에서, 상기 미리 결정된 정보는 시퀀스가 판독기 수신기에서 어떤 방식으로 유도될 수 있는 한 직접적으로 태그(110) 상에 저장된 데이터를 기초로 하는 것이 아닌 의사-랜덤하게 발생된 수들을 포함할 수 있다.
상기 I장에서 상세하게 서술되고 양호한 시스템 수행성능을 위한 요인으로서, 서술된 시스템의 바람직한 실시예는 적어도 데이터(200)(예를 들어, EPC, CRC, 등)의 일부가 이를(230) 태그(110)상에 저장하기 전 사전-랜덤화(또는 스크램블된 )(211)될 필요가 있다. 태그(110)가 근본적으로 저장된 데이터(220)를 사용하거나 이의 일부(예를 들어, 221, 222)가 다수의 패스 알고리즘에서 통신 채널을 선택(240)하도록 사용하기 때문에, 데이터(220)가 최적의 전체 시스템 수행성능에 균일하게 랜덤하게 나타나는 것이 중요하다. 이는 상기 I 장에서 서술된 낮은 복잡도 반전가능한 스크램블링 알고리즘(211)을 통해서 성취된다.
특히, 도12에 도시된 바와 같이, 바람직한 실시예에서 다수의 전송 패스들 각각에서 채널 선택 프로세스(240)는 프리-스크램블된(즉, 랜덤화되고 저장된) 데이터(220)의 미리 결정된 서브셋(예를 들어, 221, 222, 223, 224)을 사용하여 각 패스에서 통신 채널(240)을 선택하도록 실행된다. 정류자 또는 다중화 장치(1240)와 같은 채널 선택기(1220)는 통상적으로 채널을 선택한다. 태그(220)상에 저장된 데이터의 새로운 서브셋(221, 222, 223, 224)(즉, 새로운 랜덤수 인출)는 통상적으로 알고리즘의 각 다음 패스에서 채널 선택을 위하여 사용되어, 다수의 패스 전송 알고리즘에 걸쳐서 랜덤 및 독립적이 채널들의 선택을 보장한다.
태그(110)가 각 알고리즘 패스(바람직한 실시예에서 처럼)에서 모든 데이터(220)를 전송할 수 있거나 데이터의 일부만(즉, 일반적으로 충분한 데이터가 전송되어 다음 패스에서 태그에 의해 사용되는 채널을 결정)을 전송할 수 있다는 점에 유의하라. 통상적으로, 알고리즘의 각 패스에서 채널 선택을 위하여 사용되는 데이터의 부분들(221, 222, 223, 224)는 특정하고 인접한 데이터(220)의 섹션들이지만, 이들 상태들이 엄격하게 요구되는 것은 아니다. 다수의 패스 전송 알고리즘의 패스들을 위한 채널들의 특정 선택을 '채널 선택 프로필'이라 칭한다.
예를 들어, 각 태그 상에 저장된 사전-스크램블된 식별 데이터(220)의 128-비트들을 지닌 시스템에서, 8-비트들의 특정하지만 순차적인 섹션들은 16(즉, 128/8) 알고리즘 패스들 각각에서 256(즉, 28) 채널들중 한 채널을 선택하도록 사용될 수 있다. 따라서, 각 태그의 제 1 랜덤화된 데이터의 바이트(예를 들어, 221)는 제 1 알고리즘 패스 상에서 각 태그 각각을 위한 통신 채널을 선택하며(240), 각 태그를 위한 랜덤화된 데이터의 제 2 (및 바람직하게는 상이한) 바이트(예를 들어, 222)는 알고리즘의 제 2 패스 상에 전송하기 위한 채널을 선택(240)하도록 사용되는, 등등이다. 이 다수의 전송 패스는 프로세스는 태그상에 저장된 모든 데이터가 소모될 때까지 계속되며(예를 들어, 16번째 패스가 이 예에서 완료되고, 도2에서 이는 224에 대응한다), 또는 판독기(100)는 태그들이 전송을 중지하도록 시그널링한다(일반적으로 상술된 바와 같이 704(1210)에서 부합되는 제 2 미리 결정된 상태에 의해 태그(110)에서 감지됨). 데이터가 소모되면, 전체 프로세스는 선택적으로 반복될 수 있지만, 태그들은 통상 동일한(결정론적) 채널들을 선택할 것이다. 피할수 없게 발생되는 충돌들을 랜덤화하기 위해선 각 태그를 위한 각 알고리즘에 대해서 랜덤하고 특정하게 결정된 채널을 선택하는 것이 바람직하다는 점에 유의하라(이하의 V장에서 더욱 자세하게 알 수 있다)
물론, 당업자는 다른(예를 들어, 인접하지 않거나 완전히 특정되지 않은) 데이터의 섹션들이 직접 또는 간접적으로 각 패스에서 통신 채널을 선택하도록 사용될 수 있다는 것을 인지한다. 이 방식으로, 실질적으로 제한함이 없이 채널 선택들 이 반복되기 전 최대 알고리즘 패스들의 수를 확장시킬 수 있다. 채널 선택 프로필(또는 채널 선택 알고리즘)은 일부 전송 패스들의 수 이후에 수정되어, 동일한 데이터(220)의 상이한 서브셋이 나중 채널 선택들(1220)을 위하여(패턴이 임의 반복이 발생되기 전 특정 채널 선택들을 확장하기 위하여) 사용되도록 한다. 예를 들어, 다수의 패스 전송 알고리즘의 16 패스들 다음에, 태그들은 n-비트들(여기서, n=상기 예에 대해서 1..8)만큼 채널 선택 데이터(즉, 미리 결정된 데이터)를 시프트시켜, 알고리즘의 다음 패스들을 위한 새로운 채널 선택들에 도달할 수 있다. 이 방식으로, 태그 회로 복잡도가 증가되지만, 실질적으로 제한없이 특정 채널 선택들의 수를 확장시킬 수 있다.
채널 선택 알고리즘의 또한 다른 실시예들은 또한, 어떤 유형의 매핑(일반적으로 일 대 일 룩업 테이블 또는 다른 대수학 또는 논리) 기능을 적용하여 태그 상에 저장되거나 프로그램된 (일반적으로 제한된) 데이터로부터 채널 선택들을 결정한다. 채널 선택 프로세스의 유일한 키 특성은 일부 정보 부분이 태그에서 데이터에 대해서 공지되면, 채널 선택이 판독기(100)에서 계산될 수 있다는 것이다.
채널 자원들이 제한되기 때문에(즉, 다수의 패스 통신 알고리즘의 각 패스에서 선택하도록 하는 각 사용자에 이용가능한 채널들의 제한된 수가 존재한다), 전송 태그들 중에 피할 수 없는 충돌들이 존재할 것이다. 충돌은 2개 또는 그 보다 많은 태그들이 특정 알고리즘 패스 동안 동일한 채널상에서 통신하도록 선택하는 경우로서 규정된다. 이 상황은 정상 시스템 동작하에서 예측되어야 한다. 예를 들어, 전형적으로 64개의 채널들을 통해서 통신하는 25개의 태그들의 경우에 대해서, 적어도 하나의 충돌이 존재할 확률은 패스 당 99.6%이다. 이는 N 채널들을 통해서 통신하는 M 태그들에 대해서, 충돌들이 전혀 없는 확률에 대한 표현은 (M<N에 대해서) 다음과 같다는 점을 기초로 한다.
Figure 112005050538583-pct00002
충돌하는 태그 전송들 및 이들의 치유책들에 대한 여러 수치적인 예들이 V장-충돌 완화 방법들에서 후술된다.
많은 경우들에서, 시스템(특정 파워-온 레벨)에서 제공되는 태그들의 수는 심지어 이용가능한 채널들(특히 바람직한 실시예 알고리즘의 초기 패스들에 대해서 또는 이용가능한 채널들의 수가 후술되는 바와 같이 낮게 설정될 때)를 초과할 수 있다. 이 상황은 직교 채널화 수단이 사용도리 때 본 발명에서 완전히 수용될 수 있다. 전형적인 DS-CDMA 시스템들(준-직교 채널화 코드들을 사용)이 이 점에서 오버로딩된다라고 간주되고 신뢰할 수 있는 통신이 발생되지 않는다는 점에 유의하라(특히 태그의 전송 특성들의 부가적인 지식 없이). 서술된 시스템에서, 활성된 태그 파퓰레이션(tag population)은 이하의 V장에서 더욱 자세하게 설명되는 충돌 완화 기술에 의해 더욱 효율적으로 감소될 수 있다는 것이 중요하다.
서술된 시스템의 바람직한 실시예는 전체 시스템 수행성능(예를 들어, 총 판독 시간, 총 시스템 용량, 신뢰성 등)을 개선시키기 위하여, 다수의 패스 전송 알고리즘의 패스당 가변하는 채널들의 수(일반적으로, 221, 222, .., 224로 결정됨)를 사용하는 것이 또한 중요하다. 다른 말로서, 다수의 패스 전송 알고리즘의 하나 의 패스에서 이용가능한 채널들의 수는 전송 알고리즘의 다른 패스에서 이용가능한 채널들의 수와 상이할 수 있다. 알고리즘 패스 당(즉, 단위 시간당) 가변하는 채널들의 수는 또한 본 설명에서 동적 채널 프로필이라 하는데, 그 이유는 이용가능한 채널들의 수가 시간에 따라서 동적으로 변화하기 때문이다. 동적 채널 프로필을 구현하는 것은 근본적으로 하나 이상의 예측된 태그 파퓰레이션들을 위한 총 전송 시간(또는 총 판독 시간)을 최적화 한다.
알고리즘의 각 패스를 위한 전송 시간이 통상적으로,(사용되는 채널화 방법에 관계없이) 알고리즘의 패스를 위하여 이용가능한 채널들의 수에 비례한다는 점에 유의하라. 다수의 패스 전송 알고리즘을 위한 총 전송 시간(TTX)는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112005050538583-pct00003
여기서, L은 데이터를 성공적으로 전송하는데 필요로 되는 전송 패스들의 수이며, R은 전송(시그널링 또는 채널 심볼) 레이트이며, Bi는 패스 당 전송되는 데이터 심볼들의 수이며, Ni는 알고리즘의 i번째 패스에서 이용가능한 채널들의 수(또는 확산 이득)이다. 서술된 시스템의 일 예에서, L은 (허용되는) 16 패스들과 동일하며, Bi는 128 비트들로 고정되며, R은 62.5KHz와 동일하며, 특히 Ni 값들이 상기 예에서 제공된다는 점에 유의하여야 하지만, 이는 단지 시스템의 한가지 특정 실시예예이다. 정보를 전송하기 위한 많은 상이한 캐리어 주파수들이 존재하기 때문에 많 은 다른 시그널링 레이트들 및 데이터 포맷들이 가능하다. 패스(Ni) 당 이용가능한 채널들의 수가 일반적으로 다음과 같이(또한 240에서 도시된 바와 같이) 각 패스(ni)에서 통신 채널들을 선택하도록 사용되는 비트들의 수에 좌우된다는 점을 상기하라.
Figure 112005050538583-pct00004
이 시스템의 바람직한 실시예에서, Ni는 확산 이득 및 패스당 이용가능한 코드 페이즈들의 수를 표시하고, R은 초당 칩들에서 시그널링 레이트이다. 모든 가능한 채널들이 미리 결정된 전송 패스에서 사용될 필요가 없지만, 데이터 전송을 위하여 모든 채널들을 이용하는 것이 바람직하다는 점에 유의하라. 진보된 충돌 완화 기술들(이하의 V장에서 설명됨)의 적용은 태그들(110, 120, 130)으로부터 전송 패스들의 필요로 되는 수(L)를 크게 감소시킬 수 있다. 일반적으로, 서술된 시스템의 다른 실시예들에서 상기 식에서 임의의 갓들에 대한 제한이 없다.
패스 당 전송 시간이 상기 도시된 바와 같은 바람직한 실시예에서 패스(및 심볼 레이트) 당 채널들의 수에 좌우되기 때문에, 시스템의 총 판독(즉, 포착) 시간 수행성능은 다수의 패스 전송 알고리즘의 보다 이른 패스들에서 보다 작은 수의 채널들을 사용함으로써 보다 작은 수의 태그들에 대해서 개선될 수 있다(그 이유는 작은 수의 태그들에 대한 부가적인 이점이 거의 없는 경우에서 시스템에 더 많은 채널들을 부가하기 때문이다). 채널들의 수는 알고리즘(가능한 다수의 스텝들에서)의 나중 패스들에서 증가되어 많은 수의 태그들이 시스템에 제공되는 경우들 또는 통신 채널이 열악하게 되는 경우들을 수용하고, 판독기(100)는 이하의 V 장에서 언급된 더욱 복잡한 신호 처리(예를 들어, 진보된 충돌 완화) 기술들을 사용하지 않는다. 확산 이득을 증가시키면, 다른 잡음 또는 간섭원들에 대한 시스템의 면역성이 증가되는데, 이는 또한 시스템 로버스트니스를 증가시킨다(각종 통신 채널 조건들 하에서 성공적으로 시스템이 동작하도록 한다).
