JP2007518298A - 衝突防止中の同期化 - Google Patents

Abstract

データフレームにパックされたデータ及び／又はコマンドを含む変調された電磁信号（ＳＳ）による非接触通信のために構成された、少なくとも１つの読取装置（１）と少なくとも１つのトランスポンダ（２，２´，２´´，２´´´）を有するＲＦＩＤシステムであって、読取装置（１）は、トランスポンダ（２，２´，２´´，２´´´）との同期のための同期情報（プリアンブル，開始デリミタ）を含むデータフレーム（Ｄ−ＳＹＮＣ）のグループを送信しこのような同期信号を含まないデータフレーム（Ｄ−ＮＯＳＹＮＣ）の他のグループを送信するように構成され、トランスポンダ（２，２´，２´´，２´´´）は、受信されたデータフレーム（Ｄ−ＳＹＮＣ）に含まれる同期情報（プリアンブル，開始デリミタ）を用いて読取装置（１）と同期をとるように構成された同期手段（１４，２０，２１）と、トランスポンダが読取装置と同期して動作しているかどうかを検出し同期して動作していない場合に同期ユニット（１４，２０，２１）をオンに切り換えるように構成された同期状態テスト手段（１５，１５´，１５´´，２２）とを有する、システム。

Description

本発明は、ＲＦＩＤ装置に関し、特に、変調された電磁信号によりＲＦＩＤシステムの他のＲＦＩＤ装置と非接触通信をなし、かかる信号がデータフレームにおいてパックされたデータ及び／又はコマンドを含むようなＲＦＩＤ装置に関する。

本発明はまた、ＲＦＩＤシステムにも関し、特に、少なくとも１つの読取装置及び少なくとも１つのトランスポンダを有し、これらが変調された電磁信号により非接触通信を行うように構成され、当該信号がデータフレームにおいてパックされたデータ及び／又はコマンドを含むようなＲＦＩＤシステムに関する。

本発明はさらに、読取装置の動作領域において複数のトランスポンダを判定するための衝突防止方法に関する。

このようなＲＦＩＤ装置、ＲＦＩＤシステム及び衝突防止方法は、色々な模範例や規格において既に記述されている。トランスポンダが読取装置の高周波信号を通じて電気的エネルギの十分な供給をなすと識別番号などの予め記憶されたデータを自動的に送信する極めて簡単なＲＦＩＤシステムを除き、読取装置とタグとも称されるトランスポンダとの間の既知のＲＦＩＤシステムにおける通信は、多数の異なるプロトコルに応じて命令（コマンド）及びデータの伝送によって行われる。そして基本的にＲＦＩＤシステム間の区別がなされ、当該読取装置もトランスポンダも、通信処理及び当該ＲＦＩＤシステムを起動することが可能となり、当該トランスポンダは読取装置により要求された（リーダが初めに通知する）場合にのみ応答する。後者のシステムの例は、ＩＳＯ１８０００規格“Radio Frequency Identification (RFID) for Item Management”に記述されており、この規格は、ＥＲＰ及び売買に用いられるトランスポンダ及び読取装置のためのパラメータを規定する。

しかしながら、全てのＲＦＩＤシステムにとって、信頼性の高いデータ伝送を確実なものとするために、通信ルーチンの前に読取装置及びトランスポンダが互いに同期づけられていなければならない。この同期化ルーチンは、比較的に短い間隔で繰り返されなければならない。何故なら、読取装置及びトランスポンダは、存在する部品の許容誤差によりこのような同期化ルーチンなしでは直ぐに同期状態から外れてしまい、これにより通信が不可能となるからである。どんな時も同期化ルーチンを行うことができるように、送信されるべき命令やデータは、データフレームでパックされるべきであり、これらは適切なデータフレーム構造によりそれぞれの離隔した端末（すなわち読取装置又はトランスポンダ）の同期化に必要な情報を提供するものとされる。これについてはさらに、図１に示されるデータフレームを用いて説明される。このデータフレームは、ＵＨＦ周波数帯域におけるエアーインターフェース通信のためのパラメータを規定するＩＳＯ１８０００のパート６に提案されている。このＩＳＯ１８０００−６規格によれば、読取装置のトランスポンダへの各コマンドは、データフレームにパックされ、これには次の要素が含まれる。

ａ）プリアンブル検出（Preamble Detect）：ＲＦＩＤシステムにおいて送信すべき加入者がいない少なくとも４００μｓの時間期間。

ｂ）プリアンブル（Preamble）：送信周波数（８〜４０ｋｂｉｔ／ｓ）を規定する９つの０−１ペアのビットサンプル。

ｃ）開始デリミタ（Start Delimiter）：１又は複数の特徴的な既知のビットサンプル（このビットサンプルが正しく受信されると、同期化されるべき装置は、同期化ルーチンが成功し現に実際のペイロードが受信可能であることを認識する）。

