トランスポンダから読み取り機への非接触通信データを、負荷変調によって１セットのパタンの形に符号化する方法、およびこの方法を実施するためのデバイス
本発明は、トランスポンダから読み取り機へ負荷変調によって送信される非接触通信データを、１セットの変調パタンの形に符号化するための方法に関する。各変調パタンは、物理符号化のために使用する所定の長さの一連の複数の負荷レベルであり、ｎ搬送波周期（ＴC）の継続時間を有し、一連の少なくとも２つの負荷レベルを含み、パタンの中の単一の負荷レベルの最も短い継続時間に対応した最小パルス幅（ｗ）を有し、また、レトロ変調時間とパタンの継続時間との間の比に対応したレトロ変調レート（ｔ）を有する。各変調パタンは、パタンの数（ｋ）は４よりも大きく、少なくとも２つのパタンの最小パルス幅（ｗ）は異なっており、また、少なくとも２つのパタンのレトロ変調レート（ｔ）は異なっていることを特徴としている。本発明はまた、上記の方法を実施するためのデバイスにも関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、読み取り機（または、固定基地局）と、読み取り機が放射する電磁界の中に置かれた非接触トランスポンダ（カード、タグ）との間でデータ交換を行う場合のデータを符号化する技術に関する。
【０００２】
更に具体的には、本発明は、トランスポンダから読み取り機へ負荷変調によって送信される非接触通信データを、１セットのパタンの形に符号化するための方法と、その方法を実施するためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
電子無線周波数識別システム（ＲＦＩＤ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）は、その適用範囲は、ますます広くなってきている。
【０００４】
実際に、これらのシステムは、最近では、対象物、動物、または人の識別、位置判定、または追尾のために広く使用されている（アクセスカード、支払い、電子パスポート等）。
【０００５】
これらのシステムは、一般に、読み取り機とトランスポンダとを備えている。このトランスポンダは、例えば、タグまたはカード等の支持体の中に一体化されている。本発明においては、受動トランスポンダ、すなわち、データを送信するための自分自身のエネルギー源を持たないトランスポンダを対象としている。
【０００６】
読み取り機は、基地局と考えることができ、搬送波（短距離交番磁界）を生成し、この搬送波を使用して、読み取り機のアンテナの近傍にある非接触カードに電力を供給する。この工程は、遠隔給電と呼ばれる。さらに、この搬送波は、カードの種々のブロックが動作するためのクロックをカードに供給している。最後に、この搬送波は、読み取り機からカードへの通信、およびカードから読み取り機への通信を行うための媒体としての役割を果たしている。
【０００７】
基地局とトランスポンダとの間の情報の交換は、読み取り機からカードへのチャネルと、カードから読み取り機へのチャネルとの間で区別される。
【０００８】
後者に対しては、受動トランスポンダによって、カードのアンテナ端子のところで、可変負荷（例えば、抵抗性または容量性）を制御することにより、搬送波に対してレトロ変調（振幅または位相の）が加えられる。
【０００９】
この切り替えは、読み取り機の側の電機子反作用を引き起こし、これは、復調され復号化されて、カードの中に記憶されている情報を得ることができる。
【００１０】
以下において、「シンボル」という用語は、データ符号化アルファベットの要素を意味するために使用する。シンボルは、例えば、３ビットのセット（０１１等）である。
【００１１】
本明細書では、「パタンまたは変調パタン」という用語は、物理符号化に対して使用される、所定の長さの一連の複数の負荷レベル、すなわちレトロ変調を意味している。
【００１２】
１つのパタンは、１つのシンボルに対応し、その長さと一連の複数の負荷レベルとによって特徴付けられる。
［現状技術］
【００１３】
先ず最初に、標準規格ＩＳＯ１４４４３を参照する。ＩＳＯ１４４４３は、読み取り機とカードとの間の通信を、１３．５６ＭＨｚの搬送波（ｆC）で、１０６ｋｂ／ｓと８４８ｋｂ／ｓとの間のビットレートに基づいて規定し、それらを許可している。この標準規格は、２つのレトロ変調タイプ（タイプＡおよびタイプＢ）を提案しており、これらは、８４８ｋＨｚのサブキャリア（ｆSC＝ｆC／１６）の概念を含んでいる。
【００１４】
しかしながら、ある応用（例えば、生体識別または電子パスポート等）に対しては、このビットレートは十分ではない。
【００１５】
カードと読み取り機との間に達成できるビットレートを増加させるために、種々の解決策が提案されている。
【００１６】
第１の手法は、本出願人が提案したもので、これは、サブキャリアの周波数を１．７Ｍｂ／ｓ（ｆSC＝ｆC／８）に増加させること、およびサブキャリアの位相を変調するものである。これにより、１．７Ｍｂ／ｓ、および３．４Ｍｂ／ｓのビットレートを達成することができた。
【００１７】
８４８ｋＨｚサブキャリア周波数の背景から離れることにより、また２７．１２ＭＨｚまでのサブキャリア周波数を提案することにより、他の手法で、２７．１２Ｍｂ／ｓに至る理論的ビットレートを達成することができた。
【００１８】
より詳細には、この問題に対する第１の公知の解決策は、シンボル数を増加させることにあると考えられる。
【００１９】
「シンボル」という用語は、符号化アルファベットの個々のキャラクタを意味している。８４８ｋＨｚから２７．１２ＭＨｚまでのサブキャリアと、位相シフトΔφとして、π、π／２、π／４、π／８、π／１６、π／３２、π／６４、およびπ／１２８を使用すれば、１０６ｋｂ／ｓから２７．１２Ｍｂ／ｓまでのビットレートの範囲をカバーすることが可能になる。
【００２０】
一定のシンボル数で、ビットレートを増加させるための第２の公知の解決策は、シンボル時間を減少させることである。
【００２１】
従って、シンボル「０」および「１」は、例えば、従来のマンチェスタ符号で表現されて、シンボル時間は可変にされる。この場合には、ビットレートはサブキャリア周波数と等しい。
【００２２】
シンボル時間が１３．５６ＭＨｚにおける搬送波の周期に等しい場合には、ビットレートは１３．５６Ｍｂ／ｓになる。
【００２３】
しかしながら、ベースバンドにおける信号の帯域幅は、ビットレートとともに大幅に増加することが観測され、これは、カードからのエネルギーの回復を妨害し、従って、動作が脆弱になり、その通信距離が減少してしまうことさえある。
【００２４】
従って、当業者には自然に着想される、これらの２つの解決策は、問題を解決するものではない。
【００２５】
最後に、特許文献１の中でＵＨＦＲＦＩＤへの応用に対して提案されている解決策は、所与の一定シンボル時間に対する、１６ＱＡＭ変調（直交振幅変調）に基づいている。この１６ＱＡＭは、２つの振幅状態と８つの位相状態とを使用している。
【００２６】
しかしながら、この解決策は、１３．５６ＭＨｚにおける動作に置き換えるのが複雑である。その理由は、カード側では、アンテナに適用されるレトロ変調タイプとレトロ変調負荷の値との両方を選択できなければならないからである。
【００２７】
特許文献１に記述されている方法によれば、搬送波周波数の位相と振幅とを同時に変調することにより、ｎビットのメッセージｍを符号化することが可能である。マッパ（コンステレーション図）は、送信するべき各ｎビットのメッセージに対して、複素平面上の１つの点を関連づける。
【００２８】
しかしながら、このコンステレーション図は、搬送波周波数の位相と振幅とに関連づけることはできても、変調パタンに関連づけることはできない。
【００２９】
特許文献２は、読み取り機と受動トランスポンダとの間の符号化方法に関している。
【００３０】
この解決策は、１つの符号化方式を提案している。この符号化方式では、サブキャリアのｎ個の位相（ｎは整数）を使用して、従来の符号化方式では１ビットに対して正規に与えられる時間の中で、ｎビットを符号化している。
【００３１】
特許文献２は、ｎ個の位相の代わりに、またはｎ個の位相と組み合わせて、異なるサブキャリアを使用することを提案している。
【００３２】
特許文献２の図５においては、シンボル１からシンボル４までに対しては、８サブキャリア周期、またはシンボル５からシンボル８までに対しては、６サブキャリア周期を使用して、１シンボル当たり３ビットが符号化されている。
【００３３】
１３．５６ＭＨｚの搬送波周波数と、８／ｆSCのシンボル時間（８４８ｋＨｚおよび６３６ｋＨｚのサブキャリア）での動作を仮定すれば、それから達成されるビットレートは、たったの３１８ｋｂ／ｓであると推論することができる。
【００３４】
