JP3993187B2 - 無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機およびその移動通信端末機における無線周波数識別プログラミング方法 - Google Patents

無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機およびその移動通信端末機における無線周波数識別プログラミング方法 Download PDF

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Description

本発明は、無線周波数識別(Radio Frequency ldentification:以下、RFIDという)機能をもつ移動通信端末機およびそのRFIDプログラミング方法に関する。
RFIDトランスポンダ(transponder)またはタグ(tag)は、米国立研究所の農業部署で家畜を確認するために開発したものである。動物を区別できる電気的符号がタグに書き込まれて、動物に挿入されたり、取り付けられた。前記電気的符号を判読できるリーダ(interrogator)が動物畜舎などに設置されて、動物が戻ってきたかどうかを簡単に監視できる。リーダはRF信号をタグに伝送し、前記タグに貯蔵されている電気的符号はタグの変調器を経てリーダに戻る。前記過程をバクスキャター変調(backscatter modulation)という。RFIDタグはアンテナコイルをもっており、変調信号をリーダに伝送する。かかる初期システムは、米国特許番号4、075、632号(特許文献1)と4、360、810号(特許文献2)に具体的に述べられている。
技術の進歩につれて、動く物体を確認する技術が家畜管理の範囲を超えて多様な分野で応用されつつある。例えば、自動車や海洋運送コンテナ、鉄道車輌などにも使用され、かかる運送手段のタグに貯蔵された情報は位置追跡や貨物内容の確認などに使用されている。前記のような応用分野と関連技術は米国特許番号4、739、328号(特許文献3)、4、782、345号(特許文献4)、4、786、907号(特許文献5)、4、816、839号(特許文献6)、4、835、377号(特許文献7)、4、853、705号(特許文献8)などに詳細に説明されている。
最近、RFID技術がより多様な分野で試されているが、そのうちでも通信システムは多様な応用可能性のため注目を浴びている。例えば、移動通信システムは多くの加入者を受容しているので、RFIDのような新技術を基にした応用分野を事業化することにより収益を容易に生み出すことができる。なお、現在の移動通信システムは収益性の観点で安定化されているため、事業者は新たな付加価値を創出できる応用分野の開発を切に願っている。
移動通信システムにRFID技術が導入されると、セルラー環境に適合した多様な付加サービスが創出されることと予想される。この際、一番優先的に行うべき課題は、現在のセルラーシステムに現在のRFID装置を無理なく結合させることである。
これと関連した主要先行技術としては、本出願人により2003年10月7日付で出願された韓国特許出願番号第2003−69669号、“無線周波数識別タグが結合された移動端末回路およびその移動端末機における無線識別方法”を例に挙げられる。この方法によると、RFIDタグは、応用サービスに応じて新規または更新されたIDデータをプログラミングする必要がある。かつ、移動通信端末機をリユースする可能性が高いだけに、リユースされた移動通信端末機に内蔵されているIDデータの更新方法が要求されている。
既存のRFIDタグのプログラミング方式は、接触式プログラミング(Contact Programming)方式と非接触式プログラミング(Contactless Programming)とに分けられる。接触式プログラミング方式は、RFIDタグの使用者がRFIDタグを生産する供給者に必要とするRFIDタグデータを文書ファイル形態で伝達し、供給者は前記RFIDタグの生産時にRFIDデータをプログラミングする方式である。前記のような例としては、MicrochipTM社のMCRF200またはMCRF250に提供されるプログラミング方式がある。
図1は、RFIDタグを非接触式にプログラミングするためのシステムの構成図である。
図示したように、RFIDプログラマ(Programmer)230はRFIDタグ(あるいは、RFIDトランスポンダ)200にプログラミングのためのプロトコルを指定された電波形態に合わせて伝送し、RFIDタグ200はこれを受信して前記プログラミングプロトコルに応じて貯蔵しているRFIDデータを変更する。