ｄ）コマンドＯｐＣｏｄｅ（Command OpCode）：実際のコマンドの番号（１バイト長）。

ｅ）パラメータ（Parameter）：コマンドＯｐＣｏｄｅにより規定されるコマンドは、１つ又は複数のパラメータを含むことができ、送信もされる。

ｆ）ＣＲＣ：２バイト長のチェックサムは、受信したデータフレームがエラーなしで受信されたかどうかを受信装置においてチェックすることを可能にする。

また、トランスポンダがその返答を読取装置に送信する手段としてのデータフレームも、同様の態様で構築される。

データフレームの全長とその中にパックされているペイロードの長さとの間の不利な比は、これら既知のＲＦＩＤ装置及びＲＦＩＤシステムに対する不利な点であり、データフレーム及びデータ送信ルーチンにおいて送信される各コマンドが遠隔局における同期化ルーチンに起動を掛ける。この問題は、衝突するデータフレームが拒否されて再び送られなければならないか或いは当該通信が再初期化されなければならない結果、複数のトランスポンダが読取装置と同時に通信することができる全てのＲＦＩＤシステムにおけるデータ伝送中の衝突が必ずあるので、深刻となる。このような衝突はデータスループットレートを大幅に低下させることが分かる。基本的に、読取装置がその有効動作範囲に存在するトランスポンダの全てを知らずそれらの識別番号により個々にそれらの各々に対処することができない限り、データ衝突は常に生じることになる。但し、これを行うことを可能とするには、読取装置は、短い間隔でその動作範囲に存在する全てのトランスポンダの独自のユーザ識別番号を知らなければならない。換言すれば、読取装置は、アドレス指定可能なトランスポンダの目録を頻繁に作成しなければならない。このために、当該読取装置は、規則正しい間隔で、その動作範囲にあるトランスポンダ全てに対し、それら自身をいわゆるインベントリコマンド（Inventory Command）により登録するように要求する。トランスポンダは、直ちに、或いは擬似ランダム発生器により規定される遅延の後に応答する。その後も、複数のトランスポンダが同時に応答する可能性は高いので、それらの送信信号は互いにオーバーラップし、その結果、読取装置は、正しいデータを受信できない。衝突防止方法は、この問題を回避することができるように提示されており、かかる方法により、トランスポンダは読取装置により個別にそれら自身を登録し、定められた間隔でそれらの識別番号を通知することが保証される。この衝突防止方法は、トランスポンダの信号伝送を、ラウンド及びタイムスロットに分類することに基づいており、１ラウンドは、複数のタイムスロットからなるようにしている。ラウンド当たりのタイムスロットの数すなわちそのラウンドのサイズ及びタイムスロットの持続時間は、最初にプリセットされるが、衝突の数に応じて読取装置により調節されトランスポンダに通知されることが可能である。各トランスポンダは、インベントリコマンドの受信で利用可能なタイムスロットの１つをランダムに選択し、読取装置に応答する。したがって、当該インベントリコマンドの伝送における各タイムスロットにおいては、次のような３つの起こりうる結果がある。

１）読取装置は、何ら応答を受信しない。何故なら、その目的のために現タイムスロットを選択したトランスポンダがないか、又は読取装置がトランスポンダ信号を受信することができないから（当該信号が弱すぎるから、或いはその動作範囲にあるトランスポンダがないから）である。

２） 読取装置は、受信データフレームの信号衝突又は不適切なチェックサムから自分の応答のために同じタイムスロットを選択した複数のトランスポンダの応答どうしの衝突を検出する。

３） 読取装置は、厳密に１つのトランスポンダからエラーのない応答を受信する。この応答は、当該トランスポンダの独自の識別番号を含む。読取装置は、データフレームの正しい受信をトランスポンダに確認し、その上で、トランスポンダは、そのようにするために読取装置により明確に要求されることなくそれ以上の信号を送らない。

当該ラウンドは、全ての時間スロットが通過し新しいラウンドが開始されるまで継続される。ラウンドのいずれのタイムスロットにおいてもトランスポンダが登録をしない場合、これは、読取装置の動作範囲に存在する全てのトランスポンダが検出され又は読取装置の動作範囲にトランスポンダがないことを意味する。読取装置は、市場において現に利用可能なＲＦＩＤシステムを用いることによって毎秒１００のトランスポンダについての検出が可能である。

このような衝突回避方法の代表的ルーチンは、５つのトランスポンダ及び３つのタイムスロットのラウンドサイズについて図２に概略的に示されている。上記説明とは異なり、この例は、当該タイムスロットをトランスポンダの内部カウント０，１，２として示している。この５つのトランスポンダの各々は、インベントリコマンドを受信して３つの可能性のあるカウントの１つを選択するものであり、かかるコマンドは本例では（当該プロトコルに応じて）グループセレクトＸＸ（Group Select XX）と呼ばれている。このカウント（数）は、各タイムスロットが経過した後に１デクリメントされる。カウンタレベルが０に達したときに、トランスポンダが応答する。これから分かるように、５つのトランスポンダ全てがグループセレクトＸＸコマンドに対しカウンタ０をセットし応答すると、データ衝突の原因になる筈である。読取装置は、この衝突に気づき、その上で異常コマンド（Fail command）（リピート又は繰り返しコマンド（Repeat command））を全てのトランスポンダに送り、新しいラウンドを起動しトランスポンダにこのラウンドで新しいランダムなカウントを選択させる。これから分かるように、トランスポンダ番号２はカウンタ０を選択し、トランスポンダ番号１，３，４，５はカウント１を選択する。トランスポンダ番号２は、読取装置に正常に応答し、これが正常コマンド（Success command）（確認コマンド（Confirm command））により読取装置によって承認される。一方、この正常コマンドは、トランスポンダ番号２に休止モード（Rest mode）へ移行するよう指示して当該トランスポンダは何ら信号を送らず、他方、他のトランスポンダ（０でないカウントを持つもの）にそのカウントをデクリメントするように指示し、これにより当該他のトランスポンダが次のタイムスロットにおいてカウント０を呈し、それらトランスポンダの全てが同時に応答し、再び衝突のトリガをかけ、これが異常コマンドにより読取装置により認識され、これによりトランスポンダはそれらのカウントの改められたランダムな選択をなすように指示される。ここでのトランスポンダ番号３及び４はカウント０を選択し、トランスポンダ番号１及び５はカウント１を選択し、これが必然的に再び衝突にトリガをかけ、異常コマンドにより読取装置によって認識される。次のラウンドでは、トランスポンダ番号４だけがカウント０を持つトランスポンダとなるので、読取装置は、エラーなしでその応答を認識し、正常コマンドによってそれを承認する。この方法は、全てのトランスポンダが最終的に認識されるまで継続される。この例で必要なのは、全てのトランスポンダが読取装置により認識されるまでの、全部で、グループセレクトＸＸコマンドと４つの異常コマンドと５つの正常コマンドである。正常コマンドがパックされている図３に示されるデータフレームの構造を観察すると、１バイト長のコマンドがプリアンブル、開始デリミタ及び２バイト長チェックサムにより取り囲まれており、すなわちデータフレームにおいて伝送されるデータの約８０％はペイロードではないことが分かる。同じことが異常コマンドにも当てはまる。これは、データフレーム内のペイロードと総データとの好ましくない比を改善することができれば、単位時間当たり非常に多数のトランスポンダを認識する可能性が極めて高いことを示している。