さらに、特許文献３は、キャラクタストリームが占有するメモリサイズを最小にするためのデータ圧縮／逆圧縮の方法を記述している。
【００３５】
特許文献３で開示されているキャラクタストリームは、本特許出願の意味からすれば、シンボルだけ、すなわち、符号化アルファベットの要素だけである。
【００３６】
特許文献３は、いずれにしても、データの物理的な伝送を考慮に入れた変調パタンを開示しているものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】国際出願第ＷＯ２００７／１４９２１９号明細書
【特許文献２】国際出願第ＷＯ０３／０８８４９９号明細書
【特許文献３】米国特許第６４２２４７６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００３８】
本発明は、カードから読み取り機へのチャネルに対するデータ符号化方法を提案することを目的としている。この方法によって、データレートの増加と、また同時に、遠隔給電に対して必要な帯域幅の維持を保証することができる。
【００３９】
この目的のために、本発明は、トランスポンダから読み取り機への非接触通信データを、負荷変調によって、１セットの変調パタンの形に符号化するための方法を提案するものである。各パタンは、
−物理符号化を行うために使用する所定の長さの一連の複数の負荷レベルであり、
−ｎを搬送波ステップの数として、ｎ搬送波周期（ＴC）の継続時間を有し、
−一連の複数の負荷レベルとして、少なくとも２つの負荷レベルを備え、
−パタンの中で同じ負荷レベルの搬送波ステップの数で表した、最も短い継続時間に対応している最小パルス幅（ｗ）を有し、
−レトロ変調時間とパタンの継続時間との間の比に対応したレトロ変調レート（ｔ）を有するパタンであり、
−パタンの数（ｋ）は４よりも大きく、
−少なくとも２つのパタンの最小パルス幅（ｗ）は異なり、
−少なくとも２つのパタンのレトロ変調レート（ｔ）は異なることを特徴としている。
【００４０】
本方法は、次に示す特徴の中から、単独にまたは組み合わせた形で、１つ以上の特徴を備えることができる。
−パタンのセット中の各パタンは、ｐを３以上の数として、ｐビットを符号化する。
−選択したパタンのセットに対して、搬送波ステップの数で表した最小パルス幅（ｗmin）は２以下である。すなわち、選択したパタンのセットの中で、搬送波ステップの数で表した、２以下である最小パルス幅（ｗmin）より小さな値を有するパタンは、存在しない。
−選択したパタンのセットに対して、平均レトロ変調レート（ｔ）は０．５よりも小さい。
−選択したパタンのセットの中には、１搬送波周期と（ｎ−２*ｗmin）搬送波周期との間の幅を有するパルスを有し、また、搬送波のエッジの中の１つのエッジと同位相であるエッジを有する、少なくとも１つのパタンが存在する。そして、そのパタンのパルスは、インデクスｗminのところに位置しているエッジとエッジ（ｎ−ｗmin）との間に配置されている。ここで、ｗminは、パタンのセットの最小パルス幅の最小値である。
−パタンのセットのエントロピーは、厳密に１よりも小さい。
−パタンの１つのセットの中の２つのパタンの間のハミング距離は、２よりも大きい。
−パタンのセットは、３以上の数のレトロ変調レベルから形成される。
−パタンのセットの中の少なくとも１つのパタンは、一連の複数の負荷レベルを有し、この継続時間は、ｎ／２＊ＴCよりも短い。ここで、ＴCは搬送波の周期である。
−搬送波周波数は１３．５６ＭＨｚである。
−ｎ＝８であり、また４つのパタンは、それぞれ、少なくとも２搬送波周期の幅の少なくとも１つのパルスを有する。
−２つのパタンは、それぞれ、２搬送波周期の幅だけ隔てられた２つのパルスを有する。
−４つのパタンは、それぞれ、少なくとも３搬送波周期の幅のパルスを有し、これらのパルスは、少なくとも１搬送波周期だけ、互いにオフセットしている。
−２０パタンは、それぞれ、少なくとも１搬送波周期の幅だけ隔てられた２つのパルスを有する。
【００４１】
本発明の別の主題は、上記で規定した方法を実施するためのレトロ変調デバイスである。このレトロ変調デバイスは、シャントトランジスタとｎビット搬送波周波数シフトレジスタとを備えていることを特徴とし、このシャントトランジスタは、アンテナ端子のところで負荷インピーダンスに直列に配置され、このシャントトランジスタのゲートは、ｎビット搬送波周波数シフトレジスタに接続され、またｎビット搬送波周波数シフトレジスタの入力は、送信されるべきパタンに並列に張られたデータ線とリンクしている。また各変調パタンは、
−物理符号化を行うために使用する所定の長さの一連の複数の負荷レベルであり、
−ｎを搬送波ステップの数として、ｎ搬送波周期の継続時間を有し、
−一連の複数の負荷レベルとして、少なくとも２つの負荷レベルを備え、
−パタンの中で同じ負荷レベルの搬送波ステップの数で表した、最も短い継続時間に対応した最小パルス幅を有し、
−レトロ変調時間とパタンの継続時間との間の比に対応したレトロ変調レートを有するパタンであり、
−パタンの数は４よりも大きく、
−少なくとも２つのパタンの最小パルス幅は異なり、
−少なくとも２つのパタンのレトロ変調レートは異なることを特徴としている。
【００４２】
本発明の別の主題は、上記で規定したアンテナとレトロ変調デバイスとを備えたＲＦＩＤカード、およびシンボルのリストを変調パタンに関連づけるための変調制御回路である。
【００４３】
他の利点および特徴は、本発明の記述を読み、以下の図面を参照することにより、明らかになると思う。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】５つの符号化パタンを時間の関数として示す図である。
【図２】本発明における８パタンのセットを示す図である。
【図３】本発明における１６パタンのセットを示す図である。
【図４】本発明における３２パタンのセットを示す図である。
【図５】本発明における方法を実施するためのレトロ変調デバイスを示す図である。
【図６】公知の手法および本発明による解決策に対して、帯域幅に比例したパラメータ１／ｗの変化をビットレートの関数として示すグラフである。
【００４５】
図面を通して、同一の要素に対しては、同じ符号を使用している。
【００４６】
以下においては、「シンボル」という用語は、データ符号化アルファベットの要素を意味するために使用されている。シンボルは、例えば、３ビットのセット（０１１等）である。
【００４７】
本明細書では、「パタンまたは変調パタン」という用語は、物理符号化に対して使用される所定の長さの一連の複数の負荷レベル、すなわちレトロ変調を意味している。
【００４８】
変調パタンは、シンボルに対応し、その長さと一連の複数の負荷レベルとによって特徴付けられている。変調パタンは、シンボルの形で表現されているデータの物理符号化に対して使用される。
【００４９】
パタンの一時的な表現は、ベースバンドにおける信号であり、これは、レトロ変調負荷の搬送波に置き換えられる。
【００５０】
図１は、５つの符号化パタンＥi（ｉ＝１〜５）を、時間の関数として示したものである。
【００５１】
時間スケールは、ここでは、搬送波周期ＴCの数の関数として表現されており、搬送波周期ＴCの数はまた、搬送波ステップの数とも呼ばれる。
【００５２】
ＴC＝１／ｆCであり、ここで、ｆCは搬送波の周波数であり、搬送波は、例えば、標準規格ＩＳＯ１４４４３によれば１３．５６ＭＨｚである。
【００５３】
パタンの長さＴSCは、ＴSC＝ｎ*ＴC＝ｎ／ｆCで表され、ここで、ｎは搬送波ステップの数である。
【００５４】
説明を通して、ｎは自然数である。ｎは、明らかに１以上の値であり、例えば、２、４、５、６、７、または８である。
【００５５】
この例では、ｎ＝８が選択されているが、他のパタン長も考えることができる。
【００５６】
図１では、Ｅi（ｉ＝１〜５）で表されているパタンは、２つの負荷レベルを有する。これらは、レトロ変調負荷がアンテナに接続されていないときの低い値（または低いレベル）、およびレトロ変調負荷がアンテナに接続されているときの高い値（または高いレベル）である。
【００５７】
明らかに、更に多く（例えば３つ以上）の負荷レベルで形成されるパタンを考えることも可能であり、これにより、パタン毎に符号化されるビット数を増加させることができる。
【００５８】
トランスポンダが、変調負荷の中で、あまりにも多くのエネルギーを消費した場合（すなわち、現在の例においては、パタンが高いレベルである場合に）には、エネルギーの回復が犠牲にされるということを想い出すべきである。
【００５９】
従って、レトロ変調レートｔを、次式のように定義することができる。
ｔ＝ｒ／ｎ
ここで、ｒは、レトロ変調負荷が活性化されている間におけるパタンの搬送波ステップの数（整数）である。
【００６０】
