-
Die
vorliegende Erfindung betrifft RFID-Etiketten und eine diese, verwendende
RFID-Abfragevorrichtung.
-
1 ist
eine Ansicht, die den Umriss eines Systems zeigt, das RFID-Etiketten
und eine diese verwendende RFID-Abfragevorrichtung umfasst. In 1 steht
das Bezugszeichen 1 für
RFID-Etiketten. Eine Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 weist
einen Detektionsbereich 3 mit einem vorbestimmten Feld
auf. Dies bedeutet, dass in diesem System eine Vielzahl an Etiketten 1, 1,
... in einigen Fällen
im Detektionsbereich 3 vorliegen.
-
Wenn
RFID-Etiketten 1 auf Büchern,
Umschlägen,
Casinochips, etc. angebracht werden, kommt es zu dem Problem, dass,
wenn die Etiketten einander überlagern,
das Übertragungsverhalten stark
verschlechtert wird, und die Etiketten über keinen zufrieden stellenden
Zugriff zur Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 verfügen. Diese
Anwendungen schließen
den Fall mit ein, bei dem RFID-Etiketten 1 gestapelt vorliegen,
oder jenen Fall, bei dem der zwischen einem Etikett 1 und
einem Etikett 1 liegende Abstand sehr gering ist.
-
In
einem solchen Fall werden die Ls (Induktivität der Resonanzspule) beider
Etiketten 1 gekoppelt, um eine Gegeninduktivität zu bilden
und die richtigen Induktivitäten
der Etiketten 1 verbinden sich mit der Gegeninduktivität, um tendenziell
größer zu werden.
-
Da
die in den Etiketten 1 vorliegenden Resonanzkapazitäten einen
festgelegten Wert annehmen, bedeutet dies, dass die Resonanzfrequenz,
verglichen mit jenen (erwartete Resonanzfrequenz und von der Abfragevorrichtung
festgelegte Frequenz), die sich in kopplungsfreiem Zustand befinden,
abnimmt.
-
Gleichzeitig
wird auf einer Seite der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 mit
der gleichen Frequenz wie die erwartete Resonanzfrequenz der Etiketten 1 eine
Oszillation ausgeführt.
Dies bedeutet, dass ein verstimmtes Magnetfeld von der Seite der Abfragevorrichtung
(Leser/Schreiber) 2 an die Etiketten 1 geleitet
wird, deren Reso nanzpunkt aufgrund des Überlagerns der Etiketten 1 gesenkt
ist, wobei die zugeführte
Energie entsprechend gemindert ist. Dadurch verkleinert sich der Übertragungsbereich.
-
In
der JP-A-2000-151480 ist ein Identifikationssystem für jenen
Fall offenbart, bei dem sich eine Vielzahl an Etiketten überlagern,
um das Problem der Verkleinerung des Übertragungsbereichs aufgrund von Überlagerungen
zu lösen.
Das Dokument beschreibt eine Anordnung, worin die in Etiketten untergebrachten
Kondensatoren umgeschaltet werden, um eine Resonanzfrequenz modifizieren
zu können, sowie
ein Verfahren, bei dem ein interner Kondensator über jedes Etikett unter der
Vielzahl an übergelagerten
Etiketten geschaltet wird, um eine Einstellung auf eine gewünschte Frequenz
durchzuführen.
Resonanzfrequenzen anderer Etiketten werden nach beendeter Übertragung
mit einem Etikett nacheinander modifiziert.
-
Mit
diesem Verfahren kann die Resonanzfrequenz eines bestimmten Etiketts
an eine Resonanzfrequenz angepasst werden, die von einer Abfragevorrichtung
ausgegeben wird, wobei Resonanzfrequenzen anderer Etiketten, verglichen
mit der von der Abfragevorrichtung ausgegebenen Resonanzfrequenz,
versetzt sind. Folglich wird kein allgemeines Antikollisionsverfahren
(beispielsweise JIS 6323-3 ISO/IEC15693-3 oder dergleichen) angewandt,
die Übertragung
zwischen Abfragevorrichtung und Etiketten wird Eins-zu-Eins durchgeführt.
-
Darüber hinaus
wird kein Verfahren zur Bestimmung der Abfolge einer Vielzahl an
Etiketten (an welchem Etikett die Resonanzfrequenz eingestellt werden
soll) beschrieben, und es ergibt sich das Problem, dass die Sicherstellung
eines stabilen Betriebs in einem praktischen System erschwert wird
und somit schwer durchzuführen
ist.
-
In
der EP-A-1061633 und WO-A-02/15124 ist jeweils ein RFID-Etikett
mit einem Schwingkreis offenbart, das eine Induktivität und eine
Vielzahl an Resonanzkapazitäten
sowie einen Schaltkreis zum Ein-/Ausschalten einer oder mehrerer
Kapazitäten umfasst.
Der Schwingkreis gibt über
eine Abfragevorrichtung ein Signal aus, das von einem Versorgungsschaltkreis
geglättet
wird, und dieses Ausgangssignal wird an ei nen Spannungsdetektor
geleitet. Den jeweiligen Dokumenten liegt die Absicht zugrunde,
Informationen zu erlangen, die Aufschluss darüber geben, welche Etiketten
sich nah beieinander befinden (Kollisionsinformation).