本発明の目的は、冒頭の段落に示したタイプのＲＦＩＤ装置、２番目の段落に示したタイプのＲＦＩＤシステム及び第３段落において示したタイプの衝突防止方法であって、これまで述べた不利な点を回避するものを創造することである。

上記目的の方策を提供するため、発明された特徴は、発明されたＲＦＩＤ装置に設けられており、発明されたＲＦＩＤ装置を以下に記述するように特徴づけることができる。すなわち、
データフレームにパックされたデータ及び／又はコマンドを含む変調された電磁信号によるＲＦＩＤシステムの他のＲＦＩＤ装置との非接触通信のためのＲＦＩＤ装置であって、当該データフレームの或るグループは、相互に通信するＲＦＩＤ装置の同期のための同期情報を含み、当該データフレームの他のグループは、同期情報を含まず、受信されたデータフレームに含まれる同期情報により当該ＲＦＩＤ装置の同期をなすように同期手段が構成され、当該ＲＦＩＤ装置が前記ＲＦＩＤシステムの少なくとも１つの他のＦＲＩＤ装置と同期して動作しているかどうかを検出しこれに基づきデータフレームを受信し同期動作ではない場合には前記同期手段をオンに切り換えその場合に前記同期手段が当該同期がなされた後に自動的にオフに切り換えられることができるように同期状態テスト手段が構成されている、ＲＦＩＤ装置である。

上記目的の方策を提供するため、発明された特徴は、発明されたＲＦＩＤシステムに設けられており、発明されたＲＦＩＤシステムを以下に記述するように特徴づけることができる。すなわち、
変調された電磁信号により非接触通信のために構成された少なくとも１つの読取装置及び少なくとも１つのトランスポンダを有するＲＦＩＤシステムであって、当該電磁信号は、データフレームにパックされたデータ及び／又はコマンドを含み、前記読取装置は、前記トランスポンダとの同期のための同期情報を含むデータフレームの或るグループを送信し、このような同期信号を含まないデータフレームの他のグループを送信するように構成され、前記トランスポンダは、受信されたデータフレームに含まれる同期情報を用いて当該ＲＦＩＤ装置の同期をなすように構成された同期手段を有するとともに前記トランスポンダが前記読取装置と同期して動作しているかどうかを検出し同期して動作していない場合に前記同期手段をオンに切り換えて前記同期手段が好ましくは正常な同期にあるときは自動的にオフに切り換えられることができるように構成された同期状態テスト手段を有する、システムである。

上記目的に対する方策を提供するため、発明された特徴は、発明された衝突防止方法に設けられており、発明された衝突防止方法を以下に記述するように特徴づけることができる。すなわち、
少なくとも１つの読取装置と複数のトランスポンダとを備えることを含む、読取装置の有効領域において複数のトランスポンダを判定するための衝突防止方法であって、前記読取装置は、データフレームにパックされたデータ及び／又はコマンドを含む変調された電磁信号により非接触で前記トランスポンダと通信し、前記読取装置は、その有効領域に存在するトランスポンダの判定のためのインベントリコマンド（Inventory command）を送信し、このコマンドによって、前記読取装置の前記有効範囲に存在する各トランスポンダが独自の識別番号を持つ応答を前記読取装置へ送信するように要求され、その際に前記読取装置は、データフレームにおいて前記インベントリコマンドを送り、このフレームには前記トランスポンダとの同期をなすための同期情報を含み、その場合に、前記トランスポンダが自ら当該受信されたデータフレームに含まれる同期情報を用いて前記読取装置と同期し、そのとき、前記読取装置は、複数のトランスポンダからの衝突する応答がある場合に繰り返しコマンドを送信し、これにより、トランスポンダに再度当該応答を送らせ、またそのとき、前記読取装置は、エラーなしで受信された応答を有するトランスポンダに対し確認コマンドを送り、これにより、これらトランスポンダが繰り返しコマンドに対して反応しないようにし、その際に前記読取装置は、特定の間隔内でこれ以上応答するトランスポンダがなくなるまで確認コマンド及び繰り返しコマンドの送信を継続し、そのときに前記読取装置は、同期情報を含まないデータフレームにおいて繰り返しコマンド及び／又は確認コマンドを送信する、方法である。

発明された補助的特徴により、各送信データフレームとともに、ペイロードと比較して送信データのうちのかなりの、時として主要な部分を形成する長い同期情報を送る必要がなくなる。送信されるべきデータフレームの少なくともいずれかにおいて当該同期情報を省くことにより、極めて密接な関係にある時間的節約がもたらされる。これにより得られる性能向上は、既知のシステムと比較して２０〜３０％という多大なものとすることができる。本発明は、ＲＦＩＤ装置が受信し同期情報を含むか否かを知らないデータフレームをどのようにしてＲＦＩＤ装置が扱うべきかについての方策を提案するものである。ＲＦＩＤ装置が常に各受信データフレームと同期をとるようにしたならば、同期情報の伴わないデータフレームの場合にペイロードの最初の関連ビットを見逃し、当該処理において自らを完全に不適切なデータレートで同期化してしまう可能性がある。他方、ＲＦＩＤ装置が受信データフレームを同期情報を含むデータフレームとしてみなさず、これにより同期化ルーチンを行わなかった場合には、送信中のＲＦＩＤ装置と同期して直ぐに動作することになる。しかし、発明された方策により送信中のＲＦＩＤ装置と受信中のＲＦＩＤ装置との間で同期化された動作を確実にすることができる。

請求項２に記載の方策によれば、同期化ルーチンは必要に応じて可能な限り高速に実行されるという効果が得られる。これは、同期情報を含みうるデータフレームが除外されないからである。

請求項３及び１３に記載の方策によれば、誤って受信されたデータフレームから、ＲＦＩＤ装置が調子を乱したか否かを認識することができるという利点が得られる。１よりも大きい値にエラー限度を設定するのが好ましいことが分かっている。何故なら、複数のＲＦＩＤ装置を備えるＲＦＩＤシステムにおける衝突によるエラーとともに受信されたデータフレームが頻繁にあるからであるが、これらは同期動作とは無関係なものである。

