JP2005151075A - Asynchronous communication system by pulse gap signal in rfid communication - Google Patents

Asynchronous communication system by pulse gap signal in rfid communication Download PDF

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Akinari Sugiyama
晃也 杉山
Akira Shinoi
侃 篠井
Hideo Fukuda
日出男 福田
Masami Kaneko
正美 金子
Akira Uchiyama
明 内山
Tomomi Akitani
智巳 秋谷
Hiroichi Sugiyama
博一 杉山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an asynchronous communication system by a pulse gap signal in an RFID communication, which is capable of dealing with a change in carrier frequency and shortening a communication time without increasing a baud rate. <P>SOLUTION: Load modulation is performed by a VPM coding system in which a negative logical pulse signal is outputted for a Tg time as a pulse gap signal for the head of each data indicative of "1" and "0", an H level signal is outputted for a T1 time after the pulse gap signal in the case of "1" data, and the H level signal is outputted for a T0 time after the pulse gap signal in the case of "0" data. Also, in the interrogator side, this load modulation wave is demodulated to detect the VPM code, a signal subsequent to the pulse gap signal is read using the rise edge or the fall edge of the pulse gap signal of each VPM signal as a trigger, and the reference time, the T1 time and the T0 time are compared to detect the "1" data and the "0" data. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、非接触ICカードや無線IDタグシステムにおいて質問器と称されるリーダ及び応答器と称されるトランスポンダ間のデータ伝送を行うRFID(Radio Frequency Identification)通信において、複数のキャリア周波数に追随してデータ伝送が行えキャリア周波数互換性のあるシステムとして使用できると共にボーレートを上げなくても通信時間を短縮することができる、RFID通信におけるパルスギャップ信号による非同期通信方式に関するものである。   The present invention follows a plurality of carrier frequencies in RFID (Radio Frequency Identification) communication for data transmission between a reader called interrogator and a transponder called transponder in a contactless IC card or wireless ID tag system. The present invention relates to an asynchronous communication method using a pulse gap signal in RFID communication, which can be used as a system capable of transmitting data and compatible with a carrier frequency, and can reduce the communication time without increasing the baud rate.

近年、個体のID識別による自動認識は、多くのサービス業,製造業,流通業,販売業及び物流などの分野で広範囲に普及している。該ID識別の手段として、従来からバーコードシステムが一般的であるが、情報の記憶容量が低いこと及び情報の書き換えができないという欠点を解決するため、非接触ICカードや無線IDタグシステムが注目され、普及しつつある。   In recent years, automatic recognition by individual ID identification has been widely used in many fields such as service industry, manufacturing industry, distribution industry, sales industry, and logistics. As a means for identifying the ID, a bar code system has been generally used. However, in order to solve the disadvantage that the information storage capacity is low and the information cannot be rewritten, attention is paid to a non-contact IC card and a wireless ID tag system. It is becoming popular.

上記非接触ICカードや無線IDタグシステムは、データ伝送を磁界又は電磁界の誘導結合による非接触通信即ちRFID通信にて行い、通信距離が数mm程度の密着型(国際標準は、ISO/IEC10536)と、数cm〜10cm程度の近接型(国際標準は、ISO/IEC14443)と、50cm〜1m程度の近傍型(国際標準は、ISO/IEC15693)がある。また、キャリア周波数は密着型で4.915MHz、近接型及び近傍型で13.56MHz等が一般的に使用されている。   The non-contact IC card and the wireless ID tag system perform data transmission by non-contact communication by magnetic field or inductive coupling of electromagnetic fields, that is, RFID communication, and a close contact type (international standard is ISO / IEC 10536). ), A proximity type of about several cm to 10 cm (international standard is ISO / IEC14443), and a proximity type of about 50 cm to 1 m (international standard is ISO / IEC15693). The carrier frequency is generally 4.915 MHz for the contact type and 13.56 MHz for the proximity type and the proximity type.

