JP2010504679A - Rfidタグ - Google Patents

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Abstract

【課題】RTF(Reader Talks First)プロトコル、TTF(Tag Talks First)プロトコルの存在する環境において、TTFタグの存在は、RTFタグの検出を妨害することがあり、これを防止する。
【解決手段】電子タグ108は、読取装置104からのTTOまたはTTFプロトコル駆動信号に応答しているが、読取装置102からRTFプロトコル通信信号を受信している場合には送信を中止するように構成される。電子タグ108は、典型的に、RTFプロトコル通信信号の受信を検出しかつ電子タグ108が読取装置102からRTFプロトコル通信信号を受信すると送信を中止するように動作可能であるプロトコル検出器120を含む。
【選択図】図2

Description

本発明は、一般に無線RF通信に関し、特にRFID(無線周波数識別; Radio Frequency Identification)タグなどの電子タグに関する。
別名リーダ/ライタとして少なくとも1つの読取装置、および複数の電子タグ、例えば、別名トランスポンダとして知られているRFIDタグを含むRF通信システムが知られている。RFIDタグは、典型的にパッシブであり、リーダ/ライタからの放送信号によって駆動されるが、バッテリーのようなさらなる電源を有して、アクティブでもありうる。パッシブRFIDタグは、さまざまな量のエネルギーを読取装置に後方反射することによってリーダ/ライタと通信する。
リーダ/ライタとRFIDタグとの間の通信は、さまざまなプロトコルによって規制される。今日世界で用いられているさまざまな異なるUHF(極超短波)エアプロトコル、例えばi−PX、ISO(国際標準化機構)−18000−6Aおよび6B、ならびにEPC(電子製品コード)_C1G2(Class 1,Generation 2)およびそのEPCのClass 1およびClass 0規格がある。
EPC_C1G2プロトコルは、「リーダトークファースト」(RTF)プロトコルであり、すなわち、タグは、ある形の起動コマンドを用いて読取装置によって応答するように指令されて初めて応答する。EPC C1G2の場合には、SELECTまたはQUERYコマンドが、この目的のために用いられる。よって、RTFタグは、読取装置によって明確に呼び掛けられるまで黙秘している。典型的に、読取装置は、最初駆動信号を送信して、RTFタグを駆動する。次に、読取装置は、明確に問合せ信号を送信して、一つ以上のRTFタグに呼び掛けてもよい。RTFタグのみは、それらに向けられる問合せ信号を受信した後、読取装置に後方送信する。
他方、i−PXプロトコロルは、「タグト−クファースト」(TTF)または「タグトークオンリー」(TTO)プロトコル(略してTTOおよびTTFプロトコルは、さらにまとめてTTOプロトコルと呼ばれる)であり、すなわちタグは、いつリーダフィールドに入ったかをIDを読取装置に送信することによって知らせる。このIDの送信は、典型的に、低デューティサイクルを用いて擬似ランダム間隔で繰返し行われる。IDの送信に続いて、さらなるデータの送信が続くことがある。タグをトリガするさらなる手段は不要である。したがって、TTOタグは、いったん駆動信号を受信すると、別個の問合せ信号を受信することなく擬似ランダム間隔で自動的に読取装置に送信し始める。
ある応用またはシステムでは、RTFタグおよびTTOタグを、共通のゾーンにまたは共通の規定された量で位置決めすることができ、かつRTFおよびTTOタグを検出することができる読取装置によって読取ることができるあるいはRTF読取装置およびTTO読取装置によって異なる期間で読取ることができる。そのような応用またはシステムでは、TTOタグは、RTFタグと読取装置との間の通信と干渉することがあり、かつTTOタグの存在は、これらのRTFタグの検出を妨害することがある。よって、RTFリーダフィールドに位置決めされるTTOまたはTTFタグは、RTFプロトコルについて通信問題を生じさせる。
本発明の広い観点によれば、読取装置からのTTOまたはTTFプロトコル駆動信号に応答するが、読取装置からのRTFプロトコル通信信号を受信している場合に送信を中止するように構成される電子タグが提供される。
電子タグは、このように、読取装置からRTFプロトコル駆動信号を受信している場合に送信を中止するべき手段を含んでもよい。より特定的には、電子タグは、上記RTFプロトコル通信信号の受信を検出し、かつ電子タグが上記RTFプロトコル通信信号を読取装置から受信すると送信を中止するように動作可能であるプロトコル検出器を含んでもよい。