具体的な例を挙げると、MicrochipTM社のMCRF2XX系列のRFIDタグ用非接触式プログラミングツール(あるいは、プログラマ)であるPG103001と、使用者インタフェースソフトウェアであるRFLABTMにより非接触式プログラミングシステムを具現することができる。RFLABTMはホストコンピュータ260に設置されるが、RFIDプログラマ230を制御し、使用者の要求を収容するためのプログラムである。
図2は、図1のRFIDタグ非接触式プログラミングシステムにおいて、プログラミングプロトコルの信号電波形態(signal waveform)を示したものである。図2に示したように、プログラミングの可能なRFIDタグ、例えばMicrochipTM社のMCRF200をプログラミングするためのプロトコルの信号電波形態である。さらに詳細に説明すると、例示されたプログラミングプロトコルは125KHzの搬送波周波数と8μsの単位時間を有する。参照符号300はプログラマ230からRFIDタグ200の方に伝送されるパワーアップ(Power Up)信号を示す。パワーアップ信号300はプログラマ230からRFIDタグ200に電源を供給する役割を果たす。参照符号302はギャップ(Gap)区間を示す。RFIDタグ200では提供されたパワーアップ信号300に応じて内部電源を印加するが、前記動作が行われる時間がギャップ区間に当たる。参照符号304は認証(Verfication)信号を示す。RFIDタグ200ではパワーアップ信号300に応じて認証信号304をFSK(Frequency Shift Keying)変調してRFIDプログラマ230に伝送する。これはRFIDタグ200がプログラミング可能な状態であることを知らせる役割をする。参照符号306はプログラミング信号を示す。
前記認証信号304を受信したRFIDプログラマ230は、前記プログラミング信号306を所定のプロトコル規格に応じてRFIDタグ200に伝送する。図2に示されたプログラミング信号306は低振幅ビット(low amplitude bit)を1、高振幅ビット(high amplitude bit)は0に示されてデジタル信号を構成する。
ところが、前記従来のRFIDタグのプログラミング方式はいくつかの欠点を持っている。接触式プログラミング方式は工場で生産当時に記録されたRFIDデータを出市した後には変更することが不可能である。かつ、非接触式プログラミング方式はRFIDプログラマ230とホストコンピュータ260のような専用装備を具備しなければならなく、図2に示したような信号電波形態で無線周波数信号を伝送しなければならないため、無線周波数環境の変化による信号の劣化発生時に安定的なプログラミングが保障できなくなる。図2のような非接触式プログラミングの場合には、初期パワーアップ信号が22V程度の電圧を保持してこそプログラミングが可能になる。もし、この電圧が保持できないときにはプログラミングが開始できないという欠点がある。
フィリップス(Philips)社の米国特許第5、712、628号には、デジタル的にプログラミング可能なラジオモジュールに対する内容が開示されている。米国特許第5、712、628号は多様な無線周波数、信号フォーマットに適用できるシステムを述べているが、RFIDタグを多数の多様な条件下でプログラミングを可能にするために、RFIDタグ自体の回路構成が複雑になる短所がある。なお、移動通信端末機とRFIDタグの統合については何も述べられていない。
EP1029421では、移動通信端末機と連結されるIDカードが少なくとも一つ以上の非無線(Non-mobile)IDを有するシステムを述べている。しかし、多数の回路が一つの回路に統合されず、IDデータをプログラミングすることについて何も述べられていない。
米国特許第4、075、632号明細書 米国特許第4、360、810号明細書 米国特許第4、739、328号明細書 米国特許第4、782、345号明細書 米国特許第4、786、907号明細書 米国特許第4、816、839号明細書 米国特許第4、835、377号明細書 米国特許第4、853、705号明細書
したがって、本発明の目的は、RFIDタグのデータを便利にプログラミングして多様なサービスを効率よく利用できる方法を提供することにある。
かつ、本発明の他の目的は、RFIDタグのデータを変更するために専用プログラマを導入する代わりに、安定化された移動通信端末機の回路を活用してプログラミング環境の安定化を図る方法を提供することにある。
なお、本発明のさらに他の目的は、RFIDタグが一体型で結合され、前記RFIDタグを容易にプログラミングできる移動通信端末機を提供することにある。