이 방식으로, 제공된 적은 수의 태그들을 지닌 시스템들은 전형적으로 많은 수의 (보다 이른) 채널 선택들을 지닌 시스템들의 전송 시간을 더욱 길게함으로써 열악하게 되지 않지만, 동시에 제공된 많은 수의 태그들을 지닌 시스템들은 상당히 열악하게 된다( 그 이유는 다수의 패스 알고리즘의 보다 이른 패스들이 또한 전형적으로 초기에 이용가능한 보다 적은 수의 채널들로 인해 훨씬 짧은 시간이 걸리기 때문이다). 또한, 나중 알고리즘 패스들에서 채널 선택들의 수를 증가시키면, 제공된 많은 수의 태그들을 지닌 시스템들은 제한된 수의 알고리즘 패스들에서 모든 데이터를 포착하도록 한다(따라서 시스템 신뢰성을 증가시킨다).
예를 들어, 서술된 시스템의 바람직한 실시예는 제 1 및 제 2 알고리즘 패스들에서 32개의 채널들, 제3 및 제4 알고리즘 패스들에서 64개의 채널들, 제5 내지 제8 패스들에서 128개의 채널 및 후자의 8 알고리즘 패스들에서 1024 채널들을 지닌 데이터의 128-비트들(220)을 사용한다. 데이터(220)의 특정 서브셋들이 이 실시예에서 각 패스에서 통신 채널(1260)을 직접 선택(1220)하도록 하여, 또다시 데이터의 특정 비중첩하는 부분들이 소모되기 전 총 16 알고리즘 패스들에서 발생시킨다는 점에 유의하라. 이 시스템의 다른 실시예들은 미리 결정된 수의 패스들 이후 에 변화하는 전송 알고리즘 패스 당 가변하는 채널들의 수를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 예에서 다수의 패스 전송 알고리즘의 제 1의 16개의 패스들은 32-256 이용가능한 채널들(즉, 채널 선택 데이터의 5 내지 8비트들)로부터 어느곳에든 사용될 수 있지만, 다음 16개의 패스들은 256-4096 이용가능한 채널들로부터 어느곳에서도 사용될 수 있다(즉, 채널 선택 데이터의 8 내지 12 비트들). 이 방식으로, 동적 채널 프로필(또는 알고리즘 패스 당 이용가능한 채널들의 수)은 제한 없이 실질적으로 확장될 수 있다. 또한 최대 패스들의 수가 채널 선택 알고리즘을 유도하도록 데이터의 중첩 또는 인터리빙된 부분들에 의해 확장될 수 있다는 점에 유의하라. 시스템의 특정 실시예에서 알고리즘 패스(또한 동적 채널 프로필이라 칭함) 당 이용가능한 채널들의 수의 실제 선택은 또한 판독기(100)에서 이용되는 예측되거나 우세적인 유형의 신호 처리 알고리즘들(가령 충돌 완화 알고리즘들의 유형)에 좌우될 수 있다(시스템에 제공된 예측된 태그들의 수 이외에).
특히, 서술된 시스템의 바람직한 실시예에서, 랜덤 채널 선택들은 다수의 패스 전송 알고리즘의 각 패스에서 특정 확산 코드(또는 1220에서 코드 채널)를 선택하도록 사용된다. 특히, 바람직한 실시예에서, 태그(110)상에 저장되고/프로그램된 데이터(220)의 부분들은 길이-N 특수하게 증분된 m-시퀀스(여기서 N은 상술된 바와 같이 특정 알고리즘 패스에서 채널들의 수와 동일)의 시간 오프셋(또는 1220에서처럼 코드 페이즈)을 직접적으로 규정하는데 사용된다. 확산 코드들이 또한 어떤 일반성 상실 없이 복소 값일 수 있다는 점에 유의하라. 이 프로세스는 도11에 개요적으로 도시되어 있다. PN 시퀀스의 상이한 페이즈는 통상적으로, PN 발생기(LFSR) 상태의 마스킹 기능(또는 AND-XOR 감소 네트워크(1100)에 의해 통상적으로 얻어지는데, 이는 동일한 m-시퀀스의 제3 코드 페이즈를 발생시키기 위하여 2개 또는 그 보다 많은 m-시퀀스들의 모듈로-2 합산을 효율적으로 수행한다. 따라서, 모든 태그들(110, 120, 130)은 바람직한 실시예에서 동일한 초기 발생기 상태로 시작하여 각 알고리즘 패스에서 동일한 기본적인 LFSR(m-시퀀스) 발생기를 사용함으로써, 모든 태그들(110, 120, 130) 전송들은 공지된 기본적인 발생기 상태에 동기화되도록 한다. 이들 특징들은 이하의 IV장에서 설명되는 바와 같이 판독기(100)에서 신속하고 효율적인 복조를 위한 주요인이다. 기본적인 LFSR 시퀀스 발생기 길이(즉, 원시 다항식(primitive polynomial))은 통상 상술된 바와 같이 알고리즘 패스 당 동적으로 변화시킨다(채널들의 수를 변화시킴).
통상적인 m-시퀀스 발생기들은 전형적으로, 바람직한 실시예에서 제 1 칩(또는 PN 비트) 시간에 대한 제로 출력을 강제함으로써 특수하게 증분된 PN 시퀀스 발생기들에 대해서 행해져, 상이한 태그들로부터 시퀀스들의 교차 상관이 미리 결정된 시퀀스 기간에 걸쳐서 제로가 되도록 한다. 다른 유형들의 직교 기능 발생기들이 다른 실시예들에서 LFSR PN 발생기들(예를 들어, 왈시 또는 하다마르 기능들) 대신에 사용되지만, 이와 같은 코드들은 바람직한 간섭 거부 성능들을 갖지 못한다. 그 후, 태그(110)상에 저장된 데이터는 통상적인 수단(1230)(예를 들어, 당업자에게 널리 공지된 바와 같은 디지털 구현방식들에서 XOR 게이트, 또는 아날로그 구현방식들에서 승산기)에 의해 발생된 확산 코드들(1260)에 의해 확산된다. 그 후, 활성화된 태그들의 확산 데이터 신호들은 미리 결정된 통신 채널을 통해서 (군집 으로) 전송된다.
태그들이 자신들의 데이터를 전송하도록 하는 변조 유형들의 범위(예를 들어, 진폭 변조, 페이즈 변조, 주파수 변조, 또는 이들의 어떤 조합)를 사용할 수 있다. 이 시스템의 바람직한 실시예는 전송 소자(702)를 통해서 부하 변조로부터 진폭 시프트 키잉("ASK")의 형태를 사용하지만, 다른 변조 유형들 및 구현방식들이 가능하다(예를 들어, 차동 직교 페이즈 시프트 키잉, 직교 진폭 변조, 펄스 코드 변조, 펄스 진폭 변조, 펄스 위치 변조 등). 태그 정보를 전송하기 위한 많은 다른 캐리어 주파수들의 사용은 수십 킬로헤르쯔 내지 수 기가헤르쯔(예를 들어, 125KHz, 13MHz, 900MHz, 2.4GHz)의 범위에서 가능하다. 각종 데이터 엔코딩 및 매핑 기술들의 사용은 또한 서술된 시스템에 의해 가능하다. 엔코딩 기술들의 일부 예들은 종래 기술에 모두 널리 공지된 리턴 대 제로(RZ), 비리턴 대 제로(non-return to zero; NRZ), 맨체스터, 및 차동 엔코딩을 포함지만 이로 국한되지 않는다. 당업자에게 널리 공지된 바와 같이 일반성 상실없이 많은 상이한 엔코딩, 변조, 코딩 및 시그널링 유형들을 사용할 수 있다는 점에 유의하라. 코딩 기술들의 일부 예들은 CRC 코드들, 컨볼류션 코드들, 블록 코드들 등을 포함하는데, 이 또한 종래 기술에 널리 공지되어 있다.
바람직한 실시예에서 태그들(110, 120, 130)은 또한 전송 소자(702)를 통해서 판독기(100)에 의해 공급되는 캐리어를 직접 변조시켜, 이들이 국부 발진기를 갖지 않도록 한다(국부적으로 발생된 캐리어의 사용이 서술된 시스템의 범위 내에서 가능하고 이의 응용에 어떠한 제한을 주지 않지만). 서술된 시스템의 바람직한 실시예에서, 전력 변환기(703)는 판독기(100)로부터 캐리어 신호를 정류하여, 판독기(100)가 태그(110) 상의 회로에 원격으로 전력을 공급하도록 한다. 활성적으로 전력공급받는 태그들의 사용이 또한 가능하고 본 발명의 이용에 어떠한 제한을 주지 않는다는 점에 유의하라. 이 시스템의 일반적인 목표는 태그(100)의 복잡도를 최소화하고 바람직한 실시예의 서술된 기술들의 사용에 의해, 태그(110) 상의 회로가 최소로 유지되도록 하는 것이다.
IV. 고속 복조 방법들
판독기는 많은 중요한 신호 처리 단계들을 수행하는 역할을 한다. 도13에 도시된 바와 같이, 판독기(100)는 통상적으로, 전송 레벨 제어(1320) 및 증폭기(1330)으로 신호원(1310)의 출력을 초기화함으로써 태그들(110, 120, 130)의 판독 프로세스를 시작한다. 그 후, 판독기(100)는 바람직한 실시예에서 이 레벨에서 연속 파를 전송하기 시작한다. 판독기(100)가 특정 전력 레벨에서 전송되면, 이는 전형적으로 태그들(110, 120, 130)으로부터 어떤 리턴 신호를 (결합 장치(1340) 및 안테나(1345)를 통해서) 청취한다. 이 활동도 검출은 가능한 통신 채널들 각각에서 신호 레벨들 또는 신호 스윙들의 검출(이는 더욱 상세하게 후술된다)과 같은 변조 또는 에너지 검출 측정 형태를 취할 수 있다.이 측정 및 특성 기간을 가능한 짧게 행하는 것이 바람직함으로, 태그들이 특정 전력 레벨에서 활성화되지 않으면, 판독기(100)는 전체 복조 처리(1390)를 시작할 수 있다(이하의 V장에 설명된 바와 같이 가능한 충돌 완화 기술들을 사용). 판독기(100)는 또한 일반성 상실함이 없이 시스템의 다른 실시예에서 변조된 캐리어 신호들, 동기화 펄스들, 또는 비대칭 캐리어 파형들을 송출할 수 있다.
판독기(100)에 의해 수행되는 신호 처리는 하드웨어 또는 소프트웨어 구조들중 어느 하나 또는 이들의 어떤 조합으로 수행될 수 있다. 전형적인 실시예들은 어떤 세버러티(severity)(1365), 증폭(1370), 아날로그 대 디지털 변환(1375) 및 DC 포착 및 이득 제어 기능들(1380)을 포함할 것이다.
일반적으로, 판독기(100)는 또한, 특정 실시예들에서 캐리어 신호의 능동 또는 수동 억제 및 간섭 또는 잡음 소거(시스템의 바람직한 태그들과 다른 소스들로부터의 어떤 형태의 간섭에 대해서)를 수행할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예는 태그들(110, 120, 130)에서 확산 스펙트럼 변조를 사용한다. 따라서, 수신된 데이터는 종래 기술에 널리 공지된 바와 같이 제 1 리버스-적용하는 각각 가능한 확산 코드(또는 각 컴포지트 확산 코드의 공액 복소수)에 의해 각 코드 채널용 판독기(100)에서 역확산되어야 한다.
특히, 서술된 시스템의 바람직한 실시예가 태그(110)에서 확산 시퀀스들 처럼 특수하게 증분된 m-시퀀스들을 사용하기 때문에, 매우 고속이며 효율적인 복조(즉, 역확산 및 채널화) 기술들은 판독기 복조 처리(1390)에서 사용될 수 있다. 이들 기술들은 실질적으로 판독기 복조 처리(1390)에서 필요로 되는 처리 전력을 (예를 들어, 바람직한 실시예에서 약 57팩터 만큼) 감소시키는데, 이는 판독기(100)의 판독 시간을 고속으로 하고 저비용 구현시킨다. 실제 처리 세이빙은 다수의 패스 시스템의 각 패스에서 사용되는 채널들의 수에 좌우되고, (수신된 시퀀스 재순서화 및 고속 하다마르 변환들(FHTs)의 조합을 사용하여) 통상적인 역확산 동작들의 수 대 심볼당 개선된 역확산 동작들의 수의 비와 동일한 팩터(F)와 관련하여 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112005050538583-pct00005
여기서 L은 소스 데이터를 성공적으로 복조하는데 필요로되는 패스들의 수와 동일하며, Ni는 (또다시) i번째 패스의 채널들의 수와 동일하다. 이 팩터는 판독기 복조 처리(1390)에서 처리 세이빙들(이는 전형적으로 초당 수백만 동작들(MOPS) 또는 초당 수백만 명령들(MIPS)에 관련하여 표현된다)을 직접 표현한다. 따라서, 이 예에서, 57배 덜 실행할 수 있는(예를 들어, 10MOPS 대 570 MOPS) 프로세서(1390)는 최적의 경우(후술되는 바와 같은 충돌 완화가 없음)에서 바람직한 실시예에서 판도기(100)에서 사용될 수 있다.