-
Insbesondere
wenn die Induktivität
eines RFID-Etiketts andere Etiketten überlagert, kommt es zu einer
Gegeninduktivität,
sodass sich der L-Wert entsprechend erhöht. Folglich verringert sich
der C-Wert für
die Resonanz als Reaktion auf den Anstieg von L, um die Resonanzfrequenz
immer konstant zu halten, wodurch ein Nachteil, wie z.B. unzureichende
Erhöhung
der Versorgungsspannung, behoben wird. Darüber hinaus wird eine Vielzahl
an Resonanzkondensatoren bereitgestellt und diese unter einer bestimmten
Bedingung angeordneten Resonanzkondensatoren werden voneinander
getrennt, wodurch ein Kondensatorwert verringert wird, wobei diese
Verringerung der Resonanzfrequenz, welche vom Anstieg der Gegeninduktivität beeinflusst
wird, korrigiert werden kann.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt ein RFID-Etikett bereit, das eine Induktivität und eine
Vielzahl an Resonanzkapazitäten
zur Bildung eines Schwingkreises, einen Schalterkreis zum Ein-/Ausschalten von
zumindest einem der Vielzahl an Resonanzkapazitäten, einen Versorgungskreis
zum Glätten
eines von einer Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) über den
Schwingkreis bereitgestellten Spannungssignals zum Ausgeben eines
geglätteten
Signals, ein Spannungsdetektionsmittel zum Detektieren einer Spannung
des geglätteten
Signals, ein Spannungsüberwachungsmittel
zur Überwachung
der Rate, mit der das geglättete
Signal ansteigt, ein Resonanzkapazitätenschalterbefehlsmittel zum
Befehlen des Ein-/Ausschaltens des Schalterkreises als Reaktion auf
ein Ausgangssignal des Spannungsüberwachungsmittels,
wenn eine vorbestimmte Rate des Anstiegs des geglätteten Signals
nicht erreicht wird, sowie ein Ausgabemittel für Antikollisionsinformationen zur
Ausgabe von Antikollisionsinformationen als Reaktion auf einen Abfragevorrichtungsbefehl
umfasst.
-
Darüber hinaus
können
die erfindungsgemäßen Resonanzkapazitäten eine
feste Kapazität
und zumindest eine oder mehrere Einstellkapazitäten umfassen, und wenn die
Resonanzfrequenz der Resonanzkapazitäten steigt, werden die Einstellkapazitä ten von
diesen abgetrennt, um die Resonanzkapazitätswerte zu senken, wodurch
eine Steuerung durchgeführt
wird, um eine Annäherung
der Resonanzfrequenz an eine von der Abfragevorrichtung festgelegte
Resonanzfrequenz zu erhalten.
-
Ferner
kann das Spannungsüberwachungsmittel
gemäß der Erfindung
eine erste Spannungsdetektionsschaltung für die Ausgabe eines Detektionsausgangssignals,
wenn der Konstantspannungs-Schaltkreis eine relativ niedrige Spannung (V1)
ausgibt, eine Zeitgeberschaltung, die ein Ausgangssignal der ersten
Spannungsdetektionsschaltung empfängt, um für eine vorbestimmte Zeitdauer ein
Zeitgebersignal auszugeben, und eine zweite Spannungsdetektionsschaltung
für die
Ausgabe eines Ausgangssignals, wenn das Ausgangssignal des konstanten
Spannungskreises eine Spannung (V2) erreicht, die zu einem Schaltungsbetrieb
fähig ist, umfassen,
und worin der Schalterkreis angesteuert wird, um den Kapazitätswert der
Resonanzkapazitäten
zu senken, wenn in einem Zeitraum, während dessen von der Zeitgeberschaltung
ein Zeitgebersignal ausgegeben wird, kein Ausgangssignal der zweiten
Spannungsdetektionsschaltung empfangen wird, während eine Betätigung des
Schalterkreises zur Senkung des Kapazitätswerts den Schwingkreis in einen
Anfangszustand zurückführt, für den Fall,
dass die zu einem Schaltungsbetrieb fähige Spannung (V2) nicht erreicht
werden kann.
-
Außerdem kann
das erfindungsgemäße Spannungsüberwachungsmittel
die Einstellkapazitäten
zu jeder vorbestimmten Zeitdauer sequentiell trennen, für den Fall,
dass eine Vielzahl an Einstellkapazitäten vorliegt, und den Schwingkreis
in den Anfangszustand zurückführen, für den Fall,
dass alle Einstellkapazitäten
getrennt sind und die zu einem Schaltungsbetrieb fähige Spannung
(V2) nicht erreicht werden kann.
-
Das
erfindungsgemäße RFID-Etikett
ermöglicht,
dass die Resonanzfrequenz des Schwingkreises umgeschaltet werden
kann, damit die Resonanzfrequenz der Resonanzfrequenz der Abfragevorrichtung
(Leser/Schreiber) angenähert
wird, um sicherzustellen, dass die vom Schwingkreis empfangene Leistung
eine stabile Datenübertragung
mit der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) ausführt.
-
ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Ansicht, die den Umriss eines Systems zeigt, das RFID-Etiketten
und eine dieselbigen verwendende RFID-Abfragevorrichtung umfasst.
-
2 ist
ein Blockdiagramm, das den Hauptteil einer Ausführungsform eines RFID-Etiketts gemäß der Erfindung
zeigt.
-
3 ist
eine Ansicht, die eine Wellenform des RFID-Etiketts gemäß der Erfindung
zeigt.
-
4 ist
eine Ansicht, die eine weitere Wellenform des RFID-Etiketts gemäß der Erfindung zeigt.
