(57)【要約】【課題】ベースステーションとトランスポンダとの間におけるデータ通信のための選択方法を改善すること。【解決手段】前記課題は、ベースステーションが、少なくとも１つの調停シンボルを有する電磁的な搬送波信号を送信し、各調停シンボルは問い合わせ領域および応答領域を有し、該問い合わせ領域で該ベースステーションによってデータが符号化され、該応答領域はトランスポンダによって、情報を符号化および変調してデータ戻り伝送を行うために使用され、トランスポンダの選択は、時間領域で変調するための識別可能な時点に基づいて行われ、前記識別可能な時点は基準時間から形成され、該基準時間は該調停シンボル自体から導出されることを特徴とする構成によって解決される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースステーションの応答領域内に存在する少なくとも１つのトランスポンダを選択する選択方法において、
該ベースステーションとトランスポンダとは、無線の双方向のデータ通信区間を介して相互に結合されており、
該ベースステーションは、少なくとも１つの調停シンボルを有する電磁的な搬送波信号を送信し、
各調停シンボルは、問い合わせ領域および応答領域を有し、
該問い合わせ領域で、該ベースステーションによってデータを符号化し、
該応答領域はトランスポンダによって、情報を符号化および変調してデータ戻り伝送を行うために使用され、
トランスポンダの選択を、時間領域で変調するための識別可能な時点に基づいて行い、
前記識別可能な時点を基準時間から形成し、
該基準時間を、該調停シンボル自体から導出することを特徴とする選択方法。
【請求項２】
データ戻り伝送のために設けられた情報のモジュレーションおよび該情報の評価を、ベースステーションによって時間領域で行う、請求項１記載の選択方法。
【請求項３】
問い合わせ領域および応答領域を、搬送波信号の異なる振幅によって定義し、
該問い合わせ領域は第１の論理レベルを有し、該応答領域は第２の論理レベルを有し、
識別可能な時点を、隣接する問い合わせ領域と応答領域との間の信号交代によって定義する、請求項１または２記載の選択方法。
【請求項４】
応答領域で符号化された情報を全二重方式（バックスキャッタ）で、ベースステーションへ戻り伝送する、請求項１から３間でのいずれか１項記載の選択方法。
【請求項５】
データ戻り伝送のために、バックスキャッタリング方式を使用して実施する、請求項４記載の選択方法。
【請求項６】
該選択方法は、トランスポンダのグループを選択するために構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の選択方法。
【請求項７】
基準時間を調停シンボルの期間（フレーム）から導出するか、または搬送波信号の別のシンボルの期間から導出する、請求項１から６までのいずれか１項記載の選択方法。
【請求項８】
モジュレーション時点を基準時間から直接、該基準時間を等しい大きさの時間セグメントに２分割することによって計算するか、または該基準時間を２倍にすることによって計算し、
異なるモジュレーション時点に対して、異なる数の時間セグメントおよび／または異なる数の倍数の時間セグメントを設ける、請求項１から７までのいずれか１項記載の選択方法。
【請求項９】
２つの識別可能なモジュレーション時点を符号化するため、３つの等しい大きさの時間セグメントを設け、
各時間セグメントは基準時間に相応するか、または基準時間の２の倍数に相応する（加算）、請求項８記載の選択方法。
【請求項１０】
２つの識別可能なモジュレーション時点を符号化するため、３つの等しい大きさの時間セグメントを設け、
前記等しい大きさの時間セグメントを導出するため、基準時間を分割する、請求項８記載の選択方法。
【請求項１１】
基準時間および調停シンボルの期間をベースステーションによって設け、
該基準時間を分割することによって得られた時間セグメントのうち３つを、２つの識別可能なモジュレーション時点の符号化のために使用する、請求項９または１０記載の選択方法。
【請求項１２】
複数の調停シンボルを設け、
前記複数の調停シンボルの各シンボル時間は等しい、請求項１から１１までのいずれか１項記載の選択方法。
【請求項１３】
ベースステーションとトランスポンダとの間でマスタ‐スレーブデータ通信を行い、
該マスタ‐スレーブデータ通信では、ベースステーションから電磁的な搬送波信号を送信し、
前記搬送波信号に情報パケット（１）を重畳し、
各情報パケット（１）は、ヘッド部分（２）と、中間部分（３）と、終了部分（４）とを有し、
データ通信を制御するために、前記ヘッド部分を構成する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の選択方法。
【請求項１４】
基準時間をヘッド部分で伝送する、請求項１３記載の選択方法。
【請求項１５】
モジュレーションをカウンタによって制御し、たとえばアナログの時間測定ユニットによって制御する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の選択方法。
【請求項１６】
前記カウンタは、モジュレーションの開始後に該モジュレーションの終了時点を決定するように構成されている、請求項１５記載の選択方法。
【請求項１７】
前記カウンタを、データ戻り伝送のためのモジュレーションの時点でのみアクティブにし、たとえば終了時点に到達したらイナクティブに切り替える、請求項１５または１６記載の選択方法。
【請求項１８】
前記カウンタは、固定的に定義された開始時点でカウントを開始し、