請求項４及び１４に記載の方策によれば、得られる効果は、エラーなしで受信したどのデータフレームでも疑う余地なく、トランスミッタ及びレシーバは同期動作するのでその時点で当該同期手段は不要であり、もってオフに切り換えることができる状態を確立することである。

請求項５及び１５に記載の方策によれば、得られる効果は、送信ＲＦＩＤ装置は、大抵送信されるデータフレームの外部で、レシーバ自身により認識され当該レシーバに対して次のデータフレームが同期情報を含むものであることを示す同期信号を送信することより、いずれの時期においても受信中のＲＦＩＤ装置における同期化ルーチンにトリガを掛けることができることである。

請求項６及び１６に記載の方策によれば、得られる効果は、電磁信号の変調度がレシーバにより容易に評価推定可能であることである。

請求項７及び１７に記載の方策によれば、得られる効果は、当該変調度が、相当に高くてデータ送信に大抵用いられる変調度を上回るほどのものであり、これによりデータ信号と間違えることはないという点である。１００％の変調度に対応する短い期間において完全に電磁界をオフに切り替えることは、レシーバ側の簡単な検出に有益であることが分かる。但し、受動型ＲＦＩＤ装置における電磁界もこれらＲＦＩＤ装置のエネルギー供給源を担うことを考える必要がある。これらは小さなエネルギ蓄積手段（キャパシタやコイル）を有するものであるが、該手段は間もなく消散させられるので、当該電磁界のオフ切換の選択期間を適切に短くしなければならない。

請求項８及び１８に記載の方策によれば、得られる効果は、ＲＦＩＤ装置の極めて確実に動作する構成を有する点である。

請求項９及び１９に記載の方策によれば、得られる効果は、並列ルーチンにおいて受信データフレーム全てがあたかも同期情報を含んでいるかのように非常に良好に扱われ、また、同期情報が含まれていないかのように非常に良好に扱われる点である。これら方法のうちの１つだけが良好な結果を生み常にそれら同期手段がそのようにかなりの結果を生むように切り替えられるので、各データフレームが正しく処理されもってデータフレームが失われないことが保証される。

請求項１０に記載の方策によれば、得られる効果は、発明したようなＲＦＩＤシステムのトランスポンダも読取装置も、遠隔局と同期することができるという点である。これは、或るトランスポンダが自らアクティブとなりデータフレームを読取装置に送信して当該読取装置が当該送信中のトランスポンダと同期しなければならないようになる場合に特に有益である。

請求項１２に記載の方策によれば、得られる効果は、どのトランスポンダが有効領域に存在するかについての読取装置の確立ルーチンに相当するインベントライゼーション（inventorization）が、より高度の性能と速度で動作する点である。

請求項２１ないし２６に記載の方策によれば、得られる効果は、衝突防止方法が高速かつ確実に実施されることである。

以下、本発明のこれら態様及びその他の態様を、説明される実施例に基づいて、非限定的な例により明瞭に説明する。

本発明は、実施例を参照して非限定的な図面より以下に明瞭に説明される。

図１ないし図３は、本説明の序文において既に説明したものである。

図４は、少なくとも１つの読取装置と図５を用いて以下にさらに説明される少なくとも１つのトランスポンダ２とを有するＲＦＩＤシステム（無線認証システム；Radio Frequency Identification System）の一部としての読取装置１として構成されるＲＦＩＤ装置のブロック回路図を示している。読取装置及びトランスポンダは、トランスポンダ２が読取装置１の有効領域内にある場合に、変調された電磁信号によって接触なしでＲＦＩＤシステムにおいて通信する。読取装置１は、データバスを介してプログラム記憶手段４と通信するマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラなどの処理手段３を有し、その記憶手段には、処理手段の基本的動作の実行のためにオペレーティングシステムＯＳが記憶され、当該記憶手段において、処理手段における実行のためにプログラムコードＳＷが記憶される。プログラム記憶手段４は、ＰＲＯＭ，ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭなどの半導体記憶装置とすることができる。なお、処理手段及びプログラム記憶手段は、ＡＳＩＣ，ＰＡＬ又はこれらと同類のものとして構成することもできる。同様に、実行されるべきプログラムコードＳＷは、データ担体２からデータを読み込んだり読み込んだデータを処理するための基本的機能に限定される１つのプログラムとしてオペレーティングシステムに一体化されることができる。さらに、この実施例における処理手段３は、例えばＲＡＭなどの揮発性データ記憶装置５と通信リンクがとられている。処理手段３は、プログラムコードＳＷの実行において入出力装置８と共に動作し、入出力装置８は、読取装置１の構成によって個々に動作可能である。専ら図に示す目的で、入出力手段８もコンピュータと接続するインターフェースとして構成されることを前提としている。

処理手段３が１つ又は複数のトランスポンダと非接触で通信できるように、読取装置１は、通信手段６とこれに接続され電磁信号ＳＳを送信するためのアンテナ７とを有する。こうした電磁信号ＳＳを用いて、トランスポンダ２は、例えばトランスポンダ２がＩＳＯ１８０００−６規格又はＩＳＯ／ＩＥＣ−１４４４３規格に準拠した受動型トランスポンダである場合に、電気エネルギが供給されることもできる。前者の場合、通信手段６は、アンテナ７により周波数８６０〜９３０ＭＨｚのキャリア信号を送信し、後者の場合はパルス幅変調情報を搬送する１３．５６ＭＨｚの周波数のキャリア信号を送信する。例えば約１３５ｋＨｚのより大なる範囲を得るのに、もっと低い周波数を用いることもできる。但し、無線送信される電磁信号の周波数は詳しく限定されていないが、一般には約１０ｋＨｚを超える周波数からＧＨｚレンジまでの信号を有する。

読取装置１は、コマンド及び／又はデータがパックされるデータフレームを送ることによってトランスポンダと通信する。そして読取装置１は、異なる２つのグループのデータフレームを送ることができる。すなわち一方は図１に示したデータフレームＤ−ＳＹＮＣのようなトランスポンダと同期するための同期情報を含むデータフレームのグループであり、他方は、次の要素を有する図６に示されるデータフレームＤ−ＮＯＳＹＮＣのような同期情報を含まないデータフレームのグループである。