-
5 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Ausführungsform des RFID-Etiketts gemäß der Erfindung
zeigt.
-
6 ist
eine Ansicht, die Informationen über
UIDs (richtige Anzahl an Etiketten) zur Unterscheidung von RFID-Etiketten
gemäß der Erfindung zeigt.
-
7 ist
ein Betriebsflussdiagramm einer Antikollisionssequenz gemäß der Erfindung.
-
8 ist
eine Ansicht, die den Speicherbereich eines Kollisionsschlitzpuffers
gemäß der Erfindung
zeigt.
-
9 ist
eine Ansicht, die den Datenspeicher eines UID-Detektionspuffers
gemäß der Erfindung
zeigt.
-
10 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines einfachen Kollisionskorrespondenzalgorithmus
gemäß der Erfindung
zeigt.
-
Nachstehend
wird eine Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. 2 ist
ein Blockdiagramm, das den Hauptteil einer Ausführungsform eines RFID-Etiketts gemäß der Erfindung
zeigt, 3 ist eine Ansicht, die eine Wellenform des RFID-Etiketts
gemäß der Erfindung
zeigt, 4 ist eine Ansicht, die eine weitere Wellenform
des RFID-Etiketts gemäß der Erfindung zeigt
und 5 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer
Ausführungsform
des RFID-Etiketts
gemäß der Erfindung
zeigt. Darüber
hinaus bildet das Spannungsdetektionsmittel 8, 11 in 2 ein
Spannungsüberwachungsmittel,
eine Signalspeicherschaltung 15 bildet ein Resonanzkapazitätenschalterbefehlsmittel
und ein Regelkreis 12, ein UID-Speichermittel 16 sowie
ein Datenmodulator/-demodulator 17 bilden ein Antikollisionsinformationenausgabemittel.
-
Mit
einem RFID-Etikett 1 bilden eine Spule L, ein Resonanzkondensator
C1 und ein Einstellkondensator C2 einen Parallel-Resonanzschaltkreis 4. Da
der aus einem Halbleiter, wie z.B. CMOS-FET gebildete Schaltkreis
SW1 in einem Anfangszustand eingeschaltet wird, werden der Einstellkondensator C2
und der Resonanzkondensator C1 in dem Anfangszustand parallel geschaltet,
um im Schwingkreis 4 enthalten zu sein. Der Schwingkreis 4 schwingt
beim Eindringen in ein von einer Antenne einer Abfragevorrichtung
(Leser/Schreiber) 2 bereitgestelltes Hochfrequenzfeld mit
(entsprechend einem Detektionsbereich 3 in 1)
und dessen Resonanzausgangssignal wird an eine Gleichrichtungsschaltung 5 angelegt.
-
Daraus
geht hervor, dass die Gleichrichtungsschaltung 5 (aus der
Gleichrichtung stammenden) eine Gleichspannung ausgibt, die mit
einem Kopplungsgrad des RFID-Etiketts 1 und
einer Antenne der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 übereinstimmt.
Die Gleichspannung wird mit einem Glättungskondensator 6 geglättet und
in einem Konstantspannungskreis 7 stabilisiert. Das Ausgabesignal des
Konstantspannungskreises 7 ist jedoch nicht stabilisiert
bevor eine vorbestimmte Zeitdauer vergangen ist, nachdem das RFID-Etikett 1 in
den Detektionsbereich 3 eintritt, und das Ausgabesignal
Vcc des Konstantspannungskreises 7 befindet sich zu Beginn des
Eintritts nicht in stabilem Zustand. Der jeweilige Status ist in
der Erfindung wichtig und wird nachstehend detailliert beschrieben.
-
Indessen
werden verschiedene von der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 über die
Spule L empfangene Befehle mit dem Datenmodulator/-demodulator 17 demoduliert,
und die demodulierten Befehle werden zum Regelkreis 12 geleitet,
um verarbeitet zu werden. Der Regelkreis 12 ordnet die
in den Befehlen enthaltenen UID und die in den UID-Speichermitteln 16 enthaltenen
UID und gibt UID an den Datenmodulator/-demodulator 17 aus,
wenn vereinbart wurde, dass die einer Modulation seitens des Datenmodulators/-demodulators 17 unterzogenen UID
an die Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 über die
Spule L übermittelt
werden.
-
Beim
Empfangen einer Datenaufrufanforderung oder einer Datenschreibanforderung,
die aus der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 über die Spule
L und anschließend über den
Datenmodulator/-demodulator 17 empfangen wird, liest der
Regelkreis 12 die angeforderten Daten aus dem UID-Speichermittel 16,
um dieselbigen auszugeben oder um die angeforderten Daten in die
UID-Speichermittel 16 zu schreiben.
-
Beim
Empfangen einer Anforderung zum Sperren einer Befehlsreaktion aus
der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 stellt der Regelkreis 12 einen
Sperrmodus ein, um eine Reaktion auf einen Befehl zu sperren, solange
elektrischer Strom zugeführt
wird.
-
Wie
mit einer Wellenform in 3 erläutert wird, beträgt ein Konstantspannungsausgangssignal Vcc
anfänglich
0. Mit Eintreten des RFID-Etiketts 1 in den Detektionsbereich 3 steigt
Vcc. Wenn anschließend
eine Spannung V1 erzielt wird, kommt es zur Detektion der Spannung
V1 durch die erste Spannungsdetektionsschaltung 8, und
die Spannungsdetektionsschaltung 8 beginnt ein Detektionsausgangssignal
A.