該カウンタのその時点のカウンタ状態を常に、モジュレーション時点を定義する別の基準期間と比較し、
該カウンタのその時点のカウンタ状態が前記別の基準時間のうち１つに到達した場合、モジュレーションを変化する、請求項１５から１７のいずれか１項記載の選択方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベースステーションとトランスポンダとの間におけるデータ通信のための選択方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明はトランスポンダ技術の分野を基礎としており、とりわけ識別目的で行われる非接触式の通信の領域に関する。原則的に任意の通信システムに適用することはできるが、本発明および本発明の基礎となっている問題を以下で、いわゆるＲＦＩＤ通信システムおよびＲＦＩＤ通信システムのアプリケーションに関連して説明する。ＲＦＩＤはここでは、「無線周波数識別（Radio Frequency Identification）」を意味する。このＲＦＩＤ技術の一般的な背景に関しては、『RFID-Handbuch』（Klaus Finkenzeller著、Hanser 出版社、第３版、２００２年）を参照されたい。
【０００３】
トランスポンダの場合、ベースステーションから送信された電磁的な信号がトランスポンダによって捕捉され、復調される。トランスポンダのエネルギー供給部がどのように構成されているかに応じて、アクティブトランスポンダ、セミアクティブトランスポンダおよびパッシブトランスポンダに区別される。アクティブトランスポンダと異なり、パッシブトランスポンダは専用のエネルギー供給部を有さないので、受信された電磁的な信号をトランスポンダで復調および復号化するために必要なエネルギーは、ベースステーションから送信された電磁的な信号自体から取り出さなければならない。このような単方向のエネルギー伝送の他に、典型的には、ベースステーションとトランスポンダとの間で双方向のデータ通信も行われる。この双方向のデータ通信を以下で、さらに詳細に説明する。
【０００４】
ＵＨＦおよびマイクロ波を基礎とする大部分のＲＦＩＤシステムないしはセンサシステムでは、ベースステーションとトランスポンダとの間の双方向のデータ通信は、まずベースステーションによって開始される。こうするために、ベースステーションから問い合わせ信号（コマンド、data request）が、該ベースステーションの周辺に存在する異なったトランスポンダへ送信される。データ通信に関与するトランスポンダはこの問い合わせに対して、典型的には応答信号（response）によって応答する。このようなＲＦＩＤシステムは、マスタ‐スレーブシステムとも称される。マスタ‐スレーブベースのＲＦＩＤシステムでは、ベースステーションとトランスポンダとの間のデータ通信はベースステーションによって制御される。ベースステーションとトランスポンダとの間の双方向のデータ伝送の基礎を形成するのは、いわゆる通信プロトコルである。この通信プロトコルは、伝送すべきデータ情報の他に、データ通信のための制御情報も決定する。上位概念による、ベースステーションとトランスポンダとの間でデータ通信を行うためのＲＦＩＤ通信プロトコルは、ＤＥ１０１３８２１７Ａ１に記載されている。
【０００５】
トランスポンダからベースステーションまでデータの戻り伝送（戻り方向リンク）を行うためにはとりわけ、いわゆるバックスキャッタリング技術または後方散乱技術が使用される。この方式ではまず、ベースステーションから高周波の電磁的な搬送波信号が放出され、この電磁的な搬送波信号はトランスポンダの送受信装置によって捕捉および処理される。さらに、受信された搬送波信号は通常のモジュレーション方式によって変調され、該トランスポンダの送受信アンテナの後方散乱断面を使用して、再び散乱し戻される。バックスキャッタリング方式を使用してデータの戻り伝送が行われる公知のＲＦＩＤ通信システムが、ＥＰ７５０２００Ｂ１に記載されている。
【０００６】
ＲＦＩＤシステムの動作時には、しばしばリーダまたは読み出し装置とも称されるベースステーションに、典型的には多数のトランスポンダ（または、タグまたはラベルでもある）が関連づけられており、これらのトランスポンダは同時に、ベースステーションの応答領域内に存在する可能性がある。ここで、ベースステーションの到達範囲（応答領域）内で多数の個別のトランスポンダから該ベースステーションへデータを伝送し戻せるようにするため、いわゆる多重アクセス方式が存在する。この多重アクセス方式では既存のチャネル容量が、複数のデータトランスポンダからベースステーションへ行われるデータの伝送が相互の妨害（衝突）を伴わずに行われるように、個々のトランスポンダに割り当てられる。ＲＦＩＤシステムにおいて多重アクセスを技術的に実現する際には、トランスポンダおよびベースステーションに対して幾つかの要求が課せられる。というのも、トランスポンダによって戻り伝送されたデータがベースステーションの受信器で相互に衝突することによって読み取り不可になるのを、目立った時間的な手間なしで確実に阻止しなければならないからである。文献では、マスタ‐スレーブベースのＲＦＩＤシステムのための種々の選択方式が公知になっており、ここで最も知られており最も有利なのは、衝突防止方式である。というのもこのような衝突防止方式は、妨害なしで多重アクセスを実施できるアクセスプロトコルを有するからである。
【０００７】