従って、このパラメータは、０≦ｔ≦１の間にあり、ｔが１に近づくに従って、レトロ変調負荷ＺRの中で消費されるエネルギーは増加し、トランスポンダが動作するために使用することができるエネルギーは減少する。
【００６１】
１つの例として、パタンＥi（ｉ＝１〜５）のレトロ変調レートｔは、それぞれ、４／８、５／８、２／８、４／８、および３／８である。
【００６２】
パタンの特性を表す別のパラメータは、パルス幅ｗであり、パルス幅ｗは、パタンの帯域幅とリンクしている。パルス幅ｗは、１つのパタンが含むことができる、最小パルス幅（高い負荷レベルまたは低い負荷レベル）を搬送波ステップの数で表した値として定義される。
【００６３】
１つの例として、パタンＥi（ｉ＝１〜５）のパルス幅ｗは、それぞれ、４、２、１、１、および１である。
【００６４】
パルス幅ｗは、パタンの帯域幅とリンクしており、これにより、通信に対する帯域幅を定量化することができる。帯域幅ＢＰは、大きくともパルス幅ｗに逆比例している。従って、パルス幅ｗが広くなれば、帯域幅は狭くなり、これにより、トランスポンダは、その動作に必要なエネルギーを、アンテナを介して回復する能力が大きくなる。
【００６５】
ビットレートを決定するためには、パタン毎に符号化されるビット数ｐ（ｐは自然数である）を知ることも必要である。
【００６６】
従って、目的が３ビットのシンボル（０００，００１，０１０，…，１１１）を符号化することであれば、２3＝８個のセットのパタンが必要である。
【００６７】
求めるビットレートは、ｄ＝（ｐ＊ｆC）／ｎから算出することができる。
【００６８】
本発明の原理は、単純な、または位相シフトしたサブキャリアの使用をやめて、バイナリシンボルを符号化するために使用するパタンのセットとして、高い平均パルス幅ｗ（従って、狭い帯域幅）と、低い平均レトロ変調レート（従って、レトロ変調負荷ＺRの中でのエネルギー消費を低減することができる）とを有するパタンのセットを定義することである。
【００６９】
図２、図３、および図４は、それぞれ本発明における、８、１６、３２変調パタンのセットを示す。
【００７０】
パタンの各セットに対して、搬送波周期で表した長さｎは、８である。
【００７１】
本発明は、４よりも大きな値（ｋ＞４、ｋは整数）のパタンを含むセットの場合だけに適用される。
【００７２】
図２〜図４から分かるように、各パタンは、一連の少なくとも２つの負荷レベルを備えている。明らかに、更に多くの（例えば、３つの）負荷レベルを考えることもできる。
【００７３】
従って、図２、図３、および図４のパタンは、次のように特徴付けることができる。
【００７４】
表１ 図２のパタンの特性
【００７５】
図２のパタンのセットに対しては、ｐ＝３であり、従って、２3＝８パタンが存在する。明らかに、パタンの数は、２のべき乗（すなわち、２、４、８等）である必要はない。
【００７６】
表１から、次のことが分かる。
ｔavg＝０．４３７５
ｗmax＝４、ｗmin＝２
【００７７】
従って、図２のパタンのこのセットに対しては、ｐ＝３（パタン毎に符号化された３ビット）であり、１３．５６ＭＨｚの搬送波で、５．１Ｍｂ／ｓのダウンリンクビットレートを達成することができる。
表２ 図３のパタンの特性
【００７８】
図３のパタンのセットに対しては、ｐ＝４であり、従って２4＝１６パタンが存在する。
【００７９】
次のことが分かる。
ｔavg＝０．４６８７５
ｗmax＝４、ｗmin＝２
【００８０】
従って、図３のパタンのこのセットに対しては、ｐ＝４（パタン毎に符号化された４ビット）であり、１３．５６ＭＨｚの搬送波で、６．７８Ｍｂ／ｓのダウンリンクビットレートを達成することができる。
表３ 図４のパタンの特性
【００８１】
図４のパタンのセットに対しては、ｐ＝５であり、従って２5＝３２パタンが存在する。
【００８２】
次のことが分かる。
ｔavg＝０．２３４４
ｗmax＝２、ｗmin＝１
【００８３】
従って、図３のパタンのこのセットに対しては、ｐ＝５（パタン毎に符号化された５ビット）であり、１３．５６ＭＨｚの搬送波で、８．５Ｍｂ／ｓのダウンリンクビットレートを達成することができる。
【００８４】
図および表１〜表３から分かるように、限定的でない例として示した各セットに対して、少なくとも２つのパタンの最小パルス幅（すなわち、ｗ）は、異なっており、少なくとも２つのパタンのレトロ変調レートｔは異なっている。
【００８５】
帯域幅を狭くする場合には、最小パルス幅を１より小さくしないことが有利であるということが証明された。
【００８６】
最小パルス幅（すなわち、ｗ）は、トランスポンダアンテナの帯域幅の逆数に比例していることにより、有効な遠隔給電が保証される。
【００８７】
読み取り機が放射する磁界を最も有効に利用し、トランスポンダによるエネルギーの回復を改善するためには、図２〜図４に示す例のように、選択したパタンのセットに対して、平均レトロ変調レートｔavgを０．５よりも小さい値に選定する必要がある。
【００８８】
上に示した例では、選択したパタンのセットの中に、１搬送波周期と（ｎ−２*ｗmin）搬送波周期との間のパルス幅を有し、搬送波のエッジの中の１つのエッジに同位相のエッジＦを有する、少なくとも１つのパタンが存在する。パタンのこのパルスは、エッジ番号ｗminおよびエッジ番号（ｎ−ｗmin）の間に位置し（ｗminは、パタンのセットの中の最小パルス幅の最小値）、これにより、パタンのシーケンス化における伝送の安全性を改善することができる。
【００８９】
図１は、その例として、エッジＦ1〜Ｆ8を示してある。従来からの習慣で、パタンの最後のエッジは、次のパタンに属していることに注意を要する。
【００９０】
図１に対しては、ｗmin＝１である。パタンＥ4は、幅ｗ＝２のパルスを有し、搬送波のエッジ（点線）と同位相のエッジＦ4を有し、またエッジｗmin（すなわち、エッジＦ1）とエッジ（ｎ−ｗmin）（すなわち、Ｆ7）との間に位置しているということが分かる。
【００９１】
選択したパタンのセットは、厳密に１よりも小さいエントロピーを有している。
【００９２】
エントロピーは、次に示す公式によって算出される。
ここで、Ｘは、基底ｂに対する情報のソースであり、ｎ個の負荷レベルに分配され、各負荷レベルは、出現確率Ｐｉを有する。図２〜図４に示す現在の例では、これは、
−図２ではＨ＝０．９８、
−図３ではＨ＝０．９９７、
−図４ではＨ＝０．７９８
であるということを意味している。この関係は、ビットレートの増加に寄与するパタンの分散／異質性を特徴付けている。
【００９３】
データの伝送を安全にすることができる別の特性は、ハミング距離に関係している。実際の場合には、パタンの１つのセットの中の２つのパタンの間のハミング距離を、２よりも大きな値に選定することができる。
【００９４】
従って、パタンのセットは、そのパタンのセットの中の少なくとも１つのパタンは、一連の複数の負荷レベルを有し、その継続時間は、ｎ／２＊ＴCよりも短いように構成される。ここで、ＴCは搬送波の周期である。
【００９５】
更に具体的には、ｎ＝８の場合の図の例に対しては、４つのパタンは、それぞれ、少なくとも２搬送波周期（ｗ＝２）の幅の、少なくとも１つのパルスを有する。
【００９６】
さらに、パタンのセットの中では、２つのパタンは、それぞれ、２搬送波周期の幅だけ隔てられた２つのパルスを有する。
【００９７】
図３の例に関しては、パタンのセットはまた、４つのパタン（Ｍ12、Ｍ13、Ｍ14、Ｍ15）が、それぞれ、少なくとも３搬送波周期の幅のパルスを有し、これらのパルスは、少なくとも１搬送波周期だけ、互いにオフセットしているという点が特徴的である。
【００９８】
図４の例に関しては、２０個のパタン（Ｍ3、Ｍ4、Ｍ5、Ｍ8、Ｍ9、Ｍ10、Ｍ11、Ｍ12、Ｍ13、Ｍ14、Ｍ15、Ｍ16、Ｍ17、Ｍ18、Ｍ19、Ｍ20、Ｍ21、Ｍ25、Ｍ26、Ｍ27）は、それぞれ、少なくとも１搬送波周期の幅だけ隔てられた２つのパルスを有する。
【００９９】
トランスポンダから読み取り機へ負荷変調によって送信する非接触通信データを、パタンのセットの形に符号化するための本方法は、図５に示すブロック図で表されるデバイスを使用して実施することができる。
【０１００】
従って、図５は、レトロ変調デバイスを表しており、このレトロ変調デバイスは、例えば、アンテナ端子３のところで負荷インピーダンスＺRに直列に配置されたシャントトランジスタ１を備えた回路の形で示されている。トランジスタ１のゲートは、ｎビット搬送波周波数（ｆC）シフトレジスタ５に接続されている。従って、レジスタ５は、長さｎのパタンを含むことができる。
【０１０１】
レジスタ５の入力は、変調制御回路９から送信されるべきパタンに並列に張られたデータ線７とリンクし、シンボルのリストを変調パタンと関連づけている。
【０１０２】
レジスタ５は、クロックｃｌｋで各搬送波周期にタイミングが取られる。このクロックはまた、「０からｎ」カウンタ１１のタイミングを取り、カウンタ１１は、カウンタ１１の値が「０」になったとき毎にレジスタをリセットする。