-
Das
Ausgangssignal A wird über
eine exklusive ODER-Verknüpfungs-
(exklusiv-ODER-)
Schaltung 9 an eine Zeitgeberschaltung 10 angelegt.
Die Zeitgeberschaltung 10 wird ausgelöst, wenn das Eingangssignal
ansteigt oder sinkt und gibt zu diesem Zeitpunkt ein Zeitintervallsignal
B mit einer vorbestimmten Zeitgeberzeit t1, wie von einer Signalwellenform
B in 3 gezeigt, aus.
-
Wenn
das Konstantspannungsausgangssignal Vcc im Laufe der Zeitgeberzeit
t1 eine hohe Spannung V2 erreicht, wird die Spannung V2 von einer
zweiten Spannungsdetektionsschaltung 11 detektiert, wodurch
das Detektionsausgangssignal C steigt. Das Detektionsausgangssignal
C wird an einen Rücksetz-Anschluss 13 des
Regelkreises 12 angelegt. Ein an den Rücksetz-Anschluss 13 angelegtes
Signal C steigt, wodurch der Regelkreis 12 seine passenden
Funktionen, wie z.B. Zugriff zur Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 oder
dergleichen, durchführen
kann. Anders gesagt, wird der Regelkreis 12 in einem zurückgesetzten
Zustand gehalten, wenn das Signal C auf geringem Niveau vorliegt,
und dessen Ausgangsteil ist zumindest immobilisiert, sodass keine
nutzlosen Signale ausgegeben werden. Oben wird der Fall beschrieben,
bei dem das RFID-Etikett 1 in den Detektionsbereich 3 der
Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 eintritt, um normal zu
funktionieren.
-
Nachstehend
folgt eine Erläuterung
jenes Falls, der, verglichen mit dem in 3 gezeigten
Fall, unter Verwendung der in 4 gezeigten
Wellenform als nicht normal gilt. Eine in 4 gezeigte
Versorgungsspannung Vcc steigt, verglichen mit der in 3 gezeigten
Wellenform, nicht gleichmäßig an. Als
Grund dafür
ist, wie zuvor beschrieben, unter anderem vorstellbar, dass sich
eine Vielzahl an RFID-Etiketten 1 überlagern und in Positionen
angeordnet sind, die relativ weit von der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber)
entfernt sind.
-
Dieser
Zustand, der nicht als normal erachtet werden kann, ist in 4 gezeigt,
und entspricht SCHRITT S5 und dem nachstehenden Prozess in einem
in 5 gezeigten Betriebsflussdiagramm. Dies bedeutet,
dass in jenem Fall, bei dem sich die RFID-Etiketten überlagern,
die Versorgungsspannung Vcc die Spannung V2 sogar nachdem die Zeitgeberzeit
t1 nach Erreichen der Spannung V1 verstrichen war, nicht erreichen
kann, was bedeutet, dass das Ausgangssignal C der Spannungsdetektionsschaltung 11 zur
Detektion der Spannung V2 auf einem geringen Wert bleibt.
-
Indessen
nimmt das Ausgangssignal B der Zeitgeberschaltung 10 ab,
wenn die Zeitgeberzeit t1 in diesem Zustand verstrichen ist, und
ein solcher Abfall wird an einen Zeitgeber-Anschluss CK der Signalspeicherschaltung 15 über eine
ODER-Schaltung 14 angelegt, damit das Ausgangssignal D
der Signalspeicherschaltung 15 umgekehrt wird. Auf diese
Weise wird ein mit dem Schalterkreis SW1 verbundenes Ausgangssignal
(umgepoltes D) von hoch auf niedrig umgekehrt, wenn das Ausgangssignal
der Signalspeicherschaltung 15 umgekehrt wird, und der
Schalterkreis SW1 wird in einen AUS-Zustand versetzt.
-
Dadurch
wird der Einstellkondensator C2 vom Schwingkreis 4 getrennt
und die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 4 steigt, um
sich der von der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 vorgeschriebenen
Resonanzfrequenz anzunähern.
Somit erhöht
sich die Versorgungsspannung Vcc, wie in 4 gezeigt.
Und wenn die Versorgungsspannung Vcc eine Betriebsspannung V2 der
Schaltung erreicht, ändert
sich das Ausgangssignal C der Spannungsdetektionsschaltung 11 auf
gleiche Weise von niedrig auf hoch wie im vorherigen Beispiel beschrieben,
sodass der Regelkreis 12 in Betriebszustand versetzt wird.
Dadurch kann ein passendes RFID-Etikett 1 in einen Zustand
versetzt werden, in dem es Zugriff zur Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 haben
kann.
-
Durch
obige Herangehensweise wird ein Kompensationsbetrieb bereitgestellt,
der in Fällen, bei
denen sich die RFID-Etiketten 1 überlagern und bei Gegeninduktivität funktioniert,
wobei ein solcher Kompensationsbetrieb in einigen Fällen von
Nachteil ist. Dies bedeutet, dass es bei einer Anwendung, bei der
die RFID-Etiketten 1 sich bewegen, um in den Detektionsbereich
einzutreten, ebenfalls zu einem Phänomen kommt, bei dem das RFID-Etikett
einzeln ist, dass, wenn der Abstand von einer Abfragevorrichtung
(Leser/Schreiber) 2 groß ist, die Höhe einer Betriebsspannung
V2 nicht erreicht wird, sondern es zu einer Spannung V1 kommt, bei
welcher die Zeitgeberschaltung 10 ausgelöst wird.