衝突防止方式（選択方式）が、経過的に連続してすべてのトランスポンダないしはトランスポンダのグループが選択される調停（割り当て）に基づく場合、各トランスポンダはベースステーションから、上り方向リンクを介して調停シンボル（問い合わせシンボルないしは確認シンボル）を受信する。この調停は半二重方式または全二重方式で実施されるが、全二重方式によって実現される速度の方が比較的高いので、全二重方式の方が基本的に有利である。
【０００８】
図６に、公知の全二重の衝突防止方式における調停シンボルの構造が示されている。全二重方式ではベースステーションは、期間Ｔ１の１つまたは複数の調停シンボルＢを含む搬送波信号Ａを、トランスポンダへ送信する。図６に示されているように、調停シンボルＢは期間Ｔ１１の問い合わせ領域Ｃと、期間Ｔ１２の応答領域Ｄとを有する。問い合わせ領域Ｃおよび応答領域Ｄは、異なる信号レベルＳｈ，Ｓｌによって相互に区別される。すなわち、応答領域Ｃは低い信号レベルＳｌを有し、応答領域Ｄは高い信号レベルＳｈを有する。これはベースステーションによって、たとえば電磁場の遮断または送信出力の降下によって伝達される。応答領域Ｃの期間Ｔ１２内で、トランスポンダは上記のバックスキャッタリング方式を使用して、応答信号Ｅをベースステーションへ送信し戻せるようになっている。図６に相応して構成された公知の調停プロトコルは、たとえばMatrics社によって使用されている。
【０００９】
図６ａ〜６ｃに基づいて説明した調停方式で実施されるデータ伝送のプロトコルでは、上り方向リンクにおける符号化は、問い合わせ領域Ｃひいては応答領域Ｄの異なる期間Ｔ１１によって行われる。図６ａ〜６ｃは、問い合わせ領域Ｃの期間Ｔ１１を変化することによって、論理“０”（図６ａ）、論理“１”（図６ｂ）およびＥＯＴシンボル（図６ｃ）（ＥＯＴ＝伝送終了（End of transmission））が伝送されるプロトコルを示している。低い論理レベル（low）と高い論理レベル（high）との間の信号交代Ｆの時点Ｔｘが、調停シンボルＢのその時点のフレームＴ１で、論理“０”または論理“１”またはＥＯＴ信号が送信されたか否かを決定する。異なる符号化に対するこの時点Ｔｘは、各フレームに基づいて固定的に設けられている。しかし、トランスポンダは典型的には、データ通信ないしは調停方式の開始時にこの時点Ｔｘを未だ把握しない。そのため、マスタ‐スレーブベースのＲＦＩＤシステムにおけるデータ伝送のプロトコルは次のように構成されている。すなわち、ベースステーションから本来のデータ通信の前に、基準時点が基準マークとして、該データ通信に関与するトランスポンダへ伝達され、該トランスポンダもまた、信号交代の所定の時点に関する情報を送信するように構成されている。この基準時点Ｔｒｅｆは、トランスポンダによって格納される。使用されるデータ伝送のプロトコルに応じて使用されるシンボル（“０”、“１”、ＥＯＴ）は、トランスポンダとデータ通信を行うためにベースステーションから送信され、基準時間から演算による導出によって導出される。
【００１０】
ビット位置ｎにおける調停は、ベースステーションの問い合わせシンボルないしは確認シンボルによって開始される。ここでベースステーションは、トランスポンダが調停に関与し続けるために、それぞれのビット位置ｎでどの状態（“０”または“１”）を有していなければならないかを伝達する。この条件が満たされた場合、トランスポンダは応答領域で、バックスキャッタリングによる補助搬送波モジュレーションを適用して、ビット位置ｎ＋１の状態をベースステーションに伝達する。ベースステーションは、この後方散乱された応答信号を周波数領域で評価し、これに基づいて各トランスポンダに、次のビット位置のシンボルを伝達したり、これと同等のことを実施する。トランスポンダがＥＯＴの状態の問い合わせシンボルないしは確認シンボルを送信すると、このシンボルはトランスポンダに対して、調停の終了に達したことと、その時点までに選択されたトランスポンダがアクティブ状態にとどまっていることを指示する。
【００１１】
ベースステーションが、トランスポンダからバックスキャッタリングによって送信し戻されたデータと、該ベースステーションから上り方向リンクで送信されたデータとを区別できるようにするため、ここでは、バックスキャッタリングによって戻り方向リンクで生成された側波帯（または、補助搬送波または副帯）が使用される。すなわちベースステーションは、バックスキャッタリングによって後方散乱された搬送波信号を捕捉し、相応の側波帯を評価する。こうするために、ベースステーションは該側波帯の振幅および周波数を評価する。
【００１２】
しかし、この公知の方式は、複数の欠点を有する：
１．国が異なると、その国で適用されているいわゆるＨＦ／ＲＦ規則に基づいてデータ通信のために許可されている周波数帯が異なる。このような規則ではとりわけ、バックスキャッタリングによって生成される側波帯を、国固有で規定されて狭く制限された周波数帯の中に設け、たとえば隣接する有効周波数帯に悪影響が及ばないようにしなければならないことが規定されている。それゆえ、使用される側波帯が非常に狭い公差にあることを保証しなければならない。こうするためには、高精度のオシレータを使用して、トランスポンダの電圧領域および温度領域全体にわたってこの要求を満たさなければならない。しかし、このことを実施するためには比較的高い消費電力が必要であり、たとえばパッシブトランスポンダの場合には、このような比較的高い消費電力は、データ通信の到達範囲の相応の減縮という結果に直接繋がる。
【００１３】