【０１０３】
この回路は、次のように動作する。
【０１０４】
クロックｃｌｋは、一方で、レジスタ５の、また他方で、カウンタ１１のタイミングを取る。
【０１０５】
各クロック周期で、シフトレジスタ５の出力は、パタンのビットに対する電流値を出力し、これは、トランジスタ１のゲートを直接に制御する。従って、ビットが「０」であるときには、レトロ変調負荷ＺRはアンテナ端子３には接続されない。一方、ビットが「１」であるときには、レトロ変調負荷ＺRは、アンテナ端子３に接続されて、読み取り機によって放射される磁界を「上書き」する。
【０１０６】
従って、本発明によって、トランスポンダと読み取り機との間のビットレートを大幅に増加させることができ、アンテナの帯域幅とレトロ変調負荷の活性化時間とを維持することにより、受動トランスポンダに対する電力供給を保証することができるということが理解しうると思う。
【０１０７】
次に示す表は、図面を補完するために、図２〜図４のパタンのセットのバイナリ表示（「０」は、レトロ変調負荷が切断されている状態、「１」は、レトロ変調負荷が接続されている状態）で示すものである。
表４ 図２のパタンのバイナリ表示。
表５ 図３のパタンのバイナリ表示。
表６ 図４のパタンのバイナリ表示。
【０１０８】
ｎ＝６に対するバイナリ表示（「０」は、レトロ変調負荷が切断されている状態、「１」はレトロ変調負荷が接続されている状態）の表の１つの例を次に示す。
表７ ｎ＝６に対するパタンのバイナリ表示。
【０１０９】
４つのパタンのこのセットに対して、次のことが分かる。ｔavg＝０．４１６７、およびｗmin＝２である。この場合には、エントロピーは、Ｈ＝０．９７９である。
【０１１０】
図６のグラフは、パラメータ１／ｗ（帯域幅に比例している）の変化を、公知の手法、および本発明による解決策に対して、ビットレートの関数として示すものである。
【０１１１】
解決策１および２は、それぞれ、初めの部分で記述した２つの公知の解決策に対応しており、シンボル数の増加、またはシンボル時間の低減に基づいている。
【０１１２】
本発明による解決策は、広範囲にわたる明白な違いを示しており、本解決策によって、ビットレートの大幅な増加が得られ、また限定された帯域幅を維持することができ、長い時間にわたって、エネルギーの回復が守られることを保証するものであるということが分かる。
【符号の説明】
【０１１３】
１ シャントトランジスタ
３ アンテナ端子
５ ｎビット搬送波周波数シフトレジスタ
７ データ線
９ 変調制御回路
１１ カウンタ
ｃｌｋ クロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、読み取り機（または、固定基地局）と、読み取り機が放射する電磁界の中に置かれた非接触トランスポンダ（カード、タグ）との間でデータ交換を行う場合のデータを符号化する技術に関する。
【０００２】
更に具体的には、本発明は、トランスポンダから読み取り機へ負荷変調によって送信される非接触通信データを、１セットのパタンの形に符号化するための方法と、その方法を実施するためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
電子無線周波数識別システム（ＲＦＩＤ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）は、その適用範囲は、ますます広くなってきている。
【０００４】
実際に、これらのシステムは、最近では、対象物、動物、または人の識別、位置判定、または追尾のために広く使用されている（アクセスカード、支払い、電子パスポート等）。
【０００５】
これらのシステムは、一般に、読み取り機とトランスポンダとを備えている。このトランスポンダは、例えば、タグまたはカード等の支持体の中に一体化されている。本発明においては、受動トランスポンダ、すなわち、データを送信するための自分自身のエネルギー源を持たないトランスポンダを対象としている。
【０００６】
読み取り機は、基地局と考えることができ、搬送波（短距離交番磁界）を生成し、この搬送波を使用して、読み取り機のアンテナの近傍にある非接触カードに電力を供給する。この工程は、遠隔給電と呼ばれる。さらに、この搬送波は、カードの種々のブロックが動作するためのクロックをカードに供給している。最後に、この搬送波は、読み取り機からカードへの通信、およびカードから読み取り機への通信を行うための媒体としての役割を果たしている。
【０００７】
基地局とトランスポンダとの間の情報の交換は、読み取り機からカードへのチャネルと、カードから読み取り機へのチャネルとの間で区別される。
【０００８】
後者に対しては、受動トランスポンダによって、カードのアンテナ端子のところで、可変負荷（例えば、抵抗性または容量性）を制御することにより、搬送波に対してレトロ変調（振幅または位相の）が加えられる。
【０００９】
この切り替えは、読み取り機の側の電機子反作用を引き起こし、これは、復調され復号化されて、カードの中に記憶されている情報を得ることができる。
【００１０】
以下において、「シンボル」という用語は、データ符号化アルファベットの要素を意味するために使用する。シンボルは、例えば、３ビットのセット（０１１等）である。
【００１１】
本明細書では、「パタンまたは変調パタン」という用語は、物理符号化に対して使用される、所定の長さの一連の複数の負荷レベル、すなわちレトロ変調を意味している。
【００１２】
１つのパタンは、１つのシンボルに対応し、その長さと一連の複数の負荷レベルとによって特徴付けられる。
［現状技術］
【００１３】
先ず最初に、標準規格ＩＳＯ１４４４３を参照する。ＩＳＯ１４４４３は、読み取り機とカードとの間の通信を、１３．５６ＭＨｚの搬送波（ｆC）で、１０６ｋｂ／ｓと８４８ｋｂ／ｓとの間のビットレートに基づいて規定し、それらを許可している。この標準規格は、２つのレトロ変調タイプ（タイプＡおよびタイプＢ）を提案しており、これらは、８４８ｋＨｚのサブキャリア（ｆSC＝ｆC／１６）の概念を含んでいる。
【００１４】
しかしながら、ある応用（例えば、生体識別または電子パスポート等）に対しては、このビットレートは十分ではない。
【００１５】
カードと読み取り機との間に達成できるビットレートを増加させるために、種々の解決策が提案されている。
【００１６】
第１の手法は、本出願人が提案したもので、これは、サブキャリアの周波数を１．７Ｍｂ／ｓ（ｆSC＝ｆC／８）に増加させること、およびサブキャリアの位相を変調するものである。これにより、１．７Ｍｂ／ｓ、および３．４Ｍｂ／ｓのビットレートを達成することができた。
【００１７】
８４８ｋＨｚサブキャリア周波数の背景から離れることにより、また２７．１２ＭＨｚまでのサブキャリア周波数を提案することにより、他の手法で、２７．１２Ｍｂ／ｓに至る理論的ビットレートを達成することができた。
【００１８】
より詳細には、この問題に対する第１の公知の解決策は、シンボル数を増加させることにあると考えられる。
【００１９】
「シンボル」という用語は、符号化アルファベットの個々のキャラクタを意味している。８４８ｋＨｚから２７．１２ＭＨｚまでのサブキャリアと、位相シフトΔφとして、π、π／２、π／４、π／８、π／１６、π／３２、π／６４、およびπ／１２８を使用すれば、１０６ｋｂ／ｓから２７．１２Ｍｂ／ｓまでのビットレートの範囲をカバーすることが可能になる。
【００２０】
一定のシンボル数で、ビットレートを増加させるための第２の公知の解決策は、シンボル時間を減少させることである。
【００２１】
従って、シンボル「０」および「１」は、例えば、従来のマンチェスタ符号で表現されて、シンボル時間は可変にされる。この場合には、ビットレートはサブキャリア周波数と等しい。
【００２２】
シンボル時間が１３．５６ＭＨｚにおける搬送波の周期に等しい場合には、ビットレートは１３．５６Ｍｂ／ｓになる。
【００２３】
しかしながら、ベースバンドにおける信号の帯域幅は、ビットレートとともに大幅に増加することが観測され、これは、カードからのエネルギーの回復を妨害し、従って、動作が脆弱になり、その通信距離が減少してしまうことさえある。
【００２４】
従って、当業者には自然に着想される、これらの２つの解決策は、問題を解決するものではない。
【００２５】
最後に、特許文献１の中でＵＨＦＲＦＩＤへの応用に対して提案されている解決策は、所与の一定シンボル時間に対する、１６ＱＡＭ変調（直交振幅変調）に基づいている。この１６ＱＡＭは、２つの振幅状態と８つの位相状態とを使用している。
【００２６】
しかしながら、この解決策は、１３．５６ＭＨｚにおける動作に置き換えるのが複雑である。その理由は、カード側では、アンテナに適用されるレトロ変調タイプとレトロ変調負荷の値との両方を選択できなければならないからである。