-
In
diesem Fall bewirkt der Kompensationsbetrieb, dass die Resonanzfrequenz
des RFID-Etiketts 1 stattdessen von einer gewünschten
Resonanzfrequenz verschoben wird, wenn der Einstellkondensator C2
geschaltet worden ist, was den Übertragungsbereich
des passenden einzelnen RFID-Etiketts 1 stark verringert.
-
Dies
wird durch einen Betrieb verbessert, bei dem die Zeitgeberschaltung 10 erneut
eingestellt wird, was einen Zustand darstellt, dessen Betrieb durch
ein Signal der in 4 gezeigten Wellenform angezeigt
ist. Dies bedeutet, dass in einem Fall, bei dem die Versorgungsspannung
Vcc eine Betriebsspannung V2 im Laufe der Zeitgeberzeit t1 zum zweiten
Mal erreicht, das Ausgangssignal B der Zeitgeberschaltung 10 abnimmt,
während
das Ausgangssignal C der Spannungsdetektionsschaltung 11 auf
einem niedrigen Niveau bleibt, das sich von obigem Beispiel unterscheidet.
Daher nimmt das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 14 ab.
Daraus ergibt sich, dass der Zustand der Signalspeicherschaltung 15 gegenüber dem
Zeitgeber-Anschluss CK, von welchem ein Ausgangssignal der ODER-Schaltung 14 angelegt
wird, erneut umgekehrt wird, und der Schalterkreis SW1 wird in Betriebszustand
versetzt, damit der Einstellkondensator C2 verbunden wird, sodass
der Schwingkreis 4 in den Anfangszustand zurückgeführt wird.
-
Dadurch,
dass sich das RFID-Etikett 1, in dem die Versorgungsspannung
Vcc nicht erreicht wird, weil die Entfernung zur Abfragevorrichtung
(Leser/Schreiber) 2 anfänglich
hoch ist, bewegt, um sich der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 anzunähern, steigt
die Versorgungsspannung Vcc. Wenn die Versorgungsspannung Vcc steigt,
um eine Betriebsspannung V2 zu erreichen, wird die Betriebsspannung
V2 durch die Spannungsdetektionsschaltung 11 detektiert
und der Regelkreis 12 wird in einen Zustand versetzt, in
welchem er fähig
ist, Zugang zur Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 zu
haben.
-
Auf
diese Weise können
sogar in jenem Fall, bei dem sich RFID-Etiketten 1, 1 überlagern
und überlappen,
wie beispielsweise in einem Abschnitt von 1 gezeigt,
jeweilige Resonanzfrequenzen erstellt werden, um sich an eine von
der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 vorgeschriebene
Frequenz anzunähern,
wodurch ein Spannungswert der Versorgungsspannung Vcc gewährleistet
wird und ein Zugangszustand vergleichsweise einfach eingestellt
werden kann, bei dem die Übertragung
und der Empfang von Signalen zwischen den jeweiligen RFID-Etiketten 1 und
der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 hergestellt
werden kann.
-
Im
Folgenden wird ein Antikollisionsverfahren (Erkennung einer Vielzahl
an Transpondern) zur Unterscheidung zwischen den jeweiligen RFID-Etiketten 1 erläutert. Dabei
werden Ausführungsformen auf
der Grundlage der japanischen Industrienorm (JIS)X6323-3 (ISO/IEC15693-3) "IC cards without external
terminals – neighborhood
type – Third
section: prevention of collision and transmission protocol" [IC-Platinen ohne
externe Anschlüsse – vom Nachbarschaftstyp – dritter
Abschnitt: Kollisionsverhinderung und Übertragungsprotokoll]) erklärt. Folglich
dienen die von der Japanese Standards Association veröffentlichten
Normunterlagen zum besseren Verständnis der Ausführungsformen.
-
Mit
einem hierfür
angepassten Antikollisionsalgorithmus wird ein Bestand an einer
Vielzahl an Transpondern (RFID-Etiketten 1, 1, 1,
... ), die im Übertragungsbereich 3 der
Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 vorliegt, auf Basis
von UIDs (richtige Anzahl an Etiketten) extrahiert.
-
Das
Vorliegen einer Vielzahl an Transpondern (RFID-Etiketten) kann von
der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 (die RFID-Etiketten
selbst, welche die Transponder darstellen, können die Gegenwart anderer
Transponder aus lediglich der vom Leser/Schreiber 2 übermittelten
Information detektieren) detektiert werden, und der Algorithmus
wird hauptsächlich
vom Leser/Schreiber 2 ausgeführt.
-
6 zeigt
UIDs (passende Anzahl an Etiketten), die als Informationen zur Unterscheidung
der jeweiligen RFID-Etiketten dienen. In dieser Ausführungsform
bestehen die UIDs aus 64 Bits, und die Zeichenlänge einer Zeitschlitznummer
in der binären Ziffer
definiert einen in 6 gezeigten Bereich. Da die
Zeitschlitznummer 16 ist, wird der Bereich in eine Einheit
aus 4 Bits unterteilt, und die UIDs sind in 16 Bereiche eingeteilt.
Die UIDs stellen die jeweiligen RFID-Etiketten mit 56 Bits in 14
Bereichen, die aus 4 Bereichen bestehen, nämlich Bereich A, B, C und D, aus
IC-Herstellercodes
und 10 Bereichen aus Seriennummern auf einzigartige Weise ein, und
werden im Regelkreis 12 des RFID-Etiketts 1 gelesen
und gespeichert.