２．両側波帯の比較的高い周波数は、それぞれ比較的低い周波数の整数倍であってはならない。というのも、このようにしないと高調波が多かれ少なかれ同じになり、側波帯の周波数をベースステーションによって、マルチパス伝搬および該マルチパス伝搬に付随する建設的および破壊的な干渉に基づいて、精確に検出することができなくなるからである。そのため、典型的には少なくとも係数３だけ高いオシレータ周波数が必要である。しかしこのことも、トランスポンダの所要電流を上昇させる結果となるが、このことは、トランスポンダのエネルギーが制限されていることと、トランスポンダの到達範囲のために回避しなければならない。
【００１４】
３．上記で図６と関連して説明したMatrics社のプロトコルは、約２．５ＭＨｚの補助搬送波を使用する。このように高い周波数は典型的には、たとえばヨーロッパ諸国およびＵＳＡ等の多くの国で許可されている帯域外にある。ヨーロッパで調停シンボルを伝送するために必要な帯域幅は約２５０ＫＨｚでしかなく、換言すれば、各側波帯ごとに必要な帯域幅は１２５ＫＨｚでしかないので、上記のMatrics社の方式は現在のところ許可されていない。ＫＨｚ領域（１２５ＫＨｚまで）にずらすことは確かに許可されているが、こうすることによって調停シンボルは格段に長くなり、データ伝送レートが低下するという不所望の結果になってしまう。さらに、このような補助搬送周波数を調節可能にして、異なる帯域幅でも使用できるようにしなければならない。
【００１５】
４．ＨＦ規則を満たし、および／または高いデータ伝送レート（ＢＥＲ＝bit error rate）を実現するためには、基準時間を大きく選択するのが有利である。しかし、こうすることによってモジュレーション損失が著しくなり、しかも、ベースステーションとトランスポンダとの間のデータ通信で実現可能な到達範囲が減縮されるという不所望の結果になってしまう。
【００１６】
５．さらに、ヨーロッパで適用されているＨＦ規則のために、データ伝送レートも低い。周波数領域で評価するためには、ベースステーションの品質に応じて１つの補助搬送波のピリオドを複数にして、補助搬送波の周波数を確実に識別できるようにしなければならない。しかしこのことによって、データ伝送レートひいてはデータ伝送速度が有意に低減してしまう。ヨーロッパで現在許可されている最高の補助搬送波周波数は１２５ＫＨｚであるため、５つのピリオドですでに、最小応答時間は４０μ秒になってしまう。このような長さの応答時間は、現在のＲＦＩＤシステムでは長すぎる。ＵＨＦ搬送波信号で使用される現在のＲＦＩＤシステムのデータ伝送速度は、最高で４０ｋｂｉｔ／秒であり、これは応答のための約２５ｍ秒のビット時間に相応する。さらに、両補助搬送周波数のうち比較的低い方の補助周波数が、比較的高い方の補助搬送周波数の整数倍とならないようにして、共通の側波帯を排除しなければならないので、総じて最大データ伝送レートはさらに低減されてしまう。
【００１７】
補助搬送波モジュレーションを使用することにより、冒頭に述べた要件、すなわち低い消費電流、低いオシレータ周波数、大きなオシレータ公差を十分に満たすことができなくなる。
【特許文献１】ＤＥ１０１３８２１７Ａ１
【特許文献２】ＥＰ７５０２００Ｂ１
【非特許文献１】『RFID-Handbuch』（Klaus Finkenzeller著、Hanser 出版社、第３版、２００２年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の課題は、ベースステーションとトランスポンダとの間の次のようなデータ通信を提供することである。すなわち、所与の側波帯を利用して、最適なデータ伝送レートが保証されるデータ通信を提供することである。別の課題は、相互に識別可能な少なくとも２つの信号を、問い合わせ信号の受信後および評価後にトランスポンダによって戻り伝送することである。また、ベースステーションとトランスポンダとの間で簡単に実現可能である次のようなデータ通信を提供するという課題もある。すなわち、世界的に使用することができ、かつトランスポンダの所要電流を低減するデータ通信を提供するという課題もある。このことによって、とりわけデータ通信プロトコルの構造を維持しなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記課題は、ベースステーションが、少なくとも１つの調停シンボルを有する電磁的な搬送波信号を送信し、各調停シンボルは問い合わせ領域および応答領域を有し、該問い合わせ領域で該ベースステーションによってデータが符号化され、該応答領域はトランスポンダによって、情報を符号化および変調してデータ戻り伝送を行うために使用され、トランスポンダの選択は、時間領域で変調するための識別可能な時点に基づいて行われ、前記識別可能な時点は基準時間から形成され、該基準時間は該調停シンボル自体から導出されることを特徴とする構成によって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
請求項１によれば、ベースステーションの応答領域に存在する少なくとも１つのトランスポンダを選択する選択方法は次のように構成されている。すなわち、ベースステーションと該少なくとも１つのトランスポンダとは、双方向の無線のデータ通信区間を介して相互に接続されており、該ベースステーションは、少なくとも１つの調停シンボルを有する電磁的な搬送波信号を送信し、各調停シンボルは、該ベースステーションによってデータが符号化されている問い合わせ領域と、トランスポンダによってデータ戻り伝送のために情報を符号化および変調するために使用される応答領域とを有し、トランスポンダの選択を、時間領域でのモジュレーションのための識別可能な時点に基づいて行い、該時点を、該調停シンボル自体から導出された基準時間から形成するように構成されている。
【００２１】