プロトコル検出器は、送信を特に期限なく(例えば、電子タグの一時電力貯蔵が低減するまで)中止するように動作可能であってもよい。または、プロトコル検出器は、あらかじめ規定された期間送信を中止する、あるいは電子タグのデューティサイクルを変更するように動作可能であってもよい。
本発明の一実施形態では、プロトコル検出器は、シンボルカウンタを含み、かつ受信されたRTFプロトコル通信信号の性質によって異なる時間電子タグからの送信を中止するように動作可能である。
プロトコル検出器は、フルRTFコマンドを含むRTFプロトコル通信信号の検出に応答して、任意の従来のRTFタグが応答可能となるのに十分長い期間(例えば、4000μs)電子タグからの送信を中止するように動作可能であってもよい。さらに、プロトコル検出器は、部分RTFコマンドのみを含むRTFプロトコル通信信号の検出に応答して、完全RTFコマンドのRTF読取装置からの送信が可能となるのに十分長い期間(例えば、100μs)電子タグからの送信を中止するように動作可能であってもよい。
RTFプロトコル(例えば、EPC C1G2)信号は、典型的に、信号識別子、例えばプリアンブルまたはフレームシンクを含むと理解されたい。したがって、シンボル検出器は、RTFプロトコル通信信号のプリアンブルまたはフレームシンクを検出するように動作可能であってもよい。
他の実施形態では、プロトコル検出器は、パルス検出器を含んでもよい。そのような場合、プロトコル検出器は、連続パルスの数の検出に応答して送信を中止するように構成されてもよい。本発明の一実施形態では、プロトコル検出器は、各々がその隣接パルスの100μs以内の5つの連続パルスの検出に応答して、送信を中止するように構成される。
プロトコル検出器は、あらかじめ規定された数(例えば16)の連続パルスの検出に応答して、送信が中止される期間を増加させるように動作可能であってもよい。
電子タグは、RFIDタグであってもよく、かつより特定的には、RFID TTOタグであってもよい。
本発明は、上で規定したような発明に従う少なくとも1つの電子タグを含む無線通信システムにまで及ぶ。
システムは、少なくとも1つの従来のRTFタグと、RTFプロトコルに従って通信することができる読取装置と、TTOまたはTTFプロトコルに従って通信することができる読取装置とをさらに含んでもよい。
RTFプロトコルに従って通信することができる読取装置およびTTOまたはTTFプロトコルに従って通信することができる読取装置は、RTFタグならびにTTOまたはTTFタグを検出するように構成される1つの読取装置によって形成されてもよい。言い換えると、システムは、少なくとも1つの従来のRTFタグおよびRTFタグならびにTTOまたはTTFタグを検出するように構成される読取装置をさらに含んでもよい。
本発明は、さらに電子タグを動作させる方法にまで及び、本方法は、電子タグによってTTOまたはTTFプロトコル駆動信号に応答するが、RTFプロトコル通信信号が受信されている場合には電子タグからの送信を中止する工程を含む。
したがって、本方法は、RTFプロトコル通信信号が、送信または応答を中止する前に受信されているかどうかを電子タグによって検出する事前工程を含んでもよい。
本発明による無線通信システムの模式図を示す。 本発明によるRFIDタグのプロトコル検出器の論理回路の模式図を示す。 EPC C1G2プロトコルでの通信のRF信号のエンベローブのグラフ表示を示す。 RTF問合せ信号のグラフ表示を示す。
図1を参照して、参照番号100は、本発明による無線通信システムの概要を示す。システム100は、RTF読取装置102のみまたはTTO読取装置104のみを含むことができると理解すべきであるが、一例として、RTF読取装置102およびTTO読取装置104の両方を含むように示される。システム100は、RFIDタグの形の複数の電子タグ、具体的にはRTFタグ106およびTTOタグ108をさらに含む。
したがって、無線通信システム100は、少なくとも2つのプロトコル(RTFおよびTTO)を含む混合通信システムである。
RTF読取装置102は、従来的には、駆動信号および問合せ信号をRTFプロトコル(例えば、EPC C1G2プロトコル)で送信するように動作可能である。RTF読取装置102は、問合せ信号の送信に応答して1つ以上のRTFタグ106からの応答信号を受信するようにさらに動作可能である。システム100は、任意の数を含んでもよいが、一例として、3つのRTFタグ106を含むように示される。