-
Im
Folgenden wird eine Antikollisionssequenz mit Bezug auf ein in 7 angeführtes Betriebsflussdiagramm
erläutert.
Das in 7 gezeigte Betriebsflussdiagramm weist auf Inhalte
eines in der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 gespeicherten
auszuführenden
Programms hin. Hierin wird eine typische Antikollisionssequenz für den Fall
beschrieben, bei dem die Zeitschlitznummer 16 ist.
-
Zuerst
wird ein Bereich (Maskendatenbereich), in welchem Maskenbezugsdaten
der Abfragevorrichtung gespeichert sind, in STEP S11 initialisiert. Bei
diesem Initialisierungsvorgang werden die Maskenlängendaten
auf 0 eingestellt, die Maskenwertdaten auf einen vorbestimmten Wert
eingestellt und die Positionen darstellenden Bereichspositionsdaten,
in welchen die in RFID-Etiketten gespeicherten UIDs (passenden Daten)
betrieben werden, auch auf 0 eingestellt.
-
Wenn
Vorbereitungen zur Ausgabe eines Befehls auf diese Weise erstellt
werden, sendet der Leser/Schreiber 2 in Folge einen Bestandsbefehl
in STEP S12. Daraus ergibt sich, dass der Bestandsbefehl an eine
Vielzahl an RFID-Etiketten 1 gesendet wird. Da die jeweiligen
RFID-Etiketten 1 eine Maskenlänge von 0 aufweisen, führen sie
eine Reaktion auf die Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 unabhängig voneinander
in ihren Zeitschlitzzeitgebungen, die im Bereich 0 der UIDs bestimmt
werden zurück. Demzufolge
bewirkt der Zugang zwischen den beiden in vielen Fällen, dass
die jeweiligen UIDs unabhängig
voneinander eine Reaktion an die Abfragevorrichtung (Schreiber/Leser) 2 zurückgeben,
wobei die Reaktionen in einigen Fällen jedoch bei einigen RFID-Etiketten 1 kollidieren.
-
Dies
bewerkstelligend, werden in SCHRITT S13 Zeitschlitzpositionen, in
denen es zu Kollisionen kommt, durch Detektieren von Signalen an
den Seiten jener RFID-Etiketten 1 detektiert,
die auf einen Bestandsbefehl reagieren. Die detektierten Zeitschlitzpositionen
werden in einem in 8 gezeigten Kollisionsschlitzpuffer 18 gespeichert.
Wie später
beschrieben, dient dies zur Unterscheidung von RFID-Etiketten 1,
die kollidiert sind. Ferner ist der Kollisionsschlitzpuffer 18 in
der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 ausgebildet.
-
In
jenem Fall, bei dem es zu keiner Kollision gekommen ist, wird das
Vorliegen von Etiketten normalerweise im anschließenden SCHRITT
S14 detektiert, wonach die UID-Daten der passenden RFID-Etiketten 1 in
einem in 9 gezeigten Detektions-UID-Puffer gespeichert
und gehalten werden. Der Detektions-UID-Puffer 19 ist auch
in der Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 ausgebildet.
Auf diese Weise werden Zeitschlitzdaten, die Kollisionen und UID-Daten
umfassen, in den Puffern 18, 19 der Abfragevorrichtung
(Leser/Schreiber) 2 gesammelt.
-
Anschließend wird
die Tatsache, in jenem Fall, bei dem detektierte Etiketten normalerweise
vorliegen, in SCHRITT S15 bestätigt,
wonach in SCHRITT S16 die Steuerung ausgeführt wird. In SCHRITT S16 wird
auf die Inhalte des Detektions-UID-Puffers 19 Bezug genommen,
und die Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 kennzeichnet UIDs,
um passende (UIDs aufweisende) Etiketten zu spezifizieren, damit
der Zugang zu den Etiketten gegeben ist. Das bedeutet, dass das
Ausgeben und Aufnehmen benötigter
Daten/Informationen vervollständigt
wird.
-
Nach
Bewerkstelligung eines solchen Zugangs wird ein Befehl zur Einstellung
eines Zustands, bei dem keine Reaktion auf einen Bestandsbefehl, der
als "IM-RUHEZUSTAND-BLEIBEN"-Befehl bezeichnet
wird, erhalten wird, an die passenden RFID-Etiketten 1 in
SCHRITT S17 gesendet, um den Betrieb als Etikett zu stoppen. (Wenn
eine elektrische Quelle jedoch rückgesetzt
wird, kommt es zur Zurückführung des
Vorgangs zu einem Zustand, bei dem eine Antwort zurückgegeben
wird.) Dadurch wird der Zugang zu den passenden RFID-Etiketten 1 in
dieser Zeitgebung beendet; der Vorgang wird in einen Zustand überführt, der
einem Zustand entspricht, bei dem die passenden RFID-Etiketten 1 nicht
vorliegen (kein Bestand).
-
Anschließend wird
das Vorliegen anderer detektierter RFID-Etiketten 1 in
SCHRITT S18 erhalten, und in jenem Fall, bei dem andere RFID-Etiketten 1 in
SCHRITT S15 detektiert werden, wird SCHRITT S16 und darauf folgende
SCHRITTE wiederholt, und es wird die Verarbeitung für jedes
der passenden RFID-Etiketten 1 ausgeführt. Wenn die Verarbeitung für normal
detektierte RFID-Etiketten 1 vollständig beendet ist, resultiert
die Beurteilung in SCHRITT S15 in NEIN und die Steuerung wird auf
SCHRITT S20 übertragen.