【００２７】
特許文献１に記述されている方法によれば、搬送波周波数の位相と振幅とを同時に変調することにより、ｎビットのメッセージｍを符号化することが可能である。マッパ（コンステレーション図）は、送信するべき各ｎビットのメッセージに対して、複素平面上の１つの点を関連づける。
【００２８】
しかしながら、このコンステレーション図は、搬送波周波数の位相と振幅とに関連づけることはできても、変調パタンに関連づけることはできない。
【００２９】
特許文献２は、読み取り機と受動トランスポンダとの間の符号化方法に関している。
【００３０】
この解決策は、１つの符号化方式を提案している。この符号化方式では、サブキャリアのｎ個の位相（ｎは整数）を使用して、従来の符号化方式では１ビットに対して正規に与えられる時間の中で、ｎビットを符号化している。
【００３１】
特許文献２は、ｎ個の位相の代わりに、またはｎ個の位相と組み合わせて、異なるサブキャリアを使用することを提案している。
【００３２】
特許文献２の図５においては、シンボル１からシンボル４までに対しては、８サブキャリア周期、またはシンボル５からシンボル８までに対しては、６サブキャリア周期を使用して、１シンボル当たり３ビットが符号化されている。
【００３３】
１３．５６ＭＨｚの搬送波周波数と、８／ｆSCのシンボル時間（８４８ｋＨｚおよび６３６ｋＨｚのサブキャリア）での動作を仮定すれば、それから達成されるビットレートは、たったの３１８ｋｂ／ｓであると推論することができる。
【００３４】
さらに、特許文献３は、キャラクタストリームが占有するメモリサイズを最小にするためのデータ圧縮／逆圧縮の方法を記述している。
【００３５】
特許文献３で開示されているキャラクタストリームは、本特許出願の意味からすれば、シンボルだけ、すなわち、符号化アルファベットの要素だけである。
【００３６】
特許文献３は、いずれにしても、データの物理的な伝送を考慮に入れた変調パタンを開示しているものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】国際出願第ＷＯ２００７／１４９２１９号明細書
【特許文献２】国際出願第ＷＯ０３／０８８４９９号明細書
【特許文献３】米国特許第６４２２４７６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００３８】
本発明は、カードから読み取り機へのチャネルに対するデータ符号化方法を提案することを目的としている。この方法によって、データレートの増加と、また同時に、遠隔給電に対して必要な帯域幅の維持を保証することができる。
【００３９】
この目的のために、本発明は、トランスポンダから読み取り機への非接触通信データを、負荷変調によって、１セットの変調パタンの形に符号化するための方法を提案するものである。各パタンは、
−物理符号化を行うために使用する所定の長さの一連の複数の負荷レベルであり、
−ｎを搬送波ステップの数として、ｎ搬送波周期（ＴC）の継続時間を有し、
−一連の複数の負荷レベルとして、少なくとも２つの負荷レベルを備え、
−パタンの中で同じ負荷レベルの搬送波ステップの数で表した、最も短い継続時間に対応している最小パルス幅（ｗ）を有し、
−レトロ変調時間とパタンの継続時間との間の比に対応したレトロ変調レート（ｔ）を有するパタンであり、
−パタンの数（ｋ）は４よりも大きく、
−少なくとも２つのパタンの最小パルス幅（ｗ）は異なり、
−少なくとも２つのパタンのレトロ変調レート（ｔ）は異なることを特徴としている。
【００４０】
本方法は、次に示す特徴の中から、単独にまたは組み合わせた形で、１つ以上の特徴を備えることができる。
−パタンのセット中の各パタンは、ｐを３以上の数として、ｐビットを符号化する。
−選択したパタンのセットに対して、搬送波ステップの数で表した最小パルス幅（ｗmin）は２以下である。すなわち、選択したパタンのセットの中で、搬送波ステップの数で表した、２以下である最小パルス幅（ｗmin）より小さな値を有するパタンは、存在しない。
−選択したパタンのセットに対して、平均レトロ変調レート（ｔ）は０．５よりも小さい。
−選択したパタンのセットの中には、１搬送波周期と（ｎ−２*ｗmin）搬送波周期との間の幅を有するパルスを有し、また、搬送波のエッジの中の１つのエッジと同位相であるエッジを有する、少なくとも１つのパタンが存在する。そして、そのパタンのパルスは、インデクスｗminのところに位置しているエッジとエッジ（ｎ−ｗmin）との間に配置されている。ここで、ｗminは、パタンのセットの最小パルス幅の最小値である。
−パタンのセットのエントロピーは、厳密に１よりも小さい。
−パタンの１つのセットの中の２つのパタンの間のハミング距離は、２よりも大きい。
−パタンのセットは、３以上の数のレトロ変調レベルから形成される。
−パタンのセットの中の少なくとも１つのパタンは、一連の複数の負荷レベルを有し、この継続時間は、ｎ／２＊ＴCよりも短い。ここで、ＴCは搬送波の周期である。
−搬送波周波数は１３．５６ＭＨｚである。
−ｎ＝８であり、また４つのパタンは、それぞれ、少なくとも２搬送波周期の幅の少なくとも１つのパルスを有する。
−２つのパタンは、それぞれ、２搬送波周期の幅だけ隔てられた２つのパルスを有する。
−４つのパタンは、それぞれ、少なくとも３搬送波周期の幅のパルスを有し、これらのパルスは、少なくとも１搬送波周期だけ、互いにオフセットしている。
−２０パタンは、それぞれ、少なくとも１搬送波周期の幅だけ隔てられた２つのパルスを有する。
【００４１】
本発明の別の主題は、上記で規定した方法を実施するためのレトロ変調デバイスである。このレトロ変調デバイスは、シャントトランジスタとｎビット搬送波周波数シフトレジスタとを備えていることを特徴とし、このシャントトランジスタは、アンテナ端子のところで負荷インピーダンスに直列に配置され、このシャントトランジスタのゲートは、ｎビット搬送波周波数シフトレジスタに接続され、またｎビット搬送波周波数シフトレジスタの入力は、送信されるべきパタンに並列に張られたデータ線とリンクしている。また各変調パタンは、
−物理符号化を行うために使用する所定の長さの一連の複数の負荷レベルであり、
−ｎを搬送波ステップの数として、ｎ搬送波周期の継続時間を有し、
−一連の複数の負荷レベルとして、少なくとも２つの負荷レベルを備え、
−パタンの中で同じ負荷レベルの搬送波ステップの数で表した、最も短い継続時間に対応した最小パルス幅を有し、
−レトロ変調時間とパタンの継続時間との間の比に対応したレトロ変調レートを有するパタンであり、
−パタンの数は４よりも大きく、
−少なくとも２つのパタンの最小パルス幅は異なり、
−少なくとも２つのパタンのレトロ変調レートは異なることを特徴としている。
【００４２】
本発明の別の主題は、上記で規定したアンテナとレトロ変調デバイスとを備えたＲＦＩＤカード、およびシンボルのリストを変調パタンに関連づけるための変調制御回路である。
【００４３】
他の利点および特徴は、本発明の記述を読み、以下の図面を参照することにより、明らかになると思う。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】５つの符号化パタンを時間の関数として示す図である。
【図２】本発明における８パタンのセットを示す図である。
【図３】本発明における１６パタンのセットを示す図である。
【図４】本発明における３２パタンのセットを示す図である。
【図５】本発明における方法を実施するためのレトロ変調デバイスを示す図である。
【図６】公知の手法および本発明による解決策に対して、帯域幅に比例したパラメータ１／ｗの変化をビットレートの関数として示すグラフである。
【００４５】
図面を通して、同一の要素に対しては、同じ符号を使用している。
【００４６】
以下においては、「シンボル」という用語は、データ符号化アルファベットの要素を意味するために使用されている。シンボルは、例えば、３ビットのセット（０１１等）である。
【００４７】
本明細書では、「パタンまたは変調パタン」という用語は、物理符号化に対して使用される所定の長さの一連の複数の負荷レベル、すなわちレトロ変調を意味している。
【００４８】
変調パタンは、シンボルに対応し、その長さと一連の複数の負荷レベルとによって特徴付けられている。変調パタンは、シンボルの形で表現されているデータの物理符号化に対して使用される。
【００４９】
パタンの一時的な表現は、ベースバンドにおける信号であり、これは、レトロ変調負荷の搬送波に置き換えられる。
【００５０】
図１は、５つの符号化パタンＥi（ｉ＝１〜５）を、時間の関数として示したものである。
【００５１】