本発明の重要な利点は、トランスポンダによって応答領域で符号化された情報のモジュレーションおよび評価を時間領域で行うことができ、かつ非常に簡単に実現できることである。
【００２２】
本発明によるこの方法により、問い合わせ信号の受信および評価の後に、公知の方法の上記欠点を伴うことなく、相互に異なる少なくとも２つの信号をトランスポンダからベースステーションへ戻り伝送することができる。本発明によるこの方法を使用すると、とりわけデータ伝送の構造は維持され、送信される調停シンボルの応答領域で行われる情報の形成が変化されるだけである。このようにして、世界規模で使用可能であり実現が容易な解決手段が提供される。というのも、異なるＨＦ規則を適合的に満たすことができるからである。また該解決手段は、トランスポンダで使用される所要電流も低減することができる。
【００２３】
本発明の方法は、問い合わせ領域の後に、相互に識別可能な２つ以上の基準時点が設けられ、これらの基準時点でトランスポンダが、ｎ＋１番目の値の状態に相応して戻り方向リンクでのモジュレーションを変化することを基礎としている。調停シンボルはここでは、同じ大きさの複数の領域に下位分割される。これらの各領域は、送信される調停シンボルの期間の倍数であり、かつＥＯＴ信号をマーキングするための時間より短い。その次に、モジュレーション変化のシーケンスが繰り返される。この下位分割は、たとえば通信プロトコルのヘッド部分で伝達される基準時間に基づいて行われる。このことによって総じて、ビットエラー率（ＢＥＲ）が改善される。
【００２４】
基準期間および時間フレームの期間を適切に選択することにより、所定の領域における伝送レートを伝送条件に適合することができる。
【００２５】
問い合わせ領域と応答領域との間のモジュレーション変化の時点を決定するため、すなわち、比較的低い信号レベルから高い信号レベルへの信号交代またはその逆の信号交代を決定するために、非常に洗練された非常に簡単な本発明の方法をここで提案する。ベースステーションによって送信されたデータ信号が“０”であるかまたは“１”であるかまたはＥＯＴであるかをトランスポンダが確実に識別できるようにするため、トランスポンダは基準時間から、“０”または“１”またはＥＯＴに対する適切な３つの時間セグメントを導出しなければならない。この３つの時間セグメントは、有利には同じ大きさの時間セグメントである。このことを実施するため、最も簡単なケースでは、１つの時間フレームが３で分割される。しかし３で分割することは、回路技術的ないしはソフトウェア技術的にも、実施するのが非常に困難である。これに関して本発明の特別な思想は、ベースステーションによって設定される基準時間を４でし、等しい大きさの４つの時間セグメントを得ることである。これらの４つの時間セグメントのうち３つの時間セグメントのみを使用して、１つの時間フレームの期間に相応する３つの等しい大きさの時間セグメントを形成する。これら３つの時間セグメントはたとえば、４つの時間セグメントのうち最初の３つであるか、または最後の３つである。時間的な基準期間を４つの等しい大きさのセグメントに下位分割することは、マルチプレクサを使用して非常に簡単に実現できる。
【００２６】
時間基準は調停シンボルのための１つの時間フレームの期間より大きいという第１の前提条件で、時間基準および時間フレームの期間を適切に選択することにより、時間フレームの３つの等しい大きさのセグメントを導出することができる。この特別な利点は、“０”および“１”に対してそれぞれ、周波数スペクトラムの等しい側波帯が設けられるということである。このことにより、データ戻り伝送のためにトランスポンダ側でモジュレーションを行うのと、ベースステーション側で評価を行うのが格段に簡単になる。とりわけこうすることにより、トランスポンダ内部のオシレータの消費電流が格段に低減される。このことは、格段に大きな到達範囲で顕著になる。
【００２７】
時間基準のうち使用されない第４のセグメントはたとえば、保護レベル（パリティビットまたはＣＲＣ）として使用されることにより、付加的な機能を有する。こうすることによって確かに、データ転送レートが低くなるが、機能性は向上される。
【００２８】
別の従属請求項と、明細書に図面と関連して、本発明の有利な実施形態および発展形態が記載されている。
【００２９】
本発明による方法の特に有利な実施形態では、データ伝送のために設けられた情報のモジュレーションおよび／または該情報の評価を、ベースステーションによって時間領域で行う。
【００３０】
有利な実施形態では、問い合わせ領域および応答領域は搬送波信号の異なる振幅によって定義される。ここでは、問い合わせ信号は搬送波信号の第１の論理レベルを有し、応答領域は第２の論理レベルを有する。換言すれば、識別可能な時点は典型的には、隣接する問い合わせ領域と応答領域との信号交代によって定義される。
【００３１】
特に有利な実施形態では、応答領域で符号化される情報は全二重方式で、とりわけバックスキャッタリング方式を使用して、ベースステーションへ戻り伝送される。
【００３２】
本発明による方法の有利な発展形態では、本方法は個々のトランスポンダを選択するだけでなく、トランスポンダのグループを選択するためにも構成される。
【００３３】
本発明による方法の特に有利な実施形態では、基準時間は調停シンボルの期間から、たとえば搬送波信号のフレームから得られる。付加的にまたは択一的に、基準時間が搬送波信号の別のシンボルの期間から導出されるように構成することもできる。
【００３４】
有利には、モジュレーション時点は基準時間から直接、該基準時間を等しい大きさの時間セグメントに２分割するか、または基準時間を２倍にすることによって計算される。ここでは、異なるモジュレーション時点に対して異なる数の時間セグメントが設けられ、および／または、時間セグメントに掛け合わされる数が異なるように設けられる。