-
In
SCHRITT S20 wird auf die Inhalte des Kollisionsschlitzpuffers 18 verwiesen,
um zu beurteilen, ob die kollidierenden RFID-Etiketten 1 vorliegen
oder nicht. Wenn detektiert wird, dass es zu einer Kollision gekommen
ist, wird dies in SCHRITT S20 als JA beurteilt, und die Verarbeitungen
zur Unterscheidung von kollidierenden Etiketten werden unter Verwendung
von UIDs in SCHRITT S12 und darauffolgenden SCHRITTEN ausgeführt.
-
Insbesondere
werden die ersten Zeitschlitzpositionsdaten unter den Zeitschlitzen,
bei denen es zu Kollisionen kommt, als Maskenbezugsdaten in SCHRITT
S21 angesehen. In der vorliegenden Ausführungsform liegen wie zuvor
beschrieben 16 Zeitschlitze vor. Hierin wird eine Erklärung angeführt, und zwar
unter der Annahme, dass es an zwei Orten zu Kollisionen kommt, nämlich im
Zeitschlitz 1 und im Zeitschlitz 4. In diesem Beispiel wird "1 ", nämlich die Binärdateninformation
(0001) als erste Zeitschlitzpositionsdateninformation gespeichert.
Außerdem
wird die Dateninformation (0001) auch als Maskenwertdateninformation
gespeichert.
-
Im
darauffolgenden SCHRITT S22, wird +4 zur Maskenlänge, dessen Anfangswert 0 beträgt (siehe
SCHRITT S11) dazu addiert. Daraus ergibt sich, dass die Maskenlänge auf
4 Bits eingestellt wird. Darüber
hinaus wird auch +1 zur Bereichsposition dazu addiert, mit dem Ergebnis,
dass ein Bereich 1 (siehe 6) der UID
als Positionsdateninformation ausgewählt wird, mithilfe dessen ein
anschließender
Zeitschlitz bezeichnet wird.
-
Auf
diese Weise wird die Steuerung auf SCHRITT S12 überfragen, wenn eine Bedingung
zur Ausübung
eines anschließenden
Bestandsbefehls erstellt wird. Ein anschließend ausgeführter Bestandsbefehl unterscheidet
sich von den Inhalten beim letzten Mal, und die Aktualisierung dient
dazu, dass die "Maskenlänge" "4",
der "Maskenwert" "0001" und
die "Bereichsposition
der UID" "1" betragen. Folglich wird ein Bestandsbefehl
aktualisierter Inhalte ausgeführt.
Da ein Wert (0001), bei dem es bereits zu Kollisionen gekommen ist,
dieses Mal als Maske enthalten ist, wenn kollidierte Etiketten vorliegen,
liegt sicherlich eine Vielzahl an RFID-Etiketten 1 vor.
Da sich die "Bereichsposition
der UID" zur Kennzeichnung
der Zeitgebung, in der RFID-Etiketten 1 Reaktionen
zurücksenden,
von jener beim letzten Mal unterscheidet, besteht eine geringe Möglichkeit, dass
es erneut zu Kollisionen kommt. Rein theoretisch kann jedoch nicht
gesagt werden, dass die Möglichkeit
gleich Null ist.
-
Wenn
jedoch erneut ein Bestandsbefehl ausgeführt wird, werden die SCHRITTE
S15, S16, S17 und S18 entsprechend wie beim letzen Mal wiederholt.
Dadurch wird der Zugang zur Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 für normal
detektierte RFID-Etiketten 1 vervollständigt, und
jene RFID-Etiketten 1, für die aufgrund der Kollisionssituation
kein Zugang vervollständigt
werden konnte, nehmen schrittweise ab. In der Theorie können die
RFID-Etiketten 1 jedoch nicht zu Null gemacht werden. Folglich
wird die Steuerung erneut auf SCHRITT S20 übertragen und die Beurteilung
ergibt JA, wenn die kollidierten Etiketten trotz der Ausübung eines
Bestandsbefehls beim zweiten Mal zurückbleiben. In der Folge wird
die Verarbeitung zur Aktualisierung eines Bestandsbefehls in den
SCHRITTEN S21, S22 erneut durchgeführt, und ein Bestandsbefehlt
beim dritten Mal wird dementsprechend in SCHRITT S12 ausgeführt.
-
Wenn
anschließend
die Verarbeitung zur Aktualisierung der Maskenposition wiederholt
und die kollidierten Etiketten weniger werden, ergibt die Beurteilung
in SCHRITT S20 NEIN, und die Steuerung wird dieses Mal auf SCHRITT
S23 übertragen.
Daraus ergibt sich, dass als Steuerung zur Zurückführung einer Bereichsposition
dieses Mal ein Verarbeitungsvorgang zur Wiederholung der SCHRITTE
S24, S25 und S19 ausgeführt
wird. Dies dient dazu, eine in der gleichen Bereichsposition gebildete
Lücke abzudecken,
wenn es in einer Vielzahl von Schlitzen zu Kollisionen kommt. Es
wird eine Reihe von Verarbeitungen ausgeführt, und eine Antikollisionssequenz wird
zu einem Zeitpunkt vervollständigt,
bei dem die Bereichsposition auf 0 zurückgeführt wurde. Durch Wiederholen
einer solchen Verarbeitung ist es möglich, solche zurückgebliebenen
RFID-Etiketten in hohem Ausmaß zu
verlieren, zu denen während
Kollisionen kein Zugang möglich
ist.