図2はRFID通信における通信原理を説明するための構成ブロック図であり、非接触ICカードや無線IDタグシステムにおける質問器1と応答器5は、マイクロ波より低い周波数では誘導結合によるデータ伝送が行われている。ここで、応答器5は受動素子として質問器1から電力供給を受け、RFIDチップ6を動作させている。即ち4.915MHzや13.56MHz等のキャリア周波数を使用したRFID通信では、質問器1側のアンテナ4から送信された搬送波を応答器5側のアンテナ8で受信し、磁界又は電磁界9の誘導結合により当該アンテナ8に発生した起電力を整流及び平滑して回路電源とするため、応答器5はバッテリーを持たなくても動作可能となる。該図において、質問器1に接続されたアンテナ4から出力された磁界又は電磁界9が応答器5に接続されたアンテナ8のループを突き抜けると、誘導結合によりアンテナ8に起電力が発生する。この時、質問器1のアンテナ4には同調キャパシタ3が並列接続され、オシレータ2から出力されるキャリア周波数と一致する共振周波数の共振回路を構成している。また、応答器5のアンテナ8には同調キャパシタ7が並列接続され、質問器1から出力されたキャリア周波数に共振するように調整された共振回路を構成し、該条件の下で最大効率のRFID通信及び電力供給が行われる。即ち質問器1と応答器5による誘導結合は、空間を介したトランスを構成すると考えられる。   FIG. 2 is a configuration block diagram for explaining the communication principle in RFID communication. The interrogator 1 and the responder 5 in the non-contact IC card or the wireless ID tag system can transmit data by inductive coupling at a frequency lower than the microwave. Has been done. Here, the responder 5 receives power supply from the interrogator 1 as a passive element, and operates the RFID chip 6. That is, in RFID communication using a carrier frequency such as 4.915 MHz or 13.56 MHz, the carrier wave transmitted from the antenna 4 on the interrogator 1 side is received by the antenna 8 on the responder 5 side, and the magnetic field or the electromagnetic field 9 is induced. Since the electromotive force generated in the antenna 8 due to the coupling is rectified and smoothed to obtain a circuit power supply, the responder 5 can operate without a battery. In the figure, when the magnetic field or electromagnetic field 9 output from the antenna 4 connected to the interrogator 1 penetrates the loop of the antenna 8 connected to the responder 5, an electromotive force is generated in the antenna 8 by inductive coupling. At this time, the tuning capacitor 3 is connected in parallel to the antenna 4 of the interrogator 1 to form a resonance circuit having a resonance frequency that matches the carrier frequency output from the oscillator 2. Further, a tuning capacitor 7 is connected in parallel to the antenna 8 of the responder 5, and a resonance circuit adjusted to resonate with the carrier frequency output from the interrogator 1 is configured. Communication and power supply are performed. That is, it is considered that the inductive coupling by the interrogator 1 and the responder 5 constitutes a transformer through a space.

また、図3はRFID通信において質問器側から送信されるPPM(Pulse Position Modulation)変調波形例であり、(a)は1データ長の搬送波形を示し(b)は16進コードの“9”を送信する時の1データ長の変調波形を示している。該PPM変調では、“0”〜“F”の16進データをLレベル信号の位置で表すため、質問器1から16進コードの“9”を送信する場合、1データ長を16個に区切った各データ領域において左から10番目の“9”に相当するデータ領域を変調してLレベルにすることにより、応答器5は当該Lレベル信号の位置を検出して“9”と識別することができる。該PPM変調方式は、質問器1から応答器5にデータ伝送する変調手段として一般的に使用されている。   FIG. 3 shows an example of a PPM (Pulse Position Modulation) modulation waveform transmitted from the interrogator side in RFID communication. (A) shows a carrier waveform of one data length, and (b) shows a hexadecimal code “9”. 1 shows a modulation waveform of one data length when transmitting. In the PPM modulation, hexadecimal data “0” to “F” is represented by the position of the L level signal. Therefore, when transmitting “9” of the hexadecimal code from the interrogator 1, one data length is divided into 16 pieces. Further, in each data area, the data area corresponding to the tenth “9” from the left is modulated to L level, so that the responder 5 detects the position of the L level signal and identifies it as “9”. Can do. The PPM modulation method is generally used as a modulation means for transmitting data from the interrogator 1 to the responder 5.