時間スケールは、ここでは、搬送波周期ＴCの数の関数として表現されており、搬送波周期ＴCの数はまた、搬送波ステップの数とも呼ばれる。
【００５２】
ＴC＝１／ｆCであり、ここで、ｆCは搬送波の周波数であり、搬送波は、例えば、標準規格ＩＳＯ１４４４３によれば１３．５６ＭＨｚである。
【００５３】
パタンの長さＴSCは、ＴSC＝ｎ*ＴC＝ｎ／ｆCで表され、ここで、ｎは搬送波ステップの数である。
【００５４】
説明を通して、ｎは自然数である。ｎは、明らかに１以上の値であり、例えば、２、４、５、６、７、または８である。
【００５５】
この例では、ｎ＝８が選択されているが、他のパタン長も考えることができる。
【００５６】
図１では、Ｅi（ｉ＝１〜５）で表されているパタンは、２つの負荷レベルを有する。これらは、レトロ変調負荷がアンテナに接続されていないときの低い値（または低いレベル）、およびレトロ変調負荷がアンテナに接続されているときの高い値（または高いレベル）である。
【００５７】
明らかに、更に多く（例えば３つ以上）の負荷レベルで形成されるパタンを考えることも可能であり、これにより、パタン毎に符号化されるビット数を増加させることができる。
【００５８】
トランスポンダが、変調負荷の中で、あまりにも多くのエネルギーを消費した場合（すなわち、現在の例においては、パタンが高いレベルである場合に）には、エネルギーの回復が犠牲にされるということを想い出すべきである。
【００５９】
従って、レトロ変調レートｔを、次式のように定義することができる。
ｔ＝ｒ／ｎ
ここで、ｒは、レトロ変調負荷が活性化されている間におけるパタンの搬送波ステップの数（整数）である。
【００６０】
従って、このパラメータは、０≦ｔ≦１の間にあり、ｔが１に近づくに従って、レトロ変調負荷ＺRの中で消費されるエネルギーは増加し、トランスポンダが動作するために使用することができるエネルギーは減少する。
【００６１】
１つの例として、パタンＥi（ｉ＝１〜５）のレトロ変調レートｔは、それぞれ、４／８、５／８、２／８、４／８、および３／８である。
【００６２】
パタンの特性を表す別のパラメータは、パルス幅ｗであり、パルス幅ｗは、パタンの帯域幅とリンクしている。パルス幅ｗは、１つのパタンが含むことができる、最小パルス幅（高い負荷レベルまたは低い負荷レベル）を搬送波ステップの数で表した値として定義される。
【００６３】
１つの例として、パタンＥi（ｉ＝１〜５）のパルス幅ｗは、それぞれ、４、２、１、１、および１である。
【００６４】
パルス幅ｗは、パタンの帯域幅とリンクしており、これにより、通信に対する帯域幅を定量化することができる。帯域幅ＢＰは、大きくともパルス幅ｗに逆比例している。従って、パルス幅ｗが広くなれば、帯域幅は狭くなり、これにより、トランスポンダは、その動作に必要なエネルギーを、アンテナを介して回復する能力が大きくなる。
【００６５】
ビットレートを決定するためには、パタン毎に符号化されるビット数ｐ（ｐは自然数である）を知ることも必要である。
【００６６】
従って、目的が３ビットのシンボル（０００，００１，０１０，…，１１１）を符号化することであれば、２3＝８個のセットのパタンが必要である。
【００６７】
求めるビットレートは、ｄ＝（ｐ＊ｆC）／ｎから算出することができる。
【００６８】
本発明の原理は、単純な、または位相シフトしたサブキャリアの使用をやめて、バイナリシンボルを符号化するために使用するパタンのセットとして、高い平均パルス幅ｗ（従って、狭い帯域幅）と、低い平均レトロ変調レート（従って、レトロ変調負荷ＺRの中でのエネルギー消費を低減することができる）とを有するパタンのセットを定義することである。
【００６９】
図２、図３、および図４は、それぞれ本発明における、８、１６、３２変調パタンのセットを示す。
【００７０】
パタンの各セットに対して、搬送波周期で表した長さｎは、８である。
【００７１】
本発明は、４よりも大きな値（ｋ＞４、ｋは整数）のパタンを含むセットの場合だけに適用される。
【００７２】
図２〜図４から分かるように、各パタンは、一連の少なくとも２つの負荷レベルを備えている。明らかに、更に多くの（例えば、３つの）負荷レベルを考えることもできる。
【００７３】
従って、図２、図３、および図４のパタンは、次のように特徴付けることができる。
【００７４】
表１ 図２のパタンの特性
【００７５】
図２のパタンのセットに対しては、ｐ＝３であり、従って、２3＝８パタンが存在する。明らかに、パタンの数は、２のべき乗（すなわち、２、４、８等）である必要はない。
【００７６】
表１から、次のことが分かる。
ｔavg＝０．４３７５
ｗmax＝４、ｗmin＝２
【００７７】
従って、図２のパタンのこのセットに対しては、ｐ＝３（パタン毎に符号化された３ビット）であり、１３．５６ＭＨｚの搬送波で、５．１Ｍｂ／ｓのダウンリンクビットレートを達成することができる。
表２ 図３のパタンの特性
【００７８】
図３のパタンのセットに対しては、ｐ＝４であり、従って２4＝１６パタンが存在する。
【００７９】
次のことが分かる。
ｔavg＝０．４６８７５
ｗmax＝４、ｗmin＝２
【００８０】
従って、図３のパタンのこのセットに対しては、ｐ＝４（パタン毎に符号化された４ビット）であり、１３．５６ＭＨｚの搬送波で、６．７８Ｍｂ／ｓのダウンリンクビットレートを達成することができる。
表３ 図４のパタンの特性
【００８１】
図４のパタンのセットに対しては、ｐ＝５であり、従って２5＝３２パタンが存在する。
【００８２】
次のことが分かる。
ｔavg＝０．２３４４
ｗmax＝２、ｗmin＝１
【００８３】
従って、図３のパタンのこのセットに対しては、ｐ＝５（パタン毎に符号化された５ビット）であり、１３．５６ＭＨｚの搬送波で、８．５Ｍｂ／ｓのダウンリンクビットレートを達成することができる。
【００８４】
図および表１〜表３から分かるように、限定的でない例として示した各セットに対して、少なくとも２つのパタンの最小パルス幅（すなわち、ｗ）は、異なっており、少なくとも２つのパタンのレトロ変調レートｔは異なっている。
【００８５】
帯域幅を狭くする場合には、最小パルス幅を１より小さくしないことが有利であるということが証明された。
【００８６】
最小パルス幅（すなわち、ｗ）は、トランスポンダアンテナの帯域幅の逆数に比例していることにより、有効な遠隔給電が保証される。
【００８７】
読み取り機が放射する磁界を最も有効に利用し、トランスポンダによるエネルギーの回復を改善するためには、図２〜図４に示す例のように、選択したパタンのセットに対して、平均レトロ変調レートｔavgを０．５よりも小さい値に選定する必要がある。
【００８８】
上に示した例では、選択したパタンのセットの中に、１搬送波周期と（ｎ−２*ｗmin）搬送波周期との間のパルス幅を有し、搬送波のエッジの中の１つのエッジに同位相のエッジＦを有する、少なくとも１つのパタンが存在する。パタンのこのパルスは、エッジ番号ｗminおよびエッジ番号（ｎ−ｗmin）の間に位置し（ｗminは、パタンのセットの中の最小パルス幅の最小値）、これにより、パタンのシーケンス化における伝送の安全性を改善することができる。
【００８９】
図１は、その例として、エッジＦ1〜Ｆ8を示してある。従来からの習慣で、パタンの最後のエッジは、次のパタンに属していることに注意を要する。
【００９０】
図１に対しては、ｗmin＝１である。パタンＥ4は、幅ｗ＝２のパルスを有し、搬送波のエッジ（点線）と同位相のエッジＦ4を有し、またエッジｗmin（すなわち、エッジＦ1）とエッジ（ｎ−ｗmin）（すなわち、Ｆ7）との間に位置しているということが分かる。
【００９１】
選択したパタンのセットは、厳密に１よりも小さいエントロピーを有している。
【００９２】
エントロピーは、次に示す公式によって算出される。
ここで、Ｘは、基底ｂに対する情報のソースであり、ｎ個の負荷レベルに分配され、各負荷レベルは、出現確率Ｐｉを有する。図２〜図４に示す現在の例では、これは、
−図２ではＨ＝０．９８、
−図３ではＨ＝０．９９７、
−図４ではＨ＝０．７９８
であるということを意味している。この関係は、ビットレートの増加に寄与するパタンの分散／異質性を特徴付けている。
【００９３】
データの伝送を安全にすることができる別の特性は、ハミング距離に関係している。実際の場合には、パタンの１つのセットの中の２つのパタンの間のハミング距離を、２よりも大きな値に選定することができる。
【００９４】
従って、パタンのセットは、そのパタンのセットの中の少なくとも１つのパタンは、一連の複数の負荷レベルを有し、その継続時間は、ｎ／２＊ＴCよりも短いように構成される。ここで、ＴCは搬送波の周期である。
【００９５】
更に具体的には、ｎ＝８の場合の図の例に対しては、４つのパタンは、それぞれ、少なくとも２搬送波周期（ｗ＝２）の幅の、少なくとも１つのパルスを有する。
【００９６】