【００３５】
本発明による方法の特に有利な実施形態では、２つの識別可能なモジュレーション時点を符号化するために、３つの同じ大きさの時間セグメントが設けられる。ここでは、各時間セグメントは基準時間自体に相応するか、または基準時間の２倍に相応する。２つの識別可能なモジュレーション時点を符号化するために、本発明にしたがって基準時間を分割することによって導出された３つの等しい大きさの時間セグメントが設けられる。
【００３６】
同様に非常に有利な発展形態では、基準時間および調停シンボルの期間はベースステーションによって次のようにして設定される。すなわち、基準時間を４つの等しい大きさの時間セグメントによって分割することにより、これらの時間セグメントのうち３つが使用されて、識別可能な両モジュレーション時点が符号化されるように設定される。
【００３７】
データ通信のプロトコルは、搬送波信号が複数の調停シンボルを有するように構成される。これらの複数の調停シンボルのシンボル期間は、有利にはそれぞれ等しい。
【００３８】
本発明による方法の特に有利な実施形態では、ベースステーションとトランスポンダとの間のマスタ‐スレーブベースのデータ通信が次のように構成されている。すなわち、該ベースステーションから電磁的な搬送波信号を送信し、該搬送波信号に情報パケットが重畳され、情報パケット１つあたりに、ヘッド部分と、中間部分と、終了部分とが設けられており、前記ヘッド部分はデータ通信を制御するために構成されている。有利にはここでは、基準時間はヘッド部分で伝送される。
【００３９】
本発明による方法の特別な発展形態では、モジュレーションはカウンタによって、とりわけアナログの時間測定ユニットによって制御される。このカウンタは有利には、モジュレーションの開始後に該モジュレーションの終了時点を決定するように構成されている。
【００４０】
有利な実施形態ではカウンタは、データ戻り伝送のためのモジュレーションの時点でのみアクティブになる。とりわけカウンタは、終了時点に到達するとイナクティブに切り替えられる。
【００４１】
本発明による方法の特に有利な構成では、カウンタは固定的に定義された開始時点でカウントを開始する。ここでは、カウンタのその時点のカウンタ状態は常に、モジュレーション時点を定義する別の基準期間と比較される。カウンタのその時点のカウンタ状態がこの別の基準期間のうち１つに到達すると、モジュレーションが変化される。
【実施例】
【００４２】
本発明を以下で、図面の概略図に挙げられた実施例に基づいて詳細に説明する。
【００４３】
図面の図で、同一および同機能の構成要素、データおよび信号には、特記しない限り同一の参照記号が付与されている。図１〜４，６はそれぞれ、各データ通信の時間的な順序に基づいて図解されている。
【００４４】
まず図１は、ベースステーションとトランスポンダとの間でデータ通信を行うために使用されるような情報パケット１の基本的な構造を示している。この構造はたとえば、冒頭に挙げられたＤＥ１０１３８２１７Ａ１から公知になっている。
【００４５】
情報パケット１は、ヘッド部分２と、中間部分３と、終了部分４とを有する。このヘッド部分２を介して、伝送すべきデータの数および該伝送すべきデータの識別子が定義され、多くのアプリケーションでは制御情報も定義される。とりわけヘッド部分２は、後続のデータ伝送を中間部分３ないしはデータフィールド５で行うために使用される基準時間を設定する。中間部分３は、その時点で伝送すべきデータを有する。幾つかのアプリケーションでは有利には、中間部分３も制御の目的で使用される。中間部分３は典型的には、データフィールド５と、該データフィールド５に直接後置された保護フィールド６とから成る。中間部分３で、符号化されたデータシンボルが伝送される。データ通信は、たとえばＣＲＣ保護フィールド６またはパリティビット等の保護メカニズムによって保護される。終了部分４の内容は、送信された情報パケット１の各受信側に対して、該情報パケット１の終了を示す。たとえば終了部分４は、２つのいわゆるＥＯＴシンボル７（ＥＯＴ＝End of Transmission）を有する。
【００４６】
図２は、等しい大きさの時間セグメントによって行われる本発明の符号化を図解するために示された、ベースステーションによって送信される調停シンボルの構造である。
【００４７】
図２には、期間Ｔ１の２つの調停シンボル１２が示されている。この調停シンボル１０は、問い合わせ領域１１および応答領域１０を含んでいる。図２ａには、“０”を伝送するための調停シンボル１０が示されており、図２ｂには、“１”を伝送するための調停シンボル１０が示されている。データ（“０”、“１”）を符号化して伝送するため、調停シンボル１０は、期間Ｔ２の３つの時間セグメントに下位分割される。これらの時間セグメントは、等しい大きさを有する。“０”を含む調停シンボル１０と“１”を含む調停シンボル１０とは、異なる長さの問い合わせ領域１１によって識別される。問い合わせ領域１１と応答領域１２との間の信号交代１４は、“０”を伝送すべき場合には時点ｔ１で行われ、“１”を伝送すべき場合には時点ｔ２で行われる。ここでは、“０”を伝送すべき場合の問い合わせ領域１１の期間Ｔ２は、“１”を伝送すべき場合の期間２＊Ｔ２のちょうど半分の大きさである。図２ｃには、図２ａおよび２ｂの調停信号１０の信号経過の時間微分ｄＵ／ｄｔが示されている。“０”を伝送すべき場合には、（理想的には）時点ｔ１でディラックインパルス１５が得られ、“１”を伝送すべき場合には時点ｔ２でディラックインパルス１６が得られる。