次に、図4はRFID通信においてマンチェスタ符号により応答器側から搬送波を負荷変調した変調波形例であり、(a)は質問器1から通常時即ちデータを送信していない時の搬送波形を示し(b)はマンチェスタ符号による16進コードの“9”即ち4ビットコードの“1001”を示し(c)は搬送波を前記マンチェスタ符号の“9”で負荷変調した時の変調波形を示している。該マンチェスタ符号による負荷変調では、“1”はビットの中央で負に反転(立下がり)させ“0”は正に反転(立上がり)させて表すため、16進コードにおいてLレベル信号とHレベル信号の期間は1/2ずつとなる。該マンチェスタ符号による変調方式は、応答器5から質問器1にデータ伝送する際、アンテナ回路を短絡して同調を外すことにより搬送波のレベルを変化させる負荷変調方式として一般的に使用されている。
RFIDハンドブック,Klaus Finkenzeller著、ソフト工学研究所訳、日刊工業新聞社発行
Next, FIG. 4 is an example of a modulated waveform in which carrier wave is load-modulated from the responder side by Manchester code in RFID communication, and (a) shows a carrier waveform at the normal time, that is, when data is not transmitted from the interrogator 1. (B) shows "9" of the hexadecimal code by the Manchester code, that is, "1001" of the 4-bit code, and (c) shows a modulation waveform when the carrier wave is load-modulated by "9" of the Manchester code. In the load modulation using the Manchester code, “1” is expressed as negatively inverted (falling) and “0” is inverted positively (rising) at the center of the bit, so that the L level signal and the H level signal are expressed in hexadecimal code. This period is ½ each. The modulation method using the Manchester code is generally used as a load modulation method for changing the level of the carrier wave by short-circuiting the antenna circuit and removing the tuning when transmitting data from the responder 5 to the interrogator 1.
RFID handbook, written by Klaus Finkenzeller, translated by Institute of Software Engineering, published by Nikkan Kogyo Shimbun

上記のように応答器側のアンテナ回路を短絡して同調を外すことにより搬送波のレベルを変化させて質問器側にデータ伝送を行う負荷変調方式において、従来のマンチェスタ符号を始めNRZ符号や単極RZ符号及びミラー符号等の符号化方式は、“1”データと“0”データの信号時間が同じであるため、同期クロック方式又はフレーム同期方式によるデータの復調が容易であるという利点があった。該符号化方式による変調は、伝送路に分布容量を持つと共に外来ノイズが重畳し易い長距離データ通信には有効であるが、RFID通信のように通信距離が短く分布容量や外来ノイズの影響が少ないデータ通信では必ずしも有効な符号化方式ではないといった問題点があった。また、キャリア周波数は当該システムで予め規定された周波数で運用され、他の異なる周波数のシステムで運用することができないといった問題点もあった。更に、従来の符号化変調方式では、通信時間を短縮させるためには“1”データと“0”データの信号時間の短縮即ちボーレートを上げる必要があったが、ボーレートを上げなくても通信時間を短縮させることができる新たな符号化変調方式が求められていた。   As described above, in the load modulation method in which data is transmitted to the interrogator by changing the carrier level by short-circuiting the antenna circuit on the responder side and removing the tuning, the conventional Manchester code, NRZ code, and single pole Coding methods such as RZ code and Miller code have the advantage that the signal time of “1” data and “0” data is the same, so that demodulation of data by the synchronous clock method or the frame synchronous method is easy. . Modulation by the encoding method is effective for long-distance data communication in which the transmission path has a distributed capacity and external noise is likely to be superimposed, but the communication distance is short as in RFID communication, and the influence of the distributed capacity and external noise is small. There is a problem that it is not always an effective encoding method for a small amount of data communication. Further, the carrier frequency is operated at a frequency defined in advance in the system, and there is a problem that it cannot be operated in a system having another different frequency. Further, in the conventional coded modulation system, in order to shorten the communication time, it is necessary to shorten the signal time of “1” data and “0” data, that is, to increase the baud rate. There has been a demand for a new coded modulation method that can shorten the time.