ｉ）コマンドＯｐＣｏｄｅ：１バイト長の実際のコマンドの番号。

ｉｉ）パラメータ：コマンドＯｐＣｏｄｅにより規定されるコマンドは、同様に送信される１つ又は複数のパラメータを含むことができる。

ｉｉｉ）ＣＲＣ：２バイト長チェックサムは、当該受信データフレームがエラーなしで受信されたかどうかを受信装置において確認することを可能とする。

データフレームＤ−ＳＹＮＣ及びＤ−ＮＯＳＹＮＣの比較から、後者のデータフレームはかなり短く殆どペイロードのみからなることが分かる。

図５は、トランスポンダ２のブロック回路図を示しており、図４に示される読取装置１と共に動作する。トランスポンダ２は、アンテナ１０と、アナログ高周波インターフェース１１と、ディジタル制御器１２と、ＥＥＰＲＯＭ１３とを有し、かかるＥＥＰＲＯＭにおいてデータが書き込み可能であり、かかるデータは電気的供給源をオフ切換となっても保持される。ＥＥＰＲＯＭ１３はまた、ディジタル制御器１２を動作するためのプログラムコードの他、トランスポンダ２の独自の識別番号を含むこともできる。アンテナ１０は、１つ以上の巻き線を備えたコイルを有し、その導電体端部は、アナログ高周波インターフェース１１のＰＡＤと接続される。アンテナ１０は、読取装置１により送信される電磁信号ＳＳを受信し、それらをアナログ高周波インターフェース１１に送る。アナログ高周波インターフェース１１は、受信した電磁信号ＳＳからトランスポンダ２の動作に必要なエネルギを分岐させそれをディジタル制御器１２及びＥＥＰＲＯＭ１３の動作電圧ＶＤＤとして利用可能なようにするための一体化されたエネルギ蓄積装置を備えた電圧レギュレータＶＲＥＧを有する。さらに、アナログ高周波インターフェース１１は、受信した電磁信号ＳＳを整流し、データフレームＤ−ＳＹＮＣ及びＤ−ＮＯＳＹＮＣの他この変調された信号からの他のデータを復調しそれらを処理用のシリアルデータストリーム（データ入力）としてディジタル制御器１２に転送するための整流器ＲＥＣＴ及び復調器ＤＥＭＯＤを有する。

ディジタル制御器１２は、データフレームＤ−ＳＹＮＣ及びＤ−ＮＯＳＹＮＣに含まれるコマンド及び／又はデータを検出し処理することによって受信データストリームのための処理手段を形成する。この目的のため、ディジタル制御器１２は、衝突防止機能ブロック、書込／読出制御、アクセス制御、ＥＥＰＲＯＭ１３の適正な制御のためのＲ／Ｗ信号を発生するためのＥＥＰＲＯＭインターフェース制御の他、未処理データストリーム（データ出力）として送信すべきデータをアナログ高周波インターフェース１１に転送するものであって、変調器ＭＯＤにおいて当該未処理データストリームを変調しその適正に変調された電磁信号をアンテナ１０を介して読取装置１に送る高周波インターフェース制御などの色々な機能ブロックを有する。当該未処理データストリーム（データ出力）は、例えば、読取装置１により要求されたトランスポンダ２の独自の識別番号を含むことができる。

読取装置１及びトランスポンダ２が互いに正常に通信することができるためには、トランスポンダが比較的短い間隔で読取装置と同期する必要がある。先述したような各データフレームにプリアンブル及び開始デリミタを付与して、トランスポンダがプリアンブル及び開始デリミタから得られる情報に応じて復調器の発振器を調整することによりデータスループットレートを犠牲にして各受信データフレームの同期ルーチンを実行することができるようにしたシステムとは異なり（図１のデータフレームＤ−ＳＹＮＣを参照）、発明したＲＦＩＤシステムの場合は、当該データフレームの一部にしか同期情報が付与されず、データスループットレートの向上を達成する。したがって、例えば、図７に示される確認コマンド及び図８に示されるエラーコマンドは、Ｄ−ＮＯＳＹＮＣタイプのデータフレーム（図６参照）にパックされる。これらデータフレームは相応にして短いのは、エラーコマンドが３バイトのみ（１バイトのＯｐＣｏｄｅと２バイトのＣＲＣ）で構成されており、当該確認コマンドが３バイトに送信されるトランスポンダ識別番号の長さを加えたものを有するからである。図９に示されるインベントリコマンドはまた、今度はＤ−ＳＹＮＣタイプのデータフレームにパックされ、これによりプリアンブルと開始デリミタの形態で同期情報を含む。図２を用いて上述した衝突防止方法は、これら３つのコマンドを用いることにより、最先端技術のＲＦＩＤシステムによるものよりも格段に速く行うことができる。本発明の補助的手段は、２０〜３０％の性能向上を達成することが判明している。発明によるコマンドを伴う衝突防止方法の動作は、図２を用いて上述したものと同様であるので、単に、グループセレクトＸＸコマンドがインベントリコマンドに、異常コマンドがエラーコマンドに、読取成功コマンドが確認コマンドに置き換えることにつき、上記説明に対して留意される。さらに、もう１つの次のタイムスロットコマンドが設けられており、これはタイムスロット内で応答するトランスポンダがない場合に送信されるものであり、当該次のタイムスロットコマンドは、同期情報を伴うＤ−ＳＹＮＣデータフレームにおいて送信されるのが好ましい。何故なら、トランスポンダの不応答は、同期して動作する全てのトランスポンダに依る可能性もあるからである。

本発明により、同期情報を持つデータフレームも同期情報を持たないものも送信されるので、当該トランスポンダが両方のタイプのデータフレームを正しく処理することができるような手段がトランスポンダ２に必要である。