특수하게 증분된 m-시퀀스들(도11에서 박스(1120)로도시됨)이 직교 왈시 코드들(도14의 박스(1420)로 도시됨)와 일부 유사성들을 갖는 통상적인 PN 시퀀스들의 직교 확장이라는 것을 상기하라. 즉, 2개의 시퀀스들의 세트들은 이 시퀀스에서 동일한 수의 2진 1들 및 0들(즉, 이들은 동일한 가중치로 이루어진다)을 갖는다. 실제로 2가지 유형들의 시퀀스들(즉, 길이 Ni는 특수하게 증분된 m-시퀀스들 및 왈시 시퀀스들)은 단일의 특수한 재순서화 기능의 사용을 통해서 관계된다. 이 특수한 재순서화 기능은 도15의 판독기 수신기 블록(1520)에서 기본 m-시퀀스(태그 시퀀스 발생기(1110)에서 도시된 바와 같음)를 발생시키기 위하여 사용되는 원시 다항식으로부터 직접 유도된다. 시퀀스 재순서화 기능(1510)은 이하에 상세하게 설명 되는 바와 같이 수신 장치(1375)가 이들을 수신하기 때문에 데이터 샘플들(또는 요소들)을 직접 재순서화하도록 사용된다. 수신 장치(1375)는 아날로그 대 디지털 변환기, 아날로그 샘플 앤 홀드 장치, 레지스터 또는 신호를 수신하는 이외 다른 어떤 장치일 수 있다. 단일 시퀀스 재순선화 (1510)기능은 복합 수신 신호에 적용되는데, 이는 다수의 코드 채널들(또는 110에서처럼 코드 페이즈들)을 사용하여 여러 상이한 태그들(110, 120, 130)로부터의 전송들로 이루어진다.
복합 수신 신호(여러 m-시퀀스 코드 페이즈들로 이루어진다)가 메모리 버퍼(1530)과 같은 저장 매체서 재순서화되면, 이는 유효한 왈시 시퀀스들의 세트로부터 시퀀스들과 유사하고 고속 하다마르 변환(FHT)과 같은 고속 변환 기술들은 모든 데이터 채널들(1540에서 도시된 바와 같음)을 위한 태그(110)로부터 데이터를 신속하게(그리고 동시에) 역확산시키도록 사용될 수 있다. FHTs는 종래 기술에 널리 공지된 바와 같은 완전한 왈시 코드들(병렬로)의 세트에 대해 신속하게 데이터 시퀀스들을 상관시키도록 하는데 사용된다. FHTs(예를 들어, 고속 왈시 변환들, 왈시-하다마르 변환들, 반복적 왈시 변환들, 등)과 관련된 임의의 변환은 서술된 시스템의 원리를 벗어남이 없이 서술된 고속 상관 방법들로 사용될 수 있다. 모든 서술된 처리 기술들은 아날로그 또는 디지털 신호 처리 도메인 중 어느 하나에서 수행될 수 있다는 점에 유의하라.
통상적인 FHT 알고리즘들(예를 들어, 박스(1410)로 도시된 바와 같음)은 널리 공지되어 있고 이들의 기본적인 커널 동작(박스(1400), "버터플라이"라 칭함)은 도14에 도시되어 있다는 점에 유의하라. 래딕스-2 FHT 버터플라이는 래딕스-2 FFT 버터플라이와 유사하지만, 이는 단지 a+1 및-1 값(또는 데이터 값들 모두를 가산 및 감산하는 것과 등가)과 데이터 요소들을 승산하는 것으로 이루어진다. 8×8 FHT의 트렐리스 구조(1410)가 또한 도시된다. FHT(1550)의 각 출력은 FTH 빈 또는 FHT 코드 채널이라 칭한다. N-포인트 FHT는 완료될 때 모든 가능한 길이의 N 직교 왈시 시퀀스들에 대해서 효율적으로 상관된다. 바람직한 시스템에서, 이는 길이 N 시퀀스에 대해서 모든 가능한 코드 페이즈들에 대한 상관과 등가가 된다. FHT가 고속 변환이기 때문에, 통상적인 상관(상기 표현된 팩터 F와 유사)에 비해서 처리 세이빙들은 N-포인트 직교 시퀀스에 대해서(N2/N log N)과 동일하게 된다. 이 동일한 세이빙이 서술된 고속 상관 기술들을 사용함으로써 실현된다.
정확하게 수신된 데이터 특수한 재순서화 기능(1520)은 태그 피보나치 LFSR(1110 또는 이와 등가로 도시됨)가 정상 동작(또한 이하의 예와 관련됨) 동안 순환디는 상태들을 관찰함으로써 결정된다. LFSR이 진행하는 상태들은 특수한 재순서화 기능에 직접 대응하거나, 인입(확산) 수신된 데이터 샘플들이 이들이 (선형적으로) 적시에 수신될 때 수신된 데이터 메모리 버퍼(1530 또는 다른 저장 매체)에 저장되어야만 된다는 것을 간접적으로 나타낸다. 이 어드레스의 시퀀스(1520에서)는 수신기에서 능동적으로 발생되는 대신에 교대로 저장 매체(예를 들어, 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 하드 디스크 드라이브 등)에 저장될 수 있다. 이들 시퀀스들은 시스템에 사용되는 각 기본 확산 코드(즉, 원시 다항식)에 대해서 단지 1회 발생될 필요가 있다는 점에 유의하라. 이 방식으로, 수신된 m-시퀀스들( 또는 m-시퀀스들의 합)의 요소들은 재순서화되어, 이들이 현재 왈시 시퀀스들(또는 특히, 하다마르 매트릭스의 로우들) 내의 요소들을 정확하게 표현하도록 한다. 따라서, 통상적인 고속(하다마르) 변환(상관) 방법은 병렬로 수신된 데이터 채널들을 효율적으로 확산시키도록 (1540에서)사용될 수 있다. 데이터 시퀀스들은 또한 메모리에 이중 버퍼링되어 임의의 처리 레이턴시를 수용할 수 있다는 점에 유의하라.
신호 에너지를 나타내는 FHT의 출력 인덱스들(또는 빈들)(1550)은 태그들(110, 120, 130)에서 AND-XOR 감소(1100)에 사용되는 마스크 값들(1130)(2진으로 표현될 때)에 직접 대응한다. 예를 들어, 채널 선택 코드(1130)(도11에 도시된 'c0-c4')(송신기 처리)는 도15(수신기 처리)에서 FHT 블록(1540)의 활성 출력들(1550)에 직접 대응한다. 2진 마스크 값(1130)은 태그(110)에 적용되어 특정 코드 채널(또는 코드 페이즈)을 선택하도록 한다는 점을 상기하라. 이는 또한 도7에 도시되어 있는데, 이 도면에서 마스크(710)는 태그(240)로부터 인출되어 채널 선택(240)으로 입력된다. 즉, 2진 마스크 값(1130)(및 FHT 빈 인덱스)은 태그(110) 상에 저장된 데이터(221, 222, 223, 224)에 직접 대응하며, 이는 특정 패스 동안 채널을 선택하도록 사용된다(태그 데이터가 채널 선택에 어떻게 관계되는지의 보충적인 증명을 위한 도17 및 도18에서 식별자들(1710, 1820, 1830, 및 1840) 참조). 각 태그(110)는 자신의 데이터(220)를 바람직한 실시예에서 다수의 패스 알고리즘의 통과들 각각의 지속기간 동안 고정된 채널(1260)을 통해서 자신의 데이터(220)를 전송할 것이다. 각 FHT 빈에서 출력 신호 레벨은 역확산 후 각 코드 채널(1260)(예를 들어, 각 코드 페이즈에 대해서) 상에서 신호 레벨에 직접 대응한다. 따라서, 복합 수신 신호는 FHT의 출력에서 자신의 구성 요소들로 효율적으로 채널화된다.
이하에 더욱 상술된 바와 같이, 수신된 데이터 시퀀스의 채널 선택 부분 동안 각 능동 FHT 빈의 출력에서 데이터 신호(1550)는 2진 FHT 인덱스 값(2개의 시퀀스들이 유효 데이터에 대해서 정합되어야만 되기때문)에 정합함으로써 입증될 수 있다. 이 기술은 거친 형태의 부가적인 에러 검출을 실행시키고, 다수의 패스 전송 알고리즘의 패스 #2에 대해서 도18에 도시되어 있다. 제 2 패스를 위한 채널(240)을 선택하기 위하여 사용되는 부분(222)에 대해서 데이터 시퀀스(1820, 1830, 1840)는 FHT 빈 수의 2진 등가이다.
도15에 도시된 결합된 재순서화 및 FHT 기술을 통해서, 복조기는 바람직한 실시예에서 모든 가능한 코드 채널들(즉, 코드 페이즈들)을 고속으로 복조(즉, 역확산) 시킬 수 있다. N-포인트 FHT는 전형적으로 수신기에서 각 수신된 심볼 기간을 위한 N-채널들을 복조하는데 필요로 된다는 점에 유의하라(이는 각 잠재적인 데이터 채널 및 심볼 각각에 대한 필요로 되는 채널화 및 역확산 동작에 대응). 또한, 트랜스폰더 시스템의 다른 실시예들이 채널화 기능들을 위한 직교 왈시 코드들을 사용할 수 있다는 점에 유의하라. 이 경우에 FHT 빈들은 왈시 코드 채널 인덱스들(및 재순서화 공정 필요 없다)에 직접 대응한다. 이와 같은 시스템은 왈시 채널화 코드들이 주기적이고 매우 높게 주기적인 간섭원들과 상관되기 때문에, 바람직한 실시예와 비교할 때 간섭 거부 성능들이 양호하지 않다. 그러므로, 이 시스템의 바람직한 실시예는 채널화 기능들로서 특수하게 증분된 m-시퀀스들 및 상술된 복조 기술들을 사용한다. 또한, 서술된 시스템(즉, 브루트 포스(brute force) 또는 통 상적인 상관/역확산 기술들이 사용될 수 있다)에서 서술된 고속 상관 기술들을 엄격하게 사용할 필요가 없지만, 구현 비용(예를 들어, 회로 면적 및 전류 드레인)이 이와 같은 구현방식들에선 매우 높게 된다는 점에 유의하라.
일 예로서, 태그 송신기들에서 길이 16(N=16, n=4)의 특수하게 증분된 PN 시퀀스들을 사용하는 시스템에 대해서, 2진에서 '0001'(1)의 채널 선택 값 1130(ni)으로 표현되는 시퀀스(1260)는 '0111101011001000'이 되는 반면에, 2진에서 '1001'(9)의 채널 선택(마스크) 1130 값으로 표현되는 시퀀스(1260)는 '0010110010001111'이 될것이다(이는 다음에 선두 제로로 특수하게 증분되는 동일한 기본 m-시퀀스의 코드 페이즈 또는 상이한 시간 시프트이다). (표준 옥탈 표기법으로 표현될 때) 23의 원시 다항식을 위한 태그 PN 발생 및 마스크 회로의 예가 도11에 도시되어 있다. 2개의 태그 송신기들은 통신 채널을 통해서 독립적으로 이들 시퀀스들을 전송하다라고 추정된다. 판독기 수신기는 특수한 재순서 기능(1520) 및 FHT 처리(도15에 도시됨)을 사용하여 이들 2개의 신호들을 리졸브 할 것이다. 전송된 PN 시퀀스들을 위하여 사용되어야만 되는 특수하게 수신된 데이터 샘플 재순서화는 등가의 특수하게 증분된 PN 발생기가 순환되거나, 이 예의 경우에 {0, 15, 7, 11, 5, 10, 13, 6, 3, 9, 4, 2, 1, 8, 12, 14}인 상태들과 동일하게 된다. 이 시퀀스는 태그(110)에 사용되는 m-시퀀스 발생기(1110)를 복제하고 PN 발생기 상태들을 관찰하거나, 단지 필요로 되는 재순서화 시퀀스를 메모리에 저장함으로써 판독기(100)에서 발생될 수 있다. 이 재순서화 시퀀스는 간접 어드레싱을 사용하여 인입하는 수신된 데이터 샘플 스트림을 메모리에 저장하도록 사용된다. 예를 들어, 판독기에 도달하는 제 1 유효한 A/D 샘플(확산 또는 칩 레이트에서 최적으로 샘플됨)은 저장 매체(1530)(모두 특수하게 증분된 코드들에 대한 경우이다)의 메모리 버퍼 장소 0에 저장되며, 제 2 샘플은 메모리 장소(15), 제3의 장소(7) 등에 저장된다. N(이 예에서 16) 샘플들이 수신되면, 정상 FHT 처리(1540)는 메모리 버퍼(1530)에서 새롭게 재순서화된 데이터 샘플들에 대해서 수행될 수 있다. 이 재순서화 기능은 시퀀스 '0101010101010101'(이는 왈시 코드 1와 동일)로 상기 '0001' PN 코드를 변환시키고 '1001' PN 코드를 시퀀스 '0101010110101010'(이는 왈시 코드 9와 동일)로 변환시킬 것이다. FHT(1540)는 신호 에너지가 출력(1550)의 빈 1(채널 코드1에 대응) 및 빈9(채널 코드 9에 대응)에 제공(예를 들어, 태그들이 전송)된다는 것을 나타낼 것이다. 따라서, 각 전송된 심볼을 위한 9 FHT 빈 1 및 빈 9를 관찰함으로써, 태그 데이터의 나머지가 감지될 수 있다.