さらに、パタンのセットの中では、２つのパタンは、それぞれ、２搬送波周期の幅だけ隔てられた２つのパルスを有する。
【００９７】
図３の例に関しては、パタンのセットはまた、４つのパタン（Ｍ12、Ｍ13、Ｍ14、Ｍ15）が、それぞれ、少なくとも３搬送波周期の幅のパルスを有し、これらのパルスは、少なくとも１搬送波周期だけ、互いにオフセットしているという点が特徴的である。
【００９８】
図４の例に関しては、２０個のパタン（Ｍ3、Ｍ4、Ｍ5、Ｍ8、Ｍ9、Ｍ10、Ｍ11、Ｍ12、Ｍ13、Ｍ14、Ｍ15、Ｍ16、Ｍ17、Ｍ18、Ｍ19、Ｍ20、Ｍ21、Ｍ25、Ｍ26、Ｍ27）は、それぞれ、少なくとも１搬送波周期の幅だけ隔てられた２つのパルスを有する。
【００９９】
トランスポンダから読み取り機へ負荷変調によって送信する非接触通信データを、パタンのセットの形に符号化するための本方法は、図５に示すブロック図で表されるデバイスを使用して実施することができる。
【０１００】
従って、図５は、レトロ変調デバイスを表しており、このレトロ変調デバイスは、例えば、アンテナ端子３のところで負荷インピーダンスＺRに直列に配置されたシャントトランジスタ１を備えた回路の形で示されている。トランジスタ１のゲートは、ｎビット搬送波周波数（ｆC）シフトレジスタ５に接続されている。従って、レジスタ５は、長さｎのパタンを含むことができる。
【０１０１】
レジスタ５の入力は、変調制御回路９から送信されるべきパタンに並列に張られたデータ線７とリンクし、シンボルのリストを変調パタンと関連づけている。
【０１０２】
レジスタ５は、クロックｃｌｋで各搬送波周期にタイミングが取られる。このクロックはまた、「０からｎ」カウンタ１１のタイミングを取り、カウンタ１１は、カウンタ１１の値が「０」になったとき毎にレジスタをリセットする。
【０１０３】
この回路は、次のように動作する。
【０１０４】
クロックｃｌｋは、一方で、レジスタ５の、また他方で、カウンタ１１のタイミングを取る。
【０１０５】
各クロック周期で、シフトレジスタ５の出力は、パタンのビットに対する電流値を出力し、これは、トランジスタ１のゲートを直接に制御する。従って、ビットが「０」であるときには、レトロ変調負荷ＺRはアンテナ端子３には接続されない。一方、ビットが「１」であるときには、レトロ変調負荷ＺRは、アンテナ端子３に接続されて、読み取り機によって放射される磁界を「上書き」する。
【０１０６】
従って、本発明によって、トランスポンダと読み取り機との間のビットレートを大幅に増加させることができ、アンテナの帯域幅とレトロ変調負荷の活性化時間とを維持することにより、受動トランスポンダに対する電力供給を保証することができるということが理解しうると思う。
【０１０７】
次に示す表は、図面を補完するために、図２〜図４のパタンのセットのバイナリ表示（「０」は、レトロ変調負荷が切断されている状態、「１」は、レトロ変調負荷が接続されている状態）で示すものである。
表４ 図２のパタンのバイナリ表示。
表５ 図３のパタンのバイナリ表示。
表６ 図４のパタンのバイナリ表示。
【０１０８】
ｎ＝６に対するバイナリ表示（「０」は、レトロ変調負荷が切断されている状態、「１」はレトロ変調負荷が接続されている状態）の表の１つの例を次に示す。
表７ ｎ＝６に対するパタンのバイナリ表示。
【０１０９】
４つのパタンのこのセットに対して、次のことが分かる。ｔavg＝０．４１６７、およびｗmin＝２である。この場合には、エントロピーは、Ｈ＝０．９７９である。
【０１１０】
図６のグラフは、パラメータ１／ｗ（帯域幅に比例している）の変化を、公知の手法、および本発明による解決策に対して、ビットレートの関数として示すものである。
【０１１１】
解決策１および２は、それぞれ、初めの部分で記述した２つの公知の解決策に対応しており、シンボル数の増加、またはシンボル時間の低減に基づいている。
【０１１２】
本発明による解決策は、広範囲にわたる明白な違いを示しており、本解決策によって、ビットレートの大幅な増加が得られ、また限定された帯域幅を維持することができ、長い時間にわたって、エネルギーの回復が守られることを保証するものであるということが分かる。
【符号の説明】
【０１１３】
１ シャントトランジスタ
３ アンテナ端子
５ ｎビット搬送波周波数シフトレジスタ
７ データ線
９ 変調制御回路
１１ カウンタ
ｃｌｋ クロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスポンダから読み取り機への非接触通信データを、負荷変調によって、１セットの変調パタンの形に符号化するための方法であって、
各パタンは、
−物理符号化を行うために使用する所定の長さの一連の複数の負荷レベルであり、
−ｎを搬送波ステップの数として、ｎ搬送波周期（ＴC）の継続時間を有し、
−一連の複数の負荷レベルとして、少なくとも２つの負荷レベルを備え、
−前記パタンの中における同じ負荷レベルの搬送波ステップの数で表した、最も短い継続時間に対応した最小パルス幅（ｗ）を有し、
−レトロ変調時間とパタンの継続時間との間の比に対応したレトロ変調レート（ｔ）を有し、前記パタンは、
−パタンの数（ｋ）は４よりも大きく、
−少なくとも２つのパタンの前記最小パルス幅（ｗ）は異なり、
−少なくとも２つのパタンの前記レトロ変調レート（ｔ）は異なっていることを特徴とするデータ符号化方法。
【請求項２】
パタンの前記セットの各パタンは、ｐを３以上の数として、ｐビットを符号化することを特徴とする、請求項１に記載のデータ符号化方法。
【請求項３】
選択したパタンの前記セットに対して、搬送波ステップの数で表した、最小パルス幅（ｗmin）は、２以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のデータ符号化方法。
【請求項４】
選択したパタンの前記セットに対して、前記レトロ変調レート（ｔ）の平均値は、０．５よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のデータ符号化方法。
【請求項５】
選択したパタンの前記セットの中には、１搬送波周期と（ｎ−２*ｗmin）搬送波周期との間の幅を有するパルスを有し、また、搬送波のエッジの中の１つのエッジと同位相であるエッジを有する、少なくとも１つの前記パタンが存在し、前記パタンの前記パルスは、インデクスｗminのところに位置している前記エッジとエッジ（ｎ−ｗmin）との間に配置され、ｗminは、パタンの前記セットの前記最小パルス幅の最小値であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータ符号化方法。
【請求項６】
パタンの前記セットのエントロピーは、厳密に１よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のデータ符号化方法。
【請求項７】
パタンのセットの中の２つのパタンの間のハミング距離は、２よりもより大きいことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のデータ符号化方法。
【請求項８】
パタンの前記セットは、３以上の数のレトロ変調レベルから形成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のデータ符号化方法。
【請求項９】
パタンの前記セットの中の少なくとも１つのパタンは、一連の複数の負荷レベルを有し、前記負荷レベルの継続時間は、ｎ／２＊ＴCよりも短く、ＴCは前記搬送波の周期であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のデータ符号化方法。
【請求項１０】
前記搬送波の周波数は、１３．５６ＭＨｚであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のデータ符号化方法。
【請求項１１】
ｎ＝８であり、４つのパタンは、それぞれ、少なくとも２搬送波周期の幅を有する少なくとも１つのパルスを有することを特徴とする、請求項１０に記載のデータ符号化方法。
【請求項１２】
２つのパタンは、それぞれ、２搬送波周期の幅だけ隔てられた２つのパルスを有することを特徴とする、請求項１０に記載のデータ符号化方法。
【請求項１３】
４つのパタンは、それぞれ、少なくとも３搬送波周期の幅を有するパルスを有し、前記パルスは、少なくとも１搬送波周期だけ、互いにオフセットしていることを特徴とする、請求項１０に記載のデータ符号化方法。
【請求項１４】
２０個のパタンは、それぞれ、少なくとも１搬送波周期の幅だけ隔てられた２つのパルスを有することを特徴とする、請求項１０に記載のデータ符号化方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法を実施するためのレトロ変調デバイスであって、