前記目的を達成するための本発明の第1の実施形態によると、無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機は、移動通信端末機が外部から無線周波数識別信号を受信する無線周波数識別受信部と、前記受信した無線周波数識別信号から無線周波数識別データのみを抽出し、前記無線周波数識別データのフォーマットを変換する演算装置と、前記変換されたフォーマットの無線周波数識別データを貯蔵するメモリ部と、前記無線周波数識別データを無線周波数識別リーダに送信する無線周波数識別送信部とを含むことを特徴とする。
さらに、前記目的を達成するための本発明の第2の実施形態によると、無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機における無線周波数識別プログラミング方法は、移動通信端末機が外部から無線周波数識別信号を受信する段階と、前記受信した無線周波数識別信号から無線周波数識別データのみを抽出する段階と、前記無線周波数識別データのフォーマットをシリアルプロトコルに合わせて変更する段階と、前記シリアルプロトコルに合わせて変換された無線周波数識別データをメモリ部に貯蔵させる段階とからなることを特徴とする。
本発明によれば、無線周波数識別プログラミングを実施するにおいて、新たな無線周波数識別タグ一体型移動通信システムは、別途の専用プログラミング装置を要しないため、使用者の便宜性を高めるだけでなくコスト節減に寄与することができる。なお、安定化した移動通信端末機の回路を用いるため、プログラミング環境が著しく安定化する。さらに、移動通信端末機内の読み取り/書き込み(Read/Write)可能なメモリ部をRFIDデータの貯蔵空間として使用することにより、市場出荷の後にも必要に応じてプログラミングすることができる。
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するにおいて、同一構成要素に限っては、異なる図面上に表示される場合にもできる限り同一符号を付与する。下記の説明において、具体的な変調方式などの特定事項が示されているが、これは、本発明の全般的な理解を助けるために供されたものであり、これらの特定事項に限定されることなく本発明が実施できることは、当該技術分野で通常の知識を有する者にとって周知のことである。かつ、本発明の要旨のみを明瞭にするために、公知の機能または構成についての詳細な説明は省略するものとする。
本明細書において、無線周波数識別プログラミングとは、移動通信端末機が無線周波数の識別機能を行い得るように外部(基地局、サーバ、ホストコンピュータ、使用者など)から提供された無線周波数の識別データをメモリ部に新規でまたは更新して貯蔵する一連の動作過程を意味する。
図3Aは、本発明の実施形態によるRFIDタグプログラミングシステムの構成を示した図面である。
移動通信端末機102はホストコンピュータ104から新規貯蔵または更新のために伝達されるRFID関連情報を伝送されてメモリ部(図示せず)に貯蔵することにより無線周波数識別機能を有することができる。ホストコンピュータ104は基地局またはRFIDデータ管理センター(または、RFIDデータサーバ)106からRFID関連情報を提供してもらう。
図示した例とは異なり、ホストコンピュータの介入無しで移動通信端末機が直接基地局やRFIDデータを管理する機関に有線または無線で接続してデータを取り出すこともできる。かつ、適宜な認証を経たとか、認証無しでも使用者がキーパッドなどの入力手段を用いてRFIDデータを直接入力してプログラミングすることも可能である。
図3Bは、図3AのRFID機能をもつ移動通信端末機の構成を示したものである。
移動通信端末機の主演算装置であるMPU170はRFIDタグの構成要素、例えば、RFIDコーデック部126、RFID変調部128などを含む。メモリ部118はRFIDデータ78を貯蔵する。前記メモリ部118はイーイーピーロム(Electronically Erasable and Programmable Read-Only Memory:EEPROM)を含んで具現することができる。通常的に、EEPROMは図示されない無線部、ディスプレー部、音声ボリュームなどの初期設定値とパスワード、住所録データなどの使用者定義値、あるいは、WAP(Wireless Application Protocol)データを貯蔵している。ところが、他のメモリ、例えばフラッシュロムの容量が増大されるにつれて低速のEEPROMのデータを高速のフラッシュロムに移して貯蔵している。故に、EEPROMは余分のデータを貯蔵できる十分な空間をもっていることが一般的である。よって、この遊休貯蔵空間にRFIDデータを貯蔵することは有益である。第1のクロック発生部116はシステムクロックSCLKを発生してMPUコア132とメモリ部118などに供給する。第2のクロック発生部134は前記システムクロックSCLKを周辺の構成要素に合わせて多様なクロックに分周して供給する。