이와 같은 신호가 실제로 전송되지 않을지라도, 상술된 기술들이 태그(110)에 의해 전송되는 제 1 칩(또는 심볼)이 2진 제로(이는 채널 상의 a+1 정규화된 신호 값과 등가)인 수신기에서 추정함으로써 통상적인(즉, 비 특수하게 증분된) m-시퀀스들에 대해서 사용될 수 있다는 점에 유의하라. 따라서, 저장 매체(1530) 내의 제 1 버퍼 장소는 a+1 값으로 초기화되고 처리(즉, 재순서화(1510) 및 FHTs(1540))는 정상적으로 계속된다. 이 방식으로, 매우 고속 상관이 통상적인 PN 시퀀스들을위한 다수의 코드 채널들(또는 코드 페이즈들)에 대해서 수행될 수 있다. 다른 정상적으로 증분된 PN 시퀀스들은 또한 부가적인 칩(예를 들어, 상술된 바와 같은 제 1 칩과 다른)이 시퀀스 내로 삽입되는 것을 계속 추적함으로써 수용될 수 있다.
상술된 고속 상관 기술들(즉, 특히 수신 시퀀스 재순서화(1510) 및 FHT(1540))은 (이들은 이와 같은 네트워크로 발생되는지 관계없이) AND-XOR 감소 네트워크(1100)으로 발생될 수 있는 PN 시퀀스들을 사용하는 임의의 통신 시스템에 적용된다. 많은 대중적인 통신 시스템들은 이들 유형들의 PN 시퀀스들 또는 통상적인 m-시퀀스들(가령 종래 기술에 널리 공지된 바와 같은 골드 코드들)로부터 발생된 시퀀스들을 사용한다. 이와 같은 시스템들의 일부 예들은 IS-95, IS-2000, 3GPP CDMA 셀룰러 시스템, 및 GPS CDMA 위치 시스템이다. 상기 고속 상관 기술들은 이들 시스템들에서 마찬가지로 효율적으로 될 수 있다.
어떤 경우(사용된 채널화 기술들에 관계없이)에, 복합 수신 신호는 수신기 프론트 엔드(1610)에서 필터링되고 증폭되고 나서, 도16에 도시된 바와 같이 판독기(100)에서 채널화(또는 디-채널화된다)(1620). 그 후, 각 채널은 일반적으로, 신호 및 충돌 검출 목적들(일반적으로, 1630에서)을 위하여 (비록 동시에 할 수 있지만) 개별적으로 처리된다. 예를 들어, 서술된 m-시퀀스들 대신에 왈시 코드들을 사용하는 시스템의 다른 실시예에서, FHT 동작은 여전히, 상술된 바와 같은 상이한 데이터 채널들 모드를 동시에 복조하도록 사용될 수 있다. 이 시스템의 다른 실시예ㄷ르은 일군의(병렬 또는 시간 공유된) 통상의 역확산기들(1540, 1620 대신)을 사용하여 디채널화 및 역확산 프로세스를 수행한다. 역확산기는 통상적으로, 종래 기술에 널리 공지된 바와 같이, 인터그레이트 및 덤프 기능보다 앞서 승산기를 포 함한다.
통신 시스템의 다른 예에서, 다른 실시예들은 (ALOHA 시스템에서 처럼)채널로서 직교 타임슬롯들을 사용할 수 있는데, 이 경우에 상이한 태그들로부터의 신호들은 이들이 (상이한 시점에서) 도달하기 때문에 복조된다. 선택된 채널화 방법은 이하에 더욱 상세하게 후술되는 바와 같이 판독기(100)에서 사용될 수 있는 충돌 완화 알고리즘들의 일반적인 유형을 변화시키지 않는다는 점에 유의하여야 한다.
통상적으로 모든 태그들이 다수의 패스 전송 알고리즘의 제 1 패스상에 정보를 성공적으로 전송하지 않기 때문에, 보조 프로세스는 일반적으로 본 발명의 많은 실시예들에서 다수의 반복 프로세스이다. 따라서, 판독기(100)는 (동일한 전력 레벨에서) 전력 상승된 채로 유지되어야만 되고, 태그들로부터의 모든 데이터가 (부가적으로 상술된 방법들을 사용하여)성공적으로 수신될 때까지 인입하는 데이터를 계속 복조하여야만 한다. 또한, 진보된 충돌 완화 기술들(1630)은 (후술되는 바와 같이) 판독기(100)에서 사용될 때, 다수의 복조 반복들(예를 들어, FHTs)이 다수의 패스 알고리즘의 각 패스에 대해서 필요로 될 수 있다. 다수의 반복 패스 전송 알고리즘의 다음 패스들이 상술된 동적 채널 프로필에서 서술된 바와 같이 복조기가 새로운 채널들의 수에 적응하도록 하는데 필요로 된다.
V. 충돌 완화 방법들
상술된 바와 같이, 태그들(110, 120, 130)이 판독기(100)와 통신하도록 사용되는 이 (및 임의의) 통신 시스템에서 제한된 수의 통신 채널 자원들이 존재한다. 제한된 수의 통신 채널들이 존재하고 다수의 채널들중 채널들의 조적적인 할당이 존재하지 않기 때문에(즉, 랜덤한 할당들이 효율적으로 사용된다), 서술된 시스템에서 태그들로부터의 전송들의 충돌을 피할 수 없다. 충돌은 2개 이상의 태그들이 동일한 채널 상에서 동시에 통신하도록 선택될 때(즉, 다수의 패스 전송 알고리즘의 특정 패스 동안)의 경우 또는 이벤트로서 규정된다. 이 할당들이 효율적으로 랜덤하게 되는데, 그 이유는 태그들 상에 저장되는 데이터가 이 문헌이 I장에 나타낸 바와 같이 균일한 랜덤 데이터와 매우 근사하기 때문이라는 것을 상기하여야 한다.
판독기(100)의 소망 복잡도에 따라서, (이하에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같은) 서술된 시스템 내의 판독기(100)에서 충돌 완화 기술을 사용하거나 사용하지 않을 수 있다. 예를 들어, 저 비용의 수신기는 임의의 충돌 완화 기술들을 사용할 수 없는 반면에, 이 보다 많은 비용(이 보다 높은 처리력 버전)의 수신기는 진보된 충돌 완화 기술들을 사용할 수 있다.
먼저, 이하의 일반적인 설명은 특정 충돌 완화 기술들이 사용되지 않고 그 후, 충돌 완화 기술들이 사용되는 경우들을 검사한다 라고 가정한다. 태그들(110, 120, 130)은 일반적으로 충돌 완화가 판독기(100)에서 사용되는지 여부와 관계없이 동일한 패턴들을 전송한다는 점에 유의하라. 각 태그(예를 들어, 110)는 시스템(예를 들어, 120, 130)에 제공되는 다른 태그들에 대해 실제로 "블라인드"가 된다. 이하의 부가적인 단계들을 수행하면 수신기에서 복조 프로세스를 또한 실행한다.
일반적으로, 판독기(100)는 미리 결정된 통신 패스에서 가능한 역확산 통신 채널들(순차적으로 또는 동시에) 각각을 통해서 순환되고 각각에 대한 신호 활동도 또는 신호 에너지를 조사한다. 서술된 발명에서 판독기 수신기는 또한 이하에 상세 하게 서술된 바와 같이 이용가능한 채널들 각각에 대한 충돌들을 검출할 수 있다. 모든 이들 신호 특성들은 채널마다 발생되고, 일반적으로 역확산이 구현방식 복잡도를 감소시키기 위하여 완료되는 즉시 수행된다(이는 또한 일반성 상실 없이 역확산 전 등가의 동작들을 수행할 수 있지만). 수신된 신호가 이 시스템의 바람직한 실시예에서 동기적으로 (최적의 샘플링 포인트에서) 샘플링되지만, 오버샘플링 및 후-샘플링을 포함) 다른 방법들이 최적의 샘플링 시간을 결정할 수 있다.
수신기의 바람직한 실시예는 각 채널상의 신호 에너지를 추정하는 감소된 복잡도 방법을 사용한다. 특히, 이 방법은 서술된 발명에서 각 채널의 최적 샘플링된 역확산기 출력 신호의 누산적인 (합산된) 절대값을 검사한다. 미리 결정된 채널을 위한 누적된 절대값이 소정의 문턱치를 초과하면, 신호는 특정 채널상에 제공된다라고 한다. 미리 결정된 문턱치는 (판독기 수신기에서 다른 상태들을 기초로)프로그램가능한 또는 적응적으로 행해 질수 있다. 이 방법은 통상적인 에너지 추정(자승들의 합) 수단에 비해서 유용한데, 그 이유는 이는 신호들의 존재를 결정하기 위하여 비용이 드는 승산 동작들을 필요로 하지 않기 때문이다.
특히, 이 시스템의 한 가지 특정 실시예에서, 태그로부터 저 편차 ASK 신호(들)의 존재는 전형적으로, 상술된 바와 같이, 정규화된 신호를 얻기 위하여 채널로부터 어떤 평균 신호 레벨(즉, 1380에서처럼 dc 값들)을 감산함으로써 그리고 나머지(정규화된) 신호의 절대값을 검사함으로써 검출된다. 자동 이득 제어(또한 1380에서 처럼)의 형태는 신호 레벨들을 더욱 정규화하기 위하여 적용될 수 있다는 점에 유의하라.
신호가 특정 채널 상에서 검출되면, 판독기(100)는 전형적으로 채널 상에서 충돌이 발생되는지를 검출하여야 한다. 이는 전형적으로, 어떤 시간 기간에 걸쳐서 정규화된 신호 레벨의 절대값의 분산을 검출함으로써 성취될 수 있다. 신호의 절대값의 분산이 일부(상이한) 문턱치를 초과하면, 충돌인 이 특정 채널(상이한 태그의 ID 데이터의 2진 데이터 값들의 충돌로 인함 - 도17 참조) 발생된다라고 한다. 그렇치 않다면, 단일 신호는 (도18에서 처럼) 이 채널상에 제공된다라고 한다. 이 상에 제공되는 단일 신호를 지닌 채널을 또한 "단일 점유된" 채널이라 칭한다. 또 다시, 당업자는 이들 측정들 및 표시자들의 필터링 또는 평균화가 자신들의 신뢰도(예를 들어, 추정값들의 SNR을 증가시킨다)를 증가시키도록 사용될 수 있다는 것을 인지한다. 따라서, 이와 같은 측정(다음 필터링에서 사용된다)에 대해서 관찰되는 시간 기간이 길면 길수록, 이 추정들은 더욱 정확하게 되어 더욱 신뢰할 수 있게 될 것이다(즉, 처리 이득이 더 높게 된다).
상술된 바와 같이, 판독기 수신기가 각 채널 상에서 정규화된 신호의 분산을 검사함으로써 각 채널 상의 충돌들을 감지할 수 있다. 정규화된 신호의 분산은 에러 신호로서 간주될 수 있고 이상적인 신호로부터의 편차를 표시한다. 또 다시 바람직한 실시예에서, 신호 충돌들을 결정하는 감소된 복잡도 수단이 수행된다. 특히, 정규화된 (가능한 dc-정정된) 에러 신호의 절대값이 각 채널을 위하여 누적된다. 누산적인 절대 에러 신호는 (적응적으로 결정될 수 있지만) 제 2 미리 결정된 문턱치를 초과하면, 충돌은 이 채널상에서 발생된다라고 하다. 정규화된 에러 신호는 상술된 감소된 복잡도 신호 존재 계산의 결과들로부터 부분적으로 결정될 수 있 다. 특히, 정규화된 에러 신호는 (상기 누산적인 절대 값 계산을 스케일링함으로써 결정되는) 최적으로 샘플링된 역확산기 출력 빼기 절대 평균 신호 레벨의 절대값과 동일하게 설정될 수 있다.
이 값은 모든 역확산기 출력 비트들에 걸쳐서 합산되어 부가적인 잡음 평균화(이 추정치의 SNR을 증가시키기 위하여)를 제공한다. 이 방법은 또한, 통상적인 분산 추정(샘플의 자승 빼기 평균값의 합) 수단에 비해서 유용한데, 그 이유는 이는 신호 충돌들의 존재를 결정하기 위하여 비용이 드는 승산 동작들을 필요로 하지 않기 때문이다. 분산 측정(VARk)은 또한, 후술되는 바와 같이 신호 상태들이 열악할 때를 검출하기 위하여 사용될 수 있고, 이 시스템 확산 이득은 조정될 필요가 있다.