このため、図１０にブロック回路図で示されるように、図５に示したトランスポンダ２の他の詳細が示されており、発明によるトランスポンダに同期手段１４が設けられ、これは、受信Ｄ−ＳＹＮＣデータフレームに含まれる同期情報を用いてＲＦＩＤ装置の同期を行うように構成されており、当該同期手段は、復調器ＤＥＭＯＤに存在する発振器ＯＳＺに発振器制御信号ＯＣＺ−ＣＴＲＬを送信し、それを或るビットレートへの適合のために受信Ｄ−ＳＹＮＣデータフレームからの同期情報から得られうる周波数に設定するようにしている。さらに同期状態テスト手段１５を設けており、これは、トランスポンダが読取装置と同期して動作しているかどうかを検出し、同期して動作していない場合は同期手段１４をオンに切り換え、この状況で同期手段は、同期がとれた後にオフに切り換えられることが可能となる。同期手段のオン切換は、スイッチＳ１によりブロック回路図において表されており、同期状態テスト手段１５により送信される制御信号Ｓｏｎによりオンに切り換えられることが可能である。但し、スイッチＳ１は物理的に存在しておらず、発明によるトランスポンダの実際の構成では、対応のファームウェアルーチンに置き換えられる。かかるファームウェアルーチンはまた、同期手段１４を形成し、データフレームから同期情報を抽出し発振器制御信号ＯＣＺ−ＣＴＲＬを発生しその残りのデータを入力データ（データ入力）として次のディジタル制御器１２に同期して転送することにより受信データフレームにおける同期情報の評価を行うか、或いは入力データ（データ入力）として受信データフレームを直接次のディジタル制御器１２に引き渡す。

したがって、発明によるトランスポンダ２におけるルーチンは次の如くである。読取装置１から送信された電磁信号ＳＳは、整流器ＲＥＣＴにおいて整流され、復調器ＤＥＭＯＤに転送される。当該復調器は、それに基づいて、電磁信号ＳＳに含まれるデータ、特にデータフレームＤ−ＳＹＮＣ及びＤ−ＮＯＳＹＮＣを復調する。同期状態テスト手段１５は、当該復調されたデータを用いて、トランスポンダ２が読取装置１と同期して動作しているかどうかを確認する。これは、例えば同期手段１４を飛び越しながらディジタル制御器１２にデータが入力データ（データ入力）として転送されたときに行うことができ、かかるディジタル制御器１２は、チェックサム（ＣＲＣ）やデータの確実性のチェックを行うもので、エラー又は確実性の欠如が生じた場合には、同期手段１４がエラー信号ＡＳを同期状態テストユニット１５に送信し、読取装置１との同期動作の欠如を推定し再びオン切換信号ＳｏｎをスイッチＳ１に送り、同期手段１４をオンに切り換えるようにしている。ここで同期手段１４は、Ｄ−ＳＹＮＣデータフレームの場合に行うことに成功した各受信データフレームからの同期情報を回復するように試みる。しかし受信データフレームがＤ−ＮＯＳＹＮＣタイプである場合、同期手段は、必然的に適切な同期情報を受信することができない。また、受信データフレームＤ−ＮＯＳＹＮＣは、当該試行された同期情報の抽出のために後続のディジタル制御器１２にとって無用なものとなる。但し、これが何らの妨害を起こさないのは、読取装置との同期外れによりデータフレームがいずれにせよエラーを伴って受信された可能性が高いからである。同期ルーチンが正常に実行されると、同期手段１４は、オフ切換信号ＳｏｆｆをスイッチＳ１に送信し、同期手段を通り越してその受信データフレームをディジタル制御器１２に差し向ける。なお、このような構成に代えて、オフ切換信号Ｓｏｆｆをディジタル制御器１２又は同期状態テスト手段１５により発生させることもできる。

基本的に、トランスポンダ２は、受信データフレームが同期情報を含むか否かを知らない。しかし、ＲＦＩＤ装置ここでは読取装置１（図４参照）も、図１０に示されるように、同期情報を持つ各データフレームＤ−ＳＹＮＣの前で、トランスポンダ２により受信され同期状態テスト手段１５に転送される同期開始信号ＢＳを送信するという措置が、発明によるＲＦＩＤシステムの構成に施されている。同期状態テスト手段１５は、上記規定によりＤ−ＳＹＮＣデータフレームとなることになる次のデータフレームを同期手段１４に導くように、同期開始信号ＢＳを検出し同期開始信号ＢＳの検出において制御信号ＳｏｎをスイッチＳ１に通過させることによって同期開始信号検出手段として動作する。同期開始信号ＢＳは、その変調度につき全てのデータフレーム信号とは異なるものとするのが好ましく、これにより、同期開始信号検出手段の変調度をチェックすることにより明確に認識可能となる。好ましくは、同期開始信号ＢＳの変調度は非常に高く、すなわち５０％を超え、変調度１００％に対応する最大の短い期間スイッチオフまでのものに相当する。

図１１は、セクション形態で、発明によるもう１つの実施例のトランスポンダ２´を示している。これは、主にデータフレームエラーカウンタ１６が同期状態テスト手段１５´とディジタル制御器１２との間に接続され、当該エラーカウンタがエラー信号ＡＳを受信し誤って受信されたデータフレームの数をカウントし特定のエラー限界値を超えたときに起動信号ＣＳを同期状態テスト手段１５´に送信し、これにより、切換信号ＳｏｎをスイッチＳ１に送ることによって同期手段１４を切り換える点で、図１０の実施例とは異なる。この場合でも、同期状態テスト手段１５´又はディジタル制御器１２は、データフレームを正しく受信したときに同期手段１４をオフに切り換えるように構成可能である。

図１２は、セクション形態で、発明によるさらに他の実施例のトランスポンダ２´´を示している。これは、図１０の実施例とは異なり、主として、ウォッチドッグタイマ１７が同期状態テスト手段１５´´とディジタル制御器１２との間に接続され、かかるタイマは、受信できるデータフレームがないか又は適正なデータフレームがない予め規定された時間間隔が経過した後に起動信号ＣＳを同期状態テスト手段１５´´に送り、かかるテスト手段は、その上で切換信号ＳｏｎをスイッチＳ１に伝送することにより同期手段１４をオンに切り換えるようにしている。この実施例において、エラー信号ＡＳは、ウォッチドッグタイマ１７をリセットするために、ディジタル制御器によって、各適正に受信されたデータフレームにおいて送信されるように構成されている。これは、同期ユニット１４がオンに切り換えられた後に、ウォッチドッグタイマ１７は、同期ルーチンが成功し第１の適正データフレームがディジタル制御器１２により受信されると直ぐに自動的にリセットされることを意味している。