RFID変調部128はMPU170内に容易に具現できる。RFID技術で使用されている変調方式はFSK(Frequency Shift Keying)またはPSK(Phase Shift Keying)などである。これらは従来のセルラー移動通信変調方式、例えばGSM移動通信システムで使用される変調方式であるGMSK(Gaussian Minimum Shift Keying)より複雑度が低いため、従来の関連ロジックおよび技術を通じて容易に具現することができる。なお、RFIDコーデック部126も従来のセルラー移動通信コーディングより複雑度が低く、具現しやすい。
インタラプトポート(Interrupt Port)130は、RFIDリーダ(図示せず)の接近を判断し、これをMPU170の主要演算装置であるMPUコア132に知らせる役割をする。インタラプトポート130を通じてRFIDリーダの接近を認知したMPUコア132はメモリ管理部(Memory Management Unit : MMU)(図示せず)を通じてまたは直接メモリ部118に貯蔵されているRFIDデータ78をRFIDコーデック部126に伝達するように命令する。RFIDデータを伝達してもらったRFIDコーデック部126は前記データをコーディングしてRFID変調部128に伝達し、前記変調されたデータはアンテナコイル124を通じてRFIDリーダに伝達される。
システム連結部120は、移動通信端末機が連結されるホストコンピュータ104とのインタフェースおよび充電を担当する。システム連結部120はホストコンピュータ104から伝送されるシリアルデジタルデータ(serial digital data)をMPUコア132に伝達し、前記伝達されたデータはメモリ部118に貯蔵される。
前述した図1におけるRFIDプログラマ230とホストコンピュータ260は、例えば、9600ボー(baud)、8データビット(data bits)、1停止ビット(stop bit)を有し、パリティーのない(no parity)RS−232シリアルインタフェースを通じて通信を行う。同様に、図3Bのシステム連結部120もRS−232シリアルインタフェースを支援し、ホストコンピュータ104と図3Bに示された構成をもつ移動通信端末機間のシリアルデジタルデータ通信を可能にする。
無線部114は移動通信端末機が無線信号を送信または受信するためのもので、本発明の一実施形態によると、移動通信端末機102は無線部114を通じて基地局106からRFIDデータを直接受信することもできる。
入力部113は使用者インタフェース手段であって、例えば一般キーパッドやオンスクリーンキーパッドなどがある。本発明の一実施形態として、使用者はキーパッドを用いてRFIDデータを直接入力することもできる。
図4は、無線周波数識別標準で定義された無線周波数識別信号の構造を示したものであって、一例としてISO 14223のRFID信号構造を示している。
移動通信端末機にホストコンピュータなどからRFIDプログラミングのために伝達されるRFIDデータには多様な形態があり得る。RFID技術では多様な応用サービスに対する標準が混在している。動物標識のためのISO11784/11785/14223、改善されたトランスポンダ(Advanced Transponder)の標準であるISO14223、密着型スマートカード(Closed coupling smart card)の標準であるISO10536、近接式スマートカード(Proximity coupling smart card)の標準であるISO14443、近傍式スマートカード(Vicinity coupling smart card)の標準であるISO15693などがある。
前記図4を参照すると、SOF400とEOF412は信号の開始と修了を示すビットである。命令(Command)404は5ビットからなって、32個の命令語を形成することができる。命令コード00〜19は標準として予め定義されており、命令コード20〜31はチップ製造会社により自由に変更することができる。変数(Parameters)406は6〜76ビットからなることができ、ブロック番号(block number)424とブロックの番号(number of blocks)426はデータが貯蔵されるメモリ部118のアドレスを示す。変数406のSID(Serial IDentification)422は特定RFIDリーダのアドレスを示し、フラッグ(FLAGS)402のADR(Address)ビット416が、例えば‘1’にセットされるときに活性化できるように具現することができる。フラッグ402の4ビット414、416、418、420は選択事項を示すが、CRCT(CRC deTection )418は16ビットのCRC(Cyclic Redundancy Check)を使用することを示し、SEL414は特別な選択状態(special selection state)であるリーダを選択することを示す。