本発明は、上記問題点及び必要性を解決するために成されたものであり、非接触ICカードや無線IDタグシステムにおけるRFID通信において、複数のキャリア周波数に追随してデータ伝送が行えキャリア周波数互換性のあるシステムとして使用できると共にボーレートを上げなくても通信時間を短縮することができることにより高速でRFID通信を行うことができる、RFID通信におけるパルスギャップ信号による非同期通信方式を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems and needs. In RFID communication in a non-contact IC card or a wireless ID tag system, data transmission can be performed following a plurality of carrier frequencies. An object is to provide an asynchronous communication method using a pulse gap signal in RFID communication that can be used as a compatible system and can perform high-speed RFID communication by reducing communication time without increasing the baud rate. And

上記課題を解決するため、本発明のRFID通信におけるパルスギャップ信号による非同期通信方式においては、非接触ICカードや無線IDタグシステムにおける質問器及び応答器間のデータ伝送を行うRFID通信において、応答器側のアンテナ回路を短絡することにより質問器側にデータ伝送を行う負荷変調方式として、“1”と“0”を表す各データの始めにパルスギャップ信号として負論理パルス信号をTg時間出力し、“1”データの場合にはパルスギャップ信号の後にHレベル信号をT1時間出力し、“0”データの場合にはパルスギャップ信号の後にHレベル信号をT0時間出力するVPM(Variable Phase Modulation)符号化方式により負荷変調を行う。また、質問器側においては当該負荷変調波を復調してVPM符号を検出し、各VPM符号のパルスギャップ信号の立下がりエッジ又は立上がりエッジをトリガーとしてパルスギャップ信号に続く信号を読み、基準時間とT1時間又はT0時間を比較することにより“1”データ又は“0”データを検出する。ここで、Tg時間はT1時間及びT0時間に比べ非常に短いものとし、且つT1時間はT0時間より長いものであり、更に、Tg,T1,T0時間は任意に設定可能とする。   In order to solve the above-mentioned problem, in the asynchronous communication method using the pulse gap signal in the RFID communication of the present invention, in the RFID communication that performs data transmission between the interrogator and the responder in the non-contact IC card or the wireless ID tag system, the responder As a load modulation method for transmitting data to the interrogator by short-circuiting the antenna circuit on the side, a negative logic pulse signal is output as a pulse gap signal at the beginning of each data representing “1” and “0” for Tg time, VPM (Variable Phase Modulation) code that outputs H level signal for T1 time after pulse gap signal for “1” data, and outputs H level signal for T0 time after pulse gap signal for “0” data Load modulation is performed according to the conversion method. On the interrogator side, the load modulation wave is demodulated to detect the VPM code, and the signal following the pulse gap signal is read using the falling edge or rising edge of the pulse gap signal of each VPM code as a trigger, and the reference time and By comparing the T1 time or the T0 time, “1” data or “0” data is detected. Here, the Tg time is much shorter than the T1 time and the T0 time, the T1 time is longer than the T0 time, and the Tg, T1, and T0 times can be arbitrarily set.

本発明のRFID通信におけるパルスギャップ信号による非同期通信方式によれば、T1時間又はT0時間と比較して“1”データ又は“0”データを検出するための基準時間をキャリア周波数に追随して変更することにより、異なるキャリア周波数のシステムでの運用が可能となるという効果を奏する。また、従来の符号化方式の1ビット長の時間とVPM符号化方式の“1”データの時間を同一としたボーレートにおいて“0”データの時間が“1”データの時間より短いため、ボーレートを上げなくても通信時間が短縮し、高速でRFID通信を行うことができるという効果も奏する。   According to the asynchronous communication method using the pulse gap signal in the RFID communication of the present invention, the reference time for detecting “1” data or “0” data is changed following the carrier frequency as compared with the T1 time or T0 time. By doing so, there is an effect that operation in systems with different carrier frequencies becomes possible. Further, since the time of “0” data is shorter than the time of “1” data at the baud rate in which the time of 1 bit length of the conventional coding method and the time of “1” data of the VPM coding method are the same, the baud rate is Even if it is not increased, the communication time is shortened and the RFID communication can be performed at high speed.