당업자는 신호의 존재를 검출하고 변조 및 시그널링 유형을 기초로 변화될 수 있는 충돌들의 존재 또는 부재를 검출하는 많은 방법들이 존재하는 것을 인지한다. 충돌들은 표준 에러 검출(예를 들어, CRC) 수단과 같은 다른 수단에 의해 검출될 수 있지만, 이들 방법들은 모든 경우들에서 (거짓(falsing)에 기인하는) 충돌들을 적절하게 검출할 수 없다. 충돌들이 채널 상에서 발생되는지 관계없이, 표준 에러 정정 수단은 전송 에러들을 정정하고 신호 추정들의 정확도를 개선하기 위하여 사용될 수 있다는 점에 유의하라. 또 다시, 이들 신호 특성 측정들은 전형적으로, 미리 결정된 패스(이는 상술된 바와 같은 다수의 패스 알고리즘의 패스 수에 따라서 변화될 수 있다)에서 모든 이용가능한(가능한) 통신 채널들에 대해 수행된다.
따라서, 판독기(100)는 전형적으로, 임의의 신호가 패스 당 (각각 그리고)모든 가능한 통신 채널들상에 제공되는지 그리고 충돌이 신호(들)이 제공되는 각 채널상에서 발생되는지를 특징화한다. 충돌은 일반적으로 2개 이상의 태그들이 다수 패스 알고리즘의 동일한 패스 동안 동이란 통신 채널을 사용할 때로서 규정된다. 충돌이 미리 결정된 채널 상에서 발생될 때, 채널을 위한 데이터는 충돌 완화 기술이 사용되지 않으며 일반적으로 상실된다. 신호가 미리 결정된 채널상에 제공되고 충돌들이 검출되지 않으면, 이(소정) 채널상의 특정 신호는 통상, 성공적 수신되었다라고 칭하고, 판독기(100)는 일반적으로 이 특정 태그의 전체 데이터 시퀀스를 인지한다.
일부 실시예들이 에러 검출 또는 정정(또는 어떤 다른 유형의 신호 무결성 측정)을 수행하여 데이터가 유효하게 되고 정확하게 수신되도록 한다는 점에 유의하라. 태그 채널 선택 데이터가 전송되면, 판독기(100)는 또한 태그(110)가 실제 예측된 통신 채널상에서 통신되는지를 검사할 수 있다(제 2 패스를 위한 채널 선택 데이터(222)가 1820, 1830, 1840으로 식별되는 바와 같이 채널 선택과 정합하여야만 하는 경우, 상술된 바와 같이 채널을 결정하기 위하여 사용되는 데이터의 부분에 대한 다른 에러 검사 형태로서 작용한다. 도18 또한 참조).
태그(110)로부터의 신호가 공지되면(가능한 확인되면), 이는 신호 파퓰레이션의 나머지로부터 (후술되는 바와 같이)무시 또는 제거될 수 있다. (후술되는 각종 가능한 알고리즘들을 통해서) 특정 태그로부터의 신호가 신호 파퓰레이션으로부터 효율적으로 제거 또는 감산된다면 충돌 완화 형태가 구현된다. 이 방식으로, 공 지된(식별된) 태그로부터의 신호는 제거되어, 이 시스템으로부터 원치 않는 "간섭"을 제거한다. 이는 가치 있는 통신 자원들을 효율적으로 더욱 자유롭게 한다. 실제로, 전체 시스템은 자체-구성 네트워크인데, 이 네트워크에서 모든 조직은 송신기 자신들 대신에 판독기 수신기에서 행해진다. 신호의 제거는 충돌 완화로부터 이점을 실현하도록 정확할 필요는 없다.
도 19는 충돌 완화 기술들을 사용할 때 판독기 작용들에 대한 일반적인 순서도를 도시한 것이다. 이 경우에, 판독기(100)는 다수의 패스전송 알고리즘(예를 들어 바람직한 실시예에서 판독기 전송 전력 상수를 유지함으로써)의 다음 패스 상으로 이동하기 전 가능한 많은 충돌들(예를 들어, 데이터에서 에러들)을 해결하고자 할 것이다.
상술된 바와 같이, 판독기(100)는 일반적으로 모든 활성 전송 태그들이 식별되는 일부 신뢰 레벨(또는 가능성)이 얻어질 때까지 미리 결정된 전력 레벨에서 전송을 유지할 것이다.
신호 파퓰레이션(또는 복합 수신 신호)로부터 신호가 활성적으로 제거(또는 감산)되면, 충돌 완화가 발생되지 않는다라고 한다. 이 경우에, 판독기(100)에서 각종 알고리즘들을 사용하여 태그들로부터 모든 데이터를 성공적으로 포착(또는 복조)할 수 있다. 이 경우에 일반적인 개념은 각 태그가 다수의 패스 소스 디바이스 전송 알고리즘의 패스들 중 적어도 하나에서 특정 (즉, 단일 사용자 점유) 통신 채널을 선택하는 것을 대기하도록 하는 것이다. 이 기술은 일반적으로 판독기(100)에서 이용가능한 최저 복잡도 식별 방법이지만, 이는 일반적으로 또한 가장 느리다( 즉, 정보 피스를 통신시키기 위한 가장 긴 총 전송 시간을 필요로 한다).
충돌 완화 기술들이 판독기(100)에 의해 사용될 때의 경우를 위한 매우 낮은 복잡도 알고리즘이 다수의 패스 통신 알고리즘에서 최대 패스들의 수를 전송하는 태그들(110, 120, 130)을 갖는다. 최대 패스들의 수는 전형적으로, (상술된 바와 같이) 태그 상에 저장된 데이터의 특정 부분들이 소모될 때 결정된다.
상술된 바와 같이, 판독기(100)는 제 1 및 제 2 미리 결정된 전송 상태들을 제어함으로써 태그들이 전송되는 패스들의 수를 직접 제어한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 판독기 전송 전력 레벨은 완전히 활성화된 태그들 중에서 전송들을 계속하도록 일정하게 유지되지만, 다른 제 1 및 제 2 미리 결정된 전송 상태들은 태그들로부터 전송 그룹들을 제어할 수 있다. 최대 패스들의 수는 일반적으로 특정 채널 선택 알고리즘에 의해 결정되지만, 부분적으로 완전 특정(중첩되지 않음) 채널 선택들을 위한 데이터(비트들)의 채널 선택 부분들의 합에 의해 나뉘어지는 데이터 길이(비트들에서)로 제한된다. 따라서, 각 패스에서 128 비트들의 데이터 및 8비트들의 채널 ID 선택 데이터로 상기 주어진 예에서, 다수의 패스 알고리즘(중첩되지 않은 채널 선택들이 또 다시 반복하도록 시작하기 전)에서 최대 16개(즉, 128/8)의 통신 패스들이 존재한다. 따라서, 바람직한 실시예에서 채널(예를 들어, PN) 심볼 레이트가 제공되면, 최대 질의 시간이 결정될 수 있고 총 포착(또는 판독) 시간은 필요로 되는 전송 패스들의 수가 주어지는 모든 경우들(또한 상기 식들에서 예시된 바와 같이)에 대해서 고정된다.
충돌 완화 기술들을 사용하지 않은 다른(많은 경우들에서 더욱 복잡한) 알고 리즘들이 또한 가능하다. 한 가지 이와 같은 대안은 제한된 수의 패스들(최대 보다 작다)을 위한 태그들(110, 120, 130) 전송을 가져, 수신된 데이터(또는 취해드 태그 재고)이 정확하게 되는 미리 결정된 신뢰 레벨이 얻어진다. 이는 일반적으로 시스템에(또는 각 파워-온 레벨에서) 제공된 소스 디바이스들(또는 태그들)의 예측된 수 및 소망 신뢰 레벨(또는 시스템에서 아이템들 또는 태그들을 성공적으로 식별하는 확률)에 의해 결정된다. 예를 들어, 상기 예에서 제공된 동적 채널 프로필로 인해, 최대 10 패스들이 1000회 시행에서 태그들을 특정하게 식별하도록 하는데 필요로 되지만, 시뮬레이션들(1000회 시행)은 50 태그들을 식별하기 위해선 7.73 전송 패스들의 평균을 취하는 것이 도시되어 있다. 따라서, 판독기(100)는 10 패스들을 위하여 미리 결정된 전력 레벨에서 전력을 상승시킨 채 유지되어 모두 50(또는 그 쯤) 태그들이 특정 채널 상에 자신들의 데이터를 성공적으로 전송하는 합리적인 신뢰도를 갖도록 한다. 또 다시, 판독기(100)는 자신의 ID 데이터를 수신하도록 채널 상에서 단지 하나의 태그(110)가 존재할 때를 결정할 수 있도록 한다. 이는 실제로 총 포착 시간을 단축시키는데, 그 이유는 단지 10 패스들이 상기 예에서 제공된 절대적인 최대 16 패스들 대신에 수행되기 때문이다. 부가적인 시뮬레이션들, 통계 또는 확률 분석은 미리 결정된 태그들의 수에 대한 패스들의 수 또는 다른 신뢰 레벨들을 결정하도록 적용될 수 있다. 일부 애플리케이션들에서, 판독기(100)는 재고를 취하는 제 1 시간의 최대 패스들의 수를 사용하고 나서 시스템에 제공된 예측된(즉, 측정된 또는 관찰딘) 태그들의 수를 기초로 한 패스들의 수를 조정할 수 있다.
대안적으로, 판독기(100)에 의해 사용되는 알고리즘은 각 태그(데이터 또는 ID 정보가 성공적으로 수신되면)를 위한 예측된 충돌 장소들(즉, 채널들)을 추적하여 얼마나 많은 태그들이 시스템에서 식별된채로 유지되었는지를 추정한다. 따라서, 판독기(100)는 상술된 기술들(다른 태그들이 시스템에 제공되지 않은 것으로 결정되면)보다 빨리 질의 프로세스를 중지할 수 있다. 다른 말로서, 필요로 되는 전송 패스들의 수는 상술된 바와 같이 예측된 태그들의 수를 기초로 사전 계산되는 대신에 수신 동안 판독기(100)에 의해 적응적으로 추정된다. 이 기술은 이하의 예 및 도22에 더욱 상세하게 설명된다.
판독기(100)의 더욱 개선된 실시예는 충돌 완화 기술들의 여러 형태들 중 임의의 한 형태를 사용할 수 있다. 충돌 완화 기술들은 일반적으로 미리 결정된 통신 채널들 상의 충돌들의 충격을 줄인다. 이상적으로, 이들은 채널 상의 특정 충돌의 영향들을 제거한다. 이는 공지된 신호를 (적어도 개념적으로) 재생함으로써 그리고 총 신호 파퓰레이션로부터 공지된 신호(또는 복합 수신 신호)를 감산함으로써 서술된 시스템에서 성취될 수 있다. 공지된 신호들은 다른(공지되지 않은) 신호들에 대한 간섭으로서 간주되어, 서술된 기술들이 또한 간섭 소거 기술들로서 공지된다. 이 간섭 신호 감산이 복조 공정(예를 들어, 이는 칩 레이트로 발생되거나 바람직한 실시예에서 역확산 후 발생될 수 있다)의 임의 단계에서 발생될 수 있다는 점에 유의하라. 본 발명의 바람직한 실시예는 구현 복잡도를 감소시키기 위하여 역확산 후 충돌 완화를 수행한다.
일반적으로 말하면, 일군의 충돌 완화 기술들은 복잡도 레벨들을 변화시키고 이들은 충돌 완화 기술들을 사용하지 않는 구현방식들 보다 더 복잡하다(예를 들어, 더 많은 처리력, 메모리 또는 하드웨어를 필요로 한다). 그러나, 이와 같은 기술들은 일반적으로 훨씬 짧은 총 태그 데이터 포착(판독) 시간을 발생시키고 시스템 용량을 크게 증가시킬 수 있다. 또 다시, 채널이 준-정적이라고 추정하고 이 시스템이 상대적으로 최적의 시스템 수행성능에 대해서 선형이라고 추정하자.
일반적으로, 충돌 완화 기술들을 이용할 때, 공지된(즉, 성공적으로 결정된) 신호들이 많으면 많을 수록, 다수 패스 알고리즘의 미리 결정된 패스에 대한 시스템에 더 적은 태그들이 제공된다. 태그(110)상에 저장된 데이터가 바람직한 실시예에서 채널 선택을 직접 결정하기 때문에(또는 이와 달리 판독기(100)에 의해 공지되어 있다), 판독기(100)가 데이터를 성공적으로 수신하면(일반적으로 태그(110)가 달리 점유되지 않은 채널 상에서 전송될 때 발생됨), 다수 패스 통신 알고리즘의 모든 패스에 대해서 태그(110)가 이루어지도록 모든 채널 선택들을 인지한다. 따라서, 판독기(100)는 어떤 채널들이 태그(110)가 상술된 바와 같이 장차(및 과거) 전송들을 위하여 사용될 수 있는지를 예측할 수 있다. 태그(110)로부터 관찰된 신호 레벨들은 또한 일반적으로 정상 신호 검출 처리 동안 판독기(100)에서 측정(및 저역 필터링됨)되어, 소정(비충돌) 태그의 실제 신호 강도의 신뢰할 수 있는 추정이 이용될 수 있도록 한다는 점에 유의하라. 이 지식은 공지된 신호를 효율적으로 재생하여 이를 군집 수신된 신호로부터 정확하게 감산하도록 사용됨으로써, 이의 영향을 다른 전송 패스들로부터 제거한다.