図１３は、発明によるさらに他の実施例のトランスポンダ２´´´を示している。この構成には２つの同期手段２０，２１が設けられ、交互に動作可能で、同期手段の１つ（ここでは２１）は、同期情報を含むデータフレームＤ−ＳＹＮＣとして各受信データフレームを扱い、同期ルーチンの実行のためにその同期情報を読み出すことを試みるとともに、他の同期手段（ここでは２２）は、同期情報を伴わないデータフレームＤ−ＮＯＳＹＮＣとして各受信データフレームを扱い、それを入力データ（データ入力）としてディジタル制御器１２の形態の後続のデータフレーム処理手段に送信する。一方の同期手段２０の同期ルーチンが正常であると、これを同期状態テスト手段２２に通知し、当該手段２２はその上で、当該２つの同期手段２０，２１の動作を切り換える（同期状態テスト手段２２から同期手段２０，２１までの制御ライン及びスイッチＳ２によって表される）。

規格ＩＳＯ１８０００−６に準拠したデータフレームを概略的に示す図。 衝突防止方法の動作を模式的に示す図。 衝突防止方法の実行に用いられる、いわゆる正常コマンドについてＩＳＯ１８０００−６規格に準拠したデータフレームの構成を示す図。 読取装置の形態の本発明によるＲＦＩＤ装置を示すブロック回路図。 トランスポンダの形態のＲＦＩＤ装置を示すブロック回路図。 本発明によるＲＦＩＤシステムに用いられる同期情報を伴わないデータフレームを示す図。 本発明によるＲＦＩＤシステムにおける衝突防止方法に用いられる確認コマンドを示す図。 本発明によるＲＦＩＤシステムにおける衝突防止方法に用いられるエラーコマンドを示す図。 本発明によるＲＦＩＤシステムにおける衝突防止方法に用いられるインベントリコマンドを示す図。 トランスポンダの形態の本発明によるＲＦＩＤ装置の第１の実施例の重要な部分を示すブロック回路図。 トランスポンダの形態の本発明によるＲＦＩＤ装置の第２の実施例の重要な部分を示すブロック回路図。 トランスポンダの形態の本発明によるＲＦＩＤ装置の第３の実施例の重要な部分を示すブロック回路図。 トランスポンダの形態の本発明によるＲＦＩＤ装置の第４の実施例の重要な部分を示すブロック回路図。

Claims (26)