本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。図1は本発明のRFID通信におけるパルスギャップ信号による非同期通信方式を実現するためVPM符号により応答器側から搬送波を負荷変調した変調波形例であり、(a)はVPM符号による16進コードの“9”即ち4ビットコードの“1001”を示し(b)は搬送波を前記VPM符号の“9”で負荷変調した時の変調波形を示している。該VPM符号による負荷変調では、“1”データはパルスギャップ信号としてTg時間の負論理パルス信号の後にT1時間のHレベル信号を出力し“0”データはパルスギャップ信号としてTg時間の負論理パルス信号の後にT0時間のHレベル信号を出力することにより表したVPM符号により搬送波を負荷変調する。ここで、Tg時間はT1時間及びT0時間に比べ非常に短いものとし、且つT1時間はT0時間より長いものとする。質問器1側では、復調器により当該変調波のエンベロープ検出を行った後、パルスギャップ信号に続く信号時間を検出し、予め規定されている基準時間と当該パルスギャップ信号に続く信号時間を比較し、基準時間より長くT1時間と判断すれば“1”データとし、基準時間より短くT0時間と判断すれば“0”データとしてデータを読み取る。該通信方式は、通信の始まりを表すプリアンブルは必要であるが、その後のデータはパルスギャップ信号の立上がりエッジ又は立下がりエッジをトリガーとして読むエッジトリガー方式であるため非同期通信となる。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a modulation waveform example in which a carrier wave is load-modulated from a responder side by a VPM code in order to realize an asynchronous communication method using a pulse gap signal in RFID communication of the present invention. “9”, that is, “1001” of a 4-bit code, shows a modulation waveform when a carrier wave is load-modulated with “9” of the VPM code. In the load modulation by the VPM code, “1” data is output as a pulse gap signal after a negative logic pulse signal of Tg time, and an H level signal of T1 time is output, and “0” data is a pulse gap signal as a negative logic pulse of Tg time. The carrier wave is load-modulated by a VPM code expressed by outputting an H level signal at time T0 after the signal. Here, the Tg time is very short compared to the T1 time and the T0 time, and the T1 time is longer than the T0 time. On the interrogator 1 side, after detecting the envelope of the modulated wave by the demodulator, the signal time following the pulse gap signal is detected, and the reference time defined in advance is compared with the signal time following the pulse gap signal. If it is determined that the time T1 is longer than the reference time, the data is “1”, and if it is determined that the time T0 is shorter than the reference time, the data is read as “0” data. This communication method requires a preamble indicating the start of communication, but is asynchronous communication because subsequent data is an edge trigger method that reads the rising edge or falling edge of the pulse gap signal as a trigger.

図5は本発明のRFID通信におけるパルスギャップ信号による非同期通信方式を実施するための応答器側の回路ブロック図であり、ハードウェア手段によりVPM変調波を生成する方法を説明する。   FIG. 5 is a circuit block diagram on the responder side for implementing the asynchronous communication method using the pulse gap signal in the RFID communication of the present invention, and a method for generating a VPM modulated wave by hardware means will be described.

図5及び図2に示すように、応答器5は質問器1側のアンテナ4から送信される磁界又は電磁界9による変調波を受信するためのアンテナ8と、該アンテナ8と共振して最大効率のRFID通信及び電力供給を行うための同調用キャパシタ7と、該共振回路に誘導された変調波より回路電源を得るための整流回路10と、パワーオン電圧を検出するための電圧検出回路11と、変調波のエンベロープを検出してデータ信号を取り出すための復調回路12と、システムクロックを生成するためのクロック生成回路13と、アンテナ8及び同調用キャパシタ7で構成された共振回路を負荷変調させるためのVPM変調回路16及びスイッチング素子17と、前記電圧検出回路11と復調回路12とクロック生成回路13からの信号を入力して応答データの生成及び通信制御を行うためのロジック回路14と、前記復調回路12から得られた入力データを蓄積したりレジスタ機能を果たすためのメモリ回路15等にて構成する。   As shown in FIGS. 5 and 2, the responder 5 includes an antenna 8 for receiving a magnetic wave transmitted from the antenna 4 on the interrogator 1 side or a modulated wave due to the electromagnetic field 9, and the antenna 8 resonates with the maximum. A tuning capacitor 7 for performing efficient RFID communication and power supply, a rectifier circuit 10 for obtaining a circuit power supply from a modulated wave induced in the resonance circuit, and a voltage detection circuit 11 for detecting a power-on voltage And a modulation circuit for detecting the envelope of the modulated wave to extract a data signal, a clock generation circuit 13 for generating a system clock, and a resonance circuit composed of an antenna 8 and a tuning capacitor 7 are load-modulated. For receiving the signals from the VPM modulation circuit 16 and the switching element 17, the voltage detection circuit 11, the demodulation circuit 12, and the clock generation circuit 13. A logic circuit 14 for performing generation and communication control over data, constituting at such a memory circuit 15 to fulfill the storage or register function input data obtained from said demodulating circuit 12.