【００４８】
応答領域では、１２個の応答信号１３が調停シンボル１０に、たとえば該応答領域１２内の搬送波信号１９をＦＳＫバックスキャッタリングモジュレーションすることによって重畳される。この実施例では、図２ａでは、バックスキャッタによって変調された応答信号１３である“１”がベースステーションへ戻り伝送され、図２ｂでは“０”が、応答信号１３によって戻り伝送されると仮定する。
【００４９】
図３は、３つの等しい大きさのセグメント１８を基準期間から生成するための原理を、フロー表示（図３ａ〜３ｂ）によって示している。データ伝送の開始時にベースステーションは、たとえばデータ通信のヘッド部分で、期間Ｔｒｅｆの基準マーク１７を伝達する（図３ａを参照）。期間Ｔｒｅｆは、調停シンボル１０の１つのフレームの期間Ｔ１より長い。ここで、たとえばマルチプレクサによってこの期間Ｔｒｅｆは、１つまたは複数のステップで、期間Ｔ２＝１／４＊Ｔｒｅｆの４つの時間セグメントに下位分割される（図３ｂを参照）。これらの時間セグメントは、等しい大きさである。次のステップで（図３ｃを参照）、期間Ｔ２のこれらの時間セグメント１８のうち３つが選択され、図２で図解されたデータ通信を該データ通信の上り方向リンクおよび戻り方向リンクで行うために使用される。これらの各時間セグメント１８に関して、条件Ｔ２＝１／３＊Ｔ１が満たされる。ここでＴ１は、調停シンボル１０の期間を示している。
【００５０】
ここでの特長は、時点ｔ１におけるディラック波形の信号１５も、時点ｔ２におけるディラック波形の信号１６も、同じ側波帯を有することである。すなわち、“０”でも“１”でも、このように同じ側波帯が保証される。このことは、ベースバンドの周波数スペクトラム全体において、ひいてはデータ通信全体において非常に有利である。
【００５１】
したがってベースステーションは、Ｔ１，Ｔ２およびＴｒｅｆに関する以下の条件が満たされることだけを保証すればよい：
Ｔｒｅｆ＞Ｔ１            （１）
Ｔ２＝１／４×Ｔｒｅｆ    （２）
Ｔ２＝１／３×Ｔ１        （３）
このようにして、非常に簡単に、かつ非常に効率的で洗練されて、３つの等しい大きさのセグメント１８を形成し、これらのセグメントを、相応に図２に示された、３つの等しい大きさのセグメントを使用して符号化するデータ通信のために使用することができる。ここでの特長は、３つの等しい大きさのセグメントを選択して、これらのセグメントで、もっぱら１つのセグメント１８から別のセグメント１８への移行時に信号交代を行うことにより、トランスポンダはこの信号交代の適切な時点を監視して、データ戻り伝送を相応にこの時点に整合するだけでよいことである。さらにこのような形態のデータ戻り伝送は、とりわけベースバンドの周波数スペクトラムに関して有利である。というのも、ここではそれぞれ、同じ側波帯が得られるからである。
【００５２】
伝送すべきシンボルの１つのフレーム内で２つのビットが同時に伝送されるこのような形式の符号化は一般的に、いわゆる３フェーズ１符号化とも称される。
【００５３】
モジュレーション変化のための時間を可能な限り精確に決定できるようにするため、発展された手段も提案される。この手段を、図４に示された次の実施例にしたがって詳細に説明する。図４は、調停シンボルでの情報の伝送を図解するための信号タイムチャートである。トランスポンダのモジュレーションの流れは、ここでは調停シンボルの下方に示されている。図４に示された例では、戻り方向リンクでトランスポンダにより、情報“０”がベースステーションへ２回戻り伝送される。ここでは、情報を１つだけ戻り伝送するか、または２つより多くの情報を戻り伝送することも考えられる。
【００５４】
まず、基準時間Ｔｒｅｆが設定される。この基準時間は、たとえば２ないしは４で分割される。こうすることにより、異なる基準時間Ｔｒｅｆ１およびＴｒｅｆ０が、“１”ないしは“０”の状態に相応して得られる。複数の値の状態が伝送される場合、相応の別の除数を求めなければならない。調停シンボルがトランスポンダによって評価された後（“０”、“１”）、調停条件が満たされている場合、たとえばカウンタがトリガされる。これは、位置ｎ＋１の値の状態（ｒｅｆ０，ｒｅｆ１）に相応してトリガ信号によってプリロードされ、終了マークまでカウントする。この終了マークで、トランスポンダはモジュレーションを交代する。期間Ｔ３が経過した後、このプロセスは繰り返される。
【００５５】
付加的または択一的に、カウンタは持続的にカウントアップまたはカウントダウンする。その際にカウンタの値は、位置ｎ＋１のビットの値に相応する基準マークＴｒｅｆ１ないしはＴｒｅｆ０と比較される。カウンタがこの値に到達した場合、モジュレーションが切り替えられる。カウンタはその後、後続の電力削減のためにスイッチオフされる。
【００５６】
図５は、モジュレーション制御の際のトランスポンダ内の制御装置を示すブロック回路図である。トランスポンダは図５では、参照番号２０によって示されている。トランスポンダ２０は、制御装置２１と、時間制御ユニット２２と、モジュレータ２３とを有する。該時間制御ユニット２２はたとえばカウンタであり、該モジュレータ２３は、トランスポンダ２０内部に配置されている。
【００５７】
制御装置２１は受信系統で、典型的には接続線路および送受信装置２４を介して、送受信アンテナ２５に結合されている。制御装置２１には、図５に示されていないベースステーションから送受信装置２４を介して、調停シンボルＡＳ１が伝達される。この調停シンボルＡＳ１は、該調停シンボルＡＳ１に含まれている問い合わせ領域に、符号化された情報を有する。また制御装置２１には、比較値ＶＳ１または基準値も供給される。この制御装置は、たとえばいわゆるＦＳＭユニット（ＦＳＭ＝有限状態機械（finite state machine）として構成されている。送信系統ではモジュレータ２３は、送受信装置２４を介して送受信アンテナ２５に結合されている。