특히, 각 성공적으로 수신된 태그 신호를 위한 평균 신호 레벨(및 가능한 페이즈)은 하나 이상의 전송 패스들의 일부에 걸쳐서 평균화함으로써 결정될 수 있다. 단일 점유된 채널 상에 전송될 때 태그가 성공적으로 수신되며, 이 경우에 이 데이터는 통상적인 수단에 의해 성공적으로 복조될 수 있다는 점을 상기하라. 또 다시, 시스템의 바람직한 실시예에서 처리를 간단화하기 위하여, 평균 누산 절대값이 (상술된 신호 검출 단계에서처럼) 계산된다. (역확산 후) 각 채널 상의 (가능한 dc-정정된) 절대 신호 레벨의 평균값은 태그를 위한 예측된 신호 레벨을 표시한다(즉, 수신된 신호 강도). 컴포지트 데이터 경로들(가령 RF-결합된 시스템들에서의 경로들처럼)을 사용하는 수신기들에 대해서, 신호 페이즈(signal phase)는 일부 전송 패스에 걸쳐서 평균화될 수 있다.
채널이 (종종 짧은 판독 사이클들에 대해서) 관심을 둔 기간에 걸쳐서 준-정적 또는 안정적이라면, 간섭 태그의 신호 레벨은 안정이라고 추정될 수 있다. 따라서, 이의 국부적으로 재생된 형태는 복합 수신 신호로부터 제거 또는 감산될 수 있다. 성공적으로 수신된 태그로부터의 신호가 (데이터가 결정되면) 더 이상 필요로 되지 않거나 유용하지 않기 때문에, 이를 제거하여 통신을 위하여 다른 미지의 태그들에 대해서 통신 채널들 더욱 자유롭게 한다. 공지된 태그의 데이터 신호가 자신의 복조된 심볼 또는 비트 시퀀스를 평균 예측된 신호 레벨과 승산함으로써 재생성될 수 있다. 이 신호의 감산은 역확산 후 발생될 수 있다. 그렇치 않다면, 특정 확산 시퀀스는 역확산 전 감산된다면 재적용되어야 한다(이는 계산 복잡도 관점으로부터 전혀 바람직하지 않다). 태그의 신호가 다수의 패스 전송 알고리즘의 각 패스에서 채널들을 변화시키는 것으로 공지되는데, 이는 또한 감산 프로세스에서 고 려될 수 있다는 점에 유의하라. 또한, 이용가능한 채널들의 수 및 확산 코드들의 수는 다수의 패스 알고리즘의 각 패스에 대해서 변화될 수 있다는 점에 유의하라.
상대적으로 간단한 형태의 충돌 완화는 다수의 패스 알고리즘(시간에 대한 순방향에서)의 다음 패스들로부터 공지된 신호들을 감산하는 단계를 포함한다. 따라서, 이 형태의 충돌 완화는 일반적으로 순방향 충돌 완화라 칭한다. 도20은 프로세스의 이해를 용이하게 하기 위하여 순차적인(예를 들어, 한번에 한 채널) 방식으로 처리가 수행되는 순방향 충돌 완화 기술들을 사용하여 판독기 처리에 대한 순서도의 예를 도시한 것이다. 이 프로세스는 일반적으로 어느 태그들(110, 120, 130)이 자신들의 ID 데이터(상기 수신기 알고리즘에서 서술된 바와 같이)을 성공적으로 전송하는지를 결정하고 다수의 패스 알고리즘의 각 패스를 위하여 공지된(태그들) 채널 선택들 및 추정된 신호 레벨들을 포함하는 데이터 구조(또는 리스트)를 유지하는 것을 포함한다. 태그의 ID 데이터 및 전송된 태그 신호의 신호 레벨이 공지되면, 이 태그를 포함하는 임의의 다음 충돌들로부터 효율적으로 제거될 수 있다. 또 다시, 신호 레벨이 증가하는 시간 길이들에 걸쳐서 측정되고 필더링되어 증가하는 간섭 신호 레벨의 정확도 레벨들을 얻는다는 점에 유의하라. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서, 태그 신호가 추정되면(어떤 정확도 레벨 내에서 결정되면), 이는 다수의 패스 전송 알고리즘의 나중 패스들에서 적절한(사전 결정된) 채널들로부터 감산되어, 다른 사용자들에 의해 전송되는 다른 신호들에 대한 (공지된) 태그의 신호의 어떤 간섭 영향들을 부정한다. 이 기술은 각 태그의 채널 선택들의 결정론적 특성으로 인해 가능한데, 이는 통상적으로 태그(110) 상에 저장된 데이터를 기초로 한 다.
준-정적 채널 추정은 측정된 신호 레벨 및 가능한 페이즈가 일반적으로 모든 다음 패스들 또는 적어도 현재 전송 패스에 대해서 유지된다라고 추정되기 때문에 중요하게 된다. 일반적으로, 신호 레벨 추정치들은 천천히 가변하는 채널 상태들을 설명하기 위하여 매 전송 패스 마다 갱신될 수 있다. 단지 공지된 태그 신호 정보(통상적으로 데이터 구조 또는 리스트에 포함) 및 현재 전송 패스(또는 버스트)로부터의 복합 수신 신호가 이 알고리즘(이하의 알고리즘에서 서술된 바와 같은 메모리에 모두 수신된 버스트들을 저장하는 것과 반대로)을 수행하기 위하여 저장될 필요가 있다는 점에 유의하라. 일반적으로, 이 유형의 순방향 충돌 완화 알고리즘은 임의의 충돌 완화를 수행하지 않는 방법들에 비해서 상당한(2-4X) 총 판독 시간을 개선시킨다.
더욱 진보된 형태의 다른 충돌 완화는 다수의 통과 전송들의 다음 및 이전 패스들 둘 다로부터 공지된 신호들을 감산하는 것을 포함한다. 이것은 태그(110)로부터의 데이터가 식별되면 이전 패스들상에서 점유되는 채널들이 확인되고 임의의 이전 충돌들에 대한 이의 기여도가 무효로되기 때문에 가능하다. 이 부류의 충돌 완화 알고리즘들은 일반적으로 양방향 충돌 완화 기술들이라 칭한다. 양방향 충돌 완화는 더욱 계산적으로 복잡(및 일반적으로 이전 통신 패스들을 저장하는데 더많은 메모리를 필요로 한다)하지만, 총 태그 판독 시간을 크게 감소시킨다(임의의 충돌 완화를 수행하지 않는 방법들에 비해서 대략 어느정도 크기 만큼 감소됨)
일반적으로, 이 방법은 식별된 태그들을 위한 각 통신 패스(상기 경우에서 처럼)에서 공지된 채널 선택들 및 추정된 신호 레벨들을 포함하는 데이터 구조를 저장하는 것을 필요로 한다. 그러나, 신호들이 이전 전송 패스들(순방향 충돌 완화 알고리즘들에서 처럼 현재 패스 이외에도)로부터 감산되기 때문에, 부가적인 충돌들이 리졸브될 수 있다. 예를 들어, 다수의 패스 통신 알고리즘의 제3 패스로부터 데이터가 리졸브되면(즉, 성공적으로 수신되면), 이는 알고리즘의 이전 패스(예를 들어, 제 2 패스)에서 리졸브될 수 있는 다른 사용자로부터 데이터를 발생시킬 수 있고, 그 후 이는 전송들의 이전(예를 들어, 제 1 패스) 또는 다음 패스(예를 들어, 제3 패스)중 어느 하나에서 사전에 충돌하는 다른 사용자의 자유를 상승시킬 수 있다. 새로운 사용자로부터의 데이터가 리졸브될 때마다, 이의 재구성된 신호는 모든 전송 패스들(현재 패스까지 그리고 이를 포함하여)로부터 감사되고, 단일 점유되는 채널들의 수 및 충돌의 수는 (모든 가능한 통신 채널 및 패스들을 위하여) 다시 평가된다. 이 방식으로, 판독기(100)는 모든 이용가능한 전송 패스들(현재 패스까지 그리고 이를 포함하여)을 통해서 순환되고 더많은 사용자들이 임의의 패스들(현재 패스까지 그리고 이를 포함하여)에서 리졸브될 수 없은 지점에 도달할 때까지 실제로 연속적으로 더 많은 태그 신호들을 리졸브한다. 그 후, 판독기(100)는 다음 전력 레벨로 스텝되고 양방향 충돌 완화 알고리즘으로 계속된다. 이 영향은 나중 전송 패스들에서 대단히 강력하여, 다수의 태그 신호들이 리졸브되도록 하여 이용가능한 통신 채널들의 수 보다 훨씬 크게 되도록 한다.
확산 이득이 (패스 당) 판독기에 의해 지적되는 바와 같이 동적으로 변화할 수 있기 때문에, 이는 복합 수신 신호로부터 이들을 감산하기 전 특정 확산 팩터에 대한 신호들을 재 정규화하도록 하는데 필요로 될 수 있음을 유의하라. 양방향 간섭 소거의 반복적 패스들이 임의의 순서(시간 면에서)로 수행될 수 있다는 점에 또한 유의하라.
모든 태그 데이터가 수신되면, 판독기(100)는 바람직하게는 임의의 신호 소거가 발생되기 전 상술된(예를 들어, 에러 검출 및 정정) 수단을 통해서 데이터의 무결성을 검사할 수 있다. 통상적인 데이터 복조 기술들은 태그 송신기들에서 사용되는 변조 유형을 기초로 수행될 수 있다. 판독기(100)는 또한 데이터를 사후-처리할 수 있으며, 이는 전형적으로 디스크램블링, 암호해독, 분류, 및 용장 아이템들의 제거(이는 본 발명의 바람직한 실시예에서 하나 이상의 파워-온 범위에서 전력을 상승시킨다)과 같은 기능들을 포함한다. 일부 또는 모든 이들 기능들은 집중된 장소에서 발생되어 다수의 판독기들 또는 안테나들을 작용시킨다.
충돌 완화 기술들을 사용하는 완전 판독 사이클이 종료되면(즉, 모든 능동 태그들이 식별된다), 시스템 내의 각 신호에 대한 간섭 특성들이 공지된다. 특히, 신호 진폭 및 페이즈가 다수의 패스 전송 알고리즘의 각 패스에 대해서 공지(또는 추정)되고, 이 시스템에 제공되는 각 능동 태그를 위한 데이터 시퀀스가 공지된다. 실제로, 모든 정보는 각 태그의 신호에 대해서 공지된다. 완전 판독 사이클은 L 전송 패스들을 취하는 것으로 공지되는 데, 이는 상기 식들에서 서술된 바와 같이 시그널링 레이트 및 데이터 페이로드 크기에 따라서 총 트랜잭션(판독) 시간과 관련될 수 있다.
시스템 동작의 예들
이들 알고리즘들의 동작은 아마도 예들로서 최적으로 전달된다. 이 예들은 각 패스 마다 랜덤한 채널들을 인출하는 태그들의 간단화된 가상 시스템을 설명할 것이다. 이 예를 설명하도록 사용될 도21, 23 및 24는 어느 채널이 각 태그가 전송 알고리즘을 통해서 각 다음 패스를 통해서 통신하는지를 선택하는 것을 도시한 시스템의 상태도이다. 이 예에서 상태들은 채널들을 선택하기 위하여 난수 발생기를 사용하여 실제 실험의 변경되지 않은 출력들이다. 이 유형의 물리적 채널(예를 들어, 코드 위상 등)은 이때 무관하다. 이는 상기 I장에서 설명된 바와 같은 본 발명의 데이터 스크램블링 부분으로 인한 전체 시스템의 정확한 모델을 제공하여야 한다.
도 21, 23 및 24에 설명된 예는 8개의 태그들의 파퓰레이션을 추정하고 또한 통신하기 위하여 태그를 유도할 수 있는 8개의 채널들의 패스 당 고정된 채널을 추정한다. 따라서, 각 태그의 ID 정보(예를 들어, 가능한 특정 서브셋)의 3-비트들은 각 태그(110)가 바람직한 실시예에서 전송의 각 패스동안 전송할 8개의 채널들중 하나를 선택하도록 사용된다. 옥탈 디지트들에 따라서, 태그들 ID의 제 1의 30 비트들은 랜덤하게 발생되고 간편성을 위하여 아래와 같이 반복된다.
Tag 1: 0033 0436 07...
Tag 2: 1106 2551 65...
Tag 3: 4767 4416 41...
Tag 4: 2044 6111 36...
Tag 5: 6072 3355 74...
Tag 6: 1476 5432 40...
Tag 7: 5443 3675 34...
Tag 8: 2135 5115 64...