TTO読取装置104は、駆動信号(特定のコマンドを含む問合せ信号ではなく)を送信し、かつ1つ以上のTTOタグ108からの応答信号をTTOプロトコル(例えば、i−PXプロトコル)で受信するように動作可能である。同様に、システム100は、また任意の数を含むことができるが、2つのTTOタグ108を含むように示される。重要なことは、TTOタグ108は、本発明によるRFIDタグであって、従来のTTOタグではない。
したがって、各TTOタグ108は、その送信をRTFプロトコル通信信号(例えば、RTF問合せコマンド)の受信に応答して中止するように動作可能である。
図1のシステムの変形では、読取装置102および104は、RTFタグならびにTTOまたはTTFタグを検出するために配置される一つの読取装置によって一体に形成される。
さて、図2を参照して、参照番号120は、一般に、本発明によるTTOタグ108のプロトコル検出器の論理回路の模式図を示す。
TTOタグ108は、従来的には、アンテナ122を含む。アンテナ122は、シンボル検出器126と電気通信している。アンテナ122は、シンボル検出器126にRF入力124を供給するように動作可能である。RF入力124は、アンテナ122が受信する任意のRF信号、例えば駆動信号またはRTFプロトコル問合せ信号である。
シンボル検出器126は、RTFプロトコル信号の、識別子、例えばプリアンブルまたはフレームシンク(図4をさらに参照)または任意の他のコマンドを検出するように動作可能である。説明を容易にするために、本例を、EPC_C1G2プロトコル(ISO/IEC(国際電気標準会議)_18000−6 Type C)の形のRTFプロトコルに関してさらに説明するが、本発明を任意の他のRTFプロトコル、例えばISO/IEC_18000−6_Type AおよびType Bのすべての場合に応用することができることを理解されたい。
さて、図3を参照して、参照番号200は、一般に、EPC_C1G2プロトコルでの通信のRF信号のエンベローブの例を示す。したがって、シンボル検出器126は、(立上り時間および立下り時間のエンベローブが典型的に対称であるので)RF信号200のエンベローブの立上り縁または立下がり縁を検出し、よってEPC_C1G2プロトコルでの通信が受信されるかどうかを決定するように動作可能である。
図4を参照して、参照番号210は、一般に、読取装置102から送信されるEPC_C1G2信号のプリアンブルの波形例を示す。参照番号220は、同様に、EPC_C1G2信号のフレームシンクの波形例を示す。
しかしながら、EPC_C1G2プロトコルでの送信は、典型的に、複数のシンボルを含むことを理解されたい。複数のシンボルは、コマンドを含む。最も短いコマンドは、「確認」コマンドと呼ばれ、かつ4つのシンボルを含む。したがって、すべての他のコマンドは、4つ以上のシンボルを含む。よって、4つ未満のシンボルのシンボルシーケンスは、それ自体コマンドではなくて、有効コマンドのプリアンブルまたはフラグメントの一部を形成することができる。
したがって、図示した例では、プロトコル検出器120は、受信したRF入力124におけるシンボルの数をカウントするように動作可能であるシンボルカウンタ128を含む。シンボルカウンタ128は、このように、4つ以上のシンボルがある(したがって、RF入力124は、潜在コマンドを構成する)か、または3つ以下のシンボルがある(したがって、RF入力124は、フルコマンドを構成しない)か決定するように動作可能である。シンボルカウンタ128は、2つの出力を含む。第1出力130は、3つ以下のシンボルがある場合に割当てられる一方、第2出力132は、4つ以上のシンボルがある場合に割当てられる。
上記のように、RTFタグ106は、特に応答するように指令される場合にだけ応答する。したがって、RTFタグ106は、4つ以上のシンボルを含むRF入力を受信することに応答してのみ送信する。したがって、TTOタグ108からの送信を、RF入力124で受信されたシンボル量によっては異なる持続期間RTF読取装置102の送信範囲にある場合には抑制するのが望ましい。TTOタグ108が、4つ以上のシンボル(1つのコマンド)を含むRTFプロトコル(典型的には、RTFタグ106のみ対象とする)で通信を受信する場合には、TTOタグ108からの送信は、より長い持続期間中止され、それによってRTFタグ106を、任意のTTOタグ108からの干渉なく、RTF読取装置102に後方送信することが可能である。しかしながら、TTOタグ108は、3つ以下のシンボルを含むRTFプロトコルで通信を受信する場合には、コマンドを構成せず、よって信号も受信した任意のRTFタグ106は送信と応答しない。したがって、TTOタグ108は、より短い持続期間送信を中止し、結局それによって任意のさらなるシンボルを、RTF読取装置102から送信することが可能になる。RTF読取装置102からのシンボルの送信のための持続期間は、RTFタグ106からの応答の送信の持続期間よりかなり短い。