【００５８】
制御装置２１は、相応の開始／終了信号ＳＴ１を介してカウンタ２２を開始および終了する。カウンタ２２は、典型的にはアップカウンタとして構成されており、持続的にカウントを続行することにより、カウンタ状態を検出する。このカウンタ状態は瞬時値ＩＳＴ１として、制御装置２１へ伝達される。
【００５９】
図５に示された制御装置２１によって、トランスポンダ２０において時間領域で、制御によってモジュレーション変化を行うことができる。各帯域幅設定に対する適合はベースステーションによって、基準期間Ｔｒｅｆを含む比較値ＶＳ１を設定することにより行うことができる。
【００６０】
本発明を上記で、有利な実施例に基づいて説明したが、本発明はこの実施例に制限されることはなく、本発明の多様な変更を行うことができる。
【００６１】
本発明はとりわけ、もっぱらＲＦＩＤシステムに制限されない。もちろん本発明は、たとえば個別品識別（英語：item identification）にも展開することができる。個別品は、一義的に識別しなくてもよい場合が多い。ここでは大抵、たとえば誤りを有する品の存在を排除できるようにするだけでよい。このことは大抵、非一義的な識別とも称される。トランスポンダがこれと関連して動作する場合、該トランスポンダは遠隔制御式のセンサ（英語：remote sensor）の機能を有する。したがって、本発明は当然、データキャリアないしはセンサのデータを読み出しおよび書き込みするための通信が行われるセンサにも関連する。このようないわゆる遠隔制御式のセンサアプリケーションの一例として、温度センサまたは圧力センサ等が挙げられる。
【００６２】
本発明はまた、もっぱらトランスポンダ調停に関する選択方法でしか使用できないわけでもない。本発明は、有利であれば、従来のデータ通信において符号化するために使用することもできる。
【００６３】
上記のデータ通信システムおよびデータ通信方法を、「リーダートークファースト」原理に基づいて説明した。しかしもちろん、ベースステーションがトランスポンダ（タグ）の問い合わせまで待機する「タグトークファースト」原理も考えられる。しかし、この原理のレスポンス時間は比較的悪いので、とりわけ現在のいわゆる「広範囲」データ通信システムでは、「リーダートークファースト」原理が使用される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】ベースステーションとトランスポンダとの間で行われるデータ通信の情報パケットの基本的な構造（プロトコル）を示している。
【図２】等しい大きさの時間セグメントによって行われる本発明による符号化を図解するために示された、ベースステーションによって送信される調停シンボルの構造である。
【図３】基準期間から３つの等しい大きさのセグメントの本発明による形成を図解するために示された原理である。
【図４】情報を調停シンボルで伝送する実施例を図解するための信号タイムチャートである。
【図５】本発明による方法を実施するための、制御装置およびモジュレーション装置を有する本発明のトランスポンダの構造を示すブロック回路図である。
【図６】全二重で送信される調停シンボルのための調停プロトコルを、たとえばMatrics社で使用されるものを例として示している。
【符号の説明】
【００６５】
１          情報パケット
２          ヘッド部分
３          中間部分
４          終了部分
５          データフィールド
６          保護フィールド
７          ＥＯＴシンボル
１０        調停シンボル
１１        問い合わせ／応答要求領域
１２        応答領域
１３        ＦＳＫ変調された応答信号、バックスキャッタベースの応答信号
１４        信号交代
１５        ディラック状のインパルス
１６        ディラック状のインパルス
１７        基準マーク
１８        時間セグメント
１９        搬送波信号
２０        トランスポンダ
２１        制御装置
２２        時間制御ユニット、カウンタ
２３        モジュレータ
２４        送受信装置
２５        送受信アンテナ
ＩＳＴ１    瞬時値
ＳＴ１      開始‐終了信号
ＡＳ１      調停シンボル
ＶＳ１      比較信号
Ｔｒｅｆ    基準期間
Ｔ１        調停シンボルの期間
Ｔ２，Ｔ３  時間セグメントの期間
ｔ０〜ｔ３  時点
Ｔｒｅｆ１，Ｔｒｅｆ０  “１”または“０”の基準期間
Ａ          搬送波信号
Ｂ          調停信号
Ｃ          問い合わせ領域
Ｄ          応答領域
Ｅ          変調された応答信号
Ｆ          信号交代
Ｔ１１      問い合わせ信号の期間
Ｔ１２      応答信号の期間
Ｔｘ        信号交代の時点
Ｓｈ        高い論理レベル
Ｓｌ        低い論理レベル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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