上記各回路ブロックで構成した応答器5と質問器1との間でRFID通信を行う場合、質問器1はオシレータ2を制御し図3で説明したPPM変調によりデータを送信する。該データはアンテナ4より磁界又は電磁界9として応答器5側のアンテナ8を突き抜け、誘導結合により当該アンテナ8に起電力が発生する。応答器5のアンテナ8には同調キャパシタ7が並列接続され、質問器1から出力されたキャリア周波数に共振するように調整された共振回路を構成し、該条件の下で最大効率のRFID通信及び電力供給が行われる。   When RFID communication is performed between the responder 5 and the interrogator 1 configured by the circuit blocks, the interrogator 1 controls the oscillator 2 and transmits data by the PPM modulation described with reference to FIG. The data penetrates the antenna 8 on the responder 5 side as a magnetic field or electromagnetic field 9 from the antenna 4, and an electromotive force is generated in the antenna 8 by inductive coupling. A tuning capacitor 7 is connected in parallel to the antenna 8 of the responder 5 to form a resonance circuit that is adjusted to resonate with the carrier frequency output from the interrogator 1. Power is supplied.

アンテナ8に誘起された変調波は、整流回路10により整流され直流電力として平滑用キャパシタ(図示せず)に充電される。また、該変調波のエンベロープを復調回路12により検出しPPM符号によるデータ信号としてロジック回路14に入力し、変調波の搬送波成分を波形成形してクロック生成回路13で分周しシステムクロックとしてロジック回路14に入力する。更に、ロジック回路14をリセットするためのパワーオン信号を電圧検出回路11により検出して入力する。   The modulated wave induced in the antenna 8 is rectified by the rectifier circuit 10 and charged to a smoothing capacitor (not shown) as DC power. Further, the envelope of the modulated wave is detected by the demodulating circuit 12 and input to the logic circuit 14 as a data signal by the PPM code, and the carrier wave component of the modulated wave is shaped and frequency-divided by the clock generating circuit 13 to be used as the system clock. 14 Further, a power-on signal for resetting the logic circuit 14 is detected by the voltage detection circuit 11 and input.

上記動作により質問器1から送信されたコマンドを応答器5で解析し必要データを質問器1側に送信する場合、VPM変調回路16により図1の(a)に示すようなVPM符号に変換し、アンテナ8に並列接続されたスイッチング素子17を駆動する。該スイッチング素子17はFETが好適である。そして、パルスギャップ信号即ちLレベル信号を出力する時にはスイッチング素子17のゲートをONにすることによりアンテナ回路が短絡され、Hレベル信号を出力する時にはスイッチング素子17のゲートをOFFにすることによりアンテナ回路が開放され、搬送波の負荷変調が行われる。なお、スイッチング素子17の制御入力の論理が逆の場合には、図1の(a)に示すようなVPM符号の論理も逆にする必要がある。   When the command transmitted from the interrogator 1 by the above operation is analyzed by the responder 5 and necessary data is transmitted to the interrogator 1, the VPM modulation circuit 16 converts the command into a VPM code as shown in FIG. The switching element 17 connected in parallel to the antenna 8 is driven. The switching element 17 is preferably an FET. When a pulse gap signal, that is, an L level signal is output, the antenna circuit is short-circuited by turning on the gate of the switching element 17, and when an H level signal is output, the gate of the switching element 17 is turned off. Is released and load modulation of the carrier wave is performed. If the logic of the control input of the switching element 17 is reversed, the logic of the VPM code as shown in FIG.