태그 1은 패스 #1 동안 채널 0, 패스 #2 동안 채널 0, 패스 #3동안 채널 3 등을 선택한다. 태그 2는 패스 #1 동안 채널 1, 패스 #2 동안 채널 1, 패스 #3동안 채널 0 등을 선택한다. 이 리스트로부터, 제 1의 옥탈 디지트로부터 채널을 유도하는 패스 #1에 대해서, 태그 1은 채널 0의 단독 점유자이며, 태그 3은 채널 4의 단독 점유자이며, 태그5는 채널 6의 단독 점유자이며, 태그 7은 채널 5의 단독 점유자이다. 이들 채널들에서 충돌이 존재하지 않기 때문에, 태그들 1, 3, 5 및 7은 자신들 전체에서 식별되며, 태그들 1, 3,5 및 7은 충돌이 없는 채널에서 자신들의 전체 ID로 통신된다. 그러나, 패스 #1에 상에서, 태그들 2 및 6은 채널 1에서 충돌되고, 태그들 4 및 8은 채널2에서 충돌된다. 이들 태그들은 성공적으로 식별되고 다음 패스들이 리졸브될 필요가 있다. 충돌이 존재한다는 것을 관찰하는 판독기(100)는 제공된 레벨에서 인가된 전력을 남기고 모든 태그들이 패스 #2에 대한 제 2 옥탈 디지트로부터 다른 채널을 인출하도록 한다. 태그들중 어느 것도 이들이 전송 프로세스의 임의의 스테이지에서 자신들의 ID 정보를 성공적으로 통신하는지를 알지 못한다는 점에 유의하여야 한다. 판독기가 이 지식을 소유하면, 전체 판독 프로세스는 전송 상태들(예를 들어, 전력 다운)을 제거함으로써 행해질 때 태그들을 시그널링할 것이다.
패스 # 2에서, 충돌에 포함되지 않는 유일한 태그는 태그 3이다. 이 태그가 이미 패스 #1에서 식별되기 때문에, 판독기(100)는 어떤 새로운 정보를 획득하지 않는다. 패스 #1 내의 충돌에 있는 태그들중 어느것도 아직 식별되지 않는다. 통계적으로, 8개의 태그들 및 8개의 채널들에 대해서, 적어도 하나의 충돌이 존재하는 1-8!/88=99.76% 확률이 존재한다. 이 결과는 상기 제공된 N 채널들에 대해서 M 태그들 간에 충돌이 없을 확률의 보다 일반적인 경우 및 P{충돌}=1-P{충돌 없음}으로부터 나온다.
Figure 112005050538583-pct00006
이 알고리즘을 통해서 각 패스에 대한 적어도 하나의 충돌 확률과 동일하게 될 것이다. 태그들 및 채널들의 이 조합에 대해서, 100,000 실험들에 걸쳐서 평균화하면, 8개의 채널들의 2.7498이 패스당 점유되지 않으며, 채널들의 3.1386이 단일 태그를 포함하며, 1.5737 채널들이 2개의 태그들을 포함하며, 0.4482 채널들이 3 태그들을 포함하며, 0.0796 채널들이 4 태그들을 포함하며, 0.0093 채널들이 5 태그들을 포함하며, 7.2×10-4 채널들이 6 태그들을 포함하며, 4×10-5 채널들이 7 태그들을 포함하고, 한 채널에서 8개의 태그들의 경우들이 기록되지 않는다.
충돌이 없는 완화의 예
충돌이 없는 완화로 인해, 태그들은 식별되도록 하기 위하여 그들 스스로 모두가 채널에서 드러나야 한다. 실험이 충분한 횟수 실행되면, 이는 발생될 것이다. 그러나, 태그 ID(220) 정보에서 단지 제한된 비트 수로 인해, 이 실험은 반복을 시 작하기 전 제한된 횟수 실행될 수 있다. 예를 들어, 태그 ID가 96- 비트 길이이고패스 당 3 비트들은 채널(8개중 하나)을 인출하도록 사용되면, 32 실험들 후, 이 공정은 반복된다. 패스 당 적어도 하나의 높은 충돌 확률이 존재하기 때문에(이 시나리오에 대해서 99.76%), 실험을 통해서 태그의 ID가 각 및 매 패스마다 충돌들에서 "감춰" 질수 있는 작지만 유한 확률이 존재한다. 이는 전체에 걸쳐서 태그의 ID(2200가 상이한 태그의 ID와 동일하다는 것을 의미하지는 않는다(이는 특정한 태그 ID의 추정 및 스크램블된 태그ID에 특정하고 반전가능한 매핑에 의해 허용되지 않는다). 의미하는 모든 것은 이 패스를 위한 채널 공간을 규정하기 위하여 상요되는 적은 수의 비트들(이 경우에 3)에 걸쳐서 검사될 때, 태그의 ID(220)이 적어도 하나의 다른 태그의 ID와 동일하다는 것이다. 이는 재고 또는 아이템 불특정성의 개념을 도입하게 하는데, 여기서 태그들의 재고는 단지 특정 신뢰도로 공지되어 있다.
도 21의 예의 실험에 대해서, 충돌없는 채널에서의 형태를 만들기 위해선 8번의 시도들이 각 태그에 대해 필요로 된다. 이미 언급된 바와 같이, 태그들 1, 3, 5 및 7은 패스 #1에서 식별되고, 태그들 4 및 8은 패스 #4에서 식별되고, 태그 6은 패스 #8까지 나타나지 않는다. 태그 6은 특정 ID를 갖지만, 특정 태그가 충돌들에서 감춰지는 방법의 좋은 예이다. 이 실험이 패스 #7을 통해서 진행되면(즉, ID들이 단지 21 비트들 길이이면), 태그 6은 식별되지 않는다.
패스 #1에서, 4개의 태그들이 식별된다. 2개의 충돌들이 또한 식별되어, 적어도 4개의 다른 태그들이 존재한다는 것을 나타낸다( 단일 충돌을 발생시키기 위 해선 적어도 2개의 태그들을 취하기 때문에, 2개의 충돌들을 발생시키기 위해선 적어도 4개의 태그들을 취한다). 제 1 패스 후, 판독기(100)는 4개의 공지된 태그들 및 적어도 4개의 미지의 태그들 또는 적어도 총 8개의 태그들이 존재한다라고 결정할 수 있다.
패스 #2에서, 단지 하나의 이전 공지된 태그는 특정(미사용) 채널을 점유한다. 판독기(100)가 태그들 1, 3, 5, 및 7을 위한 완전한 ID를 알기 때문에, 어떤 채널들이 다음 및 모든 다음 패스들에서 이들 아이템들을 점유하는지를 인지한다. 판독기(100)는 태그들 1 및 5가 채널 0으로 진행하고 태그 7이 채널 4로 진행하는 것을 인지한다. 따라서, 판독기(100)는 채널0 상에 충돌이 있을 것으로 예측하지만, 채널 0(이경우에, 태그 4)를 점유하는 미지의 태그가 존재할 확률이다. 채널 0은 2개의 공지된 태그들을 나타내고 하나 이상의 공지되지 않은 태그들을 위한 가능성을 나타낸다. 판독기(100)은 채널 1 상에서 충돌을 예측하지 못한다( 그 이유는 공지된 태그들 어느것도 이 채널을 선택할 것으로 예측되지 않기 때문이다). 여기서 충돌은 적어도 2개 이상, 아마도 더 많은 미지의 태그들을 나타낸다. 단지 태그 7이 예측되는 채널 4 상의 충돌은 적어도 하나의 다른 미지 태그를 나타낸다. 따라서, 패스 # 2는 적어도 3개의(명확하게) 미지의 태그들을 지닌 4개의 이전 공지된 태그들을 발생시킨다. 이는 제 1 패스에 의해 규정된 세트 보다 적은데, 이는 4개의 공지된 태그들이고 적어도 4개의 미지의 태그들임으로, 판독기(100)은 제 2 패스에서 새로운 정보를 수집하지 않는다.
패스 #3에서, 태그 2는 채널 0 상에서 식별된다. 태그 1은 채널 3으로 진행 하는 것으로 예측되는 유일한 태그이므로, 적어도 하나의 미지의 태그가 충돌한다는 것을 나타낸다. 태그 7은 채널 4로 진행하는 것으로 예측되는 유일한 아이템이므로, 적어도 2개의 미지의 태그들(채널 3상의 미지의 태그 및 채널 4 상의 미지의 태그)이 충돌한다는 것을 나타낸다. 태그 3은 또 다시 단독으로 된다. 태그 5는 채널 7로 진행하는 것으로 예측되는 유일한 태그이다. 적어도 3개의 미지의 태그들(채널들 3, 4 및 7 상의 미지의 태그들을 카운트)이 충돌하는 것을 나타낸다. 이들은, 지금 5개의 공지된 태그들과 함께 또다시 적어도 8개의 태그들을 나타낸다.
패스 #4는 새로운 태그들 4 및 8을 식별한다. 태그들 3, 5 및 7은 충돌-없는 채널들에서 나타난다. 태그들 1 및 2는 채널 6 상에서 충돌하는 것으로 예측되지만, 이에는 부가적인 태그들이 있을 수 있다. 이는 7개의 미지의 태그들을 남기고, 이전 실험들로부터 적어도 하나의 미지의 태그를 남긴다.
패스 # 5는 새로운 태그들이 없다는 것을 식별한다. 채널 5 상의 충돌이 에측되지 않음으로, 또다시 7개의 공지된 태그들 및 적어도 하나의 미지의 태그를 또 나타낸다. 패스 #6 및 패스 #7로부터 유사한 해석들이 행해질 수 있다.
패스 #8에서, 태그 6이 식별된다. 모든 다른 충돌들이 예측된다. 현재 8개의 식별된 태그들이 존재하는데, 이는 이전 패스들로부터 예측되는 최소수이다. 그러나, 충돌들에서 감춰진 태그들이 여전히 존재할 수 있다. 예를 들어, 채널들 1, 0, 4, 6, 3, 1, 1, 5을 선택하는 태그가 있을 수 있고, 이 태그가 다른 충돌들에 의해 감춰질 수 있다. 태그가 이 특정 ID를 가질 확률은 1/88또는 6×10-8이다.
또한, 확률 6×10-8과 함께 채널들 예를 들어, 2, 4, 4, 6, 5, 4, 5, 6을 선택하는 태그가 있을 수 있다. 모두에서, 패스 #1 동안 2개의 충돌들, 패스 #2 도안 3개의 충돌들, 패스 #3동안 3개의 충돌들, 패스 #4 동안 하나의 충돌, 패스 # 5 동안 2개의 충돌들, 패스 #6 동안 2개의 충돌들, 패스 #7 동안 3개의 충돌들 및 패스 #8 동안 3개의 충돌들로 인해, 2×3×3×1×2×2×3×3=648 가능한 감춰진 ID들이 존재하며, 각각은 648/88=38.6×10-6(38.6ppm)의 부가적인 단일 감춰진 태그의 확률에 대해서 확률 6×10-8을 갖는다. 부가적인 2개의 감춰진 태그들의 확률은 훨씬 작게되는데, 즉 648ㆍ647/816=15×10-9이 된다. 재고 신뢰도의 레벨은 데이터를 언스크램블링하고 모든 다른 아이템들이 식료품 일 때 감춰진 태그가 타이어 또는 어떤 다른 예측되지 않은 아이템과 관련된다라고 결정함으로써 다른 실시예들에서 더욱 개선될 수 있다.
감춰진 태그의 확률은 충돌 정보를 기초로 한 예측된 태그들의 최소수(이 경우에, 8태그들)를 식별 한 후 실험이 계속 진행하도록 함으로써 감소될 수 있다. 패스 당 충돌 수를 계산하고 패스 당 채널들의 수를 기초로 감춰진 태그의 확률을 인지함으로써, 판독기(100)는 어떤 신뢰도 레벨을 충족하거나 특정 채널 패턴들을 전보 소모(ID 소모) 할 때까지 패스들을 계속 진행시킨다. 패스 당 6481/8=2.246이라 가정하면, 2개의 부가적인 패스들(총 10 패스들) 이후, 단일 감춰진 태그의 확 륭는 3.04×10-6으로 감소된다. 2개 보다 많은 부가적인 패스들(총 12) 이 후, 단일 감춰진 태그의 확륭는 240ㅍ×10-9으로 감소된다. 각 부가적인 패스는 대략 6481/8/8=.281X에 의해 기하학적 프로그레션으로서 단일 감춰진 태그의 확률을 감소시킨다.
상술된 비간섭 소거 방법에 포함되는 단계들을 도시한 순서도가 도22에 도시되어 있다. 시작(2210)에서, 이 시스템은 포지티브 ID 및 공지된 것들로 초기화되는데, 이는 모두 총 제로 아이템들에 대응한다. 제 1 패스(2220)의 분석(2230) 후, 포지티드 ID(예를 들어, 패스 #1에서 아이템들 1, 3, 5, 및 7)이 기록되어 포지티브 ID의 리스트에 부가된다(2240). 패스(2250)의 충돌의 수는 또한 기록된다(예를 들어, 패스 #1에서 두개의 충돌들). 이 충돌들이 예측되면(2260), 장차의 패스들에서 드러날 수 있는 잠재적인 미지들이 존재하지만 명백히 미지의 것들은 없다. 충돌들이 예측되면(2270), 2개의 미지들은 미지 리스트에 부가된다. 그 후, 총 아이템들의 수는 포지티브적으로 식별된 아이템들 및 기록된 충돌들을 일으킬 수 있는 미지의 최소수가 된다라고 추정된다(2280). 포지티브 ID가 추정된 총 아이템들과 동일하지 않다라고 추정하면, 총 미지의 것들은 제로(2295)로 리셋되고 다른 패스(2220)는 초기화된다. 이 루프는 포지티브 ID의 수가 최대 수의 이전 식별 ID 더하기 미지의 것들과 동일하게 되고 미리 결정된 신뢰도 레벨(2296)이 충족될 때 최종적으로 종료된다(2290).