この目的のために、プロトコル検出器回路は、さらに、2つのカウンタを含む。第1カウンタ134は、ほぼ100μsまでカウントし、一方第2カウンタ136は、ほぼ4000μs(4ms)までカウントする。カウンタ134,136は、例えばそれぞれ、6ビットカウンタおよび5ビットカウンタと6ビットカウンタとの組合せを有するモノフロップ回路の形であってもよい。
100μsカウンタ134は、AND論理ゲート138を経て第1シンボルカウンタ出力130に結合され、一方4000μsカウンタ136は、他のAND論理ゲート140を経て第2シンボルカウンタ出力132に結合される。したがって、3つ以下のシンボルを含むRF入力124を受信することに応答して、TTOタグ108は、100μsの間通信を中止するように動作可能である(それによってRTF読取装置102による任意のさらなるシンボルの送信が可能となる)。他方、4つ以上のシンボルを含むRF入力124を受信することに応答して、TTOタグ108は、4000μsの間通信を中止するように動作し、それによって応答するように指令されたかもしれないRTFタグ106からの任意の潜在応答送信が可能となる。EPC C1G2通信の最も長いシンボルは、10%であるように任意に選択される許容差と合わせて82.5μsである。したがって、100μsの間通信を中止することにより、少なくとも1つのさらなるシンボルを送信することが可能となる。同様に、RTFタグ106からの応答の最大送信時間は、3550μsであり、よって4000μsの間通信を中止することによって、RTF読取装置102は、TTOタグ108からのいかなる干渉通信もなく、RTFタグ106からの応答送信を受信することが可能となる。
適切な時間(100μsまたは4000μs)が経過した後、論理ゲート142は、TTOタグ108を解除し、かつ次に、その通常通信を、擬似ランダム間隔で送信することによって自由に再開できる。任意のさらなるEPC C1G2信号を受信すると、プロトコル検出器回路120は、再びTTOタグ108からの通信を中止するように動作可能となる。
使用において、TTO読取装置104が駆動信号を送信すると、範囲内のすべてのタグ(RTFタグ106およびTTOタグ108)が駆動される。TTO読取装置104が問合せコマンドを送信しないので、RTFタグ106は応答しない。したがって、TTOタグ108のそれぞれのプロトコル検出器120は、RTFプロトコルでの通信を検出せず、ひいてはTTOタグ108からの送信を中止しない。したがって、TTOタグは、従来的には、擬似ランダム間隔で送信する。
同様に、RTF読取装置102が駆動信号を送信すると、範囲内のすべてのタグ(RTFタグ106およびTTOタグ108)が駆動される。しかしながら、RTF読取装置102は、従来的には、RTF(具体的には、EPC C1G2)プロトコルでの1つ以上の送信を持つ駆動信号送信に追従する。RTFタグ106は、このように、特に応答するように指令される場合にRTF読取装置102に応答する。
TTOタグ108のそれぞれのプロトコル検出器120は、RTF問合せ信号の存在を検出しかつRTF信号におけるシンボル数によっては100μsまたは4000μsの間TTOタグ108からの任意の送信を中止する。
本発明の代替実施形態では、TTOタグ108は、図2のプロトコル検出器120の代わりに、簡略化されたパルス検出器およびパルスカウンタの形のプロトコル検出器を含む。そのパルス検出器は、TTOタグ108のアンテナ122によって受信されるパルスの立上り縁または立下り縁を検出するように構成される。そのパルスカウンタは、各々がそれに隣接するパルスの100μs以内の連続パルスの数を検出する。各々がそれに隣接するパルスの100μs以内の5以上の連続パルスは、ミュートシーケンスを構成し、かつそのようなミュートシーケンスを検出するパルスカウンタに応答して、本発明によるRFIDタグからの送信が中止される。
説明のために、RFIDタグシステム(例えば、システム100)は、アンスロテッテドアロハ機構によって制御されて、衝突を避けまたは最小限にする。本機構に従って、従来のRFIDタグは、送信する前に、送信を検出した後ランダム時間待つ。典型的に、このランダム時間は、100μsの最小値を有する。このことは、パルス(送信を表す)が前のパルスの100μs以内に受信されるならば、その後のパルスは、少なくとも100μs待たなければならないので、アロハ機構を操作する任意のRFIDタグから得られなければならなかったことを意味する。したがって、パルスは、通常RTF読取装置102である読取装置から得られなければならない。各々その隣接するパルスの100μs以内の5つの連続パルスは、RTFコマンドを構成しやすい。