図示したようなRFID信号にはRFIDデータの他にもRFIDデータを伝送するために命令414、フラッグ402、CRC410などの付加的な情報が追加されている。
しかしながら、本発明の望ましい例によると、MPUコア305はRFIDデータ、例えば図4に示された32ビットデータ408のみを抽出してメモリ部118に貯蔵する。何故ならば、RFIDタグの構成要素が移動通信端末機に統合されて移動通信端末機の安定的な回路構成を用いることにより、既存に要求された情報、例えばCRC410やフラッグ402のようにデータ408の安定的な伝送のために必要だった情報が不要になったからである。
移動通信端末機のMPUコア132では第1のフォーマット(例えば、図4)で伝達されるRFID信号からRFIDデータのみを抽出し、第2のフォーマット(例えば、図5)に変換した後にメモリ部118に提供する。
図5は本発明の実施形態による移動通信端末機において、プログラミングプロトコルを用いてRFID信号のフォーマットを変換した状態を示したものである。本実施形態によると、プログラミングプロトコルの一例であるICプログラミングプロトコルを用いて、RFIDデータを多数のブロックに分けてMPUコア132からメモリ部118に伝達する。
開始ビット(start bit)500の次の4ビットは制御コードであり、前記制御コードはメモリ部118のモデルに応じて変わる。制御コードの次の3ビットはチップ選択ビットであり、MPUコア132に連結可能なICプログラミングプロトコルを支援する装置のうちプログラミングするスレーブ(slave)、例えば本発明の実施形態ではメモリ部118を指定する。図5において、制御コードとチップ選択ビットは制御バイト502に含まれる。チップ選択ビットの次の1ビットは読み取り/書き込みビットであり、プログラミング作業では‘0’に指定される。ACKビット504はメモリ部118からのデータ受信が良好であることを知らせる役割を果たす。
本プロトコルでは双方向の単一シリアルデータ(Serial DAta : SDA)線が使用される。上位アドレスバイト(Address High Byte)506と下位アドレスバイト(Address Low Byte)508はMPUコア132がもっているメモリマップ(memory map)に基づき、RFIDデータが書き込まれるアドレスをMPUコア132からメモリ部118に知らせるためのデータフィールドである。
32ビットを区分せずに一度に送信する図4の場合とは異なり、図5においては、RFID情報は8ビットずつ4個のブロック510、512、514、516に分けられて伝送される。
図6は本発明の実施形態によるRFID機能をもつ移動通信端末機に無線識別プログラミングを行う方法を示した流れ図である。図6を参照すると、602段階において、移動通信端末機のMPUコア132は外部からの第1のフォーマットのRFID信号を受信する。ここで、第1のフォーマットは、例えば図4に示したものと同一なフォーマットである。604段階において、MPUコア132は前記RFID信号に非(non)RFIDデータが含まれているかどうかを検査する。前記検査結果、もし付加的な情報がデータに加えられていると判断されると、606段階でMPUコア132はRFID信号からRFIDデータのみを抽出する。608段階において、MPUコア132は前記抽出されたまたは受信されたRFIDデータを第2のフォーマットに変換する。ここで、第2のフォーマットは、例えば図5に示したものと同一なフォーマットである。610段階において、MPUコア132は第2のフォーマットのRFIDデータをメモリ部118の定められた領域に貯蔵することにより、無線周波数識別プログラミングを修了するようになる。
無線周波数識別タグを非接触式にプログラミングするためのシステム構成図である。 図1の非接触式無線周波数識別タグのプログラミングシステムにおいて、プログラミングプロトコルの信号電波形態を示す図である。 本発明の実施形態による無線周波数識別タグプログラミングシステムの構成を示す図である。 図3Aの無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機の構成を示す図である。 無線周波数識別標準で定義された無線周波数識別信号の構造を示す図である。 本発明の実施形態による移動通信端末機において、プログラミングプロトコルを用いてRFID信号のフォーマットを変換した状態を示す図である。 本発明の実施形態による無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機に無線識別プログラミングを実施する方法を示す流れ図である。