1. データフレームにパックされたデータ及び／又はコマンドを含む変調された電磁信号によるＲＦＩＤシステムの他のＲＦＩＤ装置との非接触通信のためのＲＦＩＤ装置であって、当該データフレームの或るグループは、相互に通信するＲＦＩＤ装置の同期のための同期情報を含み、当該データフレームの他のグループは、同期情報を含まず、受信されたデータフレームに含まれる同期情報により当該ＲＦＩＤ装置の同期をなすように同期手段が構成され、当該ＲＦＩＤ装置が前記ＲＦＩＤシステムの少なくとも１つの他のＦＲＩＤ装置と同期して動作しているかどうかを検出しこれに基づきデータフレームを受信し同期動作ではない場合には前記同期手段をオンに切り換えその場合に前記同期手段が当該同期がなされた後に自動的にオフに切り換えられることができるように同期状態テスト手段が構成されている、ＲＦＩＤ装置。
2. 請求項１に記載のＲＦＩＤ装置であって、前記同期手段は、各受信データフレームが同期情報を含むデータフレームとして処理されるものとなるように構成される、ＲＦＩＤ装置。
3. 請求項１又は２に記載のＲＦＩＤ装置であって、前記同期状態テスト手段は、誤って受信されたデータフレームの数をカウントし、特定のエラー限界を超えた場合に前記同期手段をオンに切り換えるデータフレームエラーカウンタと共働動作する、ＲＦＩＤ装置。
4. 請求項３に記載のＲＦＩＤ装置であって、前記同期状態テスト手段は、適正に受信されたデータフレームの場合に前記同期手段をオフに切り換えるように構成されている、ＲＦＩＤ装置。
5. 請求項１又は２に記載のＲＦＩＤ装置であって、前記同期状態テスト手段は、受信された電磁信号における同期開始信号の検出をなすように構成され、この同期開始信号は、前記データフレームの外部で送信され、前記同期状態テスト手段は、同期開始信号の検出で前記同期手段をオンに切り換える、ＲＦＩＤ装置。
6. 請求項５に記載のＲＦＩＤ装置であって、前記同期状態テスト手段は、当該受信された電磁信号の変調度を検出し、特定の範囲にある変調ファクタを有する受信された電磁信号を同期開始信号と認識するように構成されている、ＲＦＩＤ装置。
7. 請求項６に記載のＲＦＩＤ装置であって、前記同期状態テスト手段は、５０％を超え完全な電界断絶又は変調度１００％までにある変調度を有する受信された電磁信号を同期開始信号と認識するように構成されている、ＲＦＩＤ装置。
8. 請求項１又は２に記載のＲＦＩＤ装置であって、前記同期状態テスト手段は、受信可能なデータフレーム又は適正に受信可能なデータフレームがない特定間隔の経過の後に前記同期手段をオンに切り換えるウォッチドッグタイマと共働動作する、ＲＦＩＤ装置。
9. 請求項１又は２に記載のＲＦＩＤ装置であって、同期状態テスト手段と２つの同期手段とを有し、これら同期手段は、交互に動作可能とされて当該同期手段のうちの一方が同期情報を含むデータフレームとして各受信されたデータフレームを処理し同期化ルーチンを行うためのそれらの同期情報を読み取るように試みるようにされるとともに、他の同期手段は、各受信データフレームを次のデータフレーム処理手段に転送し、当該２つの同期手段の動作は、同期ユニットの同期ルーチンが正常である場合に切り換えられる、ＲＦＩＤ装置。
10. 請求項１ないし９のうちいずれか１つに記載のＲＦＩＤ装置であって、当該ＲＦＩＤ装置は、読取装置又はトランスポンダとして構成される、ＲＦＩＤ装置。
11. 変調された電磁信号により非接触通信のために構成された少なくとも１つの読取装置及び少なくとも１つのトランスポンダを有するＲＦＩＤシステムであって、当該電磁信号は、データフレームにパックされたデータ及び／又はコマンドを含み、前記読取装置は、前記トランスポンダとの同期のための同期情報を含むデータフレームの或るグループを送信し、同期信号を含まないデータフレームの他のグループを送信するように構成され、前記トランスポンダは、受信されたデータフレームに含まれる同期情報を用いて前記読取装置と同期をとるように構成された同期手段と、前記トランスポンダが前記読取装置と同期して動作しているかどうかを検出し同期して動作していない場合に前記同期手段をオンに切り換えて前記同期手段が正常な同期にあるときは自動的にオフに切り換えることができるように構成された同期状態テスト手段とを有する、システム。
12. 請求項１１に記載のＲＦＩＤシステムであって、前記読取装置は、インベントリコマンドを登録するように構成され、このコマンドにより、前記読取装置の有効領域に存在する各トランスポンダが、同期情報を含むデータフレームにおいて送るべきことを前記読取装置に通知するように要求される、システム。
13. 請求項１１又は１２に記載のＲＦＩＤシステムであって、前記同期状態テスト手段は、誤って受信されたデータフレームの数をカウントし特定のエラー限界を超えた場合には前記同期手段をオンに切り換えるデータフレームエラーカウンタと共働動作する、システム。
14. 請求項１３に記載のＲＦＩＤシステムであって、前記同期状態テスト手段は、正しく受信されたデータフレームの場合に前記同期手段をオフに切り換えるように構成される、システム。
15. 請求項１１又は１２に記載のＲＦＩＤシステムであって、前記読取装置は、同期情報を含むデータフレームの前に電磁信号として同期開始信号を送るように構成され、前記トランスポンダの前記同期状態テスト手段は、当該受信された電磁信号において前記同期開始信号を検出し同期開始信号の検出で前記同期手段をオンに切り換えるように構成される、システム。
16. 請求項１５に記載のＲＦＩＤシステムであって、前記読取装置は、同期開始信号として特定の範囲にある変調率を有する電磁信号を送るように構成され、前記同期状態テスト手段は、当該受信された電磁信号の変調率から同期開始信号を検出するよう構成される、システム。
17. 請求項１６に記載のＲＦＩＤシステムであって、前記読取装置は、５０％から完全電界断絶までの間の変調率の電磁信号を同期開始信号として送るように構成される、システム。
18. 請求項１１又は１２に記載のＲＦＩＤシステムであって、前記同期状態テスト手段は、受信可能なデータフレーム又は適正に受信可能なデータフレームがない特定間隔の経過の後に前記同期手段をオンに切り換えるためのウォッチドッグタイマと共働動作する、ＲＦＩＤシステム。
19. 請求項１１又は１２に記載のＲＦＩＤシステムであって、同期状態テスト手段と２つの同期手段とを有し、これら同期手段は、交互に動作可能とされて当該同期手段のうちの一方が同期情報を含むデータフレームとして各受信されたデータフレームを処理し同期化ルーチンを行うためのそれらの同期情報を読み取るように試みるようにされるとともに、他の同期手段は、各受信データフレームを次のデータフレーム処理手段に転送し、当該２つの同期ユニットの動作は、一方の同期手段の同期ルーチンが正常である場合に切り換えられる、ＲＦＩＤシステム。
20. 少なくとも１つの読取装置と複数のトランスポンダとを備えることを含む、読取装置の有効領域において複数のトランスポンダを判定するための衝突防止方法であって、前記読取装置は、データフレームにパックされたデータ及び／又はコマンドを含む変調された電磁信号により非接触で前記トランスポンダと通信し、前記読取装置は、その有効領域に存在するトランスポンダの判定のためのインベントリコマンドを送信し、このコマンドによって、前記読取装置の前記有効範囲に存在する各トランスポンダが独自の識別番号を持つ応答を前記読取装置へ送信するように要求され、その上で前記読取装置は、データフレームにおいて前記インベントリコマンドを送り、このフレームには前記トランスポンダが当該受信されたデータフレームに含まれる同期情報を用いて前記読取装置と同期しているときに前記トランスポンダとの同期のための同期情報を含み、前記読取装置は、複数のトランスポンダからの互いに衝突する応答がある場合に繰り返しコマンドを送信し、このコマンドにより、トランスポンダに再度当該応答を送らせ、エラーなしで受信された応答を有するトランスポンダについての前記読取装置は、確認コマンドを送り、これにより、このトランスポンダが繰り返しコマンドに対して反応しないようにし、前記読取装置は、特定の間隔内でこれ以上応答するトランスポンダがなくなるまで確認コマンド及び繰り返しコマンドの送信を継続し、前記読取装置は、同期情報を含まないデータフレームにおいて繰り返しコマンド及び／又は確認コマンドを送信する、方法。
21. 請求項２０に記載の衝突防止方法であって、前記トランスポンダは、ランダムに選択された遅延によって前記読取装置に応答する、方法。
22. 請求項２１に記載の衝突防止方法であって、前記トランスポンダにより選択可能な遅延は、ラウンド内にあり、このラウンドは、前記読取装置によって予め規定され持続期間で変化する可能性がある複数のタイムスロットを有し、当該持続時間は、前記読取装置によって規定され変化する可能性がある、方法。
23. 請求項２２に記載の衝突防止方法であって、前記読取装置は、タイムスロット当たりの確認コマンド又は繰り返しコマンドのみを送信し、タイムスロットは、これらコマンドにより早期に予定されることをオプションとされている、方法。
24. 請求項２２又は２３に記載の衝突防止方法であって、前記繰り返しコマンドは、新しいラウンドを開始するように前記トランスポンダにトリガをかける、方法。
25. 請求項２２ないし２４のうちいずれか１つに記載の衝突防止方法であって、前記読取装置は、タイムスロット内で応答するトランスポンダがない場合に次のタイムスロットコマンドを送り、前記次のタイムスロットコマンドは、同期情報を持つデータフレームにおいて送られる、方法。
26. 請求項２２ないし２５のうちいずれか１つに記載の衝突防止方法であって、前記衝突防止方法は、ラウンド内で応答するトランスポンダがない場合に予定される、方法。