シャントトランジスタ（１）とｎビット搬送波周波数シフトレジスタ（５）とを備え、前記シャントトランジスタ（１）は、アンテナ端子（３）のところで負荷インピーダンス（ＺR）に直列に配置され、前記シャントトランジスタ（１）のゲートは、前記ｎビット搬送波周波数シフトレジスタ（５）に接続され、前記ｎビット搬送波周波数シフトレジスタ（５）の入力は、送信されるべきパタンに並列に張られたデータ線（７）とリンクし、各パタンは、
−物理符号化を行うために使用する所定の長さの一連の複数の負荷レベルであり、
−ｎを搬送波ステップの数として、ｎ搬送波周期（ＴC）の継続時間を有し、
−一連の複数の負荷レベルとして、少なくとも２つの負荷レベルを備え、
−前記パタンの中における同じ負荷レベルの搬送波ステップの数で表した、最も短い継続時間に対応した最小パルス幅（ｗ）を有し、
−レトロ変調時間とパタンの継続時間との間の比に対応したレトロ変調レート（ｔ）を有し、
−パタンの数（ｋ）は４よりも大きく、
−少なくとも２つのパタンの前記最小パルス幅（ｗ）は異なり、
−少なくとも２つのパタンの前記レトロ変調レート（ｔ）は異なっていることを特徴とするレトロ変調デバイス。
【請求項１６】
請求項１５に記載のアンテナとレトロ変調デバイス、およびシンボルのリストを変調パタンに関連づけるための変調制御回路（９）を備えていることを特徴とするＲＦＩＤカード。
【請求項１】
トランスポンダから読み取り機への非接触通信データを、負荷変調によって、１セットの変調パタンの形に符号化するための方法であって、
各パタンは、
−物理符号化を行うために使用する所定の長さの一連の複数の負荷レベルであり、
−ｎを搬送波ステップの数として、ｎ搬送波周期（ＴC）の継続時間を有し、
−一連の複数の負荷レベルとして、少なくとも２つの負荷レベルを備え、
−前記パタンの中における同じ負荷レベルの搬送波ステップの数で表した、最も短い継続時間に対応した最小パルス幅（ｗ）を有し、
−レトロ変調時間とパタンの継続時間との間の比に対応したレトロ変調レート（ｔ）を有し、前記パタンは、
−パタンの数（ｋ）は４よりも大きく、
−少なくとも２つのパタンの前記最小パルス幅（ｗ）は異なり、
−少なくとも２つのパタンの前記レトロ変調レート（ｔ）は異なっていることを特徴とするデータ符号化方法。
【請求項２】
パタンの前記セットの各パタンは、ｐを３以上の数として、ｐビットを符号化することを特徴とする、請求項１に記載のデータ符号化方法。
【請求項３】
選択したパタンの前記セットに対して、搬送波ステップの数で表した、最小パルス幅（ｗmin）は、２以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のデータ符号化方法。
【請求項４】
選択したパタンの前記セットに対して、前記レトロ変調レート（ｔ）の平均値は、０．５よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のデータ符号化方法。
【請求項５】
選択したパタンの前記セットの中には、１搬送波周期と（ｎ−２*ｗmin）搬送波周期との間の幅を有するパルスを有し、また、搬送波のエッジの中の１つのエッジと同位相であるエッジを有する、少なくとも１つの前記パタンが存在し、前記パタンの前記パルスは、インデクスｗminのところに位置している前記エッジとエッジ（ｎ−ｗmin）との間に配置され、ｗminは、パタンの前記セットの前記最小パルス幅の最小値であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータ符号化方法。
【請求項６】
パタンの前記セットのエントロピーは、厳密に１よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のデータ符号化方法。
【請求項７】
パタンのセットの中の２つのパタンの間のハミング距離は、２よりもより大きいことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のデータ符号化方法。
【請求項８】
パタンの前記セットは、３以上の数のレトロ変調レベルから形成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のデータ符号化方法。
【請求項９】
パタンの前記セットの中の少なくとも１つのパタンは、一連の複数の負荷レベルを有し、前記負荷レベルの継続時間は、ｎ／２＊ＴCよりも短く、ＴCは前記搬送波の周期であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のデータ符号化方法。
【請求項１０】
前記搬送波の周波数は、１３．５６ＭＨｚであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のデータ符号化方法。
【請求項１１】
ｎ＝８であり、４つのパタンは、それぞれ、少なくとも２搬送波周期の幅を有する少なくとも１つのパルスを有することを特徴とする、請求項１０に記載のデータ符号化方法。
【請求項１２】
２つのパタンは、それぞれ、２搬送波周期の幅だけ隔てられた２つのパルスを有することを特徴とする、請求項１０に記載のデータ符号化方法。
【請求項１３】
４つのパタンは、それぞれ、少なくとも３搬送波周期の幅を有するパルスを有し、前記パルスは、少なくとも１搬送波周期だけ、互いにオフセットしていることを特徴とする、請求項１０に記載のデータ符号化方法。
【請求項１４】
２０個のパタンは、それぞれ、少なくとも１搬送波周期の幅だけ隔てられた２つのパルスを有することを特徴とする、請求項１０に記載のデータ符号化方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法を実施するためのレトロ変調デバイスであって、
シャントトランジスタ（１）とｎビット搬送波周波数シフトレジスタ（５）とを備え、前記シャントトランジスタ（１）は、アンテナ端子（３）のところで負荷インピーダンス（ＺR）に直列に配置され、前記シャントトランジスタ（１）のゲートは、前記ｎビット搬送波周波数シフトレジスタ（５）に接続され、前記ｎビット搬送波周波数シフトレジスタ（５）の入力は、送信されるべきパタンに並列に張られたデータ線（７）とリンクし、各パタンは、
−物理符号化を行うために使用する所定の長さの一連の複数の負荷レベルであり、
−ｎを搬送波ステップの数として、ｎ搬送波周期（ＴC）の継続時間を有し、
−一連の複数の負荷レベルとして、少なくとも２つの負荷レベルを備え、
−前記パタンの中における同じ負荷レベルの搬送波ステップの数で表した、最も短い継続時間に対応した最小パルス幅（ｗ）を有し、
−レトロ変調時間とパタンの継続時間との間の比に対応したレトロ変調レート（ｔ）を有し、
−パタンの数（ｋ）は４よりも大きく、
−少なくとも２つのパタンの前記最小パルス幅（ｗ）は異なり、
−少なくとも２つのパタンの前記レトロ変調レート（ｔ）は異なっていることを特徴とするレトロ変調デバイス。
【請求項１６】
請求項１５に記載のアンテナとレトロ変調デバイス、およびシンボルのリストを変調パタンに関連づけるための変調制御回路（９）を備えていることを特徴とするＲＦＩＤカード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１３−５１４５６４（Ｐ２０１３−５１４５６４Ａ）
【公表日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３４６７０（Ｐ２０１２−５３４６７０）
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６５７３６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４８１０７
【国際公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（５１０１３２３４７）コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ (51)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６５７３６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４８１０７
【国際公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（５１０１３２３４７）コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ (51)
【Ｆターム（参考）】
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