上記VPM符号による負荷変調では、“1”データはパルスギャップ信号としてTg時間の負論理パルス信号の後にT1時間のHレベル信号を出力し“0”データはパルスギャップ信号としてTg時間の負論理パルス信号の後にT0時間のHレベル信号を出力することにより表したVPM符号により搬送波を負荷変調する。ここで、Tg時間はT1時間及びT0時間に比べ非常に短いものとし、且つT1時間はT0時間より長いものとする。質問器1側では、復調器により当該変調波のエンベロープ検出を行った後、パルスギャップ信号に続く信号時間を検出し、予め規定されている基準時間と当該パルスギャップ信号に続く信号時間を比較し、基準時間より長くT1時間と判断すれば“1”データとし、基準時間より短くT0時間と判断すれば“0”データとしてデータを読み取る。ここで、他の異なるキャリア周波数のシステムで運用を行う場合、T1時間又はT0時間と比較して“1”データ又は“0”データを検出するための基準時間をリモート操作等により当該キャリア周波数に対応して変更すれば、キャリア周波数に対応して変化した“1”データ又は“0”データの時間と基準時間と比較するシーケンスは変わらないため、運用可能となる。   In the load modulation by the VPM code, “1” data is output as a pulse gap signal after a negative logic pulse signal of Tg time, followed by an H level signal of T1 time, and “0” data is a pulse gap signal as a negative logic pulse of Tg time. The carrier wave is load-modulated by a VPM code expressed by outputting an H level signal at time T0 after the signal. Here, the Tg time is very short compared to the T1 time and the T0 time, and the T1 time is longer than the T0 time. On the interrogator 1 side, the envelope of the modulated wave is detected by the demodulator, the signal time following the pulse gap signal is detected, and the reference time defined in advance is compared with the signal time following the pulse gap signal. If it is determined that the time T1 is longer than the reference time, the data is “1”, and if it is determined that the time T0 is shorter than the reference time, the data is read as “0” data. Here, when the system is operated with another carrier frequency, the reference time for detecting “1” data or “0” data compared to the T1 time or T0 time is set to the carrier frequency by remote operation or the like. If the corresponding change is made, the sequence for comparing the time of the “1” data or “0” data changed corresponding to the carrier frequency and the reference time does not change, and the operation becomes possible.

また、図6は従来のマンチェスタ符号と本発明で使用するVPM符号による伝送時間の違いを示した比較図であり、(a)はマンチェスタ符号,(b)はVPM符号による16進コードの“9”即ち4ビットコードの“1001”を示している。ここで、マンチェスタ符号の1ビット長の時間とVPM符号化方式の“1”データの時間を同一としたボーレートにおいて、T1≒2*T0とすれば、VPM符号の方がTs≒T1+Tg時間分短くなっている。従って、ボーレートを上げなくても通信時間が短縮し、高速にRFID通信を行うことができる。また、従来のマンチェスタ符号等による変調方式のように1ビット長が一定な変調方式と比べ、VPM変調方式ではデータの内容によりその都度長さが異なるため、一種の暗号化方式としても利用可能となる。   FIG. 6 is a comparison diagram showing a difference in transmission time between the conventional Manchester code and the VPM code used in the present invention, where (a) is a Manchester code and (b) is a hexadecimal code “9” of the VPM code. "In other words," 1001 "of a 4-bit code is indicated. Here, at a baud rate in which the time of 1-bit length of the Manchester code and the time of “1” data of the VPM encoding method are the same, if T1≈2 * T0, the VPM code is shorter by Ts≈T1 + Tg time. It has become. Accordingly, the communication time can be shortened and RFID communication can be performed at high speed without increasing the baud rate. In addition, the VPM modulation method can be used as a kind of encryption method because the VPM modulation method has a different length each time depending on the data content, as compared with a modulation method with a constant 1-bit length, such as a conventional Manchester code modulation method. Become.