本実施形態では、プロトコル検出器は、さらに可変遅延カウンタを含む。遅延カウンタは、パワーアップの後、最初に2046μs(どちらにしても15%の許容差がある)に設定される。パルスカウンタが16の連続パルスを検出するたびに、遅延カウンタは増加される、例えば、2倍にされるおよび1だけ増分される。本遅延カウンタを、便宜上101ms(どちらにしても15%の許容差がある)より短くない最大値を持つように構成することができる。
発明者は、本発明によるTTOタグ108が、無線通信システムにおける混合プロトコル通信に特に役に立つことを見出した。従来のシステムでは、TTOタグは、いったんパワーアップされると、RTFタグ106からの送信との干渉を生じることがある擬似ランダム間隔で送信する。本発明によるTTOタグ108は、RTFプロトコルの検出に応答して送信を中止し、それによって近接RTFタグ106からの送信と干渉しない。
したがって、本発明者は、例示されたような本発明が、混合プロトコル環境で動作可能でありかつ他のプロトコルとの干渉を減じる便利なRFIDタグを提供すると考えている。

Claims (15)

  1. 読取装置からのTTOまたはTTFプロトコル駆動信号に応答するように構成されるが、読取装置からのRTFプロトコル通信信号を受信している場合には送信を中止する、電子タグ。
  2. 前記RTFプロトコル通信信号の受信を検出しかつ前記電子タグが読取装置からの前記RTFプロトコル通信信号を受信している場合には送信を中止するように動作可能であるプロトコル検出器を含む、請求項1に記載の電子タグ。
  3. 前記プロトコル検出器は、送信を期限なく中止するように動作可能である、請求項2に記載の電子タグ。
  4. 前記プロトコル検出器は、あらかじめ規定された期間送信を中止する、または前記電子タグのデューティサイクルを変更するように動作可能である、請求項2に記載の電子タグ。
  5. 前記プロトコル検出器は、シンボルカウンタを含み、かつ前記受信されたRTFプロトコル通信信号の性質によって異なる時間前記電子タグからの送信を中止するように動作可能である、請求項4に記載の電子タグ。
  6. 前記プロトコル検出器は、フルRTFコマンドを含むRTFプロトコル通信信号の検出に応答して、任意の従来のRTFタグが応答可能となるのに十分長い期間前記電子タグからの送信を中止するように動作可能である、請求項5に記載の電子タグ。
  7. 前記プロトコル検出器は、部分RTFコマンドのみを含むRTFプロトコル通信信号の検出に応答して、完全RTFコマンドのRTF読取装置からの送信が可能となるのに十分長い期間前記電子タグからの送信を中止するように動作可能である、請求項5または6に記載の電子タグ。
  8. 前記プロトコル検出器は、前記RTFプロトコル通信信号のプリアンブルまたはフレームシンクを検出するように動作可能である、請求項5〜7のいずれか1項に記載の電子タグ。
  9. 前記プロトコル検出器は、パルス検出器を含む、請求項4に記載の電子タグ。
  10. RFID TTOタグである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の電子タグ。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の少なくとも1つの電子タグを含む、無線通信システム。
  12. 少なくとも1つの従来のRTFタグと、RTFプロトコルに従って通信することができる読取装置と、TTOまたはTTFプロトコルに従って通信することができる読取装置とを含む、請求項11に記載の無線通信システム。
  13. RTFプロトコルに従って通信することができる前記読取装置およびTTOまたはTTFプロトコロルに従って通信することができる前記読取装置は、RTFタグならびにTTOまたはTTFタグを検出するように構成される一つの読取装置によって形成される、請求項12に記載の無線通信システム。
  14. 電子タグを動作させる方法であって、前記電子タグによってTTOまたはTTFプロトコル駆動信号に応答するが、RTFプロトコル通信信号が受信されている場合には前記電子タグからの送信を中止する工程を含む、方法。
  15. RTFプロトコル通信信号が、送信または応答を中止する前に受信されているかどうかを前記電子タグによって検出する事前工程を含む、請求項14に記載の方法。
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