-
Im
Folgenden wird ein in 10 gezeigter einfacher Kollisionskorrespondenzalgorithmus
erklärt.
In einem in 10 gezeigten Flussdiagramm ist
der in 7 gezeigte Antikollisionsalgorithmus gezeigt,
und ein Vorwärtslesebefehl
mit einer einfachen kollisionsverhindernden Funktion wird in SCHRITT
S31 durchgeführt.
Darüber
hinaus wird als Befehl einer ausgegeben, der einen Code bezüglich dessen,
mit welcher Anzahl an geeigneten Etiketten-IDs ein Schlitz zur Kollisionsverhinderung
begonnen werden soll, sowie einen Code aufweist, der den Datenort
angibt, von dem aus die Etiketten vorzugsweise gelesen werden sollen.
Daraus ergibt sich, dass die kollidierenden Zeitschlitze, normal
detektierte UIDs und gewünschte
Lesedaten in den SCHRITTEN S12 und S13 gespeichert und gehalten
werden.
-
Wenn
es zu Kollisionen kommt, ergibt die Bewertung in SCHRITT S35 JA,
und der Vorwärtslesebefehl
mit der einfachen kollisionsverhindernden Funktion in SCHRITT S31
wird erneut ausgeführt. Dabei
wird der im Flussdiagramm von 7 gezeigte umfangreiche
Algorithmus nicht ausgeführt,
sondern es wird ein darauffolgender Befehl mit einem einfachen Algorithmus
in SCHRITT S31 durchgeführt. Dies
bedeutet, dass der anschließende
Befehl ausgeführt
wird, indem eine Schlitzbeginnposition an eine darauffolgende Position
verschoben wird.
-
Auf
diese Weise ist es in dem Fall, bei dem die Schlitzbeginnposition
einfach verschoben wird, nicht möglich
eine weitere Kollision zwischen den gleichen RFID-Etiketten 1 zu
verhindern. Wie zuvor beschrieben, erhalten die jeweiligen RFID-Etiketten 1 jedoch
zumindest eine einzigartige UID in 56 Bits, die aus einem IC-Herstellercode und
einer Seriennummer bestehen, und sogar wenn ein Befehl zur Verschiebung
der Schlitzbeginnposition wie oben beschrieben einfach und ohne
weiteres ausgeführt wird,
kommt es zur mehrmaligen Wiederholung solcher Verarbeitungsvorgänge nach
dem zweiten Mal, um dadurch eine wesentliche Identifizierung der
jeweiligen RFID-Etiketten 1 zu ermöglichen und damit es in einer
herkömmlichen
Anwendung zu keinen Problemen oder Nachteilen kommt.
-
Dies
wurde in Versuchen, die seitens der Erfinder der vorliegenden Anmeldung
durchgeführt wurden
und durch Erfahrungen der Erfinder bestätigt. Ein Vorteil, der durch
die Anwendung eines derartig einfachen kollisionsverhindernden Algorithmus
erhalten wird, liegt darin, dass die Systemanordnung natürlich einfach
gehalten wird, damit die Wartung leicht gemacht und die Geschwindigkeit
des Zugangs zwischen den RFID-Etiketten 1 und der Abfragevorrichtung
(Leser/Schreiber) 2 erhöht
werden kann, mit dem Ergebnis, dass in einer Anwendung, bei der
die RFID-Etiketten 1 und die Abfragevorrichtung (Leser/Schreiber) 2 in
Bezug zueinander bewegt werden, die Verlässlichkeit beim Übertragen
und der Empfangen von Signalen dahingehend verbessert wird, dass
dadurch die Verlässlichkeit
des Systems vorteilhafterweise gesichert wird. In einem solchen Fall
kann der einfache kollisionsverhindernde Algorithmus positiv angewandt
werden, indem eine Bedingung für
die Anwendung ausgewählt
wird.
-
Darüber hinaus
weist der Einstellkondensator C2 in der Ausführungsform eine Zahl auf, wie
sie im Schalterdiagramm der 2 angeführt ist.
Ein Feineinstellung wird durch Bereitstellung einer Vielzahl an
Einstellkondensatoren C2 ermöglicht.
Verschiedene Versuche seitens der Erfinder der vorliegenden Anmeldung
und dergleichen haben jedoch ergeben, dass ein Einstellkondensator
ausreicht, um den Antikollisionsalgorithmus zu verwenden.
-
Wie
zuvor beschrieben, wird der Antikollisionskorrespondenzalgorithmus
gemäß der Erfindung auf
die RFID-Etiketten geladen, und der Schalterkreis zum Ein-/Ausschalten
der Resonanzkapazität ist
auf den RFID-Etiketten bereitgestellt. Wenn eine bestimmte Versorgungsspannung/Betriebsspannung auf
einer Seite der RFID-Etiketten
erhalten wird, kann daher der Antikollisionskorrespondenzalgorithmus mit
Sicherheit einzelne RFID-Etiketten identifizieren. Daher kann ein
stabiler Betrieb gewährleistet
werden, sogar wenn die Veränderungen
der Resonanzfrequenzen vergleichsweise grob eingestellt sind, wobei
das ganze System auf einfache Weise hinsichtlich Verlässlichkeit
verbessert werden kann und eine sehr hohe Praktikabilität aufweist.