지금까지, 채널 및 수신된 신호 레벨들의 시간 변화들에 관한 가정들이 행해 져 왓다. " 충돌 없는 완화 방법"은 채절이 정적 또는 동적이든지 관계없이 적용될 수 있다. 리턴 신호들은 일정한 전력 레벨 및 페이즈를 갖는 정적 채널 상태들의 경우에서, 더 많은 정보가 수신된 신호 레벨의 형태로 판독기(100)에서 이용될 수 있다. 현재, 어떤 채널이 공지된 태그가 장차의 패스들 상에서 선택되는지를 인지하는 것 이외에도, 이의 신호 레벨이 또한 공지된다라고 추정하면, 예측된 충돌들에서 부가적인 감춰진 태그들이 존재하는지 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 패스 #2 동안 채널 0 상의 충돌은 2개의 공지된 태그들 및 하나의 미지의 태그를 포함한다. 공지된 태그들의 신호 레벨들이 또한 공지되면, 충돌의 총 신호 레벨은 개별적인 신호 레벨들과 비교되어 충돌에서 소거되는 부가적인 미지의 태그가 존재하는 지를 결정한다. 이와 같은 환경은 판독기(100)가 모든 충돌들이 계산되기 때문에 감춰진 태그들이 존재하지 않는 확실성으로 모든 태그들이 독립적으로 식별된 후(이 경우에, 8 패스들) 자신의 질의를 종료하도록 한다.
따라서, 식별된 태그들의 신호 레벨을 인지하면 재고 계산의 신뢰도를 더욱 크게 한다. 그러나, 신호 레벨 정보는 모든 공지된 태그들이 개별적으로 나타난 후 질의를 단지 종료하는 것을 초과하는 포착 시간을 개선시킨다. 이는 다음 장에서 논의된다.
순방향 충돌 완화 예
태그가 개별적으로 식별될 때, 모든 다음 패스들에 대한 채널 선택들은 판독기(100)에서 공지된다. 태그의 신호 레벨 및 페이즈가 부가적으로 공지되면, 충돌들에 대한 이 태그의 기여도는 무효화될 수 있다. 태그로부터의 신호는 근본적으로 다음 충돌들로부터 제거되어, 이를 파퓰레이션으로부터 효율적으로 제거한다. 도23에 도시된 실험을 고려하자. 태그들 1, 3, 5, 및 7은 패스 #1 동안 포지티브적으로 식별된다. 이들의 신호 레벨들 및 페이즈들이 또한 결정된다라고 가정하자.
패스 # 2동안, 태그들 1 및 5는 자신들의 데이터를 채널 0을 통해서 전송하도록 공지된다. 이들의 공지된 신호 레벨로 인해, 이들은 감산되어, 현재 식별될 수 있는 태그 4 만이 뒤에 남게된다. 마찬가지로, 태그7는 패스 #2 동안 채널 4를 통해서 자신의 데이터를 전송하도록 예측되고 이 태그를 소거함으로써, 태그 6는 식별된 채로 남게된다. 채널 1 상의 해결되지 않은 충돌이 여전히 존재함으로, 이 알고리즘을 통한 적어도 하나의 다른 패스가 필요로 된다.
패스 # 3 동안, 태그 2는 그 차제가 드러나서 식별된다. 태그 1은 채널 3을 통해서 데이터를 전송하는 것으로 예측되는데, 그 결과 이는 감산되어 현재 식별되는 태그 8 뒤에만 남게된다. 모든 다른 충돌들은 단지 공지된 태그들 만을 포함하여, 태그들의 계산이 도21에서 처럼 충돌없는 완화를 위하여(필요로되는 신뢰도 레벨에 따라서) 8개 이상의 패스들 대신에 전체 신뢰도를 갖는 알고리즘을 X통해서 3패스들에서 완료된다.
코히어런트 정적 채널에 대해서, 식별된 태그들의 신호 강도는 고 정밀도로 공지된다. 증분된 PN 채널의 경우를 고려하자. 이 실험에 대해서, 태그들은 8-칩 길이 증분된 PN 시퀀스의 상이한 코드 페이즈들을 선택한다. 이 8칩 길이 PN 시퀀스는 특정 ID 비트의 감지에 따라서 태그의 ID의 각 비트에 대해서 참이거나 반전되어 전송된다. 판독기(100)에서, 수신기 내의 상관기는 근본적으로 비트당 8 칩들 에 걸쳐서 신호 레벨을 평균화 한다. 이는 ID에서 모든 비트들(예를 들어, 128)에 대해서 행해져, 10 log(1024)=30dB의 신호 대 잡음 비 평균 이득에 대해서 8×128=1024 샘플들을 제공한다. 더 많은 예측된 태그들 및 더 많은 이용가능한 채널들(>32)이 존재하는 더욱 실질적인 경우들에 대해서, 이득이 증가된다. 32 채널들 및 128 비트들에 대해서, 36dB의 신호 대 잡음 비 이득이 발생된다.
양방향 충돌 완화 예
판독기(100)가 이전 패스들로부터 파형 샘플들을 저장하면 계산 시간의 훨씬 큰 개선들이 행해질 수 있다. 저장된 파형으로 인해, 이전 패스들은 재방문되고 다음 패스들로서 처리되는데, 이로부터 이전 충돌들은 소거된다. 이는 태그가 식별되면, 모든 다음 공지된 활동들뿐만 아니라 모든 이전 채널 선택 및 신호 레벨들이 또한 공지되기 때문이다.
도 24에 도시된 예를 고려하자. 패스 #1 동안, 태그들 1, 3, 5 및 7은 비트 패턴 및 신호 레벨 및 페이즈 둘다에서 식별된다. 순방향 충돌 완화와 함께, 태그 4는 패스 #2에서 식별되는데, 그 이유는 태그 1 및 5의 영향들이 채널 0 사의 충돌로부터 제거될 수 있다. 마찬가지로, 채널 4 상의 충돌로부터 태그 7의 영향을 제거하면 태그 6의 식별을 허용한다. 패스 #2 및 순방향 충돌 완화의 적용 후, 태그들 1, 3, 4, 5, 6 및 7은 공지된다.
제 3 패스를 필요로 하는 대신에, 패스 #1의 결과들은 순방향 충돌 완화를 적용 후 재방문될 수 있다. 패스 #2 동안 식별된 태그 4로 인해, 제 1 패스의 저장된 결과들의 채널 2로부터 제거되어 태그8을 리졸브할 수 있다. 패스 #2 동안 식별 된 태그 6으로 인해, 제 1 패스의 저장된 결과들의 채널 1로부터 제거되어 태그 2를 리졸브할 수 있다. 이 경우에, 단지 2개의 패스들 만이 성공적으로 모두 8개의 태그들 식별하는데 필요로 된다. 순방향 및 양방향 충돌 완화의 이점들은 많은 수의 채널들 및 태그들이 포함될 때 더욱 크게된다.
따라서, 우수한 수행성능(예를 들어, 판독 시간 및 용량)을 제공하는 다수의 패스 전송 알고리즘(바람직하게는 확산 스펙트럼 기술들을 사용) 사용하는 한 방향 통신이 충분히 설명되었다. 충돌 완화 기술들, 동적 채널 프로필들, 및 파워 온 범위들을 결합시키면 시스템 수행성능을 더욱 개선시킨다. 서술된 통신 시스템은 텍스트 내에 설명된 실제 예들 및 바람직한 실시예로 제한되지 않은 많은 애플리케이션들을 갖는다. 본 발명은 또한 (이하의 청구범위에 서술된) 필수적인 특징들로부터 벗어남이 없이 양방향 통신 장치들, 능동적으로 전력 공급받는 사용자 장치들 및 네트워킹된 장치들에 적용된다.
본 발명은 원리 및 필수적인 특징들을 벗어남이 없이 다른 특정 형태들로 구체화될 수 있다. 서술된 실시예들은 모든 면들에서 단지 예시한 것이지 제한하고자 하는 것이 아니다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상기 설명에 의해서가 아니라 첨부된 청구범위에 의해서 정해진다. 청구범위 내의 모든 변화들은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (24)

  1. 통신 방법에 있어서,
    복수의 신호 소스들을 활성화하는 단계,
    동기화 이벤트에 응답하여 상기 복수의 신호 소스들이 동일한 변조 기술을 사용하여 데이터를 동시에 전송하도록 상기 복수의 신호 소스들에 상기 동기화 이벤트를 전송하는 단계로서, 상기 복수의 신호 소스들은 식별 데이터를 저장하고 적어도 하나의 전송 패스(transmission pass)를 갖는 다수의 패스 전송 알고리즘에 따라 이용 가능한 전송 채널들의 세트를 통해 상기 저장된 식별 데이터의 적어도 일부를 전송하고, 상기 신호 소스들은 상기 저장된 식별 데이터의 부분들을 이용하여 상기 다수의 패스 전송 알고리즘의 각각의 패스 내의 상기 전송 채널들을 결정하는, 상기 동기화 이벤트 전송 단계, 및
    상기 복수의 신호 소스들로부터 상기 전송된 데이터를 복조하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동기화 이벤트는 미리 결정된 지속기간 동안 캐리어 신호의 전송의 부재인, 통신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 신호 소스들 내의 각각의 신호 소스는 수동적으로 전력 공급받는, 통신 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 동기화 이벤트는 상기 캐리어 신호의 미리 결정된 페이즈에서 시작하고 종료하는, 통신 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 캐리어 신호의 상기 미리 결정된 페이즈는 포지티브-고잉 제로 교차(positive-going zero crossing)인, 통신 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 신호 소스들은 상기 동기화 이벤트가 끝났음을 검출시 데이터를 전송하는, 통신 방법.
  7. 통신 시스템에 있어서,
    각각 데이터를 전송하기 위한 복수의 소스 디바이스들, 및
    상기 복수의 소스 디바이스들을 활성화하고, 동기화 이벤트에 응답하여 상기 복수의 소스 디바이스들이 동일한 변조 기술을 사용하여 데이터를 동시에 전송하도록 상기 복수의 소스 디바이스들에 상기 동기화 이벤트를 전송하고, 상기 복수의 신호 소스들로부터 상기 전송된 데이터를 복조하는 적어도 하나의 수신 디바이스(destination device)를 포함하고,
    상기 복수의 소스 디바이스들은 또한 식별 데이터를 저장하고 적어도 하나의 전송 패스를 갖는 다수의 패스 전송 알고리즘에 따라 이용 가능한 전송 채널들의 세트 상에 상기 데이터의 적어도 일부를 전송하고, 상기 소스 디바이스들은 상기 다수의 패스 전송 알고리즘 내의 그들의 전송 채널들을 결정하기 위해 그들의 저장된 식별 데이터의 부분들을 이용하는, 통신 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 소스 디바이스들 내의 각각의 상기 소스 디바이스는 수동적으로 전력 공급되는, 통신 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 소스 디바이스들은 또한 상기 동기화 이벤트가 끝났음을 검출시 데이터를 전송하는, 통신 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 소스 디바이스들 내의 적어도 하나의 소스 디바이스는 자체-전력 공급되는, 통신 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 동기화 이벤트는 또한 상기 복수의 신호 소스들이 자신들의 파워-온 범위(power-on range)를 변경시키도록 하는, 통신 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 동기화 이벤트는 미리 결정된 지속기간 동안의 캐리어 신호의 존재인, 통신 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 신호 소스들에서의 각각의 신호 소스는 자체-전력 공급되는, 통신 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 동기화 이벤트를 전송하는 단계는 펄스 폭 변조를 이용하여 수행되는, 통신 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 펄스 폭 변조는 상기 복수의 신호 소스들에 상기 동기화 이벤트 외에도 정보를 전달하는, 통신 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 신호 소스들은 캐리어 신호로부터 유도된 심볼 클럭을 이용하여 동시에 전송하는, 통신 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 신호 소스들에서의 각각의 신호 소스는 국부적으로 발생된 심볼 클럭을 이용하여 동시에 전송하는, 통신 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 국부적으로 발생된 심볼 클럭은 상기 동기화 이벤트에 기초하여 미리 결정된 페이즈에서 시작하는, 통신 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 국부적으로 발생된 심볼 클럭은 캐리어 신호로부터 유도되는, 통신 방법.
  20. 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수신 디바이스는 또한 펄스 폭 변조를 이용하여 상기 동기화 이벤트를 전송하는, 통신 시스템.
  21. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 소스 디바이스들은 또한 캐리어 신호로부터 유도된 심볼 클럭을 이용하여 데이터를 동시에 전송하는, 통신 시스템.
  22. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 소스 디바이스들은 또한 국부적으로 발생된 심볼 클럭을 이용하여 데이터를 동시에 전송하는, 통신 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 국부적으로 발생된 심볼 클럭은 상기 동기화 이벤트에 기초하여 미리 결정된 페이즈에서 시작하는, 통신 시스템.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 국부적으로 발생된 심볼 클럭은 캐리어 신호로부터 유도되는, 통신 시스템.
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