符号の説明
78 RFIDデータ
102 移動通信端末機
104 ホストコンピュータ
106 RFIDデータ管理センター(RFIDデータサーバ、基地局)
113 入力部
114 無線部
116 第1のクロック発生部
118 メモリ部
120 システム連結部
124 アンテナコイル
126 RFIDコーデック部
128 RFID変調部
130 インタラプトポート
132 MPUコア
134 第2のクロック発生部
170 MPU
200 RFIDタグ
230 RFIDプログラマ
260 ホストコンピュータ

Claims (9)

  1. 外部から第1のフォーマットの無線周波数識別データを受信する無線周波数識別受信部と、
    前記第1のフォーマットの無線周波数識別データを第2のフォーマットに変換する演算装置と、
    前記第2のフォーマットの無線周波数識別データを貯蔵するメモリ部と、
    前記メモリ部に貯蔵された無線周波数識別データをエンコーディングするコーデック部と、
    前記コーデック部の出力データを無線周波数識別方式に変調する変調部と、
    前記変調部の出力データを無線周波数識別リーダに送信する無線周波数識別送信部とを含むことを特徴とする無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機。
  2. 前記第1のフォーマットは、無線周波数識別データを一つのデータ領域にまとめて伝送するためのものであり、前記第2のフォーマットは、前記無線周波数識別データを所定個数のサーブ領域に分けて伝送するためのシリアルプロトコルであることを特徴とする請求項1に記載の無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機。
  3. 前記メモリ部は、イーイーピーロム(EEPROM)から構成されることを特徴とする請求項1に記載の無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機。
  4. 前記外部から受信される無線周波数識別データは、ホストコンピュータから受信され、前記無線周波数識別受信部は、前記ホストコンピュータとの通信のためのシステム連結部をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機。
  5. 前記無線周波数識別受信部は、基地局から無線周波数識別データを受信することを特徴とする請求項1に記載の無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機。
  6. 前記無線周波数識別受信部は、使用者からのデータ入力を受信することを特徴とする請求項1に記載の無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機。
  7. 無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機における無線周波数識別プログラミング方法であって、
    前記移動通信端末機が外部から無線周波数識別信号を受信する段階と、
    前記受信した無線周波数識別信号から無線周波数識別データのみを抽出する段階と、
    前記無線周波数識別データのフォーマットをシリアルプロトコルフォーマットに変換する段階と、
    前記変換された無線周波数識別データをメモリ部に貯蔵する段階とを含むことを特徴とする無線周波数識別プログラミング方法。

  8. 外部から無線周波数識別信号を受信する無線周波数識別受信部と、
    前記受信した無線周波数識別信号から無線周波数識別データのみを抽出し、前記無線周波数識別データのフォーマットを変換する演算装置と、
    前記変換されたフォーマットの無線周波数識別データを貯蔵するメモリ部と、
    前記無線周波数識別データを無線周波数識別リーダに送信する無線周波数識別送信部とを含むことを特徴とする無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機。
  9. 前記変換されたフォーマットは、前記無線周波数識別データを所定個数のサーブ領域に分けて伝送するためのシリアルプロトコルフォーマットであることを特徴とする請求項8に記載の無線周波数識別機能をもつ移動通信端末機。
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