本発明のRFID通信におけるパルスギャップ信号による非同期通信方式を実現するためVPM符号により応答器側から搬送波を負荷変調した変調波形例である。It is an example of a modulated waveform in which a carrier wave is load-modulated from the responder side by a VPM code in order to realize an asynchronous communication method using a pulse gap signal in RFID communication of the present invention. RFID通信における通信原理を説明するための構成ブロック図である。It is a block diagram for explaining a communication principle in RFID communication. RFID通信において質問器側から送信されるPPM変調波形例である。It is an example of a PPM modulation waveform transmitted from the interrogator side in RFID communication. RFID通信においてマンチェスタ符号により応答器側から搬送波を負荷変調した変調波形例である。It is an example of a modulated waveform in which a carrier wave is load-modulated from the responder side by a Manchester code in RFID communication. 本発明のRFID通信におけるパルスギャップ信号による非同期通信方式を実施するための応答器側の回路ブロック図である。It is a circuit block diagram by the side of the responder for implementing the asynchronous communication system by the pulse gap signal in RFID communication of this invention. 従来のマンチェスタ符号と本発明で使用するVPM符号による伝送時間の違いを示した比較図である。It is the comparison figure which showed the difference in the transmission time by the conventional Manchester code | cord | chord and the VPM code | cord | chord used by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 質問器
2 オシレータ
3 同調キャパシタ
4 アンテナ
5 応答器
6 RFIDチップ
7 同調キャパシタ
8 アンテナ
9 磁界又は電磁界
10 整流回路
11 電圧検出回路
12 復調回路
13 クロック生成回路
14 ロジック回路
15 メモリ回路
16 VPM変調回路
17 スイッチング素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Interrogator 2 Oscillator 3 Tuning capacitor 4 Antenna 5 Responder 6 RFID chip 7 Tuning capacitor 8 Antenna 9 Magnetic field or electromagnetic field 10 Rectifier circuit 11 Voltage detection circuit 12 Demodulation circuit 13 Clock generation circuit 14 Logic circuit 15 Memory circuit 16 VPM modulation circuit 17 Switching element

Claims (2)

非接触ICカードや無線IDタグシステムにおける質問器(1)及び応答器(5)間のデータ伝送を行うRFID通信において、応答器(5)側のアンテナ回路を短絡することにより質問器(1)側にデータ伝送を行う負荷変調方式として、“1”と“0”を表す各データの始めにパルスギャップ信号として負論理パルス信号をTg時間出力し、“1”データの場合にはパルスギャップ信号の後にHレベル信号をT1時間出力し、“0”データの場合にはパルスギャップ信号の後にHレベル信号をT0時間出力するVPM符号化方式により負荷変調を行い、
また、質問器(1)側においては当該負荷変調波を復調してVPM符号を検出し、各VPM符号のパルスギャップ信号の立下がりエッジ又は立上がりエッジをトリガーとしてパルスギャップ信号に続く信号を読み、基準時間とT1時間又はT0時間を比較することにより“1”データ又は“0”データを認識し、
基準時間をリモート操作等により変更することにより複数のキャリア周波数に追随してデータ伝送が行えキャリア周波数互換性のあるシステムとして使用できると共にボーレートを上げなくても通信時間を短縮することができる手段を有したことを特徴とした、RFID通信におけるパルスギャップ信号による非同期通信方式。
Interrogator (1) by short-circuiting the antenna circuit on the responder (5) side in RFID communication for data transmission between the interrogator (1) and the responder (5) in the non-contact IC card or wireless ID tag system As a load modulation method for transmitting data to the side, a negative logic pulse signal is output as a pulse gap signal for Tg time at the beginning of each data representing “1” and “0”, and in the case of “1” data, a pulse gap signal is output. After that, the H level signal is output for T1 time, and in the case of “0” data, load modulation is performed by the VPM encoding method that outputs the H level signal after the pulse gap signal for T0 time,
On the interrogator (1) side, the load modulation wave is demodulated to detect the VPM code, and the signal following the pulse gap signal is read using the falling edge or rising edge of the pulse gap signal of each VPM code as a trigger, Recognize "1" data or "0" data by comparing the reference time with T1 time or T0 time,
By changing the reference time by remote control, etc., a means that can be used as a carrier frequency compatible system that can perform data transmission following multiple carrier frequencies and that can shorten the communication time without increasing the baud rate. An asynchronous communication method using a pulse gap signal in RFID communication, characterized by having
Tg時間はT1時間及びT0時間に比べ非常に短いものとし、且つT1時間はT0時間より長いものであり、更に、Tg,T1,T0時間は任意に設定可能とすることを特徴とした、請求項1に記載のRFID通信におけるパルスギャップ信号による非同期通信方式。   The Tg time is much shorter than the T1 time and the T0 time, the T1 time is longer than the T0 time, and the Tg, T1, and T0 times can be arbitrarily set. 2. An asynchronous communication method using a pulse gap signal in RFID communication according to 1.
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